hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌腐植の恒常性を支える微生物の代謝と生態

このとき、シアン耐性呼吸の活性とシアン耐性呼吸酵素の遺伝子の発現が増加していることがわかった。この遺伝子破壊株をフミン酸を添加して培養した際の呼吸活性は大きく低下したことから、シアン耐性呼吸が主要な呼吸機構であることが示された。以上の結果は、フミン酸が呼吸系を切替えることによって活性酸素の生産を抑え、それによって細胞の増殖を促進させる働きを持つことを意味する。本研究成果によって、環境中での糸状菌の呼吸代謝の発現の新たな知見を与えるとともに、多くの糸状菌が環境中のフミン酸の恒常性の維持と相互作用をもつことを示すものであり、微生物の生態と環境動態を考察する上で大きな意義を与える新知見である。フミン酸(HA)は土壌の腐植を形成する主要な物質であるが、HAと土壌微生物の関わりについては、その多くが不明である。本研究では、多くの糸状菌がHAを吸着・代謝し高分子化することを示した。また、HAを高分子化する活性の強い糸状菌Aspergillus nidulansによるHAの化学構造の変化を解明した。さらに、HAがA. nidulansのグローバルな遺伝子発現制御を行うこと、本菌の呼吸代謝をシアン耐性呼吸に切替えることによって細胞の増殖を促進させることが示された。これらの結果は、糸状菌と環境中のHAとの新たな相互作用を示すものであり、土壌腐植の恒常性に関する新たな知見である。分子生物学的解析手法をはじめとする様々な実験手法が確立されているA. nidulansを用いた本研究の成果によって、フミン酸と糸状菌との相互作用の分子遺伝学・分子生物学レベルでの解明の取り掛かりができた。今後、得られた知見をもとに、詳細な機構解明が加速されることが期待される。前年度までの取り組みを継続し、フミン酸を代謝する能力およびGGEを分解する能力をもつ糸状菌の探索を続け、環境微生物によるフミン酸分解についての知見を得る計画である。また、強いGGE分解能を有することが示されたA. nidlansを対象として、分解酵素の活性の再構成と同定、オミクス解析を用いたフミン酸あるいはGGEに応答した代謝変化を行い、本菌によるGGEの代謝機構を明らかとする。得られた知見を総括して、糸状菌によるフミン酸の代謝の生態と分子機構についての新たな説を提唱することを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。応用微生物学1.フミン酸のA. nidulansに対する生理作用・フミン酸分解機構前年度までの取り組みを継続し、A. nidulansをモデルとして、糸状菌によるフミン酸の分解とフミン酸の増殖促進作用の分子機構を解明する。2.フミン酸分解菌の再評価これまでに確立できたフミン酸の分解活性のアッセイ系を利用し、数10株の糸状菌を対象としてフミン酸分解能を持つものをスクリーニングする。具体的には、確立した分析手法を活用して、培養に伴うフミン酸の官能基および分子量変化を明らかとする。得られた菌の分解活性・分解様式と、分類学的位置づけ(理研JCMによる)、土壌生息性の有無(文献調査による)を比較し、土壌フミン酸の形成または分解への関与を推定する。平成27年度は、フミン酸の分析手法の確立のために多くの時間を費やしたために、それ以降の研究が一部進まなかった。このため高額な生化学・分子生物学用の消耗品の購入額が予定よりも少なかった。
糖尿病合併症予防効果を持つ抗酸化物質の探索-植物性食品加工廃棄物を資源として-

これら化合物のうち単離量が多かったgallic acid(1)とtetragalloylglucose(2)について含有量の定量を行った。その結果,ヒシの殻中,1は0.37%,2は13.5%も含まれていることがわかった。このように,ヒシの殻はAGEs生成抑制活性を持つ抗酸化成分が豊富に含まれている事が明らかとなり,その利用が期待できるという結果が得られた。新たな単離源としてイネ(Oryza sativa)種子(米)の種皮(籾殻)及びヒシ(Trapa bispinosa)種子の種皮(殻)に含有される抗酸化成分の探索研究に着手した。籾殻、ヒシの殻双方とも水、EtOHの順に抽出し、そのエキスの抗酸化活性を検討した。その結果、特にヒシの種皮の水エキスにおいて、DPPHラジカル捕捉活性試験ではtocopherolに匹敵する強い活性が、AGEs生成阻害活性試験では強力な活性化合物であるquercetinに匹敵する活性がそれぞれ見いだされた。現在のところエキスの活性確認をしたところまでであるが、この含有成分に興味が持たれる。
リラクサー強誘電体の理論

Blinc等のSpherical Random Bond Random Field(SRBRF)モデルの要点は、分極によるエネルギーが等方的であること、大きいクラスターほど分極が大きく、誘電率に対する寄与が大きいことである。一方、石橋が指摘したように、リラクサー強誘電性を示す酸化物混晶系のモルフォトロピック相境界(MPB)近傍では、自由エネルギーが秩序変数空間でほとんど等方性になり、コンプライアンスが大きくなる。この事情は、SRBRFモデルと類似しているが、SRBRFモデルは現実の系に適用するにはあまりに数学的すぎるので、MPBモデルに近い形式に書き直すことを検討している。リラクサー強誘電体をモデル的に考察するには、何らかのランダムネスの導入が必要であるが、現在ランダウ型自由エネルギーの4次項(組成に依存することがわかっている)の分布を仮定したモデルを検討中である。つぎに、リラクサー強誘電体をミクロにみた場合、分極方位の異なる領域が接して存在する。それらの領域間の相互作用は個々に検討する必要があるが、分極変調が縦波型、従って反電場の考慮が不可欠な典型的な例として、90度分域壁を考察し、理論を発表した。また、常誘電体と強誘電体あるいは異なる強誘電体が接している場合の界面の様相を調べるモデルを発表した。このモデルにより、境界を通じての相互作用のため、たとえば常誘電体側に分極が浸透する可能性があることがわかった。さらに、リラクサー強誘電体の機構解明に非線形誘電率の測定が重要な役割を果たすが、緩和時間が分布している場合の分散関係を表わす理論式の導出に成功している。今年度は主として、リラクサー強誘電体モデルの調査を行った。とくに、1999年に提案されたR.Blinc教授等のSpherical Random Bond Random Field(SRBRF)モデルについて検討した。このモデルの要点は、分極によるエネルギーが等方的であること、大きいクラスターほど分極が大きく、誘電率に対する寄与が大きいことである。一方、石橋が指摘したように、リラクサー強誘電性を示す酸化物混晶系にあって、モルフォトロピック相境界(MPB)近傍では、自由エネルギーが秩序変数空間でほとんど等方性になり、コンプライアンスが大きくなる。この事惰は、SRBRFモデルと類似しているが、SRBRFモデルは現実の系に適用するにはあまりに数学的すぎるので、MPBモデルに近い形式に書き直すことを試みている。リラクサー強誘電体をモデル的に考察するには、何らかのランダムネス(たとえば転移温度の空間分布、組成の空間分布、あるいは、いわゆるRandom Field等)の導入が必要であるが、Smolenski-Rolovが仮定した転移温度の分布のみではなく、ランダウ型自由エネルギーの4次項(組成に依存することがわかっている)の分布を仮定したモデルを考慮中である。このモデルでは、MPBをはさんで、正方晶側と三方晶側では、誘電率の温度依存性に差異が予想される。リラクサー強誘電体をミクロにみた場合、分極方位の異なる領域が接して存在する。それらの間の相互作用は個々に検討する必要があるが、分極変調が縦波型、従って反電場の考慮が不可欠な典型的なケースとして、90度分域壁を考察し、理論を発表した。一方、石橋が指摘したように、リラクサー強誘電性を示す酸化物混晶系のモルフォトロピック相境界(MPB)近傍では、自由エネルギーが秩序変数空間ではとんど等方性になり、コンプライアンスが大きくなる。この事情は、SRBRFモデルと類似しているが、SRBRFモデルは現実の系に適用するにはあまりに数学的すぎるので、MPBモデルに近い形式に書き直した。

リラクサー強誘電体をモデル的に考察するには、何らかのランダムネスの導入が必要であるが、ランダウ型自由エネルギーの4次項(組成に依存することがわかっている)の分布を仮定したモデルを構築した。つぎに、リラクサー強誘電体をミクロにみた場合、分極方位の異なる領域が接して存在する。それらの領域間の相互作用は個々に検討する必要があるが、分極変調が縦波型、従って反電場の考慮が不可欠な典型的な例として、90度分域壁を考察し、理輸を発表した。また、常誘電体と強誘電体あるいは異なる強誘電体が接している場合の界面の様相を網べるモデルを発表した。このモデルにより、境界を通じての相互作用のため、たとえば常誘電体側に分極が浸透する可能性があることがわかった。さらに、リラクサー強誘電体の機構解明に非線形誘電率の測定が重要な役割を果たすが、緩和時間が分布している場合の分散関係を表わす理論式の導出に成功している(論文投稿準備中)。
周産期女性の感情障害発症メカニズムに関する基礎研究

女性は男性に比べて,抑うつや不安神経症といった情動障害に罹患しやすく,また妊娠期や更年期などに重篤化しやすいため,その発症と症状維持にはエストロゲンなどの性腺ホルモンが大きく関与していると考えられている。我々はこれまで,卵巣切除雌マウスに比較的高用量のエストロゲンを慢性投与した場合には,不安関連行動が増大し,恐怖学習が促進することを明らかとした。一方エストロゲンは,海馬神経細胞樹状突起スパインの増加などを介して,学習・記憶にも影響を及ぼすことが確認されている。したがって,少なくとも高用量エストロゲン慢性投与による恐怖学習の促進は,その基盤となる情動反応性ではなく,全般的な学習機能の向上を反映している可能性がある。そこで,本研究では,嫌悪性刺激を用いない学習である物体再認テストにおいても,高用量エストロゲン慢性投与により学習成績が向上するかを検討することとした。その結果,物体再認テストのテスト試行における新規物体へのにおい嗅ぎ時間や新規物体探索率は,統制群に比べてエストロゲンを投与した2群の方がやや高かったものの,その差は統計には有意ではなかった。一方,2回目の順化試行を基準として,テスト試行での新規物体に対するにおい嗅ぎ増加率を求めたところ,高用量群では有意に増加し,低用量群でも増加する傾向が示された。一方統制群では,増加率は0と有意に異ならなかった。したがって,エストロゲンを投与した群でのみ,先行する順化試行での物体学習が行われていたと言える。エストロゲンを投与した群でのみ物体学習が確認されたことから,エストロゲンの慢性投与はその用量に関わらず非嫌悪性の学習を促進すると考えられる。一方,嫌悪性の学習である恐怖学習に関しては,比較的高用量のエストロゲンを慢性投与した場合にのみその亢進が顕著であることから,一般的な学習の促進とは異なるメカニズムを考慮する必要がある。アデノ随伴ウイルスを使ったERノックダウンの手法の確立に時間がかかり,また行動実験装置の故障により,研究の進行状況は遅れ気味である。今後は,検討する脳部位の厳選,関連神経伝達物質の定量分析の省略等で対応するとともに,研究手法の変更も視野に入れて計画を精査・検討する。現在,この高用量estradiol慢性投与による恐怖学習亢進の脳神経メカニズムを明らかとするため,ERαのsiRNA遺伝子を組み込んだアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を用いたRNA干渉法によるERαの脳部位特異的発現阻害を行い,エストロゲン長期慢性投与後の行動観察を行っている。しかしながら,ウイルス投与処置そのものが被験体マウスの不安・恐怖等の情動関連行動に大きく影響を与えることが判明したため,今後投与方法の再検討を行っていく。また,これと並行して,行動レベルから高用量estradiol慢性投与による恐怖学習亢進のメカニズムを探るため,恐怖学習のみではなく,非嫌悪性の学習課題など様々な行動測定技法を用いて,高用量estradiol慢性投与メスマウスの行動特性を多面的に評価することとした。女性は男性の2倍程度抑うつや不安などの気分障害に罹患しやすく,その性差の形成には性腺ホルモンであるエストロゲンが関与すると考えられるが,詳細なメカニズムは未だ不明である。我々は動物モデルを用いて,エストロゲンがその濃度や作用期間に応じて情動関連行動に対極的作用をもたらし,短期的で適正な循環レベルの向上は情動関連行動を抑制するが,慢性的な高循環レベルは,逆にそれを亢進することを確認した。本研究は,エストロゲンの慢性的循環レベルの向上が行動変容を起こす神経内分泌メカニズムを解明することを目的とするものである。これら一連の研究は「産後うつ」などの周産期の女性の感情障害発症の神経内分泌メカニズムを解明し,その治療法の開発に重要な知見をもたらすものと考えられる。以前の我々の研究では,estradiolの高用量慢性処置は,海馬依存とされる文脈恐怖条件づけ学習を促進するが,扁桃体依存とされる手がかり恐怖条件づけ学習は促進しないことが示唆された。しかしながらその研究では,手掛かり刺激提示と無関係に恐怖反応が示される傾向にあり,恐怖連合対象の混乱が結果に影響した可能性があった。そこで手掛かり恐怖条件づけテスト時の環境条件を条件づけ時と明確に変化させることによって,手掛かり刺激特異的な恐怖反応学習に対するestradiol慢性処置の効果を再検討した。結果として,手掛かり刺激特異的な恐怖反応学習を行わせた場合は,高用量estradiolを慢性投与された卵巣切除メスマウスは,低用量estradiol投与群や溶媒投与統制群のマウスよりも,手がかり刺激に対して高い恐怖反応を示す傾向にあった。したがって,高用量estradiol慢性投与による恐怖学習の亢進は,恐怖を経験した文脈との連合に限定されたものではなく,むしろ恐怖反応全体を亢進することにより生じると考えられる。アデノ随伴ウイルスを使ったERノックダウンの手法の確立に時間がかかり,進行状況はやや遅れ気味である。当初想定していた通り,検討する脳部位の厳選,関連神経伝達物質の定量分析の省略等で対応することにより,研究目標の達成には大きく影響を与えないものと考えられる。

一方エストロゲンは,海馬神経細胞樹状突起スパインの増加などを介して,学習・記憶にも影響を及ぼすことが確認されている。したがって,少なくとも高用量エストロゲン慢性投与による恐怖学習の促進は,その基盤となる情動反応性ではなく,全般的な学習機能の向上を反映している可能性がある。そこで,本研究では,嫌悪性刺激を用いない学習である物体再認テストにおいても,高用量エストロゲン慢性投与により学習成績が向上するかを検討することとした。その結果,物体再認テストのテスト試行における新規物体へのにおい嗅ぎ時間や新規物体探索率は,統制群に比べてエストロゲンを投与した2群の方がやや高かったものの,その差は統計には有意ではなかった。一方,2回目の順化試行を基準として,テスト試行での新規物体に対するにおい嗅ぎ増加率を求めたところ,高用量群では有意に増加し,低用量群でも増加する傾向が示された。一方統制群では,増加率は0と有意に異ならなかった。したがって,エストロゲンを投与した群でのみ,先行する順化試行での物体学習が行われていたと言える。エストロゲンを投与した群でのみ物体学習が確認されたことから,エストロゲンの慢性投与はその用量に関わらず非嫌悪性の学習を促進すると考えられる。一方,嫌悪性の学習である恐怖学習に関しては,比較的高用量のエストロゲンを慢性投与した場合にのみその亢進が顕著であることから,一般的な学習の促進とは異なるメカニズムを考慮する必要がある。アデノ随伴ウイルスを使ったERノックダウンの手法の確立に時間がかかり,また行動実験装置の故障により,研究の進行状況は遅れ気味である。今後は,検討する脳部位の厳選,関連神経伝達物質の定量分析の省略等で対応するとともに,研究手法の変更も視野に入れて計画を精査・検討する。高用量estradiol慢性投与による恐怖学習の亢進,恐怖反応全体を亢進することにより生じている可能性が示されたため,恐怖刺激を含めた嫌悪的刺激の処理に重要とされる扁桃体を中心に,今後検討を進めていくこととする。現在,この高用量estradiol慢性投与による恐怖学習亢進の脳神経メカニズムを明らかとするため,ERαのsiRNA遺伝子を組み込んだアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を用いたRNA干渉法によるERαの脳部位特異的発現阻害を行い,エストロゲン長期慢性投与後の行動観察を行っている。しかしながら,ウイルス投与処置そのものが被験体マウスの不安・恐怖等の情動関連行動に大きく影響を与えることが判明したため,今後投与方法の再検討を行っていく。また,これと並行して,行動レベルから高用量estradiol慢性投与による恐怖学習亢進のメカニズムを探るため,恐怖学習のみではなく,非嫌悪性の学習課題など様々な行動測定技法を用いて,高用量estradiol慢性投与メスマウスの行動特性を多面的に評価することとした。
分子間力を正確に採り入れた第一原理計算によるテラヘルツ周波数領域の物性解明

昨年度に作製したフォノン計算プログラムと第一原理計算ソフトを用いて、グルコースやラクトース等の糖類や、有機塩結晶DASTとその新誘導体DASCについて、結晶のテラヘルツ振動モードを解析し、テラヘルツスペクトル(粉末試料)吸収バンドの起源解明を試みた。1、グルコースの単結晶及びラクトースの単水和結晶のフォノンモードを計算し、極低温の粉末試料を測定したテラヘルツスペクトルについて、その吸収バンド群の起源解明を試みた。算出されたフォノンモード固有周波数は,各吸収バンド群の周波数と良い一致を示した。そしてテラヘルツ領域における分子間水素結合の関与や、結晶中のテラヘルツ分子内・分子間モード、水和結晶中の結晶水の赤外活性なテラヘルツ分子間モードの存在が理論計算で明らかになった。2、テラヘルツ光源材料として有望な有機塩結晶DASTとその新誘導体DASCの遠赤外吸収スペクトルを理論解析した。計算から粉末DASTの遠赤外吸収スペクトルに現れる各吸収ピーク群の起源が明らかになった。この結果は,新誘導体設計など今後のテラヘルツ結晶開発に有用な知見を与える。また新誘導体DASCの計算より、DAST/DASC誘導体間の顕著なモード周波数シフトの起源(アニオン分子面内の伸縮振動)が解明された。テラヘルツ振動の理論計算は、実験グループとの連携や,海外グループによる同様な固体のテラヘルツ振動計算報告の動向を考慮し、一般化勾配近似による短距離相関に留めた第一原理計算を用いた。分子集合体のテラヘルツ振動では、主に分子間水素結合等の近接的な分子間相関が大きな影響を示すため、この計算近似で実測との比較考察を行った。一方で、研究計画に示した長距離相関補正コードの完成と、それを用いた振動解析までは至らず、その相関の影響を解明できなかった。今後の計算継続によりテラヘルツ振動の解明が進むと考えられる。第一原理計算を用いて,生体分子や分子性結晶が示す低波数振動モードの精密な解析と新テラヘルツ光源材料の設計を進めてきた.今年度から2年間の研究計画で,今年度は次に列挙する成果を得た.1.結晶粉末を試料とするテラヘルツスペクトルの理論解析のため,結晶フォノンモードの周波数および固有ベクトルを計算するプログラムを作成した.このプログラムでは結晶の周期的なエネルギー表面を密度汎関数法より求める.また任意の対称性展開や,効率的な計算量分散により,柔軟かつ高効率なフォノン計算が可能である.固有振動モードの視覚化機能も実装され,テラヘルツスペクトル中のフォノンモード同定を実現した.2.独自のフォノン計算プログラム(上記1)を用いて,安息香酸,サリチル酸,グルコース,ラクトースの各結晶のテラヘルツフォノンを計算した.単分子系によるテラヘルツ振動計算において課題であった結晶内分子形状や分子間相関の影響などが大きく改善され,計算されたモード周波数は,テラヘルツスペクトルの吸収ピークとよく一致した.またこれらのフォノンモードの固有ベクトルを視覚化し,テラヘルツフォノンの振動形態を明らかにした.3.新テラヘルツ光源材料の設計のため,スチルバゾリウム系分子の超分極率の第一原理計算を共同研究者のInerbaev博士とともに進めてきた.その結果,超分極率計算において溶媒効果が極めて大きく影響することが確認された.また新たに金属錯体原子を加えた安定でかつ高い超分極率をもつ分子種が計算設計された.2年間の研究計画と比べて,分子間力補正コードの作製がやや遅れているが,テラヘルツ振動解析は共同研究者との連携のために先に進められた.昨年度に作製したフォノン計算プログラムと第一原理計算ソフトを用いて、グルコースやラクトース等の糖類や、有機塩結晶DASTとその新誘導体DASCについて、結晶のテラヘルツ振動モードを解析し、テラヘルツスペクトル(粉末試料)吸収バンドの起源解明を試みた。
難病法改正による炎症性腸疾患治療法選択の変化と医療費構造の解明

大規模レセプトデータベースを活用した時系列的なビッグデータ解析から難病法改正が及ぼした炎症性腸疾患治療法選択の変化と医療費構造を解明する。
サンゴ礁域における六放サンゴ類の砂泥環境に対する適応の多様性解明

昨年度に引き続き奄美大島ー加計呂麻島沿岸各所において繰り返しの定性調査を行った結果、内湾サンゴ群集には場所や環境ごとに下記の傾向があることが予測され、その概要については出版された一般向け図書にて概説すると共に論文発表にむけ詳細な解析が鋭意進行中である。河口や内海:キクメイシモドキなど、ごく少数の六放サンゴが出現。一部の湾奥で小型の埋在性イソギンチャク類の単一群集も見つかった;岬などで遮蔽的な静穏な内湾:沖縄以南ではメソフォティック水深から報告されているのに類似した、葉状ないし繊細な枝状イシサンゴが優先する群集が斜面に局所的に発達していた。群集下縁に広がるシルト質の海底では比較的大きな自由生活性サンゴ、礫が混じる場所ではツノサンゴ目群体が低密度で見られた。本環境の深場からは未記載と思われるスナギンチャク1種が得られており、学会大会での発表を経て現在発表準備中;海峡や湾口付近:鹿角状サンゴ群体を主とする群集が斜面上部に見られた。斜面下部にはヒユサンゴやツノサンゴ群体が見られることが多い。当環境からは国内未記録2種および琉球列島未記録の1種と考えられるイシサンゴ目標本が得られており、現在論文発表準備中。また、当群集調査中に発見した砂泥底性魚類、チンアナゴ属1新種の発表を行った;外海に面した潮通し良い湾、あるいは海峡沿いの深場:スツボサンゴを主とした砂泥底性群集が複数見つかった。ムシモドキギンチャク科の1種も低密度に見つかった。奄美大島以北では分布記録のない埋在性スナギンチャク類標本も得られ、解析を進めると共に発表準備を行っている。上記の各群集については、今後、環境要因の比較を含む客観的な区分けを行う必要があり、地形学ないし統計学的な観点から手法を再検討する必要が考えられる。また、得られた標本の同定に際しては多くの解析が必要になるため、現在、鋭意進行中である。昨年度までの調査で高被度ないし特異性の高いサンゴ群集が発見、あるいは存在が予想されたサイトでの定性調査を主に行ったほか、内湾サンゴ群集を特徴づけるために他海域での比較調査も合わせて行った。のべ111回の潜水調査で、奄美大島ー加計呂麻島沿岸32カ所、島外(徳之島、口永良部島、屋久島、種子島、串本のサンゴ礁および内湾域)で32カ所の調査を行った。ドローンを用いた海岸線ー浅海底地形と出現生物分布の関連性の考察も試した。夏期秋期には記録的な台風被害に見舞われ天候不順および調査サイトにおける安全確保の問題から調査が進まず、また冬期には研究拠点の移転が急遽進められたため、得られた標本の同定に関する解析、および特筆すべきサンゴ群集サイトにおける定量調査の試行が遅れた。今年度は、アクセスの困難さから未調査の湾(例えば、請島水道に面する諸鈍湾、伊子茂湾の湾口近くおよび湾奥、加計呂麻島の薩川湾、笠利湾の湾口付近など)での群集探索と内湾サンゴ群集の定性調査を進める。また、奄美大島の南北に連なる他島での内湾サンゴ群集の定性調査を行い、奄美大島で見つかるサンゴ群集との比較を行うことで当島沿岸の内湾サンゴ群集の特性を明らかにする。試行が遅れている定量調査については、他海域での観察例が稀で、かつ構成種数が比較的少ないスツボサンゴ優先砂泥底性サンゴ群集に重点をおいて比較調査を試行することで、当環境における評価手法の検討を行いつつ種同定を円滑に進め、本研究課題の目的の一つである、サンゴ礁浅海域における内湾サンゴ群集の海域ごとの特異性を明らかにする。これまで得られている標本についても解析作業を進め、随時、論文発表を行う。奄美大島および加計呂麻島沿岸各所に設定した任意の調査地点にて約70回の潜水調査を行った。その結果、多くの内湾砂泥底性サンゴ群集を発見した。奄美大島北部の笠利湾海域では、龍郷湾の湾奥には被度50%以上になる葉状サンゴの高被度群集、赤尾木湾の湾央および湾奥にはクサビライシ科個虫を主とした自由生活性サンゴ類直径数十m以上になる大規模な群集や過去の大規模枯死を免れた大型群体が複数存在する樹枝およびテーブル状サンゴ群集が見つかった。南部の大島海峡から加計呂麻島南岸にかけては、想定以上に多様な内湾性サンゴ群集が見られた。先述の龍郷湾奥サンゴ群集に類似した葉状サンゴ群集も複数個所で見つかり、さらに鹿角状ミドリイシの幅100 m以上におよぶ大群集、北部のクサビライシ群集とは異なりスツボサンゴやセンスガイ類など微小な自由生活性サンゴで構成される砂泥底性サンゴ群集、礫底におけるツノサンゴや共生性スナギンチャク類、イソギンチャク類による混成六放サンゴ群集、マングローブ潮下帯における非固着性イソギンチャク類の高密度群集などが見つかった。重要サンゴ群集の探索と並行して行った定性調査において採集された標本中には、アミトリセンベイサンゴ等、奄美群島からは分布未報告かつ分布北限記録となる種や、国内からの分布は知られていない種と思われる標本が含まれていた。

また、イソギンチャク目やスナギンチャク目など骨格を持たない六放サンゴ類においては、未記載種と思しき標本も得られている。群集によっては、分布記録こそあるが環境省レッドリストにおいて絶滅が危惧されている種が優占している群集もあるなど、本海域における内湾性サンゴ群集の貴重性が示唆される結果が多く得られている。平成29年度は、当初の予定どおり奄美大島沿岸の浅海海洋生態系の概要把握に努めた。潜水調査は事前に想定していた笠利湾海域および大島海峡中央部に加えて、加計呂麻島南岸の請島水道まで調査海域を広げて重要群集の探索および生物相調査を行った。重要サンゴ群集も当初に想定していた3地点以上見つかっており、概ね調査計画どおり順調に進んでいる。大島海峡内では想定以上に小さいスケール、例えば湾ごとに異なる生物相を有していることが推測された。昨年度に引き続き奄美大島ー加計呂麻島沿岸各所において繰り返しの定性調査を行った結果、内湾サンゴ群集には場所や環境ごとに下記の傾向があることが予測され、その概要については出版された一般向け図書にて概説すると共に論文発表にむけ詳細な解析が鋭意進行中である。河口や内海:キクメイシモドキなど、ごく少数の六放サンゴが出現。一部の湾奥で小型の埋在性イソギンチャク類の単一群集も見つかった;岬などで遮蔽的な静穏な内湾:沖縄以南ではメソフォティック水深から報告されているのに類似した、葉状ないし繊細な枝状イシサンゴが優先する群集が斜面に局所的に発達していた。群集下縁に広がるシルト質の海底では比較的大きな自由生活性サンゴ、礫が混じる場所ではツノサンゴ目群体が低密度で見られた。本環境の深場からは未記載と思われるスナギンチャク1種が得られており、学会大会での発表を経て現在発表準備中;海峡や湾口付近:鹿角状サンゴ群体を主とする群集が斜面上部に見られた。斜面下部にはヒユサンゴやツノサンゴ群体が見られることが多い。当環境からは国内未記録2種および琉球列島未記録の1種と考えられるイシサンゴ目標本が得られており、現在論文発表準備中。また、当群集調査中に発見した砂泥底性魚類、チンアナゴ属1新種の発表を行った;外海に面した潮通し良い湾、あるいは海峡沿いの深場:スツボサンゴを主とした砂泥底性群集が複数見つかった。ムシモドキギンチャク科の1種も低密度に見つかった。奄美大島以北では分布記録のない埋在性スナギンチャク類標本も得られ、解析を進めると共に発表準備を行っている。上記の各群集については、今後、環境要因の比較を含む客観的な区分けを行う必要があり、地形学ないし統計学的な観点から手法を再検討する必要が考えられる。また、得られた標本の同定に際しては多くの解析が必要になるため、現在、鋭意進行中である。昨年度までの調査で高被度ないし特異性の高いサンゴ群集が発見、あるいは存在が予想されたサイトでの定性調査を主に行ったほか、内湾サンゴ群集を特徴づけるために他海域での比較調査も合わせて行った。のべ111回の潜水調査で、奄美大島ー加計呂麻島沿岸32カ所、島外(徳之島、口永良部島、屋久島、種子島、串本のサンゴ礁および内湾域)で32カ所の調査を行った。ドローンを用いた海岸線ー浅海底地形と出現生物分布の関連性の考察も試した。夏期秋期には記録的な台風被害に見舞われ天候不順および調査サイトにおける安全確保の問題から調査が進まず、また冬期には研究拠点の移転が急遽進められたため、得られた標本の同定に関する解析、および特筆すべきサンゴ群集サイトにおける定量調査の試行が遅れた。平成30年度は、昨年度にひきつづき奄美大島沿岸で重要な浅海砂泥底性サンゴ群集の探索を行う。また、既に見つかったサンゴ群集にて詳細な定性生物相調査を進めると共に、任意に設定したトランセクトラインを用いた定量調査を開始する。
自立支援のための受益者(患者)参画型情報システム 〜情報サービスの第4の流れ〜

【研究目的】患者にとって、健康管理や疾病の治療は自らの問題であるにも関わらず、医療専門職に任せきりになる場合が多い。医療用語や概念の難解さ、理解してもらう努力不足などに起因する要因が少なくないと考えられるが、一方で、適切な場面で適切な医療情報を提供し、患者とコミュニケーションを図るための医療現場の情報提供環境の貧弱さに起因する要素も少なくないと思われる。そこで本研究では、患者の治療への参画意識を高めるための情報提供環境・提供内容を検討した。【情報の提供方法】広島大学病院では、入院棟のベッドサイドに設置した患者用端末で、(1)入院生活の支援情報、(2)検査や手術ガイダンス、(3)治療の意欲高揚のためのコンテンツ(食事情報など)を、動画・静止画を活用して直感的に理解できる形で提供されている。本年度は、コンテンツへのアクセスログ解析及びアンケート調査で、情報提供のためのIT環境やコンテンツの有効性の分析・評価を行った。【結果】●コンテンツの閲覧頻度の割合は、入院生活支援情報20%、検査・手術ガイダンス48%、意欲高揚情報32%で、治療関連情報への感心が相対的に高かった。医療の内容が分かりやすく不安の軽減につながる、自分が好きな時や分からない時に何度でも見られる、面会者にも見てもらえるなど、オンデマンドの動画表現の有効性が示唆された。●テレビゲーム機のコントローラ風の操作器を採用したが、高齢者には難しい場合が多く、最低限タッチパネル程度の直感的な操作性の必要性が示唆された。●今回は固定式の端末だけで情報提供を行ったが、ベッドサイドでの患者プライバシーの観点やベッドサイド以外での医療スタッフとのコミュニケーション等での使いにくさが指摘された。「必要な時に必要な場所で」利用できるユビキタス環境の必要性が改めて認識された。わが国において、自分自身の問題に対峙した時に自ら判断・行動しその結果に責任を持つ、いわゆる自己責任を全うできる自立した人格は少ないと言えよう。このことは社会全体にとって大きな問題である。医療の受益者(患者)の場合、自らの健康管理や疾病の治療は、自らの問題であるにも関わらず、医療専門職に任せきりになる場合が多い。それに対する医療提供側の問題点として、適切な場面で適切な医療情報を提供し、患者とコミュニケーションを図るための情報提供環境の貧弱さがあるのではないか。医療の受益者(患者)が、自らの治療の意思決定に直接参画できやすくすることにより、自立を支援するための情報サービスのあり方を探るのが本研究の目的である。本年度は以下の成果を得た。●患者と医療スタッフとのコミュニケーションを推進し、患者が医療に参画しやすくするためのIT活用方法の検討を行った。(文献1、3、4)●平成15年1月より広島大学入院棟の患者のベッドサイドに設置した「アーム式ディスプレイ装置(患者用端末)」(660台)が、上記の目的にどのように活用されているか、医療スタッフと患者とのコミュニケーションに有用かを、医療スタッフへのアンケートにより調査した。結果、その有用性は認められるものの、コンテンツが不十分であることが明らかとなった。次年度へ向けての課題である。(文献2)●患者への説明ツールとして、上記の患者用端末の他にスタッフの業務用端末を活用するための機能面の検討を行った。(文献5)●現在提供している検査案内等のコンテンツでは、ネットワーク負荷等への配慮から一分程度の短時間の説明ビデオとしているが、長時間化する場合の、技術面及び編集操作等の運用面の可能性を検討した。(文献6)わが国において、自分自身の問題に対峙した時に自ら判断・行動しその結果に責任を持つ、いわゆる自己責任を全うできる自立した人格は少ないと言えよう。このことを医療の受益者(患者)に当てはめた場合、自らの健康管理や疾病の治療は、自らの問題であるにも関わらず、医療専門職という他人に任せきりになる場合が多い。このことは、医療用語や概念の難解さ、理解してもらう努力不足などに起因する要因が少なくないと考えれるが、一方で、適切な場面で適切な医療情報を提供し、患者とコミュニケーションを図るための医療現場の情報提供環境の貧弱さに起因する要素も少なくないと思われる。そこで本仮題では、医療の受益者(患者)が、自らの治療の意思決定に直接参画する意識を高め、自立を支援するための情報サービスのあり方を研究している。本年度の成果は以下の通りである。●広島大学病院の各ベッドサイドに設置した「患者用端末(アーム式ディスプレイ装置)」が、医療スタッフと患者のコミュニケーションに有用か、患者自身が積極的に利用しているか等について、医療スタッフへアンケート調査を行い有用性を確認した(文献1)。●「手術・麻酔」に対する、患者の不安軽減・理解の促進のためのコンテンツを開発、患者用端末に導入し、その有用性を確認した(文献2)。その他、リハビリや輸血、放射線検査等についても同様に開発・導入を行い、有用性の検証中である。●治療の効果を高め、医療の安全・質の確保を支援するために、患者をもチームの一員として捉える「患者参画型チーム医療モデル」の形態についてシンポジウム形式で検討を行った(文献3)。●患者参画型のチーム医療を支え、診療看護の計画や経過を患者と共有するための基盤となる電子カルテシステムの形態を検討した(文献4)。また情報開示に際して重要となる看護ケア用語の標準化について、看護スタッフへのアンケート調査により、その有効性・課題を整理した(文献5)。

●患者用コンテンツの利用状況を把握するために、コンテンツへのアクセスログを抽出し、利用動態の解析を推進中である。【研究目的】患者にとって、健康管理や疾病の治療は自らの問題であるにも関わらず、医療専門職に任せきりになる場合が多い。医療用語や概念の難解さ、理解してもらう努力不足などに起因する要因が少なくないと考えられるが、一方で、適切な場面で適切な医療情報を提供し、患者とコミュニケーションを図るための医療現場の情報提供環境の貧弱さに起因する要素も少なくないと思われる。そこで本研究では、患者の治療への参画意識を高めるための情報提供環境・提供内容を検討した。【情報の提供方法】広島大学病院では、入院棟のベッドサイドに設置した患者用端末で、(1)入院生活の支援情報、(2)検査や手術ガイダンス、(3)治療の意欲高揚のためのコンテンツ(食事情報など)を、動画・静止画を活用して直感的に理解できる形で提供されている。本年度は、コンテンツへのアクセスログ解析及びアンケート調査で、情報提供のためのIT環境やコンテンツの有効性の分析・評価を行った。【結果】●コンテンツの閲覧頻度の割合は、入院生活支援情報20%、検査・手術ガイダンス48%、意欲高揚情報32%で、治療関連情報への感心が相対的に高かった。医療の内容が分かりやすく不安の軽減につながる、自分が好きな時や分からない時に何度でも見られる、面会者にも見てもらえるなど、オンデマンドの動画表現の有効性が示唆された。●テレビゲーム機のコントローラ風の操作器を採用したが、高齢者には難しい場合が多く、最低限タッチパネル程度の直感的な操作性の必要性が示唆された。●今回は固定式の端末だけで情報提供を行ったが、ベッドサイドでの患者プライバシーの観点やベッドサイド以外での医療スタッフとのコミュニケーション等での使いにくさが指摘された。「必要な時に必要な場所で」利用できるユビキタス環境の必要性が改めて認識された。
局所リン代謝調節に基づく歯の形成機構の解明－エピゲノム解析からのアプローチ－

本研究ではDNAメチル化について,マウス歯胚発生過程に注目して解析を行った。抗5-メチルシトシン抗体および抗5-ヒドロキシメチルシトシン(5-hmC)抗体を用いた免疫染色およびドットブロット解析を行い,分泌期以降のエナメル芽細胞で5-hmC量が上昇し,さらに移行期に入るとクロモセンターを形成することが確認された。また,維持メチル化酵素Dnmt1が内エナメル上皮に発現し,分化に伴い低下することを確認した。以上の結果から,Dnmt1が内エナメル上皮細胞の未分化状態の維持に関与する可能性が示唆された。さらに分化に伴いDNAメチル化状態および核内高次構造がダイナミックに変動することが明らかになった。近年,無機リン酸(Pi)がシグナル分子として機能し,Pi代謝調節因子と協調して,歯や骨における細胞の分化や石灰化に関与することが示唆されている。しかし,歯を構成する細胞局所でのPi代謝により,どういう細胞内応答を引き起こすのか,未だ不明な点が多い。本研究課題では,Piによるシグナル伝達過程がエピジェネティック制御によってどのように媒介され,歯の発生にどう影響するのか解明することを目的とする。昨年度はDNAメチル化に関与する分子の挙動解析に焦点をあて,DNAメチル化酵素Dnmt1が未分化エナメル上皮に高発現することを見いだした。本年度は,5-メチルシトシン(5-mC)および5-ヒドロキシメチルシトシン(5-hmC)の組織学的分布ならびにゲノムDNA中の量について,マウス歯胚発生過程,とりわけ上皮由来のエナメル芽細胞の発生・分化に注目して解析した。抗5-mC抗体による免疫染色では移行期以降のエナメル芽細胞にドット状のシグナルを示したが,ドットブロット法による5-mCの半定量解析では分化による変動は認められなかった。一方,5-hmCは分泌期以降のエナメル芽細胞で上昇することが免疫染色およびドットブロット法により示された。以上から,エナメル上皮の分化に伴い,DNAメチル化状態および核内高次構造がダイナミックに変動することが明らかになった。現在,DNAメチル化阻害剤を使い,Pi代謝による細胞内応答との関連を解析している。また,低Pi血症性くる病や慢性腎臓病など,全身性のPi代謝異常を伴う疾患では,骨のみでなく歯の形成不全を伴う症例が多く存在する。しかし,歯を構成する細胞局所でのPi代謝により,どういう細胞内応答(Pi応答)を引き起こすのか,そしてそれが歯の発生にどう影響するのか,未だ不明な点が多い。そこで本研究課題では,歯の形成およびPi応答について,エピジェネティクスの観点から解明することを目的とする。本年は,エピジェネティクス関連分子の挙動を解析することに焦点を置き,免疫組織化学染色あるいはリアルタイムPCRを用いた発現・局在の解析を行なった。まず,マウス下顎切歯(10日齢)の脱灰切片を作製し,免疫染色によりゲノム全体のメチル化レベルおよびDNAメチル化酵素Dnmt1の局在を解析した。その結果,ゲノム全体のメチル化レベルはエナメル芽細胞,象牙芽細胞ともに分化に伴い上昇する傾向を示した。一方,Dnmt1は上皮ー間葉相互作用を示す根尖部に高い発現を示し,その発現は分化に伴い低下した。Dnmt1はDNA複製の際にDNAのメチル化を維持する酵素であり,基本的には遺伝子の発現抑制に働くことから,細胞分化の促進あるいは細胞周期の抑制に働く遺伝子のメチル化維持(発現抑制)に関与していると考えられる。今後,Dnmt1の標的因子を検索し,上皮ー間葉相互作用やPi応答に重要なエピジェネティックなリモデリング機構を解析する予定である。当初の計画では,本年度中にDnmt1などのエピジェネティックな因子の標的となる遺伝子候補を同定する予定であったが,実際には出来ていない。また,再構成歯胚の実験系の確立を行なう予定であったが,これも思うように進行していない。その理由としては,技術的に困難なことが多いからであるが,ひとつずつ問題点は解決しているので,大きく実験計画を変更する必要はないと考えている。近年,エピゲノムの状態が物質代謝や栄養,食事など多くの環境因子に影響を受けることが判明し,生活習慣病への関与が注目を集めている。特に,胎児期の低栄養環境が腎糸球体ネフロン数の減少を引き起こし,成人期における慢性腎臓病等の疾患の素因となることが知られている。慢性腎臓病に伴う骨ミネラル代謝異常も誘発されると考えられ,歯や骨に悪影響を及ぼすことは想像に難くない。今後,歯の形成に伴うエピジェネティクス制御を明らかにし,またそれに伴うPi代謝調節機構を明らかにし,栄養や環境因子が歯牙病態に及ぼす影響を明らかにしていきたいと考えている。

平成25年度は平成24年度の研究費未使用額と合わせて,これまでの継続と得られた個々の結果の統合的および機能的解析に研究費を使用する。具体的には,エピジェネティクス関連因子を標的とするsiRNAを用いたノックダウン実験を行う(siRNA関連試薬約25万円)。siRNAを上皮細胞あるいは間葉系細胞へ導入し,その細胞由来の再構成歯胚を器官培養あるいはマウス腎臓被膜下への移植により発育させる(マウス飼育管理約25万円,培養関連試薬約20万円)。リアルタイムPCRを用いた分化マーカーの発現解析および形態学的解析により再構成歯胚の形成状況を確認し,上皮ー間葉相互作用を介したエピジェネティクス制御機構を明らかにする(形態学的解析試薬約15万円,エピジェネティクス解析試薬約25万円,分子生物学関連試薬約25万円)。その他,得られた研究成果を国際学会および国内学会にて発表する旅費として研究費を使用する(旅費約25万円)。
未利用資源・食品加工副産物の麹菌発酵による新機能性食素材の作出に関する研究

カンキツ果皮、ゴマ粕、米糠は、未利用食資源の食品加工副産物であり、これらを有効活用することを目的に機能性食素材への応用を検討した。また、醸造食品で使われる麹菌を用いてこれらを発酵処理し、抗酸化性を向上させた新機能性食素材の作製を検討した。カンキツ果皮(新姫を使用)中のフラボノイド類について、水、エタノール水溶液への溶出性を調べ、食品への活用を検討した。果皮を加温水への浸漬することにより、フラボノイドは比較的短時間に溶出され、加温アルコール水溶液は疎水性フラボノイドの溶出に適していた。カンキツ果皮フラボノイド(レモンを使用)は製パンへの添加により、パン生地の伸張度に影響を与え、製パン比容積の上昇させる効果が認められた。以上、カンキツ果皮フラボノイドの食品への応用面が示された。カンキツ果皮を黒麹菌で発酵処理するにより、抗酸化活性の向上が認められた。果皮に含まれるHesperidinが、アグリコンのHesperetinへ変換され、さらに、抗酸化物質の8-hydroxyhesperetinが生成し、これらが活性向上に起因していた。また、カンキツ搾汁残渣の機能性成分の検索から、抗酸化活性と血管接着因子の発現抑制効果を有するフェノール性配糖体が認められた。ゴマ粕は麹菌発酵処理により抗酸化活性が向上し、ゴマ粕中のSesaminol triglucosideが抗酸化物質のSesaminolやSesaminol6-catecholへ変換され、これらが活性向上に起因していた。米糠に含まれるFerulic acidを麹菌で発酵処理したところ、Vanilic acidへ変換されることが分かった。米糠を麹菌で発酵したところ、抗酸化活性の向上が認められ、γ-oryzanolから変換されたと推測されるFerulic acidとVanilic acidが生成した。さらに、Ferulic acidと同等の抗酸化活性を有しているPyranonigrin-Aが生成され、これらが活性向上に起因していた。以上、食品加工副産物を麹菌で発酵処理することにより、抗酸化性が向上した機能性食素材が作製することができた。そして、これら食品加工副産物の有効活用法が示された。果汁飲料の食品加工時に産出される果実の搾汁粕は、未利用資源の食品加工副産物である。果汁飲料として活用が広いオレンジ、グレープフルーツ、レモンのカンキツ果実を取り上げ、これらの果汁加工時に産出する搾汁粕(主に果皮)を原料とした。そして、これらを麹菌(アスペルギルス属)で発酵することにより、高い抗酸化性を有する新機能性食素材の作出を検討した。抗酸化性を有する機能性食素材は、油脂の酸化防止などの抗酸化剤としての用途だけでなく、体内の過剰な活性酸素消去作用から生活習慣病予防の機能性素材として期待されている。そこで、搾汁粕を麹菌で発酵し、抗酸化活性を指標にして機能性の向上を検討した。さらに、同活性に関与する成分を調べた。Aspergillus usamiiなど醸造に使用されている黒麹菌を、カンキツ搾汁粕に接種して25度で静置培養した。1週間の発酵処理により、搾汁粕の抽出液はDPPHラジカル捕捉測定法による抗酸化活性の向上が認められた。

これらカンキツ果皮には、ヘスペリジンやナリンジンといったフラボノイド配糖体を含有しているが、発酵処理することによりアグリコンのヘスペレチン、ナリンジンが変換されていた。さらに、一部はフラボノイドA環が水酸化した8-ヒドロキシヘスペレチンや8-ヒドロキシナリンゲニンが生成していた。これら化合物は、麹菌発酵によって生成し、発酵搾汁粕の抗酸化性の向上に関与していることが示唆された。また、レモン、グレープフルーツ、オレンジともに発酵による抗酸化性の向上と、これらフラボノイドの生成が認められた。Aspergillussaitoiによって調製したレモン果皮発酵物を急性運動負荷ラットに経口投与すると、肝臓の過酸化脂質量など減少といった酸化ストレス低減作用がみられている。レモン果皮発酵物に含まれるフラボノイドを分析したところ、発酵により高い抗酸化性を有するエリオディチオール、8-ヒドロキシヘスペレチンなどが生成していた。これらが酸化ストレス低減作用に関与していることが示唆された。食品製造・加工時に産出される食品副産物は未利用資源であり、本研究はこれらを新たな機能性食素材に有効活用することを目的とした。今年度は、レモン果皮(レモン搾汁粕)、ゴマ粕(ゴマ油抽出粕)、米糠の食品副産物に着目した。ゴマ粕にはリグナン類のセサミノール配糖体が多く含まれ、これを各種麹菌(Aspergillus)で発酵させたところ、抗酸化活性が向上し、成分変化が認められた。生成成分を各種機器で分析したところ、抗酸化物質のセサミノールやセサミノールカテコールが生成していることが分かった。ゴマ油搾汁粕を麹菌発酵させたところ、これら抗酸化物質の生成が認められた。米糠には、γ-オリザノール、フェルラ酸が豊富に含まれている。そこで、ゴマ粕と同様にフェルラ酸を麹菌で発酵させたところ、抗酸化活性は大きな変化はなかったが、成分変化が認められた。生成成分を各種機器で分析したところ、バニリン酸が生成していることが分かった。次に米糠を麹菌で発酵したところ、γ-オリザノールから変換されたと推測されるフェルラ酸、バニリン酸が生成し、抗酸化活性の向上が認められた。また、他成分も検出されており、今後の検討が必要と考えられた。レモン果皮を水抽出し、逆相樹脂処理により、フラボノイドが豊富なレモン果皮抽出物を調製した。これを食素材としての適性を調べるため、小麦粉にレモン果皮抽出物を0.25%0.75%添加した製パンを作製し、呈味と物性を調べた。官能テストでは、0.75%添加パンは無添加パンと比べて苦味が強く嗜好性が低下したが、0.25%添加パンは嗜好性の低下は少なかった。また、レモン果皮抽出物を添加すると製パンの比容積の上昇、物性的変化が認められた。この原因については、今後追究していく。食品製造・加工時に産出される食品副産物は未利用食資源であり、これらを新たな機能性食素材に有効活用することを本研究の目的とした。カンキツ果実のレモンと新姫における果皮(カンキツ果汁搾汁粕)、米糠、ゴマ粕(ゴマ油抽出粕)といった食品加工副産物に着目した。レモン果皮を水抽出し、逆相樹脂処理によりフラボノイドが豊富なレモン果皮抽出物を調製した。
HIV感染モデルマウスを用いたHIV感染早期におけるNK細胞の動態解明

本研究は、HIV感染ヒトnatural killer(NK)細胞高度生着マウスモデルを樹立し、HIV感染におけるNK細胞の動態、役割の解明を目的とした。これまでに、ヒト末梢血単核球(PBMC)を高度免疫不全マウス、NOD/SCID/Jak3^<-/->(NOJ)マウスに移植したHIVが感染可能なマウスモデルを構築しており(Hattori et al.Antimicrob.Agents Chemother.2009)、その技術を応用した。ヒトNK細胞マウスモデルの樹立は、NOJマウスに、ヒト末梢血単核球(PBMC)とマイトマイシンCで不活化した骨髄性白血病細胞、K562細胞を共移植し、ヒトNK細胞が選択的に増殖する、ヒトNK細胞高度生着NOJ(huNK-NOJ)マウスを樹立した。huNK-NOJマウスにHIVを接種し、2週後にHIV感染状況を解析した。実験・解析手法は、マウスの血液、脾臓と腹腔内細胞を回収し、フローサイトメトリー、ELISAにてCD4陽性細胞数、NK細胞数、HIV感染細胞率(HIV p24陽性率)および血漿中p24抗原量を測定した。実験マウス群としてPBMCのみを移植したhuPBMC-NOJマウスとhuNK-NOJマウスおよびそれぞれHIV感染の有無の計4群にて比較検討した。その結果、感染後のNK細胞数を比較すると全てのマウス群で統計学的有意差は得られなかった。しかし、血漿中p24抗原量をHIV接種したhuPBMC-NOJマウスとhUNK-NOJマウスで比較すると、huNK-NOJマウスでhuPBMC-NOJマウスに比べて約40%低値であり、NK細胞が高度に存在する場合、HIVが抑制されることが示唆された。NK細胞がHIVの増殖を抑制することが示唆された。本研究は、NK細胞による抗HIV免疫療法の可能性を示すものであり、今後のさらなる研究に期待される。
ワイドギャップ半導体薄膜の表層評価分光画像計測システムの試作

ラマン散乱、フォトルミネッセンス、変調反射などの種々の分光学的手法を用い、更にイメージング技法を取り入れて、SiCやGaN、ダイヤモンドなどのワイドギャップ半導体の結晶性と電気的性質を2次元分布評価することを主目的として、紫外光励起型顕微ラマン散乱・蛍光・変調反射測定装置を試作した。装置の集光レンズ系は波長364nmのArレーザー励起線に対応する高い紫外透過性を有し、また分光器は高い紫外感度をもつ2次元CCD検出器を備えている。まず装置の基本性能評価を兼ねて、Si、SiC、GaN、ZnOなどの直接/間接遷移型半導体試料について、紫外ラマン散乱測定を行った。その結果、Siでは高い伝導帯への直接遷移に伴う共鳴ラマン散乱が観察された。SiCではこれまでのところ、可視光励起時と同様の信号のみ観測されている。GaNでは励起光にほぼ等しいバンドギャップエネルギーをもつため、フォノンラマン線が強い蛍光とともに観測された。特に、縦光学振動モードについて共鳴効果による強度増大が認められ、2次フォノン線の強度増大や偏光則の破れなどの共鳴効果が認められた。ZnOに関する同様の測定は現在進めている。励起波長364、及び351nmにてGaNやZnOについて顕微フォトルミネッセンス測定を室温で試行し、極低温測定も難なく行える見通しを得た。次に同装置を用いてダイヤモンド状炭素(DLC)膜のラマン散乱測定を行った。その結果、紫外光励起時にダイヤモンド的な4配位結合に基づく信号の共鳴増大が観測され、グラファイト的な3配位結合による信号成分との効率的分離ができることが確認された。DLC膜の初期成長層においては空間的な相の不均一が顕著であり、本装置の目的とする2次元イメージング技法によって効率的な評価が行える見通しを得た。今後は変調反射測定の基本性能評価、ならびに極低温測定、イメージング技術の確立に努める。シリコンカーバイドや窒化ガリウム等のワイドギャップ半導体の結晶性、及び電気的特性を分光学的に2次元評価することを主たる目的として、紫外域励起用ラマン・フォトルミネッセンス顕微イメージング測定装置の設計、及び試作を行った。装置の主な設計仕様は次の通りである。1. 500Kから4.2K(液体ヘリウム温度)の極低温領域に至る幅広い温度範囲で測定が可能である。2.水平方向におよそ0.5マイクロメーター程度以下の空間分解能を有する。3.励起光、散乱光、及び、蛍光・反射光の集光用に、波長300ナノメーター程度までの紫外光領域で優れた透過特性を有する光学レンズ系を備えている。また紫外ラマン散乱測定用に専用のレーリー光カット狭帯域フィルターを有する。4.落射照明用ハロゲンランプは容易に高圧水銀灯などの紫外域連続光源に交換可能であり、ラマン・フォトルミネッセンス励起用紫外レーザー光を変調用光源として用いて、紫外域変調反射測定も可能である。現在まで、主に窒化ガリウム試料を用いてこれらの基本仕様について順に確認作業を進めてきている。これまでに、実際に所望の極低温領域での顕微測定が可能であることを確認しており、さらに波長488ナノメーターのアルゴンレーザー線励起を用いた顕微ラマン測定によって、立方晶、及び六方晶相の混在した窒化ガリウムエピタキシャル薄膜試料について、各相の混在割合をイメージング表示することに成功した。この成果の一部は平成九年春の応用物理学会にて口頭発表される予定である。
フラクタル幾何学，付随するゼータ関数，および整数論への応用

与えられた集合にどのくらい大きい項数の等差数列が含まれているかという問題を等差数列の包含問題という。この問題をフラクタル幾何学やフラクタルに付随するゼータ関数などを用いて、幾何学的にアプローチしていくということが本研究の概要である。等差数列の包含問題はフィールズ賞受賞者らを中心として、近年、大きな発展を遂げている。しかし、逆数和が発散する自然数の部分集合は任意の項数の等差数列を含むだろうという「エルデシュ・トゥーラン予想」は未だ解決されていない。そこで問題を幾何学に置き換えることで、任意の項数の等差数列を含むような新しい集合のクラスを与えることが本研究の目標である。