hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規環境応答型蛍光性修飾塩基の開発

極性応答型蛍光色素であるプロダンをラベル化した修飾塩基の合成を行ない、一塩基多型検出への応用を試みた。プロダン修飾ウリジンを開発した結果、コンセプト通り誘電環境の違いを利用した蛍光による-塩基の識別を実現できた。プロダン修飾ウリジンのストークスシフトは、周辺環境の誘電率に大きく依存し、相補的な二本鎖を形成した場合と非相補的な二本鎖を形成した場合とで、ストークスシフトが大きく変化した。これは、相補的二本鎖を形成した場合では、発色団がメジャーグルーブの疎水領域に留められている一方で、非相補的二本鎖を形成した場合では、塩基対間の水素結合が弱くなるため発色団が比較的自由に拡散して親水領域に移動できることに起因している。また、興味深いことに発光波長の変化に比べて吸収波長の変化が顕著であり、相補的な二本鎖を形成した場合、吸収波長が長波長シフトしていた。この性質を利用して450nmで励起することにより、相補的な塩基と非相補的な塩基を蛍光識別することに成功した。次にシトシン誘導体、アデニン誘導体、グアニン誘導体をそれぞれ合成し、蛍光特性を調べたところ、全ての修飾塩基で例外なく相補的塩基を蛍光識別できることが示された。従来のBDFプローブは、以下に示す二つの問題点を有していた。一つ目は、蛍光強度がグアニン残基に強く影響を受けることで、同じコンセプトで全ての配列に適用することができなかった。二つ目は350nm以下の短い励起波長であることであり、細胞内での検出を行なう際には他の成分由来の自家蛍光が問題となり検出感度が低下していた。本研究において開発された極性応答型BDFプローブは、発色団が核酸塩基によって蛍光消光を受けず、450nmという細胞の自家蛍光が干渉しない長波長領域で励起することが可能であるという点で極めて汎用性が高い。
電磁超音波センサによるGFRP積層板のはくり検出

GFRP積層板の層間はく離検出を目的とし,積層板に埋め込んだコイルと積層板上におかれたコイルとから構成される電磁超音波センサを用いて板波の音速を測定した.渦電流と静磁場の相互作用であるローレンツ力を用いる電磁超音波センサは,材料に非接触で超音波の送受信が行えるため,金属の非破壊検査において従来の圧電センサに代わって用いられつつある.GFRPには導電性がなく渦電流が発生しないため,積層板に埋め込んだコイルを流れる電流を用いた.薄板中を伝ぱする板波の音速が板厚と周波数の積に依存することを利用し,層間はく離による板厚減少を板波の音速変化として検出する手法を提案した.音速測定には2つの手法を用いた.1つは,送受信センサ間隔を変化させながら受信波形を取り込み,狭帯域パルスの各周波数成分について伝ぱ距離と伝ぱ時間の関係を求め,その傾きの変化としてはく離を検出する群速度法である.測定線上でどの領域がはく離しているかを評価することができる.本研究ではさらにセンサの蛇行コイルの導線間隔が板波の半波長と等しいときに受信信号の振幅が最大となることを利用する位相速度法を提案した.受信センサを狭帯域化することにより受信位置での波長により敏感とし,受信位置でのはく離の有無を評価できる.試料として積層枚数の異なる4種の一方向積層板を用い,人工はく離を段階的に導入しながら各段階において音速測定を行った。その結果,12層の薄い積層板では群速度法により測定線上でのはく離先端位置を10mm程度の精度で評価でき,32層の厚い積層板では位相速度法により各測定点におけるはく離の有無をほぼ正確に評価できた.GFRP積層板の層間はく離検出を目的とし,積層板に埋め込んだコイルと積層板上におかれたコイルとから構成される電磁超音波センサを用いて板波の音速を測定した.渦電流と静磁場の相互作用であるローレンツ力を用いる電磁超音波センサは,材料に非接触で超音波の送受信が行えるため,金属の非破壊検査において従来の圧電センサに代わって用いられつつある.GFRPには導電性がなく渦電流が発生しないため,積層板に埋め込んだコイルを流れる電流を用いた.薄板中を伝ぱする板波の音速が板厚と周波数の積に依存することを利用し,層間はく離による板厚減少を板波の音速変化として検出する手法を提案した.音速測定には2つの手法を用いた.1つは,送受信センサ間隔を変化させながら受信波形を取り込み,狭帯域パルスの各周波数成分について伝ぱ距離と伝ぱ時間の関係を求め,その傾きの変化としてはく離を検出する群速度法である.測定線上でどの領域がはく離しているかを評価することができる.本研究ではさらにセンサの蛇行コイルの導線間隔が板波の半波長と等しいときに受信信号の振幅が最大となることを利用する位相速度法を提案した.受信センサを狭帯域化することにより受信位置での波長により敏感とし,受信位置でのはく離の有無を評価できる.試料として積層枚数の異なる4種の一方向積層板を用い,人工はく離を段階的に導入しながら各段階において音速測定を行った。その結果,12層の薄い積層板では群速度法により測定線上でのはく離先端位置を10mm程度の精度で評価でき,32層の厚い積層板では位相速度法により各測定点におけるはく離の有無をほぼ正確に評価できた.GFRP積層板の層間はく離の検出を目的として電磁超音波センサを用いて板波音速の測定を行った.薄板を面内方向に伝ぱする板波は,音速が周波数と板厚の積に依存する分散性を示す.本研究は層間はく離による板厚の減少を板波音速の変化として検出することを提案するものである.超音波センサとして,非接触型のセンサであるため金属材料の非破壊検査の分野で従来の圧電センサに代わって適用範囲が広がりつつある電磁超音波センサを用いた.GFRPには導電性がないため,金属材料における超音波の発生に寄与する渦電流が誘起されない.そこで前年度までの科学研究費補助金を受けて行った研究で提案した積層板中に埋め込んだコイルを用いる電磁超音波センサを適用した.このセンサは磁石をコイル上で移動させるだけで測定位置を走査可能である.他のモードとの干渉を避けるため,中央の層間に送信コイルを埋め込み,最低次の対称モードの板波を送信した.受信コイルとして蛇行型コイルを用い,表面直下の層間に埋め込んだ.昨年度までの研究で用いた広帯域パルスによる群速度法だけではなく,新たに狭帯域バースト波を用いる位相速度法を提案し,両手法を比較した.群速度法は各周波数成分の振幅の時間変化から音速を求める手法であり,位相速度法はコイルのピッチが半波長と一致する周波数において送受信効率が最大となることを利用して音速を求める方法である.積層板にはく離を段階的に導入し,各段階での音速測定を行った結果,群速度法でははく離導入前を基準とした伝ぱ時間変化を求めると,傾きが負の領域としてはく離部を検出できることがわかった.位相速度法では,受信信号の振幅が最大となる周波数が測定部がはく離すると高くなることから,測定点のはく離の有無を検出できる可能性があることが明らかになった.来年度は,現在まだ十分とはいえないはく離領域の評価精度の向上を目指す.

GFRP積層板の層間はく離検出を目的とし,積層板に埋め込んだコイルと積層板上におかれたコイルとから構成される電磁超音波センサを用いて板波の音速を測定した.渦電流と静磁場の相互作用であるローレンツ力を用いる電磁超音波センサは,材料に非接触で超音波の送受信が行えるため,金属の非破壊検査において従来の圧電センサに代わって用いられつつある.GFRPには導電性がなく渦電流が発生しないため,積層板に埋め込んだコイルを流れる電流を用いた.薄板中を伝ぱする板波の音速が板厚と周波数の積に依存することを利用し,層間はく離による板厚減少を板波の音速変化として検出する手法を提案した.音速測定には2つの手法を用いた.1つは,送受信センサ間隔を変化させながら受信波形を取り込み,狭帯域パルスの各周波数成分について伝ぱ距離と伝ぱ時間の関係を求め,その傾きの変化としてはく離を検出する群速度法である.測定線上でどの領域がはく離しているかを評価することができる.本研究ではさらにセンサの蛇行コイルの導線間隔が板波の半波長と等しいときに受信信号の振幅が最大となることを利用する位相速度法を提案した.受信センサを狭帯域化することにより受信位置での波長により敏感とし,受信位置でのはく離の有無を評価できる.試料として積層枚数の異なる4種の一方向積層板を用い,人工はく離を段階的に導入しながら各段階において音速測定を行った.その結果,12層の薄い積層板では群速度法により測定線上でのはく離先端位置を10mm程度の精度で評価でき,32層の厚い積層板では位相速度法により各測定点におけるはく離の有無をほぼ正確に評価できた.
古文書解読支援システムの開発と電子辞書技術の応用に関する研究

本研究の目的は、歴史学・古文書学や文学の専門家が古文書解読を行う際に利用する"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)、"くずし字用例辞典"(字形索引による用例抽出)をコンピュータ上に実装し、モバイル環境で利用可能な電子辞書の開発を行うこと、及び本研究の過程で得られる字形認識プロセスを別途科研費で進めている古文書翻刻支援システム(古文書OCR)の文字認識に直接応用しようとすることにある.研究期間において、以下に示す研究実績を上げた。(1)"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)の字形索引、及び熟語を1字毎に画像(スキャナー)入力し、"くずし字解読辞典"コード、"文字鏡"コード、シフトJISコードを付加した「くずし字辞書データベース」の構築を行った。(2)上記の辞書を検索する類似文字検索機能を開発した。(3)古文書翻刻支援システム(古文書OCR)に2-gram、3-gramを適用し、欠損文字の推定などにおいて、その有効性を確認した。(4)古文書文字認識辞書の構築では、証文類古文書に標記される全文字を対象に、約24万文字の文字認識辞書を構築するため、文字切出しプログラムの開発、および文字選定作業を進めた。(5)電子辞書の構築として、以下に示す古文書文字データベースHCDシリーズの第2版を作成した。HCD2借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字2値HCD2a借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字256階調HCD2b借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字24bitsカラーHCD3借金証文標題行伏見屋善兵衛文書183字種4,933字2値(6)上記の辞書を使用して、標題行による古文書認識研究を進めた。あらかじめ標題行の各文字を切り出さずに、辞書に存在する文字パターンをテンプレートとするマッチング手法の研究を進めた。(7)"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)の「くずし字辞書データベース」から筆順を抽出し、推定する研究をすすめた。なお、研究成果については、裏面の雑誌論文のほか、研究成果(中間)報告書「古文書翻刻支援システムの研究」(1)を平成12年3月に、同(2)を平成13年3月に刊行している。本研究の目的は、歴史学・古文書学や文学の専門家が古文書解読を行う際に利用する"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)、"くずし字用例辞典"(字形索引による用例抽出)をコンピュータ上に実装し、モバイル環境で利用可能な電子辞書の開発を行うこと、及び本研究の過程で得られる字形認識プロセスを別途科研費で進めている古文書翻刻支援システム(古文書OCR)の文字認識に直接応用しようとすることにある.本年度は、以下に示す研究実績を上げた。(2)モバイル環境のペン入力で本辞書を利用できる検索・認識技術の検討を行った。(3)古文書翻刻支援システム(古文書OCR)にn-gramを適用し、その有効性を確認した。HCD2借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字2値HCD2a借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字256階調HCD2b借金証文標題行伏見屋善兵衛

文書200行1,378字24bitsカラーHCD3借金証文標題行伏見屋善兵衛文書183字種4,933字2値(6)上記の辞書を使用して、標題行による古文書認識研究を進めた。あらかじめ標題行の各文字を切り出さずに、辞書に存在する文字パターンをテンプレートとするマッチング手法の研究を進めた。(7)"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)の「くずし字辞書データベース」から筆順を抽出し、推定する研究をすすめた。なお、研究成果については、裏面の雑誌論文のほか、研究成果(中間)報告書「古文書翻刻支援システムの研究」(1)を平成12年3月に、同(2)を平成13年3月に刊行している。本研究の目的は、歴史学・古文書学や文学の専門家が古文書解読を行う際に利用する"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)、"くずし字用例辞典"(字形索引による用例抽出)をコンピュータ上に実装し、モバイル環境で利用可能な電子辞書の開発を行うこと、及び本研究の過程で得られる字形認識プロセスを別途科研費で進めている古文書翻刻支援システム(古文書OCR)の文字認識に直接応用しようとすることにある.本年度は、以下に示す研究実績を上げた。(1)"くずし字解読辞典"(ストローク(起筆順)索引による字形・用例抽出)の字形索引、及び熟語を1字毎に画像(スキャナー)入力し、"くずし字解読辞典"コード、"文字鏡"コード、シフトJISコードを付加した「くずし字辞書データベース」の構築を行った。(2)上記の辞書を検索する類似文字検索機能を開発した。(3)モバイル環境のペン入力で本辞書を利用できる検索・認識技術の検討を行った。(4)古文書翻刻支援システム(古文書OCR)に2-gram、3-gramを適用し、その有効性を確認した。(5)古文書文字認識辞書の構築では、証文類古文書に標記される全文字を対象に、約24万文字の文字認識辞書を構築するため、文字切出しプログラムの開発、および文字選定作業を進めた。(1)電子辞書の構築として、以下に示す古文書文字データベースHCDシリーズの第2版を作成した。HCD2借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字2値HCD2a借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字256階調HCD2b借金証文標題行伏見屋善兵衛文書200行1,378字24bitsカラーHCD3借金証文標題行伏見屋善兵衛文書183字種4,933字2値
プロラクチンによる保育行動誘導の分子基盤:脳内受容体遺伝子発現と神経回路の解析

平成10年度までの研究により、母性行動を発揮している授乳中の雌ラットには、妊娠後期から授乳中にかけて脳内にプロラクチン受容体長型の遺伝子発現が強く誘導されていること、さらに若い未経産雌ラットあるいは雄ラットにおいても、他の雌から産まれた仔ラットと同居させると、仔のくわえ集めRetrieval & Grouping、抱え込みCrouching、なめるLicking等の母性行動が誘発され、その際にも脳内にプロラクチン受容体長型mRNAの発現が同様に誘導されており、母性行動発現と脳内プロラクチン受容体長型発現が常に並行することが判明して来た。他のプロゲステロン、エストロゲン、成長ホルモン等のホルモンも母性行動誘発に補助的な作用を示すが、これらの作用はすべてプロラクチン受容体長型の発現誘導を介していることも示された。一方、このように脳内にプロラクチン受容体を誘導発現する因子は血中プロラクチン濃度の上昇であることが証明され、またそのプロラクチン受容体長型は視床下部等にも認めされるが、顕著に誘導されるのは主として脈絡叢においてであることも示された。脈絡叢プロラクチン受容体は血中プロラクチンを脳脊髄液中へ転送する役割を担っていることが最近示されていることから、上記の当研究室の結果は、血中に上昇したプロラクチンが脈絡叢にプロラクチン受容体長型を発現させ、血中から脳脊髄液中、さらには脳内へのプロラクチンの移行を促進し、視床下部その他にプロラクチンが作用して母性行動を誘発していることを示唆している。現在、当研究室では脳内でのプロラクチンの作用部位を特定するべく、受容体mRNAのin situハイブリダイゼーション、受容体タンパク質の免疫組織化学的解析及び標識プロラクチンオートラジオグラフィー等を行っている。さらに、米国シンシナチ大学との共同研究でプロラクチン・ノックアウトマウスの、東北大学との共同研究でオキシトシン/プロラクチン二重ノックアウトマウスの作出を行なうことができた。現在、これらの系についても行動に関連した神経回路の解析を行っている。
分子病態の解明と治療を目的としたディスフェルリン結合タンパク質に関する研究

ディスフェルリンは三好型および筋肢帯型筋ジシトロフィー2B型の原因遺伝子産物として同定された。ディスフェルリンの欠損による筋ジストロフィーの分子病態を調べるため、患者骨格筋において2次的に発現の変動するタンパク質を免疫染色法にて検索した。その結果、患者骨格筋において細胞膜におけるアフィキシン(βパルビン)の発現が低下していることを見出した。正常骨格筋ではアフィキシンとディスフェルリンは細胞膜に局在することから、アフィキシンはディスフェルリンの結合タンパク質であることが予想される。そこでディスフェルリンとアフィキシンを培養細胞に共発現させたところ、共沈されることが確認され、細胞内局在も一部が一致していた。さらに変異型ディスフェルリン、アフィキシンを用いて共沈実験を行い、それぞれの分子の相互作用部位を同定した。ディスフェルリンは三好型および肢帯型筋ジストロフィー2B型の原因遺伝子として同定された。この分子の筋細胞における生理機能は不明であり、その欠損により引き起こされる筋ジストロフィーの解明にはディスフェルリン分子の機能を同定する必要がある。筋細胞内でディスフェルリンと相互作用する分子を見いだすために酵母ツーハイブリット実験系を用いた。ディスフェルリンをベイトとしてヒト骨格筋cDNAライブラリーのスクリーニングを行った結果、骨格筋での発現量の多い、機能が未知のタンパク質が同定された。このタンパク質に対する抗体を作成して正常筋細胞内での分布、ディスフェルリン欠損患者筋組織における分布を現在検討している。また培養筋芽細胞に発現させてその細胞内局在などを検討している。また一方でディスフェルリンの欠損した患者筋組織において細胞内局在に異常を来す分子を同定すべく、骨格筋に発現する様々な分子に対する抗体を用いて正常組織と患者組織の染色像の比較検討を行った。その結果ディスフェルリンの欠損により筋細胞膜への局在が阻害されていると考えられる分子が同定された。この分子とディスフェルリンとを培養細胞に共発現させると共沈させることができその細胞内局在も一部一致していた。さらには正常骨格筋を材料とした場合にもこの分子はディスフェルリンと共沈することから組織内での相互作用が確認された。現在この分子とディスフェルリン分子との相互作用部位を同定すべく、変異型ディスフェルリン遺伝子を発現させて検討を行っている。ディスフェルリンは三好型および肢帯型筋ジストロフィー2B型の原因遺伝子産物として同定された。ディスフェルリンの欠損による筋ジストロフィーの分子病態を調べるため、患者骨格筋において2次的に発現の変動するタンパク質を免疫染色法にて探索した。そこでディスフェルリンとアフィキシンを培養細胞で共発現させたところ、共沈されることが確認され、細胞内局在も一部が一致していた。ディスフェルリン欠損症の分子病態を解明するため、患者骨格筋において2次的な発現異常を示すタンパク質を免疫組織化学法にて検索し、アフィキシンを同定した。アフィキシンはインテグリンを介したシグナルをアクチン細胞骨格系の再構成に繋げ、細胞接着・細胞運動において重要な役割を果たしている。申請者らは正常骨格筋においてアフィキシンはディスフェルリンと複合体を形成し細胞膜に局在しているが、ディスフェルリンの欠損した骨格筋ではアフィキシンは細胞膜から欠落することを見いだした。この結果からディスフェルリン結合タンパク質であるアフィキシンは骨格筋の細胞膜修復に関与すること、そのプロセスにはアクチン細胞骨格が動員されることが予想される。アフィキシンはグアニンヌクレオチド交換反応促進因子(GEF)を刺激し、Rhoファミリー低分子量GTPase(Rho GTPase)が活性型になるとアクチン細胞骨格系が再構成されることが共同研究者により報告されている。そこでディスフェルリンと結合するGEFを免疫沈降法にて探索したところβPIX(PAK-interacting exchange factor)を同定した。骨格筋培養細胞で細胞内分布を免疫組織化学にて解析すると、アクチン細胞骨格系の再構成が活発に行われているlamellipodia(波打ち膜)にディスフェルリン・アフィキシン・βPIXの3者が集積することを見いだした(投稿準備中)。またディスフェルリンが活性化型Rac1(Rho GTPaseの1種)に結合し、非活性型には結合しないことを見いだした。これらの結果はディスフェルリンがアフィキシン・βPIXと共同でアクチン細胞骨格系の調節に関わっていることを示唆する。
GAL4を用いた新しい遺伝子発現系によるニワトリの四肢形態形成メカニズムの解明

発生生物学の研究にニワトリ胚は非常に重要な実験系である.特に、四肢の形態形成においては重要な発見はニワトリ胚を用いた研究から得られている.ニワトリ胚において,レトロウイルスを用いた遺伝子発現系が開発され,特にRCASを用いた系は非常に有用な系である.しかし,挿入できるcDNAの大きさが2kb以下であることから,長いcDNAを発現できない欠点がある.そこで,この欠点を解消するために,レトロウイルスベクター(pSNIZ)を用いる方法,両者を組み合わせて使用する方法などを調べたが,期待された効果がえられなかった.そこで,現在,電気穿孔法による遺伝子導入を試した.その結果,間葉の細胞には導入効率が落ちるが,神経細胞にはよい効率で遺伝子が導入されることがわかった.一方,RCASを用いたニワトリ四肢の形態形成の研究は,新しい線維芽細胞増殖因子(FGF)であるFGF10が,肢を誘導する間葉の因子であることを示す事ができた.さらに,FGF10は上皮細胞にFGF8を誘導し,肢芽の形成に関与し,両者は上皮-間葉相互作用により,肢芽の伸長を促進することがわかった.また,翼と脚の間に形成された過剰肢の特徴を調べるために,ニワトリのTbx4とTbx5cDNAをクローニングし,Tbx4が脚に,Tbx5が翼に特異的に発現することがわかった.そのマーカー遺伝子を使用して,過剰肢を調べたところ,それは翼と脚のキメラであることを発見した.発生生物学の研究にニワトリ胚は非常に重要な実験系である.特に、四肢の形態形成においては重要な発見はニワトリ胚を用いた研究から得られている.ニワトリ胚において,レトロウイルスを用いた遺伝子発現系が開発され,特にRCASを用いた系は非常に有用な系である.しかし,挿入できるcDNAの大きさが2kb以下であることから,長いcDNAを発現できない欠点がある.そこで,この欠点を解消するために,レトロウイルスベクター(pSNIZ)を用いる方法,両者を組み合わせて使用する方法などを調べたが,期待された効果がえられなかった.そこで,現在,電気穿孔法による遺伝子導入を試した.その結果,間葉の細胞には導入効率が落ちるが,神経細胞にはよい効率で遺伝子が導入されることがわかった.一方,RCASを用いたニワトリ四肢の形態形成の研究は,新しい線維芽細胞増殖因子(FGF)であるFGF10が,肢を誘導する間葉の因子であることを示す事ができた.さらに,FGF10は上皮細胞にFGF8を誘導し,肢芽の形成に関与し,両者は上皮-間葉相互作用により,肢芽の伸長を促進することがわかった.また,翼と脚の間に形成された過剰肢の特徴を調べるために,ニワトリのTbx4とTbx5cDNAをクローニングし,Tbx4が脚に,Tbx5が翼に特異的に発現することがわかった.そのマーカー遺伝子を使用して,過剰肢を調べたところ,それは翼と脚のキメラであることを発見した.発生生物学の研究にニワトリ胚は非常に重要な実験系である。特に,四肢の形態形成においては重要な発見はニワトリ胚を用いた研究から得られている。ニワトリ胚において,レトロウイルスを用いた遺伝子発現系が開発され,特にRCASを用いた系は非常に有用な系である。しかし,挿入できるcDNAの大きさが2kb以下であることから,長いcDNAを発現できない欠点がある。そこで,この欠点を解消するために,別のレトロウイルスベクター(pSNIZ)を用いる方法があるが,そのレトロウイルスを作製するのが非常に困難を伴うことがわかった。そこで,両者を組み合わせて使用することにより,両者の欠点を解消する方法を考えた。その考えが実用的であるかどうかを確かめるため,マーカー遺伝子として,LacZの代わりに,GFPを用いることにした。GFPの改良型であるEGFPを用いた系で,実際にニワトリ胚の細胞で蛍光が観察であきるかどうかを調べ,実用性があることを確かめた。さらにGFP融合蛋白質においても同様に使用可能であることを確かめた。ニワトリ胚にGFP産生細胞を移植し,実際に胚において蛍光が観察できるかどうかを確かめた。その結果,蛍光は非常に弱く,現在のままでは,胚そのものでの実験は困難であることがわかった。しかし,細胞レベルでは,切片等を作製することにより観察できることがわかった。今後,さらに蛍光を強める工夫が必要である。そのためには,GFPのコピー数を高くする必要がある。発生生物学の研究にニワトリ胚は非常に重要な実験系である。前年度の結果から,レトロウイルスを用いる方法は効率が良くないので,今年度は電気穿孔法による遺伝子導入を試した.ニワトリの卵の中の胚に,直接DNAを注射し,そこに細い電極を用いて,電気パルスを加えることにより,遺伝子導入を試みた.マーカー遺伝子として,EGFP遺伝子を用いた.その結果,間葉の細胞には導入効率が落ちるが,神経細胞にはよい効率で遺伝子が導入されることがわかった.一方,RCASを用いたニワトリ四肢の形態形成の研究は,新しい線維芽細胞増殖因子(FGF)であるFGF10が,肢を誘導する間葉の因子であることを示す事ができた.

さらに,FGF10は上皮細胞にFGF8を誘導し,肢芽の形成に関与し,両者は上皮-間葉相互作用により,肢芽の伸長を促進することがわかった.また,翼と脚の間に形成された過剰肢の特徴を調べるために,ニワトリのTbx4とTbx5cDNAをクローニングし,Tbx4が脚に,Tbx5が翼に特異的に発現することがわかった.そのマーカー遺伝子を使用して,過剰肢を調べたところ,それは翼と脚のキメラであることを発見した.
生体組織の死後変性を考慮した免疫染色による新規低体温症診断法の開発

これまでの研究で、腎組織を対象にストレス性タンパク質HSP70の発現パターンを免疫染色により解析してきた。その結果、死亡時に寒冷暴露された症例では、腎糸球体上皮細胞(podocyte)の核が強染される特異的な発現パターンを示すことを見出した。本研究では、この寒冷暴露マーカーを様々な死後経過を辿る法医剖検試料に応用するために、組織の死後変化が標的タンパク質の発現検出に与える影響など、免疫染色を行う上での問題点について検討を行った。1podocyteにおけるHSP70の発現パターンは死後変性によって変化するか。死後12時間までの試料について、HE染色の結果、採取直後に固定した試料では、尿細管上皮の基底膜からの脱落、空胞変性、核クロマチンの凝集などが認められたが、比較的組織構造を保った試料が多かった。採取後固定をせずに、72時間まで室温放置させたものでは、尿細管上皮の多くは組織構造が崩壊し、糸球体においても無構造化した核濃縮が著明となり、一部の組織では核融解から核崩壊が認められ、総核数の減少も認められた。このような死後変性を簡単に指標化するため、HE染色画像から画像処理ソフトImageJにより核濃縮率を算出したところ、全ての剖検試料において、放置時間の延長に伴い核濃縮率は増大し、podocyte核内で発現するHSP70の発現パターンはパターンIII(核のみ強染)からパターンI(細胞全体で弱発現あるいは発現なし)へ変化することが明らかとなった。2死後変性を考慮した新たな低体温症診断基準の構築。免疫染色は、標的タンパク質の局在を組織・細胞レベルで直接確認することができる非常に有用な手法である。様々な死後経過を辿り、死後の組織変性を免れない法医剖検試料について免疫染色を実施する場合は、HE染色後のpodocyteにおける核濃縮率について画像解析を実施し、死後の組織変性程度を把握することで、実務診断にも耐えうる正確な染色結果の評価を行うことができることが明らかとなった。
骨再生医療における骨吸収の分子遺伝子的解析と骨吸収抑制薬の開発

免疫機能と骨粗鬆症の関係を解明するためにヌードマウスを用いた骨粗鬆症原因遺伝子の検索を目的に研究を行った。ヌードマウスとワイルドタイプのマウスに免疫抑制剤FK506を連日28日筋肉注射(1mg/kg)し骨粗鬆症モデルマウスを作製した。FK506による実験群の骨吸収はenchondral ossificationより下方でtrabecula boneの減少が認められた。しかし、ヌードマウスではenchondral ossificationより下方での骨吸収はほとんどなく、コントロールと変化がないことから、免疫抑制剤による骨粗鬆症は、T細胞が関係していることが示唆された。次に、最初にスイスチーズのスターターであるプロピオン酸菌の発酵産物(PC)について検討した。対照群、FK506投与、FK506投与とPC経口投与の10週目マウス大腿骨をそれぞれ摘出後軟X線で撮影し、骨塩量を測定した。結果PC経口投与群ではFK506投与群より有意に骨吸収が改善していた。PC中に多く存在するDHNAは近年骨量改善作用を持つことで注目されているビタミンK2と同じナフトキノン骨格を有している。この点に注目しわれわれは、対照群、FK506投与、FK506投与とDHNA経口投与の10週目マウス大腿骨をそれぞれ摘出後軟X線で撮影し、骨塩量を測定した。その結果DHNA経口投与群ではFK506投与群より有意に骨吸収が改善していた。PCの骨吸収抑制効果はDHNAによることが同定できた。破骨細胞分化と免疫細胞の関係について検討した。マウスの破骨細胞分化系、すなわち骨芽細胞様ストローマ細胞と骨髄細胞の共存倍養系に、磁気ビーズにて骨髄内よりCD4陽性なT細胞やB220陽性なB細胞を添加すると破骨細胞はコントロールに比べて有意に増加した。このことは免疫細胞T, B細胞が破骨細胞分化に何らかの影響を与えていることが推測された。骨粗鬆症実験動物から脾臓、腸間膜リンパ節のT、B細胞を抽出し、FACSで経時変化を見た。その結果免疫抑制剤により全身的にT細胞は減少し、B細胞は増加していた。すなわち、免疫抑制剤によりT, B細胞が増減していることが分かった。以上の結果から免疫抑制剤投与モデル動物では、T, B細胞などの免疫細胞が関与し、破骨細胞分化を促進し骨吸収が増加していることが推測できた。さらにDHNAによってこの骨吸収と免疫細胞の関係を改善する可能性も出てきて、さらなる検討が必要である。平成15年度はT細胞と免疫抑制剤による骨粗鬆症の発症との関連性を検索するために、T細胞が欠損しているヌードマウスとワイルドタイプのマウスに免疫抑制剤FK506を連日28日筋肉注射(1mg/kg)し骨粗鬆症モデルマウスを作製した。

まずFK506投与骨マウスを組織学的に観察した。その結果ワイルドタイプではFK506による実験群の骨吸収は、enchondral ossificationより下方でtrabecula boneの減少が認められ、またTRAP染色に陽性な破骨細胞はenchondral ossificationでコントロール群より明らかに数が増加していた。しかし、ヌードマウスではenchondral ossificationより下方での骨吸収はほとんどなく、コントロールと変化がないことから、免疫抑制剤による骨粗鬆症は、T細胞が関係していることが示唆された。次に免疫抑制剤による骨粗鬆症の原因の検索のために、RANKLとOPG遺伝子の発現をみた。脛骨を摘出しホモジナイズした後、抽出したmRNAをcDNAに転写しリアルタイムPCRを行った。さらに雪印乳業から提供されたRANKL、OPG遺伝子をクローニングし、RANKLとOPGのRNAプローブを作製し、In situ hyburidydation(ISH)で観察をした。OPGはリアルタイムPCR、ISHの両方ともにコントロール群と実験群ではほとんど差は認められなかった。しかし、RANKLはリアルタイムPCRでは明らかに実験群にてmRNAの発現が増加しており、また組織学的に破骨細胞の増加するenchondral ossificationから下方部に一致してISHでもRANKLの発現が実験群で強くなっていた。このことからFK506は骨芽細胞に作用して、ODFmRNAの発現を増加させ破骨細胞の分化・成熟を促し、増加が起こったことにより骨粗鬆症が発症したことが今回の実験によって証明できた.さらに免疫抑制剤の全身的な影響を見るために、コントロール群、実験群の血清を採取し破骨細胞の分化に影響を及ぼすサイトカインをELISA法にて検討した。その結果、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-17を測定したがすべてのサイトカインにおいてコントロールと有意差は認めなかった。次に局所的な影響を察するためにコントロール群、実験群の脛骨を摘出し、ホモジナイズした後タンパク質を抽出しWestern blot法を行った。検討したサイトカインは、破骨細胞の形成を促進するIL-1α,βやIL-6で、その結果は変化がなかった。以上のことから破骨細胞の分化に関与していると言われているサイトカインと免疫抑制剤による骨吸収とは関係ない可能性が出てきた。平成16年度は、最初にスイスチーズのスターターであるプロピオン酸菌の発酵産物(PC)について検討した。対照群、FK506投与、FK506投与とPC経口投与の10週目マウス大腿骨をそれぞれ摘出後軟X線で撮影し、骨塩量を測定した。結果PC経口投与群ではFK506投与群より有意に骨吸収が改善していた。PC中に多く存在するDHNAは近年骨量改善作用を持つことで注目されているビタミンK2と同じナフトキノン骨格を有している。この点に注目しわれわれは、対照群、FK506投与、FK506投与とDHNA経口投与の10週目マウス大腿骨をそれぞれ摘出後軟X線で撮影し、骨塩量を測定した。その結果DHNA経口投与群ではFK506投与群より有意に骨吸収が改善していた。PCの骨吸収抑制効果はDHNAによることが同定できた。
植物固有なスフィンゴ脂質糖鎖の形成機構と生物学的機能の解明

スフィンゴ脂質は生体膜上にマクロドメインと呼ばれる分子集合領域を形成し、種々の膜機能の発現に寄与している。これはスフィンゴ脂質のユニークな化学構造に依存するが、植物で独自に発達した分子構造、とりわけ膜表面に露出する糖鎖構造の生物学的意義については知見が少ない。本研究課題では、スフィンゴリピドミクスによる糖鎖構造分析技術を基盤として、植物型スフィンゴ脂質糖鎖の形成に関わる新規糖転移酵素を同定し、その改変系統の作出と解析を行った。シロイヌナズナにおいて同定した2種類のスフィンゴ脂質特異的糖転移酵素のうち、種子特異的に発現しヘキソサミン型糖鎖を形成するGINT1について、欠損変異体で種子が増大し、また発芽時のアブシシン酸感受性が低下する表現型を見出し、Plant Physiology誌に発表した。さらに、油糧作物を含む多数の植物種のスフィンゴリピドミクス解析の結果、幾つかの植物はシロイヌナズナと同様の糖鎖構造パターンを示すことが明らかとなった。そのうち、シロイヌナズナと近縁なアブラナ科の油糧作物カメリナについて、GINT1相同因子のRNAi法による抑制およびゲノム編集による破壊系統の作出に着手した。また、先に報告したもうひとつの糖転移酵素を欠損するgmt1変異体について、サリチル酸が高レベルに蓄積し、病原関連遺伝子群の恒常的な高発現がその致死的な表現型の要因となっていることが示唆された。そこでgmt1変異体にサリチル酸分解酵素NahGを導入したところ、サリチル酸誘導性遺伝子の発現レベルは野生型以下まで低下し、実生致死性がほぼ完全に回復したことから、gmt1のこの表現型は蓄積したサリチル酸による二次的な表現型であることが明らかとなった。一方、NahG導入gmt1個体では依然として矮性や稔性の低下が認められ、これらはサリチル酸に依存しない糖鎖欠損の一次的な表現型であると考えられた。シロイヌナズナで種子特異的に発現するGINT1の欠損が、種子を肥大させ貯蔵油脂を増大させることに着目し、同様の糖鎖パターンをもつ植物種の探索を行った。100種程度の植物種について、地上部および種子のスフィンゴリピドミクス解析を行い、アブラナ科やキク科の実用作物種に同様の糖鎖構造を有するものを発見した。これらはGINT1を利用した種子バイオマスの増大が可能であると期待される。このうち、シロイヌナズナと最も近縁かつ遺伝子組換え法が確立されている実用作物であるカメリナに着目し、GINT1相同因子の発現抑制またはゲノム編集系統の作出に着手した。一方、重篤な生育異常の表現型を示すgmt1変異体について、その分子機能の解明を目指して、生体膜マイクロドメインへの影響を解析することを試みた。しかしながら本変異体はほとんど生育しないまま早期に枯死に至るため、マイクロドメインの生化学的単離が極めて困難であり、また不稔性を示すためマイクロドメインの蛍光マーカー導入系統の作出および解析も困難であった。そこで、gmt1では病原応答ホルモンであるサリチル酸が蓄積していることに着目し、その影響を取り除くためにサリチル酸分解酵素NahGの高発現系統と交配した。得られたNahG導入gmt1個体では、実生致死性が劇的に回復した。RT-PCR解析の結果、gmt1変異体ではサリチル酸誘導性遺伝子群の恒常的な高発現が認められたが、これらはNahGの導入により野生型と同等かそれ以下まで低下していた。地上部の生育は依然として矮性を示したが、gmt1変異体と比べると飛躍的に改善していた。今後この系統を用いることで、蓄積したサリチル酸による二次的な応答を除外し、さらに生化学的解析を行うための植物試料を得ることが可能になると考えられた。カメリナゲノムに存在する3つのGINT1オルソログのすべてを対象として、既に技術が確立されている種子特異的RNAi法による発現抑制と、ゲノム編集技術による機能破壊を並行して進めている。今後、得られた系統についてスフィンゴリピドミクス解析による特徴づけを行うとともに、種子肥大の表現型がシロイヌナズナ以外の植物種でも再現できるか検証する。さらに、種子の大きさが拡大するgint1変異体の特性を生かすため、その内部に同時に蓄積する貯蔵タンパク質の欠損変異と、油脂合成酵素の種子特異的高発現による油脂蓄積量の増大を組み合わせた新たな油脂高生産植物の作出技術の開発を目指す予定である。また、種子サイズに異常をきたした既知シロイヌナズナ変異体を用いた遺伝学的解析を行い、種子肥大のメカニズムを明らかにしていく予定である。gmt1変異体については、その生育不全から当初計画していたマイクロドメインの解析を思うように進めることができなかった。しかしながら、致死性の原因がサリチル酸にあることを突き止め、NahGの導入により生育を大きく改善することに成功した。この植物の表現型をさらに詳細に解析することで、サリチル酸による二次的な影響を除外し、スフィンゴ脂質糖鎖の直接的な分子機能に迫ることができると期待される。また植物体の生育が著しく改善したことで、マイクロドメインの生化学的解析や、多数のマイクロドメインマーカーラインとの交配も可能になると考えられ、植物型スフィンゴ脂質糖鎖の具体的な分子機能を明らかにするためのツールとして今後の活用が期待される。スフィンゴ脂質は生体膜上にマイクロドメインと呼ばれる特異分子集合を形成し、種々の生体膜機能に重要な役割を果たしている。

植物は動物や酵母と異なる独自の糖鎖構造を有するGIPCと呼ばれるスフィンゴ脂質クラスをもつが、その形成機構および生物学的機能はよくわかっていない。本研究では植物GIPC糖鎖の可変構造基部を形成する糖転移酵素として、新たにN-アセチルグルコサミン特異的糖転移酵素であるGINT1を同定することに成功した。シロイヌナズナにおいてGINT1が種子特異的に発現し栄養組織と異なるスフィンゴ脂質組成を生じさせていることを見出し、さらに欠損変異体において種子サイズの肥大や発芽時のアブシシン酸感受性が低下することを発見した。また、種子特異的にGINT1が発現するシロイヌナズナと異なり、イネやタバコではすべての組織でGINT1が主要GIPC糖転移酵素として発現し機能していることを見出した。ゲノム編集によりGINT1を破壊したイネは植物体の正常な成長が進展せず枯死に至ったことから、植物種によってそれぞれ異なるGIPC糖鎖の生理機能が明らかとなった。以上の成果はPlant Physiol誌に投稿し受理された。さらに植物スフィンゴ脂質の迅速調製法とスケジュールMRM法を用いたLC-MS/MS分析の大規模化により、スフィンゴリピドミクスのハイスループット性を大幅に高めることに成功した。本手法を用い、多数の植物の地上部および種子におけるGIPC糖鎖構造の分布を網羅的にプロファイリングし、実用油糧作物を含む多くのアブラナ科植物において、シロイヌナズナと同様の種子特異的なGIPC組成を見出した。先行研究におけるGIPC特異的マンノース転移酵素GMT1の同定に続き、その相同遺伝子の中からN-アセチルグルコサミン特異的糖転移酵素GINT1を同定することに成功した。レポーター遺伝子を用いた組織発現解析、スフィンゴリピドミクスと定量RT-PCRによる脂質組成と遺伝子発現の時空間的関連付けにより、GINT1がシロイヌナズナの種子特異的に機能していることを突き止めた。さらに遺伝子欠損変異体において、種子サイズが増大し貯蔵油脂およびタンパク質が増加していること、また種子発芽におけるアブシシン酸感受性が低下していることを明らかにした。さらにイネオルソログのゲノム編集による変異導入にも成功し、イネ植物体の生育に必須の遺伝子であることを明らかにした。シロイヌナズナを用いたスフィンゴ脂質糖鎖構造の人為的改変にも成功しており、異なる糖鎖構造がそれぞれ相補できない独自の生理機能を持つことを見出した。以上のように植物を用いた解析は計画を上回る進展を見せており、作出した遺伝改変植物系統を用いたさらなる機能解明が期待できる。一方、酵母発現系を用いた酵素活性試験系の構築を試みたが、こちらは有意な酵素活性の検出には至らなかった。酵母と植物では細胞内の糖ドナー代謝系および各種膜系への供給を担うトランスポーターに違いがあることが原因となり、複雑な植物型スフィンゴ脂質糖鎖の形成に関わる一連の代謝系を発現することが困難であると考えられた。最近新たに同定されたN-アセチルグルコサミン特異的トランスポーターを用いた新規酵母発現系を構築するとともに、無細胞翻訳系を用いたプロテオリポソームをベースとしたin vitro活性測定系の構築が必要であると考えられた。スフィンゴ脂質は生体膜上にマクロドメインと呼ばれる分子集合領域を形成し、種々の膜機能の発現に寄与している。
顎機能障害者の生活パターンと咀嚼筋活動の特徴に関する研究

顎機能障害(TMD)者には,噛みしめや歯ぎしりなどの口腔習癖を持つ者が多く,咀嚼筋の緊張亢進による疲労や活動のアンバランスが関わるとされている.しかしTMDには筋障害をもつ者ともたない者があり,これらの病態と筋活動との関わりを明らかにするため,両者の生活パターンと日常的に咀嚼筋活動の特徴を比較した.鹿児島大学歯学部の女子学生と女子職員から,筋障害のあるTMD保有者(M群),筋障害のないTMD保有者(NM群),TMDの既往のない健常者(N群)の3群各4名を選んだ.山田らの開発した携帯型筋電計を用いて,最大噛みしめ(MVCとガム咀嚼および平日24時間の咬筋活動を記録した.また,記録日を含めた5日間の生活行動を調査し,1日を食事,睡眠,勉強と仕事,その他の4つの時間帯に区分した.記録した筋活動からMVCとガム咀嚼の平均活動電位(MVC-L,GUM-L)を求めた.さらにMVC-Lを基準に5つのレベルを設定し,生活行動区分ごとに各レベルのスパイク数を3群間で比較した.生活パターンについて,M群ではNM群とN群より食事時間が短く,食事回数は少なかった.咬筋活動について,M群ではNM群よりMVC-Lに対するGUM-Lの比率が有意に大きかった.また,食事中の時間当たりスパイク数がN群より有意に多く,強い活動が多かった.一方,NM群では勉強と仕事,その他の時間当たりスパイク数がM群より多かったが,レベル別の割合はN群と差がなかった.以上の結果から,TMD保有者のうち,筋障害のある者では食事の時間と回数が少なく,食事中の咬筋の時間当たりスパイク数が多くて活動レベルが高く,筋障害のない者では勉強と仕事,その他の時間の時間当たりスパイク数が多い特徴があることが示唆された.顎機能障害(TMD)者には,噛みしめや歯ぎしりなどの口腔習癖を持つ者が多く,咀嚼筋の緊張亢進による疲労や活動のアンバランスが関わるとされている.しかしTMDには筋障害をもつ者ともたない者があり,これらの病態と筋活動との関わりを明らかにするため,両者の生活パターンと日常的に咀嚼筋活動の特徴を比較した.鹿児島大学歯学部の女子学生と女子職員から,筋障害のあるTMD保有者(M群),筋障害のないTMD保有者(NM群),TMDの既往のない健常者(N群)の3群各4名を選んだ.山田らの開発した携帯型筋電計を用いて,最大噛みしめ(MVCとガム咀嚼および平日24時間の咬筋活動を記録した.また,記録日を含めた5日間の生活行動を調査し,1日を食事,睡眠,勉強と仕事,その他の4つの時間帯に区分した.記録した筋活動からMVCとガム咀嚼の平均活動電位(MVC-L,GUM-L)を求めた.さらにMVC-Lを基準に5つのレベルを設定し,生活行動区分ごとに各レベルのスパイク数を3群間で比較した.生活パターンについて,M群ではNM群とN群より食事時間が短く,食事回数は少なかった.咬筋活動について,M群ではNM群よりMVC-Lに対するGUM-Lの比率が有意に大きかった.また,食事中の時間当たりスパイク数がN群より有意に多く,強い活動が多かった.一方,NM群では勉強と仕事,その他の時間当たりスパイク数がM群より多かったが,レベル別の割合はN群と差がなかった.以上の結果から,TMD保有者のうち,筋障害のある者では食事の時間と回数が少なく,食事中の咬筋の時間当たりスパイク数が多くて活動レベルが高く,筋障害のない者では勉強と仕事,その他の時間の時間当たりスパイク数が多い特徴があることが示唆された.
多点分散供給方式による中温及び高温UASB反応器のアルカリ剤削減運転方法の開発

UASB反応器の高さ方向に廃水供給口を複数個設け、多点分散供給することにより、中温(37°C)及び高温(55°C)条件下でアルカリ剤削減運転を行った。連続処理実験の結果から、芋焼酎蒸留粕液画分を処理対象としたCOD容積負荷30kgCOD/m3/dayの条件で供給廃水に添加するアルカリ度添加率を中温で63%、高温で36%削減した。また、バイオエタノール蒸留残渣液を処理対象としたCOD容積負荷15kgCOD/m3/dayの条件で供給廃水に添加するアルカリ度添加率を中温と高温共に50%削減した。従来の単一供給方式のUASBリアクターは酸生成速度とメタン生成速度のバランスが崩れると供給口付近で酸生成が優先し、pHの低下を招く可能性がある。その結果、メタン生成細菌の至適pH範囲外となり、メタン発酵プロセスが破綻する可能性がある。そこで、単一供給方式から多点分散供給方式にすることで酸生成速度とメタン生成速度のバランスを保ち、高さ方向に分散供給することにより、処理水循環を行うこと無くメタン発酵により生成されたアルカリ度の再利用を行い、外部から供給するアルカリ剤の削減を行う。本研究では、酸性廃水である芋焼酎蒸留廃水液画分を処理対象としてラボスケールUASBリアクターにおける多点分散供給方式でのアルカリ度削減効果について調査を行った。UASBリアクターは液容積10L(高さ100cm)を高温および中温UASBリアクター2基を用いた。多点分散供給方式として、供給口をリアクター最下部、最下部より20cm、40cmの部分へ設置した。COD容積負荷が8kgCOD/m^3/dayを越えると原水のpHが5.75を下回り、COD容積負荷を増加させる際に中温UASBのアルカリ度は一時的に低下がみられるようになったが、運転を継続することにより処理が安定し、高温UASBと同等のアルカリ度を保つことが可能であった。また、COD容積負荷を上昇させ、COD容積負荷15kgCOD/m^3/dayで運転を行った。原水槽のpHは5.0を下回ったが、高温及び中温UASBは安定した処理が可能であった。これらのことからCOD容積負荷15kgCOD/m^3/day程度では高温UASB、中温UASBはともに安定した運転が可能であり、供給アルカリ剤の削減も可能であることがわかった。高温及び中温UASB反応器は液容積10L(高さ100cm、GSSを含めると120cm)を2基用い連続処理実験を行った。多点分散供給方式として、流入口を反応器最下部、最下部より20cm、40cmの部分へ設置した。各種分析については、専攻科棟実験室、衛生実験室、多目的実験室を利用し、UASB反応器の処理性能の評価は、毎日のデータ収集と週2回のルーチン分析で行った。毎日のデータでは、水温、pH、バイオガス生成量、ポンプ流量などの確認を行った。週2回のルーチン分析は、アルカリ度、CODcr濃度、VFA濃度、バイオガス組成分析を行い、アルカリ度、CODcr濃度、VFA濃度は、流入水、流出水について分析を行った。原水には、酸性廃水であるバイオエタノール蒸留廃液を用いた。原水タンクでCOD濃度を所定濃度に希釈し、実験条件によりアルカリ剤を添加し、流入原水のpHをコントロールした。また、塩化コバルト六水和物と塩化ニッケル六水和物をそれぞれ0.17mg/L、0.04mg/Lとなるように添加した。中温及び高温UASBプロセスについて、COD容積負荷30 kgCOD/m^3/dayでのデータを取得し、アルカリ度添加率0.04 kgCaCO^3/kgCODで運転を行った。その結果、運転開始より302目目にアルカリ度の不足により高温UASBリアクターのpHが5.0まで低下し、COD除去率37%、処理水全VFA3,400 mgCOD/Lと処理に大きな影響与えた。高温UASBリアクターのみが影響を受けた原因は汚泥負荷の増大であると考られ、224日目と359日目の高温UASBリアクターの汚泥負荷量を比較すると1.18から2.25 kgCOD/kgMLVSS/dayへと倍増しているが中温UASBリアクターは、0.88から0.51 kgCOD/kgMLVSS/dayへと減少している。このことから、高温メタン生成菌は中温メタン生成菌と比べ、pHの低下やアルカリ度の減少による影響を受けやすく、汚泥の増殖が制限されることが示唆された。UASBリアクターは液容積10 L(高さ100 cm、GSSを含めると120cm)を高温および中温UASBリアクター2基を用いた。

多点分散供給方式として、原水供給口はリアクター最下部(0 cm)と高さ方向に20 cm、40 cmの3カ所に設置した。実験温度は、高温UASBリアクターで55°C、中温UASBリアクターで35°Cとした。アルカリ剤は、重炭酸ナトリウムを用い、実験条件毎に調整した。また、実験期間を通して塩化コバルト六水和物と塩化ニッケル六水和物をそれぞれ0.17 mg/L、0.04 mg/Lとなるように添加した。また、サンプリングポートP16をリアクター最下部より10、30、50、60、75、90 cmの6ヶ所に設置した。本研究に用いた供給廃水はバイオエタノール蒸留実廃液とし、pH 4.5の酸性廃水、CODCrは、約101,900 mg/Lである。HRTを12時間、設定COD容積負荷は15 kgCOD/m3/day、アルカリ度添加率を0.125 kgCaCO3/kgCODから0.0625 kgCaCO3/kgCODの実験条件でアルカリ度削減運転を行った。また、バイオエタノール蒸留廃液のCOD除去量1 kgCODに対して高温UASBリアクターで0.275 kgCaCO3、中温UASBリアクターで0.402 kgCaCO3のアルカリ度が生成されることが分かった。アルカリ度削減運転においても反応器内のpH低下は見られず、COD除去率は高温UASBリアクターで60%、中温リアクターで70%であったことから、アルカリ度添加率を50%以上削減可能であることが分かった。本研究で目標としているCOD容積負荷30 kgCOD/m^3/dayのアルカリ度削減データの取得が順調に行えている。しかし、高温UASB反応器では中温と比較してグラニュールが減少する傾向が観察されているため、今後も連続処理実験を継続して、より長期間のデータを取得する必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。高温UASB反応器では中温と比較してグラニュールが減少する傾向があるため、24年度については、COD容積負荷30 kgCOD/m^3/dayの条件で連続処理実験を継続し、定:常運転を行ったときのアルカリ度削減データを取得すると共に、高温グラニュール汚泥が減少する原因を、バイアル実験を通して行う。