hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超分子光造形による４Ｄマテリアルの創製

本実験では,溶液に集光レーザーを照射したときに,その焦点で光と物質との相互作用にもとづいて溶質分子が集合することを実証し,遠隔操作で溶液中の任意の位置に分子集合体を出現させることのできるボトムアップアプローチにもとづく新しい材料製造方法を提案した。疎水性のペリレン色素骨格に水溶液中での分子集合を導くための親水性オリゴエーテル鎖を導入した分子を合成した。1056nmの波長をもつネオジム・ヤグレーザーを集光し,当該色素の水溶液に照射したところ,分子集合体と予想される構造体の形成が確認され,当該手法が遠隔操作すなわち溶液中の任意の時空間で分子集合体を製造できる手法となりうることがわかった。本研究では、所望のナノ構造を持つ材料を遠隔操作で製造できる新しい材料製造技術として集光レーザーを用いた分子集合体の造形を提案し、その取り組みとして分子集合体の構成要素となる分子の合成をおこなった。溶液中での分子集合体の造形が想定されたため、溶液中で分散可能な分子集合体を形成できる分子の合成が目標となった。本研究では構成要素の分子骨格として、合成的拡張性の観点から種々の置換基を導入できるアントラセンイミド構造をその骨格に採用した。また、レーザー光と分子との相互作用における協奏的な効果を期待して、アントラセンイミド骨格にアルキル鎖あるいは分子間水素結合による自己組織化の促進が期待されるウレア基を導入した一連のモノイミド化合物およびビスイミド化合物を合成した。アルキル鎖を導入したアントラセンモノイミド化合物およびウレア基を導入したアントラセンモノイミド化合物は、それぞれ板状および針状結晶を与え、溶液中に分散できる分子集合体の形成は認められなかった。また、アルキル鎖を導入したアントラセンビスイミド化合物はその高い溶媒溶解性から、溶液中での分子集合体の形成は観察されなかった。一方、ウレア基を導入したアントラセンビスイミド化合物は溶液中で分散可能な分子集合体を形成することが、吸収スペクトル測定およびその温度変化から示された。また、当該化合物が分子集合体を形成している溶液にフッ化物イオンを添加したところ、ナノサイズの繊維状構造体が形成することが蛍光顕微鏡、走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡観察から示され、当該化合物がナノサイズの分子集合体を形成する性質をもつことが確かめられた。以上の結果から、当該化合物を用いた集光レーザーによる分子集合体の造形が期待された。本研究では,溶液に集光レーザーを照射したときに,その焦点において光と物質との相互作用にもとづいて溶質分子が集合することを実証し,遠隔操作で溶液中の任意の位置に分子集合体を出現させることのできるボトムアップアプローチにもとづく新しい材料製造法を提案した。実験に用いるレーザーとして波長1056 nmのネオジム・ヤグレーザーの使用が想定されたので,溶質分子として,当該レーザー波長に吸収を持たない水を溶媒として利用できる水溶性の分子が必要となり,前年度に合成された有機溶媒中で分子集合体を形成できるアントラセンビスイミド誘導体の分子設計を参考に,その類縁化合物であるペリレンビスイミド骨格に親水性置換基を導入した両親媒性化合物の合成をおこなった。ネオジム・ヤグレーザーを搭載した光ピンセット装置を用いて,当該ペリレン化合物の水溶液に集光レーザーを照射したところ,レーザーの焦点で分子集合体と予想されるマイクロメートルサイズの粒子の形成が観察され,集光レーザーによる分子集合の誘起が示唆された。そこで,集光レーザーによる分子集合の誘起について確証を得るため,凝集することで蛍光を発する性質をもつシアノスチルベン骨格に親水性置換基を導入した両親媒性化合物を新規に合成し,その水溶液に集光レーザーを照射したときの挙動を蛍光顕微鏡で観察した。その結果,集光レーザーの焦点でシアノスチルベンの蛍光が検出され,当該分子がレーザーの焦点で集合することが示された。以上の実験結果から集光レーザーが溶液中の分子集合を誘起することが実証され,当該手法が遠隔操作すなわち溶液中の任意の時空間で分子集合体を製造できる手法となりうることが示された。研究の目的である集光レーザーを用いた分子集合体の光造形において、平成26年度の研究計画として分子集合体を形成できる分子の合成が実施項目として挙げられた。分子集合体の構成要素となる分子として、優れた合成拡張性を持つ芳香族イミド化合物を採用することで、様々な置換基を導入した化合物が合成された。それら化合物群を用いた自己組織化特性の調査から、溶液中で分散可能な分子集合体を形成する化合物を見出すことができた。当該化合物を用いた集光レーザーによる分子集合体の造形が期待されるとともに、溶液中で分散可能な分子集合体を形成できる分子を合成するための指針が得られた。

超分子化学平成26年度に実施された研究で見出された、溶液中で分散可能な分子集合体を形成できるアントラセンビスイミドを用いた集光レーザーによる造形実験を実施する。レーザーとしてNd:YAGレーザー(1056 nm)を採用し、顕微鏡装置に取り付けることで集光されたレーザーを発生させ、アントラセンビスイミド溶液に照射することで、分子集合体の造形を試みる。合成された化合物は脂溶性であるため、造形実験においてはヘキサンやジクロロメタンといった有機溶媒の溶液が使用される。本実験においては、これら有機溶媒によるレーザー光の吸収に伴うレーザーパワーの低下も懸念されるため、レーザー光の波長領域に吸収を持たない水を用いた実験に向けて、芳香族イミド骨格に親水性の置換基を導入した分子の合成をおこなう。「旅費」において、当初参加を予定していた学会の日程が重なり、スケジュール上、一方の学会に参加することができなかったため。「その他」において、本研究課題の遂行において使用した共通機器(核磁気共鳴装置、質量分析装置、透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡)で、当初想定された使用料が発生しなかったため。平成26年度に実施した研究結果から、水溶性の自己組織性化合物を合成する必要性が新たに生じたため、その合成をおこなうために使用する。
乱れたプラズマにおける電流駆動理論の研究

本研究は揺動が存在するときの電流駆動理論を第一原理から構築することを目的とし、以下の研究を行った。1.揺動についてアンサンブル平均した分布関数のみたす方程式相対論的Fokker-Planck方程式からスタートし、直接相互作用近似(DIA)を用いて、揺動についてアンサンブル平均した分布関数のみたす方程式を求めた。この方程式は、RF駆動電流を求めるコンピュータコードを作るときの基本方程式として用いることができる。2.RF駆動電流の径方向分布1で求めた方程式の随伴方程式などを用いて、与えられた電場や磁場の揺動の相関関数に対して、RFにより駆動される電流の径方向分布やその広がりの標準偏差などを衝突周波数や揺動の振幅、相関長などの関数として求めた。3.RF駆動電流密度に対する拡散方程式電流駆動に対する揺動による異常輸送の影響があまり大きくないとき、RF駆動電流密度に対する拡散方程式を導いた。この拡散方程式から得られる結果と2の結果とを比較し、運動論的方程式に比して取り扱いの格段に容易な電流密度に対する拡散方程式が有効であることを示した。また、数値的に求めた拡散係数をもとにして、拡散係数に対する解析的な近似式を導いた。4.RF駆動電流密度に対する空間的に非局所な"拡散方程式"1-3の理論は空間的な局所近似(空間的マルコフ近似)を用いて構築された。この近似の有効性をチェックするため、局所近似を用いないで理論を再構築し、RF駆動電流密度に対する空間的に非局所な"拡散方程式"(微積分方程式)を得た。また、具体的なRF駆動電流密度の計算結果から、広いパラメーター領域で空間的な局所近似が有効であることを示した。サブアンサンブル平均の概念を取り入れ従来のDIA理論を拡張し、粒子捕捉の効果を考慮した近似法を構築し、この効果をRF電流駆動理論へ組み込むことができることを示した。本研究は、揺動の存在下での電流駆動理論を第一原理から構築することを目的とし、本年度は以下の研究をおこなった。1.揺動についてアンサンブル平均した分布関数のみたす方程式揺動のRF駆動電流への影響についてのこれまでの研究の多くは、拡散項をad-hocにFokker-Planck方程式に加えて議論するものであった。今回の研究では、相対論的Fokker-Planck方程式からスタートし、直接相互作用近似(DIA)を用いて、揺動についてアンサンブル平均した分布関数のみたす方程式を求めた。この方程式は、揺動の弱い領域では運動量空間で非局所的な拡散方程式になるなどの特徴をもつ。2.RF駆動電流の径方向分布1で求めた方程式を用いて、与えられた電場や磁場の揺動の相関関数に対して、RFにより駆動される電流の径方向分布やその広がりの標準偏差などを衝突周波数や揺動の振幅、相関長などの関数として求めた。3.RF駆動電流密度に対する拡散方程式電流駆動に対する揺動による異常輸送の効果があまり強くないとき、RF駆動電流密度に対する拡散方程式を導いた。また2の議論では、クーロン衝突項に対して高速粒子近似を用いているが、バルク粒子にも対応できるようにFokker-Planck衝突項の一般化を行い、拡散方程式の拡散係数を求めた。4.DIAを越える近似法揺動電場や磁場による粒子捕捉の効果が無視できなくなる領域ではDIAを越える近似法が必要になる。経路積分法を用いたDIAによるclosure理論にサブアンサンブル平均の考えを取り入れ、粒子軌道の効果を考慮した揺動電場による粒子拡散の理論を構築した。ここで得られた考え方を電流駆動の理論へ応用することを来年度の研究で行う。

本研究は、揺動が存在するときの相対論的フォッカー・プランク方程式から出発し、乱れたプラズマ中の電流駆動理論を構築することを目的に行われ、汎関数積分表示(経路積分法)を用いた統計理論の手法などを使って本年度は以下のような研究を行った。1.RF駆動電流に対する拡散方程式昨年度の研究で、相対論的フォッカー・プランク方程式に直接相互作用近似(DIA)を適用し、RF駆動電流に対する拡散方程式を導いた。本年度はこの拡散方程式をより多くの場合に適用できるように一般化を行い、次のような結果を得た。(1)数値的に求めた拡散係数をもとにして、拡散係数に対する解析的な近似式を導いた。(2)磁力線方向の相関長の影響を考慮できるように拡張した。(3)昨年度は揺動の相関関数がガウス型の場合のみを扱ったが、より一般的な相関関数の場合も扱えるように発展させた。2.RF駆動電流密度に対する空間的に非局所な"拡散方程式"1の理論は空間的な局所近似(空間的マルコフ近似)を用いて構築された。この近似の有効性をチェックするため、局所近似を用いないで理論を再構築し、RF駆動電流密度に対する空間的に非局所な"拡散方程式"(微積分方程式)を得た。また、この方程式から得られる結果と1で得られる結果を比較し、RF駆動電流を求める問題においては、広いパラメーター領域で空間的な局所近似が有効であることを示した。DIAを用いた統計理論では揺動電場や揺動磁場による捕捉粒子の効果を含めることができない。昨年度の研究では、サブアンサンブル平均の概念を取り入れ従来のDIA理論を拡張し、粒子捕捉の効果を考慮した近似法を構藻した。本年度はこの理論を1で構築したRF電流駆動理論へ組み込むことができることを示した。以上のような研究を行い、現在その成果についての論文を執筆中である。
ミニサテライト(MN)結合タンパク質の機能とMN変異との関連性の解析

MN Pc1結合タンパク質MNBPsの内、UP1(pB)、LRP130(pF)の2種のタンパク質について機能解析を行い、以下の成果が得られた。1.UP1には、CDスペクトル解析によりMNPc-1のCAGGGリピートのつくる4重鎖構造をほどく機能があること、さらにはin vitro DNA合成実験においてCAGGGリピートでのDNA合成の停止を解消する作用があることを示した。即ちUP1はMNPc-及類似の反復配列のつくるDNAの4重鎖構造を破壊することにより、これらの繰り返し配列の変異を防ぐ働きをしていることが示唆された。さらにUP1にはテロメアリピートTTAGGGのつくる4重鎖構造をほどく機能もあることがCDスペクトル解析により示された。他のグループからUP1の欠損した細胞でのテロメアの短縮が報告されているので、UP1はこのテロメアリピートの4重鎖構造を1本鎖構造への変換する機能を通じてテロメアの維持に関与してる可能性が考えられる。2.LRP130は免疫染色の結果、細胞質の特に核膜周囲に存在するが、核内や核小体への局在も観察された。EGFPと融合したLRP130をHeLa細胞に導入すると、そのN-末端領域において、核膜上への強い蓄積が観察され、さらに核の形態異常が高頻度で誘発されることから、LRP130は核の構造体との相互作用を通してなんらかの機能を発現している可能性が考えられる。LRP130は、0.5%Triton X-100で溶出される画分に多く存在して、mRNAと結合していることを確認した。またLRP130はクロマチン画分にも相当量存在することがわかった。これらの結果から、LRP130は核内においてDNA及RNAと相互作用することにより機能していると推測される。MN PC-1結合タンパク質MNBPsの内、pB,pF,pGの3種のタンパク質について機能解析を行い、以下の成果が得られた。1,pBの組み換えタンパク質を用いて、DNA結合配列特異性を検討した結果、pBの特異的結合には(T)C/TAGGGの3回以上の繰り返し配列が必須であり、さらにその両端に3塩基以上の配列が付加することにより結合が安定化する効果があることが示された。またCDスペクトル解析により、pBにはCAGGGのつくる4重鎖構造を部分的にほどく機能があること、さらにはCGGリピートのつくる4重鎖構造を効率よく1本鎖構造へ変換することを示した。即ち、pBは細胞にとって有害なDNAの4重鎖構造を破壊することにより、これらの繰り返し配列の変異を防ぐ働きをしていることが示唆された。2,免疫沈降により得られたpFを用いてDNA結合配列特異性を検討した結果、pFはPc-1のリピート単位にCを1つ挿入したCCTGCCリピート(MNPc-2リピートに相当)に最も強い親和性を示した。GFP融合蛋白質の細胞内局在を見たところ、NIH3T3細胞においては細胞質が染まったが、核の周囲(おそらくはperinuclear領域)が特に強く染まった。核内にフォーカス状の染色像が認められた。HeLa細胞においては核の分裂が途中で停止したダンベル型の核が観察された。MNBP-Fは細胞分裂において重要な機能を担っている可能性が考えられる。また、抗pF抗体を用いて細胞染色した場合も同様に核内にフォーカス状の染色像が認められ、細胞質にはファイバー状の染色像が認められ、何らかの構造体上に存在することが示された。3,pGの組み換えタンパク質を用いてDNA結合配列特異性を検討した結果、(C)CTGCCの8回繰り返し配列に強い親和性を示し、同じ配列の5回繰り返しでは親和性が顕著に低下することから、安定な結合には30mer以上の長い配列が必要なことがわかった。
独立成分分析を用いた物体の見えからの拡散/鏡面反射成分の分離手法の研究

(1)計算機制御可能な回転偏光フィルタと高精度デジタルビデオカメラを組み合わせた観測システムの試作を行い、これを用いて、物体の見えからの拡散/鏡面成分の分離実験を行った。その結果、2成分の分離が良好に行われることを確認し、これを画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2002)において発表した。この実験においては、問題モデルの特殊性や、分離すべき成分が2個しかないという性質を利用して、分離アルゴリズムを作成した。作成したアルゴリズムは、2成分間の相互情報量を直接評価するものであり、一種の全探索アルゴリズムとなっているため、パラメータの設定等が容易であり、また安定なアルゴリズムとなっている。(2)独立成分分析を利用した物体の表面反射からの拡散/鏡面反射成分の分離手法を、対象物や照明源が移動する場合にも適用可能とするため、ハーフミラープリズムを利用した2画面同時観測システムの試作を行った。入力光はプリズムで2本に分離され、それぞれ相異なる偏光方向を持つ偏光フィルタを装着したデジタルカメラで観測される。このことにより、拡散/鏡面反射の成分比の異なる2枚の観測画像の同時観測が可能となった。このシステムにより、画像の取得だけであれば16枚/秒程度の観測が可能となり、拡散/鏡面反射の1準)実時間分離システムの可能性が開かれた。この成果は、第9回画像センシングシンポジウムおいて発表を行った。計算機制御可能な回転偏光フィルタと高精度デジタルビデオカメラを組み合わせた観測システムの試作を行い、これを用いて、物体の見えからの拡散/鏡面成分の分離実験を行った。(1)問題モデルの特殊性や、分離すべき成分が2個しかないという性質を利用して、分離アルゴリズムを作成した。しかし、全探索という点から速度の面で問題があり、今後開発する動画像分離システムに必要な、効率の良い分離アルゴリズムの研究を進めたい。(2)鏡面反射成分は物体表面で局在している場合が多く、画像中の広い範囲では鏡面反射は存在しない。つまり、画像の広い範囲にわたって、鏡面反射成分は0となる。このため、画像全体をデータとして用いると、相互情報量の値にバイアスが生じ、正しい分離ができない。提案したアルゴリズムにおいては、鏡面反射が存在する領域のみを分離のためにデータとして用い、この問題を避けた。(3)カラー画像については、今後カラーカメラを導入し、分離手法を開発したい。(4)ハーフミラープリズムを用いた2台のカメラによる同時観測システムの試作を行い、同時観測画像の取得に成功した。現在、画像取得だけであれば16枚/秒程度の速度を達成できている。今後、アルゴリズムの高速化に取り組み、準実時間的分離を実現したい。独立成分分析を利用した物体の表面反射からの拡散/鏡面反射成分の分離手法を、対象物や照明源が移動する場合にも適用可能とするため、ハーフミラープリズムを利用した2画面同時観測システムの試作を行った。この観測システムに対して次のような調整/校正を行った。(1)2台のカメラの観測領域の同一性の確保。(2)2台のカメラ間の感度調整(シェーディング調整)。(3)ハーフミラープリズムによる偏光の校正。(ハーフミラープリズムが光路に存在する場合、それをまっすぐに通過する光も、そこで直角に光路を曲げられる光も偏光される。このため、物体からの反射光で無偏光な部分、つまり拡散反射成分についても偏光となり、その輝度は2台のカメラで異なった値となるため、それの校正を行う。)

このシステムにより、画像の取得だけであれば16枚/秒程度の観測が可能となり、拡散/鏡面反射の(準)実時間分離システムの可能性が開かれた。この成果は、第9回画像センシングシンポジウムおいて発表を行った。
高緯度北極氷河後退域における硝化特性の遷移とその気候変動応答の解明

本研究は,高緯度北極に位置するノルウェー国スバールバル諸島ニーオルスン近郊の氷河後退域において,環境条件と硝化特性(硝化能,硝化微生物フロラ)との関係,氷河後退年数が異なる複数地点のクロノシーケンスによる硝化特性の遷移速度,そして,加温処理に対する硝化特性の遷移速度の応答などを解明することを目的とした.最終年度に当たる平成30年度は,7月14日7月25日および8月7日8月22日にかけて現地に赴き,以下の調査を実施した.硝化特性の遷移と加温の影響:東ブレッガー氷河後退域に国立極地研究所が設置した囲い地のうち2箇所(サイト1,サイト2)のそれぞれに平成27年度調査で設置した調査プロット(加温処理区1+対照区1)において,加温用オープントップチャンバーのメンテナンス,土壌水分・地温データの回収,センサーとデータロガーのメンテナンス,および平成27年度調査で各区に設置した均質化土壌コア群から加温区と対照区各3本の土壌コア回収を行った.土壌コアを表層(0-2cm)と下層(2-4cm)に切り分けて冷蔵で日本に持ち帰った(植物防疫法に基づく輸入許可済).土壌試料の一部を硝化能の測定に供し,別の一部を今後の微生物解析のために凍結保存し,残りを風乾して土壌理化学性の分析試料とした.氷河後退域の氷河下流河川の窒素同位体比の調査:東ブレッガー氷河および西ブレッガー氷河とのその下流流域を対象に氷,雪,および河川水のサンプリングを行い,これらの安定窒素同位体比の分析試料とした.分解者として窒素循環に関わる真菌類の調査:ニーオルスン近郊において真菌類のサンプリングを行い,種の同定の分析試料とした.また,海鳥が営巣する崖下の斜面(崖錐)土壌がきわめて高い脱窒能を有し,野外条件においてN2Oを放出していることを論文として公表し,プレスリリースを行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高緯度北極では気候変動に伴うとみられる気象や雪氷の劇的な変化が観測され,ツンドラ生態系に多量に蓄積されている土壌有機物の消長に及ぼす影響が懸念されている.本研究は,土壌有機物動態を左右する窒素過程のうち,無機窒素のフローを強く支配する硝化に着目する.本研究の目的は,高緯度北極の氷河後退域において,環境条件と硝化特性(硝化能,硝化微生物フロラ)との関係,氷河後退後年数が異なる複数地点のクロノシーケンスによる硝化特性の遷移速度,そして,加温処理に対する硝化特性の遷移速度の応答などを解明することである.平成26年度は7月7日14日にかけて調査地であるノルウェー北極スピッツベルゲン島ニーオルスンに滞在して以下の現地調査を行った.1氷河後退域の踏査:東ブレッガー氷河後退域および中央ローベン氷河後退域を踏査して次年度以降の調査箇所と調査方針について検討した.2加温実験の地点選定:平成27年度に,国立極地研究所が東ブレッガー氷河後退域に設けた囲い地のうち氷河末端に近いサイト1および2にパッシブ式加温用のオープントップチャンバーを設置する計画であり,連携研究者である内田雅己准教授(国立極地研究所)とともに現地を確認して設置個所および設置条件を決定した.3硝化微生物の起源:ニーオルスンのオランダ基地の隊長であり本研究の研究協力者であるマルテン・ローネン博士(フローニンゲン大学)とニーオルスン近郊のブロムストランド島のミツユビカモメなどの営巣地を訪れ,シーズ研究と位置づけられる鳥のコロニーにおける硝化特性などの次年度以降の調査内容について検討した.本研究は,高緯度北極の氷河後退域において,環境条件と硝化特性(硝化能,硝化微生物フロラ)との関係,氷河後退年数が異なる複数地点のクロノシーケンスによる硝化特性の遷移速度,そして,加温処理に対する硝化特性の遷移速度の応答などの解明を目的とする.平成27年度は7月18日8月5日にかけてノルウェー北極スバールバル諸島ニーオルスンに赴き,以下の調査を実施した.1硝化特性の遷移と加温の影響:東ブレッガー氷河後退域に国立極地研究所が設置した囲い地2箇所(サイト1および2)のそれぞれに,加温区1つと対照区一つの調査プロットを設け,均質化土壌を充填したコアを必要数埋設し,地温と土壌水分のセンサーとデータロガーを設置し,加温区にパッシブ式加温を行うためのオープントップチャンバーを設えた.均質化した土壌の一部を日本に持ち帰って硝化能と土壌理化学性の一部を測定した.均質化により硝化能はよく揃っていることを確認した.2硝化特性のクロノシーケンス:東ブレッガー氷河後退域において,航空写真や衛星画像に基づき,1936,1969,1977,1990,1995,2008,および2015年の氷河末端位置において表層土壌を採取した.なお,2015年の氷河末端位置はGPSトラッキングにより把握した.資料を日本に持ち帰って硝化能を測定し,硝化能が必ずしも氷河後退後年数に応じて変化しないことを確認した.3海鳥の営巣の影響:フローニンゲン大学のマルテン・ローネン博士の協力を得て,ブロムストランド島のミツユビカモメ営巣崖の崖錐土壌を採取し,また,各地点で一酸化二窒素の放出速度を調べた.

土壌は日本に持ち帰って硝化能,脱窒能,および土壌理化学性の一部を測定した.崖錐土壌の硝化能と脱窒能は対照地の数百倍千倍も高い値を示し,鳥類営巣地の周辺が窒素循環のホットスポットであることが示された.平成27年度には当初研究計画どおりに硝化特性の加温応答を調べるためのオープントップチャンバーの設置が行えた.また,平成26年度には実施できなかった土壌試料の日本への輸入を行うことができ,データを順調に得ることができたことから,進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断する.本研究は,高緯度北極の氷河後退域において,環境条件と硝化特性(硝化能,硝化微生物フロラ)との関係,氷河後退年数が異なる複数地点のクロノシーケンスによる硝化特性の遷移速度,そして,加温処理に対する硝化特性に遷移速度の応答などの解明を目的とする.平成28年度は7月9日7月20日にかけてノルウェー北極スバールバル諸島ニーオルスンに赴き,以下の調査を実施した.硝化特性の遷移と加温の影響:東ブレッガー氷河後退域に国立極地研究所が設置した囲い地のうち2箇所(サイト1およびサイト2)それぞれに平成27年度調査で設置した調査プロット(加温区1つ+対照区1つ)において,加温区のオープントップチャンバーのメンテナンス,土壌水分・地温データの回収,土壌水分地温センサーおよびデータロガーのメンテナンス,そして,平成27年度調査で各区に設置した均質化土壌コア群から加温区と対照区それぞれ3本のコアを回収し,その土壌を表層(0-2cm)と下層(2-4cm)に分けての採取を行った.調査・輸入手続きを経た土壌は日本に持ち帰り,一部を後の微生物解析用に凍結保存したほか,アンモニア酸化ポテンシャル(硝化能)などの分析を行った.加温実験を始めて1年が経過したばかりであるが,加温処理により硝化能が増加する傾向がみられた.また,この傾向は硝化能測定時の培養温度を10°Cから20°Cに上げることで助長された.次年度以降のデータの蓄積を待って,経年変動のさらなる解析を進めることとする.平成27年度に設置した加温実験について,調査地には年に一度しか赴けないため,加温処理用オープントップチャンバー,地温と土壌体積含水率を連続測定するデータロガー・センサー,および埋設土壌コアに何からの問題が生じることが懸念事項である.平成28年度調査において大きな問題はなく(センサーデータの一部欠損があったものの,複数のセンサーを埋設することで完全欠測を回避するよう工夫している),調査は順調に進んでいることから,進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断した.本研究は,高緯度北極に位置するノルウェー国スバールバル諸島ニーオルスン近郊の氷河後退域において,環境条件と硝化特性(硝化能,硝化微生物フロラ)との関係,氷河後退年数が異なる複数地点のクロノシーケンスによる硝化特性の遷移速度,そして,加温処理に対する硝化特性の遷移速度の応答などを解明することを目的とする.平成29年度は7月8日7月23日にかけて現地に赴き,以下の調査を実施した.硝化特性の遷移と加温の影響:東ブレッガー氷河後退域に国立極地研究所が設置した囲い地のうち2箇所(サイト1,サイト2)のそれぞれに平成27年度調査で設置した調査プロット(加温処理区1+対照区1)において,加温用オープントップチャンバーのメンテナンス,土壌水分・地温データの回収,センサーとデータロガーのメンテナンス,および平成27年度調査で各区に設置した均質化土壌コア群から加温区と対照区各3本の土壌コア回収を行った.土壌コアを表層(0-2cm)と下層(2-4cm)に切り分けて冷蔵で日本に持ち帰った(植物防疫法に基づく輸入許可済).土壌試料の一部を硝化能の測定に供し,別の一部を今後の微生物解析のために凍結保存し,残りを風乾して土壌理化学性の分析試料とした.
グラファイト基板上のHe吸着膜等を用いた静摩擦・動摩擦状態の研究

本研究は,『静摩擦状態と動摩擦状態を決める因子は何か』を実験的に明らかにすることを目的とし,グラファイト基板上のHe吸着膜(He/Gr)等の界面摩擦の振る舞いを調べてきた.実験手法として水晶アイクロバランス法を用い,主にグラファイト基板上にHe膜を面密度を厳密に制御しつつ吸着させ,0.3Kから2Kの温度範囲で測定を行った.グラファイト基板上の^4He吸着膜は,面密度の増加に対して5原子膜以上まで層状に成長することが知られている.本年度は,^4He/Grの^4He吸着膜厚毎に特徴的な摩擦の振る舞いが現れることを明らかにした.^4He吸着膜の摩擦力は非常に小さく,吸着1原子膜ではほとんど働かないが,吸着4原子膜程度までの膜厚の変化に伴い階段状に増加する.吸着膜が固体的である23原子膜程度では,基板と吸着膜,吸着膜の各層間に異なる摩擦力が働くとしたモデルを用いて,各層間に働く摩擦力を求めることに成功した.さらに,^4He吸着4原子膜において,吸着第4層が超流動となると同時に摩擦力が増大することを見いだした.この^4He吸着第4層が超流動となる直前の面密度においては,摩擦力が減少したのちに急激に増大する.これは超流動膜が不活性な膜の摩擦を増大させるということを意味する.これらの実験事実は,吸着膜の動摩擦状態は吸着膜中のディスロケーションによって起こされるという可能性を強く示唆している.この研究成果は摩擦のミクロなメカニズムに重要な知見を与えるものである.本研究は,『静摩擦状態と動摩擦状態を決める因子は何か』を実験的に明らかにすることを目的とし,不純物原子を制御してピン止めを作り,He吸着膜等の界面摩擦の振る舞いを調べている.これまでに得られた成果は以下の通りである.1.不純物のないグラファイト基根上の^4He吸着膜(^4He/Gr)の摩擦力に関して次のことを明らかにした.(1)不活性な^4He吸着膜の摩擦力は金属基板上の希ガス吸着膜の摩擦力より一桁以上小さい.(2)^4He第4層膜まで摩擦力は層毎に変化する.また,^4He/Grの摩擦力は基板と吸着膜,吸着膜の各層間に異なる摩擦力が働くモデルにより求めることができる.(3)^4He第2層膜以上では,ある温度以下で摩擦力の減少が観測される.摩擦力の減少する温度は吸着膜第2層では2K程度,第3・4層では1K程度と層に関速して変化する.(4)低温で^4He吸着膜の摩擦力は基板振幅が高いほど小さく,準安定状態となる.この状態の緩和時間を測定した.(5)^4He吸着膜が第4層で超流動が観測されると摩擦力の減少が観測されない.これは,超流動が不活性な膜の摩擦力を増加させるということを示唆している.2.上記と同じグラファイト基板に,あらかじめKr原子を不純物として吸着させた基板上のHe4吸着膜(^4He/Kr/Gr)の摩擦力に関して次のことを明らかにした.(1)Kr原子を吸着させたことにより,He吸着膜の摩擦力は大きくなる.(2)^4He/Kr/Grにおいては摩擦力が減少する温度がHe^4/Grに比べて低温である,これは摩擦力が低温まで大きいことを意味する.本研究は,『静摩擦状態と動摩擦状態を決める因子は何か』を実験的に明らかにすることを目的とし,グラファイト基板上のHe吸着膜(He/Gr)等の界面摩擦の振る舞いを調べてきた.実験手法として水晶アイクロバランス法を用い,主にグラファイト基板上にHe膜を面密度を厳密に制御しつつ吸着させ,0.3Kから2Kの温度範囲で測定を行った.グラファイト基板上の^4He吸着膜は,面密度の増加に対して5原子膜以上まで層状に成長することが知られている.本年度は,^4He/Grの^4He吸着膜厚毎に特徴的な摩擦の振る舞いが現れることを明らかにした.^4He吸着膜の摩擦力は非常に小さく,吸着1原子膜ではほとんど働かないが,吸着4原子膜程度までの膜厚の変化に伴い階段状に増加する.吸着膜が固体的である23原子膜程度では,基板と吸着膜,吸着膜の各層間に異なる摩擦力が働くとしたモデルを用いて,各層間に働く摩擦力を求めることに成功した.さらに,^4He吸着4原子膜において,吸着第4層が超流動となると同時に摩擦力が増大することを見いだした.この^4He吸着第4層が超流動となる直前の面密度においては,摩擦力が減少したのちに急激に増大する.これは超流動膜が不活性な膜の摩擦を増大させるということを意味する.これらの実験事実は,吸着膜の動摩擦状態は吸着膜中のディスロケーションによって起こされるという可能性を強く示唆している.この研究成果は摩擦のミクロなメカニズムに重要な知見を与えるものである.
文字列学のための研究支援システムの開発

文字列の持つ離散構造や組み合わせ的性質の解明とその活用を効果的に行うための研究支援システムの開発を目指して研究を展開した.まず,種々の文字列の基本的性質や代表的アルゴリズムと索引構造を記載したオンラインシステムのプロトタイプを作成した.また,文字の置換を許した検索をサポートするための索引構造を開発した.さらに,極大な繰り返し構造である連を最も多く含む文字列を効率よく探索するアルゴリズムを実装した.文字列の持つ離散構造や組み合わせ的性質の解明とその活用を効果的に行うための研究支援システムの開発を目指して研究を展開した.昨年度の検討に基づいて,今年度は実際にサーバを構築して,主に次の3種類のコンテンツを掲載したオンラインシステムのプロトタイプを作成した.1.フィボナッチ文字列など,文字列学の対象となる種々の文字列についての定義や興味深い性質の説明.2.パターン照合や周期の計算など,文字列処理の基本アルゴリズムの解説.3.接尾辞木や接尾辞配列など,文字列処理に有用な索引構造の説明.このシステムは,Javascriptを用いてユーザの入力に応じて動的に即座に表示を切り替える仕組みを持っており,上記それぞれの項目でこの機能を活用することができる.例えば,パターン照合について,テキストとパターンを変えたときのアルゴリズムの挙動を対話的に確認することができる.また,接尾辞木の性質や挙動を把握するためには,ある程度長い文字列に対して木を構築して観察する必要があるが,このシステムを用いることでその手間が大幅に低減できるようになり,文字列学の研究のツールとしての利便性が実感できた.今後,本格稼働を行うためには,さらなるコンテンツの充実が必要であるが,複数の作業者で共同しながらシステムを維持・更新できるように設計しており,また電子書籍のフォーマットへ変換することも容易である.また,申請書に明記していた通り,数列の事典とは異なって,このシステムには文字列の置換を許した検索が必須であるが,そのために有用な索引構造として,パラメータ化文字列に対応できるポジションヒープの定義とその構築アルゴリズムを開発した.さらに,文字列の基本的な繰り返し構造である「連」を最も多く含む文字列を効率よく探索するアルゴリズムを実装した.ここで得るコンテンツも併せて,今後もシステムを随時,更新していく予定である.文字列の持つ離散構造や組み合わせ的性質の解明とその活用を効果的に行うための研究支援システムの開発を目指して研究を展開した.まず,種々の文字列の基本的性質や代表的アルゴリズムと索引構造を記載したオンラインシステムのプロトタイプを作成した.また,文字の置換を許した検索をサポートするための索引構造を開発した.さらに,極大な繰り返し構造である連を最も多く含む文字列を効率よく探索するアルゴリズムを実装した.本研究は,文字列の持つ離散構造や組み合わせ的性質の解明とその活用を効果的に行うための研究支援システムの開発を目指すものである.初年度である今年は,システムの全体像についての検討を行いながら,これまで単発的に開発してきた種々のプログラム部品を整理・統合する作業に着手した.スクリプト言語としては基本的にはPythonを用いることにし,高速な処理が必要な部分についてはCおよびC++ライブラリをリンクさせるという方針をたて,そのための開発環境とバージョン管理システム等の準備を行った.また,文字列に含まれうる繰り返し構造である連の最大数の解析については,これまでは主に漸近的なふるまいに注目してきたが,着眼点を少し変えて,厳密な最大数を具体的な長さに対して個々に求めていくためのプログラムの高速化に取り組んだ.これまでは,与えられた長さのすべての文字列に対して連を高速に数える方法をとってきたが,最大数を求めるために不要な計算を極力省くことで,さらなる高速化が見込めるという目処がたった.一方,文字列の事典としてのサーバ構築についても,サーバの基本機能と必要な技術についての検討を行ってきた.また,記載すべきデータの電子化に関して,いくつかの事例を具体的に入力してみることで,フォーマットをどのように維持管理するかについての予備調査を行った.また,数列の事典とは異なり,文字列の検索に関しては,文字の置換を許しながら照合を行う必要があるが,そのために必要なパラメータ化照合についての研究の動向を調査した.震災によって研究室の2度の移転を余儀なくされ,その影響で研究室の大学院生を予定通りには雇用することができず,作業が進みにくかった.システムの方針はたっているので,大学院生らの協力を得ながら,システムの実装に取り組む.また,事典としてのコンテンツの収集と電子化についても,作業を進めていく.謝金を払って大学院生を雇用し,システムの実装とデータ入力を進めていく.
胎児心臓手術に向けての胎児体外循環法の確立:oxidateive stressによる胎児循環及び胎盤機能の病態生理解明と対策法の確立

平成13年度ヒツジの臍帯動脈を用いた張力実験法の確立を主眼に置き妊娠ヒツジを用いた実験を行った。胸骨正中切開後、送血および脱血チューブを挿入した後、体外循環を行わず臍帯動脈を採取。内皮付き中膜条片標本にて、高カリウム脱分極、セロトニンによる平滑筋収縮反応ののち、内皮依存性(bradykinin、calcium ionophore)及び非依存性(sodium sodium nitroprusside)による弛緩反応を観察した。平成14年度胎児体外循環法の確立と、体外循環の臍帯動脈内皮機能への影響を観察した。体外循環回路には、充填量の少ない遠心ポンプを用いた。体外循環のポンプ流量は、臍帯動脈流量を十分保てるよう、300ml/kg/minに設定した。30分の体外循環の後、1時間胎児血圧、臍帯動脈血流量などの血行動態を観察し、動脈血液中の酸素分圧、二酸化炭素分圧、乳酸値などの測定を行った。その後、臍帯動脈を採取し、平成13年度と同様の方法で、体外循環による内皮機能への影響を観察した。体外循環終了後、胎児血圧および臍帯動脈血流量は、時間とともに低下を認めた。一方、胎児の動脈血分析からは、体外循環中から低酸素および高二酸化炭素血症が認められ、代謝性アシドーシスを来たした。体外循環終了後もこれらの反応の進行を認めた。体外循環により、胎児胎盤機能の低下が惹起されることが示唆された。張力実験においては、体外循環を行った群では、行わなかった群と比較して、bradykininおよびcalcium ionophoreによる内皮依存性弛緩反応の有意な低下が認められた。一方、sodium sodium nitroprussideによる内皮非依存性弛緩反応は、両群とも保持されていた。以上の結果から、胎児体外循環によって、胎盤の酸素化能の低下を来たし、それに伴う胎児の低酸素血症および代謝性アシドーシスから胎児の血圧低下が招かれるのではないかと考えられた。胎盤機能の低下には、体外循環による臍帯動脈の内皮機能の低下が関与するのではないかと考えられた。平成13年度の当初の研究計画は、体外循環による各種炎症反応と血管内皮反応の解明と血管内皮機能障害及びその制御に関する検討を目指すことであった。血管内皮機能障害及びその制御に関する検討においては測定系を確立できたことより次年度以降の研究体制が整ったと考えているが、体外循環による各種炎症反応の解明は次年度以降の検討課題として残った。(1)胎児臍帯動脈における内皮反応及び血管平滑筋機能測定系の確立妊娠羊7頭に対して実験を行った。胎児の体重は0.6kgから2.0kgまでと様々であった.まず、胸骨正中切開のみで体外循環を施行せずに臍帯動脈を採取して、内皮付き中膜条片標本を作製した。高カリウム脱分極刺激、U46619(トロンボキサンA2アナログ)、セロトニン投与において充分な血管平滑筋収縮が認められた。なお、カリウムは60mmol、U46619は0.1nmo1、セロトニンは1nmolを用いた。

これらの収縮に続き内皮依存性(ブラジキニン、A23187(Caイオノフォア))及び非依存性(sodium nitropruside)薬剤による弛緩反応実験を施行した。ブラジキニンは1nmol、A23187は1nmol、sodium nitroprusideは1nmolを用いた。高カリウム、U46619、セロトニンの各収縮刺激に対する最大弛緩率は平均でブラジキニンでは30%、40%、27%、A23187では42%、32%、22%であったが、sodiumn nitroprusideでは120%、85%、92%と大きく、内皮依存性弛綬の割合は比較的小さい事が判明した。また、内皮障害モデルを作成し、高カリウム刺激による収縮に対するブラジキニン及びA23187による弛緩反応を測定したが、弛緩反応は完全に消失しており、前述の測定系における内皮反応測定が正確に行われていたと考えられた。これにより我々の測定系で羊胎児の臍帯動脈の血管内皮反応を充分に秤価できると考えている。(2)体外循環による各種炎症反応の解明平成13年度の当初の研究計画では、体外循環前、中および後における補体活性(C3a, C5a)、接着因子の発現の程度(ICAM-1, p-selectin)の測定、及び血管弛緩因子であるNOの産生をNOxを測定し、体外循環が引き起こす各種炎症反応を検討することであった。しかしながら、今回実験に使用した低体重児においてはその組織の未熟性や脆弱性により臍帯動脈の剥離や胸骨正中切開といった手術手技によるストレスにより臍帯血流量の急激な低下が認められ、体外循環を充分に確立するところまで至らなかった。体外循環回路は充填量が最小の日機装社製遠心ポンブを用いた閉鎖回路とし、回路の充填量を最小限に押さえたが、胸骨正中切開によるストレスの軽減、体温の保持、回路充填量のさらなる低下が必要であることが判明した。また、対象とした胎児の未熟性は当初の予想を超えていたため、対象胎児の胎生を引き上げる必要があると考えられた。妊娠ヒツジ10頭使用。昨年度からの実験結果を踏まえ、今年度は(1)胎児体外循環法の確立および胎児の生理的反応。(2)体外循環による臍帯動脈内皮への影響。以上2点に主眼をおいた実験を行った。(1)胎児体外循環法の確立に向けて、昨年度の反省を踏まえ、手術手技上の改良を行った。体外循環回路は充填量を最小限となるように工夫し、潅流量は1L/minにて行った。体外循環による生体の影響を見るために、胎児血圧および心拍数、臍帯動脈血流量、動脈血酸素鉋和度やpHなどの採血データを体外循環開始前、体外循環中、体外循環終了後に観察した。体外循環を行うことにより、臍帯動脈血流量の低下、胎児血圧および心拍数の低下がおこり、体外循環終了後2時間以内に死亡することがほとんどであった。またその際の血液ガスデータからは、pO_2の低下、pCO_2の増加、アシドーシスの進行が認められた。(2)胎児体外循環実験プロトコール終了直後、臍帯動脈を採取し、昨年度と同様に張力実職にて血管内皮職能をみた。内皮つき中膜条片を作成。高カリウム脱分極刺激およびセロトニンによる中膜の収縮反応に続き、血管内皮依存性薬剤(Bradykinine、Ca ionophore)および非依存性薬剤(Sodium nitroprusside)による弛緩反応を観察したが、体外循環を行った群では、内皮依存性薬剤による弛緩反応の優位な低下を認めた。一方、非依存性薬剤による反応は長位な変化を認めなかった。実験
エピ機構による分子制御とナノ領域での光・電子機能発現

本研究は分子エレクトロニクスデバイスの開発を念頭に置いて有機分子の、特にナノスケールでの、構造・配向制御と機能発現を目的としている。本年度は、有機強誘電性ビニリデンフルオライド(VDF)オリゴマーの強誘電相への構造・分子配向制御と局所領域における強誘電特性発現と結晶相による特性変化について検討した。Vinylidene Fluoride Oligomer(CF_3-(CH_2CF_2)_<17>-I;VDFオリゴマー)を試料として用い、単結晶表面の周期ポテンシャルを利用したエピ成長法により膜構造の制御を試みた。作成した超薄膜の界面構造・配向性を超高感度全反射X線分析システムにより観測した。その結果、VDFオリゴマー超薄膜の結晶相、エピ成長挙動、分子膜/無機基板界面での整合特性を明らかとし、特に、KCl、KBr基板上ではVDFオリゴマーの双極子モーメントが基板表面に平行、且つ<110>方向(同種イオン列上)に配列した高秩序強誘電性超薄膜の形成が可能であることを示した。また、成膜後のアニーリング処理によっても強誘電結晶相の形成が可能であり、かつエピタキシャル成長の配向分布は変化しないことを示した。次に、その強誘電性超薄膜を対象としてSPM導電性探針から局所電場を印可し、ナノサイズの分極ドメイン作製を試みた。書き込んだ分極情報は、圧電応答信号として再びSPMにより検出した。表面形状像では薄膜表面の変化は観測されないものの、圧電位相像において印可電圧の正負極性に依存した逆特性を示す圧電領域が作製されることが確認され、SPMによる分極反転操作が可能であることを実証した。また、成膜条件の制御により常誘電相の超薄膜を形成し、その圧電ヒステリシス観測を行った結果、強電場ポーリングにより圧電応答が生じることを見いだし、電界による常誘電-強誘電転移の可能性を示した。本年度は、有機強誘電性ビニリデンフルオライド(VDF)オリゴマーのエピタキシャル成長による構造・配向・コンフォメーション制御と局所領域における強誘電特性の発現について検討した。試料は真空蒸着法により各種単結晶(KCI,NaCl,KBr,Si,Au/mica,Pt/MgO)基板上に薄膜作製し、エネルギー分散型全反射X線回折計及び原子間力顕微鏡、フーリエ変換赤外分光法により構造・配向評価した。その結果、VDFオリゴマー薄膜では、VDFオリゴマーがKBr(001)、KCl(001)基板上では強誘電結晶相であるI型を形成し、且つエピタキシャル成長することが分かった。そこで、このエピ薄膜を金基板上に水中転写し、導電性AFM深針を用いた局所分極領域の作製とその観測を行った。まず、転写による膜構造の変化を調べるため、金基板上に転写したVDFオリゴマー膜をXRD,FT-IRにより評価した所、転写後も強誘電性結晶相を保持していることが分かった。そこで、導電性AFM深針を用いて局所的に直流電圧を印可してポーリング処理を行い、分極領域の検出を試みた。分極域の検出はAFM深針と下部電極間に加えた余弦電圧に対する微小圧電応答をロックイン検出し、その信号を2次元画像化することによりおこなった。なお、膜厚を30mm(43分子層)と仮定すると、深針直下では約250MV相当の電界が印可されたことになる。得られた圧電応答特性では、ポーリング電圧の極性に依存した圧電振動コントラストが得られ、VDFオリゴマーの局所的分極反転操作に成功すると共に強誘電特性を初めて証明できた。これらの結果はVDFオリゴマーのナノスケール電子機能発現の可能性を示唆している。

表面形状像では薄膜表面の変化は観測されないものの、圧電位相像において印可電圧の正負極性に依存した逆特性を示す圧電領域が作製されることが確認され、SPMによる分極反転操作が可能であることを実証した。また、成膜条件の制御により常誘電相の超薄膜を形成し、その圧電ヒステリシス観測を行った結果、強電場ポーリングにより圧電応答が生じることを見いだし、電界による常誘電-強誘電転移の可能性を示した。
過敏性腸症候群の網羅的メタボローム・遺伝子解析による原因物質の同定

ストレス関連疾患の克服は現代社会における大きな課題である。過敏性腸症候群(IBS)はその解明に好適な疾患である。視床下部下垂体副腎皮質軸関連物質の遺伝子多型がストレスの影響を受け、蛋白・代謝産物を介してIBS病態に影響するという仮説を検証した。対象はIBS群と健常対照群である。対象から採血し、DNAを分離し、ゲノム分析を行った。遺伝子多型、主要症状と心理行動特性の関連を解析した。これらの遺伝子多型はIBSの表現型に直接には関連しないが、心理状態を介して影響していた。以上から、仮説が支持された。得られた結果は、ストレス関連疾患全般に拡張することが可能であり、科学的・社会的意義を示すものである。ストレス関連疾患の克服は現代社会における非常に大きな課題である。過敏性腸症候群(irritable bowel syndrome; IBS)はその最も好適な疾患である。研究代表者は、特定の遺伝子型が環境の変化に特に反応する遺伝子-環境相関の機序がIBSの鍵であるというモデルを提唱し、注目されて来た。本研究ではIBSの関連遺伝子が環境刺激の影響を受け、蛋白・代謝産物を介してIBSを発症することを証明することを目標にする。得られた結果は、ストレス関連疾患全般に拡張することが可能であり、科学的・社会的意義がきわめて大きい。CRH、CRH-BPの遺伝子を対象とし、HPA軸関連遺伝子のSNPやそのハプロタイプがIBSと健常者とで異なる、選択したSNPがIBSのサブタイプ(便秘型・下痢型・混合型)や心理的異常に影響する、という仮説を検証した。IBS群111名、健常対照群142名を対象とした。先行研究を参考にし、CRH遺伝子2つ、CRH-BP遺伝子1つのSNPを選択した。対象者の心理状態は、抑うつ(SDS)・自覚ストレス(PSS)・状態-特性不安尺度(STAI)で定量化した。対象者から採血した血液を用いてジェノタイピングを行った。選択したSNPのジェノタイプ頻度とIBSとの直接の関連は見られなかった。しかし、CRH-BP遺伝子多型rs10474485のマイナーアレル(Aアレル)保有により、IBS群のPSS得点が有意に低下した。特にAアレル保有群では、下痢型IBSにおけるPSSや特性不安得点、混合型IBSにおけるSDS得点が高かった。また、女性IBS群のSDSやPSS得点が有意に低値であった。以上より、rs10474485多型によるストレスや不安への保護的作用が示唆される。HPA軸関連遺伝子多型はIBS関連の心理状態に影響することが分かり、仮説が支持された。本研究では、IBSの関連遺伝子が環境刺激の影響を受け、蛋白・代謝産物を介してIBSを発症することを証明することを目標にしている。まず、CRH、CRH-BPの遺伝子を対象とし、HPA軸関連遺伝子のSNPやそのハプロタイプがIBSと健常者とで異なる、選択したSNPがIBSのサブタイプ(便秘型・下痢型・混合型)や心理的異常に影響する、という仮説を検証し、その結果、仮説が支持された。得られた結果は、ストレス関連疾患全般に拡張することが可能であり、科学的・社会的意義が大きい。以上、申請書に記載した速度で分析が進みつつある。本研究では過敏性腸症候群(irritable bowel syndrome; IBS)の関連遺伝子が環境刺激の影響を受け、蛋白・代謝産物を介してIBSを発症することを証明することを目標にした。副腎から放出されるグルココルチコイドは海馬などに存在するグルココルチコイド受容体(glucocorticoid receptor: GR)に結合し、HPA軸を調節する。本研究では主にGR遺伝子の単塩基多型(single nucleotide polymorphism: SNP)とそのハプロタイプが、IBSと健常者とで異なる、IBSエンドフェノタイプのサブタイプ・心理的異常に影響するという仮説を検証した。対象はIBS群157名、健常対照群157名である。対象者から採血し、DNAを分離し、ゲノム分析を行った。GRをコードするNR3C1遺伝子から4つのSNPを選択した。対象者の心理状態は、抑うつ・自覚ストレス・状態-特性不安尺度で定量化した。選択した4つのSNPにおいて、IBS群と健常者群間のSNP発現頻度に有意差は見られなかった。しかし、rs6196については、マイナーアレル保有群(CT)が非保有群(TT)に比べ、有意に高い自覚ストレス、状態不安を示した。特に便秘型IBSで、抑うつ、自覚ストレス、状態不安を悪化させた。男女別の解析では、rs6196のマイナーアレル保有群において、男性の抑うつ、自覚ストレスが有意に高くなった。rs6196多型によりGR機能が抑制されたと考えられ、これによりHPA軸フィードバック機能が低下しストレス反応が持続することで、心理状態の悪化に繋がる機序が示唆される。GR遺伝子多型はIBS関連の心理状態に影響することが分かり、仮説が支持された。研究は対象を健常男性と下痢型IBS男性に絞り、脳形態画像、腸内細菌叢、炎症性サイトカイン、心理行動の関連解析に展開した結果、脳腸相関の関連性が健常者とIBSでは異なることが示された。得られた結果は、ストレス関連疾患全般に拡張することが可能であり、科学的・社会的意義が大きいと考えている。

ストレス関連疾患の克服は現代社会における大きな課題である。過敏性腸症候群(IBS)はその解明に好適な疾患である。視床下部下垂体副腎皮質軸関連物質の遺伝子多型がストレスの影響を受け、蛋白・代謝産物を介してIBS病態に影響するという仮説を検証した。対象はIBS群と健常対照群である。対象から採血し、DNAを分離し、ゲノム分析を行った。遺伝子多型、主要症状と心理行動特性の関連を解析した。これらの遺伝子多型はIBSの表現型に直接には関連しないが、心理状態を介して影響していた。以上から、仮説が支持された。得られた結果は、ストレス関連疾患全般に拡張することが可能であり、科学的・社会的意義を示すものである。本研究では、IBSの関連遺伝子が環境刺激の影響を受け、蛋白・代謝産物を介してIBSを発症することを証明しようとしている。まず、CRH、CRH-BPの遺伝子を対象とし、HPA軸関連遺伝子のSNPやそのハプロタイプがIBSと健常者とで異なる、選択したSNPがIBSのサブタイプ(便秘型・下痢型・混合型)や心理的異常に影響する、という仮説を検証し、それを支持する結果を得た。得られた結果は、ストレス関連疾患全般に拡張することが可能であり、科学的・社会的意義が大きい。今後、当初の計画通り研究を進展させる予定である。心身医学