hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代ソシオゲノミクス：シロアリの社会性に関わるゲノム基盤の全容解明

また,トランスクリプトーム解析によるデータの蓄積から,遺伝子群の同定もかなり容易に行うことができるようになってきており,カースト間での発現の差違に関する知見も蓄積されつつある.またキゴキブリのトランスクリプトーム解析も終了し,現在論文を投稿中である.また,社会性進化についての考察を得るため,近縁種のゲノムとトランスクリプトームのデータを使って種間比較を行った.その結果、29遺伝子で、シロアリ類の祖先系統において、アミノの非同義置換率が上昇しており、そのうち2遺伝子で正の自然選択圧が検出された。また,DNAメチル化の指標であるCpG O/Eを.ヤマトシロアリのゲノム中の遺伝子について調べたところ、CpG O/E値の頻度分布は2峰性になり、DNAメチル化レベルが高いまたは低い遺伝子の2群にわかれることが明らかになった。遺伝子ごとの発現量とCpG O/E値の対比から,メチル化レベルが高い遺伝子はカースト間で発現量に差がなく,メチル化レベルの低い遺伝子は発現量に差がある傾向が示された.昨年度に引き続き,順調に成果をあげており,ゲノム解析も終了し,現在論文を執筆中である.今年度は全カーストのトランスクリプトーム解析を行うなど,当初していた解析をほぼ全て行うことができる見込みとなっている.本研究課題では、近年飛躍的に進歩したジセダイシーケンシング技術を用いることにより、「社会性のゲノム基盤」を探ることを目的として研究を進めている。昨年度までに既に日本産シロアリ3種(ヤマトシロアリ,オオシロアリ,タカサゴシロアリ)においてトランスクリプトーム解析を推進し、3年前よりヤマトシロアリのゲノム解析、エピゲノム解析も進めている。トランスクリプトーム解析に基づくデータベース構築により、遺伝子の同定も容易に行えるようになってきており、カースト間での発現の差異に関する知見も大きく蓄積している。また、シロアリに近縁とされるキゴキブリとの比較トランスクリプトーム解析も行い、社会性に関わる遺伝子調節についても重要な知見を得ている。一例として、複数の遺伝子でシロアリ類の祖先系統において、アミノ酸の非同義置換率が上昇しており、正の自然選択が検出されている。また、DNAメチル化の指標であるCpG O/Eを、ヤマトシロアリのゲノム中の遺伝子について調査した結果、これらの遺伝子群はメチル化の頻度が高いものと低いものの二群に明確に分離することが明らかとなった。また、カースト間で発現に差のある遺伝子群では、比較的メチル化の程度が低いことも示されている。これらの成果は,すでに4報の論文として発表することができた。これらの成果により、シロアリの進化の過程で起こったゲノム上の変化を明らかにすることができ,社会性の維持にかかわる遺伝子の理解が大きく進展した。また,ヤマトシロアリでのRAD-seqにより,雌雄判別を行うことのできるY染色体上の遺伝マーカーの開発にも成功した(論文投稿中)。現在は、ヤマトシロアリのゲノム解析がほぼ終了しており、これまでの成果を一望する論文として執筆中である。
磁気嵐時の放射線帯外帯消失における波動粒子相互作用の評価

放射線帯の高エネルギー電子の消失過程において、波動粒子相互作用がどの程度寄与しているかを評価するために、波動粒子相互作用のプロセスを組み込んだ内部磁気圏のグローバルなモデルの開発を行った。研究3年次においては、リングカレントのイオンが励起するイオンサイクロトロン波動(EMIC)と放射線帯電子との相互作用のモジュールを新たに導入し、EMIC波動による放射線帯電子の消失のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、リングカレントイオンの持つ温度異方性によって励起するEMIC波動が、数十keV帯のイオンおよびMeV帯の電子のピッチ角散乱を引き起こす様子が観測された。また、MeV帯電子のピッチ角散乱は、その共鳴条件が背景のプラズマ密度、磁場強度に敏感に反応するために、イオンの散乱が起きている場所と、電子の散乱が起きている場所がしばしば異なり、電子のピッチ角散乱は限局的におこっていることが明かになった。これらの結果について、現在、国際学術誌に論文を投稿中である。また、太陽風-放射線帯相互作用の研究を進め、放射線帯外帯の増加が太陽風の速度だけではなく、IMFの微小な南向き成分に大きく制御されていることを明かにした。このIMF依存性は、磁気圏でのプラズマシート電子の連続注入と、その結果としておこるホイッスラー波動の励起および非断熱粒子加速を制御しており、高速太陽風が到来したときの放射線帯増加過程について、太陽風状態と粒子加速メカニズムとのつながりを明かにした。これらの成果は、3本の主著論文としてJournal of Geophysical ResearchおよびJournal of Atmosphere and Solar-Terrestrial Physicsに発表した。放射線帯の高エネルギー電子の消失過程において、波動粒子相互作用がどの程度寄与しているかを定量的に評価するために、波動粒子相互作用のプロセスを組み込んだ内部磁気圏のグローバルなモデルの開発を行っている。研究初年度においては、米国の研究協力者のところに滞在しモデル全体のデザインについての打ち合わせを行い、波動粒子相互作用の拡散係数テンソルの実装、およびモデルのモジュール間のインターフェースの設計を行った。また、実際の磁気嵐時の数値計算を進め、経験的な圏内プラズマ波動のスペクトルを用いた電子のピッチ角散乱の計算、およびモデルによって計算されたPcl (EMIC)波動によるピッチ角散乱の計算を行った。計算の結果、Pclが特にMeV帯の電子の散乱に有効に寄与することを示し、Pclを励起するイオンのダイナミクスが高エネルギー電子の挙動に影響を与える可能性を指摘した。この結果は、国際会議(第2回Asia Oceania Geosciences Society)や国内の研究会で報告を行った。また、2001年10月に発生した磁気嵐時の数値実験の結果について、2本の国際学術誌に論文として発表した。さらに、磁気嵐時の内部磁気圏の高エネルギー粒子の消失および増加の挙動について、太陽風の構造に注目した解析を行い、磁気嵐を引き起こす太陽風の構造の違いによって、高エネルギー粒子が異なった振る舞いを示すことを明かにした。この結果は、コ国際会議(American Geophysical Union)で報告するとともに、国際学術誌に論文として発表した。研究2年次においては、米国の研究協力者のところに滞在し、プラズマ波動の成長率の計算方法およびコード設計についての打合せを行い、温度異方性によるホイッスラーモードの成長率の計算を行った。計算は、2002年10月に発生した磁気嵐を対象としており、磁気嵐の主相において内部磁気圏の夜-朝側のプラズマポーズ外側において強いホイッスラーモードの波動が成長することを示した。この結果は、国際会議(Future Perspectives of Space Plasma and Particle Instrumentation and International CollaborationsおよびAmerican Geophysical Union)において招待講演として報告した。また、2001年10月に発生した磁気嵐時の数値実験の結果について、国際学術誌Journal of Geophysical Researchに2本の論文として発表した。
ゲル化法と３Dプリンターを用いた精密極微細セラミック部材成形

セラミック部材の精密三次元成形のために、細線法3Dプリンティングに適用可能なスラリーを、イソブチレンと無水マレイン酸の共重合体の添加剤で調製することを目的とした。本添加剤には、添加初期の粒子分散剤としての機能と、後期のゲル化剤としての保形性が期待される。添加剤の型や分子量と添加量、セラミック粒子として用いたアルミナの粒子径やマグネシウムの添加の有無を変え、添加剤吸着やスラリーの粘弾性といったマクロな性質とコロイドプローブ原子間力顕微鏡を用いた相互作用力というミクロな性質の関係について、特にスラリー調整後の時間変化に着目して明らかにし、最適なスラリー調製条件を求める手法を確立した。セラミックス微小部材の精密な極微細構造設計を可能にするため、独自の添加剤を用いた水系ゲルキャスト法と3Dプリンターを組み合わせた、セラミックスの極微細3次元成形法を開発することを目的に、本年度は、細線法に適用可能な高固形分率ペースト状スラリーの調製法を検討した。スラリー作成には、市販のイソブチレンと無水マレイン酸の共重合体をアンモニア処理した添加剤(イソバン、クラレ(株))を、アンモニア処理法の違いにより構造の異なる2種類について、マグネシウムの含有の有無の2種類のサブミクロンアルミナ粉末に適用し、マクロな視点(スラリーのゲル化挙動の観察、イソバン吸着量評価、動的粘弾性)から測定を行うことで、良好な分散とゲル化進行をもたらすために必要な最適添加量を見出し、マグネシウムの影響を調べた。添加剤の濃度については、飽和吸着量付近の添加で最もゲル化が促進され、未吸着の過剰なイソバンの存在はゲル化を阻害する傾向をもつことを見出した。アミド基を有する添加剤は有さないものより、また、マグネシウムを含むアルミナ粉がより速やかにゲル化を進行させた。同時にミクロな視点から、コロイドプローブ原子間力顕微鏡法用いて、添加剤の吸着、ゲル化に伴う斥力・引力発現の経時変化を含む挙動の解析を行った。その結果、注入直後の斥力が増加し引力が減少する時間帯(粒子の分散に相当)と、その後の斥力が低下し長距離引力を有する時間帯(ゲル化に相当)が認められ、微視的測定がスラリーの巨視的挙動に対応した。セラミックス微小部材の精密な極微細構造設計を可能にするため、イソブチレンと無水マレイン酸の共重合体を添加剤として用いた水系ゲルキャスト用スラリーの作成法を確立し3Dプリンティング技術と組み合わせることで、セラミックスの極微細3次元成形法を開発することを目的に研究を実施した。3Dプリンティングには細線法を選びそれに適用可能な高固形分率ペースト状スラリーの調製法を検討した。上記添加剤の市販品(イソバン、クラレ(株))から、アンモニア処理法の違いにより2種類の構造と種々の分子量のものを、原料セラミックス粉では、アルミナ粉末について、粒子径(サブミクロン、ナノサイズ)やマグネシウムの含有の有無を組み合わせ、粒子分率や調整後の静置温度を変化させて、マクロな視点(スラリーのゲル化挙動の観察、イソバン吸着量、粘性、動的粘弾性)の測定で、良好な分散とゲル化進行をもたらすために必要な条件を見出した。飽和吸着量とゲル化特性の考察より、飽和吸着付近で最もゲル化が促進され、未吸着の過剰なイソバンの存在はゲル化を阻害する傾向をもった。また、アミド基を有する添加剤は有さないものより、また、マグネシウムを含むアルミナ粉がより速やかにゲル化を進行させた。ゲル化は静置温度が高いほど速く、粒子径や粒子濃度とゲル化させるために必要な添加剤の分子量や添加量の最適値を求めた。その結果、注入直後の斥力が増加し引力が減少する段階(粒子の分散に相当)と、その後の斥力が低下し長距離引力を有する段階(ゲル化に相当)が認められ、微視的測定がスラリーの巨視的挙動に対応した。本知見より、細線化に適用可能なセラミック原料粉末のスラリー化条件の設定手法の確立が達成できた。3Dプリンティングに用いる、セラミックス粉末を分散させた高濃度スラリーを成形後、保形可能にするゲル化機能を有する添加剤として注目した、イソブチレンと無水マレイン酸の共重合体をアンモニア処理した添加剤をサブミクロンアルミナ粉末に適用した際の基本特性(スラリーのゲル化挙動の観察、イソバン吸着量評価、動的粘弾性、コロイドプローブAFM法による微視的な計測)を詳細に調べ、幅広い知見を得た上、当初予定していなかった、原料セラミックス粉末への微量添加金属の影響に関する知見も得ることができた。

スラリーの細線化特性の計測については、シリンジからの押し出しに関し、手動で予備的な試験を行ったに留まり、次年度に本格試験を行う。コロイドプローブAFM(原子間力顕微鏡)法により、分散過程、および、ゲル化開始段階での粒子間相互作用の変化の計測については、アルミナ粒子のコロイドプローブとサファイヤ平板間の相互作用力の経時変化を添加剤注入後から測定したところ、注入直後の斥力が増加し引力が減少する時間帯(粒子の分散に相当)と、斥力が低下し長距離引力が認められた時間帯(ゲル化に相当)が認められ、微視的測定がスラリーの挙動に一致するという重要な知見を得た。以上、3Dプリンティングシステムの導入は遅れたものの、使用スラリーの挙動については、初年度に予定していた以上の成果が得られたため、研究はおおむね順調に進展していると判断した。粒子工学2年度目は、細線法による3Dプリンティングを行うシステムを導入し、初年度に得た最適条件のもとで3D成型を実施し、焼成した成型体の評価を行う。システムについては、ノズル部を含め市販品では対応しづらいため、既存の自動ステージやコーティングシステムを改良した自作品で対応する。ノズルからの噴出特性については流動性を保持する固形分率の限界(サブミクロンアルミナ粉使用)、流動性を示すレオロジー特性値とノズル透過性、ノズルから射出したゲル積層体の挙動を評価する。それに基づき、セラミックスラリーの作成、ゲル化条件を3Dプリンティングシステムに適した、流動、固化条件となるよう最適化する。並行して、セラミック粉末や添加剤の種類を変え、3Dプリンティング可能なペースト状スラリー作成の条件を見出す。スラリー開発が本3Dプリンティングの要の部分であり、既存技術である3Dプリンティングのために必要なシステムの導入は、研究の2年度目にまわしたため、次年度使用額が比較的多く生じた。その結果、初年度、2年度とも同程度の額にて研究を実施することになっている。3Dプリンティングのために必要なシステムを導入、および、セラミックスラリーと焼結体の作成・評価に必要な試薬や分析に経費を充てる。
根本的なライフスタイル転換のための「自己の成長」プロセスの解明に関する研究

「自己の成長」プロセスモデルとして、中心となる内的な攪乱と再結合による行動の脱慣習化に注目しつつ、その前後の一連の積み重ねがあることを想定して、環境関連の活動を行うキーパーソンの抽出とインタビュー調査を開始した。インタビュー調査の対象は、1環境分野等において活動をしている(気候変動、再生可能エネルギー・省エネルギー、3R、生物多様性・森林保全、ソーシャルや地域振興等、2過去(数年前10年前程度)に行動の転換をしている(転職・起業、移住・二拠点居住、NPO等の社会活動参加、ライフスタイル転換等)、3行動の転換にあたり、意識転換があったと確認できる、といった3つの条件を設定し、WEB検索により個人的な意識変化等を公開されている方をリストアップし、そのうえで分野バランス等を考慮して、選定した。2018年度に実施したインタビュー調査は4名であり、さらに2019年度に継続して実施する。「自己の成長」段階・類型のチェック項目については、心理学における発達段階の理論や実証について、既往研究をさらに整理し、発達段階毎の測定尺度となるチェック項目を整理中である。今後、測定尺度を設定し、アンケート調査により類型化や内的整合との検定により、チェック項目の精査を行う。インタビュー先の選定等を丁寧に行ったためである。インタビュー調査を実施したうえで、理論モデルを設定し、また発達段階のチェック項目を設定し、アンケート調査を実施する予定である。インタビュー調査は、丁寧な積み上げを重視して、実施していく。インタビュー調査を次年度に持ち越して実施するため。次年度は当該年度から持ち越した分の予算を、インタビュー調査にあてる。
小腸上皮機能構築におけるPKRの分子形態学的解析

PKRは直接的抗ウイルス作用の他、gelsolinとの結合を介して細胞膜の安定性を高め、ウイルス等の侵入を防御する。本申請はPKRの正常な細胞膜構造維持への関与を明らかにする目的で、発達した微絨毛を持つ小腸吸収上皮細胞に着目し、分子形態学的解析を行った。その結果、PKRとgelsolinが細胞質で結合していること、両者は広範囲の小腸上皮に発現し、絨毛と陰窩で発現量に差があることを明らかとした。また、PKRノックアウトマウスで絨毛の形態およびvillinの発現に差が見られ、PKRが絨毛形成に重要であることが示された。さらに、変異PKR導入用ウイルス作製と小腸器官培養系の樹立を行った。免疫関連因子PKR(double-stranded RNA-dependent protein kinase)がactinを分解するgelsolinとの結合を介し、細胞膜の安定性を高め、ウイルス等の侵入防御に寄与することが明らかとなった。本申請は、PKRとactin結合タンパク質による細胞膜の機能調節解明を目的とし、特に、機能的な細胞膜構造である微絨毛を持つ小腸吸収上皮細胞に着目し、分子形態学的および超微形態学的解析を行う。具体的には、1小腸吸収上皮細胞におけるPKRとactin結合タンパク質との相互作用、2PKR変異に伴う小腸吸収上皮細胞の機能への影響、3器官培養小腸を用いたPKR変異による微絨毛への影響、の3点について解析を行う。本年度は、以下の成果を得た。1.小腸吸収上皮細胞におけるPKRおよびgelsolin, actin, villinの相互作用を検討する目的で、BiFC法を用いたタンパク質相互作用の検出系を樹立した。このBiFC法による検出系を用いて得られた結果の一部は、日本臨床分子形態学会にて招待公演として発表した。また、残りの結果は現在論文作成中である。2. PKRの変異による小腸吸収上皮細胞の変化を解析するための小腸器官培養系の樹立を行った。得られた培養小腸は光学顕微鏡的、電子顕微鏡的にも生体における小腸と同様の特徴を表しており、in vitroにおける小腸上皮の実験系として非常に有益である事が判った。これらの結果の一部は日本解剖学会にて報告した。以上のように、現在までにPKRとその結合タンパク質との相互作用や、PKR変異導入に用いる器官培養小腸が正常器官に近い状態である事など、PKRが小腸上皮において果たす役割の解明に繋がる結果を得ている。免疫関連因子PKR(double-stranded RNA-dependent protein kinase)はactinを分解するgelsolinとの結合を介し、細胞膜の安定性を高め、ウイルス等の侵入防御に関与することが明らかとなった。具体的には、1.小腸吸収上皮細胞におけるPKRとactin結合タンパク質との相互作用、2.PKR変異に伴う小腸吸収上皮細胞の機能への影響、3.器官培養小腸を用いたPKR変異による微絨毛への影響、の3点について解析を行う。(1)マウス小腸組織におけるPKRおよびgelsolin、villinの相互作用を検討する目的で、免疫組織化学およびin-situハイブリダイゼーションを行い、各タンパクとm-RNAの組織上の局在について検討した。(2)PKRの変異による小腸吸収上皮細胞の変化を解析するための小腸器官培養系の樹立を行った。得られた培養小腸は形態のみならず、機能的にも生体における小腸と同様の特徴を現しており、in vitroにおいて小腸上皮を再現できる系であることが分かった。(3)細胞及び器官培養小腸に変異PKRを導入するためのウイルス作製を行った。これらの結果の一部は日本解剖学会、日本臨床分子形態学会、日本顕微鏡学会九州地方会において報告を行った。現在までにPKRとその結合タンパク質との相互作用や、PKR変異導入に用いるウイルスの作成、器官培養小腸の作成法の樹立やなど、PKRが小腸上皮において果たす役割の解明につながる準備を進めることが出来た。本研究で解析するのは、以下の3項目である。1小腸吸収上皮細胞におけるPKRおよびgelsolin、villin、actinの相互作用2PKR変異細胞を用いた小腸吸収上皮細胞の機能への影響3PKR遺伝子を導入した器官培養小腸を用いた小腸上皮細胞の膜構造への影響現在、上記3項目のすべてに関わる導入用の遺伝子やウイルスの作成、タンパク質相互作用の評価システム、および小腸の器官培養系の樹立などを達成することができた。これらにより、十分に物質的、技術的な準備を整えることができたと考えている。しかしながら、今年度エレクトロポレーションによる遺伝子導入がうまくいかず、ウイルスによる遺伝子導入へと切り替えたため、計画には遅れが生じている。また小腸上皮細胞の機能評価のための実験系の樹立にも遅れが生じている。そのため、進捗状況としてはやや遅れているものと考える。本申請は、PKRとactin結合タンパク質による細胞膜の機能調節解明を目的とし、特に、機能的な細胞膜構造である微絨毛を持つ小腸吸収上皮細胞に着目し、分子形態学的および超微形態学的解析を行う計画である。

具体的には、1.小腸吸収上皮細胞におけるPKRとactin結合タンパク質との相互作用、2.PKR変異に伴う小腸吸収上皮細胞の機能への影響、3.器官培養小腸を用いたPKR変異による微絨毛への影響、の3点について解析を行った。本年度は、以下の成果を得た。1.昨年に引き続きマウス小腸組織におけるPKRおよびgelsolin、villinの組織上の局在について免疫組織化学およびin situハイブリダイゼーションを用いて検討した。2.すでに樹立した小腸器官培養系(オルガノイド)においてPKRおよびgelsolin、villinの局在について免疫組織化学的に検討した。3.変異PKR遺伝子導入マウスの腸管組織を入手し、PKRおよびgelsolin、villinの局在および微絨毛の形成について免疫組織化学的に検討した。これらの結果の一部は日本解剖学会において報告を行った。PKRとその結合タンパク質が小腸上皮において果たす役割の検討を重ねており、微絨毛形成とPKRとの関連の可能性を示す結果を得ている。PKRは直接的抗ウイルス作用の他、gelsolinとの結合を介して細胞膜の安定性を高め、ウイルス等の侵入を防御する。本申請はPKRの正常な細胞膜構造維持への関与を明らかにする目的で、発達した微絨毛を持つ小腸吸収上皮細胞に着目し、分子形態学的解析を行った。その結果、PKRとgelsolinが細胞質で結合していること、両者は広範囲の小腸上皮に発現し、絨毛と陰窩で発現量に差があることを明らかとした。また、PKRノックアウトマウスで絨毛の形態およびvillinの発現に差が見られ、PKRが絨毛形成に重要であることが示された。さらに、変異PKR導入用ウイルス作製と小腸器官培養系の樹立を行った。本研究で解析するのは、以下の3項目である。1小腸吸収上皮細胞におけるPKRおよびgelsolin, villin, actinの相互作用2PKR変異細胞を用いた小腸吸収上皮細胞の機能への影響3PKR遺伝子を導入した器官培養小腸を用いた小腸上皮細胞の膜構造への影響現在、上記3項目の全てに関わる、導入用の遺伝子や、タンパク質相互作用の評価システム、および小腸の器官培養系の樹立などを達成することができた。これらには次年度以降に予定していた実験計画も含まれており、十分に物質的、技術的な準備を整えることができたと考えている。そのため、概ね順調に進展しているものと考える。しかしながら、電子顕微鏡をはじめとした形態学的観察や小腸吸収上皮細胞の機能面での評価システムの構築は、本年度に計画していたにも関わらず遅れ気味である。そのため、当初の計画以上に進展しているとは考えていない。今後は、作製したウイルス及び検証した抗体、in-situプローブを用いて、形態学的な評価および小腸吸収上皮細胞の機能的な評価システムの構築に取り組む予定である。実験計画に一部遅延した項目が生じているが、全体の実験を進める上で支障はなく、研究計画自体の変更については予定していない。
自作酸素センサーを利用した科学教育と教材開発

理科教育の教材として、自作の酸素センサーを用いて、自然現象を測定することにより、科学的な思考力と弛まない深求心が育成されることを目指して教材を考案した。【第64回電気化学会3月28日、1997年】の学会発表教材項目「手作り酸素センサを用いた電気化学反応の理解」と題して、「隔膜ガルバニ式酸素センサの原理と特性」教材を紹介した。【第25回化学センサシンポジュウム9月11日、1997年】の学会発表教材項目「教育器材としての自作酸素センサと測定システム」と題して、「酸素センサの作成」・「使い捨てカイロを利用した酸化反応」教材を紹介した。【第49回ISE国際会議9月13日、1998年】の学会発表教材項目「酸素センサーの仕組み」・「探求-ブタンガスの消炎科学」・「探求-ろうそくの消炎科学」・「探求-ほっかいろの酸化反応」教材に関するポスター発表と実演を交えて紹介した。【`98電気科学秋季大会、10月24日、1998年】の学会発表項目「自作酸素センサによる光合成反応効率などの研究」と題して「探求-ホウレンソウの光合成」・「探求-様々な色フィルターを通してみた光合成」教材を紹介した。理科教育の教材として、自作の酸素センサーを用いて、自然現象を測定することにより、科学的な思考力と弛まない探求心が育成されることを目的として教材を考案した。教材1:「酸素センサーの仕組み」使用するセンサーは、気体透過膜(隔膜)と組み合わせた隔膜ガルバニ電池式酸素センサーと呼ばれるものである。センサーの電極として、貴金属(18Kの金板電極)と鉛板を用いた。隔膜にはポリエチレン製の袋を使用した。日常何気なく使用しているこの袋には、酸素透過膜としての機能性を持った膜であることを認識させる。電解液としては重曹にでんぷんを混ぜた水溶液を使用し、低学年が使用しても安全なように考慮した。センサーの出力は電流として得られる。これを固定抵抗により電圧に変換してテスターで読み取りを基本とした。以下の関連教材を作製したので、タイトルと目的を簡単に紹介する。詳細は、【第49回ISE国際会議9/1318(1998)】で発表する。教材2:「探求-ろうそくの消炎」・教材3:「探求-ブタンガスの消炎」は燃焼反応、ろうそくの燃焼反応は酸素を全て消費するのではないことを認識させる。教材4:「探求-ほっかいろの酸化反応」は酸化還元反応、酸素濃度が0%になるまで反応が続くことを認識させる。教材5:「探求-ホウレンソウの光合成」・教材6:「探求-色々な色フィルターを通してみた光合成」は光合成による「明反応」と「暗反応」の変化を酸素濃度の変化量から認識させる。教材7:「探求-キュウリを使ったビタミンCセンサー」は手作り酸素センサーが簡単にバイオセンサーに変身することができることを認識せせる。理科教育の教材として、自作の酸素センサーを用いて、自然現象を測定することにより、科学的な思考力と弛まない探求心が育成されることを目指して教材を考案した。【第49回ISE国際会議9月13日、1998年】の学会発表教材項目「酸素センサーの仕組み」・「探求-ブタンガスの消炎科学」・「探求-ろうそくの消炎科学」・「探求-ほっかいろの酸化反応」教材に関するポスター発表を実演を交えて紹介した。【`98電気化学秋季大会、10月24日、1998年】の学会発表項目「自作酸素センサによる光合成反応効率などの研究」と題して「探求-ホウレンソウの光合成」・「探求-様々な色フィルターを通してみた光合成」教材を紹介した。講演会とは別に、10月24日に技術教育研究懇談会、関東支部共催の「電気応答型酸素センサの原理と実験」が長岡技術大学の物理化学実験室で開催されたので報告する。参加者は28名で、手作り酸素センサ教材開発のメンバーである、理研計器(株)の石地徹氏を講師に酸素センサの原理と実験の説明およびデモンストレーションの後、4班に別れて実験を行なった。
シンデカンファミリー各分子間の機能特異性および重複性の解析

研究実施計画(1)に関してマウス肺癌及び大腸癌由来の転移能の異なる株細胞を用いて、腫瘍細胞の転移能に関与することが報告されているマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性化に、細胞表層のヘパラン硫酸プロテオグリカンが関与していることを明らかにした。1)ルイス肺癌由来細胞株を用いて、シンデカン-2がヘパラン硫酸側鎖を介してMMP-2の活性化を抑制することを明らかにし、転移能とシンデカン-2発現量が逆相関する因果関係の一側面を説明し得た。2)大腸癌細胞Colon26由来細胞株を用いて、MMP-9が細胞の運動性、浸潤性、転移能に関与すること、また、細胞移動の先端部位である葉状仮足表層に、ヘパラン硫酸と共局在することを明らかにした。これは細胞表層におけるMMP-9の活性化を示唆した初めての知見である。研究実施計画(2)に関して昨年度、ヘパリンがルイス肺癌由来細胞株の肺転移を著しく抑制することを報告した。今年度は、硫酸基の結合位置を調整したヘパリンを用い、転移抑制には6位及びN位の硫酸基が重要であり、2位の硫酸基は殆ど関与しないことを明らかにした。それらの効果が、in vitroでの基底膜成分に対する腫瘍細胞の接着阻害に反映されることから、それらが細胞外マトリックス受容体としての細胞膜型ヘパラン硫酸プロテオグリカンに対し、糖鎖構造特異的に競合阻害することが確認された。これは昨年明らかにした腫瘍細胞の肺における生着を減少させるヘパリンの効果を説明するものと考えられた。研究実施計画(1)に関してマウスルイス肺癌由来のシンデカンー2発現量の異なる細胞株を用いて以下の点を明らかにした。(Kusano et al., J.Biochem.,2004)1)細胞膜貫入型ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)であるグリピカンは膜貫通型シンデカンの細胞外マトリックス受容体機能を代替しない。シンデカンー2とー4はフィブロネクチン受容体として協調的に働くが、シグナル伝達経路において前者が下流で働く。このシグナル伝達経路にシンデカンー1は関与しない。以上の結果は同一細胞上に発現しているHSPGに機能特異性のあることを示している。2)上記細胞株のシンデカンー2の発現量はDNAメチル化により制御されてはいない。研究実施計画(2)に関してシンデカンー2発現量の異なる細胞株および人為的に発現量を変化させた細胞株を用いて、基質接着依存的な低分子性GTPaseの活性化とそれに伴うアクチン細胞骨格形成を解析した。(Kusano et al.,投稿準備中)1)シンデカンー2はインテグリンを介したRho A活性化を抑制し、アクチン細胞骨格を皮質型からストレス繊維型に変換する。2)シンデカンー2単独のシグナルはCdc 42活性化をもたらし、アクチン細胞骨格は糸状仮足を形成する。研究実施計画(3)に関して抗凝固活性を低下させた化学修飾ヘパリンを用いてルイス肺癌由来高転移性細胞の実験転移能の抑制に成功した。(Yoshitomi et al., Cancer Lett.,2004).1)マウス尾静脈より注入した腫瘍細胞の肺転移活性は修飾ヘパリンの共静注により著しく抑制された。2)この転移抑制が腫瘍細胞の肺への生着阻害に起因することを見いだし、シンデカンの受容体活性に対する修飾ヘパリンの競合阻害機構が示唆された。
急性心不全による活動耐性低下患者の回復を促進するための看護プログラムの開発

今後30年間にわたって心不全患者が毎年増えるため、急性心不全患者の社会復帰を果たすことが重要な課題となる。中でも集中治療をうける急性心不全患者で活動耐性低下がある場合、社会復帰が遷延化し、QOLのみならず生命予後にも悪影響を及ぼす。よって、急性心不全の活動耐性低下患者に対して回復を促進するために必要なケアを明らかにし、看護プログラムを開発することは急務であると考えた。そこで、本研究では、以下の研究を実施する。1)活動耐性低下を呈した患者の経験から回復に影響を及ぼす看護内容の明確化2)『集中治療室における急性心不全による活動耐性低下患者の回復を促進するための『看護プログラム』の開発今後30年間にわたって心不全患者が毎年増えるため、急性心不全患者の社会復帰を果たすことが重要な課題となる。1)活動耐性低下を呈した患者の経験から回復に影響を及ぼす看護内容の明確化2)『集中治療室における急性心不全による活動耐性低下患者の回復を促進するための『看護プログラム』の開発
電離圏の3次元構造観測のための気球搭載型イメージャの開発

本研究では、これまで分からなかった電離圏E領域プラズマの3次元的な空間構造を明らかにすることを目的として、E領域に存在するマグネシウムイオン(Mg^+)からの共鳴散乱光を観測する気球搭載型イメージャを開発する。地球大気の電離圏E領域に、スポラディックE(Es)層と呼ばれる電子密度の非常に高い層が突発的に発生する現象がある。Es層には電子との再結合反応の遅いMg^+などの金属イオンが集積するため、Mg^+の3次元的な分布を知ることができれば、Es層内の電子密度の3次元構造がわかる。しかし、紫外域に輝線を持つMg^+の共鳴散乱光は、成層圏のオゾン層(高度2545km)による紫外光吸収を受けるので、本研究では到達高度50kmを越える高高度気球に搭載するMg^+共鳴散乱光イメージャを開発する。本年度は、Mg^+共鳴散乱光観測からMg^+密度の3次元分布を推定する手法をシミュレーション計算によって検証した。朝夕の薄明時には太陽光の日陰境界線が刻々と変化するため、Mg^+による太陽光の共鳴散乱光を気球に搭載したイメージャで観測すると、Mg^+密度の3次元構造がスキャンされて得られる。計算の結果、観測されるMg^+共鳴散乱光の明るさは数100R程度で、オゾン層の吸収を避けるために必要な最低高度は40km、観測可能時間帯は太陽天頂角が95105°となる1時間程度であることがわかった。太陽天頂角の異なる時間に得られた画像の差分を得れば、鉛直分布が観測できることが示された。さらに、仮定したMg^+密度分布に水平方向の擾乱を与えることで、E領域プラズマの数十kmスケールの空間構造が充分に観測可能であることもわかった。以上の結果に基づいて、気球搭載型イメージャの光学系の検討を行い、仕様を決定した。これらの研究成果について、国内学会・シンポジウムで3件の研究発表を行った。
新規なインスリン受容体関連受容体(IRR)の生理機能解明

インスリン受容体ファミリーに属する新規なチロシンキナーゼ型受容体であるインスリン受容体関連受容体(insu1in receptor-related receptor,IRR)は、生理的リガンドが不明なオルファンレセブターである。そこで、そのリガンド様作用を期待して、IRRに対するアゴニスト抗体作製を試みた。1)バキュロウイルス発現系をもちいて大量調製したIRR細胞外領域を抗原として、ウサギに免疫し抗IRRポリクローナル抗体(IgG画分)を得た。このIgGは、ウエスタンブロットでIRRの細胞外領域を特異的に認識し(インスリンレセプターとの交差反応をしない)、IRR高発現細胞に対しては、その受容体のチロシン自己リン酸化レベルをコントロールの2倍近くまで誘導した。以上の結果は、作製したIgGがIRRリガンド様に作用する可能性を示唆していた。2)我々はIRR mRNAが腎臓・胃・脳といった限られた臓器の特殊な細胞にのみ局在していることを既に見出しており、特に胃ではECL細胞というヒスタミン細胞に発現し、ヒスタミンを介した胃酸分泌の調節に何らかの影響を与える可能性が考えられた。そこで、上記のIgGを、ラット胃よりエルトリエーションによって単離、培養したECL細胞に対して1時間作用させ、そのヒスタミンの分泌量をHPLCによって定量化した。その結果、IgGはヒスタミン分泌を抑制していた。また、ヒスタミン分泌作用を持つガストリン共存下、その作用も抑制するようであった。果たして、これがIRRを介した直接的な作用と考えられるかどうか現在検討中である。インスリン受容体ファミリーに属する新規のチロシンキナーゼ型受容体であるインスリン受容体関連受容体(insulin receptor-related receptor,IRR)は、その生理的リガンドが未だ明らかではないオルファン受容体である。本研究はこのIRRのになう生理機能解明のための直接的なアプローチとして、そのリガンド同定をこころみるものである。方法としては、まず可溶化型IRRを作製し、そのリガンド結合能を利用することでIRRリガンドの存在する画分に関する情報を得、全長IRRの高発現細胞において、その画分の活性をチロシンリン酸化能を指標にスクリーニングするというものである。1)可溶化型IRRの作製リガンド結合能を保持していると考えられるIRRの細胞外ドメインのC末端に検出用エピトープタグと精製用ヒスチジンタグを導入したsIRR-CT(soluble IRR-composite tags)cDNAを作製し、これをバキュロウイルス発現システムによる高発現系に用いた。2)全長IRRの高発現系の確立ラットIRR全長cDNAをバキュロウイルス発現システムによる高発現系に用い、ラットIRR高発現Sf-9細胞を得た。また、IRRの生理的リガンドはいまだ不明であるため、IRR高発現Sf-9細胞をバナジン酸処理することでIRRのβサブユニットが特異的にリン酸化されることを抗リン酸化チロシン抗体を用いることで確認した。3)IRRリガンドスクリーニングシステムの確立上記のsIRR-CTおよびIRR高発現Sf-9細胞を用い、IRRリガンドをスクリーニングするシステムを確立した。即ち、リガンドの受容体結合能を指標に、バイオセンサーBIAcoreを用いたIRRリガンドソースのスクリーニングを行い、得られた情報をもとにしてIRR高発現Sf-9細胞に対して、結合活性を持つと考えられるサンプルを作用させ、そのチロシンリン酸化能を調べた。以上の系を用いてスクリーニングを現在行っており、今後IRRリガンドを明らかにすることで、新規と思われる生理活性物質や生物活性が明らかになると思われる。
チップ・マルチ・プロセッサのリーク消費エネルギー削減技術に関する研究

低リークキャッシュは待機状態(低速,低リーク)と活性状態(高速,高リーグ)との間で動的に動作状態を切替えることでリーク消費エネルギーを削減する.しかし,待機状態ラインへの再参照は参照時間の増加を招く.そこで,昨年度までにキャッシュラインへの参照パタンを考慮したキャッシュの動的制御方式を提案した.本方式では性能低下の原因である待機状態ラインへの再参照が集中するキャッシュラインを活性状態としてロックする(つまり待機状態への遷移を禁止する)ことで待機状態として動作するラインへの再参照を回避し,性能を改善した.そこで,本年度はリーク消費エネルギー削減効果を高めるため,本提案手法に対して以下の2項目を実施した.(1)活性ロック状態の有効性評価:活性ロック状態(活性状態としてロックされた状態)への遷移目的は待機状態再参照の抑制である.したがって,待機状態再参照の抑制に貢献した活性ロック状態への遷移を有益,活性ロック状態へと遷移したにもかかわらず待機状態再参照回数を削減しなかった場合を無益な遷移と定義し,プログラム実行時間を解析した.その結果,全実行時間の約20%が無益な活性ロック状態として動作していることが明らかになった.(2)エネルギーオーバヘッド削減手法の提案とその評価:待機状態へ遷移するはずだった期間が活性ロック状態として動作した場合,当該キャッシュラインのリーク消費エネルギーは増加する.性能改善効果を維持したままこの問題を解決するには,無益な活性ロック状態を抑制すれば良い.そこで,キャッシュ参照のミス予測を用いて無益な活性ロックとなるキャッシュラインを予測する制御方式を提案した.本方式では次参照をミスと予測するとそれまでの時間は無益な活性ロック状態であると判断し,ロックを解除する.本手法を適用した結果,無益な活性ロック状態として動作する時間を全実行時間のおよそ4%まで削減した.これまでに低リーク・キャッシュにおける性能低下を抑制する手法として,キャッシュ・ラインへの参照パタンを考慮したキャッシュの動的制御方式を提案した.そこで本年度はプロセッサ・シュミレータを用いた定量的評価を実施し,提案手法の有効性をより詳細に評価した.具体的には,以下の評価を実施した.(1)性能を重視した従来型低リーク・キャッシュと提案手法を比較し,リーク消費エネルギーと性能のトレードオフの視点から提案手法が有効となる状況を明らかにした.本研究の成果は,国内の会議において発表した.(2)リーク消費エネルギーが総消費エネルギーに占める割合や主記憶アクセス・レイテンシを変化させ,それらが消費エネルギー,および性能に与える影響を調査した.その結果,異なるプロセッサ構成を前提とした場合においても提案手法による性能の改善が得られることがわかった.また現在,組み込みシステムを対象としたオンチップ・メモリ・アーキテクチャの検討を行っている.本研究では高オンチップ・メモリバンド幅を効率的に活用し,プロセッサ・システムの高性能化および低消費電力化を両立したメモリ・バス・インターフェース機構を提案する予定である.そこで,本年度は提案システムの性能および消費電力を測定可能な実験環境を構築した.本環境ではチップ・マルチ・プロセッサを前提とした評価も可能である.来年度は本実験環境を利用し,動画像圧縮プログラムであるH.264/AVC等のメディア処理向けアプリケーションを対象とした評価を実施する.本年度は2つの課題に対して研究を実施した.具体的な研究内容は以下の通りである.(1)高性能かつ低リーク消費エネルギーを実現するキャッシュ・メモリに関する研究前年度までに低リーク・キャッシュにおける性能低下を抑制する手法として,キャッシュ・ラインへの参照パタンを考慮したキャッシュの動的制御方式を提案し,評価を行った.そこで本年度はこれらの成果をまとめ,国際会議(研究発表番号1)にて発表した.本論文では,提案手法が既存手法と同程度の消費エネルギー削減効果維持しつつ,性能低下を改善することを示した.また,異なるプロセッサ構成を前提とした場合においても提案手法による性能の改善が得られることを明らかにした.(2)組み込みシステムを対象としたメモリ・アーキテクチャの検討高メモリバンド幅を有する主記憶を対象とし,高性能化を実現するメモリ・アーキテクチャを提案する.主記憶参照時間はデータ転送時間とアクセス時間から成り,前者はメモリバンド幅の向上により短縮される.そこで本研究では低速な主記憶アクセス時間を隠蔽するメモリバス・インタフェース機構を検討した.具体的にはメモリバス・インタフェースに小容量バッファを搭載し,プリフェッチを行うことで主記憶アクセス時間を隠蔽する.アプリケーションプログラムのメモリ参照パタンに基づき解析を行った結果,writebackデータのバイパスならびにプリフェッチを実施する制御方式の有効性が明らかになった.本方式では追加したバッファへの参照がwritebackによる参照ならばバッファをバイパスし直接主記憶へ書き戻す.これにより,writebackデータによるプリフェッチ・データの上書きを抑制する.また,それ以外の参照ならばnext line prefetchに基づく制御を行い,バッファのヒット率を向上させる.本機構の搭載により最大35%の性能改善効果が得られた.低リークキャッシュは待機状態(低速,低リーク)と活性状態(高速,高リーグ)との間で動的に動作状態を切替えることでリーク消費エネルギーを削減する.しかし,待機状態ラインへの再参照は参照時間の増加を招く.そこで,昨年度までにキャッシュラインへの参照パタンを考慮したキャッシュの動的制御方式を提案した.本方式では性能低下の原因である待機状態ラインへの再参照が集中するキャッシュラインを活性状態としてロックする(つまり待機状態への遷移を禁止する)ことで待機状態として動作するラインへの再参照を回避し,性能を改善した.そこで,本年度はリーク消費エネルギー削減効果を高めるため,本提案手法に対して以下の2項目を実施した.(1)活性ロック状態の有効性評価:活性ロック状態(活性状態としてロックされた状態)への遷移目的は待機状態再参照の抑制である.

したがって,待機状態再参照の抑制に貢献した活性ロック状態への遷移を有益,活性ロック状態へと遷移したにもかかわらず待機状態再参照回数を削減しなかった場合を無益な遷移と定義し,プログラム実行時間を解析した.その結果,全実行時間の約20%が無益な活性ロック状態として動作していることが明らかになった.(2)エネルギーオーバヘッド削減手法の提案とその評価:待機状態へ遷移するはずだった期間が活性ロック状態として動作した場合,当該キャッシュラインのリーク消費エネルギーは増加する.性能改善効果を維持したままこの問題を解決するには,無益な活性ロック状態を抑制すれば良い.そこで,キャッシュ参照のミス予測を用いて無益な活性ロックとなるキャッシュラインを予測する制御方式を提案した.本方式では次参照をミスと予測するとそれまでの時間は無益な活性ロック状態であると判断し,ロックを解除する.本手法を適用した結果,無益な活性ロック状態として動作する時間を全実行時間のおよそ4%まで削減した.
迅速・簡便・オンサイト型硝化・脱窒細菌計測法の開発と廃水処理槽管理指標への応用

本研究では、アンモニア酸化細菌(AOB)を検出するCTC (5-cyano-2,3-ditolyl-2-tetrazolium chloride)法の最適条件の検討を行った。さらに、AOBの細胞表層タンパクに特異的に結合するDNAアプタマーとDNAアプタマーの高感度化に関する研究を行った。AOB生菌数を計測するCTC最適反応条件は、CTC濃度5mMおよびCTC反応時間3時間であることを明らかにした。さらに、AOBに結合するDNAアプタマー候補の濃縮にも成功した。生物学的硝化ー脱窒プロセス内の硝化・脱窒菌をオンサイトで簡便・迅速に計測するために、CTC(5-cyano-2,3-ditolyl-2-tetrazolium chloride)法と核酸リガンド(アプタマー)を組み合わせた計測技術の開発を試みる。本研究では、脱窒細菌計測に用いるCTC反応の最適化を行い蛍光感度向上と測定時間の短縮化を目指す。さらに、硝化菌および脱窒菌の細胞表層タンパクに対して特異的に結合するアプタマーを探索し、偽陽性生菌数計測の防止や種別(または機能)判定を行うための多重染色法を開発する。本研究は、オンサイトにおいて、廃水処理槽内の硝化ー脱窒菌の生菌数の迅速・簡便な測定技術の原理を構築するものであり、その測定技術は、現場管理者によるオンサイト分析を可能とし、廃水処理槽の新たな管理法への応用が期待できる。本研究では、硝酸呼吸を捉えるCTC法の高感度・迅速化のため、CTC濃度、呼吸阻害剤の種類や濃度を最適化する。次に、SELEX法を用いて、硝化菌および脱窒菌の細胞表層タンパクを認識するDNAアプタマーを選別する。Systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX)法のラウンド間および最終的な核酸断片の選別および決定は、次世代シーケンス解析で効率的に行う。SELEX法で得た硝化菌および脱窒菌用の核酸断片に蛍光物質を付加し、CTC法との多重染色法の最適化を行う。硝化菌や脱窒菌の生菌数を迅速・簡便に計測する技法を確立するために、本研究では、5-cyano-2,3-ditolyl-2-tetrazolium chloride (CTC)法と硝化菌と脱窒菌の細胞表層タンパクを認識する蛍光アプタマーによる微生物検出技術の開発を試みる。とくに、本年度は、硝化菌および脱窒菌のCTC法の高感度化と硝化菌を特異的に検出するアプタマー探索を行った。また、アプタマーによる検出は蛍光が微弱になることが予想されたため、その高感度化法の開発も合わせて行った。CTC法の高感度化では、脱窒菌およびアンモニア酸化菌の純粋株を用いて、CTC還元反応の最適条件の検討を行った。今後、さらなる高感度化の検討が必要であるが、脱窒菌およびアンモニア酸化菌によって呼吸活性阻害剤の違いはあるものの、概ねCTC法より生菌数測定が可能であることが示された。一方、アンモニア酸化細菌に対するアプタマー探索を行った結果、現時点において、特異性の高いアプタマー配列を得ることができなかった。微弱蛍光の増感法として、Hybridization chain reaction法を採用し、fluorescence in situ hybridization (FISH)法を基にした高感度化が可能であるかを検討した。その結果、通常のFISH法よりも数十倍の高感度化を達成することができた。生物学的廃水処理プロセス内の硝化菌や脱窒菌の生菌数の計測には、硝化・脱窒関連遺伝子の転写産物を標的としたfluorescence in situ hybridization法や定量RT-PCR法などの非培養的な技法が利用される。しかしながら、これらの方法は、高度な知識を要するだけでなく、操作の迅速性や簡便性と言う点で未だ問題がある。そのため現在のところ、硝化菌や脱窒菌の生菌数を正確に測定する迅速・簡便な技法は未だ知られていない。そのため本研究では、微生物の呼吸活性菌計測法で用いられている5-cyano-2,3-ditolyl-2-tetrazolium chloride(CTC)染色法とDNAアプタマーを利用することを考案した。本研究では、まず、脱窒菌と硝化菌(アンモニア酸化菌)の純粋株を用いて、硝酸還元反応およびアンモニア酸化反応由来のCTC還元反応の最適条件を検討した。脱窒菌やアンモニア酸化菌の違いによって、使用する呼吸阻害剤の濃度、CTC濃度およびCTC反応時間が異なるが、CTC法による脱窒菌とアンモニア酸化菌を検出する最適CTC反応条件を見いだすことに成功した。次に、アシンメトリックPCR法を利用したCell-systematic evolution of ligands by exponential enrichment法を用いて、アンモニア酸化菌の細胞表層タンパクに特異的に結合するDNAアプタマーの探索を行った。アンモニア酸化菌に結合させたssDNAを鋳型としたアシンメトリックPCR増幅産物を確認したところ、目的とする88merのssDNA断片が増幅されることがわかった。さらに、DNAアプタマー候補の濃縮を行う必要があるものの、アンモニア酸化菌を検出可能なDNAアプタマーを得る方法論が確立できた。

AOB生菌数を計測するCTC最適反応条件は、CTC濃度5mMおよびCTC反応時間3時間であることを明らかにした。さらに、AOBに結合するDNAアプタマー候補の濃縮にも成功した。本年度は、5-cyano-2,3-ditolyl-2-tetrazolium chloride (CTC)濃度、反応時間及び呼吸活性阻害剤などを組合わせることによって、さらなるCTC法の高感度化を目指す。昨年度、取得ができなかったアンモニア酸化細菌に特異的なアプタマー配列は、Systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX)法のラウンド数を増加させることで対応する。上述したアプタマー配列選択基盤が確立できたら、亜硝酸酸化菌や脱窒菌まで標的の拡大をはかる。また、選択されたアプタマー配列の微生物検出のため、微弱蛍光の増感法として開発されたHybridization chain reaction法の最適化を検討する。本年度終盤を目処に、選別したDNAアプタマーに対して蛍光を付加し、蛍光アプタマーとCTC法との同時検出が可能かどうか評価する。環境保全学最初のアプタマー探索で時間がかかったため、複数の微生物に対する実験に取り組むことができなかったことが主な原因として挙げられる。また、当初、購入を予定していた実験装置の導入を見送る代わりに、既存機器が故障したため、当該研究で必要な代替装置を購入しており、その分の差額が生じたことが挙げられる。平成28年度の研究費(総額1,100千円+次年度使用額分344千円)の使用計画としては、CTC関連試薬および測定備品の調達(250千円)、アプタマー探索のためのSELEX法に関連する備品および試薬の調達(654千円)、スライドガラスやカバーガラスなどの蛍光観察関連備品(100千円)、プラスチックやガラス器具類の調達(70千円)および研究成果発表旅費(50千円)および技術補佐員1名(320千円)を計画している。