hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小血管網及び胆管構造を有するヒト型高次肝組織の生体内での再構築

肝細胞索様の構造内にはCD10陽性の毛細胆管様の形態が認められたが胆汁産生は明らかでなかった。肝細胞索構造を呈する部分でもCK19が陽性を示し、まだ分化が完全ではない事が予想された。高次肝組織内の血管内皮はヒトCD31陽性でマウス由来の血管は認められなかった。構築された肝組織内の微小血管ではマーカー的にも構造的にも動脈への分化は確認できなかった。今後、より正常な微小血管網と胆管構造を有する高次肝組織を構築するために、他の文献情報なども参考にしつつ、プロトコルの改良を行っていく予定である。iPS細胞から作製した肝前駆細胞と、血管内皮細胞、間葉系幹細胞を共培養し作製したヒト型肝芽をマウス頭部観察窓内や腹腔内に移植し、構築された肝組織内での微小血管、胆管の構造を観察した。構築された肝組織内ではHNF4a陽性の肝細胞索様構造と、SOX9陽性の胆管様構造が観察された。肝細胞索様構造内には毛細胆管様の形態が認められたが胆汁産生は明らかでなかった。組織内の微小血管はEphB4陽性の静脈として観察され、門脈、動脈への分化は明らかでなかった。ラット肝硬変モデルにこの肝芽を移植し、肝線維化の予防効果を検討したところ、ラット血清内にヒトアルブミンの分泌が確認され、若干の線維化改善効果が確認された。本研究では最終的に動静脈や、門脈、胆汁分泌が可能な胆管構造を有するヒト型高次肝組織の構築を目指している。そのために、Nature誌で発表した肝組織の基となる肝芽のソースとしてiPS-Hepを用いるのみならず、血管内皮細胞もiPS細胞より誘導することを目指している。そこでまず、ヒトiPS細胞から内皮細胞を誘導することを試みた。検討の結果、報告されているいくつかの血管内皮細胞の分化誘導法では効率よく、増殖性が高い血管内皮細胞を分化誘導することが困難であることが明らかとなった。これを改善するためには、論文に記載されていない細かな諸条件などを最適化する必要があること、ヒトiPS細胞のクローンを変更すること、未分化細胞の維持培養方法を検討することなどが考えられ、肝芽形成実験に利用するためには今後、安定的に分化誘導可能な改良法の確立が必須であることが明らかとなった。このことから、ヒト型高次肝組織の構築に必須なヒトiPS細胞由来血管内皮細胞の分化誘導法の確立に取り組んでおり、ヒト型高次肝組織の構築の達成へ向けた課題が明らかとなり、順調な進捗であると考えられる。動静脈や、門脈、胆汁分泌が可能な胆管構造を有するヒト型高次肝組織の構築を目指す為に、予定通りiPS細胞より内皮細胞の誘導構築を達成する。特にiPS細胞からの内皮細胞の分化誘導プロトコルにおける課題解決を目指し、クローンの変更、細かな諸条件の検討、他の文献のプロトコルの検討などを実施する。さらにヒトの再生医療への利用を目指すため、改良したプロトコルを基盤に肝芽形成実験を行う。その後、肝芽を移植実験に利用することで、従来のHUVECを用いる方法とタンパク質合成機能などの肝機能評価を行う。また、できた内皮細胞を動静脈、門脈等、正常肝組織内に存在する異なる血管系に分化させるために、肝微小組織構築に重要と考えられているJagged-1等のNotchシグナルに関わる遺伝子を導入した間葉系細胞の共培養を検討している。28年度が最終年度であるため、記入しない。肝胆膵外科動静脈や、門脈、胆汁分泌が可能な胆管構造を有するヒト型高次肝組織の構築を目指す為に、予定通りiPS細胞より内皮細胞の誘導構築を達成する。特に、本年度に明らかとなったiPS細胞からの内皮細胞の分化誘導プロトコルにおける課題解決を目指し、クローンの変更、細かな諸条件の検討、他の文献のプロトコルの検討などを実施する。
不妊治療後早産した母親の母親役割獲得過程

本研究の目的は、不妊治療後妊娠し早産した母親の、母親役割獲得過程における特徴を明らかにすることである。母親に対する半構成的面接法で得られたデータを質的帰納的に分析した結果、不妊治療中から対児愛着を形成する、ボンディングの伴わない養育者としてのアイデンティティを形成する、子どもの状態の変化に母親としてのアイデンティティが左右される、母親としてのアイデンティティを否定し既存のアイデンティティで代用する、子どもが発育した後に母親としてのアイデンティティを形成する、の5つの特徴が明らかとなった。本研究において、不妊治療後妊娠し早産した母親の母親としてのアイデンティティ形成過程の不安定な側面が明らかとなり、不妊治療中からのボンディング形成や母親としてのアイデンティティ形成への継続的支援の必要性が示唆された。研究計画について、乳幼児の精神発達の専門家である医師と心理学博士による審査を受けた。その結果、低出生体重児と母親との愛着理論、児童精神発達、早期関係性についての再検討を要した。文献検討から次のことが見出された。Winnicott(1987)は、母子を母親-乳児ユニットとしてとらえることの重要性を述べている。母親と乳児との間には投影同一化を介した幻想的相互作用が働いており、乳幼児に接している母親は、その表情やしぐさからさまざまな幻想をかき立てられ、自己の内的体験を再編して成熟していき、乳児の方も母親のまなざしや表情を通して自己像を確立していく。しかし早産児は、乳児らしい表情やしぐさが出現しにくく、また母子の接触が制限されることにより、母親乳児の相互作用が得られにくい。またBowlby(1976)は、赤ん坊が人間に愛着を示すのは、母親による欲求の充足ということが根底になっているとし、これを愛着の起源として強調している。しかし早産児へはNICU入院時の児の欲求のほとんどを医療者が満たすため、児が特定の愛着対象を捉えることや愛着を形成することに困難があることが推測される。また不妊治療後早産した母子関係の事例検討会にて、不妊治療の体験の主観的認識が、どのようにこどもに投影されるか、そして投影された母親の関わりが、こどもの精神発達にどのような影響をもたらすかについて示唆を得た。以上の再検討を経て、本研究の目的を、母親が児へどのような投影をしているかを明らかにし、母親の自己洞察を深め、母子相互作用の内容について検討していくこととした。本研究の対象者は、不妊治療後に早産するという非常に倫理的配慮を要し、配慮に欠けるインタビューを重ねることが対象者にとって侵襲的になりうるので、この目的の再検討は大変意味のある過程であったと考える。現在倫理審査申請中である。本研究の目的は、不妊治療後早産した母親の児への思い、自分自身への思い、母子の相互作用を明らかにすることである。不妊治療という影響要因を明らかにするためには、自然妊娠後早産した母親と比較検討する必要があり、本研究対象者は、自然妊娠後早産した母親をも含めることとした。調査の遂行のため、子どもに対する発達検査の訓練、カウンセリングの訓練を受けた。子どもの発達検査については、発達障害が疑われる子どもに対するテストバッテリーの組み方、子どもの反応の読み取り方、描画を含めた総合的な子どものアセスメントについて、スーパーバイズのもと回数を重ねて研鑽を行った。カウンセリングについては、単に技術の修得のみならず、スーパーバイズのもと自己分析を含めた訓練を行い面接内容の分析の技術を高めた。上記と並行して、早産を経験した母親と早産児の集団プレイセラピーを参加観察し、母子相互作用場面や、子ども同士の活動場面、母親の子どもへの思いについての予備調査を行った。早産児の身体的発育や精神発達についての観察を行い、発育遅延状況や、精神発達の経過についての示唆を得た。母親の認識について、早産児の精神発達に対する母親の認識が、出産体験や、子どもの出生体重の影響を受けていることが示唆された。また、身体的な発育に関しても、母親は妊娠中の異常や、出産時の産科異常の診断の影響を受けていると認識することがあり、直接的に関係することもあるが、母親の出産体験の認識が投影される傾向があることが示唆された。子どもの年齢が上がっても、この影響は継続して認められる傾向にあった。今後は、対象者の人数を増やし、分析の研鎖・飽和化をはかることが課題である。本研究の目的は、不妊治療によって妊娠し早産した母親のMaternal Identityと対児感情を明らかにすることである。不妊治療後早産した母親と自然妊娠後早産した母親に、半構成的面接法を用い、得られた逐語録を分析素材として質的帰納的に分析を行った。分析過程においては、信頼性・妥当性確保のため、学会参加等により最新の知見を得て、母性看護・質的研究方法の専門家との検討を重ねた。

不妊治療によって妊娠し早産した母親の対児感情は、いずれも不妊治療中の体験の影響を受けていた。妊娠や妊娠の継続を目標に据えて臨んだ不妊治療の体験や、イエの跡取りなど義務的に臨んだ不妊治療の体験では、早産児をわが子として現実感を持って受容することが困難であった。また、夫婦が子どもを切望し、子どものイメージを具体化させて臨んだ不妊治療の体験では、子どもに対する様々なリスクを想定して不妊治療に臨んでおり、妊娠中から対児愛着を発達させ、早産児であるわが子を受容することもスムーズであった。対児感情の変化に影響をもたらした因子は、子どもの状態の切迫した変化や、相互作用が可能になるなど、子どもの成長発達が大きな影響を与えるものであった。Maternal Identityについては、対児感情と相互に影響し合いながら発達しており、不妊治療中から形成する女性や、子どもの相互作用のための合図が読み取りやすい時期になって初めて形成する女性など様々であり、また新たなものとしてMaternal Identityを形成する女性や、Maternalを否定し既存のIdentityに統合する形で形成するなど、様々であった。今後の援助の方向性として、不妊治療中の体験をよく理解し、わが子に対する感情を尊重しながら、女性のペースに合わせて、女性なりのMaternal Identityを発達させるために支援していくことが重要である。
小脳形成に関わるチロシンリン酸化タンパク質群のプロテオーム解析

チロシンリン酸化タンパク質の小脳のステージごとの変化を解析するためには、同定される各タンパク質の定量的なデータを取得した後に、それらを網羅的に比較をする必要があると考えられた。そこで、チロシンリン酸化タンパク質(ペプチド)の同位体希釈法による定量解析について、モデルタンパク質を利用して評価検討した。モデルタンパク質はリジルエンドペプチダーゼで限定的に分解し、生じたペプチドのアミノ末端とリジンのアミノ基を、同位体標識した新規試薬で修飾した。修飾効率は、アミノ末端よりもリジンアミノ基の方が高く、アミノ末端はほとんど修飾されなかった。異なった同位体によって標識されたペプチドは混合後、LC-ESI/TOFMSで分析され、タンデムMS法によって同定された。同定されたペプチドの定量は、スペクトルから得られるそれぞれの同位体MSシグナルの強度比を比較することで行った。定量では2桁程度の直線性が見られ、半定量するにあたって、十分な直線性を持っていると考えられた。一方、チロシンリン酸化タンパク質を回収するための抗チロシンリン酸化抗体を利用した回収方法については検討中である。13年度は申請書に記載の通り、技術開発を中心に研究を進めた。ナノ流量のHPLCシステムとして、数十nL/minレベルでの濃度勾配溶出法を分流器無しで適用できる送液系をもつ山内らの「ナノLCシステム」を導入した。また、150μm内径のフューズドシリカ管の先端をレーザーで加工して、MSとのインターフェースの死容積をゼロにした特殊形状カラム(フリットレスカラム)を導入することで、ナノLCシステムとESI/Q-TOFMSのインターフェースとした。これを質量分析計-データ解析PC(MS-解析PC)とオンラインで連結することで、自動的なタンパク質の同定システムを構築した。このシステムの特徴は、LCで分離した試料を拡散させることなく超低流速で直接MSへ導入できることで、100フェムトモル程度の標準ペプチド混合物が再現的に解析できるようになった。また、数μgのタンパク質混合物に含まれる100種類程度のタンパク質を一度の分析で分離し、一括データ解析後に自動的に同定できるようになった。検出系の高感度化に予想以上に時間を要したため、チロシンリン酸化タンパク質の酵素による切断および、抗チロシンリン酸化抗体を利用したチロシンリン酸化ペプチドの選択的な回収方法の検討は今年度末から来年度はじめにかけて行うこととした。
災害時の保育者支援と防災教育プログラム開発に関する研究

本研究の具体的な目標:(1)被災地での継続的な調査に基づいて、災害現場での子どもと保育者支援につながる発達アセスメント・ツールを開発し、実用性向上に向けた検証を繰り返す。(2)防災教育における「心理的介入」「災害ストレス」「レジリエンス」の理解のための防災教育プログラムを開発し、創造的思考の特性への学びが深まったことを確認するメタ認知テストを作成し、理解力の測定と評価を行う。これによって、災害現場での発達検査ツールの実用性向上と防災教育効果を同時に図る画期的な防災教育システムを提案する。
スピン構造解明のための偏極陽電子マイクロビームの実用化

本研究を進めるにあたり、基礎的開発段階とその実用化による最終目的の達成段階の2段階に分けて系統的な研究を進めることにした。低速偏極陽電子ビーム生成には、多種多様な実験技術が関係しており、それらの技術要素を一つづつ理解しその性能を最大限に発揮させることは、着実に目標に接近できる最良の方法と考えたからである。基礎的開発段階の技術要素としては、次のような課題がある。1)電磁場中における偏極陽電子のスピン運動の理解。2)高強度偏極陽電子ビームの生成。3)ビームバンチングシステムの実用化。4)ウイーンフィルターの開発。5)偏極度測定法の確立。6)陽電子プロファイル測定法の確立。7)多重ガンマ線測定装置の建設。8)陽電子発生メカニズムの解明。これらの課題が解決すれば、その総合としての偏極マイクロビームを実現することは射程距離内にあると思われる。本研究では、全力挙げてこれら個々のの課題に取り組み最良の結果を得るべく努力した結果り、上記のすべての課題について、期待どうりの成果を得ることができた。とくに、2),3),8)については、初期の予想を上回る成果を得ることができ、研究は最終目標にむけて大きく加速ことになった。1)偏極度測定法の確立偏極ビームの実用化に当たり、最も重要な点は、信頼ある偏極度測定法を確立することである。生成したオルソポジトロニウムが、pick-off効果によりバラポジトロニウムとして崩壊すること、および測定領域をはずれた場所で崩壊することにより、寿命を短縮させることが偏極度測定の障害になることが判明したので、この点を改良すべくまず測定領域をキャビティーで覆った。こうすることにより、偏極度測定の精度が向上するが、その定量的なつめを行っている。2)ビームバンチ装置の製作pick-offの原因がマルチチャネルプレート中におけるポジトロニウムの多重散乱によるものであるかどうかを検証するため、ビームをバンチすることにより寿命測定のスタート信号を発生させる方法を開発した。時間変動する電場により、ビームをチョツピング・バンチングして、1nsのパルス幅を持つバンチビームの生成に成功した。現在、引き続きその効率の改善を図るべく、リアクタンスの増大を図っている。3)ビームプロファイル測定法の開発微小ビームのプロファイルを測定するために、イメージングプレート法を実用化した。これにより数10ミクロンの精度で、ビームの形状が測定できるが、プレートの取り出しに真空を破る必要があり、引き続き効率的な取り出し方法を検討している。1)偏極度測定偏極ビームの実用化に当たり、ゼーマン効果による偏極度測定法を確立した。これは、磁場によってオルソポジトロニウムの寿命が変化し、その大きさから入射陽電子ビームの偏極度を決定する。一方、pick-off効果や、および測定領域をはずれた場所での崩壊が、寿命を短縮させることが偏極度測定の障害になることが判明したので、この点を改良すべくまず測定領域をキャビティーで覆った。また、オルソポジトロニウムの寿命を規格化に利用することにより、pick-off効果の影響を除外することができた。こうして信頼ある偏極度測定手法が確立した。2)ビームバンチ装置の製作pick-offの原因がマルチチャンネルプレート中におけるポジトロニウムの多重散乱によるものであるかどうかを検証するため、ビームをバンチすることにより寿命測定のスタート信号を発生させる方法を開発した。時間変動する電場により、ビームをチョッピング・バンチングして、1nsのパルス幅を持つバンチビームの生成に成功した。このとき、リアクタンスの増大により、バンチ化の効率を向上させることができた。1)偏極度測定ゼーマン効果による偏極陽電子ビームの偏極度測定法を確立した。これは、磁場によってオルソポジトロニウムの寿命が変化し、その大きさから入射陽電子ビームの偏極度を決定するというもので、磁場の強さを最適化し、pick-off効果による影響を定量的に調べた。2)ビームバンチ装置の製作ポジトロニウムの寿命測定を可能にするため、ビームのバンチング装置を開発・建設した。

時間変動する電場により、ビームをチョッピング・バンチングして、1nsのパルス幅を持つバンチビームの生成に成功し、熱脱離ポジトロニウムの生成を定量的に決定することができた。3)電場輸送による微少ビームの生成。物質のスピン構造を調べるために、偏極陽電子ビームをターゲットに照射する時の外クエンチング避けるために、陽電子の磁場輸送を電場輸送に切り替えることのできる、変換システムを設計し基礎実験を進めた。現在、この方法で陽電子ビームの品質がどこまで改良できるかを実験的に検討している。
核融合材元素の短寿命放射化断面積の測定

トカマク装置第一壁材料の不純物分析や低放射化の評価に必要な、構成元素の14MeV中性子による短寿命放射化断面積を測定し、不純物分析が出来るシステムを整備することを目指した。そのため2つのシステムを整備した。A)高速サンプル気圧輸送系・HpGe検出器・オクタビアン回転ターゲット、MCS・PHA二次元元分析装置を組み合わせるシステムで、半減期数十秒から数十分のものを対象とする。B)オクタビアン中性子源の断続運転化とIn-SituのHpGe検出器、MCS-PHA二次元分析装置をオンラインで組合せるシステムで、半減期十秒以下μs領域に及ぶところを対象とする。本年度の研究作業により、上記A)とB)の二システムが試作・テストされ、現在稼働可能の状態となっている。システム-Bは整備作業を残しているものの、作動原理の実証及び、^<16>O(n,p)^<16>N,T_<1/2>=7秒及び^<208>Ph(n,2n)^<208m>Pb,T_<1/2>=0.8秒の測定に成功し、今後非常に短い半減期の放射化断面積の測定と分析に有力な手段として使えることがわかった。
ナノ粒子の生体影響に関する単一粒子・単一細胞レベルの基礎的研究

ナノ粒子が、種々の動物細胞に及ぼす影響について検討した。ナノ粒子による細胞影響の因子は、粒子の暴露濃度・暴露時間の他に、粒子の物理・化学的性質(粒子径、粒子表面の化学的性質)、暴露温度、培地中血清濃度であること、これら因子のバランスがナノ粒子の細胞影響を決定することがわかった。特に、シリカ粒子について、粒子のサイズと表面特性が「細胞への付着、取り込み、毒性」にどのように影響するのかを明らかにした。工業製品や化粧品などに利用されているナノ粒子の生体影響(ナノリスク)が、社会的に問題視されつつある。本研究では、無機酸化物ナノ粒子と培養細胞を用いて単一粒子・単一細胞レベルの基礎的かつ系統的な実験を行い、ナノ粒子の「サイズ、表面特性」が「細胞への付着・脱着、摂取・排出、毒性」にどのように影響するかを、コロイド科学と細胞生物学の双方の視点から明確にすることを目的とする。さらに、ナノ粒子の細胞影響因子を決定し、そのメカニズムの全体像を明らかにする。このようなナノ粒子の適正な評価により、ナノリスク問題に一石を投じ、産業と社会に貢献する。無機酸化物ナノ粒子のモデル粒子として、種々の表面官能基が付けられたシリカ粒子を用いた。これらのナノ粒子について、粒子径分布を動的光散乱(DLS)と透過型電子顕微鏡(TEM)により、表面電位をゼータ電位測定装置により、それぞれ評価した。これらのナノ粒子を種々の条件下で4種類の動物細胞(B16F10、SK-MEL-28、A549、TIG-3)に暴露し、細胞の生存性、毒性、形態変化などを、マイクロプレートリーダー、各種光学顕微鏡法、走査型電子顕微鏡(SEM)を駆使して評価した。その結果、(1)ナノ粒子による細胞影響の因子は、粒子の暴露濃度・暴露時間の他に、粒子の物理・化学的性質(粒子径、粒子表面の化学的性質)、暴露温度、培地中血清濃度であること、(2)これら因子のバランスがナノ粒子の細胞影響を決定すること、などを定量的に明らかにした。特に、表面が無修飾のシリカ粒子では、暴露粒子濃度0.02%を境に1030分という短時間で多くの細胞が死滅したことは、注目に値する。このようなシリカ粒子の高い細胞毒性の原因として、粒子が細胞膜の外側に強固に付着することによって、細胞の代謝が妨げられたり、膜タンパク質の機能が阻害されたりするためと推察している。無機酸化物ナノ粒子のモデル粒子として、現在産業的に大量に使用されているシリカ粒子を用いた。接着性動物細胞(B16F10)、浮遊性動物細胞(Jurkat)、赤血球に対して、様々な条件のもとでシリカ粒子を曝露し、シリカ粒子が細胞膜の損傷に与える影響について検討した。その結果、以下の3点が明らかとなった.1)細胞種に依らず、シリカ粒子由来の細胞膜損傷性は、粒子の総表面積が大きいほど高くなった。この結果から、膜損傷性はシラノール基数に依存すると考えられる。2)細胞腫に依らず、膜損傷性は、曝露温度(437°C)が高いほど高くなった。この結果から、膜損傷性は膜流動性に依存していると考えられる。3)細胞腫に依らず、粒子が懸濁されている培養溶液への血清の添加により、膜損傷性が低くなった。様々な血清濃度における粒子の流体力学的直径など測定結果から、血清による膜損傷性の低減は、血清が粒子を被覆することで細胞との相互作用を低減することに由来すると考えられる。以上の結果により、シリカ粒子由来の膜損傷性は粒子表面と細胞膜表面による相互作用によって発現している可能性を示した。本研究では、無機酸化物ナノ粒子と培養細胞を用いて単一粒子・単一細胞レベルの基礎的かつ系統的な実験を行い、ナノ粒子の「サイズ、表面特性」が「細胞への付着・脱着、摂取・排出、毒性」にどのように影響するかを、コロイド科学と細胞生物学の双方の視点から検討した。具体的には、無機酸化物ナノ粒子のモデル粒子として、現在産業的に大量に使用されているシリカ粒子を用いた。

その結果、以下の3点が明らかとなった。1)細胞種に依らず、シリカ粒子由来の細胞膜損傷性は、粒子の総表面積が大きいほど高くなった。この結果から、膜損傷性はシラノール基数に依存すると考えられる。2)細胞種に依らず、膜損傷性は、曝露温度(437°C)が高いほど高くなった。この結果から、膜損傷性は膜流動性や膜弾性に依存していると考えられる。3)細胞種に依らず、粒子が懸濁されている培養溶液への血清の添加により、膜損傷性が低くなった。様々な血清濃度における粒子の流体力学的直径などの測定結果から、血清による膜損傷性の低減は、血清が粒子を被覆することで細胞との相互作用を低減することに由来すると考えられる。4)無修飾のシリカ粒子の場合と異なり、化学的に表面修飾されたシリカ粒子の細胞毒性(溶血性)は、細胞種に依存した。以上の結果により、シリカ粒子由来の膜損傷性は粒子表面と細胞膜表面による相互作用によって発現している可能性を示した。ナノ粒子の曝露対象となる細胞として、接着性動物細胞、浮遊性動物細胞、赤血球という由来・素性の極めて異なる細胞を用いても、シリカ粒子由来の細胞膜損傷性には普遍性があることを定量的に示すことが出来た。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで得られた結果によれば、シリカ粒子の表面修飾基の有無は、表面修飾基の種類よりも、細胞応答を劇的かつ短時間で変化させる。この短時間の細胞応答とは、無修飾シリカ粒子による膜損傷である。シリカ粒子が表面修飾基をもつ場合、シリカ粒子は細胞内に取り込まれ、長時間経過しないと毒性などの細胞応答は見られない。今後の研究では、無修飾シリカ粒子による膜損傷に焦点を絞り、シリカ粒子暴露後の単一細胞・単一粒子レベルのタイムラプス観察を主に行う予定で或る。これにより、シリカ粒子由来の細胞膜損傷性について、そのメカニズムの詳細を明らかにしたい。
土壌・堆積環境の酸性化に関わるアルミニウム及び関連物質の界面分子過程

1.岩石、鉱物の酸による化学風化過程:地質調査所製岩石標準試料の玄武岩(JB-la)、長石(JF-1)、はんれい岩(JGb-1)、ダナイト(JP-1)及び関連鉱物の長石(K-、Na-、Ca-)とかんらん石(Mg-、Fe-)粉末の10mM硝酸による元素の溶出とX線光電子分光法(XPS)で測定される粒子表面組織の変化を調べた。岩石、鉱物ともに一般に溶出に伴ってSi濃度が相対的に高くなった表面層が形成され、岩石からの溶出挙動は基本的には構成鉱物の特徴によって理解できた。Fe-かんらん石ではXPSのSi2_s、O1_sスペクトルの変化から、表面にシリカ(SiO_2)層の形成が示されたが、他鉱物、岩石の場合は、シリカ層の形成は必ずしも明瞭ではなく、表面Siの状態が鉱物によって異なる可能性も示唆された。2.湖沼堆積物の表面化学組成:中性湖沼である摩周湖の堆積物粒子のXPSにより分析したAl/Si比はコア試料中でほぼ一定で1に近いのに対し、酸性河川水の導入、流入のあった田沢湖、屈斜路湖では特徴ある変化を示した。田沢湖コア試料では酸性水の導入開始時期に対応する深さから、この比に顕著な増加が見られ、屈斜路湖では試料採取位置によって比が大きく変化した。選択的抽出法による分析結果から、このAl/Si比は堆積物の可抽出態Al濃度に相関しており、堆積物粒子表面層のAl濃度が湖水中のAlの挙動を密接に反映していることが示された。3.茶園地帯の酸性化水・土壌環境の元素動態:茶園土壌の窒素施肥による酸性化に関連して、3施肥区と自然植生下(対照区)の土壌層の元素組成、粒子表面化学組成を比較した。茶園土壌のpHはCa多肥区でも対照区より低く、元素の分布は酸性化の効果と施肥による供給の2つの面から理解できることが示唆された。例えばNi、Mn、Coなどの塩基性岩由来元素は対照区で高く、Kは平均組成には大きな違いはないが、対照区の粒子表面濃度は施肥区にくらべて顕著に低かった。1.岩石の化学風化過程:地質調査所製の岩石標準試料の玄武岩(JB-1a)、長石(JF-1)、はんれい岩(JGb-1)、ダナイト(JP-1)の4種類の岩石粉末を10mM HNO_3溶液にて処理し、溶出した元素を原子吸光法とICP-AES法を用いて、岩石表面元素組成をXPSにより分析した。組成の変化はXPSで調べられる表面組成の変化の方が溶液への溶出率よりも大きな変化としてとらえられた。JF-1の20時間処理では主要元素のK、Na、Alの溶出は化学量論比的であり、表面に平均数10nmのSiに富む溶脱層が形成されることが示された。この溶脱層は他の岩石試料についても程度の差はあれ酸処理により形成されていることが分かった。岩石の少量成分元素の表面濃度とその酸処理による変化に特徴的な挙動が見られた。2.湖沼堆積物の表面化学組成:中性湖沼である摩周湖の堆積物粒子のXPSにより分析した(表面層の)Al/Si比はコア試料の深さ方向にわたって一定で1に近いのに対し、酸性河川水の流入あるいは導入のあった田沢湖、屈斜路湖ではそれぞれ特徴ある変化を示すことを見いだした。田沢湖コア試料では酸性水の導入が開始された時期に対応する深さからこの比に顕著な増加が見られ、屈斜路湖では酸性河川の流入位置との関係によって比が大きく変化することが示された。屈斜路湖堆積物の選択的抽出法による分析結果からAl/Si比が塩酸ヒドロキシルアミン可抽出態(水和酸化物態)に相関することが分かった。すなわち堆積物粒子表面層のAl濃度が湖水中のAlの挙動を密接に反映していることが示された。3.酸性化土壌中の元素分布:施肥条件の相違により酸性化の程度のことなる土壌の層位別に平均および粒子表面化学組成の予備的分析を開始し、条件を反映して組成が変化することが分かった。

田沢湖コア試料では酸性水の導入開始時期に対応する深さから、この比に顕著な増加が見られ、屈斜路湖では試料採取位置によって比が大きく変化した。選択的抽出法による分析結果から、このAl/Si比は堆積物の可抽出態Al濃度に相関しており、堆積物粒子表面層のAl濃度が湖水中のAlの挙動を密接に反映していることが示された。3.茶園地帯の酸性化水・土壌環境の元素動態:茶園土壌の窒素施肥による酸性化に関連して、3施肥区と自然植生下(対照区)の土壌層の元素組成、粒子表面化学組成を比較した。茶園土壌のpHはCa多肥区でも対照区より低く、元素の分布は酸性化の効果と施肥による供給の2つの面から理解できることが示唆された。例えばNi、Mn、Coなどの塩基性岩由来元素は対照区で高く、Kは平均組成には大きな違いはないが、対照区の粒子表面濃度は施肥区にくらべて顕著に低かった。1.鉱物の酸による化学風化:岩石からの元素の酸溶出(昨年度)に関係の深い鉱物である長石(K-、Na-、Ca-)とかんらん石(Mg-、Fe-)粉末の10mM硝酸、5mM硫酸による元素の溶出とX線光電子分光法(XPS)で測定される粒子表面組成の変化を調べた。一般に溶出に伴ってSi濃度が相対的に高くなった表面層が形成されるが、最も溶解しやすいCa-長石では顕著ではなかった。Fe-かんらん石ではXPSのSi2s、01sのスペクトルの変化から、表面にSiO_4単位が3次元的に重合したシリカ(SiO_2)層が生ずると考えられるが、他鉱物の場合は、シリカ層の形成は必ずしも明瞭ではなく、表面層のSiの状態が鉱物によって異なる可能性も示唆された。溶解の遅いK-長石やNa-長石の反応の初期にはSiの溶出量がAlやK、Naにくらべて鉱物の化学量論比より少なくSiに富化した表面層の形成に対応した。反応開始後25日以降の溶出成分の組成はほぼ化学量論比に等しく、反応は定常状態に達していることを示した。この段階で溶出量に酸による違いはなかったが、Na-長石の反応の初期に硫酸による溶出が硝酸にくらべ速かった。この傾向はFe-かんらん石、Mg-かんらん石ではより明瞭に見られた。硫酸イオンとMg、Feの錯形成能に関係すると考えられた。2.酸性化水・土壌環境の元素動態:茶園土壌の窒素施肥による酸性化に関連して、自然植生下(対照区)の土壌層の元素組成、粒子表面化学組成を茶園の施肥区土壌と比較した。例えばNi、Mn、Coなどの塩基性岩由来と考えられる元素は対照区で高く、Kは平均組成としては大きな違いはないが、対照区の粒子表面濃度は施肥区にくらべて顕著に低いことが見出された。茶園地帯の谷川水のpHは雨期に低下するが、湧水源から流下とともに起こるpHと溶存元素濃度に特徴的変化を見出した。
DNAアプタマー担持コロイド粒子の創製とバイオセンサーへの応用

本研究はDNAアプタマーを分子認識素子に用いた,標的物質の目視検出法の開発を目的とする.具体的には,「一本鎖DNAが高密度に固定化された,粒径がナノメートルサイズのコロイド粒子(DNA担持コロイド粒子)の分散液に相補鎖を添加して粒子表面上で二重鎖を形成させると,粒子の分散安定性が低下して系が白濁する」という特異現象を活用する.昨年度は,ATPを標的としたDNAアプタマーを利用し,標的物質であるATPが存在する場合のみ系が無色透明になるという目視検出システムを開発した.本年度は,逆にATPが存在すると系が白濁する検出システムの構築を目指した.まず,DNAアプタマーの3'末端側と相補的な12塩基DNAをグラフトしたポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を合成した.これを所定の塩を含むトリス緩衝液に溶解し,40°Cに加熱して一本鎖DNA担持コロイド粒子を調製した.DNAアプタマーをNTP(N=A,C,G,U)とともに添加し,さらに続けて,粒子表面DNAの相補鎖を添加した.種々のNaCl濃度における分散液の光透過率(500nm)を紫外可視分光光度計で測定したところ,ATPが存在する場合は,NaCl濃度が400mM以上で透過率が1分以内に70%以下まで低下し,系の急激な白濁が観察された.DNAアプタマーがATPと複合体を形成することによって粒子表面から解離し,続けて添加された相補鎖がアプタマーの代わりに粒子表面で完全二重鎖を形成して,粒子の分散安定性が低下したためであると考えられる.一方,CTP,GTPまたはUTPの存在下では同じ塩濃度条件で透過率はほとんど変化せず,系は無色透明のままであった.以上より,DNA担持コロイド粒子の自発的な凝集を活用して,標的物質(ATP)が存在する場合のみ系が白濁する目視検出システムの構築に成功した.本研究はDNAアプタマーを分子認識素子に用いた、標的物質の目視検出法の開発を目的とする。具体的には、「一本鎖DNAが高密度に固定化された、粒径がナノメートルサイズのコロイド粒子(DNA担持コロイド粒子)の分散液に相補鎖を添加して粒子表面上で二重鎖を形成させると、粒子の分散安定性が著しく低下して系は直ちに白濁する」という特異現象を活用する。本年度は、ATPを標的としたDNAアプタマーを用いることにより、この粒子系をATPの目視検出に応用することを試みた。まず、25塩基から成るDNAアプタマーの3'末端側と相補的な12塩基DNAをグラフトしたポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を合成した。これを所定の塩を含むトリス緩衝液に溶解し、40°Cに加熱して一本鎖DNA担持コロイド粒子を調製した。DNAアプタマーとその5'末端側に相補的な13塩基DNAをNTP(N=A,C,G,U)存在下でアニーリングし、その水溶液を粒子分散液に添加した。種々のNaCl濃度における分散液の光透過率(500nm)を紫外可視分光光度計で測定した。その結果、CTP、GTPまたはUTPが存在する場合は、NaCl濃度が700mM以上で透過率が3分以内に70%まで低下し、系の急激な白濁が観察された。これは粒子表面上のDNAが二重鎖を形成することにより、粒子の分散安定性が低下したためである。一方、ATP存在下では同じ塩濃度条件で透過率はほとんど変化せず、系は無色透明のままであった。ATPがDNAアプタマーと複合体を形成することによって粒子表面での二重鎖形成が阻害されたためであると考えられる。以上より、DNA担持コロイド粒子の自発的な凝集を活用して、標的物質(ATP)が存在する場合のみ系が無色透明になるという目視検出システムの構築に成功した。本研究はDNAアプタマーを分子認識素子に用いた,標的物質の目視検出法の開発を目的とする.具体的には,「一本鎖DNAが高密度に固定化された,粒径がナノメートルサイズのコロイド粒子(DNA担持コロイド粒子)の分散液に相補鎖を添加して粒子表面上で二重鎖を形成させると,粒子の分散安定性が低下して系が白濁する」という特異現象を活用する.昨年度は,ATPを標的としたDNAアプタマーを利用し,標的物質であるATPが存在する場合のみ系が無色透明になるという目視検出システムを開発した.本年度は,逆にATPが存在すると系が白濁する検出システムの構築を目指した.まず,DNAアプタマーの3'末端側と相補的な12塩基DNAをグラフトしたポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を合成した.これを所定の塩を含むトリス緩衝液に溶解し,40°Cに加熱して一本鎖DNA担持コロイド粒子を調製した.DNAアプタマーをNTP(N=A,C,G,U)とともに添加し,さらに続けて,粒子表面DNAの相補鎖を添加した.種々のNaCl濃度における分散液の光透過率(500nm)を紫外可視分光光度計で測定したところ,ATPが存在する場合は,NaCl濃度が400mM以上で透過率が1分以内に70%以下まで低下し,系の急激な白濁が観察された.

DNAアプタマーがATPと複合体を形成することによって粒子表面から解離し,続けて添加された相補鎖がアプタマーの代わりに粒子表面で完全二重鎖を形成して,粒子の分散安定性が低下したためであると考えられる.一方,CTP,GTPまたはUTPの存在下では同じ塩濃度条件で透過率はほとんど変化せず,系は無色透明のままであった.以上より,DNA担持コロイド粒子の自発的な凝集を活用して,標的物質(ATP)が存在する場合のみ系が白濁する目視検出システムの構築に成功した.
マルチモーダル情報を用いた人工知能技術による看護活動支援

本研究では,多様な情報による看護質評価支援における質評価精度の向上を目指している.平成29年度には投薬状況を記述した文においてその適切性を評価するため,薬剤のデータベースから用途や副作用などを記述した文を抽出して,投薬が適切だったかなどを評価できるようなシステム構築を目指した.平成30年度は看護質評価支援システムの精度向上に注力した.投薬状況などの適切性は質評価に重要であるものの,薬剤名などが正確に記述されていないことが多く,活用には看護ケアテキストの文章理解がさらに必要であると判断した.看護質評価支援システムはニューラルネットワークに基づいたシステムである.Word2Vecによる単語のベクトル空間表現により看護ケアテキストを数値ベクトル化し,畳み込みニューラルネットワークにより特徴抽出を行う.抽出された特徴ベクトルを用いて4つの評価クラスへ分類する.本システムの評価精度向上のためには多量の学習用データを必要とする.看護ケアテキストそのものは毎年収集されるが教師用データとして使用することのできる評価済みのテキストは初期の3年分である.そこで,平成30年度は看護質評価支援システムの学習のための疑似看護ケアテキストを自動生成する手法の開発に着手した.本研究で生成したシステムはBi-directional LSTMを利用する.Word2Vecによる単語のベクトル空間表現により数値ベクトル化された評価済みの看護ケアテキストを学習用データとし,Bi-directional LSTMを学習させた.本研究で開発した看護ケアテキスト生成法により生成された疑似看護ケアテキストの一例として,「嘔吐」に対して「制吐剤」の利用を示唆するような文章が生成されていた.このような文は学習に使用したテキストデータ中には存在しておらず,看護ケアの質評価のための文章を新たに生成していることがわかる.平成30年度は平成29年度に開発に着手した手法を活用するため,看護質評価支援システムの学習用データを自動生成する手法の研究に着手した.提案手法により,一例として「嘔吐」に対して「制吐剤」の利用を示唆するような文章が生成されていることなどから,提案手法は学習用データとして利用可能な疑似看護ケアテキストの自動生成が可能であると期待できる.本手法と平成29年の手法を組み合わせれば,たとえば,「一見すると良い看護のように見えるけれども,投薬内容は適切とは言えない」というような内容の学習用データを生成することが可能となる.本手法を更に発展させ,生成した疑似看護ケアテキストを看護質評価支援システムの学習に利用することで,さらなる評価精度の向上を見込める.疑似看護ケアテキスト自動生成システムの性能向上を図る.開発している薬剤の利用についての適切性判断手法などとの融合について検討する.疑似看護ケアテキスト自動生成システムにより,良質な学習用データを生成することができれば,看護質評価支援システムの評価精度向上が期待できる.疑似看護ケアテキスト自動生成システムは引き続き,数値実験を行いその性能評価を行った後,成果を報告する.看護の質向上のため,看護行為の評価指標が開発されており,この評価指標に従って,看護行為の評価を支援するコンピュータシステムの開発を行っている.コンピュータによる評価支援システムでは,看護ケアテキストと呼ぶ看護師による状況毎の看護行為の報告文を解析し,過去の看護質評価専門家の評価結果を用いて学習した人工知能システムにより,評価を行う.本研究ではテキスト表層だけではなく,行為が適切であったかについても考慮して評価できるようシステムを構築することを目的としている.平成29年度は,まず,看護ケアテキスト評価に際して使用される用語の関係性を学習し,これまでの評価システムよりも評価性能を向上させた.評価性能の向上は本研究課題で構築する多様な情報の利用に不可欠である.改良システムでは,単語のベクトル空間表現をword2vecなどに代表される手法を用いて実現し,生成された単語ベクトルから文ベクトルを生成して,文章解析用の層を組み込んだ畳み込みニューラルネットワークで特徴抽出を行った.本システムにより,評価性能が向上した.次に,投薬の状況に着目した.特に痛みの軽減について報告するものでは投薬の状況が重要である.誤薬で無くても看護行為の質向上においては改善するべき点があるからである.そこで,まず,看護ケアテキストから投薬に関する記述を抽出した.次に,痛み止め薬に関するデータを用いて,抽出された記述と近い薬品を選別し,その注意点を出力するシステムを構築した.出力結果と元の看護ケアテキストを比較し,注意点と類似度が高ければ,評価が高くならないようにした.この結果はグレードとして提示することができる.本システム構築に際しては,看護ケアテキストの記述が詳細な場合には効果があるが,そうでない場合には改善が必要である.当初の計画通り,痛み止めに関する看護ケアテキストの評価システムを構築した.平成29年度の実施計画では,痛みの対処に関する判断システムを構築することであった.痛みに対する対処では痛み止め薬の使用に関する記述の適切性の判断が必要であった.そこで,痛み止め薬について,使用状況に関する情報を入力し,使用されているであろう薬品を推定してその薬品を使用する際の注意点を出力するシステムを構築した.薬品の推定が正しいかどうかの評価は看護ケアテキスト中に正解がないため未評価であるが,人工的な評価データでは良好である.看護ケアテキスト評価システムとの連携では,出力された注意文と実際の看護ケアテキストの類似度を算出し,類似度が高ければ注意を促す(評価が高くならない)ようにした.以上のように当初の実施計画通りに進展している.本研究では,多様な情報による看護質評価支援における質評価精度の向上を目指している.平成29年度には投薬状況を記述した文においてその適切性を評価するため,薬剤のデータベースから用途や副作用などを記述した文を抽出して,投薬が適切だったかなどを評価できるようなシステム構築を目指した.

平成30年度は看護質評価支援システムの精度向上に注力した.投薬状況などの適切性は質評価に重要であるものの,薬剤名などが正確に記述されていないことが多く,活用には看護ケアテキストの文章理解がさらに必要であると判断した.看護質評価支援システムはニューラルネットワークに基づいたシステムである.Word2Vecによる単語のベクトル空間表現により看護ケアテキストを数値ベクトル化し,畳み込みニューラルネットワークにより特徴抽出を行う.抽出された特徴ベクトルを用いて4つの評価クラスへ分類する.本システムの評価精度向上のためには多量の学習用データを必要とする.看護ケアテキストそのものは毎年収集されるが教師用データとして使用することのできる評価済みのテキストは初期の3年分である.そこで,平成30年度は看護質評価支援システムの学習のための疑似看護ケアテキストを自動生成する手法の開発に着手した.本研究で生成したシステムはBi-directional LSTMを利用する.Word2Vecによる単語のベクトル空間表現により数値ベクトル化された評価済みの看護ケアテキストを学習用データとし,Bi-directional LSTMを学習させた.本研究で開発した看護ケアテキスト生成法により生成された疑似看護ケアテキストの一例として,「嘔吐」に対して「制吐剤」の利用を示唆するような文章が生成されていた.このような文は学習に使用したテキストデータ中には存在しておらず,看護ケアの質評価のための文章を新たに生成していることがわかる.平成30年度は平成29年度に開発に着手した手法を活用するため,看護質評価支援システムの学習用データを自動生成する手法の研究に着手した.提案手法により,一例として「嘔吐」に対して「制吐剤」の利用を示唆するような文章が生成されていることなどから,提案手法は学習用データとして利用可能な疑似看護ケアテキストの自動生成が可能であると期待できる.本手法と平成29年の手法を組み合わせれば,たとえば,「一見すると良い看護のように見えるけれども,投薬内容は適切とは言えない」というような内容の学習用データを生成することが可能となる.本手法を更に発展させ,生成した疑似看護ケアテキストを看護質評価支援システムの学習に利用することで,さらなる評価精度の向上を見込める.看護ケアテキストにおいて報告される痛みの処置については多様な表現がなされる.痛みの処置に関する状況の抽出は非常に重要であるが,自動的に抽出することは難しい.これの自動化もしくは半自動化に取り組む.また,ここまでは痛みの処置に着目してきた.前述のシステム開発が順調であれば,他の状況についても本開発手法が適用可能課の検討を行っていく.なお,前述のシステム開発に関して再考等が必要な場合には,平成30年度に引き続き改良を行う.疑似看護ケアテキスト自動生成システムの性能向上を図る.開発している薬剤の利用についての適切性判断手法などとの融合について検討する.
細胞内生体分子群の動態シグナル解析

植田は、細胞内情報伝達動態の侵襲的デジタル定量用ワンセルプロテオームチップを開発した。高木は、生細胞膜に近い構造のラフト含有非対称リポソームの作製方法を開発した。近藤は、酵母を用いたシグナル伝達システムを開発した。仲山は、好塩性細胞の金属ストレス応答遺伝子を同定した。福崎は、GC/MSおよびCE/MSを用いた基幹一次代謝系の網羅的解析システムを開発した。伊藤は、臨床応用酵素の新規蛍光プローブを開発した。植田は、細胞内情報伝達糸で非常に重要なリン酸化タンパク質のデジタル定量と標的タンパク質の同定の技術を開拓するため、チタニアとモノリスカラムを2次元化したナノHPLC/MS/システムを構築した。このツールをモデルタンパク質に適用し、タンパク質から切り出したリン酸化ペプチドの選択的高回収と定量解析が可能になった。福崎は、糖類,アミノ酸類,有機酸類等の親水性低分子代謝物ならびに,従来,観測困難だった糖リン酸,糖核酸,CoA類等の陰イオン性代謝物を対象として、重要一次代謝の網羅的観測系としてのGC/TOF-MSおよびCE/MSを用いたシステムを開発した。吉田は、好塩性細菌(ハロモナス)の環境ストレス応答における代謝変動解析の基礎実験として、全ゲノム塩基配列データからストレス応答関連候補遺伝子の抽出、および高塩アルカリ条件下での金属ストレス耐性と細胞内金属蓄積量の比較検討を行った。近藤は、酵母を用いて、細胞内におけるペプチドリガンドの網羅的かつ定量的な解析を行うためのシステム開発を行った。本年度は、アゴニストがレセプターに結合した後の情報伝達シグナルのON-OFFを明確に検出できるプロモーターシステムを選定した。伊藤は、遺伝子解析のために一般的に用いられているPCR法より、迅速に、しかも低コストで行える化学増幅を用いた新しいDNA増幅法とDNA連結反応による蛍光検出法を組み合わせて新規な検出法を開発した。高木は、試験管内から徐々に細胞模倣系、細胞内へと発展させつつタンパク質フォールディングや凝集現象を網羅的に観察する手法を検討した。併せて、個体レベル(ゼブラフィッシュ)でのストレスとその応答に関しても網羅的な解析に発展させた。植田:平成18年度までに、世界で初めてシリカモノリスを生体試料適用に実用化するとともに、これをHPLCカラム担体として、高速で高分離というカラム分析では常識を破る多次元化HPLCの開発に成功した。さらに、これを全生物細胞内情報伝達系におけるタンパク質のリン酸化動態の定量解析に、世界で初めてのオンラインシステムとなるチタニアとシリカモノリスカラムを2次元化した新しいナノHPLC/MSシステム構築に展開した。福崎:平成17年度に開発した重要一次代謝の網羅的観測系を用いて、植物培養細胞における塩ストレス応答の網羅的代謝解析を行った。また、低拡散型ナノLC-ESI-MS/MSのシステムを構築し、微量代謝物高感度分析を達成した。高木:細胞レベルでは、タンパク質異常が起こす小胞体ストレスを検出する手法を開発(特許出願)、個体レベルでは、ゼブラフィッシュを用いてモデル疾患魚、カメレオン(カルシウム検出タンパク質)発現魚を作製、発生段階における遺伝子産物や細胞内カルシウム解析を行った。近藤:酵母を用いて、細胞内におけるペプチドリガンドの網羅的かつ定量的な解析を行うためのシステム開発を行った。ヒトのSSTR5レセプターをおよびリガンドであるソマトスタチンをモデルとして用いて、蛍光レポーターによりシグナル伝達量を定量化できる酵母細胞を構築し、さらに1細胞での検出が可能なレベルにまで蛍光感度を高めることに成功した。吉田:環境ストレス応答の解析モデル細胞であるハロモナスを1%、3%、6%、9%のNaCl条件で培養し、細胞内化合物サンプルを調製した後に、福崎グループが開発したCE-ESI-MSシステムによる代謝変動データを蓄積している。伊藤:多様な生体分子をマイクロアレイ固定化できるバイオチップを作成できるようになり、表面プラズモン共鳴(SPR)法や、水晶発振マイクロバランス(QCM)測定へ応用できることを明らかにした。またSPR法では2次元測定が可能となった。植田は、タンパク質のリン酸化動態の定量解析に、世界で初めてのオンラインシステムとなるチタニアとシリカモノリスカラムを2次元化した新しいナノHPLC/MSシステムを開発してきたので、これにさらに、レーザーとモノリスチップの共役系を作製し、ワンセルプロテオームに向けた最小クローン数細胞によるデジタル解析の準備を整備した。福崎は、GC/MSおよびCE/MSを用いて,メタボロミクスの研究分野の中で,特に重要である基幹一次代謝の網羅的解析システムに係わる技術開発を行った.開発したシステムを用いて,動植物微生物の一次代謝解析を実施し,実用性を検証した.あわせて班間共同研究として低分子RNA高感度定量システムの開発を実施した.近藤は、ペプチド性リガンドであるソマトスタチンを細胞表層に提示することによりヒトソマトスタチンレセプター(SSTR5)を発現させた酵母でシグナル伝達を起こさせることに成功し、アゴニストをスクリーニングできるシステムを開発した。

吉田は、モデル細胞のHalomonas elongata全ゲノム遺伝子について金属ストレスによる発現変動をゲノムアレイ解析し、銅ストレス応答に機能するセンサーとイオン輸送体遺伝子を特定した。平行してCE-MSによる代謝変動データ収集も進めている。高木は、細胞のシグナル伝達に重要な役割を担う脂質ラフト領域を、1細胞レベルで可視化し、外的な要因による安定性変化を評価した。また不安定性を生じるメカニズムに関して、細胞模倣脂質膜(Giant Liposome)を用いて解析した。伊藤は、植物性ウイルス4種類を光固定化できることを見出した。そこで、これらをマイクロアレイして同一基板上に光固定化し、抗体を用いる競合法での植物ウイルスの定量を試みた。抗体の交差性はあるものの、定量化できることがわかった。植田は、細胞内情報伝達動態の侵襲的デジタル定量解析をめざし、フェムト秒レーザを利用したサンプルロスの少ない非接触型の細胞破砕から細胞抽出液を直ちにモノリス担体に吸着までを微量空間で実行できるワンセルプロテオームチップを開発した。また、目的物質の特異的抽出により定量精度の高いプロテオーム解析の確立を目標に、HPLCと質量分析を基盤としたオンライン酵素消化法を確立した。高木は、細胞膜構造の人為的構築と制御を目指し、生細胞膜に近い構造のラフト含有非対称リポソームの作製方法を開発し、ドメインの安定性を評価した。また、アゾベンゼンを含む脂質を利用して、巨大リポソームの形態や小胞の出入を光で制御する技術を開発した。近藤は、ソマトスタチンレセプターのN末端あるいは細胞外ドメインループ2にアミノ酸変異を導入することにより、シグナル伝達に関与する重要なドメインを同定することに成功し、酵母を用いたシステムがシグナル伝達に応用可能なことを示唆した。仲山は、好塩性細胞ハロモナスの全ゲノム造伝子について金属ストレスによる発現変動をゲノムアレイ解析し、銅または亜鉛ストレスに応答して機能するイオン輸送体遺伝子を同定した。また、メタボローム解析により、細胞の銅恒常性に関与する代謝物を特定した。福崎は、GC/MSSおよびCE/MSを用いた基幹一次代謝系の網羅的解析システムを用いて動植物微生物の一次代謝解析を実施した。特に、出芽酵母の寿命と代謝物プロファイルの関係を明らかにするとともに、併せて低分子RNA高感度定量法を開発した。伊藤は、炎症、症候群、ガン細胞における薬剤耐性などの臨床的な観点から注目されているグルタチオントランスフェラーゼの生細胞内での活性を検出することが可能な新規蛍光プローブを開発した。