hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ランゲルハンス細胞と表皮タイトジャンクションによる動的表皮免疫バリア機構の解析

また、ZO-1-venusマウスを作成してマウス耳表皮TJのin vivoライブイメージングを行い、常にターンオーバーしている重層上皮において、ただ1層のみ存在するTJバリアがどのように恒常性を維持しているかについての解析を進めている(未発表)。一方、これまでの研究から、活性化したランゲルハンス細胞(LC)はTJバリアの外側へと樹状突起を延長し、外来抗原を捕捉することを我々は明らかにした。アトピー性皮膚炎病変部表皮では、LCに加えてIntraepidermal dendritic cell(IDEC)と呼ばれるlangerin陰性の樹状細胞が出現する。LCがTJバリアとドッキングするのに対し、IDECはLCにくらべて表皮のより深いところに位置し、TJとのドッキング能を持たないことを今回明らかにした。また、アトピー性皮膚炎ではLCとIDECは高親和性IgEレセプターFcεRIを発現している。TJとドッキングしているLCにおいて、langerinが樹状突起先端に濃縮するのに対し、FcεRIは細胞表面全体に存在していることを明らかにした。すなわち、LCとIDECのいずれにおいても、IgEを介した抗原捕捉機序はTJバリアの内側で主に働いていた(論文投稿中)。これらの発見は、アトピー性皮膚炎の病態解析、特に外来蛋白抗原に対するアレルギー感作機構を解析する上で重要な意義をもつ。(1)ランゲルハンス細胞と表皮ケラチノサイトの相互作用とTJ形成機構の解析:Claudin-1 floxマウスをLangerin-creマウスと交配し、ランゲルハンス細胞で特異的にClaudin-1がノックアウトされることを確認した。本マウスにおけるランゲルハンス細胞と表皮TJバリアとの相互作用について解析中である。(2)アトピー性皮膚炎患者皮膚において、TJバリアがどう変化しているか、表皮内樹状細胞はどう変化しているかについて解析した。炎症部位においてもTJバリアは基本的には正常であった。ランゲルハンス細胞とTJとのドッキング数は増加していた。一方、炎症に伴って出現するIDECと呼ばれる表皮内樹状細胞はTJバリアとのドッキング能力を欠くことを明らかにした。ランゲルハンス細胞とIDECは、アトピー性皮膚炎においてはいずれもIgEのレセプターを発現しているが、その抗原取得メカニズムは異なっており、アトピーの病態において異なる役割を果たしていることが予想された。(4)表皮TJバリアと角質バリアの形成を調節する因子を探索するために、TJが存在する細胞層(重層上皮における表面から2層目の細胞層)およびTJと角質の間に存在する細胞層をそれぞれ単離し、遺伝子発現変化の解析を行った。本年度は、この解析結果から得られた候補分子について、表皮バリアの調節機能、表皮炎症コントロール機能を解析するためにノックアウトマウスの作成を始めた。ランゲルハンス細胞(LC)と表皮細胞とのタイトジャンクション(TJ)形成機構の解析のためのclaudin-1 conditional KOマウスの作成に成功している。
双極子分子を含む極低温原子気体における原子分子凝縮体の生成と崩壊

異なる量子統計性をもつボース原子とフェルミ原子の極低温混合気体においてフェルミ分子の分子生成がある場合を考え、フェルミ原子または分子が異方的な双極子相互作用をする場合に、混合気体の相構造を計算、分子結合エネルギーや相互作用による変化を明らかにする。双極子相互作用は原子または分子の配向により引力相互作用となり、混合気体の不安定性を生じる。この不安定性条件を分子生成がある場合に求め、それが混合気体の相構造に与える影響を明らかにする。混合気体に関連した派生的研究を行う。本年度は、交付申請書に記載した研究計画に基づき、以下の研究を行った:1)温度ゼロの場合における双極子フェルミ分子の平均場近似によるHartree-Fock近似の理論的定式化を行ない、計算機プログラムを作成した。この計算機プログラムを、我々の研究で完成している準化学平衡の方法により混合原子気体において分子生成を解く計算機プログラムとくみあわせ、新しい計算機プログラムを開発した。双極子フェルミ粒子を含む極低温混合原子気体の相構造をボース・フェルミ混合気体において温度ゼロの場合に明らかにした。結果を日本物理学会第65回年次大会において発表した。また、準化学平衡の方法による混合原子気体における分子生成に関する成果を書籍の1章にまとめて出版した。2)双極子相互作用(テンソル力)で相互作用する双極分子からなる相は高密度でテンソル力の引力のため不安定になる。1)の方法より双極分子の形成をともなうボース・フェルミ混合気体において、不安定相の存在と条件を数値計算により明らかにした。結果を日本物理学会秋季大会において発表した。3)上記の計算機プログラムを有限温度における双極子フェルミ分子形成の場合に拡張し、ボース原子のボース・アインシュタイン凝縮の相転移温度の双極子相互作用(テンソル力)による変化を求めた。また、双極子フェルミ原子気体がトラップから開放された場合に異方性をもつテンソル力により非等方な膨張をすることを示し、実験との関係を明らかにした。これらの結果を論文・国際会議で発表した。交付申請書に記載した研究計画に従い、電気双極子モーメントを持つ分子の双極フェルミ気体を含むBose-Fermi混合気体において、相構造の決定、不安定相の構造の解析を行い、得られた研究成果の学会講演による発表を行なった。1、双極子フェルミ分子の化学ポテンシャルおよび安定性条件を取り入れて拡張した準化学平衡を解く計算機プログラムを実行し、結果の解析を行い、相図を作成した。双極子相互作用を含む化学ポテンシャルの計算はThomas-Fermi法および平均場近似による新しい結果を用いた。2、双極子型相互作用は、混合気体を不安定化し、系の崩壊を引き起こす。この不安定性は混合気体が負圧をもつことにより判定される。この不安定性を求めるために原子分子混合気体の圧縮率を双極子相互作用の効果を取り込んで計算し、安定相・不安定相の境界を数値計算により求めた。本年度の研究実績は以下のとおりである。1、ボース粒子とフェルミ粒子という異なる統計性をもつ原子気体の混合気体において分子形成が行われ双極フェルミ分子が形成される場合に、系の構造および双極子相互作用からくる不安定性の化学平衡の方法による決定を有限温度に拡張する研究を行った。この目的のために双極フェルミ気体の自由エネルギーをもとめ有限温度有限密度における化学ポテンシャルを計算する必要があるが、双極子型相互作用を含む場合において平均場近似の方法にもとづき化学ポテンシャルを数値的によい精度で計算する方法を開発し、計算コードの開発を行った。この計算コードによる双極子型相互作用をするフェルミ原子を含む混合気体における分子形成の相構造を求め、物理学会において発表を行った。この結果は論文にまとめて発表する予定である。2,実際の原子気体の実験はポテンシャルに捕獲された空間的に有限な系として行われるため、有限性による効果を明らかにしておく必要がある。派生的な研究としてボース粒子とフェルミ粒子という異なる統計性をもつ原子気体の混合気体の集団運動のダイナミックスを実験と比較するための研究を行った。これは実際に実験が行われるYb原子系の混合気体において非等方な調和振動子に閉じ込められた系を、我々のグループで開発したTDHF+Vlasov方程式の方法で振動モードを数値的にシミュレーションし、その様相を明らかにしたものである。この研究の成果を論文にまとめ査読付き雑誌において発表した。本年度において基本的な理論の開発やそれによる数値計算の結果は得られているため。今後は研究結果のとりまとめおよび成果発表をより重点的に行う必要があると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。成果発表について、部分的な結果は学会講演等で行ってきた。今後は発表本年度までに得られた結果を投稿論文として取りまとめ、論文掲載誌に発表する。また、本研究のために開発した理論や結果の解析を進め、次の段階の研究の必要性および方向を明確にする。
新しい抗高血圧薬の開発:血管内皮由来弛緩因子前駆体としてのL-アルギニンと誘導体

内皮由来弛緩因子の前駆体としてのL-アルギニンは、血圧正常者ではわずかに血圧が低下し、各種高血圧患者では正常レベルに近い値まで降圧作用を示した。in vivoの血漿cyclic GMP増加、血漿シトルリン増加、尿中硝酸/亜硝酸イオン排泄増加、あるいは培養内皮細胞でのL-アルギニンによるNO産生作用より、内因性NOの産生増加によるものと孝えられた。無麻酔、無拘束で測定できる実験系として代表的実験動物である犬では、人と同じ投与量では、腎血管の血流量は増加したが、全身血圧の低下は見られなかった。現在までに合成された、α炭素のアミノ基またはカルボキシル基を修飾した新規L-アルギニン誘導体7種類につき、NO合成酵素阻害作用あるいは基質としての作用を検討した結果、現在のところ生物活性を有するものは見いだされていない。ドリンク剤について検討した。一日量30gを3回に分けて経口的に投与した。服用後、やや軟便の傾向あったが、この他には、自覚症状は特になかった。L-アルギニン経口投与にて、L-アルギニン10g内服後の血漿中濃度は0.2mM程度にまで増加した。しかし、降圧作用は見られなかった。これは降圧に必要な濃度が少なくとも0.5mM程度である以前の結果と一致していた。(1)健常者におけるL-アルギニンのカプセル剤およびドリンク剤服用時における体内動態L-アルギニンのカプセル剤では、服用できる大きさを検討した。カプセル一個につき最大でも500mgしか含有できず、仮に一日に30g服用する場合でも、60個もの服用が必要となり、実際的ではないので断念した。次にドリンク剤について検討した。L-アルギニンはそれ自体で不快な臭いのため、クエン酸と混合し、さらにパイナップル味覚料を添加してところ,1回に10gならば十分服用できる味および体積であった。服用後、やや軟便の傾向があったが、水溶性のアルギニンにより水が腸管内に移動したためと推定された。この他には、自覚症状は特になかった。L-アルギニン経口投与にて、L-アルギニン10g内服後の血漿中濃度を測定したところ、平常時の約2倍にあたる0.2mM程度にまで増加した。これは降圧に必要な濃度が少なくとも0.5mM程度である以前の結果と一致している。L-アルギニン静注時の血漿中濃度変化からL-アルギニンの消失速度定数、みかけの分布容量を測定値から算出したところ、それぞれ1.9hr^<-1>および10literであった。(2)動物モデルの開発無麻酔、無拘束で測定できる実験系として代表的実験動物である犬では、人と同じ投与量では、腎血管の血流量は増加したが、全身血圧の低下は見られなかった。(3)L-アルギニン誘導体の生物活性現在までに合成された、α炭素のアミノ基またはカルボキシル基を修飾した新規L-アルギニン誘導体7種類につき、NO合成酵素阻害作用あるいは基質としての作用を検討した結果、現在のところ生物活性を有するものは見いだされていない。L-アルギニン静注により本態性高血圧患者の平均血圧は低下し、心拍出量は増加し、全末梢血管抵抗は減少した。通常見られる低血圧により二次的に生じるカテコラミン増加が見られなかった。L-アルギニン静注により、血漿レニン活性は変化しなかったにもかかわらず、アルドステロンは有意に抑制された。アルギニンバゾプレシンと心房利尿ペプチドは有意に増加し、静注停止後30分でも有意に高値を示した。血漿cyclic GMPおよびL-シトルリンは有意に増加した。L-アルギニン静注により尿中NO_2/NO_3排泄量は増加したが、静注停止後、尿中NO_2/NO_3排泄量は元のレベルに戻った。二次性高血圧の患者において、L-アルギニン静注により平均血圧は低下し、心拍出量は増加した。

平均血均および心拍出量より算出される全末梢血管抵抗は減少した。腎血管性高血圧症では、L-アルギニン静注により血漿レニン活性はやや増加した。血漿レニン活性がやや増加したにもかかわらず、アルドステロンは有意に抑制された。L-アルギニン静注により尿中NO_2/NO_3排泄量は増加したが、静注停止後、尿中NO_2/NO_3排泄量は元のレベルに戻った。以上のL-アルギニン投与はすべて患者の同意を得た後に行った。従来より、原発性アルドステロン症では血管病変はわずかであるのに対し、腎血管高血圧症では血管病変は重篤であるとされた。しかし、L-アルギニン静注によるNO遊離は同程度であると推定された。
嗅覚順応を考慮した香り刺激が人の痛覚に与える影響

本研究は香り射出量を精密に制御できる嗅覚ディスプレイを用いて,嗅覚順応・非順応状態を生起させ,それぞれの状態での香り刺激が人の痛覚にどのような影響を与えるかを調べることを目的としている.平成30年度の計画では,(1)平成29年度計画で実施した複数の呼吸サイクルで嗅覚順応/非順応の判定方法を用いて,ある一定時間順応(または非順応)の状態を保持できるような香り提示方法を実現すること,(2)上記の非順応状態での香り提示方法により継続して香り刺激与えながら痛覚への影響を調べる実験を行うことであった.(1)については, 2種類の香料を用いてまず被験者により香りの検知閾値となる香りの濃度を求めた.次にすべての被験者が香りを感じられる濃度である検知閾値の4倍,8倍の濃度のパルス状の香りを断続的に与え,被験者に香り主観強度を報告してもらい順応を調べた結果,1分強順応なしに継続的に香りを感じ続けていることがわかった.(ジャーナル論文)(2)痛み刺激として,痛みの一種である辛味を用いて,香りによる痛覚への影響を調査した.カプサイシン溶液(唐辛子の原液)を8段階の濃度に希釈し,濾紙ディスクに浸して舌先に置き味として感じる最低濃度である辛味閾値を測定した.次にラベンダ,レモン,ハッカ油,マージョラム,パチュリの5種類の香り刺激を与えた時と与えなかった時の差を調べた結果,両条件の間に有意差は認められず,辛味に対する香りの効果は確認できなかった.本研究は香り射出量を精密に制御できる嗅覚ディスプレイを用いて,嗅覚順応/非順応状態を生起させ,それぞれの状態での香り刺激が人の痛覚にどのような影響を与えるかを調べることを目的としている.初年度の計画は以下の3点である.(1)先行研究調査と鎮痛効果のある香りの選定.(2)痛覚刺激と知覚強度の関係を調べる.(3)香りが痛覚へ及ぼす影響を調べる実験を行う.(1)文献および学会での調査により先行研究の調査の結果,痛みに対する香りの鎮痛効果を調べた研究では,呼吸や脳血流・脳波などの生理学的指標またはVAS(Visual Analog Scale)などの主観評価値を用いた実験結果が少数存在する.鎮静系の香りであるローズまたはラベンダの香りを提示することにより,生理指標や主観評価値で痛みの低減が見られている.(2)知覚・痛覚定量分析装置(ペインビジョン)は身体の痛みを打ち消す電流値を持って痛みを定量化している.今回は知覚・痛覚定量分析装置自体の電流値の増減により触覚閾値および痛覚閾値を測定することを試みた.痛みを感じる閾値に個人ごとのバラツキが大きく,同じ個人でも試行ごとに閾値が変動し安定した値を得るためにはある程度の習熟が必要であることが判明した.(3)電流刺激による痛みの知覚に習熟した被験者については,香り提示による痛み閾値の増加が見られ,香りの鎮痛効果が示された結果となったが,他の被験者では(2)の痛みの知覚自体に大きなバラツキがあり,習熟した被験者で得られた傾向は見られなかった.平成28年度計画ステップ(2)痛覚刺激と感覚強度の関係を調べる際に,知覚・痛覚定量分析装置(ペインビジョン)の電流値を直接痛覚刺激値として実験を行ったが,電気刺激に対する痛みの感度の個人差が大きく,かつ安定しないことが大きな問題点となった.文献調査でも標準的な痛覚刺激提示方法は確立されていないため,安定的に痛みを知覚させる痛覚刺激提示方法をさらに調査・検討していくことが課題である.本研究は香り射出量を精密に制御できる嗅覚ディスプレイを用いて,嗅覚順応/非順応状態を生起させ,それぞれの状態での香り刺激が人の痛覚にどのような影響を与えるかを調べることを目的としている.平成29年度の計画では,(1)1呼吸内での香り刺激に対する嗅覚特性を調べ,(2)次に複数の呼吸サイクルで嗅覚順応/非順応の判定方法を求める.この判定方法を用いて,(3)ある一定時間順応(または非順応)の状態を保持できるような香り提示方法を開発する計画であった.(1) 1呼吸で1パルスの香り刺激に対する検知閾値,認知閾値の計測は安定して行えるようになったが,1呼吸2パルスの香り刺激提示において,知覚強度が飽和する射出量の計測は嗅覚ディスプレイの性能や実験環境(換気)の問題などで,安定して計測するのが困難であった.(2)1呼吸ごとの検知閾値が安定して計測できているので,2呼吸での香り刺激(すなわち2パルス射出)の強さの違いを感じられる最小の濃度差である弁別閾値の計測を試みた.その結果安定して弁別閾が計測できることが確認でき(学会発表文献),弁別閾を用いて順応・非順応が計測できることが示唆された.(3)上記において,順応・非順応状態をパラメータ(濃度値,射出間隔など)による定量化は行えていないが,主観評価実験では,呼吸に同期しない断続的香りパルスを1分以上与えたとき,継続して香りを感じられるという結果が得られている.(1)

1呼吸内で2つの香りパルスを用いて知覚強度を飽和させることは困難であったが,呼吸ごとに1つの香りパルスに対する検知・認知閾値は安定して求めることができ,さらに呼吸間で弁別閾値の計測方法が確立できたことで,順応・非順応の判断が行えと考えられるが,当該年度に実験により確認するには至らなかった.(2)平成28年度未達成であった痛み感度の計測方法について,文献調査を行った結果,いくつか安定して測定できる例が示されており,本実験にも適用可能と考えられる.(3)全体としてはやや遅れ気味であるが,実験の効率化を測るなどによって,当初目標達成を目指していく.本研究は香り射出量を精密に制御できる嗅覚ディスプレイを用いて,嗅覚順応・非順応状態を生起させ,それぞれの状態での香り刺激が人の痛覚にどのような影響を与えるかを調べることを目的としている.平成30年度の計画では,(1)平成29年度計画で実施した複数の呼吸サイクルで嗅覚順応/非順応の判定方法を用いて,ある一定時間順応(または非順応)の状態を保持できるような香り提示方法を実現すること,(2)上記の非順応状態での香り提示方法により継続して香り刺激与えながら痛覚への影響を調べる実験を行うことであった.(1)については, 2種類の香料を用いてまず被験者により香りの検知閾値となる香りの濃度を求めた.次にすべての被験者が香りを感じられる濃度である検知閾値の4倍,8倍の濃度のパルス状の香りを断続的に与え,被験者に香り主観強度を報告してもらい順応を調べた結果,1分強順応なしに継続的に香りを感じ続けていることがわかった.(ジャーナル論文)(2)痛み刺激として,痛みの一種である辛味を用いて,香りによる痛覚への影響を調査した.カプサイシン溶液(唐辛子の原液)を8段階の濃度に希釈し,濾紙ディスクに浸して舌先に置き味として感じる最低濃度である辛味閾値を測定した.次にラベンダ,レモン,ハッカ油,マージョラム,パチュリの5種類の香り刺激を与えた時と与えなかった時の差を調べた結果,両条件の間に有意差は認められず,辛味に対する香りの効果は確認できなかった.平成29年度の実施計画では,嗅覚ディスプレイを用いて嗅覚の順応/非順応を測定できる方法を開発し,非順応状態を継続できるような香り射出方法を確立することを目標としている.そのため以下のステップで予定通り研究を進める.(1)1呼吸内での順応特性を調べる.(2)複数呼吸サイクルで順応/非順応判定方法を確立する.(3)非順応状態を継続できるような香り射出方法を求める.また平成28年度の知見として,安定的に痛みを感じさせる痛覚刺激提示方法を求めることが予想より困難であったため,上記の計画に加えて検討を進める必要がある.(1)香りの順応・非順応について主観評価実験においては,1分程度継続して香り刺激を感じさせることが可能になっているので,弁別閾値をもとに順応状態の定量化について引き続き検討していく.(2)痛覚刺激について痛覚刺激と感覚強度の関係を調べる際に,知覚・痛覚定量分析装置(ペインビジョン)の電流値を直接痛覚刺激値として実験を行ったが,電気刺激に対する痛みの感度の個人差が大きくかつ安定しないことが大きな問題点となったが,その後の文献調査でペインビジョンを用いた痛み感度測定例が見られたので参考にしていく.(3)最終的に(1),(2)の結果をベースに,非順応状態を継続できるような香り射出方法を決定し,香り射出が痛覚に与える影響を調べる実験を行う.当該年度に予定していた嗅覚順応・非順応状態を確認する実験まで実施できなかったため、予備の嗅覚ディスプレイを改良して実験に使用することがなかった。本年度は予備の嗅覚ディスプレイ改良にこの予算額を充当し、実験の効率化を図り計画達成を目指す予定である。
わが国における非ケインズ効果の有無について

本研究では、わが国の民間消費に対する非ケインズ効果の存否をSolved-out型消費関数を応用したHjelm(2002)の手法で実証分析した。わが国経済を対象とする先行研究ではすべてオイラー方程式を応用した方法が採用されており、この点が本稿における新たな試みである。この結果、わが国においても財政再建時に非ケインズ効果が発生しており、構造的基礎的財政収支対GDP比の前年度変化1%、あるいは前年との累積変化1.5%の改善は民間消費を約1%改善すること等が明らかとなった。また関連する研究として、(1)Threshold VARを用いた非ケインズ効果の有無の分析、(2)我が国における財政赤字・公的債務と長期金利の関係についての実証分析、(3)非ケインズ効果にも関連し得る社会資本の生産性低下に関する実証分析、もあわせて検討した。国内ではまだ実施されていないHjelm(2002)の方法によりわが国における非ケインズ効果の有無を分析した。その結果、(1)わが国でも財政再建時に財政支出に関する非ケインズ効果が発生している、(2)構造的基礎的財政収支対GDP比の対前年度変化が1%以上、あるいは前年からの累積変化が1.5%以上改善した年度での同比の対前年度1%の改善は、民間消費を約1%増加させる、(3)非ケインズ効果の発生は財政再建の構成や為替レート変化、公的債務残高とは無関係であり、その規模のみが重要である、(4)財政拡大期には非ケインズ効果の存在は検出できない、等を確認した。そして、この結果をWPとしてまとめるとともに『日本経済研究』に投稿した(査読中)。また、国内の先行研究からわが国における非ケインズ効果の発生可能性も検討した。その結果、(1)財政再建の規模が十分大きければ非ケインズ効果の発生により景気悪化を回避できる可能性がある、(2)財政拡大の規模が大きいと、非ケインズ効果が発生しケインズ政策の有効性が低下する可能性がある、(3)財政が悪化した下での財政拡大が非ケインズ効果を発生させるとの見解に対しては、ほとんどの先行研究が否定的である、の3点が明らかになった。なお、この結果は内閣府の「バブルの発生・崩壊からデフレ克服までの日本経済とマクロ経済政策に関する研究」に採用され、3月に研究報告を行った(出版予定)。ところで、非ケインズ効果の研究は近年、長期金利との関係も注目され始めている。そこで、財政赤字・公的債務と長期金利の関係に関するサーベイ・実証分析も開始し、サーベイ結果を『総合政策研究』(関西学院大学総合政策学部研究会)に上奏するとともに、実証分析結果をWPとしてまとめ日本財政学会で報告した。なお、この後者を加筆修正したものは来年度のIIPF大会へ投稿中である。研究成果は以下の6点に要約できる。1、昨年度に引き続き、国内ではまだ実施されていないHjelm(2002)の方法によりわが国における非ケインズ効果の有無を研究した。昨年度の報告書にあるように、この研究については昨年度末に研究誌に投稿しており、目下そのrevise中である。2、昨年度より参加している内閣府の「バブルの発生・崩壊からデフレ克服までの日本経済とマクロ経済政策に関する研究」研究会での報告を研究論文にまとめた。この内容は来年度、慶応義塾出版会より出版される研究報告論文集への掲載が決まっている。4、本年度より非ケインズ効果がマクロ経済全体に与える影響の有無・規模を検証すべく、Threshold VARを用いた実証研究を開始し、Working Paperにまとめた。5、「事業別社会資本の生産性分析-国直轄事業・国庫補助事業・地方単独事業別の推計-」が『財政研究』第4巻に掲載された。6、90年代後半の社会資本の生産性に関する研究を2008年度公共選択学会で報告した。研究成果は以下の4点に要約できる。1、昨年度に引き続き、国内ではまだ実施されていないHjelm (2002)の方法によりわが国における非ケインズ効果の有無を研究した。この研究については研究誌に投稿しており、目下そのrevise中である。2、内閣府の「バブルの発生・崩壊からデフレ克服までの日本経済とマクロ経済政策に関する研究」研究会でまとめた「非ケインズ効果の発生可能性」というタイトルの論文が企画監修:内閣府経済社会総合研究所、井堀利宏編『バブル/デフレ期の日本経済と経済政策5財政政策と社会保障』の第3章として出版された。3、非ケインズ効果等が財政政策の効果に与える影響を検証すべく、Threshold VARを用いた実証研究を行いWorking Paperにまとめるとともに、カリフォルニア大学アーバイン校でのカンファレンスで報告した。
医薬情報コミュニティ中核としての薬学部情報薬局の立ち上げと教育研究への活用

本研究は、双方向・成長型の薬物催奇形性データベース(DB)を持つ医薬情報コミュニティの中核として『薬学部情報薬局』を立ち上げ、学部と大学院における教育研究に活用することを目的とした試験的研究として実施された。これまでに、DB基本設計と必要な情報の収集を行い、薬物催奇形性に関する医薬品基本情報(文書)DB、化合物構造情報DBおよび症例情報DBの3つのサブシステムVer.1を構築し、これらをリンクした統合システムを構築しつつある。H17年春にはDBの一部情報をweb上で公開し、システムの試験運用を実施する予定である。特に、化学構造情報解析に関しては、新たに開発したアルゴリズムに基づくプロトタイプシステムを作成し、これまでに類を見ない薬物催奇形性予測システムが構築されつつある。また、臨床関連活動としては、徳島大学病院の産婦人科等からの薬物催奇形性に関する問合せに対する情報提供活動を開始した。また、産婦人科外来受診の妊婦に使用された医薬品に関する調査を実施し、我国で初めて「妊婦の服薬」に関する医療の現状を把握することができた。今後は、個人情報の収集管理方法について充分な検討を行い、徳島大学病院倫理委員会の承認を得て、実際に、説明と同意に基づく臨床症例情報の収集活動を始めたい。我々のこのような活動が認知された結果、H16年度に徳島大学薬学部「情報薬局」として公式に活動の場が確保された。さらに、情報薬局における教育研究の一環として、DBに格納されている医薬品基本情報と臨床情報から構造活性相関解析(QSAR)手法を用いた情報化学的データマイニングを試みた。その結果、薬物の母乳移行性や胎盤通過性の予測が可能であることを示し、クリニカルQSARという新たな研究分野を提案した。本研究は現在、科学技術振興機構社会技術研究システム・社会システム/社会技術論領域プロジェクトの一環として継続中である。本研究は、薬物の催奇形性に焦点をあてた双方向・成長型データベース(DB)を持つ医薬情報コミュニティの中核として、『薬学部情報薬局』を立ち上げ、薬学部と大学院薬学研究科(H16年4月より、ヘルスバイオサイエンス研究部)におけ教育研究に活用することを目的とした試験的研究である。平成15年度には、本研究の構想と先導研究における試用DBシステムに関する論文を公表した。初年度の研究実績としては、双方向・成長型DBシステムの環境整備のため、PC3台を設置し、研究室内で疑似ネットワークシステムを構築した。さらに、薬物催奇形性に関する基本文書情報DB、化合物情報DBシステムをヴァージョンアップし、医療用医薬品の催奇形性情報と化合物分子情報の入力と検証を継続実施している。また、これらの情報を利用して、定量的構造活性相関解析手法を用いた薬物の母乳移行性の予測に関する研究を行い有用な知見を得たので、その研究成果を学会誌に投稿する予定である。薬物催奇形性症例情報DBについては、NTT東日本関東病院薬剤部中田栄子薬剤師の協力のもと、症例情報の具体的な収集方法や項目に関する詳細な検討を重ねている。また、徳島大学病院産婦人科および周産母子センターの医師に協力を呼びかけ臨床との協力関係を構築しつつあり、臨床サイドからの薬物催奇形性に関する症例登録と検索機能を持った実用的DBシステムへの発展をはかっている。最近、科学技術振興機構・社会技術研究システム・平成15年度公募型プログラム「医薬品安全性情報コミュニティの構築にむけて」(研究代表者:山内あい子)の研究と併せて、徳島大学薬学部情報薬局を立ち上げ薬剤師1名を採用して、薬物催奇形性情報を主体とした情報収集・提供活動を開始した。現在、この情報薬局を、学部および大学院における医療薬学教育・研究に活かすべく、学内外で活動を始めているところである。
10～20μm厚超薄型結晶Si太陽電池における光吸収増大・高効率化に関する研究

無尽蔵のエネルギー源である太陽光を活用した太陽光発電は、今後も、その重要性が増加すると考えられる。本研究では、シリコン系太陽電池のコスト低減、フレキシブル化による設置可能場所の拡大等、産業的な優位性の向上に向けて、シリコン膜厚を1020μm級へと大幅に薄型化しつつも、高い効率を得るための基盤を築くことを目指している。そのために、光の波長オーダの周期構造を有するフォトニック結晶における大面積共振モードを活用することを検討した。平成30年度は、平成29年度に得られた円錐状フォトニック結晶を導入した試作結果を分析し、さらなる吸収の増大および、電気特性の向上に向けた検討を行った。(1)光吸収のさらなる増大に関して、フォトニック結晶の効果をさらに高める設計を検討した。多数のバンド端共振モードによる光吸収のさらなる増大のために、遺伝的アルゴリズムを活用し、自動的に構造最適化を行う手法を構築した。本手法により、700-1100nmの長波長帯域でより高い光吸収を得ることに成功し、Jph=39.07mA/cm2が得られ、200μm厚の平坦な単結晶Si太陽電池(39.07mA/cm2)に匹敵する値を得ることに成功した。(2)電気的特性(開放電圧や曲線因子)の向上に向けた検討として、薄膜太陽電池構造の作製法を検討した。表面再結合や,電極・ドープ領域での再結合等、開放時のキャリア損失パスを抑制するため、ドープ領域の形成法と条件・コンタクト部分の電極材料の選定等を行った。イオン注入によるダメージがキャリア寿命の低下を生じさせていることや、電極材料としてSiと混晶を生じないTi/Agが適していることなどを見出し、Voc=0.615V、FF=0.758という、良好な特性を得ることができた。以上を通じて、これまでの結果を総合的に実現することで、17%以上の効率が期待できることを示した。無尽蔵のエネルギー源である太陽光を活用した太陽光発電は、今後も、その重要性がますます増加すると考えられる。現在の主流は、200μm程度の厚さの結晶シリコン(Si)太陽電池であるが、Si層を1020μm級へと大幅に薄型化しつつも高い効率を得ることができれば、コスト低減、フレキシブル化による設置可能場所の拡大等、産業的な優位性が大幅に高まることが期待される。本研究では、光の波長オーダの周期構造を有するフォトニック結晶における大面積共振モードを活用し、薄型Si層における光吸収を増大させ、高効率動作を得ることを目指している。これまでの研究では、光吸収増大効果の最適化設計および効果の基礎実証を目指して検討を行った。まず、20μm厚の薄膜結晶Si層における光吸収について、円錐状格子点形状をもつのフォトニック結晶の効果を、厳密結合波解析(RCWA)法を用いて系統的に解析し、狙いとする厚さにおいては厚さ方向のモード数が充分得られ、多数の共振モードが形成できること、また、フォトニック結晶の格子定数を、斜め漏れ損失の抑えられるように吸収を増大したい波長よりも小さく設定することが有利となることなど、設計指針を明らかにした。これにより、20μm以下の膜厚の太陽電池の実験報告を上回る、38mA/cm2以上の電流密度が期待できることを示した。さらに、生成されたキャリアを効率よく取り出すためのデバイス構造を、有限要素法によるシミュレーションによって解析し、裏面にp/n電極を集約したバックコンタクト構造においては、薄膜Siの膜厚と同程度の間隔で電極を配置することで、初期実証として実現可能と考えられる数100cm/s程度の表面再結合速度においても、理想に近い電流密度が期待できることを見出した。また、20μm厚の太陽電池構造の作製法を構築し、フォトニック結晶の導入による光吸収の増大効果を実証した。これまでの研究では、光吸収増大のためのフォトニック結晶設計および効果の基礎実証を目指して、検討を行った。光吸収特性の解析においては、狙いとする20μm級の薄型結晶Si層における光吸収増大効果を明らかにし、物理的な解釈も含めて、フォトニック結晶導入の指針を明らかにし、従来型の、光散乱効果を用いた、20μm以下の厚さの薄型Si太陽電池を超える光吸収電流密度が実現可能であることなどを示すことに成功している。また、表裏面保護膜(SiNx)による無反射・増反射コーティングの効果を明らかにすることや、より発展的なフォトニック結晶として高さ差の小さな段差形状でも大幅な吸収増大が可能となることを見出すことにも成功している。以上を踏まえて、表面再結合等のキャリア再結合の影響を抑えて、吸収増大効果を実証可能なデバイス構造を、デバイスシミュレーションにより示すとともに、初期的なデバイス構造の作製法を構築し、吸収増大効果の実証を図った。マイクロ波光導電減衰法によるキャリア寿命測定等によって分析し、解析と対応をとることで、フォトニック結晶を導入した太陽電池における光吸収増大効果を実証することに成功している。これらの結果として、従来の20μm以下の膜厚の太陽電池を上回る短絡電流密度を示すことにも成功しており、当初の計画通り、順調に進展しているといえる。

そのために、光の波長オーダの周期構造を有するフォトニック結晶における大面積共振モードを活用することを検討した。平成30年度は、平成29年度に得られた円錐状フォトニック結晶を導入した試作結果を分析し、さらなる吸収の増大および、電気特性の向上に向けた検討を行った。(1)光吸収のさらなる増大に関して、フォトニック結晶の効果をさらに高める設計を検討した。多数のバンド端共振モードによる光吸収のさらなる増大のために、遺伝的アルゴリズムを活用し、自動的に構造最適化を行う手法を構築した。本手法により、700-1100nmの長波長帯域でより高い光吸収を得ることに成功し、Jph=39.07mA/cm2が得られ、200μm厚の平坦な単結晶Si太陽電池(39.07mA/cm2)に匹敵する値を得ることに成功した。(2)電気的特性(開放電圧や曲線因子)の向上に向けた検討として、薄膜太陽電池構造の作製法を検討した。表面再結合や,電極・ドープ領域での再結合等、開放時のキャリア損失パスを抑制するため、ドープ領域の形成法と条件・コンタクト部分の電極材料の選定等を行った。イオン注入によるダメージがキャリア寿命の低下を生じさせていることや、電極材料としてSiと混晶を生じないTi/Agが適していることなどを見出し、Voc=0.615V、FF=0.758という、良好な特性を得ることができた。以上を通じて、これまでの結果を総合的に実現することで、17%以上の効率が期待できることを示した。平成30年度は、平成29年度に得られた結果を分析し、さらなる吸収の増大の検討を行うとともに、変換効率の観点からの検討を行う。(1)光吸収のさらなる増大の検討においては、表面に形成したフォトニック結晶の効果をさらに高め,光電流を増大する設計について検討する。非対称構造も含めた解析を行い、結合特性の向上の観点から分析するとともに、感度解析法あるいは機械学習法を活用した自動的な最適化手法の導入をも検討し、さらなる吸収増大の可能性を探索する。また、これまでの実験結果に基づき、反射鏡として作用する裏面の電極材料やその配置の改善による寄生吸収損失の抑制によるさらなる光電流の向上についても、検討を行う。これらに基づき、実験的な素子作製を通じて、吸収電流増大効果を評価する。(2)高効率動作の検討においては、光電流のみならず、開放電圧や曲線因子を含めた電気的特性の向上を図り,総合的な変換効率の向上について検討する。開放電圧の向上のためには、表面再結合や、電極・ドープ領域での再結合等、開放時のキャリア損失パスを極めて小さく抑制することが必要となるため、表面保護膜の条件、ドープ領域の形成法と条件・コンタクト部分の電極材料の選定等を行う。曲線因子においては,素子周辺の回路の直列抵抗の低減のため電極配置等の設計や、電極コンタクトの接触抵抗等の抑制のための材料やアニーリング条件等の探索を行う。以上の検討を、逐次デバイスシミュレーションへとフィードバックさせつつ、改善点を抽出する。以上を通じて、1020 μm級の薄膜太陽電池における高効率動作を目指す。デバイス作製法について基礎検討を推進する過程で、用いるシリコンウエハやSOIウエハ、またそれらへのドーピングの方法について、当初の予定に対してより適切な条件等が見いだされた。
バースト的な負荷変動に耐えうる投機的再構成が可能なビッグデータ処理基盤

本研究では、ビッグデータ処理基盤におけるバースト的な負荷変動に対応し投機的にシステムを再構築する手法を検討して、これを実験システムに実装し、評価を行って提案手法の妥当性を検証、確認した。本研究ではモニタリングデータによりバースト的負荷変動を予測する手法、負荷変動の予測を元にしたクラウドの仮想マシン・データの再配置手法、ネットワークのリンク帯域制御手法の開発を行い、ハイブリッドクラウドの実験システム環境において検討を行った。バースト的な負荷変動に耐えられるビッグデータ処理基盤を構築し、緊急時のデータを用いて評価実験を行い、その効果を実証した。本研究は、ビッグデータ処理基盤におけるバースト的な負荷変動に対応し投機的にシステムを再構築する手法を検討して、これを実験システムに実装し、評価を行って提案手法の妥当性を検証、確認することを目的としている。本提案を実現するために、以下の3つの観点から検討を進めている。1つ目は予兆的な出来事や異常値を元にバースト的な負荷変動を予測する手法、2つ目はクラウド/DC内のインスタンスやデータの負荷変動に則したマイグレーション、3つ目はトラフィックの急変に備えたネットワークのリンク帯域制御である。平成25年度は上記のうち主に3つ目の、トラフィックの急変に備えたネットワークのリンク帯域制御の部分の手法の検討と試験的実装を進めた。具体的には、OpenFlow/SDNをネットワークのリンク帯域制御として利用すべく、この実行環境を整備した。OpenFlowコントローラソフトウェアとしてTremaを用い、Tremaコントローラにより制御されるOpenFlowスイッチとノードも仮想システム環境内に整えた。その上で、Twitterにより伝えられる緊急地震速報の情報を基に、ネットワークの帯域制御や経路制御をOpenFlowプロトコルを用いて実行するシステムを構築した。具体的には、緊急地震速報の内容がTwitterから伝えられると、その外部入力をトリガーとして、経路を変更したり、経路の容量を増減させたり、複数の経路を同時に使用して通信を行うシステムを実装し、その動作確認を行った。社会が生み出すデジタルデータが急増するなか、多種多様なデータを多角的に解析可能なビッグデータ処理基盤は社会情報基盤として着目されている。ビッグデータ処理基盤には実世界を反映する形でバースト的負荷変動が起こり得る。本研究では、システムの処理負荷変動に加え、バースト的負荷変動となる社会要因をもモニタリングし、投機的にシステム再構成を行い、実際に極端な負荷変動が起きた場合にも十分に稼働可能なビッグデータ処理基盤の構築方式の確立を目指している。一旦重い負荷が生じてからシステム再構成を速やかに行うことは難しく、社会情報基盤として求められている安定した稼働状況を実現するために、提案手法では、投機的な計算機資源の確保後、優先順位付システム再構成により計算機資源利用の最適化を目指してきた。本研究においてまず問題になるのは、社会要因のモニタリングとそこからいかに必要な情報を抽出するかということである。社会要因のモニタリングとしては、例えばSNSなどのソーシャルデータから関連する情報を抽出する方法が考えられる。今年度は地震などの災害時にTwitterのデータ解析を行い、そこから通信ネットワークの障害に関わる情報を抽出するアプローチを行って、成果を挙げることができた。また緊急地震速報のように、これらから被害が出る可能性のある情報に関しても、システムに取り込む環境を構築した。このような緊急災害時などにおけるモニタリング情報を入力として、クラウドや広域ネットワークをOpenFlow/SDNのようなネットワーク技術を用いて制御する手法についても検討を進めている。これらの成果の組み合わせにより研究目標を達成する。近年の情報化社会におけるデジタルデータの急増に対し、多種多様なデータを多角的に解析可能なビッグデータ処理基盤は社会基盤情報として、その重要性が増している。ビッグデータ処理基盤には、実社会の状況変動が反映されるため、バースト的な負荷変動が起こり得る。バースト的な変動は急激な負荷増大となるため、システム側の対処が難しい。本研究ではビッグデータ処理基盤において、システムの処理負荷変動だけでなく、バースト的な負荷変動にも対応する手法の実現を目指した。このため社会要因をモニタリングし、投機的にシステム再構成を行って、極端な負荷変動が起こるようなケースにも対応可能なビッグデータ処理基盤の構築を行った。大規模災害時など実社会の状況が大きく変動する際、バースト的な負荷変動が生じるが、重い負荷が生じてからこれに対応することは困難である。そこで社会情報基盤として求められている安定した稼働状況を実現するために、本研究では実社会の情報をモニタリングし、計算機資源を投機的に確保して、システムを再構成することにより、計算機資源利用の最適化を実現した。社会要因のモニタリングとそこからの情報抽出としては、近年重要な情報流通経路となっているSNSによるソーシャルデータの解析を行った。TwitterのようなSNSのデータ解析を行い、ここから通信ネットワークの障害に関わる情報を抽出するアプローチを行うことにより、目標を達成することができた。また緊急地震速報のように、これから被害が出る可能性のある情報も取り込んで対応するシステム環境を構築した。これらの情報を基に、大規模災害時などにクラウドや広域ネットワークをSDNなどのネットワーク技術を用いて制御する手法も確立した。これらの研究成果により、本研究の当初の目標を達成した。

本研究では、バースト的な負荷変動が起こる場合のシステムの再構成を投機的に行う手法を検討しているが、まずバースト的な負荷変動が起こりそうな状況を把握する部分をこれまでにうまく構築して来られており、またそのようなモニタリング情報を入力としてシステムを再構成する部分の構築も進んでいる。したがってこれらをうまく組み合わせて行く事により、当初の目標が達成できると考えられ、順調に進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。ネットワークコンピューティング・ミドルウェア上記のように本研究は当初の計画通り順調に進展しており、このまま続けて行けば目標が達成できると考えられる。今年度はこれまでの研究成果を総括し、これらをうまくまとめて行く事によって成果が挙げられると考えている。現在までにビッグデータ処理基盤のネットワーク部分について、OpenFlowをベースにした制御システムの基本的な部分を構築できた。現在は、Twitterなどの情報解析を進めてバースト的な負荷変動の予測を行う技術を開発するための検討を進めており、またクラウド/DC環境を構築して実験を行うための準備を進めている段階であり、おおむね順調に進展していると言える。前述のように今年度の研究進捗は概ね計画通り順調に進んでいる。ただし細かいレベルで後回しにした実験があったり、研究発表が次年度にずれ込んだりしたものがあったため、次年度使用額が生じた。平成26年度は、提案手法を実装し評価をおこなうための実験システム全体を構築する。前年度、仮想環境内で構築したOpenFlowを用いた通信制御システムを実環境で構築する予定である。クラウド基盤ソフトウェアを用いて、小規模なクラウド/DC環境を構築し、OpenFlow/SDNスイッチによりノード間接続を行う。ビッグデータ処理基盤制御サーバは、社会事象やシステムのモニタリング結果を収集し蓄積するものであり、これらの解析を行って、バースト的負荷変動の状態を予測し、投機的システム再構築の指示を出す。Twitterなどのデータを基に、社会事象の解析を行う手法を開発する。上記の次年度に回した実験、および次年度に延びた研究発表に使用する予定である。
マイクロアレイ解析を用いたライソゾーム病神経変性に対する新規分子標的療法の開発

遺伝性ライソゾーム病であるGM1-ガングリオシドーシスモデルマウス脳組織を用いたマイクロアレイ解析を行い、正常マウス脳に比べ、脳病変に伴い発現の変動が見られた遺伝子群の同定を行った。結果、蛋白質分解系や炎症系などの遺伝子機能パスウェイと病態との関連性が示された。また、これらの分子は将来的な分子標的療法の開発へ繋がるものを考えた。GM1-ガングリオシドーシスは遺伝性ライソゾーム病に含まれる脂質代謝異常症で、ライソゾーム加水分解酵素β-ガラクトシダーゼの遺伝的欠損により基質であるGM1-ガングリオシドが神経細胞内に蓄積し、神経障害を引き起こす。これまで、モデルマウスおよび患者細胞を用いた解析で、オートファジーの異常、または神経細胞膜機能異常が神経変性に関連することを明らかにして来たが、その他の基質蓄積から神経細胞障害に至る分子機構は明らかでない。また、この疾患の脳障害に対する新規治療法としてケミカルシャペロン療法の開発を行って来た。本研究課題では、β-ガラクトシダーゼ欠損モデルマウス脳において神経症状の発症に伴い、または我々が開発したケミカルシャペロン投与により発現が変動する遺伝子群を網羅的に探索する目的で、マイクロアレイ解析を行った。結果、神経発症前の3ヶ月齢および神経症状発症後の10ヶ月齢マウス脳において、シグナル伝達、細胞内輸送、細胞死、細胞増殖、細胞周期に関連する遺伝子群の発現が有意に変動していることを見いだした。また、ケミカルシャペロン投与により発現が正常化した48遺伝子を同定した。現在、リアルタイムPCRによる発現解析を行う一方、これらの遺伝子群の関連性について、遺伝子機能パスウェイ解析を行っている。今後は、培養細胞系とモデルマウスを用い、GM1-ガングリオシドーシスの脳障害に関連する疾患機能パスウェイを明らかにすることで、新たな分子療法の開発のための標的分子の探索を行う。GM1-ガングリオシドーシスは小児期に重篤な神経症状を示す遺伝性ライソゾーム病の一つで、ライソゾーム加水分解酵素β-ガラクトシダーゼの遺伝子的欠損により、GM1-ガングリオシドなどの基質の蓄積を引き起こす。現在まで、私達が開発しているケミカルシャペロン療法を除き、中枢神経障害に対する根本的な治療法はない。また、神経細胞内の基質の蓄積が細胞障害の引き金になっているのは間違いないが、その詳細な分子機構は不明である。本研究課題では、乳児型GM1-ガングリオシドーシスモデルであるβ-ガラクトシダーゼ遺伝子欠損マウスを用い、脳組織の遺伝子発現変動をマイクロアレイ発現解析により検討を行った。また、パスウェイ解析を行った結果、シグナル伝達、細胞内輸送、細胞死、炎症反応や蛋白質分解系などの機能パスウェイに関連する遺伝子の発現変動を認めた。このうち蛋白質分解系について蛋白質発現解析を行った。siRNAでβ-ガラクトシダーゼ遺伝子ノックダウンした培養神経芽細胞腫細胞由来Triton不溶性膜画分において、ユビキチン化蛋白質およびユビキチン結合蛋白質p62の発現が正常マウスに比べ有意に上昇していた。また、神経症状発症後の9ヶ月齢のモデルマウス脳組織においても、神経細胞内GM1蓄積小胞にp62とユビキチン化蛋白質の蓄積を認めた。この結果はGM1-ガングリオシドーシスマウス神経細胞内の基質蓄積により二次的にユビキチン化蛋白質の分解異常が引き起こされていることを示唆する。今後、細胞内に蓄積するユビキチン化基質蛋白質をプロテオームなどの手法により同定し、また熱ショック蛋白質などの発現によるプロテアソーム分解の活性化の蓄積と細胞障害に及ぼす影響を検討することで、神経変成との関連を明らかにし、治療法の標的としての有効性を検討する。GM1-ガングリオシドーシスは小児期に重篤な中枢神経症状を示す遺伝性ライソゾーム病の一つで、ライソゾーム加水分解酵素β-ガラクトシダーゼの遺伝子的欠損により、GM1-ガングリオシドなどの基質の蓄積を引き起こす。将来な分子病態は不明である。神経細胞内の基質蓄積から細胞障害に至る分子機構を解明することは、新規分子標的療法に繋がると考えている。本研究課題では、マイクロアレイ発現解析を用い、網羅的な遺伝子発現の変動をとらえ、さらに神経細胞機能障害に関わる重要なシグナル異常を明らかにすることと目的とする。乳児型GM1-ガングリオシドーシスモデルであるβ-ガラクトシダーゼ遺伝子欠損マウス脳組織において、蛋白質分解系に関わる複数の遺伝子発現異常を同定した。また、シャペロン療法により残存酵素活性の上昇したモデルマウス脳では、オートファジー関連蛋白質LC3、p62またはユビキチン化蛋白質の発現が有意に抑制されたことから、これらの異常が神経細胞障害と深く関わる可能性を示唆した。さらに、ミトコンドリア機能および炎症反応に関わる遺伝子群の発現変動を同定し、これらの遺伝子群の機能的関連性をパスウェイ解析により、神経変成に関連性のある機能パスウェイを同定した。今後は、それぞれの機能パスウェイの重要分子を標的とし、培養細胞およびモデルマウスを用いた治療実験を進めることで、将来的な新規分子治療法開発につながると考えている。
海生菌類の分子系統

1.Corollospora project:地中海エジプト沿岸から分離されたCorollospora属菌種のうち、Corollospora属2種、その無性世代Varicosporina属1種が新種であることが明らかになったので、Mycoscience誌に論文発表した。2.Cirrenalia project:日本とエジプトから分離収集された4種のCirrenalia様菌種を収集し、他5種のCirrenalia菌種と共に、LSUおよびSSU rDNA領域の塩基配列を決定した。1種のみ陸生種で残りは海生種である。その系統解析の結果、Cirrenalia属はDothideomycetes綱とSordariomycetes綱の両方の系統を含んでおり多系的集合であることが明らかになった。3.Annulatascus project:エジプトの水環境から分離されたAnnulatascus属様菌種LSUおよびSSU rDNA領域の塩基配列を決定した。その位置と形態学的特徴は本菌がAnnulatascaceae科に属することを示したため、新種として論文投稿準備中である。4.深海堆積物からの真菌類:深海堆積物から分離した菌類の一部はDNA配列と形態から新規性の高いものであった。これらは深海固有種であると考えられ、現在その特徴を調べている。分離した菌類のほとんどはMicroascaceae科とTrichocomaceae科に属していた。多くは生理活性物質生産菌であり皮膚糸状菌である。これは深海において得られる炭素源は多くが動物由来であるからと考えられる。うち2種の真菌は海生菌Halosphaeriaceae科であった。これは海洋固有種を深海堆積物から分離した初の報告である。初年度として、1)海生菌類の凍結保存、2)分離株との比較のための基準株の収集と保存、3)分離株および基準株からのDNA抽出、PCR、塩基配列決定(一部)、3)系統解析(一部)、を行った。Cirrenalia属菌種では基準株の収集に手間取ったため、Corollospora属についての解析を先に行った。エジプト沿岸マングローブ域から分離されたCorollospora属菌種は、予め行った形態観察からいくつかの新規系統を含むことが予想されたが、それらの26S rDNA部分塩基配列を決定し配列を比較したところ、基準株と大きく相違する配列(2%以上)を示したものが2株、さらに中間的な相違(1%未満)を示したものが複数株あった。中間的な相違を示したものについては基準株と共に、より進化速度の速いITS領域の配列を決定する予定である。Cirrenalia属分離株には形態・生態学的に見て3新種が含まれることが予想されている。現在のところ、そのうち1種の塩基配列を決定し、残りの2種については基準株と共に解析中である。さらに既知の16種を保存機関から収集した後、この属についての系統分類学的な解析を行う予定である。本年度はこれまでの2プロジェクトである(1)Cirrenalia属菌種の系統学的関係、(2)Corollospora属の新種と系統推定、に加えて(3)日本近海および深海における海生菌類の分布、ついての研究を開始した。(1)に関しては、比較のための基準種を収集し、エジプト沿岸株のLSU(26-28S)rDNAを決定したが、タイBIOTECのProfessor E.B. Gareth Jonesが同菌類の研究を行っており、さらに我々より多くのデータを収集していることがわかったため、データを送り共著として報告することになった。(2)についてはエジプト沿岸株に収集可能な基準種を加えて、LSU rDNAおよびITS-5.8S rDNA領域の塩基配列を決定した。これらは近縁種から子嚢の形状、子嚢胞子の縦横比が異なっており、さらに系統解析によるデータに基づいて、Corollospora属の新種C. anglusa sp. nov.とC. portsaidica sp. nov.また、C. anglusaのアナモルフとしてVaricosporina anglusa sp. nov.として結論した。(3)については鹿児島野間岬鯨骨域および相模湾初島沖メタン冷湧水域深海底泥より、いくつかの真菌を分離し、生活環の観察とLSU rDNA塩基配列の決定を行った。また神奈川県の海岸数ケ所において流木のサンプリングを行い、新規のCorollospora菌種と見られる株を分離した。それらについて、LSU rDNAおよびITS-5.8S rDNA領域の塩基配列を決定した。

4.深海堆積物からの真菌類:深海堆積物から分離した菌類の一部はDNA配列と形態から新規性の高いものであった。これらは深海固有種であると考えられ、現在その特徴を調べている。分離した菌類のほとんどはMicroascaceae科とTrichocomaceae科に属していた。多くは生理活性物質生産菌であり皮膚糸状菌である。これは深海において得られる炭素源は多くが動物由来であるからと考えられる。うち2種の真菌は海生菌Halosphaeriaceae科であった。これは海洋固有種を深海堆積物から分離した初の報告である。