hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
配置制御された磁性粒子系の作製とその磁気特性評価

本研究では強磁性微粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察しながら電気伝導測定を行い、その基本特性を評価することを目的としている。昨年度までに確立した技術により、微粒子の伝導測定とTEM同時観察が可能となっている。具体的には、金属微粒子を形成したAu探針の先端に、TEM内で別のAu探針の先端を接触させ、探針間の伝導を測定することで、TEM観察しながらの金属微粒子の測定が可能である。そこで、本年度は絶縁体と金属微粒子からなる複合膜を数種類作製し、TEM内伝導測定を行った。Fe-SrF_2グラニュラー膜(総膜厚40nm)を用いた実験では、Au探針を軽く接触させ引き離していくことで、Au探針とグラニュラー膜の接触面積が小さくなり、測定対象となる微粒子の数を減らすことができることがわかった。また、測定対象となる微粒子の数を減らすことで、平均されてない個々の粒子の伝導特性を測定でき、室温において明瞭なクーロンプロッケード現象が発現した。MgO(3nm)-Fe(1nm)-MgO(3nm)の順に成膜した試料による測定では、単一のFe微粒子(3nm)から構成される2重トンネル接合をTEM観察しながらの伝導測定に成功した。TEM観察により、伝導測定を行った瞬間の、2重トンネル接合の構造を明確にできた。また、Au探針の接触状態を変えることで、一方のトンネル接合の障壁厚さを変えることができ、この構造の変化にともなう伝導特性の変化を同時に評価することができた。2重トンネル接合において、障壁厚さが対称のときはクーロンプロッケードが現れ、非対称にするとクーロンステアケースが発現することを実験的に確認できた。以上の結果はTEM観察しながら伝導測定をすることにより得られた知見であり、本研究で行ったTEM内伝導計測法が、ナノ微粒子の配置と伝導特性との関係を評価するのに有効であることが確認できた。本研究では配置制御された強磁性微粒子を作製し、微粒子間の電気伝導等の基本特性を評価することを目的とした。本年度は微粒子形成に必要であるTEMホールダの作製と探針を効率よく作製することを目的とし、以下の2つの研究を行った。1.微粒子形成用TEMホールダは、状況に応じ改良でき汎用性を持たせるために自作した。探針は電極、微粒子形成用に二本搭載でき、探針基板間へのパルス電圧印加が可能となった。粗動機構は三軸駆動が可能となり、駆動範囲が10mm、0.2mm、0.2mmであった。微動機構はチューブ型ピエゾ素子により行い、駆動範囲は3μm、40μm、40μmあり、nm精度での駆動が可能となった。粗動機構による機械的な遊びや、ドリフトがあるものの、基本的には任意の基板位置へのアプローチが実現できた。2.探針はイオンシャドー法(探針材にマスク材を付着しスパッタする)により作製した。効率良く探針を作製するために、イオンシャドー法により得られる針形状について調べた。その結果、探針の長さはイオンビーム入射角度が4050°での探針材のスパッタ速度に、開き角については6080°でのスパッタ速度に依存することがわかった。このことを、応用物理学会、精密工学会にて口頭発表した。今後は上述の探針とTEMホールダを使用し、微粒子形成プロセスの確立、そして微粒子間の電気伝導測定等を行う予定である。本研究では強磁性微粒子の電気伝導等の基本特性を評価することを目的としている。そこで、本年度は数個からなる強磁性微粒子の伝導パスを形成し、これらの電気伝導測定とTEMによるその場観察を行った。1.数個からなる強磁性微粒子の伝導パスの形成まず、Au探針にFe-SrF_2グラニュラー膜を数十nm蒸着した。Fe粒子サイズは約3nmであった。このAu/Fe-SrF_2針の先端に、昨年度自作したTEMホールダを用い、別のAu探針の先端をピエゾ素子により接触させ、電気伝導測定を行った。これにより膜厚、接触場所・面積等の条件を変えることで、伝導に関係するFe微粒子の数を制御することができた。2.伝導測定とその場観察電気伝導測定の結果、接触面積が700nm^2のとき、しきい値電圧0.4Vのクーロンブロッケイドが観測できた。このときのFe微粒子の数は10個程度である。また、膜厚10nmのグラニュラー膜を用いた実験では個々の粒子を識別することができ、単一粒子の伝導測定も可能である。このことを物理学会及びE-MRS 2004 SpringMeetingで口頭発表する予定である。また、このTEMホールダを用いTEM電子ビームの揺らぎを検知することが可能であることがわかった。

Fe-SrF_2グラニュラー膜(総膜厚40nm)を用いた実験では、Au探針を軽く接触させ引き離していくことで、Au探針とグラニュラー膜の接触面積が小さくなり、測定対象となる微粒子の数を減らすことができることがわかった。また、測定対象となる微粒子の数を減らすことで、平均されてない個々の粒子の伝導特性を測定でき、室温において明瞭なクーロンプロッケード現象が発現した。MgO(3nm)-Fe(1nm)-MgO(3nm)の順に成膜した試料による測定では、単一のFe微粒子(3nm)から構成される2重トンネル接合をTEM観察しながらの伝導測定に成功した。TEM観察により、伝導測定を行った瞬間の、2重トンネル接合の構造を明確にできた。また、Au探針の接触状態を変えることで、一方のトンネル接合の障壁厚さを変えることができ、この構造の変化にともなう伝導特性の変化を同時に評価することができた。2重トンネル接合において、障壁厚さが対称のときはクーロンプロッケードが現れ、非対称にするとクーロンステアケースが発現することを実験的に確認できた。以上の結果はTEM観察しながら伝導測定をすることにより得られた知見であり、本研究で行ったTEM内伝導計測法が、ナノ微粒子の配置と伝導特性との関係を評価するのに有効であることが確認できた。
教師なし手法に基づく多言語形態素解析に関する研究

与えられた文書に対して、目的に応じて文書内の単語単位を同定し、その範疇を定める処理は言語処理の要素技術である。たとえば、形態素解析の他、文書内の異言語部分を同定する処理などがある。本研究では、境界・範疇を同定する教師無し手法を考案する。三つの成果が得られた。第一に、文書内に埋め込まれた異言語部分を圧縮を用いて判定する方法を考案し、実用レベルにあることを示した。第二に、編集距離をBayes手法により拡張し、同じ意味を表す部分に対訳corpusを切り分ける方法を工夫した。第三に、最小オートマトンを用いて文のパターンを解析する手法を考案し、単位の切れ目と範疇を同定するための大規模な検証を行った。研究代表者が平成25年1月に双生児を出産した関係で、萌芽研究の研究期間を1年間延長した。4月に復帰後、2名の新生児の育児を行いながらの1年間となったが、予定どおり、基本とする手法の試作と検証を行った。具体的には、代表者が以前に行ったHarrisの手法に基づく文分割手法を拡張し、一部を汎化したパターン形式を抽出する事を行った。たとえば、日付けであれば、『X年X月X日X曜日』などのパターンがあるが、これは、汎化したXのスロットも含めるとまとまったひとまとまりの文字列として、同じように文書内に繰り返される。パターン中の汎化された部分に当てはまる語句は、同じ範疇の語群であるから、パターン抽出は、形態素解析を行っている事に相当し、また実は文の構造も同時に解析することにつながっている。この考え方には、昨今のコーパス言語学の知見が生かされており、たとえば、COLINS COBUILD英語辞書は、英語の構造をパターン文法にに基づいて記述するものである。ツイッター上では、テンプレートを用いた構造的な文書が連続的に配信される事が多い。たとえば、イベントホールのツイッターは、いつどのようなイベントが行われるのかを配信するなどであり、これはパターンの形式をとる。これに着目し、作成したプロトタイプを用いて、ツイッターからパターンを自動抽出する事を試みた。さらに、研究期間初年度に最小記述長原理(Minimum discription length原理)を用いた文書の分割を行い、国際会議にて発表したが、同じ原理をパターンの精選にも適用し、効果を確認した。手法の性能を100程度のツイート文書群に適用して確かめ、問題点を洗い出した。論文などの具体的な成果としては、今後となる。まとめると、今年度は、パターン抽出の形で、教師なし形態素解析を捉え直し、本研究の基盤となるアイデアを得た。昨今のインターネットなど電子文書は、複数の異なる言語が混じって記載されていることがある。このように言語が混交する文書を、言語ごとの単位に分割する研究を行った。つまり、英語やフランス語など言語を範疇と捉え、テキストを範疇の単位ごと分割し、範疇としての言語を判定する。これを行うには、文書に対して、分割の境界の判定と、各部分の言語の判定を行う必要がある。具体的な方法としては、情報理論におけるMinimum Description Length (MDL)を用い、200を超える言語に対して、境界と言語の判定を高性能に行う事に成功した。その成果は自然言語処理・計算言語学分野の最難関国際会議のAnnual Conference for Computational Linguistics (ACL) 2012にて査読を経てfull paperとして採録となり発表を行った。その後、代表者が出産につき研究を一時中断した。言語に汎用な、教師なし手法に基づく形態素解析の実現を目指している。ここでいう形態素解析とは、与えられた文書に対して、単語などの境界を得ることと、単位の範疇を求めることの二つを行うことをいう。去年まではそのプロトタイプとして言語学者Harrisの仮説に基づくアドホックな手法を吟味していた。単語の境界が大方抽出可能であることは事前研究により明らかであったが、範疇をどのように捉えるかが難しかった。平成26年度は、Binary Decision Diagram(以下BDD)を用いて頻出部分に対して形態素解析を行う方法を模索し、プロトタイプを実装した。単語境界を得る際には、文章群からTrie構造などを構築し、複数のサンプルに共通する部分を抽出する。ところがTrie構造など既存のデータ構造では、共通するprefix部分のみを共有し、一旦分岐したのちはたとえ共通可能な部分があっても木を共有することはない。一方、BDDは、一旦共通部分がなくなり分岐したのちも、再び共通する部分については構造を共有する。たとえば、英語表現でregard A as Bという決まり文句があるが、Aの部分はさまざまな英単語が来うるため、共有単語のasを抽出するのが難しかった。この点、BDDを用いると、A,Bをワイルドカード部とし、そのあとにasが頻出するパターンを得ることができる。大規模な実験を行うため、2014年度に高速マシンを研究室に導入し、性能の検証を行った。英語でBDD抽出モジュールを実装し、性能を調べた。例文数が十分にあれば、およそ9割の性能で適切なパターンを抽出することができた。また、範疇も、ワイルドカード部を埋める語群を範疇と捉えることができる。今後は、過去のアドホックな手法、ならびに平成27年度に実現する手法と比較し、実用ソフトウエアとして発信する。最終年度はSequenceBDDを用いて、同一の穴あきパターン構造を共有する文章群から、そのパターンを抽出することができないかを集中的に模索した。穴あきパターンを得ることは、文章中の意味まとまりの切れ目を得て、また、穴あき部分に該当する語群を同一範疇として抽出することに相当する。

ある系列集合を表現するオートマトンには複数考えられるが、中でもSequenceBDDは冗長な構造を可能な限り縮退させて表現することができる。ある系列集合を表現するオートマトンの中で、可能な限り小さなオートマトンを最小オートマトン(minimal automaton)という。SequenceBDDは最小オートマトンと等価なデータ構造で、しかも最小オートマトンよりもさらに小さな表現を実装可能である。文集合が与えられた時に、SequenceBDDを作成し、その中の頻度の高い構造部分をパターンとして抽出するプロトタイプを作成した。この構造部分がパターンとなっているかどうかの性能を調べた。実験は大規模なものを2種類行った。第一は、既存研究に沿って格フレームを抽出する問題、第二は、ワイルドカードを持つパターンを形成する英語動詞をOxford辞書から900以上集め、そのパターンを抽出する問題である。その結果、高い精度でパターンを正しく取り出せることが判明した。本手法は、教師無し手法であるにもかかわらず、その精度は、教師有り機械学習手法を利用して構築されている構文解析器を用いる場合に劣らない。一方で、パターンを抽出するには、大量の文例が必要となる課題もあることがわかった。検索の用語でいうならば、Precisionは高いが、Recallは低い手法となっている。研究期間中に間に合わなかったが、世界第一線の国際会議に現在投稿中で、採録の場合夏に発表予定である。また2016年4月現在、特許申請を準備している。与えられた文書に対して、目的に応じて文書内の単語単位を同定し、その範疇を定める処理は言語処理の要素技術である。たとえば、形態素解析の他、文書内の異言語部分を同定する処理などがある。本研究では、境界・範疇を同定する教師無し手法を考案する。三つの成果が得られた。第一に、文書内に埋め込まれた異言語部分を圧縮を用いて判定する方法を考案し、実用レベルにあることを示した。第二に、編集距離をBayes手法により拡張し、同じ意味を表す部分に対訳corpusを切り分ける方法を工夫した。第三に、最小オートマトンを用いて文のパターンを解析する手法を考案し、単位の切れ目と範疇を同定するための大規模な検証を行った。研究目標の中には、1.解析手法の考案2.汎用のソフトウエアの構築3.論文発表の3つが含まれている。このうち、1と2については、最終年度を前にして、順調である。1の解析手法については、アドホックな手法、BDDに基づく手法、ならびに今後の欄で述べるBayes推定に基づく手法の3つが考案され、また、2についても手法それぞれについてプロトタイプがあり、ソフトウエアとして構築する道すじが見えている段階である。このため、研究目標は順調に達成されつつある。
希土類カルコゲナイド二元硫化物の創製と熱電変換特性

昨年度まで、La2S3焼結体は、常温付近で大きなゼーベック係数(S)を有することを見出し、さらに、Pdを添加した焼結体は電気抵抗率(ρ)が減少し、パワーファクター(P=S2/ρ)も増加することを明らかにした。そこで、本年度は、ゼーベック係数やパワーファクターの増加と組成との関係を明らかにする目的で、合成粉末中の不純物濃度、各種金属添加による影響および焼結条件等の因子の影響について検討した。合成した低酸素濃度の三二硫化ランタン焼結体と市販されている高酸素濃度の三二硫化ランタン焼結体を用いて、酸素による不純物濃度の影響について調べた結果、低酸素濃度の三二硫化ランタン焼結体では、1773Kではβ相、γ混合相、1973Kではγ単相が認められたが、高酸素の三二硫化ランタン焼結体では、1773Kではβ相、1973Kでもβ相の残存が確認された。これらの焼結体のパワーファクターは、絶縁的な挙動を示したβ相に対して、γ相の生成と共に電気抵抗率が減少し、γ単相では1.32×10-4W・m-1・K-2まで増加した。次に、市販の高酸素濃度の三二硫化ランタン焼結体を用いて、各種金属添加剤の焼結体相組成の効果について調べた結果、1773Kでβ相、γ相の混合相が生成し、金属Ti添加量を増大させると、γのX線回折強度が増大し、8mass%以上ではβ相が消失し、γ相とLaS硫化物が生成した。これらの熱電変換特性は、Ti添加量の増大とともにゼーベック係数が増大し、電気抵抗率が減少し、8mass%Ti添加におけるパワーファクターは2.2×10-4W・m-1・K-2まで増加した。また、8mass%Ti添加してホットプレス焼結を行った場合、LaS硫化物の生成量の増加と、電気抵抗率の減少によりパワーファクターが3.4×10-4W・m-1・K-2まで増加した。これは電気伝導性に優れた金属結合を有するLaS硫化物が生成したためと推定した。更に、市販の高酸素濃度の三二硫化ランタン焼結体を用いて、冷間圧延時の加圧力を変化させ、圧粉体の圧力の効果を調べた結果、加圧力の増加にしたがって、電気抵抗率が減少した。特に、熱電変換特性の温度依存性から高温ほどパワーファクターが増大し、673Kの高温におけるパワーファクターは1.6×10-4W・m-1・K-2に達した。したがって、三二硫化物焼結体は高温用熱電変換材料として有用であることを確認した。さらに、本年度はLa2S3の合成の他に、各種希土類硫化物の合成を行い、Eu2S3およびY2S3硫化物の合成を行い、その熱電変換特性についても調査し、名種学会で公表した。

さらに、本年度はLa2S3の合成の他に、各種希土類硫化物の合成を行い、Eu2S3およびY2S3硫化物の合成を行い、その熱電変換特性についても調査し、名種学会で公表した。ランタノイド二元系硫化物においては、硫黄の価数は常に2価であるが、ランタノイド元素(以下Ln)は最外殻軌道に4個の電子を供給できる。そのため、これらの原子の間にはLnS、Ln_2S_3、Ln_5S_7、Ln_3S_4、LnS_2組成の二元系硫化物が形成される。これらの中には、高清浄金属溶解用耐火材料や溶融塩電解用電極材料として有望なCeSや、ゼーベック係数が大きいことから熱電材料として有望なLa_2S_3やCe_2S_3も含まれている。そこで、研究者らは、Ln_2S_3の熱電材料としての研究、また、比較的安全なCS_2ガスを用いたLn_2S_3単相の合成法の実験を行った。従来の研究では、La_2S_3粉末はH_2Sガスを用いた還元硫化反応により合成されていたが、本研究では、La_2O_3の硫化にCS_2ガスを用いた。CS_2はH_2Sより毒性が強くないために取り扱いが比較的容易で、硫化温度の低下と反応速度の促進が期待された。最初にLa_2S_3の反応率を反応生成物の質量変化とX線回折結果から求め、反応速度に及ぼす還元硫化温度、還元硫化時間の影響を調べ、La_2S_3の生成反応過程を調べた。その結果、La_2S_3単相は温度の上昇とともにα相、β相、γ相と変態し、β相とγ相との混合相粉末が驚異的なゼーベック係数を有することが分った。また、合成したLa_2S_3粉末のホットプレス焼結、さらにはLa_2S_3焼結体のゼーベック係数などの測定を行った結果、従来の化合物と比べて非常に大きいゼーベック係数を有することを見い出した。今後、続いてランタノイド系二元系硫化物の優れた機能やその機能が発現する原因、さらには薄膜の合成法や常圧焼結法についても研究を進める予定である。これまで、La2S3焼結体は、常温付近で大きなゼーベック係数(S)を有することを見い出し、さらに、Pdを添加した焼結体は電気抵抗率(ρ)が減少し、パワーファクター(P=S2/ρ)も増加することを明らかにした。そこで、本年度はゼーベック係数やパワーファクターの増加と組成との関係を明らかにする目的で、合成粉末中の不純物濃度、各種金属添加や焼結条件等の因子の影響を検討した。当研究室で硫化合成した低酸素のLa2S3焼結体と市販品の高酸素のLa2S3焼結体を用いて不純物濃度の効果を調べた結果、低酸素のLa2S3焼結体では、1773Kではβ、γ混合相、1973Kではγ単相が合成されるが、高酸素のLa2S3焼結体では、1773Kではβ単相、1973Kにおいてもβ相の残存が認められた。これら焼結体のパワーファクターは、絶縁体的な振る舞いを湿したβ単相に対して、γ相の生成と共に電気抵抗率が減少し、γ単相では1.32X 10-4W・m-1・K-2まで増加した。次ぎに、市販品の高酸素のLa2S3焼結体を用い、各種添加剤の焼結体相組成の効果について調べた所、Ti添加の場合、1773Kでβ、γ混合相が得られ、Ti添加量を増大させると、γ相のX線回折強度が増大し、8mass%以上ではβ相が消失し、γ相とLaS硫化物が生成した。これらの熱電特性は、Ti添加量の増大とともにゼーベック係数と電気抵抗率が減少し、8mass%Ti添加におけるパワーファクターは2.2X 10-4W・m-1・K-2に達した。また8mass%Ti添加してホットプレス焼結を行ったところ、LaSの生成量の増大と電気抵抗率の減少により3.4X 10-4W・m-1・K-2のパワーファクターが得られた。これは電気伝導性に優れた金属結合を有するLaSが生成したためと推定した。
雲過程による大気エアロゾルの変質機構の解明:霧を用いた観測的研究

本研究は、エアロゾルと霧の観測を通して、水蒸気凝結成長による大気エアロゾルの変質機構を解明することが目的である。3年間に及ぶ都市部(横浜市)及び山間部(丹沢大山)における観測データの解析から、以下の知見が得られた。1)これまで大気環境科学の分野においてあまり注目されていなかった粒径10μm以上のエアロゾルが、都市部、山間部いずれにおいても比較的高い濃度で存在している。2)その主成分は海塩や土壌成分だけでなく硝酸塩を豊富に含んでおり、これが硝酸塩の乾性沈着量に大きな影響を及ぼしている。3)丹沢大山では、初夏から初秋にかけて霧が高い頻度で発生する。霧水中には硝酸イオンが高い濃度で含まれており、硝酸ガスの取り込みに起因すると考えられる。粒径10μm以上のエアロゾルは霧発生頻度の高い夏季にエアロゾル全体に占める質量比が増大する。特に硝酸塩の含まれる割合が明瞭に増大する。これは霧過程によるエアロゾルの成長によるものと考えられる。4)都市部では、粒径10μm以上のエアロゾルの質量比に明瞭な季節依存性は確認されなかったが、風速が高いときに増大する傾向が得られた。これは観測点が海に近いため、海塩粒子の発生量が粒径10μm以上のエアロゾルの質量に影響を及ぼしているためと考えられる。このように、霧の発生とその後の蒸発によるエアロゾルの再生といった一連の霧過程により、エアロゾルが吸湿成長し、その結果粒径10μm以上のエアロゾルの濃度が増大し、これが硝酸塩の沈着量を増大していることが示された。霧がほとんど発生しない都市部においても、海塩粒子濃度が高い大気環境においては、粒径10μm以上のエアロゾルの濃度増大と、硝酸塩沈着量の増大が確認された。本年度は、大気エアロゾル及び霧粒子の数密度粒径分布の測定方法の確立と、温度コントロールによる大気エアロゾルの化学組成の変化の把握、及び観測地点である丹沢大山の大気質の把握を目指して研究を進めてきた。まず、数密度粒径分布の測定方法の確立に関しては、大気エアロゾル及び霧粒子の粒径範囲を計測できる2台のパーティクルカウンターを購入し、予備的な観測を行なった。温度コントロールによる大気エアロゾルの化学組成の変化に関しては、予備的なフィールド実験として、フィルター或いはインパクター上に採取されたエアロゾル試料を段階的に加熱処理することによる化学組成の変化に関するデータを得ることができた。この実験から、100°Cで硝酸アンモニウム粒子、塩化アンモニウム粒子が、400°Cで硫酸アンモニウム粒子が除去されること、また有機炭素成分は全量か水溶性画分か、粗大粒子か微小粒子か、更には人為起源エアロゾルの影響の大小によって揮発の温度依存性が異なっていることがわかった。これらの知見から、パーティクルカウンターによるエアロゾル及び霧粒子の連続観測の際に、ラインを加熱処理することによる数密度粒径分布の変化から、化学成分組成やその履歴に関する情報をある程度読み取ることが可能となった。丹沢大山の大気質の把握では、観測点で霧粒子や大気エアロゾルの化学組成、気象因子の観測を行なった。この観測から、霧粒子中の化学組成が、霧底高度や風向(山風か谷風か)に強く依存していることが明らかとなった。これは、霧過程によるエアロゾルの変質を議論する際、霧底高度や山谷風システムの消長が重要であることを意味している。本研究は、霧の観測を通して、水蒸気凝結成長による大気エアロゾルの変質機構を解明することが目的であるが、都市域において頻発する靄が、霧と似た微物理的構造(たとえば粒径分布など)を有していることが観測から明らかとなったため、本年度は、都市域において靄発生時及び消滅後の大気エアロゾルの粒径分布を捉える観測に力を入れた。これは、都市域に位置する本学において観測が行なえることや、濃度レベルが高いため化学組成分析が容易であるといった利点に加え、霧に比して靄の観測例が国内外において極めて少ないためである。観測の結果、これまで大気環境科学の分野においてあまり注目されていなかった粒径10μm以上のエアロゾルが比較的高い濃度で存在していること、その個数濃度に日変化があり日中高濃度となる傾向があること、その主成分が海塩や土壌成分だけでなく硝酸塩を豊富に含んでおり、これが硝酸塩の乾性沈着量に大きな影響を及ぼしていることなどが明らかとなった。粒径10μm以上のエアロゾルは吸湿しているケースが多く、これは酸化マグネシウム薄膜を用いた観測からも明らかである。また、水蒸気凝結により粒子自体が希薄になっているわけではなく、化学成分を高い濃度で含んでいることもわかった。これは水蒸気凝結に伴い酸性ガスなどの水溶性ガス成分が取り込まれたためと予測され、これはエアロゾルの水蒸気吸収特性にも大きな影響を及ぼし、粒子成長を加速させる可能性も考えられる。一方、丹沢大山における霧の観測も並行して行い、霧の化学組成とこの支配要因についてのデータも蓄積してきた。霧が多発する大山においても粒径10μm以上のエアロゾルは都市域と同じ濃度レベルで存在しており、その生成には相対湿度だけでなく、水溶性成分の取り込みが重要であることが予測される。

1)これまで大気環境科学の分野においてあまり注目されていなかった粒径10μm以上のエアロゾルが、都市部、山間部いずれにおいても比較的高い濃度で存在している。2)その主成分は海塩や土壌成分だけでなく硝酸塩を豊富に含んでおり、これが硝酸塩の乾性沈着量に大きな影響を及ぼしている。3)丹沢大山では、初夏から初秋にかけて霧が高い頻度で発生する。霧水中には硝酸イオンが高い濃度で含まれており、硝酸ガスの取り込みに起因すると考えられる。粒径10μm以上のエアロゾルは霧発生頻度の高い夏季にエアロゾル全体に占める質量比が増大する。特に硝酸塩の含まれる割合が明瞭に増大する。これは霧過程によるエアロゾルの成長によるものと考えられる。4)都市部では、粒径10μm以上のエアロゾルの質量比に明瞭な季節依存性は確認されなかったが、風速が高いときに増大する傾向が得られた。これは観測点が海に近いため、海塩粒子の発生量が粒径10μm以上のエアロゾルの質量に影響を及ぼしているためと考えられる。このように、霧の発生とその後の蒸発によるエアロゾルの再生といった一連の霧過程により、エアロゾルが吸湿成長し、その結果粒径10μm以上のエアロゾルの濃度が増大し、これが硝酸塩の沈着量を増大していることが示された。霧がほとんど発生しない都市部においても、海塩粒子濃度が高い大気環境においては、粒径10μm以上のエアロゾルの濃度増大と、硝酸塩沈着量の増大が確認された。
森林の生物多様性に寄与する大型哺乳類による樹木種子の長距離散布の解明

大型哺乳類、とくにツキノワグマは採取した種子の10%以上を種子源から2 km以上離れた場所に散布していた。ニホンザルはそれに準じた散布距離を示した。一方、鳥類による散布距離は母樹から300 m以内の範囲に留まっていた。また、ツキノワグマによる散布には垂直的な方向性があり、カスミザクラの種子は標高の高い方に偏って散布されていることが明らかになった。一方、ヤマザクラ・カスミザクラ・ウワミズザクラの集団遺伝構造をツキノワグマの在・不在で比較すると大きな差は見られず、ツキノワグマ等の大型哺乳類による種子の長距離散布が地域個体群の遺伝構造に及ぼす影響は限定的であることが明らかになった。貯蔵された過去の糞サンプル(ツキノワグマ、ニホンザル、テン、タヌキ等)約50個から、カスミザクラの種子を抽出し、そのうちの150個を後述の分析に供した。また、奥多摩の標高550、790、1100、1318mにおいてカスミザクラ結実木から採集していた種子を用いて、標高と酸素同位体比の関係を分析した結果、有効な検量線が得られた。この検量線を用いて糞サンプルから抽出したカスミザクラ種子のツキノワグマとテンによる散布距離を比較した結果、両動物ともに標高差で平均300400mの種子散布を行なっていると推定された。これにより、哺乳類による種子散布距離は鳥類よりも長いことが示された。モモやオウトウで開発されているSSRマーカーが本研究の対象種であるカスミザクラとウワミズザクラで利用可能であるか検討した結果、カスミザクラについて最適なSSRマーカー14座を決定し、ウワミズザクラについては利用できそうなSSRマーカー30座を確認した。糞塊から取り出した両種の種子の種皮や内果皮を用いてDNA抽出を試みたところ、内果皮から良質なDNAを抽出できることがわかった。以上の方法を用いて両種のテストサンプルの種子と成葉のジェノタイピングを行った結果、散布種子の母樹の判定に成功した。カスミザクラとウワミズザクラの散布種子の量については、ツキノワグマとニホンザルの分布する足尾山塊では哺乳類による散布種子の7585%がこの2種類の動物によって、それらが分布しない北茨城では100%がテンとタヌキによって散布されていた。以上のように、本年度までの研究によって、カスミザクラとウワミズザクラの遺伝子流動の解析のベースとなるSSRマーカーの開発がほぼ完了したとともに、これらの樹種の種子散布に関わる各種動物の特徴(散布距離、散布量)を把握することができた。ツキノワグマ、ニホンザル、テンの糞に含まれるカスミザクラ種子のジェノタイピングを行なった結果、1糞あたりの散布種子の母樹数はテンで2.1母樹、ツキノワグマとニホンザルで2.93.4母樹と推定され、大型の哺乳類ほど多数の母樹の種子を散布していることが示された。また、ツキノワグマの一回のカスミザクラ種子採取数は平均7218個と推定され、ニホンザル(一回の種子採取84個)と比べると80倍以上の種子を一度に散布していることが示された。カスミザクラ1母樹あたりでみると、ツキノワグマが種子をもっとも多く散布し、その数は鳥類の2倍以上であった。ツキノワグマによって散布される種子のうち、50%が散布される範囲は約400m以内と推定され、鳥類(約130m以内)のほぼ3倍に相当していた。さらに、酸素同位体分析による分析の結果、ツキノワグマはカスミザクラの種子を平均標高差307m上方に散布していると推定された(テンは平均標高差193m上方)。以上のように、大型哺乳類は種子散布能力が距離・量の両面において高いだけではなく、気温が上昇傾向にある気候変動下では、気候的により適した場所に種子を運ぶ傾向のあるという、興味深い結果も示唆された。その一方で、サクラ属8集団の遺伝構造を核SSR12座によって解析した結果では、大型哺乳類の分布する地域で空間的に強い遺伝構造が検出された。これは予想に反した結果であり、花粉による遺伝子流動や調査地の景観構造を考慮しても十分な説明の難しい現象であった。とはいえ全体としては、大型哺乳類は種子散布を通じて、特に気候変動下で樹木個体群の維持と生物多様性の維持に貢献する役割を担っている可能性が高いと考えられた。今年度までに、大型哺乳類の長距離種子散布の実態が計画通りに明らかになり、空間遺伝構造の違いの解明もほぼ終了した。以上のことから、研究はおおむね順調に進捗していると判断する。大型・中型哺乳類の生息する足尾での各種動物(ツキノワグマ、テン、ニホンザル)、及びそれらが100年以上不在となっている北茨城での鳥類によるサクラ類の散布距離を推定した結果、ツキノワグマ>サル>テン>鳥類の順であった。このように大型哺乳類の長距離種子散布者としての機能が明らかとなり、仮説が支持される結果となった。具体的には各動物に摂取されたカスミザクラ及びウワミズザクラ種子のうち、種子源から100 m以上離れた場所に散布された割合の推定値は、ツキノワグマで88.0%、ニホンザルで81.7%、テンでは78.9%だったのに対し、鳥類では66.8%であった。

一方、各調査地域における対象樹木の散布種子と成木集団のジェノタイピングをおこない空間遺伝構造を解析した結果、ツキノワグマの在・不在はヤマザクラ・カスミザクラ・ウワミズザクラ集団の遺伝構造に影響を及ぼしておらず、むしろクマが存在するサイトでは予想に反してウワミズザクラの空間遺伝構造が強まる傾向がみられた。これは、散布動物による遺伝子流動の空間スケールの差異だけではなく、花粉散布による遺伝的流動の効果も合わさった結果であると考えられる。前年度までの酸素同位体による分析ではカスミザクラ種子がツキノワグマによって標高の高い方向へ偏って散布されていることが明らかにされているが、この結果も含めて総合的に考察すると、樹木の遺伝的流動や遺伝的多様性に対する大型哺乳類による長距離種子散布の寄与は必ずしも大きくなく、むしろ気候変動の負の影響から逃れうる場所への樹木の移動・定着の面での貢献度が高い可能性が考えられる。大型哺乳類、とくにツキノワグマは採取した種子の10%以上を種子源から2 km以上離れた場所に散布していた。ニホンザルはそれに準じた散布距離を示した。一方、鳥類による散布距離は母樹から300 m以内の範囲に留まっていた。また、ツキノワグマによる散布には垂直的な方向性があり、カスミザクラの種子は標高の高い方に偏って散布されていることが明らかになった。一方、ヤマザクラ・カスミザクラ・ウワミズザクラの集団遺伝構造をツキノワグマの在・不在で比較すると大きな差は見られず、ツキノワグマ等の大型哺乳類による種子の長距離散布が地域個体群の遺伝構造に及ぼす影響は限定的であることが明らかになった。標高と酸素同位体比の関係を分析して有効な検量線が得られた等、計画通りに進捗し、インパクトファクターの高い学術誌に掲載されうる優れた成果が得られたと考えている。遺伝子流動の解析のベースとなるSSRマーカーの開発がほぼ完了し、種子散布に関わる各種動物の特徴(散布距離、散布量)も把握できたことから、順調に進捗していると判断する。次年度は最終年度にあたるので野外データの採取は補足的なものにとどめ、本研究課題の最終目的である、大型哺乳類による長距離散布がどのようなプロセスで空間遺伝構造に反映されるか、の解明を行なう。昨年度までの結果で大型哺乳類が分布する地域で、予想に反して強い空間遺伝構造が検出されたので、そのような現象が生じるプロセスを解明することで、これまでの常識をくつがえすような生態現象・理論を提示できる可能性があると考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。森林生態学カスミザクラという夏結実の樹種で成果を得たが、今後は以下の2点を検討する。第一に、今年度の傾向が調査年によらず同じ傾向となるのか、という点である。自然の樹木の結実は年変動する。種子生産量が今年度よりも多い年、あるいは極端に少ない年にはツキノワグマの行動が影響される可能性もあるため、今年度の結果の頑健性・普遍性を次年度以降の結果から評価する必要がある。第二に、ウワミズザクラ等、秋に結実する樹種で同じような傾向となるのか、あるいは異なった傾向になるのか、を調べなければならない。秋は夏よりも結実樹種が豊富であること、秋は果実資源量が時間とともに低標高に下がること、などカスミザクラの結実が起こる夏期とは異なる点があるため、種子を求める動物の行動パターンも変化し、種子散布パターンも変化する可能性がある。これについてはウワミズザクラだけではなく、他の秋結実樹種でも検討する必要があると考えている。以上2点に加え、サクラ類のSSRマーカーを確立し、遺伝学的な観点からの種子散布の影響の解明を進める予定である。
化学放射線療法前後の頸部リンパ流路の同定と ICGを用いた潜在転移リンパ節の探索

口腔癌N0症例における頸部リンパ流路を3D-CT lymphographyを用いることで同定し,センチネルリンパ節の術前マッピングを可能とした.さらに,インドシアニングリーン(ICG)を腫瘍周囲に注入し,近赤外蛍光と術野カラー画像を同時描出できるHyperEye Medical System(HEMS,瑞穂医科工業)を用いることで術中にセンチネルリンパ節を同定できたため,小切開による低侵襲なセンチネルリンパ節生検を確立することができた.本研究では口腔癌N0症例における超選択的動注化学放射線療法前後のセンチネルリンパ節へ流れるリンパ流の評価と3D-CT lymphography(CTL)によるセンチネルリンパ節(SLN)マッピングとインドシアニングリーン(ICG)を用いた小切開による新しいセンチネルリンパ節生検の開発を行った.舌癌N0症例2例に対して超選択的動注化学放射線療法前後の頸部リンパ流路の同定を64列マルチディテクターCTを用いてCTLを行った.2例ともに顎下リンパ節がSLNであり,治療後のCTLではSLNは治療効果により完全に消失し造影効果は得られず,他のリンパ節も濃染されなかった.そのため,経過観察中の後発転移高リスクリンパ節の同定はできなかった.次に,舌癌N0症例19例に対して術前に3D-CTLを行い,SLNの3次元的マッピングを行った.腫瘍周囲4か所にICG(5mg/ml)を0.51mlずつ注入し,その後蛍光画像とカラー画像が同時に描出できるHyperEye Medical Systemを用いてSLNの同定を行った.皮膚の皺線に沿った小切開からアプローチし,ICGの蛍光をガイドにセンチネルリンパ節生検(SLNB)を行った.全例でICGガイド下でのSLNBが可能であり,SLNは平均1.8個(13個)であった.顔面神経下顎縁枝の麻痺は認めなかった.19例中4例(21%)で病理組織学的にリンパ節転移が認められたので,頸部郭清術を施行した.郭清後の病理組織学的診断において1例ではさらなる2つの転移リンパ節を認めたが,他の3例では転移リンパ節を認めなかった.3D-CTLによる術前SLNマッピングとICGを用いたSLNBは口腔癌N0症例に対する低侵襲な治療として有用であると思われた.口腔癌N0症例における頸部リンパ流路を3D-CT lymphographyを用いることで同定し,センチネルリンパ節の術前マッピングを可能とした.さらに,インドシアニングリーン(ICG)を腫瘍周囲に注入し,近赤外蛍光と術野カラー画像を同時描出できるHyperEye Medical System(HEMS,瑞穂医科工業)を用いることで術中にセンチネルリンパ節を同定できたため,小切開による低侵襲なセンチネルリンパ節生検を確立することができた.口腔癌N0症例であっても2030%の後発頸部リンパ節転移が生じるため,近年色素法やRI法などを用いたセンチネルリンパ節生検が導入されてきた.色素法ではセンチネルリンパ節(SLN)の同定率が低く,RI法では放射線被爆と管理区域の問題により手術室での実施が困難といった問題点があった.そのため,これらの問題を解決するため,3D-CT lymphography(CTL)によるセンチネルリンパ節(SLN) mappingとインドシアニングリーン(ICG)を用いた小切開SLN biopsy(SLNB)を行った.対象は口腔癌N0症例8例であり,術前に3D-CTLを行い,SLNの3次元的mappingを行った.腫瘍周囲4か所にICG(5mg/ml)を0.51mlずつ注入し,その後皮膚上から蛍光画像とカラー画像が同時に描出できるHyperEye Medical Systemを用いてSLNの同定を行った.皮膚の皺線に沿った23cmの小切開からアプローチし,ICGの蛍光をガイドにSLNBを行った.全例でICGガイド下でのSLNBを行うことができた.顔面神経下顎縁枝の麻痺は認めなかった.8例中2例で病理組織学的にリンパ節転移が認められたので,頸部郭清術を施行した.郭清後の病理組織学的診断において1例ではさらなる転移リンパ節を認めなかったが,他の1例では2つの転移リンパ節を認めた.本研究はICGを用いたセンチネルリンパ節生検の確立と放射線化学療法前後のリンパ流路の同定の2つからなっているが,本年度はセンチネルリンパ節生検の新しい方法についてはある程度確立でき,症例を蓄積中である.しかし,放射線化学療法後のリンパ流路の同定に関しては,口腔進行癌が多く,適切な大きさ(T2)の舌癌で放射線化学療法の適応となる症例が少なく,現在症例の蓄積に関してやや遅れている.センチネルリンパ節生検に関してはこのまま症例を蓄積して研究を進める.放射線化学療法後のリンパ流路の同定に関しては,適応症例を広げて,症例を蓄積する.CTやリンパシンチ(SPECT-CT)の撮影費用,ICGや滅菌カバーなどの費用に研究費を使用する.また,成果報告のための学会旅費や英文校正代,論文別冊代などに使用する.
普遍Grassmann多様体のSympletic構造の研究

なるかたちのものを考える。MはL→α^<(μ)>_i(x_i)なるかたちの汎関数で生成される。基礎体を複素数からデルタ関数の微分多項式環にすることによりMの生成元をL→α_i(x_i)にとることができる。FεMにたいし▽Fをそのグラヂエントとする。F,GεMに対してポアソン括弧{,}をで定義する。これはMの生成元に関して一次式になる。このポアソン構造とは別にMの生成元に関して2次式のゲルファント-デイッキのポアソン構造が存在する。アドラ-とメルペッケは1次式のポアソン構造を2次の歪対称なテンソル積と考えそれにヴィラソロ代数をリ-微分のかたちで作用させることによりゲルファント-デイッキのポアソン構造を含むポアソン構造のヒエラルキーを得た。とくにLを2階の微分作用素とするとLはKdV方程式のラックス作用素となる。KPヒエラルキーで同様な方法で高次のポアソン構造を得ようと考えた。これにはつぎの障害がおこる。E_<-1>で高々-1階の擬微分作用素のなす代数とする。P_+及びP_-でD及びE_<-1>への射影とする。LEDに関してが成り立つ。しかし一般にLεEのとき(1)は成立しない。(1)の性質はアドラ-とメルペッケの構成法において重要な役割を演ずる。ここでR=P_+-P_-とおくとRはmodifiedclassical Yang-Baxter(MCYB)方程式をみたす。逆に無限次元リー代数gの上のMCYB方程式をみたす線型写像Rを考える。今回行った研究はこの古典r行列とコンパチブルでgの双対空間の上にポアソン構造のヒエラルキーを構成するようなヴィラソロ代数の一般化となる代数を決定することである。D,Eをそれぞれ微分、擬微分作用素環とする。Lをp階モニックな微分作用素とする。L=σ^p+α_<p-1>(x)σ^<p-1>+...+α_0(x)とおく。Lに関する汎関数全体のなす空間をMとする。FεMはなるかたちのものを考える。
固体表面の理論モデルの構築と触媒反応及び電極反応への応用

固体表面上でおこる触媒反応や電極反応の反応メカニズムの理解は工業的にも重要であり、そのメカニズム解明のために、分子軌道法などの量子化学計算も多く用いられている。現在、固体表面を理論的に取り扱うために用いられているクラスターモデルは、結果が用いるクラスターのサイズや形状に依存し問題となる。しかしその選択は計算機資源などの制限から決められており、適切なクラスターサイズや形状の決定に理論的な指針は無かった。これに対して前年度までの研究では、全系のエネルギーを局所的に分割するEnergy Density Analysis(EDA)を用いることによって、表面反応の局所性をエネルギー的に求め、モデルの妥当性を評価することに成功した。また、相互作用エネルギー分割法との組み合わせであるInteraction-EDA法の開発も行い、表面と吸着分子との相互作用の詳細な解析を可能にした。本年度の研究では、これらの手法を実際の触媒反応に適用し、そのメカニズム解明を目指した。Cu触媒によるCO_2からのメタノール合成反応はZn原子を添加することでその活性が上昇することが知られているが、その原因は明らかではなかった。今回、反応のエネルギーダイアグラムから、Cu表面の一部をZnに置換することによって中間体Dioxomethyleneが大きく安定化され、律速過程の活性化障壁を下げていることが示唆された。この効果は、Zn原子による表面からの電荷移動の促進に由来することが、Interaction-EEDAを用いて確認された。またこれらの効果の、Zn原子の数や置換する位置に対する依存性も評価することに成功した。固体表面上で起こる触媒反応や電極反応の反応メカニズムの理解は工業的にも重要であり、そのメカニズム解明のために、分子軌道法などの量子化学計算も多く用いられるようになってきた。現在、固体表面を理論的に取り扱う方法は、表面反応の局所性を仮定して、有限個の原子を切り出すクラスターモデルがよく用いられているが、実際に反応の局所性を評価することは不可能であり、どんな大きさ・形のクラスターを用いればよいのか指針は無かった。また、共有結合性結晶に用いられるCapped bond modelや、イオン性結晶に用いられるEmbedded cluster modelなどのモデル化が、どの程度有効に機能しているかも評価することが困難であった。今回、近年提案されたEnergy Density Analysis(EDA)を表面系に対して拡張及び適用を行うことで、吸着子と表面の相互作用がどこまで到達しているかを数値的に見積もり、さまざまなモデルの妥当性を評価することに成功した。特に、イオン性結晶に対しては、バルクを表現する外場のパラメータをEDAによって適切に決めることに成功した。また、表面-吸着子間の相互作用を適切に表現可能なモデルの構築には、どのような相互作用が結晶中のどの領域まで及ぶかを知ることが不可欠である。そこで、古くから提案されている相互作用エネルギーの分割法であるKitaura-Morokuma法などとEDAを組み合わせることにより、相互作用エネルギーコンポーネントを局所領域に分割する手法(Interaction-EDA)を開発し、さまざまな系への適用を行った。Si(100)表面に対するCO分子吸着にInteraction-EDAを適用した結果、反発的相互作用である静電相互作用のほとんどは、C原子と吸着サイトのSi原子のみに由来することがわかった。また、吸着子から表面へのCharge transfer相互作用は、σ-donationによりC原子が不安定化、1、2層目のSi原子を安定化させることがわかった。
代謝ネットワークを通して可能にする微生物生態系の機能評価とデザイン：理論と応用

本研究課題は以下を目的とする。大規模生物データから微生物生態系を復元し、その機能・安定性評価や診断のための理論を構築する。微生物生態系の最適設計のための計算機科学的手法を確立する。これらの手法を実問題に応用し、微生物叢に基づく診断、評価、治療、環境浄化などの重要課題に貢献する。本年度は以下のような実績をあげた。昨年度は生態系の機能や安定性評価するための理論を手法に組み込んだ。この手法の応用例を示すために、データ整理がほぼ完了した生態ネットワークに適用した。送粉系や種子散布系のような共生系のネットワーク回復力は温暖化速度や人間活動指標と関連することを見出した(Nagaishi & Takemoto 2018)。特に、温暖化や人間活動が顕著な地域の共生系のネットワーク回復力は高いことが示された。さらに、機能や安定性評価するための理論で海洋食物網も分析した。海洋環境の全球データも使用することで、温暖化(とそれに付随する海洋環境変化)は、全体的な傾向として、小さな生物に対して顕著であることを見出した(Dobashi et al. 2018)。結果は、環境変動が食物網を不安定化させていることを示唆している。また、メタゲノムから微生物生態系の代謝機能を推定する計算システムの更新にも貢献した(Arai et al. 2018)。また、多階層ネットワーク分析手法の組み込みも着手した。応用例として、環境汚染物質とヒト疾患の関連性評価を行った(Iida & Takemoto 2018)。身近な汚染物質は思っていた以上にヒトの健康に重大なリスクをもたら可能性があることを見出した。その他、開発した分析手法を脳ネットワーク分析(Ueda et al. 2018)に応用して研究成果をあげた。手法開発とデータ整理は順調に進んでいる。特に、実データを利用して、研究成果を着実にあげることができている。次年度以降も、基本的には当初の研究実施計画通りに進める。応用例を増やすためにさらにデータを充足させる。特に、ヒト腸内細菌叢の大きなデータセットを入手したので、このデータ整理を行い分析を進めたい。また、生物間の相互作用を復元する(推定する)ために用いられる別の手法である共起ネットワークアプローチとの比較も行うことで、本研究の有用性を明確にする。生物間の相互作用を復元する(推定する)ために用いられる有名な手法であるMetabolicnetwork-based reverse ecology法の有効性を再検討した。特に、病原ホストー病原菌相互作用の推定において、この手法には限界があること示した(Takemoto & Aie, 2017)。具体的に、このような種間相互作用の推定においては、病原菌(微生物)の系統関係、ゲノム情報(ゲノムサイズや遺伝子の数)、生理(好気性)なども考慮する必要があることがわかった。微生物生態系の機能や安定性評価するための理論を、自身が構築するECOSMOS(EstimatorofCOmmuniryStrcture based on MetabOlic networkS)に実装した。例題として、糖尿病患者と健康な人の腸内細菌叢から微生物生態系を復元し、その機能や安定性の評価を行った。具体的に、糖尿病患者の微生物生態系は比較的、協力性が低く競争的であり、回復性に乏しいことを見出した。これらの結果は国際会議と国内学会(Takemoto, 2018;竹本, 2018)で発表した。その他、開発した分析手法をタンパク質凝集解析(Uemura et al, 2018)や活性部位予測(Song et al., 2018)などに応用して研究成果をあげた。予定されていた理論の組み込みは終了した。データ整理は順調に進み、それらのデータを応用して、生態系や代謝についての興味深い知見を引き出すことができた。既存手法の適用限界も明らかになり、今後予定されている理論拡張に目処がついた。

結果は、環境変動が食物網を不安定化させていることを示唆している。また、メタゲノムから微生物生態系の代謝機能を推定する計算システムの更新にも貢献した(Arai et al. 2018)。また、多階層ネットワーク分析手法の組み込みも着手した。応用例として、環境汚染物質とヒト疾患の関連性評価を行った(Iida & Takemoto 2018)。身近な汚染物質は思っていた以上にヒトの健康に重大なリスクをもたら可能性があることを見出した。その他、開発した分析手法を脳ネットワーク分析(Ueda et al. 2018)に応用して研究成果をあげた。手法開発とデータ整理は順調に進んでいる。特に、実データを利用して、研究成果を着実にあげることができている。次年度以降も、基本的には当初の研究実施計画通りに進める。特に、応用例を増やすためにさらにデータを充足させる。今年度の研究成果を参考にして、微生物生態系の推定手法の拡張を行う。また、微生物生態系の機能や安定性評価するための手法は学会発表にとどまっているので論文化を急ぎたい。応用例を増やすためにさらにデータを充足させる。特に、ヒト腸内細菌叢の大きなデータセットを入手したので、このデータ整理を行い分析を進めたい。また、生物間の相互作用を復元する(推定する)ために用いられる別の手法である共起ネットワークアプローチとの比較も行うことで、本研究の有用性を明確にする。
細胞内におけるMST/Krsタンパク質の役割に関する研究

細胞増殖と細胞死はとても密接な関係にあり、それぞれのバランスをとることにより、生体は維持している。従って、細胞増殖と細胞死は常に一緒に考えていかなければならない現象である。最近になって細胞死を誘導する際に、タンパク質分解酵素によって切断されると酵素活性を著しく増加させるプロテインキナーゼ(MST/Krs)が示された。この酵素は、細胞増殖期でもある一定レベルの酵素活性を有しており、タンパク質分解酵素によって切断されると酵素活性を著しく増加させ細胞死を誘導する。このように細胞死誘導時における役割が示されつつある酵素であるが、細胞増殖時における役割は未だ不明な点も少なくない。本研究はMST/Krsタンパク質の細胞増殖時における役割を解明することを目的とした。そこで、MST/Krsタンパク質の酵素活性を欠失した変異体を作製し、ヒト白血病K562細胞内で強制発現させた結果、コントロール細胞に較べ変異体発現細胞では、その細胞の大きさが著しく増加し、形態学的観察結果から、細胞の核分裂は起こっているが細胞分裂が阻害されていることを明らかにした。そこで、細胞種期において分裂期を経ることなくその周期を進行させてしまうことで知られる種々の化合物(スタウロスポリン、K-252a、RK-286C、サイトカラシンB)を用いて、これら化合物により認められる細胞の形態変化とMST/Krsタンパク質変異体発現細胞の形態とを比較検討した結果、同様な形態を示すことが明らかになった。以上の結果から、MST/Krsタンパク質が細胞分裂において重要な役割を担っており、先述の化合物の標的分子になり得る可能性が示唆された。従って、細胞増殖と細胞死は常に一緒に考えていかなければならない現象であると思われる。この酵素は、細胞増殖時でもある一定レベルの酵素活性を有しており、タンパク質分解酵素によって切断されると酵素活性を著しく増加させ細胞死を誘導する。このように細胞死誘導時における役割が示されつつある酵素であるが、細胞増殖時における役割は未だ不明のままである。そこで本研究は、MST/Krsタンパク質の細胞増殖時における役割を解明することを目的として、MST/Krsタンパク質の酵素活性を欠失した変異体の作製を行い、著しく増殖を繰り返している細胞にこの変異体を強制発現させた。酵素活性を欠失したMST/Krsタンパク質発現細胞では、コントロール細胞に較べ、その細胞の大きさが著しく増加していた。そして形態学的解析結果から、細胞増殖時においてMST/Krsタンパク質の酵素活性を阻害すると、細胞の核分裂ではなく細胞分裂が阻害されることを明らかにした。この結果から、MST/Krsタンパク質は細胞分裂において重要な役割を担っているものと考え、MST/Krsタンパク質の詳細な役割を解明すべく、現在、さらに研究を進めている。そこで、MST/Krsタンパク質の酵素活性を欠失した変異体を作製し、ヒト白血病K562細胞内で強制発現させた結果、コントロール細胞に較べ変異体発現細胞では、その細胞の大きさが著しく増加し、形態学的観察結果から。

細胞の核分裂は起こっているが細胞分裂が阻害されていることを明らかにした。そこで、細胞種期において分裂期を経ることなくその周期を進行させてしまうことで知られる種々の化合物(スタウロスポリン、K-252a、RK-286C、サイトカラシンB)を用いて、これら化合物により認められる細胞の形態変化とMST/Krsタンパク質変異体発現細胞の形態とを比較検討した結果、同様な形態を示すことが明らかになった。以上の結果から、MST/Krsタンパク質が細胞分裂において重要な役割を担っており、先述の化合物の標的分子になり得る可能性が示唆された。