hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
模擬微小重力環境への長期曝露によるヒトの心循環失調の発現機序の解明

宇宙飛行を終えて地球へ帰還した時、血圧低下や失神にまで至る心循環失調が起こることが知られている。また、宇宙飛行中には様々な自立神経症状が報告されている。しかし、微小重力環境が自律神経機能に及ぼす変化はほとんど解明されていない。本実験では、微小重力環境模擬として3日間のdry immersion(DI)と120日間の6°head-down bedrest(BR)を行い、起立負荷や運動負荷時の自立神経応答に及ぼす影響について検討した。3日間のDI後、安静時の筋交感神経活動と、心拍変動から推測した心臓交感神経活動はともに増加しており、心拍変動から推測した心臓迷走神経神経活動は低下していた。収縮期、拡張期血圧は変化していなかった。3日間のDI後、起立負荷に対する筋交感神経活動、心臓交感神経活動や心拍数の増加反応、および心臓迷走神経神経活動の低下反応は保たれていた。120日間のBR後も、安静時の筋交感神経活動および心泊数は増加していたが、収縮期、拡張期血圧は変化していなかった。起立負荷に対する筋交感神経活動と心拍数の増加反応は120日間のBR後も保たれていた。収縮期、拡張期血圧の反応に変化はなかった。しかし、静的下肢運動負荷に対する筋交感神経活動と平均血圧の増加反応はともに減弱していた。3日間と120日間の微小重力環境曝露は同程度、筋交感神経活動を増加させた。これらは起立負荷に対する自立神経応答には影響を与えなかった。しかし、120日間の微小重力環境暴露は静的下肢運動負荷に対する自律神経応答を減弱させた。健康ロシア成人6名を被験者として,dry immersionの前後において,安静時の筋肉交感神経活動および心拍変動,血圧変動を記録し,ヘッドアップティルトを負荷した際の反応性を検討した。筋肉交感神経活動はマイクロニューログラフィーにて,心拍変動は胸部双極誘導,血圧はフィナプレスにより測定した.1時間以上安静仰臥位に保った後,右脛骨神経から下腿三頭筋支配の交感神経活動を導出,同定,記録した.20°,40°,60°のヘッドアップティルトを負荷した.各角度には5分以上保ち,最後の1分間に15/分の統制呼吸を行った.その後,dry immersionを施行し,3日間ラバーシ-ツを張った中立温水に頭以外の全身を浸した.72時間後,仰臥位の姿勢を保ったままで,対側の脛骨神経から筋交感神経活動を記録し,同様のティルトを負荷した.その結果,6人の被験者のうち,1人がdry immersion後のティルト中に失神をきたした.この被験者はティルトに対し急激な頻脈が生じ,血管迷走神経性失神をきたした.筋交感神経活動は3日間のdry immersionにより有意に亢進した.筋交感神経活動の中枢性出力は,100心拍あたりのバースト数で表されるが,起立負荷時のそれは,dry immersion後に低下した.Dry immersion後においては,心臓交感神経活動の亢進と心臓迷走神経活動の低下が観察された.以上の変化から,dry immersion後においては,末梢の血管運動神経である筋交感神経活動よりも心による循環調節にその主役は移行するが,その補償としてティルト時に急激な頻脈がおきると失神をきたしたりすること,また,筋交感神経活動の中枢性出力が低下することが心循環失調に関連する可能性が示唆された.

健康ロシア成人6名を被験者として,ベッドレストの前,60日目,終了後,終了1か月後において,安静時の筋交感神経活動および心拍変動,血圧変動を記録し,ヘッドアップティルトおよび2分間の最大収縮筋力の30%の底屈を負荷した際の反応性を検討した.筋交感神経活動はマイクロニューログラフイ-にて,心拍変動は胸部双極誘導,血圧はフィナプレス,筋活動を表面筋電図,底屈筋力をストレインゲージにより測定した.1時間以上安静仰臥位に保った後,右脛骨神経から下腿三頭筋支配の交感神経活動を導出,同定,記録した.20゚,40゚,60゚のヘッドアップティルトを負荷した.各角度には5分以上保ち,最後の1分間に15/分の統制呼吸を行った.その後,安静,2分間の底屈,さらに安静時の筋交感神経活動を記録した.次に-6゚のベッドレストにより模擬無重量状態に120日間曝露した.本年度は,この実験前の記録を行った.来年度において,-6゚ベッドレスト60日目,120日のベッドレスト終了後,ベッドレスト終了1か月後の3回実験を施行する予定である.宇宙飛行をした後、地球に帰還する時には、時に失神にまで至る心循環失調が起こることが知られている。また、宇宙飛行中には様々な自律神経症状が報告されており、微小重力環境は自律神経系に影響を及ぼすと考えられる。しかし、そのほとんどは、いまだ解明されていない。本研究は微小重力環境模擬として6°ヘッドダウンベッドレストを120日間行い、ベッドレスト後の起立負荷や静的運動負荷時の自律神経応答について検討した。120日間という長期のベッドレストは世界でも例がない。ベッドレスト後、安静時の筋交感神経活動(マイクロニューログラフィーを用いて測定)、および心拍数は増加していたのに対し、収縮期、拡張期血圧および平均血圧は変化していなかった。本実験の6人の被験者は、起立負荷試験において心循環失調を起こさなかった。起立負荷に対する筋交感神経活動と心拍数の増加反応は保たれており、起立負荷中のそれらの絶対値はベッドレスト前よりも高かった。収縮期、拡張期血圧の変化はベッドレスト前と同様であった。次に、自発的最大筋力の30%の持続的静的足関節底屈運動を行った。この静的下肢運動負荷に対する筋交感神経活動と平均血圧の増加反応は減弱していた。ベッドレスト終了30日後、安静時の筋交感神経活動および心拍数はベッドレスト前のレベルに戻っていた。収縮期、拡張期血圧および平均血圧は変化していなかった。起立負荷に対する筋交感神経活動と心拍数の増加反応に変化はなかった。静的下肢運動負荷に対する筋交感神経活動と平均血圧の増加反応は減弱したままであった。120日間のベッドレストは、起立負荷に対する反応には影響を与えず、静的下肢運動負荷に対する反応を減弱させると考えられた。
金属薄膜蒸着の微視的機構の解明

蒸着法による金属薄膜の作成は古くより行われており多くの実験データが蓄積されているが、その微視的機構を生成途中に観測する手段が限られているために、生成後の薄膜物性の測定から成長過程を推測する他なく、基礎科学の見地からも、また用途に応じた薄膜製造の制御という応用面からも、薄膜生成時の微視的ダイナミクスの解明に興味が持たれている。本研究は、分子動力学法によるコンピュータシミュレーションを用いて基板上への金属薄膜生成の過程を微視的に調べることを目的とした。はじめに、最も簡単な例として、基板・蒸着原子ともにLennard-jones相互作用を持つ単原子分子系についてシミュレーションを行ったところ、蒸着の様子は基板と蒸着原子の間の相互作用に強く依存することが見出された。即ち、Lorentz-Beltherot則に従う場合には凝縮係数はほぼ1(完全凝縮)となりエピタキシャル成長となるのに対し、相互作用を弱めていくにつれて凝縮係数が下がり、島状成長へと変化した。こうした予備研究は、実際の系をある程度説明するが、蒸着レートや入射分子の速度への依存性については満足する結果を与えない。そこで、塩化ナトリウム基板上への貴金属(AuおよびAg)の蒸着を例にとって実際に近い系をシミュレートするため、Gaussian94を用いたabinitio量子化学計算による原子間相互作用の構築を行った。種々の原子配置に対し量子化学計算により求めたポテンシャルエネルギーを分散力とクーロンカの和として表現するパラメタフィッティングを行い、ほぼ満足できるポテンシャルモデルを得ることができた。今後、このモデルを用いたシミュレーションによりシミュレーションを行い、実験との対比により薄膜生成の微視的機構を解明していく予定である。
生殖細胞を利用しないノックアウト動物作製法の開発

本研究では、生殖細胞を体外に取り出すことなく遺伝子組換え動物を作製する方法を開発するために、分子送達に適した人工ヌクレアーゼの開発と、細胞移植を介した送達の可能性を検討した。はじめに、CRISPR/Casの構成要素であるCas9およびガイドRNAを単一のプロモーターで発現可能なシステムを開発した。また、極めて高効率に機能するZFNや従来とは異なるPAMを認識するオーソログCRISPR/Casについて受精卵を介したゲノム改変に利用できることを報告した。一方、移植細胞を介した個体への分子送達は極めて困難であり、人工ヌクレアーゼの送達によるゲノム改変は困難であることが示唆された。哺乳動物においてゲノム改変個体を作製するためには、生殖細胞または初期胚の体外培養系が必要となるが、実際に体外操作できる種は限定されている。本研究では、生殖細胞や初期胚に対して、体外に取り出すことなく人工ヌクレアーゼを導入する系を検討し、全身性のゲノム改変動物を作製するための方法を確立することを目的としている。はじめに、人工ヌクレアーゼの1つであるCRISPR/Casの構成要素であるCas9およびガイドRNAについて、単一のRNAポリメラーゼII型プロモーターによって発現誘導するシステムを確立した。これによって、従来と比較してより塩基長の短いユニットによるCRISPR/Casの導入が可能となった。さらに、ガイドRNAについては従来はRNAポリメラーゼIII型プロモーターによる恒常的な発現制御がなされていたが、本研究によってより厳密な制御下での人工ヌクレアーゼの利用が可能となった。続いて、移植細胞からの分泌を介した生殖細胞への分子デリバリーの可能性について検討した。既報にしたがってオス免疫不全マウスの皮下にGFP陽性細胞を移植し、精巣を回収してGFP mRNAおよびGFPタンパク質の発現を調べたが、過去の報告のような精巣への分子デリバリーは認められなかった。従って、生殖細胞への人工ヌクレアーゼのデリバリー方法については、新たな方法を検討する必要がある。当初の計画通り本研究に利用する人工ヌクレアーゼツールの確立には成功したものの、移植細胞を介した分子デリバリーについては利用が困難であることが示唆されている。前年度の検討から、移植細胞を介した人工ヌクレアーゼのデリバリーは困難であることが示唆された。従って、本年度は、これに代わる新たな人工ヌクレアーゼの簡易的なデリバリー方法の確立を試みた。第一に、受精卵を対象にしたエレクトロポレーションによる外来遺伝子の導入を試みたが、既報を超える効率的な条件の決定には至らなかった。続いて、細胞膜透過性シグナル配列を利用した遺伝子のデリバリー実験系の条件検討を行った。はじめに、MPG配列またはAA3H配列を付加したmClover2蛍光タンパク質配列の発現コンストラクトを構築し、試験管内でのタンパク質合成を試みたが、十分な合成量が認められなかった。そのため、培養細胞に遺伝子導入しその抽出タンパク質を利用することとした。マウス胎児線維芽細胞をはじめとする初代培養細胞への効率的な遺伝子導入条件を確定し、前述の発現子ストラクトを導入し、高い発現が認められた。しかし、助成期間内にこれらの抽出タンパク質を利用した遺伝子デリバリーの検討までは至れなかった。今後、受精卵や生体内の生殖細胞への応用実験を早急に検討し、特別な機器を必要としない人工ヌクレアーゼによる遺伝子組換え系が可能であるか報告する予定である。分子デリバリー法について、当初の予定の移植細胞の分泌を介した方法から精巣内への分子の導入と電気穿孔法による方法に変更し検討する予定である。発生工学
THz帯における異常表皮効果の常温金属表面抵抗に対する影響の実験的評価

金および銅に対するテラヘルツ帯の常温異常表皮効果を実験的に観測することに成功した. 300Kにおける0.75-1.1 THz帯の金および銅の表面抵抗の測定値はそれぞれ周波数の0.54および0.58乗に比例することがわかった.これらの値は古典的な表皮効果を仮定した理論値0.5と異常表皮効果が支配的な場合の理論値の0.67の間にあることから,この周波数帯では古典的な表皮効果と異常表皮効果との遷移領域であることがわかった.金および銅に対するテラヘルツ帯の常温異常表皮効果を実験的に観測することに成功した. 300Kにおける0.75-1.1 THz帯の金および銅の表面抵抗の測定値はそれぞれ周波数の0.54および0.58乗に比例することがわかった.これらの値は古典的な表皮効果を仮定した理論値0.5と異常表皮効果が支配的な場合の理論値の0.67の間にあることから,この周波数帯では古典的な表皮効果と異常表皮効果との遷移領域であることがわかった.当該年度に得られた成果は以下のとおりである。【導波管減衰定数の高精度測定】鋳造による継ぎ目の無い,壁面が金でできた長さ1インチ(25.4mm)および2インチ(50.8mm)の2本のWR-1.0導波管(断面形状規格254μm ×127μm)に対して, 300Kにおける0.75-1.1 THz帯の複素散乱行列をベクトルネットワークアナライザを用いて高精度に測定し減衰定数の周波数特性を求めた.この際,産総研提案の校正キットおよび測定システムを採用し測定精度およびリピータビリティを確保した.【表面抵抗の周波数特性の算出】測定した減衰定数の値から表面抵抗の周波数特性を算出した.この際,導波管形状をレーザ顕微鏡により実測することで分散特性を除去した.また,検波ダイオードの低ダイナミックレンジ周波数点と大気吸収周波数測定点を同定し除去することで測定精度を確保した.その結果, 0.75-1.1 THz帯において表面抵抗の結果は周波数の0.57-0.60に比例することがわかった.この値は,古典的な表皮効果による金属の表面抵抗の理論値0.5よりは大きく,また,異常表皮効果が支配的な場合の理論値の0.67よりは小さい値となった.このためこの周波数帯では古典的な表皮効果と異常表皮効果との遷移領域であると考えられる.【ミリ波帯におけるスケーリング検証実験】本測定手法の妥当性を確認するため,古典的な表皮効果が支配的であると考えられる,周波数が1桁小さいミリ波帯において同様な測定を行った.得られたVバンド(60GHz帯)における表面抵抗の周波数特性の指数値は0.5となり古典表皮効果の理論値と一致した.これにより測定法の妥当性が検証された.前年度,金に対するTHz帯の常温異常表皮効果を実験的に検証することに成功した.本年度は,銅に対するTHz帯の常温異常表皮効果を実験的に調べた.【導波管減衰定数の高精度測定】鋳造による継ぎ目の無い,壁面が銅でできた長さ1インチ(25.4mm)のWR-1.0導波管(断面形状規格254μm ×127μm)に対して, 300Kにおける0.75-1.1 THz帯の複素散乱行列をベクトルネットワークアナライザを用いて高精度に測定し減衰定数の周波数特性を求めた.測定校正には実績のある高精度校正キットおよび測定システムを採用し測定精度およびリピータビリティを確保した.【表面抵抗の周波数特性の算出】測定した減衰定数の値から表面抵抗の周波数特性を算出した.この際,導波管形状をレーザ顕微鏡により実測することで分散特性を除去した.また,検波ダイオードの低ダイナミックレンジ周波数点と大気吸収周波数測定点を同定し除去することで測定精度を確保した.その結果, 0.75-1.1 THz帯において銅の表面抵抗の値は周波数の0.58乗に比例することがわかった.この値は,古典的な表皮効果による金属の表面抵抗の理論値0.5よりは大きく,また,異常表皮効果が支配的な場合の理論値の0.67よりは小さい値となった.このためこの周波数帯では古典的な表皮効果と異常表皮効果との遷移領域であると考えられる.【銅と金の異常表皮効果の比較】本年度得られた銅の表面抵抗値は周波数の0.58乗に比例するという結果が得られた.これを昨年度得られた金に対する値である0.54乗と比較すると大きくなることがわかった.理論値的には平均自由工程と表皮厚との比は金の場合には0.82,銅の場合には0.59であり銅の方が異常表皮効果がより顕著に現れるという予測されるが,本結果はこの予想と比べても矛盾のない結果となった.マイクロ波工学当初計画していた,導波管減衰定数の高精度測定,および表面抵抗の周波数特性の算出,の2項目に対して順調に研究が進み,研究目標である0.75-1.1 THz帯における表面抵抗の周波数特性を初めて測定することが出来た.得られた周波数特性は古典表皮効果によるものとは異なる結果が得られ,異常表皮効果を初めて観測することに成功した.さらに,当初の予定を前倒してミリ波帯におけるスケーリング検証実験にも着手し,測定法の妥当性を検証することができた.今後,次の計画で異常表皮効果の測定結果の検証と裏付けを行う.

銅製の1インチWR-1.0導波管を用いて同様な表面抵抗の周波数特性を測定し,前年度の金の表面抵抗の周波数特性の結果と比較することで,異常表皮効果の金属による依存性を実測する.測定時には,システムの中間周波数帯域など測定システムの最適化を行いながら測定確度のさらなる向上を目指す.また,金属の表面状態をレーザ顕微鏡, AFM等により観測把握し表面抵抗への影響を理論的にも調べる.なお,測定系の改造等が可能であれば温度特性の測定を行い,異常表皮効果の評価検証も行う.以上,得られた結果や知見は適宜論文としてまとめる.
老齢マウス、骨粗鬆症マウスのマイクロアレイ解析

近年、社会の高齢化にともない基礎疾患を伴う患者は増加し、これらの患者におけるインプラント治療が求められている。なかでも、骨量の減少および骨の微細構造の劣化をはじめとする骨代謝異常は高齢者ほど顕著でありインプラント治療を困難にさせている。そこで高齢者の骨モデルとして老齢マウスの骨を利用して、再活性化の可能性について検討した。骨は破骨細胞による吸収と骨芽細胞による骨形成とのリモデリングを繰り返している。したがって、理想的な硬組織代替材料としては、生体内埋入後リモデリングに組み込まれ最終的に生体骨と置換し、生体に悪影響を与えない材料が理想的である。しかし、生体材料としてのHAは骨形成を促進するが破骨細胞によりほとんど吸収されず、リモデリングによって骨に置換することはない。したがって、骨補填材の条件として、より骨細胞が接触できる材質であり、骨形成が行われた後には早期の吸収が要求され、その分解産物が生体に悪影響を及ぼさないことが求められる。そこで、我々は生体骨の無機成分が純粋なHAではなく、HAのリン酸基あるいは水酸基が炭酸基と置換した炭酸アパタイトを約7%含むことに注目し、HAのリン酸基を炭酸基に置換して作製された炭酸アパタイトに着目した。この炭酸アパタイトは、より生体骨に近い生体材料であり、速やかに周囲の骨と結合し、且つ破骨細胞による骨吸収が早期に行われ生体に対して為害作用を及ぼさない材料として期待される。本研究の目的は、まず若齢ビーグル犬骨髄細胞を採取し、さらには頭蓋骨から骨芽細胞を分離し、骨吸収促進因子であるM-CSFおよびRANKL存在下、炭酸アパタイト上で共存培養する。その後、超音波や骨形成促進因子等の刺激を培養細胞に加え、骨のリモデリングが活発に行われる条件を検索することである。つまり、炭酸アパタイトをインプラント治療の骨増生および顎骨切除後の再建に応用する際にどのような条件下で利用すれば骨代謝が活発でより生体骨と近似した骨形成を営ませることができるかということを明らかにすることである。さらには、老齢ビーグル犬の骨髄細胞と頭蓋骨から採取した骨芽細胞を炭酸アパタイト上で共存培養させ、より若齢ビーグル犬と同じようた骨のリモデリングを営ませ骨近年、社会の高齢化にともない基礎疾患を伴う患者は増加し、これらの患者におけるインプラント治療が求められている。そこで今回,骨粗鬆症モデルとして知られているKlothoマウスの骨髄細胞および老齢マウスの骨髄細胞に骨芽細胞への分化誘導を行い,発現遺伝子の網羅的解析を行う。そして,そのシグナル伝達経路を同定しそのシグナル伝達経路を活性化することでKlothoマウスおよび老齢マウスの骨質改善を試み,明らかにする。若齢マウス,骨粗鬆症類似病態を示すKlothoマウスおよび老齢マウスに対して,各骨髄細胞における遺伝子の相違をcDNAマイクロアレイにより網羅的に解析する。また,これらの骨髄細胞に対しBMP-2およびメカニカルストレスを加え,その骨芽細胞分化能及び細胞増殖を惹起させた場合の各々の応答性の相違と,それによる遺伝子の変化についても解析する。これら遺伝子の変化を網羅的に把握すると共に,シグナル伝達経路を解析することで,老齢および骨粗鬆症類似病態変化により最も変化をうけるシグナル伝達経路を同定する。さらに,そのシグナル伝達経路に対する分子標的治療薬を同定,作用させることで改善を試みる。本研究は,骨関連遺伝子以外の遺伝子変化も網羅的にとらえ,新規の骨代謝関連遺伝子候補を同定できる可能性を求めており,独創的であると考える。
腫瘍微小環境における好中球をターゲットとした新規大腸がん治療戦略の構築

腫瘍微小環境における免疫細胞は癌の進展に深く関与するが、免疫細胞の中で多数を占める好中球系の細胞の腫瘍微小環境での役割は不明な部分が多い。好中球は体内で初期免疫をつかさどり、ヒトの生存に必須である。一方で担癌患者では癌組織で好中球系の細胞が癌の進展を促進するという矛盾が生じている。本研究では血液中と腫瘍微小環境中の好中球の機能的相違点に着目し、好中球の感染防御機能を保持しつつ、腫瘍微小環境での癌促進能を抑制するような新規の癌治療ターゲットを探索するべく解析を進めている。まずは、腫瘍の好中球浸潤の強い大腸癌マウスモデルを用いて、腫瘍間質に作用する抗腫瘍薬での治療効果を検証し、腫瘍微小環境での好中球の役割の見当をつける。その為に、まずは腫瘍間質反応の強い大腸癌マウスモデルの構築、治療モデルの最適化が必須である。次にこれらの大腸癌マウスモデルを用いて、腫瘍中の好中球と血中の好中球を単離し、これらの形態の違いの解明を試みる。その際に腫瘍の消化、フローサイトメーターなど多数の因子の最適化が必要となる。また、費用対効果を考えて、効率の良い比較系を採用する必要がある。これらの情報をもとに、ヒト大腸癌患者においても同様の実験を行い検証する。最後に、腫瘍細胞を単離し培養し、腫瘍微小環境を変化させうる因子の同定を試みる。そうすることで、同定された因子に関する実験的な検証が行うことができる。申請者らは、大腸癌において高頻度に見られる癌抑制因子SMAD4の欠損により、ケモカインCCL15が癌細胞から分泌され、CCR1陽性の好中球系の細胞(g-MDSCやTAN)が腫瘍周囲に集積し、癌の浸潤、転移を促進することを報告してきた。そこで、ほとんどの大腸癌で変異が見られるAPC遺伝子に欠損を有するApcマウスにさらにSmad4の欠損変異を加えたマウス、cis-Apc/Smad4マウス(Takaku_Cell1998)を用いて、大腸炎をきたす薬剤dextran sulfatesodium (DSS)を飲ませ、マウス(DSS-cis-Apc/Smad4)の大腸を観察した。すると、通常の水を飲ませたマウス(cis-Apc/Smad4)に比べて、優位に大腸腫瘍形成が促進されることがわかった。次に、これらの炎症で惹起された大腸腫瘍を有するマウスを、腫瘍微小環境をターゲットとした薬剤で治療するための、治療のプロトコールの最適化の検討を行った。元々cis-Apc/Smad4マウスは小腸に腫瘍を形成するモデルであるため、通常の飼育下では週齢15週ごろより肉眼的に観察可能な小腸腫瘍を形成し、25週には腫瘍からの消化管出血による貧血や、腫瘍増大に伴う腸閉塞で致死的になることがわかった。よって、小腸腫瘍による影響を極力排除するため、週齢11週からの1週間DSSを飲料水に混入し、12週からは通常の滅菌水を飲水させることとした。すると通常飼育下では16-18週で大腸腫瘍の増大に伴い致死的な状態になることがわかった。一般的にマウスを中和抗体で治療するときには3週間程度行うことが多く、このプロトコールであれば、13-15週までの3週間にわたって治療を行い、腫瘍の治療反応性を評価することが可能であると考えている。今後は、上記で作成された好中球の浸潤を認めないcis-Apc/Smad4マウスの小腸腫瘍と、浸潤を強く認めるDSS-cis-Apc/Smad4マウスの大腸腫瘍をそれぞれ確立されたspheroid作成技術を用いて、腫瘍細胞のみを単離培養する。そして、これらの細胞を比較しサイトカインアレイで、腫瘍微小環境への好中球浸潤や浸潤した好中球からの防御に関わる腫瘍側の因子の有無を確認する。また、上記のDSS-cis-Apc/Smad4マウスを、腫瘍微小環境をターゲットとした薬剤である、抗VEGF抗体や抗PD-L1抗体で治療し、その治療効果をKeyenceのBZ-X700顕微鏡を用いることで定量的に評価する。また、DSS-Apcマウスの大腸腫瘍を酵素処理し単細胞レベルに分解し、好中球分画のみをFACSにて分離する。同時に同マウスの血液から好中球分画のみを分離しそれぞれを回収する。これらの腫瘍微小環境の好中球と、血中好中球のサンプルをmicroarrayなどで解析し比較する。特に、腫瘍微小環境に深く関与することが予想される因子(血管新生因子やサイトカイン/ケモカイン)に注目する。同様に、ヒトの大腸癌患者においても、腫瘍由来の好中球と血液由来の好中球を単離、回収し、アレイを行い解析することで、マウスで得られた結果との整合性を検証する。

まずは、腫瘍の好中球浸潤の強い大腸癌マウスモデルを用いて、腫瘍間質に作用する抗腫瘍薬での治療効果を検証し、腫瘍微小環境での好中球の役割の見当をつける。その為に、まずは腫瘍間質反応の強い大腸癌マウスモデルの構築、治療モデルの最適化が必須である。次にこれらの大腸癌マウスモデルを用いて、腫瘍中の好中球と血中の好中球を単離し、これらの形態の違いの解明を試みる。その際に腫瘍の消化、フローサイトメーターなど多数の因子の最適化が必要となる。また、費用対効果を考えて、効率の良い比較系を採用する必要がある。これらの情報をもとに、ヒト大腸癌患者においても同様の実験を行い検証する。最後に、腫瘍細胞を単離し培養し、腫瘍微小環境を変化させうる因子の同定を試みる。そうすることで、同定された因子に関する実験的な検証が行うことができる。申請者らは、大腸癌において高頻度に見られる癌抑制因子SMAD4の欠損により、ケモカインCCL15が癌細胞から分泌され、CCR1陽性の好中球系の細胞(g-MDSCやTAN)が腫瘍周囲に集積し、癌の浸潤、転移を促進することを報告してきた。そこで、ほとんどの大腸癌で変異が見られるAPC遺伝子に欠損を有するApcマウスにさらにSmad4の欠損変異を加えたマウス、cis-Apc/Smad4マウス(Takaku_Cell1998)を用いて、大腸炎をきたす薬剤dextran sulfatesodium (DSS)を飲ませ、マウス(DSS-cis-Apc/Smad4)の大腸を観察した。すると、通常の水を飲ませたマウス(cis-Apc/Smad4)に比べて、優位に大腸腫瘍形成が促進されることがわかった。次に、これらの炎症で惹起された大腸腫瘍を有するマウスを、腫瘍微小環境をターゲットとした薬剤で治療するための、治療のプロトコールの最適化の検討を行った。元々cis-Apc/Smad4マウスは小腸に腫瘍を形成するモデルであるため、通常の飼育下では週齢15週ごろより肉眼的に観察可能な小腸腫瘍を形成し、25週には腫瘍からの消化管出血による貧血や、腫瘍増大に伴う腸閉塞で致死的になることがわかった。よって、小腸腫瘍による影響を極力排除するため、週齢11週からの1週間DSSを飲料水に混入し、12週からは通常の滅菌水を飲水させることとした。すると通常飼育下では16-18週で大腸腫瘍の増大に伴い致死的な状態になることがわかった。一般的にマウスを中和抗体で治療するときには3週間程度行うことが多く、このプロトコールであれば、13-15週までの3週間にわたって治療を行い、腫瘍の治療反応性を評価することが可能であると考えている。今後は、上記で作成された好中球の浸潤を認めないcis-Apc/Smad4マウスの小腸腫瘍と、浸潤を強く認めるDSS-cis-Apc/Smad4マウスの大腸腫瘍をそれぞれ確立されたspheroid作成技術を用いて、腫瘍細胞のみを単離培養する。そして、これらの細胞を比較しサイトカインアレイで、腫瘍微小環境への好中球浸潤や浸潤した好中球からの防御に関わる腫瘍側の因子の有無を確認する。また、上記のDSS-cis-Apc/Smad4マウスを、腫瘍微小環境をターゲットとした薬剤である、抗VEGF抗体や抗PD-L1抗体で治療し、その治療効果をKeyenceのBZ-X700顕微鏡を用いることで定量的に評価する。また、DSS-Apcマウスの大腸腫瘍を酵素処理し単細胞レベルに分解し、好中球分画のみをFACSにて分離する。同時に同マウスの血液から好中球分画のみを分離しそれぞれを回収する。
国語学研究文献データベースの作成

本研究は電子計算機により国語学や日本語研究に関する文献を容易に検索するためのデータベースの構築を目的とする。以下の成果を得た。(1)全体システムの検討組織の全員が参加する総務委員会を、3年間に27回開き、全体のシステムが正しく働くようチェックした。この結果、総務委員会の下に、「実行委員会」「キーワード委員会」「公開形態検討委員会」を設けた。その具体的な活動についていかに述べる。(2)文献データベースの作成国語学・日本語研究に必要な研究文献(83,672件)を電子計算機に入力した。これは『国語年鑑』(昭和29年から60年の32年間32冊)に記載されている文献である。(3)キーワードの付与約100人のキーワード専門委員の参加による合計6回の会議を経て、「キーワード付けの手引き」を作成した。この手引きにしたがい、国語学会員が執筆した論文14,645件について執筆者本人がキーワード付けをした。それでキーワードがつかなかったものおよびその他の論文については、キーワード専門部会がキーワード付けを担当する。以上のように、キーワード付けの方法が確立し、一部実施に入った。(4)文献検索、目録作成のためのプログラムの作成完成したデータベースの検索プログラムを大形計算機で作成した。また、大形計算機を使う環境にない研究者のために、パソコンでだれでもが使うことのできるプログラムも作成した。それに加えて、文献総目録作成のためのプログラムも完成した。(5)成果の公開本研究の成果を公開する方法を検討した。その結果『日本語研究文献目録・雑誌編』[フロッピー版]を5月に刊行する予定である。これは本データベースをフロッピー16枚におさめ検索プログラムも付けたものである。また書籍体の目録についても具体的な検討段階に入っている。以上、本研究は予定通り進行した。以下の成果を得た。本研究は、国語学や日本語研究に関する文献の検索を電子計算機によって容易にするためのデータベースの構築を目的としている。本年度は、(1)全体システムを検討した(2)国語学や日本語研究に必要な研究文献を収集し、これを入力した(3)これらに対するキーワード付与の方法を開発し、一部を実施した。具体的には、以下の通りである。(1)全体システムの検討組織の全員が参加する総務委員会を4月から5回開き「全体システムの検討」を行った。この会議で、対象とする研究分野を「国語学一般、国語史、音声・音韻、文字・表記、語彙・用語、文法、敬語、文章・文体、方言、言語生活、日本語情報処理、国語問題、国語教育、日本語教育、言語学」の15に分けた。次に、各分野の専門家99名をキーワードを付与しシソーラスを検討するための委員として依頼し、キーワード・シソーラスに関する研究体制を確立した。(2)文献の収集と入力『国語年鑑』(昭和28年から60年の33年間、33冊)に記載されている論文の全て(60434本)を入力した。これによって、文献データベースの基礎が完成した。(3)キーワード付与の方法を開発と一部実施論文題目から自動的にキーワードを切り出す方法を開発し実験した。さらに、論文を熟読したのちに、キーワードを付ける実験を行った。これらの実験とキーワード委員会での検討の結果、「キーワード付けの手引」を作成した。この手引により、57名の専門家の執筆した論文について、その論文のキーワード・類別(論文・索引・書評・随筆など)・分野(文字・表記・語彙・方言など)・時代・地域の情報を付けた。この結果、950の論文について文献データベースを作成した。今後、これを検討し、本格的にキーワード付けを行う予定である。

以上、予定通り研究を進めた。本研究は電子計算機により国語学や日本語研究に関する文献を容易に検策するためのデータベースの構築を目的とする。以下の成果を得た。(1)全体システムの検討組織の全員が参加する総務委員会を計5回開き,全体のシステムが正しく働くようチェックした。今年度は、本研究成果の公開について、『日本語研究文献目録・雑誌編』[フロッピー版]の刊行を決定し、書籍体の目録についても具体的な検討に入った。(2)文献データベースの作成昨年度作成したデータベースについて引き続き修正を加えた。また、目録の作成のために、雑誌名の統一と執筆者の読み仮名つけなどを行った。パソコンで本データベースを検索できるようにするため、16枚のフロッピーにデータを落とした。(3)キーワードの付与約100人のキーワード専門委員の参加による合計2回の会議を開いた。また、「キーワード付けの手引き」にしたがい、国語学会員が執筆した論文14,645件について執筆者本人がキーワード付けをした。それでキーワードがつかなかったものおよびその他の論文については、キーワード専門部会がキーワード付けを担当する。以上のように、キーワード付けの方法を確立し、一部実施に入った。(4)文献検索、目録作成のためのプログラムの作成完成したデータベースの検索プログラムと文献総目録作成のためのプログラムを大型計算機で作成した。また、大型計算機を使う環境にない研究者のために、パソコンで誰でもが使うことのできるプログラムも作成した。(5)成果の公開『日本語研究文献目録・雑誌編』[フロッピー版]を5月に刊行する予定である。これは本データベースをフロッピー16枚におさめ、検索プログラムを付けたものである。また全文献目録を印字し、著者名索引を付けて製本し、多くの人が利用できるようにした。以上、本研究は予定通り進行した。
ショウジョウバエ突然変異rdgAを用いたジアシルグリセロールキナーゼの機能解析

本研究は、ショウジョウバエの視細胞をイノシトールリン脂質を介する情報伝達系のモデルとして、その網膜電位・形態を損なう突然変異の分子生物学的解析から、それらにコードされる情報伝達分子の視細胞における役割を解明することを目的にしている。とりわけ、ジアシルグリセロールキナーゼをコードする視細胞変性突然変異retinal degenerationA(rdgA)の解析に重点をおき、今年度研究を行なった。具体的には、このジアシルグリセロールキナーゼ遺伝子の詳細な構造解析を行ない、さらに抗体を作製し細胞内局在を明らかにた。1.クローニングしたrdgA遺伝子の詳細な解析を行なった結果、コードされるジアシルグリセロールキナーゼ遺伝子はその触媒部位の他アンキリン・リピートを持っていることが明らかになった。また、既存の突然変異の変異部位を同定した結果、ナンセンス変異とミスセンス変異が起こっていることが明らかになった。2.rdgAの抗体の作製rdgAをコードするアミノ酸配列が明らかになったので、それを利用して抗体を作製した。抗体を作製に関しては、合成ペプチドを利用した。これによって、ジアシルグリセロールキナーゼ酵素の細胞内局在を調べた結果、rdgA蛋白は視細胞のsubrhabdomericな領域に局在していること、蛋白は110kDaであることが明らかになった。
地域生活で遂行される活動の難易度とその実践応用に関する研究

作業を用いた評価や介入に関わる講習会(開催地:愛知,茨城,滋賀,東京,宮城,北海道)に参加した,不適切回答を除いたAMPSの課題難易度を知らない作業療法士124名(男72名,女52名,平均年齢29.88±6.84歳)にてデータが収集を行った。このデータに基づく結果では、AMPSの標準化された観察評価に基づく客観的課題難易度(以下AMPS課題難易度)と本研究の日本人の主観的題難易度との相関は、AMPS運動技能課題難易度はr = 0.83 (p <0.01).であり、AMPSプロセス技能課題難易度はr = 0.81 (p < 0.01)であることがわかった。「買い物」、「家具を動かさない掃除機かけ」「壁際にあるベットのシーツ交換」の3つの課題において、AMPS運動技能課題と主観的課題難易度と比較的大きな差があった。「みそ汁をつくる」「買い物」「手で食器を洗う」「布団を敷く」「整容」「小さな植物の植え替え」の6課題において、AMPSプロセス技能課題難易度と主観的課題難易度に比較的大きな差があった。また、作業療法士の年齢の違いによる主観的課題難易度の差を、28歳未満群(n=61,平均年齢24.50±1.55)と28歳以上群(n=63,平均年齢34.92±6.00)に分けその相関を調べたところ、r=0.95であることがわかった。「大きめの器に2,3人分のサラダをつくり,ドレッシングを添える」「カップ麺をつくる」「屋外を掃く」「髪をブラシか櫛でとく」「紐やベルクロを締める必要のない(スリッポン)靴をはく」の5課題において比較的大きな差があった。一般人が感じている主観的課題難易度に関するデータ収集では、合計約100名からデータが得られた。現在、分析中である。2018年年度には学会発表を2演題登録したが、1題は学会自体がキャンセルとなったが、1演題は採択されている。作業療法士及び若年健康者層の主観的課題難易度についての研究は、順調にすすんでいるが、障害のある人へのアンケート調査が遅れている。障害のある人へのアンケート調査に関しては、健康な人へのアンケート調査の経過をみて、アンケートで不適切回答の程度を把握し、アンケートで尋ねる課題数の検討が必要あると、研究経過中に判断したため、データ収集に遅れが生じていた。さらには、購入したコンピュータ・タブレットで障害のある人のデータ収集を行う予定にしていたが、そのコンピュータでのデータ分析用のソフトウエアを10月に発注したにもかかわらず、入札した会社がトラブルを起こし、3月末までソフトウエアの納入がなされないという事態となり、データ収集が遅れることとなった。障害のある人に対して、今年度中にデータ収集に開始する。また、引き続き、地域に偏ることなく全国の作業療法士および若年者のデータ収集は行えるよう準備を整えたので、少なくとも健康者と作業療法士に関しては、十分なデータをもとに結果をだしていくこととする。28年度は、10万人以上(日本人データ約1万人)の2100歳の健常者から障害者から得たデータを基に開発された日常生活の評価法であるAssessment of Motor and Process Skills (以下、AMPS)の開発のデータベースを管理するCenter for Innovative OT Solutions(米国,コロラド州)より,AMPS活動リスト(120活動を含む)から日本人が使用した活動を抽出し,一般的な日本人が活動に対して持っている主観的データに基づく活動の難易度を明らかにするため,主観的活動難易度調査用のコンピュータソフトを作成することを目標に行い、以下を実施した。1日本人の日常生活の課題難易度を明らかにするための基盤となる課題を、日常生活活動評価法であるAMPS課題から抽出。2調査のための試作用ソフトウエアの開発に先立ち、調査で使用するアンケートの試作品作成。3作成したアンケートと調査方法について、AMPS開発者のDr.Anne Fisherと検討し、アンケートの尺度と調査方法の修正。4試作用ソフトを使用するための対象者と、ソフト完成後のデータ収集のための講習会等での収集依頼し、29年度にデータ収集が開始できる準備が完了。28年度末までに、ソフトウエアの完成を試みたが、対象者にとってわかりやすく入力しやすいソフトウエアを目指しているため完成には至らず、29年度初旬に完成させることとなった。ソフトウエアの完成までを目標に立てていたが、完成には至らなかった。完成には至らなかったものの、十分に29年度の目標に追いつける進捗状況である。平成29年度は、以下を行った。1完成したアンケートを用いて、4か所(滋賀、愛知、茨城、北海道)にて合計160名の作業療法士を対象に、研究協力を依頼し、124名からの協力を得て、活動難易度を作成するに必要な活動の約半数となる日常で用いられる45活動に関して、難易度換算に必要なデータの収集を終えた。予定人数に達するための、30年度に行うデータ収集依頼を済ませた。21のデータ収集の結果を受けて、健康な成人に対するアンケート調査に問題ないことを確認できたため、以下に着手した。・回復期病院での退院時の患者に対するアンケート調査の依頼を行い、倫理審査の手続きを開始した。・若年成人のデータ収集のための依頼を済ませ、平成30年度前半に約100名のデータ収集を済ませる手続きを済ませた。

28年度の研究進度の遅れを引きずる形で、患者からのデータ収集手続きに遅れが出たため、全体にやや遅れて、昨年度研究成果の発表に至らない状況となった。作業を用いた評価や介入に関わる講習会(開催地:愛知,茨城,滋賀,東京,宮城,北海道)に参加した,不適切回答を除いたAMPSの課題難易度を知らない作業療法士124名(男72名,女52名,平均年齢29.88±6.84歳)にてデータが収集を行った。このデータに基づく結果では、AMPSの標準化された観察評価に基づく客観的課題難易度(以下AMPS課題難易度)と本研究の日本人の主観的題難易度との相関は、AMPS運動技能課題難易度はr = 0.83 (p <0.01).であり、AMPSプロセス技能課題難易度はr = 0.81 (p < 0.01)であることがわかった。「買い物」、「家具を動かさない掃除機かけ」「壁際にあるベットのシーツ交換」の3つの課題において、AMPS運動技能課題と主観的課題難易度と比較的大きな差があった。「みそ汁をつくる」「買い物」「手で食器を洗う」「布団を敷く」「整容」「小さな植物の植え替え」の6課題において、AMPSプロセス技能課題難易度と主観的課題難易度に比較的大きな差があった。また、作業療法士の年齢の違いによる主観的課題難易度の差を、28歳未満群(n=61,平均年齢24.50±1.55)と28歳以上群(n=63,平均年齢34.92±6.00)に分けその相関を調べたところ、r=0.95であることがわかった。「大きめの器に2,3人分のサラダをつくり,ドレッシングを添える」「カップ麺をつくる」「屋外を掃く」「髪をブラシか櫛でとく」「紐やベルクロを締める必要のない(スリッポン)靴をはく」の5課題において比較的大きな差があった。一般人が感じている主観的課題難易度に関するデータ収集では、合計約100名からデータが得られた。現在、分析中である。2018年年度には学会発表を2演題登録したが、1題は学会自体がキャンセルとなったが、1演題は採択されている。作業療法士及び若年健康者層の主観的課題難易度についての研究は、順調にすすんでいるが、障害のある人へのアンケート調査が遅れている。障害のある人へのアンケート調査に関しては、健康な人へのアンケート調査の経過をみて、アンケートで不適切回答の程度を把握し、アンケートで尋ねる課題数の検討が必要あると、研究経過中に判断したため、データ収集に遅れが生じていた。さらには、購入したコンピュータ・タブレットで障害のある人のデータ収集を行う予定にしていたが、そのコンピュータでのデータ分析用のソフトウエアを10月に発注したにもかかわらず、入札した会社がトラブルを起こし、3月末までソフトウエアの納入がなされないという事態となり、データ収集が遅れることとなった。28年度の目標であったソフトウエアの完成がさらに遅れた場合は、紙媒体での調査を開始し、29年度の目標を達成できるように調整を図る。作業療法士や若年成人のデータ収集は30年度問題なく行える予定であるが、患者データ収集に手間取った場合や、人数が足りない状況となった場合には、病院内の研究協力者(データ収集に関する)増やし対処する予定である。障害のある人に対して、今年度中にデータ収集に開始する。
溶媒和した金属クラスターの構造、電子状態、反応性の理論的研究

非経験的分子軌道計算により、1、Li(H2O)nとNa(H2O)nとの比較研究、2、溶媒和Na負イオンの研究を行なった。1ではこれまで研究してきたNa(H2O)nクラスターと比較する形で、Li(H2O)nの構造とイオン化ポテンシャル(IP)のサイズ依存性を理論的に予測した。Li(H2O)nは水にLiが囲まれた内包構造をとり、構造はNa(H2O)nと異なるがIpはNa(H2O)nと同様にnが4以上で一定となってバルク水クラスター負イオンの垂直電子脱離エネルギー(VDE)に一致する。この特異なIpのサイズ依存性を示すクラスターの共通点として、クラスター表面に脱理電子が局在する性質を見い出した。内包型Li(HO)nではLi原子が電子を放して、イオンと溶媒和電子という2中心型電子構造をとることでこの電子分布を実現している。2では最近行なわれた[Na(H2O)n]^-と[Na(NH3)n]^-のVDEのn依存性の測定結果を解析した。[Na(H2O)n]^-では、Na-H結合と水の水素結合で安定化した構造が最安定であり中性と負イオンの構造は大きく異なるため、負イオンから中性分子のポテンシャルミニマムに近い構造への遷移は困難と考えられる。[Na(NH3)n]^-はNa-N結合を最大限もつ構造が安定である。負イオン構造での中性励起状態への遷移に対応するVDEの計算値は[Na(H2O)n]^-でも[Na(NH3)n]^-でも、実験とよく一致した。負イオンの構造での中性[Na(H2O)n]クラスターの不対電子はほぼNaの周りに存在するが、[Na(NH3)n]ではNa上に局在するのではなく、nの増加とともにクラスター全体の空間に非常に広く拡がっていくことが分かった。この[Na(H2O)n]と[Na(NH3)n]の電子構造の違いとVDEのサイズ依存性はよく対応する。これらを踏まえて、Na2の溶媒和と解離反応機構の研究を進めている。
非酸素発生型光合成細菌によるストロマトライト形成の検証

本研究の目的は、類似の縞組織をもつ先カンブリア時代のストロマトライトと現世のトラバーチン(温泉成炭酸塩堆積物)を比較し,「初期のストロマトライトが非酸素発生型光合成細菌により形成された」という仮説を立証することにある.本年度はこれまでに行った4か所のアラゴナイト質トラバーチンの調査結果をまとめ、過去の研究例と比較し、トラバーチンの縞組織形成プロセスの一般則をまとめ上げた。大分県長湯温泉のトラバーチンでは、流速条件の違う地点で、酸素発生型光合成細菌のシアノバクテリアが関わる2つプロセスで日周期の縞が形成されていた。流速が大きく、沈殿速度が大きい地点で発達する緻密なトラバーチンでは、シアノバクテリアは昼間表面にバイオフィルムを作る従属栄養細菌の増殖を促すことで間接的に縞の形成に関わっていた。一方、流速が小さく沈殿速度が小さい地点で発達する微生物マットに富むトラバーチンでは、シアノバクテリア昼間表面に移動してバイオフィルムを作ることで直接的に縞の形成に関わっていた。インドネシアジャワ島のPancuran Pitu温泉、鹿児島県中央部の安楽温泉、青森県南部の古遠部温泉のアラゴナイト質トラバーチンにおいて、長湯温泉で見られた縞を作るシアノバクテリアの役割を検討したところ、流速が1m/秒以上で形成される緻密なトラバーチンでは間接的に、流速が70cm/秒以下で形成される空隙質なトラバーチンでは直接的な役割を果たしていることがわかった。また、16S rRNA遺伝子系統解析の結果、Pancuran Pituと安楽温泉から非酸素発生型光合成細菌を検出され、これらの光合成細菌も日周期の縞の形成に寄与しうることが示唆された。それに加え、従来の速度式では記述できないトラバーチンの急速な沈殿速度を、水質と流速を加味した二酸化炭素脱ガス駆動モデルによって記述できることが明らかになった。本研究の目的は、類似の縞組織をもつ先カンブリア紀のストロマトライトと現世のトラバーチン(温泉成炭酸塩堆積物)を比較し,「初期のストロマトライトが非酸素発生型光合成細菌により形成された」という仮説を立証することにある.本年度は現世のトラバーチンについての研究手法の確立と、研究対象の探索を目的とした調査を行った。これまで研究を行ってきた大分県長湯温泉のトラバーチンについて、トラバーチン中に分布する微生物の特定を行う16S rRNA遺伝子解析とその分布を知るFluorescence in situ hybridization(FISH)、微小電極を用いた堆積物表面や内部の化学プロファイルに関する基礎実験を行い、それぞれの手法を確立した。その結果より、長湯温泉のトラバーチンについてはHydrogenophaga sp.とシアノバクテリアが日周期の縞形成に寄与していることが明らかとなり、これまでに報告されていない新たな縞組織形成モデルを提案した。研究対象の探索のため、西日本に位置する8ヵ所(長湯温泉・弓ヶ浜温泉・木部谷温泉・三瓶温泉・安楽温泉・塩浸温泉・奥湯布院・薩摩硫黄島)の温泉に発達する温泉堆積物について、産状や組織の記載を中心とした基礎的な情報収集を行った。木部谷温泉と安楽温泉、塩浸温泉では、先カンブリア紀のストロマトライトに見られるような円錐状や柱状の凸構造をした内部に縞組織をもつ微生物マットを発見した。また、西オーストラリア分布する、シアノバクテリアの進化より古い始生代のストロマトライトのサンプリングを行い組織の記載を行った.本研究の目的は、類似の縞組織をもつ先カンブリア紀のストロマトライトと現世のトラバーチン(温泉成炭酸塩堆積物)を比較し,「初期のストロマトライトが非酸素発生型光合成細菌により形成された」という仮説を立証することにある.先カンブリア紀のストロマトライトの大部分は水中からの鉱物沈殿によって堆積することが知られているが、同様のプロセスで形成し、類似の組織を持つトラバーチンの研究例は少ない。したがって、ケーススタディーを重ねる必要がある。本年度は昨年度に確立した各種研究手法を用いて、4か所のトラバーチンの調査・分析を行った。これまで研究を行ってきた大分県長湯温泉のアラゴナイト質トラバーチンについては、遺伝子解析・微小電極測定・堆積学的記載・化学分析の結果を総合して評価することで、組織形成にかかわる2つの微生物プロセスを明らかにした。流速の違いによって堆積物の沈殿速度が変わると、分布する微生物と形成される微細組織が異なる。沈殿速度が速い地点で発達する緻密なトラバーチンでは従属栄養細菌のHydrogenophaga sp.が、沈殿速度が遅い地点で発達する微生物マットに富むトラバーチンでは酸素発生型光合成細菌のシアノバクテリアが日周期の縞を形成するにあたり主要な役割を果たしていた。長湯温泉の2つの微生物モデルの汎用性を確かめるべく、昨年の行った基礎調査をもとに選定した3か所(インドネシアジャワ島のPancuran Pitu温泉、鹿児島県中央部の安楽温泉、秋田県北部の奥々八九郎温泉)のトラバーチンについて遺伝子解析、組織の観察、化学分析を行った。

大分県長湯温泉のトラバーチンでは、流速条件の違う地点で、酸素発生型光合成細菌のシアノバクテリアが関わる2つプロセスで日周期の縞が形成されていた。流速が大きく、沈殿速度が大きい地点で発達する緻密なトラバーチンでは、シアノバクテリアは昼間表面にバイオフィルムを作る従属栄養細菌の増殖を促すことで間接的に縞の形成に関わっていた。一方、流速が小さく沈殿速度が小さい地点で発達する微生物マットに富むトラバーチンでは、シアノバクテリア昼間表面に移動してバイオフィルムを作ることで直接的に縞の形成に関わっていた。インドネシアジャワ島のPancuran Pitu温泉、鹿児島県中央部の安楽温泉、青森県南部の古遠部温泉のアラゴナイト質トラバーチンにおいて、長湯温泉で見られた縞を作るシアノバクテリアの役割を検討したところ、流速が1m/秒以上で形成される緻密なトラバーチンでは間接的に、流速が70cm/秒以下で形成される空隙質なトラバーチンでは直接的な役割を果たしていることがわかった。また、16S rRNA遺伝子系統解析の結果、Pancuran Pituと安楽温泉から非酸素発生型光合成細菌を検出され、これらの光合成細菌も日周期の縞の形成に寄与しうることが示唆された。それに加え、従来の速度式では記述できないトラバーチンの急速な沈殿速度を、水質と流速を加味した二酸化炭素脱ガス駆動モデルによって記述できることが明らかになった。
衝撃によるHID電極の変化に関する研究

【研究目的】交通事故において,ヘッドライト点灯状況は事故捜査における有用な情報の一つである。「Post-Impact Examination of HID Headlamps」, Matthew L. Schwallほか, SAE International, pp. 107-114, 2010によれば, HIDが点灯中に衝撃を受ければ,電極表面に付着している水銀の凹凸がなくなると発表されている。実際の事故車において,電趣の凹凸がある場合とない場合の2種類が存在するのは確認しているが,どのような条件で電極が変化するのか詳細なデータがなく,実験により検討した。【研究計画】1無点灯もしくは点灯のHIDをプラスチックの箱で囲い,約30km/hで壁に衝突させる2HIDを無点灯もしくは点灯状態でモリブデン箔を破損3HIDを無点灯もしくは点灯状態で発光管を破損【結果】12に関して顕著な変化は見られなかったが, 3に関して点灯状態の場合は電極が黒に変色し,電極の凹凸が無くなった。理由としては,電極の凹凸である水銀がHID点灯時に気化し, HIDが破損することで気化した水銀が空気中に飛散して電極の凹凸が無くなると推測できる。ただし, 3の無点灯状態においては電極の凹凸が存在したが,時間が経過すると,電極の凹凸が無くなった。これは破損したことにより密閉ではなくなり,空気中へ凹凸の水銀が徐々に自然蒸発したと推測できる。以上のことから, HIDの発光管が破損した状態で電極が変色なく,凹凸があれば,無点灯状態で破損したと言え,事故捜査に有用な情報と考えられる。また,平成24年度のアリオンのデータをDST-PCで抽出すると, ABS作動時の加速度情報等はあるが,点灯情報は得ることができなかった。