hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モジュライ空間の幾何学と無限可積分系への応用

上野はJ.A.アンデルセンとの共同研究において共形場理論から位相的場の理論を構成する研究を前年度に引き続き行った。特に、群がSL(n,C)の場合に構成された位相的場の理論がRheshetikhin-Turaevの位相的場の理論と一致することの証明の簡易化を行った。また、共形場ブロックのユニタリ性について考察したが、部分的な結果しか得られず次年度への研究に持ち越した。さらに、上野は正標数の重複ファイバーについて考察し、前年度に得られた結果を部分的に拡張したが最終的な結果には至らなかった。加藤毅はトロピカル幾何学で新たな知見を見出し、さらに力学系を考察して、無限可積分系の生命科学への応用についての研究を進展させた。加藤文元は前年度に引き続き剛幾何学の研究を行い、その基本的な性質を記した本を執筆中やある。きた、非アルキメデス体上のArtin-Schreier-Mumford曲線族の変形を代数幾何学を剛幾何学のカテゴリーで考察し、両者の変形パラメータの関係を調べた。清水勇二は代数幾何学および非可換代数幾何学に現れる種々の導来圏について考察した。研究代表者は以前、Joergen E.Andersenとの共同研究で共形場理論をもとにモジュラー函手を構成し、それによって位相的場の理論を構成していた。リー代数sl(n C)をゲージ対称性に持つ共形場理論から構成した位相的場のの理論は、量子群を使ってReshetikhin-Turaevによって構成された位相的場の理論と一致することを本研究の初期の段階で見出した。Reshetikhin-Turaevによる位相的場の理論はBlanchetによってヘッケ代数の表現とスケイン理論を使って再構成された。本研究ではこのBlanchetによる位相的場の理論と共形場理論から構成される位相的場の理論の間の同型を種数0の場合に具体的に与えることによって両者の同型を証明するものであったが、従来の証明では大変複雑な議論を必要とした。しかしながら、GNS構成法を使ったヘッケ代数の表現を考えることによって、この同型が明確になり、従来の複雑な議論を回避することに成功した。さらに、この新しい証明によって種数0の場合、位相的場の理論と共形場ブロックとの対応が明確になり、種数0の点付きリーマン面のタイヒミュラー空間上の共形場ブロック束にKZ接続と適合するユニタリ内積が入ることが併せて証明できた。ユニタリ内積に関しては従来からその存在は予想されいたが、sl(2,C)の場合に証明されていただけであって、きわめて重要な進展である。また、位相的場の理論が全く異なる異なる二つの構成法を持つことは、理論を理解する上で新しい視点を提供する意味でも重要である。また、徳永のグループは分岐被覆の理論で新しい知見を、加藤文元のグループは剛幾何学の一般論に重要な進展をもたらした。
宇宙のインフレーション機構に関する超弦理論を用いた研究

時間と空間とに異なるスケーリング則を持たせる事で、重力のくりこみを可能にしようとするLifshitz型量子重力理論においては物質を表すスカラー場(Lifshitzスカラー場と呼ばれる)は宇宙にインフレーションが起きなくとも、宇宙の地平線よりも大きなスケールを持ち、かつスケール不変な場の揺らぎを獲得し得る。そのため、我々の宇宙の大規模構造の種となった宇宙密度揺らぎを生成する上でインフレーション宇宙論に替わる新たな機構として、Lifshitzスカラー場は着目されている。私が着目したのは、Lifshitzスカラー場によるスケール不変な揺らぎの生成はその特殊なスケーリング則によるもので、場の自己相互作用の強さには依らない点である。これは標準的なインフレーション理論において作られる密度揺らぎには見られない、Lifshitzスカラー場に特有の性質である。そこで私はLifshitzスカラー場が作る宇宙密度揺らぎの統計性を解析し、そのガウス分布からのずれの大きさがPlanck衛星等の近い将来の観測計画において検証され得る事を示すとともに、ずれ方(厳密には、揺らぎの三点相関関数の運動量依存性)自体も特別なものである事を明らかにした。また私は、インフレーション宇宙論において生成される宇宙密度揺らぎに対して、高エネルギー物理が残し得る痕跡についても調べた。私が特に着目したのは、超弦理論などのミクロのスケールの物理に基づいてインフレーション宇宙を記述する際には、その物理の典型的なスケールに対応した大きさの構造がインフラトン場のエネルギー・ポテンシャル中に生じ得る点である。私はそのような構造が繰り返し現れることで、インフレーション中に生成される宇宙密度揺らぎのスペクトル指数がスケール依存性を持つことを指摘するとともに、揺らぎスペクトルの小スケール側に特徴的な痕跡が残ることを明らかにした。初期宇宙の加速度的膨張(インフレーション)を引きこしたメカニズムの解明に向けて、私は超弦理論を用いて取り組んだ。インフレーション宇宙の模型としては、スカラー場が平らなエネルギーポテンシャルに沿ってゆっくりと転がる過程でインフレーションが引き起こされる、いわゆるslow-rollモデルの研究がこれまで盛んに行われてきた。しかし同時に、このような平坦なポテンシャルを必要とする模型が素粒子物理・超弦理論の枠内では不自然で、実現されにくい事も指摘されてきた。そこで私は、平坦なポテンシャルを持たない、あるいは4次元重力と直接結合しているために速く転がるスカラー場でもインフレーションを引き起こすことができる点に着目し、そのようなrapid-rollモデルが実現されるための条件及びその安定性を調べた。さらに、rapid-rollインフレーション宇宙において生成される宇宙密度揺らぎを、宇宙マイクロ波背景放射及び宇宙大規模構造に関するデータと比較することで、rapid-rollモデルに対する観測的制限を与えた。また、超弦理論によって予言される膜状の物体であるDブレーンが余剰次元空間中を移動する間にrapid-rollインフレーションが引き起こされる模型を構築した。また、rapid-rpllインフレーション宇宙において観測データと矛盾のない密度揺らぎを生成するため、カーバトン機構と呼ばれる揺らぎ生成機構を超弦理論において実現する模型を提唱した。さらに、インフレーションを引き起こす場以外の軽い場によっても宇宙密度揺らぎがインフレーション中に生成され得る事を示し、この機構が超弦理論の枠内で実現される可能性を議論した。以上の研究を通して、私はインフレーション宇宙の新たな側面を探ると共に、超弦理論の枠内でそれらの機構が実現され得る事を示した。
言語研究のためのコーパスの作成と利用に関する研究

言語解析ツールに関する研究として,これまで開発してきた日本語の形態素解析,係り受け解析システムを中国語の品詞タグ付けおよび単語係り受け解析システムとして実装した.また,辞書の整備については,中国語の未知語解析法の整備を行い,大量のテキストデータから未知語を抽出する実験を行い,10万語を越える大規模な中国語辞書を作成した.また,日本語の複合表現の辞書への登録に関する基準を設定して複合語辞書の整備を行い,複合語の内部構造を記述した日本語辞書を作成した.英語についても,複合表現の品詞推定についての実験を行い,複合表現が字義的に使われているかどうかを自動判定する手法について高い精度を与える成果を得た.コーパス管理ツールについては,タグ付き言語データと辞書項目の関連付けと関係データベースへの格納のフォーマットの詳細化を行い,これまで開発してきたタグ付きコーパス管理システムに実装した.コーパス中の単語分かち書きおよび品詞タグ付けに関する誤りを修正するためのインタフェースの設計と実装を行った.係り受け解析が行われた文のデータベースへの格納法を決定し,また,係り受け構造を表示するためのインタフェースの実装を行った.さらに,そのインタフェースを用いて,文節のまとめあげと係り受けに関するタグ付け誤りを修正する機能を実装した.構築したタグ付きコーパス管理システムの諸機能の使い易さと正しさの検証を行うために,利用者を募った講習会を年度内に2回開催し,利用者からのフィードバックを得た.同時に,開発したシステムをWebからダウンロードできる形で一般公開した.言語解析ツールに関する研究として,これまで開発してきた日本語の形態素解析,係り受け解析システムを中国語の品詞タグ付けおよび単語係り受け解析システムとして実装した.また,辞書の整備については,中国語の未知語解析法の整備を行い,大量のテキストデータから未知語を抽出する実験を行い,10万語を越える大規模な中国語辞書を作成した.また,日本語の複合表現の辞書への登録に関する基準を設定して複合語辞書の整備を行い,複合語の内部構造を記述した日本語辞書を作成した.英語についても,複合表現の品詞推定についての実験を行い,複合表現が字義的に使われているかどうかを自動判定する手法について高い精度を与える成果を得た.コーパス管理ツールについては,タグ付き言語データと辞書項目の関連付けと関係データベースへの格納のフォーマットの詳細化を行い,これまで開発してきたタグ付きコーパス管理システムに実装した.コーパス中の単語分かち書きおよび品詞タグ付けに関する誤りを修正するためのインタフェースの設計と実装を行った.係り受け解析が行われた文のデータベースへの格納法を決定し,また,係り受け構造を表示するためのインタフェースの実装を行った.さらに,そのインタフェースを用いて,文節のまとめあげと係り受けに関するタグ付け誤りを修正する機能を実装した.構築したタグ付きコーパス管理システムの諸機能の使い易さと正しさの検証を行うために,利用者を募った講習会を年度内に2回開催し,利用者からのフィードバックを得た.同時に,開発したシステムをWebからダウンロードできる形で一般公開した.日本語および英語の品詞タグ付けや固有表現抽出を行うツールを開発するとともに,それらの解析結果を格納し,検索を行うためのシステムの基本設計と実装を行った.本年は検索ツールの設計と実装を重点的に行い,次のような機能をもつシステムを作成して,年度末に一般公開した.1.品詞タグ付けされたテキストを関係データベースに格納する機能.2.文字列検索機能:格納されたテキストの任意の文字列を対象にコーパス全体を検索し,検索対象文字列を中心として結果を文単位で表示する機能.3.単語列検索機能:格納されたテキストを任意の単語列を対象に検索する機能.この際,単語がもつ任意の属性(出現形,読み,発音,階層構造付きの品詞,活用型,活用形)を部分的に指定して検索することができる.結果は,対象となった単語列を中心に,文単位で表示される.4.単語の任意の属性や前後の文脈を指定して,コーパス全体から単語の出現頻度を求める機能.出現頻度は,単語がもつ任意の属性を単位として計算することができる.5.単語検索結果の前後の文脈中に現れる他単語との共起出現数を求める機能.共起頻度は,単語の任意の属性を指定して計算することができる.これらの機能の洗い出しや検索要求の記述,具体的な検索手法を議論するため,年度内に大阪,奈良,東京で合計9回の全体会合をもった.また,個別の問題については,学会などの機会に一部のメンバーが会合を開いて相談を行った.公開したシステムは,Microsoft Windows上で動作可能であり,広く言語研究者に供することが可能になった.対象言語としては,日本語と英語が利用可能となった.日本語および英語の品詞タグ付けや係り受け解析を行う言語処理ツールを開発するとともに,それの解析結果と辞書を連携して格納し,管理と検索を行うためのシステムの実装を行った.本年はダグ付きコーパスと辞書の連携管理を行う機能の設計と実装,および係り受け解析結果の検索機能の実装を重点的に行った.具体的に作成した機能は次の通りである.1.品詞タグ付けコーパスと辞書を関係データベースに格納し,品詞タグ付けコーパスを辞書項目へのポインタ列として実装する機能.2.単語列検索機能:格納されたテキストを任意の単語列を,単語がもつ任意の属性(出現形,読み,発音,階層構造付きの品詞,活用型,活用形)を部分的に指定して検索する機能.前年度に実装したこの検索機能を新しいデータベースに対応するように修正した.3.単語検索結果の前後の文脈中に現れる他単語との統計的共起尺度を計算する機能.4.係り受け解析されたコーパスを関係データベースに格納する機能

.5.任意の係り受け構造を指定して,それにマッチする部分構造を持つ文を網羅的に検索する機能.これらの機能の洗い出しやデータベースの設計,検索手法や統計的共起情報の計算法を議論するため,年度内に奈良,東京,大阪で合計8回の全体会合をもった.また,記述的な問題については,奈良先端大のメンバーで週に1回の内部会合を開いて,詳細を議論した.上記機能を実装したシステムを第2版として年度明けに公開する予定である.言語解析ツールに関する研究として,これまで開発してきた日本語の形態素解析,係り受け解析システムを中国語の品詞タグ付けおよび単語係り受け解析システムとして実装した.また,辞書の整備については,中国語の未知語解析法の整備を行い,大量のテキストデータから未知語を抽出する実験を行い,10万語を越える大規模な中国語辞書を作成した.また,日本語の複合表現の辞書への登録に関する基準を設定して複合語辞書の整備を行い,複合語の内部構造を記述した日本語辞書を作成した.英語についても,複合表現の品詞推定についての実験を行い,複合表現が字義的に使われているかどうかを自動判定する手法について高い精度を与える成果を得た.コーパス管理ツールについては,タグ付き言語データと辞書項目の関連付けと関係データベースへの格納のフォーマットの詳細化を行い,これまで開発してきたタグ付きコーパス管理システムに実装した.コーパス中の単語分かち書きおよび品詞タグ付けに関する誤りを修正するためのインタフェースの設計と実装を行った.係り受け解析が行われた文のデータベースへの格納法を決定し,また,係り受け構造を表示するためのインタフェースの実装を行った.さらに,そのインタフェースを用いて,文節のまとめあげと係り受けに関するタグ付け誤りを修正する機能を実装した.構築したタグ付きコーパス管理システムの諸機能の使い易さと正しさの検証を行うために,利用者を募った講習会を年度内に2回開催し,利用者からのフィードバックを得た.同時に,開発したシステムをWebからダウンロードできる形で一般公開した.
重イオン用固体アルゴンゼノン全エネルギー検出器の開発

エネルギー約300MeV/u、質量数約100の重RIビームを用いた不変質量法による実験では、同じエネルギー/質量領域の入射核破砕片の質量分離が必要不可欠である。この為には約0.1%の分解能を持つ全エネルギー検出器が必要であり、アルゴンにゼノンを少量混合した液体又は固体検出器を開発した。液体窒素を用いた冷却により、単体ガス又は混合ガスを液化/固化する試作機を製作し測定を行った。アルゴン単体の液化と部分的な固化の段階まで進んだ。200-300MeV/核子の重イオンビームを用いて不安定核の原子核構造を調ベる場合、標的での核反応から放出される入射核破砕片の粒子識別と4元運動量の測定が必要不可欠である。この為には運動量、電荷の測定に加え高精度の全エネルギー測定が必要になるが、質量数100付近では約30GeVの全エネルギーを0.2-0.3%(rms)の精度で測定する事が必要になり非常に困難である。一つの方法として稀ガスを固化してその発光を測定する方法が考えられる。低価格のアルゴンは発光時定数が長く又発光波長が短く光検出が難しい。一方キセノンは短い時定数を持ち発光波長も長く光検出には適しているが高価である。アルゴンに微量のキセノンを混合すると、価格を低くおさえたまま、発光時定数を短くしかつ発光波長を長くすることが可能であると考えられる。本研究の目的は、アルゴンに微量のキセノンを加えた混合ガスを液化又は固化させた検出器を製作し、その発光を測定する事により重イオンの全エネルギーを高精度で測定する方法を検証することである。検証の為に、アルゴン、又はアルゴンとキセノン混合ガスを液化又は固化する冷却/混合ブロック、それを液体窒素で冷却する液体窒素リザーバーとコールドフィンガー、混合ブロックやコールドフィンガーなどを収容する真空箱、ガスの混合と流量調整を行うガス処理系を製作した。液化/固化する領域は直径30mm、厚さ10mmの部分である。最初に、高価なキセノン無しの状態でアルゴンの液化と固化実験を行った。アルゴンの液化は問題なく行えた。さらに円柱の周辺部分を固化する事には成功したが、まだ全領域を一様に固化する事には成功していない。この2年間の研究で、必要な装置を完成しアルゴンの液化と部分固化には成功したが、最終目標であるアルゴンとキセノン混合ガスを液化/固化し、そこからの蛍光を観測する段階までには至らなかった。200-300MeV/核子の重イオンビームを用いて不安定核の原子核構造を調べる場合、標的での核反応から放出される入射核破砕片の粒子識別と4元運動量の測定が必要不可欠である。こ野為には運動量、電荷の測定に加え高精度の全エネルギー測定が必要になるが、質量数100付近では約30GeVの全エネルギーを0.2-0.3%(rms)の精度で測定する事が必要になり非常に困難である。低価格のアルゴンは発光時定数が長く、高計数率にはむかない。一方キセノンは短い時定数を持ち、高計数率には適しているが、高価である。アルゴンに微量のキセノンを混合すると、価格を低くおさえたまま、発光時定数を短くすることが可能であると考えられる。検証の為には、混合ガスを液化又は固化する冷却ブロック、それを液体窒素で冷却する液体窒素リザーバーとコールドフィンガー、冷却ブロックからの光を観測する光電子増陪管の部分、混合ブロックやコールドフィンガなどを収容する真空箱、ガス処理系、からなる装置が必要である。今年度は、真空箱、液体窒素リザーバー、コールドフィンガーなどの真空関連部分と、ガス処理系の製作までを行った。初年度に単体のガスを液化又は固化し、アルファ粒子などからの発光を観測するところまで到達したかったが、大体の装置の準備の段階までしか至らなかった。理由としては、(1)3月の地震で実験室がめちゃくちゃになり、元の状態まで回復させるのに5月末頃までかかったこと、(2)当グループが(中性子検出器を除く)全ての検出器を担当している理研RIBFで建設中のサムライ計画が最終年度にあたり、本研究へあてるマンパワーが不足していたこと、などがあげられる。混合ガスを冷却する混合ブロックの製作、それからの光を観測する支持部分の製作を最優先で行い、ともかく液化又は固化した混合ガスからの光を観測可能な装置の完成をめざす。冷却ブロックの製作と、必要な量のキセノンガスの購入が主になる。
神経分化、再生におけるRet蛋白の機能解析

RETプロトオンコジーン(以下RET)はGDNF(グリア細胞株由来神経栄養因子)、NTN等のGDNFファミリーをリガンドとする受容体型チロシンキナーゼをコードし、甲状腺髄様癌、副腎褐色細胞腫を遺伝的に発症する多発性内分秘腫瘍症(MEN)2A型、2B型、家族性甲状腺髄様癌及び大腸腸管神経節が欠損したために生じるヒルシュスプルング病(以下HSCR病)の原因遺伝子であることが明らかになっている。本研究ではHSCR病型変異を有するRET蛋白の不活化する機序を生化学的に解析した。retプロトオンコジーンはGDNF(グリア細胞株由来神経栄養因子)をリガンドとする受容体型チロシンキナーゼをコードし、甲状腺髄様癌、副腎褐色細胞腫を遺伝的に発症する多発性内分泌腫瘍症(MEN)2A型、2B型及び大腸腸管神経節が欠損したために生じるヒルシュスプルング病(以下HSCR病)の原因遺伝子であることが明らかになっている。1、MEN2AとHSCRが同一家系に生じるシステインリッチドメインのCys609,618,620の変異を中心にCys611,630,634の変異、計18種類の変異をret遺伝子に導入し、マウス線維芽細胞NIH3T3細胞にトランスフェクトしたところ、全ての遺伝子にトランスフォーミング活性が認められたが、Cys609,618,620の変異体のトランスフォーミング活性はCys611,630,634の変異体のそれよりも低かった。各Ret蛋白が過剰発現している細胞株を樹立し、抗Ret抗体によりウェスタンブロットするとCys609,618,620の変異体を発現している細胞株ではCys611,630,634の変異体を発現している細胞株に比較して、細胞膜に局在する175kDaのRet蛋白及び細胞膜上で形成される350kDaの二量体Ret蛋白も減少していることが解明された。以上の実験結果より、Cys609,618,620の変異を有するRet蛋白は細胞膜への輸送が障害されており、GDNFが結合する細胞膜上のRet蛋白が減少することで腸管神経節の分化、生存に支障をきたすものの、二量体は形成されるため甲状腺髄様癌及び褐色細胞腫が生じるものと考えられた。2,HSCR病において発見された細胞内ドメインの12種類の変異(膜直下ドメイン1種類、キナーゼドメイン10種類、C末ドメイン1種類)をret遺伝子に導入したところ、C末ドメインの1種類の変異を除いて、Ret蛋白の活性化を抑えることが解明された。
都市環境における癒しの場創出のための森林環境要素の導入に関する基礎的研究

自然地の森林環境の優れた点を、日常的環境である公共等の環境に取り入れ、快適な公共・室内環境の提案を行うことを目的とした。調査により、1短時間の室内における森林浴であっても、ストレス低減効果があること、2室内に持ち込める動画でも一定程度のストレス低減効果が得られること、3音声のある方が有意にストレス低減効果の高いこと、4森林環境に長期滞在した場合、滞在者のQOL(生活の質)には変化ないこと、5木漏れ日や水の流れる音などの抽象化された森林環境要素が心理的な癒しの効果をもたらしていること、6五感ごとに森林環境のどのような要素が心理的回復効果をもたらしたのかについての把握がなされた。自然地の森林環境と、森林環境の要素を取り入れてデザインされた公共環境および室内環境(都市型森林浴環境)と自然地の森林環境の刺激を用いて、滞在者がそれぞれの環境から受ける生理的・心理的なストレス低減効果を比較し、各環境の生理的・心理的影響の特性を把握することを目標とした。さらに、各環境の生理的・心理的ストレス低減効果の特徴の差異を踏まえ、非日常的環境である自然地の森林環境の優れた点を、日常的環境である公共および室内環境に取り入れ、さらにストレス低減効果の高い環境にするための要素を絞り込み、より快適な公共・室内環境の創出を実現するための提案を行う。平成25年度は、平成26年度から開始する室内実験の準備を行った。具体的には、刺激として実験者が撮影した実際の森林環境、森林浴をイメージした公共環境およびプライベートな室内環境といった、異なる三種類の視覚刺激ならびに共通の聴覚刺激、嗅覚刺激を準備した。さらに、調査機材および調査用紙の購入、実験に使用する刺激の作成、選定作業を行い。また、実験が円滑に実施可能となるよう、本研究に関して、倫理審査委員会の承認手続きを行った。本課題では、自然地の森林環境と、森林環境の要素を取り入れてデザインされた公共環境および室内環境(都市型森林浴環境)と自然地の森林環境の刺激を用いて、滞在者がそれぞれの環境から受ける生理的・心理的なストレス低減効果を比較し、各環境の生理的・心理的影響の特性を把握する。そしてさらに、各環境の生理的・心理的ストレス低減効果の特徴の差異を踏まえ、非日常的環境である自然地の森林環境の優れた点を、日常的環境である公共および室内環境に取り入れ、さらにストレス低減効果の高い環境にするための要素を絞り込み、より快適な公共・室内環境の創出を実現するための提案を行うことが目的である。本課題の研究目的が達成されれば、森林の環境要素の何が癒し効果をもたらしているのかが明らかになるため、実際の森林管理の現場に還元できる知見も多く得られることになる。平成26年度は、約280名の被験者に対して、大画面スクリーン、外部スピーカー等を用いた室内実験を行った。具体的には、各動画、音声(共通)等を提示し、刺激を与える前後で、心理指標として新たに開発したROS-J(日本語版回復感指標)を実施した。その結果、短時間のオフサイト(室内)森林浴であっても、心理的な回復感があることが確認された。描画実験やデプスインタビュー調査から、木漏れ日や水の流れる音などの抽象化された森林環境要素が心理的な癒しの効果をもたらしていることが推察された。さらに、宿泊型の森林浴実験をした結果から、五感ごとに森林環境のどのような要素が心理的回復効果をもたらしたのかについての把握がなされ、樹木や木漏れ日といった視覚的要素だけでなく、森林の匂いや葉擦れの音、鳥の鳴く声などの森林環境要素が良く認識されていることが分かった。平成27年度は、a.実際の森林環境と、その森林の映像と音声を記録した動画とのストレス低減効果について調べた。その結果、室内に持ち込める動画でも一定程度のストレス低減効果が得られることが明らかになった。b.動画を使用する場合、映像および音声と映像のみの場合でのストレス低減効果の違いについて比較した。その結果、森林環境の音声のあった方が有意にストレス低減効果が高いことが分かった。c.森林環境に5日間滞在した時の、気分の状態の経時的変化、QOLの変化について調べた。その結果、QOLには変化を認めることができなったが、気分の状態については、複数の指標にストレス低減効果が確認された。平成25年度平成27年度までの研究期間を通じて、1短時間の室内における森林浴であっても、ストレス低減効果があること、2実際の森林環境と、その森林の映像と音声を記録した動画とのストレス低減効果の比較から、室内に持ち込める動画でも一定程度のストレス低減効果が得られること、3動画を使用するにあたって、映像および音声と映像のみの場合でのストレス低減効果を比較した結果、音声のある方が有意にストレス低減効果の高いこと、4森林環境に長期滞在した場合、滞在者のQOL(生活の質)には変化なかったが、気分の状態についてはストレス低減効果が確認された。また、描画実験やデプスインタビュー調査から、5木漏れ日や水の流れる音などの抽象化された森林環境要素が心理的な癒しの効果をもたらしていること、6五感ごとに森林環境のどのような要素が心理的回復効果をもたらしたのかについての把握がなされ、樹木や木漏れ日といった視覚的要素だけでなく、森林の匂いや葉擦れの音、鳥の鳴く声などの森林環境要素が良く認識されていることなどが明らかになった。

調査により、1短時間の室内における森林浴であっても、ストレス低減効果があること、2室内に持ち込める動画でも一定程度のストレス低減効果が得られること、3音声のある方が有意にストレス低減効果の高いこと、4森林環境に長期滞在した場合、滞在者のQOL(生活の質)には変化ないこと、5木漏れ日や水の流れる音などの抽象化された森林環境要素が心理的な癒しの効果をもたらしていること、6五感ごとに森林環境のどのような要素が心理的回復効果をもたらしたのかについての把握がなされた。予備実験等での成果が出ており、本実験が平成27年度になった以外についてはおおむね順調に進んでいる。造園学、森林科学、心身健康科学都市部に挿入できるとして森林の環境要素に対して、その効果について調べるためにより詳細な実験を行う。予定した被験者に対して、モニタ画面、外部スピーカーを用いて、環境要素の組み合わせの異なる刺激を作成し、各動画、音声(共通)等のを5分間ずつ提示し、1刺激を与えている間および実験前後での生理指標の変化を調べる。2心理指標として、ROS等を用いて刺激を与える前後での被験者の気分の変化について調べる。3実験後デプスインタビュー調査等を用いて各刺激下における環境要素の違いが生み出す回復効果の相違について把握する。平成25年度の予定は以下のようなものであったが、プレテスト(平成26年度に実施予定)以外はおおむね順調に推移している。(1)刺激の選定と作成(平成25年4月10月):刺激とする森林環境、公共環境、室内環境の候補を選定し、視覚刺激とする視覚刺激(動画)の撮影、聴覚刺激・嗅覚刺激の入手ならびに実験に用いる刺激の作成を行った。動画は国内出張調査にて、申請者がビデオカメラを使用し撮影したものを用いる。環境音は刺激を統一するために、森林環境の音を記録した音源を購入した。(2)倫理審査委員会への提出(平成25年8月平成25年10月):独立森林総合研究所の倫理審査委員会に研究計画を提出した。(3)消耗品の購入およびプレテスト等(平成25年11月平成26年3月):倫理審査委員会での承認後に、消耗品の購入、プレテストを行った。予備実験を行った結果、本実験の実施が平成27年度に延期になったため。(1)被験者の募集(平成26年4月5月)被験者は近隣の筑波大学等より男子学生を公募により募集する。(2)実験の実施(平成26年6月8月)1.人工気候室内にて森林環境、公共環境、室内環境に関する音声付の動画刺激を提示し、被験者の生理応答を測定する。2.生理指標は、自律神経系として血圧(拡張期・収縮期)・脈拍数・心拍変動性、中枢神経系として脳時間分解分光分析法による脳血液動態とする。その後に、POMS(気分プロフィール検査)およびSTAI(状態-特性不安検査)による心理調査、SD法(主観的印象評価法)と評価グリッド法(デプスインタビューを用いた面接調査)を用いた各環境の物的要因の把握をおこなう。主に、平成27年度7月10月にかけて被験者を用いた実験(本実験)を行うために使用を計画している。具体的には、実験に参加した被験者への謝金、実験に必要な調査物品の追加購入、データの分析のための研究補助者を雇用する。平成25年度に予備実験をする予定であったが、平成26年度に行うことになったため、被験者料および実験に使う消耗品等を購入する必要がなくなったため。
植物病原菌の遊走子運動機構〜マスチゴネマの構造と機能〜

本研究では、Phytophthora(エキビョウキン属)とその近縁種及び原生動物において、遊走子の鞭毛機能、特に細胞の推進力発生におけるマスチゴネマの働きを分子レベルで明らかにすることを目的とした。これまでに、その基礎研究において作製したPhytophthora遊走子のマスチゴネマに対するモノクローナル抗体を用いて、蛍光抗体法および免疫電子顕微鏡法により、その抗原タンパク質の遊走子細胞における局在性を明らかにした。今回、この特異性の高い抗体を用いて、免疫沈降法による抗原タンパク質、すなわち、マスチゴネマ構成タンパク質の高純度精製を試みた。遊走子からではなく菌糸から粗抽出を行うことにより、目的タンパク質のロスを最小限に抑えた。また、粗抽出液をsepharose beadsでpre-washすることにより、非特異的に吸着するタンパク質の最終試料への混入を防いだ。更に、精製過程の遠心操作を極力軽く行うことにより、機械的作用による結合タンパク質の解離を防いだ。最終試料を電気泳動法によって分離し、精製度の高いマスチゴネマ構成タンパク質を得た。現在、切り出した目的タンパク質の部分アミノ酸配列を解析中である。本研究では、Phytophthora(エキビョウキン属)とその近縁種及び原生動物において、遊走子の鞭毛機能、特に細胞の推進力発生におけるマスチゴネマの働きを分子レベルで明らかにすることを目的とし、その基礎研究としてPhytophthora遊走子のマスチゴネマに対するモノクローナル抗体の作製を行った。LiCl存在下での遠心操作により、遊走子をシスト化させることなく集める方法を確立した。これらの遊走子から鞭毛を単離することにより、高密度で、且つ他の細胞小器官をほとんど含まない純粋な単離鞭毛分画を得た。この精製した鞭毛を抗原として免疫を行った結果、細胞膜構成タンパク質や収縮胞構成タンパク質、鞭毛軸糸構成タンパク質に対する抗体に加えて、マスチゴネマ構成タンパク質に対する抗体を複数種得ることに成功した。抗マスチゴネマ抗体を用いた蛍光抗体法により抗原の局在性を調べた結果、遊走子が持つ2本の鞭毛のうち、前鞭毛の表面に存在するマスチゴネマにのみ抗体が結合した。抗原タンパク質の局在性をより詳細に調べた結果、ネガティブ染色法と免疫電顕法を組み合わせた手法および免疫電顕法の包埋前染色法により、抗原タンパク質はマスチゴネマの基部から先端部にかけて一様に散在していることが分かった。さらに、包埋後染色法による観察の結果、抗原は細胞膜上や鞭毛内部には存在せず、細胞質中のある顆粒状構造の内部に局在していることが分かった。今回得られた抗体はマスチゴネマ構成タンパク質に特異的に結合する抗体であり、今後、マスチゴネマの構造と機能を分子レベルで追及するうえで非常に有用であることが示された。
リチウムイオン高選択性分離・分析用有機試薬の開発に関する研究

1.ジベンジルー14ークラウンー4をニュートラルキャリアとして用いたLi^+膜電極のNa^+に対する選択性は、K^<Pot>_<LiNa>として1.3×10^<-3>となった。この膜電極の支持体はポリ(塩化ビニル)であり、可塑剤として0ーニトロフェニルーフエニルエーテル、トリス(2ーエチルヘキシル)ホスフェート(98:2)の混合物を用いた場合、最もすぐれた結果が得られた。2.発色団としてニトロフェノール或はアソフェノールを有する14ークラウンー4誘導体を合成し、溶媒抽出における平衝定数の比Li^+/Na^+を求めたところ、45240の値が得られた。合成した化合物中6ードデシルー6ー(2ーヒドロキシー3,5ージニトロベンジル)ー14ークラウンー4は最もPKaの値が小さく(4.92)、Li^+の抽出比色定量試薬としてすぐれていた。3.2で述べた試薬をフローインジェクション分析に応用し、02mMのLi^+を含む人工血清中のLi^+の定量分析を試みた。有機相としてクロロホルム、水相としてpH9.5に設定したK_2B_4O_7ーKoH緩衝液を用い、検出波長は410nmとした。その結果すぐれた精度で血清中のLi^+が定量しうることを認めた。4.解離型で蛍光性を有する14ークラウンー4誘導体としてPー(1.8ーナフタレンジカルボキシイミド)フェノール基を有する化合物を合成し、Li^+の抽出蛍光分析試薬としての性能を検討した。その結果溶媒抽出平衝定数の比Li^+/Na^+は約200となり、この試薬はLi^+の蛍光分析試薬として応用することが可能であった。5.2で述べた試薬を含む多孔性ポリプロピレン膜を用いて、プロトン駆動によるLi^+の濃縮を行いpHを調節することによってLi^+の能動輸送が可能となることを見出した。1.6,6ジ置換14-クラウン-4誘導体(1,4,8,11-テトラオキサシクロテトラデカン)について6,6位の置換基としてメチル,ドデシル;ジオクチル;ジドデシル;ベンジル,ドデシル;ジベンジル;など計17種の加合物を合成レリチウムイオンに対する選択性をイオン選択性電極によって評価した。これらの化合物3.6mgをポリ(塩化ビニル),(PVC)100mg,可塑剤としてNPOE250mg,カリウムテトラキス(P-クロロフェニル)ボレート2.4mgと共に34mlのテトラヒドロフランに溶解して製膜し、Ag・AgCl/1MLiCl/PVC膜/試料溶液/0.1MN【H_4】N【O_3】/4MKCl/AgCl・Agの系で起電力を測定し、FIM法によって選択系数を求めた結果、6.6位がジベンジルの場合、選択係数の逆数1/【K(^(Pot)_(LiNa)】は約800となりリチウムイオン選択性電極として実用化が期待できる性能がえられた。2.25種類のプロトン解離型(発色団を有する)14-クラウン-4誘導体を合成した。これらのクラウンエーテルのプロトン解離およびアルカリ,アルカリ±類金属イオン水溶液,有機溶媒系での抽出平衡について吸光光度法により検討した。合成した14-クラウン-4誘導体は殆んどのものがリチウムイオンに対してすぐれた選択的抽出能と顕著なスペクトル変化を示した。

とくにリチウムイオン選択性の点ではクラウンP-ニトロフェノール誘導体がすぐれており、クラウンジニトロ-2-ニトロフェノール誘導体はPKa値が小さいので中性域でのリチウムイオンの抽出に適当であった。一方クラウンアゾフェノール誘導体は高いモル吸光係数を有しているのでリチウムイオンの吸光光度定量に適している。1.前年度より研究を続けているドデシルメチルー14ークラウンー4をニュートラルキヤリアとして用いたLi^+膜電極のNa^+に対する選択性がニュートラルキヤリアとしてジベンジルー14ークラウンー4を用いることによって改善され,K^<PoF>_<LiNa>は1.3×10^<-3>となった.この膜電極の支持体はポリ(塩化ビニル)であり,可塑剤としてOーニトロフェニルーフェニルエーテル,トリス(2ーエチルヘキシル)ホスフェート(98:2)の混分物を用いた場合,最もすぐれた結果が得られた.2.発色団としてニトロフェノール或はアゾフェノールを有する18種類の14ークラウンー4誘導体を合成し,その抽出平衡定数におけるLi^+/Na^+を求めたところ, 45240の値が得られた.18種類の化合物中,6ードデシルー6ー(2ーヒドロキシー3,5ージニトロベンジル)ー14ークラウンー4は最もpKa値が小さく(4.92)Li^+の抽出比色定量試薬として優れていた.3.2で述べた試薬をフローインジェクション分析に応用し,02mMのLi^+を含む人工血清中のLi^+の定量分析を試みた.有機相としてクロロホルム,水相としてpH9.5に設定したK.ナ_<2.ニ>B.ナ_<4.ニ>O.ナ_<7.ニ>ーKOH緩衡液を用い,検出波長は410nmとした.その結果すぐれた精度で血清中のLi^+が定量しうることを認めた.4.以上に得られた知見をもとに,63年度は研究結果の見直しと総括を行うが,蛍光性基を有する14ークラウンー4ー誘導体を合成し,抽出・蛍光試薬としての性能も検討する予定である.1.代表者らの合成した解離型発色団を有する14ークラウンー4誘導体18種のうちからLi^+のフローインジェクション分析に使用するのに最も適したクラウンージニトロフェノールとして、6ードデシルー6ー(2ーヒドロキシー3,5ージニトロベンジル)ー14ークラウンー4を用い、人工血清中のLi^+の定量分析を試みた。血清はNa^+(125175mM)、K^+(4.5mM)、Ca^<2+>(2.5mM)、Mg^<2+>(0.8mM)、グルコース(4.7mM)、尿素(2.5mM)に1mM前後のLi^+を含むもので、この試薬を用いたフローインジェクション分析によりすぐれた精度でLi^+の定量が可能となることを認めた。2.前年度の研究で14ークラウンー4(1,4,8,11ーテトラオキサシクロテトラデカン)の6位に置換基を有するものがLi^+選択性電極のニュートラルキャリアとして実用化しうることを認めたが、今年度は新たに13位にも置換基を有する化合物7種、および12ークラウンー3(1,5,9ートリオキシサシクロドデカン)誘導体2種を合成し、混合溶液法によってイオン選択性を評価した。置換基としてはベンジル基の効果が顕著に認められた。3.解離型で蛍光性を有する14ークラウンー4誘導体としてPー(1,8ーナフタレンジカルボキシイミド)フェノール基を有する化合物を合成し、Li^+の抽出蛍光分析試薬としての性能を検討した。その結果抽出平衡定数の比(Li^+/Na^+)は約200となり、この試薬はLi^+の蛍光分析試薬として応用が可能である。
人工呼吸器からのウィーニングにおける酸素消費量の持続モニタリング

72時間以上人工呼吸器管理を施されている患者で、循環動態が安定しており、活動的な炎症所見がない18歳以上の症例のうち、informed consentが得られた症例を対象とした。人工呼吸器NPB7200aeと代謝モニターNPB7250を対象患者全例に装着し、研究者らの作製したマニュアル化されたウィーニングプロトコールに添って人工呼吸器からの離脱を進めていった。NPB7250に内蔵されたコンピューターに記憶されたVO2,VCO2,EE,RQを経時的にノート型コンピューターにダウンロードし、他の臨床データ(呼吸回数、一回換気量、分時換気量、酸素飽和度、自覚症状など)とあわせて解析した。呼吸筋安静時の酸素消費量の平均値を基線とし、呼吸筋への仕事負荷時の酸素消費量を測定し、その増加率と呼吸筋疲労の徴候との関係を統計学的に評価した。平成11年度より12年度にかけて20例より約200のウィーニングトライアルを集積した。中間報告では、酸素消費量の変化率が、ウィーニングが成功するかいなかの予測因子としてのsensitivity,specificity,positive predictive value,negative predictive valueはそれぞれ81%,70%,73%,79%であった。これらは従来から提唱されているf/VT(呼吸回数と一回換気量の比)よりも高い信頼度であった。これらの結果は、2000年のヨーロッパ呼吸器学会(ERS)と2000年の米国CHEST2000の学会にて報告した。現在、全20例のデータを解析中であり、同時に更に症例を積み重ねてゆく予定である。1.本研究に用いるウィーニングプロトコールについて、その基本的な概念と臨床的な意義について、医師、看護婦、臨床工学士を含めた医療スタッフに講演を行った。2.患者、家族へのインフォームドコンセントを作成した。3.実際に人工呼吸器NPB7200aeと代謝モニターNPB7250を術後患者に装着し、データをノートタイプのコンピューターにダウンロードし、これを統計解析ソフトに移して解析するという一連の流れを、最適のケーブル、ソフトを模索しながら確立した。これらの準備過程を経て、本研究を開始することとした。4.対象症例は、72時間以上人工呼吸器管理を施されている患者で、主治医が離脱困難と判断した症例のうち、循環動態が安定し、活動性感染症が存在しない18歳以上の症例とした。現在、食道癌術後2例、開心術後1例、片肺全摘後1例、慢性閉塞性肺疾患1例の計5例が登録されている。酸素消費量は体動や、リハビリテーション、処置などによっても変動し、症例によってはその有用性が疑問視される場合もあるが、測定ポイントを患者が安静にしていた時間に限定することによってこの問題がある程度解決できると予測される。5.今後は、研究者ができるだけベッドサイドに常駐し、呼吸筋以外の因子が酸素消費量に及ぼす影響を縮小し、より正確なデータ解析を要する。今後1年間の目標症例数を10例とする。毎月行われる院内での研究会で進行状況を報告し、1回以上の国内もしくは国際学会での発表を予定している。
日常検査データからの無症候性遺伝性変異の検出論理の確立に関する研究

2年間の研究成果で、最も注目すべきは乳酸脱水素酵素(LDH)Mサブユニット欠損症の第三家系が見いだされたことである。この症例を含めて、Mサブユニット欠損症の臨床症状をまとめると、男性と女性で、ハイリスクとなる状況はことなるが、明らかに潜在性のハイリスクの遺伝性変異症であることが確認された。臨床症状を呈することなく、検査データにのみ異常の認められる患者群の中に無症候性遺伝性変異が含まれ、この中にハイリスクの変異症が含まれるというのが本研究の端緒である。また、このような潜在性の無症候性遺伝性変異を日常の検査データより検出または予知することは検査医学の重要な課題の一つである。この研究では、これらの変異の検出の論理の確立を目的とした。まず、Mサブユニット欠損の臨床症状の特徴をまとめた。男性は2家系4名、いずれも激しい運動後のミオグロビン尿を認め1名は腎不全を伴っていた。女性は、3家系4名で、うち1名は2回の出産を経験したが、いずれも自然分娩は不可能で、帝王切開術によって出産した。その他、共通した四肢伸側の紅疹など皮膚症状も特徴ある所見であった。検査データからのLDHサブユニット欠損症の保因者群を検出する目的にて、LDHの健常人参照域下限値2SD以下をカットオフ値として患者46人を抽出した。これに対して、患者赤血球のLDHアイソエンザイム分析を実施し、そのサブユニット比(H/M)を算出した。このサブユニット比の健常人下限値2SDを下回る例18例は、全てがHサブユニット欠損症の保因者であった。この検出論理での保因者の検出効率は39.1%であり、保因者の頻度はマススクリーニングによる値の約半数であった。また、この検出論理ではMサブユニット欠損症は、約1/10の検出効率であり、さらに効率をあげる試みがなされている。
慢性日本住血吸虫症の肝細胞癌切除後の再発・予後に与える影響とそのメカニズムの解明

日本住血吸虫症併存肝癌症例は減少してきたが、近年は18%程度で横ばい傾向であった。特徴は、高齢で、赤血球数、IgM値、CD19陽性リンパ球が有意に低値など、造血機能やB細胞系の免疫障害が、肝癌切除後の予後に悪影響していると推定した。肝細胞癌の病理学的所見には差はなく、肝硬変の合併が低率であった。EOB-MRIおよび術中造影超音波検査の導入と早期肝細胞癌の同時治療で、日本住血吸虫症併存例の肝癌切除後の予後が改善した。本研究では、慢性日本住血吸虫症の肝癌切除後の患者の予後に与える影響を臨床病理学的、免疫学的観点から明らかとすることを目的とする。以下、平成24年度の研究実績の概要を実施計画に沿って記載する。1.日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討2.肝内の腫瘍免疫と線維化に対する慢性日本住血吸虫症の影響の解明上記の二項目については、日本住血吸虫症併存群と非併存群において、日本住血吸虫症併存群は有意に高齢で、赤血球数、IgM値が有意に低値で、末梢血CD19陽性リンパ球が有意に低下していることを明らかとしてきた。さらに、肝細胞癌の病理学的所見にも差は認めなかったが併存群で肝硬変の合併が低率であった。以上のことから、慢性日本住血吸虫症の既往のある肝癌患者は高齢で、造血機能やB細胞系に何らかの障害がある可能性が示唆された。本年度はこれに加え、日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討の一環として術前の画像診断(EOB-MRIおよび術中造影超音波検査)を駆使し、慢性日本住血吸虫症併存例で、多中心性発癌の原因となる早期肝細胞癌の併存状況を新たな視点から検討している。また、慢性日本住血吸虫症併存肝細胞癌患者の肝硬度をMRIエラストグラフィーにより検討し、肝硬変とは異なる線維化の特徴に関しても解析を進めている。3.胆管癌発症に及ぼす慢性日本住血吸虫症の影響の解明平成24年度は、日本住血吸虫症併存症例の肝内胆管癌の臨床例を集積し、免疫組織学的に検討した。以下、平成25年度の研究実績の概要を実施計画に沿って記載する。1.日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討2.肝内の腫瘍免疫と線維化に対する慢性日本住血吸虫症の影響の解明上記の二項目については、日本住血吸虫症併存群と非併存群において、日本住血吸虫症併存群は有意に高齢で、赤血球数、IgM値が有意に低値で、末梢血CD19陽性リンパ球が有意に低下していることを明らかとした。肝細胞癌の病理学的所見には差は認めなかったが併存群で肝硬変の合併が低率であった。以上のことから、慢性日本住血吸虫症の既往のある肝癌患者は高齢で、造血機能やB細胞系に何らかの障害がある可能性が示唆され、この所見に関してさらに症例を蓄積し、多数例で検討した。また、日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討の一環として術前の画像診断(EOB-MRIおよび術中造影超音波検査)を駆使し、慢性日本住血吸虫症併存例で、多中心性発癌の原因となる早期肝細胞癌の併存状況を新たな視点から検討し、早期肝細胞癌の同時治療が、術後無再発生存率を改善することを初めて証明した。慢性日本住血吸虫症併存肝細胞癌患者の肝硬度をMRIエラストグラフィーにより検討し、肝硬変とは異なる線維化の特徴に関しても解析を進めた。3.胆管癌発症に及ぼす慢性日本住血吸虫症の影響の解明日本住血吸虫症併存症例の肝内胆管癌の臨床例を集積し、CA19-9の有用性を明らかとし、サイトケラチン発現状況を免疫組織学的に検討した。以下、平成23年度の研究実績の概要を実施計画に沿って記載する。1.日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討2.肝内の腫瘍免疫と線維化に対する慢性日本住血吸虫症の影響の解明上記の二項目については平成23年度の研究の結果以下の結果を得た。過去3年間の初回肝切除症例79例を対象として検討を行なった。

切除標本の病理学的検討より慢性日本住血吸虫症併存者は14名(17.7%)で以前より減少傾向であった。日本住血吸虫症併存群と非併存群において臨床病理学的、免疫学的因子を比較検討したところ、日本住血吸虫症併存群は有意に高齢で、赤血球数、IgM値が有意に低値で、末梢血CD19陽性リンパ球が有意に低下していた。肝機能検査、各種腫瘍マーカー、CD3、CD4、CD8、CD56陽性リンパ球比率、NK活性には差を認めなかった。さらに、肝細胞癌の病理学的所見にも差は認めなかったが併存群で肝硬変の合併が低率であった。以上のことから、慢性日本住血吸虫症の既往のある肝癌患者は高齢で、造血機能やB細胞系に何らかの障害がある可能性が示唆された。3.胆管癌発症に及ぼす慢性日本住血吸虫症の影響の解明平成23年度は、肝細胞癌と肝内胆管癌の同時性、異時性重複癌:臨床病理学的特徴と予後について臨床病理学的検討を行った。その結果、重複癌患者は慢性日本住血吸虫症患者に有意に多く、肝細胞癌患者における胆管癌発生のリスクファクターである可能性が強く示唆された。慢性日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討を行い慢性日本住血吸虫症患者の造血機能やB細胞系に何らかの障害がある可能性を見出すことができ、さらに、症例を蓄積した。また、術前EOB-MRIや術中超音波検査により、臨床的に多中心性高分化肝細胞癌の検出を試み、慢性日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学特徴を明らかとしたため。慢性日本住血吸虫症患者は胆管癌のリスクを持っていることが証明できたため。慢性日本住血吸虫症併存肝細胞癌切除症例の臨床病理学的検討を行い慢性日本住血吸虫症患者の造血機能やB細胞系に何らかの障害がある可能性を見出すことができ、さらに、慢性日本住血吸虫症患者は胆管癌のリスクを持っていることが証明できたため。今後は、慢性日本住血吸虫症併存肝細胞癌の発癌機構に変化のある可能性を検討するため、肝癌組織の遺伝子解析を行う予定である。今後は、免疫機能の解明を肝組織及び肝細胞癌組織に拡大し、これらの組織中の免疫担当細胞のプロファイリング、および機能を多角的に解明していく予定である。平成24年度は、試薬等が定価より安価で購入できたため未使用金が生じた。平成24年度の未使用金と合わせて、免疫染色に必要な抗体(10種類程度)、免疫組織染色キット及びフローサイトメトリー用の細胞機能計測用試薬及び蛍光抗体(15種類程度)を購入予定。また、癌幹細胞の遺伝子発現の検討に必要なPCR試薬(6種類)及び細胞の分離、培養用の細胞生物学的試薬も購入予定である。ガラス器具、プラスチック器具の不足分も購入予定である。免疫染色に必要な抗体(10種類程度)、免疫組織染色キット及びフローサイトメトリー用の細胞機能計測用試薬及び蛍光抗体(15種類程度)を購入予定。ガラス器具、プラスチック器具の不足分も購入する予定である。
土壌環境下における放線菌有用機能の発現制御ネットワークの解明

本研究では、土壌中で生育している放線菌が分解酵素を生産し栄養を獲得する一連のプロセスや抗生物質の生産プロセスを制御する遺伝子の発現制御ネットワークの解明を目指した。放線菌の栄養源としてキチンを添加した土壌から直接抽出したRNAを放線菌ゲノム遺伝子を網羅的に固定したマイクロアレイで解析した結果、キチン存在下土壌中で生育している放線菌では、キチン代謝関連遺伝子や解糖系・窒素代謝等の主要代謝系遺伝子群ばかりでなく、複数の抗生物質生産遺伝子群の発現が高レベルに誘導され、これら代謝遺伝子群の発現に転写制御因子DasRが重要な役割を演じていることを明らかにした。土壌でせ生育中の放線菌における遺伝子発現機構を解析するのに先立ち、これまで放線菌の土壌中での生育を正確に計る方法は開発されていなかったことから、土壌中で生育している放線菌の生育をモニタリングする手法の検討を行った。まず、滅菌土壌に放線菌を接種し、時間を追って土壌からDNAを抽出、抽出されたDNAの量による土壌中での放線菌の生育のモニタリングを試みた。また、その際、S.coelicolor A3(2)のゲノム上に存在する特定の遺伝子(16S rDNAや主要シグマ因子等)を標的にした定量PCRによって、土壌中の放線菌の生育を特定遺伝子のコピー数の増減で評価できるかどうかも検討した結果、両者の間に相関が見られ、これらの指標を用いることによって、土壌で生育する放線菌の生育をモニタリングできることが明らかとなった。また、放線菌の有する遺伝子の土壌中での発現をモニタリングするするため、まず、放線菌が自然環境中から栄養分を得るために重要な糖分解酵素キチナーゼに着目し、S.coelicolor A3(2)のゲノム情報からキチナーゼや、キトオリゴ糖の取り込みに関与する蛋白質をコードしていると考えられる遺伝子それぞれについて、定量PCRを行うために必要となるプローブの設計を行った。さらに、液体培養細胞から抽出したRNAを鋳型にしたモデル系で、設計したプロオーブを用いたリアルタイム定量PCRを試み、その定量性を検証、各遺伝子それぞれについてその発現を定量的に解析するための遺伝発現解析系を確立した。また、放線菌ゲノム遺伝子の網羅的な発現解析に備えて、市販の核酸精製キットを組み合わせ、放線菌を接種した滅菌土壌から大量に高純度のRNAを抽出する条件を明らかにした。土壌で生育している放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)株におけるキチン代謝プロセスを明らかにするため、キチンを添加した滅菌土壌に本菌を植菌し、経時的に土壌からRNAを抽出して本菌ゲノム上に存在する複数のキチナーゼ遺伝子やキチン代謝産物の取込みに関与するトランスポーターの遺伝子などの発現を定量PCRを用いて解析し、キチンを添加ない場合と比較した。その結果、土壌中でも液体培地と同様に、キチン存在下で放線菌の多様性に富んだ複数のキチナーゼ遺伝子の発現が誘導されることが明らかになった。また、液体培養条件下で生育している場合と土壌環境条件下で生育している場合で、発現している各キチナーゼ遺伝子の相対発現量を比較した結果、これまで発現が確認されていなかったキチナーゼ遺伝子を複数見出し、液体培地では発現が低いにも関わらず、土壌中で発現量が特に高くなるキチナーゼ遺伝子が存在することなど新知見を得ることができた。また、近年放線菌のキチナーゼ遺伝子群の誘導ばかりでなく胞子形成にいたる形態変化や抗生物質生産に関与することが示唆されたN-アセチルグルコサミンの代謝調節蛋白質の遺伝子dasRを標的に相同組換えを用いたノックアウト変異株を作成し野生株とそのキチナーゼ遺伝子発現パターンを比較した結果、このdasR変異株が液体培地では野生株の4分の1程度にキチナーゼ活性が低下し、土壌環境条件下では一部のキチナーゼ遺伝子の発現が全く失われることが明らかとなり、この転写制御因子がキチナーゼ遺伝子の発現制御にも関与していることが明らかになった。滅菌していない畑土壌に供試菌、放線菌Streptomyces coelicolorを植菌し、キチン存在下及び非存在下で生育させ、定量PCRを用いて供試菌の複数のキチナーゼ遺伝子及びトランスポーター遺伝子などの発現の検出を試みた結果、栄養源やニッチを共有する他の土壌微生物の存在下でもキチナーゼ遺伝子群や分解産物であるキトビオースの取込みに関与するトランスポーター遺伝子群の発現を検出することができた。また、この様な非滅菌生土壌でも液体培地や滅菌土壌と同様にキチンの存在下でのみこれらキチン代謝関連遺伝子の転写が誘導さることが確認された。さらに、キチン存在下及び非存在下で生育した供試菌について、放線菌ゲノム・マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った結果、キチン代謝系遺伝子ばかりでなく、解糖系や窒素代謝などの主要一次代謝関連遺伝子群の発現もキチン存在下で活性化されることが明らかとなった。