hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2軸方向磁場測定用マイクロスケールホール素子アレイおよび磁場可視化システムの開発

次年度においては、計測感度を向上させるためにInGaAs薄膜について検討する予定である。2.磁場可視化装置の開発空間分解能が1μm級のホール素子を駆動させるためには、当然1μm以下で素子を動かせる駆動装置が必要となる。そこで、マイクロプロセッサを用いる3次元駆動装置の開発を行った。開発した駆動装置は、3次元的に位置制御が可能であり、空間分解能は1μm以下である。また、制御部と駆動部を全て自作で行ったため、製作費用は既存製品の10分の1以下で作ることが可能であった。次年度には、極低温下でも使える駆動装置とアレイ用の多チャンネル計測装置の開発を行う予定である。本研究では、2軸方向の磁場成分(Bz, Bx)が同時に測定可能で、その空間分解能は1μm以下、そして1ガウス以下の微弱磁場が測定可能なホール素子を1次元的に集積するマイクロスケールのホール素子アレイの開発と、作製したマイクロスケールホール素子アレイの極低温応用として、酸化物超伝導薄膜の臨界電流密度分布を非接触で評価することが可能で、その空間分可能が酸化物超伝導体のグレインサイズの欠陥まで検出可能な測定システムの開発を目標として行っている。本年度の研究実績は下記のようになる。1. 2軸方向磁場成分測定用ホール素子の開発2年目である本年度においては、昨年に続いてGaAs薄膜によるホール素子の作製と同時にInGaAs薄膜を用いるホール素子開発についても検討を行った。ホール素子の作製方法としては、主にエピタキシャルリフトオフ(ELO)法を用いて、GaAsとInGaAs単結晶基板上に犠牲膜層をはじめ、電極用層、センサー層などを成長させた膜を準備した。そして、リソグラフィー法によりホール素子およびホール素子アレイを作製し、ワイヤボンディング法を用いて電圧および電流端子を接続した。開発したGaAs薄膜によるホール素子およびホール素子アレイはホール効果による発生電圧が比較的に低かったため、不純物濃度の最適化が必要であることが明らかになった。また、ワイヤボンディング法により電気的に接続させたリード線が液体窒素などの低温で機械的収縮により剥れるため、低温用のリード線接続法を新たに開発する必要がある。InGaAs薄膜に関しては、エピ膜の成膜には成功したもののホール素子の開発は次年度に行う予定である。2.磁場可視化装置の開発単一のホール素子の場合は、高精度の電圧計と定電流源が各1台あれば計測可能である。しかしながら、100個以上のホール素子をアレイする本研究の場合、ホール素子の数だけの電圧計を使用するのは不可能である。そこで、一つの電圧計で測定ができるようにスイッチング素子と電子回路を用いて順次に各ホール素子の微弱電圧が測定できる回路を開発した。開発したスイッチング電子回路を用いてリアルタイムではないものの100ms間隔で各ホール素子からの電圧を測定することが可能となった。
景気循環に関する確率法則の研究

景気循環を駆動する「経済成長モデル」として,"労働人口の変動","技術革新の度合い"の2項が確率摂動をうける確率モデルを構築した.さらにそれらの平均値と分散を含む幾つかの経済指標により,経済成長の漸近挙動を完全に分類した.景気循環を駆動する「経済成長モデル」として,"労働人口の変動","技術革新の度合い"の2項が確率摂動をうける確率モデルを構築した.さらにそれらの平均値と分散を含む幾つかの経済指標により,経済成長の漸近挙動を完全に分類した.景気循環は経済成長によって駆動される.そこで今年度は,経済成長を確率微分方程式で記述し、その漸近挙動を調べた.すなわち資本増加時の摩擦係数をr、またn、σを人口増加率とその確率変動(=分散)とし、とおく.1.生産関数fがk=0でInada条件をみたすとき、(ii)θ≧0・k(t,w)は再帰的,つまり"どんなに時間が経過しても、経済は永遠に変動し続ける".(この結論は、経済成長方程式に確率項を導入しなければ得られない.)2.生産関数fがk=0でInada条件をみたさないとき、sを貯蓄率とする.(iii)0<θ・確率1でlim_<t→∞>k(t,w)=0、(この結論は、Inada条件を仮定した1では得られない.例えば人口増加率が大きい場合がこのケースに合致する.)さらに我々は,別の経済指標である"k(t,w)の成長率の時間平均"および"total capital stock K(t,w)"の関しても、その漸近挙動を調べ,上記と同様の結果を得た.景気循環は経済成長によって駆動される.そこで今年度は,昨年度に引き続き,経済成長を確率微分方程式で記述し、その漸近挙動を調べた.すなわち資本増加時の摩擦係数をr、またn、σを人口増加率とその確率変動(=分散)とし、とおく.I.生産関数fがk=0でInada条件をみたすとき、(ii)θ≧0⇒k(t,w)は再帰的,つまり"どんなに時間が経過しても、経済は永遠に変動し続ける".(この結論は、経済成長方程式に確率項を導入しなければ得られない.)(iii)0<θ⇒確率1でlim_<t→∞>k(t、w)=0、(この結論は、Inada条件を仮定した1では得られない.例えば人口増加率が大きい場合がこのケースに合致する.)次に,実際の経済データからθを算出することにより,経済成長率の理論確率分布を数値解析により求めた.そして,現実に達成された成長率は,IとIIの確率分布でどちらか大きいかを比較して設定IとIIの妥当性を検証し,概ねIIが妥当との結論を得た.景気循環は経済成長によって駆動される.そこで今年度は,昨年度および一昨年度に引き続き,経済成長を確率微分方程式で記述し、その漸近挙動を調べた.次に,実際の経済データからいつかの経済指標を算出することにより,k(t,w)の確率分布を数値解析により求めた.そして,現実に達成されたper-capita capital stockと我々の計算よるk(t,w)の漸近挙動との比較,検討を行った.すると幾っかの実例では,我々が計算したk(t,w)の漸近挙動と現実の統計データとが一致しない場合があり,"技術の進歩"を考慮したより詳細な確率微分方程式が必要となった.ところが,技術の進歩は不連続なので,独立なポアッソン過程を前述の確率微分方程式に加え,その解の漸近挙動を調べることになる.しかし,ジャンプ項を含む確率微分方程式の解の漸近挙動に関する一般論は,まだ確立されておらず,その方法を研究している.景気循環は経済成長によって駆動される.そこで,昨年に引き続き1.経済成長をより一般的な確率微分方程式によって記述する2.その解(=経済成長)の漸近挙動を幾つかの経済指標によって分類するの研究を行った.大多数の先行研究では,経済成長に影響する指標のなかで「労働人口の増減」と「技術的な進歩」のどちらか一方のみを確率摂動とし,他方は定数としている.経済成長をより一般的に記述するため,我々はその両者を確率摂動とみなし,それらを同時に含む確率経済成長方程式を構成した.通常,このような確率微分方程式は2次元となり,1次元拡散過程の研究結果が応用できず,解の漸近挙動の研究は著しく困難になる.そこで,両方の確率摂動を合成することにより,「労働人口の増減」と「技術的な進歩」を一つの確率過程で表現し,“目標とする確率微分方程式"と同値な1次元確率経済成長方程式を得た.この確率微分方程式を調べることにより,経済成長の漸近挙動を「幾つかの経済指標」で完全に分類することができた(Nishioka,2008).そして,両者を同時に確率摂動とみなすことにより,従来の一方の確率摂動とは全く異なる以下のような著しい結論が得られた:3.(労働人口の減少も許すため)「国家の破産」でも「個人資産の増加」は可能.4.またInada条件を仮定した場合にも(経済指標のある組み合わせの下では),確率1で経済の破綻が起こる.
放射線誘発造血腫瘍におけるメチル化異常のゲノムスキャン法に関する研究

近年、エピジェネティックス機構の異常はがん抑制遺伝子の不活化機構の一因と考えられており、がんの発生及び進展に重要な役割を果たしていることが知られている。特に、がん抑制遺伝子のプロモーター領域におけるCpGアイランドのシトシン(C)におけるメチル化がその遺伝子の発現抑制に重要な役割を果たしている。本研究は、ゲノム全体から高頻度にメチル化されているCpGアイランドを探し出すために、抗メチル化シトシン抗体を用いたゲノム沈降法の開発を目的として行った。本年度に取り組んだ内容は以下の通りである。(1)ゲノムの抽出からクローニングまでの一連の系を確立した。(2)ゲノムの免疫沈降により得られたクローンの塩基配列を解析した。その結果、全てのクローンにおいて高頻度にCpG配列のあることが分かった。しかし、データーべ一スに登録されているような、がん化に関連するCpGアイランドは検出されなかった。本研究では、ゲノムの免疫沈降法により得られるDNA断片には確かにCpG配列が含まれていることが分かったが、CpGアイランドの単離は難しいことが分かった。近年、ゲノム配列中の大部分のCがメチル化されていることが知られている。ゲノムの免疫沈降法では、そのような領域を含んだゲノム領域がメチル化されたCpGアイランドと共にノイズとして取れて来てしまうため、CpGアイランドのみを単離することは難しいと考えられる。この様な点を克服するためには、クローニングという手法を取らず、最近開発されたゲノムのCpGアイランドのみを基板上に固定したマイクロアレイを用いるのが良いのではないかと考えている。今後、この手法により網羅的にメチル化されているCpGアイランドのみを検出していく予定である。近年、エピジェネティックス機構の異常は癌抑制遺伝子の不活化機構の一因と考えられており、癌の発生及び進展に重要な役割を果たしていると考えられている。特に、癌抑制遺伝子のプロモーター領域におけるCpGアイランドのシトシンのメチル化がその遺伝子の発現抑制に重要な役割を果たしている事が知られている。本研究では、ゲノム全体から高頻度にメチル化されているCpGアイランドを探し出すための、抗メチル化シトシン抗体を用いたゲノム沈降法の開発を目的とする。本年度行った内容は以下の通りである。(1)ゲノムの抽出からクローニングまでの一連の操作の系を確立した。本研究開始当初、ソニケーション又はハイドロシェアーを用いて物理的にゲノムの切断を行っていた。しかし、物理的な切断の場合、切断端が均一ではない、多くのゲノムを必要とする等のいくつかの問題点があった。また、クローニングを行う際には、ゲノムの末端を修飾する必要があり、クローニングに関しても簡便な切断方法とは考えられなかった。そこで、制限酵素による切断を行うことにした。(2)ゲノム沈降法の条件検討を行った。メチル化Cを多く含むゲノム断片を回収するためには、厳密な条件検討が必要であり、現在継続中である。ゲノム沈降後に得られたゲノム断片をクローニングし、シークエンス解析を行っている。今までのところ、とりわけメチル化Cの多い断片は得られていない。今後、さらに条件検討を継続して行う必要がある。現在、ゲノムの切断→ゲノム沈降法→クローニング→シークエンスまでの一連の操作は滞りなく行える状況である。ゲノム沈降法の最適条件を見つければ、メチル化Cを多く含むゲノム断片を単離できる可能性は極めて高い。
金属ヘテロ界面における高温型プロトン導電体の新規イオン機能の探索

本研究は、金属/プロトン導電体界面を利用したナノコンポジットにおける優れたイオン機能性材料の創製を目指す。昨年度の検討において、ストロンチウムジルコネート系プロトン導電体(以下、SZO)と白金(Pt)とのコンポジットのナノイオニクス現象を見いだした。SZOにPtを微分散することで導電率の著しい低下が起こり、SZOのPt微粒とのヘテロ界面において高抵抗層が形成される可能性を指摘した。本年度は、これを確かめるために、両者の界面の電流電圧特性について調べた。Pt/SZO界面は整流性を示した。Pt→SZOの向きに分極した場合の方が逆に分極した場合に比べて大きな電流が流れた。これは、n型半導体の場合にはショットキー障壁の形成に相当するが、本実験条件においてSZO試料はp型半導体であり、そのまま適用するのは難しい。また、本実験においては各電圧変化後に電流が静定するのに数十分数時間を要した。このような長い緩和課程が酸素イオンの動きによると仮定すると、正の電圧を印加した場合には酸素イオンが集まることにより正孔伝導性が増し、逆の場合にはいわゆる空乏層が生じることで抵抗が増大すると説明することが出来る。すなわち、Ptとの界面において電位変化とともにSZO中の酸素の非化学量論が変化すると考えられる。電流-電圧曲線において傾きが変わる点は約0.2Vプラス側に偏っており、電圧のかかっていない状態では、白金と酸化物の界面には空乏層が生じている可能性が示唆された。すなわち、白金界面においてSZO中には、正孔やプロトンが乏しい層が生成し、このことにより、上記ナノイオニクス現象が起きると考えられる。金属とのヘテロ界面において生じる高温型プロトン導電体の欠陥平衡の理解と制御を目的とし、白金/プロトン導電体ナノコンポジットのキャラクタリゼーションを行った。高温型プロトン導電体として、SrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>を用いた。白金とのコンポジットは、白金の微分散化を期待して、燃焼合成法により調製した微粉末を焼成することにより得た。XRDの測定より白金とペロブスカイト相の混相が得られた(不純物相として若干ZrO_2相の生成が見られた)。導電率の酸素分圧依存性を測定した結果、白金とのコンポジットは白金を含まないものに比べて電気伝導度が34桁も減少した。SrZr_<0.9>Y_<0.1>O_<3-α>と白金の粉末を混合して焼き固めたものの導電性は、典型的な高温型プロトン導電体に一致したことから、上記の導電率の著しい減少は白金相の微分散による効果であると考えられた。導電率の白金量への依存性を調べたところ、白金体積分率において約1.5vol%付近を閾値としてシグモイド様に変化しており、パーコレーション的なイオン導電が起きていることが示唆された。すなわち、プロトン導電体中の微細な白金粒の周囲にプロトン欠陥量が減少した層ができ、その分量がパーコレーション的な閾値(通常、約70%)を上回った結果、導電率の減少が起きたものと考えられる。TEMによる微構造観察からは白金粒の粒径は0.53nm程度であった。パーコレーションモデルからは、界面層の厚さは数nmと見積もられた。このような厚さは、デバイ長を単位とした典型的な空間電荷モデルとよく合致し、本実験で得られた導電率がいわゆるナノイオニクスに支配された現象である可能性が示唆された。
サケ科魚類における在来種から外来種への置換のメカニズムの解明

同一河川に生息する在来サケ科魚類と外来サケ科魚類の流程分布の違いに関して、水温条件特異型競争の影響が示唆されている。ただし、先行研究の場合、外来種の侵入履歴(侵入開始場所・時点)が不明であるため、現況の流程分布は、水温条件特異型競争の結果を反映しているのか、その場所でのみ外来種が放流された結果なのかは分からない。そんな折、侵入履歴が明確で、在来種アメマス単独域へ外来種ブラウントラウト(以下ブラウンと略記)が侵入している場所を発見した。千歳川支流紋別川には、本流に堰堤があり、その下流部はアメマスとブラウンの混成域、上流部はアメマス単独域であったが、2004年冬に堰堤が決壊し、今年になって上流部にもブラウンの侵入が確認された。そこで、本研究では紋別川でアメマスとブラウンの流程分布と水温条件特異型競争の関係を考察した。調査は、2006年6月から8月に行った。紋別川全域に1km間隔で長さ200mの調査区を設定し、スリーパス除去法によるアメマスとブラウンの密度推定とデータロガーを用いた水温の記録を行った。また、流程と相関するであろう河床勾配も測定した。その結果、ブラウンの割合は、上流域になるほど小さくなった(侵入が起きていない)。流程と水温(調査期間中の平均9.513.5度)は負の相関、河床勾配(0.32.8%)は正の相関を示したが、ブラウンの割合と有意な相関関係にあったのは水温だけだった(負の相関)。堰堤から最上流域まで約5kmであることから、時間的には最上流域までブラウンが侵入するには充分である。したがって、ブラウンが上流域に侵入できないのは、アメマスの存在が影響していると考えられる。そして、その影響として水温条件特異型競争によるアメマスのブラウンの排除である可能性が高い。逆に、水温が高い下流域でブラウンが多いのは、ブラウンによるアメマスの排除が影響していると考えられる。北海道に生息する外来サケ科魚類ブラウントラウトは強い攻撃性ゆえに在来サケ科魚類であるアメマスを排除することが懸念されている。一方で倒木などの視覚的障害物が多い場所では、アメマスとブラウンが同所的に生息できるという報告がある。その理由として、視覚的障害物が各個体の攻撃頻度を緩和していることが考えられた。そこで本研究では、アメマス単独域と両種の混在域でアメマスのハビタット利用における視覚的障害物に対する依存度を比較することで、視覚的障害物がアメマスに対するブラウンの影響を抑制するのに有効かを検討した。調査は、千歳川支流紋別川で行った。紋別川には上流部に堰堤が設置されており、その上流側にはアメマスが単独で生息している(アメマス単独域)。堰堤下流側には、アメマスとブラウンが混在している(混在域)。両種共に淵を主なハビタットとして利用するため、単独域と混在域でアメマスとブラウンの個体数を淵ごとに調べた(単独域:109個,混在域:142個)。また、淵の環境要因として、淵の面積、障害物の面積・個数、水深、河床、流速を計測した。アメマスの個体数を従属変数、環境要因とブラウンの個体数を説明変数として重回帰分析を行った結果、単独域ではアメマス個体数に対して淵面積が正の影響を与えていた。一方、混在域ではアメマス個体数に対して障害物の個数が正、ブラウン個体数が負の影響を与えていた。単独域では、ブラウンの影響がないためにアメマス個体数は単純に淵面積の影響を受けていると考えられる。混在域では、ブラウンはアメマス個体数に負の影響を与えていたが、障害物は攻撃行動を緩和するためアメマス個体数に対して正の影響があると考えられる。以上の結果から視覚的障害物は、ブラウンとアメマスの種間競争を抑制し、ブラウン存在下でのアメマス個体数維持に有効であることが示唆された。

流程と水温(調査期間中の平均9.513.5度)は負の相関、河床勾配(0.32.8%)は正の相関を示したが、ブラウンの割合と有意な相関関係にあったのは水温だけだった(負の相関)。堰堤から最上流域まで約5kmであることから、時間的には最上流域までブラウンが侵入するには充分である。したがって、ブラウンが上流域に侵入できないのは、アメマスの存在が影響していると考えられる。そして、その影響として水温条件特異型競争によるアメマスのブラウンの排除である可能性が高い。逆に、水温が高い下流域でブラウンが多いのは、ブラウンによるアメマスの排除が影響していると考えられる。
アスリートのパフォーマンスを向上させる睡眠についての研究

本研究は1アスリートの睡眠衛生改善のための研究と2アスリートが実施しやすい時差調整法に関する研究の2つの研究から構成される。1アスリートの睡眠衛生改善のための研究の目的は、アスリートの睡眠の問題について、その改善に効果的と思われる睡眠衛生項目を提案し、その効果を検証することであった。まず最初にピッツバーグ睡眠質問票による睡眠評価、ミュンヘンクロノタイプ質問紙によるクロノタイプ評価、練習・トレーニングスケジュールの調査を行った。ミュンヘンクロノタイプ質問紙で調べた睡眠の中央時刻が5より遅く、午前9時30分より前に練習・トレーニングを開始するアスリートを対象に、起床直後に20分30分の高照度光照射と睡眠直前の電子機器利用制限を提案し、実施させた。2週間の介入期間中の睡眠はアクチグラフで、起床時の主観的な睡眠の質・疲労感は10段階のリッカート尺度で評価させた。そして、2週間の介入期間前後にエプワース眠気尺度、POMS(疲労・活力)の調査、パフォーマンステスト(精神動態覚醒水準課題、握力、垂直跳び、スクワットジャンプ、リバウンドジャンプ、特定の強度での自転車エルゴメーター運動)を行った。また、実施中の睡眠感について、ヒアリングをおこなった。2週間の介入によって、エプワース眠気尺度、POMSの活力指標、精神動態覚醒水準テストの結果に有意な改善が認められた。ヒアリングでは、「午前中の練習・トレーニングにとりくみやすくなった」「夜中に目が覚める日数が減った」などの声がきかれた。現在、上記実験に参加したアスリートは20名である。時差調整の研究は、使用するメガネ型光照射機器に関して調査を行った。次年度から実験を開始する。アスリートの睡眠衛生の改善に関する研究に関しては、被検者となる選手の応募が予想よりも少なかった。時差調整の研究は、使用するメガネ型光照射装置の選別に時間を要した。睡眠衛生の研究は、引き続き、アスリートの応募を受け付ける。時差調整の研究については、次年度から一般成年男女を対象に開始する。時差調整の研究は、使用機器の選別などの理由で遅れていた。この分の費用を次年度から実施する研究の費用にあてる予定である。
医療排水中の薬剤成分同時除去のための高効率・低環境負荷浄化システムの構築

各種薬剤成分の迅速かつ高効率な水処理法を開発し、合成試料や実試料を用いてそれらを評価した。陽イオン界面活性剤とシリカ粒子を用いたアドミセル吸着捕集法によれば、β-ラクタム系抗生物質が高効率で捕集され、その場分解された。水酸化アルミニウムを陰イオン界面活性剤の共存化で生成させる界面活性剤支援凝集沈殿法によれば、さまざまな薬剤成分がほぼ完全に除去できた。これらの二つの方法は、界面活性剤分子が作る疎水性領域が高効率分離に大きく寄与していた。高分子電解質-界面活性剤凝集法では、ペルオキシダーゼと過酸化水素の助けにより、エストロゲンの除去が可能となった。温度感応性高分子法では、キトサンやポリアリルアミンを導入し、酵素反応を併用することにより、フェノール系化合物の効果的除去が達成できた。イミノ二酢酸を導入した場合は、有害微量元素の同時除去に有用であった。さらに、医療用ガドリニウム錯体の環境水中での動態を調べるため、セファデックスゲル吸着-逐次脱着法を提案した。近年、医療活動や日常的な使用により様々な薬剤が環境中に放出され、それらの摂取・蓄積等による生態系への影響が大きな問題となっている。本研究は、排水ならびに環境水中の各種薬剤の、高効率・低環境負荷除去技術の構築と、浄化効率の評価ならびに環境水中の薬剤動向把握のための分離分析技術の確立を目的としている。まず、アドミセル処理の改良型として、界面活性剤支援水酸化物共沈法を新たに提案した。例えば、陰イオン界面活性剤共存下で水酸化アルミニウムを沈殿させると、沈殿表面に疎水性環境が形成され、疎水性薬剤のほか、水溶性のいくつかの塩基性薬剤や酸性薬剤も効率よく除去することができた。また、陽イオン界面活性剤とシリカゲルから調製したアドミセルを用いて、β-ラクタム系抗菌剤の捕集を検討したところ、アドミセルは、捕集すると同時にそれらの薬剤を分解する機能も保持していることを見出した。現在、当該科研費補助金で購入したLC-MSを用いて、分解過程と分解生成物について検討中である。同様なアドミセル捕集・分解の現象が、有機リン系農薬やカーバメイト系農薬に関しても見出すことが出来た。さらに、温度感応性高分子を用いて、トリクロカルバンやトリクロサンの高効率捕集を達成した。また、本法を水溶性の高いフェノール系化合物の回収に応用するため、キトサンやポリアリルアミンで温度感応性高分子を修飾し、かつフェノール基を反応性の高いキノンに変換することにより、広範なフェノール系薬剤が除去できるようになった。なお、MRI造影剤に利用されている医療用ガドリニウム錯体についても、環境水中での挙動について情報を得るため、実験を開始した。医療活動や日常生活から様々な薬剤成分が環境中に排出され、それらの生態系への影響が深刻な問題となっている。本研究では、申請者らが提案したアドミセル及び温度感応性高分子、並びに関連分離媒体を用いて新しい排水浄化システムを構築し、多種類の薬剤成分を高効率に分離除去することを目的としている。本年度は、まずアドミセルの改良型として考案したアニオン界面活性剤支援凝集沈殿法について系統的に実験を行った。その結果、各種酸性薬剤、中性薬剤、ならびに塩基性薬剤が、迅速かつ高効率に除去できることがわかった。興味深いことに、従来の排水処理技術ではほとんど除去されなかった抗生物質や合成抗菌剤も、効率的に除去できるようになった。さらに研究を、高分子電解質-界面活性剤凝集法へと展開させ、高分子電解質に導入した反応性置換基との結合により、疎水性の低い殺菌剤も効率よく除去できるようにした。なお、加温により凝集する温度感応性高分子媒体に関しては、反応性置換基を高密度に導入したものを合成し、薬剤除去の高効率化・迅速化をはかった。捕集除去した薬剤の低環境負荷分解については、アドミセル分離媒体(例えばカチオン界面活性剤とシリカゲルから調製)中でβ-ラクタム系抗菌剤や有機リン系農薬の分解がみられ、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC-MS)によれば、β-ラクタム環の開裂が示唆された。すなわち、温和な分解により、抗菌性を示す化学構造が消失する可能性が見出された。

また、MRIの造影剤として一般に使用されているGd錯体については、吸着・脱着現象を巧みに利用することにより、Gd-フミン錯体との分別定量法が確立できる見通しを得た。近年、医療行為、産業活動及び日常活動により排出される薬剤成分の生態系への影響が懸念されており、これらの薬物を高効率で除去・処理する新しい技術の開発が求められている。本年度は、アドミセルの改良型として昨年度提案した界面活性剤支援凝集沈殿法につき、さらに詳細に検討した。その結果、テトラサイクリン系抗菌剤等を、水酸化アルミニウム-アニオン界面活性剤により、水中からほぼ完全に除去できた。これらの抗菌剤は、正電荷アルミニウム錯体と界面活性剤とのイオン会合体として、アドミセルの疎水環境に分配捕集されることが、LC-MSや蛍光分子プローブ解析により示唆された。また、排水処理の連続化を目的とし、装置・操作の最適化を検討した結果、抗菌剤を含む排水を実験室レベルで連続的に処理できる可能性を見出した。さらに、二本鎖界面活性剤を粘土鉱物に内包させたオルガノクレイを調製し、ペニシリンを始めとするβ-ラクタム系抗菌剤の捕集に応用した。抗菌剤は効果的に捕集され、オルガノクレイ中でその場分解され、抗菌活性を持たない化学種に変換されることが、LC-MSにより確認された。なお、昨年度展開した高分子電解質-界面活性剤凝集法については、酵素反応を導入してエストロゲンやフェノール系薬剤の除去に適用した。例えばペルオキシダーゼにより変換された反応性化学種は高分子電解質のアミノ基に結合し、界面活性剤による凝集とともに排水から除去された。また,MRI造影剤として使われているGd錯体とGd-フミン錯体との分別定量法を開発し、河川水の分析に適用した。すなわち、Gdの化学種をまずセファデックス系陰イオン交換カラムに濃縮し、次いで硝酸等を用いて選択的に脱着し、ICP-MSにより定量した。都市部河川水の医療用Gd錯体と考えられるGdが検出され、本分別定量法の環境水中のGdの動態把握への有用性が示された。アドミセル、温度感応性高分子、並びに関連分離媒体の排水浄化能力の検討と高機能化は、ほぼ予定通りに進捗しており、従来の排水処理技術では除去が困難であった様々な薬剤成分が分離除去できるようになった。さらに、アドミセル媒体の疎水環境においては、ある種の抗菌剤が自然に分解し、抗菌性の少ない物質に変換されていく現象も見出し、さらなる研究の展開が期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後とも、アドミセルや温度感応性高分子、並びに関連分離媒体の更なる高機能化をはかり、多種類の薬剤成分除去の条件設定を行う。また、複数の排水処理技術を融合・連結させ、連続的に稼働する浄化システムを実験室スケールで設計する。分離除去した薬剤成分を低環境負荷で分解させる技術については、別の界面活性剤と固相により調製したアドミセル媒体を用い、分解の効率と生成物、異種薬剤への適用性などについて検討する。さらにGd-錯体の存在形態別分離分析法を確立し、MRI造影剤として用いられているGd錯体の環境での動態把握を試みる。
プレート境界面上の小繰り返し地震の発生過程の理解に基づく地震発生サイクルの研究

小繰り返し地震を用い,地震サイクルの物理過程を理解するため,岩手県釜石沖等の繰り返し地震について震源決定,断層サイズ,応力降下量の推定を行った.その結果,釜石沖の地震クラスタでは,断層上の比較的弱いパッチで小地震が発生し,インターサイスミックな期間の,すべり域内で非地震的すべりが明らかになった.また,他の繰り返し地震では,外部からの影響(余効すべり等)により発生間隔だけでなく,規模や破壊過程も変化することも分かった.小繰り返し地震を用い,地震サイクルの物理過程を理解するため,岩手県釜石沖等の繰り返し地震について震源決定,断層サイズ,応力降下量の推定を行った.その結果,釜石沖の地震クラスタでは,断層上の比較的弱いパッチで小地震が発生し,インターサイスミックな期間の,すべり域内で非地震的すべりが明らかになった.また,他の繰り返し地震では,外部からの影響(余効すべり等)により発生間隔だけでなく,規模や破壊過程も変化することも分かった.本年度は,岩手県釜石沖の中規模繰り返し地震[Matsuzawa et al. (2002)]の周辺の地震について,ダブル・ディファレンス法[Waldhauser and Ellsworth(2000)]による詳細な震源決定法および,マルチタイムウインドウ・スペクトル比法[Imanishi and Ellsworth(2006)]による断層サイズ・応力降下量の推定を行った.その結果,岩手県釜石沖の地震クラスタでは,小地震が最大地震のすべり域の端および中心付近の3ヶ所に集中して発生していることが分かった.それぞれのクラスタでの地震のほとんどは,同じ場所で発生している繰り返し地震であることも分かった。さらに,応力降下量の推定から,最大地震に比べて,小地震の応力降下量が小さいことが分かった。これらの解析結果は,岩手県釜石沖の中規模繰り返し地震近傍で発生する地震は,この地震の周囲や内部の比較的弱いパッチで発生していることを示唆する。また,今回推定された最大地震および小地震の地震時すべりから,中規模繰り返し地震のインターサイスミックな期間に,そのすべり域内で非地震的すべりが生じている可能性があることが分かった。釜石沖の地震クラスタにおける小地震の活動には,最大地震の地震サイクルの後半に活動が活発になるという特徴があり,本研究の結果から小地震の活動は,中規模繰り返し地震のアスペリティへの応力集中の過程を示している可能性が示唆される。この研究の内容は,Geophys. Res. Lett.誌にて発表した。昨年度(2008年1月)に予測されていたM4.7の繰り返し地震が岩手県釜石沖の繰り返し地震クラスタで発生したため、さらにデータを追加して研究を行った。その結果, 2008年の地震は, 2001年や1995年の地震とほぼ同じ場所を破壊していることが分かった。また, 2008年の地震はこれまでのM4.7前後の地震と同様に,同じクラスタ内の他の小地震に比べて応力降下量が大きいことが分かった。さらに,他の地震クラスタへの震源決定法(ダブル・ディファレンス法[Waldhauser and Ellsworth(2000)])および,断層サイズの推定法(マルチタイムウインドウ・スペクトル比法[Imanishi and Ellsworth (2006)])の適用により,大きな余効すべり(非地震性すベりの加速)の到達により,繰り返し間隔が短くなるだけでなく,波形の相関も低下している(すべり分布も変化している)繰り返し地震の例が明らかになった。また,特に大きな外部からの擾乱が考えられない場合でも,応力降下量とすべり量の変化が見られる繰り返し地震クラスタも存在することが明らかになった。これらの結果は,小繰り返し地震は,外部からの影響(余効すべり等)により発生間隔だけでなく,規模や破壊過程も影響を受けること,アスペリティの強度に時間変化があることを示唆する。このような地震サイクルの複雑性の原因としては,震源の詳細決定や応力降下量の推定により明らかとなったアスペリティ自身の微細構造(階層構造)が重要である可能性がある。
シアン計測用バイオセンサーの開発

酸素電極上に微生物固定化膜を装置することにより、微生物の呼吸活性を測定することが可能である。シアンは猛毒であり、生物の呼吸を阻害する。従ってシアンの添加によって微生物の呼吸活性が阻害され、その結果微生物膜上で消費される酸素量が減少し溶存酸素量が増加する。この溶存酸素量の変化を酸素電極で測定することによってシアンの計測が可能となる。本研究は将来、河川においてのオンライン計測に応用できる微生物センサーの開発を目的とした。1.分子認識素子として用いる微生物の選択グルコースを栄養源として最も呼吸活性が高く、かつシアンに対する応答の高い微生物の選択を行った結果、パン酵母であるSaccharomyces cerevisiaeがセンサーの分子認識素子として適当であった。2.センサーの形状の検討電極型、フロー型、リアクター型などの形状のものを作成しセンサーの特性を比較検討した結果、センサーの応答の安定性の面からリアクター型が最適であると考えられた。3.測定の最適条件の検討、特性の評価測定の最適条件を調べたところ、流速4.5ml/min、温度30°C、グルコース濃度150mg/lであった。この最適条件において同様にシアン化カリウム濃度0.01.0ppm溶液の電流値変化を調べたところ、0.041.0ppm(0.6015μM)の範囲で応答が確認された。またセンサーは固定化後9日間シアンに対して安定な応答を示した。4.共存物質の影響金属イオン、塩化物イオン、硫化物イオンなどの河川水中に存在する様々な物質がセンサーの応答に与える影響を検討した結果、河川水中の濃度では影響はあまりないことが明らかになった。5.構築したセンサーの河川水への適用構築したセンサーを用いて実際に6カ所の河川水のシアン濃度を測定した結果、十分シアンが測定できることが確認できた。
魚類の有害寄生虫ウミクワガタ類幼生における種同定法の確立

<研究の背景>魚類の外部寄生虫として知られる甲殻類の中には、水産重要種の蜷死を引き起こす種が含まれる。しかし、それらの分類学的な研究は不十分であることが多く、問題が生じた際の対処の妨げになる。魚類寄生性のワラジムシ目甲殻類ヨに属する、ウミクワガタ科の幼生は、幼生のみで同定することが不可能な揚合が多く、これらの成体を得なければ、同定や分類を行なうことができない。そこで、本研究では、幼生形態のみで種同定が可能となるように、同定のための形質を探し、ウミクワガタ類幼生の種同定方法を確立することを目的とした。<平成25年度における研究成果>・日本産ウミクワガタ類の分類学的再検討日本沿岸で特に優占して見つかるウミクワガタ類の数種は、1つの種に多くの学名が当てられていた。幼生形態の精査に先立ち、これらを整理・再記載し、論文を出版した(Ota, 2013)。・幼生形態における種同定の試み/ウミクワガタ相の調査前年度では、4種のウミクワガタ類幼生の形態を精査、比較した。これに加え、南西諸島の宮古島で、淡水域に出現するウミクワガタ類幼生が新たに見つかった。各令期の形態を精査し、その出現状況と形態の精査、分子系統解析を行った。その成果を第51回日本甲殻類学会で発表した。現在これに関する論文を執筆中である。(抄録なし)日本本土のウミクワガタ相把握の土台作りとして、1980年から2000年にかけて記載された雄成体のタイプ標本(11種)を借用し、形態の詳細な観察を行った。その結果シノニムが含まれ、7種に整理される可能性が生じた。さらにこれらのタイプ標本は戦前に記載された種とも比較する必要性があり、今後の調査では、それらが所蔵されている国外の博物館から標本借用、又は現地の標本調査を行う予定である。一方、手持ちに海洋調査で得られた多数の標本があるので、本研究結果をもとに正確な同定を行う。また、これらの雄成体とともに得られた幼生を精査し幼生形態の記載を行う。本研究を行うことで日本産ウミクワガタ類(特に普通種)の成体-幼生の形態と種の位置づけが明確になる。本年度は軟骨魚類に寄生するウミクワガタ類幼生の特異的な生活環を解明した。これまでの研究で、軟骨魚類から見つかるウミクワガタ類幼生を5種記載、報告してきた(Ota&Hirose,2009a,b;Ota,2011)。軟骨魚類から得られる幼生は、飼育すると次の脱皮で必ず成体になることから、すべて終令(3令)であった。すなわち軟骨魚類に寄生するウミクワガタ類幼生は全て終令で、それよりも若い令がこれまで一切発見されていなかった。近年、伊豆地方沿岸のから、種不明のウミクワガタ類の幼生が見つかった。今年度にその実態を調査し、幼生の飼育観察とDNA解析によって、その幼生はGnathia trimaculataであることが明らかとなった。本種は3令幼生が軟骨魚類から見つかる種であるが、本調査では1、2令が硬骨魚類に寄生することが明らかになった。宿主調査の結果G. trimaculataは、1、2令で今のところ3種のヘビギンポ科魚類から見つかり、3令は27種ものエイやサメ(底性の種から遊泳・回遊する種に至る)から見つかった。本調査によって、同じ種の幼生が令によって硬骨魚類から軟骨魚類へと宿主を変えることが明らかになった。ウミクワガタ類幼生の生活環はいずれの令も硬骨魚に寄生することが知られていたが、今回の研究で全く異なる生活環を示すことができる。本研究に関連する論文を現在執筆中である。ワラジムシ目の1科であるウミクワガタ類は、幼生と成体で形態が大きく異なる。成体は自由生活性である一方で、幼生は魚類寄生性で、重度の寄生の場合、水産有用種の魚類に斃死を引き起こすこともある。しかし、種分類はオス成体の形態が中心で、幼生形態からは種同定が行なえない。更に我が国のワラジムシ類は、同定する上での記載が不十分であるうえ、同じ種に多くの学名が付けられているために、分類や同定が極めて困難である。ウミクワガタ科における、これらの問題を解決し、幼生形態のみでも種分類を行なえるような体制を確立するのが本研究の目的である。・日本産ウミクワガタ類の分類学的再検討:昨年度に引き続き、ウミクワガタ類のオス成体の6種のタイプ標本を拝借し、外部形態による分類学的再検討を行った。その結果、昨年度と合わせて17種は7種に整理された。この結果の一部は論文としてまとめ、投稿した。・幼生形態における種同定の試み:次に、4種のウミクワガタ類の幼生標本を用いて、種間の形態差を精査した。その結果、頭部のプロポーションと感覚孔の有無、腹尾節の三角形の形状に種間差があった。一方で尾肢などの付属肢の剛毛数は種間で安定しているか、種内で変異があることが分かった,・ウミクワガタ相の調査:日本沿岸におけるウミクワガタ類のファウナの知見は乏しいため、引き続き野外調査を継続した。その結果、伊豆地方沿岸から2種、瀬戸内海から1種を新たに採集した。飼育実験の結果、幼生を成体に脱皮させることに成功し、各種の幼生と成体の形態を対応させることができた。

<研究の背景>魚類の外部寄生虫として知られる甲殻類の中には、水産重要種の蜷死を引き起こす種が含まれる。しかし、それらの分類学的な研究は不十分であることが多く、問題が生じた際の対処の妨げになる。魚類寄生性のワラジムシ目甲殻類ヨに属する、ウミクワガタ科の幼生は、幼生のみで同定することが不可能な揚合が多く、これらの成体を得なければ、同定や分類を行なうことができない。そこで、本研究では、幼生形態のみで種同定が可能となるように、同定のための形質を探し、ウミクワガタ類幼生の種同定方法を確立することを目的とした。<平成25年度における研究成果>・日本産ウミクワガタ類の分類学的再検討日本沿岸で特に優占して見つかるウミクワガタ類の数種は、1つの種に多くの学名が当てられていた。幼生形態の精査に先立ち、これらを整理・再記載し、論文を出版した(Ota, 2013)。・幼生形態における種同定の試み/ウミクワガタ相の調査前年度では、4種のウミクワガタ類幼生の形態を精査、比較した。これに加え、南西諸島の宮古島で、淡水域に出現するウミクワガタ類幼生が新たに見つかった。各令期の形態を精査し、その出現状況と形態の精査、分子系統解析を行った。その成果を第51回日本甲殻類学会で発表した。現在これに関する論文を執筆中である。本年度で日本産ウミクワガタ類のタイプ標本調査を終了する予定であったが、調査すべき標本が国外の博物館でも見つかり、記載論文執筆に至らなかった。伊豆沿岸におけるウミクワガタ類幼生の調査は、ウミクワガタ科の生物学、ひいては外部寄生性の等脚目における生物学に大きく寄与する結果になりそうである。日本産ウミクワガタ類の分類学的再検討を行なうにあたって、当初予定していたよりも多くの標本を拝借し精査を行なったため、若干遅れている。また、1年目の調査で、硬骨魚類から軟骨魚類へ宿主を変えていることが判明し、そちらの調査と論文執筆で、当初の計画よりも遅れた。来年度は日本産ウミクワガタ類の分類学的再検討を終了し、幼生・成体の記載を行って種同定を行えるようにする。上記の分類学的再検討から得られた結果を基盤に幼生と成体の分類形質の再検討を行う。本年度で事前にフィールド予備調査を行ってきたので、来年度から西日本のウミクワガタ相の本格調査を行う。将来的に留学して研究を行うことも検討しているので、国外の受け入れ研究室の候補を決める。もし可能ならば研究室訪問も行う。当初1,2年目に予定していた、ウミクワガタ類の大顎の機能の検証を行なうが、時間との兼ね合いもあるため、本研究の目的である幼生の種同定法の確立を優先する。2年目で4種のウミクワガタ類の幼生形態を精査したが、3年目では新たに得られた標本も取り入れ、より多くの種で同定に重要な形質をより明確にする。(抄録なし)
地方分権下におけるアクティベーション政策のガバナンス構造に関する研究

生活困窮者自立支援制度および地域就労支援事業を主な研究対象とし、地方自治体や関連機関に対する質的調査および量的調査に基づいて政策課題の分析を行った。その結果、自治体間の実績の格差は、1就労に向けた訓練機会の開拓、2自治体独自の職業紹介機関の開設、3事業全体に関する協議の実施、4国の交付金等の活用に由来していた。また、デンマーク(コペンハーゲン市)でも地方自治体その他への聴き取り調査を実施し、自治体と外部機関との役割分担や、支援者に対する教育システムの重要性等、今後の政策展開における重要な論点を確認した。本研究の対象は地域の就労困難者や生活困窮者に対する生活保障・就労支援政策(=アクティベーション政策)である。地方自治体がこの領域において実施している政策を検証することを通じて、今後解決が求められる課題を探り、改善のための政策提言を行うことを目的としている。2015年度からは全国で「生活困窮者自立支援制度」が本格的に導入され、日本社会における貧困や社会的排除の解決を目指す生活保障政策として注目されている。しかし、実際には自治体ごとの取り組み状況は大きく異なり、「自治体間格差」が懸念されている。そこで、今年度は、以下のような研究を進めてきた。1.2015年度から新たに同事業に取り組み始めた地方自治体(大阪府枚方市)に対する調査を行い、その実態と課題について把握することに着手した。より具体的には、(1)2015年8月31日に生活福祉室(生活困窮者自立支援事業の担当部署)、(2)同9月2日に産業振興課(地域就労支援事業の担当部署)、(3)2016年3月31日にNPO法人ホース・フレンズ事務局(就労準備支援事業の委託先事業者)に対して実施した。これらの調査結果で得られた知見については、大分大学福祉シンポジウム(2016年2月27日)と社会的包摂の公共性研究会(同3月12日)において、口頭報告を行った。2.大阪府内で実施されてきた「地域就労支援事業」についても、府内自治体間の格差を検証するために、アンケート調査の企画を進めている。まず、本研究の開始前に実施した大阪府就業促進課と豊中市雇用労働課に対する聞き取り調査(いずれも2015年2月9日)の結果や、既存のアンケート調査の内容と結果を精査した。2015年6月20日と2016年2月17日には共同研究者による研究会を開催し、自治体の取り組み格差に関わる要因を検証した。当初の計画では、2015年度から16年度にかけて自治体間格差に関わる聞き取り調査とアンケート調査を実施することを予定しており、おおむね順調に進展していると言える。本研究は日本におけるアクティベーション政策(就労困難者や生活困窮者に対する生活保障・就労支援政策)の課題について、特に政策ガバナンスの側面から検討・分析することを目的としている。地方自治体レベルでの政策の実情を具体的に解明するとともに、国際比較を通じた特徴の掌握にも重点を置く。平成28年度の研究実績は以下の通りである。1.生活困窮者自立支援事業に関する調査研究:平成27年度に引き続き、大阪府枚方市の事例調査と分析を進めた。具体的には、8-9月にかけて枚方市生活福祉室、ハローワーク枚方、NPO法人ホース・フレンズ事務局に対する聞き取り調査を実施し、データ分析と学会発表および学術論文の公表を行った。2.地域就労支援事業(大阪府独自事業)に関する調査研究:8月に大阪府内の基礎自治体に対してアンケート調査票を送付し、9月までに43自治体中40自治体からの回答を得た(回収率93%)。同年度中は基礎集計の作成までを終えており、今後の詳細な分析を通じて自治体間格差の実態や要因を明らかにしていく。3.コペンハーゲン市のアクティベーション政策に関する調査研究:OECD加盟国のなかでも積極的労働市場政策への(GDPに占める)財政支出割合が最も高いデンマークにおいて、地方自治体の政策実態を調査した。調査は平成29年3月、コペンハーゲン市の部局(雇用統合課、人事課)、ジョブセンター・雇用センター、職業教育機関、社会的企業、民間企業など9か所に対し、事前に調査票を送付したうえで半構造化聞取り調査として実施した。4.上記の諸調査研究の準備と議論のために、研究会を2回(平成28年6月5日、平成29年1月25日)実施した。6月の研究会には政策実践に関わる支援者2名(A'ワークの西岡正次氏、および豊中市くらし支援課の小川英子氏)を招き、意見交換を行った。計画段階から、本研究において実施する調査研究の対象を以下の3つと考えていた。すなわち、(1)大阪府独自事業である地域就労支援事業(アンケート調査に基づく自治体間比較)、(2)大阪府内の基礎自治体による生活困窮者支援事業(聞き取り調査に基づく事例研究)、(3)北欧諸国におけるアクティベーション政策の実態(聞き取り調査に基づく事例研究)である。このうち、(1)については当初計画よりも時期が遅くなったが、平成28年度にはアンケート調査の実施と基礎的な分析を終えており、平成29年度中により詳細なデータの分析と解釈を進める予定である。(2)については順調に進捗しており、大阪府枚方市での調査結果に基づくいくつかの研究成果を公表済みである。また、(3)についてもコペンハーゲン(デンマーク)での調査を当初予定どおり行うことができ、データの整理と分析に着手している。まず、最終年度に実施した研究の内容等は以下である。1.大阪府内の基礎自治体に対するアンケート調査(地域就労支援事業の実施状況)の結果分析:研究分担者の長松と仲を中心に分析を進めた。

仲は学会で口頭発表を行い(社会政策学会関西部会、2017年12月2日)、長松も2018年5月の社会政策学会で成果を口頭発表する予定である。2.平成28年度末に実施したデンマーク調査の結果分析:2017年7月23日と12月3日の2回、研究会を開催し、2018年3月に実施した聴き取り調査のデータについて共有し、今後の分析方法や必要な追加調査の内容等に関する議論を深めた。3.欧州におけるアクティベーション研究の文献収集と分析:研究代表者の櫻井は2017年46月にオスロの研究機関に客員研究員として務め、ノルウェー国内の地域政策分析や欧州各国の国際比較研究など、最近の文献に基づく分析を行った。成果の一部は論文として公表した。研究期間全体を通じて実施した研究の成果は以下の通りである。第一に、地方レベルで実施されている生活保障・就労支援政策について、地方自治体や関連機関に対する質的調査に基づく具体的な検証を行った(特に生活困窮者自立支援事業について)。第二に、自治体によって異なる政策内容・レベルの精緻な比較を試みるために、量的な調査・分析(対象は大阪府の地域就労支援事業)に着手し、今後の分析方法を検討した。第三に、欧州の先駆的な政策の実態調査を行い、今後の日本の政策に対する示唆を得た。これらの成果は、今後の日本におけるアクティベーション政策のあり方ーたとえば行政内外の組織編制や連携・協働等のガバナンス、就労支援メニュー、生活保障体系等ーに関し、求められる改善の視点や新たな施策を提起するための論拠となるものであり、その点において重要な意義を有している。生活困窮者自立支援制度および地域就労支援事業を主な研究対象とし、地方自治体や関連機関に対する質的調査および量的調査に基づいて政策課題の分析を行った。その結果、自治体間の実績の格差は、1就労に向けた訓練機会の開拓、2自治体独自の職業紹介機関の開設、3事業全体に関する協議の実施、4国の交付金等の活用に由来していた。また、デンマーク(コペンハーゲン市)でも地方自治体その他への聴き取り調査を実施し、自治体と外部機関との役割分担や、支援者に対する教育システムの重要性等、今後の政策展開における重要な論点を確認した。2016年度は(1)大阪府内自治体に対するアンケート調査の実施と分析、(2)枚方市以外の自治体に対する聞き取り調査、(3)ヨーロッパ調査の準備・実施(2017年3月を想定)を進めていく。(1)については長松・仲(研究分担者)を中心に実施し、(2)は櫻井(研究代表者)を中心に、阿部(研究分担者)、野口(研究協力者)が主に担う。(3)は嶋内(研究分担者)の研究ネットワークを活用し、デンマークやスウェーデンの政策担当者に対する聞き取り調査を実現させる。さらに、2016年度の研究会では、研究分担者や協力者のそれぞれがどのような論点・視角から調査結果の分析を行っていくのかについて、研究発表や意見交換を進める。201617年度の成果発表に向けて、役割分担をいっそう明確にしていく。
非平衡キャピラリー電気泳動法を用いた新規人工核酸アプタマーの創製

これまでにCE-SELEXによって創製したキメラ型アプタマーは、標的分子であるヒトトロンビンに対して高い親和性と優れた特異性を持っており、ピト血清中での安定性も向上していることがわかった。さらには,プライマー部位に導入した架橋型核酸を天然型に置換することで活性が大きく変化する特性を持っていた。そこで本年度では、得られた高親和性キメラ型アプタマーの予想される2次構造を元に、プライマー部位に導入した各架橋型核酸の結合親和性への寄与を検証した。プライマー部位の架橋型核酸を1残基ずつ天然型に置換した変異体を作製し標的分子に対する結合親和性を評価したところ、ステム構造の両端に位置する架橋型核酸を天然型に置換した場合に結合親和性が著しく低下することがわかった。また、種々の標的分子に対応できる一般性の高い入工核酸アプタマーのスクリーニング・システムの構築を目指して、既存の一般的手法では創製が困難だった標的分子に対する人工核酸アプタマーの取得を検討した。異なるデザインの人工核酸ライブラリを用いて、78ラウンドのセレクションを行うことで活性種の濃縮を行い、標的分子に特異的に結合する配列の選定に成功した。さらに、低分子に対してもスクリーニング可能にするため、分離条件の最適化を検討した。一般的に、標的分子が低分子の際は、非平衡キャピラリー電気泳動(NECEEM)では泳動度にほとんど変化が現れないため活性種の効率的な取得は困難だった。そこで、当研究室で既に創製された低分子結合性人工核酸アプタマーと標的分子で抗癌剤であるカンプトテシン誘導体を用いて複合体ピークをNECEEMによって分離可能かどうか検討した。その結果、測定条件を最適化することにより複合体ピークを穣認することができた。また、標的分子の濃度に依存して複合体ピークが変化することも確認でき、結合親和性を評価することができた。(抄録なし)種々の標的分子に対応できる一般性の高い人工核酸アプタマーのスクリーニング・システムの構築を目指して、これまで得られた知見を基に、CE-SELEXによるトロンビンを標的分子としたアプタマーの創出を、天然型のライブラリA、5'側プライマー領域に架橋型核酸(BNA/LNA)を導入したライブラリB、ライブラリBに加え、チミジンの5位にN-6-アミノエチルアデニンを修飾したライブラリCの3種類を用いて行った。その結果、各ライブラリから90%以上のヒット率で標的分子に対して結合活性を持ったアプタマーを得ることができた。また、配列解析を行ったところ、ライブラリAとBからは同じような配列が多く得られたため、BNA/LNAを導入しても得られる配列に影響が少ないことが分かった。さらにそれらは、グアニン四重鎖構造を形成するような配列であった。しかし、ライブラリCからは、Gの含有率が比較的低く、グアニン四重鎖構造を形成しないような配列が得られた。非平衡キャピラリー電気泳動法(NECEEM)により、それぞれのアプタマーの標的分子に対する解離定数(Kd)を算出した。その結果、ライブラリA>B>Cの順で値が低くなったことから、修飾基を導入したことによりKdが向上したことが分かった。続いて、ライブラリCより得られたApt#C1について、トロンビンに対する結合活性における修飾基の効果の検証を行った。その結果、いずれの修飾基を天然型に戻した場合でも、結合活性を失うことから、Apt#C1においては全ての修飾が標的分子との結合活性に必須であることが示唆される。次に、得られたアプタマーのヒト血清中での安定性の評価を行った。その結果、半減期が天然型アプタマーでは2.4時間、人工核酸アプタマーでは10.9時間と約4.3倍向上していることが分かった。また、加齢性黄斑変性症の標的分子に対しても同様に天然型のライブラリを用いてスクリーニングを行ったところ、10%のヒット率で標的分子に対して結合活性を持ったアプタマーを得ることができた。種々の標的分子に対応できる一般性の高い人工核酸アプタマーのスクリーニング・システムの構築を目指して、CE-SELEXによるトロンビンを標的分子としたアプタマーの創出を、種々のライブラリを用いて行った。これまで、ヌクレアーゼ耐性が非常に高い核酸アナログである架橋型核酸(2',4'-BNA/LNA)を含む人工核酸アプタマーの創出は困難とされてきたが、CE-SELEX法を基盤とした独自のセレクション系の構築により、2',4'-BNA/LNAアプタマーの創出に成功した。また、2',4'-BNA/LNAプライマーに対し、N6-アミノエチルアデニンを導入した塩基部修飾チミジンや2'-フルオロデオキシグアノシンを組み合わせた人工核酸ライブラリから、トロンビンに対するキメラ型人工核酸アプタマーの創出にも成功した。塩基修飾を含むキメラ型人工核酸アプタマーについて配列解析を行ったところ、グアニン四重鎖モチーフの出現頻度が著しく抑制され、修飾チミジンを多く含む配列モチーフの出現がみられた。それらの多くはサブナノモラーという非常に高い結合親和性を示した。さらに、結合活性に対する架橋型ヌクレオチドの効果について非平衡キャピラリー電気泳動法(NECEEM)で検証したところ、Apt#D1および#D6では、架橋型ヌクレオチドを天然型のデオキシリボヌクレオチドに置換することで完全に結合活性が失われることが分かった。