hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フレルギー性の痒みの発生機序

Leukotriene B4をマウスに皮内注射すると少量で痒み関連反応を惹起し,leukotriene B4受容体遮断薬ONO-4057の同時皮内注射で拮抗された。ONO-4057の経口投与が,substance P誘発痒み関連反応とNCマウスの自然発症痒み関連反応を有意に抑制した。一酸化窒素合成酵素阻害薬L-NAMEがNCマウスの痒み関連反応を抑制した。NCマウスの皮膚病変の顕著な部位の皮膚内一酸化窒素濃度は,掻痒反応を示さないNCマウス及びICRマウスの皮膚内濃度より高かった。leukotrineB4と一酸化窒素がNCマウスの痒みの原因因子あるいは増強因子である可能性がある。2.一次求心線維の痒み反応:Serotorinは,背中に注射すると掻き動作を惹起し,後肢に注射すると噛み反応を惹起した。一方,発痛物質formalinを背中に注射すると行動上明らかな変化が見られないが,後肢に注射すると舐め反応を惹起した。Serotoninによる後肢の噛み反応はオピオイド拮抗薬naloxoneで抑制されたことから痒み関連反応の可能性がある。また,serotoninによる噛み反応に対応した一次求心線維の活動の記録に成功した。3.天然物質中に痒み抑制物質の検索:文献的に痒みを抑制する可能性が推測された37種類の生薬についてsubstance P誘発痒み関連反応に対する抑制作用を調べた。その結果,敗醤根のMeOHエキスが自発運動を抑制せずに痒み関連反応を抑制することを見出した。2.一次求心線維の痒み反応:NC系マウスの背部皮膚を支配する一次求心線維の活動電位を細胞外記録すると,健常マウスと掻痒症マウスにおいて電位の異なる数種類の活動電位が観察された。掻痒症マウスの120分間の活動電位総数の平均が,健常マウスの約10倍に亢進していた。L-NAME(10mg/kg,i.v.)が投与直後より掻痒症マウスの神経活動を著明に減少させ,この抑制作用は約60分持続した。D-NAME(10mg/kg,i.v.)は明らかな抑制作用を示さなかった。3.蚊刺によるアレルギー性の痒み:ICR系マウスの吻側背部をヒトスジシマカが刺すと,初回はほとんど掻き動作を示さなかったが,週2回の頻度で蚊刺を繰り返すと掻き動作が次第に増加した。Terfenadine(30mg/kg,p.o.)が,histamine(100nmol/site)の皮内注射による掻痒反応を抑制したが,蚊刺による掻痒反応を抑制しなかった。蚊の唾液腺抽出物の皮内注射も反復により掻き動作を徐々に増加し,蚊唾液腺抽出物を予め反復注射しておいたマウスは,蚊刺により明らかな掻痒反応を示した。蚊唾液腺抽出物の反復注射による掻痒反応の増大は,マスト細胞欠損マウスと対照健常マウスとでほとんど同じであった。1.蚊刺によるアレルギー性の痒み:マウスに蚊(ヒトスジシマカ)の唾液腺の抽出物を単回注射しても注射部位をほとんど掻かないが,注射を繰返すと次第に掻き動作数が増加する。この増加の程度は,マスト細胞欠損マウス(WBB6F1-W/W^v)とその対照マウス(WBB6F1-+/+)とでほとんど差異が無かった。ICR系マウスが蚊刺を受けると径1mm程度の斑点状に血漿血管外漏出が観察される。予め唾液腺抽出物の反復注射を受けておいたICR系マウスが蚊刺を受けると,径10mm程度の明らかな血漿血管外漏出を生じ,terfenadine(30mg/kg)の前処置がこの血管外漏出をほぼ完全に抑制する。ところが,同用量のterfenadineは,感作されたマウスの蚊刺による掻き動作を抑制しなかった。感作マウスでは,蚊刺によりhistamineが放出されるが,このhistamineはマウスにそう痒反応を生じるほどの量ではないものと考えられる。
高接着特性を活用した骨膜幹細胞の単離・培養法確立と顎骨再建への応用

従来、組織幹細胞が豊富に存在すると推測されている骨膜において、骨膜幹細胞を同定し、さらに幹細胞特性を維持しながら単離、増殖培養を実現し、骨膜幹細胞を用いた現実的な骨再生医療を確立することを目的として研究を実施した。ヒト同一細胞集団において、分裂速度が異なる細胞集団が混在しており、分裂速度が速い細胞集団は、アグリゲート・コロニーを形成することが確認され、分裂速度が遅い集団と比較して有意に軟骨基質産生量が高く、多分化能を有していた。これらの細胞を用いて、ビーグル下顎骨欠損モデルに移植し、骨再生を確認した。以上の結果より、骨膜幹細胞の単離、培養方法の最適化を行い、骨膜幹細胞の特性を明らかにした。本研究では、組織幹細胞が豊富に存在すると推測されている骨膜において、高接着性を指標として骨膜幹細胞を同定し、さらに低接着ストレスで幹細胞特性を維持しながら単離、増殖培養を実現し、骨膜幹細胞を用いた現実的な骨再生医療を確立することを目的として研究を実施している、平成24年度における研究成果により、分裂速度が異なる細胞集団が混在しており、分裂速度が速い細胞集団は、アグリゲート・コロニーを形成することが確認された。平成25年度は、これらの細胞集団の特性を明確にするために、細胞同定および増殖法を検討した。アグリゲート・コロニー構成細胞から増殖曲線による増殖評価と骨・軟骨・脂肪分化などの多分化能を評価し、選別前のコロニー構成細胞や単層培養による培養骨膜細胞の結果を比較して幹細胞特性の向上を確認した。分裂速度の速い細胞集団は、遅い集団と比較して有意に軟骨基質産生量が高く、多分化能を保持していることが明らかとなった。さらに骨欠損モデルを作製し、骨膜由来細胞を移植した。経過観察後、X線、マイクロCTを用いて骨再生を評価した。再生された骨膜が移植細胞由来であることが確認されたことにより、アグリゲート・コロニー構成細胞が骨膜幹細胞であることが推測された。次に、これらの細胞をより純化し、大量に作製するための培養法を検討した。骨膜幹細胞を培養する方法として低接着性培養皿を使用した。MPCポリマーをコートした培養皿でヒト骨膜幹細胞を培養し、培養効率の高いポリマー濃度の最適化を行い、骨膜幹細胞に適した培養法を検討した。アグリゲートコロニーを形成する細胞を評価するため、蛍光標識したヒト由来細胞をFlow cytometerで解析することとした。まず細胞をP1で培養開始し、7日後P2へ継代培養した。この際PKH26による蛍光標識を行って細胞を播種した。蛍光標識しない細胞をcontrol群として同様に培養を行った。評価はDay0、3、6、9、12、15、6つのtimepointとし、100万cells / mlに調整したP2細胞浮遊液をFlow cytometerで解析したところ、day0では蛍光強度のピークが5 ×104であったがday15では5×103にピークがシフトし、ヒストグラムはダルになった。次に、そのPKH蛍光強度の減弱が、細胞の代謝などによる自然消失ではなく細胞分裂によるものであるかを検証するために、分裂を止めた状態での培養細胞をFlow cytometerで解析することにした。ヒト細胞をP1で培養開始し7日後マイトマイシンCを10 μg/ml加えた後、PKH26による蛍光標識を行いP2へ継代培養行った。評価はDay0、3、6、9、12、15、6つのtimepointで行い、100万cells / mlに調整したP2細胞浮遊液をFlow cytometerで解析したところ、day0で5 ×104に存在した蛍光強度のピークはday15でも変わらなかった。最後に、ヒト細胞をP2 day3でFACs Ariaにて分裂速度の遅い細胞群と速い細胞群とに分取した後、骨・軟骨分化誘導をかけるため3次元高密度培養を行った。real time PCRにてcol2遺伝子発現とトルイジンブルー染色の検証を行ったところ、分裂速度の速い細胞群の方が遅い群よりcol2発現が有意に高く、強いメタクロマジーを示す結果となった。本研究では、従来、組織幹細胞が豊富に存在すると推測されている骨膜において、高接着性を指標として骨膜幹細胞を同定し、さらに低接着ストレスで幹細胞特性を維持しながら単離、増殖培養を実現し、骨膜幹細胞を用いた現実的な骨再生医療を確立することを目的として研究を実施した。平成24年度の研究成果により、分裂速度が異なる細胞集団が混在しており、分裂速度が速い細胞集団は、アグリゲート・コロニーを形成することが確認された。

アグリゲート・コロニー構成細胞から増殖曲線による増殖評価と骨・軟骨・脂肪分化などの多分化能を評価し、選別前のコロニー構成細胞や単層培養による培養骨膜細胞の結果を比較して幹細胞特性の向上を確認した。分裂速度の速い細胞集団は、遅い集団と比較して有意に軟骨基質産生量が高く、多分化能を保持していることが明らかとなった。H26年度は、ビーグル(1歳齢、雄)の下顎に長さ3 cmの骨区域欠損を作製した(n=9)。再生骨移植群(n=3)では、自家骨膜より特異マーカーで分取した骨膜幹細胞をMPCポリマー・コート培養皿で培養し、細胞数1x108細胞を確保する。培養骨膜幹細胞をβTCP顆粒と混和し、欠損部に合致する形態を付与したチタンメッシュトレイを用いて欠損部に移植した。コントロール群(n=3)では、βTCP顆粒のみをメッシュトレイに充填し、欠損部に移植した。移植後2ヶ月で移植組織を摘出し、軟X線撮影、μCT撮影、骨形態計測や組織像などを用いて骨再生を評価する。移植2ヶ月後、非侵襲性の評価法にて骨再生を確認し、組織像でアリザリンレッド染色による骨形成を確認した。口腔外科平成25年度の研究計画は、1骨膜幹細胞の同定、2低接着ストレスによる骨膜幹細胞の増殖培養法確立を目的に研究を実施した。1骨膜幹細胞の同定に関しては、分裂速度の異なる細胞集団を、FACSを用いて2分画に大別し、それぞれの細胞集団の細胞表面マーカーを検討した。併せて、マイクロアレイによる遺伝子の網羅的解析とプロテオーム解析により遺伝子レベル、蛋白レベルでのそれぞれの細胞集団に特異的なマーカーを検索した。2低接着ストレスによる骨膜幹細胞の増殖培養法の確立に関しては、それぞれの細胞集団を0, 1, 2, 5, 10%MPCコートディッシュに播種し、各細胞集団に適したMPCコートの濃度を検討した。実験計画に準じた研究結果が得られていることから、おおむね順調に研究が進展していると考える。平成24年度のもっとも重要な研究項目である、各種骨膜におけるアグリゲート・コロニー形成能の評価において、蛍光標識したヒト由来細胞をFlow cytometerで解析した。その結果、in vitroで培養することにより増殖が促進される一群の細胞が存在し、これらの細胞が骨・軟骨への分化誘導性が高いことを実証することができた。これらの知見は、本研究におけるもっとも重要な骨膜幹細胞の存在を示唆する重要な所見であり、研究初年度の非常に重要な成果と考えられる。そのため、研究はおおむね順調に進展していると判断された。前年度から実施しているポリマーによる細胞培養法を確立する。次に、ビーグル(1歳齢、雄)の下顎骨欠損モデルを作製する。自家骨膜より特異マーカーで分取した骨膜幹細胞を確立した培養法で増殖させ、β-TCP顆粒と混和し、チタンメッシュトレイを用いて移植を行う。移植後、経時的にX線、超音波による評価を行い、骨膜幹細胞移植による骨再生に対する有用性を検討する。平成25年度以降は、骨膜幹細胞を単離して特異マーカーを確立し、骨膜幹細胞を同定することを試みる。らに低接着ストレスを活用し、幹細胞特性を維持しながら単離、増殖培養を実現し、骨膜幹細胞を用いた現実的な骨再生医療を確立することを目指す。そのため、平成25年度以降は、骨膜幹細胞の同定・単離、低接着ストレスによる骨膜幹細胞の増殖培養法確立、ビーグル下顎骨欠損モデルにおける骨膜幹細胞による骨再建を行なう予定である。
機動的海洋気候変動研究に資する海洋モデル駆動用リアルタイムデータセットの構築

昨年度査読付き国際学術誌に投稿していた、本研究で作成した海洋ー海氷モデル駆動用海面データセットの仕様や精度評価を記述した論文の改訂を行い、再投稿した結果、受理、出版された。並行してデータセットおよび作成プログラムをWEBで公表し国際的に広く配布することにより、データセットの利用希望者や作成・更新するためのプログラムの取得希望者に提供できる体制を整えた。またデータセットを定期的に更新できる体制を整えた。本データセットを用いて実施した海洋ー海氷モデル相互比較プロジェクトの実験規約に基づいた全球モデル駆動実験結果を、既存データセットを用いて実施した実験と比較し遜色ない結果が得られることを確認した。CLIVAR-OMDPの会合などで、他の海洋ー海氷モデリング研究機関においても実験結果に大きな問題が生じていないことを確認した。これによって、今後本データセットを用いた海洋ー海氷モデル相互比較プロジェクトに道筋をつけることができた。本データセットを用いて実施した、北太平洋領域高解像度モデル駆動実験の結果を解析した。海面の風応力計算用のパラメータを調整することで、中規模渦の運動エネルギーが良く再現されることが分かった。日本沿岸の黒潮流路を解析したところ、過去の流路変動を再現できる場合とできない場合があることが分かった。初期値を変更した実験を複数行うと、流路変動が再現できる場合などもあり、高解像度モデルにおいてはアンサンブル実験が不可欠であることが分かった。今後のデータセットの改良については、特に衛星によるの海面風速データの取り扱いに改良の余地があることが分かった。改良方法の検討に着手したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1海洋モデル駆動用データセットの作成:気象庁長期大気再解析(JRA-55)の地表面データを衛星観測データや外国機関による大気再解析データと比較することにより、データセットが期間全体に亘って持つ系統誤差を求め、これらを修正することにより、より正確な海面フラックスを与えることが可能な、海洋モデル駆動用データセットを作成した。2データセットの検証:作成したデータセットを国内外の研究機関に配布し、各研究グループにより、全球海洋ー海氷モデルを用いた過去約60年間の海洋経年変動再現実験が行われた。海洋モデルでシミュレートされる、海面水温や全球規模海洋大循環の流量等、主要な海洋気候変動指標を用いて駆動用データセットとしての有用性の評価を行い、改善すべき点の検討を行った。海上気象要素の直接観測データとの比較も実施して、駆動用データセットの系統誤差を求めた。これらの検討結果に基づきデータを再作成した。3国際会議の開催:本データセットの検証と今後の修正点や利用の方向性を議論するため、国際的な海洋・気候変動研究の枠組みであるCLIVARに設置された専門家委員会である海洋モデル開発パネルの拡張会議を本研究のメンバーが中心となって開催した。本データセットに対する新たな問題点が指摘され、今後の改良に向けて有用な情報が得られるとともに、本データセットを今後海洋モデル相互比較プロジェクト(OMIP)の枠組みに取り入れる方向性が確認された。海洋モデル駆動用データセットを作成し、国内外の研究グループによる検証を通じて、問題点の検出と今後の改良の指針を得ることができた。海洋モデル相互比較プロジェクト(OMIP)等における本データセットの使用を働きかけることを目標としていたが、実際に国際会議を開催することなどによりデータセットの認知度を高めることができ、OMIPの枠組みに組み込まれる方向となった。1海洋モデル駆動用データセットの再作成と検証:昨年度行われた国際的な協力体制におけるデータセットの検証結果を受け、海洋モデル駆動用データセットのうち、大気状態の再作成を行った。再作成においては、元とする長期大気再解析(JRA-55)に取り込まれる観測データの質と量に関する経年変化を考慮し、それぞれ特徴を示す期間毎に別々の系統誤差修正量を求める手法を採用した。再作成されたデータセットでは、再解析に取り込まれる観測データの変遷の影響が低減され、海洋ー海氷モデルを駆動した実験では、海洋モデル相互比較実験に使用されるデータセット(CORE)と同様の海洋気候経年変動特性が再現されるようになった。2河川データの作成:長期大気再解析(JRA-55)の陸面データに基づいて、河川流下モデルを駆動することにより、東西・南北0.25度格子、日別の海洋への河川流入データを作成した。河川流下モデルの入力データとなる、陸面から河川への流出量については、現在広く用いられている海洋ー海氷モデル駆動用河川データ(1度格子、月毎)と長期間平均が一致するように調整を行った。グリーンランドおよび南極大陸からの氷床の流出に関しては、CLIVAR海洋モデル開発パネル出席時に受けた助言により、公表されている論文等に基づき、別途取得・作成し河川データの一部として取り込んだ。31、2で作成した大気および河川データを用いて、再度海洋ー海氷モデル駆動実験を行った。グリーンランドおよび南極大陸からの氷床流出の精緻化は、海洋ー海氷モデルにおける深・底層水形成に当初の想定以上の影響を及ぼすことが分かったが、長期積分の過程で、従前の結果と同様の結果に近づくことが分かった。研究分担者や外国研究機関による実験結果も同様であった。こうした淡水外力のモデルへの影響についても今後精査が必要であることがわかった。国際的な協力・検証体制のもと実施しているため、作成したデータセットに対しては多角的なフィードバックがかかり、データの再作成を複数回実施することとなったが、それが却って良質かつ国際研究コミュニティに受け入れられやすいデータセットの作成に至っている。

海洋ー海氷モデル駆動結果も海洋モデル相互比較実験に使用されるデータセット(CORE)により駆動された場合と遜色のないものであり、今後の活用が期待できる。昨年度作成した海洋モデル駆動用大気データセットに対する国内外の共同研究者からのフィードバックを踏まえてデータセットの海上風修正法を改良し、既存のデータセットや現場観測データとの比較等による検証結果をとりまとめて論文を作成し、査読付き学術誌に投稿した。査読結果を受けて改訂を実施している。また、河川流入データセットに関する作成手法と検証結果をとりまとめて論文を作成し、査読付き学術雑誌に投稿し、受理、出版された。本データセットを用いて海洋モデル国際相互比較実験の実施要領に準拠した全球海洋ー海氷モデル駆動実験を実施して、データセット改良のインパクト、特に北大西洋深層水形成の再現性向上を確認した。海洋モデル駆動用データセットとして、国内外の共同研究者から同意が得られ、全球海洋ー海氷モデルシミュレーションのパフォーマンスを記述した論文作成のため準備として、モデル診断量リストの作成等に着手した。CLIVAR海洋モデル開発パネルの会合に出席し、本データセットを使用する海洋高解像度モデル相互比較プロジェクトの提案と推進に関与することとなった。本データセットの様式を気候モデル等のデータ配布基準に則ったものにし、国際的に広く配布する準備を整えた。本データセットにより、北太平洋領域高解像度モデルを駆動する実験を実施した。平均的な海面高度分布や、渦運動エネルギー分布が観測に近い状態で再現されることを確認した。また、2004-2005年に発生した黒潮大蛇行を再現するなど、北西太平洋域に生じる海洋気候変動の再現能力を有していることも確認した。データセットのうち、海上の気象要素の仕様について合意が得られ、論文を作成、学術誌に投稿することができた。河川流出部分についても別途論文を作成、学術誌に投稿、受理、出版することができた。またデータセット公開へ向けたデータフォーマットの調整等も順調に進めている。本データセットを用いた海洋ー海氷モデル駆動実験結果のとりまとめに関しては、データセットに対する多角的なフィードバックがあったことにより多少時間を要しているが、実験結果における海洋気候変動再現性には大きな問題はみられないため、今後のとりまとめに関しては目途が立っている状況である。昨年度査読付き国際学術誌に投稿していた、本研究で作成した海洋ー海氷モデル駆動用海面データセットの仕様や精度評価を記述した論文の改訂を行い、再投稿した結果、受理、出版された。並行してデータセットおよび作成プログラムをWEBで公表し国際的に広く配布することにより、データセットの利用希望者や作成・更新するためのプログラムの取得希望者に提供できる体制を整えた。またデータセットを定期的に更新できる体制を整えた。
一般コホモロジーと分類空間の研究

当研究「一般コホモロジーと分類空間」とは分類空間のホモトピー論的な性質をmotivicコホモロジー理論、BP理論を中心として複素K理論、複素コボルヂズム理論、Morava K理論について考え、さらに多くの具体的な分類空間の問題に答えようというものである。平成15年度、平成16年度の科学研究費によって、此の研究者、柳田(研究代表者)、岡安、工藤、兼田、手塚によって幸いにも多くの具体的な分類空間のコホモロジーを計算することができ、それらを論文として発表することができた。まず柳田によってBP-theoryとmotivic chomologyの関係が調べられ分類空間に応用された。そこで得られた結果によってChow ringからのimageがMilnor operationsの積で書ける事を示してあるので、cycle mapに関して多くの結果が得られると期待している。まず柳田とドイツの共同研究者によってextraspecial 2-群のBP-theoryとMorava K-theoryの関係が詳しく調べられた。その結果extraspecil 2-群の位数が2の5乗以下の時はMoravaK-theoryは偶数次元だけで生成されることを証明した。さらに柳田は例外Lie群F_4の分類空間のコホモロジーのcycle mapを調べた。ここではBP-theoryのほとんどの元がcycle mapのimageになっているのだが、すべての元がimgageであるという予想の完全な解決にはなっていない。兼田は標数正の代数群のコホモロジーの良いfiltrationを与え、さらに代数群の柏原同値の概念を使い標数正の場合を研究している。手塚は上記の少し話題からはなれるが多角形の分類空間(モジュライ空間)の体積、接空間等をより幾何学的に調べている。此の共同研究の主目的は代数幾何学の結果を使い一般コホモロジーと分類空間の研究をすることであった。実際に最近のホモトピー論はVoevodsky, Suslin, Totaro等の仕事に代表されるように、代数幾何学、整数論への花々しい応用があった。つまりscheme理論の安定ホモトピー理論の構築によるMilnor予想の解決、複素コボルヂズム理論を使ったChow ringsの計算等、際だった結果が出ている。しかし、それには70年代以降の地道なホモトピー論の研究、特にBP-理論と分類空間の深い理解がが必要であった。この共同研究においてVoevodsky、Susulinの定義した。motivicコホモロージーの分類空間の例を多数計算した。特に例外型リー群F4の分類空間のサイクル写像の像も古くからある戸田先生の結果等を使って詳しく調べられた。特に研究代表者の柳田によりBP理論さらにMilnor作用素との関係も見いだされ、結果が京都大学の雑誌とアメリカ数学会の雑誌に出版されている。なお有限群または代数群Gに対してその分類空間BGのコホモロジーがいわゆる群のコホモロジーになるわけだが、ここではBGの一般コホモロジーを計算し通常のコホモロジーと比較する事により新しい事実を発見しようと言うのが主になる考え方である。さらに分類空間BGのホモトピー型については安定ホモトピーの分解など多くの研究を現在行っている。さらに共同研究者である兼田は標数正の代数群のコホモロジーの良いfiltrationを与えアメリカの雑誌に出版されている。平成16年度の科学研究費によって、此の研究者、柳田(研究代表者)、岡安、工藤、兼田、手塚によって幸いにも多くの具体的な分類空間のコホモロジーを計算することができ、それらを論文として発表することができた。

そこで得られた結果によってChow ringからのimageがMilnor operationsの積で書ける事を示してあるので、cycle mapに関して多くの結果が得られると期待している。まず柳田とドイツの共同研究者によってextraspecial 2-群のBP-theoryとMorava K-theoryの関係が詳しく調べられた。その結果extraspecial 2-群の位数が2の5乗以下の時はMorava K-theoryは偶数次元だけで生成されることを証明した。さらに柳田は例外Lie群F_4の分類空間のコホモロジーのcycle mapを調べた。ここではBP-theoryのほとんどの元がcycle mapのimageになっているのだが、すべての元がimgageであるという予想の完全な解決にはなっていない。兼田は標数正の代数群のコホモロジーの良いfiltrationを与え、さらに代数群の柏原同値の概念を使い標数正の場合を研究している。手塚は上記の少し話題からはなれるが多角形の分類空間(モジュライ空間)の体積、接空間等をより幾何学的に調べている。
2次元配列イオンによる量子シミュレーション

線形パウルトラップ中の1次元イオンにおいては、その運動を振動基底状態まで冷却しレーザーで操作することで、量子情報処理実験が広くなされてきた。一方で線形パウルトラップは、トラップ条件を変える事でイオンを2次元配列させる事が可能であるが、そのような2次元配列イオンはこれまで振動基底状態まで冷却された例がなく、量子的に取り扱う事が難しかった。今回、そのような2次元配列イオンにおいて、特定の振動モードに着目する事で振動基底状態までの冷却が可能である事を示し、2次元配列イオンを量子的に取り扱う事に成功した。粒子の波動性を強く示す量子力学的な現象の一つとして量子トンネル効果と呼ばれる現象がある。これはエネルギー的に古典的には乗り越えられない障壁を、量子の波としての性質によって乗り越える事ができる現象である。今回、振動基底状態にある3つのイオンからなる2次元配列を用いる事で、異なるイオン配置間での量子トンネル効果を観測した。一方で、自然界においても分子配列の一部分が量子トンネル効果によってその配置を変化させる系が存在している。このような系の一つは量子回転子系と呼ばれ、その量子的な振る舞いを利用した核スピン偏極など、その応用も研究がされている。今回の成果はこの量子回転子を量子的な制御性の良いイオントラップ中に生成できた事を意味している。また、この系を用いる事で量子トンネル自体に着目した実験を行う事ができる。イオントラップ中での量子回転子は電荷をもったイオンで構成されており、そのためアハラノフ・ボーム(AB)効果と呼ばれる磁場との相互作用を考える事ができる。簡単な計算により量子回転子の回転速度をAB効果によって制御する事ができる事がわかり、その変化を実験的に確認する事に成功した。AB効果は自由空間中では1985年に外村らによって確認されているが、今回の実験は量子トンネルしている間での荷電粒子のベクトルポテンシャルとの結合を見た初めての例となっている。(抄録なし)トラップイオンを用いた量子スピンシミュレーションの実現へは、光を用いたスピンスピン相互作用を利用する必要がある。平成23年度はそのようなスピン間の相互作用をイオン2個に対して実現し、またさらにそのスピン間相互作用をドレスト状態と呼ばれる電磁波とイオンが結合した量子状態と組み合わせることで、環境からの擾乱に強い新しいエンタングルド状態の生成に成功した。またその生成方法の性質を利用し、qutritと呼ばれる3値をとる量子状態間のエンタングルド状態も同時に生成することに成功した。これらの成果はPhysical Review Letter誌において公表された。続いて、その手法を多数個のイオンに対して施すことで、スピンスクイーズド状態と呼ばれる量子揺らぎが圧搾された状態を生成できる事を発見し、その実験提案論文を現在執筆中である。また同時に、イオン4個におけるスピンスクイーズド状態の生成に向けた実験を遂行中である。イオントラップの量子シミュレーションについては、実現されてきたものはそのほとんどが一次元系についてであり、その次元拡張が強く望まれている。そのためRF Paulトラップで余剰マイクロモーションが低減可能な2次元のイオン結晶を生成する試み・提案が広く為されているが、電極構造のスケール・トラップ電極からの加熱などにより実用的なレベルでの2次元系は実現していない。そこで、本研究でも当初予定していたそのような方針を変更し、従来の1次元イオン鎖を用いた2次元系量子シミュレーションの方法を提案した。その手法では、一列に並んだイオンそれぞれに別の光を照射することで、任意のイオン間での相互作用を作り出す。そのようにして、2次元量子スピン系と形式的にまったく同一の量子系を1次元に並んだイオンを用いてシミュレートすることができる。平成23年度には、その実現に向けた定量的な見積もりや、個別のイオンに光を照射するための準備を行った。量子情報処理分野は、従来の情報処理技術に量子力学の様々な性質を導入する事でその性能を飛躍的に高めようとする研究分野である。特に古典的なコンピュータでは計算量的に難しい問題を量子論を使って計算する量子コンピュータの開発、またアナログ的な量子計算ともいえる量子シミュレーションの実現などに向け広く研究がなされている。近年では、少数のqubitを用いた小規模な量子ゲート実験や量子シミュレーションは、様々に実現されている。それらを踏まえ、イオントラップを用いた量子情報処理分野においては、qubit数を増やす事が本格的な課題となり研究が進んでいる。量子系のqubit数を増やすという事で、平成24年度は量子系に特徴的な量子エンタングル状態を一つのイオントラップ内の多数のイオンを用いて生成するという事を目標に実験を行った。多くのエンタングル状態はそのqubit間の相関のせいでqubit数の上昇に伴い外乱に対してどんどん弱くなる事が知られている。そのために、生成途中ですらその状態は壊れていってしまう。そこで、従来の方法に比べノイズに対して強い生成方法が必要となる。そこで、一般にノイズに強いと言われる断熱過程に着目し、従来の方法に比べノイズに対して強い生成方法を開発し、実現した。実験では4qubitでは結果の統計誤差を十分に超えてエンタングル状態の閾値を超えた状態を生成する事に成功し、6qubitでも期待値は閾値を超えるような状態常生成する事ができた。(当研究室における)従来の生成方法に比べ、生成された状態はおよそ半分以下程度のエラーに抑えられており、ノイズに強い方法で多数qubitのエンタングル状態の生成に成功したと言える。また、今回開発したこの方法は量子XYモデルに対する量子シミュレーションととらえる事も可能で、量子XYモデルの基底状態としてのエンタングル状態を生成している。

この事から今回の実験では量子XYモデルのシミュレーションを実現したという事もできる。線形パウルトラップ中の1次元イオンにおいては、その運動を振動基底状態まで冷却しレーザーで操作することで、量子情報処理実験が広くなされてきた。一方で線形パウルトラップは、トラップ条件を変える事でイオンを2次元配列させる事が可能であるが、そのような2次元配列イオンはこれまで振動基底状態まで冷却された例がなく、量子的に取り扱う事が難しかった。今回、そのような2次元配列イオンにおいて、特定の振動モードに着目する事で振動基底状態までの冷却が可能である事を示し、2次元配列イオンを量子的に取り扱う事に成功した。粒子の波動性を強く示す量子力学的な現象の一つとして量子トンネル効果と呼ばれる現象がある。これはエネルギー的に古典的には乗り越えられない障壁を、量子の波としての性質によって乗り越える事ができる現象である。今回、振動基底状態にある3つのイオンからなる2次元配列を用いる事で、異なるイオン配置間での量子トンネル効果を観測した。一方で、自然界においても分子配列の一部分が量子トンネル効果によってその配置を変化させる系が存在している。このような系の一つは量子回転子系と呼ばれ、その量子的な振る舞いを利用した核スピン偏極など、その応用も研究がされている。今回の成果はこの量子回転子を量子的な制御性の良いイオントラップ中に生成できた事を意味している。また、この系を用いる事で量子トンネル自体に着目した実験を行う事ができる。イオントラップ中での量子回転子は電荷をもったイオンで構成されており、そのためアハラノフ・ボーム(AB)効果と呼ばれる磁場との相互作用を考える事ができる。簡単な計算により量子回転子の回転速度をAB効果によって制御する事ができる事がわかり、その変化を実験的に確認する事に成功した。AB効果は自由空間中では1985年に外村らによって確認されているが、今回の実験は量子トンネルしている間での荷電粒子のベクトルポテンシャルとの結合を見た初めての例となっている。目的となる二次元系の量子シミュレーションに向けて、当初考えていた方法とは異なるより簡易な手法によるものを考え、そちらの実現に向けて実験が進んだため。「研究の目的」で触れた手法とは異なる手法ではあるが、量子シミュレーションの実現に成功し、またその拡張性について考察する事ができ、続く研究の方向性を示すことができた。引き続き、イオンごとの局所光照射による2次元量子スピンモデルの量子シミュレーションに向け、準備を進める。本年度の「研究の目的」で触れた任意格子のスピンモデルの量子シミュレーションを実現するため、イオンへの光の照射方法を変更し、また相互作用を作り出す光の周波数幅をより狭くする事でより綺麗な相互作用を作り出す。また、トラップイオンを用いた従来とは異なる量子系を構築するため、リニアパウルトラップ中において複数のイオンからなる2次元のイオン結晶に着目した実験を行う。
プラナリアの脳の再生と機能に関与する遺伝子の探索

プラナリアは外界からの刺激を受容して、脳で情報処理後、行動を制御している。本研究では、この外界からの刺激を受容する神経細胞を同定して、脳での情報処理経路を明らかにすることを目的に研究を進めた。まずは、プラナリアのゲノム配列をもとに7回膜貫通型GPCR受容体遺伝子414個を同定し、それら全ての遺伝子をPCRで増幅し、味覚・嗅覚受容体遺伝子の同定、各遺伝子の発現細胞の同定を行った。414個の候補遺伝子について、分子系統解析を行い、プラナリアにユニークな受容体遺伝子群を同定した。驚くべきことに、それらの遺伝子群に探索していた味覚・嗅覚受容体遺伝子が含まれていることが判明した。逆に言えば、プラナリアは淡水の中で、目的とするエサや交配相手を探すのに独特の進化を遂げてプラナリアとして存在し続けていることを示唆している。さらに、それらの発現細胞を同定したところ、多くの遺伝子が脳の9対ラテラル・ブランチの感覚神経細胞の中の数個の細胞が発現しており、9対のラテラル・ブランチには差はないものの、各ブランチごとに異なる感覚神経細胞が混在していることが明らかになった。すなわち、プラナリアはエサなどの方向性を9対にそれぞれ分布する感覚細胞で認識していると考えられた。これらの遺伝子のコンディショナルノックアウトをすることによって、外界刺激の脳での情報処理機構が明らかにできるものと期待される。本研究では、プラナリアの味覚受容の神経回路網とその分子機構を明らかにすることが目的である。本年度においては、7回膜貫通ドメインをもつGPCR遺伝子をESTデータベースとゲノムデータベースから網羅的に解析し、味覚受容体遺伝子の同定を行った。また、GPCRに結合するGタンパク質遺伝子についても網羅的な発現解析とRNAiによる機能解析を行い、味覚受容に関与するいくつかの分子・遺伝子の同定に成功した。それらの作業と並行して、味覚のリガンドを同定したり、RNAiによる機能解析を可能にする味覚の行動解析実験法の開発を行った。その結果、Y字型をした行動解析用のツールをアクリル板で作成し、味覚の行動を定量化できる系の作成に成功した。これらの実験系を用いて行動解析した結果、味覚の受容から行動に至るまでに関与する遺伝子の同定に成功した。また、受容体遺伝子のデータベースを構築するために、プラナリアの遺伝子データベースを構築しているアメリカやヨーロッパの研究室を訪問して、今後のデータベース作成についての打ち合わせを精力的に行った。
現植生分布の基となる最終氷期最盛期における植生の定量的復元

最も寒冷で乾燥した約2-2.5万年前の最終氷期最盛期(LGM)における植生分布の解明は,現在の日本列島の多様な生物の地理分布や生態系の形成過程を考える上で不可欠である。これまで過去の植生の組成変化は花粉分析法などによって解明されてきたが,樹種ごとに花粉生産量が異なるため,植生の定量的な解明は困難であった。本研究では,1.LGMの植生の主要構成要素であるトウヒなどのマツ科針葉樹の花粉生産量を解明し,2.LGMの植生に類似した植生が残存する北八ヶ岳において,定量的復元の検証を行う。さらに,3.日本各地のLGMにおける化石花粉と花粉生産量データを用いて,LGMにおける植生の定量的な空間分布を解明する。
脂質メタボロミクスによる眼表面炎症疾患の病態解明ならびに疾患マーカーの探索

脂質メタボロミクスの手法を用いて生体内の脂質メディエーターの解析を行い、眼表面炎症疾患の病態を解析するとともに生体内の代謝産物を指標とした疾患マーカーの発見を行った。具体的には、アトピー性角結膜炎、眼合併症型Stevens-Johnson症候群(SJS)、ならびに、正常コントロールの血漿中脂質プロファイリングを明らかとした。さらに眼表面炎症疾患患者と健常者の比較、ならびに、眼表面炎症疾患の各疾患毎の違いを明らかとし、各眼表面炎症疾患の病態に関わる分子を同定し、また疾患マーカーの候補をいくつか見つけることができた。近年、ポストゲノムサイエンスおいて、生体内に存在する全代謝産物を網羅的に解析するメタボロミクスが、様々な疾患の病態解明の新しい手法として着目されている。申請者らは、今まで脂質メディエーターの受容体に着目して解析を行い、アレルギー性結膜炎やStevens-Johnson症候群などの様々な眼表面炎症疾患の病態に、プロスタグランジンをはじめとした脂質メディエーターが大きく関与していることを解明してきた。本研究では、受容体の解析に加えて、新たに脂質メタボロミクスの手法を用いて生体内での脂質メディエーターの解析を行い、眼表面炎症疾患の病態を解析するとともに生体内の代謝産物を指標とした疾患マーカーの発見につなげる。当該年度では、アレルギー性結膜炎やStevens-Johnson症候群患者血清のメタボロミクスの解析を行い、健常コントロールと比較し、両疾患で上昇する脂質、両疾患で減少する脂質、また、両疾患の鑑別に有用であると考えられる脂質を明らかとした。これらは、疾患のマーカーになると考えられる有用な所見である。当該年度では、アレルギー性結膜炎やStevens-Johnson症候群患者血漿のメタボロミクスの解析を行い、健常コントロールと比較した結果、次のような結果が得られた。1血漿脂質プロファイリング:アトピー性角結膜炎、眼合併症型Stevens-Johnson症候群(SJS)、ならびに、正常コントロールの血漿中脂質プロファイリングを解析したところ、114グリセロリン脂質、47スフィンゴ脂質、182中性脂質及び43オキシリピンを含む386の脂質分子が検出された。また、これらの脂質分子は、LPC、LPE、PC、EPC、PE、EPE、PI、SM、Cer、GCer、CoQ、コリンエステラーゼ、DG、エーテル型DG(EDG)、TG、エーテル型TG(ETG)、PUFA、COX代謝産物、LOX代謝物およびP450代謝物を含んでいた。2SJS患者と健康なボランティアの間で血漿脂質プロファイリングの比較:76脂質分子(同定された脂質分子の19.7%)は、SJS患者と健常ボランティアとの間に有意差が認められました。SJS患者において36脂質分子(全体の9.3%)のレベルが低かったのに対し、40脂質分子(全体の10.4%)は、より高いレベルを示した。SJS患者ではLPC、PC、EPC、EPEなどグリセロリン脂質が低く、PC(34:2)+OやPC(36:2)+Oなどのoxidized PCが高い傾向をしめした。3SJS患者とアトピー性角結膜炎患者間の血漿脂質プロファイリングの比較:SJS患者とアトピー性角結膜炎患者では、14の脂質分子(同定された脂質分子の3.6%)で有意な差が認められた。SJS患者で7脂質分子が低く、7脂質分子が高い傾向を示した。当該年度には、眼表面炎症性疾患であるアレルギー性結膜炎やStevens-Johnson症候群の患者血漿のメタボロミクス解析を行い、健常コントロールと比較し、各疾患のマーカーとなりうる脂質を複数同定している。よって、研究はおおむね順調に進行していると考えられる。眼科学今後は、当該年度に判明している各種眼表面炎症性疾患のマーカーとなる分子について、症例数増やして解析することにより、マーカーとなりうる可能性について再度検証するとともに、その炎症制御にかかわる機序について、明らかとしていく予定である。研究はおおむね順調に進行しているが、共同研究機関での手続きの関係上、動物実験が少し遅れておりその分研究費を次年度に繰り延べになっている。平成27年度には予定通り動物実験も開始する予定であり、繰り延べ分は必要となる。当初より予定していた動物実験に繰り延べ研究費を使用予定である。
深部小血管評価のための回折制御光音響イメージング

近年、深部血管走行評価のための手法として、光音響イメージングに注目が集まっている。本研究の目的は、光励起手法を改良することにより、光音響イメージングの高度化(高コントラスト、高空間分解能、高深達距離)を行うことである。今回得られた知見(1光子光音響波はパルス幅が変化してもその信号強度は一定であるが、2光子光音響波はパルス幅が狭くなると信号が増強する)から、我々はパルス幅の異なる2つの超短光パルスを用いた光音響画像差分法を提案し、断面方向に空間分解能、コントラストの高い光音響像の取得が可能であることを示した。本研究は、励起光学系、光音響波検出系の改良による光音響イメージングの空間分解能、深達距離、イメージコントラストの向上を目的としている。今年度は、1超音波周波数フィルタリングの最適化、2光パルス列変調による空間分解能の向上、3光パルス幅の光音響画像への影響解明、4対物レンズ走査による測定装置の改良を主に行った。1に関して、光音響画像の周波数フィルタリング依存性から、血液を入れたガラスチューブの断面画像は検出周波数範囲によって変化し、断面形状を捉えるのに最適な条件があることがわかった。実際にラットの精巣小血管のイメージングを行い、最適な周波数フィルタリングを用いて血管の断面を捉えることに成功した。2に関して、フェムト秒光パルス列を変調することにより積極的に時間波形を制御し、変調周波数の2倍で振動する光音響波を検出することにより空間分解能の高いイメージングに成功した。3に関して、パルス幅の違う3種類のレーザー(フェムト秒、サブナノ秒、ナノ秒光パルス)を用い、2光子励起光音響イメージングを行った。結果として、空間分解能は光学的に決定されるため、3種類のパルス幅で違いはあまり存在しなかったが、光音響波の発生効率はサブナノ秒の光パルスを用いた場合が一番高いことがわかった。4に関して、現在まで試料を走査することによってイメージングを行ってきたが、レーザー光源と対物レンズを光ファイバで結合し、対物レンズ位置を走査することによって、生体に対してin vivoの状態でイメージングすることが可能となった。本研究の目的は、光励起手法、光音響波検出手法の改良によって光音響イメージングのコントラスト、光音響波の検出感度、空間分解能、深達距離などの性能を向上させることにある。光励起手法に関して、ナノ秒からフェムト秒の広い範囲のパルス幅を有するパルスレーザーを用いて、光音響イメージングの性能評価を行った。特に、ミリメートルを超える生体深さにおいて深さ識別能の向上が期待できる2光子励起光音響イメージングを対象にした。2光子励起と1光子励起の光音響波のパルス幅依存性から、1光子光音響波はパルス幅が変化しても一定であるが、2光子光音響波はパルス幅が狭くなると信号の増強が可能であることが明らかとなった。得られた知見から、我々はパルス幅の異なる超短パルスによる光音響画像減算法を提案した。その結果、2光子励起による光音響波を選択的に抽出することができ、コントラストが向上し、断面像の正確な評価が可能であることがわかった。また、アキシコンを用いた光励起手法は、更なる深部において威力を発揮すると考えられるが、まだ十分な結果を得ていないため、今後も研究を継続していく予定である。光音響イメージングは光の高コントラスト特性と超音波の生体長距離伝搬特性の両方を活かした方法であり、生体深部を高コントラストに観察可能である。一般的な生体イメージングと異なり、観察深さに依存して様々な光音響手法を選択できる。今回得られた知見や技術は光音響イメージングの高度化に直結するため、生体深部の診断装置開発に役立つと考えている。本研究の主な目的は、(1)ベッセルビームを励起光として用いることによって生体内の散乱、吸収の影響を抑え、(2)発生する光音響波の周波数フィルタリングによって、生体における光音響イメージングの高深達化、高空間分解能化、高コントラスト化を行うことである。本年度は、特に後者、(2)光音響波の周波数フィルタリングに関して重点的に研究を行った。発生する光音響波の周波数スペクトルは、対象の形状や吸収係数によって変化する。発生する光音響波の周波数スペクトルの吸収係数依存性を測定した結果、吸収係数の増加に伴って光音響波の周波数スペクトルが高周波側に伸びていくことを明らかにした。さらに、励起光を強く集光することにより、同様に周波数スペクトルが高周波側に伸びることも明らかにした。この結果は理論と定性的に一致することを確認した。この結果をもとに、ラット精巣を取り出し、精巣小血管に対して低周波成分と高周波のノイズ成分を取り除くバンドパスフィルタリングを用いて光音響イメージングを行った。結果として、実際の生体に対しても光音響波の周波数フィルタリングが有用であることを明確にし、微細な小血管構造を高コントラスト、かつ、高空間分解能に捉えることに成功した。

発生する光音響波の低周波成分は、主に生体全体の大きな構造体に起因するものと考えられた。さらに、光音響波検出に関しても、フラットな音響トランスデューサに変えて集音トランスデューサを用いることにより、10倍以上の検出感度向上に成功した。本研究は、高深達化、高空間分解能化、高コントラスト化などの光音響イメージングの高性能化を目的としている。本年度、光音響波の周波数フィルタリングの最適化、光パルス列の時間変調を用いた高空間分解能化、パルス幅の違う光パルス励起による光音響波発生の基礎的知見の取得、対物レンズ走査による高性能化に成功した。これらの装置の改良や知見を用いて生体に対してイメージングを行い、コントラスト、空間分解能の高いイメージングが可能であることを示した。当初の予定では、励起光の“空間的制御"、回折制御ビームを用いた研究を先に行う予定であったが、励起光の“時間的制御"、変調光パルス列を用いたイメージング、パルス幅依存性などの研究を行い、光音響イメージングの性能向上という研究目的を順調に達成している。本研究では、回折制御ビームを用いた光励起、および、発生する光音響波の周波数フィルタリングにより光音響イメージングの高深達化、高空間分解能化、高コントラスト化を目的としている。本年度、前者の回折制御ビームによる光励起に関しては、十分な実験結果が得られなかったが、後者の光音響波の周波数フィルタリングに関して、基礎的知見が得られ、その知見を利用し生体に対してイメージングを行うことにより、コントラスト、空間分解能の高いイメージングが可能であることを示すことができた。当初の予定では、回折制御ビームに関する研究を行い、その後、光音響波の周波数成分の研究を行う予定であったが、順序が変更になっただけで順調に研究目的を達成している。加えて、発生する光音響波検出のための音響トランスデューサの開発に関しても、検出感度向上のための基礎的知見を得ることができた。今後の研究の推進方策としては、今年度は励起光の“時間的制御"による光音響イメージングの性能向上に成功したが、次年度は励起光の“空間的制御"による光音響イメージングの性能向上を示す。具体的には、様々な空間制御ビーム作成(例えば、回折制御ビーム)のための光学系を構築、パラメータの最適化を行い、深達距離、空間分解能、コントラスト等の性能評価を行う。どのような励起光を用いると光音響イメージングの性能が向上するかを明らかにする。光音響波の検出に関して、音響トランスデューサのノイズが光音響波検出の感度やイメージングの速度を制限する一因となっているため、ノイズ源の特定、増幅器、周波数フィルタリングの改良を行い、更なる高感度化を目指す。その後、正常ラットの小血管(例えば、耳の毛細血管等)を対象として、深達距離、空間分解能、コントラストの評価を行う。また、発生する光音響波の周波数に関しても更に詳細な検討を行う。今後の研究の推進方策としては、今年度、研究の順序が逆になってしまったため、次年度は回折制御ビームを用いた光励起に関する研究に関して重点的に行う。具体的には、回折制御ビーム作成のための光学系を構築、パラメータの最適化を行い、深達距離、空間分解能、コントラスト等の性能評価を行う。様々な回折制御ビーム作成法を試み、どのような方法が最適かを決定する。
負イオン表面電離型質量分析法によるハフニウム同位体比の高精度測定法の開発と応用

本年度は負イオン表面電離型質量分析法によるハフニウム同位体比の高精度測定法の開発と応用の第2年度として、ハフニウム負イオンを生成する条件の検討を行なった。フィラメントに白金を用い、100ngのHfを塗布し、イオン化のアクチベーターとしてバリウム、ランタン、トリウムと硝酸銀を塗布し、フッ化水素酸を最後に塗布してビームを出した。その結果、ハフニウムフッ化物イオンをファラデー検出器で、数ミリボルト1分維持することに成功した。さらに、この定量用の溶液から、ハフニウムを分離する方法の開発をおこなった。陰イオン交換樹脂AG1X8でチタン・ジルコニウム・ハフニウムに分離し、さらに、U/TEVAという樹脂を用いることによりチタンとジルコニウムを分離することに成功した。この方法により、ハフニウムを80mgの玄武岩試料から回収率87%、ブランク3pg以下で回収することができた。さらに、スパイクされた試料に対して、マルチコレクターICP-MSを用いたハフニウム高精度同位体比測定法を開発し、上記の方法で実際の岩石試料からハフニウムを分離し、同位体比を測定する方法を確立した。別に、ハフニウムのフッ化錯イオンは樹脂に吸着しにくいために、あらたに、フッ化水素酸なしで、王水で試料を分解することを検討した。この目的のために容器これをデザインし、特許申請をおこなった。また、イオン交換樹脂を用いる元素の抽出に関しても新しい方法をデザインし、岡山大学に発明届を提出した。本年度は負イオン表面電離型質量分析法によるハフニウム同位体比の高精度測定法の開発と応用の第一年度として、ハフニウムの分離・定量法の検討・開発をおこなった。すなわち、カルシウムが多く含まれる試料では、フッ化水素酸分解時に生じるフッ化カルシウムが、添加したハフニウムスパイクや試料からのハフニウムを共沈してしまい、100%回収が不可能であることを発見した。さらに、同位体平衡が達成されないことも発見し、同位体希釈法が安易に用いることができないことを示した。さらに、これを防ぐためにアルミニウムを添加するという方法を発明し、カルシウムが多く含まれる試料の新しいハフニウム分析法を開発し、論文化した。さらに、この方法に関しては特許申請もおこなった。さらに、ハフニウムのフッ化錯イオンは樹脂に吸着しにくいために、あらたに、フッ化水素酸なしで、王水で試料を分解することを検討した。この目的のために容器これをデザインし、特許申請を行うとともに、正確な分析値を得るための分析・分解条件を検討した。
耐熱性溶血毒産生性腸炎ビブリオに対するイシマキガイの認識機構に関する研究

耐熱性溶血毒(TDH)産生性腸炎ビブリオはイシマキガイの消化管から検出される。イシマキガイ成貝の血リンパには成熟した血液細胞が多いが、稚貝の血液細胞は未熟で、遊走・貧食能に発現に血漿を必要とする。腸炎ビブリオに対する血液細胞の反応性の違いから、血漿の存在しない消化管腔には腸炎ビブリオは血液細胞の存在下でも高濃度に定着しうると予想される。そこで本研究では成貝と稚貝の消化管へのTDH産生菌と非産生菌の定着量を比較し、さらにイシマキガイの血漿蛋白質の組成を解析した。TDH産生菌D3株、非産生菌R13株及びN18株を経口投与したイシマキガイの成貝と稚貝を塩分濃度20%、水温28°Cの人口海水中で21日間飼育し、消化管内の菌数の変動を調べた。投与直後は10^5cfu/g前後であった菌数が、成貝では3株とも徐々に減少して投与後21日以内に10^0cfu/gレベルになった。稚貝ではD3株は10^410^5cfu/gレベルを21日間維持していたが、N18株とR13株は徐々に減少して、21日目には10^210^1cfu/gレベルになった。この成績から、稚貝の多い水域では水温の高い時期にTDH産生菌と非産生菌が稚貝の消化管を繰り返し通過することにより、TDH産生菌の比率が徐々に高くなると予想される。3種類のNeritidaeの科巻貝(イシマキガイ、アマオブネ、アマガイ)より血漿を回収し、腸炎ビブリオの定着する汽水産のイシマキガイと定着しない海産のアマオブネ、アマガイの血漿蛋白質のSDS-PAGE泳動像を比較した。その結果、3種類の貝に共通するバンドと各貝に特異的なバンドが認められた。次に、イシマキガイとアマオブネの血漿をモルモットに免疫して得た抗血清を用いて3種類の貝の血漿蛋白質の抗原性を調べた結果、各々の貝に特異的な抗原と3種類の貝に共通する抗原が検出された。耐熱性溶血毒(TDH)産生性腸炎ビブリオはイシマキガイの消化管から高頻度で検出される。我々は水槽内で飼育するイシマキガイの消化管内への腸炎ビブリオの定着実験を試み、TDH産生菌はTDH非産生菌よりもより高濃度に定着する傾向があるとの成績を得た(Kumazawa et al.,1988)。TDH産生菌の検出される水域には小さい個体が多いことに生態調査時から気づいていたが、貝の成熟度が本菌の定着量に影響すると予想していなかったために、この実験には採取の容易な1.5-2.5gの個体を用いた。その後、イシマキガイの血液細胞の活性は成貝と稚貝で大きく異なることが判明し、腸炎ビブリオのレゼルボアは稚貝である可能性が高くなった。