hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタボリックシンドロームとメンタルヘルスの同時予防を目指す包括型健康プログラム

学校保健における肥満予防のための認知行動的介入技法の普及に期待が寄せられているが、ダイエットを妨げる構成概念としての認知的要因は過剰で整理されていないために、効果的な指標はまだ特定されていない。本研究ではDDBSという食行動関連認知の指標や肯定的再評価尺度、学業つまずき対処尺度等を新たに開発した上で、高校生と大学生を対象とした健康栄養教室及びストレス対処に関する心理教育講座(COHAP)を開催し、食行動に関連した生活習慣とメンタルヘルス関連指標の改善に及ぼす効果を試験的に検証した。DDBSは介入の変化をよく反映した。生活習慣の問題とメンタルヘルスの問題は同じプログラムで変容することができる。最適性の高い研究協力地域の抽出と試験的調査の実施幼保小中高成人高齢者と続く成長の過程において、切れ目のない健康支援事業の確立が求められている。北海道内N町をプレスタディとして最適な研究対象地区として選抜した。平成26年度はN町の乳幼児検診、子供検診、成人検診、高齢者検診を総合的に監修し、とくに健康栄養に関する基礎データを中心に分析した。死亡原因の1位はがんで38.6%(全国48.3%)、心臓病31.8%(同26.6%)、脳疾患18.2%(同16.3%)であった。成人健康診断でも高血糖、高血圧、LDL患者の比率が全国に比べて多い傾向があった。高齢者健康調査においては、介護保険の1号認定率は20.6%(同19.7%)、脳疾患有病率60.3%(同56.8%)、精神(認知症)42.4%(同32.4%)であり、総じて全国に比べてメタボリックシンドロームとそれに起因する脳血管障害、認知症患者の増発が多い地域と推察がされた。また、新たに実施した子供の生活調査においては、小学生の就寝時刻が22時、中学生では22時半、高校生では23時、スマホやゲームに使う平均的な時間は26時間であった。3歳児検診の結果、「名前を聞くと、姓名を言えますか?」との課題に対する誤答率は平成26年度では全検診受診者の18%に達し、調査開始以後、同町内では過去最高の水準となった。特に、テレビを毎日4時間以上みる人にその傾向が多かった。1018才のうち、やせ・やせぎみとなった者は32.3%に至り、肥満の16.1%の倍であった。夕食後の菓子の摂取を習慣化した者の割合は大人の17.3%、3才児の29.7%、1才6ヶ月児の34%になっていた。以上のことから、全世代について家庭内の食行動に関連した偏りが認められやすく、栄養摂取のアンバランスからメタボリックシンドロームを発症させている可能性が高いものと思われた。メンタルヘルスと生活習慣病の同時予防を目指すために、総合的な認知行動的教育プログラムを開発し、若年層を対象とした介入を行うことが本研究のねらいである。メンタルヘルス対策としては喫緊の地域的課題である自殺予防に焦点を当てたストレスマネジメント型教育プログラムを用意する。環境適応にもっとも影響を与えるコミュニケーション力の向上のために学校現場で使いやすいソーシャルスキル尺度を開発した。本尺度の特徴は学校・学年段階に応じたソーシャルスキルの発達を評価できることであり、小学校低学年、中学年、高学年、中学校、高等学校の5バージョンが用意され、それぞれ専用のソフトウエアも開発された(愛称「子ども理解支援ツール「ほっと」)。「挨拶や感謝」「発言や説明」「仲間づくり」「思いやり」「拒否」「緊張」「称賛」「ルールやモラル」「助言や注意」「自律」「リーダーシップ」「学業」「相談」の13カテゴリーに即して観察または自己点検型の評価が可能である。また、認知的ストレス対処能力を測定する尺度(投稿中)、食行動認知を測定する尺度(投稿中)をそれぞれ開発しており、テストバッテリーの材料は揃いつつある。本研究の実施のために、北海道教育委員会と結んだ連携協定を活用し、道教委の事業である自殺予防教育に全面的に協力するとともに、広大な北海道の地域をカバーできるようテレビ会議を活用した支援サービスにより遠隔地にある対象者への介入もできるように整備するなど、すべての橋頭堡は築かれた。平成28年度はこれらの基盤をすべて活用して介入研究を遂行するとともに、すべての尺度、教育パッケージ、遠隔支援のガイドラインなど、研究期間終了後にも活用できる資料の公開を行う予定である。当初は特定の市町村のみを対象にする予定であったが、北海道教育委員会の公的事業である自殺予防教育と連動することにより、地域協働型を維持しつつ、さらに広範囲な地域、対象者にメンタルヘルス、メタボリックシンドローム予防の健康プログラムを提供することができるようになった。使用する尺度は1つがパブリッシュされ、1つは修正再審査、1つは投稿中であり、いずれも実施可能な状況となった。また、尺度に対応したソフトも完成した。介入実施時期は自殺が増加した夏休み明けに焦点をあてて、平成28年度中に効果の測定を完了するとともに、研究期間が終了しても尺度などの継続的な使用を可能にするツールを残す目処がついた。今年度は、食行動関連認知の測定尺度の完成が進展した。認知的要因はMetS発症や体重増加,肥満に先行して存在すると考えられており,認知行動療法の豊富な介入技法を応用すれば,若年者に対する予防的アプローチにおいて有用な介入法になると考えられる。

そのため、ダイエットに関する不合理な信念を包括的に測定する尺度としてIrrational Dieting Beliefs Scaleを作成し,その信頼性・妥当性の検証を終了した。調査対象は大学生であった。既存の「大学生版食行動質問票」「日本語版Eating Attitude Test-26」「Three-Factor Eating Questionnaire日本語版(TFEQ)」「日本語版Dutch Eating Behavior Questionnaire」「Binge Eating尺度」「ダイエット行動尺度」を用いて,基準関連妥当性,併存的妥当性,構成概念妥当性を確認した。収束的妥当性・弁別的妥当性は「日本版Irrational Beliefs Test-20」を制御変数として各尺度の偏相関係数を算出した。その結果,「感情との結びつけ」「ミスへのとらわれ」「コントロール感の乏しさ」「過剰な正当化」の4因子計20項目の尺度が完成した。相関が強かったTFEQの「内的脱抑制」は減量後の再体重増加の予測因子であり,本尺度の活用に展望を与えた。下位尺度の「感情との結びつけ」は情動的コーピングとしての過食,「ミスへのとらわれ」は衝動的な過食や過度なダイエット,「コントロール感の乏しさ」は外的な誘因による食行動,「過剰な正当化」は過食後の不適切な補償行動と関連していると考察された。これらのことはダイエットにおける認知的特徴と行動的特徴の機能関連を立証する材料となる。また,因子構造の再現性,各下位尺度抑点および合計得点の内的整合性,再検査信頼性が確認されたことから信頼性を有する尺度であるとも判断された。自分自身の大学内における管理職業務増加と、研究連携先自治体の人事制度の改変の影響により、研究の進捗に若干の遅れが生じた。そのため来年度に一部の研究課題を移動することにした。その結果、本課題に必要な測定指標はすべて整備され、来年度のプログラムの効果検証研究は順調に完成する見込みである。児童生徒の心身の健康を守る取り組みの中でも、特に自殺予防に焦点を当てて、北海道教育委員会と北海道医療大学との包括連携に関する協定に基づいて設置された自殺予防教育プログラム作成検討会が複数の有識者の参加によって開催され、自殺予防教育の課題の明確化と、自殺予防教育プログラムの目標を、1援助希求的態度の育成、2心の健康の問題認識、3ストレス対処スキルの育成の3つに絞って行うことが決定し、研究代表者らはストレス対処スキルの育成に関してその基礎的、応用的な研究を深めることとなった。遠隔地を含む高校生349名(4校)を対象に、ストレス対処能力の育成に関する授業(教科「特別活動」において1楽観的に考え直す、2将来に目を向ける、3自分の生き返る、4失敗を見つめ直す、の4時間)が行われた。授業後、「ほっとプラス」と命名されたストレスに対する肯定的再評価尺度によってストレス対処能力の成長度を確かめた。いずれの学校も「楽観思考」の得点上昇に有意な変化が見られたことを特徴としていた。自暴自棄な思考をストップする「脱破局化」も変化の傾向が見られたが、統計学的に有意な変化とはいえなかった。併せて、近年,高校生の中途退学者の事由に「学業不振」が増えてきていることなどから,学習する上で直面するつまずきに適切に対処できるようになることが望まれている。そこで高校1,2年生522名を対象に学業つまずき対処方略尺度の尺度を作成した。
急性膵炎の重症化におけるケモカインＣＸＣＬ１６の機能解析と新規治療法への応用

1.ヒト急性膵炎におけるCXCL16の関与の確認急性膵炎患者および健常者の血清を集め、血清中サイトカイン発現プロファイルを網羅的に解析した。その結果、健常者や軽症例に比べて重症急性膵炎において有意にCXCL16の発現が上昇していることを見出した。2.膵炎マウスモデルを用いたCxcl16の機能解析1野生型マウスにおけるCxcl16発現の解析:セルレインを用いた膵炎マウスモデルにおいて、膵炎が重症化する際にCxcl16が発現上昇していることを血清および組織で確認した。2Cxcl16ノックアウトマウスの解析:Cxcl16ノックアウトマウスは急性膵炎の重症化に抵抗性を示すことを、血清中の膵逸脱酵素および組織学的評価により見出した。また、Cxcl16ノックアウトマウスでは膵炎時における好中球の浸潤が野生型より有意に抑制されることを見出した。野生型とCxcl16ノックアウトマウスのサイトカイン発現プロファイルを比較したところ、膵炎刺激に対してCxcl16ノックアウトマウスでは好中球遊走因子の1つであるCcl9の発現が抑制されていることが分かった。また、Cxcl16とCcl9ともに膵腺房細胞に主に発現することを免疫組織化学染色により見出した。3Cxcl16の機能解析(in vitro):膵腺房細胞におけるサイトカインカスケードに着目し、in vitroの系で膵腺房細胞培養株AR42Jを用いて各種刺激実験を行った。その結果、膵腺房細胞に対して炎症刺激が入るとautocrine的にCxcl16/Ccl9カスケードが活性化することが示唆された。3.膵炎重症化におけるCXCL16を標的とした新規治療法の探索膵炎マウスモデルを用いて、膵炎の重症化誘導前に抗Cxcl16抗体を投与したところ、血清中の膵逸脱酵素、膵組織の病理学的評価ともに改善を認めた。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.ヒト急性膵炎におけるCXCL16の関与の確認急性膵炎患者および健常者の血清を集め、血清中サイトカイン発現プロファイルを解析した。また組織学的な解析目的に、急性膵炎の膵切除標本を探索しているところである。2.膵炎マウスモデルを用いたCxcl16の機能解析1野生型マウスにおけるCxcl16発現の解析:セルレインを用いた膵炎マウスモデルにおいて、膵炎の重症化の際にCxcl16が発現上昇していることを血清および組織で確認した。また、Cxcl16ノックアウトマウスでは膵炎時における炎症細胞浸潤が野生型より有意に抑制されることを見出した。野生型とCxcl16ノックアウトマウスのサイトカイン発現プロファイルを比較したところ、膵炎刺激に対してCxcl16ノックアウトマウスでは各種サイトカインの発現が抑制されていることが分かった。3Cxcl16の機能解析(in vitro):サイトカインカスケードにおけるCxcl16の役割に着目し、in vitroの系においてCxcl16がどのようにして他のサイトカイン発現を調節しているのか解析中である。3.膵炎重症化におけるCXCL16を標的とした新規治療法の探索膵炎マウスモデルを用いて、膵炎の重症化前後で抗Cxcl16抗体を投与する。血清中の膵逸脱酵素、病理学的臓器障害を定量化することで、その治療効果の解析を始める予定である。今年度は、当初の研究計画通りにまずヒト急性膵炎患者の血清を用いてサイトカイン発現プロファイルを解析した。それによって、重症例でCXCL16の発現が有意に上昇していることを見出した。また膵炎マウスモデルでも重症化の際にCxcl16が発現上昇することを見出し、マウスモデルがよくヒトの病態を模倣していることが確認できた。次に野生型とCxcl16ノックアウトマウスを比較することにより、急性膵炎においてCxcl16がはたす役割の解析をin vivoで進めてきた。その中でサイトカインカスケードにおけるCxcl16の機能に着目し、実験系をin vitroに移して、より詳細な機能解析にも取り組み始めることができた。野生型とCxcl16

ノックアウトマウスのサイトカイン発現プロファイルを比較したところ、膵炎刺激に対してCxcl16ノックアウトマウスでは好中球遊走因子の1つであるCcl9の発現が抑制されていることが分かった。また、Cxcl16とCcl9ともに膵腺房細胞に主に発現することを免疫組織化学染色により見出した。3Cxcl16の機能解析(in vitro):膵腺房細胞におけるサイトカインカスケードに着目し、in vitroの系で膵腺房細胞培養株AR42Jを用いて各種刺激実験を行った。その結果、膵腺房細胞に対して炎症刺激が入るとautocrine的にCxcl16/Ccl9カスケードが活性化することが示唆された。3.膵炎重症化におけるCXCL16を標的とした新規治療法の探索膵炎マウスモデルを用いて、膵炎の重症化誘導前に抗Cxcl16抗体を投与したところ、血清中の膵逸脱酵素、膵組織の病理学的評価ともに改善を認めた。来年度は膵炎重症化マウスモデルを用いた治療実験を中心に行う。野生型マウスに対して抗Cxcl16抗体を投与することにより、膵炎の重症化あるいは発症の抑制効果について検討する。同時に、サイトカインカスケードにおいてCxcl16がどのように他のサイトカイン発現を調節しているのかについて、in vitroの系で解析を継続する。また、もし急性膵炎の膵切除標本が入手できたら、病理学的な評価、各種炎症細胞浸潤の評価、免疫染色によりCXCL16発現の局在の評価などを行う。最終的には研究結果を学術論文にまとめて発表する計画である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
民族差、人種差に注目したモンゴル人遺伝子多型の解析研究

現在モンゴルでは抗がん剤や分子標的薬がほとんど導入されず、細胞傷害性抗がん剤の依存度が高い。モンゴル人の遺伝子多型に関しては、その頻度、人種差だけでなく他のアジア圏との民族差もほとんどわかっていない。そのため本研究では、モンゴル人のCYP2, CYP3遺伝子多型、および薬剤感受性遺伝子多型に注目し、データベース上に公開された遺伝子情報(日本人、中国人、韓国人、欧米人)と対比することで、モンゴル人固有のCYP遺伝子多型(民族差)の存在を明らかにすることを研究目的とし、モンゴル国立医科大学:モンゴル厚生省倫理委員会(Medical Ethical Review Board of Mongolian Ministry of Health)で審査、承認を受けた上で、モンゴル国立医科大学病院を受診し採血検査を行うモンゴル人を対象に、本研究目的や研究方法などを事前に十分に説明した。また、研究説明時に集積された検体について研究終了後も長期間保存し、今後のヒトゲノム遺伝子解析研究等へ2次利用する可能性についても説明し、同意を得た。一部、2次利用への同意が得られていないが、すでにモンゴル国立医科大学とその関連施設で保有する既存資料(モンゴル人血液検体、またはゲノムDNAなど)に関しては、連結不可能匿名化後に群馬大学へ発送し本研究に使用することとした。研究開始後も、集積した血液検体を定期的に群馬大学に発送する。群馬大学においても同様に臨床研究倫理審査委員会(IRB)に研究申請を行い、承認を得た。研究対象者(集積目標:モンゴル人1000症例)の血液検体からのゲノムDNA、またはモンゴルから発送されたゲノムDNAを用いて遺伝子多型解析研究を行い、2次利用への同意の得られているゲノムDNA検体、連結不可能匿名化されたゲノムDNA検体は群馬大学クリニカルバイオバンクに研究終了後も保管する目的として、研究参加への同意を取得した100名の検体収集を実施した(Ts erendagva Dalkh教授)。
大規模駅空間を対象としたマルチスケール型動的歩行者挙動シミュレーションの構築

本研究は,空間計画の評価を念頭に歩行者の交通行動を精緻に記述するモデルならびにそれらを実装したシミュレーションシステムの構築を試みるものである.これにより,大規模ターミナル駅などの歩行空間を対象としたリノべーション計画の事前評価や設計へのフィードバック,安全性の検討等に資することが期待される.本年度は,1) Wi-Fiセンサを活用した大規模ターミナルの歩行空間における歩行者行動データの収集.2)収集データを用いたモデルパラメータ推定と再現性の確認,3)シミュレーションシステムの高速化検討の継続と実装,の3点について研究を遂行した.本研究のタイトルにあるように,大規模駅空間を対象として研究を進めてきたが,駅内での歩行者挙動データを取得することが困難であったため,駅周辺の歩行空間(地上のペデストリアンデッキならびに地下の歩行者自由通路)を対象として,Wi-Fiスキャナを活用したマクロな流動計測,カメラ画像によるミクロな歩行挙動計測を実施した.これにより,過年度に開発したマルチスケール歩行者モデルのパラメタリゼーションが可能となり,これらデータから推定結果が得られた.また,シミュレーションシステムの高速化では,GPGPUを活用した行列演算を導入することにより,歩行者モデルに採用しているRecursive Logitやマルコフ連鎖配分を高速演算可能であることが仮想ネットワークでの試算結果より確認された.これらの成果により,理論モデル,観測データ,評価シミュレーションを一体的に扱える枠組みを構築することに成功した.さらに,現在進行している実際の歩行空間整備と連携した分析を進めており,理論研究に留まらない実践的な研究として進めている.研究実績の概要に示したとおり,本年度は大きく3つの点について研究を遂行した.下記に各検討内容の進捗状況を示す.また「やや遅れている」と判断した理由についても報告する.1)については,行政に協力をして頂き,渋谷駅西口における地上のペデストリアンデッキと地下の歩行空間を対象に歩行者挙動データを取得することができた.当該エリアは周辺開発と歩行空間整備が同時に進められている地域であり,本研究で構築している歩行者シミュレーションを適用する上で最適であると考えられる.調査では,Wi-Fiスキャナによる固定観測を複数地点で行い,そこからマクロな歩行者経路データを取得した.また,局所的だが狭隘なビデオ撮影により狭隘な歩行空間におけるミクロな歩行者挙動データを取得した.2)については,1)で取得したデータを用いて過年度に構築したミクロ・マクロの歩行者モデルのパラメータ推定を実施した.現地調査での知見を踏まえて昇降施設などの変数を導入したが,当初想定して個人の異質性などは有意な結果とならず,引き続きの検討が必要である.3)シミュレーションシステムについては,高速化を中心に検討を行い,GPGPUによる高速化の検証を行った.しかしながら,上記1)と2)の成果を踏まえた本格実装には至っていない状況にある.最後に,本研究は「やや遅れいている」と判断した理由は,研究タイトルにある「大規模ターミナル駅」での調査が難航したためである.特に,駅構内にてカメラや各種センサを用いて歩行者データを収集することは,プライバシー保護などの観点から厳しい状況のあり,最終的に調査許可が得られなかった.しかしながら,実データを取得することが本研究を遂行する上で必須であるため,各主体と調整と協議を行う必要が生じ,結果として研究スケジュールが大幅に遅れる結果となった.本来であれば,本年度で研究は終了となるが,上記に示した理由により研究期間の延長を行った.延長期間では,当初の予定にあった「実空間を対象とした各種施策のシミュレーション分析」を中心に実施する.具体的には,複数の設計案や異常時(災害時の通行止めや施設の一部閉鎖)でのシナリオを作成して提案手法の妥当性を確認する.また,本年度の結果を踏まえて,歩行者モデルのブラッシュアップ,追加データを用いた再現性の向上,シミュレーションシステムの本格実装を進めたい.また,論文投稿や学会発表などの成果公表が行えていない状況にあるため,これらについても上記と平行して実施する.本研究は,空間計画の評価を念頭に歩行者の交通行動を精緻に記述するモデルおよびそれを実装したシミュレーションシステムの構築を試みるものである.これにより,駅空間やその周辺通路などの歩行空間のリノベーション計画の事前評価に資することが期待される.本年度は,目標であった1)マルチスケール型歩行者行動の計量モデルの構築,2)マクロなネットワーク上の混雑およびミクロな歩行者間の相互作用を考慮した構造推定に基づくパラメタ理ゼーション手法の検討,3)構築したモデルを導入したマイクロシミュレーションシステム内部に導入する並列計算アルゴリズムの検討とプレ実装,の3点について研究を遂行した.本研究で構築した歩行者モデルは,これまで用いられてきたルールベースのエージェントモデルや物理法則を援用したモデルとは異なり,確率的な誤差を加味した効用概念に基づく選択行動モデル(離散選択モデル)を下敷きとしていること,さらには実際の観測データからパラメータ推定が可能であること等の点が特徴的である.さらに,異なる空間スケールのモデルを統合したアプローチは当該分野では見られず,新たなモデリングの可能性を示している.また,歩行者間に働く相互作用を同定することは既存のパラメータ推定手法では困難であったが,構造推定アプローチを援用することで解決できる可能性を示しており,当該分野における離散選択モデルを用いた計量分析に対しても示唆を与えると思われる.大規模な歩行者シミュレシーションでは計算時間がネックとなるが,本研究ではモデリングの提案に留まらず,計算アルゴリズムの高速化についても言及しており,実務的な観点も視野に入れた研究を行った.研究実績の概要に示したとおり,本年度は大きく3つの点について研究を行った.下記に各検討内容の進捗状況を示す.

1)についてはマクロな経路選択モデル,ミクロな歩行者挙動モデルとする異なるスケールを統一的に扱うモデルを構築した.マクロモデルでは既往研究を精査した結果,経路列挙を必要としない再帰型の離散選択モデルであるRecursive Logitとし,ミクロモデルは選択肢間の相関と歩行者の異質性を考慮したMixed Cross Nested Logitとする歩行者モデルを構築した.2)では他者の選択(行動)が当該個人の選択(行動)に影響を及ぼす相互作用の効果をより精緻に取り込むために,構造推定アプローチによるパラメータ推定手法について文献調査と性能検証を行った.そこから疑似最尤推定法や最適化問題に基づく方法が存在するが,構築したモデルへの適用性や推定の安定性,計算コストの面から疑似最尤推定法を採用した.3)では,構築したモデルをシミュレーションシステムに組み込む際の並列計算アルゴリズムの構築を行った.1)で構築したマクロモデルには,大規模な逆行列計算が存在するためGPUによる並列と起終点毎にCPUによる並列を組み合わせたハイブリット並列が適切であることが確認された.一方,ミクロモデルについて抜本的な並列化が困難な構造である可能性が明らかとなり,モデル構造の再考も視野に入れて引き続き高速化の検討を行う必要がある.本研究は,空間計画の評価を念頭に歩行者の交通行動を精緻に記述するモデルならびにそれらを実装したシミュレーションシステムの構築を試みるものである.これにより,大規模ターミナル駅などの歩行空間を対象としたリノべーション計画の事前評価や設計へのフィードバック,安全性の検討等に資することが期待される.本年度は,1) Wi-Fiセンサを活用した大規模ターミナルの歩行空間における歩行者行動データの収集.2)収集データを用いたモデルパラメータ推定と再現性の確認,3)シミュレーションシステムの高速化検討の継続と実装,の3点について研究を遂行した.本研究のタイトルにあるように,大規模駅空間を対象として研究を進めてきたが,駅内での歩行者挙動データを取得することが困難であったため,駅周辺の歩行空間(地上のペデストリアンデッキならびに地下の歩行者自由通路)を対象として,Wi-Fiスキャナを活用したマクロな流動計測,カメラ画像によるミクロな歩行挙動計測を実施した.これにより,過年度に開発したマルチスケール歩行者モデルのパラメタリゼーションが可能となり,これらデータから推定結果が得られた.また,シミュレーションシステムの高速化では,GPGPUを活用した行列演算を導入することにより,歩行者モデルに採用しているRecursive Logitやマルコフ連鎖配分を高速演算可能であることが仮想ネットワークでの試算結果より確認された.これらの成果により,理論モデル,観測データ,評価シミュレーションを一体的に扱える枠組みを構築することに成功した.
血管内皮細胞由来過分極因子の動脈弛緩およびノルエピネフリン遊離におよぼす影響

平成14年度はwister系ラット摘出右心房からのノルエピネフリン遊離に関して検討した。in vitro下にtritium-NEを右心房にfield stimulationと言う電気刺激法を使用してup loadさせた後,superfuse bathの中でkrebs solutionにて還流開始。3分間隔で灌流液を回収(1回の回収を1 fractionと言う)。3rdと13th fraction中にfield stimulationを負荷(それぞれS1,S2とする)。tritium-NEの遊離を測定した。S2/S1比を計算する事によりノルエピネフリン遊離に対する影響を検討した(正常出はS2/S1比は0.8前後)。anandamideは10th fractionから10-5mol/Lの濃度でクレブス液中に添加。anandamideの添加によりtritium-NE遊離,すなわちS2/S1比にいかに影響をおよぼすかを測定。anandamideは心臓交感神経系のノルエピネフリン遊離におよぼす影響は少ない事が示唆された。平成13年度の研究結果ではanandamideの上腸間膜動脈に対する弛緩作用はsodium nitroprussideに比較すると弱く,anandamideは比較的大血管系に対しては弛緩作用が弱い事が示唆されている。総合するとanandamideは交感神経系からのノルエピネフリン遊離あるいは大血管系への影響は小さく,細動脈レベルでの影響が大きいのではないかと言う事が示唆された。【対象ならび方法】Wistar系ラットの上腸間膜動脈を摘出し、2mm長の血管リングを作成。37°C、Kreb' solutionで満たしたorgan bath内でincubatioh施行し、血管リングを金属フックでbath内に固定、一端を圧トランスデューサーに装着した。ノルエピネフリン10-6mol/Lを投与し上腸間膜動脈収縮モデルを作製し、anandamide(ANA)ならびにsodium nitrorusside(SNP)を10-9mol/Lから10-5mol/Lまでそれぞれcumulativeに投与し弛緩反応在観察した。【結果】SNPの弛緩反応曲線は典型的なsigmoid curveであり、5^*10-7mol/Lの濃度で最大120%の弛緩を得ることが出来た。一方、ANAによる弛緩反応曲線は典型的なsigmoid curveを得ることは出来ず、ほぼ直線的な弛緩反応であった。その最大弛緩はANA 10-5mol/Lで30%程度であった。【結論】ANAは血管内皮由来過分極因子であり、カリウムチャンネルと関連した血管弛緩が得られるが、その作用発現部位は末梢細動脈に限局するようである。大動脈あるいは上腸間膜動脈のような中枢部位に存在する大血管では十分な弛緩反応は得られなかった。
ダウン症候群の発症機序解明に向けた21番染色体の全遺伝子構造の解明

21番染色体を特徴づける最も代表的なダウン症候群は染色体が増えることによって引き起こされる疾患であるが、その症状を発症させる遺伝子の特定はほとんど進んでいない。我々は2000年5月に21番染色体に存在する遺伝子数を127個の確定遺伝子と98個の推定遺伝子から成る225個と発表した。ダウン症候群の発症メカニズムを解明するためには21番染色体に存在する全ての遺伝子を明らかにする必要がある。なぜなら染色体工学的手法などにより21番染色体を保持するモデルマウスなどの解析の際、導入された領域にどの様な遺伝子が含まれているか分からなければ原因遺伝子を特定することが不可能になるからである。98個の推定遺伝子に関しても完全に実験的にその構造が確認されてはいないので、それらについても全てRT-PCRにより転写産物の構造を実験的に検証しなければならず、14個の予測遺伝子に関して完全な構造を決定した。また、我々は詳細なドット・マトリックス解析により21q22.3の遺伝子高密度領域に165kbの大規模な遺伝子重複領域を発見し、この遺伝子産物がシステインに富んだアミノ酸組成を持つ低分子量の毛髪ケラチン付随タンパクKAP (Keratin-associated protein)と推定していたが、その後の詳細な解析により、21個の遺伝子(内5個は偽遺伝子)がクラスターを形成していることを明らかにした。興味深いことに、この遺伝子クラスターは別の遺伝子(TSPEAR)のイントロンに存在しその内の8個は転写方向が同じであった。この構造から、スプライシングと転写終結の未解明な協調機構の存在が示唆された。さらにRT-PCRによって16個のKAP遺伝子について毛根特異的な遺伝子発現を確認した。KAP遺伝子の特徴は、何れもイントロンを含まない単一エキソンから成っていることであり、ゲノム中でクラスターをなして存在するが、既存のエキソン予測プログラムではほとんど正確に予測されず、また毛根細胞のcDNAの塩基配列も解析されていないことから、発見が困難であった。さらに霊長類におけるKAP遺伝子クラスターとの比較を行うために、チンパンジーおよびヒヒの塩基配列を決定し、この遺伝子クラスターの進化の過程を明らかにした。同様に21q22.11領域の遺伝子低密度領域においても、これまで遺伝子が報告されていなかった約900kbの広範な領域にわたって、高グリシン・チロシン型の50個のKAP遺伝子(内18個は偽遺伝子)から成るクラスターを発見した。現在までの我々や他のグループからの報告を合わせると、21番染色体に存在する遺伝子数は、300を越えている(この内48個が、KAP遺伝子)。
ＰＩＬＰ法による石灰化骨マトリックスのマルチスケールメカノ構造に関する研究

平成30年度においては,開発した高分子誘導液体前駆体(PILP)プロセスによる新規石灰化組織作製法に基づき,高分子誘導液体前駆体プロセスによる生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる石灰化骨様マテリアルの作製に取り組んだ.構成成分の選定,作製条件の検討を行い,より最適な石灰化組織作製手法を確立した.また本外国人特別研究員が有する走査型電子顕微鏡(SEM)ならびにエネルギー分散型X線分光(EDS)分析に基づく微視的構造イメージング技術に基づき,作製された石灰化組織の構造特性を調査した.また昨年度開発したX線回折法による石灰化組織のアパタイトーコラーゲン複合構造の同時力学挙動解析を用いて,脱灰骨組織および上記で作製した再石灰化骨組織の力学挙動解析を行った.実験にはナノスケールX線構造解析装置(Nano-viewer UP,Rigaku:北海道大学共同利用設備)を用い,X線照射によりアパタイト結晶から得られる広角回折X線とコラーゲン分子鎖から得られる小角散乱X線を2枚のイメージングプレートで同時に検出し,外的負荷時の回折パターンの変化を解析し,その力学的挙動を明らかにした.また生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる複合構造に基づくマルチスケール力学モデルの構築にも着手した.X線回折により測定された両成分の力学挙動データと微視的構造イメージングによる構造特性から,石灰化骨様マテリアルの微視構造特性とマクロな力学特性を関連付けるマルチスケール力学モデルを提案した.提案する生体由来ミネラルー高分子マトリックス複合力学モデルを用い,高分子ーミネラルX線回折データからマクロな石灰化組織の力学特性を表現する数理力学モデルについて検討した.平成30年度においては,研究計画通り,平成29年度に開発した高分子誘導液体前駆体(PILP)プロセスによる新規石灰化組織作製法に基づき,高分子誘導液体前駆体プロセスによる生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる石灰化骨様マテリアルの作製に取り組んだ.構成成分の選定,作製条件の検討を行い,より最適な石灰化組織作製手法を確立した.また本外国人特別研究員が有する走査型電子顕微鏡(SEM)ならびにエネルギー分散型X線分光(EDS)分析に基づく微視的構造イメージング技術に基づき,作製された石灰化組織の構造特性を調査した.また昨年度開発したX線回折法による石灰化組織のアパタイトーコラーゲン複合構造の同時力学挙動解析を用いて,脱灰骨組織および上記で作製した再石灰化骨組織の力学挙動解析を行った.実験にはナノスケールX線構造解析装置を用い,X線照射によりアパタイト結晶から得られる広角回折X線とコラーゲン分子鎖から得られる小角散乱X線を2枚のイメージングプレートで同時に検出し,外的負荷時の回折パターンの変化を解析し,その力学的挙動を明らかにした.ここまで順調に進んだことから,平成30年度はさらに,生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる複合構造に基づくマルチスケール力学モデルの構築にも着手することができた.X線回折により測定された両成分の力学挙動データと微視的構造イメージングによる構造特性から,石灰化骨様マテリアルの微視構造特性とマクロな力学特性を関連付けるマルチスケール力学モデルを提案した.提案する生体由来ミネラルー高分子マトリックス複合力学モデルを用い,高分子ーミネラルX線回折データからマクロな石灰化組織の力学特性を表現する数理力学モデルについて検討した.以上のことより,当初の研究計画通りに順調に進んでいる.平成31年度においては,開発した生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる複合構造に基づき,生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる複合構造に基づくマルチスケール力学モデルの構築を行う.これまでにナノスケールX線構造解析装置(Nano-viewer UP, Rigaku:北海道大学共同利用施設)により測定されたミネラル,コラーゲン両成分の力学挙動データと,顕微ラマン分光装置(北海道大学共同利用施設)微視的構造イメージングによる構造特性から,石灰化骨様マテリアルの微視的構造特性とマクロな力学特性を関連付けるマルチスケール力学モデルを提案する.構造モデリングには,現有設備である有限要素パッケージ(ANSYS Inc.)ならびに最適化ツールを用いる.ここで提案する生体由来ミネラルー高分子マトリックス複合力学モデルを用い,高分子ーミネラルX線回折データからマクロな石化化組織の力学的特性を表現する数理力学モデルを提唱する.各材料パラメータをデータベース化し,高分子ーミネラルX線回折データからマクロな組織力学特性を逆推定するアルゴリズムを提案し,石灰化コラーゲン組織の特性解明と高分子誘導液体前駆体(PILP)プロセスによる石灰化骨様マテリアル評価手法としての本法の可能性について考察する.また本外国人特別研究員が有する走査型電子顕微鏡(SEM)ならびにエネルギー分散型X線分光(EDS)分析,ラマン分光解析に基づく微視的構造イメージング技術に基づき,作製された石灰化組織の構造特性を調査する.構成成分の選定,作製条件の再検討を行い,より最適な石灰化組織作製手法を検討し,PILPプロセスにより作製した石灰化骨様マテリアルの製品化に向けたプロセスの確立を実現し,本研究を総括する.平成29年度においては,まずX線回折手法による石灰化組織のアパタイトーコラーゲン複合構造の同時力学挙動解析を行った.骨組織などの石灰化組織は,微視的にはアパタイトおよびコラーゲンから構成される複合材料である.そこでX線照射によりアパタイト結晶から得られる広角回折X線とコラーゲン分子鎖から得られる小角散乱X線を同時検出する測定系を構築した.

実験にはナノスケールX線構造解析装置(北海道大学共同利用設備)を用い,試料として牛大腿骨皮質骨を用い,アパタイトおよびコラーゲンの最適なX線回折条件を調査した.X線回折装置内に導入可能な引張負荷試験機を導入し,外的負荷時の骨組織内のアパタイトーコラーゲン両成分のX線回折像を計測した.外的負荷時の回折パターンの変化を解析し,各成分の変形状態を求めることで,その力学的相互作用を実験的に観察した.一方,新たなバイオマテリアル開発を目指し,高分子マトリックスの石灰化を目的とした高分子誘導液体前駆体(PILP)プロセスによる新規石灰化組織作製法に同時に進行した.本手法によれば,高分子マトリックス構造に由来した石灰化組織を簡便に生成することが可能となり,より生体骨に近い階層構造性を持ち,力学的機能を併せ持つバイオマテリアル開発を行うことが可能となる.そこで,牛大腿骨皮質骨試料を脱灰した後,高分子誘導液体前駆体プロセスによる再石灰化に取り組んだ.ラマン分光解析の結果,十分な再石灰化が確認され,石灰化組織作製手法の確立に成功した.平成29年度においては,研究計画通り,まず受入研究員が考案しているX線回折手法による石灰化組織のアパタイトーコラーゲン複合構造の同時力学挙動解析を行うことに成功した.実験には北海道大学共同利用設備であるナノスケールX線構造解析装置を用い,アパタイトおよびコラーゲンの最適なX線回折条件を調査し,X線回折装置内に導入可能な引張負荷試験機を導入し,外的負荷時の骨組織内のアパタイトーコラーゲン両成分のX線回折像を計測することが可能となった.目的としている,外的負荷時の回折パターンの変化を解析し,各成分の変形状態を求めることで,その力学的相互作用を実験的に観察することができた.平成29年度に予定していた上記の目的が予想より早く達成されたため,平成30年度に予定していた高分子マトリックスの石灰化を目的とした高分子誘導液体前駆体(PILP)プロセスによる新規石灰化組織作製法の開発にも着手することができた.牛大腿骨皮質骨試料を用いた資料では,ラマン分光解析の結果,十分な再石灰化が確認され,石灰化組織作製手法の確立に早期に成功することができた.平成30年度においては,開発した高分子誘導液体前駆体(PILP)プロセスによる新規石灰化組織作製法に基づき,高分子誘導液体前駆体プロセスによる生体由来ミネラルおよび高分子マトリックスからなる石灰化骨様マテリアルの作製に取り組んだ.構成成分の選定,作製条件の検討を行い,より最適な石灰化組織作製手法を確立した.また本外国人特別研究員が有する走査型電子顕微鏡(SEM)ならびにエネルギー分散型X線分光(EDS)分析に基づく微視的構造イメージング技術に基づき,作製された石灰化組織の構造特性を調査した.また昨年度開発したX線回折法による石灰化組織のアパタイトーコラーゲン複合構造の同時力学挙動解析を用いて,脱灰骨組織および上記で作製した再石灰化骨組織の力学挙動解析を行った.
固体分子のダイナミックスと構造一物性の相関

本研究では、以下の7つの課題を各研究者が相互に有機的に連携を保ちながらさらに研究を進めた。(1)固体分子のプロトン移動稲辺は有機結晶中の水素結合のプロトンが移動することによるπ電子系の電荷移動相互作用に与える影響を検討した。池田は中性子散乱を使ってKH_2PO_4や氷の結晶中のプロトンの移動を理論と実験で検討した。大橋はコバルト錯体結晶に光を照射したときの重水素と水素の置換反応を中性子回折で直接証明した。武田は強誘電性発現機構に関して理論的に検討した。(2)固体の相転移阿竹はフラーレン化合物を熱測定のデータを分子動力学から説明した。斉藤はp-ポリフェニル混晶の相転移を熱容量の変化から説明した。岩崎は有機ラジカルの構造をX線で解析し、相転移の機構について検討した。鳥海はハロゲン架橋一次元金属錯体の二次相転移の機構をX線で構造を解析して明らかにした。田中(秀)は水の相転移機構について理論的に展開した。(3)固体分子の運動の自由度と反応性大橋は界面活性剤と芳香族分子の複合体結晶を作る機構をX線解析で調べた。竹中はジスチリルピラジンの光と放射線重合の機構を調べた。(4)固体分子の非調和熱振動や束縛回転田中(清)はX線精密解析によって分子軌道と非調和熱振動を求め、相転移との関係を調べた。尾崎は束縛回転の機構を理論的に検討した。(5)液晶や薄膜の構造と機能宮島は液晶をNMRでその動的な過程を検討した。(6)アモルファス相の構造と分子運動石井はベンゼンやハロゲン置換ベンゼンの低温のアモルファス状態の微視的構造とその緩和過程を振動分光法を用いて検討した。(7)分子設計と合成松山はヘテロ環をもつカルベン錯体を合成し、その機能性を検討した。本研究は固体中の分子や、固体にとどまらず液晶やアモルファス中の分子がどのような構造をとり、その分子が熱や光や圧力などの外部からの力を受けてどのように動くことによって、相転移を引き起こしたり、極端な場合には反応まで進むかを明らかにすることを目的とする。本年度は稲辺が有機結晶中の水素結合のプロトンが移動することによるπ電子系に与える影響を明らかにした。池田は中性子散乱を使って有機結晶中のプロトンの移動を明らかにした。阿竹は誘電体結晶の逐次相転移やガラス転移における緩和現象やフラーレン化合物を熱測定から検討した。岩崎は分子の内部回転に伴う緩慢な相転移を迅速X線回折装置で明らかにした。斉藤は単結合の周りの原子団の運動と相転移を熱測定とX線解析を組み合わせて明らかにした。鳥海はハロゲン架橋一次元金属錯体の二次相転移の機構をX線散漫散乱を解析して明らかにした。大橋は界面活性剤と芳香族分子の複合体結晶を作る機能をX線解析で検討した。竹中は結晶場を利用して重合した高分子結晶についてその反応機構を迅速X線回折装置で明らかにした。田中清明はX線精密解析によって分子軌道と非調和熱振動を求め、相転移との関係を検討した。これらの研究は1月22日東京工業大学百年記念館第一会議室で研究発表が行われ、活発な議論が続けられた。夕方懇親会でさらに研究の背景などを話合った。平成8年度は前年度に引き続き、以下の6つの課題を各研究者が相互に有機的に連携を保ちながらさらに研究を進めた。(1)固体分子のプロトン移動稲辺は有機結晶中の水素結合のプロトンが移動することによるπ

電子系の電荷移動相互作用に与える影響を検討した。池田は中性子散乱を使ってKH_2PO_4や氷の結晶中のプロトンの移動を理論と実験で検討した。大橋はコバルト錯体結晶に光を照射したときの重水素と水素の置換反応を中性子回折で直接照明した。武田は強誘電性発現機構に関して理論的に検討した。(2)固体の相転移阿竹はフラーレン化合物を熱測定のデータを分子動力学から説明した。斉藤はp-ポリフェニル混晶の相転移を熱容量の変化から説明した。岩崎は有機ラジカルの構造をX線で解析し、相転移の機構について検討した。鳥海はハロゲン架橋一次元金属錯体の二次相転移の機構をX線で構造を解析して明らかにした。田中(秀)は水の相転移機構について理論的に展開した。(3)固体分子の運動の自由度と反応性大橋は界面活性剤と芳香族分子の複合体結晶を作る機構をX線解析で調べた。竹中はジスチリルピラジンの光と放射線重合の機構を調べた。(4)固体分子の非調和熱振動や束縛回転田中(清)はX線精密解析によって分子軌道と非調和熱振動を求め、相転移との関係を調べた。尾崎は束縛回転の機構を理論的に検討した。(5)液晶や薄膜の構造と機能宮島は液晶をNMRでその動的な過程を検討した。(6)アモルファス相の構造と分子運動石井はベンゼンやハロゲン置換ベンゼンの低温のアモルファス状態の微視的構造とその緩和過程を振動分光法を用いて検討した。(7)分子設計と合成松山はヘテロ環をもつカルベン錯体を合成し、その機能性を検討した。
浸透圧調整による炭化水素生産性微細藻の培養と回収プロセスに関する研究

本年度は,炭化水素回収性が希釈海水培地下で培養すると向上するメカニズムを調べ,また培養から収穫・濃縮・脱水そして溶媒抽出までを考慮した希釈海水培養を用いた炭化水素生産システムと,淡水培養した藻体を溶媒抽出する前に加熱もしくは乾燥する既存の炭化水素生産システムを比較して,希釈海水培養が炭化水素生産システムのエネルギー収支に与える影響を評価した.炭化水素回収性が希釈海水培地下で培養すると向上するメカニズムに関して,急速凍結および凍結置換法を用いた電子顕微鏡観察を行うことで,コロニー表面の繊維状物質の変化を高倍率で撮影することに成功し,炭化水素回収性が向上している藻体ではコロニー表面の繊維状物質が消失もしくは繊維密度が低下していることが確認された.また同様に炭化水素回収性が向上する,溶媒抽出前に90°Cで加熱処理した藻体に関しても,電子顕微鏡観察を行ったところ,繊維状物質がコロニー表面から消失しており,熱水中に繊維状物質が溶出したことが強く示唆された.本研究の結果からB.brauniiが炭化水素を細胞内ではなく細胞外マトリクスに蓄積するにも関わらず,容易に有機溶媒抽出できない理由は,コロニー全体を覆っている主に糖類からなるColony sheathと呼ばれている繊維層が親水的な層として働き,コロニー内部への有機溶媒の侵入を妨げているためであることが考えられた.また,炭化水素生産システムのエネルギー収支に関して,溶媒抽出前に加熱・乾燥処理する既存のB. brauniiからの炭化水素生産システムのEPRは,それぞれ1.9,1.3であった.一方で希釈海水培養を用いた炭化水素生産システムの場合,EPRは2.2となり,希釈海水培養によりB. brauniiからの炭化水素生産システムのエネルギー収支は向上することが確認された.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。当研究は、細胞内で生産した炭化水素を細胞間物質に放出し蓄積する微細緑藻Botryococcusbrauniiを用いて、希釈海水培地下での浸透圧ストレス培養及び、藻体を殺さずに炭化水素のみ抽出し再培養を行うミルキングという手法を使用した培養から回収までの高効率炭化水素製造プロセスの構築及び評価を目的としている。これまでに0.9%濃度の希釈海水培地下で、淡水性緑藻であるB. brauniiを培養することにより、前処理を経ることなく、藻体にヘキサンを直接混合するだけで効率的に炭化水素を回収できることを発見した。しかし、この希釈海水培地下では炭化水素回収性が向上する一方、増殖速度が低下する課題が明らかとなった。この成果は本年度学術雑誌Plos Oneに掲載された。本年度は、主に炭化水素生産および回収に最も適した浸透圧の検討を中心に研究を行った。B.brauniiを様々な塩濃度下の培地で培養を行った。その結果、0.3%濃度の希釈海水培地下で培養された藻体は、淡水性培地である改変Chul3培地下のものと比較しても、増殖速度に変化はなかった。炭化水素回収性の観点からは、0.3%濃度の希釈海水培地下で培養された藻体においても、大きく向上した。0.3%より濃度を上げると炭化水素回収性はさらに向上するものの、増殖速度は低下した。また希釈海水培地下では粒径が3倍以上になり、コロニーサイズの大幅な上昇が確認された。このことは培養槽内部の光透過性を上げ、コンタミを防ぐための培養濃度をより高濃度にしたオペレーションの実現可能性を示唆している。さらに、B. brauniiが培地に分泌する分泌多糖量が塩濃度の上昇とともに減少した。このことは、塩ストレスに対して糖類を浸透圧調整剤として用い、同じく多糖類を主として構成されている細胞間物質の結合が弱まり、炭化水素の易回収性に繋がっている可能性を示唆するものである。本年度の研究目的は、大きくして二つに分けられる。一つは微細緑藻Botryococcusbrauniiからの炭化水素回収率が希釈海水培地下で培養すると上昇する原因の探索である。二つめは、希釈海水培地下での回収率の上昇とともに確認されたコロニーサイズの上昇が濾過速度に与える影響、また実際のプロセスで想定される大型ポンドから回収された濃縮藻体からのヘキサンを用いた炭化水素回収率を調べることにより、炭化水素生産プロセスの投入エネルギー改善の検討である。炭化水素回収率が上昇する原因を探索するために、メタボローム測定、培地に放出された糖量、熱水による糖抽出および構成糖の測定、コロニー表面のTEM観察等を行い、コロニー表面を覆っている層に変化が起こっており、それが炭化水素回収率に影響を及ぼしているであろうことが確認された。また炭化水素生産プロセスの濾過速度に関しては、昨年度実施した炭化水素生産および回収に最も適した培地浸透圧において上昇したコロニーサイズにおいて、重力濾過試験において非常に効率的に藻体回収を行えることが判明した。通常の培養では、重力濾過では濾過速度が極めて遅く、大量回収するには濾過面積・投入エネルギーが大きくなることが判明した。さらに、実際のプロセスで想定されるポンドから回収した濃縮藻体からのノルマルヘキサンを用いた炭化水素回収率を調べ、既存のプロセスと比較し、非常に短時間で抽出することが可能となり、コスト面・投入エネルギーが大きく改善されることが判明した。

本年度は,炭化水素回収性が希釈海水培地下で培養すると向上するメカニズムを調べ,また培養から収穫・濃縮・脱水そして溶媒抽出までを考慮した希釈海水培養を用いた炭化水素生産システムと,淡水培養した藻体を溶媒抽出する前に加熱もしくは乾燥する既存の炭化水素生産システムを比較して,希釈海水培養が炭化水素生産システムのエネルギー収支に与える影響を評価した.炭化水素回収性が希釈海水培地下で培養すると向上するメカニズムに関して,急速凍結および凍結置換法を用いた電子顕微鏡観察を行うことで,コロニー表面の繊維状物質の変化を高倍率で撮影することに成功し,炭化水素回収性が向上している藻体ではコロニー表面の繊維状物質が消失もしくは繊維密度が低下していることが確認された.また同様に炭化水素回収性が向上する,溶媒抽出前に90°Cで加熱処理した藻体に関しても,電子顕微鏡観察を行ったところ,繊維状物質がコロニー表面から消失しており,熱水中に繊維状物質が溶出したことが強く示唆された.本研究の結果からB.brauniiが炭化水素を細胞内ではなく細胞外マトリクスに蓄積するにも関わらず,容易に有機溶媒抽出できない理由は,コロニー全体を覆っている主に糖類からなるColony sheathと呼ばれている繊維層が親水的な層として働き,コロニー内部への有機溶媒の侵入を妨げているためであることが考えられた.また,炭化水素生産システムのエネルギー収支に関して,溶媒抽出前に加熱・乾燥処理する既存のB. brauniiからの炭化水素生産システムのEPRは,それぞれ1.9,1.3であった.一方で希釈海水培養を用いた炭化水素生産システムの場合,EPRは2.2となり,希釈海水培養によりB. brauniiからの炭化水素生産システムのエネルギー収支は向上することが確認された.研究目的の一つであるミルキング(炭化水素抽出後残渣の再培養)に関しては現在までうまくいってはいないが、全体としての炭化水素生産プロセスでは、従来必要であった加熱処理をなくし、濾過プロセス、抽出プロセスでも、投入エネルギーを低減することが確認された。また回収率向上現象のメカニズムについてもより詳細にわかってきた。これらのことから研究は順調に進捗していると評価している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は上述した炭化水素生産および回収に最も適した浸透圧の検討と同時に、ミルキングの最適方法の検討を行うと述べた。しかし、ミルキング(炭化水素抽出後残渣の再培養)に関しては、様々な方法を試したが、炭化水素の圧搾や溶媒回収したB. brauniiの生存率が高くない。来年度よりは、新たに単細胞化という手法を取り入れながら、希釈海水培地下における炭化水素生産システムのエネルギー収支評価と同時に、ミルキングの検討を来年度も引き続き行っていく予定である。交付計画書では、本年度は炭化水素生産および回収に最も適した浸透圧の検討と同時に、ミルキングの最適方法の検討を行うと述べた。炭化水素生産および回収に最も適した浸透圧という事項に関しては、最適な条件下を見つけることに成功し、培養・回収に有利に働くであろうコロニーサイズの上昇という現象も発見された。しかし、ミルキングの最適方法に関しては、様々な方法を試したが、炭化水素の圧搾や溶媒回収した後のB. brauniiの生存率があまり高くはなかった。そのため本年度に関しては、2おおむね順調に進展しているという自己評価を行った。
生体高分子の構造変化を分子情報変換のトリガーとする機能スイッチングシステムの構築

タンパク質はアミノ酸ポリマーとしての「構造柔軟性」を兼ね備えていることから、刺激応答型分子素子の土台分子となりうる。金属ー金属相互作用は特異な光学特性、磁気特性を生み出すことから、小分子の結合・解離で構造変化を起こすタンパク質を使えば、リガンド濃度の制御によって特性変換度合いを自在にコントロールできる。そこで、本研究では、リガンド分子の結合・解離で大きな構造変化を起こすタンパク質の表面に合成金属錯体を2カ所導入し、生体高分子の構造変化が、タンパク質表面上で「金属-金属相互作用」に起因する特性スイッチングというシグナルに変換する「タンパク質ダイナミクス駆動型分子情報変換システム」を創成する。