hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気伝導系を舞台とした非平衡統計力学の研究

本研究では非平衡定常系における普遍的な性質を見出し、非平衡統計力学の理論的枠組みを構築するための手がかりを得ることを大きな目標とし、その手段として典型的な非平衡系であるマクロ電気伝導体の分子動力学シミュレーションによる解析を行ってきた。電気伝導体のモデルとしては、非平衡系としての一様なマクロ伝導体の本質的な要素をもった古典力学的なモデルを用いた。このモデルは電子、フォノン、不純物という3種類の粒子からなっており、外部電場Eによって電子を駆動する。電場から供給されるエネルギーはフォノンを通じて系の外の熱浴へと散逸する。本年度は、流れのゆらぎにおける普遍的性質の研究を主に行った。一様なマクロ伝導体のモデルにおいて、伝導体中を流れる電流Iのゆらぎを調べた。平衡状態(E=0)においては、電流のパワースペクトルSI(w;E=0)と微小な交流電場に対する応答関数m(w;E=0)の間に揺動散逸関係式(fluctuation dissipation relation;FDR)SI(w;E=0)=2kBT0m(w;E=0)が成立する(T0は熱浴の温度(=系の温度))。一方、非平衡定常状態(E≠0)では、この関係式は一般に破れる。このモデルの解析の結果、まず、振動数wが高いところではTeを電子系の運動論的温度としてSI(w;E)=2kBTe m(w;E)が成り立つことを見出した。これは、短い時間スケールでは系が平衡か非平衡かを区別できないことの一例を示している。一方、振動数が低いところでは電子系の温度を使っても、熱浴の温研度を使ってもこの関係式は成り立たない(SI(w;E)≠2kBT m(w;E),whereT=Te or T0)ことが分かった。ここでの主要な結果は、この低振動数領域での電流ゆらぎを熱ゆらぎSthと過剰ゆらぎSexsに分解し、熱ゆらぎとしてSth=2kBT0 m(w;E)を用いたとき(温度としては熱浴の温度T0を用いる)、過剰ゆらぎの電流の平均値に対する振舞が、Sexs〓0(|I|<<10),Sexs〓W(|I|-I0)(|I|>>10)という漸近形の間をクロスオーバーするというものである。この後者の振舞はショットノイズ(平均電流の絶対値に比例するゆらぎ)を表している。すなわち、FDRの破れは本質的にはショットノイズが出現することにより起こるということを示している。このFDRの破れの性質はマクロ電気伝導体では初めて示されたものであるが、この系以外にもジャンクションのある伝導体やメゾスコピック伝導体、非線形光学物質など運動量流(物質流)を伴う非平衡系において普遍的に成り立つものと言える。注目すべきは、ミクロに見たときの電流ゆらぎの基本的な起源が、マクロに一様な伝導体では伝導体全体にわたる相互作用する粒子系のカオス的な運動であるのに対し、ジャンクションのある系やメゾスコピック系では局所的な領域における相互作用しない粒子の確率的性質であり、かなり性格の違うものであるにも関わらず、マクロに発現する性質は普遍的なものであるという点である。これは、この背後に非平衡定常状態における統計力学的な理論的枠組みの存在を強く示唆するものと考えられる。電気伝導系の力学モデルを提案し、分子動力学シミュレーションを用いた解析を行うことにより、電気伝導系における非平衡状態の研究を行っている。1.非平衡状態での1粒子速度分布を求め、局所平衡からのずれを具体的に求めた。局所平衡が破れていると、速度方向によって粒子をアンサンブルに分けたときの各アンサンブルでの運動論的温度は方向によって異なるが、これを局所平衡からのずれの大きさの指標としたとき、この指標とアンサンブル間でのエネルギーの移動量との間に比例関係が成り立つ可能性を数値実験よって指摘した。2.流れを表す物理量の時間相関関数が長時間でベキ的な減衰を示すとき、これをロングタイムテールという。ロングタイムテールがあるとそのベキの指数によっては輸送係数の発散が起こるので問題となっていた。本研究で用いているモデルでは輸送係数の発散は起こらないこと、及び流体的なロングタイムテール(2次元系で輸送係数の発散をもたらすテール)が存在しないことをすでに示していたが、今回は電子密度と不純物密度を変えたときにロングタイムテールがどのように変わっていくのかを系統的に調べた。その結果、不純物密度を増すと流体的テールからローレンツ的テール(輸送係数の発散をもたらさない弱いテール)へとクロスオーバーすること、及びローレンツ的テールは電子数密度にほとんど依存しないことが分かった。これにより通常の電気伝導体ではそれが2次元系であっても輸送係数の発散という異常な現象は起きないことが示された。電子の速度の自己相関関数<(v(t)-<v>)(v(0)-<v>)>におけるlong-time tai1に関して詳しく調べた。Long-time tailとは相関関数が長時間領域でベキ的な減衰を示すことであり、剛体球流体においては-d/2というベキで、Lorentzモデル(ランダムポテンシャル中を1個の点粒子が運動するモデル)では-(d+1)/2というベキで減衰することが知られている(dは系の空聞次元)。電子系の言葉で言うと剛体球流体モデルは電子のみがある系で、Lorentzモデルは不純物もあるが電子間相互作用はない系になっている。

申請者が提案したモデルはちょうどこれらのモデルを2つの極限として含むものになっており、多体相互作用とランダムポテンシャルが共存することがlong-time tailに与える影響を調べるのに適している。平衡状態で電子密度neと不純物密度neを系統的に変えてシミュレーションを行った結果、ne/niが小さくなるに従って流体モデルで見られるテールからLorentzモデルで見られるテールヘクロスオーバーすることが分かった。さらに、流体モデル、Lorentzモデルのそれぞれで議論されているlong-time tailの現象論(モード結合理論)的な解釈からこのクロスオーバーは電子系が流体的とみなせるかどうかのところで起こることを明らかにした。また、非平衡定常状態におけるlong-time tailに関しても調べ、平衡状態で流体的なテールが見られている系では非平衡度を強くするとテールのamplitudeが大きくなることを見出した。これは単に電子系の運動論的温度が上昇したためというのでは説明できず、時間スケールによって"温度"が異なっているということを表している。一方、平衡状態でLorentzモデル的なテールが見られている系では非平衡度を強くするとテールが出現し始める時間が早くなるということが分かった。これは非平衡度を上げると電子-不純物間の衝突間隔が短くなるのが一因であると考えられる。また、非平衡系における何らかの普遍性を見.出すために、電気伝導系における電流揺らぎに着目した。平衡状態では電流揺らぎと小さな摂動に対する応答との間に揺動散逸関係式(S=2kTG)が成り立つが、非平衡状態ではこれは破れる。そこで、非平衡定常状態での電流揺らぎを熱揺らぎと過剰揺らぎという形に分解して普遍性が見出せないかを数値計算を用いて調べた。このとき、熱揺らぎとして熱浴の温度Tを用いた場合の揺動散逸関係式の右辺(2kTG)を用いると、過剰揺らぎがほぼゼロの領域からred〓バーするという非常にシンプルな法則を見出した。さらに、メゾスコピック伝導体で知られている電流揺らぎの表式をマクロ伝導体・〓のを用いると、この数値計算の結果とかなりよく合うことが分かった。この結果はreduced shot noiseが現れるほど非平衡度の強い命令応答理論のような外場に対する摂動論ではreduced shot noiseは決して導けない)でも成立する一つの普遍性をあらわすものであると過剰揺らぎへの適切な分解がこの普遍性を見出すための鍵となっている。また、過剰揺らぎのクロスオーバーがある種のエネルギーでの電位差と熱浴の温度との大小で決まることやreduced shot noiseの強さの指標であるFano因子が系の長さの逆数に比例していくことも分かった。本研究では非平衡定常系における普遍的な性質を見出し、非平衡統計力学の理論的枠組みを構築するための手がかりを得ることを大きな目標とし、その手段として典型的な非平衡系であるマクロ電気伝導体の分子動力学シミュレーションによる解析を行ってきた。電気伝導体のモデルとしては、非平衡系としての一様なマクロ伝導体の本質的な要素をもった古典力学的なモデルを用いた。このモデルは電子、フォノン、不純物という3種類の粒子からなっており、外部電場Eによって電子を駆動する。電場から供給されるエネルギーはフォノンを通じて系の外の熱浴へと散逸する。本年度は、流れのゆらぎにおける普遍的性質の研究を主に行った。
「21世紀型能力」の育成を目指した技術科の主体的な学びを促すカリキュラム開発

本研究では、これまでの研究成果をベースに「21世紀型能力」に着目し、技術科教育を主軸とした中学生と高校生が主体的・能動的に課題解決に取り組む能力の育成を究明し、将来の社会生活に向けた課題解決能力の育成カリキュラムを開発することを目的とする。理論研究については、21世紀型能力を育成するための主体的な学びが求められていることについて、探究学習に取り組んでいる先進校視察や文献研究を行った。また、課題解決能力の育成カリキュラムを開発するための題材開発、授業実践を行った。さらに、開発研究に関しては、合同研究会において主体的・協働的な学習、授業のイメージを理論研究チームと研究実践チームで共有し、技術科教育研究班はそれを承けた授業構成のあり方の検討を行った。中学校における授業モデルの作成、実践・評価として、まず小学校図画工作科において、中学校技術・家庭科技術分野との連携を進めることを目的とし、技術的なのこぎり指導を加えた教材の授業実践を行い、それによる児童の工具への意識・技能の向上を調査し,検証した。児童にのこぎりの扱い方に慣れさせるとともに、児童にものづくりに対する喜びや達成感、学習の意義を感じさせることをねらいとした。また、技術科の内容A_材料と加工の技術の構造についてブリッジコンテスト、及び内容D_情報として、計測・制御における自動運転システムコンテストをとおして、パフォーマンス評価とルーブリックの活用についての授業実践を行った。さらに、内容C_エネルギー変換の技術から「LEDを活用した製品の評価・活用」を取り上げて問題解決ができるような授業実践を行い、対話的な活動や問題解決へ向かう課程を体験させることができた。そして、研究成果について、日本産業技術教育学会近畿支部大会及び国際会議で発表することができた。また、学校教員及び教員養成課程の学生を対象とするワークショップを開催した。平成30年度はほぼ当初の予定どおり、教材開発、授業実践を行うことができた。また今年度、課題解決的なカリキュラム作成については、1ブリッジコンテスト、2タービンコンテスト、3計測・制御における自動運転システムコンテストを行った。これらのコンテストをとおして、技術科の主体的・対話的な学びや資質・能力を育む指導法やパフォーマンス評価とルーブリックの活用についての授業実践を行った。そして、学んだことを活かしてパフォーマンス課題に取り組む中で,生徒が構造やエネルギー変換、制御に対する考え方の変容が見られた。今後、単元計画、指導計画、学習指導案についてさらに検討していくとともに、パフォーマンス評価に関するパフォーマンス課題やルーブリック及びワークシートの検討、事前・事後のアンケートの分析を継続的に行った。そして、どの学校でも実施可能な簡易なパフォーマンス評価の作成をめざす予定である。さらに、小学校図画工作科において、中学校技術・家庭科技術分野との連携を進めることを目的とし、技術的なのこぎり指導を加えた教材の授業実践を行った。学校教員及び教員養成課程の学生を対象とするワークショップを開催した。ワークショップでは、教員養成課程の学生が考案した製作題材について、参加者全員で意見交流を行い、相互に助言していった。参加者も大学院生、学部生、大学教員、京都府・京都市の中学校教員、附属中学校教員などに加えて、京都教育大学産業技術科学科を目指している高校生の参加もあり、いろいろな立場での意見交流ができた。31年度は、昨年度に引き続き、中学校における授業モデルを作成し、実践・評価する。技術科の授業(小学校のものづくりも含む)において、「将来、役に立つ」という将来の生活とのつながりを明らかにすることで感じるレリバンスが、生徒にとって学習を定着するうえで重要であり、役に立つと感じた時に生徒は主体的に取り組み、かつ学習効果が上がると推察される。そしてそのことが、21世紀型能力の育成に有効であると考える。今後、さらに生徒に技術科の学習の意義・意味について、及び全国の公立中学校、附属中学校の技術科担当教師を対象に、主体的な学びの実施状況等に関する調査を実施する。これまでの研究では、ブリッジコンテスト、タービンコンテスト、計測・制御の基本的な学習を行い,学んだことを活かしてパフォーマンス課題に取り組む中で,生徒が制御に対する考え方の変容が見られた。今後,思考力・表現力を育成するパフォーマンス課題と評価の改善とルーブリックの精度をより高めていく必要性がある。そしてこれまでの研究成果をもとに、学校教員及び教員養成課程の学生を対象とするワークショップを開催し、「21世紀型能力」の育成を目指した技術科の主体的な学びを促し、対話的で深い学びにつながるカリキュラム開発について大学院生、学部生、大学教員、京都府・京都市の中学校教員、附属中学校教員などに加えて、京都教育大学産業技術科学科を目指している高校生の参加によりいろいろな立場での意見交流を行うことを予定している。本研究では、これまでの研究成果をベースに「21世紀型能力」に着目し、技術教育を主軸とした中学生と高校生が主体的・能動的に課題解決に取り組む能力の育成を究明し、将来の社会生活に向けた課題解決能力の育成カリキュラムを開発することを目的とする。理論研究については,21世紀型能力を育成するため主体的な学びが求められていることについて,技術科教育の立場から,題材の検討や技術科の学習の意義・意味についての概念の整理と交流を行っていく。具体的には開発研究に関しては,合同研究会において主体的・協働的な学習授業のイメージを理論研究チームと研究実践チームで共有し,技術科教育研究班はそれを承けた授業構成のあり方の検討に着手する。21世紀型能力の理論面での海外調査として,共同研究の期待できる米国の3大学(NY州立大学、IL州立大学、MN大学)を訪問し、情報収集と打ち合わせを実施した。

NY州立大学では、共同研究者と打ち合わせにおいてSTEM教育Standardの分析、カリキュラム開発、教育実践効果の測定を共同で実施することを確認し、次年度に向けた準備を進めることになった。MN大学ではSTEMセンターを訪問し、本事業を推進する際の連携協力体制を構築した。また,学習の意味・意義(学習レリバンス)を生徒に実感させることについては、大学生の技術科に対する意識の分析を行い、技術科の学習レリバンスについて検討し、新学習指導要領を踏まえた今後の技術科教育の指導について考察した。今回のアンケートによる調査の結果から、大学生の技術科に対する意識や学習レリバンスなどを把握することができた。そして、研究成果について、日本産業技術教育学会近畿支部大会及び国際会議で発表することができた。また、学校教員及び教員養成課程の学生を対象とするワークショップを開催した。平成29年度は当初の計画どおり、学習の意味・意義(学習レリバンス)を生徒に実感させることについては、大学生の技術科に対する意識の分析を行い、技術科の学習レリバンスについて検討し、新学習指導要領を踏まえた今後の技術科教育の指導について考察した。今後、さらに生徒に技術科の学習の意義・意味について,及び全国の公立中学校,附属中学校の技術科担当教師を対象に,主体的な学びの実施状況等に関する調査を実施する。また、平成29年度に計画していた,課題解決的なカリキュラムの作成については、1タービンコンテスト、2紫外線測定器の教材開発の授業実践を行った。1の授業では、タービンコンテストをとおして,技術科の主体的・対話的な学びや資質・能力を育む指導法やパフォーマンス評価を行った。また今後,単元計画,指導計画,学習指導案について検討していくとともに,パフォーマンス評価に関するパフォーマンス課題やルーブリック及びワークシートの再検討,事前・事後のアンケートの分析を行い,授業改善をしていく予定である。2の紫外線測定器製作の授業実践では,生徒の関心・意欲・態度及び,知識・理解において,開発した題材の有効性が示唆された。今後は,本題材を活用した授業実践終了時に事後調査を実施し,評価・活用ができるようになったかを検証していく。学校教員及び教員養成課程の学生を対象とするワークショップを開催した。参加者全員でBS法により「技術科の学習で子どもたちに付けたい力」をあげ、それをKJ法で整理した。そして「子どもにつけさせたい力をどうやって達成していくのか」について、ワークショップでグループ討議を行い、全体会で発表し共有した。参加者も大学院生、学部生、大学教員、京都府・京都市中学校教員などに加えて、京都教育大学を目指している高校生の参加もあり、いろいろな立場での意見交流ができた。
三日熱マラリア原虫感染赤血球表面分子PvSTPの集団遺伝学解析

三日熱マラリア原虫ではPvSTP2がPvSTP1に比べて転写・翻訳レベルともに多く検出されること。PvSTP2は感染赤血球膜とシュフナー斑点と呼ばれる感染赤血球の膜直下の構造と共局在を示すこと。PvSTP1にはヒト免疫によると思われる正の淘汰圧がかかっていること。三日熱マラリア患者はPvSTP1とPvSTP2に対する抗体を保有すること。以上を世界で初めて明らかにした。熱帯熱マラリア原虫の感染赤血球は未感染の正常赤血球とロゼット形成を起こし、病原性を高める。一方、三日熱マラリア原虫もロゼット形成を起こし、病原性との関連が予想されるが、詳細はあきらかでない。我々は最近、熱帯熱マラリア原虫と三日熱マラリア原虫の感染赤血球表面に発現しているSURFIN/PvSTPという新規リガンド候補分子を同定した。本研究では流行地の三日熱マラリア原虫集団を用いてPvSTP(PvSTP1とPvSTP2)に対する選択圧を分子生物学的・集団遺伝学的に明らかにすることを目的とした。本年度は、マラリア流行地から三日熱マラリア原虫を採集し、採集した三日熱マラリア原虫から間接蛍光抗体法(IFA)用のスメア、DNA、RNAを調製した。PvSTPの組換えタンパク質を作成し、局在解析などに使用する抗血清を得ることができた。この血清を用いてウエスタン解析を行ったところ、2つのバンドを検出することができたが、これらのバンドは予想サイズよりもかなり小さいため、断片化された産物の可能性がある。また、間接蛍光抗体法により原虫の細胞質、寄生胞膜、感染赤血球細胞質もしくは赤血球表面に反応が見られた。RNAからのRT-PCRによりPvSTP1とPvSTP2が共に転写されていることを確認した。DNAから60余のPvSTP1の遺伝子配列を決定し集団遺伝学的解析を加えた。その結果、PvSTP1には正の淘汰圧がかかっていることを検出することができた。本年度も、タイと中国のマラリア流行地から三日熱マラリア原虫を採集し、採集した三日熱マラリア原虫から間接蛍光抗体法(IFA)用のスメア、DNA、RNAを調製した。PvSTP1について中国由来13株の塩基配列を直接シーケンス法で決定した。複数のアレルが重複感染しているサンプルが39あったため、プラスミドヘクローニングし、塩基配列を決定する準備を整えた。それともに、中立遺伝子座として13株についてASDLの配列を決定した。PvSTP2のPCR増幅が良くないため、条件検討を行った。昨年度に作成した抗体の反応性が良くなかったため、今年度はVAR領域に対して組換えタンパク質を作成し、マウス抗血清を作成するのに加え、ウサギペプチド抗体も作成した。そのうちPvSTP2に対するペプチド抗体による間接蛍光抗体法で三日熱マラリア原虫の赤血球細胞質内に非常に明確な反応が見られ、シュフナー斑点と良い共局在を示すことが分かった。定量RT-PCRにより、PvSTP1に比べてPvSTP2が50-100倍程度高く転写されていることを見出した。本研究では流行地の三日熱マラリア原虫集団を用いてPvSTPに対する選択圧を分子生物学的・集団遺伝学的に明らかにすることを目的とする。昨年度に引き続き、タイと中国の標本の解析を進め、中立遺伝子座ASDLの配列を決定した。しかし、特に発熱・感染率等の患者情報との相関を示すのは見出されなかった。タイと中国の標本の解析に加えて、ブラジルの三日熱マラリア原虫の標本を得て、塩基配列を決定したところ、多型性がアジアのものと比較して少ないことが分かった。

分子生物学的解析に集団遺伝学的解析を保管するため、PvSTPIとPvSTP2の各領域で作成した組換えタンパク質を用いてタイの三日熱マラリア感染患者の抗体価を確認したところ、多くの患者がこれらの組換えタンパク質に反応したが、特に発熱・感染率等の患者情報との相関を示すのは見出されなかった。PvSTPの細胞外領域の組換えタンパク質に対して作成した抗体が原虫タンパク質に反応しなかったため、本年度は組換えタンパク質の大量精製を再び行い、抗血清を再び作製した。
低緯度上部対流圏エアロゾルの特性解明

本研究では、気球搭載光学粒子計数計、地上設置ライダー、気球搭載鏡面冷却型露点湿度計を用い、インドネシアのビアクにて、それぞれの測定器で、熱帯圏界面層内のエアロゾル粒径分布と温度対蒸発特性、エアロゾルと巻雲の後方散乱断面積、および湿度、の各高度分布を得た。さらにこれらの観測結果を用いた微物理数値モデル実験により、熱帯圏界面層内でしばしば観測される、極端な水蒸気過飽和の原因を推定した。H22年度の計画に従い、低緯度上部対流圏エアロゾルと巻雲を高精度で測定するため、まず気球搭載OPCとライダーの改修を行った。この結果、OPCは、摂氏200300度に加熱した大気中でのエアロゾルの粒径ごとの個数を計測可能となった、またライダーは新たに波長1064nmの検出器が追加され、532nmとの二波長でのエアロゾルと巻雲の観測が可能となった。水蒸気の測定に関しては、低湿度における高精度測定が可能な気球搭載鏡面冷却型露点湿度計(CFH)とライマンα計測型湿度計(FLASH)を調達し観測に備えた。観測に先立ち、現地観測所の使用に関して、インドネシア宇宙航空局(LAPAN)と共同研究の取り決めを行った。観測機器を現地に輸送した後、観測キャンペーンは2011年1月6日から1月13日にかけて、インドネシア東部ビアクで実施した。現地到着後、ただちに測定器の立ち上げを行った。観測期間中、停電や一部不調な機器があったが、大部分の測定器は順調に動作し、気球搭載機器は放球した分はすべて地表付近から下部成層圏に到る間の測定に成功した。ライダーは停電時間を除くほぼすべての期間、データを取得した。今期の観測では、昨年末にインドネシア、ジャワ島における火山噴火で大気中に放出された火山性のエアロゾル層が、対流圏界面付近で連続的にライダーにより観測された。このエアロゾル層は加熱OPC測定の結果、大部分は揮発性の物質(おそらく硫酸)であったが一部不揮発性の粒子を内部もしくは外部混合していることが明らかとなった。また、このエアロゾル層内に巻雲が生成する事象が見られたが、二波長ライダー観測によって推定される雲粒子個数濃度はOPCによる揮発性エアロゾル個数濃度より約2桁小さく、巻雲の氷水量は飽和水蒸気量の約10%であることが明らかとなった。これらの結果は熱帯圏界面付近の巻雲の生成とそれに伴う脱水過程の解明に極めて有意義な情報と思われる。H23年度の計画に従い、前年度に引き続き低緯度上部対流圏エアロゾルと巻雲を高精度で測定するため、まず気球搭載OPCの改造を行った。この結果、OPCは前年度の状態で、摂氏200度の設定でも硫酸塩が蒸発しないことが明らかになり、さらなる改造もしくはより高温での温度設定が必要であることが判明した。またこの年度の新たな試みとして気球搭載雲粒子ゾンデ(HYVIS)の準備を行った。ライダーは昨年度故障した1064nm検出器電源を新たな電源と交換した(無償)。現地観測所の使用に関するインドネシア宇宙航空局(LAPAN)との共同研究は前年度の取り決めが引き続き有効であることを確認した。観測機器を現地に輸送した後、観測キャンペーンは2012年1月4日から1月18日にかけて、インドネシア東部ビアクで実施した。観測期間中、大部分の測定器は順調に動作し、気球搭載機器は放球した分はすべて地表付近から下部成層圏に到る間の測定に成功した。ライダーはほぼすべての期間、データを取得した。今期の観測では、昨年末にインドネシア、ジャワ島における火山噴火で大気中に放出された火山性のエアロゾル層が前年に引き続き対流圏界面付近で連続的にライダーにより観測された。このエアロゾル層は加熱OPC測定の結果、大部分は揮発性の物質(おそらく硫酸水溶液)であったが一部不揮発性の粒子と内部もしくは外部混合していることが明らかとなった。また、前年同様、このエアロゾル層内に巻雲が生成する事象が見られたが、二波長ライダー観測によって推定される雲粒子個数濃度はOPCによる揮発性エアロゾル個数濃度より約2桁小さく、巻雲の氷水量は飽和水蒸気量の約10%であることが明らかとなった。本研究の目的は低緯度上部対流圏エアロゾルを、ゴム気球や地上からの遠隔測定を用いた安価かつ自由度の高い方法で観測し、主な特徴を明らかにすることである。さらにその上で、氷雲や水蒸気との関係の解明をめざす。目的達成のため:1)低緯度西太平洋域インドネシアの観測点においてエアロゾルの粒径分布とその高度分布をゴム気球に搭載したOPC(光学粒子計数計)を用いて測定する。

同時にライダーを用いてエアロゾルと巻雲の高度分布を測定し、それぞれの高度における代表値を求める。2)組成情報も得られるOPCを利用し、主成分が先行研究で言われているような硫酸水溶液か否かを明らかにする。3)OPCとCFH(気球搭載鏡面冷却型露点湿度計)との同時観測を行い、エアロゾル・巻雲、の情報に加え、湿度の高度分布を得る。4)観測結果に基づく微物理数値モデル実験により熱帯圏界面における極端な水蒸気過飽和の原因を推定する。観測の結果、上記すべての目的のうち、1)、2)、3)それぞれの観測を成功裏に実施することができた。特に平成23年1月に実施した観測では熱帯圏界面高度に火山性の硫酸液滴を主成分とする火山性エロゾル粒子層が存在し、その中で巻雲が生成する様子を観測することができた。OPCやとライダーの観測結果から、エアロゾル粒子と巻雲粒子の個数濃度を比較し、硫酸液滴エアロゾルから巻雲粒子が生成している可能性が極めて小さいことを明らかにした。この結果はこの高度域で卓越する硫酸水溶液エアロゾルが巻雲の氷晶核として有効に働かないことを示しており、この高度域の巻雲が硫酸エアロゾルに比べて個数濃度の小さい不揮発性エアロゾルを核として生成している可能性を示唆している。この条件を巻雲生成の数値モデルに適用すると、大きな過飽和が生じることが確認できた。すなわちこれは目的4)が達成されたことを示す。3年(3回のキャンペーン)の観測計画の内、2年間(2回)の観測がほぼ予定通りに実施できた。また、計画にとっては幸運にも、火山噴火起源の硫酸エアロゾル層が熱帯圏界面層内に存在し、その中での巻雲の生成をとらえることができた。このため、研究の主要目的である巻雲の核としての、硫酸エアロゾルの働き解明につながる貴重な観測結果を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。2年間(2回)の観測で得られた結果を詳細に解析するとともに、3年目(3回目)の観測を慎重に計画・実施する。また、数値モデル計算結果との比較から、熱帯圏界面付近のエアロゾルがどのように氷晶核として働くかを明らかにする。また観測・研究結果を論文としてまとめ公表する。
骨軟部肉腫の転移増殖に及ぼす各種増殖因子の影響の分子病理学的解析

骨軟部腫瘍の増殖転移などの生物学的特性の解明は通常の臨床病理学的分析に加え、分子生物学的解析が有用であった。1.腫瘍の悪性化、高悪性度化1)悪性化を示す軟部腫瘍:神経線維腫から悪性化する悪性末梢神経鞘腫瘍にp53蛋白の異常発現、境界病変の隆起性皮膚線維肉腫の中に線維肉腫を合併する病変に染色体異常の検出。2)高悪性度を示す脱分化肉腫:脱分化脂肪肉腫と脱分化軟骨肉腫にPCR-RFLPでH-rasの遺伝子異常の検出2.肉腫の生物学的態度1)平滑筋肉腫:予後は臨床病理学的に浅在型が深在型より良好であったが、浅在型の死亡全5例はp53異常の検出。PCRによるp53・MDM2mRNA発現の半定量的解析でp53蛋白の発現とp53mRNAの発現量が相関。2)滑膜肉腫:(1)臨床病理学的予後因子の多変量解析でAJC stageと腫瘍径が予後不良因子。(2)HGF/c-METの共発現は免疫染色・RT-PCRの解析で腫瘍の進展・増殖に相関。(3)p53・MDM2・H-rasの遺伝子異常および接着因子(E-cadherin,catenin families)発現とβ-catenin遺伝子異常が予後不良因子。3)悪性ラブドイド腫瘍:(i)免疫染色でcytokeratin8,18を発現(ii)封入体様構造物を共焦点レーザー顕微鏡で三次元的に構築(iii)cytokeratinとvimentinの遺伝子異常(iv)予後不良因子として接着因子(β-catenin)、p53、hSNF5/INI1遺伝子の異常発現。(v)ラブドイド細胞の出現する悪性腫瘍:軟部肉腫(類上皮肉腫、滑膜肉腫、骨外性粘液性軟骨肉腫、平滑筋肉腫、悪性中皮腫)、癌腫(胃癌、腎細胞癌)。4)骨肉腫;nm23は転移や腫瘍の進展に関与、またc-METの発現が増殖能と相関し、腫瘍の発育進展に関与。ヒトの肉腫の手術材料からのDNAおよびmRNAの抽出を行った。培養細胞,新鮮凍結材料,さらに,病理組織との対応のため,ホルマリン固定・パラフィン包埋ブロックの,組織が確認された部分を選択的に用い,培養細胞,新鮮凍結材料と平行して実験を行った。培養細胞,新鮮凍結材料が得られた症例については,従来からの手法通りに核酸の抽出が可能であった。パラフィン包埋ブロックからの核酸の抽出は,DNAに関してはほぼ確立し,比較的安定した。しかし,RNAに関しては,可能ではあるが不安定であり,さらに効率のよいプロトコールを調整中である。培養細胞や新鮮凍結材料からのサンプルと比べて,パラフィン包埋材料のサンプルは明らかに増幅の効率が悪く,均一なPCR産物を得ることが困難な症例があった。パラフィン包埋標本からのサンプルに対してある程度効率のよいPCRを行える条件として,PCR産物の大きさとの関係が明らかとなった。また,培養細胞から抽出したDNAで調整したプライマー,プロトコールを用いても,パラフィン包埋標本からのサンプルに対しては必ずしも最適なPCRの条件とはならないことがわかった。

これらは,実際にPCR用プライマーを設計し,PCRの条件を決定する際に有用な情報となった。Sequence Detection Systemを用いた定量的PCRについては,予備実験段階である。neuroblastomaの培養細胞から抽出した核酸を用いて,differential PCRによるN-myc遺伝子の増幅の検出を行い,Sequence Detection Systemとの比較の材料とした。結果がサンプルの質に左右されるため,より信頼性のある標準値の取り方の調整を進めている。ヒト軟部腫瘍においてbFGFの特徴的な発現の可能性を評価するために,軟部腫瘍の凍結標本をIn situ hybridizationによって調べた。用いた平滑筋肉腫4例のうち3例と滑膜肉腫3例のうち2例にbFGFmRNAの発現を認めたが,全ての粘液型脂肪肉腫と胞巣状軟部肉腫では認められなかった。また,2例の平滑筋肉腫はbFGFレセプターのmRNAも陽性であった。これらの結果から,bFGFのオートクラインまたはパラクラインのメカニズムの存在の可能性が示唆された。また,まれな卵巣腫瘍であるsclerosing stromal tumorにおいて、VEGFの発現が確認され,この腫瘍の組織学的特徴である血管構築との関連が示唆された。1.滑膜肉腫新鮮凍結材料22例よりmRNAを抽出し、上皮系腫瘍の増殖因子であるHGFおよびそのレセプターであるcーMETのmRNAの発現をRT-PCR法にて検出し、滑膜肉腫のキメラ遺伝子であるSYT-SSXの亜型(SYT-SSX1,SYT-SSX2)との関係を検討した。臨床材料69例のパラフィン標本を用いてHGFとc-METの免疫染色も行った。免疫染色の結果とRT-PCRの結果は良く相関した。HGFとc-METの共発現を認めたものはMIB-1の免疫染色による評価で増殖能が高く、予後も不良であった。また滑膜肉腫49例に対してTUNEL法にてapoptotic cellを検出した。Apoptotic cellの多い例は核分裂像が多く、MIB-1の評価による増殖能は高く、さらに予後不良であった。2.平滑筋肉腫新鮮凍結材料13例よりmRNAを抽出しp53およびMDM2のmRNAの発現をABIPRISM 7700を用い定量的RT-PCR法にて測定し、p53遺伝子の点突然変異の有無およびp53蛋白の発現の有無と比較した。さらにMDM2の蛋白発現とも比較した。P53蛋白陽性例は8例あり、陰性例に比べてp53mRNAの発現量が高かった。P53遺伝子の突然変異の有無とp53mRNA発現量には相関を認めなかった。MDM2mRNAの発現と他の因子との相関は認められなかった。近年、vitroでは核内蓄積β-cateninのAPC/β-catenin/Tcf-Lef pathwayを介する標的遺伝子としては様々なものが同定されてきているが、vivoでの報告はない。そこで、まずvivoでAPC/β-catenin/Tcf-Lef pathwayの良いモデルとなると考えられる軟部デスモイド腫瘍において、核内蓄積β-cateninと標的遺伝子の一つであるcyclin D1の過剰発現の関係を免疫組織化学的に調べところ、両者の間には統計学的に有為な正の相関関係が認められた。またβ-cateninの核内蓄積を認めない症例でも、β-cateninの遺伝子異常を示す症例はcyclin D1の過剰発現を示した(Saito T et al.J Pathol,in press)。
礁斜面で発見された沈水鐘乳洞が示す現成サンゴ礁形成の古環境と年代

本研究の目的は、最終氷期以降の現成サンゴ礁地形の形成過程を示す、完新生の海面上昇を中心にした古環境の一部を、礁斜面に形成された沈水鍾乳洞内の二次生成物を分析することにより明らかにしようとするものである。この目的に従い、研究の最終年度である本年度は調査対象としている沈水鍾乳洞の形成に関する調査・分析を主に2件行った。1件目は最終氷期以降の上昇する海面と鍾乳洞の関係を知る目的で行った、洞口より深い位置に分布するサンゴ礁の調査である。深度35mに位置する洞口より深い、深度4045mの段丘面上で現成サンゴ礁を発見したが、この深度では現在の造礁活動はほとんど行われておらず、鍾乳洞が海面上昇により水没する時期に形成された礁であると判断された。そこでこの礁の表面から年代測定用のサンゴ試料を採取し、分析を行った。その結果、この試料の形成年代はモダンであり、この数十年間に成長したもので、鍾乳洞の水没敷を示すものではないことが判明した。位置する深度や礁の規模から見て海面上昇期を示す試料が含まれていると考えられるが、それを採集する方法は今後の課題としたい。2件目は鍾乳石の分析である。鍾乳石の形成期における温度変化という古環境を知る目的で、産業技術総合研究所の協力を得て、鍾乳石を構成する各層毎の酸素同位体比の分析を行った。鍾乳洞という安定した環境で成長した鍾乳石であるが、比較的長い時間においては一定の温度変化の存在が確認された。この変化は最終氷期以降の温暖化期の温度変化を示すものではないかと考えられるが、この鍾乳石の年代測定結果が出されていない現段階ではまだ研究成果として公表できない。鍾乳石の年代測定に関しては、国内のウラン系放射性同位元素の使用がかなり制限されていることから、今のところオーストラリアの大学(AIU)に依頼して実施する予定である。以上のような研究状況から、年代の決定を最大の目標として今後もこの研究を継続して行う予定である。本研究の目的は、最終氷期以降の現成サンゴ礁地形の形成過程を示す完新世の海面上昇を中心にした古環境の一部を、礁斜面に形成された沈水鍾乳洞内の二次生成物を分析することにより、明らかにしようとするものである。この目的に従い、研究初年度である本年度は研究対象となる沈水鍾乳洞の予備的な現地調査を実施した。この調査は平成14年8月19日から28日までの10日間で実施された。対象となる沈水鍾乳洞は、琉球列島中部の久米島南部の礁斜面で3年前に発見された、現地で「ヒデンチガマ」と呼ばれている洞窟である。潜水調査では、鍾乳洞地形の確認と二次生成物の分布状態の確認を主に行った。この潜水調査の途中で、サンプル対象と考えていた二次生成物の鍾乳石が折れて、洞窟の底に落下しているものを確認した。この鍾乳石はその後、現地のダイビングショップ団体の方々の協力によって引き上げられ、分析用サンプルとして確保された。また、この現地調査の期間には沈水鍾乳洞の観察の他にも、海食洞と思われる洞窟の観察や、研究対象としている沈水鍾乳洞より深い場所に分布する低位の旧海水準の停滞時期に形成されたと思われる段丘地形を観察した。さらに、現世礁の全体像を把握するため、島の南部に位置するアーラ浜東部の陸上に分布する離水礁の観察・測量・年代測定試料の採取を行った。現在、分析用サンプルとして確保された鍾乳石の表面分析を行っている。表面のクリーニングの後付着している生物の鑑定を国立科学博物館地学研究部に依頼した。その結果ゴカイやDimyella属という洞窟内だけで生育する二枚貝が確認され、表面に付いている生物化石が水中に没した洞内で付着したものであることが判明した。今後、これらの付着した生物骨格や鍾乳石本体の年代測定を実施して、すでに得られている離水礁やボーリングによる年代測定データと合わせることにより、この地域の現成礁形成の古環境を復元していく予定である。この目的に従い、研究2年目である本年度は、研究実施計画書に記載したように、音響探査機器を用いて、調査対象地域周辺の地形・地質に対する野外調査を実施する予定であったが、使用予定の器材が石灰岩地域の探査には不向きであることが事前に判明したため、昨年度久米島南部の礁斜面に分布する沈水鍾乳洞(ヒデンチガマ)で得られた鍾乳石の分析を中心とした研究を行った。この鍾乳石が沈水した年代を知る指標として、表面に付着していたDimyella属という沈水洞窟のみに生息する二枚貝のC14による年代測定を2サンプル行った。その結果得られた値はBP880±40年とBP3260±40年であった。この2つの値の差は最終氷期に形成されたと考えられるこの鍾乳洞のその後の水没期間を表すものではあるが、海水準の変動による水没開始の年代を示しているとは考えられない。

この結果、鍾乳石の形成過程や海水準上昇による鍾乳石の水没年代等の古環境の復元には、鍾乳石を形成する石灰岩の科学的分析が必要であることが判明した。しかし、その分析に必要なウラン系放射性同位元素の使用が現在国内でかなり制限されているため、海外の大学・研究機関も含めて分析を依頼できる組織を模索している。その他、調査地域の周辺のサンゴ礁の発達状況や地殻変動の特徴を知るために、以前に採集していた年代測定サンプルの科学分析を実施し、多くの測定値が得られた。また現地調査として、分析サンプルの鍾乳石が得られた地点に潜水して、深度等の測量と地形の記録を行った。本研究の目的は、最終氷期以降の現成サンゴ礁地形の形成過程を示す、完新生の海面上昇を中心にした古環境の一部を、礁斜面に形成された沈水鍾乳洞内の二次生成物を分析することにより明らかにしようとするものである。この目的に従い、研究の最終年度である本年度は調査対象としている沈水鍾乳洞の形成に関する調査・分析を主に2件行った。1件目は最終氷期以降の上昇する海面と鍾乳洞の関係を知る目的で行った、洞口より深い位置に分布するサンゴ礁の調査である。深度35mに位置する洞口より深い、深度4045mの段丘面上で現成サンゴ礁を発見したが、この深度では現在の造礁活動はほとんど行われておらず、鍾乳洞が海面上昇により水没する時期に形成された礁であると判断された。そこでこの礁の表面から年代測定用のサンゴ試料を採取し、分析を行った。その結果、この試料の形成年代はモダンであり、この数十年間に成長したもので、鍾乳洞の水没敷を示すものではないことが判明した。位置する深度や礁の規模から見て海面上昇期を示す試料が含まれていると考えられるが、それを採集する方法は今後の課題としたい。2件目は鍾乳石の分析である。鍾乳石の形成期における温度変化という古環境を知る目的で、産業技術総合研究所の協力を得て、鍾乳石を構成する各層毎の酸素同位体比の分析を行った。鍾乳洞という安定した環境で成長した鍾乳石であるが、比較的長い時間においては一定の温度変化の存在が確認された。この変化は最終氷期以降の温暖化期の温度変化を示すものではないかと考えられるが、この鍾乳石の年代測定結果が出されていない現段階ではまだ研究成果として公表できない。鍾乳石の年代測定に関しては、国内のウラン系放射性同位元素の使用がかなり制限されていることから、今のところオーストラリアの大学(AIU)に依頼して実施する予定である。以上のような研究状況から、年代の決定を最大の目標として今後もこの研究を継続して行う予定である。
継続的な運動後のアイシング(活動筋冷却)がトレーニング効果に及ぼす影響

平成13年度には健康な成人男子6名を対象に、70%VO_2maxの運動強度で25分間の自転車運動を、週4回の頻度で4週間行う持久的トレーニング、平成14年度には健康な男子7名、女子4名を対象に、ハンドグリップ・エルゴメータを用い、8RMの運動負荷強度で、両側の掌握運動を一日に左右各8回を3セット、週3回の頻度で4週間行う筋力トレーニングを行わせた.毎回トレーニング後に、一側の運動肢を持久的トレーニング後には5±1°C、筋力トレーニングの場合は10±1°Cの冷水に20分間浸し(持久的トレーニングでは2回)、身体トレーニング後に習慣的にアイシングを施すことが、持久能や筋の発達、パフォーマンスの変化などに及ぼす影響を観察した。持久的トレーニングに伴い、一側下肢の運動負荷テストにおける運動持続時間は対照側で有意(p<0.05)に延長したが、冷却側では有意な変化は認められなかった。最高酸素摂取量の増加率は、対照側に比べ冷却側で有意(p<0.05)に低かった。筋力トレーニングに伴い、最大筋力は両側で増加(冷却側p<0.05、対照側p<0.01)した。しかし、トレーニング前の最大筋力の30%の負荷強度で疲労困憊に至るまでの掌握回数で評価した筋持久力は、対照側で統計的に有意(p<0.01)な増加率を示したのに対し冷却側では変化しなかった。いずれのトレーニングによっても、持久能の向上が冷却によって減衰し得ると推察された。運動後の筋の温度、代謝量や血流量などの差異に起因する応答やそれに伴う適応性の違いが機序として考えられ、今後解明が課題である。また、スポーツ現場などで、急性外傷の治療などの必要のない健常な筋に、アイシングを行う意義や適用条件について検討する必要性を示唆する。被験者の鍛錬度、トレーニング期間、強度、冷却の方法などの条件の違いが結果に影響する可能性もあり、さらに検討を要する。平成13年度は、健康な成人男子6名を対象に持久的トレーニングを実施し、トレーニング効果に及ぼす活動筋冷却の影響について検討した。トレーニングは、自転車エルゴメータを用い、最大酸素摂取量の70%の運動強度で25分間の自転車運動を、週4回の頻度で4週間行った。冷却は、毎回の運動後、被験者毎に定めた一側下肢を冷水(5±1°C)へ20分間、さらに30分おいて20分間浸す方法をとった。トレーニング期間の前後に、自転車エルゴメータによる漸増負荷法を用い疲労困憊に至るまでの自転車運動を行い、最大酸素摂取量を測定してトレーニング効果について調べた(両脚テスト)。さらに、日を変えて椅座位において左右それぞれの片脚運動を疲労困憊に至るまで行い、それぞれの最高酸素摂取量について、トレーニング効果を冷却側と非冷却側で比較した(片脚テスト)。両脚テストでは、運動持続時間が有意に延長し(p<0.01)、最大酸素摂取量は有意(p<0.05)に増加した。片脚テストにおいては、非冷却側の運動持続時間が有意(P<0.05)に延長したのに対し、冷却側の運動持続時間には有意な変化が認められなかった。トレーニング前後の比で表した最高酸素摂取量増加率は、非冷却側に比べ冷却側で有意(p<0.05)に低かった。以上の結果から、本研究で行った冷却が、持久的トレーニングの効果に対し抑制的な影響を及ぼすことが推察された。

このことは、スポーツ活動などの後、アイシングを用いようとする場合、炎症反応の抑制効果とともに、持久的なトレーニングの効果に対する抑制効果がありうることを考慮する必要があることを示唆した。更に詳細について研究を進め、そのメカニズムについて検討するとともに、アイシングの効果的な適用法を見いだす必要があると考えられた。平成14年度は、健康な男子7名、女子4名を対象に筋力トレーニングを行わせ、その直後に毎回活動筋を冷却し、身体トレーニング後に習慣的にアイシングを施すことが、筋の発達やパフォーマンスの変化に及ぼす影響について観察した。筋力トレーニングは、ハンドグリップ・エルゴメータを用い、8RMの運動負荷強度で一日に左右各8回を3セット、週3回の頻度で4週間実施した。毎回トレーニング直後に、一側の前腕部(利き腕6名、非利き腕5名)を10°C±1°Cの冷水に20分間浸した。トレーニング期間前後に、最大及び最小前腕周径、皮下脂肪厚、最大筋力、筋持久力を測定し、冷却側と対照側でその変化を比較した。最大筋力は握力とし、筋持久力は、ハンドグリップ・エルゴメータにより、トレーニング前の最大筋力の約30%の負荷強度で2秒に1回のテンポのハンドグリップ運動を行わせ、テンポに追随出来なくなるまでの回数とした。トレーニング後、前腕周径に統計的に有意な変化はなかった。皮下脂肪厚は、統計的に有意に減少(冷却側p<0.05、対照側pく0.001)し、最大筋力は増加(冷却側p<0.05、対照側pく0.001)した。両パラメータとも冷却側と対照側の間に差はなかった。しかし、筋持久力は、対照側で統計的に有意(pく0.001)な増加率を示したのに対し冷却側では変化せず、筋力トレーニングに伴う筋の持久能の向上が冷却によって減衰し得ると推察された。運動後の筋の温度、代謝量や血流量などの差異に起因する応答やそれに伴う適応性の違いが機序として考えられ、今後解明が課題である。また、スポーツ現場などで、急性外傷の治療などの必要のない健常な筋に、アイシングを行う意義や適用条件について検討する必要性を示唆する。しかし、被験者の鍛錬度、トレーニング期間、強度、冷却の方法などの条件の違いが結果に影響する可能性もあり、検討を要する。
喫煙が動脈硬化を増悪させる機序-喫煙は低比重リポ蛋白粒子サイズを小さくする-

私たちは、喫煙が動脈硬化を惹起する一因を解明するために、「喫煙によって低比重リポ蛋白(LDL)サイズが小さくなる」という仮説を立て、アンケート調査と血液検査を行った。喫煙者集団と非喫煙者集団との間には小粒子LDLを増加させる因子には差がなかったにも関わらず、驚くべきことに、その結果は予想とは逆で、若年者集団においては、短期間の喫煙によって小粒子LDLが減少する傾向があることが示された。喫煙習慣が心血管系に悪影響を及ぼすことは明らかであり、本研究の結果は喫煙を勧めるものでは決してないことを付記する。私たちは、喫煙が動脈硬化を惹起する一因を解明するために、「喫煙によって低比重リボ蛋白(LDL)サイズが小さくなる」という仮説を立て、喫煙以外に動脈硬化性疾患の危険因子を有さない、背景が均一な若年者集団(喫煙者非喫煙者)において、喫煙習慣や生活習慣についてのアンケート調査と血液検査を行った。小粒子LDLは超悪玉コレステロールとも言われ、動脈硬化の増悪因子とされており、小粒子LDLを増加させる因子としては、血清高比重リポ蛋白(HDL)値の低下、血清中性脂肪値の上昇、高血圧症、肥満などが挙げられている。本研究では、喫煙者集団と非喫煙者集団との違いは喫煙習慣の有無だけであり、前述の小粒子LDL増加因子には差がなかったにも関わらず、LDL相対的移動度(LDLサイズを推測するのに簡便で安価な検査法)が異なる傾向が見られた。しかし、驚くべきことに、その傾両は私たちが予想していたものとは逆の傾向であり、非喫煙者集団に比べて喫煙者集団のほうがLDL相対的移動度が小さく、かつ、喫煙者集団においては、Brinkman指数(1日の喫煙本数x喫煙年数)が大きい者ほどLDL相対的移動度が小さくなる傾向が見られた。これは、対象とした若年者集団においては、短期間の喫煙によって小粒子LDLが減少する、つまり、短期間の喫煙が超悪玉コレステロールを少なくする傾向があることを示している。今回の結果は、若年者における短期間の喫煙習慣は小粒子LDLを減少させることを示しているが、本研究の問題点として対象者数が少なかったことが挙げられ、今後対象者数を増やして研究を行うことが必要であると考えられる。喫煙習慣が心血管系に悪影響を及ぼすことは明らかであり、本研究の結果は若年者に喫煙を勧めるものでは決してないことを付記する。私たちは、喫煙が動脈硬化を惹起する一因を解明するために、「喫煙によって低比重リポ蛋白(LDL)サイズが小さくなる」という仮説を立て、喫煙以外に動脈硬化性疾患の危険因子を有さない、背景が均一な若年者集団(喫煙者と非喫煙者)において、喫煙習慣や生活習慣についてのアンケート調査と血液検査を行った。しかし、驚くべきことに、その傾向は私たちが予想していたものとは逆の傾向であり、非喫煙者集団に比べて喫煙者集団のほうがLDL相対的移動度が小さく、かつ、喫煙者集団においては、Brinkman指数(1日の喫煙本数x喫煙年数)が大きい者ほどLDL相対的移動度が小さくなる傾向が見られた。これは、対象とした若年者集団においては、短期間の喫煙によって小粒子LDLが減少する、つまり短期間の喫煙が超悪玉コレステロールを少なくする傾向があることを示している。
低酸素環境に潜む初期菌類群「LKM11クレ-ド」の実像と進化を探る

西日本8ヶ所の湖沼堆積物を採取し、菌類DNAを解析することで、菌類初期進化の解明を試みた。菌類特異的PCRによる培養非依存法により、大量の新規菌類多様性を見出した。400系統型が真菌に関連し、うち213が97%基準で新規系統型であった。非Dikarya菌類は53.3%を占め、うち74.8%が新規系統型と推定された。LKM11系統型は全て新規であった。西日本の湖沼環境に存在する初期菌類系統は、全真菌系統型の過半数を占め、予想を超えた大きな多様性と新規性を示していた。1.LKM11クレードを検出するための効率的なツールの開発、LKM11クレードの定義の確立2.湖沼・淡水・深海環境からの幅広いサンプリングと各種PCR手法によるLKM11クレードの検出法の効率化3.クローニングまたはDGGE法による微生物群集構造および多様性解析、を実施予定であった。1.では、既知のLKM11プライマーの増幅範囲について検討を行った結果、湖沼性の一部系統のみ増幅可能であることがわかったため、新たに深海環境由来の系統群を増幅するプライマーの作成を行った。LKM11を含む深海サンプルが入手でき次第、その有用性を検証する。2.では宮崎県御池、鹿児島県藺牟田池、住吉池において底泥のサンプリングを試みた。宮崎県・鹿児島県境に位置する大浪池、大幡池、白紫池、六観音御池、不動池のサンプリングを予定していたが、新燃岳噴火により断念した。3.では、藺牟田池の泥炭堆積物から抽出したDNAより菌類特異的プライマーを用いて、LKM11クレードの検出を試みたが、Dikaryaに属する菌類クローンのみが見出され、そのなかには、Fusarium oxysporumなどが含まれていた。F.oxysporumは脱窒能を有する真菌として知られているが、その発現には酸素の抑制が必要であることがわかっている。湖沼底泥環境は真菌が脱窒を行う際に必要とする微好気環境が確保されている可能性があり、より詳細な調査が期待される結果となった。また深海性LKM11クレードの調査の過程で、深海菌類とLKM11の多様性・応用可能性が明らかになったので、論文として発表した。当該年度においては、1.LKM11クレードを検出するための効率的なツールの開発、LKM11クレードの定義の確立、2.湖沼・淡水・深海環境からの幅広いサンプリングと各種PCR手法によるLKM11クレードの検出法の効率化、3.クローニングまたはDGGE法による微生物群集構造および多様性解析、を実施予定であった。1.については、3.において取得した湖沼底泥サンプルを用いて、現在報告されているLKM11特異的プライマーの有用性を検証したところ、ほとんど増幅が見られなかった。当該年度における他研究グループの論文では、LKM11クレードは極めて普遍的かつ多様なグループであり、"Cryptomycota"という非常に広大な分類群として命名されている。これにより、LKM11クレードのユニバーサルかつ特異的なプライマーのデザインは相当難しいことが予想されてきたため、今後は"Cryptomycota"の多様な系統群のそれぞれを可能な限り調査・認識し、報告した後、個々についてプライマーのデザインを行ったほうが効率がよいと考えている。2.については、当該年度において、4地点の天然・人口湖沼でのサンプリングを実施した(広島県大竹市弥栄湖、宮崎県都城市御池、長崎県松浦市白岳池周辺ため池、山口県宇部市常盤湖)。ただサンプルとして十分な質を備えたものは御池と常盤湖のみであったため、今後予定地点の状況をよく事前に調査し、サンプリングを実施する予定である。また、湖沼以外の日常環境においても、存在の可能性が高まったため、近隣地点についても調査を行っていく。3.各湖沼および深海底泥サンプルについて、菌類特異的プライマーを用いてのPCR増幅を実施し、一部のものを除いて存在を確認した。結果は現在解析中であるが、深海底泥におけるLKM11クレードを含む菌類多様性や微生物分離における成果を論文発表した。当該年度においては、昨年度に引き続き、1.湖沼・淡水・深海環境からの幅広いサンプリングと各種PCR手法によるLKM11クレードの検出法の効率化、2.ci (culture-independent) PCR法による微生物群集構造および多様性解析、3.LKM11クレードを検出するためのより効率的なツールの開発、を実施予定であった。1.については、2.において昨年に引き続き取得した湖沼底泥サンプルを用いて、現在報告されているLKM11特異的プライマーの有用性を検証したところ、ほとんど増幅が見られなかった。そのため、"Cryptomycota"の多様な系統群のそれぞれを可能な限り調査・認識し、報告することに注力した後、検出法の効率化を図ったほうがよいと考えられた。