hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
テレイグジステンス実験による物理教育支援システム

平成25年度にはさらに放電実験装置を作成し、装置の遠隔化およびカメラ越しでの実験観察について調査した。また、教授法の手がかりとして一連の演示実験装置と教授法のスケーリングについての考察をまとめた。平成26年度は装置の改善と制御インターフェースの製作、および、装置の自動化・遠隔化と活用研究の実施とりまとめと発表を目指して研究を行った。装置については昨年度内容を変更して新規に作成した放電実験装置について、放電ガス圧を機械的にコントロールできるようにするために、マスフローメーターを購入して追加した。Web経由での制御インターフェースについては、最終的に機器制御用に用いるマイコンボード(Arduino)にイーサネット機能を加えて、Webブラウザからコマンドを送る方式が、一般化するためにはふさわしい手法であることがわかった。本研究を通じてArduinoなどフィジカルコンピューティング支援機器を用いた実験制御は、プロトタイピングおよびリスク低減や高度な利用のための強力で汎用性のある手法であることが、調査によりそれら情報が物理教育においてあまり普及していないこともわかったため、基本的なアイデアと手法をとりまとめ、簡単な実例の製作事例や本研究における利用も含めて口頭発表を行った。また、装置の開発に合わせて基礎的な物理内容と数学的内容に関するサポートサイトの制作を行った。物理教育、プラズマ物理学平成25年度は当初計画では装置の増設および複数台を遠隔操作する研究授業を行い総括をする予定であったが、平成24年度の時点で予定した装置の一部未完成、遠隔化授業の未実施などの遅れが生じていた。これをふまえて平成25年度の新たな研究計画では、未完成装置である液体窒素装置を真空放電装置に代えて製作し、その他の装置については増産を行い、また、研究授業の実施および教授法のとりまとめを計画していた。このうち装置関連については、平成24年度にプロトタイプを完成させた光学演示装置およびモンキーハンティング装置の増産を行い、真空放電装置を新規に製作できた。しかし、それぞれの遠隔化についてはインターフェース製作の遅れが取り戻せずにいる。また、真空放電装置はカメラ越しや低圧領域では光量が不足することが判明したため、結果的に新たに電源装置を購入することにしたが、時期が遅れたために授業に供することはできなかった。教授法については、前年度に引き続いた現場でのデモンストレーションを行い、遠隔実験を取り入れた研究授業の打合せまでを近隣中学校などと行ったが、前述のインターフェースの遅れと日程の調整が合わずに実施できなかったため、演示実験の各種スケーリングと活用展開に関するこれまでの実績を踏まえた考察の発表と現状報告にとどまった。結果として当年度で完了とするには不十分であるため、補助期間の延長を願い出て承認された。平成24年度の研究計画において,装置の製作については3種を計画していた。このうちa)光学演示装置についてはほぼ最適化まで終わり,c)モンキーハンティング実験装置について製作を進めているが,b)液体窒素実験装置については製作していない。これは当初想定したよりも液体窒素の取り扱いが困難であると判断したためで,代替としてb')真空放電の演示装置の検討を進めている。また,c)
アルツハイマー型老年痴呆の初期診断における画像解析に関する研究

記銘力低下、易疲労感、集中力の低下などの不定愁訴を主訴とし、アルツハイマー型老年痴呆の初期と診断された65歳以上の老人8名(痴呆群)と対照として性、年齢を合わせた健常老人8名(対照群)に対して、安静時の局所脳血流量および、課題遂行時の局所脳血流量を測定した。測定に先立ち、検査の趣旨や内容を口頭および書面で説明し、本人および家族(保護者とみなせる人)から書面による同意を得た。測定は、H_2^<15>Oを用いたポジトロン・エミッション・トモグラフィ(PET)を用い、局所脳血流量の測定は、同一被検者に対し6回反復して行い、1回目と6回目に安静覚醒時を測定し2回目から5回目に課題負荷時の脳血流量を測定した。賦活課題としては、自発的に水平眼球運動を一定時間行う課題を用いた。【結果】安静覚醒時の脳血流は、対照群で加齢に伴い減少していた。部位による特異的分布は認めなかった。痴呆群でも同様の傾向が認められた。血流の減少に関しては対照群と痴呆群では有意な差を認めなかった。眼球運動課題については、対照群で安静時に比較し前頭葉眼野の脳血流が20%程度血流が増加していたのに対し、痴呆群では同様の部位が血流増加を示すものの、その程度は、統計的有意差は認めないが10ないし15%でやや低い傾向が認められた。【考察】自発的な眼球運動課題は、指示が容易であるとともに多少知的機能に低下を認める被検者においても容易に理解できる課題である。今回のプレリミナリーな検討では、この課題が比較的軽症のアルツハイマー型老年痴呆患者においてもある程度の血流増加率の減少を認めることが示された。このことから、自発的眼球運動課題における脳血流量の測定は痴呆の初期を診断する上で有用な指標と成りうることが示された。なお、先に予定していたドーパミンD_2受容体の加齢の影響に関する測定については、単年度の研究となったため今回は施行できなかった。
実験室系から見た原子核の回転

原子核の回転運動を陽子系と中性子系に分離して,なお且つ実験室系から解析する研究を行った。ハートリー・フォック・ボゴリュウボフ状態として内部固有状態を決定し,それに対して角運動量射影を行って研究した。角運動量を良い量子数とする回転バンドの各状態に於いて,陽子楕円体及び中性子楕円体の角運動量分布を,ほぼ2つのメジャー殻の軌道をとり入れて評価した。その結果,陽子楕円体と中性子楕円体の逆回転モードがさらに検証された。これに並行して,より簡単なモデルである,2次元平面上の2つの棒の回転モデルによっても逆回転モードを研究し,同様の結論を得た。又,同時に,2次元モデルによってはさみ型励起モードの簡単な表現を得た。この後者の研究は田嶋直樹氏との共同研究である。
土・水環境中の物質の運命予測に資するヘテロなコロイド懸濁液のレオロジー特性の解明

本研究は,農業工学的な物質輸送の予測・制御技術の高度化に資するため,異符号に帯電した無機・有機コロイドのヘテロな混合懸濁液のレオロジー特性を,粒子間相互作用のメカニズムと大きさの観点から定量的に明らかにすることを目的としている.具体的には,モデル系としてシリカ粒子とリゾチームを採用し,実験と理論解析を用いて研究を進めている.これまでの研究から,リゾチームの吸着機構がシリカ粒子間の相互作用を決める重要な要因であるとの着想を得た.そこで平成30年度は表面分析の専門家であるバイロイト大学のPapastavrou教授のもとに滞在し,吸着機構に関する研究を行った.主な成果は以下の通りである.当該年度前半では,リゾチームのようなナノサイズの粒子の吸着に対する基板の荷電量の影響について研究した.電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)を用いて,球状高分子電解質であるポリアミドアミン(PAMAM)デンドリマーの吸着量を,センサーの金表面の電位を系統的に変化させながら測定した.測定値と最新の吸着理論モデルであるthree-body random sequential adsorptionモデルによる計算値を比較することで,PAMAMの最大吸着量に対する基板の荷電量の影響を評価し,理論モデルの妥当性を示した.本研究の成果は,当該分野の最高レベルの学術雑誌に論文として投稿する予定である.当該年度後半では,リゾチームの吸着機構に関する研究を行った.EQCMを用いたリゾチームの吸着量測定を行い,リゾチームの吸着においても基板の荷電量を考慮した三体間相互作用が最大吸着量に影響を与えることを示した.加えて,水晶振動子マイクロバランスと原子間力顕微鏡を組み合わせた実験から,シリコン平板上ではリゾチームがランダムな配置ではなく表面でいくつか集まって吸着していること,配置の変化が吸着量の変化に比べて緩やかに進行することが示唆された.これまでの研究から,リゾチームの吸着機構がリゾチームの吸着したシリカ粒子間の相互作用を支配する重要な要因であるとの着想を得た.そこで,研究課題の2年目となる平成30年度においては,リゾチームの吸着機構の研究を優先して行った.その過程で,リゾチームの吸着における三体間相互作用や配置の重要性を示すだけでなく,モデルナノコロイドとしてPAMAMデンドリマーを用いた吸着の基礎研究を行い,最新の吸着理論モデルの妥当性を示しその展開を図るなど,当初の予定を上回る成果を得た.一方で,リゾチームの吸着機構の解明を優先したことにより,当初予定していた粒子間力の測定については遅れが出ている.そこで,平成31年度には,粒子間力の測定としてリゾチームが吸着したシリカ粒子によって形成された凝集体の破壊強度測定を行う.凝集体の破壊強度の測定法は所属研究機関内で確立されており,当初予定していた原子間力顕微鏡を用いた粒子間力の直接測定に比べて短時間で行うことが可能であると考えられる.また,レオロジー量は粒子間力の中でもとくに粒子を引きはがす際に必要な力に支配されると考えられることから,フロックの破壊強度測定は適切な測定方法であるといえる.上記の通り,研究計画については当初の予定から変更があったが,優先して行った研究では成果が得られており,研究の進捗は概ね順調であると言える.平成30年度までの研究から,リゾチームの吸着したシリカ粒子間の相互作用にはリゾチームの吸着機構左右されること,とくにリゾチームの配置が影響することが推察された.そこで平成31年度には吸着実験と粒子間力測定を並行して行う.また,平成31年度は本研究課題の最終年度にあたるため,得られた結果を速やかにまとめ,論文として発表する.具体的な研究計画は以下のとおりである.吸着実験は水晶振動子マイクロバランスによる吸着量および吸着速度の測定と,原子間力顕微鏡による吸着したリゾチームの配置の測定を組み合わせることで,リゾチームのシリコン基板上での配置の変化が吸脱着量に与える影響を検討する.実験はリゾチームの暴露時間,pH,イオン強度を系統的に変化させて行う.この実験によって得られたリゾチームの配置の影響を考慮することで,リゾチームの吸着したシリカ粒子間の相互作用のメカニズムを明らかにする.粒子間力測定として,リゾチームの吸着したシリカ粒子によって形成された凝集体の破壊強度測定を行う.破壊強度は,発達した凝集体を含む懸濁液を屈曲部をもつ流路内に通液し,破壊された凝集体の最大径から算出する.実験はリゾチームの添加量,pHを系統的に変化させながら行う.凝集体の破壊実験を行う際に凝集体の構造が観察できることから,当初予定していた静的光散乱を利用した凝集体の構造解析は行わない.一方で,当初予定していなかった実験として,レオメーターを用いて懸濁液のレオロジー特性を反映する流動曲線を取得する.これまでに得られた降伏値および流動曲線と凝集体の破壊強度を比較検討することで,粒子間力とレオロジー量である降伏値および粘度を結び付ける.さらに,吸着機構から予測された粒子間力の発生メカニズムと合わせて考察することで,懸濁液のレオロジーを粒子間力の大きさとそのメカニズムの観点から定量的に議論する.本研究では,農村工学的な物質輸送の予測・制御技術の高度化に資するため,コロイド粒子と異符号に帯電した有機物のヘテロな混合懸濁液のレオロジー特性を,粒子間相互作用の大きさとその発生メカニズムの観点から,定量的に明らかにすることを目的としている.具体的には,モデル系としてシリカ粒子とリゾチームを使用し,実験と理論解析を用いて研究を進めている。

採用初年度である29年度に行った研究の主な成果は以下の通りである。リゾチームのシリカ粒子への最大吸着量の支配因子を明らかにするため,吸着量の測定および理論モデルを用いた解析を行った。理論モデルは,低pH条件におけるリゾチームの最大吸着量のKCl濃度依存性を,定性的に表現することができた。この結果から,低pH条件においては,リゾチーム間の横方向の電気的な反発力が,リゾチームのシリカへの最大吸着量を支配する要因であると結論付けられた。一方で,いずれのpHにおいても,理論モデルと実験値は定量的な一致を示さなかったことから,シリカ上でのリゾチームの配置や,リゾチーム内の電荷の分布が吸着量に影響することが示唆された。リゾチームが存在しない条件でのシリカ粒子間の相互作用を評価するために,シリカ懸濁液の降伏値をpHを変化させながら測定した。その結果,シリカ粒子のみの系であっても,粒子間相互作用のpH依存性が確認された。また,シリカ粒子のみの系では,KCl濃度が低い条件においてpHによらず降伏値は現れなかった。一方で,リゾチームとシリカの混合系では,低KCl濃度条件であっても降伏値が観察されることから,リゾチームがシリカ粒子間の引力を増加させることが示された。当初の予定通り,リゾチームのシリカ粒子への最大吸着量を決める要因を明らかにするために,吸着量の測定および理論モデル解析を行った。一方で,申請時の計画から一部変更して,静的光散乱を用いたフロックの構造解析ではなく,シリカ懸濁液の降伏値の測定による粒子間力評価を優先させた。これは,平成30年度に予定しているリゾチームが吸着したシリカ粒子間力の直接測定の結果や,これまでに取得したリゾチームとシリカの混合懸濁液の降伏値の評価を行う際に,シリカ懸濁液の降伏値を測定することが必要であると判断したためである。29年度に行わなかった,静的光散乱を用いた低濃度域でのフロックの構造解析は,最終年度である31年度に行う。また,計算コストが大きく,時間がかかることが見込まれたため,31年度に予定していた粒子間相互作用の理論モデル解析を,共同研究者と協力して予定を前倒しにして開始した。上記の通り,申請時の計画から一部変更があったが,全体としての進度はおおむね予定通りである。本研究は,農業工学的な物質輸送の予測・制御技術の高度化に資するため,異符号に帯電した無機・有機コロイドのヘテロな混合懸濁液のレオロジー特性を,粒子間相互作用のメカニズムと大きさの観点から定量的に明らかにすることを目的としている.具体的には,モデル系としてシリカ粒子とリゾチームを採用し,実験と理論解析を用いて研究を進めている.これまでの研究から,リゾチームの吸着機構がシリカ粒子間の相互作用を決める重要な要因であるとの着想を得た.そこで平成30年度は表面分析の専門家であるバイロイト大学のPapastavrou教授のもとに滞在し,吸着機構に関する研究を行った.主な成果は以下の通りである.当該年度前半では,リゾチームのようなナノサイズの粒子の吸着に対する基板の荷電量の影響について研究した.電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)を用いて,球状高分子電解質であるポリアミドアミン(PAMAM)デンドリマーの吸着量を,センサーの金表面の電位を系統的に変化させながら測定した.
ヒトES及びiPS由来心筋細胞における電気的多様性の獲得とその分子機構の解明

ヒトES及びiPS由来心筋細胞がどのようにしてペースメーカー型・心房型・心室型といった多様性を獲得していくのかを、電気生理学的手法により評価解析し、その分子機構を明らかにすることを目的として研究を行った。これまで、遺伝子改変することなく心筋細胞を精製する技術がなかったため、非心筋細胞が混在した状況でのイオンチャネル評価が一般的であり、培養時期に応じたイオンチャネル発現量の変化を正確に評価することは困難であった。そこで、我々はまずミトコンドリア蛍光色素およびFACSを用いて高発現分画を回収する(Nature Methods 2011)ことでヒトES及びiPS由来心筋細胞を精製する実験を行った。しかしながらミトコンドリア蛍光色素を用いる系ではFACSを用いるため心筋精製に膨大な時間と労力を要するため、より簡便で理想的な心筋精製法の確立が必要であると考えた。そこで我々は心筋細胞における代謝の特性を利用することで、FACSを用いることなく効率的に心筋精製する方法を構築し報告した(Cell Stem Cell 2013)。その後、培養時期に応じたヒトES及びiPS由来精製心筋細胞における電気生理学的パターン変化を解明するため、微小電極法を用いて培養早期及び後期における活動電位を調べたところ、ペースメーカー型細胞が減少する傾向にあることがわかった。またパッチクランプ法にて個々の単一細胞におけるイオン電流変化を解析したところ、やはり培養早期から後期にかけてペースメーカー電流(If電流及びT型Ca電流)が低下する傾向にあることがわかった。次にそのメカニズムを調べるために、精製心筋細胞のイオンチャネルの発現量変化をQPCRを用いて解析したところ、HCNチャネルやT型Caチャネルの遺伝子発現が低下する傾向にあることがわかった。以上の結果から、ヒトES及びiPS由来精製心筋細胞が培養時期に伴い、電気生理学的に成熟化を来たすことが明らかになった。現在そのメカニズムを解明中である。これまで、遺伝子改変することなく心筋細胞を精製する技術がなかっため、非心筋細胞が混在した状況でのイオンチャネル評価が一般的であり、培養時期に応じたイオンチャネル発現量の変化を正確に評価することは困難であった。しかしながらミトコンドリア法による心筋精製は膨大な時間と労力を要するため、より簡便で理想的な心筋精製法の確立が必要であった。そこで我々は心筋細胞における代謝の特性を利用することで、FACSを用いることなく効率的に心筋精製する方法を構築した(Cell Stem Cell 2012,in revision)。またパッチクランプ法にて個々の単一細胞におけるイオン電流変化を解析したところ、やはり培養早期から後期にかけてペースメーカー電流(I_f電流及びT型Ca電流)が低下する傾向にあることがわかった。

ヒトES/iPS由来心筋精製法に関して、より効率的に心筋精製する技術の確立が必要であり、その手法の確立及び論文化に時間を要してしまいましたが、より効率よく心筋精製することが可能となりましたため、現在のところ順調に進んでいると考えております。研究を遂行する上での最も大きな問題点の一つでもありました、"効率よい心筋精製法の確立"に関しては上記に記載しましたように代謝の特性を利用することにより解決されましたので、その技術を用いて、今後ヒト精製心筋細胞の活動電位波形パターンが培養期間に応じて変化していくメカニズムをイオンチャネルの発現量等を詳細に解析し、引き続き解明していく予定です。
高度集積化機構設計のための知的CADシステムに関する研究

多様な設計要求を満たす設計を集積化設計と呼び,集積化を機能の集積化と空間的集積化に分けて定義し,機能の集積化を満足する設計を支援するためには設計の機能要求に対応する機構データベースと設計者の意思をまとめあげる意思決定部分が必要であることを指摘した.機構データベースの構築法として,ISMを用い機能要求と機構の有する機能の関連性を明らかにした.また,各要求機能ごとにAHPを用い機構の評価を行い,それらをデータベースとしてシステム内に構築した.空間的集積化を考慮した設計の概念設計を支援するシステムを構築し,その特徴としては以下の3点を挙げている.(1)機構の配置空間を確立の概念を導入,探索して各出力端機構を接続する中間機械運動系を構成することができる.(2)機構数,占有空間を考慮した中間機械運動系の構成が可能である.(3)機械運動系の層配置の最適化を合理的にかつ迅速に行える.さらに,多機能化の要求に対して1入力多出力機械運動系を構成することで,入力源,中間機械運動系の共有が可能となり,多機能化および空間的集積化を考慮した設計を可能とした.結果として,機能の集積化および空間的集積化を同時に考慮した設計システムを構築し,集積化機械運動系の概念設計を総合的に支援することを可能とした.多様な設計要求を満たす設計を集積化設計と呼び,集積化を機能の集積化と空間的集積化に分けて定義し,機能の集積化を満足する設計を支援するためには設計の機能要求に対応する機構データベースと設計者の意思をまとめあげる意思決定部分が必要であることを指摘した.機構データベースの構築法として,ISMを用い機能要求と機構の有する機能の関連性を明らかにした.また,各要求機能ごとにAHPを用い機構の評価を行い,それらをデータベースとしてシステム内に構築した.空間的集積化を考慮した設計の概念設計を支援するシステムを構築し,その特徴としては以下の3点を挙げている.(1)機構の配置空間を確立の概念を導入,探索して各出力端機構を接続する中間機械運動系を構成することができる.(2)機構数,占有空間を考慮した中間機械運動系の構成が可能である.(3)機械運動系の層配置の最適化を合理的にかつ迅速に行える.さらに,多機能化の要求に対して1入力多出力機械運動系を構成することで,入力源,中間機械運動系の共有が可能となり,多機能化および空間的集積化を考慮した設計を可能とした.結果として,機能の集積化および空間的集積化を同時に考慮した設計システムを構築し,集積化機械運動系の概念設計を総合的に支援することを可能とした.
新規神経栄養因子ＢＤＮＦｐｒｏ－ｐｅｐｔｉｄｅの作用機序と脳疾患関連の研究

多くの成長因子は、前駆体として最初に合成され、次いで生物活性成熟ドメインおよびプロドメインに切断されるが、プロドメインの生物学的役割はほとんど理解されていない。本研究では、ニューロンの生存、分化およびシナプス可塑性を促進する脳由来神経栄養因子(BDNF)のプロドメイン(またはプロペプチド)に注目した。BDNFプロペプチドは前駆体BDNFの後処理生成物である。表面プラズモン共鳴および生化学実験では、BDNFプロペプチドは成熟BDNFに高親和性で結合しうること、他のニューロトロフィンには結合しないことを見出した。この相互作用は、中性pHよりも酸性pHにおいてより強くため、この結合は細胞外空間ではなく小胞輸送のような細胞内区画において有意であることを示唆する。BDNFの多型Val66Metは、プロドメイン内のメチオニンの代わりにバリンをもたらし、エピソード記憶およびBDNFの活性依存性分泌に影響を及ぼす。興味深いことに、Val66Met多型はBDNFとそのプロペプチドのヘテロダイマー複合体を安定化させた。さらに、Val型プロペプチドと比較して、Met型プロペプチドとの複合体は、酸性および中性の両方のpHにおいてより安定でありVal66Met BDNF多型がより安定な複合体を形成した。さらにBDNFプロペプチドがBDNFとプレインキュベートされたとき、海馬の神経伝達長期抑制現象(LTD)についてBDNFプロペプチドはBDNFと相互作用することでBDNFの効果を阻害することを見出した。BDNFプロドメインがシャペロン様機能を発揮し、BDNFタンパク質の折りたたみを補助することが報告されていたが、本結果は前駆体BDNFのタンパク質分解切断に続くBDNFプロドメイン(またはプロペプチド)の新しい役割を示唆しVal66Met多型の機能を証明した。研究実績の概要に加えて、さらに、スパイン・シナプス構成分子の発現・分布などを細胞化学的に解析、具体的には、アクチンフィラメントプローブ(蛍光標識ファロイディン)やシナプス後肥厚部マーカー(PSD-95)、シナプス前終末マーカー(シナプシン)等の抗体を用いて、BDNF pro-peptideを処理した培養細胞をラベルし、各分子の発現・分布を定量的に解析を進めており、スパイン形態調節メカニズムに関しては、BDNF pro-peptideが関わる細胞内シグナリングを解析する。具体的には、質量分析手法を用いて、p75の活性化に伴う細胞内シグナリングを探索解明を行い、すでに精神疾患モデルマウス脳を用いたp75相互作用候補分子の探索は実施済であり、多数のシナプス関連分子(細胞接着分子・細胞内シグナリング分子・シナプス後肥厚部局在性分子・アクチン細胞骨格分子)を同定し、これらの結果をもとにスパイン退縮に関わるシグナルカスケードを解明している。1.BDNFpro-peptideノックアウトマウスの形態学的解析を行う。研究1で実施した培養海馬神経細胞の形態学的解析と同様にして、海馬CA1領域錐体細胞のスパイン形態を解析する。具体的には、ゴルジ染色法を用いて樹状突起上のスパインを可視化し、スパイン密度、スパインヘッドサイズを定量する。さらに、アクチンフィラメントプローブやPSD-95、シナプシン等の抗体を用いて、組織化学的にシナプス構成分子を組織レベルで検証する。2.BDNF pro-peptideノックアウトマウスの生化学的解析を行う。研究2で同定したシグナルカスケードの検証を実施する。3.BDNFpro-peptideノックアウトマウスの電気生理学的解析を行う。応募者らがすでに見出しているBDNFpro-peptideのLTDに対する効果を検証する。

研究実績の概要に加えて、さらに、スパイン・シナプス構成分子の発現・分布などを細胞化学的に解析、具体的には、アクチンフィラメントプローブ(蛍光標識ファロイディン)やシナプス後肥厚部マーカー(PSD-95)、シナプス前終末マーカー(シナプシン)等の抗体を用いて、BDNF pro-peptideを処理した培養細胞をラベルし、各分子の発現・分布を定量的に解析を進めており、スパイン形態調節メカニズムに関しては、BDNF pro-peptideが関わる細胞内シグナリングを解析する。具体的には、質量分析手法を用いて、p75の活性化に伴う細胞内シグナリングを探索解明を行い、すでに精神疾患モデルマウス脳を用いたp75相互作用候補分子の探索は実施済であり、多数のシナプス関連分子(細胞接着分子・細胞内シグナリング分子・シナプス後肥厚部局在性分子・アクチン細胞骨格分子)を同定し、これらの結果をもとにスパイン退縮に関わるシグナルカスケードを解明している。1.BDNFpro-peptideノックアウトマウスの形態学的解析を行う。研究1で実施した培養海馬神経細胞の形態学的解析と同様にして、海馬CA1領域錐体細胞のスパイン形態を解析する。具体的には、ゴルジ染色法を用いて樹状突起上のスパインを可視化し、スパイン密度、スパインヘッドサイズを定量する。さらに、アクチンフィラメントプローブやPSD-95、シナプシン等の抗体を用いて、組織化学的にシナプス構成分子を組織レベルで検証する。2.BDNF pro-peptideノックアウトマウスの生化学的解析を行う。研究2で同定したシグナルカスケードの検証を実施する。3.BDNFpro-peptideノックアウトマウスの電気生理学的解析を行う。応募者らがすでに見出しているBDNFpro-peptideのLTDに対する効果を検証する。
再加熱過程の精査を中心に初期宇宙の非平衡多体系のダイナミクスを明らかにする

i)本年度も引き続き,我々の電弱真空が準安定だった場合における宇宙論との整合性について議論した.従来の研究では,inflation scaleが電弱真空が不安定になるscaleよりも大きい時の問題が主に議論されてきた.しかし,inflatonとHiggsの結合を一般には禁止することはできないため,inflation scaleが低くとも,この結合によって電弱真空の崩壊が誘発される可能性がある.これについて,inflation中のみならず,その後のpreheatingにおいても議論した.また,近年,蒸発している軽いBlack Holeがあると,BHが触媒となって電弱真空の崩壊が大幅に促進される可能性が指摘された.この議論について再考した.決定的な結論を出すことはできなかったが,先行研究に入っていない効果を明確にした.この効果によって,崩壊率は先行研究の見積もりと比較して大幅に抑制されるであろうことを指摘した.ii) PrimordialBlack Holeをつくるためには,標準でない宇宙史が要求される.すなわち,原始揺らぎが大幅に大きくなければならない.しかし,そのような大きな原始揺らぎは観測によってすでに制限され始めている.将来的に,どういった場合にこの制限を逃れることができるのかをはっきりさせておくのは意味がある.curvatonのように,非ガウス性が大きくなる模型だと,PBH生成に影響を与える原始揺らぎのtailをenhanceすることができる.この場合,原始揺らぎのPBH生成と無関係な部分を抑制できるため,それに付随した,宇宙背景放射に対する影響や誘導される重力波の生成を多少抑制できる.この可能性を指摘し,明示的な模型を与えた.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は主に再加熱過程の研究を中心に行った.大きく分けて三つのトピックからなる.(i)重力による粒子生成, (ii)熱化過程と有限温度有効ポテンシャル, (iii)準安定な電弱真空とinflation後の再加熱過程,である.(i)Inflation後の再加熱を引き起こすため, inflatonと輻射の間に作用に露わな相互作用項を導入することが多い.しかし,これは必ずしも必要ではない. inflatonの運動はEinstein方程式を通じて背景時空に影響を与え,その変化を通じて粒子生成が起こるからである.この効果を簡単かつ統一的に理解できる枠組みを提案し,特に,修正重力理論の場合,粒子生成が顕著になる場合が多いためこれを調べた.(ii) Inflation後の再加熱を引き起こすため, Placnk scaleで抑制された高次元項を導入することが多い.この場合,熱化はエネルギー・運動量のソフトなモードから起こり,律速過程は残ったハードなモードのsplittingsであることを過去に示した.輻射と相互作用するinflaton以外のスカラー場(e.g. Higgs)に対する,この熱化過程の影響を調べた.(iii)現在のHiggs bosonとtop quarkの質量測定の結果から,我々の電弱真空は準安定であることが示唆されている.一方,先行研究で, inflation中のHiggsの揺らぎを抑制して電弱真空を救うため, Higgsとinflatonの間に小さな相互作用項が必要なことが知られていた.しかし, inflation後にinflatonが振動するため,この相互作用を通じてHiggsが大きな揺らぎを得て,問題が再発することを指摘した.再加熱過程の詳細にあまり依存しない, inflaton-Higgs結合に対する上限を得た.2015年度に5本の論文を発表し,うちすでに3本は査読付き学術雑誌に出版されている.また,研究実績の概要からわかるように広範なトピックについて成果を上げており,当初の計画とは異なるものの期待以上の進展があったといえる.例えば, (iii)は,我々の真空の準安定性とchaotic inflationの整合性を議論する際, preheatingを考慮に入れることで, Higgs-inflaton結合に対して上限があることを明らかにした. (ii)は,再加熱における熱化過程の考察を進展させることで,従来の宇宙の最高温度の評価が5桁ほど過剰評価になる場合があることを明らかにした.この結果は初期宇宙における対称性の回復・破れに対して大きな影響がある.特に以上二つの業績は,研究課題に即した進展であったといえる.それら以外にも二つの業績をあげており,概ね順調である.本年度は引き続き再加熱過程の研究を行いつつ,LIGOによるBlack Hole Mergerからの重力波観測を受けInflation由来のPrimordialBlack Hole (PBH)の研究に着手した.1.前年度の研究を受け,電弱真空を崩壊から救うシナリオを提案した.a)一つ目はPlancksuppressed operatorでのHiggsとmoduliの結合である.inflation中のmoduliの期待値は現在と違っても良いため電弱真空を安定化できる.b)二つ目はCMB揺らぎの種となるinflationのすぐ後に第二のinflationが起こる場合である.この機構ではPBHが自然に生成され,暗黒物質の候補を与える.2.preheatingについて以下の二つの場合について研究した.a)重力とnon-minimal couplingを持った理論のうちgauge symmetryを破る場がinflatonの際のpreheatingを調べ,従来の解析よりもずっと高エネルギーの粒子が生成されることを示した.b)Supergravityにおいて現れるgravitinoは長寿命なため,宇宙論的な問題を引き起こす可能性がある.現実的な模型に従来のpreheatingの解析を一般化し,また現象の定性的な理解と評価を与えた.3.PBHは素粒子でない暗黒物質の有力な候補だが,すばる望遠鏡による制限で状況は一層厳しくなった.

これを受け,PBHが未だ暗黒物質と成り得るか否か再考した.一方,LIGOのBlack HoleMergerがPBH由来のものである可能性を議論した.PBHがinflation由来だとすると,CMBの小スケール揺らぎやスカラー揺らぎから誘導された重力波にもシグナルを与え,現状の制限が既にシンプルな模型を排除していることを示した.9本の論文を発表し,うち7本は既に査読付き学術雑誌に出版されている.また,国内外の研究会において多数発表した.研究内容についてもテーマに即したもので6本,そこから派生したもので3本の論文を発表しており,研究内容の進展のみならずその発展性もうかがえる.例えば,業績1では前年度の電弱真空の不安定性とchaotic inflationのpreheatingにおける問題の解決策を与えている.標準模型を高エネルギーまで外挿するため,必然的に暗黒物質の候補が必要になるのだが,提案された解決策においてはPrimordial Black Holeが自然に生成されると言う形になっており,ミニマルなシナリオとして興味深い.また業績2は電弱真空が安定だった場合のミニマルなシナリオであるHiggs inflationに対して従来の解析の抜けを指摘するものであり,今後の研究の発展も期待出来る.以上から概ね順調であると言える.i)本年度も引き続き,我々の電弱真空が準安定だった場合における宇宙論との整合性について議論した.従来の研究では,inflation scaleが電弱真空が不安定になるscaleよりも大きい時の問題が主に議論されてきた.しかし,inflatonとHiggsの結合を一般には禁止することはできないため,inflation scaleが低くとも,この結合によって電弱真空の崩壊が誘発される可能性がある.これについて,inflation中のみならず,その後のpreheatingにおいても議論した.また,近年,蒸発している軽いBlack Holeがあると,BHが触媒となって電弱真空の崩壊が大幅に促進される可能性が指摘された.この議論について再考した.決定的な結論を出すことはできなかったが,先行研究に入っていない効果を明確にした.この効果によって,崩壊率は先行研究の見積もりと比較して大幅に抑制されるであろうことを指摘した.ii) PrimordialBlack Holeをつくるためには,標準でない宇宙史が要求される.すなわち,原始揺らぎが大幅に大きくなければならない.しかし,そのような大きな原始揺らぎは観測によってすでに制限され始めている.将来的に,どういった場合にこの制限を逃れることができるのかをはっきりさせておくのは意味がある.curvatonのように,非ガウス性が大きくなる模型だと,PBH生成に影響を与える原始揺らぎのtailをenhanceすることができる.
ニューロペプチド受容体機能の遺伝子工学的および電気生理学的研究

1)VIC受容体は、ラット腸管由来のmRNAをアフリカツメガエル卵細胞に注入する事によって発現させた。3)VIC受容体の数は、日数と共に増加した。4)VIC反応は、Ca^<2+>依存性Cl^-チャンネルの開口によるCl^-電流である。5)VICを卵細胞に反復投与すると、内向き電流反応は次第に小さくなると共に時間経過が緩やかになるという脱感作(desensitization)現象が見られた。6)アミノ酸構造が酷似している三種のエンドセリン(ET-1,ET-2,ET-3)のいずれにも反応しないのにVICのみに反応する場合があった。即ち、VIC受容体はエンドセリン受容体とは異なるものであり、「VICはエンドセリン受容体に働いて作用を及ぼすに過ぎない」という現在の主要な説を見直す必要がある。卵細胞に発現させたVIC受容体の性質を詳しく解析する為に、卵細胞内でのCa^<2+>遊離機構を調べる必要があったので、以下の実験を行った。(B)アフリカツメガエル卵細胞内の遊離機構の研究細胞外液のpHをアルカリ性にすると、細胞内でのCa^<2+>遊離を抑制すると共に卵細胞膜に存在するK+チャンネルを開かせて外向き電流反応を生じた。この電流は、細胞内のCa^<2+>濃度とは関係がなく、cyclic AMP系を介して活性化されるものであった。一方、細胞外液のpH酸性にすると、細胞内のCa^<2+>貯蔵所からCa^<2+>が遊離されてCa^<2+>依存性Cl^-チャンネルが開き、内向き電流反応を生じた。卵細胞周囲の液体のpHを測定すると8に近いアルカリ性であり、これが排卵前の卵細胞内でのCa^<2+>遊離を抑制して卵細胞の成熟を抑制しているという生理的な意義を持っていると考えられた。1.摘出小腸条片に対するVICの腸管収縮作用:VICは、腸管のコリン作動性神経のVIC受容体に作用して神経末端からアセチルコリンを放出させる事によって消化管平滑筋細胞を収縮させた。さらに、VICが消化管平滑筋細胞のエンドセリンB型受容体に直接働きかける事によっても平滑筋を収縮させた。また、腸管平滑筋細胞に脱感作を起こさせた状態でもVICに対する反応は影響されなかったので、VIC受容体はエンドセリン受容体とは別物であると考えられた。2.腸管におけるVIC受容体の存在確認と分布状況:アイソトープ(125-I)でラベルした血管作動性腸管収縮ペプチド(VIC)を使用し、オートラジオグラフティー法でVIC受容体の腸管における存在を調べた。VIC受容体はラット小腸組織の神経叢と筋肉層に存在しており、VICの遺伝子が主として腸で発現されている事を裏付けた。また、VIC受容体とエンドセリン受容体の分布は異なっていたので、両者は別の受容体である事が判明した。3.アフリカツメガエル卵細胞におけるVIC受容体の発現:筋肉細胞や神経細胞が複雑に連絡しあっている腸管を使用してのVIC受容体の研究には限界があるので、ラット腸管から抽出したmRNAをアフリカツメガエル卵細胞に注入して発現させたVIC受容体についての実験をおこなった。VIC受容体を発現した卵細胞からは、双電極膜電位固定法によって内向き電流が観測された。このような受容体発現は世界で最初の成功例であり、VIC受容体そのものの性質を明らかにする事が可能であるだけでなく、まだ充分に解明されているとは言い難いエンドセリン受容体の機能や性質を見直す材料をも提供するものと思われる。

現在、アフリカツメガエル卵細胞に発現させたVIC受容体のイオン機構や細胞内情報伝達系などを、遺伝子工学と電気生理学の技法を用いて解析中である。1)VIC受容体は、ラット腸管由来のmRNAをアフリカツメガエル卵細胞に注入する事によって発現させた。3)VIC受容体の数は、日数と共に増加した。4)VIC反応は、Ca^<2+>依存性Cl^-チャンネルの開口によるCl^-電流である。5)VICを卵細胞に反復投与すると、内向き電流反応は次第に小さくなると共に時間経過が緩やかになるという脱感作(desensitization)現象が見られた。6)アミノ酸構造が酷似している三種のエンドセリン(ET-1,ET-2,ET-3)のいずれにも反応しないのにVICのみに反応する場合があった。即ち、VIC受容体はエンドセリン受容体とは異なるものであり、「VICはエンドセリン受容体に働いて作用を及ぼすに過ぎない」という現在の主要な説を見直す必要がある。卵細胞に発現させたVIC受容体の性質を詳しく解析する為に、卵細胞内でのCa^<2+>遊離機構を調べる必要があったので、以下の実験を行った。(B)アフリカツメガエル卵細胞内の遊離機構の研究細胞外液のpHをアルカリ性にすると、細胞内でのCa^<2+>遊離を抑制すると共に卵細胞膜に存在するK+チャンネルを開かせて外向き電流反応を生じた。この電流は、細胞内のCa^<2+>濃度とは関係がなく、cyclicAMP系を介して活性化されるものであった。一方、細胞外液のpHを酸性にすると、細胞内のCa^<2+>貯蔵所からCa^<2+>が遊離されてCa^<2+>依存性Cl^-チャンネルが開き、内向き電流反応を生じた。卵細胞周囲の体液のpHを測定すると8に近いアルカリ性であり、これが排卵前の卵細胞内でのCa^<2+>遊離を抑制して卵細胞の成熟を抑制しているという生理的な意義を持っていると考えられた。
グリーン・レメディエーション手法導入による土壌地下水汚染対策の推進に関する研究

土壌地下水汚染の実サイトにおける有害物質の動態や浄化効果を数値解析するとともに、グリーン・レメディエーションの視点から土壌地下水汚染の修復対策のあり方を考察した.有機ヒ素化合物による地下水汚染については,汚染の実態解明および地下水揚水処理の効果を評価した.揮発性有機化合物については,原位置バイオレメディエーションによる分解促進効果について示した.また,原位置バイオレメディエーション技術,地下水揚水処理,および両者の併用技術を対象に,エネルギー消費量およびCO2排出量を算定するとともに,太陽光発電の導入による環境負荷の低減効果を評価した.平成25年度には,揮発性有機化合物および有機ヒ素化合物で地下水が汚染された現場を対象に,数値シミュレーションを実施して汚染物質の動態を明らかにするモデルを構築した.また,2か所の現場で実施されているバイオレメディエーションに注目し,現場に固有な微生物を利用したバイオスティミュレーションによる揮発性有機化合物の分解促進効果を,構築した数値シミュレーションモデルにより評価した.ここでは,多種類の揮発性有機化合物で汚染されている地下水中においても,適切な薬剤の注入により自然減衰の10倍から100倍近い分解促進効果が得られることが明らかになった.加えて,汚染物質の中には嫌気条件下での分解が難しいと言われているベンゼンも含まれていたが,本現場においては約10倍の分解促進効果が得られた.続いて,この数値解析で得られた分解促進効果を使ってバイオレメディエーションによる浄化期間を予測した.また,同じ現場で実施されていた揚水処理とバイオレメディエーションを併用した方法および揚水処理単独処理による浄化期間も近似式などを使って予測した.今後は予測された浄化期間を利用して各対策工の環境負荷の算定などを行っていく予定である.そこで,その準備として,浄化技術の環境影響を評価するモデルの検討も行った.グリーンレメディエーションという環境に優しい汚染浄化の概念が提案されている.このグリーンレメディエーションでは,大気,水,エネルギー,資源,生態系の5項目に対して,環境負荷を最小限にする工法を選択することが求められるが,今回は環境負荷項目としてCO2に着目し,(一社)土壌環境センターが提案している算定方法(COCARA)をベースに,現場に適したモデルへの改良を行った.次年度からは,このモデルを使って,バイオレメディエーション,揚水処理,および両者併用技術の環境負荷特性について検討を行っていく.平成26年度には,揮発性有機化合物で土壌地下水が汚染された現場を対象に,数値シミュレーションを実施して汚染物質の動態を明らかにするモデルの高度化(複数物質への対応)を進めた.そのモデルを,10種類の揮発性有機化合物によって汚染された地下水の浄化を目的に原位置バイオレメディエーション技術が適用された現場に適用し,現場に固有の微生物を利用するバイオスティミュレーションによる分解促進効果を算定した.ここでは,評価事例がない塩素化エタン類および塩素化メタンに対しても適切な薬剤の注入により自然減衰の10倍から100倍近い分解促進効果が得られることが明らかになった.加えて,嫌気条件下での分解が難しいと言われているベンゼンおよびジクロロメタンに関しても,本現場においては約10倍の分解促進効果が得られていたことがわかった.続いて,この現場をモデルケースとして,地下水揚水処理,原位置バイオレメディエーション,および両者を併用した技術の環境負荷の算定を行い,グリーンレメディエーション技術としての有用性を評価した.グリーンレメディエーションでは,大気,水,エネルギー,資源,生態系の5項目に対して,環境負荷を最小限にする工法を選択することが求められる.そこで,今回は環境負荷項目としてエネルギー消費量,温室効果ガスおよび大気汚染物質排出量に着目し,(一社)土壌環境センターが提案している算定方法(COCARA)をベースに,現場に適したモデルへの改良を行い,3つの技術のエネルギー消費量,温室効果ガスおよび大気汚染物質排出量を算出した.その結果,原位置バイオレメディエーションが最も低負荷,かつ地下水揚水処理が最も高負荷となった.その差は約6倍で,この原因は電力消費量の差であった.以上より,分解促進効果が十分得られていれば,原位置バイオレメディエーションが最も環境に優しい対策であることが示唆された.グリーンレメディエーションでは,大気,水,エネルギー,資源,生態系の5項目に対して,環境負荷を最小限にする工法を選択することが求められる.そこで,平成27年度は,前年度までの成果を利用して,(一社)土壌環境センターが提案している算定方法(COCARA)をベースに,現場に適したモデルへの改良を行い,3つの対策技術のエネルギー消費量,温室効果ガスおよび大気汚染物質排出量を算出した.平成26年度の評価では,原位置バイオレメディエーションが最も環境負荷が少ない技術であり,地下水揚水処理のは原位置バイオレメディエーションの約6倍となった.ただし,原位置バイオレメディエーションは地下水揚水処理よりも適用できる現場が限られ,また高濃度汚染現場には適用できないなどの制約がある.このため,グリーンレメディエーションの推進を図るためには,単一の技術に頼るのではなく,複数の技術を準備しておくことが重要となる.このことを踏まえ,平成27年度は,原位置バイオレメディエーションよりも環境負荷の大きな地下水揚水処理および両者併用技術の環境負荷を低減する方策を検討した.これまで得られた知見からは,地下水揚水処理と両者併用技術ではエネルギー消費に伴う環境負荷の大きいことがわかっている.そこで,太陽光発電などの再生可能エネルギー導入による効果などについて検討した.

その結果,ケーススタディとして取り上げた実現場にある建屋の屋根を使って太陽光発電を行うことで,両者併用技術であれば原位置バイオレメディエーションと同程度,地下水揚水処理でも原位置バイオレメディエーションの約3.4倍までエネルギー消費を抑えられる可能性が見出された.また,3年間に実施してきた数値解析技術を用いた汚染浄化予測手法と環境負荷量算定手法(COCARA)を組み合わせた"グリーンレメディエーション評価手法"についてのとりまとめを行った.土壌地下水汚染の実サイトにおける有害物質の動態や浄化効果を数値解析するとともに、グリーン・レメディエーションの視点から土壌地下水汚染の修復対策のあり方を考察した.有機ヒ素化合物による地下水汚染については,汚染の実態解明および地下水揚水処理の効果を評価した.揮発性有機化合物については,原位置バイオレメディエーションによる分解促進効果について示した.また,原位置バイオレメディエーション技術,地下水揚水処理,および両者の併用技術を対象に,エネルギー消費量およびCO2排出量を算定するとともに,太陽光発電の導入による環境負荷の低減効果を評価した.本研究の目的である土壌地下水汚染浄化技術のグリーンレメディエーションとしての有用性を評価するモデルの開発が終了した.これにより,土壌地下水汚染対策の全期間(調査,対策,事後モニタリング)の環境負荷が算定できる準備が整った.また,具体的な現場のデータを参考にして,バイオレメディエーション,地下水揚水処理,および両者の併用技術の3つの技術の環境負荷を算定し,構築したモデルによる評価が可能なことがわかった.したがって,最終年度の平成27年度には,実現場のデータを利用して,土壌地下水汚染浄化対策の具体的な環境負荷の評価と分析に速やかに取りかかることができる.水工水理学最終年度の平成27年度は,2年目まで成果を利用して以下の内容を進める.(1)平成26年度に構築した環境負荷量を算定・評価するモデルを用いて,原位置バイオレメディエーション,地下水揚水処理,および両者併用技術の環境負荷の評価を継続して行う.(2)これまでには,原位置バイオレメディエーションが最も環境負荷が少ない技術となったが,原位置バイオレメディエーションは地下水揚水処理よりも適用できる現場が限られ,また高濃度汚染現場には適用できないなどの制約がある.このため,グリーンレメディエーションの推進を図るためには,単一の技術に頼るのではなく,複数の技術を準備しておくことが重要となる.そこで,原位置バイオレメディエーションよりも環境負荷の大きな地下水揚水処理および両者併用技術の環境負荷を低減する方策の検討を行う.(3)これまでに得られた知見からは,地下水揚水処理と両者併用技術ではエネルギー消費に伴う環境負荷の大きいことがわかっている.そこで,太陽光発電などの再生可能エネルギー導入による効果などについて検討する.(4)土壌地下水汚染は目に見えない地下で起きている問題であるため,汚染物質の動態を可視化することは汚染修復対策の計画や実施に有用となる.そこで,ディジタル地図や地理情報システム上に展開し,地下水中における汚染物質の時空間変動を可視化する.
4d及び5d還移金属原子数個からなる超微小構造の磁気的特性

本研究では低温・超高真空下において、超伝導体の清浄表面に電子ビーム蒸着により低被覆率で吸着させた4d、5d遷移金属原子を、STMを用いた原子操作の手法により並び換えて原子スケールの微細構造を人為的に作り出し、その近傍でトンネル電子分光を行い局所的な電子状態の変化を捉えることを目的としている。平成10年度はまずこの目的に用いる超高真空低温STM装置の製作・開発を再優先に行った。平成11年度も引き続き装置開発を進めており、現在も進行中である。また、これと平行して平成10年度に設計した電子ビーム多元素蒸着システムを製作し、既存の超高真空STM装置に組み込んでテストを開始した。蒸着源を真空チャンバー内で容易に取り替えることが出来ることを確認し、パラジウム金属単結晶表面に4d遷移金属の蒸着を行い、低温超高真空下でのSTM観察を行った。それぞれの元素について、電子ビーム蒸着のフィラメント電流と加速電圧などと蒸着レートとの関係を明らかにし、最適化を行った。今後、開発を進めてきた超高真空低温STM装置にこのシステムを組み込んで、原子操作の実験を行っていく予定である。この目的に用いる超高真空低温STM装置の製作を開始しており、平成10年度はまずこの装置の開発を再優先に行った。また、これと平行して電子ビーム蒸着システムの設計を行った。本研究では、4d、5dの一連の遷移金属元素全てについて実験を行い、系統的に調べていくことを目的としている。この為、このシステムは、蒸着源を真空チャンバー内で容易に取り替えることが出来、効率良く実験が行えるようなデザインとした。これら装置開発と同時に予備実験の一環として、パラジウム金属単結晶表面にエチレン分子を吸着させた系について低温超高真空下でのSTM観察を行い、エチレン分子が金属表面で作る構造や分子間の相互作用について議論した。
微細緑藻Botryococcus brauniiによるスクアレン生産に関する研究

群体性微細緑藻Botryococcusbrauniiは乾燥重量の数10%におよぶ大量の液状炭化水素を生産することが知られており、エネルギー源としての利用が考えられている。エネルギー源として有望なものは、分岐型のトリテルペノイドであるbotryococcene類を生産するB品種と考えられている。B品種のB.brauniiは、botryococceneの他にsqualeneおよびその類縁物質も生産する。squaleneは広く真核生物に分布しているが、その含量は通常非常に低い。例外的に深海性のサメの肝油中に多量に存在しており、化粧品などの原料として需要がある。山梨県河口湖からB品種に属するB.brauniiを2株を分離し、それぞれKawaguchi-1、-2株と名付けた。これらの株ではbotryococcene類の含量が、前者で凍結乾燥藻体の19%、後者で10%と通常のB品種と比べ低かったが、tetramethylsqualeneの含量が6.8および1.6%と高いという特徴があった。また、Kawaguchi-1株にはtrimethylsqualeneも含まれていた。この株は同一条件で培養しても、他の株より高含量のカロテノイドの細胞間マトリクスに蓄積するため、くすんだ緑色を呈していた。これらのカロテノイドの組成を検討したところ、通常緑藻に分布するケトカロテノイドであるechinenoneの他に、未知成分を含んでいた。それらの化学構造を各種機器分析により解析したところ、tetramethylsqualeneとα,β-carotene、echinenoneがアセタールを介して結合した新規カロテノイドであることがわかり、botryoxanthin類と命名した。これらの結果から、B.brauniiにおけるsqualene関連化合物の分布は従来考えられているより多岐にわたることが明らかになった。