hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強磁場固体NMRを用いた可給態セシウムの化学状態解明

平成30年度は,主に次の点についての検討を行った。[1]前年度に引き続き,構造解析の最適化を行った。特に粘土や土壌における吸着状態の解明に尽力した。セシウムの状態解析にはXAFS,電子顕微鏡,固体NMRなどが用いられる。今回使用した固体NMRに関して,我々のグループの先行研究によってより低配位数のものが低磁場側に,より高配位数のものが高磁場側にピークが現れることが分かっている。このことから,粘土や土壌中のセシウムの吸着状態の違いを解析することが出来ると考えた。粘土鉱物のイオン交換試料と再イオン交換試料のNMR測定を行ったところ,ピークの低磁場成分が粘土表面に吸着した水和セシウムイオン,高磁場成分が層間に吸着した水和セシウムイオンであることが示唆された。土壌中有機物の一つであるフミン酸のNMR測定結果によると,フミン酸には有機物に吸着した様々な環境下にあるセシウムが存在していると考えた。再イオン交換後は有機物に吸着していたセシウムが脱離し,フミン酸試料に少量含まれる鉱物表面に吸着しているセシウムが残っていると考えた。土壌のNMR測定によると,土壌中のセシウムは主に粘土鉱物中に吸着していると考えた。また,有機物含量が多い方が低磁場成分の割合が大きいことから,有機物含量が多いと表面に吸着した水和セシウムイオンの割合が大きいことが示唆された。[2]実際に大豆を育てて栽培前後の土壌(根圏土壌)についてのNMR解析を行おうとした。平成30年度は猛暑や大雨があったため生育に異常が見られ,再現性のある結果を得ることができなかった。今後も引き続き検討を続けていく。[3]栽培が不良であったため,当初計画に加えて機械学習を用いた構造解析情報の取り扱いについての検討を行った。ガウスカーネル法を用いて,多成分からなるモデル物質での取り扱いに成功した。本手法のこの研究の構造解析に応用していく。本研究では,可給性セシウムの化学状態がどのようなものであるかという知見を得ることを目的として研究を行った。平成28年度の当初予定では,強磁場NMRを用いたセシウム解析に検討を行うことになっていた。セシウムを含むケイ酸塩結晶に関する構造解析を行って,以下のような成果を得た。ナトリウムホウ酸塩系およびセシウムホウ酸塩系結晶のXRD測定の結果と報告されている結晶構造のXRDパターンが良い一致を示したことから,Na2B6O10結晶,Cs2B6O10結晶,Cs2B18O28結晶が得られたことが分かった。Na2B6O10結晶の23Na MAS NMRスペクトルより結晶中のNa+の配位数は,6, 7, 8の3つであることが報告されている。ピークは四極子相互作用により分裂していたため,ピークの平均値をとって化学シフトとし,6, 7, 8配位のピークの化学シフトは,それぞれ-16.1, -28.8, -41.5 ppmとした。これより,Na+に関する配位数と化学シフトの関係式を求めると,σ_Na= -12.7N_Na+60.1となった。ただし,σNaを化学シフト,NNaを配位数とする。Cs2B6O10結晶,Cs2B18O28結晶の133CsMAS NMRスペクトルよりCs2B6O10結晶,Cs2B18O28結晶中のCs+の配位数は,それぞれ7,10であることが報告されており,化学シフトは,それぞれ53.4, -90.0 ppmであった。Cs+に関する配位数NCsと化学シフトσCsの関係式は,σ_Cs= -47.8N_Cs+388となった。研究機関の異動があったものの研究環境の構築に尽力し,おおむね予定通りに進展している。29年度は,セシウムの構造解析の基礎となる配位状態とNMR化学シフトの関連性の評価,種々の粘土鉱物における吸着サイトについて強磁場NMR及びXRDにより検討を行った。具体的には,ホウ酸塩ガラスにおけるセシウム配位状態とNMR化学シフトの関係について明らかにした(論文公表済み)カオリナイト,イライト,モンモリロナイトにおいて,それぞれ吸着サイトが異なることを明らかにした(国際学会発表予定)。また,腐食についても同様に検討を行って,明瞭な吸着サイトが無いことが明らかになった。ナトリウムホウ酸塩結晶およびセシウムホウ酸塩結晶を作製し,NMR測定することで,配位数と化学シフトの関係式を求めた。その上で,xNa2O-yCs2O-zB2O3 (x+y = 1, z = 2,3)ガラスにおいて,23Na,133Cs MAS NMRを測定し,先に求めた化学シフトと配位数の関係式を用いて,ガラス組成とアルカリイオンの配位数の関係を求めた。このような手法でセシウム配位数と化学シフトの関係についての基礎データを得た。モンモリロナイトへのセシウム吸着を明らかにするため次の実験を行なった。1 mol/Lの塩化セシウム水溶液を調整しイオン交換溶液とした。粘土,有機物,土壌試料それぞれ10 gに対して1 mol/Lの塩化セシウム水溶液を最大用水量の60 %加え,1週間風乾した。その後,減少分の超純水を加えて風乾するという操作を4回繰り返してイオン交換を行った。

イオン交換を行った後,超純水100 mL加えて24時間撹拌し,遠心分離を行って上澄みを除去した後風乾してイオン交換試料を作製した。これらの試料を塩化カリウム,リン酸アンモニウム,硝酸で洗浄することにより,セシウムを除去した。これらの各段階の資料についてXRD,高磁場NMRを行なった。その結果,吸着サイトには3種類あることがわかった。H28年度に勤務先が異動になり,実験環境の整備に時間がかかっていたが,H28年度の終了時には,物品の移動を完了させ,立ち上げをH29年度初頭に行うことができた。その後はリソースを本研究に注力することにより,概ね順調に進展している状況となっている。平成30年度は,主に次の点についての検討を行った。[1]前年度に引き続き,構造解析の最適化を行った。特に粘土や土壌における吸着状態の解明に尽力した。セシウムの状態解析にはXAFS,電子顕微鏡,固体NMRなどが用いられる。今回使用した固体NMRに関して,我々のグループの先行研究によってより低配位数のものが低磁場側に,より高配位数のものが高磁場側にピークが現れることが分かっている。このことから,粘土や土壌中のセシウムの吸着状態の違いを解析することが出来ると考えた。粘土鉱物のイオン交換試料と再イオン交換試料のNMR測定を行ったところ,ピークの低磁場成分が粘土表面に吸着した水和セシウムイオン,高磁場成分が層間に吸着した水和セシウムイオンであることが示唆された。土壌中有機物の一つであるフミン酸のNMR測定結果によると,フミン酸には有機物に吸着した様々な環境下にあるセシウムが存在していると考えた。再イオン交換後は有機物に吸着していたセシウムが脱離し,フミン酸試料に少量含まれる鉱物表面に吸着しているセシウムが残っていると考えた。土壌のNMR測定によると,土壌中のセシウムは主に粘土鉱物中に吸着していると考えた。また,有機物含量が多い方が低磁場成分の割合が大きいことから,有機物含量が多いと表面に吸着した水和セシウムイオンの割合が大きいことが示唆された。[2]実際に大豆を育てて栽培前後の土壌(根圏土壌)についてのNMR解析を行おうとした。平成30年度は猛暑や大雨があったため生育に異常が見られ,再現性のある結果を得ることができなかった。今後も引き続き検討を続けていく。[3]栽培が不良であったため,当初計画に加えて機械学習を用いた構造解析情報の取り扱いについての検討を行った。ガウスカーネル法を用いて,多成分からなるモデル物質での取り扱いに成功した。本手法のこの研究の構造解析に応用していく。今年度は,セシウムの固定化メカニズムの解明を行う。具体的にはセシウム吸着した粘土や土壌の解析を行う。放射光を利用したXAFS解析の結果とも比較し,妥当性を検証する。粘土鉱物としてはイライト,カオリナイト,モンモリロナイトを選択し,土壌としては福島県下の土壌のみではなく,他府県の土壌についても検討を行う。また,粘土や土壌のどのようなサイトに固定化しやすいのかということを評価するために,陽イオンの逐次抽出法(Houら2013)に従ってセシウムを抽出し,各段階の解析を行う。これにより,どのような化学状態のセシウムの固定化力が大きいのかということを明らかにする。さらに,固定化させながらの化学状態解析を行うことにより,どのタイミングで強い固定化サイトに吸着するのかについての知見を得る。固体NMRだけでの理解が難しい場合には,放射光XAFSでの構造解析も併用し,データの補強を行う。
日本におけるインドネシア語応用教材の研究と開発および教材バンクの拡張

本研究では、インドネシア語の基本教材の内容の定着と4技能(読む、書く、話す、聞く)の向上をはかるための応用教材の作成に取り組んでいる。すなわち様々なインドネシア語の使用例を収集し、データベースを構築した上で、多くの実例を盛り込んだ練習問題や練習ツールを開発することを目指している。そのために、本年度も昨年度に引き続きインドネシアの主要紙コンパスをコーパスとして利用し、基本文法項目に従って用例を収集してきている。研究会の開催も予定通り行い、研究会に合わせてそれぞれの研究者が作業を行ったものを持ち寄り議論をしている。特に、それぞれの文法事項に基づいて語が現れる頻度、語の間の共起から見える関係など、形態素レベル、単語レベル、文レベルに分けて分析している。3年目が終了した時点で、主要な文法項目について応用教材の作成に必要な文例、語例を概ね収集することができたと言える。収集したデータは応用教材を作成するための非常に貴重なデータを形成するものであり、インドネシア語の用例集の作成、練習問題を開発するために重要である。さらに本年度においては、コーパスとして利用できる文学テキストを入手することができ、今後の研究を進めていく上で用例のバランスを是正することが期待される。本研究の実施において、基本文法の記述の段階では明らかになっていなかった語法、文法的な特徴などが用例の分析を通して見えてきており、基本文法の記述に修正を加えることができていることも重要な成果となっている。これらのデータを整理していくことが当初計画に基づいて今後実施していかなければならないこととなっている。3年間の研究では、主に標準インドネシア語を収集してきており、当初計画して通り順調に進めることができている。研究会の開催も予定通り実施し、研究会に合わせてそれぞれの研究者が作業を行ったものを持ち寄り活発な議論ができている。特に、それぞれの文法事項に基づいて語が現れる頻度、語の間の共起から見える関係などを丁寧に分析することができている。ただし口語インドネシア語や地方語の影響が見られるインドネシア語の収集と分析についてはそれほどの時間を費やしていない。それは、研究が進展する中で、本研究のテーマに鑑みてそれほどの重要性が認められないと判断したからである。一方媒体については、主として書記媒体を収集してきており、計画していた音声・映像媒体の収集は一旦見合わせている。標準変種の例には、予定通りインドネシアの有力紙であるコンパス紙(Kompas)を書記媒体の主要リソースとしてきたが、その他の新聞、経済誌、ファッション誌、女性誌、男性誌など様々な分野の雑誌(紙版)が十分に収集できていない。ただし小説などの文学作品(紙版)は本年度になり収集できた。音声・映像媒体では、ニュースや評論を中心とするテレビ・ラジオ番組を予定していたが、ウェブページからのダウンロード、若い世代向けのテレビドラマや映画(DVD、VCD、YouTubeなどの公開投稿サイト)、インドネシア現地での直接録画・録音についてはほとんど収集できていない。理由として、それらの媒体から期待される変種は主として口語変種の例が得られるに過ぎないと判断して、やや方針を見直したことによる。つまり研究の深まりに従って研究計画の見直しを行ったということであり、進捗状況は順調と言える。3年間に収集できた語例、用例に加えて、残りの基本文法項目に即した用例の収集を進めていく。それがある程度の分量に達したのちに、それらを整理し、データベース化を目指していく。それとともに、分析と議論から得られた成果を基に、基本文法の記述に立ち返り、用例の見直しとともに基本文法の記述に加筆修正を加える。当然ながら、当初計画に従って次のステップとして、得られたデータベースを材料として、文法項目ごとの練習問題の作成に取り組んでいくことに着手する。さらには、得られたデータを基にインドネシア語の活用辞典のようなイメージでデータを活用できないか検討していく。これはこの3年間の研究によって出てきた新たなアイデアであり、今後の研究の発展につながる可能性が出てきたと言える。4年目においても3回の研究会を実施し、それを目安としてそれぞれの研究者が作業を進める。また3年間の成果を基にして学会での共同発表に向けて準備を行う。文法の基本教材は、試作版は完成していたが、これをウェブページにアップし、日本の大学におけるインドネシア語教員がダウンロードして利用できる教材バンク基礎編の開設には至っていなかった。本年度は、試作版の推敲と精度を向上させたのち、日本インドネシア学会に所属するインドネシア語教員と研究者向けに公開することができた。2016年11月には、本インドネシア語基本文法について、日本インドネシア学会において研究発表を行った。その発表では、開発した基本文法が教育用に記述されたものであり、研究文法ではなく、学習者が慣れている英語や日本語の教育文法の用語や概念との対応などを考慮したものであることを、2つの記述の例を示しながら発表し議論を行った。次の段階として進めた応用教材の開発については、まず本研究の応用教材に相当する国内外にある既存の教材を収集・分析し、それを踏まえて基本教材を土台とした応用教材の枠組みと内容を検討した。その結果、直接的に利用ができる教材が限られていることが判明したので、新聞、雑誌、文学作品などの出版物を中心とする書記媒体からフォーマルなインドネシア語(標準インドネシア語)を中心に収集した。しかし、それらを有機的に結びつけるデータベースのデザインを完成させるところまでは至らなかった。

そのデザインの検討については、既存のワードリストやコンコーダンスを用いて形態素レベル、統語レベルの分析を行いながら、語例、文例を蓄積することの必要性を確認した。当初の予定していた完成した基本教材をウェブ上で公開することができたこと、また基本文法の記述に関する研究成果の発表ができたことから、主たる目的は達成できたと言える。しかしながら、応用教材については資料の収集を開始したが、その設計については4技能(読む、書く、話す、聞く)に関わる既存の教材の分析に基づき、どのような応用教材が日本の教育現場で必要とされ、どのレベルまでの教材とするかについて検討を行ったが、具体的な応用教材の設計の完成には至らなかった。本研究の初年度であった昨年度は、インドネシア語の応用教材と考えられる国内外にある既存の教材を収集・分析し、基本教材を土台とした応用教材の枠組みと内容を検討した。その結果を踏まえて、昨年度は新聞、雑誌、文学作品などの出版物を中心とする書記媒体からフォーマルなインドネシア語(標準インドネシア語)を中心に収集したが、それらの資料を有機的に結びつけるデータベースのデザインを完成させるところまでは至らなかった。本年度は、データベースのデザインの作成に向けて、既存の数種類の辞書(インドネシア語ー英語の辞書、インドネシア語ーインドネシア語辞書)、インターネット上の語彙の頻度に関する資料を参考にして、それぞれの基本文法の項目ごとに、過去の1年間の日刊紙「コンパス紙」のコンコーダンスを利用して3名の研究者がそれぞれ用例の収集を行なった。それに際し最初に行った議論は、用例の収集方針についてであり、本年度の前半は3名の研究者が試行錯誤を行い、形態素レベルと統語レベルから、どのような語と共起するのか、どのように共起するのか、などを議論した。その議論を通じて定めた語例、文例の収集方針に基づいて、本年度の後半は分担した文法項目について収集を行なった。収集した用例を持ち寄った研究会を重ね、それらの資料について検討と議論を行い、どのようなフォーマットとルールで検討結果を表現するかについてさらに検討を行った。その結果、ひとまずのアウトプットのフォーマットが定まったことが本年度の一番大きな研究成果と言える。昨年度に計画していたものの、完全にやりきれていなかった応用教材の収集とアウトプットの仕方について、議論を重ねて暫定的ながらもフォーマットを定めることができたことから、当初の主たる研究計画は達成でき概ね順調に進展していると言える。一方、当初はコンパス紙以外にも、経済誌、ファッション誌、女性誌、男性誌など様々な分野の雑誌、小説などを含めて書記媒体のリソースとすることを予定していたが、コンパス紙だけでも膨大な資料であるので、ひとまずはコンパス紙に絞って用例の収集を行うこととする。本研究では、インドネシア語の基本教材の内容の定着と4技能(読む、書く、話す、聞く)の向上をはかるための応用教材の作成に取り組んでいる。すなわち様々なインドネシア語の使用例を収集し、データベースを構築した上で、多くの実例を盛り込んだ練習問題や練習ツールを開発することを目指している。
小児から老人まで、機能的脳MRIと生理学的指標とから見た発達・加齢

安静時脳機能と、心拍・呼吸といった生理学的指標との関連について、画像データの取得や解析、分析のため、研究方法としてそれらの処理を行うツールの選択や、最新の知見についての情報収集を行ってきた。今年度は日本磁気共鳴医学会や、先端バイオイメージング支援プラットフォームに参加し、脳に影響を与える生理学的変化に関連する話題や、安静時fMRIの画像取得方法が解析結果にまで影響を及ぼしうる点についてなど、最新の知見や、脳機能および解剖画像の解析について学んできた。本実験では撮像時の条件として、生理学的データの同時採取、および解析が不可欠であるが、これらの信号、変化量の実際の収集について、機器の操作に関連するスタッフの協力の下、良好な生理的なデータの取り出し、それらの解析についての実際の作業について習得しつつある。本研究の課題に関わる心拍や呼吸については、これらの生理的指標そのものが、脳機能画像において計測の対象となるBOLD信号の取得、解析の際に、同時に除去すべきノイズともなっており、実験において関連を計測するには対策が必要になり、現在もその点についての知見を得つつ、計画の改良を進めている。生理学的指標となる身体機能を司る中枢神経系に関わる脳の深部構造について、画像上での同定を進めるため近隣施設との共同研究の申請を進めてきたが、現在複数人の実験を施行できたが、微量なパラーメーターの調整中である。細かな調整の一助になるよう、主観的な画像評価と相関しうる客観的評価法を検討したため、日本磁気共鳴医学会において報告している。実験の条件を満たすような撮像、データ収集、解析のための情報収集についてや、ノイズともなりうる生理学的データの取り扱いなど、研究の環境の構築に思いの外時間を要したため。安静時の脳機能画像を撮像時に同時に取得する生理学的データについては、同時に取得しながらの解析法についてさらに知見を深めていく必要がある。生理学的指標と関連する脳深部の良好な解剖画像の取得を進めるため、引き続き共同研究機関の協力の下で研究を続行する。本研究の目的は、広い年齢層を対象にして、MRIを用いた安静時の脳機能の活動と、心拍や呼吸といった生理学的指標に現れる自律神経系の機能をそれらの指標を同時に計測し統合的に解析して評価する方法を確立し、発達、加齢についても評価を行うことである。このため、関連する諸文献を検索し、MRIを用いた実験の実際の方法と、解析についての考察を進めてきた。検査における指標の一つとして安静時脳機能画像を撮像する際に使用するパルス・シーケンスの変更や組み合わせの工夫により、ミスマッチ反応課題のような定位反応を無課題で達成し、かつ現状の施設で使用可能な方法についても現在検討中のことがらである。呼吸・循環といった生理学的指標となる身体機能を司る中枢神経系の解剖上の座として、自律神経系との関連が報告(Chang et al., 2013)されている視床や脳幹といった脳の深部の構造については、一般的に普及している3 tesla程度の静磁場強度のMRI装置を用いた撮像では評価が難しくなることが経験的に予想されることから新たな撮像法について検討を加えた。これらの解剖学的領域は国内の多くの施設で採用されているMRI装置の静磁場強度である3 teslaの磁場強度では描出が不十分であるが、MRIの信号雑音比は静磁場強度にほぼ比例することから、今回はより細かな解剖画像の取得を期待できる7 teslaの静磁場強度のMRI装置のある近隣の施設との共同研究を申請している。MRIを用いた安静時の脳機能の撮像と、生理学的指標との関連について、参考文献の検索を進めているが、実験を実施するにあたり適当と思われる情報を見出すことが困難で、まだ幾ばくかの検討を要する。ミスマッチ検出課題のような定位反応を通常のMRI撮像において実現するためのパルス・シーケンスの工夫について、その手法を確立することができていない。得られる脳機能画像と関連の深い脳の詳細な解剖画像を取得するため、他施設に協力を依頼しているが、その実験の開始に至るまでの手続きを終えることができていない。安静時脳機能MRIを用いて、加齢の影響下にある脳活動の変化と生理的指標との関連を調べるため、これまで実験、解析の方法について考察を行ってきた。脳機能画像について、特定の課題を負荷せず、将来的に様々な状況にある被験者を対象とする研究に適していると考えられる安静時の活動の解析について、既にいくつかの解析用のソフトウェアが存在しており、今年度は東京において開催された脳画像解析のチュートリアルに出席し、機能的MRIの分析に関連する指導、講習を受けることができた。具体的にはオックスフォード大学のグループが提供するFSL上で動くMELODICや、市販ソフトウェアであるMatlab上で動くCONNといった解析のためのソフトウェアについて、操作法や、注意点などを学んだ。同時に検討を進めていた安静時脳機能画像と、生理的指標との関連に関する論文、発表物の検討において、心拍数の可変性と自律神経系との関連について、若年者と高齢者との間の差異に関して言及されているものがあり、本研究と類似の目的の脳機能の評価の参考になった。また、本研究の課題に関わる心拍や呼吸については、同時に脳機能画像において計測の対象となるBOLD信号の取得、解析の際に除去すべきノイズともなっており、実験において改めて工夫が必要になり本研究における難しさを認識することとなり、現在計画の改良を進めている。生理学的指標となる身体機能を司る中枢神経系に関わる脳の深部構造について、画像上での同定を進めるため近隣施設との共同研究の申請を進めてきたが、現在実験の許可が下り、ヒトにおける基礎的な実験を進め、今後は発表についても考えている。

研究において、安静時脳機能MRIと同時に測定する生理的指標は、そのままMRIにおけるノイズでもあり、この問題に対処するための実験上の工夫を重ねる必要があるため。また、MRI撮像におけるミスマッチ課題の実施のための撮像シーケンスの作成については、適切なシーケンスの組み合わせについて、まだ考慮する点があるため。安静時脳機能と、心拍・呼吸といった生理学的指標との関連について、画像データの取得や解析、分析のため、研究方法としてそれらの処理を行うツールの選択や、最新の知見についての情報収集を行ってきた。今年度は日本磁気共鳴医学会や、先端バイオイメージング支援プラットフォームに参加し、脳に影響を与える生理学的変化に関連する話題や、安静時fMRIの画像取得方法が解析結果にまで影響を及ぼしうる点についてなど、最新の知見や、脳機能および解剖画像の解析について学んできた。本実験では撮像時の条件として、生理学的データの同時採取、および解析が不可欠であるが、これらの信号、変化量の実際の収集について、機器の操作に関連するスタッフの協力の下、良好な生理的なデータの取り出し、それらの解析についての実際の作業について習得しつつある。本研究の課題に関わる心拍や呼吸については、これらの生理的指標そのものが、脳機能画像において計測の対象となるBOLD信号の取得、解析の際に、同時に除去すべきノイズともなっており、実験において関連を計測するには対策が必要になり、現在もその点についての知見を得つつ、計画の改良を進めている。生理学的指標となる身体機能を司る中枢神経系に関わる脳の深部構造について、画像上での同定を進めるため近隣施設との共同研究の申請を進めてきたが、現在複数人の実験を施行できたが、微量なパラーメーターの調整中である。細かな調整の一助になるよう、主観的な画像評価と相関しうる客観的評価法を検討したため、日本磁気共鳴医学会において報告している。実験の条件を満たすような撮像、データ収集、解析のための情報収集についてや、ノイズともなりうる生理学的データの取り扱いなど、研究の環境の構築に思いの外時間を要したため。上述した撮像方法の検討を進め、脳機能画像や脳解剖画像の取得を進める。特に他施設を交えての手続きの面で時間を要する事柄はやむを得ないとしても、直ぐに実施可能な実験については、検討を進めていくためにも可能な限り実施を試みる。同時期に実験結果の解析を進め、発表を行う。安静時の脳機能画像は現在実験の方法等について再検討中であるが、心拍や呼吸の変化について既存の安静時脳機能MRIについての報告など参照し、進展させていく。生理学的指標と関連する脳深部の構造の解剖画像の取得について、共同研究機関とともに進めていく。安静時の脳機能画像を撮像時に同時に取得する生理学的データについては、同時に取得しながらの解析法についてさらに知見を深めていく必要がある。生理学的指標と関連する脳深部の良好な解剖画像の取得を進めるため、引き続き共同研究機関の協力の下で研究を続行する。実験全体としての進捗状況に当初の予定より遅れがあり、見込まれた機材の購入費、研究発表等の旅費などに使用されないものが生じたため。
ラットおよびウサギ帯状皮質の皮質皮質投射の解明

ラットでは帯状皮質の一部である膨大後野からの皮質皮質投射の詳細を明らかにした.膨大後野は大きく膨大後の内への連合性投射および交連性投射,前帯状野・前頭野への投射,視覚野への投射,海馬後野への投射があることがわかった.膨大後野内へ連合性および交連性の投射は起始細胞の近傍には強い投射があるが,起始細胞から離れるにつれ投射は弱くなる.また,膨大後野を構成する顆粒性膨大後野と無顆粒性膨大後野の間には強い相互結合がある.膨大後野から前帯状野への主要な投射は,顆粒性膨大後野尾側部から起こり前帯状野尾側部へ投射するものと,無顆粒性膨大後野から起こり前帯状野尾側部と前頭2野尾側部に終わるものからなることを明らかにした.視覚野への投射は,主として無顆粒性膨大後野から起こり,18野に同側性に投射する.また,膨大後野から海馬後野への投射は,顆粒性膨大後野が前海馬台,旁海馬台,海馬台,嗅内野に,無顆粒性膨大後野は旁海馬台,嗅内野,嗅旁野へ主として同側優位に投射することがわかった.ウサギでは,29d野吻側部が29d野吻側部内および24野尾側部に同側優位に投射し,18野と前海馬台内層に同側性に投射することを明らかにした.以上の結果,帯状皮質の一部である膨大後野のうち顆粒性膨大後野は主として海馬後野のような辺縁皮質との結合関係が強いのに対し,無顆粒性膨大後野は視覚野のような感覚野と前帯状野あるいは前頭野のような辺縁皮質以外の領域との結合関係が強い.これらの結果は,膨大後野の出力には,主として顆粒性膨大後野→無顆粒性膨大後野→前帯状野・前頭野という最終的な運動に結びつく情報の流れと,無顆粒性膨大後野→感覚野あるいは海馬後野というフィードバックの情報の流れがあるものと考えられる.ラットでは帯状皮質の一部である膨大後野からの皮質皮質投射の詳細を明らかにした.膨大後野は大きく膨大後の内への連合性投射および交連性投射,前帯状野・前頭野への投射,視覚野への投射,海馬後野への投射があることがわかった.膨大後野内へ連合性および交連性の投射は起始細胞の近傍には強い投射があるが,起始細胞から離れるにつれ投射は弱くなる.また,膨大後野を構成する顆粒性膨大後野と無顆粒性膨大後野の間には強い相互結合がある.膨大後野から前帯状野への主要な投射は,顆粒性膨大後野尾側部から起こり前帯状野尾側部へ投射するものと,無顆粒性膨大後野から起こり前帯状野尾側部と前頭2野尾側部に終わるものからなることを明らかにした.視覚野への投射は,主として無顆粒性膨大後野から起こり,18野に同側性に投射する.また,膨大後野から海馬後野への投射は,顆粒性膨大後野が前海馬台,旁海馬台,海馬台,嗅内野に,無顆粒性膨大後野は旁海馬台,嗅内野,嗅旁野へ主として同側優位に投射することがわかった.ウサギでは,29d野吻側部が29d野吻側部内および24野尾側部に同側優位に投射し,18野と前海馬台内層に同側性に投射することを明らかにした.以上の結果,帯状皮質の一部である膨大後野のうち顆粒性膨大後野は主として海馬後野のような辺縁皮質との結合関係が強いのに対し,無顆粒性膨大後野は視覚野のような感覚野と前帯状野あるいは前頭野のような辺縁皮質以外の領域との結合関係が強い.これらの結果は,膨大後野の出力には,主として顆粒性膨大後野→無顆粒性膨大後野→前帯状野・前頭野という最終的な運動に結びつく情報の流れと,無顆粒性膨大後野→感覚野あるいは海馬後野というフィードバックの情報の流れがあるものと考えられる.
新規ＮＰＣ１Ｌ１阻害剤の創製およびＮＰＣ１Ｌ１によるステロール輸送機構の解明

NPC1L1は消化管の細胞膜上に発現する膜タンパク質であり,その機能は食事から得られるコレステロールを吸収するというものである.したがって, NPC1L1阻害剤は脂質異常症の治療薬となることが期待され,既にエゼチミブという薬が使われている.エゼチミブ以外の阻害剤も探索されてはいるが,これらはすべて同じメカニズムで作用すると考えられる.それに対して我々は, NPC1L1のホモログであるNPC1に関して得た知見をもとに, NPC1L1の,従来知られていたのとは異なる新たなステロール結合部位を標的とし,エゼチミブとは結合部位が異なる阻害剤を見出した.この阻害剤の結合部位を明らかにすることは, NPC1L1による輸送のメカニズムを解明する上で重要であると考え,これに着手した.結合部位の同定には光親和性標識法を利用できると考え,プローブの設計を行った.しかし,構造活性相関研究の結果から,既存の光反応性基の利用は困難だと考えられた.そこで,八員環より小さな環状アルキンが高い反応性を有することに着目し,これを光依存的に発生させられれば, NPC1L1を含む多様なタンパク質に対する光親和性標識に利用できると考えた.しかし,環状アルキン類の発生法は限られており,反応性に関する知見も光親和性基としての応用を目指す上で不十分であった.これに対し我々は,単純な環状ケトンから合成できるスルフィニルトリフラート類にGrignard反応剤を作用させることで,構造多様性に富んだシクロヘプチン類を効率よく発生させられることを見出した.さらに,これらのシクロヘプチン類が1,3-双極子と円滑に反応することを明らかにした.今後はこれらの高反応性環状アルキン類を光依存的に発生させる方法について検討を行い,光親和性基としての応用可能性について検討する予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。NPC1L1は小腸・胆管の細胞膜上において,コレステロールの吸収を担うトランスポーターである. NPC1L1は13回膜貫通型の膜タンパク質であり,細胞外側に3つの大きなループを有する.最もN末端側のループはコレステロール結合部位であることが示されているが,我々はNPC1L1のホモログであるNPC1に関する知見から, NPC1L1にはN末端ドメインとは別の第二のステロール結合部位が存在するとの仮説を構築した.本研究は, N末端ドメインおよび第二のステロール結合部位にそれぞれ特異的な阻害剤を創製し,これら2つのステロール結合部位のコレステロール吸収における役割を明らかにすることを目的とする.今年度は,第二のステロール結合部位を標的とした阻害剤の創製に成功した. NPC1L1の第二のステロール結合部位に対する結合は,当初の計画通りpharmacologi cal chaperone作用による局在変化を指標とすることで検出できた.この局在修正作用を指標として構造活性相関研究を行い,ステロイド骨格を有するNPC1L1リガンドを得た.この新規NPC1L1リガンドがNPC1L1の機能に対して及ぼす影響を調べたところ, Caco-2細胞およびマウスのいずれにおいても阻害作用が確認できた.今後は,これらの阻害剤のN末端ドメインに対する結合能を評価し,結合の特異性について検討する.また,第二のステロール結合部位が具体的にNPC1L1のどこに位置するのか,光親和性標識法により特定することを目指す.NPC1L1は消化管の細胞膜上に発現する膜タンパク質であり,その機能は食事から得られるコレステロールを吸収するというものである.したがって, NPC1L1阻害剤は脂質異常症の治療薬となることが期待され,既にエゼチミブという薬が使われている.エゼチミブ以外の阻害剤も探索されてはいるが,これらはすべて同じメカニズムで作用すると考えられる.それに対して我々は, NPC1L1のホモログであるNPC1に関して得た知見をもとに, NPC1L1の,従来知られていたのとは異なる新たなステロール結合部位を標的とし,エゼチミブとは結合部位が異なる阻害剤を見出した.この阻害剤の結合部位を明らかにすることは, NPC1L1による輸送のメカニズムを解明する上で重要であると考え,これに着手した.結合部位の同定には光親和性標識法を利用できると考え,プローブの設計を行った.しかし,構造活性相関研究の結果から,既存の光反応性基の利用は困難だと考えられた.そこで,八員環より小さな環状アルキンが高い反応性を有することに着目し,これを光依存的に発生させられれば, NPC1L1を含む多様なタンパク質に対する光親和性標識に利用できると考えた.しかし,環状アルキン類の発生法は限られており,反応性に関する知見も光親和性基としての応用を目指す上で不十分であった.これに対し我々は,単純な環状ケトンから合成できるスルフィニルトリフラート類にGrignard反応剤を作用させることで,構造多様性に富んだシクロヘプチン類を効率よく発生させられることを見出した.さらに,これらのシクロヘプチン類が1,3-双極子と円滑に反応することを明らかにした.今後はこれらの高反応性環状アルキン類を光依存的に発生させる方法について検討を行い,光親和性基としての応用可能性について検討する予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。採用1年目にして, NPC1L1の2つの結合部位のうち第二のステロール結合部位を標的とした阻害剤を得ることができたから.

pharmacological chaperone作用の構造活性相関から, NPC1L1の第二のステロール結合部位の同定は従来の光親和性標識法では因難だと考えられる.そこで,この課題を克服するために受入研究室を変更し,新たな光親和性基の開発を行う.
第18染色体長腕q21領域に存在するがん抑制遺伝子の単離

第18染色体長腕(18q)は肺がんを含む様々ながんの進行期に高頻度に欠失することから、18qにはがんの悪性度を規定する未知のがん抑制遺伝子が存在すると考えられる。我々は以前、LOH解析により、肺がんにおける18q欠失の共通領域は18q21内約3Mbの領域であることを明らかにし、肺がん細胞株Ma29において当該領域内に染色体ホモ欠失(両相同染色体完全欠失)を見い出した。本研究では、この未知のがん抑制遺伝子の単離を目的とし、ホモ欠失座の塩基配列310,921bpを決定し、物理的地図を作製した。その結果、欠失のサイズは約200kbであること、欠失領域内に、新規遺伝子D29、既知遺伝子ME2、そしてSmad4遺伝子上流のCpGアイランドが存在することが明らかになった。肺がん細胞株46例を対象にD29、ME2、Smad4遺伝子の発現、変異の検索を行った。その結果、検出された変異はD29遺伝子のミスセンス変異1例、Smad4遺伝子のフレームシフト変異1例のみであり、D29、ME2、Smad4遺伝子の発現はMa29を除く全ての肺がん細胞株でみられた。また、Ma29細胞株ではSmad4遺伝子の発現は著しく低下していた。また、欠失領域外にある候補がん抑制遺伝子であるDCCについても変異の検索を行ったが、1例のミスセンス変異が検出されたのみであった。以上の結果から、次のように考察した。(1)Smad4、P29、DCCは一部の肺がんで異常を生じているが、肺がんにおける18q21欠失の主要な標的がん抑制遺伝子ではない。(2)Ma29細胞株におけるホモ欠失はSmad4遺伝子のプロモーター領域の失活を引き起こしている。(3)ホモ欠失領域内の未知の遺伝子、もしくは18q21領域内の他の領域に存在する遺伝子が主要な標的がん抑制遺伝子である可能性がある。
水クラスター表面で起こる光反応過程のレーザー分光研究

超音速ジェット法により真空中に生成した水クラスター(会合体)は、星間空間に存在する氷のよいモデルである。本新学術領域研究では、水クラスター表面で起こる光反応機構の微視的理解を目的として、真空紫外光イオン化検出振動分光法応用に基づく研究手法を開拓した。真空紫外光イオン化に基づくこの方法は、あらゆる分子やクラスターに応用可能であり、反応物と全生成物の同定に加え、それらの質量、構造、電子状態の解析ができる。同研究手法を、二原子分子の一酸化窒素、アルカンのペンタン、ホルムアミドの小サイズ水和クラスターの光反応に応用した。その結果、ペンタンの水和クラスターの真空紫外光照射により、ペンタンがイオン化され、ペンタンのラジカル正イオンから水クラスターにプロトン移動が起こることを明らかにした。同様にホルムアミドの水和クラスターにおいても、イオン化されたホルムアミドのCH結合のプロトンが水クラスターに移動することが分かった。これらの結果は、水クラスターの存在によって、真空紫外光照射された分子のプロトン移動反応が誘起され、プロトンを失った中性のラジカルが生成することを示す。通常そのようなラジカルは、反応性が高いため、他の分子と接近すると反応を起こすことが予想される。本課題の結果は、水クラスターに付着した分子に真空紫外光が照射される過程や、ラジカル正イオンが水クラスターと相互作用する際、プロトンを失った中性ラジカルが生成することを示す。このように本研究課題により、星間分子の進化過程における氷微粒子の作用の一つが明らかになったと考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本課題研究対象である水クラスターをイオン化できる水銀蒸気を媒体とした真空紫外光源を開発した。また反応生成物をすべて観測するために、それらをイオン化できるさらに短波長(高エネルギー)の真空紫外光を発生できるArジェットを媒体とした光源を現在開発中である。上記の光源開発と平行して、水の同族置換分子である硫化水素のクラスターについて、本研究対象のモデル系として、振動分光研究を行った。硫化水素のイオン化エネルギーは、現有の真空紫外光源で発生できるエネルギーより小さい。そのため硫化水素は、現有の真空紫外光源を用いて本課題提案の手法の検証するのに最適である。硫化水素のクラスターおよび溶媒和クラスターの振動スペクトルの観測に成功し、硫化水素のプロトン供与性についての知見を得た。このように、本課題提案の研究手法の有効性を実証に成功した。水クラスター表面で反応を起こす反応物分子の対象について、どのような分子が水との相互作用により反応を起こしやすいかについて、量子化学計算に基づく反応経路探索を行なっている。それにより現在分光実験をする対象分子の検討を続けている。水クラスター表面で起こる反応を分光実験により解析するという本研究課題の目的に対し、必要な分光手法の確立、真空紫外光源等の装置を開発した。対象である水クラスターをイオン化するには、現有のキセノンを媒体とした真空紫外光源より短波長(高エネルギー)の光を発生できる真空紫外光源が必要になる。水銀蒸気を媒体とした真空紫外光源を開発した。水銀セルを用いた光源は、本研究課題に応用可能な状態である。本研究課題では、反応物および反応生成物を真空紫外光イオン化検出に基づくレーザー分光により、分光研究することを目的としている。それらの分光原理は、キセノンを媒体とした真空紫外光源を用いてであるが、すでに検証済みである。また対象とする反応物分子について、量子化学計算にもとづき、現在検討中である。それら開発した手法、技術などの応用により、対象とする水和クラスターの光反応の分光研究を進めることができる段階にある。開発した光源を用いて、NOやCOなどの星間分子が付着した水クラスターの光反応について、質量分析およびレーザー分光研究を行う。

それにより、本研究課題提案の研究手法の確立および、水表面の触媒作用の理解を目指す。同時に放電によって生成されるプロトン付加水クラスターについても同様な光反応研究を試みる。宇宙空間にともに多く存在すると考えられる中性および正イオン(プロトン付加体)両方について、研究を進めていく。さらに小サイズから大サイズの中性の水クラスターまたはプロトン付加水クラスターに対象を広げ、水の触媒作用のサイズ依存性や構造依存性などの理解を目指す。上記研究により得られた結果は、学術雑誌や学会等で積極的に公表していく。27年度が最終年度であるため、記入しない。
アレルギー応答におけるGabファミリー分子の役割解明

肥満細胞はアレルギー応答に密接な関与が示されている。細胞表面にはFcεRIといった受容体が発現しており、抗原刺激により細胞内シグナル伝達経路が活性化され、顆粒に蓄積されたヒスタミンなどの化学伝達物質が細胞外に放出される。肥満細胞における脱顆粒応答には顆粒の膜への移動、細胞膜と顆粒膜の融合、顆粒内容物の再充填といった一連のプロセスにより遂行されていると考えられている。しかしながら、これら脱顆粒応答における制御機構に関する知見はほとんど得られていない。そこで顆粒の移動や融合などに関与している細胞骨格蛋白、アクチンやチューブリンが脱顆粒応答においてどのような挙動を示すか検討を行なった。FcεRI架橋刺激により、チューブリンの重合が促進されることが確認できた。一方、アクチンは細胞皮層にリング状に染色され、刺激依存的にアクチンの脱重合が観察された。阻害剤を用いて細胞骨格蛋白の挙動と脱顆粒の影響を調べたところ、微小管形成阻害剤であるnocodazol処理で脱顆粒が低下することが分かった。またこれらと一致してFyn、Gab2欠損肥満細胞においても微小管形成が低下していることが判明した。次に、Gab2依存的な微小管形成に関与する分子の検索を行ったところ、RhoAが微小管形成、脱顆粒を制御していることが判明した。更に、CD63-GFP融合蛋白を用いた顆粒可視化法により、FcεRI架橋刺激依存的な微小管形成が顆粒の移動に関与していることを示した。さらに興味深いことに、微小管形成や顆粒の細胞膜への移行にはEGTA処理あるいは小胞体からのカルシュムを抑制した条件においても観察された。以上の結果よりFcεRI架橋刺激による顆粒の移行にはカルシュウム非依存性の微小管形成のプロセスが含まれており、これら微小管形成制御にFyn/Gab2/RhoAを介するシグナル伝達経路が関与していることが示唆された。肥満細胞はアレルギーなどの過敏症において密接な関与がしめされている。肥満細胞の細胞表面にはFcεRIといった免疫グロブリン受容体が発現しており、これら高親和性のIgE受容体に結合するIgE抗体との多価抗原刺激により細胞内シグナル伝達経路が活性化され、顆粒に蓄積されたヒスタミンなどのケミカルメディエーターが脱顆粒により細胞外に放出される。肥満細胞における脱顆粒応答には顆粒の細胞質から膜への移動、細胞膜と顆粒膜の融合、顆粒内容物の再充填といった一連のプロセスにより遂行されていると考えられている。そこで顆粒の移動や融合などに関与していることが考えられている細胞骨格蛋白、アクチンやチューブリンが脱顆粒応答においてどういった挙動を示すか検討を行なった。FcεRI架橋刺激により、チューブリンの重合が促進されることが共焦点顕微鏡で確認できた。一方、アクチンは細胞の皮層にリング状に染色され、刺激依存的にアクチンの脱重合が観察された。様々な阻害剤を用いて上述した細胞骨格蛋白の挙動と脱顆粒の影響を調べたところ、微小管形成阻害剤であるnocodazol処理で著しく、肥満細胞の脱顆粒が低下することが分かった。またこれらの現象と一致してFyn及びGab2欠損肥満細胞においても刺激依存的な微小管形成が対象と比べ低下していることが判明した。更に、CD63-GFP融合蛋白を用いた顆粒可視化法により、FcεRI架橋刺激依存的な微小管形成は顆粒の細胞膜への移動の過程に関与していることを示した。以上の結果より、FcεRI架橋刺激による肥満細胞の脱顆粒応答には微小管形成の過程が含まれており。これら微小管は顆粒の細胞膜への移動に深く関与していることが考えられた。また微小管の制御にはFyn/Gab2を介するシグナル伝達経路が重要であることが示唆された。

さらに興味深いことに、微小管形成や顆粒の細胞膜への移行にはEGTA処理あるいは小胞体からのカルシュムを抑制した条件においても観察された。以上の結果よりFcεRI架橋刺激による顆粒の移行にはカルシュウム非依存性の微小管形成のプロセスが含まれており、これら微小管形成制御にFyn/Gab2/RhoAを介するシグナル伝達経路が関与していることが示唆された。
SPECT合成3D-CT乳腺リンパ管造影によるセンチネルリンパ節生検の検証

3D-CT乳腺リンパ管造影(LG)は、個人差の大きい乳房のリンパ流を詳細に描出して、正確なセンチネルリンパ節を描出することが出来るが、リンフォシンチグラフィSPECTと合成することにより、アイソトープ(RI)を取り込んだリンパ節の位置を3D-CTLG画像内に表示することに成功した。これで手術中にラジオガイド・ナビゲーション生検が可能となり、3D-CT LGでのみ検出できるRIの取り込みのないリンパ節の位置情報も把握し生検でき、偽陰性を防ぐ善策であることが確認できた。3D-CT乳腺リンパ管造影(LG)は、個人差の大きい乳房のリンパ流を詳細に描出することができ、正確なセンチネルリンパ節を描出することが出来るが、リンフォシンチグラフィSPECTと合成することにより、アイソトープ(RI)を取り込んだリンパ節の位置を3D-CTLG画像内に表示することに我々が初めて成功した。これにより手術中にラジオガイド・ナビゲーション生検が可能となり、3D-CTLGでのみ検出できるRIの取り込みのないリンパ節の位置情報も把握でき、低侵襲な内視鏡的手術でも生検をより安全に実施できることを、本年度の研究で確認した。早期乳癌患者には計画通り25名に実施できたが、術前化学療法後の症例は2名に留まったため、その検討は次年度に繰り越すこととした。生検したリンパ節92個中、転移は15個あり、RI陰性・色素陰性は6個中2個に転移を認めた。RI陰性・色素陽性は16個中5個、RI陽性・色素陰性は8個中3個の転移を認めた。今までの所、RI取り込みと色素の染色性は、リンパ節転移についての予測因子としての傾向を見出せなかった。3D-CT LGがセンチネルリンパ節生検の偽陰性を縮小するのに有効性が認められた。今回の研究では、さらに3D-CTLGのSPECTとの合成とともに、造影MRIにおけるセンチネルリンパ節の造影形態をも合わせて検討することにより、術前にセンチネルリンパ節へ転移の有無を予測することを試みた。造影MRIでは、腋窩リンパ節は非特異的に染色されるため、3D-CTLGと合わせることにより、センチネルリンパ節を特定でき、その造影形態が3D-CTLGと不一致のものに転移が多い傾向がみられ、症例の蓄積により転移の術前予測を検討することとした。3D-CT乳腺リンパ管造影(LG)は、個人差の大きい乳房のリンパ流を詳細に描出することができ、正確なセンチネルリンパ節を描出することが出来るが、リンフォシンチグラフィSPECTと合成することにより、アイソトープ(RI)を取り込んだリンパ節の位置を3D-CT LG画像内に表示することに我々が初めて成功した。これにより手術中にラジオガイド・ナビゲーション生検が可能となり、3D-CT LGでのみ検出できるRIの取り込みのないリンパ節の位置情報も把握でき、低侵襲な内視鏡的手術でも生検をより安全に実施できることを、本年度の研究で確認した。早期乳癌患者には計画通り60名に実施できたが、術前化学療法後の症例は2名に留まった。RI陰性・色素陽性は16個中5個、R1陽性・色素陰性は8個中3個の転移を認めた。今回の研究では、さらに3D-CT LGのSPECTとの合成とともに、造影MRIにおけるセンチネルリンパ節の造影形態をも合わせて検討することにより、術前にセンチネルリンパ節へ転移の有無を予測することを試みた。造影MRIでは、腋窩リンパ節は非特異的に染色されるため、3D-CT LGと合わせることにより、センチネルリンパ節を特定でき、その造影形態が3D-CT LGと不一致のものに転移が多い傾向がみられ、症例の蓄積により転移の術前予測を検討することとした。これにより手術中にラジオガイド・ナビゲーション生検が可能となり、3D-CT LGでのみ検出できるRIの取り込みのないリンパ節の位置情報も把握でき、生検できる。本研究では、RI取り込みがなく、通常のRI法では見逃され偽陰性となるセンチネルリンパ節を、SPECT合成3D-CT LGで検出し、その性状と転移機序を明らかにして、予後診断に役立てる目的で実施した。

早期乳癌患者と術前化学療法後乳癌患者に行ったSPECT合成3D-CT LGのデータを解析し、結果を論文・学会等に報告した。1)早期乳癌に関しては、すでに平成22年度と23年度に実施した60名のデータに基づいて、3D-CT LGで同定できるセンチネルリンパ節(SN)と比較することにより、RI陰性SN、染色陰性SN、腫瘍径、リンパ節の形状・大きさ、節外浸潤、リンパ管侵襲、がリンパ節転移の予測因子となる可能性が高く、3D-CT LGのリンパ節位置情報が偽陰性を防ぐ善策であることが確認できた。2)術前化学療法後乳癌に関しては、平成23年度まで実施した5名に関して、化学療法前にも3D-CT LGを実施して、化学療法の前後でのリンパ流の変化とセンチネルリンパ節の縮小・転移消失・形状の変化を比較観察したが、症例数が少なく、偽陰性症例の減少には役立つものの、腋窩リンパ節に対する治療効果予測には、不十分であった。今後さらに症例を積み重ねる必要があると考える。予定していた60名の検査は完了したが、術前化学療法の前後の3D-CT LGについては、実施できなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、SPECT合成3D-CTリンパ管造影をGPSシステムに併用することにより、センチネルリンパ節生検の簡易化、および転移陽性者の腋窩温存のための第2センチネルリンパ節生検の補助、に利用できるよう研究を進める。また、リンパ節転移の画像診断の精度向上を図っていきたい。
生食野菜類の食中毒リスク低減に資する基礎研究

本研究では、生食用青果物(ミニトマト、レタス、ホウレンソウ)における生産環境(土、水)からの食中毒細菌汚染の機構について検討した。種々の濃度のサルモネラ,腸管出血性大腸菌O157、リステリアで汚染した土壌を用いて栽培した結果、汚染土壌中の食中毒細菌は、収穫時にも初発汚染菌濃度に比例して生残した。これらの汚染土壌で栽培した可食部分は、ミニトマトでは食中毒汚染は認められず、レタスおよびホウレンソウでは、土壌汚染菌量に比例して汚染頻度は増加した。表面に接種した細菌は、無傷の場合数日後には陰性となったが、損傷部分で長期間生残した。ポリリジンと乳清タンパクによる前処理は食中毒細菌の付着力を低減した。種栽培環境から野菜へのサルモネラ汚染について検討した。25°Cのトマト栽培土壌においてサルモネラで土壌が初期汚染されていると、トマト収穫時においても土壌には102-104 CFU/gが生残することを初めて明らかにした。断根後、汚染土壌(107CFU/g)に再定植しても、茎損傷部分にサルモネラを接種しても、トマト果実とヘタのサルモネラはMPN 3本法の検出下限以下であったが、花全体にサルモネラ(105 CFU)を接種して栽培するとヘタ付き果実からサルモネラが検出される可能性を示した。同様にレタスをサルモネラ汚染土壌で栽培した結果、105CFU/g以上のサルモネラ初期汚染で栽培したレタスでは肉眼で土壌付着が認められなくても可食部からサルモネラが検出された。レタス栽培における土壌からの細菌汚染に対するマルチングの効果を検証した結果、サルモネラ初期汚染土壌で、マルチを施して栽培した場合、レタス可食部(未殺菌)のサルモネラ汚染は、検出下限(0.3MPN/g)未満であった(合計12ポット)。また、継続してサルモネラで高濃度汚染(107-8 CFU/g)した土壌栽培レタス(未殺菌)でも、検出下限未満であった(合計7ポット)。ミニトマト表面にサルモネラをスポット接種して栽培した結果、無傷の表面に約5logCFU付着しても10日目にはMPN法の検出下限未満となった。しかし傷付けた部分に接種すると約4logCFU付着した場合でも42日目に検出された(1/3検体)。傷は2週間で木質化、修復しており、この内部に長期間サルモネラは生残することが示された。レタスおよびホウレンソウに種々の濃度のSE-EGFP懸濁液を2 mL頭上噴霧し、サルモネラの生残性を調べた結果、レタスでは5.5 CFU/mL未満、ホウレンソウでは1200 CFU/mL未満の汚染水であれば、7日間以上生残しなかった。さらに大腸菌では、2 - 6 log CFU/mlの大腸菌O157:H7懸濁液を約2 ml頭上噴霧したホウレンソウ、0ー2 log CFU/mlの大腸菌O157:H7懸濁液を約2 ml頭上噴霧したレタスを7日間栽培し、可食部の大腸菌O157:H7を検査した結果、ホウレンソウでは大腸菌O157:H7濃度が835 CFU/ml以下の場合、レタスでは7.3 CFU/ml以下の場合、7日目以降大腸菌O157:H7は検出されなかった。リステリアについては70日目に収穫したリーフレタスの可食部汚染について調べた結果、6 logおよび8 log CFU/gの汚染土壌で栽培したリーフレタスを合わせた23試験区のうち3試験区からLMが検出された。一方、汚染土壌が葉に付着しないようにマルチング処理を施した結果、26試験区のうちに1試験区からLMが検出され、マルチング効果が示唆された。汚染潅水の頭上噴霧による可食部汚染について検討した結果、400 CFU/mL以下の菌液(4mL)を噴霧した場合、7日後にはLMの生残が確認されなかった。トマトおよびレタス抽出液では、サルモネラは血清型の違いに関わらず、接種から1日目にはトマト及びレタスともに約4 log CFU/mLの増加が認められた。トマト及びレタス抽出液中でのサルモネラ(Salmonella Typhimurium IFO12529)の遺伝子転写量の変化をDNAマイクロアレイにより解析した結果、トマトとレタス中では,転写量の変化した遺伝子の種類が異なった。安全性の確認されている食品添加物の食中毒細菌に対する付着阻害効果および付着力低減効果を調べた結果、プロタミン、ポリリジン、乳清タンパク質、ショ糖脂肪酸エステル、天然色素類が食中毒細菌の付着力を低減させることが明らかになっている.これらを組み合わせて試験した結果、ポリリジンおよび乳清タンパク質の組み合わせにより効果的にサルモネラの付着力が低減された。実際の生産現場に近い条件で実験可能な栽培中のレタスを用いて、ポリリジンおよび乳清タンパク質で前処理した後、サルモネラを接種して栽培を継続し、収穫後に洗浄してサルモネラの生残量を調べた。その結果、洗浄したレタスの葉上に残ったサルモネラの生菌数を未処理の対照と比較すると、終濃度が0.001%ポリリジン+0.25%乳清タンパク質の混合液で前処理したレタスは1.74 log、0.001%ポリリジン+0.25%乳清タンパク質+0.005%