hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不凍化蛋白質を用いた食品や医療の安全性向上・省エネルギー化に適する氷成長抑制

不凍化蛋白質水溶液の一方向冷却を行い、濃度場推定と近赤外光を利用した温度場測定を行った。その結果、この蛋白質水溶液に特有の鋸刃状氷表面近傍では、冷却方向と直角方向に熱流束があること、その原因として不凍化蛋白質の高濃度域が考えられることを得た。さらに、不凍化蛋白質と塩化ナトリウムの混合水溶液における界面温度が、各々の水溶液の界面温度より低いことを実験的に明らかにした。このことと首尾一貫する分子動力学解析結果を得た。本研究の目的は、不凍化蛋白質の凝集を制御することにより、ある特定の時間に、ある特定の領域の氷結晶成長を抑制する方法を確立することである。さらに、その方法に基づき、食品製造・保存や医療における、安全かつ省エネルギーの氷成長制御技術の開発指針を提示することも目的としている。初年度は、以下のような結果を得た。1.蛋白質濃度の情報は、蛋白質に付加した生物用量子ドットの発光強度を測定することにより、推定する予定であったが、現時点では、生物用量子ドットは蛋白質よりも大きく、蛋白質の拡散への影響が無視できないと思われた。そこで、より小さな蛍光分子を選定し、これを付加する準備を行った。2.イオン濃度を変えるために、多孔質膜からのしみだしを予定したが、現在の極めて薄い空間にちょうど収まる膜の作成が困難であることが判明し、当面、予め濃度を変えて測定を行うこととし、より厚い空間の実験を検討した。3.ナトリウムイオン、塩化物イオン、不凍化蛋白質、氷結晶を含む水に関する分子動力学シミュレーションを行い、イオンの存在により、水分子および氷に近いタンパク質分子の運動が抑えられることを、明らかにした。これに関連して、成果の発表を行った。4.現有の近赤外スペクトル分光器、および借用した近赤外カメラを用いて、非接触で温度を測定する方法を確立し、誤差評価を行った。これに関連して、学術誌に論文を掲載した。そののち、氷表面近傍の温度の測定を行い、熱電対の測定結果と比較して、誤差範囲で一致することを確認した。次年度に行う予定の、近赤外カメラによる測定の有効性を明らかにした。第2年度は、以下のような結果を得た。1.近赤外カメラを用いて、微小領域において一方向に徐々に凝固する蛋白質希薄水溶液の温度分布を測定した。その温度分布から、局所の熱流束を求めた。その結果、界面のごく近傍を除いて、十分な精度の温度計測が可能であることを明らかにした。また、鋸刃状界面の近傍では、結晶成長と直角方向の熱流束が高いことを初めて明らかにした。2.蛍光分子イソチオシアン酸フルオレセインを付与した不凍化蛋白質の水溶液を徐々に冷却し、一方向に成長する氷界面近傍における蛍光画像を取得した。得られた画像を分析して、蛍光強度から蛋白質の濃度と拡散を推定した。その結果、鋸刃状界面の先端から界面に沿って蛋白質濃度は増加すること、鋸刃状界面の底部における蛋白質濃度の上昇が氷内部に液体領域の残る原因であること、上記の2次元熱伝導の原因は高濃度蛋白質領域の存在およびその移動と考えられる。3.微小領域において、不凍化蛋白質と塩化ナトリウムの希薄水溶液の一方向凝固の際の、界面温度を極小熱電対を用いて測定した。その結果、混合液の界面温度は、蛋白質水溶液の界面温度と塩化ナトリウム水溶液の界面温度の和よりも低いこと、混合液の場合に界面移動速度の低下とともに界面温度が下がることを明らかにした。最終年度は、あらたに以下のような結果を得た。1.深さ0,30mm、幅2.0mm、長さ60mmの微細流路を作成し、その中に不凍化蛋白質水溶液を流した。流路側壁付近を冷却して側壁から氷が発達する条件下において、近赤外カメラを用いて水溶液流中の微小領域における温度分布を測定した。その結果、平均速度がやや高い場合には、氷表面を通過する熱流束が温度降下と首尾一貫することを明らかにした。また、トレーサー流による速度計測は妥当であった。さらに、蛍光分子を付与した不凍化

蛋白質の水溶液流れの蛍光顕微鏡法による測定から、鋸刃状界面の発達が、流れの無い場合と比較して急激で三次元的であることを初めて明らかにした。2.上記近赤外カメラによる温度計測に用いる近赤外光の波長の妥当性を、他者の研究結果などを用いて検証した。3.フェーズフィールド法を用いて、壁面から発達する氷と2次元ダクト内を流れる層流過冷却水との相互作用、温度場・速度場を予測する手法を開発した。予測結果の妥当性を議論した。4.微細流路の測定結果をもとに、同様の微細流路内における、氷粒子を含む不凍化蛋白質水溶液流の観察を行い、氷水混合体の流れにおいても、不凍化蛋白質の影響があることを初めて明らかにした。
ニフェジピンによる増殖性歯肉炎の小児における発症機構に関する研究

小児のCa拮抗薬ネフェジピンによる増殖性歯肉炎の発症機構を明らかにするため、ネフローゼ症候群6名(うち1名は腎移植後)、慢性腎不全2名について定期的に萌出歯種、プロービングデプス、プラークスコアについて診査し、歯肉の状態を記録するため、印象採得・研究用模型の作製、ニコンメディカルニッコールに120mmレンズを装着したフジデジタルカードカメラDS-560にて上下顎歯列を撮影し、画像データとして保存した。ニフェジピンのみの服用症例が少ないため、歯肉増殖を起こすCa拮抗薬アムロジピン、免疫抑制剤シクロスポリン服用中の小児も対象とした。症例は、男3名、女5名で、年齢は、7歳から20歳であった。使用薬剤は、ニフェジピン単独1名、ニフェジピンとアムロジピン併用1名、シクロスポリンとアムロジピンの併用1名、シクロスポリン5名であった。増殖性歯肉炎は8名中5名に認められた。資料の分析は画像から歯肉の変化を観察すると共に、グラフィックソフトAdobe Photoshop5.0を用いて一定面積範囲内の歯冠部の占める面積をヒストグラムを用いて算出し面積の増減によって歯肉の増殖程度を判定した。面積データの推移では、減少傾向が1例で認められ歯肉増殖の増悪傾向を示していた。しかし、面積変化に有意な差がない症例があり、さらにコンピューター上での画像の重ね合わせにより、歯間乳頭部では突出、歯冠中央部では退縮し、歯肉は形態変化することが明らかになった。歯の交換中の症例は1例であったが、乳歯列期には歯肉増殖がみられず、永久歯の萌出に伴って増殖が始まり、歯肉の形態変化も観察された。歯肉増殖症を発症していない3症例は19歳1例、20歳2例で、薬剤投与開始が1518歳と3例とも投与開始が永久歯への交換が終了した時期であった。永久歯の萌出に伴って増殖性歯肉炎を発症した症例があることから、歯の萌出は増殖性歯肉炎の発症に何らかの影響を与えるのではないかと考えられた。Ca拮抗薬ニフェジピンによる増殖性歯肉炎の小児のおける発症機構を明らかにするため、新潟大学医学部附属病院小児科に通院する小児を対象として、歯学部附属病院小児歯科外来において診査を行った。ニフェジピンのみの服用症例が少ないため、歯肉増殖を引き起こすCa拮抗薬のアムロジピン、免疫抑制剤のシクロスポリン服用中の小児も対象とした。全身疾患は、ネフローゼ症候群5名、慢性腎不全2名、腎移植後1名であった。使用薬剤は、ニフェジピン服用中2名、シクロスポリンとアムロジピン併用1名、シクロスポリン5名であった。口腔診査は齲蝕罹患状態、歯列不正の有無、プロービングデプス、プラークスコアについて診査し、歯肉の状態を記録するため、印象採得・研究用模型の作製、ニコンメデイカルニッコールに120mmレンズを装着したフジデジタルカードカメラDS-560にて上下顎歯列を撮影し、画像データとして保存した。歯肉増殖の認められた症例は8名中5名で、内訳は、ニフェジピン2名、シクロスポリンとアムロジピンの併用1名、シクロスポイリン2名であった。

歯列は、混合歯列2名、永久歯列3名で、混合歯列期の小児2名は、ニフェジピンとシクロスポリン各1名であった。シクロスポリン症例は、2歳5か月時に腎移植を受け、その後継続的に服用しているが、乳歯列期には、歯肉の増殖は認められなかった。現在下顎中・側切歯、上顎中切歯が萌出中で、上下顎前歯部に歯肉増殖が認められた。歯肉増殖症例については、12年度も定期診査を継続し、データを蓄積する。デジタルカメラによって得られたデータは、コンピューターによる画像解析を行い、増殖程度を客観的に明らかにすると共に、発症に関与する因子の解析を行う予定である。昨年度診査を行った症例(ネフローゼ症候群6名うち1名は腎移植後、慢性腎不全2名)について引き続き、増殖性歯肉炎の発症機構を明らかにするため、定期的に萌出歯種、プロービングデプス、プラークスコアについて診査し、歯肉の状態を記録するため、印象採得・研究用模型の作製、ニコンメデイカルニッコールに120mmレンズを装着したフジデジタルカードカメラDS-560にて上下顎歯列を撮影し、画像データとして保存した。服用薬剤はニフェジピン、歯肉増殖を起こすCa拮抗薬アムロジピン、免疫抑制剤シクロスポリンも対象とした。増殖性歯肉炎は平成11年の診査で8名中5名に認められたが、うち1例では下顎側切歯が萌出中であり、今回永久歯の萌出と歯肉増殖について検討した。初回診査で増殖性歯肉炎のみられなかった症例では、今回の診査においても発症していなかった。初回診査後、当科にて歯肉切除術を行った症例では、増殖性歯肉炎の再発はみられなかった。資料の分析は画像から歯肉の変化を観察すると共に、グラフィックソフトAdobe Photoshop5.0を用いて一定面積範囲内の歯冠部の占める面積をヒストグラムを用いて算出し、面積の増減によって歯肉の増殖程度を判定した。面積データの推移では、減少傾向が1例で認められ歯肉増殖の増悪傾向を示していた。しかし、面積変化に有意な差がない症例があり、さらにコンピューター上での画像の重ね合わせにより、歯間乳頭部では突出、歯冠中央部では退縮し、歯肉は形態変化することが明らかになった。歯の交換中の症例は乳歯列期には歯肉増殖がみられず、永久歯の萌出に伴って増殖が始まり、歯肉の形態変化も観察された。歯肉増殖症を発症していない3症例では、薬剤投与開始が1518歳と3例とも投与開始が永久歯への交換が終了した時期であった。永久歯の萌出に伴って増殖性歯肉炎を発症した症例があることから、歯の萌出は増殖性歯肉炎の発症に何らかの影響を与えるのではないかと考えられた。
マルチスパン膜タンパク質構造形成における小胞体トランスロコン機能解析

細胞膜や分泌系オルガネラの膜タンパク質の膜への挿入は、小胞体のタンパク質膜透過チャネル(トランスロコン)を介して行われる。このトランスロコンは分泌タンパク質等の膜透過と共用であり、膜挿入における膜貫通配列の識別機構、脂質環境への側方輸送やその動態などには不明な点が多い。本研究は、複数の膜貫通配列からなるマルチスパン膜タンパク質構造形成へのトランスロコンの寄与を明らかにすることを目的としており、本年度は以下の研究を実施した。●疎水性配列の認識、保持に働くSec61チャネル内部位の同定・機能解析マルチスパンタンパク質には、膜組み込みには不十分な疎水性度の膜貫通配列がしばしば見受けられる。研究代表者らは、このような“中位"疎水性配列が、トランスロコン本体であるSec61チャネルにて一時停止することを以前に報告した(Kida et al, MBoC 2016)。Sec61チャネルによる配列認識・保持作用を明らかにするため、停留する中位疎水性配列と相互作用するチャネル内部位の特定を進めた。既に報告されている構造情報を基に、ヒトSec61チャネルの任意の位置にCys残基を配置したCysスキャンニング変異体を作製し、更にそれらの安定発現細胞株(293-H細胞)を樹立した。そして、これら細胞より調製した小胞体膜を用いて、膜透過基質とのin vitroでのクロスリンク解析を進めた。その結果、脂質二重層への出口である「ラテラルゲート」に加えて、その反対側のチャネル内壁が、中位疎水性配列とクロスリンクされることが判明した。Sec61チャネルが、少なくともこの2ヶ所での相互作用を通じて、配列の認識、保持に寄与することが示唆された(論文投稿中)。
陣痛発来に関連するmRNA/microRNAの同定とその臨床的意義に関する研究

C19MC microRNAはエピジェネティクスと関連したmicroRNAであり、とくに母体血漿中cell-free miR-518bは子宮への刺激と関連するmicroRNAであることが期待された。そして、妊娠経過に伴う母体血漿中C19MC microRNA流入量は、妊娠経過に伴い上昇し、その基準値を見出すことができた。本研究の成果により、母体血漿中cell-free C19MC microRNA流入量の基準値を用いて、陣痛発来の予測ならびに病態解明に有用な情報をもたらすことが期待された。目的:平成27年度は、妊娠時期による母体血漿中胎盤特異的miRNAの妊娠経時的変化を明らかにするため、妊娠経過に伴う母体血漿中胎盤特異的miRNAの流入量の基準値について検討した。対象と方法:本研究は倫理委員会の承認と妊婦の同意を得て実施された。正常妊婦を対象とした。妊娠12週、23週、30週および36週にそれぞれ32症例採血した。胎盤特異的なC19MC領域に存在するmiR-518b、-517a、-517cおよび-515-3pをターゲットとした。それぞれの母体血漿中miRNA流入量をリアルタイムRT-PCR法を用いて定量した。そして、内部コントロールとして、母体血漿中におけるU6 snRNA流入量の推移を検討した。また、陣痛群におけるC19MC流入量と非陣痛群のそれと比較した。結果:母体血漿中の胎盤特異的microRNAは各週数で値が対数正規分布を示し、その対数値の各週数での変化が一次関数で近似されることを見出した。また各週数での基準値および95%信頼区間を求めた。log miR518b流入量の妊娠週数での回帰式は4.026+0.0187×妊娠週数(回帰式p=0.0047、回帰係数p<0.001)であった。log miR518b流入量の各週数での基準値(95%信頼区間)は、それぞれ4.25(2.91-5.58)、4.45(3.13-5.78)、4.58(3.26ー5.91)および4.69(3.36-6.03)で、妊娠経過に伴い上昇していた。その他の胎盤特異的microRNAについても同様の結果であった。そして、母体血漿中におけるU6 snRNA流入量の推移は、妊娠期間を通じて変化しないことを見出した。また、陣痛群におけるC19MCの流入量は、非陣痛群のそれと比較して、有意に増加していた。結論:以上より、妊娠経過に伴う母体血漿中胎盤特異的miRNA流入量は、妊娠経過に伴い上昇し、その基準値を見出すことができた。また、内部コントロールとして、U6 snRNAの有用性を見出した。C19MCは、陣痛の影響を受けて、その流入量が増加していることを見出し、陣痛のマーカーである可能性が示唆された。平成27年度の当初の研究計画の通り、妊娠経過に伴う胎盤特異的microRNAの推移とその基準値を決定することができた。そして、定量解析に必要な内部コントロールとして、U6 snRNAの有用性を見出すことができた。また、母体血漿中C19MC領域のmicroRNA流入量は、陣痛の影響を受けていることを明らかにすることができた。平成28年度は、羊水穿刺の前後における母体血漿中のcell-freeならびにexosome由来の妊娠関連マイクロRNA濃度を測定し、母体血漿中における両者の関係を明らかにした。羊水染色体検査を受けた妊婦16例を対象とし、検査前後の末梢血を採取した。リアルタイムRT-PCR法を用いて、母体血漿中のcell-freeならびにexosome由来の妊娠関連マイクロRNA濃度(miR-515-3p, -517a, -517c, -518b, and 323-3p)が測定された。検査前後における妊娠関連マイクロRNA濃度の推移ならびにcell-free由来とexosome由来の妊娠関連マイクロRNAの関連について検討された。羊水穿刺前後における母体血漿中の妊娠関連マイクロRNA濃度の推移について、cell-free miR-518b濃度は有意に低下していたが(Wilcoxon signed rank test, P = 0.001)、exsome由来のそれは有意に変化していなかった(Wilcoxon signed ranktest, P = 0.001)。その他のcell-freeならびにexosome由来の妊娠関連マイクロRNA濃度は、羊水穿刺前後で有意な変化は認められなかった(P > 0.05)。母体血漿中のcell-free miR-518b濃度は羊水穿刺により低下していたが、exosome由来のmiR-518b濃度は変化していなかった。したがって、子宮内環境への刺激にするmiR-518bの生体内での役割はcell-free由来とexosome由来とで異なることが示唆された。これまで、母体血漿中における19番染色体上のmicroRNA領域に存在するmicroRNA(C19MC)流入量と陣痛の有無との関連が示唆された。平成28年度は、羊水穿刺による子宮への刺激に対するC19MC領域のmicroRNAの生体内での推移を明らかにすることを目標とした。その結果、羊水穿刺による子宮刺激に対して、C19MC領域のmiR-518b流入量の変化がcell-free

由来とexosome由来とで異なることを明らかにしたので、研究はおおむね順調に進展している。1)陣痛と関連するエピゲノム変化の同定:エピジェネチックな遺伝子制御を受けているC19MC microRNAのうち、母体血漿中cell-free miR-518b循環量は羊水穿刺前後で有意に減少していたので、母体血漿中C19MC microRNA循環量は子宮への負荷を反映する分子マーカーと推察された。2)母体血漿中における妊娠関連microRNA基準値の決定:正常妊婦145例(妊娠12週:24例、妊娠23週:26例、妊娠30週:31例、妊娠36週:32例および産褥1日:32例)を対象とし、妊娠経過に伴う妊娠関連microRNAの基準値を求めた。妊娠関連microRNAは対数表記し、妊娠週数に対するmicroRNAの回帰式を求めた。本研究における基準値は、各妊娠週数におけるmicroRNA量の2.5%tileを下限、97.5%tileを上限とした。各妊娠週数の妊娠関連microRNAは正規分布し、妊娠週数に対するmicroRNAの予測値は一次関数で表すことができた(miR-515-3p;Y=0.015×X-2.53, p=0.0466、miR-517a; Y=0.016×X-1.13, p=0.0051、miR-517c; Y=0.016×X-1.59, p=0.0049、miR-518b; Y=0.015×X-1.13,p=0.0002、linear regression analysis)。母体血漿中の妊娠関連microRNA(miR-515-3p、miR-517a、miR-517cおよびmiR-518b)循環量は妊娠経過に伴って増加し、産褥一日で有意に低下した(p<0.0001, t-test)。今後は、母体血漿中C19MC microRNA循環量の基準値を用いて陣痛発来の有無を推定することができないか検討する予定である。C19MC microRNAはエピジェネティクスと関連したmicroRNAであり、とくに母体血漿中cell-free miR-518bは子宮への刺激と関連するmicroRNAであることが期待された。そして、妊娠経過に伴う母体血漿中C19MC microRNA流入量は、妊娠経過に伴い上昇し、その基準値を見出すことができた。本研究の成果により、母体血漿中cell-free C19MC microRNA流入量の基準値を用いて、陣痛発来の予測ならびに病態解明に有用な情報をもたらすことが期待された。平成28年度は、以下の研究計画を推進する。1)切迫早産と関連する母体血漿中胎児・胎盤・羊膜(羊水)特異的mRNA/miRNAプロファイルを同定する2)陣痛と関連する母体血漿中胎児・胎盤・羊膜(羊水)特異的mRNA/miRNAプロファイルを同定する3)子宮収縮薬(オキシトシンなど)に対する薬剤反応性と母体血漿中胎児・胎盤・羊膜(羊水)特異的mRNA/miRNAプロファイルの関連を明らかにする平成29年度の研究目標は、陣痛と関連するエピゲノム変化の同定である。平成28年度までに陣痛や子宮収縮と関連する分子マーカーとして、C19MC領域のmicroRNAを同定し、それらは胎盤組織において父親アレルから発現していることが報告されている。また、C14MC領域のmicroRNAは母親アレルから発現していることが報告されている。
マイクロインピーダンス法と走査電気化学顕微鏡との複合化

数μm数十μmサイズにおける金属/溶液界面電気化学反応の不均一性を評価するため,従来型の走査電気化学顕微鏡(SECM)にマイクロインピーダンス法,走査液滴法,液中イオン銃などとの複合化を行った。更に,SECM自身の高性能化を図った。本研究成果の概要は以下の通りである。1.微小白金ディスク電極(SECM測定用)に,更に微小白金黒電極対(マイクロインピーダンス測定用)を組み合わせた複合プローブ電極を作製した。複合プローブ電極をエポキシ樹脂に埋め込んだ白金箔試料(断面)に適用し,SECM測定,およびマイクロインピーダンスのラインスキャンを行った。両法ともに白金とエポキシ樹脂を識別する結果を得たが,面分解能はSECMが1桁良好であった。2.走査液滴法(参照電極と対極を内側に備えたガラス細管から電解質溶液を試料電極表面に滴下し,走査するとともに微小領域の電気化学測定を行う)とSECM測定の併用を試みた。走査液滴法を用いたCV,インピーダンススペクトル測定の結果,多結晶金電極表面を構成する結晶が全て(111)面であることがわかった。また,走査液滴法を用いてチタン表面局部を種々の電位でアノード酸化することにより,酸化物皮膜の厚さの違いをSECM測定により評価することができた。3.SECMのプローブ電極として用いた微小銀/塩化銀電極をカソード分極することにより,所定の箇所で局所的に塩化物イオンを発生させることができた。この"液中イオン銃"を鉄不働態皮膜に適用した結果,局部的に皮膜を破壊することができた。破壊に必要な臨界塩化物イオン量は皮膜の形成条件および皮膜にかかる電場,溶液pHなどに依存することが明らかとなった。4。従来のSECM測定では,溶液中にフェロシアン化物イオンのレドックス系をメディエータとして含む必要があった。他方,本研究では,チタンのアノード酸化時に発生する酸素をプローブ電極で検出する手法によりSECM像を得ることに成功した。従来法との比較および光学顕微鏡写真との対応により,厚く成長した酸化物皮膜上で酸素発生が低下すること,および酸素発生の不均一性は下地結晶粒に依存することがわかった。4。界面反応において数μm数十μmサイズの不均一性が問題になることが多い。このサイズでの不均一反応の評価には,走査電気化学顕微鏡(SECM)が有効であることを既に実証した。更に,マイクロインピーダンス測定法をSECMと併用することができれば,不均一に進行する界面反応を総合的に解析することが可能となる。本研究は,これを実現する新型のSECMを開発し,局部電極反応の解析に適用することが目的である。本年度は,以下の事項を遂行した。1.既存のSECMに圧電素子で駆動するステージを付加し,プローブ電極の走査システムの改良を行った。これにより,鮮明なプローブ電流像を得る上で必要な試料表面の垂直方向に対する走査能力(試料-プローブ電極間距離の制御能力)が2桁向上し,走査分解能は0.015μmとなった。2. 1で改良したSECMを用いて,チタン不働態皮膜の不均一性評価を行った。

その結果,下地金属の結晶粒によって膜厚が異なること,および皮膜作成電位の増加とともに膜厚の不均一性が顕著になることを見い出した。3.各種水溶液中,電気化学反応が進行しない電位領域において,p型およびn型InP電極の交流インピーダンス測定を行った。その結果,両電極ともに不純物濃度が電位によらずほぼ一定であること,およびフラットバンドポテンシャルが,溶液のpHに依存することを見出した。4.微小白金ディスク電極に,更に2本の微小白金黒電極を組み合わせた混合プローブ電極を作製した。微小白金ディスク電極は,SECM測定を,微小白金黒電極対は,マイクロインピーダンス測定をそれぞれ可能とする。マイクロインピーダンス測定には,周波数特性解析装置(FRA)を内蔵した交流インピーダンス測定装置を構築した。2本の対となる微小白金黒電極間,および試料電極-微小白金電極間のマイクロインピーダンスを計測することにより,試料電極の局部的なマイクロインピーダンスを検出することが可能となった。現在,エポキシ樹脂に埋め込んだ白金箔の断面をモデル試料としマイクロインピーダンスのラインスキャン測定を試み,微小白金黒電極の作製条件,試料電極および2本の微小白金黒電極距離等の最適条件の検討を行っている。数μm数十μmサイズにおける界面電気化学反応の不均一性を評価するため,従来型の走査電気化学顕微鏡(SECM)を高性能化させるとともに,マイクロインピーダンス法,走査液滴法,液中イオン銃などとの複合化を行った。1.微小白金ディスク電極(SECM測定用)に,微小白金黒電極対(マイクロインピーダンス測定用)を組み合わせた複合プローブ電極を作製した。エポキシ樹脂に埋め込んだ白金箔の断面を試料としSECM測定,およびマイクロインピーダンスのラインスキャンを行った結果,両法ともに白金とエポキシ樹脂を識別する結果を得た。しかしながら,面分解能の点でSECMが1桁良好であった。2.走査液滴法(参照電極と対極を内側に備えたガラス細管から電解質水溶液の液滴を試料電極表面に滴下し,走査するとともに微小領域の電気化学測定を行う)とSECM測定の併用を試みた。走査液滴法を用いたCV,インピーダンススペクトル測定の結果,多結晶金電極表面を構成する結晶が全て(111)面であることがわかった。また,走査液滴法を用いてチタン表面局部を種々の電位でアノード酸化することにより,酸化物皮膜の厚さの違いをSECM測定により評価することができた。3.SECMのプローブ電極として用いた微小銀/塩化銀電極をカソード分極することにより,所定の箇所で局所的に塩化物イオンを発生させることができた。この"液中イオン銃"を鉄不働態皮膜に適用した結果,局部的に不働態皮膜を破壊することができた。破壊に必要な臨界塩化物イオン量は皮膜の形成条件および皮膜にかかる電場,溶液pHなどに依存することが明らかとなった。4.SECMのプローブ電極でチタンのアノード酸化時に発生する酸素を還元し,検出する試みを行った結果,アノード酸化皮膜の厚さおよび欠陥濃度の不均一性を反映する電流像を得た。
Ｍｕｌｔｉ－ｏｍｉｃｓ　による根圏微生物とモエジマシダとの相互作用の解明

ヒ素高蓄積植物のモエジマシダはヒ素汚染土壌のファイトレメディエーションに利用されている。モエジマシダは土壌中の水溶性のヒ素を効率的に吸収するが、土壌中の鉄分に吸着あるいは結合している非水溶性のヒ素はほとんど吸収できないため、土壌からのヒ素除去の制約となっている。本研究では、モエジマシダと内生菌を含めた根圏微生物との相互作用を解明し、その成果を土壌からの非水溶性のヒ素の溶出促進に活用することを目指し、以下の3項目について検討を行った。1.2018年の春から秋にかけてモエジマシダを生育させた圃場からヒ素含有/非含有土壌試料を採取し、土壌中の根圏微生物を集菌し全DNAを抽出した。また同じ土壌試料で生育させた後、表面を滅菌したモエジマシダの根試料から内生菌の全DNAを抽出した。次年度にはこれらのDNA試料を用いてメタゲノム解析を行い、モエジマシダの根圏土壌と根内部に存在する微生物の群集構造の差異を比較検討する。2.上記の圃場で生育させたモエジマシダの根圏および根内部から種々の微生物を単離し、単離した微生物について16(18)SrRNA遺伝子解析による簡易同定を行うとともに、ヒ素耐性、ヒ酸還元能力、ヒ素可溶化能力、植物成長促進能力などを指標とした評価を行ったところ、それら複数の能力全般が優れた細菌など、ユニークな機能を有する微生物が多数存在することが判明した。3.東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンターにおいて、ポジトロンイメージング装置(PETIS)を使用し、ヒ素のポジトロン核種である74Asをトレーサとしたヒ素のモエジマシダ体内吸収過程について予備的な検討を行い、PETISによるヒ素の動態のイメージングが可能であることを示すことができた。外国人特別研究員の日本赴任が当初予定よりも1月ほど遅れたため、1.に関しては当初予定していた抽出したDNAを用いたメタゲノム解析まで到達できなかった。しかしながら、2.に関しては当初予定通り微生物の単離と機能評価が進捗し、また3.に関してはPETISによるヒ素のモエジマシダ体内の動態のイメージングを可能にしており、予定を上回る進度で研究が進展した。従って全体としては概ね順調と評価することができる。今後の研究の推進方策は以下の5点であり、これら各研究項目で得られた内容を関連付けながら、モエジマシダによる土壌からの非水溶性のヒ素の溶出促進に活用することを目指していく。1.前年度と同様にモエジマシダを生育させた土壌試料中の根圏微生物と根の内生菌を集菌し全DNAを抽出する。前年度と本年度に抽出した各DNA試料のメタゲノム解析を行い、年度間の群集構造の相違、土壌の種類による相違、根圏と内生菌との相違等を比較検討する。2.前年度と同様に根圏微生物と内生菌を単離し、機能評価を行って、前年度との比較を行う。3.モエジマシダ根からの代謝産物の抽出を行い、得られた試料を超高速液体クロマトグラフィー質量分析(UPLC-MS)により評価する。メタゲノム解析結果とこの代謝産物解析結果に関し、統合的な関連付けを行う。4.前年度単離し能力評価を行った根圏微生物と内生菌の中から高ヒ素耐性と植物成長促進の複合能力を有するものをモエジマシダの根圏ないし根に接種して栽培し、土壌からのヒ素吸収能力の向上を評価する。5.ヒ素濃度や共存させるリン酸濃度を変化させながら、PETISによるヒ素のモエジマシダ体内の動態のイメージング実験を行う。

しかしながら、2.に関しては当初予定通り微生物の単離と機能評価が進捗し、また3.に関してはPETISによるヒ素のモエジマシダ体内の動態のイメージングを可能にしており、予定を上回る進度で研究が進展した。従って全体としては概ね順調と評価することができる。今後の研究の推進方策は以下の5点であり、これら各研究項目で得られた内容を関連付けながら、モエジマシダによる土壌からの非水溶性のヒ素の溶出促進に活用することを目指していく。1.前年度と同様にモエジマシダを生育させた土壌試料中の根圏微生物と根の内生菌を集菌し全DNAを抽出する。前年度と本年度に抽出した各DNA試料のメタゲノム解析を行い、年度間の群集構造の相違、土壌の種類による相違、根圏と内生菌との相違等を比較検討する。2.前年度と同様に根圏微生物と内生菌を単離し、機能評価を行って、前年度との比較を行う。3.モエジマシダ根からの代謝産物の抽出を行い、得られた試料を超高速液体クロマトグラフィー質量分析(UPLC-MS)により評価する。メタゲノム解析結果とこの代謝産物解析結果に関し、統合的な関連付けを行う。4.前年度単離し能力評価を行った根圏微生物と内生菌の中から高ヒ素耐性と植物成長促進の複合能力を有するものをモエジマシダの根圏ないし根に接種して栽培し、土壌からのヒ素吸収能力の向上を評価する。5.ヒ素濃度や共存させるリン酸濃度を変化させながら、PETISによるヒ素のモエジマシダ体内の動態のイメージング実験を行う。
日本語母語話者による友人間の雑談における意見・考えのやりとりの研究

本研究は、友人間の雑談において自然発生的に起こる意見・考えのやりとりへの日本語学習者の参加、また、それを通した周囲の人々との人間関係構築を可能にすることを目的とした基礎的研究である。日本語を母語とする大学生の親しい友人間における雑談の録音データをもとに、雑談における意見・考えのやりとりに関して日本語母語話者が持つ規範(期待)を会話分析の手法を用いて明らかにし、日本語の会話教育に応用可能な形で記述することを目指す。
光合成酸素発生系Mnクテスターの構造と機能調節の研究

光合成の光化学系IIで起こる酸素発生は4原子のMnで構成さるクラスターにより水分子が段階的に酵化される反応である。本研究では酸素発生反応過程における反応中間状態(S状態)でMnクテスターがどのような挙動を示すかをX線吸収法により直接測定する事を目的とした。この目的には、可視光の閃光で飽和可能を試料濃度でX線吸収スペクトルを測定する必要がある。この為、X線計測器(Li-Si SSD)を試料に接近させ、ケイ光X線を効率良く測定する試料チェンバーを新たに設計した。適当な厚さのCrフィルターの組み合わせにより超希薄試料についてもスペクトル測定が可能となった。この装置では〓(00uM〔Mn〕の試料のスペクトルが測定出来る。この測定法は従来の複数の計測器を並べて立体角を稼ぐ方法に比較して格段に簡便かつ経済的であり、超希薄試料のスペクトル測定に広く応用可能と考えられる。光化学系II膜断片を生理的条件下、閃光照射によってS中間状態が、S_0→S_1→S_2→S_3と段階ずつ遷移するのに伴ってMnのKー吸収端のエネルギーが約1eVずつ高エネルギー側へ移動した。さらに分子状酸素が避離するS_3→S_0遷移では逆に約3eV低エネルギー側へ移動した。Kー吸収端エネルギーの4周期振動は閃光照射により発生する酸素バルスの4周期振動に対応しており、水分解過程ではMnクラスターが全体としてS_0よりS_3状態まで3電子酸化を受け、酸素分子の避離に共い水分子を酸化し、Mnクラスター自身は再還元されると推定された。本結果により、Mn原子の酸化状態/電子状態の違いが各中間状態に対応しているという従来の作業仮設が直接証明された。
バーチャルリアリティ機能を有する旋盤操作技能教育・訓練用シミュレータの開発

本研究はバーチャルリアリティ技術を活用する旋盤操作技能教育・訓練用シミュレータの開発を目的としている。まず,実機の高速旋盤をモデルとして,操作者に実機旋盤の操作と同等な視覚的,聴覚的,力覚的及び触覚的な操作感覚を総合的にリアルタイムで提示できるシミュレータを開発した。開発したシミュレータを工業高校の教員,中学校技術科教員及び教員養成大学技術コースの学生に提供し,使用した感想や意見を寄せた。次に,これらの意見を考慮に取り入れ,教育現場の実用に向けて,シミュレータの性能改善と新たな機能開発を行った。本研究で開発したシミュレータの主な機能と特徴は次の通りである。1.縦送り,横送りおよび心押し送り系が揃い,外丸削り,端面削り,突っ切り,穴あけなどの模擬切削を行うことができる。また,「部品加工」モードでは,複合切削作業によって,予め定められた部品の模擬製作ができる。2.模擬切削を行う際に,実機旋盤と同様な作業効果音と,切り込みや送り速度に対応するハンドル操作の力覚を提示する同時に,操作者のハンドル操作に合わせて,ディスプレー上に主軸と工作物の回転運動及び工具の送り運動を動画的に表現する。3.効果的な安全教育及び操作技能の指導を与えるために,チャックハンドル抜きやバイト刃先の高さ調整など,初心者の旋盤操作における重要な操作マナーのチェック機能,及びバイトと主軸チャックの衝突やバイト損傷などの危険操作に対する警告機能が組み込まれている。平成14年度の主な研究内容は次の通りである。1.力覚、視覚、聴覚提示の手法を再度検討し、研究論文、資料だけではなく、「産業用バーチャルリアリティ展」、「設計・製造ソリューション展」などで報告された現場の応用例も調べ、本研究の方針を改めて建てた。すなわち、本研究は、安全教育に着目し、普通の旋盤技能訓練において体験できない、危険な操作行為によって生じた衝突、工具、機械の損傷などの力覚、視覚、聴覚を提示するシミュレータを開発することとした。3.旋盤シミュレータの第3軸すなわち押し台のハートウェアを設計し、ソフトウェアの作成を試した。本研究は、安全教育に着目し、普通の旋盤技能訓練において体験できない、危険な操作行為によって生じた衝突、工具、機械の損傷などの力覚、視覚、聴覚を提示するシミュレータを開発することを目的としている。平成15年度の主な研究内容は次の通りである。1.力覚の提示については、実機旋盤を使用して切削作業を行うことを想定して、ハンドル軸に直結するDDモータから操作者に切削抵抗によるハンドル操作の力覚を提示することにした。まず実機旋盤の送り系に基づいて力学モデルをたてる。次に送り系の運動方程式をDDモータの運動方程式に代入し、モータの制御則を求め、モータのトルクを制御する。モータ制御のソフトを作成した。2.視覚の提示について、Visual BasicのDirect3Dによって主軸の回転やバイトの送りの様子をリアルタイムで表現するソフトを作成した。CRT画面上にバイトの描画位置はそれぞれの時刻において、DDモータの内蔵エンコーダの角度出力値を用いハンドルの回転位置に合わせることによって定められる。また、描画されたバイトの動きに対応して、工作物の図形を動画的に表現し、切削された部分の色を変える。3.聴覚の提示について、次のように作業の効果音を作成した。まずデジタルビデオカメラで実際旋盤主軸の回転音、切削音などの効果音を録音する。録音した音をEZEASY DVノンリニア編集システムによりコンピュータに取り込み、編集ソフト(ULEAD Video Studio7)によって音声ファイルを作成した。その音声ファイルをシミュレータの制御ソフトに取り込み、操作条件に合わせて、作業効果音を発生する。平成16年度では,教育現場の実用に向けて,開発している旋盤シミュレータの性能改善と機能拡充を行った。主な研究内容は次の通りである。1.画像処理の高速化及び音声効果の改善を実現するため,パソコンのメモリを増設し,大容量のスピーカーシステムを入れ替えた。

2.模擬切削においては,従来の外丸削りに加え,突っ切り,テーパ削り,端面削り,穴あけ及び複合切削による部品加工などの新しい機能を拡充した。3.初心者の旋盤操作にチャックハンドル抜きやバイト刃先の高さ調整など,初心者の旋盤操作における重要な操作マナー養成機能,及びバイトと主軸チャックの衝突やバイト損傷などの危険操作に対する警告機能を増設した。4.効果的な安全教育及び操作技能の指導を与えるために,作業手順や切削中の注意事項などのチェック機能及び即場で調べられる「ヘルプ」機能を新設した。5.3年間の研究成果をまとめ,日本バーチャルリアリティ学会,日本教育工学会,日本産業技術教育学会,日本機械学会などで5件発表し,日本産業技術教育学会誌へ投稿した。
めまい診療における診療録データの病歴情報を用いた確率的因果関係の可視化と有用性

本研究では,既存の診療録データが病歴情報と診断との関係性を解明する上で有用であるのか否かについて調査するとともに,めまい疾患と病歴情報との確率的因果関係をベイジアンネットワークによる予測モデル構築を介して可視化を試みた。先行研究(Noda K, et al. Int J Gen Med 2011;4:809-14.)の対象145例の診療録テキストから手作業で情報抽出した病歴情報(抽出データ)と,網羅的問診票によって得られた病歴情報(問診票データ)とを比較したところ,前者は後者に比して欠損値が有意に多く,診療録テキストだけでは病歴情報に基づく推論エンジン開発のための有効なデータを供給できない可能性が高いことが分かった。一方,患者自身による網羅的問診票への回答情報は,医師による診療録記載の内容との一致性も比較的高いことから,病歴情報に基づく診断推論エンジン開発の目的に適うデータを供給できる可能性があることが分かった。抽出データならびに問診票データのそれぞれを用いてベイジアンネットワークの構築を行ったところ,前者では欠損値が多く,有用なネットワークを構築することができなかったが,後者では先行研究と同様の予測因子のほか,異なる確率的因果関係を抽出できる可能性が示された。次いで,172例のめまい患者の診療録データを新たに対象に追加し,めまいの鑑別に有効な問診項目をルールベースで診療録データから自動的に抽出する仕組みを作成した。それによって抽出されたデータ(自動抽出データ)を用いてベイジアンネットワークの構築を行ったが,臨床的に判断して有用なモデルの構築はできなかった。より膨大な症例の診療録テキストデータを投入することによりどのようなモデルが構築できるかについては今後の課題とした。病歴情報から疾患を推測する「診断支援システム」は未だ実用的なものが成立していない。その解決策として活用が期待されている医療ビッグデータであるが,既存のデータではうまく活用できない懸念がある。病歴情報を多く含む診療録データは相応の事前処理が必要であるというだけでなく,そもそも既存の診療録データには当初の目的を果たすに十分な病歴情報が含まれていない可能性があるからである。本研究では,過去のめまい患者の診療録データから,確率的潜在意味解析法(PLSA)等の手法を用いて病歴情報と診断との確率的因果関係の可視化と疾患予測モデルの構築を試み,従来の網羅的病歴収集による予測モデル構築の取り組みとの比較によって,その研究手法の特性と有用性を明らかにすることを目的とした。平成29年度は,申請者が過去に取り組んだ「BPPV病歴研究」1)において網羅的に収集した病歴情報を対象として、ベイジアンネットワークの構築を試みた。因果関係をあらかじめ設定するなどモデル構築に際して細かな調整を引き続き行う必要があり、平成30年度の継続課題とした。一方、診療録データの病歴情報を対象としてベイジアンネットワークの構築を試みる取り組みについては、対象患者の診療録データからテキストマイニングソフトによって機械的な用語抽出を試みたが、有益な結果は得られなかった。そこで、診療録に記載されている内容から人力で意味を拾い上げ、そのデータを対象としてベイジアンネットワークモデルの構築を行うこととした。その作業には時間を要するため、引き続き平成30年度の実施課題とした。診療録データを収集してテキストマイニングソフトによる機械的な用語抽出や係り受け解析を試みているが、ベイジアンネットワークモデルの構築に有益なデータの整形結果が得られていない。診療録データからの情報抽出に付随する問題点の考察も本研究の目的であるため、引き続き、同様の取り組みを継続する。加えて、診療録データの機械的な処理が高次元で達成できた状況を模擬的に作り出すため、人力による診療録データからの病歴情報抽出を行うこととした。この処理には時間を要するため、当初計画よりも研究の進捗が遅れる結果となっている。

病歴情報と疾患との確率的因果関係を算出するうえで、有益な情報が診療録データにそもそも含まれているのか否かを明らかにすることも本研究の目的である。そのため、診療録データの機械的な処理が高次元で達成できた状況を模擬的に作り出すことは有用と考えられる。本研究の第一段階として対象予定としていた診療録データ量は比較的少ないため、人力で診療録データから情報を拾い出す作業が最善と考え、その実行を進めることとした。研究の遅れにより学会発表や論文投稿にまで至らず、論文の英文翻訳や校閲費、投稿料等に充当する予定としていた費用を平成30年度に繰り越すこととした。テキストマイニングソフト、ベイジアンネットワーク構築ソフトの保守費用延長とアドオンプログラムの購入費用、情報収集を目的とした医療情報や人工知能等の関連学会への参加費・旅費に充当する。
「心の理論」高次テスト(日本版)は高機能広汎性発達障害の補助診断法として有効か?

高機能広汎性発達障害の客観的な補助診断法を開発するために「心の理論」高次テスト(日本版)を新たに開発した.健常な小学生472名を対象にコンピューター・ソフト版の理解可能時期を検討結果,罪のない嘘が小2,冗談・説得・皮肉は小4であった.ワークブック版においてHFPDD成人群8名と健常成人群55名の通過率の違いを検討結果, 10課題中5課題に識別有効性を認めた.HFPDD群のWISC-III知能検査結果と本テストとの関連性を検討結果,言外の意味理解能力は知能とは関連しないことが示唆された.以上の結果より,本テストのHFPDDの客観的な補助診断法としての有効性が示唆された.高機能広汎性発達障害の客観的な補助診断法を開発するために「心の理論」高次テスト(日本版)を新たに開発した.健常な小学生472名を対象にコンピューター・ソフト版の理解可能時期を検討結果,罪のない嘘が小2,冗談・説得・皮肉は小4であった.ワークブック版においてHFPDD成人群8名と健常成人群55名の通過率の違いを検討結果, 10課題中5課題に識別有効性を認めた.HFPDD群のWISC-III知能検査結果と本テストとの関連性を検討結果,言外の意味理解能力は知能とは関連しないことが示唆された.以上の結果より,本テストのHFPDDの客観的な補助診断法としての有効性が示唆された.高機能広汎性発達障害の客観的な補助診断法を開発するために「心の理論」高次テスト(日本版)コンピューター・ソフト版を試作した.本ソフトは、冗談、皮肉、説得等の言外の意味を理解できるかどうか調べるための10課題(10点満点)からなり、音声出力を加えた紙芝居形式の画像と設問に、自動採点、レポート、自動記録保存機能を搭載した.I.「心の理論」高次テスト(日本版)を用いた教育評価の試み学生285名(23.6歳±5.4歳)を対象に、本ソフト版を用いて教育評価を試み検査としての妥当性を検討した.その結果、1.得点分布:中央値10点,下位5パーセンタイル値7点であった.2.下位5パーセンタイル値未満を示した10名(3.5%)には、学習困難7名、対人関係の困難6名、不適応(退学等)3名が含まれ、スクリーニングされた事例を検討結果、高次の「心の理論」の問題もその背景にある可能性が示唆された.3.検査所要時間,課題別通過率も併せて検討結果、本ソフトの教育評価としての妥当性が示唆された.II.小学生の通過率における年齢と性差による違い小学校1校の全学年通常学級在籍全児童472名を対象に,通過率における年齢と性差による違いを検討した.その結果、1.各課題の通過率:学年に伴い通過率は上昇し、10課題の理解可能時期(50%通過時期を操作定義)は、嘘が小1、罪のない嘘が小2、冗談・説得・皮肉は小4等、ワークブック版と同様の結果が得られた.2.性差による違い:罪のない嘘、冗談、皮肉の理解可能時期は女児の方が男児よりも1年速かった.3.検査所要時間は平均6分程度であり,本ソフトの児童に対する臨床面での有用性が示唆された.これまで研究者(2003)は,高機能広汎性発達障害(HFPDD)の客観的な補助診断法を開発するために,Happe(1994)を参考にして,日本文化に適合させた「心の理論」高次テスト(コンピューター・ソフト版とワークブック版)を新たに開発した.今年度は,ワークブック版における成人のHFPDD群と対照群(健常成人)との比較を行い,客観的な補助診断法としての有効性を検討した.【目的】1)ワークブック版におけるHFPDD成人群と健常成人群の通過率の違いを検討する.2)HFPDD成人群における「言外の意味」理解能力(高次の「心の理論」)と知能(WISC-III)との関連性について検討する.【対象】HFPDD成人8名(25.7歳±4.56歳),健常成人55名(24.5歳±6.21歳)であった.【結果】1)カイ2乗検定を用いて2群の通過率の違いを検討結果,10課題のうち,見かけと現実,隠喩,罪のない嘘,説得,皮肉の5課題において,HFPDD群の方が健常成人群よりも統計的有意に通過率が低かった.2)HFPDD群のWISC-III知能検査結果とワークブック版10課題の関連性について,統計解析ソフトSPSS 17.0を用いて順位相関行列で検討結果,総得点(10点満点)は,全IQ,言語性IQ,動作性IQ,言語理解,知覚統合,注意記憶,及び処理速度のいずれとも関連がなかった.ワークブック版下位課題についても,10課題のうち9課題が知能指数とは関連がなかった.【考察】1)成人においては10課題のうち見かけと現実,隠喩,罪のない嘘,説得,皮肉の課題がHFPDDと健常者との識別に有効であることが示唆された.2)言外の意味理解能力は知能とは関連しないことが示唆された.3)ワークブック版のHFPDDの客観的な補助診断法としての有効性が示唆された.背景】

研究者(2003)は,高機能広汎性発達障害(HFPDD)の客観的な補助診断法を開発するために,Happe(1994)を参考にして,日本文化に適合させた「心の理論」高次テスト(コンピューター・ソフト版とワークブック版)を新たに開発した.これまで「言外の意味」理解能力(高次の「心の理論」)のうち,10課題(嘘・直喩・ふり・反対の感情・見かけと現実・隠喩・罪のない嘘・冗談・説得・皮肉)の学齢期から思春期にかけての発達と性差を明らかにした.【目的】今年度はワークブック版を用いて,1)「心の理論」高次テスト(日本版)が成人のHFPDDと注意欠陥多動性障害(ADHD)の差異について検討した.2)健常な高齢者を対象に「言外の意味」理解能力の成熟について検討した.【対象と方法】HFPDD成人10名,ADHD成人4名,健常成人268名(高齢者30名,健常青年238名)であった.通過率の群間の違いについては,統計解析ソフトIBM SPSS 19.0vによりカイ2乗検定で検討した.自由記述回答については,IBM SPSS Text Analytics for Surveys等を用いて質的分析を行った.【結果】1)ADHD群の通過率は10課題中8課題で100%であった.ADHD群とHFPDD群の通過率の差異については,見かけと現実・罪のない嘘・皮肉の課題において,ADHD群の方が統計的有意に高かった.2)健常な青年群で通過率91.7%であった「罪のない嘘」では高齢者群では100%であり回答種類も豊富であった.【考察】1)「心の理論」高次テスト(日本版)ワークブック版は成人のHFPDDとADHDの鑑別に寄与できる可能性が示唆された.今後も資料蓄積し検討を継続する必要がある.2)10課題のうち「罪のない嘘」課題では,豊かな人生経験がより反映される傾向を認めた.
根圏細菌群集のデザイン化による水生バイオマス増産技術の開発

水圏の植物成長促進細菌であるAquitalea magnusonii H3が宿主に付着するメカニズムを明らかにすべく、遺伝子破壊株を用いた付着関連遺伝子のスクリーニングを行った。まず、ランダムにゲノム中1箇所に変異を導入したH3株を5万株含む破壊株ライブラリを作成した。また、この破壊株ライブラリを用いて、欠損していた遺伝子の種類とコウキクサへの付着効率の変化の関係を調べたところ、破壊株が得られた3661の遺伝子のうち188個について、欠損により有意に付着効率が低くなることが分かった。その多くは運動性、シグナル伝達、細胞外多糖の合成に関わるタンパク質をコードしており、これらの機能が植物への付着過程に重要な役割を果たすことが強く示唆された。逆に、23個の遺伝子は欠損により付着効率がかえって高くなる傾向を示していたことから、H3株のゲノム中には植物体への付着を抑制する働きを持った遺伝子も一定数存在することが示唆された。H3株のゲノム全体をほぼ網羅する遺伝子について付着過程への関与を評価できており、水圏における植物ー微生物共生系の成立機構について大きな手掛かりを得ることができた。計画通り、次年度以降に各遺伝子機能に関する詳細な検討を行える状態になったことから、(2)おおむね順調に進展していると判断した。得られた付着関連遺伝子について、その代謝経路上の関連を解析し、現状のデータから、特に重要と考えられる機能をピックアップする。これらにの機能に関する破壊株を作成し、個別にその特徴づけを行っていくことで、付着メカニズムの詳細を明らかにする。
イヌ実験的インプラント周囲炎におけるビスフォスフォネートの骨吸収抑制作用

ビスフォスフォネートは骨代謝疾患、特に骨粗鬆症など骨密度の低下を引き起こす疾患の治療薬として医科の分野において多く用いられており臨床的に効果があることが認められている。ビーグル成犬10頭の下顎第3前臼歯を抜歯し歯槽骨の治癒後、1次手術として骨窩洞を作製し、チタン・インプラント・フィクスチャーを埋入し静着させたあと上部構造を装着し絹糸結紮により実験的インプラント周囲炎を惹起させた。実験群にはビスフォスフォネートを皮下注射により投与し、対照群には生理食塩水を投与した。実験部位に対し毎週規格レントゲン写真撮影を行った。その結果、実験的インプラント周囲炎惹起後、3週目以降で投与群において対照群よりも骨密度の高い推移が見られた。画像解析結果から絹糸を結紮し実験修了時の計測結果は対照群(2.54mm)と比較し実験群(1.50mm)において歯槽骨吸収の抑制が見られた。また、採血、採尿を行い生化学的分析をった。その結果、血中オステオカルシン量は実験開始2週目以降、投与群に変化が見られなかったのに対し、対照群で低い変動が見られた。尿中デオキシピリジノリン量は実験開始3日目および1週目に投与群と比較して対照群で高い値を示し、有意に歯槽骨吸収の抑制が認められた。以上の結果よりビスフォスフォネートの投与はインプラント周囲炎における歯槽骨吸収の抑制に有効であることが示唆された。ビーグル成犬10頭の下顎第3前臼歯を抜歯し歯槽骨の治癒後、1次手術として骨窩洞を作製しAstra tech社製チタン・インプラント・フィクスチャーを埋入し4カ月間の静着期間を置いた。2次手術としてインプラントフィクスチャーに上部構造を装着し、4週間の歯肉治癒期間をおき、その後、絹糸結紮により実験的インプラント周囲炎を惹起させた。実験群5頭にはビスフォスフォネートを皮下注射により週2回投与し、対照群5頭には生理食塩水を同様に投与した。毎週規格レントゲン写真を撮影と採血、採尿を行い血液は血清を分離。規格レントゲン写真はコンピュータに画像を取り込みインプラント周囲の骨吸収進行状況を計測できるように画像のずれ及び濃度を補正し統一化した。画像解析ソフトを用い、インプラント周囲の骨吸収進行状況を数値化しグループ間で比較を行った。骨代謝マーカーについて尿からはデオキシピリジノリン、血液から得られた血清からはオステオカルシンを、ELISA法を用い測量した。また実験終了時には直接、骨吸収状況を観察するため、歯肉を剥離しインプラント周囲の骨吸収量を測定した。【実験結果】画像解析結果から絹糸を結紮し実験的インプラント周囲炎惹起後、3週目以降で投与群において対照群よりも高い推移が見られた。血中オステオカルシン量は実験開始2週目以降、投与群に変化が見られなかったのに対し、対照群で低い変動が見られた。尿中デオキシピリジノリン量は実験開始3日目および1週目に投与群と比較して対照群で高い値を示した。実験終了時の計測結果は対照群(2.54mm)と比較し実験群(1.50mm)において骨吸収の抑制が見られた。