hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
現存有名クロマツ植栽林の遺伝的保全のための採種戦略の確立

福岡県福岡市に所在する有名松原「生の松原」(九州大学演習林)において、現存する成木集団の遺伝的評価のため、集団内のクロマツの生育範囲を網羅する形で、前年度に引き続き130個体から針葉を採取した(前年度のサンプリング数と合わせて計300個体)。次世代の植栽種苗の遺伝的評価のため、上記成木のうち、様々な個体サイズ級から30母樹を選定し、球果採取を行い種子を得た(前年度と合わせて重複除いて計100母樹家系)。核SSRマーカー7座(既開発済み)に基づき、成木と各母樹由来の種子を対象としてDNA抽出および分析を進めた(シーケンサによる電気泳動は九州大学で実施中)。得られた成木集団と各母樹由来の種子プールの遺伝子型データより、遺伝的多様性の解析・評価に着手した。また、他の遺伝マーカーによる評価も試みるため、既存のクロマツのゲノム情報を利用して、EST-SSRマーカーの開発を進めたとともに、マーカーの試用分析に着手した。種子プールの遺伝的多様性の高い採種母樹について検討する上で、多様性の違いに影響しうると考えられる各母樹周辺の林分構造(本数密度、個体サイズ等)について把握するため、クロマツ林の生育範囲を5×30mのプロットに区分し、各プロットの全クロマツ個体(胸高直径5cm以上)を対象として毎木調査に着手した(九州大学と連携)。これまでに調査したプロットについて解析した結果、集団内は個体密度や個体サイズ(齢級)の異なるエリアがモザイク状に配置されており、林分構造は採種母樹間で大きく異なっていることが考えられた(Mukasyafら2019)。当初の計画に沿って現地調査、サンプリングおよび分析・解析を進め、2年度目の目標を概ね達成できた。また上述の成木集団において、集団内の林分構造等の解析結果をとりまとめ、国内学会において成果発表することができた(九州大学で主担当:Mukasyafら2019)。成木と各母樹由来の種子のDNA分析を進め、得られた遺伝子型データより、採種母樹間での種子プールの遺伝的多様性の違いや、母樹のサイズや生育環境(林分構造)等の要因が与える影響について解析・評価を進める。プログラミング等により、採種母樹数の増加や母樹の選定基準等に伴う種子プールの遺伝的多様性の推移について解析し、種子プールにより成木の遺伝的多様性が担保されるような最低限の採種母樹数等について評価する。また、他DNAマーカー(EST-SSRマーカー他)の開発を進め、得られたマーカーの試用・スクリーニングを経て多様性評価を行う。本課題では、現存クロマツ林内での成木の遺伝的変異が次世代に担保されるために必要な種子プールの得かた(採種戦略)について検討する。平成29年度は、福岡県福岡市に所在する有名松原「生の松原」(九州大学演習林)を調査地として選定した。現存する成木集団の遺伝的評価のため、集団内のクロマツの生育範囲を網羅する形で、170個体から針葉を採取した(次年度に追加サンプリングを行う予定)。次世代の植栽種苗の遺伝的評価のため、上記成木のうち96母樹から球果を採取し種子を得た。核マイクロサテライト(SSR)マーカー8座(既開発済み)に基づき、成木と各母樹由来の種子についてDNA抽出および分析に着手した。また、他の遺伝マーカーによる評価も試みるため、既存のクロマツのゲノム情報を利用して、EST-SSRマーカーおよび一塩基多型(SNP)マーカーの開発に着手した。また本課題の実施に先立ち、国内現存クロマツ資源の多様性把握のため、全国各地の有名松原を対象にDNA分析を行い、遺伝的変異の現況を調査した。その結果、一部集団では近隣地域と全く異なる変異が見られ、植栽林樹種特有の広域地域間での種苗流通の事実が認められたとともに、全体的には西南日本東北日本にかけて連続的な地理的遺伝構造が観察され、各地域集団が少しずつ異なる独自の遺伝的変異を保有することが明らかになった(Iwaizumi et al. 2018)。種内全体の遺伝子保全のためには、個々の地域集団レベルでの保全に取り組む必要があることが示唆され、本研究ではその具体的手法の検討に相応する課題であることを再確認することができた。当初の計画に沿って現地調査、サンプリングおよび分析に着手し、初年度の目標を概ね達成できた。また上述の国内現存クロマツ有名松原の核SSRマーカーに基づく遺伝的変異の知見を英文としてまとめ、国際誌Forest Ecology and Management誌に投稿し、掲載させることができた(Iwaizumi et al. 2018)。国際誌への掲載により、本課題の基盤となる研究成果を広く世界の関連研究者に発信することができた。

また、他の遺伝マーカーによる評価も試みるため、既存のクロマツのゲノム情報を利用して、EST-SSRマーカーの開発を進めたとともに、マーカーの試用分析に着手した。種子プールの遺伝的多様性の高い採種母樹について検討する上で、多様性の違いに影響しうると考えられる各母樹周辺の林分構造(本数密度、個体サイズ等)について把握するため、クロマツ林の生育範囲を5×30mのプロットに区分し、各プロットの全クロマツ個体(胸高直径5cm以上)を対象として毎木調査に着手した(九州大学と連携)。これまでに調査したプロットについて解析した結果、集団内は個体密度や個体サイズ(齢級)の異なるエリアがモザイク状に配置されており、林分構造は採種母樹間で大きく異なっていることが考えられた(Mukasyafら2019)。当初の計画に沿って現地調査、サンプリングおよび分析・解析を進め、2年度目の目標を概ね達成できた。また上述の成木集団において、集団内の林分構造等の解析結果をとりまとめ、国内学会において成果発表することができた(九州大学で主担当:Mukasyafら2019)。次年度以降も引き続き、サンプリングした成木と各母樹由来の種子のDNA分析を進める。得られた遺伝子型データより、種子の遺伝的多様性に母樹のサイズや生育環境等の要因が与える影響について解析・評価に着手する。プログラミング等により、採種母樹数の増加や母樹の選定基準等に伴う次世代(種子プール)の遺伝的多様性の推移について解析し、成木の遺伝的変異に到達するような最低限の採種母樹数について評価する。また、EST-SSRマーカーおよびSNPマーカーの開発を進め、得られたマーカーの試用・スクリーニングおよび実際の多様性評価に着手する。成木と各母樹由来の種子のDNA分析を進め、得られた遺伝子型データより、採種母樹間での種子プールの遺伝的多様性の違いや、母樹のサイズや生育環境(林分構造)等の要因が与える影響について解析・評価を進める。プログラミング等により、採種母樹数の増加や母樹の選定基準等に伴う種子プールの遺伝的多様性の推移について解析し、種子プールにより成木の遺伝的多様性が担保されるような最低限の採種母樹数等について評価する。また、他DNAマーカー(EST-SSRマーカー他)の開発を進め、得られたマーカーの試用・スクリーニングを経て多様性評価を行う。現地調査・サンプリングを当初2回計画していたが、1回で所定の調査を終えられたため、旅費・謝金等について執行額を節減できた。次年度は節減できた助成金を利用して、遺伝マーカー開発のためのDNA分析試薬費等へ資金の投入を増加させたい。平成30年度は分担者機関(九州大学)の大学移転等によって高額な実験試薬の使用量が予定より少なくなったことから、若干の余剰が発生した。平成29年度の予算節減により発生した余剰額も含め、次年度への余剰として発生した。次年度は節減できた助成金を利用して、新たな遺伝マーカーを用いたDNA分析試薬費や、データ解析、成果公表等へ資金の投入を増加させたい。
ヒトセントロソーム蛋白質Molのチェクポイント伝達経路における役割の解明

セントロメア、スピンドル微小管、セントロソームの三者は、協調的相互作用を繰り返し、M期染色体を子孫細胞に伝達する。細胞はスピンドルチェックポイント機構とパッセンジャー蛋白質群により、これら相互作用を監視あるいは制御しており、それらの破綻はしばしば細胞の癌化を誘導する。本研究は、ヒトセントロメア蛋白質CENP-I、CENP-Hと、新規ヒトセントロソーム蛋白質Molの機能解析を、スピンドルチェックポイント機構およびパッセンジャー蛋白質との相互作用を探ることにより推進することを目的としている。CENP-HとMolは、我々が同定しこれまでに解析の蓄積がある分裂酵母Mix1/Sim4のそれぞれセントロメアおよびセントロソーム局在ヒトホモログである。Mix1の結合パートナーMis6のヒトホモログCENP-Iは、Mad2チェックポイント蛋白質の適切な局在制御に必須であった。今回、Molの機能解析をMolの細胞内局在確認とRNAiによるノックダウン解析により推進した。RT-PCR法により、HeLa細胞でMolが発現していることを確認した。GFP-Histone H2B発現およびTubulin-YFP発現HeLa細胞株に対し、RNAiによるMolノックダウンをおこない、ライブ観察を行った。ほとんどの細胞が分裂期もしくは細胞質分裂直後にアポトーシス様の細胞死を迎えた。スピンドルチェックポイントによる細胞遅延が見られそのまま細胞死に至るものが3割程度、染色体分配自体は比較的正常に進行するが、細胞質分裂後に娘細胞が完全には分離せず死滅するものが7割程度みられた。多くの細胞で微小管構造の異常が観察され、分裂期に多極を形成するものやスピンドル微小管のセントロソーム近傍でのバンドリングが崩れているものなどがみられた。
太陽光エネルギー変換機能を有する新規黒種金属多核錯体の合成

本課題では、EDTA/Ru(bpy)_3^<2+>/メチルビオローゲンにおけるアミド架橋白金(II)二核錯体の水素生成触媒機能に着眼し、その触媒反応系内の各種機能を一分子中に集約した「光分子デバイス」を実現することに熱中してきた。これまでは、「光増感触媒」と「水素発生用白金錯体触媒」となりうる錯体分子として比較的幅広い選択肢のなかでモデリングと実際の合成を行ってみたが、どうも実際に活性を有するものが得られなかった。そこで今回は、モデルとなった反応系の具体的要素をそのままそこなわないで、単に連結することを試みた。まず初めに、Ru(bpy)_3^<2+>に-COOH,-CONH_2基を導入することを試みたが、配位子である4-methyl-4'-carboxy-2,2'-bipyridineの合成が予想外に困難であり、目的物を得ることができなかった。次に、5-amino-1,10-phenanthrolineの合成を文献の方法により行い、それをアセチル化し、5-acetamido-1,10-phenanthrolineを合成し、さらにRu(bpy)_2(5-acetamido-1,10-phenanthroline)^<2+>を得ることができた。しかし、この錯体のアミド基の反応性は以外に低く、最終段階である白金多核錯体への導入の合成ステップで失敗に終わった。他方、本課題では、メチルビオローゲンとアミドを連結し、白金(II)二核錯体へ電子受容体を導入し、触媒活性がどう変化するかを検討した。これに関しては、数種の新規白金(II)二核錯体の合成・同定に成功し、電子伝達剤と白金錯体触媒を連結すると見かけの水素生成量に明らかな向上が見られることが分かった。今後は、これらの分子に光増感触媒であるRu(II)錯体を連結させ活性の変動について検討し、最終目的であるデバイスの実現に向けて研究を続行する予定である。
確率的層状フィードフォーワードネットワークの統計力学的研究

平成6年度の成果各ユニット(ニューロン)が確率的に離散値をとる層状フィードフォーワードネットワークの学習過程を相対エントロピー(カルバック測定)の最小原理を用いて定式化した.得られた学習則は一種のポジティブ・リンイフォースメントによるもので,目的とした出力パターンが得られたとき,中間層を含めてニューロンの状態が再生現するようにシナプス結合が強化される.また,学習則はヘップ(Hebb)項と反ヘップ項からなり,相互対称結合型ネットワークにおけるボルツマンマシン学習則と大変類似している.さらに確率的層状フィードフォーワードネットワークに分子場近似を用いると,アナログユニットによる決定論的層状フィードフォーワードネットワークが得られ,バックプロパゲーションと同等な学習則が得られた.このように,平成6年度の研究目的であった相互対称結合型ネットワークにおけるボルツマンマシンの学習則と層状フィードフォーワードネットワークにおけるバックプロパゲーション学習則をつなぐモデルが得られた.相互対称結合型ネットワークと確率的層状フィードフォーワードネットワークはニューロンの興奮の伝播において明らかに異なったネットワークであるが,与えられた入力・出力のセットをなるべく矛盾なく相互作用(シナプス結合)に埋め込む点で共通する事が理解できる.両者の類似性をさらに数値計算によって定量的に調べた.具体的には,ANDとXORの学習過程における学習曲線,シナプス結合の変化等を調べ,同一問題に対して学習が充分に進んだ後の両者のシナプス結合の相関が0.960.97と非常に高いことを見つけた.さらに中間層のユニット数を増やす事により両ネットワークともに,より複雑なパターンの学習が可能となることを確認した.これらの結果は論文としてまとめJ.Rhys.Soc.Japan等に掲載予定である。相互対称型結合ネットワーク(ボルツマンマシン)と確率的層状フィードフォーワードネットワークは両者ともに損失回復,汎化,最適化構造の自動構築等の能力を持っているように見える.これらは,実際の脳においても重要な能力であるが,ニューロコンピュータの設計においても必要不可欠な能力と思われる.これらの能力を主にモンテカルロシミュレーションによる数値計算によって現在詳しく調べている.平成6年度の成果各ユニット(ニューロン)が確率的に離散値をとる層状フィードフォーワードネットワークの学習過程を相対エントロピー(カルバック測定)の最小原理を用いて定式化した.得られた学習則は一種のポジティブ・リンイフォースメントによるもので,目的とした出力パターンが得られたとき,中間層を含めてニューロンの状態が再生現するようにシナプス結合が強化される.また,学習則はヘップ(Hebb)項と反ヘップ項からなり,相互対称結合型ネットワークにおけるボルツマンマシン学習則と大変類似している.さらに確率的層状フィードフォーワードネットワークに分子場近似を用いると,アナログユニットによる決定論的層状フィードフォーワードネットワークが得られ,バックプロパゲーションと同等な学習則が得られた.このように,平成6年度の研究目的であった相互対称結合型ネットワークにおけるボルツマンマシンの学習則と層状フィードフォーワードネットワークにおけるバックプロパゲーション学習則をつなぐモデルが得られた.相互対称結合型ネットワークと確率的層状フィードフォーワードネットワークはニューロンの興奮の伝播において明らかに異なったネットワークであるが,与えられた入力・出力のセットをなるべく矛盾なく相互作用(シナプス結合)に埋め込む点で共通する事が理解できる.両者の類似性をさらに数値計算によって定量的に調べた.具体的には,ANDとXORの学習過程における学習曲線,シナプス結合の変化等を調べ,同一問題に対して学習が充分に進んだ後の両者のシナプス結合の相関が0.960.97と非常に高いことを見つけた.さらに中間層のユニット数を増やす事により両ネットワークともに,より複雑なパターンの学習が可能となることを確認した.これらの結果は論文としてまとめJ.Rhys.Soc.Japan等に掲載予定である。相互対称型結合ネットワーク(ボルツマンマシン)と確率的層状フィードフォーワードネットワークは両者ともに損失回復,汎化,最適化構造の自動構築等の能力を持っているように見える.これらは,実際の脳においても重要な能力であるが,ニューロコンピュータの設計においても必要不可欠な能力と思われる.これらの能力を主にモンテカルロシミュレーションによる数値計算によって現在詳しく調べている.
人工衛星位置決定装置による標高の高精度決定に関する研究

1).GPS受信器(SONY GTTー3000)より得られるGPS衛星デ-タを観測するディジタルカセットデッキ(TEAC MT2GP)を使用した集録システムを開発作成した。そしてこれらのデ-タをミニコンピュ-タ(HAITACー600)に収録し、解析するためのソフトプログラムを開発・整備し、NWL10DやWGS72楕円体上での測地経緯度座標系でも表示できる応用プログラムを作成した。2).人工衛星測地法研究のために設置した極地研究所A点と国土地理院人工衛星観測点No.5での受信実験をくり返し実施し、1)のシステムを使って解析した。基線長の再現性は対流圏補正を入れても5cm(1ppm)程度であり、デ-タスパンが30分以上である限り、改善の可能性がなく、これ以上を目指すには電離層補正の可能な2波受信器が必要である。WG72系楕円体上で既に得ているNNSSトランスロケ-ションの基線長との差は約4mを生じているが、これは原点変位量の不確かさと同程度である。3).GPS干渉測位で得られる2地点間の高度差は、厳密には正規高(海抜高度)の差ではない。しかし、0.1m程度のジオイド高や標高決定精度を目標とするならば、本研究で開発、作成したシステムは1530分の同時受信で達成できる目途が得られた。4).本研究の目的は目標物の少ない南極で、測地衛星を使い、いかにして高い精度で位置決定をするかを考えることである。このためには現地で観測を実施する研究者の技術の向上が不可欠であるが、できるだけ個人差の少ない測定を実施する為の手法をまとめた。1.GPS受信器(SONY GTT-3000)より得られるGPS衛星データをミニコンピューター(HAITAC E-600)を用いて集録するソフトプログラムを作成し連続集録テストを実施した。システムの主な概要は以下の通りである。(1)計測位相はL1(1.52GHz)周波数一波である。(2)GPSシステム時計の毎10正秒に同期した4チャンネル(4衛星)データを1EEE-488インターフェイスによりE-600へ転送する。(3)磁気テープ駆動装置2台を切り換えて使用することにより約36時間の無人でひた集録が可能になった。2.同型のGPS受信器とディジタルカセットデッキ(TEAC MT2GP)を使用した集録装置も作成した。位相データ集録を1.のシステムと同期させることができる。3.1.及び2.の準備のもとに1988年12月14日極地研究所A点及び国土地理院内人工衛星観測点No.5との間でGPS同時受信(干渉即位)実験を行った。4.SV8、SV12のstatusがunhealthyなため4衛星同時受信は不可能であったが、受信衛星の組み合わせを変えて3衛星同時受信データカセットを2ペア得ることができた。5.予察的な解析結果によると基線長の再現性は5cm(1ppm)程度であり一波受信器による結果としは妥当な範囲と思われる。6.上記受信点間ではNNSS二波受信器によるトランスロケーション実験(1984年5月19-26日)が既に行われている。又、東京測地系におけるB,L,H値が既に求められている基準点でもある。7.1989年度は従来の測地測量、衛星ドップラー測量、GPS干渉測位法3者による基線長比較を行う。準拠座標系変換についての考察も行う。そして基線長の収束誤差が標高の収束誤差にどのように反映するか調べる。1.GPS受信器(SONY GTTー3000)より得られるGPS衛星位相デ-タを解析するためのソフトプログラムを開発・整備した。

基線長解析結果はWGS84系での直交座標系表示で示されるのが普通であるが、NWL10DやWGS72楕円体での測地経緯度座標系でも表示できる応用プログラムを作成した。2.前年度作成したミニコンピュ-タ-(HITAC Eー600)システムと同時受信するための野外実験地では簡単なディジタルカセット収録が出来ることが望ましい。前年度は10秒エポックの収録のみを考慮したが、ROMベ-スのプログラムでオプションを設け、カセット巻戻し時間(^-1分)での位相デ-タ欠落が生じないためのソフトの改良とメモリ-増設を行った。エポックとしては20秒、60秒を追加し、衛星配備の充実に伴い必要となる^-6時間連続収録等に対処できるようにした。3.前年同様、極地研究所A点と国土地理院、人工衛星観測点NO.5での受信実験と解析を行った。基線長の再現性は対流圏補正をいれて前年同様^-1ppmであり、これはデ-タスパンが30分以上である限りめざましい改善が得られず、それ以上をめざすにはやはり電離層補正が出来る2波受信器が必要である。WGS72系でのNNSSトランスロケ-ションとの基線長差は約4m生じ、原点変位量の不確かさと同程度である。4.GPS干渉測位で得られる高度差は厳密には正規高の差ではない。しかし0.1mのジオイド高、標高決定精度を目標とするならば、開発したシステムは15^-30分の同時受信で達成できる目処が得られた。
産業排熱有効利用のための高性能化学蓄熱材料の開発

工場等からの余剰排熱を蓄熱する技術は,省エネルギーに大きく貢献することができる.当グループでこれまでに検討を進めてきたMgO/H_2O系ケミカルヒートポンプシステムは,蓄熱操作には350°C程度の熱エネルギーを要し,300°C以下の蓄熱には適さない.平成19年度の研究では300°C以下で脱水が可能な新たな蓄熱材として金属塩添加水酸化マグネシウムを調製し,その脱水・水和挙動を検討した.試料(LiCl/Mg(OH)_2)は,水酸化マグネシウムスラリーに所定割合で金属塩溶解し,蒸発乾固法によって調製した.試料と水蒸気との反応性は熱天秤中に水蒸気(57.8kPa,窒素バランス)を流通し,重量変化を測定することによって評価した.LiCl/Mg(OH)_2は,LiCl担持量の増大とともにMg(OH)_2の脱水温度が低下し,目標とする温度域で脱水することを確認した.化学蓄熱への適用を目的として7wt%-LiCl/Mg(OH)_2に対して,脱水反応(300°C,30分排気)→水和反応(110°C)を6回繰り返した結果,それぞれの反応における転化率の低下は観察されず,繰返し耐久性があることを確認した.また,DSC測定によりMg(OH)_2の脱水反応熱はLiCl担持量に依存せずほぼ一定であった.これは,Mg(OH)_2表面に担持されたLiClが,Mg(OH)_2の脱水・水和反応を促進していることを示している.工場等からの余剰排熱を蓄熱する技術は,省エネルギーに大きく貢献することができる.当グループでこれまでに検討を進めてきたMgO/H_2O系ケミカルヒートポンプシステムは,蓄熱操作には350°C程度の熱エネルギーを要し,300°C以下の蓄熱には適さない.平成18年度の研究では300°C以下で脱水が可能な新たな蓄熱材として酸化マグネシウム系複合酸化物(水酸化物)を調製し,その水和・脱水挙動を検討した.試料(Mg_xM_<1-x>(OH)_2;M=Co,Ni)は,前駆体となる硝酸塩を所定割合で溶解した水溶液を用い,共沈法によって調製した.試料と水蒸気との反応性は熱天秤中に水蒸気(57.8kPa,窒素バランス)を流通し,重量変化を測定することによって評価した.3.Mg_xNi_<1-x>(OH)_2は,Ni含有量の増大とともに脱水温度が低下し,目標とする温度域で脱水することを確認した.各種試料に対して,脱水(300°C,60分)→水和(110°C)→脱水(300°C)の繰返し操作を行なった場合,Mg(OH)_2はほとんど脱水せず,またNi(OH)_2は水和反応がほとんど進行しなかった.一方で,Mg_<0.5>Ni_<0.5>(OH)_2は,酸化物:水酸化物比85:15まで脱水が進み,さらに水蒸気(57.8kPa)流通下では酸化物:水酸化物比48:52まで水和反応が進んだ.また,遷移金属イオンとしてNiの代わりにCoを用いた場合も,同様の結果が得られた.これは,Mg(OH)_2のMgイオンを一部Niイオンに置換することによって新たな反応性が発現したことを示している.工場等からの余剰排熱を蓄熱する技術は,省エネルギーに大きく貢献することができる.当グループでこれまでに検討を進めてきたMgO/H_2O系ケミカルヒートポンプシステムは,蓄熱操作には350°C程度の熱エネルギーを要し,300°C以下の蓄熱には適さない.平成19年度の研究では300°C以下で脱水が可能な新たな蓄熱材として金属塩添加水酸化マグネシウムを調製し,その脱水・水和挙動を検討した.試料(LiCl/Mg(OH)_2)は,水酸化マグネシウムスラリーに所定割合で金属塩溶解し,蒸発乾固法によって調製した.試料と水蒸気との反応性は熱天秤中に水蒸気(57.8kPa,窒素バランス)を流通し,重量変化を測定することによって評価した.LiCl/Mg(OH)_2は,LiCl担持量の増大とともにMg(OH)_2の脱水温度が低下し,目標とする温度域で脱水することを確認した.化学蓄熱への適用を目的として7wt%-LiCl/Mg(OH)_2に対して,脱水反応(300°C,30分排気)→水和反応(110°C)を6回繰り返した結果,それぞれの反応における転化率の低下は観察されず,繰返し耐久性があることを確認した.また,DSC測定によりMg(OH)_2の脱水反応熱はLiCl担持量に依存せずほぼ一定であった.これは,Mg(OH)_2表面に担持されたLiClが,Mg(OH)_2の脱水・水和反応を促進していることを示している.
同位体手法を用いた古人骨の食性と帰属年代の解明

これまで縄文時代の社会組織については,人骨の考古学的分析を通した研究によって行われてきた。しかし,人骨の詳細な年代が明らかではなく,同一遺跡の資料は一括した時期として扱われてきた。そこで筆者は,人骨の安定同位体分析によって,生前の食性を高精度に推定し,放射性炭素年代を行うことで帰属年代を推定した。歯のエナメル質の炭素同位体比を分析した結果,エネルギー源としては植物質食料の摂取割合が高かったことが明らかとなった。人骨の放射性炭素年代測定の結果,縄文時代後期から晩期の年代に帰属することが明らかとなった。平成27年度は,吉胡貝塚より出土した古人骨の歯のエナメル質の炭素同位体分析により,当時の幼少期の食性を調べた。その結果,海産資源に依存する割合が,骨コラーゲンの同位体分析による結果よりも,低かったことが明らかとなった。このことは,縄文時代にタンパク質源は海産資源に多く依存していたのに対して,エネルギー源は炭水化物を多く含む植物質食料に多く依存していたことを示唆する。この内容をまとめて論文を執筆し,American Journal of Physical Anthroplogyに投稿し受理された。吉胡貝塚より出土した縄文時代人骨の海産物依存度の推定を行った。これは,当初アミノ酸窒素同位体分析により行うことを計画していたが,測定機器とその出力結果に問題が生じたことから,別の手法を検討した。そこで,骨コラーゲンと歯のエナメル質の炭素・窒素同位体比から,ベイズ推定による統計解析を行うことで,海産物依存度を推定することにした。食物の同位体比や統計パラメータの検討の結果,統計解析によって縄文人骨の海産物依存度を推定することが可能となった。縄文人骨について放射性炭素年代測定を行った。骨コラーゲンからグラファイトを作成し,加速器質量分析装置を用いて,年代を測定した。その結果,縄文時代後期後半から晩期に帰属するという良好な結果が得られた。古人骨の場合,海洋リザーバー効果により,実際よりも古い年代を示すが,上述の海産物依存度の結果を考慮することで,較正した確からしい年代推定を行うことができた。また,本年度の研究成果は,日本人類学会,日本考古学協会,総合地球環境学研究所同位体環境学シンポジウムなどで発表し,他の研究者と有意義な考察を行った。論文を国際誌であるAmerican Jouranl of Physical Anthropologyに投稿し受理されたこと,放射性炭素年代測定を行ったことなどは進捗した点である。アミノ酸窒素同位体比測定による海産物依存度の推定の実施が難しい状況であったが,ベイズ推定による海産物依存度の推定手法を確立したことにより挽回した。今後,放射性炭素年代測定をする個体数を増やすことが必要である。(1)吉胡貝塚より出土した古人骨の歯のエナメル質の炭素同位体分析により,当時の幼少期の食性を調べた。この内容をまとめて論文を執筆し,American Journal of Physical Anthroplogyに掲載された。そして吉胡貝塚より出土した縄文時代人骨の海産物依存度の推定を行った。食物の同位体比や統計パラメータの検討の結果,統計解析をすることで縄文人骨の海産物依存度を推定することが可能となった。(2)吉胡・稲荷山人骨について放射性炭素年代測定を行った。この稲荷山人骨の測定した結果については現在論文を投稿中である。また吉胡人骨については,個体数を増やした後で,すみやかに成果を公表する予定である。今後,さらに個体数を増やして,40体ほど古人骨の放射性炭素年代測定を行う。その結果を日本人類学会にて発表するとともに,すみやかに論文にして公表する。自然人類学平成27年度はふじのくに地球環境史ミュージアムの開館の年であったため,科研費に対する予定通りのエフォートをさくことができなかった。このため,次年度に科研費を使用したほうが,より良い成果が出ると判断した。

次年度使用額については,放射性炭素年代測定を行うことで予算の執行を行う。また,平成28年度分についても,その予算の大部分を放射性炭素年代測定の費用として使い,残りは学会発表のための旅費や,論文出版のための英文校正のための費用として使う予定である。
金属クラスターが誘起する気相化学反応および溶液反応への展開

金属クラスターが誘起する気相化学反応および溶液反応への展開」のテーマについて、金属クラスターと気相分子との化学反応過程について、溶媒分子が反応に及ぼす効果という独自の着眼点を持ち、研究を推進しました。昨年度には、金クラスターと酸素分子との反応について、水分子が高い反応性を誘起することを示しました。本年度は、電子構造が反応性の鍵を握っているとの視点から、主に金属クラスターの分光実験に取り組みました。具体的には銀クラスターを対象とし、14量体以下のサイズを中心に光吸収スペクトルを測定しました。得られたスペクトルの狭い線幅および弱い吸収強度に基づいて、銀クラスターの光吸収の起源が分子軌道間の電子遷移であることを明らかにしました。実験に加えて、理論計算を併せて行なってスペクトルの構造を解析し、クラスターの幾何構造および構造異性体を明らかにしました。この孤立気相金属クラスターの電子構造の決定結果は、本研究の対象である「金属クラスターが誘起する反応」の定量的な評価法の一つとして適応でき、銀クラスターの窒素分子による溶媒和過程をはじめとした、金属クラスターの反応性の評価を可能としました。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、イオントラップとタンデム型質量分析法を組み合わせて、サイズ選別された金属クラスターが誘起する気相化学反応を観測し、その反応の液相への展開を目標としている。本年度は、金属クラスターおよび誘起する化学反応として、選択的触媒能をもつことが期待されている金クラスターと工業的に重要な水素ガス発生プロセスである水性ガスシフト反応を、それぞれ対象にして調べた。先行する理論化学研究に基づくと、当該反応の誘起および促進には金二量体正イオンAu2+が最適であると考え、Au2+上で一酸化炭素と水分子が反応する条件を探索した。反応過程の測定に際しては、触媒サイクルの観測を念頭に置き、質量選別したイオンをイオントラップに捕捉して、反応ガス分子と多数回相互作用させる手法を採用した。水性ガスシフト反応の反応物をそれぞれ付加した金二量体Au2(H20)(CO)+は、H20の影響により解離反応が優先的に進むため、当該反応に対して誘起効果を有するか判断できなかった。一方で、水分子が吸着した状態の金二量体は、一酸化炭素および酸素との吸着反応が誘発されることが判明した。特に、酸素分子吸着反応の誘発は酸素分子から活性酸素を生じる過程と類似するため、酸化触媒のメカニズムについての知見が得られる可能性がある。さらに、水分子吸着によるクラスターの反応性の変化は、クラスターの反応を溶液反応に展開する際の重要な鍵を握ることになるので、今後の系統的な調査の必要性が示唆された。概要に示した通り、誘起反応の探索に関してはやや遅れている。一方で、来年度に実行予定であった水分子の吸着による金クラスターの反応性の変化を明らかにすることができた。この成果は、本研究課題の目的である気相反応の溶液反応への展開研究の大きな足がかりとなったといえる。第一に、水クラスター上に金クラスターを付加して、疑似的な溶液反応条件を作り出すことに取り組む。続いて、金クラスターが誘起する誘起反応の探索を、実験および理論科学計算の両面から進めていく。
非定常波動問題に対する時間域境界要素法の高速アルゴリズムの開発と応用

境界要素法は、時間領域の(=非定常の)波動問題に対して高精度な数値解法であるが、その膨大な計算量が欠点である。本研究はこの欠点を根本的に解決するための高速多重極法型の高速アルゴリズムを提案し、非定常波動問題に対する高速境界要素法を開発した。具体的には、二体相互作用を表わす関数を多項式近似によって変数分離表現するアイディア(これはブラックボックス高速多重極法に由来する)を、3次元スカラー波動方程式の時間依存グリーン関数に適用し、関数補間に基づく時間領域高速多重極法を構成した。その定式化に基づいて計算プログラムを作成し、数値実験を通じて、提案する高速解法の妥当性を検証した。【最終年度に実施した研究の成果】最終年度は、本研究が提案する時間領域高速境界要素法に関して、(1)前年度のとりまとめ、(2)副次的な計算量の軽減、(3)電磁波動問題への拡張、を目的とした。目的(1)に関しては、Journal of Computational Physics誌に2013年5月にフルペーパーを投稿した。査読者からの提案もあって、投稿時点では予定のみとしていた目的(2)の成果も取り入れる方向で論文受理に至った。目的(2)は、FFTを利用することにより、計算コスト上で問題となるM2L計算の計算量を低下することに成功し、全体の計算を加速できた。他方、目的(3)のスカラ波動問題から電磁波動問題への本手法の拡張は今後に課題を残した。現時刻ステップの計算を行うにあたり、過去の全ステップの諸量を記憶することを前提とすれば、スカラ波動問題に対する定式化を流用できると考えられるが、記憶容量の観点から困難である。根本的な原因は、電磁気問題の積分方程式には、スカラ波動問題のそれとは異なる階数の時間微分が含まれていることである。これは、スカラ波動問題で用いた時間基底とは別種のものを用いる必要性を示唆するが、その具体的な選定、そして、高速アルゴリズムの構成は未解決である。【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】本研究は、関数補間をベースとする高速多重極法を、時間領域の3次元境界要素法に対して新規に提案した。構成した高速境界要素法の必要計算量のオーダーは従来の境界要素法のそれよりも小さいことを示した。提案手法の計算精度、安定性、および、異種の波動問題への拡張に関しては課題を残したが、本研究は境界要素法分野(特に近年盛んな高速解法の開発)において非常にユニークな研究であり、学術的な発展ばかりでなく、音響問題等への産業的な貢献にも期待が持てる。3次元スカラー波動方程式に対する時間域境界要素法の高速アルゴリズムを定式化し、その計算プログラムを作成した。まず、元来の多重極法に時間階層を加味した高速アルゴリズムを定式化した。具体的には、波動方程式の基本解を補間(3次エルミート補間)を用いて近似することによって基本解の変数分離表現を実現した。この表現を基に本(マルチレベル)アルゴリズムの構成に必要な諸公式を誘導した。これに基づいて遠方との相互作用の計算手法を構成し、これと従来法に基づく近傍との相互作用の計算手法を組み合わせることによって、時間域境界要素法を構成した。本境界要素法の計算量は、従来法がO(N**2*M)であるのに対して、O(N**{4/3}*M)に低減されることを理論的に示した。ここに、**は巾乗、Nは空間の自由度(境界要素数)、Mは時間の自由度(時間ステップ数)である。すなわち、本解法は本質的に従来よりも高速である。続いて、本解法の計算プログラムを作成した。その際、OpenMPによるマルチスレッド並列化を行った。そして、テスト問題において数値実験を行った。その結果、本解法が理論通りの計算量を有することが示された。さらに、その計算精度は近似パラメータを増加することにより従来法に収束する様子が確認され、精度のコントロールが可能であることが示唆された。現在、より現実的な問題においても数値計算結果の検証を進めている。以上のように、次年度以降に精査すべき事項は残されているものの、本研究が目標とする高速解法の土台は完成したと考えられる。本研究のような波動問題に対する境界要素法の高速アルゴリズムに関する研究は過去に少なく、学術的に見てチャレンジングかつ先駆性が高いと考えられる。さらに、提案する高速解法が従来は困難であった大規模な初期値境界値問題の実行への突破口となり得る点は、工学的にも重要であると考えられる。本研究の第一段階である定式化に関しては、本研究の開始以前に予備的検討を行っていたと言う状況もあって、おおむね順調に進行した。

ただし、予備検討の段階においては、本手法はO(N*M)の計算量を有するものと試算していたが、実際にはNの指数は4/3(=1.33)であるとの結論を得た。この点は期待通りとはならなかったが、本手法が従来手法に対して高速であることに変わりはなく、実際、本手法の計算時間は現実的なNの範囲で従来法のそれよりも小さくなることが数値実験で示されている。第二段階である計算プログラムの作成および検証の段階にあたっては、本計算アルゴリズムの複雑さもあって、軽微ではあるが重要なミス(バグ)に平成24年2月まで気がつかないと言うトラブルがあった。このミスの修正によって最終的には合理的な数値結果を得ることができた。しかし、計算プログラムが過度に複雑化して新たなミスを誘発することを畏れ、その後のプログラムの並列化は、当初計画していたよりも積極的には行わず、OpenMPを利用した最も基本的な並列化に留めた。ただし、AVX/SSE拡張命令を利用したチューニングについては検討したことを付記する。並列化を含むチューニングについてはH25年度にも引き続き検討する。【次年度に使用する予定の研究費に関して】当該研究費が生じた状況としては、「現在までの達成度」に記したように、計算プログラムの検証が予想外に長引いたため、当初参加予定であった国際学会の参加を見送ったことによる。当該の研究費は、次年度の学会発表のための旅費の一部として使用する予定である。【今後の研究の推進方策】まず、H24年度の研究成果を論文としてまとめる。これは5月を目処に行う。付随して、幾つかの国際学会にて逐次発表を行う予定である(なお、国内発表はH24年度に実績あり)。次に、副次的な計算量の低減を目指す。すなわち、本高速解法のボトルネックの一つとなり得る副次的な計算量(すなわち、空間および時間の補間点数をp、qとするとき、計算量O(N**{4/3}*M)の比例定数がp**6とq**2の積を含むこと)を何らかの方法によって軽減し、より一層の高速化を図ることを目的とする。この軽減化の手法としては、研究計画の段階で有望と考えていた特異値分解による高速化(低ランク化)手法よりも、同種の問題において提案されているFFTを用いた高速化手法(対象となる計算(例えばM2L計算)が離散畳込みであることに注目した手法)の方が簡便であると思われる。そこで、FFTを用いた手法を本高速解法に適用することを試みる。この高速化を達成し、より大規模は初期値境界値問題の実行可能性を広げ、さらに、近似精度に伴う数値不安定性の考察を深化させたい。以上を7月を目処に行う。最後に、電磁波動問題への応用に取り組む。基本的な定式化はスカラー波動問題と同じであるため、計算プログラムの流用も可能であると考えられるが、従来法(近傍計算)に関しては新たに計算プログラムの作成が必要である。計算プログラムの作成および検証を翌年1月を目処に行う。その後は本研究を総括する。●物品費:該当なし●旅費:国際学会発表(Waves2013、チュニジア、6/37)、国際学会発表(USNCCM12、米国、7/2225)、国内学会発表(日本機械学会計算力学講演会、佐賀、11/24)、国内学会発表(第63回理論応用力学講演会、詳細未定)、および、関連学会における情報収集●人件費・謝金:大学院生による研究補助(計算機環境の運用とメンテナンス、データ整理)に対する謝金●
層状物質の可変偏光・可変励起エネルギー光による高分解能角度分解光電子分光

本年度は、主として二つの点で成果を収めた。1)SiC上のグラフェンにおける電子フォノン散乱における・層数依存性および・角度依存性に関する角度分解光電子分光(ARPES)による研究、および2)グラファイトおよびCu上のグラフェンに関する高分解能電子エネルギー損失分光(HREELS)による研究、である。1)については、合成班名大楠研との共同研究を行い、多層グラファイトと、単層・2層グラファイトにおいて、TO(面内光学)フォノンによる散乱は非常に相似しているのに対し、ZO(面外光学)フォノンによる散乱では大きな違いがあることが明らかになった。これは電子フォノン散乱がグラフェンの面間相互作用による電子状態の変化に対応して変化することを実験的に明確に示しており、電子格子相互作用の素過程の理解において重要な一歩である。2)については、合成班九大吾郷研との共同研究であり、ドイツ・ユーリッヒ総合研究所PGIー3で国際共同研究でもある。新型の角度分解型HREELS装置を用いて、2-a)グラファイトと金属上のグラフェンにおいて、フォノン分散はほとんど一致しているが、音響型フォノンおよびK点付近のTOフォノンのみでそれぞれ異なること、2-b)グラファイトの非占有バンド間での電子フォノン散乱の強度、すなわち電子格子相互作用のマトリックスエレメント強度がエネルギー・運動量まで含めて分解した形で検出できること、を示した。これらはグラフェンにおける格子に関する基本的な物理量を求めたものであり、重要な成果といえる。1)については論文を投稿済みであり、2-a,b)については現在ドイツの研究グループとの緊密な連絡を元に論文作成中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年は、SiC上に形成したグラフェンおよび多層グラファイトについて、1)電子格子相互作用の素過程、2)可変偏光によるディラックコーンの光電子励起過程、について研究を進めた。1a)名古屋大学楠研で作成したSiC上の2層グラフェンについて、高分解能角度分解光電子分光によって調べ、単層グラフェンと同様に、10.8eVの励起光によって共鳴的にグラフェンの面内振動(TOモード)によるフォノン散乱が起こり、ブリルアンゾーンのK点付近に存在するディラックコーン電子が光励起されると共にフォノンによって散乱され、Γ点付近における光電子として観測されることが明確に示された。これは電子格子相互作用の素過程の観察に他ならない。なお、単層と多層グラファイトの比較によって、電子フォノン散乱が非占有電子状態に大きく依存することが示された。1b)光ではなく、単色化された電子源を励起源とする高分解能電子エネルギー損失分光(HREELS)によって、グラファイトの非占有状態間の電子フォノン相互作用について調べた。この手法は、a)で示した光電子分光による観察と原理はよく似ているが実験条件の違いによって異なったマトリックスエレメントを調べることができる相補的なものだと言える。これによれば、励起エネルギーに応じて異なる面間振動モードによるフォノン散乱過程が観測された。なお、この結果はPhys Rev. Bに論文として投稿して受理された。2)SiC上の単層グラフェンを特定の励起エネルギー、特定の偏光条件で励起した角度分解光電子分光によれば、ディラックコーンからの光電子強度が束縛エネルギーに応じて回転し、螺旋構造を作ることが分かった。これは、1:光励起の終状態が単なる自由電子状態ではなくグラフェンのバンドであること、2:直線偏光の入射によっても、反射時の位相ずれによる円偏光による光励起が起こること、を示している。角度分解光電子分光による1)電子格子相互作用の検出、2)可変偏光によるグラフェンディラックコーンの光励起過程、においてほぼ順調に研究が進んだ。1)においてはこれまでの単層グラフェンによる研究だけではなく、2層グラフェンにおいて新しい知見が得られた。すでに得られているグラファイトとの結果の比較によって、基礎的データの蓄積が大きく進んだ。2)においては当初予想していた終状態効果だけではなく、円偏光の影響という新しい知見が得られた。さらに、当初計画していた角度分解光電子分光だけではなく、相補的な手段である角度分解高分解能電子エネルギー損失分光法によって相補的な研究ができることを示すことができた。これは、高分解能電子エネルギー損失分光という比較的古い実験手法によって、全く新しい物理量が検出できることを示したものであり、世界的にもユニークな成果と言える。新型の角度分解型HREELS装置を用いて、2-a)

グラファイトと金属上のグラフェンにおいて、フォノン分散はほとんど一致しているが、音響型フォノンおよびK点付近のTOフォノンのみでそれぞれ異なること、2-b)グラファイトの非占有バンド間での電子フォノン散乱の強度、すなわち電子格子相互作用のマトリックスエレメント強度がエネルギー・運動量まで含めて分解した形で検出できること、を示した。これらはグラフェンにおける格子に関する基本的な物理量を求めたものであり、重要な成果といえる。1)については論文を投稿済みであり、2-a,b)については現在ドイツの研究グループとの緊密な連絡を元に論文作成中である。角度分解高分解能電子エネルギー損失分光による電子格子相互作用の素過程の検出という実験手法は、申請者が世界で初めて発見したものであるので今後も研究を進める。特に、近年開発されている多チャンネル型検出装置を用いることによって、実験時間の革命的な短縮だけではなく、本質的に有用なデータを得られる可能性ある。ただし、一般的に多く研究されているSiC上に作成したグラフェンでは、SiC基盤のフォノンによるロスピークが強すぎて実験できないと考えられるので、九州大学吾郷研が作成する銅単結晶上のグラフェンを用いて研究を進める。角度分解光電子分光による研究においても、銅単結晶上のグラフェンを用いた研究を進める。電子格子相互作用について:電気抵抗測定などでは、基盤との相互作用や面間フォノンによる電子散乱が重要であるという報告があるが、我々の研究では面内フォノンによる散乱しか見つかっていない。基盤依存性を調べることで、グラフェンのフォノン散乱に関する重要な知見が得られると期待できる。可変偏光について:単層グラフェンと光との相互作用において、これまでは基盤の影響をほとんど考えてこなかったが、これまでの研究で判明した、反射おける位相ずれなどを考慮すると、基盤の影響も甚大であると考えられる。金属基盤とSiC基盤の結果を比較する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
機能時における可撤性補綴装置の3次元挙動

歯の欠損に伴って患者の口腔内に装着される可撤性補綴装置である部分床義歯の果たす役割は今なお大きい。本研究は,義歯の木の魚の客観的評価方法を確立すること,さらに,適切な義歯の設計を客観的に求めることを目的とする。本研究に関して、平成7年度までに義歯の3次元的挙動を計測するシステムを試作した。これは義歯に標点を設置し、口腔外から2台のCCDカメラでステレオ同時撮影し、この記録画像を処理して標点の3次元座標を算出してこれにより義歯の機能時の挙動を計測するものである。平成8年度はこれを応用して、患者が仕様している義歯の口腔内での挙動を計測した例を、システムの計測精度検定の結果を含めて日本補綴歯科学会にて報告した。平成9年度はこれに考察を加え日本補綴歯科学会雑誌に原著論文として投稿し掲載された。可撤性補綴装置は口腔内での機能的挙動を許容し、これが固定制補綴装置との最大の相違点である。従って、可撤性補綴装置の挙動を把握することは、装置の機能の客観的評価を行う上で必要不可欠の技術である。本研究はその方面の指針のひとつとなる。インプラント治療が発達した現在にあっても、インプラント体の上部構造としての床義歯の役割は大きい。しかるに、床義歯の設計・製作において上部構造に最適な義歯の基準はおろか、通常の残存歯を維持歯とする床義歯の設計すら解明されていない部分が多い。本研究で新たに開発した可撤性補綴装置の3次元的挙動の計測システムは、義歯および残存歯に標点を設定し、これをCCDカメラでステレオ撮影することによって、非接触の3次元挙動の計測を可能にしたものである。このシステムを用いて、患者の義歯の挙動の計測を行い、床義歯の設計の差異による挙動の変化から、床義歯の機能的設計を評価する指標を確立することを目的とする。平成8年度は、平成7年度に試作した計測システムの改良と較正を行い、患者の義歯の挙動データの収集・解析を行った。試作段階で判明した改良すべき点である、画像解像度の精度の向上をはかった。システムの一部変更に伴い、計測精度の較正を行った。この、機器の更新と計測精度の較正は代表者、加藤が行った。次いで、標点座標から床義歯の3次元挙動を算出するソフトウエアの改良を行った。この改良は、分担者、谷田部が行った。このソフトウエアの改良には、患者からのデータの採集が必要であった。このデータの採集は、代表者の加藤が行った。さらに、患者データの解析は、分担者、谷田部が行った。以上の成果を求めて、第96回日本補綴歯科学会学術大会(平成8年11月1・2日、札幌)にて発表した。現時点では、計測システムの更なる精度の向上が求められることが判明し、研究を継続している。本研究は,義歯の機能の客観的評価方法を確立すること、さらに、適切な義歯の設計を客観的に求めることを目的とする。これは、義歯に標点を設置し、口腔外から2台のCCDカメラでステレオ同時撮影し、この記録画像を処理して標点の3次元座標を算出してこれより義歯の機能時の挙動を計測するものである。以上の一連の研究によって、従来多くの制約により口腔内における可撤性補綴装置の機能時の挙動の客観的計測は不十分であったが、新たにこの分野に実用可能な研究方法を確立できた。最近になって日本国内において同様な趣旨の研究報告が散見されるようになったが、諸外国においてはいまだに見受けられない。可撤性補綴装置は口腔内での機能的挙動を許容し、これが固定性補綴装置との最大の相違点である。
アディポカインであるアクチビンの歯周病における病態生理学的意義の解明

肥満に伴う脂肪組織の肥大化によって分泌される生理活性物質アディポカインは歯周病の病態形成に関与することが示唆されているが、多くのアディポカインの歯周病における影響について未解明な点が残されている。本研究は、近年アディポカインとして注目されているアクチビンに着目し、歯周組織を構成する細胞におけるアクチビン受容体の発現やこれらの細胞に対するアクチビンアイソフォームによる病態生理学的影響について、分子生物学的手法および細胞生物学的手法を用いて検討する。
病理標本を利用した細菌感染症の今日的再考:細菌検査の死角を検証する

臨床的に未発見、あるいは見逃されている一般細菌による細菌感染症の実態を、病理診断の立場から検証した。細菌コロニー標本のパネルを作製して、病理標本上における組織化学的検出条件の確立を行った。大腸菌を除く全例で特異的な陽性シグナルを検出することができた。膿尿セルブロック標本においては、臨床分離菌と免疫染色の結果が10/12例で一致した。in situ hybridization法は全例陰性だったため、より検出効率の高いプローブへの変更を検討する必要がある。臨床的に未発見、あるいは見逃されている一般細菌による細菌感染症の実態を、膿尿セルブロックを対象として組織化学的に証明するため、本年度は、遭遇頻度の高い一般細菌[大腸菌、腸球菌、MRSA、MSSA、メチシリン耐性表皮ブドウ球菌(MRSE)、緑膿菌、クレブシエラ]にターゲットを絞り、免疫組織化学の検出条件の検討を行った。市販の特異抗体を入手し、過去の研究過程で作製済みの細菌コロニー由来病理標本を用いて、病理標本上での使用条件(抗体濃度、前処理条件、増感法)を確立した。すなわち、前処理条件検討は、未処理、各種タンパク分解酵素処理(proteinase Kなど)、各種圧力鍋処理(クエン酸緩衝液・EDTA溶液)を並列に施行し、増感法は、酵素抗体法間接法、アミノ酸ポリマー法、超高感度増感法(Dako社製CSA II kit使用)から最適な方法を選択した。MRSAについては、mecA遺伝子産物であるpenicillin-bindingprotein2' (PBP2')をターゲットとして検出を行った。ほとんどの抗体に対する至適検出条件は確立できたが、大腸菌に関しては、他の菌種に対しても広く交差反応を示すため、in situ hybridization (ISH)法による検出にシフトチェンジする。現在、膿尿検体における各種抗体を用いた免疫染色が進行中であり、その染色結果と分離菌の臨床データを比較する。今後、プロテウス、サルモネラ、レジオネラ、エンテロバクター、セラチアなども追加して同様の検討を行う。また、細菌種(あるいは属)特異的な16Sまたは23S rRNAを標的としたLNA (locked nucleic acid)骨格の特異プローブを設計しており、受託合成後、ISH法の検討も継続して行う。前年度の一般細菌(大腸菌、腸球菌、MRSA、MSSA、MRSE、緑膿菌、クレブシエラ)を対象とした酵素抗体法における検出条件の確立に引き続き、本年度はin situ hybridization (ISH)法における至適検出条件の検討を行った。対象プローブは、血液塗抹標本用のハイブリゼップ(扶桑薬品)に付属されている5種類のジゴキシゲニン標識DNAプローブ(黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、緑膿菌、腸球菌、大腸菌)を転用し、ホルマリン固定パラフィン切片における検出を試みた。大腸菌プローブは、エンテロバクターおよびクレブシエラにもcross reactionを生じることが確認されでいる。すでに作製済みの細菌コロニー標本を用いて、核酸露出処理、hybridizationの温度および時間、hybridization後の洗浄に絞って条件検討を行った。検出困難が予想されたため、組織化学的検出はチラミド増感法であるCSA II法(Dako社)により実行した。緑膿菌、腸球菌および大腸菌は、0.04%proteinaseKによる核酸露出処理によって検出された。Staphylococcus属である黄色ブドウ球菌および表皮ブドウ球菌は細胞壁成分の消化が非常に困難だったが、黄色ブドウ球菌は三重処理(0.05% saponin/0.05% TritonX-100、0.1% lysostaphin、0.04% proteinase K)、表皮ブドウ球菌は二重処理(0.1% lysostaphin、0.04% proteinase K)により検出可能となった。これらの検出条件は膿尿セルブロックに十分応用可能であるが、二重・三重処理による組織の損傷を確認する必要がある。必要に応じて検出条件の部分的な見直しを行わなければならない。膿尿セルブロックは、全症例について連続切片を作製した後、HE染色、Gram染色(Hucker変法およびBrown-hopps法)、PAS反応、Grocott染色、Giemsa染色を施行して細菌の形態および炎症細胞の程度を評価した。各種抗体を用いた免疫染色の解析も進行中である。前年度まで、諸種細菌コロニーを対象とした免疫染色およびin situ hybridization (ISH)法の至適検出条件を設定した。本年度は、膿尿セルブロック(ホルマリン固定パラフィン切片)を用いて、実際の臨床材料における諸種細菌の免疫組織化学的検出を試みた。研究成果は以下に要約される。1.膿尿セルブロック12例を対象とした。