hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
睡眠時無呼吸症候群の簡易診断システムの構築

手軽で低コストなSAS診断システムを構築することを目的とし、睡眠中の呼吸音のみから無呼吸低呼吸指数(AHI)を予測するモデルを構築した。本モデルは,睡眠中の呼吸音からいびきを検出し、いびきのない区間(休止区間)の継続長に関するヒストグラムから、SASの診断基準であるAHIを予測するものである。AHIの予測精度を高めるためバンドパスフィルタ、パワースペクトルサブトラクション、最大パワー波形化、ダイナミックレンジ波形化などの処理を行った。SASの入院患者11名について本モデルの予測精度を分析したところ、AHIの平均推定誤差は約37%であった。2013年度の成果は、1.呼吸音データからの音響特徴量の抽出処理の構築、2.抽出した特徴量に基いて機械学習により呼吸状態を判定する処理の構築、3.本研究の成果を一般公開するためのWEBページの構築、4.実際の睡眠時無呼吸症候群(SAS)の入院患者の呼吸音データを収録する体制を整えたことの4点である。1および2では、2014年3月の日本音響学会春期研究発表会にて成果を公表した。3は、現在の試験中であり、2014年6月には一般公開予定である。4は、東京大学付属病院老年病科でSASが専門の山口泰弘医師を通して、月に12例の入院時の呼吸音データを得る体制を構築した。2014年5月中には本データの取得に関する倫理審査委員会を通過予定である。1、2の成果の概要を述べる。1の音響特徴量の抽出処理の構築では、ピーク周波数、ピーク周波数のレベル、エンベロープ波形の大きさ、メル周波数ケプストラム係数(MFCC)、フォルマント周波数の5つの音響特徴量を計算した。いびきがある場合とない場合で比較したところ、ピーク周波数およびエンベロープで顕著な違いがあることがわかった。またMFCCは、次元数が多く、目視では顕著な差は確認できなかったものの、後述する機械学習による判定では判別に有効であることがわかった。2の機械学習による呼吸状態の判別処理の構築では、(1)機械学習機としてFisherの線形判別、(2)線形判別分析、(3)サポートベクターマシンの3種類について、複数の特徴量の組み合わせで性能を評価した。この結果、学習機はLDAとSVNが優れており、特徴量はピーク周波数、レベル、エンベロープの3つの同時利用で、誤判定率が数%以下になり、MFCCの利用でさらに低減できることがわかった。2012年度の研究成果は、睡眠時における音環境データを収集した事、代表的なモバイル端末における音の収録性能を測定した事、これらのデータを評価し、学会を通して発表した事の3点である。睡眠時の音環境データの収録では、一般家庭6か所において、就寝前から起床後までの約8時間、枕元および口元から1m離れた場所の2か所の音圧波形を記録し、レベル分析と、イベント音(いびき、呼吸音)の周波数分析を行った。レベル分析の結果、睡眠時の環境音は、5070dB(C)程度の変動があり、高いレベルの音はいびきが主である事、また多くの家庭でエアコンの動作音を主とする低周波音が70dB(C)程度である事がわかった。なお今回、A特性ではなく、ほぼ平坦な周波数特性をもつC特性を用いて記録した理由は、人が聞いて感じるレベルではなく、モバイル端末で音を収録した際に記録されるレベルを調査する事を主目的としたためである。周波数分析では、いびきの主な周波数特性が100Hz程度を基本周波数とした調波構造で、倍音は5倍音程度までが主である事がわかった。モバイル端末の調査では、3種のスマートフォン(iPhone 4, Galaxy SII, Regza Phone)と1つのタブレット端末(Nexus 7)についてのダイナミックレンジと周波数特性を計測した。その結果、ダイナミックレンジについては、どの端末も40dB60dBの音は正確に記録できるものの、30dB以下の音や、70dB以上の音については、電気的ノイズや過大入力により正確に記録できない機種が存在する事がわかった。また周波数特性については、機種間の差が大きい事がわかった。睡眠時の環境音データの収録およびモバイル端末の調査結果は、電子情報通信学会および日本音響学会が主催する2013年3月に開催された電気/応用音響研究会にて発表を行う事により公開した。2014年度の成果は、1.睡眠時無呼吸症候群(SAS)患者の呼吸音データの収録、2.呼吸音に基づく無呼吸低呼吸指数(AHI)の予測モデルの構築、3.AHI予測モデルにおける環境音の影響調査、4.研究成果のWEBによる公開、の4点である。13については、日本音響学会秋季研究発表会および電子情報通信学会の応用音響研究会にて成果を発表した。以下に各成果の概要を述べる。1は、共同研究者の山口康弘医師が行った。データの記録は、事前に了解を得たSASの入院検査患者について、睡眠時ポリグラフ検査に平行して呼吸音をICレコーダで記録することで行った。現在までに、患者11名のデータを得ることができた。患者のAHIは1666であり、軽度から重度の幅広く分布している。現在も継続的に呼吸音データの収録を実施している。2は、実際に睡眠中の呼吸音からAHIを予測するモデルを構築したものである。具体的には、呼吸音からノイズ除去等の様々な処理を経て、いびきの区間を抽出し、いびきといびきの間の区間(休止区間と呼ぶ)についての、休止区間長を変数とした発生頻度のヒストグラムから、AHIを予測するモデルを構築した。

その結果、平均相対誤差40%程度で、呼吸音データのみからSAS患者のAHIを予測できる事を明らかにした。3は、いびき以外の音(物音や会話、機械音など)が、AHIの予測精度に及ぼす影響を調査したものである。会話以外の環境音がAHI予測に及ぼす影響は小さい事がわかった。今回は入院検査時のデータを用いたが、実際の利用時には、1人での就寝が想定されるため、会話自体がなく問題ないもと考えられる。4については、WEB上に本研究の成果を公開した。生データ(呼吸音データ等)については、データサイズが大きく、利用に注意が必要なため、メールで依頼があったユーザに、その利用用途などを聞いた上で、データを送付する形とした。最終年度の研究成果は主に1.自宅環境における睡眠時の無呼吸低呼吸指数(以後,AHIと明記)の推定精度の評価および改善,2.学会発表による成果の公表,3.研究者向けアプリの改良の3点である。1.前年度まで主に睡眠時無呼吸症候群(以後,SASと明記)患者の判定に主眼をおき,SASの入院患者のデータからAHIの予測モデルと推定精度の評価を行った。しかし実際に利用する際には,睡眠環境は病院ではなく自宅が主であり,またAHIの低い健常者が多く含まれる事が予想される。従って自宅での睡眠環境において低いAHIをもつ人に対してもAHIを高精度に推定できる事が重要である。最終年度では,自宅環境においてAHIが低い被験者のデータを測定し推定精度を評価した。具体的には,自宅での睡眠中に,血中酸素濃度,気流,心拍などの情報からAHIを算出できる睡眠時無呼吸モニター装置と呼吸音録音用のICレコーダを用いてデータを収録し,簡易モニター装置によるAHIを真値,呼吸音のみから本モデルで推定したAHIを推定値として,その誤差を評価した。その結果,従来と同じパラメータ設定で推定を行うと,自宅環境では20%以上の大きな予測誤差が生じる事がわかった。この原因を追究した結果,精度改善には周波数帯域の変更が有効である事がわかった。具体的には従来の低音域(100-400Hz)から高音域(5k-10kHz)に着目帯域を変更した。閾値等のパラメータも再調整した結果,病院環境でのAHI推定精度をほとんど低下させることなく,自宅環境でのAHI推定誤差を10%以下まで低減する事ができた。2.査読付きのワークショップと音響学会での発表を通して成果を公表した。3.昨年度開発したアプリを改良し,プログラムの変更せずにパラメータを変更する機能や各段階での中間的処理結果を出力する機能を加え,より広い研究者に向けて有用なアプリとなった。手軽で低コストなSAS診断システムを構築することを目的とし、睡眠中の呼吸音のみから無呼吸低呼吸指数(AHI)を予測するモデルを構築した。本モデルは,睡眠中の呼吸音からいびきを検出し、いびきのない区間(休止区間)の継続長に関するヒストグラムから、SASの診断基準であるAHIを予測するものである。AHIの予測精度を高めるためバンドパスフィルタ、パワースペクトルサブトラクション、最大パワー波形化、ダイナミックレンジ波形化などの処理を行った。SASの入院患者11名について本モデルの予測精度を分析したところ、AHIの平均推定誤差は約37%であった。
キャパシタを用いた電気自動車用高速エコパワーサプライシステムの開発

キャパシタとリチウムイオン(Li-ion)電池とを組み合わせた電気自動車用高速エコパワーサプライシステムを提案し,近未来におけるそれらのコストおよびCO2排出量を試算した。シミュレーションでは,経済産業省の研究会による提言を参考にして想定した将来のキャパシタおよびLi-ion電池のエネルギー密度,入出力密度,およびコストを主要パラメータとして,2010年現在から2030年までの電気自動車の年間コストを試算した。また,経済産業省の電気自動車普及予想に基づき,全国の自家用車が排出する2100年までの期間の1年あたりのライフサイクルCO2排出量(a-LCCO2)を試算した。今後の技術の進歩を想定したシミュレーションにより,2030年にはキャパシタおよびLi-ion電池のコストは2010年現在の10分の1,エネルギー密度は3倍,出力密度は1.4倍になるので,電気自動車の年間コストは224,000円/y,航続距離は250 kmとなることを予想した。さらに,電気自動車の普及が100%に達すると想定する2100年には,a-LCCO2は18Mt-C/yと2007年現在の47%まで低下することがわかった。電気自動車の普及にあたっては,充電時間の短縮,航続距離の確保,および回生エネルギーの有効活用という課題がある。それらを解決する高速エコパワーサプライシステムを利用した電気自動車(C-Vehicle)の近未来におけるコストおよびCO_2排出量を試算した。シミュレーションでは,乗用車数,ステーション数,平均走行距離,走行パターン,車体寿命などのデータを用い,経済産業省の研究会による提言を参考にして想定した将来のキャパシタおよびリチウムイオン電池のエネルギー密度,入出力密度,およびコストを主要パラメータとして, 2030年までのC-Vehicleの年間コスト(固定費+燃料費)を試算した。さらに,経済産業省の電気自動車普及予想に基づき,全国の自家用車が排出する2100年までの1年あたりのライフサイクルCO_2排出量(a-LCCO_2)を試算した。その結果,現在は約80万円/年である年間コストは,キャパシタおよびリチウムイオン電池のコストの下落とともに低下し, 2030年には約20万円/年と,ガソリン価格が200円/リットルの場合における従来のガソリン乗用車の年間コストを下回ることがわかった。また, 2007年現在,我が国におけるa-LCCO_2は39 Mt-C/year(そのうちr-CO_2は33Mt-C/year)であるが, C-Vehicleの普及率が50%に達する2055年には25 Mt-C/year(同17 Mt-C/year)と, 2007年の水準から34%減少することがわかった。さらに, C-Vehicleの普及率がほぼ100%に達する2100年には12 Mt-C/year(同2 Mt-C/year)と, 2007年の水準から69%減少し, a-LCCO_2に占めるr-CO_2の比率は, 2007年現在は85%に達するが, 2100年には17%まで低下することがわかった。シミュレーションに加えて,未来電気自動車の主要電源である燃料電池およびキャパシタについて,それらの高性能化を検討した。本研究で提案する高速エコパワーサプライシステムは,高速充放電が可能で長寿命なキャパシタをバッテリ(リチウムイオン電池やニッケル水素電池)と組み合わせて利用することで,従来のバッテリのみを用いる電気自動車よりも高速な充放電を実現しようとするものである。これまでの試算により,キャパシタ搭載電気自動車の普及率が50%に達すると想定する2055年には25Mt-C/yearと,2007年の水準から34%減少することが明らかになっている。平成21年度には,キャパシタ,鉛蓄電池,DC-DCコンバータを組み合わせ,机上に配置できる規模の充電制御回路模擬実験装置を設計した。本模擬実験装置を用いることにより,実際のキャパシタおよびバッテリの充放電特性を測定し,それらの間での電力授受によるエネルギーロス,速度,性能劣化を測定することができる。また,DC-DCコンバータの動作プログラムをさまざまに変化させることにより,実際の自動車走行時および充電ステーションでの充電時におけるキャパシタおよびバッテリの状態を模擬することができる。

実際に構築した模擬実験装置は,10個のキャパシタと4個のバッテリ(鉛蓄電池)を備え,それらを3個のDC-DCコンバータでコントロールするものである。今後は,本模擬実験装置を用いて上記特性を測定し,実際の高速エコパワーサプライシステムに必要な諸特性を明らかにする。電気自動車の普及にあたっては,充電時間の短縮,航続距離の確保,および回生エネルギーの有効活用という課題がある。本研究で提案する高速エコパワーサプライシステムは,高速充放電が可能で長寿命なキャパシタをバッテリ(リチウムイオン電池やニッケル水素電池)と組み合わせて利用することで,従来のバッテリのみを用いる電気自動車よりも高速な充放電を実現しようとするものである。これまでに,キャパシタを用いた電気自動車の普及効果の検討およびシミュレーション計算を行ってきた。平成22年度には,キャパシタ,鉛蓄電池,DC-DCコンバータを組み合わせ,机上に配置できる規模の充電制御回路模擬実験装置を設計した。本模擬実験装置は,10個のキャパシタと4個のバッテリ(鉛蓄電池)を備え,それらを3個のDC-DCコンバータでコントロールするものである。本模擬実験装置を用いて,実際のキャパシタおよびバッテリの充放電特性を測定し,それらの間での電力授受によるエネルギーロス,速度,性能劣化を測定することができる。また,DC-DCコンバータの動作プログラムをさまざまに変化させることにより,実際の自動車走行時および充電ステーションでの充電時におけるキャパシタおよびバッテリの状態を模擬することができる。これまでの実験およびシミュレーション計算により,キャパシタ搭載電気自動車の普及率が50%に達すると想定する2055年には25Mt-C/yearと,2007年の水準から34%減少することが明らかになった。
難治性乳癌モデルマウスを用いた乳癌幹細胞維持機構の解明

本研究では既存の分子標的治療法がなく予後が悪いトリプルネガティブ乳癌(TNBC)の腫瘍内に少数存在し腫瘍の悪性化に重要な乳癌幹細胞の性質や維持機構の解明を目指した。p53欠損乳腺上皮細胞に癌遺伝子Rasを導入して形成されるTNBCでは一部の細胞が乳癌幹細胞の産生に密接に関わる上皮間葉転換(EMT)を起こし、上皮様と間葉様細胞が共存していた。ヒト乳癌細胞株や乳癌臨床検体においても同様の現象が見られ、両乳癌細胞がお互いにEMTとその逆反応であるMETを促進していることが明らかとなり、このバランスの破壊が新たな乳癌治療法の開発に繋がる可能性が示唆された。乳癌は発現プロファイルによって悪性度や治療戦略の異なるサブタイプに分類される。中でもトリプルネガティブ乳癌(TNBC)は治療標的であるエストロジェン受容体(ESR),プロゲステロン受容体(PGR), ERBB2を発現せず有効な分子標的治療法が無く予後が悪い。申請者はこれまでに乳癌細胞株を用いてTNBCの大半を占めるBasal-like乳癌で転写因子NF-kappaB活性化が細胞間相互作用を介して乳癌幹細胞を維持する事を示してきた。腫瘍中におけるより詳細な乳癌幹細胞維持機構の解析を目指し、27年度においてはC3プロモーター下流でSV40Tagを発現するBasa-like乳癌モデルマウスに発生する乳癌を用いて乳癌幹細胞の濃縮・単離を試みた。まず最初に正常な乳腺上皮細胞をLuminal細胞、basal細胞に分離可能なCD24/CD49f抗体を用いて腫瘍細胞を分離すると、検討した多くの腫瘍ではCD24およびCD49fを中程度に発現する集団が見られ、1例において正常Luminal細胞と同様のプロファイルを示す腫瘍が見られた。次にCD24およびCD49fを中程度に発現する腫瘍において、正常Luminal細胞を成熟細胞と前駆細胞に分離可能なCD61およびScaI抗体を用いて分離すると、興味深い事に全例において腫瘍細胞はLuminal前駆細胞マーカーであるCD61を強く発現していた。また、2例において成熟マーカーであるScaIについては陽性細胞と陰性細胞の両画分が見られた。そこでCD61陽性/ScaI陰性画分とCD61陽性/ScaI陽性画分を分取し、ヌードマウスへ移植して腫瘍形成能を評価したところ、正常Luminal前駆細胞と同様のプロファイルを示すCD61陽性/ScaI陰性画分において強い造腫瘍性を示す事が分かった。C3Tagマウスに発症する乳癌腫瘍中から乳癌幹細胞を濃縮する方法について表面抗原を用いた分離法を検討し、ScaI発現の有無によって乳癌幹細胞画分を濃縮出来ることが分かった。しかしながら腫瘍によってはScaI発現が見られないものも存在した。これまでに、C3TagマウスはSV40Tag発現によりp53やRbの機能が抑制されることによって細胞死やDNA修復機構が抑制され、ゲノム変異の蓄積によって癌遺伝子の活性化が起きて癌化することが知られており、H-ras遺伝子の活性化変異が報告されている。腫瘍毎のScaI発現の有無はこうした癌化の引き金となる遺伝子の種類によって依存する可能性が示唆される。そこでScaIを発現し、癌幹細胞画分を濃縮可能な腫瘍を選別して発現プロファイル等を解析する必要がある。腫瘍内における乳癌幹細胞維持機構の詳細な解析を目指し本研究では、Basa-like乳癌モデルマウスを用いて乳癌幹細胞を単離し発現プロファイルを解析して、新規治療標的を発見し治療戦略の提唱を目的とした。昨年度までの研究からBasa-like乳癌モデルマウスであるC3-Tagマウスに発生する乳癌のうち乳腺上皮細胞の成熟マーカーであるScaIを発現する細胞と発現しない細胞が混在する乳癌においてSca1非発現細胞が高い造腫瘍能を示す結果が得られていたが、Sca1を全く発現しない乳癌も多く得られ、必ずしもSca1が癌幹細胞の機能発現に重要とは言えないことが分かった。一方で同様にTNBCを発症するp53欠損マウスの乳腺上皮細胞に活性化Rasを導入することで発症する乳癌は1000細胞と少数の移植であっても1ヶ月で腫瘍を形成する像腫瘍性の非常に高いものであった。この腫瘍には全例において上皮マーカーEpCAMを発現する集団と発現しない間葉系細胞の集団が含まれており、上皮間葉転換(EMT)による間葉系細胞の出現が造腫瘍性や癌幹細胞性に関与することが既に報告されているため、今年度はTNBCにおけるEMTとMETのバランスの制御に着目して研究を進めた。その結果、活性化Rasを導入した乳癌と同様にBasal-like乳癌の細胞株であるHCC38細胞、HCC1143細胞では上皮様と間葉様の細胞が混在していることを見出した。この細胞株を用いた解析からEMT/METが恒常的に起こって両者のバランスを制御していることを見出した。

p53欠損乳腺上皮細胞に癌遺伝子Rasを導入して形成されるTNBCでは一部の細胞が乳癌幹細胞の産生に密接に関わる上皮間葉転換(EMT)を起こし、上皮様と間葉様細胞が共存していた。ヒト乳癌細胞株や乳癌臨床検体においても同様の現象が見られ、両乳癌細胞がお互いにEMTとその逆反応であるMETを促進していることが明らかとなり、このバランスの破壊が新たな乳癌治療法の開発に繋がる可能性が示唆された。今後は現在までの進捗状況に述べたように、ScaI発現によって乳癌幹細胞を濃縮可能な腫瘍とそうでない腫瘍の違いを解析し、どういった原因による腫瘍でScaI発現による乳癌幹細胞画分の濃縮が可能であるかを解析する。得られた特徴をヒト乳癌腫瘍の発現プロファイルと照らし合わせる事で、ヘテロな集団と言われているBasal-like乳癌をより体系的に細分化することが可能となると考えられる。また、ScaI陰性で造腫瘍性の高い乳癌幹細胞画分とScaI陽性で造腫瘍性の低い画分についてRNAシーケンスによる遺伝子発現解析を行い、造腫瘍性の機構や腫瘍内における乳癌幹細胞維持機構を解析する。さらにC3Tagマウス由来の腫瘍を用いた、ALDH活性化や細胞周期による乳癌幹細胞濃縮についても検討を行い、ScaIによる濃縮との比較を行いC3Tagマウスの乳癌幹細胞の性質の理解に向けて研究を進める。分子腫瘍学27年度の研究からC3Tagマウスから得られた腫瘍にはScaIで癌幹細胞を濃縮可能なタイプとそうでないタイプが存在することが分かった。遺伝子発現の網羅解析を行う前に、表面抗原やシグナル伝達の活性化の有無を評価して腫瘍のサブタイプをより詳細に分類する必要がある。上記理由により、腫瘍毎の性質を明らかにした後に、次年度に次世代シーケンサによって乳癌幹細胞画分と腫瘍細胞画分における遺伝子発現の相違を検討する。このために次年度使用額を用いる予定である。
想起のトポグラフィー：日本とドイツにおける戦争の文化的記憶と空間表象の分析

本研究は、冷戦後のドイツでナチズム・戦争・ホロコーストのトラウマ的な過去がいかに想起されているかを調べた。特に公共空間における歴史表象のあり方に着目し、主に1990年代以降のベルリンに誕生したモニュメント、ミュージアム、パブリック・アートを分析した。比較のために、日本における戦争の記憶を象徴的に体現する諸々の「想起の場」も調べた。再統一後のドイツが推進する「想起の文化」では、対外的には欧州統合の枠内で民主主義国としての自国の政治的輪郭を明確にするために、対内的には国民統合を強化するために、ナチズムとホロコーストの記憶が、対照的否定像として共同想起の中核に位置づけられていることが明らかになった。本研究は、冷戦終結後の1990年代以降、ドイツと日本で、ファシズム・戦争・ジェノサイドといった自国の負の記憶が、いかに空間的なシンボルに変換され、社会的に共有されているかを、ミュージアム・モニュメント・インスタレーションなどのメディアを分析することで、明らかにすることを目的としている。2015年度は、主に、1990年以降のベルリンに誕生した、ホロコーストをテーマとするモニュメント、インスタレーション、ミュージアムを対象として、文献の調査と収集ならびにフィールドワークを行ない、次の成果を得た。(1)論文「ホロコーストの想起と空間実践」では、1990年代と2000年代に、ベルリンの各地区にローカルなレベルで建てられたモニュメントやインスタレーションの成立過程と空間デザインを調べ、それらを、中心化されたコメモラシンの形式(例えば「ホロコースト警告碑」)に対するアンチテーゼとして位置づけ、想起の空間を脱中心的に再編成しようとするそれらの空間戦略を分析した。(2)論文「個別と遍在のはざまで」では、ドイツの芸術家グンター・デムニヒが1990年代に開始し、現在、ドイツの国境を越えて近隣諸国にまで広がっている「躓きの石」のプロジェクトを調べた。ホロコーストの犠牲者の名前を、彼らが生前に暮らしていた建物の前の路上に埋めていく、この市民参加型のプロジェクトを、パフォーマンス論の観点で分析し、その革新性と問題点を批判的に考察した。(3)上記の個々の事例の調査と並行して、再統一後ドイツの「想起の文化」に関する理論的研究も行なった。その成果の一つとして、アライダ・アスマンの論文「トラウマ的な過去と付き合うための四つのモデル」を翻訳し、学術誌に発表した。「研究実績の概要」に述べたとおり、2015年度は、ドイツ・ベルリンを中心にして資料調査とフィールドワークを行ない、その成果を論文2点、翻訳1点の形で公表することができた。また、学術誌『思想』(2015年8月号)の特集「想起の文化:戦争の記憶を問い直す」に、ゲストエディターおよび寄稿者として参加した。この企画を通じて、他分野の研究者と交流することができ、本研究プロジェクトを進めるにあたり有意義な、新しい知見を得ることができた。本研究は、ポスト冷戦時代の1990年代以降、ドイツと日本で、ファシズム・戦争・ホロコーストといった自国のトラウマ的な過去が、公共空間でいかなるシンボルを与えられ、社会的に共有可能な形に変換されているか、そして、それらの「記憶の場」を介して、いかなる新たな集合的アイデンティティが構想されているかを、両国のミュージアム、モニュメント、空間インスタレーションなどの調査と比較を通じて、明らかにすることを目的としている。2016年度の研究実績の概要を以下に挙げる。(1)2015年度に引き続き、主として、壁崩壊後のベルリンに作られた、ナチズムとホロコーストの過去をテーマとするモニュメント、ミュージアム、空間インスタレーションを対象にしてフィールドワークと文献調査を行なった。また、沖縄県糸満市に散在する沖縄戦跡の実地踏査と資料収集を行なった。(2)これらのフィールドワークと並行して、本プロジェクトの理論的支柱の一つをなす、アライダ・アスマンとヤン・アスマンの「文化的記憶」のコンセプトについて研究を継続した。その成果として、ヤン・アスマンの主著の一つである『エジプト人モーセ:ある記憶痕跡の解読』を翻訳し、出版した。刊行に際して、「文化的記憶」のコンセプトの概要と、それに基づく「記憶史」の構想について、詳細な解説を付した。(3)上記の成果と関連して、2017年2月に研究代表者の所属機関で公開セミナーを開催し、「文化的記憶」の理論の意義と、文化学にとってそれが有する射程について、参加者と意見を交わした。「研究実績の概要」に述べたとおり、2016年度は、ベルリンと沖縄を中心にして、モニュメント、ミュージアム、インスタレーション、戦跡の実地踏査と文献調査を行ない、論文を執筆するうえで有益な資料を得ることができた。また、理論的研究の成果として、ヤン・アスマン『エジプト人モーセ』を藤原書店より刊行し、これに関連した公開セミナーを開催することで、他分野のさまざまな研究者と交流することができ、本プロジェクトを進めるにあたり有意義な知見を得た。本研究は、冷戦が終結した1990年代以降、ドイツと日本で、ファシズム・戦争・ジェノサイドをめぐる自国のトラウマ的な記憶が、公共空間においていかなる可視的なシンボルを与えられ、社会的に共有可能な形に翻訳されているかを、そして、それらのシンボルを介して、いかなる集合的アイデンティティが構想されているかを、両国のミュージアム、モニュメント、インスタレーションの比較を通じて明らかにすることを目的としている。2017年度の研究実績の概要を以下に挙げる。(1)2016年度に引き続き、主にドイツにてフィールドワークを行なった。

2017年度の前半期はカッセル、ミュンスター、オスナブリュックにて、ナチズムとホロコーストをテーマとするモニュメント、ミュージアム、空間インスタレーションの実地踏査と文献調査を行なった。2017年度の下半期はベルリンの記録センター「テロルのトポグラフィー」にて関連資料を収集した。(2)これらのフィールドワークと並行して、再統一後のドイツの「想起の文化」に関する理論的研究を行なった。その一環として、アライダ・アスマンの著書『想起の空間:忘却から対話へ(仮題)』の翻訳を行ない、再統一後のドイツにおけるナチズムの過去の自己批判的な想起の実践について解説を書いた。この成果は2018年度中に岩波書店から単行本として刊行する予定である。本研究は、冷戦後のドイツでナチズム・戦争・ホロコーストのトラウマ的な過去がいかに想起されているかを調べた。特に公共空間における歴史表象のあり方に着目し、主に1990年代以降のベルリンに誕生したモニュメント、ミュージアム、パブリック・アートを分析した。比較のために、日本における戦争の記憶を象徴的に体現する諸々の「想起の場」も調べた。再統一後のドイツが推進する「想起の文化」では、対外的には欧州統合の枠内で民主主義国としての自国の政治的輪郭を明確にするために、対内的には国民統合を強化するために、ナチズムとホロコーストの記憶が、対照的否定像として共同想起の中核に位置づけられていることが明らかになった。2015年度に引き続き、2016年度は、ドイツの想起のプロジェクトをさらに調査する。具体的には、シュテイー/シュノックのインスタレーション「想起の場」や、これに関連して、ベルリンのテンペルホーフ=シェーネベルク区の市民が主体となった、ナチス犯罪を想起する諸々の社会的取り組みを調べる。また、ドイツ・オスナブリュックにあるフェリックス・ヌスバウム美術館の現地調査も予定している。2016年度の成果を論文にまとめて学術誌に発表する。2016年度に引き続き、2017年度は、ドイツと日本における、ファシズム・戦争・ホロコーストに関連する「記憶の場」をさらに調査する。調査を予定しているのは、ハンブルクの「ハールブルク反ファシズム警告碑」、ザールブリュッケンの「反人種差別警告碑」などの一連の「カウンターモニュメント」や、オスナブリュックのフェリックス・ヌスバウム美術館などである。これらの成果を口頭発表や学術論文の形で公表する。具体的には、2017年9月にソウルで開催予定の国際セミナーで、1990年代以降のベルリンに誕生した、市民運動が主体となった一連の空間インスタレーションに関する研究成果を発表する予定である。また、戦後ドイツの「想起の文化」の理論的研究をさらに継続し、その成果を翻訳出版の形で公表する。ドイツ文学2015年度は研究計画を一部変更した。当初の計画では、2015年8月と翌年3月に、ドイツでフィールドワークを行なう予定だった。しかし、研究代表者の所属機関から助成金を得て、2015年11月にベルリン自由大学で開催されたワークショップに参加することになった。そのため、第1回の現地調査を2015年5月に、第2回の現地調査を11月に行ない、この第2回の現地調査の渡航費に、所属機関からの助成金を充てた。
ロ-レンツ法による磁性体の構造不均質と磁化のゆらぎの研究

1.1.2原子%Fe-Co合金:前年度に引き続き、hcp相とdhcp相の界面に現れるワイングラス状及び弓形磁壁付近の磁化のゆらぎをロ-レンツ像で観測される積層欠陥のコントラストの湾曲を測定することによって解析し、界面付近での磁化分布を明らかにした。その他、界面付近で現れるスパイク磁区、dhcp相内に現れる特異な磁区等についても同様の解析を行い、界面をはさむhcp相及びdhcp相内の磁化分布の全容を解明した。2.Fe-Si-Al合金の磁区構造:センダスト合金に近い組成をもつFe-Si-Al合金(10.2原子%Si、7.7原子%Al)は、1200°Cから急冷すると、β2母相中に微細なDO_3相が島状に存在する二相状態が得られるが、1200°Cから毎時5°Cの速度で徐冷すると、β2相がDO_3相に転移すると同時にDO_3相の中に不規則α相が縞状に現れ、二相分離の縞状組織を呈する。ロ-レンツ像では、磁区内にも縞状の磁気コントラストが明瞭に観察され、それが縞状の結晶組織に固着していることが確かめられた。二相状態にあるFe_3Alの場合と同様にα相とDO_3相の磁化の大きさに差があると考えてこの磁気コントラストを説明することができた。また、この合金では徐冷試料の最大透磁率、保磁力などの軟磁性特性が急冷試料に比べて悪くなるという結果が得られ,その原因が上述の結晶組織に密接に関係していると結論された。3.Fe_3差Pt合金の磁区構造:規則化処理を施した試料のロ-レンツ像には磁区内に筋状の磁気コントラストが観察され、磁化が周期的に揺らいだ磁気リップル構造が存在することがわかった。その周期は約500Åと測定され、これが中性子小角散乱の測定により予測された静的な磁化のゆらぎに対応することが結論された。1.Fe_3Al合金:(110)方位をもつ236原子%Al-Fe合金単結晶から切り出した試料を1000KV電子顕微鏡によって考察した。570°C、7日間の焼鈍によって不規則相(α)とβ2型規則相に相分離した二相状態のローレンツ像において特異な明暗のコントロストが観察され、規則格子反射を用いた暗視野像との比較から、それが相境界に固着した磁気的なコントラストであることが確認された。同様のコントラストは540°Cの焼鈍によって得られたα相とDO_3型規則相の二相状態においても観察された。180°Cあるいは90°Cの磁壁像についての子細な観察と合わせて考察した結果、α相と規則相の飽和磁化の大きさの違いのために、α相領域での磁化が規則相領域での磁化に対して1020°傾き、二相の境界面での磁化の法線成分を連続にさせるというモデルで、相境界に現れる磁気コントラストを説明することができた。また、この種のコントラストは規則相と共存するα相のサイズが250〓度に小さい場合でも観察された。2.1、2原子%Fe-Co合金:この合金は熱処理によって磁気異方性の異なる六方稠密構造(hcp)と二重六方稠密構造(dhcp)の二相状態を呈し、かつ、多量の積層欠陥を含む。ローレンツ像により、hcp領域の六方軸に平行な磁壁がdhcp相との界面に近づくにつれて広がってワイングラス状の磁壁となり、dhcp領域中の弓状の磁壁とつながることがわかった。また、ローレンツ像ではhcp領域内の積層欠陥のコントラストが弯曲して観察される。その弯曲は六方軸に直角な方向に磁化成分が存在することによるものである。電子顕微鏡像でその弯曲を測定することにより、hcp/dhcp界面付近での磁化分布モデルを提唱した。

3.Fe_3差Pt合金の磁区構造:規則化処理を施した試料のロ-レンツ像には磁区内に筋状の磁気コントラストが観察され、磁化が周期的に揺らいだ磁気リップル構造が存在することがわかった。その周期は約500Åと測定され、これが中性子小角散乱の測定により予測された静的な磁化のゆらぎに対応することが結論された。
ポルフィリン前駆体による悪性脳腫瘍に対する新規放射線増感治療の開発

悪性グリオーマ摘出術において蛍光診断薬として用いられる5-aminolevulinic acid (5-ALA)は、その代謝物である細胞内のヘム代謝系酵素であるプロトポルフィリンIX(PpIX)が腫瘍細胞内に特異的に蓄積能を有することを利用している。5-ALAは診断用薬剤として既に臨床使用されているため、脳腫瘍に対する移行性・集積性は十分な裏付けと実績がある薬剤であり、本研究は「安全性・脳腫瘍集積性が確立された既存薬剤において放射線増感効果を有するものはあるか」という問いに端を発して既存薬再開発として脳腫瘍細胞における5-ALAの放射線増感剤としての薬効を証明し、その機序を解明することにより新規薬剤開発に繋がるような知見の発見を目的とする。本年度の研究実積として、5-ALAをヒト悪性グリオーマ培養細胞株U251,LN229, LN428に投与した後に照射を行い、コロニー法により5-ALAの放射線増感効果を検討した。その結果、5-ALA投与後の照射では、5-ALA投与を行わない照射単独に比べコロニー形成能が抑制されることが示され、In vitroにおいて5-ALAは放射線増感作用をもつことが確認された。しかしながら5-ALAと放射線照射の併用がどのような機序で放射線増感作用に影響を及ぼすかはこれまでに明らかにされておらず、5-ALAの放射線増感剤としてのメカニズムはまだ不明な点が多く残されている。そこで我々は照射と5-ALAの併用による抗腫瘍効果の機序として、細胞周期について検討した。その結果、5-ALAと照射併用では、5-ALA単独、照射単独に比較し、G2/M期に細胞周期が集積する傾向が確認された。この結果は5-ALAは悪性グリオーマ細胞に対して有効な放射線増感剤となりうる可能性が示唆された。まず悪性ヒトグリオーマ細胞株U251,LN229, LN428の細胞生存率をコロニー法で検討した。その結果、5Gy単独の照射では生存率60%以上を各細胞株が示したことより、以下の実験では照射線量は5Gyを用いた。予備実験によって得られた情報とコロニー法の結果をもとに、5-ALAを1 mM濃度に調整し、ヒトグリオーマ細胞株U87, U251, LN229に4時間作用させた。その後放射線5Gyを照射し37度で培養し、14日培養した後コロニー形成能を検討した。5-ALA投与を行わない照射単独に比べコロニー形成能が抑制された。以上よりIn vitroにおいて5-ALAは悪性ヒトグリオーマ細胞株に対し放射線増感作用を持つことが確認された。PI法によりフローサイトメーターで細胞周期を解析した。10cm dishに悪性ヒトグリオーマ細胞株U87, U251, LN229を培養し、5-ALA (1 mM)を投与し4時間後5Gyで照射し24時間後に細胞を固定しサンプルとした。結果、5-ALAと照射併用により、5-ALA単独、照射単独に比較し、G2/M期に細胞周期が集積する傾向を示した。10cm dishに悪性ヒトグリオーマ細胞株U87, U251, LN229を培養し、5-ALA(1 mM)を投与し4時間後に5Gy照射し24時間後にAnnexin V-PI染色しフローサイトメーターによるアポトーシスの解析を行う。次に悪性ヒトグリオーマ細胞株に対する照射後TUNEL法を行なう。5-ALAと照射の併用は5-ALA単独投与、照射単独と比較し、アポトーシスを検出する。5-ALAの悪性グリオーマ細胞株に対する放射線増感作用の分子メカニズムを解明する目的で、細胞死や生存の重要なシグナル分子であるAKT, PARP, Caspase3の活性化状態を免疫ブロット法で検討する。また、5-ALA添加の有無により、放射線照射後のグリオーマ細胞のDNA損傷の程度の違いを比較する目的で、核内のリン酸化γH2AXの発現量を細胞免疫染色、免疫ブロット法で検討する。6週齢のBALB/cnu/nu雌マウスの背部皮下に1x106個/50μlの悪性グリオーマ細胞を移植し皮下腫瘍モデルを作成する。使用する細胞は実験1の結果を参考にして決定する。作成した悪性グリオーマ皮下腫瘍モデルを用いて、無治療群、放射線治療単独群、5-ALA単独投与群、5-ALA+放射線治療群の4群間の腫瘍量の変化を継時的に比較する。悪性グリオーマ皮下移植後5日目に5-ALA投与と放射線治療を実施する。5-ALAはマウスの体重に応じ腹腔投与を行い、放射線治療は5-ALA投与4時間後に麻酔沈静下に実施する。経時的に腫瘍径を測定し、無治療群の腫瘍量を指標にして屠殺時期を決定し、腫瘍重量を計測する。

5-ALAは診断用薬剤として既に臨床使用されているため、脳腫瘍に対する移行性・集積性は十分な裏付けと実績がある薬剤であり、本研究は「安全性・脳腫瘍集積性が確立された既存薬剤において放射線増感効果を有するものはあるか」という問いに端を発して既存薬再開発として脳腫瘍細胞における5-ALAの放射線増感剤としての薬効を証明し、その機序を解明することにより新規薬剤開発に繋がるような知見の発見を目的とする。本年度の研究実積として、5-ALAをヒト悪性グリオーマ培養細胞株U251,LN229, LN428に投与した後に照射を行い、コロニー法により5-ALAの放射線増感効果を検討した。その結果、5-ALA投与後の照射では、5-ALA投与を行わない照射単独に比べコロニー形成能が抑制されることが示され、In vitroにおいて5-ALAは放射線増感作用をもつことが確認された。しかしながら5-ALAと放射線照射の併用がどのような機序で放射線増感作用に影響を及ぼすかはこれまでに明らかにされておらず、5-ALAの放射線増感剤としてのメカニズムはまだ不明な点が多く残されている。そこで我々は照射と5-ALAの併用による抗腫瘍効果の機序として、細胞周期について検討した。その結果、5-ALAと照射併用では、5-ALA単独、照射単独に比較し、G2/M期に細胞周期が集積する傾向が確認された。この結果は5-ALAは悪性グリオーマ細胞に対して有効な放射線増感剤となりうる可能性が示唆された。まず悪性ヒトグリオーマ細胞株U251,LN229, LN428の細胞生存率をコロニー法で検討した。その結果、5Gy単独の照射では生存率60%以上を各細胞株が示したことより、以下の実験では照射線量は5Gyを用いた。予備実験によって得られた情報とコロニー法の結果をもとに、5-ALAを1 mM濃度に調整し、ヒトグリオーマ細胞株U87, U251, LN229に4時間作用させた。その後放射線5Gyを照射し37度で培養し、14日培養した後コロニー形成能を検討した。5-ALA投与を行わない照射単独に比べコロニー形成能が抑制された。以上よりIn vitroにおいて5-ALAは悪性ヒトグリオーマ細胞株に対し放射線増感作用を持つことが確認された。PI法によりフローサイトメーターで細胞周期を解析した。10cm dishに悪性ヒトグリオーマ細胞株U87, U251, LN229を培養し、5-ALA (1 mM)を投与し4時間後5Gyで照射し24時間後に細胞を固定しサンプルとした。結果、5-ALAと照射併用により、5-ALA単独、照射単独に比較し、G2/M期に細胞周期が集積する傾向を示した。10cm dishに悪性ヒトグリオーマ細胞株U87, U251, LN229を培養し、5-ALA(1 mM)を投与し4時間後に5Gy照射し24時間後にAnnexin V-PI染色しフローサイトメーターによるアポトーシスの解析を行う。次に悪性ヒトグリオーマ細胞株に対する照射後TUNEL法を行なう。5-ALAと照射の併用は5-ALA単独投与、照射単独と比較し、アポトーシスを検出する。5-ALAの悪性グリオーマ細胞株に対する放射線増感作用の分子メカニズムを解明する目的で、細胞死や生存の重要なシグナル分子であるAKT, PARP, Caspase3の活性化状態を免疫ブロット法で検討する。また、5-ALA添加の有無により、放射線照射後のグリオーマ細胞のDNA損傷の程度の違いを比較する目的で、核内のリン酸化γH2AXの発現量を細胞免疫染色、免疫ブロット法で検討する。6週齢のBALB/cnu/nu雌マウスの背部皮下に1x106個/50μlの悪性グリオーマ細胞を移植し皮下腫瘍モデルを作成する。使用する細胞は実験1の結果を参考にして決定する。
実験用サル類における心疾患病態ならびに遺伝的解析

本研究によりサル類の循環器検査の正常値が設定され、さらに人間に類似した循環器病態を持つことも明らかとなった。人間の心臓病診断に使われている心電図、画像診断、血液ホルモン値などもサル類の心臓疾患の診断に応用が可能であることも明らかになった。さらに本研究では、サル類の新たな先天的心疾患ならびに後天性心疾患も発見されてきている。このように本研究により、サル類の心疾患は人の循環器疾患のモデルとして最適であり、特にサル類の遺伝的な心疾患は系統を維持することにより、人に対するモデル動物として非常に重要な位置をしめることになることが明らかとなった。サル類は基礎医学分野で重要な位置をしめている実験動物であり、人への外挿を目的とした医薬品の毒性試験のみでなく各種疾患モデル動物として人類に多大な貢献をしている。しかしこのように医学分野で重要な位置をしめているサル類そのものに対しての臨床研究は現在までのところ体系的に行われていない。特に人では循環器疾患に対してさまざまな研究がなされているにも関わらず、サル類に対してはほとんど研究が行われていない。このことは人への最終的な外挿として用いられている実験動物としては無視できないことがらであり、これらを解明すべく研究の遂行が急務である。我が国の死亡原因の上位には循環器疾患があげられており、そのほとんどは加齢に伴う弁膜疾患および心筋梗塞などの血管変性による虚血性疾患が占めている。本研究は科学研究費の交付により、実験動物としてのサル類の循環器疾患の現状を明らかにし、それに付随する診断法と診断基準の確立を促し、さらに分子生物学的手法を用いた遺伝病としての循環器疾患を解明することを目的としている。これにより人への外挿が現在より適正に実施され、さまざまな年齢構成の循環器疾患のモデルケースとしての応用、さらに人の循環器疾患の遺伝的関与の解明への寄与などさまざまな成果が期待できる。研究初年の本年度は循環器検査を実施して発見された症例の論文発表ならびに心エコー図検査の正常値の確定などについて国内および海外において学会報告を行った。研究2年目の本年度はカニクイザルならびにニホンザルそれぞれに行った循環器検査結果を第55回日本実験動物学会で報告を行った。平成21年度は霊長類医科学研究センターのカニクイザルならびにニホンザルで集積した研究データをまとめ、国内の日本トキシコロジー学会ならびに野生動物医学会で発表を行った。

発表に対して多くの質問や研究内容へ提案を得ることができ、本研究が他研究者から注目されていることを実感することができた。またニホンザルの心臓の大きさの平均値を記載した論文が2010年4月にJournal of Veterinary Medical Scienceに掲載予定である。サル類は基礎医学分野で重要な位置をしめている実験動物であり、人への外挿を目的とした医薬品の毒性試験のみでなく各種疾患モデル動物として人類に多大な貢献をしている。しかしこのように医学分野で重要な位置をしめているサル類そのものに対しての臨床研究は現在までのところ体系的に行われていない。特に人では循環器疾患に対してさまざまな研究がなされているにも関わらず、サル類に対してはほとんど研究が行われていない。このことは人への最終的な外挿として用いられている実験動物としては無視できないことがらであり、これらを解明すべく研究の遂行が急務である。平成22年度は霊長類医科学研究センターのカニクイザルならびにニホンザルで集積した研究データをまとめた。その成果は国内の実験動物学会ならびに日本トキシコロジー学会で発表を行った。またニホンザルの心臓の大きさの平均値を記載した論文が2010年4月にJournal of Veterinary Medical Scienceに掲載された。
葉緑体における酸性脂質の生理的意義の解明

CDP-diacylglycerol synthetase(CDS)は、リン脂質合成経路上の酵素である。植物には、葉緑体と小胞体にその活性が認められ、前者はphosphatidylglycerol(PG)合成を、後者はPGとphosphatidylinositolの合成を担っている。本研究では、葉緑体型CDSの発現が抑えられ、葉緑体PGの含量が減少した変異株を作製・解析することを目標とし、緑藻クラミドモナスからCDS遺伝子を単離しようと試みている。本年度は、先ず緑藻クラミドモナスでRT-PCRを行い、他生物の既知のCDSと相同なアミノ酸配列をコードするクローンを得た。次いで、これをプローブとして、クラミドモナスのcDNA libraryをスクリーニングし、2種のpositiveなクローンを得た。それらは、同一の塩基配列を有し、456残基からなるアミノ酸配列をコードすると推定された。その一次構造は、N末端に葉緑体への移行シグナルを持たず、大腸菌のCDSとは27%、酵母、ヒト、ショウジョウバエのCDSとは37-39%、高等植物の小胞体型CDSとは47%の相同性を示した。以上の結果から、得られたクラミドモナスのcDNAクローンは、小胞体型CDSをコードするものと考えられた。今後はRT-PCRのプライマーを改良し、葉緑体型CDSの遺伝子を単離し、そのアンチセンスRNAの発現により、葉緑体のPG含量が減少した変異株を作製する計画である。本研究は葉緑体における酸性脂質、phosphatidylglycerol (PG)とsulfoquinovosyl diacylglycerolの生理的意義の解明を目的とする。本年度は、葉緑体でのPG合成に関わる酵素、葉緑体型CDP-diacylglycerol synthase (CDS)の実体を解明するため、緑藻クラミドモナスから相同なタンパク質をコードするcDNAのクローニングを目指した。先ず、これまでに明らかになっている大腸菌、ラン藻の原核型CDSあるいは、酵母、ショウジョウバエ、ヒトの真核型CDSのアミノ酸配列で保存された領域を各々複数ヶ所検索した。次いで、それらの領域に相当するオリゴヌクレオチド・プライマーをクラミドモナスのcodon usageに合わせて作製し、クラミドモナスのpoly(A^+)RNAを鋳型としてRT-PCRを行った。その結果、真核型CDSの保存領域をもとにしたRT-PCRではいずれのプライマーの組み合わせでも何ら増幅されなかったが、原核型CDSの場合、一つの組み合わせから、期待された0.2kbpのDNA断片が増幅された。今後は、そのDNA断片の塩基配列を決定し、もしそれが原核型CDSと相同なアミノ酸配列をコードしていれば、そのDNA断片をプローブとしてクラミドモナスのcDNA libraryを検索する予定である。また原核型CDSと関係のないものであれば、プライマーの再検討を行うつもりである。
藻類バイオマス由来油脂類生産を活性化させる新規ユニットオペレーションの開発

藻類は,その高いオイル生産速度から次世代型バイオマスとして期待されている.その中でも緑藻Botryococcusbrauniiは,炭化水素系オイルを細胞外に分泌生産し,コロニー内にそのオイルを貯蓄する株として知られている.本研究では,この培養液をスラリーポンプにて送液し,キャピラリーノズルを通すことでコロニーを破砕しながらオイルを湿式で連続抽出する方法論について検討した.具体的には,コロニー破砕によるオイルの抽出率を操作条件に対応した無次元数を用いて整理できた.この結果を受けて,牛の搾乳のように,分泌生産されたオイルを湿式連続抽出生産し,生細胞は再培養するミルキング培養法の可能性が示された.昨今の自然エネルギー需要を背景に藻類由来非食バイオ燃料生産が注目を集めているが,その実現には依然として多くの技術的課題が残されている.特に,藻類由来非食バイオ燃料生産の実現に向けて克服すべき課題は幾つかあるが,中でも最重要な課題は培養生産の高速化である.この課題克服に向けて申請者が新たに着想したのが,油脂類生産期におけるエネルギー代謝の維持向上のための新しい培養法の導入である.具体的には,緑色光合成色素の生合成が停滞しCO2固定速度が減速するこのフェーズへの電気的作用により電子伝達系を活性化させる新たな仕組みの構築に挑戦するものである.その一方で高機能な添加物により細胞増殖や代謝が活性化し,油脂生産に多大なる影響を及ぼす可能性もある.本研究では,これらの操作因子をもとに次世代型バイオマス源としての微細藻類の可能性を深く追究しようとするものである.平成27年度は,本研究対象である緑藻Chlorococcum littoraleの細胞増殖や脂質生産に与える温度や光強度,培地pHなどの影響を定量的に評価し,好適条件を導くとともに投稿論文として内容を纏めた.また,本助成により電気培養装置を購入し,基本的な培養実験系を構築した.次年度は,構築した実験系をもとに電圧,添加物などの影響を定量的に調査し,本申請で描く新しい培養系の構築に資する研究を展開する予定である.実験は想定通りであり,現時点での遅れはほとんどない.藻類バイオマスは,その高いオイル生産速度から次世代型バイオマスとして期待されている.その中でも緑藻Botryococcusbrauniiは,炭化水素系オイルを細胞外に分泌生産し,コロニー内にそのオイルを貯蓄する株として知られている.本研究では,この緑藻B. brauniiからの高効率のオイル生産を目指し,B. braunii培養液をスラリーポンプにて送液し,キャピラリーノズルを通すことでコロニーを破砕しながら炭化水素系オイルを湿式で連続抽出する方法論についての検討を行った.その結果,キャピラリーノズルを通すと,B. brauniiのコロニーが破砕されることが確認された.また,n-ペンタンを用いた抽出実験も併せて検討した結果,スラリーポンプの流量などの条件にも依存するが,基本的にはオイルが抽出されることが判明した.これより,合目的的なオイル生産の可能性が示唆された.さらに,この情報をもとに理論体系化も実施した.具体的には,コロニー破砕によるオイルの抽出率を圧力,流量(線流速),密度などの操作条件に対応した無次元数を用いて整理することに成功することができた.この結果を受けて,牛の搾乳のように,分泌生産されたオイルのみを湿式連続抽出生産し,生細胞は再培養する生産法(ミルキング培養法)の可能性が示された.以上より,藻類のオイル生産を活性化させる抽出法および培養法の構築に成功することができた.藻類は,その高いオイル生産速度から次世代型バイオマスとして期待されている.その中でも緑藻Botryococcusbrauniiは,炭化水素系オイルを細胞外に分泌生産し,コロニー内にそのオイルを貯蓄する株として知られている.本研究では,この培養液をスラリーポンプにて送液し,キャピラリーノズルを通すことでコロニーを破砕しながらオイルを湿式で連続抽出する方法論について検討した.具体的には,コロニー破砕によるオイルの抽出率を操作条件に対応した無次元数を用いて整理できた.この結果を受けて,牛の搾乳のように,分泌生産されたオイルを湿式連続抽出生産し,生細胞は再培養するミルキング培養法の可能性が示された.次年度は,今年度に構築した培養実験系をもとに電圧,添加物などの影響を定量的に調査し,本申請で描く新しい培養系の構築に資する研究を展開する予定である.化学工学納期の関係により購入予定の消耗品(試薬)を次年度に購入することになったため納期は次年度初期となる.
環境調和型合成プロセス構築のための有機溶媒耐性酵素の開発

ファインケミカル製品等の製造プロセスでは、反応の工程数、単位製品当たりの原材料、溶媒および副生物の種類と量が多く、しかもこれらを処理するためのエネルギーが極めて多い。このようなプロセスのゼロエミッションを達成するためには、反応工程数を減らし、溶媒や副生成物の量を大幅に低減することが重要である。酵素は、特異的に反応を進めることができ副生成物を生成しないため、環境調和型のクリーンプロセスを構築する上で大変有用であるが、有機溶媒存在下では、迅速に変性・失活する。そこで本研究は、有機溶媒耐性酵素の開発を目的とした。成果の概要は以下の通りである。まず、既に取得している有機溶媒耐性微生物Pseudomonas aeruginosa PST-01株が細胞外に分泌する有機溶媒に安定なプロテアーゼ(PST-01プロテアーゼ)を精製し、諸性質を検討した。また、P.aeruginosa LST-03株が細胞外に分泌する有機溶媒に安定なリパーゼ(LST-03リパーゼ)についても、精製と性質の検討を行った。ついで、酵素の有機溶媒安定性等の原因を明らかにするための第一段階として、PST-01プロテアーゼ遺伝子のクローニングを行うとともに、組換え大腸菌でPST-01プロテアーゼを生産させ、大腸菌でつくられるPST-01プロテアーゼの有機溶媒安定性等の性質がP.aeruginosa PST-01株によって分泌されるプロテアーゼと同様であることを確認した。また、酵素の有機溶媒耐性が一層向上し、かつ繰り返し利用が可能となる酵素固定化用担体の開発を目的として、親水性部(アミノ基)と疎水性部(アシル基)を合わせ持つ両親媒性官能基を有する種々の高分子粒子を合成し、リパーゼの固定化量、有機溶媒安定性および有機溶媒中での活性の高い粒子の得られる合成条件を決定した。