hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異種XMLデータの管理に関する研究

(1)XMLの全文および構造検索のためのB+木上の索引XML文書の全文検索および構造検索の両方を高速化することを狙いとするXICSと呼ぶ索引を開発した.本索引は実用上の観点からB+木を利用している.XML木の構造情報を表すために,各ノードに識別子を付与する.この識別子は,根ノードからの経路情報を表す整数値を持つ.XICSは,COB木(COntent B+木)とSTB木(STructure B+木)という種類の索引から成る.COB木の探索キーはXML文書中のテキスト片とそれを含む葉ノードの識別子から成る対である.また,STB木の探索キーはノード識別子である.STB木とCOB木は,それぞれ,問合せ中の構造に関する条件とテキストに関する条件を用いてノードの選別を行う.XICSをGiST上に実装し、検索性能が問合せによっては従来手法に比ベ100倍以上向上することを確認した.(2)高精度検索を実現しつつ,かつ高速検索をも実現する問合せ最適化法XML検索エンジンのためのテストコレクションの構築のために,Initiative for the Evaluation of XML Retrieval(INEX)国際プロジェクトに参加し,テストコレクション構築に協力した.また,我々が開発中したXMLデータベースシステムXRel上にXML情報検索システムを実装した.XML部分文書の中には問合せ結果として適切ではないものが存在するため,システム内にすべてのXML部分文書を保持すると,検索の精度が劣化し,問合せ処理時間が長くなる.この問題を解決するために,文書指向XML部分文書を選別するために,ピリオド率,異なり語の数,実験に基づくヒューリスティックという三種類の尺度を導入した.性能評価実験を行い,本手法を適用しキーワード問合せの答から不適切なデータ指向XML部分文書を削除することにより,システムの精度と速度が改善されることを確認した.(1)XPath検索エンジンXRelの機能拡張XMLデータ管理プラットフォームは,目的,用途に応じて最適なアーキテクチャが異なる.既に開発した,関係データベース上にXMLデータを分割格納するXRelシステムは,XMLスキーマを持たない整形式XMLデータの検索高速化のみを考慮しているため,多様なXMLデータを扱うには不十分である.そこで,XRelにおいてXML文書構造を表現する手段である経路式の番号付け(現在は通し番号),およびノードの位置関係を表現する符号(現在は前置順と後置順の対)を,XMLスキーマを考慮したSPIDER-Dewey順に変更し,検索及び更新の大幅な性能改善を実現した.(2)XMLサーチエンジンの開発XPathやXQueryのような形式的な問合せ言語とは異なり,キーワードや自然言語文を入力とし,最適なXML部分文書を検索するXML用サーチエンジンの検索アルゴリズムの開発と実験を行なった.内容文書の統計量などをもとに各要素を連続量で性質付け,その性質に基づいて検索モデルを変更する方法を開発した.また,XML情報検索テストコレクション構築のための国際的なイニシアティブであるINEXが提供する大量のXMLデータを対象とし,XML部分文書検索の性能評価を実施し,その結果をシステム改良にフィードバックした.(3)XML索引の開発XML木構造情報を対象とし,XMLスキーマ情報に基づいたノードラベル付けを利用し,構造および内容の両方の高速検索が可能となる索引をB+木を利用して開発した.(1)XMLの全文および構造検索のためのB+木上の索引XML文書の全文検索および構造検索の両方を高速化することを狙いとするXICSと呼ぶ索引を開発した.本索引は実用上の観点からB+木を利用している.XML木の構造情報を表すために,各ノードに識別子を付与する.この識別子は,根ノードからの経路情報を表す整数値を持つ.XICSは,COB木(COntent B+木)とSTB木(STructure B+木)という種類の索引から成る.COB木の探索キーはXML文書中のテキスト片とそれを含む葉ノードの識別子から成る対である.また,STB木の探索キーはノード識別子である.STB木とCOB木は,それぞれ,問合せ中の構造に関する条件とテキストに関する条件を用いてノードの選別を行う.XICSをGiST上に実装し、検索性能が問合せによっては従来手法に比ベ100倍以上向上することを確認した.(2)高精度検索を実現しつつ,かつ高速検索をも実現する問合せ最適化法XML検索エンジンのためのテストコレクションの構築のために,Initiative for the Evaluation of XML Retrieval(INEX)国際プロジェクトに参加し,テストコレクション構築に協力した.また,我々が開発中したXMLデータベースシステムXRel上にXML情報検索システムを実装した.XML部分文書の中には問合せ結果として適切ではないものが存在するため,システム内にすべてのXML部分文書を保持すると,検索の精度が劣化し,問合せ処理時間が長くなる.この問題を解決するために,文書指向XML部分文書を選別するために,ピリオド率,異なり語の数,実験に基づくヒューリスティックという三種類の尺度を導入した.性能評価実験を行い,本手法を適用しキーワード問合せの答から不適切なデータ指向XML部分文書を削除することにより,システムの精度と速度が改善されることを確認した.
大規模災害の復興過程における経済支援政策シミュレータの開発

本年度はシミュレーション実験として,以下の(1)(2)(3)を実施した.(1)東日本大震災を対象とした災害からの復興過程における緊急雇用創出事業の効果に関して,スタイライズドファクトとの比較を通じたシミュレーション分析.岩手県大船渡市を対象とした仮想都市モデルを構築し,当時の労働市場を再現した上で,途上国で主に実践されてきた緊急雇用創出事業に関わるスタイライズドファクトが同様に成立するかを確認した.加えて,i)緊急雇用創出事業における給与水準と地域企業の雇用者数の関係,ii)緊急雇用創出事業において就労者が習得可能なスキルと地域企業への転職成功者数の関係について分析を行った.(2)対象地域の拡張.(1)のシミュレーション分析を複数の市町村からなるエリアのレベルで実行可能なように拡張を行った.大船渡エリア(大船渡市,陸前高田市,住田町),宮古エリア(宮古市,山田町,岩泉町,田野畑村),釜石エリア(釜石市,大槌町)の3エリアを対象として,シミュレーション実行に必要な統計情報の整理,労働市場や復興過程を特徴づけるパラメータの調整を行った.(3)仮想個票の異なりがもたらす影響の分析.(1)(2)のシミュレーションでは入力として,対象都市・エリアの住民エージェントを用いているが,この住民エージェントの属性決定は統計情報に整合する仮想個票を利用することで実現している.このとき,統計的に同等な性質をもつ複数の仮想個票が存在しうるため,この仮想個票の異なりがシミュレーション結果に影響をもたらしうるのかの分析を行った.当該年度に実施すべき内容が順調に完了したため.前年度から引き続きシミュレーション実験を行う.並行してシステム開発を行い,システム完成を目指す.本年度は調査・モデリングとアルゴリズム開発として以下の(1)(2)を実施した.(1)労働市場での行動ルールの定義.典型的な大規模災害として,東日本大震災を事例として取り上げて,震災発生後における就職・転職に関する住民行動ルールを把握するための調査を行った.震災発生後,多くの企業で被災の影響による事業中断や倒産などから従業員の解雇が行われたが,解雇時の行動として類似していると考えられるリストラ時の労働者の行動に関して文献調査を行った.また,岩手県の沿岸地域の就業支援組織へのヒアリングを行った.ヒアリングから,以下の3点が明らかになった.A)震災発生前後では震災被害や復興需要による産業ごとの求人・求職者数の変動が影響して産業構造が変化した,B)これまでと異なる他産業に転職するのは若い世代に多く,40歳を超えると転職は難しくなる,C)定年を迎えた方が震災を契機に労働市場へ復帰し,震災後は65歳以上の労働者が増加した.これらの知見をモデルに組入れた.(2)震災前後での各種パラメータ設定.岩手県の沿岸地域の各自治体の被害状況や人口構成,産業構造,労働市場の変化に関して調査を行った.既存の手法を用いて住民の属性(年齢・性別・世帯)を割り当てた上で,就業状態・職種・給与を既存の統計と整合するように割り当てる方法を整理した.また,労働市場での求人数,求職者数の情報を調査し,現実の統計情報と整合するようなシミュレーション結果となるよう,労働市場での住民の行動モデルのパラメータをキャリブレーションする方法を整理した.(1)(2)に基づいた基礎的な成果として,東日本大震災を対象とした災害からの復興過程における緊急雇用創出事業の効果に関して,スタイライズドファクトとの比較を通じたシミュレーション分析を行った.当該年度に実施すべき内容が順調に完了したため.本年度はシミュレーション実験として,以下の(1)(2)(3)を実施した.(1)東日本大震災を対象とした災害からの復興過程における緊急雇用創出事業の効果に関して,スタイライズドファクトとの比較を通じたシミュレーション分析.岩手県大船渡市を対象とした仮想都市モデルを構築し,当時の労働市場を再現した上で,途上国で主に実践されてきた緊急雇用創出事業に関わるスタイライズドファクトが同様に成立するかを確認した.加えて,i)緊急雇用創出事業における給与水準と地域企業の雇用者数の関係,ii)緊急雇用創出事業において就労者が習得可能なスキルと地域企業への転職成功者数の関係について分析を行った.(2)対象地域の拡張.(1)のシミュレーション分析を複数の市町村からなるエリアのレベルで実行可能なように拡張を行った.大船渡エリア(大船渡市,陸前高田市,住田町),宮古エリア(宮古市,山田町,岩泉町,田野畑村),釜石エリア(釜石市,大槌町)の3エリアを対象として,シミュレーション実行に必要な統計情報の整理,労働市場や復興過程を特徴づけるパラメータの調整を行った.(3)仮想個票の異なりがもたらす影響の分析.(1)(2)のシミュレーションでは入力として,対象都市・エリアの住民エージェントを用いているが,この住民エージェントの属性決定は統計情報に整合する仮想個票を利用することで実現している.このとき,統計的に同等な性質をもつ複数の仮想個票が存在しうるため,この仮想個票の異なりがシミュレーション結果に影響をもたらしうるのかの分析を行った.当該年度に実施すべき内容が順調に完了したため.前年度に引き続き,アルゴリズム開発を行い,終了し次第,シミュレーション実験を行う.前年度から引き続きシミュレーション実験を行う.並行してシステム開発を行い,システム完成を目指す.予定していたアンケート調査を実施しなかったため次年度の使用予定としている.シミュレーション実験に関わる謝金が想定より少なく実施できたため,次年度使用額が生じた.次年度において,前年度に比して多くのシミュレーション分析を予定しており,システム開発にも謝金が必要となるため,当初計画より多く使用する予定である.
原発開放隅角緑内障眼の緑内障手術治療効果に影響する遺伝因子の検討と治療効果予測

緑内障に対する治療は眼圧下降であり薬物療法で十分な眼圧下降効果が得られない場合に緑内障手術治療が行われるが、手術前に手術効果を予測することは困難である。緑内障手術のうち生理的な房水流出路からの房水流出を促進する流出路再建術は低侵襲で安全性が高い反面、眼圧下降効果が限定的であり、その効果は個人差が大きい。この術式では、特定の病型(偽落屑緑内障、ステロイド緑内障)において効果が大きいことが知られており、手術効果に何らかの遺伝要因が影響している可能性がある。緑内障には遺伝的要素が強く関係することが知られており、現在までに緑内障発症に関係する遺伝子がゲノムワイド関連解析の手法を用いて多数報告されている。しかしながら、今までに緑内障手術の効果に影響を与えうる遺伝性因子を検討した報告はない。本研究は、全ゲノム領域を対象に、一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism)をマーカーとして関連解析を行うことで、これら遺伝要因を解明することを目的とする。平成30年度は、前年度までの研究結果から予定した計画変更に則り、研究開始時までに蓄積していた227例に加え、平成30年度までに新規追加し得た150例も加え、既存の緑内障関連遺伝子群とその一塩基多型の遺伝型をTaqman法にて決定し、緑内障手術(線維柱帯切開術)の術後成績との関連解析を行った。また、偽落屑緑内障に強く関連する遺伝子(LOXL1)も合わせて検討した。しかし、有意水準P<0.05でも該当する候補遺伝子は指摘されず、術後成績の予測に対する一塩基多型をマーカーとした検討が困難であると結論付けられた。蓄積されたDNAサンプル227例全例でゲノム学的研究参加の同意を取得できている。これらの症例に対しては、術後成績の評価のため、眼圧値のほか、追加の緑内障手術やレーザー治療、術前及び術後の緑内障点眼数などの臨床情報収集も進行中である。対象症例227例については、緑内障関連遺伝子の網羅的遺伝型探索を準備中であり、現在収集過程である臨床情報を目的変数として術後成績に関与する遺伝型の検討を今後行う予定である。平成29年度は、緑内障関連遺伝子の一塩基多型をマーカーとした遺伝型と、緑内障手術の術後成績との関連を検討した。術後成績としては複数の眼圧基準を用いて生存曲線を作成し、各々の基準と遺伝型との関連を網羅的に検討したが、P<0.05基準で有意となる一塩基多型を認めなかった。今後症例数と検討する遺伝子を追加して本研究を継続する予定である。解析に用いる手術不成功の基準として、1.術後に2回以上連続して眼圧値19mmHg以上、2.術後に2回以上連続して眼圧値が術前値以上、3.術後に2回以上連続して眼圧値が術前値×0.8以上、の3通りで検討した。いずれの基準においても、追加で緑内障手術・レーザー治療を要した症例は不成功と定義した。また、術後の緑内障点眼数が術前数を上回ることも死亡の基準の一つとして採用した。上記の方法により、6通りの生存曲線をカプランマイヤー法にて作成し、5遺伝子11個の一塩基多型の遺伝型を用いてログランク検定により生存率曲線の差を検討した。しかしながら、上記の検討において、術後成績に影響する候補遺伝子座の同定には至らなかった。

緑内障に対する治療は眼圧下降であり薬物療法で十分な眼圧下降効果が得られない場合に緑内障手術治療が行われるが、手術前に手術効果を予測することは困難である。緑内障手術のうち生理的な房水流出路からの房水流出を促進する流出路再建術は低侵襲で安全性が高い反面、眼圧下降効果が限定的であり、その効果は個人差が大きい。この術式では、特定の病型(偽落屑緑内障、ステロイド緑内障)において効果が大きいことが知られており、手術効果に何らかの遺伝要因が影響している可能性がある。緑内障には遺伝的要素が強く関係することが知られており、現在までに緑内障発症に関係する遺伝子がゲノムワイド関連解析の手法を用いて多数報告されている。しかしながら、今までに緑内障手術の効果に影響を与えうる遺伝性因子を検討した報告はない。本研究は、全ゲノム領域を対象に、一塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism)をマーカーとして関連解析を行うことで、これら遺伝要因を解明することを目的とする。平成30年度は、前年度までの研究結果から予定した計画変更に則り、研究開始時までに蓄積していた227例に加え、平成30年度までに新規追加し得た150例も加え、既存の緑内障関連遺伝子群とその一塩基多型の遺伝型をTaqman法にて決定し、緑内障手術(線維柱帯切開術)の術後成績との関連解析を行った。また、偽落屑緑内障に強く関連する遺伝子(LOXL1)も合わせて検討した。しかし、有意水準P<0.05でも該当する候補遺伝子は指摘されず、術後成績の予測に対する一塩基多型をマーカーとした検討が困難であると結論付けられた。Taqman法にて決定した、既知の緑内障関連遺伝子の遺伝型検索により、緑内障だけでなく緑内障手術(線維柱帯切開術)の術後成績と関連しうる遺伝子を網羅的に検討し、種々の臨床情報と掛け合わせることで候補遺伝子の探索を予定通り進める。また、新規対象患者の症例登録も引き続き行っており、候補遺伝子の再現性確認のために準備中である。平成29年度までに新規蓄積を行った症例約150例を追加して、再度、緑内障関連遺伝子群の遺伝型をTaqman法にて決定し、一塩基多型をマーカーとして術後成績との関連を網羅的に検討する。有意水準はP<0.05基準で候補遺伝子の選別を行い、同定された候補遺伝子に関しては引き続きマウス・ラットを用いて眼球内での発現確認実験、およびRT-PCR法にて遺伝子・分子の発現を確認する。また、偽落屑症候群の良好な手術成績を勘案し、同疾患の感受性遺伝子として報告されているLOXL1遺伝子についても、術後成績に関連する遺伝因子として検討を追加する予定である。平成28年度に計画していた全ゲノムスキャンが延期となり次年度施行予定となったため。平成29年度の研究結果としては有意に関連する候補遺伝子を同定することができなかったため、その後に発現確認実験などに要する経費を要さなかった。次年度の症例数増加と候補遺伝子の追加に加え、同定された候補遺伝子に関する発現確認実験などに経費を使用する予定である。平成29年度に全ゲノムスキャンを行うために必要な物品費、人件費として主に使用する予定である。
精密磁場方向制御による極低温磁化測定の実現と異方的強相関系の研究

キャパシタンス式ファラデー法磁化測定装置に二軸のゴニオメーターを導入することにより、0.1度の角度精度下で極低温の磁化測定を実現することに成功した。この装置を用いて、遍歴イジング強磁性体URhGeの強磁性量子相転移の磁場温度相図を詳細に調べ、1次転移のウィング構造の可視化に成功した。また、スピンアイス化合物Dy2Ti2O7の[111]磁場方向の気相液相転移について、0.1度の精度で磁場を[111]軸にかけた測定を初めて行った。その結果、十分低温においても転移磁場に本質的な幅があり、磁気モノポールの結晶化転移の過程で何らかの空間構造が存在する可能性が明らかとなった。平成27年度は次の二点、(1)極低温磁化測定装置への試料回転機構の組み込み、(2)同装置を用いた強磁性超伝導体UCoGeおよびURhGeの磁気相図、について研究を行った。(1)現有する極低温磁化測定装置(最低温50 mK、最高磁場17T)に二軸回転機構を導入した。これは手動式の一軸回転機構にピエゾ駆動の一軸ゴニオメータを組み合わせたもので、±10度程度の範囲で試料を傾けて磁化測定が行えるものである。希釈冷凍機への回転機構の組み込みは完了し、低温での動作試験にも成功した。この技術開発により、異方性の大きい磁性体に対して正確な磁場方位のもとでの磁化測定が可能になり、またこれまで不可能であった磁場の角度をパラメータとする測定もできるようになった。現在のところ最低温は300mKを達成したが、さらに低温を目指して調整を行っている。(2)強磁性超伝導体UCoGeおよびURhGeはいずれも直方晶のc軸を磁化容易軸とするイジング型の強磁性を示す。これらの超伝導体はb軸方向の高磁場でリエントラント的な上部臨界磁場相図を示すことで注目されている。この特異な超伝導相図は、イジング強磁性の磁化困難軸方向の磁場下における量子相転移と関係があると考えられている。そこで不明な点の多い磁化困難軸方向の磁気相図を調べる研究を開始した。今年度はまずUCoGeのc軸方向の磁化過程の実験を行い、8T付近で弱いメタ磁性的な異方が現れることを見出した。また、URhGeのb軸方向について予備的な磁化測定を行い、12T付近で一次の相転移があることを確認した。本年度は極低温磁化測定装置への二軸回転機構の組み込みを主な目標としていた。研究実績の概要に示すように、二軸回転機構は使用可能な状態にあり、角度分解の極低温磁化測定が行えるようになった。ただし、まだ若干の熱流入のため最低温が300mKに留まっている。本研究課題では、現有の極低温ファラデー法磁化測定装置に試料回転機構を組み込み、100mK、15Tまでの磁場方向制御下の磁化測定を実現し、各種異方的磁性体へ応用することを目標としている。課題となっていた300mKまでしか冷えない問題は、熱流入対策を施したことによって解決され、100mKまでサンプルが冷えるようになった。これを用いて、以下の成果が得られた。(1)重い電子メタ磁性体CeRu2Si2のメタ磁性転移の磁場角度依存性:装置のテストを兼ねて、CeRu2Si2のc軸方向に見られるメタ磁性転移について角度依存性を100mKまで調べ、c軸からの角度をθとして転移磁場および磁化がHcosθでスケールできることを確認した。これはこの系が強いイジング性を有していることを示す結果である。(2)リエントラント超伝導を示すことで注目されるイジング強磁性体URhGeについて磁化困難軸であるb軸近傍で角度分解の磁化測定を行い、量子相転移近傍の相図のウィング構造を決定することに成功した。また一次相転移の三重臨界温度は4K以上とかなり高温であることがわかった。一方、同様な測定を類似物質であるUCoGeについて試みたが、この系では明確な量子相転移が観測されなかった。自発磁気モーメントや異方性の大きさの違いによるものと考えられる。目標としていた2軸制御下での100mKまでの磁化測定が可能になり、幾つかの物質について新規のデータを得ることに成功した。今年度はスピンアイス化合物Dy2Ti2O7について測定を行った。Dy2Ti2O7はDyイオンがパイロクロア格子を形成し、基底状態では4面体ユニットのDyスピンは2つが内向きで2つが外向きの"2-in 2-out"状態をとり、マクロに縮退している。[111]方向に磁場をかけると、臨界磁場Hc0.9Tにおいて磁化の不連続な飛びを伴う1次転移を起こして、縮退のない"3-in 1-out"状態へと変化することが知られている。以前の測定結果では、Hc0.9Tにおける1次転移の磁化の立ち上がりは鋭いが、磁化の飽和は低温極限でも緩やかで、1次転移が非対称であった。しかしこの時の測定では試料に1度程度のミスアライメントがあり、これが転移のブロード化の原因の可能性があった。そこで今回、2軸の試料方位制御下で磁場を[111]方向から約0.1度以内の精度で合わせて測定を行った。

その結果、以前と同様に0.9Tの1次転移の磁化は、立ち上がりが鋭く飽和が緩やかな、明瞭な非対称性を示すことが明らかとなった。交換相互作用および双極子相互作用を考慮した標準的なスピンアイスモデルにおけるモンテカルロ計算によると、この1次転移の磁化の振る舞いは、磁化の飽和も鋭い対称的な転移である。したがって、実験で得られた1次転移の非対称性は非自明な現象である。この1次転移は磁気モノポールの凝縮転移という解釈がなされているが、モノポール密度がある値以上になると、その増大を抑える何らかの作用が存在していることを今回の実験結果は示している。キャパシタンス式ファラデー法磁化測定装置に二軸のゴニオメーターを導入することにより、0.1度の角度精度下で極低温の磁化測定を実現することに成功した。この装置を用いて、遍歴イジング強磁性体URhGeの強磁性量子相転移の磁場温度相図を詳細に調べ、1次転移のウィング構造の可視化に成功した。また、スピンアイス化合物Dy2Ti2O7の[111]磁場方向の気相液相転移について、0.1度の精度で磁場を[111]軸にかけた測定を初めて行った。その結果、十分低温においても転移磁場に本質的な幅があり、磁気モノポールの結晶化転移の過程で何らかの空間構造が存在する可能性が明らかとなった。1.回転機構への熱流入の原因を突き止め、最低温100mKを達成する。熱流入の原因としては、冷凍機の上部から回転を伝えるシャフト、ピエゾゴニオメータの駆動用リードからの熱流入、および輻射熱が考えられる。これらについて、個々に調べ、原因を突き止める。2.URhGeについては、b軸方向の磁化測定から100mKにおけるメタ磁性磁化曲線を求める。同様の測定を各温度で行い、一次の相転移の臨界温度を決定する。次に、b軸からc軸方向へ少し傾けた状態で同様の測定を行い、一次相転移の臨界終点の有無について探る。3.類似の測定をUCoGeについても行う。今のところ問題点はなく、当初の予定どおり実験を行っていく。極低温でかつ試料の方向を制御しながら磁化測定の行える装置はこれまでに無かったもので、今後様々な物質について応用する予定である。当面計画している実験は、スピンアイスDy2Ti2O7の[111]軸近傍の磁場誘起転移、新規物質EuPtSiの磁場誘起秩序相の方向依存性、などである。29年度が最終年度であるため、記入しない。固体物理学29年度が最終年度であるため、記入しない。
水産有用セミエビ類の種苗生産技術の基盤構築

イセエビ・セミエビ類は世界の熱帯・亜熱帯海域における水産有用甲殻類資源である。需要の急増に伴う過剰漁獲や沿岸域の開発に伴う生息場所の減少などが原因でイセエビ・セミエビ類の天然資源は減少しており、一部の地域では絶滅に近い状態に陥っている。一方、イセエビ・セミエビ類を産卵から成体まで人工環境下で安定的に生産する技術は整っていない。とくに浮遊幼生期の生態や発育を調節する仕組みについての知見が乏しく、着底種苗の生産がボトルネックとなっている。ウチワエビ類に関してはこれまで取り組んできた研究により、少数の種苗を確実に生産できる飼育技術を開発できたが、産業的な増養殖へと発展させるためにクリアしなければならないいくつかの課題も見つかった。本研究では、大規模種苗生産の実現のためにセミエビ類の幼生の摂餌生態および発育メカニズムを解明することを目的としている。今年度は、台湾の国立海洋科技博物館および国立台湾海洋大学との共同研究に着手し、幼生飼育のための設備選定および設置を行った。また、飼育試験対象種となるセミエビ類複数種を入手した。長期飼育に向けて幼生の成長および生残に対する飢餓の影響について調べたところ、ウチワエビ類はこれまでに明らかにされているイセエビ・セミエビ類の幼生に比べて飢餓に対する耐性が高い可能性が示唆された。次年度は孵化幼生の飼育試験をとくに摂餌生態と幼生の栄養要求の解明に着目して実施する。次年度の種苗生産試験に向けて相手国での準備が整ったため。セミエビ類幼生の摂餌行動解析と異なる餌料に対する成長評価および栄養生化学的解析を実施する。内定年度:2017イセエビ・セミエビ類は世界の熱帯・亜熱帯海域における水産有用甲殻類資源である。
ペトリネットを用いた発電機起動停止計画のモデル化と最適化

1.ペトリネットを用いた発電機起動停止決定問題のモデル化最小運転時間制約、最小停止時間制約、起動時間制約、潮流ネック、運転履歴、燃料使用量制約、および同一発電所内での同時起動台数制約等をペトリネットとして表現し、起動停止決定問題の詳細なモデル化を行った。2.起動停止計画のペトリネット上でのシミュレーション発電機の種類・台数、負荷パターン等の条件を変えつつ、できるだけ忠実にモデル化した起動停止問題の時系列のシミュレーションがペトリネット上で実現可能なことを確認した。3.競合の最適な解消による起動停止計画の最適化起動停止決定問題の最適化は、ペトリネット上での競合の最適な解消によって達成できる。分岐限定法あるいは遺伝的アルゴリズムを適用して最適な競合解消を行い、起動停止計画の最適化の可能性に関する基礎的検討を行った。
大型望遠鏡によるLyα輝線ガス雲の面分光観測から探る銀河形成進化

銀河の形成進化過程において、銀河とその周囲のガスダイナミクスは星形成活動の維持や抑制に大きな役割を果たしていると考えられている。近年、すばる望遠鏡によるサーベイ観測で複数見つかった銀河形成の最も盛んであった時代の広がったガス雲は、銀河形成期のガスダイナミクスの研究に適した天体であると考えられている。本研究では、これらガス雲の詳細研究を推進させるために、すばる望遠鏡で稼働中の可視光撮像分光装置FOCASを用いて広がった天体の観測に適した面分光を可能にする面分光ユニットの開発を行った。本研究は、すばる望遠鏡で稼働中の可視光撮像分光装置FOCASに組込み可能な面分光ユニットを開発し、それを用いて銀河と活動銀河中心核の進化過程に関する詳細研究を推進することを目標としている。面分光は、天体の各場所のスペクトルを一度の露出で得られるため、銀河などの広がった天体の詳細研究には最適な手法として注目されている。また、本研究は次世代超巨大望遠鏡Thirty Meter Telescopeの可視光撮像分光装置WFOSに組込み可能な面分光ユニット開発のための技術実証試験としての意味もある。平成25年度までに既に光学設計を終了させ、いくつかの技術課題について試作を通して実現可能性を調査してきた。さらに製作できる光学素子から順次製作を既に開始している。平成25年度には軸外し楕円面の試作も行ったが、目標表面精度(200 nm PV)を達成できなかったために、平成26年度に加工工程を見直して再度試作を行った。その結果、目標面精度を達成できることを確認し、本番用基板の製作を開始した。この面分光ユニットは合計70個程度のミラーがあり、それらを精度良く配置することが一つの技術課題となっている。多数のミラーのアライメント調整を一つ一つ行うことは非効率的であり、調整機構を組み込む事も困難である。そこで、我々の面分光ユニットではミラーホルダーとミラーを精度良く製作しておき、ミラーをホルダーに入れるだけで、アライメント精度を達成できるようにしている。平成26年度には光学素子ホルダーの概念設計を行い、平成27年度はこの概念設計を基に詳細設計・製作を進める。面分光ユニットには大きく分けて3つの方式が存在するが、対象天体が非常に暗いことを考慮して、本研究で取り組む面分光ユニットでは一番効率の良いイメージスライサー方式を採用することにした。しかしイメージスライサー方式は非常に多数のミラーを用いる複雑な光学系のために各光学素子を精度良くアライメントさせることが技術課題となっている。本研究では国立天文台先端技術センターに整備されている超精密切削加工機や精密ワイヤー放電加工機を駆使して、光学素子ホルダーや治具を精度良く製作し、アライメント精度を達成できるようにしている。また既存の装置に組み込むことで労力とコストを大幅に削減できるが、一方で面分光ユニットのサイズと重量の厳しい制限が課されている。この制限条件を満たす光学設計解を見出すことが、もう一つの技術課題となっている。平成26年度までに制限条件を満たす光学設計に成功し、それに基づいた光学素子ホルダーや治具の試作を行い、要求精度を達成できることを確認した。また製作できる光学素子から製作を開始した。平成27年度には、それらの試作経験に基づいて、光学素子ホルダー・治具・筐体の詳細設計を行った。平成28年度には組立調整を行い、すばる望遠鏡での試験観測・科学観測を行う予定である。面分光ユニットの光学素子については計画通り平成26年度までにほぼ全て製作することができた。光学素子フォルダーや筐体についても概念設計までは行ったが、詳細設計・製造を行うことができなかった。これらについては平成27年度中に詳細設計・製作をほぼ完了させることができた。しかし当初、国立天文台の先端技術センターで製作予定であったが、同センターが請け負っている仕事量が多いために、外部業者に一部の製作を委託せざるを得なくなった。この方針変更のために製作が遅れてしまった。この遅れのために平成27年度中に開始予定であった科学観測は平成28年度に行う予定である。一方で、科学観測で得られたデータを用いて解析ソフトの開発を行う予定であったが、一部の解析ソフトについて他の面分光装置で得られた観測データを用いて開発を進めることができた。これにより、科学観測を行ってから、学会発表や論文化までの時間を短縮できると期待できる。上記のように遅れている部分もあるが、先行して進んだ部分もあるので、「おおむね順調に進展している。」との評価にした。

また、本研究は次世代超巨大望遠鏡Thirty Meter Telescopeの可視光撮像分光装置WFOSに組込み可能な面分光ユニット開発のための技術実証試験としての意味もある。面分光ユニットには大きく分けて3つの方式が存在するが、対象天体が非常に暗いことを考慮して、本研究で取り組む面分光ユニットでは一番効率の良いイメージスライサー方式を採用することにした。しかしイメージスライサー方式は非常に多数のミラーを用いる複雑な光学系のために各光学素子を精度良くアライメントさせることが技術課題となっている。本研究では国立天文台先端技術センターに整備されている超精密切削加工機や精密ワイヤー放電加工機を駆使して、光学素子ホルダーや治具を精度良く製作し、アライメント精度を達成できるようにしている。また既存の装置に組み込むことで労力とコストを大幅に削減できるが、一方で面分光ユニットのサイズと重量の厳しい制限が課されている。この制限条件を満たす光学設計解を見出すことが、もう一つの技術課題となっている。H27年度までにサイズ・重量制限を満たす光学系・機械系の設計・製作や、光学素子ホルダー・治具の試作を行った。最終年度(H28年度)にはFOCASへの組込み試験を行い、問題ないことを確認した。銀河の形成進化過程において、銀河とその周囲のガスダイナミクスは星形成活動の維持や抑制に大きな役割を果たしていると考えられている。近年、すばる望遠鏡によるサーベイ観測で複数見つかった銀河形成の最も盛んであった時代の広がったガス雲は、銀河形成期のガスダイナミクスの研究に適した天体であると考えられている。本研究では、これらガス雲の詳細研究を推進させるために、すばる望遠鏡で稼働中の可視光撮像分光装置FOCASを用いて広がった天体の観測に適した面分光を可能にする面分光ユニットの開発を行った。計画通り平成26年度中にほぼ全ての光学素子の製作を完了させることができた。光学素子ホルダーに関しては、設計・製作を平成26年度中に終了させる予定であったが、軸外し楕円面の評価やホルダーの概念検討に時間をとられたために、詳細設計・製作まで行うことができなかった。そのため評価を「やや遅れている」にした。今年度中に面分光ユニットの組立・調整を行い、ハワイへ輸送し、FOCASへ組み込んでの試験を行う。この試験で問題がなければ、試験観測を行い、性能評価のための天体データを取得する。このとき、科学的成果も挙げられる天体のデータも取得しておく。さらに、試験観測でも問題がなければ科学的観測に用いられることになる。銀河天文学、装置開発遅れている光学素子ホルダーの設計は外部業者に詳細設計を依頼することで、遅れを解消できる見込みである。製作は国立天文台の先端技術センターで行う予定である。しかし同センターは他に多数の受注を抱えているので、加工受注状況を見ながら、場合によっては外部委託することも検討する。光学素子ホルダー・治具・筐体の詳細設計・製作が平成27年度にずれ込んだことにより、当初計画で平成27年度に予定していた試験観測・科学観測が遅れてしまったので、ハワイ観測所への旅費と輸送費を繰り越す必要が生じた。
トマトNr2突然変異体を用いた果実の成熟開始因子としてのアブシジン酸の役割の解明

トマト果実の成熟(赤熟)は,果実の肥大成長が終わった後に生成するエチレンによって引き起こされる.しかし,エチレン生成がどのような因子によって制御されているか不明である.一方,果実の成熟が遅れるNr-2突然変異体トマトの成長反応の観察からアブシジン酸(ABA)含量の低下が推定され,ABAがトマト果実の成熟開始因子として働いていることが考えられた.本研究では,Nr-2トマトの茎葉および果実の肥大・成熟途上におけるABA含量の変化やABAに対する感受性の変化,外生ABAによるNr-2果実の成熟誘導を調べ,以下の結果を得た.1. Nr-2トマト種子の性質:Nr-2の種子は,正常型のRutgersやFukkenおよびエチレン非感受性突然変異体Nrの種子に比べて,吸水開始から発芽までの時間が短かく,また外生ABAに反応して発芽が遅れた.これから,Nr-2ではABAの感受性には変化がなく,含量が低下していることが示唆された.2. Nr-2トマトの茎葉・果実のABA含量:Nr-2トマトの茎葉のABA含量は,第4葉期,花芽分化期,着果期,および肥大期の何れのステージでもRutgersやFukkenと有意差がなかった.他方,肥大期のNr-2果実のABA含量は,ゼリー;果皮中で212 ; 66.1ng/g fr. wt.であり,Rutgers (1462 ; 150)やFukken(850 ; 238)に比べて小さく,Nr (284 ; 88.7)と同レベルであった.3. Nr-2緑熟果実へのABA投与による成熟反応の誘導:Nr-2緑熟果(果重35g)に26.4μg ABAを注入すると成熟反応を誘導することができた.以上のことから,Nr-2ではABA含量の低下が成熟遅延の一つの原因となっており,ABAはトマト果実の成熟の開始反応と密接に関わっている可能性が示唆された.トマト果実の成熟(赤熟)は,果実の肥大成長が終わった後に生成するエチレンによって引き起こされる.しかし,エチレン生成がどのような因子によって制御されているか不明である.一方,果実の成熟が遅れるNr-2突然変異体トマトの成長反応の観察からアブシジン酸(ABA)含量の低下が推定され,ABAがトマト果実の成熟開始因子として働いていることが考えられた.本研究では,Nr-2トマトの茎葉および果実の肥大・成熟途上におけるABA含量の変化やABAに対する感受性の変化,外生ABAによるNr-2果実の成熟誘導を調べ,以下の結果を得た.1. Nr-2トマト種子の性質:Nr-2の種子は,正常型のRutgersやFukkenおよびエチレン非感受性突然変異体Nrの種子に比べて,吸水開始から発芽までの時間が短かく,また外生ABAに反応して発芽が遅れた.これから,Nr-2ではABAの感受性には変化がなく,含量が低下していることが示唆された.2. Nr-2トマトの茎葉・果実のABA含量:Nr-2トマトの茎葉のABA含量は,第4葉期,花芽分化期,着果期,および肥大期の何れのステージでもRutgersやFukkenと有意差がなかった.他方,肥大期のNr-2果実のABA含量は,ゼリー;果皮中で212 ; 66.1ng/g fr. wt.であり,Rutgers (1462 ; 150)やFukken(850 ; 238)に比べて小さく,Nr (284 ; 88.7)と同レベルであった.3. Nr-2緑熟果実へのABA投与による成熟反応の誘導:Nr-2緑熟果(果重35g)に26.4μg ABAを注入すると成熟反応を誘導することができた.以上のことから,Nr-2ではABA含量の低下が成熟遅延の一つの原因となっており,ABAはトマト果実の成熟の開始反応と密接に関わっている可能性が示唆された.研究実績(1)平成6年9月半ばまでに,次年度以降の研究に必要な量のNr-2およびRutgersの種子を生産し冷凍保存した.(2)平成6年の8月下旬から10月に掛けて,ABAの分析に使用する遠心エバポレーター・高速液体クロマトグラフ・マイクロプレートリーダーの購入と立ち上げを終えた。(3)トマトの茎葉部からABAを80%メタノールで抽出し,LC-C18およびLC-NH_2の2種類のSPEカラム(SUPELCO,1ml Vol.)を使って精製した後,Wakosil-II5C18ARカラム(φ15mm x25cm)を用いたHPLCで分離し,A252nmで定量する方法を確立した.(4)現在(平成7年3月),Nr-2およびNr,Rutgers種のトマトを温室内で栽培した植物を材料にしてABAの分析を行っている.今後は,HPLCでの定量値と,マイクロプレートリーダーを用いたイムノアッセイの定量値との比較を行う予定である.研究の評価(1)当初計画した,Nr-2,Nr,Rutgers種の種子の準備は予定通りに進んだ.また茎葉のABA含量の比較検討も予定通り進んでいる.(2)Nr-2種の種子の生産過程で,この突然変異体果実の成熟過程を観察した.Nr-2果実では,リコペンの生成による赤色化は起こらなかったが,果実の軟化は正常型果実と同じようにおこった.

前者はエチレンによって誘導される反応,後者はエチレンに依存しない反応であることが明かにされている.このことからも,トマト果実の成熟開始に働く因子は,エチレン以外にあることが示唆されこの研究全体の意義が確認された.トマト果実の成熟(赤熟)は,果実の肥大成長が終わった後に生成するエチレンによって引き起こされる.しかし,エチレン生成がどのような因子によって制御されているか不明である.一方,果実の成熟が遅れるNr-2突然変異体トマトの成長反応の観察からアブシジン酸(ABA)含量の低下が推定され,ABAがトマト果実の成熟開始因子として働いていることが考えられた.本研究では,Nr-2トマトの茎葉および果実の肥大・成熟途上におけるABA含量の変化やABAに対する感受性の変化,外生ABAによるNr-2果実の成熟誘導を調べ,以下の結果を得た.1.Nr-2トマト種子の性質:Nr-2の種子は,正常型のRutgersやFukkenおよびエチレン非感受性突然変異体Nrの種子に比べて,吸水開始から発芽までの時間が短かく,また外生ABAに反応して発芽が遅れた.これから,Nr-2ではABAの感受性には変化がなく,含量が低下していることが示唆された.2.Nr-2トマトの茎葉・果実のABA含量:Nr-2トマトの茎葉のABA含量は,第4葉期,花芽分化期,着果期,および肥大期の何れのステージでもRutgersやFukkenと有意差がなかった.他方,肥大期のNr-2果実のABA含量は,ゼリー;果皮中で212;66.1ng/g fr.wt.であり,Rutgers(1462;150)やFukken(850;238)に比べて小さく,Nr(284;88.7)と同レベルであった.3.Nr-2緑熟果実へのABA投与による成熟反応の誘導:Nr-2緑熟果(果重35g)に26.4μg ABAを注入すると成熟反応を誘導することができた.以上のことから,Nr-2ではABA含量の低下が成熟遅延の一つの原因となっており,ABAはトマト果実の成熟の開始反応と密接に関わっている可能性が示唆された.
ポルフィリン螢光を利用した血中循環腫瘍細胞捕捉技術に関する研究

本研究ではがん細胞特異集積能を有する蛍光物質、ヘマトポルフィリン(HP)とアミノレブリン酸(ALA)を用いて、血中循環腫瘍細胞(CTC)を簡便かつ高感度に検出する技術について検討した。がん細胞にポルフィリンを前投与し、マウス尾静脈血中投与後、マウス全血中のポルフィリン含有細胞をFACSによって確認したところ、ポルフィリン蛍光によりCTCが検出された。より高感度にCTCを検出するため、がん細胞へのALA集積効率を増加する必要がある。がん細胞内活性酸素を誘導するインドメタシン投与はALA、HPの集積量を増大せしめたことから、活性酸素産生の事前誘発は高感度なCTCの検出を可能にすると予想される。ALA/ HPD投与・服用個体からのCTC捕捉法を確立すべく、担がんモデルマウスを用いた解析を行った。ラット胃粘膜培養細胞毛RGM1,そのがん用変異株RGK1、好発転移性乳がん細胞株4T1E/M3及び低転移性乳がん細胞4T1Eである。実臨床においてCTCの数は非常に少ないため、癌細胞マウス静脈内投与により擬似的にCTCが多く存在する環境を作り出し、その細胞を捕捉することを試みた。各種細胞をマウスに尾静脈内投与し、ALAを経口投与し、6時間経過後心嚢より血液を採取した。採取した血液からフローサイトメーター(FACS)によってポルフィリン螢光を有する細胞の単離・解析を行ったが、ポルフィリン蛍光を用いたFACSによって腫瘍細胞を捕捉することが困難であった。ALAによる腫瘍特異的ポルフィリン蛍光の誘導法を確立すべくin vitroの系での検討を行った。研究代表者は一酸化窒素(NO)がALA起因性ポルフィリン蛍光を増強するという報告をしている。これに基づきNO供与体であるNOC5(10μM)とSNAP(10μM)を前投与したのちALA1mM投与したところSNAPが有効なALA起因性ポルフィリン蛍光増強剤であることを確認した。さらに臨床での利用を考慮し、ミトコンドリア由来活性酸素(mitROS)を誘導する作用のある医薬品インドメタシン(IND)を用いたポルフィリン蛍光誘導作用についてもALAとHPDを用いて検討した。ESRによる検討からINDにはがん特異的にmitROS増強作用があり、その前投与によってFACSが可能となることを確認した。現在上記薬剤前投与によるin vivoの検討を進行中である。患者検体での検討では、CTCをALA経口投与後の血液から分離することはまだ達成できていない。服用ではなく採血検体を上記薬剤で前処置し、その後ALA/HPDを投与する系での検討を進めてゆく。生体内に投与した循環腫瘍細胞がアミノレブリン酸を投与してもフローサイトメーターで捕捉単離できるレベルまで蛍光を発しなかったため、その現象の増強法について検討していたため計画より遅れたが、NO供与体あるいはインドメタシンによってがん特異的にこの現象を効果的に増強可能であることが確認できたため、今後予定通り計画を進めてゆく。本研究ではポルフィリン化合物を用いて、体内を循環するがん細胞群(CTC)を検出する技術の開発を目的とする。今年度はポルフィリンを用いた擬似CTC捕捉の検証、およびポルフィリンとその前駆体であるアミノレブリン酸(ALA)をより多くがん細胞に集積させ、がん細胞の検出力を高める手法とそのメカニズム解析について検討を行った。ポルフィリンを取り込ませた4T1E/M3をBALB/cマウスに尾静脈投与し、その後心採血によって全血を採取し、溶血処理し得られた擬似的なCTCをポルフィリン由来の蛍光を利用してフローサイトメーターによって解析したところ、微弱ながらHP含有擬似CTCを検出することができた。しかし、検出されたHP含有擬似CTC数は全細胞数の10%程度であり、ALAやポルフィリンを効果的に細胞に取り込ませる方法が必要である。そこでインドメタシン曝露による活性酸素誘導が細胞へのALA取り込みを増加させる可能性について検討を行った。4T1E/M3のほか転移性の低いマウス由来乳がん細胞株4T1Eにインドメタシンを曝露した後、放射線ラベルしたALA(14C-ALA)を曝露し細胞からの線量を計測し、さらにプロトポルフィリンIX(PpIX)の蛍光量を測定した。この前処理によって14C-ALAからの線量、PpIXの蛍光量ともに増大しており、低転移性の4T1Eに比べて好発転移性の4T1E/M3の方が大きかった。また、電子スピン共鳴法(ESR)を利用して各細胞種における活性酸素産生量をインドメタシン処理群と未処理群で比較したところ、インドメタシン処理によってすべての細胞でESRシグナルのピーク強度が増大しており、その増加度合いは4T1Eよりも4T1E/M3の方が大きかった。以上のことから、インドメタシンなどの前投与ががん細胞へのALA集積を増強させ、CTC検出の感度を向上させる可能性が示唆される。

がん細胞内活性酸素を誘導するインドメタシン投与はALA、HPの集積量を増大せしめたことから、活性酸素産生の事前誘発は高感度なCTCの検出を可能にすると予想される。今後は1マウスにがん細胞を投与し、NO供与体あるいはインドメタシンを投与したのちALAを服用せしめ、その個体から得た血液中の細胞をポルフィリン蛍光で単離培養する手法を確立する。2採血後NO供与体あるいはインドメタシンを投与したのちALAを投与し、血液中の細胞をポルフィリン蛍光で単離培養する手法を確立する。31、2に基づき脳腫瘍手術時にALA服用した患者標本/担がん患者患者由来血液標本にNO供与体・インドメタシンを投与後ALAを投与したものに対してポルフィリン蛍光による単離培養法を確立する消化器病学消費税の端数計算方法の違いによって残額が発生してしまったため。消耗品購入予算として28年度に繰り込んで使用する。
がん化学療法患者の社会生活を支えるコントロール感覚獲得支援モデルの開発とその評価

がん化学療法患者は、告知や治療による副作用、病状悪化や再発への不安などの悩みを抱え、不確かな状況の中で、繰り返しコントロール感覚を揺るがされる体験をしている。その体験はライフイベントと関連し生じることも多く、患者は将来や人生の目標の変更を余儀なくされ、QOLの低下を招く。また、うつや適応障害に至ることも少なくない。そこで、本研究の目的は、がん化学療法患者のコントロール感覚を測定する尺度を作成し、それを用い、がん化学療法患者が主体的に社会生活を送ることを支えるコントロール感覚獲得支援モデルを開発することである。そして、その支援の有効性を検証することである。
高感度遺伝子トランジスタによる長鎖塩基配列解析を目指した機能性界面ゲートの構築

本研究は、電界効果トランジスタ(FET)の原理を用いた電気化学的測定によるDNAシーケンシング技術をベースに、トランジスタゲート表面の徹底的な造り込みによって、新しい手法に基づくFET型DNAシーケンサを開発する事を目的とする。ここではDNA伸長反応により放出されるピロリン酸(PPi)を特異的に認識結合する人工レセプターの設計・合成・分子認識能の評価を通して、最適化された機能性界面ゲートを構築する。具体的には、水溶性が高く、かつ多くの誘導体のなかでも顕著に低い酸解離定数(pKa)を有するピリジルボロン酸(PyBA)に着目し、PPi認識レセプトーとしての有用性を検討した。11B-および31P-核磁気共鳴(NMR)測定の結果から、PyBAとPPiの間で可逆的かつ比較的安定な結合を形成することが確認され、特に酸性領域で安定なコンプレックスを形成することが明らかとなった。また質量分析(MS)測定の結果から、PyBAとPPiの結合においては、解離型(4価)のボロン酸基が安定な結合をもたらすことが判明した。さらに一リン酸、三リン酸、dATPをはじめ他のリン酸化合物とは殆ど結合を示さないことから、PyBAのPPiへの選択性は極めて高いと言える。このPPiを選択的に認識結合するPyBAレセプターの発見は本研究で初めて明らかにされ、実用的観点だけでなく、基礎学問の観点からも興味深い重要な知見を与えた。PyBAを用いた機能性界面ゲートの構築により長鎖塩基配列解析が達成された暁には、これまで以上に簡便、高速、安価に遺伝子配列解析を可能にする技術として、広く社会に貢献できると考える。本研究は、電界効果トランジスタ(FET)の原理を用いた電気化学的測定によるDNAシーケンシング技術をベースに、トランジスタゲート表面の造り込みによって、新しい手法に基づくFET型DNAシーケンサを開発する事を目的とする。ここでは、一塩基伸長するごとに放出されるピロリン酸(PPi)を特異的に認識するゲート絶縁膜表面を構築し、長鎖塩基配列解析を可能とする遺伝子FETの開発を目指している。初年度は、遺伝子FETセンサー部の基礎となるPPiを選択的に認識結合するレセプターの設計に重点を置き、物性評価で十分に性能が確認され次第ゲート絶縁膜表面へ導入、表面特性解析を行った。具体的には、PPiレセプターとして“可逆的"な共有結合を形成するPBA誘導体が有用であると考え、種々のPBA誘導体とPPiの相互作用を11B-NMRおよび31-NMR測定によって検討した。PBAの錯形成能に対してPBAが有するpKaの制御が重要な因子となることから、様々なpKaを有するPBA誘導体とPPiの相互作用を確認した。その中でも特異的に低いpKaを有するピリジルボロン酸(PyBA)がPPiと優位な相互作用を示し、特に酸性領域において結合安定性が増加する傾向が確認された。このPyBAのPPiに対する選択性を定量的に議論するため、得られたNMRの強度比から平行定数を算出したところ、PyBA/PPi結合体の平衡定数は950と高い値を示した。この値は、これまで知られているボロン酸-ジオール結合の中でも最も高い範疇に分類される。さらに興味深いことに、PyBAは他の代表的なリン酸化合物(一リン酸、三リン酸、dATP)と殆ど結合せず、PPi特異的な結合を示した。この結果は、PPi認識遺伝子FETにおいて夾雑物となるリン酸化合物、特にdNTPの影響を受けることなくPPiを選択的かつ定量的に検出できる可能性を示唆する。このPPiを選択的に認識結合するPBA誘導体に関しては未だ報告されておらず、この結果は基礎学問の観点から大変興味深い。

初年度予定していた、ピロリン酸を特異的に認識結合する新たなレセプターの設計について予定通り遂行し、十分な成果を得られたと考えている。今年度は、引き続きピロリン酸を特異的に認識するボロン酸誘導体を導入したトランジスタゲートを構築し、ピロリン酸の高感度電位検出を目指す。特に、高感度な電位計測に適した電極表面構築を徹底的に行う。また積極的な学会発表を行い、成果を論文にまとめる。25年度にボロン酸レセプターの基板構築を行い電位測定まで行う予定であったが、高感度な電位計測に適した電極表面構築を目指すに当たり、レセプターの設計と絶縁膜表面への造り込みへフィードバックしたため未使用額が生じた。このため、基板表面解析および電位測定さらに学会での発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に当てることとしたい。