hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい数値解法による太陽系安定性検証の超長期計算

本研究では、正準変換型数値解法という新しい手法を用いて、重点領域研究計画「全地球史解読」に於いて致命的な位置を占める謂わゆる“IK-diagram"(熊澤・伊藤,1993)の正当性と精密性を増すことを目的としたものである。まずはこの目的を達成するための道具作り、すなわち数値積分法の開発を行い、いくつかの高速アルゴリズムを考案し、計算機上に実装する作業を行った。研究題目にある正準変換型数値解法の他、ベクトル計算機や並列機の上で最適な動作をする算法をいくつか開発し、実装した。次に、これらの数値解法を用いて実際の惑星運動の数値積分に着手した。従来までに外惑星系に関する計算結果は既にかなり得られて来たので、今年度は地球を含めた内惑星系の数値計算を進めた。その結果は研究発表リスト内の論文などに納められている。ひとことで言えば、十億年程度の時間スケールでは内惑星系は非常に安定であり、カオスと言われる惑星の運動が現実的には極めて安定したものであるということが示された。この結果、少なくとも計算を実行した約十億年前までに於いてはIK-diagramは信憑性が高く、『全地球史解読』に於ける相対年代時計として利用できることが確認された。昨今、太陽系の外にも多くの惑星系が発見されつつあり、その数は今後ますます増えて行くものと予想される。これからの研究に於いては、これらの惑星系をも視野に入れた数値計算を行い、我々の太陽系の構造がどこまで安定なのか、また、これだけ安定な惑星系は普遍的に存在するのかまたはそうでないのか、などの検証を行ってゆく予定である。同時に、更に高速で高精度の新しい数値解法の開発も継続して行い、惑星運動が地球環境変動に与えて来た長い時間スケールでの影響について詳細なる検証を加える予定である。
乳児の突然死予防に資するベイズ理論に基づいた疾病発症予測モデルの構築

本研究では、本来は予防できたであろう乳児の突然死を予防する方法の確立を目指している。そのためには出生後のなるべく早い時期に、それぞれの子どもの突然死発症リスクを予測できる方法を開発すれば、母親などの養育者への育児指導の時に、その子に合わせた予防法を伝えることができ、突然死を予防することに繋がると考えた。そして、人工知能で利用されている数理統計学的手法を用いて、1ヶ月健診などでの問診データなどを入力することで、その乳児に合わせた予防法を提示する乳児突然死発症予測モデルの構築を試みることにした。そこで、本年度はまず、当施設でこれまでに経験した乳児の解剖例の一部を学習データとして死因分類を実行できるベイジアンネットワークの構築を試みた。最初に、2003年から研究実施日までに当施設で経験した乳児解剖例すべての解剖記録を後方視的に解析した。そして、文献的に乳児突然死のリスクとして知られている要因をそこから抽出し、ワークシートデータを作成した。そしてモデル構築のための学習データとしてその一部を用いた。文献的に知られた要因は月齢・性・出生時体重・在胎週数・睡眠時体位・養育者の喫煙・家族歴等である。最初に、この学習データを構造学習機能を有するモデル構築支援ソフトへインポートし、死因分類を実行する仮のベイジアンネットワークを構築させた。次に、研究代表者による専門的見地から、仮のネットワークが示している通常では考えられない因果関係等の矛盾点に修正を加えた。この際、当初離散化やカテゴリ化した各要因を統合するなどの工夫もした。これにより乳児突然死の死因を分類できるベイジアンネットワークの構築が進行している。なお、今年度に行った上記のような当施設の解剖記録の後方視的解析から副次的に得られた知見を国際学会で発表したり、招待講演で紹介したりした。本研究は、下記に示す3つのstepでの研究遂行を計画している。Step 1:自験解剖例を学習データとしてベイジアンネットワークを構築する、Step 2:文献・医療統計を用いて学習データ数を増加させることで確率分布を更新する、Step 3:新たな臨床症例を検証データとして用いて小児救急専門医がモデルを検証する、の3 stepである。今年度は上記Step 1の完遂を目指した。このStep 1では計画当初、当施設で経験した解剖例のデータから直接、発症予測モデルの初期段階を構築する予定であった。しかしながら、研究を進めている過程で、乳児突然死の主な4つの死因(予期せぬ睡眠時死亡・既知の疾患・不慮の事故・虐待関連死)に大きな影響を与えるリスク要因を明らかにすることが、発症予測モデルの精度を高めることに気づいた。そこで、症例のデータをワークシート化できた時点で、研究実績の概要に記したように死因分類を実行できるベイジアンネットワークをまず構築することにした。そして、現時点では概ねそのプログラムは出来上がってきた。以上のように、より精度の高い発症予測モデルを構築するために、その前段階として死因分類ベイジアンネットワークの構築を試みたために、当初の計画よりやや遅れている。しかしながら、今年度のこの研究成果は当初の計画を完遂するためにはむしろ必要な研究段階であったと考えられるので、次年度以降の研究をよりスムーズに遂行させてくれると期待している。さらに、今年度の成果のみでも1つの新たな研究成果として発表できる内容の可能性があり、今後さらに深める予定である。研究業績の概要や現在までの進捗状況で前述したように、今年度は乳児突然死の死因を分類するベイジアンネットワークの構築を進めたので、まず次年度前半でこれをより精度の高いものに完成させる。今年度は自験例の一部を学習データとして死因分類ネットワークモデルの構築を行ったが、より信頼度の高いモデルにするには文献や臨床統計のデータを利用した方が良いと考えられる。そこで、今年度に構築したネットワークモデルをひな形として、文献や医療統計のデータをインポートすることでより信頼性の高い死因分類モデルを構築する。そして、自験例のうち検証データとして残しているデータでモデルの検証を行い、死因分類ベイジアンネットワークを完成させる。可能ならばこの成果を論文などで発表する。さらに、この自験例と文献及び医療統計データを用いて構築した死因分類モデルで明らかにされる発症予測に大きな影響を与えるリスク要因を利用して、本来の目的である発症予測モデルの構築を行う。これは、当初の研究計画であるStep 1:自験解剖例を学習データとしてベイジアンネットワークを構築する、Step 2:文献・医療統計を用いて学習データ数を増加させることで確率分布を更新する、の2つのStepに相当するので、これが順調に遂行されれば、今年度の遅れを取り戻せると考えている。

そして、文献的に乳児突然死のリスクとして知られている要因をそこから抽出し、ワークシートデータを作成した。そしてモデル構築のための学習データとしてその一部を用いた。文献的に知られた要因は月齢・性・出生時体重・在胎週数・睡眠時体位・養育者の喫煙・家族歴等である。最初に、この学習データを構造学習機能を有するモデル構築支援ソフトへインポートし、死因分類を実行する仮のベイジアンネットワークを構築させた。次に、研究代表者による専門的見地から、仮のネットワークが示している通常では考えられない因果関係等の矛盾点に修正を加えた。この際、当初離散化やカテゴリ化した各要因を統合するなどの工夫もした。これにより乳児突然死の死因を分類できるベイジアンネットワークの構築が進行している。なお、今年度に行った上記のような当施設の解剖記録の後方視的解析から副次的に得られた知見を国際学会で発表したり、招待講演で紹介したりした。本研究は、下記に示す3つのstepでの研究遂行を計画している。Step 1:自験解剖例を学習データとしてベイジアンネットワークを構築する、Step 2:文献・医療統計を用いて学習データ数を増加させることで確率分布を更新する、Step 3:新たな臨床症例を検証データとして用いて小児救急専門医がモデルを検証する、の3 stepである。今年度は上記Step 1の完遂を目指した。このStep 1では計画当初、当施設で経験した解剖例のデータから直接、発症予測モデルの初期段階を構築する予定であった。しかしながら、研究を進めている過程で、乳児突然死の主な4つの死因(予期せぬ睡眠時死亡・既知の疾患・不慮の事故・虐待関連死)に大きな影響を与えるリスク要因を明らかにすることが、発症予測モデルの精度を高めることに気づいた。そこで、症例のデータをワークシート化できた時点で、研究実績の概要に記したように死因分類を実行できるベイジアンネットワークをまず構築することにした。そして、現時点では概ねそのプログラムは出来上がってきた。以上のように、より精度の高い発症予測モデルを構築するために、その前段階として死因分類ベイジアンネットワークの構築を試みたために、当初の計画よりやや遅れている。しかしながら、今年度のこの研究成果は当初の計画を完遂するためにはむしろ必要な研究段階であったと考えられるので、次年度以降の研究をよりスムーズに遂行させてくれると期待している。さらに、今年度の成果のみでも1つの新たな研究成果として発表できる内容の可能性があり、今後さらに深める予定である。研究業績の概要や現在までの進捗状況で前述したように、今年度は乳児突然死の死因を分類するベイジアンネットワークの構築を進めたので、まず次年度前半でこれをより精度の高いものに完成させる。今年度は自験例の一部を学習データとして死因分類ネットワークモデルの構築を行ったが、より信頼度の高いモデルにするには文献や臨床統計のデータを利用した方が良いと考えられる。そこで、今年度に構築したネットワークモデルをひな形として、文献や医療統計のデータをインポートすることでより信頼性の高い死因分類モデルを構築する。
都市内人口移動の空間的パターンとその形成機構

本研究は,都市内人口移動の空間的パターンを提示し,それらのパターンがいかに形成されるかを解明することを目的とした。本研究では,これらの移動パターンの形成機構を,主として,都市内人口密度ならびにその密度勾配との関係に着目することによって議論することとした。都市内部の人口移動と人口密度との関係については,著者が既に学位論文において数理モデルとして提示している。したがって,本研究は上記モデルの統計的検証を行うための研究として位置づけられる。この数理モデルは,都市内部のある地点を通過する人口流動を密度勾配によって説明する形態をとり,次式で表される。すなわち,都心から距離rの地点を通過する人口流動量をf(r),その地点の密度勾配を∂d/∂rとしたときに,f(r)=2pir(a∂d/∂r+bd+c)となる。ただし,a,b,cはパラメータである。このモデルの検証は,郡山市の1980,1985年国勢調査小字・番地別データ,および1987年10月1988年9月の1年間における転出・転入・転居届けの個票(50%抽出)を用いて行った。検証方法は,まずモデル式の両辺を-2pirで割った式を差分方程式に変換しa,b,cをパラメータとする重回帰方程式を導出した。次に,1980,1985年の国勢調査データのそれぞれについて密度勾配の差分値を算出した。そして最後に,個票データより人口流動量f(r)を算出し重回帰分析を行った。こうした重回帰分析の結果得られた決定係数は良好な値であり,都市内部の人口流動が人口密度と密度勾配の1次結合式として表されることが統計的に検証された。すなわち,ある段階における都市内人口移動の空間的パターンは,その前段階における人口密度の形態にかなり依存して形成されることが示唆される。
分子認識スイッチ機能を有するオンサイト環境・バイオ評価用核酸マーカー分子プローブ

DNAやRNAをバイオマーカーとした環境・バイオ評価では、環境測定や臨床検査など「現場」での網羅的核酸計測が望まれる。従来法では、測定対象のターゲット核酸に蛍光標識を行う分光学的な手法が主流である。しかし、測定対象の核酸への蛍光標識化工程は煩雑であり、未反応・未認識のターゲットの洗浄が必要であるなどの課題から、標識化不要の簡便な手法が望まれていた。本研究では、電気化学的手法をベースとし、ハイブリッド形成により誘導された分子構造の変化により、自らの電気化学活性のスイッチをオン/オフし電気化学信号を発生させるプローブ分子を開発する。本研究は環境・バイオ評価の分野に大きく貢献するものと期待される。
EU多極型イノベーション創出共同体の調査分析および地方への適用可能性の研究

本研究では、地方特有の社会環境を踏まえた自律分散型イノベーションエコシステムモデルを構築・実践的に検証することを目的とする。そのため、EUの多極型イノベーション創出共同体European Innovation Institute of Technology(以下、EIT)が採用する産学連携・アントレプレナーシップ教育融合モデルについて、1アントレプレナーシップ教育効果、2事業創出実績、3地域イノベーションへの寄与機能に着目し、EU各地で展開されている実践事例を対象に体系的な整理と考察を行い、日本版の自律分散型イノベーション創出共同体を想定した地域に根ざしたイノベーション共創エコシステムモデルを提案する。これらの調査を踏まえ、地方に適した自律分散型イノベーションエコシステムの動的メカニズムをモデル化し、デザイン・マネジメントの方法論として国際会議で提案・報告した。このモデルについて第一線の実務家および関連分野の研究者との議論・フィードバックを得、基礎実験を行い検証を進めている。国内で済ませた事前調査を基礎に、研究協力者らの協力を得て現地での調査・資料収集を行い、EITおよびKIC(Knowledge Innovation Community)の俯瞰的把握を行った。予備実験を通じて調査指標の妥当性を確認した上で、現地調査ではKU Leuvenを拠点にEITを構成する特定のKICの地方拠点を訪問し、資料収集およびインタビュー調査を行った。他方で、本研究の地域施策への反映として、アントレプレナーシップ教育を介したEITモデルの地方への適用に向けた試行・準備について、一部当初の計画を前倒しで進めた。前年度に抽出した調査指標を用いて引続き調査を進め、自律分散型イノベーションエコシステムのメカニズムをモデル化し、動的デザイン・マネジメントの方法論として提案した。本モデルについて、前年度国際会議や各地のEIT拠点でのインタビューの際に得た当該分野の第一線の研究者および実務家との議論・フィードバックをもとに学術的に検討し、これについて国内研究会・国際会議で報告し論文としてまとめた。並行して、自治体との連携により展開する地域中小事業者を主な対象とした産学連携人材育成プログラムを基盤に、地方型イノベーションエコシステム施策として研究成果を社会還元した。国際会議・国内研究会では欧州と国内地方の双方において、公刊された文献にとどまらない実務家・政策立案者からの情報や見解、本研究が提案するモデルに対するフィードバックが有効であった。同時に、彼らの本研究への今後の展開についての関心も高かったことから、研究手法として引続きフィールド調査を中心としたアプローチを継続するとともに、本研究成果の社会還元としての実証研究にも継続して取り組みたい。また、アートなど複数の他分野隣接領域の研究者との議論を通じて本研究と当該研究分野との類似性や関連性について多くの示唆を得たことから、学際的共同研究を強化し、それらとの相違を手がかりに共創のダイナミクスの基礎的な構造および動的性質について学術的検討を深め、関係性のデザインマネジメント手法に適用し、ソーシャルデザインの方法論の発展に寄与する。前年度に抽出した調査指標を用いて引続き調査を進め、自律分散型イノベーションエコシステムのメカニズムをモデル化し、動的デザイン・マネジメントの方法論として提案する。本モデルについて、前年度国際会議や各地のEIT拠点でのインタビューの際に得た当該分野の第一線の研究者および実務家との議論・フィードバックをもとに学術的に深め、これについて国内学会・国際会議で報告し論文としてまとめる。並行して、年度前倒しで着手した自治体との連携により展開する地域中小事業者を主な対象とした産学連携人材育成プログラムを基盤に、地方型イノベーションエコシステム施策として研究成果を昇華・社会還元し、研究への再フィードバックを目指す。なお、本研究では分散型イノベーションエコシステムの構造および動的メカニズムに着目しているが、研究対象であるEITでは想定以上に柔軟かつダイナミックな展開がみられ、初期KIC群を踏まえた第2期KIC群の立上げ・展開が本格化しており研究対象として見逃せない時機にある。EU各地でのEITの認知も広まり関係者の本研究アプローチへの反応も高いことから、極力時機を捉えて新KIC群についても並行して把握し、研究の一段の推進に繋げたい。デザイン学
高分子膜付き金属ステントを用いた脳動脈瘤の脳血管内手術治療の開発

実験1:高分子膜付き金属ステントを用いた動静脈瘻の塞栓[要約]金属ステントにポリウレタン膜を張り動静脈瘻と動脈瘤を閉塞し,留置血管の温存を図った.ステントの留置は正確かつ簡便に行えた.動静脈瘻と動脈瘤の閉塞も高率に閉塞できた.術後早期に留置血管の閉塞が起こってしまうことが問題点である.[要約]拍動性をもち正常に近い水圧と粘性をもつ巨大動脈瘤のシリコンモデルを用いて種々の材質で作製したフィルムステントの留置性,動脈瘤の閉塞の程度を動脈瘤の電気抵抗を指標に評価した.厚さ100ミクロンのPET filmが最適であった。実験3:PETフィルムステントの血管内留置留置部位の組織学的観察も行った.留置は正確にでき,また移動もなかった.留置部位付近の組織観察でステント付近の組織の増殖がみられたが,ステントを覆うような増殖は短期では認められなかった.このため留置血管の閉塞がおこった.このステントは長さ,太さが調節可能である.高分子でありself expandableなので血管への物理的障害が小さい特徴がある.実験4:PETフィルムメッシュステントと金属ステントを組み合わせたステントの血管内留置[要約]PET film stentの欠点を改良して内膜の被服の誘導を目的にメッシュ状にし,造影性物質を装着した.固定性については汎用されている金属ステントを用いた.組織学的検索と留置血管の開存性観察を継続中である.実験1:高分子膜付き金属ステントを用いた動静脈瘻の塞栓[要約]金属ステントにポリウレタン膜を張り動静脈瘻と動脈瘤を閉塞し,留置血管の温存を図った.ステントの留置は正確かつ簡便に行えた.動静脈瘻と動脈瘤の閉塞も高率に閉塞できた.術後早期に留置血管の閉塞が起こってしまうことが問題点である.[要約]拍動性をもち正常に近い水圧と粘性をもつ巨大動脈瘤のシリコンモデルを用いて種々の材質で作製したフィルムステントの留置性,動脈瘤の閉塞の程度を動脈瘤の電気抵抗を指標に評価した.厚さ100ミクロンのPET filmが最適であった。実験3:PETフィルムステントの血管内留置留置部位の組織学的観察も行った.留置は正確にでき,また移動もなかった.留置部位付近の組織観察でステント付近の組織の増殖がみられたが,ステントを覆うような増殖は短期では認められなかった.このため留置血管の閉塞がおこった.このステントは長さ,太さが調節可能である.高分子でありself expandableなので血管への物理的障害が小さい特徴がある.実験4:PETフィルムメッシュステントと金属ステントを組み合わせたステントの血管内留置[要約]PET film stentの欠点を改良して内膜の被服の誘導を目的にメッシュ状にし,造影性物質を装着した.固定性については汎用されている金属ステントを用いた.組織学的検索と留置血管の開存性観察を継続中である.
気分障害の薬物反応性関連遺伝子ならびに疾患脆弱性遺伝子の検討

当院を受診したDSMIVで診断された105人の大うつ病性障害の患者に対して選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)であるFluvoxamineを投与し、投与前と投与8週後ハミルトン抑うつ評価尺度(HAM-D)の得点を評価すると共に、倫理審査委員会の承認に基づいて説明と同意の上、遺伝子検体を得た。このうち、投与前のHAM-Dが15点以上である84サンプルを解析対象とした。気分障害の疾患脆弱性や薬物反応性との関係が推測されるCRHR1、OPRS1、セロトニン1A、1B、1E受容体遺伝子を候補遺伝子として選定した。それぞれの遺伝子についてHapMapなどの既存のデータベースから日本人におけるLDブロックを推測し、これに基づいて頻度の高い一塩基多型(SNP)をhtSNPとして選択し、RFLP法、ダイレクトシークエンス法(サイクルシークエンス法による)によってgenotypingを施行した。HAM-Dの得点変化から反応・非反応群に分け、アレルワイズとハプロタイプワイズ双方で関連解析を行った(解析にはソフトウェアとしてSAS genetics, PowerMarkerを使用した)。CRHR1、OPRS1、セロトニン1A、1B、1E受容体のいずれの遺伝子についてもFLVの反応性との間に有意な関連は認められなかった。なお、研究補助金は上記のサイクルシークエンス法、RFLP法、これらの基礎となるPCR法を行うための試薬などの消耗品の購入に活用された。1.ドイツで双極性障害と関連が報告されており各種抗うつ薬・非定型抗精神病薬の直接的・間接的標的であるセロトニン3A受容体遺伝子について、DHPLC法・サイクルシークエンス法を用いて変異検索を行った。exon1に3個、exon2とその近傍に3個、exon9に3個の合計9つのSNPを同定し、そのうち6個が未報告のものであった。2.多施設共同研究で得られた双極性障害522人と健常対照群636人の検体に対して、上記で同定された3A受容体遺伝子のSNPのうち4つにつき、PCR-RFLP法にてgenotypingを行い、個々のSNPについて患者群と対照群につき関連解析を行い、更にそのうち連鎖不平衡のみられる3つのSNPにつきハプロタイプ解析を施行したが、有意な関連は認められなかった。3.当院を受診したDSM IVで診断された54人の大うつ病性障害の患者に対して選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)であるFluoxamineを投与し、投与前と投与8週後のハミルトン抑うつ評価尺度(HAM-D)の得点を評価すると共に、遺伝子検体を得て薬物反応性との関係が推測されるセロトニントランスポーター、セロトニン2A受容体、セロトニン3A受容体のSNPについてgenotypingを施行した。HAM-Dの得点変化から反応・非反応群に分けて関連解析を行ったが、いずれのSNPにおいても有意な関連は認められなかった。なお、研究補助金は上記のDHPLC法、サイクルシークエンス法、RFLP法、これらの基礎となるPCR法を行うための試薬などの消耗品の購入に活用された。当院を受診したDSM IVで診断された88人の大うつ病性障害の患者に対して(昨年より34例増加)選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)であるFluvoxamineを投与し、投与前と投与8週後ハミルトン抑うつ評価尺度(HAM-D)の得点を評価すると共に、倫理審査委員会の承認に基づいて説明と同意の上、遺伝子検体を得た。気分障害の疾患脆弱性や薬物反応性との関係が推測されるセロトニントランスポーター、セロトニン2A受容体、セロトニン3A受容体のSNPについて、RFLP法、ダイレクトシークエンス法(サイクルシークエンス法による)によってgenotypingを施行した。また、これらのgenotypeに性・年齢・baseline HAM-Dを更に独立変数として加え、HAM-Dの変化を従属変数として多重回帰分析を施行したが、やはり有意な関連をもつ要因は見出されなかった。次いで、他のセロトニン受容体であるセロトニン1A、セロトニン1B、セロトニン1D、セロトニン1Eの各遺伝子、またその他気分障害や他の精神疾患、向精神薬との関係が示唆されるCRHR1、TPH2、FKBP5、DNAJC5、NDRG2、SERPINI1、glycoprotein M6B、NRG1、SIGMA1、RNF103といった候補遺伝子についても、同様の解析を行う為順次genotypeを進行中であるが、現在の所有意な関連の認められるものは見つかっていない。

それぞれの遺伝子についてHapMapなどの既存のデータベースから日本人におけるLDブロックを推測し、これに基づいて頻度の高い一塩基多型(SNP)をhtSNPとして選択し、RFLP法、ダイレクトシークエンス法(サイクルシークエンス法による)によってgenotypingを施行した。HAM-Dの得点変化から反応・非反応群に分け、アレルワイズとハプロタイプワイズ双方で関連解析を行った(解析にはソフトウェアとしてSAS genetics, PowerMarkerを使用した)。CRHR1、OPRS1、セロトニン1A、1B、1E受容体のいずれの遺伝子についてもFLVの反応性との間に有意な関連は認められなかった。なお、研究補助金は上記のサイクルシークエンス法、RFLP法、これらの基礎となるPCR法を行うための試薬などの消耗品の購入に活用された。
ホロゲノム解析から紐解く難治性複合感染症としての歯周炎とインプラント周囲炎

東京医科歯科大学歯学部附属病院来院中の患者のうち同一口腔内に歯周炎部位、健常歯部位、インプラント周囲炎部位、健常インプラント部位を認める患者を対象に、臨床データ(投薬履歴、性別、年齢、発症時期)と共にプラークの採取をおこなっている。得られたプラークから全ゲノム情報、RNAを抽出、精製し、次世代シーケンサー(MiSeq)を用いてその塩基配列の取得、ゲノム情報解析をおこなってきた。本年度はインプラント周囲炎、歯周炎罹患部位それぞれから採取したサンプルからDNAを抽出、精製し、細菌種の特定を目的としたメタ16S rDNA解析、機能解析を目的にメタゲノム解析をおこなった。それらのデータから両疾患に特異的に存在する細菌種の特定、活動性の高い細菌種の特定をおこなった。また、細菌種間の共起的細菌種間関係を明らかにするためにネットワーク解析をおこなった。また解析と並行して被験者に対して治療介入をおこない、経時的なサンプル採取をしている。DNAレベルにおけるインプラント周囲炎と歯周炎の細菌種組成に違いは認められなかったものの、ネットワーク解析において細菌叢の中心となる細菌種は異なることが明らかとなった。また、両疾患における細菌叢の保有する機能を比較すると、インプラント周囲炎は歯周炎より炭水化物代謝の活動性が高い。一方で、歯周炎はインプラント周囲炎よりもタンパク質代謝が統計学的に有意に発現している可能性が示唆された。しかしながら、両疾患の細菌叢が保有する病原因子組成に違いは認められず、類似した病原因子を保有することを解明された。両疾患における細菌叢の中心を担う細菌種が違うこと、加えて、代謝経路が異なることが両疾患の治療反応予後や疾患の進行速度に影響を与えてる可能性が考えられた。今後、治療介入後における細菌叢の変化を継時的に観察し、疾患の病態解明、新規診断、治療法の開発の足がかりとすることを目標としている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。東京医科歯科大学歯周病外来とインプラント外来にて、倫理申請をおこなって同意を得られた患者から、同一口腔内の歯周炎部位、健常歯部位、インプラント周囲炎部位、健常インプラント部位を対象に臨床データ(投薬履歴、性別、年齢、発症時期)と共にプラークの採取を行なった。プラークからDNA、RNAを抽出・精製後、次世代シークエンサー(Illumina Miseq)を用いて、塩基配列の解読を行なった。現在は、取得したデータからスーパーコンピューターを用いてメタゲノム解析、メタトランスクリプトーム解析を行なっている。本研究はin situで活動している細菌種や発現している機能遺伝子(細菌・ヒト)を明らかにすることであり、現在行なっているメタゲノム解析、メタトランスクリプトーム解析により、サンプル採取時の実際に機能している細菌や機能遺伝子の発現を、口腔環境や病原因子特化型(HOMD,SILVA,KEGG,MvirDB等)のデータベースを用いて細菌種の同定と機能遺伝子の発現を調べることが可能である。そこから得られた情報を、遺伝子ネットワーク解析を用いて検討、各郡に共通して存在する細菌種およびその特徴を明らかにして、疾患関連細菌叢・宿主遺伝子データベースの作成・強化をおこなう。加えて、疾患罹患部位に対して既存する治療(プラーク・歯石の除去、抗生物質の局所・全身投与、歯周外科等)をおこなう。現在も患者からは継続してサンプルを採取しており、歯周病治療を行う前後での病態の進行変化を基とし、従来法の治療効果の評価をおこなう予定である。東京医科歯科大学歯学部付属病院歯周病科、インプラント科外来患者の口腔内からのサンプル採取を行い、DNA、RNAの抽出と精製を行なってきた。いくつかのサンプルは抽出、精製の段階でDNA、RNAが失われることがあったが、サンプル数を確保していたため、実験、研究に必要な最低限の数は確保されている。その後、次世代シークエンサーを用いた塩基配列の解読まで完了しており、現在取得されたデータを用いて、解析を行なっているが取得されたデータに異常、エラー等は見られていない。また外来患者からのサンプル採集は継続して採取されているため、今後さらに治療前後での比較を行うことも可能である。以上のことから昨年度の研究進歩状況は、おおむね順調に進行していると考える。

一方で、歯周炎はインプラント周囲炎よりもタンパク質代謝が統計学的に有意に発現している可能性が示唆された。しかしながら、両疾患の細菌叢が保有する病原因子組成に違いは認められず、類似した病原因子を保有することを解明された。両疾患における細菌叢の中心を担う細菌種が違うこと、加えて、代謝経路が異なることが両疾患の治療反応予後や疾患の進行速度に影響を与えてる可能性が考えられた。今後、治療介入後における細菌叢の変化を継時的に観察し、疾患の病態解明、新規診断、治療法の開発の足がかりとすることを目標としている。本年度は、次世代シークエンサーにより取得されたデータを用いて、解析を行なっていく。解析は取得したデータからメタゲノム解析、メタトランスクリプトーム解析を行なっており、メタゲノム解析、メタトランスクリプトーム解析により、サンプル採取時の実際に機能している細菌や機能遺伝子の発現を、口腔環境や病原因子特化型(HOMD,SILVA,KEGG,MvirDB等)のデータベースを用いて細菌種の同定と機能遺伝子の発現を調べる予定である。また。そこから得られた情報を、遺伝子ネットワーク解析を用いて検討、各郡に共通して存在する細菌種およびその特徴を明らかにして、疾患関連細菌叢・宿主遺伝子データベースの作成・強化をおこなう。また、継続して患者からはサンプル採取を行っており、治療の前後でサンプルを採取し再度DNA、RNAの抽出を行い次世代シークエンサーを用いて塩基配列の解読を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
湾岸アラブ諸国における「国史」形成の比較研究

湾岸アラブ諸国はいずれも非民主的な君主制に立脚した権威主義的統治体制(国政の最高責任者を、選挙等を通じて国民の意思で変更することが不可能であり、同時に国政の最高責任者である首長あるいは国王を公然と批判することはタブーとなっている)を採用している。このような非民主主義的な体制を採用する国家において、国民を統合し、非民主的な体制を維持するために、自国の歴史、すなわち国史は一定の役割を担っていると考えられる。そこで、本研究では湾岸アラブ諸国の歴史教科書(小学校から高等学校)を収集し、その内容を分析した。それにより、湾岸アラブ諸国の「国史」がどのような要素から構築され、またどのような要素が排除されているのかが、明らかとなった。オマーンではマスカト市政局において、アラブ首長国連邦ではアブダビ教育ゾーン、ドバイ教育ゾーン、アラブ首長国連邦教育省において、教科書収集を行うとともに、カリキュラム編成に関する聞き取り調査を行った。今回は社会科教科書(歴史、地理、社会など)に限定して収拾したが、一つの科目の全教育課程の教科書を収集するということは、少なくともアラブ諸国を対象としては例がなく、大きな成果であったと考えられる。なお、当初の計画では、オマーンにおいてはオマーン教育省で教科書収集を行う予定であったが、オマーンでは現在、地方行政組織が教科書の配布を担当しており、そのために研究代表者が訪問したオマーンの首都マスカトにおいては、マスカト市政局において教科書の収集を行うこととなった。また、アラブ首長国連邦においては、当初は教育カリキュラムをめぐる首長国間の綱引きが存在することを想定し、個別にインタビューを行う計画であったが、現地調査を行ったところ、このような綱引きが全く存在しないことが確認された。また、両国では書店での資料購入も行った。ここで収集された教科書や資料の分析は現在進行中であるが、現在のところ、特に歴史教科書において、「国史」教育がなされている様子が判明しつつある。社会科教育が「国史」教育を行う教育分野としてある種当然であるならば、それ以外にも、例えば国語教科書における「読み物」の題材調査などによって、多様な教育分野における「国民意識」の形成を分析する必要性があることも明らかになりつつある。また、上記の教科書収集・調査に加え、3名の研究協力者と合同で研究会を開催し、湾岸地域の国史形成に関する比較研究を推進してゆく組織を立ち上げた。この研究会は、次年度以降も継続して開催されることになった。前年度に臨時的に開催した、湾岸アラブ諸国を研究する研究者を交えた研究会を、本年度は恒常化させ、4名を研究協力者とし、5月、8月、11月、2月の4回にわたって研究会を開催した。研究会では、湾岸アラブ諸国の国史の形成過程について、各国別に分担者が報告を行い、比較研究を行った。この研究会は、次年度も継続することが予定されている。また、9月にはイギリスの大英図書館において、湾岸アラブ諸国に関する歴史資料、とりわけ19世紀の国家建設期に関する資料の収集を行った。現在、同資料は整理・分析中である。この資料の分析結果の一部は、11月に東京で開催された「中東地域における経済自由化と統治メカニズムの頑健性に関する比較研究」第2回研究会において、「湾岸アラブ地域へのイギリスによる支配の実態」というテーマで研究発表をおこない、「イギリスによる植民地的支配」というイメージが湾岸アラブ諸国で生み出され、それが国史として流通していることの一端を明らかにした。最終年度である今年度では、おおむね研究目的および研究実施計画に即して研究を進めることができた。予定していた研究会を実施し、湾岸アラブ諸国の国史形成過程を、サウディ・アラビアやイランと比較しつつ、研究を進めることができた。また、湾岸アラブ諸国各国の「社会科」および「歴史」教科書の内容分析もおおむね完了させることができた。一方で、エジプトでのいわゆる「アラブの春」の運動、およびバハレーンでの暴動の激化、オマーンでの一部都市での暴動を受け、これらの国で実施する予定であった資料収集が不可能となった。このような事態が生じた際の代替措置として、シリアでの資料収集を予定していたが、シリアでも同様に情勢が不安定となったため、資料収集を実施することができなかった。これらの地域での資料収集は、情勢が安定化するのを待って、今後も可能な限り推進してゆく予定である。このような不測の事態の発生にも関わらず、研究活動の成果の一部を公表することができたのは幸いであった。定期的な研究会に継続的に参加してもらっていた高知県立大学の辻上講師とともに、「文化資源を通じた湾岸諸国の国民統合」をテーマに、2011年日本国際政治学会で湾岸諸国のセッションを企画し、発表を行った(「湾岸産油国における国民統合の比較研究-文化資源の消費・流通・生産-」)。
RNAウイルスゲノムのAIによる解析

感染症RNAウイルスの典型例であるインフルエンザウイルスについては、その社会的な重要性により、過去に流行した株まで含めて、多数株の膨大な配列データが公的DBに収録されはじめた。AIを用いたウイルスゲノムのオリゴヌクレオチド解析により、方向性と再現性のある時系列変化を検出できていたが、詳細な時系列解析により、単一の大流行内で見られる進化速度と、異なった大流行間に着目した進化速度との明確な差異の存在を、複数の大流行の例について明らかできき、その差異を生む要因のモデルも提唱できた。デング熱やジカ熱ウイルスのAI解析により、方向性と再現性のある時系列変化を検出できたが、これらのウイルスでは地域性の重要性も示された。ウイルスの増殖には多様な宿主因子(タンパク質やRNA等)が必要とされる。ヒト以外の宿主動物類で生育していたウイルスに対して、ヒト細胞が理想的な生育環境を提供するとは考え難く、ヒト集団へ侵入後にウイルス側が変化することで適応度を上げているはずであり、この適応の過程が、方向性と再現性のある時系列変化の要因と考えられる。この宿主因子の例として、宿主側non-coding RNAのmiRNAを想定したAI解析を行ったところ、具体的なmiRNAを少数ながら推定出来た。ウイルスゲノムの変化生む、miRNA以外の因子を知る探索研究として、宿主側non-coding領域のAI解析を行ったところ、Mb-levelのTFBSやCpG islandsの存在を見出した。現時点ではウイルスゲノムの変化との関係が不明ではあるが、重要な知見であるので論文発表を行う予定である。ウイルスゲノムの変化生む、miRNA以外の宿主因子を知る探索研究として、宿主側non-coding領域のAI解析を行ったところ、Mb-levelのTFBSやCpG islandsの存在を見出した。現時点ではウイルスゲノムの変化との関係が不明ではあるが、当初には予想していなかった重要な知見であるので、論文を完成させて発表を行う予定である。感染症RNAウイルスは、ヒト以外の生物から突然にヒト集団へ侵入し、大流行を引き起こす例が多く、社会的な影響も大きい。もしも、その種の新規流行が開始した際には、その例も解析に加える予定である。論文発表に関して、2018年度内に初回の投稿は行ったが、受理までには追加解析が必要になったので、論文発表に係わる経費は、次年度使用が必要になった。
α1A-Caチャンネル遺伝子の変異による脳細胞変性の分子病態

目的及び背景:脊髄小脳失調症6型(SCA6)は、多くの神経変性疾患の中でもその原因遺伝子機能が判明している数少ないものの一つであり病態解明に至る可能性が高く、進行性変性症の他発作性症候も呈するなど多彩な神経障害を来たしその機序の解明は科学的インパクトが大きい。またSCA6は本邦に多くニーズも大きい。我々は第19番染色体連鎖小脳失調症を同定、それがSCA6と同一であることやCAGリピート伸長の病的意義を明らかにし、SCA6のプルキンエ細胞質内封入体を発見、Caチャンネル権能の異常を初めて報告するなど一連の研究を続けている。本研究の目的は、培養細胞ならびに動物モデルを作製してα1A-Caチャンネル遺伝子(CACNA1A)の変異による脳細胞変性と機能障害の分子病態を解明することである。方法:まず、これまで用いていたHEK細胞にてSCA6遺伝子を導入し、細胞死を生じる条件を検索し、そのメカニズムを探る。また、変異lox配列をマウスcacnalaエクソン1に導入したES細胞を単離し、変異lox配列、CAGの異常伸長したヒトCACNA1Aの全長cDNA、およびハイグロイマイシン耐性遺伝子を組み込んだノックインベクターとCreリコンビナーゼの発現ベクターとを同時に導入し、マウスcanalaエクソン1にSCA6変異を持つヒトCACNA1AcDNAを挿入した。予想されるパターンでのcDNAの挿入はサザンハイブリダイゼーションとPCR法により確認した。SCA6の変異CACNA1Aを有するES細胞を多数得て胚盤胞へ移植しSCA6のノックインマウスを得る。結果と考察:HEK細胞にてSCA6遺伝子変異を導入して細胞死を生じさせることに成功し、その時に変異蛋白が断片化していることを明らかにした。また、SCA6のノックインマウスを得ることに成功し、現在症候、チャンネル機能障害、神経病理所見などの表現型の解析を行っている。
抗リン脂質抗体症候群にみられる血栓症の臓器特異性に関する研究

脳は自己免疫血栓性疾患である抗リン脂質抗体(APS)の重要な罹患臓器である。通常の動脈硬化性疾患と比べると、APSでは心筋梗塞に比べて脳梗塞が圧倒的に多い。APSの血栓形成機序は、APS患者に存在する抗リン脂質自己抗体が内皮細胞や単球を活性化して向血栓状態にすることと考えられている。本研究では、血管内皮細胞の臓器特異性について注目し、APSにおける脳梗塞の血栓形成機序を解明することによって同疾患の特異的治療法を開発すおること目的とした。本年は材料に、ヒトの脳、肺、皮膚の小血管内皮細胞を用いた。これらの培養細胞に抗リン脂質抗体(ホスファチジルセリン依存性抗プロトロンビン抗体:231D)を加えてインキュベートし、細胞からRNAを抽出してDNAアレイを用いてmRNA発現スクリーニングをおこなった。有意に発現が増加した遺伝子は、PLSCR4,Cenpk,Bhlhb5,Hmgn1,MAF,TNF,TRAF2,NOS3,RPs6ka6,IL-6、VCAM-1などがあった。しかし、これらの遺伝子発現に内皮細胞間の明らかな差はなく、脳由来微小血管内皮細胞に特異的な遺伝子発現上昇はみられなかった。検討した遺伝子発現のうち、抗プロトロンビン抗体によってもっとも有意に増強したのはNOS3(nitric oxide synthase 3)であった。NOS3の発現亢進は、患者由来のポリクローナル抗リン脂質抗体でも確認された。NOS3の遺伝子多型はアルツハイマー病や動脈硬化疾患と関連しており、脳血管障害の病態にNOS3がかかわる可能性がある。今回は抗リン脂質抗体によって誘導される脳血管内皮に特異的な分子は同定できなかったが、NOS3の活性をさらに検討することにより抗リン脂質抗体症候群に伴う脳血管障害のメカニズムを解明できる可能性を考えた。ヒト内皮細胞:LPSとTNFαで4時間内皮細胞を処理したところ、HAOECおよびHUVECでTF,VCAM,E-セレクチンが発現増強した。HAECにくらべてHUVECではTFとIL-6のLPSやTNFによる誘導は強かった(図1)。しかし、LPSによるVCAM-1とEセレクチンの誘導は、HUVECに比べてHAOECで増強していた(順に359、501 vs.84、324倍)。ヒトトロンビンは、TF、VCAM-1、Eセレクチン、IL6を、HAOECおよびHUVECにおいて濃度依存性に誘導したが、この誘導は両者の細胞で著変なかった。モノクローナル抗リン脂質抗体によってはTF,IL6および接着因子の誘導は有意でなかった。ヒトトロンビンはHAOECでTF発現を誘導すると報告されているので、あらかじめ2U/mlのトロンビンで内皮細胞を前処置し、そこにモノクローナル抗リン脂質抗体(EY2C9)を5時間加えた。その結果、HAOECでは一連の分子の発現が誘導されたが、HUVECでは発現は明らかでなく、抗リン脂質抗体による細胞活性化はトロンビンによって増強されるが、それは細胞の種類によって異なる可能性があることが示唆された。PLSCR1はHUVECではLPSによって誘導されたが、スカベンジャーレセプターであるCD36はHAOECでもHUVECでもいかなる刺激によっても発現の増強はみられなかった。ラット内皮細胞:LPSによるTFの誘導は、RECIVよりもRBMVECのほうが強かった。一方、トロンビンによるTFの発現はRECICのほうが強かった。LPSとトロンビン両者によるIL6の発現は、RBMVECと比べてRECIVが強かった。TNFαによるTFとIL6の発現はこれらの細胞同士では差がなかった。次に、トロンビンの処理(5U/ml、4時間)の有無でPAR-1の発現を検討した。PAR-1のベースラインはRBMVECよりもRECICのほうが高かったが(図2)、トロンビンの処理によっては発現の変化はなかった。モノクローナル抗リン脂質抗体であるEY2C9はRBMVECおよびRECICで軽度にTFを誘導した。APS患者から得られた患者IgGではいずれの細胞でもTFの発現は明らかではなかったし、トロンビンの前処理でも抗リン脂質抗体によるTF発現にはあまり効果がなかった。本研究では、血管内皮細胞の臓器特異性について注目し、APSにおける脳梗塞の血栓形成機序を解明することによって同疾患の特異的治療法を開発すおること目的としている。材料に、ラットの脳小血管内皮細胞およびラット大静脈内皮細胞株を用いた。これらの培養細胞に抗リン脂質抗体(ヒト・モノクローナル抗β2-グリコプロテインI抗体:EY2C9)を加えてインキュベートし、細胞からRNAを抽出してDNAアレイを用いてmRNA発現スクリーニングをおこなった。しかし、脳内皮細胞に特異的に発現の多い遺伝子は、EY2C9によって明かな誘導は観察できなかった。そこで、より生理的状態に近い状態で検討した。すなわち、抗リン脂質抗体はAPS患者血清から分離したIgG分画のプールを用い、さらに「血栓準備状態」のモデルとして培養内皮細胞をあらかじめインターフェロンα2aで前処置をおこなってから抗リン脂質抗体を加えた。

その結果、脳内皮細胞では大静脈由来内皮細胞に比べて組織因子(外因系凝固因子のイニシエータ)の高発現が観察された。さらにDNAアレイによって脳血管内皮細胞では37遺伝子、大静脈内皮細胞では34遺伝子が抗リン脂質抗体による発現誘導がみられた。これらの血管は、内皮細胞の臓器特異性と抗リン脂質抗体に対する感受性の多様性を反映しており、現在さらに詳細に検討中である。脳は自己免疫血栓性疾患である抗リン脂質抗体(APS)の重要な罹患臓器である。通常の動脈硬化性疾患と比べると、APSでは心筋梗塞に比べて脳梗塞が圧倒的に多い。APSの血栓形成機序は、APS患者に存在する抗リン脂質自己抗体が内皮細胞や単球を活性化して向血栓状態にすることと考えられている。本研究では、血管内皮細胞の臓器特異性について注目し、APSにおける脳梗塞の血栓形成機序を解明することによって同疾患の特異的治療法を開発すおること目的とした。本年は材料に、ヒトの脳、肺、皮膚の小血管内皮細胞を用いた。これらの培養細胞に抗リン脂質抗体(ホスファチジルセリン依存性抗プロトロンビン抗体:231D)を加えてインキュベートし、細胞からRNAを抽出してDNAアレイを用いてmRNA発現スクリーニングをおこなった。有意に発現が増加した遺伝子は、PLSCR4,Cenpk,Bhlhb5,Hmgn1,MAF,TNF,TRAF2,NOS3,RPs6ka6,IL-6、VCAM-1などがあった。しかし、これらの遺伝子発現に内皮細胞間の明らかな差はなく、脳由来微小血管内皮細胞に特異的な遺伝子発現上昇はみられなかった。検討した遺伝子発現のうち、抗プロトロンビン抗体によってもっとも有意に増強したのはNOS3(nitric oxide synthase 3)であった。NOS3の発現亢進は、患者由来のポリクローナル抗リン脂質抗体でも確認された。NOS3の遺伝子多型はアルツハイマー病や動脈硬化疾患と関連しており、脳血管障害の病態にNOS3がかかわる可能性がある。今回は抗リン脂質抗体によって誘導される脳血管内皮に特異的な分子は同定できなかったが、NOS3の活性をさらに検討することにより抗リン脂質抗体症候群に伴う脳血管障害のメカニズムを解明できる可能性を考えた。
電子顕微鏡による極限環境に於けるアミノ酸を初めとする物質の安定性と新奇物性の解明

電子顕微鏡内部に再現する擬宇宙空間ならびにカーボンナノチューブ内部のナノ制限空間二つの極限環境において物質が示す特異な構造・性質をTEMとそれに付属する分析手法により調査した。その結果イオン液体の被覆によりアミノ酸を高エネルギー線から保護し得る事がわかった。この結果は適切な保護があれば宇宙空間をアミノ酸が安定して存在し得る事を示唆する。またナノ制限空間に於いては制限空間を形成するホスト物質と内部に導入されるゲスト物質のファンデルワールス相互作用がゲスト物質の構造や物性に無視できない影響を与える事を明らかとした。これはナノ制限空間を用いた電子素子開発の理論に極めて重要な知見を与えるものである。本年度において申請者は以下の研究成果を得た。(1)高エネルギー線照射下でのアラニンの分解機構とその旋光性の差異を明らかにする為、アラニンに対して200 kV透過電子顕微鏡(TEM)により電子線照射実験を行った。その結果、アラニンそのままを検鏡した場合L体D体いずれも極めてわずかな電子線照射量で分解しその差異を明らかにすることはできなかった。これに対してこれらのアミノ酸をイオン液体により被膜する事で分解までの電子照射量を増加させられる事を見出した。(2)カーボンナノチューブ(CNT)内部を制限空間として、この内部における超伝導相転移に対する超伝導近接効果及びサイズ効果を明らかにすべく、これまで融点が極めて高い事からCNTへの導入が極めて難しいと考えられてきた超伝導セラミックスである炭化ニオブ(NbC)を五塩化ニオブの還元反応下にCNTを曝露することで内包した。結果としてバルクのNbCが11 Kで示す超伝導転移の測定には至らなかったが、この物質の電気抵抗の温度依存性を調べる中で、空のCNTが半導体的な導電性を示すのに対してNbCを導入したCNTが金属的な性質を示す事を明らかとした。(3)カーボンナノ物質内部にアミノ酸等を導入しその構造等をTEM観察する為の基礎的な知見を得るために、一般的にこれら有機化合物のTEM観察においてはC60フラーレンを共有結合して目標物質の目印とすることを踏まえ、カーボンナノホーン(CNH)へのC60誘導体の導入において、その官能基が与える影響をTEM観察を通して調べた。その結果C60誘導体のCNH内部への導入されやすさはCNHとのπ-π相互作用の強さより官能基の極性による誘導体の凝集しやすさに依存する事を明らかにした。(4)CNT内部へのガスの封入によりTEM内部の高真空下においてもCNT内部にガスを保持する事に成功した。本年度に於いて申請者はナノ制限空間を極限環境の対象とし、以下の研究成果を得た。(1)カーボンナノチューブ(CNT)内部のナノ制限空間に於いて、CNTの内径に依存してTeが構造相転移を示す事をTEM観察により明らかとした。即ち、内径1.7 nm以下のCNT内部ではTeは常温常圧かつ空間的制限のない環境に於いて安定な螺旋状分子鎖ではなく直鎖状の構造を示す。これに対して内径1.7 nm以上のCNT内部ではTeは螺旋状分子鎖がファンデアワールス力で凝集した六方晶系の結晶として内包される。CNT内部に於いて直鎖状分子が安定に存在することは、TeとCNT内壁とのファンデアワールス相互作用によりこの構造が安定化される事に起因すると考えられる。また、このTeとCNT内壁との相互作用がCNTの内径が増すにつれ減少する事から、太い内径のCNTではTeは六方晶結晶を形成する螺旋状分子鎖として内包されると考えられる。(2)内径径1.2 nmのCNT内部に水が内包される事を100 Kに於いてTEM及びこれに付属するEELSによりCNTを直接分析する事で初めて実験的に明らかにした。また内径1.5 nmのCNT内部には室温に於いてラマン分光分析によって水の内包が示唆される結果を得たものの、100 Kに於けるEELS分析からは水由来の信号は得られなかった。これはCNTの内径に依存して生じるdry-wet相転移を実験的にとらえた結果と考えられる。これら本年度に得られた知見と併せて研究期間内に研究代表者はナノ制限空間に於いては制限空間を形成するホスト物質と内部に導入されるゲスト物質のファンデルワールス相互作用がゲスト物質の構造等に無視できない影響を与える事を明らかにした。これらは今後このようなナノ制限空間を利用したナノデバイスを開発する際その理論的な設計に極めて重要な知見を与えるものである。ナノ材料科学カーボンナノチューブ(CNT)内部空間等を用いた物質の挙動に関する研究において、これまでCNT内部に内包、あるいは保持が極めて難しかった高融点物質や気体の内包・封入手法を確立した。これにより本年度はナノ空間における炭化ニオブの微細構造分析による特異な物性の解明に取り組むことができた。

またアミノ酸等をナノ空間に導入したうえで電子顕微鏡による構造解析を行うための基礎的な知見をC60誘導体のカーボンナノホーン内部空間への導入実験を通して得る事が出来た。しかしながらこれらに対して、高エネルギー線照射下におけるアミノ酸等の挙動に関しては、イオン液体でこれを被膜する事で完全な分解に至るまでに要する電子線照射量を増すことができる知見が得られたものの、電子線照射に対してアミノ酸が予想以上にセンシティブであったため、試料のTEM内における安定保持に関する問題が解決しておらず、これによりいまだ有意な研究結果を得るに至っていない。申請者はこの点を踏まえ、平成26年度にかけてこの問題に対して重点的に検討を進めねばならないと考える。本年度に確立したガスのカーボンナノチューブ(CNT)内部への保持方法に基づいてキセノンを始めとする希ガスのナノ空間における電子状態とその構造について電子エネルギー損失分光分析と電子顕微鏡(TEM)観察を併用して明らかにする。この系に関しては低温TEMホルダーを用いる事で気相から固相にかけての相転移の挙動についても明らかにする。また希ガスのみならず水蒸気をCNTに導入しTEM内で保持する事で、CNT内部空間において現れると予想されている氷の新たな強誘電体相の実験的な確認ならびにTEM観察による構造解析を行う。更に今年度進捗が滞っていた高エネルギー照射下のアミノ酸の挙動に関しても、この方法を用いてアミノ酸水溶液をCNTに導入する事でTEMによる取扱いが可能になる事も考えられる。したがってこの方法を含めて、アミノ酸結晶のTEM内部の取り扱いを可能とする方法を確立し、これの安定性の電子線エネルギー、電子線照射量及び照射率依存性、及びL体とD体の安定性の差異に関する知見を得る。これにより本研究の目的の一つであるパンスペルミア仮説が成立する条件・環境を見積もりこの仮説の妥当性を結論付ける。