hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
表皮特異転写調節システムの機能病態に関する研究

本研究では,疾患病態における角化関連遺伝子の転写調節の脱制御機構を解明することを目的に,角化特異的遺伝子であるトランスグルタミナーゼ1遺伝子の発現調節をモデルとし,新生仔マウスとトランスグルタミナーゼ1遺伝子欠損マウス皮膚をもちいて,in vivoにおける遺伝子発現解析を実施した.まず,in situ hybridization(ISH)により,創傷治癒過程においてトランスグルタミナーゼ1遺伝子発現が強く誘導されることを発見した.トランスグルタミナーゼ1遺伝子の発現は,K6遺伝子発現とともに創傷後早期に誘導され,K6よりも早く正常化することが明らかになった.従って,創傷の初期では,K6とトランスグルタミナーゼ1遺伝子は共通の転写シグナルにより発現調節を受ける可能性が示唆された.また,共焦点レーザーイメージングにより,発現したトランスグルタミナーゼ1は基質であるインボルクリンとほぼ同様に有棘層の細胞膜に局在するが,最も主要な基質であるロリクリンはむしろ発現抑制されること明確となり,創傷治癒においては通常の角化とは異なる転写制御システムが働くことが示唆された.さらに,トランスグルタミナーゼ1欠損皮膚をヌードマウスに移植し創傷治癒を観察した場合,正常移植皮膚よりも明らかに治癒が遷延し,K6mRNAの発現は移植トランスグルタミナーゼ1欠損表皮では構成的で,創傷作製後再生表皮に強く誘導され,創傷の閉鎖後も発現が残存することから,トランスグルタミナーゼ1欠損皮膚ではK6遺伝子の高発現をともなう遺伝子転写機構の脱制御が生じていると考えられた.本研究では,疾患病態における角化関連遺伝子の転写調節の脱制御機構を解明することを目的に,角化特異的遺伝子であるトランスグルタミナーゼ1遺伝子の発現調節をモデルとし,新生仔マウスとトランスグルタミナーゼ1遺伝子欠損マウス皮膚をもちいて,in vivoにおける遺伝子発現解析を実施した.まず,in situ hybridization(ISH)により,創傷治癒過程においてトランスグルタミナーゼ1遺伝子発現が強く誘導されることを発見した.トランスグルタミナーゼ1遺伝子の発現は,K6遺伝子発現とともに創傷後早期に誘導され,K6よりも早く正常化することが明らかになった.従って,創傷の初期では,K6とトランスグルタミナーゼ1遺伝子は共通の転写シグナルにより発現調節を受ける可能性が示唆された.また,共焦点レーザーイメージングにより,発現したトランスグルタミナーゼ1は基質であるインボルクリンとほぼ同様に有棘層の細胞膜に局在するが,最も主要な基質であるロリクリンはむしろ発現抑制されること明確となり,創傷治癒においては通常の角化とは異なる転写制御システムが働くことが示唆された.さらに,トランスグルタミナーゼ1欠損皮膚をヌードマウスに移植し創傷治癒を観察した場合,正常移植皮膚よりも明らかに治癒が遷延し,K6mRNAの発現は移植トランスグルタミナーゼ1欠損表皮では構成的で,創傷作製後再生表皮に強く誘導され,創傷の閉鎖後も発現が残存することから,トランスグルタミナーゼ1欠損皮膚ではK6遺伝子の高発現をともなう遺伝子転写機構の脱制御が生じていると考えられた.表皮は基底層における角化細胞の増殖と、それに続く一連の終末分化のプロセスによって維持され、角化細胞のプログラム細胞死とともに、特異な角質関連タンパクと脂質生合成系の遺伝子発現・活性化により、正常な角質が形成される。Transglutaminase 1(TGase1)遺伝子は表皮特異的に発現する遺伝子であり、常染色体劣性葉状魚鱗癬の原因遺伝子のひとつである。しかし、これまで、TGase1遺伝子の転写活性化の病態は乾癬以外には知られていない。研究代表者らは、ヒトTGase 1遺伝子上流2.5kbをlacZにつないだ遺伝子をもつトランスジェニックマウスにおいて、創傷縁にlacZの発現が増強されることを見いだし、TGase1遺伝子発現が、創傷治癒過程で活性化される可能性を考え、in situ hybridizationによりTGase1遺伝子発現の変化を観察した。その結果、TGase1mRNAは、創傷作成後2時間より創縁に誘導され、48時間まで高発現が維持され、その後創傷治癒が完了するにつれて発現が正常化した。したがって、TGase1遺伝子発現は受傷後の表皮において早期に誘導され、創傷閉鎖とともに漸減する転写調節システムの制御を受けていると推察された。さらに、ヌードマウスに移植したTGase1ノックアウトマウス皮膚に創傷を作製して観察したところ、創傷治癒の著明な遅延が観察された。以上の結果から、創傷治癒の病態においてTGase1遺伝子の転写活性化が不可欠であることが示唆された。昨年度の段階で,in situ hybridization(ISH)によりトランスグルタミナーゼ1遺伝子発現が創傷によって誘導されることを発見した.そこで,まず,トランスグルタミナーゼ1遺伝子の発現の時間経過をケラチンK6のそれと比較検討した.その結果,トランスグルタミナーゼ1mRNAの発現はK6とともに誘導されるが,K6よりも早期に正常化することが明らかとなった.従って,創傷の初期では,K6とトランスグルタミナーゼ1遺伝子は共通の転写シグナルにより発現調節を受ける可能性が示唆された.また,共焦点レーザーイメージングにより,発現したトランスグルタミナーゼ1は基質であるインボルクリンとほぼ同様に有棘層の細胞膜に局在するが,最も主要な基質であるロリクリンはむしろ発現抑制されること明確となり,創傷治癒においては通常の角化とは異なる転写制御システムが働くことが示唆された.

さらに,トランスグルタミナーゼ1欠損皮膚をヌードマウスに移植し創傷治癒を観察した場合,正常移植皮膚よりも明らかに治癒が遷延するが,K6mRNAの発現は移植トランスグルタミナーゼ1欠損表皮でも構成的であり,創傷作製後,再生表皮に強く誘導され,創傷の閉鎖後も発現が残存することから,トランスグルタミナーゼ1欠損皮膚ではK6遺伝子の高発現をともなう遺伝子転写機構の脱制御が生じていると考えられる.恐らくは,トランスグルタミナーゼ1欠損による二次的な炎症細胞浸潤とそれらが産生するサイトカインの影響や,トランスグルタミナーゼ1欠損による未熟な周辺帯形成不全を伴う再生表皮細胞の脆弱性などが関与すると思われるが,詳細については今後の課題である.
加齢変化に伴う炎症反応に対する核内受容体の抑制的作用メカニズムの解明

リガンド依存性転写因子である核内受容体は、標的遺伝子プロモーター上のホルモン応答配列に結合して作用する転写促進作用に加えて、トランスリプレッションと呼ばれるリガンド依存性な転写抑制作用を有している事が明らかになってきている。トランスリプレッションは、マクロファージに代表される炎症性変化、自然免疫と密接に関わり、サイトカインや外来刺激に反応した炎症性応答遺伝子群の発現をリガンド依存的に抑制する現象として知られており、これまでにその作用機構、核内受容体の特異性に関する研究を行ってきている。本課題では、炎症性変化やトランスリプレッションにおける加齢性変化について検討を行っており、本年度は昨年度に引き続き老化モデルマウスおよび野生型マウス(対照群)由来のマクロファージ初代培養細胞系を樹立し、炎症性応答遺伝子、Toll-like receptors (TLRs)、核内受容体などの外来刺激存在下、非存在下での発現機能解析を行った。TLRや核内受容体の一部については、加齢性変化としてmRNAレベルでの発現上昇を認めるとともに、TLR4リガンドであるlipopolysaccharide(LPS)刺激により、より顕著な加齢に伴う発現低下傾向を呈した。老化モデルマウス由来マクロファージでは、炎症性応答遺伝子群の一部に対照群に比べてより高い発現が示唆される結果が得られたことなどもあわせ、TLRリガンドによる炎症性応答遺伝子の発現誘導、ならびに核内受容体を介したトランスリプレッションにおいて加齢性変化が存在する可能性が示された。核内受容体は、リガンド依存的な転写促進作用のほかにリガンド依存性な転写抑制作用を有している事が明らかになってきており、トランスリプレッションと呼ばれている。トランスリプレッションは、マクロファージに代表される自然免疫、炎症性変化と密接に関わり、サイトカインや外来刺激に反応した炎症性応答遺伝子群の発現を、リガンド依存的に抑制する現象として知られており、これまでにその作用機構、核内受容体の特異性について研究を行ってきているところである。本課題では、炎症性変化やトランスリプレッションの抗原特異性、細胞特異性、加齢性変化について検討を行っているが、本年度は老化モデルマウス由来の初代培養細胞系マクロファージおよび野生型(対照群)由来のマクロファージを用いて、炎症性応答遺伝子のbasal expressionの比較をmRNAレベルで検討した。その結果、老化モデルマウス由来マクロファージでは、炎症性応答遺伝子群の一部に、対照群に比べて有意に高い発現が示唆される結果が得られ、Toll-like receptor(TLR)リガンドによる炎症性応答遺伝子の発現誘導においても加齢性変化が認められた。核内受容体の中でもグルココルチコイド受容体(GR)を介したトランスリプレッションにおいて、老化モデルマウス由来マクロファージでは対象群と比べて、一部の炎症性応答遺伝子で抵抗性を呈した。今後、各種TLRリガンド刺激や細胞種間におけるトランスリプレッションの差異、およびその加齢性変化についても更に検討を進めていく予定である。
大規模都市災害時の緊急輸送計画策定システムの構築

阪神・淡路大震災においては,各地より救援物資や救援人員が現地に送られたが,地震直後から継続的に発生した大渋滞のために,これらの活動に大きな障害が起こった.大都市型災害においては,緊急対応時の交通対策が重要であることが明らかとなり,その後も交通対応策が検討されてきたが,このなかで,混乱の原因が,災害救援の計画が構造的に抱える要因であるのであって,交通サイドの現場対策で解決できるようなレベルの問題ではないことが明らかとなっている.そこで,本研究は,防災計画全般との関連を踏まえて交通対策を検討できるよう,食料の備蓄の規模と配置など,自動車による物資と人の移動を根源的に削減する効果を持つ交通以外の対応策についてもシミュレートできるシステムの構築を目的として研究を展開し,以下に示すようにその成果をまとめた.1.震災時の都市活動の把握阪神淡路大震災時における都市活動の実態を各種文献・資料を調査することにより把握した.2.地域防災計画の現状と問題点地域防災計画の現状を整理し,要点を抽出し比較することにより,現在の地域防災計画の問題点を指摘した.3.地域防災計画の実効性検証システムの構築本研究で構築するシステムの概念および内容と構成を述べるとともに,システム試行結果の実状との比較行った.その結果,良好な現況再現性を有していることを明らかにした.4.システムの適用と都市活動状況の計測神戸市に対して,実際にシステムを適用し,各種対策の有効性を比較検討した.5.地域防災計画に対する提言システム適用結果から地域防災計画に対する提言を行った.阪神・淡路大震災においては,各地より救援物資や救援人員が現地に送られたが,地震直後から継続的に発生した大渋滞のために,これらの活動に大きな障害が起こった.大都市型災害においては,緊急対応時の交通対策が重要であることが明らかとなり,その後も交通対応策が検討されてきたが,このなかで,混乱の原因が,災害救援の計画が構造的に抱える要因であるのであって,交通サイドの現場対策で解決できるようなレベルの問題ではないことが明らかとなっている.そこで,本研究は,防災計画全般との関連を踏まえて交通対策を検討できるよう,食料の備蓄の規模と配置など,自動車による物資と人の移動を根源的に削減する効果を持つ交通以外の対応策についてもシミュレートできるシステムの構築を目的として研究を展開し,以下に示すようにその成果をまとめた.1.震災時の都市活動の把握阪神淡路大震災時における都市活動の実態を各種文献・資料を調査することにより把握した.2.地域防災計画の現状と問題点地域防災計画の現状を整理し,要点を抽出し比較することにより,現在の地域防災計画の問題点を指摘した.3.地域防災計画の実効性検証システムの構築本研究で構築するシステムの概念および内容と構成を述べるとともに,システム試行結果の実状との比較行った.その結果,良好な現況再現性を有していることを明らかにした.4.システムの適用と都市活動状況の計測神戸市に対して,実際にシステムを適用し,各種対策の有効性を比較検討した.5.地域防災計画に対する提言システム適用結果から地域防災計画に対する提言を行った.本研究は,震災後の緊急対応時における交通対応策を検討するための,シミュレートシステムを完成し,自治体等における防災計画策定に実用的に用いることができるようにするものであり,防災計画全般との関連を踏まえて交通対策を検討できるよう,食料の備蓄の規模と配置など,自動車による物資と人の移動を根源的に削減する効果を持つ交通以外の対応策についてもシミュレートできるシステムの構築を目的とする.1.データの収集-地震直後の人・物資・車両の動きをシミュレートするシステムに必要となるパラメータ算出のためのデータ収集を行った.収集したデータは,今回の阪神・淡路大震災時の交通行動に関するもの,防災計画立案のために必要となるパーソントリップ調査等の交通データ,被害想定を行うための土地分類図,土地利用図など,救急・救助のための交通原単位算出のためのデータである.2.データの解析-(1)震災データの解析:緊急活動における交通需要の詳細把握として出勤した車両・運ばれた物資等をすべて列挙するとともに,被災者及び非被災者の交通行動把握として震災直後の緊急行動パターンを整理した.(2)防災計画立案のためのデータ解析:パーソントリップデータと,常住・就業人口,観光統計等を用いてゾーン別・時間帯別に人の移動と滞留状況を求め,異なる時間帯での地震発生についての想定を行うことが可能となるようデータを作成.また,避難所等の配置,人員収容可能量等より,食料・水・医療物資等の需要量・供給量の基礎的データを作成.3.検証すべき対応策の提示-備蓄等の交通量削減策,公的支援の有無,広域的避難方法,公的物資輸送分布決定方,交通規制などを内容とする具体的対応策の提示.4.対応策の効果の検証-提示した対応策の効果を検証するため,時間経過に応じたシミュレートを行い,小ゾーン単位で計画目標の達成状況を示した.阪神・淡路大震災においては,各地より救援物資や救援人員が現地に送られたが,地震直後から継続的に発生した大渋滞のために,これらの活動に大きな障害が起こった.大都市型災害においては,緊急対応時の交通対策が重要であることが明らかとなり,その後も交通対応策が検討されてきたが,このなかで,混乱の原因が,災害救援の計画が構造的に抱える要因であるのであって,交通サイドの現場対策で解決できるようなレベルの問題ではないことが明らかとなっている.

そこで,本研究は,防災計画全般との関連を踏まえて交通対策を検討できるよう,食料の備蓄の規模と配置など,自動車による物資と人の移動を根源的に削減する効果を持つ交通以外の対応策についてもシミュレートできるシステムの構築を目的として研究を展開し,以下に示すようにその成果をまとめた.1.震災時の都市活動の把握阪神淡路大震災時における都市活動の実態を各種文献・資料を調査することにより把握した.2.地域防災計画の現状と問題点地域防災計画の現状を整理し,要点を抽出し比較することにより,現在の地域防災計画の問題点を指摘した.3.地域防災計画の実効性検証システムの構築本研究で構築するシステムの概念および内容と構成を述べるとともに,システム試行結果の実状との比較行った.その結果,良好な現況再現性を有していることを明らかにした.4.システムの適用と都市活動状況の計測神戸市に対して,実際にシステムを適用し,各種対策の有効性を比較検討した.5.地域防災計画に対する提言システム適用結果から地域防災計画に対する提言を行った.6.研究の総括
蛋白質の立体構造にタイムスタンプを付し構造遷移過程を解明する手法開発

本研究では、X線1分子動態計測法と電子線単粒子解析法を組み合わせ、遷移過程における蛋白質の立体構造に時刻の情報を付加し、構造変化過程の全体像を明らかにする手法開発を目指す。動的構造変化を起こす例として、pH依存性チャネルを用いて閉状態、開閉遷移状態での単粒子構造解析を行い、観測中に中性から酸性へ変化させた際の1分子動態計測データと比較して複数遷移状態の立体構造に時刻を付与する手法開発に挑戦する。
小児PCOS診断におけるLC-MS/MS唾液中ステロイドホルモン一斉分析の有用性

唾液中には生理活性を有する遊離型ステロイドホルモンが血中から分泌され、高感度な液体クロマトグラフィー・タンデム質量分析(LC-MS/MS)法のみで測定可能である。肥満思春期女児、健常非肥満思春期女児の唾液中アンドロゲン分泌について比較検討した。DHEA、アンドロステンジオンとテストステロンは非肥満群に比較し、肥満群において有意に高かった。肥満思春期女児において非肥満思春期女児と比較しアンドロゲン分泌が亢進していると考えられる。本研究の目的は、症例として本邦多嚢胞性卵巣症候群(PCOS)の診断基準を満たす思春期女児、対照として(1)健常思春期女児および単純性肥満思春期女児の唾液検体を採取し、液体クロマトグラフィー・タンデム質量分析(LC-MS/MS)を用いて、唾液中ステロイドホルモン(副腎皮質・卵巣由来アンドロゲン、エストロン、エストラジオール)の一斉分析を行い、思春期女児PCOS症例におけるステロイドホルモン分泌の内分泌学的特徴を把握することである。本年度は、当院小児科外来に通院中の患者のうち、(1)健常思春期女児6例、(2)単純性肥満思春期女児13例、PCOS思春期女児1例の全20例を対象に文書で説明と同意を得て、唾液検体を採取した。採取した唾液検体について前処理・内標準物質の添加・エーテル抽出・誘導化・精製の段階まで終了した。現在、液体クロマトグラフィー・タンデム質量分析(LC-MS/MS)を用いて、副腎皮質・卵巣由来のステロイドホルモン(コルチゾール、コルチゾン、DHEA、テストステロン、アンドロステンジオン、エストロン、エストラジオール、ジヒドロテストステロン)を測定中である。LC-MS/MS法は、従来の免疫学的測定法より正確に多種類のステロイドホルモン濃度を一斉測定することが可能である。この点は、PCOS思春期女児のステロイドホルモン分泌の内分泌学的特徴を検討するために本分析法を用いた意義である。唾液中には生理活性を有する遊離型ステロイドホルモンが血中から分泌されている。唾液中ステロイドホルモンは高感度な液体クロマトグラフィー・タンデム質量分析(LC-MS/MS)法のみで測定可能である。【対象】思春期女児21例。乳房Tanner2-5度。明らかな男性化を認める症例、副腎および性腺機能不全疾患は除外した。【方法】午前9時-15時に唾液採取を行い、LC-MS/MS法で唾液中遊離型アンドロゲン、すなわちDHEA、androstenedione (A)、testosterone (T)を測定した。DHEA、A、T値を肥満群(O群9例;BMI95パーセンタイル以上)と非肥満群(NO群13例;BMI95パーセンタイル未満)間で比較検討した。【結果】1.DHEA (pg/ml):O群94.3-522.7 (191.7)、NO群37.9-277.4 (91.0)、P=0.015。2.A (pg/ml):O群56.9-124.8 (68.4)、NO群10.6-77.7 (60.1)、P=0.015。3.T (pg/ml):O群3.3-9.2 (5.8)、NO群1.0-4.5 (3.0)、P=0.002。【考案】DHEA、androstenedioneとtestosteroneは非肥満群に比較し、肥満群において有意に高かった。
胃癌オルガノイドと早期反応性マーカーによる新しい抗癌剤効果予測システムの構築

抗癌剤の効果は患者により異なる。無用な副作用を避けるためには、個々の患者に適した抗癌剤の選択が必須となる。癌オルガノイドを個々の患者の分身として培養することで、抗癌剤投与前に効果を予測することが現実的となった。そのためには癌オルガノイドを用いた迅速かつ正確な効果判定が課題となる。一方、代表者は抗癌剤処理後の早期反応性マーカー(ERM; Early Response Marker)による効果予測を提唱した。本研究は、癌オルガノイドとERMによる迅速かつ正確な抗癌剤効果予測システムの構築を目的とする。本年度は5FU、シスプラチン、ドセタキセル、パクリタキセルに対する早期反応性マーカーを同定するために、薬剤感受性試験を行うことによって、胃癌細胞25株についてそれぞれのIC50を決定し、それぞれの薬剤について高感受性株と低感受性株を決定した。さらに、タンパク質アレイを行うことによりシスプラチンおよびドセタキセル処理後に変化するリン酸化タンパク質を同定した。早期反応性マーカーの探索と同時に胃癌患者由来オルガノイドの作製も開始した。オルガノイド作製に必要なコンディション培地はオランダヒュブレヒト研究所のClevers Groupより分与していただいた細胞株を用いた。倫理委員会申請が承認された後に、内視鏡的に採取された組織を用いてオルガノイド作製を開始した。培地の組成は正常胃上皮オルガノイドを用いて決定した。これまでに3ラインの正常胃上皮由来オルガノイドと1ラインの胃癌組織由来オルガノイドの樹立に成功した。本年度に計画していた早期反応性マーカーの探索が順調に進んでいるため。また、当初は本年度の計画に入っていなかったオルガノイドの樹立も着手し、これまで順調に進んでいるため。平成30年度は現在胃癌で使われている主要な細胞傷害性抗癌剤における早期反応性マーカーを同定した。今後は当初の計画通り、胃癌症例由来の組織から癌オルガノイドを樹立し、細胞増殖を指標とした方法および早期反応性マーカーを指標とした方法、さらにIn vitroおよびIn vivoで抗癌剤効果判定を行う。本研究ではIn vivoでの腫瘍容量を指標とした効果判定をゴールデンスタンダードと考え、他の方法と比較する。
文化財遺構保存のため土壌物理学的手法の適用に関する研究

遺構を恒久的に露出・展示しながら保存するために,遺構の乾燥化を防ぐ親水性ポリマーが土壌中の水分移動に与える影響をあきらかにするために研究をおこなった.実験に使用した試料土には立川ローム,供試ポリマーにはポリシロキサン-ポリオキシアルキレンオリゴマー(分子量700、以下SAO)と,ポリエチレングリコール(分子量400、以下PEG)を用いた.土壌の水分蒸発に影響を与えている供試ポリマーの浸透深さを知るために,供試ポリマー散布後の土壌中の水分ポテンシャル分布をWP4-Tを用いて測定した.その結果,SAOは深さ1cm,PEGは深さ1.5cmまで浸透していることがわかり,この結果から,乾土重あたりの供試ポリマーの比,すなわち混合ポリマー比を計算した.そして供試ポリマー混合試料土を作成し,水分保持特性曲線をWP4-Tを用いて作成した.水分保持特性から,PEGを混合した土壌の水性はSAOを混合した土壌の2倍の保水性を有することがわかった.また供試ポリマー混合試料の水分保持特性曲線をもちいて,供試ポリマー浸透層中の水通過抵抗係数をあきらかにした.その結果,SAO混合試料の水通過抵抗係数は1×10^<-13>cm s^<-1>,PEG混合試料は1×10^<-12>cm s^<-1>となり,PEGよりもSAO浸透層中の水は移動し難いことがあきらかになった.これまで得られた実験結果をもとに,供試ポリマー浸透層による輸送抵抗を考慮した土壌水分蒸発速度の予測をおこなった.輸送抵抗を組み込んだバルク式を用いて蒸発速度を計算した結果,蒸発速度を低く見積もった.その理由として,ポリマー浸透層中では水蒸気ではなく液体水が移動していることが考えられる.本研究では,供試ポリマーの添加による土壌の保水性の上昇と,ポリマー浸透層中の水分移動の相関はみられなかった.親水性ポリマーによる土壌の水分蒸発の抑制や水分蒸発量の予測には,土壌間隙中のポリマーの存在形態および水分子との関係の把握が必要であることがあきらかになった.1.前回の実験で,親水性ポリマーを土壌に散布すると蒸発速度や土壌中の不飽和透水係数の低下が起こり,それらの効果はポリマーの種類によって異なることをあきらかにした。これは親水性ポリマーの浸透深さや土壌中の分布に違いがあるためと考察し,遺構保存用の親水性ポリマーが土壌中の水分移動に与える影響をあきらかにするために,親水性ポリマー散布後の土壌水の水ポテンシャルを測定し,ポリマーの土壌への浸透過程をあきらかにすることを目的とした実験をおこなった。実験に使用した試料土には立川ローム,試料ポリマーにはポリシロキサン-ポリオキシアルキレンオリゴマー(分子量700、以下SAO)と、ポリエチレングリコール(分子量400、以下PEG)を選んだ。水ポテンシャルの測定にはデカゴン社のDewpoint PotentiaMeter WP4を使用した。無散布試料の水ポテンシャル分布は,10日目まで一定であった。10日目以降から各深さの水ポテンシャルは大きく低下した。SAO散布試料では,深さ0.25cmの1日目の水ポテンシャルが大きく低下し,時間の経過とともに水ポテンシャルは低下し続けた。また深さ0.75cm以下では,時間経過による大きな低下は見られなかった。PEG散布試料は,深さ0.25cmの水ポテンシャルは3試料中もっとも低下し,時間の経過とともに水ポテンシャルは低下し続けた。またPEG散布試料はSAO散布試料とは異なり,深さ0.75cmの水ポテンシャルが時間の経過とともに低下した。この結果から,PEGは時間の経過とともに土壌中に浸透していくが,SAOは表層に残留することがわかった。またPEGの方がSAOよりも表層の水ポテンシャルを低下させるにもかかわらず,蒸発速度はSAO散布試料の方が小さくなった。これらの理由として,土壌の初期水分量やポリマーの物性値の違いなどがポリマーの浸透深さに影響を与え,その浸透深さの差が蒸発速度を左右していると考えられる。2.1の研究結果を「遺跡保存用の親水性ポリマー浸透土壌中の水ポテンシャル分布」という題目で,2004年5月15・16日に京都府の立命館大学で開催された,日本文化財科学会第21回大会でポスター発表を行った。3.2004年9月912日の期間,北海道にある露出展示してある遺跡の調査を実施。写真撮影や聞き取り調査,資料収集等を行ってきた。4.平成15年度の研究内容を雑誌名「考古学と自然科学」(ISSN 0288-5964)に投稿し,原稿が2004年12月10日に受理され51号に掲載される。遺構を恒久的に露出・展示しながら保存するために,遺構の乾燥化を防ぐ親水性ポリマーが土壌中の水分移動に与える影響をあきらかにするために研究をおこなった.実験に使用した試料土には立川ローム,供試ポリマーにはポリシロキサン-ポリオキシアルキレンオリゴマー(分子量700、以下SAO)と,ポリエチレングリコール(分子量400、以下PEG)を用いた.土壌の水分蒸発に影響を与えている供試ポリマーの浸透深さを知るために,供試ポリマー散布後の土壌中の水分ポテンシャル分布をWP4-Tを用いて測定した.その結果,SAOは深さ1cm,PEGは深さ1.5cmまで浸透していることがわかり,この結果から,乾土重あたりの供試ポリマーの比,すなわち混合ポリマー比を計算した.そして供試ポリマー混合試料土を作成し,水分保持特性曲線をWP4-Tを用いて作成した.

水分保持特性から,PEGを混合した土壌の水性はSAOを混合した土壌の2倍の保水性を有することがわかった.また供試ポリマー混合試料の水分保持特性曲線をもちいて,供試ポリマー浸透層中の水通過抵抗係数をあきらかにした.その結果,SAO混合試料の水通過抵抗係数は1×10^<-13>cm s^<-1>,PEG混合試料は1×10^<-12>cm s^<-1>となり,PEGよりもSAO浸透層中の水は移動し難いことがあきらかになった.これまで得られた実験結果をもとに,供試ポリマー浸透層による輸送抵抗を考慮した土壌水分蒸発速度の予測をおこなった.輸送抵抗を組み込んだバルク式を用いて蒸発速度を計算した結果,蒸発速度を低く見積もった.その理由として,ポリマー浸透層中では水蒸気ではなく液体水が移動していることが考えられる.本研究では,供試ポリマーの添加による土壌の保水性の上昇と,ポリマー浸透層中の水分移動の相関はみられなかった.親水性ポリマーによる土壌の水分蒸発の抑制や水分蒸発量の予測には,土壌間隙中のポリマーの存在形態および水分子との関係の把握が必要であることがあきらかになった.
がん薬物療法における末梢神経障害の早期診断と治療のためのバイオマーカー探索

がん薬物療法の代表的な副作用の一つである末梢神経障害の早期発見や治療の最適化に有用なバイオマーカーを見出すため、オキサリプラチンやパクリタキセル、ボルテゾミブといった各種抗悪性腫瘍薬を末梢神経のモデルであるNGF刺激PC12D細胞に処置後、細胞内に存在する化合物量の変化を液体クロマトグラフィー/質量分析装置により評価する系を構築した。本評価系を用いた解析から、抗悪性腫瘍薬特異的にその細胞内量が変化する化合物を複数見出すことができた。がん薬物療法の副作用の一つである末梢神経障害は、作用機序の異なる各種抗悪性腫瘍薬で発生し患者QOLの低下を引き起こすが、これまで根本的な治療法が確立していない。そこで本研究は、薬物処置あるいは症状特異的に認められるバイオマーカーを見出すことで末梢神経障害の早期発見や治療の最適化を目指すことを目的とした。平成25年度は、これまでに引き続きin vitroの実験系を用いて以下の成果を得た。本研究では、NGF刺激により神経用特記を神経様特記を伸長させるため末梢神経細胞のモデルとして汎用されるラット副腎髄質由来の褐色細胞種PC12D細胞を用いた。本細胞を用い、これまでに基礎検討を行ってきた抗悪性腫瘍薬シスプラチンとパクリタキセルに加え、今年度は作用機序の異なるボルテゾミブについても解析対象とした。これらの薬物がNGF刺激PC12D細胞の生存に与える影響、またNGF刺激による神経細胞突起の伸長に与える影響について比較検討を行い、細胞毒性と細胞内メタボローム情報との関連性について比較検討を行うことを可能とした。続いて、LC/MSによる細胞試料中低分子化合物のメタボローム解析に関して、細胞数、洗浄方法など、試料調製のさらなる最適化を実施した。さらに、LC/MS測定における複数の分離条件の複数設定、MSによる検出条件の最適化、測定後のデータ処理法の検討により、バイオマーカー候補の探索効率の向上を図った。これまでに、構築した解析プロトコールの実施によりそれぞれの抗悪性腫瘍薬処置により特異的に変動する低分子化合物を見出している。現在公開データベースとの照合、MS/MS分析における理論フラグメントパターンとの比較、そして標準品の分析結果との比較を順次進めており、生成機序や変動の意義についても考察を加えているところである。様々な薬剤が対症療法として投与されているが、必ずしも有効な治療効果が期待できない現状にあることから、本研究では、薬剤あるいは症状特異的に認められるバイオマーカーを見出すことで末梢神経障害の早期発見や治療の最適化を目指すことを目的とした。平成24年度はin vitroの実験系を用いた基礎的研究を行い、以下の成果を得た。本研究では、NGF刺激により神経様突起を伸張させることから末梢神経細胞のモデルとして汎用されるラット副腎髄質由来の褐色細胞腫であるPC12D細胞を用いた。MTTアッセイおよび細胞骨格の蛍光免疫染色による観察を組み合わせ、末梢神経障害神経の早期発見のための抗悪性腫瘍薬の至適処置濃度の設定を行った。続いて、細胞試料中低分子化合物のLC/MSによるメタボローム解析では、細胞数、分析のための洗浄溶媒、破砕処理等の各種前処理条件が測定結果に大きな影響を与えることから、これらの条件について種々の条件設定を行い、測定試料調製の最適化を行った。次いで、LC/MSによるメタボローム解析による抗悪性腫瘍薬特異的なバイオマーカーの探索として、調製した試料について、LC/MSによるメタボローム解析を実施した。なお、LC/MSによるメタボローム解析では、LC/MSによる測定のみならず得られるデータのプロセシング過程とその後の統計解析にも種々の検討が必要であることから、データの標準化や各種多変量解析などのデータ処理についても種々の検討を加えた。このような検討から、これまでに抗悪性腫瘍薬特異的な低分子化合物が複数見出しており、現在鋭意同定作業を行うとともにその生成機序についても考察を加えているところである。末梢神経細胞のモデルとして汎用されるラット副腎髄質由来の褐色細胞腫であるPC12D細胞を用いて、各種抗悪性腫瘍薬が神経細胞に与える影響について研究を行う系を立ち上げることができた。続いて、これまでに本系を用いて以下に挙げる内容について達成することができた。始めに、特に臨床的に末梢神経障害を高頻度で引き起こすことが知られているオキサリプラチンおよびパクリタキセル処置濃度がNGF刺激PC12D細胞における細胞生存率に与える影響について、MTTアッセイにより評価を行い、濃度依存的な細胞生存率の低下を確認することができた。本評価により、抗悪性腫瘍薬による細胞毒性とメタボローム情報との関連性について比較検討を行うことを可能とした。

同様に、これらの抗悪性腫瘍薬がNGF刺激PC12D細胞の細胞骨格形成に与える影響について、F-actin、G-actin、actininの蛍光染色により、抗悪性腫瘍薬の神経細胞骨格形成に与える影響を可視的に評価する系を確立することができた。続いて、NGF刺激PC12D細胞中低分子化合物のメタボローム解析に関し、解析に必要な細胞数、分析に付すまでの洗浄溶媒や破砕処理等の前処理方法、LCおよびMSにおける分析パラメーター等の各種条件、さらにメタボローム解析におけるデータプロセシング過程に関して精査を行い、一連の測定プロトコールを確立することができた。現在、本測定プロトコールの実施により、抗悪性腫瘍薬処置に特異的な低分子化合物を複数見出しているが、メタボローム解析を実施している研究者の共通の課題ではあるが、得られる膨大なデータの解釈に時間がかかることや、化合物の同定が必ずしも容易ではないといった問題から、当初の目的より若干進捗が遅れている状況である。これに関しては、今後の研究の推進方策に記した通りライブラリ構築等を進めて改善をしていく予定である。これまでに、臨床的に高頻度に末梢神経障害を引き起こすことが知られているオキサリプラチンおよびパクリタキセルについて、NGF刺激PC12D細胞に処置を行い、各薬物特異的な低分子化合物をそれぞれ複数見出している。LC/MSにおけるメタボローム解析のボトルネックの一つはその後の化合物同定の過程であるため、見出した化合物の効率的な同定を目的として、標準品のLC/MS分析あるいは公開データベースとの連携、さらにはMSにおける理論フラグメントパターンの予測を組み合わせた統合ライブラリの構築を行うことにより、見出した低分子化合物の帰属作業を進めていく予定である。また、ビンクリスチンなどの異なる機構で末梢神経障害を引き起こす薬物、また末梢神経障害を引き起こす可能性が低いと考えられる抗悪性腫瘍薬についても同様に処置を行い、発症機構の解明の一助となり得るメタボローム情報を取得して比較検討を行う予定である。その後、抗悪性腫瘍薬処置により変化が見出された低分子化合物は末梢神経障害のマーカー候補と考えられることから、その生成過程について考察・検証を加えた上、既知の末梢神経障害治療薬あるいはその生成過程から有効性が期待される治療薬候補を細胞に処置することにより、マーカー候補の産生変動、抗悪性腫瘍薬の細胞毒性および神経細胞骨格形成変化等を指標としてその神経障害保護作用について評価を行う。さらに、上記のin vitroの結果を踏まえ、特に高頻度に末梢神経障害を引き起こすオキサリプラチンおよびパクリタキセルをラットに投与して末梢神経障害モデル動物を作成し、既知あるいは有効性が期待される末梢神経障害治療薬がin vitroで見出したマーカー候補の変動に与える影響を明らかにすることで、治療薬選択の判断に有効なマーカー候補を決定する。本研究の遂行に必須であるマーカー候補の探索あるいは定量分析に用いる高額なLC/MS装置は既に本学に導入済みであり、平成25年度も各種物品・消耗品類が研究費の主用途となる。具体的には、平成24年度から継続しているPC12D細胞を用いたin vitroの実験系を更に展開させるため、細胞培養に関連する各種プラスチック器具類、ガラス器具類、試薬等を購入する予定である。LC/MSによるメタボローム解析については、使用する分析カラムの劣化が予想されるため複数の分析
プラズマプロセス制御による機能性カーボンナノチューブ創製

単層(SWNT)と二層カーボンナノチューブ(DWNT)の電気磁気光学的新機能化を目指して、拡散プラズマ化学気相堆積(CVD)法とプラズマイオン注入法を開発・適用・駆使した。その結果、SWNTのカイラリテイ分布狭小化等の構造制御成長、各種の電荷とスピン活用原子・分子内包SWNTとDWNTの創製、及び半導体伝導型自在制御に成功し、高性能負性微分抵抗素子、究極のpn接合ダイオード、半導体磁性融合素子、光電子融合(スイッチ、光電変換)素子、n型薄膜トランジスタ等の環境安定ナノデバイス原理を実証した。原子・分子レベルの物理・化学視点に立つ新たなデバイス創出プロセスとしてチューブ1本、1本を対象とするナノスコピックプラズマプロセスを提唱する。具体的には先ず、申請者らが開発した拡散プラズマ支援化学気相堆積(CVD)法により、単独・孤立垂直配向の単層と二層カーボンナノチューブ(SWNT、DWNT)を平面基板上に低温成長させる。次に、電荷活用原子(Cs等のアルカリ金属、Ca等の同土類金属、I等のハロゲン)及びフラーレン(C_<60>、C_<70>、C_<84>、C_<59>N、原子内包C_<60>)等の分子、更にスピン活用原子(Fe等の強磁性金属)の正と負のイオンから成る新規異種イオンプラズマを生成・制御し、基板バイアス法を用いてチューブ内部空間にプラズマイオン注入を選択的に行う。最終的には、本プロセスの体系的制御・駆使により、超高度ナノ構造を有する単独・孤立配向カーボンナノチューブ1本による1次元ナノデバイス(ダイオード、共鳴トンネル伝導体、超伝導体、磁性半導体、発光体、光電変換体等)創成に資する。また、研究展開に応じてそれらの薄膜化によるデバイス創成も視野に入れる。ナノスコピックプラズマプロセス制御の各段階初年度計画に基づき,以下の成果が得られた.1.独自に開発した拡散プラズマCVD法による,空の高品質単独・孤立垂直配向単層カーボンナノチューブ(SWNT)の成長機構を解明した。すなわち,損傷効果を含む成長時間発展拡張方程式の導出に成功し,これを用いて実験結果を解析した結果,プラズマからの成長基板への入射イオンエネルギーが炭素間の結合エネルギーに関連する10eV程度の低エネルギー領域で極端にSWNTのエッチングが進行すること,及びそれが原子状水素に起因することが明らかになった.なお,二層カーボンナノチューブ(DWNT)については継続して検討中である.2.アルカリ-フラーレン(A-F),アルカリ-ハロゲン(A-H)に加えてカルシウムプラズマ生成法を確立し,単極性基板バイアス法により各種電荷活用原子内包ナノチューブを創製し,FET特性の測定により電子物性を解明した.その結果,Cs@SWNT,Cs@DWNT,Ca@SWNT,C_<59>N@SWNTはn型半導体であり,I@SWNT,C_<60>@SWNT,C_<60>@DWNT,C_<70>@SWNTは強固なp型半導体,C_<84>@SWNTは両極性半導体であることが判明した.これらのいずれにおいても大気安定性が検証された.更に,金属性DWNTを用いたC_<60>@DWNTは,室温動作の高性能負性微分抵抗特性を示すことが実証された.3.A-F及びA-Hプラズマ中の極性反転基板バイアス法により電子ドナー・アクセプタ接合内包の(Cs/C_<60>)@SWNT,(Cs/I)@SWNT,(Cs/I)@DWNTを創製し,それらのFET特性を測定した結果,伝達特性と出力特性においてそれぞれ得意なハンプと整流性が観測され,大気安定なナノpn接合ダイオード特性が実証された.4.蒸気拡散法と電子サイクロトロン共鳴プラズマ法融合によるSWNTへのスピン活用強磁性金属Feイオン注入方式の基盤をほぼ確立し,Fe@SWNT創製実験を開始した結果,有望な成果が得られつつある.ナノスコピックプラズマプロセズ制御の各段階年次計画に基づき,以下の成果が得られた.1.独自に開発した拡散プラズマCVD法で成長させた空の高品質単独・孤立垂直配向単層カーボンナノチューブ(SWNT)の発光現象に関して,成長した基板上から明確な蛍光特性を観測することに成功した.また,このフォトルミネッセンスにおいて, SWNTの形状が完全孤立状態から小規模束状構造に変化するに伴い励起子エネルギー移送機構に基づいて発光強度が増大することを初めて見出した.2.アルカリーフラーレン(Cs-C_<60>),アルカリーハロゲン(Cs-I)プラズマを用いて創製した,電子ドナー・アクセプタ接合内包SWNT((Cs/C_<60>)@SWNT, (Cs/I)@SWNT)のダイオード物理の次年度に跨る詳細解明に向けて,先ずは,ドーパントの組み合わせによりpn接合由来のハンプ電流の出現確率が変化することを明らかとした.

さらに,エネルギーバンド構造計算結果をもとにこの現象を説明するバンドモデルを構築し,次年度の詳細測定に有用な知見を得た.3.フラーレン内包SWNT(C_<60>@SWNT)における光誘起電子輸送現象に関して,空のSWNTに比べC_<60>を内包することでp型伝導の伝達(電流一電圧)特性の閾値電圧が大きくシフトすることを実験的に初めて見出した.また,この現象をC_<60>とSWNT間での電荷移動モデルにより説明した.4.蒸気拡散法と電子サイクロトロン共鳴プラズマ法融合によるSWNTへのスピン活用強磁性金属Feイオン注入方式の基盤を確立し,さらに他の磁性金属であるCoに関しても同様の手法を用いてイオン注入が可能であることを実証した.また, Fe@SWNTデバイスについては, n型半導体特性を示すと共に,室温では超常磁性で低温下では強磁性特性を発現することを初めて見出した.しかし,元になる空のSWNTには成長時に用いられた触媒金属Feが残留しており,上記の得られた結果が純粋に内包由来と断言するためには,次年度以降には非磁性金属触媒使用のSWNT成長法を確立すべく拡散プラズマCVD実験を集中的に行う必要があることが分った.ナノスコピックプラズマプロセス制御の各段階年次計画に基づき,以下の成果が得られた.1.拡散プラズマCVDにおいて最適なCo触媒膜厚0.2nmを同定して上で,メタン・水素系反応性ガス圧力を増加させ(20800Pa)また合成の基板温度を上昇させた(600800°C)場合に,詳細なフォトルミネッセンス測定を行った結果、カイラリティ制御に関わる単独・孤立垂直配向単層カーボンナノチューブ(SWNT)の平均直径が太くなる(1.01.6nm)傾向を見出した.2.拡散プラズマCVDによる高純度SWNT合成に関して,水素添加効果の解明により,金,白金,銀の非磁性金属触媒からのSWNTの成長に初めて成功し,従来の熱CVDに比べて低温,高速,高結晶性成長を実現し,前年度からの継続課題である"触媒の磯性金属が残留しない"スピン活用原子内包ナノチューブ(Fe@SWNT)の磁性半導体的物性研究を開始する準備を整えた.3.イオン性プラズマを用いて創製された大気安定ナノpn接合ダイード特性を発現する(Cs/C_<60>)@SWNTと(Cs/I)@SWNTの詳細比較実験と解析に関し前者においては,後者において観測されたFET伝達特性上の山状特性曲線は観測されずに,低温ではキャリアが正孔と電子の場合で大きく異なるクーロンダイヤモンド特性が観測された.これはSWNTと電子ドナー,アクセプタ物質間の電荷移動率及び内包原子・分子サイズの違いにより内包物質がSWNTに与えるキャリア密度,すなわち空乏層構造に大きな違いが生じることで説明できた.このドーパント組み合わせの結果,(Cs/I)@SWNTは理想的なpnトンネルダイオード特性を発揮し,(Cs/C_<60>)@SWNTはキャリアの型に依存して異なる量子ドットサイズを有することが判明した.4.室温動作の高性能負性微分抵抗特性を発現したフラーレン内包金属性二層ナノチューブ(DWNT)に関しては電流-電圧特性上の電流ピークを与える閾値電圧が内包されるフラーレンのサイズが大きく(バンドギャップが小さく,1.6→1.1eV)なるにつれて,C_<60>@DWNT,C_<70>@DWNT,C_<84>@DWNTの順に小さくなることが実験的に明らかにされた.
栄養による生殖機能制御の神経内分泌メカニズム

栄養は繁殖機能に影響を与える環境因子の中でもっとも強力で、産業的にはもっとも重要な因子である。実際、発展途上国において、飼料の不足は発情周期の乱れ、性成熟の遅延あるいは泌乳期の無発情などさまざまな繁殖機能の異常を引き起こし、生産性に重篤な影響を与えている。本研究はバングラデシュの畜産においても重大な問題となっている栄養と繁殖の問題について、神経内分泌学的なアプローチによってメカニズムの解明を行おうとするものである。このため、受入研究者の研究室で行われてきた手法により、ラットをモデル動物として用い、主に低栄養時において血中で変化するエネルギー基質、特に遊離脂肪酸が脳においてシグナル分子として働いているかどうかを検討する。このため、脳によって感知され、繁殖機能や摂食行動を制御しているエネルギー基質として遊離脂肪酸に焦点を当てて、実験を開始した。遊離脂肪酸は末梢の体細胞ではエネルギーとして働いているが、飢餓状態など低栄養条件になると体脂肪の分解に伴って血中に増加してくることから、何らかの役割を果たしている可能性がある。本年度は、われわれが血糖感知細胞と同定している後脳の上衣細胞が遊離脂肪酸をも感知するエネルギー感知細胞であることをin vivoの実験系を用いて示すことを目標とした。脂肪酸受容体であるGPR40がRT-PCRにより雄ラットの上衣細胞に同定されたので、脳脊髄液中の脂肪酸が膜受容体を介してセンシングされるという仮定の下、phospholipase Cの阻害剤を第4脳室に投与して、LH分泌に及ぼす影響を検討した。その結果、同阻害剤の投与により、LH分泌は用量依存的に抑制された。このことから、脂肪酸はGPR40をはじめとした脂肪酸の膜受容体により受容され、phospholipase Cを含む細胞内情報伝達系により感知され、LH分泌の調節に関与していることが示された。現在、in vitroにおいて、この系の上衣細胞における存在を検討中である。本年度は、われわれが血糖感知細胞と同定している後脳の上衣細胞が遊離脂肪酸をも感知するエネルギー感知細胞であることを示すことを目標とした。細胞内カルシウムを指標としたin vitroの実験系(現有設備)から、予備実験において当該上衣細胞が遊離脂肪酸に反応して細胞内カルシウム濃度の上昇を示すことはすでに確認している。この予備実験の結果は、遊離脂肪酸が正のエネルギーシグナルとして働いていることを示しているので、それらの細胞が同時に高グルコースあるいは低グルコースのいずれに反応するかを検討するため、上衣細胞の初代培養細胞系を立ち上げた。
放散虫のシリカ被殻形成過程の解明と分子系統解析から探るシリカ固定能の起源と進化

海洋原生生物放散虫の,Polycystieaの数種において,SEM, TEM,分子系統解析をおこなった.その結果,Dictyocoryne truncatumに共生する共生体について,ハプト藻のChrysochromulina andersonii sp. nov.を新種として記載した.これにより,放散虫に共生している藻類で比較的大きなサイズは渦鞭毛藻(すでに報告済み),小さなサイズのものはハプト藻であることがわかった.現在,さらに小さなサイズの共生藻を培養しており,これについても検討を進めている.これまでの過程で,放散虫の遊走細胞中には共生体が存在しないにもかかわらず,放散虫は,ある海域(東シナ海)においては,共生体についての種特異性をもつ.しかし,大西洋など他の海域からの報告(例えば,Decelle, et al. 2015など)を見ると,海域により同じ放散虫種でも保持する共生体の種類が異なることがわかる.このことは,放散虫が成体になった後に,環境中から選別しながら,その海域に産する共生体をin situで獲得しているということが示唆されるのである.今後この過程についてもさらに検討を進める予定である.また,第二の目的の放散虫ゲノム解析については,現在のところ,放散虫種2種の遊走子細胞を用いて,ゲノムデータを取得することに成功している.これらにおいても現在解析中で,今後,有孔虫や珪藻などとのゲノムデータの比較を行い,放散虫のバイオミネラリゼーションやその起源についての考察を行う予定である.シリカ骨殻の形成について遺伝子水平伝播の可能性を鑑みて,放散虫の共生体の遺伝子探査を進めている.その結果,本年度に関しては,ハプト藻に属する新規の共生体の同定をおこなった.また,放散虫本体のゲノム解析を進めており,そのデータも蓄積しつつある.1)放散虫ゲノム解析については,今後,有孔虫や珪藻などとのゲノムデータの比較を行い,放散虫のバイオミネラリゼーションやその起源についての考察を行う.2)遊走子細胞からRNAを抽出,cDNAライブラリーを作成し,SITLsの探索を行う.これにより,SITLsなどのシリカ被殻の形態制御に関する遺伝子が放散虫に普遍的に存在するのを確認し,さらには,他の系統群のSITLsとの比較を行ないシリカ骨殻の進化について考察する.3)放散虫や近縁の有孔虫について,網羅的に共生体の探索を行い,その普遍性や多様性について考察する.海洋原生生物放散虫の,Polycystieaの数種において,SEM, TEM,分子系統解析をおこなった.その結果,Dictyocoryne truncatumに共生する共生体について,ハプト藻のChrysochromulina andersonii sp. nov.を新種として記載した.これにより,放散虫に共生している藻類で比較的大きなサイズは渦鞭毛藻(すでに報告済み),小さなサイズのものはハプト藻であることがわかった.現在,さらに小さなサイズの共生藻を培養しており,これについても検討を進めている.これまでの過程で,放散虫の遊走細胞中には共生体が存在しないにもかかわらず,放散虫は,ある海域(東シナ海)においては,共生体についての種特異性をもつ.しかし,大西洋など他の海域からの報告(例えば,Decelle, et al. 2015など)を見ると,海域により同じ放散虫種でも保持する共生体の種類が異なることがわかる.このことは,放散虫が成体になった後に,環境中から選別しながら,その海域に産する共生体をin situで獲得しているということが示唆されるのである.今後この過程についてもさらに検討を進める予定である.また,第二の目的の放散虫ゲノム解析については,現在のところ,放散虫種2種の遊走子細胞を用いて,ゲノムデータを取得することに成功している.これらにおいても現在解析中で,今後,有孔虫や珪藻などとのゲノムデータの比較を行い,放散虫のバイオミネラリゼーションやその起源についての考察を行う予定である.シリカ骨殻の形成について遺伝子水平伝播の可能性を鑑みて,放散虫の共生体の遺伝子探査を進めている.その結果,本年度に関しては,ハプト藻に属する新規の共生体の同定をおこなった.また,放散虫本体のゲノム解析を進めており,そのデータも蓄積しつつある.1)放散虫ゲノム解析については,今後,有孔虫や珪藻などとのゲノムデータの比較を行い,放散虫のバイオミネラリゼーションやその起源についての考察を行う.2)遊走子細胞からRNAを抽出,cDNAライブラリーを作成し,SITLsの探索を行う.これにより,SITLsなどのシリカ被殻の形態制御に関する遺伝子が放散虫に普遍的に存在するのを確認し,さらには,他の系統群のSITLsとの比較を行ないシリカ骨殻の進化について考察する.3)放散虫や近縁の有孔虫について,網羅的に共生体の探索を行い,その普遍性や多様性について考察する.実験室の引っ越しにより,予定していた倒立顕微鏡(備品)の購入が遅れている.現在,遺伝子解析を中心に研究を行っているが,次年度早々に新規倒立顕微鏡を導入する予定.
資源保護と高効率養殖を目指したアワビ・ホタテを対象とする行動エネルギー把握

28年度が最終年度であるため、記入しない。
複素解析とヒルベルト空間上の作用素の新しい架け橋

本研究の目的は,多項式や有理関数の反復合成のつくる複素力学系からヒルベルト空間上の作用素のつくる特別なC^*環を構築し、異なる二つの分野の関係を考察することであった。Julia集合J_Rの連続関数環A=C(J_R)上のヒルベルト双加群X_RからToeplitz-Pimsner環T_X_Rとその商環であるCuntz-Pimsner O_R=O_R(J_R)を構成した。同様にしてC^*環O_R(C^^^)やO_R(F_R)も構成できた。Rが2次式R(z)=z^2+cの時でも、cがMandelbrot集合に属さない場合は、C^*環O_RはCuntz環O_2と同型になる。cがMandelbrot集合に属する場合は、c=0やテント写像を与えるc=-2のような特殊な時はその構造がわかった。今回の研究での最も大きな成果は、Rが2次以上の有理関数の時、C^*環O_Rはいつでも純無限の単純C^*環になることを証明できたことである。また、分岐点の構造がヒルベルト双加群X_R上のコンパクト作用素全体K(X_R)と、A=C(J_R)の作用の共通部分に対応するAのイデアルI_Xできっちり記述できることを示した。それにより、Fatou集合F_RとJulia集合J_Rによるリーマン球面の分解の対応物としてC^*環O_R(J_R)を大きい環C^*環O_R(C^^^)のFatou集合に対応するあるイデアルによる商環として実現した。さらに、有理関数Rのジュリア集合が縮小写像族の自己相似集合として実現できる場合を手がかりとして、コンパクト集合上の縮小写像族によるフラクタル図形での類似を研究した。特に重要な成果として、その開集合条件が対応するC^*環の純無限単純性を導くことを示した。またそのK群を計算し縮小写像族の言葉だけで書いた。テント写像やシェルピンスキーのギャスケットやコッホ曲線などの具体例についてもK群を計算したりそのtorsion要素を調べて、異なる縮小写像系が同じフラクタル図形を与えても、同型でないC^*環がでてくることもわかった。この研究では多項式や有理関数の反復合成のつくる複素力学系からヒルベルト空間上の作用素のつくる特別なC^*環を構築し、異なる二つの分野の関係を考察することが目的であった。有理関数fをリーマン球面上の複素力学系とみると、その反復合成の点列の挙動は穏やかな振る舞いをする点と不安定で複雑な振る舞いをする点があらわれる。前者の点の全体はFatou集合F_f、後者の点の全体はJulia集合J_fといわれる。後者のカオス的振る舞いを反映するように、まずJulia集合J_fの連続関数環A=C(J_f)上のヒルベルト双加群X_fを構成した。有理関数はリーマン球面上の有限分岐被覆写像なので、その分岐点での分岐指数をうまく考慮すると、fのグラフにC^*環A値内積が入るのがポイントである。