hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪性胸膜中皮腫における新規バイオマーカー及び治療標的の探索

悪性胸膜中皮腫組織検体42例に対して、Pyrosequence法やnext generation sequenceによる複数の遺伝子解析を終え、治療標的となりうる遺伝子異常を複数検出した。また、悪性胸膜中皮腫細胞株に対し同様の遺伝子解析を行い、組織検体と同様の遺伝子異常を有する細胞株を同定した。さまざまなチロシンキナーゼ/セリンスレオニンキナーゼを用い、有効と思われる薬剤を検討し、さらに、Westernblot法やqPCR法などで前後のシグナル発現を検証し、有効であるメカニズムの検討を行った。組織検体における遺伝子解析に関しては、臨床データとの照合を行い、患者予後と関係する遺伝子異常に関して検討を加えた上、専門誌へ投稿し、掲載が許可された。また、中皮腫細胞株に対する実験は、学会発表を経て、原稿を作成し、これから投稿予定である。悪性胸膜中皮腫の増殖・進展に重要な役割を果たしていると考えられるヒアルロン酸、CD44、メルリンの経路に関しても、組織検体42例に対して免疫染色を行い、患者予後との相関を検討し、予後に関わるタンパク質の発現スコアを見いだすことができた。これに関しても学会発表を経て、原稿作成中である。42例の後に集積した検体に関しては、これまでの研究で行った遺伝子解析、免疫染色に加えて、悪性胸膜中皮腫に対して有効性が期待されている免疫チェックポイント阻害薬の有効性に関連する免疫染色などを行っていきたい。また、先述の方法により、悪性胸膜中皮腫細胞株における遺伝子異常もさらに検討し、手術あるいは生検による組織検体と悪性胸膜中皮腫細胞株に共通に認められる遺伝子異常を検出した。この遺伝子異常が、治療標的となりうるかを検討するために、候補となる複数のチロシンキナーゼ阻害剤、あるいは、セリン・スレオニンキナーゼ阻害剤を用いて、感受性を検討した。一部のキナーゼ阻害剤は、腫瘍増殖抑制効果を示し、手術あるいは生検による組織検体と悪性胸膜中皮腫細胞株に共通に認められた遺伝子異常は、悪性胸膜中皮腫において治療標的となりうることが示唆された。また、悪性胸膜中皮腫検体で検出された遺伝子異常のうちいくつかは、その存在が、全生存期間と相関することが示唆され、この遺伝子異常も治療標的となりうることが示唆された。悪性胸膜中皮腫組織検体42例に対して、Pyrosequence法やnext generation sequenceによるmultiplexな遺伝子解析を終え、治療標的となりうる遺伝子異常を複数検出した。さまざまなチロシンキナーゼ/セリンスレオニンキナーゼを用い、有効と思われる薬剤を検討し、さらに、Westernblot法やqPCR法などで前後のシグナルの発現を検証し、有効であるメカニズムの検討を進めている。組織検体における遺伝子解析に関しては、臨床データとの照合を行い、患者予後と関わる遺伝子異常に関して検討を加えた上、学会発表を経て、昨年度から専門誌への投稿準備を進めていた。本年度のはじめに専門誌へ投稿し、掲載が許可された。また、中皮腫細胞株に対する実験は、学会発表を経て、現在、専門誌への投稿準備中である。さらに、悪性胸膜中皮腫の増殖・進展に重要な役割を果たしていると考えられるヒアルロン酸、CD44、メルリンの経路に関しても、組織検体42例に対して免疫染色を行い、患者予後との相関を検討し、予後に関わるタンパク質の発現スコアを見いだすことができた。これに関しても学会発表を経て、現在、専門誌への投稿を準備している。今後、さらに多くの検体に対して上記遺伝子解析を行い、また、同時に前向きの新鮮凍結検体を集積していく予定である。予定していた症例数よりも少ない症例数での遺伝子解析にとどまっている。また、チロシンキナーゼ活性プロファイリングが行えていない。さらに多くの組織検体に対し、遺伝子解析を行っていく予定である。必要に応じ、協力施設を増やすことも検討している。また、中皮腫細胞株に対する実験をさらに推進し、同定された遺伝子異常とこれに対して有効である薬剤のメカニズムを解明したい。

組織検体に対する免疫染色の結果の解析もさらに進めていきたい。上記研究実績の概要に示したとおりの結果が得られているため。研究の進行が若干遅れており、さらに、組織検体解析や悪性胸膜中皮腫細胞株に対する実験への使用を計画しているため。より多くの胸膜中皮腫検体、胸膜中皮腫細胞株に対して遺伝子異常解析を行うこと。また、その他、新たな手法を用いて遺伝子異常解析を行うこと。細胞株での実験を進め、治療標的となりうる遺伝子異常とそれに対する阻害剤に関する知見を深めること。上記の通り、組織検体解析や悪性胸膜中皮腫細胞株に対する実験への使用を計画している。研究実績の概要に示した結果は得られているものの、当初予定していた胸膜中皮腫の解析検体数を、現時点で下回っているため。より多くの胸膜中皮腫検体、胸膜中皮腫細胞株に対する遺伝子異常解析に用いる予定。また、その他、新たな手法を用いて遺伝子異常解析に用いる予定。細胞株での実験を進め、治療標的となりうる遺伝子異常とそれに対する阻害剤に関する知見を深めるために、試薬などを購入する予定。
中世寺院における願文作品の文学史的研究

本研究の柱の一つは、日本中世における願文執筆活動を明らかにすることである。その研究の始発として、中世菅家の礎を築いた菅原為長(11581246)に着目した。実用的・幼学書的性格を有するものが多く、作文集・作例集の存在も留意される為長の著作のうち、子孫・後世に影響を与えたと考えられる願文集である『菅芥集』(『続群書類従』所収「願文集」の本来の書名)を取り上げ、各願文を読み解くことによって為長の執筆活動を明らかにし、さらには願主ならびに供養対象者の伝記史料しての位置付けをおこなった。特に書写山円教寺関連の願文に着目し、為長による「性空上人伝」の文献的利用について明らかにして、これを論文にまとめた(「祖師の伝記-菅原為長と性空上人伝-」、阿部泰郎編中世文学と隣接諸学2『中世文学と寺院資料・聖教』竹林舎)。当論文によって、菅原為長の執筆活動だけではなく、中世初期における書写山円教寺の状況の一端が明らかになったと考える。また、研究のもう一つの柱としている寺院調査については、以前より参加している金剛寺科研調査(科研代表者:後藤昭雄氏成城大学)において、仁木夏実氏と共同で同寺所蔵の「無名仏教摘句抄」を閲覧・調査し、解題および影印と翻刻の紹介をおこなった(「金剛寺蔵『無名仏教摘句抄』-解題と影印・翻刻」)。さらに、岡山県倉敷市日差山宝泉寺の所蔵資料調査についても、引き続き現地での調査・検討をおこなった。今後も所蔵者の許可を得て、目録の作成作業を続ける予定である。実用的・幼学書的性格を有するものが多く、作女集・作例集の存在も留意される希長あ著作のうち、子孫・後世に影響を与えたと考えられる願文集である『菅芥集』(『続群書類従』所収「願文集」の本来の書名)を取り上げ、各願文を読み解くことによって為長の執筆活動を明らかにし、さらには願主ならびに供養対象者の伝記史料して位置付けをおこなった。具体的には、八条院三位局が願主となり笠置寺を供養の場とした願文に対し、三位局と以仁王との間に生まれた男子に対しての文言について特に取り上げ、その背景を明らかにした。さらに、願文作者である為長と願文執筆を依頼した願主の関係についても言及した。以上の考察については成稿化をおこなった。また、為長が『平家物語』作者に仮託される遠因となったと考えられる書写山との関わりについて、『菅芥集』の願文から新たに知られた事実を明らかにし、口頭発表した。また、願文作品が生み出される背景となった寺院における調査・研究に携わった。京都小野随心院聖教調査(研究代表:大阪大学・荒木浩教授)に参加し、特に随心院所蔵聖教の中でも古写本である『別尊雑記』に注目し、鎌倉後期の高山寺十無尽院第三世にあたる恵林房経弁の書写活動について報告をおこなった。さらに、以前より考察を試みてきた『観音冥応集』をめぐり、日差山宝泉寺(岡山県倉敷市)に伝わる縁起や、開祖である報恩大師との関わりについて、それぞれ考察を試み、論文化した。本年度も、引き続き菅原為長(11581246)の著作の一つである願文集『菅芥集』に注目した。特に醍醐寺本系統に所収される一首、「播磨国書写山円教寺堂供養願文」を取り上げて考察し、南都文化研究会(題目:「嘉禄二年の講堂供養-中世書写山円教寺における勧進活動について」、2008年5月)および和漢比較文学会例会(題目:「嘉禄二年の講堂供養願文-菅原為長と書写山円教寺」、2008年11月)において口頭発表をおこなった。発表では、願文が使用された供養の日時や願主、その供養の背景などについて考察を試み、当時の陰陽頭、安倍泰忠が願主であったことを明らかにした。また、供養が円教寺僧による講堂修復の勧進に応じたものであったことなどを指摘し、『菅芥集』所収「播磨国書写山円教寺堂供養願文」の書写山円教寺史における位置づけを改めておこなった。さらに、為長を「平家物語」作者であるとする伝承(『臥雲日件録抜尤』文安五年八月十九日条)が書写山周辺から生じた可能性があるとする先学の指摘を踏まえ、為長が性空上人の没年説に関わっていること、円教寺長吏の師であったとされることなど、書写山と為長の関わりについても考察を及ぼした。これは書写山円教寺の歴史上においてもこれまで注目されてこなかったものであり、今後さらに考察を深め、成稿化を目指す。上記の研究と平行して、願文作品が生み出される背景となった寺院における調査・研究に携わった。

その一つとして、天野山金剛寺聖教調査(研究代表:成城大学・後藤昭雄教授)に参加する中で、特に金剛寺所蔵聖教の古写本『明句肝要』に注目し、願文・表白あるいは先行文献との関わりについて考察をおこない、論文化した。本研究の柱の一つは、日本中世における願文執筆活動を明らかにすることである。その研究の始発として、中世菅家の礎を築いた菅原為長(11581246)に着目した。実用的・幼学書的性格を有するものが多く、作文集・作例集の存在も留意される為長の著作のうち、子孫・後世に影響を与えたと考えられる願文集である『菅芥集』(『続群書類従』所収「願文集」の本来の書名)を取り上げ、各願文を読み解くことによって為長の執筆活動を明らかにし、さらには願主ならびに供養対象者の伝記史料しての位置付けをおこなった。特に書写山円教寺関連の願文に着目し、為長による「性空上人伝」の文献的利用について明らかにして、これを論文にまとめた(「祖師の伝記-菅原為長と性空上人伝-」、阿部泰郎編中世文学と隣接諸学2『中世文学と寺院資料・聖教』竹林舎)。当論文によって、菅原為長の執筆活動だけではなく、中世初期における書写山円教寺の状況の一端が明らかになったと考える。また、研究のもう一つの柱としている寺院調査については、以前より参加している金剛寺科研調査(科研代表者:後藤昭雄氏成城大学)において、仁木夏実氏と共同で同寺所蔵の「無名仏教摘句抄」を閲覧・調査し、解題および影印と翻刻の紹介をおこなった(「金剛寺蔵『無名仏教摘句抄』-解題と影印・翻刻」)。さらに、岡山県倉敷市日差山宝泉寺の所蔵資料調査についても、引き続き現地での調査・検討をおこなった。今後も所蔵者の許可を得て、目録の作成作業を続ける予定である。
スマートフォン用いた神経診察の動画解析と定量化、診断補助ツールの開発

人工知能(以下、AI)は画像解析を中心に、医療現場への導入が進みつつある。しかし、神経疾患の管理で最も重要となる神経診察は、それから得られる情報を医師の高度専門性で定性的・半定量に解釈する必要があるため、AI処理が極めて困難な領域である。本研究では「震え(振戦)」動画解析を基に、スマートフォン上での動画撮影・解析と医師による主要な情報の選別によって診察の定量化を実現し、「震え(振戦)」と「歩行異常」の診断補助ツールを開発し、さらに、診察解釈の定量化手法を用いて小脳機能異常への神経生理学的介入の定量的評価を行う。本研究の完成によって神経診察へのAI導入の足がかりとする。
ブテノライド型誘導因子による放線菌二次代謝の分子機構

本研究では、ブテノライド型シグナルが放線菌の二次代謝をどのように誘導するのか?という分子機構の解明、シグナルが機能する放線菌の探索とシグナル系操作による休眠二次代謝の覚醒を目的とした。有用駆虫薬エバメクチン生産菌において、シグナル、その受容体とホモログ、シグナル生合成酵素による相互制御ネットワークがエバメクチン生産を調節していることを明らかにした。また、受容体遺伝子破壊やシグナル添加が休眠化合物の生産を覚醒できることが分かった。ブテノライド型シグナルを産生する放線菌を同定したことより、シグナルを活用した放線菌分子育種が可能になると期待される。研究代表者は、新規シグナル物質(ブテノライド型シグナル)を産業放線菌Streptomyces avermitilisより単離・構造決定し、新たな二次代謝制御カスケードの存在を報告した。本研究では、1.ブテノライド型シグナルが二次代謝をどのように誘導するのか?という制御カスケードの解明、2.ブテノライド型シグナルが作動する放線菌群の推定とその添加による二次代謝の覚醒、を目的とする。本年度は、まずavaR1ブテノライド型シグナル受容体遺伝子に近接するavaR1相同遺伝子avaR2の機能を解析した。構築したavaR2破壊株の培養条件を詳細に検討した結果、avaR2遺伝子破壊は20%程度のエバメクチン生産低下を示したことから、AvaR2はエバメクチン生産の正の調節因子ではないかと推測された。次に、AvaR2とAvaR1の機能関連を調べるべく、avaR1/avaR2二重破壊株を構築したが、明瞭なエバメクチン生産の変化を観察することはできなかった。したがって、AvaR2とAvaR1の間には、機能相関がないことが明らかとなった。2つ目に、ブテノライド型シグナルの実用的応用性を検証するため、ブテノライド型シグナルを各種放線菌に投与し、二次代謝産物生産の変化を解析した。放線菌50種の培養液に、ブテノライド型シグナルを含む二次代謝シグナルを添加したところ、7種の放線菌にて二次代謝プロファイルがシグナル依存的に変化した。したがって、二次代謝シグナルの外部投与は物質探索または物質生産向上に有効であることが明らかとなった。最後に、ブテノライド型シグナルを産生する放線菌種について検討した結果、調査した30種の放線菌のうち、6種の放線菌がブテノライド型シグナル生産活性を示したため、ブテノライド型シグナルはエバメクチン生産菌以外でも広く分布することが示唆された。放線菌の二次代謝は、ホルモン様低分子シグナルにより誘導され、多彩な生物活性物質をもたらす。60%の放線菌群で二次代謝誘導を行うブチロラクトン型シグナル経路の研究を通じて、研究代表者は、残り40%の放線菌群で作動する新規シグナル物質(ブテノライド型シグナル)を、二次代謝に関する情報が豊富なStreptomyces avermitilisより単離・構造決定し、新たな制御カスケードを報告した。本新規カスケードの詳細は、放線菌二次代謝制御に学問的ブレークスルーをもたらすと同時に、休眠遺伝子群の強制発現による新規生物活性物質の生産誘導など、産業への展開価値が高い。本研究では、1.ブテノライド型シグナルが如何なる遺伝子を経由して二次代謝を誘導するのか?という制御カスケードの解明、2.ブテノライド型シグナルが作動する放線菌群の確定とその添加による二次代謝の覚醒、を目的とする。本年度は、ブテノライド型シグナル受容体AvaR1と受容体候補AvaR2の機能を解析した。組換えAvaR1タンパク質を調製し、そのDNA結合能について検討したところ、複数箇所のAvaR1結合DNA配列を同定することに成功した。次に、avaR1またはavaR2の遺伝子機能破壊株を構築し、そのエバメクチン生産量を測定したところ、野生型株と比較して各破壊株のエバメクチン生産量に変化は観察されなかった。しかしながら、AvaR1結合DNA配列がブテノライド型シグナル生合成遺伝子の上流領域に存在したため、AvaR1がブテノライド型シグナルの生産を調節するのではないかと推測した。そこで、avaR1破壊株の表現型を精査したところ、ブテノライド型シグナルの生産量が増大していたことから、AvaR1はブテノライド型シグナルの受容体かつ生産抑制因子であることが明らかとなった。放線菌の二次代謝は、ホルモン様低分子シグナルにより誘導され、多彩な生物活性物質を産み出す。研究代表者は、ブテノライド型誘導因子を有用駆虫薬エバメクチン生産菌Streptomyces avermitilisより単離・構造決定し、新たな二次代謝制御カスケードの存在を報告した。

本研究では、1.ブテノライド型因子が二次代謝をどのように誘導するのか?という制御カスケードの解明、2.ブテノライド型因子が作動する放線菌群の推定とその添加による二次代謝の覚醒、を目的とした。本年度は、ブテノライド型因子受容体相同遺伝子avaR2の破壊株表現型を詳細に解析した。エバメクチン生産が減少したavaR2破壊株では、胞子形成能が70%以上、低下していたことから、avaR2は同様の受容体相同遺伝子avaR3と協同して、形態分化に関与することが判明した。また、転写解析により、AvaR2はavaR遺伝子とブテノライド型因子合成遺伝子に対しては負の、またエバメクチン生産制御因子に対しては正の転写調節をすることが分かった。したがって、ブテノライド型誘導因子と3つのavaR遺伝子から構成される相互転写ネットワークが、エバメクチン生産システムを巧妙に司っていると結論し、新たな二次代謝制御モデルを構築することに成功した。2つ目に、ブテノライド型因子を各種放線菌に投与し、二次代謝能の変化を解析した結果、逐次的なシグナル添加が二次代謝プロファイルを変化させることが分かった。最後に、前年度までに明らかにしたブテノライド型因子産生活性を示す放線菌について、その遺伝子情報を解析した結果、シグナル因子受容体遺伝子またはシグナル因子生合成遺伝子と相同性を示す遺伝子群をいくつかの放線菌にて確認した。したがって、これらの放線菌は、ブテノライド型誘導因子制御系の普遍性を証明するモデル放線菌になり得ると考えられる。応用微生物現在までに、ブテノライド型シグナルの受容体または受容体相同遺伝子、avaR1/avaR2二重破壊株の表現型解析は終了した。AvaR1はシグナル生産抑制因子であることが明らかとなったが、AvaR2はエバメクチンの正の制御因子であることが示唆されるものの、その機能については二重破壊株の解析においても判然としない。今後、AvaR1とAvaR2の他のエバメクチン制御因子AvaR3との機能関係を明らかにするべく、遺伝子二重破壊株の構築とその表現型の解析が必要であると考えている。一方、ブテノライド型シグナルは物質探索または物質生産向上に有効であること、またエバメクチン生産菌以外でも広く分布することが示唆された。したがって、ブテノライド型シグナルの応用的有効性が示されつつある。現在までに、ブテノライド型シグナルの受容体または受容体候補遺伝子の単純機能解析は終了した。受容体候補AvaR3はエバメクチン生産に関与することを既に明らかにしていたが、予想外にも受容体AvaR1または受容体候補AvaR2がエバメクチン生産に直接に関与しないことが本年度の研究より明らかとなった。今後、avaR1 avaR2遺伝子二重破壊株の構築とその表現型の精査、または他の組み合わせの二重破壊株を解析することが新たに必要であると考えている。ブテノライド型シグナルの受容体または受容体相同遺伝子の遺伝学的関係を明らかにするため、二重破壊株を構築し、エバメクチン生産やブテノライド型シグナルなどの表現型を解析する。また、各タンパク質を調製し、DNAまたはブテノライド型シグナルに対する結合能を分析することにより、その機能を解析する。ブテノライド型シグナルの応用的有効性をさらに実証するため、シグナルに依存して生産誘導される化合物の化学構造を同定する。また、シグナルを生産する放線菌種のブテノライド型シグナル生合成系の有無について、遺伝学的観点から検討する。受容体候補
感染性心内膜炎発症における口腔レンサ球菌シアル酸結合性アドヘジンに対する免疫応答

本研究では、口腔レンサ球菌の一種であるStreptococcus gordoniiに発現するシアル酸結合性アドヘジンHaの感染性心内膜炎における関与解析することを目的として、S. gordoniiと血球細胞との相互作用について解析を行った。そのために、培養系が確立され、細胞の分化のコントロールが可能な骨髄系未分化cell lineであるHL-60細胞を用いて解析を行った。昨年度までに単球、好中球、マクロファージに分化したHL-60細胞にS. gordoniiが付着すること、その付着はS. grodoniiに発現するHsaが関与していることを明らかにしてきた。そこで、本年度ではHL-60細胞膜上のS. gordonii Hsaレセプターの同定を試みた。Bacterial overlay法や免疫沈降法、GST pull-down assayを行った結果、単球とマクロファージではCD11bとCD43が、好中球ではCD11bとCD43、CD50がHsaに対するレセプターであることが明らかとなった。さらに、単球にS. gordoniiが結合すると、単球から樹状細胞へと分化誘導されることが明らかとなった。そこで、この分化誘導のメカニズムの解析を行った結果、S. gordoniiによる単球から樹状細胞への分化誘導にはS. gordoniiに発現するHsaが関与していることが明らかとなった。また、この分化誘導には樹状細胞の分化を誘導するとして一般的に知られているサイトカインは関与していないことも明らかとなった。本研究では、口腔レンサ球菌の一種であるStreptococcus gordoniiに発現するシアル酸結合性アドヘジンHsaの感染性心内膜炎における関与を解析することを目的として、S.gordoniiと血球細胞との相互作用について解析を行った。そのために、培養細胞系が確立され、細胞の分化のコントロールが可能な骨髄系未分化cell lineであるHL-60細胞を用いて解析を行った。1)分化したHL-60細胞にS.gordoniiが付着するかの確認:HL-60細胞は活性型ビタミンD_3や12-0-テトラデカノイルホルボール13-アセテート(TPA)により単球やマクロファージに、レチノイン酸により好中球に分化することが知られている。そこで、分化したHL-60細胞にS.gordoniiが付着するか、また、HL-60細胞への付着にHsaが関与しているかを野生型(DL1株)とhsa変異株との比較により検討した。その結果、単球、マクロファージ、好中球いずれの細胞においてもS.gordoniiの付着が見られた。さらに、hsa変異株ではこのような付着が見られなかったことから、分化型の細胞への付着にHsaが関与していることも明らかとなった。2)シアル酸含有膜タンパク質がS.gordoniiシアル酸結合性アドヘジンレセプターであるかの確認:ヒト白血球表面にはシアル酸含有糖タンパク質が複数発現していることが知られている。そこで、これらのシアル酸含有糖タンパク質にS.gordonii DL1が付着するか、また、この付着がHsaによるものかを確認する目的で、bacterial overlay法を用いてSDS-PAGEで展開されたHL-60細胞の膜成分への付着を検討した。その結果、Hsa特異的に結合するタンパク質が複数検出され、その内の一つはCD43であった。現在、他のタンパク質の同定を試みている本研究では、口腔レンサ球菌の一種であるStreptococcus gordoniiに発現するシアル酸結合性アドヘジンHaの感染性心内膜炎における関与解析することを目的として、S. gordoniiと血球細胞との相互作用について解析を行った。
3次元空間を共有したマルチメディア共同習システムの構築

Agoraは遠隔コミュニケーションを支援するシステムで、机とその正面に設置されたスクリーンで構成される。正面のスクリーンには遠隔地にいる対話者の上半身が等身大で表示される。机の上もスクリーンになっており、遠隔地の机の上の様子が表示される。また机の上には、実画像だけではなく、コンピュータグラフィクスも表示される。このようにAgoraでは身体と机の3次元的な配置関係を再現することにより、視線や手振りの観察を容易にし、遠隔地間での自然なコミュニケーションを実現している。本研究ではこのAgoraを遠隔共同学習の環境として利用するためのツールやアプリケーションを開発することを目的としている。平成13年度は遠隔地の机上の実物体に対してバーチャルに指さしすることのできる装置を開発した。この装置は書画カメラ、タッチパネルディスプレイ、遠隔制御型レーザポインタから構成される。遠隔地の書画カメラにおかれた書類は、ユーザのタッチ・パネル・ディスプレイに表示される。ユーザは表示された書類の中で、対話者にさし示したい場所を指で直接(画面上)触れる。すると遠隔地のレーザポインタが制御され、実際の書類の上にレーザポインタが照射される。この装置を利用して実験をおこなった結果、従来の方法と比較して短時間で正確にポインティングできることが示された。
コンテクスト推定に基づく医用画像からの臓器・病変検出

本申請課題では,画像から稀な現象を検出するための「画像からのコンテクスト抽出とそれを利用した画像認識」という枠組みを検討した.医用画像からのがん病変の検出や手術中の映像からの出血やカメラ操作の検出など,稀な現象を対象とするためには頑健な画像処理手法が望まれる.そこで,過去の事例をコンテクストとして利用する方法を開発した.具体的には,個人差の大きい肝臓領域の抽出,長時間の手術映像から稀に起きる出来事と高い頻度で起きることの同時検出によるシーン分類,罹患率が低い病気を機械学習により検出するために病変を含む画像を自動生成する手法の開発に適用した.本申請課題では,画像から稀な現象を検出するための「画像からのコンテクスト抽出とそれを利用した画像認識」という枠組みを検討した.医用画像からのがん病変の検出や手術中の映像からの出血やカメラ操作の検出など,稀な現象を対象とするためには頑健な画像処理手法が望まれる.そこで,過去の事例をコンテクストとして利用する方法を開発した.具体的には,個人差の大きい肝臓領域の抽出,長時間の手術映像から稀に起きる出来事と高い頻度で起きることの同時検出によるシーン分類,罹患率が低い病気を機械学習により検出するために病変を含む画像を自動生成する手法の開発に適用した.本申請課題では,画像から稀な現象を検出するための【画像からのコンテクスト抽出とそれを利用した画像認識】という枠組みを検討する.医用画像からのがん病変の検出など,稀な現象を対象とするためには頑健な画像処理手法が望まれる.しかしながら画像処理には誤りがつきものでもある.そこで,過去の事例を事前分布とし,年齢や性別などの画像外の情報も利用して医用画像から対象画像を認識するのに利用可能なコンテクストを求め,それを領域(病変や臓器)を検出するために最大限に利用する認識手法の開発を行目指すものである.今年度の成果に関しては以下に要約される.・画像データの整備100例以上の胸腹部X線CT画像を新たに収集し,コンテクストを抽出するために利用を想定している情報を整備した.年齢,性別に加えて,安定して検出が出来そうなランドマーク,体形(脂肪や筋肉の過多)などについて整備した.・画像からの基本的なコンテクスト情報の抽出前項にも関連するが,画像からのコンテクスト情報としてランドマーク検出,脂肪領域と筋肉領域の抽出手法を開発した.なお,脂肪領域の過多をコンテクスト情報として用い,脂肪量に応じた手法を採用することで,肝臓領域の抽出精度が向上するという知見を得た.・一般のコンテクストベース画像パターン認識の開発人間の認知行動や視覚特性が判断にどの様に影響するのかに付いての調査研究を進めた.視線や行動に基づき人間の行動や予測手法や,コンテクストとして対象の視認性を測る手法を開発した.本申請課題では,画像から稀な現象を検出するための【画像からのコンテクスト抽出とそれを利用した画像認識】という枠組みを検討する.医用画像からのがん病変の検出や手術中の映像からの出血やカメラ操作の検出など,稀な現象を対象とするためには頑健な画像処理手法が望まれる.そこで,過去の事例を事前分布とし,年齢や性別などの画像外の情報も利用して医用画像から対象画像を認識するのに利用可能なコンテクストを求め,それを領域(病変や臓器,特異な映像の部分)を検出するために最大限に利用する認識手法の開発を行目指すものである.今年度の成果は以下に要約される.・実験データの整備CT画像データについては,100例以上の正解ラベル付画像が利用可能となった.腹腔鏡下手術での胃摘出手術映像とその被験者のCT画像の同時整備を進めた.10例程度の映像について,数秒毎に手術中の状況に関するタグを付与とその精査をおこなった.・画像からの基本的なコンテクスト情報の抽出前項にも関連するが,画像からのコンテクスト情報として,手術映像における大まかなシーンの分類を行なった.これは,事例参照に基づく方法であり,内視鏡カメラの状態や,手術中の鉗子による脂肪剥離などの操作の確率を求めるものである.昨年度は各フレーム画像に対して固有空間法に基づく画像特徴を求めて利用したが,手術シーンの理解という点では位置不変性が必要な場合があるため,色ヒストグラムを特徴とした場合との比較をおこなった.結果,出血シーンなどでは色ヒストグラムが有効であることが分かった.・一般のコンテクストベース画像パターン認識の開発人間の認知行動や視覚特性が判断にどの様に影響するのかに付いての調査研究を進めた.今年度は画像中における位置が想定されかつ重要度が異なる二つの対象に関して,それらの視認性を決定するための画像特徴に関する基礎的な検討をおこなった.本申請課題では,画像から稀な現象を検出するための【画像からのコンテクスト抽出とそれを利用した画像認識】という枠組みを検討する.医用画像からのがん病変の検出など,稀な現象を対象とするためには頑健な画像処理手法が望まれる.しかしながら画像処理には誤りがつきものでもある.そこで,過去の事例を事前分布とし,年齢や性別などの画像外の情報も利用して医用画像から対象画像を認識するのに利用可能なコンテクストを求め,それを領域(病変や臓器)を検出するために最大限に利用する認識手法の開発を行目指すものである.今年度の成果に関しては以下に要約される.・画像データの整備CT画像データについては,引き続き拡張を行なった.また,腹腔鏡下手術での胃摘出手術映像とその被験者のCT画像の同時整備を進めた.

10例程度の映像について,数秒毎に手術中の状況に関するタグを付与した.・画像からの基本的なコンテクスト情報の抽出前項にも関連するが,画像からのコンテクスト情報として,手術映像における大まかなシーンの分類を行なった.これは,事例参照に基づく方法であり,内視鏡カメラの状態や,手術中の鉗子による脂肪剥離などの操作の確率を求めるものである.今後の手術映像の詳細解析のためのコンテクスト情報として利用することを考える.・一般のコンテクストベース画像パターン認識の開発人間の認知行動や視覚特性が判断にどの様に影響するのかに付いての調査研究を進めた.視線など行動や外界の状況(ビジュアルノイズ)に基づき人間の認知行動予測を行なうためにどのような画像・映像特徴がコンテクストとして利用可能であるのかについて検討を進めた.本申請課題では,画像から稀な現象を検出するための【画像からのコンテクスト抽出とそれを利用した画像認識】という枠組みを検討する.医用画像からのがん病変の検出や手術中の映像からの出血やカメラ操作の検出など,稀な現象を対象とするためには頑健な画像処理手法が望まれる.そこで,過去の事例を事前分布とし,年齢や性別などの画像外の情報も利用して医用画像から対象画像を認識するのに利用可能なコンテクストを求め,それを特定の領域(病変や臓器,特異な映像の部分)の検出に最大限に利用する認識手法の開発を目指すものである.今年度の成果は以下に要約される.・画像からの基本的なコンテクスト情報の抽出画像からのコンテクスト情報として,手術映像における大まかなシーンの分類手法の改良をおこなった.これは,事例参照に基づく方法であり,内視鏡カメラの状態や,手術中の鉗子による脂肪剥離などの操作の確率を求めるものである.前年度までに開発した,固有空間法に基づく画像特徴と色分布に基づく画像特徴に加えて,画像の局所勾配のヒストグラムによる位置不変な特徴を用いて,事例との照合実験をおこなった.結果,画像中にエッジ情報が豊富にあるシーンにおいて,この特徴が有効であることが示された.・一般のコンテクストベース画像パターン認識の開発人間の認知行動や視覚特性が判断にどの様に影響するのかに付いての調査研究を進めた.今年度は画像中における位置により人間の視覚特性がどのように変化するのかについて,中心視と周辺視をモデル化し,それらの視認性を決定するための画像特徴に関する基礎的な検討をおこなった.26年度が最終年度であるため、記入しない。画像パターン認識26年度が最終年度であるため、記入しない。医用画像から抽出したコンテクスト情報を用いた画像領域分割が有効であるという成果も出始めており,当初の計画に沿って研究が進んでいると判断する.当初計画に加え,新たな研究の展開も進み,研究は順調に進んでいると判断している.CT画像などの医用画像のセグメンテーション結果をコンテクストとして利用するためのソフトウエアや環境は十分に整備出来た.
核磁気共鳴法による酸化物高温超伝導体の超伝導状態における微視的電子状態の研究

超伝導状態での核緩和時間の異方性の温度依存性から、超伝導エネルギーギャップが等方的であるのかノードを持つ異方的であるのか(s波かd波か)を検証する目的で、YBa_2Cu_3O_<7-y>の良質な試料でCu核緩和時間の結晶軸に関する異方性の温度依存性を零磁場(NQR)、低磁場(0.5T)、高磁場(7T)NMRで測定し詳細な知見を得た。零磁場NQRの緩和率の温度変化は、高磁場NMR(Wc(H=7T))のそれと比べ緩やかである。高磁場での緩和時間の異方性比(Wab/Wc)はTc以下で減少し、35K付近まではほぼ一定の値であり、さらに低温になるにつれ減少する。また低磁場(0.5T)の結果は高磁場でのそれと同様にTc以下でいったん減少するが、70K以下で増加の傾向にある。このように超伝導状態での緩和時間の異方性比はの温度変化は、大きな磁場依存性を示し、その温度変化の様子は定性的に異なることを明らかにした。また、Tc以上のノーマル状態でのRは温度に依存することを見いだした。これは磁場方向に対するいわゆるform factorの違いを反映し、χ(q,ω)のq=0とq=Qafでの成分の温度依存性に差異があることで理解できる。理論的に示されている結果と対比して超伝導ギャップの対称性を議論するには、酸素サイトの緩和率とのスケーリングを含めて、緩和率の磁場効果をさらに詳細に検討する必要がある。
放射線治療副作用の軽減とがん転移の抑制を両立する治療薬の開発

本年度はニカラベン投与による癌転移の抑制効果を動物個体実験で調べ、その作用機序を明らかにすることを目的とした。肺内腫瘍形成(転移)実験モデルと自発肺内腫瘍転移実験モデルを用いて、放射線傷害(マウス胸部に5Gy局部照射)誘発性がん転移に対するニカラベン投与の抑制効果を調べた。また、マウス胸部に5Gyの局部照射後に、ニカラベン投与および対照治療を行い、治療後1,3, 7日目に血液および肺組織を採集し、蛋白アレイおよび組織学解析による炎症性関連分子や炎症性細胞の変化を調べ、ニカラベン投与による癌転移抑制の分子・細胞機構の解明を試みた。肺内腫瘍形成(転移)実験モデルおよび自発肺内腫瘍転移実験モデルにおいて、ニカラベン投与は放射線傷害誘発性がん転移に対する有意な抑制効果が認められた。一方、対照治療と比べ、血液中にIL-1α, IL-16, M-CSFなどの濃度が低く、肺組織内のCCL6やCXCL12などの蛋白濃度も低値を示した。また、免疫組織学解析で放射線照射後の1,3日目に肺組織内への好中球浸潤はニカラベン投与により顕著に減少していたことが明らかにした。以上の結果から、傷害肺組織内の“炎症"的な微小環境が癌転移の促進に寄与し、ニカラベンの投与による抗炎症作用と癌転移抑制効果を動物実験で確認できた。放射線保護作用を有するニカラベンはがん患者の放射線治療副作用の軽減と癌転移の抑制を両立する治療薬になりうると考えられる。放射線保護作用を有するニカラベンの投与による癌転移抑制効果を明らかにし、放射線治療副作用の軽減と癌転移の抑制を両立する治療薬になりうることが実験的に証明できた。がん転移に関わる分子細胞の同定を試み、特にニカラベンが放射線照射の癌殺傷効果への影響と放射線照射の副作用に対する軽減効果を調べ、最適な投与量、投与方法および安全性を確認する。また、外科手術侵襲などによるがん転移への影響およびニカラベン投与の抑制効果を調べ、ニカラベンが他の用途拡大を目指す。癌の放射線治療は様々な副作用を伴う。我々は、放射線照射した肺組織には癌転移巣を形成しやすいことを実験的に確認した。そのことから、“炎症"的な微小環境が癌の前転移ニッチの特性の一つであることを推測され、実験検証を行った。12週齢のC57BL/6マウスを用い、胸部のみに(鉛で他の部位を保護)、それぞれ0, 5GyのX線放射線照射(1.5Gy/min)を行った。放射線照射終了24時間後に、Lewis肺癌細胞を経静脈注射により、肺内腫瘍転移実験モデルを作製した。癌細胞静脈注射の4週間後にマウスを犠牲死させ、摘出した肺組織の重量および肺内腫瘍結節の数を計測した。また、放射線照射1,3,7日後に、それぞれ肺組織を採集し、Pathway-focused PCR array解析により、肺組織内に炎症性関連因子、細胞接着分子、及び細胞外基質分子の発現変化を網羅的に調べた。さらに、肺組織内の好中球(NIMP-R14陽性)、マクロファージ(F4/80、CD86、CD206陽性)など炎症性細胞の浸潤を免疫組織化学染色による評価を行った。放射線照射したマウスは、対照群と比べ、肺内がん転移の数が有意に多く認められた。また、放射線照射後の1,3日目に肺組織内の好中球やマクロファージなどの浸潤が明らかに増加したことを確認した。さらに、PCR array解析では放射線照射した肺組織におけるIl1bやIl4など炎症性サイトカインやケモカインの発現上昇が多く検出された。以上の結果から、放射線照射により惹起した肺組織の“炎症・障害"が前転移ニッチの特性の一つが“炎症"であることを示唆した。

放射線照射により、肺組織内に炎症細胞の浸潤や炎症性サイトカイン/ケモカインの上昇と共に、がん転移巣の形成も促進されることを動物実験で証明した。その結果から、前転移ニッチの特性の一つが“炎症"であることを示唆した。がん転移に関わる分子細胞の同定を試み、特にニカラベンが放射線照射の癌殺傷効果への影響と放射線照射の副作用に対する軽減効果を調べ、最適な投与量、投与方法および安全性を確認する。また、外科手術侵襲などによるがん転移への影響およびニカラベン投与の抑制効果を調べ、ニカラベンが他の用途拡大を目指す。がん転移に関わる分子・細胞の同定を試み、特にニカラベンを中心に既存する抗炎症治療薬が放射線照射の癌殺傷効果への影響と放射線照射の副作用に対する軽減効果を調べる。
小型水管傾斜計による内陸地震・噴火予知高密度傾斜観測網重視のための基礎研究

断面80×80の角型で長さ5mないし2030mに任意に設定出来る、ハ-フフィ-ルド型水管傾斜計を制作した。ハ-フフィ-ルド型水管傾斜計はマイケルソンによって始めた用いられたが、以来筆者が用いるまで誰も用いなかった。我国では切山における導水管トンネル中に設置された国土地理院の300m長のもの、東海大学の100m長のもの、及び東海大湘南キャンパスに設置した(地表下1.5m)50m長のものが最初である。この型が利点の多いことは筆者等の論文により明らかにされている。今年度に制作された10m長の短距離水管傾斜計は、例えば伊東市付近のような地域に必要な時に容易に設置出来ることを目的としている。火山噴火予知の場合、ことに「中心」に近い場所に設置出来る場合は感度はある程度低くても良いと思われる。しかし地盤の堅固なトンネル等を得られる場合にはより充分な感度を得られる方が望ましいことは明らかである。我々の研究で用いる微小水位計では、両端を合わせて差動トランスとなる形式を用いて、エレクトロニクスの簡易化を考えている。10^<ー2>μmの分解能が充分可能であるので、siteの質の良い場合には傾斜として10^<ー8>rad以上の分解能を得ることができる。上記の小型水管傾斜計の特長は移動及び設置が容易であることだが、地表又は地下浅所に設置する場合には地盤との結合についてまだ研究の余地がある。水管傾斜計はトンネル等の内に設置するのが望ましく、感度を充分高めることが可能となる。しかし上記の水管傾斜計は10^<ー7>rad程度の分解能は適当なスペクトル帯については可能であるから噴火の予測等には強力な助けとなる。良いsiteを得られた場合は地震の予測にも役にたつと考えられる。
高融点立方晶基板を用いた亜酸化物単結晶薄膜の合成

大気圧下では合成が難しいTiOの単結晶を、薄膜として合成することを目的とした研究を行った。Mo(100)上にTiの薄膜を作成し、その後酸素と反応させ、さらに1100°C以上に加熱することにより、エピタキシャル的にTiO薄膜を合成することに成功した。(2×2)TiO/Mo(100)について角度分解光電子分光測定を行い、その結果TiOは下地Mo(100)と(1×1)周期で整合しており、それが(2×2)-O/Mo(100)酸素吸着系と共存していることが分かった。TiOは高融点、高硬度でかつ金属的伝導性を持つことが予想され、物性的に興味深い物質である。しかし、大気圧下では合成が難しく、特に単結晶は得られていないため、電子状態や物性の詳細については未知の状態にある。本研究は、TiOと格子の整合性がよく、かつTiOの結晶化のために必要な高温処理が可能なMo(100)基板上にエピタキシャル的に薄膜を積み上げることにより、TiOの単結晶薄膜の合成を目指したものである。通常、酸化物薄膜は酸素雰囲気化で金属蒸着を行うことで合成される。当初、その方法でのTiO合成を目指したが、酸素雰囲気化でTi蒸着を行うとMo基板が激しく酸化されて結晶が崩れ、エピタキシャル的な薄膜成長が不可能であることが分かった。種々検討の結果、最初超高真空下でTi蒸着を行い、Mo(100)基板をTi薄膜で覆った後酸化処理を行うことにより、下地の酸化を抑えて結晶性の良いTi酸化物薄膜を合成しうることを見出した。得られた薄膜の化学状態を光電子分光により分析した結果、薄膜を加熱すると1100°CまではTiO2であり、1100°C以上でTiOとなることを見出した。さらに、単結晶化の条件を探査した結果、1300°Cで10秒加熱すると(2×2)、1300°Cで20秒加熱すると(4×1)周期で下地と整合したTiO単結晶薄膜が得られることが分かった。これらの薄膜に対し、現在電子状態分析を行っている。しかし、容易にTiO_2まで酸化されるため大気圧下では合成が難しく、特に単結晶はこれまで得られていない。したがって、電子状態や物性の詳細については未知の状態にある。超高真空下でMo(100)にTiを蒸着し、さらにこれを12 Lの酸素と反応させることにより、下地Moの酸化を抑えてTi酸化物薄膜を合成することに成功した。この薄膜を真空中で加熱すると、1000°Cまでは薄膜はTi_2O_3の状態にあり、1100°C以上に加熱するとこれがTiOに転移することを見出した。薄膜の価電子状態を測定するため、下地Moの4dバンドの光イオン化断面積が狭小となる条件(クーパー極小、励起エネルギー100eV)で下地のエミッションを抑えて光電子スペクトルを測定した。加熱温度が1100°C以上では、Ti3dの占有の増加に伴いフェルミ準位近傍のバンド強度が増大し、かつてAg(100)上に作成したTiO薄膜と同様のスペクトルとなることを確認した。TiO薄膜に覆われたMo(100)面は、表面調整条件に応じて様々な低速電子回折(LEED)像を示す。その中で、1300°Cで加熱した際得られる(2×2)LEEDパターンを示す表面について角度分解光電子分光(ARPES)により二次元電子状態の測定を行った。意外にも、LEEDは(2×2)パターンを示すにもかかわらずTiOの電子準位は(1×1)の周期性を示した。Tiを蒸着せず、酸素12L吸着したMo(100)を1300°Cに加熱しても(2×2)パターンが得られることから、Mo(100)には(1×1)周期で整合したTiO薄膜で覆われた領域と(2×2)酸素吸着面の領域が共存しているモデルを提案した。

本研究は、TiOと格子の整合性がよく、かつTiOの結晶化のために必要な高温処理が可能なMo(100)基板上にエピタキシャル的に薄膜を積み上げることにより、TiOの単結晶薄膜の合成を目指したものである。Moの表面は容易に酸化されるため、その上にエピタキシャル的に酸化物薄膜を作成するのは容易ではない。種々検討の結果、Mo(100)基板をTi薄膜で覆った後酸化処理を行うことにより、下地の酸化を抑えて結晶性の良いTi酸化物薄膜を合成しうることを見出した。得られた薄膜を加熱すると1100°CまではTi2O3であり、1100°C以上でTiOとなることを見出した。さらに、単結晶化の条件を探査した結果、1300°Cで10秒加熱すると(2×2)、1300°Cで20秒加熱すると(4×1)周期の表面が得られることを見出した。(2×2)表面について表面電子状態を角度分解光電子分光により計測した結果、この表面にはMo(100)上に(2×2)周期で酸素が配列した領域と、(1×1)周期性のTiO薄膜で覆われた領域が共存していることが分かった。また、酸化過程の比較のためAg(100)上のTi酸化物の成長過程についても研究を行った。Mo(100)上にTiO単結晶薄膜を合成することには、成功した。しかし、得られた薄膜は、我々のモデルによればMo(100)上で(2×2)酸素吸着層と共存し、純粋な単結晶薄膜は得られていない。VO酸化物薄膜の合成は、現在試行錯誤により条件の検討中である。気体吸着実験は、純粋な単結晶薄膜が得られていないためまだ行っていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。Mo(100)上に蒸着するTi量を変化させ、この酸化・加熱によりTiO薄膜を作成し、純粋なTio薄膜が作成される条件を探査する。純粋な薄膜の形成は、(2×2)酸素吸着層の消失を持って判断する予定である。得られた薄膜においてCO,H_2,C_2H_2,H_2S,CH_3SH分子の吸着実験を行い、TiO薄膜において予想される触媒活性の検証を行う。Mo(100)上にVを蒸着し、これを酸化・加熱することにより、VO単結晶薄膜を合成する。これについて光電子分光実験を行い、その電子状態を解明する。
高速原子間力顕微鏡によるプリオン立体構造変換反応のリアルタイム観測

クロイツフェルト・ヤコブ病が見出されてからおよそ100年を経過し、またその原因であるプリオンが見出されてから約40年が経過したが、その立体構造の詳細は未だに謎である。本研究では、高速原子間力顕微鏡(HS-AFM)を用い、感染性プリオンの立体構造を明らかにし、タンパク質のどこに感染性があるか、を明らかにする。さらに、立体構造変換過程の解析から、感染性構造への変換の初期過程がどこからどのように始まるのか、を明らかにする。異常構造の分子全体像を空間分解及び時間分解の両面から捉えることにより、感染性構造とは何か?という問いに答える。
節水イネ栽培の環境影響 : 温室効果ガスの放出、重金属類の蓄積および栄養塩の流出

国際共同研究の相手方である上海農業科学院の周勝教授と平成31年度の節水イネの栽培計画・調査方法・分担範囲の協議をした。その結果、18試験区画(1区画約40m2)として、節水イネと通常の対照イネの2種類、灌漑方式が3種類(通常の水管理、間断灌漑管理、干ばつ管理)、それぞれ3反復で行う。節水イネおよび通常のイネ栽培管理は、周勝教授の研究グループが行い、東京農工大学側はイネ栽培管理の状況を考慮して、3回程度、上海農業科学院に1週間前後滞在し、降雨前後の試験水田区画からのメタンや亜酸化窒素放出特性を集中的に観測する。また、根圏の土壌間隙水を採取しカドミウムとヒ素濃度を測定する。イネ試料(地上部と地下部を含めて)を定期的に採取し、成長量とともに、部位毎のカドミウムおよびヒ素の測定を行う。亜酸化窒素同位体アナライザーを用いて、落水前後の水田を模擬した土壌カラムを用いて、亜酸化窒素の濃度およびSP値を測定した。その結果、水の浸透速度が小さい場合、SPは0‰前後となり、脱窒に伴う亜酸化窒素生成が推定された。しかし、浸透速度が大きい場合、SPは30から40‰となり、硝化による生成が示唆された。土壌中の溶出可能な重金属画分が、節水イネに吸収されると考えられため、非汚染土壌を対象に、ヒ素の多段水抽出試験および化学的逐次抽出試験を実施した。多段水抽出により、全含有量の25-35%のヒ素が溶出する可能性が示された。また、多段水抽出前後の土壌試料について、逐次抽出試験を実施した結果、非特異吸着態As(硫酸アンモニウム抽出画分)と特異吸着態As(リン酸水素アンモニウム抽出画分)が水に抽出されうるヒ素画分であることが示された。GETFLOWSを用いた水田モデルを検討するための予備的検討のため、福島県内の太田川上流域を対象に、水循環解析を行い、平水時および降雨時の流出応答がある程度再現性があることを確認した。国際共同研究の相手方である上海農業科学院の周勝教授と平成31年度の節水イネの栽培計画について調査方法と分担範囲を決めることができたため。N2Oアナライザーを用いた亜酸化窒素フラックスの定量・亜酸化窒素生成機構推定や土壌中におけるヒ素抽出方法の見通しを立てることができたため。GETFLOWSにより平水時および降雨時の流出応答がある程度再現性があることを確認できたため。国際共同研究の相手方である上海農業科学院の周勝教授とともに節水イネおよび通常のイネ栽培を実施する。栽培期間中の亜酸化窒素やメタン放出特性、根圏土壌溶液中およびイネバイオマスのヒ素およびカドミウム挙動を明らかにする。観測データに基づきGETFLOWSによる水田の流出解析を行う。国際共同研究の相手方である上海

農業科学院の周勝教授とともに節水イネおよび通常のイネ栽培を実施する。栽培期間中の亜酸化窒素やメタン放出特性、根圏土壌溶液中およびイネバイオマスのヒ素およびカドミウム挙動を明らかにする。観測データに基づきGETFLOWSによる水田の流出解析を行う。アナライザーの改造、およびその手続きに3か月以上要し、年度内に改造を完了できなかったため。
多様性に富んだインドネシアの生物資源の収集と有効活用

まず、本研究を進めるにあたり、インドネシアから日本(北里大学)に微生物(菌株)などの生物資源/遺伝子資源を持ち込むために、共同研究先であるハサヌディン大学(UNHAS)、LIPI (インドネシア科学院)と北里大学の間で、名古屋議定書や生物多様性条約を遵守した契約(協定)が必要である(すでに、北里大学とUNHASの大学間協定は締結済みである)。そのため、2018年度すぐに(12月と2019年3月)、UNHASとLIPIを訪問し、契約に関する打ち合わせを行ない、合意した。そして本研究では、(1)微生物資源の収集と保管、(2)天然化合物の収集と保管・創薬シーズの検索、(3)病原微生物資源の収集と保管・診断薬やワクチンへの利用および(4)天然生物資源のデータベースの構築を目的として進めた。(1)微生物資源の収集と保管:スラウェシ島を中心に、UNHASグループと一緒に、さまざまな土地から土壌サンプルを収集し、放線菌と真菌を分離し、UNHASに保管した。LIPIでは、項目2)を行うために、微生物(菌株)の準備を進めた。(2)天然化合物の収集と保管・創薬シーズの検索:スラウェシ島マロスに生育する植物の根から分離した放線菌の培養液から抗抗酸菌活性物質を単離し、同定した。また、他の培養液からも抗抗酸菌活性を見出した。(3)病原微生物資源の収集と保管・診断薬やワクチンへの利用:UNHASグループとスラウエシ島南スラウエシ州ボネ地区で現地調査を行い、ハンセン病患者血清と鼻粘膜スワブサンプルおよび病変部生検サンプルをそれぞれ5検体採取した。また、南スラウエシ州マカッサル周辺地区の40名のハンセン病新患患者から血清および鼻粘膜スワブサンプルも採取した。(4)天然生物資源のデータベースの構築:(1)から(3)で収集、保管した生物資源情報のデータベースの準備をすすめた。インドネシアから日本(北里大学)に微生物(菌株)などの生物資源/遺伝子資源を持ち込むために、UNHAS、LIPI、北里大学間での協定に合意した。また、様々な土地から病原微生物を含めた微生物資源サンプルを収集し、ライブラリーとして、保管した。さらに、スラウェシ島マロスに生育する植物の根から分離した放線菌の培養液から抗抗酸菌活性物質を単離し、同定した。引き続き、本研究では、(1)微生物資源の収集と保管、(2)天然化合物の収集と保管・創薬シーズの検索、(3)病原微生物資源の収集と保管・診断薬やワクチンへの利用および(4)天然生物資源のデータベースの構築を実施する。(1)微生物資源の収集と保管:年間2,000株を目標に、UNHASは東インドネシア地域を中心に、LIPIは西インドネシア地域を中心に、土壌、海洋生物、植物、昆虫等からの微生物を分離し、保存する。(2)天然化合物の収集と保管・創薬シーズの検索:様々な条件で培養した微生物の抽出液や植物抽出液などから、年間100化合物、1化合物あたり10 mgを目標に、化合物の単離精製を進める。また、申請者グループが構築した10種以上の細胞評価系と酵素評価系(抗菌活性および抗がん活性、脂質代謝阻害活性など)を用いて生物活性評価を進める。(4)天然生物資源のデータベースの構築:(1)から(3)で収集、保管した生物資源情報、遺伝子情報、構造情報などのデータベースを構築する。また、様々な条件で培養した微生物の抽出液をLC-MS/MS解析し、二次代謝産物情報と生物活性情報などのビックデータをデータベース化し、共有する。2019年度は、年4回(約1週間程度)は訪問し、フィールドワークを行い、微生物(菌株)を日本に持ち帰る。