hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニヤフィールドによる微小空間・時間分解・共鳴吸収測定装置の開発とその応用

(1)低温MBEで作られた強磁性を示す半導体Ga_<1-x>Mn_xAs(x=0.034,x=0.050)のTHz分光測定(0.11000THz)研究から(a)Mn不純物状態(b)Mn不純物伝導と(c)強磁性相転移の研究が進められた。(a)GaAs中のMn不純物をMn^<2+>+hole : acceptorと考えると、赤外分光からアクセプタのイオン化エネルギーは113meVであり、central cell correctionを導入すると有効ボーア半径はa_B=6Aとなり、格子定数と同程度である。一方有効質量近似によれば、有効ボーア半径は21Å、イオン化エネルギーは26meVである。そのためGaAs : Be(N_<Be>=1.8x10^<19>cm^<-3>)の試料では、MI転移を起こしlower Hubbard bandを形成し、0.1300THz域でDrude則が観測されている。しかしながら、Ga_<1-x>Mn_xAs(x=0.034,x=0.050)では、0.130THz域にhopping伝導が、15300THz域にMn^<2+>+hole : acceptorの水素様電子状態間の遷移などの吸収が観測されている。それらの吸収線幅はMn濃度に伴い広がっている。(b)不純物伝導については、この試料ではGaとAsのantisiteはdonorsを作り、補償比_κ=0.7程度である。またa_B=6Aと経験則(2.78a_B)^3n_C=1で決めたMI転移の臨界濃度はn_C=2.7x10^<20>cm^<-3>であり、上記試料の中性Mnacceptor濃度は10^<20>cm^<-3>程度であり、僅かに低い。したがって、中性Mn acceptorA^0からイオン化MnacceptorA^-へと正孔がvariable range hopping伝導していると考えられる。(c)このhopping伝導によるTHz波吸収の温度変化は、強磁性相転移時の磁化の温度変化と良い対応を示した。上記の結果を総合すると試料の強磁性相転移はp-d交換相互作用によるものであると結論している。(2)1992年のZhangとAustonの研究によれば、n-InAs,n-InP,n-GaAsなどに波長0.8μmを中心とする超短パルスレーザ照射によりTHz発光が観測さる。この機構解明のため、結晶の性質を考慮した実験がなされ、分極電流の変化、発生したTHz波の性質を克明に分析した。(3)1次元アダマールマスクによる共鳴1次元画像測定を試みている。1.画素10μmのテラヘルツ波の共鳴吸収画像を観測することを目的して、テラヘルツ電磁波を透過するアダマールマスクを準備し、観測・アダマール逆変換で画像を得るための研究準備は順調に進んでいる。具体的には(a)波長の1/10から1/100程度の画素測定のためのアダマールマスクの設計が完了した。一方、(b)以前用意した画素約10μmのアダマールマスクを利用してLab-viewで信号処理システムを組み、システムを完成している。2.炭酸ガス励起遠赤外レーザーによるエバネッセント波の発生に成功し、これに引き続き本研究ではアダマールマスクによるエバネッセント波から伝搬光へ変換実験を行っている。この要素研究を進めている。3.半導体表面からテラヘルツ波発生のメカニズムの解明n-InAs, n-GaAsなどの半導体表面に、波長0.8μm、パルス幅100fsの電磁波を照射するとテラヘルツ波が発生することが報告され、発光機構の吉典論的説明はなされている。しかしながら、発光に関与する各種素励起群分布の時間発展は明らかに成っていない。超短パルス電磁波で励起した非平衡状態電子緩和過程を数psec毎、テラヘルツ波サイクロトロン共鳴を観測し、発光強度との関係を求める計画が進んでいる。この研究によって発光機構を明らかにし、それに基づき発光強度最大条件を求める。平成11年度は本研究の準備が順調に進んでいる。(1)ペロブスカイト型Mn酸化物La_<1-x>Sr_xMnO_3(x1/8)のフォノン異常ペロブスカイト型Mn酸化物La_<1-x>Sr_xMnO_3(x1/8)は,電荷,スピン,軌道など電子の内部自由度およびそれ等に伴う格子系の自由度が結合して,各々のエネルギーが競合し温度低下とともに常磁性絶縁相,強磁性金属相,強磁性絶縁(軌道秩序)相へと違続して相転移を起こす。本論文では,La_<1-x>Sr_xMnO_3(x=0.10,0.11,0.125)の遠赤外反射率測定を振動数10650cm^<-1>で行い,x=0.125,0.11試料のフォノンの振動子強度,線幅,振動数が相転移に伴い顕著な温度変化を示すことを見出した。具体的には,温度低下に伴い強磁性金属相でベンディングモードが異常な線幅増大を示し,強磁性絶縁相への相転移に伴い同モードのあるブランチの振動子強度が増大することを発見した。

これは同モードを支配するMn-Oボンドの有効電荷の増加が原因であると結論した.更に強磁性絶縁相における結晶対称性が低下する結果として現れる赤外活性化するモードを観測した。以上のように,連続する相転移に伴う格子振動の変化を実験的に解明し,軌道整列の研究に貢献した。(2)現在、一次元アダマールマスクによる共鳴吸収像の測定を試みている。(1)低温MBEで作られた強磁性を示す半導体Ga_<1-x>Mn_xAs(x=0.034,x=0.050)のTHz分光測定(0.11000THz)研究から(a)Mn不純物状態(b)Mn不純物伝導と(c)強磁性相転移の研究が進められた。(a)GaAs中のMn不純物をMn^<2+>+hole : acceptorと考えると、赤外分光からアクセプタのイオン化エネルギーは113meVであり、central cell correctionを導入すると有効ボーア半径はa_B=6Aとなり、格子定数と同程度である。一方有効質量近似によれば、有効ボーア半径は21Å、イオン化エネルギーは26meVである。そのためGaAs : Be(N_<Be>=1.8x10^<19>cm^<-3>)の試料では、MI転移を起こしlower Hubbard bandを形成し、0.1300THz域でDrude則が観測されている。しかしながら、Ga_<1-x>Mn_xAs(x=0.034,x=0.050)では、0.130THz域にhopping伝導が、15300THz域にMn^<2+>+hole : acceptorの水素様電子状態間の遷移などの吸収が観測されている。それらの吸収線幅はMn濃度に伴い広がっている。(b)不純物伝導については、この試料ではGaとAsのantisiteはdonorsを作り、補償比_κ=0.7程度である。またa_B=6Aと経験則(2.78a_B)^3n_C=1で決めたMI転移の臨界濃度はn_C=2.7x10^<20>cm^<-3>であり、上記試料の中性Mnacceptor濃度は10^<20>cm^<-3>程度であり、僅かに低い。したがって、中性Mn acceptorA^0からイオン化MnacceptorA^-へと正孔がvariable range hopping伝導していると考えられる。(c)このhopping伝導によるTHz波吸収の温度変化は、強磁性相転移時の磁化の温度変化と良い対応を示した。上記の結果を総合すると試料の強磁性相転移はp-d交換相互作用によるものであると結論している。(2)1992年のZhangとAustonの研究によれば、n-InAs,n-InP,n-GaAsなどに波長0.8μmを中心とする超短パルスレーザ照射によりTHz発光が観測さる。この機構解明のため、結晶の性質を考慮した実験がなされ、分極電流の変化、発生したTHz波の性質を克明に分析した。(3)1次元アダマールマスクによる共鳴1次元画像測定を試みている。
遺伝子ネットワークに基づくバキュロウイルス感染戦略の解明

前年度に引き続き対応分析による解析を行い、バキュロウイルス感染によって発現が抑えられる宿主遺伝子の抽出を試みた。対応分析法によって抽出されたウイルス遺伝子と逆の発現パターンを示す宿主遺伝子をスクリーニングしたが、有意なリードカウントを示す遺伝子は得られなかった。一方、ウイルス感染時に、互いに類似した発現パターンを示す宿主遺伝子のネットワーク中にユビキチン関連の遺伝子群が存在した。また、培養細胞を用いた感染実験により、ユビキチンの感染への寄与が示唆されるデータが得られた。そこで、本年度はウイルス遺伝子の構造タンパク質であるユビキチンの生化学的な解析を中心に行った。前年度に未達成であった、タグ融合型ユビキチンを含有するウイルスの作製を再度試みた。感染条件を調整し、タグ融合型ユビキチンを発現する細胞系にウイルスを感染させた。出芽ウイルスを精製しウェスタンブロッティングを行ったところ、シグナルが検出され、タグ融合型ユビキチンもウイルスの構造タンパク質として機能し得ることが示された。一方、バキュロウイルスはユビキチンのホモログをコードすることが知られている。ウイルスユビキチンを欠損させたウイルス粒子をウェスタン解析したところ、野生型ウイルスで検出される、他の因子に結合していると考えられる複数のシグナルのうち1つが消失した。また、ウイルスユビキチンの点変異ウイルスを作製し、同様の実験を行ったところ、前述のシグナルの消失につながるアミノ酸変異を複数見いだした。すなわち、ウイルスユビキチンは宿主ユビキチンと同様ウイルス粒子に含有され、何らかの因子と結合する可能性が示された。本研究により、バキュロウイルスが感染時に利用する遺伝子ネットワークの解明に向けた基盤データを得ることができた。今後は各因子を詳細に解析することで、相互作用がどのように感染に寄与しているかが明らかになると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、バキュロウイルスと宿主との遺伝子間でどのようなクロストークが行われているかを解析し,バキュロウイルス感染戦略の全貌解明を目指すものである.そのために、本研究ではインフォマティクス的手法による遺伝子の発現ネットワーク解析と、生物学的・生化学的手法による遺伝子の機能解析とを研究の両輪として進める。2016年度は、公開されているウイルス感染脳由来のトランスクリプトームデータを用い、発現プロファイルが類似した遺伝子を抽出する方法である対応分析法によるインフォマティクス解析を、ウイルス感染時のウイルス遺伝子に限定して行うことで、解析法の妥当性を探った。その結果、隣接する遺伝子同士や、これまでに相関が報告されている遺伝子同士に発現プロファイルの類似性がみられ、対応分析法が合目的であることが示された。一方、ウイルス感染において、宿主細胞内での遺伝子発現の発現量や発現量比に大きな変動がみられるステージは、感染最初期である。本研究では特に、細胞感染直後の侵入期に機能していると考えられる、ウイルス粒子の構造タンパク質に着目した。出芽ウイルスの構造タンパク質にはユビキチンが含まれるが、その機能や意義は未解明のままである。そこで、ウイルス粒子が細胞に侵入する際に、構造タンパク質としてのユビキチンがどのように機能するか、解析を行うこととした。まず、感染培養細胞上清から出芽ウイルスを精製し、抗ユビキチン抗体を用いてウェスタン解析を行った。その結果、出芽ウイルスに含まれるユビキチンは、分子量の異なる複数のバンドとして検出された。本研究を遂行するにあたり、インフォマティクス解析に関して初学者であったため、2016年度前半は特にコマンドラインを使った解析やプログラミングの手法の習得にも時間を割いた。その結果、トランスクリプトームデータのマッピングやアセンブルなど、一般的なインフォマティクス解析や、対応分析法を用いた解析が可能になった。また、当初はインフォマティクス解析からのデータを元に生物学的または生化学的な検証実験を行う予定であったが、インフォマティクス解析と平行してウイルス侵入期の構造タンパク質の機能解析に着手したことによって、データを双方向に利用する時期を早められる予定である。前年度に引き続き、野生型カイコ核多角体病ウイルス感染カイコとarif/polh変異ウイルス感染カイコの脳における遺伝子発現の比較を行った。各トランスクリプトームデータを用い、カイコ遺伝子モデルへのBowtieによるマッピングを行った。マッピングされたリード数から各遺伝子の発現量を計算し、対応分析法によってウイルス遺伝子およびウイルスの宿主であるカイコ遺伝子の発現量相関について解析した。解析を元に、発現パターンに類似性を示す遺伝子のネットワークを作製した結果、7345個の遺伝子から成る1つの大きなネットワークと、2個から百数十個の遺伝子から成る独立した836個のネットワークが得られた。そのうちの5つのグループにウイルス遺伝子が含まれており、2つのグループには宿主遺伝子も属していた。一方、前年度明らかになったウイルスの構造タンパク質であるユビキチンの結合因子について解析するために、タグを融合させたユビキチンをバキュロウイルスの宿主培養細胞で発現させる系の構築を試みた。まず、FLAGタグおよびHAタグのN末端またはC末端への融合型タンパク質となるよう、昆虫細胞で発現させるためのプラスミドベクターにユビキチン遺伝子をサブクローニングした。トランスフェクション法によって培養細胞に導入したところ、抗タグ抗体を用いたウェスタンブロッティングによって発現が確認されたため、タグ融合型ユビキチン発現細胞にウイルスを感染させ、ウイルス粒子の精製を行った。各抗タグ抗体を用いてウイルス粒子のウェスタンブロッティング解析を行ったところ、予想される分子量のシグナルは検出されなかった。

この原因として、細胞内に存在する多量の内在性のユビキチンに比して、外来遺伝子として発現させたタグ融合型ユビキチンの量が過少であるため、ウェスタン解析での検出限界を下回った可能性が考えられた。本課題では、インフォマティクス解析と分子生物学・生化学的実験との両輪で研究を進めている。対応分析法を用いた遺伝子の発現量相関解析については、ほぼ計画通り、宿主遺伝子とウイルス遺伝子との発現パターンの類似性を検証する段階まで進んでいる。また、ウイルスの構造タンパク質の解析については、タグ融合型タンパク質のウイルス粒子への局在が見られず、インタクトな状態を反映できていないため、実験手法の検討が必要である。総括して評価し、区分のとおりとした。前年度に引き続き対応分析による解析を行い、バキュロウイルス感染によって発現が抑えられる宿主遺伝子の抽出を試みた。対応分析法によって抽出されたウイルス遺伝子と逆の発現パターンを示す宿主遺伝子をスクリーニングしたが、有意なリードカウントを示す遺伝子は得られなかった。一方、ウイルス感染時に、互いに類似した発現パターンを示す宿主遺伝子のネットワーク中にユビキチン関連の遺伝子群が存在した。また、培養細胞を用いた感染実験により、ユビキチンの感染への寄与が示唆されるデータが得られた。そこで、本年度はウイルス遺伝子の構造タンパク質であるユビキチンの生化学的な解析を中心に行った。前年度に未達成であった、タグ融合型ユビキチンを含有するウイルスの作製を再度試みた。感染条件を調整し、タグ融合型ユビキチンを発現する細胞系にウイルスを感染させた。出芽ウイルスを精製しウェスタンブロッティングを行ったところ、シグナルが検出され、タグ融合型ユビキチンもウイルスの構造タンパク質として機能し得ることが示された。一方、バキュロウイルスはユビキチンのホモログをコードすることが知られている。ウイルスユビキチンを欠損させたウイルス粒子をウェスタン解析したところ、野生型ウイルスで検出される、他の因子に結合していると考えられる複数のシグナルのうち1つが消失した。また、ウイルスユビキチンの点変異ウイルスを作製し、同様の実験を行ったところ、前述のシグナルの消失につながるアミノ酸変異を複数見いだした。すなわち、ウイルスユビキチンは宿主ユビキチンと同様ウイルス粒子に含有され、何らかの因子と結合する可能性が示された。本研究により、バキュロウイルスが感染時に利用する遺伝子ネットワークの解明に向けた基盤データを得ることができた。今後は各因子を詳細に解析することで、相互作用がどのように感染に寄与しているかが明らかになると考えられる。2016年度は、ウイルス遺伝子の発現プロファイルの類似性を解析することで、対応分析法を用いる妥当性について検討し、合目的であることが示された。
石炭からナフタレンを高収率で得る新規プロセスの開発研究

石炭からナフタレンを得る高収率変換プロセスの開発を行う目的で,6種の石炭を対象に以下の実験を行った。1.我が国の赤平炭(炭素含量82%),三池炭(83%),米国のイリノイNo.6炭(78%),アッパーフリーポート炭(86%),オーストラリアのワンドアン炭(77%)および中国のナツメ庄炭(87%)の6炭種を対象にオートクレーブ中,50kg/cm^2の窒素加圧下,350°Cでキノリン抽出を行った。その結果,炭種により結果は異なるが,7090%の収率でキノリンに可溶な成分が得られた。2.上記のキノリン可溶成分の汎用溶媒に対する溶解度を調べたところ,イリノイNo.6炭から得られた可溶分のみが,N,N-ジメチルホルムアミドおよびピリジンに可溶であることが明らかとなった。3.イリノイNo.6炭から得られたキノリン可溶分(収率85%)を対象に,^1H-NMR,固体^<13>C-NMR,サイズ排除クロマトグラフィーなどを用いて詳細な構造解析を行ったところ,イリノイNo.6炭に含まれる芳香環は平均して二環程度であると考えられる結果を得た。また,サイズ排除クロマトグラフィーによる分析から,この溶媒可溶分は溶液中では強く会合した状態にあること,すなわち,この溶媒可溶分を熱的に処理する前にこの会合を解く必要があることが明らかとなった。4.イリノイNo.6炭から得られたキノリン可溶分の熱分解分析を行ったところ,ベンゼン,フェノール,ナフタレンなどが主生成物として得られたことから,適切な触媒を用いてこれを処理すればナフタレン誘導体を得ることができると考えら,この点については今後検討する。
『古今和歌六帖』の万葉歌に関する基礎的研究

平成30年度には、万葉歌が『古今和歌六帖』を介して他の文学作品に享受された様相を明らかにするべく研究を行った。特に『源氏物語』について、「面影」の語を中心に考察を進めた。「面影」は『万葉集』の相聞歌に特徴的な語であったが、三代集の歌には「面影」を詠んだ歌はほとんど採られていない。その一方で『古今和歌六帖』には「面影」が項目として立てられており、そこには万葉相聞歌を中心とする恋歌が集成されている。『源氏物語』でも、特に散文において、恋情を表現する文脈で「面影」の語が用いられているが、それは『古今和歌六帖』「面影」項のありかたから少なからぬ影響を受けたものとみられる。なお、本研究で取り上げた「面影」は、『古今和歌六帖』による万葉歌享受の一例に過ぎない。他にも『古今和歌六帖』が万葉歌特有の語彙や歌の発想に基づき項目を立て、それを『源氏物語』が受容したケースは少なくなかったと考えられる。以上の考察内容をもとに、『古今和歌六帖』から『源氏物語』への影響という観点から論文をまとめた(「『古今和歌六帖』第四帖《恋》から『源氏物語』へー〈面影〉項を中心にー」高木和子編『源氏物語の諸相』、2019年10月刊行予定、青簡舎)。さらに、本年度には、昨年度作成した『古今和歌六帖』の万葉歌の一覧に基づき、『古今和歌六帖』と『万葉集』の和歌分類の方法についての比較検討を行った。その結果、『古今和歌六帖』が『万葉集』を直接の撰集資料としたと思しいこと、また『万葉集』巻十や巻十一の分類に倣うところがあったとみられることなどの見通しを得た。その成果は、本研究費による研究期間終了後とはなるが、2019年中に論文として公表する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度には『古今和歌六帖』の万葉歌の一覧を作成し、同集における万葉歌の位置づけに再検討を加えた(なおその際、中西進『古今六帖の万葉歌』に学ぶところが大きかったが、万葉歌の認定は申請者なりの基準に基づくものに改めた)。そのうえで、特に、それらの万葉歌が『古今和歌六帖』以降の諸歌集においていかに享受されたかという問題に検討を加えた。平成29年度の研究成果として、論文「古今和歌六帖と実方集ー古今和歌六帖の享受の様相ー」がある。本論文は『古今和歌六帖』がその成立後いかに流布したかという問題を、『実方集』を題材にとって考察したものである。本論文では、『古今和歌六帖』が十世紀末頃から十一世紀初頭にかけての時期には既に広く流布し、当時の人々にとっていわば「和歌の常識・教養」の基盤を成すような歌集として重用されたとみられることを指摘した。そのなかで、万葉歌のなかに、『万葉集』そのものではなく『古今和歌六帖』を介して後世に享受されたものが少なくないことをも明らかにした。同論文では、『実方集』所載歌に引歌された『古今和歌六帖』歌が、『和泉式部集』や『源氏物語』にも引かれている場合が散見することをも指摘した。これは『古今和歌六帖』という歌集の文学史上の意義の一端を示すこととして看過できないことであると考える。また平成29年度には上記の研究と並行して、『古今和歌六帖』における立項の方法に『万葉集』がいかに影響しているかという問題についても考察を進めており、申請者なりの見通しを得ている。その成果は、次年度に論文化したいと考えている。当初の計画では、『古今和歌六帖』の万葉歌の本文研究を進めることで、『古今和歌六帖』の本文の古態を探るとともに『万葉集』の天暦古点の実相を考究することを目指していた。その万葉歌の本文検討の作業に基づき、『古今和歌六帖』の万葉歌の後世における享受の様相を明らかにしたのが、先述の論文「古今和歌六帖と実方集ー古今和歌六帖の享受の様相ー」である。なお、上記の『古今和歌六帖』の万葉歌研究を進めるうちに、『古今和歌六帖』における万葉歌の分類基準(いかなる部・項目に和歌を分類するかという基準)と物名歌の分類基準とが有機的な関係を有していると考えるに至った。そこで研究期間の後半には、万葉歌研究に加えて物名歌研究にも主に取り組むようになった。上記の『古今和歌六帖』の物名歌に関する考察結果をまとめた論文は平成30年度に雑誌に掲載予定であり、『古今和歌六帖』の和歌史における位置づけを考究した論としての意義を有するものと考えている。

なお、本研究で取り上げた「面影」は、『古今和歌六帖』による万葉歌享受の一例に過ぎない。他にも『古今和歌六帖』が万葉歌特有の語彙や歌の発想に基づき項目を立て、それを『源氏物語』が受容したケースは少なくなかったと考えられる。以上の考察内容をもとに、『古今和歌六帖』から『源氏物語』への影響という観点から論文をまとめた(「『古今和歌六帖』第四帖《恋》から『源氏物語』へー〈面影〉項を中心にー」高木和子編『源氏物語の諸相』、2019年10月刊行予定、青簡舎)。さらに、本年度には、昨年度作成した『古今和歌六帖』の万葉歌の一覧に基づき、『古今和歌六帖』と『万葉集』の和歌分類の方法についての比較検討を行った。その結果、『古今和歌六帖』が『万葉集』を直接の撰集資料としたと思しいこと、また『万葉集』巻十や巻十一の分類に倣うところがあったとみられることなどの見通しを得た。その成果は、本研究費による研究期間終了後とはなるが、2019年中に論文として公表する予定である。平成30年度も引き続き、『古今和歌六帖』の万葉歌について考察を進める予定である。平成29年度に作成した万葉歌の一覧表に基づき分析を行い、『古今和歌六帖』を介して万葉歌が『源氏物語』・『枕草子』等に享受されていった様相を明らかにしたい。そうした個々の作品への影響をつぶさにみてゆくことを通じて、『古今和歌六帖』の万葉歌の性格を見定めたいと考える。また平成30年度には、『古今和歌六帖』における立項の方法に『万葉集』がいかに影響しているかという問題についても論文を執筆する予定である。当該の問題については平成29年度時点に考察を進めており、既に申請者なりの見通しを得ている。その見通しに基づき、年度の前半には論文を完成させることを目指す。『古今和歌六帖』における項目の立て方・和歌の分類の方法という問題は、同集の本質に関わる極めて重要な問題であり、本論文では同集の文学史上の意義にまで迫ることができればと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
分子内[2+2]環状付加反応による生理活性アルカロイドの合成研究

興味ある生理活性を示すアルカロイドを効率良く合成するための新しい方法論の確立は,医薬品の開発に寄与出来るばかりではなく、合成化学的に大きな意義がある。今回、著者はカルバモイルケテンーアルケンの分子内[2+2]付加環化反応を開発し、芳香環を含むアザビシクロ[3.2.0]ヘプタノン誘導体の効率的な新合成法を確立した。(Scheme 1)本反応は、入手が容易な原料より、簡便な操作で種々の置換基(R1ーR4)を有するアザビシクロ[3.2.0]ヘプタノン誘導体を収率良く合成出来る、逆めて有用な手法である。著者はさらに、本反応の適用範囲の拡大を目的に脂肪族基質、さらにアザビシクロ[4.2.0]オクタノンを与える系についても検討を加えたが、満足すべき結果を得ることが出来なかった。次に、この反応をアセチルコリンエステラ-ゼ阻害活性、鎮痛作用、さらには最近アルツハイマ-型痴呆症にも効果があるといわれているカラバル豆アルカロイド、フィゾベニン及びフィゾスチグミン(Fig.1)の合成に適用し、両アルカロイドの短工程新規全合成を達成した。さらに、この合成をエナンチオ選択的に行なう目的で、カルバメ-ト部にキラリティ-を導入した化合物について[2+2]付加環化反応を試みたが不成功に終わり、今後の課題として残された。最後に、抗腫瘍性ダイメリックインド-ルアルカロイド、ビンブラスチンの構成アルカロイドであるビンドリンの合成に本反応を応用することを試みた。そして、その四環性ケトン中間体の炭素アナログ(Fig.2)の効率の良い構築法を確立し、ビンドリンの全合成に対する展望を開くことが出来た。以上述べたように、今回著者は、新しいタイプの付加環化反応を開発し、その適用限界の見極めを行なうと共に、生理活性アルカロイド合成への応用を行ない、この手法の合成化学的有用性を実証した。今後、この手法は広範囲に適用される可能性を秘めており、さらなる展開が期待される。
日米のナショナリズムと市民像の比較

本共同研究では、一つの柱として協力を得たラトガース大学と日本側の双方で6回のワークショップを開催し、日米のナショナリズムと市民像の事例を比較する報告および討議を重ねた。報告はNationalism and Citizenship I, II, III, and IV(Osaka : JCAS,2000 and 2001)として刊行している。もう一つの柱としては、各分担者のテーマに沿った現地調査で、3年間の調査記録は報告冊子としてまとめている。並行して進められた二つの研究活動を総合して13年11月に地域研究企画交流センターの国際シンポジウムと合同する形で、各分担者が論文報告をおこなった。日米のナショナリズムを歴史的に、政治的に分析していく作業の中から、双方の背景は異なるものの、国際政治における冷戦終結と急速に進むグローバル化の影響が、両国の国内社会に共通する課題を呈示することが明らかになった。政治的共同体の統合をどう維持するか、マイノリティに限らず個人が政治に持つ意義が希薄化している状況をどう再活性化するかについて、日米の社会の対応を法制度、エスニック集団の活動、NGO/NPOを含む市民社会組織の事例から比較分析した。これはヨーロッパも含め世界中が経験している「内なるグローバル化」の問題全般に応用できる研究成果である。9・11テロは、アメリカを包み込むナショナリズムの高揚を引き起こし、また日本の教科書をめぐる確執は確信犯的にナショナリズムを利用しようとした。グローバル化とナショナリズムの高揚とは二律背反しないという本研究の基本的認識が確認された。また、ナショナリズムは国内社会の土台をなすような価値観を対外的に投影することでさらに強化されるという過程も、事例研究や現在進行形の日米の状況から明らかとなった。11年度は、9月に研究協力を得ているラトガース大学において第1回のワークショップを開催し、石井、稲田、大津留、西崎、前田、山田の6名が、日米のナショナリズムと市民像の問題に関してペーパー報告を行った。日米関係史、援助政策、市民社会、アメリカニズム、戦争とジェンダー、テクノナショナリズムをテーマとしたそれぞれの報告に、ラトガース大学側の20名ほどの参加者から中東など他地域とのナショナリズムとの比較や、日本のマイノリティー問題などと絡めたコメントがあり、今後の研究の方向性も含めた討議を行った。10月、11月には研究協力者のガードナー、ローズ各氏を招いて第2回、第3回のワークショップを開催し、アメリカ外交にみられるナショナリズムを、冷戦期のアジア政策、1920年代の孤立主義と1990年代の比較を各々事例としながら検討した。一部を除き、ワークショップ成果はChieko Kitagawa Otsuru and Edward Rhodes,eds.,Nationalism and Citizenship I, II(Osaka:JCAS,2000)として刊行された。これと並行して、各分担者は以下のような角度・事例からナショナリズムと市民像の問題に関しての現地資料・聴き取り調査を行った。石井:日米関係にみるナショナリズム、稲田:ガバナンスと市民社会、大芝:EUの援助にみるリージョナリズム、大津留:NPOと市民社会、上村:ケネディー・レーガン期の対ラ米政策、武田:対外軍事行動と世論、田中:米英ナショナリズムの比較、寺地:戦争とナショナリズム、中野:太平洋戦争の記憶、西崎:第二次世界大戦期の対外認識・自己認識とナショナリズム、前田:第二次世界大戦期の世論、宮川:市民権法・国籍法、村上:米州関係とナショナリズム、山田:米・欧の技術政策とテクノ・ナショナリズム。足羽、野林は、本年度は国内研究に従事した。12年度は、9月に研究協力を得ているラトガース大学において第4回のワークショップを開催し、日本側から上村、田中、寺地とラトガース大学側からティクノーの計4名が、日米のナショナリズムと市民像の問題に関してペーパー報告を行った。

外交問題における日本の地方自治と市民社会の役割、冷戦期の日本外交に見るナショナリズム、アメリカの対ラオス選挙支援、アメリカの移民政策の推移をテーマとしたそれぞれの報告をもとに、ラトガース大学側の参加者も加わって討論が行われた。1月にはラトガース大学から研究協力者のアダス、シェイファー各氏を招いて第5回のワークショップを東京で開催し、自国史としてのアメリカ史のアメリカ例外主義に映し出されるナショナリズムの問題と、アメリカの民主化支援が現地の民主主義像との間で生じさせるナショナリズムの問題を、双方向から検討した。一部を除き、ワークショップの成果はChieko Kitagawa Otsuru and Edward Rhodes,eds.,Nationalism and Citizenship III,IV(Osaka:JCAS,2001)として刊行された。これと並行して、各分担者は以下のような角度・事例からナショナリズムと市民像の問題に関しての現地資料・聴き取り調査を行った。足羽:宗教政策と民主主義・世俗主義、石井:日米関係にみるナショナリズム、稲田:対外援助とナショナリズム、大芝:EUの援助にみるリージョナリズム、大津留:市民教育と市民社会、上村:カーター・レーガン期の対ラ米政策、武田:対外軍事行動と世論、田中:アメリカ外交におけるナショナリズム、寺地:戦争とナショナリズム、中野:フィリピン系ベテラン問題、西崎:対外認識・自己認識とナショナリズム、前田:20世紀初頭のエスニシティとナショナリズム、宮川:市民権とナショナリズム、村上:米州関係とナショナリズム、山田:テクノ・ナショナリズムの具体例。野林は、本年度は国内研究に従事した。13年度は、11月にラトガース大学民主主義研究所の協力を得て、地域研究企画交流センターとともに国際シンポジウムを開催した。ラトガース大学からはガードナー、シェイファー、ティチノー、ローズの4名の参加を得た。「グローバル時代の国家と市民」と題したシンポジウムでは、分担者のうち大芝、大津留、上村、武田、寺地、中野、東、宮川、山田が海外からの4名の招聘者とともに英文論文を報告し、残りのメンバーが座長および討論者を務めた。また、シンポジウム後にトロント大学のベイナー報告によりナショナリズムと市民像の理論に関する第6回ワークショップを開催し、3年間の成果を取りまとめた。シンポジウムとワークショップの成果は、Ryo Oshiba, Edward Rhodes, and Chieko Kitagawa Otsuru, eds., "We the People" in the Global Age (Osaka : JCAS, 2002)として刊行の予定である。石井:日米摩擦にみるナショナリズム、稲田:国際機関と市民社会、大津留:市民教育と市民社会活性化、上村:レーガン期からクリントン期の反核・核軍縮運動、武田:多文化主義と対外意識、田中:米英ナショナリズムの比較、寺地:
グラフェンの磁場中伝導現象における幾何学的効果

本研究はグラフェンの磁場中電気伝導における新しい幾何学的効果の探索を企図したものであり、特に異なる量子ホール相の接合界面に生ずるエッジ状態とその伝導特性に関する研究が中心となった。2層グラフェンのpnp接合、単層-2層グラフェンヘテロ接合について量子ホールエッジ伝導を調べた結果、前者では並行エッジ状態のmixingが、後者では逆行エッジ状態の完全な相殺が起こることが明らかになった。本研究の目的は、単層および少数層グラフェンの磁場中伝導現象に現れる2次元Dirac電子系特有の新しい物性、特に位相や形状に関連した幾何学的(トポロジー的)効果の実験的探索と解明であり、対象とする問題は(1)特異な量子Hall状態の端状態と電荷・スピン輸送、(2)複数層グラフェンのDiracコーン構造とBerry位相、(3)Dirac電子のメゾスコピック効果である。本年度は(1)グラフェン試料作製技術の確立、(2)パルス磁場下でのグラフェン伝導測定、(3)極低温下の複数層グラフェンの実験(課題(2))を計画した。(1)については、単層(および複数層)グラフェンFET素子の作製・評価技術を確立した。また局所的キャリア濃度変調用の微細トップゲート付きFET試料の作製法も確立した。結果的には、光学顕微鏡像の色調デジタル増幅によるグラフェンの可視化、SiO2によるトップゲート絶縁膜形成、さらに電気的評価の静電対策が重要であった。(2)については現有の20kJ小型コンデンサ電源で小型パルス磁石を駆動する装置を整備し、ピーク値40T・幅5msのパルス磁場下でグラフェンの直流伝導測定を行うことに成功した。しかし強磁場の印加によるスピン分裂の効果は観測されなかった。これは散乱ボケがスピン分裂より大きいためで、試料の移動度の改善は必須の課題である。(3)では極低温実験にはまだ至っていないが、その過程で多層グラフェンFET素子のゲート特性における電荷中性点の顕著な磁場依存性を見出した。この原因として層間スクリーニング長の磁場依存性を指摘したが、その実証実験は次年度の課題となった。以上に加えて(1)の技術を用いて、次年度に予定していた課題(1)用の単層グラフェン2重pn接合素子(p/n/p型・n/p/n型)を作製し、端状態伝導で説明される異常な量子Hall効果の観測に成功した。詳細な研究は次年度以降の課題である。本研究の目的は、単層および少数層グラフェンの磁場中伝導現象に現れる2次元Dirac電子系特有の新しい物性、特に位相や形状に関連した幾何学的(トポロジー的)効果の実験的探索と解明であり、当初対象とした問題は(1)特異な量子Hall状態の端状態と電荷・スピン輸送、(2)複数層グラフェンのDiracコーン構造とBerry位相、(3)Dirac電子のメゾスコピック効果であった。(1)の課題に関連して、初年度は単層グラフェンの一部の領域のキャリア数や極性をトップゲート電極を付加して変えたバイポーラ接合構造を作製し量子Hall状態におけるコンダクタンスの分数量子化を観測した。本年度はこれを発展させ、2層グラフェンのバイポーラ接合(p-n接合)構造と、1つのグラフェン片が単層領域と2層領域に分かれた単層-2層ヘテロ接合;構造の量子Hall伝導について研究した。2層グラフェンp-n接合ではトップゲートはキャリア変調の他にエネルギーギャップを開く効果も持つ。これは通常は現れないν=0量子ホール状態を発現させ、コンダクタンスの分数量子化に影響を与える。実験結果は、ν=0量子ホール状態の存在と接合境界での端状態のmixingを仮定したLandauer-Buttiker端伝導モデルで良く説明された。また単層-2層接合についてもコンダクタンスの量子化を観測したが、この量子化は完全ではなく接合界面でのmixingの不完全性を示唆している。以上2つの接合系の量子Hall伝導の研究は世界初のものであり、8月の強磁場国際会議(HMF-19)で発表した。本研究の目的は、単層および少数層グラフェンの磁場中伝導現象に現れるDirac電子系特有の位相や形状に関連した幾何学的効果の実験的探索と解明であり、当初対象とした問題は1量子Hall状態の端状態、2複数層グラフェンのDiracコーン構造、3Dirac電子のメゾスコピック効果であった。研究の進展に伴い、研究の重点を1の課題、特に量子ホール接合界面のエッジ状態の研究に置くようになった。接合系はトポロジカル相の幾何学的効果であるバルク-エッジ対応の研究に適しているからである。初年度は単層グラフェンpn接合の量子Hallコンダクタンスの分数量子化の追試を行い、次年度は2層グラフェンpn接合と単層/2層接合へと拡張した。以上2つの接合系の量子Hall伝導の研究は世界初のものである。最終年度は特に本研究の独創である単層/2層接合に絞って研究を行った。

観測された多端子量子ホール抵抗をLandauer-Buttiker端伝導モデルで解析した結果、端状態がmixingするpn接合系とは異なり、対向する端状態の相殺を示唆する結果を得た。しかし2層グラフェン部分の移動度が低く完全には量子Hall領域に入っていないことが判明した。そこで研究期間を延長し(平成24年度への繰越)、2層部分の移動度を向上させるため空中懸架(suspended)構造化を試みたが、期待された移動度の向上は達成できず、決定的データを得るには至らなかった。また単層/2層接合やpn接合系のCorbino電極配置素子を作製して接合界面チャネルの端伝導の直接測定を試みたが、これも同様に、完全な量子Hall領域内での実験には至らなかった。低移動度の問題を解決するためには、より強磁場下での実験を行う必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。
大腸癌形成には様々なシグナル伝達経路が関与しているが、これらのシグナル経路の活性動態の変化と代謝経路との関係は十分に明らかになっていない。本研究は腸腫瘍形成におけるERKの活性動態の変化が腫瘍の代謝ネットワークに与える影響を解明することを目的とする。
生態および代謝学的知見による水産プロバイオティクス菌の有効性の実証

本研究では水産養殖として用いるプロバイオティクスについて、生態学および代謝学的観点から有効性を評価した。プロバイオティクスの検出系を作製し、宿主消化管内のどの部位にどれだけ付着するのか、またこれらの菌が作り出す各種短鎖脂肪酸を網羅的に解析し、どのような成分が宿主に供給されるのか検証した結果、プロバイオティクスは消化管内の組織壁に微小なコロニーを形成していることが確認された。また、アワビ消化管環境において多くの有機酸とアミノ酸を宿主であるアワビに供給していることが示唆された。平成21年度は、プロバイオティクス菌の標識化を行った。標識を行うプロバイオティクス菌として、アワビ消化管から分離したVibrio halioticoli近縁種BL7a株を用いた。本菌を用いてDNAプローブの作製およびコロニーハイブリダイゼーションによる特異検出条件の設定を行った。特異検出法の確立および安定性をはかるために、411月の8ヶ月間、毎月メガイアワビ消化管内生菌数およびV. halioticoli生菌数の定量を行い、変動を調べた。さらに、生菌数計測で用いた平板培地からランダムに30コロニーを分離、16S rRNA遺伝子系統解析を行い細菌叢の把握を行った。BL7a株を用い作製したDNAプローブは、プローブ濃度200μl/ml、反応温度60°C、反応時間12時間でハイブリダイゼーションを行うことでV. halioticoliが特異的に検出できた。特異検出法を用いたモニタリングでは、V. halioticoliが毎月検出され、V. halioticoli生菌数とプローブ検出数の相関性が伺えた。来年度以降は本法を用いて消化管に定着する本菌数を確認し、その局在部位や、生態についての知見を得る予定である。さらに代謝学的観点から、プロバイオティクス菌が産生する有機酸等の網羅解析を行う予定である。本年度は、宿主由来プロバイオティクス菌Ab1株のアワビ消化管内における特異検出のためにAb1の近縁種であるPediococcus pentosaceusの16S rRNA遺伝子配列に特異的なRptプローブを用いたFluoresence in situ hybridization法によるAb1株の特異的検出条件を検討した。さらにAb1株を添加した人工飼料をメガイアワビに投与し飼育実験を行い、FISH法によりアワビ消化管ホモジナイズにおけるAb1株の特異的検出の条件設定に成功した。消化管ホモジナイズにおけるFISH法の結果、Ab1株添加区、非添加区ともにAb1株が検出されたが、Ab1株添加区では非添加区の10^2倍多く検出した。非添加区において、FISH法と培養法とでAb1株検出に有意な差が生じた。これらの結果より、アワビ消化管にはVBNCのPediococcus属の細菌群が普遍的に存在していることが示唆された。また、Ab1株添加区、非添加区ともに組織画分と浮遊画分においてAb1株検出量に有意な差がみられ、さらに組織画分ではコロニー形成が確認された。これらの結果より、Pediococcus sp.Ab1株はアワビ消化管内に付着し、コロニー形成をしていることが示唆された。本年度は、プロバイオティクス菌が作り出す各種短鎖脂肪酸を網羅的に解析し、どのような成分が宿主に供給されるのか検証することを目的とし、擬似消化管培養を行い、プロバイオティクス菌の代謝解析を行った。アワビ消化管内の化学的条件(pH、酸化還元電位など)を測定し、これと同じ条件での培養装置を作製した。プロバイオティクス候補菌としてVibrio属細菌BL7a株を、作製した擬似消化管培養器を用いて培養し、このときの代謝産物(短鎖脂肪酸)について高速液体クロマトグラフィーを用いて解析を行った。さらに微小な発酵代謝産物を特定するために質量分析計(CETOFMS)を用いて物質の定量を行い、BL7a株の代謝経路を推定した。その結果、アルギン酸を基にして、有機酸、アミノ酸を含む43種の代謝物質が検出された。また、検出された代謝物質の内27種の定量値を算出したところ、最も多く産生された物質は揮発性の短鎖脂肪酸であり、なかでもピルビン酸(8.9mM)、ギ酸(3.2mM)、酢酸(2.1mM)、乳酸(1.5mM)、コハク酸(1.2mM)などであった。ついでアミノ酸ではアラニン(0.7mM)が最も多く産生されていた。定量は不可能であったが相当量産生されていると考えられる物質も検出された。それらはアミノ酪酸や、アラニンの2量体であった。

これらの結果からプロバイオティクス菌BL7a株は、疑似アワビ消化管環境においてピルビン酸を中心とした代謝経路とTCA回路を中心としたアミノ酸発酵による代謝を駆使し、多くの代謝物質を宿主であるアワビに供給していることが示唆された。
浜堤の考古学－瀬戸内海島嶼部における海岸利用史の研究－

海岸地形環境に着目して、瀬戸内海地域における島嶼部の海岸利用史とその特徴を明らかにする。瀬戸内海沿岸では、海岸地形環境のうち、とくに浜堤と砂丘が製塩などの適地として利用されてきたが、いつ、どのような地形だったのかはまだ不明なことが多い。また、そもそも島嶼部における浜堤の形成がいかなるものかもわかっていない。このため、まず浜堤と砂丘の形成の実態を、遺跡の考古学的調査とともに明らかにする。そして、製塩遺跡などが立地する地形環境とその利用を比較することで、瀬戸内海地域の沿岸部と島嶼部の相違や特徴を考察する。地形環境史的視点から見た瀬戸内海島嶼部の歴史的特性について探求する研究の一環である。
手術、集中治療後の褥瘡発症における危険因子の選定および予防法の研究

平成9年度に「褥瘡の治療・予防ガイドライン」(厚生省監修)が策定されてはいるものの、高齢者の褥瘡を対象としたものであって、手術患者や集中治療患者にみられる急性期褥瘡に関しては何ら研究されていない。したがって、その危険因子を選定してその予防法の対策を考えると共に新たなガイドラインを検討・作成することが急務と考えられる。平成15年度には、現行の高齢者の褥瘡を対象としたガイドラインの問題点を抽出すると共に、手術患者や集中治療患者に特徴的は危険因子を選定した。さらには、実地臨床においても具体的事項の検証を実施した。1.手術患者や集中治療患者の急性期褥瘡に関する危険因子を抽出2.褥瘡患者の教育および指導3.急性期褥瘡に関する新たな危険因子を選定平成9年度に「褥瘡の治療・予防ガイドライン」(厚生省監修)が策定されてはいるものの、高齢者の褥瘡を対象としたものであって、手術患者や集中治療患者にみられる急性期褥瘡に関しては何ら研究されていない。1.手術患者や集中治療患者の急性期褥瘡に関する危険因子を抽出2.褥瘡患者の教育および指導3.急性期褥瘡に関する新たな危険因子を選定
建築構造物における衝撃的破断現象の解明に関する基礎研究

構造物が衝撃的破壊を生じる場合として、構造物剛性の局所的変化と作用荷重の衝撃性について検討し、以下の事項を解明した。(1)セットバック等による急激な剛性変化を持つ超高層ビルの局所的応力を求める簡易理論の構築(2)岩手・宮城内陸地震の驚愕的上下動加速度の発生原因の究明(3)外力の作用効果と構造物自重の相互関係の解明(4)地震による隣棟建築物同士の衝突メカニズムの解明と衝突緩和対策の提示(5)衝撃的外力による梁及び平板の応答性状。1、最初にExp Jを介して隣接する建築構造物同士が地震動によりExp Jで衝突する挙動を研究した。地震動により発生するExp Jの破壊挙動の解明と防止策の提案を検討した。Exp.Jのクリヤランス、入力地震動、更に、建物の剛性をパラメトリックに変化させた場合の建物同士の衝突現象を解析的に研究した。次に、衝突時に発生する建物の損傷を緩和する為に、Exp.J部分に衝突緩和材を挿入して、その有効性を実験的に確認した。また、従来の理論で提案されていた衝突時に発生する衝突力と変位の関係を実験的に解明することが出来た。2、次に、塔状構造物の制振効果については、塔状構造物の動的挙動を解析的に明らかにし、制振装置で地震力による衝撃的エネルギを早期に吸収する事により、制振効果が確保できる事を明らかにした。塔状構造物に対する制振装置を試作し、種々の地震入力に対してその有効性を実験的に検討し、今後改良の点はあるが、一応の成果を出すことが出来た。3、次に、梁の衝撃的破断現象の基礎理論を検討した。岩手・宮城内陸地震では上下動の加速度が4G程度あり、この驚愕すべき加速度の発生メカニズムを解明する為、連続体理論で検討を行い、地盤の一部で跳び上がりが発生していることぉ突き止めた。次に、離散的モデルを用いて、動的応答解析を実施したが、地表面で観測された驚愕した加速度を説明するには、衝撃理論を振動理論に組み込んだ取扱いが必要である事を明らかにした。その結果、ほぼ目標の挙動を把握することが出来た。陽解法の汎用ソフトDYTRANで理論の検証を進めている段階である。課題1地震による建物同士の衝突によるEXP.Jの破壊挙動の解明と防止策の提案(1)地震動により、隣接した建物同士がExpansion Joint(以後EXP.Jと略記)で衝突する際の力学的挙動を実験的に検討した。互いに質量が異なる1スパン4層建てのラーメン構造骨組(アルミ合金製縮小模型)からなる2棟を用いて、振動台による加振実験をして、EXP.Jで衝突させる。建物同士の空きはEXP.Jの空きを調整する事によって、2棟の建物同士の衝突の発生の有無と、その時発生する衝撃力の大きさとEXP.Jの空きとの関係を調べた。(2)次に、衝突力を緩和するため、独自に考案した緩和材をEXP.Jに挿入した場合の有効性を実験的に検討し、その有効性を確認した。(3)衝突時に作用する実験的挙動を理論的に再現するため、多質点系モデルによる衝突理論を提示し、数値計算結果と実験値を比較検討した。構造物同士の衝突に関する既往理論の結果と比較し、新たな知見を得た。(4)現在、研究結果を論文にまとめている段階であり、同時に、特許申請をする準備段階である。課題2動的荷重を受ける構造物の力学性状と衝撃的破断現象の理論構築(1)梁に動的荷重が作用した時の荷重効果と固定荷重の関係を論文発表した。(2)セットバックする構造物の局所的応力の分布を考慮できる簡易解析理論を論文発表した。(3)梁に衝撃的な荷重が作用した時の応答性状を衝撃用汎用ソフトDYTRANを用いて、荷重の速度と大きさによる破壊性状の違いを数値計算により明らかにした。現在は、上記の解析結果を実験的に検証する段階である。課題1地震による建物同士の衝突によるEXP.Jの破壊挙動の解明と防止策の提案地震動により、隣接した建物同士がExpansion Joint(以後EXP.Jと略記)で衝突する際の力学的挙動を実験的に検討した。次に、衝突力を緩和するため、独自に考案した緩和材をEXP.Jに挿入した場合の有効性を実験的に検討し、その有効性を確認した。前年度は、最上層の床(屋根面)にアタッチメントを取付け、屋根面のみが衝突する際の検討を行った。今年は、実際の構造物が衝突する場合に近い状態として、アタッチメントを無しにし、2棟の構造物が全面で衝突する場合を想定して実験を実施した。

その結果、アタッチメントの有無に関係なく、両者はほぼ同傾向を示すことが判明した。また、衝突面の挙動を陽解法のDytranを用いて解析し、衝突現象の数値解析モデルを確立した。昨年度の成果研究を含めて、現在、研究結果を論文にまとめている段階である。課題2動的荷重を受ける構造物の力学性状と衝撃的破断現象の理論構築平板における荷重効果と固定荷重の関係を論文発表した。梁に衝撃的な荷重が作用した時の応答性状を衝撃用汎用ソフトDYTRANを用いて、荷重の速度と大きさによる破壊性状の違いを数値計算により明らかにし、実験的に検証した。次に、脆性材料(ケイカル板)を用いた片持梁の衝撃的集中荷重による破壊性状の違いを実験的に解明した。目下これらの研究成果の論文化を進めている。
細菌感染における病原性と薬剤耐性のメタゲノミック検出システムの開発

我々は次世代シークエンシングによるメタゲノム解析を応用し、病原体の種類に依存しない網羅的な感染症診断「メタゲノミック診断法」の研究開発を行っている。これまでにこの方法を用いて、咽頭スワブ検体からインフルエンザウイルス、便検体からノロウイルス、血液検体からC型肝炎ウイルス等の直接検出に成功してきた。また従来法では原因不明であった下痢症例において病原細菌カンピロバクターの検出にも成功している。これまでの経験により、明らかになった課題は細菌感染症の病原性の判別である。本研究では病原性細菌の病原性の有無の検出と、その薬剤耐性が判別できる解析パイプラインの構築を目指した。15種類の病原性細菌の病原性データベースを作成し、そのデータを用いて病原体判断が可能なパイプラインの構築を行った。この構築したパイプラインを用いて、実際に風邪や下痢症の臨床検体から取得したデータを用いてシステムを評価した。風邪を引き起こしている様々な種類のウイルスの検出に成功した他、従来法で同定済みである病原性大腸菌が引き起こした下痢症例で、その病原性判断が可能であることを示した。このパイプラインは病原体以外の遺伝情報を除くことによって、高速に解析することが可能であり、7000万リード規模のメタゲノムデータをIntel Core i7プロセッサー、8GBメモリーを用いた計算で6時間以内に解析することができる。本研究で構築した病原性データベースと解析パイプラインは、パッケージ化し、オンラインで広く公開する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの経験により、明らかになった課題は病原性の判別である。ある肺炎の例ではメタゲノムデータの大部分を肺炎連鎖球菌が占めており、細菌性肺炎が疑われたが確定には至らなかった。我々が取り扱うサンプルは抽出済みの核酸が多く、臨床検体そのものが保存されていない場合が多い。この場合培養法などの従来法を適用できず確定までの実験が不可能である。現状、カンピロバクター等の通常腸内に存在しない細菌の場合と異なり、常在菌と区別する必要がある病原性細菌についてはメタゲノム解析のみでは判断することができていない。本研究では病原性細菌の網羅的な検出と、その薬剤耐性が判別できる解析システムの構築を目指す。病原性と非病原性の遺伝子データベースを作成し、メタゲノム解析により得られたデータを用いてその判別を行う。検出から病原性判定、また薬剤耐性遺伝子候補を自動的に抽出し、その耐性を自動的に注釈付けを行うシステムを開発し、その有用性を実際の臨床検体のメタゲノムデータにより検証する。現在、メタゲノムデータから病原体同定に必要の無い情報を削除し、その後、病原体由来の遺伝情報を検出して、マッピングするシステムまでを開発した。大量データに対応できる高速化にも取組み、HiSeqクラスのデータに対応できるシステムを構築した。今後においては病原性判定や耐性遺伝子の注釈付けに取り組む。また臨床検体由来データを取得して、システム全体の検証を行う予定である。