hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Neuroligin遺伝子改変自閉症モデルマウスのシナプス機能の解析

自閉症の原因を解明する目的で、自閉症のモデルとして作成したNeuroligin-3の451番目のアルギニンがシステインに置換された変異マウスのシナプス機能を解析した。このマウスの海馬のシナプスでは、NMDA受容体と呼ばれるグルタミン酸受容体を介したシナプス伝達が増強しており、これはNMDA受容体のシナプス表面での数が増加することに起因していることが判明した。また、このマウスではシナプスの形態学的異常も認められた。これは、今後ヒトの自閉症の原因解明や治療法開発する上で、重要な知見であると考えられる。自閉症患者から見つかった1アミノ酸置換を再現したNeuroligin-3R451Cノックインマウスについて、自閉症症状を引き起こす原因を解明する目的で、このマウスのシナプス機能の解析を詳細に行った。モリス水迷路試験を用いた行動解析により、このマウスで空間学習記憶能力の増強が見られることから、海馬のシナプス機能を電気生理学的手法を用いて解析したところ、抑制性シナプス機能は正常であったのに対し、興奮性シナプス機能の増強が認められた。この結果は、行動学実験の結果と整合性の取れるものであるが、このマウスの大脳皮質のシナプスで抑制性シナプス機能が増強し、興奮性シナプス機能は正常という以前得られた結果と、大きく異なるものである。これは、この変異が単にシナプス機能を一律に改変しているのではなく、脳の領域ごとにそれぞれ異なる様式でシナプスの興奮性・抑制性機能のバランス異常を引き起こしているものと考えられ、これは自閉症の病態を解明する上で重要な知見であると言える。どうしてこのような領域ごとによるシナプス機能の違いを引き起こしているのかを解明するために、neuroligin遺伝子群の脳の各部位での発現パターンをreal-time PCR法を用いて定量的に解析した。しかし、neuroliginの主要なアイソフォームについて、際立った違いは認められなかった。次に、Neuroliginのシナプスにおけるリガンドとして知られるNeurexinの主要なアイソフォームについて発現を調べたところ、脳の領域ごとにかなり異なるパターンが認められた。このことから、Neuroliginは脳の各部位において、異なるNeurexinのアイソフォームと結合するとことにより、シナプス機能の特異性を生み出している可能性が示唆される。次年度は、この意味することをさらに掘り下げて、興奮性・抑制性伝達物質受容体との関連から研究を継続する予定である。本研究は、自閉症患者から見つかったシナプス接着因子Neuroligin-3の単一アミノ酸変異(R451C)をゲノム上で再現した自閉症モデルマウスのシナプス機能について解析し、自閉症の原因との関連を探ることを目指すものである。平成22年度は、前年度に開始したモデルマウスの海馬のシナプスについてさらに詳細に解析を行った。モデルマウスの海馬では電気生理学的に興奮性ジナプス機能の亢進が認められていたが、今回、興奮性シナプス伝達を司るグルタミン酸受容体であるNMDA受容体とAMPA受容体のシナプス応答の比を解析した結果、NMDA受容体の応答が優位に増強していることが判明した。形態学的解析によりに、モデルマウスでは海馬の錐体神経細胞の樹状突起の分枝が増加していることを見出した。また、シナプスの微細形態において、モデルマウスではシナプス小胞の数、シナプス末端の面積、棘突起の面積が減少していることを見出した。凍結割段レプリカ免疫電顕法(SDS-FRL法)を用いた解析により、モデルマウスではシナプス後膜面でのNMDA受容体のNR1サブユニットの密度が増加していることを見出した。H21年度に得られた結果と合わせ、当マウスでは脳の領域によって異なるレベルのシナプスの興奮性・抑制性のバランス異常が認められ、これはシナプスの微細形態や神経伝達物質受容体の局在異常によるものと考えられる。自閉症は症例ごとに臨床像が大きく異なるが、少なくともあるタイプの自閉症では、本研究で見られたシナプス異常に起因する可能性が考えられ、今後自閉症の臨床病理学的研究を行っていく上で、本研究成果は重要な知見をもたらしたといえる。
脳腫瘍に対する音響化学療法に関する臨床応用にむけた基礎的研究

我々は音響化学療法による実験脳腫瘍治療として、in vivoにてWister ratにRatC6グリオーマを移植し、集束型超音波を用いて抗腫瘍効果を確認した。また、in vitroにおいてはC6グリオーマ及びヒトグリオーマ細胞株であるU251、U105細胞に対し平行超音波を用いて有効性を検討し、細胞株の種類により音響化学療法の感受性が異なることを明らかにした。今回ヌードラット脳内にヒトグリオーマ細胞株であるU251、U105およびU87細胞を移植しその有効性を検討した。これらのグリオーマ細胞のうちU87細胞で実験脳腫瘍モデルを作ることが出来音響化学療法を行った。音響化学物質として、キサンテンであるローズベンガルおよび5 aminolcvulinic acid(5-ALA)を用いた。5-ALAは悪性神経膠腫と親和性が高く正常脳と腫瘍組織の組織内濃度比は118と優れており新たな音響化学活性物質として期待される物質である。移植1週間後に定位的に超音波照射を行った。照射強度および照射時間は、25 W/cm^2、5分間とし、照射に際しては、前回移植部に感染が生じ判定出来なかったため、今回は使用器具をアルコール殺菌し細菌感染に注意した。処置後は1週間飼育し対照群と治療群(n=5)について腫瘍の最大径を測定し治療効果を判定した。照射後の感染は、清潔操作を徹底することにより、抗生剤等追加投与なく脳腫瘍モデルを作成することが出来た。1週間後の腫瘍最大径を測定すると対照群の平均は38mmに対し超音波照射群は平均40mmで治療効果を示唆する所見は得られなかった。この理由としてラットC6グリオーマ株とヒトU251,U105,U87細胞株における増殖能の違いやこれまで使用してきた音響化学活性物質の各々の細胞株による腫瘍組織への集積性の違いにより生じた結果であると推測した。今後さらに5-ALAやタラポルフィリンナトリウムを音響化学活性物質として使用していく予定である我々は音響化学療法による実験脳腫瘍治療として、in vivoにてWister ratにRatC6グリオーマを移植し、集束型超音波を用いて抗腫瘍効果を確認した。今後さらに5-ALAやタラポルフィリンナトリウムを音響化学活性物質として使用していく予定であるこれまで我々は音響化学療法による実験脳腫瘍治療として、in vivoにてWister ratにRat C6 gliomaを移植し、集束型超音波を用いて抗腫瘍効果を確認した。また、in vitroにおいてはC6 glioma及びヒトglioma細胞株であるU251、U105、細胞に対し、平行超音波を用いて有効性を検討し、細胞株の種類により音響化学療法の感受性が異なることを明らかにするため、ヌードラット脳内にU251、U105細胞を移植し脳腫瘍モデルを作成し検討した。ヌードラットU87脳腫瘍モデルでは、脳膿瘍もしくは感染徴候が脳内に見られ、純粋な抗腫瘍効果を判定できない状況であった。今回の実験は、ヒトクリオーマ細胞株U87を雄性ヌードラット脳内に移植し、1週間後に定位的に超音波照射を行った。音響化学活性物質としてキサンテンであるローズベンガルを用いた。照射強度、時間は25W/cm^2、5分間とした。1週間飼育した。前回報告において超音波照射後、局所感染が多くみられ、抗腫瘍効果について判定が困難であったが今回は、超音波照射モデルを作成できた。しかしながら腫瘍最大径を測定すると対照群平均38mmに対し超音波照射群40mmと治療効果を示唆する所見はみられなかった。今回の結果として有意な治療効果を得ることはできなかった。この理由として音響化学活性物質のローズベンガルのヒト脳腫瘍組織への集積性の違いにより生じた結果であると推測している。

近年悪性脳腫瘍に対し、特異的に集積する新たな物質としてヘムの前駆体でありプロトポルフィリンIXにより代謝される5aminolevulinic acid(ALA)や、報告は少ないものの同様にタラポルフィリンナトリウムもその腫瘍組織親和性の高さから新たな音響化学活性物質となり得ると考えられる。今後はこのような音響化学活性物質を再検討し実験を継続する予定である。ヒト悪性脳腫瘍は、集学的治療法が行われているが、未だ根治的治療法は見当たらず生命予後は極めて不良である。我々は悪性脳腫瘍の新たな治療法の開発として並行型および集束型超音波を利用しヒトグリオーマ株細胞および株細胞をヌードラットの脳組織に移植し実験脳腫瘍を作成し、in vitroおよびin vivoに対し種々の音響化学活性物質を増感剤として用い音響化学療法を行ってきた。今回ヌードラット脳内にヒトグリオーマ細胞株であるU251、U105およびU87細胞を移植し脳腫瘍モデルを作成し検討した。移植1週間後に定位的に超音波照射を行った。音響化学物質として、キサンテンであるローズベンガルおよび5 aminolevuhnic acid(5-ALA)を用いた。5-ALAは悪性神経膠腫と親和性が高く正常脳と腫瘍組織の組織内濃度比は1:8と優れており新たな音響化学活性物質として期待される物質である。照射強度および照射時間は、25W/cm^2、5分間とした。照射に際しては、使用器具をアルコール殺菌し細菌感染に注意した。処置後は1週間飼育した。対照群と治療群(n=5)について腫瘍の最大径を測定し治療効果を判定した。照射後の感染は、清潔操作を徹底することにより、抗生剤等追加投与なく照射モデルを作ることが出来た。1週間後の腫瘍最大径を測定すると対照群の平均は38mmに対し超音波照射群は平均40mmで治療効果を示唆する所見は得られなかった。この理由としてラットC6グリオーマ株とヒトU251,U105,U87細胞株における増殖能の違いやこれまで使用してきた音響化学活性物質の各々の細胞株による腫瘍組織への集積性の違いにより生じた結果であると推測した。今後さらに5-ALAやタラポルフィリンナトリウムを音響化学活性物質として使用していく予定である。
全方位ビジョンによる能動的環境理解

自律的に環境を観測し、そのモデルを作成する知能ロボットを実現するために全方位ビジョンを開発し、その能動的利用方式の確立を研究の目的とする。[1]全方位画像理解の研究カメラを回転させながら連続的に撮像した画像列から作成する全方位画像は、広い視野を持つが、物体までの距離が得られない欠点があった。本研究では、カメラを円弧上で移動しながら連続撮像し、2本のスリットからサンプルする2枚の全方位画像間の視差から距離情報を算定する方式を考案し、実験で有効性を検証した。[2]全方位画像から環境地図の作成全方位ステレオの距離情報から粗い環境地図を構成し、それに基づいて次の観測点を計画し、移動して観測を繰り返す。それぞれの場所で得られた全方位ステレオデータを融合して、より信頼性のある地図を作成する方式を提案し、実験で検証した。[3]能動ビジョンによる環境地図の作成全方位ステレオは、基準線が短く精度の高い計測は難しい。そこで、離れた2点での2枚の全方位画像を用いて計測する両眼全方位ステレオが有効と考えられる。しかし、ロボットが移動するために2点間の距離と、移動前後の回転成分を決定する必要がある。環境内の2個の特徴点を360度の視差に保ちながら移動するアクティブビジョンの方式を利用することにより、回転成分を0とし容易に高精度で環境地図を作成する考えを提案し、実験で有効性を示した。[4]定性的室内地図の作成ロボットの移動のためには、環境の構造を示す定性的地図が有用である。ロボットが、自律的に環境観測の計画を作り、それに従って全方位パノラマ画像、経路パノラマ画像を撮像し、それらを融合して地図を作成するシステムを試作し、実環境で検証した。自律的に環境を観測し、そのモデルを作成する知能ロボットを実現するために、全方位ビジョンを開発し、それを能動的に利用する方式を確立することを研究の目的とする。1.全方位面像理解の研究カメラを回転させながら連続的に撮像した画像列から作成する全方位画像は、物体までの距離が得られない欠点があった。本研究では、カメラを円弧上で移動しながら連続撮像し、2本のスリットからサンプルする2枚の全方位画像間の視差から距離情報を算定する新しい方式を考案し、実験により有効性を検証した。装置をロボットに搭載する制約のために、画像の分解能を高めることが距離測定の精向上に不可欠である。通常の撮像デバイスを用いても、高分解能でカメラを回転させることによりサブピクセルの分解能でエッジを位置決めできることを明かにし、実験により数十分の1ピクセルの分解能が得られることを示した。2.観測計画自律作成の研究上述した方法でも、遠距離物体には十分の精度が得られない。また、ある観測位置では隠されて見えない物体も存在する。そこで、一つの全方位画像から得られた概略の環境構造に基づいて移動経路と観測位置を計画する方式を研究した。第1段階として、2カ所で撮像した全方位画像を用いて臨離情報を得る2眼全方位ステレオを提案し、その分解能を解析した。さらに、多数の全方位画を融合して全体地図を作成する方式の問題点を明かにした。自律的に環境を観測し、そのモデルを作成する知能ロボットを実現するために全方位ビジョンを開発し、それを能動的に利用する方式を確立することを研究の目的とする。1.全方位画像解析の研究カメラを回転させながら連続的に撮像した画像列から全方位画像と全方位距離画像を作成し、それから環境構造を理解し、地図を作成する研究を行った。1.全方位画象理解の研究全方位画像は広い視野が得られるが、カメラの回転半径が限られるため、遠方の物体の距離計測の分解能が不足する。そのため、画像から得られる環境の構造情報を利用する手法を研究した。

全方位画像から水平線の候補を検出し、その方位情報を利用して環境の理解を行う。実験により従来の方法に比べて信頼性高く地図の作成が可能になった。2.観測計画自律作成の研究未知の環境に対してロボットが自律的に観測計画を作り、実行する方式を研究した。まず全方位ステレオを用いて、ロボット周辺の移動可能空間の構造を知る。次に、その軸方向に移動しながら連続観測を行い、その経路に沿ったパノラマ表現を獲得する。移動可能空間の構造が変る所で再び全方位ステレオで環境構造を認識し、観測を続行する。得られた観測結果を総合することにより全体地図から作成できる。本年度は、この方式について予備実験を行い、満足できる結果を得た。また、消矢点を利用して移動方向を算定する方法も研究した。ロボットが自律的に環境を観測し、そのモデルを作成する知的行動の枠組みの確立を研究の目的とする。カメラを旋回して得られる全方位ステレオ画像で環境の概略構造を知り、それから観測計画を作成しそれに基づいて環境を能動的に観測し、環境モデルを作成する。昨年度までに試作したシステムを用いて以下の実験を行った。[1]全方位視覚情報を用いたロボット移動の推定複数の場所における観測の融合には、ロボットの移動の推定が不可避である。全方位視覚情報に基づいて移動のベクトルを推定する方式を考案し、実験によりその有効性を検証した。[2]室内環境の定性的地図の作成多数の物体がおかれた室内環境で、ロボットが自律的に環境を観測計画を作り、実行する実験を行った。環境構造に基づいて、2つの観測方式(全方位パノラマ画像と経路パノラマ画像)を選択し、その結果を融合することにより、環境の構造モデルを獲得できることを実証した。[3]屋外環境の定性的地図の作成経路パノラマ画像に基づいて屋外環境の定性的地図を作成する実験を実環境について行い、良好な結果が得られた。以上の実験により、環境の構造を推定しながら観測計画を作り、連続的に観測した結果を融合する新しい方式の有効性が検証された。
歯周病原菌の抗酸化ストレス機能による組織障害の誘導と心血管疾患の関連の解明

本年度は、歯周病原菌の感染による齧歯類歯周炎モデルに利用可能な抗酸化物質を検討し、生薬である鶏血藤水抽出液が過酸化水素やヒドロキシラジカル、あるいはスーパーオキシド等の活性酸素種に対して強力な消去活性を持つことを確認した。そこで、鶏血藤水抽出液の齲蝕原性細菌や歯周病原細菌、あるいは真菌に対する抗菌活性を調べたところ、P. gingivalisやFusobacterium nucleatum、Veillinellaparvual、Streptococcus mutans、またはボランティアより採取した混合唾液に含まれる細菌等に抗菌活性を示した。SDラットにおけるP. gingivalisの口腔接種により誘導される歯槽骨吸収に対する鶏血藤の効果を検討すると、鶏血藤摂取群において破骨細胞の出現ならびに歯槽骨の吸収が有意に阻害されていることが明らかとなった。C57BL/6マウス由来骨髄細胞と破骨細胞分化支持能を持つMC3T3-G2/PA6細胞を用いて鶏血藤の破骨細胞形成に対する影響を検討すると、鶏血藤は骨髄細胞の破骨細胞への分化を抑制するとともに、破骨細胞そのものの寿命を短縮することが判明した。加えて、鶏血藤の摂取は骨粗鬆症モデルである卵巣摘出マウスの骨梁の減少を抑制した。これらの結果は、鶏血藤が歯周炎の発症や進行による歯槽骨の吸収を阻害するのみならず、全身的な骨量の維持や代謝に影響することを示唆している。鶏血藤の成分を用いることで、口腔衛生を管理すると共に全身的な健康維持にも貢献できる製品を開発できる可能性が考えられる。我々は、Porphyromonas gingivalisの抗酸化ストレス蛋白rubrerythrinが感染局所においてrespiratoly burstに強く抵抗することで、同部位において酸化環境を醸成すること明らかにした。本研究では、まず細胞レベルにおけるP. gingivalisの感染と、組織破壊あるいは心血管疾患の関連の解明を目的に、マウス由来マクロファージ様細胞(J774.1細胞)ならびにヒト歯肉上皮細胞をP. gingivalis W83株(Wildtype)とその抗酸化ストレス蛋rubrerythrinの変異体(Rb^-)で刺激し、炎症やアテローム性動脈硬化に関与する分子の発現について、抗体アレイを用いてタンパクレベルで検討した。歯肉上皮細胞では刺激を行った菌種の違いによるサイトカインの産生プロフィールに大きな変化は見られなかったが、J774.1細胞においては、IL-6産生の明らかな低下が観察された。このことはrubrerythrinの変異による酸化環境の誘導能力の低下が炎症の誘導に影響することを示唆している。加えて、マウス口腔にP. gingivalisを接種することで誘導される実験的歯周炎において、抗酸化物質の投与が骨吸収を抑制することを明らかにした。加えて、アテローム性動脈硬化の初期病変である泡沫細胞の形成に重要な変性LDLの取り込み能を評価するため、J774細胞を蛍光標識アセチル化LDL存在下でWildtypeとRb^-で刺激し、細胞内へのLDLの移行を観察したが、両者で有意な変化は見られず、P. gingivalisの感染による酸化環境の誘導は、変性LDLの取り込みそのものには関与しないことが示唆された。これらの結果は、酸化環境が歯周病菌感染による炎症や骨吸収の誘導に影響を及ぼすことを示しており、酸化環境の中和によりこれらの臨床症状が緩和できる可能性を示唆している。
分離プロセスにおけるゼオライト膜劣化機構のマルチスケール解明

ゼオライト膜の親水膜および疎水膜の劣化挙動について、2次成長法によりいくつかのゼオライト膜を調製し、その透過分離性能を各種分離溶媒に対する分離挙動の経時変化により評価した。測定には、本科学研究費補助金にて購入したリアルタイムガス分析装置を組込んだ浸透気化性能測定装置を使用した。劣化原因についてイオン交換挙動、ならびに是おりと骨格の安定性との相関を考察し、劣化ゼオライト膜の再生に関する検討も併せて行った。1.疎水膜の劣化挙動について2次成長法により、代表的な疎水性ゼオライト膜であるシリカライト膜を調製し、その透過分離性能を6°Cの5wt%エタノール水溶液を用いて評価した。測定には、リアルタイムガス分析装置(当年度購入)を組込んだ浸透気化性能測定装置を使用した。その結果、測定開始直後のエタノールの透過流束は、3.1mmol/(m^2s)だった。その後、時間の経過とともに透過流束は徐々に減少し、測定開始12時間後には2.8mmol/(m^2s)だった。このことから、疎水性ゼオライト膜の疎水機能が時間に比例して低下することが示された。2.親水膜の劣化挙動について2次成長法により、代表的な親水性ゼオライト膜であるフィリップサイト膜を調製し、その透過分離性能を40°Cの各種有機溶媒含有水溶液を用いて評価した。測定には、リアルタイムガス分析装置(当年度購入)を組込んだ浸透気化性能測定装置を使用したほか、各種キャラクタリゼーションを併用した。その結果、ゼオライト結晶のイオン交換に伴い親水性が減少し、これが水流束の低下を引き起こしていることがわかった。また、フィリップサイトおよびマーリノナイトについて、ゼオライト結晶の構造は酢酸程度の弱酸ではイオン交換を引き起こす程度で保持されているのに対し、スルホン酸程度の強酸ではこれが破壊されてしまうことが示唆された。これは、触媒との複合化プロセスの設計に資する結果であると考えている。今年度はとくに、我々の研究グループで開発した脱水用途の新規親水性ゼオライト膜(マーリノアイト膜、MER)についてイオン交換の効果を検討し、ゼオライトケージ中のカチオンのサイズとゼオライト膜の性能、ならびに劣化挙動との相関を整理した。ゼオライト膜は2次成長法により調製したが、具体的には、はじめにカリウムイオンを用いてMER膜を調整し、のちにイオン交換法によりMg、Ca、Sr、Ba等のカチオンを導入してゼオライト膜を調製した。のち浸透気化法(パーベーパレーション)法により水=アルコールの溶液から脱水を行うことでゼオライト膜の分離能ならびに透過流束の評価を行った。その結果、カチオンイオンのサイズが小さくなることによって流束が増大することがわかった。さらに、透過分離性能を40°Cの各種有機溶媒含有水溶液を用いて評価した。酸を共存させた場合の劣化挙動との定量的な相関については検討中である。一方でやはり我々の研究グループで開発した脱水用途の新規親水性ゼオライト膜(チャバサイト膜、CHA)について検討を行っている。本ゼオライト膜は我々がこれまでに劣化挙動を検討したゼオライト膜(フィリップサイト膜、マーリノアイト膜)に比してきわめて安定な脱水挙動を示す特徴を持っており、これらの差異をキャラクタリゼーションにより明らかにしようと検討中である。今年度はとくに、我々の研究グループで開発した脱水用途の新規親水性ゼオライト膜(チャバサイト膜、CHA)についてイオン交換の効果を検討し、ゼオライトケージ中のカチオンのサイズとゼオライト膜の性能、ならびに劣化挙動との相関を整理した。具体的には、はじめにカリウムイオンを用いてCHA膜を調整し、のちにイオン交換法によりMg、Ca、Sr、Ba等のカチオンを導入してゼオライト膜を調製した。さらに、別にこれまでに開発してきたマーリノアイト膜、フィリップサイト膜との比較検討したところ、これらの膜に比べて水の透過流束に優れた膜になることがわかった。含酸溶液からの脱水においても、アルコール脱水に比べて膜の安定性や分離選択性は劣るものの、有機プロセスを扱ううえで良好な膜となることがわかった。この場合、膜の劣化要因は主にはイオン交換であるため、脱離した金属イオンを含む溶液に接触させることにより再生可能である。検討過程においてこのような脱水性能の他用途へ(無機水溶液中の成分濃縮や、過酸化物濃縮など)への展開が可能であることを見いだしたため、今後これらへの適用をさらに検討していく予定である。
ストックＺＥＢ実現を支援する次世代ＢＥＭＳの開発

本研究は空調システム、特に冷水や温水を生産・搬送する熱源システムの高効率・低炭素な運用手法の開発を目的としている。本年度は、不具合検知・診断の検討を行うとともに、最適制御についても研究を進めた。不具合検知・診断に関しては、1.シミュレーションによる不具合データの算出、2.畳み込みニューラルネットワークによる不具合データの特徴の抽出、3.学習済み畳み込みニューラルネットワークによる実データの診断、という手法の有効性を確認した。その結果、時期に応じて診断された不具合が変化することが確認された。これは、システムがある不具合を持っていた場合、運転負荷や外気条件といった運転条件によってその不具合の特徴がデータに発現または潜伏することを意味する。年間を通して常に変動する運転条件に対して不具合検知・診断を行う必要があることが示され、様々な運転条件に対する特徴抽出が可能な提案手法の有効性が確認された。最適制御に関しては、二酸化炭素排出量を最小化する低炭素制御の検討を行った。本研究員は動的な排出係数と詳細なシステムシミュレーションによる制約条件に注目し、シミュレーションによる検討を行った。まず、公開されている再生可能エネルギーの発電量や各発電所の発電量から、動的な(1時間ごとの)二酸化炭素排出係数[kg-CO2/kWh]を推定した。この排出係数と負荷を入力として、蓄熱槽を有する熱源システムを対象としてモデル予測制御による最適制御を行った。この時、冷凍機冷水入口温度が規定より低下しない、冷水供給温度が規定より上昇しない、の2点を制約条件として与えた。その結果、従来の制御と比較して最大約30%もの二酸化炭素排出量の削減が算出された。計算結果を詳細に分析した結果、排出係数が小さい時間帯に蓄熱され、昼間であっても排出係数が高く、残蓄熱量が十分な場合は放熱のみが行われたことが確認された。当初より熱源システムの高効率運用の手法開発を目的とし、その具体的な取り組みとして不具合検知・診断と最適制御を大きな目的として挙げていた。現在までに両者について検討を進められており、その提案手法の有効性も得られている。そのため、研究は順調に進展していると判断できる。今後は、不具合検知・診断技術をさらに深めると同時に、最適制御についての検討を進める。不具合検知・診断については共同研究として提案手法を現在運用されている熱源システムに実装する取り組みが始まったため、それに向けた一層の技術開発を行う。実装にあたり、技術者と議論を重ねる機会があるため、これまで得られなかった本手法の課題を明らかにするとともに、提案手法をより適用性の高い手法へと発展させる予定である。最適制御についてはモデル予測制御を用いた二酸化炭素排出量最小化制御について検討を進める。提案するモデル予測制御は、予測負荷を入力値として現在の冷凍機の発停を決めるものだが、これまで検討を行ってきたケースでは予測負荷と実際の負荷を同一の値としていた。しかし、実運用においては実際の負荷は予測から外れるため、予測負荷が実際の負荷と異なった場合でも不具合なく制御がなされるよう詳細に検討する予定である。申請者は詳細なシステムシミュレーションを構築し、これをモデル予測制御の最適化器内部で利用するため、最適化における制約条件を詳細に与えることができる。なお、シミュレーションを詳細にすると計算時間を要するため、より適切な制約条件を考案する必要がある。長期的な視点から本研究の発展性を考えた場合、今後の研究の推進方策として現在は熱源システムのみを対象としているため、不具合検知・診断や最適制御の適用範囲を空気側システムも含んだ空調システム全体に拡張することが挙げられる。さらに、空調システムをエネルギーシステムの一部とみなし、再生可能エネルギーによる電力システムの需給バランスも考慮した空調システムの最適制御についても検討を発展させることも考えられる。本研究は既存の建築物における熱源システムの高効率な運用手法の開発を目的としている。熱源システムとは、空調用に熱を生産・搬送するシステムである。この目的を達成するために、熱源システムの性能評価、最適制御、不具合検知・診断、長期保全計画が必要だと考えられ、本研究員は各項目に取り組んできた。各検討には、本研究者が自ら構築した詳細な熱源システムシミュレーションが用いられている。これまでは、性能評価、最適制御、不具合検知・診断について取り組んできた。性能評価に関してはセンサやアクチュエータの不確かさを熱源システムシミュレーションに組み込み、多数回(1,000回)確率的に不確かさを与えて性能分布を推定するモンテカルロシミュレーションを行った。推定した性能分布を用いることで、確率論的に性能の評価を可能とした。最適制御に関しては、空調機側に送る冷水の温度や流量の制御性を担保しながらエネルギー効率が最大となるように複数の設定値を最適化する手法を提案した。今後は、デマンドレスポンス(DR)といった電力系統に対応して熱源システムの制御を行うことも研究の視野に入れており、最適制御に系統側の条件も組み込んで検討を発展させる予定である。不具合検知・診断に関しては、熱源システムシミュレーションを用いて、システム挙動と不具合ラベルをセットとした6種類の不具合データセットを生成し、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network、CNN)を用いて生成した不具合データセットを学習し、不具合検知・診断を試みた。その結果、非常に高い精度(99%以上)を得たため、建築熱源システムの不具合検知・診断においてCNNが有効であることが示された。今後は各手法の改善と共に、診断した不具合に対してどのような戦略で矯正戦略を立てるかという長期保全手法の開発を行う予定である。平成29年度は主に最適制御と不具合検知・診断に取り組んだ。

最適制御に関しては、制御性に注目して設定値を最適化する手法を提案した。本研究は国際会議にて発表した。これまで熱源システムにおける最適化は1時間単位のシミュレーションを用いたものがほとんどで、設定値通り制御がなされているかといった制御性の評価は難しかったが、独自の詳細な熱源システムシミュレーションは1分単位で流量や温度といった状態を算出しているため、この検討が可能となった。不具合検知・診断に関しては、熱源システムシミュレーションを用いて6種類の不具合データを生成し、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network、CNN)を用いて生成した不具合データを学習し、不具合検知・診断を試みた。不具合は熱源システムの性能を低下させるため、不具合の有無を検知し、どこに、どのような不具合が生じているか診断することは非常に重要である。本研究は各不具合の特徴抽出をCNN自身が学習の課程で行うため、まず熱源システムシミュレーションを用いて不具合データと不具合箇所をセットとした適切なデータセットを用意した。次に、生成したデータセットを用いてCNNの学習を行い、高い精度(99%以上の正解率)を得た。最後に、学習したCNNに実測データを入力したところ、実測データの分析から発見された不具合を65.5%の確率で診断した。学習に用いたシミュレーション結果と実測データの乖離によってこのような結果となったと考えられるため、実測データを入力とした場合の精度向上は今後の課題である。なお、本研究は空気調和・衛生工学会論文集に投稿済みである(2018年4月10日に受付)。本研究は空調システム、特に冷水や温水を生産・搬送する熱源システムの高効率・低炭素な運用手法の開発を目的としている。本年度は、不具合検知・診断の検討を行うとともに、最適制御についても研究を進めた。不具合検知・診断に関しては、1.シミュレーションによる不具合データの算出、2.畳み込みニューラルネットワークによる不具合データの特徴の抽出、3.学習済み畳み込みニューラルネットワークによる実データの診断、という手法の有効性を確認した。その結果、時期に応じて診断された不具合が変化することが確認された。これは、システムがある不具合を持っていた場合、運転負荷や外気条件といった運転条件によってその不具合の特徴がデータに発現または潜伏することを意味する。年間を通して常に変動する運転条件に対して不具合検知・診断を行う必要があることが示され、様々な運転条件に対する特徴抽出が可能な提案手法の有効性が確認された。最適制御に関しては、二酸化炭素排出量を最小化する低炭素制御の検討を行った。本研究員は動的な排出係数と詳細なシステムシミュレーションによる制約条件に注目し、シミュレーションによる検討を行った。
日本美術における中世より近世への様式展開についての実証的研究

本研究では研究組織を1絵画班,2彫刻班,3工芸班,4中国美術班に分けた。本研究課題における第2年度である本年度は、中世近世美術の基準作例に関する調査、研究資料収集を前年度に続いて実施した。四班のうち絵画班と彫刻班とが作品の現地調査を行うことができた。1絵画班は(1)重要作品調査と(2)画中画資料の収集の二面から研究を進め、(1)では高僧伝絵と社寺縁起絵の分野について大分・永福寺蔵遊行上人縁起絵,大分・柞原八幡宮蔵由原八幡宮縁起,大阪・逸翁美術館蔵八幡大菩薩御縁起を調査し、同一主題の表現の比較研究資料を集め、障屏画について神奈川・三溪園所蔵襖絵を調査し、近世における室内装飾の趣向を検討する資料を得ることができた。(2)においては絵巻物に描かれた画中画資料を絵画班全員で検討し様々な角度からの検索に応じられるようにパーソナル・コンピュータを用いた整理分類を行うための作業を前年度に引続き実施した。2彫刻班は在銘像を中心とした基準作品を検討するため大阪・藤田美術館蔵地蔵菩薩像、同大心寺蔵阿弥陀如来像他を調査した。また、古様を見せる長崎・宝円寺旧蔵降三世明王像をファイバー・スコープにより調査し延宝8(1680)年の造像であることをつきとめ、中世から近世への様式展開を考察する上での資料を得た。3工芸班は前年度に調査した片倉家伝来染織品その他について近世染織品との比較研究と資料整理を行ない、4中国美術班も前年度に調査した大阪・個人蔵、長崎地方所在の舶載中国絵画関係資料を整理し日本の絵画書蹟に与えた影響を検討した。各研究班とも本研究によって得られた研究資料に基づき「美術研究」誌上にその研究成果の一部を発表した。本研究によって蓄積された資料を基に、今後更に画中画研究、伝統的図様の展開に関する研究を重点的に行なえば、本研究は多くの成果を提供しうるであろう。
周囲の者との関係性が動機や幸福感に関与する日本人に適した療養支援方法の確立

文化心理学領域での研究から、日本文化においては協調性を重視する傾向が強いことが明らかになってきた。糖尿病は、日常生活の中で食事や運動のような生活習慣の管理が必要となり、またそれを継続することが治療に欠かせないという特殊な疾患である。そのような生活習慣の影響の大きい疾患においては、協調性を重視する傾向が強いことが特に治療の成否に影響を与えている可能性が考えられ、これを理解した支援や指導が必要である。すなわち、協調性の強さによる阻害要因を軽減し、促進要因を積極的に活用する療養支援が求められる。本研究では、そのような文化的背景を踏まえた、協調的支援のアプリケーションのプロトタイプを作成した。研究者間でアプリケーションを試用し、問題点の解消や改良点の提案を行いながら、アプリケーションの調整を行った。アプリケーションの開発において、実臨床での使用に値する使いやすさや楽しさを担保するためには技術的にクリアすべき過程が複数存在することが明らかになり、解決のためには時間と費用が追加で必要となることがネックとなっている。費用対効果を考慮しつつ、目的のアプリケーションが完成するよう、より良い開発過程を検討している。
パキスタンにおける亜急性硬化性全脳炎多発の動向と原因、日本脳炎様脳炎の病原

1亜急性硬化性全脳炎(SSPE)多発の動向と原因(1)多発の動向:(i)パキスタンのカラチではなお(199193年)SSPEの多発が続いており、カラチ市民病院では3年間に総計36例(毎年916例)が登録された(人口100万対年間1.3)。そのうち36%は2歳未満罹患麻疹(early measles)から、64%は2歳以上罹患麻疹(late measles)からの発生であった(高須)。麻疹罹患者のSSPEの罹患率は10万対22、early measles罹患者からは10万対22、late measles罹患者からは10万対21となり、late measles罹患者からの発生が多い傾向が続いている(高須)。(ii)麻疹の発生は減少傾向にあり、1978年には15歳未満人口10万対2888であったのが、1987年には15歳未満人口10対380であった。カラチにおける地域調査では麻疹流行期には麻疹罹患年齢が高年齢側に広がり、非流行期の麻疹では比較的低年齢層に罹患年齢が集中する傾向がみられた(磯村)。麻疹ワクチンの普及は進みつつありカラチの調査地域では15歳未満児で66%、5歳未満児では82%に達しているが、臨床的有効率は比較的低く(76%)、ワクチン接種者で麻疹未罹患である児の中和抗体保有率は75%に留まっていた(磯村)。以上のように多発はなお続いているが、麻疹ワクチンの普及、麻疹発生の減少に伴なってSSPEが果して、いつごろから減少し始めるかに強い関心が持たれる。(2)多発の原因:(i)ケースコントロールスタディでは妊娠母体の異常および分娩時の合併症、新生児期の異常、early measlesおよびSSPE発病前の疾患罹患がリスクファクターと考えられた(近藤)。(ii)カラチの小児の免疫能の検査によって、麻疹ウイルスと他の病原微生物の混合感染の頻度が高く、免疫系の初期発達に対する過度の負担のため麻疹合併症や麻疹ウイルスの持続感染が成立する可能性の高い低生活環境レベルの小児が多く存在すること、および種々の病原微生物との接触機会が少なく、免疫系の発達が不十分なままlate measlesに罹患した場合ある種の接続感染が成立する可能性が考えられる高生活環境レベルの小児が存在することの両方がカラチにおけるSSPE多発の要因である可能性が示唆された(吉川、寺尾)。(iii)麻疹ウイルスの遺伝子変異が持続感染の可能性を高めたり持続感染後のSSPE発病を促進したりする可能性が考えられるが、これらは今後実証されるべき課題として残っている。このように多発の原因には生活環境のレベルが関与している可能性が強くなってきたと考えられるが、なお今後SSPE多発とのつながりを解明して行く必要があり、麻疹ウイルスの遺伝子変異と共に大いに興味が持たれる。(3)その他:(i)インド亜大陸のいくつかの地域(ボンベイ、バンガロール、ベロール、マドラス)では一つの病院で毎年536名のSSPE患者の新患があり、多発を推測させる(高須)。(ii)タイの疾患サーベイランス制度はそれなりに機能しており、特に下のレベルほど統計が生きており、事務的な保健統計よりもはるかによく活用されていることがわかった。パキスタンのシンド州の調査により、疾患サ-ベラインス制度を樹立する可能性について肯定的な結果が得られた(近藤)。2日本脳炎(JE)様脳炎の病原(i)1992年に採取した急性脳炎髄液からPCR法により24検体中それぞれ8検体、1検体に西ナイルウイルス、JEウイルスの核酸塩基配列を検出した。IgM-ELISAでも198992年に集めた39髄液検体のうち7検体で両ウイルスに対する抗体が陽性であり、9検体は西ナイルウイルスにのみ陽性であった。これらの結果から、カラチでは1989年以後の急性脳炎の病原として西ナイルウイルスが重要な役割を果しているが、JEウイルスも急性脳炎の病原の小部分となっていることが示唆された(五十嵐)。(ii)199092年にカラチとカラチから87kmの所にあるハレジ湖岸の野外で採集したコダタイエカ118、756匹(779プール)からの西ナイルウイルス、JEウイルス分離は陰性であった。このことは急性脳炎の病原となるウイルスがカラチおよび周辺地域に常在はしないことを意味するものと考えられた(上村)。以上のようにカラチのJE様脳炎の病原の本態がようやく明らかになってきたが、今後ウイルス分離によって知見をより確実なものにする必要がある。

麻疹罹患者のSSPEの罹患率は10万対22、early measles罹患者からは10万対22、late measles罹患者からは10万対21となり、late measles罹患者からの発生が多い傾向が続いている(高須)。(ii)麻疹の発生は減少傾向にあり、1978年には15歳未満人口10万対2888であったのが、1987年には15歳未満人口10対380であった。カラチにおける地域調査では麻疹流行期には麻疹罹患年齢が高年齢側に広がり、非流行期の麻疹では比較的低年齢層に罹患年齢が集中する傾向がみられた(磯村)。麻疹ワクチンの普及は進みつつありカラチの調査地域では15歳未満児で66%、5歳未満児では82%に達しているが、臨床的有効率は比較的低く(76%)、ワクチン接種者で麻疹未罹患である児の中和抗体保有率は75%に留まっていた(磯村)。以上のように多発はなお続いているが、麻疹ワクチンの普及、麻疹発生の減少に伴なってSSPEが果して、いつごろから減少し始めるかに強い関心が持たれる。(2)多発の原因:(i)ケースコントロールスタディでは妊娠母体の異常および分娩時の合併症、新生児期の異常、early measlesおよびSSPE発病前の疾患罹患がリスクファクターと考えられた(近藤)。(ii)カラチの小児の免疫能の検査によって、麻疹ウイルスと他の病原微生物の混合感染の頻度が高く、免疫系の初期発達に対する過度の負担のため麻疹合併症や麻疹ウイルスの持続感染が成立する可能性の高い低生活環境レベルの小児が多く存在すること、および種々の病原微生物との接触機会が少なく、免疫系の発達が不十分なままlate measlesに罹患した場合ある種の接続感染が成立する可能性が考えられる高生活環境レベルの小児が存在することの両方がカラチにおけるSSPE多発の要因である可能性が示唆された(吉川、寺尾)。(iii)麻疹ウイルスの遺伝子変異が持続感染の可能性を高めたり持続感染後のSSPE発病を促進したりする可能性が考えられるが、これらは今後実証されるべき課題として残っている。このように多発の原因には生活環境のレベルが関与している可能性が強くなってきたと考えられるが、なお今後SSPE多発とのつながりを解明して行く必要があり、麻疹ウイルスの遺伝子変異と共に大いに興味が持たれる。(3)その他:(i)インド亜大陸のいくつかの地域(ボンベイ、バンガロール、ベロール、マドラス)では一つの病院で毎年536名のSSPE患者の新患があり、多発を推測させる(高須)。(ii)タイの疾患サーベイランス制度はそれなりに機能しており、特に下のレベルほど統計が生きており、事務的な保健統計よりもはるかによく活用されていることがわかった。パキスタンのシンド州の調査により、疾患サ-ベラインス制度を樹立する可能性について肯定的な結果が得られた(近藤)。2日本脳炎(JE)様脳炎の病原(i)1992年に採取した急性脳炎髄液からPCR法により24検体中それぞれ8検体、1検体に西ナイルウイルス、JEウイルスの核酸塩基配列を検出した。IgM-ELISAでも198992年に集めた39髄液検体のうち7検体で両ウイルスに対する抗体が陽性であり、9検体は西ナイルウイルスにのみ陽性であった。これらの結果から、カラチでは1989年以後の急性脳炎の病原として西ナイルウイルスが重要な役割を果しているが、JEウイルスも急性脳炎の病原の小部分となっていることが示唆された(五十嵐)。(ii)199092年にカラチとカラチから87kmの所にあるハレジ湖岸の野外で採集したコダタイエカ118、756匹(779プール)からの西ナイルウイルス、JEウイルス分離は陰性であった。このことは急性脳炎の病原となるウイルスがカラチおよび周辺地域に常在はしないことを意味するものと考えられた(上村)。
アラケロフ幾何とその周辺

この科研費での主な研究成果は次の二つ,つまり,(1)有理数体上有限生成な体についての有理点の分布,と(2)安定曲線のモジュライ空間のピカール群とその中の錐,に分類でき,以下でそれぞれについて簡単に成果を述べていく.(1)アーベル多様体上でこの問題を考え,ラング予想(モーデル予想を含む)とボゴモロフ予想を一般化させた形の定理を証明した.KをQ上有限生成な体,AをK上のアーベル多様体とする.このとき,研究代表者による高さ関数の理論を用いて,双線形写像<,>:A(F)×A(F)->Rが定義される.これは,代数体上のネロン・テート対をK上にまで一般化したものである.ここで,FはKの代数閉包である.x_1,...,x_r∈A(F)に対して,det(<x_i,x_j>)をδ(x_1,...,x_r)で表すことにする.ΓをA(F)の階数有限の部分群,XをAの部分多様体とする.また,{x_1,...,x_n}をΓのQ-基底とする.このとき,もし,任意の正数εに対して,集合{x∈X(F)|δ(x_1,...,x_n,x)≦ε}がXでザリスキ位相の意味で稠密であるならば,XはAの部分アーベル多様体のΓ-{div}の元による平行移動であるという結果が得られた.(2)Xを正規完備代数多様体,UをXのザリスキ開集合とする.X上のQ-直線束LがU上ネフであるとは,任意のX上の完備な曲線CでUを通るものに対して,LとCの交点数が非負になるときにいう.M_gを種数がgの安定曲線のモジュライ空間とし,M_g^1で高々特異点の数が1つである安定曲線からなるM_gのザリスキ開集合を表すことにする.このとき,M_g上のQ-直線束がM_g^1上ネフとなるための必要十分条件をM_g上のトウトロジカル直線束の言葉で記述できることに成功した.これによりM_g^1と交わる曲線からできる錐は多面体であることがわかり,その端線を作る有限個の曲線を具体的に構成することに成功した.さらに,このことはM_g,nの森錐を求める問題であるフルトン予想に向けての第一歩であると考えられる.この科研費での主な研究成果は次の二つ,つまり,(1)有理数体上有限生成な体についての有理点の分布,と(2)安定曲線のモジュライ空間のピカール群とその中の錐,に分類でき,以下でそれぞれについて簡単に成果を述べていく.(1)アーベル多様体上でこの問題を考え,ラング予想(モーデル予想を含む)とボゴモロフ予想を一般化させた形の定理を証明した.KをQ上有限生成な体,AをK上のアーベル多様体とする.このとき,研究代表者による高さ関数の理論を用いて,双線形写像<,>:A(F)×A(F)->Rが定義される.これは,代数体上のネロン・テート対をK上にまで一般化したものである.ここで,FはKの代数閉包である.x_1,...,x_r∈A(F)に対して,det(<x_i,x_j>)をδ(x_1,...,x_r)で表すことにする.ΓをA(F)の階数有限の部分群,XをAの部分多様体とする.また,{x_1,...,x_n}をΓのQ-基底とする.このとき,もし,任意の正数εに対して,集合{x∈X(F)|δ(x_1,...,x_n,x)≦ε}がXでザリスキ位相の意味で稠密であるならば,XはAの部分アーベル多様体のΓ-{div}の元による平行移動であるという結果が得られた.(2)Xを正規完備代数多様体,UをXのザリスキ開集合とする.X上のQ-直線束LがU上ネフであるとは,任意のX上の完備な曲線CでUを通るものに対して,LとCの交点数が非負になるときにいう.M_gを種数がgの安定曲線のモジュライ空間とし,M_g^1で高々特異点の数が1つである安定曲線からなるM_gのザリスキ開集合を表すことにする.このとき,M_g上のQ-直線束がM_g^1上ネフとなるための必要十分条件をM_g上のトウトロジカル直線束の言葉で記述できることに成功した.これによりM_g^1と交わる曲線からできる錐は多面体であることがわかり,その端線を作る有限個の曲線を具体的に構成することに成功した.さらに,このことはM_g,nの森錐を求める問題であるフルトン予想に向けての第一歩であると考えられる.本年度は有理数体上有限生成な体についての有理点の分布を考えた.特に,アーベル多様体上でこの問題を考え,ラング予想(モーデル予想を含む)とボゴモロフ予想を一般化させた形の定理を証明した.さらに部分アーベル多様体を高さ関数で特徴づけることにも成功した.もう少し,具体的に述べることにする.

KをQ上有限生成な体,AをK上のアーベル多様体とする.このとき,研究代表者による高さ関数の理論を用いて,双線形写像<,>:A(F)×A(F)->Rが定義される.これは,代数体上のネロン・テート対をK上にまで一般化したものである.ここで,FはKの代数閉包である.x_1,...,x_r∈A(F)に対して,det(<x_i,x_j>)をδ(x_1,...,x_r)で表すことにする.ΓをA(F)の階数有限の部分群,XをAの部分多様体とする.また,{x_1,...,x_n}をΓのQ-基底とする.このとき,研究代表者により,以下のことが証明された.もし,任意の正数εに対して,集合{x∈X(F)|δ(x_1,...,x_n,x)≦ε}がXでザリスキ位相の意味で稠密であるならば,XはAの部分アーベル多様体のΓ_{div}の元による平行移動である.さらに,Γ=0の場合,上のようなXは,アーベル多様体上のエルミート直線束のアデリックな列によって定義されるXの高さがゼロであるということによって特徴づけられる.また,分担者による研究については,齋藤が関数体上定義された非超楕円曲線上のモーデル・ヴェイユ群の研究を行い,吉川によってテータ因子とキレン距離についての研究がなされた.Xを正規完備代数多様体,UをXのザリスキ開集合とする.X上のQ-直線束LがU上ネフであるとは,任意のX上の完備な曲線CでUを通るものに対して,LとCの交点数が非負になるときにいう.M-gを種数がgの安定曲線のモジュライ空間とし,M-g^1で高々特異点の数が1つである安定曲線からなるM-gのザリスキ開集合を表すことにする.このとき,本年度前期の研究でM-g上のQ-直線束がM-g^上ネフとなるための必要十分条件をM-g上のトウトロジカル直線束の言葉で記述できることに成功した.これによりM-g^1と交わる曲線からできる錐は多面体であることがわかり,その端線を作る有限個の曲線を具体的に構成することに成功した.不思議なことにこの曲線たちの大部分はM-gの中の超楕円曲線の軌道の中に含まれており,M-o,gの幾何との奇妙な関係を示唆している.さらに,このことはM-g,nの森錐を求める問題であるフルトン予想に向けての第一歩であると考えられる.これらのこと以外に,M-g,nのピカール群を標数に関係なく決定することにも成功した.複素数体上のM-g,nのピカール群生成元はハーラにより位相幾何学的方法により求められているが,正標数の場合よくわかっていなかった.それを今年度の後期に研究し,非可換群によるレベル構造付きモジュライ空間の非特異性を用いることで完全に解決することができた.さらに,サイクル写像により,M-g,nのピカール群と2番目のエタールコホモロジー群は同型になることも同時に証明することに成功した.これにより,正標数の場合を含めて,フルトン予想の取り組みが可能になった.
土壌プロテオミクスによる自然環境下の細菌個生態学的研究

土壌細菌Pseudomonas putida F1株の土壌培養系と液体培養系の比較プロテオーム解析を行い、土壌環境特異的に発現する遺伝子の検出を行った。(1)F1株の接種土壌から直接法および間接法による環境タンパク質抽出を行い、タンパク質の同定数や種類の比較解析を行った。両手法に長所短所があり、研究目的により使い分ける必要がある。(2)土壌特異的発現遺伝子として5遺伝子で構成される1オペロンと2遺伝子を特定した。発現因子解析から、遺伝子の一つはNOによって発現した。オペロンの発現は、ある種の土壌成分の欠乏が誘導を促すことを見いだした。本研究より細菌が取り巻く微小環境を知ることが可能となった。複雑な土壌環境でのPseudomonas putida F1株の環境応答として土壌環境でのみ特異的に発現する遺伝子の解析を行った。P. putida F1株の土壌培養系と液体培養系に対して、比較プロテオーム解析を行い、土壌環境特異的な発現タンパク質の検出および解析を行った。P. putida F1株は、0.5%グルコースを添加した土壌(大豆畑、コーン畑、森林)に接種し、3日間、30°Cで培養した。土壌内のF1株からのタンパク質抽出は、密度勾配遠心分離法とSDS-フェノール法を用いて行った。抽出タンパク質は1D SDS-PAGE後、質量分析計およびMascot検索を用いて同定した。プロテオーム解析により、大豆、コーンおよび森林土壌において、それぞれ1364、1273、816タンパク質を同定した。比較解析より、土壌特異的に発現する2つの遺伝子および1オペロンを特定した。それら遺伝子は、一酸化窒素ジオキシゲナーゼおよび機能未知遺伝子を含んだ。一方のオペロンは、二成分制御遺伝子を含む7つの遺伝子で構成された機能未知のオペロンであった。この土壌特異的オペロンについて系統解析を行った結果、主にプロテオバクテリア門に保存されている遺伝子群であった。複雑な土壌環境中でのPseudomonas putida F1株の環境応答として、土壌環境下でのみ特異的に発現する遺伝子の解析を目指している。今年度は、土壌細菌P. putida F1株を接種、培養した生土壌から直接法および間接法による環境タンパク質を抽出し、同定タンパク質の数や種類など比較解析を行った。直接法はSDSーフェノール法を用い、間接法は密度勾配遠心分離法により細菌細胞を分画し、タンパク質を抽出した。両方法の比較の結果、タンパク質同定数は直接法が1468、間接法が1481でわずかではあるが間接法が多く検出された。同定タンパク質のCOGカテゴリーによる機能分類群の割合はほぼ同じであり、どのタンパク質も偏りなく同定された。直接法は、間接法より操作や処理は簡便である。また、多様な細菌種からのタンパク質が検出されたことから群集の多様性解析には良いアプローチであることを示した。一方、直接法は細菌種以外の生物種のタンパク質や土壌夾雑物を含むため、土壌細菌種の発現解析やシステマチックな質量分析計解析群集発現解析には不向きな点も明らかにした。これら結果より、両手法において長所短所があり、土壌や解析目的により、使い分ける必要がある。昨年度同定した土壌特異的発現遺伝子の発現因子解析を行った。5遺伝子からなる1つのオペロンについて、土壌と液体培地の組成比較から、腐植酸や金属イオン(鉄、マンガン、カルシウムなど)などをもとに発現因子の特定を行った。この結果、土壌の主成分の欠乏が発現を誘導していると推測できた。ゲノム微生物学、微生物生態学Pseudomonas putida F1株において土壌特異的遺伝子を検出することができ、土壌環境に応答した遺伝子群であることを見いだした点が評価される。枯草菌についてはグラム陽性菌のためか土壌からのタンパク質抽出が困難である。抽出法の検討が必要事項である。土壌蛋白質の直接抽出法の確立を行う。土壌蛋白質試料は質量分析計の流路系のトラブルを招くことが多いため、解析法の改良を試みる。並行してP. putida F1株より見いだした土壌特異的発現遺伝子の発現因子を見つける。25年度の計画として、土壌タンパク質についてプロテオーム解析を行う予定であったが、質量分析計の不調が続いたため、十分な解析ができなかった。26年度は予定通り、プロテオーム解析を行っていく。システムが古いための不調もあり得るため、制御パソコンの交換や質量分析計の流路系、カラムの検討など行う。