少数派ですが首都圏からわざわざ地方旧帝(非医学部)に行く理由は？｜掲示板スレッド

◆ ハサミムシの羽の折り畳み構造を九州大学などが解明、宇宙太陽電池パネルなど応用期待

昆虫太陽電池幾何学海外の大学東京大学北海道大学九州大学

　九州大学の斉藤一哉講師らの研究グループは、ハサミムシの翅（はね）の複雑な折り畳みパターンが極めてシンプルな幾何学的なルールで作図できることを明らかにした。研究にはオックスフォード大学自然史博物館、北海道大学、JT生命誌研究館、東京大学の研究者が参加。

　昆虫の翅にみられる巧妙な折り畳みは、非常にコンパクトながら一瞬で収納・展開できる究極の展開構造で、様々な工学応用が期待されている。中でもハサミムシの翅は、展開状態の15分の1程度と昆虫の中で最もコンパクトに折り畳み可能で、広げた状態の形を維持する特殊なスプリング機構など興味深い機能の報告が多数ある。

　研究にはマイクロCTによる折り畳み状態の翅の3次元形状解析に加え、日本の伝統文化である折り紙の幾何学が応用された。これにより解明された展開図設計法は、非常にシンプルで初歩的な幾何学知識で作図可能。定規とコンパスでハサミムシ扇子を作図する動画が論文と共に公開されている。

　幾何学的なルールの解明により、ハサミムシの折り畳みの優れた特性を、人工衛星用太陽電池パネルなどの宇宙展開構造や建築物から傘や扇子などの日用品まで、サイズや形状の異なる様々な製品に応用可能という。研究チームは設計プロセスを自動化するソフトウェアも開発している。

　さらに、化石記録の調査から、この幾何学的ルールがペルム紀のハサミムシの近縁種とみられる昆虫の翅の折り畳みにも適用可能と分かった。非常に優れた方法として2億8000年前から使用されていたことになる。折り紙の幾何学によって昆虫の翅の進化が説明できることを示す興味深い成果だとしている。

論文情報：【Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America】Earwig fan designing: biomimetic and evolutionary biology

◆ 茨城県五浦にかつて巨大油ガス田が存在、北海道大学と茨城大学が岩礁分析

地下資源北海道大学茨城大学

　北海道大学と茨城大学の研究チームは、茨城県北茨城市の五浦（いづら）海岸周辺に広く分布する炭酸塩コンクリーションが、約1,650万年前の地下深部の油ガス田から流出した天然ガスが化学変化し、形成されたことを解明した。

　五浦海岸は奇岩奇礁を有する景勝地。その岩礁は炭酸塩コンクリーション（炭酸カルシウムが主成分の岩塊）でできた硬い塊状や層状の堆積岩から成る。海底の冷湧水に伴うメタンに由来するとみられるが、メタンの起源や成因など不明だった。

　研究チームは、炭酸塩コンクリーションから採取した試料の観察やガス成分の測定、残留ガスや炭酸塩の同位体組成の測定、さらにメタンの化学変化に関与する嫌気的メタン酸化アーキア（古細菌）の分子化石の分析を行った。その結果、炭酸塩炭素の大部分が天然ガス由来であり、天然ガス成分のメタンから生成した重炭酸イオンが海水中のカルシウムイオンと結びついて炭酸塩コンクリーションを形成したことが分かった。

　約1650万年前に地殻変動で海底の油ガス田に亀裂が生じ、天然ガスが数万年間継続的に湧出。その結果形成された炭酸塩の体積は600万立方メートル以上で世界最大級だ。海底への湧出天然ガスの一部だけが炭酸塩を形成するため、実際に流失した天然ガス量は莫大になる。これは五浦地域に巨大ガス田に匹敵する油ガス田（可採埋蔵量950億立方メートル以上）が存在したことを示す。幻の「五浦油ガス田」には原油も存在したとされ、茨城県沖に石油天然ガス資源が存在する可能性が一挙に高まった。

　2019年度より日本の新三次元物理探査船「たんさ」が日本周辺海域の地下資源探査を実施。茨城県沖も重要な調査対象とされ、今後の進展が期待される。

論文情報：【Marineand Petroleum Geology】Residual gas in extensive stratified Miocene Izuracarbonate concretions exhibitingthermogenic origin and isotopic fractionation associated with carbonate precipitation

◆ 日経HR就職力ランキング、トップ10を国立大学が独占　総合1位「北海道大学」

国公立大学ランキング


　株式会社日経HRと日本経済新聞社は、上場企業と有力非上場企業の人事担当者に、採用した学生から見た大学のイメージなどを聞く「企業の人事担当者から見た大学イメージ」調査を実施。ランキング総合1位は北海道大学となり、トップ20はほぼ国公立大学が占めた。

　調査では、全上場企業と一部有力未上場企業4814社(有効回答社数805社)に、2018年4月～2020年3月の2年間で新卒社員として採用実績のある大学を多い順に10校まで挙げてもらい、「学生のイメージ」と「大学の取り組みのイメージ」を聞いた。

　調査の結果、企業の人事担当者から最も評価の高かった大学は1位、北海道大学。続いて、2位横浜国立大学、3位名古屋大学、4位京都大学、5位東北大学、6位広島大学、7位東京工業大学、8位九州大学、9位筑波大学、10位大阪大学、同じく10位一橋大学。トップ10はすべて国立大学が占めた。また、上位20大学にランクインした私立大学は12位早稲田大学と15位慶應義塾大学の2校で、国公立の優位が目立つ結果となった。

参考：【株式会社日経HR】企業の人事担当者から見た大学イメージ調査 『就職力ランキング 総合1位は北海道大学』上位を国公立が占める　

◆ 海洋コンベアベルトの終着点である北部北太平洋が肥沃化する仕組み

海洋学水産資源気候変動東京大学北海道大学長崎大学

　北海道大学、東京大学、長崎大学などの研究グループが、「海洋コンベアベルト」の終着点である北太平洋の栄養物質循環像を明らかにすることに成功した。

　日本が面する西部北太平洋は、全海洋面積の6％に過ぎないにも関わらず、全海洋水産資源の26％を生み出すと見積もられている。西部北太平洋の豊かさを生み出す仕組みには、植物プランクトンの増殖量を決める栄養塩と、微量栄養物質である鉄分の供給量や供給過程が関わっている。これまで漠然と、北太平洋は海洋コンベアベルト（グローバルスケールの海洋循環）の出口として捉えられ、深層水に蓄積された栄養塩が表層にもたらされる海域と考えられてきた。しかし、どのようなメカニズムを経て栄養物質が循環し、生物生産に結び付いているかの把握には、科学的知見が欠落していたという。

　本研究では、「縁辺海」と呼ばれる北太平洋の縁に位置するオホーツク海・ベーリング海を観測航海し、北太平洋の全体像を捉えるデータセットを構築した。このデータを解析したところ、北太平洋に広がる中層水に栄養塩が高濃度に蓄積していること、縁辺海の縁には強い鉛直混合が存在することが示された。この鉛直混合が海を混ぜることによって、中層水から表層へ栄養塩が移送され、北太平洋表層に高い栄養塩濃度が維持されていることがわかった。また、ベーリング海で形成される中層水由来の栄養塩とオホーツク海から流出する鉄分が混合することで、西部北太平洋がさらに肥沃化されていることも判明した。

　北太平洋に広がる中層水が栄養物質を運び、縁辺海で混ざって表層へ湧き上がるという栄養物質循環システムを解明した本成果は、今後の気候変動による海洋の炭素循環、栄養物質循環の変化を理解する上でも欠かせない知見となると考えられる。

論文情報：【Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America】Sub-polar marginal seas fuel the North Pacific through the intermediate water at thetermination of the global ocean circulation

◆ 簡単、軽量、多サンプル測定可能な装置を開発　新型コロナウイルスにも応用期待

新型コロナウイルス鳥インフルエンザ東北大学北海道大学帯広畜産大学

　北海道大学、帯広畜産大学、東北大学とTianma Japan株式会社らの研究グループは、抗体検査のようなバイオ検査を現場で迅速に実施できるポータブル蛍光偏光測定装置を開発。応用例として、鳥インフルエンザウイルス抗体を20分以内に検出できることを実証した。新型コロナウイルス感染者の抗体検査にも応用可能で、検査現場での活用が期待される。

　鳥インフルエンザ、特にH5 亜型鳥インフルエンザウイルス（H5-AIV）の中には非常に高い病原性を示す株が存在する。それらによる疾患は高病原性鳥インフルエンザとして家畜伝染病（法定伝染病）に指定されており、H5N1 亜型がヒトへ感染した場合の死亡率は50％を超える。このため鳥インフルエンザ発生時に迅速な亜型判定が求められるが、現在主流のポリメラーゼ連鎖反応（PCR）法は解析に時間がかかり、検査室でなければ測定できないという問題があった。簡易的に現場で利用できる抗体検査（イムノクロマト法）もあるが、正確さに欠け、定量的な評価ができないため、現場で簡便・迅速・大量に測定できる検査技術が強く求められていた。

　そこで研究グループは、通過する光の偏光方向を制御する性質をもつ液晶とイメージセンサーを組み合わせ、蛍光偏光イメージングシステムを構築。抗H5-AIV抗体を蛍光偏光免疫分析法（FPIA）で検出することで感染履歴を判定する技術を開発した。さらに現場に持ち運べるよう設計し、重さ5.5kgのポータブル蛍光偏光測定装置を実現した。マイクロ流路チップにより少量サンプルで多検体を同時測定することも可能にした。

　また、測定に使用する試薬も開発した。鳥から採取した血清と測定試薬を混合してマイクロ流体デバイスに導入し、ポータブル蛍光偏光装置にセットして偏光度を測定する。するとわずか2μLの血清量で20分以内に抗H5-AIV抗体を検出できる。

　研究グループによると、同装置を用いた他の抗体やウイルス検出への応用を検討しており、新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）の抗体の検出にも応用が期待できるという。

論文情報：【Sensors and Actuators B: Chemical】Rapid detection of anti-H5 avian influenza virus antibody by fluorescence polarization immunoassay using a portable fluorescence polarization analyzer

◆ 下水中の新型コロナウイルスに関する世界初の総説論文、北海道大学と山梨大学などが発表

新型コロナウイルス疫学調査海外の大学北海道大学山梨大学

　北海道大学、山梨大学などの国際共同研究グループは、新型コロナウイルスの下水中における存在実態に関連して現在までに得られている知見を体系的に整理し、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の流行状況を把握する上での下水疫学調査の有用性を提唱する総説論文を世界で初めて発表した。

　新型コロナウイルス感染の世界的流行は、国際的な公衆衛生上の緊急事態となっている。主な伝播経路はヒト-ヒト間での飛沫感染や接触感染だが、最新の研究報告はウイルスRNAが下水中に存在し得ることを示しており、下水をウイルス感染疫学の情報源として利用できる可能性がある。

　研究グループは、下水疫学調査によりCOVID-19の感染流行状況を把握できる可能性、下水中の新型コロナウイルスの検出方法、ウイルスの健康リスク評価に関連する情報について現在までに得られている知見を精査した。新型コロナウイルスのRNAが感染者の糞便中のみならず下水中からの検出事例が急増しているが、下水試料からの効率的な検出手法の未確立が大きな課題となっている。また、ウイルスの曝露経路や感染リスクの評価に用いるデータも限られているが、関連する呼吸器系ウイルスに関する既往の研究データの活用によりリスク評価・モデリングが可能となり、COVID-19の感染制御に貢献し得るとする。

　現時点では、下水中における新型コロナウイルスの存在状況、生残性及び水処理での除去効果に関する知見の不足により、新型コロナウイルスの伝播への下水の関与については不明だ。下水疫学調査のための手法の確立及び下水中における新型コロナウイルスの存在実態解明とそのデータの活用に向けた更なる研究が早急に求められるとしている。

論文情報：【Science of the Total Environment】SARS-CoV-2 in wastewater: State of the knowledge and research needs

◆ 日本のコロナPCR陽性者数は初期流行を反映せず、北海道大学と京都大学が解析

新型コロナウイルスPCR検査新型コロナウイルス感染症

北海道大学の大森亮介准教授、京都大学の水本憲治特定助教らの研究グループは、流行初期における日本の新型コロナウイルス感染症の報告数の時間変化が、一般的に感染症流行下で観察される曲線にあてはまらず、直線的な変動であることを発見した。

　新型コロナウイルス感染症の流行状況の把握のために、PCR検査で陽性となった患者の検査陽性報告数（報告数）の時系列が多くの国で公開されている。一般に感染症の流行初期では報告数の時間変化は曲線（指数関数）で近似される。今回、ジョン・ホプキンス大学が公開している日本、イタリアの新型コロナウイルス感染症の報告数の日報データを用い比較した。

　イタリアの報告数データは全期間で指数関数の方があてはまりが良く，報告数データが流行状況を反映している可能性が高かった。しかし、日本はある時点まで直線の方があてはまりが良く、これは時間とともに一定の新規陽性者数の報告を意味し「一人の感染者が一人にしか伝搬できない流行状況」という解釈以外に、検査数が限定的で、一日当たりの新規陽性者数が一定になり、流行状況を捉えていなかったという解釈ができる。実際に、検査数の大幅増加日を境に、今回の報告数データでも指数関数モデルの方があてはまりが良くなり、その境日以降の報告数データは感染症流行を反映し始めたと考えられる。

　流行状況の把握には、報告数の時系列データが重要だが、検査の方針や計画によるバイアス（偏り）が考えられるため、その解析には注意を要する。バイアスの解消には、発症日ベースの報告数の時間変化のデータ、入院者数、重傷者数、死亡者数の時間変化のデータ等、複数のデータによる解析が必要としている。

論文情報：【International Journal of Infectious Diseases】Changes in testing rates could mask the novel coronavirus disease (COVID-19) growth rate（PDF）

◆ 新型コロナウイルス感染症で致死的な急性呼吸器不全を発症する仕組みの考察

新型コロナウイルス量子技術研究開発機構サイトカインストーム

　新型コロナウイルス感染症（COVID-19）で生じる致死的な急性呼吸器不全症候群（ARDS: Acute Respiratory Distress Syndrome）は、免疫系の過剰な生体防御反応であるサイトカインストームが原因であるとする考察を、北海道大学と量子技術研究開発機構の研究グループが発表した。

　2019年12月に中国で発症し、今や世界的なパンデミック感染症となったCOVID-19は、特に重症化した際に発症する急性呼吸器不全の致死率が高く、治療法の開発が急務となっている。

　最新の研究で、新型コロナウイルスが感染するためにはサーズウイルスと同じく細胞表面にあるアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）というタンパク質が受容体として作用すること、さらにウイルスが細胞に侵入するためには細胞表面のタンパク分解酵素であるTMPRSS2によりウイルスのスパイクタンパクが処理されることが必要であることが明らかとなっている。

　これらの知見やこれまでの研究から、本グループは、感染後期に生じるARDSは、過剰な生体反応であるサイトカインストームにより引き起こされるサイトカインリリース症候群（CRS: Cytokine Release Syndrome）である可能性を提唱した。遺伝子の転写因子であるNF-kBとSTAT3の協調作用により、インターロイキン6（IL-6）の増幅回路（IL-6アンプ）が活性化され、炎症性サイトカインが異常に増加するサイトカインストームが発生することにより、ARDSが発症するという仕組みだ。

　治療薬の標的としてIL-6アンプで重要な役割を担うIL-6-STAT3経路が有望であることもあわせて提唱した。すでに白血病治療の副作用で生ずるCRSの治療薬として使用されている抗IL-6受容体抗体などのIL-6-STAT3経路阻害薬で、COVID-19に見られるARDSも治療できる可能性があるとしている。

論文情報：【Immunity】COVID-19: A New Virus, but a Familiar Receptor and Cytokine Release Syndrome