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【おわび】2022年3月26日配信の新型コロナウイルス関連番組につきまして

2022年3月26日配信のポッドキャスト「新型コロナウイルス関連について、2022年3月25日時点の最新情報をお届けする番組」(下記リンク先)
ヴォイニッチの科学書(有料版)
新型コロナウイルス関連番組
におきまして、科学的に不適切な情報提供がありましたので、下記お詫びいたします。

 番組最後で、bjからの「塩野義製薬が治療薬を開発し、政府が買い上げる契約をした」という話題提供につきまして、早速リスナーの方からレスポンスを頂きました。

>>さて、塩野義製薬の新型コロナウイルス感染症治療薬S-217622が 国内供給に向けて厚生労働省と基本合意されたそうですが、 この治療薬、「抗ウイルス効果はあり」、「症状改善効果はほぼなし」と されていたと思います。 これは、症状がそれ以上進行することを防ぎ、その間に対象療法薬で治療していく、 という薬ということでしょうか? 番組での回答、よろしくお願いします。

 現在、新型コロナウイルス感染症治療薬のすべてが、重症化リスクを有する軽症・中等症・重症者向け治療薬です。現時点で欠けているのは「重症化リスクのない軽症・中等症者」患者において確かな安全性と有効性を備えた医薬品です。ここで期待されているのが、塩野義製薬の3CLプロテアーゼ阻害薬(S-217622)でした。

 塩野義製薬は2月25日に「条件付き早期承認制度」の適用を求めて製造販売承認申請を行いましたが、審議会では現状は保留扱いになっているものと思われます。その背景にはS-217622の完成度の低さがあるのではないかと私は考えています。S-217622の第II/III相臨床試験は、重症化リスクに配慮していない発症から120時間以内の軽症・中等症の患者に対して、1日1回、5日間の経口投与が行われました。参加した症例数は69例で、評価項目はウイルス力価と設定され、比較対照群は治療効果の無い偽薬プラセボ投与が行われています。

結果はおおまかにいうと
・プラセボ群に対して低用量群、高用量群は有意なウイルス力価とウイルスRNA量の減少を確認
・ウイルス力価陽性患者割合は、プラセボ群と比較して低用量群で63%、高用量群で80%減少
・ウイルス力価陰性化までの時間はプラセボ群に対して低用量群、高用量群とも2日短縮
という、リスナーからのご指摘の通り「抗ウイルス効果はある」と言えるものです。

  一方で臨床症状の改善についてどうかといえば、新型コロナウイルス感染症の12の症状についてスコアを付けた結果、若干の改善傾向は見られるものの、5回投与後で低用量群、高用量群ともプラセボ群に比べて有意差は認められなかった、という、つまり、効かなかったというデータが出ています。

 さらに有害事象は軽度ながらもプラセボを上回るHDL減少、血中TGの増加が見られています。つまり、ウイルス量は減っているように見えるものの、改善効果は無いというのが現時点で公表されている結論です。すでに多くの治療薬が臨床で使用されている現状を鑑みると、治療効果の無いS-217622が条件付き早期承認制度のもとに承認を受けることはないのではないかと私は想像します。これまで何度か「ヴォイニッチの科学書」や拙著などで臨床試験の仕組みについて解説していますが、稚拙なデータ公表と臨床使用は多くの市中患者を危険にさらす行為です。現在、S-217622については、グローバル第III相試験が進行しており、より大人数の患者でのデータの確認が必要です。

 番組中で、S-217622があたかも有望な国産治療薬で、政府がそれを買い上げる決定をしたという解説は誤りであったと判断いたしました。ここにお詫びいたします。

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2022-03-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

日本人型記憶免疫キラーT細胞

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2020年以降、日本人の新型コロナウイルス感染症の感染者数や死亡者数の割合は欧米に比べて低いことが知られていますが、その理由は不明です。

一般にウイルス感染症では、抗体がウイルスの体内侵入を防御しますが、ウイルスが体内に侵入した場合は、免疫細胞の「CD8陽性細胞傷害性T細胞(=キラーT細胞)」が活躍します。キラーT細胞は、感染細胞上でヒト白血球型抗原(HLA)に提示された抗原の一部を認識し、感染細胞を全て破壊することで、重篤化を防いでいます。この抗原の一部とは「エピトープ(抗原決定基)」と呼ばれるウイルスの特定の構造単位で、数個のアミノ酸などからなる配列(ペプチド)です。従って、重篤なCOVID-19を防ぐにはエピトープを見つけることが重要です。しかし、これまでエピトープの探索は主に欧米人で行われており、日本人におけるT細胞の反応性の詳細は不明でした。

私たちは季節性コロナウイルスには感染経験があるため、その「記憶免疫キラーT細胞」が体内に存在しています。しかし、その記憶免疫キラーT細胞が新型コロナウイルスに対しても殺傷効果を示す、つまり「交差反応」をするかどうかは検証されていませんでした。

理化学研究所などの共同研究グループは、新型コロナウイルスのSタンパク質領域に存在するエピトープに着目し、まずコンピューター解析で、日本人型ヒト白血球抗原に親和性の高い6種類のエピトープ候補を選び出しました。そして、新型コロナウイルスに対する解析系を確立し、6種類の中から最も有力なエピトープとして、Pep#3(QYIペプチド:QYIKWPWYI)を同定しました。さらに、同定したQYIペプチドが日本人型ヒト白血球抗原を持つ健常人の末梢血から80%以上という高い確率でキラーT細胞を誘導できること、また誘導されたキラーT細胞が細胞傷害活性を示すことを示しました。

日本人のCOVID-19感染者数や死亡者数の割合は、欧米と比べて低いことの理由を探るため、本研究では日本人に多いタイプのキラーT細胞が認識する抗原部位を探索し、実際に多くの人が反応する部位を同定することに成功しました。また、別の実験において、新型コロナウイルスに対する記憶免疫キラーT細胞の反応が、日本人では季節コロナウイルスとの交差反応性が高いこともわかっています。

今後、ワクチン接種者や既感染者について詳しく調べることで、本研究で得られた結果がブレークスルー感染や重症化の予防の指標になると考えられます。

2022-02-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

食欲を抑える神経細胞の一種を発見

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北海道大学の研究グループは、全身代謝・体温・食欲などを司る脳の一部である視床下部の背内側核と呼ばれる神経核において、食後に活性化し食欲を抑える働きがある神経細胞を発見しました。

脳の中でも視床下部は食欲の調節に重要であり、食欲を増加または抑制する様々な神経細胞が報告されてきました。研究グループは、活性化した神経細胞を蛍光タンパク質で標識できるマウスを使って、食後に脳内のどの神経細胞が活性化するかを調べました。

その結果、食後に活性化神経が増加していたのは、これまで満腹中枢と言われていた視床下部の腹内側核や弓状核ではなく背内側核でした。食後に活性化した背内側核の神経細胞を別の日に人工的に活性化するとマウスの食事量が低下し、人為的な抑制は食事量を増加しました。この神経に発現する遺伝子を調べると作動性神経であることがわかりました。この神経細胞の発見により、肥満の予防・治療開発への貢献が期待されます。

2022-02-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

氷に閉じ込められた太古の大気からアルゴンを検出

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北海道大学、国立極地研究所、長岡技術科学大学らの研究グループは、グリーンランド氷床の深部氷中に形成される空気包接水和物(エアハイドレート)結晶中に、太古の大気微量成分であるアルゴンが含有されていることを、新しい検出法を用いて発見しました。

南極やグリーンランドには夏でも融けない巨大な氷体(氷床)が存在し、雪から氷に変化するときにその時代の大気を気泡として氷中に取り込みます。毎年の積雪により氷床の深い氷ほど古い大気を保存しており、太古の大気の直接解析が期待されますが、氷床深部では気泡は圧縮されて消滅し、無色透明で直径1mm以下の微細なエアハイドレート結晶に変化してしまいます。結晶内に大気の主成分である窒素、酸素が存在することは確認されていますが、それ以外の微量成分は発見されておらず、氷中のどこにあるかわかりませんでした。

そこで本研究グループは、3番目に多い大気成分であるアルゴンがエアハイドレート結晶中に存在していることを確かめるため、新たに走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた検出技術を用いて、グリーンランド氷床深部氷(2万年前の氷河期の氷と、12万5千年前の間氷期の氷)中のエアハイドレート結晶を分析しました。その結果、アルゴンがエアハイドレート結晶中に含まれていることを発見しました。

本研究成果は、極地氷床氷中に含まれる太古の空気の解析精度を向上させ、地球環境の変化の歴史と私たちの人間活動による影響を明らかにする研究にも繋がると期待されます。

2022-02-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

糞便の顕微鏡画像から腸内細菌叢を推定

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哺乳類の腸内には、およそ1000種類にも及ぶ多様な腸内細菌が生息しています。これら腸内細菌からなる生態系を「腸内細菌叢」と呼び、近年のさまざまな研究から、腸内細菌叢の組成は個人差が大きく、食生活や疾病などによって変化することが分かっています。また、腸内細菌叢がヒトの健康や生活の質に大きな影響を与えることも明らかになりつつあります。腸内細菌叢の状態を調べ、その変化を予測しコントロールする技術の開発は、医療やヘルスケア分野における重要な課題です。

腸内にどのような細菌がどれだけ存在するかを調べる手法として、腸内細菌ゲノムの特定の領域をPCR法によって増幅し、そこに含まれる配列の種類とその数を調べる「アンプリコンシーケンス解析」が広く用いられています。ただしこの手法は、解析に次世代シーケンサーを用いることから、比較的複雑な実験操作や長い分析時間、高いコストを要します。そのため、例えば個人の腸内細菌叢の日々の変化を調べるなど、多くのサンプルを迅速に解析する場合においては、必ずしも適した手法とはいえませんでした。

一方、機械学習・人工知能の技術の進展は、画像データからさまざまな情報を読み解くことを可能にしました。たとえば、病理画像を深層学習などの人工知能に学習させることにより、さまざまながん組織の高精度な検出が可能になっています。理化学研究所の研究者らは、深層学習を用いて糞便の顕微鏡画像から腸内細菌叢の状態を推定する新たな手法を開発しました。

腸内細菌叢の状態を変化させる処理を施したマウスを用意し、その糞便を採取し、腸内細菌をグラム染色と呼ばれる方法で可視化し、低倍率の顕微鏡で画像を取得しました。そのような画像を数百枚用意し、深層学習に入力データとして与え学習させることにより、マウスの腸内細菌叢状態を推定できるか検証しました。

その結果、おおよそ正しい腸内細菌叢の推定に成功し、腸内疾患の発症処置や高脂肪食の摂取を行った糞便画像から腸内細菌叢の連続的な変化が推定できていることが示されました。

さらに、糞便サンプルの腸内細菌叢のおよそ属レベルの組成とその存在比を調べ、その組成を糞便の画像から予測できるかを検証しました。その結果、標準マウス、大腸炎発症・回復マウスと肥満マウス、それぞれについて、細菌種の組成比までも高い精度で予測することに成功しました。

今回開発したこの技術を医療応用することで、例えば腸内細菌叢の乱れが素因となるような大腸がんや大腸炎を、糞便画像から病理検査室で診断できる可能性があります。また、簡単な光学系とデジタルカメラ、そして適切な流路をトイレに設置し、糞便の顕微鏡画像を自動で取得できれば、個人の腸内細菌叢が日々どのように変化するかを追跡し、疾患の発症を予測できる可能性があります。

2022-02-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

紅葉がない

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近年世界的に紅葉に異変が起きています。紅葉は植物のサイクルとして重要なだけではなく、観光資源収入としても重要です。紅葉に異変が起きている理由は、気候変動の影響で秋が暖かくなっているからだと科学者は考えています。

 米国・海洋大気局によると、2021年の10月は過去142年間の記録の中で4番目に暖かい10月となりました。しかも、これまでで最も暖かった10月のトップ8は、昨年までの過去8年間、つまり、この8年間で急激に秋の気温が上昇しているのです。特に今年の紅葉は遅れており、最近行われたカエデの紅葉に関する調査によると、19世紀以降、紅葉の開始は1カ月以上遅くなっているということです。

 紅葉の時期が遅くなっているということは、樹木の成長サイクルが混乱していることを示しています。これが生態系にどのような影響を及ぼすかについては、まだほとんど把握できていません。秋の気温が上昇して紅葉が無くなることは、地球温暖化の影響ですが、樹木は大気中の二酸化炭素を取り込んで固定することに重要な役割を担っており、樹木の成長サイクルの変化は地球温暖化をさらに加速させる可能性や、逆に二酸化炭素の固定量を増やす可能性もあり、地球温暖化予測に大きな影響を及ぼします。

紅葉の遅れが森林の崩壊を予兆するものなのではないかと述べている科学者もいます。というのも植物は紅葉を経て冬への備えをする必要があるからです。春から夏にかけて樹木は葉緑素をたっぷり含んだ葉を茂らせ、成長と生存に必要なエネルギーを得ます。秋になって気温が下がると、樹木は葉緑素の生成をやめ、葉緑素が無くなり、葉の地のである黄色やオレンジ色が見えるようになって、つまり紅葉して、葉に残った栄養分を吸収して冬に備え、落葉します。地球温暖化に樹木がどこまで対応できるかはまだ分かっていないのですが、紅葉のプロセスを通じて樹木が葉の栄養分を吸収できなければ、森林や森林に支えられる生態系に問題が生じる可能性もあります。

 米国・ジャクソン研究所の長期的調査によると、米国では1880年以降、カエデの紅葉の始まりの時間が年平均で約6時間遅れていることがわかりました。これはこの期間に、紅葉が1カ月以上遅れたことを意味しています。しかも、紅葉が遅くなっているにもかかわらず落葉は逆に早くなっていることがわかりました。これは、気温の高い時期が長くなり、秋が短くなることによって暖かい時期と寒い時期の変わり目が短くなっていることを意味しています。これによって、樹木は葉に残っている糖分や炭水化物を吸収し終えることができなくなっているかもしれません。そうなれば、翌年の樹木の生育や寿命に悪影響が出ます。それは再び気候変動に影響を与え、最悪、負のスパイラルに陥り、各国が目標としている地球温暖化対策が功を奏しなくなる可能性もあります。

2022-02-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

オミクロン株

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南アフリカで最初に報告された新型コロナウイルスの新たな変異株につき、2021年11月26日、世界保健機関(WHO)は、これを「オミクロン株」と命名し、アルファ、ベータ、ガンマ、デルタなどと同じ「懸念される変異株(VOC)」に分類しました。

オミクロン株については未解明な点が未だ多いのですが、南アフリカにおける状況は、オミクロン株がこれまでの株よりも拡散しやすいことを示唆しています。2021年11月9日に、オミクロン株が初めて確認された南アフリカ共和国ハウテン州ツワネでは、オミクロン株確認から3週間で陽性率が1%未満から30%以上に急増しました。2021年11月25日になると、南アフリカで遺伝子解析された新型コロナウイルスの76%をオミクロン株が占めるまでに勢力を急拡大しています。

南アフリカ共和国には必要な量のワクチンが届いておらず、ワクチン接種率が23%にとどまっています。それが新型コロナウイルスに変異のチャンスを与え、感染が広がりやすく、抗体が効きにくい変異株の出現を許してしまったと考えられます。

オミクロン株は、ヒトの細胞に感染するために不可欠なスパイクタンパク質で、これまで知られていなかった変異が12カ所認められ、これまでの変異株において確認されていた変異も含めれば、スパイクタンパク質に全部で32の変異が確認されています。これは、現在の抗体が結合するほぼすべての部位に該当し、あまりに変異が多いために、既存の抗体がオミクロン株を中和する能力を低下させ、現行のワクチンが効きにくいのではないかとの懸念があります。

スパイクタンパク質の69番と70番のアミノ酸が欠失するオミクロン株の変異は、感染力を元のウイルスの2倍に上げることが試験管内実験で分かっています。

501番の変異は、アルファ株、ベータ株、ガンマ株と共通で、スパイクタンパク質を細胞により強く結合させ、ウイルスの細胞への感染効率を高めることが知られています。

655、679、681番の変異は、ウイルスをヒト細胞に感染しやすくすることが、同じ変異を持つミュー株に関する研究からわかっており、この結果、ウイルスはより感染拡大しやすくなります。

681番の変異についてはさらに、アルファ株における速い複製と関係していることが示唆されています。

796番のアミノ酸の変異は、免疫反応を回避する能力に関係することがアルファ株における解析から明らかになっています。

予備的なデータに基づけば、既存のワクチンの接種とブースター接種は依然として新型コロナウイルス感染症に対抗する有力な対処方法であり、マスクの着用、三蜜を避けるなどの基本的な感染症対策も有効であることは多くの科学者が認めています。

2022-02-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

迅速な自己修復性を示す機能性材料

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損傷から自己修復できる材料は用途が幅広く展開できるため、様々の材料が研究されています。ところが、それらの多くは、修復の原理として、水素結合やイオン相互作用などを利用していることが多く、相互作用が水や酸などで失われやすい欠点があり、リアルワールドでの機能性の発揮には問題がありました。

一方で、包装材などに使われているポリエチレンに代表されるポリオレフィンは、耐久性が高いメリットがあります。理化学研究所の研究グループは2019年に、独自に開発した希土類触媒を用いることにより、独自のポリエチレン合成方法を開発し、得られたポリマーが優れた自己修復性能を示すことを明らかにしました。また、ポリエチレン構造の中の置換基をどのようにするかが熱物性や自己修復特性に大きく影響することが分かりました。

そこで、これらの研究成果を踏まえ、希土類金属触媒を用いたエチレンと置換基の異なる2種類のアニシルプロピレン類との三元共重合反応によりポリオレフィンの開発に取り組みました。

スカンジウム(Sc)触媒を用いて、得られたポリオレフィンは、伸び率約1,400%、破断強度約3メガパスカルと優れた物性を示すだけではなく、迅速な自己修復性能があることが明らかになりました。外部から一切の刺激やエネルギーを加えなくても、迅速に自己修復します。自己修復性能を引張試験で評価したところ、5分で引っ張り強度が97%回復することがわかりました。これはたとえば、薄膜をナイフで切りつけても、約1分で自己修復し、傷がほぼ消えるレベルの修復力です。切断面をくっつけると、エチレン-エチレン連鎖の硬い結晶ユニットやエチレン-メトキシアリールプロピレン交互ユニットが分子間相互作用で再凝集することが自己修復のメカニズムであることもわかりました。

水素結合やイオン結合などを活用する従来の自己修復性材料は、水中ではそれらの相互作用が弱まるため、うまく機能しないことがあります。しかし、今回開発したポリオレフィン構造は水の影響を受けないため、大気中だけではなく、水、酸やアルカリ性水溶液中でも自己修復性を発現できる点が大きな特長です。

2022-02-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

コウモリはすごい

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コウモリと言えば、最近では新型コロナウイルスの宿主ではないかと疑われるなど、あまり良いイメージは持たれない動物かもしれませんが、実は卓越した5つの能力を持つスーパー哺乳類であることはあまり知られていません。そもそも、コウモリが鳥類ではなく、哺乳類であることも知られていないのではないでしょうか。哺乳類では、他にもムササビ、モモンガ、ヒヨケザルなどの空中を滑空する種が知られていますが、鳥類に匹敵するほどの完全な飛行能力を有する哺乳類はコウモリだけです。

超絶能力 その1:反響定位(エコーロケーション)
コウモリも目は見えますが、多くの場合コウモリは視覚には頼らず、洞窟の暗闇を反響定位で髪の太さほどの精度で周辺環境を計測して飛行します。反響定位は、高周波の音を物体に反射させ、その反響音を聞くことで周囲の環境を認識する方法ですが、コウモリは反響定位によって、獲物までの距離や、獲物の大きさなどを把握して狩りを行います。

超絶能力 その2:高速飛行
コウモリの翼は、鳥の翼とは構造が大きく異なり、むしろ人間の手に近い構造をしています。細長い指が柔軟な膜でつながっており、翼には血管、神経、筋肉があり、その飛行速度は時速160キロを記録したこともあります。

超絶能力 その3:長寿
普通、生物は小さな身体は大きな身体の動物に比べて寿命が短いのが一般的です。ところがコウモリは10グラム前後しか体重がないのに、これまでに記録された最高齢のコウモリは少なくとも41年も生きた記録が残っています。ある種のコウモリのテロメアは短縮しないことがわかっていますが、長寿についてはまだ謎が多い段階です。

超絶能力 その4:ウイルスへの抵抗力
コウモリは長生きでしかも、生涯健康でがんも発症しないことがわかっています。また病原性の強いウイルスに感染しても発症しません。この点に関しては近年の遺伝子解析によってコウモリの免疫関連遺伝子は、ウイルスとの激しい攻防を繰り返す進化の歴史の中で、著しく強力な抵抗性を獲得してきたことがわかってきています。この免疫力を人間の免疫獲得に応用できるのではないか、という研究も進んでいます。

最後の5番目の超絶能力は、生態系を健全に保つ能力です。コウモリのほとんどは昆虫が主な食料です。それら昆虫の中には、農作物に損害を与える害虫も多く含まれています。米国における試算では、コウモリによって害虫が駆除された結果節約された農薬の費用は年間2兆円を超えるとされています。さらには作物の受粉もコウモリは行っており、バナナ、マンゴー、グアバ、カカオなどは結実においてコウモリの効果が大きいことがわかっている作物です。その他、テキーラの原料であるブルーアガベの受粉に欠かせない存在であることも酒飲みの間では有名な話です。

2022-02-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

昆虫の農薬耐性は菌の仕業だった

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単一の農薬を連続して使用すると、農薬抵抗性を持つ害虫が出現することがあります。抵抗性のメカニズムの一つとして、昆虫自身の遺伝子変異による農薬の標的となるタンパク質の構造の変化が挙げられます。また近年、昆虫体内の共生細菌が農薬の解毒に重要な役割を果たしていることもわかってきました。しかし、これまで共生細菌を介した農薬の解毒メカニズムは解明されていませんでした。

産業技術総合研究所の研究者らは、害虫の生理生態や、害虫に共生する微生物の役割を研究する過程で、ダイズを食害する農業害虫のホソヘリカメムシに有機リン系農薬であるフェニトロチオンを分解する農薬分解菌が共生することで、宿主の昆虫も農薬抵抗性を持つことを2012年に発表しました。今回新たに、遺伝子解析技術を昆虫–共生細菌モデルに適用し、昆虫と共生細菌による農薬分解メカニズムの解明が行われました。

試験管で培養した共生細菌にフェニトロチオンを分解させ、その際に活性化している遺伝子を調べることで、5個の遺伝子が関係するフェニトロチオン分解経路が解明されました。一方、共生細菌はフェニトロチオンを分解できるものの、その結果生じた分解産物(3M4N [3-メチル-4-ニトロフェノール])が共生細菌にとって強い毒性を持ち、菌の生育を妨げることもわかりました。つまり、この共生細菌は、宿主である昆虫にとって有毒であるフェニトロチオンを分解することで、自身にとっての毒物を作るという、不合理な性質を示したのです。一方、宿主昆虫にとって3M4N は無害でした。

普通に考えると、共生細菌が農薬フェニトロチオンを分解することにより、3M4N がホソヘリカメムシの腸内に蓄積し、これにより共生細菌が死滅するはずです。ところが、実際は共生細菌はカメムシの腸内で増殖しています。この結果は、フェニトロチオンの分解生成物質3M4N は、ホソヘリカメムシの体内では共生細菌に作用することなく、速やかに除去されていることを示唆しています。

そこで、共生細菌が共生するホソヘリカメムシの消化管を摘出してフェニトロチオンの分解過程を調べたところ、フェニトロチオンが消化管内に浸透して分解された後、速やかに分解産物の3M4N が消化管外に放出されることがわかりました。また、ホソヘリカメムシの排泄物から3M4N が検出され、3M4N は昆虫体外にそのまま排泄されていることが明らかとなりました。

追加研究として、共生細菌が持つ農薬分解経路の1番目の遺伝子(mpd)だけが発現していたことからこの遺伝子を欠損させた遺伝子変異細菌株を作成してホソヘリカメムシに共生させ、農薬への抵抗性を調査しました。

その結果、mpdを欠損した共生細菌を移植されたホソヘリカメムシは農薬抵抗性を獲得できないことが明らかとなりました。共生細菌による害虫の農薬抵抗性化が一つの遺伝子で決まることは、農薬分解機能の自然環境中での伝播を考える上で非常に重要です。それは、複数の遺伝子によって決まる性質よりも、一つの遺伝子で決まる性質の方が、細菌同士の接着による細菌間の性質の伝播が発生する可能性が高いと考えられるからです。実際に、農薬分解菌と非分解菌を一緒に培養したところ、高い頻度で農薬分解mpd遺伝子が非分解菌に伝播しており、さらに、mpd遺伝子を獲得した菌がカメムシに共生するだけで農薬抵抗性を獲得することが実験により明らかになりました。

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生まれ順が遅いと人に優しい

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東京大学、東京都医学総合研究所らの研究グループは、約3,000名の10歳児を対象とした調査から、生まれ順が遅い子どもでは生まれ順が早い子どもと比べて、向社会性が高いことを示しました。向社会性とは他者を援助する行動のことを指す心理学の用語で、自然災害が発生した時のボランティア活動や、席を譲る行為、次に通る人のためにドアを開けたまま持っておいたり、落とし物を見かけたら知らせてあげたり、あまり意識することもないような援助行動も含めて、多くの人が日常的に行っている行為のことです。

生まれ順は小児の発達にとって重要な環境因子です。生まれ順が遅いと、きょうだい間の競争でストレスを受けやすく、あるいは、親との愛着や親からの資源が少なくなりやすいこともあり、相対的に安心を感じにくい傾向があるとされています。向社会性は小児期に出現し思春期早期までに発達することが知られています。

約3,000人の小児に対する向社会性の調査は、対象となる思春期児の親が「子どもの強さと困難さアンケート」に回答することにより、評価されました。次に、そのうちの約200人の小児に対して、脳構造MRI画像と安静時脳機能MRI画像の撮影を実施し、生まれ順と向社会性との関連に対する、扁桃体体積および扁桃体機能的ネットワークの媒介効果をそれぞれ調べました。その結果、

・生まれ順が遅い思春期児では生まれ順が早い児と比べて、向社会性が高い(平均年齢:10.2歳)
・「生まれ順が2番目以降」→「扁桃体体積が大きい」→「向社会性が高い」という関連がある(平均年齢:11.6歳)
・生まれ順が2番目以降では扁桃体と前頭前野との機能的ネットワークが相対的に大きくなる

生まれ順が遅い児では、相対的に安心を感じにくい環境に対して、その環境への適応戦略として、扁桃体の発達を通じて向社会性を高めると推測されます。生まれ順が早い長子や一人っ子では知能の発達において有利であるのに対し、生まれ順が遅い子は向社会性の発達において有利であり、それぞれの強み、生存戦略が異なる可能性が考えられます。

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生涯を終えた恒星の惑星系

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米国・NASAのゴダード宇宙飛行センターの研究者らが地球から約6500光年離れた、銀河系の中心に近いところに、小さな恒星の死骸の周りを回っている木星サイズの衛星を発見しました。死に絶えた中心星は現在は地球サイズの薄暗い白色矮星になっていますが、かつては太陽と同程度の大きさで輝いていました。恒星の生涯の最後の段階では、多くの星は膨張して赤色巨星になり、周囲の惑星を破壊してしまいます。今回発見された衛星は、この段階を幸運にも生き残ることができた惑星であると思われます。

太陽も残りの寿命は50億年しかないと見積もられており、死にゆく太陽が膨れ上がって赤色巨星になったときに、地球がどうなるかについては様々な予測が立てられていますが、いずれにしても地球上の生物はすべて絶滅し、破壊されてしまう可能性も提案されています。今回発見された死に絶えた星を中心とした惑星系は太陽系の最終状態に非常によく似ていると考えられます。

これまで、恒星が死を迎えた時にはその惑星系の多くは破壊されてしまうと考えられていましたが、この惑星系を詳細に調べることにより、主星の激しい死の過程に直面した惑星がどのくらいの確率で生き残ることができるかを予測できるようになるかもしれません。

太陽は水素を燃料として、中心部分で核融合反応を起こして周囲にエネルギーを放出すると共に、その形を維持しています。太陽が年老いると、核融合炉に必要な水素が不足し始め、徐々に膨れ上がって赤色巨星になります。その過程で水星と金星は膨らんだ太陽に飲み込まれ破壊されます。地球は、焼き尽くされるのは免れそうですが、太陽の重力で引き裂かれてしまうだろうというのが最近の説です。火星より遠い惑星はこの地獄のようなプロセスを生き延びられる可能性があります。それより外側の木星、土星、天王星、海王星は太陽の重力が弱まることによって、今よりも遠い軌道に入る可能性が高いとされていますが、条件次第では、太陽系から放り出されて主星を持たない放浪する惑星になったり、太陽に向かって落下したりする可能性もあります。赤色巨星になった太陽は、その約10億年後には白色矮星になります。太陽のなれの果ては、地球ほどの体積に、元の太陽の半分くらいの質量が詰め込まれた高密度の天体です。

2022-01-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

哺乳類の鼻は祖先の口先だった

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哺乳類は配置的に独立した鼻を持っています。一方で爬虫類や両生類の顔が、上あごの先に鼻孔が開いていて、哺乳類とは全く異なる顔つきをしています。それと同時に上あごに分布する神経系などの解剖学的構造の位置関係は、哺乳類とそれ以外の動物とで明らかな違いがあります。哺乳類は、トカゲのような顔つきをしていた祖先から、どうやって特徴的な顔を進化させたのでしょうか。

東京大学の研究チームは、さまざまな動物を用いた発生過程の比較、遺伝子改変マウスを用いた分子発生学実験、さらには哺乳類の祖先を含む化石記録の比較など多面的な手法を用いてこの問題に挑みました。

マウス(哺乳類)、ハリモグラ(卵を産む原始的なタイプの哺乳類)、ニワトリ(鳥類)、ソメワケササクレヤモリ(爬虫類; トカゲの一種)、ニホンアカガエル(両生類)などの胚発生を、組織切片標本から三次元モデルを作って比較したところ、ニワトリ、トカゲ、カエルでは同じような発生過程で上あごが作られることが分かりました。これら哺乳類以外の動物では前上顎骨という骨が上あごの先端部を作っています。これに対して、マウスでは、前上顎骨が生じる領域に相当する部位には骨が形成されず、むしろ主に突出した鼻に分化することが分かりました。ハリモグラではまるでそれらの中間段階のように、発生の早い時期には大きな前上顎骨をもつものの、発生を通じて次第に中上顎骨が肥大化し、前上顎骨と置き換わってゆく様子が観察されました。

さらに、ディメトロドンやゴルゴノプス類など、哺乳類に至るさまざまな過程の化石記録をもちいて古生物学的な解析をおこなったところ、哺乳類の成立とともに口先の骨が前上顎骨から中上顎骨へと徐々に入れ替わる過程が観察されました。このような変化は地層年代のペルム紀(約 2億9890万年前から約 2億5217万年前まで)からジュラ紀(約 2億130万年前から約 1億4500万年前まで)まで約1億年かけて徐々に哺乳類の祖先系統で起こったことを示唆しています。この形態的な変化は、おそらく嗅覚の劇的な発達など哺乳類の繁栄に関わる様々な革新をもたらしたと推測されます。

2022-01-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

接触追跡アプリはどこでつまずいたのか?

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世界各国が開発を急いだ接触追跡アプリは、多くの国で当初の期待ほどは普及しませんでした。追跡接触アプリで最も一般的だったのはグーグルとアップルが共同開発したシステムでした。これを元に、世界各国で何十種類ものアプリが作られました。公開された後の状況は国によって様々で、米国では多くのアプリがダウンロード数の少なさに苦しむ一方、英国では新型コロナウイルス感染症蔓延に伴い、アラートが殺到して止まらなくなると言う事態に発展しました。

追跡アプリの盲点だったのは、これらのアプリが、新型コロナウイルスに曝露した可能性がある人の生活を変えてしまうことでした。曝露通知を受け取った場合、その人を支援するためのソーシャルサービスとの結びつきがなされていない例が各国で多発しました。

スイスは、接触通知を受け取り、隔離され、就業が困難になると国が自宅待機のための資金援助をしてくれる仕組みを作りました。このような政策はほとんどの国は実施できませんでした。つまり、アプリを使ってもケアは誰からもしてもらえないのです。

また、各国で開発されたアプリのうち位置情報を収集するアプリは10%しかありませんでした。位置情報が無く、どこで新型コロナウイルスが広がっているのかがわからないと、対策に必要な情報はほとんど無いと言って良いかもしれません。位置情報を収集すると、緊急事態宣言中に仕事帰りに飲み屋に寄っていた、など個人の生活がすべて明らかになってしまいます。多くの国で位置情報の収集が拒絶されたためにアプリは役立たずになってしまったと考えることができます。

シンガポールでの苦い教訓

2021年はじめのこと、国民の8割近くが利用していたシンガポールの新型コロナ接触者追跡アプリ「セーフエントリー(SafeEntry)」が、当初の説明にはない犯罪捜査に利用されていたことが明らかになって問題となりました。シンガポールではQRコードが街の至る所に掲示され、レストランや各種店舗、モールといった公共の場所に入る際に全員がQRコードをスキャンし、名前やIDまたはパスポート番号、電話番号を登録しなければならない仕組みでした。利用者が新型コロナ陽性となった場合、濃厚接触の疑いがある人たちを追跡するためでした。

もう一つ導入されたのが「トレース・トゥギャザー(TraceTogether)」と呼ばれるアプリで、Bluetoothを利用して濃厚接触があったかどうかを確認するものでした。新型コロナ陽性者が発生した場合、国の保健省が誰と誰が濃厚接触したかの情報を入手できる仕組みになっていました。

当初この2つのアプリで収集したデータは、パンデミックにおける接触者追跡のみに利用されるとされていました。ところが、2021年1月に、シンガポール内務省が、収集されたデータが警察の犯罪捜査に利用されていることを認めたのです。この結果、国民からは怒りと批判の声が上がりました。結局、シンガポールでは国家による監視がもともと広く一般化されていたため、アプリのデータはテロや殺人、誘拐などの悪質な犯罪捜査にのみ用いられるとする新法案で決着を見ました。しかし、そのようなデータが実際に警察の捜査にどれほど役立つのか疑問視する声や、正式には接触者追跡以外の目的での利用に拡大される可能性があるのではないかと懸念する声も上がりました。

2022-01-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ミノムシの糸から複合繊維

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クモやミノムシなどの昆虫は、天然のシルク繊維を産生します。これまで、このような天然由来のシルク繊維の中では、クモの糸が最も強度が高いとされてきました。しかし近年、ミノムシのミノを構成する糸やこれを枝から支える糸が、弾性率・破断強度・機械的強度のすべてにおいて、クモの糸を上回ることが分かっています。一方、導電性高分子の一つとして電池用電極や導電性インクなどに用いられるポリアニリンは、原料が安価で簡便に合成できるという特徴があります。

本研究では、ミノムシの糸とポリアニリンを組み合わせ、両方の特徴を併せもつ複合繊維を合成しました。この繊維は、電気伝導性と柔軟性をもち、光ファイバーとしての性質を示しました。緑色レーザーを繊維の長軸方向に沿って照射したところ、この複合繊維がレーザーを伝搬する光ファイバーとしての機能をもつことも分かりました。

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銀河系外惑星を発見

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800万光年も離れたM51銀河に、土星サイズの惑星を発見したと主張する報告がなされ、確認されれば、これまで発見された中で最も遠くの惑星となります。

この惑星の主星は、ブラクホールあるいは中性子星との連星系だったため、主星のガスはパートナーの天体に吸収され、太陽の100万倍もの強さのX線が放出されたものと思われます。その後、X線で輝く主星の手前を何かが通過し、数時間にわたってX線を遮る現象が発生しました。この変化をNASAのチャンドラX線宇宙望遠鏡と欧州宇宙機関(ESA)のX線宇宙望遠鏡XMM-ニュートンが観測していたのです。データを解析した結果、この主星であるX線連星系「M51-ULS-1」は、太陽から天王星までの距離と同じくらい離れた位置に、土星サイズの惑星をもつとみられるということです。この観測結果が真実であれば、銀河系外惑星の初めての発見となります。

この現象が、本当にM51-ULS-1に惑星が存在することを示していることを確認するには、今後、X線の減光が周期的であることを複数回の減光を観測する必要があります。この天体は主星を一周するのに数十年かかると予想されており、観測には今後100年以上かかることになります。

現時点では、惑星が前を横切ったことによる減光以外に、今回の観測結果を上手く説明できる天体現象は提案されていません。

2022-01-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ギャンブルは勝ち続けても負け続けても無謀な賭に出る

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無謀な賭けとは、「勝ちよりも負けが見込まれる勝負において、多額の賭けを行うこと」と定義されます。無謀な賭けは基本的に期待値が負になるような賭けであり、長期的に見ると損失の蓄積を招きます。そして、最終的にはギャンブル依存症の中核症状である 負け追い:損失を取り返そうと、賭けを続けたり賭け金を増やしたりする行動へと発展する恐れがあります。無謀な賭けの心理的メカニズムを解明し、それを予防することはギャンブル依存症を未然に防ぐうえで重要なポイントであると考えられます。

無謀な賭けに関するこれまでの研究では、事前に多くの勝ちを経験するとその後の賭けが無謀になりやすいということが示されてきました。この現象の背後にあるメカニズムは未だ解明されていませんが、ギャンブル中の感情状態が何らかの役割を果たしていると考えられてきました。

京都大学の研究者らは、リスク認知研究の分野において提唱されている「感情ヒューリスティック」=対象のリスクやベネフィットを判断する際に、対象のイメージから喚起された感情価を参照すること、に着目しました。

研究グループは、日本人の大学生 大学院生63 名 男性35 名、女性28 名(平均年齢21.4 歳)を対象に、ギャンブル課題を用いた実験室実験を行いました。本研究で使用したギャンブル課題では、試行毎にさまざまな勝率のギャンブルが呈示され、参加者は所持チップのうちいくら賭けるかを考えて賭けを行い、ギャンブルの勝率のデータと組み合わせて、賭けの無謀さを測定し、分析しました。今回の研究を通して、主に3つのことが分かりました。

第一に、勝敗経験によってギャンブル中の感情状態、リスク-ベネフィット知覚に異なる変化が生じることが分かりました。勝ち群の参加者では、負け群や中間群の参加者と比べて、ポジティブ感情の低下やネガティブ感情の上昇が生じていませんでした。また、この感情状態の変化と対応する形で、多くの負けを経験した参加者では賭けに対するリスク知覚の上昇とベネフィット知覚の低下が見られました。

第二に、無謀な賭けについては、ポジティブ感情が高くネガティブ感情が低いほど、賭けに対してベネフィットが高く知覚され、ベネフィットが高く知覚されるほど無謀な賭けが行われると考えられます。

第三に、事前に多くの負けを経験した参加者は、一連の賭けの終盤にかけて集中的に無謀な賭けを行っていたことが分かりました。これは従来の研究では報告されていなかった新奇な知見であり、この結果は、ギャンブル依存症の中核症状とされる負け追いと無謀な賭けとの関連性を示唆するものと考えられます。

興味深い点としては、従来の研究では事前に多くの勝ちを経験すればするほどその後の賭けが無謀になると言われてきましたが、本研究では、賭けの無謀さの指標において、勝ち群 vs. 負け群 vs. 中間群について統計学的に有意な結果は得られませんでした。今後は賭けの無謀さの個人差を規定するパーソナリティやスキル、思考スタイル、信念などの要因についても検討を重ねる必要があります。また、事前に多くの負けを経験した参加者もセッションの終盤で無謀な賭けを行うという、時系列を持つ賭け方の変化があることが新たに分かりました。この行動の背後にあるメカニズムについても、今後検討が必要であると考えられます。

2022-01-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

アルマ望遠鏡10周年

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南米チリ・アタカマ砂漠、標高5000メートルのチャナントール高原に建設されたアルマ望遠鏡が科学観測を開始したのは、今から約10年前の2011年のことでした。アルマ望遠鏡は、電波干渉計と呼ばれる、複数の望遠鏡を組み合わせて巨大望遠鏡として観測を行うタイプの望遠鏡です。

アルマ望遠鏡は、直径12メートルのパラボラアンテナ54台、直径7メートルのパラボラアンテナ12台の計66台で観測したデータをコンピューターで結合させ、全体を一つの巨大な望遠鏡として機能させます。最大視力は6000といわれ、地球最大の目です。アルマ望遠鏡の代表的な観測成果を少し紹介します。

1.若い星の周囲で、惑星形成の現場を描き出す
2014年、アルマ望遠鏡が「おうし座HL星」という若い星を観測したところ、多重の細いリング状構造が星の周りの円盤に描き出され、天文学会に衝撃が走りました。この画像には、少なくとも3本のはっきりした間隙があったのです。こうした間隙の起源は、円盤の物質を掃き集めながら大きな惑星が成長しつつある証拠だと考えらえています。今後のさらなるアルマ望遠鏡による観測や理論的考察によって、惑星形成のシナリオおよびその多様性の理解が進むことが期待されます。

2.完璧なアインシュタインリング
「SDP.81」と呼ばれる地球から117億光年の距離にある銀河は、天の川銀河の約500倍のペースで星を生み出す爆発的星形成銀河の一つです。アルマ望遠鏡でSDP.81を観測したところ、「アインシュタインリング」と呼ばれる円弧状の完璧な画像が得られました。SDP.81と地球の間には別の巨大銀河が存在し、その重力によってSDP.81から届く電波がゆがめられた結果、アインシュタインリングができるのです。未だアルマを超える完璧なアインシュタインリングは観測されていません。

3.地球外生命の可能性に迫る
アルマ望遠鏡は、若い太陽のような星のまわりに、グリコールアルデヒドという糖類の中では最も単純な構造をしている分子を発見しました。そこはまさに惑星がこれから作られていく場所であり、生命の構成要素となるような物質が発見されたことは、大きな意味を持ちます。

アルマ望遠鏡の成果として、2021年10月時点で2500編ほどの論文が出版されています。この記事で紹介した観測成果の他にも、太陽や太陽系の惑星、彗星(すいせい)、星・惑星系の誕生、星の最期、ブラックホール、銀河、銀河団、初期銀河などの、あらゆる天体に対する観測成果が報告されています。アルマ望遠鏡は、宇宙のさまざまな謎の解明に向かって、今も観測を続けています。

2022-01-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

2031年のわたしたちへ

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太陽から43億km離れた地点に、巨大彗星が存在し、太陽に向かって猛スピードで飛行していることが、米国・ワシントン大学などの共同観測によって明らかになりました。この巨大彗星は、これまで人類が観測した彗星の中で最も巨大な核を持つ彗星だと推測され、「バーナーディネリ・バーンスタイン彗星」と命名されました。  推定によると、彗星の核の直径は約150kmもあります。参考までに、近年飛来したチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の核の直径は4kmでした。

バーナーディネリ・バーンスタイン彗星は、今後10年かけて内部太陽系に接近しながら明るさを増し、太陽に最接近するのは2031年1月21日で、太陽から約16億kmの距離を通過すると予想されています。残念ながら、地球軌道の内側に入ることはなく、土星の軌道のやや外側でUターンして遠ざかっていくものと思われます。それでも、バーナーディネリ・バーンスタイン彗星は、太陽に近づくと表面の氷が蒸発し、土星の最大の衛星タイタンと同じくらいの明るさになる可能性がありますので、2031年にはスマホでも観測が可能かもしれません。次に太陽に接近するのは数百万年後のことと思われますので、2031年のチャンスに是非観測してみたい天体です。

2022-01-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

体で聴く

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1800年代、ダーウィンは、ミミズにファゴットの演奏を聴かせ、ミミズが身動きするかどうかによって、ミミズが音楽を聴くことができるかどうかを明らかにしようとし、ミミズは音楽が聞えないという結論を導き出しました。実際、聴覚は脊椎動物と一部の節足動物でしか確認されない時代が長く続きました。

ところが2021年になって、C.エレガンス(Caenorhabditis elegans)という線虫に聴覚があることを米国・ミシガン大学の研究チームが明らかにしました。C.エレガンスに耳はありませんが、皮膚全体が音を聞く鼓膜として機能していたのです。音の情報を伝える神経が存在することも確認されました。 C.エレガンスは生命に関する研究にしばしば用いられる体長1ミリ程度の線虫です。嗅覚、味覚、触覚、身体感覚、光の方向を知る感覚があることがすでにわかっており、細胞の数も少ないため、各細胞の役割を突き止めやすい生物です。人間に備わる感覚を一通り持っているC.エレガンスですが、聴覚があるかどうかだけがわかっていませんでした。

今回の発見は、軟体動物のように、はっきりした聴覚器官を持たない生物も音を聞いている可能性を示唆するもので、音の聞き方、つまり、空気の振動の捉え方は、鼓膜意外にも様々な進化で獲得された可能性があります。たとえば、カエルには内耳がありますが、ある種のカエルは鼓膜がないものがいます。鼓膜がないカエルは空気の振動を皮膚から骨へと伝えることによって、内耳に伝達しているのではないかと考えられています。その他、脚に生えている非常に敏感な毛で音を検知する昆虫もいます。

では、どうやってC.エレガンスが音を聴いているのか調べることができたのでしょうか。実は実験方法はダーウィンと基本的には同じで、C.エレガンスに向かって大きな音を鳴らしたのです。ただし、C.エレガンスが振動を殻で感じているのではなく、音を感知していることを確認するために、遺伝子組み換えによって触覚を取り除いたC.エレガンスが使用されました。その結果、C.エレガンスは頭上で音が鳴ると後ずさりし、逆に後ろで音が鳴ると前方に向かって這い進むことが確認されました。これを「走音性」といいます。さらに、高度な遺伝子技術で音を感知する分子と神経を突き止めることにも成功しました。

C.エレガンスは、ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChRs)を使って音を聞いていました。ニコチン性アセチルコリン受容体は、皮膚のあらゆる部分に存在して物理的な刺激を神経への信号へと変換する受容体として機能していました。ニコチン性アセチルコリン受容体を遺伝子改変で破壊すると、そのC.エレガンスは音に反応しなくなることも確認されました。

2022-01-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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