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空間非一様な外力の影響下における反応拡散方程式系の爆発解の冪行列による分類

反応拡散方程式系の解の爆発メカニズムの本質的理解を目標とし、3連立反応拡散方程式系の爆発臨界指数、及び、単独方程式の爆発時刻について数学的研究を行った。その際には、それぞれの方程式の有する非線型性を代数的に捉えた正方行列「冪行列」による解析を新たに試みた。これにより、本数の多い連立方程式に対する煩雑な爆発解析を簡潔に書き表すことが可能となり、爆発を引き起こす要因やメカニズムを見出す助けにもなる。時間発展する偏微分方程式における解の発散、いわゆる爆発現象は、解および現象の不安定さを表すものである。熱伝導方程式における発火、波動方程式における波の崩壊を意味するこの爆発現象は、数理物理に現れる偏微分方程式における重要な研究対象である。本研究では、以下の2点について主に解明した。反応拡散方程式系の解の爆発条件の冪行列による解析。3本の方程式からなる方程式の解の爆発条件を、それぞれの方程式の有する非線型性を代数的に捉えた正方行列「冪行列」を用いて書き表した。1本1本の方程式の性質は優線型・劣線型の2つに大別されるが、解析の際には3本の方程式のうちの優線型方程式の本数による4つの場合分けを行った。これらの4つのうち、優線型方程式が1本、2本、3本の場合における爆発条件の解明に成功した。手法は、解そのものではなくその積分量を解析するいわゆるカプラン法と、解の比較原理を合わせ、それぞれの場合分けに適用すべく改良した。また、これらの方法を応用することで、3本とも劣線型方程式の場合の爆発条件も解明されつつある。反応拡散方程式の解の爆発時刻の解析。上記(1)における非線型効果を解析する上で重要な、空間遠方で減衰をしない初期状態に対する爆発解の爆発時刻の情報を引き出すことに成功した。その解析に用いた手法は、解が空間遠方において爆発を引き起こす場合に非常に有用であり、特に初期状態が一方向における空間遠方でその最大値となっている場合には、爆発時刻の同定にも成功した。(1)のような冪行列による爆発解析は初めての試みであった。これにより、本数の多い連立方程式に対する煩雑な爆発解析を簡潔に書き表すことが期待される。複雑な構造を持つ連立方程式系の中で、爆発を引き起こす要因やメカニズムを見出す助けとなるという点で、重要かつ有意義なものである。空間非一様な効果を持つ非線型項を有する、3連立冪乗型反応拡散方程式系の解の爆発現象について研究を行った。本研究で主に解析をする非線型項は、空間非一様な効果を有する項と、複数の未知関数の積をなしている。これによって解は「自身の自己相互作用」と「他の解との相互作用」の影響を共に受け増大する。本年度は、(1)「3本の方程式すべてが優線型の場合」と(2)「2本の方程式が優線型、1本が劣線型」の2つの場合について、非線型項に対する解の爆発条件について研究を行った。一般に、連立方程式系における優線型方程式は上記の「自身の自己相互作用」と「他の解との相互作用」の影響を両方受けるが、劣線型方程式では「自身の自己相互作用」による増大の影響が小さい。よって特に上記(2)の場合においては、「他の解との相互作用」に重きを置き爆発現象の解析を行った。本研究では、上記(1)(2)の場合における冪乗型と呼ばれる非線型項に対する解の爆発条件を具体的に与えることに成功した。条件を表す際には、3本の方程式の非線型項の冪を並べた「冪行列」を用いて表しており、4本以上の場合の拡張を見据えた恰好となっている。この記述方法は拡張・一般化の為の道具であるだけでなく、非線型項が連立系の爆発現象に及ぼす影響を代数的に捉えるための手掛かりとなるものと考える。現在は、(1)(2)に続き、(3)「1本の方程式が優線型、2本が劣線型」の場合の研究に取り組んでおり、また爆発解析を解明する一つの手掛かりとなる「爆発時刻」についても解析を進めている。当初の計画で上げていた、(1)「3本の方程式すべてが優線型の場合」と(2)「2本の方程式が優線型、1本が劣線型」の2つの場合について解決をし、(3)「1本の方程式が優線型、2本が劣線型」の場合についても研究が進展しているため、おおむね順調に進展していると評価できる。当初の計画通り、引き続き(3)「1本の方程式が優線型、2本が劣線型」について解決を試み、また(4)「全ての方程式が劣線型の場合」の爆発解析を行う。使用計画は主に次の通りである。・国内外の研究集会での情報収集での出張。・研究に関連する国内外の専門家との研究打ち合わせのための出張。・関連する必要な文献・書籍・機材・ソフトの購入。・研究成果の、国内外での学会や研究集会での発表。
巨大病歴データベースの疾病歴からみた疾病素因の予知

ひとりの人間が生涯を通じてり患する疾病は先天的な疾病へのかかり易さ(疾病素因)と後天的な環境要因とによって規定されると考えられる。ひとつの医療機関を受診する患者の居住地域は比較的狭いので生活環境要因はかなり類似していると仮定してよい。そうすると疾病歴は個体の疾病素因を表す。九州大学病院を受診した25万人の疾病歴データベースを使って同一個体に現れる疾病の確率を計算し、疾病相互間の併発しやすさの距離を求める。この距離を用いて同一疾病要因で引き起こされる疾病を分類する。本研究では、1988年1月から12月までに本院を少なくとも1回以上受診した症例54069例を解析の対象とした。病歴データベースからは、性別、生年月日、ICD9の大分類に基づく疾患名、名疾患の確定診断日を抽出した。疾患名およびその確定診断日は、病歴データベースが整備された1683年1月から1988年12月までの病歴から抽出された。同一疾患要因で引き起こされる疾病を分類するために、クラスター分析を用いた。類似度を基準としたクラスター構成法として、最短距離法を採用した。研究対象例の男女別人数は、それぞれ、24755例(45.8%)と、29314例(54.2%)であった。男性のみによるクラスター分析の結果、疾病間の距離が最小となるクラスターとして、感染症と皮膚、内分泌・栄養・代謝・免疫障害と循環器が生成された。女性のみによるクラスター分析の結果、疾病間の距離が最小となるクラスターとして、感染症と皮膚、循環器と消化器が生成された。今後の研究課題としては、ICD9の小分類をカテゴライズして100前後の中分類を作り、より詳細な疾病間の結合を調べる一方、因子分析の一種であるブール代数による因子分析等を用いて再解析することである。本研究の目的は,同一個体に現れる疾病の併発確率を計算して,疾病相互間の併発の起りやすさを,ある種の距離(類似度)で表現することにある.この目的を達成するために,今年度は,昭和60年1月から昭和63年2月までの九州大学病院における約2万人の疾病歴データベースのデータを,信頼性の高いものにする作業を行った.(1) ICDコードに自動変換することができなかった病名を拾い出して,コード化した.(2)疑診病名を対象からはずした.(3)同一疾病を異なる言い回しで表現している病名を同一疾病とみなせるようにした.(4)疾病をICD分類に従ってカテゴリーに大別化した.(5)業務的に病名点検を医師に繰返し行って貰うフィードバックシステムをつくった.外来患者の病名は再来を受信する度に毎回主治医にフィードバックして更新を求める.また,毎月1回外来医長が当月中に受診したすべての患者の病名を点検する.入院患者の病名は,入院当日,退院当日および毎月15日に主治医にフィードバックして更新を求める.また,毎月1回病棟医長が当月中に入院していたすべての患者の病名を点検する.この更新手続きの努力によって病名データの信頼性が飛躍的に高まりつつある.ひとりの人間が生涯を通じてり患する疾病は先天的な疾病へのかかり易さ(疾病素因)と後天的な環境要因とによって規定されると考えられる。ひとつの医療機関を受診する患者の居住区域は比較的狭いので生活環境要因はかなり類似していると仮定してよい。そうすると疾病素因は個体の疾病素因を表す。

本研究では、1988年1月から12月までに本院を少なくとも1回以上受診した症例54069例を解析の対象とした。病歴データベースからは、性別、生年月日、ICD9の大分類に基づく疾患名、各疾患の確定診断日を抽出した。疾患名およびその確定診断日は、病歴データベースが整備された1983年1月から1988年12月までの病歴から抽出された。同一疾患要因で引き起こされる疾病を分類するために、クラスター分析を用いた。類似度を基準としたクラスター構成法として、最短距離法を採用した。研究対象症例の男女別人数は、それぞれ、24755例(45.8%)と29314例(54.2%)であった。男性のみによるクラスター分析の結果、疾病間の距離が最小となるクラスターとして、感染症と皮膚内分泌・栄養・代謝・免疫障害と循環器が生成された。女性のみによるクラスター分析の結果、疾病間の距離が最小となるクラスターとして、感染症と皮膚、循環器と消化器が生成された。今後の研究課題としては、ICD9の小分類をカテゴライズして100前後の中分類を作り、より詳細な疾病間の結合を調べる一方、因子分析の一種であるブール代数による因子分析等を用いて再解析することである。
ラット脳出血モデルにおけるDFX治療の至適用法・容量の検討

SDラットの右基底核に100μlの自己動脈血を定位的に注入することで脳出血モデルを作成した。シャムモデルは脳の同部位に針のみを穿針することで作成した。デフェロキサミン(DFX)をモデル作成2時間後、6時間後、それ以降は12時間毎に7日間投与した。DFXは大腿部の筋肉内注射にて投与した。DFX濃度は10mg/kg、50mh/kg、100mg/kgの3群とした。無治療モデルとして、同量の生理食塩水を同様の投与方法で投与した。シャムモデルは、DFX100mg/kg注入と生食注入の2群のみとした。1群にラットは39匹使用した。昨年度はラット脳出血モデルの対するDFX治療が3日後における脳浮腫の軽減に有効であることを示した。今年度はラットを56日間飼育し、その間に神経学的テスト行って神経学的症状を評価し、56日後に脳を取り出して脳スライスをHE染色し、尾状核サイズを測定することで脳萎縮の程度を評価した。行動学的テストにおいては、DFX治療群で有意に神経症状の改善を認めた。HE染色による尾状核サイズは、DFX 50mg/kg、100mg/kg治療群において有意な尾状核サイズ縮小の抑制を認めた。以上より、DFXはラット脳出血モデルにおいて神経症状を改善させるとともに脳萎縮を抑制し、DFXの有効濃度は50mg/kg以上であることが示唆された。今年度は、ラットを長期間飼育して慢性期の評価も行うことができた。今までの結果を、第44回日本脳卒中学会学術集会(2019.3.2123横浜)で発表した。おおむね計画通りに順調に進展している。今後は、ラット脳出血モデルに対するDFX治療において、DFX治療開始時期や治療期間についても評価を行う予定である。デフェロキサミン(DFX)をモデル作成2時間後、6時間後、それ以降は12時間毎に3日間投与した。3日後に脳を取り出し、小脳を切り離し両側ともに皮質と基底核部とに分けて脳水分量を測定した。脳水分量は、脳切片を100°Cで24時間乾燥させて、その前後の重量から水分量の割合を算定した。DFX濃度は10、50、100mg/kgの3種類を使用した。血腫注入側基底核の脳水分量は、生食注入群と比較して、50mg/kg治療群、100mg/kg治療群にて有意な脳水分量の低下を認めた。対側基底核、両側皮質、小脳においてはいずれも脳水分量に有意差は認められなかった。以上の結果より、ラット脳出血モデルの対するDFX治療が脳浮腫の軽減に有効であることが示唆された。DFX濃度は50mg/kg以上でより有効性が高いと考えられた。当初予定していた高速クロマトグラフィーの使用が困難であったため、至的DFX投与量を選定するのに、脳出血後の脳浮腫に対する効果を評価することで行った。次年度に高速クロマトグラフィーを用いた実験を遂行する予定であり、おおむね計画通りに順調に進展している。

これまでにラット脳出血モデルの急性期におけるDFX有効性および至的DFX投与量を評価できた。今後は慢性期(12ヶ月後)の評価も行う予定である。至的DFX投与量が決定すれば、それをもとにDFXの至的投与時間および投与期間なども検討していく予定である。得られた結果をまとめ、学会発表や論文作成に取り組む予定である。今後は、ラット脳出血モデルに対するDFX治療において、DFX治療開始時期や治療期間についても評価を行う予定である。初年度に行う予定であった高速クロマトグラフィーを用いた研究を次年度に変更したため、残高が生じた。次年度以降の実験を遂行するために当てる予定である。初年度に行う予定であった高速クロマトグラフィーを用いた研究を次年度以降に変更したため残高が生じた。
好酸球性炎症粘膜におけるTRP受容体ファミリーの発現とその機能解析

手術で採取した好酸球性副鼻腔炎の鼻茸細胞を培養して、TRPV3アゴニストであるメントールで刺激を与えると、TRPV3およびRANTES(CCL5)の発現が誘導された。反対に、TRPV3アンタゴニストによってRANTES(CCL5)の発現は抑制された。同様にTRPVファミリーのTRPV1においても、TRPV1アゴニストであるカプサイシンで刺激を与えると、RANTES(CCL5)、TSLP、IL-33の発現が誘導され、TRPV1アンタゴニストによってそれらの発現は抑制された。また、マウスにメントールやカプサイシンを経鼻投与することによって、鼻粘膜組織に好酸球が誘導されることがフローサイトメトリーにより示された。これらの結果から、TRPV3やTRPV1は好酸球性副鼻腔炎の鼻茸において、好酸球をはじめとした炎症細胞を誘導している可能性が示唆された。ヒト正常気管支上皮細胞(NHBE)を上皮由来サイトカインであるIL-33およびTSLPで共刺激すると、TRPV3の発現が高まることが分かった。また、NHBEにsiRNAを用いてTRPV3をノックダウンさせ、IL-33およびTSLPで共刺激すると、炎症性サイトカインであるTGFαの放出が抑制されることが分かった。しかし、TRPV3アゴニストである樟脳、メンソール、オイゲノールなどでNHBEを刺激しても、放出される炎症性サイトカインに変化は認められなかった。まだ気道粘膜上皮細胞でのTRPV3の機能を解明するには至っていない。ヒト正常気管支上皮細胞(NHBE)を用いた研究を継続して行っているが、気道粘膜上皮細胞でのTRPファミリーの機能を解明するには至っておらず、その先の研究を行うことができない状態である。また、TRPV3はNHBEからの一酸化窒素(NO)の産生を誘導する事も示された。しかし、TRPV3アゴニストである樟脳、メンソール、オイゲノールなどでNHBEを刺激しても、放出される炎症性サイトカインやNOに変化は認められなかった。また鼻茸培養細胞についても同様の結果であった。ヒト正常気管支上皮細胞(NHBE)を用いた研究を継続しており、28年度からみると新たな知見は得られているが、気道粘膜上皮細胞でのTRPファミリーの機能を解明するには至っておらず、その先の研究を行うことが遅れている。1.TRPV3アゴニスト・アンタゴニストが治療薬として臨床応用可能であるか明らかにする。上記実験で、炎症に対する関与が示されれば、採取した鼻茸組織から細胞を培養し、アゴニストを投与して、同様の反応が起きるかどうかを確認する。2.TRPV3アゴニストであるカンフル・メンソールが治療薬として臨床応用可能であるか明らかにする。カンフル・メンソール軟膏を鼻腔に塗布し、症状が改善するか検討する。上記実験をさらに追試し、好酸球性炎症に対する関与が示されれば、アゴニストを投与して、同様の反応が起きるかどうかを確認する。先に述べた理由で、研究がやや遅れており、本年度に行う予定であった実験を次年度に行うため。本年度に行う予定であった実験を次年度に行う予定である。次年度は実験に用いる試薬や機材を購入する予定である。
緊急避難行動の進化心理学―台風がくると田んぼを見に出かけたくなるのはなぜか?

本研究は、災害時の緊急避難行動にみられるヒューマン・エラーを進化心理学の観点から捉え直すことで、その基本特性および制御方法を解明することを目的とした。東日本大震災にかんする国交省の避難行動調査の2次分析を行ったところ、情報収集や家族保護、職務遂行などの社会的行動が避難行動の遅延要因であることがわかった。また、「田んぼを見に行く」ようなスカウティング行動は、30歳代と60歳代の男性に典型的にみられ、性選択と血縁選択が2重に影響していることが示唆された。本研究の目的は、災害時の緊急避難行動にみられるヒューマン・エラーについて、進化心理学的な観点からとらえなおすことで、そのメカニズムや制御方法を解明することにある。具体的には、災害時に人的被害が拡大する要因として、自己防御よりも、1情報収集や2家族保護、3職務遂行などの社会的行動を優先してしまう心理的傾向に着目し、その進化的背景や現代社会における機能不全について検討を行う。このように、ヒトの心に根差す進化的脆弱性と現代社会状況との関連に着眼することで、新たな防災・減災科学の創出に挑戦していく。これらの目的を達成するために、平成28年度は、主として2種類の調査研究を行った。1つ目は、東日本大震災に関する大規模データの2次分析であり、国土交通省都市局の避難行動調査と、宮城県健康福祉部による仮設住宅入居者健康調査をもとに、調査研究を行った。その結果、震災直後に、性や世代によって異なった社会的分業が生じることや、家族や近隣との社会関係がレジリエンスに与える影響が明らかになった。2つ目の調査研究として、唾液アミラーゼモニターを用いて、ストレス反応についての予備的研究を行った。具体的には、ストレスの種類と唾液αアミラーゼ活性(salivary α-amylase activity)、主観的心理尺度の3者関係についての仮説構築を行うことが主たる目的である。この研究については、現在もデータ収集中である。事前に予定していた国土交通省都市局の避難行動調査のデータだけでなく、宮城県健康福祉部による仮設住宅入居者健康調査のデータなども利用することができたため、被災後の心理的状況などについても、進化心理学的観点から考察を深めることができた。他方、予算の都合から生理的指標を用いた調査研究がある程度制限されてしまった部分もある。災害時に人的被害が拡大する要因として、自己防御よりも、情報収集や家族保護、職務遂行などの社会的行動を優先してしまう心理的傾向を指摘できる。こうしたヒトの心の脆弱性は、進化心理学的にみれば、1緊急時でも、自己防御とは別種類のヒューリスティックスが喚起されやすいこと、2その多くが、自然災害ではなく集団間抗争によってデザインされたことにに由来していると考えられる。さらに、3現代社会では、生活空間の機能分化によって、血縁集団の生活が分断化されているために、緊急避難行動がより複雑化している。本研究では、このようなヒトの心の脆弱性と現代社会状況に着眼して、新たな防災・減災科学の創出に挑戦した。上記の目的を達成するために、本研究では、マクロデータの2次分析と生理的指標を用いた実験研究の2つの研究方法を用いた。マクロデータとしては、東日本大震災にかんする国交省の避難行動調査と宮城県の避難者健康調査の2次分析を行い、避難行動に性差や年齢特異性がみられることを明らかにした。とくに、「田んぼを見に行く」ようなスカウティング行動は、20歳代と60歳代の男性に典型的にみられ、性選択と血縁選択が2重に影響していることが示唆された。他方、生理的指標を用いた実験的研究に関しては、心拍計とアミラーゼ測定器を用いた緊張場面での認知や選択の歪みの測定を試みた。しかしながら、倫理的な制約もあり、動画の提示による緊張場面の再現自体が、なかなかうまくいかなかった。この点に関しては、今後の研究で再挑戦を試みたい。平成29年度の研究においては、東日本大震災後の避難行動におけるヒューマン・エラーの事例集を作成したうえで、それぞれに該当する進化心理学的説明とその制御方法について検討を行う。生理的指標を用いた調査研究において、それらのエビデンスを提供できればと考えている。より具体的には、以下の点に関する研究を深めていく。1自己防御とは別種類のヒューリスティックが喚起されてしまうのは、どのような条件の下でか?2内集団に対する自己犠牲が生じるのは、どのような条件の下でか?3現代社会の生活状況は、どのような点において直観的判断の誤作動を招いてしまうのか?社会学
新規抗マラリア剤の開発を目指すフェブリフジン類アルカロイドの合成研究

最近、漢薬・常山の主要植物ジョウザンアジサイに含まれるフェブリフジンから導かれる誘導体がマラリア原虫に対して高い選択性をもって抗マラリア活性を示すことが明らかとされ、フェブリフジンが抗マラリア剤開発のリードとしてあらためて注目を集めている。この様な背景をうけて、我々は、フェブリフジンはもとより多様な類縁体の量的供給を可能にする実用的合成法を確立することを目的とし、本課題研究を行った。その結果、フェブリフジンを三つのパーツに分けて合成し、それらをカップリングさせる三成分連結法に基づくコンバージェント合成法を開発し、フェブリフジンのエナンチオ選択的合成に成功した。すなわち、(S)-4-4(t-ブチルジフェニルシリル)オキシ-5-ヘキセニルメシラートをオゾン分解後アリルアルコール共存下ヒドロキシルアミン塩酸塩で処理すると、ニトロンの形成と1,3-双極付加が一挙に進行し付加体が収率良く生成することを見いだし、このものに数段階を経て4-キナゾリノールを連結させ(+)-フェブリフジンの合成に成功した。さらに、上記合成法に従い4種の誘導体を合成し、抗マラリア活性試験に供した。このことによって、本合成法が、誘導体合成にも柔軟な合成法であることを示すことができた。
スピントランジスタのためのＧｅ／Ｓｉヘテロ構造への高効率スピン注入・検出

将来に亘るエレクトロニクス技術の発展のために、より一層の素子の微細化を可能とする新たな技術が求められている。その候補として、スピントランジスタに代表される半導体をベースとしたスピントロニクス素子・技術が注目されている。半導体中におけるスピン偏極電子の注入、制御および検出は半導体スピンデバイスの基盤技術であるため、近年、最重要半導体であるSiおよびGe基デバイスにおいて多くの研究が報告されている。しかしながら、スピン注入・検出効率およびスピン制御に関しては、まだデバイス化レベルには達していない。本研究では、SiおよびGeにおいてスピン注入・検出効率の改善および新奇スピン制御技術の確立を目的とする。従来、強磁性体から半導体へのスピン入力には、専らスピンを電荷(電流)と共に直接流す手法が用いられてきた。ここで、もし電流を用いることなくスピン情報を半導体に注入することができれば、スピントランジスタの更なる省電力化に繋がるはずである。この着眼点の下、前年度は電流フリーのスピン注入技術の開発を進めた。具体的には、我々の研究チームが発見した新現象である強磁性電極とSi間に熱勾配を設けるだけでSiへのスピン注入が実現される「スピントンネル・ゼーベック効果」の外部電界による影響を調べた。その結果、同効果によりSi中に生成したスピン信号強度を外部電界により制御することに成功した(Nature Materials誌へ掲載)。この結果を受け、本年度は同電界効果の起源を調べるために更なる詳細な実験および理論考察を行った。その結果、スピントンネル・ゼーベック効果により生成したスピン信号の電界効果は強磁性体の電子状態を考慮することにより説明可能であることを示した。このことは、スピン注入の更なる効率化へ向けた指針を与えるものである。26年度が最終年度であるため、記入しない。将来に亘る継続的なエレクトロニクス技術の発展のために、より一層の素子の微細化を可能とする新たなテクノロジーが求められている。これを可能とする技術として、スピントランジスタに代表される半導体をベースとしたスピントロニクス素子・技術が注目されている。このようなモチベーションの下、本年度は電流フリーのスピン注入技術の開発を進めることとした。その結果、スピントンネル・ゼーベック効果によりSi中に生成したスピン信号強度を外部電界により制御することに成功した。更に、観測した電界効果の生ずるメカニズムの解明にも成功した。この成果は世界で最も権威のある雑誌の一つであるNature Materials誌へ掲載された。目標の一つであった半導体SiおよびGe中に注入されたスピンの電界制御を達成することができ、Nature Materials誌への掲載に繋がった。引き続きSiおよびGeを用いたスピントランシスタ応用に向けて、新奇なスピン検出用素子を作製し、高効率のスピン検出の実証実験を行う。

具体的には、本年度は電子線リソグラフィ装置等を用いて微小ギャップを有する強磁性コンタクトをSiやGe上を作製し、それらを用いて半導体バルク中を輸送後のスピン検出実験を行う。
ユビキタス実験室に基づくモデルを作ることによる学習の探求

これまでの3年間を通して,学習者が認知モデルを作ることによって,手続き的知識の理解が深まることを確認した。本年度は,これらの学習パラダイムを,Computatinal Thinkingの学習支援という枠組みに拡張し,その有効性を検討した。近年の教育研究では,Computational Thinking (CT)に注目が集まっている。CTに唯一の明確な定義はないとされるが,「情報処理エージェントが効率的に実行可能な形式で解法が表現されるように,問題と解法を定義する思考過程という説明で概ね了承されている。CTは情報分野の専門家に限らず,問題解決一般において誰にとっても重要という認識から,K-12においてCTを育成する教育の探求が広く進められている。CTはプログラミングの副次効果として観察されてきたため,このような教育では主に,初学者向けの平易なビジュアルプログラミング環境などが用いられている。本研究では,一般大学生を対象とするCT促進の手法として,ルールベースの問題解決モデルの構築を学習活動として採用することを提案した。問題解決をルールベースのモデルとして実装するためには,問題を解決する過程,すなわち解法を切り離しが可能な操作に分割し,それぞれの操作が適切に適用される条件を認識した上で,本質的でない情報を削ぎ落として計算機モデルで処理可能な操作として記述し,問題解決の実行手続きを明確にする必要がある。これら問題の分割(decomposition),パターン認識(patternrecognition),抽象化(abstraction),手続き化(procedures)は,多くの研究者がCTを構成する要素に挙げている。本研究では特に問題の分割に注目し,問題解決モデルの構築によって解法を外化することが,CTを促進する効果を持つかを実験的に検討した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに,大学生を対象として,「ルールベースの認知モデル」を計算機上に実装するためのサーバ・クライアント型学習環境,“どこプロ"(どこでもプロダクションシステムの略称)をベースに,ユビキタス実験室を開発した。ユビキタス実験室は,このどこプロに,対象とする心理学的現象に関わる教材コンテンツ,および認知シミュレータを実現するためのインタフェース設計に関わる各種モジュールを追加することで実現された。具体的には,実験心理学の導入的授業において広く取り上げられる記憶の系列位置効果を題材として,ユビキタス実験室を構築した。まず,どこプロで,系列位置効果の背後にある記憶のメカニズムとして広く知られている記憶の二重貯蔵モデルを構成,実装させるための教材コンテンツを作成した。実装した認知モデルに,いくつかのインタフェースモジュールを組み込むことで,呈示項目の短期記憶への記銘,各項目の短期記憶上でのリハーサル,長期記憶への記銘,短期記憶からの忘却等が,GUI(GraphicalUserInterface)の上でモデルを1ステップずつ進めながら,追跡できる認知シミュレータを実装できるようにした。開発されたシステムを用いて,理論ベース思考の促進に関する実験を行った。学習者は,記憶の理論(二重貯蔵モデルの概念モデル)を学ぶと共に,ユビキタス実験室の教材コンテンツを参照しながら,自ら記憶の二重貯蔵モデルを実装し,シミュレーションを通して系列位置効果を再現した。学習の前後で,系列位置効果を示す典型的な実験結果を呈示し,初頭効果,新近性効果の出現の説明を行わせた。二重貯蔵モデル(理論)の概念的説明の前後,およびシミュレータを用いた実習の前後において,予測の精度がどう変化するかを分析することで,これらのモデルに関する深い理解が導かれたことを確認した。当初予定していた学習システムの開発が完了し,学習効果を検討する授業実践を通して,その有用性が確認された。本研究では,学習者が,認知モデルを作ることによって,手続き的知識の理解が深まることを確認した。まず,暗号演算タスクを解決する様々なタイプの手続き知識を形式的に記述することを可能にする学習環境を構築した。特に,個人ごとの学習に加え,グループでの学習を行うことができる機能を加えた。その学習環境で認知モデルを作ることにより,参加者の4分の3が有効なモデルを構築し,参加者は訓練タスク(暗号演算タスク)だけでなく,転送タスク(複数列減算問題のバグ識別)においても,手続き的知識の理解が促進されることが確認された。さらに,学習者が学習中に自分の認知活動をモニタリングすることが重要であることが確認されている。本研究では,このアイデアに基づき,「認知モデルを作成することによる学習」のパラダイムを設計し,その有用性を検討した。認知モデリングのために開発された学習環境内で,学習者は,自身の認知情報処理を反映する認知モデルを構築した。暗号演算タスクを使用し,認知科学のクラスで,実証実験を行った。学習者は,自分自身がどのように行動したかを説明し,その行動を再現する計算モデルを構築した。その結果,生成された22のモデルのうち,9つのモデルが,学習者の問題解決過程を正確に反映していた。さらに,これらの活動は,学習者のモニタリング活動を促進することが確認された。これらにより,認知モデルを生成することによる学習について,一定の有用性を確認することができた。暗号演算タスクを使った学習システムの開発が完了し,学習効果を検討する授業実践を通して,その有用性が確認された。

CTに唯一の明確な定義はないとされるが,「情報処理エージェントが効率的に実行可能な形式で解法が表現されるように,問題と解法を定義する思考過程という説明で概ね了承されている。CTは情報分野の専門家に限らず,問題解決一般において誰にとっても重要という認識から,K-12においてCTを育成する教育の探求が広く進められている。CTはプログラミングの副次効果として観察されてきたため,このような教育では主に,初学者向けの平易なビジュアルプログラミング環境などが用いられている。本研究では,一般大学生を対象とするCT促進の手法として,ルールベースの問題解決モデルの構築を学習活動として採用することを提案した。問題解決をルールベースのモデルとして実装するためには,問題を解決する過程,すなわち解法を切り離しが可能な操作に分割し,それぞれの操作が適切に適用される条件を認識した上で,本質的でない情報を削ぎ落として計算機モデルで処理可能な操作として記述し,問題解決の実行手続きを明確にする必要がある。これら問題の分割(decomposition),パターン認識(patternrecognition),抽象化(abstraction),手続き化(procedures)は,多くの研究者がCTを構成する要素に挙げている。本研究では特に問題の分割に注目し,問題解決モデルの構築によって解法を外化することが,CTを促進する効果を持つかを実験的に検討した。当初の予定通り,学習支援システムの機能を拡張すると同時に,実践の範囲を拡大し,課題を明確化することによって,システムの性能を向上させてゆき,最終目標に近づける。認知モデルを構築する学習支援システムの機能を充実させ,実践の範囲を拡大する。これまで,学習環境は,webベースのシステムを使用してきたが,ネットワークやサーバの性能限界により,大規模な実践においてはいくつかの不具合が観察されるようになった。そこで,スタンドアロンで動作する学習支援システムを新たに構築することとした。また,認知モデルを作ることの効果に関して,新たな視点を取り上げて,より多角的な検討を行う予定である。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
新規レーザーマイクロプロセスによる生細胞操作の実用的研究

研究の目的顕微鏡下で細胞を直接取り扱う方法として、これまでは主に機械式マニピュレータやレーザーマニピュレーション技術が利用されてきた。これらの技術にあわせて、新たに確認されたフェムト秒レーザー誘起衝撃波を用いることで、既存の二つの技術が細胞操作においてより理想的な技術となる可能性を示唆している。本研究では、顕微鏡下で異なる力の大きさを持つ三つの手法の組み合わせで、必要とする力に応じた正確で確実な細胞操作技術の確立し、実用化に繋げる。今年度実績初年度に作製した細胞融合チップを用いて、実際にソバの雌雄細胞を単離し、人工授精に成功した。また、生細胞への異種体導入実験に成功した。開発した細胞操作プロセスを利用し、細胞チップ作製技術を応用した実用化開発をおこなった。細胞分取1チップシステム量産用プロットタイプ製品の試作に成功した。顕微鏡下で任意的な細胞パターンの作製に成功し、セルチップの試作品を作製した。顕微鏡下で使用する完全無菌操作可能な1チップ細胞融合用システムの構築に成功した本研究の成果顕微鏡下において、異なる力の大きさを持つ三つの手法を自由に操ることができたレーザー顕微鏡システムを構築した。このシステムを使って細胞選別、細胞融合、植物人工授精、細胞配列などの細胞操作を実現した。開発成果、技術ノウハウは多彩な細胞操作デバイス、細胞チップ等の工業製品につながることを示した。今後の展開本研究の開発成果、研究ノウハウの権利化および商品化の検討を行う。また、自らベンチャー企業を立ち上げ、協力研究者、企業等とともに、得られた成果(特許、ノウハウ)の実用化、産業化を目指す。本研究では、細胞を操作する際に異なる得意な力範囲を持つ「三つの手法」の適切な組み合わせにより、正確で確実な細胞操作技術を確立することに目指す。本年度では、顕微鏡下で大きさの異なる異種細胞間で融合する技術を確立すると同時に、操作システムの構築を行った。機械式マニピュレーター、レーザーマイクロプロセスが併用できるシステムを立ち上げて、以下のような成果、結果を得ることが出来た。(1)植物系、動物系において、異種細胞間の融合実験に初歩的な結果を実施した。(1)「レーザーマイクロプロセス技術を駆使した細胞融合手法の開発」第18回(2005年春季)応用物理学会講演奨励賞受賞、2005年秋期学会受賞講演(2)1チップ細胞融合用システムについて、特許準備中(3)論文準備中(2)レーザーカッター・レーザーマニピュレーターの併用で生細胞への異種体導入実験に成功した。(1)特許性について、検討中(2)論文投稿準備中、学会発表予定(3)マイクロ加工を施した透明基盤上に、異なる動物細胞を任意的なパターン作製に成功した。(1)特許準備中(4)顕微鏡下で、フェムト秒レーザーパルスで発生した衝撃波でマイクロ物体を間接的に捕捉することに成功した。(1)特許準備中(5)利用可能な細胞サイズの上限と下限を見出し、操作の自動化の検討に着手した。
HIV-1複製におけるトポイソメラーゼIのはたらき

HIV-1の複製サイクル中、特に逆転写を制御する宿主因子を解析することにより、エスケープミュウタント出現の少ない抗ウイルス剤開発の基礎とすることを目的とした。宿主因子であるtopoisomerase Iが逆転写効率を上昇させることが知られているが、HIV-1の複製が全く進まない異種細胞においてエントリ-後のウイルスゲノムに対するこの因子の作用を調べた。具体的な方法として、マウス細胞を使用しHIV-1の、特に逆転写の解析を行った。そのために、ウイルスエントリ-の効率をヒト細胞に近ずける必要があり、単離されたfusin(CXCR4)をCD4と共に発現させたマウス細胞を作成し、感染実験に用いた。その結果、異種細胞であるマウス細胞においてもCD4,fusinの発現によってHIV-1をエントリ-させることは可能となった。またtopoisomerase Iの発現細胞でのみ逆転写の後期産物が検出されたこと及びこの産生は逆転写阻害材によって阻止されたことから、エントリ-後の逆転写に宿主中のヒトtopoisomerase Iは有効でありることも判明した。しかしプロジェニ-ウイルスを確認することはできなかった。このように異種細胞を使用することによって、エントリ-後にもウイルス複製を抑制する機構のあることがはっきりした。逆転写効率をin vitroで上昇させるtopoisomerase Iも有効であったが、それ以前にエントリ-後の脱穀においてウイルスの複製を制御する機構の存在が示唆された。HIV-1の複製においては、ウイルスのエントリ-以後においても宿主の制御が深く関わっていることが判明した。
内部構造制御による両面ナノペーパー配線基板の実現に向けた機能性発現

本研究では,木材由来の透明な紙「ナノペーパー」の両面基板化に向け,ナノペーパー内部構造制御というアプローチから,両面ナノペーパー配線基板の実現に向けて必要な特性を解明し,機能性発現を目指す.両面ナノペーパー基板の実現には,(1)ナノペーパーの電気的特性の解明,(2)外的環境変化による基板への影響評価の2点が必要である.(3)紙ならではの特性を活かした新奇ペーパーデバイスの開発も研究目的に加え,材料・プロセス・応用の多面的なアプローチから,グリーンな低環境負荷電子デバイスの実現に向けた要素技術の提案を目指す.本研究では,木材由来の透明な紙「ナノペーパー」の両面基板化に向け,ナノペーパー内部構造制御というアプローチから,両面ナノペーパー配線基板の実現に向けて必要な特性を解明し,機能性発現を目指す.両面ナノペーパー基板の実現には,(1)ナノペーパーの電気的特性の解明,(2)外的環境変化による基板への影響評価の2点が必要である.(3)紙ならではの特性を活かした新奇ペーパーデバイスの開発も研究目的に加え,材料・プロセス・応用の多面的なアプローチから,グリーンな低環境負荷電子デバイスの実現に向けた要素技術の提案を目指す.
古英語'Judgement Day Homilies'のテクストと言語の研究-Vercelli版の系譜を中心に

本研究は、後期古英語の`Judgement Day homilies'のうち、とくにVercelli版の系譜に属する作品群(Vercelli Homily IIと後にそれに改変を加えて発展させたVercelli XXI,Fadda X,Napier XLなど)のテキストと言語についての比較研究である。「最後の審判の日」は古英語説教散文の中心的なテーマであり、AElfric,Wulfstanなどの個別の作品については、とくにsource studiesの観点から既に多くの研究があるが、散文史の上で最も重要な「説教散文の伝統」もしくは「系譜」の観点から、関連作品群の内容の変容と言語・文体の変化を扱った研究は、今日でも依然としてほとんど行われていない。したがって当該の一連の説教作品のテクストと言語についての徹底した包括的な研究がいま求められている。課題研究の初年度には基盤整備として、まずVercelli Homily IIを改変して利用した後代の作品コーパスを網羅的に調査確定し、それらをVercel1i IIの原文と対比したパラレル・テクストのデータベースを作成した(実績報告書Part I)。さらに次年度には関連作品の原写本に基づく新たなテクストを校訂し、そのコンピュータ可読化に取り組んだ。そしてNapier XL(MS Hatton 114,fols.1r-4v)についてこの作業を完成した(実績報告書PartII)。これはこの作品の四つの異版のうち唯一これまで未校訂であった写本で、今回の世界初のテキスト完成は今後の研究のためにも意義あるものと考えている。以上の基礎作業をもとにして、最終年度には当該作品群の言語(とくに統語法と文体)についての研究を行った。その成果は報告書Part IIIに収めた二篇としてまとめた。これらは他の関連研究とともに、できるだけ早い機会に公刊したいと思っている。本研究は、後期古英語の'Judgement Day homilies'のうち、とくにVercelli版の系譜に属する作品群(Vercelli Homily IIと後にそれに改変を加えて発展させたVercelli XXI, Fadda X, Napier XLなど)のテキストと言語についての比較研究である。「最後の審判の日」は古英語説教散文の中心的なテーマであり、AElfric, Wulfstanなどの個別の作品については、とくにsource studiesの観点から既に多くの研究があるが、散文史の上で最も重要な「説教散文の伝統」もしくは「系譜」の観点から、関連作品群の内容の変容と言語・文体の変化を扱った研究は、今日でも依然としてほとんど行われていない。本研究課題の初年度に当たる今年度は、基盤整備として、まずVercelli Homily IIを改変して利用した後代の作品コーパスを網羅的に調査確定し、対応箇所を逐一明らかにし、それらをVercelli IIの原文と対比したパラレル・テクストのデータベースを作成した。関連研究としてはJonathan Wilcox(1992)があるが、これは単一の作品との比較を行うにとどまり、「系譜研究」という本研究の目的とは大きく異なる。そこで、先ずこのWilcoxの研究をもとにしつつ、さらに徹底した調査によって「系譜」の全容を明らかにすべく努め、その結果得られた作品群(上記3作品、計6写本)の全体についてVercelli Homily IIの原文とパラレルに並置した版を編集し、これをほぼ完成した。その際、未校訂の写本(Napier XL, MS Hatton 114)については、原写本のマイクロフィルムに基づいて新たにテキストを校訂した。作成したデータベースは電子化した。以上によってテクスト間の異同が一目瞭然となり、精度の高い、しかも高速な比較照合が可能となり、次年度以降のこれらの作品の言語についての研究態勢を整えることができたと思っている。

本研究は、後期古英語の'Judgement Day homilies'のうち、とくにVercelli版の系譜に属する作品群(Vercelli Homily IIと後にそれに改変を加えて発展させたVercelli XXI, Fadda X, Napier XLなど)のテキストと言語についての比較研究である。「最後の審判の日」は古英語説教散文の中心的なテーマであり、AElfric, Wulfstanなどの個別の作品については、とくにsource studiesの観点から既に多くの研究があるが、散文史の上で最も重要な「説教散文の伝統」もしくは「系譜」の観点から、関連作品群の内容の変容と言語・文体の変化を扱った研究は、今日でも依然としてほとんど行われていない。したがって当該の一連の説教作品のテクストと言語についての徹底した包括的な研究がいま求められている。課題研究の初年度にあたる昨年は基盤整備として、まずVercelli Homily IIを改変して利用した後代の作品コーパスを網羅的に調査確定し、それらをVercelli IIの原文と対比したパラレル・テクストのデータベースを作成した。しかしこのパラレル・テクストは既存の刊本に基づいており、これだけでは本研究の目的に充分とは言えない。今年度はこれに加えて、関連作品の原写本に基づく新たなテクストを校訂し、そのコンピュータ可読化に取り組んだ。そしてNapier XL (MS Hatton 114,fols.242r-46v)についてこの作業を完成した。これはこの作品の四つの異版のうち唯一これまで未校訂であった写本で、今回のテキスト完成は世界でも初めてのものであり、今後の研究のためにも意義あるものと考えている。またこのほかの作品についても、原写本のマイクロフィルム版を入手するなど準備を進めており、出来るだけ早期に既存の校訂本の見直しを行い、原写本の句読点などを再現した、より厳密なテクストの確定を行いたいと考えている。本研究は、後期古英語の`Judgement Day homilies'のうち、とくにVercelli版の系譜に属する作品群(Vercelli Homily IIと後にそれに改変を加えて発展させたVercelli XXI, Fadda X, Napier XLなど)のテキストと言語についての比較研究である。
青果物の流通過程における食品廃棄物の発生構造と再資源化に係わる研究

本研究の目的は、青果物流通過程において大量に発生している食品廃棄物の発生構造を解明し、その発生要因を商業論的な分析から特定し、その削減および再資源化のための政策課題を考察することである。最終年次である平成19年度の目標は、昨年に引き続き、卸売市場における食品廃棄物発生に係わるヒアリング調査、およびその分析、それを踏まえた政策課題の考察である。このうち卸売市場へのヒアリング調査については、代表的な産地市場である鹿児島市中央卸売市場、宮崎市中央卸売市場で実施した。地場産の個人出荷品が大量に集まるこれらの市場では、これまでの研究を踏まえれば、売れ残りや荷痛みによる食品廃棄物の発生が深刻な課題であると予想された。しかし、実際には発生量そのものが少なく、市場関係者には必ずしも深刻な問題と認識されていなかった。それどころか、前者に至っては分別の徹底を図ることで、青果物残さの堆肥化リサイクルがかなりの水準に達しているとみられる。これに対し、都市部にある大阪市中央卸売市場本場では、市場内への収集ステーションの設置を中心としたごみ対策が図られている。それは大阪市のごみ処理施策と連動した中で行われており、卸売市場単独で完結しようとするものではない。また、本研究のテーマの一つである「売れ残り」の発生と食品廃棄物発生との関係については、依然として不詳とせざるを得ない。2年間の本研究を通じ、卸売市場の食品廃棄物問題について次の3点が指摘できる。第1に、この問題は、青果物流通全体における問題が卸売市場で発現しているということ。第2に、その削減や再資源化には、川上から川下までの役割分担を整理する必要があること。第3に、この研究もまた、卸売市場段階の水平的な事例の積み上げから、川上である産地と川下である総合量販店などを対象に含めた実態解明と分析が必要であること。本研究の目的は,青果物流通過程において大量に発生している食品廃棄物の発生構造を解明し,その発生要因を商業論的な分析から特定し,その削減および再資源化のための政策課題を考察することである.その中で,初年度である平成18年度の目標は卸売市場における食品廃棄物の発生構造の解明に向けたヒアリング調査,その整理および分析であった.卸売市場へのヒアリング調査では,市場ごとの発生構造の差異を捉えるべく,大規模市場の名古屋市中央卸売市場,仙台市中央卸売市場,中規模市場の大阪府中央卸売市場,長崎市中央卸売市場に対して実施した.併せて,卸売市場制度に係わる資料収集を東京都で,中規模市場を抱える自治体のごみ処理について飼料収拾を福島市内で実施した.これらから次の諸点が明らかになった.第1に,卸売市場からの食品廃棄物(生ごみ)発生は,調査対象ほぼ全てで深刻な問題となっており,処理コストの負担が開設者および入場業者の双方に影響を及ぼしている.第2に,再資源化の推進については,個装が一般化している現状で生ごみとの分別が障壁となっている.その最大の要因が分別のための労働力の不足であり,今後は分別作業を包含した技術開発が求められる.第3に,卸売市場における食品廃棄物の発生要因として売れ残り品,腐敗品,加工残さ,不法持ち込みなどが挙げられるが,主たる要因は市場ごとに異っている.また,本研究において重視している売れ残り品については,各市場とも発生は認められるものの,問題の深刻さにはばらつきがある.第4に,売れ残り品の発生要因は一様ではなく,それを生じさせる構造的要因の解明のためには引き続き実態調査が必要である.なお,平成17年度以前の成果と併せ,平成18年7月の日本農業市場学会大会(個別報告)において成果の一部を発表した.本研究の目的は、青果物流通過程において大量に発生している食品廃棄物の発生構造を解明し、その発生要因を商業論的な分析から特定し、その削減および再資源化のための政策課題を考察することである。
人獣共通感染E型肝炎ウイルスの哺乳動物及び鳥類における感染実態の解明

1.全国1425頭の飼育ブタを調査し、ブタでのE型肝炎ウイルス(HEV)感染が全国的に蔓延していることを明らかにするとともに、55頭のブタからHEV株を分離し、日本人E型肝炎患者由来株と近縁であることを示した。また、既報の3型HEVとの全塩基配列での相同性が81-83%に過ぎない2株を報告し、ブタに蔓延するHEV株が多様性に富んでいることを示した。さらに、末梢血中のIgAクラスHEV抗体とHEV RNAの出現が相関していることを示した。2.12県87頭の野生イノシシを調査し、2頭(2%、山口及び徳島)からHEV RNAを検出した。佐賀のイノシシ株を加えたHEV3株の全塩基配列を決定し、日本のイノシシに多様性に富むHEV株が感染しており、それぞれに近縁な国内のE型肝炎患者及びブタ由来株が存在することを示した。3.モンゴル国及びインドネシア国バリ島のブタ各243頭及び101頭を調査した結果、IgGクラスのHEV抗体陽性率は92%及び57%、HEV RNAの陽性率は37%及び5%であった。分離されたHEV株はそれぞれ3型及び4型に属し、地域固有の土着株であると想定された。また、バリ島の散発性E型肝炎患者から、ブタ由来株と97-98%の塩基配列の相同性を示す4型HEV株を分離した。これらの結果は、発展途上国においても人畜共通感染症としてのE型肝炎が存在していることを示すものである。4.野生イノシシの肉を摂食後にE型肝炎を発症した4症例(愛知)から4型HBV株を分離した。同地域のイノシシ2頭からこれらと99%以上の相同性を示すHEV株が分離されたことから、イノシシからヒトへのHEV感染の可能性が強く示唆された。5.HEV株の塩基配列の多様性を踏まえ、14型の全ての遺伝子型のHEV株に対応し、ヒトのみならず、ブタ、イノシシ等の動物由来のHEVをも高感度に検出可能なRT-PCR系を開発した。我が国においてE型肝炎は従前、E型肝炎ウイルス(HEV)の蔓延地域への渡航により感染し、帰国後に発症する輸入肝炎であると考えられていたが、研究代表者らは我が国にも固有のHEV株(遺伝子型3型および4型)が存在し、人獣共通感染ウイルスとして急性および劇症肝炎の原因になっていることを明らかにしてきた。HEVの人獣共通感染ウイルスとしての生態を血清学的、分子ウイルス学的に明らかにすることを目的として研究を行い、本年度はヒトへのHEV感染のreservoirであると考えられるブタ及びイノシシについて、以下の成果を得ることができた。北海道から沖縄県までの20道県、92農場、1425頭のブタについてHEV抗体およびHEV RNAの検出を行い、全国規模でブタのHEV感染が蔓延していることを明らかにするとともに、末梢血中のIgAクラスのHEV抗体とHEV RNAの出現が相関していることを示した。また、55頭のブタからHEV株を分離し、日本のE型肝炎患者由来のHEV株と近縁な関係にあることを示した。

さらに、茨城県から熊本県までの12県で捕獲された野生のイノシシ87頭について検討し、山口県及び徳島県の2頭のイノシシからHEV RNAを検出した。そして既に感染を確認できている佐賀県の1頭分と合わせ、イノシシ由来のHEV3株の全塩基配列を決定し、我が国のイノシシにも多様性に富むHEV株が感染しており、それぞれが国内のE型肝炎患者及びブタ由来株と近縁の関係にあることを明らかにした。我が国においてE型肝炎は従前、E型肝炎ウイルス(HEV)の蔓延地域への渡航に関連する輸入感染症であると考えられていたが、研究代表者らは我が国にも固有のHEV株(遺伝子型3型および4型)が存在し、人獣共通感染ウイルスとしてヒトの急性および劇症肝炎の原因になっていることを明らかにしてきた。HEVの家畜、野生動物等における感染実態を血清学的、分子ウイルス学的に明らかにすることを目的として研究を行い、本年度は以下の成果を得ることができた。1.国内のブタ由来の3型HEV株の中でユニークな塩基配列を有する2株の全塩基配列を決定し、既報の3型HEVとの相同性が81-83%に過ぎないことを示し、我が国のブタに蔓延するHEV株が極めて多様性に富んでいることを明らかにした。加えて、モンゴル国のブタからも土着株と想定されるユニークな塩基配列を有する3型HEV株を分離できた。2.愛知県内で捕獲された野生のイノシシを摂食後にE型肝炎を発症した4症例について検討し、ユニークな4型のHEV株を分離し報告した。またその後の検討により、実際に同地域の野生イノシシ2頭から近縁のHEV株を分離し、同地域の野生イノシシにHEV感染が蔓延している可能性を示した。3.インドネシア、バリ島の散発性E型肝炎患者および飼育ブタから、互いに97.3-98.3%の塩基配列の相同性を示す4型HEV株を分離した。これは、流行性E型肝炎が主体である発展途上国においても、人畜共通感染症としてのHEV感染が存在していることを示すものである。4.上記のようなHEV株の塩基配列の多様性を踏まえ、1型4型の全ての遺伝子型のHEV株に対応し、ヒトのみならず、ブタ、イノシシ等の動物由来のHEVをも高感度に検出可能なRT-PCR系を開発した。
進化の観点からのインスリン作用のトランスクリプトーム/プロテオーム解析による検討

脊椎動物においてインスリン受容体に類似したIGF1受容体が存在し、IGF情報伝達系は癌細胞の増殖、浸潤、転移、アポトーシス抑制等に関与する。また、インスリン/IGF情報伝達系は進化の上で海綿等の原始多細胞生物以降の無脊椎動物、脊椎動物に共通に存在し、無脊椎動物にて成長、加齢を制御している。本研究では、インスリン/IGF受容体下流のシグナルによる代謝及び増殖シグナルの差異の機序を解明するために、インスリン/IGF受容体が分岐していないヒドラ、ハエのインスリン様受容体と比較することによって検討した。【方法】TrkCの細胞外ドメインとIR, IGFlR, Hydra IR, Drosophila IRの細胞内ドメインのキメラ受容体を作製し、TrkCリガンドであるNT3刺激によりキメラ蛋白の自己リン酸化を検討した。次に、各種キメラ受容体を安定的に高発現させたHepG2クローンを作製し、これらの細胞にてmicroarrayを用いてこれらのキメラ受容体によって制御される遺伝子を網羅的に解析した。また、NT3刺激後の蛋白発現プロファイルの変化を二次元電気泳動でのディファレンシャル解析(2D-DIGE法)にて検討した。【結果】NT3刺激によるキメラ受容体の自己リン酸化、インスリン応答性のEGR1遺伝子発現量増加がキメラ遺伝子発現細胞でNT3刺激でも起こることを確認した。Microarrayによる解析では3時間刺激により最多の遺伝子の発現変動が見られ、キメラ受容体間の比較では、ヒドラ・インスリン様受容体細胞内ドメイン発現にてメタロチオネイン遺伝子群の発現増加が認められた。2D-DIGE法での検討では、各細胞にてNT3刺激による有意な蛋白変動はほとんど認められなかった。【考察】インスリン/IGF受容体キメラ蛋白を発現した肝細胞での遺伝子発現プロファイル比較でメタロチオネインに差異があったことから、これらの受容体のストレス反応性に差異があるものと考えられる。【方法】TrkCの細胞外ドメインとIR, IGF1R, Hydra IR, Drosophila IRの細胞内ドメインのキメラ受容体を作製し、TrkCリガンドであるNT3刺激によりキメラ蛋白の自己リン酸化を検討した。