hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
貧困削減及び森林への影響から見たアマゾン土地なし農民運動への学際的アプローチ

土地なし農民の占拠により、森林バイオマスは減少するが定着によってある程度の回復が見込めるが、定着を可能にするためには農業生産を開始する時点において、結実までの年数や収穫期など、収穫計画を立てられるような知識と情報が必要である。また、占拠の初期段階を乗り越えれば収穫が上がり、教育投資と農業投資が増加することが示唆され、農業投資を行うことでより生産力が高まることが予測されるが、一方教育では第二世代と第一世代の就学年数に有意差は認められなかった。しかし、就学年数の短い第一世代が占拠定住後に通学を開始することで識字率が向上していた。土地なし農民の貧困改善とバイオマス確保の両立には、いかに彼らが占拠した土地に定着していけるかが重要であり、自家消費作物や商品作物の収穫を如何に上げていくかとともに、摩擦が少なく速やかな土地利用権の確保を可能にする体制の確立が期待される。アマゾンで土地なし農民として占拠を行う集落を対象に、農業生産の貧困改善への効果および森林バイオマスへの影響について、農学・教育学・環境学の分野から学際的に調べた。本研究により、土地なし農民が定住し生産活動を継続すれば森林バイオマスは回復すること、学歴の向上は第二世代より第一世代に顕著なこと、定着年数経過に従い栽培種の多様性を高め恒常的な収穫を得る重要性が示された。土地なし農民の貧困改善とバイオマス確保の両立には、彼らがいかに土地に定着していけるかが重要であり、自家消費作物や商品作物の収穫をどう上げていくかとともに摩擦が少なく速やかな土地利用権の確保を可能にする体制の確立が期待される。森林部門の解析を引き続き行っている。昨年度はアメリカ地球物理連合での学会発表を行い、限座いは早い段階での論文作成を目指している。農業部門は担当者の異動により昨年度は調査が行えなかったため、最終段階である作物選択に対する評価の遅れが生じている。地域研究(南米)農業部門での経年変化による世帯間の収入格差の解析を行う。また、教育部門では以前採集したデータの分析方法を検討し、世帯収入のデータとの関係性を明らかにする。3つの分野のうち二つは順調に進んでいるが,教育部門の協力者の都合により解析が遅れているため,当初の予定より達成度が低いとした。共同研究者予定であった研究者が資格を失い参画できなくなったため,森林バイオマスの推定を担当する代替研究者の選定が遅れたことにより,森林バイオマス推定部門の進捗具合が予定より遅延している。しかし,農業部門と教育部門は予定通り調査を行い順調に進行しているため,全体ではやや遅れているを選んだ。農業部門では各世帯の栽培植物種の消費と販売量の把握,各作物種の収穫時期と結実年数を調べ,その作物選択にどのような意思決定が働らいているかについてヒアリング調査を行った。農業部門の進捗状況は100%である。教育部門は,各世帯の成人および子どもの就学状況を調査した。成人に関しては子どもの頃の就学状況および現在の夜間コースへの就学の有無,子どもに関しては学年,就学している学校とその選択の理由,家庭での学習時間のデータを収集できている。
医療用マイルドプラズマによる創傷治癒の確立とプラズマー組織細胞交互作用の解明

本研究では、プラズマ処置を行った動物モデルを対象に実施した分子生物学的・生化学的な解析と、確立した各種のプラズマ計測によって、1)プラズマによる止血処置は、生体恒常性のバランスを保った出血制御を可能とすること、そして2)質の異なるプラズマが、それぞれに特徴的な赤血球溶血と血清タンパク質の凝集を生じる機構を明らかにした。さらに、生体恒常性への影響が最小限となるプラズマ処置は、バイオマテリアル工学では生体分子の加工に、再生医療においては組織・臓器のトリミング等のプロセス技術として、その進化の可能性が明確になったと結論する。1)プラズマが作用する生体分子ネットワークの探索24年度は、これまで止血効果の検討を重ねてきた医療用プラズマ装置を使用し、観察される「止血に始まる創傷治癒」のプロセスで発現する遺伝子・糖鎖について、その網羅的発現解析を実施した。結果、止血に始まる創傷治癒に関連して発現する分子群の全体像に迫ることができた。さらに、プラズマ照射後の糖鎖に、開環して生じた反応性の高いアルデヒド基が存在することを見出している。線溶凝固系では、酵素反応で生じる活性種(ラジカル)の受け渡しで、タンパクの凝集・架橋の進むことが知られているが、我々の結果は、i)糖鎖には、反応性の高いアルデヒド基がプラズマの作用で形成されること、ii)これを仲立ちとして糖タンパクの凝集・架橋が止血効果のメカニズムの一つとなっていることを、示唆するものである。これを踏まえて、その検証を進めているところである。2)プラズマによるタンパク凝集・分散を解析本研究課題では、プラズマの作用する分子メカニズムの理論化のため、血液中タンパクの凝集・分散効果を対象に解析を進めている。生体分子に作用するプラズマの時間的安定性や生成される粒子種の同定や電流などのパラメーターの計測は、医療機器の性能評価と安全性、臨床での実用化、研究実施により得られるデータの解釈においていずれも重要となる。そこで、タンパク分子への作用をより正確に捉えて解析するために、医療用プラズマ装置と同等の性能で、生体分子の量・体積に適した照射が可能となる分子・細胞レベルの実験に適した生化学実験用プラズマ発生システムを組み上げてきている。更に、当該プラズマの質を評価する計測システムとして、近赤外分光法、可視分光法、及びリアルタイム電流計測法等を駆使した研究を実施してきている。以上を持って、今後生化学プラズマ実験技術の基盤を確立する。1)プラズマが作用する生体分子ネットワークの探索については、昨年度に引き続き、高周波凝固を比較対象として、プラズマ止血デバイスの使用で生じる血液凝固とそれに続く良好な創傷治癒の分子メカニズムの解析を実施した。マウスの背部皮膚を切開したことによる出血は、プラズマ処理によって速やかに生じた血液凝固物が出血点を塞ぐことにより、終息する。この現象を病理組織学的、超微形態学的な解析を行ったところ、プラズマを照射した出血点の周辺組織では、高周波凝固を使用した場合に観察される熱による損傷が生じていないことを明らかになった。次に、止血処置に続く創傷治癒のプロセスについて、遺伝子発現変化を網羅的に検索したところ、プラズマ照射を使用した場合は、高周波凝固を使用した場合に比べて、がんの増殖を刺激する分子群の発現が有為に低いことが明らかとなった。胃がんの手術などで使用すると、再発のリスクを抑えられると期待された。2)プラズマによるタンパク凝集・分散を解析については、プラズマの作用する分子メカニズムの理論化のため、血液中タンパクの凝集・分散効果を対象に解析を進めている。今年度は、生体分子に作用するプラズマの時間的安定性や生成される粒子種の同定やパワー等々の測定を行い、医療機器の性能評価と安全性を定義できるパラメーターの可能性について、検討を行った。胃がん手術などでの使用を想定すると、タンパク分子への作用をより正確に捉えて解析することが必要であるため、医療用プラズマ装置と同等の性能で、生体分子の量・体積に適した照射が可能となる生化学実験用システムの開発をすすめた。このようなプラズマの質についても評価・計測することを可能とするため、近赤外分光法、可視分光、及びリアルタイム電流計測の手法を確立するとともに、生体分子表面での反応解析を可能とするべく生化学プラズマ実験技術の基盤確立を進めた。「止血に始まる創傷治癒のプロセス」にフォーカスした研究を実施している。池原と中西が担当したプラズマの作用する生体分子ネットワークに関する探索研究は、現在までにa)組織病理学的解析、b)遺伝子・糖・タンパク等の網羅解析を完了し、止血を起点として観察される創傷治癒のプロセスについて、その全容をほぼ把握するに至っている。DNAマイクロアレイによる解析により同定した遺伝子の発現を検出評価することで、高周波凝固デバイスに対するプラズマ処置の特性と効果(より低侵襲な止血デバイスであること)を定量的に示すこと可能としている。加えて、公募課題の秋元班との共同研究で「プラズマで止血処置した創部の超微形態観察を行うことで、プラズマの仕様で生じる血液凝固が、従来の止血デバイスでは観察されない特徴的な形態を示す事を見出した。2)生体分子に作用するプラズマの質を捉えて血液凝固のプロセスを解明するための研究は榊田と金が担当し、各種計測法の確立を通じて、計測評価を進めた。これまでにa)発光分光計測、b)プラズマに由来する活性種の分布などを行っている。我々の装置を用いて発生させたプラズマフレアーは、含有する窒素分子の温度が340 K程度と十分に低く、これの接する生体組織の表面温度は約40度程度にしか上昇しないことを明らかにした。

さらにc)生化学実験用プラズマ発生システムの構築と解析を行うことで、大気圧環境の再現だけではなくO2、N2、He等のガスの成分比を精密に制御して、生成される気相中の物質をパラメーターに、凝集物質との因果関係の分析と評価を開始するとともに、液中に生成されるアルデヒド基に関与する気相中の物質に着目した計測と解析も進めた.本研究の目的は、申請者らが開発を進めてきた医療用プラズマ発生装置の使用で明確となる「低侵襲性」や「血液凝固やその後の創傷治癒効果」について、その作用原理・メカニズムを明らかにすることである。我々は、プラズマが血液に直接作用することで、血液構成成分のすべてよりなる安定な保護膜が形成されることを明らかにした。プラズマは、血液凝固系のタンパク質ではないアルブミンやイムノグロブリンなどの血清タンパク質を凝固させることができ、赤血球膜を破壊して遊出したヘモグロビンも凝固させる。つまり、プラズマ処置で生じた保護膜が出血点を塞ぎ、出血を停止させているのである。これに対し、現在の手術で使用される高周波凝固装置は、間質組織へ通電により発熱させて組織の水分を失わせる「収縮固化(凝固)」で、ゆえにプラズマより侵襲性が高いのである。26年度までに明らかにした「プラズマが作用する生体分子ネットワークの探索結果」と合わせると、プラズマ処理により生成した保護膜の担う生物学的効能とその作用機序をほぼ解明するに至ったと考えている。一方、生体分子に作用するプラズマの質を捉えて血液凝固プロセスの解明を試みてきた研究では、各種計測法を確立できたことから、プラズマの評価を進めた。前述の様にプラズマによる血液凝固は、自然凝固の加速、赤血球の溶血や血漿タンパク質の凝集より構成されるが、使用するプラズマ源の種類や放電ガス種等によって、溶血度やタンパク質凝集度が異なることも見出している。そこで、名大との連携により、プラズマフレアー電流・電圧、電子密度、窒素分子の回転・振動温度、酸素原子密度、ヘリウム準安定原子密度、液中OH量等の計測を実施した。産総研と名大のプラズマ源との比較、HeとArガスの比較から、条件によってそれぞれの相違点を見出している。背景メカニズムに関する研究では、遺伝子やタンパク質の発現の計測を通じて、プラズマ処置による効能を、定性的かつ定量的に評価可能とした。上田班との共同研究で、18FグルコースPETイメージング技術を利用できたことから、プラズマ止血処置の低侵襲性についてのエビデンスを取得し、世界に先駆けて結果を報告できた。秋元班との共同研究で超微形態学的な解析を進め、プラズマで処理した際に出現する生体に由来する凝集物質や形成された保護膜、血液が膜へと変換されるプロセスを可視化することができた。プラズマ処置による血液凝固の制御については、プラズマフレアーの接触によりサンプルへ流れる電流を制御することで、赤血球の溶血凝固や、アルブミンやイムノグロブリン等のタンパク質凝固を調節できることを明らかにしている。血液凝固の起点になるプラズマ粒子と生体分子の相互作用の解明では、A01班の名大と予定していた各種の計測法を確立・実測することで、プラズマ処置による血液タンパクの凝集・分散効果のメカニズム解明をほぼ完了できる状況にあると考えている。
胃癌の分子標的に対する系統的モノクローナル抗体作成とその診断・治療への応用

本研究では胃癌手術検体を用いたマイクロアレイ解析で、まず高発現の遺伝子を抽出した。このうち、ムチン蛋白であるMUC13は最近同定された1回膜貫通蛋白だが、(1)ムチンファミリー遺伝子であるMUC16が腫瘍マーカーCA125の抗原であること、(2)MUC1が抗体治療の標的としてすでに臨床試験が行われていること、などから診断・治療の標的として有望と考えて、モノクローナル抗体を多数クローン作成してさらに解析を行った。3種類の抗体を用いて各種細胞株でMUC13蛋白の評価を行ったところ、全長の200kDa蛋白以外よりも35kDaの蛋白が最も多く存在し、切断された断片の存在が示唆され診断マーカーとしての可能性が示された。Western blottingで非癌部と比較して胃癌組織での発現亢進を蛋白レベルでも確認した。免疫組織化学解析ではMUC13は小腸、大腸で陽性を示し、正常胃粘膜では陰性だった。Tissue arrayを用いて114例の検討を行ったところ、74例(65%)の胃癌で陽性を示し、Diffuse typeに比較してIntestinal typeで有意に発現が高かった。また、Intestinal typeでは腺管構造のapical側に濃縮して認められたのに対して、Diffuse typeでは細胞全体にびまん性に分布していることが確認された。intestinal typeの前癌病変とされる腸上皮化生でも10例中9例で陽性を示した。他の腸型ムチン(MUC2,CD10)が腸上皮化生では同様に高い陽性率を示しながら、胃癌では陽性率が20-30%と低下することも明らかになり、MUC13は単なる腸分化マーカーではなく、intestinal type胃癌の発癌に関与する分子であることが示唆された。本研究によりMUC13が胃癌の発癌、診断、治療に重要な分子であることが強く示唆された。我々は、胃癌細胞株OCUM-2MD3のゲノムサブトラクション解析により、候補癌抑制遺伝子WWOXのイントロンにホモ欠失を同定していたので機能未知のこの分子に対して胃癌での役割を検討するために世界に先駆けてモノクローナル抗体を作成し、発現解析を行い以下のことを明らかにした。1.スプライシング異常による転写産物はタンパクとして不安定であるOCUM-2MD3も含め、イントロンにホモ欠失を有する細胞ではスプライシング異常をきたすことが知られているが、これまでその役割は未解明であり、ドミナントネガティブに作用するという予測もあった。タンパクレベルの解析を行い、スプライシング異常による転写産物はタンパクとして不安定であり、プロテアソーム分解系で分解を受けてしまうこと、ひいては何らかの機能を発揮する可能性は低いことを明らかにした2.WWOXタンパクの局在は主に核で、一部がミトコンドリアであるこれまで複数のグループから様々な報告がなされていたが、抗体の信頼性が低かったり、強制発現によるもので生理的でなかったりするなど局在に関しては結論が得られていなかった。今回特異的なモノクローナル抗体による免疫染色で内因性のWWOXタンパクが主に核に局在し、一部ミトコンドリアに存在するという結果を得た。さらに、培養条件により細胞が周密状態ではすべてが核に集積することをあらたに見出した。3.正常組織での組織分布はステロイドホルモン産生臓器で高発現だった過去のmRNAレベルでの検討から、全身で発現を認め、精巣、乳腺、卵巣などで高発現であることが報告されていた。配列がステロイド代謝酵素と似ていることから、ステロイドホルモン合成に関与するとの予測がされていた。今回免疫染色でこれらの臓器でやはり高発現であること、特に精巣ではライディッヒ細胞という男性ホルモン産生に特化した細胞でのみ発現を認め、正常組織での生理的な役割としてステロイドホルモン合成に関与する可能性が高いことを示した。4.胃癌組織では逆に発現が亢進しているケースが多かった候補癌抑制遺伝子として、癌組織では発現が減弱していることを予測したが、実際にはむしろ正常胃粘膜と比較して発現が亢進していることを明らかにした。これは、これまでのWWOXに関する研究に大きく修正をせまるものとして、単なる発現量の変化以外の癌抑制制御機構を想定する必要があることを示した。

また、Intestinal typeでは腺管構造のapical側に濃縮して認められたのに対して、Diffuse typeでは細胞全体にびまん性に分布していることが確認された。intestinal typeの前癌病変とされる腸上皮化生でも10例中9例で陽性を示した。他の腸型ムチン(MUC2,CD10)が腸上皮化生では同様に高い陽性率を示しながら、胃癌では陽性率が20-30%と低下することも明らかになり、MUC13は単なる腸分化マーカーではなく、intestinal type胃癌の発癌に関与する分子であることが示唆された。本研究によりMUC13が胃癌の発癌、診断、治療に重要な分子であることが強く示唆された。
二次体の上の不分岐拡大について

定理n次代数体Kの判別式がδ^2(δは平方因子のない奇数)の形をしているとき,Kの有理数体Q上のガロワ閉胞Lのガロワ群Gは次の群の一つである:実例としては,A.Brumerによる構成された6次式の族かつ,(4)の場合の実例を大量に述えることは注目に値する。
IRE1によるmRNAスプライシング機構の構造的基盤

小胞体膜上のIRE1は、N末側を小胞体内腔にC末側を細胞質に向けたI型膜貫通蛋白質で、内腔側領域で変性蛋白質の蓄積を感知する。活性化したIre1pは小胞体シャペロン遺伝子群の転写活性化因子HAC1のmRNAを特定の部位で切断し、スプライソソーム非依存のスプライシングを行うことでHac1pの翻訳を可能にする。この全く新しいスプライシングは、1)5'側と3'側の切断が独立に起こる、2)tRNAリガーゼが関与する、3)細胞質で行われる、などの特徴を持ち、酵母から高等動物まで広く保存されている情報伝達機構である。本研究では小胞体ストレス応答におけるIRE1経路、特にスプライソソーム非依存型スプライシング機構の構造的基盤の解明を目指した。平成19年度は平成18年度に引き続きIre1p細胞質領域の立体構造解析および立体構造変化の解析を行うとともに、Ire1pRNaseドメインとHAC1 mRNAとの相互作用解析、およびこれらの複合体の立体構造解析に取組んだ。また活性に重要な残基の変異体を作成し、立体構造変化の有無やRNase活性を確認した。Ire1pRNaseドメインとHAC1 mRNAとの間では安定な複合体が得られなかったため、NMRによる滴定実験を行うことで、RNA配列特異的な認識に関与するアミノ酸残基の同定を試みた。また種々の変異体を用いたRNA結合実験およびRNase活性測定を行い、その配列特異的なRNA切断機構の一端を解明することに成功した。活性化したIrelpは小胞体シャペロン遺伝子群の転写活性化因子HAC1のmRNAを特定の部位で切断し、スプライソソーム非依存のスプライシングを行うことでHaclpの翻訳を可能にする。平成18年度はIrelp RNaseドメインの構造解析を中心に進めた。加えて細胞質領域の結晶化とHAC1 mRNA切断部位を含むステムループRNAの構造解析に取組んだ。(1)NMR測定のための13C、15N安定同位体標識を行い、バッファーや温度などの測定条件を最適化した。HEPESバッファーを用い、弱アルカリ性で測定した時に最も良好なスペクトルが得られた。(2)Irelp細胞質領域について大腸菌での大量発現系と精製系の確立に成功し、箱嶋敏雄教授(奈良先端大)の協力を得て結晶化に取組んだ。タンパク質由来と思われる結晶が得られたが、現段階では再現性に乏しい。(3)Irelp細胞質領域が認識するRNA配列に、配列特異的な立体構造があるかどうかを明らかにするために、Irelpが認識するHAC1 mRNAの2つのステムループの立体構造解析に取組んだ。イミノプロトンシグナルの解析から、ステム領域以外にも塩基対を形成している領域があることが示唆された。

この全く新しいスプライシングは、1)5'側と3'側の切断が独立に起こる、2)tRNAリガーゼが関与する、3)細胞質で行われる、などの特徴を持ち、酵母から高等動物まで広く保存されている情報伝達機構である。本研究では小胞体ストレス応答におけるIREI経路、特にスプライソソーム非依存型スプライシング機構の構造的基盤の解明を目指した。平成19年度は平成18年度に引き続きIrelp細胞質領域の立体構造解析および立体構造変化の解析を行うとともに、Irelp RNaseドメインとHAC1 mRNAとの相互作用解析、およびこれらの複合体の立体構造解析に取組んだ。また活性に重要な残基の変異体を作成し、立体構造変化の有無やRNase活性を確認した。IrelpRNaseドメインとHAC1 mRNAとの間では安定な複合体が得られなかったため、NMRによる滴定実験を行うことで、RNA配列特異的な認識に関与するアミノ酸残基の同定を試みた。また種々の変異体を用いたRNA結合実験およびRNase活性測定を行い、その配列特異的なRNA切断機構の一端を解明することに成功した。
ソフトウェアメモリベース通信機構に関する研究

平成10年度は2年間の研究期間の最終年度である。ソフトウェアメモリベース通信機構の研究は特殊なハードウェア通信機構がなくても実用に耐えられるユーザレベルの高速かつ保護され仮想化された通信が実現できることを実証することが最大の目標である。広く使われているイーサネット系の通信インタフェースを用いて、可能な限り高速の実装と高機能な実装を行う必要がある。平成9年度にSuperSPARCプロセッサ搭載でFast Ethemetインタフェースがすでに増設されているワークステーションに、Fast Ethemet(100BASE-TX)を用いたメモリベース通信機構(MBCF:Memory-BasedCommunication Facilities)を実装した。平成10年度は、遠隔ノードでユーザレベルプログラムを安全かつ非同期に起動できるMBCF SignalやMBCFを使って高速なメッセージパッシング通信を可能にするMBCF FIFOEAGERといったMBCFの機能拡張を行った。さらに、それらを用いた性能試験を行って、従来OS上の保護された通信に比べて、遅延で1桁、オーバヘッドコストで2桁の性能向上を実証した。広く利用されている並列通信同期インタフェースであるMPI version1をMBCF上に実装して、従来OSならびに従来通信方式との性能評価をアプリケーションレベルで行った。アプリケーションの通信特性にもよるが、NASParallel Benchmarksを使った性能評価では、8台で最大1.83倍の性能向上が得られた。通信同期の性能向上がアプリケーション全体のスピードアップに貢献できることが実証された。このため、最新のワークステーションと最新の高速ネットワークを用いて、可能な限り高速の実装を行う必要がある。平成9年度購入予定に挙げていたFast Ethernetインターフェースを持つワークステーション(JU1/140)は予算の減額のために購入不可能であった。このため、やむを得ずEthernetを持つUltraSPARC搭載のワークステーション2台を購入し、10年度の予算でFast Ethernetインタフェースを購入して、このマシン上にメモリベース通信機構を実装することにした。そこで9年度はUltraSPARCよりは一世代古いSuperSPARc搭載でFast Ethernetインタフェースがすでに増設されているワークステーションを使って、Fast Ethernet(100BASE-TX)を用いたメモリベース通信機構を実装した。その結果、マシン2台の環境において、4byte程度の細粒度データ転送の送信ソフトウェアオーバヘッが3.4μsec、受信ソフトウェアオーバヘッが6.4μsecという値を得た。送信開始から受信終了までのレイテンシは約25μsecであった。また、2台間片方向の最大転送速度は11.2MByte/secであった。これらの値は保護され仮想化されたユーザレベル通信としては市販の専用高並列計算機に優るとも劣らない値である。来年度はより高速なプロセッサにメモリベース通信を移植することにより、さらなる高速化を目指す。
ヒトの歩行運動の中枢制御機序とその病態生理の解明

歩行運動の中枢制御およびその病的状態を随伴陰性変動(CNV)あるいは運動準備電位(BP)という脳電位の点から研究することを最終目標として、まずCNVそのものの発生機序を検討し、さらに歩行を含めた随意運動が傷害される運動異常症においてCNVあるいはBPを検討してその病態を検討した。1.パーキンソン兆候を有する患者(パーキンソン病・進行性核上性麻痺)13名においてCNV後期成分とBPを比較検討した。Hohen & Yahr分類でII度以下の軽症群ではCNVとBPに有意な差はなかったが、III度以上の重症群ではCNVはBPより有意に低振幅化していた。さらにBPが正常に記録されるパーキンソン病患者(Hohen & Yahr分類III度)において、CNV後期成分が頭蓋頂(Cz)においてのみ低振幅化し外側半球領域では正常に認められる所見が3名でみられた。これらの事実より、(1)CNV後期成分とBPは発生機序が異なり、CNVの方がより基底核傷害の程度を反映する、(2)CNV後期成分の発生源の1つが補足運動野(SMA)であるという著者の過去の報告はパーキンソン病患者でも矛盾せず認められ、特にCNV後期成分の低下はSMAから始まることが示唆された。2.CNVの1対の刺激に対して、S1で運動を選択しS2で運動を開始する場合(S1選択反応課題)と、S1は警告のみでS2で運動を選択・開始する場合(S2選択反応課題)で、S1から約500msで出現するCNV前期成分の分布を比較して発生機序を検討した。S2選択反応課題でのCNV前期成分は前頭部正中領域に陰性電位として見られたが、S1選択反応課題でのCNV前期成分は、より前方の陰性電位と頭頂部やや左の陽性電位の複合として認められ、これは前頭前野および頭頂連合野での判断・選択の過程を反映する可能性が示唆された。3.心因性ミオクローヌス(psychogenic myoclonus)と診断された患者で観察される"不随意"運動では、運動に先行するBPが記録され、皮質レベルでは随意運動と同じ準備状態を呈する。本検査は所見が陽性である場合に限り、本病態の診断上臨床的に有用と考えられる。
サイズ・形状が制御された触媒粒子を内包するためのメソ多孔体調製

球状のシリカナノ粒子の集合体を利用してできるメソ多孔体の内部に、その細孔よりも大きな触媒ナノ粒子であっても内包できる簡便なコア-シェル触媒調製法を確立する。シリカナノ粒子の集合体を触媒担体として用いてミクロンサイズの酸化銅粒子を内包した複合化触媒を調製し、アンモニアボラン加水分解による水素発生反応への応用を検討した。その結果、シリカアルミナナノ粒子と酸化銅粒子の比率がその耐久性に大きな影響を及ぼすことがわかった。この複合化触媒は、複合化せずに酸化銅粒子のみを用いた場合に比べると繰り返し耐久性が約3倍に向上した。球状のシリカナノ粒子の集合体を利用してできるメソ多孔体の内部に、その細孔よりも大きな触媒ナノ粒子であっても内包できる簡便なコア-シェル触媒調製法を確立し、タンデム触媒などの高機能固体触媒の開発への応用を目指すした研究を行っている。本年度は、シリカナノ粒子の集合体を触媒担体として用いてミクロンサイズの酸化銅粒子を内包した複合化触媒を調製し、アンモニアボラン加水分解による水素発生反応への応用を検討した。また、シリカナノ粒子の表面に三価のアルミニウムイオンを添加してカチオン交換サイトを生成させることで、カチオン性の有機光触媒を固定化することにも成功した。この有機光触媒は、シリカアルミナナノ粒子の表面をほぼ単層で完全に覆うことができた。その結果、シリカアルミナナノ粒子複合体の内部にできた間隙内で水素発生触媒として機能する白金ナノ粒子と複合化させた際には、全ての白金ナノ粒子が複数の有機光触媒に取り囲まれる構造となる。この構造は丁度、天然の光合成系において光捕集のために複数のポルフィリン分子が配されているのと同様の構造である。この複合化触媒を用いて光触媒水素発生反応を行ったところ、通常のメソ多孔性シリカアルミナを用いた場合に比べて効率のよい水素発生が確認できた。当初の計画では、平成27年度は酸化銅粒子とシリカナノ粒子の複合化を行う予定で、シリカナノ粒子表面へのカチオン交換サイトの導入や有機光触媒の固定化に関する研究は平成28年度に行う予定であった。しかし、現時点で既にこれらの目標を達成しており、光触媒水素発生反応にも成功しており、当初予定した計画以上の進展が見られている。球状のシリカナノ粒子の集合体を利用してできるメソ多孔体の内部に、その細孔よりも大きな触媒ナノ粒子であっても内包できる簡便なコア-シェル触媒調製法を確立し、タンデム触媒などの高機能固体触媒の開発への応用を目指した研究を行ってきた。昨年度までに、シリカナノ粒子の集合体を触媒担体に用いてミクロンサイズの酸化銅粒子を内包した複合化触媒を調製し、アンモニアボラン加水分解による水素発生反応への応用を検討した。本年度は、さらに、水の酸化反応に高い活性を示すことが知られているシアノ架橋金属錯体をシリカナノ粒子の多孔質集合体に内包させ、その光触媒的水の酸化反応に対する活性を評価した。今後は、より難易度が高い有機光触媒を用いた水の酸化反応の検討や、この系の水素発生触媒との複合化にも取り組んでいく。触媒化学本年度、当該予算でスピンコーター(216万円)を購入する予定であったが、大阪市立大学へと異動したため、当該装置の設置スペースの確保ができなかった。また、近隣研究室において、当該物品の代替品を貸借できたため、今年度の購入を見送った。今年度、光触媒反応系において大きな進展が見られた。そのため、光触媒反応を行うのに必要な消耗品など新たな物品の購入を予定している。

特に、水の酸化触媒に有効な酸化イリジウムや酸化ルテニウムの購入に多くの費用が必要になるので、それらを購入するために用いる。また、新たに光源を購入し光反応を行うことができる環境を整える。
朝鮮諺解本による中国近世語語彙の研究

〔研究の目的〕朝鮮諺解本である『老乞大諺解』『朴通事諺解』を中心に以下の二項を本研究の目的とした。1.注釈部分(とくに被注釈語句ではない割注)の語彙・語法について中国語史の観点から研究を進めること。2.注釈部分に引用された書籍について書誌学的考察を加え、引用語句の現行流布本との比較をすること。〔研究実施計画〕上記の目的達成のため上半期と下半期に分け以下の計画をたてた。1.上半期:『型世言』をはじめとする新資料の購入および二種類の諺解本の注釈部分の抽出と分類整理。2.下半期:抽出部分の語彙・語法についての考察及び引用書籍の分類と引用語句の現行流布本との比較。〔研究実績〕科学研究費補助金60万円は、新資料の購入や資料整理の謝金にあてることができた。上記の1.については、わずかではあるが断片的な事項が新知と思われるが、当初の予想以上に作業がはかどらず芳しい成果が見られていない。引き続き研究を進める必要を痛感し、平成7年度科学研究費補助金の申請を提出した所以である。上記2.についても同様であり、現在すでに逸書となっているものについては諺解本に記載されているもので完結するが、先人の優れた研究がある『東京夢華録』などは別にして、ほかの書籍の調査は期待に反して進捗していない。現在までの成果としては、私家本であるが以下のものがある。(1)『老乞大諺解・朴通事諺解注釈部分語彙索引』(2)『老乞大諺解・朴通事諺解注釈部分引用書籍書名索引』今後の研究は『索引』をもとに中国史研究に寄与できる充実した内容で公表を計画している。
スライス・パッチクランプ法による視床下部ニューロンのシナプス入力特性

5-7週令の雄性ICRマウスをケタラール深麻酔後、300μmの脳スライス標本を作成した。さらに、小さくトリミングし、視索上核とその周辺部のみを含む切片にした。ホールセルクランプ記録法により膜電位固定下で視索上核ニューロンの興奮性シナプス後電流(EPSC)および抑制性シナプス後電流(IPSC)を記録した。膜電位依存性シナプス後電流を誘起するためにfocal刺激あるいは高KCl(21mM)を用いた。また、膜電流固定下で興奮性シナプス後電位(EPSP)を記録した。得られた電流および電位はPCMデータレコーダに収録し、オフラインによりPCLAMPで解析した。興奮性シナプス電流(EPSC)はグルタミン酸受容体拮抗剤であるキヌレン酸(1mM)により、抑制性シナプス電流(IPSC)はGABA受容体拮抗剤であるピクロトキシン(50μM)あるいはビククリン(3-10μM)により抑制された。EPSCは膜電位依存性および自発性EPSC(微小EPSCを含む)に分類された。無カルシウム潅流液下で、膜電位依存性EPSCは消失したが、自発性EPSCは影響を受けなかった。以上より、(1)視索上核ニューロンに対して興奮性神経伝達物質としては主にグルタミン酸が、また抑制性神経伝達物質としてはGABAが作用していること、(2)視索上核ニューロンの活動は自発性に放出されるグルタミン酸により絶えず調節されていること、(3)自発性グルタミン酸放出は細胞外カルシウム濃度に依存しないことが分かった。従来、シナプス入力を遮断する目的で無Ca/高Mg潅流液が用いられてきたが、本実験結果によりこの方法は必ずしも適当でないということが示唆された。視床下部の神経終末からの伝達物質の放出において、膜電位依存性および自発性放出があり、これらは異なった機構によっていることが推測される。
量子スピン液体における磁場励起ダイナミクスと輸送現象に関する数値的研究

トポロジカル量子計算への応用が期待されているマヨラナ粒子が発現する状態として、Kitaev模型における量子スピン液体が注目を集めている。このKitaevスピン液体を実現しマヨラナ粒子を制御する目的で、Kitaev候補物質の磁場応答や他物質との接合系に関する研究が急速に進展している。このような状況の中、Kitaev候補物質に関する理論研究は、新奇現象の予測や実験結果の解釈を行う上で重要な役割を果たすと期待されている。本研究では、大きな空間サイズを高精度に取り扱える変分モンテカルロ法を開発・適用することで、Kitaev候補物質の有効模型における磁場励起ダイナミクスと輸送特性を明らかにする。
細胞レベル３次元RI可視化システムの開発

数十μmから数百μmのサイズである細胞レベル可視化のための必要な技術である500μメートルおよび200μメートルのシンチレーター結晶アレイの製作を行った。本結晶アレイとディジタルシリコンフォトマル検出器を接合し位置分解が可能であることを確認した。また同結晶をTSV型の高密度実装が可能である3mm角のMPPC(Multi Pixel Photon Counter)と接合し電荷分割方式で読み出すことで位置分解およびエネルギースペクトル取得が可能であることを確認した。これにより原理的に200μオーダーの空間分解能が達成可能である。またディジタルSiPMを用いたプロトタイプPETシステムを構築した。本年度はまず高分解能素子の原理検証を行うため、ピクセル化が進んでいるシンチレータ結晶と光検出器を用いた高分解能素子の検討を行った。光検出器としては2mm角500μmピッチのSiPM(Silicon Photomultiplier)アレイおよびPSD (Position Sensitive Detector)タイプの光検出素子を用いて検出実験を行った。また外部の大型検出器としてはGAGG結晶およびAPD検出器を用いたPETモジュールを作製し、144チャネルに関して動作確認を行った。本検出器からの信号はToT (Time over Threshold)方式を用いて読みだすASIC (Application Specific Integrated Circuit)を用いて作製し、またFPGA (Field Programmable Gate Array)を用いてコインシデンス測定を行うシステム及びデータ取得ソフトの開発を行った。これにより非対称PET型のコインシデンスシステムの設計を完了した。本年度はまず、数十μmから数百μmのサイズである細胞レベル可視化のための必要な技術である500μメートルピッチおよび200μメートルサイズのシンチレーター結晶アレイの製作を行った。一方で保護用のガラスによる光の分散についても見積もりを行った。また同結晶をTSV型の高密度実装が可能である3mm角のMPPC(Multi Pixel Photon Counter)と接合し電荷分割方式で読み出すことで位置分解およびエネルギースペクトルの取得が可能であることを確認した。また新しい光検出器であるdigital SiPMとGAGGシンチレータを用いたプロトタイプPETシステムの試作を行い、PETとして動作が可能であることを実証した。画像再構成方法はMLEMを用いてデレンゾファントムを用いて評価をおこなった。放射線計測ピクセル型高分解能検出器の検討および、サイズの異なる非対称型PETシステムの同時計数システムの構築を行いこの部分は順調に進展している。一方で半導体素子に関してはノイズ等を含めた検討および検出器作製までの設計および時間が必要なためまずシンチレータおよび光検出器での検討を進めた。本年度までに構築した非対称型のPET検出器を用いて、原理検証のためのPETイメージング実験を行う。まずはシンチレータおよび光検出器を用いてより細かい数100μmピッチのアレイ型検出器を作製し分解能の向上を目指す。
津波浸水域の建物被災度判定の自動化に向けた被災度判定支援技術に関する研究

本研究では,車載型全周囲カメラで被災地を撮影し,その画像を基に被災地外の遠隔地での建物被災度判定の技術方法を明らかにする.そこで,被災度判定支援のために車載型全周囲カメラ画像による建物の被災度判定の自動化を行い,大まかな被災度分類を提示する方法を明らかにした.更に,自動判定精度を向上するために,目視で行った判定結果を機械学習の教師データとして用いる仕組みを構築し,簡易にWebで閲覧できる仕組みを構築した.本年度に関しては,(1)津波浸水域の被災建物の被災度判定基準,(2)被災地外の遠隔地での建物被災度判定の技術方法の2点について研究を行った.まず,(1)津波浸水域の被災建物の被災度判定基準については,東日本大震災で撮影した全周囲カメラ画像から建物の被災度別に分類作業を行った.具体的には,GIS上で浸水深の状況及び建物密集度の状況を撮影ルートで照らし合わせながら建物の被災度が複数存在する箇所を選び出し,全周囲カメラ画像から建物の正面の画像を抜き出し作業を一部の地域で行った.そこから,目視判定で流出,倒壊,全壊,半壊,一部損壊,無被害の分類を行った.更なる詳細な分類分けについては,現在検討をしている段階である.次に,(2)被災地外の遠隔地での建物被災度判定の技術方法については,全周囲カメラ画像から自動的に建物のみの画像を抜き出す方法の検討及びシステム開発を行った.具体的には,全周囲カメラ画像には,建物以外の風景が入っており,画像認識技術の建物被災度の自動判定の精度を下げる情報が数多く含まれている.そのため,建物のみを抜き出す必要性がある.そこで,撮影場所とデジタル住宅地図を用いてGIS上で空間分析を行い,撮影位置からどの方向に建物が撮影されているか割り出す技術を確立した.建物被災度の判定精度を高めるためには,建物を様々な角度で見る必要性があるため,本技術が重要となる.最後に,(2)に関連して,画像認識技術による建物被災度の自動判定については,様々な画像認識技術を比較しながら,最適なものを検証している段階である.平成26年度に実施した(1)津波浸水域の被災建物の被災度判定基準の「画像認識技術による建物被災度の自動判定の検証」については,教師データの不足による精度向上ができなかった.そのため,平成27年度については,更なる精度の向上を図るために,教師データの作成を中心的に実施した.前回までは,浸水域の宮城県石巻市の木造密集地域を中心に行ったが,木造建物の被害パターンの種類及び数量が不十分であった.その理由は,360度カメラで撮影されている場所が限られていたことと,震災から数週間経った後のデータであり建物が一部片付けられていた問題などがあったためである.27年度については,震災から1週間後から1ヶ月間の間の360度カメラデータを中心に洗い出しを行い,教師データの作成を行った.教師データは,仙台市を中心に約2,500棟のデータを抽出した.また,前回は,道路面から垂直に建物を撮影したデータしか作成していなかったが,これでは,前面の建物の被害からしか判定できなく,側面の被害は無視をしていた.そのため,建物の正面及び側面を2方向からのデータを作成した.また,機械学習法のツールの変更を行い,更なる精度の向上を図る検証を行った.その結果,ある程度の精度向上があったが,必要十分な精度向上が図れなかった.その原因を追及するために,本年度を費やしたかたちとなってしました.そのため,平成27年度以降に計画していた,(3)被災度判定支援のために車載型全周囲カメラ画像と空間情報の重合処理による被災度判定の自動化方法,(4)判定結果を自治体等で簡易に閲覧できる方法,(5)人手を介さずに津波浸水域の建物の被災度判定を自動化する技術方法について,着手することができなかった.上記の研究実績の概要にも記載したが,機械学習法のツールの変更を行い,更なる精度の向上を図る検証を行ったが,必要十分な精度向上が図れなかった.その原因を追及するために,本年度を費やしたかたちとなってしました.そのため,平成27年度以降に計画していた,(3)被災度判定支援のために車載型全周囲カメラ画像と空間情報の重合処理による被災度判定の自動化方法,(4)判定結果を自治体等で簡易に閲覧できる方法,(5)人手を介さずに津波浸水域の建物の被災度判定を自動化する技術方法について,着手することができなかった.また,震災から5年目を迎え,被災地の自治体から有識者の需要が高まったことと,様々な機関から復興を加速するための方策など学術指導等などが多数あったため,科研費の業務に集中することができなかったことが,進捗が大幅に遅れたことに繋がった.本研究では,車載型全周囲カメラ画像を用いた被災地外での津波浸水域の建物被災度判定の方法について研究を実施した.まず,車載型全周囲カメラ画像と空間情報の重合処理による被災度判定の自動化を行うために,2011年東日本大震災の津波域で被災した建物の数百棟の画像を車載型全周囲カメラ画像から切り出しを行い,その画像でディープラーニング手法を用いて建物被災度判定を行った.その結果,建物被害の有無が自動的に判定できることが明らかになった.さらに,地理空間情報から車載型全周囲カメラ画像の建物を切り出す手法を明らかにした.自動判定結果を自治体等で簡易に閲覧できるようにウェブシステムの開発を行った.

このウェブシステムでは,判定結果を閲覧できるだけでなく,自動判定結果の修正や,その修正結果をディープラーニングの教師データとして用いて更なる判定結果の向上を行えるようにした.このウェブシステムにより,被災自治体だけでなく,遠隔地の応援自治体でもシステムから被災度判定することが可能になった.これらの研究により,建物の被災状況をある程度自動的に判別すること可能になるとともに,ウェブシステムによる遠隔地での被災度判定支援が可能になることがわかった.ただし,本研究では,一部損壊や半壊などの被災度区分までの判定まではディープラーニング手法やその他の手法などで試したが難しく,今後の課題と言える.今後,被災度判定結果の向上を行うための更なる手法論の明らかにする予定である.本研究では,車載型全周囲カメラで被災地を撮影し,その画像を基に被災地外の遠隔地での建物被災度判定の技術方法を明らかにする.そこで,被災度判定支援のために車載型全周囲カメラ画像による建物の被災度判定の自動化を行い,大まかな被災度分類を提示する方法を明らかにした.更に,自動判定精度を向上するために,目視で行った判定結果を機械学習の教師データとして用いる仕組みを構築し,簡易にWebで閲覧できる仕組みを構築した.初年度の予定していた「画像認識技術による建物被災度の自動判定の検証」について,画像認識技術のアプリケーションの検証が遅れており,適切なアプリケーションを選び切れていない.そのためシステム開発の部分が遅れている.平成27年度の遅れを取り戻すべく,平成28年度については,時間をかけて,「画像認識技術による建物被災度の自動判定の検証」を行うとともに,未着手である(3)被災度判定支援のために車載型全周囲カメラ画像と空間情報の重合処理による被災度判定の自動化方法,(4)判定結果を自治体等で簡易に閲覧できる方法,(5)人手を介さずに津波浸水域の建物の被災度判定を自動化する技術方法について,平行して着手する.地震工学「画像認識技術による建物被災度の自動判定の検証」について,早急に検討を進めるとともに,26年度に実施した内容を引き続き研究を進め,再度精査を行い,方法の更なる発展を目指す.そして,(3)被災度判定支援のために車載型全周囲カメラ画像と空間情報の重合処理による被災度判定の自動化方法,(4)判定結果を自治体等で簡易に閲覧できる方法,(5)人手を介さずに津波浸水域の建物の被災度判定を自動化する技術方法の3つの研究について,昨年度の研究と平行しながら進める.今回,使用額の変更が生じた理由として,人件費・謝金で必要十分な教師データを作成するために,計画していた人件費が超過した.また,全体的な計画な遅れによる(4)判定結果を自治体等で簡易に閲覧できる方法,(5)人手を介さずに津波浸水域の建物の被災度判定を自動化する技術方法のシステム構築のための外部委託ができておらず,予算の持ち越しとなった.昨年度は,「画像認識技術による建物被災度の自動判定の検証」についての画像認識技術のアプリケーションの検討が進まず,システム開発に画像認識技術を組み込むことが出来なかったことが原因である.また,人件費について計上をしていたが,全体の作業の遅れにより,作業を割り振ることが出来なかったことが原因である.
細胞内寄生に影響を与える抗酸菌代謝機構の解析

抗酸菌の代謝機構は、細胞内寄生性に影響を及ぼすことが知られているが、その詳細なメカニズム等は不明である。本研究では代謝機構の解明を目指し、多面的なアプローチにより解析を試みた。栄養成分の代謝能解析では、一部の抗酸菌が他とは異なる窒素源の代謝機構を持つことが明らかとなった。一方、抗酸菌の菌体内代謝成分の動態解析を実施した結果、特徴的な代謝産物の動態を示すことが判明した。さらに、代謝の動きを適切に評価し得る遺伝子マーカーについても、その一部を同定することが出来た。依然として、抗酸菌の代謝機構は多くの点で未解明であるが、本研究の結果はその一端を明らかにしたものであると考えられる。主要な抗酸菌感染症である結核やハンセン病は、抗酸菌属(Mycobacterium属)のMycobacterium tuberculosis (結核菌)やMycobacterium leprae (らい菌)によって引き起こされる。抗酸菌属の菌体成分については、主に細胞壁に含まれる糖脂質成分の構成・構造・生合成等の全容が明らかになりつつあり、その一部については病原性との関わりが指摘されている。一方で、菌の基礎代謝に関わる菌体内成分(アミノ酸、核酸、有機酸等)や代謝機構そのものの特性については未だ解明されていない。そこで、本研究においては、ハンセン病の起因細菌であり未だ人工培地での培養が不可能なM. lepraeに注目し、代謝機構に影響を及ぼす栄養成分の検討を行った。放射性ラベルしたパルミチン酸を含む培地にアルブミン又は各種アミノ酸を添加し、窒素源の異なる複数の培地を調製した。代謝活性の評価はパルミチン酸のベータ酸化の結果生じた14CO2の定量で行った。M. lepraeの代謝活性を検討した結果、アルブミンを含む培地で最も高い傾向を示す一方、比較対象として実施したMycobacterium bovis BCGではアルブミンを含む培地では最も低い活性であった。各種アミノ酸を含む培地においても、M. lepraeとM. bovis BCGで代謝活性に差が認められた。この結果は、M. lepraeとM. bovis BCGでは窒素源の代謝機構に異なる仕組みが存在することを示唆するものであり、M. lepraeを含む抗酸菌の病原性と代謝機構の関わりを探る上で一つの鍵と成り得るものであった。抗酸菌が病原性を発揮する過程においては、宿主細胞内で増殖する能力(細胞内寄生性)が深く関与していることが知られている。しかしながら、これらのメカニズムについては不明な点も多い。そこで本研究では抗酸菌の代謝と細胞内寄生性との関係に焦点を絞りこれらを解析することを目的とした。菌体内成分に含まれる様々な代謝産物の動態を把握することは、代謝そのものの機構を解明する上で重要な意味を持つ。そこで本年度は、抗酸菌研究においてモデルとして頻繁に使用されるM. smegmatisの菌体内代謝産物の動態解析を試みた。培養菌体を洗浄後、メタノールによって代謝産物が含まれる菌体内成分を抽出し、クロロホルムによる脂質成分、さらに限外濾過フィルターによる不純物の除去をそれぞれ行い、分析用サンプルとした。イオン性化合物の検出に適したCE-MS (capillary electrophoresis- mass spectrometry)法により、菌体内成分に含まれる低分子イオン性化合物の同定及び含有比を算出した。その結果、菌体内には、エネルギー、核酸及びアミノ酸代謝に関与する多くの化合物が含まれており、それらの中でもアミノ酸類の一つであるcitrullineの含有量が著しく高いことが判明した。このことは、抗酸菌の代謝成分動態の一端を示すものであり、細胞内寄生性に何らかの影響を及ぼしている可能性を示唆するものであった。本研究は、抗酸菌が宿主細胞内で増殖する、すなわち細胞内寄生性を発揮するために必要な抗酸菌の基礎代謝動態・機構を解明することを最終的な目的としている。しかし、宿主細胞内での抗酸菌代謝系の動きを適切に評価し得る遺伝子マーカーは未だ同定されていない。ハンセン病の起因菌であるMycobacterium lepraeは、人工培地での増殖能を欠く偏性細胞内寄生菌であることから、この菌のマーカーは細胞内寄生時の抗酸菌代謝系の動きを如実に反映していると考えられる。そこで、マーカー候補の中でも、比較的環境応答により変化し易いとされているribosomal RNAに注目した。これらの内、16S rRNAについては、細菌の代謝動態や生存度を評価し得る指標の一つとしてとして知られているが、残存する傾向が強いため、機敏な評価には適さない面がある。一方、16S rRNAの生合成前駆体であるprecursor rRNAは環境の変化に素早く対応してその分子数が増減するため、細菌等の代謝動態等を機敏に評価する上で16S rRNAよりも優れているとされる。しかし、他の細菌類とは異なる生理的特徴を有するM. lepraeのprecursor rRNAについては未だ解析が行われておらず、その挙動も不明である。そこで、栄養成分の量比や代謝阻害剤の有無等諸条件を変化させた培地にM. leprae一定時間に接触させ後、各条件におけるprecursor rRNAの定量をRT-qPCRにより行った。その結果、栄養養成分等の変化に応じてM. lepraeのprecursor rRNA量が速やかに変化することが判明した。

このことは、precursor rRNAがM. lepraeを含む抗酸菌の細胞内寄生性と関連する代謝動態を適切に評価し得る指標として、応用できる可能性を示すものである。本年度は、均一化した抗酸菌を免疫細胞内で増殖させ、抗酸菌の菌体内代謝成分の解析を行う予定であった。しかし、均一化のための適切な条件を見出すことが出来なかったため、免疫細胞内で増殖させた抗酸菌の菌体内代謝成分の解析を実施することができなかった。病病原性抗酸菌の発症機構を解明するには、抗酸菌が宿主細胞内で増殖する能力(細胞内寄生性)について、そのメカニズムを明らかにする必要がある。一方、細胞内寄生性と関連している可能性がある抗酸菌の菌体内成分の構成・動態については、依然として不明な点が多い。本研究においては、これらの菌体内成分と代謝機構との関わりに焦点を絞り解析を行った。代謝機構を理解する上で、そこで消費される栄養成分の利用能を評価することは重要である。そこで、複数の抗酸菌間でそれらを比較検討した結果、病原性抗酸菌の一つであるMycobacterium lepraeが窒素源の代謝において、他の抗酸菌とは異なる機構を保持する可能性が高いことが判明した。また、栄養が消費された後の状態を示す菌体内代謝成分の動態をMycobacterium smegmatisで解析したところ、一部のアミノ酸類が著しく菌体内に蓄積していることが明らかとなった。さらに、抗酸菌代謝の全体的な活性を評価し得る遺伝子マーカーの探索を行った結果、一部のRNA分子が代謝と連動して鋭敏に変化することを見出した。一方、最終年度は、宿主細胞内で増殖した抗酸菌の代謝成分解析を行うために、解析に足る十分量の抗酸菌を確保する条件を重点的に検討・探索したが、現段階では最適な条件設定には至っていない。研究期間全体を通じて、抗酸菌の代謝機構に関わる一端を解明することが出来たが、依然として発症機構に関与する細胞内寄生性には多くの明らかにすべき点がある。今後は多面的なアプローチでこれらの課題が解決されることが期待される。抗酸菌の代謝機構は、細胞内寄生性に影響を及ぼすことが知られているが、その詳細なメカニズム等は不明である。本研究では代謝機構の解明を目指し、多面的なアプローチにより解析を試みた。栄養成分の代謝能解析では、一部の抗酸菌が他とは異なる窒素源の代謝機構を持つことが明らかとなった。一方、抗酸菌の菌体内代謝成分の動態解析を実施した結果、特徴的な代謝産物の動態を示すことが判明した。さらに、代謝の動きを適切に評価し得る遺伝子マーカーについても、その一部を同定することが出来た。依然として、抗酸菌の代謝機構は多くの点で未解明であるが、本研究の結果はその一端を明らかにしたものであると考えられる。本年度は、抗酸菌類の窒素源代謝に焦点を絞り、免疫細胞内で増殖した際の菌体内代謝成分の解析を実施する予定であった。解析を行うためには、各種抗酸菌を均一化し、1細胞当たりに感染させる接種菌体数をそろえる必要がある。しかしながら、当該抗酸菌は非常に凝集性が高いため、現段階では成功していない。今後、さらに様々な化学的及び物理的手法をとり入れることでこれらの課題を克服し、ヒト由来免疫細胞内での各種抗酸菌代謝産物を定量解析する。今後は、抗酸菌の均一化のための適切な条件を見出すことに重点を置く。