hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顔画像認識を利用したセキュリティシステムの研究

近年,情報システムの分野では,種々のレベルのセキュリティが大きな問題となってきている.顔画像認識をセキュリティ問題への適用するに当たって,ニューラルネットワークを用いて比較少人数を対象とした場合は良好な結果が得られる.しかしながら,対象とする人数を増やした場合は,顔の情報量が膨大であるため,認識率の低下と学習時間の増加が問題にる.本研究ではこれらの問題を解決するために,ファジィ理論を応用した小規模のニューラルネットワークを並列に使用するシステムを構築した.このことによりローカルミニマムに陥る危険も減少した.方法としては,最初に入力画像を,パターンマッチング法により幾つかのカテゴリーに分類する.この際,ファジィ理論を利用して近い距離にあるパターンを幾つかのカテゴリーに帰属させる.次に各々のカテゴリーにおける画像を,小規模ニューラルネットワークを利用して,最終の判別を行う.システムに新しく一つのカテゴリーを追加する場合,既存のニューラルネットワークとは関係なく一つの新しいカテゴリーを含むニューラルネットワークを作りシステムに追加する.このことによりシステム全体の再学習が不要となる.小規模ニューラルネットワークの規模は入力層256,中間層128,出力層6のバックプロパゲ-ショナルゴリズムを用いた.実際に行った顔画像の認識の実験(対象人数25人)では認識率99.33%であった.近年,情報システムの分野では,種々のレベルのセキュリティが大きな問題となってきている.顔画像認識をセキュリティ問題への適用するに当たって,比較的少人数を対象とした研究結果に基づいて,平成8年度は,対象とする人数を増やして実験を行った.顔画像認識の手法としてニューラルネットワークを用いている.顔の認識は情報量が膨大であるため,対象となる人数が増加するにつれて,認識率の低下と学習時間の増加が問題にる.本研究ではこれらの問題を解決するために,小規模のニューラルネットワークを並列に使用するシステムを構築した.このことによりローカルミニマムに陥る危険も減少した.方法としては,最初に入力画像を,パターンマッチング法により幾つかのカテゴリーに分類する.次に各々のカテゴリーにおける画像を,小規模ニューラルネットワークを利用して,最終の判別を行う.システムに新しく一つのカテゴリーを追加する場合,既存のニューラルネットワークとは関係なく一つの新しいカテゴリーを含むニューラルネットワークを作りシステムに追加する.このことによりシステム全体の再学習が不要となる.小規模ニューラルネットワークの規模は入力層256,中間層128,出力層6のバックプロパゲーションアルゴリズムを用いた.認識の実験は20人(この場合10個のニューラルネットワークを用いている)をベースに21,22...と27人まで人数を増加させた.この場合,いずれも97.7%以上の認識率が得られた.近年,情報システムの分野では,種々のレベルのセキュリティが大きな問題となってきている.顔画像認識をセキュリティ問題への適用するに当たって,ニューラルネットワークを用いて比較少人数を対象とした場合は良好な結果が得られる.しかしながら,対象とする人数を増やした場合は,顔の情報量が膨大であるため,認識率の低下と学習時間の増加が問題にる.本研究ではこれらの問題を解決するために,ファジィ理論を応用した小規模のニューラルネットワークを並列に使用するシステムを構築した.このことによりローカルミニマムに陥る危険も減少した.方法としては,最初に入力画像を,パターンマッチング法により幾つかのカテゴリーに分類する.この際,ファジィ理論を利用して近い距離にあるパターンを幾つかのカテゴリーに帰属させる.次に各々のカテゴリーにおける画像を,小規模ニューラルネットワークを利用して,最終の判別を行う.システムに新しく一つのカテゴリーを追加する場合,既存のニューラルネットワークとは関係なく一つの新しいカテゴリーを含むニューラルネットワークを作りシステムに追加する.このことによりシステム全体の再学習が不要となる.小規模ニューラルネットワークの規模は入力層256,中間層128,出力層6のバックプロパゲ-ショナルゴリズムを用いた.実際に行った顔画像の認識の実験(対象人数25人)では認識率99.33%であった.近年,情報システムの分野では,種々のレベルのセキュリティが大きな問題となってきている.顔画像認識をセキュリティ問題への適用するに当たって,ニューラルネットワークを用いて比較的少人数を対象とした場合は良好な結果が得られる.しかしながら,対象とする人数を増やした場合は,顔の情報量が膨大であるため,認識率の低下と学習時間の増加が問題にる.本研究ではこれらの問題を解決するために,ファジィ理論を応用した小規模のニューラルネットワークを並列に使用するシステムを構築した.このことによりローカルミニマムに陥る危険も減少した.方法としては,最初に入力画像を,パターンマッチング法により幾つかのカテゴリーに分類する.この際,ファジィ理論を利用して近い距離にあるパターンを幾つかのカテゴリーに帰属させる.次に各々のカテゴリーにおける画像を,小規模ニューラルネットワークを利用して,最終の判別を行う.システムに新しく一つのカテゴリーを追加する場合,既存のニューラルネットワークとは関係なく一つの新しいカテゴリーを含むニューラルネットワークを作りシステムに追加する.このことによりシステム全体の再学習が不要となる.小規模ニューラルネットワークの規模は入力層256,中間層128,出力層6のバックプロパゲーションアルゴリズムを用いた.実際に行った顔画像の認識の実験(対象人数25人)では認識率は99.33%であった.
エアロゲル・チェレンコフ・ホドスコープの開発研究

本研究では、高計数率実験での使用を想定し、シリカエアロゲルを用いたエアロゲル・チェレンコフ・ホドスコープの開発研究を行った。研究の骨子と得られた結果は、以下の如くである。1.シリカエアロゲルの透過率の最適化シリカエアロゲルの透過率改善を目指して、原料材料混合比、ゲル熟成期間、超臨界抽出条件の最適化を行い、波長400nmの光に対して約45mmの透過長が得られた。この透明度の高さは世界最高のものである。2.モンテカルロ・シミュレーションによる検出器デザインの最適化エアロゲル内で発生したチェレンコフ光のカウンター内での伝搬と光検出器による受光効率を推定するためのモンテカルロ・シミュレーション・プログラムを整備し、検出器デザインの最適化を行った。その結果、1.5cm×1.5cm×5cm程度のカウンターボックスにエアロゲルを封入し直径1cm程度の小型光電子増倍管を両端に取り付けたホドスコープ単位検出器に対して約7photo-electronの光量が得られることがわかった。3.光電子増倍管の選定とテスト発生したチェレンコフ光の受光用として小型光電子増倍管のテストを行った。これらの光電子増倍管はメタル・チャンネル・ダイノードを用いており、100ガウス程度の磁場中でも動作可能であることが確認された。以上で得られた結果は、エアロゲル・チェレンコフ・ホドスコープに、将来の実験での応用可能性があることを示している。今後は、デザインしたホドスコープのビームテストを行ってその有効性を示し、モンテカルロ計算と詳細に比較して可能な改善点を探る必要がある。
細胞傷害性T細胞レセプターを用いた肝細胞癌免疫治療に関する基礎的検討

本研究では肝細胞癌患者に対する癌免疫療法の1つとして、細胞傷害性T細胞レセプターを用いることによって、より効率的かつ強力に癌免疫を誘導できる手法の開発を行った。本研究成果として、ペプチドワクチンを投与した患者において誘導される癌抗原に特異的な細胞傷害性T細胞の特徴を明らかにした。また、肝細胞癌の免疫治療に有用と思われるT細胞レセプターの候補を取得し、同レセプターを用いた癌免疫療法の臨床試験を行うための基盤情報を整備した。これまでに我々が明らかにしてきた肝細胞がんの免疫治療に有用と考えられるペプチドワクチン(5種類の腫瘍関連抗原と同抗原由来の6種類のペプチド)を用いて治療(臨床試験)を行った患者のリンパ球を用いて、その免疫反応の特徴を解析した。具体的な腫瘍関連抗原としてはヒトテロメラーゼ逆転写酵素(hTERT)とアルファフェトプロテイン(AFP)であり、同抗原由来のエピトープとしてAFPは2種類、hTERTは1種類ずつを選択し、末梢血リンパ球を用いて、ワクチンによって誘導されるCTLの誘導効率、CTLの末梢血への出現時期、誘導されたCTLのメモリーフェノタイプ等の表面マーカーの同定、誘導されたCTLの持続期間を明らかにした。また、これらの結果と有害事象や治療効果との関連を検討した。hTERTに関する検討では、ワクチン投与患者のほぼ全例にペプチド特異的なCTLが誘導され、その誘導時期もワクチン投与終了後4週目より検出が可能であった。一方、AFPに関する検討では、ワクチンによるペプチド特異的CTLの誘導効率はhTERTと比べて低く、これはペプチドの抗原性によるというよりは、対象とした患者のがんの進行度に起因するものと考えられた。ペプチドワクチンの有害事象としては、どちらも投与局所の皮膚所見が主なものであり、掻痒感、硬結、発赤を認めたが、CTLの誘導との関連性は認められなかった。また、試験的に行った、ワクチンによって誘導されたCTLのTCRのクローニングに関しては、hTERTとAFPの両方において、数個のTCRが取得でき、そのレパートリーの同定が可能であった。さらに、クローニングしたTCRを、健常人の末梢血リンパ球に導入し、傷害活性を測定したところ、同エピトープを発現する標的細胞に対して傷害活性が認められた。これまでに我々が施行してきたペプチドワクチン臨床試験に参加した患者のリンパ球を用いて、ヒトテロメラーゼ逆転写酵素(hTERT)とアルファフェトプロテイン(AFP)由来のエピトープに特異的なT細胞レセプターのクローニングを行った。同時に肝細胞癌患者と健常者におけるT細胞レセプターのレパートリー解析と機能解析を行った。AFP由来ペプチドワクチンを投与した患者のうち、腫瘍の完全消失を認めた患者からは3種類のTCR、2年以上にわたって腫瘍の進展が抑制された患者からは4種類のTCRのクローニングに成功した。健常者の末梢血リンパ球にこれらのTCRを遺伝子導入したところ、対応するペプチドで刺激した標的細胞に対して強い細胞傷害活性を示した。一方、AFP由来ペプチドワクチンの治療効果が乏しかった患者や健常者からは、1もしくは2種類のTCRしかクローニングできなかった。また、これらのTCRは標的細胞に対する細胞傷害活性が弱かった。これらの結果は、将来、TCRを用いた癌の遺伝子治療を行う際には、ペプチドワクチンを投与した患者の中でも、明らかな抗腫瘍効果を示した患者からペプチド特異的なTCRをクローニングすることが重要であることを示唆するものであった。AFPに加えて、hTERT由来ペプチド特異的TCRのクローニングも行った。hTERT由来ペプチドワクチンを投与し、肝細胞癌に対する標準的治療であるラジオ波焼灼療法後の再発が長期にわたって抑制された患者からは3もしくは4種類のhTERT由来ペプチド特異的TCRのクローニングが可能であった。これらのTCRを遺伝子導入した健常者末梢血リンパ球は、いずれも標的細胞に対して強い細胞傷害活性を示した。これらのTCRのレパートリー解析では、TCRを構成するアルファ鎖、ベータ鎖はそれぞれ異なるものから構成されていた。今後はこれらのTCRのペプチドへの結合親和性を検討し、癌に対するTCR遺伝子治療に適したものを選択していく予定である。本研究では、肝細胞癌(肝癌)に特異的な腫瘍関連抗原エピトープを認識する細胞傷害性T細胞(CTL)のT細胞レセプター(TCR)をクローニングし、これを別のT細胞に導入することによって作製するTCR改変T細胞を用いた肝癌免疫療法の開発のための基礎研究を行った。本研究は下記の3つのステップに分けて遂行した。1)ペプチドワクチン投与患者における免疫反応の解析:これまでにペプチドワクチン療法を施行した肝癌患者における免疫反応を解析し、その誘導効率と誘導されたCTLの特徴を明らかにした。またTCRのクローニングに最も適したCTLの検出方法を確立した。2)ペプチドワクチンによって誘導されたCTLのTCRのクローニングと機能解析: 1)の検討において同定した検出法を用いて、TCRのクローニングを行った。またクローニングの際には1つのエピトープに対して複数のTCRが検出されることから、TCRのレパートリーについても検討を行った。クローニングしたTCRに関しては、発現ベクターによりリンパ球に発現させ、機能解析として相当するエピトープを発現した細胞を標的としてTCR改変T細胞の傷害活性を確認した。3)クローニングしたTCRを用いた癌免疫療法の開発のための基礎的検討: 2)の検討において、細胞傷害活性を認めたTCRを用いて以下の検討を行った。(A)肝癌患者末梢血リンパ球へのTCR遺伝子導入方法とその導入効率の検討。

(B)TCR遺伝子を導入するための細胞選択方法の確立。(C)TCR遺伝子導入細胞のphenotype解析。上記(A)(C)の検討により、将来TCR改変T細胞を用いた肝癌免疫療法の臨床試験を行うためのTCR候補とその導入方法を確立した。本研究では肝細胞癌患者に対する癌免疫療法の1つとして、細胞傷害性T細胞レセプターを用いることによって、より効率的かつ強力に癌免疫を誘導できる手法の開発を行った。本研究成果として、ペプチドワクチンを投与した患者において誘導される癌抗原に特異的な細胞傷害性T細胞の特徴を明らかにした。また、肝細胞癌の免疫治療に有用と思われるT細胞レセプターの候補を取得し、同レセプターを用いた癌免疫療法の臨床試験を行うための基盤情報を整備した。交付申請書に記載した「研究の目的」ならびに「研究計画・方法」において作成したタイムラインを遵守しており、ペプチドワクチンを投与した肝細胞癌患者の末梢血リンパ球からペプチド特異的な細胞傷害性T細胞を単一細胞レベルで分離し、同細胞からペプチド特異的T細胞レセプターのクローニングに成功した。これらの工程を当初の予定どおりアルファフェトプロテインとヒトテロメラーゼ逆転写酵素由来のペプチドにおいて終了し、それぞれのT細胞レセプターのレパートリー解析も終了した。以上の経過から本研究はおおむね順調に進展していると判断される。消化器内科今後も交付申請書に記載した「研究の目的」ならびに「研究計画・方法」において作成したタイムラインを遵守し、計画どおりの手法によって研究を進めていく。特に次の工程で重要なのは、肝癌患者末梢血リンパ球へのTCR遺伝子導入方法とその導入効率の検討、ならびに遺伝子を導入するための細胞選択方法の確立であるが、すでに一部のTCRでは本検討が進行している。今後は単一の遺伝子導入方法にとどまらず、将来への遺伝子治療への応用幅が広がるように、より多くの手法を検討するように努める。交付申請書に記載した「研究の目的」ならびに「研究計画・方法」において作成したタイムラインを遵守しており、ペプチドワクチンによる臨床試験を行った症例における免疫反応の解析が予定どおり終了した。特に、次年度の本研究課題における難点であったT細胞レセプターのクローニングの工程において、今後さらなる確認作業が必要ではあるが、すでに肝細胞がんの免疫療法に有用と考えられるアルファフェトプロテイン特異的T細胞レセプターが暫定的に取得できていることから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。6種類のペプチドワクチンに対して、それぞれのペプチドに特異的なT細胞レセプター(TCR)のクローニングを行う予定であったが、取得されたAFPとhTERT由来ペプチド特異的TCRの遺伝子数が予想以上に多かったため、これらのレパートリー解析や機能解析に多大に時間を要し、他のペプチド特異的TCRのクローニングができなかった。このため、ペプチド特異的T細胞の検出に必要なAFPとhTERT以外のテトラマーの購入を行わなかったため次年度使用額が生じた。
タイ東北部における環境保全型高生産性農業技術の開発に関する研究

九州東海大学より,平成6年度に3名,平成7年度に4名,平成8年度に4名,合計11名をタイ国に派遣し,コンケン大学より平成6年度に5名,平成7年度に5名,平成8年度に6名,合計16名を我が国へ招へいした。(1)イネ及びイモ類の環境保全型栽培に関する共同研究:タイ東北部は42%が平坦地であるが河川に乏しく灌漑面積は僅か8%で,稲作は全く粗放栽培である。環境保全型栽培のため,一地域20筆の水田で収量調査を行った。し尿を含めた排水処理法として,タイ国では稲作への活用が期待され,また,水稲直播栽培で問題となっている雑草の耕種的除草法の確立が必要なことを指摘した。イネ及びキャッサバの耐病虫新品種を検討し,トビイロウンカ耐虫性遺伝子を導入する必要性が認められた。環境保全型栽培体系の確立のためには,地力の維持向上を図ることが必要で,有機物の大量投与を連続して行う必要性が指摘された。(2)野菜の環境保全型栽培に関する共同研究:高生産性環境保全型野菜栽培の技術開発のため,日本のメロンとチンゲンサイの栽培について検討する。タイ在来のメロン品種やウリ科野菜を台木として我が国の主要なメロン品種との接ぎ木親和性や果実の品質を調査した。その結果,一部親和性の高い系統がえられ,その接ぎ木植物を利用した無農薬栽培を実施した。チンゲンサイについて耐暑性や耐病性を検討し,耐病虫性系統の選抜を無農薬栽培で行い,有望な系統が選抜されつつある。また,新たにランの細胞融合による体細胞雑種育成の共同研究を開始した。プロトプラストの分離培養及びカルス形成に成功し,細胞融合固体の培養を行っている。(3)果樹の環境保全型栽培に関する共同研究:マンゴ-の品種交流を行うとともに,沖縄地域研究センターで矮性台木や開花結実生理の解明研究では,花芽分化と植物体内栄養成分との関連について一定の成果が得られた。九州東海大学育成の晩白柚xグレープフルーツの3倍体数十個体を,コンケン大学で高接ぎし,活着率や形態などを調査した。これらは順調に育成しており,3倍体カンキツの優良系統の育成が期待される。(4)生物的防除を中心とした害虫防除法の共同研究:水田内昆虫相の調査で,天敵の種類とその役割について,阿蘇地方と比較しながら調査を実施し,特にクモ類の働きと,水田内昆虫群集の発生と相関関係及び寄生菌に関し,種の同定や増殖性質を阿蘇の寄生菌との比較や防除効果について検討した。キイペストの調査で,コナガやキスジノミハムシなど我が国の主要害虫が,タイ国においても問題となっていること,及びこれら害虫の天敵を利用した防除法研究の必要性を指摘した。タイ国内での天敵として,主に捕食性のクモ類を中心にその種類と役割を調査した結果,イネ害虫に対して有望な天敵が見いだされており,今後その生息生態の解明が必要であることが指摘された。(5)病害の防除と発生原因の解析に関する共同研究:コンケン大学より招へいした植物病理関連の研究者と,九州東海大学の研究者との間で,コンケン及び熊本両地域における既知の主要病害の発生状況について,意見交換と検討を行い,合意に基づいて,土壌伝染性病害で,特に両国で広く分布するリゾクトニア属菌のタイプ分けに必要な基準菌株を設定した。タイ国で問題となっている主要病害は,地上部を犯すタイプが多いこと,土壌病害では,トマトの青枯病,フザリウム病,ロングビーンの各種根腐病などが発生していることを明らかにした。タイ国内におけるリゾクトニア病の発生環境の調査を行い,イネ紋枯病並びに紋枯病類似症状の発生が確認されたが,その発生状況は軽微であった。リゾクトニア菌の主な系統分布は,我が国の紋枯病菌と同一系統が主体であるが,熱帯特有の系統の存在も確認され,今後それらの生態解明の必要性が指摘された。

その結果,一部親和性の高い系統がえられ,その接ぎ木植物を利用した無農薬栽培を実施した。チンゲンサイについて耐暑性や耐病性を検討し,耐病虫性系統の選抜を無農薬栽培で行い,有望な系統が選抜されつつある。また,新たにランの細胞融合による体細胞雑種育成の共同研究を開始した。プロトプラストの分離培養及びカルス形成に成功し,細胞融合固体の培養を行っている。(3)果樹の環境保全型栽培に関する共同研究:マンゴ-の品種交流を行うとともに,沖縄地域研究センターで矮性台木や開花結実生理の解明研究では,花芽分化と植物体内栄養成分との関連について一定の成果が得られた。九州東海大学育成の晩白柚xグレープフルーツの3倍体数十個体を,コンケン大学で高接ぎし,活着率や形態などを調査した。これらは順調に育成しており,3倍体カンキツの優良系統の育成が期待される。(4)生物的防除を中心とした害虫防除法の共同研究:水田内昆虫相の調査で,天敵の種類とその役割について,阿蘇地方と比較しながら調査を実施し,特にクモ類の働きと,水田内昆虫群集の発生と相関関係及び寄生菌に関し,種の同定や増殖性質を阿蘇の寄生菌との比較や防除効果について検討した。キイペストの調査で,コナガやキスジノミハムシなど我が国の主要害虫が,タイ国においても問題となっていること,及びこれら害虫の天敵を利用した防除法研究の必要性を指摘した。タイ国内での天敵として,主に捕食性のクモ類を中心にその種類と役割を調査した結果,イネ害虫に対して有望な天敵が見いだされており,今後その生息生態の解明が必要であることが指摘された。(5)病害の防除と発生原因の解析に関する共同研究:コンケン大学より招へいした植物病理関連の研究者と,九州東海大学の研究者との間で,コンケン及び熊本両地域における既知の主要病害の発生状況について,意見交換と検討を行い,合意に基づいて,土壌伝染性病害で,特に両国で広く分布するリゾクトニア属菌のタイプ分けに必要な基準菌株を設定した。タイ国で問題となっている主要病害は,地上部を犯すタイプが多いこと,土壌病害では,トマトの青枯病,フザリウム病,ロングビーンの各種根腐病などが発生していることを明らかにした。タイ国内におけるリゾクトニア病の発生環境の調査を行い,イネ紋枯病並びに紋枯病類似症状の発生が確認されたが,その発生状況は軽微であった。リゾクトニア菌の主な系統分布は,我が国の紋枯病菌と同一系統が主体であるが,熱帯特有の系統の存在も確認され,今後それらの生態解明の必要性が指摘された。研究代表者がコンケン大学を訪問し、派遣・招聘や研究計画について最終的な討議を行った。具体的な共同研究は各部門の研究者が討議して決定した。1.稲作に関する共同研究:タイ東北部は42%は平坦地だが、河川に乏しく潅漑面積は僅か8%で、稲作は全く粗放栽培である。環境保全型栽培の資料とするため、一地域を定め、連続した20筆の水田で収量調査を行った。2.野菜に関する共同研究:高生産性環境保全型野菜栽培の技術開発のため、日本のメロンとチンゲンサイの栽培について検討する。タイ在来のメロン品種やウリ科野菜を台木としてわが国のメロンとの接ぎ木親和性や果実の品質を調査している。チンゲンサイについて耐暑性や耐病性を検討し、無農薬栽培を行い、耐病性系統を選抜する。果樹に関する共同研究:マンゴ-の品種交流を行うとともに、開花結実生理について研究する。また、九州東海大学育成の晩白柚×グレープフルーツの三倍体をコンケン大学に送り、適性を調査する。4.害虫防除に関する研究:水田内昆虫相の調査やキイペストの割り出しを実施している。天敵の種類とその役割について、阿蘇地方と比較しながら調査を実施中である。現在、特にクモ類の働きと、水田内昆虫群集の発生との相関関係について調査中である。
インドシアニングリーンとフェムト秒レーザーによる光線力学療法の開発

加齢黄斑変性に対する新たな光線力学療法の開発を目的とした。インドシアニングリーン(ICG)とフェムト秒パルスレーザーを組み合わせた光線力学療法(ICG-PDT)の効果を検討した。ラット脈絡膜新生血管(Choroidal neovascularization ; CNV)モデルにおいて、ICG-PDTは効果的に新生血管を閉塞させることができた。in vitroの実験ではICG-PDTでは活性酸素種の発生を確認できただけではなく、VEGF発現を抑制することができ、従来のPDTよりも、より安全に効果的に治療を行うことができる可能性がある。インドシアニングリーン(ICG)は生体内に安定に存在し、可視光に対しても安定な色素である。そのため、臨床では肝機能検査として広く用いられており、最近では、眼科領域における血管造形剤としても用いられている。一方、ICGは、中赤外域に特徴的な吸収帯が存在することが知られている。そこで本研究では、生体内に投与されたICGを中赤外レーザーにより励起することで活性酸素を発生させ、レーザー照射部位周囲の細胞を非侵襲的かつ特異的に死滅させる光線力学療法(Photodynamic Therapy; PDT)について研究を行っている。平成18年度はICGを用いたPDTとして加齢黄斑変性を対象疾患とし、中赤外レーザーとして超短パルスレーザー(フェムト秒パルス)のレーザーを用いて研究を行った。フェムト秒レーザーとはパルス幅がフェムト秒(10^<-15>)の超短パルスで、レーザーのエネルギーを極めて短い時間内に集中させることができる。そのため、フェムト秒レーザーを用いることにより、周囲に熱損傷を形成することなく、PDTを行うことができる。加齢黄斑変性モデルラットにICGを全身投与し、一定時間経過後、麻酔下で網膜新生血管へフェムト秒レーザー(波長800 nm)の照射を行った。その際に、種々のレーザーパワー、照射時間について検討を行った。その結果、ICGを励起するフェムト秒レーザー照射による新生血管の閉塞が認められた。その時、9mW/cm^2以下のエネルギーでは新生血管閉塞は認められず加齢黄斑変性の治療効果が得られなかったが、9mW/cm^2以上のエネルギーでは新生血管の閉塞が認められ、加齢黄斑変性に対する新しい治療方法として有用であることが示された。次年度はレーザー照射による組織障害性についても研究を行い、臨床上有用かつ安全な加齢黄斑変性に対する新しい治療方法の確立に向けた研究を行う予定である。肝代謝性インドシアニングリーン(Indocyanine green;ICG)と超短パルスレーザーを用いた新しい加齢性黄斑変性の光線力学治療法について,ラット脈絡膜新生血管(Choroidal neovascularization;CNV)モデルを用いて検討してきた。昨年度までの本研究成果により,超短パルスレーザーとICGを併用することで未治療群と比べて有意な治療効果(新生血管閉塞効果)の上昇を確認した。しかし,その治療効果の作用機序については不明な点が多い。そこで当該年度は,サル由来脈絡膜血管内皮細胞RF/6Aを用いて,超短パルスレーザーとICGを用いた光線力学治療の作用機序解明について検討した。その結果,RF/6A細胞のICG取込量は1.3nmol/10^5cellsであったにも関わらず,血管内皮細胞に対する殺細胞効果の指標となる活性酸素量測定研究では,超短パルスレーザーによる活性酸素発生は確認できなかった。これらのことから,ラット脈絡膜新生血管モデル実験での治療効果は活性酸素による殺細胞効果以外の可能性が考えられた。そこで,RF/6A細胞培養液中の血管内皮細胞増殖因子(vascular endothelial growth factor;VEGF)の発現量を測定したところ,レーザー照射条件の違いによりVEGFの発現量に違いが認められた。VEGFは新生血管形成に重要な因子であることから,VEGFを中心とした作用機序解明を行うことでICGと超短パルスレーザーを用いた新しい加齢性黄斑変性の光線力学療法の開発を提案できると考えられた。肝代謝性インドシアニングリーン(ICG)と波長800nmのフェムト秒パルスレーザーを用いた加齢性黄斑変性の光線力学治療(PDT)の可能性について検討を行っている。これまでに、ラット脈絡膜新生血管モデルを用いて未治療群と比べて有意な新生血管閉塞効果を確認した。フェムト秒レーザーとICGを用いたPDTの作用機序解明を目的として、活性酸素検出用蛍光試薬を用いた活性酸素種(ROS)量測定を行ったところ、ROSの発生を確認できなかった。また、サル由来脈絡膜血管内皮細胞RF/6Aを用い、細胞培養液中の血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の発現量を測定したところ、レーザー照射条件の違いによりVEGFの発現量に違いが認められた。そこで当該年度は、ROS発生量およびVEGF発現量に関して、波長808nmの連続発振レーザーと波長800nmのフェムト秒パルスレーザーを用い、ICGを用いたPDTのパルス幅による違いについて検討を行った。

ROS発生量に関しては、照射平均パワーが低い場合(30mW/well)は連続発振の方が多く、照射平均パワーが高い場合(50mW/well)は連続発振とフェムト秒パルスで有意な差がないことが分かった。VEGF発現量に関しては、照射平均パワーが低い場合(30mW/well)は連続発振とフェムト秒パルスで有意な差がなく、照射平均パワーが高い場合(50mW/well)はフェムト秒パルスで低いことが分かった。以上より、ICGとフェムト秒パルスレーザーを用いた加齢性黄斑変性のPDTは、従来の連続発振レーザーの利用と比較して、血管新生を抑制しながらROS発生による殺細胞効果を誘起できる可能性があることが示唆された。
ショウジョウバエの記憶形成回路の構造および機能発現の分子基盤

ショウジョウバエのキノコ体の内在神経であるKCsは3次嗅覚神経を形成し匂い記憶形成に機能する。Caイメージング法を用いてKCsの活動を一細胞レベルでモニターすることによって匂いコーディングを解析し、記憶形成により応答パターンが変化すること(記憶痕跡)を見いだした。また、KCsに発現する遺伝子群の解析を通して、記憶形成に機能する遺伝子群を同定した。さらにCREBを指標として記憶形成に必要な神経群の同定も行った。脳機能を支える神経回路パターンは長い進化の過程で脳機能による淘汰のフィードバックを受けており、神経回路の発生メカニズムは、脳の機能発現を最適化するようにデザインされている。神経回路の機能と、それを形成するメカニズムの両者を有機的に理解することが必要であると考える。本研究は、ショウジョウバエの匂い記憶中枢であるMushroom body(MB)をモデルとして、神経経回路形成と匂い記憶形成機構の統合的な理解をはかる。ショウジョウバエの匂い記憶形成において中心的な役割を担っているmushroom body (MB)の形成機構と、そこにおける長期記憶形成の分子メカニズムを明らかにする。(1)長期記憶形成に伴い発現する遺伝子の同定匂いと電気ショックを連合させた忌避記憶学習において記憶の前後でMBからRNAを抽出し、記憶形成により転写される遺伝子を同定し、その機能を明らかにする。(2)MB形成に機能する遺伝子群の同定MBの形態形成に機能する様々な転写因子、細胞認識に関わる因子などを選別し、その遺伝子に対応するヘアピンループRNAをMBに発現させ、表現型を観察し、MB形成に機能する遺伝子を明らかにし、形成メカニズムを理解する。(3)イメージングによる神経機能の解析記憶に伴う遺伝子機能を解析するためにCREBの発現、Caレベルなどを指標に記憶形成に機能するMBの神経細胞を同定し、記憶形成メカニズムを明らかにする。本研究は、ショウジョウバエの匂い記憶中枢であるMushroom body(MB)をモデルとして、神経経回路形成と匂い記憶形成機構の統合的な理解をはかることを目的としている。特に、ショウジョウバエの匂い記憶形成において中心的な役割を担っているmushroom body(MB)の形成機構と、そこにおける長期記憶形成の分子メカニズムを明らかにする。1)長期記憶形成に機能する遺伝子群の同定長期記憶形成に伴い発現する遺伝子の同定のために、匂いと電気ショックを連合させた忌避記憶学習において記憶の前後でMBからRNAを抽出し、記憶形成により転写される遺伝子の同定を試みている。現在までのところ20個のMBからRNAを抽出し、リニアに増幅する事によって、シーケンサーで解析できうる量のcDNAを合成する手法を確立した。2) MBの形態形成に機能する遺伝子の同定様々な転写因子、シグナル伝達系の因子、細胞認識に関わる因子などを選別し、その遺伝子に対応するヘアピンループRNAをMBに発現さ〓、表現型を観察する。そのために必要な系統を作成し、パイロット実験を行い、すでにいくつかの候補を得ている。これに加えて、WntシグナルがMBの軸索伸張に関して重要な機能をもつことを明らかにしている。最近、このWntの下流に平面極性を司る遺伝子群が機能している可能性を見い出した。3) MBの出力を受ける神経の機能解析MBの出力がどのように処理されるかは良くわかっていない。エンハンサートラップのスクリーニングによりMBから入力を受けていると思われる神経群をいくつか同定した。先行実験によりその一分は長期記憶に機能している可能性が示唆されたので、さらに詳細な解析を行う。本研究は、ショウジョウバエの匂い記憶中枢であるMushroom body (MB)をモデルとして、神経経回路形成と匂い記憶形成機構の統合的な理解をはかる。1)長期記憶形成に伴い発現する遺伝子の同定匂いと電気ショックを連合させた忌避記憶学習において記憶の前後でMBからRNAを抽出し、記憶形成により転写される遺伝子を同定する。今までの方法をさらに検討して、1つのMBからRNAを抽出し、リニアに増幅する事によって、シーケンサーで解析できうる量のcDNAを合成する手法を確立した。配列解析の結果を待っているところである。2) MB形成に機能する遺伝子群の同定MBの形態形成に機能する様々な転写因子、細胞認識に関わる因子などを選別し、その遺伝子に対応するヘアピンループRNAをMBに発現させ、表現型を観察した。現在までに1200程度の遺伝子の解析を終え、主に軸索のガイダンスに特有の変異のある未発表の遺伝子をいくつか同定した。3)イメージングによる神経機能の解析記憶に伴う遺伝子機能を解析するためにイメージング手法の条件検討を行っている。GCaMP3を使うことにより十分なシグナルを得られることがわかった。個体差を少なくする方策を検討中である。

4) MBの出力を受ける神経の機能解析MBから入力を受けていると思われる一対の神経細胞の記憶における機能を解析した結果、記憶の固定の過程に必要であることが明らかになった。(1)CREB転写活性の検出システムの構築ショウジョウバエの長期記憶にも転写因子CREBが必要であると考えられている。CRE配列を12回タンデムに結合した制御領域を、蛋白分解配列を付加した改変GFP蛋白質の上流に置いた。CREBは発生初期から様々な局面で機能する遺伝子であるために、その活性に影響されず、匂い記憶学習においての活性を検出するために蛋白質分解を促進する配列を改変GFP蛋白質に結合し、半減期2時間の短寿命改変GFP蛋白質をコードするデザインとした。キノコ体を構成するKenyon細胞群の中で主にγ細胞でのシグナルの増強が観察された。シグナルは学習後4時間でピークを迎え、それ以降naiveに比べてむしろ低くなっており、抑制効果が働くことを示唆している。電気ショックあるいは匂い刺激だけを与えた、あるいは間隔を開けない学習を繰り返した個体(長期記憶は形成されない)ではnaiveと同等あるいはそれ以下のシグナルを観察したことから、リポーターシグナルの増加は長期記憶に特異的であると思われる。また、ポジティブコントロールとしてPKAを活性化するForskolinおよびPhosophodiesteraseの阻害剤であるIBMXを投与したところ大幅なシグナルの上昇が観察され、本シグナルはcAMP/PKAシグナル系により活性化されることが示唆された。実際、このシグナルの上昇は、CREB結合配列に変異を導入したり、抑制型CREBを発現することで抑えられることから、CREBの転写活性に依存していると考えられる。(2)CREBのターゲット遺伝子の同定上記のように長期記憶形成においてCREBは必須の転写因子であることから、そのターゲットを探索した。長期記憶形成後のキノコ体の全mRNAのシークエンスを行い、間隔を開けない学習を繰り返したキノコ体由来のそれと比べることにより100以上の遺伝子を同定した。現在その遺伝子群の解析を行っている。(3)視覚系および嗅覚系の神経細胞の形成、軸索投射における分子機構の解明を行った。ショウジョウバエの嗅覚神経系の3次ニューロンであるキノコ体は匂い記憶形成の中枢であると考えられている。(1)長期記憶のトランスクリプトーム解析キノコ体神経のトランスクリプトーム解析により、長期記憶形成に機能する分子機構の解析を進めている。(2)Caイメージングによる神経活動の解析GCaMP3等をキノコ体神経で発現させ2光子顕微鏡で観察することにより1細胞レベルでの神経活動の記録が可能となった。異なった匂い刺激により異なったグループのケニヨン細胞が興奮し,両者間で重複はあまり観察されない。この実験系を用いて1細胞レベルで記憶痕跡を探っている。
異種金属箔材の摩擦攪拌拡散接合における攪拌領域の特定と接合メカニズムの解明

5052アルミニウム合金と異種金属の100um厚の箔材に対し、摩擦撹拌拡散接合(Friction Stir Diffusion Bonding:FSDB)による重ね合わせ点接合を試みた。異種金属の組み合わせは混合エンタルピーが負の値を取る5052Al/Ti、5052Al/Cu、5052Al/Zr、5052Al/Feと選定した。接合パラメータは初期回転数60,000-105,000[rpm]、押し込み量3-20[um]、の範囲で変化させ、接合時間10[s]一定とした。摩擦撹拌は、接合過程において摩擦熱による温度上昇と材料の撹拌の二つの効果を与える。このうち温度の寄与を調査するためにセラミックヒーターを用い、箔材を初期設定温度20-150[C]の範囲で加熱して接合実験を行った。その結果、常温時(初期設定温度20[°C])で接合を行った時、押し込み量10[um]で全ての組み合わせで幾何学的ツール接触直径1.88[mm]を超え、良好な接合ができた。異なる箔材温度において最適接合条件が異なる結果が得られた。すなわち、5052Al/Tiの組み合わせにおいて、初期設定温度20[C]時には、接合強度σ=146[MPa]が得られた。一方、初期設定温度150[C]時には、接合強度σ=69.13[MPa]が得られた。ツールの先端は、粒度P2000の研磨紙で表面処理を行い、Ra26[nm]とした。このツールを使用した接合において、最小押し込み量3[um]で良好な接合直径と上箔厚さを得た。以上から接合パラメータ、初期設定温度、押し込み量及び初期回転数を改善することによって良好な接合継手を得られることが明らかとなった。4種類の異種材料の組み合わせ5052Al/Ti、5052Al/Cu、5052Al/Zr、5052Al/Feに対し、重ね合わせ摩擦撹拌拡散接合を試み、良好な接合がなされること、温度の影響ならびにツール先端形状の効果を明らかにすることができた。撹拌領域に関しては、Pt-Pd蒸着膜をトレーサーとして使用することにより概ね特定されつつある。撹拌領域に関しては、Pt-Pd蒸着膜をトレーサーとする方法に加え、箔材接合断面の詳細な観察・解析により、撹拌領域の変形等を明らかにする。これによりAl合金/異種金属箔材接合界面の重ね合わせFSDBの接合メカニズムを解明する。1.高精度位置決め機構を付与した箔材用摩擦攪拌装置の試作:研究室既存の箔材用摩擦攪拌接合装置の垂直軸(Z軸)方向の移動ステージを本補助金により高精度高剛性型Zステージ(神津精機社製)に取り換えた。これにより、移動精度は1.5umから0.5umに、分解能は10umから0.1umに向上した。これにより、最小1umの押込み量を設定した接合実験が可能となった。2.Al合金/異種金属箔材の重ね合わせFSDBに及ぼす押込み量とツール表面粗さの影響:異種金属としてTi箔およびCu箔を取り上げ、上にAl合金箔を重ね合わせて、高速回転するスピンドルにSKD61工具鋼ツールを取り付け上箔のみを攪拌することにより接合した。この際、上箔材料が攪拌され上下箔界面で拡散が生じ、両箔材は接合されると考えられる。被接合材として用いる箔の厚さは、いずれも約100umであり、標準的なツール回転速度は105,000rpmとした。固相線温度の異なるAl合金A1100(643C)、A4045(577C)、A5052(607C)の3種類を上箔材料として用い、接合温度・接合状況への影響を調査した。まず、高精度位置決め機構を付与した装置を用いて、回転するツールの上箔への押込み量を3umおよび10umとして点接合を行った。また、ツール先端の平均表面粗さRaを4umと0.03umのツールを用いて接合実験を行った。表面粗さが大きいツールでは比較的入熱(摩擦熱)が小さくまた上箔表面の凹凸が大きくなるのに対し、表面粗さが小さいと入熱が大きく上箔表面も平滑になった。これにより、小さな押込み量で良好な接合継ぎ手を得ることができた。3.Al合金/異種金属箔材接合界面のTEM観察:Al合金/異種金属箔材接合界面のTEM観察については、TEM観察用に下箔を厚い板に置き換えた接合実験を実施し、界面近傍試料作製の準備を行った。平成29年度の課題は、1.高精度位置決め機構を付与した箔材用摩擦攪拌装置の試作、2.Al合金/異種金属箔材の重ね合わせFSDBに及ぼす押込み量とツール表面粗さの影響、3.Al合金/異種金属箔材接合界面のTEM観察の3つである。このうち、1は完了し、2はおおむね予想に沿った結果を得ることができた。3については、特別にTEM観察用の継手(接合材)を作製した段階であり、今後TEM試料を作製し、観察しなければならない。既に、TEM試料作製の手順は決定しているが、他大学の設備をお借りして作製する予定であり、日程調整が必要である。

異種金属の組み合わせは混合エンタルピーが負の値を取る5052Al/Ti、5052Al/Cu、5052Al/Zr、5052Al/Feと選定した。接合パラメータは初期回転数60,000-105,000[rpm]、押し込み量3-20[um]、の範囲で変化させ、接合時間10[s]一定とした。摩擦撹拌は、接合過程において摩擦熱による温度上昇と材料の撹拌の二つの効果を与える。このうち温度の寄与を調査するためにセラミックヒーターを用い、箔材を初期設定温度20-150[C]の範囲で加熱して接合実験を行った。その結果、常温時(初期設定温度20[°C])で接合を行った時、押し込み量10[um]で全ての組み合わせで幾何学的ツール接触直径1.88[mm]を超え、良好な接合ができた。異なる箔材温度において最適接合条件が異なる結果が得られた。すなわち、5052Al/Tiの組み合わせにおいて、初期設定温度20[C]時には、接合強度σ=146[MPa]が得られた。一方、初期設定温度150[C]時には、接合強度σ=69.13[MPa]が得られた。ツールの先端は、粒度P2000の研磨紙で表面処理を行い、Ra26[nm]とした。このツールを使用した接合において、最小押し込み量3[um]で良好な接合直径と上箔厚さを得た。以上から接合パラメータ、初期設定温度、押し込み量及び初期回転数を改善することによって良好な接合継手を得られることが明らかとなった。4種類の異種材料の組み合わせ5052Al/Ti、5052Al/Cu、5052Al/Zr、5052Al/Feに対し、重ね合わせ摩擦撹拌拡散接合を試み、良好な接合がなされること、温度の影響ならびにツール先端形状の効果を明らかにすることができた。撹拌領域に関しては、Pt-Pd蒸着膜をトレーサーとして使用することにより概ね特定されつつある。H30年度の課題は、3.Al合金/異種金属箔材接合界面のTEM観察、および4.Al合金/異種金属箔材の重ね合わせFSDBにおける攪拌領域と接合条件の関係である。このうち、3は前述の通り、TEM観察用の継手(接合材)からTEM試料を作製し、TEM観察する予定である。4については、既に接合断面の外部機関の装置を借用し、EBSD解析を開始しており、接合材と接合条件による違いを明らかにする。撹拌領域に関しては、Pt-Pd蒸着膜をトレーサーとする方法に加え、箔材接合断面の詳細な観察・解析により、撹拌領域の変形等を明らかにする。これによりAl合金/異種金属箔材接合界面の重ね合わせFSDBの接合メカニズムを解明する。
植物と送粉者共生系における種特異性の決定要因の解明

一部の植食性昆虫が、生涯で1種の植物のみを食べる原因を明らかにすることを目的として研究を行った。カンコノキとハナホソガの送粉共生系を対象にして行った研究から、ハナホソガは寄主植物を選ぶ際に、寄主の花から発せられる匂い物質の中でも、特定の数種の物質を用いていること、また、初期の幼虫が寄主植物以外の種を食べた場合はその後の生存率が下がることが明らかになった。このようにハナホソガは寄主以外ではうまく成長できない可能性が高いが、それが寄主の栄養によるものか、種子の成長速度によるものかは明らかになっていない。本研究では、一部の昆虫が生涯で1種類の植物のみを食べる原因を明らかにすることを目的としている。生物同士の共生関係の中には、1種対1種の極めて高い特異性を示すものがいる。特に、昆虫の中には限られた植物だけを食べるものが多く知られているが、このような特異性は、植物が作り出す防衛形質(毒やかたさ)とそれを打破できるかどうかが重要であると考えられている。しかしながら、同じ植食性昆虫の中でも、花粉を運ぶことで植物と相利共生関係を結ぶ昆虫においては、なぜ特定の植物しか食べないのか?についてはほとんど解明されていない。そこで、本研究では、カンコノキとハナホソガの送粉共生系を題材として、1種対1種の高い種特異性がもたらされる原因の解明を目指す。本年度(平成26年4月1日から平成27年3月31日)は、(1)室内実験系の確立および(2)ハナホソガの寄主認識メカニズムの解明の2つを軸に実験を行った。まず、ハナホソガを寄主植物以外で飼育することを目指し、ハナホソガの室内における飼育および、植物の移植・栽培を行った。その結果、樹種によって移植成功の条件が異なることが明らかとなり、適した環境での栽培が可能になった。続いて、ハナホソガの寄主認識メカニズムを明らかにするため、ハンホソガの触角に様々な花の匂いを提示し、電位反応を検出することで、キーとなる匂い物質の選別を行った。その結果、匂い物質の中でもごく一部の匂い物質だけを用いて寄主を認識していることが明らかになった。本研究では、一部の昆虫が幼虫期に1種の植物のみを食べる原因を明らかにすることを目的としている。中でも、昆虫には限られたたった1種の植物だけを食べるものが多く知られているが、このような種特異性の創出機構は一部を除き明らかにされていない。特に、植食性昆虫でありながら、花粉を運ぶことで植物と相利共生にある昆虫においては、なぜ特定の植物しか食べないのか?については解明されておらず、進化学研究の残されたテーマの1つである。そこで、本研究では、カンコノキとハナホソガの送粉共生系を題材として、1種対1種の高い種特異性がもたらされる原因の解明を目指している。本年度(平成27年4月1日から平成28年3月31日)は、昨年度確立した室内実験系を用いて、ハナホソガに寄主とは異なる植物の種子を食べさせる実験を行い、寄主植物を食べた場合とそうで無い場合の死亡率を明らかにすることができた。今後同様の実験を行い、個体数を増やす予定である。また、ハナホソガの累代飼育を目指して実験を行い、実験室下での最適飼育及び産卵条件を明らかにすることができた。ハナホソガのメス成虫は、羽化後すぐに交尾を行い、その後速やかに花粉を集めること、湿度の低い条件ではこれらの行動が誘発されにくいことがわかったため、今後はこれらの結果を踏まえ、実験を進めていく。本年度の結果によって、今後研究がスムーズに進められ、研究の大きな進展が期待できる。平成27年度は異動があり、新所属先での実験環境の立ち上げがあったものの、当初の予定通り、ハナホソガを用いた寄主の乗り換え実験などができた。よって、研究は概ね順調に進展していると言える。本研究では、一部の昆虫が、幼虫期に限られた1種の植物のみを食べる理由を明らかにすることを目的としている。生物同士の共生関係の中には、1種対1種の極めて高い種特異性を示すものがいる。中でも、昆虫には限られた1種の植物のみを食べるものが多く知られている。より多くの植物を食べられる方が生存には有利になると考えられるものの、極端な専食性が維持される要因は明らかになっていない。特に、植食性でありながら、花粉を運ぶことで植物と相利共生関係を結んでいる昆虫においては、特定の植物のみを食べる理由は明らかになっておらず、進化学研究の残されたテーマの1つである。そこで、本研究では、カンコノキとハナホソガの送粉共生系を題材として、1種対1種の高い種特異性がもたらされる要因の解明を目指してきた。本年度(平成28年4月1日から平成29年3月31日)は、前年度の実験の続きを行い、データ数を増やすことを目標とした。これまでに確立した室内実験系を用いて、ハナホソガに寄主とは異なる植物の種子を食べさせる実験を行い、寄主である植物を食べた場合と、寄主ではない植物を食べた場合の死亡率、生存率などを明らかにしてきた。

前年度までの結果と同様、ハナホソガは寄主以外の植物を食べた場合、食べてから48時間以内に死亡することが明らかになった。一方、寄主植物を食べた場合には48時間以上生存していた。しかしながら、寄主植物を食べた場合にも72時間-96時間で死亡する個体が多く、実験上の操作がハナホソガの生存率に影響していることが考えられる。本研究を通じて、1種の植物のみを食べるハナホソガは、近縁な多種があってもうまく食べて成長することができない可能性が示唆された。今後は、植物種間での栄養や毒となる物質の違いを比較し、ハナホソガの生存・死亡に関わる要因を明らかにしていく必要がある。一部の植食性昆虫が、生涯で1種の植物のみを食べる原因を明らかにすることを目的として研究を行った。カンコノキとハナホソガの送粉共生系を対象にして行った研究から、ハナホソガは寄主植物を選ぶ際に、寄主の花から発せられる匂い物質の中でも、特定の数種の物質を用いていること、また、初期の幼虫が寄主植物以外の種を食べた場合はその後の生存率が下がることが明らかになった。このようにハナホソガは寄主以外ではうまく成長できない可能性が高いが、それが寄主の栄養によるものか、種子の成長速度によるものかは明らかになっていない。当初の目的通り、実験系の確立やハナホソガの電気生理実験などが遂行できた。よって研究はおおむね順調に進展している。平成28年度も引き続き室内におけるハナホソがの寄主乗り換え実験及び、ハナホソガを用いた行動実験を軸に研究を進めていく予定である。本研究では、実験室下での累代飼育方法が確立していない昆虫を用いて研究を行っているため、実験を行うには自生地で採集する必要がある。また、昆虫の発生の程度は年によって変動があり、また天候の影響を受けるため、臨機応変に対応していく必要がある。新所属先での触角電位実験設備の立ち上げや研究環境の整備が急務の課題である。化学生態学今後も当初の予定通り、室内におけるハナホソガの寄主乗り換え実験および、ハナホソガを用いた行動実験を軸に研究を進めて行く予定である。また、昆虫の発生には天候の影響を受けるため、臨機応変に対応する必要がある。
凝縮相中を伝ぱする衝撃波背後の緩和領域における衝撃波三重点の挙動に関する研究

本研究では、凝縮成分を含む混合気体の急速断熱膨張により生じる凝縮相中を衝撃波が伝ぱしてくさび面に入射するときの、衝撃波背後に発達する緩和領域と衝撃波反射の三重点との干渉を明らかにすることを目的とした。用いた実験装置は、低圧貯気槽、凝縮成分混合気体を充填した中圧管路、および高圧貯気槽とからなる衝撃波管である。実験では、凝縮成分気体を水蒸気とし、凝縮液滴数密度および液滴径の影響を調べるため、相対湿度を50および90%とした。平衝膨張圧力比を約0.13としたとき、それぞれの湿度に対する凝縮液滴径の古典凝縮論による見積りでは、0.1μmおよび4.3μmであった。凝縮相中の衝撃波伝ぱ速度およびその背後に発達する緩和領域長さは、圧力および透過光強度変化の計測によって求めた。反射衝撃波の形態は、ナノパルス光源(発光時間70ns)を用いてシャドウグラフ法により観測し、スチルカメラおよびイメ-ジコンバ-タカメラで記録した。実験マッハ数範囲は、Ms≒1.82.6であり、くさび傾斜角は20゚一定とした。本研究により得られた、凝縮相中の伝ぱ衝撃波背後の緩和領域の反射衝撃波形態におよぼす影響についての成果は、以下のとおりである。一様な凝縮相が維持される時間はおよそ200msであり、それを過ぎると壁からの熱伝達により再蒸発する。伝ぱ衝撃波後方には気体密度の増加とともに凝縮液滴の数密度が一時的に増加する領域を伴う。衝撃波反射の形態は、入射衝撃波の分散および波面の乱れが観測されること、三重点近傍で衝撃波が湾曲していること、マッハ衝撃波がくさび面に対し垂直でないこと、滑り面がくさび面と接する部分で擾乱が発生していることなどの特徴を示す。三重点軌跡は、相対湿度の値によらず凝縮相が生じていない場合と比較して顕著な差は見られないが、反射角の値は凝縮相の状態によって大きく変化する。
ヒト型モノクローナル抗体を利用した新しいバイオフィルム感染症予防法の確立

本研究は、ヒト型モノクローナル抗体を利用した新しい口腔バイオフィルム感染症予防方法の確立を行った。ヒト型モノクローナル抗体の作製は、PAc(361-377)ペプチドを利用して行った。このペプチドは、S.mutansの歯表面への付着阻害抗体の認識するB細胞エピトープとT細胞エピトープを有する。実際にこのペプチドがヒトにおいて有効に免疫原として作用するか、唾液のペプチドIgA抗体量とS.mutans量との相関関係を検討した。その結果、抗体価の高い唾液を有するヒトは、S.mutans量も低下していることが明かとなった。またDRB1^*1501やDRB1^*0406などを含む10種類のHLA-DR遺伝子タイプを有する被験者においてその高い唾液抗体誘導が認められた。ヒト末梢血単核細胞(PBMC)をNOD-scidマウスに移植し、このペプチドを接種して、ヒト特異ペプチド抗体を誘導できるか検討を行うと、すべての遺伝子タイプのPBMC移植において、PAc(361-386)ペプチドIgG抗体を誘導できることを明かにした。これらの結果から、PAc(361-386)ペプチドはヒトへの接種によりPAc(361-386)ペプチドIgA抗体やIgG抗体を誘導できる抗原であることが確認できた。よって、この抗原を利用して作製されたヒト型モノクローナル抗体を用いれば、有効な齲蝕予防方法が確立して行くことができる。このPAc(361-377)ペプチドを免疫原として、10種類のモノクローナル抗体を得た。それら抗体のうちKH3,KH5,SH2,SH3は、S.sobrinusとS.mutansのみに反応する事が認められた。これらの抗体SH2,SH3,KH5は、S.mutansの歯表面の付着においてPBSで処理したラットに比べ60%以上の阻害効果が認められた。またこれらのモノクローナル抗体は、S.mutansと唾液成分との結合をBIAcore in vitro実験においても70%以上の阻害することが認められた。今回明かとなったペプチド抗原で誘導されたヒト型モノクローナル抗体をこの3DSのような口腔バイオフィルム除去法を併用していけば、さらに長期間効果を期待できるう蝕予防が実現化していくと考えられる。NODscidマウスは、SCIDマウスよりもNK細胞が少ないという点でヒト末梢血単核細胞(PBMC)の定着が5倍から10倍高いとされている。そこでNODscidマウスにヒトPBMCを定着させ、ヒト免疫系を確立したモデル動物が確立し、Streptococcus mutansの表層蛋白質抗原(PAc)に反応するヒト型モノクローナル抗体を誘導できるか検討を行った。またマウスから脾臓細胞を採取し、FITC標識抗ヒトCD45,CD4,CD8抗体を細胞に反応させ、FACS解析を行い、マウス脾臓内におけるヒトPBMCの定着率について検討を行った。ヒトの末梢血から細胞浮遊液を調製した。3x10^7PBMC/500μ