hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模並列環境における数値計算アルゴリズム

さらに2012年に発表されたNVIDIA社の第三世代コアである「Kepler」を搭載するTesla K20cを導入して,新規ハイエンドGPU上でのEigen-Gの性能が他の固有値ソルバMAGMA 1.4.1(GPU+CPU併用)やLAPACK 3(マルチコアOpenMP版)と比較しても高性能もしくは同程度であることを確認した。Block Krylov部分空間反復法の精度向上の研究では,Block BiCR法で生成される近似解の精度向上を目指し,同法の修正版を構築した。修正Block BiCR法を用いることで,残差ノルムの振動を抑えることができ,かつ他の解法よりも高精度の近似解を得ることができた。これらの研究成果は,次世代のスーパーコンピュータにおいて,実アプリケーションの高速化に貢献できることが期待される。平成26年度においては,大規模並列環境における数値計算アルゴリズムとして,GPUクラスタにおける並列高速Fourier変換(FFT)の実現と評価,GPU/Xeon Phiクラスタにおける疎行列ベクトル積(SpMV)の性能評価,GPUにおける対称行列ベクトル積(SYMV)の実装と評価,そしてBlock Krylov部分空間反復法の精度向上について研究を行った。GPUクラスタにおける並列FFTの研究では,並列三次元FFTについてGPUクラスタであるHA-PACSを用いて評価を行った結果,GPU版はCPU版に比べて高い性能を示すことが分かった。GPU/Xeon Phiクラスタにおける疎行列ベクトル積(SpMV)の性能評価では,GPUを搭載したクラスタとXeon Phiを搭載したクラスタにおいてそれぞれのシステムで効果的な並列SpMVのアルゴリズムについて検討,実装および評価を行った。GPUにおける対称行列ベクトル積(SYMV)の実装と評価では,行列の対称性を利用して要求バンド幅を半減できる演算であるSYMVにおいて,対称性を利用する際に考慮しなければならない複数スレッドによるベクトルデータへの書き込み競合に対して,アトミック演算を用いたmutexの実装を工夫することによりアクセス順制御を実現した。
不登校児童生徒の適応の場に関する総合的研究

本研究は、約13万人に及ぶ不登校児童生徒の受け皿としての機能が高い適応指導教室(教育支援センター)等の学校外施設に対して、客観的かつ総合的な調査を行い、望ましい学校外施設の基準について、施設設備、指導員の状況などのハード面、具体的な活動内容や学校復帰等のソフト面から明らかにしていくことを目的とするものである。2002年11月12月にかけて1,184箇所実施した調査(適応指導教室等約350ヶ所、適応指導教室等に在籍している不登校児童生徒約1,156人)を分析し、2002年度に、アメリカ・カリフォルニア州における不登校生徒への対応制度と実態に関する海外調査と資料収集を行った。2003年度は、現地調査を全国各地13ヶ所程度実施した。2004年度は、これらのデータを分析考察した。これらの結果から、適応指導教室等の職員構成は2人が全体の1/4であり、スタッフは教員出身者が多数をしめ、心理系職員・医療系職員等の専門家の不足が明らかになった。スタッフからの意見として、不登校に対する行政の理解不足、職員の配置、専門家の配置、施設設備の充実を求める意見が多くみられた。子どもたちの適応指導教室等に対する評価は高く、週当たりの出席日数の多さにもつながっていた。また、本研究では適応指導教室等を機能面からタイプ別に分類し、問題点と課題を明らかにし、不登校児童生徒の情緒的混乱タイプ・非行タイプに応じた効果的な指導援助のあり方のプログラムや、アメリカ合衆国における不登校の取り組みの現状として、カリフォルニア州の不登校・怠学介入プログラム、特別支援教育と不登校とのかかわりについて紹介した。さらに、今後の不登校の対応施策について、ホームスクーリング(訪問教育)、教育支援センターを学校の一部に、スクールカウンセラーを自治体職員に、等についてまとめた。本研究は、約13万9千人に及ぶ不登校児童生徒の受け皿としての機能が高い適応指導教室等の学校外施設に対して、客観的かつ総合的な調査を行い、望ましい学校外施設の基準について、施設設備、指導員の状況などのハード面、具体的な活動内容や学校復帰のためのプログラム開発等のソフト面から明らかにしていくことを目的とするものである。3年間の研究の初年度として、不登校児童生徒の学校外施設に関する先行研究を分析した。また、文部科学省が実施している「不登校児童生徒の適応指導総合調査」の分析を行い、2002年11月12月にかけて適応指導に関する総合的調査を1,184箇所実施した。適応指導教室等から約350ヶ所、適応指導教室等に在籍している不登校児童生徒約1,500人から質問紙の返却があり、現在分析中である。さらに、2002年11月2日9日にかけて、アメリカ・カリフォルニア州における不登校生徒への対応制度と実態に関する海外調査と資料収集を行い、資料等については、現在、翻訳分析中である。今後の予定として、初年度で集約した資料を分析し、「不登校児童生徒の適応の場」に関する現地調査を20ヶ所程度行い、10月を目途に中間発表をする予定である。また、不登校児童生徒の様々なタイプに応じた効果的な指導援助のあり方のモデル的カリキュラムを作成していくものである。本研究は、約13万人に及ぶ不登校児童生徒の受け皿としての機能が高い適応指導教室等の学校外施設に対して、客観的かつ総合的な調査を行い、望ましい学校外施設の基準について、施設設備、指導員の状況などのハード面、具体的な活動内容や学校復帰のためのプログラム開発等のソフト面から明らかにしていくことを目的とするものである。3年間の研究の2年目として、2002年11月12月にかけて1,184箇所実施した調査(適応指導教室等約350ヶ所、適応指導教室等に在籍している不登校児童生徒約1,500人)を現在分析考察中である。さらに、2002年11月2日9日にかけて、アメリカ・カリフォルニア州における不登校生徒への対応制度と実態に関する海外調査と資料収集を行ったが、現在、分析・考察中である。本年度は、初年度で集約した資料を分析し、「不登校児童生徒の適応の場」に関する現地調査を全国各地15ヶ所程度実施した。適応指導指導教室を機能面からタイプ別に分類し、問題点と課題を明らかにするように分析中である。これらの研究を踏まえて、不登校児童生徒の様々なタイプに応じた効果的な指導援助のあり方のモデルプログラムを開発していくものである。

子どもたちの適応指導教室等に対する評価は高く、週当たりの出席日数の多さにもつながっていた。また、本研究では適応指導教室等を機能面からタイプ別に分類し、問題点と課題を明らかにし、不登校児童生徒の情緒的混乱タイプ・非行タイプに応じた効果的な指導援助のあり方のプログラムや、アメリカ合衆国における不登校の取り組みの現状として、カリフォルニア州の不登校・怠学介入プログラム、特別支援教育と不登校とのかかわりについて紹介した。さらに、今後の不登校の対応施策について、ホームスクーリング(訪問教育)、教育支援センターを学校の一部に、スクールカウンセラーを自治体職員に、等についてまとめた。
神経性食欲不振症の子どもとその親を支援する看護師の役割に関する研究

本研究は、神経性食欲不振症の子どもとその親を支援する看護師の役割を明確にし、看護実践が行われている「場」に還元することを目的とした。本年度は、(1)看護師を対象に、看護支援の現状を調査する。(2)神経性食欲不振症の子どもは看護師に何を求めているのか、また、看護師は子どもと親への看護をどのように考えているのかを面接調査により明確にする。(3)(1)で得られたデータと(2)で得られたデータを分析し、役割の明確化と看護支援の検討を行なう。以上を計画した。なお、調査を行なう際には倫理的配慮を行い、プライバシーの厳守、研究参加は自由意志であること、得られたデータは研究以外では使用しないこと、研究成果を発表することなどを口頭及び文書で説明し同意を得た後に行った。(1)自作のアンケート用紙を用いた調査...全国の400施設に研究協力を依頼し、承諾が得られた58施設に対し、行われている看護支援の現状を把握することを目的としたアンケート用紙を送付し回収した(回収率76.4%)。(2)看護師・本人からの面接調査...神経性食欲不振症の子どもを看護している看護師に対して、思いや考えなどの面接調査を行った。看護師への調査依頼は、(1)の調査依頼を行う際に同時に行い、承諾の得られた4施設25人に行った。また、神経性食欲不振症の専門的治療を行なっている医療機関での研修会や家族ミーティングに参加し、多くの示唆を得た。その際、神経性食欲不振症の子どもの紹介を受け、1名に面接調査を行った。(3)データ分析...アンケート用紙を用いた調査は、児童精神科と小児科の比較、経験年数の比較、など行い分析を進めている。看護師への面接調査は、児童精神科と小児科の看護師に行い、双方の看護師の思いや差異に注目するとともに、看護師の役割を見出せるように分析を進めている。本人への面接調査は、病気や家族に対する思いや医療機関への思いに注目し分析を進めている。以上を計画した。
レトロウイルスエンベロープ蛋白質による膜融合のシグナル伝達経路

マウスレトロウイルスの細胞内侵入は、ウイルスエンベロープ膜と標的細胞の細胞膜が融合することによって達成される。ウイルスがコードするエンベロープ蛋白質のC末端Rペプチドは、ウイルス粒子放出後に切断され、膜融合活性が賦活化されることが知られている。この結果は、Rペプチドが膜融合活性を阻害することを示している。Rペプチドの膜融合阻害に意要なアミノ酸部位を同定するため、様々な変異体を作成し、それらの膜融合活性を測定した。その結果、Rペプチド切断部位近傍の疎水性アミノ酸モチーフが膜融合阻害に重要であることがわかった(投稿準備中)。前述したように、レトロウイルスの細胞内進入には、Rペプチド切断によるエンベロープ蛋白質の膜融合の活性化が必須であるが、ウイルス粒子におけるエンベロープ蛋白質を解析したところ、Rペプチド未切断のエンベロープ蛋白質が検出された。そこでRペプチド未切断エンベロープ蛋白質のウイルス感染に対する影響を解析した。その縮果、Rペプチド末切断エンベロープ蛋白質がRペプチド切断エンベロープ蛋白質によるウイルスの細胞内侵入を抑制することがわかった。この結果は、効率的なウイルス感染のためには、Rペプチドの完全な切断を必要とすることを示している(投稿中)。一方、我々は、マウスレトロウイルスの感染がラット感染受容体の糖鎖付加によって抑制されることを既に示した。しかし、マウス感染受容体も同様に糖鎖付加を受けるにも関わらず、感染を抑制しない。この違いを決定しているアミノ酸部位を同定するため、マウス受容体とラット受容体のアミノ酸配列を比較した。マウス受容体は、ウイルス結合部位近傍に3アミノ酸の欠損を持っていることがわかった。このアミノ酸欠損が糖鎖感受性ウイルス感染に関与しているかどうか知るため、ラット受容体に、その欠損を人工的に導入し、ウイルス感染における糖鎖の影響を解析した。その結果、変異ラット受容体は、マウス受容体と同様に、糖鎖の影響を受けないことがわかった。この結果は、そのアミノ酸欠損が、糖鎖感受性感染に関与していることを示している(投稿中)。また、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)感染においても受容体の糖鎖付加が影響するかどうか解析した。糖鎖付加部位を変異させたCXCR4を発現する細胞は、野生型CXCR4を発現する細胞よりも、CD4非依存性HIV感染に対する感受性が高かった。しかし、CD4依存性HIV感染には影響しないことがわかった。この結果は、CD4非依存牲HIV感染が、受容体CXCR4の糖鎖付加により阻害されることを示している(投稿準備中)。ウイルスがコードするエンベロープ蛋白質は、C末端に存在するRペプチドが切断されることによって、膜融合活性が賦活化されることが知られている。この結果、Rペプチドが切断されたエンベロープ蛋白質(R-Env)は、その膜融合活性により細胞融合を誘導するが、Rペプチド未切断のエンベロープ蛋白質(R+Env)は細胞融合を起こすことができない。しかし、XC細胞においては、R+Env蛋白質によっても細胞融合を誘導することが知られており、このXC細胞特異的な現象の解析を行った。マウスレトロウイルスの感染受容体のC末端にHAタグを結合させ、XC細胞とマウスNIH3T3細胞に導入し、抗HA抗体によりウエスタンブロッティングを行った。その結果、感染受容体に結合する糖鎖構造の違いにより分子量が異なることがわかった。この糖鎖が、XC細胞特異的なR+Env蛋白質による細胞融合に重要であるかどうかを知るため、糖鎖付加阻害剤であるツニカマイシンの効果を分析した。その結果、XC細胞におけるR+Envによる細胞融合は、ツニカマイシンにより大きく阻害されたが、R-Envによる細胞融合は、ほとんど影響を受けないことがわかった。この結果は、XC細胞特異的なR+Env蛋白質による細胞融合が、蛋白質の糖鎖付加を必要とすることを示している。しかし、ツニカマイシンは細胞に存在するすべての糖蛋白質に作用することから、感染受容体に結合した糖鎖が重要なのか、それ以外の蛋白質に結合した糖鎖が重要なのかはわからない。そこで、感染受容体の糖鎖付加欠損変異体をXC細胞に導入し、その細胞におけるR+Envによる細胞融合を解析した。その結果、糖鎖付加欠損受容体を発現するXC細胞においても、R+Envにより細胞融合が誘導され、正常XC細胞と同様に、ツニカマイシンによって大きく阻害されることがわかった。これらの結果より、XC細胞特異的なR+Envによる細胞融合は、感染受容体以外の未知の蛋白質の糖鎖付加が必要であることが示された(投稿中)。

その縮果、Rペプチド末切断エンベロープ蛋白質がRペプチド切断エンベロープ蛋白質によるウイルスの細胞内侵入を抑制することがわかった。この結果は、効率的なウイルス感染のためには、Rペプチドの完全な切断を必要とすることを示している(投稿中)。一方、我々は、マウスレトロウイルスの感染がラット感染受容体の糖鎖付加によって抑制されることを既に示した。しかし、マウス感染受容体も同様に糖鎖付加を受けるにも関わらず、感染を抑制しない。この違いを決定しているアミノ酸部位を同定するため、マウス受容体とラット受容体のアミノ酸配列を比較した。マウス受容体は、ウイルス結合部位近傍に3アミノ酸の欠損を持っていることがわかった。このアミノ酸欠損が糖鎖感受性ウイルス感染に関与しているかどうか知るため、ラット受容体に、その欠損を人工的に導入し、ウイルス感染における糖鎖の影響を解析した。その結果、変異ラット受容体は、マウス受容体と同様に、糖鎖の影響を受けないことがわかった。この結果は、そのアミノ酸欠損が、糖鎖感受性感染に関与していることを示している(投稿中)。また、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)感染においても受容体の糖鎖付加が影響するかどうか解析した。糖鎖付加部位を変異させたCXCR4を発現する細胞は、野生型CXCR4を発現する細胞よりも、CD4非依存性HIV感染に対する感受性が高かった。しかし、CD4依存性HIV感染には影響しないことがわかった。この結果は、CD4非依存牲HIV感染が、受容体CXCR4の糖鎖付加により阻害されることを示している(投稿準備中)。
神経形成を制御する新規糖鎖オリゴシアル酸の作用機構の解明

シアル酸は糖タンパク質や糖脂質を構成する酸性糖で、様々な生物学的現象において非常に重要な役割を担っている。通常、1残基が糖鎖の最外部に結合したモノシアル酸として存在するが、まれにその末端シアル酸残基の上にさらにシアル酸の直鎖ポリマーが結合するポリシアル酸構造として存在する。ポリシアル酸はその物理化学的性質により、細胞と細胞、細胞と細胞外基質の接着を阻害する方向に調節し、神経形成のモジュレーターとなっていることが明らかになってきた。一方、シアル酸の重合度が2から7のオリゴシアル酸構造の存在は糖タンパク質において、その存在はほとんど知られていなかった。我々は近年、オリゴシアル酸構造を微量で検出できる化学的方法、及び免疫化学的手法を世界で初めて開発し、それらの方法を用いて、哺乳動物の種々の臓器や組織において、オリゴシアル酸構造を持つ糖タンパク質が存在していること示した。本研究では、CD166がジシアル酸含有糖タンパク質であることを端緒に、T細胞上でも、神経細胞と同様にCD166がジシアロ糖タンパク質であり、活性化に関わることを示唆する知見を得た。またNeuro2A細胞で、ST8SiaVIが存在していることが明らかになった。さらにヒトミルク中にポリシアリル化をうけたCD36分子が存在し、発達段階特異的な発現変動をしていることを明らかにすると同時に、CD36はジシアリル化を受けていること、乳腺上皮細胞上に、ポリシアル酸とオリゴシアル酸を生合成する酵素の発現が、泌乳期特異的に変動することを明らかにした。さらに、HSP110ホモログであるウニ精子結合蛋白質がシアル酸結合レクチンであることが明らかになった。シアル酸がα2,8-結合で2-3残基縮重合したジ・オリゴシアル酸構造の役割は、糖脂質ではよく研究されているが、糖タンパク質においてはその存在が微量なためほとんど注目されていなかった。我々はこれまで、ジ・オリゴシアル酸構造の微量検出法を確立し、その方法を用いてブタ脳に重合度が2-7程度のジ・オリゴシアル酸含有糖タンパク質が数種存在することを明らかにした。今回、神経細胞における糖タンパク質上のジ・オリゴシアル酸構造の生物学的機能を明らかにすることを目的とし、ジシアリル化ガングリオシドをほとんど発現しない神経芽腫瘍細胞(Neuro2A)を用いて、神経分化におけるジシアル酸含有糖タンパク質の発現変化を解析した。Neuro2A細胞を分化誘導剤処理して、糖脂質、糖タンパク質上のジシアル酸構造を化学的、免疫化学的手法を用いて解析したところ、分化に従い糖タンパク質上のジシアル酸構造が増加した。また、これまでに知られているα2,8-シアル酸転移酵素の発現変化をRT-PCR法で解析したところST8SiaIIIが神経分化に伴い、1.7倍に増加することが明らかになったさらに、ジシアル酸構造の神経突起伸長における役割を各種抗体を用いて検討したところ、ジシアル酸に対する抗体は神経突起の伸展を阻害することがわかった。以上のことから、Neuro2A細胞において、分化に伴って発現が増加する糖タンパク質上のジシアル酸構造が神経突起伸展に関与することが示唆された。
遠隔チューター参加による少人数グループ化日本語授業の有効性に関する研究

本研究は、遠隔地(海外)にいる日本語学習者に対して、インターネットを通じて会話及び作文教育を多様な方法で実施し、その効果を検証し教育現場での直接的な応用を研究するものである。具体的には、韓国において大人数クラスで行われる遠隔教育授業内に教授者とともに複数の日本人学生チューターを構え、学生間の相互交流を図るとともに、学習者にとっては日本語能力の、チューターにとっては日本語教授能力の向上を育成することを目標として実践的な遠隔授業が行われた。中国においては、インターネット回線の速度に限界があり、既存のカリキュラム内に日本語教育関連以外の産官学の専門家による主題別講義形式の授業を構築した。本研究は、韓国人日本語学習者並びに中国人日本語学習者を対象に、学習者のコミュニケーション能力を図るために実践的な遠隔授業を実施し、その長所、短所及び特性の把握、分析を通して教育現場での直接的な応用を研究するものである。遠隔授業の方法としては、会話及び作文の授業において日本現地から複数の日本人学生チューターがインターネットを通じて参加し、学習者との対話を中心に授業を進行していく。授業は小グループに分かれて行われるため、グループごとにICレコーダーでの録音及びビデオによる撮影を行い、発言・質問回数及び内容やターンテイキング、身振り手振り、視線等のノンバーバルコミュニケーションにも注目し授業分析を行う。また、小グループ人数の妥当性やレベル別日本語学習能力の向上に焦点を当てて各授業を比較分析するとともに、学習者の会話及び作文能力に対する分析を基に考察を行い、教育現場への実践可能な応用を考案する。本年度は3年計画の2年目であるため、本研究に協力してくれる大韓民国の明知大学校において、教員と研究打ち合わせを行い、遠隔チューター授業の実施計画を考案した。そして、会話授業では日本人学生チューター9名がSkypeを通じて接続し、少人数グループに分かれてプロジェクトワークの指導及び学生交流を行い、日本語学習者及びチューターに対するアンケート調査を実施した。また、作文授業においては、日本人学生チューター5名がカカオトークのグループチャット機能を使用し、少人数グループに分かれて作文指導及び学生交流を実施し、日本語学習者及びチューターに対してアンケート調査を実施した。中国では、協定校である安徽大学の教員と研究打ち合わせを行い、中国のインターネット回線事情に合わせて日本と中国現地の教授者が協働で遠隔ティームティーチング授業を実践した。本研究は、韓国人日本語学習者並びに中国人日本語学習者を対象に学習者のコミュニケーション能力を図るために実践的な遠隔授業の実施を通して、教育現場で普遍的に活用できる遠隔教育の方法を研究するものである。具体的には、本年度は特別な施設を使用せずに教室内にインターネットに接続可能なパソコン並びにウェッブカメラとマイクを持ち込み、画像通話が可能な無料で配信されているSkypeを使用した遠隔協働日本語授業実践の効果を検証し、教育現場での直接的な応用を模索した。本年度は3年計画の3年目であったが、平成25年度の4月から研究代表者が中国に長期出張で赴任しているため、当初予定していた日中韓3ヶ国間の遠隔実践授業の推進が難航した。そこで、本年度は、大韓民国の明知大学校と高知大学の2国間で授業担当者の負担を軽減する形で遠隔協働日本語授業実践を行った。具体的には、韓国のアカデミック日本語の授業内でSkypeによる接続を通して、日本の大学教員及び地域の住民によるオムニバス形式の講義を実施した。その後、学習者は小グループに分かれて授業内容の確認を行った上で、担当講師に対する質疑とそれに対する応答が行われた。さらに、日中の日本語学習者同士の日本語による交流の場ももたれた。また、中国の安徽大学でも日中2国間の遠隔協働日本語授業実践が同様に行われた。中国では、担当講師に対する質疑応答の後、講義内容に基づく日中の学生による遠隔討論を主体として授業を構成し実施された。具体的には、大人数クラスで行われる遠隔教育授業内に教授者とともに複数の日本人学生チューターを構え、学生間の相互交流を図るとともに、学習者にとっては日本語能力の、チューターにとっては日本語教授能力の向上を育成することを目標としている。研究期間内においては、以下の3点の目的を達成していく。1.日本人チューターと日本語学習者の相互交流を図り、チューターにとっては日本語教授能力の、学習者にとっては日本語能力の育成を図るべく遠隔授業方法の応用を分析、研究する。2.大人数クラスにおいてチューターとして複数の日本人学生を活用した日本語教育方法を構築する。3.遠隔教育における会話及び作文授業において、日本語学習者のコミュニケーション能力が向上するための授業の方案を樹立する。

これらの目的を鑑み、本年度は3年計画の1年目であるため、本研究に協力してくれる大韓民国の大学3校(明知大学校、韓国放送通信大学校、弘益大学校)において、教員と研究打ち合わせを行い、遠隔チューター授業の実施計画を考案した。そして、明知大学校で行われた作文授業で試行的に日本人学生チューター6名をSkypeを通じて接続し、少人数グループに分かれて作文指導及び学生交流を行い、日本語学習者に対するアンケート調査を実施した。また、中国においても天津師範大学の教員と話し合いを持ち、遠隔授業の多様な授業方法に関する形態の可能性を模索した。本研究は、遠隔地(海外)にいる日本語学習者に対して、インターネットを通じて会話及び作文教育を多様な方法で実施し、その効果を検証し教育現場での直接的な応用を研究するものである。本年度は、4年計画の最終年度であるため、日韓中3ヶ国を結んだ「遠隔協働日本語授業」の形態で日本・韓国・中国における日本語学習者を対象として対面並びに遠隔授業を実施するとともに、論文及び現在までの研究をまとめた成果報告書の作成を進めた。遠隔授業では、日本の高知大学の留学生対象「アカデミック日本語」、韓国の明知大学校3年次対象の「コミュニケーション日本語」、中国の安徽大学3年次対象の「比較文化論」の授業をネットで繋ぎ、日本語教育関連以外の産官学の専門家による主題別講義形式の授業を構築した。そして、最終授業時には、遠隔授業方法に関して学習者にアンケート調査を実施した。その授業分析結果をもとに、韓国の国際学術発表大会で発表を行い、研究者間の議論を深め、さらなる研究の発展につながった。また、昨年度実施した授業に関する学会発表をオーストラリアの国際研究大会で行い、研究者間の意見交換を通して、研究内容を周知するとともに研究に関するさらなる知見を得ることができた。発表の内容は、日中間で実施した遠隔授業において多様な授業方法に関する形態を樹立したものである。さらに、本研究に関する著書、論文、発表等の資料をまとめた成果報告書を作成し、研究協力者や研究者に配布し、貴重なご意見やアドバイスをいただいた。日本語教育学本年度は、大韓民国においては、実施計画通り大学の大人数クラスの会話及び作文授業で少人数グループ化日本語授業が実施され、その成果をまとめた研究発表を2012年4月に開催された第21回韓国日語教育学会国際学術発表会・シンポジウムで行うとともに、2012年8月に開かれた2012年日本語教育国際研究大会並びに第5回「日本語教育とコンピュータ」国際会議2012 CASTEL/J、韓国日本研究団体第1回国際学術大会韓国日本学会(KAJA)第85回学術大会で行った。また、大韓民国との遠隔授業の研究成果を論文として韓国日本学会の『日本学報』に、中国との遠隔実践授業の研究成果を高知大学の『高知大学留学生教育』に発表した。さらに、図書として韓国日本語学会編の『日本語学研究の最前線2012』に「遠隔日本語教育研究」というタイトルで遠隔日本語教育の現況と展望について現在までの遠隔実践授業研究をまとめた概論的なものを出版した。
代数幾何学的方法による情報物理学理論の確立

情報学で用いられる多数の学習システムは縮退したフィッシャー情報行列を持つ特異モデルであるため,正則モデルの統計理論で学習の挙動を解明することはできなかった.本研究では高次元代数幾何学を基礎として特異モデルの挙動解明を行うことができる情報物理学理論を確立した.この結果,学習誤差と汎化誤差の漸近挙動が二つの双有理不変量により定まることが明らかになり,真の分布が不明なとき特異でも正則でも学習誤差から汎化誤差を推測することができる新しい情報量規準の導出に成功した.情報科学・統計科学・生命科学において現われる確率モデルは、パラメータとモデルが一対一に対応せず、フィッシャー情報行列が縮退しているため特異モデルと呼ばれている。特異モデルは広汎な応用を持つにも関わらず、その数学的性質は未解明であり、従来の統計学ではその挙動を捉えることはできなかった。このため、情報科学的な設計法も確立されていなかった。本研究では代数幾何学的な方法に基づいて特異モデルの数学的な性質を解明し、情報科学的な設計方法の基盤を構築する。具体的には、汎化誤差と学習誤差の間に成り立つ関係を解明し、学習誤差から汎化誤差の推測が可能になるような理論を構築する。情報学で用いられる多数の学習システムは縮退したフィッシャー情報行列を持つ特異モデルであるため,正則モデルの統計理論で学習の挙動を解明することはできなかった.本研究では高次元代数幾何学を基礎として特異モデルの挙動解明を行うことができる情報物理学理論を確立した.この結果,学習誤差と汎化誤差の漸近挙動が二つの双有理不変量により定まることが明らかになり,真の分布が不明なとき特異でも正則でも学習誤差から汎化誤差を推測することができる新しい情報量規準の導出に成功した.近年、情報科学や計算機科学において、高度な情報システムを構築する際に、情報システムを平衡状態にある多体系であると考えてその設計論を考察する方法の有用性が知られるようになっている。情報システムを理論物理学的な観点から考察する方法は情報物理学と呼ばれているが、情報物理学においては、従来の物理学と異なって非常に特異性の高い確率分布を扱う必要が生じる場合が多い。特に、階層的な構造や隠れた変数を含む情報システムの学習においては、基底状態が特異点を含む解析的集合となるような場合の絶対零度極限の扱いが必要になるが、そのような場合に確率分布を扱う数学的な手段は従来は知られていなかった。本研究においては、代数幾何や代数解析、またゼータ関数の理論などの現代数学によって作られた数学的な手段によって特異性の高い確率分布の挙動を理論的に解明し、その情報科学的な設計論の基礎を作ることを目的としている。平成18年度の研究においては、以下の研究成果を得た。(1)特異性の高い情報システムの確率分布を近似実現する手段として平均場近似による方法が知られている。この方法は情報科学においては変分ベイズ法と呼ばれているが、変分ベイズ法がどのような近似精度を持つかという問題についてはこれまでは知られていなかった。正しいベイズ法の事後分布と変分ベイズ法の事後分布との相違を相対エントロピーによって計測する場合に、その値は自由エネルギーと変分自由エネルギーの差に等しいことは容易に導出できるが、本研究においては、以下のいくつかの情報システムにおいて、その値を具体的に導出した。混合正規分布、隠れマルコフモデル、ベイズネットワーク、確率文脈自由文法、縮小ランク回帰。これらの情報システムにおいては、平均場近似は事後分布の近似という意味では比較的良好に働くことが明らかになった。しかしながら、平均場近似よって予測分布を構築すると、正しいベイズ法とは非常に異なる挙動を持つことも明らかになり、情報システムの構築において、事後分布と予測分布の近似は、同じ問題として捉えることはできないことが明らかになった。(2)事後分布を近似ではなく数値的に作り出す方法にマルコフ連鎖モンテカルロ法があるが、特異的な情報システムにおいては、マルコフ連鎖モンテカルロ法は収束に非常に多くの計算量が必要となることが知られていた。本研究においては、交換モンテカルロ法(レプリカモンテカルロ法)を、特異モデルの事後分布の実現に応用することを提案し、その有用性を実験的に明らかにした。現在、代数幾何学的な方法によって交換モンテカルロ法の精度を解明する研究を開始しており、その挙動を明らかにし、設計論を構築することは次年度以降の目標である。以上の二つの点が平成18年度の成果であるが、特異的な情報システムを扱うことができるのは世界の中で本研究室だけであり、来年度以降も、この目標の実現のため努力していきたいと考えている。実世界において現れるほぽ全ての学習モデルは、パラメータと確率モデルの対応が1対1ではなく、また縮退したフィッシャー情報行列を持つ特異モデルである。特異モデルにおいては最尤推定量の分布もベイズ事後分布も正規分布に近づかないため、従来の統計的漸近理論を適用することができなかった。本研究は、学習理論におけるこの基礎的かつ重要な問題の解明のために代数幾何学の方法を用いて情報物理学の確立を行うことを目的とする。2007年に新たに得られた成果は次の通りである。(1)統計的推測における状態方程式の発見と証明。特異的な学習モデルにおいては、汎化誤差、学習誤差の挙動がモデル、事前分布、特異点に依存するため、真の分布が不明な場合には、汎化誤差を直接に推定することができなかった。

本研究において、ベイズ法とギブス法における汎化誤差と学習誤差の間に、学習モデル、真の分布、事前分布、特異点に依存せずに成り立つ関係式(学習の状態方程式)を発見し、代数幾何学的な証明を与えた。(2)特異モデルにおいては事後分布を高精度に実現する方法が重要である。本研究では、交換モンテカルロ法に基づいて、特異点を持つ事後分布を高精度に実現する方法を提案し、その漸近的な交換率が、ゼータ関数の最大極を用いて表すことができることを証明した。情報科学・統計科学・生命科学で用いられる確率モデルは、パラメータと確率分布の関係が一対一ではなく、また縮退したフィッシャー情報行列を持つため、その学習における挙動は従来の統計学では解析することができなかった。この問題に関連して我々は、広中の特異点解消定理に基づいてベイズ汎化誤差の漸近挙動を既に導出していたが、ベイズ汎化誤差は、真の分布、学習モデル、事前分布に依存するため、現実的なケースにおいて真の分布が不明である場合には、学習誤差から汎化誤差を推測することはできなかった。これは統計学においては、特異モデルにおいてはAICは汎化誤差を与えないということである。本研究の目的は特異モデルの学習を記述することができる新しい法則を発見し数学的な証明を与えることである。昨年度の研究で、我々は、特異モデルでも正則モデルでも汎化誤差と学習誤差の間に成り立つ共通の方程式が存在することを発見し、これを「学習の状態方程式」と名づけた。本年度の研究では、学習の状態方程式が成立することの証明を厳密化した。また、回帰問題において学習二乗誤差から汎化二乗誤差を推測する方法を確立した。さらに、学習の状態方程式は、真の分布が学習モデルに含まれていなくても成立することを明らかにした。数学的な観点からは、学習理論における汎化誤差と学習誤差の挙動が実対数閾値と特異ゆらぎの二つの双有理不変量によって決定されていることを明らかにした。これらの研究成果は、従来の統計学ではまったく知られていなかった構造を解明したことを意味している。また、日本数学会季節研究所、米国応用統計数理研究所、米国数理科学研究所などにおける招待講演により世界に向けて発信されている。今後の課題としては次の点があげられる。学習の状態方程式は、正則モデルでも特異モデルでも成立する普遍性を持つ方程式であり、フィッシャーの統計学以来の統計学の実質的な発展を与えるものであるが、研究者の宣伝能力がまだ不十分であるため、世界中の研究者から知られるには至っていない。そこで本研究の最終年度においては、得られた研究成果を世界に還元することを目指したいと考えている。具体的内容昨年度までの研究により、真の分布が学習モデルに含まれているとき特異モデルにおいても汎化誤差を学習誤差から推測できる学習の状態方程式が導出されていた。本年度の研究では学習の状態方程式を真の分布が学習モデルに含まれていない場合に拡張した。また、学習の状態方程式が成立するためには対数尤度関数の分散が平均でバウンドできるという条件が必要であることを明らかにした。この条件は真の分布が学習モデルに含まれているとき、あるいは、真の分布が学習モデルに対して正則であるときには必ず満たされるが、そうでないときには満たされるとは限らない。この条件が満たされない場合には学習の状態方程式の挙動が変化することも解明した。
電子サイクロトロン加熱による密度陥没

今年度は2年計画の第2年目として、電子サイクロトロン加熱時のプラズマ中心部での密度減少(密度クランピング)がミリ波入射直後に加熱位置で局所的に起こり、その後トロイダル方向に伝播するものかどうかを調べるため、軟X線コンピュータ断層再生(軟X線CT)システムの増設および実験データの収集・解析を行った。(1)軟X線CTシステムの増設軟X線カメラ5台(全信号数100)からなる軟X線CTシステム一系統をWT-3トカマクに増設した。ミリ波入射部のトロイダル位置を0゚とすると、-22.5゚と90゚の2ヵ所において軟X線CTができるようになった。新システムにおいても作年度作成した増幅器、ウェーブデジタイザと同様なものを採用した。2つのCTシステムがほぼ同じ性能を持つことを実験的に確認した。(2)実験データの収集・解析WT-3トカマクのオーミック加熱プラズマに電子サイクロトロン加熱および電子サイクロトロン電流駆動を施し、そのときの密度クランピングの時間発展を干渉計(一系統)、軟X線CTシステム(二系統)等を使用し測定した。現在干渉計で測定した密度とECEラジオメータで測定した温度を比較し、X線発光強度と密度の関係を調べるとともに、密度クランピングがトロイダル方向に伝播するものかどうかという観点からデータ解析を行っている。今年度は2年計画の第1年目として、電子サイクロトロン加熱時のプラズマ中心部での密度減少(密度クランピング)が顕著となるターゲットプラズマを見い出し、これにあわせて計測器の改良を行った。(1)リミターでの安全係数q_aが5-7で、密度が1×10^<13>cm^<-3>程度であるオーミック加熱プラズマに対して電子サイクロトロン加熱を行ったところ顕著な密度クランピングが観測された。またこのプラズマではMHD不安定性が現われず、本研究のターゲットプラズマとして最適である。(2)軟X線CTシステムの改良を行った。具体的には、i)データ記録装置としてサンプリング周波数1MHzのウェーブフォームデジタイザを開発した。従来のシステムと比べて5倍の時間分解能が得られた。ii)軟X線カメラの増幅器利得の最適化を行った結果、上記ターゲットプラズマにおいてS/N比が改善された。(3)電子サイクロトロン放射計測器(ECE)の感度較正を行い、上記ターゲットプラズマにおいて温度プロファイルを測定した。(4)干渉計により測定した密度および電子サイクロトロン放射計測により測定した温度の時間発展と軟X線信号の時間発展を比較した。この結果、電子サイクロトロン加熱時のプラズマ中心部の軟X線信号強度の減少は密度クランピングの影響によるものであることが明らかになった。現在、軟X線強度と密度の関係について詳細に調べている。
災害レジリエンスを高める公共ホールの避難所転用デザインマネジメントの展開策

研究の目的は,災害時における公共ホールの避難所転用のための空間機能と運営体制を解明し,災害レジリエンスを高める避難所転用デザインマネジメントの展開策を確立することである.そこで,被災地における避難所機能分析より,公共ホールの避難所運営と空間転用の役割を解明し,「空間転用」「避難所間広域連携」「自治体/コミュニティ運営の融合」から成る避難所転用デザインマネジメントの展開策を開発し,公共ホール及び市民より展開策に対する評価を分析する.本年度は,施設管理者の避難所運営に対する意識の傾向が不明であることに焦点を絞った.公立文化施設では特殊な空間機能と施設側の事情を十分に理解した上で,避難所を運営する視点が不可欠で,特殊な空間機能の活用に精通した施設管理者や施設スタッフが避難所生活をバックアップする体制を構築する必要がある.事前に意識の傾向を把握できれば,避難所転用の際に大いに役立つ.そこで,施設管理者の意識と避難所転用の受容意識の因果関係を明らかにするため,避難所運営に関する施設管理の実態を把握した上で,施設管理者の意識構造モデルを全国の公立文化施設に対するアンケート調査に基づく共分散構造分析により検証した.その結果,以下が定量的に明らかになった.1)災害自己対策傾向は,避難所転用受容に避難所運営準備傾向を介し,ポジティブな間接効果を持った.2)災害自己対策傾向は,避難所転用受容に社会貢献傾向を介し,ポジティブな間接効果を持った.3)避難所転用受容は災害自己対策傾向にポジティブな直接効果を持った.4)災害自己対策傾向,社会貢献傾向,避難所運営準備傾向と避難所転用受容を結ぶパスは一方向の流れで持続的に循環しながら,螺旋状に上昇する因果関係を持った.5)これらの因果関係は,特に,築年数40年未満の施設と避難所転用経験がない施設の管理者の意識構造モデルに強く適合した.まず,避難所運営に関する公立文化施設(公共ホール)の施設管理者の意識構造を定量的に明らかにすることができたため,本研究はおおむね順調に進展していると言える.最終的には,避難所転用しやすい公共ホールの空間デザインについて知見を収集することが狙いである.そのため,公共ホールにおける本来の空間機能や空間機能の転用に関して研究を推進する予定である.また,近年,複合機能を持つ公共ホールの建設が増えてきたという実態がある.公共ホールが単独で立地している場合と複合施設として公共ホールが設置されている場合では,空間の役割が異なることが予測される.そこで,今後,複合機能を併せ持つ公共ホールの空間機能について着眼する予定である.研究の目的は,災害時における公共ホールの避難所転用のための空間機能と運営体制を解明し,災害レジリエンスを高める避難所転用デザインマネジメントの展開策を確立することである.そこで,被災地における避難所機能分析より,公共ホールの避難所運営と空間転用の役割を解明し,「空間転用」「避難所間広域連携」「自治体/コミュニティ運営の融合」から成る避難所転用デザインマネジメントの展開策を開発し,公共ホール及び市民より展開策に対する評価を分析する.本年度は,施設管理者の避難所運営に対する意識の傾向が不明であることに焦点を絞った.公立文化施設では特殊な空間機能と施設側の事情を十分に理解した上で,避難所を運営する視点が不可欠で,特殊な空間機能の活用に精通した施設管理者や施設スタッフが避難所生活をバックアップする体制を構築する必要がある.事前に意識の傾向を把握できれば,避難所転用の際に大いに役立つ.そこで,施設管理者の意識と避難所転用の受容意識の因果関係を明らかにするため,避難所運営に関する施設管理の実態を把握した上で,施設管理者の意識構造モデルを全国の公立文化施設に対するアンケート調査に基づく共分散構造分析により検証した.その結果,以下が定量的に明らかになった.1)災害自己対策傾向は,避難所転用受容に避難所運営準備傾向を介し,ポジティブな間接効果を持った.2)災害自己対策傾向は,避難所転用受容に社会貢献傾向を介し,ポジティブな間接効果を持った.3)避難所転用受容は災害自己対策傾向にポジティブな直接効果を持った.4)災害自己対策傾向,社会貢献傾向,避難所運営準備傾向と避難所転用受容を結ぶパスは一方向の流れで持続的に循環しながら,螺旋状に上昇する因果関係を持った.5)これらの因果関係は,特に,築年数40年未満の施設と避難所転用経験がない施設の管理者の意識構造モデルに強く適合した.まず,避難所運営に関する公立文化施設(公共ホール)の施設管理者の意識構造を定量的に明らかにすることができたため,本研究はおおむね順調に進展していると言える.最終的には,避難所転用しやすい公共ホールの空間デザインについて知見を収集することが狙いである.そのため,公共ホールにおける本来の空間機能や空間機能の転用に関して研究を推進する予定である.また,近年,複合機能を持つ公共ホールの建設が増えてきたという実態がある.公共ホールが単独で立地している場合と複合施設として公共ホールが設置されている場合では,空間の役割が異なることが予測される.そこで,今後,複合機能を併せ持つ公共ホールの空間機能について着眼する予定である.
リポソームによる膜タンパク質チップ

18年度はまず、我々が考案した接触法を利用して、様々直径めリポソームが形成できることをした。まず、膜タンパク質の導入された脂質2重膜にガラス管などのマイクロノズルを近づけ、ジェット流をパルス的に発射する。このジェット流のパルス幅(時間)および、膜とノズルの距離、ノズル直径など、さまざまなパラメータを調整し、直径をある程度制御可能な条件を明らかにすることができた。ジェット流の発射の際に、主要なべシクルのほか、小さいベシクルもできるサテライト現象が起きることも分かった。これらを積極的に利用することによって、より小さいベシクルを作成できることもわかってきた。また、膜作成において、平面膜の作成法に関しても研究した。微細加工を利用して、マイクロサイズの微小孔を作成し、内部に脂質2重膜を作成する。孔の形成には、高分子フィルムであるパリレン樹脂を利用した。その結果、複数の孔に安定して2重膜が再構成できることが分かった。これらの結果の一部は18年度の化学とマイクロシステム国際会議(microTAS2006)にて発表し、好評を得た。続いて19年度は、、実用化に向けて大量にベシクルを作製するために、安定した平面膜アレイの構築を目指した。接触法を応用し、3x3の平面膜を電気的に絶縁した状態で形成することに成功した。さらにそこヘチャンネル電流を発生するペプチドや膜タンパク質を導入し、活性が維持されることを電気的に計測した。また、多チャンネルでの同時計測にも成功した。これらの研究成果によって、多チャンネル同時計測が可能な膜タンパク質チップの創製へ大きく近づいたと考えている。本研究の目的は,リポソームを利用した膜タンパク質の機能解析を効率的に行うデバイスを実現することである。以下の3項目に研究は細分化される。1.膜の作成:膜タンパク質や試薬,ナノ材料が導入された均質なリポソームを効率的に作成するデバイスの実現、2.膜の固定化:これらのリポソームを基板にアレイ状に固定化するためのデバイスの実現、3.膜タンパク質の機能計測:これらのデバイスを集積化し、膜タンパク質の機能解析を効率的に行うデバイスの実現。本年度は、申請者らが考案した接触法を利用して、様々直径のリポソームが形成できることをした。ジェット流の発射の際に、主要なベシクルのほか、小さいベシクルもできるサテライト現象が起きることも分かった。また、膜作成において、平面膜の作成法に関しても研究している。孔の形成には、高分子フイルムであるパリレン樹脂を利用した。これらの結果の一部は2006年度の化学とマイクロシステム国際会議(microTAS2006)にて発表し、好評を得た。1.膜の作成:膜タンパク質や試薬,ナノ材料が導入された均質なリポソームを効率的に作成するデバイスの実現,2.膜の固定化:これらのリポソームを基板にアレイ状に固定化するためのデバイスの実現,3.膜タンパク質の機能計測:これらのデバイスを集積化し,膜タンパク質の機能解析を効率的に行うデバイスの実現。

昨年度までに,申請者らが考案した接触法を利用して,様々直径のリポソームが形成できることをした。まず,膜タンパク質の導入された脂質2重膜にガラス管などのマイクロノズルを近づけ,ジェット流をパルス的に発射する。このジェット流のパルス幅(時間)および,膜とノズルの距離,ノズル直径など,さまざまなパラメータを調整し,直径をある程度制御可能な条件を明らかにすることができた。ジェット流の発射の際に,主要なベシクルのほか,小さいベシクルもできるサテライト現象が起きることも分かった。これらを積極的に利用することによって,より小さいベシクルを作成できることもわかってきた。本年度は,実用化に向けて大量にベシクルを作製するために,安定した平面膜アレイの構築を目指した。接触法を応用し,3x3の平面膜を電気的に絶縁した状態で形成することに成功した。さらにそこヘチャンネル電流を発生するペプチドや膜タンパク質を導入し,活性が維持されることを電気的に計測した。また,多チャンネルでの同時計測にも成功した。これらの研究成果によって,多チャンネル同時計測が可能な膜タンパク質チップの創製へ大きく近づいたと考えている。
歯周病ワクチンの開発研究;経鼻免疫療法の基礎研究及び感染モデル動物の開発と応用

成人性歯周炎はPorphyromonas gingivalis(Pg)の患部への定着および炎症性サイトカイン誘導能を持つ線毛やLPSの作用、同菌が産生する組織障害性のプロテアーゼにより惹起されることが明らかになりつつあるが、同症の予防・治療には有力な手段がなく、根本的な予防法および治療法の開発が切望されている。本研究では、Pgの菌体表層抗原であると共に病原因子でもある線毛を免疫抗原として、Pgに対する強力な免疫抗体を誘導する粘膜適用型ワクチン開発に関する基礎的研究を行うと共に、ラット歯周病モデル系を用いてPg線毛ワクチンの歯槽骨吸収に対する予防効果の有益性を評価した。1.平成13年度までに、Pg線毛およびPg線毛/rCTBワクチンをマウスに経鼻投与すると、血清IgG/IgA、鼻粘膜および唾液に分泌されるIgA抗体価が顕著に上昇することを明らかにし、粘膜免疫を応用したPg線毛/rCTB抗原が歯周病ワクチンとして応用できる可能性を示唆した。2.線毛/rCTB抗原の安全性を評価した結果、Pg線毛(5μg)/rCTB(10μg)投与群の鼻粘膜組織に軽度の炎症細胞浸潤が認められたが、肥満細胞は観察されなかった。また、同実験群ではNALTの腫大およびリンパ濾胞の形成も認められると共に、鼻粘膜固有層にIgA陽性形質細胞が観察された。3.Pg感染により誘発される歯槽骨吸収を指標としたラット歯周病モデル実験系を開発し、Pg線毛ワクチンの歯槽骨吸収阻止効果を評価した結果、Pg感染により起る歯槽骨吸収は、ワクチン投与群で有意な骨吸収抑制効果が観察された。また、マウスを用いた感染実験においても同様な歯槽骨吸収抑制効果が認められた。これらの所見は、歯周病予防に対する粘膜適応型ワクチンとして、Pg線毛/rCTB抗原の有用性を示唆するものと考えられる。本研究では、歯周病の中でもPorphyromonas gingivalis(Pg)が主病原細菌として関与する成人性歯周疾患の予防と治療の為に、粘膜免疫療法を応用することにより歯周病ワクチンの基礎的研究並びに感染モデル動物を用いたワクチン抗原の薬効を評価する事を目的とする。現在、成人性歯周炎はPgが歯周組織に付着・定着後、本菌が産生する組織障害性のプロテアーゼおよび炎症性サイトカイン誘導能を持つ線毛やLPSの作用により惹起されると考えられている。しかし、現在のところ同症の予防・治療には有力な手段がなく、根本的な治療方法の開発が切望されている。本研究では、Pgの菌体表層抗原であると共に病原因子でもあるこれらの各種菌体物質に注目し、そのエピトープ構造を解明した後、天然由来菌体表層成分或いは化学合成したエピトープフラグメントをリコンビナントコレラトキシンBサブユニット(rCTB)とコンジュゲートした免疫プローブを調製し、Pgに対する強力な免疫抗体を誘導する粘膜結合型新型薬剤の開発を目指す。また、歯槽骨吸収を指標とした歯周病モデル動物を用い、上記ワクチン抗原の予防効果を判定する。本年度は、Pg線毛/rCTB免疫プローブをマウス鼻粘膜に免疫すると、血清中に高い線毛特異的IgG・IgA抗体価の誘導と共に唾液並びに鼻腔領域粘膜中にも分泌IgA抗体価の誘導が優位に増強された結果を基に、無毒化LPS/rCTB免疫プローブの調製とそれを用いた鼻腔粘膜投与における免疫応答を評価した。

弱ヒドラジン処理によりエンドトキシン活性を除去したPg-LPS(抗原保持率:intact LPSと同程度)とrCTB(10μg)をマウス鼻腔内に併用投与した結果、いずれの群においてもnative LPSに対する血清抗体価の上昇は認められなかった。また、naive線毛をワクチン抗原として利用するにあたり、LPSの混入による安全性の問題が残るため、Pg線毛のペプチドフラグメントによる免疫誘導を試みるため、抗原性に関与すると思われる6種のペプチド抗原(1-15,19-35,110-126,235-250,277-292,302-317)を化学合成した。さらに、Pg線毛/rCTBワクチンの効果判定に利用可能な成人性歯周炎のモデル動物実験系の開発を試みた。Sulfamethoxazole/trimethoprimによりラット口腔内を除菌後、Pgを2%カルポキシメチルセルロース溶液に懸濁し、その0.5mlを口腔内に1日おきに計6回接種した。対照群は、2%カルボキシメチルセルロース溶液のみを接種した。最終感染後、42日後に安楽死させ、歯槽骨吸収を指標として判定した。歯槽骨吸収は、上顎骨歯槽骨のセメントエナメルジャンクションから歯槽骨頂部までの距離を実体顕微鏡にて計測した。その結果、実験群は、対照群と比較して有意に歯槽骨の吸収が見られた。今回のラット歯槽骨吸収を指標としたPg感染モデル動物実験は、ワクチン療法の効果判定に有用な歯周病モデル動物実験系になり得る可能性が非常に高い。成人性歯周炎はPorphyromonas gingivalis(Pg)の患部への定着および炎症性サイトカイン誘導能を持つ線毛やLPSの作用、同菌が産生する組織障害性のプロテアーゼにより惹起されることが明らかになりつつあるが、同症の予防・治療には有力な手段がなく、根本的な予防法および治療法の開発が切望されている。本研究では、Pgの菌体表層抗原であると共に病原因子でもある線毛を免疫抗原として、Pgに対する強力な免疫抗体を誘導する粘膜適用型ワクチン開発に関する基礎的研究を行うと共に、ラット歯周病モデル系を用いてPg線毛ワクチンの歯槽骨吸収に対する予防効果の有益性を評価した。1.平成13年度までに、Pg線毛およびPg線毛/rCTBワクチンをマウスに経鼻投与すると、血清IgG/IgA、鼻粘膜および唾液に分泌されるIgA抗体価が顕著に上昇することを明らかにし、粘膜免疫を応用したPg線毛/rCTB抗原が歯周病ワクチンとして応用できる可能性を示唆した。2.線毛/rCTB抗原の安全性を評価した結果、Pg線毛(5μ9)/rCTB(10μg)投与群の鼻粘膜組織に軽度の炎症細胞浸潤が認められたが、肥満細胞は観察されなかった。また、同実験群ではNALTの腫大およびリンパ濾胞の形成も認められると共に、鼻粘膜固有層にIgA陽性形質細胞が観察された。3.Pg感染により誘発される歯槽骨吸収を指標としたラット歯周病モデル実験系を開発し、Pg線毛ワクチンの歯槽骨吸収阻止効果を評価した結果、Pg感染により起る歯槽骨吸収は、ワクチン投与群で有意な骨吸収抑制効果が観察された。また、マウスを用いた感染実験においても同様な歯槽骨吸収抑制効果が,認められた。これらの所見は、歯周病予防に対する粘膜適応型ワクチンとして、Pg線毛/rCTB抗原の有用性を示唆するものと考えられる。