hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＰＩ３Ｋ－Ａｋｔ－ｍＴＯＲ経路によるオートファジーと癌の制御機構の理解

本研究では、mTOR分子の活性制御について調べるため、蛍光タンパク質で内在性mTORや関連分子を標識し、PI3K-Akt-mTOR経路を定量的に解析、数理モデル化することを目指した。前年度までに、mEGFPノックイン細胞を樹立しており、これに対しFCSを用いることによって内在性タンパク質の定量が行えることを示した。これに基づき、mTORC2の構成因子であるRictorへのmEGFPノックインを行い、顕微鏡観察したところ細胞質に点状の局在が見られた。これは免疫染色で見られるものと一致していた。そこで、FCSを行ったところ、褪色の影響が大きく正しくパラメーターを得られなかった。これは、オルガネラ上に局在しているために拡散速度が非常に遅いためだと考えられた。このようなものへのFCSによる定量は適さないため、異なる方策を取る必要があった。本研究の特性はノックインとFCSを用いて内在性分子の定量的解析を行う点にある、そこで、PI3K-Akt-mTORと密接に関連するEGFR-Ras-MEK-ERK-RSK経路の動向について調べることにした。このために、すでに樹立していたMAPK1(ERK2)-mEGFP細胞のRSK2遺伝子にHaloTag遺伝子をノックインし、EGFを投与した際のERK2とRSK2の相互作用についてFCCSで定量を行った。結果として、EGFによってERK2とRSK2の結合率が低下することがわかった。さらに、MEK阻害剤によって、投与前の結合率が上昇すること、EGFによる結合率低下を抑制できることがわかった。本研究により、ノックイン細胞とFCSを用いることによって、内在性分子の動的な相互作用の変化を観察することが示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。PI3K-Akt-mTORシグナル伝達経路は、細胞増殖や生存に関連し、この経路の遺伝子の恒常活性化型変異は多くの悪性腫瘍で発見されている。またmTORはオートファジーの主要な制御因子であることからも、オーファジー、マイトファジーと癌の関連は示唆される。しかし、上述のように、オーファジーやマイトファジーの癌への関与については未だに定量的に解明されていない。その主要な原因として、mTORシグナル伝達経路の解析自体が比較的新しく、ほとんど定量的な解析がなされていないことが挙げられる。そこで本研究では、mTOR分子の活性制御について調べるため、蛍光タンパク質で内在性mTORや関連分子を標識し、PI3K-Akt-mTOR経路を定量的に解析、数理モデル化することを目指す。本年度は以下のように研究を実施した。(1)CRISPR/Cas9によるGFP遺伝子のノックイン細胞の樹立まず、CRISPR/Cas9を用いて、MAPK1遺伝子の末端にmEGFPの挿入を試みた。当初は、ssODNにFRTサイトとホモロジーアームをもたせ、標的部位にFRTサイトを組み込み、その上でmEGFPをFLPによって導入する手法に挑戦していた。この方法でEGFR遺伝子のC末端にmEGFPがノックインされた細胞を得たものの、確率が低いことや、非特異的な遺伝子挿入の影響が大きいという問題があった。そこで、neomycin耐性遺伝子に40bpのホモロジーアームをつけたものをドナーベクターとして使用した。G418によるセレクション後、得られた細胞の半分以上においてMAPK1へのmEGFP挿入が確認された。(2)FCSを用いた細胞内タンパク質濃度の測定次に、MAPK1-mEGFP細胞をガラスボトムディッシュに撒き、FCSによる濃度測定を試みた。過去に報告されて居たERK2の濃度は680nMであったが、今回の結果は352nMとなった。これは対立遺伝子の片側のみにノックインされた結果と考えられる。本年度は、CRISPR/Cas9遺伝子編集技術を用いた高効率な遺伝子ノックイン手法の開発を行った。ドナーベクターの改良を行い、ノックインされた細胞を高効率に採取できる手法を開発した。これにより、内在性の分子にGFPなどの蛍光タンパク質を融合させることができた。またこの細胞を用いて、蛍光相関分光法(FCS)と組み合わせることで内在性の分子の数を生きた細胞で測定することが可能となった。期待通りの研究の進展が得られた。

本研究の特性はノックインとFCSを用いて内在性分子の定量的解析を行う点にある、そこで、PI3K-Akt-mTORと密接に関連するEGFR-Ras-MEK-ERK-RSK経路の動向について調べることにした。このために、すでに樹立していたMAPK1(ERK2)-mEGFP細胞のRSK2遺伝子にHaloTag遺伝子をノックインし、EGFを投与した際のERK2とRSK2の相互作用についてFCCSで定量を行った。結果として、EGFによってERK2とRSK2の結合率が低下することがわかった。さらに、MEK阻害剤によって、投与前の結合率が上昇すること、EGFによる結合率低下を抑制できることがわかった。本研究により、ノックイン細胞とFCSを用いることによって、内在性分子の動的な相互作用の変化を観察することが示された。内在性分子の蛍光タンパク質による標識および濃度測定が可能となったので、今後mTOR、Raptor、Rictorなどの分子にも蛍光分子をノックインを試みる予定である。これによってPI3K-Akt-mTOR経路の定量、解析を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
EBウイルス感染から見た慢性胃炎と発がん

平成13年度および14年度の研究により、以下の成績を得た。残胃癌において、約4割と非常に高率のEBウイルス感染を検出し、極めて重要な成果として、英文誌に報告した(Scand J Gastroenterol 2002)。慢性胃炎・胃癌症例について、胃内視鏡検査時に被験者への十分な説明と承諾のもとに、通常の診断目的の生検に加えてシドニーシステムによる胃粘膜5点生検を行い、EBウイルスDNAのBamHI-W断片をリアルタイム定量PCR法にて検出し、ウイルス感染の有無、胃内分布と感染コピー数、の検討を行った。その結果、65.7%の症例において、胃生検切片からEBV DNAが検出された。胃粘膜よりのEBV DNA検出は、中等度の萎縮性胃炎例の萎縮中間帯に有意に高頻度であった(論文投稿中)。胃癌手術例での、EBウイルス感染細胞に多数存在るEBV encoded small RNA1 (EBER1)に対するoligonucleotide probeを用いたin situ hybridizationでは、EBウイルス関連胃癌は、胃体部の胃粘膜萎縮境界近傍に存在していた。胃癌120病巣におけるEBER1 ISHによる検索では、EBV関連胃癌は、内視鏡的粘膜切除を行った54病巣には見られず、外科手術の66病巣中3病巣(5%)を占め、胃型の粘液形質と関連を有していた(論文準備中)。これらの結果より、EBVは、慢性萎縮性胃炎の経過において中等度の萎縮の進展に伴い萎縮境界近傍に感染し、発がんに関与するものと推定している。これらの成果を含めて、画期的な邦文成書「EBウイルス」(監修:高田賢藏、編集:柳井秀雄・清水則夫)を編集し、発刊予定である(診断と治療社、東京、2003年6月予定)。研究の目的:研究者らは、EBウイルスは慢性萎縮性胃炎の経過において胃底腺領域の萎縮が中等度に進展した段階で萎縮境界近傍で胃上皮細胞の不死化に関与するものと推定している。しかし、従来の検出法では各々感度や特異性などに限界があり、胃癌発生母地である慢性胃炎胃粘膜におけるEBウイルス感染の定量や胃内分布の詳細な検討は困難であった。本研究において、研究者らは、EBウィルスが慢性胃炎の経過においてどの段階で胃内のどの部位にどのような量と感染状態で出現するのかを検索し、胃癌の発生へと至る背景を明らかとする。本年度の研究実施状況:すでに、慢性胃炎・胃癌症例35例について、胃内視鏡検査時に被験者への十分な説明と承諾のもとに、通常の診断目的の生検に加えてシドニーシステムによる胃粘膜5点生検を行い、EBウイルスDNAのBamHI-W断片をリアルタイム定量PCR法にて検出し、ウイルス感染の有無、胃内分布と感染コピー数、の検討を行った。その結果、65.7%(23/35)の症例において、胃生検切片からEBV DNAが検出された。胃癌120病巣におけるEBER1 ISHじよる検索では、EBV関連胃癌は、内視鏡的粘膜切除を行った54病巣には見られず、外科手術の66病巣中3病巣(5%)を占め、、胃型の粘液形質と関連を有していた(論文準備中)。

これらの結果より、EBVは、慢性萎縮性胃炎の経過において中等度の萎縮の進展に伴い萎縮境界近傍に感染し、発がんに関与するものと推定している。研究の目的:研究者らは、EBウイルスは慢性萎縮性胃炎の経過において胃上皮細胞の不死化に関与するものと推定している。本年度の研究実施状況:慢性胃炎・胃癌症例35例について、EBウイルスDNAのBam HI-W断片をリアルタイム定量PCR法にて検出し、ウイルス感染の有無、胃内分布と感染コピー数、の検討を行った。その結果、65.7%(23/35)の症例において、胃生検切片からEBV DNAが検出された。EBV DNA検出は、中等度の萎縮性胃炎例の萎縮中間帯に有意に高頻度であった(論文投稿中)。胃癌手術例での、EBウイルス感染細胞に多数存在るEBV encoded small RNA1(EBER1)に対するin situ hybridizationにおいても、EBウイルス関連胃癌は、胃体部の胃粘膜萎縮境界近傍に存在していた。胃癌120病巣におけるEBER1 ISHじよる検索では、EBV関連胃癌は、内視鏡的粘膜切除を行った54病巣には見られず、外科手術の66病巣中3病巣(5%)を占め、胃型の粘液形質と関連を有していた(論文準備中)。さらに、残胃の胃癌の手術例17例においては7例(41.8%)と極めて高頻度にEBウイルスの関連が見られ、注目された(Scand J Gastroenterol 2002)。これらの結果より、EBVは、慢性萎縮性胃炎の経過において中等度の萎縮の進展に伴い萎縮境界近傍や残胃に感染し、発がんに関与するものと推定している。これらの成績を、諸家のEBウイルス研究の成果と併せて、画期的な邦文成書「EBウイルス」の出版準備中である(診断と治療社、2003年7月刊行予定)。
振動する外場を取り入れた非平衡マグノンのトポロジカルな性質の研究

近年トポロジーの概念により、固体中の電子の性質を理解しようとする試みが盛んに行われている。その成果としてこれまでにない新たな電子相が見つかっている。例えばトポロジカル絶縁体はバルク中でバンドギャップを持つが、表面上では対称性に守られたエッジ流が流れるという興味深い性質を示す。トポロジカルな性質を持つのは電子系だけでない。スピンを運ぶボソン準粒子である磁性体中のマグノンでも同様の議論がなされている。トポロジカルマグノン絶縁体におけるエッジ流は、散逸されにくいという性質からスピントロニクスへの応用が期待されている。一方、マグノンは常に正のエネルギーを持つため、トポロジカルな性質を持つバンドも高エネルギー領域にある場合が多い。本研究の目的は、マグノン系にフロケエンジニアリングを適用することでその問題を解決することである。フロケエンジニアリングとは、高い振動数を持つレーザー光などの外場と結合させることでより応用上望ましい性質を得るという手法である。本年度は強いジャロシンスキー・守谷相互作用を持つ二次元強磁性体について研究を始めた。特に一定の磁場下でスカーミオンからなる周期的な磁気構造をつくる系に着目し、スカーミオン格子におけるフロケマグノンについて調べている。まず古典モンテカルロ法によって、静磁場下での磁気相図について先行研究と一致する結果を得た。次に得られた系についてマグノンハミルトニアンを構成し、そのバンド構造とトポロジカルな性質について計算した。その結果として、低エネルギーではトポロジカルに自明な性質を持つバンドしか得ることができなかった。これは先行研究でも指摘されている。以上の予備研究をもとにフロケエンジニアリングを用いることで、強磁性体中のスカーミオン格子であっても低エネルギーでトポロジカルなマグノン励起を得ることを目的として研究を行っている。本年度は主に静磁場下でのスカーミオン格子の性質を調べた。その研究にあたり、古典モンテカルロ法やランダウ=リフシッツ=ギルバート方程式の数値シミュレーションなど、古典スピン系を取り扱う基礎的な手法を身に着けることができた。その上、対象とする系をスカーミオン格子に決めたことで、実験的に見つかっている物質をもとにレーザー場との相互作用の形を得ることができた。今後の研究でフロケマグノンを構成するにあたり必要な準備を行うことができたと考えている。ランダウ=リフシッツ=ギルバート方程式の数値シミュレーションによって、レーザー場をスカーミオン格子に加えた際の古典スピンの動的振る舞いを調べる。この結果をもとに周期的に振動する古典スピンの定常状態を得る。得られた定常状態をもとに、時間に依存するマグノンのハミルトニアンを構成した後に、フロケ展開によってそのバンド構造、トポロジカルな性質を調べる。特に古典スピンの定常状態を外場によって操作することで、マグノンの性質を制御できるかどうかを調べる。
非線形拡散を伴うSKTモデルに現れる定常パターンの大域分岐構造

交差拡散を伴うロトカ・ボルテラ競争系は重定-川崎-寺本の提唱(1979)以来,SKTモデルとよばれ,国内外で盛んに研究が続けられている.定常問題に関する重要な結果として,Lou-Ni(1999)が片方の交差拡散係数を零とし,もう片方の交差拡散係数を無限大にした際,定常解の収束先を特徴づける極限系が2つ存在することを示している.その内の片方の極限系は,生物種の棲み分けを特徴付け,第1極限系とよばれる.もう片方の極限系は準線形楕円型方程式の系となり,交差拡散効果を備わない種の減衰を特徴付け,第2極限系とよばれる.研究代表者はこれまで第2極限系の研究を重点的に行い,平成29年度までに第2極限系の解の大域分岐構造の概要を得ていた.具体的には,交差拡散効果を備わない種の増殖率を分岐パラメーターとするとき,パラメーターがラプラシアンの固有値に漸近すると,分岐枝が1つの成分に関して爆発し,その爆発点の近くでは分岐枝上の解が線形化不安定であることを示した.平成30年度には,爆発点の近くの分岐枝上の解の不安定性を定量的に調べることに成功した.具体的には,分岐枝上の解を中心とする線形化作用素の固有値が,1個だけ正で他は負であり,分岐パラメーターが爆発点に近づくと最大固有値が零に近づくことが示された.すなわち,第2極限系の解は,分岐枝上で爆発点に近づくと不安定性を弱めることが判明した.この事実は,交差拡散係数を無限大とした極限系から交差拡散係数が大きいSKTモデルへの摂動を考える際,スケール変換を経て,第2極限系の爆発点がSKTモデルのサドルノード分岐点に対応する性質に合致している.サドルノード分岐点では第1極限系からの摂動される安定な定常解の枝(upper branch)と第2極限系からの摂動される不安定な定常解の枝(lower branch)を繋ぐため,固有値零の退化性を持つからである.本研究課題では,交差拡散項(cross-diffusion term)と呼ばれる非線形拡散項をもつ重定-川崎-寺本モデル(SKTモデル)の解析に従事している.このSKTモデルは競争関係にある2種類の生物種の個体群密度の時空的変化を記述する反応拡散系で,それぞれの生物種が競争相手となる種との混雑を避けるように拡散する状況が,拡散の相互作用である交差拡散項によってモデル化されている.SKTモデルの数学解析においては,片方の種の交差拡散係数を無限大としたときの定常解の漸近挙動は一つの懸案と考えられている.1999年のLou-Niによる研究によって,交差拡散係数を無限大にした際の定常解の漸近挙動は2種類に分類されることが知られている.そのうちのひとつの漸近挙動は,競争種同士の棲み分け現象に対応し,その近似問題(第1種極限問題)は四ツ谷晶二教授らの研究グループよって研究が進められている.もうひとつの漸近挙動は,交差拡散効果の保持する種のみが生き残り,交差拡散効果を保持しない種は,競争相手種の増大する交差拡散係数の逆数のオーダーで減衰する状況を示唆している.この減衰を特徴付ける近似問題(第2種極限問題)に関しては解構造がほとんど分かっていなかった.平成27年度においては,第2種極限問題の解析を行った.その結果として,空間1次元に単純化したケースでは,正値解の大域分岐ダイヤグラムの概観を得ることが出来た.具体的には,交差拡散効果のない種の増殖率を分岐パラメーターとして扱うと,非定数な解は定数解から分岐する非有界な集合を形成することが判明した.さらにその集合は,分岐パラメーターがラプラス作用素の固有値に近づくと,未知関数の1成分を発散させることが分かった.この成果は,第1種極限問題と第2種極限問題の解集合が,ラプラス作用素の固有値において接合することを示唆している.平成27年度においては,SKTモデルに関して,交差拡散係数を無限大にした際の定常解の漸近挙動を研究した.従来の研究成果が乏しかった「第2種極限問題」を中心に解析し,空間1次元の大域分岐図の概要を得た.上述の研究成果は微分方程式分野では国際的評価の高い学術誌SIAM Jorunal on Mathematical Analysisにおいて誌上発表するとともに,国内外の研究集会において口頭発表を行った.また当該年度の終盤には,第2種極限問題の解の安定性解析を着手している.以上の研究成果や活動は,当該年度の研究計画をおおむね達成しており,その意味で研究は順調に進展しているといえる.交差拡散(cross-diffusion)をもつロトカ・ボルテラ競争系(重定・川崎・寺本モデル,以下ではSKTモデル)の共存定常解の分岐構造と安定性に関する研究を行った.Lou-Ni-四ツ谷(2004)の研究により,SKTモデルにあるふたつの交差拡散のうち,片方の交差拡散係数を無限大に発散させると,共存定常解は「棲み分け」を特徴付ける極限系の正値解に漸近するか,交差拡散効果のない種の「減退」を特徴付ける極限系の正値解に漸近するかの一方が起こることが示されている.したがって,定常問題の見地から交差拡散の非線形効果を数学的に抽出するには,上記のふたつの極限系の研究が有効と考えられている.前者の「棲み分け」を特徴付ける極限系に関しては,Lou-Ni-四ツ谷らによって盛んに研究が進められ,解構造の様相が明らかになりつつある.その一方で後者の「減退」を特徴付ける極限系については,当該研究課題以前までは研究報告がほとんどなかった.

本研究課題においては後者の極限系の解析を行っている.本年度の研究実績として,定常解の大域分岐構造の詳細を解明したことが挙げられる.前年度までに定常解の集合は定数解から分岐し,分岐パラメーター(交差拡散効果のない種の増殖係数)がラプラス作用素の第2固有値に近づくと,定常解の1成分が発散すること(分岐枝の爆発)を証明していた.本年度においては,この分岐枝が爆発する際に,分岐パラメーターは爆発点である第2固有値に大きい方から漸近することを証明した.この研究結果は,爆発点の近くにある極限系の定常解が,時間発展問題の意味で線形化不安定であることを示唆している.また,Wei-Ming Ni教授(ミネソタ大)からの助言で,捕食生物が餌となる被食生物の場所に依存して拡散するような交差拡散項の数理解析を開始した.本年度には定常解の分岐構造の概要を得ている.交差拡散項をもつSKTモデルにおいて,交差拡散係数を無限大にした極限系の一つを解析してきた.定常解の分岐構造の究明という側面では,爆発点近傍の分岐枝の様子など,当初の計画以上に詳細な解構造を抽出できた.その一方で,定常解の安定性解析においては,非線形拡散に由来する解析の困難性により,不安定性の証明は形式議論にとどまっている.その意味で,定常解の安定性解析の側面においては,当初の計画より若干ではあるが遅れている.総合すると,本研究課題の進捗状況はおおむね順調であるといえる.生物種の空間的な拡散プロセスの数理モデルとして,3つの非線形拡散項が大久保のテキスト(1980)によって例示されている.その内の2つの非線形拡散項が定常解に及ぼす効果をロトカ・ボルテラ系で数学的に抽出した.1つ目の非線形拡散項は「交差拡散項」と呼ばれ,競争関係にある2種類の生物種が競争相手の少ない地域に拡散しようとする状況をモデル化している.既存の研究では,交差拡散項の係数を増大させると,定常解は「棲み分け」か「交差拡散機能のない種の減衰」のどちらかに収束することが示されており(Lou-Ni, 1999),前者の「棲み分け」を特徴付ける近似モデルに対しては,Lou, Niに加えて四ツ谷による研究によって解構造の解明が進められてきた.当該研究においては,後者の「交差拡散機能のない種の減衰」を特徴付ける近似モデルの解析にあたり,平成28年度までに,交差拡散機能のない種の増殖率を分岐パラメーターとしたとき,その増殖率がラプラス作用素の固有値に近づくと,定常解の爆発現象が起こることを空間1次元のケースで示していた.平成29年度においては,分岐パラメーターである増殖率が固有値に近いとき,リアプノフ・シュミット還元法を応用して,定常解の枝の曲線表示を得た.さらに,その曲線上の定常解が線形化不安定であることを証明した.冒頭の2つ目の非線形拡散項は,捕食生物が餌である被食生物の多い地域に拡散しようとする状況を記述するが.モデル化の見地から走化性項とは異なる.上述の大久保の提唱にもかかわらず,偏微分方程式の分野ではほとんど研究がされてこなかった.平成29年度の当該研究においては,この非線形拡散項が定常解に及ぼす効果を解析した.主な研究成果として,捕食生物が被食生物を追う拡散効果を非常に大きくすると,捕食生物の被食生物の関係は対等な競争関係に定常状態に漸近することが証明された.交差拡散項を伴うロトカ・ボルテラ競争系に対する研究では,平成29年度までに,研究実績の概要にて既述の「減衰を特徴付ける近似系」に関して,定常解の分岐枝の様子を爆発点付近で詳細に得る計画であった.
ブタ未発育卵母細胞からの胚生産技術の開発に関する研究

本研究は,ブタ卵巣内に存在する多数の未発育卵母細胞を体外培養により発育させ,成熟卵母細胞として有効に利用する技術を開発する目的で行われた。屠体または生体から得たブタ卵巣を用い,それより採取した卵胞をコラーゲンゲルに包埋し,ウシ胎児血清,FSH,エストラジオールを含むウエイマス培地を基本培地として発育培養を行った。ついで,卵胞から卵母細胞-卵丘細胞複合体を切り出し,成熟培養と体外受精に供した。得られた主な結果は,次の通りである。直径75μm以下の卵母細胞を体外で発育させるべく,発育培地の組成の改変をいくつか試みたが,いずれの培地においても有意な効果を得るにはいたらなかった。卵母細胞のサイズと発育・成熟・受精能力の関係については,受精卵子を得るための最小サイズは,本研究の発育培養条件を用いる限り,90μm前後であると推定された。また,卵母細胞の体外発育においては卵母細胞と顆粒膜細胞との相互作用が重要な働きをすることも明らかにされた。卵胞腔形成については,初期胞状卵胞から切り取った卵母細胞-卵丘細胞-顆粒膜細胞複合体であっても,コラーゲンゲルに包埋してFSHの存在下で培養すれば,再構築されること,その間に顆粒膜細胞内のcAMP含量が増加することや,培地にdbcAMPを加えても卵胞腔形成が誘起されるが,エストラジオール-17 βは無効であることなどを明らかにし,FSHの刺激によって顆粒膜細胞内で合成されたcAMPが顆粒膜細胞の増殖,形態変化,さらには卵胞液の分泌を促し,卵胞腔が形成されると結論した。さらに,卵母細胞の減数分裂再開過程においてcdc2キナーゼとMAPキナーゼの活性化が起こることや,cdc2キナーゼあるいはカゼインキナーゼを阻害すると,減数分裂の再開が起こらないことなどを明確にした。MPF活性の阻害因子であるweelキナーゼ活性は,卵母細胞が最大サイズになると急激に上昇するが,第二減数分裂中期で再び低下する。また,減数分裂過程におけるγ-tubulin,nuclear mitotic aparatus protein(NuMA)の局在,受精の過程でサイクリンB1の分解がMAPキナーゼの脱リン酸化に先立って起こることなど,興味ある基礎的知見が得られた。これらは,卵母細胞の発育-成熟培養系の開発に大きく寄与する貴重な資料と考えられる。今年度の研究で得られた成果の一つは,ブタの卵胞腔形成機構の一端を明らかにしたことである。すなわち,卵母細胞はそれを包み込んで育てる卵胞の発達とともに発育するが,卵胞の発達過程で増殖した顆粒膜細胞の間隙に卵胞液が蓄積し,卵胞腔が形成される.この卵胞

腔は,初期胞状卵胞から切り取った卵母細胞-卵丘細胞-顆粒膜細胞複合体であっても,コラーゲンゲルに包埋して卵胞刺激ホルモン(FSH)の存在下で培養すれば,再構築されること,その間に顆粒膜細胞内のcAMP含量が増加することや,dbcAMPは卵胞腔形成を誘起するが,エストラジオール-17βは無効であることなどを明らかにし,FSHの刺激によって顆粒膜細胞内で合成されたcAMPが顆粒膜細胞の増殖,形態変化,さらには卵胞液の分泌を促し,卵胞腔が形成されると結論した。また,卵母細胞の替わりに同じサイズのビーズで置き換えた複合体では卵胞腔形成は起こらないことから,卵母細胞と顆粒膜細胞との相互作用が重要な意味を持つことも示唆された。他の知見の一つは,卵母細胞の減数分裂再開過程においてcdc2キナーゼとMAPキナーゼの活性化が起こることや,cdc2キナーゼあるいはカゼインキナーゼを阻害すると減数分裂の再開が起こらないことなどを明確にしたことである。これらは,卵母細胞の発育-成熟培養系の開発に役立つ貴重な資料と考えられる。卵母細胞のサイズと体外発育・成熟・受精能力との関係については,現行の培養系で最終サイズまで発育させうる最小のサイズは7590μmであることが確認された。培養系の改良とともに90μm以上の卵母細胞の体外発育・成熟・受精能力についてより詳細な検討を行う予定である。また,凍結保存法,電子顕微鏡的検索等についても,来年度も引き続き検討する予定である。平成10年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。1.ブタ受精卵子の発生培養法:体外成熟-体外受精卵子を用い,培養液への各種グリコサミノグリカン添加が胚発生に及ぼす影響につき検討した。その結果,胚盤胞への発生率から見て,ヒアルロン酸およびコンドロイチン硫酸Aが極めて効果的であることを見いだした。2.ブタ卵母細胞の発育過程における形態的変化:原始卵胞から一次卵胞までの発達段階の卵胞とその中に含まれる卵母細胞について観察した結果,卵胞の顆粒層細胞が扁平な形状から立方状に変化する時期に卵母細胞の発育が始まることや,原始卵胞内では卵母細胞核内の染色体は太い糸状で核内壁付近に網状に分布するが,一次卵胞内では卵母細胞内の染色体はディクティエイト期の像を呈し,発育の進んだものほど核小体の数が少なくなることなどを認めた。電顕的検索結果は目下整理中である。3.ブタ卵母細胞の発育-成熟過程における表層顆粒の分布およびweelキナーゼ活性の変化:多精拒否機構に関与する表層顆粒は,卵母細胞のサイズが60μまではFITCで検出できないが,約70μから原形質深部に広く分布するようになる。さらに,110μでは多くが原形質膜付近に集まり,第二減数分裂中期に達したものでは膜直下に集合して薄い層を形成した。MPF活性の阻害因子であるweelキナーゼ活性は,卵母細胞が最大サイズになると急激に上昇するが,第二減数分裂中期で再び低下することを明らかにした。4.以上のほか,生殖細胞の凍結保存についても検討している。屠体または生体から得たブタ卵巣を用い,それより採取した卵胞をコラーゲンゲルに包埋し,ウシ胎児血清,FSH,エストラジオールなどを含むウエイマス培地を基本培地として発育培養を行った。ついで,卵胞から卵母細胞-卵丘細胞複合体を切り出し,成熟培養と体外受精を行い,得られた受精卵子をヒアルロン酸とBSAを含むウイッテン培地中で発生培養した。主な結果は,次の通りである。直径75μm以下の卵母細胞を対外で発育させるべく,発育培地の改変をいくつか試みたが,有意な効果を得るにはいたらなかった。
2型糖尿病における衝動性変容が長期的な適応的食行動の維持に及ぼす効果

【研究目的】本研究では,衝動的特徴を有する2型糖尿病患者において,食行動が誘発されるような場面における衝動性の変容を目的とした介入プログラムを作成,実施することによって,情動的な食行動の改善にいたるかどうかを検討することを目的とする。【研究方法】予備調査:日本人の食渇望を感じやすい食品を調査したKomatsu(2008)の結果において,もっとも食渇望を感じる10食品を,曝露する食刺激の候補として選定した。視覚的な曝露として,これらの画像刺激を,それぞれ一定時間ずつ,コンピュータースクリーン上にランダムに呈示した。また,嗅覚的な曝露として,上記食品のうち,実験場面において実物を準備することが可能な食品に関して,実物を呈示し,匂いをかぐことを求めた。それぞれの食品に対して食渇望をどの程度感じるかを評価することを求めた。本実験:予備調査の刺激を用いて,衝動的な食行動の変容プログラムを行なった。具体的には,糖尿病入院患者をプログラム実施群と待機統制群に無作為に割り付けた。馴化プログラム実施群には,1日30分,合計5日にわたって,予備調査の刺激に関して,視覚的曝露,および嗅覚的曝露を行った。効果指標として,食行動の頻度を,入院前,退院2週間後,退院1ヶ月後,退院3ヶ月後にそれぞれ評価を求めた。【研究成果】予備調査:10名の糖尿病患者に予備調査を行ない,概ね食渇望の顕著な増加が認められたことから,これらを実験刺激として採用した。本実験:現在,9名の実験が開始しており,取得できたデータに関しては概ね良好な結果が得られている。今後,予定の30名までデータを増やして分析を行なう予定である。その際,昨年度の研究結果から食行動への影響が明らかとなっている「糖尿病の疾患知識」と「行動遂行へのエフィカシー」の影響を統制して分析を行なう予定である.申請書に記載した通り,衝動的な食行動を誘発する刺激の同定を行ない,その結果をもとに「衝動的食行動誘発刺激に対する馴化プログラム」の作成と,効果の検証を行なっている。本研究課題で作成した「衝動的食行動誘発刺激に対する馴化プログラム」は,認知行動的枠組みによる不適応適職行動の生起メカニズムのうち,一部に対して介入を行なっているに過ぎない。したがって,本プログラムの単独効果は得られにくいのが現状である。今後は,従来行なわれてきた認知行動的支援に,本プログラムを加えた際の効果の増分を検証する必要がある。また,本プログラムの効果が得られやすい患者と,限定的な効果にとどまる患者が存在する可能性がある。そのため,今後は,プログラムの効果性に影響を及ぼしうる個人差変数の同定を行なう必要がある。肥満治療の効果や,治療後の生活習慣の逆戻り要因として,「衝動性」の影響が示唆されている(e.g.Nederkoorn et al.,2006)。生活習慣が疾患の背景にある身体疾患の中で,2型糖尿病においては特に衝動的特徴を有することから(e.g.Hill-Briggs et al.,2006),2型糖尿病患者においては,従来行われてきた生活習慣の行動的な援助に加えて,衝動性に対する心理的な援助が必要であると考えられる。本研究では,2型糖尿病患者において,食行動が誘発されるような場面における衝動性の変容を目的とした介入プログラムを作成,実施することによって,治療効果と大きく関わる感情的な食行動の改善,および医学的客観指標の改善にいたるかどうかを検討することを目的とする。糖尿病患者における認知行動療法の効果に影響を及ぼしうる要因として「糖尿病の疾患知識」があり(Ozcelik et al.,2010),認知行動療法においては,疾患知識を有することが支援の前提となる。しかしながら,本邦には糖尿病の疾患知識を測定する標準的測度が見受けられない。そこで,本研究ではまず,国際的研究において頻繁に使用されるDiabetes Knowledge Test(以下,DKT)の邦訳版の作成を行った。具体的方法としては,はじめに,原著者の許諾を得て,Guillemn,et al.(1993)の翻訳手続きに基づき,バックトランスレーションを実施した。その後,本邦の文化に沿うよう項目を改訂し,糖尿病患者に対して当該測度と,その他妥当性検討に必要な測度(病歴,教育水準,セルフケア行動など)に回答を求めた。現在のところ,22名の糖尿病患者のデータが収集されており,概ね原尺度と同様の正答率が認められていることから,本邦においても糖尿病患者の疾患知識を測定する測度として一定の価値を有していると考えられる。一方で,妥当性検討においては,病歴,教育水準との関連において,先行研究とは異なる結果が得られていることから,今後継続してデータを収集し,引き続き妥当性の検討を行う必要がある。

また,嗅覚的な曝露として,上記食品のうち,実験場面において実物を準備することが可能な食品に関して,実物を呈示し,匂いをかぐことを求めた。それぞれの食品に対して食渇望をどの程度感じるかを評価することを求めた。本実験:予備調査の刺激を用いて,衝動的な食行動の変容プログラムを行なった。具体的には,糖尿病入院患者をプログラム実施群と待機統制群に無作為に割り付けた。馴化プログラム実施群には,1日30分,合計5日にわたって,予備調査の刺激に関して,視覚的曝露,および嗅覚的曝露を行った。効果指標として,食行動の頻度を,入院前,退院2週間後,退院1ヶ月後,退院3ヶ月後にそれぞれ評価を求めた。【研究成果】予備調査:10名の糖尿病患者に予備調査を行ない,概ね食渇望の顕著な増加が認められたことから,これらを実験刺激として採用した。本実験:現在,9名の実験が開始しており,取得できたデータに関しては概ね良好な結果が得られている。今後,予定の30名までデータを増やして分析を行なう予定である。その際,昨年度の研究結果から食行動への影響が明らかとなっている「糖尿病の疾患知識」と「行動遂行へのエフィカシー」の影響を統制して分析を行なう予定である.当初の研究計画の前段階の研究的整備が必要であるため,新たに研究計画を再立案して実施しており,データ取得が順調に進んでいる。申請書に記載した通り,衝動的な食行動を誘発する刺激の同定を行ない,その結果をもとに「衝動的食行動誘発刺激に対する馴化プログラム」の作成と,効果の検証を行なっている。当初の研究計画である,衝動性変容プログラムの作成,実施の前段階として,統制すべき変数として「疾患知識」と「動機づけ」が考えられるため,それらの検討を含め,研究計画の再立案を行い,遂行している。今後は,現状のデータ収集の継続に加え,当初の予定通り,衝動性変容プログラムの作成し,実施する予定である。本研究課題で作成した「衝動的食行動誘発刺激に対する馴化プログラム」は,認知行動的枠組みによる不適応適職行動の生起メカニズムのうち,一部に対して介入を行なっているに過ぎない。したがって,本プログラムの単独効果は得られにくいのが現状である。今後は,従来行なわれてきた認知行動的支援に,本プログラムを加えた際の効果の増分を検証する必要がある。また,本プログラムの効果が得られやすい患者と,限定的な効果にとどまる患者が存在する可能性がある。そのため,今後は,プログラムの効果性に影響を及ぼしうる個人差変数の同定を行なう必要がある。
メーカーと流通企業のブランド戦略に関する日英米の比較研究

メーカーと流通企業のブランド戦略に関する日英米の比較研究を行うことが課題であったが、初年度は、ブランド・コミュニケーション戦略に関する日英米3国間の比較とその特徴の抽出を進める視点や理論枠組みを理論的・実証的に検討した。とりわけナショナル・ブランド(NB)やプライベート・ブランド(PB)におけるメーカーと小売企業のブランド・コミュニケーション実態と課題に関する考察を行った。2年目には、初年度に定式化した理論枠組みをふまえて、わが国における消費者のブランド・イメージや消費実態に関して360サンプルのアンケート調査を7月に実施し、その解析を進める一方、イギリスについても約300サンプルの訪問面接調査を専門の調査会社に委託して実施した。最終年度は、これら日英のデータを解析して両国のブランドや店舗のイメージと顧客ロイヤルティを比較検討することに加えて、アメリカでの調査も実施した。そして、ナショナル・ブランド(NB)やプライベート・ブランド(PB)におけるメーカーと小売企業のブランド・コミュニケーションに関する最終調査結果と全体的な取りまとめが行われた。以上、3カ年に及ぶ研究を通じて、欧米に比べて優位なポジションを確立できない日本のPBがそのポジションを改善するためには、ブランド・アイデンティティと同時に、ストア・アイデンティティの構築とその効果的・効率的なコミュニケーションが不可欠であること、知覚品質を向上させることが明らかになった。またブランド・ロイヤルティを形成する際に鍵概念となるのが、製品次元での便益評価であり、組織次元での企業イメージや明確かっ強力なストア・アイデンティティに立脚した店舗戦略やインストア・コミュニケーションが問題となることも示された。本年度の研究では、ブランド・コミュニケーション戦略に関する日英米3国間の比較とその特徴の抽出を進めるためにはどのような視点や理論枠組みが必要となるかを理論的・実証的に検討した。具体的にはそれは以下の3点に要約される。第1は、NB、PBに関する先行研究のサーベイと仮説の提示である。NBとPBの競争構造は小売り店頭のPBシェアとしてあらわれる。その場合、PBシェアの意味や、NBとPBの競争関係の規定因が問題となる。国別の相違に注目しながら、わが国におけるブランド・イメージのサーベイ調査と英米両国の海外研究協力者との包括的な議論・検討を通じて、ブランド選択のプロセスをコミュニケーションの視点から解明する必要性を考察した。第2は、NB・PBの使用状況、品質評価、ブランド固定度の関係についての検討である。PBが受け入れられる要素である品質差に対する類似性調査の結果、品質差の認識は商品カテゴリーによって変化し、消費者の年代によっても変化することが確認された。また、品質の類似性認識はPB購入を促進するが、カテゴリーにも依存し、PB分析には店舗要因分析が必要であることを明らかにした。第3に、NBとPBの認知、経験、ロイヤルティの関係をシャンプーについて調査した。シャンプーでは、NBがその技術力や事業展開、旺盛な広告・コミュニケーション活動などによって良好なブランド・イメージを形成してきた。これに対してPBはそうした点で競争劣位にある。この点がわが国における小売売上高に占めるPBシェアの低さをもたらしてきた主因と考えられる。前年度に定式化した理論枠組みやそれにもとづく実証研究をふまえて、本年度も引き続きナショナル・ブランド(NB)やプライベート・ブランド(PB)におけるメーカーと小売企業のブランド・コミュニケーションに関する考察をより広く、かつより深く行った。まずわが国における消費者のブランド・イメージや消費実態に関して360サンプルのアンケート調査を7月に実施し、その解析を進めた。牛乳、紅茶ティーバッグ、シャンプー、チョコレートなどの商品について統計的解析を進めた結果、欧米に比べて優位なポジションを確立できない日本のPBがそのポジションを改善するためには、ストア・アイデンティティが不可欠であること、知覚品質を向上させることが明らかになった。またブランド・ロイヤルティを形成する際に鍵概念となるのが、製品次元での便益評価であり、組織次元での企業イメージや明確かつ強力なストア・アイデンティティに立脚した店舗戦略やインストア・コミュニケーションが問題となることも示された。

次に、それと並行してほぼ同じ形式と内容でイギリスについても約300サンプルの訪問面接調査を専門の調査会社に委託して実施した。そしてこれについても日本で実施した調査結果と比較しながら単純集計やクロス集計レベルでの傾向と特徴を把握した。その結果、年齢、職業、所得、消費支出といった要因が品質認識、購買頻度、ブランド・ロイヤルティ、PB購入頻度と有意な関連を持つとともに、これが日英比較の際に注目すべきポイントになることが明らかになった。以上二つの研究を通じて日英両国におけるNBとPBの対抗・協調関係、ブランド・コミュニケーション構造とそこにおける広告や店舗などの役割に関する実態と課題などが浮かび上がってきた。初年度に定式化した理論枠組み、2年目に実施した調査や実証研究をふまえて、本年度は最終年度ということでナショナル・ブランド(NB)やプライベート・ブランド(PB)におけるメーカーと小売企業のブランド・コミュニケーションに関する最終調査と全体的な取りまとめを行った。またアメリカでの調査については米国サンフランシスコ州立大学・ビジネスカレッジのR.Simeon助教授の協力を得て調査票を作成し、現地の専門調査会社に委託して実施した。これで日英米とほぼ同じ枠組みでの調査が一応完了し、その解析を通じて日英米三国におけるNBとPBの対抗・協調関係、ブランド・コミュニケーション構造とそこにおける広告や店舗などの役割に関する実態と課題などが浮かび上がってきた。さらにこれらの研究とは別に、ブランド・コミュニケーションの2つのタイプであるインストア・コミュニケーションとアウトストア・コミュニケーションを区別しながら、主に店頭での消費者のブランドやメーカーの選択行動に関する調査も実施した。そこではメーカーと流通企業が長期的・継続的なかたちでコラボレーションを進めていくなかで消費者に最適なコミュニケーション・ミックスを構築することの必要性が明らかになった。
コンクリート用疎水性塗料におけるトリチウム透過機構の解明

塗料塗布コンクリートのトリチウム移行メカニズムを明らかにするため、各種塗料のトリチウム透過挙動を実験的に調べた。トリチウム水蒸気を曝露した塗料膜におけるトリチウム移行速度を測定した結果、エポキシとウレタン塗料膜におけるトリチウムは、水分子状で透過し塗膜内の拡散が律速段階にあることが解ったため、拡散モデル解析により拡散係数を求めた。塗料塗布コンクリート材へのトリチウム浸透速度は塗料膜のトリチウム透過速度に比べて十分に遅かったことから、塗料とコンクリートとの境界面における移動抵抗がトリチウム浸透速度を決める支配的要因であることが明らかになった。コンクリート建屋内にトリチウム漏洩した場合のトリチウム汚染や除染に関する基礎データ蓄積の為、コンクリート壁用塗料のトリチウム移行のメカニズムを明らかにすることは重要である。塗料におけるトリチウム移行は、吸脱着、溶解、拡散、同位体交換反応といった基礎移動現象が総じて起こるものと考えており、本研究では、各種塗料のトリチウム透過挙動の過渡変化と定常状態を実験的に求め、実験結果の解析により各基礎現象の定量を目的としている。本年度は、実験装置の新規製作から開始した。エポキシ樹脂系塗料を成形した膜を試料として用い、曝露法及び透過法を実験手法として、トリチウム雰囲気に曝した塗料のトリチウム移行挙動を測定した。エポキシ塗膜からのトリチウム浸透、浸出挙動を測定した結果、塗膜の厚みを0.25.5mmの範囲で変えた場合には、単位重量当たりのトリチウム捕捉量は塗膜厚に関わらず一定であった。また、0.5mm以下の塗膜のトリチウム捕捉量は1日以内で飽和となった。よって、エポキシ塗膜のトリチウム浸透と浸出は速く、均一に捕捉されることが明らかになった。エポキシ塗料単体からのトリチウム放出速度とエポキシ塗布状態のセメントペーストからの放出速度を比較すると、後者の方が遅く放出挙動に大きな違いが現れた。したがって、塗料塗布状態のトリチウム移行については、セメントペースト-エポキシ塗料界面での移動抵抗が支配的となっていることが示唆された。コンクリート建屋内にトリチウムが漏洩した場合のトリチウム汚染や除染に関する基礎データ蓄積の為、塗料を塗布したコンクリートのトリチウム移行のメカニズムを明らかにすることは重要である。塗料を介したコンクリートへのトリチウム移行は、吸脱着、溶解、拡散、同位体交換反応といった基礎移動現象が総じて起こるものと考えており、本研究では、各種塗料のトリチウム透過挙動の過渡変化と定常状態を実験的に求め、実験結果の解析によりトリチウムの透過速度を求めた。本年度は、エポキシ、ウレタンおよびシリコン樹脂系の塗料を厚み0.10.4mmの膜に成形し、透過法を実験手法として、トリチウム水蒸気の透過挙動を測定した。各塗膜からのトリチウム透過率、拡散速度を測定した結果、エポキシおよびウレタン塗料膜における透過流束がトリチウム分圧及び厚みに比例したことから、それら塗膜におけるトリチウムは水分子状で透過し塗膜内の拡散が律速段階にあることが解った。拡散律速モデルの解析により拡散係数を定量した。一方、シリコン塗膜を水蒸気曝露によって膨潤したため、拡散速度を評価することができなかった。エポキシおよびウレタン塗料膜単体へのトリチウム透過速度とそれら塗料を塗布したコンクリート材への浸透速度を比較すると、塗料塗布コンクリート材の浸透速度は十分に遅いことが解った。したがって、塗料塗布コンクリート材のトリチウム移行においては、塗料とコンクリート材との境界面での移動抵抗が最も影響を与えることが明らかになった。実験装置の整備が完了し、塗膜へのトリチウムの透過試験を開始している。本年度は学会発表までには至っていないが、順調にデータの取得を行っている。トリチウム水蒸気曝露法によってエポキシ塗料のトリチウム浸透及び浸出速度を定量し、コンクリート材-塗料間のトリチウム移行特性についての新たな知見を得ている。25年度が最終年度であるため、記入しない。各種塗料についてトリチウム透過データの取得を継続して行う。塗料によっては透過速度が変わってくるため、特に透過しにくい塗膜試料で実験を行う際は、実験手法を透過法に限らず曝露法も適用し、実験データ取得方法の改善等、適宜工夫しながら研究を遂行する。トリチウム移行の律速過程を仮定した解析計算により、透過係数や拡散係数を定量する。得られた結果からコンクリート材-塗料界面、塗料塗布状態のコンクリート材料の総括的なトリチウム移行挙動について考察し、成果をまとめる。
波形選択無線通信システム－新規電磁界特性の融合

近年研究代表者らは人工周期構造メタサーフェスを用いて新たな電磁特性「波形選択性」を創出した。本研究では波形選択性の基礎特性を向上・拡張し、我々の生活で重要な役割を担う無線通信デバイスとして応用することを目指した。特に現実的な通信環境において電磁界は過渡的に変化することから、周辺電磁界に応じて波形選択性を制御可能なメタサーフェスの開発に焦点を当てた。従来、電磁界研究分野における一般認識として「周波数が固定された場合の各材料の振る舞いは常に一定」と考えられてきた。すなわち、同一周波数上の任意電波に対してのみ散乱または吸収特性を変化させて抽出することは不可能と考えられてきた。これに対して、近年本研究代表者らによって開発された新規電磁界特性「波形選択性」を有する材料(波形選択メタサーフェス:Waveform-selective metasurface)は同一周波数でも波形、すわなちパルス幅に応じて吸収特性を変化させることを可能にした(参考文献:Wakatsuchi et al., Phys. Rev. Lett., 111, 245501, 2013;Wakatsuchi et al., Sci. Rep., 5, 9639, 2015)。これを受けて、本研究では波形選択性の基礎特性を向上・拡張することを目標としている。また、最終的には動的に制御できる高度な波形選択性を有する無線通信システムの実現を目指す。初年度では当初予定されていた波形選択性の基礎特性の拡張に着手し、数値解析によるメタサーフェスの設計も完了した。また、他に初年度に予定されていた動作電力の低電力化については大幅に特性を改善できる新たな構造を考案し、次年度以降実際に検証される予定である。また、2年目以降に予定されていた動的制御に関してもトランジスタを導入した新たな波形選択メタサーフェスを既に考案し、今後実験により検証する予定である。おおむね当初の予定通りの進捗状況、または計画よりもやや良好な進捗状況となっている。これは研究計画では1年目に予定されていた低電力化に関する検討が完了していないものの、2年目以降に予定されていた動的制御に関する検討を既に着手しており、2年目開始時点で既に実験試料も完成しているためである。これに対して、近年研究代表者らによって開発された新規電磁特性「波形選択性」を有する材料(波形選択メタサーフェス:Waveform-selective metasurface)は同一周波数でも波形、すわなちパルス幅に応じて吸収特性を変化させることを可能にした(参考文献:Wakatsuchi et al., Phys. Rev. Lett., 111, 245501, 2013;Wakatsuchi et al., Sci. Rep., 5, 9639, 2015)。2年目となる28年度では波形選択メタサーフェスの構造にトランジスタを統合することで、波形選択性の動的制御を実現した。すなわち、任意に外部電磁界に応じて波形選択特性を操作することを目指した。このメタサーフェスは測定においてその効果を観測することで実現可能性を証明することができた。また、初年度に実施された波形選択性の基礎特性の拡張について、当初計画分は既に初年度で完了していたものの、さらなる成果を得ることができた。具体的には入射方向に応じて散乱特性の異なる、非相反性を有する波形選択性を実現できた。この基礎特性のさらなる拡張によって、波形選択性を一層広範囲の電磁界問題へと適用できるようになった。おおむね当初の計画通り、または計画以上の進捗状況となっている。これは2年目までに予定されていた実施内容が完了しているだけではなく、当初の予定にはなかった内容(例:上記非相反性など)も実施・完了できているためである。当初研究計画は2年目となる28年度までにほぼ全て完了し、追加項目についても実施した。最終年度となる29年度ではさらに波形選択性の応用可能性を広げるべく新たな課題について着手した。ここで、従来の波形選択性は周波数領域だけではなく、時間領域においても電磁応答を操作することを可能にした。

新規課題ではさらに時間領域応答を異なる物理現象と結合させる手法について考案した。また、本年度はこれまでの研究成果を国際会議や学術論文誌等で発表した(ただし、一部成果は査読中)。近年研究代表者らは人工周期構造メタサーフェスを用いて新たな電磁特性「波形選択性」を創出した。本研究では波形選択性の基礎特性を向上・拡張し、我々の生活で重要な役割を担う無線通信デバイスとして応用することを目指した。特に現実的な通信環境において電磁界は過渡的に変化することから、周辺電磁界に応じて波形選択性を制御可能なメタサーフェスの開発に焦点を当てた。当初の計画通り、引き続き(前倒しされた)動的制御に関する検討を継続する予定である。また、波形選択性の低電力下での動作実現についても引き続き取り組む予定である。当初の計画通り、3年目ではこれら開発された波形選択メタサーフェスを用いて通信特性に与える影響について評価する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。電気電子工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
トリパノソーマ原虫のヒト感染能獲得の分子機構の解明

ヒトアフリカトリパノソーマ症は人獣共通感染症でありTrypanosoma bruceiの亜種によって引き起こされる。bruceiの亜種には、家畜にのみ感染するT. b.brucei、T. evansiとヒト感染性T. b. rhodesiense, T. b. gambienseが含まれる。これらの宿主の違いは、霊長類の有するApoL1をエフェクターとするトリパノソーマ抵抗性因子(TLF)に対し、原虫が抵抗性を獲得したか否かで決定される。共通祖先を有するこれらのトリパノソーマ種のゲノム配列は極めて類似しているが、ヒト感染性トリパノソーマ原虫がヒト血清抵抗性を獲得するメカニズムは完全に明らかではない。T.evansiはアフリカのみならず世界的に分布し、ヒトに感染する事例も少数ながら報告されており注意を要する。そこで本研究では、トリパノソーマ原虫の寄生性進化のメカニズムの本態を解明することを目的に、ヒト血清抵抗性の異なる野外分離株の解析と、家畜感染性トリパノソーマ原虫のヒト血清への試験管内馴化と解析を試みた。本研究では、ヒト血清に高い感受性を有するT.evansi原虫を試験管内でヒト血清に6か月かけて徐々に濃度を上げていくことで馴化させた。結果、ヒト血清濃度に対するIC50が0.0005%であった原虫株T. evansi (-S)から、0.1%の濃度でも増殖維持可能なクローンT. evansi (-R)を5株得ることに成功した。これらのRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析を行った。抵抗性R株と感受性S株の発現情報の差異を解析している。さらに、抵抗性となった株を再びヒト血清を含まない培地で培養することで、再馴化を行なった。これらの発現解析の結果、ヒト血清抵抗性に関与している可能性が高いゲノム領域を特定することができた。今年度は昨年度までに作出した、ヒト血清に強い感受性を有する本来家畜感染性であるT. evansiの馴化株についての遺伝子発現解析を中心に行なった。さらに、本形質が血清の除去により元の血清抵抗性へと戻る、可逆的な現象であることも確認された。得られた抵抗性株のトランスクリプトーム解析の結果、ある1つの遺伝子領域の発現量の減少が、血清抵抗性に強く関与している可能性が強く示唆された。この遺伝子領域の発現減少は、ヒト感染性トリパノソーマで知られている分子メカニズムと同様のものであり、本現象が試験管内において家畜感染性T. evansiでも見られたというのは重要な知見であった。その他にも、血清抵抗性に関与していることが疑われる遺伝子を数個同定することができた。一方、馴化株で認められた抵抗性メカニズムが、有害成分の原虫による取り込み抑制であることが示唆されたため、予定していた血清中の溶解成分と原虫の分子間相互作用解析の着手は今年度は見送った。総じて、今年度の目標は概ね達成したものと判断した。来年度は発現解析で絞り込んだ数個の遺伝子について、個々の解析を行う予定である。特に有意な発現減少を示していたヘモグロビンレセプター領域を含む遺伝子領域について、それが血清抵抗性に関与していることを示すため、原虫における原虫溶解成分TLF取り込み量を、免疫染色またはウェスタンブロット等で測定する。さらに、ヒト血清を含まない培地で培養し、元の感受性に戻った株についてもRNAseqに供する。これを解析することで抵抗性株で見られた変化のうち、可逆的な領域を同定することができ、さらなる原因遺伝子絞り込みができると考えられる。得られた結果を総合して、家畜トリパノソーマ原虫がどのようにヒト感染性トリパノソーマへと分子進化を遂げてきたか推察し、家畜感染性トリパノソーマの人獣共通感染症としてのリスクの考察を行う。ヒトアフリカトリパノソーマ症は人獣共通感染症であり、Trypanosoma bruceiの亜種によって引き起こされる。家畜にのみ感染するT. b.bruceiやT. evansiとヒト感染性T. b. rhodesiense, T. b. gambienseの違いは、霊長類の有するApoL1をエフェクターとするトリパノソーマ抵抗性因子(TLF)に対し、原虫が抵抗性を獲得したか否かで決定される。T. evansiがヒトに感染する事例も少数ながら報告されており注意を要する。これまでにザンビア共和国で分離したT. b. rhodesiense原虫株のヒト血清に対する抵抗性試験を行い、抵抗性が低中程度であったChirundu(-S)株、ヒト血清に対する抵抗性が高いUTH2012(-R)株を培養した。また、Chirundu(-S)株を徐々にヒト血清濃度を上げて馴化させたChirundu (-R)株を作製した。さらに、本来ヒト血清に高い感受性を有するT.evansi原虫を試験管内でヒト血清に6か月かけて徐々に濃度を上げていくことで馴化させた。