hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
楕円量子群の自由場表現による頂点作用素・Ｔ－Ｑ作用素の解析

本研究は大きく分けて、次の2つのテーマである。(1)スピンチェインのハミルトニアンの対角化を開境界条件において行なった。対称性として、Uq(A_2^(2)), Uq(sl(M|N)^), Uqp(sl_N^)の場合を考察した。バセイルハックとの共同研究で、Uq(sl2^)で境界条件を三角行列に一般化し相関関数を導いた。(2)量子超対称性Uq(sl(N|1)^)の複素数レベルkにおける自由場表現を構成した。スクリーニング、頂点作用素の構成も併せ行なった。楕円量子群Uqp(sl(M|N)^)を導入し、楕円量子群Uqp(sl(N|1)^)のレベルkの自由場表現を得た。楕円量子群$U_<q,p>(sl_N)の対称性を持つ可解格子模型を自由場表現の方法により考察した。無限格子にYang-Baxter方程式の解を対応させることで、可解格子模型が定められる。この模型の相関関数の構成にはVertex Operatorが重要な役割を果たす。無限格子を有限のところで切断し切断面にBoundary Yang-Baxter方程式の解を対応させることで、可解格子模型が定められる。この模型の相関関数の構成にはBoundary StateとVertex Operatorが重要な役割を果たす。Boundary StateはVertex Operatorの作用により定まる。楕円量子群$U_<q,p>(sl_N)対称性のYang-Baxter方程式の楕円関数解とBoundary Yang-Baxter方程式の対角楕円関数解により定まる可解格子模型を考察した。この模型のVertex Operatorの自由場表示を用いて、Boundary Stateの自由場表示を構成した。これを活用すれば相関関数が求められる。sl_N,(N>2)にはBoundary Crossing Relationが無いのでBoundary Boltzmann Weight functionのスカラー項の決定がN=2の場合に比べて困難が伴った。この結果の三角関数への退化極限を考えると、量子$U_q(sl_N)$対称性XXZ-鎖のBoundaryStateが得られる。この結果のうち、ランクが3の場合の式予想を論文にまとめLT-8のProceedingsに投稿し、ランク一般の場合の式と完全な証明を論文にまとめた。(2)量子アフィン超代数$U_q(¥hat{sl}(M|N))$の楕円変形$U_{q,p}(¥hat{sl}(M|N))$な構成した。楕円超代数$U_{q,p}(¥hat{sl}(M|N))$のcurrentは量子アフィン超代数$U_q(¥hat{sl}(M|N))$のDrinfeld durrentの楕円化である。さらにランクの小さい$(M,N)=(1,2)$の場合に量子アフィン超代数の一般のレベル$k$での自由場表示(脇本表現)を構成し。楕円化の結果を用いて楕円超代数の一般のレベル$k$における自由場表示を構成した。この結果は投稿審査中。Internet上では[arXiv.1103.5527]として発表済み。量子アフィン超代数Uq(sl(M|N))と楕円アフィン超代数Uqp(s1(M|N^)の自由場表現およびVertex Operatorを研究した。具体的には、まず楕円超代数Uqp(s1(M|N)^)を量子群から変形構成する方法を考察した。次いで量子アフィン超代数Uqp(s1(N|1)^)の自由場表現をゴーストボゾンを活用して、任意のレベルkにおいて構成した。この表現と古典の量子超代数Uqp(sl(N|1))の対応関係を明らかにし、ゴーストボゾンの膨らみを考慮することで、この表現から脇本表現への写像を作った。この自由場表現に楕円代数Uqp(s1(MIN)^)への変形理論を用いて、楕円代数Uqp(s1(N|1)")のレベルkの自由場表現が併せ構成した。さらにScreeningOperatorをUq(sl(N|1)^)で構成した。これはそのまま楕円代数Uqp(s1(N|1)^)のScreening Operatorになっていることが分った。さらにUq(s1(N|1)^)の有限次元表現をDrinfeld Generatorで書くことで、IntertwinerとしてVertexOperatorを構成した。(N=2,3,4で構成し、これより高いランクはConjecture。)Verte xOperatorのBackgroundchargeの問題を解決するために、前述したScreeningOperatorを活用している。これらの結果は研究業績欄の論文で発表(出版済み2編、掲載受理1編、投稿中1編)としてまとめた。これらに加え、楕円代数Uqp(B_N^{

(1)})のVertexOperatorの自由場表示の構成に取り組んだ。レベル1において考察。Uqp(B_1^{(1)})は2フュージョンUqp(A_1^{(1)})と同型であることを足場として、幾つかのConjectureを得た。1点相関関数の場合にさらに計算をすすめ、簡明な和表示(積分なし)を導いた。境界条件が上三角行列の模型と、下三角行列の模型の間のspin-reversal関係による2つの模型の相関関数の間の関係から、楕円テータ関数(および無限積)の多重積分の間の関係式が得られたが、ここに現れた式を扱った先行研究は無いようであり、真に新しい式と思われる。(E.M.Rainsらが楕円ガンマ関数の多重積分の関係式を研究しているが、これとは異なる。)また、この式の直接計算による初等的証明を、基本的な場合に与えた。境界条件を対角行列に特殊化した場合に、Kitanine,Kozlowski,Maillet,Niccoli,Slavnov,Terrasによる量子逆散乱法による相関関数の積分表示と比較してみたところ、定数倍を除いてこれらは一致することが確認された。(微妙な定数倍の違いは、Maillet, Terrasらの計算ミスと推察している。)Local operatorの形状因子の積分表示を自由場表現を用いて導いた。これは無限積の多重積分の有限和になることが分った。三角行列を境界とする模型の形状因子が、対角行列を境界とする模型の形状因子と一致する必要十分条件も導びいた。これらの結果はPascal Baseilhac (フランス、CNRS,Tour大学)との共同研究である。量子群、楕円代数、楕円代数のVertexOperatorの自由場表示を順調に構成している。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初想定していなかった単純明快な結果が得られた。超対称性Uq(sl(M|N)^)の開境界1次元スピン鎖のBoundary stateが単項で書けるという結果は、他の量子アフィン代数Uq(g)へのBoundary stateの自由場表現の一般化に、楽観的な期待を抱かせるものである。量子群Uq(sl_2^)の上半三角境界条件のCorrelation functionの特別なものは対角境界条件のCorrelation functionと一致するという結果も想定外の単純明快なものであった。開境界可積分模型を理論物理学者の従来の方法(Bethe ansatz)で考察している3名の研究者にこの結果を伝えたところ、大変驚き、Bethe ansatzで同様の結果を導くのは不可能に近いとのコメントでした。可積分系における代数解析的方法の優位性を示す好例になったと考えています。楕円代数Uqp(g)のVertexOperatorの自由場表示の研究を継続する。まずレベルk=1の場合に、g:一般のアフィン・リー環に対してVertexOperatorの自由場表示を構成する。この表示をもとにして、任意レベルkのL-operatorを構成する。
特殊な力学環境下におけるアクトミオシンのダイナミクス

筋収縮の素過程であるアクトミオシンの相互作用の力学的・エネルギー論的性質を知るためには、負荷の大きさ(力)の作用速度の関係(力-速度関係)を知る必要がある。本研究は、筆者らがこれまで用いてきたin vitro再構成運動系(軟体動物平滑筋より単離した太いフィラメントをマイクロビーズに貼り付け、車軸藻アクチンケーブルの上を滑走させるもの)の滑り運動を様々な力学的環境下で観察し、特に速度が負、および力が負の領域でのアクトミオシン相互作用の力-速度関係を直接調べることを目的として行った。荷重の負荷および滑り運動の観察は遠心顕微鏡を用いて行ったが、特に本年度は、遠心顕微鏡のローターにランプ状の電位変化を与え、荷重を連続的に増大させた時の滑り運動の一過的な変化を観察した。結果は以下の通りである:1)この再構成運動系は、遠心顕微鏡を用いて定常状態の正の荷重をかけると、筋線維が通常示す力-速度関係にきわめて類似する力-速度関係を示した。2)荷重が等尺性最大張力を超えると、逆方向の滑り(負の速度)が観察され、筋を伸張した時に見られる大きな張力発揮が、アクトミオシンクロスブリッジによることが示唆された。3)負の荷重下では、滑り速度が無荷重最大滑り速度の2倍程度まで速やかに増大してプラトーに達した後、再び増大するという2相性の変化を示すことが分かった。このような挙動は、滑り運動中のアクトミオシンの相互作用の律速過程が荷重に依存し、その速度が負の荷重によって加速されうることを示唆する。筋収縮の素過程であるアクトミオシンの相互作用のメカニズムを知るためには、従来から用いられてきた実験方法では調べることが困難な、特殊な力学環境下におけるアクトミオシン分子のふるまいを観察することが有用と思われる。本研究は、これまで筆者が用いてきたin vitro再構成運動系をさまざまな力学環境下に置き、アクトミオシン分子の発生する力や速度を直接測定することを目的とする。前年度の科学研究費補助により、力が負の領域ではアクトミオシンの滑り速度が力の絶対値の増加に応じて増加するという新たな知見を得た。そこで、本年度は、速度が負の領域でのアクトミオシン分子のふるまいについて知ることを主な目標として下記の実験を行った:1)実験装置:軟体動物平滑筋より単離した巨大な太いフィラメントをポリスチレンマイクロビーズに貼り付け、車軸藻アクチンケーブル上を滑らせる系を用いた。これを遠心顕微鏡に乗せ、さまざまな方向から遠心力をかけたときの滑り速度を測定した。2)増張力性負荷のもとでの滑り速度:遠心顕微鏡のステージの回転速度をランプ状に変える装置を作成し、増張力性負荷をかけることを試みた。この結果、過大な負荷のもとでアクトミオシンが示す一過的な挙動を観察することができ、以下の新たな知見を得た。a)力が負の領域では、負荷(力の絶対値)の増加に伴い、滑り速度ははじめ急激に増加し、無負荷最大速度の2倍程度で一旦定常状態になり、その後再び急激に増加するという2相性のふるまいを示すことが分かった。b)速度が負の領域(等尺性最大張力(P_0)を超える負荷領域)では、速度0を維持する力の範囲が以外に広く(P_0の約10%)、約1.3P_0で急激に速度の絶対値が増加し、約1.4P_0の負荷でアクトミオシンの結合の解離が起こることが分かった。筋収縮の素家庭であるアクトミオシンの相互作用の力学的・エネルギー論的性質を知るためには、負荷の大きさ(力)と作用速度の関係(力-速度関係)を知る必要がある。

本研究は、筆者らがこれまで用いてきたinvitro再構成運動系(軟体動物平滑筋より単離した太いフィラメントをマイクロビーズに貼り付け、車軸藻アクチンケーブルの上を滑走させるもの)の滑り運動を様々な力学的環境下で観察し、特に速度が負、および力が負の領域でのアクトミオシン相互作用の力-速度関係を直接調べることを目的として行った。荷重の負荷および滑り運動の観察は遠心顕微鏡を用いて行ったが、特に本年度は、遠心顕微鏡のローターにランプ状の電位変化を与え、荷重を連続的に増大させた時の滑り運動の一過的な変化を観察した。結果は以下の通りである:1)この再構成運動系は、遠心顕微鏡を用いて定常状態の正の荷重をかけると、筋線維が通常示す力-速度関係にきわめて類似する力-速度関係を示した。2)荷重が等尺性最大張力を超えると、逆方向の滑り(負の速度)が観察され、筋を伸張した時に見られる大きな張力発揮が、アクトミオシンクロスブリッジによることが示唆された。3)負の荷重下では、滑り速度が無荷重最大滑り速度の2倍程度まで速やかに増大してプラトーに達した後、再び増大するという2相性の変化を示すことが分かった。このような挙動は、滑り運動中のアクトミオシンの相互作用の律速過程が荷重に依存し、その速度が負の荷重によって加速されうることを示唆する。
ヒト歯刺激による体性感覚誘発電位と鎮静薬に関する研究

静脈内鎮静法における鎮静状態を血液ガスの動態から客観的に評価できる可能性について検討する目的で、健康な男子学生を対象とし、ジアゼパム、フルニトラゼパム、ミダゾラムを静脈内投与し、2時間後まで経時的に、血液ガス分圧(ラヂオメ-タ社製ABL30、科研費で購入)(撓骨動脈・上腕肘窩の静脈・中心静脈血から採血し各pH・PO2・PCO2)を測定し、記憶力テストと鎮静度との相関性について検討した。さらに心拍出量、一回心拍数、血圧、酸素飽和度、呼吸数の測定を行い全身状態を総合的に評価した。その結果、ジアゼパム、フルニトラゼパム、ミダゾラムの全3群で動脈血のpHとPO2の低下、PCO2の上昇と静脈血のpHとPO2の上昇、PCO3の低下が観察されたが、フルニトラゼパム群において、これらの値の変動が著明であり、持続時間も長かった。鎮静度との相関については、フルニトラゼパム群では鎮静から覚醒していてもこれらの値の変動が持続している例がみられたのに対し、ジアゼパムとミダゾラム群では十分に鎮静状態にあっても変動の持続時間が短く、回復している例が多かった。したがって、鎮静度と血液ガス値の変動の相関については3種のベンゾジアゼパム系薬物によって相違があり、必ずしも血液ガスの変動が共通して鎮静効果を示すものではない可能性が示された。しかし、各個別の薬剤については相関する可能性があり、今後の検討課題である。また、当初はヒト歯刺激によって得られるSEP(体性感覚誘発電位)を鎮静度の指標にする予定であったが、機器の不備により充分検討することが出来なかった。そこで、今回は血液ガスに加えて心拍出量などの循環器系変動について詳細に検討することとした。SEPと鎮静度については平成3年に新たに設置されたシグナルプロセッサ7T18(日本電気三栄)を用いて検討を続ける予定である。健康な男子学生15名を対象とし各5名の計3群に分け、各々にジアゼパム0.2mg/kg、フルニトラゼパム0.02mg/kg、ミダゾラム0.075mg/kgを投与した。2時間まで経時的に血液ガス{科研費によって購入した全自動血液ガス分析装置(ABL30、ラジオメ-タ-社)を使用し、橈骨動脈、上腕肘窩の静脈、右心房に留置したカテ-テルを用いて採血した}、心拍数、血圧、呼吸数の測定を行なった。さらに、一部では、デジタルアナログスケ-ルと記憶力テストを用いて鎮静度の評価、およびに、心拍出量、ヘネグロビン酸素飽和度の測定による循環器系の評価も加えた。その結果、フリニトラゼパム群において、もっとも動脈血、末梢静脈血、混合静脈血液ガスの変動が著明で、持続時間も長かったが、鎮静から覚醒していても血液ガスの変動は持続している例がみられた。それに対し、ジアゼパムとミダゾラムについては臨床的に十分な鎮静状態にあっても血液ガス変動の持続時間は短く、回復している例が多かった。酸素飽和度と心拍出量には3種とも大きな影響を与えなかった。したがって、フルニトラゼパムは3種のベンゾジアゼピン系薬物の中でも血液ガスに及ぼす影響が強く、循環器系に及ぼす影響が大きいことが示された。

すなわち、鎮静度と血液ガスに及ぼす影響は3種のベンゾジアゼピンによって相違があることと、必ずしも血液ガスの変動が鎮静効果を示すものでない可能性が示唆された。当初は、ヒト歯刺激によるSEPを鎮静度の評価の指標にする予定であったが、予備実験で必ずしも相関性が得られなかった。そこで、血液ガスの変動をもたらす循環器系機序について詳しく検討を加えることとし、鎮静度の評価には簡便で臨床的な方法を用いることにした。静脈内鎮静法における鎮静状態を血液ガスの動態から客観的に評価できる可能性について検討する目的で、健康な男子学生を対象とし、ジアゼパム、フルニトラゼパム、ミダゾラムを静脈内投与し、2時間後まで経時的に、血液ガス分圧(ラヂオメ-タ社製ABL30、科研費で購入)(撓骨動脈・上腕肘窩の静脈・中心静脈血から採血し各pH・PO2・PCO2)を測定し、記憶力テストと鎮静度との相関性について検討した。さらに心拍出量、一回心拍数、血圧、酸素飽和度、呼吸数の測定を行い全身状態を総合的に評価した。その結果、ジアゼパム、フルニトラバパム、ミダゾラムの全3群で動脈血のpHとPo2の低下、PCO2の上昇と静脈血のpHとPO2の上昇、PCO2の低下が観察されたが、フルニトラゼパム群において、これらの値の変動が著明であり、持続時間も長かった。鎮静度との相関については、フルニトラゼパム群では鎮静から覚醒していてもこれらの値の変動が特続している例がみられたのに対し、ジアゼパムとミダゾラム群では十分に鎮静状態にあっても変動の持続時間が短く、回復している例が多かった。したがって、鎮静度と血液ガス値の変動の相関については3種のベンゾジアゼパム系薬物によって相違があり、必ずしも血液ガスの変動が共通して鎮静効果を示すものではない可能性が示された。しかし、各個別の薬剤については相関する可能性があり、今後の検討課題である。また。当初はヒト歯刺激によって得られるSEP(体性感覚誘発電位)を鎮静度の指標にする予定であったが、機器の不備により充分検討することが出来なかった。そこで、今回は血液ガスに加えて心拍出量などの循環器系変動について詳細に検討することとした。SEPと鎮静度については平成3年に新たに設置されたシグナルプロセッサ7T18(日本電気三栄)を用いて検討を続ける予定である。
CSCW環境下で学習者状態情報を活かす学習支援システムの開発

CSCWの考え方を活かしながら,協同作業学習場面における学習者の情報を,学習者相互でフィードバックできるための学習者支援情報について方策を検討し,システム開発を行った。(1)学習者支援情報の定義CSCWでの協同学習のために,学習者の支援となる情報のことを学習者支援情報と呼び,以下のものを設定した。(1)情報の分類・整理のための情報-タイトル・キーワードなど(2)他の学習者の参考となる情報-概要情報,リンク情報(3)学習者の状況を把握する情報-進行状況,理解状況(4)学習者固有の情報-コンピュータ親和度,役割期待変数(2)学習者支援情報を組み込んだシステムの開発上記の学習者支援情報のうち,調べ学習場面で有効となる情報((1),(2))を利用できるようにシステムの設計と開発を行った。開発システムは,「楽習くん」(がくしゅうくん)と呼び,学習者が行う調べ学習での利用を目的とした情報収集・整理ツールで,LANを利用してお互いに作成した情報(画面)を参照し,自分の情報として取り組む機能がある。(3)授業での活用とシステムの評価小学校4年社会科地域学習の単元で,「楽習くん」を利用し実践を行った。学習者同士の情報交換が,システムで参照できる学習者支援情報で活性化され,全体のパフォーマンスが向上した。このことから,学習者支援情報の有効性が知見として得られた。
薬物間相互作用及び遺伝子多型による動態変化と臨床的重要度の予測データベースの構築

臨床的に重要な薬物間相互作用(DDI)に関わるCYPの基質薬、阻害薬、誘導薬を網羅的に調査し、その関与の程度を分類することで統合的なDDIのマネジメントを可能とするとともに、これを薬剤師むけの情報誌に特集として継続的に発表した。本研究では、臨床的に重要な相互作用に関わる基質薬、阻害薬、誘導薬の網羅的調査を継続する一方で、in vivoのDDIをin vitroから予測する効率的な方法を検討した。さらに、これまでCYP3Aが関与する薬物間相互作用で程度が不明であった消化管の代謝の寄与について、その重要性を明らかとした。【研究目的】薬物間相互作用や薬物代謝酵素の遺伝子多型は時に重大な臨床的帰結を生むものの、市場の薬の全てについての臨床試験の実施は不可能である。さらに薬物間相互作用と遺伝子多型が共存する場合、その臨床的影響は極めて複雑となる。申請者は既に薬物動態的相互作用の新しい網羅的予測法を提唱し(Ohno Y et al. Clin Pharmacokinet,2007 ; 46 : 681, ibid. 2008 ; 47:669)、さらにその予測される動態変動の程度を考慮して、スタチンなど3つの治療薬分野で相互作用の臨床的重篤度を層別化することで注意喚起するシステム(PISCS)を構築した(ibid, 2009 ; 48:653)。本申請研究では、遺伝子多型の影響も統合させて、重要な治療薬分野について本研究を拡張する。【研究方法】既に我々は、CYP3A4の阻害および誘導による相互作用について、阻害薬の阻害率(IR_<CYP3A4>あるいは誘導薬のCYP3A4のクリアランス活性の増加(IC_<CYP3A4>)と、基質薬のCYP3A4のクリアランスの寄与率(CR_<CYP3A4>)から精度良く予測出来ることを報告している。さらにこの方法を他のCYP分子種に拡張するとともに、市場にある薬剤および新薬の相互作用の報告から、動態学的に顕著な相互作用を網羅的に調査した。また、特にCYP2D6*10を中心として遺伝子変異と相互作用の関係を定量的に示した。また、代謝寄与率をin vitroで求める方法として、市販の発現系ヒトP450を利用したRAF法に注目し、多くの分子種のマーカー基質(1A2 : phenacetin, 2A6 : coumarin, 2B6 : bupropion, 2C8 : paclitaxel, 2C9 : losartan, 2C19 : omeprazole, 2D6 : dextromethorphan, 2El : chlorzoxazone, 3A4 : testosterone)による活性定量法を確立し、LC-MS/MSにて解析対象薬の未変化体の消失を定量することで代謝速度を一斉に解析する方法を構築した。【研究成果】薬物間相互作用の調査から、CYP1A2, 2C8, 2C9, 2C19, 2D6, UGTを介する相互作用の代表的な基質と阻害薬を選択し薬物動態学的に分類するとともに、添付文書の注意喚起などを参考として基質薬を臨床的なリスクに基づいた分類を行った。これらの情報をPISCSと組み合せることで、統合的な薬物間相互作用のマネジメントを可能とするとともに、これを薬剤師むけの情報誌に特集として継続的に発表した(PharmaTribune誌への発表)。また、in vitroの評価系を構築して定量的な臨床報告のない薬剤の代謝寄与率を評価し、特にエルゴタミンなどの麦角アルカロイドの代謝が、極めてCYP3A4選択的であることなどを明らかとした。【研究目的】薬物間相互作用(DDI)や薬物代謝酵素の遺伝子多型は時に重大な臨床的帰結を生むものの、市場の薬の全てについての臨床試験の実施は不可能である。申請者は既に薬物動態的DDIの新しい網羅的予測法を提唱し(Clin Phaemacokinet, 2007;46:681, ibid. 2008;47:669)、さらにDDIの臨床的重篤度を層別化することで注意喚起するシステム(PISCS)を構築した(ibid, 2009;48:653)。【研究方法】昨年度に我々は、この方法を多くのCYP分子種に拡張するとともに、動態学的に顕著なDDIを網羅的に調査した。また、特にCYP2D6*10を中心として遺伝子変異とDDIの関係を定量的に示した。今年度はCYP3Aを介するDDIについて小腸の寄与を明らかにするとともに、DDIをin vitroから網羅的に精度良く予測する方法論を構築した。また、情報を総合的にまとめて公表した。【研究成果】

DDIによるクリアランスの変化が肝臓で生ずる場合はt1/2が変化するのに対し、小腸でのクリアランス変化の場合にはAUCのみの変化にとどまることを利用して、臨床の血中濃度の変化からCYP3Aの関与するDDIの小腸と肝臓の寄与を識別する方法論を構築し、小腸におけるDDIの重要性を評価した。その結果、CYP3Aの基質薬の約1/3では小腸の代謝の寄与が大きく、特にこれらの薬剤では経口投与の場合にDDIが顕著になっていることが明らかとなった。また、この方法論によりDDIによるAucとt1/2の変化の両方が予測可能となった。臨床的に重要なDDIに関わるCYPの基質薬、阻害薬、誘導薬を網羅的に調査し、その関与の程度を分類することで統合的なDDIのマネジメントを可能とするとともに、これを薬剤師むけの情報誌に特集として継続的に発表した(PharmaTribune誌、現在WEBページ準備中)。これにより、臨床的に重要な阻害薬、誘導薬を網羅して、in vivoで観察されるのと同程度のDDIをin vitroで再現することが技術的に可能となり、新薬のDDIの可能性をもれなく予測する方法論が構築された。
モデル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システムの構築

本研究課題においては、物理的モデリングが困難な非線形未知システムを診断対象システムとする場合に対して、デル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システムの構築を目的として、1)表現の柔軟性と線形構造性を兼備した診断用モデル構成とその同定法、2)診断用モデルの不確実さ(モデル化誤差)の評価法、3)モデル化誤差にロバストな故障検出法、及び、4)知識情報の併用による故障識別同定法、に関する研究に取り組み以下の研究成果を得た。1)については、線形ARMAXモデル構造の枠内で多様な非線形システムを表現しうるモデルとして、その係数パラメータの中に対象システムの非線形特性を非線形ノンパラメトリックモデリングを通して埋め込ん準ARMAXモデルを考案しその同定法を確立した。またこの準ARMAXが線形構造をもつことから、多様な非線形システムに対してSTR(Self-Tuning Regulator)による適応制御則を線形制御理論の枠内で合成できることを明らかにし、本モデルが診断用モデルのみならず適応制御による故障対応用モデルとしても有効であることを確認した。2)については、非線形システムの線形近似モデル化誤差を準ARMAXモデルの非線形部により直接的に評価する方法を考案した。3)に対しては、故障検出指標として用いるカルバック識別情報量(KDI)とモデル化誤差との関係を解析し、モデル化誤差にロバストな閾値判定による故障検出法を提案した。また、準ARMAXモデルが線形ARMAXモデルの非線形重み付き和としてのマルチモデル構造性を持つことを利用して、マルチモデルに基づく非線形システムの故障検出法を考案した。更に、故障検出指標KDIをマルチモデルの重み係数と関連付けて評価することにより、故障検出のロバスト化を実現した。また、KDIの確率特性を正常運転時のシステム同定結果から学習することにより、閾値判定による故障検出のFalseAlarm Rateを所望の有為水準に定める閾値設定法を確立した。最後に、4)の故障識別同定法については、準ARMAXモデルのパラメータが診断対象システムの物理的構造に関する情報を反映し得ないことから、未だ有効な手法の開発には至らなかった。本年度の研究では、モデル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システムを構築するため、1)柔軟性と構造性を兼備した診断用モデル構成とその同定法、2)診断用モデルの不確実さ(モデル化誤差)の評価法3)モデル化誤差を考慮した故障検出指標の導入とロバスト故障検出法、について考察し以下の研究成果を得た。1)については、線形ARMAXモデル構造の枠内で多様な非線形システムを表現しうるモデルとして、その係数パラメータの中に、診断対象システムの非線形特性を非線形ノンパラメトリックモデリング(NNM)を通して埋め込んだ準ARMAXモデルを考察した。更に、対象システムに関する事前情報や同定過程で得られる知識情報を有効に利用して、NNMにおける基底関数のパラメータや展開項数を適切に選定する手法を開発した。また、この診断用モデルの同定法として、遺伝的アルゴリズムと予備誤差法とを融合して、推定値の大域的収束性を保証する新しい同定法を考案した。2)については、対象非線形システムの線形モデル化誤差を、準ARMAXモデルの非線形部分の同定結果から直接評価する二段階同定手法を提案した。3)については、故障検出指標として用いるカルバック識別情報量(KDI)規範が、モデル化誤差とどの様な関係式で表されるかを解析し、モデル化誤差の評価結果に基づいて、閾値判定による故障検出法のモデル化誤差に対するロバスト性を実現した。以上提案・開発した手法の有効性は、各種の同定や故障検出シミュレーションにより確認している。

また、線形モデル化誤差が大きく、故障の影響が準ARMAXモデルの線形部分には十分反映されない様な非線形の強い診断対象システムに対しては、準ARMAXモデルの持つマルチ構造性を利用した新しい故障検出方法について目下考察中である。本年度の研究では、モデル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システムを構築するため、非線形システムを診断対象システムとして1)故障診断用モデリングとその同定法、2)故障検出法、3)故障検出おける閾値設定法について考察し以下の研究成果を得た。1)については、線形ARMAXモデル構造の枠内で多様な非線形システムを表現しうるモデルとして、その係数パラメータの中に、診断対象システムの非線形特性を非線形ノンパラメトリックモデリング(NNM)を通して埋め込んだ準ARMAXモデルを考案しその同定法を確立した。また、その有効性を各種数式モデルや火力発電プラントなどの物理モデルの同定試験を通して確認した。2)については、故障の影響が診断対象システムの線形特性部分に現れる場合と非線形特性部分に現れる場合が考えられ、前者に対しては、モデル化誤差を準ARMAXモデルの非線形部分の同定結果から直接評価することにより、モデル化誤差にロバストな故障検出手法を提案し、後者に対しては、準ARMAXモデルが線形ARMAXモデルの非線形重み付き和としてのマルチモデル構造性を持つことを利用して、マルチモデルに基づく非線形システムの故障検出法を考案した。3)については、故障検出指標として用いるカルバック識別情報量(KDI)規範の確率特性を正常運転時のシステム同定結果から学習することにより、閾値判定による故障検出のFalse Alarm Rateを特定の有為水準に定める閾値の理論的設定法を確立した。次年度では、本研究課題に取り組む最終年度であることから、これまでに開発・提案してきた各種の故障検出手法を、より実システムに近い物理モデルヘ適用してその有効性を確認していく予定である。研究課題の最終年度である本年度においては、モデル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システム構築の基礎を確立するため、先ず、物理的モデリングが困難な非線形未知システムを診断対象システムとする場合に対して、1)故障診断用モデリングとその同定法、2)故障検出法、3)故障検出における閾値設定法、について考察し以下の研究成果を得た。1)については、線形ARMAXモデル構造の枠内で多様な非線形システムを表現しうるモデルとして、その係数パラメータの中に、診断対象システムの非線形特性を非線形ノンパラメトリックモデリング(NNM)を通して埋め込んだ準ARMAXモデルを考察しその同定法を確立した。またこの準ARMAXが線形構造をもつことから、多様な非線形システムに対してSTR(Self-Tuning Regulator)による適応制御則を線形制御理論の枠内で合成できることを明らかにし、本モデルが診断用モデルのみならず適応制御による故障対応用モデルとしても有効であることを確認した。2)については、準ARMAXモデルが線形
行動分析手法を痴呆性高齢者ケアの実践に援用するための研究

グループホームに入居する認知症高齢者を対象とし,ビデオを用いた行動解析の手法を用いた長期継続観察によって,認知症高齢者の徘徊行動の詳細な分析を行うとともに,他者との社会的相互作用と対象者の感情行動の表出量の複数年に渡る変化を追跡した。観察対象者は,長崎県島原市のグループホームに入居する複数の女性の痴呆性高齢者であり,認知症の程度評価はいずれも重度認知症であり,要介護度は3から4であった。データ収集を行った日の午前7時30分から午後7時30までの12時間を2時間ごとの6つのブロックに区分し,各ブロックについて10分間ずつ,対象者をビデオを用いて撮影し,居間での休息中のデータを使用して分析を行った。基本的行動量の変化と対人行動,感情表出行動については,それぞれの対象者について,3年以上の長期にわたるデータを分析した。対象者の行動変化を見ると,自立での姿勢変化や自発的な位置移動などは年を経るごとに減少する傾向が認められた。さらに自発的に他者に視線を向けたり,他者の動きに定位するなどの行動も減少傾向にあった。また,他者からの関わりかけに対する反応性も,全体としては低下する傾向が認められた。しかし,施設職員などの他者と目を合わせたときの,挨拶反応としての眉上げ行動や笑顔による応答行動は変化しなかった。また,職員からの声かけや身体接触を受けた時の肯定的な感情表出行動の頻度にも,大きな変化は認められなかった。認知症高齢者は,複数年にわたる加齢に伴う行動変化として,全体的な活動性を低下させ,位置移動や姿勢変化の頻度が低下する傾向が認められた。しかしその一方で,他者から関わりかけを受けたときの挨拶行動や笑顔による反応はほとんど変化せず,肯定的な感情表出行動そのものは消失しているとは言えなかった。このような結果をふまえ,いかなるかかわりかけを増やし,あるいは制限するかが今後の研究課題である。島原市にあるグループホーム城下(代表:小関みどり)において、入居している痴呆性高齢者の日常生活行動と他者との社会的相互交渉に関する行動学的データを収集した。観察対象はグループホームに入居している5名の中等度から重度の痴呆性高齢者であり、すべて女性であった。行動観察にはデジタルビデオカメラを用い、午前7時30分から午後7時30分までの12時間を2時間毎の6つのブロックに分けて終日録画した。本研究に関しては、ビデオ撮影に関する倫理的条件をクリアし、施設および入居者の家族から撮影に関する許諾を得、さらに承諾書を得て研究を行った。対象者のうち2名はきわめて強い徘徊傾向を持つ痴呆性高齢者であり、今年度はこれら2名の対象者の徘徊行動の特徴を明らかにするとともに、グループホーム内における対象者と他者との社会的な相互交渉を分析し、対象者の感情表出行動を中心とした対人行動の特徴を明らかにすることを目的とした。1名の対象者は、日常生活時間の50%近くを屋外での歩行活動に費やしていたが、屋外における笑顔や笑いの生起率は、屋内のそれよりも高い傾向にあった。またこの対象者は、屋内外の接点である玄関において、もっとも頻繁に他者との相互交渉を生起させ、笑顔や笑いなどの肯定的感情表出の観察頻度も高く、他者に向けた言語活動(挨拶や語りかけなど)も高い割合で観察された。このことから、この対象者にとって玄関は、本人の好みの場所である屋外へ開放された場所として選好されるばかりでなく、他者との社会的交渉の場としても機能していることが考えられた。

また、他の1名の対象者は、もっぱら屋内徘徊のみを示し、その割合は、全観察時間の70%を超えていた。自分から他者に関わりかけることはほとんどない一方で、他の入居者と施設職員からの関わりかけがきわめて多く観察され、他者の関心を強くひいていることが確認された。グループホームに入居する一人の痴呆性高齢者を対象とし、ビデオを用いた行動解析の手法を用いて、屋内徘徊の機序や継続性に関与する要因、特に介護スタッフの関与方略との関連を探った。観察対象者は、77歳の女性の痴呆性高齢者1名(以下Yさん)であり、NMスケールによる痴呆程度評価は重度痴呆、N-ADL得点は15点で、食事と排泄は部分介助であるが、移動はほぼ自立しており、要介護度は4であった。各月2日間をデータ収集にあて、各日午前7時30分から午後7時30までの12時間を2時間ごとの6つのブロックに区分し、各ブロックについて10分間ずつ、対象者をビデオを用いて撮影した。居間での休息時間中31.3%が屋内徘徊の移動であり、10.8%が徘徊中の立位であったことから、観察時間の約42%が徘徊に費やされており、Yさんの徘徊率はきわめて高いと言えた。当ホームでは、畳敷きの居間に椅子を置いて高齢者が生活しやすいように配慮しているが、Yさんは、椅子に座っている(23.2%)よりも畳の上に正座している(30.9%)ことの方が多く、ホーム入居前の生活の影響(茶道の嗜み)が強く残っているようであった。また、座位継続時間の平均は23.9秒であり、Yさんは短時間しか着座していなかった。Yさんが自主的に着座した場合と、スタッフが強制的に着座させた場合の座位継続時間には差がなかったが、Yさんが立ち上がってから自主的に着座するまでの平均時間(19.7秒)よりも、スタッフによる強制的着座までの時間(9.3秒)は有意に短く(t=-2.15,p<0.05)、スタッフが徘徊を抑止しようとする傾向があると思われた。Yさんの感情表出行動との関連を見ると、スタッフ(あるいは他の入居者)が、Yさんの正面から、顔を見ながら声をかけたり手を握るなどの関わりを行うことで、Yさんの眉上げなどの挨拶行動や微笑み、発話などが誘発される一方で、横位置や背後からの関わりかけでは、そのような肯定的な表出は起こりにくかった。グループホームに入居する一人の認知症高齢者を対象とし,ビデオを用いた行動解析の手法を用いた長期継続観察によって,対象者の他者との社会的相互作用を中心とした行動を分析するとともに,対象者の感情行動の変化を追跡した。観察対象者は,77歳の女性の痴呆性高齢者1名(以下Yさん)であり,NMスケールによる痴呆程度評価は重度痴呆,N-ADL得点は15点で,食事と排泄は部分介助であるが,移動はほぼ自立しており,要介護度は4であった。先の研究に引き続いた形で,平成13年から平成16年までの4年間に渡るデータを分析した。各年の7月から9月までの3カ月間,各月2日間をデータ収集にあて,各日午前7時30分から午後7時30までの12時間を2時間ごとの6つのブロックに区分し,各ブロックについて10分間ずつ,対象者をビデオを用いて撮影した。今回の分析には居間での休息中のデータのみを使用した。対象者の4年間の行動変化を見ると,自立での姿勢変化や自発的な位置移動などは年を経る毎に減少する傾向が認められた。自発的に他者に視線を向けたり,他者の動きに定位するなどの行動も減少傾向にあった。また,他者からの関わりかけに対する反応性も,全体としては低下する傾向が認められた。
視床下部弓状核における局所糖質コルチコイド作用増強の代謝制御への影響の検討

本研究では、11βHSD1あるいは2による視床下部局所でのグルココルチコイドの活性化や不活性化が摂食調節ホルモンの作用強度に及ぼす影響を明らかにし、哺乳類個体の代謝制御における意義の解明を目指した。マウス視床下部のトランスクリプトーム解析と、レプチン応答性細胞株を用いた解析により、特に11βHSD2によるグルココルチコイドの不活性化はグルココルチコイドによるレプチン感受性増強作用に拮抗することが示された。本研究により、視床下部におけるレプチン感受性のモデュレーターとしての細胞内グルココルチコイド活性化・不活性化の意義が明らかとなった。今年度は、高脂肪食負荷マウスの視床下部神経核における遺伝子発現の再確認と、セルラインを用いたin vitroの実験を主として行った。高脂肪食(60% fat)、または通常食を3日間、2週間、6週間、16週間負荷し、視床下部弓状核を摘出、qPCRにてHsd11b1の遺伝子発現を確認したところ、RNA-Seqでのデータと同様に、高脂肪食負荷群での発現上昇が見られ、RNA-Seqのデータが確認された。なお、Hsd11b1と反対の作用を有するHsd11b2の発現は弓状核ではわずかであったものの、高脂肪食3日または2週間負荷マウスで、それぞれ通常食負荷群に比較して上昇する傾向を示した。また、視床下部培養細胞を使用して、in vitroでHsd11b1のレプチン感受性に対する作用の検討を試みた。この目的のため、まずレプチン添加を行った際の培養細胞のSTAT3のリン酸化をウエスタンブロットで確認した。最初に、マウス視床下部不死化培養細胞であるmHypo-N41を試みたが、レプチンを添加した際のSTAT3のリン酸化は見られなかった。次に、同じくマウス由来細胞であるGT1-7を使用したが、同様にレプチン添加時のSTAT3のリン酸化は見られなかった。GT1-7細胞ではレプチン受容体の発現が低いことがqPCRにて明らかになったため、GT1-7にレプチン受容体を過剰発現させてレプチンを添加したところ、STAT3のリン酸化が確認された。そこで、GT1-7細胞にレプチン受容体を過剰発現させたのちにHsd11b1を過剰発現させたところ、レプチン添加時のSTAT3のリン酸化が減弱した。上記の結果は、高脂肪食によって誘導されるHsd11b1が、レプチン抵抗性の惹起を介して食餌誘導性肥満の発症に関与する可能性を示している。なお、Hsd11b1過剰発現トランスジェニックマウスに関しては現在作成計画中である。本年度に計画していたトランスジェニックマウスに関してはまだ作成には至っていないが、平成29年度に予定されていたin vitroの実験を本年度に行うことができた。このため、概ね順調であると考えている。メタボリックシンドロームや肥満症の病態はクッシング症候群におけグルココルチコイド(GC)の過剰による病態に酷似しているが、多くのメタボリックシンドローム患者や肥満症患者においてはGCの過剰は観察されない。一方、メタボリックシンドロームや肥満症においては脂肪組織内での11beta hydroxysteroid dehydrogenase 1(11beta HSD1)の発現と活性の亢進が認められ、この酵素による細胞内GC活性化の亢進が代謝異常の発症に病因論的に重要であることが既に確立している。本研究は、エネルギー代謝制御の中枢である、視床下部局所におけるGCの細胞内活性化・不活性化が視床下部機能にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを目指している。われわれは高脂肪食給餌マウスの視床下部各神経核における網羅的遺伝子発現解析のデータを既に保有しており、この中からGCの下流で誘導される遺伝子群の発現亢進を発見してきた。平成28年度には、高脂肪食負荷マウスの視床下部神経核における遺伝子発現を定量RT-PCR法により検証すると同時に、視床下部系の培養細胞株を用いたin vitro機能実験を行った。その結果、マウス視床下部にはGC活性化にかかわる11beta HSD1と不活性化にかかわる11beta HSD2の両方の発現が確認され、これらと細胞内酸化還元状態と関連するNADPHにより規定される細胞内GC活性化・不活性化のバランスが視床下部ニューロンの細胞機能調節に関わる可能性が示唆された。一方、視床下部細胞の細胞機能として、末梢脂肪組織由来の摂食調節ホルモンであるレプチンへの細胞応答性を検討したところ、11beta HSD1の過剰発現によりレプチン応答性は有意に障害されたことから、この酵素の発現と視床下部細胞機能との関連が実証された。マウス視床下部を用いた解析も培養細胞の実験もおおむね順調に進展している。しかし、摂食調節ホルモンであるレプチンに良好な応答性を示す視床下部系の培養細胞系の構築に予想以上の困難を伴った。年度後半に培養条件の改善により問題は克服されたため、現在では支障なく実験が遂行可能な状態となっている。脂肪組織内での11beta hydroxysteroid dehydrogenase 1(11beta HSD1)の発現と活性の亢進がメタボリックシンドロームの病態形成に及ぼす影響は既に確立している。一方、中枢神経系、特に食欲やエネルギー代謝中枢である視床下部での11beta HSD1による細胞内グルココルチコイド(GC)活性化の亢進が、代謝異常の発症に病因論的に重要であるかについては未だ十分に解析されていない。

そこで本研究では、視床下部局所におけるGCの細胞内活性化・不活性化が視床下部機能にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを目指している。高脂肪食給餌マウスの視床下部各神経核における網羅的遺伝子発現解析のデータに基づき、GCの下流で誘導される遺伝子群の発現亢進が明らかとなった。これまでに、高脂肪食負荷マウスの視床下部神経核における遺伝子発現を定量RT-PCR法により検証され、また視床下部系の培養細胞株を用いたin vitro機能実験を行った。その結果、マウス視床下部にはGC活性化にかかわる11beta HSD1と不活性化にかかわる11beta HSD2の両方の発現が確認され、これらと細胞内酸化還元状態と関連するNADPHにより規定される細胞内GC活性化・不活性化のバランスが視床下部ニューロンの細胞機能調節に関わる可能性が示唆された。さらに、食欲調節に重要であり肥満においてその作用が障害されることが知られるレプチンの作用の減弱と増強に、細胞内GC活性化・不活性化が関与する可能性をレプチン応答性のSHSy5y細胞株を用いて検討した。その結果、この細胞株においてはGCはレプチン感受性を増強すること、11beta HSD2によるGCの不活性化がこのGC作用に拮抗しレプチン感受性を減弱させることが明らかとなった。本研究では、11βHSD1あるいは2による視床下部局所でのグルココルチコイドの活性化や不活性化が摂食調節ホルモンの作用強度に及ぼす影響を明らかにし、哺乳類個体の代謝制御における意義の解明を目指した。マウス視床下部のトランスクリプトーム解析と、レプチン応答性細胞株を用いた解析により、特に11βHSD2によるグルココルチコイドの不活性化はグルココルチコイドによるレプチン感受性増強作用に拮抗することが示された。本研究により、視床下部におけるレプチン感受性のモデュレーターとしての細胞内グルココルチコイド活性化・不活性化の意義が明らかとなった。計画書通り、Hsd11b1トランスジェニックマウス、Hsd11b1臓器特異的ノックアウトマウスの作成を計画するとともに、in vitroにおいて証明されたHsb11b1のレプチン抵抗性への寄与のメカニズムを、主として培養細胞を用いて行う予定である。今後は、培養細胞を用いた検討を繰り返すことにより、培地中のグルココルチコイド濃度依存性や酵素の活性依存性とレプチン応答性との相関関係を詳細に明らかにしてゆく。さらに現在コンストラクトを構築中の視床下部11beta HSD1過剰発現トランスジェニックマウスの作製を進め、in vivoでの細胞内グルココルチコイド活性化とメタボリックシンドローム・肥満症発症との因果関係の証明を目指す。内分泌学今年度は動物実験が計画よりも少なかった分、動物実験の施設利用費に充てる予定であった、その他、の使用金額が少なく、また、動物実験補助に充てる予定であった人件費も不要であった。このため、次年度使用額が生じた。本研究の遂行には、摂食調節ホルモンであるレプチンに良好な感度で応答する視床下部系の培養細胞株の安定的供給が必須である。しかし、これまでに報告のある細胞株の多くでは、実験条件や継代数に依存したレプチン応答性の低下が認められている。平成28年度も当初は予定通りのレプチン応答性の安定的な確認に困難を伴ったことから、培養細胞を用いた実験の反復回数が当初の予定よりも少なくなった。
モノクローナル抗体利用による上皮性癌の診断と治療に関する基礎的研究

1)がんの尿診断に有用なモノクローナル抗体の作成と応用:患者から得た腎孟がん及び膀胱がん組織並びに移植系ラット膀胱がん細胞をそれぞれ抗原としてモノクローナル抗体を作成し、そのうちから8種のモノクローナル抗体を選別した。これらの抗体の抗原特異性を検索した結果、4種は上皮性腫瘍に対して選択的に反応し、組織診断への有用性が示されたが、がん患者尿とは反応しなかった。一方、その他の4種のモノクローナル抗体は正常組織とも反応し、がんに選択性は示さなかったが膀胱がん患者尿と高率に反応した。膀胱がん並びにその他の尿路系腫瘍および疾患,前立腺がん,肝臓がん,胃がん,大腸がんなどの患者尿111例についての検査の結果、4種の抗体はそれぞれ特徴的な陽性パターンを示すもののそれぞれの抗体単独または組合せの使用により膀胱がん,前立腺がん,膀胱並びに腎臓結石の尿診断が可能であることが示唆された。また、これらのモノクローナル抗体の対応抗原の性質を検索した結果、いずれも糖蛋白または糖脂質抗原の糖鎖を抗原決定基としていることが判明した。2)先に作成したモノクローナル抗体により全てのがん細胞並びに増殖時の正常細胞に表現されている細胞増殖関連抗原gp125を見出し、その性質を明らかにした。本年度はこの抗原の発現機構についてラットおよびヒトリンパ球とがん細胞を用いて検索した。正常リンパ球はこのgp125を殆ど表現していないが、レクチン刺激により細胞回転の早期に発現増加が起こる。この増加はCaイオノフォアまたはCキナーゼの活性化剤のTPA単独の刺激では起こらないが、両者の刺激では顕著な抗原増加が認められた。従って、本抗原の発現にはCaイオンおよびCキナーゼが関与していることが明らかとなった。またこの刺激によりgp125抗原はIL-2受容体に先駆けて発現することも示された。
テングザルの前胃内微生物叢の種内変異と適応的意義

本研究の目的は、多様な植生環境に棲むテングザル(前胃発酵霊長類)が、単調な植生に棲むものに比して、より多様な前胃内微生物叢を有すことを明らかにすることである。2年間のプロジェクト内に、野生個体4、半野生個体1、飼育個体1の合計6個体より前胃の内容物の収集に成功し、分析を行った。その結果、牛のルーメンなどの偶蹄類に共生し、セルロース分解を行っている細菌を多数検出した。また、前胃内微生物叢の多様度が、テングザルの生息環境によって大きく異なることを発見した。加えて、前胃内容物をもちいた酵素活性実験から、前胃内微生物がヘミセルロースを中心に植物細胞壁の分解を行っていることも示唆された。本研究では、炭水化物過多果実に対する耐性が異なることが予測される、川辺林とマングローブ林に棲息する2つのテングザル個体群の前胃内微生物叢を比較し、餌の多様性と前胃内微生物叢との関係を明らかにすることが第一の目的である。申請者が11年にわたり維持・管理しているキナバタンガン下流域(マレーシア・サバ州)のスカウ村(川辺林)とアバイ村(マングローブ林)の近隣に棲息する野生テングザルから、既に収集を終えていた胃内容物の輸出許可証(CITES)を取得し、日本国内に輸入した。次世代シーケンサーを用い、テングザルの前胃内微生物を16Sアンプリコン解析によって調べた。その結果、予測していた通り、川辺林に棲息し、より多様な食物を摂取しているテングザルでは、マングローブ林に棲息するものと比して、より多様な前胃内微生物叢を有すること確認された。加えて、16Sアンプリコン解析によって菌叢を調べたサンプルについて、メタゲノムショットガン解析も実施した。これは、細菌の16S配列のみならず、胃内容物に含まれるすべてのDNA配列を決定するものであり、細菌が有する酵素の遺伝子配列などを直接、明らかにすることができる。メタゲノム配列には、テングザル個体自身由来のゲノムも含まれるので、マッピングと呼ばれる方法でテングザル由来と思われる塩基配列をそぎ落としたところ、約55%が非テングザル由来の配列であった。現在、スーパーコンピューターを用いて、これらの非テングザル由来の塩基配列が、どんな生物相(原生生物、細菌)から由来するか、またどんな遺伝子に由来するかを分析中である。遺伝子解析と平行して、テングザルの前胃内容物について、各種セルラーゼ活性の測定も行った。その結果、セルロース消化の主役が原生生物などではなくてバクテリアであり、それらのバクテリアが前胃内の固形物に付着してセルロース消化を行っていることがわかってきた。当初の予定通り、テングザルの前胃内容物の国内への持ち込みを完了させ、遺伝子解析を進め、すでに予備的な結果が得られてる。加えて、前胃内容物を用いて、酵素活性実験にも着手することができた。また、第二の研究目的である、テングザルのシロアリ食がテングザルの前胃内微生物叢形成に及ぼす影響の検討についても、現地でのシロアリ採取については済ませている。以上の理由より、「おおむね順調に進展している」と評価した。本研究の目的は、炭水化物過多果実に対する耐性が異なる、川辺林とマングローブ林に棲息する2つのテングザル個体群の前胃内微生物叢を比較し、餌の多様性と前胃内微生物叢との関係を明らかにすることである。また、川辺林ではしばしばシロアリ食が目撃されることから、シロアリの腸内共生微生物叢も調べ、シロアリ食がテングザルの前胃内微生物叢形成に及ぼす影響を明らかにすることも本研究の目的とした。私たちは、川辺林、マングローブ林に生息するテングザルに加え、餌付けしたテングザル、動物園の飼育個体からも前胃内容物の採取を行った。前胃内容物は、凍結乾燥後、DNA抽出を行い、次世代シーケンサーで、テングザルの前胃内微生物由来のrRNA遺伝子配列を包括的に解析した。その結果、Ruminococcus sp.、Prevotella sp.、Oscillospira sp.、Selenomonas sp.のような牛のルーメンに共生し、セルロースを分解するような細菌が数多く検出された。コロブス類の前胃内微生物の研究は、テングザルではもちろんのこと、他のコロブス類でも前例がほとんどなく、前胃内の微生物叢を同定するだけでも学術的価値は高いといえる。また、テングザル前胃に分布する微生物叢を、網翅上目の共生微生物データベースであるdictDBを用いて予備的に解析した。その結果、微生物叢はシロアリとは異なるものの、一部のサンプルではシロアリ腸内においても分布するグループに属する菌種が発見された。しかし、これらの菌種は他の哺乳類の腸管内にも存在することから、シロア由来の微生物との関連性については、さらに詳細な解析が必要であると考えられる。

加えて、前胃内容物をもちいた酵素活性実験から、前胃内微生物がヘミセルロースを中心に植物細胞壁の分解を行っていることも示唆された。16Sアンプリコン解析によって進めている、前胃内微生物叢のデータの取りまとめを行う。同時に、メタゲノムショットガン解析で得られているデータについても、スーパーコンピューターを用いた解析を進めていく。また、すでに収集が済んでいるシロアリのサンプルを、国内に持ち込むための許可証を取得し、そのサンプルの遺伝子解析、酵素活性実験を実施していく予定である。霊長類学サンプルを国内輸送することに少し手間取り、代表者が行う予定であった実験がほとんど実施できず、本年度実施した実験の多くは、研究分担者が分担金の範囲内で行ったものであった。よって、次年度使用額が生じた。昨年度に予定していた実験と、今年度実施予定の実験をまとめて行うことにより、次年度使用額として生じたものを使用していく予定である。