hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
創薬標的をめざしたコレステロール生合成の新規調節機構の解明

私はスクアレンエポキシダーゼ活性を促進する因子SPF (supernatant protein factor)がコレステロールの生合成をどのような機構で促進するのか分子レベルで詳細に解析すること、およびSPFが高コレステロール薬の新規創薬標的となるかを解明することを目指した。その結果、apoEとSPFのダブルKOマウスではapoEKOマウスに比べ血中コレステロールレベルが約60%へ有意に低下していることが分かった。しかし血中トリグリセリドレベルには影響を与えなかった。また、apoEKOマウスでは動脈壁に脂質の蓄積を伴う典型的な動脈硬化層が認められたのに対して、ダブルKOマウスでは脂質の蓄積が著しく軽減していることを見出した。SPFの研究を進行するとともに、私は、動脈硬化症の予防因子として注目される脂質であるω3系脂肪酸のドコサヘキサエン酸(DHA)にも興味をもち、解析を開始している。私はDHA由来の新規活性脂質を探索するためにLC-MS/MSを用いてDHA代謝物の定量分析系を確立し、マウスのザイモザン腹膜炎において腹腔内に浸潤した細胞から刺激依存的に生成するDHA代謝物のメタボローム解析を行った。その結果、DHAの14位と20位が水酸化された新規代謝物14,20-diHDoHEが既知の抗炎症代謝物であるプロテクチンD1(PD1:10,17-diHDoHE)と同程度生成し、腹膜炎においてPD1に匹敵する好中球浸潤抑制活性を有することを明らかにした。さらに、この新規代謝物が12/15-リポキシゲナーゼ(12/15-LOX)依存的に生成することを見出し、アレルギー性喘息モデルにおいて、12/15-LOXKOマウスでは症状が悪化すること、KOマウスに14,20-diHDoHEを投与することにより野性型と同程度のレベルまで症状が改善することを見出した。私はスクアレンエポキシダーゼ活性を促進する因子SPF(supernatant protein factor)がコレステロールの生合成をどのような機構で促進するのか分子レベルで詳細に解析すること、およびSPFが高コレステロール薬の新規創薬標的となるかを解明することを目指した。その結果、apoEとSPFのダブルKOマウスではapoE KOマウスに比べ血中コレステロールレベルが約60%へ有意に低下していることが分かった。また、apoE KOマウスでは動脈壁に脂質の蓄積を伴う典型的な動脈硬化層が認められたのに対して、ダブルKOマウスでは脂質の蓄積が著しく軽減していることを見出した。DHAには抗炎症作用を初めとする健康増進効果が知られている。その作用機構としてDHAが抗炎症性の代謝物に変換されて機能する可能性が指摘されているが、DHA代謝系についての詳しい解析はなされていない。そこで私は炎症部位におけるDHA代謝系についてLC-MS/MSを用いた包括的メタボローム解析を行った。マウスのザイモザン腹膜炎において腹腔内に浸潤した細胞から刺激依存的に生成するDHA代謝物の定量分析を行った結果、DHAの14位と20位が水酸化された新規代謝物14,20-diHDoHEが既知の抗炎症代謝物であるプロテクチンD1(PD1:10,17-diHDoHE)と同程度生成することを見出した。さらに、この新規代謝物は腹膜炎においてPD1に匹敵する好中球浸潤抑制活性を有することを明らかにした。スクアレンエポキシダーゼ活性を促進する因子SPF(supernatant protein factor)がコレステロールの生合成をどのような機構で促進するのか分子レベルで詳細に解析すること、およびSPFが高コレステロール薬の新規創薬標的となるかを解明することを目指した。さらに、この新規代謝物が真菌の点鼻により引き起こされるアレルギー性の喘息モデルにおいて好酸球の浸潤を抑制することを見出した。また、14,20-diHDoHEが12/15リポキシゲナーゼのKOマウスからは生成しないことを見出し、この代謝物が12/15リポキシゲナーゼ

依存的に生成することを明らかにした。私はスクアレンエポキシダーゼ活性を促進する因子SPF (supernatant protein factor)がコレステロールの生合成をどのような機構で促進するのか分子レベルで詳細に解析すること、およびSPFが高コレステロール薬の新規創薬標的となるかを解明することを目指した。その結果、apoEとSPFのダブルKOマウスではapoEKOマウスに比べ血中コレステロールレベルが約60%へ有意に低下していることが分かった。しかし血中トリグリセリドレベルには影響を与えなかった。また、apoEKOマウスでは動脈壁に脂質の蓄積を伴う典型的な動脈硬化層が認められたのに対して、ダブルKOマウスでは脂質の蓄積が著しく軽減していることを見出した。SPFの研究を進行するとともに、私は、動脈硬化症の予防因子として注目される脂質であるω3系脂肪酸のドコサヘキサエン酸(DHA)にも興味をもち、解析を開始している。私はDHA由来の新規活性脂質を探索するためにLC-MS/MSを用いてDHA代謝物の定量分析系を確立し、マウスのザイモザン腹膜炎において腹腔内に浸潤した細胞から刺激依存的に生成するDHA代謝物のメタボローム解析を行った。その結果、DHAの14位と20位が水酸化された新規代謝物14,20-diHDoHEが既知の抗炎症代謝物であるプロテクチンD1(PD1:10,17-diHDoHE)と同程度生成し、腹膜炎においてPD1に匹敵する好中球浸潤抑制活性を有することを明らかにした。さらに、この新規代謝物が12/15-リポキシゲナーゼ(12/15-LOX)依存的に生成することを見出し、アレルギー性喘息モデルにおいて、12/15-LOXKOマウスでは症状が悪化すること、KOマウスに14,20-diHDoHEを投与することにより野性型と同程度のレベルまで症状が改善することを見出した。SPFによるコレステロールの調節機構の解析は予定していたほど進まなかったが、代わりに、創薬の標的になり得るDHA由来の新規抗炎症性代謝物を見出し、その作用機構の解析を進めているから。SPFによるコレステロールの調節機構の解析を勧めるとともに、14,20-diHDoHEによる炎症収束機構の解明を目指す。そのために、14,20-diHDoHEがどのような細胞に作用し、どのようなシグナルを活性化もしくは不活性化させているのかを明らかにする。また、既に構築した様々な評価系を用いて受容体スクリーニングを行う。
ニワトリ胚の左右軸形成機構

1)ニワトリleftyの単離ニワトリleftyの単離を目的として、mouse,humanのleftyを比較して保存されているアミノ酸の領域をもとに縮重したプライマーを合成し、ニワトリ初期胚から調製したtotal RNAを鋳型に用い、RT-PCRを行い、いくつかのcDNAクローンを得た。その中のひとつはmouse,humanのleftyと相同性が高かった。その発現様式をwhole-mount in situ hybridization法を用いて、解析したところ、st5から神経管の将来神経底になるところの左側、st7では左側の側板中胚葉に発現しており、相同性と併せて考えて、この遺伝子はニワトリのleftyであると結論した。2)左右軸形成に関与する新規遺伝子の同定とその発現様式の解析左右軸形成に関与する新規遺伝子の単離を目的として、st4,st5,st7の時期の左右の胚を用いて、cDNAライブラリーを作製する。左右から作製されたcDNAを用い、サブトラクション法をおこない右特異的、左特異的な遺伝子の同定を行う。サブトラクション法で同定された遺伝子が左右特異的に時期特異的に発現するのかをwhole-mount in situ hybridization法により、詳細に調べる。時間軸に沿った空間的発現様式を解析することで、遺伝子カスケードが予測できると思われる。その解析によってとれてきたもののなかにcSnRがあった。これはZn finger domainをもった転写因子で側板中胚葉の右側に発現してくる。初期での解析はすでに報告されているので、もっと後期の解析をおこなったところ5日胚での生殖原基に発現していた。それには左右の差、雌雄の差はなかった。しかしながら、7日胚以後の性腺に関しては雄の右の性腺に強く発現しており、雄の左の性腺、雌の左右の性腺では発現していなかった。このことは、この転写因子cSnRが性分化に関係すると同時に、鳥類の雄性生殖器の右側が退化する現象を説明できることを示唆した。1)ニワトリleftyの単離ニワトリleftyの単離を目的として、mouse、humanのleftyを比較して保存されているアミノ酸の領域をもとに縮重したプライマーを合成し、ニワトリ初期胚から調整したtotal RNAを鋳型に用い、RT-PCRを行い、いくつかのcDNAクーロンを得た。その発現様式をWhole-mount in situhybridization法を用いて、解析したところ、st5から神経管の将来神経底になるところの左側、st7では左側の側板中胚葉に発現しており、相同性と併せて考えて、この遺伝子はニワトリのleftyであると結論した。2)左右軸形成に関与する新規遺伝子の同定とその発現様式の解析左右軸形成に関与する新規遺伝子の単離を目的として、st4,st5、st7の時期の左右の胚を用いて、cDNAライブラリイーを作製する。左右から作製されたcDNAを用い、サブトラクション法を行い、右特異的、左特異的な遺伝子の同定を行う。サブトラクション法で固定された遺伝子が左右特異的に時期特異的に発現するのかをwholeーmount in situ hybridization法により、詳細に調べる。現在解析中である。

1)ニワトリleftyの単離ニワトリleftyの単離を目的として、mouse,humanのleftyを比較して保存されているアミノ酸の領域をもとに縮重したプライマーを合成し、ニワトリ初期胚から調製したtotal RNAを鋳型に用い、RT-PCRを行い、いくつかのcDNAクローンを得た。その中のひとつはmouse,humanのleftyと相同性が高かった。その発現様式をWhole-mount in situhybridization法を用いて、解析したところ、st5から神経管の将来神経底になるところの左側、st7では左側の側板中胚葉に発現しており、相同性と併せて考えて、この遺伝子はニワトリのleftyであると結論した。2)左右軸形成に関与する新規遺伝子の同定とその発現様式の解析左右軸形成に関与する新規遺伝子の単離を目的として、st4,st5,st7の時期の左右の胚を用いて、cDNAライブラリーを作製する。左右から作製されたcDNAを用い、サブトラクション法をおこない右特異的、左特異的な遺伝子の同定を行う。サブトラクション法で同定された遺伝子が左右特異的に時期特異的に発現するのかをwhole-mount in situ hybridization法により、詳細に調べる。時間軸に沿った空間的発現様式を解析することで、遺伝子カスケードが予測できると思われる。その解析によってとれてきたもののなかにcSnRがあった。これはZn finger domainをもった転写因子で側板中胚葉の右側に発現してくる。初期での解析はすでに報告されているので、もっと後期の解析をおこなったところ5日胚での生殖原基に発現していた。それには左右の差、雌雄の差はなかった。しかしながら、7日胚以後の性腺に関しては雄の右の性腺に強く発現しており、雄の左の性腺、雌の左右の性腺では発現していなかった。このことは、この転写因子cSnRが性分化に関係すると同時に、鳥類の雄性生殖器の右側が退化する現象を説明できることを示唆した。
粘弾性特性に関する断層像の非侵襲的描出による心筋拡張特性の体系的解明

本研究者が発見した「大動脈弁の閉鎖時に振動が心筋を伝搬する生理学的現象」を計測し,循環器病学等の分野に貢献することを目的として,以下の成果を得た.1.超音波ビームを限定走査し心臓壁内に設定した数千点で,振動を同時に計測する手法を開発し,振動波形にフーリエ変換を施し,振動が心臓壁上を伝搬する際の時間遅れに相当する位相を算出し断層像を描出した.さらに位相遅れの空間分布から位相速度を決定し,伝搬速度の周波数分散特性を算出した.振動の伝搬モデルとしてラム波を採用し,計測結果との整合から心筋の粘弾性特性を決定した.2.以上の処理プロセスを独自の計測システムとして実現した.3.心臓のファントムとして弾性球殻を作製し,加振器によってパルス状振動を伝搬させ,上記の手法を適用し,機械的試験によって得られたシリコーンの粘弾性値と比べ,10%以内の誤差で粘弾性が推定できることを確認した.4.健常者5名へ適用し,大動脈弁が閉鎖するタイミングに自発的に発生したパルス状振動の計測を行い,心筋を伝搬する速度に関し同一被験者の拍間に十分な再現性のあることを確認した.5.健常者5名に関し得られた粘弾性値が健常な被験者間の差が20%程度であることを確認した.粘弾性値の時間的遷移が,5名の被験者に関してほぼ同一であることを確認した.また,文献値には動物の心筋に関するものしかなかったが,イヌの心筋の弾性値,粘性値とほぼ同一の値が得られた.6.心臓疾患(陳旧性心筋梗塞)患者10名へ適用し,患部で振動の振幅と伝搬速度が減少していた.これらは,縦波を用いた結果とも一致しており,横波による組織同定の重要性が裏付けられた.7.以上,本研究者によって発見された心臓壁内を振動が伝搬する現象に関し,健常者と患者における計測を行い,臨床の現場で充分利用可能なシステムを構築し,臨床診断の可能性を示す貴重な結果を得た.本研究者が発見した「大動脈弁の閉鎖時に振動が心筋を伝搬する生理学的現象」を計測し,循環器病学等の分野に貢献することを目的として,以下の成果を得た.1.超音波ビームを限定走査し心臓壁内に設定した数千点で,振動を同時に計測する手法を開発し,振動波形にフーリエ変換を施し,振動が心臓壁上を伝搬する際の時間遅れに相当する位相を算出し断層像を描出した.さらに位相遅れの空間分布から位相速度を決定し,伝搬速度の周波数分散特性を算出した.振動の伝搬モデルとしてラム波を採用し,計測結果との整合から心筋の粘弾性特性を決定した.2.以上の処理プロセスを独自の計測システムとして実現した.3.心臓のファントムとして弾性球殻を作製し,加振器によってパルス状振動を伝搬させ,上記の手法を適用し,機械的試験によって得られたシリコーンの粘弾性値と比べ,10%以内の誤差で粘弾性が推定できることを確認した.4.健常者5名へ適用し,大動脈弁が閉鎖するタイミングに自発的に発生したパルス状振動の計測を行い,心筋を伝搬する速度に関し同一被験者の拍間に十分な再現性のあることを確認した.5.健常者5名に関し得られた粘弾性値が健常な被験者間の差が20%程度であることを確認した.粘弾性値の時間的遷移が,5名の被験者に関してほぼ同一であることを確認した.また,文献値には動物の心筋に関するものしかなかったが,イヌの心筋の弾性値,粘性値とほぼ同一の値が得られた.6.心臓疾患(陳旧性心筋梗塞)患者10名へ適用し,患部で振動の振幅と伝搬速度が減少していた.これらは,縦波を用いた結果とも一致しており,横波による組織同定の重要性が裏付けられた.7.以上,本研究者によって発見された心臓壁内を振動が伝搬する現象に関し,健常者と患者における計測を行い,臨床の現場で充分利用可能なシステムを構築し,臨床診断の可能性を示す貴重な結果を得た.心筋梗塞など致死性の高い心疾患では,心筋の拡張特性に早期段階に障害が出ると言われている.本研究では,心筋拡張特性の非侵襲的診断法の確立を目的とする.そのため心筋の粘弾性率に関する断層像を描出するための計測手法の確立を最終目標としている.この計測には,本研究者が独自に発見した「大動脈弁が閉鎖するタイミングに,自発的に発生したパルス状振動が心筋を伝搬する生理学的な現象」を利用するが,本年度は,以下の項目に関する研究を行い,各々十分な成果を得た.1.心筋の粘弾性特性の断層像の非侵襲的描出法の検討(金井・長谷川).超音波ビームを限定して走査し心臓壁内に設定した約150点で,パルス状振動を同時に計測する手法を開発し,パルス状振動にフーリエ変換を施し,パルス状振動が心臓壁上を伝搬する際の時間遅れに対応する位相遅れを算出し断層像を描出した.さらに,位相遅れの空間分布から,位相速度を周波数ごと・瞬時ごとに決定し,伝搬速度の周波数分散特性を算出した.パルス状振動する伝搬モデルとして,ラム波を採用して,計測結果に整合するラム波の伝搬モデルから,心筋の粘弾性特性を決定することに成功した.また,心臓の複雑な動きを追跡し,心臓壁内に設定した同一の点に関する粘弾性特性の時間的遷移を計測するために,ラテラル方向の変位の計測法を検討し,計測の見通しを得ている.2.独自の計測システムを構築(金井・長谷川)

以上の処理プロセスを計測システムに実現し,大動脈弁が閉鎖するタイミングに生じたパルス状振動が,心臓壁を伝搬する速度に関する断層像の描出に成功した.3.構築した心筋の粘弾性特性に関する断層像計測システムの医学的評価(金井・西條)として,陳旧性心筋梗塞患者の病変部に適用し,病変部の同定の可能性を見出した.本研究では平成17年度に超音波ディジタル計測装置に独自の機能を付加し,(1)独自の手法を拡張して,心筋の拡張特性(粘弾性特性)の断層像の非侵襲的描出方法の検討,及び(2)必要なソフトウェアを超音波ディジタル計測装置に組込み,独自の計測システムの構築を計画通り遂行した.その中で,当初は本手法で得られるヒト心筋の粘弾性値が時間的に減少するのは,大動脈弁閉鎖時の内圧の急激な低下が原因と考え,動物実験を予定していたが,平成17年度の研究で,内圧が一定でも,本手法で得られる心筋の「見かけ上の」粘弾性値が時間的に減少していることが明らかになったため,動物実験の替わりにファントム実験と理論的検討を行ない,同時に,患者への適用も試みた.1心臓のファントムによる独自の粘弾性計測方法とシステムの評価(1)心臓のファントムとして,弾性球殻をシリコーンゴムによって作製し,加振器によってパルス状振動を伝搬させた.(2)壁内に設定した数百点でパルス状速度波形の空間分布を同時計測した.(3)パルス状振動の伝搬速度の分散特性を算出した.(4)ラム波の伝搬速度の理論式を(3)の計測値に整合し,粘弾性率を算出した.さらに,機械的試験によって得られたシリコーンの粘弾性値との比較を行って,10%以内の誤差で推定できることを確認した.(5)生体内での波動伝搬に関わる調査検討により,計測している横波が病態を顕著に表す可能性が高いことを見出した.2病完に搬入可能な超音波計測システムの構築とヒトへの適用(1)病院に搬入できる簡易型システムを構築し,(2)健常者数名に関して計測を行い,計測から得られた粘弾性値が健常な被験者間の差が20%程度であることを確認した.(3)心臓疾患患者10名への適用(陳旧性心筋梗塞の患者)したところ,病変部位における伝搬速度に健常者とは差異があることを見出した.これは臨床診断の可能性を示す貴重な結果である.本研究では,独自の計測法によって発見した「大動脈弁が閉鎖するタイミングに,自発的に発生したパルス状振動が心筋を伝搬する生理学的な現象」をさらに詳細に計測し,振動モード・伝搬速度の内圧依存性・周波数分散性・1拍の中での他のタイミングにおけるパルス状振動の有無,などの現象を明らかにし,100Hzまでの成分を有するパルス状振動の伝搬現象を解明し,心臓生理学,循環器病学等の分野に貢献することを目的としている.その中で,本年度は,以下の研究成果が得られている.1.ヒト健常者・心臓疾患患者へ適用(1)前年度までに構築した計測システムを用いて,まず健常者5名に関し,大動脈弁が閉鎖するタイミングに自発的に発生したパルス状振動の計測を行い,心筋を伝搬する伝搬速度の算出を行い,再現性・精度などを評価した.その結果,同一被験者の拍間に十分な再現性のあることが確認された.(2)計測から得られた粘弾性値の時間的遷移の被験者間での比較を行った.その結果,5名の被験者に関して,ほぼ同一の時間的遷移のあることが確認された.また,文献値には動物の心筋に関するものしかなかったが,イヌの心筋に関して計測された弾性値,粘性値とほぼ同一の値が本実験で得られている.
ヒト間葉系幹細胞を用いたサリドマイド誘発奇形の分子基盤の解明

サリドマイドによるヒトの四肢低形成奇形については、血管形成阻害、酸化的DNA傷害、代謝物の関与等の種々の仮説が提案されているが、未だ明らかでない。そこで、本研究は初期の血管形成前の肢芽(手足の原基)に対する影響をin vitroで見る系として、肢芽の間葉組織に近似したヒトの間葉系幹細胞を用いて検討した。10μMのサリドマイドを培地に添加し、24時間後までの遺伝子発現の変化をマイクロアレイで解析した結果、酸化的ストレスを含め、明瞭な変化は認められなかった。一方、比較のため、マウス間葉系細胞を用いた実験でサリドマイドを10-300μMで添加し、24時間後の遺伝子発現を同様にマイクロアレイで解析したところ、癌転移に関係することが示唆されているlong non-coding RNAの一つが用量依存的に減少することが明らかとなった。そこで、本研究は初期の血管形成前の肢芽(手足の原基)に対する影響をin vitroで見る系として、肢芽の間葉組織に近似したヒトの間葉系幹細胞を用い、サリドマイドの影響をマイクロアレイによって得られる遺伝子発現のプロファイリングによる遺伝子レベル及び細胞形態レベルで明らかにするとともに、サリドマイドで奇形形成を起こさないマウスの間葉系幹細胞での遺伝子発現と比較することにより、サリドマイドの感受性の種差の要因について明らかにする。平成19年度は、ヒト及びマウス間葉系幹細胞のFGF-2添加培地の培養条件の設定を行った。これを基に、マイクロアレイ法によるヒト間葉系幹細胞の遺伝子発現に及ぼすサリドマイドの影響解析を実施した。サリドマイドの添加溶媒としてDMSOを用い、サリドマイドを10^<-5>Mの濃度で培地に添加した。対照群にはDMSO(final 0.1%)を培地に添加した。添加0、2、4、8、24時間後に細胞を採取してプールし、RNA抽出用サンプルとした。次いで、アフィメトリクス社のGene Chip Human Genome U133 plus2.0を用いて遺伝子発現解析を行った。また、その解析には定量的比較を正確に行うために、我々の開発したPercellome手法(細胞1個当たりのmRNA絶対量を得る遺伝子発現解析手法)を適用した。詳細については現在解析中であるが、発生・分化に関わる遺伝子への影響を示唆する知見が得られた。平成20年度は、ヒト間葉系幹細胞の遺伝子発現に及ぼすサリドマイドの影響解析を前年度に引き続き実施した。なお、サリドマイドの添加溶媒としてDMSOを用い、サリドマイドを10^<-5>Mの濃度で培地に添加した。次いで、アフィメトリクス社のGene Chip Human Genome U133 plus 2.0を用いて遺伝子発現解析を行った。詳細については現在解析中であるが、発生・分化に関わる遺伝子の軽度変化が認められた。さらに、変動遺伝子を基にパスウェー解析を実施した。

そこで、本研究は初期の血管形成前の肢芽(手足の原基)に対する影響をin vitroで見る系として、肢芽の間葉組織に近似したヒトの間葉系幹細胞を用い、サリドマイドの影響をマイクロアレイによって得られる遺伝子発現のプロファイリングによる遺伝子レベル及び細胞形態レベルで明らかにするとともに、サリドマイドで奇形形成を起こさないマウスの間葉系細胞での遺伝子発現と比較することにより、サリドマイドの感受性の種差の要因について明らかにする。平成21年度は、マウス間葉系細胞の遺伝子発現に及ぼすサリドマイドの影響解析を前年度に引き続き実施した。サリドマイドの添加溶媒としてDMSOを用い、サリドマイドを10μM300μMの濃度で培地に添加した。対照群にはDMSO(final 0.1%)を培地に添加した。添加24時間後に細胞を採取してプールし、RNA抽出用サンプルとした。次いで、アフィメトリクス社のGene Chip Mouse Genome 430 2.0 Arrayを用いて遺伝子発現解析を行った。また、その解析には定量的比較を正確に行うために、我々の開発したPercellome手法(細胞1個当たりのmRNA絶対量を得る遺伝子発現解析手法)を適用した。発生・分化、代謝、細胞骨格、増殖等に関わる遺伝子の用量依存的変化が認められた。さらに、変動遺伝子を基にパスウェー解析を実施した。
大気圧下プラズマを装備した骨折支援システムの開発

昨年度設定したプラズマ処理条件について、曝露時間60秒以上では温度が過剰になることが判明し再調整を行った。結果、インジケータでラジカルを検出でき、かつ生体曝露が許容される条件としてアルゴン2L/min,酸素100ml/min、装置からの距離が20mm以上、曝露時間60秒以内へ修正した。同条件下において、プラズマ滅菌効果の検証を行った。結果、30秒では曝露中心から半径1cmにおいて殺菌効果が確認され、60秒ではより広域に同効果を確認できた。他方、一定空間にプラズマガスを注入した時の殺菌効果は確認できず、これにより滅菌効果を期待したプラズマ処理は直接曝露を要することが判明した。同様のプラズマ条件において、骨へ直接曝露した際の骨癒合能への影響を調査した。牛骨から作製した骨釘をプラズマ処理し、兎大腿骨顆部へ移植し、術後2週時点での骨癒合能を固定力評価によって調査した。対称はプラズマ処理を行わない骨釘とした。結果、プラズマ処理群で有意に低値を示し、このことから今回求めたプラズマ条件では骨癒合を阻害する効果を有することが判明した。並行して行ってきた骨用複合加工機は骨3次元加工能を付加し、ワーク部分を着脱式にすることで同部を滅菌処理できる仕様とした。完成した加工機は専用のCAMと併せ、イノベーションジャパン2018へ展示した。当初同加工機へプラズマノズルを搭載し切削加工中にプラズマ処理することで、滅菌効果を付与する予定でいたが、一連の結果から、極近距離での曝露を要することがわかり、切削工具との干渉を考慮すると現実的ではないとの結論に至った。また今回求めたプラズマ条件では骨癒合を阻害する危険性が高く、この点も搭載を否定する要因となった。一方でガス種を変更することで滅菌効果を保持しつつ骨癒合促進を生じる条件が存在する可能性がある。更なる検討を要する。本年度は主としてプラズマ発生器を搭載する骨加工装置の作製を行った。当初株式会社ナノ(横浜市)製の機器を使用する予定であったが、切削速度や汎用性といった技術的問題、及び地理的条件など諸所の要件を勘案し、ヒカワ精工株式会社(出雲市)と新たな連携を模索することにした。同社および系列企業へ新規複合加工機の開発作製を発注し、その試作機が完成する(H29年2月完成)に至った。今後同社および島根県産業技術センターと共同研究契約を締結し実臨床に対応する仕様へ改良を行う予定である。機械開発中は滅菌実験を行うためのプラズマ条件検索を行った。プラズマインジケータ(サクラクレパス社製)を使用し、ラジカルを有し、かつタンパクが失活しない条件を調査した。その結果からガスはアルゴン2L/minを基本とし酸素200mL/minを混合、ノズルから被曝露物までの距離を15mm、曝露時間15秒を採用した。また同条件下に予備実験を行った。寒天培地に大腸菌(K-12株)を塗布後、中央にプラズマを曝露し24時間培養を行った。結果、曝露部を中心にコロニー数が減少していた。従ってプラズマガスは低温短時間曝露でも滅菌作用を有することが示唆された。混合ガス種、曝露距離および時間を可変とした研究を今後予定している。本研究の趣旨は同骨加工機に対するプラズマ応用であるため、その機器作成に時間を要したことから、年初計画で予定に遅れを生じている。一方で待機時間中に上述の結果を踏まえ実験プロトコルを作製しているので、「骨加工処理中に滅菌処理を行うための至適なプラズマ条件」に関し今後速やかな実験の遂行が可能である。上述の通り、骨形成用複合加工機作製に時間を割いたため、同機搭載を予定しているプラズマの実験はそれに伴いずれ込んでいる。一方で本年中に実験計画立案を行ったので、来年度早々に遅れをとり戻し、予定期間内に実験を完了できる見込みである。昨年度試作段階まで済んでいたプラズマ装置を搭載する予定の骨用複合加工機の製作を進め、H29年9月には概ね完成するに至った。本加工機は5軸制御であり、現在使用している骨加工機に比較し処理時間を1/4程度に短縮できる。かつこれまでGコード直接入力方式を採用していたが、対称の形状を入力すれば自動処理で加工パスが算出されるソフトも開発し操作性を向上させ、汎用性や安全性も大幅に進歩した。同年12月には記者会見を行い、その取り組みを広く社会に周知した。一方で滅菌対応が未完であり、プラズマ装置を搭載しての実験開始には至っていない。プラズマ条件検索について、昨年度の予備実験からプラズマ殺菌効果を立証したかに思えたが、その後の追加実験の結果から、採用していたプラズマ条件では想定より寒天培地表面の温度が高温であり、熱による殺菌効果が結果に影響を与えている可能性が浮上した。そこで、寒天培地上で対象菌が死滅しない温度に制御し、かつプラズマインジケータが変化する(ラジカルが存在し滅菌効果を期待できる)条件を検索した。結果、ガスはアルゴン2L/min,酸素200ml/minで、装置からの距離が35mm、曝露時間60秒以内という至適条件を発見するに至った。また湿度も影響することが判明し、多湿を避けるよう環境設定する必要があることがわかった。本年度の成果により、プラズマ装置搭載用加工機が概ね完成し、プラズマ条件設定が終了した。プロジェクト自体は進展しているものの、加工機開発の遅れとプラズマ条件設定検索に遅れを生じたことから、全体に遅延している。

昨年度設定したプラズマ処理条件について、曝露時間60秒以上では温度が過剰になることが判明し再調整を行った。結果、インジケータでラジカルを検出でき、かつ生体曝露が許容される条件としてアルゴン2L/min,酸素100ml/min、装置からの距離が20mm以上、曝露時間60秒以内へ修正した。同条件下において、プラズマ滅菌効果の検証を行った。結果、30秒では曝露中心から半径1cmにおいて殺菌効果が確認され、60秒ではより広域に同効果を確認できた。他方、一定空間にプラズマガスを注入した時の殺菌効果は確認できず、これにより滅菌効果を期待したプラズマ処理は直接曝露を要することが判明した。同様のプラズマ条件において、骨へ直接曝露した際の骨癒合能への影響を調査した。牛骨から作製した骨釘をプラズマ処理し、兎大腿骨顆部へ移植し、術後2週時点での骨癒合能を固定力評価によって調査した。対称はプラズマ処理を行わない骨釘とした。結果、プラズマ処理群で有意に低値を示し、このことから今回求めたプラズマ条件では骨癒合を阻害する効果を有することが判明した。並行して行ってきた骨用複合加工機は骨3次元加工能を付加し、ワーク部分を着脱式にすることで同部を滅菌処理できる仕様とした。完成した加工機は専用のCAMと併せ、イノベーションジャパン2018へ展示した。当初同加工機へプラズマノズルを搭載し切削加工中にプラズマ処理することで、滅菌効果を付与する予定でいたが、一連の結果から、極近距離での曝露を要することがわかり、切削工具との干渉を考慮すると現実的ではないとの結論に至った。また今回求めたプラズマ条件では骨癒合を阻害する危険性が高く、この点も搭載を否定する要因となった。一方でガス種を変更することで滅菌効果を保持しつつ骨癒合促進を生じる条件が存在する可能性がある。更なる検討を要する。加工機本体の開発について、共同研究体制が出来上がり試作機も完成しているので、実臨床に対応する仕様へ適宜改良を行い、その過程で必要となる諸実験を遂行していく。プラズマ滅菌の条件は概ね固まったので、最大の効果が発揮できる条件への絞込みを行う。また、加工機への搭載について、設計開発を行う。本年度の成果から、最終実験への準備は終了した。来年度は確立したプラズマ条件による処理を行い滅菌効果を検証する。また、新型骨用加工機に対するプラズマ装置搭載の効果を検証する。他方、形成した移植骨を生体へ移植し、プラズマ処理による骨癒合能向上効果など副次的効果も検証する。関連する骨用複合加工機をイノベーションジャパン2018へ出展した。複合加工機開発に時間を割き、プラズマ応用への研究に遅れを生じたため。上述の通り、プラズマ条件検索に手間取り滅菌効果判定実験や生体実験を実施できなかったため残金を生じた。しかしいずれも本年度の成果により来年度実施可能となったので、残金を使用して同実験の実施を行う予定である。本年度の仕事により、試作ではあるが加工機が完成し、プラズマ条件設定も完了した。来年度は加速度を持ってプラズマ搭載に関する研究を行う。搭載装置開発やプラズマ効果判定実験など、比較的費用を要する研究を行う予定であり、そこへ予算を投じる。
Down症候群モデル動物Ts65Dnマウスにおける小脳低形成機構の解明

本研究では、Down症候群のモデル動物として知られるTs65Dnマウスの小脳低形成の機序を、小脳形成期の遺伝子発現異常を究明することにより明らかにすることを目的とした。研究開始当初に研究代表者は理化学研究所ゲノム科学総合研究センターに移籍したが、当センターには、動物維持施設がなく、また、Ts65Dnマウスの入手が困難だったなどの事情により、本研究においてTs65Dnマウスの解析に着手することは出来なかった。本年度は、遺伝子発現解析に関連する技術の導入を行った。以下にその概略を記す。遺伝子の3'末端をランダムシークエンスすることによりESTを収集し、ESTの出現頻度により遺伝子発現プロファイリングを行う系の導入を行った。この系を用いて、アフリカミドリザルの大脳皮質の前頭葉前頭連合野、後頭葉視覚野において発現する遺伝子の発現頻度比較に着手した。各領野1万クローンのEST収集を行い発現頻度比較を行ったが、本年度の研究では、2領野間で統計的に有意な発現差を認める遺伝子は同定できなかった。今後は更にESTの収集を進め、領野間で発現頻度の異なる遺伝子の同定をめざす予定である。ヒトゲノム塩基配列とEST情報からの新規cDNAクローニング昨年度着手したヒトゲノム塩基配列とEST情報からの新規cDNAクローニングを継続して行った。現在、新規遺伝子1種と構造の似ている6種の遺伝子の機能解析を行っている。本研究では、Down症候群のモデル動物として知られるTs65Dnマウスの小脳低形成の機序を、小脳形成期の遺伝子発現の異常を究明することにより明らかにすることを目的とする。今年度は、理化学研究所脳科学総合研究センターから理化学研究所ゲノム科学総合研究所に移籍した。ゲノム科学総合研究センターには、動物維持施設がなく、また、Ts65Dnマウスの入手が困難だったなどの事情により、関連する技術開発を行った。ヒトゲノム塩基配列とEST情報からの全長cDNAクローニングシステムの確立今日までに蓄積された塩基配列情報は、ヒトゲノム配列を代表とする数種のゲノム配列、cDNA配列、EST等、膨大な量になり、かつ、日々非常な勢いで増加している。これらの情報は実験系の研究者にとっても非常に有用なものであり、研究遂行上、これらの情報をいかに効率よく利用するか、ということが重要な課題となっている。ところが、残念ながら現状ではこれらの情報が有効に活用されているとは言い難い状況である。一方、情報系の分野では、ゲノム配列からの遺伝子予測が盛んに行われている。ただし、発現データを取り入れない遺伝子予測は、実験的検証が困難な場合があり、かつ実験家からは利用しにくい面がある。その大きな理由のひとつは、予測された遺伝子転写産物がいつ、どこで発現されるかが不明なことにある。そこで、これまでに豊富に蓄積された、発現情報を含むESTデータとゲノム配列情報から計算機で遺伝子予測を行い、これを実験で検証するシステムを確立する。これにより効率的に全長cDNAが単離できるようになると考えられる。現在、計算機の予測を実験的に検証している。
不均一燃焼における汚染物質の生成と抑制に関する研究

不均一燃焼は多くの燃焼機器や内燃機関の共通する燃焼形態であり、排気に含まれる有害汚染物質の低減が環境保全の視点から強く要望されている。本研究は,高乱流不均一状態の理解とその状況で局所的に発生する汚染物質の生成過程を実験的ならびに理論的に解明し,それらを抑制する手段を見出すことを目的として行ったものである.とくに,乱流拡散火炎におけるガス流動,乱れ,反応および発熱過程の解析と実用燃焼場での汚染物質生成の抑制について検討し,以下の事項を実施した.(1)噴流および噴流火炎中に発生する乱れ渦をレーザーシート可視化画像により観察し、高温での動粘度低下に伴う乱れの減衰(層流化)および環状渦の生成とその作用を示すとともに,密度・圧力勾配による渦度生成(バロクロニック効果)を理論的に検討した。(2)相互相関PIV(粒子画像流速測定法)によって,噴流の瞬時流速分布および乱れ特性量を求めるとともに、この方法が測定精度に優れ,乱流燃焼の解析に適することを示した.さらに,噴流火炎内ガス流動測定を行った結果,火炎ではせん断境界近傍での非定常な流動に伴って生じる環状渦が混合を促進するものの,そのさい反応領域では温度上昇による層流化が同時に進行するため,混合層の燃料側で発生したすすは層状に巻き込まれた紋様を保持したまま下流に輸送されることを明らかにした.(3)2段燃焼および不均一燃焼場において過濃燃焼ガスが希薄化する際のNOxの生成・分解反応過程を化学動力学の方法で検討し,迅速な希薄化によるNOx低減作用,乱流混合および温度,濃度履歴による変化などを明らかにした.さらに,圧力・温度条件による主要反応経路の変化を調べた結果,ディーゼル燃焼の条件ではZeldovich機構が,ガスタービン燃焼では過濃ガス中のNH_3の寄与が重要となり,同時にNOがHNOに分解する反応が活発になることを示した.不均一燃焼は多くの燃焼機器や内燃機関の共通する燃焼形態であり、排気に含まれる有害汚染物質の低減が環境保全の視点から強く要望されている。(2)相互相関PIV(粒子画像流速測定法)によって,噴流の瞬時流速分布および乱れ特性量を求めるとともに、この方法が測定精度に優れ,乱流燃焼の解析に適することを示した.さらに,噴流火炎内ガス流動測定を行った結果,火炎ではせん断境界近傍での非定常な流動に伴って生じる環状渦が混合を促進するものの,そのさい反応領域では温度上昇による層流化が同時に進行するため,混合層の燃料側で発生したすすは層状に巻き込まれた紋様を保持したまま下流に輸送されることを明らかにした.(3)2段燃焼および不均一燃焼場において過濃燃焼ガスが希薄化する際のNOxの生成・分解反応過程を化学動力学の方法で検討し,迅速な希薄化によるNOx低減作用,乱流混合および温度,濃度履歴による変化などを明らかにした.さらに,圧力・温度条件による主要反応経路の変化を調べた結果,ディーゼル燃焼の条件ではZeldovich機構が,ガスタービン燃焼では過濃ガス中のNH_3の寄与が重要となり,同時にNOがHNOに分解する反応が活発になることを示した.本研究では、実際上からも重要な高乱流不均一燃焼とその状況のもとで局所的に発生する汚染物質の生成過程を実験的ならびに理論的に解明し、それらを抑制する有効な手段を見出すことを目的とする。本年度は主に実用燃焼過程の記述に必要なデータの収集・解析および現象解明を進めることを目指し、次の事項を実施した。(1)不均一性と乱流による微視混合をモデル化することを目的とし、高温での動粘度の低下に伴う乱れの変化(層流化)および密度勾配と圧力勾配の干渉による渦度の生成(バロクロニック効果)について、エチレン噴流火炎中に発生する乱れ渦をレーザーシート可視化画像により観察するとともに、一次元渦度輸送方程式を用いて理論面から検討した。(2)乱流燃焼過程を解明するための基本として、レーザーシート法により捉えた可視化画像に基づいて噴流および噴流火炎内のガス流動および乱れを解析した。まず窒素噴流について、瞬時流速分布および乱れ特性量を相互相関PIV(粒子画像流速測定法)によって求めるとともに、乱れ渦の生成および挙動を詳細に検討し、渦の非一様性、速度勾配と乱れ渦との関係、乱れの三次元構造などを明らかにした。さらに、測定精度および誤差要因について検討し、この方法が乱流燃焼の解析に適していることを示すとともに、噴流火炎の乱れ測定への適用を試みた。(3)燃焼器から排出される窒素酸化物の低減を目指して、過濃および過薄燃焼ガスの混合の作用を化学動力学の方法で基礎的に検討した。

計算はメタン-空気予混合気の過濃燃焼ガスを空気で希釈する場合を対象とし、2段燃焼時の混合気の条件によって大幅なNO_X低減が得られる可能性があることと、その際の主要反応経路を明らかにし、それに基づいて実用燃焼装置におけるNO_X低減機構の解釈を示した。本研究は,実際上重要な高乱流不均一燃焼とその状況の下で局所的に発生する汚染物質の生成過程を実験的ならびに理論的に解明し,それらを抑制する手段を見出すことを目的として行ったものである.本年度は乱流拡散火炎におけるガス流動,乱れ,反応および発熱過程の解析と実用燃焼場での汚染物質生成の抑制について,これまでに得られた知見に基づき主に次の事項について研究を実施した.(1)多次元数値流体力学的シミュレーションに確率過程論的方法を組入れ,温度・濃度不均一と乱流混合に伴う変化を記述する方法を導いた.とくに,差分格子内の燃料質量分率の微視状態を確率密度関数で表すとともに,その保存式を有限階差,完全陰解法で計算できることを示した.(2)2段燃焼および不均一燃焼場において過濃燃焼ガスが希薄化する際の窒素酸化物の生成・分解反応過程を化学動力学の方法で検討し,迅速な希薄化および容積膨張に伴う温度低下によるNOx低減作用,乱流混合および温度,濃度履歴による変化などを明らかにした.さらに,圧力・温度条件による主要反応経路の変化を調べた結果,ディーゼル燃焼の条件ではZeldovich機構が,ガスタービン燃焼では過濃ガス中のNH_3の寄与が重要となり,同時にNOがHNOに分解する反応が活発になることを示した.(3)前年度に確立した相互相関PIVを噴流火炎内ガス流動解析に適用し,空間変動速度および渦度分布,渦対の発生と動きなどを詳しく観察することにより,燃焼・空気の乱流混合機構について検討した.その結果,火炎ではせん断境界近傍の空気取り込み渦の非定常な流動に伴って生じる渦対が混合の促進に重要であることと,そのさい局所的な温度上昇による層硫化が同時に進行するため,混合層の燃料側で発生したすすは層状に巻き込まれた紋様を保持したまま下流に輸送されることなどを明らかにした.
光増幅原理に基づく新型大面積光検出器の開発研究

本研究では、「光増幅」と呼ぶ原理を用いた新しい大口径光センサーの開発を行った。この原理では、通常の光電子増陪管(PMT)で使われるダイノードの代わりにシンチレーターを設置し、光電子の打ち込みによって得られるシンチレーション発光を真空管の外に設置した半導体素子で検出するため、安価な半導体の使用と真空管と能動素子を構造上分離した特徴により、次期ニュートリノ水チェレンコフ実験に必要とされる10万本オーダーでのセンサー製作を比較的安価に行える可能性がある。このアイデアにもとづいて、8インチ径の試作管を製作し、約3の光増幅ゲインと半値幅1.1 nsの時間分解能を得た。本研究では、従来のダイノード型光電子増陪管に代わって、光増幅原理と呼ばれる新しい手法を用いる大口径光検出器の開発を目指している。より具体的には、高電圧で加速した光電子をシンチレータに打ち込んで得られる発光を真空管の外に設置したMPPC等の半導体検出器で読み取る。これにより光検出器の構造を単純化して高い量産差性を確保し、将来のニュートリノ実験等に役立てることを狙っている。平成23年度においては、1)小型試験管による原理検証:PIC (Proximity Image Converter)と呼ばれる小型試験管を用いた光増幅原理の原理検証を行い、J9758と呼ばれる高速発光体を用いた場合には、12KV程度の加速電圧で、2.5程度の光増幅ゲインと500ps(FWHM)の時間分解能が得られることを確かめた。2)大型検出器の試作と動作確認:口径8インチの光増強管の試作を行い、動作可能な2本のサンプルが得られた。この大型管の試験を行うテストベンチを構築し、性能評価を行った。その結果、約3の光増幅ゲインと、1ns以下の時間分解能を得た。また、以上の結果を日本物理学会(2012年3月)において発表した。平成25年度においては、8インチ試作管の試験結果の詳細な解析を進め、検出器の時間応答に関する理解を進め、約3の光増幅ゲインと、1ns以下の時間分解能を得るとともに、光検出効率や時間分解能の光入射位置に対する依存性などを調査した。さらに、現在使用している小型光電子増倍管に代わって、最終目標としているMPPC半導体検出器での読み取りを行うあめの準備を進めた。平成24年度においては、前年度に引き続き、小型試験管を使った試験結果の詳細な解析を進め、検出器の時間応答に関する理解を進めた。また、口径8インチの大型光増強管の性能評価を行った。その結果、約3の光増幅ゲインと、1ns以下の時間分解能を得るとともに、光検出効率や時間分解能の光入射位置に対する依存性などを調査した。小型試験管による原理検証は予定通りに進んだ。大型検出器の試作は、当初はH24年度になると考えていたが、予想以上に早く最初のサンプルが得られた。光出力の読み出しに用いるMPPCのテストに若干の遅れが出ているものの、研究全体としては、おおむね順調に進んでいると言ってよい。25年度が最終年度であるため、記入しない。小型試験管を使った原理検証データの詳細な解析により、光増幅原理を用いた新型検出器の時間分解能に関する理解を進めることができた。また、大型8インチ検出器のテストにおいても、検出器の光増幅率や時間分解能に関する基礎的なデータだけでなく、これらの性能の光入射位置に対する依存性などのより詳しい評価を行うことができた。また、Hyper-Kamiokande実験に関する会議で成果報告を行い、具体的な応用に関する議論を開始することができた。大口径光増強管の試作を継続し、光増幅ゲインの改善を試みる。

そのために、より高発光量のシンチレータの選定、開発を進める。読み出しに用いるMPPCの性能テストを行い、MPPCによる読み出しを実際に行い問題点を明らかにする。ハイパーカミオカンデ実験のワーキンググループと連絡を密にとり、高電圧運転などの実用上での問題点についても対策を考究する。25年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に引き続き、大口径光増強管の試作と試験を継続し、光増幅ゲインの改善を試みる。そのために、より高発光量のシンチレータの選定、開発を進めることが重要である。H25年度が本研究の最終年度であるので、国際会議等での発表を行うとともに、具体的な応用として、ハイパーカミオカンデ実験のワーキンググループと連絡を密にとり、高電圧運転などの実用上での問題点についても対策を考究してゆく。
最遅避難理論による大震広域避難計画の検討

大震時に予想される同時多発火災に対する、現行の広域避難は、避難場所・避難道路といった施設系の対策は取られているものの避難命令発令の基準や避難誘導・支援対策については合理的根拠に基づく明確な方策をもたない。また避難場所の割当計画についても延焼動態や避難混雑等の動的な危険性については考慮されていない。そこで本研究では、延焼動態に応じた避難誘導開始時刻の安全限界を導出する理論モデルを開発し、発災時の避難誘導や消防等による避難支援の意志決定の合理的根拠を与えると同時に避難場所割当計画の評価指標を提示することを目的とする。理論モデルの開発は、昭和58年度の科研費研究によって、その基本的考え方ならびに一路線の場合の最も単純なモデルが完成していたが、本年度は避難群集を定常流誘導することを前提として、後方居住者先導型及び前方居住者先導型の二つの避難誘導形式について、避難者全員の避難余裕時間を最大化する最適誘導密度・速度をもとめ、任意に与えられる遮断時刻に対して地区別最遅誘導開始時刻を導出するモデルとして理論の精緻化を計るとともに、一般市街地街路における2路線の合流による混雑についても有効幅員の割当問題として解決した。本モデルの応用例としてまず、発災後の応急対策への情報提示については、遮断時刻が与えられると、地点別最遅誘導時刻(避難余裕時間)、地点別時刻別避難状況、避難不能地区を検出するアルゴリズムを開発した。また、避難不能地区の解消方策のために、避難形式の複合および防御火点の設定について考察した。事前対策への情報提示への応用としては、全員が安全に避難を完了するまで最小限、延焼をくいとめるべき時間として遮断猶予時間を導出し、地点別、割当圏域別の避難危険指標を定式化するとともに、延焼火災の発生が許されない延焼遮断領域の提示方法を示した。
異質な企業による国際化戦略の選択を考慮した応用一般均衡モデルの開発と利用

「貿易関連政策の立案現場でより実用性の高い情報を提供すべく、異質な企業による国際化戦略の選択を明示的に考慮した応用一般均衡モデルを開発する」という目的を果たすため、(1)理論モデルの再定式化、(2)パラメータ推計に使う定義式の導出、(3)小規模プロトタイプの作成、(4)入手可能データとプロトタイプの整合性チェック、(5)シミュレーション実験、(6)大規模モデルへの拡張、(7)政策シミュレーションの実施の7過程に分けて作業を実施する。各作業過程の進捗にあわせて国内外の専門家達との意見交換を行い、より良いモデル構築のための糧とする。
トリパノソーマ原虫の薬剤耐性と原虫遺伝子多型の解析

トリパノソーマ原虫は人、家畜および野生動物に感染し睡眠病、ナガナ病、スーラ病などを引き起こし、多大な被害を与えている。本症は、ワクチンによる制御が困難なうえ、近年、原虫薬剤耐性株の出現によって、その被害は深刻化している。そこで原虫遺伝子多型および薬剤耐性機序解明を目的として、ザンビア共和国およびフィリピン共和国における本症の分子疫学調査を行った。さらに、媒介昆虫であるツェツェバエの吸血宿主の同定、すなわち本症のレゼルボア動物の推定のために、トリパノソーマ感染ツェツェバエ由来のDNAサンプルに含まれる哺乳類動物のミトコンドリア遺伝子を検出し、その遺伝子配列解析から吸血宿主を同定した。その結果、ヒトおよびアフリカゾウ、アフリカバッファローなどの野生動物に加え、調査地区集落の主要な家畜であるヤギの遺伝子も検出されたことから、ヤギにおける本症の分子疫学調査も行い、同地区の高率な感染率を報告した。一方、フィリピン共和国において集団流産が認められた家畜の原因病原体の調査も実施するとともに、抗原虫薬剤治療歴を持つ家畜からトリパノソーマ原虫を分離し薬剤感受性ならびに病原性解析を行った。トリパノソーマ原虫症は、アフリカやアジアの人、家畜および野生動物に感染し、多大な被害を与えている。本症は、ワクチンによる制御が困難であるうえ、近年、原虫薬剤耐性株の出現によってその被害は深刻化しているが、どのような機序で薬剤耐性になるかは不明である。そこで本研究では南アジア、南米およびアフリカに分布するトリパノソーマ・エバンシー(Trypanosoma evansi : T.evansi)の多型解析と薬剤耐性機序について検討した。まず、中国ならびにフィリピン共和国での本症の分子疫学調査を行った。すなわち中国東北部福建省龍岩市(Longyan city)にて牛15頭、水牛35頭、羊21頭および中国土着牛である黄牛5頭より血液を採取しDNA抽出後、PCR法による検出を試みた。その結果、牛15頭中4頭(26.7%)および水牛5頭中1頭(20%)からT.evansi遺伝子が検出された。一方、フィリピン共和国ルソン島8地区において牛105頭、水牛343頭、山羊89頭、羊38頭および馬6頭について同調査を行った。その結果、水牛12頭(3.5%)が陽性を示した。現在、薬剤耐性関連遺伝子の遺伝子多型の有無について検討している。今回の分子疫学調査における陽性牛には、抗トリパノソーマ薬であるSamorinによる治療を受けたのにも関わらず原虫が検出された患畜が含まれていた。すなわち、原虫薬剤耐性株の存在である。T.evansiの特異的遺伝子であるRoTat1.2遺伝子をターゲットとしたRea1-timePCR法を開発した。すなわち、T.evansi実験室株(タイ分離株)を健康牛の血液で希釈後(10^8から10^1/ml濃度まで)、DNA抽出キットを用いてテンプレートを作成しReal-time PCR(ロッシュ社)を行なった結果、検出感度は10^2/ml濃度の原虫濃度まで検出可能であり高感度検出ならびに定量法が確立された。T.evansi薬剤耐性株の出現が深刻なフィリピン共和国において、陽性牛の血液をマウス(BALB/c)に接種し原虫9株を分離した。今後、in vivoにおいて分離原虫のSamorinに対する感受性、すなわち薬剤耐性の確認を今回開発したReal-time PCRをもちいて定量解析を行なうとともに薬剤耐性遺伝子の同定およびその推移について検討したい。トリパノソーマ原虫症流行地のザンビアとジンバブエ国境付近のローワザンベイジ地方で調査した。ツェツェトラップを用いてツェツェバエ(Glossina pallidipesおよびGlossina morsitans)を採取し、DNAを抽出した。得られたツェツェバエからのトリパノソーマ遺伝子陽性率は、Trypanosoma bruceiは18.2%(90/492匹)、Trypanosoma vivaxは2.8%(14/492匹)およびTrypanosoma congolenceは7.3%(36/492匹)であった。