hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伴侶動物における神経疾患克服のための新たなアプローチ

本研究の第一の目的である、伴侶動物における高齢化に伴う神経疾患の現状を正確に把握するためのデータベース構築については、獣医臨床分野の研究分担者により、データベースデザインにおける最も重要な抽出項目の選定を吟味・決定した。これに基づき、データベースのシステムを試験的に運用することを目的に、各臨床機関で蓄積している高齢動物の神経疾患に関する情報を電子化し、入力からデータ検索が行える簡易データベースを構築することができた(120件)。現時点では、試験運用との位置づけで、データベース管理ソフトとしてファイルメーカPro(4.0)を使用し、インターネット上で公開することとした。本ソフトにはウェッブ上での公開に関する必要な機能が初歩的ながら備わっており、全てのアクセス者は検索することができる。また、パスワード方式により認証された者(主に研究グループ会員など)には、データ入力の権限を与えることが可能である。このことにより、様々な獣医医療の臨床データ・治療経験に関する情報を全国レベルで共有し、人医学領域の研究者にも、高齢伴侶動物の疾患に関する情報として提供できる、試験的ではあるが具体的なネットワーク、情報収集管理、利用システムの基礎を作り上げることができたものと考える。また、今後、データ量が増加した場合には、より高度なタスクを行えるOracleを使用することにし、その場合の具体的問題点についての基礎的な検討を実施した。本研究の第二の目的である、神経疾患解明の基礎をなす基礎的研究では進展がみられた。また、獣医医療高度化のモデルとしての末梢神経同種移植に関しては、ビーグル犬を使用し、b-FGFを併用して、末梢神経同種移植を実施し、軸索再生が促進される可能性が高いことを明らかにした。さらに、高齢マーモセットにおける聴覚障害についても実験的知見を得た。高齢化伴侶動物の神経疾患における現状を正確に把握するため、試験的に、全国規模の情報入力ネットワーク、情報収集管理、利用システムの基礎を作り上げること、およびこのネットワークに入力可能な高齢化伴侶動物の神経疾患に関する研究を進展させることを目的とした。このシステムが稼働すれば、高齢化動物の神経疾患の治療法を含む臨床データに関する情報を、獣医領域のみならず医学領域の研究者にも提供できよう。1)データベースの構築:データベース構築のための基本設備として、サーバーとなるコンピューター(Dec Alphastation 255/233)を岩手医科大学に設置した。さらに、本研究班のホームページ(http://202.244.192.201/indexhtml)を作成し、班員による試験運用を試み、いくつかの問題点を改善した。将来的には、岩手医大のデータベースには、このホームページからアクセス可能とする設計方針であるため、この段階の検討が重要になる。また、データベース用ソフトとしてOracle7を立ちあげた。2)高齢化伴侶動物の神経疾患に関する研究:ビ-グル犬を用いた凍結神経束の同種移植を実施した。bFGFが軸索再生を促進する可能性があることを示唆する結果を得た(遠山、東儀、富澤)。来院した症例の内、10歳以上の犬および猫の神経疾患症例に関して詳細な情報収集が出来るようなシステムを構築した(富澤)。動物を無麻酔、無拘束の生理的条件下で、脳内に存在すると考えられるほとんどのモノアミンの回収が可能なマイクロダイアリシス法を確立した(太田)。尾筋の神経制御機序の一部を明らかにした(徳力)。今年度は、臨床家は神経疾患データの集積に勤めるとともに、高齢化に伴う神経疾患の伴侶動物における現状を把握するためのデータベースの完成を目指して、神経疾患の専門家が入力するデータの入力方法、および臨床家が入力されているデータベースを容易に利用できる方法について検討した。データベースを入力する方法について、まず、神経疾患のデータベースに必要な項目をすべて書き出し、それらの項目から不要な項目を削除した。この作業終了後、各臨床家がもっている神経疾患に関するデータを入力項目に注意しながらワークステーションに入力してみた。

しかし、その後、新たに必要になった入力項目があり、それらを追加することを試みたが、この労力とそれにかかる処理時間の大変さに気がつき、情報を吟味する必要性から最初に選択する入力項目を再検討することになった。さらに、脳波や心電図のような記録図、あるいはX線写真、CT像、MRI像などの画像を入力する場合、これらの記録図や画像を登録する書式を統一する必要性、およびこれらの登録方法についての検討がなされたが、結論がでず、次年度に再度検討することにした。もう一方の検討事項、すなわち、データベースを利用する立場からは、小動物の神経疾患がどのような項目に整理されていれば、データベースを容易に利用できるかについて検討した。しかし、入力が少ないため、十分な健闘はできなかったが、利用者はWebブラウザ-などの利用を検討する必要性のあることが指摘された。本研究の第一の目的である、伴侶動物における高齢化に伴う神経疾患の現状を正確に把握するためのデータベース構築については、以下の段階まで達し、当初の目的を達成できた。獣医臨床分野の研究分担者により、データベースデザインにおける最も重要な抽出項目の選定を吟味・決定した。これに基づき、データベースのシステムを試験的に運用することを目的に、各臨床機関で蓄積している高齢動物の神経疾患に関する情報を電子化し、入力からデータ検索が行える簡易データベースを構築することができた(120件)。現時点では、試験運用との位置づけで、データベース管理ソフトとしてファイルメーカPro(4.0)を使用し、インターネット上で公開することとした。本ソフトにはウェップ上での公開に関する必要な機能が初歩的ながら備わっており、全てのアクセス者は検索することができる。また、パスワード方式により認証された者(主に研究グループ会員など)には、データ入力の権限を与えることが可能である。このことにより、様々な獣医医療の臨床データ・治療経験に関する情報を全国レベルで共有し、人医学領域の研究者にも、高齢伴侶動物の疾患に関する情報として提供できる、試験的ではあるが具体的なネットワーク、情報収集管理、利用システムの基礎を作り上げることができたものと考える。また、今後、データ量が増加した場合には、より高度なタスクを行えるOracleを使用することにし、その場合の具体的問題点についての基礎的な検討を実施した。獣医医療高度化のモデルとして末梢神経同種移植に関しては、ビーグル犬を使用し、b-FGFを併用して、末梢神経同種移植を実施し、形態学的・電気生理学的に解析した結果、軸索再生が促進される可能性が高いことを明らかにした。また、高齢マーモセットにおける聴覚障害についても実験的知見を得た。
橋梁振動による低周波複合音に対する人間の知覚臨界帯域特性に関する研究

本研究では,橋梁振動に起因する低周波音など,生活環境で問題となる大半の低周波音が複合音であることに着目し,低周波複合音に対する人間の知覚特性に関する検討を行った.実験室内で行った被験者を用いた官能実験では,1)知覚閾値を上回る低周波領域の音の存在が低周波純音の知覚閾値に与える影響(マスキング効果)及び,2)知覚閾値を下回る低周波領域の音の存在が低周波純音の知覚閾値に与える影響(複合音の知覚)について検討した.1)においては,暗騒音下及び60100Hzで大きさの異なる2種類の帯域雑音下で,2050Hzの純音の知覚閾値を測定した.その結果,帯域雑音下における知覚閾値は暗騒音下における知覚閾値より高くなることが分かり,本実験で用いた周波数の純音に関して,その差は周波数に依らずほぼ等しい値となった.2)においては,暗騒音を低減するために構築した実験室内において,知覚閾値より5dB及び10dB低い音圧レベルの25Hzの音と31.550Hzの音を組み合わせた複合音の知覚閾値を測定した.その結果,31.5Hzと25Hzを組み合わせた複合音の場合,複合音の知覚閾値での31.5Hzの音圧レベルが,純音の知覚閾値より低くなることが分かった.今後,異なる条件での知見を蓄積していくことにより,低周波音に対する人間の知覚臨界帯域の特性が解明できると考えられる.また,既往の研究で提案されているラウドネスモデルを改良し,マスキング効果を考慮した知覚閾値の予測を可能とするモデルを構築することを試み,ある程度の精度で上記の実験結果と一致するモデルを構築することができた.今後,様々な実験室及び現地での実験データを用いて,本モデルの妥当性をさらに検討することが必要である.本研究では,低周波複合音に対する人間の知覚特性を解明するために,被験者を用いた官能実験を中心に研究を進めている.研究期間2年間の1年目である今年度は,研究計画に記載のとおり,年度前半に実験設備の構築,後半に低周波複合音に対する知覚に関する予備的な実験を実施した.そのうち実験においては,低周波純音に対する知覚閾値に及ぼす暗騒音環境の影響を検討した.知覚閾値測定の対象とした低周波純音の周波数は20,30,40,50Hzの4種類であり,それぞれに対し,60Hzから100Hzの低周波音域の音圧レベルが異なる3種類の暗騒音環境を設定した.暗騒音環境としては,音を発生させない状態の実験室での暗騒音環境,及びその状態から前述の周波数域の音圧レベルを25dB及び35dB増加させたものとした.実験は,5名の被験者に対して実施した.実験結果より,暗騒音の音圧レベルの増加により知覚閾値が上昇することが確認された.例えば,50Hzに関しては,暗騒音の音圧レベルが35dB増加することにより,20dB程度の知覚閾値の上昇が認められた.また,知覚閾値測定の対象とする純音の周波数が低いほど,暗騒音の音圧レベルの変化による知覚閾値の変化は少なくなる傾向が見られた.このことは,低周波音域における臨界帯域の存在を示すものであり,次年度においてさらなる実験を行い,この臨界帯域の定量的な評価を目指すとともに,低周波複合音の知覚モデルの構築を行うこととしている.本研究では,橋梁振動に起因する低周波音など,生活環境で問題となる大半の低周波音が複合音であることに着目し,低周波複合音に対する人間の知覚特性に関する検討を行った.実験室内で行った被験者を用いた官能実験では,1)知覚閾値を上回る低周波領域の音の存在が低周波純音の知覚閾値に与える影響(マスキング効果)及び,2)知覚閾値を下回る低周波領域の音の存在が低周波純音の知覚閾値に与える影響(複合音の知覚)について検討した.1)においては,暗騒音下及び60100Hzで大きさの異なる2種類の帯域雑音下で,2050Hzの純音の知覚閾値を測定した.その結果,帯域雑音下における知覚閾値は暗騒音下における知覚閾値より高くなることが分かり,本実験で用いた周波数の純音に関して,その差は周波数に依らずほぼ等しい値となった.2)においては,暗騒音を低減するために構築した実験室内において,知覚閾値より5dB及び10dB低い音圧レベルの25Hzの音と31.550Hzの音を組み合わせた複合音の知覚閾値を測定した.その結果,31.5Hzと25Hzを組み合わせた複合音の場合,複合音の知覚閾値での31.5Hzの音圧レベルが,純音の知覚閾値より低くなることが分かった.今後,異なる条件での知見を蓄積していくことにより,低周波音に対する人間の知覚臨界帯域の特性が解明できると考えられる.また,既往の研究で提案されているラウドネスモデルを改良し,マスキング効果を考慮した知覚閾値の予測を可能とするモデルを構築することを試み,ある程度の精度で上記の実験結果と一致するモデルを構築することができた.今後,様々な実験室及び現地での実験データを用いて,本モデルの妥当性をさらに検討することが必要である.
GroEL三者複合体の新規安定化中間体によるフォールディング促進機構の解析

分子シャペロンGroELは変性蛋白質を結合し、続いてATPとGroESが結合することで変性蛋白質をGroEL/GroES複合体の空洞内に閉じこめ、フォールディングを促進する機能を持つ。これまでGroES7量体中に複数の結合できない変異型サブユニットを混ぜると中間体でフォールディング反応が遅くなったことから、「GroESと変性蛋白質は三者複合体形成過程の中間体でそれぞれ別のGroELサブユニットに結合している」というモデルを考案した。初年度である平成17年度は、研究計画に示したように、遺伝子上で連結したGroES7量体(tandem GroES)および、不活性変異体を任意の位置に導入したtandem GroESの作成を完了した。平成18年度は、このtandem GroESとGroEL/変性蛋白質の三者複合体について機能解析を行った。この結果、4つ以上の連続した野生型サブユニットがGroELへの結合とフォールディングに最低限必要であることがわかった。これはGroESの結合に全てのサブユニットの結合は必要ではないことを示し、GroESはは変性蛋白質が結合していないGroELサブユニットに結合することができることを強く示唆する。変異型tandemGroESとGroELの複合体の構造について知見を得るためにGroELの構造変化を蛍光エネルギー移動によって観察したところ、この複合体は構造変化が不完全な中間状態であることが示された。以上の結果により、GroESによる変性蛋白質の閉じ込め過程が初めて解明された。この結果は近日中に投稿する予定である。また、GroESサブユニットをtandem化することによってGroESの安定性がどのくらい増したかについての研究を鳥取大・河田グループと共同で行い、この結果はJ. Mol. Biol.に掲載された。これまでGroES7量体中に複数の結合できない変異型サブユニットを混ぜると中間体でフォールディング反応が遅くなったことから、「GroESと変性蛋白質は三者複合体形成過程の中間体でそれぞれ別のGroELサブユニットに結合している」というモデルが示唆されていた。初年度である平成17年度は、研究計画に示したように、遺伝子上で連結したGroES7量体(tandem GroES)の作成を完了し、このtandem GroESとGroEL/変性蛋白質の三者複合体について大まかな機能解析を行ってきた。まず野生型GroES、不活性型GroES変異体の比をN末端から連続的に変えたtandem GroESを作成し、これらによる蛋白質のフォールディング能を検討した。この結果、4つ以上の連続した野生型サブユニットがGroELへの結合とフォールディングに必要であることがわかった。また野生型サブユニットが減少するにつれて、変性蛋白質がGroES/GroEL/変性蛋白質の三者複合体の中に取り込まれにくくなることがわかった。次に4つ以上の野生型サブユニットを含んだ全ての円順列組み合わせ(9パターン)を作成し、同様にこれらの機能解析を行った。野生型サブユニットが不連続になった組み合わせではGroES/GroEL/変性蛋白質の三者複合体が形成しにくいだけでなく、フォールディング速度も減少した。現在、このフォールディング速度の減少が擬似的中間体の形成によるものと考え、この中間体の性質について詳しく研究しているところである。
地下水の水質の形成機構に関する水文学的研究

本研究の最終年度(第3年次)にあたる平成元年度においては、伊勢平野北部の第三紀丘陵部を主な調査対象地域として、自噴井(深度40m180m)から得られる被圧地下水の水温・水質の季節変化を明らかにした。とくに水質に関しては、溶存成分の一般項目(Na^+・K^+・Ca^<2+>Mg^<2+>・Cl^ー・SO_4^<2ー>・HCO_3^ー)の分析に加えて、トリチウム濃度の測定を6ケ所の自噴井について実施した。初年次(昭和62年度)と第2年次(昭和63年度)に得られた臨海部の被圧地下水のトリチウム濃度と比較して、丘陵部の被圧地下水のトリチウム濃度は高いことが特徴であり、この事実は、丘陵部の背斜軸の近辺を中心として被圧地下水への涵養があることを示しているものと考えられる。自噴量の季節変化に関する実測結果によると、本地域では夏季に降水量が多いにも拘らず自噴量が冬季よりも減少する傾向が認められ、周辺地域における揚水の影響が大きく働いている。自噴量の変動が深度の大きな井戸ほど大きいことは、臨海部での地下水の開発深度にも関連している。被圧地下水中の全陰イオン(3成分の当量比の合成値)に占める重炭酸イオンの割合と自噴井の深度との関係について考察した結果、全陰イオンに占めるHCO_3^ーの比の値は深度とともに大きくなることが明らかとなった。このことから、深度の大きな帯水層における地下水がより長い滞留時間を持つ傾向にあることが説明され、水質組成は滞留時間を定性的に知る上で良い指標となり得ることが判った。調査対象地域を背斜軸を中心として地域区分し、それぞれの区域に含まれる地下水の水質組成の平均値を算出したところ、涵養域からの距離が大きくなるにつれ、地下水の水質が判断される滞留時間がしだいに長くなっていく過程を明らかにすることができた。以上本研究では北勢地域を対象とした事例研究ではあるが、地表水から不圧地下水・被圧地下水へと転化していく過程の水質形成が明らかとなった。本研究の初年度にあたる昭和62年度においては,伊勢平野の北部を主たる調査対象地域として,地下水の水位および溶存成分濃度の地域的な差異について調査を実施した.なおここで言う伊勢平野北部とは四日市港断層より以北の地域を指し,この範囲については濃尾地下水盆との帯水層の連続性を考えることができる.地下水の測水調査は沖積低地のみならず,涵養地域としての扇状地・丘陵地も含めて行なった.本研究は,地下水の流動に伴う水質変化の過程を明らかにすることによって,地下水の水質の形成機構を定量的に把握しようとするものであるので,人為的な汚染(生活廃水・肥料など)や臨海部の塩水化による水質変化が認められないような範囲を対象とした.測水調査における現地での調査項目は,地下水面高度・水温・電気伝導度・pH・RpHであり,溶存成分の分析項目はNa^+・K^+・Ca^<2+>・Mg^<2+>・Cl^-・SO_4^<2->・HCO_3^-の7項目である.地下水位の分布と地下水の溶存成分濃度の水平分布との間には,とくにNa^+・Ca^<2+>・SO_4^<2->・HCO_3^-の4成分について対応関係が認められる.すなわち,地下水の流動に伴って, Na^+とHCO_3^-の増加,およびCa^<2+>とSO_4^<2->の濃度の減少が認められ,地下水の滞留時間がより長い扇端部と涵養されてまもない扇頂部の地下水では,両者の溶存成分濃度に差がみられる.流動に伴う地下水のこのような水質変化には,地層からのNa^+の溶出,および地下水中のCa^<2+>と地層中のNa^+との置換が大きく働いている.また, SO_4^<2->濃度は地下水の滞留時間が長くなるにつれて,還元作用によって値が小さくなることも特徴である.扇端部においてみられる自噴井を利用した被圧地下水の単動と水質変化については,なお調査を継続し,自記水位計による地下水位変化の観測も引き続き行っている.第2年次にあたる昭和63年度は、伊勢平野北部を調査対象地域に、自噴井を中心とした被圧地下水の測水調査を実施した。とくに三滝川の中流域を重点的に精査し、被圧地下水の水質・水温特性と比較対照するために、湧水を含む不圧地下水の測水も行った。本地域の地下水は、背斜軸(四日市背斜)の周辺に涵養域を持つことが大きな特徴であり、被圧帯水層への地表水の涵養のあることが考えられる。調査項目としては自噴井の分布に関するさく井業者への聞き取りと現地調査を中心に、確認のできた自噴井については自噴量の測定、さく井年度、深度、自噴量の変化(季節的・経年的)などである。現地では、水温・電気伝導度、pH・RpHの測定を行い、採水を実施した。溶存成分の分析項目は、主要7成分(Cation4成分・Anion3成分)である。

地下水の水質に関する既存資料(東海農政局、北伊勢地盤沈下調査会など)についても収集した結果、被圧地下水と不圧地下水の水質には、Na^+とHCO_3^-に代表される明瞭な差異が認められ、溶存成分の濃度と組成の双方に関する地域差が明らかになった。水質の進化の過程におけるこれらの違いは、地下水の滞留時間と密接に関連しているものと考えられる。一方、本地域には湧水を水源とする小河川がみられ、湧出量と水温・水質について、水源からの流下に伴う変化を明らかにした。台地および丘陵部の地下水に対し扇状地の不圧地下水は、被圧地下水の水質組成との差がより一層顕著であり、『降水→地表水→不圧地下水→被圧地下水』の水循環過程における初期的段階の特徴を示した。臨海部の被圧地下水(帯水層は第三紀層)について得られた環境トリチウム濃度の測定結果から、平均滞留時間の最大値は約60年と考えられ、なお資料を補完することによって北勢地域における地下水の涵養過程を定量的に把握し、最終的な目標である水質の形成機構を明らかにする。本研究の最終年度(第3年次)にあたる平成元年度においては、伊勢平野北部の第三紀丘陵部を主な調査対象地域として、自噴井(深度40m180m)から得られる被圧地下水の水温・水質の季節変化を明らかにした。とくに水質に関しては、溶存成分の一般項目(Na^+・K^+・Ca^<2+>Mg^<2+>・Cl^ー・SO_4^<2ー>・HCO_3^ー)の分析に加えて、トリチウム濃度の測定を6ケ所の自噴井について実施した。初年次(昭和62年度)と第2年次(昭和63年度)に得られた臨海部の被圧地下水のトリチウム濃度と比較して、丘陵部の被圧地下水のトリチウム濃度は高いことが特徴であり、この事実は、丘陵部の背斜軸の近辺を中心として被圧地下水への涵養があることを示しているものと考えられる。自噴量の季節変化に関する実測結果によると、本地域では夏季に降水量が多いにも拘らず自噴量が冬季よりも減少する傾向が認められ、周辺地域における揚水の影響が大きく働いている。自噴量の変動が深度の大きな井戸ほど大きいことは、臨海部での地下水の開発深度にも関連している。被圧地下水中の全陰イオン(3成分の当量比の合成値)に占める重炭酸イオンの割合と自噴井の深度との関係について考察した結果、全陰イオンに占めるHCO_3^ーの比の値は深度とともに大きくなることが明らかとなった。このことから、深度の大きな帯水層における地下水がより長い滞留時間を持つ傾向にあることが説明され、水質組成は滞留時間を定性的に知る上で良い指標となり得ることが判った。調査対象地域を背斜軸を中心として地域区分し、それぞれの区域に含まれる地下水の水質組成の平均値を算出したところ、涵養域からの距離が大きくなるにつれ、地下水の水質が判断される滞留時間がしだいに長くなっていく過程を明らかにすることができた。以上本研究では北勢地域を対象とした事例研究ではあるが、地表水から不圧地下水・被圧地下水へと転化していく過程の水質形成が明らかとなった。
離散的計算機数学の総合的研究

1.本総合研究班は広島大学教授三村昌泰が代表する数値解析と応用解析の総合的研究班,愛媛大学教授山本哲郎が代表する計算数学と応用解析の総合的研究班および筑波大学教授五十嵐滋が代表するプログラム数理の総合的研究班と協同して,昭和62年12月21日から3日間の合同研究集会を京都大学数理解析研究所で開き,ほとんどの分担者を含めて130名を越える参加者と43件の研究成果発表および招待講演・パネル討論により有意義な知見交換・国際交流を行った.2.代表者米田の下では圏論・数理論理学・計算数学の三者を統合する理論の研究や算譜言語に分割的独立性(モジュラ性)を付加する普辺的方法などが追究され,相当の成果を得ている.同じ東京班では分担者榎本を中心としてグラフ理論上の研究成果が活発に出ている.伊理の下では新しいソリッドモデラの提案や変数変換型数値積分公式など数多くの研究成果が出されている.また難波はルジャンドル多項式の素因子分解計算への応用を示している.3.筑波班五十嵐の下では同期問題を扱うvー論理の適用範囲を拡げてHoareのCSPとの関連を示しており,別に知的音釆処理系の開発も進めている.4.京都・名古屋班では謝がプログラム合成系LPSを発展させ,Smalltalk80の処理系合成に適用して有用性を示した.中島玲二の下では人間向き知的計算機環境開発の一環としてウィンドウシステムGMWおよび日本語入力システムWnnが設計試作されている.5.広島・九大班では小野がペアノ算系における反射原理について成果を得,藤野・河原の下では正規表現の数式処理的扱いに関する結果がまとめられた.また河原は関係演算の考え方の計算数学への適用について考察し,種々の面での有用性を提唱している.また圏論と計算理論と結び付きついても進んだ成果を得ている.1.本総合研究班は京都産業大学藤井宏教授が代表する計算数字と応用解析の総合的研究班および廣島大学三村昌泰教授が代表する数値解析と応用解析の総合的研究班と協力し、昭和61年12月22日から3日間の合同研究集会を京都大学数理解析研究所で開き、ほとんどの分担者を含めて約130名の参加者と30件の研究成果発表・パネル討論により有意義な知見交換を行った。2.代表者米田の下では圏論に基礎を置いた高階抽象データ型理論の構成、関数型言語の効率的処理機構、Modula-2の処理系移植・再編成と処理系部品の再利用方式などについての研究が進められ、相当の成果が認められる。同じ東京班では榎本がグラフ理論の協同研究者グループを組識して昨年の成果を更に伸ばしており、今後総合研究班として独立の態勢が希まれる。伊理の下では地理情報を幾何学的に扱うための理論を構築中であり、相当の成果が得られている。3.筑波班西村の下では、前年度に続いて集合論における定理の自動証明を追及する中で特に証明図の簡略化についての研究が進められている。また、五十嵐の下では並行過程における同期問題を形式論理的に扱うV-論理の適用が進められている。4.京都・名古屋班では謝が自らの開発したプログラム合成系LPSを発展させ、また論理的基礎付けを固めている。大芝の下では長大桁のベル数の計算に関連して筧法上の知見を得ている。5.広島・九大班では小野が数学基礎論、とくにペアノ算系についての成果を発表しており、河原は正規表現の数式処理的な取扱いについての知見を得、またグラフ圏論における有用な定理を得ている。有川は述語論理体系において「類推」の意味する役割やその有用性について精力的に多くの成果を発表しており、文字列照合法の成果もある。1.本総合研究班は広島大学教授三村昌泰が代表する数値解析と応用解析の総合的研究班,愛媛大学教授山本哲郎が代表する計算数学と応用解析の総合的研究班および筑波大学教授五十嵐滋が代表するプログラム数理の総合的研究班と協同して,昭和62年12月21日から3日間の合同研究集会を京都大学数理解析研究所で開き,ほとんどの分担者を含めて130名を越える参加者と43件の研究成果発表および招待講演・パネル討論により有意義な知見交換・国際交流を行った.2.代表者米田の下では圏論・数理論理学・計算数学の三者を統合する理論の研究や算譜言語に分割的独立性(モジュラ性)を付加する普辺的方法などが追究され,相当の成果を得ている.同じ東京班では分担者榎本を中心としてグラフ理論上の研究成果が活発に出ている.伊理の下では新しいソリッドモデラの提案や変数変換型数値積分公式など数多くの研究成果が出されている.また難波はルジャンドル多項式の素因子分解計算への応用を示している.3.筑波班五十嵐の下では同期問題を扱うvー論理の適用範囲を拡げてHoareのCSPとの関連を示しており,別に知的音釆処理系の開発も進めている.4.京都・名古屋班では謝がプログラム合成系LPSを発展させ,Smalltalk80の処理系合成に適用して有用性を示した.中島玲二の下では人間向き知的計算機環境開発の一環としてウィンドウシステムGMWおよび日本語入力システムWnnが設計試作されている.5.広島・九大班では小野がペアノ算系における反射原理について成果を得,藤野・河原の下では正規表現の数式処理的扱いに関する結果がまとめられた.また河原は関係演算の考え方の計算数学への適用について考察し,種々の面での有用性を提唱している.また圏論と計算理論と結び付きついても進んだ成果を得ている.
豚レンサ球菌ゲノムの網羅的比較による新規病原マーカー遺伝子の探索

本研究では、遺伝的に異なる2つの強毒株集団から選んだS.suis株のゲノムDNAに対して、弱毒株集団に属する株のゲノムDNAを用いて遺伝子サブトラクション法(遺伝子の引き算)を行い、強毒株にのみ存在する23遺伝子を選抜した。1回相同組換えによる遺伝子破壊変異株を作製し、明らかにマウスに対する病原性が低下した変異株1株を見つけたが、その2回相同組換え変異株の病原性は親株と同じだった。本研究計画では、遺伝的に異なる2つの強毒株集団からそれぞれ代表株を選び、これらゲノムDNAに対して、遺伝的に弱毒株集団に属する株のゲノムを用いて、それぞれ遺伝子サブトラクション法によりゲノム遺伝子を網羅的に比較する。さらに、選択されたサブトラクトライブラリーから、2つの強毒株集団に共通濠クローンを決定し、強毒株特有の新しい病原マーカーを見つけ出そうとすうものである。本年度}さ、強毒株集団の代表として、欧州で分離されたP1/7株およびカナダで分離された89/1591株を強毒株として、また,弱毒株としては我々が日本の健康豚から分離した株の中から弱毒と思われるものを数株選び、実際にマウス接種試験によって弱毒性を確認し、適切な株を選択した。これらを用いて、それぞれサブトラクションを行い、クローンを収集した。計画では、同じクローンの重複を想定して各1000クローンを収集する予定であったが、作業の効率を考えて、クローンが取れ次第順次塩基配列を決定し、重複するものは排除していったので、それぞれ200以上の重複しないクローンが得られたところで収集を終了した。次に、P1/7株および89/1591株が実際にこれらクローンに含まれる遺伝子配列を保有し、弱毒株にはないことを確認するため、これら1200以上のクローンの遺伝子断片をそれぞれプローブとして、3株に対しでドットプロットハイブリダイゼーションを行った。その結果、弱毒株には存在せず、2つの強毒株に共通に存在する異なる遺伝子クローンを29クローン確認して、計画にある20クローン以上という目標を達成できた。さらに、選択されたサブトプクトライブラリーから、2つの強毒株集団に共通なクローンを決定し、強毒株特有の新しい病原マーカーを見つけ出そうとするものである。昨年度までに、弱毒株には存在せず、2つの強毒株に共通に存在する異なる29遺伝子クローンを得た。本年度は、その塩基配列を決定してアノテーションを行った。連続した共通の遺伝子の上流・下流が別々なクローンとして取れていたり、莢膜抗原(2つの強毒株が共通の莢膜抗原を有する)、偽遺伝子、トランスポゾンの遺伝子であったりした結果、それちを除いた16遺伝子と、さらに1つの強毒株にのみ存在する7遺伝子を加えた23遺伝子を選抜した。計画では、これらについて、病原遺伝子マーカーとなるかどうか検討する予定であったが、最終年度に計画していた遺伝子ノックアウト変異株作製を先に行った。また、最終年度計画では、選抜した遺伝子に対するdouble-cross over変。異株を順次作製する予定であったが、選抜した遺伝子数が多いため、single-cross overによる遺伝子破壊変異株を23遺伝子すべてについて作製し、それらの変異株について、マウスを用いた感染試験により病原性を検定した。その結果、明らかに病原性が低下したと思われる変異株を1株見出した。この変異株での標的遺伝子は、ROK familyの調節遺伝子とアノテーションされたが、既報の遺伝子とは相同性が低く、このfamilyの遺伝子と病原性との関連にっいての報告もなく、新規の病原遺伝子と期待される。本研究計画では、遺伝的に異なる2つの強毒株集団からそれぞれ代表株を選び、これらゲノムDNAに対して、弱毒株集団に属する株のゲノムを用いて、それぞれ遺伝子サブトラクション法によりゲノム遺伝子を網羅的に比較する。さらに、選択されたサブトラクトライブラリーから、2つの強毒株集団に共通なクローンを決定し、強毒株特有の新しい病原マーカーを見つけ出そうとするものである。まず、サブトラクションで弱毒株には存在せず、2つの強毒株に共通に存在する異なる29遺伝子クローンを抽出し、その塩基配列からアノテーションを行った。重複や既報の葵膜抗原(2つの強毒株が共通の莢膜抗原を有する)、偽遺伝子、トランスポゾンの遺伝子を除いた16遺伝子と、さらに1つの強毒株にのみ存在する7遺伝子を加えた23遺伝子を選抜した。ここで計画では、選抜した遺伝子に対するdouble-cross over変異株を順次作製する予定であったが、選抜した遺伝子数が多いため、まず、23遺伝子すべてについてsingle-cross overによる遺伝子破壊変異株を作製した。それらの変異株について、マウスを用いた感染試験により病原性を検定した結果、明らかに病原性が低下したと思われる変異株を1株見出した。

この変異株での標的遺伝子は、ROK familyの調節遺伝子とアノテーションされたが、既報の遺伝子とは相同性が低く、このfamilyの遺伝子と病原性との関連についての報告もなく、新規の病原遺伝子と期待された。しかし、この遺伝子のdouble-cross over変異株を作製し、マウスによる病原性検定を行ったところ、親株との差は見いだせなかった。これらの成果のうち、病原性に関連すると思われた遺伝子とその産物の性状について解析した結果は、それぞれ学術論文及び学会にて公表した。
コホート内症例対照研究とモデル解析でのリスク分析による肺癌ＣＴ検診間隔の個別設定

肺癌はがん死亡の1位だが進行例の予後は不良であり、治療面だけでの対策は限界がある。最近は非喫煙者腺癌が増加し、検診がより重要となっている。肺癌死亡減少のために胸部CT検診は有望だが、新しい検診の導入前にはEBMに基づく科学的評価が必須である。確立すべきエビデンスに「適切で効率的なCT検診の間隔」がある。特に、肺癌の罹患や死亡は年齢や性別・喫煙歴などによって大きく異なるので、モデルを設定してリスク分析を行うことで各個人に最適な検診間隔が明らかとなれば、過剰な被曝を避けつつ最大限の効果を得ることが可能となる。それにより、過剰診断や合併症等の不利益を最小化させられるばかりでなく、検診費用を国家規模で減少させることができる。本研究では先行研究のデータを元に、1コホート内症例対照研究、2適切な検診間隔推定、3個別リスクに応じた効率的な検診間隔の設定を行う。その中で最も重要なのは、コホート内症例対照研究である。日立地区では1998年から広く胸部CT検診を実施している。1998ー2006年の間の50ー69歳の低線量胸部CT検診受診者と同地区における同時期の胸部X線検診受診者を比較する遡りコホート研究を、先行研究として実施した。本研究を実施するに当たって、欠測値の処理方法につき徹底的な検討を行い、全体の97%の対象に関してデータ復元を行ったうえで、数種類のシミュレーション法を用いることにより、解析を安定させることができた。2018年度の実績として、当該「コホート研究の英語論文化」を完遂させ、JJCOに掲載された点は大きな実績の一つである。それをもとに症例対照研究をスタートさせている。観察研究、特に過去のデータを用いた遡り観察研究においては、欠測値の扱いが極めて重要であるが、本研究においてもそれに難渋しており、現在も実施中である。2019年度にはそれらを完遂させ論文化の予定である。日立地区で先行研究として行った遡りコホート研究は、ラフな結果は出ていたが、国際英文誌に掲載されないうちは業績としてのインパクトはない。その観点から、欠測値の処理方法につき徹底的な検討を行い、全体の97%の対象に関してデータ復元を行ったうえで、数種類のシミュレーション法を用いることにより、解析を安定させ、遂に2018年度にJJCOに掲載された。これは本研究の症例対照研究の遂行にも非常に有用であった。さらに、コホート研究の論文化と並行して症例対照研究もスタートさせている。本研究のような遡り観察研究においては、欠測値の扱いが非常に重要であり、現在はその処理・対応を重点的に実施している。「コホート内症例対照研究」に関しては、症例・対照の選択を本年度前半(9月まで)に実施し、解析を12月までに行う予定である。それと並行して「適切な検診間隔推定」「個別リスクに応じた効率的な検診間隔の設定」も解析を進める。

日立地区で先行研究として行った遡りコホート研究は、ラフな結果は出ていたが、国際英文誌に掲載されないうちは業績としてのインパクトはない。その観点から、欠測値の処理方法につき徹底的な検討を行い、全体の97%の対象に関してデータ復元を行ったうえで、数種類のシミュレーション法を用いることにより、解析を安定させ、遂に2018年度にJJCOに掲載された。これは本研究の症例対照研究の遂行にも非常に有用であった。さらに、コホート研究の論文化と並行して症例対照研究もスタートさせている。本研究のような遡り観察研究においては、欠測値の扱いが非常に重要であり、現在はその処理・対応を重点的に実施している。研究実績の概要肺癌はがん死亡の1位だが進行例の予後は不良であり、治療面だけでの対策は限界がある。最近は非喫煙者腺癌が増加し、検診がより重要となっている。肺癌死亡減少のために胸部CT検診は有望だが、新しい検診の導入前にはEBMに基づく科学的評価が必須である。確立すべきエビデンスに「適切で効率的なCT検診の間隔」がある。特に、肺癌の罹患や死亡は年齢や性別・喫煙歴などによって大きく異なるので、モデルを設定してリスク分析を行うことで各個人に最適な検診間隔が明らかとなれば、過剰な被曝を避けつつ最大限の効果を得ることが可能となる。それにより、過剰診断や合併症等の不利益を最小化させられるばかりでなく、検診費用を国家規模で減少させることができる。本研究では先行研究のデータを元に、1コホート内症例対照研究、2適切な検診間隔推定、3個別リスクに応じた効率的な検診間隔の設定を行う。その中で最も重要なのは、コホート内症例対照研究である。日立地区では1998年から広く胸部CT検診を実施している。1998ー2006年の間の50ー69歳の低線量胸部CT検診受診者と同地区における同時期の胸部X線検診受診者を比較する遡りコホート研究を、先行研究として実施した。しかしながら、細部のデータに不十分な点があったことから、症例対照研究ですぐに使用することは難しかったため、本研究期間ではデータの細部の詰めを、特に欠測値の処理方法につき重点的に実施した。繰越予算での研究に引き続き、2018年度の予算を使って研究の論文化、さらに症例対照研究の実質的な解析に進めて行く。2017年度中にデータのクリーニングを完成させる予定であったが、2018年度に少しずれこんだ点から、若干の遅れがあったと考えられる。しかし、2018年度の後半の期間で、その遅れを取り戻した。「コホート内症例対照研究」に関しては、症例・対照の選択を本年度前半(9月まで)に実施し、解析を12月までに行う予定である。それと並行して「適切な検診間隔推定」「個別リスクに応じた効率的な検診間隔の設定」も解析を進める。2018年度の予算を使ってデータクリーニングおよび欠測値の処理方法を完遂し、コホート研究の論文化を行うとともに、症例対照研究を進めて行く。
異種心移植における胎児期ドナー特異的免疫寛容の誘導

【目的】現在心臓移植を取り巻く問題として慢性的な臓器不足,各種免疫抑制剤の投与により発生する重症感染症等が存在する.免疫抑制剤を一切使用せずドナー特異的な免疫寛容状態を異種間移植で誘導する事が移植医療の理想である.ラット,ハムスター間異種心移植モデルを用い,胎児期にドナー特異的な免疫寛容を誘導する事を目的とした.【方法】ドナーにゴールデンハムスター,レシピエントにのLewisラットを用い全身麻酔下Ono-Lindsey法に従い腹腔内異所性心移植を施行した(n=8).妊娠9,16日目のLewisラットを同様に麻酔し開腹.ドナーより採取した骨髄細胞を子宮内へ注入し閉腹妊娠を継続させ出産.胎児出生後これをレシピエントとし,同様に腹腔内異所性心移植を施行(妊娠9日群:n=8,妊娠16日群:n=5).同時にレシピエントの染色体分析を施行した.【結果】移植心生着期間はコントロール群2.5±0.5,妊娠9日群7.4±4.1,妊娠16日群2.8±0.8日であった.コントロール群と妊娠9日群間では統計学的有意差を認めた(p<0.008)が,妊娠16日群では認められなかった.妊娠9日群と妊娠16日群のレシピエントラットの染色体分析を施行し妊娠9日群ではLewisラットの染色体以外にゴールデンハムスターの染色体を認めた.【結語】1.ラット,ハムスター間異種心移植モデルを用い,ドナー骨髄細胞のレシピエント妊娠前期投与群では移植心生着期間の有意な延長が認められたが,妊娠後期投与群では延長は認められなかった.2.ドナー骨髄細胞をレシピエントの子宮内に直接投与する事によりキメリズムが示唆された.3.ドナー特異的免疫寛容を誘導する事により異種間心臓移植の可能性が示唆された.【目的】現在心臓移植を取り巻く問題として慢性的な臓器不足,各種免疫抑制剤の投与により発生する重症感染症等が存在する.免疫抑制剤を一切使用せずドナー特異的な免疫寛容状態を異種間移植で誘導する事が移植医療の理想である.ラット,ハムスター間異種心移植モデルを用い,胎児期にドナー特異的な免疫寛容を誘導する事を目的とした.【方法】ドナーにゴールデンハムスター,レシピエントにのLewisラットを用いた.全身麻酔下Ono-Lindsey法に従い腹腔内異所性心移植を施行した(n=8).妊娠9,16日目のLewisラットを同様に麻酔し開腹.ドナーより採取した骨髄細胞を胎盤より胎児側の子宮内へそれぞれ0.05ml(骨髄細胞数15×10^6)ずつ注入し閉腹.妊娠を継続させ出産.胎児出生後これをレシピエントとし,同様に腹腔内異所性心移植を施行(妊娠9日群:n=8,妊娠16日群:n=5).移植心生着期間の観察は移植心拍動の触診にて行った.【結果】移植心生着期間はコントロール群2.5±0.5,妊娠9日群7.4±4.1,妊娠16日群2.8±0.8日であった.コントロール群と妊娠9日群間では統計学的有意差を認めた(p<0.008)が,妊娠16日群では認められなかった.【結語】1.ラット,ハムスター間異種心移植モデルを用い,ドナー骨髄細胞のレシピエント妊娠前期投与群では移植心生着期間の有意な延長が認められたが,妊娠後期投与群では延長は認められなかった.2.ドナー骨髄細胞をレシピエントの子宮内に直接投与する事によりキメリズムが示唆された.3.ドナー特異的免疫寛容を誘導する事により異種間心臓移植の可能性が示唆された.【目的】現在心臓移植を取り巻く問題として慢性的な臓器不足,各種免疫抑制剤の投与により発生する重症感染症等が存在する.免疫抑制剤を一切使用せずドナー特異的な免疫寛容状態を異種間移植で誘導する事が移植医療の理想である.ラット,ハムスター間異種心移植モデルを用い,胎児期にドナー特異的な免疫寛容を誘導する事を目的とした.【方法】ドナーにゴールデンハムスター,レシピエントにのLewisラットを用い全身麻酔下Ono-Lindsey法に従い腹腔内異所性心移植を施行した(n=8).妊娠9,16日目のLewisラットを同様に麻酔し開腹.ドナーより採取した骨髄細胞を子宮内へ注入し閉腹妊娠を継続させ出産.胎児出生後これをレシピエントとし,同様に腹腔内異所性心移植を施行(妊娠9日群:n=8,妊娠16日群:n=5).同時にレシピエントの染色体分析を施行した.【結果】移植心生着期間はコントロール群2.5±0.5,妊娠9日群7.4±4.1,妊娠16日群2.8±0.8日であった.コントロール群と妊娠9日群間では統計学的有意差を認めた(p<0.008)が,妊娠16日群では認められなかった.妊娠9日群と妊娠16日群のレシピエントラットの染色体分析を施行し妊娠9日群ではLewisラットの染色体以外にゴールデンハムスターの染色体を認めた.【結語】1.ラット,ハムスター間異種心移植モデルを用い,ドナー骨髄細胞のレシピエント妊娠前期投与群では移植心生着期間の有意な延長が認められたが,妊娠後期投与群では延長は認められなかった.

2.ドナー骨髄細胞をレシピエントの子宮内に直接投与する事によりキメリズムが示唆された.3.ドナー特異的免疫寛容を誘導する事により異種間心臓移植の可能性が示唆された.
超多人数の接続率満足度を最大化する災害環境適応型省エネ指向ネバーダイネットワーク

「大災害」と「温暖化」の2つの課題の解決へ向けて、災害時に不通となった超多人数(100万人以上)の利用者の「接続率満足度」を最大にする「災害環境適応型省エネ指向ネバーダイ・ネットワーク」を提案し、その基盤技術を確立した。具体的には、消費電力を最小限にしつつ、災害時には災害状況を自律的に把握し、多人数が安否確認できるICT技術を研究開発し、プロトタイプによる実験からその有効性を示した。平成26年度は主に、下記研究課題について実施した。1.ネバーダイ通信技術の研究開発--(1)ネバーダイ通信技術(A):災害環境適用型時空間分割通信プロトコル:災害時の利用者要求を含めた基本要件の分析を行い、知識処理技術を用いた災害環境認識機構の基本設計と実装を行った。(2)ネバーダイ通信技術(B):災害環境適応型SDN重層通信網: OpenFlowフレームワークに基づく無線、有線、衛星通信を融合した環境適応・SDN重層型通信網を考案し、プロトタイプシステムを構築した。2.パッシブ型グリーンICT技術の研究開発--(1)環境適応型ネットワーク制御技術:ネットに接続されている機器の稼働状態を収集する環境負荷監視技術、これらから機器の消費電力を導出する消費電力推定技術の研究開発を行った。ネットワーク全体の消費電力を考慮した高度な自律的制御技術の基本設計を行った。(2)G-MIBの国際標準化:標準規格の草案G-MIBを開発して、IETFに提出した。さらに議論や研究開発を進め、G-MIBの修正を行い、IETFに提出した。3.グリーン/ネバーダイ融合型ネットワークモデルとアーキテクチャ--(1)グリーン/ネバーダイ融合型ネットワークモデルの研究開発:システム全体を省電力化する「グリーンモード」で動作し、災害時にはネットワーク接続を持続する「ネバーダイモード」で動作する融合型ネットワークモデルとアーキテクチャの設計を行った。(2)融合型モデルのプロトタイプ「緊急避難支援システム」:パッシブRFID技術と端末のセンサ情報を用いた人間の位置・移動方向推定アルゴリズムの開発を行い、システムの基礎実験を行った。4.基盤技術の確立とまとめ--1)日本・台湾合同WS(12月、台北)を開催すると共に、2)進捗状況や今後の課題などを議論し、プロトタイプの構築と基盤技術の確立へ向けた討論を行った。平成27年度は、下記研究課題について実施した。1.ネバーダイ通信技術の研究開発--(1)ネバーダイ通信技術(A):災害環境適応型時空間分割通信プロトコルの設計と災害環境認識機構への実装を行った。(2)ネバーダイ通信技術(B):プロトタイプシステムを用いた基礎実験を行い、ネバーダイ通信を実現するための基本アーキテクチャの構築を行った。また本アーキテクチャを発展させて固定局型ネバーダイネットワークのプロトタイプを構築し、その有効性を実証した。2.パッシブ型グリーンICT技術の研究開発--(1)環境適応型ネットワーク制御技術:環境負荷監視技術と消費電力推定技術の評価実験を行うと共に、自律的制御技術の実装を進めた。(2)G-MIBの国際標準化:引き続き議論や研究開発を進め、G-MIBのアップデートを行い、国際標準化を目指している。3.グリーン/ネバーダイ融合型ネットワークモデルとアーキテクチャ--(1)グリーン/ネバーダイ融合型ネットワークモデルの研究開発:融合型ネットワークモデルとアーキテクチャの実装を行った。(2)融合型モデルのプロトタイプ「緊急避難支援システム」:人間の位置・移動方向推定アルゴリズムの実装とプロトタイプシステムの構築を実施した。4.基盤技術の確立とまとめ--引き続き分担者との議論を進め、各成果をまとめ、評価用アプリケーションの開発を実施した。全体的に概ね順調に、当初計画通りに研究開発が進捗している。加えて、「1.(2)ネバーダイ通信技術(B)」については、基本アーキテクチャを発展させて固定局型ネバーダイネットワークのプロトタイプを構築し、実際に複数の被災地に設置して機能および性能評価を行い、その有効性を実証した。その成果は複数の国際学会にて発表し、高い評価を得た。これは当初計画では予定していなかった、発展的な成果である。また、当初は実装のみを予定していた「2.(1)環境適応型ネットワーク制御技術」については、当初予定の実装だけではなく、実環境でのデータを用いた部分的な評価まで行うことができた。これは当初計画では3年目に行う予定としていたものである。さらに、「3.(2)融合型モデルのプロトタイプ『緊急避難支援システム』」については、当初予定していた人の位置・移動方向推定アルゴリズムの実装だけではなく、複数人の情報を収集して状態学習させる手法にも取り組み、正確な災害検知の可能性を高めることに成功している。以上から、当初の計画以上に研究開発が進展しているといえる。平成28年度は、下記研究課題について実施した。1.ネバーダイ通信技術の研究開発--(1)ネバーダイ通信技術(A):実装した災害環境適用型時空間分割通信プロトコルについて、端末数を増加させた中・大規模環境での実証実験を行ってその有効性を示した。これにより当該プロトコルのモデルと基盤技術を確立した。(2)ネバーダイ通信技術(B):構築したモデル、アーキテクチャの改善を繰り返し、「途絶えない通信」を実現するための仕組みと技術についてシミュレーション実験によってその有効性を検証し、ネバーダイ・ネットワークのモデルとアーキテクチャを確立した。2.パッシブ型グリーンICT技術の研究開発--(1)開発した自律的制御技術について実験と評価を行い、計測機器を用いることなくネットワークシステムを省電力化するパッシブ型グリーンICT技術の基盤を確立した。

(2)G-MIBの国際標準化: G-MIBの精緻化・更新を進め、IETFにおける国際標準化活動を継続した。3.グリーン/ネバーダイ融合型ネットワークモデルとアーキテクチャ--(1)グリーン/ネバーダイ融合型ネットワークモデルの研究開発:他研究項目の成果を取り入れつつ融合モデルの精緻化をさらに進め、実証実験の結果から、本アーキテクチャの効果、有効性、適用範囲などを明らかにして、基盤技術を確立した。(2)融合型モデルのプロトタイプ「緊急避難支援システム」:昨年度までに開発したソフトウェアを統合して、緊急避難支援システムのプロトタイプシステムを開発した。また、実証実験によりその有効性を示した。4.基盤技術の確立とまとめ--各分担者との議論を進め、各研究項目の成果を総合的にとりまとめ、省エネ指向ネバーダイ・ネットワークの基盤技術を確立するとともに、これらの成果を内外の学術誌、国際会議に積極的に情報発信を行った。「大災害」と「温暖化」の2つの課題の解決へ向けて、災害時に不通となった超多人数(100万人以上)の利用者の「接続率満足度」を最大にする「災害環境適応型省エネ指向ネバーダイ・ネットワーク」を提案し、その基盤技術を確立した。具体的には、消費電力を最小限にしつつ、災害時には災害状況を自律的に把握し、多人数が安否確認できるICT技術を研究開発し、プロトタイプによる実験からその有効性を示した。全体的に概ね順調に、当初計画通りに研究開発が進捗している。加えて、当初は設計のみを予定していた「1.(2)ネバーダイ通信技術(B)」、「2.(1)環境適応型ネットワーク制御技術」については、当初予定の設計のみではなく、プロトタイプシステムの部分的な実装と一部評価まで行うことができた。これらは当初計画では2年目に行う予定としていたものである。以上から、予想以上に研究が進展しているといえる。平成28年度は、下記研究課題について実施する。1.ネバーダイ通信技術の研究開発--(1)ネバーダイ通信技術(A):実装した災害環境適応型時空間分割通信プロトコルの評価用シミュレーション環境を構築し、端末数を増加させた中・大規模環境での実証実験を行ってその有効性を示す。(2)ネバーダイ通信技術(B):構築したモデル、アーキテクチャのバージョンアップを繰り返し、「途絶えない通信」を実現するための仕組みと技術についてシミュレーション実験によってその有効性を検証し、ネバーダイ・ネットワークのモデルとアーキテクチャを確立する。2.パッシブ型グリーンICT技術の研究開発--(1)昨年度開発した自律的制御技術について実験と評価を行い、スマートタップなどの計測機器を用いることなくネットワークシステムを省電力化するパッシブ型グリーンICT技術の基盤を確立する。
草食動物消化管からの難培養性細菌の分離と機能性評価

本研究は草食動物消化管の未培養細菌群の生理・生態を明らかにし、繊維質の消化メカニズムも解明に近づこうとするものである。主に反芻家畜(ウシおよびヒツジ)のルーメン細菌に焦点を当て、これまでDNAレベルで存在のみ認識されていた菌群の分離・培養にチャレンジした。またウマやダチョウの大腸微生物の解析も手がけた。ルーメン内繊維付着性菌群U2は独自に開発したFISH法により牧草茎部に多く存在すること、それらはナイロンバック法で茎部をルーメンに浸漬することで容易に簡易集積できること、抗グラム陰性菌用の抗生物質を添加した液体培地内でさらに集積可能なことを明らかにした。その後PCRスクリーニングを活用することで多くの菌株の中からU2に属する2株の単離に初めて成功した。これらはいずれも繊維付着能を有し、マルラーゼは持たないがセロビオヒドロラーゼを、またキシラナーゼのほかに極めて高いアラビノフラノシダーゼ活性を有することをつきとめた。以上のことから、U2に属する細菌は、単独で繊維質を分解するのではなく、セルロース分解者の近傍に位置し、セルロース分解産物を利用すること、またセルロースを取り巻くヘミセルロース、とくにその側鎖を解離することに貢献しているものと推察された。大腸の細菌遺伝子ライブラリーから、ダチョウおよびウマは既知繊維分解菌の系統的近傍に未知の菌群を多く有していること、ウマは和種馬に特有の菌群が多く存在し、それらが和種馬の繊維分解に貢献している可能性があることを示唆できた。また和種馬は軽種馬にはほとんどみられない大型の繊維分解性プロトゾアを大腸に多く有していることを見つけた。これらの結果は、草食を規定する消化管微生物相の多様性とこの研究領域の奥深さを強く示唆するものであり、いっそうの解析の必要性が感じられる。「草食動物消化管からの難培養性細菌の分離と機能性評価」を目標として研究を開始し、初年度は以下のような実績を得た。北大ではウマ、エゾシカ、ヒツジから、畜草研および三重大では各々ウシおよびダチョウからルーメンまたは大腸内容物を採取し、含有される細菌16SrDNAのクローンライブラリーを作成し、これらの配列を解読し、総計で500クローン程度を読了した。解読した遺伝子情報と既知の情報から草食動物消化管細菌のミニデータベース構築を開始した。同データベースから未知菌群をわりだし、それらの検出用の特異配列の決定、PCRプライマーの設計などを行った。ルーメン内繊維付着菌叢のうち、繊維分解菌Clostridium thermothellumに近縁な未知細菌群U2に焦点をあててリアルタイムPCR定量系およびFISH検出系を確立した。これらを駆使し、U2の動態・分布を定量化、視覚化したところ、U2は主要繊維分解菌Fibrobacterと同じ動態をみせること、植物片に固着して存在することが判明した。さらにエゾシカのクローンライブラリーのうち木質繊維を常食とする冬に検出される未知細菌群A(UA)に着目した。UAは、複合液体培養系で集積素材として樹皮粉末、源環境を模倣するためのエゾシカルーメン液を使用した際に、選択的に増殖できることを発見した。樹皮は多くの中からスクリーニングをくり返し、ミズナラ樹皮が最良であることをつきとめた。以上のように、初年度でありながら、ライブラリー構築、ライブラリー構成員の一部決定、未知菌群の特定、未知菌群の定量および検出系の確立、定量と視覚化、ひとつの未知菌群の集積、などに具体的な成果をあげた。