hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
界面の作製とその精密制御

本研究の目的は、次世代半導体デバイスに必要不可欠な金属/半導体系及び金属/中間相/半導体系に対し、界面における固相反応機構、界面電気伝導機構の解明を行ない、同界面を精密制御し得る信頼性の高い界面作製技術を開発することである。本年度の研究により、以下の成果が得られた。(I)Si系にたいしては、(1)IVa及びVa族の高融点金属/Si界面に対して系統的な研究を行なった結果、Hf/n^+Siでは約5x10^<ー8>Ωーcm^2の低コンタクト抵抗率が達成でき、Hf/p^+Siにおいても約2x10^<ー7>Ωーcm^2と他の金属に比較して低いコンタクト抵抗率を実現できることが明らかになった。この結果は、昨年度報告したZr/Siの結果と比較的類似している。一方、Va族のVでは、n^+及びp^+Siに対して、ショットキ-特性の良い界面が形成でき、その原因がシリサイド化反応機構の差にあることを明かにした。(2)プラズマCVD法による超高濃度ド-ピング技術を開発し、キャリア濃度3x10^<21>cm^<ー3>という極めて高い値を実現した。(3)マイクロ波励起高密度高イオン化プラズマを用いた高品質Alスパッタ技術を開発し、配向性の極めて高い膜の形成、サブミクロン領域のトレンチの埋め込み等を実現した。(4)界面の急峻性に与える表面偏析の効果を調べ、Si/Ge系においてGeの偏析を抑制できることを見い出した。(II)化合物半導体系に対しては、(5)GaAs基板へのZn/Sn二重拡散プロセスの検討を行ない、ヘテロバイポ-ラトランジスタ型光変調及びスイッチ用デバイス作製プロセスの確立をおこなった。(III)理論的解明としては、(7)極微構造を有する金属や半導体では、界面のランダムネスによりコンダクタンスが決定される。転送行列法を用いて、このような系のコンダクタンスを定式化し、金属超格子のコンダクタンスや磁気抵抗効果の解明に適応した。
シトリン欠損症の分子遺伝学と成人発症2型シトルリン血症発症に関わる遺伝要因の探索

Citrin欠損症は、生後1歳までに肝内胆汁うっ滞性新生児肝炎(NICCD)に罹患し、見かけ上健康な適応・代償期を経て、重篤な成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)を引き起こす。Citrinの機能(肝型aspartate-glutamate carrier : AGC)から、多彩な病態発症や代償機構が考察できるようになったが、CTLN2発症に至る分子機構は未だ不明である。本研究は、多数診断されてくるNICCD症例の将来を考えて、CTLN2発症の要因と分子機構を明らかにし、治療・予防法の開発に役立てることである。(1)Citrin欠損症の診断と病態像の把握SLC25A13遺伝子上に20種近くの新規変異を同定し、遺伝子診断法を確立するとともに、Western blot法を用いたcitrin蛋白の有無を検索する新規診断法を開発した。現在までに、NICCD症例(日本人203例、中国人40例、韓国人6例、ベトナム人4例、白人3例、パレスチナ人3例、ユダヤ人2例、イスラエル人2例、パキスタン人1例)ならびにCTLN2症例(日本人157例、中国人3例、韓国人2例)を分子遺伝学的に診断してきた。多彩な病態像を示すシトリン欠損症:NICCDとCTLN2の特徴と生化学的・分子遺伝学的診断基準をGeneReviews(Kobayashi & Saheki)[www.genetests.org]にまとめた。(2)SLC25A13変異遺伝子の広範な頻度検索と人類遺伝学的解析日本では、保因者割合(1/65)から、変異ホモ接合体(複合ヘテロ接合体を含む)頻度は1/17,000と計算される。日本人症例で同定した12種のSLC25A13変異を検索し、中国・揚子江南方地域における保因者頻度は高く(湖南省や広東省:1/40)、東アジアに10万人を超えるシトリン欠損症の存在を推測するとともに、変異の起源や民族の移動に迫れる人類遺伝学的に興味ある結果を明らかにした。(3)疾患発症の分子機構とそれに関わる遺伝的背景の解明Citrin-KOマウスではヒト症状を示さず、double(citrin/mGPDH)-KOマウスではヒトの病態に似た症状(高アンモニア血症、高シトルリン血症、成長障害、糖質毒性、低血糖など)が認められ、疾患モデルマウスとして利用できる状態になった(J Biol Chem投稿中)。このことは、シトリン欠損症において、mGPDH遺伝子の発現レベルが病態発症に関わる重要な要因の1つであり、NADH shuttle関連遺伝子の発現量ならびに多型解析が今後の重要な課題であることを示唆している。Citrin欠損症は、生後1歳までに胆汁うっ滞性新生児肝炎(NICCD)に罹患し、見かけ上健康な適応・代償期を過ごし、重篤な成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)を引き起こす。

Citrinの機能(肝臓型aspartate-glutamate carrier : AGC)から、多彩な病態発症と代償機構の考察が可能になったが、CTLN2発症に至る分子機構は未だ不明である。本研究は、数多く診断されてくるNICCD症例の将来を考えて、CTLN2発症の要因ならびに分子機構を明らかにし、治療・予防法の開発に役立てることである。本年度の研究実績を列挙する。(1)Citrin欠損症の診断と病態像の把握SLC25A13遺伝子上に10種の新規変異を同定し、確立した既知・新規変異診断法により、国内外のNICCD症例32例(日本人28例、中国人2例、ベトナム人1例、イスラエル人1例)と日本人CTLN2症例8例を新たに見いだした(Takaya et al.論文投稿中、Tabata et al.論文作成中)。これまでにNICCD症例153例とCTLN2症例150例を分子遺伝学的に診断しており、NICCDの臨床生化学的診断基準を確立するため、検査所見ならびに臨床データを整理している。一方、CTLN2の予後不良の原因が、高アンモニア血症や脳浮腫に対する従来の治療法(高糖質投与)にあることを明らかにした。さらに、肝細胞癌切除後に高アンモニア血症を呈し、CTLN2と診断された症例も見いだした。(2)SLC25A13変異遺伝子の広範な頻度検索と入類遺伝学的解析日本人症例で発見した12種の変異について、東アジア(日本、韓国、台湾を含む中国)における頻度検索を行った結果、保因者が高頻度(日本1/69、韓国1/112、中国1/65:揚子江南方地域1/40)に存在すること、また変異種と分布に地域差があることを明らかにした(Lu et al.論文投稿中)。(3)疾患発症の分子機構とそれに関わる遺伝的背景の解明Citrin欠損症は、生後1歳までに胆汁うっ滞性新生児肝炎(NICCD)に罹患し、見かけ上健康な適応・代償期を過ごし、重篤な成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)を引き起こす。(1)Citrin欠損症の診断と病態像の把握(2)SLC25A13変異遺伝子の広範な頻度検索と人類遺伝学的解析日本人と同じ変異を持つ保因者が高頻度(日本1/65、韓国1/112、中国1/65:揚子江南方地域1/40)に東アジアに存在し、変異の起源や民族の移動に迫れる人類遺伝学的に興味ある結果を報告した。(3)疾患発症の分子機構とそれに関わる遺伝的背景の解明ヒトのaralar(脳・筋型AGC)欠損症は知られていないが、aralar-KOマウスは脳内ミエリン形成不全により重篤な症状を呈することを見いだした。ヒト症状を示さないcitrin-KOマウスと違って、double(citrin/mGPDH)-KOマウスは体重増加不良が見られ、高濃度糖質投与で高アンモニア血症が出現してきた。
食事組成と大腸癌発生に関する抑制効果

乳果オリゴ糖(ラクトスクロース)の長期間にわたる摂取によって化学誘発大腸癌の発生に対する抑制効果が認められた。増加した腸内容物が腸管内に滞留することによって、発癌物質または発癌前駆物質が希釈されるものと考えられる。腸内容物の増加はラクトスクロースそのものおよび腸内細菌叢の増殖によるものであり、腸内に滞留する間に腸内細菌叢によってラクトスクロースがゆっくりと代謝されて、短鎖脂肪酸などが産生されるものと推測される。大腸癌の発生を抑制するにはラクトスクロースの摂取によって生ずる腸内環境の変化が深くかかわっている。腸内細菌叢が変動すること(特に、Bifidobacterium菌叢の増加)、盲腸内において短鎖脂肪酸(特に酪酸)が増加することなどが抑制効果に関与しているものと考えられる。今後、大腸癌発生の抑制と関連づけて盲腸内の各短鎖脂肪酸がどのように変動するかに注目し、検討する予定である。著者らは高脂肪食にラクトスクロースを添加した食餌でラットを長期間飼育して、ラクトスクロースが大腸癌発症に対して抑制効果を有するかどうかについて知ろとして実験を行い、以下のような成績を得た。3週齢のFishcr344系雄ラットを大腸癌化学誘発剤である1,2-dimethylhydrazine(DMH)を投与する群と投与しない群に分けた。DMHを投与した群は、さらにラクトスクロース(LS)食群と対照としてグルコース(GL)食群に分けた。DMH(20mg/Kg体重)の投与は週に2回の割合で4週間背部に皮下注射した。DMHを4週間投与したのちにラクトスクロースまたはグルコースを2%添加した高脂肪(20%サフラワー油)食を与えた。発癌の有無や盲腸内容物の成分の変動について経時的に観察するために、DMHを4週間投与したのち、24週目と35週目に解剖を行った。飼育期間中、体重と摂食量は毎日測定し、糞中のbeta-glucuronidase活性は毎週測定した。飼育終了後、盲腸および結腸内容物を採取し、pH、水分含量、内容物中のbeta-glucuronidase活性を測定した。癌発生の有無は、結腸粘膜について肉眼的ならびに顕微鏡下で観察した。また結腸上皮粘膜のOrnithine decarboxylase(ODC)活性についても測定した。ラットの体重は3群ともに7週齢まで直線的に増加し、DMH投与による差は見られず、11週齢以降は体重増加が少なくなる傾向が観察された。DMHを4週間投与したのちに24週間高脂肪食で飼育した対照群もLS群も結腸病変部(ポリープ、腫瘍など)の発生は認められなかった。糞中のbeta-glucuronidase活性を週ごとに測定したところ、DMHを4週間投与したものは、DMHを投与しないラットに比べて、明らかに活性が高かった。また結腸上皮粘膜のODC活性もDMHを投与した群の方が高い活性を示した。DMHを4週間投与したのちに、35週間高脂肪食で飼育したLS群の結果についても検討中である。自発運動やビタミンE摂取が、生体内の抗酸化系にどのような影響を与え、大腸癌の発生に関係するのかどうかを検討する目的で以下の実験を行った。ラットをコントロール食群(dl-α-tocopherol acetatc 100IU/kg)とビタミンE食群(1000IU/kg)に分け、さらに回転ケージによる自発運動群と非運動群に分けて飼育した。飼育開始4週間後から4週間にわたりDMHを投与し、その後27週間飼育した。解剖の後、大腸癌の発生率と組織中の抗酸化酵素、α-トコフェロール含有量および過酸化脂質量(TBARS)について調べた。結果は次に示すとおりである。1)回転ケージによる自発運動によって、大腸癌の発生が抑制される傾向が見られた。非運動群では、ビタミンEの投与により大腸癌の発生率が低くなる傾向が見られた。2)大腸粘膜、肝臓および腓腹筋のSOD活性とGPX活性には、ほとんど変化が見られなかった。3)各組織中のα-トコフェロール含有量はビタミンE食群で有意に高くなった。腓腹筋では自発運動により減少し、血清においてはDMH投与と自発運動により減少した。4)各組織中の過酸化脂質(TBARS)には顕著な変化は見られなかった。ビタミンEの投与や自発運動によって、DMHにより誘発したラットの大腸癌の発生に影響を及ぼす傾向が見られた。

しかし、ラットを35週間飼育した今回の実験では、抗酸化酵素の活性にはほとんど変化が見られず、抗酸化系と発癌との関連についは不明であった。したがって、DMHによる大腸癌の誘発の様々な段階において、運動トレーニングやビタミンEの効果がどのように現れるのか、さらに綿密な研究が必要であると思われる。難消化性オリゴ糖のラクトスクロースには、食物繊維の様な作用が期待されると同時に腸内環境を変化させる可能性がある。本研究は1,2-dimethylhydrazine(DMH)を投与し、長期間にわたってラクトスクロースを含む高脂肪食で飼育し、ラットにおいて大腸癌発生に対する抑制効果を観察した。すなわち、3週齢のF344系雄ラット72匹をDMHを投与する群と投与しない群の2群に分けて4週間飼育し、その後、35週間にわたって、(1)DMH(-)セルロース食群、(2)DMH(+)無繊維食群、(3)DMH(+)セルロース食群および(4)DMH(+)セルロース+ラクトスクロース食群に分けて各群とも18匹ずつ飼育した。その結果、DMHを投与していない群では大腸癌の発生が全くみられなかったが、DMH(+)無繊維食群は18匹のうち9匹に大腸癌が認められ、その発生率は50%、DMH(+)セルロース食群は18匹のうち6匹で発生率33.3%を示したのに対してDMH(+)セルロース+ラクトスクロース食群は18匹のうち2匹で有意に低い発生率(11.1%)であった。大腸癌の発生部位は盲腸から肛門に向って約3cmの近位結腸で、直径が約5mmぐらいの大きさであった。他の群にくれべて、セルロース+ラクトスクロース食群は盲腸内容物も結腸内容物も有意に増加し、盲腸内容物中の細菌叢を検索したところ、ビフィズス菌の増加が目立ち、また、糞中胆汁酸のうち二次胆汁酸が低い値を示した。セルロースとラクトスクロースを含む飼料でラットを長期間飼育すると、大腸癌の発生率が低下し、下部消化管の内容物の増加が観察された。盲腸や結腸の内容物による希釈効果とともに、ビフィズス菌の増加、胆汁酸濃度の低下などが関与して大腸癌発生が抑制されたものと推察される。
メタボロームのずれをミトコンドリア寄与で補正

発酵産業で使われる酵母をはじめとする酵母は発酵が始まると極端な低酸素にさらされるため、ミトコンドリアが発達せず、その代謝は充分に調べられてこなかった。しかし我々はミトコンドリアも発酵初期には残存し、代謝に影響を与えていることを明らかにしたことから、ミトコンドリア活性が発酵中の酵母の代謝に与える影響を調べ、既存のメタボローム解析結果も再解釈できるようなシステムの構築を目指した。呼吸と発酵と中間型の酵母を用意し、そのメタボローム解析結果を解析した結果、メタボローム解析結果からPLS回帰により統計的に有意にその酵母が呼吸状態にあるか発酵状態にあるかを予測できた。培養方法を工夫して酸化状態と還元状態の清酒酵母を用意し、その清酒酵母について親水性物質を誘導体化後GC-FIDによりそれぞれの親水性物質のメタボロームを解析した。そしてそれらのメタボローム解析結果からその酸化還元状態を推定する線形変換を行い、その結果から代謝物からそれぞれの清酒酵母の酸化還元状態を統計解析の手法であるPLS-DAにより定量的に推定できる式を考案した。以上の研究結果は、2016年度日本農芸化学会で発表した。酸化還元状態の違う代謝物を新たな酸化還元状態の代謝物に変換することは次元数の観点からまだできていないが、どのような酸化還元状態にあるかは定量的に示すことができるようになったことから、特定のメタボロームの結果が得られた時にその酵母の酸化還元状態を考慮に入れられるようになったと言える。微生物の酸化還元状態は微生物による有用物質の生産に重要な意義を持つことから、本研究により、酵母のメタボローム結果を解釈する際の有用な知見が得られたと考えている。特定の酸化還元状態の酵母のメタボロームから他の酸化還元状態の酵母のメタボロームに数学的に変換するという目的はまだ達成できていないが、酵母の酸化還元状態を定量的に推定できる式を構築できたことから、そのメタボロームが行われた酸化還元状態を知ってメタボロームを解釈できるようになったと言える。従って、進捗としては概ね順調に推移していると考える。発酵産業において初期段階では酸素濃度が一定濃度あるがその後酸素濃度は低下し発酵微生物は極端な低酸素条件にさらされる。近年、メタボローム解析を使って発酵微生物の、特にアルコール発酵を行う酵母の代謝産物を調べる研究が盛んにおこなわれているが、上記の事情により酸素呼吸に係るミトコンドリアが酵母の代謝にどのような影響を及ぼすかはこれまで充分に解明されてこなかった。ミトコンドリア状態が酵母の代謝、メタボロームに及ぼす影響を明らかにすれば、香味物質の代謝調節が容易になるだけでなく、有用物質、機能性物質の生産性の向上も図れるし、さらにこらまでに蓄積されてきた酵母のメタボローム解析結果の再解釈も可能になる。そこでまず、ミトコンドリア活性が酵母のメタボロームに及ぼす影響を調べるため、発酵条件を変えることでミトコンドリア活性が変わった実用酵母株を用意した(呼吸型、発酵型、中間型)。これらの3つの状態の実用酵母株(清酒酵母)を使ってメタボロームを調べた。代謝産物を説明変数、呼吸状態を目的変数としたPLS回帰を行い、R2値0.9以上Q2値0.8以上、RSME0.060の値で代謝産物濃度から呼吸状態を予測することができた。グルタミン酸、バリン、イソロイシンなどが高いVIPスコアを持つ物質として同定された。これらの研究により、代謝産物濃度からミトコンドリア活性を推測することができるようになり、ミトコンドリア活性が酵母メタボロームに及ぼす影響を明らかにすることができた。この研究成果によって、これまで酵母で取得されていたメタボローム解析結果について、その状態に応じて得られたメタボローム解析結果のずれを補正するとまでは行かなくても、少なくとも酵母の呼吸発酵状態を考慮に入れながらメタボローム解析結果を再解釈できるようになったと言える。平成27年度までに構築した式で、他の酵母の、あるいは清酒酵母の他の培養条件で酸化還元状態を推定できるか試みる。他の酵母でも、他の培養条件でも酸化還元状態を推定できる式を構築できるかを検討する。ひとつの酸化還元状態から他の酸化還元状態のメタボロームに変換する式の構築を試みる。応用微生物学
多収性水稲の登熟期における炭水化物と窒素化合物の転流とその制御機構の解析

多収性水稲として、南京11号、水原256号、比較品種として日本晴を供試し、主茎について、調査した。現在すべての分析が終わっていないため、すでに得られた、乾物と窒素の転流の品種間差についての概要を以下に記す。1。収穫時におけるモミ・ワラ比は、南京11号、水原256号、日本晴でそれぞれ1.74、1.42、0.822であり、1穂頴花数の順と同じであった。2。登熟期間は南京11号が他の品種より1週間以上短く、短時間に多量の乾物が穂に蓄積された。それを供給するため、茎葉とくに茎から乾物が再転流された。その量は出穂時の茎重の40%以上であった。3。窒素に関しても、収穫時におけるモミ・ワラに含まれる量比は、南京11号、水原256号、日本晴でそれぞれ4.39、2.31、1.45と乾物重以上に大きな品種間差が存在した。4。南京11号において、以上のように大量の窒素をしかも短期間に穂に蓄積するため、葉および茎からの再転流量はかなり多く、しかも、他の2品種では出穂後2週目以降から起こったのに対し、南京では出穂後直ちに再転流が生じていた。また、本研究では地下部の調査は行なわなかったが、地上部の窒素増加量から判断すると、地下部からの再転流もかなりあることが推察された。5。南京11号で出穂後、葉から大量の窒素が再転流した結果、葉の光合成能力が低下し、出穂期の比較的近い日本晴と比べ、乾物生産量は約半分と非常に低くなった。多収性水稲として、南京11号、水原256号、比較品種として日本晴を供試し、主茎について登熟期サンプリングを行った。現在、乾物重、窒素含量の分析が終了した。今後、炭水化物含量、茎、葉鞘において蓄積炭水化物の分解に関係する酵素群、穂において転流されてきた炭水化物のデンプン合成に関与する酵素群の測定を行うが、現在までに得られた結果は次の通りである。1。1穂重は、1穂穎花数の多かった南京が最も重く、ついで水原、日本晴であった。しかし、登熟期間の乾物増加量には品種間で大きな違いはなく、穂重の違いは他器官からの再転硫量の違い、あるいは、光合成産物の分配率の違いによってもたらされていた。2。登熟歩合は水原、日本晴は75%程度であったのにたいし、南京は60%と低かった。登熟期間における1穂重の推移を見ると南京は登熟初期の増加速度が最も速いが、その後急に低下する。一方、日本晴では、乾物増加が停止する出穂後25日までほぼ一定速度で増加した。水原は登熟中期から、増加速度が低下するが停止はせず徐々に乾物を蓄積していった。南京と水原の違いは、二次枝梗着生穎果の発育が、水原では一次枝梗着生穎果の乾物増加停止後引き続いて行われるが、南京ではすでに発育能力を失っているためと観察された。3。穂の窒素集積が主として行われた、出穂後4週間における、他の器官からの窒素の転流量は、南京が最も多く、ついで日本晴、水原の順であった。以上の結果から、一穂穎花数の多い南京、水原であっても、穂への炭水化物・窒素の転流の時期的推移には違いが見られ、これは、一次枝梗と二次枝梗の発育パタ-ンの違いに起因する可能性がある。1。2。3。4。5。
外国人ケア労働者を対象とした異文化間ケア教育プログラムの開発から協働文化の創生へ

今年度は在日外国人ケア労働者を対象に、「4レベルアプローチ」型の「異文化間ケア教育プログラム」の検討開発期と位置付け、教育素材となるDVD制作を実施した。DVD制作にあたり、昨年度からの文献検討と今年度のインドネシア高齢者施設の視察から、日本のケア現場でトラブルを生じやすい外国人と日本人のケアの差異(方法・場面)や、職場慣習や価値観を分類しパターン化を行った。まず、29年度から継続している文献検討や関連資料(異文化適応、協働環境、協働文化、ケアの受け手の反応など)では、日本人が外国人に求めるケアや職場の働き方を整理した。次に、2018年夏に訪問したインドネシア高齢者施設の視察では、EPA制度を通じ日本の就労経験を持つインドネシア人から、日本とインドネシアでのケアの異なりについての理解を深めた。また、外国人の母国での働き方や職場慣習を理解し、日本においてトラブルとなりえる行動や課題を整理した。さらに、海外・国内学会において、EPA制度や外国人ケア労働者に関する情報収集に努めた。それらの情報をもとに、日本のケア現場で就労する外国人に期待する技術や、理解を求める職場慣習・接遇場面等を撮影し、DVD教材を制作した。制作には、EPA制度を通じ看護師として、日本での就労経験を有するインドネシア人に監修を依頼した。教材には、実際に外国人が就労した上での経験・意見、日本での就労においてのニーズ等も含めることができた。今後は、e-learningシステムを整え、DVD教材を用いた研修を展開していくこととする。平成30年度は、目標としていた「異文化間ケア教育プログラム」の基礎となるDVD教材を制作することができた。しかし、e-learningと研修内容は検討でとどまり、制作から展開までは至らなかった。今後は、e-learningと研修の構成に取り組み、「4レベルアプローチ」型の「異文化間ケア教育プログラム」を展開し、効果の検証を行っていく。経済連携協定(EPA)等の導入に伴い、ケア現場は国際化が進んでいる。在日外国人ケア労働者は母国でのケア知識を有するが、ケアの仕方や背景のケア観には文化的差異が存在する。そのずれから、現場には戸惑いとケアの質への不安が生じている。本研究は、在日外国人ケア労働者の異文化適応から、外国人と日本人との「協働文化」の探求へと展開する、研究シリーズの教育応用編である。今年度は、在日外国人ケア労働者(フィリピン人・インドネシア人・ベトナム人)を対象に「4レベルアプローチ」型の「異文化間ケア教育プログラム」試作(シミュレーションDVD教材、座学研修)の開発期と位置づけていた。開発に向けて、外国人ケア労働者に関する文献検討(異文化適応、協働環境、協働文化、高齢者の反応など)を行い、また関連資料やDVD教材の内容から、外国人のケア現場に求められる技術について検討を行った。さらに、海外の学会において、フィリピン人、インドネシア人から海外の看護情報を得ることができた。日本国内の学会では、介護施設で働く日本人スタッフから外国人と働く現状や人で不足への課題、外国人技能実習生についてなど、様々な情報収集ができた。今後はこれら検討内容を元に、外国人ケア労働者向けの教育プログラム構成とDVDの開発、座学研修を構築していく。平成29年度は、ケア教育プログラムの開発に向けての初期的検討として、在日外国人ケア労働者への面接調査を実施する予定であったが、倫理審査手続き等の遅れから実施に至らなかった。倫理審査手続きが完了した後、教育プログラム構成とDVDの開発へ向けて、現場の意見を把握していきたい。今後は、倫理審査手続きが完了した後、教育プログラム構成とDVDの開発へ向けて、現場の意見を調査し、現場のニーズに即した教育プログラムへとつなげていく。教育プログラムの基礎を完成させ、「4レベルアプローチ」型の異文化間ケア教育プログラムを実践して効果の検証を行いたい。

今後は、e-learningと研修の構成に取り組み、「4レベルアプローチ」型の「異文化間ケア教育プログラム」を展開し、効果の検証を行っていく。平成29年度に面接調査が実施できず、翻訳や通訳に関連する謝金・人件費の支出が減少した。その他の支出では、海外学会誌への投稿ができなかったため、支出が減少した。平成30年度には、面接調査を実施した場合の翻訳代、海外論文投稿に使用していく。人件費の調整が上手くいかなかった。次年度にむけてe-learningの制作時に使用していく。
構造化ニューラルネットワークのための強化学習に関する研究

Hl3年度では構造化ニューラルネット(NN)と強化学習アルゴリズムの組み合わせに焦点を絞り,NN構造の自動化法を提案し国際会議で発表した.昨年度の報告でも述べたように,今年度は,強化学習をNNのためだけの強化学習に限定せず,強化学習と見做せる進化論的計算(EC)に拡張して研究を展開させた.具体的には,対話型ECを用いた画像強調を取り上げた.システムは,画素の濃度変換を行いカラー化する画像強調フィルタをパラメトリックに設計し,ECで最適化する.その時,人間が処理された画像を評価し,その評価値をECにフィードバックすることによって画像強調フィルタを最適化するものである.ECは最終的な理想解が人間からは与えられないが個々の個体の良し悪しは与えられるので,強化学習と言える.研究成果は3点ある.第1の成果は,モノクロ画像のカラー化フィルタの設計である.画素の濃度値の入出力変換特性を折れ線特性で表現し,折れ線部分の座標値を遺伝的アルゴリズムで最適化する.この入出力変換特性を3種類作成し,それぞれの出力をRGBに対応させることで,モノクロ画像を入力し,濃度変換とカラー化で画像を強調する処理系を構築する.第2の成果は,この処理系を医療画像処理の現場に持ち込み,医療画像診断の専門家を被験者に評価を開始したことである.医療画像診断の専門家は信号処理の専門家ではないので画像強調フィルタを設計することは困難である.しかしこの対話型ECを導入することで可能になる.第1の成果で得られた画像強調フィルタ設計システムを福岡歯科大学の現場での評価に持ち込んだ.第3の成果は,新しい画像強調アルゴリズムの提案である.画像強調フィルタ特性を遺伝的プログラミングで設計する.その時に用いる数式の演算に,通常の四則演算や三角関数,対数などの演算子以外に,画像処理でよく用いられる処理を1つの演算子として遺伝的プログラミングに導入することで,短時間で素性の良い画像強調フィルタを設計しようとするものである.Hl3年度では構造化ニューラルネット(NN)と強化学習アルゴリズムの組み合わせに焦点を絞り,NN構造の自動化法を提案し国際会議で発表した.昨年度の報告でも述べたように,今年度は,強化学習をNNのためだけの強化学習に限定せず,強化学習と見做せる進化論的計算(EC)に拡張して研究を展開させた.具体的には,対話型ECを用いた画像強調を取り上げた.システムは,画素の濃度変換を行いカラー化する画像強調フィルタをパラメトリックに設計し,ECで最適化する.その時,人間が処理された画像を評価し,その評価値をECにフィードバックすることによって画像強調フィルタを最適化するものである.ECは最終的な理想解が人間からは与えられないが個々の個体の良し悪しは与えられるので,強化学習と言える.研究成果は3点ある.第1の成果は,モノクロ画像のカラー化フィルタの設計である.画素の濃度値の入出力変換特性を折れ線特性で表現し,折れ線部分の座標値を遺伝的アルゴリズムで最適化する.この入出力変換特性を3種類作成し,それぞれの出力をRGBに対応させることで,モノクロ画像を入力し,濃度変換とカラー化で画像を強調する処理系を構築する.第2の成果は,この処理系を医療画像処理の現場に持ち込み,医療画像診断の専門家を被験者に評価を開始したことである.医療画像診断の専門家は信号処理の専門家ではないので画像強調フィルタを設計することは困難である.しかしこの対話型ECを導入することで可能になる.第1の成果で得られた画像強調フィルタ設計システムを福岡歯科大学の現場での評価に持ち込んだ.第3の成果は,新しい画像強調アルゴリズムの提案である.画像強調フィルタ特性を遺伝的プログラミングで設計する.その時に用いる数式の演算に,通常の四則演算や三角関数,対数などの演算子以外に,画像処理でよく用いられる処理を1つの演算子として遺伝的プログラミングに導入することで,短時間で素性の良い画像強調フィルタを設計しようとするものである.
マイクロバブル中の高エネルギー凝縮メカニズムの解析

1.分子レベルでの気泡モデルの改良本研究では単一気泡の内部を分子レベルで扱い,気泡界面の境界条件は従来の連続体の方程式であるKellerの方程式にしたがって決定するモデルを構築したが,気泡界面での水分子の蒸発と凝縮は組み入れられていなかった.また,以前のモデルで確認された気泡内部の衝撃波は,実際には界面での熱伝達により存在しないとも考えられた.今年度ではさらにモデルを改良して,界面での水の蒸発と凝縮,しいては熱伝達と質量流入を考慮し,境界条件も界面での蒸発と凝縮を考慮したYasuiの方程式に変更することで,最近報告された気泡内部における分子種の分布の変動や非平衡状態をシミュレートすることを可能にした.得られた結果では,気泡運動半径,気泡内部の温度,圧力の分布は他の研究者によるシミュレーション結果と一致したが,衝撃波らしき急激に変動する圧力分布が見られ,現在有力視されているソノルミネッセンス発生メカニズムの理論を裏づけるには到らなかった.今後,内部の水分子の解離や希ガス分子のイオン化を含め,より詳細に発生メカニズムの解析を行っていく予定である.2.発光の実験条件への依存性調査昨年度作成した実験装置により,単泡性ソノルミネッセンスから多泡性ソノルミネッセンスへの遷移を確認することができた.本研究では計上した熱電対による水温のモニター,及び計上したポータブルイオン・pH計によりpH値を予定していたが,既に実験で得られているpHの変化量が予定したポータブルイオン・pH計の分解能以下であることが判明し,購入および実験を断念した.しかし,ソノルミネッセンス発生の温度依存性,音圧条件と単泡性から多泡性ソノルミネッセンスへの遷移領域は現在も未知の部分があり,今後も多泡性および単泡性ソノルミネッセンスの差異の支配する要因を計測する手段を開発することを目指す.1.ソノルミネッセンス実験装置の確立実験装置としては両端に超音波振動子を取りつけたアクリルビーカーを作成し,パルスジェネレーターから発信された電圧信号を高周波アンプを介して増幅して振動子を駆動させることで,定在波の腹に単一の気泡をトラップさせることに成功した.印加電圧と駆動周波数を変えることにより,単泡性から多泡性までのソノルミネッセンスを観測することができる.理論解析により実験装置の共振周波数を理論的に導出し,計上した超音波音圧計により駆動周波数に対する定在波中の音圧の依存性を計測することで,理論の妥当性を確認した.さらに,駆動周波数と印加電圧におけるソノルミネッセンスの発生範囲を目視とCCDカメラにより計測するとともに,分光器と光電子増倍管によりソノルミネッセンスのスペクトルを計測することで,多泡性および単泡性ソノルミネッセンスの差異は定在波中の気泡の空間的な安定性と,他の気泡との干渉に支配的な要因があることが推測された.2.分子レベルでの気泡モデルの構築気泡を連続体として扱った従来の計算モデルと異なり,気泡内部を分子レベルで扱い,境界条件は連続体の方程式にしたがって決定するモデルを開発した.このモデルにより,連続体モデルでは解明できなかった気泡内部の砲撃波の伝播や非平衡状態を計上したパーソナルコンピュータによりシミュレートすることを可能にした.しかしながら,系全体を断熱状態としているため,気泡内の圧力や温度は実験結果と定量的な一致が見られない.そこで現在,水分子の凝縮と蒸発を含んだモデルに改良中である.さらに,最新の理論ではイオン状態の希ガスが支配的なまでの要因であると考えられていることから,イオン状態を模擬したモデルに改良し,実験結果で得られている特性を再現する.1.分子レベルでの気泡モデルの改良本研究では単一気泡の内部を分子レベルで扱い,気泡界面の境界条件は従来の連続体の方程式であるKellerの方程式にしたがって決定するモデルを構築したが,気泡界面での水分子の蒸発と凝縮は組み入れられていなかった.また,以前のモデルで確認された気泡内部の衝撃波は,実際には界面での熱伝達により存在しないとも考えられた.今年度ではさらにモデルを改良して,界面での水の蒸発と凝縮,しいては熱伝達と質量流入を考慮し,境界条件も界面での蒸発と凝縮を考慮したYasuiの方程式に変更することで,最近報告された気泡内部における分子種の分布の変動や非平衡状態をシミュレートすることを可能にした.得られた結果では,気泡運動半径,気泡内部の温度,圧力の分布は他の研究者によるシミュレーション結果と一致したが,衝撃波らしき急激に変動する圧力分布が見られ,現在有力視されているソノルミネッセンス発生メカニズムの理論を裏づけるには到らなかった.今後,内部の水分子の解離や希ガス分子のイオン化を含め,より詳細に発生メカニズムの解析を行っていく予定である.2.発光の実験条件への依存性調査昨年度作成した実験装置により,単泡性ソノルミネッセンスから多泡性ソノルミネッセンスへの遷移を確認することができた.本研究では計上した熱電対による水温のモニター,及び計上したポータブルイオン・pH計によりpH値を予定していたが,既に実験で得られているpHの変化量が予定したポータブルイオン・pH計の分解能以下であることが判明し,購入および実験を断念した.しかし,ソノルミネッセンス発生の温度依存性,音圧条件と単泡性から多泡性ソノルミネッセンスへの遷移領域は現在も未知の部分があり,今後も多泡性および単泡性ソノルミネッセンスの差異の支配する要因を計測する手段を開発することを目指す.
医療用精密作業のためのフレキシブル・マイクロアクチュエータの基礎研究

本研究は医療用精密作業の例として横浜市立大学より教示頂いた吸入麻酔作業をとりあげ、生体と適合しやすく、使い捨てタイプのアクチュエータを開発するための基礎研究を行ったものである。医療用精密作業を行うためには生体と適合しやすく、使い捨てタイプのアクチュエータであることが望ましい。全身麻酔の基本要素である、意識消失、沈痛、不動化を行う方法として、吸入麻酔は体内への吸収と排泄が肺を介してバランス良く行える方法といわれている。その主要な作業内容は、麻酔ガス誘導管を気管支に内壁をきずつけること無く挿入することである。この作業はこれまで僅かな内壁からの反力をもとに勘を働かせながら手探りでおこなわれてきている。気管支の内壁は丁度プリンのように柔らかく傷つき易い。本研究では、まず初年度(平成5年度)に実作業の現場実態調査を行い、作業機器、ガスの種類とチューブ類、作業手順を把持し、次に子供や太った大人の作業の場合には通常用いられているワイヤ式の堅い内視鏡が使いにくいことが分かり、報告者らのシリコンゴムからなる柔らかいアクチュエータをガス誘導管として気管支に挿入する方法を具体的に検討することにした。設定課題として、(1)直径5mm,長さ50mmのフレキシブル・マイクロアクチュエータ(以下、FMAと略す)を作製し、作業の短時間化と確実化のため(2)食道と別れる気管支の空洞を検出する光センサからの信号に基ずき3自由度の動きのできる空気圧駆動のFMAを用いて挿入方向を自律的に選べるものとした。その具体的方法として、0.2mmの光ファイバ2本(光源用と反射光用)をFMAの中心軸に埋め込み、その周りを3つの空気室で囲むものを試作した。本FMAは軸心に光ファイバを埋め込んであるため、曲げ剛性が大きくなり、従来0.25MPaで90°曲がったものが0.4MPaまで高圧化する必要があるが、現場では特に問題とはならない。本装置の実用性を調べるため、通常の大人の声帯・気管支モデルを2次元的に作製し、表面をアクリル板で可視化し、FMAの操作性をビデオ映像をもとに作業時間と作業精度について定量化したところ、熟練者ではなくても、作業の短時間化と繰り返し精度の向上をはかれる見通しがえられた。麻酔作業を行うためのガス誘導管の気管支への挿入作業は、外部から見ることのできない精密な作業で、僅かな内壁からの反力を勘を働かせながら手探りでおこなってきた。気管支の内壁は傷つき易く、また、誘導管の挿入方向の制御は3自由度の運動が要求される。平成5年度は、実際の手術の行われる現場での実態調査を行い、麻酔科の医師より作業機器、ガス計量装置、作業手順を実際に見学し、特に、子供と太った大人の作業がこれまでの方法では難しいことが理解できた。この調査により課題設定として、(1)直径5mm、長さ50mmのフレキシブルマイクロアクチュエータ(以下、FMAと略す)の形状が決定され、さらに作業を短時間にかつ確実に行うため、(2)気管支内の空洞を検出する光センサと空気圧制御用小形電磁弁を併用する自律型の挿入機の開発が必要であることが具体的に設定された。

現在、0.2mmの光センサをFMAの中心軸に埋め込み、その周りを3つの空気室で囲むものが試作できている。本FMAは軸心に光ファイバを挿入しているため、曲げ剛性が大きくなり、従来0.25MPaで90゚は曲がったものが、0.4MPaまで高圧化する必要があることがわかった。また、動物実験に入る前に、人間の声帯・気管支モデルを作製し、FMAの操作性を試験しており、自律型のFMAの評価を、上記モデルを用いてビデオ等の映像処理により、作業時間と作業精度に関する定量化により行う予定である。医療用精密作業を行うためには生体と適合しやすく、使い捨てタイプのアクチュエータであることが望ましい。全身麻酔の基本要素である、意識消失、沈痛、不動化を行う方法として、吸入麻酔は体内への吸収と排泄が肺を介してバランス良く行える方法といわれている。その主要な作業内容は、麻酔ガス誘導管を気管支に内壁をきずつけること無く挿入することである。この作業はこれまで僅かな内壁からの反力をもとに勘を働かせながら手探りでおこなわれてきている。気管支の内壁は丁度プリンのように柔らかく傷つき易い。本研究では、まず初年度(平成5年度)に実作業の現場実態調査を行い、作業機器、ガスの種類とチューブ類、作業手順を把握し、次に子供や太った大人の作業の場合には通常用いられているワイヤ式の堅い内視鏡が使いにくいことが分かり、報告者らのシリコンゴムからなる柔らかいアクチュエータをガス誘導管として気管支に挿入する方法を具体的に検討することにした。設定課題として、(1)直径5mm,長さ50mmのフレキシブル・マイクロアクチュエータ(以下、FMAと略す)を作製し、作業の短時間化と確実化のため(2)食道と別かれる気管支の空洞を検出する光センサからの信号に基ずき3自由度の動きのできる空気圧駆動のFMAを用いて挿入方向を自律的に選べるものとした。その具体的方法として、0.2mmの光ファイバ2本(光源用と反射光用)をFMAの中心軸に埋め込み、その周りを3つの空気室で囲むものを試作した。本FMAは軸心に光ファイバを埋め込んであるため、曲げ剛性が大きくなり、従来0.25MPaで90°曲がったものが0.4MPaまで高圧化する必要があるが、現場では特に問題とはならない。本装置の実用性を調べるため、通常の大人の声帯・気管支モデルを2次元的に作製し、表面をアクリル板で可視化し、FMAの操作性をビデオ映像をもとに作業時間と作業精度について定量化したところ、熟練者ではなくても、作業の短時間化と繰り返し精度の向上をはかれる見通しがえられた。
新たな嗅粘膜刺激電極を用いた嗅覚モニタリングおよび高次脳機能障害への治療応用

神経再生医療材料としての嗅上皮神経幹細胞の期待、嗅粘膜を介した脳腫瘍への遺伝子治療導入の報告、アルツハイマー病における匂い刺激による自叙伝的記憶回復の報告など、近年嗅神経に関連した医療は多彩な可能性を秘めている。脳神経外科手術で嗅神経を守るための術中モニタリング確立のために、容易に設置が可能な嗅神経刺激電極を作成することは、将来的に遷延性意識障害患者や認知機能障害患者の治療デバイスとしてのポテンシャルを有しており、それを見据えた機器開発を行うことで、ひいては画期的な治療方法にならないかどうかを検証していく。
医事刑法における治療行為の正当化―２つの「承諾」論の比較法的研究

本研究では、治療行為の刑法的評価の問題(治療行為論)において不足している理論的基盤を構築するために、特に「患者の承諾」に注目し、犯罪論一般の「被害者の承諾」と比較することで、その機能と限界を明らかにした。具体的には、ドイツ語圏刑法学の議論を比較法的に考察することで、治療行為論における2つの「承諾」、すなわち、犯罪論一般で論じられる「被害者の承諾」と、医療の個別問題としての「患者の承諾」の共通点・相違点、およびその解釈論的帰結をそれぞれ明らかにした。〔本研究の全体像〕本研究は、治療行為の刑法的評価の問題(治療行為論)において不足している理論的基盤を構築するべく、特に「患者の承諾」に注目し、犯罪論一般の「被害者の承諾」と比較することで、その機能と限界を明らかにすることを目的とする。そのために本研究では、つぎのような計画で検討を進めることとした。まず、1従来検討が不十分であったスイス法の現況を明らかにし、わが国の理論構築への示唆を得る。つぎに、2ドイツ法における2つの「承諾」論、つまり、犯罪論一般で論じられる「被害者の承諾」論と、医療の個別問題としての「患者の承諾」論の共通点・相違点、およびその解釈論的帰結を明らかにする。そして、3上記の成果を総合し、ドイツ語圏刑法学の議論を比較法的に考察することで、わが国の議論の理論的空隙を明らかにし、それを埋めるための方法を探る。〔平成28年度の研究内容〕以上の研究計画のうち平成28年度は、1スイス法の分析に重点を置いた。本研究の特色のひとつは、永らく研究が停滞していたスイス法の議論を分析する点にある。スイス法は、ドイツ法の影響を受けつつも、ドイツとはまた異なる独自の理論を積み重ねてきた。スイス刑法の構造は、日本刑法のそれと通じる部分があり、比較法的にみて参照価値が高い。しかし、2002年の刑法典大改正後の議論は、わが国に十分に紹介すらされていない。スイス法との比較を分析軸に加えることで、各国の特徴がより鮮明になることが期待される。そこで本年度は、スイス刑法14条の正当行為一般規定や、122条以下の傷害罪・暴行罪関連規定をめぐる議論を渉猟し、オーストリア法の議論とも対比しながら、スイス法の理論的到達点を明らかにし、わが国固有の理論構築への示唆を得た。この成果は、次年度以降に順次公表していく予定である。上記〔研究実績の概要〕で述べた研究のうち、1スイス法については、おおよその検討を終え、論文等として公表する準備を進めている。この意味で、平成28年度の最低限の目標は達成されたと評価できる。しかし、上記2の検討につき、ドイツ法の概要はほぼ把握できたものの、2つの「承諾」論、つまり、犯罪論一般で論じられる「被害者の承諾」論と、医療の個別問題としての「患者の承諾」論の共通点・相違点、およびその解釈論的帰結を抽出する作業は、まだ十分とはいいがたい。しかも、この2の研究に従事する過程で、わが国の議論をもう一度丹念に検討する必要性が生じたことから、ドイツ法の理論的検討にあまり時間をかけることができなかった。この点も、研究が当初の予定より遅延した理由である。〔平成29年度の研究内容〕以上の研究計画のうち平成29年度は、2ドイツ法の分析に軸足を置き、3これにより得られた比較法的知見と、わが国における既存の理論的枠組みとの統合を試みた。ドイツ法については、すでにいくつかの分析・紹介がある。しかし、わが国の先行研究は、ドイツにおける近時の(特に2000年以降の)議論状況をほとんどフォローできていない点、そして理論的には、犯罪論一般で論じられる「被害者の承諾」と、医療の個別問題としての「患者の承諾」との異同を十分意識しないまま分析を進めてきた点で問題がある。そこで本年度は、ドイツ法の理論的到達点を把握し、スイス・オーストリア法との共通点・相違点を踏まえて、わが国固有の「承諾」論体系の構築を試みた。この研究成果の一部は、平成29年度科学研究費(研究成果公開促進費「学術図書」:課題番号17HP5130)の助成を受けて、天田悠『治療行為と刑法』(成文堂・2018年)に結実している。

具体的には、ドイツ語圏刑法学の議論を比較法的に考察することで、治療行為論における2つの「承諾」、すなわち、犯罪論一般で論じられる「被害者の承諾」と、医療の個別問題としての「患者の承諾」の共通点・相違点、およびその解釈論的帰結をそれぞれ明らかにした。上記〔研究実績の概要〕で述べた内容のうち、2と3の研究に取り組む。すなわち、ドイツ法の議論を分析し、そこからわが国にとって有益な比較法的知見を抽出し検討することで、わが国の議論への理論的接合を試みる。より具体的には、まず2につき、主として2000年以降に公刊された学位論文、教授資格論文および雑誌論文等を渉猟するとともに、ドイツ法の現況を的確にフォローするためのインタビュー調査を実施する。これによってドイツ刑法の現状把握に努めるとともに、必要に応じて研究の方向性を修正する。つぎに3につき、以上の分析から得られる比較法的成果を総合し、わが国固有の理論体系の構築を試みる。ここでは、ドイツ語圏刑法学の分析から得られる比較法的知見と、わが国における既存の理論的枠組みとの統合を試み、わが国オリジナルの「承諾」論体系を構築する。これらの成果は、平成30年度中にまとめて公表する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。刑事法学29年度が最終年度であるため、記入しない。
宿主との折り合いをつける細菌遺伝子の同定と機能解明

細菌感染において、生存が途絶えない程度に細菌増殖が抑えられ、菌量が過剰にならない程度に免疫反応が起これば、“細菌は排除されず宿主が病気にならない状態"がつくり出される可能性が高い。本研究では、ショウジョウバエをモデル宿主として、このような宿主と細菌との折り合いをもたらす細菌遺伝子が探索された。その結果、大腸菌の二成分制御系の一つであるEnvZ-OmpRをコードする遺伝子が見つかった。この“折り合い遺伝子"envZ-ompRは、外膜タンパク質OmpCの発現を誘導して細菌の宿主殺傷性を低下させてショウジョウバエと大腸菌の共存を導くと考えられた。この発見は新規の細菌感染症対策につながると期待される。大腸菌の“折合い遺伝子"候補の探索1.二成分制御系EnvZ-OmpRによる大腸菌病原性の減少:細菌の病原性への二成分制御系の関わりを調べた。そのために、ショウジョウバエに感染した大腸菌における27個のセンサーキナーゼと32個のリスポンスレギュレターの遺伝子プロモーターの強さを調べ、10種類ほどの二成分制御系がショウジョウバエに感染した大腸菌において高発現することが示唆された。そのうち、センサーキナーゼEnvZとリスポンスレギュレターOmpRとから成る二成分制御系EnvZ-OmpRの役割を調べた。その結果、これらを欠損した大腸菌の感染ではショウジョウバエが早く死ぬことがわかり、遺伝子補完した変異菌はそのような性質を示さなかった。よって、この二成分制御系が大腸菌の病原性を低下させることがわかった。2. σ38による大腸菌病原性の増大:細菌の病原性へのσ因子の関わりを調べた。まず、ストレス応答に関わるσ因子であるσ38の発現が、ショウジョウバエに感染させた大腸菌で高まることがわかった。そして、σ38欠損で大腸菌の病原性が低下し、遺伝子補完によって確認された。よって、σ38は大腸菌の病原性を増加させることがわかった。さらに、このσ38の働きに大腸菌のカタラーゼが関わることが示された。3. PGRP-LCによる大腸菌遺伝子発現の変動:宿主免疫タンパク質による大腸菌遺伝子の発現変動の可能性を追求した。そのために、大腸菌を宿主の免疫タンパク質にさらした時のmRNA量変化をマイクロアレイ反応で調べた。その結果、mRNAが増加する遺伝子が約180、低下する遺伝子が約200見つかった。増加程度の大きい遺伝子約10種類についてショウジョウバエへの感染時の変化を調べると、nlpI遺伝子のmRNAが感染直後に増加することがわかった。さらに、in vitroの実験により、宿主による大腸菌認識に働くPGRP-LCとよばれる免疫タンパク質がnlpI遺伝子発現の増加を引き起こすことが示された。細菌の“折合い遺伝子"の同定と機能解析1.折合い遺伝子ompCの発見感染時の宿主と細菌との共存を導く役割を担う、細菌の折合い遺伝子の同定に取り組んだ。25年度の研究において、大腸菌の二成分制御系のひとつであるEnvZ-OmpRを欠損させると、菌の宿主(ショウジョウバエ)に対する病原性が増大することが見いだされた。二成分制御系は遺伝子発現調節を担うため、26年度ではEnvZ-OmpRの働きで発現変動する遺伝子の同定を目的とする研究が行われた。既知の標的遺伝子について、その欠損がEnvZ-OmpR欠損と同じ表現型を与えるものを探した。その結果、大腸菌の外膜タンパク質OmpCをコードするompC遺伝子が見いだされた。ompCは、感染時に菌の病原性を抑制し、菌と宿主との間で折り合いをつける遺伝子であると結論された。2.宿主免疫細胞と細菌による相互の遺伝子発現変動感染時に細菌が宿主免疫系による感知を受ける際に、宿主側だけでなく細菌側にも遺伝子発現変動につながる刺激が伝わる可能性が検証された。25年度の研究において、大腸菌を宿主の免疫タンパク質にさらすと、400種類近くの遺伝子の発現が増加または減少することがわかった。26年度では、大腸菌感知に働くショウジョウバエの免疫タンパク質であるPGRP-LCによって発現増大を受ける遺伝子を探索した。その結果、宿主内でPGRP-LCに依存して発現が増加する、大腸菌のリポタンパク質をコードするnlpI遺伝子が見いだされた。この遺伝子は、ショウジョウバエ内で一過性に発現増大し、大腸菌の持続性維持に働くと考えられた。以上により、当初の仮説が支持され、宿主と細菌の間での相互の遺伝子発現変動という仕組みが存在することが示された。細菌の“折合い遺伝子"の同定と機能解析1.大腸菌遺伝子ompCによる細菌と宿主との共存前年度の研究で、二成分制御系EnvZ-OmpRがompC遺伝子の発現を促し、大腸菌の宿主殺傷性の低減が導びかれることが判明した。27年度には、envZ-ompRによるompC発現誘導の仕組み及び外膜タンパク質であるOmpCの働き方を調べた。その結果、ショウジョウバエに感染した大腸菌においてEnvZ-OmpRの発現量が増大すること、及び大腸菌をショウジョウバエ体液にさらすとEnvZのリン酸化が亢進すること、が見いだされた。一方、OmpCによる宿主殺傷性低下の仕組みを明らかにすることはできなかった。まだ解決すべき点は残るが、大腸菌遺伝子envZ-ompR/ompCが宿主と細菌の共存を可能にする“折合い遺伝子"であると結論された。2. RNAシャペロンHfqによる大腸菌の貪食除去の阻害

ショウジョウバエ成虫に大腸菌を感染させる実験を行い、RNAシャペロンとして知られるHfqの役割を調べた。その結果、Hfqを欠損させた大腸菌は速やかに宿主から排除されることがわかった。さらに、Hfqを持つ大腸菌はショウジョウバエのヘモサイトによる貪食と取込み後の殺菌を逃れることが示された。よって、大腸菌はHfqによる貪食阻害を介してショウジョウバエ内での生存を維持すると考えられた。細菌感染において、生存が途絶えない程度に細菌増殖が抑えられ、菌量が過剰にならない程度に免疫反応が起これば、“細菌は排除されず宿主が病気にならない状態"がつくり出される可能性が高い。本研究では、ショウジョウバエをモデル宿主として、このような宿主と細菌との折り合いをもたらす細菌遺伝子が探索された。その結果、大腸菌の二成分制御系の一つであるEnvZ-OmpRをコードする遺伝子が見つかった。この“折り合い遺伝子"envZ-ompRは、外膜タンパク質OmpCの発現を誘導して細菌の宿主殺傷性を低下させてショウジョウバエと大腸菌の共存を導くと考えられた。この発見は新規の細菌感染症対策につながると期待される。本研究の目的である“宿主との折り合いをつける細菌遺伝子"の有力候補ompCが見いだされたことが、「おおむね順調」とした理由である。OmpCが大腸菌に病原性低下と持続性維持を与える仕組みを解明することが、次年度の目標となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。免疫生化学OmpCが宿主と大腸菌との間で折り合いをつける仕組みの解明1. OmpCの宿主免疫への影響:OmpC欠損菌と野生型菌をそれぞれショウジョウバエに感染させ、抗菌ペプチドmRNAの量と菌の貪食程度を測定する。これにより、OmpCが液性免疫と細胞性免疫に影響するかどうかが判明する。2. OmpCによる感染時持続性の調節:OmpC欠損菌は病原性増加と同時に感染時持続性の低下を与える(26年度の成果)。この、一見、相反する二つの性質が折合い遺伝子としての働きに必要であるかどうかを調べる。3. EnvZ-OmpRによるompC発現誘導の仕組み:感染前後でのEnvZとOmpRのmRNA量およびOmpRの活性化程度を測定する。これにより、EnvZ-OmpRが量的あるいは質的に変化してompC発現を誘導するのかがわかる。4.研究全体のまとめ:細菌の“折合い遺伝子"を調べた本研究を総括する。達成度をおおむね順調とする理由は、“宿主との折り合いをつける細菌遺伝子"の候補が見いだされたからである。折り合い遺伝子の候補を見いだすために、二種類のスクリーニングを実施した。「プロモーター強度スクリーニング」では複数の二成分制御系をコードする遺伝子が、そしてもう一つの「遺伝子発現誘導スクリーニング」でも複数の遺伝子が、それぞれ候補として見いだされた。また、これらのスクリーニングとは異なるやり方においても候補遺伝子が見つかっている。これらをさらに絞り込み、有力候補遺伝子の機能を解析することが、次年度の目標となる。研究の進展状況の都合により、実験動物(キイロショウジョウバエ)のいくつかの種類について使用する必要がなくなった。それに伴って、飼育に要する物品の購入費が低くおさまった。