hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不完全情報かつ多人数参加環境に適した構造を持つ深層強化学習手法の開発

人工知能分野の強化学習では,環境の中で自律的に行動するAIエージェントを想定し,そのエージェントが試行錯誤を通じて振る舞いを学習する技術を研究する.本研究の目的は,不完全情報かつ多人数のゲームを題材に,モデルを持つ深層強化学習に関する基盤技術を開発することで,AIエージェントの劇的な性能向上をより広い分野で実現することにある.強化学習は,汎用性の高い枠組みで,エージェントと環境の相互作用を扱う.エージェントが「行動」することで「環境」に働きかけ,環境はエージェント行動と他の要因により確率的に「状態」を変え,エージェントは状態の一部を観測し,ときおり報酬(ペナルティを含む)を得る.ここで,どのような状態と行動で報酬が得られるかは既知でないため,エージェントは試行錯誤を通じて環境を理解する必要がある.本研究ではその対象をさらに広げて,現実に近い複雑さを持つ問題の例として,不完全情報かつ多人数のゲームを扱う.不完全情報とは,観測できない状態が存在することであり,多人数とは,状況によって敵にも味方にもなりうる他者が存在することである.問題が複雑になるほど,エージェントの学習は困難になる.そこで本研究では,既存技術である深層学習に加えて,不完全情報かつ多人数を扱うことに適したモデルの獲得と精密化を行う学習フレームワークを,新たに提唱し,核となる技術の確率を目指す.研究の初年度として,本年度は,エージェントが3人以上の環境に取り組む基礎として1人または2人の不完全情報ゲームにおける強化学習技術の性能を評価した.初年度としておおむね予想通りの結果が得られた.初年度の結果を反映した微調整をしながら,研究計画に沿って勧める.人工知能分野の強化学習では,環境の中で自律的に行動するAIエージェントを想定し,そのエージェントが試行錯誤を通じて振る舞いを学習する技術を研究する.本研究の目的は,不完全情報かつ多人数のゲームを題材に,モデルを持つ深層強化学習に関する基盤技術を開発することで,AIエージェントの劇的な性能向上をより広い分野で実現することにある.強化学習は,汎用性の高い枠組みで,エージェントと環境の相互作用を扱う.エージェントが「行動」することで「環境」に働きかけ,環境はエージェント行動と他の要因により確率的に「状態」を変え,エージェントは状態の一部を観測し,ときおり報酬(ペナルティを含む)を得る.ここで,どのような状態と行動で報酬が得られるかは既知でないため,エージェントは試行錯誤を通じて環境を理解する必要がある.本研究ではその対象をさらに広げて,現実に近い複雑さを持つ問題の例として,不完全情報かつ多人数のゲームを扱う.不完全情報とは,観測できない状態が存在することであり,多人数とは,状況によって敵にも味方にもなりうる他者が存在することである.問題が複雑になるほど,エージェントの学習は困難になる.そこで本研究では,既存技術である深層学習に加えて,不完全情報かつ多人数を扱うことに適したモデルの獲得と精密化を行う学習フレームワークを,新たに提唱し,核となる技術の確率を目指す.研究の初年度として,本年度は,エージェントが3人以上の環境に取り組む基礎として1人または2人の不完全情報ゲームにおける強化学習技術の性能を評価した.初年度としておおむね予想通りの結果が得られた.初年度の結果を反映した微調整をしながら,研究計画に沿って勧める.残額は3万円未満の少額なので,次年度に合わせて使用する.
示量性状態量に着目した機能性材料デバイスに対する有限要素解析手法の開発

センサやアクチュエータに代表される機能性材料デバイス-電気・磁気と変形が相互連成する材料-の物理挙動を再現するとともに,設計時の予測に活用することを目標として,数値シミュレーション法を開発した.開発においては,電気・磁気を物体の変形と同一視する数理モデリングを心掛けつつ,より効率的で数理的に理に適ったものとなるようにした.このような視点から(1)非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討と(2)磁歪アクチュエータの構造最適化法の開発を行った.センサやアクチュエータに代表される機能性材料デバイス-電気・磁気と変形が相互連成する材料-の物理挙動を再現するとともに,設計時の予測に活用することを目標として,数値シミュレーション法を開発した.開発においては,電気・磁気を物体の変形と同一視する数理モデリングを心掛けつつ,より効率的で数理的に理に適ったものとなるようにした.このような視点から(1)非線形圧電問題に対する弾塑性型構成則の検討と(2)磁歪アクチュエータの構造最適化法の開発を行った.本年度は,予定していた2つのサブテーマ(a.機能性材料デバイスの解析に適した構成則モデルの開発,b.一般形状の六面体辺要素の調査)に加えて,c.複合材料計算の高速化を実施した.以下にそれぞれの知見を述べる.a.強誘電体に対する弾塑性型の構成則モデルがすでにいくつか提案されているので,これらを「一般化応力」と「一般化ひずみ」の視点から整理し数式展開した.これをリターンマッピングの非線形解法アルゴリズムにまで落とし込んだが,有限要素解析コードへの実装とその検証は次年度への持ち越しとなった.また,単結晶の強誘電材料に対する亀裂進展実験の研究論文が見つかったため,物性物理学の分野でよく用いられているランダウ型の疑似自由エネルギ密度を構成則モデルに流用して,数値計算での再現を試みたが,最終的な分極方向の再現性が良くないことを確認した.そもそも実験自体が難しく数少ないことも加味しなければならないが,やはり数値計算のためには弾塑性型の構成則モデリングが必要であるとの再認識に至った.b.強誘電体の数値解析において都合が良いベクトルポテンシャル型の有限要素定式化では,辺・節点混合型の要素を用いる必要がある.汎用性や非圧縮材料への適用性を考えると六面体1次辺要素も使用できるほうが望ましいが,パッチテストを通さないことが知られている.電磁気学や応用数学の文献を調査した結果,2次元問題であれば,四辺形1次辺要素については次数低減積分によりパッチテストを通すことがわかったが,3次元問題については未解決問題であることもわかった.そこで,次年度では,直方体形状に限定して1次辺要素をボクセル有限要素によるメッシュレス解析とする方向性で検討する予定である.c.機能性材料は複合化されてより好ましい性質を発揮することが多い.このとき平均化物性が重要となるが,その計算予測では大規模計算が必要となるので,その研究も行った.本年度は以下の項目を実施した.a)昨年度は式展開までに留まっていた強誘電体の弾塑性型構成則モデルについて,実際にプログラムを作成した.そのうえで数値実験を行い,その表現能力や収束特性について調べた.本研究の特徴である「示量性状態量」,いわゆる一般化ひずみに着目した定式化であるため,従来の純粋な機械場に対する弾塑性型構成則モデルとほぼ同様の傾向を得た.また,電気-機械場の有限要素解析コードで非線形解析を行う際,ニュートン法が二次収束するであろうことを確認した.一方で,この構成則モデルは,エネルギ密度関数のヘシアンが必要となるものであり,その式展開は複雑である.そこで,超弾性体の簡潔な構成則モデルを一例として,コーシーリーマンの関係を利用した数値微分法の基本的な検討を行った.その結果,ヘシアンを数値的に導出しても浮動小数点数演算においてほぼ問題なく精度が達成できることを確認した.b)磁歪アクチュエータ(静磁場-機械連成)の構造最適化問題に,フェーズフィールド法とレベルセット法の考え方を用いた最適化手法を組み合わせた.この最適化手法は非常に汎用的な考え方であるが,磁歪問題特有の有限要素の使用や境界条件の処理が必要であった.数値実験の結果,2次元問題のみならず,3次元問題についても,妥当と考えうる構造を得た.この結果を踏まえて論文の投稿準備中である.c)大規模問題や多結晶モデルへの適用も考えていることから,これらの計算の高速化についても基礎的な検討を実施した.本研究では,基本変数を示量性状態量(一般化ひずみや一般化変位)に選ぶことで,機能性材料(電気-機械連成の強誘電材料,あるいは磁気-機械連成の磁歪材料)のシミュレーションに有利となる有限要素解法を開発した.本年は最終年度であり,以下の項目を実施した.a)強誘電体の弾塑性型構成則モデルについて,前年度までは電気-機械の完全連成にまで対応していなかったが,本年度において電気-機械の完全連成まで対応した.さまざまな圧縮応力下での電気的応答を定性的に再現できることを確認した.示量性状態量を基本変数に選んだことで,「金属の数値弾塑性と同じに過ぎない」というフレームワークを提案できた.これにより,開発済みの示量性状態量に基づく線形有限要素解析コードに組み込むことが可能となった.

従来,示量性状態量と示強性状態量を混用していたため,強誘電体の材料非線形挙動の再現能力には限界があったが,本研究により,非線形挙動表現の自由度が増えた.b)磁歪アクチュエータの構造最適化問題について,一部定式化に誤りがあったので,整理を行った.また,Open-MP並列化により計算時間を短縮し,3次元問題への適用例を増やし,安定的に最適解の1つを探索できることを確認した.本最適化手法は,フェーズフィールド法とレベルセット法の考え方に基づくものである.電気あるいは磁気に関して,示量量を基本変数に選ぶと境界条件の設定が煩雑となるので,定式化も整理した.強誘電の構成則モデルのプログラミングに思いのほか時間がかかった.最適化問題については年度末に成果が出たが,論文執筆の途中である.なお,本年度は学内業務が例年に比べて多かったことが悔やまれる.24年度が最終年度であるため、記入しない。エネルギ密度関数のヘシアンを数値微分法により,事実上簡潔に構成できることが分かったため,最終年度であるH24年度中には適切な成果を出せると考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
開拓使統治期及び札幌・函館・根室県設置期北海道における教育財政に関する歴史的研究

1874年12月に札幌本庁に教育行政部署として学務局を設置し、地域への学校設置・普及策を本格的に始動する以前、開拓使は、北海道「開拓」事業に資する人材を養成する広範な「人才教育」を実施した。当時の西洋最先端の農学・工学・鉱山学・器械学等を教授することを計画して東京に設立した開拓使仮学校、主に開拓使官員子弟の教育を目的に従来の漢学等に加え英語・数学を教授した札幌の資生館、開港場であるため通商上必要性の高かった英語・ロシア語等を中心に教授した函館学校などの官立学校では、生徒に学費を含む就学期間の費用を官費支給するなどの就学体制を取った。また開拓使がアメリカ・ロシア・フランスに派遣した海外留学生にも官費を支給した。これらの官費生徒・留学生には、学業修了後に5年乃至10年の期間を北海道「開拓」事業に従事するよう義務付けており、「人才教育」に対する官費支出には人材の養成と共に確保の意味合いもあった。一方、早期の旧武士層の集団入植地には教育機関設置を許可・勧奨し、官有建物の提供や書籍の貸し出し、官費による教員給与支給などによりこれを支援した。これらは移住政策の一環であったと言える。この時期の官費支出について、従来は北海道「開拓」のためといった抽象的な解釈に終始していたが、個別の学校設立の目的やその後の状況に応じた改組、留学生発遣時期による派遣のあり方の変遷などから、それぞれの施策の意図を、そのときどきの北海道統治・「開拓」事業の課題との関わりに基づき、より具体的に明らかにすることができたと考える。この後、開拓使は「人才教育」から、入植地等の地域に対する学校設置・普及策へと教育政策を転換する。教育財政においては地域の学校設立・普及・維持のための学校補助が課題となる。次年度以降の研究では、「人才教育」を重視した時期の官費支出との対比において、学校補助としての教育財政を検討する。北海道立文書館・北海道大学附属図書館北方資料室・北海道大学大学文書館(札幌)、国立公文書館・国立国会図書館(東京)、函館市中央図書館などで開拓使期の教育行財政に関する資料調査を実施した。調査した資料に基づき、教育史学会第62回大会(2018年10月2日、一橋大学)において「開拓使の人才教育策の展開における教育経費」と題して研究報告を行なった。また、『北海道大学大学文書館』第14号(2019年3月)に論文「開拓使における海外留学生派遣意図の変遷」を掲載した。研究報告と論文により、開拓使が1874年以前に進めた北海道「開拓」事業を推進するために必要な技術や知識を身につけた人材の養成を目的とした「人才教育」を政策面と財政面において、明らかにできたと考える。以上より、おおむね研究計画通り順調に進んでいると判断する。研究計画2年目は「初等教育始動による教育財政」(1876-1882年)を課題とする。学校設置・普及と維持のための教育経費をどのように確保するかについて検討する。開拓使は教育経費の確保について、青森県・岩手県・宮城県・東京府・神奈川県等に視察や照会を行ない、施策立案の参校とした。これらに関係する資料を青森県立図書館・岩手県立図書館・宮城県公文書館・東京都立公文書館・神奈川県立公文書館などにおいて調査する。開拓使と太政官・文部省など中央政府との政策協議に関する資料・記録を国立公文書館・国立国会図書館等で調査する。施策の立案・実施過程に関しては、開拓使の資料を所蔵する北海道立文書館・北海道立図書館・北海道大学附属図書館・北海道大学大学文書館・函館市中央図書館等で調査を実施する。資料調査に基づき、学会・研究会で研究報告を行なう。学会等での報告と議論を踏まえ、論文を作成し学会誌等に投稿する。

次年度以降の研究では、「人才教育」を重視した時期の官費支出との対比において、学校補助としての教育財政を検討する。北海道立文書館・北海道大学附属図書館北方資料室・北海道大学大学文書館(札幌)、国立公文書館・国立国会図書館(東京)、函館市中央図書館などで開拓使期の教育行財政に関する資料調査を実施した。調査した資料に基づき、教育史学会第62回大会(2018年10月2日、一橋大学)において「開拓使の人才教育策の展開における教育経費」と題して研究報告を行なった。また、『北海道大学大学文書館』第14号(2019年3月)に論文「開拓使における海外留学生派遣意図の変遷」を掲載した。研究報告と論文により、開拓使が1874年以前に進めた北海道「開拓」事業を推進するために必要な技術や知識を身につけた人材の養成を目的とした「人才教育」を政策面と財政面において、明らかにできたと考える。以上より、おおむね研究計画通り順調に進んでいると判断する。研究計画2年目は「初等教育始動による教育財政」(1876-1882年)を課題とする。学校設置・普及と維持のための教育経費をどのように確保するかについて検討する。開拓使は教育経費の確保について、青森県・岩手県・宮城県・東京府・神奈川県等に視察や照会を行ない、施策立案の参校とした。これらに関係する資料を青森県立図書館・岩手県立図書館・宮城県公文書館・東京都立公文書館・神奈川県立公文書館などにおいて調査する。開拓使と太政官・文部省など中央政府との政策協議に関する資料・記録を国立公文書館・国立国会図書館等で調査する。施策の立案・実施過程に関しては、開拓使の資料を所蔵する北海道立文書館・北海道立図書館・北海道大学附属図書館・北海道大学大学文書館・函館市中央図書館等で調査を実施する。資料調査に基づき、学会・研究会で研究報告を行なう。学会等での報告と議論を踏まえ、論文を作成し学会誌等に投稿する。
三元・多元化合物の物性と評価

第9回三元および多元化合物国際会議(ICTMC9)が1993年8月に横浜で開催されることに向けて、関連分野の基礎および応用研究について、最近の研究の動向を探る調査研究を行った。その一つとして、1991年11月21日、22日の二日間にわたり、長岡技術科学大学において、総合研究(B)研究会を開催した。研究発表は12件、ポスタ-セッション19件で延べ120名の参加があり、活発な情報交換、討論の場を持つことができた。ここでとりあげられたテ-マは、三元、多元化合物のバルク結晶、薄膜(エピタキシャル)、の結晶成長とその光物性、電気物性、磯性に関するもの、また応用として太陽電池材料の作製と評価などがあり、そ他新物性、新デバイスに関する研究発表もあった。これらの研究発表を受けて、当日、総合研究(B)としてのICTMCー9プログラム委員会も開催し、盛り込むべきスコ-プの選択について議論した。その結果、ICTMC論文委員会において協議するための土台となるプログラム編成案を作成することができた。その他、適宜に会合を開催し招待講演者を選定その他ICTMCー9のテ-マの内容に関する突っ込んだ議論を行った。結論として、今回の総合研究(B)補助金により、ICTMCー9に関心のある研究者(総合研究分担者他)間の情報交換を十分に行うことができ、その結果に基づいてプログラムの編成を行えたことが大きな成果であった。
体育系高等教育機関の組織戦略と評価を考える

体育系学部の学生のほとんどが、体育・スポーツ・健康・福祉に関わる仕事に就く事を希望し、大学での専門教育によって得られる知識や経験、資格は把握しているが、それらを将来の職業に結びつける具体的なキャリア形成ルートが不明確なために、就職準備が遅れている。そのため、一般的な業種や企業に興味本位で向かう傾向があり、数年で離職して教職免許取得のために戻って来る者もいる。教職を希望する学生は、目標やルートは明確であるが、採用試験の倍率が高いことが動機づけを低下させている。体育・スポーツ・健康・福祉に関連する職業に対応し、様々な資格が取得可能な学科やコースの新設や改編を行っている組織もあるが、卒業と資格取得だけでは、学生のニーズや期待に応えるだけの就職実績を挙げられない。明確なキャリアプランを示し、実践力や資格取得だけでなく、専門学校とは異なり、職域や職場を開拓・改善していくための専門的な知識やリーダーシップ、そのためのプロセスを学ぶカリキュラムが必要だと言えるが、こうしたカリキュラムや組織改革が進んでいるとは言えない。その理由は、学科やコースを改編しても、その構成員である教員・スタッフあるいはその意識を変えることが難しいということにある。教員は、社会や学生のニーズに合わせて変わる教育活動よりも、継続的に研究や競技指導の活動を積み上げていきたいと考える。教員の研究や競技指導という財産を教育活動や学部経営に活かせるかは、教育組織の長にかかっている。成果を挙げているアメリカやオーストラリアの体育系学科は、規模が小さいこともあるが、研究と教育へのキャパシティの配分等、長による経営システムがうまく稼働している。教育組織の評価項目には国際交流が含まれ、海外の大学も積極的に交流の実績を求めている。体育系教育機関の組織運営や体育・スポーツの国際戦略のためにも、海外との交流を積極的に進めていく必要がある。体育系大学・学部の組織戦略およびその評価方法について検討することを目的とし、本年度は以下の研究を実施した。1.体育系大学・学部の改編の目的・志向についての分析(1)教育系学部・大学の教職課程にも体育学科があり並行してスポーツ・健康・福祉に関連する学科やコースが設置されていた。そのため、分析の対象を広く体育系の学科・コースを持つ教育組とした。(2)スポーツ・健康・福祉に関連する学科やコースを持つ72大学について、体育系の学部・学科・コースの名称・併設されている他のコースとの位置づけ・取得可能な資格を分析した。(3)各大学の内部評価・外部評価報告書を収集した。大学評価・学位授与機構の基本的な評価観点を踏襲しているものが多かった。評価基準について現在検討中の大学や、過去5年間に内部評価の報告のない大学もあった。(4)ホームページで独自性をアピールしている大学が多いことから、各大学のホームページで公表されている情報を分析した。2.組織・カリキュラム改編の成果と評価基準:過去に組織・カリキュラム改編を行った体育系大学・学部でも、さらに新たな改編が検討されていた。現在、改編の計画・検討が進行しつつある教育機関をケースとして取り上げ、インタビュー調査と資料収集を行った。3.高い教育成果をあげている海外の教育組織とEducational leadershipの分析アメリカのオハイオ州立大学、オーストラリアのクィーンズランド大学を視察し資料を収集した。体育学科長など組織の運営・評価にかかわるスタッフ、学生・大学院生にインタビューを行った。両大学とも、スポーツ活動の企画・スポーツ施設の運用が体育系学部とは切り離されており、地域住民も受益者(顧客)としていた。オハイオ州立大学では、大学院生のインターンシップと学部生の授業を結びつける教育システムが強力に進められていた。1.体育系大学・学部の指向について容易に更新することができ、また受験生や社会に対して各大学が独自性をアピールすることのできるホームページを分析の対象とした。15の体育系大学・学部のホームページの構成と提供している情報について分析した結果、学部内のコース構成や教育内容よりも進路や就職に関するページを上位に置いている大学・学部が多く見られた。また、外国語での情報提供、Q&A、リンク集等によって、多様なビューアーに理解されやすい工夫がなされている。2.入学者(受験者)のニーズとの対応について体育系大学・学部の多くが、就職や将来の進路との関係、キャリアガイダンスを強調していることから、筑波大学の学生を対象に、将来の就職や進路についての入学者の希望について調べ、大学での教育や体験が入学者のニーズにどのように対応しているかを検討した。その結果、学部側では、関連する職業や進路を示してはいるが、入学者の知識や意識は十分に明確であるとはいえず、入学後の大学での学習や経験を活かして就職につなげることができていない様子がうかがえた。様々な職業で要求される知識や能力を保証する授業やインターンシップは整ってきているので、学生の職業意識や職業に関する知識を醸成する必要があると言える。3.海外の教育組織の大学院生のインターンシップ大学院生のインターンシップと学部生の授業を結びつけているオハイオ州立大学教育学部身体運動教育サービス学科の教育システムについて分析した。大学教員は、大学院生を初任教員研修と類似の方式で指導し、学部生の一般体育の授業に当たらせている。指導案や指導法に関しては長年の蓄積があり、指導マニュアルを参考にしている。また学部生の教育実習においては、実習校の教員だけでなく、元ベテラン教員のスーパーバイザー、大学教員の3者で指導と評価を行っている。

体育系学部の学生のほとんどが、体育・スポーツ・健康・福祉に関わる仕事に就く事を希望し、大学での専門教育によって得られる知識や経験、資格は把握しているが、それらを将来の職業に結びつける具体的なキャリア形成ルートが不明確なために、就職準備が遅れている。そのため、一般的な業種や企業に興味本位で向かう傾向があり、数年で離職して教職免許取得のために戻って来る者もいる。教職を希望する学生は、目標やルートは明確であるが、採用試験の倍率が高いことが動機づけを低下させている。体育・スポーツ・健康・福祉に関連する職業に対応し、様々な資格が取得可能な学科やコースの新設や改編を行っている組織もあるが、卒業と資格取得だけでは、学生のニーズや期待に応えるだけの就職実績を挙げられない。明確なキャリアプランを示し、実践力や資格取得だけでなく、専門学校とは異なり、職域や職場を開拓・改善していくための専門的な知識やリーダーシップ、そのためのプロセスを学ぶカリキュラムが必要だと言えるが、こうしたカリキュラムや組織改革が進んでいるとは言えない。その理由は、学科やコースを改編しても、その構成員である教員・スタッフあるいはその意識を変えることが難しいということにある。教員は、社会や学生のニーズに合わせて変わる教育活動よりも、継続的に研究や競技指導の活動を積み上げていきたいと考える。教員の研究や競技指導という財産を教育活動や学部経営に活かせるかは、教育組織の長にかかっている。成果を挙げているアメリカやオーストラリアの体育系学科は、規模が小さいこともあるが、研究と教育へのキャパシティの配分等、長による経営システムがうまく稼働している。教育組織の評価項目には国際交流が含まれ、海外の大学も積極的に交流の実績を求めている。体育系教育機関の組織運営や体育・スポーツの国際戦略のためにも、海外との交流を積極的に進めていく必要がある。
ミトコンドリア外膜上での抗ウイルスシグナル伝達機構の構造機能解析

ミトコンドリアを介した抗ウイルス自然免疫応答に関する研究は、近年の様々なウイルスにまつわる感染症により非常に大きな注目を集めており、特にこの免疫応答時における細胞内の役割を詳細に明らかにすることは学術的に大きな意味をもつと思われる。本研究では、生物発光現象を利用した生細胞内での分子間相互作用解析を行うことが可能なBRETシステムにより構造生物学的な解析を行い、抗ウイルス自然免疫の構成因子の相互作用を網羅的に解析することを目的とした。BRETにより明らかになった様々な免疫関連因子の機能解析には、レポーターアッセイを主体とした免疫生化学的な方法を用いて、最終的に細胞内におけるミトコンドリアの役割を構造基盤的に解析を目指することを目指した。最終年度は、これまでに実験的に得られた知見を総括し、抗ウイルス自然免疫に限定した分子機構や、それ以外の自然免疫においても共通する仕組みの理解を行う計画を行った。特に最終年度は、BRETを用いたLPS依存的なcaspase複合体形成の仕組みに迫る実験を進めた。28年度が最終年度であるため、記入しない。真核細胞内には、核をはじめ、小胞体、ゴルジ体、ミトコンドリアなどの様々な細胞小器官(オルガネラ)が存在し、それぞれ独自に細胞の機能維持に関わっている。なかでもミトコンドリアは、外膜、および内膜と呼ばれる異なる脂質膜による二重膜構造を形成し、さらに独自のゲノム(ミトコンドリアDNA)を有するユニークなオルガネラであることが知られている。その主な生理機能として、ATP産生や脂肪酸のβ酸化など代謝活動の中心的な役割を担っており、したがって細胞内におけるエネルギープラントとも称される。ミトコンドリアはまた、細胞死(アポトーシス)においても極めて重要な役割を担っていることが知られており、さらに細胞内カルシウム濃度の調節、ステロイド、ヘム合成などにも密接に関係している。このように、ミトコンドリアは単なるエネルギー供給の場だけではなく、その役割が非常に多面的な広がりを見せていることがうかがえる。近年、その中の一つの研究分野であるミトコンドリアを介した抗ウイルス自然免疫応答に関する研究は、近年の新型インフルエンザ問題も重なり非常に大きな注目を集めており、特にこの免疫応答時におけるキープレーヤーの一つMAVSに関して、詳細にその役割を明らかにすることは学術的に大きな意味をもつと考えられてきている。これまでに、MAVSは30種類以上におよぶタンパク質と相互作用することが明らかになっている。本研究では、生物発光現象を用いて生細胞内での分子間相互作用解析を行うことが可能なBRETシステムにより構造生物学的な解析を行い、MAVSインタラクトームの構成因子の相互作用を網羅的に解析することを目指している。今年度は、申請書に記載したように、MAVSのポリクローナル抗体を用いたプロテオーム解析および本研究の新たな応用分野として、炎症性カスパーゼのLPS依存的な複合体形成解析を試みた。ミトコンドリアを介した抗ウイルス自然免疫応答に関する研究は、近年の新型インフルエンザ問題も重なり非常に大きな注目を集めており、特にこの免疫応答時におけるキープレーヤーの一つMAVSに関して、詳細にその役割を明らかにすることは学術的に大きな意味をもつと考えられる。本研究では、生物発光現象を用いて生細胞内での分子間相互作用解析を行うことが可能なBRETシステムにより構造生物学的な解析を行い、MAVSインタラクトームの構成因子の相互作用を網羅的に解析する。さらに、蛍光イメージングやレポーターアッセイのような細胞生物学的な方法も用いて、細胞内におけるMAVS活性化・不活性化機構の構造基盤解析を目指す。本年度は、申請書に記載したように、MAVSのポリクローナル抗体を用いたプロテオーム解析および本研究の新たな応用分野として、炎症性カスパーゼのLPS依存的な複合体形成解析を試みた。生体内における非自己認識系による免疫応答では、ウイルス感染に対する免疫応答も重要であるが、それと同様に、細菌のような様々な病原体に対する免疫防御応答も重要な役割を担っている。特に細菌に対しては、細胞外に存在してきた細菌の部分構造を認識するToll-like Receptors(TLRs)を介した一連の免疫シグナルカスケードがよく研究されてきた。さらに近年、細胞外だけでなく、細胞内に侵入してきた細菌の部分構造に対しても、NLRs(NOD-like Receptors)を中心とした巨大複合体(インフラマソーム)を形成して、最終的に炎症性カスパーゼの活性化が引き起こされ、最終的に速やかな細胞死が起こることが明らかとなってきた。さらに非常に興味深いことに、通常のインフラマソーム経路と異なり、一部の炎症性カスパーゼ(caspase-4/11)が、NLRのような細胞内の分子センサーを一切介することなく、グラム陰性菌の表層成分であるリポ多糖(LPS)と直接結合し、LPSを足場として複合体を形成することで自己活性化を起こし、最終的に細胞死を引き起こすことも明らかとなりつつある。この一連の経路は、他のインフラマソーム経路とは異なるもの(non-canonical)であり、今のところin vitro系による報告にとどまっている。そこで今年度は、本研究にて構築したBRETシステムを応用し、LPS依存的にカスパーゼが複合体形成をする様子をBRETを用いて解析することを試みた。その結果、今年度中に論文投稿につながる新しい知見を得ることが出来た。

ミトコンドリアを介した抗ウイルス自然免疫応答に関する研究は、近年の様々なウイルスにまつわる感染症により非常に大きな注目を集めており、特にこの免疫応答時における細胞内の役割を詳細に明らかにすることは学術的に大きな意味をもつと思われる。本研究では、生物発光現象を利用した生細胞内での分子間相互作用解析を行うことが可能なBRETシステムにより構造生物学的な解析を行い、抗ウイルス自然免疫の構成因子の相互作用を網羅的に解析することを目的とした。BRETにより明らかになった様々な免疫関連因子の機能解析には、レポーターアッセイを主体とした免疫生化学的な方法を用いて、最終的に細胞内におけるミトコンドリアの役割を構造基盤的に解析を目指することを目指した。最終年度は、これまでに実験的に得られた知見を総括し、抗ウイルス自然免疫に限定した分子機構や、それ以外の自然免疫においても共通する仕組みの理解を行う計画を行った。特に最終年度は、BRETを用いたLPS依存的なcaspase複合体形成の仕組みに迫る実験を進めた。今年度は、RNAウイルス感染、及び非感染状態におけるHEK293細胞抽出液から、抗MAVSポリクローナル抗体を用いて免疫沈降し、そのMAVS結合分子種を、九州大学内・共同利用施設(生体防御医学研究所)に質量分析測定依頼を行い、得られる結果に対してプロテオーム解析を試みた。その結果、数十種類のMAVS結合分子種を発見することができた。しかしながら、近年のMAVSおよびその活性調節因子の研究の飛躍により、様々な因子がすでに同定されており、今回のアプローチでは新規の因子の同定を行うことはできなかった。従って、今年度にてMAVSと生理的条件で結合する未知因子を同定する予定であったが、そこまで達成することができなかったため、予定よりもやや遅れているといえる。これに関しては、今回はRNAウイルスやHEK293を用いて解析を進めたが、さらに他の株を用いて同様の研究を行うことで、新規因子の同定を試みていきたいと考えている。またBRETという技術を他のタンパク質間相互作用を検出するためのツールとして多面的に用いていくことで、達成度を向上させていきたいと考えている。今年度の実験によって、BRETを用いてLPS依存的なcaspaseの複合体形成が解析できることが明らかとなったため、さらにBRETを生かした詳細な解析結果を得ることを試みた。まず、caspase-4/11の複合体形成がリガンドの構造にどの程度依存するのかを調べるため、様々な菌類由来のLPSを生細胞に導入した際のBRET由来の蛍光強度の変化を解析することを試みた。また、細菌が細胞内に感染した際、細菌由来のLPS上でcaspaseが多量体形成を行うことはin vitro系による解析においても広く知られているが、その生細胞内における詳細な解析は行われていない。そこで、これに対しては以前にミトコンドリア膜タンパク質のBRETを用いた解析手法を応用することによって、新しいデータ収集に努めた。以上の結果は、今年度中に論文としてまとめ、投稿を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
実際的な制約を考慮した幾何計算問題の解法とその応用に関する研究

本研究では,計算幾何学に関連する3課題に対して統一的な視点から取り組んだ.最初の課題では,互いの類似度に基づいた距離を保って低次元空間の点に写像する省メモリの解法を提案した.2番目の課題では,三角形メッシュを実用的な観点から改善するためのアルゴリズムを提案した.最後の三等分曲線に関する課題では,数学的な理論的枠組みを構成し,効率よく三等分曲線を描くためのアルゴリズムの開発も行った.本研究は,現実的な制約を考慮に入れつつも,計算幾何の諸問題を効率よく解く解法を開発しようとするものである.具体的には計算幾何学における下記の3問題について統一的な視点から研究を進める.A.距離情報から点の座標を求める問題とその応用対象物間の非類似度を距離行列の形で入力して,距離を最大限保存する形で対象物を低次元空間の点に埋め込むためのアルゴリズムを提案し,実装まで行って計算機実験を行い,その効果を検証する.B.三角形メッシュ改善問題とその応用本研究では有限要素法などで重要な三角形のアスペクト比(最長辺と最小の高さの比)に基づいたメッシュ改善法を提案する.一般の多角形に対しては問題が困難であるので,対象となる多角形を限定して研究を進める.C.三等分曲線の計算問題とその応用与えられた2点の間を三等分する曲線を厳密な意味で求めることが非常に困難であることは申請者らの以前の研究成果で明らかであるが,本研究では更に判定不能問題とも絡めて議論する.本研究では,計算幾何学に関連する3課題に対して統一的な視点から取り組んだ.最初の課題では,互いの類似度に基づいた距離を保って低次元空間の点に写像する省メモリの解法を提案した.2番目の課題では,三角形メッシュを実用的な観点から改善するためのアルゴリズムを提案した.最後の三等分曲線に関する課題では,数学的な理論的枠組みを構成し,効率よく三等分曲線を描くためのアルゴリズムの開発も行った.本研究では統一的な視点から下記の3課題に取り組んだ。課題A.距離情報から点の座標を求める問題とその応用課題B.三角形メッシュ改善問題とその応用課題C.三等分曲線の計算問題とその応用課題Aは,平面上に多数の点が与えられていて,それぞれの点に対して目標となる距離も指定されているとき,目標の距離からの誤差を最小にするように新たな点を挿入するという問題である。この問題に対して,計算幾何学の手法を応用することにより極めて効率の良いアルゴリズムを得ることに成功した。その成果の一部が認められ,中国の上海で開かれた国際会議において招待講演を行った。特に,既に与えられた点集合に新たな点を最適な位置に挿入する問題において効率の良いアルゴリズムを得たことが評価された。課題Bに関しては,昨年の12月に開催された国際会議ISAACにおいて研究成果を報告した。そこでは,新たな点を挿入した後の最適な三角形分割の質が最善になるような点の位置を求める問題について効率の良い方法を提案した。発見的な方法は知られていたが,問題の計算困難性を初めて明らかにした点が評価された。課題Cに関しては,三等分曲線を用いた新たなボロノイ図の構成に関する研究成果を国際ジャーナルに発表した。また,三等分曲線の存在性と唯一性に関してはバナッハ空間における不動点定理に基づいた証明を完成し,その成果を国際会議と国際ジャーナルに発表したが,いずれも各方面から大きな反響があった。本研究では統一的な視点から下記の3課題に取り組んだ.課題A.距離情報から点の座標を求める問題とその応用課題B.三角形メッシュ改善問題とその応用課題C.三等分曲線の計算問題とその応用課題Aに関しては既に効率の良いアルゴリズムを開発し,国際会議でも報告して好評を得た.本年度はその成果を更に応用することに務めた.具体的には,病院における健康度の診断において毎回の診断結果をプロットして改善に向かっているのかどうかを目で確認しやすいシステムの開発である.医学の関係者とコンタクトを取って研究を開始しようとしているところである.課題Bに関しては,既に国際会議での報告も終わり,さらに国際ジャーナルに投稿して採択が決定した.今年度の終わりからは最適化の基準を変更して新たな問題に挑戦している.具体的には,従来の基準は構成三角形の内角に注目し,その最小角を最大化することが一般的であったが,有限要素法などの研究では,最長辺と最小高さの比で決まるアスペクト比が好んで使われる.この比を使った場合の問題の難しさは未だ解明されていない.特殊な場合についてはアルゴリズムを開発した.課題Cに関しては,三等分曲線を用いた新たなボロノイ図の構成に関する研究成果を更に別の国際ジャーナルに発表するとともに,新たな方向の研究も開始した.具体的には,ユークリッド距離ではなく,マンハッタン距離の一般化である多角形距離を用いて,本来,高度な曲線になる三等分曲線を区分的多角形線分列で近似しようというものである.殆どの性質を保ったままでの拡張が可能であることを確かめた.さらに細部を詰めている段階である.本研究では統一的な視点から下記の3課題に取り組んだ.課題A.距離情報から点の座標を求める問題とその応用,課題B.三角形メッシュ改善問題とその応用,課題C.三等分曲線の計算問題とその応用課題Aに関しては従来の大規模な行列計算を用いる方法ではなく,アルゴリズム理論に基づいてデータが大規模になっても効率よく計算が実行できる仕組みを考案するなど,予備的な研究を既に終了し,すでに国際会議で発表すると共に国際ジャーナルにも採録された.本年度は開発したアルゴルズムを計算機プログラムとしで実装することに力を注いだ.

世界的に広く使われているアルゴリズム・ライブラリであるLEDAを用いて,C言語による実装を現在も継続して行っている.課題Bに関しては,既に国際会議での報告も終わり,さらに国際ジャーナルに投稿して採択が決定した.昨年度の終わりかは最適化の基準を変更して新たな問題に挑戦した.すなわち,従来のように最小内角の最大化だけではなく,メッシュを構成する三角形に関する他の尺度,たとえばアスペクト比のようなものを用いた最適化問題である.動的計画法を利用すれば,ある制約の下では多項式時間で最適解が得られることを示した.さらにアルゴリズムの実装についても進めている.課題Cに関しては,三等分曲線を用いた新たなボロノイ図の構成に関する研究成果を更に別の国際ジャーナルに発表するとともに,新たな方向の研究も開始した.具体的には,ユークリッド距離ではなく,マンハッタン距離の一般化である多角形距離を用いて,本来,高度な曲線になる三等分曲線を区分的多角形線分列で近似しようというものである.殆どの性質を保ったままでの拡張が可能であることを確かめた.さらに細部を詰めている段階である.本研究では,計算幾何学に関連する3課題に対して統一的な視点から取り組んだ.最初の課題は,互いの類似度に基づいて定められた測度を距離と見做して,互いの距離を保ちながら限られた次元の空間の点に写像する問題である.逆行列の計算に基づく方法が知られているが,巨大な入力に対してはメモリの面で問題かある.そこで省メモリの解法を提案し,カナダの研究者との共同研究として発展させ,最後に実験によって方法の有効性を確かめた.2番目の課題は,有限要素法など多くの応用をもつ三角形メッシュを実用的観点から改善するためのアルゴリズムを新たに提案することと,その計算時間を解析することであった.従来とは全く異なり,新たに最適な点を追加するという問題に帰着させ,効率の良いアルゴリズムの開発に成功した.研究成果は既に国際ジャーナルに掲載された.昨年からは,更に問題を一般化して,アスペクト比に基づいた基準での最適化問題を動的計画法で解決するというアプローチを試み,基礎的な研究成果を得たので,近い将来に投稿を予定している.最後の三等分曲線に関する課題では,数学的な理論的枠組みを構成することから始めて,実際に平面上に効率よく三等分曲線を描くためのアルゴリズムの開発も行った.さらに,この考え方に基づいて新たなタイプのボロノイ図が定義できることも発見した.カナダの研究者と共に,任意の凸多角形で特徴づけられる一般化された距離でも同じく三等分曲線が定義できることを証明し,さらに描画のアルゴリズムも完成させた.
開放系施設を用いたＯ３とＣＯ２付加が主要樹種の成長と気孔通道性に及す影響解明

高オゾン(O3)処理(60 ppb、日中7時間)ではグイマツ雑種F1稚樹の肥大成長量は葉量と細根の生産量の低下のため抑制された。高CO2処理(日中600 ppm)では、全3種(雑種と両親)の成長が促進され、O3との複合影響下では、グイマツ雑種F1では成長低下の顕著な緩和が見られた。しかし、高CO2条件下での気孔開度の低下のみではO3による成長抑制の原因を説明出来なかった。開放系O3付加実験ではブナ若齢木の相対成長率が対照区に比べて約25%低下した。しかし、同じ樹齢のミズナラやシラカンバではこの傾向は明確ではなかった。最近、亜高山帯の構成樹種であるカンバ類に枯れ下がり等の衰退が顕在化してきた。また、対流圏(地表11kmまでの大気層)のオゾン(以下O_3)濃度の増加も深刻化している。一方で大気中のCO_2濃度は増加し続け、近々400ppmに達する。そこでO_3とCO_2の増加の複合要因が北海道の主要樹種の成長に及ぼす影響を暴露実験によって樹冠構造と光合成機能に注目し、O_3の影響を解明する。特に、高CO_2環境では気孔が閉鎖気味になるので、O_3吸収量の抑制が期待される。そこで、詳細な生理学的調査から、樹木の炭素固定・貯留機能の推定値の信頼性を高める手法を開発する。初年度は、既存のオープントップチェンバー(OTC)を利用して、市場価格の高い先駆種のカンバ類と将来が有望視されている炭素固定・貯留能力が高いグイマツ雑種F_1の山出し苗への応答を調査した。この結果、ダケカンバではウダイカンバとシラカンバに比べてO_3による成長低下が著しかった。これはダケカンバの気孔コンダクタンスが他より高く、O_3を多く取り込んだためであろう。ウダイカンバでは高CO_2によるダウンレギュレーションが見られたが、個体乾重量は増加した。逆にダケカンバではダウンレギュレーションは見られず、個体乾重量は減少した。これは葉の寿命や葉数などが減少したためである。しかしO_3とCO_2の交互作用は、どの樹種においても認められなかった。F_1では対照と比べO_3処理区では乾重量の有意な減少が見られ、CO_2処理区では対照と比べると乾重量の有意差はなかった。CO_2×O_3処理区ではO_3処理区のような減少は見られず、対照と同程度の値を示した。ここで、O_3処理区では気孔からのO_3侵入による成長低下と考えた。一方、CO_2×O_3処理区では、高CO_2による気孔コンダクタンスの低下によってO_3の取り込みが抑制されたため、乾重量の低下が軽減された。明瞭な結果は植栽時に競合するカンバ類よりは、北海道の主要造林樹種であるカラマツ属に見られた。グイマツ雑種F1稚樹の肥大成長は高オゾン処理(60 ppb、日中7時間;東京近郊での平均最高値)で明瞭に抑制された。しかし、花粉親のニホンカラマツと雌親のグイマツ(北海道の中標津産)の稚樹には明瞭な成長抑制は見られなかった。この原因は葉量(枝も含みシュート量と換言できる)の抑制によると考えている。しかし、高二酸化炭素(CO2)処理(日中600 ppm:IPCCによって2050年頃を想定)では、全種の成長がやや促進され、オゾンとの複合影響下では、成長低下がやや緩和された。しかし、期待していた高CO2条件下での気孔開度の低下のみでは、オゾンによる成長抑制の原因を説明出来なかった。特に生育後期になると気孔開閉機能が低下するため、機能面だけではなくそれを担う葉の動態を注視する必要性がある。高オゾン(O3)条件では、本実験の範囲ではあるが、細根の生産量が抑制されることが解明された。造林樹種と競合するカンバ類では落葉前の葉からの主に窒素回収機能が低下し、この結果として、次年度での成長が阻害される可能性が得られた。回収した材料内での光合成産物である乾物重の分配機構に迫りたい。ブナで見られる梢殺(樹冠内部での肥大成長が抑制)現象が生じる原因解明を行う。なお、ブナ稚樹を使った実験では、O3+CO2処理でのバイオマス増加が著しかった。

この原因は、ブナは固定成長型であり、シュート成長は年に1度だけのはずであるが、気孔コンダクタンスの低下によってO3吸収が抑制され、さらに高CO2(=700ppm)によって光合成生産量が増加したことが2度伸びを生じた結果、現存量も著しく増加した。この理由は、最近、欧州ブナの野外での実験によって、サイトカイニン系ホルモンの分泌が高オゾン環境で促進される結果ではないかと、予測されている。最近、北海道では天塩研究林と摩周湖外輪山のダケカンバ林と北海道東部のウダイカンバ林に枯れ下がり等の衰退が顕在化してきた。この原因として、北海道では46月に6090ppbに達する対流圏(地表11kmまでの大気層)の強力なオゾン(以下O3)濃度の増加の影響が環境科学センターから指摘された。一方で大気中のCO2濃度は増加し続け、近々400ppmに達する。そこでO3とCO2の増加の複合要因が北海道の主要樹種の成長に及ぼす影響を暴露実験によって樹冠構造と光合成機能に注目し、O3の影響を解明する。特に、高CO2環境では気孔が閉鎖気味になるので、O3吸収量の抑制が期待される。調査2年目の調査結果、ダケカンバではウダイカンバとシラカンバに比べてO3による成長低下が著しかった。これはダケカンバの気孔コンダクタンスが他より高く、O3を多く取り入れたためではないかと考えた。ウダイカンバでは高CO2によるダウンレギュレーション(負の制御:予想される最大値が見られず、生育時のCO2濃度での測定値が同じ値)が見られたが、個体乾重量は増加した。逆にダケカンバではダウンレギュレーションは見られず、個体乾重量は減少した。これは葉の寿命や葉数などが減少したために起こったと考えられる。しかしO3とCO2の有意な交互作用は、どの樹種においても認められなかった。このようにCO2とO3に対する応答には、同じカンバ類という近縁種間でも種間差が存在することが分かった。また本研究では、予想に反してO3の成長に対する負の影響が小さかった。これにはOTC設立段階でのO3制御に予定以上の時間がかかったためO3の付加開始が遅れたことも影響していると思われる。付加開始時には、どの樹種も春葉が完全展開しており、O3の影響を、特に春葉の光合成機能にはあまり影響がなく、交互作用が見られなかった一因かもしれない。年度途中の予算執行が一時的にできなくなって、予定していた実験や調査の回数を制限せざるを得ず、既存の施設を利用せざるを得なかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。植物に対する実験、特にガス処理実験は、屋内の閉鎖チャンバーや温室で行われてきた。加えて、チャンバーの上部がないオープントップチャンバー(OTC)を屋外実験に用いるのは近年の流れである。また、屋内実験はもちろん、昨年度までのOTC実験ではポット苗を使用しており、実験期間も1成長期間以内であった。しかしこれらの実験系では生理的メカニズムは把握できるが、森林への現実的な環境影響を把握する際には各種の問題となる。OTCや屋内設備では他にも日射や風速、気温が自然状態と異なり、この問題を解決するため開放系のガス曝露設備もあるが、莫大なコストや、特に複数処理を行う際の反復数の確保の困難さといった点から応用例は極めて少ない。以上の理由から、O3とCO2を樹木に同時処理する際、屋外で苗木を地面に直植えし、複数成長期間にわたって半開放系のOTCや開放系設備を用いて実験を行う。この2年目に入る。容積密度が高く、造林樹種として大きな期待が寄せられているカラマツ属に対するO3やCO2の処理実験例は我々以外には電力中央研究所での研究のみで、知見が集積したとはいえない。北海道では森林への炭素固定や木材生産といった観点から、成長が速く木材比重の高いグイマツ雑種F1(Larix gmelinii var. japonica×L. kaempferi)の利用が近年進んでいる。
がん微小環境におけるピリミジン生合成経路の生理的な役割

DNAやRNAを構成するピリミジンの生合成はジヒドロオロト酸脱水素酵素(DHODH)が担っており、ピリミジンを多量に必要とするがん細胞の標的酵素となっている。しかし血流からの前駆体および酸素供給が不十分ながん微小環境におけるピリミジン生合成のメカニズムは不明な点が多い。本研究では阻害剤を用いた逆ケミカルバイオロジーと分子生物学的手法を組み合わせ、がん細胞特異的な新規ピリミジン生合成経路のメカニズムを明らかにする。
熱および薬剤によって変性させたsyngeneic serumの抗原性

この研究は,syngeneic serumが6つの薬剤のおのおのと結合するとき抗原性を持つようになるかどうかを,免疫したBALB/Cマウスの血中特異抗体価の測定をすることにより確認した.そして特異抗体価の上昇が認められた群については,各クラス免疫グロブリンの血中濃度を測定した.今年度の結果は,次のとおりである.1)6つの変性抗原のうちJ-SS,FC-SSあるいはFG-SS感作抗血清が,ホモロガス抗原に対して著名な抗体価の上昇を示した.すなわちJやFC,FGによる変性でシンジェネイックな血清に免疫原性を与える事ができた.2)J-SSで免疫したマウスから得た血清中では,IgG1、IgG2a、IgG2bそしてIgEの増加が認められた.IgG1濃度は,コントロールに比べて約27倍に増加していた.そしてIgG2b,IgE,IgG2aの順に増加し,IgEも約9倍に増加していた.3)FC-SSに対する抗血清中のIgG1濃度は,コントロールに比べて約18倍に増加していた.そしてIgG2a,IgG2bの順に増加したが,IgEは増加しなかった.4)FG-SSに対する抗血清中のIgG1濃度は,コントロールに比べて約13倍に増加していた.そしてIgG2a,IgG2bの順に増加したが,IgEは増加しなかった.この研究は,syngeneic serumが6つの薬剤のおのおのと結合するとき抗原性を持つようになるかどうかを,免疫したBALB/Cマウスの血中特異抗体価の測定をすることにより確認した.そして特異抗体価の上昇が認められた群については,各クラス免疫グロブリンの血中濃度を測定した.今年度の結果は,次のとおりである.1)6つの変性抗原のうちJ-SS,FC-SSあるいはFG-SS感作抗血清が,ホモロガス抗原に対して著名な抗体価の上昇を示した.すなわちJやFC,FGによる変性でシンジェネイックな血清に免疫原性を与える事ができた.2)J-SSで免疫したマウスから得た血清中では,IgG1、IgG2a、IgG2bそしてIgEの増加が認められた.IgG1濃度は,コントロールに比べて約27倍に増加していた.そしてIgG2b,IgE,IgG2aの順に増加し,IgEも約9倍に増加していた.3)FC-SSに対する抗血清中のIgG1濃度は,コントロールに比べて約18倍に増加していた.そしてIgG2a,IgG2bの順に増加したが,IgEは増加しなかった.4)FG-SSに対する抗血清中のIgG1濃度は,コントロールに比べて約13倍に増加していた.そしてIgG2a,IgG2bの順に増加したが,IgEは増加しなかった.歯内治療では,根管消毒薬として昔から蛋白変性作用による消毒効果を期待した薬が多く使われており,根管内は生体の中でも変性した自己蛋白が長期に貯留しやすい場所となっている。薬剤によっては、薬剤アレルギーや薬剤誘発性自己免疫疾患の存在も知られており、歯内治療に使用する薬剤も免疫学的な為害性を検討する必要がある。そこで我々は,通常臨床において根管内に用いられる薬剤によって変性した自己組織が新たな抗原性を獲得する可能性を検討し,さらに新抗原に対して産生された免疫グロブリンの種類を検討した。今回,変性に用いた薬剤は,ヨードチンキ,ホルモクレゾール,ホルマリングアヤコール,ホルマリン,クレゾールおよびグアヤコールで、それぞれJ、FC、FG、F、C、Gと賂し、シンジェネイックな血清に対してv/vで2%となるよう薬剤を加え,37°Cで1週間、可及的に撹拌しながら作用させたものを使用した.結果は,次のとおりである.1)6つの変性抗原のうちJ-SS,FC-SSあるいはFC-SS感作抗血清が,ホモロガス抗原に対して著名な抗体価の上昇を示した.すなわちJやFC,FGによる変性でシンジェネイックな血清に免疫原性を与える事ができた.さらにFC-SSあるいはFC-SSの免疫原性の獲得のためにはホルマリンとクレゾールあるいはグアヤコールの協同作用が必須条件である事が示唆された.2)J-SS,FC-SSあるいはFG-SSに対する抗体はいずれもnativeな血清に対しては交叉反応を示さなかった.言い換えればnativeな血清に対する免疫学的トレランスは,J-SS,FC-SSあるいはFG-SSの免疫後,終結しなかった.この研究は,syngeneic serumが6つの薬剤のおのおのと結合するとき抗原性を持つようになるかどうかを,免疫したBALB/Cマウスの血中特異抗体価の測定をすることにより確認した.そして特異抗体価の上昇が認められた群については,各クラス免疫グロブリンの血中濃度を測定した.今年度の結果は,次のとおりである.1)6つの変性抗原のうちJ-SS,FC-SSあるいはFG-SS感作抗血清が,ホモロガス抗原に対して著名な抗体価の上昇を示した.すなわちJやFC,FGによる変性でシンジェネイックな血清に免疫原性を与える事ができた.2)J-SSで免疫したマウスから得た血清中では,IgG1、IgG2a、IgG2bそしてIgEの増加が認められた.IgG1濃度は,コントロールに比べて約27倍に増加していた.そしてIgG2b,IgE,IgG2aの順に増加し,IgEも約9倍に増加していた.3)FC-SSに対する抗血清中のIgG1濃度は,コントロールに比べて約18倍に増加していた.

そしてIgG2a,IgG2bの順に増加したが,IgEは増加しなかった.4)FG-SSに対する抗血清中のIgG1濃度は,コントロールに比べて約13倍に増加していた.そしてIgG2a,IgG2bの順に増加したが,IgEは増加しなかった.