hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
岩石・鉱物の点接触変形ダメージへの超臨界流体のアタック

実験を繰り返すことで、どのように炉の温度を上げていけば圧力容器の温度を安定させることができるのか把握した。3.点接触変形を受けた石英試料を圧力容器の水中に入れ、水を超臨界状態にする実験を行った。超臨界になっている実験時間は約15分であった。この試料を原子間力顕微鏡で観察した結果、明らかに溶解が進行していることが分かった。4.亜臨界状態で同様の実験を行ったが、200°C、40MPa、15分の実験では、かすかに溶解が起こっていることを示す画像が原子間力顕微鏡によって得られた。5.メノウの試料で同様の実験を行ったが、溶解する料が石英よりもはるかに多量であることが分かった。6.この装置で、超臨界状態を長時間保つ実験を行った。20時間程度までは温度-圧力は安定していたが、それ以上長時間になると圧力が下がってくることが分かった。この問題点については来年度に検討する予定である。超微小硬度計で点接触変形をさせた単結晶石英試料を超臨界水発生装置の圧力容器の中で圧力40メガパスカルまで、温度500°Cまでの範囲で溶解実験を行った。その結果、超臨界状態の水の中では約1時間ほどで、原子間力顕微鏡ではっきり検出できる程度に溶解が起こっていることがわかった。溶解は、高い圧力で激しく起こる傾向があり、温度よりも圧力の方が重要なパラメータであろうという感触を持った。超臨界状態になる直前の亜臨界状態の水でも、石英を溶解することが出きることがわかった。超臨界と亜臨界でどのくらいの差があるのかについては、まだ検討中である。同様の実験を石英ガラスを試料として行った。同じ条件の石英試料に比べると、圧倒的に溶解しやすいことがわかった。これらの実験結果から、高エネルギー核廃棄物の地層処分に対して次の2つの提言ができる。1)地層処分の深さは、600メートルを超えない方がよい。これ以上の深さになると、圧力が超臨界条件を満足してしまうので、万が一核廃棄物の温度が370°Cを越えるようなことになれば、その周りに自動的に超臨界状態の水ができてしまい、岩石は著しく溶解されるだろう。2)核廃棄物をガラス固化体に閉じこめる計画は、結晶質固化体に閉じこめる方向で考え直した方がよい。結晶質固化体を作るテクニックや費用についてのリスクを考えても、結晶質固化体の安心度には代え難い。
陸域生態系の地球環境変化に対する応答の成果とりまとめ

本研究では平成9年10年度国際共同研究IGBP-MEXT及び平成11年13年にかけて実施された特定領域「陸域生態系の応答」のとりまとめを行った。具体的には5年間の成果を国際的に発信するための国際シンポジウム「Response of Terrestrial Watershed Ecosystems in MonsoonAsia to Global Change」を2002年11月24日26日京都国際会館で開催した。基調講演2、口頭発表25、ポスター発表8の合計35課題の発表があり、参加者は100名を越えた。成果の公表については、分野横断型の出版物とするのが適当であるという意見であった。今後の我国におけるIGBP-GCTE-TEMAの展開についてもつっこんだ議論を行い、この研究はIGBP PhaseIIの研究の中で計画されているIGBP-LANDで展開することが要望された。この国際シンポジウムの成果とりまとめは日本学術会議IGBP専門委員会「フェイズIIに向かう新しい流れと展望(平成15年2月6日7日)」で報告した。また、出版物としては和文書「地球環境と生態系(仮題)」及び生態学会英文誌「Ecological Research」の特集号を公表する(編集委員長承諾済み)ことになっている。当該特定領域研究は、森林から河川・湖沼下流域を含む水系について、その炭素循環を中心とした学際的な研究を実施し、地球環境変動に対する陸域生態系の応答モデルを確立することを目的としている。対象水系としては、北大苫小牧演習林及び琵琶湖-淀川水系の二つである。総括班は2月19日(土)21日(月)にかけて愛知県労働者研修センターに於て2回に渡る総括班会議、並びに全体報告会を行った。参加者は北大、東北大、名大、京大を中心として約50名に及んだ。また、平成11年11月には2年目の見直しのための計画書を作成した。主な成果は以下のようにまとめられる。苫小牧水系演習林内に設置されたクレーン・ゴンドラシステム、観測タワー(3基)、リタートラップ、幌内川操作実験システム等々を用いて、樹冠の個葉から樹木全体、土壌水と河川水、ガスフラックス等々に関する年間を通しての総合的なモニタリングが開始され、この水系全体に関する炭素循環の全体像が見え出している。琵琶湖-淀川水系京大芦生演習林と竜王、桐生においても森林から渓流水のモニタリングを開始した。また、琵琶湖については年間週1回の観測を通して、湖内の物質動態の骨格を明らかにし、窒素・炭素循環の試算を行い、森林-湖インターフェイスのデータと比較が可能となった。モデル森林の光合成一次生産について、層別刈り取り法、個葉のフェノロジーモデル、ガスフラックスモデルの相互比較が可能となった。平成11年10月13日17日「地球環境変化と水系のモニタリング」に関するワークショップを開催した。このプロジェクトの主な流れは、炭素循環に絞って、個葉→シュート→1本の樹木→森林→河畔林→渓流→河川→湖と空間軸を広げながら、各レベルにおける現象の解明のモデル化を行っている。これと平行してモデル的な都市林や圃場実験、トロンレベルの実験によって基本データベースをとり、モデルの補強を行ってきた。これまでの各班の成果は、炭素サイクルに関連づけてまとめられているが、2000年9月の評価委員会からは窒素循環を加えた視点も加えるよう求められた。2000年10月にはこれまでの成果を総括したリーフレットNo.2を作成し、国内外に配付した。その成果の要点は以下のようにまとめられる。1.大気中の炭酸ガスが増加すると、個葉レベルでの寿命が短くなり、このため葉の回転数が増す方向で、リターの供給量が増加する。2.シュートモジュールの変化、樹木のパイプモデルを組み合わせて50本の樹木についてバイオマス、葉面積、樹高の時系列シュミレーションを行った。3.森林の総合判断のパラメーターとして、渓流中のDOC/NO_3^-比を提案した。4.琵琶湖や幌内川の炭素収支とその変動因子の解析を行った。5.湖沼のメタン、N_2Oの代謝に関する骨格を描いた。またこれまでの研究は、Impact→Responseに中心が置かれていたが、最終年度はこれまでの評価も加味して、Feedbackにつながるような視点も加えて全体をまとめることを期している。本研究では、この水系を森林・土壌系と陸水系に大別し、地球環境変動、特に大気二酸化炭素の増加に対する「森林系の応答」と「水系の応答」の二つの研究項目を設定した。主な研究対象地域と実験系は以下の通りである。1.北海道大学北方生物圏フィールド科学センター苫小牧研究林水系2.京都大学芦生演習林並びに琵琶湖-淀川集水域(桐生実験地、河川、湖)3.名古屋大学構内都市林4.東北大学オープントップチェンバー(OTC)システム(草本対象)5.その他、海外学術調査あるいは基盤研究(B)(2)による北方タイガ林、ヤクーツク、バイカル湖-モンゴル上流域、キナバル、タイ国チェンマイ・サカエラートなどにおいて森林・湖沼の研究を行った。今年度は、本特定領域研究の最終年度にあたり、まとめの報告会を公開シンポジウムとして平成14年2月24日から26日にかけて、北海道大学学術交流会館で開催した(参加者約70名)。21件のトピックス報告と、各計画研究班の成果報告と評価委員による評価会議を実施した。その結果を成果報告書および評価報告書にまとめた。成果の要点は以下のようにまとめられる。

1.森林生態系における炭素吸収に関しては、(i)OTC法による生理・生態的な基礎的知見を群落にスケールアップする方法、(ii)個葉及びシュートのフェノロジーから林冠における炭素吸収モデルを構築する方法、(iii)リタートラップ法や幹の生物量増大から積み上げによる方式、これらの知見をモデル化するパイプモデルの構築による100年のタイムスケールの応答予測、(iv)詳細な定期観測による炭素・窒素収支の解明がなされた。2.水系の応答に関しては、森林の変化に対する渓流水の化学成分の変化、森林から流入する溶成有機物や無機栄養塩(N、P)の河川、湖における変動、さらには大気へのフィードバック経路としての、CO_2、CH_4、N_2O放出のメカニズムの解明等が進捗した。本研究では平成9年10年度国際共同研究IGBP-MEXT及び平成11年13年にかけて実施された特定領域「陸域生態系の応答」のとりまとめを行った。具体的には5年間の成果を国際的に発信するための国際シンポジウム「Response of Terrestrial Watershed Ecosystems in MonsoonAsia to Global Change」を2002年11月24日26日京都国際会館で開催した。基調講演2、口頭発表25、ポスター発表8の合計35課題の発表があり、参加者は100名を越えた。成果の公表については、分野横断型の出版物とするのが適当であるという意見であった。今後の我国におけるIGBP-GCTE-TEMAの展開についてもつっこんだ議論を行い、この研究はIGBP PhaseIIの研究の中で計画されているIGBP-LANDで展開することが要望された。この国際シンポジウムの成果とりまとめは日本学術会議IGBP専門委員会「フェイズIIに向かう新しい流れと展望(平成15年2月6日7日)」で報告した。また、出版物としては和文書「地球環境と生態系(仮題)」及び生態学会英文誌「Ecological Research」の特集号を公表する(編集委員長承諾済み)ことになっている。
日本古代の都市における住宅空間に関する史的研究

本研究の目的は、日本古代の都市住宅の全容解明を目指す研究の一環として、まず中下級貴族層の住宅に焦点をしぼり、その実態解明によって古代都市における住宅が有した空間的特質の一端を明らかにすることであった。さて、従来からこの分野で資料として活用されてきたのは、主に公家日記を中心とする古記録類であるが、本研究では、それ以外に土地家屋の売買証文である家地売券などの文書類や、当時の社会状況を描く説話・物語あるいは女流日記といった文学史料、さらには絵巻物を中心とする絵画史料等がきわめて有用な資料となる。そこで今年度は、それら関連資料の収集・整理にあたってきた。ただ、同じ貴族でも、上級層の住宅については多くの資料が残されているため、比較的その実態を把握しやすく、したがってまた多くの研究が蓄積されてきたわけなのであるが、しかし本研究が対象としている中下級貴族層のそれについては、実際には資料に十分恵まれているというわけではない。すなわち資料的制約という困難が本研究の遂行に大きな障害となっていて、そのため現在までのところ、別記した少稿を研究成果のほんの一部として挙げ得るのみで、未だ十分な研究成果を公表するまでには至っていないというのが実状である。そこで、当初の研究目的を完遂するためには、今まで行ってきた関連資料の収集・整理を今後もさらに継続して行うことがその基礎的作業として不可欠であるとともに、さらにその上で、都市史や歴史学・国文学といった関連領域での研究成果を生かしつつ、古代・中世住宅が都市空間に占める機能・役割やその景観的特徴を実証的に解明していく必要があろう。
コバルトのスピン状態を活かしたマルチファンクション材料の創造

強磁性転移温度180KのLa1-xSrxCoOにおいて,強磁性転移温度よりも遙かに高温の室温で磁場により双晶変形を示すことを明らかにした.室温で磁場により双晶変形を示す酸化物の報告例は今までに無い.双晶変形を生じる磁場は,温度上昇とともに強くなった.この温度依存性は,磁化の温度依存性の傾向と一致した.昨年度は磁場を[110]c方向に印加したときの磁歪を測定したので,今年度は[111]c方向の磁歪を測定する.La1-xSrxCoOとスピン状態の異なるLaCo1-xRhxO(x=0.2)の単結晶育成は難航している.本申請により入手した装置を用いて,多結晶の丸棒を比較的安定して作製できるようになった.その結果,単結晶の育成に初めて成功し,X線回折から3回対称の斑点を確認した.しかし,試料育成1週間後に単結晶は,自然崩壊してしまった.解決方法は見つかっていない.透明絶縁体への3価のコバルトの導入を目指して,In2O3にコバルトをドープした試料を作製した.固相反応法では均一な試料が出来なかったが,液相反応法で均一な試料を得ることが出来た.X線回折のリートベルト解析と,X線光電子分光の結果から,コバルトが低濃度のとき,コバルトイオンは2価で24dサイトに入ることが分かった.高濃度になると3価が現れ,8bサイトに入ることが分かった.X線光電子分光の結果と合わせて,磁化の温度依存性を解析し,コバルトイオンのスピン状態を求めた.2価のコバルトイオンは高スピン状態に,3価のコバルトイオンは低スピン状態または中間スピン状態にあることが分かった.コバルトイオンで優先占有および価数を明らかにしたのは,初めてである.Al2O3などの絶縁体中にもコバルトを導入していく.「La1-xSrxCoO3単結晶作製と磁歪測定」については,大型の単結晶を育成し,[110]c方向に磁場を引加したときの磁歪の温度依存性を測定できた.La1-xSrxCoOの構造相転移温度は1500 K付近のため,磁場の履歴を温度で消去するのは現実的ではない.応力を印加して磁場の履歴を消去する方法を確立した.各温度での磁歪の測定前に磁場履歴を消去し,磁歪の磁場依存を100390Kの範囲で測定した.転移磁場は温度上昇とともに強くなったが,強磁性転移温度180Kを超えても双晶変形を生じ,300Kの室温でも生じることが分かった.「LaCo1-xRhxO3の単結晶作製」は,本申請により入手した装置を用いて多結晶の丸棒を安定して作製できるようになり,単結晶の育成に挑戦できた.試行錯誤の結果,x=0.2の高濃度組成で単結晶を初めて育成することができた.さらに,X線回折から3回対称の斑点を確認した.しかし,その1週間後に単結晶は,自然崩壊してしまった.分析の結果,La2CoO4が析出していることが分かった.「In2O3中のコバルトのスピン状態」は,まず多結晶の作製を固相反応法と液相反応法で試みた.その結果,固相反応法だと固溶せず,コバルトが不均一に析出することが分かった.一方,液相反応法では均一な試料が作成できた.ただし,x=0.2になるとCo3O4が析出した.x=0.2より低いコバルト濃度で実験を行った.X線回折曲線のリートベルト解析から,コバルトイオンは,低濃度だと24dサイトに,高濃度だと8bサイトに入ることが分かった.X線光電子分光からは,低濃度だとCo2+しか存在しなかったが,高濃度だとCo3+が現れることが分かった.In2O3系でCo3+を確認したのは初めてである.磁化測定からはCo2+は高スピン状態,Co3+は低スピン状態または中間スピン状態にあることが分かった.「La1-xSrxCoO3単結晶作製と磁歪測定」では,昨年度と別の方位の[111]c方向に磁場を引加したときの磁歪の温度依存を測定する.室温で磁場により双晶変形を示す酸化物の報告例は今までに無い.結果を早急にまとめて論文とする.「LaCo1-xRhxO3の単結晶作製」は,育成が非常に困難であることが分かった.育成方法の再検討をしつつ,他の物質での検討も始める.「In2O3中のコバルトのスピン状態」は,コバルトの優先占有を明らかにし,Co3+が存在すること,及びスピン状態も明らかにした.現在,論文を投稿中である.ただし,室温での強磁性は確認できていない.室温で磁化曲線に若干のヒステリシスは観測しているが,不純物による寄与の可能性を捨てきれない.磁化測定時の試料の保持方法を見直す計画を立てている.また,アニール方法を工夫して室温強磁性の発現を計画している.強磁性状態が確認でき次第,その状態でコバルトのスピン状態がどのようになっているか測定する.磁化は常磁性の温度領域での測定が必要になるため,1000K付近までの磁化の温度依存を計画している.Al2O3やGa2O3,TiO2,LaAlO3といった他の透明絶縁体でもコバルトがどのようなスピン状態にあるか明らかにしたい.昨年度,In2O3中のコバルトイオンについて,リートベルト解析,X線光電子分光,磁化の結果から,優先占有,価数,スピン状態を明らかにすることが出来た.

まずは,同様の手法を用いてスピン状態まで明らかにし,スピン状態が外場で制御出来るかどうか検討する.強磁性転移温度180KのLa1-xSrxCoOにおいて,強磁性転移温度よりも遙かに高温の室温で磁場により双晶変形を示すことを明らかにした.室温で磁場により双晶変形を示す酸化物の報告例は今までに無い.双晶変形を生じる磁場は,温度上昇とともに強くなった.この温度依存性は,磁化の温度依存性の傾向と一致した.昨年度は磁場を[110]c方向に印加したときの磁歪を測定したので,今年度は[111]c方向の磁歪を測定する.La1-xSrxCoOとスピン状態の異なるLaCo1-xRhxO(x=0.2)の単結晶育成は難航している.本申請により入手した装置を用いて,多結晶の丸棒を比較的安定して作製できるようになった.その結果,単結晶の育成に初めて成功し,X線回折から3回対称の斑点を確認した.しかし,試料育成1週間後に単結晶は,自然崩壊してしまった.解決方法は見つかっていない.透明絶縁体への3価のコバルトの導入を目指して,In2O3にコバルトをドープした試料を作製した.固相反応法では均一な試料が出来なかったが,液相反応法で均一な試料を得ることが出来た.X線回折のリートベルト解析と,X線光電子分光の結果から,コバルトが低濃度のとき,コバルトイオンは2価で24dサイトに入ることが分かった.高濃度になると3価が現れ,8bサイトに入ることが分かった.X線光電子分光の結果と合わせて,磁化の温度依存性を解析し,コバルトイオンのスピン状態を求めた.2価のコバルトイオンは高スピン状態に,3価のコバルトイオンは低スピン状態または中間スピン状態にあることが分かった.コバルトイオンで優先占有および価数を明らかにしたのは,初めてである.Al2O3などの絶縁体中にもコバルトを導入していく.「La1-xSrxCoO3単結晶作製と磁歪測定」については,大型の単結晶を育成し,[110]c方向に磁場を引加したときの磁歪の温度依存性を測定できた.La1-xSrxCoOの構造相転移温度は1500 K付近のため,磁場の履歴を温度で消去するのは現実的ではない.応力を印加して磁場の履歴を消去する方法を確立した.各温度での磁歪の測定前に磁場履歴を消去し,磁歪の磁場依存を100390Kの範囲で測定した.転移磁場は温度上昇とともに強くなったが,強磁性転移温度180Kを超えても双晶変形を生じ,300Kの室温でも生じることが分かった.「LaCo1-xRhxO3の単結晶作製」は,本申請により入手した装置を用いて多結晶の丸棒を安定して作製できるようになり,単結晶の育成に挑戦できた.試行錯誤の結果,x=0.2の高濃度組成で単結晶を初めて育成することができた.さらに,X線回折から3回対称の斑点を確認した.しかし,その1週間後に単結晶は,自然崩壊してしまった.分析の結果,La2CoO4が析出していることが分かった.「In2O3中のコバルトのスピン状態」は,まず多結晶の作製を固相反応法と液相反応法で試みた.その結果,固相反応法だと固溶せず,コバルトが不均一に析出することが分かった.一方,液相反応法では均一な試料が作成できた.ただし,x=0.2になるとCo3O4が析出した.x=0.2より低いコバルト濃度で実験を行った.X線回折曲線のリートベルト解析から,コバルトイオンは,低濃度だと24dサイトに,高濃度だと8bサイトに入ることが分かった.X線光電子分光からは,低濃度だとCo2+しか存在しなかったが,高濃度だとCo3+が現れることが分かった.In2O3系でCo3+を確認したのは初めてである.磁化測定からはCo2+は高スピン状態,Co3+は低スピン状態または中間スピン状態にあることが分かった.「La1-xSrxCoO3単結晶作製と磁歪測定」では,昨年度と別の方位の[111]
コミュニケーションパターンの運動指令とシンボルの獲得学習モデルに関する研究

(1)腕姿勢は、手先の軌道が決定したとしても無数に存在する。ヒトは何らかの方法・原理によって、腕姿勢についても一意に決定するメカニズムを内在しているはずである。関節角躍度最小規範、トルク変化最小規範、指令トルク変化最小規範について、ヒト腕の3次元運動計画において、終点での腕姿勢が、上記の規範で予測可能であるかを定量的に検討し、指令トルク変化最小規範の可能性を示唆した。(2)運動パターンを獲得する強化学習に基づいたモデルを提案した。獲得の初期段階では運動距離の短い運動を繰り返すことで運動パターンを再現する。短い運動とは始点・終点間の2点間到達運動を指す。短い到達運動を繰り返すことで、運動パターンを再現するために必要な経由点を獲得する。運動パターンの軌跡をうまく再現できるようになった段階で、より滑らかな運動となるように学習する。より滑らかな運動とは2点間の到達運動ではなく、複数の経由点を通過する運動である。本モデルでは、通過経由点数を徐々に増加させ、最終的には教示軌道の始点から終点まで全体にわたって滑らかな軌道を再現する。シミュレーション結果では、比較的少ない学習試行数で、運動パターンを再現可能な経由点情報を獲得できることが確認できた。また、モデルによるシミュレーション結果をヒトによる行動実験結果と比較した結果、定性的傾向がほぼ一致した。(3)運動パターンとシンボルとの結びつけを学習するモデルを提案した。コミュニケーションでは、ある運動パターンを相手に示し、それに対する応答の学習によって、その運動パターンのもつ意図・意思(シンボル)が獲得されるものと考え、強化学習アルゴリズムによるモデルを提案した。提案モデルで結び付けの学習が可能であることを示し、実際にAIBOを用いた実験によって、命令に対応する運動パターンの獲得が可能であることを示した。本年度は,(1)ヒト腕の3次元空間軌道生成モデル-腕姿勢の予測規範の検討について重点的に検討を行ない,かつ,以下の2項目についても,予備的検討を実施した.(2)身振り運動の獲得学習モデル(3)運動指令と意図・意思(シンボル)との結び付け学習モデルの検討以下に詳細をまとめる.(1)ヒト腕の3次元空間軌道生成モデル-腕姿勢の予測規範の検討肩・肘の2関節4自由度の腕のモデルの場合は,腕姿勢,具体的には肘の軌道は,手先の軌道が決定したとしても無数に存在する.ヒトは何らかの方法・原理によって,腕姿勢についても一意に決定するメカニズムを内在しているはずである.本年度は,関節角躍度最小規範,トルク変化最小規範,指令トルク変化最小規範について,ヒト腕の3次元運動計画において,3種類の運動速度について終点での腕姿勢が,上記の規範で予測可能であるかを定量的に検討した.始点での腕姿勢を自然な場合と,変化させた場合について,上記の規範によって予測可能かどうかを定量的に検討している.また,腕姿勢を含めて滑らかさの計算原理に従った軌道を生成するモデルに関する検討を行なった.(2)身振り運動の獲得学習モデル(3)運動指令と意図・意思(シンボル)との結び付け学習モデルの検討(2)については,事前検討において明らかになったモデルの問題点を解決すべく,問題点を整理し,それに対応するモデルを検討した.(3)については,本年度は、事前検討で用いたと同じ学習の枠組みである教師なし学習法(強化学習:actor-critic法)を用いて検討を行ない,事前検討での問題点に対応すべく,計算機シミュレーションによって検討した.本年度は,身振り運動の獲得学習モデルについて重点的に検討を行なった.(1)ヒトが複雑な運動を獲得する過程に関する実験.(2)(1)の実験結果に基づく運動獲得学習モデルの検討.

(1)複雑な運動軌道を被験者に提示して、その軌道を獲得する過程を観察・計測した.目標の運動時間を指示したとき,ヒトの学習初期段階は,運動時間が長く手先速度の極小点が多数存在するような運動であるが,徐々に,運動時間が目標運動時間に近づき,手先速度の極小点が減少した運動に移行した.教示軌道と生成軌道との誤差は,学習初期段階から後期において大きな変化はなかった.(2)本研究では,上記実験結果に踏まえて,以下の手順で運動パターンを獲得する強化学習に基づいたモデルを提案した.獲得の初期段階では運動距離の短い運動を繰り返すことによって運動パターンを再現する.ここで,短い運動とは始点・終点間の2点間到達運動を指す.短い到達運動(2点間運動)を繰り返すことによって,教示運動パターン全体の形状を学習する,つまり運動パターンを再現するために必要な経由点を獲得する.運動パターンの軌跡をうまく再現できるようになった段階で,より滑らかな運動となるように学習する.より滑らかな運動とは2点間の到達運動ではなく,複数の経由点を通過する運動である.本モデルでは,通過経由点数を徐々に増加させ,最終的には教示軌道の始点から終点まで全体にわたって滑らかな軌道を再現する.本年度は,上記の学習モデルを実現するための第1段階として,2点間到達運動による運動パターンの学習についての計算機実験を行った.(1)ヒトの運動パターン獲得過程を実験的に明らかにし、その結果をもとに強化学習を用いた運動パターン獲得モデルを提案した。被験者を使った運動パターン獲得実験の結果は、測定軌道の接線速度の極小点位置を経由点に相当すると仮定すると、ヒトは運動パターンを少ない経由点で正確に再現するように学習することで、運動パターンを獲得していると示唆される結果が得られた。行動実験結果をもとに、運動パターンを経由点表現によって試行錯誤的に獲得する学習モデルを提案した。モデルは経由点位置の確率的推定、経由点表現からの運動軌道の再現、再現した軌道の評価を繰り返すことによって、運動パターンを再現するために適切な経由点位置を獲得可能である。本モデルによってシミュレーションを行った結果、比較的少ない学習試行数で、運動パターンを再現可能な経由点情報を獲得できることが確認できた。また、モデルによるシミュレーション結果をヒトによる行動実験結果と比較した結果、定性的傾向はほぼ一致し、モデルの妥当性が示唆されていると考えられる。今後、ヒトの計測データとの詳細な比較検討、およびロボットの模倣学習への応用が今後の課題である。(2)運動指令と意図・意思(シンボル)との結び付け学習モデル上記で獲得した運動パターンとシンボルとの結びつけを学習するモデルである。コミュニケーションでは、ある運動パターンを相手に示し、それに対する応答の繰り返し(学習)によって、その運動パターンのもつ意図・意思(シンボル)が獲得されるものと考え、この学習モデルの研究を実施した。強化学習アルゴリズムによって、結び付けの学習が可能であることを示し、実際にAIBOを用いた実験によって、命令(シンボル)に対応する運動パターンの獲得が可能であることを示した。
脳心血管疾患での抗血栓療法中の大出血予測方法の開発、および脳小血管病の影響の解明

申請者らは多様化する抗血栓薬の使用実態を解明するため「脳卒中研究者新ネットワークを活用した脳・心血管疾患における抗血栓療法の実態と安全性の解明The Bleeding with Antithrombotic Therapy Study 2(BAT2)」を進めてきた。国内51施設が参加し、特に脳小血管病の影響を検討するため、脳MRI撮影を登録要件として2016年10月から症例登録を開始し、2019年3月で約5,300例が登録された。本研究ではBAT2研究の全登録症例の2年間の観察を完遂し、抗血栓薬と出血合併症の関係を脳小血管病も絡めて解明し、診療実態に即した出血合併症リスク予測の方法を開発する。
MDM4を標的とした新規癌治療の開発研究

野生型TP53腫瘍において、MDM4やMDM2はp53の活性を低下させるだけでなく、MAPK経路の下流分子との相互作用により腫瘍増殖を促進させるとの報告がある。そこで本研究では、MDM4とMDM2を標的としたDNA修飾siRNA (dsRDC)と、MEK阻害薬(Trametinib)との併用効果を検討した。まず、複数のMDM4高発現野生型TP53かつRAS変異型細胞株に対して3剤併用の強い相乗効果を確認した。さらに、3剤併用においてアポトーシス誘導と細胞周期停止(G1およびG2 arrest)の誘導が増強された。今後、その相乗効果のメカニズムの詳細についてさらに検討していく必要がある。癌抑制遺伝子であるTP53の機能は悪性腫瘍の約半数において変異型失活をきたしているが、野生型TP53腫瘍においてもTP53の機能を抑制する癌遺伝子であるMDM2やMDM4によりp53の活性は低下している。そこで我々はMDM2やMDM4を標的としたDNA修飾siRNA (dsRDC)の開発研究を行ってきた。さらに、MDM4はMAPKシグナル伝達経路の下流にあるETSの転写活性化を介して発現が亢進すると推定されており、本研究では、MDM4 dsRDCとMAPKシグナル伝達阻害薬との併用効果を検証し、新たな治療戦略を確立することを目的としている。MDM4高発現野生型TP53細胞株のうち、胃癌細胞株SNU-1 (KRASコドン12変異)、大腸癌細胞株HCT116 (KRASコドン13変異)、大腸癌細胞株LoVo (KRASコドン13変異)、悪性黒色腫A375 (BRAF V600E変異)の4種類に対して、in vitroにおけるMDM4 dsRDCとMEK阻害薬であるTrametinibの併用効果をWST-8 assayで検討した。各細胞株に対するMDM4 dsRDCの投与濃度はWestern blot法を用いて十分なknock-down効果が得られる至適濃度とし、Trametinibの投与濃度は細胞株毎に算出したIC50より決定した。併用投与による薬剤相互作用の有無はCombination Index (CI)を算出することで評価した。結果はSNU-1細胞株で最も強い相乗効果が確認でき、他の3種類の細胞株でも同様の傾向が示された。in vivoの際に利用するデリバリーツールとして検討しているsCaに関して、大阪大学よりその技術提供を受けたが、再現性の確認や、さらに導入効率を上昇させるための添加物等の条件検討に時間を要した。そこで我々は野生型TP53悪性腫瘍を対象にMDM2やMDM4を標的としたDNA修飾siRNA (dsRDC)の開発を行ってきた。またMAPKシグナル下流のERKがMDM2と協調的にFOXO3aの作用を抑制し腫瘍増殖を促進するとの報告もあり、追加でMDM2dsRDCとMDM4dsRDCとMAPKシグナル伝達阻害薬との3剤併用の効果も検討することとした。平成27年度報告では、in vitroにおいて複数のMDM4高発現野生型TP53細胞株に対してMDM4 dsRDCとMEK阻害薬であるTrametinibの相乗効果を確認した。平成28年度では、MDM2 dsRDCとMDM4dsRDCとTrametinibの併用効果を、野生型TP53細胞株である胃癌細胞株SNU-1(KRASコドン12変異)、大腸癌細胞株HCT-116(KRASコドン13変異)、肺癌細胞株A549(KRASコドン34変異)を用いて検討し強い腫瘍増殖抑制効果と相乗効果を確認した。Western blot法を用いてp53、p21、アポトーシス関連タンパク(PUMA、Noxaなど)の発現変化をみたところ、MDM2 dsRDCとMDM4dsRDCとTrametinib併用においてp53、p21の発現増加が得られ、細胞周期停止による腫瘍増殖抑制効果が示唆された。また、フローサイトメトリーを用いた細胞周期アッセイでの実験でも同様に3剤併用において細胞周期停止と、アポトーシス誘導が示唆される結果が得られた。癌抑制遺伝子であるTP53の機能は悪性腫瘍の約半数において変異型失活をきたしているが、野生型TP53腫瘍においても癌遺伝子であるMDM2やMDM4によりp53の活性は低下している。さらに、MDM2やMDM4は、MAPKシグナル伝達経路の下流分子との相互作用により腫瘍増殖を促進させるとの報告があり、本研究は、難治性悪性腫瘍であるRAS変異型株に対するMDM4dsRDCとMAPKシグナル伝達阻害薬との併用効果を検証し、新たな治療戦略を確立することを目的とした。さらに研究途中で、更なる併用効果を期待してMDM2 dsRDCとMDM4 dsRDCとMAPKシグナル伝達阻害薬との3剤併用戦略に改変した。

まず、in vitroにて複数のMDM4高発現野生型TP53細胞株に対してMDM4 dsRDCとMEK阻害薬であるTrametinibの相乗効果を確認した。さらに、MDM2 dsRDCとMDM4dsRDCとTrametinibの併用効果を、KRAS変異を有する野生型TP53細胞株(HCT116、SNU-1、A549)を用いて検討し、強い腫瘍増殖抑制効果と相乗効果を確認した。次に、相乗効果のメカニズムの解明のためにHCT-116を用いて、Western blot法で各種関連蛋白の発現変化をみたところ、3剤併用においてp53、p21の発現増加が認められ、フローサイトメトリーを用いた細胞周期アッセイでアポトーシス誘導と細胞周期停止(G1およびG2 areest)の誘導が増強された。今後、動物実験での有効性やその相乗メカニズムの詳細についてさらに検討していく必要がある。野生型TP53腫瘍において、MDM4やMDM2はp53の活性を低下させるだけでなく、MAPK経路の下流分子との相互作用により腫瘍増殖を促進させるとの報告がある。そこで本研究では、MDM4とMDM2を標的としたDNA修飾siRNA (dsRDC)と、MEK阻害薬(Trametinib)との併用効果を検討した。まず、複数のMDM4高発現野生型TP53かつRAS変異型細胞株に対して3剤併用の強い相乗効果を確認した。さらに、3剤併用においてアポトーシス誘導と細胞周期停止(G1およびG2 arrest)の誘導が増強された。今後、その相乗効果のメカニズムの詳細についてさらに検討していく必要がある。これまでの研究でKRASやBRAF変異を有するMDM4高発現野生型TP53細胞株に対するMDM4dsRDCとMEK阻害薬の併用による相乗効果が確認できた。今後は、この相乗効果のメカニズムの解明のための実験を推進していく。具体的には、各細胞株でMDM4の発現亢進にMAPKシグナル伝達経路下流のETSがどの程度関わっているのか、加えてMAPKシグナル伝達経路のKRASやBRAFなどの各遺伝因子変異がどの程度影響を及ぼしているのかを検証し、これらのタンパク発現が各薬剤単独および併用投与によってどの程度変化するかを確認する。加えてp53、p21、アポトーシス関連タンパク(PUMA、Noxaなど)の発現変化をWestern blot法やRT-qPCR法で確認する。また、MEK阻害薬の他にも、RAF阻害薬等の他のMAPKシグナル伝達阻害薬との併用でも同様の相乗効果が得られるかを検討していく。さらに、相乗効果が確認できた併用薬ではin vivo実験でもその抗腫瘍効果を検証していく。これまでの研究でKRASやBRAF変異を有するMDM4高発現野生型TP53細胞株に対するMDM4dsRDCとMEK阻害薬の併用に加え、MDM2 dsRDCとMDM4dsRDCとMEK阻害薬の併用で、さらなる相乗効果が確認できた。具体的には、TrametinibによるETSの活性阻害とMDM4 dsRDCの作用がMDM4の発現抑制にどれほど貢献しているか、またTrametinibによるMEK→ERKシグナル伝達阻害とMDM2dsRDCによるMDM2発現抑制がFOXO3aの分解抑制にどれほど貢献しているかを評価検討する。
第三臼歯欠損モデルマウス舌筋、咀嚼筋の生後発達におけるmiRNAの機能

第三臼歯欠損突然変異マウスを用いた実験から、正常な咬合活動が、咬筋における神経筋接合部でのシナプス形成に重要である可能性が示唆された。また、野生型マウスを用いた実験からmiRNA-1が咬筋のミオシン重鎖の発現を調節している可能性が示唆された。【目的】本年度は、第三臼歯の欠如を示すEL/Seaマウスを用いて、歯の部分的欠如が咀嚼筋のシナプス形成に及ぼす影響を明らかにするため、nAChRサブユニットのmRNA発現を分析した。【対象と方法】第三臼歯が正常に萌出するEL/Kw1をコントロールとして用い、EL/Kw1、EL/Sea共に生後3週まで母乳で飼育し、その後離乳させた。生後3、6、12週目にEL/Kw1、EL/Seaをそれぞれ6匹ずつ安楽死させ、咬筋、側頭筋、腓腹筋を摘出した。摘出した筋組織よりRNAを抽出・精製し、逆転写を行い、cDNAを調整した。咬筋、側頭筋、腓腹筋より得られたcDNAを用いてReal-Time PCRを用い、nAChRのα、ε、γサブユニットのmRNA量を測定した。各週齢におけるEL/Kw1とEL/Seaの咬筋、側頭筋、腓腹筋のそれぞれのmRNA発現量の比較をMann-Whitney U検定を用いて統計解析を行った。【結果】EL/Seaの咬筋において3週齢におけるnAChRのα、ε、γサブユニットのmRNA発現景はEL/Kw1よりそれぞれ1.92倍1、2倍、1.91倍高く、特にα、εサブユニットでは有意差(p<0.05)が認められた。6,12週齢ではすべてのサブユニットに有意差は認められなかった。側頭筋、腓腹筋においては調べたすべての週齢、サブユニットのmRNA発現量はEL/Kw1とEL/Seaとの間で有意差は認められなかった。【考察】咬筋では3週齢におけるα、εサブユニットのmRNA発現量がEL/Kw1とEL/Seaとの間で有意差が認められたことから、3週齢前後に第三臼歯が正常に萌出しないことが、咬筋における神経筋接合部でのシナプス形成時期に影響を与えている可能性が示唆された。現在Real-PCRを用いてmiRNAの測定を検討している。成長期において齲蝕や無汗型外胚葉異形成症などの疾患や事故などの外傷によって歯が欠損し咬合状態が悪化することにより引き起こされた舌、咀嚼筋の発育・発達異常は、顎全体の正常な発育・発達に大きな影響を及ぼすと考えられる。また、高齢期において齲蝕や歯周病などにより歯が欠損し咬合状態が悪化することにより、舌、咀嚼筋などの萎縮や機能低下し、摂食・嚥下障害を起こしやすくなることが知られている。以上述べたように、歯の欠損など咬合状態の変化とそれに伴う舌、咀嚼筋の性質の変化は顎のみならず、全身の健康に大きな影響を及ぼすと思われる。本年度は野生型マウスの咬筋におけるミオシン重鎖およびmiR-1の発現に及ぼす影響について検討した。MyHC IのmRNA発現量は1週齢で最大で、1から2週齢にかけて急激に減少し、その後大きく変化しなかった。IIaのRNA発現量は1週齢から3週齢の間で増加し、その後減少した。IIbのmRNA発現量は18週齢において経時的に増加した。IIxのmRNA発現量は1週齢から4週齢の間で増加し、その後減少した。miR-1の発現量は、112週齢の生後発達過程において経時的に増加した。一方、miR-133については発現量にほとんど変化はみとめられなかった。また、miR-1の発現量はmiR-133に比較し、顕著に大きかった。以上の結果よりmiR-1が、MyHCの発現調節に関与していることが示唆された。
乳がん検査のためのマルチモダリティ画像診断支援システムの検討

本研究の目的は,乳がんの画像診断の高精度化と効率化を目指し,マンモグラフィ,乳腺超音波画像,乳房自動ボリュームスキャナ(ABVS)等で見つかった病変を対応付け,これらの画像から得られた情報を融合した画像診断支援システムを開発することである.本年度はABVS画像における病変の自動検出手法の改善を行った.ディープラーニングネットワークのパラメータを調節することにより,精度の向上が見られた.現在は病変の検出と偽陽性削除の2段階で行っているため,処理を簡略化可能であるか別のネットワークを用いた検討を行っている.ファントムを用いたABVS画像の3Dモデリングの実験では,ファントム画像のノイズ削減処理を行い,模擬病変の自動検出のテストを行った.実症例で学習させたネットワークを用いた結果,嚢胞は概ね検出可能であったが,学習ケースにサンプルが少なかった充実性の腫瘤の検出が困難であった.現在MRI画像との3次元位置合わせを行っているが,改善が必要である.今後新しいカスタマイズファントムを購入した実験と,別のメーカー(京都科学)のファントムを購入し汎用性を検討する予定である.腫瘤の鑑別診断手法の検討のため,超音波画像を用いた分類ネットワークと,類似画像検索システムの検討を行った.マンモグラフィの結果と比較すると精度が少し劣るが,比較的高い分類精度,類似度推定精度を得た.今後マンモグラフィと超音波画像の両者を用いたマルチモダリティ分類・画像検索を検討する.ファントム画像の3次元モデリングにやや時間がかかっている.病理画像の入手と新症例のラベリング作業にやや時間がかかっている.その他の解析は概ね順調である.マルチモダリティ撮影可能なファントムのノイズレベルが非常に高い為,別のメーカーのファントムの購入を検討する.こちらのファントムはマルチモダリティ対応ではないが,模擬病変の位置が比較的規則的であるため,MRI画像を用いず,ファントムのモデルと位置合わせを検討する.画像解析はマンモグラフィと超音波画像を同時に用いた解析を行っていく.本研究の目的は,乳がんの画像診断の高精度化と効率化を目指し,マンモグラフィ,乳腺超音波画像,乳房自動ボリュームスキャナ(ABVS)等で見つかった病変を対応付け,これらの画像から得られた情報を融合した画像診断支援システムを開発することである.本年度はABVS画像上の腫瘤とマンモグラフィ上の腫瘤をマッチングさせるための処理の基礎技術として,ディープラーニングを利用した腫瘤の自動検出技術の開発を行った.ディープラーニングを利用することにより,従来のフィルタ処理による検出と比較して,精度の向上がみられた.また,誤検出領域を削減するために,分類のためのディープネットワークを用いて腫瘤と誤検出領域の分別を行った.これにより,誤検出数の大幅な削減ができた.病変位置の対応付けを可能とするための3Dモデリングのデータを得るために,ファントムを用いた撮影を行った.マルチモダリティで撮影可能なファントムを用いてMRIとマンモグラフィ,ABVSの撮影を行った.ABVSは撮影者間の変動を考慮し,3名の技師による撮影を行った.しかし,ABVS画像は非常にノイズの多い画像が得られ,そのノイズ削減法を検討中である.その結果により,新しいカスタマイズで病変を配置したファントムの発注と撮影を検討する予定である.腫瘤の鑑別診断手法の検討のため,新たにマンモグラフィと2D超音波画像のセットを入手した.これらは今後,腫瘤位置の切り出しや機械学習に利用するためにゴールドスタンダードの作成を行う予定である.現在までに収集した画像を用いて,畳み込みニューラルネットワークの学習を行い,マンモグラフィにおける良性と悪性の腫瘤画像を精度よく分類することができた.ファントム画像の解析に,思ったよりも時間がかかっている.また,新症例の整理にも少し時間がかかっている.その他の画像解析については概ね順調である.本研究の目的は,乳がんの画像診断の高精度化と効率化を目指し,マンモグラフィ,乳腺超音波画像,乳房自動ボリュームスキャナ(ABVS)等で見つかった病変を対応付け,これらの画像から得られた情報を融合した画像診断支援システムを開発することである.本年度はABVS画像における病変の自動検出手法の改善を行った.ディープラーニングネットワークのパラメータを調節することにより,精度の向上が見られた.現在は病変の検出と偽陽性削除の2段階で行っているため,処理を簡略化可能であるか別のネットワークを用いた検討を行っている.ファントムを用いたABVS画像の3Dモデリングの実験では,ファントム画像のノイズ削減処理を行い,模擬病変の自動検出のテストを行った.実症例で学習させたネットワークを用いた結果,嚢胞は概ね検出可能であったが,学習ケースにサンプルが少なかった充実性の腫瘤の検出が困難であった.現在MRI画像との3次元位置合わせを行っているが,改善が必要である.今後新しいカスタマイズファントムを購入した実験と,別のメーカー(京都科学)のファントムを購入し汎用性を検討する予定である.腫瘤の鑑別診断手法の検討のため,超音波画像を用いた分類ネットワークと,類似画像検索システムの検討を行った.マンモグラフィの結果と比較すると精度が少し劣るが,比較的高い分類精度,類似度推定精度を得た.今後マンモグラフィと超音波画像の両者を用いたマルチモダリティ分類・画像検索を検討する.ファントム画像の3次元モデリングにやや時間がかかっている.病理画像の入手と新症例のラベリング作業にやや時間がかかっている.その他の解析は概ね順調である.

ファントム画像のノイズは,予期していなかったレベルである.これを削減する方法を検討する.ノイズの理由についてメーカに問い合わせ,ファントムの問題であれば,新しいファントムを購入し再度撮影しなおす.また,当初の予定のカスタマイズしたファントムの撮影についても再度検討を行う.画像解析については引き続きディープラーニングを用いた検討を継続する.マルチモダリティ撮影可能なファントムのノイズレベルが非常に高い為,別のメーカーのファントムの購入を検討する.こちらのファントムはマルチモダリティ対応ではないが,模擬病変の位置が比較的規則的であるため,MRI画像を用いず,ファントムのモデルと位置合わせを検討する.画像解析はマンモグラフィと超音波画像を同時に用いた解析を行っていく.ファントム撮影に少し遅れが出たため,追加のファントム発注を控えたため.次年度に再度検討し直して新しいファントムを発注する予定である.次年度は予定通り,ディープラーニング用のマシンと,データ保存用ディスクなどを購入予定である.ファントムの再検討を行っていたため,予定の購入を控えた.次年度カスタマイズドファントムと別メーカーのファントムの購入を予定している.また,所属機関が変わるため,新しく処理用の計算機/ワークステーションを購入予定である.
ＣＤＶ感染サルでのｑｕａｓｉｓｐｅｃｉｅｓの解析、リバースジェネティクス系の確立

研究成果の概要(和文):従来イヌ等、食肉類のみが罹患すると考えられていたイヌジステンパーウイルス(CDV)感染症がサルで集団発生した。本感染症の病原性メカニズム解明のためサルに感染していたイヌジステンパーウイルス(S-CDV)分離株と、感染サル組織に存在するCDVゲノムF、H遺伝子の配列バリエーションを次世代シーケンサーにて解析した。またCDVゲノム配列を決定後、これをベースとしたリバースジェネティクスシステムを確立し、in vivoでのゲノム配列を保持した感染性のあるウイルスの作製を試みた。(1)サルで流行したCDV(S-CDV)について病原性のメカニズムを解析するために必要な、リバースジェネティクス系の確立を行った。本年度は前年度に作製したS-CDVゲノム全塩基配列を含む完全長ゲノム発現プラスミドと同様に系の確立に必須であるN、P、Lタンパク質発現プラスミドを作製した。この発現プラスミドにはS-CDVの遺伝子を使用した。発現ベクターpKS336に各遺伝子のオープンリーディングフレームを導入して作製した。今回作成したプラスミドを完全長ゲノム発現プラスミドと同時に293細胞にトランスフェクションをした後にイヌSLAMを発言しているVero細胞と共培養を行い、感染性ウイルスの回収を試みたが、現時点では感染性ウイルスの発現は確認できなかった。(2)国内検疫施設内のサルコロニー内で流行した時のS-CDV感染サルのPBMC(合計9匹分)からRNAを抽出した。ここからRT-PCRでS-CDVのF遺伝子、H遺伝子領域を増幅したものをサンプルとして、次世代シーケンサーで塩基配列とそのバリエーションの解析を行った。感染サル個体ごとにウイルスのF遺伝子、H遺伝子のアミノ酸配列について、それそれ2箇所ずつ合計4箇所のアミノ酸配列にバリエーションが確認された。特にH遺伝子領域のアミノ酸バリエーションが存在する部分は感染レセプターの一つであるSLAMを利用した感染効率に関与する領域であった。F遺伝子領域のバリエーションについて、これがどのように病原性に関与するのかは現時点では不明であるが、H遺伝子の結果から鑑みるに、何らかの意味がある可能性を持つ。イヌジステンパーウイルス(CDV)感染サル組織内、及び組織間のquasispeciesのバリエーションの決定及び比較、そして決定した遺伝子配列をベースとしたリバースジェネティクス系を確立する。そこで、(I)感染サル各組織を出発材料にRT-PCRを行いCDV全ゲノム領域を増幅し、次世代シーケンサーを用いてダイレクトシークエンシングを行う。この結果から各組織で増殖しているquasispeciesの塩基配列バリエーションを厳密に決定、比較する。次に(II)真に組織内で優勢に増殖しているCDVゲノム配列を決定後、これをベースとしたリバースジェネティクスシステムを確立し、in vivoでのゲノム配列を保持した感染性のあるウイルスを作製する。本年度は感染性ウイルスを回収するリバースジェネティクス法の確立を目指した。ウイルスゲノムRNAを産生するための完全長ゲノム発現プラスミド、ウイルスRNA合成に必要なタンパク質をトランスに供給するためのN, P, Lタンパク質発現プラスミドを作製を行った。その際、まずシークエンシング用cDNA断片作製時に使用した各PCR産物をそれぞれプラスミドベクターにクローニングし、それぞれのPCR産物がオーバーラップする領域に存在するユニークな制限酵素サイトを利用してそれらを接続し、ウイルス完全長ゲノムを作製する。なお、CDV cDNAの最下流3'末端側には、合成されるCDV RNAが、適切な位置で切断されるようにするために、自己切断活性のあるD型肝炎ウイルス由来リボザイム)を付与する。作製したCDV完全長ゲノム発現ベクターとウイルスタンパク質N,P,L発現プラスミドをT7 polymeraseを構成的に発現する細胞にトランスフェクトし感染性を持つウイルス粒子を得る。当初は次世代シークエンシングによって、感染ザル組織内で真に優勢に増殖しているCDVゲノム配列を決定後、これをベースとしたリバースジェネティクスシステムを確立する予定であった。だが、配列決定を行う前にリバースジェネティクスシステムを確立したほうが研究の遂行が容易であると考え、本年度はリバースジェネティクスシステムの確立を目指した。現時点で、システム構築の最難関である、15.6KbのウイルスゲノムRNAを産生するための完全長ゲノム発現プラスミドを完成させた。これにより本課題の遂行がより加速すると考えられる。まず初めにリバースジェネティクスシステムの完成を目指す。ウイルス完全長発現プラスミドは完成したので、残るはN, P, Lタンパク質発現プラスミドと同時にトランスフェクションをして感染性を持つウイルス粒子を得る。N, P, Lタンパク質発現プラスミドは本株から作製する。一方で麻疹ウイルスのN, P, Lタンパク質発現プラスミドが代用可能であるため、これを使用して、システムが問題なく動くかを確認する。試薬・薬品・培養液、プラスチック器具購入費に130万円を充てる予定である。他に研究成果発表のための国内、国外旅費、論文校閲費、学会誌投稿料に50万円を充てる予定である。
昆虫寄生菌によるハマダラカ行動制御機構の分子基盤

本研究は、ハマダラカの宿主探索行動や吸血行動などを抑制する、昆虫寄生菌の行動制御機構の分子基盤を明らかにすることを目的としている。自然界では、寄生者が宿主の行動を操作する行動制御という生物現象が知られている。これまでに申請者は、ハマダラカにおいて、昆虫寄生菌の感染により、感染症の媒介に必須である各種行動が制御されることを明らかにした。本研究課題では、昆虫寄生菌の異なる系統や培養方法を用いることで、この行動制御の発現を人為的にコントロールし、昆虫寄生菌の培養ろ液中に産出される代謝産物の比較解析と行動解析の組み合わせにより、行動制御関連因子および遺伝子を同定することを目指す。昨年度は、Beauveria bassina 60-2を酵母エキス加用Czapek-Dox液体培地で培養した培養濾液を用いたインジェクション試験を実施した。3 kDaのろ過膜で限外濾過した培養濾液をインジェクションしたところ、3 kDa以上の画分では、半数致死日数が12.2日と対照区および培地処理区に対して有意に短い値を示した。一方、3 kDa以下の画分のインジェクションでは、弱い致死性を示した。このことから、当該菌株では、3 kDa以上の化合物が主体となり、3kDa以下の低分子化合物も複合的に作用することで致死性を発現していることが明らかとなった。また、これら培養濾液をSDS-PAGEにかけたところ、18 kDaおよび16 kDaにB. bassiana 60-2特異的なバンドが検出された。これらのアミノ酸配列解析を行ったところ、18 kDaが物質同定されていないタンパク質様の化合物であり、16 kDaが細胞壁のマンノプロテインであることが明らかになった。3 kDaのろ過膜で限外濾過した培養濾液をインジェクションしたところ、3 kDa以上の画分では、半数致死日数(LT50)が12.2日と対照区および培地処理区に対して有意に短い値を示した。一方、3 kDa以下の画分のインジェクションでは、致死性は弱いものの対照区および培地処理区と比較して有意に短い値となった。このことから、3 kDa以上の化合物が主体となり、3kDa以下の低分子化合物も複合的に作用することで致死性を発現していることが明らかとなった。今後は、昨年度検出された2種のタンパク質の機能解析を進めるとともに、RNAseqによる網羅的な発現解析も実施する。また、限外濾過による各分子量画分ごとのインジェクションによるハマダラカの行動解析を実施する。

このことから、3 kDa以上の化合物が主体となり、3kDa以下の低分子化合物も複合的に作用することで致死性を発現していることが明らかとなった。また、これら培養濾液をSDS-PAGEにかけたところ、18 kDaおよび16 kDaにB. bassiana 60-2特異的なバンドが検出された。これらのアミノ酸配列解析を行ったところ、18 kDaが物質同定されていないタンパク質様の化合物であり、16 kDaが細胞壁のマンノプロテインであることが明らかになった。今後は、昨年度検出された2種のタンパク質の機能解析を進めるとともに、RNAseqによる網羅的な発現解析も実施する。また、限外濾過による各分子量画分ごとのインジェクションによるハマダラカの行動解析を実施する。