hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咀嚼運動の咬合相に関する研究

本研究の目的は、(1)咀嚼運動における咬合相付近の機能的な診査・診断の行えるシステムを開発すること(2)このシステムを用いて小児の特徴的な咀嚼機能と形態との関係を解明すること、であった。平成12年度から平成13年度初期においてですでにシステムの完成し、国内外に報告した。本システムは下顎機能に関する解析が可能となり、乳歯列を有する小児、および永久歯列を有する成人の基本的下顎運動(側方滑走運動)に関する研究報告も行なった。本研究の課題については1)方法論に関する報告、2)咀嚼運動咬合相における上下の歯の接触滑走距離、3)この滑走距離の安定性、4)咀嚼運動終末位の安定性、5)咬頭嵌合位の安定性、6)咬合相の閉口路、開口路間の前頭面投影角度、矢状面投影角度、7)開口路、閉口路の投影角度の相関性、などに関する報告を行った。これらのことから、小児の咀嚼運動における咬合相の特徴は、1)多くの計測項目において成人より安定性や再現性が低い、2)閉口路の咬合接触は開口路より小さい(成人とは逆の所見)、3)咀嚼パターンが成人と異なる、4)開口路と閉口路の因果関係が成人より不明瞭である、などの結論を得た。これらの結果には1)小児の歯列および顎関節の形態が深く関与していること、2)哺乳時期に有意であった下顎の前後運動を主体とする運動様式が乳歯列期にも残っていること、3)この運動様式が成長発育により成人の咀嚼運動に近づくこと、などが明らかとなってきた。しかし、本研究においては比較的軟らかいガムを被験食品としていることから、今後他の被験食品を含め研究をすすめるとともに、下顎機能の審査・診断、また治療やリハビリテーションに有効な手段を追求している所存である。本研究の目的は、(1)咀嚼運動における咬合相付近の機能的な診査・診断の行えるシステムを開発すること(2)このシステムを用いて小児の特徴的な咀嚼機能と形態との関係を解明することであるが、システムの構築を除いたステップごとの目的は以下の通りである。(1)については必要なことは、咀嚼運動の解析(準備段階)としてa)一連の運動を各サイクルヘの分割(咬合相の保存)b)咀嚼サイクルのパターン分類(作業側、非作業側または、習慣性咀嚼側、非習慣性咀嚼側など)上下の歯がc)どこで(location:どの歯のどこで)f)また、これらのparameterは咀嚼パターンにより変化するの確認と分類(2)については、g)これらのparameterに小児の特徴があるかの検討(成人の計測と小児との比較)h)形態はこれらのパラメータにどのような影響を与えるかの検討i)それらの標準値の作成に意味があるかどうか?そしてその作成j)機能異常を有する小児の計測と診断、指導方法に関する考察平成12年度は「運動における咬合相付近の機能的な診査・診断の行えるシステムを開発すること」に主眼をおき研究を行った。a)については日本小児歯科学雑誌(38:1025-1033,2000)に、b)については日本顎口腔機能学会雑誌(6:153-161,2000)に、c,d,e)についてはJournal of Dental Research(79:1890-1895)にそれぞれ、その成果を報告した。

これらの結果から、サイクルの分割、咀嚼サイクルのパターン分類、上下歯牙の接触状態の観察が可能なシステムが構築され、臨床への応用が可能となった。本研究の目的は、(1)咀嚼運動における咬合相付近の機能的な診査・診断の行えるシステムを開発すること(2)このシステムを用いて小児の特徴的な咀嚼機能と形態との関係を解明することである。平成12年度から平成13年度初期においてですでにシステムの完成をみた。開発の段階からAmerican Association of OrthodonticsからのFoundationの共同研究者であるBaylor College of Dentistry, Department of Orthodonticsの数名の研究者とも共同して本システムの一部を利用して幾つかの研究を行った。ここで得られた結果は裏面の業績に記したが、本研究で我々が問題として取り組んだ咀嚼運動自動切断プログラムのパラメータが本システムで用いた下顎運動計測システムのみでなく、他の機関で用いられている計測装置についても汎用的に使用できることを示す結果となった(業績4)。次の段階として小児の咀嚼機能と形態との関係については、すべての被験者の運動計測および形態計測を終え、現在その解析を行っている段階である。また、本システムが臨床的な診査・診断に用いるに値することを明らかにするため、下顎の歯列形態および機能に異常が認められる小児の治療前後の下顎運動と形態との相違を明らかにした(業績6)。また、本システムの一部を利用して前歯部反対咬合を有する小児に治療前の機能異常の特徴をとらえる試みも行った(業績5)。本研究の目的は、(1)咀嚼運動における咬合相付近の機能的な診査・診断の行えるシステムを開発すること(2)このシステムを用いて小児の特徴的な咀嚼機能と形態との関係を解明すること、であった。平成12年度から平成13年度初期においてですでにシステムの完成し、国内外に報告した。本システムは下顎機能に関する解析が可能となり、乳歯列を有する小児、および永久歯列を有する成人の基本的下顎運動(側方滑走運動)に関する研究報告も行なった。本研究の課題については1)方法論に関する報告、2)咀嚼運動咬合相における上下の歯の接触滑走距離、3)この滑走距離の安定性、4)咀嚼運動終末位の安定性、5)咬頭嵌合位の安定性、6)咬合相の閉口路、開口路間の前頭面投影角度、矢状面投影角度、7)開口路、閉口路の投影角度の相関性、などに関する報告を行った。これらのことから、小児の咀嚼運動における咬合相の特徴は、1)多くの計測項目において成人より安定性や再現性が低い、2)閉口路の咬合接触は開口路より小さい(成人とは逆の所見)、3)咀嚼パターンが成人と異なる、4)開口路と閉口路の因果関係が成人より不明瞭である、などの結論を得た。これらの結果には1)小児の歯列および顎関節の形態が深く関与していること、2)哺乳時期に有意であった下顎の前後運動を主体とする運動様式が乳歯列期にも残っていること、3)この運動様式が成長発育により成人の咀嚼運動に近づくこと、などが明らかとなってきた。しかし、本研究においては比較的軟らかいガムを被験食品としていることから、今後他の被験食品を含め研究をすすめるとともに、下顎機能の審査・診断、また治療やリハビリテーションに有効な手段を追求している所存である。
不規則運動を伴う複数移動体の識別・追跡処理の構築

画像の照明変動による輝度変化や移動体の運動に伴う遮蔽や移動体領域の変動の影響を受けず、個々の移動体の同時認識および同時追跡を行う動画像処理手法の開発を目的とする。特に、画像照合技術の方向符号照合手法や不規則に移動する単一物体の認識手法を応用し、動画中の不規則運動をする複数の移動体を瞬時に識別し、追跡する新たな処理技術の構築を実施した。方向符号照合法にて得られる画像間の照合位置に対して,移動量と移動角を求め,それらを個体の照合位置毎に比較することで,複数の移動体の個別識別を行った.特に,移動量は時系列画像間の各照合位置の画素に対する方向符号に基づく残差絶対値の総和を比較し,算出した.通常の時系列画像差分により得られるベクトル値より,高精度に各照合画素に対する移動量を導くことが可能となり,各ベクトルの大きさや向きの相違により,遮蔽が生じた場合においても移動体を見失わず,個体認識の可能性を確認した.また,方向符号の分布を比較することは,画像毎の固有性を強く保有し,無相関画像どうしの類似度の定常性を保持する方向符号の特長からも有効な手段であった.画像間の移動体の領域変動に対応するため,各時系列画像における方向符号の豊富度を算出し,各移動体の豊富度比較を行うことで,移動体領域の伸縮が生じた場合に対応する.照合領域における方向符号分布の乱雑さを示す量を表す豊富度は,移動体特有の情報を有するため,移動体領域の伸縮が生じる場合におけるエントロピーの定常特性より個別識別が可能となる.特に,画像の持つエッジ方向の分布を評価するためのエントロピーと定義され,方向符号照合法で得られる方向符号の出現エントロピーの計算から求めることが可能であり,照合領域における方向符号分布の乱雑さを示す量を表す.以上より,方向符号照合法とその豊富度を用いることで,不規則運動に従う複数の移動体の個別識別や遮蔽,領域変動に対処した.複数の不規則運動する移動体に対して、個々の移動体に対する識別処理を施す.その後,識別された各個体に対して同時識別処理手法に基づき抽出される各個体の移動体照合領域において,時系列画像間における移動体領域の移動ベクトルを算出し,その移動ベクトルのヒストグラムを構成した.さらに,ヒストグラムにおける個別最頻値を時系列に逐次比較することにより,時系列画像間において同一移動体であるか否かを判別し,同一画像領域上における不規則に運動する複数移動体の同時追跡処理を行った.このとき,移動ベクトルのヒストグラムを構成し,ピークの総数により移動体の個体数の認識かつ抽出し,ピークの時系列追跡を実施することにより複数個体の同時追跡を可能とした.なお,画像領域中において画像ノイズが生じている場合は,移動ベクトル値にガウス関数の重み付けを行い,一定の閾値以上となる値を新たな移動ベクトル値として再定義し対応する.さらに,抽出された個々の移動体の追跡の精度向上をはかるために,離散時間対応であるシステム制御理論の拡張カルマンフィルタを構成し,移動体の位置,速度,加速度の推定を行いながら移動体の画像座標位置の推定検出を行った.拡張カルマンフィルタにより,複数の移動体が重なり合うときや現時刻における画像領域外から突発的に出現する移動体運動に対するロバスト性が高まり,統計的推定手法に基づく移動体の画像座標値推定手法の有効を実証した.以上の画像処理を時系列的に繰り返すことで,不規則運動の複数移動体に対する同時追跡処理手法を構築した.リアルタイム処理を行うために、移動体の探索照合領域の最小設定値を探求し、方向符号照合法の類似度計算の時間低減を図ることで進めた。一般的には、照合領域は任意に決定されるために最適な領域サイズ(画素数)は考慮することはない。そのため、照合正解率の低減が行われることなく、照合領域の適正な範囲を模索し、画像処理の高速処理化を実施した。このとき、幾つかの動画像データを比較検討することで、方向符号照合時における探索照合領域を諸々仮説設定し、照合正解率を落さず余計な探索領域処理を行わないアルゴリズム構築を進め、処理の高速化が可能なことがわかった。また、画像処理時間を低くするための探索領域の決定に対して、平成21年度、平成22年度にて得られた研究成果である移動体の画像間の移動量と移動角を用いて、照合範囲の限定操作を行うことで導出することを加味し、検討した。さらに、照合画像の取得フレーム数をサンプリングタイム毎とせず、画像取得の時間を抑えることで単純に全体処理時間の軽減を行うことを試みた。実際には、実験的に3フレーム毎の照合領域更新を用いた場合では、照合正解率を落とさず対応可能であることを確かめ、主として3フレーム毎の照合に特化し、対応した。これにより、処理時間抑制を実施した。
新規骨代謝疾患治療薬開発に向けたβグルカンによる破骨細胞分化制御機構の解明

その一方で、この分解系の誘導には、clathrin、caveolin、もしくは脂質ラフトを介したエンドサイトーシスも必須である可能性が考えられた。これまで我々は、破骨細胞前駆細胞をはじめ、樹状細胞やマクロファージに特異的に発現しているC-typeレクチン受容体の1つであるdectin-1のリガンドで、直鎖のβ-1,3 glucanであるcurdlanが、破骨細胞の形成を負に制御すること、さらにそのメカニズムとして、spleen tyrosine kinase (Syk)タンパクの分解が関与していることを報告した。そこで、curdlanによるSykタンパクの分解機構について検討を行った。破骨細胞前駆細胞RAW264.7細胞のdectn-1過剰発現株(d-RAW)を樹立し、curdlanを添加して培養を行ったところ、Sykのタンパク発現量が著明に減少した。この現象はcurdlan添加後、短時間で生じ、curdlanによる遺伝子レベルでのSykの発現抑制は観察されなかった。そこで、細胞内分解系による制御を考え、オートファジー・リソソーム系の阻害薬であるbafilomycin A1で前処理を行ったところ、curdlan添加によるSykタンパクの発現減少は回復した。その一方で、プロテアソーム阻害薬であるMG132の前処理群では、Sykタンパクの発現の変化が観察されず、curdlanの添加によるSykタンパクの分解が、オートファジー・リソソーム系に依存していることが明らかとなった。このことはcurdlanの添加により、d-RAWにおいて、オートファゴソーム・オートリソソームのマーカーであるLC3-IIの形成が増加することからも支持された。さらに、オートファゴソームによるバルク分解系の誘導に分解のターゲット分子であるSykのリン酸化が関与している可能性も示唆された。これらの結果より、curdlan-dectin-1の相互作用による破骨細胞分化抑制に、オートファジー・リソソーム系の活性化が関与しているという新たな知見が得られた。平成27年度の目標は、「curdlanに誘導されるオートファジーを介したSyk分解機構の解明」であり、破骨細胞前駆細胞株を用いて、オートファジーの阻害実験、オートファジー関連分子の発現や機能の同定を行い、curdlanによるSykの分解にオートファジーを介したタンパク分解機構が関与していることを証明することであった。「研究実績の概要」の項目に示すように、阻害実験により、curdlan-dectin-1の相互作用によるSykタンパクの分解に、オートファジー・リソソーム系の活性化が関与していることに加え、これを支持する因子として、curdlan添加による破骨細胞前駆細胞内のLC3-IIの形成亢進を明らかにした。さらに、分解のターゲット分子であるSykのリン酸化がcurdlanによるオートファジーの誘導に関与していることを示唆する所見が得られ、これはタンパクのリン酸化が、タンパク分解系のターゲッティングの制御に関与している観点からも興味深い結果と言える。こうした観点から、当該研究の進捗状況についてはおおむね順調に進展していると考えられる。ただし、オートファジー誘導によるLC3-II形成後の細胞内局在に関する評価が完了していない点等、curdlanによる破骨細胞分化抑制メカニズムの詳細を評価する上で、追加しなければならない検討項目はまだ残されている。さらに、細胞内代謝システムの統合的な制御メカニズム解明のために、オートファゴソーム形成とエンドサイトーシス経路との相関について、Atg分子群および、III型PI3キナーゼ(PI3K)を中心に解明を行っていく。これまでの研究で、β-グルカンであるcurdlanが、破骨細胞前駆細胞に特異的に発現しているdectin-1受容体を介して、破骨細胞分化を抑制すること、その分子メカニズムとして、spleen tyrosine kinase (Syk)タンパクの分解が関与することを見出した。本課題では、curdlanによるSykタンパクの分解機構を解明することを目的とした。破骨細胞前駆細胞RAW264.7細胞のdectn-1過剰発現株を樹立し、curdlanを添加して培養したところ、Sykタンパクの発現量が著明に減少した。この現象は、遺伝子発現の抑制を伴わないことから、細胞内分解系による制御を想定した。そこで、bafilomycin A1で前処理を行い、オートファゴソームとリソソームの融合を抑制したところ、curdlan添加によるSykタンパクの発現減少は回復し、Sykタンパクの分解が、オートファジー・リソソーム系に依存している可能性が示唆された。このことはcurdlan添加により、オートファゴソーム・オートリソソームのマーカーであるLC3-IIの形成が誘導されることからも支持された。さらに阻害薬を用いた実験から、このバルク分解系の誘導に、PI3-kinaseの活性化が関与している可能性が示唆された。一方で、sucroseおよびmethyl-β-cyclodextrinの前処理で、curdlan添加によるSykの分解が部分的に回復した。このことから、分解系の誘導にはclathrin、caveolin、もしくは脂質ラフトを介したエンドサイトーシスが関与していることが考えられた。以上の結果から、dectin-1を介したcurdlanによる破骨細胞分化抑制に、curdlan-dectin-1の内在化とオートファジー・リソソーム系の活性化が関与していることが明らかとなった。平成27年度に引き続き、平成28年度の目標は「curdlanに誘導されるオートファジーを介したSyk分解機構の解明」であった。

「研究実績」に示すようにオートファジーによるSykの分解に関わる因子として、III型PI3キナーゼ(PI3K)の活性化を明らかにした。一方で、cudlanの添加により、破骨細胞前駆細胞内の小胞体ストレスセンサー遺伝子の1つであるinositol requiring 1 (ire-1)の発現が亢進していることが見出され、今後、小胞体ストレスとの関連性を含めた新たな研究の展開の可能性が示唆された。さらに、オートファジーによる細胞内代謝システムの誘導に、エンドサイトーシスの関与を想定して各種の細胞内移行経路の阻害剤を用いて行った実験結果から、クラスリンエンドサイトーシス、カベオリンエンドサイトーシス、脂質ラフトエンドサイトーシスによるdectin-1-Sykのinternalizationが強く関与していることが見出された。この結果は、未解明な点が多い、オートファジーとエンドイトーシスの統合的な制御を明らかにしていく上で興味深い結果と言える。こうした観点から、当該研究の進捗状況については、おおむね順調に進展していると考えられる。しかしながら、昨年度から行なっているLC3-IIを始めとしたオートファジー関連分子の細胞内局在の評価については、依然完了しておらず、curdlanによる破骨細胞分化抑制メカニズムを詳細に解析していく上で、細胞内の分子イメージングを中心に検討すべき項目が残されている。こうした課題を踏まえて、平成29年度は、curdan-dectin-1結合後の細胞内トラフィックの解明を中心に研究を展開していく予定ある。これまでの研究で、β-グルカンであるcurdlanが、破骨細胞前駆細胞に特異的に発現しているdectin-1受容体を介して、破骨細胞分化を抑制すること、その分子メカニズムとして、spleen tyrosine kinase (Syk)タンパクの分解が関与することを見出した。本課題では、curdlanによるSykタンパクの分解機構を解明することを目的とした。破骨細胞前駆細胞RAW264.7細胞のdectn-1過剰発現株を樹立し、curdlanを添加して培養したところ、Sykタンパクの発現が著明に減少した。この現象は、遺伝子発現の抑制を伴わないことから、細胞内分解系による制御を想定した。そこで、bafilomycin A1で前処理を行い、オートファゴソームとリソソームの融合を抑制したところ、curdlan添加によるSykタンパクの発現減少は回復し、Sykタンパクの分解が、オートファジー・リソソーム系に依存している可能性が示唆された。このことはcurdlan添加により、オートファゴソーム・オートリソソームのマーカーであるLC3-IIおよびオートライソソームの形成が誘導されることからも支持された。さらに、このバルク分解系の誘導に、PI3-kinaseの活性化と小胞体ストレスが関与している可能性が示唆された。一方で、sucroseおよびmethyl-β-cyclodextrinの前処理で、curdlan添加によるSykの分解が部分的に回復した。
ダイズの低リン耐性を向上する生理学的機序：生育相別のリン獲得・利用機構の基盤構築

一般的にリンは初期生育時に重要な役割を果たすことが知られているが,栽培期間が比較的長いダイズには様々な生育相が存在し,各生育相によってリン要求量が異なる.栽培期間を通じて安定的にリンを供給するためには,各生育相におけるリン獲得能を高めることが重要であるが,生育相別のリン獲得能に関する知見は得られていない.また,植物が有する多様なリン獲得戦略を網羅的に解析してリン獲得能を評価した研究も極めて少ない.そこで本研究は,世界のダイズコアコレクションを用いて,生育相やリン獲得戦略別にリン吸収利用の系統間差異を調査し,ダイズのリン栄養育種につながる有望系統の探索とリン獲得と利用機構の基盤構築を目指す.種子養分の依存時期における根系の低リン応答反応を比較した結果,リン無施肥区で根の乾物重を増大させるものや側根数と主根長がリン無施肥区で増加するものがそれぞれ数品種存在した.これらの品種は,低リン条件下において他の品種と比較して早期に根系を発達させてリンを吸収できることが期待される。栄養成長期における低リン応答反応を比較した結果,低リン条件下で栽培すると、すべての品種で生育量が減少したが、その減少程度は品種間で異なり,地上部乾物重および地下部乾物重の減少程度が特に小さいものを2品種選抜した.次に,品種間におけるアーバスキュラー菌根(AM)菌接種効果の変動を調査した.AM菌の接種はリン施肥条件に関わらず植物体の生育向上をもたらし,AM菌接種によって総乾物重が2倍近くまで上昇した品種もあれば,生育が抑制された品種もあり,AM菌接種効果には品種間で差が存在することが示唆された。難溶性リン利用能(リン酸アルミニウム)の評価試験によって,難溶性リンの利用能が高いと推察される1品種を選抜することができた.根系構造の解析については,種子内養分に大きく依存している幼若期と栄養成長期それぞれにおいて低リン環境に応答して根系構造が変化する品種あるいは低リン耐性が強い品種を選抜することができた.現在は,幼若期とV3期における根系構造と低リン耐性との関連性について解析中である.低リン条件下における菌根菌の依存度が品種間で異なることは示されたが,接種した菌根菌以外の菌根菌が土壌に混入したことから,再度試験を実施する必要がある.難溶性リンの試験に関しては,一定の成果は得られたが栽培環境や施肥条件を含め再度検討する必要がある.初年度に実施した研究の内、菌根菌と難溶性リンの試験については次年度も継続して行い,品種間差を明らかにし,有望品種を選抜する.菌根菌の試験については,リン酸トランスポータの発現量の比較もあわせて実施予定である.根系構造の研究については選抜した品種についてさらに詳細な解析を行い,低リン耐性と根系構造との関連性を探る.土壌中のリンに応答した局所的な根系発達についても評価方法を確立した上で研究に取り組む.一般的にリンは初期生育時に重要な役割を果たすことが知られているが,栽培期間が比較的長いダイズには様々な生育相が存在し,各生育相によってリン要求量が異なる.栽培期間を通じて安定的にリンを供給するためには,各生育相におけるリン獲得能を高めることが重要であるが,生育相別のリン獲得能に関する知見は得られていない.また,植物が有する多様なリン獲得戦略を網羅的に解析してリン獲得能を評価した研究も極めて少ない.そこで本研究は,世界のダイズコアコレクションを用いて,生育相やリン獲得戦略別にリン吸収利用の系統間差異を調査し,ダイズのリン栄養育種につながる有望系統の探索とリン獲得と利用機構の基盤構築を目指す.種子養分の依存時期における根系の低リン応答反応を比較した結果,リン無施肥区で根の乾物重を増大させるものや側根数と主根長がリン無施肥区で増加するものがそれぞれ数品種存在した.これらの品種は,低リン条件下において他の品種と比較して早期に根系を発達させてリンを吸収できることが期待される。難溶性リン利用能(リン酸アルミニウム)の評価試験によって,難溶性リンの利用能が高いと推察される1品種を選抜することができた.根系構造の解析については,種子内養分に大きく依存している幼若期と栄養成長期それぞれにおいて低リン環境に応答して根系構造が変化する品種あるいは低リン耐性が強い品種を選抜することができた.現在は,幼若期とV3期における根系構造と低リン耐性との関連性について解析中である.低リン条件下における菌根菌の依存度が品種間で異なることは示されたが,接種した菌根菌以外の菌根菌が土壌に混入したことから,再度試験を実施する必要がある.

難溶性リンの試験に関しては,一定の成果は得られたが栽培環境や施肥条件を含め再度検討する必要がある.初年度に実施した研究の内、菌根菌と難溶性リンの試験については次年度も継続して行い,品種間差を明らかにし,有望品種を選抜する.菌根菌の試験については,リン酸トランスポータの発現量の比較もあわせて実施予定である.根系構造の研究については選抜した品種についてさらに詳細な解析を行い,低リン耐性と根系構造との関連性を探る.土壌中のリンに応答した局所的な根系発達についても評価方法を確立した上で研究に取り組む.今年度に購入したダイズのコアコレクションを用いて採種を試みたが、全ての品種について種子を得ることができなかった。品種別に播種時期を検討する必要性があると考えられる。次年度早々に実験を開始するため、ダイズコアコレクションの購入代金として約1万5千円を持ち越した.
光のホール効果観測の為のサブテラヘルツ波発生

光の発生、検出が困難なサブテラヘルツ領域(<1THz)において、非線形光学を用いた周波数可変サブテラヘルツ光源を開発した。光注入型の近赤外周波数可変二波長光源を開発し有機非線形光学結晶DASTを励起する事で、差周波発生による周波数可変サブテラヘルツ光源を実現した。0.3THzから4THz及び0.19THzから3THzの広帯域周波数可変性を実現した。また、光源を用いてサブテラヘルツ領域でサンプル内部構造の非破壊イメージングや分光イメージングを実証した。本光源はサブテラヘルツ波の特性を生かした非破壊分光イメージング、リモートセンシング、光ホール効果などの物理現象の観測などへの利用が期待される。本研究の目的はサブテラヘルツ波を用いて光ホール効果を顕在化し、光ホール効果を直接観測することである。高出力な周波数可変サブテラヘルツ波光源を独自に開発し、これを用いて光ホール効果を観測する計画である。平成27年度は周波数可変なサブテラヘルツ波光源を開発した。差周波発生によるサブテラヘルツ波発生には近赤外波長可変二波長光源が必要となる。このため1μm帯と1.3μ帯でそれぞれ二波長光源を開発した。具体的には光注入型光パラメトリック発生を用いて波長可変二波長光源を開発した。光パラメトリック発生においては非線形結晶のウォークオフ効果によって高出力発生が妨げられる事を明らかにし、非同軸位相整合を用いた独自の方法でこの問題を解消した。これにより波長可変二波長光の出力が最適化された。以上によりサブmJの出力を持つ近赤外波長可変二波長光源を1μm帯と1.3μm帯でそれぞれ開発した。次に、開発した1.3μm帯二波長光源によってDAST結晶を励起し、周波数可変サブテラヘルツ波発生を行った。これにより0.3THzから4THzの広帯域に周波数可変なサブテラヘルツ波出力を得た。サブテラヘルツ帯においては0.6THzで最大出力80pJの高出力を得た。また出力の帯域幅を観測し狭帯域性を確認した。以上によって広帯域に周波数可変な高出力サブテラヘルツ波光源の開発に成功した。平成28年度は開発したサブテラヘルツ光源を用いて光ホール効果の直接観測を行う。本研究で開発した近赤外波長可変二波長光源および周波数可変サブテラヘルツ波光源は本研究の目的にとどまらず広い分野において利用可能である。計画はおおむね順調に進展している。平成27年度はサブテラヘルツ波励起の為の波長可変二波長光源を独自に開発し、これを用いたサブテラヘルツ波発生を実現した。具体的には光注入型光パラメトリック発生器を用いて1μm帯と1.3μm帯で二波長光源を別々に開発した。当初同軸位相整合によって二波長光発生を試みたが出力が十分でなかったため、実験およびシミュレーションによって原因を究明した。その結果光パラメトリック発生器に用いたBBO結晶のウォークオフ効果によって、励起光と発生光の重なりが十分に取れず出力が制限されてることが分かった。そこで非同軸位相整合を用いた方法でウォークオフした励起光と発生光の進行方向を一致させた。この結果1μm帯1.3μm帯いずれの場合も出力とスペクトル品質の向上を確認した。次にこの光源の出力をDAST結晶に入射し周波数可変サブテラヘルツ波発生を行った。DAST結晶における差周波発生を用いたサブテラヘルツ波発生には1μm帯の二波長光励起が適する。この為1μm帯の二波長光を用いてDAST結晶を励起したが信号が観測されなかった。励起光の1μm帯二波長光が非同軸であるため、DAST結晶励起における同軸位相整合を満たさないためと考えられる。そこで並行して開発した1.3μm帯二波長光源を用いた。この光源は二波長光を同軸に発生可能な光源である。この光源によりDAST結晶を励起し0.3THzから4THzの広帯域で周波数可変なサブテラヘルツ波発生に成功した。またサブテラヘルツ帯において最大出力80pJを得た。掃引型エタロンにより出力周波数と帯域幅を測定し、0.4THzにおいて帯域幅17GHz以下の狭帯域性を確認した。以上により周波数可変サブテラヘルツ波光源の開発に成功した。昨年度開発した周波数可変サブテラヘルツ波光源の応用展開を見据え、光源の周波数可変範囲の拡張および安定化を図った。この為、差周波発生を励起する二波長光(波長λ1,λ2)に1μm帯を選択した。1μm二波長光励起には以下の利点がある。DAST結晶の差周波サブテラヘルツ波発生における位相整合条件に適するので、サブテラヘルツ波の周波数可変範囲の拡張を図れる。また、λ2の発生に光パラメトリック発生を用いるが、この過程で入力する0.532μm光の基本波である1.064μm光をλ1として再利用できる。よって一波長の光パラメトリック過程のみで二波長光源が実現するので、光源の安定化が図れる。二波長光を以下のように準備した。マイクロチップYAGレーザーおよびYAGアンプ(MOPA)から発生する波長固定の1.064μmの二次高調波によりBBO結晶を励起し、光注入型光パラメトリック発生を行い、1μm帯近赤外光(λ1)を発生させた。またMOPA出力を分波した1.064μmの光をλ2として用いた。

これらの二波長光を合波し、DAST結晶を励起した。発生光を液体ヘリウム冷却型のボロメーターで発生サブテラヘルツ光を観測した。この結果周波数可変範囲を0.19THzから3THzに拡張することに成功した。また、光源の安定性評価のためラクトースペレットサンプルの透過分光イメージングを行い、複数の周波数で安定に透過二次元画像を得ることに成功した。また、交通用ICカードの透過イメージングを行ったところ、内部の回路や部品を非破壊測定可能なことが分かった。本光源は分光イメージング、非破壊測定などの応用に幅広く利用できることが示された。しかし、本光源のエネルギーはTHzカメラで十分に観測可能とはいえない。したがって光ホール効果の測定に用いるためには、より高強度なサブTHz波光源の開発が必要である。光の発生、検出が困難なサブテラヘルツ領域(<1THz)において、非線形光学を用いた周波数可変サブテラヘルツ光源を開発した。光注入型の近赤外周波数可変二波長光源を開発し有機非線形光学結晶DASTを励起する事で、差周波発生による周波数可変サブテラヘルツ光源を実現した。0.3THzから4THz及び0.19THzから3THzの広帯域周波数可変性を実現した。また、光源を用いてサブテラヘルツ領域でサンプル内部構造の非破壊イメージングや分光イメージングを実証した。本光源はサブテラヘルツ波の特性を生かした非破壊分光イメージング、リモートセンシング、光ホール効果などの物理現象の観測などへの利用が期待される。平成28年度は開発したサブテラヘルツ波光源の最適化および検証を行う。また、開発したサブテラヘルツ波光源を用いて光ホール効果の直接観測を行う。サブテラヘルツ波光源の最適化はDAST結晶励起における位相整合条件の最適化によって行う。平成27年度の研究によって、DAST結晶からのテラヘルツ波発生には、励起光の二波長光の同軸性が重要である事が明らかになった。そのため平成27年度に開発した1μm帯二波長光源の改良を行う予定である。二波長光が同軸の1μm帯二波長光源を開発するために、光パラメトリック発生する二波長光のうち一波長と、光パラメトリック発生器の励起に利用する1.064μmの基本波を用いて、二波長光が同軸となる光源を構築する。開発した二波長光源を用いればDAST結晶励起において適切な波長で同軸位相整合が満たされ、高出力なサブテラヘルツ波発生が実現すると期待される。サブテラヘルツ波出力の検証はテラヘルツカメラによってビーム形状を観測しM2測定をすることで行う。サブテラヘルツ波のビーム品質向上のため、近赤外励起光源におけるビーム品質の最適化を行う。以上により最適化されたサブテラヘルツ波光源を用いて、光ホール効果の直接観測を行う。テラヘルツ光学平成27年度は予定されていた光増幅器の購入を見送った事と消耗品の購入量が計画と異なったことが差額の理由である。計画ではサブテラヘルツ波発生において励起光源の出力が十分でないことを想定し光増幅器の購入を予定していた。しかし既存の装置を用いて構築した励起光源を用いてサブテラヘルツ波発生が観測されたため、光増幅器の購入を見送った。また光学部品および非線形結晶の購入量及び金額が予定とは異なった。実験で必要となる消耗品の量が予想と異なったためである。以上の理由により差額が生じた。
分子線を用いた分子の単一振動回転超微細準位への選択光励起と光解離過程の研究

本研究の目的は、特にアルカリ金属の二原子分子に注目して、その電子励起状態の構造を徹底的に解明し、分子線とレ-ザ-二重共鳴の新しい手法を導入して、項間交差や前期解離等のダイナミクスを調べることであった。そのためには各分子における電子状態のポテンシャルエネルギ-、振動および回転定数、核スピンによる超微細結合定数を正確に知る必要がある。そこでまずNa_2についてドップラ-フリ-飽和分光法による超高分解能スペクトルを観測し、A^1Σ_u状態の核分子定数を求めるとともにNaの核スピンによる超微細分裂を見出した。理論的な考察の結果、これは近接するb^3Π_uの分裂がスピン軌道相互作用による状態間摂動でA状態にも分裂を生じていることが示された。同様の測定をNaKのB^1Π状態についても行い、やはりNaの核スピンによる分裂を見出した。この場合、Kの核スピンの効果は非常に小さいが、分子線を用いて分解能をさらに高くすることにより(0.00033cm^<-1>)、その分裂を観測することに成功した。このように分子線中では分子間相互作用も衝突もないので、単一振動、回転、超微細準位への選択光励起が可能である。さらにこのNaKのB^1Π状態について高エネルギ-領域を解明するためにレ-ザ-二重共鳴の実験を行った。これは通常の一光子励起では困難な振動量子数vの高い準位へ二つのレ-ザ-光を用いて選択的に励起を行うものである。新しい変調システムを開発することにより、本研究ではv=42という極めて高い振動準位まで励起することができ、ポテンシャル曲線をほぼ解離限界まで正確に決定することができた。また、強い前期解離を示すCs_2分子について分子線中で解離原子の発光を観測し、前期解離速度のv依存性を詳細に解明した。さらに現在、レ-ザ-二重共鳴や外部磁場効果の実験を進めており、レ-ザ-選択励起による分子の解離機構について研究を発展させたい。
屋外対応型ウェアラブル・モーションキャプチャーシステムのデザイン

デザインの全体構想は、屋外でも使用可能なウェアラブル・モーションキャプチャーシステムを開発することである。これにより研究室外の日常空間などで人間工学的な動作や姿勢のモニタリングを可能にするとともに、工業製品の人間工学的価値の向上に資する。本研究では、被験者が自身に装着した各関節の計測モジュールからの動作データを自身のスマートフォンに記録する方式を開発した。これにより、実験に要する人員や場の制約が減じ、気軽にデータ収集することが可能である。研究の全体構想は、屋外でも使用可能なウェアラブル・モーションキャプチャーシステムを開発することである。これによりスタジオ以外の日常空間などで人間工学的な動作や姿勢のモニタリングを可能にする。各関節に動作量を計測する関節計測モジュールと、その変移量を同時計測する通信基板、基本構成は、データロギングを担当するスマートフォンを衣服内部に内蔵し、低コストで人体の動きをキャプチャーする衣服型動作入力装置からなる。関節角度変移量測定部とデータ通信部、ロギングする記録装置であるスマートフォンが完結型のシステムになっているため、日常の生活シーンの中や屋外活動で屋内外で被験者の関節動作(モーション)をキャプチャー可能である。今年度は全身のウェア制作の前段階として、肩関節動作計測モジュール制作と、複数軸関節角度変移量測定部からのアナログ信号のA/D変換を実現した。肩関節動作計測モジュールはCADにより設計し、RPにて樹脂造形したものである。過去にGainerとFlashにより、3軸の回転変移量を視覚化していたが、チャンネル数が限定されているため、独自の通信ソフトウェアを開発し、現在は36軸まで計測可能である。無線通信により携帯情報機器(=Androidスマートフォン)のアプリ上で、関節角度変移量測定部の3軸のそれぞれの変移量をリアルタイムで表示するとともに、スマートフォンに記録できるようにした。以上のように屋外対応型ウェアラブル・モーションキャプチャーシステムの基本設計と、一部だが検証用モデルの試作に成功した。また、動作入力部とデータロギング部を無線化することで、要求される実験に応じて、データロギングを担うスマートフォン(もしくはタブレット)を実験者が保持し、データロギングを管理することも可能になる。ウェアラブルモーションキャプチャーシステムは各関節の角度を計測する関節計測モジュールと、各関節モジュールの動作量を同時に通信し記録する通信システムで構成され、各関節モジュールは肩関節モジュール、肘関節モジュール、股関節計測モジュールなどがある。通信システムは関節からの計測データを同時通信する通信基板と、ブルートゥース無線を介して、計測データを記録するスマートフォン(またはタブレット)によってによって構成される。各関節計測モジュールについて、そのデザインと制作を行った。デザインにはCADアプリケーションSolidWorksを使用し、3Dプリンタ((株)ストラタシス・ジャパン社製Connex 500)で出力した。モジュールのデザインにあたっては、関節の特徴的な機構を考慮しながら進めた。例えば肩関節の動きは他の関節にくらべて複雑で、鎖骨回旋を伴ってはじめて肩甲骨を60度上げることが可能になる。鎖骨の回旋がなければ、上肢は30度しか,頭上方向に上げることしかできない。したがって、肩関節計測モジュールが肩甲骨の動きに追随するようにゆるやかに肩甲骨に固定した上で、鎖骨の回旋を伴う肩甲骨60度回転の動きに追随するような機構設計を行った。前述の機種は、ゴムライクな素材で出力することが可能である。また、一つの部材の中に硬い部位とラバーのように変形可能な部位を一体として成形できる(一種の傾斜設計)。この特性を利用し、身体に接触する部位を身体の曲面に沿って変形しながらフィッティングするようにデザインした。通信システムの基板も前年度の雛形を基本にしながら、当初の目的であったウェストポーチに入る大きさにまで小型化できた。また、データロギングのためのスマートフォン搭載アプリケーションについても完成した。肩関節計測モジュール、股関節計測モジュールの小型化を進めるとともに、他の部位の関節計測モジュールについても各関節の動きに追随するように設計をすすめ、3Dプリンターで出力した。また、腰部に装着する通信モジュールについてもケーシングのデザインをすすめ、3Dプリンターで出力した。これにより、計測に必要な関節計測モジュールが完成した。ウェアラブル・モーションキャプチャーシステムは、腰に付けたスマートフォンに自身の動きを記録する方式を基本とするが、実験環境によっては被験者と計測者に分かれた方がよい場合もある。そこで、被験者が各関節計測モジュールと通信モジュールを装着し、観察者が離れた場所からタブレット端末で動作データをBluetoothで受信し、計測をモニタリングできるようにした。スマートフォンの場合は基本的に、データログの開始・停止ボタンのみであるが、タブレットの場合は、実験者が被験者の各関節の動きを視覚的に追跡できるようなGUI設計にした。また、このシステムは全身の動作測定だけでなく、開発対象である製品によって,測定する身体部位に応じたカスタマイズが可能である。例えば,可搬工具の動作検証であれば、被験者の利き腕側上肢のみで良いので、装着ウェアも鷹匠が着けるような腕部のみのシンプルな方が、測定モジュールの装着も容易になり、被験者の負担軽減と実験効率があがる。各関節計測モジュールと通信モジュール、データ記録部(スマートフォン、またはタブレット)と、機能・部位別にモジュール化したことで、目的に応じたカスタマイゼーションが可能になった。さらに、計測データは筋骨格モデル機構解析システム等デジタルヒューマンソフトウェア系のアプリケーションを用いることで、動作・姿勢評価が可能である。

本研究では、被験者が自身に装着した各関節の計測モジュールからの動作データを自身のスマートフォンに記録する方式を開発した。これにより、実験に要する人員や場の制約が減じ、気軽にデータ収集することが可能である。股関節計測モジュール、通信システムが完成し、ウェアとしてアッセンブリーする準備が整った。最終年度はこの2種類をウェア内部に実装する。デザイン学最終年度はこの2種類をウェア内部に装備する。股関節計測モジュール、通信システムを動きを妨げないよう、ウェア内部にレイアウトする予定である。各関節に動作量を計測する関節計測モジュールと、その変移量を同時計測する通信システム基板、データロギングを担当するスマートフォンの3つを衣服内部に適切にレイアウトすることで、低コストで人体の動きをキャプチャーする衣服型動作入力装置を中核としたウェアラブル・モーションキャプチャーシステムのプロトタイプが完成する。一部だが検証用モデルの試作により、屋外対応型ウェアラブル・モーションキャプチャーシステムの基本設計とデータ通信に成功しているので、概ね順調に進展していると言える。ただし、専用基板の開発に関しては版を作る必要があり、何度もトライアル出来ないことから、さらなる検討を加えた上でデザインをすすめ、今年度後半に実施する予定である。次年度は、複数回の関節モジュールの設計修正ー3Dプリンターによる再試作が想定された。そのための材料費がかかることが予想されたため、繰り越した。今後は、肩以外の関節計測モジュールの設計・試作とウェア全体のデザイン、通信システム基板小型化を測るため、専用基板設計・試作を行う。ウェアに関しては、着脱を容易にするため、フロントジッパー式を考慮するとともに、各関節計測モジュールに対してウェアを3層構造にして中間に設置し、関節計測モジュールが露出して動作時に障害とならないような設計にする。また部位別に取り出せるような構造にする。以上の設計条件を踏まえるとともに外観全体のスタイリングデザインについても配慮する予定である。データロギングに関しては、スマートフォン(もしくはタブレット)のGUIに関しても検討を進めたい。次年度は、これまで制作してきた、関節計測モジュールや通信システムをウェアとしてアッセンブリーする計画であるが、その段階で、複数回の関節モジュールの設計修正ー3Dプリンターによる再試作が想定されるため、その材料購入費に充当する。専用基板の開発に関しては版を作る必要があり、何度もトライアル出来ないことから、平成25年度は、汎用部品による回路構成によるシステムの基本設計と試作にとどめ、専用基板の開発を次年度に繰り越した。
多変数モジュラー形式の合同、p進的性質の研究

報告者は「法p特異モジュラー形式」の正体を明らかにするために、Θ作用素の核と共に、それらの基礎的性質の解明を目指してきた。当該年度では、以下の3つの成果が得られた。(1)次数2のSiegelモジュラー形式に対して、法2、法3の場合や重さが奇数の場合など、残されていた場合のSturm型の境界を与えた。この結果をまとめた論文は、当該年度以前から学術雑誌に投稿中であったが、当該年度中に修正指示があり対応した結果、学術雑誌に掲載された。(2)ガウス数体上の次数2のHermiteモジュラー形式の場合について、Fourier係数がすべて整数であり重さが4の倍数のものからなる整数環上の次数付き環の構造を具体的に決定した。すなわち24個からなる生成元の集合を具体的に与えた。この成果は論文にまとめ現在学術雑誌に投稿中である。(3)法とする素数pベキの指数部分が2の場合について、(一般次数の)Siegelモジュラー形式のテータ作用素の核のフィルトレーションに関するある種の評価が得られた。この結果は1変数の場合にはChen-Kimingによって与えられていたが、報告者らは彼らの方法とは全く異なる方法による証明を試みた。テータ作用素によって高いpベキで消えるような特別なモジュラー形式を構成し、Rankin-Cohenブラケットを用いることで証明が得られた。報告者たちの今後の研究による一般のpベキの場合の解明が待たれる。尚、(1)は竹森翔氏との共同研究、(3)はSiegfried Boecherer氏、竹森翔氏との共同研究による成果である。本研究課題の主要課題である法pテータ作用素の核に関する研究について、得られている成果がかなり特別な場合に限定されているため。本研究課題の主要課題である法pテータ作用素の核に関する研究について、得られている成果がかなり特別な場合に限定されている。これは、特別なモジュラー形式の存在の証明が特殊条件下でしか示せていない点に依る。この存在自体は今後様々な局面で役に立つことが推測されるが、本研究課題の推進のために完全に新しい証明方法を模索することも視野に入れ、ドイツの共同研究者を訪問し研究継続により解決に導く。共同研究者が来日したため、当該年度に予定していた国外出張は翌年度に実施する。翌年度の研究打ち合わせのための国外出張旅費として使用予定である。
自然免疫系の活性制御システムの開発：難治性肉芽腫形成疾患の新規治療法開発

サルコイドーシス発症と、自然免疫因子複合体インフラマソーム因子(NLRP1、NLRP2、NLRP3)の遺伝子多型との関連を明らかにした。肉芽腫形成疾患の発症に関与することが想定されるインフラマソーム構成因子(NLRP3、NLRP1、ASC、Caspase-1)、自然免疫因子TLR4、抗酸化因子(Catalase、Heme-oxygenase)の発生段階での臓器別に異なる発現変化と、臨床症状の変化との関連を示した。アクネ菌のカタラーゼタンパクはサルコイドーシスにおいてTh1免疫応答を誘導することを明らかにした。また前立腺がんの発症にアクネ菌の感染が関与していることを明らかにした。主に細菌やウイルスの感染時に機能する自然免疫因子を中心とした遺伝子の多型と、疾患発症の相関を解析した。その結果、統計学的に有意な相関を示す遺伝子多型をNucleotide oligomelizationdomain likereceptors pyrindomain containing protein(NLRP)の、複数のアイソザイムにおいて同定した。この遺伝子は、サルコイドーシスの原因菌として同定されているPropionibacterium acnes(アクネ菌)の感染時に応答することが報告されているものだった。また、その遺伝子多型の中の1つは、野生型と比較して、リガンド刺激に対して過剰にIL-1βを産生する、機能亢進型の表現系を示した。さらに複数の遺伝子多型の中で、それぞれが関連する臨床上の所見として、1つは重症感染症の予後、アルツハイマー病、川崎病、クローン病と関連するタイプであった。またさらに他の1つは、骨髄移植の予後(生存率、移植片対宿主病の重症度)、アレルギー、アナフィラキシーショックと相関するものであった。このことから、疾患発症に至る病態機序の解明に関する情報が得られた。これまでに解析した疾患発症と関連する自然免疫因子であるNOD1の遺伝子多型は機能低下型であった。このため疾患発症機序として、細胞質に存在する自然免疫因子群における相互の複雑なネットワークの異常が想定できた。さらにこれらの成果を基に、同定した遺伝子多型を判別するDNAチップの開発を開始し、臨床診断への応用を検討している。現時点では、複数の遺伝子多型について、野生型と疾患型をほぼ完全に判別できる条件が得られている。インフラマソームは肥満や肝線維症や心筋梗塞や脳血管障害などの生活習慣病の発症との関連も報告されているため、それらの疾患に対する診断への応用に向けた発展が想定できる。難治性肉芽腫形成疾患の代表的疾患であるサルコイドーシスの発症について、細胞質内に局在する自然免疫因子の遺伝子多型との関連を解析した。その結果、自然免疫因子で相関を示すものと示さないものを同定することができた。これまでサルコイドーシスの原因菌として、細胞内に寄生するタイプのアクネ菌を同定した。細胞質内の自然免疫因子NOD1は細胞内寄生タイプのアクネ菌の認識に関与しており、さらにNOD1の遺伝子多型はサルコイドーシスの発症に関連していることを明らかにした。アクネ菌に応答して炎症を誘導する過程において、免疫複合体インフラマソームが関与することが明らかになっている。インフラマソームの構成要素であるNod like receptor Pyrin (NLRP)について、その遺伝子多型とサルコイドーシス発症との関連を解析した。昨年度に同定した、日本人集団における自然免疫能に影響するNLRP遺伝子多型を含む、4種類の遺伝子多型を解析した。rs11651270 (NLRP1)・rs1043673 (NLRP2)・rs10925027 (NLRP3)・rs4612666 (NLRP3)について、健常人群とサルコイドーシス群での比較を行った。特にNLRP3について関連する傾向を認めたものの、p値で0.05以下を示した遺伝子多型は無かった。以上の結果から、サルコイドーシスの発症と関連する自然免疫因子に関して、細胞質内に局在するタイプの内、NOD1は関連し、インフラマソーム関連因子であるNLRPは関連性が低いことを明らかにした。このことはサルコイドーシスの病院において、原因菌であるアクネ菌に応答してアポトーシスを誘導するNOD1の経路の方が、炎症を誘導するインフラマソームの経路よりも発症に影響することが示唆された。高齢者における感染抵抗性の低下や悪性腫瘍の罹患率の増加から、加齢に伴う自然免疫系の活性の変化が予測される。しかし、特に発達段階での自然免疫関連遺伝子の発現の変化は詳細には報告されていない。クローン病やサルコイドーシス等の肉芽腫形成疾患は加齢に伴う症状の変化が報告されているため、加齢に伴う自然免疫系遺伝子発現の変化が病態に影響することが想定される。このため発達段階での自然免疫関連遺伝子の発現を解析することで、肉芽腫形成疾患の病態解明と新規治療法開発に結びつけることを目的とした。遺伝子はインフラマソーム構成因子と自然免疫因子とその活性制御因子を解析した。生後3ヶ月と8ヶ月のマウス(青年期と老年期に相当)の肝臓、肺、リンパ節、脾臓、骨髄、腸間膜リンパ節の各臓器からmRNAを抽出し、RT-PCR法により遺伝子発現量を比較定量した。解析した遺伝子で発現に有意差を示したものは、加齢に伴って遺伝子発現低下を示したものが多かったが、逆に増加を示す遺伝子群も認められ、複雑な遺伝子発現制御機構が存在することが示唆された。

特に免疫複合体インフラマソームを形成する3種の因子については、特に協調的な遺伝子発現を認めなかった。自然免疫系のなかで大きく2群を形成するTLR関連遺伝子群とNLRP関連遺伝子群については、異なる遺伝子発現パターンを認めた。この解析から、肉芽腫形成疾患の加齢の伴う症状の変化が自然免疫系遺伝子の発現変化に依る可能性を明らかにした。今後は変化した遺伝子発現を補正することにより、新規治療法開発に結びつけることを検討する。サルコイドーシス発症と、自然免疫因子複合体インフラマソーム因子(NLRP1、NLRP2、NLRP3)の遺伝子多型との関連を明らかにした。肉芽腫形成疾患の発症に関与することが想定されるインフラマソーム構成因子(NLRP3、NLRP1、ASC、Caspase-1)、自然免疫因子TLR4、抗酸化因子(Catalase、Heme-oxygenase)の発生段階での臓器別に異なる発現変化と、臨床症状の変化との関連を示した。アクネ菌のカタラーゼタンパクはサルコイドーシスにおいてTh1免疫応答を誘導することを明らかにした。また前立腺がんの発症にアクネ菌の感染が関与していることを明らかにした。代表的な肉芽腫形成疾患であるサルコイドーシスについて、自然免疫因子の異なる関与を明らかにした。サルコイドーシスの原因菌として同定されているアクネ菌に対して、NOD1とNLRP3インフラマソームの両方が応答する。しかし発症との関連に関しては、NOD1は相関を示すが、NLRPは示さないことを明らかにした。このことはサルコイドーシスの病院において、原因菌であるアクネ菌に応答してNF-κBを産生するNOD1の経路の方が、IL-1βやIL-18を産生するインフラマソームの経路よりも発症に影響することを示唆する。サルコイドーシスの発症に関連するNOD1の遺伝子多型については、機能が約50%低下することをこれまでに報告している。今回解析したNLRP3の遺伝子多型については、これまで機能亢進型の機能変化をもたらし、食物アレルギーとアスピリン喘息の発症に関与し、日本人の免疫能に影響することが報告されている。NOD1とNLRP3は同じ細胞質内の自然免疫因子であるが、NOD1がアポトーシスの誘導に関与するのに対し、NLRP3は炎症の誘導に関与している。この結果からサルコイドーシスの発症機序は、細胞内に浸潤するアクネ菌に対して、通常はNOD1が充分に応答して感染細胞にアポトーシスを誘導することにより感染の拡大を防御しているが、NOD1が機能低下を示す場合には、感染細胞に対して十分なアポトーシスを誘導することができず、アクネ菌が増殖し、その過剰に増殖したアクネ菌に対し、NOD1以外の免疫因子が過剰に活性化されて細胞性免疫応答が過剰になり、サルコイドーシスの病変を形成する可能性が示唆された。分子予防医学サルコイドーシスを中心として難治性肉芽腫形成疾患の発症機序について解明を進める。さらに加齢に伴う自然免疫関連遺伝子の発現変化、およびその調節機構の解析を進める。特に自然免疫因子のNOD1がサルコイドーシスの発症に関与し、NLRP