hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
嗅覚による食欲調節機構の解明

空腹時に食べ物の匂いを嗅ぐと匂いが強く感じ、食欲が増す、という現象が経験的に知られている。空腹・満腹という摂食状態の変化により匂い感受性が変化している可能性が考えられるが、哺乳類において、生理的な摂食状態変化での匂い感受性調節における嗅覚一次神経の役割は未だ明らかとなっていない。そこで、行動解析と、嗅覚一次神経のin vivo Ca2+イメージングを行った。その結果、ある匂いに関して、空腹マウスと満腹マウスで行動での検知閾値に差があるが、その差は嗅覚一次神経応答の差では説明できず、高次脳において匂い検知閾値を変えるシステムが存在する可能性が考えられた。空腹・満腹という摂食状態の変化により匂い感受性が変化している可能性が考えられるが、哺乳類において、生理的な摂食状態変化での匂い感受性調節メカニズムは未だ明らかとなっていない。そこで、本研究ではまず、空腹・満腹状態での匂い感受性調節メカニズムの解明を目的とし、マウスを用いて行動解析を行った。初年度である今年度は、マウスが嗜好も忌避も示さない匂いを用いて、匂い検知閾値を測定する行動実験である順化・脱順化テストを行った。マウスは空腹・満腹・擬似満腹(空腹マウスに、血中濃度が満腹マウスと同程度になるようにグルコースを一過性に尾静脈投与したもの)の状態にして実験に用いた。まずは、行動実験とグルコース尾静脈投与を組み合わせた系を確立した。一過性のグルコース尾静脈投与により血中グルコース濃度は投与直後に上がり、その後ゆるやかに下がっていくが、匂い検知閾値をテストする時間の血中濃度が目的の濃度になるように投与濃度を調節した。この系を用いて解析を行った結果、空腹マウスと満腹マウスでは匂いに対する検知閾値が異なったが、擬似満腹マウスでは空腹マウスの閾値と同程度である可能性が示唆された。今回用いた匂いに関しては、空腹マウスと満腹マウスで検知閾値に差があるが、その差は一過性のグルコース濃度の差では説明できず、他に匂い検知閾値を変えるシステムが存在する可能性が考えられた。そこで、空腹・満腹状態での匂い感受性調節メカニズムの解明を目的とし、初年度ではまず、マウスを用いて行動解析を行い、空腹・満腹状態の差によって、ある種の匂いに対する検知閾値が、空腹マウスの方が満腹マウスよりも低いことを明らかにした。次に、行動の差が、嗅覚一次神経から中枢におけるどの部位での調節によるものかを明らかにするため、2年目である2015年度は、嗅球における嗅覚一次神経での匂い応答を、匂いシグナルが伝達された際に起こる嗅神経末端(嗅球)でのCa2+濃度の上昇が可視化できるG-CaMP発現マウスを用いたin vivo Ca2+イメージング(嗅球イメージング)を行うことにより測定した。その結果、行動で差があった匂いに対する、嗅球イメージングでの応答閾値と応答強度は、ともに、空腹・満腹マウスで差がなかった。これまでの結果により、今回用いた匂いに関しては、空腹マウスと満腹マウスで行動での検知閾値に差があるが、その差は嗅覚一次神経応答の差では説明できず、他に匂い検知閾値を変えるシステムが存在する可能性と、今回用いた実験系が嗅覚一次神経での影響を見るのに適していない可能性が考えられた。空腹・満腹マウスでの行動実験での差が、嗅覚一次神経ではなく、さらに高次での調節による可能性を示せたから。そこで、空腹・満腹状態での匂い感受性調節メカニズムの解明を目的とし、初年度である2014年度はまず、マウスを用いて行動解析を行い、空腹・満腹状態の差によって、ある種の匂いに対する検知閾値が、空腹マウスの方が満腹マウスよりも低いことを明らかにした。そして2年目である2015年度は、行動の差が、嗅覚一次神経から中枢におけるどの部位での調節によるものかを明らかにするため、匂いシグナルが伝達された際に起こる嗅神経末端(嗅球)でのCa2+濃度の上昇が可視化できるG-CaMP発現マウスを用いたin vivo Ca2+イメージング(嗅球イメージング)を行った。そこで最終年度である2016年度は、過去の報告で高次脳における作用が示唆されているホルモンを用いて行動実験を行った結果、ホルモン投与によって匂いの閾値が変化する可能性が示唆された。

これらの結果より、今回用いた匂いに関しては、空腹マウスと満腹マウスで行動での検知閾値に差があるが、その差は嗅覚一次神経応答の差では説明できず、高次脳において匂い検知閾値を変えるシステムが存在する可能性が考えられた。空腹時に食べ物の匂いを嗅ぐと匂いが強く感じ、食欲が増す、という現象が経験的に知られている。空腹・満腹という摂食状態の変化により匂い感受性が変化している可能性が考えられるが、哺乳類において、生理的な摂食状態変化での匂い感受性調節における嗅覚一次神経の役割は未だ明らかとなっていない。そこで、行動解析と、嗅覚一次神経のin vivo Ca2+イメージングを行った。その結果、ある匂いに関して、空腹マウスと満腹マウスで行動での検知閾値に差があるが、その差は嗅覚一次神経応答の差では説明できず、高次脳において匂い検知閾値を変えるシステムが存在する可能性が考えられた。マウス行動実験とグルコース尾静脈投与を組み合わせた系を確立することができ、この系を用いて実際に解析まで行って結果を得られたため。申請当初は、空腹・満腹という摂食状態の変化による嗅覚感受性調節メカニズムと、嗅覚の食欲調節メカニズムの両方を解明する予定だったが、まずは前者の空腹・満腹状態での匂い感受性調節メカニズムを解明することを優先させる。これまでの結果により、マウスにおける匂い検知閾値は行動レベルでは空腹・満腹で差が出ることが明らかとなったが、嗅球イメージングを用いた系では嗅覚一次神経レベルでの差は認められなかったため、今後は別の系でも差がないかを解析する予定である。神経科学申請当初は、空腹・満腹という摂食状態の変化による嗅覚感受性調節メカニズムと、嗅覚の食欲調節メカニズムの両方を解明する予定だったが、まずは前者の空腹・満腹状態での匂い感受性調節メカニズムを解明することを優先させる。初年度の結果により、マウスにおける匂い検知閾値は行動レベルでは空腹・満腹で差が出ることが明らかとなったため、今後は嗅覚一次神経レベルでも差があるかを解析する予定である。
ルブリシンを標的とした関節表層特異的遺伝子発現制御及びメカノセンシング機構の解明

ルブリシンをエンコードするProteoglycan 4 (Prg4)のプロモーターにより蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変マウス(Prg4-RFP-Tg)を作製し、変形性関節症における発現動態を調べ、極初期にPrg4の発現低下を認めた。また、Prg4-RFP-Tg;Sox9-EGFPマウスの蛍光発現軟骨細胞をFACSで選別し、マイクロアレイにより関節表層の遺伝子プロファイルを得た。これらの結果を元にPrg4-Creマウスで表層特異的に遺伝子を欠失させると関節軟骨に異常を認めた。さらにPrg4発現に影響を与え得るプロモーター領域を同定しメカニカルストレス下におけるPrg4発現との関係性を調べた。ルブリシンは関節軟骨表層に発現し、ヒアルロン酸とともに低摩擦潤滑機能を担っており、変形性関節症などへの治療効果が期待されている。本研究の主たる目的は、Prg4の関節表層特異的遺伝子発現制御機構を解明することにあるo平成24年度は、Prg4のプロモーターによってRed Fluorescent Protein(RFP)を発現するトランスジェニックマウス(Prg4-RFP-Tg)を作製し、関節軟骨における発現解析を行った。その際、Sox9遺伝子座にEnhancedGreen Fluorescent Protein(EGFP)をノックインしたマウス(Sox9-EGFP)と交配したダブルヘミマウスを用いて、Sox9発現部位との比較検討を行った。膝や大腿骨の関節面をマクロ共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果、RFPは表層付近で観察され、GFPとオーバーラップしていない細胞が散見された。また生後2カ月齢のPrg4-RFP-Tg;Sox9-EGFPマウスを用いて、内側側副靭帯および内側半月板切除を行い、膝関節に過度なメカニカルストレスを施した変形性関節症(OA)モデルを作製した。脛骨の荷重関節面をマクロ共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果、術後12日目の早い段階から関節前方から後方にかけて広範囲にRFPの発現が低下しており、1週の時点ではRFPおよびGFPともに検出されない部位が出現した。組織切片をSafranin-0で染色したスコアリングでは本モデルにおいて術後2週の段階からOAの亢進を認めたが、実際は早期にPrg4の発現が低下、即ち関節の潤滑機能が低下していることが示唆された。現在種々のPrg4プロモーターを用いて組織特異的発現領域の特定を試みている。関節軟骨の表層には種々の糖タンパク質や脂質が存在しており、それらが協調的に作用することによって関節の低摩擦潤滑を達成している。関節の表層特異的に発現するルブリシンはPrg4遺伝子によってコードされる多糖タンパク質の一つであり、ヒアルロン酸とともに関節の潤滑機能を担い変形性関節症などへの治療効果も期待されている。しかし、関節表層の遺伝子発現メカニズムは未だ明らかにされていない。本研究の目的は、遺伝子改変マウスを用いて関節表層特異的に発現する遺伝子を網羅的に解析し、Prg4遺伝子の発現メカニズムを解析するとともに、関連遺伝子群の潤滑機能に及ぼす影響やメカニカルストレスに起因した変形性関節症への病態関与を明らかにすることである。本年度は、Prg4プロモーターによってRed Fluorescent Protein (RFP)遺伝子を発現するトランスジェニックマウスと、Sox9遺伝子座にEnhanced Green Fluorescent Protein (EGFP)遺伝子がノックインされたマウス(Sox9-EGFP)を用いて蛍光タンパク質を発現する関節軟骨細胞をFACSで選択的に単離し、Affymetrix社のマウスGeneChipによりPrg4遺伝子発現に関与する分子の網羅的解析を行った。RFP、EGFPによってソートされた軟骨細胞の遺伝子発現を比較することで軟骨組織の部位特異的遺伝子発現プロファイルの作成に成功した。また、Prg4プロモーターによってCreリコンビナーゼを発現する遺伝子改変マウスを作製し、GeneChipの解析から導出した種々の軟骨表層関連遺伝子のfloxedマウスと交配することで、関節表層特異的遺伝子欠損マウスを作製した結果、関節の形態に異常を認めた。本年度はマウスの軟骨細胞を用いて、in vitroでメカニカルストレス負荷培養を行い、力学刺激に対するPrg4遺伝子の発現変化を検討した。メカニカルストレスの負荷には既にラビット膝関節軟骨細胞を用いてPrg4の発現上昇や潤滑能の改善を報告したスターリングチャンバーを用いた。Prg4-RFPマウスの肋軟骨では胸骨連結部位にRFPの発現を認めるが、単離した肋軟骨細胞を用いた培養ではmRNAレベルでPrg4の安定した動きは見られなかった。しかし、大腿骨頭より単離した軟骨細胞ではPrg4遺伝子の発現が動いており、採取部位や週齢などにより機械刺激に対するレスポンスが異なる可能性が示唆された。

詳細な分子メカニズムの解明には至っていないが、いくつかの候補分子に着目し、メカニカルストレスに対するPrg4分子発現の解析を実施した。また、前年度に引き続きPrg4-Creマウスを用いたコンディショナルマウスの長期成育過程を追跡した。TGF-betaシグナルに関与する遺伝子のコンディショナルノックアウトマウスでは、生後1か月の時点で野生型マウスより小さい傾向にあり、生後8か月の時点でも同様の傾向が維持された。一方Wnt/beta-cateninシグナルに関与する遺伝子のコンディショナルマウスでは、マクロ所見およびレントゲン所見において生後8か月の時点で確定的な差異を認めることはなかった。これらのマウスの脊椎および膝関節から組織切片を作成し、特殊染色、免疫染色などを行い、組織学的解析を実施した。26年度が最終年度であるため、記入しない。軟骨代謝26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度中に、FACSによって関節表層のRFP発現細胞を単離し、遺伝子プロファイルを解析する予定であったが、酵素処理の条件に課題があり現在進行中である。またメカニカルストレスの解析においては現在種々のプロモーター長を持つアデノウイルスの作製までは終了しており、解析中である。本研究課題では、関節軟骨表層遺伝子の発現機構に関して分子メカニズムを解明するとともに、関節軟骨の潤滑機構やメカニカルストレスに起因した変形性関節症への病態関与を明らかにすることを目指している。現在までに、Prg4プロモーターの同定およびPrg4プロモーターによってRFPを発現するトランスジェニックマウスを作製・使用し、FACSを用いた蛍光発現軟骨細胞の選択的単離によって、Prg4遺伝子関連分子の網羅的解析を行った。この際Sox9-EGFPマウスとのダブルヘミマウスを用いることで、軟骨組織の部位特異的遺伝子発現プロファイルの作成に成功しており、pathway解析等によって軟骨表層遺伝子発現の制御機構に関する知見を得た。また、当初の計画から更にin vivoでの分子機能を明らかにするために、Prg4プロモーターを用いたCreマウスを作製し、マイクロアレイの解析によって導出したPrg4関連遺伝子のfloxedマウスと交配することによって、関節表層特異的遺伝子欠損マウスによる機能解析を行った(変更点)。その結果、生後の関節形成に異常を認め、Prg4発現機構における更なる知見を得た。これらを踏まえ、メカニカルストレスに起因する変形性関節症モデルを野生型およびコンディショナルノックアウトマウスで作製し、病態進行とPrg4関連遺伝子群との関係性を検証している。当初平成24年度、25年度の2回に分けて行う予定であったFACSを平成25年度に一度で達成できるようマウスを交配している。それにより関節表層遺伝子プロファイルの解析を優先的に進める予定である。軟骨細胞におけるPrg4の転写やメカニカルストレスに対する分子応答を生化学的に解析する。
神経難病ALS/FTD責任遺伝子C9orf72の機能解明に関する研究

筋萎縮性側索硬化症(ALS)と前頭側頭型認知症(FTD)に共通する遺伝子変異としてC9orf72(C9)第1イントロンのGGGGCCリピート異常伸長が同定されたが、神経細胞死の発症機序は明らかでない。本研究ではC9変異を持つALS(C9ALS)の公共データを再解析して病態に関与している分子ネットワークを調べた。C9ALS iPSC由来運動ニューロンでは細胞外基質(ECM)遺伝子群の発現低下を認め、C9ALS頸髄運動ニューロンではアクチン細胞骨格制御遺伝子群の発現異常が見られた。C9リピート異常伸長はECMや細胞骨格のホメオスタシスの破綻を来して、神経細胞死を誘導している可能性がある。【目的・方法】前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia; FTD)は中高年期に前頭葉と側頭葉の神経細胞変性と脳萎縮を来たし、認知障害・人格変化・行動異常を呈する難病である。一方、筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis; ALS)は中高年期に運動ニューロンが選択的に変性脱落し、骨格筋萎縮・呼吸障害が急速に進行する難病である。しばしば両者は合併する。近年FTD/ALSに共通する遺伝子変異としてC9orf72第1イントロン上のGGGGCCリピート異常伸長が同定された。欧米では遺伝性ALS責任遺伝子としてC9FTD/ALS変異の頻度が最も高く、球麻痺・精神症状を呈して生存期間が短い。現在までFTD/ALS発症機構におけるC9の病理学的役割(loss or gain of function)は解明されていない。本研究ではC9の生理学的機能(発現分布・発現制御機構・結合タンパク質・標的遺伝子)を解明するため、マウス運動ニューロン細胞株NSC34にFlagC9, FlagGFP, siRNAC9, scramble(scr)RNAC9を導入し、安定細胞株を樹立した。【結果】(1)FlagC9, FlagGFP細胞を用いて、抗Flag抗体で免疫沈降を行ったが、両者で結合タンパクに差異は見られなかった。(2)siRNAC9, scrRNAC9細胞からRNAを抽出し、Mouse 1.0 ST arrayで発現プロフィールを比較した。siRNAC9細胞で神経突起伸長制御因子Fez1の発現低下を認め、リアルタイムPCRで確認した。(3)ヒト神経芽細胞腫SK-N-SHにMG-132を投与するとC9の発現が顕著に上昇した。【結論】マウス運動ニューロンではC9と恒常的に結合するタンパクは少ないと考えられた。C9は神経突起伸長に関与し、ユビキチンプロテアソーム系の制御タンパクとして働いている可能性が考えられた。【目的・方法】筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis; ALS)と前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia; FTD)はしばしば合併し、共通する遺伝子変異としてC9orf72(以下C9と省略)第1イントロン上のGGGGCCリピートの異常伸長(数百-千リピート)が同定された。C9ALS/FTD発症機序解明の糸口を得るため、本研究では「C9変異により惹起された標的遺伝子群の発現異常と結合タンパク質群のネットワークの破綻により、神経細胞死が誘導される」との仮説を考案した。これを検証するためにマウス運動ニューロンNSC34細胞にC9 siRNAを導入して遺伝子発現プロフィールを調べ、C9ALSに関する公共データを再解析して分子ネットワークを調べ、共発現遺伝子解析もしくはFlagC9発現NSC34細胞のプロテオーム解析により、C9結合タンパク質を調べた。【結果】C9siRNAを導入したNSC34で軸索束形成制御因子Fez1の発現低下を認めた。C9リピートRNA結合タンパク質はposttranscriptional RNA processingと関連し、C9ALS iPSC由来運動ニューロンではextracellular matrix (ECM)遺伝子群の発現低下を認め、C9ALS頸髄運動ニューロンではactin cytoskeleton制御遺伝子群の発現異常が見られた。C9結合タンパク質としてNNA1, Smcr8を同定した(最終年度の成果)。【結論】C9リピート異常伸長はposttranscriptional RNA processingの異常を惹起し、ECMや細胞骨格のホメオスタシスの破綻を来して、神経細胞死を誘導している可能性がある。Fez1, NNA1, Smcr8は病態修飾因子として働く可能性がある。筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis; ALS)と前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia; FTD)は、有効な治療法がない難病である。

2011年にALSとFTDに共通するC9orf72(以下C9と省略)の遺伝子変異が同定され、変性神経細胞における細胞質封入体の存在が確認され、両者は臨床病理遺伝学的に共通の発症機構に基づく疾患単位「ALS/FTD」として確立された。しかし現在まで国内外の研究を通じて、C9の生理学的機能と神経変性過程における役割は解明されていない。本研究では「C9遺伝子変異により惹起された標的遺伝子群の発現異常と結合タンパク質群のネットワークの破綻により、神経細胞死が誘導される」との独自の作業仮説を考案した。この仮説を検証するため、3種類のC9のオミックスデータ:C9リピートRNA結合タンパクプロテオーム(Nature 2014;507:195), C9ALS iPSC由来運動ニューロントランスクリプトーム(Sci Transl Med 2013;5:208ra149), C9ALS運動ニューロントランスクリプトーム(Neuropathol Appl Neurobiol 2014;40:670)を再解析し、分子ネットワークを明らかにした。その結果、C9リピート異常伸長はpost-transcriptional RNA processingの異常を惹起し、ECMや細胞骨格のホメオスターシスの破綻を来たして神経変性を誘導している可能性が示唆された。ALSでは神経変性の主座は運動ニューロンなので、マウス運動ニューロン培養系を用いて、免疫沈降法と質量分析法で、運動ニューロン特異的に発現し、C9ALS/FTDの病態に関与しているC9結合タンパク質を同定する。バイオインフォマテイクス第3年度(平成27年度)は、マウス運動ニューロン細胞株NSC34にFlag-C9, Flag-GFPを導入して安定細胞株を樹立し、免疫沈降(IP)と質量分析(MS)でC9結合タンパク質を同定し、ALSで最も顕著に傷害される運動ニューロンに特異的なC9プロテオームを解明する予定である。またC9ALS/FTDの治療戦略として、培養神経系細胞を用いて3種類のDPR(GA, GP, GR)を強制発現させて、細胞内凝集体形成を抑制する化合物をスクリーニングする予定である。筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis; ALS)と前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia; FTD)は、有効な治療法がない難病である。この仮説を検証するため、研究期間3年間でC9発現抑制系・過剰発現系運動
肺高血圧症・強皮症の血管障害における、Rhoキナーゼ、BMP9/10の相互作用

本研究の目的は全身性強皮症の病態において重要と考えられている線維化、血管の恒常性維持に関わるTAZ/YAP、Fli1、KLF5、およびBMP9/10シグナリングとGATA6がそれぞれどのように相互作用しているか解析し、ファスジルがこれらに対し疾患修飾的作用をもつかどうかを明らかにすることである。全身性強皮症は単一遺伝子疾患ではなく、複数の遺伝子が様々な要因により調節され、発症すると考えられている。複数の転写因子を同時に解析し、その相互作用を解析した報告は皆無に等しく、極めて独創性が高い研究と言える。
似絵発生のメカニズムに関する研究

本年度の作品調査で特に興味深かったのは、讃岐金刀比羅宮に所蔵される冷泉為恭の模本群であった。この中には、有職故実を重んじた為恭らしく、「中殿御会図」や「承安五節絵」という平安鎌倉期の行事絵の模本が見られた。それと同時に、「尚歯会図」の模本が見出されたことは、似絵発生のメカニズムを考察する上で重要な発見であった。尚歯会とは白居意が催した鳥獣を祝う会であり、平安時代の日本でもこれを真似て、断続的に催されてきた。この尚歯会では、その記録として「尚歯会図」を描くことが慣習となっていたが、平安期の作例は伝わっていない。本年度4月に発表した拙稿「似絵と尚歯会図」(『岡山大学芸術学研究』第八号)では、尚歯会図の制作が、似絵の源流であるとの見通しを述べた。特に、承安二年(一一七二)の藤原清輔による尚歯会は、似絵の始祖と呼ばれる藤原隆信が関係した可能性の濃い尚歯会として重要だが、今回発見の「尚歯会図」模本はこの承安二年の尚歯会を主題としているらしく、これまで問題となっていた平安時代の尚歯会図の実例の欠落を補完する可能性を持っていた。しかし、研究を進めた結果、この「尚歯会図」模本の図様は、江戸時代に作られた可能性が高くなってきた。これは、筆者の似絵発生に関する理論からすれば、一面歓迎すべきである。というのも、筆者はオリジナルの尚歯会図は無背景列像形式のものと予測しているが、今回発見の模本は背景を描き込み、具体的な状況描写を重んじているからである。いずれにしろ「尚歯会図」のオリジナルな姿がどのようなものであったか、理論と実作双方から今後も探求してゆきたい。また本年度は、似絵発生の過程で、似絵以外の肖像画がどのような対抗的な力を発揮し、結果として両者が記号的な力を作動させたかを知るために、似絵以外の肖像画の調査も多数行った。これらの基礎資料をもとに、似絵の発生論的な力学を解明してゆきたい。
持続可能システム構築に向けた再生可能エネルギー普及促進策の統合分析

本研究課題では,(1)理論競争モデル(主担当:田中誠・伊藤),(2)エージェントシミュレーションモデル(主担当:鈴木),(3)エネルギーシステム評価モデル・電源構成モデル(主担当:森),(4)エネルギー利用選択(主担当:桐山・鳥海)の各項目について分析・評価を行うとともに,各項目における計算の効率化を図るため,モデルの大規模化に伴う最適化アルゴリズムの構築を行った(主担当:田中未来).各項目の研究実績の内容は,以下のとおりである.(1)再生可能エネルギー普及促進策と排出権取引政策が同時に講じられる混合政策の影響を分析するための経済分析モデルの構築を行った.理論分析と数値分析を行い,混合政策の電力市場に対する影響を明らかにした.また,米国の電力市場に着目し,事業者のパフォーマンスベースの環境規制を理論的に考察し,国全体で規制する方式と州や県ごとに規制する方式との違いについて比較分析した.(2)電力市場のマルチエージェントモデルを,各々特性の異なる任意の数の発電事業者の意思決定をシミュレートできるよう拡張し,事業者の数や非均質性の影響を理論競争モデルと比較して分析することを可能にし,上記(1)と整合的な結果が得られた.(3)未利用エネルギー,新しい分散エネルギーシステム機器の特性,および天候変動の影響に着目し,さらに夏季気温上昇による空調需要の上昇や電気事業者からの供給停止に対して一定の供給を確保するための都市エネルギーシステムを東京江東区と中央区をさらに町丁目単位で細分化した地域エネルギーシステムのモデル化と評価を行った.(4)エネルギー利用選択に関するアンケート調査を行い,コンジョイント分析により,エネルギーミックス,電気料金の部分効用値を算出した.その結果,電気料金が10%減少した場合,政府が目標としているエネルギーミックスの水準を許容する可能性があることがわかった.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,(1)理論競争モデル(主担当:田中誠・田中未来),(2)電源構成モデル(主担当:森),(3)エージェントベースシミュレーションモデル(主担当:鈴木),(4)送電線ネットワークの可視化(主担当:鳥海)のそれぞれの研究項目を,以下のように遂行した。(1)本年度は,社会厚生の観点からFIT制度とRPS制度を選択することが可能なモデルの拡張を行った。その結果,それぞれの制度を個別に考えるときと比較し,制度を選択できる場合の方が社会厚生の価値は高くなることがわかった。さらに,そのときの最適な固定価格と利用割合基準を同時に導出し,固定価格と利用割合基準に対する二酸化炭素排出の社会的費用の影響が明らかとなった。(2)本年度は,これまで構築してきた電源構成モデルに地域特性を取り入れるため,複数の地域に分けることにより,送電系統の制約を考慮した電源構成モデルの構築を行った。また,それぞれの地域の天候条件を取り入れ,電源構成に対する太陽光発電導入の影響について分析を行った。(3)電力市場やREC市場における発電事業者の意思決定に対する再生可能エネルギー普及促進策の影響を分析するエージェントベースシミュレーションモデルの構築を目標とし,本年度は,完全競争市場へのRPS制度の影響について分析した先行研究であるFischer (2010)の理論モデルをもとに基本モデルの構築を行った。(4)既存の太陽光や風力発電の設置場所と,将来,設置予定の電源の場所と既存の送電線ネットワークの位置関係をGISにより可視化し,現状の位置関係の整理を行った。本年度は,それぞれの研究進捗ついての報告会を3回(5月,9月,3月)実施し,3月の報告会においては,それぞれの項目の補完や比較について議論を行った。また,上記の成果の一部を,国内の学会や海外の国際会議,論文誌にて発表を行った。当初の計画を多少変更はしたが,おおむね順調に進んでいるものと考えられる。それぞれの研究項目についての詳細は以下のとおりである。(1)当初の予定どおり,基本モデルとして電源投資を考慮したモデルの構築を行った。しかしながら,モデルが複雑である一方,導出された結果に対し興味のあるものがほとんど得られなかったことから,上記のとおりFIT制度とRPS制度を選択するようなモデル構築に変更を行った。設定自体の変更はあったが,再生可能エネルギー普及促進策と市場均衡に関する研究としては,大きな変更ではないと考える。(2)本年度の計画では,地域特性やエネルギー市場価格の不確実性を考慮した電源構成モデルの構築をすることであったが,予定どおりその一つの地域特性についてモデル化を行った。また,近年の再生可能エネルギー政策をモデルに組み込むことを目標としていたが,それぞれの地域の天候状況と太陽光発電の設備容量を考えたモデルを構築したことにより,本目標に向け,大きな進捗であったと考える。(3)FIT制度やRPS制度を分析するための電力市場とREC市場のエージェントベースシミュレーションモデルを構築することが目標であったが,まずは,RPS制度に注目し,先行研究をもとにRPS制度と市場内エージェントの意思決定との相互作用を分析する基本モデルの構築を行った。本基本モデルの構築により,今後,当初の計画であった研究項目(1)との共同分析が可能になるものと考える。(4)当初の予定どおり本年度は,送電線ネットワークの可視化と電源設置場所のデータ整理を行った。この他に,これをもとに新規電源の設置場所について分析する予定であったが,これについては来年度以降実施する予定である。本年度は,上記項目のいくつかの進捗を国内学会や国際会議で発表し,関連研究者と議論することができ,来年度の研究目標が明確になったものと考える。

本年度は,(1)理論競争モデル(主担当:田中誠・田中未来),(2)電源構成モデル(主担当:森・鳥海),(3)エージェントベースシミュレーションモデル(主担当:鈴木・伊藤),(4)再生可能エネルギー普及に関する支払意志額の分析(主担当:桐山)のそれぞれの研究項目を,以下のように遂行した.(1)本年度は,再生可能エネルギー普及促進策のFIT制度とRPS制度の経済性比較を行った.特に,市場均衡に対する電力価格,FIT価格,RPS要求割合への影響を分析するとともに,既存,再生可能エネルギーそれぞれの企業数の影響について分析を行った.その結果,FIT制度よりRPS制度における社会厚生が高くなる一方で,その影響は企業数とともに小さくなることが明らかとなった.(2)研究分担者がこれまで構築してきた最適電源構成モデルに,二酸化炭素排出に係る社会的費用を組み込み,その費用が電源構成にどのように影響を及ぼすかについて分析を行った.さらに,高度化法の目標値である再生可能エネルギー比率22%を達成するときの二酸化炭素排出費用を導出した.(3)電力市場に対するRPS制度の影響を分析するためのマルチエージェントシミュレーションモデルの構築を行った.本エージェントベースシミュレーションモデルと(1)のグループで構築した理論モデルによる結果の比較を行った結果,均衡時の電力価格や発電電力量それぞれの値が一致することが明らかとなった.(4)再生可能エネルギーの普及や電源構成,支払意志額についてのアンケート調査を実施するため,先行研究の調査および整理とアンケートの構築を行った.本年度は,それぞれの研究進捗ついての報告会を3回(7月,12月,3月)実施し,3月の報告会においては,それぞれの項目の補完や比較について議論を行った.また,上記の成果の一部を,国内の学会や海外の国際会議,論文誌にて発表を行った.当初の計画を多少変更はしたが,おおむね順調に進んでいるものと考えている.それぞれの研究項目についての詳細は,以下のとおりである.(1)当初の予定どおり,再生可能エネルギー普及促進策のFIT制度とRPS制度の経済性比較を行った.しかしながら,モデルが複雑である一方,導出された結果に対し興味のあるものがほとんど得られなかったことから,競争の設定の変更(簡便化)を行った。これは,先行研究の設定と比較すると再生可能エネルギー普及促進策と市場均衡に関する研究としては,大きな変更ではないと考えられる。(2)本年度の計画では,FIT制度の見直し案を電源構成モデルに組み込む予定であったが,そのモデルの構築の前に,再生可能エネルギーの比率に対する二酸化炭素排出の社会的費用の影響についての分析を行った。FIT制度のみならず高度化法(再生可能エネルギー比率22%)との関係も重要であることから,本研究課題の目標に向けて,大きな進捗であったと考えている。
立適白地地域の存在を考慮した持続可能な地域再生型土地利用制度手法に関する研究

本研究は、立地適正化計画制度と立適白地地域で講じる地域再生関連制度との施策間競合問題を解き明かすことで、互いの施策が共存できる地域再生手法は如何にあるべきかを提示する包括的土地利用制度像の枠組み構築を目指す。上記の研究目的の達成に資する知見を得るために、非集約エリアに着目した3つの研究課題を設定し、各研究課題を我が国の土地利用制度の視点から分析、評価する。
分子繭:固体媒体中におけるフォトクロミック分子の光反応性の確保

昨年度は熱不可逆なであるジアリールエテンの着色効率を高めるための「分子繭」としてデンドリマージアリールエテンを合成し、それが高分子媒体中で着色体の時のコンフォメーションを記憶していることを明らかにした。今年度は、熱可逆な系の熱消色反応をいかに高速に行うか、ということを目標に研究を行った。熱可逆なフォトクロミック化合物としてはスピロオキサジンを用いた。その結果、以下のことが分かった。媒体にPMMAなど固い高分子を用いると、速い消色を示す成分と遅い消色を示す成分が媒体中に存在し、速い成分は溶液中に近い速度で消色するが、遅い成分はいつまでも消え残るために全体として消色の速度は非常に遅くなる。そこで、媒体として、ガラス転移点が非常に低く、溶液と同じ程度に柔らかいが固体であるポリシロキサンを「分子繭」として用いることとした。その際、ただ混合しただけでは相分離して均一なフィルムにならないことが予想されたので、シロキサン鎖にスピロオキサジンを共有結合によってペンダントした系を構築し、混合系と比較することとした。その結果、混合系は非常に速く消色するが、相分離・結晶化・周囲への拡散のために濃度を上げることができない。一方ペンダントした系は高濃度にすることができ、フィルムの成膜性も良く、しかも溶液中と同等の消色速度を示すことが分かった。現在特許申請中であり、論文執筆中である。本知見は、自動調光材料を熱可逆なフォトクロミック化合物によって作る際に、その消色反応速度を溶液中と同等に保つ有効な方法であり、工業的に非常に有益な発見である。ジアリールエテンは、溶液中では非常に優れた光反応性、特に高い着色体への変換率を示す。しかし、高分子媒体中においては、時として着色体への変換率が非常に低下する。本研究では、高分子媒体中における光反応性を溶液中におけるレベルまで高める方策として、デンドリマーにすることを考えた。デンドリマージアリールエテン5種を合成し、その反応性を確認したところ、ポリカーボネート中において、その無色開環体でドープすると、30-40%の変換率しか示さないが、光定常状態(約90%が着色体になっている)でドープすると、繰り返しの光反応において70%以上の変換率を示すことがわかった。特に、デンドリマーの世代が高いと、より高い変換率を示した。また、デンドリマーの世代が低いと、無色開環体で入れた時と光定常状態で入れた時の変換率の比は1:2位だが、デンドリマーの世代が高いと1:3程度になった。研究期間の2年目においては、媒体の効果を中心に研究する予定である。
G(糖)タンパク質細胞質領域を欠損させた狂犬病ウイルスの作出

ウイルスの神経細胞間伝播に感染性粒子の形成は必要なのかを明らかにすることが最終的な目標である。麻疹ウイルスによって引き起こされる亜急性硬化性全脳炎(SSPE)では、分離されるウイルスにMタンパク質や糖タンパク質であるFタンパク質の細胞質領域に変異もしくは欠損が認められ、SSPEウイルスは感染性粒子形成能がほとんどないことが報告されている。今回このSSPEウイルスのSI株を用いて、感染性粒子形成能が欠落したウイルスの神経細胞間伝播を明らかにし、狂犬病ウイルスの場合との類似性と相違性について考察することを目的とした。SI株はVero/hSLAM細胞において膜融合による合胞体を形成したが、培養上清中には感染性粒子はほとんど認められなかった。SI株感染細胞のウエスタンブロットでは、抗Mタンパク質抗体およびFタンパク質の細胞質領域を認識する抗体ではバンドは検出できなかった。SI株の全塩基配列を決定し、各タンパク質の推定アミノ酸配列を野外株IC-B株と比較したところ、Mタンパク質では高度な変異が認められ(Mタンパク質では85%、他は98%以上の相同性)、Fタンパク質では細胞質領域に19アミノ酸の欠損が認められた。これらの変異が感染性粒子形成能の欠落に影響を与えていると考えられた。麻疹ウイルスに関しMタンパク質もしくはFタンパク質細胞質領域を欠損させたウイルスは合胞体形成能が上昇するという報告があり、またSSPE患者では髄液中に抗麻疹抗体が存在する。SSPEウイルスに認められた変異は、抗体存在下でのウイルスの神経細胞間伝播において適応的な変異である可能性、つまり抗体存在下では粒子による伝播よりもシナプスでの膜融合によるウイルスゲノムの伝播の方が効率的であると考えられた。これまでに狂犬病ウイルスでは自然界よりSSPEウイルスのような変異を持つウイルスが分離された報告は無い。SSPEウイルスで認められた変異は、狂犬病ウイルスとは異なり、エンドソーム内ではなく細胞膜上で膜融合を起こす性質を持つためだと考えられた。一方、ワクシニアウイルスを用いない麻疹ウイルスのcDNAクローンからのウイルス回収法を確立した。このことと併せて、今回の成果は未だ確立されていないSSPEウイルスのリバースジェネティクス系の確立およびその系を用いた解析に向けての足がかりとなると考えられた。狂犬病ウイルスは神経指向性のウイルスであるが、その神経細胞間伝播機構について詳細は明らかではない。本研究は狂犬病ウイルスの神経細胞間伝播に感染性ウイルス粒子の形成が必要であるのか否かを、感染性粒子の形成に重要であるG(糖)タンパク質細胞質領域を欠損させた狂犬病ウイルスを作出し、この欠損ウイルスの性状解析することで明らかにすることが目的である。細胞において発現プラスミドによりGタンパク質を供給することで、構築したウイルスゲノムcDNAよりGタンパク質細胞質領域欠損狂犬病ウイルスが効率的に回収された。また、ウイルスゲノムcDNAには感染細胞を生きたまま可視化するために予めGFP遺伝子が挿入されており、実際この欠損ウイルスの感染した細胞においてGFPの発現が確認された。マウス神経芽細胞腫由来NA細胞において、野生型に比べ著しく低効率であるが欠損ウイルス感染細胞のフォーカスの拡大が認められた。欠損ウイルスが感染したNA細胞の上清中の感染性粒子数を測定したところ、その粒子数は野生型を感染させた場合に比べ100万分の1に低下していた。また、感染細胞においてGタンパク質の機能の一つであるpH依存性膜融合活性についてハムスター腎由来BHK-21細胞で検討したところ、野生型感染細胞ではpH5.6以下で細胞膜の融合による巨細胞が認められたのに対し、欠損ウイルス感染細胞ではpH5.06.4において膜融合活性は認められなかった。このことから細胞質領域欠損によりGタンパク質の機能が変化したことが示唆された。6週齢のマウスへ脳内接種したところ、野生型はマウスに神経症状を伴う致死的感染を起こしたのに対し、欠損ウイルスではマウスに致死的感染・体重減少を起こさず、高度な弱毒化が確認された。2-3日齢の乳飲みマウスへの脳内接種を行ったところ、欠損ウイルスは乳飲みマウスに対し神経症状を伴う致死的感染を起こしたが、野生型に比べ必要致死量の増加および生存日数の延長が認められた。これらの結果は狂犬病ウイルスの神経病原性発現には感染性ウイルス粒子の形成が必要であることを示唆している。今後は、発現vectorによる細胞質領域欠損Gタンパク質の機能解析と欠損ウイルスのマウス脳内における動態を検討する予定である。

これらの変異が感染性粒子形成能の欠落に影響を与えていると考えられた。麻疹ウイルスに関しMタンパク質もしくはFタンパク質細胞質領域を欠損させたウイルスは合胞体形成能が上昇するという報告があり、またSSPE患者では髄液中に抗麻疹抗体が存在する。SSPEウイルスに認められた変異は、抗体存在下でのウイルスの神経細胞間伝播において適応的な変異である可能性、つまり抗体存在下では粒子による伝播よりもシナプスでの膜融合によるウイルスゲノムの伝播の方が効率的であると考えられた。これまでに狂犬病ウイルスでは自然界よりSSPEウイルスのような変異を持つウイルスが分離された報告は無い。SSPEウイルスで認められた変異は、狂犬病ウイルスとは異なり、エンドソーム内ではなく細胞膜上で膜融合を起こす性質を持つためだと考えられた。一方、ワクシニアウイルスを用いない麻疹ウイルスのcDNAクローンからのウイルス回収法を確立した。このことと併せて、今回の成果は未だ確立されていないSSPEウイルスのリバースジェネティクス系の確立およびその系を用いた解析に向けての足がかりとなると考えられた。
哺乳動物生殖細胞への毒性を低減した、耐凍剤を用いない凍結保存法開発の基礎研究

細胞凍結保存の必須条件とされている耐凍剤添加の是非を問い直し、従来不可能とされていた動物種の精子凍結法を開発するための基礎的知見を集積する目的で、二年間に渡って以下の研究を行った。1)複雑な形状を呈する精子細胞の物理的パラメータ(体積、細胞膜の物質透過性等)の測定を試みた。2)数種類の齧歯類精子の浸透圧感受性を測定し、その結果から従来型の耐凍剤を用いない凍結溶液を設計した。3)2の結果をもとに、これまで報告がない齧歯類精子の凍結保存を試み、体外受精の可能性を検討した。4)主要実験動物であるマウス精子凍結保存で問題となっている系統間格差を克服するために、浸透圧と凍結速度感受性につて検討を行った。その結果、1)フローサイトメーターによる細胞体積変化が示唆されたが、非生理的な浸透圧曝露による膜性状の変化等のアーティファクトを克服して正確な測定法を確立するにはさらなる検討が必要である事がわかった。2)スナネズミ3種類の精子について、浸透圧感受性を試験し、スナネズミ精子の耐凍性に関しても浸透圧感受性の差を確認した。3)従来型耐凍剤では凍結が不可能だったスナネズミ類の精子を2の結果をもとに設計した溶液を用いて全て凍結保存が可能である事を示した。また実用化に向けた次のステップとして体外受精を試みたところ、一種において2細胞までの発生を確認した。4)マウス系統間に明確に見られる精子耐凍性の差の原因については、当初予想した浸透圧感受性の差よりも、凍結速度の差による影響、即ち物質の膜透過性の差に原因があるのではないかと推察できる実験結果を得た。以上の研究から、マウスに限らず齧歯類精子の凍結には1)従来型の耐凍剤は機能せず、溶液の粘性を上げる非透過型物質の添加に可能性が見いだせること。2)種間差、系統間差の原因が、細胞膜の透過性の差にある可能性が高いことがわかってきた。これは生物物理的なアプローチによる凍結保存法の開発という方向性が有効である事を示しており、継続的な研究が凍結法の開発に繋がると確信した。細胞凍結保存の必須条件とされている耐凍剤添加の是非を問い直し、従来不可能とされていた種の精子凍結法を開発するための基礎的知見を集積する目的で、第一年目は以下の実験を行った。1、一般細胞に比較して複雑な形状である精子細胞の物理的パラメータ(体積、細胞膜の物質透過性等)の簡便で正確な測定法を検討した。2、数種類の齧歯類精子の浸透圧感受性を測定し、その結果から膜を透過する耐凍剤無添加の溶液を設計した。1に関しては実験計画書で候補にあげた方法のうちフローサイトメーターによる測定が有効であるとの結論に至った。本法を用いて不定型の精子細胞の体積を短時間で簡便にトレースすることが可能となり、現在は引き続いて浸透圧変化に対する細胞体積変化を経時的に追跡する方法の検討に入っている。これが完了すれば細胞膜の物質透過性を算出することができ、凍結過程の浸透圧変化に対応した細胞の収縮膨張を模擬的に試験することが可能となるため、適切な凍結融解速度を理論的に予測することが可能となる。

2に関しては、新しい実験動物であるスナネズミ3種類の精子をモデルとして浸透圧感受性試験を行い、スナネズミ3種の精子の間に感受性の差があることを確認した。また、その結果をもとに細胞に浸透しない糖を添加した溶液をそれぞれ設計して凍結試験を行ったところ、3種類全ての精子が凍結融解後に生存することを確認し、現在、凍結融解精子を用いた受精能の検討に入っている。このようにスナネズミにおいて種間による浸透圧耐性違いを反映して設計した溶液が機能した事実は、マウスの系統間でみられる精子耐凍性の差を克服する基礎的な知見になると考える。細胞凍結保存の必須条件とされている耐凍剤添加の是非を問い直し、従来不可能とされていた動物種の精子凍結法を開発するための基礎的知見を集積する目的で、二年間に渡って以下の研究を行った。1)複雑な形状を呈する精子細胞の物理的パラメータ(体積、細胞膜の物質透過性等)の測定を試みた。2)数種類の齧歯類精子の浸透圧感受性を測定し、その結果から従来型の耐凍剤を用いない凍結溶液を設計した。3)2の結果をもとに、これまで報告がない齧歯類精子の凍結保存を試み、体外受精の可能性を検討した。4)主要実験動物であるマウス精子凍結保存で問題となっている系統間格差を克服するために、浸透圧と凍結速度感受性につて検討を行った。その結果、1)フローサイトメーターによる細胞体積変化が示唆されたが、非生理的な浸透圧曝露による膜性状の変化等のアーティファクトを克服して正確な測定法を確立するにはさらなる検討が必要である事がわかった。2)スナネズミ3種類の精子について、浸透圧感受性を試験し、スナネズミ精子の耐凍性に関しても浸透圧感受性の差を確認した。3)従来型耐凍剤では凍結が不可能だったスナネズミ類の精子を2の結果をもとに設計した溶液を用いて全て凍結保存が可能である事を示した。また実用化に向けた次のステップとして体外受精を試みたところ、一種において2細胞までの発生を確認した。4)マウス系統間に明確に見られる精子耐凍性の差の原因については、当初予想した浸透圧感受性の差よりも、凍結速度の差による影響、即ち物質の膜透過性の差に原因があるのではないかと推察できる実験結果を得た。以上の研究から、マウスに限らず齧歯類精子の凍結には1)従来型の耐凍剤は機能せず、溶液の粘性を上げる非透過型物質の添加に可能性が見いだせること。2)種間差、系統間差の原因が、細胞膜の透過性の差にある可能性が高いことがわかってきた。これは生物物理的なアプローチによる凍結保存法の開発という方向性が有効である事を示しており、継続的な研究が凍結法の開発に繋がると確信した。
ノロウイルス感染の自然史に関する定量化研究

ノロウイルス感染症についてはその発生数の多さとは対照的に、感染自然史に関わる基礎的知見が十分に得られていなかった。本研究では、ノロウイルスの感染拡大過程を把握するために基本再生産数(R0:感染者1人から感染し、発症する二次感染者の数の平均値)、不顕性感染者の生物学的役割などに着目し、それらの定量化を試みた。ノロウイルス感染症の集団感染事例データについて網羅的な分析を実施し、そのバックグランドにある生物学的システムを理解するための数理モデルを構築し、感染の自然史の一端を明らかにした。本研究の目的は,感染自然史に関わる基礎的知見が十分に得られていないノロウイルス感染症について、その感染拡大過程を把握するために基本再生産数(R0:感染者1人から感染し,発症する二次感染者の数の平均値),不顕性感染者の生物学的役割,ノロウイルス感染に対する免疫持続期間などの定量化をおこなうことである。2016年度は、1全国規模のサーベイランスデータを利用したノロウイルスの伝播性(transmissibility)の時系列推移の評価,2集団感染事例データを利用したノロウイルスの感染性評価を実施した。1では感染症発生動向調査で公開されている2000年から2016年までのノロウイルス感染症の集団発生事例データについて,推定される感染経路(食品由来,ヒト-ヒト感染または経路不明)ごとの割合データを用い,データの発生過程を考慮に入れた数理モデルを構築してシナリオ分析を実施し,各年度ごとのノロウイルス感染症の伝播性(Ry:年度ごとのR0)を計算した。各シナリオでRyの値は異なったが,どのシナリオにおいてもノロウイルスの伝播性に増加傾向があることと,このRyと同じく増加傾向にあるノロウイルス遺伝子型GIIおよびGII.4の割合に正の相関があることを明らかにした。2では2005年から2006年における55例の食品由来集団感染事例データをもとに,ウイルス排出をが認められる患者の割合と感染リスクから不顕性感染者の割合を推定した。遺伝子型ごとに差はあるものの,平均の不顕性者割合は32.1%(95%信頼区間:27.7-36.7)であった。これらの分析はノロウイルスの遺伝子型構成と集団内での伝播性との関係性の解析に当たり,当初の目標に挙げたウイルス遺伝子型の異質性と不顕性感染割合に関連した解析については一定の成果を上げている。当初に予定した研究計画のとおり,ノロウイルス感染症を定義する基本的なパラメータのうち基本再生産数R0および不顕性顕性患者の割合の推定は実施できた。一方で,免疫持続期間の定量化をおこなう上で必要なデータは得られず,計画通りの分析を実施することができなかった。データ収集については逐次進めており,ノロウイルス集団感染事例の解析を実施する下地を整えることができた。平成29年度は以下の2つの課題に取り組んだ。1.ノロウイルスの不顕性感染者の生物学的役割の解明総感染者に占める不顕性感染者の感染性(ノロウイルス感染拡大にどれほど貢献するか)の解明に取り組んだ。本年度はノロウイルス感染症の集団食中毒事例データを用いた、不顕性感染者割合の推定研究の成果が出版された。また初年度に実施したノロウイルス様疾患(NLI: Norovirus-like-illness)の後ろ向き疫学調査の結果を使用して、不顕性感染者と顕性感染者の相対的な感染性の推定問題に取り組み、コミュニティ感染を考慮しない確率論的感染モデルを実装して現在解析中である。各家庭における構成員の感染履歴データを時系列とともに再構築するよう、状態空間モデルを利用している。当該研究は平成30年度中に出版する予定である。2.宿主集団の異質性をはじめとした、多様な情報を含む数理モデルへのブラッシュアップヒト集団の年齢構造を考慮したモデルを発展させることを念頭におき、年齢群ごとの感染性および感受性の異質性を明らかにすべく、家庭内感染の疫学調査データの解析を行った。15歳以下の若年層においてNLIの感受性と感染性の双方が高いことが明らかとなり、当年齢層への感染対策が重要と考えられた。一方で、これまで感染動態に深く関与することが示唆されてきた60歳以上の老齢層については、その感受性と感染性が必ずしも高くないことが明らかになった。ただし本結果はNLIが対象であるというリミテーションがあるため、今後はウイルス検出情報も加味し、ノロウイルス感染の蓋然性をより高める必要性がある。この研究成果は、現在修正投稿中であり、平成30年度中の出版が見込まれる。平成29年度は1ノロウイルスの不顕性感染者の生物学的役割のさらなる解明、および2多様な情報を含む数理モデルへのブラッシュアップの2つの課題に集中的に取り組む。

1については,総感染者に占める不顕性感染者の割合やその機能(ノロウイルス感染拡大にどれほど貢献するか)の解明をおこなうにあたり十分なデータがないことから,本年度は個体レベルの情報を備えた家庭内感染データを用いて不顕性感染者の割合および顕性感染者と比較した不顕性感染者の相対的な伝播性を推定する方策をとる。本推定問題の実施にあたってはReed-Frost型の確率論的モデルを実装する。2については,2016年度に行った集団発生およびサーベイランスデータ収集の結果,ウイルス遺伝子型の情報を含む疫学データセットは非常に乏しいことが明らかとなった。また2016年度にはノロウイルスの遺伝子型構成の年次変化と集団内での伝播性との関係性を解析し,ウイルス遺伝子型の異質性に関連した解析については一定の成果を上げている。そこで本年度は特にヒト集団の年齢構造を考慮したモデルを発展させることを念頭に,現実性を増した解析へと本研究をブラッシュアップさせることを目指す。具体的には、実施項目1と関連して、家庭内の年齢構成の異質性を加味した疾病伝播モデル開発を計画している。以上の方策とともに,本年度も引き続きサーベイランス情報および集団感染事例データの収集を継続しつつ,前年度に開発したモデルの応用可能性を模索する。項目1および2の双方の研究成果とも,本年度中に取りまとめて出版する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。感染症疫学、理論疫学29年度が最終年度であるため、記入しない。