hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冠動脈硬化症の病態解明のための画像処理手法適用についての基礎的研究

冠状動脈の狭窄度をシネフィルム上で計測する際生ずる基礎的な問題点を検討した。1.血管ファントム辺縁抽出法の検討:血管ファントムに造影剤を満たしX線を照射しシネフィルムに撮影した。血管ファントムの径は7,5,3,2,1mmであり、造影剤の濃度は100,75,50,25%、さらに管電圧は84,74,60KVでそれぞれの組合せにて撮影した。また人の心臓の撮影を想定して、アクリル板を厚さ80mmに重ねた上にファントムをおいてX線を照射した。血管の辺縁抽出には4法、【I】視察による法【II】1次微分法【III】2次微分法【IV】がウス函数近似法にて比較した。まず造影剤濃度100%,管電圧60KVにおいて、各方法により求めた管径をxとし、血管ファントム径をyとして、y=ax+bで近似した。理論上はb=0であるが、実際には上記4法の内【IV】法により求めたb値が最も小さかった。また測定誤差を表わす変動係数も【IV】法が最も小さかった。さらに84KVでの4種の造影剤濃度より求めた平均変動係数も【IV】法が最小であった。このことからX線管電圧は可能な限り低くすること、血管辺縁の抽出は4法の内ガウス函数近似法が最もよいことが明らかとなった。2.冠動脈造影像における血管部位の推定:血管部を画面中央におき画像をとりこんだ。1画素はフィルム面上にて1辺4μmで、512×480画素からなる。画像の最外辺部の濃度値の列をループ状に配列し1次差分を求めた。こうして画素濃度値列を極大値を1個ずつ含むセグメントに分割し、セグメントの値をそのセグメント内の最大濃度値とした。画像のとり込み時に造影剤の濃度値が最大値となるように設定したので血管部位は最大濃度値として検出された。このようにして血管を横切る直線上で、血管部分は求められた。他方その直線上での辺縁部の検出については、前項で述べたことをも含め今後検討する。また血管辺縁を軸に沿った方向に求めることも今後検討する。
チタンの新製造プロセス開発

プラズマを熱源とした還元実験を行い、Ti合金を製造することに成功した。(1)3TiO_2+4Al→3Ti+2Al_2O_3の反応は非常に早く、水冷銅ルツボ中でおよそ60秒程度で終了することがわかった。(2)Al/TiO_2(モル比)を12.8へ変化すると、酸素は2.560.17wt%まで減少する。Al/TiO_2(モル比)=1.9のときアルミニウム35wt%,酸素1.1wt%のチタンが製造できた。酸化物系のるつぼを使用した場合と比較して低酸素のチタンが製造できることがわかった。(3)連続化に関しては、水平素材供給装置およびインゴット引抜装置を使用して継続実験中である。2.電子ビームによる脱酸実験特殊電子ビーム溶解法を用いて、Tiの脱酸が可能であることがわかった。(1)酸素濃度4700ppmの合金は、1分の溶解で150ppm、3分で100ppmまで減少した。(2)酸素濃度95ppmの合金は、2分間の溶解で20ppm、6分後には検出限界以下まで減少した。(3)酸素濃度50ppmの合金は、2分間の溶解で検出限界以下まで減少した。この実験に関しては、現在のところプラズマ溶解装置の調整、および溶解実験を行っている状況である。プラズマフレ-ムは局部加熱になるため、試料を均一に溶解するためにはト-チ回転装置の開発が必要となった。この回転装置を設置したことにより均一に溶解することが可能となった。2)電子ビ-ム溶解による脱酸実験最初に酸素濃度4700ppmのTi-Al合金を、電子ビ-ム溶解した結果をFig.1に示した。溶解時間1分で酸素濃度は150ppm、3分で100ppmまで減少した。しかし、Alの蒸発によりAlが減少すると、その後わずかに酸素濃度は増加した。次に、酸素濃度95ppmの合金を溶解した結果をFig.2に示した。2分間の溶解で酸素濃度は20ppm、6分後には検出限界以下まで減少することがわかった。TiO_2のAl還元実験(ボタン溶解)水冷銅ルツボ内で熱伝導の良いAlを溶解することは非常に困難であったが、プラズマ旋回装置と使用するAlの形状の工夫によって還元実験を再現性よく行えるようになった。反応の完了時間を調べるため溶解時間を変えた実験を行ない、生成メタル、スラグ組成の変化を調べた。反応時間は、プラズマ点灯後、溶解出力7kWで60秒予備溶解し、出力を8kWに上げてからの時間である。チタン酸化物とアルミニウムのモル比を化学量論比のTiO_2:Al=1:1.3一定として、時間を0180秒とした。Fig.1、2からわかるように3060秒の間で反応は終了し、その後はほとんど変化は見られない。生成したメタルは、Ti-30wt%Al程度の合金である。スラグ部でも、3060秒の間で還元反応によって生成したAl_2O_3が増加し酸化チタンは減少している。その後はどちらもほぼ一定である。チタン酸化物のアルミニウム還元実験ではの反応速度が非常に早いために、溶解炉の出力を上げてから60秒程度で反応が終了することがわかった。Al/TiO_2(モル比)を12.8まで大きくすると酸素が2.560.17wt%まで減少する。酸素の含有量の差は、Al/TiO_2が小さいほど大きくなっている2.電子ビームによる脱酸実験電子ビーム溶解によりTiの脱酸が可能であることがわかった。このとき、Ti中の酸素はAlの酸化物ガスとして除去されている。Al酸化物ガスとしては、AlO,Al_2O,Al_2O_2,AlO_2の4種類が考えられる。このうち、Ti中の酸素がどのガス種として除去されているかを、融体表面上で熱力学的平衡が成り立つと仮定して推察した。
生体系金属活性種の構造化学的研究

生体内での酵素触媒反応や電子移動には、金属が極めて重要な役割を果しており、その機能ー構造相関に関する研究は、関連分野の研究の発展に不可欠である。そこで、生体内で最も重要な金属の一つである銅に注目し、単核銅蛋白質であるシュ-ドアズリン、アズリン、アミシアニン及び複核銅蛋白質であるアスコルビン酸酸化酵素、亜硝酸還元酵素の結晶構造解析を行い、銅が果す生体内機能の構造相関を、原子のレベルで明らかにすることを目的とする研究を行った。平成3年度の具体的研究成果は次のとおりである。1)Methylobacterium extorquens AM1のシュ-ドアズリン:シンクロトロン放射光を用いた回折実験を行い、異常分散効果を利用して銅原子の位置を決定した。これを手がかりに、構造が既知のAlcaligenes faecalis Sー6を初期構造モデルとする分子置換法を行い、構造を解析した。引き続き分子動力学法による精密化を行い、最終段階に入っている。2)Achromobacter xylosoxidans NCiB11015のアズリン:脱窒菌A xylosoxidans NCiB11015を破砕、硫安分画後、CMーsephadexカラムによってアズリンがチトクロ-ムC'や亜硝酸還元酵素等とともに分離される。これまでの研究で、硫安を沈澱剤とするハンギングドロップ蒸気拡散法で針状結晶が得られていたが、X線回折実験には太さが不十分であった。新しくマクロシ-ディング法による結晶育成を試みたところ,0.2ー0.3mmの太さのものが得られたので、シンクロトロン放射光を用いて回折強度を測定した。構造が既知のAlcaligenes deritriqicansを出発構造モデルとした分子置換法により構造を解析し、分子動力学法による精密化を行っているが、現在2.5A^^○分解能デ-タを用いてRが25.1%である。3)その他、A.xylosoxidans NCiB11015のチトクロ-ムC^^'の結晶化、Rhodospirillumrubrumのチトクロ-ムC'の精密化、Streptomyces caespitosusの中性プロテア-ゼの構造解析、構造解析ラボシステムの構築などを行った。
コロニー刺激因子の神経細胞保護作用

我々はこれまでにコロニー刺激因子の1つであるエリスロポエチン(EPO)がスナネズミー過性前脳虚血モデルにおいて、海馬CA1領域の遅発性神経細胞死を抑止することを発表した(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,95,4635-4640,1998)。昨年度の本研究では、スナネズミ一過性前脳虚血モデルより重篤でかつヒトの病態に近い脳卒中易発症高血圧自然発症(SH-SP)ラットの中大脳動脈皮質枝永久閉塞モデルを用いて、EPOの神経細胞保護効果をしらべた。さらに脳虚血時のEPO受容体mRNA発現変化をin situ hybridization法にて検討した。その結果、中大脳動脈皮質枝永久閉塞後にEPOを脳室内注入することにより、脳虚血2、4週後の水迷路試験でSH-SPラットの場所学習障害が軽減し、大脳皮質梗塞巣と視床二次変性も改善した。また、in situ hybridization法にて、脳虚血24時間後に大脳皮質梗塞巣周辺部(ischemic penumbra)でのEPO受容体mRNA発現増強が確認された。従って脳虚血時に大脳皮質梗塞巣周辺部でEPO受容体発現が誘導されることにより、EPOと受容体との結合が促進され、EPOが神経細胞保護効果を発揮するものと考えられた。さらに今年度の研究において、我々はEPOが細胞死抑制遺伝子産物Bcl-x_Lの発現上昇を介して、神経細胞保護作用を発揮することを見出した。一方、我々はその他のコロニー刺激因子の1つであるインターロイキン(IL-3)も、Bcl-x_L発現促進を介して強力に神経細胞を保護することをすでに公表している(J.Exp.Med.,188,635-649,1998)。そこで、我々はBcl-x_Lが神経細胞死を抑止するためのkey moleculeであると推測し、EPOやIL-3よりも強力に神経細胞のBcl-x_L発現を促進するのみならず、静脈内投与も可能な非ペプチド性神経細胞保護因子を探索した。その結果、我々は急性期脳梗塞ならびに脊髄損傷治療に有用な静脈内投与用Bcl-x_L発現促進物質を見出すに至った。我々はこれまでにコロニー刺激因子の1つであるエリスロポエチン(EPO)がスナネズミ一過性前脳虚血モデルにおいて、海馬CA1領域の遅発性神経細胞死を抑止することを発表した(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,95,4635-4640,1998)。今年度の本研究では、スナネズミ一過性前脳虚血モデルより重篤でかつヒトの病態に近い脳卒中易発症高血圧自然発症(SH-SP)ラットの中大脳動脈皮質枝永久閉塞モデルを用いて、EPOの神経細胞保護効果をしらべた。中大脳動脈皮質枝永久閉塞後にEPOを脳室内注入することにより、脳虚血2、4週後の水迷路試験でSH-SPラットの場所学習障害が軽減し、大脳皮質梗塞巣と視床二次変性も改善した。

そこで、我々はBcl-x_Lが神経細胞死を抑止するためのkey moleculeであると推測し、EPOやIL-3よりも強力に神経細胞のBcl-x_L発現を促進するのみならず、静脈内投与も可能な非ペプチド性神経細胞保護因子を探索した。その結果、我々は急性期脳梗塞ならびに脊髄損傷治療に有用な静脈内投与用Bcl-x_L発現促進物質を見出すに至った。
DLBにおける幻視と視覚性注意制御の関係性解明に向けた研究

実験1「DLBとADを対象に視線探索時の視線停留時間や視線走行を比較する」本実験では,DLB (dementia with Lewy bodies)とAD (Alzheimer's disease)を対象として日常風景の視線探索時の視線データを評価して,疾患によって視線探索のパターンに違いがあるのかを明らかにする.DLB24名,AD12名を目標にリクルートを行い,インフォームド・コンセントが得られた被験者から実験を実施した.その際に被験者の情報として,年齢,性別,教育歴の情報を収集した.実験手順としては,被験者情報を収集した後,近見視力表を用いて近見視力を計測した.また両群の疾患の重症度や視知覚機能を評価するため神経心理学的検査を実施した.疾患の重症度はMMSEを用いて評価を行った.視知覚機能の評価については,Visual Object and Space Perception Battery (VOSP)のShape detection, Position discriminationの項目を実施した.また標準高次視知覚検査(Visual Perception Test for Agnosia; VPTA)の未知相貌の異同弁別,未知相貌の同時照合,性別の判断,老若の判断の項目を実施した.両群の幻視の有無,およびそのほかの精神症状を確認するため全例にNeurophychiatric Inventory (NPI)を実施した.オリジナルのNPIは10項目だが,妄想の項目を「被害妄想」と「誤認妄想」とに分け,「認知の変動」の項目を追加した12項目で実施をした.また幻視の代用マーカーとなるパレイドリアテストの風景テストとノイズテストも実施した.現在,DLB25名,AD12名のデータ収集を終えており,今後機器のセッティングが整い次第,解析作業に移る.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ハダニRNAiにおけるdsRNAの非侵襲的投与法の開発

遺伝子発現を抑制するRNA干渉(RNAi)は遺伝子機能解析手法として広く利用されている.RNAiのトリガーとして機能する二本鎖RNA(dsRNA)を害虫種の必須遺伝子の配列にもとづいて合成し,有効成分とする次世代農薬(RNA農薬)の開発が近年注目されている.本研究では,葉肉細胞の内容物を吸汁するナミハダニを対象とし,RNA農薬の開発に向けたdsRNAの経口投与系の構築を試みた.その結果,dsRNAを塗布した葉を摂食させる塗布法や,dsRNA溶液に虫体を浸漬させる浸漬法を開発した.これら手法は簡便かつ効果的に消化管内へdsRNAを輸送し,RNAi誘導による致死効果も確認された.世界的な難防除害虫であるナミハダニ(Tetranychus urticae)を対象とし,本種の新規防除標的遺伝子の探索および新規防除法の開発の基盤技術として注目されているdsRNAの経口投与によるRNA干渉(RNAi)系の構築を試みた.これまでに,界面活性剤を含んだ色素溶液に浸漬したナミハダニの消化管内から色素が確認された.また,界面活性剤を含んだ色素溶液を葉面に塗布し,その葉を摂食させたナミハダニの消化管内からも色素が確認された.それぞれを浸漬法および塗布法とし,これら手法を用いて,dsRNAの経口投与およびRNAiの誘導を試みた.標的遺伝子は,これまでに数種の昆虫でRNAiによる致死効果が確認されている液胞型ATPアーゼ(V-ATPase)とした.その結果,浸漬法および塗布法いずれの手法でも,RNAiによる致死,産卵抑制およびV-ATPase遺伝子の発現抑制および体色の黒化(おそらく黒い糞球の蓄積)が確認された.興味深いことに,体色が黒化した個体の生存率,産卵数およびV-ATPase遺伝子の発現量は,体色が黒化しなかった個体のそれらと比較して,有意に低かった.V-ATPaseはH+ポンプとして機能し,主に液胞内の酸性維持に寄与している.ハダニ類の消化管内には,腸壁の上皮から内腔へと離脱し,大型の液胞を有する浮遊細胞(食細胞)がある.そして,この食細胞は,消化,吸収および排出等の役割を担っている.そのため,RNAiによってこれら食細胞の機能が阻害され,体色の黒化が誘導された可能性がある.ナミハダニへの生体外物質の経口投与について,本研究課題の計画にある1)浸漬法および2)塗布法に加え,3)葉片に浸潤させて摂食させる浸潤法および4)人工餌に混ぜて摂食させる人工餌法の計4種類の手法を開発し,それらのプロトコールを論文としてまとめ投稿した.さらに,dsRNAの経口投与によるRNAi実験では,上記4種類の手法に加え,5)ナミハダニのdsRNAを発現させたシロイヌナズナを摂食させるトランスジェニック植物法を用いて,それぞれのRNAi効果を検証し,この結果も論文としてまとめ投稿した.以上より,本研究課題は,当初の計画以上に進展している.遺伝子発現を抑制するRNA干渉(RNAi)の分子認識を担うニ本鎖RNA(dsRNA)を,害虫種の塩基配列にもとづいて設計し,それを農薬(RNA農薬)として害虫管理に利用する戦略が近年注目されている.これまでのRNA農薬研究は咀嚼性の害虫種を中心に進められてきたが,葉肉細胞の内容物を採餌する吸汁性の害虫種はあまりその対象とされてこなかった.そこで本研究では,吸汁性かつ世界的な害虫種のひとつであるナミハダニを対象とし,RNA農薬の開発に向けたdsRNAの経口投与系の構築を試みた.まず,経口投与系として,葉面へのdsRNA塗布(塗布法)およびdsRNA溶液への虫体浸漬(浸漬法)による小分子輸送効果を確認し,さらにこれら手法の低侵襲化を試みた.次に,本種の食細胞の液胞内pHを調整する液胞型ATPアーゼ(TuVATPase)を標的とし,合成したdsRNA(dsRNA-TuVATPase)の塗布法および浸漬法を用いた経口投与によるRNAiの効果を検証した.その結果,dsRNA-TuVATPaseを経口投与されたナミハダニ雌成虫では,TuVATPase遺伝子のノックダウンに加え,消化管内での食物および糞の蓄積による体色の黒化,産卵抑制および致死効果が確認された.これら結果は,食細胞の液胞内pHがRNAiによって撹乱され,消化および排出機能が不全になった可能性を示唆する.今後は,低侵襲な塗布法および浸漬法を基盤としたRNAiスクリーニングを実施し,より致死効果のある標的遺伝子の選定や,担体導入によるdsRNAへの頑健性(特に紫外線に対する防御効果)の付与を検討する予定である.遺伝子発現を抑制するRNA干渉(RNAi)は遺伝子機能解析手法として広く利用されている.RNAiのトリガーとして機能する二本鎖RNA(dsRNA)を害虫種の必須遺伝子の配列にもとづいて合成し,有効成分とする次世代農薬(RNA農薬)の開発が近年注目されている.本研究では,葉肉細胞の内容物を吸汁するナミハダニを対象とし,RNA農薬の開発に向けたdsRNAの経口投与系の構築を試みた.その結果,dsRNAを塗布した葉を摂食させる塗布法や,dsRNA溶液に虫体を浸漬させる浸漬法を開発した.これら手法は簡便かつ効果的に消化管内へdsRNAを輸送し,RNAi誘導による致死効果も確認された.現在は,上記手法の中で,生体外物質(色素)の経口投与効率ならびにRNAi効果が最も高かった浸漬法および塗布法の最適化を検討している.

具体的には,併用する界面活性剤の種類,気温および飽差といった環境条件,リポフェクション法との併用,ならびに浸漬法の場合は,減圧湿潤法およびエレクトロポレーション法との併用など,各種手法の組み合わせによる最適化を目指す.応用昆虫学
運動の制御と学習に関わる小脳・脳幹ループの役割理解と実機制御への応用

生体特有の適応運動制御機構を工学的に実現することを目指し,生体運動制御の脳内メカニズムを探り,得られた知見をロボットや医療機器等の実機制御に応用することを目的とした.以下の成果を得た:1)眼球運動学習時の小脳と脳幹神経活動を記録し,学習に伴う脳内信号伝達変化を見出した.2)これらの結果をもとに小脳・脳幹ループを陽に記述した眼球運動の数理モデルを構築し,その有効性を確認した.3)このモデルを実時間動作が可能となるよう改良し,実機適応制御器としてロボット制御に応用して,有効性を実証した.4)金魚小脳によるロボット適応制御を実現するための小脳・マシンインタフェースを開発し,実験環境を整備した.生体運動制御の特徴は,その精緻性とロバスト性にあり,さらに生涯に亘りこれらを維持するための適応性にあると考えられる.ロボット等の機械運動制御系では,高い精緻性を有するものの,未だ実用上十分なロバスト性や適応性は実現されていない.すなわち,現在の実機制御技術では,機械系の経時・経年変化や故障に対し,制御信号を適応的に変化させ機能を最適に維持し続けることは困難である.こうした背景から本研究では,生体特有の適応運動制御機構を工学的に実現することを目指し,生体運動制御の脳内メカニズムを探り,得られた知見をロボットや医療機器等の実機制御に応用することを目的とする.これにより,小脳を中核とする運動の制御と学習に関する神経科学的理解が進むと同時に,生物と同等の運動学習機能を有する新たなモータ制御やロボット制御技術の開発に繋がるものと期待できる.本研究の目的は,脳で実現される適応運動制御機構を理解し,ロボットや医療機器等に用いられる実機モータ制御に応用することにある.これにより,小脳を中核とする運動の制御と学習に関する神経科学的理解が進むと同時に,生物と同等の運動学習機能を有する新たなモータ制御やロボット制御技術の開発に繋がるものと期待できる.本目的を達成するために,以下の具体的研究項目について研究を実施する:1)前庭動眼反射(VOR),眼球運動神経積分器(ONI)運動学習時の小脳,脳幹神経活動評価,2)小脳ー脳幹ループを陽に記述したVOR, ONI運動学習モデルの構築,3)小脳ー脳幹型コントローラの構築,4)小脳・脳幹BMIによるロボット制御.平成25年度は,平成24年度に得られた実験データならびにこれまでの解剖・生理学的知見をもとに,主に構成論的アプローチにより研究を進め,研究項目2)の達成を目指した.また,研究遂行過程で得られた予測の確認のため,適宜上記1)の実験を実施した.まず,これまでに構築し,眼球運動ならびにPurkinje細胞活動を忠実に再現できることを確認したVORモデルに,最新の知見に基づき小脳皮質神経回路網内シナプス可塑性を実装した.次に,これまでに構築したONIを実現する脳幹神経回路モデルを両眼ならびに耳側・鼻側別の記述に拡張した.これにより,小脳・脳幹ループを陽に記述したVOR・ONI両眼球運動ならびにそれらの運動学習をシミュレート可能なモデルが一通り実装された.現在,このモデルを用い,実装した小脳皮質内シナプス可塑性の組合せにより,初年度の実験に用いたVOR・ONIに関する複雑適応制御課題をシミュレートしている.本研究では,生体特有の適応運動制御機構を工学的に実現することを目指し,生体運動制御の脳内メカニズムを探り,得られた治験をロボットや医療機器等の実機制御に応用することを目的とする.本年度は,これまでに得られた神経生理学的知見ならびに行動実験の結果をもとに,小脳・脳幹型コントローラを構築し,実機制御に応用してその有効性を評価した.ここでは,実時間で動作する小脳・脳幹神経回路モデルを計算機上に実装し,直流モーター,二輪倒立ロボットやクアドコプタなどの実機制御を行い,その有効性を実証した.また,これらの実機制御実験を通し,小脳・脳幹神経回路による適応制御の神経機構に関する興味深い知見を得た.具体的には,我々の脳内に最も多く存在する小脳顆粒細胞の数をコントローラ内で変更し,実機適応制御における性能を評価した結果,小脳顆粒細胞数が多いほど,コントローラ内のシナプス荷重の初期値が実機制御精度に与える影響が小さくなることが示された.本研究の目的は,脳で実現される適応運動制御機構を理解し,ロボットや医療機器等に用いられる実機モータ制御に応用することにあった.本研究では,以下の具体的研究項目について研究を実施した:1)前庭動眼反射(VOR),眼球運動積分器(ONI)運動学習時の小脳,脳幹神経活動評価2)小脳ー脳幹ループを陽に記述したVOR,ONI運動学習モデルの構築3)小脳ー脳幹型コントローラの構築4)小脳・脳幹BMIによるロボット制御最終年度の今年度は,昨年度に引続き,3)で構築した小脳・脳幹型実機適応コントローラを実機制御に応用し,その性能を評価した.応用例として,不安定系で比較的制御の難しい二輪倒立型ロボットの姿勢制御を取り上げた.その結果,正弦波状の目標軌道に対する追従制御途中に,ロボットに重りを付加したり,動作平面を突然傾けたりする実験においても,良好な適応能力を有することが実証された.また,クアドコプタの制御も試み,シミュレーションにより十分な飛行制御能力があることを確認した.

一方,計画では制振自助具制御にも取り組む予定であったが,米国Lift Labs社が同様のスプーンを開発したことが報じられたため,今年度の開発は見合わせた.上記研究項目4)については,これまでに実証されているVORの周波数別運動学習機構を利用した実機制御を試みた.VOR運動学習では,異なる2周波数で構成される頭部回転に対する眼球運動のゲインを,一方の周波数では増加させ,同時に他方では減少させることができる.こうした柔軟な適応制御が小脳内に存在する1つのPurkinje細胞により実現されるという仮説に基づき,BMI実験の環境を整備し,金魚を用いた実験を実施した.これまでの結果では,細胞により実機制御の適応能力が異なることが見出されている.今後,さらに多くの細胞でデータを蓄積し,小脳・脳幹BMI技術の確立を目指す.生体特有の適応運動制御機構を工学的に実現することを目指し,生体運動制御の脳内メカニズムを探り,得られた知見をロボットや医療機器等の実機制御に応用することを目的とした.以下の成果を得た:1)眼球運動学習時の小脳と脳幹神経活動を記録し,学習に伴う脳内信号伝達変化を見出した.2)これらの結果をもとに小脳・脳幹ループを陽に記述した眼球運動の数理モデルを構築し,その有効性を確認した.3)このモデルを実時間動作が可能となるよう改良し,実機適応制御器としてロボット制御に応用して,有効性を実証した.4)金魚小脳によるロボット適応制御を実現するための小脳・マシンインタフェースを開発し,実験環境を整備した.脳で実現される適応運動制御機構を理解し,ロボットや医療機器等に用いられる実機モータ制御に応用するという本研究の目的において,今年度の具体的な研究実施計画項目は,1小脳ー脳幹型コントローラの構築,2小脳・脳幹BMIによるロボット制御,であった.1に関しては順調に進んでおり,今日までに2本の学術論文としてまとめ,公表している(「研究実績の概要」参照).2に関しては,小脳の出力細胞であるPurkinje細胞の単一神経活動によりロボットアームの適応制御に成功し,1本の学術論文としてまとめ,公表している(この論文は,電子情報通信学会の論文賞を受賞した).また,国内外の学会やセミナー,シンポジウムにおいて発表・報告している.2における脳幹premotor細胞によるBMIについては,これを安定して実施するための装置の整備と実験技術の向上に努めている.これらの状況から,「研究の目的」の達成度については,おおむね順調に進展しているものと考えられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。生体情報工学,神経科学本研究の実施期間は残り1年でる.最終年度は以下の推進方策で研究成果の最大化を図る.基本的には当初の計画通り,平成26年度と同一の内容(「現在までの達成度」に示した1と2)の実験・解析を進める.特に,小脳・脳幹BMIの実験系を整え,前庭動眼反射(VOR)適応パラダイムの他,眼球運動中枢積分器(ONI)の適応パラダイムを利用したBMIによる実機適応制御を実現する.また,これまでの研究成果を国内外の学会研究会やシンポジウムにおいて発表し,関連分野の研究者と議論・意見交換を重ね,学術論文としてまとめて学術雑誌に投稿する.当初の目標であったVOR運動学習中の小脳Purkinje細胞活動ならびにONI運動学習中の後脳AreaIニューロン活動記録を概ね達成できたため.平成24年度ならびに25年度に実施した行動ならびに神経生理学実験のデータに基づくモデルの構築,およびにシミュレーション解析がほぼ予定通り進行しているため.27年度が最終年度であるため、記入しない。
抗酸化能に起因するアスコルビン酸の抗炎症性作用の検証

(1)アスコルビン酸の新たな生理機能を示す、ODSラットのアスコルビン酸(AsA)欠乏初期に見られる炎症様応答AsA合成不能のODSラットに、AsA無添加飼料を与えて1214日目には成長もほとんど変化がないにもかかわらず、肝臓の急性期タンパク質の発現上昇と、炎症性サイトカインであるインターロイキン-6の血中濃度の上昇が起こることを見い出した。さらに、炎症性ケモカインであるCINC-1の肝臓でのmRNAレベルの上昇も確認された。インターロイキン-6やCINC-1遺伝子の発現を上昇させる転写因子であるNFκBの活性化も、AsA欠乏により促進されていた。(2)ODSラットのアスコルビン酸(AsA)欠乏初期に見られる肝臓のNFκBの活性化の機序に関する検討AsA欠乏による肝臓でのNFκBの活性化の促進は、腸管からの門脈血中へのエンドトキシンの流入が増加したためではないかという仮説をたて、その実証を試みた。しかし、門脈血中のエンドトキシン濃度を測定した結果、AsA欠乏による上昇を確認することはできなかった。さらに、エンドトキシン源である腸内細菌を抗生物質投与により除去したODSラットにおいても、AsA欠乏による肝臓の急性期タンパク質の発現上昇は明確に観察された。よって、この仮説以外の機序を考察する必要がある。(3)AsA合成不能高血圧自然発症ラット(SHR-od)のAsA代謝の特性我々が独自に開発し、我々の研究室でのみ繁殖、維持しているSHR-odは、同じくAsA合成不能であるヒトの高血圧症に対する貴重な疾患モデル動物である。正常血圧のODSラットに比べて、SHR-odの組織AsA濃度と血中AsA濃度は明らかに低く、尿中へのAsA排泄量も少なかった。これらの結果はSHR-odでは体内AsAの分解が亢進していることを示しており、SHR-odでは酸化状態が進行していることを示唆する結果も得た。そして、この現象は、高血圧症下でのAsA要求量の増加の可能性を示している。アスコルビン酸(AsA)合成不能のODSラット(雄、6週齢)に、AsA添加(300mg/kg)飼料を与える群(対照群)と、AsA無添加飼料を与える群(欠乏群)をもうけて、14日あるいは17日飼育した。14日では、今までに知られているAsA欠乏の症状は殆ど観察されず、AsA欠乏は非常に軽度であると考えられた。この14日目において、炎症性ケモカインであるcytokine-induced chemoattractant 1(CINC-1)の血中濃度を測定したところ、欠乏群では明らかに上昇が観察され、17日目ではこの上昇が強められた。。12日目においても、血中CINC-1濃度は欠乏群で上昇の兆候が観察された。この現象は、様々な炎症誘発時に見られるものと一致しており、今までに見出しているAsA欠乏の同時期の血中インターロイキン-6濃度の上昇や肝臓での急性期タンパク質の発現上昇とともに、AsA欠乏が欠乏の早期から炎症様応答を引き起こすことが明らかとなった。さらに、この血中CINC-1濃度の上昇の機構を明らかにするために、CINC-1mRNAの各種臓器での発現レベルを調べたところ、このmRNAは肝臓、肺、副腎、心臓で明確に検出された。そして、肝臓のCINC-1mRNAレベルは、対照群に比べて欠乏群では約3倍に上昇していた。

このことにより、肝臓でのCINC-1遺伝子の発現上昇が血中CINC-1濃度の上昇を引き起こしていることが示唆され、肝臓はAsA欠乏の主要な標的臓器であると考えられた今後、AsA欠乏がどのようにして、肝臓でのCINC-1遺伝子や急性期タンパク質遺伝子の発現を上昇させるかについて検討していく。【背景】AsA合成不能のODSラットに、AsA無添加飼料を与えて1214日目には成長もほとんど変化がないにもかかわらず、肝臓の急性期タンパク質の発現上昇と、炎症性サイトカインであるインターロイキン-6の血中濃度の上昇が起こることを見い出した。さらに、炎症性ケモカインであるCINC-1の肝臓でのmRNAレベルの上昇も確認された。インターロイキン-6やCINC-1遺伝子の発現を上昇させる転写因子であるNFκBの活性化も、AsA欠乏により促進されていた。【本年度の成績】(1)ODSラットのアスコルビン酸(AsA)欠乏初期に見られる肝臓のNFκBの活性化の機序に関する検討AsA欠乏による肝臓でのNFκBの活性化の促進は、腸管からの門脈血中へのエンドトキシンの流入が増加したためではないかという仮説をたて、その実証を試みた。しかし、門脈血中のエンドトキシン濃度を測定した結果、AsA欠乏による上昇を確認することはできなかった。さらに、エンドトキシン源である腸内細菌を抗生物質投与により除去したODSラットにおいても、AsA欠乏による肝臓の急性期タンパク質の発現上昇は明確に観察された。よって、この仮説以外の機序を考察する必要がある。(2)AsA合成不能高血圧自然発症ラット(SHR-od)のAsA代謝の特性我々が独自に開発し、我々の研究室でのみ繁殖、維持しているSHR-odは、同じくAsA合成不能であるヒトの高血圧症に対する貴重な疾患モデル動物である。正常血圧のODSラットに比べて、SHR-odの組織AsA濃度と血中AsA濃度は明らかに低く、尿中へのAsA排泄量も少なかった。これらの結果はSHR-odでは体内AsAの分解が亢進していることを示しており、SHR-odでは酸化状態が進行していることを示唆する結果も得た。そして、この現象は、高血圧症下でのAsA要求量の増加の可能性を示している。
多変数超幾何函数とその周辺の研究

最も一般的多変数超幾何級数を古典的なMellinの立場の現代化といへるSatoのb函数の立場にたって定義し,その収束証明とオイラー型の積分表示(以下『オイラー型』略)をもつことを以下の(1),(2)を用いて同時に示した。ー(1)発散の困難を避けるためにtwistedサイクルと呼ばれる多価解析函数より自然に定まる局所系に値をもつtwistedホモロジーの元を具体的に構成した。(2)古典的なKummerによる積分表示を構成するアイデアを現代化するため,今まで知られている積分表示を,多価函数に付隨するtwistedコホモロジーの立場で定式化しなおし,その本質を『中間次元のtwistedコホモロジーが1次元』と簡潔にまとめた。次上の考察の応用として,今まで知られている積分表示を組織的に与え,さらにHornの表中の積分表示の未知のHGFに対し,explicitに積分表示を与えた。これは後にDwork-Loeserの研究に対する動機を与えた。以上の研究で整備した理論をとくに(k,n)型超幾何函数(HGF)ーいわゆる青本ーGelfand HGF)に適用し,twistedドラム理論の結果をフルに応用して,そのHGFの積分表示よりみた構造をはっきりさせた。とくにtwisted理論中にある双対性を用いて(k.n)型超幾何微分方程式の解のロンスキアンの零でないことを示し,独立な解をすべて積分で与え,上記のDEの階数と特異点の所在を厳密に示した。これは(k,n)型の上記DEのモノドロミー決定の基礎を与えた(松本・佐々木・高山・吉田の結果)。以上の考察は吉田正章氏と現在共同研究中のtwistedサイクルの交点理論の研究につながり,最新の成果として,『(k,n)型HGFの場合に,この交点行列を明示的に示すことができ,これがモノドロミー不変なエルミート行列なること』〓の発見がある。
タイに於ける産業化と地域社会の変動

本年度も前年度に引き続き、タイ第二の都市コラート市でフィールド調査を行った。特に、本年度の調査ではタイでほぼ唯一独自技術を形成してきた農業機械産業を取り上げ、この産業独特の組織と技術が農民や農村部の修理工、工場経営者、熟練労働者などの様々なアクターの相互作用の中から誕生してきたプロセスを明らかにすることを目指して調査を行った。この調査においては、工場での労働と修理・改造などの農民への技術サービス活動の集中的な参与観察を行い、タイで土着的に発展してきた産業の内的論理を把握することを目指した。さらに年度の後半には、労働者に対するセミフォーマルなインタビューを行い、産業の担い手である労働者たちが技能を形成してきたプロセスを明らかにしてきた。年度末には、こうして得られた知見を元に質問紙を作成し、サンプル数5070を目指して労働者へのインタビュー調査を開始した。この調査で得られたデータは「質的比較分析法」に基づいて、形式的な処理を施した分析を行う予定である。さらに、本年度はこのようなコラート市での土着産業の調査と平行して、バンコク周辺において政府機関による研究開発(R&D)支援プロジェクトの参与観察を行ってきた。この調査では、労働者の熟練に頼って発展してきた農業機械産業が、科学技術の利用と図面による開発設計という新しい方法の導入にどのように適応したか、タイの法的・制度的構造が地元企業のR&Dの発展にどのように影響を与えているのかを明らかにしつつある。上記のような調査活動に加えて、本年度は10月に開催された第76回日本社会学会大会と11月開催の国際開発学会第14回大会にて研究成果の発表を行った。また一般への研究成果還元活動としては12月にバンコクの盤谷日本字商工会議所・化学品部会にてタイの土着工業に関する講演を行った。本年度は、昨年一月から引き続きタイに断続的に長期滞在してフィールド調査を行った。フィールド調査の概要は下記のとおりである。四月から六月にかけて、バンコクで産業に関連する政策および技術移転プロジェクトについてのインタビュー調査を行った。七月には本拠地をフィールド調査地であるコラートに移して、日系企業の現地工場、県産業事務所、地元企業の工場、県商工会議所、地元の職業教育機関(特に工業高専)でインタビュー調査を行い、当地の概況の把握に努めた。また十一月以降は、地域におけ職業教育の実態と学校レベルでの技能形成の過程を明らかにすることを目指して、地元の工業高専で週に一回程度の参与観察を開始した。上記のように本年度十二月までの調査は、高専における参与観察を除けば、昨年度に引き続きタイおよびコラート県の産業の概況を把握することを目的に行われた。その結果、次のような状況が明らかになった。(1)地元の中小企業と日系を中心とする大企業との間には、取引関係のような交流がほとんど見られない。(2)高専などの職業教育機関の卒業生の多くは、外資系の大企業に吸収されており、職業教育は地元の中小企業への技術の普及に対して限られた役割しか果たしていない可能性がある。(3)中小企業の多くは内部および企業間の分業が未発達であり、高度な分業に基づく計画化された生産を行う外資系企業とは用いる技術の体系に違いがあると考えられる。上記の仮説を検証するために、一月からは中古トラクターの再生と農業機械の製作を行う小規模な工場を選び、高専での調査と平行してこの工場で参与観察を開始した。本年度は三年間の調査計画の中盤に当たることもあり、ほとんどの時間が調査に割かれたが、その一方で研究成果の発表も行った。11月には『超域文化科学紀要』7号にこれまでの研究成果を「産業化と学習過程」というタイトルの元にまとめた論文が掲載された。
局所体積平均理論に基づく生体伝熱の定式化とマルチスケール解析モデルの開発と検証

生体組織における有効熱伝導率に対する血流速度の影響を検討すべく実験を行った.被験者の腕を,カフを用いて一定の圧力で締め付けることで,血行を制御した.血流速度を血流レーザードップラーで測ると共に,サーモグラフィ,熱電対およびリアルタイム血流画像化装置を用いて,周囲温度,皮膚表面温度およびPerfusion Unit値の計測を実施した.併せて,我々が導いた生体組織の伝熱の式を用い,マルチスケール解析モデルに基づく数値シミュレーションを実施した結果,シミュレーション結果と計測結果との間に良好な一致を見た.これらにより,実験と理論の両側面から,血行が生体組織の温度場に与える影響を明らかにした.生体組織における有効熱伝導率に対する血流速度の影響を検討すべく実験を行った.被験者の腕を,カフを用いて一定の圧力で締め付けることで,血行を制御した.血流速度を血流レーザードップラーで測ると共に,サーモグラフィ,熱電対およびリアルタイム血流画像化装置を用いて,周囲温度,皮膚表面温度およびPerfusion Unit値の計測を実施した.併せて,我々が導いた生体組織の伝熱の式を用い,マルチスケール解析モデルに基づく数値シミュレーションを実施した結果,シミュレーション結果と計測結果との間に良好な一致を見た.これらにより,実験と理論の両側面から,血行が生体組織の温度場に与える影響を明らかにした.テンソル表示の微視的支配方程式に局所体積平均理論を適用し導かれる生体伝熱の基礎式であることから,血管軸に沿って導かれたWeinbaum-Jijiの式よりも一般性を有する生体伝熱の式として期待し得る血流および血液灌流の効果を実験的に把握すべくレアルタイム血流画像化装置およびデータ処理用のコンピューターを購入した.予備実験として,赤外線を腕に照射し,サーモグラフィーで皮膚温度の変化を捉える試みに成功している.一連の計測より推定した皮膚の熱伝導率の値も妥当であることが判明している.最終年度においては,生体組織の伝熱の式をハイパーサーミアや凍結手術における温度場の予測に活用すべく検討を行った.プローブと同程度のスケールの血管が及ぼす生体組織温度場への影響を考慮すべく,マルチスケール解析モデルを導入した.トーチュオシティ,機械的分散および血液灌流については,初年度に定式化したサブスケールモデルを用い,穿刺プローブ近傍の大きな血管についてはその解剖学的分布や配向を考慮すべく3次元で幾何学的に記述した.支配方程式群を連立させ数値解析することにより,ハイパーサーミアや凍結手術時の温度場の時間的進展を予測し得るプログラムを構築した.クライオ・プローブによる凍結過程の予測においては,固定座標を用いることができるエンタルピ法を活用した.これにより,解析精度を向上させることが可能となった.さらに,生体組織の伝熱で得た知見を,人工透析器および人工心肺の血液流動および物質移動現象に適用した.現在主流である中空糸膜型人工透析器(下図左)と中空糸膜型人工肺に注目し,最小仮定多孔体理論(A porous media approach for analyzing a countercurrent dialyzer system, A. Nakayama and Y. Sano, ASME Trans. J. Heat Transfer, vol. 134-7, 072602, 2012)に基づき,膜内の微細構造モデリングと中空糸群の異方性多孔体モデリングの両者の融合から成る多重スケールモデリングを提案した.これにより,膜内の微視的輸送特性と中空糸群まわりの巨視的流動輸送特性の双方の観点から中空糸型人工臓器を評価し,最適化に至らしめることができることが分かった.人工心肺においては,熱制御も性能評価の重要な指針となることから温度場についても検討を行った.生体伝熱の定式化を行った.Weinberg-Jijiの式を改良すべく,局所体積平均理論に基づき3次元にも適用できる一般的な式を確立することができた,これを用いたマルチスケールモデリングも上腕部について実施し,実験との良好な一致を得ている.さらに人工肺および人工透析などバイオロジカル・システムの解析にも適用できることが分かった.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の最終段階として,既に構築した局所体積平均理論に基づくマルチ・スケールモデルを,生体系のみならず,人工肺および人工透析などバイオロジカル・システムへの広範囲の応用を考える,さらに,淡水化など半透膜にかかわる輸送現象にも,本マルチ・スケールモデルが有効であることが判明したことから,広範囲の工学的応用の可能性も探る.これらの種々の応用を通して,本マルチ・スケールモデルの有用性を高めると共に,本研究を総括する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
大腸菌を利用した真核細胞由来イオン輸送膜蛋白質の活性発現系の開発

1小麦Na^+K^+トランスポーター(wHKT1)のホモログ遺伝子をArabidopsisからクローン化して(AtHKT1)大腸菌で発現させた。wHKT1は大腸菌のK^+取り込み変異を相補しなかったが、AtHKT1は相補した。wHKT1が活性発現しなかった理由は明らかではない。次に、PhoAを用いたトポロジー解析を行った。更に、N末端についてはエピトープを導入して膜の内外について検討した。両者の方法からおおよそのトポロジー構造は決定できた。2マウスCa^<2+>チャネルの膜貫通構造を大腸菌PhoA法によって一部を決定した。3AtHKT1が発現した大腸菌のK^+取り込み変異株のK^+取り込み活性測定を原子吸光分析法によって測定した。この結果、AtHKT1が発現する大腸菌と相補性を示さない大腸菌のK^+取り込み速度を比較した場合、Km値はほぼ同一であったがVmaxが1.7倍程度大きくなっていた。一方、昨年度、植物K^+チャネル(KAT1およびAKT2)はK^+取り込み能を欠損した大腸菌を相補することを見いだしたが、K^+の取り込みは測定できなかった。パッチクランプ測定可能な大きさに大腸菌を巨大化し、大腸菌の細胞膜を対象に電気生理学的手法でK^+電流を測定することを試みた。K^+電流が観察されたが、今後、本電流はKAT1由来であることを数多くの実験で検証する必要があると考えている。
乳酸菌を利用した経口ワクチン系の開発

経口ワクチンの開発には、消化管内環境から抗原を保護し、粘膜免疫組織に輸送するキャリアの開発が必要である。本研究では、食品の製造に利用されるヒトに対して安全性が高いと考えられる乳酸菌(Lactococcus lactis)をキャリアとして用いる経口ワクチン系「乳酸菌ワクチン系」の(1)構築、と(2)改良、および(3)その評価系の構築を行った。(1)黄色ブドウ球菌由来のヌクレアーゼをモデル抗原として発現する乳酸菌を構築した。この組換え乳酸菌をマウスに経口投与し、ヌクレアーゼ特異的な粘膜免疫の誘導が可能であることを明らかにした。また、DNAワクチンベクターとしての乳酸菌の利用を検討するため、レポーター遺伝子をコードする真核細胞用発現プラスミドを保持する乳酸菌をマウスに経口投与することで、乳酸菌から宿主細胞へプラスミドが輸送され、宿主細胞でレポーター遺伝子の発現が起こることを明らかにした(Yano A他, 2018)。(2)腸管腔内の抗原を粘膜免疫組織(パイエル板等)へ取り込む役割を持つ上皮細胞であるM細胞の表面分子に親和性を有する分子を乳酸菌ワクチン系に導入することで、抗原特異的免疫誘導能の向上が可能であることを明らかにした(Takahashi K他, 2018)。経口的に抗原を接種する経口ワクチンは、全身性免疫に加えて注射型ワクチンでは誘導が難しい腸管における粘膜免疫を誘導できることから注目されている。本研究では、乳酸菌をベクターとして用いる経口ワクチン系の開発を行う。平成28年度には、以下の1-4を行った。1.黄色ブドウ球菌由来ヌクレアーゼをモデル抗原として発現する乳酸菌をマウスに経口接種することで、抗原特異的な全身性免疫および粘膜免疫を誘導できることを明らかにした。続いて、ヒトの病原細菌である腸管出血性大腸菌O-157と同様の感染様式を示すマウスの病原細菌であるCitrobacter rodentium(C. rodentium)の腸管上皮細胞接着関連蛋白を発現する乳酸菌を作製した。この組換え乳酸菌の経口接種により、その後のC. rodentium攻撃感染が部分的に防御されることを明らかにした。2.パイエル板指向性の乳酸菌への付加により抗原発現乳酸菌の免疫誘導能の増強が可能か検討するため、パイエル板指向性蛋白を発現する乳酸菌を作製し、そのパイエル板指向性をin vitroおよびマウス小腸を用いた解析にて評価した。3.抗原蛋白と同時に免疫賦活効果を有するアジュバントを発現する乳酸菌を構築し、抗原発現乳酸菌の免疫誘導の増強もしくは制御が可能か検討するため、T細胞分化に関わるサイトカインIL-12、TLR5リガンドであるグラム陰性菌鞭毛タンパクFliCを発現する乳酸菌を作製した。4.哺乳類細胞でルシフェラーゼを発現するプラスミドを保持する乳酸菌をマウスに経口接種することにより、小腸の細胞でルシフェラーゼの発現が起こることを確認した。本研究成果は現在論文投稿中である。平成28年度は以下の1-4の項目の実施を計画しており、全ての項目で概ね予定していた成果を得た。1.抗原蛋白発現乳酸菌のマウスへの経口接種による免疫誘導条件の確立:黄色ブドウ球菌ヌクレアーゼをモデル抗原として発現する乳酸菌を用い、経口接種を3日間連続で2週間毎に3回(計9回)行うことで、抗原特異的免疫応答の誘導が可能であることを明らかにした。また、マウス系統によって抗原発現乳酸菌による免疫誘導に顕著な差がみられることを明らかにした。続いて、ヒトの病原細菌である腸管出血性大腸菌O-157と同様の感染様式を示すマウスの病原細菌であるC. rodentiumの腸管上皮細胞接着関連蛋白(EspB、Tir)を発現する乳酸菌を作製し、これらの蛋白が乳酸菌で産生されることを確認した。これらの組換え乳酸菌の経口接種により、その後のC. rodentium感染が部分的に防御されることを明らかにした。2.パイエル板指向性乳酸菌の作製:M細胞の表面に発現する糖蛋白であるGP2と結合することが知られているFimH(大腸菌等の一型線毛蛋白)を発現する乳酸菌および補体受容体C5aRと結合することが知られているOmpH(エルシニア菌の外膜蛋白)を発現する乳酸菌を作製した。作製した組換え乳酸菌のパイエル板への指向性について検討中である。3.アジュバント蛋白発現乳酸菌の作製:アジュバント蛋白として当初計画していたIL-12を発現する乳酸菌に加え、鞭毛蛋白FliCを発現する乳酸菌を作製した。計画では乳酸菌が産生したアジュバント蛋白のin vitroでの活性評価を行う予定であったが進んでいない。4.乳酸菌をベクターとして用いて抗原蛋白発現プラスミドを腸管の細胞に輸送できるか検討:プラスミドを保持する乳酸菌の経口接種により、小腸の細胞にプラスミドの輸送が可能であることを明らかにした(論文投稿中)。経口的に抗原を接種する経口ワクチンは、全身性免疫に加えて、現行の注射型ワクチンで誘導が困難な粘膜免疫を誘導できる新たなワクチン接種方法として注目されている。経口ワクチンの課題の一つに、消化管内での抗原の分解に伴う抗原性の低下が挙げられる。本研究では、ワクチン抗原を消化管環境中での分解から保護し、効率的な免疫組織への送達を可能とするベクターとして乳酸菌を利用する経口ワクチン系の開発を進めており、平成29年度までに以下の1-4を明らかにした。1.黄色ブドウ球菌由来のヌクレアーゼをモデル抗原として産生する乳酸菌を作製した。ヌクレアーゼ産生乳酸菌をマウスに経口投与することで、ヌクレアーゼ特異的な血清IgG抗体(全身性免疫の指標)および糞便IgA抗体(粘膜免疫の指標)産生を誘導可能であることを明らかにした。

2.小腸の主要な免疫組織であるパイエル板への抗原取込み細胞として知られるM細胞に結合する分子(FimHおよびOmpH)を産生する乳酸菌を作製した。これらパイエル板への指向性を有する乳酸菌を用いることにより、パイエル板への効率的な抗原輸送が可能となり、抗原特異的免疫誘導の向上が可能であることを明らかにした(論文投稿準備中)。3.免疫賦活物質(アジュバント)としてサイトカイン(IL-12およびTSLP)を産生する乳酸菌を作製した。作製した乳酸菌の産生するサイトカインは生物学的活性を有しており、経口投与においてアジュバント作用を示した(論文投稿準備中)。4.プラスミドDNAを保持する乳酸菌をマウスに経口投与することにより、プラスミドDNAがマウス小腸の細胞に取込まれプラスミドDNAにコードされた遺伝子の発現が起こること、このプラスミドDNA取込みの過程がパイエル板で起こる可能性が高いことを明らかにした(Biol. Pharm. Bull. 2018.)。本研究では平成28年度にヌクレアーゼ産生乳酸菌の経口投与による免疫誘導の系を確立した。平成29年度には、この系を用いて、(1)腸管の主要な免疫組織であるパイエル板への指向性の付加、あるいは(2)免疫賦活物質(アジュバント)としてのサイトカイン産生能の付加により、ヌクレアーゼ産生乳酸菌の免疫誘導能を増強あるいは制御可能であることを明らかにした。乳酸菌をベクターとして用いる経口ワクチン系の感染防御効果を検討するため、ヒトの病原細菌である腸管出血性大腸菌と同様の感染様式を有するマウスの病原細菌であるCitrobacter rodentiumのマウス感染モデルを用いた。Citrobacter rodentiumの感染に関わる腸管上皮細胞接着関連蛋白(Tir、EspB)をコードする遺伝子をクローニングし、乳酸菌に導入した。EspB、Tirの乳酸菌での発現を生化学的手法により確認した。しかし、その発現量はヌクレアーゼの発現量に比べ著しく低値であり、EspBあるいはTirを発現する乳酸菌をマウスに投与しても抗原特異的な抗体は検出できなかった。この点については、平成30年度に他の抗原蛋白の検討や蛋白発現量を向上させる方法の検討など改善が必要であると考えられる。プラスミドDNAを保持する乳酸菌をマウスに経口投与することにより、プラスミドDNAがマウス小腸の細胞に取込まれプラスミドDNAにコードされた遺伝子の発現が起こること、このプラスミドDNA取込みの過程がパイエル板で起こる可能性が高いことを明らかにした(Biol. Pharm. Bull. 2018.)。以上のように、本研究はおおむね順調に進展していると思われる。経口ワクチンの開発には、消化管内環境から抗原を保護し、粘膜免疫組織に輸送するキャリアの開発が必要である。本研究では、食品の製造に利用されるヒトに対して安全性が高いと考えられる乳酸菌(Lactococcus lactis)をキャリアとして用いる経口ワクチン系「乳酸菌ワクチン系」の(1)構築、と(2)改良、および(3)その評価系の構築を行った。(1)黄色ブドウ
マルコフ過程に対する処罰問題の研究

処罰問題は,Roynette-Vallois-Yor(2006)によって提唱された種々の汎関数によって重み付けられたウィナー測度に対する極限定理である.処罰問題は,それ自身が意義のある興味深い問題であるが,一般化によって処罰問題の仕組みや構造を明らかにすることは,確率過程の性質等を明らかにすることであり,マルコフ過程,特に一次元過程の精微な性質を得るための一つの手法とも言うことが出来る.処罰問題を様々な角度から考察することで,一次元拡散過程及び一次元レヴィ過程の未知の性質を捉え,広い応用を考察することが本研究の目的である.処罰問題は,Roynette-Vallois-Yor(2006)によって提唱された種々の汎関数によって重み付けられたウィナー測度に対する極限定理である.処罰問題は,それ自身が意義のある興味深い問題であるが,一般化によって処罰問題の仕組みや構造を明らかにすることは,確率過程の性質等を明らかにすることであり,マルコフ過程,特に一次元過程の精微な性質を得るための一つの手法とも言うことが出来る.処罰問題を様々な角度から考察することで,一次元拡散過程及び一次元レヴィ過程の未知の性質を捉え,広い応用を考察することが本研究の目的である.