hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
認知症の介護者男性のためのアンガーマネージメントによる虐待防止プログラム開発

認知症の家族において、介護中の男性と介護を終えた男性(看取りまで介護した男性)14名を対象とした。ストレッサーとして認知症の家族介護における怒りや悲しみをなどの思いを表出していただき、その直後のストレス反応として自律神経の均衡度とストレス検査を実施した。検査はMax Pulse/マックス・パルス、を使用した。この機器はストレスに関係している(自律神経の恒常性調整メカニズムを追跡する手段として国際的に公認された最も有効な理論)による測定機器である。対象者は、現在認知症の家族を介護している男性(以下介護中群)で妻を介護中が4名、母を介護中が1名、父を介護中が1名の計6名であった。認知症の家族の介護を終えた男性(以下介護過去群)で妻を介護した者が3名、母を介護経験3した者が4名、父を介護した者が1名で計8名であった。認知症の家族は全員が介護保険下のサービスを利用していた。要介護者の平均年齢は介護中群が77歳、介護過去群が79歳であった。介護期間は介護中群が66か月、介護過去群が52か月であった。介護が大変であった時期は介護群が19か月、介護課語群が45か月であった。介護に困難を感じている・感じていた内容は介護群が身体的2名精神的4名社会的2名経済的2名であつた。介護過去群が身体的6名、精神的8名、社会的4名、経済的2名であった。ストレス反応として血圧と脈拍の平均は介護中群の平均が収縮期136mmhg拡張期87mmhgで脈拍が76回/分、介護過去群が収縮期123mmhg拡張期が75mmhgで脈拍が77回/分であった。ストレススコアは介護中群が41で介護過去群が32.6であった。認知症の家族介護者へストレッサーを負荷した際、ストレス反応は家族中群が高いことが予測されアンカーマネージメントの必要性への妥当性が示唆された。平成29年度では、倫理審査書類にしたがい,認知症の人を在宅で介護する男性を対象とした虐待の実態と、個別要因と関連環境要因を調査した。質的に分析した結果認知症の家族を介護する男性介護者が、認知症の家族を虐待したくなる要因は、1拒否・指示通りにならない、同じことを繰り返す、責められる、思いを強要されるなど思い通りにならない2予想外の妄想でできないのにやれといわれる。認知症の理解が困難など自分が相手を理解できない3仕事との両立、経済的疲弊などの自己の疲弊であった。平成30年度では、平成29年度の調査結果をもとに,現在認知症者の介護中であり虐待を行いそうになった者・行ったことがある者をアンガーマネージメント群(6名)とし、すでに介護を終えた男性で虐待を行いそうになった者・行ったことがある者をコントロール群(8名)とし、ストレッサーとして認知症の家族を介護する場面での怒りや悲しみをなどの思いを表出していただき、その直後のストレス反応として自律神経の均衡度とストレス検査を実施した。介護ストレッサーへのストレス反応はアンガーが高くなる可能性を示唆している(研究実績の概要要参照)。認知症の家族を自宅で介護している男性は、認知症の家族を介護していない男性や、認知症の介護を終えた男性世よりも、よりアンガーな状態になりやすいことが考えられ、認知症の人を介護している男性へのアンガーマネージメントの妥当性について示唆を得ることができた。アンガーマネージメントのプログラムを作成し、虐待を行いそうになった者・行った経験がある者として、認知症の家族を介護している男性を対象者として介入し、有効性と安全性の評価を行う。認知症の人を介護する男性を対象に、精神的負荷として、前研究において明らかになった「虐待をしたくなる要因の場面」を思い出し、ストレス反応として自律神経の均衡度とストレス検査を調査する。アンガーマネージメントプログラムとは、有酸素運動とマインドフルネスとするが、対象者は高齢者が多く予想されるため、有酸素運動の内容は、身体的負荷について慎重に検討する必要がある。今年度より、今までに明らかになった内容を学会で発表し、論文を作成する予定である。平成29年度の計画に沿って、当研究の倫理審査は済んでいる。認知症の女性を介護する家族男性を対象としたデータは、総計489名であった。加えて介護未経験男性101名についても調査を実施した。まず研究Iとして、介護未経験者101名と介護経験男性のうち虐待について記載された者(以下介護経験者)99名との差の検定を行った。内容は楽しみの数、健康状態、経済状態、同居者数、家族内からの情的支援数、家族外からの情的支援数、自尊心感情、うつ症状とした。介護未経験男性と、介護経験がある男性において、差がみられた内容は、家庭内からの情的支援数と自尊感情、うつ症状であり、すべての内容において、介護未経験の男性が有意に高かった。研究IIとして、男性介護者のうち、虐待の有無による差の検定を行った。虐待有と答えた男性は46名(45.5%)であり、無しと答えた男性は53名(53.5%)であった。内容は、楽しみの数、健康状態、経済状態、同居者数、家族内からの情的支援数、家族外からの情的支援数、自尊心感情、うつ症状、介護期間、介護年数、介護負担感とした。

虐待の有無により差がみられた内容は、介護負担感と経済状態であり、2つの内容において、虐待したことないと答えた男性の介護負担感は低く、経済的に問題がなかった。今年度の遂行は概ね順調であり、今後更に虐待したくなる状況などについても分析を重ね、研究を進めていく予定である。平成29年度は計画に沿って実施できたため。認知症の家族において、介護中の男性と介護を終えた男性(看取りまで介護した男性)14名を対象とした。ストレッサーとして認知症の家族介護における怒りや悲しみをなどの思いを表出していただき、その直後のストレス反応として自律神経の均衡度とストレス検査を実施した。検査はMax Pulse/マックス・パルス、を使用した。この機器はストレスに関係している(自律神経の恒常性調整メカニズムを追跡する手段として国際的に公認された最も有効な理論)による測定機器である。対象者は、現在認知症の家族を介護している男性(以下介護中群)で妻を介護中が4名、母を介護中が1名、父を介護中が1名の計6名であった。認知症の家族の介護を終えた男性(以下介護過去群)で妻を介護した者が3名、母を介護経験3した者が4名、父を介護した者が1名で計8名であった。認知症の家族は全員が介護保険下のサービスを利用していた。要介護者の平均年齢は介護中群が77歳、介護過去群が79歳であった。介護期間は介護中群が66か月、介護過去群が52か月であった。介護が大変であった時期は介護群が19か月、介護課語群が45か月であった。介護に困難を感じている・感じていた内容は介護群が身体的2名精神的4名社会的2名経済的2名であつた。介護過去群が身体的6名、精神的8名、社会的4名、経済的2名であった。ストレス反応として血圧と脈拍の平均は介護中群の平均が収縮期136mmhg拡張期87mmhgで脈拍が76回/分、介護過去群が収縮期123mmhg拡張期が75mmhgで脈拍が77回/分であった。ストレススコアは介護中群が41で介護過去群が32.6であった。認知症の家族介護者へストレッサーを負荷した際、ストレス反応は家族中群が高いことが予測されアンカーマネージメントの必要性への妥当性が示唆された。平成29年度では、倫理審査書類にしたがい,認知症の人を在宅で介護する男性を対象とした虐待の実態と、個別要因と関連環境要因を調査した。質的に分析した結果認知症の家族を介護する男性介護者が、認知症の家族を虐待したくなる要因は、1拒否・指示通りにならない、同じことを繰り返す、責められる、思いを強要されるなど思い通りにならない2予想外の妄想でできないのにやれといわれる。認知症の理解が困難など自分が相手を理解できない3仕事との両立、経済的疲弊などの自己の疲弊であった。平成30年度では、平成29年度の調査結果をもとに,現在認知症者の介護中であり虐待を行いそうになった者・行ったことがある者をアンガーマネージメント群(6名)とし、すでに介護を終えた男性で虐待を行いそうになった者・行ったことがある者をコントロール群(8名)とし、ストレッサーとして認知症の家族を介護する場面での怒りや悲しみをなどの思いを表出していただき、その直後のストレス反応として自律神経の均衡度とストレス検査を実施した。介護ストレッサーへのストレス反応はアンガーが高くなる可能性を示唆している(研究実績の概要要参照)。
「生活適応を中心とした日本語指導シラバス」に即した外国人児童用日本語教材開発

平成2年の人国管理法、及び難民認定法の改正以降、日本の公立の学校に在籍する外国人児童生徒で日本語指導を必要とする子どもたちが増え続けている。そうした状況に対応すべく、東京外国語大学では平成10年に「外国人子女の日本語指導に関する調査研究-最終報告」をまとめ、日本語指導の具体的なあり方について指針を示した。小林、横田はその中で「小学校用日本語指導カリキュラム・ガイドライン-適応場面を利用して」を作成した。本研究では、その教材化を図った。本研究は3年計画で行われた。最初の2年は、主に市販されている外国人児童生徒を対象とした日本語教材の教材研究、及びそれらに見られる文型、語彙に関する基礎調査を行った。最終年度ではそれらの成果を盛り込んで具体的に教材化を目指した。本研究の成果は、「いっしょににほんご」という教材にまとめられた。これは、外国人児童のための初期の日本語指導を目的としたもので、教材の形、内容、指導法の点で次のような特徴を持つ。1)形:本教材は、従来の教科書型ではなく、紙芝居の形をとっている。紙芝居教材は、導入、練習、自習教材としても使え、幅広い活用が可能である。また子供の関心を引くにも最適と思われる。2)内容:ブラジルから日本にやってきた4年生のマリアさんを主人公にし、学校生活中心に全22の場面よりなる。それらの場面で用いられる文型、語彙、表現が取り上げられている。3)目標:教材学習につなげる日本語指導を目指し、文型指導に重きを置いている。学習事項の定着を図るため、各課で習った文型、語彙を使って文を書かせることも重要な指導事項としている。本研究の後、さらに紙芝居に彩色を施し、解説書、ワークブックを添える等、内容を充実し、今年度中の出版を目指したい。初年度の研究実績は次のとおりである。1.教材化を目指しての基礎研究東京外国語大学のプロジェクトである「外国人子女の日本語指導に関する調査・研究」の『最終報告書』の中で、我々は『小学校用カリキュラムガイドライン-適応場面を利用して』(以下『小カリ』)を作成した。本研究はその教材化を目指すものであるが、そのために改めて『小カリ』に示された語彙・文型について、その妥当性を検証する必要があると考えた。そこで、市販の子供向け教科書7種を選び、そこに見られる語彙・文型を調査した。それを『小カリ』と比べ分析することにより、『小カリ』をベースとした教科書の語彙・文型を確定する際の基礎資料を得た。その結果は、本センターの紀要に投稿中である。2.研究会の開催現場で外国人子女に日本語を実際に指導している4人の先生を交えて、1月29日に研究会を開催した。その際、教科書のイメージ・構成等についてこちらから案を示し、それについていろいろな意見・提言をいただいた。それに基づいて各課の具体的な肉付けの作業が開始された。なお、教科書が一応できあがったところで、この4人の先生方にそれを実際に使っていただき、意見をフィードバックしていただくつもりである。3.『資料リスト』をまとめる本研究は、上記の東京外国語大学のプロジェクトの資料・文献をそのまま引き継いである。本研究を通して追加されたものを加えると、かなりの量となる。そこで、1つの区切りとして今までの分を小冊子にまとめてみた次第である。本科研は3年継続で申請しています。今年度はその第2年目に当たります。4月からの最終年度の教材作成に向けて,次の3点に特に力を入れて調査研究を行って参りました。

1.昨年度に続き,教材開発の基礎研究として,市販の7種の日本語教科書の文型の提出の仕方,提出順等を分析し,「外国人児童向け日本語教科書の文型の分析」をまとめました。(1999年度センター紀要に発表予定)2.教材の骨組を成す日本語指導シラバスの一部をビデオ化。これにより日本語指導の普及を図るとともに教材作成に向けてより多くのフィードバックを得ようとするものである。またそのための研究会を開催した。3.アメリカの小学校,中学校におけるイマージョン教育の視察を行った。イマージョン教育は教科指導に結びつく日本語指導を目指す本科研に大きなヒントを与えるものである。その他,大阪を中心とする関西地区の日本語指導の研究会に参加,先生方との意見交換を行い,教材開発に向けて有意義な情報が得られた。平成2年の入国管理法、及び難民認定法の改正以降、日本の公立の学校に在籍する外国人児童生徒で日本語指導を必要とする子どもたちが増え続けている。そうした状況に対応すべく、東京外国語大学では平成10年に「外国人子女の日本語指導に関する調査研究-最終報告」をまとめ、日本語指導の具体的なあり方について指針を示した。小林、横田はその中で「小学校用日本語指導カリキュラム・ガイドラインー適応場面を利用して」を作成した。本研究では、その教材化を図った。本研究は3年計画で行われた。最初の2年は、主に市販されている外国人児童生徒を対象とした日本語教材の教材研究、及びそれらに見られる文型、語彙に関する基礎調査を行った。最終年度ではそれらの成果を盛り込んで具体的に教材化を目指した。本研究の成果は、「いっしょににほんご」という教材にまとめられた。これは、外国人児童のための初期の日本語指導を目的としたもので、教材の形、内容、指導法の点で次のような特徴を持つ。1)形:本教材は、従来の教科書型ではなく、紙芝居の形をとっている。紙芝居教材は、導入、練習、自習教材としても使え、幅広い活用が可能である。また子供の関心を引くにも最適と思われる。2)内容:ブラジルから日本にやってきた4年生のマリアさんを主人公にし、学校生活中心に全22の場面よりなる。それらの場面で用いられる文型、語彙、表現が取り上げられている。3)指導法:教科学習につなげる日本語指導を目指し、文型指導に重きを置いている。学習事項の定着を図るため、各課で習った文型、語彙を使って文を書かせることも重要な指導事項としている。本研究の後、さらに紙芝居に彩色を施し、解説書、ワークブックを添える等、内容を充実し、今年度中の出版を目指したい。
クレンブテロールによるβ2-アドレナリン受容体mRNA発現への影響

骨格筋の可塑性とβ_2-アドレナリン受容体(β_2-AR)発現およびその下流のシグナル伝達応答との関連を明確にするため、本年度は主に2つの研究を実施し、以下のような知見を得た。1)ギプス固定によるラット骨格筋のβ_2-AR発現応答ラットの両側下肢の足関節および膝関節をギプスによって固定し、不活動状態で10日間飼育したときの、骨格筋におけるβ_2-AR発現応答をしらべた。その結果、ギプス固定により収縮速度の遅い筋(ヒラメ筋)の筋重量が対照に比べ顕著に低下し、β_2-AR mRNA発現量も著しく低下した。また、β_2-ARの転写調節を担うグルココルチコイド受容体の遺伝子・タンパク質発現量もギプス固定によりヒラメ筋で特異的に低下した。(Sato S etal. 2011. Life Sci 89:962-967)2)クレンブテロール(CL)および運動によるマウス骨格筋のβ_2-AR発現応答マウスにβ_2-作動薬であるCLを単回投与したとき、あるいはトレッドミルにより急性運動を負荷したときの、骨格筋におけるβ_2-AR発現およびその下流のシグナル伝達応答をしらべた。その結果、CLおよび運動によるβ_2-ARの遺伝子・タンパク質発現量への影響は収縮速度の速い筋(前脛骨筋)およびヒラメ筋ともにみられなかった。一方、CLおよび運動によってβ_2-ARの下流のシグナル伝達物質であるp38 mitogen-activated protein kinaseのリン酸化がヒラメ筋特異的に亢進した。また、同じくβ_2-ARの下流のシグナル伝達物質であるAktのリン酸化もCLによってヒラメ筋特異的に亢進したが、運動による影響はみられなかった。(Sato S,et al. 2012. Life Sciin submission)2年間における本研究課題に関する原著論文は計5編(全て筆頭著者・査読あり、1編は新たに現在投稿・審査中)、学会発表は計5件(全て筆頭著者・発表者、国外1件、国内4件(うち1件は招待講演))あることから、当初の計画以上に進展していることが十分に伺える。本研究課題における研究内容は現象論が中心であるため、今後は細胞培養系を用いた分子生物学的研究あるいはノックアウトマウス等を用いた研究を展開し、β_2-アドレナリン受容体が骨格筋の各種の適応に対し、どのような生理学的役割を担っているかを解明する必要があると考えられる。【目的】骨格筋の可塑性とβ_2-アドレナリン受容体(β_2-AR)発現応答との関連を明確にするため、筋タンパク質の分解を促進する合成グルココルチコイドのデキサメタゾン(dexamethasone : DEX)をラットに投与したときのβ_2-AR発現応答をしらべた。【結果】DEX投与によりラット骨格筋のβ_2-AR mRNA発現応答は収縮速度の速い筋(長指伸筋)で変化せず、収縮速度の遅い筋(ヒラメ筋)で有意に低下した。これらの結果より、DEXによるβ_2-AR mRNA発現応答は筋線維タイプに依存することが明らかとなった。一方、DEX投与によるβ_2-AR protein発現は筋線維タイプに関係なく変化がみられなかった。これらの研究成果はJournal of Physiological Sciencesに投稿中である。また、3件(うち招待講演1件)の学会発表を行った。【進行中の研究】ラットの下肢をギプス固定し、筋を萎縮させたときのβ_2-AR発現応答をしらべた。その結果、ヒラメ筋でβ_2-AR mRNA発現が著しく低下し、β_2-AR protein発現は筋線維タイプに依存せず変化しなかった。現在、解析を進行中。

(Sato S,et al. 2012. Life Sciin submission)2年間における本研究課題に関する原著論文は計5編(全て筆頭著者・査読あり、1編は新たに現在投稿・審査中)、学会発表は計5件(全て筆頭著者・発表者、国外1件、国内4件(うち1件は招待講演))あることから、当初の計画以上に進展していることが十分に伺える。本研究課題における研究内容は現象論が中心であるため、今後は細胞培養系を用いた分子生物学的研究あるいはノックアウトマウス等を用いた研究を展開し、β_2-アドレナリン受容体が骨格筋の各種の適応に対し、どのような生理学的役割を担っているかを解明する必要があると考えられる。
器官決定遺伝子に対する応答性を指標とするエピジェネティクス解析

本研究は,ショウジョウバエ消化管の主要器官である中腸と後腸の決定に関わる遺伝子bynとdGATAeの強制発現による標的遺伝子の反応性を指標として,器官決定過程におけるエピジェネティックな制御の機構解明を目的としている.これまでの研究で,bynおよびdGATAeの強制発現によって誘導される標的遺伝子が多数同定され,さらに誘導反応が胚組織や発生時期で異なるだけでなく,標的遺伝子によっても異なることがわかった.これは,標的遺伝子のシスエレメントとこれら器官決定遺伝子産物の相互作用が,発生過程におけるエピジェネティックな変化を解明する有力な手掛かりになることを示している.今年度の研究では,bynとdGATAeの標的遺伝子の探索とエンハンサー解析,それに標的遺伝子の転写制御に関わるdGATAeのドメイン解析を中心に解析を進め,以下の研究成果を得た.1)中腸分化マーカー遺伝子の発現制御経路の解明中腸を形成する内胚葉はGATA遺伝子であるserpent (srp)によって発生運命を決定され,引き続いてsrpが活性化するGATA遺伝子dGATAeが,中腸で発現する機能遺伝子の大半の転写活性化を引き起こしていた.dGATAeに依存しないマーカー遺伝子も存在したが,いずれもsrpに依存することがわかった.2)中腸分化マーカー遺伝子の発現に関わるdGATAeタンパクの機能ドメイン解析3)後腸決定遺伝子bynの強制発現による後腸形質の誘導作用後腸の特定の細胞型の誘導にはbynに加え,それぞれの細胞型に対応する転写因子遺伝子の両者が必要であることが示された.1.ショウジョウバエ内胚葉の分化形質発現を引き起こすdGATAeの解析内胚葉の決定過程には転写因子であるGATA因子が重要な役割を担うこと知られている.我々はショウジョウバエの内胚葉で特異的に発現する新規GATA因子遺伝子dGATAeのクローニングと機能解析を行った.dGATAeは内胚葉に特異的に発現し,その分化形質発現に不可欠だった.dGATAeの強制発現によって外胚葉性器官である後腸で,いくつかの内胚葉の分化マーカーが誘導された.さらに,dGATAeを培養細胞であるS2細胞に強制発現させることにより,同様にマーカー遺伝子が誘導されるので,dGATAeが内胚葉の分化形質発現を引き起こすと結論された.S2細胞の実験系は今後の解析に有効であると期待される.これらの知見によって,ショウジョウバエ内胚葉と後腸の発生に関わる遺伝子経路がほぼ解明され,器官決定に関連するエピジェネティクスを研究するための重要な基盤が確立された.2.dGATAe標的遺伝子の同定dGATAeの強制発現で内胚葉マーカーが後腸で異所的に誘導されたが,胚の他の組織での発現誘導は必ずしも強いものではない.dGATAeによる誘導がどの内胚葉マーカー遺伝子でも同じであるかどうかを調べるため,内胚葉で特異的に発現する遺伝子をショウジョウバエ胚から分離されたESTクローンの発現パターン,およびマイクロアレイ解析によって選び出し,dGATAeに対する反応を調べた.dGATAe強制発現による誘導反応はマーカー遺伝子によって大きく異なっており,研究を進める上で考慮する必要がある.3.後腸決定遺伝子bynの標的遺伝子の同定後腸決定遺伝子bynでもdGATAeと同様に,その標的遺伝子の探索を行い,後腸の特定区画のマーカー遺伝子を10数個同定しており,byn遺伝子に対する反応解析を行っている.本研究は,ショウジョウバエ消化管の主要器官である中腸と後腸の決定に関わる遺伝子bynとdGATAeの強制発現による標的遺伝子の反応性を指標として,器官決定過程におけるエピジェネティックな制御の機構解明を目的としている.これまでの研究で,bynおよびdGATAeの強制発現によって誘導される標的遺伝子が多数同定され,さらに誘導反応が胚組織や発生時期で異なるだけでなく,標的遺伝子によっても異なることがわかった.これは,標的遺伝子のシスエレメントとこれら器官決定遺伝子産物の相互作用が,発生過程におけるエピジェネティックな変化を解明する有力な手掛かりになることを示している.今年度の研究では,bynとdGATAeの標的遺伝子の探索とエンハンサー解析,それに標的遺伝子の転写制御に関わるdGATAeのドメイン解析を中心に解析を進め,以下の研究成果を得た.1)中腸分化マーカー遺伝子の発現制御経路の解明中腸を形成する内胚葉はGATA遺伝子であるserpent (srp)によって発生運命を決定され,引き続いてsrpが活性化するGATA遺伝子dGATAeが,中腸で発現する機能遺伝子の大半の転写活性化を引き起こしていた.dGATAeに依存しないマーカー遺伝子も存在したが,いずれもsrpに依存することがわかった.2)中腸分化マーカー遺伝子の発現に関わるdGATAeタンパクの機能ドメイン解析3)後腸決定遺伝子bynの強制発現による後腸形質の誘導作用後腸の特定の細胞型の誘導にはbynに加え,それぞれの細胞型に対応する転写因子遺伝子の両者が必要であることが示された.
21世紀における高密度住区モデルに関する研究

高度情報社会においては、都市機能の再編と集積を可能にする新たな都市モデルが求められている。本研究は、第1に、既存の都市空間の至るところで発生している多くの都市問題を解決すること、第2に、情報・エネルギー・交通などめざましく発展するテクノロジーをインフラストラクチャーに組み込んだインテリジェント・シティーを実現すること、第3に、生産と生活の共存する魅力的な都市空間を形成すること、といった基本的な要請を満たす、「高密度住区モデル」を提案しようとするものである(昨年度の「高密度集合住宅モデル」の発展形である)。(1)500m立方程度のスケールをもつ空間に、10万人の人間が居住する都市モデルを形成するために、同程度の人口をかかえる既存の都市(具体的には千葉海浜ニュータウン)に含まれるあらゆる空間の構成を分析し、計画条件のシミュレーションを行った。集合住宅、学校、病院、オフィス、商業施設、さらに道路、広場、緑地、水面など、都市に必要なあらゆる空間的な装置の分量と分布とを検討し、具体的な計画条件を設定した。(2)500m立方の空間の1000分の1の模型を作成し、豊かな自然を導入するためのヴォイドを含む、高密度都市モデルのデザインをすすめた。それによって、都市内のあらゆる施設にただちにアクセスできる、新しいタイプの居住空間を実現する可能性を明らかにした(様々な断面やバースペクティヴを調べるために、コンピュータ・グラフィックスによる都市景観のシミュレーションも試みている)。(3)さらに、来るべき21世紀の都市モデルにふさわしい空間のイメージを探究するために、東京駅周辺再開発にこの都市モデルを応用した「TOKYO空中庭園」計画を作成した。これらの成果をふまえて、これから三次元の空間モデルを作成し、多くの人々に提案したいと考えている。
大自由度力学系のレアイベントサンプリングと極限リスク解析

与えられた確率的な力学系(雑音を含む非線形のダイナミクス)に対して、珍しい現象(レアイベント)を効率的にサンプリングし、その確率をバイアスなしに計算する手法を研究し、「時間逆転シミュレーション」の方法を開発した。開発した手法は、ゴールとなる珍しい事象(たとえば東京に台風が来襲する)から初期値に向かって逆にパスを生成することで、ゴールの範囲が狭い場合の計算効率を高める点に特徴がある。逐次インポータンス・サンプリング法(SIS)を利用することで、適正な計算時間で確率をバイアスなく計算できることが示された。提案手法はさまざまな極端事象の解析に応用できることが期待される。マルチカノニカル・モンテカルロ法によるレアイベントサンプリングに関する最近の発展とこれまでの自分の研究をまとめた英文のサーベイ論文を執筆し、投稿・受理された(オンライン版公開、雑誌版印刷中)これにより、これまでの仕事に区切りをつけて、新たな研究を展開する下地ができた。本研究計画の主要テーマのひとつである「現実的な極限事象に対する応用」について、大規模洪水のモデルをレプリカ交換モンテカルロ法で扱った研究を、東京で行われた国際研究集会で共同研究者が発表した。これはまだ手法的に不十分であるが、災害の問題に対して最初にアプローチしたものとして評価できると思う。また、より現実的な問題に応用するため、新たな手法として「逐次モンテカルロ法を応用した逆方向解法」を考案した。これはまだ実装されていないが、狙い通りに行けば、各種のまれな災害やアクシデントのサンプリングと確率計算に応用できる可能性がある。当面の応用課題としては気象の問題を考えている。レアイベントサンプリング全体に関する情報収集と研究交流のために、2015年3月15-16日に国際研究集会Rare Event Sampling and RelatedTopicsIを立川の統計数理研究所内で開催した。今回は、分子系や非線形力学系でのレアイベントサンプリングについての専門家であるEric Vanden-Eijnden教授(クーラント研究所)をはじめ、分子シミュレーション関係の研究者、また気象の専門家にも講演を依頼し、交流を行った。このシンポジウムはシリーズ化して次年度以降も行う予定である。通常のシミュレーションでは低い確率でしか起こらない現象を積極的にサンプルしつつ,その生起確率をバイアスなく計算する手法とその応用を研究している.今年度の研究においては,レアイベントサンプリングの手法としての「時間逆転シミュレーション」の手法を理論的に完成し,簡単な事例で有効に働くことを実証した.当該手法は,マルコフ連鎖,雑音を含む差分方程式,確率微分方程式などに基づく確率的シミュレーション一般に適用できる.手法の根幹をなす着想は,ターゲットとなる事象から時間を逆転させて解く「時間逆転シミュレーション」であるが,問題は単純に逆転させた場合に起きる確率のバイアスをどのように補正するか,という点である.バイアスの原因には(1)時間逆転の計算を容易にするための近似に由来するもの(2)経路の束の多様性(エントロピー)に由来するもの,があるが,これらはともに,経路に重みを載せて,sequential importance sampling (SIS),あるいはsequential Monte Carlo (SMC)の考え方を応用することで補正可能である.今年度は,確率台風モデルを実例として,高柳慎一氏(総研大博士課程)と協力して,この理論の実装と実証を行い,うまく機能することを確かめた.また,連続時間極限において直観的な意味の明らかなウェイトの表現が得られることがわかった.これらの結果は,第17回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2014),および,国際研究集会「rare event sampling and related topics II」で発表された.昨年度までに考案した「時間逆転シミュレーション法」をLorentz96モデルに実装し,提案手法が高次元力学系のレアイベントサンプリングに対しても有効であることを示した.また,離散化した確率微分方程式について数値実験を行い,手法全体の定式化の再検討も行った.これらの結果をまとめた欧文論文を作成中である.このほか,逐次モンテカルロ法において行われている「経路を表現する粒子を分裂・消去する」方法を時間逆転シミュレーション法に組み込む実験を行ったが,十分な効果を確認することができなかった.このため,別のアプローチとして,逆ダイナミクスの部分の近似精度を上げる手法を実装し,検討中である.レアイベントサンプリングについての情報を収集し,開発した手法について議論を行うため,海外の研究者(Luca Maraglian氏)を招へいしてワークショップrare event sampling and related topics IIIを開催した.これはこのテーマでの国際ワークショップとしては3回目である.与えられた確率的な力学系(雑音を含む非線形のダイナミクス)に対して、珍しい現象(レアイベント)を効率的にサンプリングし、その確率をバイアスなしに計算する手法を研究し、「時間逆転シミュレーション」の方法を開発した。「時間逆転シミュレーション」という新しい方法論の基礎を開発し,その正当性と効率を確率台風モデルという実際的なモデルで検証することができたので.統計科学,モンテカルロ法現在の研究の発展として(1)気象学などでモデル系として使われるローレンツ96( Lorenz 96 )と呼ばれる確率的結合写像系でも実装を行い,多変数・高次元の場合の特性を調べる.また逐次モンテカルロ法での粒子分裂の効果を調べる.

(2)逆に解いたとき,初期値が「ありそうもない領域」に行くのを防ぐための「事前分布」の効果を調べる.(3)カオス的な系での振る舞いを調べる.(4)高速の並列機への実装を行う.などを計画している.また,研究成果の論文化も急ぐ.レアイベントサンプリングについての新しいアイディアを得たこと、これまでの成果を査読つき論文と会議録として発表したこと、国際研究集会を成功裡に開催したこと、などから、おおむね順調に進展していると判断される。海外からの出張者の講演日が年度のほぼ最終になるなど,種々の不確定性があったため,余裕をもって使用したので次年度使用額が生じた.着想した逐次モンテカルロ法に基づく逆解法の手法を格子上のランダムウォークなどの簡単なモデルで実装しテストする。また、台風モデルを中心にこの手法の適用に適したモデル・事象を探索し、可能ならそれを実装する。また。第2回のレアイベント国際研究集会を開催し海外の有力な若手・中堅の研究者を招待する。物品費の一部として使用する.国際研究集会の開催が3月になり招待講演者の旅程の確定が遅れたこと、英文添削が論文の締切の関係で年度末に必要になることが予測されたことなどから、残額の予測に最後まで不定性があり、ある程度の余裕をみて執行せざるを得なかった。代表者の出張旅費や情報提供者の旅費の一部として使用する。また必要があれば英文添削の費用にあてる。
周産期医療提供体制の安全性を考慮した再構築

出生数減少に伴った産婦人科医師数減少により、周産期医療は縮小を迫られている。縮小する周産期医療提供体制全体における安全性などの確保において、高次医療を提供する施設の配置や実際の医療内容、救急搬送の受け入れ可能性などは重要である。本研究は、日本全域における周産期医療提供体制の実態調査を継続し、周産期医療の供給・需要の両側面から実現可能かつ安全・安心な医療提供体制の構築という課題に挑戦することを目的とする。
セロトニン関連遺伝子多型および遺伝子メチル化と睡眠時ブラキシズムの関連性の解明

多因子疾患とされる睡眠時ブラキシズムの遺伝子多型とDNA修飾との関連を明らかにすることを目的に,睡眠時ブラキシズム患者群とコントロール群のゲノムDNA試料から遺伝子解析を行った.その結果,セロトニン2A受容体遺伝子のプロモーター領域に存在するrs6311(-1438A/G)のG alleleと単位時間当たりのTonic burstイベントに有意な関連を認めた(P=0.029).また,後天的な遺伝的修飾の検討のため,セロトニン神経系に影響を与える薬剤(SSRIs)の慢性投与下における睡眠時の咬筋筋活動をマウスにて検討した.その結果,筋活動を誘発する閾値に変化を生じる可能性が示唆された.顎口腔系に破壊的な作用を及ぼす睡眠時ブラキシズムは、補綴歯科領域において予後を左右する重要なリスクファクターであり、患者QOLを著しく侵害するが、その原因についていまだ詳細に解明されてはいない。本研究は、多因子疾患とされる睡眠時ブラキシズムの遺伝子多型およびDNAメチル化との関連を明らかにすることを目的としており、疾患関連遺伝子を明らかにすることは、将来の睡眠時ブラキシズム治療体系に大きな影響を与え、多くの患者にとって有益となる。当該年度では、本研究の遂行のために、調査対象としていた遺伝子多型の再検討および選定を行った。2012年に既に報告した、セロトニンに関連する遺伝子多型であるセロトニン2A受容体遺伝子の遺伝子多型に併せ、セロトニンやアドレナリン、ノルアドレナリンなどのモノアミン神経伝達物質に関わる遺伝子多型を含めた広範囲での疾患関連遺伝子多型解析を行う方針とした。また、解析手法についても、TaqManプローブを用いたSNP解析を予定していたが、近年、次世代シークエンサー技術が発達していることから、次世代シークエンサーを用いた解析方法に修正を行った。さらに原因遺伝子検索には、バイオインフォマティクスの知識が必要不可欠であり、情報収集およびコンピュータを用いたデータ解析の手法の習得をすすめることができた。併せて、解析のための血液試料は、歯科臨床データとして蓄積のある睡眠時ブラキシズム患者および睡眠時ブラキシズムを認めない健常者より募集して採取することとし、倫理審査委員会への準備を行った。顎口腔系に破壊的な作用をもたらす睡眠時ブラキシズムは、補綴歯科領域においては治療予後を左右する重要なリスクファクターであるが、その原因についてはいまだ詳細に解明されていない。本研究は、多因子疾患とされる睡眠時ブラキシズムの遺伝子多型とDNAの後天的修飾の関連を明らかにすることを目的としている。当該年度は、研究遂行のために、ゲノム解析の専門家とあらためて手法の検討を行い、次世代シーケンサーを使った、バイオインフォマティックスを用いての睡眠時ブラキシズム原因遺伝子の検索を行っていくこととした。ゲノムDNAのターゲットについては、効率的に検索を行うために、翻訳領域であるエクソンを調べるエクソーム解析を行うこととした。その遂行にあたり、あらためて、ヒトゲノムに関する倫理審査を受ける必要があり、所属研究機関である昭和大学のヒトゲノム遺伝子解析倫理審査委員会の承認を得ることができた。所属機関では、これまでの睡眠時ブラキシズムの終夜筋活動測定データの蓄積があったため、それらの被験者に協力を要請することにより、被験者収集および睡眠時ブラキシズムデータの測定に関わる手順を省くことができた。睡眠時ブラキシズム測定データをチェックして、グラインディングに関わるPhasic episodeを確認し、ブラキシズムイベントを多く認める被験者を睡眠時ブラキシズム患者として5名、また、ブラキシズムイベント発生頻度の低いものをコントロールとして、さらに5名に協力を要請した。本研究は、多因子疾患とされる睡眠時ブラキシズムの遺伝子多型とDNA修飾との関連を明らかにすることを目的とした。本研究では、臨床診断と終夜ポリグラフ検査に基づいて診断を行った睡眠時ブラキシズム患者とコントロールとなる健康成人からサンプルを採取した。末梢静脈血からゲノムDNAを抽出し、中枢神経系に関わる遺伝子多型の解析を行った。その結果、セロトニン2A受容体遺伝子の、プロモーター領域に存在するSNPであるrs6311 (-1438A/G)の遺伝子型に有意差を認めた。プロモーター領域に存在する変異は、その遺伝子の発現量に影響を与える可能性があることから、その発現の変化をみるために、睡眠時ブラキシズムモデルとなる疾患由来のセロトニン2A受容体発現神経細胞を作成した。また、後天的なDNA修飾と睡眠時ブラキシズムの発症との関連を検討するために、マウスに対し、中枢神経系に影響を与える薬剤を投与して睡眠時ブラキシズム誘発モデルを作成した。薬剤は選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)を用いて、慢性投与を行った。睡眠時ブラキシズム誘発モデルマウスの筋活動を、マウスの明期と暗期を考慮して、睡眠段階とともに解析を行った。それによって、セロトニン神経系の機能として、顎運動そのものの発生を増加させるのではなく、顎運動を誘発する閾値に影響を与えている可能性が示唆された。多因子疾患とされる睡眠時ブラキシズムの遺伝子多型とDNA修飾との関連を明らかにすることを目的に,睡眠時ブラキシズム患者群とコントロール群のゲノムDNA試料から遺伝子解析を行った.

その結果,セロトニン2A受容体遺伝子のプロモーター領域に存在するrs6311(-1438A/G)のG alleleと単位時間当たりのTonic burstイベントに有意な関連を認めた(P=0.029).また,後天的な遺伝的修飾の検討のため,セロトニン神経系に影響を与える薬剤(SSRIs)の慢性投与下における睡眠時の咬筋筋活動をマウスにて検討した.その結果,筋活動を誘発する閾値に変化を生じる可能性が示唆された.2014年度に代表者は所属研究機関が変更となったため、研究のセッティングに時間を要することとなったため、達成度にやや遅れが生じてしまった。本年度はあらためて倫理審査委員会の承認を得ることができ、ゲノム解析を行う計画を再度検討した。ゲノム解析を行う範囲に対し、解析試薬の改良により、当初予定していたものよりも早くタイピングできることが判明し、それに合わせて解析を行える設備を手配した。また、ゲノム解析の専門家にアドバイスを受けることができたため、遅れは生じたものの、少しずつ進めることができている。補綴歯科学、睡眠時ブラキシズム研究実施期間を延長したため、次年度に、ゲノム解析による原因遺伝子の解明を行っていく予定である。ゲノム解析にあたり、バイオインフォマティックスに詳しい専門家(京都大学中川一路先生)にアドバイスを受けながら、データの分析を行っていく。研究の成果は専門学会での報告、専門雑誌への論文投稿により、広く公開する予定である。睡眠時ブラキシズム患者の遺伝子多型およびメチル化の解析という目的に対し、着実に進められている。当初予定していた順序とは異なってしまったが、研究プロトコールの再検討を行い、より有意義な研究成果が得られるような遺伝子多型の解析手法に変更することができた。また、遺伝子多型およびメチル化の解析手法については、専門分野からの指導も受け、手法の習得もすすめおり、概ね順調と評価できる。2014年度に代表者は所属研究機関が変更となったことから、研究のセッティング(ゲノム倫理審査委員会の承認や、解析設備の問題など)に時間を要することとなったため、進捗状況がやや遅れてしまった。倫理審査委員会での承認が取れしだい、被験者からの血液試料を収集していく。臨床データと試料の収集に関しては、既に歯科臨床データのある者から収集するため、問題なくすすめることができると考えられる。遺伝子解析後のバイオインフォマティクスに関してはまだ習熟しておらず、トラブルが生じたり、時間がかかったりする可能性が考えられるが、その場合には、現在も指導を受けている専門分野の先生に相談を行いながらすすめる。研究期間を次年度まで延長することとなったため、次年度以降、次世代シーケンサーを用いたゲノム解析とゲノムデータの分析を進めていく予定であり、解析試薬に使用していく予定である。次世代シーケンサーはイルミナ社のMiSeqシステムを用いて行う予定であり、それに合致する試薬キットを用いるため、試薬を購入する。また、研究成果を広く公開するため、学会発表及び論文投稿に使用していく。
薬物包含集合単体の脱集合を利用した薬物放出制御システムの設計に関する研究

本研究は平成12年度14年度の3年間の研究計画によって構成されている。平成13年度の計画は、(1)酸化還元反応性薬物放出制御マトリックスの作製、(2)薬物放出制御マトリックスの分子集合体による液滴形成の最適化、(3)薬物放出制御マトリックスの分子集合体液滴への薬物の取り込み挙動であった。平成12年度の計画が終了しなかったため、リン酸化反応性薬物放出制御マトリックスおよび時間依存性薬物放出制御マトリックスの作製についてまず研究を続行した。しかし、リン酸化酵素によってリン酸化反応を受けるペプチド配列Arg-Gly-Tyr-Ser-Leu-Gly、時間とともにAsnからAspに変換されるペプチド配列Gly-Ser-Asn-His-Glyの合成は溶解性、反応性、副産物生成などで非常に困難を極めているのが現状である。そのためVal-Pro-Gly-Val-Gly配列を基盤にしてVal-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列を1/10あるいは1/50導入したポリペプチド(hp10およびhp50)、およびVal-Pro...Gly-Val-Gly配列を基盤にしてLys-Val-Pro-Gly-Val-Gly配列を1/5、Val-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列を1/10あるいは1/50導入したポリペプチド(hpk10およびhpk50)を作製した。それらのペプチドの純水中での分子集合化による液滴形成を検討したところ、hp10およびhp50はいずれも約50Cで液滴の開始が認められ、その液滴の数は少なかった。またhpk10およびhpk50はいずれも純水中で液滴を形成しなかったが、リン酸バッファー(pH7.4)中では約40Cで液滴の開始が認められ、その液滴の数は少なかった。今後、ペプチド配列Arg-Gly-Tyr-Ser-Leu-GlyおよびGly-Ser-Asn-His-Glyの作製がうまくいけば、薬物放出制御マトリックスの分子集合体による液滴形成の最適化および薬物の取り込み挙動を検討する予定である。平成14年度の計画は、(1)薬物放出制御マトリックスの分子集合体による液滴形成の最適化、(2)薬物放出制御マトリックスの分子集合体液滴への薬物の取り込み挙動、(3)薬物放出制御マトリックスの微粒子製剤の作製、(4)薬物放出制御マトリックスの微粒子製剤からの脱集合による薬物放出挙動の検討であった。3種の薬物放出制御マトリックスの基盤となるVal-Pro-Gly-Val-Gly配列と抗血栓性のVal-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列の混合の割合を昨年度と同様に検討した。昨年度はVal-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列に対してVal-Pro-Gly-Val-Gly配列を10倍量、50倍量導入したポリペプチド(hp10及びhp50)を作製して、自己集合に基づく液滴形成に及ぼす効果を検討したところ、液滴開始温度が約50であり、液滴数の少ない結果が得られたため、今年度はVal-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列に対してVal-Pro-Gly-Val-Gly配列を100倍量、500倍量に導入量を増やしたポリペプチド(hp100及びhp500)を作製して、自己集合に基づく液滴形成に及ぼす効果を検討した。その結果hp100は昨年度と同様の結果を与えたが、hp500では液滴数の著しい増加が認められ、hp500の薬物放出制御マトリックスとしての有用性が示唆された。そこで時間経過とともにAsnがAspに変換するペプチド配列Gly-Ser-Asn-His-GlyをVal-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列に対して同量、Val-Pro-Gly-Val-Gly配列をVal-Gly-Val-Ala-Pro-Gly配列に対して500倍量導入したポリペプチド(hpn500)を作製し、自己集合に基づく液滴形成に及ぼす効果を検討した。その結果hpn500はhp500とほぼ同じ滴開始温度や液滴数を示したが、hp500が完全可逆的自己集合特性を示したことに対してhpn500は不完全可逆的な自己集合特性を示した。
エタン型回転異性体を基軸とする不斉空間の構築

9-(2-置換1,1-ジメチルエチル)-9,10-ジヒドロ-9,10-エチノアントラセンの絶対配座を決定し、置換基としてハロゲン誘導体の合成を行なった。絶対配座の決定は、置換基がカルボキシル基である化合物のカンファースルタムアミドを単結晶化し、そのX線構造解析によって行なった。その結果、HPLCにおいて容易に溶出される化合物がMscの絶対配座をもっていることが明らかになった。さらに置換基がビニル、ホルミル、メトキシカルボニル、ブロモのMsc体が、それぞれ-5.0、+33.3、-3.3、-0.3の比旋光度を示すことも明らかとなり、この系列における旋光性と絶対配座との関係が明らかとなった。大量分割を研究した結果、置換基がアルデヒドの場合、光学活性カラムを用いて分離が可能であることが分かり、100mgの単位で、光学活性アルデヒドが得られるようになった。このアルデヒドを酸化してカルボン酸とし、それを2-チオキソ1-ピリジルエステルに導き、四塩化炭素またはブロモトリクロロメタン溶液とするか、またはヨードホルム存在下トルエン中という条件で光分解を行ない、置換基がクロロ、ブロモ、ヨードの化合物を合成した。これらの化合物のPsc体のCDスペクトルは260nm付近に大きなトラフを示す点では非常によく似ていたが、220nm付近のスペクトルはハロゲンが大きくなるにつれて振幅が大きく減少した。メソ酒石酸の立体化学的類似体2,2',3,3'-テトラクロロ-6,6',7,7'-テトラメトキシトリプチセンの合成については、トリプチセンをアントラセン誘導体から合成するところに問題があり、まだ目的を達するに至っていない。C_<2h>対称の分子、ビス(2,2',3,3'-テトラメトキシ-9-トリプチシル)の単結晶化についてもまだ成功せず,他の誘導体を経ることを含めて検討中である。
希土類錯体の分子・電子構造と反応特性

イオンを一種類づつ用いた場合、DNA切断に対しては、Ce(IV)が特に強い反応特性を示す。反応下での電荷移動に関する情報を得る目的で、燐酸ジフェニルと各元素により形成される錯体のXPS測定を行った結果、Ce(IV)の場合のみ、Pの2p軌道の結合エネルギーは高エネルギー側にシフトし、Pから電子が奪われるという結果が得られた。電荷移動には、2:1以上の混合比であることが必要で、実際の切断反応において、活性な特性が、同様に混合比が2:1以上で生じることと対応している。また、最近の、理論計算でも、1:1の比では、切断が生じないという結果が報告されており、少なくとも2原子以上の錯体が切断反応に対して効力を有する可能性が高い。異なる2種類の原子を混合させて用いる系では、Ce-Pr混合系で触媒活性がCe(IV)単体の場合の10倍程度になる。光電子分光を施した結果、Prを加えることにより、P2pの高エネルギー側の成分がCe単独の場合より、0.25eV、高エネルギー側にシフトすることが明らかになった。従って、Prの存在によりCeの活性部位が変化し、P原子からより電子を奪うことにより、次段階での求核攻撃を活性にするといった切断機構が考えられることになる。また、Fe-La系の場合も、単独の系による場合の結果と比べて、P2pの高エネルギー側の成分が0.3eV、より高エネルギー側にシフトする結果が得られた。以上の結果を単一原子系の場合と比較すると、切断反応にはPから電子を奪う最適な構造が重要な役割を果たしている可能性が高い。一方、Ce,Ce-La系に関するフェルミレベル近傍の変化を調べた結果、Ce-DPPの系で同準位近傍の電子密度が増加し、反応が進行している様子が見られたが、反応の押さえられるCe-La系では同準位の電荷密度の減少が起こり、反応が抑制されている様子が観察された。
ラス遺伝子変異に伴って増加する新規蛋白を標的とした膵外分泌再生のための基礎研究

膵外分泌腺再生の試みはあまり行われていない。本研究では、膵臓の幹細胞から膵外分泌細胞を再生させることではなく、残存しているわずかな膵外分泌細胞の機能をよみがえらせて、膵外分泌機能の回復と改善を望むための手段を探索することを計画した。基礎実験ではラスシグナルに関係する分子の発現を調節することにより目的を達成できる可能性が示唆された。ヒトとげっ歯類の膵臓の決定的な相違はCCK-A(1)受容体(R)の存否である。げっ歯類の膵外分泌腺はCCKの持続投与によって効率的に肥大、増殖するが、ヒトではそれがみられない。KRAP遺伝子欠損マウスでは、膵腺房細胞の消化酵素含有量と分泌量が増加していることから、CCK-AR KO(homo-/-)および野生型(wild+/+)マウス(♂10週令)の白色脂肪、膵臓、肝臓のKRAP遺伝子発現をリアルタイムPCRで測定した。抽出したtotal RNA O.5μgを用いてcDNAの合成を行った。これらcDNAを用いてKRAPのmRNA発現量を定量的リアルタイムPCR:相対定量で測定した。KRAPの増幅には2ペアの場所の異なるプライマーペアを使用した。KRAP測定値のサンプル間補正にはβ-actinの値を用いた。結果は、膵臓、肝臓では差が見られなかったが、白色脂肪で、CCK-AR KOマウス(homo-/-)のほうが約2倍に増えていた。これよりCCK-AR KOマウス(homo-/-)では、エネルギー代謝回転に何らかの変化がある可能性が示唆される。
緑膿菌の腸管経由トランスロケーションの統合的解析

Pseudomonas aeruginosa(緑膿菌)の腸管経由トランスロケーション機構の解明を目的に次の結果を得た。1)緑膿菌の鉄獲得に働くpvdE遺伝子は、III型エフェクターExoSの産生を制御し、上皮細胞タイトジャンクションの破綻を引き起こすこと、2)緑膿菌のexoSとmucD遺伝子は炎症性サイトカインIL-8の分解に必要であること、3)緑膿菌は鞭毛運動とムチン分解との2つの機能を協力的に作用させることでムチン層を透過することを見出した。本研究より、上皮組織の重要な障壁として働くムチン層や細胞間接着を越える緑膿菌の機能や、免疫系に対する本菌の生存戦略の一部を明らかにすることができた。緑膿菌のゲノム情報(比較ゲノム解析およびTn挿入変異株ライブラリー解析)を基盤とした統合的な解析によって本菌のトランスロケーション機構を解明することで、本菌の新規抗感染症予防および治療法考案のためのターゲットバリデーションを行うことを目的とし、本年度は、1.緑膿菌のムチン層透過機構の解析;2.比較ゲノム研究から同定した遺伝子の解析を計画し、次の成果を得た。【1.ムチン層透過】昨年度は、緑膿菌のムチン層透過には鞭毛運動に加えて宿主細胞表面を覆うムチンを分解する機構が寄与することを報告した。本年度は、緑膿菌のムチン分解セリンプロテアーゼの同定およびムチン層透過への寄与を解析した。in silico解析によって同定した緑膿菌PAO1株の12個のセリンプロテアーゼ遺伝子欠損株を作製したところ、mucD遺伝子の欠損はCaco-2細胞ムチン量の減少を引き起こさなかった。また、mucD遺伝子の欠損は、fliC遺伝子の欠損と相乗的に本菌のムチン層透過能を低下させた。以上の結果から、緑膿菌は鞭毛運動とmucD遺伝子を介したムチン分解との2つの機能を協力的に作用させることでムチン層を透過することが明らかになった。【2.比較ゲノム研究】昨年度は、比較ゲノム研究から同定した機能既知および未知の60の候補遺伝子群の相同的組換え法によるノックアウト株を作製したことを報告した。本年度は、相補プラスミドの作成を行なった。現在、培養上皮細胞およびカイコ経口感染実験によって同定した遺伝子の緑膿菌トランスロケーションへの寄与を調べている。本研究のこれまでの成果から、腸管上皮組織で重要な障壁として働くムチン層や強固な上皮細胞間接着を越える緑膿菌の2つの機能が明らかとなり、緑膿菌トランスロケーションの全体像を解明するための端緒を開くことができた。今後、これら成果が次の計画の実施に大きく貢献するものと評価できる。免疫力が低下した宿主において重篤な呼吸器感染症や血液感染症を引き起こすグラム陰性の臨床上重要な日和見感染症起因菌であるPseudomonas aeruginosa(緑膿菌)のゲノム情報を基盤に同定した遺伝子の機能研究成果をさらに発展させ、個々の事象の統合によって、緑膿菌の腸管経由トランスロケーション・メカニズムの全貌を明らかにすることを目的に、次の結果を得た。1.比較ゲノム研究から同定した機能既知および未知の61の候補遺伝子群について、相同組換え法による遺伝子欠損株および相補株を作成し、その性状を解析したところ、緑膿菌の鉄獲得に働くシデロフォア合成の遺伝子群が、III型エフェクターExoSの産生を制御することによって上皮細胞タイトジャンクションの破綻を引き起こし、上皮細胞モノレイヤの透過に機能すること、さらには宿主血液中での病原性発揮に重要な役割を果たすことを見出した。2.緑膿菌のexoS遺伝子とmucD遺伝子は、感染時に産生が誘導される炎症性サイトカインIL-8の分解に必要であることを見出した。3.緑膿菌が鞭毛運動とmucD遺伝子を介したムチン分解との少なくとも2つの機能を協力的に作用させることでムチン層を透過することを明らかにした。本年度はin silico解析によって、ムチン分解プロテアーゼをコードする遺伝子の候補を新たに見出した。以上の結果から、緑膿菌のトランスロケーションのうち、腸管上皮組織で重要な障壁として働くムチン層や強固な上皮細胞間接着を越える緑膿菌の機能、免疫系に対する本菌の生存戦略の一部を明らかにすることができた。これらの結果は、緑膿菌のトランスロケーションによる血液感染症の防止策や治療のための新規抗感染症薬創製のターゲットバリデーションにつながることが期待される。グラム陰性菌、とくに緑膿菌のゲノム情報(比較ゲノム解析およびTn挿入変異株ライブラリー解析)を基盤に本菌のトランスロケーションのメカニズムの統合的な全貌を明らかにすることにより血液感染症の防止策や治療のための新規抗感染症薬創製のためのターゲットバリデーションを行うことを目的に本年度は(1)比較ゲノム研究から同定した候補遺伝子の網羅的ノックアウト株の作成;