hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インプランタブル圧電薄膜アクチュエータ創製のためのトリプルスケール解析法の開発

インプランタブル圧電薄膜アクチュエータの創製を目的として,ペロブスカイト型化合物に対して第一原理計算に基づいた新規圧電材料の探索および機能評価を実施した.その結果、シリコン酸マグネシウムが正方晶構造において良好な圧電特性を発現し,新しい生体適合圧電材料になり得ることを示唆できた.一方,圧電薄膜の創製支援を目的として,第一原理計算とマルチスケール有限要素解析を統合したトリプルスケール解析法を開発した.シリコン酸マグネシウムに適用して,結晶成長性および巨視圧電特性に優れる最良な基板としてクロム基板(110)面が有力であることを明らかにした.インプランタブル圧電薄膜アクチュエータの創製を目的として,ペロブスカイト型化合物に対して第一原理計算に基づいた新規圧電材料の探索および機能評価を実施した.その結果、シリコン酸マグネシウムが正方晶構造において良好な圧電特性を発現し,新しい生体適合圧電材料になり得ることを示唆できた.一方,圧電薄膜の創製支援を目的として,第一原理計算とマルチスケール有限要素解析を統合したトリプルスケール解析法を開発した.シリコン酸マグネシウムに適用して,結晶成長性および巨視圧電特性に優れる最良な基板としてクロム基板(110)面が有力であることを明らかにした.本年度の研究実績は下記の3項目に大別される.1.新規生体適合ペロブスカイト型化合物の安定構造および結晶物性評価法の確立ペロブスカイト型化合物の安定構造および結晶物性評価には,計算精度・効率を考慮して密度汎関数法(擬ポテンシャル法)を採用した.実験値のない新規化合物に対しては正方晶における構成原子座標の初期設定が困難であるため,フォノン振動モード解析を導入して立方晶から正方晶の安定構造および圧電特性を解析する新たな評価法を試みた.構造が明らかな既存圧電材料BaTi0_3により検証した上で,新規生体適合圧電材料MgSi0_3への適用を図った.2.ラテン超方格法によるエネルギおよび結晶物性の関数化薄膜結晶の成長を支配する薄膜-基板間の結晶整合性をエピタキシャルひずみにより評価した.すなわち,正方晶の安定構造に対してエピタキシャルひずみを負荷した場合のエネルギを密度汎関数法により算出し,結晶成長を予測した.また,結晶配向に応じてエピタキシャルひずみが異なり結晶構造が変化することから,各ひずみ状態の結晶物性(弾性スティフネス,誘電率,圧電応力定数)も算出した.さらに,任意のひずみ状態に対するエネルギおよび結晶物性が必要であるため,ラテン超方格法により効率的にサンプリング点を設定しエピタキシャルひずみを独立変数として関数化した.3.ポテンシャルエネルギによる結晶成長性および結晶方位分布の定量的評価法の開発複数の結晶セルに対して基板上でのあらゆる配向および配座を考慮して,薄膜-基板間の結晶整合性を評価した.ここで,結晶配向はペロブスカイト型正方晶の対称性を考慮して5方位に限定し,結晶セル数,格子整合率(ひずみにより関数化したポテンシャルエネルギ),原子整合率により結晶成長性を定量化した.また,定量化された結晶成長性に基づいて,圧電薄膜における結晶方位分布を予測した.本年度の研究実績は下記の4項目に大別される.1.ポテンシャルエネルギによる結晶成長性および結晶方位分布の定量的評価法の開発前年度の研究成果を継続して,複数の結晶セルに対して基板上でのあらゆる配向および配座を考慮して,薄膜-基板間の結晶整合性を評価した.特に,第一原理計算により定量化された結晶成長性に基づいて,カノニカル分布を新たに採用して圧電薄膜における結晶方位分布を予測した.2.単元素,多元素スパッタ薄膜による検証実験および結晶成長判定条件の導出定量化した結晶成長性を検証するため,第一段階としてRFマグネトロンスパッタ装置を用いてSi基板上に単元素(バッファ層Nbおよび下部電極層Cu)薄膜を創製し, X線回折装置によりエピタキシャルひずみおよび結晶方位分布を計測した.特に,昨年度導入したエッチング装置により膜厚方向の結晶形態変化を観察・分析した.3.圧電特性比較による高性能新規生体適合ペロブスカイト型化合物の選定探索した新規生体適合ペロブスカイト型化合物に対して,安定構造および圧電特性を評価して優れた特性を発揮する化合物を探索した.特に,フォノン振動モード解析によりソフト化および正方晶への構造相転移の可能性を十分に評価した上で,有力候補であったMgSiO_3, MgTiO_3, CaTiO_3, CaZrO_3, CaSnO_3の圧電特性を比較した.4.結晶成長性を考慮した最適基板結晶の探索圧電特性において優位である上記の新規化合物に対して,結晶成長性が最も良好な基板(下地)結晶の探索に着手した. Si基板/バッファ層/下部電極層上での圧電薄膜創製を想定して,バッファ層および下部電極層を探索した.本年度の研究実績は下記の3項目に大別される.1.結晶成長性を考慮した最適基板結晶の探索前年度の研究成果を継続して,優れた圧電特性を有する新規化合物に対して,結晶成長性が最も良好な基板(下地)結晶を探索した.すなわち,Si/バッファ層/下部電極層上での創製を想定し,結晶成長性と圧電性を考慮して生体適合元素の範疇で下地結晶を探索した.2.トリプルスケール解析による圧電薄膜の材料特性評価およびアクチュエータ性能評価開発したトリプルスケール解析法により,微視構造には第一原理計算より得た結晶物性および結晶方位分布を導入して多結晶圧電薄膜を評価し,巨視構造にはSi/バッファ層/下部電極層上/圧電層から成る積層構造をモデル化しインプランタブル圧電薄膜モノモルフ型アクチュエータの性能を評価した.

これにより,多結晶圧電薄膜の微視特性からアクチュエータの巨視性能までを考慮したナノ結晶構造設計を実現した.3.圧電薄膜の材料特性評価実験法の検討トリプルスケール解析を応用して,圧電薄膜を正確に評価するための材料特性評価法を検討した.すなわち,薄膜の圧電応答は,電界印可時の上部電極中心部の膜厚方向変位によって圧電ひずみ定数d_33として評価されるが,d_31効果による面内伸縮変形の基板拘束によりたわみが発生するため膜厚方向変位は試験片寸法(膜厚,電極サイズ)依存性が大きく見かけの圧電特性しか評価できない。そこで,静的電界印加時の圧電応答解析に基づいて,圧電およびボアソン効果を考慮して2点同時変位測定により得られる板厚変化を定式化した上で,圧電ひずみ定数の評価法を提案した.
緑内障及び糖尻病網膜症の病態におけるアルツハイマー病の関連性について

これまでにアルツハイマー病患者において、緑内障の発症頻度が高いことが報告されている。これらの知見から、網膜疾患とアルツハイマー病の間になんらかの因果関係があることが推測された。そこで今回我々は、網膜機能及び網膜細胞死とアミロイド-β(Aβ)の関係をヒト型Aβ前駆体蛋白質(APP)遺伝子導入(APP Tg)マウス及びAPPとプレセニリン-1(PS-1)の両遺伝子を導入した遺伝子改変(APP/PS-1 Tg)マウスを用いて検討した。1.APP Tgマウス及びAPP/PS-1 Tgマウスに網膜障害を惹起し、Aβと網膜細胞死との関係を検討(1)網膜電位図(ERG)および視覚誘発電位(VEP)測定により、APP/PS-1 Tgマウスにおいて暗順応下での光刺激後の電位波形の発現潜時の延長が認められた。さらに、APP/PS-1 Tgマウスにおいて網膜神経節細胞の機能を反映するとされる明順応下の陰性波(PhNR)の電位の有意な低下が認められた。(3)APP/PS-1 Tgマウス網膜においてリン酸化カルシウム/カルモジュリン依存性蛋白リン酸化酵素IIα(p-CaMKIIα)の有意な低下が認められた。さらに、NMDA硝子体内投与によるp-CaMKIIαの亢進はAPP/PS-1 Tgマウス網膜において低下していた。(4)APP/PS-1 Tgマウス網膜においてNMDA受容体のサブユニットであるNR2Bの発現低下が認められた。さらに、NR1タンパク質の網膜神経節細胞の細胞膜への局在が低下していた。これらの結果より、Aβ蛋白質またはAPP分解産物は網膜機能を抑制し、その機序の一部にNMDA受容体シグナル経路の抑制が関与していることが示唆された。2.培養網膜神経節細胞におけるAβによる細胞死の機序を検討Aβの活性化ペプチドであるAβ25-35(5-20 μM)を添加することにより濃度及び時聞依存的に細胞死を惹起し、その細胞死に先行してAPPの過剰発現が観察された。Aβ刺激による細胞死に対するα-セクレターゼの活性を増加させるRho-associated coiled-coil forming kinase(ROCK)阻害剤のhydroxyfasudilの作用について検討したところ、明らかな作用は観察されなかった。今後、網膜疾患におけるAβの関与並びにその作用機序が解明されることにより新たな治療法の開発に繋がることが期待される。1.網膜障害モデルにおけるAβの網膜細胞死に対する作用の検証(1)マウスの硝子体内にAβ1-42(0.2nmol/eye)を投与し、その7日後の網膜に組織学的な障害は認められなかった。2.ヒト型βアミロイド前駆体蛋白質(APP)変異遺伝子及びAPPとプレセニリン-1(PS-1)変異遺伝子の両遺伝子を導入した遺伝子改変(Tg)マウス(PS/APP Tgマウス)を用いて網膜におけるAβ40またはAβ42の発現分布、沈着及びその定量を実施し、脳及び網膜における蓄積の関係についての検討(1)11及び24ヶ月齢のPS/APP Tgマウス網膜内の不溶性Aβ1-40は野生型マウスと比較して約15倍増加していた。同じ個体の脳内の不溶性Aβ1-40もそれぞれ同様に増加した。(2)APP Tgマウス及びAPP/PSTgマウス網膜においてAβ1-42特異抗体を用いた免疫染色より、脳において認められるようなアミロイド斑は観察されなかったが、網膜神経節細胞の細胞体内にAβ1-42の蓄積が観察された。一方、野生型マウス網膜ではそのような蓄積は観察されなかった。3.培養網膜神経節細胞(RGC-5)におけるAβによる細胞死の機序についての検討Aβの活性化ペプチドであるAβ25-35(5-20μM)を添加することにより濃度及び時間依存的に細胞死を惹起し、その細胞死に先行してAPPの過剰発現が観察された。1.APP Tgマウス及びAPP/PS-1 Tgマウスに網膜障害を惹起し、Aβと網膜細胞死との関係を検討(3)APP/PS-1 Tgマウス網膜においてリン酸化カルシウム/カルモジュリン依存性蛋白リン酸化酵素IIα(p-CaMKIIα)の有意な低下が認められた。2.培養網膜神経節細胞におけるAβによる細胞死の機序を検討Aβの活性化

ペプチドであるAβ25-35(5-20 μM)を添加することにより濃度及び時聞依存的に細胞死を惹起し、その細胞死に先行してAPPの過剰発現が観察された。Aβ刺激による細胞死に対するα-セクレターゼの活性を増加させるRho-associated coiled-coil forming kinase(ROCK)阻害剤のhydroxyfasudilの作用について検討したところ、明らかな作用は観察されなかった。今後、網膜疾患におけるAβの関与並びにその作用機序が解明されることにより新たな治療法の開発に繋がることが期待される。
新規生理活性ステロイドΔ5-diolと3βAdiolの抗うつ効果に関する研究

新規生理活性ステロイドΔ5-Androstendiol(Δ5-diol)と5α-androstane-3β,17β-diol(3βAdiol)の抗うつ効果を検証するために,信州大学医倫理委員会によって昨年度認可された実験計画に基づき,被験者のリクルートと心理検査および検体採取を行った.昨年度の2名に引き続き本年度はさらに7名のリクルートを終えた.ここまでの9名についてデータ(心理検査の結果,Δ5-Androstendiolの値,5α-androstane-3β,17β-diolの値など)をプロットし,統計解析を行った.その傾向を大まかに検討したところ,データの傾向などから,さらに被験者数を増加させる必要があることが分かった.そこで,この予備的な検討に基づき,予定被験者数などを訂正した新たな実験計画書を作成し,医倫理委員会の審査を受審した.実験を進めていくなかで気がついた細かな修正点がいくつか生じていたため,被験者数とあわせて計画を改定した.被験者の負担(来院し,面接を受け,アンケート等に記入し,採血する,など)ができるだけ軽減されるように細心の注意を払い,可能な限りストレスがない状況を作れるように心掛けた.この計画は同委員会によって認可されたため,今後はこの計画に基づいて研究を進めることとなった.国内外のステロイドホルモン受容体研究の動向を注視し,文献検索を行い,本研究との関連性という視点から批判的に吟味した.被験者のリクルートは順調に進み,9例の被験者から検体を採取することができた.9例の予備的な解析に基づき研究計画を修正した.初年度に気がついた修正点も,改訂版の研究計画に盛り込むことができた.改訂した研究計画は信州大学医倫理委員会の受審を経て,承認された.以上より,概ね順調に経過していると考えている.今後はさらに被験者数を増やしてデータを蓄積していく.予定被験者数に達したところで,データについて検討を行う.初年度同様に,対象とするステロイドホルモンの精密測定は高価であるため,限られた予算を如何に有効に使って,質の高いデータを蓄積できるか,今後も創意工夫を凝らしていきたい.本年度は研究初年度にあたり,新規生理活性ステロイドΔ5-Androstendiol(Δ5-diol)と5α-androstane-3β,17β-diol(3βAdiol)の抗うつ効果を検証するために,研究計画の詳細について,より具体的にブラッシュアップした.対象(選択基準と除外基準),研究のアウトライン(具体的な来院スケジュールを含む),観察検査項目(対象とするステロイド,同時に行う心理検査),必要症例数,統計解析の方法や被験者の募集方法を詳しく検討し,これらを決定した.信州大学医倫理委員会の審査を受ける準備を進め,これを受審した.軽微な修正の末,本研究計画は認可された.検体検査(血清ステロイド濃度の精密測定)を行う受託会社と,検体の輸送方法を協議し,ドライアイスの購入(購入先や受け取り方法など),梱包(輸送容器,梱包の方法),輸送会社への発注から検体送付までの流れを詳しく検討し,シミュレーションを行った.倫理委員会承認後,4名のリクルートを終えた.2名については,心理検査および検体採取が終了した.引き続き,被験者を募り,データ収集を継続していく予定である.同時並行して,過去に行われた先行研究の文献検索を行い,本研究計画に照らして批判的吟味を行っている.今後は10例のデータが集積したところで,いったんデータをプロットし,その傾向を大まかに検討し,今後の研究計画の方向性を決定する予定である.研究計画の細部までブラッシュアップを行い,研究計画の倫理審査を終え,被験者のリクルートが開始できた.被験者の来院から,検体のステロイド測定を委託する検査会社への検体輸送まで,具体的方法についてシミュレーションを行い,既に2名の被験者について,送付を終えた.リクルートは順調に進んでいる.以上より,概ね順調に経過していると考えている.新規生理活性ステロイドΔ5-Androstendiol(Δ5-diol)と5α-androstane-3β,17β-diol(3βAdiol)の抗うつ効果を検証するために,信州大学医倫理委員会によって昨年度認可された実験計画に基づき,被験者のリクルートと心理検査および検体採取を行った.昨年度の2名に引き続き本年度はさらに7名のリクルートを終えた.ここまでの9名についてデータ(心理検査の結果,Δ5-Androstendiolの値,5α-androstane-3β,17β-diolの値など)をプロットし,統計解析を行った.その傾向を大まかに検討したところ,データの傾向などから,さらに被験者数を増加させる必要があることが分かった.そこで,この予備的な検討に基づき,予定被験者数などを訂正した新たな実験計画書を作成し,医倫理委員会の審査を受審した.実験を進めていくなかで気がついた細かな修正点がいくつか生じていたため,被験者数とあわせて計画を改定した.被験者の負担(来院し,面接を受け,アンケート等に記入し,採血する,など)ができるだけ軽減されるように細心の注意を払い,可能な限りストレスがない状況を作れるように心掛けた.この計画は同委員会によって認可されたため,今後はこの計画に基づいて研究を進めることとなった.国内外のステロイドホルモン受容体研究の動向を注視し,文献検索を行い,本研究との関連性という視点から批判的に吟味した.被験者のリクルートは順調に進み,9例の被験者から検体を採取することができた.

9例の予備的な解析に基づき研究計画を修正した.初年度に気がついた修正点も,改訂版の研究計画に盛り込むことができた.改訂した研究計画は信州大学医倫理委員会の受審を経て,承認された.以上より,概ね順調に経過していると考えている.今後は10例のデータが集積したところで,いったんデータをプロットし,その傾向を大まかに検討する.対象とするステロイドホルモンの測定は,高価であるため,限られた予算を如何に有効に使って,質の高いデータを蓄積できるか,今後も創意工夫を凝らしていきたい.今後はさらに被験者数を増やしてデータを蓄積していく.予定被験者数に達したところで,データについて検討を行う.初年度同様に,対象とするステロイドホルモンの精密測定は高価であるため,限られた予算を如何に有効に使って,質の高いデータを蓄積できるか,今後も創意工夫を凝らしていきたい.(次年度使用額が生じた理由)当初予定していた検体検査の外部委託(血清ステロイドの精密測定)の一部が,次年度となったため,次年度使用額が生じた.(使用計画)次年度使用額は平成30年度請求額とあわせて,検体検査の外部委託(血清ステロイドの精密測定)の費用として使用する.(次年度使用額が生じた理由)当初予定していた検体検査の外部委託(血清ステロイドの精密測定)の一部が,次年度となったため,次年度使用額が生じた.(使用計画)次年度使用額は平成31年度請求額とあわせて,検体検査の外部委託(血清ステロイドの精密測定)の費用として使用する.
新開発の走化性測定装置を用いた好中球・好酸球の遊走制御分子の探索と新薬開発

1.平成18年度は平成17年度に引き続き、好中球の走化性制御を目的としてCXCR1,CXCR2の細胞内C末端領域に結合する分子のスクリーングの為にイーストTwoハイブリッドの系の確立を試みた。しかしながらPCRで増幅したDNAをベクターに挿入するところでライゲーションされないという問題が生じた。このためイーストTwoハイブリッド系を確立する事ができなかった。原因を調べるため試行錯誤したが、解決できず、CXCR1,CXCR2の系は一時保留とした。別のアプローチによる系の確立が急務である。2.次に好酸球の走化性を制御すること目的として、Eotaxinに対するケモカイン受容体CCR3における細胞内C末端領域配列に関してデータベースを用いて検索し、プライマーを設定してcDNAから細胞内C末端領域配列をPCRで増幅し、得られたC末端領域配列をイーストTwoハイブリットの系に組み込んだ。今後、イーストTwoハイブリッド法にてスクリーニングを行う予定である。3.細胞遊走実験において従来法であるボイデン法と新しい走化性測定装置タクシスキャン(KKチャンバー)を比較した。事前の予想通りボイデン法では、細胞株を用いても実験日/実験者間でデータにバラツキがあり定量性はあるものの安定した値が得られ難かった。タクシスキャン法では遊走細胞株の速さや方向性を定量することができ安定した値が得られた。末梢血由来の好中球や好酸球では速さと方向性に個人差がみられ、また遊走を刺激するリガンドによっても有意な差がみられた。このことは、in vitroで薬物の効果を判定する際は勿論、in vivoで評価する際にも参考になると考えられた。はじめに好中球と好酸球について、これらの遊走・組織集積に重要なケモカインIL-8・Eotaxinに対する遊走実験を走化性測定装置タクシスキャンを用いて行い、遊走能測定実験系が良好であることを確認した。次に、好中球と好酸球のうち、末梢血に多く含まれ比較的実験が容易な好中球について実験を進めていった。まず、IL-8に対するケモカイン受容体CXCR1、CXCR2における細胞内C末端領域に会合する分子を探索するために、イーストTwoハイブリット法の確立を試みた。各受容体の細胞内C末端領域配列に関してデータベースを用いて検索し、プライマーを設定して各受容体cDNAから細胞内C末端領域配列をクローニングした。現在、イーストTWOハイブリット用のベクターを作成し、実験系を確立中である。今後、TWOハイブリット系を確立しCXCR1またはCXCR2に結合する分子を特定していく予定である。このような分子は多数存在することが予想され、その中で走化性を制御する分子があるかどうかを検討する必要がある。また、好酸球の遊走に重要なCCR3については今後同様にベクターを作成予定である。また、各受容体C末端部分に結合する分子を特定した後はこれらの分子をターゲットにした走化性阻害候補化合物スクリーニングを行う予定である、この為に、CXCR1またはCXCR2あるいはCCR3を遺伝子導入して安定発現させたJurkat細胞株を入手し、タクシスキャンを用いた遊走活性測定計を確立中である。
官能基密集型カルデノリドの全合成研究

自然界に広く存在するステロイドは、生理学的に重要な生体内機能分子である。癌由来細胞に対して高い細胞毒性を有する19-ヒドロキシサルメントゲニン配糖体やウアバインは、AB環及びCD環がシス縮環したステロイド骨格上にブテノリドと多数の酸素官能基を有するカルデノリドである。これまでに私は構造活性相関研究を見据えた19-ヒドロキシサルメントゲニン、ウアバゲニンの合成、そして糖の導入法を開発した。本年度は今後カルデノリドの構造活性相関研究に役立つ知識と技術を習得するべく、海外留学制度を利用し、留学先の研究室にてStephacidin類の構造活性相関研究に従事した。Stephacidin類は主にAspergillus属によってトリプトファンとプロリンから生合成されるアルカロイドである。Stephacidin類の生合成経路は、最も酸化段階の低いstephacidin Aからの段階的な酸化反応、そして二量化反応と求核付加反応が組み合わさった機構が提唱されている。また興味深い点として、Stephacidin類の多様な生物活性があげられる。本研究では、生合成仮説に基づいた合成法を開発し、4つのStephacidin類の天然物の合成を初めて達成した。また開発した合成法は構造活性相関研究にも応用可能な合成法となっており、既に幾つかの構造類縁体の合成にも成功した。これにより今後、Stephacidin類とその構造類縁体の化学合成による供給、そして生物活性評価が可能となった。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体内ホルモンや細胞膜構成成分に代表される様に、ステロイドは生理学上極めて重要な化合物群である。特に19-ヒドロキシサルメントゲニン配糖体やウアバインなどのカルデノリド類は抗腫瘍活性を有することが近年新たに報告され、これらカルデノリドを用いた創薬研究への応用が期待されている。そのため天然物の構造を基にした構造の最適化を行い、高い抗癌活性を有する非天然型カルデノリドの創成を目指し、研究を展開した。本年度前半ではまず、市販の化合物から36工程かけてウアバインの母骨格であるウアバゲニンの収束的な全合成を達成した。尚、ウアバゲニンに糖を導入し、ウアバインとする変換反応については既に報告されている。続いて本年度後半では、市販の化合物から28工程にて合成した19-ヒドロキシサルメントゲニンに対する糖の導入法の開発を行った。尚、ここでは合成の容易さを考慮しラムノース保護体を用いた位置選択的なグリコシル化を検討した。検討の結果、多数のヒドロキシ基存在下での位置選択的なグリコシル化は困難であった。そこでこれまでに得られた知見を基に、反応性の高い11,19位のヒドロキシ基を選択的に保護することで、高収率にて3位選択的なラムノース保護体の導入に成功した。本年度の目標であったブリオフィリンAの全合成と構造活性相関研究に必要な36種類のカルデノリド類縁体の合成を達成出来なかった。しかし、本年度の目標の一つであったウアバゲニンの全合成を達成した。加えて、19-ヒドロキシサルメントゲニンに対するラムノース保護体の導入に成功した。これにより、今後構造展開を行う上で問題となっていた大きな課題を解決出来たものと考えている。本年度達成出来なかったブリオフィリンAは、ウアバゲニンの合成中間体から合成可能である。また36種類のカルデノリド類縁体を合成するためには、現在の合成経路では十分な量の合成中間体を供給することは困難である。そこで確立した合成法の短工程化により、合成中間体の供給を目指す。その後、各種非天然型カルデノリドの合成と抗癌活性の評価を試みる予定である。
発話時の音響特徴と胸筋・腹筋の動きと呼気の制御の相関から探る言語リズム

本研究では、発話時における(1)音声録音しての音響解析と同時に(2)腹筋(上下)および胸筋(上下)をストレンゲージを用いて、(3)呼気・吸気を2方向バルブの呼吸マスクを用いての計測を行い、さらに、(4)肺活量も計測して、(1)(4)の相関関係を導き出し、言語リズムとの関係を探ることを目的としている。対象とする言語は、日本語話者・英語話者・中国語話者の母語および外国語としての日本語と英語である。2018(平成30)年度においては、主に、日本語学習者である中国語話者(大学生男女)10名に母語および外国語として日本語および英語の物語の朗読をさせた。同様に、1年目に残した日本語母語話者の母語および外国語としての英語発話の実験も行った。これらをデータベース化し、母語話者間および異言語間および外国語学習者別に統計解析を行った。成果として、まず、日本語話者の日本語および英語発話時における上記(1)(4)の相関を示した。結果、発話速度は母語話者のほうがより安定している、下腹部の腹筋はより制御できるものであり、いわゆる腹式呼吸と呼ばれるものは下腹部の腹筋であろうことを示唆している、発話時には、呼気・吸気ともに発話のない呼吸時と比べ大きく異なり、同時に、能動的な活発な筋肉の動きが見られる、肺活量は呼気量や吸気量とあまり相関がない、より良い発音をする英語学習者は呼気と吸気をうまく交互に使っているらしい、ことが判明した。次に、日本語話者の性差の検討を行った。結果、呼吸筋に差が出た。男性のほうが、上下の胸筋および腹筋の上部を女性より使う。言語差や物語の差は男女差にほとんど影響していないことが分かった。さらに、副次的成果として、ポーズの使い方には、個人差よりも言語間差や母語話者と外国語学習者の間に大きな差が見られることを示した。発話時における(1)音声録音しての音響解析と同時に(2)腹筋(上下)および胸筋(上下)をストレンゲージを用いて、(3)呼気・吸気を2方向バルブの呼吸マスクを用いての計測を行い、さらに、(4)肺活量も計測して、(1)(4)の相関関係を導き出し、言語リズムとの関係を探る実験について、研究開始初年度で機材の不足が見つかり海外から入手するまで実験が開始できなかったことが2年目における実験の遅れに繋がった。1年目および2年目に予定していた実験がすべて終了できなかった。これは、3年目に持ち越しとなった。また、副次的な研究としてポーズの機能における言語間・物語間・話者間の類似・相違を加えた。最終年度として全体的なまとめを行い、成果公表をする。一つは、発話時における(1)音声録音しての音響解析と同時に(2)腹筋(上下)および胸筋(上下)をストレンゲージを用いて、(3)呼気・吸気を2方向バルブの呼吸マスクを用いての計測を行い、さらに、(4)肺活量も計測して、(1)(4)の相関関係を導き出し、言語リズムとの関係を探る実験について、一部の中国語話者および日本語話者、さらに英語話者の実験が残っているのでそれが終了次第、音響処理および統計処理をして、論文等に仕上げ、成果を公表する予定である。次に、追加として、音声録音からポーズの機能について言語間・物語間・話者間の類似・相違を加えたので、それらの結果も公表する予定である。本研究の目的は,発話時の音響特徴と胸筋・腹筋の動きと呼気の制御の相関から言語リズム探ることである。発声のメカニズムは呼吸メカニズムを利用したものとの観点から,呼吸メカニズムと言語リズムの関係に着目した。特に,言語類型上大きく異なる,それぞれが大言語である,日本語・英語・中国語の言語リズム比較を行う。これらの言語は呼気を用いて発話される。実験方法として,胸筋・腹筋の動きには呼吸ピックアップを4本用い,呼気の制御には呼吸マスクを用いる。この実験では,各言語の母語話者に,さまざまなテキストを,外国語としての日本語,英語,あるいは中国語で発話させる。音響特性(ピッチ,音圧,長さ),発話と呼吸に関係する筋肉の動きの計測,発話における呼気・吸気の量・速度・圧を計測し,統計的に相関を探る。また,呼気・吸気と比較するため,被験者の肺活量も参考データとするために計測する。平成29年度は,被験者として,日本人母語話者を被験者として,比較的短い物語を日本語と英語で,また,言語リズムが出やすいと言われる短歌を朗読させた。その結果,先行研究では示せなかった,(1)呼吸だけと発話時の差,(2)呼吸ピックアップの本数による差(2本か4本),(3)姿勢(立位・座位)による差,(4)朗読テキストの内容による差を信号で示すことができた。呼吸ピックアップの本数による差(2本か4本)は大きく,胸2本と腹2本が連動していないことがわかった。姿勢(立位・座位)による差では,座位のほうが筋肉の動きがわかりやすかった。朗読テキストについては,短歌より物語のほうが,より発話の言語リズムが出やすいと思われた。さらに,パイロットテストとして,スウェーデン語母語話者の日本語と日本語母語話者の日本語を比較した。結果,イントネーションにおける統語の単位およびポーズが言語リズムに大きく関係していることが示唆された。実験機材のパーツの一部を海外から取り寄せる必要があったり,機材をすべて揃える時間が予定よりかかった。そのため,実験開始が遅れた。

実験開始時期の遅れの関係もあり,期待通りに被験者が集められなかった。さらに,音声録音のために利用した音響スタジオが工事のため使えない期間があったことも遅れに関係した。本研究では、発話時における(1)音声録音しての音響解析と同時に(2)腹筋(上下)および胸筋(上下)をストレンゲージを用いて、(3)呼気・吸気を2方向バルブの呼吸マスクを用いての計測を行い、さらに、(4)肺活量も計測して、(1)(4)の相関関係を導き出し、言語リズムとの関係を探ることを目的としている。対象とする言語は、日本語話者・英語話者・中国語話者の母語および外国語としての日本語と英語である。2018(平成30)年度においては、主に、日本語学習者である中国語話者(大学生男女)10名に母語および外国語として日本語および英語の物語の朗読をさせた。同様に、1年目に残した日本語母語話者の母語および外国語としての英語発話の実験も行った。これらをデータベース化し、母語話者間および異言語間および外国語学習者別に統計解析を行った。成果として、まず、日本語話者の日本語および英語発話時における上記(1)(4)の相関を示した。結果、発話速度は母語話者のほうがより安定している、下腹部の腹筋はより制御できるものであり、いわゆる腹式呼吸と呼ばれるものは下腹部の腹筋であろうことを示唆している、発話時には、呼気・吸気ともに発話のない呼吸時と比べ大きく異なり、同時に、能動的な活発な筋肉の動きが見られる、肺活量は呼気量や吸気量とあまり相関がない、より良い発音をする英語学習者は呼気と吸気をうまく交互に使っているらしい、ことが判明した。次に、日本語話者の性差の検討を行った。結果、呼吸筋に差が出た。男性のほうが、上下の胸筋および腹筋の上部を女性より使う。言語差や物語の差は男女差にほとんど影響していないことが分かった。さらに、副次的成果として、ポーズの使い方には、個人差よりも言語間差や母語話者と外国語学習者の間に大きな差が見られることを示した。発話時における(1)音声録音しての音響解析と同時に(2)腹筋(上下)および胸筋(上下)をストレンゲージを用いて、(3)呼気・吸気を2方向バルブの呼吸マスクを用いての計測を行い、さらに、(4)肺活量も計測して、(1)(4)の相関関係を導き出し、言語リズムとの関係を探る実験について、研究開始初年度で機材の不足が見つかり海外から入手するまで実験が開始できなかったことが2年目における実験の遅れに繋がった。1年目および2年目に予定していた実験がすべて終了できなかった。これは、3年目に持ち越しとなった。また、副次的な研究としてポーズの機能における言語間・物語間・話者間の類似・相違を加えた。前年に引き続き、男女10名の日本母語話者の実験を続ける。また、英語母語話者20名の実験を開始し、終了する予定である。時間的猶予があれば、中国語母語話者20名の実験も開始する。分析においては、イントネーションの単位およびポーズ長等のポーズの役割も考慮に入れる。それぞれ、データベースを作成し、統計解析を行い、国内外の学会・会議等で発表をするとともに、論文を投稿する。最終年度として全体的なまとめを行い、成果公表をする。
細胞内アンチセンスDNA発現ベクターの開発とがんの遺伝子治療への応用

現在,特定の遺伝子の発現制御を行うためにアンチセンスRNAやアンチセンスオリゴヌクレオチドを利用する方法が一般的に用いられており,その技術は遺伝子組換え作物や病気の治療などに応用されつつある。しかし,発現量の多い遺伝子に対して十分な発現抑制を行うためにはかなり大量のアンチセンスRNAを細胞内で発現させたり,大量のアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与する必要があるなど問題点も多い。これらの観点からアンチセンスDNAを細胞内で合成するベクターを開発すれば,多方面への応用が期待できる。細菌由来の逆転写酵素は,細胞内においてmsDNA(multicopy single-stranded DNA)と呼ばれる一本鎖RNAと一本鎖DNAの複合体の合成に必須の酵素である。このmsDNA合成系は,現在唯一細胞内で安定な一本鎖DNAを合成することのできる系である。そこで本研究においては,msDNA合成系を利用してアンチセンスDNAを細胞内で合成するためのベクターの開発とアンチセンス効果の検討を行った。まず,予備検討を行うために細菌内でアンチセンスDNAを合成させ,大腸菌のβ-ガラクトシダーゼ遺伝子(lacZ)を標的として細胞内で合成したアンチセンスDNAの効果を調べた。その結果,最高85%の活性阻害が認められ,かなり効率の良い遺伝子発現制御系であることが確認できた。次いで,この系を利用して多剤耐性遺伝子の発現抑制を行ったところ薬剤耐性菌を感受性化することに成功した。現在は,この細胞内アンチセンスDNA合成法をがんの遺伝子治療に応用できるよう細菌逆転写酵素遺伝子とmsDNAコード領域を動物細胞用のベクターに移し,動物細胞内での効率のよいmsDNA合成系の開発を行っている。その際,アンチセンスDNAの効率のことを考えて,核内でmsDNAを合成するベクターと核外で合成するベクターの両者を構築している。
セラミックスの割断加工の実用化に関する研究

衝撃並びに準静的プレスを用いて,従来からの金属材料の塑性加工を改良した手法に従って,ソーダ石灰ガラス,及びアルミナ,ジルコニア,窒化けい素などの実用セラミックス板の(A)粉砕法による穴あけ加工(B)割断法による型どり加工の実用化についての基礎的実験を行なった.得られた結果は次のようにまとめられる.(A)粉砕法による穴明け加工;0.24mm厚のガラス板,0.33mmのアルミナ板,並びに2mmのジルコニア板及び窒化けい素板の穴明け加工を行なった.穴径dと板厚tの比(アスペクト比)が3以下の場合には,穴明け加工に困難を伴うが,3以上アスペクト比があれば,何れの材料においても比較的良好な穴明け加工が可能であることが判った.従来20100分の加工時間を要した超音波による穴あけ加工が本加工法では1分以内で完了することが明らかとなった.又異形の穴あけ加工を行ない,これらの穴あけも可能であることを示した.普通サイズ(320mm直径)の穴あけ加工のみならず,0.8mm直径の穴の加工にも成功し,アルミナセラミックス板(0.32mm)に直径0.8mmの穴をピッチ2mmで16個の同時穴あけを可能にし電子部品用穴あけ加工の実現に近付けた.しかしながら脆性材料板に円形の割れを生じせしめ,この割れ面に沿って噴射加工を行なって内部の円板と同形の穴を有する板を加工し,金型に用いる加工法については上記の割れが厚さ方向に少しテーパがかかることなどから,完全な加工の完成には至らなかった。(B)割断法による型取り加工;主に13mm厚のガラス板,14mm厚のアルミナセラミックス板について,(1)直線状割断,(2)曲線状割断(曲率半径2050mm)並びに(3)円形割断(半径520mm)加工の可能性を調べた.(1)(2)については良好な割断がなされ,割断面は充分実用に耐えることが判った.衝撃並びに準静的プレスを用いて,従来からの金属材料の塑性加工を改良した手法に従って,ソーダ石灰ガラス,及びアルミナ,ジルコニア,窒化けい素などの実用セラミックス板の(A)粉砕法による穴あけ加工(B)割断法による型どり加工の実用化についての基礎的実験を行なった.得られた結果は次のようにまとめられる.(A)粉砕法による穴明け加工;0.24mm厚のガラス板,0.33mmのアルミナ板,並びに2mmのジルコニア板及び窒化けい素板の穴明け加工を行なった.穴径dと板厚tの比(アスペクト比)が3以下の場合には,穴明け加工に困難を伴うが,3以上アスペクト比があれば,何れの材料においても比較的良好な穴明け加工が可能であることが判った.従来20100分の加工時間を要した超音波による穴あけ加工が本加工法では1分以内で完了することが明らかとなった.又異形の穴あけ加工を行ない,これらの穴あけも可能であることを示した.普通サイズ(320mm直径)の穴あけ加工のみならず,0.8mm直径の穴の加工にも成功し,アルミナセラミックス板(0.32mm)に直径0.8mmの穴をピッチ2mmで16個の同時穴あけを可能にし電子部品用穴あけ加工の実現に近付けた.しかしながら脆性材料板に円形の割れを生じせしめ,この割れ面に沿って噴射加工を行なって内部の円板と同形の穴を有する板を加工し,金型に用いる加工法については上記の割れが厚さ方向に少しテーパがかかることなどから,完全な加工の完成には至らなかった。(B)割断法による型取り加工;主に13mm厚のガラス板,14mm厚のアルミナセラミックス板について,(1)直線状割断,(2)曲線状割断(曲率半径2050mm)並びに(3)円形割断(半径520mm)加工の可能性を調べた.(1)(2)については良好な割断がなされ,割断面は充分実用に耐えることが判った.衝撃プレス法を用いて、従来からの全属材料の塑性加工を少し改良したほゞ同様の手法に従って、ソーダ石灰ガラス、クラウンガラス及びアルミナ、ジルコニア、窒化けい素などの胱性材料板の(A)割断法による型どり加工及び(B)粉砕法による穴あけ加工を行なう為の金型並びに試験装置の設計・試作を行ない、基礎的実験を行った。得られた結果は次のようにまとめられる。(A)割断法による型取り加工;主に13mm厚のガラス板、1mm厚のアルミナセラミックス板について、(1)直線状割断、(2)曲線状割断(曲率半径2050mm)並びに(3)円形割断(半径520mm)加工の可能性を調ベた。(1)(2)については良好な割断がなされ、割断面は充分実用に耐えることが判った。(3)については、良好な円盤形状の製作・加工が可能であり、割断面も極めて良好であるが、金属材料の塑性加工のごとく、抜き取り加工は現在のところ困難で、板残部には割れが導入される。(B)粉砕法による穴明け加工;0.24mm厚のガラス板、0.23mmのアルミナ板、並びに2mmのジルコニア板及び窒化けい素板の穴明け加工を行なった。

穴径dと板厚tの比(アスペクト比)が2以下の場合には、穴明加工に困難を伴うが、3以上のアスペクト比があれば、何れの材料においても比較的良好な穴あけ加工が可能であることが判った。従って0.20.3mm厚さのガラスやアルミナセラミックスにおいては1mm程度の穴加工も可能となった。現在のところ、強度面からの調査は充分ではないがダイヤモンド工具を用いて簡単な二次加工を施せば、充分強度部材として実用に耐え得るものと思われる。(1)前年度完成させた衝撃プレス法による加工性能の極めて高い硬脆材の穴あけ法をより簡便に行なうため,準静的穴あけ用予圧縮装置を試作し,準静的穴あけを行ない,ガラス,アルミナセラミック,ジルコニアセラミック,ちっ化けい素セラミックなどの穴あけ加工を行ない,実用化し得ることを明らかにした.この実現によって従来20100分の加工時間を要した超音波による穴あけ加工が1分以内で完了することが明らかとなった.本穴あけ法を用い異形の穴あけ加工を行ない,これらの穴あけも可能であることを示した.又,普通サイズ(320mm直径)の穴あけ加工のみならず,0.8mm直径の穴の加工にも成功し,アルミナセラミックス板(0.32mm)に直径0.8mmの穴をピッチ2mmで16個の同時穴あけを可能にし電子部品用穴あけ加工の実現に近付けた.しかしながら脆性材料板に円形の割れを生じせしめ,この割れ面に沿って噴射加工を行なって内部の円板と同形の穴を有する板を加工し,金型に用いる加工法については上記の割れが厚さ方向に少しテーパがかかること,割れ表面の結晶粒寸法の表面アラサ及び噴射能力など、多くの問題を残し,完全な加工の完成には至らなかった.(2)市販のフロートガラスの中央に直径10mmの穴を本穴あけ法によって加工し,これを両端のピン穴を介して7個の試験片について引張試験を行なった.得られた強度は約48MPaであり,引張強度値890MPaの5060%であった.得られた結果は他の加工法,例えばレーザ加工や荒いダイヤモンドビットにより加工されたものと比べて特に劣ることはない.(3)ダンベル型試験片の打抜き加工を可能とし,割断加工の工業的将来性が大きいことを示した.
毛細管血流の自己安定性と動脈の物理的特性の関係

大動脈血流波形と毛細管血流波形との周波数領域における伝達関数を同定し、動脈が毛細管血流の自己安定性に及ぼす影響を定量化することを目的として、実験を行った。前年度は当初、実験手技の技術的な問題も起因していたと考えられるが、予備実験から本実験までの1週間(本来、予備実験の手術侵襲から回復させるために設けた期間)の間に死亡するラットが多かった点、および、本実験が実行可能だったケースでも、予備実験において大動脈基部に装着して埋没しておいた超音波血流計(Transonic Systems Inc.)のプローベ位置が、この1週間の回復期間中に位置のズレが生じたなどの原因のために、本実験中に大動脈血流波形を安定して測定記録することが不可能な場合が多かった点などの理由から、当初の実験計画からは大幅に遅れていた。本年度、実験回数を重ねても、前述の問題点の解決が非常に困難であったために、途中から、予備実験から本実験までの1週間の回復期間を廃止して、一期的に実験を行うプロトコールに変更した。この変更により、ある程度安定してデータ測定が可能となった。現在、新プロトコール下に正常血圧ラット(WKY)を用いた実験を重ねつつ、得られたデータを数学的な処理を行っている。大動脈血流-総頚動脈血流、および総頚動脈血流-脳毛細管血流間の伝達関数を解析し、また、大動脈血流-脳毛細管血流間の伝達関数より、動脈全体の物理的特性を解析している。今後、自然発生高血圧ラット(SHR)、および境界型高血圧ラット(BHR)でも同様の実験を行い、3群間での群間の比較を行う予定である。また、各群において実験を、正常血圧と脱血後の低血圧の状態で繰り返し、血圧の影響も検討する。現在、大動脈血流波形と毛細血管血流波形との周波数領域における伝達関数を同定し、動脈が毛細管血流の自己安定性に及ぼす影響を定量化することを目的として、以下のようなプロトコールで実験中である。(1)予備手術:正常血圧ラット(WKY)を麻酔後、人工呼吸下に肋間開胸し、大動脈基部に超音波血流計プローベを装着。閉胸し、プローベのケーブルを胸部の皮下に埋没させ皮膚縫合。麻酔覚醒させた後、1週間の回復期間を与える。(2)本実験(a)手術:予備手術後、1週間経過した正常血圧ラット(WKY)を再び麻酔をし、両側の大腿動脈と片側の大腿静脈にカテーテル挿入。片側の動脈カテーテルは血圧測定用。他の大腿動脈カテーテルは輸血、脱血用。胸部の皮膚を切開し、前もって装着しておいた超音波血流計のケーブルを取り出す。頚部の正中を切開し、片側の総頚動脈を剥離して、超音波血流計を装着(2つ目)。頭蓋骨に穴をあけ脳表にレーザードプラー血流計を装着。大動脈血流、総頚動脈、脳毛細血管血流の3つを同時測定。(b)実験:手術後、血圧や血流が安定するのを待ち、各血流波形を5分間記録。次に乱数にしたがい血圧、血流量を不規則に変動させ、血流量波形が0.1-1Hzの周波数においても充分な振幅を持つようにする。血圧は大腿動脈のカテーテルから輸血、脱血を繰り返すことにより変動させる。このようにして得られた各血流量の変化を再び5分間記録する。(3)実験の途中経過:実験手技の技術的な問題もあり、予備実験から本実験までの1週間の間に死亡するラットが多かった点、および、埋没しておいたプローベ位置のズレなどにより、本実験中に測定不可能な場合があった点などから、当初の実験計画からは、大幅に遅れている。したがって現時点では、予想されるデータは、まだ得られていない。来年度に向けて、改善方法を検討中である。

今後、自然発生高血圧ラット(SHR)、および境界型高血圧ラット(BHR)でも同様の実験を行い、3群間での群間の比較を行う予定である。また、各群において実験を、正常血圧と脱血後の低血圧の状態で繰り返し、血圧の影響も検討する。
モバイルソフトウェアコンポーネントに関する研究

当初の研究実施計画に基づいて、次の3点について研究した。(1)ネットワーク移動性をもつソフトウェアコンポーネントの設計と実装を行うとともに、(2)各種コンポーネント結合関係の実装及び結合関係による分散処理記述環境の開発、(3)この複合ドキュメントフレームワークの実際的な応用事例を提供した。まず、(1)では前年度に実装したプロトタイプシステムと研究代表者が過去に設計・実装した階層型モバイルエージェントシステム(Mobile Spaces)を拡張することにより実現した。なお、この実装ではJava言語を用い、各コンポーネントはJava言語によりプログラミングされた能動的な計算実体となると同時に、OSやハードウェアが相違していてもコンピュータ間を移動できることが確認された。また、後述のようにコンポーネント結合のうち、含有関係はこのモバイルエージェントシステムがもつモバイルエージェントの階層化機構を利用した。(2)ではコンポーネント含有関係を基礎として、これ以外の結合関係はその結合関係を内包するコンポーネント間に実現する特別なコンポーネントとして設計した。例えば含有関係は階層機構をそのまま利用することとし、集約関係は0個以上のコンポーネントを含有可能なコンポーネントを動的に生成することにより実現する。また、参照関係は複製と転送機構を利用してWWWにおけるリンクと同様に相違なコンピュータ中に格納されているコンポーネントの表示・編集を実現できるようにした。(3)は応用事例として、ワークフロー管理システムを念頭に文書自体の移動による協調支援システムを設計・実装して、このフレームワークの有効性を検証した。ここでは特にワークフロー制御部分とコンテンツ部分を明確に分ける手法を提案し、再利用性を高めて開発効率を低減した。特に前者の部分に関してはワークフロー制御専用言語を設計し、多様なワークフローを容易に定義できるようにするとともに、そのプロトタイプシステムを実現した。
コウモリ由来新型レオウイルスの高度病原性獲得機序に関する研究

ヒトに重篤な呼吸器疾患を引き起こすコウモリ由来レオウイルス(NBV)の病原性獲得機序を理解するため、以下の研究を行った。新規NBV遺伝子操作系により、NBV S1遺伝子産物であるFAST、p17およびσC各種欠損ウイルスを作製し、解析を行った。その結果、FAST、p17およびσCはウイルス複製に必須でないことが明らかとなった。FASTがウイルス複製の増強因子であること、σCがA549細胞への感染に重要な役割を担っていることを明らかにした。NBVのマウス病態モデルを開発した。マウスモデルを用いた解析から、FASTおよびσCが病原性因子であることを明らかにした。コウモリレオウイルス(PRV)の高病原性獲得機序の解明を目的に本年度は以下の成果が得られた。国内で分離されたMiyazaki株の遺伝子操作系を用いて、Miyazaki株をバックボーンとしたNelson株(コウモリ分離株)由来のS1遺伝子を持つモノリアソータントウイルスの作製に成功した。PRV Miyazaki株における動物モデルの確立を行った。異なる3系統のマウスにMiyazaki株を接種した結果、体重減少、致死的な呼吸器症状が認められた。PRVの病原性を理解する上で本マウスモデルは極めて有用と考えられる。PRVのS1遺伝子は株間で相同性が著しく異なる。PRVの複製機構、病態発現機序を理解するため、S1遺伝子から翻訳されるフレームの異なる3種類のタンパク質(p10、p17、sigmaC)の各種欠損ウイルスを作製し、以下の解析を行った。p17欠損ウイルスの作製に成功し、p17はウイルス複製に必須ではないことを明らかにした。細胞表面の受容体と結合し、エントリーに必須と考えられるsigmaCを欠損させた組換えウイルスの作製を試みた。その結果、sigmaC欠損ウイルスは、増殖能を保持しており、L929細胞、Vero細胞において野生型と同程度の複製能を示した。さらに、sigmaC欠損ウイルスの感染性が顕著に低下する非感受性細胞の同定に成功した。これらの成果は、PRVの細胞侵入には、sigmaCに加えて、他の外層構造タンパク質も関与していることを示している。コウモリレオウイルス(NBV)の高病原性獲得機序を理解する上で、本年度は以下の成果が得られた。S1遺伝子にコードされるウイルスタンパク質(p10、p17、sigmaC)について各種欠損ウイルスを作製し、解析を行った。細胞融合能を有するp10の欠損ウイルスの作製を試みた結果、p10欠損ウイルスの作製に成功した。p10欠損ウイルスは培養細胞において、細胞融合能が消失していた。p10欠損ウイルスは親株と比較して、ウイルス複製能が顕著に低下していた。これらの結果から、p10はウイルス複製に必須ではないものの、ウイルス複製の増強因子として重要であることが明らかとなった。セルアタッチメントタンパク質sigmaCの欠損ウイルスについて解析を行った結果、sigmaCはA549細胞の感染には重要であるが、BHK-21、CHO-K1、DemKT1、L929、Vero細胞等の感染には必須でないことが明らかとなった。これらの成果は、NBVの細胞侵入機構にはsigmaCに依存する経路と他のウイルス構造タンパク質により介される複数の感染経路が存在していることを示唆している。さらに、in vivoにおけるsigmaCの意義を解析するため、マウス感染モデルを用いて野生株とsigmaC欠損ウイルスの病原性を比較した。その結果、sigmaC欠損ウイルスの病原性は顕著に低下していることが明らかとなった。sigmaCがin vivoではNBV病態発現に重要な因子であることを示唆している。本研究は、NBVの高病原性獲得機序ならびに細胞侵入機構の解明を目的としている。本年度は、株間で相同性が大きく異なるS1遺伝子にコードされるウイルスタンパク質(p10、p17、sigmaC)の解析を詳細に行った。各種タンパク質欠損ウイルスの作製を試みた結果、全ての欠損ウイルスの作製に成功し、培養細胞系ではこれらのS1遺伝子産物が複製に必須でないことを見出した。p10については、ウイルス複製の増強に重要であることから、今後、in vivoでの病原性解析が必要と考えられる。sigmaC欠損ウイルスを用いた研究から、NBVは複数の細胞侵入経路を有することが示唆された。これらの成果は、NBV細胞侵入機構を理解する上で重要な知見である。sigmaCの培養細胞結合解析から得られた技術はsigmaCの宿主感染受容体の同定を行う上で有用な手法と考えられる。in vivoにおけるsigmaC欠損ウイルスを用いた成果は、sigmaCが主要なNBV病原性因子であることを示唆しており、NBV病態発現機序を理解する上で有用な成果である。S1遺伝子にコードされるFAST-p10、sigmaCについて、各種変異ウイルスを作製し、解析を行った。セルアタッチメントに重要な構造タンパク質sigmaCの宿主受容体の同定に関する研究を行った。NBVに近縁の哺乳類レオウイルスsigma1はJAM-Aをレセプターとして利用する。そのため、NBV sigmaCがJAM-Aをレセプターとして利用する可能性について検討した。様々な手法を用いて解析を行った結果、JAM-AはsigmaCの機能的なレセプターでないことが明らかとなり、sigmaCは新規のレセプターを利用することが示唆された。コウモリならびにヒトから分離されたNBVの病原性比較解析を行った。