hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
豪雨出水の実時間予測と制御に関する研究

本研究は、豪雨・出水による災害を防止・軽減するための予知・予測理論を構成し、出水制御に関する理論と統合して、その有効性を実証することを目的としている。本研究で得られた成果を列挙すると以下のようである。(1)アメダス、レーダ雨量形システムの有効利用と短時間予測手法。【of sun】アメダス降雨資料を用いて、わが国の大雨の地域分布、平均的降雨特性を整理した。【of sun】定数の実時間キャリブレーション法を洪水流量の予測精度の観点から比較・検討した。【of sun】降雨域の移動方向を画像認識によって検出・追跡するシステムを構築した。また、降雨の短時間予測モデルとして、移流分散モデルを波数空間に展開し、そのパラメタをフィルタリングにより同定・予測するシステムを提案した。【of sun】不安定場を導入した降雨分布の計算手法を提案するとともに、ブライトバンドによる推定誤差を小さくするような、3次元レーダ情報を用いた水蒸気相変化量推定法を提案し、これらを結合した降雨予測手法を示した。(2)出水系のメカニズム、モデル化及び予測に関する研究【of sun】自然流域斜面を対象とした二次元流出モデル、都市化域を対象とした概念モデルを構築した。【of sun】流域地形、下水管網を考慮する洪水追跡手法を提案した。【of sun】中小河川流域の洪水のたち上がり部の簡易推算法を提案し、その有効性を示した。【of sun】斜面・河道の到達時間を考慮した予測手法を提案した。また、予測情報の適切な形式について検討した。(3)出水予測と制御システムの統合化【of sun】降雨予測情報を利用して予備放流方式をとった場合を考え、予測精度と効果の関係を議論した。【of sun】知識ベースの作成をDPで、実時間の推論にはファジイ推論を用いる制御法を提案した。【of sun】知識システム間、手続き型システムとの間で協調してダムを制御するシステムを示した。
電場及び磁場によるコロイダルダンパーの制御化に関する研究

コロイダルダンパー(CD)に水ベース磁性流体を使用し、永久磁石をピストンの頭に取り付けた。多孔質体をシリンダの右側、磁性流体をシリンダの左側の部屋に注入した。流れの可視化実験では、ピストンで加圧された液体がナノ細孔に流入し、ピストンで引張られた液体が細孔より染み出して元の部屋に戻ることが見られた。つまり、磁気ピストンにより多孔質体の細孔に吸着・脱着する液体の流れを支援できた。制御効果を高めるため、シリンダ外部にも永久磁石を使用し、この磁石の運動により可変磁場を起こした。流れの可視化実験では外部磁石により磁性流体の移動量を測定した。試作したCDの振動実験より減衰特性の調整範囲を明らかにした。研究目的:研究実施計画の通りに電場・磁場によるコロイダルダンパーの制御化に関する基礎研究を展開できた。従来の磁気粘性及び電気粘性ダンパーの場合、磁場及び電場による油ベース作動液体の粘性を調整し、古典的な油圧ダンパーの制御化が得られる。アクティブ制御コロイダルダンパーの場合、磁場・電場による水ベースの作動液体の毛細圧力、つまり、磁場・電場により液体・固体・気体の界面を有する接触角の調整を行い、コロイダルダンパーの減衰特性を制御する。購入状況:電場によるアクティブ制御コロイダルダンパーの開発に関係している電源(DC 0-6kV/AC 0-5kV AC/DC耐電圧試験器TOS5301及びAC 0-50kV直流高圧電源・東和計測AKTB-050K2P)、並びに平行板コンデンサー(ケニス1-120-510)を購入し、磁場によるアクティブ制御コロイダルダンパーの開発に関係している電磁石(EMIC TM-WF 10515C-516)、並びに高精度テスラメーター(DC/AC/2000mT V104)を購入することができた。また、磁場によって制御できるコロイダルダンパーを開発するために、自動車用磁気粘性ダンパー及び制御装置(ストローク50mmのRD-8040-1ダンパー、ストローク75mmのRD-8041-1ダンパー、並びにRD-3002-03コントローラ)を購入することができた。主な研究結果:自動車用懸架装置の磁気粘性ダンパーの減衰特性と熱特性を評価することができた。また、電場・磁場による液体・固体・気体の界面を有する接触角の調整に関する実験的研究を展開し、アクティブ制御コロイダルダンパーの開発において、電場・磁場の制御装置に必要な電圧・磁束の範囲を実験より明らかとした。研究発表状況:雑誌(査読付)論文:1件、国際学会発表:2件、国内学会発表:5件(うち招待講演1件)。主な研究成果:平成26年4月1日から平成27年3月31日までの研究期間には、研究実施計画通りに電場及び磁場によるコロイダルダンパーの制御化に関する基礎研究を展開することができた。具体的には、電磁制御装置を用いたアクティブ制御コロイダルダンパーの設計・製作を行い、アクティブ制御コロイダルダンパーの減衰特性・弾性特性(散逸エネルギー、減衰係数、ばね定数など)と電磁場の磁束密度などとの関係を明らかにした。予算使用状況:平成26年度の直接経費を執行していなかった。その理由については、「次年度使用額が生じた理由と使用計画」で記載する。研究発表状況:雑誌(査読付)論文:3件、国際学会発表:8件、国内学会発表:2件。研究成果:実施計画通りコロイダルダンパー(CD)の制御化に関する研究を展開した。具体的には制御効果を拡大するため、純粋水ではなく、水ベース磁性流体を使用した。液滴に磁場を与えると、磁場方向に液滴が引張られ、見かけ接触角が著しく増加することが証明できた。また、ある磁束密度を超えると、液滴が磁場方向に引き寄せられ、磁石へ飛び上がる現象が見られた。これらの現象をCDに応用ができるかを検討した結果、シリンダ内に多孔質体封入部屋を備え、この部屋から疲労破壊を受けた多孔質体の浸透を防ぐためのフィルタを装着し、磁性流体がシリンダ内の主要部屋に注入した。液体は磁気ピストン(軸方向の磁場を起こす管状円筒形ネオジム磁石がピストンの頭に取り付けた。)で加圧されると、フィルタを通過した後、多孔質体との混合物を産出し、細孔内部に流入することが可視化実験より明らかとなった。逆に、液体は磁気ピストンで引張られたときに細孔内部より染み出して逆方向にフィルタを通過して主要部屋に戻ることも可視化実験により証明できた。つまり、この磁気ピストンで多孔質体の細孔に液体の流入出を支援できた。また、CDの動特性を調整するためにはシリンダ外部に半径方向の磁場を起こす管状円筒形ネオジム磁石を使用した。この磁石の運動により位置的可変磁場を起こし、磁石で液体の移動量を測定した。最後に試作したアクティブ制御CDの振動実験より動特性の調整範囲を明らかにした。予算使用状況:2年間分の予算を完全に執行でき、物品費に85%、旅費に11.1%、謝金に1.9%、その他に2%の割合で研究費を使用した。物品費として、CDの開発に関係している超音波振動式粘度計、表面張力試験器、表面粗さ試験機、携帯摩擦計、磁場解析用ソフト、電場解析用ソフトなどを購入した。研究業績状況:雑誌論文:4件(うち査読付論文:3件)、国際学会発表:3件、国内学会発表:4件、米国特許取得:2件。

コロイダルダンパー(CD)に水ベース磁性流体を使用し、永久磁石をピストンの頭に取り付けた。多孔質体をシリンダの右側、磁性流体をシリンダの左側の部屋に注入した。流れの可視化実験では、ピストンで加圧された液体がナノ細孔に流入し、ピストンで引張られた液体が細孔より染み出して元の部屋に戻ることが見られた。つまり、磁気ピストンにより多孔質体の細孔に吸着・脱着する液体の流れを支援できた。制御効果を高めるため、シリンダ外部にも永久磁石を使用し、この磁石の運動により可変磁場を起こした。流れの可視化実験では外部磁石により磁性流体の移動量を測定した。試作したCDの振動実験より減衰特性の調整範囲を明らかにした。研究内容に関して当初の計画通りに進展しているが、平成26年度の直接予算を執行していなかった。その理由については、「次年度使用額が生じた理由と使用計画」で記載する。工学本研究課題の今後の研究推進は、来年度の当初の研究計画通りに進展したい。具体的には、電磁制御装置を用いたアクティブ制御コロイダルダンパーの再設計・製作を行う。つまり、平成25年、平成26年度では第1試作のアクティブ制御コロイダルダンパーを作成したが、コンパクト化・コスト軽減を目指して第2試作を作成することが必要である。第2試作に関してボールねじ加振機ではダンパーの振動実験を行い、得られた実験結果より性能を確認し、システムの利点と欠点を評価する。また、電磁場発生装置や接触角計を用いてシリンダの外部に、つまり、シリカの平面で水滴の接触角を測定し、電場の電圧と接触角との関係、磁場の磁束密度と接触角との関係を実験より明らかにする。理論解析より得られた接触角と実験より得られた接触角を比較し、結果の信頼性を評価する。得られた研究結果を学会で発表する。平成25年度の研究開始時には、福岡工業大学・工学部・電子情報工学科の教員退職によって電磁石(EMIC TM-WF 10515C-516)を手に入れる機会があったので、電場と共に磁場による基礎研究を滑らかに展開することができたと考えられる。理由1:(公財)鉄道総合技術研究所との共同研究で、「鉄道車両用コロイダルダンパーの開発」の研究テーマにも協力したので、本研究課題に使用することができた研究時間が少なくなった。(契約期間:2014.8.12015.3.20)理由2:平成25年、平成26年度に福岡工業大学・知能機械工学科の学科長にも協力したので、学科の運営仕事で本研究課題に使用することができた研究時間が少なくなった。理由3:本研究課題に対して本大学より頂いた研究補助費(直接経費の10%(13万円)、ならびに申請時の直接経費と実際の直接経費との差額(約30万円))を先に使用した。そして、本研究課題の研究時間が少なくなったことによって不十分な検討で研究費を使用してしまう状況にならないように来年度の予算繰越手続きを行った。電磁制御装置を用いたアクティブ制御コロイダルダンパーの設計製作を行う。そのために、構成機械要素の必要な機能を検討し、強度計算より必要な寸法・必要な精度を決定し、スケッチ・部品図・組立図を描く。精度が低い部品や熱処理が必要ない部品を本大学の工作センターで製作し、精度が高い部品や熱処理が要る部品の製作を業者に依頼する。
新薬創出に向けた有機分子触媒を用いる生物活性化合物の合成

我々は2010年にNHC触媒反応を用いた天然物atroviridinの全合成を報告した。atroviridinはポリフェノール型キサントン類であり、類似の構造を持つ天然物には抗がん活性や抗菌・抗酸化作用を持つものが多く存在する。atroviridinの合成経路を応用すれば、抗がん活性を有する天然物termicalcicolanone A, Bの全合成が可能と考えた。Termicalcicolanone AおよびBは、ヒト卵巣がん細胞A2780に対して細胞分裂増殖抑制作用を有する。Termicalcicolanone Aの合成研究:市販の2,4,5-トリフルオロニトロベンゼンおよび2-フルオロ-5-メトキシベンズアルデヒドを出発物質として、NHCを触媒とする求核的アロイル化反応を行い、ベンゾフェノン誘導体を合成した。その後各種官能基変換および保護,脱保護を行い、プロパルギルエーテル体のClaisen環化反応にて,クロメン環を構築し、官能基変換および酸化反応を経て11段階,総収率18%にてピラノキサントン中間体まで合成出来た。プロパルギルエーテル化反応、Claisen転位反応等の数工程を経ることにより、全合成が達成できると考えられる。Termicalcicolanone Bの合成研究:市販の2,4,5-トリフルオロニトロベンゼンおよび2-フルオロ-4,5-ジメトキシ-2-フルオロアルデヒドから3工程でNHC触媒反応の基質である5-プロパギルアルデヒド体を合成した。このアルデヒドと3,4,5-トリフルオロニトロベンゼンとの間のNHC触媒による求核的アロイル化反応にてベンゾフェノン体を得た。この中間体からニトロ基の水酸基への変換、Lindlar触媒を用いたアルキン部の還元、続くClaisen転位反応により、プレニル基の導入されたキサントンを合成した。ピラン環の構築、フッ素を脱離基とする水酸基の導入などを経て、全合成が達成可能と期待される。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は有機分子・含窒素複素環式カルベン(NHC)の触媒反応と種々の有機分子触媒反応を利用した医薬品探索・開発に直結する実践的合成法の開発を目的とし、以下の3項目を検討した。1)生物活性ポリフェノール型キサントン天然物の合成: termicalcicolanone Aおよびcitreamicin δの全合成研究を行った。NHC触媒反応を用い、中間体であるベンゾフェノン誘導体を合成した。termicalcicolanone Aの合成研究ではキサントン環の構築まで達成できた。2)医薬品に頻出する複素環骨格のワンポット合成法開拓:イミドイルクロリドとアルデヒドとのNHC触媒反応後、精製したα-ケトイミンの加水分解、オルトフェニレンジアミンとの環化反応を連続して行い、ワンポットでキノキサリンを合成する方法を確立した。また、α-ケトイミンとエチレンジアミンとの縮合反応および酸化(芳香化)反応を連続して行うことで、ピラジンのワンポット合成も達成できた。イミンを加水分解することなく、イミン窒素原子上の2-フルオロフェニル基をアンモニアとの環化反応に利用し、よりアトムエコノミー的に優れたキノキサリン合成法も開発できた。3)抗がん活性化合物PVHDの構造最適化を目指した誘導体合成:キナゾリン骨格の2位へ多種の置換基を導入するため、カップリング反応に適した脱離基(Cl)を持つ中間体の効率的合成法開発を検討した。また、この中間体を経由して新規キナゾリン誘導体も合成した。

1)生物活性ポリフェノール型キサントン天然物termicalcicolanone Aの合成は、Claisen転位反応、ピラン環構築などの数工程で達成できると考えている。24年度はtermicalcicolanone Bの合成研究を進めることはできなかったが、当初の計画では25年以降に予定していたcitreamicin δの合成研究に取り掛かることができた。citreamicin δのオキサゾリジノン骨格構築反応を検討するためのモデル化合物の合成法も確立した。2)イミドイルクロリドとアルデヒドとのNHC触媒反応後、精製したα-ケトイミンの加水分解、ジアミンとの環化反応を連続して行い、ワンポットでキノキサリンやピラジンを合成する方法を確立できた。この方法を用いて種々の置換基を持つ新規キノキサリンおよび新規ピラジン誘導体を合成できた。α-ケトイミン窒素原子上の2-フルオロフェニル基をアンモニアとの環化反応に利用することで、位置選択的に任意の置換基をキノキサリン骨格に導入することが可能な合成法も開発できた。3)抗がん活性化合物PVHDの構造最適化を目指した誘導体合成では、NHC触媒反応にて合成したキナゾリン中間体の2位脱離基(Cl)を利用し、鈴木ー宮浦カップリング反応により、新規キナゾリン誘導体を合成できた。1)生物活性ポリフェノール型キサントン天然物の合成termicalcicolanone Aの全合成達成を目指し、現時点での合成最先端の中間体からの合成を進める。Claisen転位反応続くピラン環の構築反応を検討し、最終的には一段階で両反応を同時に進行させる条件を見出す。これまでの合成経路の収率向上も同時に遂行する。termicalcicolanone Bの全合成研究にも取り掛かる。citreamicin δ合成の予備的研究として、キラル有機酸などの有機分子触媒反応を用いたモデル化合物を用い、立体選択的オキサゾリジノン環構築の検討を行う。2)医薬品に頻出する複素環骨格のワンポット合成法開拓前年度までに開発した合成法を利用して、多種の置換基を持つキノキサリン誘導体、ピラジン誘導体を合成する。また、同じくNHC触媒反応により生成するα-イミノケトンを中間体とする、インドール環の合成法を開発する。α-イミノケトンの窒素原子上置換基の存在を利用した、多置換イミダゾールの位置選択的合成法開発を目指す。当初の計画に加え、NHC触媒によるイミドイルクロリドのアロイル化反応において、アシル化剤として2-フルオロベンズアルデヒド類を用い、その後精製したイミノケトンのフッ素原子を足掛かりとして環化反応を行うことでインドール環の構築を行う。3)抗がん活性化合物PVHDの構造最適化を目指した誘導体合成NHC触媒反応を利用してキナゾリンの4位に選択的に炭素鎖を導入後、2位のクロロ基あるいはブロモ基を脱離基として利用し、カップリング反応により、多数のキナゾリン化合物を合成する。合成した化合物の抗がん活性試験を行う。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ハブ毒ホスホリパ-ゼA_2の構造と機能に関する研究

本研究では、ハブ毒ホスホリパ-ゼA_2(PLA_2)の構造と機能の解明を目的として、その構造解析を重原子同型置換法により進めた。PLA_2は通常の結晶化では双晶しか得られないため、種付け法による繰り返し結晶化を行う種結晶法により、良質の学結晶作成法を確立した。1.ハブ毒PLA_2の結晶を大きく成長させるための条件を検討し、新たに種結晶の洗浄技術を確立した。既に、有効と思われるK_2PtCl_4ー置換体と、Sm(NO_3)_2ー置換体を得ていたが、調整条件の困難さや同型性に問題があった。そこで再度、重原子同型置換体の探索を行い、解析に非常に有効と思われるK_3OsClー置換体(Os置換体)を見いだし、X線デ-タ収集を行った。2.当研究費により購入したグラフィック・ワ-クステ-ション(VAXー3100)に、タンパク質構造解析用ソフトウエア,PROTEiN,などを導入し、PLA_2の重原子置換体結晶のX線デ-タ処理と同型置換法による構造解析を行った。3.PtやSm置換体と比べて、Ds置換体は同型性も良く、6A^^°分解能の差パタ-ソン図より重原子位置を決定できた。PROTEiNでの精密化の結果も非常に良いことから、現在も継続して高分解能のX線デ-タを収集及び処理中である。4.Os置換体単独の結果を用いて、6A^^°のフ-リエ図を計算し分子境界を決定した。今後、より高分解能のフ-リエ図を計算し、PLA_2二分子のトレ-スと分子構造モデルの作成を進めていく予定である。本研究結果は、投稿準備中である。5.ハブ毒PLA_2と同様の機能を示すハブ毒中の塩基性タンパク質の結晶化についても検討し、結晶化時の添加剤の効果についての興味ある結果を得た。これについても投稿準備中である。
権利擁護法の構築に関する研究

(1)権利擁護の基本理念と定義を明確にしたうえで、その法制度的システムを、(1)権利擁護システムにおける公と私、(2)権利擁護システムにおける直接と間接、(3)権利擁護システムにおける外部と内部、(4)社会保障法における権利擁護の位置づけ、等に分けて検討した。その成果は、河野正輝「介護保険と権利擁護」(古川・副田・秋元編『現代社会福祉の争点(下)社会福祉の利用と権利』中央法規、2003年)に発表された。(2)ケアマネジャー(介護支援専門員)による権利擁護の実態について調査を行い、アセスメント、ケアプランニング、サービス利用契約の締結、モニタリング、および苦情解決の各プロセスにおいて、本来の権利擁護の役割が果たされていないことを明らかにした。その成果は、河野正輝「ケアマネジャーと利用者の権利擁護」『週刊社会保障』56巻2176号、2000年、河野正輝・谷川ひとみ「ケアマネジャーは利用者の権利を擁護しているか」『月刊介護保険』7巻75号、2002年、等に発表された。(3)ケアマネジャー等による権利擁護の具体的指針として、情報提供の指針(すなわち情報の範囲、情報提供の方法、提供にあたってのケアマネジャーの裁量性など)、同意の確認の指針(すなわちサービス利用契約に対する同意と個々の介護行為に対する同意との区別、同意の形式、同意能力の有無の判断など)、および虐待に対する権利擁護の指針(すなわち、社会的介入の必要性・正当性の判断基準、社会的介入の機関と手続き、ケアマネジャーの役割など)を解明した。その成果は、前掲の河野正輝「介護保険と権利擁護」および河野正輝「社会保障の法体系と権利構造」『熊本学園大学・社会関係研究』9巻2号、2003年、に発表された。1地域福祉権利擁護事業の全国的な導入の状況、先駆的な地方・施設における施設オンブズマンの状況を調査するとともに、本研究の第1年目として特に介護保険におけるケアマネージャーの業務における権利擁護の状況を重視して調査した。2ケアマネージャー調査は、1年目の予備調査として、F県社会福祉士会所属のケアマネージャーおよびS社会福祉法人所属のケアマネージャーを比較対象として、(1)時間外勤務・休日などの勤務状況、(2)権利擁護の観点からみたアセスメントの実施状況、(3)権利擁護の観点からみたケアマネージャーの利用者・家族・第三者への対応、(4)サービス事業者との契約締結をめぐる権利擁護の状況、(5)権利擁護の観点からみたサービス実施後のモニタリングの状況、(6)ケアマネージャーによる苦情の受付け・解決の状況、(7)権利擁護の観点からみたサービス基盤の整備状況、(8)権利擁護に関するケアマネージャーの研修の状況など、50項目について聞き取り調査を行った。3ケアマネージャーの勤務状況については、時間外勤務が週20時間を超える者が28%、公休日を消化できない者が58%に上り、慢性的な疲労の蓄積が顕著で、ケアマネージャーとしての本来の権利擁護活動の余裕がない。4権利擁護の観点から、アセスメントの実施状況をみると、その必要をほぼ全員認識しながらも、時間の余裕がないこと等から、ほとんど実施していないか、監査をクリアーするための形だけのアセスメントになっている例が少くない。5サービス事業者との契約締結をめぐる権利擁護については、自社のサービスのみを紹介する者が約20%、最終的に契約内容を把握していない者が約30%みられる。契約書にケアマネージャーの確認印を捺すものと捺さないもののバラツキがあるほか、ケアマネージャーがどこまで関与するかにつき混乱がある、などの調査結果が得られた。

1.英・米の先進的な権利擁護システムを明らかにするため、イギリスの保健省社会サービス監査局、障害者権利委員会、ハートフォードシャー県社会サービス部等のインタビュー調査を実施するとともに、アメリカのボストン大学K.J.マホーニー教授、カリフォルニア大学A.ムーン教授等とのワークショップを実施した。2.調査の結果、得られた知見として、権利擁護のための仕組みには、第1に、擁護者の立場の相違により、サービス提供の内部(inside)の権利擁護と外部(outside)のそれがあり、第2に役割の相違により、広義の権利擁護と狭義のそれがある。第3に狭義の権利擁護は、その担い手(主体)の相違により、(1)法制上の義務または権限に基づく公的機関・民間団体(直接間接に公的機関が関与する)によるものと、(2)法制上の義務に基づかないボランタリーな個人・団体によるものと大別される。このうち、(1)の公的機関が直接間接に関与するものは、権利擁護活動のなかでも基礎的、必需的なもので、一般的に整備する必要のあるものに限られる。そういうものとして判断能力が不十分な成年者を保護するための成年後見制度および苦情が生じた場合に、事後的に解決を図る苦情解決の手続きが挙げられる。一方、(2)の法制上の義務に基づかない純粋にボランタリーな個人・団体によるものは、(1)セルフ・アドボカシー(self-advocacy)、(2)ピア・アドボカシー(peer advocacy)、一般市民のボランティアによるアドボカシー(citizen advocacy)、および(4)専門家によるアドボカシー等が挙げられる。権利擁護(アドボカシー)活動が発展しているアメリカやイギリス等では、NPOなどの形態をとる独立組織がめざましい成果を上げており、これらの民間団体にさまざまな公的・私的助成金が与えられていることも注目される。1.研究実績の第1は、ケアマネジメントの業務の流れに沿って、介護サービス利用者の権利義務関係の内容を詳細に分析するとともに、権利擁護の視点から留意すべきチェックポイントおよび権利擁護の方法等をマニュアル化したこと、そして、そのマニュアルの有効性を実際に現場で検証した上で、「権利擁護の実践:ケアマネジャーのためのガイドライン(試案)」を開発したことである。同試案は「相談受付」の段階から「課題分析(アセスメント)」を経て「居宅サービス計画の実施とモニタリング」の段階まで、31のプロセスに分けて、それぞれのプロセスで実践されるべき権利擁護のポイントを合計203項目にリストアップしたものである(その成果は、平成14年度研究成果報告書(冊子体)を参照)。2.研究実績の第2は、権利擁護について先進的なイギリスのハートフォード県(Hertford shire)社会サービス部での聞き取り調査で得られた取り組み例を参考に、広く福祉従事者にための「権利擁護の理論的指針」を明らかにしたことである。
宿主受容体選択性を巡るウイルス-宿主攻防メカニズム

本研究はウイルスの宿主細胞への侵入過程に特に着目し、C型肝炎ウイルス(HCV)感染系をモデルとして、ウイルス-宿主間、特に侵入過程における両者の攻防の一端を考察することを目標としている。HCVには、CD81、Claudin-1、Occludin、SRBI、EGFR等、複数の侵入に関わる宿主因子(受容体)が知られている。これまでに、ヒト肝由来Huh7.5.1細胞よりCD81欠損株、Claudin-1欠損株を樹立し、Huh7.5.1-8細胞およびHepG2/CD81細胞よりOccludinノックアウト細胞をゲノム編集技術を用いて樹立することで、肝細胞へのHCV感染にこれら受容体が必須であることを示している。これらHCV受容体欠損細胞に対して、HCV-JFH1株を繰り返し感染させることで、感染性ウイルス株が得られるかを前年度より継続して検討している。依然として、CD81欠損株、Occludin欠損株では、全く感染性ウイルス株が得られておらず、genetic barrierが非常に高いことがあらためて示唆された。一方で、EGFR部分欠損株を共同研究者から導入し検討した結果、野生型HCV-JFH1株では感染が見られないが、感染が成立する亜株が存在することが示唆された。昨年度の検討から、Claudin-1欠損株に感染するHCV-JFH1由来亜株、SRBI依存性が欠損(大きく低下)したウイルス株も得られている。以上の結果から、HCV感染において、少なくとも実験室レベルでは、Claudin-1、SRBI、EGFRに対しては、genetic barrierがCD81やOccludinに比べ高くないことが考えられた。Claudin-1欠損株に感染するHCV-JFH1由来亜株の性状解析も進めた。当初の計画通り、受容体選択性の異なるウイルス株の分離が進んでいる。新たにEGFR選択性の異なる亜株の存在も明らかとなってきた。今後も継続して、受容体選択性の異なるウイルス株の分離を試みる。分離された受容体選択性の異なるウイルス株について、ゲノム配列の決定、性状解析を進め、当該表現型を示す分子背景について議論する。将来的には、生物学的、医学的意味についても考察できるようにしたい。HCVはヒト指向性が高いウイルスである。受容体の種特異性が変化したウイルス株が分離されているかについても検討したい。本研究はウイルスの宿主細胞への侵入過程に着目し、C型肝炎ウイルス(HCV)感染系をモデルとして、ウイルス-宿主間、特に侵入過程における両者の攻防の一端を分子進化的な側面から浮き彫りにすることを目標としている。HCVには、CD81、Claudin-1、Occludin、SRBI等、複数の侵入に関わる宿主因子(受容体)が知られている。これまでに、ヒト肝由来Huh7.5.1細胞よりCD81欠損株、Claudin-1欠損株をすでに樹立しており、肝細胞へのHCV感染にこれら受容体が必須であることを示している。さらに、Huh7.5.1-8細胞よりOccludinノックアウト細胞をゲノム編集(CRISPR/Cas9系)技術を用いて樹立している。今回さらに、HepG2/CD81細胞より同様の方法でOccludinノックアウト細胞を樹立した。これら複数のOccludinノックアウト細胞の解析から、HCV感染にOccludin分子が必須であることがあらためて示された。そこで、これらHCV受容体欠損細胞に対して、HCV-JFH1株を繰り返し感染させることで、感染性ウイルス株が得られるかを検討している。今までのところ、CD81欠損株、Occludin欠損株では、全く感染性ウイルス株が得られておらず、genetic barrierが非常に高いことが示唆された。一方で、Claudin-1欠損株に感染するHCV-JFH1由来亜株は分離されてきている。また、HCV-JFH1株をHuh7.5.1細胞に繰り返し感染させ、高感染性株を分離した結果、SRBI依存性が欠損(大きく低下)したウイルス株も得られた。このことから、HCV感染において、少なくとも実験室レベルでは、Claudin-1やSRBIに対してはgenetic barrierがCD81やOccludinに対してよりは高くないことが考えられた。新たなOccludinノックアウト株の樹立にも成功している。

一方で、EGFR部分欠損株を共同研究者から導入し検討した結果、野生型HCV-JFH1株では感染が見られないが、感染が成立する亜株が存在することが示唆された。昨年度の検討から、Claudin-1欠損株に感染するHCV-JFH1由来亜株、SRBI依存性が欠損(大きく低下)したウイルス株も得られている。以上の結果から、HCV感染において、少なくとも実験室レベルでは、Claudin-1、SRBI、EGFRに対しては、genetic barrierがCD81やOccludinに比べ高くないことが考えられた。Claudin-1欠損株に感染するHCV-JFH1由来亜株の性状解析も進めた。当初の計画通り、受容体選択性の異なるウイルス株の分離が進んでいる。新たにEGFR選択性の異なる亜株の存在も明らかとなってきた。今後の継続して、受容体選択性の異なるウイルス株の分離を試み続ける。分離された受容体選択性の異なるウイルス株について、ゲノム配列の決定、性状解析を進め、当該表現型を示す分子背景について議論できるようにしたい。将来的には、生物学的、医学的意味についても考察できるようにしたい。今後も継続して、受容体選択性の異なるウイルス株の分離を試みる。分離された受容体選択性の異なるウイルス株について、ゲノム配列の決定、性状解析を進め、当該表現型を示す分子背景について議論する。HCVはヒト指向性が高いウイルスである。受容体の種特異性が変化したウイルス株が分離されているかについても検討したい。申請時の希望額より26%減の額が交付されている。次年度以降のウイルス株の性状解析には分子生物学的実験が多いため多額の費用が見込まれ、そのために本年度は、選択と集中を進め、極力節約に努めたため。当初予定していた、人件費・謝金分も次年度分に振り分けることにしたため。次年度以降のウイルス株の性状解析には分子生物学的実験が多く多額の費用が見込まれる。そのために本年度は、極力節約に努め、当初予定していた、人件費・謝金分も次年度分に振り分けることにしたため。また、一部、年度末納品等にかかる支払いが平成30年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。(使用計画)申請時の計画を着実に履行するため、ウイルスの遺伝子配列決定、定量実験等の高額な分子生物学的実験の費用に充てる予定である。申請時の計画をできるだけ履行するため、ウイルスの定量実験等の高額な分子生物学的実験の費用に充てる予定である。
不確実性を考慮した確率的沿岸浸水リスクの時空間評価手法の開発と活用法

平成23年東北地方太平洋沖地震津波(東日本大震災)をうけて「想定外」を無くすことが重要視されました。現在の津波ハザードマップをみても1000年に1度程度(レベル2津波)と設定していますが,これよりも浸水域が広い津波を否定することはできません。この研究では,予測の不確かさがあることを前提に、100年に1回から10000年に1回までの確率的津波・高潮浸水域を複数の方法で評価を行いました。現在のハザードマップとも整合しながら、それを上回る津波の浸水域を誤差の範囲も含めて表す方法と提示しました。また、耐用年数が堤防よりも長いと考えられる地盤の嵩上げの効果についても確率浸水域から算定しました。津波・高潮の確率的ハザードマップ、確率的リスクマップの作成を、茨城県の沿岸を対象に試行的開発を行った.確率については、自然的発生要因に基づくものと、過去の観測値を極値統計理論に適用した結果に基づくものの二つがあるが、本年度は特に後者を対象におこなった.津波に関しては、茨城県大洗港およぼその周辺での観測値、痕跡記録をもとに、極値統計でおこなったが、元のデータの不確実性のみならず、数百年に一度未満の極めて稀な発生確率を求めるには、極値分布関数の最適解を求めることは困難である.そこで、検定で棄却されなかった関数は将来起こりえるものとして不確実性と考えて、想定される津波高に幅を持たせる手法を用いた.高潮については茨城県の境に位置する小名浜港と銚子漁港の観測値も踏まえ、沿岸の高潮確率分布を、極値統計理論を対象に求めた.これらの結果をもとに、100年に一度から1万年に1度までの確率における、沿岸域の確率的想定浸水域(確率的ハザードマップ)、人的被害や物的被害を予測した確率リスクマップを作成した.100年、1000年、10000年に一度の3種類程度なら確率の幅を持たせたマップでも認識できる範囲が人いことを確認した。ただし作成したマップには、確率の幅を含めている、つまり同じ確率でも浸水域が広いものから狭いものまであるとのように、複雑な内容になった.国民とのリスクコミニュケーションの視点から、この作成したマップは専門家が使用または、専門家が国民に丁寧に説明するためにのみに使用するなど制限をかける必要があるものになった.しかし、減災の優先順位を決める政策支援ツールとなりえること、また画一的な大規模災害想定に避難を完全に諦める国民にリスクとして伝えることから、リスク低減の避難と理解を促すことなど、様々な面で活用できるものである.2013年度は観測された津波高をもとに不確実性を考慮した確率的津波リスクマップの開発を行った.2014年度は原子力発電所の安全審査のために地震によるプレートのすべりから求められた巨大津波をも含む津波高の発生確率をもとに同リスクマップを算定して、さらに両者の比較をおこなった。年発生確率が1/1,0001/10,000の津波について、前者の観測高から求めた津波高の不確実性の上限値は、後者の地震によるプレートのすべりから求めた津波高とほぼ同じ結果となった。これらのことから開発している確率的津波リスクマップの信頼性の上積みができたと言える。リスク低減のための防御として、海岸防御構造物に海岸林を加えた津波浸水シミュレーションモデルの開発も進めた.作成したモデルによる計算結果を平成23年東北地方太平洋沖地震津波による実測値と比較して、計算結果が良好である、巨大津波に対しても実用性が十分にあることを示した。また海岸林は巨大津波に対して浸水高に差がみられなかったが、津波到達時間にはそれを遅らせる効果が見られた。津波避難時間の余裕が作られることから死亡リスクが低下することが考えられ、今後も継続して評価モデルに組みこんでいく。さらに、人口変化を含め二線堤などの津波防御の費用対効果を評価するモデルの開発にも取り掛かっている。高潮については、2013年11月にフィリピンで発生した巨大な高潮災害の調査をもとに数値シミュレーションでの巨大高潮の計算精度の確認を進めていた。これらの成果より研究の目的である不確実性を考慮した浸水リスクの時空間的な評価手法の骨格が開発されたといえる。沿岸域において低頻度強大な自然災害の対策までを考えるならば,時間スケールから、津波、地球温暖化による海面上昇や高潮の強大化、また少子高齢化や海岸防御の投資縮小なども,沿岸浸水のリスク増大につながる可能性が大きい.本課題ではこれら自然の不確実的な変化を考慮した確率的沿岸浸水ハザードマップ,社会の不確実性を考慮した統合型の確率的沿岸浸水リスクマップを工学的な手法で開発するとともに,リスクの時間的変動も定量的に評価する手法の開発まで行う目的ですすめている.本年度は、沿岸の防御について二線堤、砂丘など護岸以外の方法でも浸水を低減し、被害リスクを抑える方法の導入まで進めた.また、高潮については、沿岸域での確率を、安定して得る方法の検討を進めた.同時にリスク分析については、避難行動まで含め、人口が変化した場合のリスク評価も進めた.以上のことから、課題に掲げている総合的なリスク分析をおこなうことが可能になった.この低頻度までを含めたリスク分析は、自然災害による想定外の被害を防ぐことにつながるので、意義があるものと考えられる.リスク評価手法の作業に時間を要したため、リスク評価のシナリオ作成が途中段階であるため。津波リスクについて防御レベル、避難レベルから最悪シナリオレベルまでを含む、高頻度の津波から低頻度の巨大津波までを含む確率的津波浸水域の算定方法を確立した.

具体的には、過去の地震動から求めるグーテンリヒター則を活用する方法、過去の津波記録を基にした極地統計解析手法から求める方法、専門家の判断を活用したロジックツリー手法から求める方法からなる3つの手法を用いて、信頼ある確率的な浸水想定域を算定する方法を提示した.さらに、これらをもとに堤防、地盤かさ上げ、2線堤や緑の防潮堤の対策による浸水域低減の費用便益評価も実施した.耐用年数を半永久とした地盤かさ上げは、耐用年数のある堤防よりも有効な対策となる地点があること、しかし費用便益における適切な嵩上げ高さには上限があり、それを超える津波に対しては避難行動を求める必要がることを示した.これらの対策はその地点は人口密度に依存するので、将来の人口変動を見極めることは重要となる.今世紀中に予想される海面上昇のスケールと比べ、確率津波の高さの不確実性の幅が同じ程度か大きくなる結果となったことから、不確実性を抑える方法が今後必要になるとも言えた.高潮リスクについては、地域頻度解析手法を用いることで不確実性の幅を抑えることができることを確認はしたが,この方法の妥当性を示すことは今後の課題としてのこった.これらのことから,沿岸域のリスク低減の政策ツールとしての構成はできあがったが,実用するためには確率的浸水域の精度もしくは信頼性を向上させる必要がある点が課題として残った.平成23年東北地方太平洋沖地震津波(東日本大震災)をうけて「想定外」を無くすことが重要視されました。現在の津波ハザードマップをみても1000年に1度程度(レベル2津波)と設定していますが,これよりも浸水域が広い津波を否定することはできません。この研究では,予測の不確かさがあることを前提に、100年に1回から10000年に1回までの確率的津波・高潮浸水域を複数の方法で評価を行いました。現在のハザードマップとも整合しながら、それを上回る津波の浸水域を誤差の範囲も含めて表す方法と提示しました。また、耐用年数が堤防よりも長いと考えられる地盤の嵩上げの効果についても確率浸水域から算定しました。2014年度は沿岸域の確率的浸水ハザードマップの精度を向上させるとともに、社会シナリオに基づく海岸防御施設の効果算定方法を導入、被災人口と損失額等の確率的被害推計方法の開発にも取りかかった。これらは、予定どおりに進められており計画変更の必要性がない。よって、おおむね順調に進展していると評価した。リスクシナリオを厳選して、効率よく当初の計画を実施する海岸工学国民とのリスクコミニュケーションを上位目標におき、リスクの回避とリスクの低減に焦点を定め、計画どおりに進めていく。目標は極低頻度の発生頻度までを対象とした津波と高潮の確率的ハザードマップを、陸上浸水まで数値シミュレーションを用いて示すこと、浸水域の異なる確率は、ハザードエリアで色や模様を変えて示すが,不確実性の幅の表現方法などは,試行錯誤して開発することであった.津波・高潮に関する確率的な浸水予測、被害予測を不確実性を考慮して開発でき、それらを判別できる確率的ハザードマップも作成できたこと、次年度の計画に変更の必要性がないことから、「(2)おおむね順調に進展している」と判断した.予定していた国際会議が1年遅れて開催されることになったため。当初予定していなかった適切な国際的な発表の機会が2015年度にあり、そこで本研究成果を発表するために必要な経費を確保する必要が生じたことによる。
疫学データの時系列解析ソフトウェアパッケージの開発

疫学的データは,空間的に配置された各観測点における時間的に変化するデータの集積であり,一つの疾患に注目しただけででもそれに関連する環境データを考えると膨大なデータ量となることが分かる.さらに,各疾患は,互いに関連しあっていることも多く,各疾患を独立に解析するのは必ずしも適切ではない.このためさらに膨大なデータを同時に処理する必要がある.従ってこれらのデータを目的意識を持って系統的に収集し整備する必要がある.このデータの収集と整備は本研究において最も重要なことであり,我々はまずこのために多くの労力を注入した.その結果,横浜市における喘息発作患者,東京都における麻疹,出痘,インフルエンザ様疾患等数十疾患の週毎のデータを数年間分収集しデータベースとした.また,自然環境要因のデータとして大気汚染物質濃度データ,交通量,気象データなどの数年間にわたるデータを収集した.収集されたデータは時系列解析に供した.解析ソフトとしては相関分析,スペクトル分析,予測分析,多次元解析ソフトを用いた.この結果,疾患受診者数の統計的性質が明らかにされるとともに,疾患受診者数と環境因子との関連についても興味深い知見を得た.疫学的データは必ずしも定常過程でなく,時系列データ解析理論としても必ずしも取扱が簡単でない.このため,新しい解析理論を開発する必要がある.そこで新しい理論の開発に力を入れた.新しい解析理論を開発する必要がある.そこで新しい理論の開発に力を注いだ.まず非定常過程の自由度に関する新しい概念を導入した.そしてこの自由度はエントロピーの概念とも深く結びついていることを示した.更にこの概念から非定常スペクトルの広がりを評価するための時変等価帯域幅を導出した.この等価帯域幅は時々刻々変化するスペクトルの特徴を評価する上で重要なものである.疫学的データは,空間的に配置された各観測点における時間的に変化するデータの集積であり,一つの疾患に注目しただけででもそれに関連する環境データを考えると膨大なデータ量となることが分かる.さらに,各疾患は,互いに関連しあっていることも多く,各疾患を独立に解析するのは必ずしも適切ではない.このためさらに膨大なデータを同時に処理する必要がある.従ってこれらのデータを目的意識を持って系統的に収集し整備する必要がある.このデータの収集と整備は本研究において最も重要なことであり,我々はまずこのために多くの労力を注入した.その結果,横浜市における喘息発作患者,東京都における麻疹,出痘,インフルエンザ様疾患等数十疾患の週毎のデータを数年間分収集しデータベースとした.また,自然環境要因のデータとして大気汚染物質濃度データ,交通量,気象データなどの数年間にわたるデータを収集した.収集されたデータは時系列解析に供した.解析ソフトとしては相関分析,スペクトル分析,予測分析,多次元解析ソフトを用いた.この結果,疾患受診者数の統計的性質が明らかにされるとともに,疾患受診者数と環境因子との関連についても興味深い知見を得た.疫学的データは必ずしも定常過程でなく,時系列データ解析理論としても必ずしも取扱が簡単でない.このため,新しい解析理論を開発する必要がある.そこで新しい理論の開発に力を入れた.新しい解析理論を開発する必要がある.そこで新しい理論の開発に力を注いだ.まず非定常過程の自由度に関する新しい概念を導入した.そしてこの自由度はエントロピーの概念とも深く結びついていることを示した.更にこの概念から非定常スペクトルの広がりを評価するための時変等価帯域幅を導出した.この等価帯域幅は時々刻々変化するスペクトルの特徴を評価する上で重要なものである.疫学データは一年を周期としこの年周期の中でさらに不規則な変動を伴う確率的時系列(確率過程)である。しかも完全な年周期関数でなく年毎にその性質が変化するというトレンドがある。従って、これらの成分を互いに分離し各々の性質を明らかにしてゆく必要がある。これらの各成分は各々の意味を持つが、データ処理上特に注意を必要とするのは年周期内の不規則変動成分である。そこでまず、この不規則成分を定量的に評価するため確率過程における統計的自由度なる概念を提案し厳密な理論検討を行った。そしてこの自由度は情報理論におけるエントロピーと深い関係があることが明らかにされた。またこの自由度からその不規則変動がどの程度相関関係を持続するかを示すパラメータ(相関時間)や、その不規則変動がどの程度乱雑であるかを示すパラメータ(スペクトル帯域)などが導き出されることも示された。さらに本年度はデータ収集に力をいれ、各種疾患発生数データとして横浜市夜間急病センター受診喘息発作患者,東京都に於ける麻疹,水痘,インフルエンザ様疾患,急性耳下腺炎,その他計約20種の週毎のデータ(1981-1985年)を収集した。また自然環境要因のデータとして横浜市大気汚染物質濃度データ(NO,【NO_2】,【NO_x】,【SO_2】,SPM),交通量,横浜市及び東京都における気象データ(気温,湿度,気圧,水蒸気圧,日照時間,雨量,風向,風速,等)等(1981-1985)を収集した。収集されたこれらのデータの一部を用いて麻疹及び喘息に及ぼす環境因子との関係について考察し興味深い知見を得た。ここで収集されたこれらは本研究の重要な基礎データであり今後の研究に備えるべくデータベースとして充実させてゆくつもりである。

本年度は先ず、前年度にひき続きデータ収集に力をいれ、各種疾患発生数データとして横浜市に於ける喘息発作患者、東京都に於ける麻疹,水痘,インフルエンザ様疾患,急性耳下腺炎,その他計約20種の週毎のデータ(1981-1986年)を収集した。また、自然環境要因のデータとして横浜市大気汚染物質濃度データ(NO,【NO_2】,【NO_X】,【SO_2】,SPM),交通量,横浜市及び東京都における気象データ(気温,湿度,気圧,水蒸気圧,日照時間,雨量,風向,風速,等)等(1981-1986年)を収集した。そして、各データのデータベースを東大大型センター、および法政大学計算機センターの各施設の計算機内に構築し、種々の解析のための基本データファイルとした。収集されたデータの基本的性質を調べるため、自己相関関数,相互相関関数,自己パワースペクトル密度,相互パワースペクトル密度等を計算した。この結果、ある疾患受診者数と環境因子との間の特別な位相関係を示唆する結果も得られた。また、各疾患における患者発生数の予測の問題は興味深い。予測方法として先ず考えられるのが過去の患者発生数の時間的推移から最適予測フィルタを設計することである。さらにその疾患の過去の情報だけでなく他の疾患の発生数の情報あるいは各環境因子の過去の時間的推移の情報も利用した予測法も考えられる。現在このような多次元予測理論による解析も試みつつある。さらに、各疾患の時系列のスペクトルが刻々どのように変化するかを調べるいわゆる非定常解析も重要であるが、現在利用可能な非定常解析法は見あたらない。そこで我々は確率過程の自由度という概念を提案し、それから導かれる時系列の時変スペクトル帯域解析の新しい理論を開発中である。この理論の完成と疫学データへの応用は、来年の興味ある課題としたい。
光化学反応を利用した細胞情報入力の時空制御システムの開発

EGF(NGF)-Ras-MAPKシステムを主要な応用例として、ケージド情報伝達分子を合成し、光化学反応による情報入力制御法を開発することを目標とする。光で活性制御可能な情報伝達分子の合成、ケージド情報伝達分子をガラス基盤に結合する方法の開発、デジタルミラーデバイス(DMD)を応用した照射光学系の作成が開発要素である。昨年度に引き続きケージド情報伝達分子の開発を行った。ケージド分子の生理活性を評価する方法を種々検討し、GFP-ERK2を安定に発現したPC12細胞において、EGFもしくはNGFによって起こるGFP-ERK2の細胞質から核への局在変化を観察し、細胞の応答率をもって活性を評価する方法が最も安定であることが分かった。この方法で、ケージドEGFの粗製品を評価したところ、非ケージドEGFに比べて1/301/100に活性が低下していることが分かった。また、UV照射によるケージド解除で、元の1/101/3まで活性が回復した。ケージド化による不活性化、UVによるケージド解除とも実用化にはまだ不十分である。そこで化合物の精製と光解除反応の評価のため、逆相クロマトグラフィーを用いて、反応物を分析・精製する方法を確立した。今後、精製された各分画の生理活性評価と、光解除条件の検討を行う。NGFに関してもケージド化を進めている。照射光学系の設計を行い、DMDデバイスとPCのインタフェースを作成して動作確認を行った。今後、照射系を既設の落射蛍光顕微鏡に組み込む。本年度はケージド情報伝達分子の開発を行った。ケージド化合物と同様の化学修飾をおこなう蛋白質修飾試薬で上皮成長因子(EGF)の修飾条件を検討し、本来のEGFが持つ細胞内カルシウム応答を誘導する生理活性を、ほとんど失った修飾EGFを得ることができた。EGFは1-10nMでHeLa細胞にカルシウム応答を誘起するが、修飾EGFは1μMでもほとんど反応を起こさなかった。同様の条件でEGFをケージド化合物で修飾し、ほぼ同じ反応効率でケージド化したEGFを得ることができた。ケージドEGFは少なくとも100nMまでカルシウム応答を起こさなかった。(これ以上の高濃度は、試料作成の都合上、現在得ることができない。)あらかじめUV照射したケージドEGFで、カルシウム応答の誘導活性が回復することを確認したが、光解除条件の最適化は今後の課題である。ケージド化などの化学修飾によって、EGFの活性は1/100程度に減少していると思われるが、現在の標品は未精製であり、精製によってさらに活性の低いケージドEGFを得ることが可能であると予想している。また、同様の反応で、神経成長因子(NGF)もケージド化することができると考えられるため、反応条件検討を行っている。
バイオフィルム感染症におけるＡＢＣトランスポーターの役割の探索と齲蝕予防への応用

バイオフィルムを形成する菌は薬剤耐性能が高く、これは薬剤耐性に必要な栄養素を取り込み不要な物質を排出する役割を持つ膜トランスポーターが関与していると考えられているが、その詳細は不明である。本研究の目的は、口腔内細菌の膜トランスポーターの機能解析を行うことで、バイオフィルム形成への関与を明らかにすることである。はじめに、グルタミンABCトランスポーター(GlnP)をコードしていると推定される遺伝子SMu0732を抽出し,変異株を作製し機能解析を行った。GlnP欠失変異株(ΔGlnP)を作製した後、バイオフィルムの構造を検討した。供試菌をヘキシジウムアイオダイドで染色し,0.5%スクロース含有化学合成培地にてバイオフィルムを形成させ共焦点走査型レーザー顕微鏡にて観察した。ΔGlnPによって作製されたバイオフィルムの構造は親株と比較して密度が粗となり厚みも減少しており、明らかに構造が変化していた。また、膜流動性を調べた結果、ΔGlnPでは流動性が変化していることが明らかとなった。これは、GlnPが膜トランスポーターであることを示唆している。そこで、耐酸性について検討したところ、親株と比較してΔGlnPでは耐酸性が著しく低下しており、これはGlnPが耐酸性に関連するイオンの輸送に関連している可能性が示された。さらに、S. mutansのバイフォイルム形成に関連するシグナル伝達システムのうち、Competence Stimulite Peptideを産生するComCについて、それをコードするcomCとglnPの関連を検討することとした。その結果、comC欠失変異株ではglnPおよびglnPとオペロンを形成しているSMu0731の発現は顕著に低下していた。以上のことより、GlnPはバイオフィルム形成におけるシグナル伝達システムに強く関与している可能性が示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。歯科の二大疾患である齲蝕と歯周病は、口腔におけるバイオフィルム感染症であり、それぞれに対する起炎菌が知られている。バイオフィルムを形成する菌は薬剤耐性能が高いため、薬剤によるバイオフィルムの破壊は困難である。薬剤耐性には必要な栄養素を取り込み不要な物質を排出する役割を持つ膜トランスポーターが関与しているが、その詳細は不明である点が多い。本研究の目的は、齲蝕および歯周病の主要な起炎菌における膜トランスポーターの機能解析を行うことで、バイオフィルム形成への関与を明らかにすることである。はじめに、Streptococcus mutansの全ゲノム配列よりバイオフィルム形成に関連するABCトランスポーターと推定される遺伝子のスクリーニングを行った。そこでグルタミンABC輸送体(GlnP)をコードしていると推定される遺伝子SMu0732を抽出し,変異株を作製し機能解析を行った。GlnP欠失変異株を作製した後、グルタミン存在下で菌を培養したところ、GlnP欠失変異株は親株と比較してグルタミンの影響が認められなかった。また、これらの菌株を用いて蛍光プローブによる細胞膜輸送の解析を行ったところ、蛍光プローブの濃度依存的にGlnP欠失変異株の蛍光偏光度は有意に低下した。このことから,輸送系においてGlnPがグルタミンの取り込みに関与している可能性が高いことが示唆された。また、SMu0732は、その上流に存在するSMu0731とオペロンを形成しており、その発現については、SMu0731が調節遺伝子として機能していることが示された。また、このオペロンの発現は、グルタミンの存在により増加することが明らかとなり、バイオフィルム形成中における菌のイオン動態に深く関与していることが示唆された。すでにStreptococus mutansにおけるABCトランスポーターの遺伝子スクリーニングは完了し、抽出された変異株の作製および分析についても概ね順調である。さらに歯周病菌の変異株の作製も進んでおり、変異株の作製が終わり次第分析を勧める予定である。GlnP欠失変異株を作製した後、バイオフィルムの構造を検討した。GlnP欠失変異株によって作製されたバイオフィルムの構造は親株と比較して密度が粗となり厚みも減少しており、明らかに構造が変化していた。そこで、S. mutansのバイフォイルム形成に関連するシグナル伝達システムのうち、Competence Stimulite Peptideを産生するComCについて、それをコードするcomCとglnPの関連を検討することとした。