hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ふく射輸送現象論に基づくヒト頭部内光伝播の解明と光マッピング画像の高度化

近赤外光を用いて脳活動を非侵襲で画像化する光マッピング技術の高度化を目指し,頭部内の光伝播解析に基づくシミュレーションおよび模擬試料を用いた実験を行った.特に,頭部内の脳脊髄液層,眼球および前頭洞などの光を散乱しない組織が光マッピング画像に与える影響,また,脳表面に存在する太い血管が光マッピング画像に与える影響を調べ,光マッピング画像の解釈や高品質化に寄与する結果を得た.近赤外光を用いて脳活動を非侵襲で画像化する光マッピング技術の高度化を目指し,頭部内の光伝播解析に基づくシミュレーションおよび模擬試料を用いた実験を行った.特に,頭部内の脳脊髄液層,眼球および前頭洞などの光を散乱しない組織が光マッピング画像に与える影響,また,脳表面に存在する太い血管が光マッピング画像に与える影響を調べ,光マッピング画像の解釈や高品質化に寄与する結果を得た.研究期間内で実施することは,(1)透明体が光マッピング画像に与える影響の解明,(2)逆問題手法を用いた画像の解像度と感度の向上,(3)被験者実験による画像の解像度と感度向上の実証,の3項目であり,平成22年度は以下のような成果を得た.項目(1)についてはヒト頭部,特に眼球近傍の解剖学的構造を模擬した2次元モデルを構築し,ふく射輸送現象論に基づいてそのモデル内の光伝播を数学的に記述し,それを数値的に解くためのプログラムを開発した.また,平成22年度には,シミュレーション結果を検証するための頭部モデルの模擬試料を作製するため,エポキシ樹脂をベースに設計し,製作に着手した.項目(2)については,脳内の微小領域での微小な血液状態変化により検出光量がどれだけ変化するかという応答関数を求めることにより光マッピング画像の画質を向上させる逆問題アルゴリズムの開発に着手した.項目(3)については,光マッピングのBMI(Brain-Machine Interface)への適用に向けて,被験者実験に関する倫理委員会の承認など必要な手続き等や今後の進め方について計画を練った.また,BMIの適用例として義手利用者を考え,義手利用時における脳活動の経時変化を計測可能なシステムを構築した.さらに,BMIの適用例として,言語性コミュニケーションが不可能な重症心身障害児や重度認知症患者などが挙げられるが,そのような対象者の場合に重要となる不快感情を生成する脳の部位を,光マッピングやfMRIを用いて脳血流を計測することにより特定した.研究期間内で実施することは,(1)透明体が光マッピング画像に与える影響の解明,(2)逆問題手法を用いた画像の解像度と感度の向上,(3)被験者実験による画像の解像度と感度向上の実証,の3項目であり,平成23年度は以下のような成果を得た.項目(1)についてはヒトの3次元頭部モデルをエポキシ樹脂により作製し,眼球が光マッピング画像に与える影響を実験的に調べた.その結果,プローブが眼球の直前にある場合には,影響を受けるが,プローブが前額部にある場合にはその影響は小さいことを明らかにした.項目(2)については,脳内の微小領域での微小な血液状態変化により検出光量がどれだけ変化するかという応答関数を求め,各種の逆問題アルゴリズムを調査して光マッピング画像の画質を向上させる方策を検討した.項目(3)については,光マッピングのBMI(Brain-Machineh Interface)への適用に向けて,外部機器の開発と調整を行った.BMI対象者として義手利用者を想定し,電動義手関連機器の改良,光マッピング装置と接続・駆動するシステムを構築した.また,被験者実験に向けて,被験者の頭部MRI画像を取得し,遅れ時間の変化に応じた活動部位の変化を観察した.、さらた,言語性コミュニケーションが不可能な重症心身障害児や重度認知症患者などをBMIの対象者とした場合,重要となる不快感情の生成・制御に関与するする脳領域を光マッピングとfMRIで特定した.また,それら脳領域間の機能連関を解析し,扁桃体など不快感情関連領域からの信号は最終的に腹外側前頭野を介して不快感情を引き起こすことを明らかにした.研究期間内で実施することは,(1)透明体が光マッピング画像に与える影響の解明,(2)逆問題手法を用いた画像の解像度と感度の向上,(3)被験者実験による画像の解像度と感度向上の実証,の3項目であり,平成24年度は以下のような成果を得た.項目(1)についてはヒトの3次元頭部モデルをエポキシ樹脂により作製し,脳脊髄液層に存在する太い血管,および,皮膚血流の変化が光マッピング画像に与える影響を実験的に明らかにした.また,光マッピングのシミュレーションにより同様な結果を得た.項目(2)については,脳内の微小領域での微小な血液状態変化により検出光量がどれだけ変化するかという応答関数を求め,各種の逆問題アルゴリズムを調査して光マッピング画像の画質を向上させる方策を検討した.項目(3)については,光マッピングのBMI(Brain-Machine Interface)への適用に向けて,外部機器の開発と調整を行った.BMI対象者として義手利用者を想定し,電動義手関連機器の改良,光マッピング装置と接続・駆動するシステムを構築した.また,EEGを用いたP300反応に呼応して指先運動をアシストする装置の開発を行い,光マッピング装置とEEGの同時計測システムの開発に着手した.さらに,重症心身障害児や重度認知症患者などをBMIの対象者とした場合,重要となる不快感情の生成・制御に関与するする脳領域を光マッピングとfMRIで特定した.

次に、高速fMRIを用いてそれら脳領域間の機能連関を動的に解析し,視覚誘発不快感情では左腹外側前頭前野、右扁桃体、左扁桃体、視覚野、右腹外側前頭野の順に不快感情特異的脳賦活が生じることを明らかにした.項目(1)および(3)については当初の計画通りあるいは計画以上に進展しているが,項目(2)についてはやや遅れている状況である.24年度が最終年度であるため、記入しない。項目(2)の逆問題手法を用いた画像の解像度と感度の向上および項目(3)被験者実験による画像の解像度と感度向上の実証について,今後,重点的に研究を推進する.特に,項目(2)については,これまでの調査・検討を基に,また,代表者らがこれまで行った拡散光トモグラフィーの研究で用いた逆問題アルゴリズムを参考にして,光マシピング画像の画質を向上させる.項目(3)については,できるだけ多くの被験者実験を実施して画質の向上を実証する.項目(1)については,ほぼ目標を達成したと考える.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ニワトリのP-450_<C17>ならびにアロマタ-ゼ遺伝子の構造と発現調節の研究

1.ニワトリのP-450_<C17>cDNAクロ-ンの動物培養細胞中での発現:孵化直後の雌ヒヨコの左卵巣由来のcDNAライブラリ-から得られた1クロ-ンpLOA0511は約1.9KbのcDNA配列を含み、塩基配列分析の結果、ヒト、ウシの配列との類似性からP-450_<C17>のcDNAクロ-ンであると推定された。この点を確認するために、このcDNA配列を発現ベクタ-pCDL-SRα296に組込み、りん酸カルシウム法によってサルのCOS-7細胞にトランスフェクトした。その後、培地中に^<14>Cープレグネノロンまたは^<14>C-プロゲステロンを加え、6、12、24時間後に培地をジクロロメタンで抽出して、TLC展開、オ-トラジオグラフィ-を行った。その結果、プレグネノロンからは17α-ヒドロキシプレグネノロンおよびデヒドロエピアンドロステロンが、プロゲステロンからは17α-ヒドロキシプロゲステロンおよびアンドロステンジオンが生成することが認められ、P-450_<C17>の17α-ヒドロキシラ-ゼ、17、20リア-ゼの両活性が確認された。2.孵化前後のヒヨコの卵巣、精巣、副腎におけるP-450_<C17>遺伝子の発現の比較:孵卵12日および17日目の胚、孵化後1日、30日、90日のニワトリの卵巣、精巣、副腎からポリ(A)^+RNAを抽出し、^<32>P-標識したpLOA0511をプロ-ブとしたRNAスロットブロットハイブリダイゼ-ションを行った。その結果、P-450_<C17>遺伝子の発現は卵巣では12日目胚の段階ですでに孵化後と同程度のレベル(一定ポリ(A)^+RNAあたりの相対発現量として)に達していること、精巣では孵化直前になって孵化後と同程度のレベルとなることが分かった。ニワトリではP-450_<C17>遺伝子の発現が副腎で微弱であることも示された。これは、ニワトリの場合、副腎皮質ホルモンの主体が17位の水酸化されていないコルチコステロンであることと関係するものと考えられた。
CRPとLOX-1による血管機能病的変化誘導に関する研究

酸化LDLの内皮細胞受容体lectin-like oxidized LDL receptor-1(LOX-1)とC-reactive protein(CRP)の相互作用によって、補体カスケードの古典経路が活性化されることが明らかとなった。虚血性心疾患危険因子である酸化LDLの受容体として見出されたLOX-1が、やはり独立した危険因子であるCRPの生理活性発現に強く関わっていることがin vitro、in vivoの実験で明らかとなった。また、CRPはLOX-1だけでなく、マクロファージに多く存在し、LOX-1と同じスカベンジャー受容体に属するSR-AIIとも相互作用する可能性が示唆された。本研究の目的は、血管病変を引き起こす病態下で特徴的に内皮細胞に働いてその機能変化を導き、ひいては病態全体に影響を与える分子について、lectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1)との関連を中心に、その意義を明らかにすることである。酸化LDL受容体は、血管内皮細胞の病的な機能変化を媒介する分子として考えられている。一方、C-reactive priotein (CRP)は、虚血性心疾患の予測因子として注目されている。これまで、LOX-1とCRPが結合することを明らかにし、LOX-1発現が顕著に亢進しているSHR-SPラットを用いて、LOX-1とCRPの結合によって引き起こされる血管透過性亢進を観察してきた。今回、内皮細胞、心筋細胞へのCRPの結合を明らかにした。ウシ大動脈内皮細胞に結合した蛍光標識CRPはウシLox-1に対するsiRNAによって抑制された。同様にラット培養心筋細胞にも蛍光標識CRPは結合し、その結合はラットLOX-1に対するsiRNAによって抑制された。また、心筋細胞では、CRPによる補体系活性化が観察され、それもラットLOX-1に対するsiRNAによって抑制された。CRPによる補体系活性化は、補体系活性化によって生じるC3dを免疫組織化学によって検出した。酸化LDLの受容体としてクローニングされたLOX-1が、CRPの受容体であることがわかり、CRPが内皮細胞、心筋細胞にLOX-1を介して結合することがわかった。酸化LDL、CRP、2つの危険因子が共通の分子LOX-1を受容体として作用することで心血管病を促進している可能性が示唆された。LOX-1とリガンドとの相互作用をブロックすることで、虚血性心疾患、endothelial dysfunctionが抑制され、心血管病の治療につながることが期待される。本研究の目的は、酸化LDL受容体であるlectin-like oxidized LDL receptor (LOX-1)の働きを解明していくことである。血管病変を引き起こす病態下で特徴的に内皮細胞に働いてその機能変化を導き、ひいては病態全体に影響を与える分子について、LOX-1との関連を中心に、その意義を明らかにする。本研究では、LOX-1とC-reactive protein (CRP)の相互作用を調べている。炎症マーカーとして古くから使われていたCRPは、近年、虚血性心疾患の予測因子として注目されている。そして、CRP自体が作働物質として働き、血管病変、endothelial dysfunctionを引き起こすという報告が集まってきている。これまで我々は、LOX-1とCRPが結合することを明らかにし、LOX-1発現が顕著に亢進しているSHR-SPラットを用いて、LOX-1とCRPの結合によって引き起こされる血管透過性亢進を観察してきた。今回、CRPの作用の1つとしてCRPとLOX-1による補体系活性化をin vivo、in vitroで明らかにした。CRPを皮内投与し、血管透過性亢進の起こったSHR-SPラット皮膚組織の解析を行った。CRPの投与による補体系活性化の亢進がみられ、それによって引き起こされる白血球の浸潤を観察した。CRPとLOX-1による補体系活性化は、LOX-1固相化プレート、LOX-1発現細胞を用いた実験でも検出された。酸化LDLの受容体LOX-1は、CRPとも相互作用していることがわかった。LOX-1をブロックすることで、酸化LDLだけではなく、CRPによる作用も抑制し、endothelial dysfunctionを防ぎ、虚血性心疾患などの心血管病の発症、進行を抑制、遅延させることが期待される。
韓国生活文化とその表象に関する研究

韓国生活文化とその表象に関する研究において、研究分担者として韓国の葬式をテーマとした研究を行った。この研究の成果は、国立民族学博物館で開催した特別展「2002年ソウルスタイル」の「葬式」「墓」の展示に反映するとともに、同展の図録にコラムとして記載した。また、同館の講演会において「現代韓国の葬式事情-ソウルの病院葬式場を事例として」というタイトルで口頭発表した。その後も継続して、現代韓国社会の、主に都市部におけるいくつかの病院葬式場を取り上げ、新しい葬式行事とそこで展開される対人関係や行動規範について現地調査を行った。この調査によって得られた知見は次のとおりである。(1)これまで「葬儀社」と呼ばれる零細葬儀業社がこなしていた葬式に関わるすべての業務を病院葬式場が取って代わり、葬式の業務も細分化されている。(2)零細な病院葬式場と大手綜合病院葬式場との格差が激しい。(3)専門的な「〓師」(遺体に沐浴をさせる職人)が出現し、女性〓師も進出している。(4)納棺の儀式において泣きの儀礼が消えつつある。(5)韓国では基本的に故人の子女のすべてが喪主となるが、女喪主の発言力が強い。(6)韓国の葬式では宗教の影響が強い。(7)大学において喪礼指導学科が出現した。現在、日本における葬式のあり方についても調査を進め、その比較を通して論文を作成中である。
シリコンCVDプロセスおよびナノクラスター形成に関する化学反応機構の解明

アモルファスシリコン生成機構やシリコンナノクラスター生成の過程で重要なジシレンやシリルシリレン等のラジカルは、その存在が量子化学計算では予測されているが、実験的には検出されていない。本研究ではこれらのラジカルを検出することを目的としてレーザ多光子イオン化法を用いた飛行時間型質量分析計を開発した。昨年度までに開発した装置の分解能と感度を向上させるため、ドリフトチューブを長くし、さらに2段収束電極中にアインゼル型のイオンレンズを挿入した。この改良された装置を用い、主としてSi_2H_nラジカルの検出を試みた。反応管中にHe希釈された塩素ガスを流し、これにマイクロ波放電を行って塩素原子を生成し、シランまたはジシランを混合して水素引き抜き反応をおこさせて各種のSi-H系のラジカルを生成した。シランを用いた場合、Si,SiH,SiH_2の信号を観測でき、これらの信号のイオン化光源(レーザ)の波長依存を測定したが、その結果シリル以外は波長依存がなく非共鳴イオン化による信号である事が分かった。SiHイオン生成経路についてはシリルラジカルイオンの解離によるものと推定した。ジシランを用いた場合には、Si_2,Si_2H_3等のイオン信号が観測されたが、いずれも非共鳴イオン化による信号であることが確認された。SiClの強い信号も観測されたが、この起源については不明である。1)波長可変レーザー光イオン化質量分析計とそのための差動排気システム、光イオン化室、エキシマーレーザー光分解用の流通系反応容器の設計と製作した。また高感度イオン検出を行なうためのパルス同期型ゲートカウンター及びコンピューターインターフェイスを製作し必要なソフトウェアを開発した。光イオン化の方法としては、紫外レーザーを用いた多光子共鳴イオン化法および4波混合周波数変換法による光源を用いる共鳴イオン化法を新規に開発した。これらの方法を用いてまず、性能実験としてNOの光イオン化スペクトルの測定を行った。検出感度として1x10^<-9>molecule/cm^3が得られ十分高感度であることが確認された。2)従来の研究で用いてきたレーザー誘起蛍光法、電子衝撃イオン化法を用いた質量分析法等を併用してシリルラジカル及びシリレンラジカルから出発する反応過程の検討した。今年度は特にシリルラジカル同士の反応の機構の解明を分岐比の決定、及びこの系におけるジシラン、トリシランの生成過程等のナノクラスター生成の前段階としての高分子化の過程の解名を試みた。従来確認されていないシラン系の反応で重要なラジカル、Si_2H_4、SiH_2O、SiH_3O、ついて検出感度のイオン化エネルギー依存性を測定した。3) SiC14-O2系の光誘起クラスター形成反応機構を検討した。レーザー誘起蛍光法、光イオン化質量分析系を用いて種々のラジカルの時間依存を測定しまたレーザー散乱法により微粒子形成速度の動力学的解析を行った。シラン,ジシラン等を原料をするシリコンCVDプロセス,ナノクラスター形成に関する反応中間体の新しい高感度分析手法の開発を行いこれまで不明であった化学反応機構の詳細を明かにすることを目的としている。このため本年度は波長可変レーザーを光源とする光イオン化型TOF質量分析装置を開発し,反応中間体の検出を試みた。Si,Si_2,SiH,SiH_2等がSiH_3+O_2,Si_2H_5+O_2の反応中間体として検出された。また,電子衝撃型質量分析装置,FT-IR装置,紫外吸収法,レーザー誘起螢光法等の多種類の高感度検出法を用いてこれらの反応系を多角的に検討し,得られた情報を総合して反応機構の初期過程に関して最終的な結論を導くことができた。新しい知見として,SiH_3+SiH_3の反応におけるSi_2H_4の生成チャンネルがそれ程大きくないこと,また,H_2,D_2添加実験よりSiH_2が低圧ではSi_2H_6生成の主経路であることが定量的に測定された。

波長可変レーザーを光源とする光イオン化型TOF質量分析装置、電子衝撃型質量分析装置、FT-IR装置、紫外吸収法、レーザー誘起蛍光法等の多種類の高感度検出法を用いて、シラン、ジシラン等を原料とするシリコンCVDプロセス、ナノクラスター形成に関する反応中間体に関して、これまで不明であった化学反応機構の詳細を明らかにすることを目的としている。Si、Si_2、SiH、SiH_2、Si_2H_2、Si_2H_4、Si_2H_5等が、SiH_3+O_2、SiH_2H_5+O_2の反応中間体として検出された。これらの反応中間体に関する反応性を多角的に検討し、得られた情報を総合して、反応機構の初期過程に関して最終的な結論を導くことができた。特に新しい知見として、SiH_3+SiH_3の反応におけるSi_2H_4の生成チャンネルがそれ程大きくないこと、また、H_2、D_2添加実験よりSi_2H_2が、Si_2H_6生成の主経路であることが定量的に測定された。またこれまで反応性について全く知られていないSi_2H_2について、Si_2H_6の193nm光分解により検討した。Si_2H_2の生成は高振動励起状態にあり圧力および衝突分子の種類により寿命が決まることが見出された。以上を総合してSi-H-O系ラジカルの詳細な反応スキームを構築した。
記憶とシナプス維持過程を制御するδ2グルタミン酸受容体-新しい活性化機構の解明

小脳平行線維一プルキンエ細胞シナプスにおける長期抑圧現象(LTD)は、運動に関する学習・記憶の素過程と考えられ、その分子機構について精力的な解析がなされている。小脳LTD誘発の鍵を握る分子の1つとして、プルキンエ細胞に特異的に発現するδ2型グルタミン酸受容体(以下、δ2受容体と略す)があり、δ2受容体発現を欠く遺伝子欠損マウス(以下、δ2欠損マウスと略す)は、小脳失調や運動学習障害を示し、また小脳LTDを誘発させることができない。同時に、δ2欠損マウスにおける平行線維-プルキンエ細胞シナプスの数は、正常マウスに比べ、激減していることから、δ2受容体は、機能的なシナプス可塑性と形態的なシナプス形成・維持の2つの過程を制御するユニークな「記憶素子」として注目されている。しかしながら、δ2受容体の活性化機構についてはまったく明らかにされていない。そこで本研究では、δ2受容体の活性化機構を、トランスジェニックマウスと電気生理学・行動学的実験手法を有機的に組み合わせた新しいアプローチにより追究した。平成17年度に報告した、δ2受容体アミノ酸配列に保存された推定上のリガンド結合領域を潰した変異体の研究成果に引き続き、平成18年度には、δ2受容体を介したCa2+流入を抑制するように施した変異体をプルキンエ細胞特異的に発現させた"レスキューマウス"の作製および解析を終了させた。このマウスは、δ2欠損マウスにみられる小脳失調、小脳LTD欠如およびシナプス機能異常など、すべての病的表現型を回復させた。従って、脳内で機能するδ2受容体は、δ2受容体を介したCa2+流入を必要としないことが示唆された。尚、上記成果は、2007年3月に、Journal of Physiology(London)誌に掲載された。また、平行線維-プルキンエ細胞シナプスの機能について、いくつかの新しい知見を得ており、European Journal of Neuroscience誌、Journal of Neuroscience誌、Brain Research誌等に、その結果を報告した。小脳平行線維-プルキンエ細胞シナプスにおける長期抑圧現象(LTD)は、運動に関する学習・記憶の素過程と考えられ、その分子機構について精力的な解析がなされている。そこで本研究では、δ2受容体の活性化機構を、トランスジェニックマウスと電気生理学・行動学的実験手法を有機的に組み合わせた新しいアプローチにより追究している。現段階において、(1)δ2受容体アミノ酸配列に保存された推定上のリガンド結合領域を潰した変異体および、(2)δ2受容体を介したCa^<2+>流入を抑制するように施した変異体をそれぞれ、プルキンエ細胞特異的に発現させた"レスキューマウス"の作製および解析が終了した。これらのマウスは、δ2欠損マウスにみられる小脳失調、小脳LTD欠如およびシナプス機能異常など、すべての病的表現型を回復させた。従って、脳内で機能するδ2受容体は、リガンドとの結合を必要とせず、また、δ2受容体を介したCa^<2+>流入を必要としないことが示唆された。尚、リガンド結合に関する成果は、EMBO reportsにて報告済みであり、Ca^<2+>流入に関する成果は、現在投稿準備中である。

このマウスは、δ2欠損マウスにみられる小脳失調、小脳LTD欠如およびシナプス機能異常など、すべての病的表現型を回復させた。従って、脳内で機能するδ2受容体は、δ2受容体を介したCa2+流入を必要としないことが示唆された。尚、上記成果は、2007年3月に、Journal of Physiology(London)誌に掲載された。また、平行線維-プルキンエ細胞シナプスの機能について、いくつかの新しい知見を得ており、European Journal of Neuroscience誌、Journal of Neuroscience誌、Brain Research誌等に、その結果を報告した。
風化により劣化した絵画のディジタルメディア上での復元

現在の絵画修復にでは損傷個所の検出において紫外やX線などの可視光外の波長帯を用いた写真撮影等の技術が利用されており、これらの画像より顔料の剥離などの検出以外にもキャンバスに描かれた木炭の下絵等も検出できる技術が確立されているが,本研究ではこのような光学的なアプローチではなく,絵画の表面形状を精密に計測することにより顔料の剥落を検出する技術を確立した。これは,単に絵画の劣化部位の検出のためだけではなく,絵画のデジタルアーカイブ化においても有用であり,CGなどでのよりリアルな絵画表現や,後世への学術資料としての利用も可能である。また,本研究では絵画のディジタルメディア上での復元についても研究した。このようなデジタルメディア上での修復は,「絵画はすべて芸術という位置づけにあることが多く,保存のための可逆修復を施す。そのため,礼拝の対象であった昔のように見た目の美観の回復を優先した修復を行うことは困難である。」という絵画修復の現状に対して美観の回復を優先した修復を行う手法として有効性が確認された。具体的な仮想修復手法としては,絵画画像に見られるフラクタル性(もしくは局所相関性)に着目し,この性質を画像中より抽出することにより顔料の剥落部分を復元する手法を確立した。さらに,視覚的な効果を考えて,復元されたテクスチャにノイズ成分を加えてリアリティを高める手法についても検討した。本研究では上記の仮想修復に着目して研究を行ってきたが,実際の絵画を修復する際の修復支援にも応用できるものと思われる。本研究ではこの点についても検討を行った。風化により劣化した絵画のディジタルメディア上での復元の研究において、本年度は劣化した絵画について調査を行うために、東京芸術大学大学院美術研究科・教授・歌田眞介氏、同大学助手の米倉乙世氏に協力を依頼し、絵画の劣化や修復の技術について調査した。その結果現在の絵画修復において、損傷個所の検出において紫外やX線などの可視光外の波長帯を用いた写真撮影等の技術が利用されており、これらの画像より顔料の剥離などの検出以外にもキャンバスに描かれた木炭の下絵等も検出できる技術が確立されている。しかし、これらの情報から絵画を修復するためにはその絵画の作風や顔料の種類、また劣化の進行状態等を考慮し知識を基に主観的に復元する必要があり、熟練を要することがわかった。これはディジタルメディア上での復元においても同様の問題が生じる。また、本年度は東京芸術大学大学院美術研究科・文化財保存学専攻保存修復油画研究室より劣化により顔料の剥離や亀裂が生じた絵画3点を借用し名古屋工業大学にて顔料の剥離のモデル化や検出方法の検討を行った。さらにスキャナなどでディジタル画像として表現された絵画の剥離や亀裂を補間する基礎技術について検討を行った。その結果、顔料の剥離検出では、顔料の剥離の特定は撮像装置の解像度や多種多様のキャンバス、また顔料や技報の違いに対応することは困難な作業であることがわかった。画像修復(画像補間)技術では人間の知覚特性において違和感が生じないレベルの補間手法が比較的容易に実現できた。なおこの検討した基礎技術に関する成果については今年度3月号の論文誌に掲載された。
真空紫外線領域における生体高分子の自然円二色性測定システムの開発

本年度は前年度開発した真空紫外線領域(VUV)における円二色性スペクトル(CD)測定システムを活用して、正確なVUV-CD測定のための校正手法の確立とそれを基にした生体分子薄膜・水溶液試料のVUV-CD測定、ならびに分子軌道計算法によるCDの理論予測に成功した。VUV-CD測定システムは独立行政法人産業技術総合研究所の電子蓄積リングTERAS BL-5にて昨年度に引き続き開発を進めており、本年度は光学系の改良と調整・ノイズ対策・機器の更新などにより前年度より一桁近い高感度化に成功した。VUV領域での正確なCDならびに直線二色性(LD)の測定には校正値を求めることが必須となる。そのためこの領域で偏光度測定手法として用いられている反射型位相子・偏光子を利用し、CD測定時と同等の手順でこれらの透過光強度の回転角度変化を観測することから校正値を求めるという新規の校正手法の開発に成功した。CDやLD標準試料の測定結果との比較からこの手法は正確な校正値を与えることが分かった。上記の測定システムと校正値を用いて、アミノ酸薄膜や糖水溶液といった生体分子試料のVUV-CD測定に成功した。薄膜試料は前年度開発したCD・LD同時計測法により僅かなLD由来信号の除去を行っている。水溶液試料測定に関して、温度(1080°C)調節機構を備えた小型試料セルを開発することに成功し、より正確なCD測定が可能になっている。Gaussian03プログラムを利用した構造既知アミノ酸のCDの理論計算を行った結果、実験結果との一致を得ることにも成功した。この結果は構造未知試料のCD測定と理論予測からその構造解明が可能であることを示している。以上、当初の研究実施計画に即した研究成果を得ることに成功した。本年度は真空紫外線領域における円二色性(CD)測定システム開発とその評価に主眼を置き、透過光測定ならびに偏光アンジュレータの偏光変調法を用いたCD測定システム開発とアミノ酸や糖などの生体分子試料を用いた評価に成功した。真空紫外CD測定システムは独立行政法人産業技術総合研究所の電子蓄積リングTERAS BL-5に構築した。まず偏光変調法によるCD計測で必須であるミュラー行列演算を構築した光学系において遂行し、本測定系ではCD信号だけでなく直線二色性(LD)に起因する信号も計測されてしまうことを明らかにした。この場合、LDを持つ試料に関して正確なCD計測が不可能となる。そのために真空中における試料回転機構を開発し、CD信号の試料回転角度依存性からCDとLD起因の信号を分離して計測する手法を確立させた。さらにこの方法と偏光解析結果等を応用させて、CDとLDを同時かつ精密に計測できる手法を確立し、生体分子であるアミノ酸薄膜を標準試料としてその正確性を評価した。加えてより短波長のCD計測に適応した試料基板の作製や糖などの生体分子試料用の水溶液セルの開発に成功した。特に水溶液セルでは糖やアミノ酸試料の真空紫外CD計測に成功し、その性能の高さを立証した。また入射光強度計測システムの改良や計測パラメータの最適化などを行うことで、以前より一桁以上の高感度化(約0.01%程度)や測定時間の短縮(約半分)に成功するなど真空紫外CD計測システムの高度化に成功した。次年度は現在整備中の短波長の利用が可能な真空紫外分光器と上記のように開発した計測システム・測定試料を応用させることで、更なる短波長域のCD計測と生体分子CDデータベースの構築を行う。
環境教育の教材・資料作り-大気汚染と樹木の浄化能-

《課題I亜硝酸の簡易分析法の開発》フィルムケースを用いる従来法では、大気中の亜硝酸の捕集液としてトリエタノールアミンを用いていたが、本試薬は学校現場では入手困難である。そこで、水酸化ナトリウム溶液の利用を検討した結果、低い濃度(0.010.1N)でも十分児童・生徒に大気の汚れ具合を認識させることができる(感度は約2/3に減少)ことがわかった。《課題II大気汚染の現状調査》(1)汚染の現状図の作成:従来法と本改良法とを併用して、熊本県内の主要幹線及び竜田山・江津湖周辺の亜硝酸による大気汚染現状図を作成した。その結果、交通量との間にかなりの相関があることが再認識された。(2)天候と亜硝酸汚染:大気中の亜硝酸濃度は、(1)夏よりも冬(2)昼よりも夜(3)晴天が続けば続くほど高い数値が、一方(4)降雨後には急激な数値の減少が認められた。《課題III樹木の蒸散量と大気浄化能》(1)下記の方法で、「樹木は大気中から亜硝酸ガスを吸収・除去している」ことを実証することが出来た。(1)密閉容器内に標準亜硝酸溶液と植物(キンセンカ)を入れて1日放置後、中の亜硝酸ガス濃度を測定する。(2)樹木の葉に直接ビニル袋(標準亜硝酸溶液を含む)を被せ、中の亜硝酸ガス濃度を数日間追跡測定する。(2)イチョウ、ヒイラギモクセイ、キョウチクトウおよびマツの葉を採取・乾燥後、少量の水を加えて乳鉢ですりつぶし、得られた液中の陰イオン濃度をイオンクロマト法で測定した。その結果、明確な相関性(どの種類の植物・葉は多量に汚染物質を含むなど)を言及するまでには至らず、現在継続研究中である。
機械学習を用いた大将棋類の質的類似度の研究

本研究は、将棋の変種、特に「中将棋」・「大将棋」と呼ばれる大きな盤で多数の駒を用いてプレイされる変種において、コンピュータプログラムによる自動プレイで大量のゲームのデータを採取・比較し、これらの変種の持つ各種ルール(特に現代将棋に含まれていない特殊ルール)がゲームの性質にどのような影響を与えているか評価を行うものである。この手法により、既にプレイヤの存在しない歴史的変種間でも比較可能である。本申請では、これまでに大将棋類に対して行ってきた実験データの信頼性を向上させるため、機械学習の手法の改善をはかり、一定の強さのプログラムを作成して、ゲームデータの採取・評価を行う。
核の発生を決定するパラメータの導出と薄膜付着強度の向上

核の発生を決定するパラメータの導出と薄膜付着強度の向上を目的として,CVD法によるシリコン基板上へのダイヤモンド薄膜形成過程を対象とした分子動力学シミュレーションを行った。研究の進展にともない,当初の目的であった核発生パラメータというマクロな物理量を越えて,遥かにミクロな視点より,薄膜付着強度向上への指針となる核発生機構を明らかにすることができた。具体的には,シリコン基板上の点欠陥,高ひずみアモルファス領域,および同領域が相転移した体心立方(bcc)構造の領域からの核発生機構を把握した。得られた実績を要約して以下に示す。1.ダイヤモンド核発生開始の基本的な素過程を量子力学に基づいた動力学により明らかにすることを目的として,1個の炭素原子に注目した第一原理分子動力学シミュレーションを行い,点欠陥からの核発生機構を解析した。2.高ひずみ状態にあるアモルファス構造のシリコン基板を対象とした核発生機構把握の分子動力学シミュレーションを行い,反応ガス中の炭素原子が基板内部に侵入し,基板がシリコンカーバイドとなることを示した。すなわち,ダイヤモンド薄膜-シリコン基板の中間層としてのシリコンカーバイド形成プロセスの一つを,基板表面のアモルファス領域に注目することにより明らかにした。3.高ひずみ状態のアモルファス構造のシリコン基板が相転移した,bcc構造のシリコン基板を対象とした核発生機構把握の分子動力学シミュレーションを行い,2.と同様に,基板がシリコンカーバイドとなることを示した。ダイヤモンド薄膜においては,基板と薄膜は蒸着の初期に核が発生した位置でのみ接していることが従来から確認されている。このため薄膜生成にあたっては,薄膜の核の数すなわち核発生密度を増加させることが重要となる。ここでは核の発生を決定するパラメータの導出と薄膜付着強度の向上を目的として,分子動力学シミュレーションを実施をした。1.核成長に及ぼす基板傷つけ処理の彫響を三次元的に解明することを目的として,儡つけ処理を施したシリコン基板と反応ガスからなる核成長三次元モデルを考案し,シリコン基板上に発生および成長するダイヤモンド核を対象とした分子動力学シミュレーションを行った。同モデルにおいては,原子間相互作用を表すものとして経験的な2体間ポテンシャルであるMorseポテンシャルを用いた。その結果,三次元核成長過程を数値的に明らかにした。2.薄膜-基板問の付着強度を数値的に求める場合等においては,1.のような経験的ポテンシャルを用いた分子動力学によってではなく,量子力学に基づいた第一原理分子動力学によりシミュレーションを行うことが求められる。ダイヤモンド核発生の開始の基本的な素過程を量子力学に基づいた動力学により明らかにすることを目的として,1個の炭素原子に注目した第一原理分子動力学シミュレーションを行った。シミュレーションにより,シリコン基坂内に入り込む炭素原子の挙動を数値的に明らかにするとともに,シミュレーション領域(セル)内の電荷密度分布の解析により炭素原子-シリコン基板問の結合状態を明らかにした。
ダイラタント流体のレオロジー

濃厚なコロイドや粉体と流体の混合物は、激しいずり粘化を示し、それが、よく知られた片栗粉と水の混合物の奇妙な振る舞いの原因になっている。本研究では、このような激しいずり粘化を示す流体のレオロジーを記述する現象論的方程式を構築した。得られた方程式を解析することにより、定常ずり流が不安定化して振動流を生じる領域があることを理論的に示した。更に、実験によりそのような振動流が実際の系で起こることを示した。ダイラタント流体のレオロジーを明らかにする為に、(1)ミクロな立場からの湿った粉体の粒子モデル、および(2)マクロな立場からのストレス粘化流体の現象論的モデルの構築を行なった。(1)湿った粉体のモデルの構成及びそのシミュレーション:湿った粉体のミクロなモデルかについて、液体成分の量が少ないペンデュラー状態から、液体が多いファニキュラー状態、キャピラリー状熊、浸漬状態を統一的にモデル化し、それを用いて単純シアの下でのシミュレーションを行なった。その結果、シアストレスが液体量の増加に対して最大値を示すという実験事実に対応する結果を得た。このモデルと結果について論文として公表した。(2)ストレス粘化流体の現象論的モデルの構築:ダイラタント流体のレオロジーを現象論的に記述する連続体モデルを構成した。ストレスに応じて内部状態が変化し、その結果、粘性係数が代わるという性質を、内部状態を表す変数を導入することによって表現した。単純シア流および斜面流の場合について、定常流の解を求めその安定性の検討を行なった。ダイラタント流体のレオロジーを明らかにするために、現象論的流体力学を構成し、単純な流れ場における数値シミュレーションを行ってその性質を調べた。ダイラタント流体とは濃厚な粉体-液体混合系で、外部からの応力に対して不連続かつ瞬間的に非常に大きなずり粘化を示す媒質で、そのミクロなメカニズムは未だ理解されていない。本研究では、通常の流体力学変数に加えて、粉体粒子の局所的分散状態を記述する現象論的場の変数φを導入し、流体力学を構成した。定常状態での状態変数の値が局所的粘性ストレスによって与えられるとすることにより、実験的に観測されている、不連続なずり粘化を示すストレス-ずり速度曲線や、ずり速度を変化させた場合の履歴効果を現象論的に表現できることを示した。また、状態変数方程式において、通常仮定されるような緩和時間一定の緩和ではなく、ずり速度に比例する緩和率を仮定した。これは、状態の変化が媒質の変形によって駆動される場合に対応し、これによって、外部からの劇力に対し粘化が瞬間的に起こりほとんど変形を許さないという、ダイラタント流体に特異な性質を表現できることを示した。この系を単純な流れ場で数値シミュレーションすることにより、ずり速度がある条件を満たす場合に一様流が不安定化し、急激なずり粘化と緩和を繰り返す振動流(ずり粘化振動)が生じることを示した。ずり粘化流体についてこのような振動状態を指摘したのは本研究が初めてである。実験系において観察されている不規則な揺らぎが、このずり粘化振動に起因する可能性について検討した。また、その結果を確認するための実験を計画し、研究協力者と共同で実験を行った。この系を単純な流れ場で数値シミュレーションすることにより、ずり速度がある条件を満たす場合に一様流が不安定化し、急激なずり粘化と緩和を繰り返す振動流(ずり粘化振動)が生じることを、理論的に予測した。実験的には、これまでこのような明確な振動現象は観測されていなかった。そのため、研究協力者と共同で実験を計画した。その結果、予測したパラメタ領域において明確な振動が観測された。
インタ-フェロンγによるマウス免疫細胞刺激時の細胞内各種シグナルの伝達

昭和63年度平成元年度に計画した研究計画はほぼ順調に消化出来た。以下その成積を述べる。1.インタ-フェロン(IFN)-γによる刺激で、マウスマクロファ-ジ(Mφ)内へのCa^<2+>の流入は刺激直後には認められなかった。このことは、IFN-γによるマウスMφの活性化のシグナルが外部からのCa^<2+>には依存していない事を示している。2.IFN-γによるマウスMφ内のプロテインカイネ-スCの活性化は確認されなかった。3.マウスサルモネラ感染症において、IFN-γあるいは他のサイトカインであるインタ-ロイキン(IL)-1βや腫瘍壊死因子(TNF)-αの単独投与はある程度有効な感染低抗性を賦与したが、これらを併用して投与すると、さらに低抗性の増強が認められた。その際、IFN-γをIL-1βやTNF-αと同時に投与した場合に感染低抗性が増強する事から、IFN-γは単にprimingとして働いているのではない。4.顕微自動解析装置(CAM-500)を用いて、IFN-γ刺激によるマウスTリンパ球、Bリンパ球、MφでのpHや膜透過性、Naイオンの流入などを測定したが、IFN-γ刺激によるこれらの細胞内シグナルのインディケ-タ-には変化は認められなかった。5.IFN-γで刺激した後のマウスTリンパ球、Bリンパ球、Mφにおいて、IL-1やTNFの産生が誘導されているかを検討したが、生物学的に有意な量のIL-1やTNFの産生は認められなかった。又、サイトカインのメッセンジャ-RNAの発現が誘導されている可能性がある為にIL-1βとTNF-αのメッセンジャ-RNAの発現を検討したが、これらのサイトカインのメッセンジャ-RNAの発現は検出出来なかった。これらの結果は3の結果とは矛盾しない。6.近年、Mφ活性化の細胞内シグナルの1つと考えられているジアシルグリセライドや中性リピドの合成をIFN-γ刺激Mφで定量したが、著明な増加は検出出来なかった。7.IFN-γは直接的にMφを活性化しえなくても、休止期のMφを刺激に対して応答性の状態に変える事が知られている。ムラミルジペプチド(MDP)は、単独では正常のマウスMφに作用させても、IL-1産生を誘導する能力がない。しかし、予めIFN-γを投与しておいたマウス由来のMφにMDPをin vitroで作用させると、intracellularのIL-1もextracellularのIL-1も著名に産生が認められた。in vitroで正常MφをIFN-γで刺激しても、MDPによるIL-1の産生が認められない事から、IFN-γが直接Mφに作用して活性化するのではなく、priming signalとしてその他の細胞を介してMφをMDPに応答性の状態に変えていると思われる。8.IFN-γをマウスに投与するとナチュラル・キラ-細胞が活性化され、レジオネラ(Legionella pneumophila)の感染に対して抵抗性を賦与することを見出した。9.IFN-γのマウスMφの活性化の機序として、細胞内シグナル伝達への影響が考えられる、しかし、Ca^<2+>の流入、プロテインカイネ-スCの活性化、pHや膜透過性の変化、Naイオンの流入、ジアシルグリセライドや中性リピドの合成は確認できなかったけれども、各種の細胞機能の発現に際して抑制的に作用するcyclic AMPの合成に必要なadenylate cyclaseの活性化を抑えていることが明らかになった。

これらの結果は3の結果とは矛盾しない。6.近年、Mφ活性化の細胞内シグナルの1つと考えられているジアシルグリセライドや中性リピドの合成をIFN-γ刺激Mφで定量したが、著明な増加は検出出来なかった。7.IFN-γは直接的にMφを活性化しえなくても、休止期のMφを刺激に対して応答性の状態に変える事が知られている。ムラミルジペプチド(MDP)は、単独では正常のマウスMφに作用させても、IL-1産生を誘導する能力がない。しかし、予めIFN-γを投与しておいたマウス由来のMφにMDPをin vitroで作用させると、intracellularのIL-1もextracellularのIL-1も著名に産生が認められた。in vitroで正常MφをIFN-γで刺激しても、MDPによるIL-1の産生が認められない事から、IFN-γが直接Mφに作用して活性化するのではなく、priming signalとしてその他の細胞を介してMφをMDPに応答性の状態に変えていると思われる。8.IFN-γをマウスに投与するとナチュラル・キラ-細胞が活性化され、レジオネラ(Legionella pneumophila)の感染に対して抵抗性を賦与することを見出した。9.IFN-γのマウスMφの活性化の機序として、細胞内シグナル伝達への影響が考えられる、しかし、Ca^<2+>の流入、プロテインカイネ-スCの活性化、pHや膜透過性の変化、Naイオンの流入、ジアシルグリセライドや中性リピドの合成は確認できなかったけれども、各種の細胞機能の発現に際して抑制的に作用するcyclic AMPの合成に必要なadenylate cyclaseの活性化を抑えていることが明らかになった。
株式指数オプションの証券設計に内在する取引費用節約効果と証券会社の市場流動性供給

オプションを分析する際には,同じ時刻に観察された原証券価格とオプション価格を用いることが望ましい。日々(終値)データを用いた従来研究に対し,この研究では日経平均225種(NK225)のプットおよびコール・オプションについて,2000年1月から12月の約定(取引)毎の価格を記録したティック・データを用いて,ボラティリティ・スマイルと呼ばれる,マネネス(行使価格と原証券価格の比率)とインプライド・ボラティリティ(IV)との関係を検証し,次の結果を得た。1)日々データによるIVはティック・データによるIVと一致しないことがあり,日々データでは安定したように見える場合もティック・データからみるとかなり不安定な変動が見かけられる。2)取引が,その直前に提示されていた気配のどちら側でおこったかが,IVに有意な影響を及ぼす。3)こうした効果を除いても,ボラティリティ・スマイルは観察される。4)スマイルのラインからかけ離れた大きなIVの値は,原証券(NK225)の変化に対するオプション価格の弾力性が小さなところ(イン・ザ・マネーのオプション)でおこっており,そのときの約定数量は必ずしも大きくない。これらの結果は,a)ボラティリティの変化によってオプション価格が受ける影響度合いは,ニア・ザ・マネー(NTM)のオプションが最も大きく,実際,NTMのオプションの取引高が最も多いこと,b)ボラティリティが変化するときNTMのオプションで最も大きなポジション調整を必要とすること,従って,オプションの取引コストがその種類によって一定ならば,NTMのオプションは取引コストがかかる分だけ割安でなければならないこと,c)オプション自体の取引動機が,原証券のボラテイリティという直接には観察できない変数をめぐった投資間の意見の相違にもとづいていること,といった理論仮説と整合的であることを示す。従来は,単一市場を対象とするマーケット・メーカーの行動モデルが研究されてきた。本研究は,きわめて似通った複数資産を用いた裁定取引を中心にその価格付けがなされている,株式指数オプションというデリバティブが研究対象であるので,複数の市場にまたがって流動性供給を行うマーケット・メーカーの行動モデルを開発した。まず,デリバティブということが本質的な役割を果たさない,株式「一括取引」と,分割発注などによる「個別取引」といった2つの市場に同時に関わりながら,利益獲得を目指しつつ市場提供および流動性供給を行うマーケット・メーカーのモデルを開発した。現実には,ランチタイムに行われている株式の取引所外一括取引(バスケット取引ないし決め商いと呼ばれるもの)と,取引所立会い時間内のザラバ取引とがこれらにそれぞれ対応する。指し値注文を出すことは個別取引に対して流動性を供給したことになるが,そのコストは(いわゆるファンダメンタル・バリューより高い値段での売り,または安い値段での買い)取引が成立したときに初めて回収できる。流動性供給コストは,例えば情報をもつトレーダーからみると指し値がファンダメンタル・バリューよりはずれている場合に指し値注文が利用されてしまうといった,逆選択コストなどから構成されるため,指し値注文を入れた時点でコストがかかる。このコストの大きさと,執行リスクを回避したいため一括取引を求める参加者がつける「プレミアム」との大きさとの対比で,均衡が求まることが示された。現在は,「一括取引」はオプションとして,「個別取引」はオプションを複製する取引戦略としてみなし,ここで得られた複数市場でのマーケット・メーカー・モデルを拡張し,本来の目的にしたがったモデル開発への橋渡しを試みている段階にある。オプションに内在する取引節約機能をとらえるため,日経平均指数オプションを念頭においてモデル開発を行なった。現在は,データ分析を深化させる途上にあり,この結果をまって成果を取りまとめる段階にある。モデルの骨子は,ボラティリティ・スマイルにみられる行使価格近傍での相対的なオプション価格のディスカウントを,オプションのマーケット・メイクを行う証券会社の行動を通じて説明するものである。

ボラティリティ・スマイル現象は,原証券価格が行使価格から離れたオプションの取引価格がブラック・ショールズ価格公式に比べて割高であることを意味する。一般参加者から出される売買注文に応じて取引を成立させるディーラー(証券会社)は,一般の証券については,そうした流動性供給のコストをビッド・アスク・スプレッドから回収できる。例えば,参加者の間で将来予想が違っているなどのため参加者毎に「真の株価」が異なっていると,参加者間で売り買いが交錯し(頻繁に取引され,売買に応じることでスプレッド分の収益を上げられる。頻繁な取引がないときはスプレッド幅を広げることができる。オプション取引の場合,一般参加者からの売買が交錯する主たる要因は原証券価格のボラティリティ変化に対する見解の相違に基づかざるを得ず,原証券価格が変化するにつれておこる通常のオプション取引では,市場参加者が売買の同じ側に立つため,こうした頻繁な取引やスプレッド調整によって収益を上げることができない。そこで,売買の少ない銘柄については割高の価格をつけることで,流動性供給コストの回収を試みる。原証券価格に近い行使価格を持つオプションの取引(出来高)が多い理由は,行使価格近傍でオプションのΔの変化がもっとも大きいためである。実際のデータは以上のモデルを支持しているが,スマイルの程度(水準)の説明についてはまだ改良の余地がある。
情報系の学科・専攻を持たない大学における情報処理教育のあり方

大学へ目的意識をもって入学してくる学生は非常に多い。その目的意識の内容は、大学に設置してある学科、コース等、大学が広報活動している内容については顕著にあらわれている。しかし、資格についてはあまり広報活動をしていないにも関わらず、資格を取得したいという目的意識の内容が非常に多い。これは、資格を持っていないと就職にふりであるという考え方が、高校生の時代から浸透していると考えられる。一方、文系の女子学生に限っていえば、一家に一台ワープロ(パソコン)がある時代といわれながらも、入学してきた段階でワープロを操作できない学生が非常に多い。このように、コンピュータ操作にはほとんど無関心であるが、情報処理に関する資格などを取得したいという目的意識を持っている学生に、情報処理教育を行うために次のようなことを行った。情報処理教育の一環としてまずワープロ操作ができるようにすること、さらに具体的な目標を持たせて授業を行うことで、スムーズにかつ持続性を保たせながら実習を進めていく。ここで具体的な目標とは、ワープロ検定に合格できること。このような授業を行った結果、検定の合格者が非常に多くなり、授業の受講完了率も非常に高くなった。今回は検定試験に合格するという目的を設定したが、このような目標は年々変わっていくものであるので、常に調査をし情報処理教育を施すための環境作りをしなくてはいけない。
う蝕誘発性バイオフィルム形成を抑制するリプレイスメントセラピー用菌株の創製と応用

本研究は、最新のう蝕病因論に立脚した新しい有用なう蝕予防法を確立することを最終目標として、主要病原因子である非水溶性グルカン(WIG)合成能の低下したリプレイスメントセラピー用細菌株を遺伝子工学的手法で創製或は無う蝕者口腔から分離し、それらを歯垢内に定着させることによりミュータンスレンサ球菌の強病原株を口腔から駆逐する手段による新しいう蝕予防法の確立をめざす。その目的のため、平成12年度は、ヒト口腔から新鮮分離したミュータンスレンサ球菌株を中心に検討を試み、既得の無う蝕者から新鮮分離した低WIG合成酵素活性を示すS.mutans株とS.cricetus様菌株が強いショ糖依存性固着能を保持しており、かつラットに対するう蝕誘発能が極めて低い事実を明らかにした。平成13年度は、より有用なS.mutans株及び低う蝕誘発性のS.sobrinus株の取得を目的に、両菌種の分離・同定法とかIn vitroう蝕原性試験法の検討を行なうと共に、それら改良手法を用いて無・低う蝕罹患経験を持つ成人被験者から多数の両菌種株を分離・同定した。現在、それらの抗う蝕性試験を行なっているが、まだ有用株の取得には成功していない。さらに本年度は、既得のサイクロデキストラン(CI)合成酵素発現S.gordonii株よりを特異抗血清使用のウエスタンブロット法を駆使して高遺伝子発現株を再分離し、当該株の口腔内定着性、定着菌の遺伝子発現性及びう蝕抑制能をラット使用の動物実験により調べた。その結果、口腔内定着能と遺伝子発現能は著明に認められたが、う蝕スコアーの有意な減少は認められなかった。本研究の目的は、有用なリプレイスメントセラピーによるう蝕予防法を確立することを最終目標として、酸拡散バリアー能の高いう蝕誘発性のバイオフィルム形成を抑制する働きを持つミュータンスレンサ球菌株およびミチスレンサ球菌株を遺伝子工学技術を用いて創製あるいはヒト口腔から分離し、それらのIn vitroおよびIn vivoにおける抗う蝕効果を調べることにある。その目的達成のため、平成12年度は主として、ヒト口腔から新鮮分離したミュータンスレンサ球菌株を中心に検討を試みた。先にう蝕罹患経験の無い成人の口腔から分離し菌種同定を行った非水溶性グルカン合成能が微弱ながらも平滑面固着性のあることが判明しているS.mutansとS.sobrinusの両既得株につき、ラット使用の動物う蝕実験を行った結果、それら菌株を単独感染させたラット群のう蝕スコアーは標準菌感染ラット群のそれより有意に低く、いずれもリプレイスメントセラピー用菌株として使用できる可能性が強く示唆された。しかしながら当該S.sobrinus株は、主要GTFであるGTF-I、GTF-TおよびGTF-Uの産生性がいずれも標準株のそれらより著明に低く、かつバシトラシンに感受性であり、血清学的反応性およびPCR分析の結果もまた本菌株がS.cricetusに近い株である可能性を示唆した。最近、ミュータンスレンサ球菌用選択培地に増殖不能のバシトラシン感受性のS.sobrinusがヒト口腔に広く分布している可能性が示唆されている。そこで、無う蝕あるいは低う蝕罹患経験者の口腔に棲息するバシトラシン感受性S.sobrinus株の分離を30%ショ糖加平板培地を用いて試みた。しかし、無・低う蝕者の歯垢サンプルからはバシトラシン抵抗性のS.mutans株のみが分離され、S.sobrinus株はバシトラシン感受性株のみならず抵抗性株も全く分離されなかった。なお、高う蝕者1名の口腔からはバシトラシン感受性のS.sobrinus様菌株が分離されたが、それはS.sobrinusではなくS.cricetusと同定された。