hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ピロリ菌のシアル酸転移機構とその潜在的免疫修飾作用の解明

平成29年度の研究成果により、ある特定地域由来のピロリ菌において、複数のシアル酸発現候補株(ST陽性株)を取得している。また、一部の候補株からシアル酸転移酵素のホモログ遺伝子(ST1/ST2遺伝子)をクローニングすることに成功している。以上を踏まえ、平成30年度は以下の実験を行なった。1シアル酸合成・転移酵素遺伝子群の発現解析:in vitroで培養したST陽性株のmRNAを解析し、上記全ての遺伝子の発現を確認した。一方、抗シアリルLeX抗体を用いたブロット解析では陰性を示す株(Sialyl-LeX陰性株)も存在したことから、同遺伝子群の塩基配列を詳細に解析したところ、Sialyl-LeX陰性株では、ST1/ST2がいずれも完全長で存在しない、または塩基欠損によるフレームシフトが起きていることが確認された。他方、ST1のみを完全長で有する株は、Sialyl-LeX陽性を示したことから、ST1/ST2いずれか単独でもシアル酸転移機能を有することが示唆された。2ST1/ST2組み換えタンパク質の機能解析:大腸菌C43株を宿主として、GST融合ST1/ST2両タンパク質を発現させた。両発現株の菌体破砕液においてシアル酸転移活性が確認された。また、精製タンパク質を用いたST1/ST2の酵素学的評価を行なった。3免疫細胞に対する反応性試験:ヒト由来の細胞株を用いたin vitro試験により、Sialyl-LeX陽性株の病原性評価を行なった。マクロファージ状に分化させたTHP-1細胞に対し、Sialyl-LeX陽性2株、Sialyl-LeX陰性2株(コントロール)を感染させ、一定時間後の炎症性サイトカインの産生量を比較した。その結果、両グループのIL-8産生量に有意な差が確認された。また、各ピロリ菌株から抽出したLPSを添加した実験においても同様の結果が得られた。最終的に確認されたSialyl-LeX陽性ピロリ株は5株と少数であったことから、疫学的な知見を得るには至っていない。一方、これまでの研究結果から、ピロリ菌においてもシアル酸合成・転移酵素が発現・機能していることが証明され、「ピロリ菌はシアル酸を持たない細菌である」という通説を覆す結果が得られている。また、in vitro試験の結果から、これらシアル酸転移の有無がヒト免疫細胞に対する反応性にも影響を与えることが示唆されており、今後の研究に繋がる成果が得られている。当初の研究計画通り、ヒト細胞株を用いたin vitro試験や、マウス感染モデルを用いた動物実験を進め、ピロリ菌のもつシアル酸転移機構とヒト免疫機構との相互作用を解析する。また、シアル化糖鎖の詳細な様式を明らかとするため、Sialyl-LeX陽性ピロリ株のLPSの構造解析を進める。シアル酸は、ヒトをはじめとする哺乳動物の細胞表層糖鎖の先端に存在し、抗原認識や炎症反応、細胞のガン化、その他様々な免疫反応に関与する。本研究では、未だ明らかとなっていないヘリコバクター・ピロリ(ピロリ菌)のシアル酸転移機構に着目し、ピロリ菌における同機構の有無、ならびにヒト免疫系との関わりを分子疫学と分子生物学的手法の両面から検証することを目的としている。平成29年度は以下の内容に関して研究を行なった。1シアル酸発現ピロリ菌株のスクリーニングと疫学的評価:大分大学医学部環境予防医学講座の協力のもと、世界各地域から採取されたピロリ菌株を対象とした遺伝子スクリーニングを行い、複数のシアル酸発現候補株を見出した。また当初の予想通り、これら候補株の採取地域には強い偏りが見られたものの、現在までに得られている候補株が比較的少数(8株)であることから、疫学的な新知見を得るには至っていない。2シアル化糖鎖の検出と構造解析:1で得られた候補株の表現型を確認するため、抗シアリルLeX抗体を用いたブロット解析を行い、シアル化LeX抗原の陽性反応を確認した。また現在、質量分析(LC-MS/MS)やNMR解析により抽出LPSの構造解析を進めている。3ピロリ菌由来シアル酸転移酵素の発現・機能解析:1で得られた候補株には、シアル酸転移酵素のホモログをコードすると思われる推定遺伝子が2つ存在していた(ST1, ST2)。そこで、両遺伝子をクローニングし、大腸菌発現系による組換えタンパク質の取得を試みた。複数の大腸菌宿主および精製タグの組み合わせ試験から比較的回収量の高い組み合わせを選定し、目的タンパク質の精製および活性測定を進めている。今年度実施したスクリーニングにより、シアル酸転移機構を有するピロリ菌候補株を見出すことができ、またその生菌株も確保することができた。これにより次年度以降も研究計画に沿った実験を行うことが可能である。一方、シアル化LPSの構造解析や、シアル酸転移酵素ホモログの機能解析など、今年度中に遂行を予定していた実験の一部については現在も進行中である。

一方、抗シアリルLeX抗体を用いたブロット解析では陰性を示す株(Sialyl-LeX陰性株)も存在したことから、同遺伝子群の塩基配列を詳細に解析したところ、Sialyl-LeX陰性株では、ST1/ST2がいずれも完全長で存在しない、または塩基欠損によるフレームシフトが起きていることが確認された。他方、ST1のみを完全長で有する株は、Sialyl-LeX陽性を示したことから、ST1/ST2いずれか単独でもシアル酸転移機能を有することが示唆された。2ST1/ST2組み換えタンパク質の機能解析:大腸菌C43株を宿主として、GST融合ST1/ST2両タンパク質を発現させた。両発現株の菌体破砕液においてシアル酸転移活性が確認された。また、精製タンパク質を用いたST1/ST2の酵素学的評価を行なった。3免疫細胞に対する反応性試験:ヒト由来の細胞株を用いたin vitro試験により、Sialyl-LeX陽性株の病原性評価を行なった。マクロファージ状に分化させたTHP-1細胞に対し、Sialyl-LeX陽性2株、Sialyl-LeX陰性2株(コントロール)を感染させ、一定時間後の炎症性サイトカインの産生量を比較した。その結果、両グループのIL-8産生量に有意な差が確認された。また、各ピロリ菌株から抽出したLPSを添加した実験においても同様の結果が得られた。最終的に確認されたSialyl-LeX陽性ピロリ株は5株と少数であったことから、疫学的な知見を得るには至っていない。一方、これまでの研究結果から、ピロリ菌においてもシアル酸合成・転移酵素が発現・機能していることが証明され、「ピロリ菌はシアル酸を持たない細菌である」という通説を覆す結果が得られている。また、in vitro試験の結果から、これらシアル酸転移の有無がヒト免疫細胞に対する反応性にも影響を与えることが示唆されており、今後の研究に繋がる成果が得られている。平成29年度の進捗状況を踏まえ、適宜、上記の実験を継続するとともに、当初の研究計画通り、4ヒト細胞株を用いたin vitroの免疫修飾試験や、5マウス感染モデルを用いた動物試験への移行を進めていく。3の組換えタンパク質を用いた機能解析は、ピロリ菌のシアル酸転移機構の詳細を理解する上で重要な実験と考えているが、4、5の感染実験には直接関連しない。組換えタンパク質の性質等により実験が難航する場合は、ST遺伝子欠損株の構築を優先し、4、5の感染実験へとつなげる予定である。当初の研究計画通り、ヒト細胞株を用いたin vitro試験や、マウス感染モデルを用いた動物実験を進め、ピロリ菌のもつシアル酸転移機構とヒト免疫機構との相互作用を解析する。また、シアル化糖鎖の詳細な様式を明らかとするため、Sialyl-LeX陽性ピロリ株のLPSの構造解析を進める。研究計画がある程度順調に進行したことにより、消耗品費や委託費の使用額が当初の計画より低額になった。また、研究協力者との打ち合わせを全て遠隔で行ったことにより、当初予定していた旅費を使用せずに済んだ。これら差額については、次年度の必要試薬購入費に充てるほか、関連学会(日本ヘリコバクター学会、日本細菌学会等)への参加費とする。
統合星空観察ライブシステムの開発:天体ライブ観察の授業実践と評価

全天の星空をライブ中継する「星空ライブ」システムを構築し、実際の星座や星の運動を、インターネットを介して観察可能とした。太陽の動きを観察する既存の昼間の「全天ライブ」の他、昼夜の全天ライブ教材、月の満ち欠けを観察する「月ライブ」、金星の満ち欠けを観察する「金星ライブ」システムと共に、初等教育で観察する天体群すべてのライブ中継が可能となり、インターネットを介した天体観察授業を構築した。本研究の目的は、星空を含む夜の全天をライブ中継する「星空ライブ」システムを構築し、星座の観察、星の運動、太陽の動きを理解する教材を開発し、既存の「全天ライブ」、「月ライブ」、「金星ライブ」とともに、小中学校で観察する天体はインターネットを介してライブ観察できる環境「統合星空観察ライブシステム」を整備し、学校教育での活用を評価することである。1.「星空ライブ」の構築(1)星空ライブシステムの構築:代表的な星座の撮像が可能な高感度ビデオカメラと魚眼レンズを導入し、星空ライブカメラを構築、ネットワークビデオサーバーを介し、星空のライブ映像をインターネット配信するとともに画像蓄積サーバーに星空の全天画像を定期的に蓄積するシステムを構築した。(2)国内での設置・運用:星空ライブシステムを宮城教育大学屋上に設置し、仙台の星空をホームページ(http://sky.miyakyo-u.ac.jp)で公開し、長期運用テスト中である。さらに、星空ライブカメラを国内(石垣島)に設置し運用開始するための準備を行った。2.「月ライブ」・「金星ライブ」運用の簡易化天体ライブシステム設定の自動化:現在手動で実施しているライブ望遠鏡の初期設定や月・金星の追尾運用を、天文台ルーフのインターネットによる自動開閉制御と望遠鏡の初期設定制御により遠隔から初期設定が可能となり、長時間・期間にわたる「月ライブ」「金星ライブ」公開のための基礎を作った。研究目的:星空を含む全天をライブ中継する「星空ライブ」システムを構築し、星空の観察、星の運動、太陽の動きを理解する教材を開発する。月の満ち欠けを観察する「月ライブ」、金星の満ち欠けを観察する「金星ライブ」を含め、小中学校で観察する天体群をライブ中継すると共に、自動で画像蓄積/映像作成できるシステム「統合星空観察ライブシステム」を構築する。研究成果:1.「星空ライブ」石垣島設置・運用:「星空ライブ」カメラを石垣島に設置・運用確認した。2.「月ライブ」「金星ライブ」の自動化:(1)ライブシステム設定の自動化:現在手動で実施しているライブ望遠鏡の初期設定や月・金星の追尾運用は、自動制御可能な望遠鏡制御ソフトウエアに更新し、望遠鏡格納の天文台ルーフの自動開閉と望遠鏡のパーク機能により遠隔からライブ望遠鏡の初期設定を可能とするなど運用を軽減化、長時間にわたる「月ライブ」「金星ライブ」の公開を図った。(2)映像の自動保存・閲覧システムの構築:過去の画像・映像の蓄積ならびにホームページへの掲載は今まで手作業であったが、既存の「全天ライブ」システムを改良して運用し、「金星ライブ」、「月ライブ」映像も自動的に画像蓄積して、長時間の満ち欠けの変化を示す映像を自動作成できるシステムを構築した。(3)「月ライブ」・「金星ライブ」の実施:自動化した「月ライブ」「金星ライブ」を公開した。3.「統合星空観察ライブ教材」の全体構築:「星空ライブ」in仙台、in石垣島(北回帰線下)、自動「月ライブ」・「金星ライブ」の運用により、初等教育で学習する天体を網羅したライブ観察、ならびに過去のデータ映像の閲覧が可能な「統合星空観察ライブシステム」が完成した。研究目的:星空を含む全天をライブ中継する星空ライブ」システムを構築し、星座の観察、星の運動、太陽の動きを理解する教材を開発する。さらに、月の満ち欠けを観察する「月ライブ」、金星の満ち欠けを観察する「金星ライブ」を含めて、小中学校で観察する天体群をライブ中継すると共に、自動で画像蓄積/映像作成を行い、過去の映像を閲覧できるシステム「統合星空観察ライブシステム」を構築する。研究成果:東日本大震災により一部のシステムが被害に遭い、システムの復旧と昨年度予定の学外設置を実施した。1.「月ライブ」「金星ライブ」システム復旧:ライブシステム機器を復旧し、「月ライブ」・「金星ライブ」を再構築し、自動化した「月ライブ」「金星ライブ」を放映・公開し、ライブ放映の定着を図った。2.「星空ライブ」システムの再構築:宮城教育大学設置済みの「星空ライブ」のカメラシステムを新規導入し、再構築を行った。3.「星空ライブ」カメラの石垣島設置:「星空ライブ」カメラを石垣島天文台にて設置し、テスト撮像に成功した。4.「統合星空観察ライブ教材」の全体構築:「星空ライブ」in仙台(中緯度地域)、in石垣島(北回帰線下)、自動化した「月ライブ」・「金星ライブ」の運用により、初等教育で学習する天体を網羅したライブ観察、ならびに過去のデータ映像の閲覧が可能な「統合星空観察ライブシステム」が完成した。5.研究成果公表:研究内容に関し論文としてまとめて投稿準備を行った。
ボールエンドミルによるガラスのマイクロ切削加工技術の開発

ガラスの検査基板における微細流路は,現在,フッ酸を用いた化学エッチングによって加工されている.しかし,この加工法ではマスク製造や廃液処理のために,納期およびコストの面で多くの問題を抱えている.このような背景に対して,本研究では微細流路の加工を目的として,ポールエンドミルによるガラスのマイクロ切削加工技術を開発し,以下の成果を得た.(1)微細切削加工機の設計と製作:ガラスの切削加工において良好な加工面を得るためには,ポールエンドミルを傾けなければならない.そこで任意形状の溝パターンを加工するために,工具の姿勢制御4軸と,被削材の駆動制御3軸からなる微細切削加工機を製作した.また開発した加工機の実用性を目的として,ビットマップによる二次元的な加工パターンの定義とこれに基づく制御方式を開発し,二、三の加工事例によりその妥当性を確認した.(2)切削試験と加工面評価:ガラスの切削試験を実施し,切削条件や工具形状と,切削力および仕上げ面粗さとの関係を明らかにした.傾斜したボールエンドミルによる切削過程を解析し,工具姿勢が,脆性損傷,仕上げ面プロファイル,工具の温度上昇と摩耗に及ぼす影響を明らかにした.(3)実用化:対象とする加工法では,軸方向に大きな切込みが与えられるものの,送り速度は一つの切れ刃が一回の回転で除去する切削厚さに相当するため,十分に小さくとらなければならず,生産性が低い.そこで逃げ角のない8枚の切れ刃を有する微小径ポールエンドミルを開発し,脆性損傷なくガラスを切削するための最大送り速度を向上させた.その結果,送り速度は従来のボールエンドミルに対して10倍程度の速さで加工でき,工具寿命もこれに応じて延びることを明らかにした.なお,加工面の評価に対しては,エンドミルの加工痕による親水性,撥水性の変化は小さく,カッターマークが検査機基板の試験精度に及ぼす影響が小さいことを確認した.ガラスの検査基板における微細流路は,現在,フッ酸を用いた化学エッチングによって加工されている.しかし,この加工法ではマスク製造や廃液処理のために,納期およびコストの面で多くの問題を抱えている.このような背景に対して,本研究では微細流路の加工を目的として,ポールエンドミルによるガラスのマイクロ切削加工技術を開発し,以下の成果を得た.(1)微細切削加工機の設計と製作:ガラスの切削加工において良好な加工面を得るためには,ポールエンドミルを傾けなければならない.そこで任意形状の溝パターンを加工するために,工具の姿勢制御4軸と,被削材の駆動制御3軸からなる微細切削加工機を製作した.また開発した加工機の実用性を目的として,ビットマップによる二次元的な加工パターンの定義とこれに基づく制御方式を開発し,二、三の加工事例によりその妥当性を確認した.(2)切削試験と加工面評価:ガラスの切削試験を実施し,切削条件や工具形状と,切削力および仕上げ面粗さとの関係を明らかにした.傾斜したボールエンドミルによる切削過程を解析し,工具姿勢が,脆性損傷,仕上げ面プロファイル,工具の温度上昇と摩耗に及ぼす影響を明らかにした.(3)実用化:対象とする加工法では,軸方向に大きな切込みが与えられるものの,送り速度は一つの切れ刃が一回の回転で除去する切削厚さに相当するため,十分に小さくとらなければならず,生産性が低い.そこで逃げ角のない8枚の切れ刃を有する微小径ポールエンドミルを開発し,脆性損傷なくガラスを切削するための最大送り速度を向上させた.その結果,送り速度は従来のボールエンドミルに対して10倍程度の速さで加工でき,工具寿命もこれに応じて延びることを明らかにした.なお,加工面の評価に対しては,エンドミルの加工痕による親水性,撥水性の変化は小さく,カッターマークが検査機基板の試験精度に及ぼす影響が小さいことを確認した.バイオチップなどのガラスの検査基板における微細流路は,現在フッ酸を用いた化学エッチングによって加工されている.しかしながらその工程数が多く化学反応に時間を要すること,フッ酸の廃液処理などの二次的作業を有することから,納期およびコストの面で多くの問題を抱えている.このような現状に対して,本研究ではボールエンドミルによるガラスのマイクロ切削加工技術の開発を目的としている.平成17年度では,以下の技術的課題に対して具体化を図った.(1)微細切削加工機の設計と製作:ガラスの切削加工において良好な加工面を得るためには,ボールエンドミルを傾け,その方向に工具を送るのが望ましい.このような作業に関する拘束を考慮して,任意形状の溝パターンを加工できる微細切削加工機を製作した.製作した加工機は,工具姿勢制御系に4軸,被削材駆動系に同時3軸の制御軸数を有するものである.なお駆動系はテーブルの振動を可能な限り押えるために,直動に対してはリニアモータテーブルを用いている.また工具姿勢制御系はオープンループ制御によるステッピングモータを使用した.(2)切削試験と加工面評価:製作した微細切削加工機上でガラスの切削試験を実施し,切削条件や工具形状と,切削力および仕上げ面粗さとの関係を明らかにする.切削力は今年度の予算により購入した切削動力計を用いて測定する.なお切れ刃と材料との接触も切削動力計で検出できることを示し,本研究が対象とする作業に対して切削動力計の有用性を明らかにした.(3)加工制御:開発した加工機の実用性を目的として,パソコンによる加工制御を試みた.

ここでは二次元的な加工パターンを対象としていることから,ビットマップによる加工パターンの定義とこれに基づく制御方式を開発した.二,三の加工事例により開発した加工機および制御方式の妥当性を確認した.バイオチップなどのガラスの検査基板における微細流路は,現在,フッ酸を用いた化学エッチングによって加工されている.しかしながらその工程数が多く化学反応に時間を要すること,フッ酸の廃液処理などの二次的作業を有することから,納期およびコストの面で多くの問題を抱えている.このような現状に対して,本研究ではボールエンドミルによるガラスのマイクロ切削加工技術の開発した.平成18年度では,以下の技術的課題に対して具体化を図った.(1)小径ボールエンドミルの動特性測定と切削過程のモデリング本研究におけるガラスの切削では,エンドミルを傾斜させて溝加工を行うため,加工中の工具のたわみや振動が問題となる.一般に,工具の動特性はインパルス応答法によって推定されるが,小径エンドミルの場合は,工具が折損しやすいためこの方法が適用できない.そこで加振試験により小径エンドミルの動特性の推定を試みた.これに基づいて数値解析を行い,切削中のエンドミルの動的挙動を解析した.(2)ガラス加工における切削条件の最適化ガラスのエンドミル加工では,軸方向に大きな切込みが与えられるものの,送り速度は一つの切れ刃が一回の回転で除去する切削厚さに相当するため,十分に小さくとる必要がある.今年度はこのような問題に対して,切れ刃数を2枚刃から8枚刃にすることで,脆性損傷のなくガラスを切削するための最大送り速度を向上させた.また,工具の逃げ面の接触は,切れ刃下側,すなわち製品側へのき裂の進展を抑制するため,逃げ角のない切れ刃を有するエンドミルを開発し,さらなる切削製の向上を図った.その結果,送り速度は従来のボールエンドミルに対して10倍程度の速さで加工でき,工具寿命もこれに応じて延びることを明らかにした.なお,加工面の評価に対しては,エンドミルの加工痕による親水性,撥水性の変化は小さく,カッターマークが検査機基板の試験精度に及ぼす影響が小さいことを確認した.
成功優先ランダムアクセスプロトコルに関する研究

送信成功した無線端末のみが優先される成功優先のコンセプトをランダムアクセスプロトコルであるスロットアロハ,IEEE 802.11 DCF,非持続型CSMA (NP-CSMA)に適用した.成功優先スロットアロハにおいては,付加的な物理層技術を導入することなくスロットアロハの限界値である1/e=0.368を大幅に越えるスループット(伝送効率)が得られることを理論解析及び計算機シミュレーションにより明らかにした.また,スループットを最大化するコンテンションウィンドウ値が解析モデルより導出可能であることを示した.さらに,無線LAN端末の送信モード,受信モード,スリープモードの測定消費電流値をもとに,平均消費電流値を導出した結果,成功優先確率が高いときに,従来のスロットアロハより低い消費電流値が達成されることを理論解析及び計算機シミュレーションにより明らかにしている.2進指数バックオフアルゴリズムを採用する無線LANのIEEE 802.11DCFにおいては,成功優先のコンセプトを導入することで,スループットが向上し,フレーム廃棄率が低減することを理論解析と計算機シミュレーションにより明らかにした.さらに,従来の無線LAN端末との混在環境下においても従来の無線LAN端末と比較してスループットの低減やフレーム廃棄率の増加が生じないことを解析モデル及び計算機シミュレーションにより明らかにしている.無線チャネルがビジーと判定されるときにコンテンションウィンドウを倍増させる2進指数バックオフアルゴリズムを採用したNP-CSMAにおいては,成功優先のコンセプトを導入することで,伝送効率とエネルギー効率の双方が向上するという理論解析結果と計算機シミュレーション結果が得られた.また,提案する2進指数バックオフアルゴリズムによりスケーラビリティの向上が確認された.当初の予定通り,スロットアロハ,IEEE 802.11 DCF,非持続型CSMA (NP-CSMA)の三種のランダムアクセスプロトコルに対して,成功優先のコンセプトを導入したバックオフアルゴリズムを提案し,それらのアルゴリズムに対して性能解析モデルを導出した.我々が狙いとする大規模ワイヤレスネットワークに対して,性能解析モデルによる性能解析結果と計算機シミュレーション結果は伝送効率とエネルギー効率を含む性能指標において精度良く一致することを示すことができた.特に,NP-CSMAにおいては,フレーム衝突をベースとした2進指数バックオフアルゴリズムではなくフレーム衝突を含むチャネルビジー検出をベースとした2進指数バックオフアルゴリズムを採用することにより,トラヒック変動が生じるワイヤレスネットワークにおいても自律分散的に適切なコンテンションウィンドウ値に収束するという新たな知見が得られた.屋内同期信号としてGPS再放射システムを実験室に導入して,現在,これらのランダムアクセスプロトコルを実装するための準備を進めている.理論面では,特に成功優先ビジー倍増バックオフアルゴリズムを適用したNP-CSMAにおいて見られた,アクティブなノード数が少ない領域における理論解析結果と計算機シミュレーション結果の不一致に関する考察を進めていく.現時点では,異なるコンテンションウィンドウ値におけるチャネルビジー検出確率を一定としている仮定が不一致の要因として考察しているが確証が得られていない.シミュレーション面に関しては上位層であるTCP層を含めた性能評価を進めていく.実装面においては,ソフトウェア無線デバイスであるUSRPに対して各種のランダムアクセスプロトコルの実装を進めていく.送信成功した無線端末のみが優先される成功優先のコンセプトをランダムアクセスプロトコルであるスロットアロハ,IEEE 802.11 DCF,非持続型CSMA (NP-CSMA)に適用した.成功優先スロットアロハにおいては,付加的な物理層技術を導入することなくスロットアロハの限界値である1/e=0.368を大幅に越えるスループット(伝送効率)が得られることを理論解析及び計算機シミュレーションにより明らかにした.また,スループットを最大化するコンテンションウィンドウ値が解析モデルより導出可能であることを示した.さらに,無線LAN端末の送信モード,受信モード,スリープモードの測定消費電流値をもとに,平均消費電流値を導出した結果,成功優先確率が高いときに,従来のスロットアロハより低い消費電流値が達成されることを理論解析及び計算機シミュレーションにより明らかにしている.2進指数バックオフアルゴリズムを採用する無線LANのIEEE 802.11DCFにおいては,成功優先のコンセプトを導入することで,スループットが向上し,フレーム廃棄率が低減することを理論解析と計算機シミュレーションにより明らかにした.さらに,従来の無線LAN端末との混在環境下においても従来の無線LAN端末と比較してスループットの低減やフレーム廃棄率の増加が生じないことを解析モデル及び計算機シミュレーションにより明らかにしている.無線チャネルがビジーと判定されるときにコンテンションウィンドウを倍増させる2進指数バックオフアルゴリズムを採用したNP-CSMAにおいては,成功優先のコンセプトを導入することで,伝送効率とエネルギー効率の双方が向上するという理論解析結果と計算機シミュレーション結果が得られた.また,提案する2進指数バックオフアルゴリズムによりスケーラビリティの向上が確認された.当初の予定通り,スロットアロハ,IEEE 802.11 DCF,非持続型CSMA (NP-CSMA)の三種のランダムアクセスプロトコルに対して,成功優先のコンセプトを導入したバックオフアルゴリズムを提案し,それらのアルゴリズムに対して性能解析モデルを導出した.我々が狙いとする大規模ワイヤレスネットワークに対して,性能解析モデルによる性能解析結果と計算機シミュレーション結果は伝送効率とエネルギー効率を含む性能指標において精度良く一致することを示すことができた.特に,NP-CSMAにおいては,フレーム衝突をベースとした2進指数バックオフアルゴリズムではなくフレーム衝突を含むチャネルビジー検出をベースとした2進指数バックオフアルゴリズムを採用することにより,トラヒック変動が生じるワイヤレスネットワークにおいても自律分散的に適切なコンテンションウィンドウ値に収束するという新たな知見が得られた.屋内同期信号としてGPS再放射システムを実験室に導入して,現在,これらのランダムアクセスプロトコルを実装するための準備を進めている.

理論面では,特に成功優先ビジー倍増バックオフアルゴリズムを適用したNP-CSMAにおいて見られた,アクティブなノード数が少ない領域における理論解析結果と計算機シミュレーション結果の不一致に関する考察を進めていく.現時点では,異なるコンテンションウィンドウ値におけるチャネルビジー検出確率を一定としている仮定が不一致の要因として考察しているが確証が得られていない.シミュレーション面に関しては上位層であるTCP層を含めた性能評価を進めていく.実装面においては,ソフトウェア無線デバイスであるUSRPに対して各種のランダムアクセスプロトコルの実装を進めていく.
移植効率の向上を目指した精子幹細胞の宿主内ダイナミクスの解明

本研究の目的は、マウスをモデルに用いて精子幹細胞の宿主内ダイナミクスを解明し、その知見に基づいて現在非常に低い精子幹細胞の移植効率を実用可能なレベルまで向上させることである。ライブイメージング法を用いて麻酔下で維持した宿主マウス精巣におけるドナー精子幹細胞の挙動を連続観察した。その結果、移植後の精子幹細胞は基底膜上を活発に移動しており、「分裂」と細胞間橋の断裂(「断片化」)、「細胞死」が定常状態と比較して高頻度で起こることが明らかになった。パルス標識法による子孫細胞(クローン)の運命を解析した。その結果、移植後に基底膜上に到達したドナー精子幹細胞のほとんどが30日以内に消失し、そのうちコロニーを形成したのはわずか1/40であることを見出した。移植後に基底膜上に到達した精子幹細胞1つ1つの運命は非常に多様であり、すべてが自己複製するのではなく、その多くは「分化」して最終的に消失することを発見した。そこで、精子幹細胞の分化シグナルであるレチノイン酸に注目し、宿主マウス精巣におけるレチノイン酸合成を一過的に阻害した。その結果、ドナー精子幹細胞の分化が抑制されると共に、自己複製が亢進され、最終的なコロニー形成効率が5倍向上した。以上の結果より、誰も知り得なかった精子幹細胞の移植後の振舞い、さらに、その背景にある幹細胞の柔軟な性質に初めてメスが入り、生殖学や幹細胞学の分野に極めて大きなインパクトを与えた。また、本研究成果は移植した精子幹細胞の運命を制御できるという新たな概念を打ち立て、精子幹細胞が秘めた応用研究への豊かな可能性を明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、マウスをモデル動物に用いて、精子幹細胞の宿主内ダイナミクスを解明し、その知見に基づいて現在非常に低い精子幹細胞の移植効率を実用可能なレベルまで向上させることである。宿主マウス精細管内に移植した精子幹細胞のクローンの運命を一細胞の分解能で定量的に解析した。その結果、GFRα1標識細胞とNgn3標識細胞はいずれも移植後2日以内に基底膜上に到達し、移植2ヶ月以降に完全な精子形成のコロニーを形成した。移植後に基底膜上に到達する効率はGFRα1標識細胞とNgn3標識細胞でいずれも1/8であったが、コロニーを形成する効率はNgn3標識細胞と比較してGFRα1標識細胞で約3倍高いことが明らかになった(1/71 vs 1/25)。また、GFRα1標識細胞のクローン一つ一つの運命は非常に多様であるが、クローンあたりのGFRα1+細胞数は1ヶ月後まで指数関数的に増加し、その後一定になることを見出した。この結果は、GFRα1標識細胞は初めのうちは自己複製の頻度が高いが、次第に分化の頻度が増加し、1ヵ月後には両者のバランスが均衡して定常状態になることを示唆する。一方、Ngn3標識細胞の21.1%が移植2日以内にGFRα1+ステートに脱分化してGFRα1標識細胞と同様に振舞うのに対し、脱分化しなかった標識細胞は生着後すぐに分化することを見出した。これらの結果から、精子幹細胞の移植効率が低い主な原因は、基底膜上に到達した精子幹細胞がコロニーを形成するステップであることを見出した(1/8 vs 1/32)。これは、移植では限られた数の精子幹細胞のみが基底膜上に到達してそれらは全てコロニーを作る、という定説を覆す興味深い発見である。また、基底膜上に到達した精子幹細胞は細胞死と分化によって消失することが明らかになった。これまでの精子幹細胞研究の多くが移植後にコロニーを形成する活性に基づいているにも関わらず、コロニー形成の過程は依然ブラックボックスであった。ここに初めて定量的にメスを入れた本研究は、研究領域にとって極めて価値が高いと考えられる。意外なことに、コロニーを形成できる能力を持つ精子幹細胞の多くが、一旦生着した後に細胞死を起こしたり、分化することでコロニー形成に至らないことが明らかとなってきた。本年度には、本格的に数理統計解析を行うが、幹細胞ダイナミクスの全貌が解明されることが期待される。さらに、この知見は精細管内移植の効率を飛躍的に改善する技術開発につながると期待される。これらの研究成果に基づいて、最終的な目標に向けておおむね順調に研究が進展していると判断した。本研究の目的は、マウスをモデルに用いて、精子幹細胞の宿主内ダイナミクスを解明し、その知見に基づいて現在極めて低い精子幹細胞の移植効率を実用可能なレベルまで向上させることである。平成28年度は、宿主マウス精細管内に移植した精子幹細胞の挙動をライブイメージング法により連続観察し、得られた挙動のパラメータを用いてマウス精子幹細胞の宿主内ダイナミクスの数理モデルを構築した。麻酔下で維持した宿主マウス精巣内の精子幹細胞の挙動をライブイメージング法により24日間連続観察した。その結果、精細管内移植後に基底膜上に到達した精子幹細胞は、特定の場所に留まるのではなく、仮足を伸ばして遊走する様子が観察された。これらの精子幹細胞は、単独あるいは細胞間橋により連結した合胞体を形成しており、不完全分裂と細胞間橋の断片化を繰り返すことでこれらの状態を行き来する様子が観察された。

精子幹細胞の不完全分裂と断片化は、精子形成の再生過程(移植4日後)では定常状態より4倍高い頻度で起きていたが、再生後(移植90日後)には定常状態と同程度に戻っていた。また、精子形成の再生過程では精子幹細胞の細胞死も観察された。続いて、これらのパラメータを用いて精子幹細胞の宿主内ダイナミクスを数理モデルで表現し、昨年度の研究成果である精子幹細胞の移植後のクローン解析の結果との整合性を検証した。その結果、数理モデルの妥当性が確認され、精子幹細胞はストカスティックに振舞っていることが示唆された。精子幹細胞は、移植後のダイナミクスを単一細胞レベル解像度で解析可能な唯一の組織幹細胞である。本研究は、世界に先駆けて宿主マウス精巣内の精子幹細胞の挙動の観察より得たパラメータを用いて数理モデルを構築することに成功した。この数理モデルによって、精子幹細胞ダイナミクスの全体像が明らかになりつつあり、幹細胞生物学の研究分野に大きなインパクトを与るものと期待される。さらに、この数理モデルは精細管内移植の効率を飛躍的に改善する技術開発につながると期待される。これらの研究成果に基づいて、最終的な目標に向けておおむね順調に研究が進展していると判断した。本研究の目的は、マウスをモデルに用いて精子幹細胞の宿主内ダイナミクスを解明し、その知見に基づいて現在非常に低い精子幹細胞の移植効率を実用可能なレベルまで向上させることである。ライブイメージング法を用いて麻酔下で維持した宿主マウス精巣におけるドナー精子幹細胞の挙動を連続観察した。その結果、移植後の精子幹細胞は基底膜上を活発に移動しており、「分裂」と細胞間橋の断裂(「断片化」)、「細胞死」が定常状態と比較して高頻度で起こることが明らかになった。パルス標識法による子孫細胞(クローン)の運命を解析した。その結果、移植後に基底膜上に到達したドナー精子幹細胞のほとんどが30日以内に消失し、そのうちコロニーを形成したのはわずか1/40であることを見出した。移植後に基底膜上に到達した精子幹細胞1つ1つの運命は非常に多様であり、すべてが自己複製するのではなく、その多くは「分化」して最終的に消失することを発見した。そこで、精子幹細胞の分化シグナルであるレチノイン酸に注目し、宿主マウス精巣におけるレチノイン酸合成を一過的に阻害した。その結果、ドナー精子幹細胞の分化が抑制されると共に、自己複製が亢進され、最終的なコロニー形成効率が5倍向上した。以上の結果より、誰も知り得なかった精子幹細胞の移植後の振舞い、さらに、その背景にある幹細胞の柔軟な性質に初めてメスが入り、生殖学や幹細胞学の分野に極めて大きなインパクトを与えた。また、本研究成果は移植した精子幹細胞の運命を制御できるという新たな概念を打ち立て、精子幹細胞が秘めた応用研究への豊かな可能性を明らかにした。本年度は、宿主マウス精細管内に移植した精子幹細胞のダイナミクスの数理モデルを構築する。このため、ライブイメージング法を用いて、移植したGFRα1陽性細胞の宿主内における3つの挙動(分裂、断片化、細胞死)の頻度やパターンを計測する。続いて、この計測によって得られた宿主内のGFRα1陽性細胞の挙動のパラメータを用いて数理モデルを構築する。昨年度の成果である移植後のクローン解析の結果をin silicoで予測できるか検証することでモデルの信頼性を検討するとともに、より的確に移植後の幹細胞の挙動を捉えた数理モデルを構築する。
大気環境関連物質の関与する反応に対する外部磁場効果

1.NO βバンドの磁場消光これまでの研究結果から、磁場効果はNO(B)状態の生成過程ではなく、むしろ、その脱励起過程に現れる可能性が示唆されていた。一方、v=1状態では、四重項状態との摂動が知られていて、この摂動が磁場効果の原因の一つである可能性が考えられた。そこで、NO(B)を光励起で振動状態を選択して直接生成し、その発光の磁場効果を測定した。今回は、三原子分子N_2Oの193nm ArFレーザによる光解離でNO(X)の振動励起状態を作り、その状態からNO(B)状態へ波長可変色素レーザーで励起した。このようにして、B状態のv=0,1,2からの発光を測定したが、放電フロー実験に対応する磁場消光はまったく観測できなかった。また、193nm ArFレーザーを用いるとNO(X)からB状態のv=7が直接励起できるが、この状態にも磁場効果がないことが明らかになった。したがって、今回の実験によってNO(B)状態の脱励起過程は外部磁場によらないとの結論が得られた。すなわち、摂動に起因する上記の磁場効果のモデルはNO(B)の磁場消光には不適切であることがわかった。したがって、現段階で残された課題は、生成過程におけるNOの他の電子励起状態との関連を詳しく調べることである。2.オゾンの光解離オゾンのハートリーバンド励起による光解離生成物のO(^3P)を226nm光の(2+1)共鳴多光子イオン化法で検出し、O(^1D)との分岐比の磁場効果を測定するのが目標である。イオン検出用の電極取り付けポートを設計制作し、既設の実験装置に取り付け、予備実験を行った。すなわち、O_2フローの上流でマイクロ波放電し、生成するイオン種のシグナルを検出し、検出系のチェックを行った。これをふまえて、オゾンの実験を実施する予定である。
睡眠ー覚醒リズム発現の分子機構を脳内部位と睡眠物質の制御によって解明する研究

この研究は,(1)脳内で生成されるいくつかの内因性睡眠物質が,睡眠ー覚醒リズム(ウルトラディアリズムとして出現するが,サ-カディアンリズムの支配下にもある)の発現と維持にどのような役割を担っているか,それぞれの時異的なあるいは非特異的な作用は何か,さらにそれぞれはどのような相互関係にあるかなどについて検討し,(2)これらの活性物質それぞれが,脳内のどの局所的部位に作用し,どのような特異的あるいは非特異的な修飾作用を及ぼすかを解析し,(3)睡眠ー覚醒リズムの時系例が,どのような分子機構で調節されており,どのような生物学的役割を演じているかについて多角的に解析し,未知要素の多い睡眠覚醒機講に迫ろうとするものである。(1)について睡眠物質としてデルタ睡眠誘発ペプチド(DSIP)とその関連化合物,プロスタグランジンD2,ムラミルペプチド,睡眠促進物質(SPS)の有効成分(ウリジンおよび酸化型グルタチオンとこれらの関連化合物)など有力候補物質をとりあげた。このほか,高麗人参抽出物の睡眠促進作用についても同様に解析した。(2)について活動ー休息のサ-カディアンリズム調節に関わる視交叉上核,睡眠調節に関わる視床下部・視束前野の一部をリ-ジョンジェネレ-タ-によって局所的に破壊したラットがどのような睡眠ー覚醒リズムを示すかを数週間連続的に計測し,ついで睡眠物質(ウリジンおよびムラミルペプチド)の投与効果を正常ラットの場合と比較した。その結果、内側および外側視束前野は睡眠のサ-カディアンリズム形成に重要な役割をしていること,外側視束前野はウリジンによるノンレム睡眠促進効果発現には必須であるが,レム睡眠促進には関与しないことがわかった。(3)について以上の結果を統合して理論的な考察を行い,5編の総説を出版した。
ポリアミンの細胞増殖・分化に果たす役割

1.大腸菌のスペルミジン優先輸送系は基質結合蛋白質(PotD)、ATP結合部位を有する膜表在性蛋白質(PotA)、及び2種の膜チャンネルを形成する蛋白質(PotB及びPotC)より成り立っている。このうちのPotAとPotD蛋白質を均一に精製し、酵素学的性質を検討すると同時に、site-directed mutagenesisによりアミノ酸置換蛋白質を作製しその性質を検討した。その結果、PotA蛋白質はN末端側にATPaseの活性中心が、C末端側に膜蛋白質と相互作用する部位が存在することが明らかとなった。また、PotD蛋白質中のスペルミジンと相互作用するアミノ酸として、4分子の酸性アミノ酸(E36、D168、E171、D257)、3分子のトリプトファン(W34、W229、W255)、及び3分子のチロシン(Y37、Y85、Y293)を同定した。2.正常の動物細胞のポリアミン量は厳密に調節されており、ポリアミンが過剰に蓄積することはほとんどない。しかし、筆者らが作製したポリアミン生合成律速酵素であるオルニチン脱炭酸酵素(ODC)過剰産生株では、培地中にポリアミンを添加すると細胞内にポリアミンの過剰蓄積が起こり、細胞増殖が阻害された。ODC量の調節因子としてアンチザイムが報告されているが、アンチザイムはポリアミン輸送系も調節しており、ODCが過剰産生されるとアンチザイムがODCと結合し、ポリアミン輸送系のアンチザイムによる負の調節が解除されるのではないかという作業仮説をたて、アンチザイムcDNAをtransfectしてみたところ、ポリアミンの蓄積が阻害され、細胞増殖の回復が認められた。過剰ポリアミンはタンパク質合成、特にミトコンドリアのタンパク質合成を阻害し、ATPを枯渇させ細胞死を引き起こした。3.大腸菌におけるポリアミン過剰蓄積の影響を次に検討した。ポリアミンの過剰蓄積は筆者らがクローニングしたポリアミン分解系律速酵素であるアセチルスペルミジントランスフェラーゼ(SAT)の欠損株をスペルミジンを含む培地で培養することにより可能となった。ポリアミンの過剰蓄積は対数期の細胞増殖にはあまり影響を与えなかったが、静止期の細胞死を引き起こした。細胞死は静止期のcell viabilityに関与しているribosomalmodulation factor (RMF)の合成量の低下と相関していた。RMFは静止期に入ると合成される蛋白質で70Sリボソームのダイマー形成(100S)を引き起こし、リボソームを休眠状態にすると考えられている。ポリアミンの細胞増殖促進作用は細胞増殖に関与する特定蛋白質合成の翻訳レベルでの促進と相関しているが、過剰ポリアミンはRMF合成を翻訳レベルで阻害した。4.ポリアミン生合成阻害剤は、がん細胞のポリアミン量を低下させ抗がん効果を示す。しかし、ポリアミン量の低下は細胞死を引き起こさず、投与停止と同時にがん細胞が増殖するrebound効果が認められた。ポリアミンが細胞内に過剰に蓄積すると細胞死が起こることが上述の研究で明らかとなったので、筆者らはポリアミン分解酵素であるスペルミジン/スペルミンN^1-アセチルトランスフェラーゼ(SSAT)の基質とならず、細胞内に蓄積するポリアミン誘導体としてビスエチル体に着目した。ポリアミンの効果はペンタアミン>テトラアミン>トリアミンの順であったので、テトラアミンである1,15-ビスエチルアミノ-4,8,12-トリアザペンタデカン(BE3333)を合成し、抗がん効果を検討した。すなわち、ヒト大腸がん(SW620)または肺がん(Lu65)をヌードマウスに移植し、BE3333を30mg/kg静脈内投与、または50mg/kg腹腔内投与を5日間行ったところ、BE3333の投与期間中は強い抗増殖効果を示した。その後徐々にがん細胞の増殖は回復したが、強いrebound効果は認められなかった。がん細胞の増殖の回復とがん細胞中のBE3333量の低下は相関していた。

ODC量の調節因子としてアンチザイムが報告されているが、アンチザイムはポリアミン輸送系も調節しており、ODCが過剰産生されるとアンチザイムがODCと結合し、ポリアミン輸送系のアンチザイムによる負の調節が解除されるのではないかという作業仮説をたて、アンチザイムcDNAをtransfectしてみたところ、ポリアミンの蓄積が阻害され、細胞増殖の回復が認められた。過剰ポリアミンはタンパク質合成、特にミトコンドリアのタンパク質合成を阻害し、ATPを枯渇させ細胞死を引き起こした。3.大腸菌におけるポリアミン過剰蓄積の影響を次に検討した。ポリアミンの過剰蓄積は筆者らがクローニングしたポリアミン分解系律速酵素であるアセチルスペルミジントランスフェラーゼ(SAT)の欠損株をスペルミジンを含む培地で培養することにより可能となった。ポリアミンの過剰蓄積は対数期の細胞増殖にはあまり影響を与えなかったが、静止期の細胞死を引き起こした。細胞死は静止期のcell viabilityに関与しているribosomalmodulation factor (RMF)の合成量の低下と相関していた。RMFは静止期に入ると合成される蛋白質で70Sリボソームのダイマー形成(100S)を引き起こし、リボソームを休眠状態にすると考えられている。ポリアミンの細胞増殖促進作用は細胞増殖に関与する特定蛋白質合成の翻訳レベルでの促進と相関しているが、過剰ポリアミンはRMF合成を翻訳レベルで阻害した。4.ポリアミン生合成阻害剤は、がん細胞のポリアミン量を低下させ抗がん効果を示す。しかし、ポリアミン量の低下は細胞死を引き起こさず、投与停止と同時にがん細胞が増殖するrebound効果が認められた。ポリアミンが細胞内に過剰に蓄積すると細胞死が起こることが上述の研究で明らかとなったので、筆者らはポリアミン分解酵素であるスペルミジン/スペルミンN^1-アセチルトランスフェラーゼ(SSAT)の基質とならず、細胞内に蓄積するポリアミン誘導体としてビスエチル体に着目した。ポリアミンの効果はペンタアミン>テトラアミン>トリアミンの順であったので、テトラアミンである1,15-ビスエチルアミノ-4,8,12-トリアザペンタデカン(BE3333)を合成し、抗がん効果を検討した。すなわち、ヒト大腸がん(SW620)または肺がん(Lu65)をヌードマウスに移植し、BE3333を30mg/kg静脈内投与、または50mg/kg腹腔内投与を5日間行ったところ、BE3333の投与期間中は強い抗増殖効果を示した。その後徐々にがん細胞の増殖は回復したが、強いrebound効果は認められなかった。がん細胞の増殖の回復とがん細胞中のBE3333量の低下は相関していた。1.大腸菌のスペルミジン優先輸送系は基質結合蛋白質(potD),ATP結合部位を有する膜表在性蛋白質(potA),及び2種の膜チャンネルを形成する蛋白質(potB及びpotC)から成り立っている。このうちのpotAとpotD蛋白質を均一に精製し、x線構造解析を行った。また、sitedirected mutagenesisによりアミノ酸置換蛋白質を作製し、その活性測定を行った。これらの結果より、両蛋白質の活性中心をほぼ同定した。2.酵母をエチルメタンスルホネートで処理し、ポリアミン輸送欠損株の分離に成功した。この株に酵母DNA断片を形質転換し、ポリアミン輸送活性が回復することを指標として、ポリアミン輸送蛋白質遺伝子のクローニングを試みた。その結果、1個のクローンを得たので、目下その塩基配列を決定中である。
ベトナム北部地域における男性のヒトパピローマウイルス感染症・関連癌の疫学

ヒトパピローマウイルス(HPV)感染症は男性の中咽頭癌、陰茎癌などの原因となる。男性でのHPV感染予防対策立案を目指し、本研究を行った。2014年4月よりベトナム人男性を定期的にフォローした(観察期間中央値14.8カ月)。2回以上フォローした116名において62.1%で1回以上HPV陽性、37.5%で1年以上HPVが持続感染した。採取部位別のHPV陽性率/遺伝子型比較では、陰茎からの陽性率が最も高く(陰茎25.6%;尿4.9%;尿道8.3%;口腔8.3%)、口腔でのHPV18型検出率が有意に高かった。ベトナム人男性へのHPV6/11/16/18型の4価ワクチン導入の有用性が示唆された。【背景と目的】ヒトパピローマウイルス(HPV)感染症は代表的な性感染症である。特にHPV16/18は子宮頚癌の主原因である。現在、女性での2種類のHPV感染予防ワクチン(HPV16/18の2価とHPV16/18/6/11の4価)の有用性は確立している。一方、HPVは男性の癌(中咽頭癌、肛門周囲癌、陰茎癌など)の原因ともなり、男性でのHPV感染予防も重要である。本研究では、男性でのHPVワクチン費用対効果の評価及び感染予防対策の立案、感染者のフォローアップ体制の確立を目指す。H26年度はベトナム人男性を対象にHPV感染症の疫学調査を行った。【結果】性感染症の症状を持つベトナム人男性197名(平均32.7才)で、尿道ぬぐい/陰茎ぬぐい/尿の3検体を採取した。197名の内51名(25.9%)でHPVが陽性であった。HPV52とHPV81の検出頻度が最も高く(共に21.6%)、次いでHPV18(17.6%)、HPV11(15.7%)、HPV6(11.8%)が検出された。HPV16の頻度は5.9%と低かった。陰茎ぬぐい検体からのHPV検出率(22%)は、尿検体(3.6%、p<0.001)および尿道ぬぐい検体(10.2%、p=0.0014)よりも高かった。HPV感染危険因子として、性交渉開始年齢22歳未満、過去6カ月に性交渉を持った人数が4人以上、および尿道のクラミジア感染がないこと、が示された。【結論】ベトナム人男性では、HPV52が最も高頻度に検出された。これは、我々が以前に行った子宮頚部組織検査が正常のベトナム人女性での結果と同様であった。しかしながら、女性で2番目に高かったHPV16の頻度は、男性では低かった。女性ではあまり見られなかったHPV6/11の頻度は高かった。ベトナム人男性では現行のワクチンではなく、HPV52を含めた9価のワクチンが望まれる。現在、女性へのHPV予防ワクチンの有用性は確立している。本研究では、男性へのHPV感染予防対策の立案・感染者の有効なフォローアップ体制の確立を目指す。【結果】尿路感染症症状を持つベトナム人男性延べ487名から、尿道ぬぐい/陰茎ぬぐい/尿/口腔洗浄の4検体を採取した。このうち192名でHPVの初回解析が終了した。また、115名において2回、27名において3回、5名において4回の6か月ごとのフォローアップが終了した。現在これらの検体のHPV解析、HPV16型のE6/E7亜型同定、尿沈渣細胞診を行っている。初回解析が終了した192名のうち25.0%がHPV陽性(HPV81型22.9%、HPV52型18.8%、HPV18型16.7%、HPV16型6.3%)であった。33.3%が異なるHPV型に重複感染しており、64.6%は癌化を高率に起こすハイリスク型HPVに感染していた。陰茎ぬぐい検体からのHPV検出率は21.0%と、尿検体(3.1%、p<0.001)・尿道ぬぐい検体(9.4%、p=0.002)よりも高かった。2013年に代表者らが行ったベトナム人女性性産業従事者を対象とした調査では、HPV52型次いでHPV16型が多く検出されており、今回の男性での調査により、HPVの流行状況は同地域に住む男女間において異なることが明らかとなった。また性交渉開始年齢が低いほどHPV感染リスクが高かった。【結論】ベトナム人男性のHPV感染予防対策には、現行のHPV6/11/16/18型の4価ワクチンのみでは不十分であることが示唆された。また、若い男性を対象としたHPV感染症に関する啓蒙が重要と考えられた。尿路感染症症状をもつ男性を対象とした継時的検体採取および解析は順調に実施されている。

ただし、HPV関連癌患者数は目標検体数に比しやや少ない。【背景と目的】ヒトパピローマウイルス(HPV)感染症は代表的な性感染症である。HPVは男性の癌(中咽頭癌、肛門周囲癌、陰茎癌など)の原因ともなり、男性でのHPV感染予防も重要である。本研究では、男性でのHPV感染予防対策の立案、感染者の有効なフォローアップ体制の確立を目指す。【結果】尿路感染症症状があるベトナム人男性計495名から、尿/尿道ぬぐい/陰茎ぬぐい/口腔洗浄検体を採取し、6か月ごとのフォローアップを実施した(観察期間中央値は14.8か月、Inter quartile range 14か月)。2回以上採取した161名のうち116名の検体解析(検体内訳:尿116検体、陰茎ぬぐい116検体、尿道ぬぐい115検体、口腔87検体)が終了した。全観察期間を通して、44名(37.9%)がHPV陰性であり、72名(62.1%)が1回以上の検体でHPVが陽性であった。HPV遺伝子型の検出頻度は、検体採取部位により異なるが、検出頻度の高い遺伝子型はHPV6、11、18、33、51、54、58、81型であった。また、口腔検体では、HPV16型が10.0%、HPV18型が40.0%から検出された。HPV陽性であった72名のうち、全観察期間を通してHPV陽性が持続したものは27名(37.5%)、HPVが陰性化したもの25名(34.7%)、HPVを獲得したものは14名(19.4%)、一過性のHPV感染が見られたものは5名(6.9%)であった。【結論】ベトナムでは尿路感染症の症状を経験した男性の62.1%でHPV感染が見られ、また37.5%において、1年以上のHPV持続感染が見られた。HPV11型の検出頻度がもっとも高かった。ベトナムにおいて、若い男性に対するHPV6/11/16/18型の4価ワクチンを導入する有用性が示唆された。ヒトパピローマウイルス(HPV)感染症は男性の中咽頭癌、陰茎癌などの原因となる。男性でのHPV感染予防対策立案を目指し、本研究を行った。2014年4月よりベトナム人男性を定期的にフォローした(観察期間中央値14.8カ月)。2回以上フォローした116名において62.1%で1回以上HPV陽性、37.5%で1年以上HPVが持続感染した。採取部位別のHPV陽性率/遺伝子型比較では、陰茎からの陽性率が最も高く(陰茎25.6%;尿4.9%;尿道8.3%;口腔8.3%)、口腔でのHPV18型検出率が有意に高かった。ベトナム人男性へのHPV6/11/16/18型の4価ワクチン導入の有用性が示唆された。ベトナム人男性からの検体採取および解析は順調に実施されている。引き続き、尿路感染症症状をもつ男性を対象とした経時的検体採取および解析を行う。HPV関連癌患者検体数を増やすよう努力するとともに、固定した尿沈渣細胞の細胞異形成の程度とHPV感染率ならびに検出されるHPV遺伝子型との相関を検討する。ウイルス学(1)6か月ごとに追跡調査を予定しているが、追跡調査ができた人数は目標の200名には達していない。調査の期間を6か月延長する。(2)HPV関連癌患者数が少なく、目標の検体数に達していないため、検体採取期間を6ヶ月延長する。HPV関連癌検体数が十分に集まらず、試薬などの物品の支出が計画よりも少なくなった。翌年度も期間を延長して検体採取を継続する予定であり、そのために必要な物品費として使用する。