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分子標的薬スニチニブリンゴ酸塩投与に伴う味覚障害メカニズムの解明

近年の分子標的薬の出現により癌治療の幅が広がり、これまで治療困難であった症例に対しても治療可能になるようになってきた。しかしながら、新薬の出現に伴い新しい副作用も同時に出現してきた。今回われわれはスニチニブリンゴ酸塩投与に頻発する味覚障害にスポットをあて、これまで味覚障害の典型であった亜鉛欠乏症と比較することにより、そのメカニズムを解明することを研究テーマとした。葉状乳頭ではVEGFR-1が認められTypeIIIであった。分子標的薬投与ラットでは葉状、糸状乳頭の退縮が認められた。亜鉛欠乏ラットでは味蕾での変化はないが、活性化神経細胞の明らかな減少が認められ、さらなる比較が必要と考えられた。癌治療薬である分子標的薬スニチニブリンゴ酸塩投与によって発症する味覚障害のメカニズムの解明を目指している。スニチニブリンゴ酸は腎癌などの治療に用いられる分子標的薬である。本薬剤には嘔吐、下痢、味覚障害、白血球減少などに代表される副作用が存在する。阻害された分子と味覚機構との関係を解明し、味覚障害の治療に寄与する事とともに、味覚機構の発生/再生を解明するが目的である。現在、PDGFR, KIT, FLT3の3種類の抗体の出現に関して免疫組織学的に検索を行ったところ、成獣ラットではKITのみ発現が見られることがわかった。さらに、臨床的に泌尿器科にてスイチニブリンゴ酸塩が処方処方された患者10人の臨床的考察を行ったところ、平滑舌になっていることが観察された。以上のことにより、約20日程度で味細胞はターンオーバーを繰り返すことは以前より知られており。KITはターンオーバーに関わることが示唆された。以上の研究結果にて味蕾細胞の機構の一部に影響を与えることが大きく示唆された。本研究は同薬剤投与に対する治療薬および治療方法の開発が目的であるが、さらに味蕾細胞のターンオーバーにも大きく関わっていることが示唆された。亜鉛欠乏マウスでは平滑舌が存在するわけではないが、特異的にスニチニブリンゴ酸塩投与患者は平滑舌であり、通常の味蕾細胞には大きく関わっている。臨床的な統計も併せて検討し、研究を進めていく予定である。(A)スニチニブリンゴ酸塩投与による味覚障害ラットモデルの確立。生後6週令のSDラットにスニチニブリンゴ酸塩12.5mg/kgを7日間投与し、味覚障害が発症することを確認した。舌の茸状乳頭の消失が見られた。さらに、糸状乳頭の消失が見られた。有郭乳頭に関しては外的な変形もなく、正常のままであった。行動の変化について観察したが、食事量そのものが落ち込んだために、塩味、酸味、苦味、甘味、うま味溶液全てにおいて落ち込みが見られた。純粋に水分量としての摂取が落ち込んでいるために、評価が困難であった。(B)味覚障害ラットにおける、味蕾および支配神経の形態学的検索。茸状乳頭の消失、萎縮が学人できた。さらに神経の伸展にかんしても消失を認めた。しかしながら、粘膜上皮全体的な、神経伸展の萎縮がみられた。三叉神経由来の神経が萎縮したのか、舌神経由来の神経が関係しているのかの振り分けが困難であったが、受容体と神経の萎縮がみられたために、味覚障害が起こっていることが示唆された。(C)チロシンキナーゼにより阻害される、EGFR, PDGFR, KIT, FLT3と味覚機構の関係を検索。VEGFR, PDGFR, KIT, FLT3の発現を正常ラットで確認した。KITの発現のみをみとめた。茸状乳頭のみでの発現をみとめ、その他の味蕾での発現は確認できなかった。免疫組織学的考察のみであったために革新的なことは指摘できないが、違う視点での実験が必要と考えた。分子標的薬は2001年我が国で初めて承認されて以来、多種多様の新しい分子標的薬が毎年のように登場している。その一つであるスニチニブリンゴ酸塩は、これまで治療困難であった腎癌、消化管間質腫瘍の治療に用いられ、2006年に承認された。これまでの臨床研究により、味覚障害は高頻度に発症する。本研究では同薬剤により阻害された分子と味覚機構との関係を解明し、味覚障害の治療に寄与する事とともに、味覚機構の発生/再生を解明するが目的である。まず、正常ラットにおけるスニチニブリンゴ酸塩にて阻害される、VEGFR、PDGFR、KIT、FLT3の発現を正常の味蕾で確認したところ、KITのみが葉状乳頭の味細胞に発現を認めた。これはGustducinとの免疫化学2重染色を行ったところ、オーバーラップを認めたためにTypeIIIの細胞であることが確認できた。つぎに12.5mg/kgのスニチニブリンゴ酸塩を7日間ラットに投与したところ、葉状乳頭と糸状乳頭の退縮が認められた。全体的に水分摂取量が減退し、体重の減少が見られた。苦味に関する2ボトルテストを行ったところ、純水との差が正常ラットに近づいたため、味覚障害を起こしている可能性が示唆された。本年は亜鉛欠乏症のラットの比較実験を行った。亜鉛欠乏症ラットを構築するために亜鉛欠乏飼料を与えることにより、モデルの構築を行った。同ラットは末梢側つまり味蕾では特に大きな変化が見られない。

しかしながら、中枢側での検索を行ったところ、キニーネ(苦味)投与後のc-fosをPBN(parabrachial nucleus)で測定したところ、活性化神経細胞は正常ラットと比べると明らかな減少が認められた。このことにより亜鉛欠乏ラットでは末梢性障害が起こっているのではなく、中枢性の障害が何らかの理由で起こっていることが示唆された。本内容は現在、PLOS ONEに投稿中である。近年の分子標的薬の出現により癌治療の幅が広がり、これまで治療困難であった症例に対しても治療可能になるようになってきた。しかしながら、新薬の出現に伴い新しい副作用も同時に出現してきた。今回われわれはスニチニブリンゴ酸塩投与に頻発する味覚障害にスポットをあて、これまで味覚障害の典型であった亜鉛欠乏症と比較することにより、そのメカニズムを解明することを研究テーマとした。葉状乳頭ではVEGFR-1が認められTypeIIIであった。分子標的薬投与ラットでは葉状、糸状乳頭の退縮が認められた。亜鉛欠乏ラットでは味蕾での変化はないが、活性化神経細胞の明らかな減少が認められ、さらなる比較が必要と考えられた。実験途中にー80°Cの冷蔵施設の故障のために、抗体や検体を失った。特に脳切片の消失が大きく、再度モデル動物の作成が必要となったために大幅に実験が遅延した。口腔外科再度、モデル動物の作成を行う。抹消神経と受容体の考察を進めるとともに、中枢神経とくにNSTでの検索が必要と考える味覚障害モデル構築のためにスニチニブリンゴ酸塩投与ラットおよびマウスをを作製するも、行動変容が見られなかった。投与濃度等に問題があると考えられるので、さらなる検討が必要と考える。また、末梢受容器の問題のみならず、中枢神経の変容に関してもアプローチが必要であると考える。味細胞にKITの出現がみられることは内外渉猟するも、いまだ発表がないために本邦初の結果であると考える。今後このことは本研究のみならず、味覚機構の発生、再生、ターンオーバーに関する研究に大きく寄与すると考える。本研究に先立ち我々のグループが発表した亜鉛欠乏モデル実験にも大きな寄与をすると考えている。以上の理由によりやや遅れているが有意義な実験結果を得ていると考える。-80°C冷蔵機器が故障したために、実験試料、抗体、実験物品などが大幅に失われたために実験が遅延した。スニチニブリンゴ酸塩投与に伴う味覚障害のある動物モデルの作製が急務である。モデルの作製が可能である場合は、その動物を使い、これまで責任担当者が研究してきた、発生における神経栄養因子のかかわりとの関連を探求する必要がある。さらに、ターンオーバーに関わる場合は、舌咽神経切断モデルなどを構築し、味蕾再生研究も行いたい。さらに味覚障害の臨床的統計も行いたい。生化学的手法をおこない、この現象を多角的に検討する必要もあると考える。今年度は、モデル動物の再構築を行い、検体試料を再度作成する。また、抹消側ではなく、中枢側での研究を進める必要がある。内外に研究報告を行うために論文掲載を目指す。当初に予定した実験、スニチニブリンゴ酸塩を投与した動物モデルの構築が遅延したために、その後の免疫組織学的考察が困難であったため。スニチニブリンゴ酸塩を投与した動物モデルの構築につとめる。そのモデル動物を使用することにより、行動学的、免疫組織学的、生化学的手法にて味覚異常の構築理由を検討する予定である。
ストレスタンパク質単クローン抗体による損傷の法医学診断と評価

受傷(ストレス付加)後に発現するストレスタンパク質を指標とする免疫組織学的検査により、損傷を成起させた外力の侵襲度、損傷の範囲、受傷後の経過時間等を半定量的に診断・評価することを目的として実験を行った。まず、ストレッサーで誘導させたストレスタンパク質の精製を本研究補助金による日立工機CR-20型高速冷却遠心器等で行い、それに対するモノクローナル抗体の作製を試みているが、未だそれを得るに至っていない。したがって、本研究の目的に沿い、市販の抗体HSP-70(生体内に常在するストレスタンパクに対する抗体)およびHPS-72(ストレス付加時に発現するタンパクに対する抗体)を用い、剖検時採取した種々損傷(刺・切創、圧迫創、打撲傷)部位の皮膚について検討を行った結果は次の通りである。外力の侵襲度:刺・切創ではその判断が困難であるが、今回の検討結果からも評価することは不可能であった。圧迫創では、成人の絞・扼頸部皮膚は勿論のこと、乳幼児(生後5ヶ月)の腹臥位における同人頭部重量での鼻口圧迫部皮膚でも、表面(絞頸の場合は残存表皮)および汗腺上皮がHSP-72と明瞭に反応し、また打撲傷でも、皮下出血部皮膚は勿論のこと皮内出血部皮膚の表皮、汗腺上皮にも反応を認めた。さらに、表皮に比して汗腺上皮の反応性が強い傾向がみられた。損傷の範囲:いずれの損傷においても、外力の直接作用部位の表皮および汗腺上皮は著名な反応を示した(但し、刺・切創の創面に接する微薄層は反応しなかった)。同所から離れるに従い反応性は漸次減少し、今回の検討では、その反応陽性範囲は11.5cmを算した。受傷後の経過時間:本検討では、受傷15日目の損傷で陽性反応を示したが、1ヶ月後では反応しなかった。以上、今回はヒト死体上の損傷に検討を加えたが、受傷後の経過時間等を正確に検討するため、現在、動物実験を企画している。
シナプス機能障害マウスを用いた新規発達障害モデルの検討・解析

前頭前皮質を中心としたシナプス成熟異常を示すPSD-Zip70欠失マウスの行動特性の解析を行い、同じくシナプス機能障害が関与する自閉症スペクトラム障害(ASD)などの発達障害様の表現型について検証した。その結果、社会性行動や常同性などASD様行動異常は認められず、その一方で強い不安傾向を示すことを明らかにした。さらに社会性ストレス負荷への応答性を検証し、PSD-Zip70欠失マウスではストレス負荷が不安傾向をより増悪させた。これらの結果からPSD-Zip70欠失は不安の発現に深く関与し、病的な不安を伴う気分障害、不安障害の病態解明に有用な実験系となり得ることが示唆された。PSD-Zip70KOマウスの行動特性について解析を行い、自発的な運動量や社会性行動については明らかな変化を認めない一方で、強い不安傾向と作業記憶および認知機能に異常が認められた。その要因としてPSD-Zip70を欠失することによって前頭前皮質のシナプス伝達に障害が生じていることを見出し、シナプス形成および成熟の制御に関わるRap2の活性が深く関与していることを明らかにした。PSD-Zip70はRap2の活性制御因子と結合し、局在および活性を調節することによってシナプスの機能制御に関わっていることを解明した。さらに、PSD-Zip70KOマウスを用いて海馬をはじめとするPSD-Zip70を高発現している他の脳領域におけるシナプス機能および可塑的応答性の変化に注目して解析を進め、それによって影響を受ける行動特性について検証を進めている。これまでの研究成果に加えて新たな項目による行動解析を実施し、PSD-Zip70を欠失することによる行動特性への影響についての検証が進んだ。また、刺激依存的な結合タンパク質との相互作用、局在、シナプス機能への影響なの解析が進んでおりおおむね予定通りと判断した。PSD-Zip70を欠失させたマウスにおける行動特性変化の解析から、不安傾向、作業記憶および認知機能の障害を見出した。詳細な解析からその行動異常の原因として、PSD-Zip70欠失によってグルタミン酸興奮性シナプスの形成・成熟障害が生じていることをつきとめた。シナプス形成期においてPSD-Zip70はシナプス後部でPDZ-GEF1/2およびSPARと相互作用し、低分子Gタンパク質Rap2の活性を制御することでシナプス形成および成熟に重要な役割を果たしていることを明らかにした。マウス胎児脳への遺伝子導入によるレスキュー実験から不安傾向および作業記憶の障害は前頭前皮質の機能低下が主因であることが示唆された。一方で認知機能については前頭前皮質以外の脳領域の関与が示唆されたため、さらに記憶・学習に深く関わる海馬におけるPSD-Zip70の役割について解析を進めた。その結果、新規に見出したPSD-Zip70結合タンパク質との相互作用を介して、刺激依存的なPSD-Zip70の機能・局在変化がシナプス機能の調節に関わっていることが明らかになってきた。PSDーZip70を欠失することによる行動特性への影響についての解析およびその基盤としての分子メカニズムについての解析については順調に進展させられた。一方、臨床検体を用いた解析については今後急いで実施する必要がある。前頭前皮質のシナプス成熟不全を示すPSD-Zip70遺伝子破壊(PSD-Zip70KO)マウスの行動解析からPSD-Zip70欠失が不安傾向、作業記憶および認知機能の障害を引き起こすことを見出した。さらにASD(自閉症スペクトラム障害)などの発達障害に見られる行動特性として社会性、常同行動、うつ病に見られる行動特性として抑うつ行動、快感喪失、無気力性に注目した解析を行った。しかし意外にもそれらの行動特性にはPSD-Zip70欠失は大きな影響を及ぼさないという結果となった。行動異常の中で顕著であった不安傾向について、不安障害、感情障害発症の起因となるストレス負荷との関係について注目してさらに解析進めた。その結果、PSD-Zip70欠失に加えてストレス負荷がかかると、不安傾向の増悪が認められた。これらの結果はPSD-Zip70欠失マウスはASDなど発達障害に見られる行動特性は示さず、強い不安傾向とストレスに対する脆弱性といった不安障害様の特性を持つことを示唆した。また、PSD-Zip70はグルタミン酸刺激によって速やかに神経細胞内における細胞内局在を変化させることを見出した。局在変化に関わるPSD-Zip70結合タンパク質を新規に同定し、刺激応答における制御機構について詳細に解析を行った。PSD-Zip70は刺激依存的に結合タンパク質を変化させ、Rap2活性変化とAMPA型グルタミン酸受容体動態を介してシナプス応答の可塑性に関与するメカニズムを明らかにした。さらにストレスに起因するシナプス機能低下と不安行動において、PSD-Zip70が介在するRap2活性化が関与することを明らかにした。これらの結果からPSD

-Zip70欠失は不安の発現に深く関与し、病的な不安を伴う気分障害、不安障害の病態解明に有用な実験系となり得ることが示唆された。動物へのストレス負荷による病態モデルも活用して疾患との関連について解析を進め、臨床検体を用いた検証につなげる。刺激依存的なシナプス可塑性におけるPSD-Zip70の関与についても今年度までの成果を活かして解析を進める。刺激依存的なシナプス機能変化におけるPSD-Zip70の関与についても今年度までの成果を活かして解析を進める。疾患との関連についてゲノム情報、発現データベース等も利用して解析を進め、臨床検体を用いた検証につなげる。神経科学
超大容量通信のための新たな全光ネットワーク制御技術に関する研究

超大容量通信のための新たな全光ネットワーク制御手法の開発を目的とし,多重化技術がネットワーク資源割当に与える影響を調査するとともに,高効率に光パスを収容可能な資源割当アルゴリズムの開発及びノードアーキテクチャの設計を行った.具体的には,周波数分割多重化技術を用いた光パス設定アルゴリズムの開発,空間分割多重化技術に適した光スイッチングノードアーキテクチャの設計,及び,ノードアーキテクチャの処理を簡素化するネットワーク制御方式などを開発した.近年、動画像配信などにより通信トラヒックは急増し続けている。超大容量通信を実現するために様々な光ファイバやデバイス技術が発展しつつある。しかし、真に新世代のインフラとしてのネットワークを実現するためには、デバイス技術の発展に加えてネットワークレベルの技術革新も必要不可欠である。本研究は、超大容量全光通信の実現に向けてのシステム制御手法の確立を目指すものであり、その基本的なアプローチとして、ネットワーク資源の競合を回避するための資源割当アルゴリズム、資源予約プロトコル技術を開発する。今年度は、前年度に明らかにしたエラスティック光パスネットワークにおける周波数軸上の連続性制約などの種々の制約条件を線形計画問題として表現し、ILP(Integer Linear Programming)ソルバを用いて最適解を算出する周波数優先領域設定法を確立した。そして、周波数優先領域設定を用いた周波数割当手法を提案し、その有効性を確認した。また、超大容量通信を行うためには、1本のシングルコアファイバにおける周波数利用効率の向上に留まらず、空間多重技術も重要であり、国内外での空間多重化に関する研究が活発化してきている。本研究では、空間多重型エラスティック光パスネットワークにおける高効率な周波数資源割当手法として、周波数軸上に仮想的なグリッド境界を設け、オンデマンドで到着する光パス接続要求に対して、コネクション整列を行うことでフラグメンテーションを抑制する周波数割当方式の提案を行った。また、本方式を適用するためのスイッチアーキテクチャの検討を行い、必要とされるデバイスの制約条件を緩和することが可能なArchitecture on Demand型のスイッチアーキテクチャを提案し、棄却率を悪化させることなくデバイスにおける制約条件が緩和可能であることを確認した。超大容量通信を実現するために様々な光ファイバやデバイス技術などの光通信技術が発展しつつある。しかし、真に新世代のインフラとしてのネットワークを実現するためには、デバイスレベルだけにとどまらず、ネットワークレベルの技術革新も必要となっている。本研究は、超大容量全光通信の実現に向けてのシステム制御手法の確立を目指すものであり、その基本的なアプローチとして、ネットワーク資源の競合を回避するための資源割当アルゴリズム、資源予約プロトコル技術、及び、災害などの緊急時においても高速大容量な通信を提供可能なネットワークアーキテクチャを構築する。今年度は、波長以外にファイバの次元も加えた膨大な解空間から適切な解を求める必要があるマルチファイバ環境において、各送受信ノード間の伝送距離に応じて柔軟に割り当てる周波数資源を選択することが可能なエラスティック光パスネットワークのための資源割当アルゴリズムを開発した。動的に発生する接続要求に対して、複数の制約条件下で準最適な解を実現可能な時間で求めるヒューリスティック手法を確立し、基本評価によってその有効性を確認した。また、エラスティック光パスネットワークにおいて、送受信ノード毎に大きく異なる棄却率の不公平性を改善するためのパス分割化手法を提案し、その有効性を確認した。更には、粒子フィルタの概念を、光ネットワークで必要となる周波数資源量の予測推定に用いることを提案し、基礎検討の結果、長期のトラヒック傾向に対して粒子フィルタを用いた短期のトラヒック推定を用いて補正することで、通常時に特に有効な資源割当が可能であるとともに、異常なトラヒック傾向を示した場合の検知が可能であることを確認した。無線通信端末や動画配信サービスの普及に伴うトラヒック増に対して、新世代のネットワークインフラとしての全光ネットワークへの期待が高まっている。超大容量通信を実現するためには、多数の周波数資源を高効率に利活用する光ネットワーキング技術が必要不可欠である。一方で、光信号を電気に変換することなくEnd-to-endでQoSを保証する光パスを各ノードで適切に交換処理するためには、光信号特有の物理特性制約を考慮したスイッチングノードアーキテクチャも重要な課題である。本年度は、これまでに提案してきたマルチファイバを具備する周波数多重型のエラスティック光ネットワークに適用可能なファイバ、変調方式、および周波数割当手法を基本とした光ネットワーク制御手法をさらに発展させるとともに、超大容量通信を実現する多次元多重型スイッチングノードアーキテクチャの確立に取り組んだ。具体的には、多様な周波数帯域幅を必要最小限の機能を用いて交換処理するために、スイッチのサブモジュールをMEMSで動的に接続することで多様なトラヒックに対応可能な空間分割多重型エラスティック光パスネットワークのための次世代スイッチアーキテクチャを提案した。一方で、消費電力の増大も解決しなければならない課題である。そこで、ネットワーク性能を犠牲にすることなく光スイッチアーキテクチャの低消費電力化を実現するため、マルチコアファイバの空間チャネルを適切に利用することにより,伝送距離や変調方式に応じた多様な帯域幅の要求に応えつつ,提案スイッチングノードのモジュールコスト及び消費電力を改善可能なネットワーク制御手法としての動的周波数及びコア割当手法を提案した。

スイッチアーキテクチャとネットワーク制御の連携により、棄却率などのネットワーク性能を改善しつつ、従来型スイッチ構成よりスイッチコスト及び消費電力の削減が可能であることを明らかにした。光ネットワークおおむね順調に進展している。平成24年度に主に取り組んだ内容に関しては、論文による報告が遅れているものの、今年度の研究成果の一部はすでに学術論文誌に投稿中であり、残りの部分に関しても国際会議等での発表に向けて順調に準備が進んでいる。空間多重型エラスティック光パスネットワークにおけるスイッチアーキテクチャの検討も異なるトラヒックデマンドなどの様々な条件下での評価を詳細に行っている段階にあり、全体として順調に進展していると言える。ほぼ、応募時の研究計画書通りに進捗している。本年での成果は論文に投稿中あるいは投稿準備中であり、次年度に向けての要素技術の検討は着実に進んでいる。一方で、物理特性劣化に関しては検討が遅れているものの、マルチコアファイバの利用といった新たな要素の検討も合わせて行っており、また、OpenFlowを用いたネットワーク制御に関する検討も当初計画に先んじて行っており、全体としては順調に進展していると言える。これまでの研究成果の学術論文誌等への報告を継続して行うとともに、本研究のまとめにとりかかる。まずは、デジタルコヒーレントを用いて多様な多値信号を収容するエラスティック光パスネットワークの周波数割当手法に関して、これまでに得られた成果を用いてマルチドメインあるいは階層化された大規模ネットワークでの評価を行う。シグナリングによる処理遅延の影響なども検討し、超大容量通信を実現するための光ネットワーク制御に関する提案方式を確定する。そして、End-to-EndでQoSを完全に保証する全光通信サービスについて総合的に評価し、提案方式の最終動作確認とする。前年度で明らかにした種々の制約条件に基づいて、End-to-Endで安定した大容量通信を提供するための資源割当手法の確立を進める。特に、空間分割多重に分類されるマルチモードファイバやマルチコアファイバが新たなデバイス技術として注目され始めている。そこで、特にマルチコアファイバにおける資源割当の特徴を明らかにするとともに、マルチコアファイバを具備したノードアーキテクチャに関しても検討を進める。一方、ネットワーク制御に係わる情報の縮退化に関しても検討を行い、前年度で検討を行ったトラヒック予測技術を用いたネットワーク制御の確立に向けた研究も進める。
ミトコンドリアゲノム変異の病原性発揮と発生・分化の相互制御機構

本研究はミトコンドリア病における組織特異性の成立機構を解明すること、およびmtDNA突然変異の病原性発揮が個体発生や細胞分化に与える影響と、その機構を理解することを目的としている。本年度の研究実施状況は以下のとおりである。1)病原性突然変異型mtDNAの蓄積に対する応答が速筋-遅筋間で異なること、また、生化学的解析の結果から、これらの応答がmtDNA変異の病原性発揮の閾値と相関することを確認した。2)ミトコンドリア病モデルマウス個体への薬剤投与による各シグナル経路の阻害によって、これらの経路がmtDNA変異の病原性発揮の閾値の制御に関与していることを確かめた。以上の結果から、骨格筋におけるミトコンドリア病の組織特異性の成立機構が明らかとなった。27年度が最終年度であるため、記入しない。ミトコンドリアゲノム(mtDNA)の病原性突然変異は、ミトコンドリア呼吸機能の低下を介してミトコンドリア病と総称される疾患群を引き起こすことが知られているが、mtDNA変異の病原性発揮機構の全貌は、未だに明らかにされていない。本研究はmtDNA変異導入マウス(ミトマウス)を駆使することで、mtDNA変異の病原性発揮機構が個体の発生や細胞の分化に伴って変化する現象、およびmtDNA変異が発生や分化を制御する現象の詳細を明らかにすることを目的としている。本年度の成果は以下のとおりである。1)mtDNA変異の病原性発揮機構と細胞種との関係を明らかにするために、ミトマウスの遅筋と速筋との間で遺伝子発現比較を行い、両者の間で病原性突然変異型mtDNAが蓄積した際の発現変動が異なる遺伝子を探索した。その結果、病原性突然変異型mtDNAの蓄積に対する感受性の高さと相関のある遺伝子を見出した。2)mtDNA変異の病原性発揮機構と個体の発生との関係を明らかにするために、ミトマウスの胚発生後期、成体および老化個体との間でmtDNA変異の病原性発揮の比較を行った。その結果、生体に比べて胚発生後期や老化個体においては病原性突然変異型mtDNAの蓄積に対する感受性が異なること見出した。3)ミトマウスが骨粗鬆症を発症することを見出した。このことはmtDNA変異が骨代謝を担う細胞の運命決定を制御する可能性を示唆しており、現在、その機構を解析している。遺伝子発現解析の結果から、細胞種間におけるmtDNA変異の病原性発揮の差異決定への関与が示唆される遺伝子が見出されたが、その分子機構の全貌解明には未だに至っておらず、この点ではやや進展が遅れている。一方、個体の発生とmtDNA変異の病原性発揮との関係を明らかにした点、mtDNA変異による骨代謝を担う細胞の運命決定制御を示唆する結果を得た点については、当初の計画以上に進展したため、成果の一部を論文として報告するに至った。以上を総合しておおむね順調に進展していると自己評価した。細胞種間および個体の発生段階間におけるmtDNA変異の病原性発揮の差異決定機構、およびmtDNA変異による細胞の運命決定制御機構を明らかにするための解析を継続し、これらの成果を論文として報告する予定である。
第一原理電子状態計算に基づく熱電特性評価シミュレーションの創出と新規材料の探査

新規高性能熱電変換素子の開発のための指針を与えることを目的に、第一原理電子状態計算に基づくゼーベック係数の非経験的シミュレーション手法の創出、ビスマス・アンチモン合金の電子状態計算と熱電特性評価シミュレーション、新規ナノ構造熱電変換素子の設計と最適化を実施した。創出した非経験的シミュレーション手法は半導体材料のゼーベック係数を定性的・定量的に再現し、ナノワイヤへの低次元化によるゼーベック係数やパワーファクタにおける性能向上が示された。また、シミュレーションと連動してビスマス・アンチモン合金系の新規熱電材料の作製も行った。材料の熱電特性を原子レベルの構造を与えるだけで非経験的に評価するシミュレーション手法を確立し、新規高性能熱電変換素子の開発のための指針を与えることを目的に、その初期段階として平成26年度は下記の内容を実施した。1.第一原理電子状態計算とボルツマン輸送方程式を結びつけたゼーベック係数シミュレーション手法を創出し、プログラムコードの開発を行った。シミュレーション手法創出のために用いる系としてドープしたバルクSiおよびバルクSiCモデルを採用し、ボルツマン輸送方程式から導出される緩和時間のエネルギー依存の影響を中心に検討を進め、イオン化不純物散乱、音響・光学フォノン散乱、谷間散乱に関する緩和時間の考慮を含んだゼーベック係数の温度依存を出力するプログラムコードを完成させた。シミュレーション手法・結果の詳細は国内学会で発表した。2.新規ナノ構造熱電変換素子の候補としての半導体ナノワイヤモデルの創出、第一原理電子状態計算、およびゼーベック係数シミュレーションを開始した。これまでに研究代表者が創出したナノワイヤモデルに加え、新たにZnOナノワイヤについても検討した結果、ワイヤー壁の構造によって電気特性が著しく異なることを発見し、特異な熱電特性が得られることを期待してシミュレーションを進めている。詳細な電子状態は国際学会で発表したほか、関連する2報の論文を出版した(うち1報は印刷中)。3.有望な熱電変換材料であるBi-Sb合金モデルを創出し、本研究課題の研究費で導入した高速ワークステーションを使用して精密な第一原理電子状態計算を行った。Bi-Sb合金のモデル化はBiの三方晶結晶をベースにBi原子のうちの妥当な数をSb原子に置換することで表現し、フォノン分散はDFPT法または数値微分法によって計算して擬調和振動子近似に基づく有限温度での電子構造を得た。材料の熱電特性を原子レベルの構造を与えるだけで非経験的に評価するシミュレーション手法を確立し、新規高性能熱電変換素子の開発のための指針を与えることを目的に、その中期段階として平成27年度は下記の内容を実施した。1.平成26年度開発の第一原理電子状態計算とボルツマン輸送方程式を結びつけたゼーベック係数シミュレーション手法に改良を加え、新たに作成したプログラムコードによりバルクSiやSiCのゼーベック係数が高い精度で定量的に得られることを確認した。また、低次元化による性能向上を確認するため、Si, SiC, ZnOなどの半導体ナノシートやナノワイヤに関するシミュレーションを行い、とりわけ低次元化に伴うキャリア状態密度の形状変化がゼーベック係数に与える影響を議論した。シミュレーション手法・結果の詳細は、2報の論文にまとめて出版したほか、国際学会・国内学会で発表した。2.ゼーベック係数シミュレーションをベースに、熱電特性のトータルの性能を示す無次元性能指数ZTを与える第一原理シミュレーション手法の開発に着手し、熱伝導性のキャリア拡散項を計算するプログラムコードを完成させた(平成28年5月に国内学会で発表)。3.平成26年度に行ったBi-Sb合金モデルの電子状態計算やゼーベック係数シミュレーションの情報をもとに、新たにBi-Sb合金とグラフェンの複合材料モデルを導出し、電子構造や熱電特性の検討を行った。その検討結果からエジプト日本科学技術大学のグループとともにBi-Sb/グラフェン系の新規熱電材料を開発し、1報の論文を出版した。4.京大既存の有限要素法ソフトウェアを用いてp型Siナノワイヤとn型Siナノワイヤ材料で構成されるナノ構造熱電変換素子の初期モデル設計を検討するとともに、最適なMEMSデバイスの設計・解析用ソフトウェアに関する情報収集を行った。昨年度末での予定通り、平成27年度前半に第一原理電子状態計算とボルツマン輸送方程式を結びつけたゼーベック係数シミュレーション手法のプログラムコード改良を終え、新しいプログラムコードが高い精度でバルクSiやSiCのゼーベック係数を定量的に与えることを確認し、当初の予定より多くの研究成果発表(論文出版・国際学会講演)の機会を得た。また、当初の予定より発展させて、無次元性能指数ZTの第一原理シミュレーション手法開発に着手したほか、当初の予定より先んじて、Bi-Sb合金系の新規熱電変換材料作製に成功し、論文出版した。ナノ構造熱電変換素子の設計検討については、その初期設計にとして京大既存の有限要素法ソフトウェアを使用し、平成28年度よりMEMSデバイスの設計・解析用ソフトウェアを新しく導入して本格的な解析をスタートさせる。総合的に見ておおむね順調に進展していると判断した。材料の熱電特性を原子レベルの構造を与えるだけで非経験的に評価するシミュレーション手法を確立し、新規高性能熱電変換素子の開発のための指針を与えることを目的に、その最終段階として平成28年度は下記の内容を実施した。1.平成27年度までに開発・改良したシミュレーション手法をもとに、SiやSiCの半導体系およびBi-Sb合金系のナノワイヤモデルを用いたゼーベック係数シミュレーションを行い、とりわけ一次元化やワイヤ表面状態の変化に伴うキャリア状態密度の形状がゼーベック係数に与える影響を議論した。シミュレーション手法・結果の詳細は、3報の論文にまとめて出版した(うち2報は印刷中)ほか、国際学会・国内学会で発表した。

2.無次元性能指数ZTを与えるための熱伝導性のフォノン拡散項を計算する第一原理プログラムコード開発を進めるとともに、Siを低次元化した際のフォノン伝搬の詳細を解析した(平成29年5月に国内学会で発表予定)。3.エジプト日本科学技術大学のグループと平成27年度に開発したBi-Sb合金とグラフェンの複合材料モデルをもとに、新たにPb-Te-Cu/グラフェン系の新規熱電材料を開発し、1報の関連論文を出版した。4. MEMSデバイスの設計・解析用ソフトウェアを新たに導入し、本研究でのシミュレーション結果を用いてp型Siナノワイヤとn型Siナノワイヤ材料で構成されるナノ構造熱電変換素子の最適化を行い、国内学会で発表した。補助事業期間全体では、当初の目的である(1)第一原理電子状態計算に基づくゼーベック係数シミュレーション手法の創出、(2)Bi-Sb合金の電子状態計算と熱電特性評価シミュレーション、(3)ナノ構造熱電変換素子へ応用するための新規熱電変換材料の探査、のすべてが達成され、合計9報の論文出版、10件の国際学会発表、8件の国内学会発表を行った。新規高性能熱電変換素子の開発のための指針を与えることを目的に、第一原理電子状態計算に基づくゼーベック係数の非経験的シミュレーション手法の創出、ビスマス・アンチモン合金の電子状態計算と熱電特性評価シミュレーション、新規ナノ構造熱電変換素子の設計と最適化を実施した。創出した非経験的シミュレーション手法は半導体材料のゼーベック係数を定性的・定量的に再現し、ナノワイヤへの低次元化によるゼーベック係数やパワーファクタにおける性能向上が示された。また、シミュレーションと連動してビスマス・アンチモン合金系の新規熱電材料の作製も行った。当初の予定通り、平成26年度中に第一原理電子状態計算とボルツマン輸送方程式を結びつけたゼーベック係数シミュレーション手法を創出し、緩和時間の考慮を含んだゼーベック係数の温度依存を出力するプログラムコードを完成させた。フォノンの影響の加味についてのシミュレーション手法の検討もおおむね終了し、プログラムコードの改良は平成27年度前半に終えることができる見込みである。また、当初の予定に先んじて、新たな半導体ナノワイヤモデル(ZnO)の第一原理電子状態計算を終え、ゼーベック係数シミュレーションを進めている。総合的に見ておおむね順調に進展していると判断した。平成27年度までに開発・改良したゼーベック係数シミュレーション手法をもとに、とりわけ一次元系での量子閉じ込め効果による性能改善を目指し、半導体系や合金系のナノワイヤモデルを中心にシミュレーションを進めていく。不純物添加によるフォノンの変化がゼーベック係数のシミュレーション結果に与える影響についても議論する。Bi-Sb合金系については、エジプト日本科学技術大学のグループとの実験による開発が一段落した後、これまでのシミュレーション結果の詳細をまとめて成果の発表を行う。
硫黄-亜鉛間の結合形成を作用機序とする抗がん、抗エイズ医薬の分子設計と合成

がんやエイズの発症には種々の亜鉛含有蛋白質が関与している。これらの蛋白質の亜鉛部位と硫黄-亜鉛インターエレメント結合を形成する硫黄含有人工化合物を設計し、がんやエイズにかかわる亜鉛蛋白質の機能を阻害することが本研究の目標である。研究代表者らはこれまでジメチルアミノピリジンの両側に各種のキレート性側鎖を導入した人工化合物を設計、合成した。それらの化合物は強い亜鉛結合性を示し、HIV-1プロウイルスの転写に関与している2種類の亜鉛フィンガー蛋白質HIV-EP1およびSp1のDNA結合機能を阻害したことは昨年度に報告した。今年度はRasファルネシルトランスフェラーゼ(FTase)の阻害について検討した。がん遺伝子rasがコードしているRas蛋白質が機能を発現するためには、C末端側のシステイン残基のファルネシル化が必須である。このファルネシル化は亜鉛含有酵素であるFTaseにより触媒され、翻訳後修飾のキーステップである。ジメチルアミノピリジンの両側に2つのメルカプト基を導入した化合物は30μM程度の濃度でFTaseをよく阻害した。同化合物は1,10-フェナンスロリン、ジピリジル、エチレンジアミンなどのキレーターよりも格段に強い阻害活性を示した。同化合物によるFTase阻害は亜鉛の添加により抑えられることから、化合物はFTaseの亜鉛部位に作用していることが示唆される。
HPV感染と子宮頚部発がんに関するコホート研究

CINの癌への進展に関与する因子を解明するため、CINI/II症例のコホート研究を行っている。CIN IIIへの進展例が急増しており、平成16年度中の解析が期待できる。登録数は900例に達し、平成16年6月30日に登録を終了した。今回、厳しく適格規準を設定し、509例において中間解析を行った。1.症例対照研究のCINI/II症例のコホート研究:平成6-9年度に登録したCINI/II症例185例を経過観察した結果、HPV型はCINIIIに進展・消失に有意に関連していた。2.CINI/II症例のコホート研究:平成10年度より新たに登録を開始したCINI/II症例は現在512例に達した。この新コホート研究では、中央病理診断を登録時・進展時に取り入れ、また検査項目も追加している。現在のところ、進展例が少なく、まず消失について関連する因子の検討を開始した。3.子宮頚癌においてE6、E7発現はHPV型に依らず普遍的に存在し、CINにおいてもE6発現は同様だが、E7発現はCINI/IIに比べ、CINIIIで頻度が高いことを示した。E7発現はCIN進展のリスク因子である可能性がある。5.HPV16型L2蛋白質のアミノ酸108-120領域のアミノ酸配列をもつ合成ペプチドの経鼻接種によって、中和エピトープに結合する抗体を誘導されることを示した。6.HPV16L2のアミノ酸108120領域(粘膜型HPVに共通)の機能がHPVが細胞に吸着、浸入するために必要であることが示された。7.細胞診自動塗抹標本作製装置Thin Prep用に作成された液状細胞診検体を用いて、ハイブリッド・カブチャーII法でHPV-DNAを検出できることを確認した。8.2のコホート研究登録者のうち、HLA-DRB1およびDQB1タイピングを実施した。DRB1^*0405およびDQB1^*0401の発現頻度が対照群に較べて有意に減少していた。CINI/II症例のコホート研究:登録は細胞診でCINI/IIが推定された段階で行っている。最初の診断は細胞診・組織診によるが、追跡中は細胞診とコルポスゴープだけで、病変の自然経過を観察するため組織診は行わない。CINI/II患者では消失、不変、進展(CINIIIへの)を観察する。CINIIIが細胞診(中央細胞診断)等で疑われた場合にのみ、組織診を行い、CINIIIが確認された場合に追跡を終了し、治療する。調査項目として、喫煙・飲酒、食習慣、結婚、性行動、分娩、既往歴および血清カロテノイド値、HPV型、HPV抗体はすべて含まれる。なお、登録時には中央での病理・細胞診断を行い、HPV検出と型同定はL1-PCRを用い、HPV抗体検出は6,16,18,52,58型のvirus-like particle(VLP)に対する抗体を測定し、血清カロテノイド値も測定する。登録は平成14年2月10日現在で650例に達し、中央病理診断、各検査もほぼ終了している。検査項目として、HLA Class II haplotype及びHPV 16/52/58抗体陽性者のIgG2/IgG1 ratio、HPV16 variantなどを追加することにより、真のCINIII進展の危険因子を検出することが期待される。なお、進展が現在数例と少ないためCIN進展に関する解析は時期尚早であり、まずsecondary endpointであるCIN消失(約80例が確定)について解析中である。CINの癌への進展に関与する因子を解明するため、CINI/II症例を対象にコホート研究を行っている。解析段階には達していないが、モニタリングを徹底するとともに、附随研究で成果を挙げている。1.現在進行中のコホート研究2についてモニタリングを施行した。施設診断による登録数は834例に達したが、中央病理診断での不適格を除いた適格例は748例である。CINIII進展が確定されたのは5例である。2.中央細胞診断の成果として、HPV16関連型ではCIN gradeに関わらず、HPV感染所見が少ないことを示した。3.中央組織診断の成果として、HPV感染時に見られる特殊な核内所見に注目し、これがHPV16関連型で認められることを示した。4.平成6-9年登録の症例対照研究の症例185例を対象とするコホート研究1では、CIN III進展にはHPV16/18/33/52/58感染が有意な因子であり、CIN I/II消失には低いCMV抗体価が有意な因子であった。5.HPV16陽性例では、中和抗体が、CINの進展に関連している可能性を示した。6.HPV16/52/58のうち複数のVLP抗体を持つ場合、CINになりやすいことを示した。一つのHPV型に対する免疫は他の型の感染とそれに続くCIN発生を抑制し得ない。1.CIN I/IIを対象にしたコホート研究の登録数は950例(中央病理診断による適格数810例)に達している。CIN IIIへの進展例は昨年は5例であったが、本年度は計24例に達し、進展へのリスク因子を来年度には解析できる見込みである。2.コホート研究の中央病理診断の結果、組織診でHPV型との関連について成果があった。

中央組織診断と関連した成果として、HPV感染時に見られる特殊な核内所見を見い出し、これがHPV16および関連型で多く見られることを示した(Int J Cancer,2003)。4.HPV16/52/58のうち複数のVLP抗体を有する場合にCINになりやすく、HPVの1つの型に抗体を有しても他の型の感染やそれに引き続くCIN発生を抑制しないことを示した(J Med Virol,2003)。CINの癌への進展に関与する因子を解明するため、CINI/II症例のコホート研究を行っている。CIN IIIへの進展例が急増しており、平成16年度中の解析が期待できる。登録数は900例に達し、平成16年6月30日に登録を終了した。今回、厳しく適格規準を設定し、509例において中間解析を行った。
土壌微生物由来、新規微小管配向制御物質の性状解析と作用機作

胚細胞が最初のM期を迎えるまでに,雌核雄核の融合,中心体の複製,DNA合成,染色体の凝集など一連の生化学反応が完結する必要があり,この反応系に微小管からなる細胞骨格が重要な役割を果たしている。我々は有糸分裂を最も効果的に阻止するには,分裂装置形成を特異的に阻害するのが有効と考え,現在までにTー1をはじめとする新しい有系分裂停止物質を明らかにしてきた。今回,偏光及び蛍光顕微鏡を用いて,カシパンウニの中期紡錘体を解消させ,倍数核を誘起する新しい活性をもった化合物を微生物代謝産物中に求めた。さまざまな環境の土壌より放線菌を分離し,10mlのPSM培地で振盪培養した後アッセイに供した。その結果,KAー48株に目的とする活性を認めた。すなわち,中期紡錘体を本培養液で処理すると,紡錘体は直ちに解消した。このことより,本培養液は微小管脱重合活性を持つことが示唆された。また,受精20分後にウニ胚を処理し,2時間後に核をDAPI染色したところ大きな核が認められ,倍数性の誘導が確認された。このことは本活性物質が微小管に特異的に作用しており,DNA合成及び呼吸に影響を与えない事を示唆している。そこで,放線菌KAー48株の生産する活性物質を明らかにするため,大量培養を行い活性物質の単離精製を試みた。放線菌KAー48株をPSM培地(3l)で27°C,5日間振蕩培養し,濾過後培養液を酢酸エチルで分配した後,シリカゲルカラムクロマトグラフィ-及びODSカラムクロマトグラフィ-で精製し3種の活性物質を得た。これらはsilica TLC上,Rf0.47,0.30(BenzeneーAcetone=8:2),Rf0.25(benzeneーacetoneーMeOH,7:2:1)のスポットとして確認できた。また,これら化合物はいずれも330nm付近にUVの極大吸収を示した。構造の詳細については現在検討中である。
顕熱交換型太陽熱集熱システムを用いた基礎断熱床下空間のカビリスク低減手法の構築

2018年度は,以下の3点について検討し,最終年度として研究を取り纏めた。2017年度に引き続き,換気回路網と連成した多数室熱湿気シミュレーションを実施した。ハイブリッド換気システムに組み込んだSACシステムは,太陽電池セルによるファン稼働のみならず,煙突効果の影響を受ける。その効果を見込むモデルを用いると,仙台市の冷では平均0.83°Cの温度上昇が期待できるが,一方で70%RHを超える頻度が殆ど変わらず,湿気的には改善しないことが明らかとなった。実測による真菌量を迅速に評価することを目的にATP法を利用した結果を数理モデルとしてまとめた。また,予測微生物学分野で構築している環境要因モデル(Ratkowskyの提案した平方根モデルもしくは線形多項式回帰モデル)を適用し,材料表面における真菌増殖状況の予測手法を検討した。SACシステムによる床下の温度調節による効果について,実測データ(札幌市,東京都練馬区,高崎市,盛岡市,塩釜市)の分析を行った。特に,盛岡市,塩釜市は,基礎断熱の床下熱湿気環境の改善方法として,SACシステムを改良したもの(空気清浄装置を用いた直接的な方法および全熱交換方式)について評価を行った。竣工した時期が遅かったため,冬期のみの温湿度,浮遊真菌量と浮遊粒子量の関係しかみることが出来なかったが,低消費電力で比較的効果のある方法であることが明らかとなった。今年度は,基礎断熱した床下空間の環境改善と微生物汚染防止を念頭においた通年利用可能な顕熱交換型太陽熱集熱システムの構築を行うことを念頭に置きつつ,次の3点について研究実施した。1点目は,熱交換システムに対する比較対象として,熱交換を行わない太陽熱集熱システムを設置する実住宅の測定を3軒実施した(立地場所:東京都練馬区,群馬県前橋市,北海道札幌市)。これらの住宅は既存住宅への装置設置したケースと2016年秋季に竣工した住宅への設置のケースがあり,現在も実測を継続している。2点目に,太陽熱集熱システムに設置する熱交換素子の検討を行った。具体的には,顕熱交換素子の素材や流路面積(OAとRAの間接接触面積),流量が熱交換効率および集熱効率に影響を及ぼすことから,JIS A4112およびJRA4059を参考に簡易シミュレーションを行っている。来年度は装置を試作・実装し,性能実験を実施する。3点目に,リスクが大きいパッシブ換気システムの夏期床下温湿度性状を把握することを目的に,総2階建てモデルで熱水分同時移動モデルを用いた多数室熱湿気性状シミュレーションを実施している。岩手県滝沢市に実際に建設されたパッシブ換気住宅(総2階建て,延べ面積132.5m2,UA値0.449W/(m2・K),Q値:1.6W/m2K)をモデルに,札幌,仙台,東京,高知の4地点の気象条件で解析を行っている。解析の結果,夏期はどの地域も床下相対湿度が高く,特に外気導入のあるパッシブ換気モデルで高くなる傾向にあること,また,冬期床下暖房により床下構成材料の平衡含水率がより低下し,夏期の高湿化防止に寄与できると考えられたが,今回の簡易モデルではその違いは見られないことが明らかとなった。さらに,窓開放により住宅内の流れ性状も変化し,床下への外気流出入性状に影響があることがわかった。実住宅での実測を継続しつつ、熱交換型太陽熱集熱システムの検討も行っていること、さらに熱水分同時移動モデルに基づいた多数室熱湿気性状解析も開始していることから、概ね順調に進展していると判断している。2017年度は,以下の4点について検討した。1点目、SAC(Solar Air Collector)の集熱特性とDCファンの特性を実験的に把握し,換気回路網シミュレーションプログラムに組み込むための近似式を作成した。2点目、SACシステムを組み込んだ3軒の住宅(札幌と東京,群馬県に立地)の長期実測を行った。冬季は暖房が稼働しているため,床下温度がほぼ20°Cで安定,集熱量は相当量あっても大きな温度上昇は見られず,集熱した太陽熱が有効に活用されていることが明らかとなった。一方,6月は太陽高度と空気集熱装置の設置角度の問題から集熱量が少ないことが判明した。2017年6月は全体的に天候不順だったこともあり,設置方法などに改善が必要である。3点目、札幌の実測住宅を対象にSACシステムの経済性評価を行った。熱源単価を10円/kWhとすると,冬季回収可能な金額が約2800円で,イニシャルコスト回収に53年要することがわかった。ただし,これは竣工初年度の結果であり,地盤への吸熱量を考慮すると過少に評価していると考えられる。4点目、札幌の実測住宅を対象に,換気回路網と連成した多数室熱湿気シミュレーションを実施した。今回のSACシステムは,ハイブリッド換気システムの一部に組み込まれているため,開口の一部としても機能する。シミュレーション結果から,夏期にSACシステムを用いることにより平均0.6°Cの温度上昇が期待でき, 70%RHを超える頻度が11.4%減少することが明らかとなった。以上の成果を国際会議(Roomvent & Ventilation 2018)論文1編,日本建築学会大会発表梗概2編にまとめた。各々2018年6月,9月に発表する。2017年度夏期は天候不順により日射量が少ない時期のデータとなったが,このデータもシステム改善のための貴重なデータになり得る。

また,周囲建物との位置関係・設置方法や経済性評価など行い,貴重な知見が得られている。シミュレーション解析も順調に進んでおり,結果として3編の成果発表も行うことができている。以上より,おおむね順調に進んでいると判断した。2018年度は,以下の3点について検討し,最終年度として研究を取り纏めた。2017年度に引き続き,換気回路網と連成した多数室熱湿気シミュレーションを実施した。ハイブリッド換気システムに組み込んだSACシステムは,太陽電池セルによるファン稼働のみならず,煙突効果の影響を受ける。その効果を見込むモデルを用いると,仙台市の冷では平均0.83°Cの温度上昇が期待できるが,一方で70%RHを超える頻度が殆ど変わらず,湿気的には改善しないことが明らかとなった。実測による真菌量を迅速に評価することを目的にATP法を利用した結果を数理モデルとしてまとめた。また,予測微生物学分野で構築している環境要因モデル(Ratkowskyの提案した平方根モデルもしくは線形多項式回帰モデル)を適用し,材料表面における真菌増殖状況の予測手法を検討した。SACシステムによる床下の温度調節による効果について,実測データ(札幌市,東京都練馬区,高崎市,盛岡市,塩釜市)の分析を行った。特に,盛岡市,塩釜市は,基礎断熱の床下熱湿気環境の改善方法として,SACシステムを改良したもの(空気清浄装置を用いた直接的な方法および全熱交換方式)について評価を行った。竣工した時期が遅かったため,冬期のみの温湿度,浮遊真菌量と浮遊粒子量の関係しかみることが出来なかったが,低消費電力で比較的効果のある方法であることが明らかとなった。2017年度は,実験住宅にSHE-SAC(顕熱交換型太陽熱集熱)システムを設置,基礎断熱した床下空間に熱交換した空気を送風し,床下の温湿度性状および浮遊真菌濃度を測定する。フィールド実測は継続して行うが,さらに現在の実測内容に対し,浮遊真菌および付着真菌のサンプリングを追加する。また,予測微生物学分野で構築している環境要因モデル(Ratkowskyの提案した平方根モデルもしくは線形多項式回帰モデル)を基礎断熱床下の微生物汚染解析に適用し,材料表面における真菌増殖状況の予測を行う。最終年度である2018年度は,他の地域も含めた実測データの分析と,SHE-SAC(顕熱交換型太陽熱集熱)システムを設置した実験住宅にて評価を行う。また,微生物モデルを組み込むためのモデル作成および基礎断熱床下の微生物汚染解析を行い,研究全体をまとめる予定である。分担者(福島明教授)が札幌市で行う実測および実験が、住宅竣工時期のずれが生じたことにより遅れたため。顕熱交換素子の試作を次年度に繰り越したため。および国際会議での発表を次年度とすることが生じたため。2018年度は、従来の研究計画に加え、顕熱交換素子を試作したうえで宮城学院女子大学にて実験的な検討を行うことを計画している。また、国際会議で発表を行うための旅費とする。実測は継続しているので、来年度に実験装置の追加設置および微生物測定を行う。