hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３Ｄ口腔内スキャナーとＸ線ＣＴによる顎矯正手術の精度に関する研究

顎変形症の治療は、W.R.Proffitの提唱した頭部X線規格写真によるCephalometric predictionがスタンダードである。さらに、X線CTより三次元再構築した顎顔面骨格の硬組織分析やVirtual osteotomy, Guided surgeryなどに加えて、歯列の三次元情報や顔面軟組織を含めた形態予測が可能なシステムも開発されている。しかし、手術予測と結果の検証が正確に行われているわけではなく、科学的な根拠に乏しいというのも現実である。本研究では、顎変形症の評価と治療計画に手術支援三次元シミュレーションシステムPROPLAN CMF&#174;(マテリアライズ・ジャパン)を使用し、三次元カメラ画像(Vectra 3D)および口腔内デジタルスキャナ(Trophy 3DI)による歯列データを統合した顎変形症の三次元的診断、治療計画及び精度について検討した。今年度は、最終咬合位置の決定に矯正医より指示された石膏模型の唇頬側面を口腔内スキャナでとりこみ、virtual model上で一括自動重ね合わせを行ってデジタルで決定した。三次元シミュレーションと実手術の誤差については、術後の三次元画像をsp-Guageで重ねあわせによる検討を行い、臨床的にも上顎骨・下顎骨の位置再現性(平均誤差0.3mm程度)に問題はなかった。また、顔貌3D画像を統合することで、手術前の患者説明にも有効であった。X線CTデータ(DICOM)をPROPLAN CMFへ取り込み、頭蓋顎顔面及び上顎・下顎の三次元再構成を行なった。口腔内に金属歯冠補綴物が多く装着されている患者では、金属アーチファクトが非常に多く発現しソフトウエアの除去機能を用いても臼歯部の咬合関係が不明瞭であった。そのため、三次元セファロ分析(仮称)においても計測点や基準平面の設定精度が単純X線を用いたセファロ分析より著しく低下して信頼性がなくなることが判明した。歯列や咬合状態をより高精度に三次元デジタル化するために、口腔内スキャナTrophy 3DI systemで取り込んだSTLデータをPROPLAN CMFへ取り込み、X線CTによる骨格の三次元画像と合成することで精密な歯牙情報を有した三次元virtual modelが可能となり、石膏模型と同レベルでの咬合状態の把握が可能となった。さらに、このvirtual modelによる三次元シミュレーションと顎骨移動の簡便な方法(Step osteotomyと計測ジグによる術中の骨切り位置の再現)を利用して三次元計測により計画位置へ上顎骨の位置づけを行う方法によって、三次元シミュレーションと実手術の誤差について、sp-Guageによる三次元的誤差の検討を3症例で行い、平均誤差0.3mm程度と臨床的にも上顎骨の位置再現性は問題がない精度の手術が可能であることがわかった。顔面軟組織の予測精度については、上顎骨の移動量がわずかであったことから下顎骨ほどに予測を精度が高くないことが判明した。X線CTと口腔内スキャナからの三次元画像によって高精度のVirtual modelの作製と軟組織形態の抽出が可能となった。しかし、三次元手術シミュレーションに合わせた上顎骨の位置付けがstep osteotomyとguideによってある程度可能となったが、上顎骨・下顎骨の最終咬合時を決定するには、従来の模型によるスプリントを作製する手法が必要となった。今後の研究は、手術シミュレーションによる上顎骨の位置再現に骨切り後の実物大実体臓器モデル(三次元実体モデル)のパーツを作製することで、手術シミュレーションによって移動する上顎骨の位置を手術中に再現する方法を検討する。さらに、下顎の位置を決定する際にも最終咬合位置に噛ませた石膏模型を口腔内スキャナで採取して、上顎骨歯列および移動する下顎体・下顎歯列とマッチングすることで、下顎の最終咬合位置を再現し、三次元プリンターによってバイトスプリント作製する。顎骨の位置を決定することに関しての課題は、下顎の位置が影響されない上顎位置の決定、下顎の位置決め方法(最終咬合位置のソフトウエアで決定する方法)を確立して、三次元プリンタによるサージカルガイドやスプリントによって全てをVirtual modelで行えることである。顎変形症の治療は、W.R.Proffitの提唱した頭部X線規格写真によるCephalometric predictionがスタンダードな方法である。最近では、X線CTより三次元再構築された顎顔面骨格を利用した硬組織分析や手術計画(Virtual osteotomyやGuided surgery)のみならず、軟組織を含めた形態予測が可能なシステムも開発されている。しかし、これらのシステムと実際の手術結果との比較と検証が正確に行われているわけではなく、その予測精度には科学的な根拠に乏しいというのが現実である。本研究では、顎変形症の評価と治療計画を歯科矯正医と連携する際に、二次元システムとして頭部X線規格写真分析ソフトQuick Ceph Studio(Quick Ceph Systems, USA)と手術支援三次元シミュレーションシステムPROPLAN CMF(マテリアライズ・ジャパン)を使用し、X線CTデータおよび口腔内デジタルスキャナによる、顎変形症の三次元的診断と治療計画(シミュレーション)とその精度について検討した。さらに、三次元シミュレーションシステムでは、一般に上顎を移動させた後に下顎の位置を決定する場合は、最終咬合の石膏模型を参考として行うが、今回は、最終咬合状態の唇側面を口腔内スキャナでとりこみ、それをvirtual modelで一括自動重ね合わせを行って最終咬合位を決定した。三次元シミュレーションと実手術の誤差については、術後1ヶ月の三次元画像をsp-Guageにより重ねあわせによる検討を行い、臨床的にも上顎骨・下顎骨の位置再現性(平均誤差0.3mm程度)に問題はなかった。

口腔内に金属歯冠補綴物が多く装着されている患者では、金属アーチファクトが非常に多く発現しソフトウエアの除去機能を用いても臼歯部の咬合関係が不明瞭であった。そのため、三次元セファロ分析(仮称)においては、計測点や基準平面の設定精度が単純X線を用いたセファロ分析より著しく低下して信頼性がなくなることが判明した。歯列や咬合状態をより高精度に三次元デジタル化するために、口腔内スキャナTrophy 3DI systemで歯列情報を取り込んでSTLデータ化した。これをPROPLAN CMFへ取り込み、X線CTによる骨格の三次元画像と合成することで精密な歯牙情報を有した三次元virtual modelの作製が可能となった。これにより、石膏模型と同レベルでの咬合状態の把握が可能となった。さらに、このVirtual modelによる三次元シミュレーションと顎骨移動の簡便な再現方法(Step osteotomyと計測ジグ)を利用して、術中の三次元計測により計画位置へ上顎骨の位置づけを行う術式によって、三次元シミュレーションと実手術の誤差について検討した。すなわち、sp-Guageによる治療計画(シミュレーション)と術後の三次元画像との三次元的誤差の検討を3症例で行い、平均誤差0.3mm程度と臨床的にも上顎骨の位置再現性は問題がない精度の手術が可能であった。顎変形症の治療は、W.R.Proffitの提唱した頭部X線規格写真によるCephalometric predictionがスタンダードである。さらに、X線CTより三次元再構築した顎顔面骨格の硬組織分析やVirtual osteotomy, Guided surgeryなどに加えて、歯列の三次元情報や顔面軟組織を含めた形態予測が可能なシステムも開発されている。しかし、手術予測と結果の検証が正確に行われているわけではなく、科学的な根拠に乏しいというのも現実である。本研究では、顎変形症の評価と治療計画に手術支援三次元シミュレーションシステムPROPLAN CMF&#174;(マテリアライズ・ジャパン)を使用し、三次元カメラ画像(Vectra 3D)および口腔内デジタルスキャナ(Trophy 3DI)による歯列データを統合した顎変形症の三次元的診断、治療計画及び精度について検討した。今年度は、最終咬合位置の決定に矯正医より指示された石膏模型の唇頬側面を口腔内スキャナでとりこみ、virtual model上で一括自動重ね合わせを行ってデジタルで決定した。三次元シミュレーションと実手術の誤差については、術後の三次元画像をsp-Guageで重ねあわせによる検討を行い、臨床的にも上顎骨・下顎骨の位置再現性(平均誤差0.3mm程度)に問題はなかった。また、顔貌3D画像を統合することで、手術前の患者説明にも有効であった。
胃プロトンポンプの構造機能相関の解明

胃H^+,K^+-ATPaseは胃酸の分泌を行うプロトンポンプであり、消化性潰瘍治療剤であるプロトンポンプインヒビターの標的酵素である。私はH^+,K^+-ATPaseの構造-機能相関を、部位特異的変異導入法を用いて研究した。1,ポンプのイオン認識部位の特定と認識機構の推定:H^+,K^+-ATPaseの触媒(α)サブユニットの6番目の膜貫通領域に存在する酸性アミノ酸、Glu-822,Asp-826を中心に変異導入を行った。Glu-822のGln,Leu変異体は酵素活性を失い、Ala,Asp変異体は部分的に活性を保持した。Ala変異体は、K^+親和性が野生型の20分の1に低下した。このことから、Glu-822がK^+の認識に(必須ではないが)重要であることが確認された。また、Asp-826のAla,Asn,Glu,Leu変異体が酵素活性を消失したことから、この残基が酵素機能の保持のために必須であり、置換できないことが確認された。さらに、6番目の膜貫通領域のアミノ酸の置換実験から、αヘリックスの片側にK^+の認識や、酵素活性に必須な残基が集中しており、イオン輸送路のような構造を作ることが考えられた。2,K^+に競合的なプロトンポンプ阻害剤、SCH28080の反応部位、構造の検索:SCH28080はK^+の反応部位でK^+と競合的に作用して、H^+,K^+-ATPaseを特異的に阻害する。その反応部位は、光親和性標識実験からαサブユニットの1番目の細胞外ループのPhe-126,Asp-138に存在すると見られてきた。私はPhe-126,Asp-138に対する変異体、ループ部分のアミノ酸のアラニン変異体などを作製し、SCH28080に対する感受性を検討した。その結果、これらの変異体の薬物感受性は野生型と差がないことを確認した。一方、K^+認識部位が存在する6番目の膜貫通領域のアミノ酸に変異を導入すると、SCH28080感受性が顕著に低下した。このことから、SCH28080は1番目の細胞外ループではなく、6番目の膜貫通領域のK^+認識部位の近傍に反応することが考えられた。
高圧下における重い電子系超伝導の実験的研究

セリウムやウラン化合物などのいわゆる重い電子系物質における物性研究が世界的に注目を浴びている。高圧下の磁性研究および超伝導研究においては、従来の電気抵抗測定から得られる情報には限りがあり、精密な実験とその実験結果の解析のために、比熱測定の他、多種な実験手法の開発と実施が必要であった。今年度までに圧力下での交流熱量測定のテクニックを導入してその開発に成功した。10万気圧を超える高圧力下における比熱測定のために、(1)専用のダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いること、(2)スポットウエルドによって取り付けた微細電極をヒーターとして用いることとした。年度前半は直径25mmのDACを設計・作成し、30万気圧までの加圧と電気抵抗測定を可能にした。圧力媒体にはヘリウムを用いる予定であったが、10万気圧以上の高圧発生に実績のあるNaClを用いた。試料に与える熱は、ロックインアンプの出力によって発生させた。年度後半には適切なカットオフ周波数の選択と測定が可能なプログラムを作成し実験効率も向上させた。開発した高圧力下比熱測定技術を用いて、スクッテルダイト化合物PrRu_4P_<12>の金属-絶縁体転移に伴う比熱異常を観測することによって転移温度の圧力依存性の測定に成功した。今後、希土類化合物を中心とした強相関電子系物質、あるいは純鉄やコバルトなどの磁性元素に適用させることが出来る。最近、セリウムやウラン化合物などのいわゆる重い電子系物質における物性研究が世界的に注目を浴びている。高圧下の磁性研究および超伝導研究においては、従来の電気抵抗測定から得られる情報には限りがあり、精密な実験とその実験結果の解析のために、比熱測定の他、多種な実験手法の開発と実施が急務である。本年度は、10万気圧超級の高圧力下における比熱測定技術開発を行った。この測定を行うために、専用のダイヤモンドアンビルセル(DAC)を新たに作成し、これを用いて抵抗加熱法による比熱測定を目指した。まず、別途導入している測定用の冷凍機を、本研究に使用するために調整を行った。また、冷凍機は試料空間が直径およそ30mmであり、従来の33mmのDACでは挿入ができない。新たに直径25mmのDACを設計・作成し、30万気圧までの加圧と電気抵抗測定を可能にすることを目指して開発を行った。DACに使用するダイヤモンド・アンビルは先端の直径550ミクロンと500ミクロンの2種類を用いた。発生する圧力は、本来は静水圧力であることが好ましい。そのために圧力媒体にはヘリウムを用いる予定であるが、今年度はアルコール系の液体媒体によって加圧して、DACの作成精度を試験した。その結果、アルコール系の圧力媒体ではあるが30万気圧を発生することに成功した。試料に与える熱は、コンピュータ制御した電流発生源で発生したパルス電流により発生させることに決定した。DAC内に仕込んだ微小なヒーターをパルス電流によって加熱して、試料に取り付けた微少な熱電対によつて温度を検出する方法とした。このためのヒーターと熱電対をリソグラフ法を応用して作成した。
TGFβシグナルの亢進は脳小血管病を引き起こすか？

本研究の目的は、TGFβシグナルの亢進が、脳小血管病態を引き起こすか否かを明らかにすることである。本研究により、TGFβ1過剰発現マウスの脳小血管は脳小血管病患者に類似した構造学的変化を呈することが明らかとなった。加えて、遺伝性脳小血管病の一つであるCARASILの原因遺伝子:HTRA1のノックアウトマウスの脳小血管では、TGFβをTGFβ1と結合し、シグナルを調節するLTBPの上昇が認められた。これらの結果は、HTRA1喪失下に、脳小血管でTGFβ1シグナルが亢進する分子メカニズムを、初めて明らかとしただけでなく、TGFβ1シグナルの亢進が実際に脳小血管病類似の症状を惹起することを証明した。TGFβの脳小血管病への関与は、ヒト剖検脳の研究から指摘があったが、申請者の研究室が遺伝性脳小血管病: CARASILの原因遺伝子としてプロテアーゼであるHTRA1を発見し、HTRA1の基質であるTGFβがCARASIL患者脳血管に蓄積を認めたことから、TGFβが本症の、ひいては孤発性脳小血管病の病態背景に存在する可能性が飛躍的に高まっている。申請者はTGFβ1過剰発現マウス(TGFβ1 Tgマウス)を用いて、TGFβシグナルが脳小血管病病態発症に関与することを直接的に明らかにするとともに、生理的な内在性HTRA1喪失時に起こるTGFβシグナル動態への影響を検討することとした。平成26年度は、TGFβ1 Tgマウスの脳軟膜血管壁の構造的変化を病理染色、免疫染色の手法を用いて構造学的に詳細に評価してきた。まず、脳小血管病の最も著明な指標である血管平滑筋細胞変性に関して、同細胞のマーカータンパク質であるαsmooth muscle actinの免疫染色を用いて解析を行った。その結果、24ヶ月の高齢期のTGFβ1 Tgマウスの脳血管において、顕著な血管平滑筋細胞の萎縮と脱落といった、ヒト脳小血管病類似の変性が確認された。また、一般染色を用いた構造学的な解析によって、TGFβ1 Tgマウスの脳表血管にはCARASIL患者で確認されるような血管内腔の拡大所見が観察された。この所見は血管平滑筋細胞の変性による血管収縮能の低下によって招かれた構造変化だと推測された。これまでの結果より、脳軟膜血管レベルではTGFβ1シグナルの亢進によって、脳小血管病類似の血管構造異常が引き起こされることが示された。申請者の研究室が遺伝性脳小血管病: CARASILの原因遺伝子としてプロテアーゼであるHTRA1を発見し、HTRA1の基質であるTGFβがCARASIL患者脳血管に蓄積を認めたことから、TGFβが本症の、ひいては、孤発性脳小血管病の病態背景に存在する可能性が飛躍的に高まっている。申請者は、TGFβシグナルが脳小血管病病態発症に関与することを直接的に明らかにするために、TGFβ1過剰発現マウスの脳小血管の変化を構造学的に解析した。その結果、TGFβ1過剰発現マウスの脳小血管は脳小血管病患者に類似した血管壁の薄化、血管内腔の拡大所見を示した。さらに血管平滑筋細胞の免疫染色による解析の結果、TGFβ1の過剰シグナルによって血管平滑筋細胞の脱落、委縮を呈することが明らかとなった。生理的な内在性HTRA1喪失時に起こるTGFβシグナル動態への影響を検討するために、HTRA1欠損マウス脳小血管サンプルを用いた半定量的な質量分析解析を行った。その結果、HTRA1喪失によって、マウス脳小血管にはfibronectin, TINAGL1といった細胞外マトリクスの増加が指摘された。注目すべき点は、同時にHTRA1欠損マウス脳小血管にはTGFβ1と結合し、細胞外マトリクスに係留させるLTBPの上昇が示された。これらの分子の上昇はイッムノブロッティング並びに免疫染色学的に再現性が得られた。さらに、HTRA1の脳小血管でLTBPが蓄積を認めた部位にはTGFβ1の蓄積を同時に認められた。これらの結果は、HTRA1喪失化に、脳小血管でTGFβ1シグナルが亢進する分子メカニズムを、初めて明らかとしただけでなく、TGFβ1シグナルの亢進が実際に生体内で脳小血管病類似の症状を惹起することを証明した。

平成26年度のTGFβ1過剰発現マウスの脳軟膜血管の構造学的な解析により、TGFβシグナルの異常亢進は、脳小血管病類似の血管平滑筋細胞の変性、脱落を引き起こすことを生体で明らかにすることが出来た。これは、これまで孤発性脳小血管病、並びに遺伝性脳小血管病で示唆され続けてきた仮説が、実際に起こりうることを初めて実証した結果である。さらに、この結果はこれまで、ほとんどが謎であった脳小血管病の分子メカニズムの一端を明らかにする突破口となりうるものであり、血圧コントロールが唯一の治療介入方法であった本症の新たな治療法をもたらす可能性を示唆するものである。分子神経生物学1)内在性HTRA1の喪失によるTGFβシグナルへの影響これまでの、HTRA1によるTGFβシグナルの制御機構は過剰発現系、株化細胞系を用いた解析が主であった。申請者は、生理的な動態を明らかにするために、内在性HTRA1の喪失が及ぼすTGFβシグナルへの影響を解析する。HTRA1を発現する細胞は血管内皮細胞とアストロサイトであることが分かっている。そこで、HTRA1ノックアウトマウス、野生型マウスから両細胞の初代培養を作成し、両者の順化培地並びに細胞外マトリクス分画に存在するTGFβファミリー分子の定量をELISA法を用いて行う。また、TGFβシグナルへの直接的な関与を解析するために、TGFβシグナル下流でリン酸化されるSMAD分子のリン酸化レベルの定量を、さらにTGFβ下流で発現が亢進する遺伝子の発現レベルを定量RT-PCRを用いて定量する。前年度のTGFβ1過剰発現マウスの研究によりTGFβ1シグナルの亢進は、血管平滑筋細胞の変性を引き起こすことが明らかとなった。中枢神経系では、細小血管以下の毛細血管は血管平滑筋細胞ではなく、ペリサイトが血管を取り巻き、血流調節並びに血液脳関門の機能調節をになっている。次年度は、このペリサイトの形態的解析をペリサイトの毛細血管被覆率を指標として進める。また、毛細血管においても、血管内皮細胞の免疫染色によって、血管腔の径計測を行い、収縮率への影響を解析する。また、ペリサイトの変性やHTRA1が発現する血管内皮細胞の障害は、血液脳関門のバリア機能の破綻につながることから、トレーサー分子の脳内への漏れ込みを指標にTGFβ1過剰発現マウスの血液脳関門機能の評価を行う。想定されていた以上にモデルマウスが、強い脳小血管病の表現型を呈することが研究開始初期に明らかとなったため、初年度は本表現型の詳細なデータ回収に重点を置き実施した。従って必要な抗体、染色試薬も最小限で遂行可能であったため、初年度は想定していた研究費を大幅に削減できた。また、高齢期にこの所見が表れることが研究開始初期に判明したため、無駄な繁殖を停止し、確立されていた高齢マウスの詳細な研究を行ったため繁殖費用を必要とせず、自実験室に設置されている飼育室で自身で管理を行ったため飼育にかかる費用も最低限に抑えることが出来た。必要備品は、すでに研究室に確保されていた試薬と備品、また不足分は学内の研究助成金と学外の寄付金により遂行可能であった。また、研究内容上、次年度に使用動物数と必要物品の大幅な増加が見込まれるため、物品の使用期限も鑑みて初年度の物品の購入を最小限に抑え次年度に使用するよう計画した。1)毛細血管に関する研究:平成27年度は、繰り越した毛細血管に関する研究を開始する。毛細血管の研究は新規性の高い研究領域であるため、標的や手法も探索的な研究になることが予想される。従って、主に毛細血管の構造的な障害を明らかとするための、幅広い抗体の購入を予定している。また、血液脳関門の評価には分子量の異なる数種のトレーサー分子を購入する。
非同期ICAフィルタとセンサネットワークによる移動体の状態推定

多数のセンサがネットワークを介して連携し、それらが一時的に異常な値(外れ値)を示しても他の情報によって補い、常に正しい状態推定を続けるという機構を提案し、有効性をシミュレーションや実験によって検証した。切替え状態推定器の設計に共通リアプノブ関数や切替えリアプノブ関数を採用することによりロバストな推定を達成できた。また多変量解析の手法を応用した熱容量のロバスト推定に関しても実用性の観点から進展させることができた。平成20年度は1)非同期オブザーバ、2)ノイズ除去機構、2)移動体の状態推定実験について計画していた。それぞれについて、実績は以下の通りである。まず、不規則(非同期的)に発生するセンサ異常に応じてゲインを切り替えるオブザーバの設計法を確立し、ノイズを除去するゲインの計算法もLMIの共通解を用いて導くことができた。それも当初考えていたKalmanフィルタではなく、H∞評価規範による最適設計に成功した。この成果は国内学会で発表した。ICAの組込みは今のところ達成に至っていないが、ICAの理論については進展がみられた(同定手法と組み合わせて性能改善をはかることに成功、これは国内発表と国際会議発表)。また、移動体を用いた実験は予想以上に困難であることが分かり、提案手法の有効性をより明確に検証できる2慣性系(回転軸のひねり)実験装置を用いることにした。センサは当初の計画通り、非接触で位置計測できるカメラ画像の座標読み取りを用い、窓のブラインドを開け閉めする等の不規則な計測異常を人工的に発生させ、提案手法により正しく状態推定が行えることを確認した。この成果は国際会議にて発表した。近々、これを整理して学術誌へ投稿する予定である。平成21年度は研究期間の2年目として1)非同期オブザーバの開発、2)ノイズ除去機構に独立成分分析の適用、3)移動体の状態推定実験、の3項目にわたり研究を進めるよう計画していた。1)の非同期オブザーバについては実験を進め、その成果を5月の国内会議にて口頭発表した。その後は引き続き検討を続けている。また、学術雑誌に投稿した論文の査読はうまく進まず、まだ掲載に至っていない。一方、2)のノイズ除去を目指した独立成分分析(ICAフィルタ)の研究は順調に進展している。非同期フィルタにICAを適用する前段階として金融工学に適用した研究をまとめ、国内および国際会議にて発表した。また、この応用研究と最近数年間のICAに関する研究代表者らの成果を解説した記事をSpringer社のLecture Noteに記載することができた。これは我々のアプローチを世界に向けて発信する上で大いに役立つものと考えている。さらに、3)の状態推定に関しては、移動体へはまだ適用できていないが、品質工学の手法に基づく熱システムの負荷推定実験を成功させ、論文として採択されて学会にWeb掲載された。他方、ICAと同じくフィルタのパラメータをオンライン学習する機構として知られるフィードバック誤差学習について理論研究を大幅に進展させることができた。その成果について国内会議で2件の口頭発表を行い、間もなく学術雑誌に論文が掲載される。国際会議にも2本の論文を投稿している。次年度は最終年度であるため、これらの成果を統合し、研究の総仕上げとしたい。平成22年度は研究期間の最終年度である。提案する状態推定オブザーバに関する投稿論文の査読が長引いたが、ようやく計測自動制御学会に受理され、2011年2月号に掲載された。掲載まで予想外の時間が掛かったものの、その間、この内容を同じ計測自動制御学会が主催する国際会議SICE Annual Conferenceにおいて発表した所、筆頭著者の中村(元・指導学生)がInternational Award(国際賞)とYoungAuthor's Award(奨励賞)の両部門においてFinalist(最終候補)に選ばれるという栄誉を勝ち取ることができた。あいにく受賞は逃したが、本研究を評価いただいた証として喜んでいる。当初は共通リアプノフ関数を用いた設計法であったが、上記論文では切替えリアプノフ関数を採用することで保守性を改善している点が大きな特徴である。また、熱容量のロバスト推定に関する研究も、調理器具に適用した実験の成果をIEEE(アメリカ電気電子学会)のトップレベル国際会議の一つであるMulti-Conference on Systems and Controlで発表することができた。その他、フィードバック誤差学習に関しても内容的に大きな進展を見た。一方、昨年は多大な成果を挙げたICA(独立成分分析)フィルタに関しては、本年は国内での口頭発表を一件行うに留まった。研究期間終了後も、これらの研究を完遂するべく努力を続ける予定である。
需要創造型地域観光・交通戦略策定のための調査分析手法

本研究は、エリアのマーケティングとエリアのマネジメントを包含したAMMA(Area Marketing and Management Approach)の基本的な分析枠組みを構築するとともに、いくつかのエリア・マーケティング手法の開発・適用およびエリア・マネジメントの体系的整理を試みた。具体的には、AMMAの基本フレームやLCM(潜在クラス分析)の提案と適用分析事例検討結果についての学術研究集会や国内・国外学術会議での研究論文を発表している。また、AMMA研究を踏まえ、需要創造型地域観光戦略についても対流促進型成長戦略として位置づけた考え方を研究論文として取りまとめている。本研究では、観光地アクセス交通サービス改善施策の周遊活動パターンへの変化について高速道路休憩施設サービス改善のためのマーケティング戦略の定量分析を事例として取組むことを主な目的の一つとしている。平成26年度は、この目的の達成のために申請時の実施計画に基づき、既存観光地調査・観光行動分析手法に関する最近の観光研究のレビューを行うとともに、休日高速道路休憩施設への立寄行動に関するモデル化とその政策分析への適用を試みた。具体的な成果としては、まず第1に、最近5年間における観光研究論文(日本観光研究学会全国大会および土木計画学研究発表会での約200編)に対するレビューと研究課題の類型化を行うことができ、観光研究の最新動向と本研究の主題である観光地における需要創造戦略策定に資する方法論の確立の意義(重要性)を改めて確認することができた。また、平成27年度に予定している欧米における観光周遊行動分析のフィールドワークに関してその事前の研究打ち合わせを行い、海外の研究動向について意見交換を行った。2点目としては、申請者が提案するAMMA(Area Marketing & Management Approach)の観光まちづくりへの適用性に関して、研究会活動をスタートさせるとともに、セミナー開催を通じて研究協力者との研究討議と意見交換を行うことができた。そして第3点目の成果は、休日高速道路休憩施設への立寄行動に関するモデル化とその政策分析への適用に関する検討において、過年度におけるSAPA立寄行動モデルをより精緻化すべく、セグメントモデルへの改良を通じて、休日行楽ドライバーの周遊・アクセス交通パターン特性と休憩施設への志向・ニーズの多様性を考慮したモデル構築を行った。なお、この課題への検討は平成27年度においても継続的に取組む予定である。2015年度は、後期の在外研究期間を中心に、欧米の比較的小規模な観光地における観光まちづくりのためのエリア・マーケティングやエリア・マネジメントの実態および現地でのヒアリングを実施するとともに、科研テーマの一つであるAMMA(Area Marketing and Management Approach)に関する基本的枠組みの強化とその実践的検討に向けた諸課題を整理した。その結果、ボルドーおよびストラスブルグでのヒアリングにより、欧州の観光まちづくりの実態やエリア・マネジメントの組織づくりの取り組み例に関する基礎的資料の整理ができた。また、米国滞在中においては、AMMAに関するセミナーを開催し、日米研究者間での意見交換を行うことが出来た。これらの成果の結果として、2016年5月開催予定の第53回土木計画学研究発表会(北海道大学)での論文投稿を行い、発表予定であるとともに、8月開催予定の第56回ERSA Congress in Vienna2016においても論文発表する予定である。在外研究の期間に十分な研究時間と欧米の研究者間で有意義な研究討議を行うことが出来たから。本研究は、地域観光・交通戦略策定方法の構築に向けて、エリアのマーケティングとエリアのマネジメントに関する包括的なアプローチ(AMMA: Area Marketing & Management Approach)に基づく定量的調査分析手法の検討およびその実践的展開を目的としていた。この中で、初年度(H26年度)においては、これまでの観光地交通調査や観光交通行動調査・分析手法の課題整理を通じて、AMMAを含めたエリアのマーケティングおよびエリアのマネジメントに関する方法論の体系的整理を試みた。初年度は、「観光まちづくりへのAMMAの適用性」および「エリアマネジメントの観点からの観光地交通対策の課題整理」の2編について研究成果を学会報告している。2年目は、研究代表者がH27年度後期の在外研究の機会を得たこともあり,AMMAに基づく観光ディスティネーションのマーケティング及びマネジメントに関する分析フレームの構築と具体的な適用による地域観光・交通戦略方法としての有効性を検討した。これに関しては、具体的な適用事例としての高速道路休憩施設立寄行動のモデル化を通じて、高速道路SA/PA立寄り・利活用促進のためのマーケティング戦略へのツールとしての有効性を検証し、IATBRおよび中日国際セミナーにおいてその成果を発表している。また、最終年度(H28年度)は、在外研究期間中におけるAMMAおよびそれに関連するlond-distancetravel surveyについてセミナー開催を通じた研究討議を行うとともに、国内外での学会発表を行った。さらに、最終年度においては、需要創造型地域・交通戦略に関わるAMMA分析フレームについても検討を行うとともに、観光のマーケティングにおけるマーケットセグメンテーション手法などの今後の研究展開における方向性に関する示唆を得ることができた。初年度の実施計画のメニューをほぼ予定どおり達成できているが、観光研究レビューについては、国内研究が中心で海外の研究動向への取り組みは残されている。また、高速道路休憩施設立寄行動モデルの政策分析への適用性についても継続課題が残っているから。

2016年度は、最終年度にあたるため、3年間の研究のとりまとめを中心に行うが、AMMAに関連した実証研究を継続的に行い、課題を明らかにしていく予定である。地域観光戦略交通行動分析平成27年度は、実施計画に即して研究を推進する。具体的には、2つのテーマ、1AMMA手法の開発、2AMMAの観光まちづくりへの適用性へ取組み、需要創造型地域観光交通戦略策定に資する方法論の構築とその有効性を検証していく。2015年度後期における在外研究において、欧州の観光地における現地でのフィールドワークや旅費の支出のために、次年度の使用額の必要が生じたから。2016年度の予算額から30万円の使用を計上し、上記の通り、フランス・ドイツ訪問に関する旅費等の経費に充てた。
慢性疲労モデルにおける唾液疲労マーカーの探索と客観的疲労診断法の開発

ラットに慢性疲労を経時的に負荷し、唾液疲労マーカー探索のために唾液腺組織のプロテオソーム解析による慢性疲労特異的蛋白の同定を行った。慢性疲労の唾液腺組織内蛋白質のプロテオソーム解析の結果、発現に差異のあった蛋白質は、コントロール群のラットと慢性疲労負荷条件のラット群と比較して、両者で2倍以上発現に差異のあった蛋白質は28種類あり、新規の蛋白の発現が10種類あることが明らかになった。また、(1)慢性疲労症候群患者、(2)外科手術時の疲労患者、(3)運動疲労負荷、(4)本学附属病院矯正科外来患者のヒト唾液を採取し、唾液疲労マーカー探索のためにプロテオソーム解析による慢性疲労特異的蛋白の同定を行い、ヒト唾液由来慢性疲労症候群蛋白の簡易検出系のプレート開発を行っている。本年度の目標が各種慢性疲労を経時的に負荷し、唾液疲労マーカー探索のために唾液腺組織のプロテオソーム解析による慢性疲労特異的蛋白の同定を行うことなので、慢性疲労負荷条件を各種疲労種および各疲労負荷時間の組み合わせにより行った。まず、疲労種類は強制水泳疲労モデル、運動疲労モデル、絶食疲労モデルを行い、慢性疲労負荷時間を強制水泳疲労モデルの場合は1週間連続。1日30分間を朝・昼・夕の3回、強制水泳させる。運動疲労モデルの場合は1日、7日連続。1日2時間運動をさせる。絶食疲労モデルの場合は1日、7日、14日、21日、29日間連続して行った。慢性疲労測定を行うために、血清コルチゾール、アセチルカルニチン、乳酸、ピルビン酸、サイトカイン、セロトニン、トリプトファンなどによる血液を用いた疲労測定を行い、疲労度をモニタリングした。結果は強制水泳疲労モデルでは、血清コルチゾール、乳酸、ピルビン酸、トリプトファンなど日増しに増加傾向を示した。運動疲労モデルも同様に血清コルチゾール、乳酸、ピルビン酸、トリプトファンなど日増しに増加傾向を示した。絶食疲労モデルは反対に乳酸、ピルビン酸、トリプトファン、セロトニンなど減少傾向が認められた。その結果を踏まえて唾液腺組織内発現タンパク質の網羅的解析を行った。方法としては、ラット唾液腺を摘出し、界面活性剤、各種阻害剤を含むバッファー中で組織をすりつぶし、アミノ酸配列解析をするために、同様に二次元電気泳動を行なったのち、PVDFの高分子の膜にウエスタンブロットし、CBBで染色する。膜上で染色されたスポットを切り出し、シークエンサーでN末端からアミノ酸配列解析を行ない、得られた部分配列(10残基前後)を元にタンパク質配列情報データーベースからホモロジー検索をして、アミノ酸配列を決定し、タンパク質を同定する。現在、各種慢性疲労の唾液腺組織内蛋白質のプロテオソーム解析まで進み、発現に差異のあったタンパク質を解析中である。本年度の目標が(1)慢性疲労症候群患者、(2)外科手術時の疲労患者、(3)運動疲労負荷、(4)本学附属病院矯正科外来患者のヒト唾液を採取し、唾液疲労マーカー探索のためにプロテオソーム解析による慢性疲労特異的蛋白の同定を行い、ヒト唾液由来慢性疲労症候群たんぱくの簡易検出系のプレート開発を行うことである。昨年の動物実験で行った、各種慢性疲労負荷条件((1)強制水泳疲労モデル、(2)運動疲労モデル、(3)絶食疲労モデル)によって、コントロール群のラットと慢性疲労負荷条件のラット群と比較して、両者で2倍以上発現に差異のあったたんぱく質は28種類あり、新規の蛋白の発現が10種類あることが明らかになった。現在、(1)慢性疲労症候群患者、(2)外科手術時の疲労患者、(3)運動疲労負荷、(4)本学附属病院矯正科外来患者のヒト唾液のサンプル数が不足しておりサンプリング最中である。しかしながら、動物実験で行った新規たんぱく質10種類は、本学内に設置されているモノクローナル抗体研究所において抗体の作成中である。また、2倍以上発現に差異のあったたんぱく質に関しても既知の蛋白に関しては抗体の動物種の検討や抗体価による検出感度を検討している。市販の抗体が使用可能であればそれを応用するが、それが不可能な場合はやはりモノクローナル抗体研究所において抗体を作成する予定である。
大気圧非熱平衡プラズマと触媒を組み合わせた移動発生源用排ガス浄化技術の開発

現在パルス放電でNOxを除去する研究など、大気環境改善を目的として、放電プロセスで気体を処理する研究が幅広く行われている。この実用化に向けてNOx除去効率を向上させるためには、NOxの分解に関係のある励起種の生成過程の解明が必要である。放電中の雰囲気に影響を与えずに大気圧中の放電を解析する手法として発光分析が、以前より各種のガス条件に適用されてきている。本研究では、パルスコロナ放電によるNO除去の基礎過程を調べるため、発光分析により大気圧下でのNO/N_2ガス中における放電プラズマの励起種(N_2Second Positive Band(337.1nm)、NO-γband(247.9nm))の観測を行った。また、誘電体ペレット層(NaZSM-5)の影響についても調べた。また分析結果をもとに放電開始後数μsにおけるNOの濃度分布を求めた。大気圧コロナ、バリア放電中のN_2 second positive band, NO-γbandを観測することで放電中のNO除去過程の解明を試みた結果として、N_2 second positive bandは電子との直接的な衝突過程により発光するため、100ns程度で発光が終わる事が観測されたが、NO-γbandの発光は300ns付近で最大になり数μs持続することが認められた。発光強度の最大値からの減衰は指数関数的であった。NO-γbandの2次元分布から放電中のNO濃度を求めたところ、NOが分解されているのはコロナ放電中ではストリーマが進展している領域および針電極近傍であった。一方バリア放電では平板電極に近い部分でも分解が認められた。火力発電所など大型固定発生源ではアンモニア添加による選択的接触還元など高性能排ガス浄化装置が設置されており環境保全に大きな役割を果たしている。しかしながら自動車などの移動発生源の増加、あるいは小規模熱伝供給方式(コ・ジェネレーション)による化石燃料利用効率向上と二酸化炭素発生量の低減の要求に対処するために、都市部密集地でも使用できる新しい環境対策技術の必要性が一段と高まっている。本研究は非熱平衡プラズマの強力な化学反応力を用いてガス状汚染物質を分解除去する技術を、ディーゼルエンジンなどの移動発生源の排ガス処理に適用しようとするものである。ゼオライト系あるいは酸化チタン、自動車用三元触媒などと非熱平衡プラズマを組み合わせることで窒素酸化物除去のエネルギ効率を向上させ、ディーゼルエンジンなど移動発生源の排ガスを浄化することを実験的に検討した。触媒と非熱平衡プラズマを組み合わせることで排ガス温度が低くても高い窒素酸化物除去率が得られることを明らかにした。特に非熱平衡プラズマでは室温から100°C程度までの比較的排ガス温度が低い状態での排ガス処理が有効であったが、触媒とのカップリングにより非熱平衡プラズマのみでは従来有効でなかった温度領域でのガス処理が可能になった。また平板対誘電体バリア形状の放電形態をとることで、ガスの圧力損失を低下させずに電界強度と紫外線発光強度を向上させることが出来た。また誘電体バリアとしてセラミックに電極を装着することで機械的強度の向上も検討する。これにより移動発生源への搭載実験も可能になると考えられる。
記憶の神経内分泌学的機構に関する研究

Sprague-Dawley系ラットからシャトルボックス条件回避学習試験で良好な成績を示した動物、あるいは劣悪な成績を示した動物をそれぞれ選抜し、近交系のHatanoラットが作出された。良好な成績の動物をHatano高回避ラット、劣悪な成績の動物をHatano低回避ラットと称し、現在まで40世代を超え維持されている。本研究では、拘束ストレス負荷時における両系統の下垂体・副腎皮質軸の反応性を比較検討した。断頭採血用ビニールサックを用いて拘束ストレス負荷実験を行い、拘束ストレス前、拘束ストレス負荷後5分、15分、30分、1時間、2時間、3時間目およびストレス解放後2時間目に断頭採血し、血中、下垂体前葉組織中および副腎組織中各種ホルモン濃度(ACTH、PRL、コルチコステロン)を測定した。両系統とも、ストレス負荷後,直ちに血中ACTH、コルチコステロン、PRL濃度の一過性上昇を示した。血中ACTH濃度は、両系統とも拘束開始後1時間でピークを示したが、HAAに比べLAAは有意に低い値を示した。しかし、HAAに比べLAAの血中コルチコステロンおよびPRL濃度は、拘束開始後,逆に有意に高い値を示した。また、HAAに比べLAAの血中コルチコステロン濃度は、ストレス負荷前から有意に高い値を示し、拘束後の上昇のピークはHAAでは30分後、LAAでは1時間後とピークの出現時期にずれが認められた。これらの拘束ストレスによるホルモン分泌の相違から、両系統の下垂体・副腎系の反応性に明らかな違いがあることが判明した。以上の結果から、HAA系ラットは、雌雄共にACTH分泌量が多く、プロラクチン分泌量が少ない事実が明らかとなった。これらの内分泌学的差は、ドパミンの分泌量の違いであろうと推察され、このドパミン分泌量の違いが両系ラットの記憶力の違いに関与する可能性が示唆された。このHatanoラットは、シャトルボックス条件回避学習試験以外にも、副腎皮質刺激ホルモン分泌等の様々な内分泌学的特徴が見出されている。本研究では、Hatanoラット両系の雄性生殖機能について比較研究を行った。(1)性成熟:春機発動の指標とされている陰茎包皮分離および初回精子形成の日齢が高回避ラットで早く起こることが判明した。また、血中性腺刺激ホルモンおよびテストステロン濃度は、高回避ラットが低回避ラットより高い値を示した。(2)精子運動性:高回避ラットの精子は、運動精子率が高く、精子遊泳速度が速いこと、また、精子頭部の振幅が大きいことが判明した。さらに、Hatanoラット両系の精子遊泳速度の系統差に関しては、ATPの関与が示唆された。(3)精子の形態:低回避ラット精子の異常精子率は、高回避ラットに比べて高く、この形態異常精子の増加が、運動精子率の低下に相関すると考えられた。また、精子の微細構造観察から、低回避ラットの精子は、尾部の頸部(結合部)および中間部にリボゾーム様粒子の貯留程度が多いことが判明した。

この低回避ラット精子に認められた粒子の異常貯留が、精子中間部の柔軟性を物理的に障害し、精子遊泳パターンの指標である精子頭部振幅を減少させる可能性が示唆された。以上の結果から、雄性Hatanoラット両系には、春機発動と性成熟、および精子の運動性と精子の形態に明らかな系統差が存在することが判明した。この様に、精子の運動速度に明らかな差異があるにもかかわらず、妊孕性に差のない精子を有するラットの系統は、世界でも初めての例であることから、Hatanoラット両系は、精子の受精能や雄性不妊症に関する研究のモデル動物として有用であろうと考えられる。Sprague-Dawley系ラットからシャトルボックス条件回避学習試験で良好な成績を示した動物、あるいは劣悪な成績を示した動物をそれぞれ選抜し、近交系のHatanoラットが作出された。良好な成績の動物をHatano高回避ラット、劣悪な成績の動物をHatano低回避ラットと称し、現在まで40世代を超え維持されている。本研究では、Hatanoラット両系の運動と内分泌について比較検討した。(1)雄の生殖内分泌:成熟雄ラットの下垂体・精巣軸について検討した結果、LAAラットでは、精巣からのインヒビン分泌量が多く、下垂体からのFSH分泌量が少ない。(2)泌乳ラットの母性行動と内分泌:LAAとIIAA系ラットを比較検討した結果、巣作り行動は、両系共に差が無く、乳子回集行動は、HAA系ラットが優れていることが判明した。また、LAA系ラットは、HM系ラットに比べて乳汁分泌量が少ない事実が明らかとなったことから、オキシトシン投与実験を実施した結果、両系共に乳汁分泌量は同様に増加した。一方、プロラクチン分泌量は、LAA系ラットがHAA系ラットよりも多いことが判明した。(3)ストレス負荷と内分泌:成熟雄ラットに拘束ストレスを負荷した結果、HAA系ラットがLAA系ラットに比較してACTH、コルチコステロンおよびプロジェステロン分泌量が多く、プロラクチン分泌量が少ない事実が判明した。以上の結果から、HAA系ラットは、雌雄共にACTH分泌量が多く、プロラクチン分泌量が少ない事実が明らかとなった。これらの内分泌学的差は、ドパミンの分泌量の違いであろうと推察され、このドパミン分泌量の違いが両系ラットの記意力の違いに関与する可能性が示唆された。
胃がん発症におけるピロリ菌CagAとEBウイルスの機能連関

日本人の胃がんのほぼ全てはcagA遺伝子を保有するピロリ菌感染を背景として発症する。また、胃がんの約10%はcagA陽性ピロリ菌とEpstein-Barr (EB)ウイルスの共感染を背景として発症する。しかしながら、cagA陽性ピロリ菌とEBウイルスの共感染が胃がん発症に及ぼす影響は不明であった。ピロリ菌の菌体内で産生されたCagAタンパク質は胃上皮細胞内に侵入後、チロシンリン酸化されることによって発がん活性を発揮する。本研究では、CagAをチロシン脱リン酸化する酵素としてSHP1を同定した。さらに、SHP1により脱リン酸化される結果、CagAの発がん活性が抑制されることを明らかにした。EBウイルス陽性胃がんの特徴として、ゲノムDNAに高頻度かつ高度のメチル化が誘導されることが知られている。本研究では、EBウイルス感染胃上皮細胞においてSHP1遺伝子のプロモーターが高度にメチル化されることを見出した。メチル化に伴いmRNAならびにタンパク質レベルでもSHP1の発現が低下した。さらに、EBウイルス感染細胞では、ピロリ菌CagAのチロシンリン酸化依存的な発がん活性が増強することを示した。最終年度には、本研究成果の臨床的妥当性を検討するため、胃がん患者から摘出したがん組織の解析を行った。その結果、EBウイルス陽性の胃がん組織では、SHP1遺伝子のプロモーターがメチル化されていることに加え、SHP1発現が低下していることを明らかにした。以上の結果から、EBウイルス感染がSHP1の発現抑制を介してピロリ菌CagAの発がん活性を増強することが示された。少なくとも日本では、ほぼ全ての胃がんはcagA陽性ヘリコバクター・ピロリ(cagA陽性ピロリ菌)感染を背景として発症する。ピロリ菌の菌体内で産生されたCagAタンパク質は胃上皮細胞内に侵入した後、宿主細胞のキナーゼによりチロシンリン酸化される。CagAはチロシンリン酸化依存的にSHP2に結合し、そのホスファターゼ活性を異常活性化する結果、細胞増殖を脱制御する。先行研究から、ピロリ菌感染を基盤とする発がんにおいて、CagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性が重要な役割を担うことが示されている。CagAの標的分子であるSHP2にはSHP1というホモログが存在するが、胃上皮細胞におけるSHP1の役割は不明であった。本研究では、ヒト胃上皮細胞由来のAGS細胞にCagAとSHP1を共発現させると、CagAのチロシンリン酸化レベルが低下することを見出した。一方、SHP1特異的siRNAを導入したAGS細胞では、CagAのチロシンリン酸化レベルが上昇した。これらの結果は、SHP1がCagAのチロシン脱リン酸化を担うホスファターゼである可能性を強く示唆している。そこで、SHP1が直接的にCagAを脱リン酸化する可能性を検討するため、大腸菌を利用してSHP1およびチロシンリン酸化CagAの組換えタンパク質を作製した。精製した組換えタンパク質を用いてin vitroホスファターゼ試験を行った結果、CagAがSHP1の基質であることを明らかにした。尚、SHP2についてもホスファターゼ試験を試行したが、SHP2はCagAを脱リン酸化しなかった。さらに、細胞形態変化を指標とした解析を行い、SHP1がCagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性を抑制することを示した。平成28年度においては、ピロリ菌CagAとSHP1の関係性に着目して研究を進めた。SHP1はSHP2のホモログであることから、従来、CagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性においてSHP1とSHP2が協調的に機能すると考えられていた。しかしながら、申請者が得た実験結果は、SHP1がCagAのチロシン脱リン酸化を担うホスファターゼである可能性を示唆するものであった。つまり、SHP1はCagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性を抑制することが示唆された。そこで本研究課題では、従来の認識と相反する仮説を立て、CagAに対するSHP1の機能の解明を目指した。本年度における特に重要な研究成果は、SHP1が直接的にCagAを脱リン酸化することを明らかにしたことである。さらに、ヒト胃上皮細胞由来のAGS細胞を用いた解析を行い、SHP1がCagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性を抑制することを見出した。従って、研究実施計画通りに研究が進展していると判断される。少なくとも日本では、ほぼ全ての胃がんはcagA遺伝子を保有するcagA陽性ピロリ菌の慢性感染を背景として発症する。ピロリ菌の菌体内で産生されたCagAタンパク質は菌が保有するIV型分泌機構を介して胃上皮細胞内に注入された後、宿主細胞のキナーゼによりチロシンリン酸化される。

本研究では、CagAがSHP1にも結合することを見出し、SHP1がCagAのチロシン脱リン酸化を担うホスファターゼであることを明らかにした。胃がんの約10%は、cagA陽性ピロリ菌とEpstein-Barr (EB)ウイルスの共感染を背景として発症する。しかしながら、この2種類の発がん微生物の共存が胃がん発症に及ぼす影響は不明であった。EBウイルス陽性胃がんの特徴として、ゲノムDNAに高頻度かつ高度のメチル化が誘導されることが知られている。そこで本研究では、CagAの発がん活性に関連する分子に着目して、EBウイルス感染胃上皮細胞におけるメチル化解析を行った。その結果、SHP1をコードするPTPN6遺伝子のプロモーターが高度にメチル化されることを見出した。また、メチル化に伴い、mRNAならびにタンパク質レベルでもSHP1発現が低下することを確認した。さらに、EBウイルス感染細胞では、ピロリ菌CagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性が増強することを明らかにした。申請者は先行研究において、ヒト胃上皮細胞由来のMKN7細胞にin vitroでEBウイルスを感染させると、SHP1をコードするPTPN6遺伝子のプロモーターがメチル化されることを見出していた。そこで本研究では、他の胃上皮細胞株におけるEBウイルス感染の効果を検討するため、MKN74細胞を用いてEBウイルス感染細胞株を樹立した。メチル化解析の結果、MKN7細胞と同様にMKN74細胞においても、EBウイルス感染によりPTPN6遺伝子のプロモーターがメチル化されることを明らかにした。また、メチル化に伴い、mRNAならびにタンパク質レベルでもSHP1の発現が低下することを確認した。SHP1はCagAのチロシン脱リン酸化を担うホスファターゼであることから、EBウイルス感染細胞においてCagAのチロシンリン酸化依存的な生物活性が増強することが期待された。CagAはチロシンリン酸化依存的にSHP2を脱制御する結果、hummingbird表現型と呼ばれる特徴的な細胞形態変化を誘導する。そこで、EBウイルス感染細胞ならびに非感染細胞にCagA発現ベクターを導入し、CagAによるhummingbird表現型の誘導を解析した。その結果、EBウイルス感染細胞では、CagAのhummingbird表現型の誘導能が有意に増強することが明らかになった。さらに、cagA陽性ピロリ菌の感染実験においても、EBウイルス感染細胞ではcagA陽性ピロリ菌によるhummingbird表現型の誘導効率が上昇した。従って、EBウイルスの共感染によりピロリ菌CagAの発がん活性が増強されることを明らかにした。以上の進捗状況から、研究実施計画通りに順調に研究が進展していると判断される。日本人の胃がんのほぼ全てはcagA遺伝子を保有するピロリ菌感染を背景として発症する。また、胃がんの約10%はcagA陽性ピロリ菌とEpstein-Barr (EB)ウイルスの共感染を背景として発症する。しかしながら、cagA陽性ピロリ菌とEBウイルスの共感染が胃がん発症に及ぼす影響は不明であった。ピロリ菌の菌体内で産生されたCagAタンパク質は胃上皮細胞内に侵入後、チロシンリン酸化されることによって発がん活性を発揮する。本研究では、CagAをチロシン脱リン酸化する酵素としてSHP1を同定した。さらに、SHP1により脱リン酸化される結果、CagAの発がん活性が抑制されることを明らかにした。EB
プラズマディスラプション時の第一壁の挙動に関する研究

成分の異なる多くのステンレス綱試験片にNBI、MPDアークジェットなどを用いて瞬時光熱負荷を加え、溶融・再凝固後の表面性状を調べた。硫黄や酸素、窒素は表面を凹凸に、カルシウム、チタン、アルミは平滑にすることが分かった。凝固き裂はフェライトを生じる綱では生じにくいが、PCAでは生じない。PCAにおいても不純物濃度の調整でき裂を生じにくくすることは可能である。溶融層に電磁力を負荷したときの飛散りは、電磁力、熱負荷の大きさの他、綱の成分、クロムやシリコンの量によっても変わり、表面張力の差のためと考えられた。さらに再凝固層の破壊強度と残存寿命への影響を調べたところ、静的強度は低下させない(塑性崩壊基準が成立)ことが分かった。疲労限度は若干低下する。これに最も影響するのは、き裂密度でなく疲労破壊の起点となるき裂の寸法である。本研究で得られたデータに基づき、損傷および疲労き裂進展シミュレーションにより残存寿命が定量的に評価できる。レーザー照射実験では高速度写真により金属の溶融挙動を観察した。また溶融層内対流の発達挙動を解析した結果、温度勾配の大きい端部の固液界面近くで冷たい固層の影響で下向き流れを生じることが原因となり強い渦状の流れを生じることなどが分かった。