hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異常型プリオン蛋白結合性化合物の探索とその分子イメージングへの応用

プリオン病は致死性の感染性神経変性疾患であり、脳内で生成する異常型プリオン蛋白質(PrP^<Sc>)の蓄積が発症原因と考えられている。PrP^<Sc>は、アルツハイマー病の病原物質であるアミロイドb蛋白質(Aβ)と同様に、アミロイド凝集体として脳内に沈着することから、我々がこれまでに開発を進めてきたAβ結合性プローブによって、脳内PrP^<Sc>を検出可能であると考えた。本年度の研究では、Aβ結合性プローブの中から、PrP^<Sc>に結合性を示す化合物の探索を行い、その分子イメージングプローブとしての評価を行った。ベンゾフラン(BF)、フラボン(FL)、カルコン(CH)、スチリルクロモン(SC)を基本骨格とする種々の化合物を合成し、Aβ凝集体とのインビトロ競合阻害実験を行い、Aβ凝集体に高い結合性を示す化合物を選出した。それらの化合物をBSEプリオン感染モデルマウス脳切片を用いた蛍光染色実験を行い、PrP^<Sc>への結合性を評価した。その結果、FL及びCH化合物では脳切片上に顕著な蛍光像は観察されなかったが、BF及びSC化合物には化合物由来の蛍光像が確認された。この蛍光像は抗プリオン抗体を用いた免疫染色による染色部位と一致したことから、これら化合物はPrP^<Sc>への結合性を有することが示された。そこで、さらにBF及びSC化合物を放射標識後、正常マウスにおける体内放射能分布実験を行い、脳への移行性を検討したところ、BF化合物はSC化合物に比べ、脳への高い移行性を示した。以上の結果より、BF化合物はPrP^<Sc>の分子イメージングプローブの候補であることが確認された。プリオン病もアルツハイマー病もそれぞれ、アミロイドに分類される異常型プリオン蛋白質(PrP^<sc>)およびアミロイドβ蛋白質(Aβ)が関与すると考えられている神経変性疾患である。現在、これらの疾患に対する早期診断法は確立されていない。そこで我々は、双方のアミロイドに対して高い結合性を示すthioflavin Tと同等の基本骨格を有するペンゾフラン(BF)化合物に着目し、今回特にBSEプリオン感染モデルマウスを作製し、そのアミロイドイメージングプローブとしての有用性について検討を行った。トリフェニルホスホニウム塩とニトロ塩化ベンゾイルを出発原料とする分子内Wittig反応により、種々の置換基を導入したBF誘尊体の合成を行った。BSEプリオン感染モデルマウスは、マウス馴化BSE株(BSE-UK)感染発症脳の1%脳乳剤を4週齢の雄性ddYマウスの右側頭部に20μL脳内接種し、発症まで約20週間飼育観察した。また脳内接種後継時的(4週ごと)に脳(n=3)を採取した。ホルマリン固定後バラフィン切片(3um)を作製し、免疫染色法を用いてPrP^<Sc>蓄積を確認した。BF誘導体(100μM)を脳切片に添加し、洗浄後に蛍光顕微鏡で観察した。蛍光顕微鏡による観察の結果、BSEプリオン非感染マウス脳切片上には、何ら蛍光は認められなかったが、BSEプリオン感染モデルマウス脳切片上ではBF誘導体の集積に基づく蛍光が観察された。このことは飼育期間の長いモデルマウスにおいては特に顕著であった。なお、BSEプリオン感染モデルマウス脳切片の免疫染色を行ったところ、PrP^<Sc>の沈着が認められ、BSEの感染を確認した。これらの結果から、BF誘導体がPrP^<Sc>に結合し、PrP^<Sc>分子イメージングのためのプローブとなりうることが示唆された。
航空機観測による太平洋熱帯域の対流圏オゾン化学の研究

本研究では、熱帯域から南半球の太平洋上において、アメリカ航空宇宙局(NASA)や他のアメリカの研究機関・大学と共同で大規模かつ組織的な対流圏大気化学成分の航空機観測(PEM-Tropics)を実施した。PEM-TropicsではNASAと共同で2機の大型航空機DC-8とP3-Cを用い、オゾンと主要な窒素酸化物(NO,PAN,HNO_3,NO_y等)、他のオゾンの前駆物質である一酸化炭素や非メタン炭化水素等、30種類以上の多成分の観測を高度0.3kmから12kmの領域で行った。我々はミシガン大学と協力して一酸化窒素(NO)と総窒素酸化物(NO_y)の測定器の準備にあたった。我々はまたこの測定器の航空機への積み込み、機内での総合試験、及び試験観測を担当した。この航空機観測はNASAのP3-C型機が用いられ、1996年9月を中心に、南米西海岸とハワイとニュジーランドに囲まれた海域を中心に行われた。各観測地域には、気象解析グループ、モデル計算グループも参加した。観測はおおむね順調に行われた。観測データについてはミシガン大学と協力してデータの解析を実施しつつある。この時期、南米西海岸はWalker循環の下降域にあたり、高度1012kmでは大気の大規模な収束、また海面付近では発散という解析結果が得られている。得られた上部対流圏の化学成分データの上からも比較的低濃度の水蒸気、高濃度のオゾンが現れるといった特徴が見えている。一方、19971999年に実施する西太平洋熱帯域航空機観測のために、オゾン観測などの予備調査を1996年8月にインドネシアで行った。更に、同計画における航空機観測参加するニュージーランド国立水圏大気圏研究所の研究者を招聘し、エアロソル観測に関する技術的打ち合わせを行った。
新しい心臓核医学的手法を用いた糖尿病性心臓障害の病態解明と早期診断への臨床応用

糖尿病性心臓自律神経障害は、致死性不整脈や突然死などの発生と関連する重要な合併症である。我々は糖尿病性心臓交感神経障害の定量的評価法としてI-123MIBG心筋シンチグラフィ(MIBC)の下壁/前壁集積比(I/A)が有用であることを報告した。本研究においては、I/Aが糖尿病患者の心血管事故の発生予測因子であるかを検討した。明らかな虚血性心疾患や脳血管障害を有さない糖尿病患者のうち、1994年6月から1997年5月の間にMIBGを施行した連続81例(男性40例、女性41例、年齢55±14歳)を対象として1997年11月30日までの心血管事故発生の有無、転帰を調査した。調査項目は性別、年齢、MIBG指標としてSRECT像から算出したI/A(健常者の-2SD0.78未満の有無)、洗い出し率血糖値、HbA1c値、糖尿病罹病期間、合併症(腎症、網膜症、神経障害、起立性低血圧〔OH))の有無、インスリン治療の有無とした。平均追跡期間は24.2±13ヶ月(34-1270日)、追跡率は97.5%だった。心血管事故発生の有無で2群に分類し調査項目について単変量解析、多変量解析(ロジスティク重回帰分析)を行い、またKaplan-Meier法にて累積発生率を検討した。追跡期間中に7例(脳血管障害3例、心疾患3例、突然死1例)の心血管事故が発生し3例が死亡した。心血管事故発生例は非発生例に比べI/A0.78未満例(p<0.01)、OH(p<0.05)が多かった。多変量解析では、I/Aのみが独立した発生規定因子であった(P=0.03)。Kaplan-Meier法による累積発生率は、I/A0.78未満群が以上群に比べ高値だった(19.4:2.4%p=0.03)。
酸化物分散強化型超合金の微視組織的微小き裂発生・成長の定量評価

メカニカルアロイイングによってイットリア(Y_2O_3)を分散し,結晶粒を一方向に伸張させた酸化物分散強化超合金Inconel MA754(結晶横断面径約300μm,長手方向径約4mm)の高温クリープ疲労用試験片(平行部直径10mm)を作成した。試験片は負荷軸が結晶伸張方向と一致するよう採取した。初期切欠きを有する試験片を用いて900°Cおよび1000°Cで高温クリープ疲労試験を実施し,巨視き裂の成長挙動を観察した。表面における観察より,き裂は粒内を高速で伝ぱするのに対して応力軸方向粒界において一時的な停留を示し,不規則なき裂成長曲線が得られた。一方,試験片板厚方向に10結晶粒以上がするので,き裂伝ぱの不規則性は平均化されて,き裂全体ではスムーズな成長挙動を示すことが電位差法による検討より判明した。平均化されたき裂の成長速度はクリープJ積分範囲と良い対応関係を示した。すなわち,全体としては破壊力学の適用が可能である。また,酸化物を付加していない材料のき裂伝ぱ特性との比較より,酸化物分散によりクリープ変形抵抗が改善され,これによってき裂伝ぱが抑制されていることが判明した。平滑試験片を用いて900°Cにおいて高温クリープ疲労試験を実施し,微小なき裂の発生・成長挙動を観察した。応力軸垂直粒界には,寿命初期に微小なき裂が多数発生するが,これらは応力軸方向の粒界に成長を阻止されるため大きなき裂とはならなかった。寿命中期以降に応力軸方向粒界に隣接する結晶粒内に多数のき裂が発生し,成長を続けて破損をもたらす主き裂を形成した。ただし,各き裂の発生寿命にはかなり大きなバラツキがあり,き裂成長は応力軸方向の粒界により著しく減速されることが判明した。すなわち,応力軸方向に伸張された結晶粒は初期き裂発生・成長の抑制に有効である。メカニカルアロイイングによってイットリア(Y_2O_3)を分散し,結晶粒を一方向に伸張させた酸化物分散強化超合金Inconel MA754(結晶横断面径約300μm,長手方向径数mm)の高温クリ-プ疲労用試験片(平行部直径10mm)を作成した.実用条件を考慮して,試験片は負荷軸が結晶伸張方向と一致するよう採取した.まず,初期切欠きを有する試験片を用いて1000°Cで高温クリ-プ疲労試験を実施し,巨視き裂の成長挙動を観察した.き裂成長は応力軸方向粒界において一時的な停留を示す.また,微視組織の影響によりき裂前縁の各部分ではき裂が不規則に成長していることが破面観察より明らかとなった.一方,試験片板厚が数mmを越える場合には,その不規則性は平均化されてスム-ズな成長挙動を示すことが,電位差法による検討より判明した.平均化されたき裂の成長速度はクリ-プJ積分範囲と良い対応関係を示した.次に,平滑試験片を用いて高温クリ-プ疲労試験を実施し,微小なき裂の発生・成長挙動を観察した.応力軸垂直粒界には,寿命初期に微小なき裂が多数発生するが,これらは応力軸方向の粒界に成長を阻止されるため大きなき裂とはならなかった.寿命中期以降に応力軸方向粒界に隣接する結晶粒内に多数のき裂が発生し,成長を続けて破損をもたらす主き裂を形成した.

ただし,各き裂の発生寿命にはかなら大きなバラツキがあり,き裂成長は応力軸方向の粒界により著しく減速されることが判明した.すなわち,き裂発生・成長には微視組織が強く影響している微視組織的微小き裂の不規則なき裂伝ぱを数値シミュレ-ションする方法についても検討した.メカニカルアロイイングによってイットリア(Y_2O_3)を分散し,結晶粒を一方向に伸張させた酸化物分散強化超合金Inconel MA754 (結晶横断面径約300μm,長手方向径約4mm)の高温クリープ疲労用試験片(平行部直径10mm)を作成した。試験片は負荷軸が結晶伸張方向と一致するよう採取した。初期切欠きを有する試験片を用いて900゚Cおよび1000゚Cで高温クリープ疲労試験を実施し,巨視き裂の成長挙動を観察した。表面における観察より,き裂は粒内を高速で伝ぱするのに対して応力軸方向粒界において一時的な停留を示し,不規則なき裂成長曲線が得られた。一方,試験片板厚方向に10結晶粒以上がするので,き裂伝ぱの不規則性は平均化されて,き裂全体ではスムーズな成長挙動を示すことが電位差法による検討より判明した。平均化されたき裂の成長速度はクリープJ積分範囲と良い対応関係を示した。すなわち,全体としては破壊力学の適用が可能である。また,酸化物を付加していない材料のき裂伝ぱ特性との比較より,酸化物分散によりクリープ変形抵抗が改善され,これによってき裂伝ぱが抑制されていることが伴明した。平滑試験片を用いて900゚Cにおいて高温クリープ疲労試験を実施し,徴小なき裂の発生・成長挙動を観察した。応力軸垂直粒界には,寿命初期に微小なき裂が多数発生するが,これらは応力軸方向の粒界に成長を阻止されるため大きなき裂とはならなかった。寿命中期以降に応力軸方向粒界に隣接する結晶粒内に多数のき裂が発生し,成長を続けて破損をもたらす主き裂を形成した。ただし,各き裂の発生寿命にはかなり大きなバラツキがあり,き裂成長は応力軸方向の粒界により著しく減速されることが判明した。すなわち,応力軸方向に伸張された結晶粒は初期き裂発生・成長の抑制に有効である。
ショウジョウバエ発生におけるNotchシグナリングによる細胞増殖調節の解析

神経細胞表面におけるレセプターあるいはリガンドの多くはその機能のために細胞の内側からの制御を受ける必要がある。その中でもPDZタンパク質による細胞内からの制御は一般的であり、Notchのリガンドの場合にもあてはまる。多くのPDZタンパク質の中でもPick1は膜タンパク質のクラスター化を引き起こす能力が示されている点で特に興味深い。そこでPick1を単にNotchのリガンドを細胞内から制御する候補分子としてだけではなく、神経軸索、樹状突起、あるいはシナプスにおいて細胞外からのシグナルを受け取るレセプターと細胞内骨格の相互作用を担う重要な分子のひとつととらえて、ショウジョウバエの系を用いることでその機能解析を開始した。現在までにハエのホモログの単離とその基本的な解析を終了したが、その結果機能部位と考えられる構造はよく保存されていることが確かめられた。また胚におけるRNAの発現は、中枢神経系に特異的であることが明らかになった。これらの事実は神経発生におけるこの分子の機能が進化の過程で保存されていることを示唆している。またcDNAの全長およびその一部、また機能部位のアミノ酸置換による変異体タンパク質をUAS-GAL4システムにより発生過程で発現させることで、その表現型および細胞内局在の解析を行なうための系統を作製した。現在までのところ致死などの強い効果は観察されていないが、それぞれのタンパク質の細胞内局在を含めてその詳細についての解析が進行中である。またPick1遺伝子の近傍に挿入が確認されているP因子の挿入を酵素的に取り除くことでこの近傍に小さな欠失を作製することによる変異体の作製を試みた。その結果、転写開始点にまで欠失が及んでいる可能性のある系統がいくつか得られたのて、その解析も現在進行中である。1.Notchシグナリングの器官形態形成における機能の分子機構の理解、特に未知の下流遺伝子の同定のために、遺伝学的スクリーニングが有力な方法のひとつと考えられる。私はすでにNotchレセプター分子のドミナントネガティブ型をUAS-GAL4システムにより発生過程の器官(成虫原器)に発現させることによって、Notchシグナリングに関して機能喪失型の表現型を持つショウジョウバエの系統を確立した。その表現系は多岐にわたるが、その程度はきわめて安定であると同時に、妊性も大変優れていて、遺伝的なスクリーニングに適している。その後の解析の容易さを考えて、P因子の挿入による突然変異をスクリーニングに用いる予定であり、そのための系統を確立した。現在までにこの方法の有効性を見るためのミニスケールによるパイロット実験を行い、その有効性が確かめられた。2.神経細胞表面におけるレセプターあるいはリガンドの多くはその機能のために細胞の内側からの制御を受ける必要がある。その中でもPDZタンパク質による細胞内からの制御は一般的であり、Notchリガンドの場合にもあてはまる。そこでPick1を単にNotchのリガンドを細胞内から制御する候補分子としてだけではなく、神経軸策、樹状突起、あるいはシナプスにおいて細胞外からのシグナルを受け取るレセプターと細胞内骨格の相互作用を担う重要な分子のひとつととらえて、ショウジョウバエの系を用いることでその機能解析を開始した。現在までにハエのホモログの単離とその基本的な解析を終了したが、その結果機能部位と考えられる構造はよく保存されていることが明らかになった。
抗菌物質ナイシン生産プロセスにおける微生物相互作用を利用した制御技術の開発

乳酸菌の作る抗菌バクテリオシン、ナイシンは、グラム陽性菌に対して広い抗菌スペクトルを有しているため、自然な食品保存料として注目されている。ナイシンは乳酸菌の増殖と連動して生産されているため、ナイシンの生産を向上させるためには、乳酸の生成とそれに伴うpHの低下による増殖阻害が問題になる。本研究では、アルカリを添加せず、しかも装置的な複雑さを伴わない方法で、この問題を解決する方法を検討した。すなわち、乳酸を資化できる能力を備えた他の微生物種を発酵食品中から探索し、この微生物と乳酸菌を同じバイオリアクター中で混合培養することを考えた。乳酸菌は、Lactococcus lactis sbsp.lactis(ATCC11454)を、酵母はマルトース資化能が無く乳酸を資化できるKluyveromyces marxianusを利用した。ナイシンを生産する乳酸菌は、好気条件でも嫌気条件でも高い増殖活性を保って生育することがわかったため、組み合わせる相手となる酵母の乳酸消費活性を制御できれば、リアクター内の乳酸濃度、pHが制御できると考えられた。酵母の純粋培養における溶存酸素濃度を変化させ、乳酸消費に対する影響を調べた。溶存酸素濃度が02mg/Lの範囲で乳酸の消費活性が大きく変化することがわかった。そこで、乳酸菌が生産する乳酸を酵母が充分に消費することのできる条件に保つよう、溶存酸素濃度とpHをカスケード制御し、両者を混合培養した。その結果、リアクター内の乳酸は酵母によって、完全に消費され、pHは初期pHにほぼ維持され、乳酸菌の増殖阻害は回避された。ナイシンは増殖と連動して高濃度に生産され、本方式の有効性を確認できた。このように、本方法は、人工的なアルカリ添加によるpH制御を行う方法とは異なり、微生物どうしの働きを組み合わせることによる新しいバイオプロセスの制御方法ということができる。本研究は、抗菌物質ナイシンを生産する乳酸菌Lactococcus lactisと乳酸資化能を有する微生物を混合培養することにより、ナイシンの高生産を目指すものである。本年度は、L.lactisの乳酸生産速度に対して見合う乳酸消費速度を持つ菌株を分離するため、まず、乳酸菌L.lactisの糖資化速度、乳酸生産速度などを5L培養槽を用いて把握した。比増殖速度、ナイシン比生産速度は、乳酸生成にともなってpH減少に大きく影響を受け、ともに大きく減少した。また、この菌をマルトースを炭素源として培養するとヘテロ型の発酵様式を示し、生成するギ酸、酢酸によってもpHは減少した。一方、好気条件でもこの菌は増殖が衰えず、ギ酸の生産も無くなるため、酵母と好気状態での混合培養が可能であることがわかった。次に、高い乳酸消費能を持つ菌株をヨーグルトきのこ、チーズなどの発酵食品中から分離した。ヨーグルトきのこから分離されたKluyveromyces sp.、チーズから分離されたCandida sp.は、それぞれ、マルトース、ラクトース資化能が無く、乳酸資化能を有することがわかった。取得されたこれらの菌株の乳酸消費活性を変化させるため、溶存酸素濃度が与える影響について調べ、特に、Kluyveromyces sp,については、溶存酸素濃度が0-2mg/Lの間で、比乳酸消費速度がほぼゼロから最大値まで変化した。今後は、この結果を踏まえ、培養槽内の溶存酸素濃度を制御することで酵母の乳酸消費により乳酸を除去し、アルカリ剤の添加なしにpHを制御する混合培養系の確立を目指す。

ナイシンは乳酸菌の増殖と連動して生産されているため、ナイシンの生産を向上させるためには、乳酸の生成とそれに伴うpHの低下による増殖阻害が問題になる。本研究では、アルカリを添加せず、しかも装置的な複雑さを伴わない方法で、この問題を解決する方法を検討した。すなわち、乳酸を資化できる能力を備えた他の微生物種を発酵食品中から探索し、この微生物と乳酸菌を同じバイオリアクター中で混合培養することを考えた。乳酸菌は、Lactococcus lactis sbsp.lactis(ATCC11454)を、酵母はマルトース資化能が無く乳酸を資化できるKluyveromyces marxianusを利用した。ナイシンを生産する乳酸菌は、好気条件でも嫌気条件でも高い増殖活性を保って生育することがわかったため、組み合わせる相手となる酵母の乳酸消費活性を制御できれば、リアクター内の乳酸濃度、pHが制御できると考えられた。酵母の純粋培養における溶存酸素濃度を変化させ、乳酸消費に対する影響を調べた。溶存酸素濃度が02mg/Lの範囲で乳酸の消費活性が大きく変化することがわかった。そこで、乳酸菌が生産する乳酸を酵母が充分に消費することのできる条件に保つよう、溶存酸素濃度とpHをカスケード制御し、両者を混合培養した。その結果、リアクター内の乳酸は酵母によって、完全に消費され、pHは初期pHにほぼ維持され、乳酸菌の増殖阻害は回避された。ナイシンは増殖と連動して高濃度に生産され、本方法の有効性を確認できた。このように、本方法は、人工的なアルカリ添加によるpH制御を行う方法とは異なり、微生物どうしの働きを組み合わせることによる新しいバイオプロセスの制御方法ということができる。
世界で初めて分離したヒツジ由来ネオスポラ原虫の病原性の病理学的解析

申請者らは世界で初めてヒツジから病原性が弱いと推察されるネオスポラ原虫を分離した.昨年度は分離原虫のITS-I領域の塩基配列を検索し,ウシ由来ネオスポラ原虫(Neospora caninum : NC)とは3塩基の,イヌ由来NCとは5塩基の相違を見出した.また,マウスへの感染実験を行い,本原虫の病原性がこれまでに報告されているNCのそれらと比較して弱く,病変の好発部位も若干異なることを見出した.そこで,本年度は分離原虫とNCの基準株であるNC-1間の病原性の相違を分離原虫の由来動物であるヒツジを用いて検討した.また,成マウスに対する分離株の病原性は非常に弱かったことから,分離原虫の新生マウスに対する病原性をBALB/cマウスを用いて検討した.また,終宿主であるイヌでの感染後の体内動態を検討するべく,イヌへの感染実験を行った.その結果,新生ヒツジを用いた感染実験では,NC-1株を接種した新生ヒツジは神経症状を呈して死亡し,病理組織学的にも脳炎像が観察されたのに対して,ヒツジ由来株を接種した新生ヒツジでは観察期間中,明らかな臨床症状はせず,中枢神経系病変も非常に軽微であった.以上のことから,分離原虫の由来動物であるヒツジにおいても,分離原虫とNC-1株の間に明らかな病原性の差異が確認された.BALB/c新生マウスへの感染実験では,接種後2週目,4週目,および6週目のいずれにおいても中枢神経系で,タキゾイト/シストを伴う高度の炎症像が確認され,分離原虫は免疫系の確立していない新生子期マウスに対しては強い病原性を持つことが明らかとなった.また,イヌへの感染実験では,極少数のイソスポラ属のオーシストの排出を検出したが,その大きさは既知のNCのものより若干大きく,その特定には至らなかった.組織検索では,イソスポラ属の有性生殖世代および無性生殖世代を検出し得たが,現状ではネオスポラのものであるかどうかは確定できていない.ネオスポラ原虫は,ウシでは反復性の流産を惹起する.本原虫は,最近まで1属1種(Neospora caninum : NC)とされていた.しかしながら,近年馬から分離された本原虫を遺伝子レベルで検討したグループは,その原虫とNCのinternal transcribed spacer (ITS)-I領域の塩基配列に7塩基の相違があることを見出し,新種のネオスポラ(Neospora hughesi)として報告している.一方,実験的研究から,ヒツジはウシ由来の本原虫に対する感受性が高いとされているものの,ヒツジでの本症の自然発生は1例しか知られておらず,多くの流産ヒツジを対象とした検索でもヒツジの流産へのNCの関与に関しては否定的な結果しか得られていない.このような背景の中,申請者らは世界で初めてヒツジから病原性が弱いと推察されるネオスポラ原虫を分離した.そこで,本年度は世界で初めて分離したヒツジ由来ネオスポラ原虫の生物学的特徴を明らかにする手掛かりとして,分離原虫のITS-I領域の塩基配列を検索した.また, ICR, BALB/cおよびヌードマウスへの感染実験を行い,その病原性について検討した.その結果,分離原虫のITS-Iの塩基配列検索では,ウシ由来NCとは3塩基の,イヌ由来NCとは5塩基の相違が検出された.また,分離原虫のマウスへの感染実験では,これまでにNCで報告されている種々の臓器・組織で壊死性・炎症性病変が確認された.しかしながら,その程度はこれまでに報告されているネオスポラ原虫のそれらと比較して弱く,病変の好発部位も若干異なっていた.また,組織切片上でのタキゾイトの検出もヌードマウスでのみ可能であった.分離原虫が新種であるか否かについては,他の領域の塩基配列の比較,免疫学的な比較,および更に詳細な比較感染実験を実施しなければ結論は出せないが,少なくとも分離原虫と既知のネオスポラ原虫との間には,若干の生物学的な差異があることが確認された.申請者らは世界で初めてヒツジから病原性が弱いと推察されるネオスポラ原虫を分離した.昨年度は分離原虫のITS-I領域の塩基配列を検索し,ウシ由来ネオスポラ原虫(Neospora caninum : NC)とは3塩基の,イヌ由来NCとは5塩基の相違を見出した.また,マウスへの感染実験を行い,本原虫の病原性がこれまでに報告されているNCのそれらと比較して弱く,病変の好発部位も若干異なることを見出した.そこで,本年度は分離原虫とNCの基準株であるNC-1間の病原性の相違を分離原虫の由来動物であるヒツジを用いて検討した.また,成マウスに対する分離株の病原性は非常に弱かったことから,分離原虫の新生マウスに対する病原性をBALB/cマウスを用いて検討した.また,終宿主であるイヌでの感染後の体内動態を検討するべく,イヌへの感染実験を行った.

その結果,新生ヒツジを用いた感染実験では,NC-1株を接種した新生ヒツジは神経症状を呈して死亡し,病理組織学的にも脳炎像が観察されたのに対して,ヒツジ由来株を接種した新生ヒツジでは観察期間中,明らかな臨床症状はせず,中枢神経系病変も非常に軽微であった.以上のことから,分離原虫の由来動物であるヒツジにおいても,分離原虫とNC-1株の間に明らかな病原性の差異が確認された.BALB/c新生マウスへの感染実験では,接種後2週目,4週目,および6週目のいずれにおいても中枢神経系で,タキゾイト/シストを伴う高度の炎症像が確認され,分離原虫は免疫系の確立していない新生子期マウスに対しては強い病原性を持つことが明らかとなった.また,イヌへの感染実験では,極少数のイソスポラ属のオーシストの排出を検出したが,その大きさは既知のNCのものより若干大きく,その特定には至らなかった.組織検索では,イソスポラ属の有性生殖世代および無性生殖世代を検出し得たが,現状ではネオスポラのものであるかどうかは確定できていない.
希土類添加窒化物半導体を用いた集積型微小光源の開発とナノシステムへの応用

窒化物半導体ヘテロ構造であるAlGaN/GaN高電子移動度トランジスタ構造のチャネル中にイオン注入法により希土類元素であるユーロピウム(Eu)を添加した新しい三端子型発光デバイスを開発した。電流注入発光スペクトルに希土類元素からの発光を確認した。集積型微小光源の開発に向けたプロセス開発や、光閉じ込め構造について検討した。この新しい発光デバイスの放射線耐性の優れた発光デバイスへの可能性を見出した。研究1年目の本年度は、本研究が目指す発光デバイス作製で重要な、希土類元素のイオン注入条件の検討を行った。本研究が目指す、希土類元素を窒化物半導体などのワイドバンドギャップ半導体に添加した構造は、希土類元素の内殻準位間の遷移を利用した温度変化に対しても波長安定性を有する発光が得られ、工学的に有用な新しい発光素子が期待できる。本研究では、電流注入発光素子の開発を目指して、AlGaN/GaNの高電子移動度トランジスタ(HEMT)構造のチャネルに、選択的にEuイオンをイオン注入し、その効率的な電流注入発光を実現するため、イオン注入条件や、注入領域の形状といった素子構造に依存性を調査した。Euのイオン注入量、加速電圧などの注入条件と、発光素子の電気的特性および発光特性の関連について検討した。イオン注入した試料のvan der Pauw法によるホール効果測定から、シートキャリア濃度はEu注入量10^<14>10^<16>cm^<-2>に対して大きな変化はみられず、電子移動度はドーズ量の増加とともに低下した。すなわち、Eu注入によるコンダクタンスの低下は、主としてキャリア移動度の低下によるものであることが分かった。電子移動度はEu注入量の増大とともに減少した。適切な注入量の設定により、注入領域の高抵抗化による電界集中が生じ、バイアスにより加速された電子によるEuイオンの衝突励起発光を引き起こすと考えられる。次に、作製したデバイスのEL発光特性について評価した。ソースードレイン間バイアスV_<DS>=100Vにより注入部分に赤色発光が得られ、注入量の増加とともに明確な赤色発光が認められた。作製したデバイスのEL発光の分光器によるスペクトル分析から、Euイオンの内殻遷移^5D_0→^7F_2に対応する620nm付近にピークをもつスペクトルが得られ、作製したデバイスにおいて希土類元素、すなわちEuからの発光が得られていることが確認できた。今後、ここで得られたイオン注入条件や、デバイス構造、作成条件の最適化により、希土類元素の発光に基づくユニークな発光素子の高効率化が期待できる指針が得られた。研究2年目の本年度は、本研究の特色であるイオン注入法による希土類元素添加に用いる半導体母材構造と、イオン注入条件の関連について、発光デバイスの高効率化、高安定化に向けた検討を行った。本研究が目指す電流注入発光素子では、電極からの電流がイオン注入法により添加した希土類元素を効率的に励起し、発光を得ることが必要である。昨年度までの検討では、電子デバイスとして一般的に用いられているAlGaN/GaNの高電子移動度トランジスタ(HEMT)構造を母材として用いてきたが、本年度では研究計画に挙げたAlGaN/GaN/AlGaNのダブルヘテロ構造について素子を作製し、その特性を調査した。また、イオン注入プロセスによる加工損傷の影響調査にむけて、GaN系HEMT構造へのプロトン照射や、Mgの共添加によるEu発光特性の改善などについても検討した。ダブルヘテロ構造を用いた発光デバイス作製では、Euイオン注入後に明らかな高抵抗化が生じ、ダブルヘテロ構造の採用により、電流狭窄効果が得られることが示された。また、照射エネルギーの依存性からは、Eu注入量の深さ分布が浅くなる低加速エネルギーでは、極端な高抵抗化が生じ、Eu注入ピークがチャネル層になるような加速エネルギーを選択すること、注入量依存性からは、注入量増加とともにチャネルの高抵抗化が生じ、電流注入発光に不適切であることがわかった。窒化物半導体のHEMT構造プロトン照射実験から、ての材料系はイオン注入に対して高い耐性を示す一方、チャネルの高抵抗化はシートキャリアの減少よりはむしろ、電子移動度の減少によるものが主であることが示され、効率の良い発光素子に実現には、イオン注入ダメージの導入を抑えた注入条件およびプロセス条件を選択することが重要であることが示された。さらに、Mgを共添加した層において、Euからの効率の良い発光が得られることを実験的に示し、この系が工学的に有用な発光デバイス実現に期待できることを示した。本研究では、独自の試みであるイオン注入法による窒化物半導体へテロ構造に希土類元素を添加による発光デバイスの作製と、新しいナノ光源としての特性について検討を行った。デバイスの良好な発光特性を得るためには、プロセス中のダメージ導入の回避が重要である。

Euをイオン注入した窒化物半導体表面は注入後の熱処理により結晶性を回復し、バッファードフッ酸やアルカリ系現像液に対しては化学的安定性を維持するが、硫酸と過酸化水素水混合液に対してエッチングが生じることを見出し、これを避けた半導体プロセスが良好な発光特性を得るために重要であることを示した。また、希土類元素の添加方法について、結晶成長時に添加する手法についても検討した。ホトルミネセンス測定での発光スペクトルや発光強度などから、希土類元素の結晶中の配位には差異があり、イオン注入法での導入では結晶欠陥の制御が課題であることが改めて示された。また、ダブルへテロ構造へのイオン注入では、シングルへテロ構造に比べて高抵抗化が顕著に現れ、発光特性が得られなかった。ダブルへテロ構造では発光中心であるイオンの導入と、チャネルの電気特性の同時制御が求められることが困難さの要因と考えられる。本課題で検討した発光デバイスは、希土類元素の内殻準位の遷移に基づく発光を利用するものであり、希土類元素の励起にはトランジスタのキャリアである電子を用いる。この点は従来の半導体デバイスが電子ー正孔対の再結合に基づいている点と異なる。こうした特徴は、ナノ光源の実現において、電子のみの閉じ込め構造の設計を考えればよいという利点のほかに、放射線照射などで導入が予測される正孔トラップの影響を受けにくく、耐放射線性の高い発光デバイス実現においても有利であることを、トランジスタ構造への陽子線照射にもとづく実験結果から示し、提案デバイスの応用について新たな知見を得ることができた。初期の計画で予定していたとおり、イオン注入条件や、プロセス条件についての検討を進め、さらに母材となる構造についても検討し、高効率デバイス実現のためのデバイス構造についても明らかになってきている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、提案している発光デバイスの応用を含めた検討を行う。応用には、初期の計画で提案しているように、ナノ構造デバイスへの適用のほか、光電子集積回路への応用を含め、提案しているデバイスが有する微小光源として他にない特質を生かしたシステムについて提案する。
低次元多様体モジュライ空間の新展開

19世紀までの数学においては数学的対象を特定してその性質を探求する方法論が一般的であった。一方で近代数学においては、ある特徴をもつ対象の族のもつ性質を、同時並行的に解明する方法論が重要になり、本件研究課題においては、一般相対性理論に現れるアインシュタイン計量の族および2次元多様体上に定義される双曲計量の族に焦点を当てた。その結果、相対論の文脈ではアインシュタイン。マックスウェル計量のモジュライ空間の幾何学的構造の新たな理解を得た。また双曲計量のモジュライ理論では、凸幾何学、凸解析学との相関性に注目することで新たな理論の展開を図った。本年度の研究計画では、2次元双曲曲面および正スカラー曲率3次元多様体の共形構造の退化の理解を介して、それぞれのモジュライ空間の境界集合の大域的構造の理解を目標に、以下の具体的な研究を施行した。前者の課題に於いては、タイヒミュラー空間上に定義される3つの計量(タイヒミュラー計量、ベイユ・ピーターソン計量、サーストン計量)を用いつつ、双曲計量の助変数空間であるタイヒミュラー空間をファセットが無限個ある凸多面体として捉えることを試みた。その結果、タイヒミュラー空間の無限次元のユークリッド空間内への等長埋め込みを考えることの必然性が理解された。特に無限次元ユークリッド空間の第1象限に定義されるフンク計量およびヒルベルト計量の重要性を新たに認識し、これらの埋め込みの比較を通してタイヒミュラー空間上に定義される上記の3つの幾何学の統合を図った。またユークリッド空間内の凸体上で定義されるフンク計量およびヒルベルト計量の一般化として、定曲率空間上でもこれらの計量に対応するものが自然に定義できることをAthanase Papadopoulosとの共同研究としてまとめ、論文として発表した。後者の課題に関しては、3次元多様体のリーマン計量から決まる共形構造の共形平坦性からの乖離を計る道具としてのコットン・テンソルに関する基本的な特徴付けを研究代表者の指導学生である梅原慶裕君と共に行った。コットン・テンソルは計量の3階微分によって定義されるテンソルであるため計算は複雑であるが、変形が明示的に示されるハイゼンベルグ群およびベルジェー球のリッチ流において、その挙動の特徴付けを行った。コットン・テンソルのL^1ノルムは共形不変量であることが知られており、リッチ流において必然的に現れる特異点の形成に際してL^1ノルムの挙動がどのように振る舞うか具体的な計算を試みた。この視点は、リーマン幾何の爆発現象を共形幾何の観点から見たときの理解を得る上で重要である。平成25年度の研究活動の主なるテーマは、1凸幾何学のフィンスラー幾何学への応用、2アインシュタイン方程式の解の変形理論に関するペンローズ不等式とそのアインシュタイン・マックスウェル方程式への一般化,であった。前者の課題には、定曲率空間上の凸体の上に正準的な弱距離関数を定義し、その性質を研究連携者のAthanase Papadopoulos氏との共同研究として論文を発表した。また曲率が可変であるタイヒミュラー空間上に、これらの定義される正準的な弱距離関数の一般化を定式化した。後者の課題に関しては、漸近的平坦な3次元多様体上に定義される漸近普遍量の間に成立する不等式を確立した。この新しい結果は3次元多様体の正スカラー曲率を持つリーマン計量の変形空間の漸近的な構造と密接に関わっている。この不等式に関する結果を今年度Gilbert WeinsteinとMarcus Khuri両氏との共同研究として論文を2本発表し、また現在もう一つ論文を執筆中である。2次元および3次元多様体上のリーマン計量、共形構造および射影構造等の幾何構造の族について、多様体上に定義された微分方程式系を用いて理解を進めた。特に2次元の文脈においては、リーマン計量、共形構造という2次形式に付随した幾何構造に加えて、必ずしも2次形式とは直結しない射影構造を新たに考慮することを、ヒルベルト計量とフンク計量というフィンスラー計量の導入を介して行った。この観点は凸幾何学および凸解析と密接な関係があり、曲面上の微分幾何学の新たな展開に繋がるべく研究を進めた。このプロジェクトの一環として、平成25ー26年度に得られた結果をAthanase Papadopoulosとのジャーナル論文および解説論文として発表した。また3次元多様体上の構造として、漸近平坦かつスカラー曲率が非負であるようなリーマン計量からなるモジュライ空間内に、そのような計量の代表であるアインシュタイン・マックスウェル方程式の厳密解がどのように位置しているかを、アインシュタイン方程式に組み込まれたハミルトニアン汎関数の値に関する不等式を介して考察し、事象の地平線の極小曲面としての安定性とハミルトニアンの間に成り立つ不等式の関連を新しく定式化した。これらの結果を、共同研究者であるGilbert WeinsteinとMarcus Khuriとの共著の論文として発表した。これらの研究課題に関して、名古屋大学で大学院生を対象としたタイヒミュラー空間に関する連続講義を行い、またトルコのガラタサライ大学、およびギリシャのサモス島におけるサマースクールで主にヨーロッパと中東の大学院生を対象とした集中講義を行い情報発信を行った。一般相対性理論における宇宙検閲官予想に関連するブラックホールの幾何学に関してAriel大学のGilbert Weinstein氏およびStonybrook大学のMarcus Khuri氏と研究を進めた。その結果、アインシュタイン方程式に内在する漸近的不変量の間に成立するべきペンローズ不等式と呼ばれる関係が成り立たない時空を構成し、論文として発表した。

またStrasbourg大学のAthanase Papadopoulos氏と、凸体上で定義されるFunk計量およHilbert計量の幾何学の定式化および深化を、ユークリッド空間、球面、双曲空間およびタイヒミュラー空間上で行った。とくにタイヒミュラー空間の文脈においては、双曲計量を持つ閉曲面の新たな変形理論を定式化することに成功した。また1960年代に相対性理論に誘発されたH.Busemannによって定義されたTimelike Geometryという距離空間の幾何学をPapadopoulos氏と共に凸体の外的領域に定義されるFunkおよびHilbert型計量として定式化することを達成した。研究分担者(山口)は、境界付きリーマン多様体の崩壊理論(内半径崩壊の場合)、曲がった空間上のフラクタル幾何、アレクサンドロフ空間のリプシッツ・ホモトピー構造、という3つの課題に関して研究を進めた。研究分担者(大鹿)は自由群の指標多様体におけるSchottky空間を初めとする変形空間の位置の研究を行った.またKlein群の発散列を幾何的に実現する問題に取り組んだ.さらにpants複体とWeil-Petersson計量の間の擬等長定数の種数に関する増大度を評価する問題に取り組んだ.これらの研究課題は全て2次元および3次元のリーマン多様体の変形理論の進展につながった。共同研究および研究代表個人の研究の双方が複合的に前進している。研究代表者山田は、海外の連携研究者Marcus Khuri氏とGilbert Weinstein氏との共同研究である真空アインシュタイン・マックスウェル方程式の時間対象な初期条件に関するペンローズ型不等式の証明を発表した論文のJournal of Differential Geometryでの掲載が決まった。またKhuri氏とWeinstein氏と真空でない場合におけるペンローズ型不等式の反例を構成し論文として発表した。また、このペンローズ型不等式の解決を介して得られた3+1次元の時空での知見をもとに、4+1次元の時空のモデルとしての真空アインシュタイン方程式の定常解の構成を、アインシュタイン方程式に付随するハミルトニアン汎関数をモジュライとするADM形式の理論を介して新たに定式化した。この研究はH29年度以降の研究課題として継承される。研究分担者山口は、境界付きリーマン多様体の崩壊理論、曲がった空間上のフラクタル幾何、アレクサンドロフ空間のリプシッツ・ホモトピー構造、とくに崩壊する3次元アレクサンドロフ空間の位相が分類に関して昨年度に引き続き研究を行った。研究分担者大鹿は、双曲計量をもつ3次元多様体の重要な代表の族を構成するクライン群の、力学的な剛性、モジュライ空間の境界の形状の特徴づけ、リーマン面のモジュライ理論、3次元多様体のヒーガード分解に関する研究を進めた。本年度に得られた業績は、いずれも低次元多様体のモジュライ空間論に多角的、本質的に貢献するものであり、今後さらなる研究の方向性を定めるものである。19世紀までの数学においては数学的対象を特定してその性質を探求する方法論が一般的であった。
複数話者と対話可能な知能ロボットの開発

この研究では、複数の話者と対話ができる知能ロボットの構築を行っている。下記のような知能ロボットが試験的に作られている。1)まず、「まちがい探し」と呼ばれているゲームに参加できるロボットである。このゲームでは、複数の話者がそれぞれ自分の絵を持っており、それぞれの絵の違いをみつけるために、話者は絵に関する会話を行う。我々が開発したロボットは、話者の会話に参加して、それぞれの絵の違いを見つけることができる。もし必要な場合は、ロボットは各話者に質問したり、会話の途中に割り込んだりすることができる。2)もうひとつのロボットは、音色の識別学習を支援することができる。我々は、音色の学習は、複数の人が一緒に学習すると効果があることをみつけている。このロボットは、音色を学ぶときの学習者の対話に参加できて、音色識別学習のための色々な情報を提供できる。この音色識別学習支援ロボットは、色々な分野に応用できる。例えば、話者識別の学習、乳児の泣き声の識別学習、楽器音の識別学習、野鳥の鳴き声の識別学習等が考えられる。3)3番目のロボットは、ユーザとの会話を通して、家電品の制御を行えるロボットである。最近の家電品は操作が複雑であるが、このロボットを使えば、比較的簡単に家電品の制御ができる。我々は、家電品の例として、ビデオテープレコーダを取り上げ、それを音声対話で制御するロボットを作成して、その有効性を確かめている。この複数話者と対話可能なロボットの開発研究を通して、我々は、知能ロボット開発に必要な様々な技術を獲得している。例えば、文法に沿っていない対話音声の理解手法、マイクロフォンアレイを利用したリアルタイムの話者方向識別方法、独立成分分析とマイクロフォンアレイを組み合わせた重複音声の分離方法、サ変名詞に注目して発話内容を適切に要約する方法、特定の個人の声を合成して応答する方法などは、今後、知能ロボット開発の発展を支える重要な技術となるであろう。複数の話者と対話できるロボットの構築を目指して研究を行っている。その結果、下記のような研究成果を得た。1)2名の話者が自由に発話した音声を、マイクロホンアレーを利用して入力し、音源方向をほぼ実時間で識別できる手法を開発した。この方法の特徴は、低い周波数でサンプリングしても、音源方向を正確に識別できること、ロボットと話者の距離が約3m以内なら正確な識別が可能なこと、障害物の存在や反射物の存在にも影響され難いことなどである。2)発話全体と有声音部に対して、それぞれ話者識別を行い、その結果を利用して最終決定を行う話者識別方法の導入で、極短い発話に対してもほぼ正確に話者を識別できるようになった。3)重複した音声の分離には音声の到来方向の情報を利用している。簡便な方法ではあるが、重なり部分が少ない音声に対してはある程度効果がある。4)対話管理では、2名の話者の発話内容の理解と適切な応答文生成を行う。会話にロボットが割り込み、適切な発話を行う手法を考案し、実現させている。割り込みのタイミングと発話内容の適切さが必要であるが、時には冗談の挿入等冗長な会話を挿入して、より自然な対話状況を作るようにしている。5)感情や個人性を含む音質を生成できるよう、音源及びホルマント周波数、基本周波数の新しい制御方法を考案した。その結果、非常に変化に富んだ音声を生成できるようになった。6)適切な応答のため、知識の整理、情報検索手法を検討し、発話内容を話題ごとに分類できるようになった。7)連想等の高次の言語情報を利用して、音声認識をより正確に行える方法を検討し、予備実験の結果では効果を確かめている。複数の話者と対話できるロボットの開発を目指して研究を行っている。下記のような研究成果を得た。

1.複数話者と対話できるロボットの基本バージョンを構築した。複数のキーワードを組み合わせて意味理解を行い、対話を進める。話者、対象者、その他の対話参加者の役割を区別でき、対話の促進や割り込みも可能である。2.GMMを利用した話者識別システムを構築した。有声音、無声音毎にモデルを作成し、両者を利用して最終判定を行う。約20名の登録話者に対して、1単語発声で約95%、3単語発声で約98%の話者識別率を得ている。3.1単語発声の音響情報で、肯定、否定の判定を行えるようにした。基本周波数、振幅、末尾の母音長を利用して判別関数で識別する。約80%の正確さで識別できる。4.部分的に重複がある音声を分離するために、マイクロホンアレイと各マイク間の相関係数の変化を利用している。この手法により高精度で分離できるが、重複部分の音声認識率はまだ改善の余地がある。5.対話システムの評価とその改善手法を検討している。家電制御対話システムを例に評価、改善手法を確かめている。6.複数名詞の同定に関して規則を作成し、物語などに出現する複数名詞の要素の判定ができるようになった。7.言語情報、音響情報を適切に制御することにより、適当な感情を含んだ音声の合成が可能になった。8.言語情報を利用して、音声認識誤りを修正する方法を検討している。固有名詞の修正等に効果がある。複数の話者と対話可能なロボットの開発を目指して研究を行ってきた。本年度は下記のような研究成果を得た。1.複数話者と対話できるロボットの試作機を開発し、評価実験を行った。二人の人間が「間違い探し」のゲームを行っている場にいて、対話内容を理解して、絵の間違いを指摘できる。必要に応じて人間に質問したり、対話の促進のために割り込み発話も行う。使用コンピュータの能力不足のため、時々実時間処理が間に合わなくなる欠点があるが、今後改善は可能である。2.複数話者と対話できるシステムの応用として、「乳児の泣き声を複数人で協力して学習できるシステム」の開発を行った。複数人(母親と医師、母親同士等)で共同学習すると学習効果が上がり、健全な母子関係の構築に役立つシステムになっている。3.基本周波数、振幅、末尾の母音長を利用して発話音声に含まれる感情を識別できるようにした。否定、肯定、歓喜などの感情が約80%の正確さで識別できる様になった。4.重複がある音声を分離するために、マイクロホンアレイによる超指向性マイクと独立成分分析を組み合わせている。詳しい評価はまだであるが、実用的には大変役立っている。5.対話システムの流れを円滑にするための研究を行い、対話のレベルを階層的に考える方法を考案している。静かな環境での効果は測定できているが、雑音のある環境にも適応させることが今後の課題である。6.複雑な発話はサ変名詞等に注目して要約して理解する手法を考案している。
ショウジョウバエ脳における動くグリア細胞によるグリア組織網の再構築

本研究の目的は、ショウジョウバエ脳グリア組織網の再構築に着目し、未成熟グリア細胞が新たな秩序を持った成虫グリア組織網を構築する仕組みを解明することである。今年度は、既存のグリアと未成熟グリアの発生運命に特に注目して解析を行った。遺伝学的なトリックを利用して、2種類の幼虫期の成熟グリアならびに、幼虫期の未成熟グリアについて、詳細なトレース実験を行った結果、成虫脳のグリア組織網は、幼虫期の未成熟グリアの細胞系譜として誕生する集団と、幼虫成熟グリアの一部が脱分化もしくは再分化して作られる2つの集団から構成されていることが分かった。また、いずれの集団も、変態期において幼虫グリア組織と置換する際に分裂により細胞数を増加させながらグリア密度がより低い領域へと広がっていくことが分かった。さらに、これらの前駆体細胞の増殖は、FGFシグナルにより制御されることが明らかになった。FGFシグナルの阻害により、成虫グリア数を減少させた場合、グリア細胞数が減少した個体においても、野生型と同様の成虫グリア組織が形成された。このことは、成虫グリア細胞の成熟過程において、各グリア細胞はその大きさを隣接するグリアとの相互作用により調整していることを示唆した。また、上述の2つのグリアソースもしくは一部の未成熟グリア系譜でのみ、FGFシグナルの受容を阻害した場合、成虫グリア組織の形成における影響がほとんど見られなかった。以上の結果より、成虫グリア組織の形成は成熟過程において調節性を持って構築されると推論した。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、野生型(コントロール)において、シナプス領域を支配するグリア細胞組織のリモデリングのパターンを(A)幼虫グリア組織網の崩壊、(B)未成熟グリア細胞の細胞移動、(C)未成熟グリア細胞の成熟に注目して、時系列的に詳細に解析した。(A)2つの幼虫ニューロパイルサブタイプ、特異的なGAL4ドライバーを利用した遺伝学的トリックを用いて、細胞形態の追跡実験を行った結果、それぞれのグリアサブタイプは、変態期にダイナミックな形態変化を行うことが分かった。特に、幼虫被覆グリアは、変態期において、未成熟グリアが移動する細胞体層内側に広がるインターフェイス領域にメッシュシート状に広がり、未成熟グリア集団を取り囲むことが分かった。(B)未成熟グリア細胞集団特異的に発現する、gcm-GAL4を用いて調べた結果、これらの細胞に由来する細胞は変態期24時間までに、脳背側のインターフェイス全体にわたり広がっていくことが分かった。一方、脳腹側のインターフェイスにはgcm発現細胞に由来するグリア細胞が移動しないことより、当初考えていた未成熟グリア細胞集団以外の別の集団に由来するグリア細胞がこの領域を支配することが予想された。(C)成虫ニューロピルグリアサブタイプ特異的なGAL4ドライバーを利用して調べた結果、未成熟グリア細胞の形態的な成熟は、主に変態期の48時間から72時間に生じることがわかった。また、新規に同定した成熟したグリアで発現する3種類の新規の分子マーカーも変態期72時間までに発現することがわかった。以上の結果は平成26年度における、グリア細胞サブタイプの除去実験や細胞種特異的な遺伝子操作の実験の評価に必要不可欠な基礎データーとなる。平成25年度研究調書、研究計画に記した研究のうち、一部を除いては、ほぼ予定通り遂行していることより、おおむね順調に展開していると考えている。しかしながら、予想と異なる実験結果がでたことより、一部の実験については進行を送らせた。また、解析のための遺伝学ツールが予想通り動かなかったために、実験の細かな改変や修正が必要になったため、予想以上の時間を要してしまった実験もある。

しかしながら、次年度の研究を考えると、本年度行う実験の改変や修正は必要不可欠であり、必要な遅延であると考えている。平成26年度は、当初の予定通り、(A)幼虫グリア組織網の崩壊と未成熟グリアの奔放性の関連の、(B)未成熟グリア細胞の細胞移動のコントロール、(C)細胞競合による細胞数の調整、(D)未成熟グリア細胞の成熟過程(グリア組織網の形成過程)に注目して解析することを計画している。当初、本研究の主目的として、(1)「秩序の再構成」ならびに(2)「奔放性から秩序の形成」について理解することを考えたが、この二つを同時に進行することにより、研究の進行が遅れる場合には、(1)の「秩序の再構成」についての解析をまず終わらせることを予定している。その場合、この解析に関連する、実験(A)と(B)を優先的に行う事を考えている。
嗅覚性大脳誘発反応に関する研究

62年度から63年度までの当該研究の成果は以下の3点である。1.ニオイ刺激制御装置の開発ニオイ刺激を用いて頭皮上より大脳誘発反応を記録するために、ニオイ刺激制御装置が試作された。特徴は1)鼻腔入口部に設置した温度センサ-で被検者の呼吸を電気信号に変換し、吸気相に同期して臭素を送出する電磁弁を開閉させる。2)刺激間隔は嗅覚の疲労や慣れを防止するために1から9呼吸までの任意の呼吸毎に刺激することが可能。3)刺激時間は最大2秒まで、また刺激を与えるタイミングは被検者に応じて設定可能。2.嗅刺激による正常者の大脳誘発反応1)基準電極部位を頭部外平衡型としたとき、正常者26名のうち84.6%に反応が認められた。2)反応の頂点潜時が700msecに存在するもの、また頂点潜時が300msecに存在するもの、さらに両者が存在するものの3つのタイプに分類された。3)嗅覚性大脳誘発反応の頭皮上電位分布・潜時分布を作成し、中心部や頭頂部で高電位となり、潜時は後頭部にいくに従い延長する傾向にあった。また、嗅覚脱失者では反応は記録されなかった。将来、他覚的嗅覚検査と応用する場合には正常者すべてに記録されなかった原因の究明および種々のタイプが存在することの生理学的意義について検討する必要がある。3.ニオイ刺激による脳波変動の検討嗅覚性大脳誘発反応の背景となる脳波変動をSPM(significance probability mapping)を用いて観察した。その結果、ニオイ刺激によってα_1波やδ波、θ波の減少が後頭部で観察され、また前頭部でα_2波の増大が認められた。これは刺激に対する被検者の意識レベルの上昇を示唆していること考えられた。特徴は1)鼻腔入口部に設置した温度センサーで被検者の呼吸を電気信号に変換し、吸気相に同期して臭素を送出する電磁弁を開閉させる。3)刺激時間は最大2秒まで、また刺激を与えるタイミングは被検者に応質て設定可能。2)反応の頂点潜時が700msecに存在するものの、また頂点潜時が300msecに存在するもの、さらに両者が存在するものの3つのタイプに分類された。3)嗅覚性大脳誘発反応の頭皮上体位分布・潜時分布を作成し、中心部や頭頂部で高電位となり、潜時は後頭部にいくに従い延長する傾向にあった。