hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯肉上皮のバリア機構におけるセリンプロテアーゼインヒビターの機能解析

歯周病の初発病変は、歯周病原細菌と最初に遭遇する接合上皮において認められる。侵入した細菌に対して好中球等が遊走し、抗菌タンパク等を分泌する。そこで、培養歯肉上皮細胞におけるLPS刺激時のSLPIの発現様式をn数を増やして検討した。また、歯周病の病態で認められる炎症性サイトカイン刺激時におけるSLPIの発現様式を検討した。ヒト歯肉上皮細胞株(Ca9-22 celll)を用いて、LPSで刺激しn数を増やし検討した結果、LPS刺激によりSLPIのタンパク発現は減少傾向を認めた。炎症性サイトカインのうちIL-1β刺激時におけるSLPIのタンパク発現は、減少傾向を認めた。初年度においてヒト歯肉上皮細胞株を用いてLPS刺激時のSLPIの発現を検討した。今年度n数を増やして検討したところ、ELISA法によるSLPIのタンパク発現では予想外ではあるが増加傾向は認められなかった。またSLPIの遺伝子発現に関しては最適な条件設定に困難を伴い予備実験の段階にとどまっている状況である。当初の計画より遅れているが、細胞毒性等への影響も鑑みて細胞培養の各種条件を見直し、SLPIの遺伝子発現や他の炎症性サイトカインとSLPIとの関連を検討する予定である。Secretory Leukocyte Protease Inhibitor(SLPI)は、好中球から分泌される酵素NE(Neutrophil Elastase)の活性を阻害する機能をもつセリンプロテアーゼインヒビターの一つである。SLPIは創傷治癒の促進、抗菌活性、過度な炎症反応の抑制等多彩な機能をもつことが報告されているが、歯周病病態における接合上皮のバリア機構でのSLPIの詳細なメカニズムについては十分に解明されていない。そこで、今年度は、培養歯肉上皮細胞におけるSLPIの発現様式を検討した。ヒト歯肉上皮細胞株(Ca9-22 celll)を用いてLPS刺激時におけるSLPIのタンパク発現を解析した。その結果、LPS刺激によって非刺激時と比較して、SLPIの発現は増加傾向を認めた。ヒト歯肉上皮細胞株を用いて人為的にSLPIの発現を変化させた時の細胞機能を検討したが、予定外ではあるが、最適な条件設定に困難を伴い予備実験の段階にとどまっている。当初の計画よりやや遅れているが、細胞培養の各種条件を見直し、ヒト歯肉上皮細胞株を用いて人為的にSLPIの発現を変化させた時の細胞機能や歯周病の病態において認められる炎症性サイトカインとSLPIとの関連を検討する予定である。次年度の研究に本年度の研究計画を一部移行させるために、本年度の繰越分は次年度培養関連試薬の費用に充て、適切に使用する予定である。
自律分散型生産システムの計画・設計・運用

従来の生産システムでは、所与の目的を達成すべく計画、設計、構築された後、運用において当初予定した条件と異なる条件下で運転、制御されることが多い。この場合、各設備の操作条件を上部機構からの命令によって決定する方法がとられる。自律分散型生産システムでは、このような階層構造の存在を前提とせず、システム自体が自律的に、状況を判断して、システムの目的が達成されるように、操作条件を変えたり、システム構造を変えることができることが必要である。ここでは、装置工業における多目的化学プラントを対象に自律分散型生産システムの実現に関する研究を行った。自律分散型生産システムの実現可能条件は、個の均質性、自律的な状況適応性、及び個の結合に関しての自己組織性を必要とする。個間の相互作用は初期システム構造として与えられ、システム外部の変化に適用しながら自己組織化される必要がある。化学プラントでは、混合、反応、分離等の機能別の単位操作機器を使用しているが、均質性の条件をみたすために多目的モジュールを構造単位とし、これらの結合によって異なる機能を実現することとした。これにより、機能別ブロックが複数のモジュールから構成されることになる。機能別ブロックが全体システムの状況を判断(siutation awareness)し、状況適応行動(situated actions)がとれるためには、システム目的の共有化、他ブロックの状況把握が重要であり、システム内、外部の変化を局所化する方策を戦略的な行動ルールとして採用した。この結果、機能別ブロック内蔵のセンサー値によって、ブロック内の最終モジュールの操作条件を許容最大値までの範囲で変更し、上限に達したとき予備のモジュールを結合することによって、自律分散型生産システムが実現可能になることが明らかになった。具体的には、システム運用に対する変動に対して、それぞれ下記の対応が可能である。・システム入力変化:上流側要素による変動吸収、局所化・システム出力変化:下流側要素による変動吸収、局所化・システム内部要素の変化:当該要素の置き換えによる局所化なお、初期条件として最適運転条件が与えられ、上記の変動によって最適条件から偏奇した条件で運転されることになるが、経済性に関しては、条件変更などに対応できる限界を広げるため、投資許容額の上限まで投資を行い、後は稼働率を上げて投資が無駄にならないようにすることが現実的な解となる。運転時においては、ユ-ティリティ使用量を減らし、全体として許容範囲内でモジュール使用量を最大化することが最適な方策である。自律分散型生産システムを構成する設備を対象に自律分散型生産システムの一般的な概念形成を行った。化学プラントを想定し、次のような基本構成について研究した。・ミクロ化学プロセスモジュール(mCHPM)多目的単位操作モジュールで、2つの部分に壁を隔てて分割されている構造の容器を各種の目的に応じた操作に適用できるものとする。それぞれの部分の前後にフローコントロールユニットを配置することによりフレキシブルな操作を実現可能なものとする。・自律分散型化学プラント(ADChP)ミクロ化学プラントモジュール(mChPM)とこれらを結合して自律分散型化学プラント(ADChP)を構成するが、モジュールの移動に必要な移動搬送車(AGV)を配備する必要がある。化学プラントとしての構造はモジュールの必要な配置によって決められる。システム設計のロジックを図示した。

本年度の研究により具体的な自律分散型システムの構成方法を明らかにすることができた。従来の生産システムでは、所与の目的を達成するために計画、設計、構築され、運用に当たって所与のものとは異なる条件下で運転、制御されることが多い。これらでは、各設備の操作条件を上部機構からの命令によって決定する方法がとられている。本研究の対象である自律分散型生産システムでは、このような階層構造の存在を前提とせず、システム自体が自律的に、状況を判断して、システムの目的が達成されるように、操作条件を変えたり、システム構造を変えることができることが必要である。本研究では、装置工業における、多目的化学プラントを対象に研究を行った。自律分散型生産システムを可能にするためには、個の均質性、自律的な状況適応性、及び個の結合に関しての自己組織性を必要とする。個間の相互作用は初期システム構造として与えられ、システム外部の変化に状況適応しながら自己組織化される。化学プラントでは、混合、反応、分離等の機能別の単位操作機器を使用することが通常であり、均質性の条件をみたすために、多目的モジュールを単位として定め、これらに結合によってそれらの異なる機能を実現することとした。機能別ブロックは、複数のモジュールから構成されることができる。機能別ブロックが全体システムの状況を判断し、状況適応行動がとれるためには、システム目的の共有化、他ブロックの状況把握が重要であり、システム内、外部の変化を局所化する方策を戦略的な行動ルールとして採用することにした。これによって機能別ブロックに内蔵されるセンサーの値によって、ブロック内の最終モジュールの操作条件を許容最大値までの範囲で変更し、上限に達したとき予備のモジュールを結合することを繰り返すことによって、自律分散型生産システムが実現可能になることが明らかなになった。具体的には、システム運用に対する変動は、システム入力変数(原料性状)の変化、システム出力変数(製品仕様)の変化及びシステム内部構成要素の変化(異常、故障等)が挙げられるが、それぞれ下記の対応が可能である。・システム入力変化:上流側要素による変動吸収、局所化・システム出力変化:下流側要素による変動吸収、局所化・システム内部要素の変化:当該要素の置き換えによる局所化本研究によって、当初は実現の可能性すら見えていなかった状態から、具体的な設計方法を提示できることが可能になった。
根面へのBMP付着と歯根膜のスキャホールドによる歯周組織再生

根面へのBMP付着に最も良い脱灰方法を明らかにするため、牛歯象牙質をEDTA、塩酸テトラサイクリン、クエン酸で3分間脱灰してrhBMP-2に10分間浸漬、歯根膜由来細胞を培養してALP活性等を測定した。その結果、EDTAが最も硬組織形成能を上昇させた。同様に象牙質片をEDTA、塩酸テトラサイクリン、クエン酸で脱灰後、rhBMP-2に浸漬して、ラットロ蓋粘膜下に移植した。硬組織の形成率と、象牙質の吸収率を組織学的に計測した結果、硬組織形成率はEDTAが有意に高かった。また、EDTAで脱灰した象牙質をrhBMP-2に浸漬後ラットロ蓋粘膜下に移植し、ビスフォスフォネートを全身投与して硬組織の形成率と象牙質の吸収率を組織学的に計測した。その結果、硬組織形成率と象牙質吸収率はビスフォスフォネートで有意に抑制され、BMPによる硬組織形成には破骨細胞と骨芽細胞のカップリングが重要なことが明らかとなった。次に、ビーグル犬に裂開状の歯周組織欠損を作製し、根面をEDTAで脱灰後にrhBMP-2を塗布、アテロコラーゲンゲルで根面を被覆した。その結果、セメント質や歯槽骨の再生量が有意に増加した。さらに、ビーグル犬に1壁性骨欠損を作製して、EDTAで根面を脱灰、rhBMP-2を塗布した結果、歯槽骨再生量とセメント質再生量は有意に高くなった。これらの実験から、根面へのrhBMP-2塗布とコラーゲンゲルの移植は、歯周組織再生療法としてきわめて効果が高いことが明らかになった。また、歯冠側部分では残存セメント質とは連続しないセメント質が観察され、歯肉結合由来組織によるセメント質形成が生じていたことから、これまでにない新たな再生メカニズムも展開していたと考えられた。以上の結果から、本法は歯周組織欠損の大きな歯に対しても有効な再生療法になる可能性が示され、臨床応用が期待された。牛の下顎前歯から歯根膜を完全に除去した後、ダイヤモンドディスクを用いて4×4×1mmの象牙質の試験片を作製した。試験片を24%EDTA、50mg/ml、200mg/ml塩酸テトラサイクリンに浸漬後、0、5、10μg/mlに調整したrhBMP-2を塗布し、自然乾燥させた。ラットから歯根膜由来の細胞をout-growth法により培養増殖させ、rhBMP-2溶液に浸漬した各試験片上に、播種、1,3,5日間培養を行った。その後、試験片に付着した細胞の(1)アルカリフォスファターゼ(ALP)活性、(2)総タンパク量を計測した。その結果、EDTAで処理した場合はBMP-2濃度が上昇するとALP活性が上昇した。50mg/ml塩酸テトラサイクリンでは5μg/mlのrhBMP-2を塗布した場合が最もALP活性が高かった。200mg/ml塩酸テトラサイクリンではBMP-2を塗布してもALP活性の上昇は見られなかった。以上の結果より、根面を処理する脱灰液の違いにより、塗布するBMP-2の適切な濃度が異なり、付着した細胞の石灰化能の向上に及ぼす影響も異なる可能性が示唆された。

また、上記と同様の方法でラット歯根から歯根膜とセメント質を完全に除去した象牙質片を作製し、EDTAおよび塩酸テトラサイクリンで象牙質片表面を脱灰してBMP-2を付着させた。この象牙質片をラット上顎口蓋歯肉結合組織内に移植を行い、現在、標本を作製して組織学的評価を進めている。さらにビーグル犬のP1P3頬側根面に裂開状の歯周組織欠損を作製し、EDTA脱灰した根面にBMP-2を塗布するとともに、アテロコラーゲンゲルで根面を被覆する手術を行っており、今後、組織学的な評価を進めていく予定である。牛の下顎前歯から歯根膜を完全に除去した後、ダイヤモンドディスクを用いて4×4×1mmの象牙質の試験片を作製した。試験片をEDTA(pH7.0)、塩酸テトラサイクリン(pH2.0)、クエン酸(pH1.0)で3分間脱灰後、0、5、10μg/mlのrhBMP-2に10分間浸漬した。さらに、ラットから歯根膜由来の細胞をout-growth法により培養増殖させ、rhBMP-2に浸漬した試験片上に歯根膜細胞を播種、培養し、1,3,5日後にALP活性を測定した。その結果、rhBMP-2が10μg/mlの場合にEDTA群のALP活性が他の2群と比較して有意に高かった。ラット切歯から作製した象牙質片を、同様にEDTA、塩酸テトラサイクリン、クエン酸、PBSに3分間浸漬後洗浄乾燥して、0、10、400μg/mlのrhBMP-2に10分間浸漬、ラット口蓋粘膜下に移植した。移植後2、4週で脱灰薄切標本を作製して象牙質片上に形成された硬組織の形成率と、象牙質の吸収率を計測した。その結果、硬組織形成率はrhBMP-2濃度が100μg/mlの場合にEDTA群が他の3群と比較して有意に高く、象牙質吸収率はrhBMP-2が400μg/mlの場合にテトラサイクリン群が他の3群に比べて有意に高かった。以上の結果から、象牙質面にrhBMP-2を塗布する前の脱灰液の違いにより、象牙質表面への硬組織形成や象牙質吸収の活性が異なることが明らかとなり、今回選択した脱灰液の中ではEDTAが最適であった。さらにビーグル犬のP1P3頬側根面に裂開状の歯周組織欠損を作製し、EDTA脱灰した根面にBMP-2を塗布するとともに、アテロコラーゲンゲルで根面を被覆する手術を行っており、現在、組織学的な評価を進めている。ラット切歯から作製した象牙質片を、24%EDTAに3分間浸漬後、洗浄乾燥して、0、100、400μg/mlのrhBMP-2に10分間浸漬、ラット口蓋粘膜下に移植した。実験群は移植開始2週前からビスフォスフォネートを投与して破骨細胞の機能を抑制した。移植後2、4、8週で脱灰薄切標本を作製して象牙質片上に形成された硬組織の形成率と、象牙質の吸収率を計測した。その結果、硬組織形成率と象牙質吸収率はビスフォスフォネートを投与した実験群がPBSを投与した対照群に比較して有意に低く、象牙質面への硬組織形成には破骨細胞と骨芽細胞のカップリングが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらにビーグル犬のP1P3頬側根面に裂開状の歯周組織欠損を作製し、24%EDTAで3分間脱灰した根面に1000μg/mlのrhBMP-2を塗布するとともに、アテロコラーゲンゲルで根面を被覆した。4、8週後に組織計測を行った結果、何も塗布しない対照群やrhBMP-2のみを塗布した場合およびコラーゲンゲルの移植のみを行った場合に比較して、セメント質や歯槽骨の再生量が増加した。本結果から、根面へのrhBMP-2塗布にコラーゲンゲルを移植することは、ゲルが歯肉のバリヤーとなり、さらに歯根膜や歯槽骨由来細胞の増殖を促進するスキャホールドと機能した上に、rhBMP-2の拡散を防止し局所濃度を維持するのに役立っていたと考えられた。
網膜変性疾患の分子生物学的並びに電気生理学的研究

網膜色素変性症患者では原因となる遺伝子変異が認められることがあるがその頻度は1-2割と高くない。われわれは主としてX連鎖性網膜色素変性症の患者において、遺伝子解析を行い、RPGR遺伝子で遺伝子変異が多発することを見いだし、電気生理学的検査を交え、遺伝子変異の意義を考えた。また網膜色素変性症では黄斑円孔が合併することがある。黄斑円孔手術は色素変性の患者においても必要な手術であることを報告した。本年度も従来に引き続いて網膜色素変性症の患者の遺伝子解析を行った。特にX連鎖性網膜色素変性症の患者で、われわれが従来興味を持って検索してきたRPGR遺伝子、exon ORF15領域を中心に遺伝子検索を行った。また、先天性網膜分離症のRS-1遺伝子変異を持つ家系を見いだし、その一症例に内境界膜剥離を伴う硝子体手術を行った。それにより網膜分離の形態は著明に改善し、また視力低下が止まるだけでなく、若干の改善をみた。これは遺伝子で確認された網膜分離症で外科的治療が行われ、改善をみた最初の例である。また、網膜機能を大きく減弱させる網膜症として未熟児網膜症に着目し、ベヴァシズマブを投与することにより光凝固を行わなくとも、未熟児網膜症を治癒させることができることを報告した。これは未熟児網膜症の新しい治療法になる可能性が高い。網膜色素変性症では主に視細胞、網膜色素上皮の変性が注目され、網膜内層である網膜神経節細胞や神経線維層はあまり注目されてこなかった。しかし最近の電気生理学的あるいは形態学的研究によって必ずしもそうではなく、網膜内層にも変化が及んでいることが報告されてきている。われわれは昨年に引き続き、電気生理学的な方法のみならず、光干渉断層計(OCT)を使用して網膜内層の層別の形態を解析している。遺伝子情報と合わせて、どのような変異を持つ症例が内層の変性が大きいかを検討してきた。将来人工網膜刺激装置が実用化された時に網膜内層の機能が残っていないと視機能が得られないことが予想されるが、本研究によりその判別ができつつある。
ASD社会性機能障害発症機序における「環境ｘ遺伝子相互作用」の解明

本研究では、「環境x遺伝子相互作用」と、乳児期におけるASD様行動傾向発現との関連性を検証するため、乳児を対象とした縦断追跡を実施した。縦断追跡では、注視点計測・質問紙によるASD様行動傾向評価に加え、臍帯血サンプルを採取し、「環境x遺伝子相互作用」検証のためのデータベースを整備した。さらに、文献調査により、簡易に計測可能な、ASD特異的な非定型的脳機能マーカーを同定する為、発達障害児・者を対象としたfNIRS計測研究の文献調査を行った。その結果、小児ADHDでは、右半球とりわけ右前頭前野に限局した非定型的脳機能活動が多くみられたが、ASDでは、一貫した非定型的パターンは認められなかった。自閉症スペクトラム障害(ASD)患者は、重篤な社会性機能障害を呈する。ASD社会性機能障害発症には、遺伝的リスク因子に加え、環境リスク因子の寄与が大きいと指摘されている。しかし、ASD社会性機能障害をもたらす環境リスク因子については、ほとんど研究が進んでいない。申請者らは、これまでの研究成果に基づき、「胎生期ダイオキシン類曝露」と「ダイオキシン類への遺伝的脆弱性」の「環境x遺伝子相互作用」を通じて、ASDにおける社会性機能障害がもたらされるとの新規発症機序モデル=<ASD社会性機能障害の環境x遺伝子相互作用モデル>を着想した。本研究では、胎生期からの母子コホート研究(縦断的アプローチ)・小児ASD患児を対象とした疾患研究(横断的アプローチ)を有機的に連携させ、同モデルの妥当性を検証する。この目的を達成するため、本年度は、生後の社会性機能発達・ASD様行動傾向発現と「環境x遺伝子相互作用」との関連性を解明するための、乳幼児コホート研究を開始した。具体的には、コホート集団を対象とした臍帯血採取を行った。また、社会性発達の行動学的マーカーとして、新生児期及び生後4か月齢におけるジェネラル・ムーブメント計測を実施したほか、4か月齢にはASD早期診断補助装置Gaze Finderを用いて、ASD早期診断マーカーとなる可能性が示唆されている、社会的刺激に対する注視反応を評価した。現在は、ジェネラル・ムーブメント解析、注視点データ解析、及び、質問紙調査の入力を進めている。研究は現在遂行中だが、初年度に開始した縦断的計測は、順調に進展しており、すでにGaze Finderによる注視点データ、General Movementデータ、母親に対して実施する児の発達傾向質問紙調査による、ASD様行動傾向の定量化に着手している。最終年度には、これら行動データと生体試料解析結果(ダイオキシン類関連遺伝子多型、ダイオキシン様化学物質曝露レベル)との関連性解析、及び、多変量解析手法による変数間の因果的連関のモデル化を通じて、生後の社会性機能発達・ASD様行動傾向発現と「環境x遺伝子相互作用」との関連性を完了する予定である。初年度に開始した縦断的計測は、順調に進展しており、すでにGaze Finderによる注視点データ、General Movementデータ、母親に対して実施する児の発達傾向質問紙調査による、ASD様行動傾向の定量化に着手している。また、今年度は生体試料解析を実施し、縦断調査の当初目的を達成する予定である。一方、横断調査では、当初予定していた例数が集まっておらず。順調に進展しているとは言い難い。研究代表者らは、これまでの研究成果に基づき、「胎生期ダイオキシン類曝露」と「ダイオキシン類への遺伝的脆弱性」の「環境x遺伝子相互作用」を通じて、ASDにおける社会性機能障害がもたらされるとの新規発症機序モデル=<ASD社会性機能障害の環境x遺伝子相互作用モデル>を着想した。本研究では、胎生期からの母子コホート研究(縦断的アプローチ)・小児ASD患児を対象とした疾患研究(横断的アプローチ)を有機的に連携させ、同モデルの妥当性を検証した。胎生期からの縦断的追跡調査は順調に推移しており、社会的に重要な視覚刺激、及び、脳性分化過程を反映した視覚刺激に対する注視反応の縦断的データを計測したほか、本研究の中心的な検討事項である化学物質環境に対する脆弱性を規定する遺伝子一塩基多型を解析し、両変数間の関連性を分析した。さらに、18カ月時には、親への質問紙調査による自閉症様行動傾向評価を実施し、収集した変数間の因果的連関解析を実施した。

一方、ASD児を対象とした研究では、十分な例数が集まらなかったため、初期の成果を上げることは出来なかった。しかし、ASD診断マーカー開発を目的とした文献調査により、ASDとADHDにおける脳機能障害の側性化に関して新知見を得た。本研究では、「環境x遺伝子相互作用」と、乳児期におけるASD様行動傾向発現との関連性を検証するため、乳児を対象とした縦断追跡を実施した。縦断追跡では、注視点計測・質問紙によるASD様行動傾向評価に加え、臍帯血サンプルを採取し、「環境x遺伝子相互作用」検証のためのデータベースを整備した。さらに、文献調査により、簡易に計測可能な、ASD特異的な非定型的脳機能マーカーを同定する為、発達障害児・者を対象としたfNIRS計測研究の文献調査を行った。その結果、小児ADHDでは、右半球とりわけ右前頭前野に限局した非定型的脳機能活動が多くみられたが、ASDでは、一貫した非定型的パターンは認められなかった。コホート集団の追跡を、国内3か所で順調に開始し、データ集積も予定通り進んでいる。今後、生体試料解析を進めることで、初期の成果を得ることができると期待される。最終年度は、縦断調査の生体試料解析、及び行動データとの関連性解析を実施し、生後の社会性機能発達・ASD様行動傾向発現と「環境x遺伝子相互作用」との関連性を完了する。また横断研究に関しても、参加者リクルートを強化し、目標例数を達成する。認知神経科学今後も、現在実施中の縦断的計測を継続する。それと並行して、生体試料解析、及び、生物学的因子と行動学的マーカーとの関連性解析を実施することで、研究目的を達成しうる見込みである。本年度は、横断研究の研究参加者リクルートが、当初予定通りに進まなかったため、横断研究の謝金・消耗品費として見込んでいた金額に余りが生じた。参加予定の被験者人数が当初予定を若干下回ったことで、人件費・謝金が少額で済んだ。また、生体試料解析を本格的に開始していないため、消耗品が当初予定より少額になった。最終年度は、横断研究の研究参加者リクルートを進め、その研究実施に残金を充当する計画である。継続的にコホート集団のリクルートを行うほか、これまでに収集した生体試料解析用の消耗品の購入に、当該経費を充当する。
トリチウムの材料表面での挙動と有機結合型トリチウムへの移行挙動に関する研究

核融合炉は未来のエネルギー源の一つとして注目されているが、核融合炉では放射性同位元素であるトリチウムを燃料として用いることから、トリチウムが外部へ放出された際の環境への影響やそのメカニズムについて十分に把握しておく必要がある。本研究では、特に核融合炉第一壁候補材料のひとつである炭化珪素(SiC)と冷却配管等に用いられるステンレス材料の二つの材料に注目して研究を行った。SiCは核融合炉内で直接水素同位体プラズマに曝される為、SiCへの水素同位体滞留メカニズムやその放出過程を解明する必要がある。一方、ステンレス材料はその材料表面の化学状態の違いにより水素同位体の存在状態が変わることが予想される。本研究の結果、SiC中での重水素の存在状態は、C-D結合及びSi-D結合の二つの化学状態を形成しており、その生成過程は、Si-D結合が先に形成され、その後C-D結合が形成されSiC中での主要な重水素の化学状態であると考えられる。一方、あらかじめヘリウムイオンを照射すると、重水素はSi-D,C-D結合を同時に形成しながら滞留することが明らかとなった。これらの挙動はSiC中の炭素欠陥および珪素欠陥の存在が大きく寄与していると考えられる。また炭化水素、シランの生成はこれらのメカニズムに大きく相関があると考えられる。一方、ステンレス材料中での水素同位体の滞留挙動ではその付着方法の違いで表面材料の酸化被膜の化学状態が大きく異なり、これにより水素同位体の付着量やその脱離挙動に大きく影響を及ぼすことが明らかとなった。特に過水酸化物として水素がステンレス表面に存在すると水素の滞留量が大きくなった。またイオン注入では表面の酸化被膜が存在しないと水素はすぐに再放出されることが明らかになった。これらの結果から水素同位体の滞留・滞留挙動はその捕捉状態に大きく影響されることが明らかとなった。核融合炉材料表面には燃料として用いられるトリチウムが付着し、これらが汚染拡大を引き起こす可能性が指摘されている。本研究では材料表面でのトリチウムの化学的挙動を解明するためにトリチウムを模擬した重水素を用い、水付着、電気分解、イオン注入という方法を用い材料(ステンレス、SS-304)表面に重水または重水素を吸着、注入し、その際の材料表面の化学状態をX線光電子分光法(XPS)により調べた。また、重水素の滞留量を評価するために昇温脱離法(TDS)を用いて研究を行い、材料表面に付着した重水素放出における温度依存性を調べ、重水素の付着時の化学状態を検討した。その結果、水付着では表面に酸化物が主に形成されていたが、電気分解では過水酸化物が主に形成されていることが明らかとなった。また、昇温脱離実験の結果から水素の放出は3つのプロセスがあり、それぞれ過水酸化物の分解、水酸化物の分解、構造変化により対流していた水素の放出であると考えられる。一方、イオン注入ではステンレス表面に酸化被膜が形成されていない状態では化学状態も大きく変化せず、TDSの結果から水素が滞留しないことが明らかとなった。これは注入された重水素がステンレス中で捕獲されず、重水素が再放出されると考えられる。これらのことからステンレス表面では特に表面酸化被膜の化学状態がトリチウムの滞留量に大きく寄与していることが示唆された。今後、さらに詳細に検討するとともに、異なった材料でのトリチウム挙動を調べ、材料の違いによるトリチウム滞留挙動評価を行うとともに、有機結合型トリチウムへの移行に関する検討を行う予定である。
次世代Liイオン電池負極用高次複合ナノ粒子創製

本研究課題は,プラズマスプレー物理蒸着(PS-PVD)によるナノ粒子の特徴的な構造を積極的に利用した独自の複合電極を開発し,リチウムイオン電池の高容量化と充放電サイクル安定性の向上両立を目指した。主要な成果は,Sn担持Siナノ粒子を利用した活物質ネットワークを有する負極によって飛躍的なサイクル特性の向上を見出すと共に,SiO負極の高効率還元によって高容量化と高サイクル性を実現し,ナノ粒子化に伴う不均化反応の高速化を初めて明らかにした。また,Siナノ粒子の1kg/hrの高スループット製造を実証し高速生成時の構造変調機構を明らかにして目的構造と高速製造の両立のための要件を明示した。(1)エピタキシャルNi担持Siナノ粒子(Si:Ni-NP)の特徴:複数サイクル後の負極の構造解析によって,Ni添加で負極の直流抵抗が低減される事が確認された。また放電時のSiLi合金の脱Li反応においてエピタキシャルNiSi2相が結晶Si生成を促し,これが比較的高いサイクル容量維持の一因のである興味深い特徴が明らかとなった。更に,Si-Li合金化過程の分子動力学シミュレーションの結果,担持の無いSi-NPのSi原子はLi合金化と共に110方位に移動する一方で,エピタキシャル担持NiSi2相はSiのLi合金化を抑制しSiの体積膨張を抑制するように働くことが判明した。(2)Si:Ni-NPの構造化:非平衡度を高めたPS-PVDによってSi-NP粒径の更なるサイズ低下が可能となり,サイクル容量維持性の向上が確認された。Ni添加の場合,Si-NP上へのNi担持は確認されるが,Si-NPの小粒径化に伴いNiの不均質核生成温度が低下すること,低温下によってNiSi2形成に要するSi拡散が抑制されることから,エピタキシャル界面を形成し難くなることが確認された。(3)SiO-NPの構造化:SiO蒸気からのSiO-NPの核生成とSiO-NPの成長過程を古典的核生成と衝突合体を基本としたエアロゾル成長モデルを立て実験結果と対比した結果,PS-PVD時のSiO-NPの基本的な生成過程が明らかとなった。またコアシェル構造化に対しては,異なる冷却速度並びに異なる含有酸素量となる条件でのSiO-NPサイズと不均化反応後のコアSiサイズを体系的にまとめ,Si拡散に注目した不均化反応モデルを適用し比較することで,ナノ粒子化に伴うSiOの不均化反応の活性化エネルギーが著しく低減されることを明らかとした。・Si:Ni-NPの電池特性への効果発現機構の理解:長期充放電サイクル後の負極剤に対して,ラマン散乱を利用した構造解析を行ったがSiに関わるシグナルが弱く充放電に伴う有意な変化は確認されなかった。しかし,X線回折と高周波インピーダンス解析を併用することで,Ni担持Si-NPの電池容量向上効果に対する構造的特徴を実験的に明らかすることができた。更に分子動力学の観点からもSi-NPのLi合金化反応における当該構造の役割を明確にし得たことから,当初予定通り,Si:Ni-NPのサイクル容量向上のメカニズム理解が深化した。・Si-NPの高容量化とサイクル安定性の向上両立のための方策:異なる非平衡度となるPS-PVD条件を検討してSi-NPのサイズを更に下げることが可能となり,サイクル容量の向上を示した。また,Ni添加共凝縮及びSiO-NPの生成と不均化反応における高非平衡度の構造化への影響を明らかとした。高容量化と安定性向上両立のための構造化制御の方向性と方策を予定通り明らかにすることができた。・ポストアニール高次複合化:エピタキシャル担持Niを触媒として利用したCNT形成によりSiNPに直接CNTネットワークを形成した高次複合化を意図して,種々温度時間にてアニールを行った。しかし当初想定以上にSi-Ni合金化が進行しSi(Ni)ナノロッド形成等予期しない構造化が確認された。この形成過程の検討から低温化・短時間化と共にC系ガス導入のタイミングの調整の重要性が確認され,アニール条件の見直しを進めている。(1)PS-PVDによるSiナノ複合粒子は担持Niとの界面状態がポスト熱処理での構造化に大きく影響を与えることが前年度までに判明した.本手法は高スループット製造が特徴であることから,パイロット化の目安とされる1kg/minでの構造化の特徴を明らかにした.Si原料のみの場合,一次粒子は50nm程度に大きくなるが数100nm以上の高次凝集体が抑制されることで1g/min時よりも高いサイクル容量が達成された.一方,Ni添加原料ではNi不均質核生成温度が上昇してシリサイド化が促進されるため電池容量が著しく低下した.共凝縮モデルを踏まえて,高処理条件では一層の高速冷却の導入が高容量の長期サイクル維持に重要であることが明らかとなった.(2)プラズマ入力を供給粉末の蒸発と凝縮に同期させる変調プラズマスプレーによりSiOナノ粒子の形成を行った.変調の無い場合,SiO平均粒径は22nm,結晶Si分率は40mol%程度であったが,変調によって粒径は15nm,結晶分率は34%に低下すると共に粒子中の酸素量も低減する傾向が観察されて,高い電池容量とサイクル安定性の維持が確認された.変調による高温度化が原料蒸発時の還元を促進し,凝縮時の急冷化が成長を抑制し且つアモルファス不均化反応が進行した複合的な効果が寄与したものと判明した.(3)Cu集電体へのAr照射により濡れ性向上は確認されたが負極が集電体から剥離しやすい様子が観察された.

そこでSiと合金を形成しないSn添加を検討し,CuSn合金による密着性向上と塗布後の低温熱処理時のSn溶融をSi粒子を繋ぐリガメントとして利用した活物質ネットワーク形成可能性を検討した.その結果,塗布型で100サイクルでも2200mAh/gを越える著しい容量維持性の向上を確認し,Siナノ粒子上でのSnOx形成が本特性に重要な役割を果たしている可能性を見出した.(1)Siナノ粒子に直接担持するNiをCNT成長の触媒に利用した熱処理による複合化を検討したが,従来のCNT成長条件では想定以上にシリサイド化が進行して電池容量を大幅に低下させてしまうことが明らかになった.そこで改めてNiを触媒として利用するための前提としてPS-PVDのSiナノ粒子の構造的な要件を洗い出し,ポストアニールを進める準備を進めた.また代替複合化アニール条件としてシリサイド化を抑制させながらカーボンの成長を進められる可能性のある,低温高圧プラズマを反応環境としての利用を検討して簡易装置の導入を進めた.(2)変調プラズマスプレーの期待するSiOの低サイズ化と還元促進の効果を実験的に確認できており,当初の予定通り進捗している.変調プラズマスプレー装置が高真空装置ではないため粉末回収時の酸化に起因して期待する程度の高容量には達していないが,本技術的課題も明らかになったことから,反応器の改善策の検討と共に,ポスト処理による還元処理の導入を検討しており更なる特性向上に繋がる可能性があり予定以上の進展も期待できると考える.(3)集電体との密着性向上を意図した集電体の単純な親水化によるプラズマ前処理だけでは長期サイクルには課題あることが確認された.そこで密着性向上の別のアプローチとして,Sn-Cu相形成の点在による密着性向上を意図して検討した結果,予想以上の著しい特性向上を示し,新たなSi-SnOx系材料の発見に至った.以上を総合して,おおむね順調に進展,或いは想定以上の進展が見られていると考える.本研究課題は,プラズマスプレー物理蒸着(PS-PVD)の共凝縮の特徴を利用したナノ粒子形成及び構造化過程の理解深化と,その特徴的なナノ複合構造を積極的に利用した電極の複合構造化によって,リチウムイオン電池の高電池容量化と充放電サイクル安定性の向上の両立をナノ構造Si負極の開発を目指した。主要な成果の1つは,実験室系PS-PVDにおいてもSiナノ粒子を1kg/hrの高スループットで製造できることを実証したことである。また高速原料供給に伴って均質・不均質核生成,粒子成長と粒子間反応を始めとする共凝縮過程が変調されること,エピタキシャル界面を有した担持構造の電池反応における役割を明らかにすることで,本知見に基づいた高容量化を達成するナノ粒子の複合構造化並びにこれを高速製造するための技術要件を提示するに至った。2つめの主要な成果は,PS-PVDによるSiOのナノ粒子化と不均化反応による構造化過程において,高サイクル性と高容量化を実現する最適C添加の条件とSiO表面状態を明らかにすると共に,ナノサイズ化に伴いSiOの不均化反応が高速化することを新たに見出し,モデルによって定量的に検証して,アモルファスコア形成も含めたコアシェル構造化への基本的な制御指針を提示したことである。
イネ葉における光呼吸窒素代謝系酵素群遺伝子の窒素による発現調節

炭素と窒素代謝の接点に位置するグルタミン合成酵素(GS)とグルタミン酸合成酵素(GOGAT)には、葉緑体に局在して光呼吸窒素代謝系で主に機能するGS2とFd-GOGATの他に、まだ機能が不明なGS1とNADH-GOGATの分子種がある。本年度は、イネのNADH-GOGATの機能を解明することを主目的とした。イネのシンク組織である穂を構成する窒素の半分以上は、老化している下位葉からの転流に由来する。この主な転流形態はグルタミンであり、シンク組織における窒素再利用の初期段階でグルタミン酸への変換が必須である。この変換をHADH-GOGATが担うという作業仮説をたて、イネの穂の登熟過程に着目し、主に免疫学的手法を用いて研究を進め、以下の成果を得た。頴果におけるNADH-GOGAT蛋白質含量とその活性は、イネの貯蔵蛋白質が胚乳に蓄積を開始する開花後15日目まで急増し、以後徐々に消失した。開花後10日目の頴果を、もみ殻と未熟玄米に分離後NADH-GOGAT蛋白質の組織分布を調べた結果、頴果全体の約84%のNADH-GOGATが未熟玄米に存在していることが判明した。また、予備的な結果ではあるが、パラフィン包埋後の頴果から横断切片を作成し、抗体染色を試みた結果、NADH-GOGAT抗原は師部柔細胞と伴細胞付近に局在している像が得られた。一方、もう一つのGOGAT分子種であるFd-GOGATは、葉緑体が比較的発達の認められるもみ殻に多く存在しており、NADH-GOGATとは全く異なる組織分布と挙動を示した。以上の結果は、シンク組織の師部周辺に局在しているNADH-GOGATが、老化組織から転流してきたグルタミンをアミノ酸代謝の中心であるグルタミン酸に変換している可能性を強く示唆する。
同時代における幾つかの「イメージ作りの論理」を鍵とするマニエリスムの再解釈

1国内での資料調査東京国立国会図書館での資料調査を軸としながら、マニエリスムにかかわるさまざまな資料を検討した。とくに本年度は、古代修辞学およびその重要な要素であるトピカ(トポス論)について集中して集め、解読した。とりわけ興味深い貴重なものとして、以下の文献を検討したことは特筆に価する。Dellaimitatione poetica. Di M.Bernardino Parthenio. Al molto reveren. Etillustr. monsignor Melchior Biglia. InVinegia appresso Gabriel Giolito de' Ferrari, MDLX.(ベルナルド・パルテニオ『詩的模倣について』)この著作は、古代修辞学のトポス論に根ざしながら、ジュリオ・カミッロやペトルス・ラムスの論理学=修辞学改革の流れに連なる新たな模倣論を展開したものであり、十六世紀のマニエリスム的「平均的知」を示す興味深い文献である。今後、この資料の研究を進めていくつもりである。2研究内容の発表ジュリオ・カミッロ『劇場のイデア』(1550年)についての新知見を、美術史学会全国大会で発表し、多くの方々から批判と励ましを得ることができた。ここに記して感謝する。「マニエリスム的イメージ装置としてのジュリオ・カミッロ「記憶の劇場」、第59回美術史学会全国大会(名古屋大学)、2006年5月28日。加えて、下記別項目に記した訳/論文を公刊した。1海外での資料調査および資料収集平成16年9月4日19日にかけてローマ(イタリア)に旅行滞在し、資料収集および資料調査を行った。ローマ国立中央図書館、アメリカン・アカデミー図書室、国立カザナテンセ図書館、ローマ大学「ラ・サピエンツァ」図書館および美術史学科図書室で、イタリア美術史および思想史、哲学史に関する1次・2次資料を渉猟し、マニエリスムとの関連性について考察をした。2国内での文献資料の収集と研究科学研究費補助金で購入・収集した文献や古辞書(なかでもアカデミア・クルスカ編集の7巻辞書、1805年と、ピローラ編集の『学芸・技芸・各種仕事で用いられるすべての語彙の辞典』1819年)を利用しながら、ミケランジェロ・ビオンド『この上なく高貴な絵について』(1549年)の中の記憶術的な絵の主題についての記述について、およびマリオ・エクイコラ『愛の本性について』(1525年)における色についての記述を丹念に読み解き、同時代のマニエリスム絵画との関連性を考えた。3文献資料の研究についての成果報告上記の文献研究の成果について、次の論文としてまとめて報告した。足達薫「ミケランジェロ・ビオンド『この上なく高貴な絵画について』における「イメージ作り」(making of images)の諸問題」、弘前大学人文学部編『人文社会論叢(人文科学篇)』第12号、pp.23-46、2004年8月31日。足達薫「ポントルモとマリオ・エクイコラ:初期マニエリスム絵画の色の問題をめぐる思考実験」、弘前大学人文学部編『人文社会論叢(人文科学篇)』第13号、pp.1-40,2005年2月28日。1海外での資料調査および資料収集平成17年8月30日15日にかけてローマ(イタリア)に研究滞在して、資料収集および資料調査を行った。ローマ国立中央図書館、アメリカン・アカデミー図書室、国立カザナテンセ図書館、ローマ大学「ラ・サピエンツァ」図書館および美術史学科図書室で、イタリア美術史および思想史、文学史、哲学史に関する1次・2次資料を渉猟した。2国内での文献資料の収集と研究科学研究費補助金で購入・収集した文献や古辞書を利用しながら、ルカ・パチョーリ『神聖比例論』(1509年に印刷出版)の考察、および16世紀イタリアにおける文学論・修辞学論における模倣概念(セネカやルクレティウスにさかのぼる「蜜蜂としての模倣」)のあり方を考察した。さらにこれまで行ってきたジュリオ・カミッロの『劇場のイデア』(印刷版は1550年)の研究も進めた。足達薫「ルカ・パチョーリ『神聖比例論』(一五〇九年)におけるマニエリスム的造形原理」、弘前大学人文学部編『人文社会論叢(人文科学篇)』第14号、pp.1-29、2005年8月31日。(単著)足達薫「蜜蜂としての模倣--マニエリスムの時代の模倣概念について」、弘前大学人文学部編『人文社会論叢(人文科学篇)第15号、2006年2月28日刊行予定。(単著)1国内での資料調査東京国立国会図書館での資料調査を軸としながら、マニエリスムにかかわるさまざまな資料を検討した。Dellaimitatione poetica. Di M.Bernardino Parthenio. Al molto reveren. Etillustr. monsignor Melchior Biglia. InVinegia appresso Gabriel Giolito de' Ferrari, MDLX.(ベルナルド・パルテニオ『詩的模倣について』)

この著作は、古代修辞学のトポス論に根ざしながら、ジュリオ・カミッロやペトルス・ラムスの論理学=修辞学改革の流れに連なる新たな模倣論を展開したものであり、十六世紀のマニエリスム的「平均的知」を示す興味深い文献である。今後、この資料の研究を進めていくつもりである。2研究内容の発表ジュリオ・カミッロ『劇場のイデア』(1550年)についての新知見を、美術史学会全国大会で発表し、多くの方々から批判と励ましを得ることができた。ここに記して感謝する。「マニエリスム的イメージ装置としてのジュリオ・カミッロ「記憶の劇場」、第59回美術史学会全国大会(名古屋大学)、2006年5月28日。加えて、下記別項目に記した訳/論文を公刊した。
免疫関連遺伝子多型を用いて口腔多発癌に有用な疾患感受性マーカーを探る

口腔多発癌発症の背景の解明のため遺伝子多型解析を行った。口腔多発癌27名、口腔単発癌133名(全て扁平上皮癌)、健常者99名の免疫関連遺伝子14種についてナノインベーダー法にてSNPを検出し、遺伝統計学的解析を行った結果、IgAFcαRI(+56)に有意差を認め、口腔多発癌における疾患感受性マーカーとなる可能性が示唆された。一方、MMP-1(-1607)にも有意差を認めたが、これらは癌の悪性度との関連による結果と考えられた。【緒言】口腔多発癌は、口腔癌の中でも女性に発症する頻度が高く、低悪性度で粘膜表在性癌の特徴を示すことが多いとされ、その発症に前癌病変の存在が危険因子として示唆されている。また、口腔多発癌は単発の浸潤癌とは臨床的な様相が異なることを多く経験しているが、これまでに臨床的あるいは病理学的に検討を行った報告はあるものの、発症の背景に関する分子遺伝学的検討はなされていない。今回私たちは、本疾患患者について、免疫関連遺伝子の多型解析を行ったので報告する。【対象および方法】新潟大学歯学部倫理委員会の審査と承認を受け、口腔多発癌患者27名、対照として口腔単発癌患者133名(いずれも扁平上皮癌)、健常者99名を対象とし、インフォームドコンセントを得た上で末梢血採血を行い、ゲノムDNAを抽出した。免疫グロブリン受容体5項目、サイトカイン8項目、蛋白分解酵素1項目の計14種類についてナノインベーダー法にてSNPを検出し、各遺伝子座について、遺伝子型頻度、アリル頻度、アリル保有率を解析後、カイ二乗検定にてp値、オッズ比(OR)、相対危検度(RR)を求めた。【結果および考察】IgA FcaRI(+56)において、健常者群に比べて多発癌群ではCアリルの頻度が有意に高く(p=0.0499、OR=1.8286、RR=1.5979)、Tアリルの非保有率も有意に高く(p=0.0171、OR=3.3684、RR=2.3712)、口腔多発癌における疾患感受性マーカーとなる可能性が示唆された。一方、MMP-1(-1607)において、遺伝子型頻度は全群で有意差が認められ(p=0.0056)、単発癌群は健常者群、多発癌群いずれに比しても有意差が認められた(p=0.0165,0.0011)。アリル保有率では、2Gアリルの保有に関して全群で有意差を認め(p=0.0018)、単発癌群は健常者群、多発癌群いずれに比しても有意に高かった(p=0.0060,0.0005、OR=3.4699,6.3000、RR=1.9809,3.6500)が、これらは癌の悪性度との関連による結果と考えられた。免疫グロブリン受容体5項目、サイトカイン8項目、蛋白分解酵素1項目の計14種類についてナノインベーダー法にてSNPを検出し、各遺伝子座について、遺伝子型頻度、アリル頻度、アリル保有率を解析後、カイ二乗検定にてp値、オッズ比(OR)、相対危険度(RR)を求めた。【結果および考察】IgA FcαRI(+56)において、健常者群に比べて多発癌群ではCアリルの頻度が有意に高く(p=0.0499、OR=1.8286、RR=1.5979)、Tアリルの非保有率も有意に高く(p=0.0171、OR=3.3684、RR=2.3712)、口腔多発癌における疾患感受性マーカーとなる可能性が示唆された。

一方、MMP-1(-1607)において、遺伝子型頻度は全群で有意差が認められ(p=0.0056)、単発癌群は健常者群、多発癌群いずれに比しても有意差が認められた(p=0.0165, 0.0011)。アリル保有率では、2Gアリルの保有に関して全群で有意差を認め(p=0.0018)、単発癌群は健常者群、多発癌群いずれに比しても有意に高かった(p=0.0060, 0.0005、OR=3.4699, 6.3000、RR=1.9809, 3.6500)が、これらは癌の悪性度との関連による結果と考えられた。
有機エレクトロルミネッセンス素子用赤色発光材料の開発

有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子のフルカラー化を実現するためには、青、緑、赤の三色の素子を組み合わせる必要がある。これまで、青および緑色発光有機EL素子に関しては、色純度が高く、優れた発光特性を示すものが開発されているが、赤色発光素子に関しては、充分な色純度および発光特性を示すものは未だ開発されていない。これは、優れた赤色発光材料が開発されていないためである。創出したACYおよびCQYは色純度の高い赤色の蛍光を示し、THF希薄溶液におけるACYおよびCQYの蛍光極大波長はそれぞれ615および632nmであった。また、ACYおよびCQYのTHF希薄溶液における蛍光量子収率はそれぞれ0.81および0.93であり、極めて高い値を示す。発光層としてACYあるいはCQYをドープしたtris(8-quinolinolato)aluminum (Alq_3)を用いる有機EL素子は、ACYあるいはCQYに基づく色純度の高い赤色の発光を示した。作製した素子の発光特性は、これまでに報告されている赤色発光有機EL素子の中で最高レベルであり、本研究で創出した赤色蛍光色素が赤色発光有機EL素子用のドーパントとして非常に優れていることが明らかとなった。
不規則場モデルによる超並列処理の研究

場の物理定数(拡散係数など)に著しい不均一性や異方性が含まれる偏微分方程式系など、一般に不規則場モデルとよばれるクラスの問題に対する、超並列計算機に適合した解法について研究した。特に、前年の研究で提案したマルチグリッド前処理共役傾斜法(MCCG法)の適応可能性について分析した。物理定数が、不均一性はあるが異方性がない場合については、物理定数が不連続に100倍ないし10000倍ジャンプしているケースについても、また物理定数がランダムに分布しているケースについても、MGCG法が、単純なMG法やICCG(不完全Cholesky前処理共役傾斜法)などより、反復回数が少なく、計算時間が短く、かる並列加速率が高いことを見いだした。前処理された係数行列の固有値分布の解析から、この所見が、固有値のクラスター構造に起因していることを示した。MGCG法は今後、さまざまな実用的な問題の解法として有効であることが期待される。物理定数に異方性が含まれる場合、とくに方向により10000倍もの違いがある場合、および異方性の方向が座標軸と角度をなす場合についてもくわしく分析した。この場合は、MGCG法よりも、ICCG法が圧倒的に収束が速い。その原因を固有値分布、物理量の伝播などの観点から分析した。MG前処理におけるsmoothing法の選択については今後の課題である。本研究においては、並列処理に適した新しい解法MGCG法が、広い範囲の問題に対して有効であることを示した。
パプアニューギニアにおけるマラリア薬剤耐性ダイナミズムの集団遺伝学的解明

本課題は、パプアニューギニアにおける熱帯熱マラリア原虫の薬剤耐性ダイナミズム解明を目的とした研究である。2000年にピリメサミン及びファンシダールが第一選択薬に加えられたが、その後から急激に耐性原虫が選択されていった。先にピリメサミンへの耐性が、後にサルファドキシンへの耐性が進み、2011年にはクロロキン及びピリメサミンへの耐性遺伝子は固定、サルファドキシン耐性遺伝子は80%を超えていた。サルファドキシン耐性原虫は東南アジアからの移入であった。アルテミシニン併用療法への治療政策の変更が現地に浸透し始めたのは2012年であり、期間中耐性原虫の出現は観察されなかった。本研究では、マラリア薬剤耐性の独立起源と耐性の急速な選択という地域特性を示すパプアニューギニアをフィールドに選び、熱帯熱マラリア原虫の薬剤耐性ダイナミズムの解明目指す.本年度得られた成果は以下である。(1) 2010年度1-2月に東セピック州のダグア地区ヘルスセンターにて行ったActivecase detection調査において得られた560例の血液濾紙検体の薬剤耐性遺伝子を分析した。その結果、全例pfcrtおよびdhfrは変異型を示した。さらにdhpsは56%が変異型であった。これらを2002-3年に同地域で行った結果と比較すると、pfcrtおよびdhfrは、nearly fixedからperfect fixedに、dhpsでは著明な変異原虫の増加(2002年0%、2003年8%)を示している。当地では2000年からchloroquine+pyrimethamine/sulfadoxineが第一選択となったが、これによりchloroquineおよびpyrimethamineでは耐性の固定を、またsulfadoxineでは急激な耐性選択がもたらされたと考えられる。(2) 2011年1-2月に昨年の調査地を含む全14カ所でActive case detection調査を行い1060例の血液検体を得た。これらはすべて詳細な抗マラリア薬を含む薬剤使用歴を聴取した。ダグア地区では2011年4月からACTが導入される。昨年度の調査と合わせ治療政策前の基礎データとして質、量ともに高いsamplingを行うことができた。(3) ACT導入前におけるartemisinin誘導体耐性候補遺伝子sercaの集団遺伝学・分子進化学的基礎データを得るため、2001-2年に東セピック州でsamplingした検体89例においてsercaの全シークエンスを行った。MajorityはDd2型ハプロタイプだが、10例にそれ以外のハプロタイプを認めた。ACT導入後、これらがどのように変化していくか監視していく予定である。パプアニューギニアはマラリア薬剤耐性が独立に進化し、その耐性選択が急速という地域特性を示している。本研究では熱帯熱マラリア原虫の薬剤耐性ダイナミズムの解明を目指している。本年度の成果は以下の通りである。(1)2011年度2月に東セピック州・ダグア地区13村落でおこなったマラリア疫学調査で得た1060例中138例の熱帯熱マラリア陽性血液検体から原虫DNAを抽出し、薬剤耐性遺伝子を分析した。その結果、クロロキン、ピリメサミンでは、昨年と同様に耐性が固定していた。dhps変異型は89%と昨年の56%、2002-3年の0%と比較すると急激に上昇していることが明らかになった。当地では10年前からクロロキン+ピリメサミン/サルファドキシンが第一選択となっている。急激なサルファドキシン耐性原虫の選択は耐性ダイナミズムを考える上で有用な知見である。(2)2011年10月から2012年2月にかけてダグア地区11村落および3つの小学校、2つの島嶼、ダグア地区外2箇所の村落においてマラリア調査をおこない約1500検体の血液サンプルを得た。迅速診断キットでは5-20%のマラリア感染率であった。ダグア地区での調査では詳細な抗マラリア薬を含む薬剤使用歴を聴取しており、今後耐性進展に与える薬剤圧の影響を検討する。(3)ウェワク病院における継続的な薬剤耐性遺伝子の疫学調査を本年度から開始した。救急部を含む外来マラリア患者は継続的に調査され薬剤耐性ダイナミズムの遺伝学的解析に必要な100例の検体が次年度中に収集される予定である。(4)ダグア地区のマラリア原虫集団は、11座位の中立座位のマイクロサテライトマーカーを用いたベイズ解析により、数個からなる集団構造を持つことが明らかになった。この構造がどのように耐性原虫ダイナミズムに影響を与えていくのか、今後時系列データにより解析する。