hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザ熱源を用いた複合ワイヤーからのTiAl金属間化合物の創成

今後粒子間の接合強度を測定し、摩耗との関連性を検討する。平成11年度は、TiAl皮膜の気孔率、耐食および耐摩耗性に検討する予定にしていたが、溶融複合ワイヤーからのレーザ光反射によりZnSeレンズの損傷が激しく中止し、TiAlと同様に燃焼合成反応が起こるTiNi金属間化合物について、皮膜の耐摩耗性に及ぼす雰囲気制御の影響について検討した。大気中で作製した皮膜の気孔率は、溶射距離を100mmから200mmに増加するにしたがい7%から5%に低下するとともに、皮膜中の酸素量も7%から5%に低下した。したがって、大気中で溶射において、最適条件は、溶射距離を200mmと長くする必要があった。なお、溶射距離を200mm以上にすると溶射粒子が飛翔中に凝固して積層しなかった。しかし、最適溶射条件においても酸素が5%含んだ皮膜であり、溶射粒子間にはチタンの酸化物が認められた。研究補助金で購入した雰囲気制御チャンバー内で皮膜作製を行うと、皮膜の気孔率は溶射距離に関係なく5%であり、酸素量も0.3%とワイヤの酸素量まで低下し、チャンバーの有効性が確かめられた。粒子間の結合力を荒田式摩耗試験で評価すると、チャンバー内で作製した皮膜の粒子間結合力は、大気中より20%以上向上した。これは粒子間に生成したチタン酸化物が積層粒子の結合を阻害したものである。すべり摩耗性を大越式摩耗試験で評価すると、大気中で作製した皮膜の耐磨耗性は、基材であるアルミニウムの20倍程度向上するが、摩耗形態が研削摩耗以外に粒子間の脱落による剥離摩耗も存在した。チャンバー内で作製した皮膜の耐摩耗性は、粒子間の結合力を高め脱落摩耗が著しく減少した結果、アルミニウムの40倍にまで増加した。これらの実験結果より、使用用途に応じて、大気溶射およびチャンバー溶射が選択できることが明らかとなった。
睡眠時無呼吸症の遺伝性についての研究-家系内多発の実態ならびその要因について-

1.睡眠時無呼吸症候群(SAS)の多発家系を見出だした。本家系では、4世代に6名のSAS患者が存在し、このうち1名はすでに死亡していた。生存している5名の睡眠時上気道MRIにおいて、後口蓋部閉塞が確認された。重症者(2名)においてのみ高度肥満が存在したが、他では肥満者はなかった。また、呼吸化学受容体感受性も全員正常であった。従って顔面頸部骨格ないし軟部組織形態の類似性が本症家系内集積の原因と推定された。2.1)当施設受診中のSAS症例141例(発端症例)の医学的第一親等者889名におけるSASの有病率を調べ、一般人口対照者922名との比較を行った。これにより、発端症例の第一親等者でのSAS有病率は9.1%と一般人口の1.7%に比べて4倍以上高いことが確認された。しかし第一親等者SASでは、発端症例に比べてポリソムノグラフィ上の無呼吸頻度が少なく臨床症状(日中の眠気)も軽度であった。2)家系内多発例は、孤発例に比べて低年齢発症していたことから、遺伝的継承による表現促進の可能性が示唆された。3)家系内多発症例特に第一親等者のSASでは、肥満度は正常範囲であった。家系内多発例では、睡眠時上気道MRIにおいて、施行された全例で後口蓋部閉塞が認められた。また家系内多発例では、セファグラムにおいていくつかの指標について対照群との差が認められた。これらは1で得られた所見を支持するものであり、家系内で遺伝的に共通した顔面頸部骨格ないし上気道軟部組織の形態異常が多発し類似した上気道狭窄を生じることが、本症家系内多発の主因であると判断された。1)多発家系の系統的調査:5名(全員男性)の睡眠時無呼吸患者の存在する1家系を得た。これに対し、ポリソムノグラフィ、炭酸ガス換気応答、上気道MRI等の検査を行なった。これにより、これらの症例では中枢性換気ドライブが障害されており、いずれも本疾患が10才代後半20才代前半と若年期に発症していたこと、無呼吸頻度が一般患者に比べてかなり高いことが明らかになった。また、重症例程肥満度が高かった。2)14例の睡眠時無呼吸患者に対し、医学的第1親等での本疾患の有病率を調査した。その結果、possible sleep apneaは9.1%であり、一般人口(1.4%)の5倍以上であった。また、孤発例に比べて、家系内多発例では発症年齢が低かった。また肥満度は、本疾患の罹病とは直接の関係は無いものの、重症化と関連していると判断された。セファロメトリー解析により、家系内多発例では、PASが小さく、MPHとSNB角に異常が存在するものが多いことが明らかになった。以上より、家系内発症の睡眠時無呼吸では、解剖学的異常と中枢換気ドライブの障害が重積している可能性が示唆された。本家系では、4世代に6名のSASの患者が存在し、このうち1名はすでに死亡していた。従って顔面頸部骨格ないし軟部組織形態の類似性が本症家系内集積の原因は推定された。

2.1)当施設受診中のSAS症例141例(発端症例)の医学的第一親等者889名におけるSASの有病率を調べ、一般人口対照者922名との比較を行った。これにより、発端症例の第一親等者でのSAS有病率は9.1%と一般人口の1.7%に比べて4倍以上高いことが確認された。しかし第一親等者SASでは、発端症例に比べてポリソムノグラフィ上の無呼吸頻度が少なく臨床症状(日中の眠気)も軽度であった。2)家系内多発例は、孤発例に比べて低年齢発症していたことから、遺伝的継承による表現促進の可能性が示唆された。3)家系内多発症例特に第一親等者のSASでは、肥満度は正常範囲であった。家系内多発例では、睡眠時上気道MRIにおいて、施行された全例で後口蓋部閉塞が認められた。また家系内多発例では、セファグラムにおいていくつかの指標について対照群との差が認められた。これらは1で得られた所見を支持するものであり、家系内で遺伝的に共通した顔面頸部骨格ないし上気道軟部組織の形態異常が多発し類似した上気道狭搾を生じることが、本症家系内多発の主因であると判断された。
外科領域におけるテロメア・テロメラーゼの応用-術後再発転移の予測と治療-

研究は,各種腫瘍のテロメラーゼ活性およびテロメア長が術後再発,転移予測のBiomarkerとなりうるかを検討することを目的とし,種々の癌組織でのテロメア長・テロメラーゼ活性を測定し,これらの症例の臨床経過・病期・予後との相関を検討した。凍結保存した成人癌653腫瘍(肺癌,乳癌,消化器癌),小児癌164腫瘍におけるテロメア長(Terminal restriction fragments)では,8kb以下の有意な短縮を19-50%に,l5kb以上の過長をO-19%に認めた。TRAPassayで腫瘍のテロメラーゼ活性を検出すると48-100%に活性を検出した。テロメラーゼの定量から高活性であった腫瘍は,腫瘍の種類によって異なり17-81%で,胃癌,大腸癌では約50%であり,膵癌,横紋筋肉腫では80%以上を占めていた。テロメラーゼ活性が高く,テロメア長が短い症例は,術後再発または転移が多く極めて予後不良で,再発転移予測のBiomarkerになる可能性が示唆された。これらの症例の凍結切片でテロメラーゼRNA(hTR),hTERTmRNA発現をin situ法で観察すると,高活性腫瘍は細胞の殆どの細胞がhTR,hTERTを発現しているのに対し,低活性腫瘍は組織内でheterogeneityが存在した。また,一部の症例でin situ TRAP法にて個々の細胞のテロメラーゼ発現レベルの差を検討したが,hTERT mRNA発現レベルとほぼ一致した.以上から,凍結切片で得たhTERT mRNA発現レベルは再発転移の予測因子として有用であると考え,RT-PCR法によるhTERT mRNA発現の検出系を確立した.また,上記症例のうち、手術時に採取した健常肝組織(n=38)、腹水中細胞(n=31)でテロメラーゼ活性、テロメア長,hTR,hTETRT mRNA発現を検討したが,retrospectiveに後に肝転移・腹膜播種を呈した症例とそれ以外の症例を識別することは困難で,これらが潜在的肝転移、腹膜播種を判定しうる有用マーカーとは考えられなかった.研究は,各種腫瘍のテロメラーゼ活性およびテロメア長が術後再発,転移予測のBiomarkerとなりうるかを検討することを目的とし,種々の癌組織でのテロメア長・テロメラーゼ活性を測定し,これらの症例の臨床経過・病期・予後との相関を検討した。また,一部の症例でin situ TRAP法にて個々の細胞のテロメラーゼ発現レベルの差を検討したが,hTERT mRNA発現レベルとほぼ一致した.以上から,凍結切片で得たhTERT mRNA発現レベルは再発転移の予測因子として有用であると考え,RT-PCR法によるhTERT mRNA発現の検出系を確立した.また,上記症例のうち、手術時に採取した健常肝組織(n=38)、腹水中細胞(n=31)でテロメラーゼ活性、テロメア長,hTR,hTETRT mRNA発現を検討したが,retrospectiveに後に肝転移・腹膜播種を呈した症例とそれ以外の症例を識別することは困難で,これらが潜在的肝転移、腹膜播種を判定しうる有用マーカーとは考えられなかった.本研究は,各種腫瘍のテロメラーゼ活性の活性レベルおよびテロメア長さが術後再発,転移予測のBiomarkerとなりうるかを検討することを目的とし,種々の癌組織でのテロメア長・テロメラーゼ活性を測定し,これらの症例の臨床経過・病期・予後との相関を検討した。凍結保存した成人癌653腫瘍(肺癌,乳癌,消化器癌),小児癌164腫瘍についてサザン法でテロメア長(Terminal restriction fragments)を測定したところ,8kb以上の有意な短縮を19-50%に,15kb以上の過長を0-19%に認めた。テロメラーゼの定量から高活性であった腫瘍は,腫瘍の種類によって異なり17-81%で,胃癌,大腸癌では約50%であり,膵癌,横紋筋肉腫では70%以上を占めていた。テロメラーゼ活性が高く,テロメア長が短い症例は,術後再発または転移が多く極めて予後不良で,再発転移予測のBiomarkerとなる可能性が示唆された。さらにこれらの腫瘍のうち,凍結切片診断用材料の切片からの抽出液で,テロメラーゼ活性レベルを検討すると,高活性腫瘍は活性が充分検出された。

同様の切片を用いてin situ PCR法で,個々の細胞のテロメア長,テロメラーゼRNA(hTR)発現を観察中であるが,高活性腫瘍は腫瘍を占めている細胞の殆どがhTRを発現しているのに対し,低活性腫瘍は組織ないでの発現細胞が少なくheterogeneityが存在した。凍結切片で得たhTR発現レベルは再発転移の予測因子として有用であると共に,全体の活性レベルとしては低いが腫瘍組織内で高活性細胞が存在するような腫瘍を判別するのにも有用な検査法となる可能性が示唆され,現在さらに検討中である。本研究は,各種腫瘍のテロメラーゼ活性の活性レベルおよびテロメア長さが術後再発,転移予測のBiomarkerとなりうるかを検討することを目的とし,種々の癌組織でのテロメア長・テロメラーゼ活性を測定し,これらの症例の臨床経過・病期・予後との相関を検討した。胃、大腸、膵、肝腫瘍のうち,凍結切片診断用材料を用いてin situ hybridazation法,in situPCR法で,個々の細胞のテロメラーゼRNA(hTR)発現,hTERT mRNA発現を観察中であるが,高活性腫瘍は腫瘍を占めている細胞の殆どがhTR,hTERTを発現しているのに対し,低活性腫瘍は組織内での発現細胞が少なくheterogeneityが存在した。また,一部の症例でin situTRAP法にて個々の細胞のテロメラーゼ発現レベルの差を検討したが,hTERT mRNA発現レベルとほぼ一致した.以上から,凍結切片で得たhTERT mRNA発現レベルは再発転移の予測因子として有用であると考え,RT-PCR法によるhTERT mRNA発現の検出系を確立した.また,上記症例のうち、手術時に採取した健常肝組織(n=38)、腹水中細胞(n=31)においてテロメラーゼ活性、テロメア長,hTR,hTETRT mRNA発現を検討したが,転移のある症例ではテロメラーゼ活性やhTERT発現がみられたが,他の症例では検出できず,これらのうち後に肝転移・腹膜播種を呈した症例とそれ以外の症例を識別することは困難で,これらが潜在的肝転移、腹膜播種を判定しうる有用マーカーとは考えられなかった.
デザイン実装を目的とした歴史的人工物に集積されるアイデア・工夫のモジュール化

2018年度に扱った歴史的人工物として,社寺建築装飾である「宮彫り」2点と縄文時代の農具および昭和初期および現代まで使用されている「民具」3点を中心的な研究対象とし,これら人工物の三次元形態測定と形態分析,および分析から得られる知見を検証するためのモデルの作成および造形教材としての開発の可能性を探った。「宮彫り」については,江戸時代後期に千葉県房総地区を中心に活躍した武志伊八郎信由(伊八)と後藤利兵衛橘義光(義光)のそれぞれの代表作とされる千葉県鴨川市の大山寺不動尊向拝蟇股「波」と同県館山市の鶴谷八幡宮向拝天井中央「龍」それぞれの彫り物への形態分析を実施し,それらの造形原理を言語化するとともに,その原理に従って再現した両者の造形モデルを作成し展示し,地域に潜在化する傾向にある地域の文化遺産の掘り起こしと活性化に向けての可能性を探った。「民具」については,まず縄文時代の遺跡である梶原遺跡から発掘された「犂」に関する丹波市教育委員会が保管する実測図から立体モデルに起こし,「あいちの考古学」での研究発表を行い,この3Dモデル化の可能性を公知することに成功した。また,群馬県中之条町歴史と民俗の博物館「ミュゼ」に展示されている特異な形態を示す木摺臼を見出し,福島県立博物館に所蔵されている大型の木摺臼との対比において,その形態の意味,合理性,造形における工夫・アイデアの解明を試みた。この成果は,福井県氷見で開催された日本民具学会の研究大会で発表し,民具研究における新しい切り口を提案することとなった。もう一つの民具としては,千葉県匝瑳市木積地区に伝えられる国指定無形重要文化財の「木積の藤箕」に対する制作時のつくり手の動態解析とそこから得られる知見を効果的に技術の伝承システムに昇華させることで,効果的な技術伝承の可能性を示唆するものとなった。当初の予定では「箕」を中心に民具研究を進め,その結果としての完成度の高い造形教材もしくは現代の道具を提案する計画であったが,「箕」に関する千葉大学での公開講座や東京文化財研究所(東文研)での研究打ち合わせにおいて,他形態の民具への形態解析の依頼も入り,同時に複数の歴史的人工物形態に対する形状測定と形態分析を行うこととなり,上述の「研究実績概要」に見られるような一見雑多な研究を実施しているような状況となっている。しかしながら,「民具」に感しては東文研をはじめとして民具学会を介しての研究者ネットワークを確実に広げつつあり,より効果的で実質的な民具形態収集と形態分析による人工物の造形における工夫・アイデア,つまり造形知の収集も期待できる基盤が構築されつつある。また,籾摺臼に感しては海外の事例にふれる機会も得,国内外の同目的の道具の対比の可能性も探った。さらに「箕」に関しては,今年度中に後世に伝えるべきとされる代表的な「箕の形」の本格測定と,それらの「箕」の一般公開とそこにある造形知の公知に具体的に着手し始める基盤ができている。「宮彫り」については,これまでの形態観察,分析,数理モデル化を通して,研究対象としている彫り物の造形傾向もしくは造形原理の言語化への試みを積極的に試行しているが,研究対象の形態の複雑さのため,一般性の高い結論を得るまでには至っていない。しかしながら,宮彫りの研究者であると同時に彫師である共同研究者との良好な関係も構築できており,同研究者もこちらとの共同研究の状況において「2018年度Terumo Arts&Crafts助成金」を「宮彫り」の研究において獲得している。2018年度は,試みに,2つの宮彫りの造形原理を表現する単純化された造形モデルも制作し,展示することで,「宮彫り」に見る基本的な造形原理への興味の誘導と理解の可能性を探ることに成功している。基本的には現在の方向性で,さらに研究対象とする人工物の種類を増やし,人工物そのものの造形原理の言語化と,その形態の作り手,使い手との関係への考察も実証をもって進めていく予定である。さらには,この研究を進めていく中で明確になっていく,これらの人工物に関わる人の工夫・アイデアを抽出するとともに単純化し,もともとのシステム(形あるものとして具現化された機能,存在)の形態の影響に拘束されない,モジュール化された知的造形ツールとして再構築するとともに,そのツールを用いたデザイン提案を具体的に実施できるように研究環境を改善する予定である。そして,提案物をまずはデザイン造形教育の現場に活かし,本研究の妥当性の検証と方向性の見直しを継続して実施する予定である。「宮彫り」については,江戸時代後期に千葉県房総地区を中心に活躍した武志伊八郎信由(伊八)と後藤利兵衛橘義光(義光)のそれぞれの代表作とされる千葉県鴨川市の大山寺不動尊向拝蟇股「波」と同県館山市の鶴谷八幡宮向拝天井中央「龍」

それぞれの彫り物への形態分析を実施し,それらの造形原理を言語化するとともに,その原理に従って再現した両者の造形モデルを作成し展示し,地域に潜在化する傾向にある地域の文化遺産の掘り起こしと活性化に向けての可能性を探った。「民具」については,まず縄文時代の遺跡である梶原遺跡から発掘された「犂」に関する丹波市教育委員会が保管する実測図から立体モデルに起こし,「あいちの考古学」での研究発表を行い,この3Dモデル化の可能性を公知することに成功した。また,群馬県中之条町歴史と民俗の博物館「ミュゼ」に展示されている特異な形態を示す木摺臼を見出し,福島県立博物館に所蔵されている大型の木摺臼との対比において,その形態の意味,合理性,造形における工夫・アイデアの解明を試みた。この成果は,福井県氷見で開催された日本民具学会の研究大会で発表し,民具研究における新しい切り口を提案することとなった。もう一つの民具としては,千葉県匝瑳市木積地区に伝えられる国指定無形重要文化財の「木積の藤箕」に対する制作時のつくり手の動態解析とそこから得られる知見を効果的に技術の伝承システムに昇華させることで,効果的な技術伝承の可能性を示唆するものとなった。当初の予定では「箕」を中心に民具研究を進め,その結果としての完成度の高い造形教材もしくは現代の道具を提案する計画であったが,「箕」に関する千葉大学での公開講座や東京文化財研究所(東文研)での研究打ち合わせにおいて,他形態の民具への形態解析の依頼も入り,同時に複数の歴史的人工物形態に対する形状測定と形態分析を行うこととなり,上述の「研究実績概要」に見られるような一見雑多な研究を実施しているような状況となっている。しかしながら,「民具」に感しては東文研をはじめとして民具学会を介しての研究者ネットワークを確実に広げつつあり,より効果的で実質的な民具形態収集と形態分析による人工物の造形における工夫・アイデア,つまり造形知の収集も期待できる基盤が構築されつつある。また,籾摺臼に感しては海外の事例にふれる機会も得,国内外の同目的の道具の対比の可能性も探った。さらに「箕」に関しては,今年度中に後世に伝えるべきとされる代表的な「箕の形」の本格測定と,それらの「箕」の一般公開とそこにある造形知の公知に具体的に着手し始める基盤ができている。「宮彫り」については,これまでの形態観察,分析,数理モデル化を通して,研究対象としている彫り物の造形傾向もしくは造形原理の言語化への試みを積極的に試行しているが,研究対象の形態の複雑さのため,一般性の高い結論を得るまでには至っていない。しかしながら,宮彫りの研究者であると同時に彫師である共同研究者との良好な関係も構築できており,同研究者もこちらとの共同研究の状況において「2018年度Terumo Arts&Crafts助成金」を「宮彫り」の研究において獲得している。2018年度は,試みに,2つの宮彫りの造形原理を表現する単純化された造形モデルも制作し,展示することで,「宮彫り」に見る基本的な造形原理への興味の誘導と理解の可能性を探ることに成功している。基本的には現在の方向性で,さらに研究対象とする人工物の種類を増やし,人工物そのものの造形原理の言語化と,その形態の作り手,使い手との関係への考察も実証をもって進めていく予定である。さらには,この研究を進めていく中で明確になっていく,これらの人工物に関わる人の工夫・アイデアを抽出するとともに単純化し,もともとのシステム(形あるものとして具現化された機能,存在)の形態の影響に拘束されない,モジュール化された知的造形ツールとして再構築するとともに,そのツールを用いたデザイン提案を具体的に実施できるように研究環境を改善する予定である。そして,提案物をまずはデザイン造形教育の現場に活かし,本研究の妥当性の検証と方向性の見直しを継続して実施する予定である。
高速プラズマ流中での高ベータ電磁流体渦形成と動的挙動の観測

本研究の目的は、高ベータなスフェロマックプラズマ配位を高速プラズマ流中で保持するという新しい高ベータプラズマ閉じ込め手法を実験的に探求することである。プラズマ中の渦構造の形成は、磁力線の再結合に伴う自己組織化や衝撃波などプラズマと電磁場の非線形相互作用により引き起こされる電磁流体力学現象の一つである。本研究ではこの電磁流体渦形成過程の研究とともに、プラズマ中での電磁流体波の波動伝播などの詳細な検討も渦生成には必要な要素でもあることから、高速プラズマ流中での波動伝搬についても実験的研究を行った。渦形成用同軸ガンにポロイダル磁場形成用磁場コイルを内蔵させ、電磁流体渦の形成実験を行った。新たに開発した積層チップインダクタ素子を用いた3軸多チャンネル磁場計測器を用いて、生成された電磁渦プラズマ内部の電磁場構造や、電磁渦プラズマの空間構造の時間変化を測定し、プラズマ中にスフェロマック配位の渦が形成され伝播している様子が観測された。一方、プラズマ流中での波動伝搬特性を調べるために、ループアンテナとロゴスキーアンテナを組み合わせたヘリシティーアンテナや、ヘリカルアンテナを新たに製作し、低周波の電磁流体波であるアルヴェン波の励起伝播実験を行った。実験では、コンプレッショナルアルヴェン波や密度揺動を伴わない軸対称シアアルヴェン波の励起を行い、高速流によるドップラー効果を考慮した理論的分散関係と良く一致することが確認できた。本研究の目的は、高ベータなスフェロマックプラズマ(電磁流体渦)配位を高速プラズマ流中で保持するという全く新しい高ベータプラズマ閉じ込め手法を実験的に探求することである。本研究期間中に、本研究機関のHITOP実験装置で生成されたマッハ数が1を越える超音速高密度プラズマ流中へ種々の渦度をもった電磁流体渦プラズマを入射し、その挙動を観察するとともに、この渦度あるいは背景プラズマ流の流速や密度を独立に変え、高ベータなスフェロマックプラズマ(電磁流体渦)の形成過程や高速プラズマ流中での安定性について考察を行う。本年度は、高速プラズマ流生成の実験とともに、その内部磁場および密度構造の空間・時間変化を詳細に測定するために、計測装置の拡充をはかりその製作を行った。まず、磁場揺動測定のために49chのマイクロ3軸多チャンネル磁気プローブおよび測定回路を、また従来の13ch多チャンネル静電プローブに加え6chの磁気および静電プローブの複合型プローブの製作をおこなった。さらに非接触測定を用いてプラズマの空間・時間的挙動を観測するために24chの可視光CT測定器を作製した。これらの測定器を用いてプラズマ測定を行い動作確認を行った。また、渦生成のために大振幅電磁流体波生成用コイルを用いた基礎実験を行った。さらに同軸ガンによる渦励起法についても検討を行った。本研究の目的は、高ベータなスフェロマッグプラズマ(電磁流体渦)配位を高速プラズマ流中で保持するという全く新しい高ベータプラズマ閉じ込め手法を実験的に探求することである。本研究期間中に、本研究機関のHITOP実験装置出生成されたマッハ数が1を越える超音速高密度プラズマ流中へ種々の渦度を持った電磁流体渦プラズマを入射し、その挙動を観察すると共に、この渦度や背景プラズマの流速・密度を変え、この電磁流体渦の形成過程や高速プラズマ流中での安定性について考察を行う。本年度は、渦形成用同軸ガンにポロイダル磁場形成用磁場コイルを内臓させ、電磁流体渦の形成実験を行った。生成されたプラズマの内部磁場構造の空間・時間変化を測定するために、3軸多チャンネル磁場計測器を製作した。この測定器は、プラズマ断面内に積層チップインダクタ素子を用いた磁気プローブを空間的に多数配置する構造となっており、ここを通過するプラズマ中の磁場変動成分を詳細に観測することができる。外部磁場を印加しない場合に、ヘリウムを動作ガスとし、電磁流体渦生成を試みたところ、約0.3msの放電時間の間に数個の連続した渦構造が観測された。

磁場構造を見ると、半径約5cm程度のスフェロマック配位が形成されていることが確認されえ、これが約10km/sの速さで下流側に移動している様子が観測された。また、外部磁場約50G印加時にも安定に下流側に伝搬していることが示された。本研究の目的は、高ベータなスフェロマックプラズマ配位を高速プラズマ流中で保持するという新しい高ベータプラズマ閉じ込め手法を実験的に探求することである。プラズマ中の渦構造の形成は、磁力線の再結合に伴う自己組織化や衝撃波などプラズマと電磁場の非線形相互作用により引き起こされる電磁流体力学現象の一つである。プラズマ中での電磁流体波の波動伝播などの詳細な検討も渦生成には必要な要素でもある。昨年度は、渦形成用同軸ガンによる電磁流体渦の形成実験を行いプラズマ中にスフェロマック配位の渦が形成され伝播している様子が観測された。本年度は、外部磁場による磁気ノズルを形成しプラズマ流中での衝撃波の観測とプラズマ中に新たに製作した小型のヘリシティーアンテナを挿入しアルフェン波の励起伝播実験を行った。バンプ型外部磁場を印加したプラズマ中に垂直衝撃波の発生が観測され、この空間構造をマッハプローブならびに磁気プローブを用いて詳細に測定した。その結果、衝撃波前後では、ランキン・ユゴニオの式をほぼ満たしていた。その衝撃波の厚さは、イオンの平均自由行程と同程度から数十倍程度で衝撃波上流のマッハ数に反比例することがわかった。また、プラズマ中に流れる電流分布は、衝撃波前後で変化がなかった。アルフェン波の励起実験では、コンプレッショナルアルフェン波や密度揺動を伴わない軸対称シアアルフェン波の励起を行い、理論的分散関係と良く一致することが確認できた。
低アレルゲン化全卵の開発と卵料理素材としての機能評価

オボムコイド(OM)が鶏卵の主要アレルゲンであることから、未処理全卵を用いた卵料理及びその加工品19種類を定量的に調製し、各試料中の可溶性OM量を競争阻害ELISA法で測定した。各料理の1回摂取量に含まれる可溶性OM量を求めて生卵と比較した。卵および卵希釈液を用いた卵料理のうち、固めの揚げ卵に含まれる可溶性OM量は1/100に減少したが、他の料理中の可溶性OM量はほとんど減少しなかった。また、加工品ドーナッツやクッキーなどの小麦粉使用加工品中の可溶性OM量は顕著に減少したが、かまぼこと淡雪ではほとんど減少しなかった。これらの結果から作成したアレルゲン強弱表は、従来使用されている物とかなり異なった。実際の調理の場では、卵白のみを利用する機会は稀で,多くは全卵で利用する。全卵のアレルゲン活性を低減化するために、卵黄に密着させた濾紙の小穴から卵黄内容物のみ吸引して卵黄膜に付着した卵白も完全に除去する方法を考案した。一方、卵白は、加熱NaCl溶液中に糸状にして注ぎ込んで、卵白表面積を大きくして、熱安定性の高いOMが入り込まないように凝固させ、更に十分に水洗した。この生卵黄と凝固卵白を混合した全卵にOMが含まれないことをウサギ抗OM抗体および卵アレルギー患者血清を用いた競争阻害ELISA法で確認した。次いで、卵白のゲル形成能を失った全卵(-OM)から卵焼き、カスタードプディング、ドーナツ等5種類の調製方法を検討した。ドーナツはそのままで調理可能であったが、カスタードプディングの場合には添加牛乳を減らし、厚焼き卵には片栗粉を添加し、ケーキ類にはベーキングパウダーを添加することで調製可能となった。このように簡単な改良で卵白が凝固した全卵でも卵料理素材として十分に利用できることを確認した。更に家庭の調理器具を用いても卵白からOMを1/6000まで減少させることが出来た。鶏卵は,乳幼児のアトピー性皮膚炎の代表的な原因であり、その主な治療方法は,原因食物を日常の食事メニューから除くことである。安価で良質タンパク源である鶏卵からアレルゲンを除く方法が検討されてきているが、その代表的なものが凝固卵白を十分に水洗いして,主要アレルゲンであるオボムコイド(OM)を除去すると卵白のアレルゲン活性はほとんど失われるという報告である。しかし,実際の調理の場では、卵白のみを利用する機会は稀で,全卵で利用することが多い。従って,全卵のアレルゲン活性の低減化が課題であり、卵黄膜に付着した卵白も完全に除去する必要が生じる。そこで、小さい切り込みを入れた濾紙を卵黄に密着させて、その濾紙の小穴から卵黄内容物のみ吸引して取り出す方法を考案した。一方、卵白は、NaCl溶液中に糸状にして注ぎ込んで、卵白表面積を大きくして、熱安定性の高いOMが卵白凝固ゲルに出来るだけ入り込まないような加熱方法を用いて凝固させ、更にこの凝固卵白を十分に水洗した。この加熱凝固卵白にOMが含まれないことをSDS-PAGE及びウサギ抗OM抗体を用いたimmunoblottingによって、更に、卵アレルギー患者血清を用いた競争阻害ELISA法で確認した。

このゲル形成能を失った凝固卵白に生卵黄を加えた全卵(-OM)が、食品素材としての利用出来るかどうかを代表的な卵料理として卵焼き、カスタードプディング、スポンジケーキ、スチームケーキ及びドーナツの5種類を調製し検討した。ドーナツはそのままで調理可能であったが、カスタードプディングの場合には添加牛乳を減らし、厚焼き卵には1%片栗粉を添加し、ケーキ類にはベーキングパウダーを添加することで、これら5種類の料理を調製することが可能となった。このように簡単な改良で卵白が凝固した全卵でも卵料理素材として十分に利用できることを確認した。前年度は全卵からアレルゲンタンパク質を除去する方法と、これを素材として代表的な卵料理を調製する方法を検討し、簡単な改良で卵白が凝固した全卵でも卵料理素材として十分に利用できることを確認した。今年度は、普通卵を用いた卵料理や卵添加加工食品中に残存する可溶性オボムコイド量を求めて、各種の卵料理のアレルゲン強弱表を作成することを試みて以下のような結果を得た。卵料理として固茹および半熟卵、揚げ卵(固め、半熟)、ポーチドエッグ(固め、半熟)を、卵希釈液を用いた卵豆腐、プディング、茶碗蒸し、オムレツ、炒り卵、厚焼き卵をまた副材料として卵を用いた加工品であるかまぼこ、クッキー,卵ボーロ、カステラ、ドーナッツ、、クレープ、淡雪かんを定量的に調製した。全19種類の試料からPBSで可溶性オボムコイドを抽出し、SDS-PAGEおよびimmunoblottingでオボムコイドを確認し、次いで競争阻害ELISAで生卵白を基準として可溶性オボムコイド量を定量した。更に、各料理への卵使用量および1回摂食量を設定し、1回摂取量に含まれる可溶性オボムコイド量を求めて生卵と比較した。卵および卵希釈液を用いた卵料理にうち、固めの揚げ卵では可溶性オボムコイド量が1/100に減少したが、他の料理の可溶性オボムコイド量はほとんど減少しなかった。副材料を用いた加工品のうちかまぼこと淡雪かんの可溶性オボムコイド量はほとんど減少せず、これらの料理や加工品のアレルゲン活性は最強と判断された。最も可溶性オボムコイド量が減少したものは、ドーナッツであり、生卵の1/500となった。ドーナッツへの卵添加量は1/10個であってこのアレルゲン活性は弱いと位置づけられた。クッキーやカステラで可溶邸オボムコイド量が減少したが、デンプンに添加して調製する卵ボーロからの減少率は低かった。副材料として小麦粉を用い、高温で加熱した加工品中のアレルゲン活性は低下傾向を示した。
宇宙の大規模構造を用いた暗黒エネルギー及びインフレーションの研究

膨大な銀河によって描き出される宇宙の大規模構造を用いた宇宙論研究において、最大の不定性は物質全体の分布を銀河がどのようにトレースしているかという問題であり、これを「銀河バイアス」と呼ぶ。本年度の研究は、(1)銀河バイアスをより深く理解し、信頼性の高い理論模型を構築すること、(2)これまで不定性として捉えられてきた銀河バイアスの存在が、却って新しい知見を引き出す窓となる可能性、の2つのテーマに沿って行った。(1)では、宇宙の超大構造から銀河サイズまでを正確に描き出す宇宙論的N体シミュレーションから同定した「サブハロー」のクラスタリング解析を行った。特に、サブハローの「環境」の違いが速度構造に与える影響に注目し、速度場を利用した修正重力理論と暗黒エネルギー模型とを見分けるテストに混入し得る系統誤差について調査した。この結果、サブハローがハローの中心にあるか否かという比較的小スケールにおける「環境」の差異が、見かけ上の速度構造を大きく変えることを示すとともに、実際に観測された銀河の速度構造からその銀河の性質について重要な知見を引き出す方法論を提案した。(2)では、銀河バイアスに現れる宇宙の原始非ガウス性の影響を系統的に調べ上げることで、宇宙の種揺らぎを作ったとされるインフレーションの機構について新しい重要なテストができる可能性を明らかにした。揺らぎの起源となる原始の場が単一成分なのか複数成分かという違いが近傍宇宙の銀河の空間分布に異なる痕跡を残すため、これを手がかりに模型に依らないロバストなテストが可能であることを示した。また、異なる赤方偏移における複数の観測結果を組み合わせることで、従来調査されて来た2次結合に由来する非ガウス性と、より高次の結合に由来するものとを見極められることを示した。今年度行った2つの研究は、当初はシミュレーションの中で閉じた理論研究を予定していた。しかし、シミュレーションの解像度の向上、高精度の解析的模型の構築において大きな進展があったため、実際に観測された銀河の空間分布と直接照らし合わせることで、新たな知見を引き出す段階まで進展した。初めの研究では観測された銀河が、背景にある暗黒物質ハローの中央付近に存在する「中心銀河」とその周りを漂う「衛星銀河」とどのように対応しているかを決定する方法論が完成した。一方で、2つ目の研究では、観測量のみから構築可能な、原始揺らぎの性質と直接結びつく新たな指標を提案するとともに、その有効性をシミュレーションを用いて実証できた。今後は主に研究(1)の追試として、銀河を特徴付ける小スケールの情報と重力理論の性質を決定する大スケールの情報を切り分ける方法論の構築を目指して解析を続けたい。より具体的には、性質が全く未知の銀河の分布が与えられた場合に、銀河の環境を記述するパラメタと重力理論を記述するパラメタを同時に動かして最適解を求められるか、という問題設定で、当面はシミュレーションをベースとして研究を進めたい。また、銀河のバイアスをより適切に記述することが可能な解析的模型の構築も同時に進めたい。これは、昨年度取り組んだ「繰り込み摂動論」の構造に則って、銀河の性質を以下に取り込むかということになるが、より実用的なパラメトリゼーションの模索や、宇宙論パラメタとの縮退を異なる統計量の組み合わせからどのように解いていくかということが実際的な課題となる。バリオン音響振動に関しては、次世代観測から得られる精密なデータとの比較に耐えられる精密な理論テンプレートの構築が目標となる。22年度は、構造の重力成長における非線形性の影響と銀河個々の持つ特異速度の影響について研究した。これまで見落とされてきた密度と速度の高次スペクトル由来の項の存在を明らかにし、これを取り入れなければ次世代観測から誤った結論を導き得ることを示した。また、重力非線形進化についてこれまで提案されてきた解析的モデル及び経験則的モデルを組み合わせ、大規模な数値シミュレーションと詳しく比較することでモデルの正当性及び適応限界を明らかにした。また、揺らぎの非ガウス性に関する研究では、銀河団サイズの暗黒物質ハローの空間分布に関する研究を行った。高次のスペクトルであるバイスペクトルに注目し、これが原始揺らぎの非ガウス性の存在に敏感に応答することを初めて数値的に確認し、将来観測から達成可能な制限についての考察を行った。さらに、銀河団の形状や速度構造が異なると、原始非ガウス性の兆候の現れ方も異なることを発見した。次に、多成分の原始揺らぎからなるより一般的なシナリオへとモデルの拡張を行った。大規模な数値シミュレーションを実行し、できる限り広範なモデルについて系統的に構造形成シナリオへの影響を調査した。この結果、暗黒物質ハローの空間分布において強く距離に依存したバイアスが現れること、及び、物質全体(=暗黒物質+バリオン)の揺らぎに対して大きな不確定性が現れること、の二点を一般的な結論として導き出した。高解像度シミュレーションから、銀河・銀河団サイズの暗黒物質ハローを同定し、これらが赤方偏移歪みを受けた場合に見かけの分布がどのようになるか調査した。ハローのパワースペクトルを観測者の視線方向と垂直方向の2次元上にプロットすると、これまで広く利用されてきた大スケールのKaiser効果と小スケールのFinger of God効果を合わせた解析的公式では分布を全く再現できないことを初めて明らかにした。一方、昨年度、暗黒物質の分布に対して我々が導出した、Taruya, Nishimichi & Saito (2011)による公式には、これら2つの効果に分類できない新しい寄与が存在する。シミュレーションを用いることで、この効果はハローのバイアスの強さの2乗に比例して増幅することを示した。この効果を適切に取り入れることで、シミュレーションから測定した

2次元パワースペクトルは赤方偏移0.35において波数0.2h/Mpcまで誤差2パーセント以内で説明できた。将来の観測計画を想定した場合、補正項を適切に取り扱わないと、構造の線形成長率パラメタf(z)を平均で約5パーセント程度過小評価してしまう。次に、通常はガウス統計に従うものと仮定されている宇宙の原始揺らぎが非ガウス性を持つ場合にハローのバイアスがどのように変更を受けるかを調べた。昨年度の、2次局所型非ガウス揺らぎを拡張し、任意の次数の結合を持ち、また、複数の統計的に独立な成分が原始揺らぎに寄与する場合について解析的にハローバイアスの公式を導出した。この結果、「原始揺らぎは単一成分か、複数か?」、「非ガウス性は最低次(2次)の結合由来、より高次か?」という2つの重要な問題に答えるための、新しい整合性関係を明らかにした。これらの関係は観測量のみから構成され、Euclidなどの次世代観測から実際にテストすることができる。膨大な銀河によって描き出される宇宙の大規模構造を用いた宇宙論研究において、最大の不定性は物質全体の分布を銀河がどのようにトレースしているかという問題であり、これを「銀河バイアス」と呼ぶ。本年度の研究は、(1)銀河バイアスをより深く理解し、信頼性の高い理論模型を構築すること、(2)これまで不定性として捉えられてきた銀河バイアスの存在が、却って新しい知見を引き出す窓となる可能性、の2つのテーマに沿って行った。(1)では、宇宙の超大構造から銀河サイズまでを正確に描き出す宇宙論的N体シミュレーションから同定した「サブハロー」のクラスタリング解析を行った。特に、サブハローの「環境」の違いが速度構造に与える影響に注目し、速度場を利用した修正重力理論と暗黒エネルギー模型とを見分けるテストに混入し得る系統誤差について調査した。この結果、サブハローがハローの中心にあるか否かという比較的小スケールにおける「環境」の差異が、見かけ上の速度構造を大きく変えることを示すとともに、実際に観測された銀河の速度構造からその銀河の性質について重要な知見を引き出す方法論を提案した。(2)では、銀河バイアスに現れる宇宙の原始非ガウス性の影響を系統的に調べ上げることで、宇宙の種揺らぎを作ったとされるインフレーションの機構について新しい重要なテストができる可能性を明らかにした。揺らぎの起源となる原始の場が単一成分なのか複数成分かという違いが近傍宇宙の銀河の空間分布に異なる痕跡を残すため、これを手がかりに模型に依らないロバストなテストが可能であることを示した。また、異なる赤方偏移における複数の観測結果を組み合わせることで、従来調査されて来た2次結合に由来する非ガウス性と、より高次の結合に由来するものとを見極められることを示した。当初の予定では、昨年度の2次の原始非ガウス性の研究を拡張して3次の効果を取り入れた解析を行う予定であった。
変性型認知症の各種蓄積タンパクイメージングによる病態研究

1) αシヌクレイン・TDP-43のPET薬剤探索と有用性評価αシヌクレイン線維を脳内に接種したマーモセットに、プローブ候補化合物1種の放射性標識体を投与し、ポジトロン断層撮影(PET)を実施した。その結果、接種部位近傍で化合物の集積増加が観察された。また、線維を大脳基底核に接種した野生型マウスに上記化合物の非標識体を投与して、インビボ二光子レーザー蛍光顕微鏡観察を実施した。その結果、病変が大脳新皮質へと伝播する様子を、経時的に捉えることに成功した。また、線維の一部は血管周囲のグリアリンパ腔、ひいては脳表へと運ばれることが明らかになった。TDP-43病変に結合するプローブ候補化合物1種とその標識前駆体を合成委託して、放射性標識体の合成を実施した。標識体をオートラジオグラフィーに用いて、TDP-43病変を多数含有する患者脳切片において、化合物の明瞭な特異結合が観察された。2)アミロイド・タウ病変に結合する化合物の評価アミロイドプローブPiBとタウ病変プローブPBB3を用いた臨床PETでは、アルツハイマー病患者の前頭眼窩野におけるタウ集積が、やる気の低下(アパシー)と密接に関連することを明らかにした(Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry誌に掲載)。また、進行性核上性麻痺患者において、大脳白質のタウ沈着が、運動・認知機能障害と相関することを見出した(Movement Disorder誌に掲載)。タウ病変が脳内に形成されるモデルマウスにおいて、実験的治療としてドキシサイクリンを経口投与したところ、Tet-Offシステムを介するタウ沈着の抑制が経時的なPETおよび二光子レーザー蛍光顕微鏡で確認できた。従って、これらのイメージングは、タウ病態を標的とする治療薬候補物質の薬効評価系として有用と考えられた。αシヌクレイン病変プローブの開発は、候補化合物のインビボ評価が、線維接種マーモセットならびにマウスで予定通り進んでおり、臨床応用性の見通しが立ち始めているのに加えて、病態解明にも役立つ所見が得られている。TDP-43病変プローブの開発も、有力な候補化合物の標識体を計画通りに作製し、オートラジオグラフィーで良好な結果が得られたことより、予想された通りの進捗と言える。アミロイドとタウ病変のプローブを用いた臨床PET研究についても、各種神経変性疾患で、疾患ごとに特徴的な異常タンパク集積分布や、集積と臨床症状との相関が見出され、論文成果を生み出したことより、順調な進展と言える。さらにタウトランスジェニックマウスの実験的治療において、タウ病変形成の抑制効果をPETと生体顕微鏡イメージングで捉えられたことから、抗タウ療法の薬効評価系構築も、計画通りに進んでいる。1)αシヌクレイン・TDP-43のPET薬剤探索と有用性評価αシヌクレイン病変プローブ開発は、引き続き線維接種マーモセットモデルのPETを施行して、病変の脳内伝播を追跡し、定量性の評価と合わせて、臨床への応用性を検討する。また、線維接種モデルマウスの経時的なインビボ二光子レーザー蛍光顕微鏡により、病変の伝播が捉えられることが判明したので、同技術とPETを組み合わせることで、病変伝播と神経変性や神経炎症との関連性を明らかにする。その際には、神経細胞・グリア細胞での蛍光タンパク発現や、神経炎症PETイメージングを利用する。TDP-43病変プローブ開発は、放射性標識体を正常マウスに投与し、脳移行性や脳からの洗い出し速度を、PETにより評価する。これと共に、ヒト脳からTDP-43凝集体を抽出して、標識体の結合試験を実施し、親和性を明らかにする。動態と結合特性のデータに基づいて、臨床応用の可能性を検討する。2)アミロイド・タウ病変に結合する化合物の評価臨床PET研究については、これまでの取り組みを継続し、疾患ごと、病期ごとの病変と臨床症状との関連性を明らかにする。タウ病変モデルマウスの経時的イメージングについては、ドキシサイクリンを用いた実験的治療で、タウPETと二光子レーザー蛍光顕微鏡の有用性が明らかになったことから、今後は神経の興奮/抑制バランスや、炎症性グリアの活性を抑制する薬剤などを用いて、マウスのタウ病態が抑制されるかどうかを、経時的なPETおよび顕微鏡イメージングにより検討し、治療薬開発におけるイメージング評価系の有用性をさらに明確にする。1) αシヌクレイン・TDP-43病変を可視化するPET薬剤検索代表者らが開発したタウPET薬剤PBB3が、結合性は低いながらαシヌクレイン病変に結合し、病変密度が高い患者ではPETで病変を画像化しうることを明らかにした(Mov Disord 2017)。脳切片の蛍光染色評価でαシヌクレイン病変への結合性が確認されたPBB3類似物質3化合物の誘導体を、新規に8種類程度作製し、蛍光染色および脳ホモジェネート結合試験で評価したところ、結合性が元の3化合物を上回る化合物が3種類見出された。また、蛍光染色でTDP-43病変への結合性が確認された2化合物の誘導体を、新規に8種類程度作製し、蛍光染色で評価したところ、結合性が元の2化合物を上回る化合物が2種類見出された。2)アミロイド・タウ病変に結合する化合物の評価(a)アミロイドPET薬剤の評価:各種アミロイドPET薬剤および新規化合物がいかなるタイプのアミロイド病変に結合するかを、蛍光染色ならびにオートラジオグラフィーにより評価した。

その結果、神経変性に密接に関わる古典的老人斑に選択的に結合する化合物と、びまん性老人斑にも結合する化合物が存在することが明らかになった。(b)タウ病変PET薬剤の評価:臨床でタウPET薬剤として用いられているPBB3とAV-1451の結合性の違いを、蛍光染色・オートラジオグラフィー・脳ホモジェネート結合試験で明らかにした(Brain 2017)。18Fで標識された新規薬剤AM-PBB3およびPM-PBB3が、PBB3を上回る結合性で非アルツハイマー病タウ疾患のタウ病変に結合することを確認した。また、PM-PBB3はPBB3に比べて、より重合度の低いタウ病変も検出しうることが示された。1) αシヌクレイン・TDP-43病変を可視化するPET薬剤検索αシヌクレイン病変が高密度で蓄積した患者ではPBB3-PETにより病変を検出できることが分かり、親和性がPBB3をどの程度上回れば大変の患者でPETにより病変を画像化できるかの見通しが明らかになった。これは当初の計画以上の進捗といえる。αシヌクレイン病変PET薬剤の開発も、計画通り順調に進んでいる。TDP-43病変PET薬剤開発も、結合性・選択性の高い基本骨格が同定され、予定通りに進行している。2)アミロイド・タウ病変に結合する化合物の評価化合物がいかなるタイプのアミロイドないしはタウ病変を検出するのかが示されたことより、各化合物の意義も明らかになり、開発と評価が順調に進展している。新規化合物AM-PBB3およびPM-PBB3が元のPBB3を上回る特性を示したことは、当初の計画以上の進捗といえる。候補化合物3種の放射性標識体を作製し、αシヌクレイン線維接種マーモセットのポジトロン断層撮影(PET)や、患者脳サンプルのオートラジオグラフィーで評価した。その結果、1種の化合物によって脳内病変を検出できた。さらに、この化合物が蛍光物質であることを利用し、αシヌクレイン線維接種マウスのインビボ二光子レーザー顕微鏡で評価した結果、αシヌクレイン凝集体病態の脳内伝播を経時的に捉えられることが判明した。TDP-43病変に結合する薬剤としては、化合物2種の放射性標識体を作製し、正常マウスのPETにより、十分な脳移行性を有することを証明しえた。また、患者脳切片のオートラジオグラフィーにより、病変への特異結合を確認した。2)アミロイド・タウ病変に結合する化合物の評価(a) PETによるアミロイド病理の意義の検討:アルツハイマー病の前段階の患者を対象として、アミロイドおよびタウPETを、それぞれ特異的プローブである[11C]PiBと[11C]PBB3を用いて経時的に実施した。これにより、アミロイド蓄積がタウ蓄積を加速することが示唆された。また、ベースラインの時点でタウ蓄積が多いほど、その後の認知障害が加速されることが示された。(b)タウ病変PET薬剤の評価:新規化合物PM-PBB3は、既存プローブPBB3に比して重合度が低いタウ病変にも結合する。PBB3とPM-PBB3を蛍光プローブとしてタウ病変モデル(rTg4510)マウスに投与し、蛍光タンパクで可視化した神経細胞・ミクログリアと合わせてインビボ二光子レーザー顕微鏡で経時的に観察した。その結果、重合度が高いタウ病変を有する神経細胞が、高頻度でミクログリアにより貪食されて死滅することが判明した。
角膜ヘルペス治療における分子標的の解明

角膜ヘルペス治療のターゲットになりうる新たな分子を検索することを目的として、in vitroのヒト角膜細胞、in vivoのマウス感染モデルにおいて、発現分子を網羅的に解析し、感染制御や角膜炎症における役割を解明し、それらの分子の抑制による効果を検討する。また、合わせてウイルス側の治療ターゲットについても検討する。(1)ヒト角膜上皮の単純ヘルペスウイルス(HSV)感染に対する分子応答について、マイクロアレイを用いた検索をおこなう。(2)ヒト角膜内皮のHSV感染に対する分子応答について、マイクロアレイを用いた検索をおこなう。(3)ヒト角膜内皮のHSV感染におけるTLRの役割を検討する。(4)ウイルス側の治療ターゲットとして、helicase-primase阻害作用をもつ新しい抗ウイルス薬の効果をマウスヘルペス性角膜炎モデルを用いて検討する。(5)マウスヘルペス性角膜炎における分子応答について、マイクロアレイを用いた検索をおこなう。目的:単純ヘルペスウイルス(HSV)の角膜上皮への感染は、上皮型ヘルペスの発症を引き起こすが、その後さらに、実質型角膜炎のトリガーとなる。本年は、角膜上皮をターゲットに定めて、ヒト角膜上皮のHSV感染に対する分子応答と、感染制御や角膜炎症における役割を包括的にとらえるためにマイクロアレイを用いた検索をおこなった。方法:不死化ヒト角膜上皮細胞(HCE)にHSV1型KOS株を感染させ、経時的にRNAを採取した。対象には、非感染細胞及びUV不活化HSV感染HCEを用いた。採取したRNAを用いて、Agilent社のGeneSpring GX7.3.1を用いて包括的トランスクリプトーム解析を行った。結果:分散分析において有意な変動(P<0.05)を示し、かつ2倍以上発現が変動あるいは減少を示した遺伝子は、412個であった。次にこれらの遺伝子群を用いてKyoto Encyclopedia of Genes and Genomesを用いてシグナル伝達経路との関連を検討した。多くの遺伝子が関連づけられた経路として、MAP kinase,細胞接着、サイトカインシグナル、細胞周期、renal cell carcinoma,VEGFシグナルがあげられた。またUV不活化HSV感染では、大きな遺伝子変動は認められなかった。更にlngenuity pathway analysisを用いて解析すると、シグナル伝達の中心となっているのはIL-6とVEGFであると考えられた。結論:角膜上皮へのHSV感染は、MAP kinase経路を中心とした多様なシグナル経路を活性化させており、IL-6とVEGFがその中心となっていた。角膜ヘルペスの実質型で問題となる新生血管産生に関与するVEGFが、上皮への感染ですでに重要な因子として産生されていることは特に注目に値する結果である。1.単純ヘルペスウイルス(HSV)の角膜内皮への感染は、内皮型ヘルペスの発症を引き起こすが、その病態には不明な点が多い。本年は、角膜内皮をターゲットに定めて、ヒト角膜内皮のHSV感染に対する分子応答と、感染制御や角膜炎症における役割を包括的にとらえるためにマイクロアレイを用いた検索をおこなった。方法としては不死化ヒト角膜内皮細胞にHSV-1(KOS株)を感染させて作成したTranscriptomeネットワークを用い、炎症制御候補エレメントを抽出し、FACS, real-time RT-PCR、ELISAを用いてその意義を検証した。その結果、HSV感染応答転写ネットワークにおいて、古典的interferon応答、Pattern recognition receptor(PRR)応答シグナリングがもっとも有意な関連を示した。PRR応答としてTLR関連分子についてFACSを用いてスクリーニングしたところ角膜内皮はTLR-9をほぼ選択的に強発現していた。inflammatomeにおいては、type I inerferonに加えIL-6が有意な関連を示したエレメントの上位に位置づけられた。TLR9のinflammatomeにおける役割を阻害oligoあるいはsiRNAを用いて検討したところTLR9阻害により上清中および細胞中のHSVはtitration、real-time PCRとも有意(p<0.01)に減少するとともにIL-6の誘導を転写レベルから減少させた。以上より角膜内皮細胞におけるHSV感染応答において、TLR-9は重要な位置を占め、IL-6誘導を介してinflammatome形成に寄与することが示された。2.マウスHSV角膜感染モデルを用いてhelicase-primase阻害作用をもっ新しい抗ウイルス薬全身投与を行い、バラシクロビルを上回る効果を確認した。そこで昨年より引き続いて、ヒト角膜内皮のHSV感染に対する分子応答を包括的にとらえるためにマイクロアレイを用いた検索をおこなった。方法としては不死化ヒト角膜内皮細胞にHSV-1(KOS株)を感染させて作成したTranscriptomeネットワークを用い、種々の統計解析をおこなうとともに、プロテインアレイによる確認も行った。その結果、HSV感染応答Transcriptomeのprimary associated functionが抗原呈示であることが判明した。また、プロテインアレイにおいても抗原呈示に関与する分子、すなわち、IL-6,IP-10,HVEML,IFN-γが上昇していた。そこで、ヒト角膜内皮の抗原呈示能を確かめるために、Mixed lymphocyte reaction assayを行ったところ、HSV-1を感染しMMC処理したヒト角膜内皮はHSV既感染者のアロのヒトT細胞を刺激してBrDUの取り込みを増加させた。このことから、少なくともHSV感染に関しては角膜内皮は抗原呈示細胞として機能することが示唆された。