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近代ロシア帝国の開発と中央アジア南部定住地域の社会変容―灌漑史の視点から―

本研究は、帝政ロシア統治期(1867-1917年)の中央アジア南部定住地域における帝国政府内省庁、企業家、植民地当局といった様々な主体の間での開発をめぐる議論と実践が、同地域の現地政権・社会によって維持されてきた土地制度・水利慣行の実態となぜ乖離していたのかを明らかにしてきた。本研究は、アムダリヤのカスピ海への転流計画に代表される大規模灌漑計画が、各オアシス地域の特質を踏まえた土地改良事業に優先されていたことを明らかにし、そうした決定の背景にイギリスとの「グレートゲーム」に見られる対外的要因が働いていたことを明らかにした。本年度は4回、のべ1カ月半にわたり、ウズベキスタン共和国中央国立文書館、ロシア国立歴史文書館、同国公共図書館において、ロシア帝国の河川転流計画(アムダリヤのカスピ海への転流計画)に関する文書史料を閲覧、複写した。またロシア科学アカデミー東洋写本研究所では、1870年代の村落調査の記録など中央アジア現地社会(ホラズム地方)の水利慣行に関する史料を閲覧、筆写した。これらの研究成果を通して、ロシア帝国の地方統治機関の開発計画と現地社会の水利慣行との齟齬がより具体的に明らかになったが、同帝国の中央政府の開発計画立案過程およびそれに対する地方統治機関内での議論の展開については次年度以降詳細な考察が必要となる。なお、本研究課題およびその基盤となった先行の研究課題(「ロシア進出前後の中央アジア社会に関する歴史地域学の試み」)の成果に対し、第4回地域研究コンソーシアム賞登竜賞および平成26年度筑波大学若手教員奨励賞を受賞した。本年度は、帝政末期ロシアのモスクワ、サンクト・ペテルブルグの企業家たちが立案した中央アジアでの灌漑計画に関する公刊、未公刊の史料収集、およびそれらに対する帝政ロシア当局の関連史料の収集・検討を計画していたが、それはロシア(2回)およびウズベキスタン(1回)での調査によってその所期の目的を達成した。史資料収集を行ったのは、サンクト・ペテルブルグに所在するロシア国立歴史文書館(RGIA)、ロシア地理学協会(RGO)文書室、ロシア国民図書館(RNB)、ロシア科学アカデミー東洋写本研究所(IVVRAN)、およびウズベキスタン共和国タシュケント市に所在するウズベキスタン中央国立文書館(TsGARUz)である。また前年度の史資料収集の成果として、18-19世紀のオレンブルグを基点としたロシア=中央アジア間の隊商交易の展開および取引の実態に関する報告を、2015年8月に幕張で開催されたICCEES(国際中東欧研究学会)において行った。それ以外にワークショップ等で4回(英語1回、日本語3回)の関連報告を行っている。さらに19世紀後半のアムダリヤ下流域における灌漑計画の失敗の背景に、当時のロシア帝国の対外関係、河川交通を重視する軍事戦略があったことを明らかにした論文を査読誌に投稿した。これらの成果を通じて、企業家の中央アジア進出の前提をなす18世紀以降のロシアと中央アジアの商業関係の全体像と特徴を把握することができた。次年度は企業家たちの灌漑事業面での活動の具体的内容および特徴を明らかにしていく。計画した史資料の収集並びに成果の公表は達成できており、おおむね順調に進んでいると評価できる。平成28年度は、ロシアにおいて2回(4-5月、10-11月ののべ3週間)の文書館調査を実施し、おもに土地整理農業総局の諸部局(土地改良局など)の諸文書の収集・分析を行った。また、ウズベキスタン(2016年9月)およびカザフスタン(2017年2月)に滞在した機会を利用し、ウズベキスタン共和国中央国立文書館等において関連史資料の収集を行った。当初の計画通り、研究は進展している。ロシア、ウズベキスタン、カザフスタンにおける史資料調査を実施し、土地整理農業総局の諸部局(土地改良局など)の未公刊文書や現地語文書の収集・分析を継続した。また国際学会での報告を3件行うことができた。さらに、その乖離を、帝国権力と現地社会という二項対立に収斂するのではなく、帝国内の様々な主体および主体間の関係が生み出したものとして捉えなおし、新たな近代ロシア帝国像の構築を試みている。本研究の最終年度にあたる平成29年度には、ロシア、ウズベキスタン、ジョージアにおいてのべ1か月程度の文書館調査およびフィールド調査を実施した。収集した史料は、ロシア国立海軍文書館に所蔵されるアラル海艦隊、アムダリヤ艦隊に関連する文書、およびジョージア国立文書館に所蔵される、1860-1870年代コーカサス総督府が主導したアラル海=カスピ海間の地理、交通に関する調査の記録文書が中心である。また2018年1月には民族史、同年2月には都市史の観点から、帝国論および開発をめぐる議論に関する国際ワークショップを実施した。またこれらのワークショップの前提として、『歴史と地理地理の研究』第196号に「中央アジア乾燥地域の都市と水資源ーヒヴァー」と題する小文を刊行し、議論を整理した。ただし中央アジアの灌漑史研究の視点から新たな近代ロシア帝国論を単著にまとめる作業は、Palgrave Macmillan社からの出版を目指して現在取り組んでいる。

本研究は、帝政ロシア統治期(1867-1917年)の中央アジア南部定住地域における帝国政府内省庁、企業家、植民地当局といった様々な主体の間での開発をめぐる議論と実践が、同地域の現地政権・社会によって維持されてきた土地制度・水利慣行の実態となぜ乖離していたのかを明らかにしてきた。本研究は、アムダリヤのカスピ海への転流計画に代表される大規模灌漑計画が、各オアシス地域の特質を踏まえた土地改良事業に優先されていたことを明らかにし、そうした決定の背景にイギリスとの「グレートゲーム」に見られる対外的要因が働いていたことを明らかにした。研究計画にもとづく文書館での未刊行史料調査、国際学会報告、論文の公刊は順調に進んでいる。また2014年10月のオーストリア科学アカデミーイラン学研究所での国際ワークショップでは、自身と近い研究テーマを持つ世界各地の研究者と意見交換を行うことができたのみならず、今後日本での国際ワークショップ主催に向け着実に準備を進めることができた。さらに2014年9月のサマルカンド国立大学(ウズべキスタン)での国際学会(ICAL2)では文理融合(おもに水文学分野)の研究計画についても検討することができた。ただし短期間での史料調査に際して、複写やパソコンの持ち込みが制限された場合が予想よりも多く、手書きでの筆写に時間を割かざるを得なかった点については、文書館との事前交渉をよりきめ細かに行う必要を感じている。本年度は20世紀初頭のロシア企業の中央アジアの灌漑分野への進出の前史として、ロシアと中央アジアの商業関係を、なるべく長いタイムスパン(18-20世紀初頭)で検討してきた。ただ19世紀のロシアと中央アジアを結ぶ隊商交易に関しては、未公刊の膨大な史料が残されており、その詳細を解明するためには国際的な研究プロジェクトの立ち上げが必要である。またその解明は、現在の中央アジアにおける商取引慣行の特徴、ならびに歴史的にはユーラシアにおける18-19世紀の商業史の展開を明らかにするうえで不可欠かつ展望の拓けた作業であるといえる。当初の計画通り、研究を遂行していく予定である。文書館調査を継続するとともに、オーストリア科学アカデミー・イラン学研究所を第一候補に国際ワークショップを企画し、研究の総括となる単著をまとめる作業を進める。中央ユーラシア史当初の研究計画では、1帝政ロシアの開発の理念と実践、2開発の実施に至るまでのロシアと中央アジア南部定住地域との関係史(とくに商業史の観点から)、3現地社会の水利制度の実態、に関する史資料調査を年度別に順次実施していくことにしていたが、海外での調査を効率的に行うためには、各テーマに関する調査を同時並行で実施していくようにしたい。そのためには調査前の準備をより綿密に行う必要がある。
貯蔵ガス環境調節による熱帯性果実の簡易貯蔵法

輸入の急増している熱帯性果実(パパイヤ,アボガド)や,同様に呼吸量が多く,鮮度保持の容易でない果実(モモ)について,プラスチックフィルム包装によって内部の酸素濃度,二酸化炭素濃度を調整する方法を検討した.1.気温5°C30°Cの5段階の環境下で,上記果実をポリエチレン包装し内部の酸素濃度,二酸化炭素濃度,呼吸量の変化,鮮度保持について調べた.2.3種の果実とも酸素濃度が21%の場合と比較して23%で鮮度保持効果(呼吸抑制,果色の変化の抑制,果実の軟化抑制)が認められた.3.0.03mm厚さのポリエチレンフィルムによって果実を包装した場合,内部の酸素濃度が約3%となるには1果実当りのフィルム表面積が400600cm^2であった.4.フィルムの厚さが増すと, 0.1mmで酸素濃度が25%になるが二酸化炭素濃度は15%以上となり,パパイヤでは果皮に褐色の斑点を生じた.この場合のCO_2除去は, 510gのソーダライムを同封することで可能であった.5.これらのことから,厚さ,ガス透過性,フィルム面積と酸素濃度との関係を求め,包装仕様について検討した.6.なお,エチレン,水蒸気濃度の上昇が鮮度におよぼす影響を考慮しなければならないが,今年度に行ったガス吸着剤の利用や,空気撹拌によって果実周辺の水蒸気拡散を促進させる方法による効果については,有効な結果は得られなかった.7.今後は,エチレン,二酸化炭素,水蒸気などの選択的吸着,透過膜の有効性について検討していく必要がある.輸入の急増している熱帯性果実(パパイヤ,アボガド)や,同様に呼吸量が多く,鮮度保持の容易でない果実(モモ)について,プラスチックフィルム包装によって内部の酸素濃度,二酸化炭素濃度を調整する方法を検討した.1.気温5°C30°Cの5段階の環境下で,上記果実をポリエチレン包装し内部の酸素濃度,二酸化炭素濃度,呼吸量の変化,鮮度保持について調べた.2.3種の果実とも酸素濃度が21%の場合と比較して23%で鮮度保持効果(呼吸抑制,果色の変化の抑制,果実の軟化抑制)が認められた.3.0.03mm厚さのポリエチレンフィルムによって果実を包装した場合,内部の酸素濃度が約3%となるには1果実当りのフィルム表面積が400600cm^2であった.4.フィルムの厚さが増すと, 0.1mmで酸素濃度が25%になるが二酸化炭素濃度は15%以上となり,パパイヤでは果皮に褐色の斑点を生じた.この場合のCO_2除去は, 510gのソーダライムを同封することで可能であった.5.これらのことから,厚さ,ガス透過性,フィルム面積と酸素濃度との関係を求め,包装仕様について検討した.6.なお,エチレン,水蒸気濃度の上昇が鮮度におよぼす影響を考慮しなければならないが,今年度に行ったガス吸着剤の利用や,空気撹拌によって果実周辺の水蒸気拡散を促進させる方法による効果については,有効な結果は得られなかった.7.今後は,エチレン,二酸化炭素,水蒸気などの選択的吸着,透過膜の有効性について検討していく必要がある.
新生児期の高ガラクトース不血症に関する臨床的研究

1.平成10・11年度の広島県におけるガラクトース血症マス・スクリーニング要精検者は126名(ボイトラー法17名,ペイゲン法109名)であった.新生児期に高ガラクトース血症を呈したもの,すなわちペイゲン法陽性者の全例が当小児科を受診したが,その診断の内訳は,一過性高ガラクトース血症59名,エピメラーゼ欠損症保因者34名,トランスフェラーゼ欠損症保因者7名,肝機能異常6名,門脈-肝静脈シャント2名であった.2.当科初診時の血中ガラクトース分画について検討した。対照に比し,赤血球中ガラクトース1リン酸は全ての群で上昇していたが,血漿ガラクトース値はシャント例でのみ高値を示した.赤血球中UDPガラクトースとUDPグルコースは,エピメラーゼ欠損症保因者のみそれぞれ増加,減少していた.シャトル例での血漿ガラクトース値は日内変動が大きく,シャントによる高ガラクトース血症の特徴と思われた.初診時の血清総胆汁酸値は個人差が大きく,対照新生児においても8-117μmol/Lと広い範囲に分布した.全経過を通じてシャント例では高胆汁酸血症が持続したが,その他の症例では生後1カ月過ぎには総胆汁酸値は低下した.3.当科で追跡しているシャント・ガラクトース血症の3例について脳MRIを撮影したが,いずれも,T_1強調像での淡蒼球の高信号化を認めた.それぞれの症例では血中マンガン値は高値をとっており,シャント例では乳糖以外の食事療法も必要な可能性がある.1.平成10年度の広島県におけるガラクトース血症マス・スクリーニング要精検者は59名(ボイトラー法11名,ペイゲン法48名)である(平成11年3月1日現在).新生児期に高ガラクトース血症を呈したもの,すなわちペイゲン法陽性者は全例,精査のために当小児科を受診した.彼らの現時点での診断は,一過性高ガラクトース血症29名,エピメラーゼ欠損症保因者14名,トランスフェラーゼ欠損症保因者3名,肝機能異常1名,肝血管腫による門脈-肝静脈シャント1名である.2.当科初診時の血漿ガラクトース,赤血球中ガラクトース分画についての検討では,エピメラーゼ欠損症保因者で,赤血球中ガラクトース1リン酸・UDPガラクトースの高値を認めたほかは差を認めなかった.肝血管腫の症例の血漿ガラクトース値は日内変動が大きく,シャントによる高ガラクトース血症の特徴と思われた.初診時の血清総胆汁酸値は個人差が大きく,正常対象でも8-117μmol/Lと広い範囲に分布した.経過中,シャント例では高胆汁酸血症が持続したが,その他の症例では生後1カ月過ぎには総胆汁酸値は低下した.3.追跡調査では,近年話題になっている門脈-肝静脈シャントによる脳MRIの変化(淡蒼球のT_2高信号化)についての検討を行いたい.今回は,成因の一つと疑われているマンガンの動態に関する検討を予定している.1.平成10・11年度の広島県におけるガラクトース血症マス・スクリーニング要精検者は126名(ボイトラー法17名,ペイゲン法109名)であった.新生児期に高ガラクトース血症を呈したもの,すなわちペイゲン法陽性者の全例が当小児科を受診したが,その診断の内訳は,一過性高ガラクトース血症59名,エピメラーゼ欠損症保因者34名,トランスフェラーゼ欠損症保因者7名,肝機能異常6名,門脈-肝静脈シャント2名であった.2.当科初診時の血中ガラクトース分画について検討した。対照に比し,赤血球中ガラクトース1リン酸は全ての群で上昇していたが,血漿ガラクトース値はシャント例でのみ高値を示した.赤血球中UDPガラクトースとUDPグルコースは,エピメラーゼ欠損症保因者のみそれぞれ増加,減少していた.シャトル例での血漿ガラクトース値は日内変動が大きく,シャントによる高ガラクトース血症の特徴と思われた.初診時の血清総胆汁酸値は個人差が大きく,対照新生児においても8-117μmol/Lと広い範囲に分布した.全経過を通じてシャント例では高胆汁酸血症が持続したが,その他の症例では生後1カ月過ぎには総胆汁酸値は低下した.3.当科で追跡しているシャント・ガラクトース血症の3例について脳MRIを撮影したが,いずれも,T_1強調像での淡蒼球の高信号化を認めた.それぞれの症例では血中マンガン値は高値をとっており,シャント例では乳糖以外の食事療法も必要な可能性がある.
北海道における冬季の患者受療行動モデルの構築と評価

本研究では冬季の患者受療動向について分析を行い、医療圏設定の妥当性と医療資源の適正配置を明らかにすることを最終的な目的として、冬季の交通特性を把握し、夏季の医療圏との違いを明らかにする分析を行なった。北海道の札幌二次医療圏、上川中部二次医療圏を対象として、天候・路面状況による所要時間の増加を移動コスト係数として仮定し、冬季における中核医療機関までの時間ごとの到達エリアを、GISを用いたシミュレーションによって明らかにした。また、自動車の走行履歴データから実際の移動コスト係数を推定して、シミュレーション分析の結果について評価を行った。本研究では北海道における冬季の患者受療行動モデルを構築することを目的としている。夏季と冬季では積雪や路面状況により道路事象が大きく異なるため、冬季における患者の移動負担の増加をシミュレーションによって明らかにすることを試みる。平成25年度は札幌医療圏と上川中部医療圏において、400床以上の中核医療機関を受診する場合の移動時間を人口集中地区と郊外地区の距離抵抗をコスト係数としてそれぞれ変化させてシミュレーション分析を行なった。中核医療機関への時間ごとの到達圏と圏域の人口カバー率を評価した結果、人口カバー率は人口集中地区のコスト係数の増加に大きく影響を受けて、医療機関の近くに居住する住民ほど影響を受けやすい傾向が見られた。また、上川中部医療圏は札幌医療圏に比べて人口集中地区のコスト係数の影響を受けずらい傾向が見られた。これまでの成果について第33回医療情報学連合大会(神戸)にて発表した。本研究では、北海道における冬季の患者受療行動モデルを構築することを目的としている。夏季と冬季では積雪や路面凍結により道路事情が大きく異なるため、冬季における患者の移動負担の増加をシミュレーションによって明らかにすることを試みる。平成24年度は患者受療行動モデルを分析するために必要となる地理情報システムの構築を行い、シミュレーションを行うために必要な環境を準備した。このシステムに道路ネットワークデータと医療機関のポイントデータを実装し、道路の区間ごとの所要時間などの属性情報をもとに、医療機関までの所要時間をネットワーク解析によって計測した。夏季を想定して旭川市内の400床以上の医療機関を受診するためにかかる時間をシミュレーション分析した結果、旭川市、東川町、東神楽町、鷹栖町、当麻町の市街地は概ね30分以内の到達圏域に含まれた。また、近郊の深川市や美瑛町、当麻町、比布町、愛別町、和寒町などが60分以内の到達圏域に含まれた。夏季を想定した所要時間に対して、冬季を想定した一定割合の増加分を付加することにより、到達圏域の縮小が認められた。また、本年度は夏季と冬季の交通事情の違いについて予備的な検討を行った。市街地周辺では、冬季は夏季に比べて走行車線が狭くなったり、交差点周辺での路面凍結による自動車の走行速度の低下が見られた。一方、郊外では視界が悪いような場合において、特に自動車の走行速度が低下して移動に時間を要することが示唆された。本研究では北海道における冬季の患者受療行動モデルを構築することを目的として研究を行なった。夏季と冬季では積雪や路面凍結といった要因により道路状況が大きく異なり、そのため冬季における患者の移動負担の増加することが一般的に知られているが、その詳細は不明なことが多いため、今回、シミュレーション分析を試みた。患者受療行動モデルを分析するために必要となる地理情報システムを構築して、このシステムに道路ネットワークデータと医療機関のポイントデータを実装し、道路の区間ごとの所要時間などの属性情報にもとづく北海道における冬季の天候・路面状況が患者受療動向に与える影響を評価した。所要時間ごとの人口カバー率について所要時間にかかるコスト係数を用いて札幌二次医療圏および上川中部二次医療圏を対象としてシミュレーション分析を行った。その結果、冬季においては中核医療機関までの所要時間が増大することを地図上に視覚的に表現して、冬季の天候・路面状況による中核医療機関までの所要時間と二次医療圏に占める人口カバー率および面積の変化を明らかにした。この分析により、市街地周辺では、冬季は夏季に比べて走行車線が狭くなったり、交差点周辺での路面凍結による自動車の走行速度の低下が見られる一方、郊外では視界が悪いような場合において、特に自動車の走行速度が低下して移動に時間を要することが示唆された。さらに北海道における夏季と冬季の実際の交通特性について調査した道路交通データ(カーナビプローブデータ)を利用して、シミュレーション分析の最適なパラメータに関する検討を行い、実際の交通特性に基づくシミュレーションの妥当性について検証を行った。医療情報学本年度は距離抵抗の観点からシミュレーション分析をすすめ、学会発表も行っており、おおむね順調に進展していると考えている。ただし、北海道旭川市における夏季と冬季の交通特性について調査した道路交通データを購入する予定であったが、当該地域におけるサンプル数が少ないことが想定されるため今年度の購入を見送り、予定していた研究費の執行ができなかった。実際の交通特性に基づいた道路交通データに基づく解析がやや遅れている状況にあるが、現在サンプル数が比較的多い地域および範囲を調査しているところである。

初年度である平成24年度の進捗は実施計画から若干の変更はあるものの、ほぼ予定通り達成できたものと考える。これまでの研究成果および購入予定の道路交通データをもとに疾患別の患者受療行動モデルのパラメータを導出を行う予定である。また、患者受療行動モデルの妥当性の評価を行ったうえで、成果を論文としてまとめる予定である。平成25年度はシミュレーション分析の最適なパラメータに関する検討を行う予定である。実際の交通特性に基づいた道路交通データ等を利用して分析を行い、モデルの構築と妥当性の検証を行う予定である。また、これらの成果をまとめて学会等にて発表を行う予定である。今年度は北海道旭川市周辺の道路交通プローブデータを購入する予定であったが、プローブデータに含まれるデータが非常に少ない可能性があったため、今年度の購入を見送った。札幌市などを含む、他の地域の道路交通プローブデータの調査等に時間を要したため、研究費を予定通り執行できなかった。次年度は対象地域・範囲を確定して道路交通プローブデータ等の購入を行い、夏季と冬季の交通状況の差異をGISにて評価する予定である。次年度は北海道旭川市周辺における夏季と冬季の交通特性について調査した道路交通データ等を購入する予定である。
波長多重通信用光ファイバ増幅器の開発と利得特性評価システムの構築

本研究では、1.新規Erドープガラス、結晶化ガラスにおける、広帯域光増幅器材料の開発、2.1.441.52μm帯で光増幅特性を有するTmドープガラス、特に酸化物での高効率新材料開発、3.Tm-ドープファイバの2波長励起方式による光増幅特性の高効率化と利得長波長シフト、4.Erドープファイバの基礎光物性の評価方法の開発と光増幅利得特性との関係探求、5.超広帯域光増幅器としてのCr^<4+>イオンドープガラスセラミックスの開発の研究を行った。いずれのテーマもこれまでに行ってきた、固体中の希土類の局所構造解析と光物性に関する研究を基礎として、今後の広帯域波長多重通信において重要な光増幅器となる可能性を持つ、材料の開発と評価を行うことを目的とした研究テーマである。自作光ファイバの作成に必要な実験設備投資には到底至らなかったが、本科研費テーマである、光増幅利得特性評価システムの構築という意味でも、ファイバデバイス評価システムは、かなりのレベルまで確立した。ファイバの利得飽和や利得スペクトルの自動測定が、Sバンドの短波長側からLバンドの長波長域まで可能であり、PC98でGPIB制御の「手作り」の測定システムを整えることができた。この点に関しては、まず知る限り国内の大学、公的研究機関のどこにも負けない研究環境ではないかと自負している。近年の光伝送システムの大容量化の要求により,通信の基盤となる光増幅器の増幅波長帯域拡大や新たな通信帯域の獲得が急務となっている。特にC-band以外の新たな通信帯域の拡大を可能とするファイバ増幅器の開発研究が、シリカ以外のガラスホスト材料で行われているが、シリカ系Erドープフアィバ(EDF)の高い信頼性を生かした、高性能化、新帯域への適用を目指すことも重要である。材料性能向上のためには、シリカ系EDFの基礎的光物性の把握が重要であると考えられる。そこで、Al_2O_3ドープEDFの光増幅特牲向上を主眼として,異なるAl_2O_3濃度を持つ数種のAl/Ge/SiO_2系EDFについてファイバーの状態での基礎光物性測定および増幅特性の評価を行った。その結果EDF中のAl_2O_3濃度増加による輻射遷移確率の増大と非輻射遷移の抑制を確認し,10000ppmを超える高濃度Al_2O_3ドープ領域においても,Al_2O_3ドープがEDFの増幅特性の向上に結びつくことを確認した。またC-band域における光増幅利得特性評価を10m,20m,30mの長さの異なるファイバーを用いて行った。その結果,EDF長が20mにおいて前回の30mファイバの増幅利得実験で観測された、短波側でのEr^<3+>による再吸収が抑えられ、光増幅器として良好な特性を示すことが分かった。さらに20m長ファイバでの最適な光増幅特性を示すファイバ組成を決定するために増幅利得特性の比較を各ファイバについて行った結果,今回用いたEDF中で最もAl_2O_3濃度の高い、[Er濃度:Al濃度]=[800ppm:40000ppm]の組成において光増幅器として最も良好な増幅特性を有している事も分かった。光通信において新たな波長帯域の開拓が期待されていることに伴い、C, Lバンドと同様に低損失であるS^+およびSバンド(14601530nm)に注目が集まっており、この帯域の信号光を増幅する増幅器の一つとして、Tm^<3+>添加光ファイバ増幅器(TDFA)が提案されている。しかし、既に確立したEDFAの成熟度と比較すると、未だ決定的な励起方法が確立されていないのが現状である。そこで本研究では、TDFAの高性能化を目指して、Tmドープファイバ(TDF)の基礎光物性の調査と増幅利得特性の2波長励起方式依存性を明らかにすべく、2種類の励起方式(1051&1560nmおよび1410&1560nm)について、その増幅特性とその励起メカニズムを検証した。

その結果、補助励起光(1560nm)強度が0mW、即ち単一波長励起の時は、前者が、信号光波長の全波長領域において増幅利得が上回り、主励起光1051nm時の増幅利得は、補助励起光強度が5mWのとき最大値を取り、その後増幅帯域を長波長側へシフトさせながら急激に低下した。一方で、後者(主励起光1410nm)の増幅利得は、補助励起光強度が40mWになるまで増大し、その後低下した。また、増幅帯域は、補助励起光強度が40mWに至るまでわずかに長波長側へシフトしているが、40mWを越えるとそのシフトは急激に強くなった。2種類のTm^<3+>の励起方式について、その増幅特性とその励起メカニズムを検証した結果、主励起光波長の違いによりTm^<3+>の励起プロセスが異なることが示された。高効率な増幅とより低損失な領域(S-バンド)での増幅性能を考えると、主励起光としては、1410nm励起が有利であることがわかった。
神径細胞集団の連鎖を伝播する集団発火活動と情報表現

神経細胞集団の連鎖を安定伝播する様々な集団発火統計結合遅延一定の場合順方向に結合した神経素子集団の連鎖を考え、その連鎖を安定に伝播する様々な集団発火状態について解析した.結合遅延は全ての結合で一定の場合を解析した.自明な安定状態、すなわち全素子が発火しない状態や全素子が常に発火している状態を除き、安定に伝播する集団発火状態は1つであることがわかった.その安定に伝播する集団発火状態と回路特性を表すパラメータ(興奮・抑制バランス、結合率など)との関係が導びかれた.神経細胞集団の連鎖を安定伝播する様々な集団発火統計結合遅延のばらつきがある場合一定の幅で一様に分布する結合遅延のばらつきがある場合に、安定に伝播する集団発火パターンの統計を調べ、回路特性を表すパラメータ(興奮・抑制バランス、結合率、結合遅延の分布幅)との関係が導びかれた.結合遅延のばらつきがある場合には、集団発火パターンの時間相関の時間スケールが結合を介すごとに大きくなっていく可能性がある.しかし、順方向性結合集団では、相関の時間スケールは大きくならず、結合遅延のばらつきの程度と同じであることが示された.さらに、結合遅延のばらつきの効果を結合率に繰り込めば、発生する集団発火パターンの統計は、結合遅延のばらつきがない場合と、同じであることがわかった.神経細胞集団の連鎖を安定伝播する様々な集団発火統計結合遅延一定の場合順方向に結合した神経素子集団の連鎖を考え、その連鎖を安定に伝播する様々な集団発火状態について解析した.結合遅延は全ての結合で一定の場合を解析した.自明な安定状態、すなわち全素子が発火しない状態や全素子が常に発火している状態を除き、安定に伝播する集団発火状態は1つであることがわかった.その安定に伝播する集団発火状態と回路特性を表すパラメータ(興奮・抑制バランス、結合率など)との関係が導びかれた.神経細胞集団の連鎖を安定伝播する様々な集団発火統計結合遅延のばらつきがある場合一定の幅で一様に分布する結合遅延のばらつきがある場合に、安定に伝播する集団発火パターンの統計を調べ、回路特性を表すパラメータ(興奮・抑制バランス、結合率、結合遅延の分布幅)との関係が導びかれた.結合遅延のばらつきがある場合には、集団発火パターンの時間相関の時間スケールが結合を介すごとに大きくなっていく可能性がある.しかし、順方向性結合集団では、相関の時間スケールは大きくならず、結合遅延のばらつきの程度と同じであることが示された.さらに、結合遅延のばらつきの効果を結合率に繰り込めば、発生する集団発火パターンの統計は、結合遅延のばらつきがない場合と、同じであることがわかった.
Bordetella壊死毒の分子レベルの作用機構の解析

Bordetella bronchiseptica壊死毒(DNT)の二種のトリプシン消化断片(60kDaおよび90kDa)のN末端側アミノ酸配列を自動アミノ酸シークエンサーで決定し、得られたアミノ酸配列に基づいてプローブを合成した。このプローブで、種々の制限酵素で消化したB.bronchisepticaの染色体DNAをサザーンブロットし、陽性反応の得られたBamHI,Apal,BamHi-Apal消化DNA断片を用いて部分ライブラリーを作製した。このライブラリーを前記の合成DNAプローブを用いてスクリーニングを行い壊死毒遺伝子をクローニングし、さらにその塩基配列を決定した。クローン化したDNT遺伝子を定法に従ってpET21発現ベクターに組み込み(pETDNTwt)、E.coli BL21(DE3)株に導入してE.coliのDNT発現系を作製した。pETDNTwtを導入したE.coliの菌体抽出液からは抗DNT IgGで中和される皮膚壊死活性が検出できた。B.bronchisepticaDNTをコードするDNAの塩基配列からDNTの全アミノ酸配列を推定したところ、DNTは1,464アミノ酸残基からなり、その分子量は160,602であることがわかった。既に報告されたB.pertussisのDNTとアミノ酸配列を比較したところ、両者には97.95%の相同性が認められた。アミノ酸配列のモチーフ検索をしたところ、B.pertussis DNTと同様にB.bronchiseptica DNTにおいてもC末端側にP-loopと呼ばれるATP/GTP結合モチーフが存在することがわかった。またDNTと同じく、Rhoを標的分子にもつ大腸菌のCNF2ともC末端側において35%程度類似性のあることが確認できた。以上の結果からDNT分子のC末端側に活性ドメイン、すなわちRhoと反応する部位が存在する事が考えられる。
イネの形態形成を制御する遺伝子の単離およびその機能の解明

主要作物であり,モデル植物でもあるイネを研究材料として,その発生・分化や形態形成を制御する遺伝子を単離し,その機能を解明することにより,将来形態改変によるイネの分子育種を目指すことを目的として研究を行った.(1)葉の中肋形成を制御する最も重要な遺伝子であるDROOPINGLEAF(DL)遺伝子の発現制御機構の研究を行い,中肋予定領域で特異的に発現するためには,第2イントロンに存在する200bpの配列が必須であることを明らかにした.(2)中肋形成時にDLの下流で機能する遺伝子を同定することを目的とし,DL過剰発現体とdl変異体とのシュート頂よりRNAを抽出し,マイクロアレイ方により網羅的に解析し,中肋形成特異的および中肋形成と心皮形成両者に機能するいくつかの遺伝子を同定した.また,花発生時の遺伝子プロファイルを野生型と変異体とを比較し,心皮で発現量が増加する遺伝子を約20個見出した.このうちいくつかの遺伝子について,in situハイブリダイゼーションにより,その空間的発現パターンを解析し,遺伝子機能の推定を行った.(3)小穂器官の発生・形態形成を制御する機構を明らかにする目的で,護頴が過伸長する変異体および過剰頴を生じる変異体の解析を進めその機能を推定するとともに,ポジショナルクローニングによる遺伝子単離の研究を進めた.主要作物であり,モデル植物でもあるイネを研究材料として,その発生・分化や形態形成を制御する遺伝子を単離し,その機能を解明することにより,将来形態改変によるイネの分子育種を目指すことを目的として研究を行った.(1)葉の中肋形成を制御する最も重要な遺伝子であるDROOPINGLEAF(DL)遺伝子の発現制御機構の研究を行い,中肋予定領域で特異的に発現するためには,第2イントロンに存在する200bpの配列が必須であることを明らかにした.(2)中肋形成時にDLの下流で機能する遺伝子を同定することを目的とし,DL過剰発現体とdl変異体とのシュート頂よりRNAを抽出し,マイクロアレイ方により網羅的に解析し,中肋形成特異的および中肋形成と心皮形成両者に機能するいくつかの遺伝子を同定した.また,花発生時の遺伝子プロファイルを野生型と変異体とを比較し,心皮で発現量が増加する遺伝子を約20個見出した.このうちいくつかの遺伝子について,in situハイブリダイゼーションにより,その空間的発現パターンを解析し,遺伝子機能の推定を行った.(3)小穂器官の発生・形態形成を制御する機構を明らかにする目的で,護頴が過伸長する変異体および過剰頴を生じる変異体の解析を進めその機能を推定するとともに,ポジショナルクローニングによる遺伝子単離の研究を進めた.本研究は,重要な作物であり,分子遺伝学的研究に適したイネを研究材料とし,その発生分化や形態形成を制御する遺伝子を単離し,その機能を解明することにより,将来形態改変によるイネの分子育種を目指すことを目的としている.(1)DROOPINGLEAF(DL)遺伝子は,葉の中肋と雌ずいの発生を制御し,イネの形態に大きな影響を与えている。このDLの発現制御機構を解明することを目的として,phylogenetic footprintingを行った。まず,イネ属およびイネ科植物のDLの塩基配列を決定し,比較した。その結果,第1および第2イントロンに保存性のある領域が存在することが判明し,この領域に発現調節に関わる因子が存在することが示唆された。現在,プロモーターとイントロンとをいろいろ組み合わせたコンストラクトを作製し,イネの形質転換を行っている。この研究を進め,中肋と心皮の予定領域で特異的に発現を誘導するシス因子を同定する予定である.(2)中肋形成時にDLの下流で機能する遺伝子を,マイクロアレイにより同定することを目的として研究を進めた。まず,野生型とdl変異体の中肋形成予定領域の組織をLaser micro dissection法により採取する方法を確立し,RNAを単離するのに充分な量を集めた。(3)小穂器官の発生・形態形成を制御する機構を明らかにする目的で,内穎,外穎,護衛などの形態異常の原因となる遺伝子を,ポジショナルクローニングにより単離する研究を進めた。本研究は,重要な作物であり,分子遺伝学的研究に適したイネを研究材料とし,将来形態改変によるイネの分子育種を目指して,その発生分化や形態形成を制御する遺伝子を単離し,その機能を解明することによりことを目的としている.(1)DROOPINGLEAF (DL)遺伝子は,葉の中肋と雌ずいの発生を制御し,イネの形態に大きな影響を与えている。中肋を強化することにより,イネの草型を改変し有用形質を扶養することが可能である.このためには,中肋特異的にDLを発現させることが必須となる.そこで,DLの発現制御機構を解明することを目的として,phylogenetic footprinting解析およびプロモータ解析を行った.その結果,中肋特異的発現に必要な制御領域は第2イントロンに存在すること,第1イントロンには発現量に関する因子が存在することが明らかとなった.(2)中肋形成時にDLの下流で機能する遺伝子の探索を,マイクロアレイ解析により研究を進めた。Laser micro dissection法により切り出した組織切片を用いて野生型とdl変異体を比較した.また,DL過剰発現体と野性型について,シュート頂領域の組織を用いて比較検討した.

(3)小穂器官の発生・形態形成を制御する機構を明らかにする目的で,護頴が過伸長する変異体の詳細な形態学的解析を行うとともに,ポジショナルクローニングによる遺伝子単離の研究を進めた。主要作物であり,モデル植物でもあるイネを研究材料として,その発生・分化や形態形成を制御する遺伝子を単離し,その機能を解明することにより,将来形態改変によるイネの分子育種を目指すことを目的として研究を行った.(1)葉の中肋形成を制御する最も重要な遺伝子であるDROOPINGLEAF(DL)遺伝子の発現制御機構の研究を行い,中肋予定領域で特異的に発現するためには,第2イントロンに存在する200bpの配列が必須であることを明らかにした.(2)中肋形成時にDLの下流で機能する遺伝子を同定することを目的とし,DL過剰発現体とdl変異体とのシュート頂よりRNAを抽出し,マイクロアレイ方により網羅的に解析し,中肋形成特異的および中肋形成と心皮形成両者に機能するいくつかの遺伝子を同定した.また,花発生時の遺伝子プロファイルを野生型と変異体とを比較し,心皮で発現量が増加する遺伝子を約20個見出した.このうちいくつかの遺伝子について,in situハイブリダイゼーションにより,その空間的発現パターンを解析し,遺伝子機能の推定を行った.(3)小穂器官の発生・形態形成を制御する機構を明らかにする目的で,護頴が過伸長する変異体および過剰頴を生じる変異体の解析を進めその機能を推定するとともに,ポジショナルクローニングによる遺伝子単離の研究を進めた.
多重入力型及び出力型分子応答系の開発:多機能化と分子デバイスへの応用

これまでにプロトン、キラリティー、蛍光の関与する多重入力及び多重出力型応答系の構築に成功してきた。その過程で確立した系(例えばブタン-1,4-ジイルジカチオンなど)を構造モチーフとして分子素子へと展開することを目的とする。特に出力の増大という点からはこれまでにほとんど例のない有機多価カチオン種の関与する系へ展開することが望ましい。そこで今年度は多価カチオン種の関与した高感度エレクトロクロミズム系の構築を行った。1.ベンゼン環上の離れた位置に(pあるいはm位)にビス(4-ジメチルアミノフェニル)エテニル基を有する電子供与体を合成した。このものをヨウ素で酸化すると分子間でC-C結合を形成し、オリゴメリックなポリ(ブタン-1,4-ジイルジカチオン)の塩と思われる固体が得られ、またこのものを亜鉛で還元すると出発物を再生した。この時中性状態では黄色、カチオン状態では濃青色と電子移動の前後で劇的な色の変化を示した。これによって電子移動で劇的な色調の変化を伴いながらモノマーとオリゴマー間で可逆な相互変換が行えることが示唆された。2.TTF型電子供与体についても検討を行った。ジエン骨格を有する1,3-ジチオールを塩基で処理し2位でアニオンを発生させ、電子供与性の置換基を持つケトンに付加させることでアルコール体へと導き、さらに脱水することで新規な電子供与体の合成に成功した。現在、このものの酸化還元挙動について検討を行っている。
マウス全胚培養への遺伝子導入による四肢形態形成メカニズムの解明

人ゲノムの解読がほぼ完了した現在、次の大きな問題は個々の遺伝子が他の遺伝子とどのように機能相関し、生体の複雑な構造や機能を作り出しているかを知ることである。器官形成は空間、時間的に非常に複雑に制御されている過程であり、既存のコンデイショナルなトランスジェニック技術では大変な労力と時間がかかるため、今回われわれは、試験管内で数日間ほぼ完全にその発生を再現しうる哺乳類全胚培養系を用い、マウス肢芽に遺伝子を導入する方法を確立したことを報告する。Std-ddtマウス妊娠12目胚を用い、卵黄嚢膜内にVectorとしてRetrovirusによる遺伝子組み込みと発現用にデザインされたベクターにGFPを組み込んだものをマイクロシリンジで0.1μl注入し、ネッパジーン社製の導入装置を用い、30v、40v、50vの条件で50msx3パルスで通電した。導入後卵黄嚢膜を胎盤のところまで剥離し、即座にグルコース2mg/mlアンピシリン5μg/mlを加えたマウス血清を37度に保温したものに入れ、95%酸素で5%窒素バランスを行った空気をシリコン栓につけた三方活栓から注入し、栓を閉鎖し、37度に保温してあったサーモブロックローテーターにガラス瓶を挿入し、30rpmで回転させた。1日2回酸素、窒素混合ガスを注入し48時間培養後、凍結切片を作成し、蛍光顕微鏡にて導入状態を観察した。結果は50V、40Vでは胚全体に導入され、30vでは手部の皮下組織までに導入されたことが確認できた。導入不可能な症例はなく、安定した導入法であると考えられた。1、遺伝子の選択2、遺伝子導入妊娠12日のstd-ddyマウスをエーテル麻酔後、開腹し子宮を出し、胎盤をつけたまま羊膜ごと体内から取り出した。その胚をタイロード液で満たしたシャーレの中に入れ、ネッパジーン社製遺伝子導入装置を用い、縦方向に胚を固定し、胎盤を把持した形で発現プラスミドPCAGGS-lacZ50μgに0.1%FastGreen液を混ぜたものをガラスキャピラリーを用い、羊膜内手部周辺に注入した。電極としてはピンセット型で先端0.5mmのものを用い、50msecの電気パルスを1パルス/秒の割合で3パルス加えた。電圧は50、60、70mAを選択し、比較した。その胚を直後よりグルコース加の100%マウス血清中で、前日より37度に保温してあった培養器の中に入れ、20%酸素5%二酸化炭素、窒素含有下で2日間培養した。Lac-zの発現程度を検討した。胚の障害度が70mAでは強く、羊膜の破損が認められた。また胎児死亡の頻度も増加した。それを防止するために心停止の際、電気ショックをあたえる時の熱傷を防止するフィルムを電極尖端につけ工夫したが、電極が小さいこと、溶液中で行うためはがれやすいこととが原因となって、羊膜の破損は防止できていない現状である。

Std-ddtマウス妊娠12目胚を用い、卵黄嚢膜内にVectorとしてRetrovirusによる遺伝子組み込みと発現用にデザインされたベクターにGFPを組み込んだものをマイクロシリンジで0.1μl注入し、ネッパジーン社製の導入装置を用い、30v、40v、50vの条件で50ms×3パルスで通電した。導入後卵黄嚢膜を胎盤のところまで剥離し、即座にグルコース2mg/mlアンピシリン5μg/mlを加えたマウス血清を37度に保温したものに入れ、95%酸素で5%窒素バランスを行った空気をシリコン栓につけた三方活栓から注入し、栓を閉鎖し、37度に保温してあったサーモブロックローテーターにガラス瓶を挿入し、30rpmで回転させた。1日2回酸素、窒素混合ガスを注入し48時間培養後、凍結切片を作成し、蛍光顕微鏡にて導入状態を観察した。結果は50V、40Vでは胚全体に導入され、30vでは手部の皮下組織までに導入されたことが確認できた。導入不可能な症例はなく、安定した導入法であると考えられた。
4D Flow‐MRIを用いた大動脈弁置換術後合併症予測指標に関する研究

本研究は,症候性AS患者でTAVIによる治療を受ける患者を対象に,1)心不全再入院もしくは死亡をアウトカムにして4D-Flowにより得られる血流動態指標(血流速度,渦血流,らせん血流,血流の偏心性,壁ずり応力,エネルギー損失)との関連を検討する,2)4D-CTを用いて確認される弁血栓の発生をアウトカムにして,4D-Flowにより得られる血流動態指標との関連を検討する。4D-Flowの血流解析により,TAVI弁における人工弁関連合併症予測指標を明らかにする。
完全置換型人工肝臓開発に関する基礎的研究

平成15年度に開発した遠心分離機を用いた肝細胞播種方法により肝細胞を固定化した塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)徐放性スカッフォルドを70%肝切除直後のラット腹腔内に移植した。移植1週間後には、bFGFを含まない対照群と比較してbFGF徐放性スカッフォルド内部への血管新生は2倍に増加し、さらに、生着肝細胞数は20倍以上であった。また、ヘマトキシリン・エオジン染色およびパス染色を用いた組織学的評価により、これら肝細胞は形態的にも機能的にも肝臓の特徴を保持していた。しかしながら、上記の体内新生肝臓組織は生体肝臓に比べて肝細胞密度がはるかに及ばないものであった。これは血管新生までに週単位の時間がかかることと、新生した血管密度が生体肝臓のそれよりもはるかに低いことに起因している。そこで、生体由来のヒドロゲルを用いた血管構造体基材を開発し、このヒドロゲルスカッフォルドと血管内皮細胞を用いた毛細血管網構築を試みた。スカッフォルドによる小血管構造体構築と培養液の流通実験に成功すると同時に、ヒドロゲル内への血管内皮細胞の緻密な浸潤が確認でき、毛細血管網構築の可能性が示された。さらに、独自に開発した培養培地を用いることで、従来、オルガノイドと呼ばれる三次元細胞集塊培養以外では困難であった肝細胞の生体外機能発現と維持が可能となった。一方、肝細胞と骨髄細胞群との共培養によるさらなる肝機能発現とその維持を可能とした。これらの成果から、生体外において血管網を有する肝臓組織体の基本構造を構築し、生体内へ適用可能な完全置換型人工肝臓開発のための基盤技術が構築できた。さらに、当該技術は生体外における有用物質生産や薬物代謝シミュレーターへの応用も可能であると期待される。(1)共培養系の最適化:肝細胞と骨髄細胞群との共培養について検討した。ダルベッコ変法イーグル培地に上皮細胞増殖因子,インスリン,L-プロリン,ヒドロコルチゾンおよび体積分率で20%の非働化ウシ胎児血清を添加した培地を用いて,肝細胞と骨髄細胞を1:10にて混合播種することにより肝機能発現および維持に効果的な共培養系の最適化に成功した。これにより,肝細胞組織体であるスフェロイド以上の肝機能発現が3週間以上良好に維持できる培養系を確立できた。(2)サイトカイン徐放性スカッフォルド開発:溶媒キャスト・粒子溶出法により作製したポリ乳酸多孔質体(スカッフォルド)の内外表面を酸性ゼラチンにて被覆した。この材料に中性環境下で塩基性繊維芽細胞増殖因子を加えることで静電的にゼラチンと結合させた。塩基性繊維芽細胞増殖因子のかわりにシトクロムCを用いた最適化の検討により,ポリ乳酸多孔質体の内外表面全てがゼラチンに覆われ,シトクロムCがスカッフォルド全体に均一に固定化できた。さらに,コラゲナーゼ添加によるゼラチンの分解とそれに伴うシトクロムCの徐放を実現できた。また,ゼラチンディスクを生体内に埋植した場合,6週間ほどで生分解されることが確認された。以上より,サイトカイン徐放スカッフォルドが開発できた。(3)血管新生誘導(移植):サイトカイン徐放性スカッフォルドをラット皮下および腹腔内に移植することにより,スカッフォルド内への血管新生を有意に増加させることに成功した。さらに,遠心分離器を用いた肝細胞播種方法を開発し,スカッフォルド全体に肝細胞を均一に固定化できた。70%肝切除直後のラット腹腔内に肝細胞固定化サイトカイン徐放性スカッフォルドを埋植することで,スカッフォルド内血管新生の増強ならびに肝細胞の生着を実現できた。
口腔細菌の関わる脳血管疾患におけるメカニズムの解明とその予防法の追究

う蝕原性細菌であるStreptococcus mutans株を,中大脳動脈を損傷したマウスの頸静脈より感染させたところ,脳出血の悪化を誘発する株が存在することが分かった.また,それらの株の菌体表層に共通して存在する分子量約120kDaのコラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)が,血小板凝集能を阻害していることが示された.さらに,実際に脳出血を引き起こした対象から提供を受けた唾液から分離したS. mutans菌株では,健常者と比較してCnmタンパク陽性株の割合が高いことが明らかになった.う蝕原性細菌であるStreptococcus mutans株を,中大脳動脈を損傷したマウスの頸静脈より感染させたところ,脳出血の悪化を誘発する株が存在することが分かった.また,それらの株の菌体表層に共通して存在する分子量約120kDaのコラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)が,血小板凝集能を阻害していることが示された.さらに,実際に脳出血を引き起こした対象から提供を受けた唾液から分離したS. mutans菌株では,健常者と比較してCnmタンパク陽性株の割合が高いことが明らかになった.近年,口腔細菌と全身疾患との関連が取りざたされており,様々な全身疾患と口腔細菌との関連が明らかになりつつある.これまでに,心臓弁膜症や大動脈瘤などの手術の際に得られた検体中に存在する口腔細菌種の分析を行ってきた.その結果,これらの疾患と口腔細菌種との関連が示唆された.本研究では,口腔細菌が脳血管疾患に及ぼす影響に関して検討することにした.まず,マウス脳出血モデルにおいて,う蝕原性細菌であるStreptococcus mutansの感染が与える影響を検討することにした.すると,脳出血を悪化させる複数の菌株が存在することが明らかになった.そこで,これらの株に共通する性状を分析すると,菌体表層に存在する分子量約120kDaのコラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)が存在しており,病原性の関与が示唆された.その後,Cnm欠失変異株を作製するとともに,Cnmタンパク保有株を多数分離した.これらの株を用いて血小板凝集能を検討した結果,標準株と比較してCnmタンパク保有株ではコラーゲン誘発による血小板凝集能の低下が認められた.一方で,Cnm欠失変異株では血小板凝集能低下の回復が認められた。さらに,電子顕微鏡下にてI型コラーゲン,供試菌,および血小板を反応させてその状態を観察したところ,標準株との反応では血小板が正常に活性化されたのに対して,Cnmタンパク保有株との反応ではその活性化は認められなかった。これらのことから,コラーゲン結合能を有するS. mutans菌株は,血管内皮傷害により露出したコラーゲン線維と結合することにより血小板凝集を抑制し,その結果出血を悪化させる可能性が示された.今後,このメカニズムを詳細に検討するとともに,その過程を阻害する方法を考えることで予防法の確立へとつなげたいと考えている.これまでに,マウス中大脳動脈損傷モデルにおいて,コラーゲン結合能を有するStreptococcus mutans菌株を頸静脈より投与すると,脳出血が悪化することを示した.今年度は,S.mutansにおいて菌体表層に存在する分子量約120kDaのコラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)に焦点をあて分析を行った.まず,Cnmタンパクをコードするcnm遺伝子を不活化することでCnmタンパクを欠失させた株を作製し,その病原性をマウスモデルを用いて検討した.その結果,親株で認められた脳出血の悪化が,Cnmタンパク欠失株では認められなかったことから,Cnmタンパクの存在が脳出血悪化に関与していることが示された.また,感染性心内膜炎の起炎菌としてよく知られているStaphylococous aureus菌株を用いた分析も行った.供試菌として,強度なコラーゲン結合能を有する菌株,中等度の結合能を有する菌株および結合能を有さない菌株を用いた.その結果,どの株においてもS.mutans菌株で生じた脳出血の悪化は認められなかった.さらに,様々な脳血管障害を有する患者の唾液中からS.mutans菌株を分離し,これらの株におけるcnm遺伝子の有無をPCR法にて検討した.すると,脳出血を発症した患者においては,健常人の口腔分離株よりも高い頻度でcnm陽性菌株の存在していることが明らかになった.これらのことから,Cnm陽性のS.mutans株の脳出血悪化に対する病原性が示されたため,現在Cnm陽性のS.mutans菌株保有者を簡易同定するキットの開発を試みているところである.昨年度までの研究によって,コラーゲン結合能を有するStreptococcus mutans菌株が脳出血の悪化に影響を及ぼしている可能性が明らかになった.これまでは,コラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)を菌体表層に発現している生菌体を用いて検討してきた.また,Cnmタンパクをコードするcnm遺伝子を失活させた株を作製し,Cnmタンパクの役割に関して分析した.今年度は,cnm遺伝子の配列に基づいて作製したリコンビナントCnmタンパクを用いて,マウス脳出血モデルにおける分析を行った.その結果,リコンビナントタンパクを血液中に投与するだけでも,出血の悪化が惹起されることが明らかになった.さらに,実際に脳出血に罹患した対象者から唾液を提供いただき,S.mutans菌株の分離を行うとともに,Cnmタンパクの保有をはじめとした性状を検討した.

また,全身的既往歴を有さず投薬も受けていない同年代の健常人にも協力いただいたき,脳出血を呈した対象の保有する菌株との差異を解析した.その結果,S.mutansの分離率は脳出血患者群および健常群で,それぞれ全体の約6割程度であったが,cnm遺伝子の陽性率に関しては,脳出血患者群では健常群の約3倍であることが明らかになった.さらに,マウス脳出血モデルを用いて,実際に脳出血患者群から分離した複数の株の病原性を検討した.その結果,脳出血を引き起こした対象者からの分離株は,生理食塩水投与群と比較して約23倍の出血面積を呈した.現在,Cnmタンパクを有するS.mutans保有者を簡便にスクリーニングする方法の構築と菌株保有者に対する脳出血発症予防に対するアプローチに関して検討を続けている.