hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品に対する信頼の形成構造と購入選択行動の統合分析:牛肉を事例として

本研究は,消費者が,BSEや国産牛肉の安全確保の対策に関する知識・情報から牛肉の安全性についてどのように認知し,信頼を回復するかについて解明するとともに,牛肉に対する心理的態度が牛肉の購入選択行動にどのような影響を与えるか,実証的に明らかにすることを目的とした.このため,札幌市清田区在住の有権者を対象に,郵送質問紙調査を実施して,分析に必要なデータを収集した.そして,回答データの共分散構造分析により,回答者の牛肉に関する潜在的な知識・態度の因果モデルを同定・測定するとともに,選択実験回答データに離散選択モデルを適用・計測して,これらの計測結果に基づき課題の分析を行った.共分散構造分析の結果,牛肉トレーサビリティ制度に効果があるという認識は,国産牛肉に対する安心感の向上に寄与しており,牛肉トレーサビリティ制度の効果の認識は,食品安全性情報の提供源として政府よりも研究機関を信頼する程度に強く影響されることが確認された.国産牛肉の安心感向上には,国産品の安全性への信頼,政府が提供する食品安全性情報に対する信頼,研究機関の提供する食品安全性情報に対する信頼,牛肉トレーサビリティ制度への信頼が寄与していることが明らかにされた.回答者の「国産安全性信頼」,「国内トレーサビリティ信頼」,「政府情報信頼」,「マスコミ情報信頼」,「専門家情報信頼」の各態度変数を組み込んだRPLを選択実験データに適用・計測し,どのような信頼態度が牛肉属性の消費者評価に影響を与えているのか検討した.その結果,(1)国産安全性信頼傾向が強い回答者ほど,安全性を高める属性を評価せずに,国産か否かという点に注目して牛肉を評価する行動をとること,(2)政府の提供する安全性情報を信頼する態度が強いほど,牛肉の安全性関連属性に注意せずに,牛肉を購入選択する傾向があることが認められた.本研究は,消費者が,BSEや国産牛肉の安全確保の対策に関する知識・情報から牛肉の安全性についてどのように認知し,信頼を回復するかについて解明するとともに,牛肉に対する心理的態度が牛肉の購入選択行動にどのような影響を与えるか,実証的に明らかにすることを目的とした.このため,札幌市清田区在住の有権者を対象に,郵送質問紙調査を実施して,分析に必要なデータを収集した.そして,回答データの共分散構造分析により,回答者の牛肉に関する潜在的な知識・態度の因果モデルを同定・測定するとともに,選択実験回答データに離散選択モデルを適用・計測して,これらの計測結果に基づき課題の分析を行った.共分散構造分析の結果,牛肉トレーサビリティ制度に効果があるという認識は,国産牛肉に対する安心感の向上に寄与しており,牛肉トレーサビリティ制度の効果の認識は,食品安全性情報の提供源として政府よりも研究機関を信頼する程度に強く影響されることが確認された.国産牛肉の安心感向上には,国産品の安全性への信頼,政府が提供する食品安全性情報に対する信頼,研究機関の提供する食品安全性情報に対する信頼,牛肉トレーサビリティ制度への信頼が寄与していることが明らかにされた.回答者の「国産安全性信頼」,「国内トレーサビリティ信頼」,「政府情報信頼」,「マスコミ情報信頼」,「専門家情報信頼」の各態度変数を組み込んだRPLを選択実験データに適用・計測し,どのような信頼態度が牛肉属性の消費者評価に影響を与えているのか検討した.その結果,(1)国産安全性信頼傾向が強い回答者ほど,安全性を高める属性を評価せずに,国産か否かという点に注目して牛肉を評価する行動をとること,(2)政府の提供する安全性情報を信頼する態度が強いほど,牛肉の安全性関連属性に注意せずに,牛肉を購入選択する傾向があることが認められた.食品の安全性とその確保対策についての消費者の知識と態度,そして食品購入行動の因果関係を,牛肉を事例として実証的に研究するために,分析モデルの構築を行った.具体的には,国内および米国でのBSE発生とその対応策に関する情報,肉用牛飼養における抗生物質や遺伝子組み換え飼料,ポストハーベスト農薬使用飼料投与に関する情報,食品全般の安全性に関わる情報への認知度および意識の背後に潜在する消費者の主観的知識と態度を探る心理学的モデルを構築するとともに,選択実験において原産国と生産履歴情報,価格の水準が異なる複数の牛肉間における消費者の選択結果を潜在態度と価格,世帯属性変数で説明する条件付きロジットモデルを構築した.以上の分析モデルを適用するためのデータは,札幌市在住の一般消費者を対象に郵送アンケート調査を実施して収集することにしたが,2003年末の米国でのBSE発生に伴う米国産牛肉の輸入停止措置,ならびに,2004年に入って国内で発生した高病原性鳥インフルエンザのために,アンケート実施時期が2004年3月に大幅にずれ込んでしまい,現在,アンケート回答データを回収中である.そのため,本年度に構築したモデルの計測とその検討をふまえた,牛肉に関わる安全性問題のリスク・コミュニケーションのあり方の提言については,次年度に継続して取り組むこととした.食品の安全性とその確保対策についての消費者の知識と態度,そして食品購入行動の因果関係を,牛肉を事例として実証的に研究するために,分析モデルの構築を行った.

具体的には,BSEおよび国内BSE対策に関する情報,米国産牛肉輸入再開問題に関する情報,肉用牛飼養における抗生物質や遺伝子組み換え飼料,農薬使用飼料投与に関する情報,食品全般の安全性に関わる情報への認知度および意識の背後に潜在する消費者の主観的知識と態度を探る心理学的モデルを構築するとともに,選択実験において原産国とBSE検査の有無,生産履歴情報開示の有無,価格の水準が異なる複数の牛肉間における消費者の選択結果を潜在態度と価格,世帯属性変数で説明するランダム・パラメータ・ロジット(RPL)モデルを構築した.以上の分析モデルを適用するためのデータは,札幌市清田区在住の消費者を対象に郵送アンケート調査を実施して収集した.回答済み調査票の返送が3月上旬まであったため,現在,回答データの集計作業を行っており,分析モデルの予備的計測をようやく始めたところである.回答者は全体として,(1)牛肉トレーサビリティの有効性を認める一方で,自ら生産履歴を調べる意思は弱い,(2)全頭検査を高く評価する傾向がみられた.さらに,RPLモデルの推定結果から,生産履歴開示とBSE検査の牛肉属性に対する価値評価は,牛肉の原産国そして回答者ごとに異なることが確認された.それらの理由を明らかにする心理学的分析は次年度に継続して取り組み,牛肉の安全・安心確保に向けたリスク・コミュニケーションのあり方の提言につなげることとした.食品の安全性とその確保対策についての消費者の態度と食品購入行動の因果関係を,牛肉を事例として実証的に研究した.具体的な内容は次のとおりである.1.2005年12月に札幌市清田区在住の消費者を対象に実施した郵送アンケート調査の回答データを用いて,食品全般の安全性ならびに国内BSE対策と米国産牛肉輸入再開問題に関する意識の背後にある消費者の潜在的態度を共分散構造分析法により検討し,"国産志向","他者同調","食品安全性に対する慎重な態度"などの潜在態度を抽出した.2.1.で抽出した潜在態度と価格,世帯属性変数で説明する非補償型のランダム・パラメータ・ロジットモデルを,原産国とBSE検査の有無,価格の水準が異なる複数の牛肉間における被調査者の選択を尋ねる本アンケート中の選択実験質問回答データに適用・計測し,回答者の牛肉選好構造を数量的に解析した.その結果(1)牛肉の原産国,BSE検査の有無により購入選択対象とする牛肉の種類が異なる複数の回答者セグメントが存在する(2)どのセグメントに回答者が属するかは年齢や所得などの個人属性,潜在態度ならびにBSE対策に対する態度によって部分的に説明される(3)わが国で実施されているBSE全頭検査が国産牛肉に対する信頼と評価を高めていることが確認された.3.回答者は全体として,(1)牛肉トレーサビリティの有効性を認める一方で,自ら生産履歴を調べる意思は弱い,(2)全頭検査を高く評価する傾向が,昨年度の調査結果と同様に確認された.4.今後は,研究期間内に3回実施した郵送アンケート調査の集計結果を比較分析し,各年度の研究実績を踏まえて,牛肉の安全・安心確保に向けたリスク・コミュニケーションのあり方を検討する.
豚脳脈絡絨毛上皮細胞に存在するClチャンネルのクローニングおよび電気生理学的検討

豚脳室脈絡膜上皮(CP)細胞をCrookらの方法を改変して培養した。パッチクランプ全細胞記録法を用いてCl電流を検討した。細胞内にcAMP依存性プロテインキナーゼの活性サブユニット(PKA C-subunit)を投与すると内向整流性Cl電流が観察された。活性化されたチャネルの陰イオン選択性、細胞外pH感受性、Clチャネルブロッカーへの感受性を検討したところ、ラットやマウスで既に報告したチャネルとほぼ同一の電気生理学的性質を有することが明らかになった。さらにVIPを灌流することによっても内向整流性Cl電流は活性化された。活性化されたチャネルの電気生理学的性質はJentschらのグループがクローニングし報告しているClC2に類似しているため、ClC2チャネルのアンチセンスオリゴヌクレオチド(AS)を作製し、カチオンリポソーム法を用いて培養CP細胞に導入した。AS導入はGFPをマーカーとして蛍光顕微鏡で確認し、約20%の細胞にASは導入されていた。さらに実際のClC2蛋白発現量への効果についてはWestern blotting法を用いて検討し、AS導入によりClC2蛋白の発現が抑制されることを確認した。チャネル機能に対しては蛍光顕微鏡下に導入細胞を選択しCl電流を記録したところ、細胞内にPKA C-subunitを投与しても内向整流性Clチャネルの活性は記録されなかった。ASと同じG/C比をもちアンチセンス作用を持たないように配列を変えたオリゴヌクレオチドではClチャネル活性は維持されることからASによるチャネルの消失は特異的な反応であると考えられた。以上の結果からCPに存在するcAMP依存性内向整流性ClチャンネルにClC2が関与することが推測される。ブタ脳室脈絡膜上皮(CP)細胞をCrookらの方法を改変して培養した。パンチクランプ全細胞記録法を用いてCl電流を検討した。細胞内にcAMP依存性プロテインキナーゼの活性サブユニットを投与すると内向整流性CI電流が観察された。GFPをマーカーとして蛍光顕微鏡で導入細胞を選択しCl電流を記録した。約20%の細胞にASは導入されており、GFP陽性細胞では細胞内にcAMP依存性プロテインキナーゼの活性サブユニットを投与しても内向整流性Clチャネルの活性は観察されなかった。ASと同じG/C比をもちアンチセンス作用を持たないように配列を変えたオリゴヌクレオチドではClチャネル活性は維持されていたことからASによるチャネルの消失は特異的な反応であると考えられた。以上の結果からCPに存在するcAMP依存性内向整流性ClチャンネルにCIC2が関与することが推測される。
電気化学を用いた三次元細胞組織の構築（国際共同研究強化）

最初の渡航先研究機関であったミラノ工科大(Prof. Gabriele Dubini)の研究室は、精密に流体の流れを制御した環境下で、血管新生のメカニズム解明や血管新生と他の種類の細胞との相互作用を解析している。独自の実験系および解析系を有するのみならず、医学や工学、生物学の様々なバックグランドを持つ研究者が集まっていた。そのため、渡航先研究機関から人的ネットワークがオーストラリア、アメリカ、韓国などへ広がり、当初よりも幅広い国際共同研究を展開できた。オーストラリアの研究者とは、電気化学細胞脱離を利用した血管内皮細胞からなる構造体のみならず、さらにその外側に高密度な平滑筋細胞層を付与した2層構造の血管様構造の構築を実現した。また、アメリカの研究者らとは、血管構造を含む骨組織構造の構築に取り組んだ。ここでは球状組織を用いたバイオプリンタ技術も組み合わせることで、骨細胞のリクルートが可能な送液可能な血管構造を含む骨移植体を作製できることを示した。これらは国際共著論文2報に結実した。また、すでに大学間MOUをミラノ工科大学とは締結していたが、本国際共同研究が起点となってオーストラリアの大学(ウーロンゴン大学)と新たに大学間MOUを結ぶことが実現した。そして、ミラノ工科大学、ウーロンゴン大学と、それぞれ学生の研究室への中長期(数か月から半年)の滞在を実施し、またウーロンゴン大学のポスドクが日本学術振興会の外国人特別研究員に採択されて、研究代表者の研究室に2年間の予定で滞在している。このように、国際共同研究が着実に強化されてきていると思われる。オーストラリアの研究者らと実施した高密度な平滑筋細胞層を含む血管構造の構築に関する研究は、Journal of Bioscience and Bioengineeringに掲載された。このジャーナルは日本生物工学会が刊行する英文誌であるが、Elsevierから出版され、インパクトファクターが2.0を超えるジャーナルである。また、アメリカの研究者らとの共同研究である血管構造を備えた骨組織に関する研究は、International Journal of Molecular Sciences (インパクトファクター3.7)に掲載された。いずれも国際共著論文であり、国際共同研究が順調に展開し論文掲載に至っていることから、おおむね順調に進展していると自己評価した。構築した血管構造を有する肝組織が機能することを示すには、生体外における機能評価だけではなく、実験動物に直接血管吻合して移植し、血流を確保しながら機能評価をする必要がある。これまでに生体外での実験において、送液可能な血管構造が作製可能であること、さらにそこから毛細血管網が伸長してお互いにつながることを示してきたことから、この作製したデバイスを生体に移植可能であるかどうか、肝機能の発現がみられるかを評価する。そして、作製した毛細血管に血流があるかどうかを赤血球の存在などから評価する。このとき、送液可能なサイズの血管構造において血圧に耐えられない場合は、平滑筋層を組み込んだ血管様構造を利用する。また、骨組織形成に利用したのと同様の手法を用いて、多孔質スキャッフォルドを利用することで、組織体全体の力学的強度を高める工夫を施す。これらにより、作製した血管構造を備えた組織が再生医療において有用であることを示す。また、オーストラリアとの共同研究では、血管網を備えた膵組織の構築に取り組んでいることから、同じ手法を膵組織へと展開する。また、血管と臓器細胞の自己組織化が現在用いている臍帯血由来の血管内皮細胞では生じにくい可能性がこれまでに見られていることから、iPS細胞由来の血管内皮細胞の利用についても検討する。内定年度:2015再生医療に用いるための肝臓や膵臓などの厚みのある重要な臓器・組織を作製することは、未だに困難である。この理由は、組織が厚くなると、酸素の供給が組織表面からの拡散のみでは不十分となるためである。したがって、cmサイズの立体的な組織の作製には、酸素や栄養素の運搬を担う血管網構造を作製する技術が必要である。しかし、このような血管網構造を生体外で構築する技術はこれまでに確立されておらず、再生医療分野における最大の課題の1つとなっている。渡航先研究機関(ミラノ工科大)のProf. Gabriele Dubiniの研究室は、精密に流体の流れを制御した環境下で、血管新生のメカニズム解明や血管新生と他の種類の細胞との相互作用を解析している。独自の実験系および解析系を有するのみならず、医学や工学、生物学の様々なバックグランドを持つ研究者が集まっている。この研究室に滞在し、実際に実験技術を共有することで、当初の研究計画が達成されつつあり、またさらにそこから派生した様々な研究テーマが生まれつつある。特に、研究計画における独自の戦略は、電気化学反応を利用した毛細血管網の組織内への導入、およびこれを用いた血管網を備えた肝組織への構築であったが、渡航先研究室の持つ生体の発生プロセスに関する知見や血管新生の制御技術を取り込むことで、重要な成果が得られている。その結果は、平成28年度は投稿論文2報(いずれもIF=5以上のジャーナル)として受理された。学内業務および文部科学省学術調査官の任務のため、海外渡航期間を1回2週間程度とし、おおむね3ヶ月に1度渡航することとした。これにより最大3年間の密接な関係が約束されたことから受け売れ研究室においても主要プロジェクトと位置づけられ、多くの研究者、学生が参加することになった。このため、研究の進捗は当初予定していた以上に進展しており、すでに英語投稿論文2報に結実している。

渡航先研究機関(ミラノ工科大)のProf. Gabriele Dubiniの研究室は、精密に流体の流れを制御した環境下で、血管新生のメカニズム解明や血管新生と他の種類の細胞との相互作用を解析している。独自の実験系および解析系を有するのみならず、医学や工学、生物学の様々なバックグランドを持つ研究者が集まっており、また海外を含めた様々な研究者と共同研究を実施しているという特徴がある。本研究では、この研究室に滞在し、実際に実験技術を共有することで、当初の研究計画が達成されつつあり、またさらにそこから派生した様々な研究テーマや人的なネットワークが生まれている。まず、渡航先研究室では、マイクロフルイディクス技術に研究代表者の電気化学細胞脱離技術を組み合わせることで、マイクロ流路内で細胞を選別し、さらにその後、電気化学的に回収する技術を確立した。この時、マイクロ流路内の層流が細胞接触頻度の低下につながることから、マイクロ流路内に特殊な構造体を導入することで、流れを制御した。シミュレーションおよび実験において、この流れの制御が細胞の選別・脱離に有用であることを示した。当該研究費による滞在によって、これまでに計3報の共同執筆論文がアクセプトされている。また、渡航先研究機関での共同研究によって、人的ネットワークがスイス、米国、韓国、オーストラリアにさらに広がった。現在の研究成果のみならず、人的なネットワークは今後につながることから関係を拡張して維持していきたいと考えている。研究代表者らの有する電気化学細胞脱離技術をミラノ工科大の滞在研究室にインストールすることに成功し、研究計画書に記載の通り血管様構造を作製するとともに血管新生の評価を実施した。また、マイクロ流路への適用も可能であることが分かり、国際共著論文3報につながっていることから、研究は順調に進んでいると判断した。最初の渡航先研究機関であったミラノ工科大(Prof. Gabriele Dubini)の研究室は、精密に流体の流れを制御した環境下で、血管新生のメカニズム解明や血管新生と他の種類の細胞との相互作用を解析している。独自の実験系および解析系を有するのみならず、医学や工学、生物学の様々なバックグランドを持つ研究者が集まっていた。そのため、渡航先研究機関から人的ネットワークがオーストラリア、アメリカ、韓国などへ広がり、当初よりも幅広い国際共同研究を展開できた。オーストラリアの研究者とは、電気化学細胞脱離を利用した血管内皮細胞からなる構造体のみならず、さらにその外側に高密度な平滑筋細胞層を付与した2層構造の血管様構造の構築を実現した。また、アメリカの研究者らとは、血管構造を含む骨組織構造の構築に取り組んだ。ここでは球状組織を用いたバイオプリンタ技術も組み合わせることで、骨細胞のリクルートが可能な送液可能な血管構造を含む骨移植体を作製できることを示した。これらは国際共著論文2報に結実した。また、すでに大学間MOUをミラノ工科大学とは締結していたが、本国際共同研究が起点となってオーストラリアの大学(ウーロンゴン大学)と新たに大学間MOUを結ぶことが実現した。
ビッグデータに基づく建築物CFD風荷重算定法の高度化と耐風性能のアンサンブル推定

実在する建築物を想定したとき、最近の建築物では、日射遮蔽の目的から外壁に縦フィン、横リブなどの環境配慮型の建築パーツが取り付けられることが多く、また高層住宅では、バルコニーなどで大きな風圧が発生することが指摘されている。ここでは、建築パーツに作用する風荷重をLESにより算定し、両者を比較検討して耐風性能を確認するとともに、建築物を対象とするCFDを行う際に、どこまで実形状を再現するかについて検討した。一方、都市に対しては、ビッグデータを活用して地表被覆を再現した数10km範囲の地域の風の流れのLESを実施し、高い建築物で構成される都市被覆の上空で乱流境界層が発達する場合については、都市キャノピーの影響下での平均風速および乱流特性を明らかにし、設計風速の評価を行った。また、局所地形の影響を受けた地域に建つ高層建物群を対象にLES解析を実施し、建物に近寄った斜面により平均風速、乱れの強さおよび最大瞬間風速が大きく変化し、その結果、変動圧力も影響を受け、ときに大きなピーク風圧が発生することを確認した。さらに必要解像度と乱流モデル選定に基づく計算負荷の最適化を進めるために、蓄積された計算例に基づいて計算精度を吟味しながら最低限必要な計算条件を吟味した。計算負荷が低減されても十分な精度の解が得られる計算領域、解像度の計算条件、ならびに乱流場を適切に再現するためのLESのSGSモデルの選定方法を提示した。また、風向によって建築物の空力特性の変化する様子を踏まえながら、空力特性の風向依存性を効率的に把握する方法を明らかにした。本年度は、建築物まわりの風の乱流場を対象とした高精度計算手法の構築をめざし、解析技術の実証を行うことを目的とした。計算モデルの作成に関して、都市スケールから建築物の部材スケールまで幅の広い対象物の再現性について吟味し、必要なスケールの選定のための考え方を提示した。その結果、合理的風荷重推定のためのCFD技術の準備が達成された。また、都市あるいは地形の影響を受ける地域を対象とし、その計算モデルを作成する上での、地表形態を表現するビッグデータの活用性を明らかにし、また、計算技術については、必要解像度あるいは乱流モデルの適切な選定方法を提示し、CFD技術を大きく発展させる成果が得られた。以上より、現在までの進捗状況は計画を上回っているものと判断できる。次年度は、最終年度にあたり、CFDの特徴を活かしながら、スケールの異なる現象を組み合わせた風荷重関連の情報を獲得し、統計的推定に基づく耐風性能評価の知見をまとめることになる。まず、気象ビッグデータを用いて、気象スケールでの大気境界層・突風の非定常な特性を取り入れながら、都市での工学的な風の変動特性に関するLES(気象スケール事象と都市を組み合わせた融合解析)を実施する。建築物に強風が作用する場合の適切な流入変動風の流れを明らかにするとともに低周波乱流成分のエネルギー散逸過程を吟味した上で、都市・建築物へのインパクトを評価する。続いて、実在都市(数10km範囲)の中にある建築物に作用する風荷重のLES評価をめざし、都市の比較的広い領域の中に当該建築物まわりの狭い範囲の解析領域を重合させて、微細な格子生成を行う。二つの領域を組み合わせた解析から、広域で正確に再現された強風が当該建築物へ作用する場合の風荷重を算定する。さらに、実被害例を対象とした強風・突風解析に基づくリスク評価と減災概念の導入をめざし、近年の不安定大気により発生した強風・突風の災害に関して、気象モデルとの融合により得られた計算結果の情報をまとめ、建築物の強度情報を組み合わせることで、リスク評価を実施し、推定値のばらつきまで考慮した減災の方策を示す。最後に、風荷重評価に必要な各種推定値の不確定性に関する定量化を実施し、それらのばらつきに基づき、風速・風圧・風力・荷重のアンサンブル統計値を算定する方法を明らかにする。まず遠隔観測データに基づく大気境界層の変動風速データの整備を行い、気象要因に基づく低周波風速変動を把握した。基本的角柱状建物まわりの高解像度測定点での圧力超細密分布に関するLESを実施した。三次元角柱表面の風圧特性に関して、従来の風洞実験等に比べて、表面のサンプル数を細密に設けた大規模計算を実施し、角柱の隅角部付近において極大な負圧が発生することを明らかにすると共に、従来の評価方法では荷重が過大評価される可能性があることを示した。さらに極大格子数の非構造格子で計算モデルを作成し、極端に高いレイノルズ数で隅角部の丸い角柱を対象にLESを実施し、臨界状態における抵抗軽減を確認した。カーテンウォール形状を再現した高層建物モデルを対象としてLESを実施し、窓部材ごとに面平均ピーク外圧に基づく高精度な外装材用風荷重評価を行った。離散点風圧データによる従来の時間平均ピーク外圧と比較すると、特に建物側面の負圧領域において差が顕在化することが確認された。基整促のプロジェクトにおいて提示された都市域に存在する高層建築物に作用する風圧データを対象としながら、BCMにより数億レベルのメッシュの計算モデルを対象にLESを実施し、精度検証を行った。CFDにより生成された流入変動風の平衡性確認した。建築物への強風作用を検討する上で、接近流は非定常の乱流でなければならない。CFDでは一般に乱流境界層の特性を失わないように時空間変動データが提供されることから平衡性を有する。

風工学の風洞実験では、厚い境界層が必要になるため一般に平衡性が確保されずに、流れ方向の位置によっては乱流構造がずれる問題点がある。ここではCFDにおける流入変動風の平衡性を確認し、今後の解析における基礎を確立した。本年度を高精度計算手法の構築と合理的風荷重推定のための準備と位置づけ、実績の概要に示すような成果が得られた。基礎的な課題に対して高解像度モデルにより十分高精度な結果が得られることを確認するとともに、新しい計算手法であるBCMの適用性まで明らかにしている。また、本プロジェクトでの重要課題である流入変動風についても十分な知見が得られた。以上より、現在までの進捗状況は計画を上回っているものと判断できる。実在する建築物を想定したとき、最近の建築物では、日射遮蔽の目的から外壁に縦フィン、横リブなどの環境配慮型の建築パーツが取り付けられることが多く、また高層住宅では、バルコニーなどで大きな風圧が発生することが指摘されている。ここでは、建築パーツに作用する風荷重をLESにより算定し、両者を比較検討して耐風性能を確認するとともに、建築物を対象とするCFDを行う際に、どこまで実形状を再現するかについて検討した。一方、都市に対しては、ビッグデータを活用して地表被覆を再現した数10km範囲の地域の風の流れのLESを実施し、高い建築物で構成される都市被覆の上空で乱流境界層が発達する場合については、都市キャノピーの影響下での平均風速および乱流特性を明らかにし、設計風速の評価を行った。また、局所地形の影響を受けた地域に建つ高層建物群を対象にLES解析を実施し、建物に近寄った斜面により平均風速、乱れの強さおよび最大瞬間風速が大きく変化し、その結果、変動圧力も影響を受け、ときに大きなピーク風圧が発生することを確認した。さらに必要解像度と乱流モデル選定に基づく計算負荷の最適化を進めるために、蓄積された計算例に基づいて計算精度を吟味しながら最低限必要な計算条件を吟味した。計算負荷が低減されても十分な精度の解が得られる計算領域、解像度の計算条件、ならびに乱流場を適切に再現するためのLESのSGSモデルの選定方法を提示した。また、風向によって建築物の空力特性の変化する様子を踏まえながら、空力特性の風向依存性を効率的に把握する方法を明らかにした。本年度は、建築物まわりの風の乱流場を対象とした高精度計算手法の構築をめざし、解析技術の実証を行うことを目的とした。計算モデルの作成に関して、都市スケールから建築物の部材スケールまで幅の広い対象物の再現性について吟味し、必要なスケールの選定のための考え方を提示した。その結果、合理的風荷重推定のためのCFD技術の準備が達成された。また、都市あるいは地形の影響を受ける地域を対象とし、その計算モデルを作成する上での、地表形態を表現するビッグデータの活用性を明らかにし、また、計算技術については、必要解像度あるいは乱流モデルの適切な選定方法を提示し、CFD技術を大きく発展させる成果が得られた。次年度は、複雑環境下での設計風速・風荷重の直接評価を実施することをめざし、以下のことを研究項目とする。
聴性定常反応と睡眠脳波を応用した新しい他覚的聴力検査法の開発

小児難聴の他覚的聴力検査には睡眠下の聴性定常反応(ASSR)を利用した検査が行われるが、反応の性質、特に睡眠との関係については不明である。より正確な精密聴力検査を行うために、ASSRと睡眠深度の関係について検討した結果、睡眠深度が深いほど良好なASSRの反応を記録することができ、ASSRの閾値は小さくなるという結果を認めた。ASSRの結果から聴力レベルを推定する際には睡眠ステージを考慮する必要があるが、現存の測定機器ではASSRと睡眠深度の同時測定は非常に煩雑であり、簡便に両者を同時測定して、ASSR閾値から実際の聴力レベルを推定する際に、睡眠深度で自動補正をおこなえるシステムを開発中である。小児難聴の他覚的聴力検査には睡眠下の聴性定常反応AASRを利用した検査が行われるが、反応の性質、特に睡眠との関係については不明である。より正確で有効な精密聴力検査を行うために、聴性定常反応と睡眠深度の関係について解明し、さらには聴性定常反応と眠脳波の両者を応用した新しい他覚的聴力検査システムを開発することが本研究の目的である。平成25年度は前年度に引き続き、ASSR反応閾値と睡眠ステージの関係を解明するため、プログラム作成ソフトウェア、Lab VIEW (National Instrument)をもちいて我々が独自に開発したASSR解析システムと市販の睡眠ポリグラフィ(ソムノトラックプロ、フクダ電子)を用いて、聴力正常成人を被験者とし睡眠脳波とASSRを同時測定し、ASSR反応閾値に対する睡眠ステージの影響についてデータ収集を試みた。しかしながら、平成25年度は研究代表者および研究分担者が一時的に非常勤講師となったため、十分なデータ収集は困難であった。また、アメリカ合衆国におけるCombined Otolaryngology Spring MeetingsならびにPolizter Society Meetingに出席し、情報収集を行った。より正確で有効な精密聴力検査を行うために、聴性定常反応と睡眠深度の関係について解明し、さらには聴性定常反応と睡眠脳波の両者を応用した新しい他覚的聴力検査システムを開発することが本研究の目的である。平成24年度はASSR反応閾値と睡眠ステージの関係を解明するために、ASSRと睡眠脳波を同時測定し、睡眠ステージと反応閾値の関係について検討した。プログラム作成ソフトウェア、Lab VIEW (National Instrument)をもちいて我々が独自に開発したASSR解析システムと市販の睡眠ポリグラフィ(ソムノトラックプロ、フクダ電子)を用いて、聴力正常成人を被験者とし睡眠脳波とASSRを同時測定し、ASSR反応閾値に対する睡眠ステージの影響について検討した。この結果、被験者の1kHzの聴力レベルとASSR反応閾値の差はステージW(閉眼覚醒)およびステージ1(まどろみ)で大きいのに対しステージ3+4(深睡眠)、REM睡眠で小さかった。特にWとステージ3+4およびREM、ステージ1とステージ3+4の間には有意差を認めた。この結果より、ASSRの結果から聴力レベルを推定する際には睡眠ステージを考慮する必要があると考えられた。この方法は、二つの検査機器を併用し、両者の結果を検査後にすり合わせる方法で、データの解析が煩雑である。さらに平成24年度は乳幼児の精密聴力検査を行う際にASSRと睡眠深度を同時に測定し、ASSRの反応閾値を睡眠ステージにより補正して聴力を推定できるようなシステムの開発に着手した。既存のシステムでは記録できるチャンネル数が不十分であるため、8チャンネルの記録ができる機器を新たに導入し、システムを開発を進めている。より正確な精密聴力検査を行うために、聴性定常反応と睡眠深度の関係について解明し、さらには聴性定常反応と眠脳波の両者を応用した新しい他覚的聴力検査システムを開発することが本研究の目的である。平成24-25年度までは、ASSR反応閾値と睡眠ステージの関係を解明するため、プログラム作成ソフトウェア、Lab VIEW (National Instrument)をもちいて我々が独自に開発したASSR解析システムと市販の睡眠ポリグラフィ(ソムノトラックプロ、フクダ電子)を用いて、聴力正常成人を被験者とし睡眠脳波とASSRを同時測定し、ASSR反応閾値に対する睡眠ステージの影響についてデータ収集を行い検討した。この結果、睡眠深度が深いほどASSRの閾値は小さくなるという現象が認められ、ASSRの結果から聴力レベルを推定する際には睡眠ステージを考慮する必要があると考えられた。

これまで用いた方法は、二つの検査機器を併用し、両者の結果を検査後にすり合わせる方法で、データの解析が煩雑であるため、オリジナルのASSR測定システムに睡眠脳波を解析するソフトを新たに組み込んで、ASSRと睡眠深度の両者の同時測定を試みた。睡眠深度の判定は、American Academy of Sleep Medicineの基準に準じ、後頭部・前頭部からの脳電位と眼球運動の筋電位を記録・解析し、覚醒、睡眠stage N1N3、Stage Rに分類した。開発したプログラムによる睡眠深度判定の正確性を検証するため、市販のPSGで得られた睡眠時脳波の生データを解析したところ、睡眠深度判定の精度はまだ不十分であり、今後、オリジナルプログラムの改善が必要であると考えられた。耳鼻咽喉科聴性定常反応閾値と睡眠ステージの関係についての検討は計画通りに進んでいるが、睡眠脳波測定システムの開発については、研究代表者および分担者が一時的に非常勤講師であったこと、脳波から睡眠ステージを自動解析するプログラムの作成には専門的な知識が必要であることからやや遅れている。聴性定常反応閾値と睡眠ステージの関係についての検討は計画通りに進んでいるが、睡眠脳波測定システムの開発については、ハードウエアは構築できたが、脳波から睡眠ステージを自動解析するプログラムの作成には専門的な知識が必要であり、準備を要するためやや遅れている。市販の睡眠ポリグラフィ(ソムノトラックプロ、フクダ電子)で得られた脳波データおよびその解析結果を基に、Lab VIEW (National Instrument)をもちいて独自の睡眠ステージ自動解析のプログラムを開発し、ASSRとの同時解析を行う。睡眠ステージ自動解析のプログラムの開発にあたって、睡眠脳波の専門家への協力依頼、またプログラム作成についてはプログラム開発企業への協力を検討する。平成25年度は一時的に山形大学の非常勤講師であったため、研究時間がやや不足し、その結果物品費に少しの余剰がでた。平成26年度は研究代表者および分担者ともに常勤の職員にもどり、前年度の繰越額も合わせて研究する時間を確保することができる。プログラム開発企業への協力依頼のために使用する予定である。
リコンフィギャラブルシステムに適したプログラミングフレームワークの確立

リコンフィギャラブルシステムは、ハードウェア構成を自由に変更できるコンピュータであり、柔軟性と高性能性を低コストに両立できる。反面、効率的なプログラミングが難しいという問題があった。そこで本研究では、並列化の容易なプログラミングモデルを提案するとともに、データ転送の無駄を省く処理や、類似性の高い演算をまとめる処理を自動化する方法を提案し、これらを用いたプログラミング環境を構築してその有効性を示した。1 SRC社の商用リコンフィギャラブルマシンを用いて海洋モデルシミュレーションプログラムを実行させ性能を分析し,DMA転送が性能に大きな及ぼし,プログラミング上のチューニングを行わない場合には,かえって性能が低下する可能性があることを示した.また,通信と演算をオーバーラップさせたり,データを複数のメモリバンクにインタリーブするような,既存の最適化手法はFPGAの資源制約上の問題を生じやすいことも明らかにした.あらかじめメインプロセッサ側でデータ配列を並び替える方法を提案し,150KB程度の転送粒度を保つことで,この手法が有効になることを実証した.2リコンフィギャラブルマシン上にパイプライン型演算器を並べて高い性能を達成するためには,FPGAの資源制約満たしたうえで効率よく各演算のタイミングを決定する必要がある.そこで,類似した複数の演算式から共通に利用可能な演算器群を同定するアルゴリズムを提案し,ツールとして実装したうえで,FPGAを用いた生化学シミュレータの反応速度計算モジュールに適用した.その結果,共有による性能の低下を低く抑えつつ,約3割のハードウェア資源を削減できることを示した.また,高位合成技術を応用し,パイプラインへの入カデータバンド幅の制約を考慮した演算スケジューリングについて検討した.3新しいリコンフィギャラブルデバイスとして注目されている動的再構成可能プロセッサでは,プログラムの流れを制御するためのステートマシンが専用の機構で実現される.このため,FPGAとは異なり,ステートマシンの状態数が多くなると処理をのせることができなくなるという問題点がある.そこで,プログラム中において同一の関数を複数呼び出す構造に着目し状態を集約化する最適化手法を提案し,最大3倍程度の性能改善が可能であることを示した.1.リコンフイキャラブルシステムでアプリケーションを高速に実行させるには, FPGAと直接接続された複数のメモリバンクに適切にデータを配置し,ホストとのDMA転送とFPGA上の処理を効果的にオーバラップさせることが必要となる.そこで.昨年度に提案したプロセッサによる前処理を伴うDMA転送時間の隠蔽化手法を.整数計画法を用いたデータ配置の最適化手法に組み入れて自動化したプログラミング環境を構築した.具体的には,ユーザが記述したC言語コードを入力とし,上記最適化を行った結果をSRC社の商用マシンで実行できるコードに変換するトランスレータをコンパイラインフラストラクチャCOINSを用いて実装した.2.ユーザがアルゴリズムの並列性存明示的に記述するプログラミングモデルのひとつに.マルチスレッドモデルがある.これは近年.単一の命令制御の流れによって複数のデータを処理する画像処理などの分野では簡単に並列プログラミングを行えることから注目されている.そこで,ユーザがマルチスレッドモデルで記述したコードを入力とし.SRC社の商用マシンで実行できるコードに変換するトランスレータをCOINSを用いて実装した.また,『メモリアクセスの競合をなるべく防ぐ手法も提案し合わせて実装を行った.3.リコンフイギャラブルシステム上にパイプライン型演算器を並べて高い性能を得るとともに回路規模の増大を抑える手法として.昨年度提案した演算器群の共有アルゴリズムに改良を加えた.また,このアルゴリズムを用いてFPGA上で生化学シミュレーションを行い,性能と面積のトレードオフを評価した.この結果.アプリケーションレベルでのハードウェア面積削減効果を確認した.一方で,性能面では演算器間の通信を含めた最適化の余地があることも明らかになった.1リコンフィギヤラブルマシンにおけるプログミング環境には、DMA転送時間を効果的に隠蔽させるためのテータ配置が自動化されていないという問題があった。そこでTwisted Streaming DMAとよばれる新たな隠蔽手法を提案し、これを実現するための最適なデータ配置を整数計画法によって求めるプログラミング環境を実装した。商用リコンフィギャラブルマシンを用いた実験の結果、ソフトウェア実行に対して最大1.46倍の性能を達成した。また、フロントエンドにSIMT(Single Instruction Multiple Thread)プログラミングモデルを用いた処理系も実装し、このモデルがユーザによる並列アルゴリズムの記述を助けるだけでなく、メモリアクセス最適化などの種々の自動最適化処理を簡易化する効果があることを確認した。2リコンフィギャラブルマシンのアプリケーションに含まれる共通のデータパスを自動的に結合し面積効率の良いパイプラインを自動合成する手法を提案した。また、このデータパス共有化が招く性能低下を抑制するために、複数のデータパスを類似のグループに分類する手法を提案し、これらの処理系を実装した。本手法をFPGAを用いた生化学シミュレーションシステムに応用し、適切なグループ化を行えば、本手法を使わない場合に比べて約66%のハードウェア量で同等のシミュレーションを実行でき,その際の性能上のオーバヘッドは約20パーセントであることを明らかにした。3これらの成果を電子情報通信学会論文誌、FPL、ReConFigなどの主要国際会議、その他国内の会議、研究会等で積極的に発表した。また成果の一部は情報処理学会の英文論文誌にも投稿中である。
肢芽の未分化間充織細胞が合成するプロテオグリカン、PG-Mの構造と機能の解析

1.プロテオグリカン、PG-Mのコア蛋白質のカルボキシル末端領域には、Ca^<2+>依存性の動物レクチン様構造が存在する。この領域が糖結合活性を持つかどうか確認する目的でニワトリPG-Mのカルボキシル末端領域をコードするcDNAを発現ベクターに組み込み、大腸菌に導入して組み換え蛋白質を発現させた。糖結合活性はアフィニティーカラムを用いて解析し、その結果この蛋白質はガラクトースおよびマンノースと結合することが明らかとなった。更に同一の組み換え蛋白質を、動物細胞(COS細胞)を用いて発現させ、同様の糖結合活性があることを確認した。現在は、PG-Mのカルボキシル末端領域が結合する内在性のリガンドを同定する目的で研究を進めている。2.PG-Mの発現がどのような組織で見られるのかを検討する目的で、ノーザンブロット解析およびPolymerase chain reaction(PCR)を用いた解析を行った。その過程で、PG-Mのコア蛋白質をコードしているmRNAは、少なくとも4種類存在していることが明らかになった。それそれのmRNAの塩基配列を解析した結果、mRNAの多様性は選択的スプライシングの差に起因することが明らかになった。更に、選択的スプライシングの差は、すべてPG-M分子のコンドロイチン硫酸鎖結合領域の変化をもたらし、その結果PG-Mが持つコンドロイチン硫酸鎖の量は、スプライシングのパターンに依存して組織ごとに異なっていことが明らかになった。そこで現在、そうしたPG-Mの構造の差が、生理的にどのような意味を持つのか、解析を進めている。3.遺伝子ターゲッティング法によるPG-M遺伝子の破壊を目的とした研究は、現在相同組み換えを起こしたES細胞を選別している段階であり、平成6年度中に変異体マウスの作成を完了したい。
口腔細菌ペプチダーゼの基質となる全身疾患関連生理活性ペプチド探索の基盤研究

口腔細菌ペプチダーゼの基質となる全身疾患関連生理活性ペプチド探索の基盤研究として,(1)蛍光標識合成ペプチド基質の分解,および基質ペプチド,タンパク質分解の質量分析による検討,(2)マウスモデルによる血糖値調節機構の解析,(3)口腔細菌叢におけるペプチダーゼ遺伝子の分布と酵素活性の検討を行い,以下の成果を得た。歯周病菌Porphyromonas gingivalis(Pg)および関連菌のジペプチジルペプチダーゼ(DPP)4,DPP5, DPP7, DPP11組換え体を発現精製し,合成基質に対する酵素学的パラメーターを決定した。DPP4によるインクレチンペプチド(GLP-1,GIP)分解を質量分析で解析した結果,PgDPP4,およびその他の歯周病菌DPP4はヒトDPP4と同様にインクレチンをすみやかに分解した。グルコース経口投与マウスモデル実験による検討から,グルコース経口負荷後の血中活性型GLP-1とインスリン濃度は歯周病菌DPP4投与により明らかに低下すること,また,これら因子の濃度低下に伴い,食後高血糖の有意な上昇が起こり,加えて,標準血糖値への復帰が大幅に遅延することが明らかになった。その他の検討を含め,歯周病菌DPP4による宿主血糖調節機構の修飾が起こることが明らかになり,DPP4-インクレチン分解を介した歯周病-2型糖尿病連関の新規の分子機序を提唱した。口腔細菌叢データペース(eHOMD)とKEGGオルソロギーデータベース他の検索から,全口腔細菌のうち,歯肉縁下プラークを構成する嫌気性バクテロイデス門の菌種のみがdpp遺伝子を有することが明らかになり,歯周病-全身疾患関連にこれら細菌ペプチダーゼ分解系による生理活性因子の分解が関与する可能性が示唆された。歯周病原菌であるPorphyromonas gingivalisジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)遺伝子に30%以上のアミノ酸配列相同性を示す遺伝子ホモログは723種あり,そのうちHOMD(688 taxa)には37菌種が対応することを明らかにした。内訳は嫌気性菌が21菌種で多数を占め,好気性菌が12菌種,炭酸ガス要求菌が4菌種であった。グラム陰性嫌気性菌はBacteroides, Porphyromonas, Prevotella, Tannerellaの4属で,これらの細菌は歯肉縁下プラークに生息し,歯周病の原因菌の多くがDPP4活性を有する可能性を見出した。これらのうちで主要な歯周病原菌とされるP. gingivalis, Tannerella forsythia, Prevotella intermediaについてより詳細な検討を行い,菌体結合性のDPP4活性を測定し,組換えタンパク質を発現性した。細菌DPP4はN末端からジペプチドを切断し,P1アミノ酸残基がPro特異的であり,P1 Ala残基に対しても弱いながら分解活性を示すこと,また,ヒトDPP4阻害剤(P32/98,Sitagliptin, Vildagliptin)によって阻害されることから,活性中心の3次構造がヒトDPP4に類似することを示した。標的となる生理活性ペプチド探索として,in vitroでのペプチド分解についてMALDI TOF質量分析で検討し,細菌由来DPP4がインクレチンペプチドのN末端ジペプチドを分解し不活化する結果を初めて示した。さらに,マウス動物モデルにより歯周病原性細菌DPP4の生理活性について検討し,DPP4投与によりインクレチンが分解し高血糖となる結果を得た。データベース検索から歯周病原菌であるPorphyromonas gingivalis DPP4のオルソログを有する口腔細菌は主に嫌気性菌であることから,歯肉縁下プラークに生息する細菌であることを明らかにした。それらのなかで,最重要歯周病原菌であると考えられるTannerella forsythiaがDPP4活性を保有し,Prevotella属菌もDPP4活性を発現することは注目に値する。P. gingivalis, T. forsythia, P. intermedia菌体でのDPP4活性を測定し,さらに組換えタンパク質を発現精製し,それらの生化学的,酵素学的特性を明らかにした。組換えタンパク質が得られたことから,標的となる生理活性ペプチド分解についてMALDI TOF-MSでの解析を行い,細菌由来DPP4がインクレチンペプチド(glucagon-like peptide-1,glucose-dependent insulinotropic polypeptide)を分解することを初めて示した。In vivoでの活性を明らかにするために動物モデルでの解析を実施し,細菌由来DPP4がマウス血中のglucagon-like peptide-1を分解する結果を得た。歯周病菌Porphyromonas gingivalis (Pg),および関連菌のジペプチジルペプチダーゼ(DPP)4組換え体を発現精製し,合成基質に対する酵素学的パラメーターを決定した。kcat/Km値より細菌DPP4は生体内でも充分に高い活性を有する可能性が示唆された。DPP4によるインクレチンペプチド(GLP-1,GIP)分解を質量分析で解析した結果,Argジンジパインによるインクレチン分解は血清添加により完全に阻害されたが,PgDPP4は効率よくインクレチンを分解することが示された。また,各種組換え体DPP4によるGLP-1, GIPのN末端ジペプチド分解の詳細も明らかになった。

さらに,細菌DPP4をマウスに静注し,ブドウ糖負荷試験を行ったところ,DPP4投与により負荷後30分の血糖上昇が有意に高値となり(対照群250 mg/dL,投与群300-400 mg/dL),さらに負荷後120分血糖値への低下が遅延することが明らかになった。以上の結果は,細菌DPP4が生体内で機能することを示唆するものである。実際,細菌DPP4静注により血漿中の活性型GLP-1濃度は低下し,同時に血漿インスリン濃度も低下した。従って,これらの結果は細菌DPP4による宿主血糖調節機構の修飾が起こりうることを示すもので,DPP4-インクレチン分解を介した歯周病-2型糖尿病連関の新規の分子機序の存在を示唆する。小児口腔へのPg菌定着過程の解析方法として,新たなfimA遺伝子ジェノタイプ解析方法を提案した。解析の結果,病原性が低いと考えられるfimA typeIとIVが早期に定着することを見いだした。さらに,細菌DPP11の3次構造解析を行い,基質ペプチド結合分子の結晶構造解析と熱力学解析からエンタルピー依存性の新規のペプチダーゼ基質認識機構を提唱した。2型糖尿病はインスリン抵抗性を病態の中核とし,循環器障害,認知機能低下等の原因となることから寿命とQOLを大きく左右する疾患である。一方,成人の7割以上が罹患する歯周病は,糖尿病との関連性が指摘されているものの,その分子メカニズムは必ずしも明らかではない。現在のところ,起炎菌である口腔細菌由来LPSおよび歯周組織の炎症による炎症性サイトカイン濃度上昇を介した間接的な増悪機構が考えられている。我々は,歯周病-糖尿病連関の観点から血糖コントロール因子であるインクレチンペプチド(GLP-1,GIP)を分解するdipeptidyl peptidase(DPP)4に着目し,検索の結果,600種以上の口腔細菌のなかで歯周ポケットに生息可能な細菌がDPP4オルソログを有し,実際,主要な歯周病菌DPP4によるGLP-1およびGIPの限定分解・不活化と血中インスリン濃度低下がおこること,また,同時に食後高血糖の上昇と血糖低下の遅延が起こることを明らかにした。さらに,薬剤耐性遺伝子カセットを用いたDNA断片エレクトロポレーション法により種々のP. gingivalisジペプチジルペプチダーゼ遺伝子破壊株を作成し,細菌ペプチダーゼによる生理活性ペプチド,およびタンパク質分解についての検討を継続している。口腔細菌ペプチダーゼの基質となる全身疾患関連生理活性ペプチド探索の基盤研究として,(1)蛍光標識合成ペプチド基質の分解,および基質ペプチド,タンパク質分解の質量分析による検討,(2)マウスモデルによる血糖値調節機構の解析,(3)口腔細菌叢におけるペプチダーゼ遺伝子の分布と酵素活性の検討を行い,以下の成果を得た。歯周病菌Porphyromonas gingivalis(Pg)および関連菌のジペプチジルペプチダーゼ(DPP)4,DPP5, DPP7, DPP11組換え体を発現精製し,合成基質に対する酵素学的パラメーターを決定した。DPP4によるインクレチンペプチド(GLP-1,GIP)分解を質量分析で解析した結果,PgDPP4,およびその他の歯周病菌DPP4はヒトDPP4と同様にインクレチンをすみやかに分解した。
Sub-MIC アジスロマイシンの抗バイオフィルム作用のメカニズムに関する検索

嫌気性インキュベーター内で独自に改良を加えたmodified Robbins device (MRD)を用い,MRD中に唾液処理を行ったハイドロキシアパタイト(HA)ディスクを填入し,HAディスク上にバイオフィルムを作製した。すなわち,嫌気性インキュベーター内でペリスタポンプにて線毛の遺伝子型が異なるP. gingivalis 381 (I型) , HW24D1 (II型) , 6/26 (III型) ,W83 (IV型)の培養液を各々37°C,流速3.3ml/分で14日間灌流し,HAディスク上にバイオフィルムを作製した。菌液の交換は2日毎に行い,作製されたバイオフィルムにsub-MICのAZMを添加し,さらに一週間灌流した。その後,HAディスクを回収し,菌体よりタンパクを精製した。精製したタンパクのうち,二次元電気泳動システムを用いてタンパクを分離後,sub-MICのAZM添加群と非添加群でタンパクの発現量に差を認めたタンパクについて検討したところ,381株,HW24D1株およびW83株において,浮遊細菌とバイオフィルム遊離細胞の50および110kDa付近のタンパク発現量に差が認められた。これらのタンパクについて、さらに質量分析を行いタンパクの同定を行ったところ、50kDa付近のタンパクについてはヘマグルチニンタンパクのHagEおよびグルタミン酸脱水素酵素であり,110kDa付近のタンパクはP. gingivalisの膜関連タンパクであるRagAであることが判明した。これらの結果より,sub-MIC AZMの抗バイオフィルム作用には,RagA,HagEおよびグルタミン酸脱水素酵素といったタンパクが関与していることが明らかとなった。二次元電気泳動システムを用いてタンパクを分離後,AZM添加/非添加でタンパクの発現量について検討したところ,381株,HW24D1株およびW83株において,浮遊細菌とバイオフィルム遊離細胞の50および110kDa付近のタンパク発現量に差が認められた。既存のモデルを用いてバイオフィルムの作製を行い、sub-MICのAZMを作用させた上でバイオフィルム細菌を回収し、そこからRNAを抽出しマイクロアレイに供する予定であったが、sub-MICを作用させた段階でバイオフィルム細菌の減少を認めたためにRNAの抽出が難しく、実験の進行がやや遅れている状態である。現在進行のやや遅れているマイクロアレイの実験系については、一度の実験に供する菌液の量を調節するなどして現在実験の遅れているRNA抽出について工夫し、元の実験計画に近い形で実験を遂行するよう努力する。また、平成26年度の研究計画である、変異株および相補株の作製および変異株を用いた表現型の確認やAZMの抗バイオフィルム作用に関与するタンパクの同定についても前項に挙げたマイクロアレイと研究を並行して行い、当初予定していた研究が全て遂行できるようにする。実験にやや遅れが生じているため、その遅れを反映した次年度使用額が生じた。本年は当初の計画通りの平成26年度分の研究計画にそった研究および前年度に遅れが生じている研究分も含めた研究を行う。