hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力学系とスケール極限を用いた異常拡散の探索と拡散制御理論の構築

分担者の秋元は異常拡散現象の理解に向けてこれまでに引き続き精力的に研究を進め、顕著な成果を挙げた。2016年度に本研究費を用いて日本に招聘した異常拡散現象の専門家であるRalf Metzler氏(University of Potsdam)らとの2編の共著論文を含む、複数の論文を査読付き国際学術雑誌に発表した。同じく分担者の佐々田は異常拡散現象とスケール極限の関連について顕著な成果を挙げ、複数の論文を査読付き国際学術雑誌に発表した。代表者の高橋は、可算マルコフシフトとよばれる非コンパクト空間上の力学系の大偏差原理を証明し、この結果をまとめた論文を査読付き国際学術雑誌に発表することができた。また、8月から9月にかけて3週間、カオス力学系研究の大家であるJames A. Yorke氏(University of Maryland)を訪問し、異常拡散現象などについて議論を重ねた。この間、Yorke氏とYorke氏の元で在外研究に従事している斉木吉隆氏(一橋大学)とともにheterogeneousなカオス力学系の極小モデルについて議論し、そのエルゴード性を証明することに成功した。本共同研究の成果をまとめた論文を近日中にしかるべき学術雑誌に投稿する予定である。本研究費を用いて2019年3月に非双曲力学系の専門家であるPierre Berger氏(Universite Paris 13)を含む7名の研究者をフランスから招聘し、「Real and complex dynamics Henon's maps」と題する国際研究集会を5日間に渡り慶應義塾大学で行った。講演数を絞り、非公式な議論に多くの時間を割く形式をとったにもかかわらず30名以上の参加があり、盛況であった。エノン写像などの非一様双曲的力学系と、異常拡散現象の関連についても議論が行われ、有意義な研究集会となった。研究分担者の秋元、佐々田は異常拡散現象に関する成果を論文という形で順調に挙げており、研究代表者の高橋は、研究分担者らとの議論を通じて異常拡散現象に対する理解を深めることができた。また可算マルコフシフトの大偏差原理の研究において、確率論の専門家である分担者の佐々田との集中的な議論がきわめて有効であった。これらから総合的に判断して、研究はおおむね順調に進展しているといえる。初年度に個々に進めた研究を継続・発展させ、多角的な視点・手法から異常拡散現象の本質に迫る。同時に、これらの研究を融合し、新しい方向性を探索・創出するため国内でのミーティングを数回、集中的に行う。さらに、代表者の指導する大学院生である篠田万穂氏(慶應大学)を研究協力者に加え、エルゴード理論の立場からの研究体制を強化する。国外からの研究者の招聘も引き続き活発に行い、これに付随する研究集会の開催も検討中である。具体的には、Jairo Bochi氏(Pontificia Universidade Catholica de Chile, Chile)を招聘して第2回のKanto Dynamics Daysの開催を予定している。これまで個々に進めた研究を継続・発展させ、多角的な視点・手法から異常拡散現象の本質に迫る。
地域保健活動における家庭訪問の成果を評価できる電子訪問記録の開発

全国の市区町村保健師が行う家庭訪問に焦点を当て、現在活用している訪問記録の内容と方法、訪問記録の電子化の実態を明らかにした。1.郵送調査:2018年に全国1,741市町村及び特別区23区の保健部門および高齢者保健福祉部門にて家庭訪問に従事する保健師3,482名を対象に、郵送無記名質問紙調査を実施した。618件の回収を得た。有効回答数は603件であった。2.インタビュー調査:質問紙調査票の返信があった市区町村のインタビュー調査協力可能者のうち、先駆的に家庭訪問記録の電子化を実施している、または電子化を導入したいと考えている市区町村に勤務する保健師を対象に、研究者が各市区町村を訪問し、家庭訪問記録の電子化の現状、課題、今後の方針などについて、半構成的面接法で個別インタビューを実施した。録音内容から逐語録を作成し、分析を行なった。質問紙調査において所属部門別では介護保険部門等のほうが保健部門等より電子化は進んでいたが、「全て電子化」と「一部電子化」を合わせても、介護保険部門等68.5%、保健部門等39.7%、全体で47.3%であり、電子化が進んでいない実態が明らかとなった。また、電子化のピークは2006年と2017年にあり、急速に電子化が進んでいる状況にはなかった。インタビュー調査において家庭訪問記録の電子化を導入済みの自治体では、事例のアセスメントが容易にでき、記録や情報処理の効率化、情報の共有化などが図られ、効果的な保健活動につながっていた。これらは電子化導入希望自治体の期待する効果と一致していた。電子化導入済み自治体の課題として、個人情報保護上の規制や職務上の規制、制度上の限界のほか、紙媒体と電子記録の二重化、システム維持・更新の費用など運用上の課題があった。家庭訪問記録の電子化を推進するには、電子化における効果や課題をふまえて、よりよい方法を開発する必要がある。全国1,741市町村及び特別区23区の保健部門および高齢者保健福祉部門にて家庭訪問に従事する保健師3,482名を対象に、郵送無記名質問紙調査を実施した。さらに、質問紙調査票の返信があった市区町村のインタビュー調査協力可能者のうち、先駆的に家庭訪問記録の電子化を実施している、または電子化を導入したいと考えている市区町村に勤務する保健師を対象に、研究者が各市区町村を訪問し、家庭訪問記録の電子化の現状、課題、今後の方針などについて、半構成的面接法で個別インタビューを実施できた。そのことで、全国の市区町村の家庭訪問記録の電子化の実態が明らかとなった。郵送法による質問紙調査のデータ分析を引き続き行ない、全国の市区町村における家庭訪問記録の現状と、電子化の実態や課題を明らかにする。さらに、先駆的に電子化を進めている市区町村や今後積極的に電子化を推進する予定の市区町村において、インタビュー調査に同意が得られた保健師に対し、インタビュー調査を引き続き実施する。これらの質問紙調査とインタビュー調査の結果を基に、家庭訪問の成果を評価できる電子記録について開発を行い、協力の得られる市区町村で試行する。その結果を今後、学会、論文にて発表していく予定である。本研究では、今後のわが国の地域保健活動の飛躍的な発展につなげるために、市区町村の保健師が行う、成人・高齢者への家庭訪問に焦点を当て、1.成果が評価できる訪問記録の内容と方法を明らかにする。2.情報を蓄積し、効果的な活用ができるよう、成果を評価できる家庭訪問記録を開発することを目的とした。本年度は、文献検討と全国の市区町村の保健師への家庭訪問記録の方法と電子化の実態に関する調査を行うための、調査対象の選定と調査項目の選定を行った。国内外の文献検討では、新人保健師や、学生の実習時の家庭訪問記録の方法等はみられたが、地域保健活動の成果を評価できるる保健師による家庭訪問記録の方法に関する文献はほとんどみられなかった。地域保健看護活動及び電子記録活用のエキスパートによる調査項目の選定を行い、成果を評価できる訪問記録内容と明らかにする討議で、調査項目と電子化の実態や電子化が推進している市区町村の特性を把握できる項目を選定した。当初は、成人・高齢者への家庭訪問記録についての調査項目を設定していたが、成人・高齢者用の家庭訪問記録も、母子や精神障がい者などの家庭訪問記録や健康相談記録と連動していることが多いため、訪問種別に関してはすべての訪問対象を視野に入れた家庭訪問記録の調査とすることとした。「平成29年度版・全国市町村要覧」からリストアップした全国1,741の市区町村に勤務し、保健部門と高齢者保健福祉部門のそれぞれで家庭訪問に従事している保健師約3,500人を対象に、郵送による「家庭訪問記録の方法と電子化の実態」についての自記式質問紙調査の準備を行った。「平成29年度版・全国市町村要覧」を基にリストアップを行い、全国1,741ヶ所の市町村の保健福祉担当部署の保健師の代表者を通して、保健部門担当保健師、高齢者保健福祉部門担当保健師へ「家庭訪問記録の方法と電子化の実態」についての自記式質問紙調査を行う予定で、調査票の作成と発送の準備を行った。

618件の回収を得た。有効回答数は603件であった。2.インタビュー調査:質問紙調査票の返信があった市区町村のインタビュー調査協力可能者のうち、先駆的に家庭訪問記録の電子化を実施している、または電子化を導入したいと考えている市区町村に勤務する保健師を対象に、研究者が各市区町村を訪問し、家庭訪問記録の電子化の現状、課題、今後の方針などについて、半構成的面接法で個別インタビューを実施した。録音内容から逐語録を作成し、分析を行なった。質問紙調査において所属部門別では介護保険部門等のほうが保健部門等より電子化は進んでいたが、「全て電子化」と「一部電子化」を合わせても、介護保険部門等68.5%、保健部門等39.7%、全体で47.3%であり、電子化が進んでいない実態が明らかとなった。また、電子化のピークは2006年と2017年にあり、急速に電子化が進んでいる状況にはなかった。インタビュー調査において家庭訪問記録の電子化を導入済みの自治体では、事例のアセスメントが容易にでき、記録や情報処理の効率化、情報の共有化などが図られ、効果的な保健活動につながっていた。これらは電子化導入希望自治体の期待する効果と一致していた。電子化導入済み自治体の課題として、個人情報保護上の規制や職務上の規制、制度上の限界のほか、紙媒体と電子記録の二重化、システム維持・更新の費用など運用上の課題があった。家庭訪問記録の電子化を推進するには、電子化における効果や課題をふまえて、よりよい方法を開発する必要がある。全国1,741市町村及び特別区23区の保健部門および高齢者保健福祉部門にて家庭訪問に従事する保健師3,482名を対象に、郵送無記名質問紙調査を実施した。さらに、質問紙調査票の返信があった市区町村のインタビュー調査協力可能者のうち、先駆的に家庭訪問記録の電子化を実施している、または電子化を導入したいと考えている市区町村に勤務する保健師を対象に、研究者が各市区町村を訪問し、家庭訪問記録の電子化の現状、課題、今後の方針などについて、半構成的面接法で個別インタビューを実施できた。そのことで、全国の市区町村の家庭訪問記録の電子化の実態が明らかとなった。郵送法による質問紙調査の調査票送付と回収後、データの分析を行ない、全国の市区町村における家庭訪問記録の現状と、電子化の実態を明らかにする。その後、先駆的に電子化を進めている市区町村や今後積極的に電子化を推進する予定の市区町村において、インタビュー調査に同意が得られた保健師に対し、インタビュー調査を実施する。これらの質問紙調査とインタビュー調査の結果を基に、家庭訪問の成果を評価できる電子記録について開発していく予定である。その結果を今後、学会、論文にて発表していく予定である。郵送法による質問紙調査のデータ分析を引き続き行ない、全国の市区町村における家庭訪問記録の現状と、電子化の実態や課題を明らかにする。さらに、先駆的に電子化を進めている市区町村や今後積極的に電子化を推進する予定の市区町村において、インタビュー調査に同意が得られた保健師に対し、インタビュー調査を引き続き実施する。これらの質問紙調査とインタビュー調査の結果を基に、家庭訪問の成果を評価できる電子記録について開発を行い、協力の得られる市区町村で試行する。
高速回転する原子核のカスケード電磁遷移とカオス的性質

この研究では、高スピン・高励起領域の変形原子核の性質を「回転する殻模型」という微視的モデルを用いて理論的に分析することを主たる目的としていた。特に、「回転する殻模型」から得られるカスケードガンマ線の多重相関を分析することによって系の性質、特にカオス性についての知見を得ることを目指した。一年間の研究によって得られた成果は以下のように要約される。1.イラスト線近傍の準位統計の分析を行った。この結果、イラスト線近傍では、原子核状態は「カオス(=乱雑行列理論から帰結されるWigner分布)」と「規則(=ポアソン分布)」の中間的様相を示すことを理論モデルは予言する。従前の解析結果とあわせると、カオス性のエネルギー依存性は、(1)回転バンド構造が存在するイラスト近傍では、カオス性と規則性の中間にある、(2)励起エネルギーが約1MeV程度以上では、回転減衰が発現するのに併せて、カオス性が増大する。(3)約2MeV以上で励起状態はカオス的になる。2.E2遷移ガンマ線の二重相関関数を求め、そのプロファイルと励起エネルギー依存性を分析した。(1)励起工ネルギー1MeV以下では、回転バンド構造が存続していることに対応して相関はデルタ関数的である。(2)1MeVから2MeVの間では、相関関数がニつの成分(約100keV程度の幅をもつ成分と30keV程度の狭い幅をもつ成分)をもつという新しい現象を示す。大きい幅の成分は回転減衰の幅と解釈できるが、狭い幅の成分は従来予想されなかった。(3)2MeV以上では、狭い幅の成分は消滅する。3.以上のことから、(1)E2遷移ガンマ線の二重相関関数には狭い幅をもつ新しい成分が実験でも現れることが予想される、(2)狭い幅の成分は、カオス性が不完全な状況で発現する現象であるので、狭い幅の成分は「規則-カオス転移」に対する重要な指標になる、のニ点が結論される。
ヒト内臓脂肪の発現解析によるメタボリックシンドローム発症分子機構の解明

ヒト脂肪組織で、肥満で発現が亢進していることが報告されているレプチン、IL18遺伝子についてはBMIと正の相関を認め、逆に肥満で発現が低下するアディポネクチンはBMIと負の相関を認め、ヒト脂肪組織の発現解析によってメタボリックシンドロームの病態に関与する新たなアディポカインの同定に役立つ可能性が確認された。我々が新規2型糖尿病遺伝子として同定した遺伝子Xについて遺伝子多型と遺伝子発現が相関することを確認した。糖尿病・メタボリックシンドローム発症のPrimaryな原因は内臓脂肪であるとされ、メタボリックシンドロームの診断基準の必須項目にもなっているが、内臓脂肪の蓄積がどの様なメカニズムで糖尿病・メタボリックシンドロームを引き起こしているかは不明であり、内臓脂肪が皮下脂肪と質的にどの様に異なっていることが発症のPrimaryな原因となっているかも不明である。近年、脂肪細胞で産生・分泌される様々なアディポカインがインスリン感受性亢進作用やインスリン抵抗性惹起作用を持っており、糖尿病・メタボリックシンドロームの発症に極めて重要な役割を担っていることが我々も含めた国内外の研究によって明らかになってきた。そこで本研究では、ヒト内蔵脂肪・皮下脂肪を、同意を得た上で多数採取しアディポカインを含めた遺伝子の発現解析を網羅的に行なうことにより、内臓脂肪で特異的に発現が変化していることによって糖尿病・メタボリックシンドロームを発症・進展させている鍵分子を同定する。平成19年度の結果で皮下脂肪についてはこれまで肥満で発現が亢進することが報告されているレプチン、IL18, IL8, MCP-1遺伝子についてはBMIと有意な正の相関を、逆に肥満によって発現が低下することが報告されているアディポネクチンについてはBMIと有意に負の相関を認めたことから、本研究のデザインの妥当性が確認された。また、インスリン抵抗性を呈する対象者から得られた脂肪組織ではミトコンドリアの電子伝達系に関与する遺伝子群が全体として発現が低下していることを明らかにしている。ヒト脂肪組織を約100症例収集することが出来た。肥満で発現が亢進していることが報告されているレプチン、1L18遺伝子についてはBMIと有意な正の相関を認め、逆に肥満で発現が低下するアディポネクチンはBMIと有意に負の相関を認め、ヒト脂肪組織を利用した発現解析によって肥満やメタボリックシンドロームの病態形成に関与する新たなアディポカインの同定に役立つ可能性が確認された。今年度の成果として我々が新規2理糖尿病遺伝子として同定した遺伝子X(未発表データ)について遺伝子多型と遺伝子発現が相関することを確認した。更に、細胞外に分泌されるシグナルを持っている遺伝子でかつ肥満で発現が変化する遺伝子を上昇で17、低下で10見出すことが出来た。現在個々の遺伝子について、新規のアディポネクチンの可能性について検討中である。また、本研究で収集しているヒト脂肪組織を利用して、これまで2型糖尿病感受性遺伝子であることが報告されている遺伝子の近傍について標識SNPのタイピングを行い当該遺伝子の発現量との相関をみることによって、真に2型糖尿病感受性の原因となりうる遺伝子多型を同定出来ると考えられる。
細菌付着性多孔質微粒子を用いた腸内細菌培養法の確立

好気的、弱酸性の特殊培養下における腸内細菌組成の変化について、細菌DNAの定量解析やTerminal restriction length polymorphism(T-RFLP)解析により知見を得た。好気的環境下でも10%ウシ胎児血清含有ハンクス緩衝液中で、一部の腸内細菌は増殖した。腸内細菌を3日間培養すると、予想通り通性嫌気性菌の優位は増加し、偏性嫌気性菌は優位に減少したが死滅せず再増殖可能であった。T-RFLP解析では、好気培養においてピーク数が優位に減少し腸内細菌の多様性が失われた。また、pH4.5に保つことにより、腸内細菌の増殖が抑制されpH調節が感染制御に役立つ可能性が考えられた。昨年度の報告書において、生体内で見られるような細菌の接着期待される足場材料を選択し、生体内との類似環境において培養しうるシステムの構築が、研究の成否を握る鍵であると報告した。この点に関連し、嫌気的培養環境の維持、培養液組成、pHの制御が特に重要であったが、それらを満足するシステムは構築できなかった。しかし、特殊な実験条件ではあるが、腸内細菌組成が好気的培養環境化においてどのように変化するのか、また、pHを弱酸性に保つことによってどのような効果があるのかについて、予定していた細菌DNAを用いた定量解析やTerminal restriction length polymorphism(T-RFLP)解析により知見を得ることができた。T-RFLP解析においても、好気的環境においてピーク数が優位に減少し腸内細菌の多様性が失われる傾向であった。pHを弱酸性(pH4.5)に保つことにより、腸内細菌の増殖を抑制されることから、腸内細菌感染創におけるpH調節が感染コントロールに役立つ可能性が考えられた。本研究の目的は、セルロース粒子、チャコール(活性炭)などの細菌付着性多孔質微粒子を培養系に加え、細菌の固着性を確保することにより腸内環境の再現を図り、腸内細菌の構成と機能を生体内と同様に維持・培養するin vitroのシステムを構築すること、また、固着培養菌の性質を調べることである。本年度は以下の項目を実施した。糞便より採取した腸内細菌、リファレンス細菌としてEscherichia coli、Staphylococcus aureusを上記培養液中でセルロース粒子と1週間培養し、粒子への接着性をグラム染色により検討した。洗浄により細菌は遊離し、強固な付着は観察されなかった。腸内細菌を好気的および嫌気的環境下で培養し、DNAを抽出しTerminal restriction fragmentlength polymorphysm法で培養前、好気培養、嫌気培養で比較検討したところ、ピークパターンの明らかな変化が観察された。以上より、細菌付着粒子の検討はさらに必要であるが、培養条件による腸内細菌構成の変化を分子生物学的にしかも網羅的にとらえることが可能であることが明らかとなった。総合的に研究の進捗状況を評価した結果、やや遅れていると判断した。以下にその理由を列挙する。培養系において細菌の接着を期待する足場としては、糞便の状態を考えると数ミリ程度のサイズでしかも多孔性を有しあるものが望ましいと考えるが、セルロース粒子、チャコール(活性炭)以外に市販品として見つけられていない。細菌の「付着」を評価する際に、粒子を洗浄したのち凍結切片を作成しグラム染色にて細菌を染色している。この過程で2つの問題がある。一つは、粒子洗浄の強さを一定にコントロールできないことである。強く洗浄すれば「弱い付着」は外れてしまう。もう一点は、凍結切片を作成すると、グラム染色の過程で粒子がスライドグラスからはがれてしまうことである。その結果、付着の判定ができなくなる。腸内細菌の培養においては、pHを一定に保つべきであると考えられるが、嫌気環境下を維持し同時にpHの調節を行うことが現時点で困難である。現在、密閉容器内で炭酸ガスを発生させ、嫌気環境を維持しているが炭酸ガスが培養液に溶解することによる酸性化に対してpHを如何に一定に保ちつつかつ嫌気的環境を維持するかが問題であり、機材を適宜工夫する必要がある。以上のように、研究の進展を妨げている理由は、実験システムを如何に組み立てられるかという問題がうまく解決されていないことである。細菌付着の足場としては、セルロースおよびチャコールに絞り検討を行う。細菌培養においてpHを生体内の環境に近似しつつ一定に保つことは重要であるが(大腸であれば弱アルカリ性)、pHの変動によって腸内細菌層がどのように変化するのかは十分明らかではない。本研究の目的であるin vitro培養システムの構築の目指すところではあるが、腸内細菌叢とpHの関係を検討する。購入予定であるpHコントローラーと密閉ボックスを用いた簡易嫌気培養システムの構築をはかる。本研究の成否はほとんどこのシステムの確立にかかっているといってよい。
デザイナと開発者の協業を考慮したアプリケーション開発を支援するフレームワーク

本研究では,近年普及しつつあるリッチインターネットアプリケーション(RIA)開発において,デザインとロジックをソースコードレベルで完全に分離して記述することができるフレームワークの開発を行った.本フレームワークは,デザイナと開発者の協業がより重要となるRIA開発において,デザインとロジックの関連を疎結合とすることでお互いの並行作業を可能とし,デザインや仕様変更に伴うテストや修正を最小化することで開発効率の向上に貢献する.本研究では,近年普及しつつあるリッチインターネットアプリケーション(RIA)開発において,デザインとロジックをソースコードレベルで完全に分離して記述することができるフレームワークの開発を行った.本フレームワークは,デザイナと開発者の協業がより重要となるRIA開発において,デザインとロジックの関連を疎結合とすることでお互いの並行作業を可能とし,デザインや仕様変更に伴うテストや修正を最小化することで開発効率の向上に貢献する.本研究では,今後ウェブアプリケーションの主流となるリッチインターネットアプリケーション(RIA)を対象に,それを開発するデザイナと開発者の協業を考慮したフレームワークの開発を行った.従来型ウェブアプリケーションと比較すると,RIAはデザインや操作性が重要視されるため,それらを作成するデザイナの役割が重要になる.そして,デザイナが作成したデザインをアプリケーションとして機能させるためには,開発者がロジックを埋め込む必要がある.その結果,デザインとロジックが混在したソースコードになり,それらの編集は非常に複雑で開発効率の低下を招く.そして,デザインや仕様の変更は実際に度々発生し,開発工数の増加につながっている.この研究では,研究実施計画にもとづき,デザインとロジックをソースレベルで完全に記述できるフレームワークの開発を行った。このフレームワークでは,RIA開発環境であるFlexを利用し,Dependency InjectionとNaming conventionを利用して,開発時ではなく実行時にデザインとロジックの関連付けを行う.したがって,アプリケーション開発中にデザイン変更があっても,デザイナだけが作業を行えばよく,開発者はロジックの実装に集中することができ,開発効率が向上する.本研究の有効性を確認するために,本フレームワークを利用してアプリケーションを実装し,どの程度完全に分離して記述可能かを確認した.その結果,静的に配置可能なデザインであれば,完全にロジックと分離して記述できることが確認できた.今年度は研究計画に従い,前年度開発したプロトタイプシステム,および実開発における問題点を整理し,フレームワークの再実装を行った.本フレームワークはRIA開発の1つであるFlexをベースに,デザインとロジックをソースコードレベルで分離することを可能にするが,プロトタイプでは開発時に静的に決定できる部分にしか対応できていなかった.実際のアプリケーションでは,例えば在庫数に応じて生成する画面の個数が異なるなど,実行時にしか決定できないこともある.そこで本年度は,実行時にしか決定できないことに対してデザインとロジックを分離する拡張を行った.具体的には,デザイナに対して名前ベースの規約以上の負担を課すことは難しいと考え,実行時に決定するデザインとロジックの関係を結びつけるために,その機能を開発者には馴染みの深いAPI形式で提供することで解決した.また,FlexベースのRIAでは,効果的なアニメーションを利用することがあるが,多くの場合アニメーションはFlexと相性がよいFlashコンポーネントで作成される.アニメーションの制御(再生や停止)はアプリケーションの本質的な処理ではないが,RIAはイベントドリブンで実行されるため,開発者がイベント処理に加えてアニメーション制御のコードも記述する必要がある.この問題に対し,本年度はアプリケーションの本質と横断的関心事を分離するアスペクト指向の思想を応用し,規約にもとづきFlashコンポーネントに埋め込まれたアニメーション制御用の機能を自動的に呼び出す機構を実現することで解決した.本研究の成果により,デザインとロジック,アニメーションが複雑に絡み合うRIA開発において,それぞれをソースコードレベルで分離することができるため,それらの統合やテストの手間を軽減することができ,開発効率の向上が期待できる.
成人T細胞白血病の染色体転座による発癌機構の研究

多くの染色体転座は、Talpha/delta遺伝子座の中でも特にD或は、J領域で生じる。このプロジェクトの第一段階としてこの領域の遺伝子再配列をくまなく検索するためのプローブの作成を行った。2.T細胞受容体alpha鎖遺伝子座に於ける遺伝子再配列とそのクローニング1.で作成したプローブを用いてATNー1細胞に於けるTalpha/delta遺伝子座の遺伝子再配列を検索した。その結果ATNー1細胞において、Calphaの上流約15Kbと約65KbのJalpha領域で遺伝子再配列が検出され,Cdelta領域に於ける両対立遺伝子の欠失を見いだした。そこでこれらの遺伝子再配列のクローニングを行い解析したところ、この遺伝子再配列はTCR遺伝子の発現の過程で生じた生理学的遺伝子再配列であることが明かとなった。3.tclー1遺伝子座に於ける遺伝子再配列tclー1遺伝子座のプローブを用いてパルスフィールド電気泳動法を行ったところ、ATNー1細胞に遺伝子再配列を検出した。その遺伝子再配列の位置とプローブとの間の距離は、75Kb以下であることが示唆された。4.elk遺伝子の染色体マッピング最近Rao等によって、新たにets類似のプロト癌遺伝子elkが発見され、我々はこの遺伝子のマッピングを行った。X染色体p11.2と第14染色体q32の位置の二ケ所にelk遺伝子を見いだし、それぞれの遺伝子をelkー1、elkー2と命名した。elkー2遺伝子座はtclー1遺伝子座よりも染色体長腕の末端側の染色体14q32.3の位置に存在し、T細胞白血病でしばしば観察される、染色体の逆位重複の領域内に含まれることが明かとなった。
新規摂食抑制機構の解明と治療法の開発

培養視床下部ニューロンでKLF5をノックダウンするとAgRP発現が増加することから、KLF5はAgRPニューロンの機能を抑制することによって、摂食を抑制することが示唆された。転写因子KLF5による視床下部弓状核AgRPニューロンの機能制御機構を検討し、末梢からの情報に応じた摂食調節の分子機序を明らかにすることと、治療応用への基盤的解析を行うことを目的とする。Forkhead protein FoxO1はAgRPを正に制御するが、KLF5によりそれが抑制される。また、高グルコース濃度においてFoxO1とKLF5は結合しているが、低グルコース刺激により解離する。KLF5はAMPK、FoxO1と拮抗することでAgrp活性化を抑制し、KLF5がAMPK、FoxO1、Agrpをつなぐ鍵因子であることが示唆された。AgRPプロモーターにおけるKLF5結合領域のクロマチン免疫沈降等により、AgRP活性抑制(食欲抑制)にKLF5が必須であることを確認した。Agrp特異的Klf5ノックアウトマウスでは摂餌量増加に依存する体重増加を認めた。KLF5は摂食調節に関与し、多面的に代謝制御に寄与することが明らかとなった。KLF5は多くの遺伝子に対して転写を正に調整することが知られているが、我々は、骨格筋においてKLF5がSUMO化を受けることによって転写抑制作用を示すことを明らかとしている。KLF5がAgRPに対して抑制的に作用するという点を考慮し、SUMO化の寄与を検討した。KLF5による転写抑制にはKLF5のSUMO化が必須である可能性が高く、摂食抑制にKLF5のSUMO化が必須であることをin vivoで検討するため、すでに、KLF5のSUMO化サイトのmutantノックインマウス(loxP-wild type Klf5-stop-loxP- Klf5 SUMO化sites mutant-stop)を作成した。このマウスを用いて、Agrp-Creを掛け合わせることで、AgRPニューロン特異的に、KLF5 SUMO化sites mutantが発現し、in vivoでKLF5のSUMO化の消失が摂食抑制に与える影響を直接的に検討したが、有意な表現型の差は得られなかった。グルコースとKLF5、FoxO1及びAgRPをつなぐシグナルは依然として不明である。インスリン、レプチンといった末梢シグナルとは独立した経路の存在も示唆される。具体的には、エネルギーセンサーとしてのAMPKに着目し、検討を進めているが、解析が遅れている。KLF5は摂食調節において末梢と中枢をつなぐ、あるいは中枢における直接的作用においても鍵分子であると予想される。メタボリックシンドロームの根本にある肥満に対する治療法を開発することが可能であると考えられる。具体的には、AgRP, Foxo1, KLF5を発現している培養ニューロンのAgRPサイトにCRISPR/Cas9レンチウィルスを用いて、GFPをノックインする。さらに、同様にCRISPR/Cas9レンチウィルスを用いてKlf5を追加ノックアウトした細胞ラインとしない細胞ラインを作成する。このスクリーニング系を用い、KLF5依存性にAgRPを抑制する新規化合物を検索する。

KLF5は摂食調節において末梢と中枢をつなぐ、あるいは中枢における直接的作用においても鍵分子であると予想される。メタボリックシンドロームの根本にある肥満に対する治療法を開発することが可能であると考えられる。具体的には、AgRP, Foxo1, KLF5を発現している培養ニューロンのAgRPサイトにCRISPR/Cas9レンチウィルスを用いて、GFPをノックインする。さらに、同様にCRISPR/Cas9レンチウィルスを用いてKlf5を追加ノックアウトした細胞ラインとしない細胞ラインを作成する。このスクリーニング系を用い、KLF5依存性にAgRPを抑制する新規化合物を検索する。培養ニューロンのAgRPサイトにおいてKlf5をノックアウトした細胞ラインとしない細胞ラインを作成し、KLF5依存性にAgRPを抑制する新規化合物を検索する予定であったが、研究に遅れがみられている。また、Agrp特異的Klf5ノックアウトマウス脳へのGLP-1局所注入による摂食への影響や機序についての検討も遅れている。以上については次年度に持ち越しとする。
現代独仏圏の哲学的人間学とＪ・マクダウェルのアリストテレス的自然主義

平成30年度においては、2007年に"Inquiry"誌上において展開された「マクダウェル=ドレイファス論争」の内実、およびその成果をふまえて執筆されたH・ドレイファスとCh・テイラーの共著『実在論を立て直す(Retrieving Realism)』(2015)について集中的な研究をおこなった。その結果、以下のようなことが明らかになった。マクダウェルによれば、人間の感性的経験は経験主義的な「裸の所与」なのではなく、はじめから悟性的概念によって浸透されているのであり、(少なくとも潜在的には)命題の一部となって、経験の正当化に寄与することができるのでなければならない。これに対して、ドレイファスは、ハイデガーやメルロ=ポンティの実存主義的現象学の立場からマクダウェルの「概念主義」を批判し、言語的な概念化以前の「動機づけ(motivation)」の秩序を取り出している。ドレイファスによれば、熟達者(フロニモス)の行為やアフォーダンスの非反省的な知覚には言語的な概念が介在していないにもかかわらず、それらはマクダウェルが批判するような「裸の所与」ではない。なぜなら、これらのものも、主体に対して適切な行為を促してきたり、さらなる知覚的な明晰化を促してきたりする点において「規範的」なものと言えるからである。この規範性の存在ゆえに、われわれは事後的に行為や判断の理由を述べることができるようになる。ドレイファスは、「原因の空間」と「理由の空間」の区別の手前に位置づけられていながら一種の規範性をもつ領域を、メルロ=ポンティにならって「動機づけ」の領域と呼んでいる。本年度の私の研究の独自性は、以上のようなドレイファス/テイラーの考察を手がかりにしながら、メルロ=ポンティにおける「運動志向性」と「知覚の規範的性格」に焦点を当てて、彼のいう「動機づけ」の領域についての考察をおこなった点にある。「交付申請書」の「研究実施計画」においては、平成30年度には、マクダウェルにおけるアリストテレス的自然主義、すなわち「第二の自然の自然主義」の内実について、基本的な整理をおこなう予定であった。しかし、勤務校において半年間のサバティカルが取得できたこともあり、本年度は、マクダウェル自身の思想の整理と並行して、当初は平成31年度(令和元年度)の研究テーマとして計画されていた「マクダウェルの「概念主義」とそれに対する現象学的批判」に関連する研究成果をもあげることができた。この点においては、本研究課題は当初の計画よりも進展していると言うことができる。しかし、下記の「今後の研究の推進方策」でも述べるように、哲学的人間学とプラグマティズムとの関連について、より詳しく研究する必要が出てきたこともあって、研究全体の方向性が若干変更される見込みである。したがって、研究全体として当初計画より進捗が著しいとまでは言うことができず、評価は「おおむね順調に進展している」とした。平成30年度においては、マクダウェルのアリストテレス的自然主義について詳細な研究をおこなうというよりも、ドレイファス(およびテイラー)が現象学的研究の成果をどのようにマクダウェルの認識論と対峙させようとしているのか、ということに焦点を当てることになった。その際、ドレイファスは、実存主義的現象学をプラグマティックな観点から解釈しているということが明らかになった。一方で、マクダウェルは、彼が批判するデイヴィドソンとともに「ネオ・プラグマティズム」の流派に属する思想家であると目されている。したがって、現象学的人間学とマクダウェルとの対比をおこなううえでは、双方の思想のプラグマティックな側面に注目することが有益であると考えられる。そこで、平成31年度(令和元年度)においては、「交付申請書」の「研究実施計画」から若干の変更をおこない、つぎのようなテーマで研究を推進していきたい。すなわち、(1)平成30年度からの継続として、メルロ=ポンティ現象学についてのプラグマティックな解釈がもつ認識論的射程について検討するとともに、(2)メルロ=ポンティが大きな影響を受けているM・シェーラーが、プラグマティズムに対してどのような評価をしているのか、ということを考察の主題としてみたい。具体的には、シェーラーの「認識と労働」(1926)などにおける行為論的な認識論について検討をおこなう。シェーラーは、哲学的人間学の中心に位置づけられる思想家であり、彼のプラグマティズム理解を整理することは、他の哲学的人間学の思想家の思想内容を理解するうえでも、寄与するところが大きいと考えられる。この平成31年度(令和元年度)の研究成果を生かして、令和2年度には、哲学的人間学の思想とマクダウェルの思想とを総括的なかたちで比較する研究に従事したい。平成29年度においては、本研究課題全体への導入として、哲学的人間学に見られる階層理論のアリストテレス主義的な特徴を総体的に整理する研究をおこなった。本年度は、とくにシェーラーとメルロ=ポンティについて考察をおこなった。アリストテレスの『魂について』においては、魂の三つの能力が論理的な階層性を成すものとして区分されているが、それに比することができるようなかたちで、シェーラーとメルロ=ポンティにおいては生物の心的機能についての一種の階層理論が見られる。シェーラーは『宇宙における人間の地位』(1928)において、「感受衝迫」から「実践的知能」まで、生物の心的機能を四段階の階層性において捉えていた。そのうえで、人間の「精神」は、このような他の生物と共有する心的機能を前提としながらも、環世界の拘束を越える「世界開放的」な自由を獲得すると述べている。

メルロ=ポンティは『行動の構造』(1942)において、シェーラーの「世界開放性」概念に大きな影響を受けながらも、その宇宙論的な含意は切り捨て、生物の行動形態を「癒合的形態、可換的形態、シンボル的形態」という三つの階層に区分して、それらを現象学的に分析している。本研究の結果、以下のようなことが明らかとなった。上記の思想家たちの階層理論においては、階層の上位のものは下位のものの存在を不可欠の前提としているとともに、下位のものは上位のものにその部分として取り込まれ、その自律性を失っているというように、諸々の層は「統合」的関係にあるものと構想されている。そして、その統合の向かう方向性は、人間の行動や認識の自由の拡大という規範的なものであることが窺われる。このような考え方は、人間の精神の機能をもっぱら理性に見出すデカルト的心身二元論に対するアンチテーゼであるとともに、人間のあり方を純粋に生物学的に説明しようとする生物学主義とも一線を画すものである。本研究の成果は、佐藤透編著の共著『人間探究ー現代人のための4章ー』(2017)の第1章「人間の全体像」(総ページ数62ページ)として発表された。研究代表者の執筆担当箇所は、「アリストテレスからデカルトへ」「生物界における人間の位置づけ」「人間の身体性と言語」という三つの節から成る。そこでは、上の「研究実績の概要」欄に記載されているような研究成果を発表することができた。一方で、年度当初の研究実施計画にあったカッシーラー研究については、十分に展開することができなかった。そのかわり、本年度の研究には、近年の比較認知科学の成果や言語進化学の分野での成果(T・W・ディーコンなど)を取り入れることができた。その内容は、今後おこなわれるであろうカッシーラーのシンボル哲学についての研究の基盤となることが期待される。以上の理由により、本研究課題はおおむね順調に進展していると評価できる。平成30年度においては、2007年に"Inquiry"誌上において展開された「マクダウェル=ドレイファス論争」の内実、およびその成果をふまえて執筆されたH・ドレイファスとCh・テイラーの共著『実在論を立て直す(Retrieving Realism)』(2015)について集中的な研究をおこなった。その結果、以下のようなことが明らかになった。マクダウェルによれば、人間の感性的経験は経験主義的な「裸の所与」なのではなく、はじめから悟性的概念によって浸透されているのであり、(少なくとも潜在的には)命題の一部となって、経験の正当化に寄与することができるのでなければならない。これに対して、ドレイファスは、ハイデガーやメルロ=ポンティの実存主義的現象学の立場からマクダウェルの「概念主義」を批判し、言語的な概念化以前の「動機づけ(motivation)」の秩序を取り出している。ドレイファスによれば、熟達者(フロニモス)の行為やアフォーダンスの非反省的な知覚には言語的な概念が介在していないにもかかわらず、それらはマクダウェルが批判するような「裸の所与」ではない。なぜなら、これらのものも、主体に対して適切な行為を促してきたり、さらなる知覚的な明晰化を促してきたりする点において「規範的」なものと言えるからである。
ストラップ修飾によるπ電子系の機能化と蛍光プローブへの応用

我々はこれまでに、「機能性ストラップの導入」という、機能性有機化合物の洗ったな分子設計指針を提唱し、励起状態における分子内プロトン移動(ESIPT)を発現する分子骨格を創製してきた。このコンセプトに基づき設計した、分子内架橋2,5-ジチエニルピロール誘導体は、プロトン性溶媒中でも阻害されないESIPTなど、従来とは大きく異なる発光挙動を発現する。なかでも本骨格の重要な特徴は、近赤外領域においても高い蛍光量子収率を示す点にある。本年度はこの高効率の近赤外発光について、原因の解明と新たな近赤外発光材料の開発に取り組んだ。両末端にホルミル基をもつ誘導体について、ESIPT挙動の評価および量子化学計算による検討を行ったところ、両末端への強い電子受容性基の導入が、ESIPT状態における振動子強度の増大と、剛直なキノイド型構造による無輻射失活の抑制をもたらし、高効率のESIPT発光に大きく寄与していることを明らかにした。続いてこの知見を元に、四配位ホウ素原子で架橋した2-ピリジルチオフェンを導入した誘導体を設計、合成した。得られた誘導体は極性溶媒中でESIPT挙動を示し、アセトン中で714 nmに発光極大をもつ近赤外発光が観測された。また、ピリジン部位の5位にトリフルオロメチル基を導入した誘導体の蛍光特性を評価したところ、さらなる蛍光波長の長波長化が観測され、THF中で777 nmに極大をもつESIPT蛍光を達成した。以上の研究活動を通し、近赤外発光材料の創製における機能性ストラップ鎖の有用性が明確に示された。29年度が最終年度であるため、記入しない。我々は,機能性有機化合物設計の新たなコンセプトとして,π共役系への機能性ストラップの導入を考案した.これまでに,アルキルアミンで分子内架橋したジチエニルピロール(DTP)が励起状態における分子内プロトン移動(ESIPT)に基づく特異な発光特性を示すことがわかっている.昨年度はこのDTPに関して,性質の異なる種々の官能基やストラップ鎖を導入した誘導体を合成し,分子構造と機能の相関を精査した.長さの異なるストラップ鎖を導入した誘導体の分光学測定から,適切な長さのストラップ鎖のみが分子内水素結合部位を配向させ,ESIPTを発現させることがわかった.また,π共役骨格上の官能基がESIPT挙動に与える影響を検討するなかで,DTPが形成するアクセプター-ドナー-アクセプター型のπ共役骨格が優れた二光子吸収特性を示すことを明らかにした.なかでも両末端にビニルボリル基をもつ誘導体は,800 nm付近に大きな二光子吸収帯を示した.加えて,この誘導体は溶媒極性に応答した大きな発光色変化を示した.無極性溶媒であるシクロヘキサン中では550 nm付近に発光を示したのに対し,高極性溶媒中では近赤外領域に強いESIPT発光を示した.すなわち,二光子吸収とESIPTによる,近赤外励起・発光が同時に達成された.また,ストラップ鎖中に水素結合アクセプターをもたない参照化合物との比較から,分子内水素結合の有無が二光子吸収特性に大きく影響することを明らかにした.量子化学計算を用いた検討から,分子内水素結合の形成により,2,5-ジチエニルピロールがより平面構造をとりやすくなっているという知見が得られている.以上の研究により,二光子吸収近赤外発光分子の開発における機能性ストラップ鎖導入の有用性を明確に示すことができた.本研究では,機能性ストラップの導入という機能性有機化合物の新たなコンセプトを提唱し,その一般性の確立を目的とする.昨年度は,このコンセプトに基づいて設計されたDTPに関して構造-物性相関の検討を行った.そのなかでストラップ鎖の構造がESIPT挙動に与える影響について詳細な知見を得た.また,DTPの二光子吸収色素としての可能性を見いだし,高効率の近赤外励起・発光を可能とする優れたESIPT色素の合成を達成した.得られた分光学特性から,生体内深部イメージングプローブや近赤外発光材料など様々な応用が期待される.よって本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる.我々は,機能性有機化合物の新たなコンセプトとして, π共役系への機能性ストラップの導入を考案した.これまでに,アルキルアミンで分子内架橋したジチエニルピロール(DTP)が励起状態における分子内プロトン移動(ESIPT)に基づく特異な発光特性を示すことを明らかにしている.本年度はこのDTPを用いた近赤外発光性化合物の開発に取り組んだ.DTPの大きな特徴の一つに, ESIPTの前後でHOMO-LUMO軌道の分布が大きく変化しないことが挙げられる.すなわち,基底状態の大きな振動子強度がESIPT状態においても維持されるため,発光の長波長化と高い蛍光量子収率の両立が可能となる.この特徴を活かした分子設計として,DTPへの電子受容性骨格の導入を着想した.標的分子として,チアゾロチアゾールおよびジケトピロロピロールをそれぞれ両末端に導入したDTP誘導体を合成し,光化学特性を評価した.合成した誘導体はともに105 M-1 cm-1程度の大きな吸光係数をもつことがわかった.また,発光スペクトルを測定したところ,チアゾロチアゾール体はTHF中で749 nmに発光極大波長をもち,蛍光量子収率0.29の強い近赤外発光を示した.

また,ジケトピロロピロール体のESIPT発光の発光極大波長は950 nmと,これまでに報告された中でも長波長の発光となった.さらにDTPとチアゾロチアゾールの共重合体を合成し,発光特性を評価した.得られた共重合体は、極性溶媒中で近赤外ESIPT発光を示した.この結果は,ESIPT蛍光団を主鎖骨格にもつ近赤外発光共重合体の初めての合成例といえる.以上の研究から,近赤外発光材料の開発における機能性ストラップ鎖導入の有用性が明確に示された.本研究では機能性ストラップ鎖の導入という,機能性有機化合物の新たなコンセプトを提唱し,一般的な分子設計指針としての確立を目的とする.現在までに,このコンセプトに基づいて設計されたDTPに関して,可視-近赤外領域で強いESIPT発光を示す種々の誘導体の開発を達成している.本年度は、DTPの近赤外発光性素子への応用を目標とした,発光波長のさらなる長波長化に取り組んだ.その中で,DTPへの電子受容性骨格の導入が,化合物の振動子強度に与える影響について詳細な知見を得た.予備的な量子化学計算から,大きな振動子強度を獲得するためには,適度な電子受容性能をもつ骨格の導入が必要であり,過度な電子受容性は逆に蛍光量子収率の低下をもたらすことが示唆された.実際の光物性測定においても,この理論計算と合致する結果が得られている.この検討から,DTPを用いた近赤外発光材料の開発において,電子受容性骨格の選択に関する重要な知見が得られた.また,π共役長の拡長という観点から,DTPを用いた共重合体の合成検討を行い,DTPの発光性高分子の主鎖骨格としての有用性を見出した.従来のketo-enol互変異性に基づくESIPT骨格では,分子構造の制限から,π共役系の拡張を伴った重合が困難であった.これに対し、DTPは両末端のチオフェン環からの拡張が容易である.検討の結果,得られた共重合体は近赤外発光を示し,ESIPT挙動を維持した重合が可能なことが明らかとなった.以上の検討から得られた化合物群は,近赤外発光性素子への応用が期待される.よって本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる.我々はこれまでに、「機能性ストラップの導入」という、機能性有機化合物の洗ったな分子設計指針を提唱し、励起状態における分子内プロトン移動(ESIPT)を発現する分子骨格を創製してきた。このコンセプトに基づき設計した、分子内架橋2,5-ジチエニルピロール誘導体は、プロトン性溶媒中でも阻害されないESIPTなど、従来とは大きく異なる発光挙動を発現する。なかでも本骨格の重要な特徴は、近赤外領域においても高い蛍光量子収率を示す点にある。本年度はこの高効率の近赤外発光について、原因の解明と新たな近赤外発光材料の開発に取り組んだ。両末端にホルミル基をもつ誘導体について、ESIPT挙動の評価および量子化学計算による検討を行ったところ、両末端への強い電子受容性基の導入が、ESIPT状態における振動子強度の増大と、剛直なキノイド型構造による無輻射失活の抑制をもたらし、高効率のESIPT発光に大きく寄与していることを明らかにした。続いてこの知見を元に、四配位ホウ素原子で架橋した2-ピリジルチオフェンを導入した誘導体を設計、合成した。得られた誘導体は極性溶媒中でESIPT挙動を示し、アセトン中で714 nmに発光極大をもつ近赤外発光が観測された。また、ピリジン部位の5位にトリフルオロメチル基を導入した誘導体の蛍光特性を評価したところ、さらなる蛍光波長の長波長化が観測され、THF中で777 nmに極大をもつESIPT蛍光を達成した。
新しいin vivoバイオフィルムモデルを用いた緑膿菌定数感知機構の解析

【背景】緑膿菌は、慢性気道感染の主要な原因菌である。近年緑膿菌が定常状態(Stationary phase)においてQuorum-sensing(以下QSと略す)機構を用いて様々な病原因子産生を活性化することが明らかとなっている。今回我々は、マウス気道にプラスチックチューブを留置することで細菌の排除機構に障害を加え、慢性呼吸器疾患の気道を再現した緑膿菌感染モデルを用いて、in vivoにおいて緑膿菌のQS機構が生体側に与える影響を解析した。【方法】実験動物はC57BL/6系、8週令、雄マウス、菌株はPAO1(wild type)、JP1(ΔlasI)、JP2(Δlas1/ΔrhlI)、PDO100(ΔrhlI)を用いた。φ1mmの静脈留置用カテーテルを3mmの長さに切断し、麻酔したマウスに経気道的に挿管・留置し、同時に菌を接種した。(1)感染後14日までの生存率を比較した。(2)感染7日後、14日後、28日後に肺内生菌数を計測した。感染14日後の(3)肺病理組織、(4)気管支肺胞洗浄液(BALF)の解析をおこなった。【成績】(1)緑膿菌QS変異株の致死率はJP1株についてはWT株と比べ有意に低く、JP2、PDO100株についても低い傾向が見られた。(2)肺内生菌数については、WT株と比べ感染7日目にはJP1株とPDO100株が、14日目にはJP1株とJP2株が有意に少なく、他の群においてもWT株より少ない傾向がみられた。(3)感染14日目肺組織所見ではWT株と比べ特にJP1株は炎症所見に乏しく、JP2株、PDO100株についてはWT株とJP1株の中間程度の炎症所見であった。(4)感染14日目の気管支肺胞洗浄では各群において総細胞数に有意差は認められなかったが、好中球分画数において、WT株と比較してJP1株、JP2株、PDO100株は有意に低かった。【考案】WT株と比較するとQS変異株は致死率、肺内生菌数、病理組織像上の炎症所見において、いずれも有意に低い或いは低い傾向が認められた。このことから緑膿菌のQS機構は慢性感染において重要な役割を話しており、今後臨床の場における治療のターゲットとなりうることが示唆された。緑膿菌によるバイオフィルム感染症を克服するためには、バイオフィルムのメカニズムの解明や、抗菌薬の効果の検討ばどが必要であるが、これまで適切なin vivoのバイオフィルムモデルがなかった。我々はポリプロピレン製チューブを加工したchamberをマウス腹腔内に留置することで、簡便にバイオフィルムを作成でき、かつバイオフィルムの形態や抗菌薬効果の検討を可能とするモデルを作成した。

バイオフィルムモデルの作成は、滅菌したポリプロピレン製1.5mlチューブとセルロース製透析膜でchamberを作り、chamber内を10^5cfu/mlの緑膿菌で満たし、マウス腹腔内に留置することで作成した。留置10日後より1週間抗菌薬(CAZ、TOB、CPFX、AZM)を腹腔内投与し、実際に抗菌薬の治療効果を検討した。治療効果は光学顕微鏡によるバイオフィルム断面の観察とバイオフィルム内生菌数の測定により判定した。バイオフィルム断面厚さの測定の結果、無治療群では厚いバイオフィルムを形成しているのに対し、AZM治療群では統計学的有意差をもって無治療群より減少していた。また生菌数ではTOB、CPFX治療群で統計学的有意差をもって他群より減少していた。これらの結果はこれまで報告されているマクロライド系抗菌薬のバイオフィルム感染症に対する効果や、我々がin vitroで確認したstationary phaseの緑膿菌に対する各種抗菌薬の効果と矛盾しない結果であった。以上のように本モデルを用いることで、これまで困難であった生体内におけるバイオフィルムの厚さの計測や、抗菌薬の効果の評価が可能となった。今後は本モデルを利用して、DNAマイクロアレー法などでバイオフィルム形成緑膿菌の遺伝子発現を解析するなどの研究を行いたいと考えている。緑膿菌は、慢性気道感染症や慢性複雑性膀胱炎など慢性の感染症の原因菌である。感染が遷延し、抗菌薬療法によっても、菌を排除できない理由として、このような感染症は、多くの場合バイオフィルムを形成するためである。この緑膿菌によるバイオフィルム感染症を克服するためには、バイオフィルムの形成メカニズムの解明や、抗菌薬の効果の検討が必要であるが、これまで、バイオフィルムの形成に関して行われてきた研究は、ほとんどの場合フローセルシステムなどを用いたin vitroの検討であった。しかし、生体内でのバイオフィルム形成を考えたとき、バイオフィルムを形成するための生体側の因子(フィブリンや壊死物質など)が、in vitroの系では欠損していることに問題がある。そこで、in vivoのバイオフイルムモデルを構築するために、我々はポリプロピレン製チューブを加工したchamberをマウス腹腔内に留置することで、簡便にバイオフィルムを作成でき、かつバイオフィルムの形態や抗菌薬効果の検討を可能とするモデルを作成した。このバイオフィルムモデルを用いて、バイオフィルム形成における緑膿菌の定数感知機構(quorum sensing system)の役割を検討した。また、同時に、すでに報告している慢性気道感染症のバイオフィルムモデルでも同様の検討を行った。結果として、定数感知機構の欠損株であるPAO-JP2ではwild typeであるPAO1に比較して、腹腔内chamberのバイオフィルムモデルでは明らかにバイオフィルムの厚さやその形態に差異が見られ、慢性気道感染症のモデルでも、気道への菌のバイオフィルム形成を反映する菌の定着数の差異が見られた。以上の結果より、in vivoにおいてもバイオフィルム形成能に緑膿菌の定数感知機構が密接に関連していることが示された。