hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＮＯＸ１を標的とするメタボリックシンドロームの治療戦略

さらにWTの腎組織ではprotein kinase C (PKC)-αと-βの膜移行と酵素活性の増加が認められたのに対し,KOの腎組織ではPKC活性化が有意に抑えられていた.PKC下流のp38 MAPKのリン酸化はWT群での顕著に増加していたが,KOでは有意に抑制されていた.p38-MAPKのリン酸化亢進に伴いサイクリン依存性キナーゼ阻害因子p27Kip1の発現増加が認められたが,KO群では有意に抑制されていた.さらにDNA損傷マーカーγ-H2AXおよびβガラクトシダーゼ陽性細胞の増加はKO群で有意に抑制されていた.以上の結果よりNOX1由来のROSは高血糖下においてPKCを介してp38/p27 Kip1シグナル伝達経路を活性化し,糸球体肥大とメサンギウム領域の拡大を伴う細胞老化を促進することが示された.高血糖による活性酸素種(ROS)産生の亢進は糖尿病性腎症の発症・進展に寄与することが知られている.生体内ROSの主要産生源であるNADPHオキシダーゼの触媒サブユニットには複数の分子種が存在し,NOX1は他の分子種に比し発現レベルは低いものの刺激を受けると誘導される特徴がある.特に慢性腎臓病の発症・進展に関わるアンギオテンシンIIによりNOX1が誘導されることから,NOX1が糖尿病性腎症に関与しているのではないかと考えNox1遺伝子欠損マウス(KO)を用いて検討した.ストレプトゾトシンを2回投与により1型糖尿病モデルを作製し,3週後にWT群の腎臓皮質におけるNOX1 mRNAの有意な発現増加を認めた.組織学的解析ではWT群の腎臓で認められる糸球体体積およびメサンギウム領域の拡大はKOで有意に抑制されていた.一方,酸化ストレスの指標である組織8-OHdGとチオバルビツール酸反応物(TBARS)はWT群で顕著に増加していたがKOでは有意に抑制されていた.WTの腎組織ではprotein kinase C (PKC)-αとβの膜移行と酵素活性の増加が認められ,下流のp38 MAPKのリン酸化も亢進していたが,KOの腎組織ではいずれも有意に抑えられていた.p38-MAPKのリン酸化亢進に伴いサイクリン依存性キナーゼ阻害因子p27Kip1の発現増加が認められたが,KO群では有意に抑制されていた.さらに細胞老化の指標となるDNA損傷マーカーγ-H2AXおよびβガラクトシダーゼ陽性細胞の増加はKO群で有意に抑制されていた.以上の結果より, NOX1由来のROSが高血糖下においてPKCを介してp38/p27 Kip1シグナル伝達経路を活性化し,糸球体肥大とメサンギウム領域の拡大を伴う細胞老化を促進する可能性が示された.糖尿病病態下の高血糖による活性酸素種(ROS)産生の亢進はメタボリックシンドロームの発症・進展に寄与することが知られている。今回生体内ROSの産生源であるNADPHオキシダーゼのNOX1分子種について慢性腎臓病モデルを用いてその関与を明らかにすることで新しい薬物治療の標的としての可能性を検討した。NOX1由来のROSは高血糖下において蛋白キナーゼPKCを介してp38/p27 Kip1シグナル伝達経路を活性化し、糸球体肥大を伴う細胞老化を促進することが示された。本研究からNOX1/NADPHオキシダーゼの阻害により細胞老化を抑制するという新しい治療戦略の道筋が示された。慢性腎臓病モデルにおける解析を終了し、論文にまとめた.27年度が最終年度であるため、記入しない。
マウス表皮細胞から角膜上皮細胞への形質転換における上皮-実質間相互作用の検討

角膜上皮の再生医療は他分野に先駆け臨床応用が行われ、かつて難治とされた瘢痕性角膜疾患において良好な治療成績が報告されている。しかしながら、現状では他家角膜上皮または自家口腔粘膜上皮を用いた培養上皮移植にとどまり臨床的効果は限定的である。自己の表皮細胞から形質転換した角膜上皮細胞を用いることが可能となれば、限られた細胞源しかない角膜上皮再生治療に非常に有用と考えられる。我々は、角膜上皮特異的サイトケラチン(K12)の発現によりGFPを発現するK12Cre/ZEGマウスを作製し、角膜輪部実質上においてマウス表皮由来細胞から角膜上皮様細胞への形質転換が可能であることを明らかにしてきた。また、我々は輪部線維芽細胞で高発現を認める複数の候補因子を既に同定しているが、形質転換に関与する因子を決定するため、さらなる絞り込みが必要である。そこで本研究では、マウス表皮sp細胞、ヒト角膜実質線維芽細胞(HCF)、輪部実質線維芽細胞(HLF)の調製を行い、HCFまたはHLFを含むコラーゲンゲルを用いた三次元培養モデルの作製を行った。本培養モデルは、マウス表皮sp細胞から角膜上皮様細胞への形質転換の比較検討に利用可能であり、本培養モデルのゲル中線維芽細胞における各因子の発現を調べ、候補因子の絞り込みを行う計画である。本研究では、Wnt関連因子を始めとする輪部実質細胞由来因子が角膜上皮細胞への形質転換に及ぼす影響について明らかにすることを目的としている。そのため、検討に使用する細胞の調製、ならびに形質転換の培養モデルに関する種々の検討を段階的に行う必要がある。我々はこれまでに、表皮sp細胞が形質転換による角膜上皮再建に有用である可能性を示すと共に、輪部実質由来因子に着目してトランスクリプトーム解析を行い、上皮細胞の分化誘導に関与する可能性のある角膜輪部特異的因子の候補遺伝子について解析を進めてきた。候補遺伝子は分泌タンパク質のコード遺伝子(21種)、細胞外マトリクスの構成タンパク質のコード遺伝子(15種)を含んでいる。これらの因子がマウス表皮由来細胞の分化に与える影響について検討し、形質転換誘導因子の絞り込みを行うため、HCFまたはHLFを含むコラーゲンゲルを用いた三次元培養モデルの作製を行い、本培養モデルにおいて、表皮sp細胞での角膜上皮分化マーカー遺伝子の発現を定量的に解析出来ることをすでに明らかにした。現在、候補遺伝子の影響について形質転換に対する影響について検討中である。輪部実質細胞由来因子が角膜上皮細胞への形質転換に及ぼす影響について明らかにするため、現在、候補因子単独での影響について、培養モデルへの因子添加またはsiRNAによる発現抑制を行い、K12およびPAX6発現に及ぼす影響を定量的に解析中である。今後さらに、Wntシグナルの調節には同時に複数の因子が関与することも考えられることから、複数因子の組み合わせによる影響について検討する予定である。さらに、高率に形質転換を認めた条件において、幹細胞マーカー、Wnt関連タンパク質、細胞間接着因子の局在を検討する。また、LGR5はWntシグナルのターゲット遺伝子であると共に成体幹細胞マーカーとしても知られていることから、LGR5陽性細胞をFACSにより分離し、そのクローン性コロニーにおける分化マーカーの発現を検討する計画である。

これらの因子がマウス表皮由来細胞の分化に与える影響について検討し、形質転換誘導因子の絞り込みを行うため、HCFまたはHLFを含むコラーゲンゲルを用いた三次元培養モデルの作製を行い、本培養モデルにおいて、表皮sp細胞での角膜上皮分化マーカー遺伝子の発現を定量的に解析出来ることを明らかにした。角膜上皮の再生医療は他分野に先駆け臨床応用が行われ、かつて難治とされた瘢痕性角膜疾患において良好な治療成績が報告されている。しかしながら、現状では他家角膜上皮または自家口腔粘膜上皮を用いた培養上皮移植にとどまり臨床的効果は限定的である。自己の表皮細胞から形質転換した角膜上皮細胞を用いることが可能となれば、限られた細胞源しかない角膜上皮再生治療に非常に有用と考えられる。我々は、角膜上皮特異的サイトケラチン(K12)の発現によりGFPを発現するK12Cre/ZEGマウスを作製し、角膜輪部実質上においてマウス表皮由来細胞から角膜上皮様細胞への形質転換が可能であることを明らかにしてきた。また、我々は輪部線維芽細胞で高発現を認める複数の候補因子を既に同定しているが、形質転換に関与する因子を決定するため、さらなる絞り込みが必要である。そこで本研究では、マウス表皮sp細胞、ヒト角膜実質線維芽細胞(HCF)、輪部実質線維芽細胞(HLF)の調製を行い、HCFまたはHLFを含むコラーゲンゲルを用いた三次元培養モデルの作製を行った。本培養モデルは、マウス表皮sp細胞から角膜上皮様細胞への形質転換の比較検討に利用可能であり、本培養モデルのゲル中線維芽細胞における各因子の発現を調べ、候補因子の絞り込みを行う計画である。本研究では、Wnt関連因子を始めとする輪部実質細胞由来因子が角膜上皮細胞への形質転換に及ぼす影響について明らかにすることを目的としている。そのため、検討に使用する細胞の調製、ならびに形質転換の培養モデルに関する種々の検討を段階的に行う必要がある。我々はこれまでに、表皮sp細胞が形質転換による角膜上皮再建に有用である可能性を示すと共に、輪部実質由来因子に着目してトランスクリプトーム解析を行い、上皮細胞の分化誘導に関与する可能性のある角膜輪部特異的因子の候補遺伝子について解析を進めてきた。候補遺伝子は分泌タンパク質のコード遺伝子(21種)、細胞外マトリクスの構成タンパク質のコード遺伝子(15種)を含んでいる。これらの因子がマウス表皮由来細胞の分化に与える影響について検討し、形質転換誘導因子の絞り込みを行うため、HCFまたはHLFを含むコラーゲンゲルを用いた三次元培養モデルの作製を行い、本培養モデルにおいて、表皮sp細胞での角膜上皮分化マーカー遺伝子の発現を定量的に解析出来ることをすでに明らかにした。現在、候補遺伝子の影響について形質転換に対する影響について検討中である。輪部実質細胞由来因子が角膜上皮細胞への形質転換に及ぼす影響について明らかにするため、今後、候補因子単独での影響について、培養モデルへの因子添加またはsiRNAによる発現抑制を行い、K12およびPAX6発現に及ぼす影響を定量的に解析する。さらに、Wntシグナルの調節には同時に複数の因子が関与することも考えられることから、複数因子の組み合わせによる影響について検討する。さらに、高率に形質転換を認めた条件において、幹細胞マーカー、Wnt関連タンパク質、細胞間接着因子の局在を検討する。
不均質な力学モデルの構築と溶接構造物の熱影響部評価への適用

不均質な力学的挙動を解析する手法を構築するために,主に溶接熱影響部の室温および高温における微視的変形挙動を実験的・解析的に検討した.得られた成果は以下のとおりである.1.溶接熱影響部の強度測定・・・熱影響部には結晶粒径が細粒化している部分と粗粒化している部分が形成されるが,Mod.9Cr-1Mo鋼では細粒部の硬さが小さく,通常観察されるホール・ペッチの関係が成立しないことがわかった.これは,HAZ形成時の溶接での複雑な熱履歴が影響していると考えられる.今後,さらに数個の結晶粒レベルでの微視的な領域の変形を計測する必要がある.2.多結晶体のモデル解析・・・AsaroとNeedlemanによって提案された単結晶に関する構成式を有限要素法に導入することで,多結晶体を模擬的に再現する手法を構築した.その結果,粒径が大きい領域のひずみのバラツキが大きいことが示され,実験と定性的に一致することを確認した.熱影響部の変形を記述するためには,粒径によって流動応力を支配する材料パラメータを変化させる必要があることがわかった.3.粒界すべりのモデリングと解析・・・接合要素を用いて結晶間のすべりをモデル化した.その結果,粒界の導入によって,粒内のひずみのバラツキがさらに顕著になることがわかった.この成果は,高温における粒界き裂の発生やすべりのモデルの基礎として適用可能であることが示された.4.異方性軸の自己適応モデルの提案・・・外部からの力学的条件によって異方性軸が変化するモデルを構築した.このモデルは,一方向強化複合材料のマクロな挙動だけでなく,さらに不均質性が時間とともに変化する生体の自己組織化への適用も期待できることが示された.不均質な力学的挙動を解析する手法を構築するために,主に溶接熱影響部の室温および高温における微視的変形挙動を実験的・解析的に検討した.得られた成果は以下のとおりである.1.溶接熱影響部の強度測定・・・熱影響部には結晶粒径が細粒化している部分と粗粒化している部分が形成されるが,Mod.9Cr-1Mo鋼では細粒部の硬さが小さく,通常観察されるホール・ペッチの関係が成立しないことがわかった.これは,HAZ形成時の溶接での複雑な熱履歴が影響していると考えられる.今後,さらに数個の結晶粒レベルでの微視的な領域の変形を計測する必要がある.2.多結晶体のモデル解析・・・AsaroとNeedlemanによって提案された単結晶に関する構成式を有限要素法に導入することで,多結晶体を模擬的に再現する手法を構築した.その結果,粒径が大きい領域のひずみのバラツキが大きいことが示され,実験と定性的に一致することを確認した.熱影響部の変形を記述するためには,粒径によって流動応力を支配する材料パラメータを変化させる必要があることがわかった.3.粒界すべりのモデリングと解析・・・接合要素を用いて結晶間のすべりをモデル化した.その結果,粒界の導入によって,粒内のひずみのバラツキがさらに顕著になることがわかった.この成果は,高温における粒界き裂の発生やすべりのモデルの基礎として適用可能であることが示された.4.異方性軸の自己適応モデルの提案・・・外部からの力学的条件によって異方性軸が変化するモデルを構築した.このモデルは,一方向強化複合材料のマクロな挙動だけでなく,さらに不均質性が時間とともに変化する生体の自己組織化への適用も期待できることが示された.不均質な材料の力学的モデルを構築し、その変形挙動を解明することを目標として,当該年度では以下に示す検討を行った.1.溶接部材の熱影響部の微視的変形観察高温構造材料であるMod.9Cr-1Mo鋼の溶接模擬材を用いて,結晶レベルの微視的領域の変形挙動を観察した.マイクログリッドグリッドを試料表面に作成し,引張り試験における表面の微視的なひずみを解析した.その結果,熱影響部近傍の硬化している部分でのひずみが小さく,硬さ分布とひずみ分布には明確な相関が観察された.2.結晶塑性解析Asaro-Needlemannらの結晶塑性モデルを有限要素法に適用し,溶接模擬材の変形挙動を解析した.その結果,モデルによる解析結果は,実験結果と定性的に一致することがわかった.3.不均質材料の有限変形理論一般的な非弾性体に対するTotal-Lagrange定式化に基づく準静的および動的解析手法を開発した.粘弾性(クリープ)材料における波動の減衰について超弾性体と比較検討するとともに,介在物が存在する場合への応用を試みた.4.くびれの競合効果と不均質性研究代表者が以前に提案した異方性構成式を用いて,板材の成形限界(くびれ挙動)の解析を試みた.異方性軸の初期配置を変えることによって,くびれの発生が抑制または促進されることがわかった.次年度では,熱影響部の生成と高温での挙動を中心に不均質材料の力学モデルを検討する.不均質な力学的挙動を解析する手法を構築するために,主に溶接熱影響部の室温および高温における微視的変形挙動を実験的・解析的に検討した.得られた成果は以下のとおりである.

1.溶接熱影響部の強度...熱影響部には結晶粒径が細粒化している部分と粗粒化している部分が形成されるが,供試材であるMod.9Cr-1Mo鋼では細粒部の硬さが小さく,通常観察されるホールペッチの関係が成立しないことがわかった.これは,溶接プロセスでの複雑な熱履歴が影響していると考えられる.2.多結晶体のモデル解析...単結晶に関する構成式においてすべり系をランダムに設定して有限要素法に導入することで,多結晶体を模擬的に再現する手法を構築した.その結果,粒径が大きい領域のひずみのバラツキが大きいことが示され,実験と定性的に一致することを確認した.熱影響部の変形を記述するためには,粒径によって材料パラメータを変化させる必要があることがわかった.3.粒界すべりの影響...接合要素を用いて結晶間のすべりをモデル化した.その結果,粒界の導入によってひずみ分布がまったく異なったものとなり,特に粒内のひずみのバラツキがさらに顕著になることがわかった.この成果は,高温における粒界き裂の発生やすべりのモデルの基礎として適用可能である.4.異方性軸の自己適応モデル...外部からの力学的条件によって異方性軸が変化するモデルを構築した.このモデルは,一方向強化複合材料のマクロな挙動だけでなく,さらに不均質性が時間とともに変化する生体の自己組織化への適用も期待できることが示された.
大気中微量活性窒素の「植物ホルモン様」作用の統括的理解とガス制御農業生産シグナル

一酸化窒素(NO)は、医薬の分野では、血管拡張作用などを誘導する重要なシグナル物質として認識されているが、大気中に含まれる活性窒素分子種であるNOx[NOや二酸化窒素(NO2)からなる]は、代表的な都市大気汚染(光化学スモッグの原因物質など)の元凶物質である。わが国の大気中NO_2の環境基準は、40-60ppbである。都市大気には、おおよそ同じ濃度のNOが含まれている。窒素酸化物を唯一の栄養源として生育する、"大気汚染を好む"植物について研究する中で、大気中のNOx濃度をほぼゼロにした空気(-NOx区)とNOx濃度を都市大気の汚染レベル程度に高めた空気(+NOx区;200ppb ^<15>NO_2)で植物を栽培(2.5月)した結果、+NOx区で栽培した植物のバイオマス生産量は、-NOx区の1.5-2.0倍高かった。全葉面積、植物当たりの主養分含量(C, N, S, P, K, Ca, Mg)や遊離アミノ酸量および粗タンパク質量は、いずれも+NOx区が-NOx区比で、1.5-2.0倍高かった。さらに、重窒素ラベルNOxで曝露し、根からN源として非ラベル硝酸を与えて同期間栽培し、植物の窒素分析したところ、NOx由来のNの全Nに対する貢献度はごく僅か(<3%)であり、NOxはN源としてではなく、シグナルとして作用することが分かった。NOxのこの植物ホルモン様作用を「植物バイタリゼーション・シグナル作用」と名づけた。「バイタリゼーション作用」は、当初Nicotiana plumbaginifoliaで見つかり、その後、シロイヌナズナ(Arabidopsisthaliana)、野菜類[レタス(Lactuca sativa L.)、ヒマワリ(Helinthus annuus L)、キュウリ(Cucumis sativus L)、カボチャ(Cucurbita moschata Duch. ex Lam.)、モロヘイヤ(Corchoru solitoriusL.)]でも確認された。以上の結果は、NOxが、将来における有用な農業生産シグナルであることを強く示唆している。塚谷裕一東大教授との共同研究により、シロイヌナズナの「バイタリゼーション作用」は、細胞数の増加によるものと結論された。リアルタイムPCR法により、サイクリン遺伝子、サイクリン依存性キナーゼ遺伝子、エクスパンシン遺伝子がシロイヌナズナ「バイタリゼーション作用」に関与する遺伝子であることが分かった。我々は大気中超微量活性窒素(NO_x)が、「植物ホルモン様」作用をもつことを見出した。本研究はこの発見に基づき、大気中に含まれる各種活性窒素(特にNO,NO_2)のシグナル作用の統括的理解、応答遺伝子の解明を目指し、バイオマス生産、環境修復機能のガス制御を可能とする新しい農業生産シグナルの創出を目指す。本年度はまずモデル植物シロイヌナズナを実験対象植物とした。シロイヌナズナは、全ゲノムが決定されており、応答遺伝子の解明が最も容易な植物の一つである。

新規購入の超低濃度NO_x制御チャンバー(対照区)および現有の暴露チャンバー内(実験区)で22°C、70%相対湿度、340ppm CO_2の条件下で栽培した。対照区NO_x濃度は<5ppbに制御し、実験区では、種々のNO_x濃度に設定した。栽培期間は、4週間とした。植物体当たりのバイオマス量、全葉面積、C,N,S,P,K,Ca,Mg量を定量した。各元素は、EA/MS法、ICP-AES法およびICP-MS法により分析した。その結果、バイオマス量、全葉面積、C,N,S,P,K,Ca,Mg量を1.5-2倍増加させるに有効な活性窒素ガスの濃度と組成をほぼ絞り込むことができた。また、^<15>NでラベルしたNO_xを与え、根からは非ラベルの硝酸を与え、植物体における全窒素に占めるNO_x由来のNの貢献度を定量した。その結果、シロイヌナズナにおいて、NO_x由来のNは全窒素の3-4%を占めるに過ぎず、窒素源としての貢献はわずかであり、NOxはなんらかのシグナル用物質(vitalization signal)として作用するものと解釈された。他方、リアルタイムPCR法により、活性窒素ガス処理で発現変動する遺伝子の解明をめざした。我々は大気中超微量活性窒素(NO_x)が、「植物ホルモン様」作用をもつことを見出した。本研究はこの発見に基づき、大気中に含まれる各種活性窒素(特にNO, NO_2)のシグナル作用の統括的理解と応答遺伝子の解明を目指し、バイオマス生産、環境修復機能のガス制御を可能とする新しい農業生産シグナルの創出を目指す。これまでの結果は、ニコチアナ・プランバジニフォリアを用いた実験であった。昨年度、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて、ニコチアナ・プランバジニフォリアで発見された大気中NO_xの「植物ホルモン様作用」が確認された。すなわち、200ppb NO_x4週間処理により、バイオマス量、全葉面積、C, N, S, P, K, Ca, Mg量が1.5-2倍増加した。また、^<15>Nを用いた実験から、NO_x由来のNは全窒素の3-4%を占めるに過ぎず、NOxはシグナル用物質(vitalization signal)として作用することが分かった。以上、大気中NO_xの「植物ホルモン様バイタリゼーション・シグナル作用」は、植物全般に作用する新規な効果であることが確認された。シロイヌナズナ第五葉の横断面および平皮面の組織化学的な解析から、NOx処理で細胞の大きさはほぼ変わらず、細胞数が増加することが分かった。リアルタイムPCR法により、活性窒素ガス処理で発現変動する遺伝子の解明をめざした。処理開始4日目で、細胞周期制御遺伝子(4個のcyclin、9個のCDKおよびCKLと1個のKPR遺伝子)の発現量がNOx処理により有意に上昇していた。細胞伸長遺伝子(エクスパンシン遺伝子)が処理開始14日目で著しく上昇していた。これらの結果は、大気中NOxは、処理開始初期には、細胞分裂関連遺伝子を活性化し、その後細胞伸張関連遺伝子を活性化することを示唆するものである。以上の知見は、大気中超微量NO_x(数百ppb)の農業生産シグナルとしての作用の分子機構解明の重要な手がかりを与えるものである。
動的再構成可能ハードウェアを有するプロセッサの構成技術に関する研究

低消費電力で高性能なコンピュータの実現手法として、実行時に回路構成を変更可能なハードウェアと汎用プロセッサコアとが連携動作する構成方式の有効性を明らかにした。また、このような新しい処理方式を有するコンピュータへのアプリケーション実装を自動化する手法として、アプリケーションの記述言語、適宜生成される回路モジュールの記述方式と、言語記述からの動作シミュレーション方式、自動合成方式を明らかにした。本研究は,チップ内に1または複数のプロセッサコアと動的再構成可能ハードウェアを搭載するプロセッサの構成方式に関して,設計自動化技術や並列処理技術との親和性と,アプリケーションおよびオペレーティングシステムの実装に着目しながら評価,検討し,低消費電力かっ高性能な構成方式を明確にすることを目的としており,本年度は以下の研究を実施した.1.動的再構成可能ハードウェアの種々の構成方式を既存技術の調査も含めて検討するとともに,各種の構成手法を定量的に比較評価する手法を検討した.具体的には,既存の再構成可能ハードウェアおよび動的再構成可能ハードウェアとプロセッサを有するデバイスを対象にいくつかのアプリケーションを実装し,ソフトウェア実装との比較を行うことで再構成可能ハードウェアの有用性とその設計ツールの役割の重要性を明確にした.2.再構成可能ハードウェアに構成される専用回路による処理と,汎用プロセッサコアでのソフトウェア処理との連携方式,および動的な再構成を制御する方式に関して,その手法を定量的に評価するためのプロセッサシミュレータの開発およびプロセッサの柔軟な制御方式の検討を行った.再構成可能ハードウェアをソフトウェアでシミュレーションする機構の基本設計とプロセッサシミュレーションの効率化の実現を図った.3.動的再構成可能ハードウェアの機能を定める構成情報の生成に関して,設計記述言語からの自動合成を目指し,既存のハードウェア設計自動化技術の調査も含め,その手法を検討した.具体的には,論理合成処理の並列化により大規模論理を効率良く合成する手法を実現した.また,グラフィックスプロセッサ向けの記述言語をハードウェア設計に用いる手法を提案し,その有用性を明らかにした.本研究は,チップ内に1または複数のプロセッサコアと動的再構成可能ハードウェアを搭載するプロセッサの構成方式に関して,設計自動化技術や並列処理技術との親和性と,アプリケーションおよびオペレーティングシステムの実装に着目しながら評価,検討し,低消費電力かつ高性能な構成方式を明確にすることを目的としており,本年度は以下の研究を実施した.1.既存の再構成可能ハードウェアおよび動的再構成可能ハードウェアとプロセッサを有するデバイスを対象にいくつかのアプリケーションを実装し,ソフトウェア実装との比較を行うことによって得られた再構成可能ハードウェアの有効性の定量的な評価結果を踏まえ,動的なデータ構造やOS機能の実装と設計自動化技術との親和性を考慮した動的再構成可能ハードウェアの構成方式の検討を行った.また,動的再構成可能ハードウェアの種々の構成方式を定量的に比較評価する手法の検討を行った.2.再構成可能ハードウェアに構成される専用回路による処理と汎用プロセッサコアでのソフトウェア処理との連携方式,および動的な再構成を制御する方式に関して,定量的な性能評価のベースとなるプロセッサシミュレータの効率化を図った.また,再構成可能ハードウェアの比較評価と合わせて,プロセッサコアと動的再構成可能ハードウェアとの連携による処理をソフトウェアでシミュレーションし比較評価する手法の開発に取り組んだ.3.動的再構成可能ハードウェアの機能を定める構成情報,すなわち動的に生成される回路に相当する情報を,設計記述言語による記述から自動合成することを目指し,2.のシミュレーション目的と合わせて,そのために相応しい記述言語について検討を行った.動的再構成可能ハードウェアでの機能および処理をプログラミング言語を用いて記述する方式について検討し,各種動的再構成手法への対応へ必要な記述手法や機能を明確にした.本研究は,チップ内に1または複数のプロセッサコアと動的再構成可能ハードウェアを搭載するプロセッサの構成方式に関して,設計自動化技術や並列処理技術との親和性と,アプリケーションおよびオペレーティングシステムの実装に着目しながら評価,検討し,低消費電力かつ高性能な構成方式を明確にすることを目的としており,本年度は以下の研究を実施した.1.動的再構成可能ハードウェアの種々の構成方式を定量的に比較評価する手法の検討を進め,いくつかの具体的なアプリケーション事例を対象とした比較評価を実施し,動的なデータ構造や高精度な周期実行制御などのOS機能の実装と設計自動化技術との親和性を考慮した動的再構成可能ハードウェアの構成方式の明確化に取り組んだ.プロセッサコアと連携しハードウェアの一部を部分的に再構成する方式の効果と課題を明らかにした.2.汎用プロセッサコアの定量的な性能評価を効率的に実施できるプロセッサシミュレータを開発し,プロセッサコアと動的再構成可能ハードウェアとの連携による処理をシミュレーションし比較評価する手法を検討した.再構成可能ハードウェアに構成される専用回路による処理と,汎用プロセッサコアでのソフトウェア処理との連携,および動的な再構成制御を記述するための高水準な記述言語と処理系の必要性が明らかになった.3.設計記述言語による記述から,動的再構成可能ハードウェアの機能を定める構成情報を自動合成することを目指し,相応しい記述言語の検討を行った.高い並列性を陽に記述可能な言語からの回路合成の有用性を明確にした.
血管内皮細胞による炎症性細胞の血管外遊走の調節機構の解明

急性炎症やアレルギーにおける局所への炎症性細胞の集積では、末梢血中の白血球と局所の微小循環系の血管内皮細胞の相互作用が重要なステップとなっている。動物モデルで、ステロイド性抗炎症薬や血小板活性化因子(PAF)拮抗薬が局所投与で炎症局所への細胞浸潤を抑制することから、血管内皮細胞における各種接着分子の発現誘導や機能に及ぼすこれら薬物の効果を検討したが、有意な影響は観察されず、これら薬物は血管内皮細胞上の接着分子の発現や機能とは関わりなく細胞浸潤を抑制することが示唆された。一方、これら一連の実験の過程で、局所に集積した活性化白血球は、それ自身で好中球走化性因子を産生し、炎症反応の進展をコントロールしているという知見が得られた。この因子は等電点の異なる少なくとも2つの因子、LDNCF-1とLDNCF-2(Leukocyte-derived neutrophil chemotactic factor)からなり、LDNCF-1については、従来報告されているchemokineとは異なる走化性ペプチドである可能性が示唆された。浸潤白血球によるこれら走化性ペプチドの産生は、ステロイド性抗炎症薬で抑制されるが、PAF拮抗薬は影響を与えない。したがって、PAF拮抗薬の細胞浸潤抑制作用機序は、血管内皮細胞の産生する細胞結合型PAFに拮抗し、白血球の接着あるいは血管外遊走を抑制したためであることが明らかになった。
微小アンテナによる遠隔電磁波探傷システムの開発に関する研究

試験片に対して交流電流を印加し,き裂周辺において生じる印加電流経路の変化による電磁場の変化を微小アンテナ(ダイポールアンテナ,ループアンテナ)を用いて非接触で計測する,新しい非接触型の遠隔電磁波探傷システムを開発した.高周波電流を誘導する誘導線を検査対象に添付し,微小アンテナを周辺でスキャンする方法(分離型探触子)により,検出感度向上のための各種パラメータ設定の指針を得るために一連の計測を実施した結果以下の知見を得た.(1)周波数,電流を印加する誘導線,試験片長さ等に依存する定在波が発生するため,この影響を低減する周波数が存在する.(2)今回の研究範囲内では,リフトオフ10.5mmの場合でも深さ1mmの欠陥の検出が可能であり,遠隔探傷法として有望である.(3)微小ダイポールアンテナ長さ,直径の最適化を検討し,長さ15mm,直径0.26mmの組み合わせを用いて,研究開始当初と比較して検出感度を約30%向上させることができた.(4)微小ループアンテナのループ直径の検討を行い,研究開始当初と比較して検出感度を約2.3倍向上できた.(5)深さ5.5mmの疲労き裂に関して,微小ループアンテナの検出感度は微小ダイポールアンテナの約2.6倍高い.以上の結果を踏まえて,アンテナ-誘導線-体型探触子を開発した.(6)一体型探触子により,強磁性体および常磁性体に導入された疲労き裂の検出がが可能である.(7)疲労き裂形状計測のためにき裂周辺の面探傷を実施した結果,開発した一体型探触子による信号は左右対称のき裂に対して非対称の分布を示したが,アンテナに対して誘導線を対象に2本配置することで対称な信号分布が得られると考えられる.(8)材質に関わらずき裂の検出が可能な新しい完全非接触非破壊探傷法を開発した.試験片に対して交流電流を印加し,き裂周辺において生じる印加電流経路の変化による電磁場の変化を微小アンテナ(ダイポールアンテナ,ループアンテナ)を用いて非接触で計測する,新しい非接触型の遠隔電磁波探傷システムを開発した.高周波電流を誘導する誘導線を検査対象に添付し,微小アンテナを周辺でスキャンする方法(分離型探触子)により,検出感度向上のための各種パラメータ設定の指針を得るために一連の計測を実施した結果以下の知見を得た.(1)周波数,電流を印加する誘導線,試験片長さ等に依存する定在波が発生するため,この影響を低減する周波数が存在する.(2)今回の研究範囲内では,リフトオフ10.5mmの場合でも深さ1mmの欠陥の検出が可能であり,遠隔探傷法として有望である.(3)微小ダイポールアンテナ長さ,直径の最適化を検討し,長さ15mm,直径0.26mmの組み合わせを用いて,研究開始当初と比較して検出感度を約30%向上させることができた.(4)微小ループアンテナのループ直径の検討を行い,研究開始当初と比較して検出感度を約2.3倍向上できた.(5)深さ5.5mmの疲労き裂に関して,微小ループアンテナの検出感度は微小ダイポールアンテナの約2.6倍高い.以上の結果を踏まえて,アンテナ-誘導線-体型探触子を開発した.(6)一体型探触子により,強磁性体および常磁性体に導入された疲労き裂の検出がが可能である.(7)疲労き裂形状計測のためにき裂周辺の面探傷を実施した結果,開発した一体型探触子による信号は左右対称のき裂に対して非対称の分布を示したが,アンテナに対して誘導線を対象に2本配置することで対称な信号分布が得られると考えられる.(8)材質に関わらずき裂の検出が可能な新しい完全非接触非破壊探傷法を開発した.試験片に対して交流電流を印加し,き裂周辺において生じる印加電流経路の変化による電磁場の変化を微小アンテナを用いて非接触的に計測する,新しい非接触型の遠隔電磁波探傷システムを開発した.開発した探傷システムは,探触子移動装置,ドライバーボックス,制御用パーソナルコンピュータからなる自動計測システム,データ取得のための計測装置(ネットワークアナライザ:HP8753D,周波数領域:30kHz6GHz)および探触子である微小アンテナから構成される.微小アンテナは2種類で,50Ω同軸ケーブル製のダイポールアンテナおよび外径2.2mmの不平衡型線路であるセミリジットケーブル製のループアンテナである.このうちループアンテナは,ループ部分の下半分はセミリジットケーブルの芯線およびシールド材がループを形成し,上半分はシールド材のみにてループを形成している.そしてループアンテナ先端部,すなわち芯線およびシールド材終端において芯線とシールド材が短絡されている.ループ部直径は10mm,直線部分の長さは300mmである.上記の遠隔電磁波探傷システムを,表面欠陥(矩形スリット,幅0.15mm,深さ0.5,1,2mm)を有するオーステナイト系ステンレス鋼SUS316の平板試験片(300l×150w×20t)の計測に供したところ,下記の知見を得た.・周波数,電流を印加する誘導線,試験片長さ等に依存する定在波が発生するため,この影響を低減する周波数が存在する.今回の実験範囲内では300MHzが最適である.

・深さ0.5mmの欠陥でも充分な感度で検出可能である.・今回の実験範囲内で,リフトオフ10.5mmの場合でも深さ1mmの欠陥の検出が可能であり,遠隔探傷法として有望であると考えられる.今後は,数値解析により電磁波の発生を支配する印加電流経路およびそれに起因する定在波の可視化を行う.また強磁性体中の人工欠陥および自然欠陥(疲労き裂)の計測などを実施する予定である.昨年度開発したシステム(アンテナと誘導線)を用いて疲労き裂の検出・計測を目的としたアンテナ部の最適化を実施した.また計測の簡略化と高速化のため誘導線と微小アンテナとが一体となった探触子の開発を行った.微小アンテナは昨年度同様2種類で,50Ω同軸ケーブル製のダイポールアンテナおよび外径2.2mmのセミリジットケーブル製のループアンテナである.得られた結果を以下に示す.1.微小アンテナと検査対象に貼付した誘導線からなる測定方法・微小ダイポールアンテナの長さ(5,10,15,20mm)および直径(0.09,0.26,0.51mm)に対して最も検出感度の高い組み合わせを検討し,長さ15mm,直径0.26mmの組み合わせを用いて,昨年度と比較して欠陥検出感度を約30%向上させることができた.・微小ループアンテナのループ直径(5,7,10mm)の検討を行い,7mmのものを用いることで昨年度の10mmと比較して検出感度を約2.3倍向上できた.・両アンテナともSUS304に導入された推定深さ5.5mmの疲労き裂の検出が可能である.・深さ5.5mmの疲労き裂に関して,微小ループアンテナの検出感度は微小ダイポールアンテナの約2.6倍高い.2.アンテナ-誘導線一体型探触子・(1)の結果を踏まえて微小ループアンテナと誘導線一体型探触子を開発した.・分離型と比較して検出感度は約1/3に低下したもののS/N比の大幅な改善が見られ結果として欠陥をより明確に認識可能となった.・より高い周波数と,周波数から計算される波長の1/2の長さを有する誘導線を用いることで,欠陥検出感度を向上させることができる.・SUS304およびSS400に導入された推定深さがそれぞれ5.5mm,6.5mmの疲労き裂の検出が可能である.・材質にかかわらずき裂の検出が可能な新しい完全非接触非破壊探傷法を開発した.平成12年度に開発した,微小ループアンテナプローブと,検査対象に高周波電流を誘導する誘導線が一体となった新しい探触子,すなわち,アンテ-誘導線一体型探触子の各種設計パラメータの最適化を行った.新しい探触子の主な設計パラメータは,誘導線長さ(125,180,250,500mm),ループアンテナのループ直径(5,7,10mm),誘導線-アンテナ間距離(3.5,4,4.5,5,5.5,6mm)である.それぞれかっこ内に示した値を用いて,人工欠陥(長さ10mm,幅0.2mm,深さ0.5,1,2mm)を有するSUS316製の試験片(300l×150w×20t)を測定した結果,以下の点が明らかとなった.(1)周波数1GHzで測定を行う場合,誘導線長さは125mm最適である.(2)ループアンテナのループ直径は7mm,誘導線-アンテナ間距離は5mmが最適である.最適化された探触子を用いて,疲労き裂周辺の面探傷を実施し疲労き裂の可視化を試みた.その結果以下の点が明らかとなった.(3)強磁性体および常磁性体に導入された疲労き裂の検出が可能である.(4)面探傷の結果,新たに開発した一体型探触子による信号は左右対称のき裂に対して,非対称の分布を示した.これは探触子の非対称性によるものである.(5)(2)を踏まえて,欠陥の認識を容易にするため,誘導線をアンテナプローブに対して対称に2本配置する等の対称性を考慮した探触子改善の必要性が示唆された.
都市街区と建築をリンクした熱環境評価と予測方法に関する総合的研究

都市のヒートアイランドなどに代表される熱的環境悪化の改善と都市の省エネルギーを、都市街区と建築をリンクした熱環境評価をベースにして研究し、次の5つのサブテーマに分けてまとめた。1.都市街区の熱的環境分析と環境改善種々の街区構成や地表面状態の異なる都市上空で顕熱・潜熱流を計測し、その特性を分析するとともに、街区の3次元CFDシミュレーションを建物や道路の表面温度と緑化の蒸散モデルを与えることにより行って熱環境の改善や開発の指針を示した。2.都市と建築のインターフェイス空間としての街路における熱的快適性評価自然の影響を受けて形成される内外空間の体感評価を、申告調査と物理的温熱環境要素の測定結果の両方を基にして行った。また、町家の多様な住まい方や工夫を,環境の物理測定、主観申告調査、行動様式調査などの総合的な視点から調査分析し、住み手が主観的に快適な環境と感じるのはどういう環境かを明らかにした。3.樹木からの蒸散量推定のためのモデル化樹木の蒸散現象を気孔コンダクタンスによってモデル化し、そのパラメーターを推定する手法と実在の樹木の葉面積を算定する手法を確立して、街区の熱環境予測に利用できる樹木の蒸散量を見出す手法を開発した。4.全天空輝度分布の推定法と応用天空放射分布をモデル化し熱負荷への影響を一様分布の場合と比較し、その差を分析した。また、人工衛星で得られるリモートセンシングデータを用いて特定の室の照度をシミュレーションで推定し照明設備を制御する手法を確立した。5.都市への熱負荷を減少するための季間蓄熱システム季間蓄熱システムを備えたビルの蓄熱エネルギー最適制御法を開発し、このシステムの性能をシミュレーションで再現して検証を行った。また、このモデルを用い最適な運転制御方法を開発し、それを実システムで確認した。以上の成果を、33編の査読付き論文と、99編の口頭発表論文に報告した。本年度の研究では次の研究を実施し成果を報告した.1)乱流により輸送される熱量の計測の精度検証のため,本研究で購入したシンチロメーターと既存の超音波風速計を用いて測定し基礎的検討を行った.精度は両方法とも5%程度であることが確認できた.2)緑化された地盤面への散水の違いによる熱流比較を行うため,人工的な水分供給が十分な草地と不十分な草地において潜熱・顕熱流を測定しそれらの特性を比較検討した.3)地上45mの地点で測定した熱流に関して,モーニンオブコフの相似則が成立するかどうかの検討をした.その結果,熱流は普遍関数として整理でき相似則は成り立つが,そのモデルの形は過去に草原を基に作成された式とは異なる乱流統計量もいくつか見られることが確認された.4)炭酸同化作用と密接に関連した緑自身の蒸散メカニズムをモデル化するため,数種類の樹木を用いて蒸散量を測定し,それを用いてパラメータ同定を行い,過去に提案されているモデルと比較検討した.5)天空放射輝度分布のモデルを集約して簡易化する研究を実施し,一様天空とした場合と分布がある場合とで,どの程度の差が熱環境のシミュレーション結果に現れるかを検証した.6)採光利用の観点から,天空の輝度分布を基にして,室内の照度を予測するアルゴリズムを構築した.7)雲の位置・量を,カメラ画像を用いて自動的に見いだす方法を開発するため基礎的な検討を行った.8)市街地では,道路,路地,建物周辺,庭などでそれぞれに異なる環境が形成される.

この空間の体感評価を,申告調査と気温,湿度を始めとする物理的温熱環境要素の測定結果を基にして行い街区の熱環境評価を行った.本年度の研究では次の研究を実施し成果を報告した.1)大阪市の建設中の高層ビルを利用して、超音波風速計と本研究で購入したシンチロメーターを利用して上空での熱流移動の測定を実施した。2)この地域における温熱環境に対する人工排熱の影響を実測とシミュレーションにより分析し、人工排熱の位置が変化した場合にどのように温熱環境が変化するかを考察した。3)樹木の蒸散作用が土壌の水分状態でどのように変化するかを実測し、樹木に土壌乾燥というストレスが作用した場合の気孔コンダクタンスモデルを同定した。また種々の樹木の気孔コンダクタンスの比較検討を行い、建築周辺に植樹する樹木のモデル化に役立つ標準化を行った。4)京都の町家で形成される路地と一般的な小路、大路の熱環境を実測し、CFDシミュレーションも行って、路地の物理的温熱環境の特徴を分析した。また、人間による主観評価も実施し、路地の環境の特質を分析した。5)都市エネルギーの省エネルギーに寄与する地域冷暖房施設の省エネルギー性を実測で評価し、システムシミュレーションにより、より効率的な運転を目指した運転法を提案し、その効果を定量的に解析した。6)天空放射輝度分布のモデルを集約して簡易化する研究を進め,分布がある場合の天空を数種類のモデルに集約し、そのモデルが、日射量という通常測定されている気象要素から特定できることを示した。7)採光利用の観点から,天空の輝度分布を基にして,室内の照度を予測するアルゴリズムを構築し、それを実験で確認した.本年度は次のような研究を実施した。1.ヒートアイランドを低減するための街区の実測と改良案の提案大阪の御堂筋、堺筋などを対象にヒートアイランドの実態を実測し、各アーバンキャニオンの熱的特質を比較検討した。また、街区のヒートアイランドを減少させる種々の方策を提案し、その効果をCFDシミュレーションで予測した。2.天空放射輝度分布による建物熱負荷への影響評価天空放射輝度に分布のある場合に、熱負荷計算にどういう影響があるのかを調べるため、実際の分布を用いた場合や一様な分布を用いた場合と比較してどの程度の差があるのか検証し、既に提案した集約モデルの有効性を調べた。3.都市のヒートアイランドの抑制のための季間蓄熱システムの分析昨年度は、実際に建設された季間蓄熱システムの実証建物において得られたデータを基にして、このシステムの性能をシミュレーションモデルで精度良く再現できることを確認した。本年度は、このモデルを用いて最適な運転制御方法を開発し、それを実システムでも確認した。4.昼光照明の最適制御法の開発昼光を利用した照明の制御法の開発を継続した。本年は最適な制御法に必要となる天空光の散乱モデルを開発した。5.都市空間における小路,路地の熱環境分析都市内の小路や路地が持つ温熱環境を測定し,そこを通過する人の主観申告も行って,年間に亘る小路・路地空間の温熱感的な意義を分析、解明した。最後に、研究の最終年として、研究全体の成果とりまとめを行った。
住宅侵入盗の地理的プロファイリングにおける確率距離法の検討

本研究では,犯人の活動拠点(住居,職場等)推定において,日本の犯罪を対象とした空間分布法(単一地点・領域を拠点可能性が高い地点・領域と推定する方法)と確率距離法(複数の拠点可能性が高い領域を推定できる方法)による推定精度を比較し,これまでに日本の犯罪を対象として検討されてこなかった確率距離法について,推定の効率性と日本における有効性を検証することを目的とした。同時に,拠点推定の精度に影響する要因として近年研究が増加している「犯行地点の数」を考慮した分析を行うことで,拠点推定において主要な2つの要因(推定手法,犯行地点の数)に関する包括的な検討を行った。20042013年に東北6県で検挙された住宅侵入盗(150名)のデータを用いて,空間分布法(サークル仮説の中心,地理的重心,犯行地点座標の算術平均および中央値: 4手法)と確率距離法(直線,二次関数,対数,指数: 4手法)の推定結果を,犯行地点の数を考慮ながら比較した。推定結果の精度を比較する指標としては,「拠点の可能性の高い地点から実際の拠点までの距離(誤差距離: error distance)」および「拠点の探索に要する領域の面積(サーチエリア: searched area)」の2種類を用いた。その結果,誤差距離による比較では空間分布法と確率距離法に明確な精度の差は認められなかったが,サーチエリアによる比較では,空間分布法に比べて確率距離法の精度が高い可能性が示された。また,空間分布法と確率距離法のいずれについても,推定に用いる犯行地点数と精度の間には関連のないことが示唆された。以上の成果から,日本の犯罪に対する確率距離法の有効性が示された。さらに,本研究の実施にあたり開発した解析プログラムは,今後,他の研究者および実務家が,空間分布法と確率距離法を用いた拠点推定を実施する際に利用することが期待される。
脳幹網様体を中心としたセロトニン含有線維の微細接続様式

1)脳幹網様体のセロトニン線維セロトニン線維は網目状構造をとり脳幹内に分布した。とくに網様体細胞に投射するセロトニン線維の直径は約0.5-1.0mumであり、その上に直径0.5-2.0mumのvaricosityが数珠状に数多くつながっていた。セロトニン含有線維は四丘体、黒質、脚間核、三叉神経運動核、顔面神経核、迷走神経背側核、疑核、孤束核、舌下神経核、下オイ-ブ核に密に分布した。網様体ではとくに背側部で密であり、中脳、橋、延髄網様体では尾側部の方が吻側部より密になる傾向を認めた。2)セトロニン線維の網様体神経細胞への投射様式中脳、橋、延随に存在する網様体細胞の細胞体および近位の樹状突起を取り囲むようにセトロニン線維の数珠状のvaricosityが多数同定できた。varicosityと細胞体、樹状突起はclose appositionを形成していた。網様体細胞はその直径が30-50mumであり、細胞体の大きさによるセトロニン線維の支配様式には差を認めなかった。また中脳、橋、延髄網様体の部位別でvaricosityの局在様式にも明らかな差を認めなかった。またこれらの線維の起始細胞の局在は二重標識法を用いた研究で、セロトニンを含有し軸索を脳幹網様体に投射する細胞群は橋背側被蓋野に限局して両側性に存在することが解明できた。中脳網様体、橋網様態、延髄網様態に投射するセロトニン含有細胞はそれぞれ橋背側被蓋野の吻側部から尾側部にかけて存在する傾向を認めた。
病変部特異的遺伝子検出(RDA)法によるクローン病原体の解明

1.ヒト腸管リンパ濾胞における細菌16S ribosomalRNAの始めての証明1)細菌16Sribosoma RNA(rRNA)遺伝子片はnon-IBDでは14例中2例(14%)に、クローン病では14例中4例(28%)に、潰瘍性大腸炎では5例中2例(40%)に検出された。2)陽性の8例より19個のrRNA遺伝子片が検出され、そのうち5個は、staphylococcus species(3個)、Streptococcus sanguis(1個)、Paracoccus marcusii(1個)に100%のhomologyを示し同定された。残りの14個は100%以下で、データが登録されていないか未知の細菌であった。本研究は今後のリンパ濾胞微生物学の先駆けをなすものである。リンパ濾胞内の細菌がクローン病、潰瘍性大腸炎の発症に関与するか否かは今後の検討を要する。クローン病でスーパー抗原の関与の可能性が指摘されている。スーパー抗原としてはS. aureusがもっとも代表的であり腸管よりS. aureusが検出されるか否かをPolymerase chain reaction(PCR)で検討した。クローン病ではリンパ濾胞を含めて全例陰性であり、S. aureusの関与を否定した。リンパ濾胞、パイエル板、腸粘膜よりDNAを抽出し、PCRによりM. paratuberculosis, L. Monocytogenesの検出を試みたがクローン病では全例陰性であり、これらの細菌の病因論を否定した。4.潰瘍性大腸炎1.ヒト腸管リンパ濾胞における細菌16S ribosomalRNAの始めての証明1)細菌16Sribosoma RNA(rRNA)遺伝子片はnon-IBDでは14例中2例(14%)に、クローン病では14例中4例(28%)に、潰瘍性大腸炎では5例中2例(40%)に検出された。4.潰瘍性大腸炎リンパ濾胞、パイエル板、腸粘膜よりDNAを抽出し、Dolymerase chain reaction (PCR)によりM.paratuberculosisの検出を試みた。クローン病(30例)、潰瘍性大腸炎(14例)いずれでもM.paratuberculosisは検出されず、クローン病でのM.paratuberculosis病因論を否定する結果であった。ヒト腸管リンパ濾胞よりmicrodissectionにより濾胞組織を採取し、DNAを抽出、細菌16S rRNA保存領域より作製したプライマーでPCRを行った。その後400-bp bandよりcloneを得、塩基配列を決定しhomology searchをおこなった。その結果、ヒトリンパ濾胞には多種類の細菌の存在が証明された。クローン病では、他疾患に比し細菌16S rRNAの検出率が高いように思われた(3/3 vs 1/5)(投稿中)。昨年度に引き続き、ヒト腸管リンパ瀘胞における細菌16S ribosomal RNA(rRNA)の検出を、症例数を増加して検討した。すなわち、ヒト腸管リンパ瀘胞よりmicrodissectionにより濾胞組織を採取し、DNAを抽出、細菌16S rRNA保存領域より作製したプライマーでPCRを行った。その結果、1)ヒト腸管には細菌16S ribosomal RNA(rRNA)が検出される、2)ヒト腸管リンパ瀘胞には多種類の細菌の存在が証明されるがActinomycetesが半数例で検出される、3)クローン病では、他疾患に比し細菌16S rRNAの検出率が高い、が明らかになった。腸管リンパ瀘胞内細菌がクローン病の原因である可能性が高く、現在症例を蓄積し検討中である。昨年度に引き続き、ヒト腸管リンパ濾胞における細菌16S ribosomal RNA(rRNA)の検出を、症例数を増加して検討した。また汚染による偽陽性を検討した。その結果、(1)細菌16S rRNAはnon-IBDでは14例中2例(14%)に、クローン病では14例中4例(28%)に、潰瘍性大腸炎では5例中2例(40%)に検出された。

(2)陽性の8例より19のrRNAが検出され、そのうち5個は、100%のhomologyを示し、staphylococcus species(3個)、Streptococcus sanguis(1個)、Paracoccus marcusii(1個)が同定された。残りの14個は100%以下で、データが登録されていないか未知の細菌であった。以上よりヒト腸管リンパ濾胞における細菌16S rRNAを始めて証明した。本研究は今後のリンパ濾胞微生物学の先駆けをなすものであり、今後、種々の病態との関連が明らかにされると思われる。リンパ濾胞内の細菌がクローン病、潰瘍性大腸炎の発症に関与するか否かは今後の検討を要する。2)クローン病におけるStaphylococcus aureusの関与クローン病でスーパー抗原の関与の可能性が指摘されている。スーパー抗原としてはS.aureusがもっとも代表的であり腸管よりS.aureusが検出されるか否かをS.aureusのcoagulase遺伝子を増幅するPCRで検討した。クローン病38例を検討したが、クローン病初期病変が出現するリンパ濾胞を含めて全例陰性であり、S.aureusの関与は一次的な発症にも、二次的な病像の修飾にも極めて少ないと結論した。
筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症メカニズムについての解析

私は筋萎縮性側索硬化症(ALS)のin vitroモデルとして、野生型及び変異SODl(L84V)を恒常的に発現する神経芽細胞腫、SK-N-SH細胞を構築した。変異型SOD1を発現する細胞は野生型SOD1を発現する細胞とは異なり、ストレスを負荷することにより細胞内にSOD1の凝集体を形成した。この変異SOD1凝集はユビキチン化されでおり、HE染色するとエオジン陽'性であった。また、SOD1凝集の起こしている細胞はゴルジ装置の崩壊がおきていた。これらの現象はALS患者の運動神経においても観察されることから、このモデル系が有用であることが示唆される。次に、どのようなストレスでSOD1凝集が生じるかを解析した結果、小胞体ストレスもしくはユビキチン-プロテアソーム阻害剤を負荷した際に凝集した細胞の割合が増加することが明らかとなった。さらに、小胞体ストレスに依存して活性化するcaspase4の活性化を調べた結果、変異型SOD1を発現している方が早くストレスに応答してcaspase4の活性化を引き起こし、細胞死を促進させていた。近年、ミトコンドリアにおいてSOD1の凝集が起こっているという報告がなされているが、小胞体を染色する抗KDEL抗体を用いた染色、抗SOD1抗体を用いた免疫電顕により得られた結果から考察すると、SOD1は積極的に小胞体に移行していることが明らかとなった。これらの結果は、ALSの発症に小胞体が重要な役割を果たしているということを明らかにしたという点で病因解明に大きなブレークスルーをもたらすことが期待される。