hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デザイン会議におけるインタラクションシナリオの獲得と再利用

本プロジェクトでは,システム開発初期のデザイン会議を対象ドメインとして,インタラクションシナリオの獲得と再利用に関する研究を実施する.デザイン会議では,ブレインストーミングなどの伝統的な手法がよく使われている.ここでは,多数の参加者が互いに議論しながら,テーマに関するアイデアを短時間でできるだけ多く生み出して記録するという作業を行う.ところが,「このくらいの大きさで,こういう風に使う」といった非言語的なジェスチャ表現を,会議中の思いっいた時点ですぐに記録して,直後に議論の素材として使うことは実際には行われていない.ハンドヘルド型システムをデザインする場合には,「このくらいの大きさで,こういう風に使う」という状況を示す情報が重要であり,この情報が有効に活用しにくいという点は,デザインの初期段階における本質的な問題だと考えられる.そこで本研究では「デザイン会議におけるインタラクションシナリオの獲得と再利用」を支援するシステムの構築を目指す.デザイン会議において,システムの使い方をストーリとして生み出して獲得し,再利用して,さらに新しいストーリを生み出すという繰り返しのプロセスを支援する.最終年度である平成18年度には,前年度構築したシナリオの生成と実行,修正のプロセスのモデルと,これを実現した支援環境の評価を継続して行った.また,シナリオを再利用するためのシステムとして,デザイン過程で生成されて失われている履歴情報を記録・処理する手法と,記録された情報を統合的に表示するビューアを構築して,評価を行った.後者のシステムでは,デザイン根拠を図的に表現できるQOC (Questions, Options, and Criteria)表現と,デザイン対象とユーザのおかれた文脈や情動の表現に適したシナリオ表現,デザイン成果物を記録する図表の視覚表現を統合して,ユーザの操作により対話的に表示を切り替えることができる.この機能により,過去のデザイン情報のデザイナによる再利用が促進される.本プロジェクトでは,システム開発初期のデザイン会議を対象ドメインとして,インタラクションシナリオの獲得と再利用に関する研究を実施する.デザイン会議では,ブレインストーミングなどの伝統的な手法がよく使われている.ここでは,多数の参加者が互いに議論しながら,テーマに関するアイデアを短時間でできるだけ多く生み出して記録するという作業を行う.ところが,「このくらいの大きさで,こういう風に使う」といった非言語的なジェスチャ表現を,会議中の思いついた時点ですぐに記録して,直後に議論の素材として使うことは実際には行われていない.ハンドヘルド型システムをデザインする場合には,「このくらいの大きさで,こういう風に使う」という状況を示す情報が重要であり,この情報が有効に活用しにくいという点は,デザインの初期段階における本質的な問題だと考えられる.そこで本研究では「デザイン会議におけるインタラクションシナリオの獲得と再利用」を支援するシステムの構築を目指す.デザイン会議において,システムの使い方をストーリとして生み出し,獲得し,再利用して,さらに新しいストーリを生み出すという繰り返しのプロセスを支援する.初年度には,シナリオ生成と再利用のプロセスを明示化して議論するために,教室内での教授シナリオを例にとりシナリオの生成と実行,修正のプロセスをモデル化した.本モデルの教授活動における実現可能性を議論し,さらにそれを支援する作業環境の評価を行った.また,従来研究で検討してきたプロトタイピング支援システムを基礎として,インタラクションシナリオの獲得と再利用を支援するシステムの設計と構築を行った.特に後者を起訴としたシステムでは,手書きスケッチによるプロトタイプを作成して,それをデザイン議論の素材として使い,さらにこれを半自動的に電子化することで,短時間に総括的な評価を実施できるシステムを構築した.本プロジェクトでは,システム開発初期のデザイン会議を対象ドメインとして,インタラクションシナリオの獲得と再利用に関する研究を実施する.デザイン会議では,ブレインストーミングなどの伝統的な手法がよく使われている.ここでは,多数の参加者が互いに議論しながら,テーマに関するアイデアを短時間でできるだけ多く生み出して記録するという作業を行う.ところが,「このくらいの大きさで,こういう風に使う」といった非言語的なジェスチャ表現を,会議中の思いっいた時点ですぐに記録して,直後に議論の素材として使うことは実際には行われていない.ハンドヘルド型システムをデザインする場合には,「このくらいの大きさで,こういう風に使う」という状況を示す情報が重要であり,この情報が有効に活用しにくいという点は,デザインの初期段階における本質的な問題だと考えられる.そこで本研究では「デザイン会議におけるインタラクションシナリオの獲得と再利用」を支援するシステムの構築を目指す.デザイン会議において,システムの使い方をストーリとして生み出して獲得し,再利用して,さらに新しいストーリを生み出すという繰り返しのプロセスを支援する.最終年度である平成18年度には,前年度構築したシナリオの生成と実行,修正のプロセスのモデルと,これを実現した支援環境の評価を継続して行った.また,シナリオを再利用するためのシステムとして,デザイン過程で生成されて失われている履歴情報を記録・処理する手法と,記録された情報を統合的に表示するビューアを構築して,評価を行った.後者のシステムでは,デザイン根拠を図的に表現できるQOC (Questions, Options, and Criteria)表現と,デザイン対象とユーザのおかれた文脈や情動の表現に適したシナリオ表現,デザイン成果物を記録する図表の視覚表現を統合して,ユーザの操作により対話的に表示を切り替えることができる.この機能により,過去のデザイン情報のデザイナによる再利用が促進される.
Glioma特異的遺伝子発現アデノウイルスベクターを用いた遺伝子治療の基礎的研究

神経幹細胞に特異的に発現している中間径フィラメントの一つnestinは正常脳組織では血管内皮細胞などにまれに発現しているのみであるが、神経膠腫では腫瘍細胞や内皮細胞に強く発現し、悪性度が高くなるに比例して発現率も高くなる。このnestin調節遺伝子を組み込んだ"調節アデノウイルスベクター"と、発現遺伝子にp53遺伝子を組み込んだ"標的アデノウイルスベクター"を作成し、これらを二重感染させることにより、nestinを発現する細胞に特異的にp53が発現可能と考えられる。これを用いてnestinを発現しない正常組織は傷害せずに、nestinを発現する神経膠腫細胞を特異的に障害可能かを検討した。全ての細胞でp53を発現させるCAG promoterを組み込んだコントロール調節ベクターとp53を組み込んだ標的アデノウイルスベクターを用いた場合、P53に変異をもつU251,T98G細胞株共にMTS assayで細胞障害が認められた。この2つの細胞株にnestin発現細胞に特異的に遺伝子発現可能な調節ベクターを用いてP53を発現させると、nestin高発現のU251では細胞障害を認めたが、nestinをほとんど発現しないT98Gでは細胞障害が認められなかった。以上の結果から我々の開発したnestin調節遺伝子を組み込んだ調節ベクターを用いることにより、p53の様に遺伝子発現した全ての細胞をapoptosisに導く遺伝子を用いても、正常脳組織を傷害せずに安全に遺伝子治療を行いうる可能性が示唆された。本年度は、遺伝子治療の治療実験に用いるアデノウイルスベクターの作成を行った。ATCCより購入したherpes simplex virus thymidine kinase(HSV-TK),p53遺伝子を"標的アデノウイルスベクター"作成用コスミドのCAG promoter下流、loxPにはさまれたcloning siteに組み込み、目的のコスミドを分離した。これらウイルスコスミドの遺伝子発現ユニットが目的どうりに作用するかを確認する目的で、大部分のウイルスDNAを除去し、遺伝子発現ユニットのみのプラスミドを作製し、U251,U87細胞にlipofection法を用いて遺伝子導入し、遺伝子導入細胞をcloning中である。cloning後、すでに作製したnestinによる"調節アデノウイルスベクター"を感染させ、gancyclovir投与などを行い、発現遺伝子の作用を確認する予定である。一方、このコスミドを末端蛋白を有するadenovirus DNA-terminal protein comprex(TCP)とともに、アデノウイルス増殖に必要で、コスミドから除去されているE1A,E1B遺伝子を発現しているヒト腎癌細胞である293細胞にco-transfectし、1次ウイルス液を分離した。本年度末にはこの"標的アデノウイルスベクター"の作製を終え、in vitroでの遺伝子発現効果を確認するため、すでに作製したnestinによる"調節アデノウイルスベクター"とともにU251,U87細胞等に二重感染させ、MTT assayを行う予定である。を用いて検討した後、来年度予定のmouseを用いたin vivo実験に移行する予定である。全ての細胞でp53を発現させるCAG promoterを組み込んだコントロール調節ベクターとp53を組み込んだ標的アデノウイルスベクターを用いた場合、p53に変異をもつU251,T98G細胞株共にMTS assayで細胞障害が認められた。

この2つの細胞株にnestin発現細胞に特異的に遺伝子発現可能な調節ベクターを用いてp53を発現させると、nestin高発現のU251では細胞障害を認めたが、nestinをほとんど発現しないT98Gでは細胞障害が認められなかった。以上の結果から我々の開発したnestin調節遺伝子を組み込んだ調節ベクターを用いることにより、p53の様に遺伝子発現した全ての細胞をapoptosisに導く遺伝子を用いても、正常脳組織を傷害せずに安全に遺伝子治療を行いうる可能性が示唆された。
咬合終末期に生じる歯の変位の機能的意義の解明 -各種咬合状態において-

咬合の動態を追究することは、歯学の最も基本的な課題である。この点に関して、研究代表者らは咬合運動の終末期の動態に着目し、近年、一連の検討を加えてきた。特に、本年度は、咬合の終末期における歯の変位の機能的意義を解明しようとする本研究計画に対して、科学研究費の助成により画期的な成果を挙げることができた。すなわち、まず、「咬合衝撃力の伝播-動解析の試み-」(第52回日本矯正歯科学会発表)において、咬合接触に伴う歯の変位や歯周組織の振動の様相をシミュレートした。これは、当該研究分野における初めての有限要素法動解析の適用例として、刮目に値する業績といえる。また、「Stress of tooth and PDL structure created by bite force」(The bulletin of Tokyo medical and dentaluniversity 40:217-232,1993)において、これまで追求されていなかった咬合応力の、歯の内部構造における伝播吸収のメカニズムを解明することができた。さらに、「ヒト上顎犬歯圧刺激により誘発される対側側頭筋の興奮性反射応答」(第1回日本顎口腔機能学会発表)においては、咬合運動の終末期における歯の変位刺激による反射性制御機構に対して、実際のヒト側頭筋について初めてその様相の導出に成功した。このように、工学的手法によるアプローチによって浮き彫りにされた"咬合終末期の歯の変位"をもつ機能的な意義を、生物学的な観点からのアプローチにより検討しようとする本研究計画の目的を達成しつつある。これらの成果をもとに、研究代表者、相馬邦道は、第52回日本矯正歯科学会大会シンポジウムにおいて「矯正学と咬合」と題し、咬合応力を媒介とした咬合の形態と機能の相互関連性について講演した。これにより、本研究が、咀嚼機能の解明に対して、さらに詳細な検討へと発展、進化することを期待されたものである。
固体表面でのイオン・準安定原子の中性化・脱励起における集団的励起

固体表面でのイオン・準安定原子の中性化や脱励起は表面電子系との相互作用により支配されるが、この過程に関する動的応答関数の解明は原子散乱理論において重要な課題である。最近申請者は金属表面でのすべての可能な集団的励起を考慮に入れた応答関数の理論を電子エネルギー損失分光に応用・発展させた。本研究の目的は、この動的応答関数計算という理論的方法を金属や半導体表面でのイオンの中性化や準安定原子の脱励起などのプロセスに応用することである。本研究では表面電子系のプラズモン吸収ライン幅異常の理論的解明、及び電子トンネリングに対する固体電子系の多体応答の理論化に取り組んだ。得られた成果は以下の通りである。1.低速電子が表面領域の内部に深く侵入することの効果を量子力学的に計算し、多重極プラズモン増強現象のメカニズムを説明した。2.プラズマ振動数およびその近辺でも正しい値を与える2次応答理論を展開し、応答の非線形性がプラズマ振動に制約を与えることを見出した。3.理論に2次の応答項を取り入れて、表面準位電子状態が作る電子系での集団励起の問題への適用を試みた。銀吸着Si(111)表面上の表面準位が作る擬2次元電子系のプラズモン損失構造における異常ライン幅を2次の応答項を使って説明した。4.走査トンネル顕微鏡(STM)でのトンネリング誘起光子放出の理論的解明を行った。遅延効果を取り入れた線形応答理論によって電磁波発生過程を記述し、電子トンネリング自体が時間と場所に対してどのような関数の摂動となるかという概念を構築した。固体表面でのイオン・準安定原子の中性化や脱励起は表面電子系との多体相互作用に支配される。本研究は、動的応答関数の理論的計算法を金属や半導体表面でのイオンの中性化や準安定原子の脱励起に応用することを目的としている。本プロジェクトの初年度は、電子エネルギー損失分光の分野にすでに応用されてきた方法を発展させ、電子やイオンによる固体(ジェリウム)表面の動的応答を解明することを目指した。時間依存局所密度汎関数近似法を用いて、表面の任意の深さまで侵入した荷電粒子の非弾性散乱確率の計算を行った。dipoleモード散乱とimpactモード散乱の両方を考慮に入れた。弾性散乱を含めた計算アルゴリズムを創りプログラムコード化を行った。表面や低次元物質系の非線形応答の効果が注目されているが、我々はこれらの電子系での非弾性散乱過程における非線形(高次)応答効果の理論的研究を行った。2次ボルン近似での非弾性散乱微分断面積と2次の密度応答関数とを精密に関係付けた。実験面では、ヘリウム準安定原子の表面における脱励起過程が表面電子状態にどう影響されるかを、窒素(又は酸素)とアルカリ金属の共吸着したSi(100)表面を用いて研究した。特にオージェ脱励起(又はFeshbach共鳴)による放出電子スペクトルピーク(アルカリSの関与するピーク)強度の変化に注目した実験を行った。荷電粒子の運動に対する電子系の多体動的線形応答理論を表面の場に応用し、電子、イオン、励起原子と表面の相互作用による集団励起の問題解明を目指すのが、本研究の目的である。本年度の成果は以下の通りである。2.非弾性微分散乱断面積のZ3乗項の計算を2次遅延密度応答関数を使って行い、電子、陽電子のエネルギー損失散乱やイオン散乱に適用できる公式を導いた。3.プラズマ振動数およびその近辺でも正しい値を与える2次応答理論を展開し、応答の非線形性がプラズマ振動に制約を加えることを見出した。実験で見出されている表面電子状態エネルギー損失スペクトルに現れたプラズマピークの大きな線幅に対して非線形減衰メカニズムを提案した。

4.ヘリウム準安定原子がアルカリ吸着半導体表面で脱励起するとき真空準位付近に現れる強い電子放出に対して、酸素、窒素吸着が及ぼす効果を実験的に調べた。脱励起で表面に導入されるホールがトリガーとなって連鎖的電子-ホール対生成が起きる、というメカニズムを提案した。固体表面でのイオン・準安定原子の中性化や脱励起は表面電子系との相互作用により支配されるが、この過程に関する動的応答関数の解明は原子散乱理日において重要な課題である。最近申請者は金属表面でのすべての可能な集団的励起を考慮に入れた応答関数の理論を電子エネルギー損失分光に応用・発展させた。本研究の目的は、この動的応答関数計算という理論的方法を金属や半導体表面でのイオンの中性化や準安定原子の脱励起などのプロセスに応用することである。本年度は表面電子系のプラズモン吸収ライン幅異常の理論的解明、及ぴ電子トンネリングに対する固体電子系の多体応答の理論化に取り組んだ。本年度に得られた成果は以下の通りである。1.理論に2次の応答項を取り入れて、表面準位電子状態が作る電子系での集団励起の問題への適用を試みた。銀吸着Si(111)表面上の表面準位が作る擬2次元電子系のプラズモン損失構造における異常ライン幅を2次の応答項を使って説明した。2.走査トンネル顕微鏡(STM)でのトンネリング誘起光子放出の理論的解明を行った。遅廷効果を取り入れた線形応答理論によって電磁波発生過程を記述し、電子トンネリング自体が特伺と場所に対してどのような関数の摂動となるかという概念を構築した。
脳浮腫発現および吸収におけるアクアポリンとアストロサイトの役割

脳神経外科で扱う、頭部外傷、脳血管障害、脳腫瘍ではどの疾患でも脳浮腫を伴う。脳浮腫が生じると、脳容積の増大を伴う。閉ざされた空間である頭蓋内ではこの容積の拡大が頭蓋内圧を亢進させ、二次的脳虚血や脳ヘルニアを引き起こし、脳障害の更なる進展や生命にかかわる状態が引き起こされる。脳神経外科の治療はこの脳浮腫との闘いが最も重大である。脳疾患に伴う脳浮腫は血管源性浮腫(vasogenic edema)と細胞毒性(cytotoxic edema)があると考られている。vasogenic edemaは毛細血管の血液脳関門の破綻により、水分が脳内に漏出して起こるものであり、cytotoxic edemaは脳の神経細胞やグリア細胞の細胞質に水が貯留し、細胞が腫脹する浮腫である。外傷や脳虚血の際に急速に進行し、生命の危険を呈する浮腫はvasogenic edemaであり、vasogenicedemaの有効な治療ができるかどうかで患者の生命予後が決まってしまう。しかし脳浮腫の治療法はこの数十年殆ど進歩していないのが現状である。脳神経外科で扱う疾患は脳浮腫を伴う。脳浮腫は頭蓋内圧を亢進させ、二次的脳虚血や脳ヘルニアを引き起こし、生命にかかわる状態を引き起こす。脳浮腫は血液脳関門やアストロサイトの膜の透過性が亢進し、脳に水分が貯留する病態である。われわれは現在まで浮腫脳のアストロサイトに血管透過性亢進因子であるVascular endothelial growthfactor(VEGF)が発現することを示してきた。一方最近になってwater channel proteinであるAquaporinが発見された。Aquaporinは多くのsubtypeがあるが、脳にも存在することがわかり、水の輸送に関係していることが示されている。われわれは本研究で主に脳浮腫の発現吸収にAquaporinとAstrocyteがどのように関係しているかを検討した。1.ヒト脳組織を用いた研究(鈴木龍太、鈴木孝夫)脳外科手術時に浮腫脳を採取し免疫組織学的にAquaporinl, Aquaporin4,VEGF蛋白の発現と発現細胞を検討した。分担研究者鈴木孝夫が開発した改良型蛍光抗体法多重染色を用い、これら蛋白がアストロサイトに強く発現していることが分かった。顕微鏡観察のために3CCDデジタルカラーカメラセットを購入した。2.臨床的研究(奥田宗央)脳出血患者の画像(CT,MRI)から脳浮腫を定量的に測定し、脳浮腫の進行、消退を経時的に測定した。脳出血では保存的治療法よりも手術で血腫を摘出したほうが脳浮腫の持続時間が短いことが分かった。3実験動物を用いた研究(鈴木龍太、奥田宗央)研究分担者の奥田がミシガン大学へ行き、ラット脳出血モデルの作成法を習得してきた。1,2に関して米国で開催された第13回国際脳浮腫シンポジウムで発表した。論文は印刷中である。また神経研究にサイトカインと脳浮腫の総論を執筆した。われわれは現在まで浮腫脳のアストロサイトに血管透過性亢進因子であるVascular endothelial growthfactor (VEGF)が発現することを示してきた。一方最近になってwater channel proteinであるAquaporinが発現された。1.ヒト脳組織を用いた研究(鈴木龍太、鈴木孝夫)脳外科手術時に浮腫脳を採取し免疫組織学的にAquaporin1,Aquaporin4,VEGF蛋白の発現と発現細胞を検討した。

2.臨床的研究(奥田宗央)脳出血患者の画像(CT,MRI)から脳浮腫を定量的に測定し、脳浮腫の進行、消退を経時的に測定した。脳出血では保存的治療法よりも手術で血腫を摘出したほうが脳浮腫の持続時間が短いことが分かった。3.実験動物を用いた研究(鈴木龍太、奥田宗央)研究分担者の奥田がミシガン大学へ行き、ラット脳出血モデルの作成法を習得してきた。正常ラットと高血圧ラットに脳出血を作成し、浮腫発生と消退の相違を見る実験を行っている。1,2に関して米国で開催された第13回国際脳浮腫シンポジウムで発表し、論文となった。また神経研究にサイトカインと脳浮腫の総論を執筆した。
巡回型24時間ケアの地域居住アウトカムと促進・阻害要因に関する実証的国際比較研究

日本を含め各国における地域居住アウトカムを巡回型24時間ケアの終結実態によって評価し、その促進要因・阻害要因を探った。デンマーク、オランダなど巡回型24時間ケアの先進国では「死亡4割、施設入所2割、入院0」という一般的結果が見られ、「改善1-2割」もあった。日本の定期巡回サービスでも同等の結果が示され、「家族・友人・近隣の互助」などインフォーマルケアの重要性が共通して促進要因として挙げられた。デンマークの在宅24時間ケア利用者の地域居住アウトカムとして、在宅24時間ケアの利用終結理由を調べた。まず、信頼性を高めるための全国平均値では、4自治体より返答があり、「死亡41.2%、施設入所29.3%、回復20.4%、引越し8.8%、その他0.3%」という結果を得た。特定自治体X市(人口3.6万人)に絞り込んだ結果は、「死亡55.8%、施設入所28.4%、回復13.7%、引越し4.2%、その他2.1%」であった。全国平均とそれほど大きな差はなく、信頼性のある数値が得られた。死亡による終結率(=エイジング・イン・プレイス率)は高齢者住宅と比べて低いが、相対的には高いレベルであると判断できる。X市では95名の終結者がいたが、死亡(53名、名を略す)ではガン(20)、脳卒中(6)、転倒・老衰(6)、肺炎(4)などの順であった。施設入所(23)は身体的理由(11)と認知症(11)が半々で、在宅では老化に伴う身体機能の衰えを支えるのは困難であることが明らかとなった。今回「回復20.4%(全国)、13.7%(X市)」というアウトカムがあったのは想定外であり、デンマークの在宅ケアがリハビリに力を入れていることが確認できた。他国でも着目する必要がある。また、4名の看護師・介護士へのインタビュー結果では、促進要因として「何があっても大丈夫という安心感を与える」「精神的支援者としての家族の存在」「24時間の巡回体制」という因子が抽出された。阻害要因としては、「身体的・精神的衰え」「重度の認知症」との意見が主流を占めた。アウトカムに影響を与える因子としては、今回とくに医療的ショートステイの存在(X市)などが注目すべきものとしてクローズアップされた。また、本人の資源として、友人、家族、興味、役割、ネットワーク、経済などを適切なアセスメントの重要性が強調された。本年度の海外調査予定はなかったが、昨年度のデンマーク調査で在宅ケア利用終了者の調査の困難性を痛感したため、イギリス調査を開始し9月と3月に調査を行なった。イギリスにおけるコミュニティ・ケアの概要をNHSの下に提供されている訪問看護制度も含めて把握することができた。また、日本の定期巡回・随時対応型訪問介護看護事業者の全数調査も2月配布で実施することができた。コミュニティ・ケアの終了(地域居住アウトカム)はイギリスでは死を意味し、全国平均では「病院54.5%、自宅20.3%、ホスピス5.2%、ケアホーム17.8%」という内容である。統計をとっている事業所は少ない中で、A市の事業者の1地区では同「57.0%、19.4%、3.8%、18.1%」という結果が得られた。日本では、平成26年3月までに定期巡回サービスを開始した事業者を対象に403事業所へのアンケートを配布した。204の有効回答(有効回答率50.6%)を得た。詳細な分析は継続中であるが、「死亡看取り13.7%、入院後死亡25.7%、死亡その他3.0%、施設入所22.1%、長期入院11.8%、改善して他サービスへ9.9%、悪化して同2.9%、引越し2.7%、その他5.8%」という結果が得られ、施設入所・長期入院が依然として多いが、看取りも進んでいることが確認できた。地域提供型(56.3%)、集合住宅型(18.2%)、混合型(25.3%)でアウトカムが異なることを予想していたが、地域提供型では改善(12.9%)が高く、集合住宅型では施設入所(19.9%)は少ないが長期入院が非常に多く(21.3%)、改善(5.0%)・悪化(1.7%)ともに低く、看取り(10.4%)がやや低く、入院後死亡(29.4%)が高い傾向を示した。地域提供型は「自立支援型」であり、集合住宅型は施設代替ではあるが「医療依存」が高いことが示唆されたと言える。本年度は海外調査では、予定していたオランダ調査を9月に実施した。オランダにおいては、2015年よりAWBZ(介護保険)が姿を消して24時間ケアがzvw(医療保険)へと移行の過程にあること、自治体によるWmo(社会サービス法)下の家事支援提供など、制度の大変革についてアムステルダム市等を訪問して調査することができた。オランダ在宅ケアの終結については、1事業所(利用者80人)より「死亡85%、施設入所10%、ホスピス5%」という結果が得られた。死亡の理由は「老衰64.7%(うち41.2%は認知症)、肺炎17.6%、心疾患11.8%、パーキンソン病5.9%」であった。家事援助利用者では、死亡による利用中止は168人中9人で「死亡11.1%、改善11.1%、ケアホーム入所77.8%」という結果であった。

アムステルダム市では2事業所を訪問し、サービス提供の構造を調査することができた。2事業所では、終結についての詳細なデータが入手できなかった。日本については、2015年2月に回収した定期巡回サービス事業所のアンケート(204票、有効回答率50.6%)の分析を行いつつ、事業所訪問を行った。4事業所12名インタビューの結果、絶えざる比較法によって「地域を巻き込む」「介護中心に生活し支援もしっかり」「短時間でやり切る工夫」「情報共有型チームアプローチ」などが成功要因として抽出された。在宅ケアの地域居住アウトカムのデータを開示してもらうのは非常に困難である。オランダ北方のスニーク市1事業所のデータがとれたのが評価できる。また、AWBZの大改革について、自治体・保険会社を訪問して調査することができたのは大きな収穫であった。さらにサービス提供の実際については、アムステルダム市で2事業所を調査することができた。しかし、地域居住アウトカムについては、1事業所では妥当性・信頼性に欠けるので最終年度(2016年度)に再訪問しなければならない。日本では、順調に定期巡回・随時対応型訪問介護看護の事業展開をしている4事業所を訪問してサービス提供の実態をインタビューすることができた。2016年には、アンケート結果より成果を上げている事業所を訪問する予定である。本年度の海外調査は、イギリス調査を予定していた。しかし、初年度(平成25年度)のデンマーク調査で在宅24時間ケア終了者実態を把握することの困難性を痛感したため、平成26年度は海外調査の計画がなかったが、イギリス調査を前倒しで行った。オランダ調査は平成27年度に終了したが十分ではなかったため、平成28年度をオランダの補足調査にあてた。アムステルダム市の二つの事業所を訪問した(2016年9月)。A事業所では通常50人前後の利用者があり、レベルの高い看護師(レベル5)の事業所である。毎年40人の利用者の出入りがある。2010年からの集計として「改善(263人)81.3%、死亡(56人)18.7%、施設入所0%(6年間)」であった。利用者が常時100人の他の事業所では、「死亡(18人)78.3%、施設入所(5人)21.7%(1年間)」であった。事業所によって異なるが、平成27年度調査結果と調整すると「死亡78-85%、施設入所0-21%」という結果にまとめることができる。巡回型24時間ケアがよく整っているデンマークでは「死亡40%」というのが平均値であることと比べると非常に高い数値である。エイジング・イン・プレイスを促進する要因としては、「インフォーマルケア(家族、隣人の支援)」「よい在宅ケアと専門職連携」「薬の上手な活用」「本人の強い意志」「専門職の情熱」「暮らしの中での小さな喜び」「人とのコミュニケーション」などが挙げられた。デンマークと比較すると、「家族を中心とするインフォーマルケア」「よい在宅ケアと専門職連携」が共通要素として浮上する。在宅ケア終結の内容だけでなく、サービスを提供する事業所や、サービスに付随する生活支援、サービスを受ける場である高齢者住宅についても広く調査することができ、オランダのヘルスケア政策の理解に役立った。本研究では、日本、デンマーク、イギリス、オランダの巡回型24時間ケア利用者の終結について数量的に計測し、これをもってエイジング・イン・プレイスのアウトカムとして評価することを目指した。さらに、「真のエイジング・イン・プレイス=地域での看取り」の促進要因・阻害要因を明らかにすることを目的とした。本年度はオランダの補足調査を行なうこととした。
木質バイオマス完全高度利用に向けた芳香族置換基変換反応の確立

本研究の目的は、有機性再生可能資源で最も重要な木質バイオマス中で、未だ高付加価値化が確立していないリグニン成分を化成品に変換する反応系を開発することである。グアイアコールおよびクレゾールをリグニン分解物のモデル化合物とし、各種触媒変換法を開発した。メトキシ基の除去にRu+塩基触媒系、グアイアコールの水素化物を酸化分解しアジピン酸を得るバナジウム触媒系、同水素化物を脱水素しつつメトキシ基を除去するPt触媒系、クレゾールのメチル基側鎖を酸化するPt-Pd触媒系を見いだした。木質バイオマス中のリグニン由来化合物の代表として、グアイアコールおよび4-プロピルフェノールに着目している。グアイアコールの水素化による2-メトキシシクロヘキサノールの合成をまず行い、Pd/C触媒とTHF溶媒を用いることで高い単離収率で合成できた。2-メトキシシクロヘキサノールの固定床流通式反応による脱水素脱メタノールを各種貴金属触媒を用いて実施し、Pd/SiO2触媒により、初期にフェノールが0.8%収率で得られた。経時変化安定性が高いのはPt/SiO2触媒で、フェノール収率は0.3%となった。Pd, Ptいずれの触媒についても4%程度収率に相当する炭素質の析出が確認され、並行して実施しているバイオマスタールの改質反応研究の結果と考え合わせ、フェノールの分解による速い炭素質生成が起きていることが示唆された。メトキシ基の脱メタン反応について、メトキシシクロヘキサンを基質として実施し、Ru系触媒としては粒子径を大きくした方が表面当たり活性およびシクロヘキサノール選択性に優れていることを確認した。また、第2金属を添加したRu触媒を検討し、Cuを添加した触媒でシクロヘキサノールからシクロヘキサンへの逐次反応を減少させることができ、シクロヘキサノール収率は約60%となった。4-プロピルフェノールの側鎖酸化反応についても実施し、水+酢酸溶媒、Pt触媒とPd触媒の混合により、8%収率で4-ヒドロキシプロピオフェノンを得た。一方で、このような酸性条件ではフェノール環の酸化重合が激しく起こり、この抑制が今後の課題となった。予定していた脱メタン反応、脱水素脱メタノール反応を実施し、脱メタン反応の開発は進んでいる。固定床流通式反応による脱水素脱メタノールが反応が予想よりも低収率・速い触媒劣化となり、やや遅れているが、今年度以降にスタート予定していた側鎖酸化反応の研究を前倒ししてスタートできているので、全体としては順調に進展といえる。木質バイオマス中のリグニン由来化合物として、グアイアコール誘導体および4-アルキルフェノール(p-クレゾール、4-プロピルフェノール)に着目した。グアイアコール誘導体の2-メトキシシクロヘキサンの脱水素脱メタノール反応を検討し、高圧回分式反応器、Pt/C触媒、493 K、水溶媒の条件で44%収率でフェノールおよびその水素化物を得た。ソックスレー型の反応器も試したが、温度制約が大きく反応はほとんど進行しなかった。Pd触媒では単純脱水素と生成した水素による2-メトキシシクロヘキサノールへの水素化が主に進行し、Ru触媒では脱メチル生成物が多く生成した。RhはPtより明白に低活性となった。また、2-ヒドロキシシクロヘキサノンの酸化反応を検討し、バナジウム-炭素触媒にさらにヘテロポリ酸を加えた触媒系で80%以上の収率でアジピン酸を得た。添加する炭素は表面官能基が豊富な活性炭素が適していた。アルコール溶媒では高収率のアジピン酸エステル合成が報告されているが、水溶媒かつ低酸素圧力での高収率の報告例は初であり、触媒も安価である(論文投稿中)。4-アルキルフェノールの酸化について、論文でいくつか報告のある強塩基性条件では論文通りの高収率は再現されず、タール分と推定される重合物の大量の生成が見られた。基質をp-クレゾールとし、昨年見いだしたPtとPdの混合触媒系、酸性条件下の酸化で条件検討を行ったところ、25%収率でp-ヒドロキシベンズアルデヒドを得た。昨年度遅れが出ていた脱水素脱メタノール反応は、高圧回分式反応器の利用により意味のある収率が得られるようになり、大きく進展したと言える。4-アルキルフェノールの酸化は、いくつか論文がある強塩基条件の酸化に比べて有用な酸性条件の酸化でそこそこの収率が得られ、これも進展したと言える。さらに、2-ヒドロキシシクロヘキサノンの酸化によるアジピン酸合成の成功により、別ルートでのアジピン酸合成の可能性も見えてきた。以上から、概ね順調に進展していると考えられる。グアイアコール誘導体の2-メトキシシクロヘキサンの脱水素メタノール反応について、前年度に得られたフェノールおよびその誘導体を44%収率で与えるPt/C触媒を詳細に検討し、Pt触媒への副生成物吸着による可逆的な活性低下が目的生成物の逐次水素化分解を抑えて高収率を得る鍵となっていることが明らかとなった。Pt/Cでは再生処理としての焼成が担体の燃焼のため実施できないが、燃焼に耐性のある担体の適切な使用により継続的に利用可能な触媒を得られる見込みが立った。グアイアコール変換の最終目的生成物はアジピン酸であるが、本年度2-メトキシシクロヘキサノンの直接酸化によるアジピン酸合成を試みた。

前年度までに明らかになっていたバナジウム系触媒を検討したところ、リンバナドタングステン酸触媒により70%以上の炭素収率(理論収率86%)でアジピン酸を得た。バナジウム系触媒で有名なリンバナドモリブデン酸や単純バナジン酸では低性能であり、バナジウムの触媒化学として非常に珍しく、学術的にも興味が持たれる。4-アルキルフェノールの酸化では、前年度までに見いだしたPt/Cと酢酸パラジウムの混合反応系について詳細に検討し、PtとPdが合金ではなく別々に金属粒子として析出した構造が活性を示すことを明らかにした。またp-ヒドロキシベンズアルデヒド収率も前年度の25%から35%に向上した。本研究の目的は、有機性再生可能資源で最も重要な木質バイオマス中で、未だ高付加価値化が確立していないリグニン成分を化成品に変換する反応系を開発することである。グアイアコールおよびクレゾールをリグニン分解物のモデル化合物とし、各種触媒変換法を開発した。メトキシ基の除去にRu+塩基触媒系、グアイアコールの水素化物を酸化分解しアジピン酸を得るバナジウム触媒系、同水素化物を脱水素しつつメトキシ基を除去するPt触媒系、クレゾールのメチル基側鎖を酸化するPt-Pd触媒系を見いだした。脱メタン反応、側鎖酸化反応は引き続き実施する。脱水素脱メタノール反応は、固定床流通式による実施は困難と考え、液相還流装置を用いた反応に切り替えることを想定する。それぞれの反応について触媒の改良を実施し、それぞれ論文にまとめる。2-ヒドロキシシクロヘキサノン酸化の触媒系を拡張し、2-メトキシシクロヘキサノンの酸化によるアジピン酸合成を検討する。触媒化学
要介護状態の予防に向けたケアマネジメント技法の体系化に関する研究

1.研究目的:研究目的は、要介護輝態を助長する特定ニーズに対応するケアマネジメント技法の体系的整理である。特定ニーズとして(1)介護保険の要介護者の中で特に処置困難事例として挙がりやすい神経筋難病事例、(2)介護保険の要支援事例となりやすい介護度の低い事例、(3)介護保険申請前後の支援事例のデータ収集・分析、及びまとめを進めた。2.研究方法:調査方法は、半構成質問紙を用いた個別面接である。分析枠組みには、ケアマネジメント過程活動指標を用い、保健師が語った活動単位毎に、そのニーズと過程を読みとった。3.結果(1)保健師が関わる難病13事例のニーズは、適正な保健医療の整備と利用者の療養生活支援、在宅療養環境整備等の10カテゴリーが抽出された。ケアマネジメントの特徴として、ニーズに最もフィットするように、各々の相互関係に働きかけていた。また、状況を予測し、既存のサービスをアレンジするなどして、利用者の支援体制強化のための活動を行っていた。(2)保健師が関わる介護度の低い12事例のニーズは11ニーズに分類され、うち、日常生活確認・支持やサービス間隙の補填、サービス開発の検討のニーズが特に特徴的であった。保健師はこれらのニーズに対し、インフォーマルな支援ネットワークを作り、自らがサービスの提供を行いながら、施策化にむけたケアマネジメントを実践していた。(3)保健師が介護保険申請前後に支援した6事例のニーズは、11に分類された。ケアマネジメントの特徴は、生活への支障の観点で保健活動から介護保険サービス利用に移行する時期を見極めた介入、利用者に対する直接的なケア提供よりも、介護保険サービス関係職種が利用者に適切に対応できるような役割が果たせるものであった。4.課題:今後これらの結果を基に保健師活動における専門的方法論の体系化に向けて検討する。1.研究目的:研究目的は,要介護状態を助長する特定の状況・ニーズに対応するケアマネジメント技法の体系的整理である。今年度は,特定の状況・ニーズとして,(1)介護保険の要介護者の中で特に処遇困難事例として挙がりやすい神経筋難病事例,(2)介護保険の要支援事例,(3)介護保険の非該当事例に焦点をあててデータを収集した。2.研究方法:半構成質問紙を用い,熟練保健婦(経験年数5年以上,本庁等他者推薦あり)を対象とし承諾を得て面接調査を実施した。面接した内容は,逐語録に起こした後,どんな状況・ニーズに,どんなねらいで,どの様にケアマネジメントをしたかを読みとり分析シートに記入した。それを,既存のケアマネジメンド過程活動指標45項目に対応させ,過程毎,および状況・ニーズ毎にソートして意味内容を読みとった。3.結果:面接実施件数は,上記(1)(2)(3)の順に,13事例,10事例,3事例である。事例毎の分析はほぼ終了し,現在,状況・ニーズ毎のまとめを(1)の内5事例分について始めたところである。現段階における新たな知見は以下の通りである。収集した734単位のデータを活動指標に対応させた結果,該当しないものを除き,データを活動指標の過程A利用者支持とニーズ分析,Bチームによる協議と計画,C社会資源探索と導入準備,D適正な連結とフォローアップ,Eモニタリングと評価・フィードバックに分類したところ,Aに該当する項目は全体の51.0%と多く,他は順に18.0%,10.1%,15.3%,5.4%であった。

難病に特徴的な状況・ニーズは,本人関連では,疾患が難治性進行性であることによる身体的苦痛・死の恐怖,できていたことの漸次的喪失,生きる世界・関係性の変化などが挙がった(介護者関連,治療・ケア体制関連は省略)。それに対する主なケアマネジメント展開方法は,本人・介護者に対しては,大事にしていること・楽しめることの確保,積極的傾聴・タッチ,療養生活の工夫・環境調整,病院のショートステイ利用,公費負担・難病関連事業利用と安価購入,患者会参加と継続支援,人間関係調整・代弁・通訳などが挙がった(治療・ケア体制整備については省略)。4.課題:今後さらに分析をすすめ,ケアマネジメント技法の体系化を図りたい。1.研究目的:研究目的は、要介護状態を助長する特定ニーズに対応するケアマネジメント技法の体系的整理である。今年度は、特定ニーズとして(1)介護保険の要介護者の中で特に処遇困難事例として挙がりやすい神経筋難病事例、(2)介護保険の要支援事例となりやすい介護度の低い事例、(3)介護保険申請前後の支援事例のデータの分析とまとめを進めた。2.研究方法:調査方法は、半構成質問紙を用いた個別面接である。分析枠組みには、ケアマネジメント過程活動指標を用い、保健師が語った活動単位毎に、そのニーズと過程を読みとった。3.結果(1)保健師が関わる難病13事例のニーズは、適正な保健医療の整備と利用者の療養生活支援、在宅療養環境整備等の10カテゴリーが抽出された。ケアマネジメントの特徴として、ニーズに最もフイットするように、各々の相互関係に働きかけていた。また、状況を予測し、既存のサービスをアレンジするなどして、利用者の支援体制強化のための活動を行っていた。(2)保健師が関わる介護度の低い12事例のニーズは、11ニーズに分類され、うち、日常生活確認・支持やサービス間隙の補填、サービス開発の検討のニーズが特に特徴的であった。保健師はこれらのニーズに対し、インフォーマルな支援ネットワークを作り、自らがサービスの提供を行いながら、施策化にむけたケアマネジメントを実践していた。(3)保健師が介護保険申請前後に支援した6事例のニーズは、11に分類された。ケアマネジメントの特徴は、生活への支障の観点で保健活動から介護保険サービス利用に移行する時期を見極めた介入、利用者に対する直接的なケア提供よりも、介護保険サービス関係職種が利用者に適切に対応できるような役割が果たせるものであった。4.課題:今後、これらの結果を基に、保健師活動における専門的方法論の体系化に向けて検討する。
非線形ダイナミカル表現学習法の開発による脳の理解と予測

本研究は,複雑・非線形な脳のダイナミクスと,その背後にある潜在因子の解明,さらにそれらに基づく脳の予測を目的とする.そのために,新たに深層学習に基づく教師なし非線形ダイナミカル表現学習手法を開発し,ヒトの脳計測データに適用することで,学習された表現空間(潜在因子)とその予測生成モデルの,理論的・脳科学的妥当性を評価する.それにより,脳の情報表現のさらなる理解を目指し,その将来的な脳型情報処理システムへの応用に資する.本研究は,複雑・非線形な脳のダイナミクスと,その背後にある潜在因子の解明,さらにそれらに基づく脳の予測を目的とする.そのために,新たに深層学習に基づく教師なし非線形ダイナミカル表現学習手法を開発し,ヒトの脳計測データに適用することで,学習された表現空間(潜在因子)とその予測生成モデルの,理論的・脳科学的妥当性を評価する.それにより,脳の情報表現のさらなる理解を目指し,その将来的な脳型情報処理システムへの応用に資する.
プロトンポンプβサブユニット結合蛋白の同定による胃酸分泌機構の解析

プロトンポンプH^+K^+APTaseはα、βサブユニットからなる2量体でありβサブユニットプロトンポンプの細胞内局在を決定する役割を果たすと考えられている。βサブユニットのN末端から30数アミノ酸までの細胞内に存在する部分に結合する未知蛋白質の同定を目的としてN末端から30数アミノ酸部分に対応するペプチドを合成した。合成した蛋白をアフィゲルビーズに付着させてカラムを作成した。カラムにラット胃粘膜ライセートをアプライし、付着したライセート中の蛋白を溶出し電気泳動で同定した。泳動で得たゲルのバンドを切り出して蛋白のペプチドシークエンスを行いアミノ酸配列を同定した。λgt11でラットの胃粘膜cDNAライブラリーを作製しアイソトープでリン酸化したβサブユニットの細胞内部分を含むGST融合蛋白をプローブとして発現クローニングを行った。泳動で同定された蛋白質の機能を解析するため、抗体による免疫染色、免疫沈降法などを用いて壁細胞での局在を検討した。胃酸分泌のための刺激の無い状態での休止期のプロトンポンプを細胞内に固定する機構、刺激時にその固定を解除するメカニズムに関与する蛋白質を胃粘膜ライセートから同定することが可能となった。現在使用されているプロトンポンブ阻害薬剤数種類について休止状態のプロトンポンブに対する感受性に着目した報告もあり、本研究の手法を用いることにによりβサブユニットとの相互作用を有する蛋白質の機能の解析がさらに進むと思われる。プロトンポンプH^+K^+ATPaseはα、βサブユニットからなる2量体でありβサブユニットはプロトンポンプの細胞内局在を決定する役割を果たすと考えられている。βサブユニットのN末端から30数アミノ酸までの細胞内に存在する部分に結合する未知蛋白質の同定を目的として、N末端から30数アミノ酸部分に対応するペプチドを合成した。今後の予定としては泳動で得たゲルのバンドを切り出して蛋白のペプチドシークエンスを行いアミノ酸配列を同定する。その後すでに作成したβサブユニットの細胞内部分を含んだGST融合蛋白質を用いてクローニングし発現ベクターをλgt11でcDNAを作成する。GST融合蛋白をプローブとして発現クローニングを行った後に泳動で得て同定される蛋白質の機能を解析するため、抗体による免疫染色、免疫沈降法などを用いて壁細胞での局在を明らかにした上でCHO細胞などの培養細胞系のcDNAを導入発現させ機能を検討する。胃酸分泌のための刺激の無い状態での休止期のプロトンポンプを細胞内に固定する機構、刺激時にその固定を解除するメカニズムに関与する蛋白質を胃粘膜ライセートから同定することを期待している。現在使用されているプロトンポンプ阻害薬剤数種類において薬効の差異が報告されるようになった。休止状態のプロトンポンプに対する感受性に着目した報告もありβサブユニットとの相互作用を有する蛋白質の機能の解析は重要と思われる。λgt11でラットの胃粘膜cDNAライブラリーを作製し、アイソトープでリン酸化したβサブユニットの細胞内部分を含むGST融合蛋白をプローブとして発現クローニングを行った。

胃酸分泌のための刺激の無い状態での休止期のプロトンポンプを細胞内に固定する機構、刺激時にその固定を解除するメカニズムに関与する蛋白質を胃粘膜ライセートから同定することが可能となった。現在使用されているプロトンポンプ阻害薬剤数種類について休止状態のプロトンポンプに対する感受性に着目した報告もあり、本研究の手法を用いることによりβサブユニットとの相互作用を有する蛋白質の機能の解析がさらに進むと思われる。
量子論理及びEXOR論理に基づく論理回路の厳密な最小化に関する研究

本研究は、AND-EXOR論理式(ESOPとも呼ばれる)の最小化アルゴリズムを開発して、AND-EXOR論理回路及びf-C-NOT回路なる量子論理回路の厳密な最小形を求めようとするものである。これは、f-C-NOT回路の段数最小化問題が、AND-EXOR論理式の積項数最小化問題に帰着できるという性質の応用である。平成17年度は、最小化アルゴリズムの改良と、f-C-NOT回路(AND-EXOR論理式)の厳密な最小解の計算を行った。最小化アルゴリズムにおいて、最もメモリと計算時間を消費する部分は、解の探索手続きである。そのため、探索手続きの改良により、アルゴリズムの効率を上げることに取り組んだ。メモリ消費を減らす方法として、再帰呼び出しにより行っていた探索の一部を、繰り返しで行うように変更した。これにより、再帰呼び出しのスタックに使われるメモリ消費を削減することができた。計算時間を減らす方法として、探索の順序を変更した。探索の順序として、深さ優先探索、幅優先探索、最適解優先探索を実験したところ、最適解優先探索が多くの実用関数について計算時間が少ないことが確認された。これらの手法の開発により、最小化アルゴリズムの効率を上げることができた。改良された最小化アルゴリズムを、前年度及び今年度に購入した計算用PC上に実装し、なるべく多くの実用関数についてf-C-NOT回路(AND-EXOR論理式)の厳密な最小解を計算することに挑戦した。その結果、これまで最小解が知られていなかったt481などの実用関数について、初めて最小解を得ることに成功した。これらの成果を国際会議DELTA2006にて報告した。本研究は、AND-EXOR論理式(以下ESOP)の最小化アルゴリズムを開発して、ESOP回路及びf-C-NOT回路なる量子論理回路の厳密な最小形を求めようとするものである。これは、f-C-NOT回路の段数最小化問題が、ESOPの積項数最小化問題に帰着できるという性質の応用である。1.当初のESOP最小化プログラムでは、計算の高速化のために、計算機の主記憶メモリに、すべての4変数関数の最小解を持たせていたが、本研究では、5変数関数の代表関数の最小解を持たせるように改良した。これにより、計算がさらに高速化された。2.拡張積項というデータ構造とそれに基づいたESOP簡単化アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは、ヒューリスティックな手法であるため、結果の最小性を保証しないが、積項の少ないESOPを実用時間内に計算する。これにより、現在、厳密な最小解が求められない大規模な回路についても、最小解の上界、すなわち最小解の規模の目安が得られた。3.最小解の計算に時間がかかる原因は、良い解を探索するための探索空間が広いことにある。それを並列処理により高速化するためのシミュレーション実験を行った。その結果、探索空間には元々偏りがあることや、最小性を保ちつつ動的に探索を打ち切る機能などにより、探索空間が均等に分割されないことが並列計算を行う際の問題点になりうるという知見を得た。4.積項数だけでなく、リテラル数やテスト容易性といった異なる評価関数を用いたESOP回路を求める手法を開発した。ベンチマーク回路を用いた実験により、その有効性を示した。
宿主免疫応答を制御する結核菌由来ミコール酸修飾因子の研究

結核菌細胞表層の特徴的なミコール酸は炭素鎖長80-90からなる天然では希な長鎖脂肪酸である。菌種特異的に炭素鎖長、構成分子種(α、メトキシ、ケト、ジカルボキシ、エポキシ等)、不飽和度(シクロプロパン環、二重結合)が異なり、幾何異性体も存在した。結核菌特徴的形態(コード紐状)、抗酸性の減弱化に加え、ミコール酸分子種や修飾基が構造特異的に宿主応答の制御因子として結核菌の病原性や毒性の発現に寄与していた。結核菌をはじめとする抗酸菌は細胞表層が脂質成分に富むことが最大の特徴であり、代表的な脂質成分であるミコール酸は、菌種特異的に炭素鎖長、構成サブクラス(α、メトキシ、ケト、ジカルボキシ、エポキシ等)、不飽和度(シクロプロパン環、二重結合)が異なり、幾何異性体も存在する。本研究では、ミコール酸分子種や修飾基が構造特異的に宿主応答と連関し制御因子として働き、結核菌の病原性や毒性の発現に寄与していることに着想し、各種ミコール酸合成遺伝子欠損結核菌変異株の作製とミコール酸分子の宿主免疫応答を制御する因子の同定、宿主細胞の応答機序を解明し、その分子機序の一端を明らかにすることを目的とした。本年度は、まずミコール酸合成遺伝子欠損結核菌変異株ΔmmaA2,ΔmmaA4,ΔkasB株をファージ型遺伝子導入法で作制した。各変異株の死菌体よりミコール酸画分を抽出し、薄層クロマトグラフィー(TLC)、飛行時間型質量分析(MALDI-TOF-MS)、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)、核磁気共鳴(NMR)解析により、構成サブクラス、炭素鎖長、幾何異性体を同定した。ΔmmaA2株はα-ミコール酸の遠位のシクロプロパン環が二重結合に変換されていた。ΔkasB株は2-8炭素鎖長が短くなり、トランス型シクロプロパン環が欠損していた。各変異株を野生株と比較して、形態学的・生化学的に観察すると抗酸菌特有のコード紐状形態や抗酸性の減弱化が明らかとなった。ΔkasB株由来cord factor(trehalose-dimycolate)は構成ミコール酸分子種、修飾基が野生株と異なり、マウス尾静脈より投与し、経時的に各臓器(肺、脾臓、肝臓)に誘導される肉芽腫炎症病変を病理組織学的に解析すると野生株由来cord factorに比べ軽減されていた。これらの結果は、ミコール酸分子の構造により宿主免疫応答が制御されていることを示唆するものである。結核菌細胞表層の特徴的な構成成分であるミコール酸は炭素鎖長80-90からなる天然では希な長鎖脂肪酸である。菌種特異的に炭素鎖長、構成分子種(α、メトキシ、ケト、ジカルボキシ、エポキシ等)、不飽和度(シクロプロパン環、二重結合)が異なり、幾何異性体も存在し、結核菌の形態(コード紐状)や抗酸性に加え、宿主防御機構への関与が想定される。本研究では、ミコール酸分子種や修飾基が構造特異的に宿主応答と連関し制御因子として働き、結核菌の病原性や毒性の発現に寄与していることに着想し、各種ミコール酸合成遺伝子欠損結核菌変異株の作製とミコール酸分子の宿主免疫応答を制御する因子を同定し、結核菌への宿主感染防御機構の一端を解明することを目的とした。前年度の成果で得られたミコール酸合成遺伝子欠損結核菌変異株△mmaA2,△mmaA4,△kasB株について各変異株の死菌体よりミコール酸画分を抽出し、構成サブクラス、炭素鎖長、幾何異性体を同定した。△mmaA2株ではα-ミコール酸の遠位のシクロプロパン環が二重結合に変換され、△mmaA4株ではメトキシミコール酸が欠損していた。△kasB株は2-8炭素鎖長が短くなり、トランス型シクロプロパン環が欠損していた。特に、△kasB株は抗酸性の消失が明らかとなり、細胞表層脂質分子であるミコール酸の修飾により形態学的な変化を生じていた。マウス骨髄性マクロファージを△kasB株及び野生株の死菌体で刺激したところ、刺激24時間後の培養上清に産生される炎症性サイトカインTNF-α、IL-1βは△kasB株の方が優位に低く、マウスの感染実験における生存率から△kasB株は野生株より弱毒化していることが示された。これらの結果は、ミコール酸修飾が抗原性の低下を招き病原因子として宿主免疫応答に重要であることが示唆された。