hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒストン修飾新規リーダータンパク質による転写機構解析（国際共同研究強化）

ピルビン酸キナーゼ(PK)は解糖系の最後のステップを触媒する酵素であり、糖代謝の律速酵素の一つでもある。哺乳類では4つのアイソフォームが知られているが、PKM2をノックアウトするとがん細胞の増殖は顕著に抑制される。従って、PKM2の酵素活性を決定する部位を原子レベルで解き明かし、その作用原理を明らかにすることは、様々な種類のがんに用いることが可能な抗がん剤の開発に繋がる。本研究では、ヒトPKM2及び家族性がん患者由来のPKM2 mutant (H391Y)の構造をクライオ電子顕微鏡による単粒子解析を用いてそれぞれ2.9Å、3.1Åという原子レベルの解像度で解き明かした。内定年度:2015本国際共同研究の目的は、申請者がこれまでに見出したエピゲノム修飾因子の立体構造を解析することで、そのメカニズムを原子レベルで明らかにし、将来の創薬に向けた足がかりを作ることである。その際に、従来構造生物学分野で主流であったX線結晶構造解析ではなく、近年爆発的な勢いで普及しつつあるクライオ電子顕微鏡を用いて行うものである。クライオ電子顕微鏡は2012年頃から論文報告が相次ぐようになり、国際的に非常に注目されている手法であるにも関わらず、国内で系統的に解析できる施設は限られており、論文で報告されているような解像度を単粒子解析で行えているとは言い難い状況である。従って、本研究では、2015年ー2016年にかけて単粒子解析の分野で世界最高の解像度を報告している米国NIHのSubramaniam研と共同で行うことで、これまでは難しかったタンパク質や複雑な修飾を持つと予想される因子に関しての単粒子解析の技術を習得することも目的の一つである。初年度にあたる平成28年度は、クライオ電子顕微鏡の様々な工程の中でもimage processing、model buildingの手法を中心に行った。クライオ電子顕微鏡の分野ではimage processingはRELIONというソフトウェアをスーパーコンピューター上で作動させることで行うのが一般的であり、現在までに、一つの酵素及びそのmutantに関して、3オングストロームの解像度での解析が終了している。初年度の目的は、クライオ電子顕微鏡を用いたタンパク質の立体構造解析におけるimage processingの手法を学ぶことであった。現在までに様々な手法が報告されているが、ケンブリッジ大のDr. Sheresらによって開発されたRELIONというソフトウェアが主流であるため、まずは既に原子レベルでの解析が報告されているベータガラクトシダーゼや乳酸脱水素酵素をモデルとして立体構造構築を行い、原子レベルでの解像度を得ることに成功した。次に、共同研究先で新たに挑んでいる酵素に関する解析を行った。この酵素は正常な細胞では活性は発現が低く四量体であるが、がん細胞では構造が二量体に変化し、活性が落ちる。更に家族性のがんでは一つのアミノ酸に変異が入ることが分かっている。そこで、四量体から二量体への変化、更にアロステリック活性を持つ小分子との相互作用解析を目的として、クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析を行った。現在までに原子レベルの一つの基準とされる3オングストロームを切る解像度での立体構造モデルが得られているため、概ね研究は順調に進んでいると考えられる。本国際共同研究の目的は、申請者がこれまでに見出したエピゲノム修飾因子の立体構造を解析することで、そのメカニズムを原子レベルで明らかにし、将来の創薬に向けた足がかりを作ることである。研究期間前半(平成28年度)は、クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析の手法習得を行った。この解析では、タンパク質の精製、グリッドの作成、写真を撮る、画像データからのimage processing、といった過程でタンパク質の3次元構造モデルを作成する。平成28年度は主に、image processingの手法習得に時間を費やした。最終年度にあたる平成29年度は、実際に標的となるタンパク質、及び、その変異体を用いて、単粒子解析を行った。標的となるタンパク質はテトラマーで240kDaと、現在のクライオ電子顕微鏡で見るには小さいが、野生型も変異型もどちらも3オングストローム前後の解像度で立体構造を決定することが出来た。更に、作成された立体構造モデルから、変異が入ることで酵素のテトラマーの安定性が変化すること、アロステリック制御が変化することなどを見出した。本国際共同研究は、日本では普及の遅れている、クライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析の手法を習得することが主要な目的であったことを考えると、大きな成果を生み出したと言える。今後の研究方針としては、まず第一に現在解析を行っている酵素の立体構造モデルを論文化して報告することである。現在、電子密度マップが得られている状態であるが、ここからmodel buildingを行いクライオ電子顕微鏡でのモデルを作成する。

更にmutant、阻害剤の結合モデルを解き明かすことで、阻害剤の結合部位、酵素活性に与える影響を明らかにし、論文化する。上記過程を通して、クライオ電子顕微鏡を用いた小分子の単粒子解析は一通りの作業をマスターすることになるので、次にエピゲノム修飾因子の解析に取りかかる。標的とする酵素は、申請者らが基研究となる若手Aで見出した、血管新生に重要な因子である。この酵素をSf9細胞を用いた系でタンパク大量発現を行い、クライオ電子顕微鏡解析にもっていけるだけの量と質を確保する。その後、FEI社のTital Kriosを用いて電子顕微鏡像を取得、解析する。研究の進み具合によっては、この酵素のリン酸化などの修飾状態をプロテオミクスを用いて解析し、クライオ電子顕微鏡での解析を行う。ゲノム医科学
アクセプタンス対処が強迫症状を低減させるプロセスの解明と介入効果の検討

本研究の目的は、一般健常群における強迫症傾向の簡便な評価ツールを使用し、国内外での稀少な強迫症アナログ研究の端緒となること、そして暴露反応妨害法(不安統制対処)とACT(アクセプタンス対処)における介入有効性の比較検討から、強迫症の適切な予防策提示および治療戦略の洗練化に明確な実証エビデンスを与えることにある。
坐骨神経結紮によるニューロパチックモデルラットの視床ニューロンの反応性

末梢神経損傷時の痛覚発現に後索路-内側網体路(DC-Thalamic tract,DCTT)を経由する感覚情報が,感覚発現に最も重要な中継核である視床核ニューロンの反応性の変化にどのように関与しているかを調べるため坐骨神経を慢性的に損傷(CCI)した痛覚過敏モデルラットを使い研究を行った。DCTT破壊実験では,以下のような結果を得た。1.CCIを施し痛覚過敏が惹起された動物の視床後内側腹側核(VPL)ニューロンは,Naive群のVPLニューロンと比べ,機械刺激に対しての反応や自発発火が有意に多かった。2.DCTTを機械的に破壊することによりVPLの侵害受容ニューロンの機械的侵害刺激に対する反応性が強く抑制された。以上のことから,CCIを施した動物の痛覚過敏の発現にDCTTを経由する入力が関与していることが示唆された(Pain,2000)。後索核(DCN)に脳表面からグルタミン酸受容体のantagonist(MK-801とCNQX)を投与することにより,痛覚過敏発現時のVPLニューロンの反応性の変化にDCNニューロンのグルタミン酸受容体が関与するかどうかを調べる研究を計画した。まずVPLニューロンをDCTT,STTを経由する感覚入力を受けているかどうかで分類し,DCTTを経由する感覚入力を受けているものについて,薬物投与を行い次のような結果を得た。1.CCIを施すと正常ではほとんど記録されなかったDCTTのみから感覚入力を受けるVPL侵害受容ニューロンが記録された。2.DCNに投与したCNQXに対し容量依存性に機械刺激に対する反応性が低下し,MK801に対しては容量依存性に自発発火の抑制が認められた。これらのことから,痛覚過敏発現には,DCNを経由する視床への感覚入力の変化が関与していることが示唆された。ラットの坐骨神経に慢性的な損傷(chronic constriction injury:CCI)を施すとallodyniaなどの異常感覚を惹起させることができる。この異常感覚発現に、正常な動物では主に触覚や関節の動き感覚情報を視床に運ぶ後索路-内側網体系がどのように関わっているかを調べることを目的に研究を行った。今年度は、全身麻酔下でラットの視床(腹側基底核)から単一ニューロン活動を記録し、後索路または後索路と後索核の機械的破壊前後での反応特性(自発活動、非侵害と侵害性機械刺激に対する反応)の変化を調べ、以下のような結果を得た。1, CCIを施した側と反対側の視床の広作動域(wide dynamic range:WDR)ニューロンの自発活動は,CCIと同側およびnaive動物の視床から記録されたWDRニューロンのものより有意に多かった。反対側の視床から記録されたWDRニューロンの自発活動は,後索路または後索路と後索核の破壊により減少する傾向を示した。2,反対側の視床のWDRニューロンの非侵害および侵害性機械刺激に対する反応は同側およびnaive動物の視床から記録されたWDRニューロンのそれと比べて増加していた。反対側の視床のWDRニューロンの侵害刺激に対する反応の後索路または後索路と後索核破壊による効果(反応の減少率)は同側およびnaive動物のそれより有意に大きく、非侵害刺激に対する反応の効果は、同側およびnaive動物のものと同じだった。

これらのことより、CCIを施すことにより、後索路を経由して対側の視床自発活動に影響を与え、侵害刺激に対する反応に影響を及ぼしていることが明らかになり、このことがCCIによる異常感覚の発現に関わっていることが示唆された。末梢神経損傷時の痛覚発現に後索路-内側網体路(DC-Thalamic tract,DCTT)を経由する感覚情報が,感覚発現に最も重要な中継核である視床核ニューロンの反応性の変化にどのように関与しているかを調べるため,坐骨神経を慢性的に損傷(CCI)した痛覚過敏モデルラットを使い研究を行ってきた。前年度までに,以下のようなことを報告した。1,CCIを施し痛覚過敏が惹起された動物の視床後内側腹側核(VPL)ニューロンは,Naive群のVPLニューロンと比べ,機械刺激に対しての反応や自発発火が有意に多かった。2,DCTTを機械的に破壊することによりVPLの侵害受容ニューロンの機械的侵害刺激に対する反応性が強く抑制された。以上のことから,CCIを施した動物の痛覚過敏の発現にDCTTを経由する入力が関与していることが示唆された(Pain,2000)。本年度は,後索核(DCN)に脳表面からグルタミン酸受容体のantagonist(MK801とCNQX)を投与することにより,痛覚過敏発現時のVPLニューロンの反応性の変化にDCNニューロンのグルタミン酸受容体が関与するかどうかを調べるために研究を計画した。しかし,VPLにはDCTTだけではなく,脊髄視床路(STT)を経由する感覚情報も入力している。そこで,まずVPLニューロンをDCTT,STTを経由する感覚入力を受けているかどうかで分類し,DCTTを経由する感覚入力を受けているものについて,薬物投与を行った。感覚入力の有無は,それぞれの経路(DCNと脊髄前側索)においたマイクロダイアリーシス用プローブから2%キシロカインを投与し感覚入力をブロックすることにより調べた。その結果,CCIを施すと正常ではほとんど記録されなかったDCTTのみから感覚入力を受けるVPL侵害受容ニューロンが記録され,そのニューロンは,DCNに投与したCNQXに対し容量依存性に機械刺激に対する反応性が低下し,MK801に対しては容量依存性に自発発火の抑制が認められた。これらのことから,痛覚過敏発現には,DCNを経由する視床への感覚入力の変化が関与していることが示唆された。
音・映像情報の相補的結合に基づくハンズフリー音声コミュニケーションシステムの構築

近年、遠隔発話音声受音の最有力候補として複数のマイクロホン素子を利用するマイクロホンアレーを用いた音声インタフェースの構築が高い注目を浴びている。現在までのマイクロホンアレーを用いたハンズフリー音声認識・音声コミュニケーションの研究では、計算機上でのシミュレーションや実験室などの人為的に制御された環境においては、ある程度の成果を収めている。しかしながら、実際の環境(我々の生活環境)における性能は不十分であり、実用化は困難な状況であった。実際問題として人と人とのコミュニケーションでは、聴覚だけでなく視覚情報も最大限有効利用することにより、スムーズなコミュニケーションを実現している。そこで本研究では、平成14年度から平成16年度の3年間において、空間内の音情報だけでなく映像情報を積極的に利用することにより、環境内の雑音や残響に頑健な発話者同定やハンズフリー音声認識・音声コミュニケーションの実現を目指すものである。平成16年度は、マイクロホンアレーを用いて獲得した音情報とビデオカメラを用いて獲得した映像情報を相補的に有機統合して、発話者の位置だけでなくその発話者の音声を高精度に抽出することも行い、さらに高精度なハンズフリー音声コミュニケーションシステムの構築を行った。またシステムが雑音環境下でも高精度に動作するよう、対雑音性においても重点的に研究を行った。本年度の本研究成果として、学術雑誌論文5件、国際会議5件の採録を得た。本研究期間(3年間)において音・映像情報を相補的に結合したハンズフリー音声コミュニケーションシステムの構築を試み、ビデオカメラから取得した映像情報とマイクロホンアレーから取得した音情報を相補的に結合することによって実機にてリアルタイムで動作可能なシステムを構築することができた。そこで本研究では、平成14年度から平成16年度の3年間にかけて、空間内の音情報だけでなく映像情報を積極的に利用することにより、環境内の雑音や残響に頑健な発話者同定やハンズフリー音声認識・音声コミュニケーションの実現を目指すものである。平成14年度は、実環境下でのマイクロホンアレーを用いた音情報に基づく発話者位置同定の検討と実環境におけるハンズフリ音声認識に特化したマイクロホンアレーの制御方法についての検討を行った。その結果、音情報により発話者位置を推定する方法について提案し、その結果に基づいて自動的にビデオカメラを制御することにより、発話者の位置推定・映像獲得することに成功した。また音声の平均スペクトルを用いた適応形ビームフォーマを提案し、実環境下において音声認識性能を向上させることにも成功した。本研究成果として、論文誌2件、国際会議8件の採録を得た。来年度以降はマイクロホンアレーを用いて獲得した音情報とビデオカメラを用いて獲得した映像情報を相補的に有機統合して、ハンズフリー音声コミュニケーションシステムの実現を目指す。現在までのマイクロホンアレーを用いたハンズフリー音声認識・音声コミュニケージョンの研究では、計算機上でのシミュレーションや実験室などの人為的に制御された環境においては、ある程度の成果を収めている。平成15年度は、マイクロホンアレーとビデオカメラを用いて獲得した発話者の音情報と映像情報を相補的に有機統合して、発話者の位置を高精度の推定する手法について提案し、実際にシステムを構築することに成功した。また前年度の成果である音声の平均スペクトルを用いた適応形ビームフォーマを改良し、実環境下においてさらに高精度に発話者の音声を強調する手法について提案した。本年度の本研究成果として、国際会議12件の採録を得た。来年度はマイクロホンアレーを用いて獲得した音情報とビデオカメラを用いて獲得した映像情報を相補的に有機統合して、発話者の位置だけでなくその発話者の音声を高精度に抽出することも含めて、ハンズブリー音声コミュニケーションシステムの構築を目指す。

実際問題として人と人とのコミュニケーションでは、聴覚だけでなく視覚情報も最大限有効利用することにより、スムーズなコミュニケーションを実現している。そこで本研究では、平成14年度から平成16年度の3年間において、空間内の音情報だけでなく映像情報を積極的に利用することにより、環境内の雑音や残響に頑健な発話者同定やハンズフリー音声認識・音声コミュニケーションの実現を目指すものである。平成16年度は、マイクロホンアレーを用いて獲得した音情報とビデオカメラを用いて獲得した映像情報を相補的に有機統合して、発話者の位置だけでなくその発話者の音声を高精度に抽出することも行い、さらに高精度なハンズフリー音声コミュニケーションシステムの構築を行った。またシステムが雑音環境下でも高精度に動作するよう、対雑音性においても重点的に研究を行った。本年度の本研究成果として、学術雑誌論文5件、国際会議5件の採録を得た。本研究期間(3年間)において音・映像情報を相補的に結合したハンズフリー音声コミュニケーションシステムの構築を試み、ビデオカメラから取得した映像情報とマイクロホンアレーから取得した音情報を相補的に結合することによって実機にてリアルタイムで動作可能なシステムを構築することができた。
動画像のアピアランスからの幾何構造抽出に基づく屋外シーンの柔軟な理解の実現

ビデオカメラを用いて撮影した屋外シーンの中に含まれる物体の検出・認識・追跡を精度よく行うことを最終目的とし,シーンの幾何構造,すなわち,地面や建物などの構造を利用する様々な手法を開発した.具体的には,(1)過去に人物が移動した軌跡から地面など人物がよく歩く部分を求める手法を開発し,それを用いて(2)蓄積した映像から人物の移動軌跡を精度よく求める手法を考案した.さらに,求めた移動軌跡を利用したより高度な処理を目指して,(3)人物間インタラクションの解析手法を提案した.ビデオカメラを用いて撮影した屋外シーンの中に含まれる物体の検出・認識・追跡を精度よく行うことを最終目的とし,シーンの幾何構造,すなわち,地面や建物などの構造を利用する様々な手法を開発した.具体的には,(1)過去に人物が移動した軌跡から地面など人物がよく歩く部分を求める手法を開発し,それを用いて(2)蓄積した映像から人物の移動軌跡を精度よく求める手法を考案した.さらに,求めた移動軌跡を利用したより高度な処理を目指して,(3)人物間インタラクションの解析手法を提案した.ビデオカメラを用いて屋外シーンを撮影した映像に含まれる物体の検出・認識・追跡は,画像情報処理やコンピュータビジョンの基礎的な技術であるが,実環境において常に精度良くそれらを実現することは非常に困難である.これに対して本研究では,シーンの幾何構造の利用によって高精度化を図る.たとえば,映像の中に含まれる建物や道路などがあらかじめ分かっていれば,人が歩きうる場所をある程度絞り込むことができるため,人物の誤検出を回避できると考えられる.シーンの幾何構造は人の手で与えることができるが,将来カメラ数が膨大になったときには非現実であり,また,時間が経過して構造が変化する場合に対応することも困難である.そこで,本課題では,画像のアピアランス(見え)から自動的にシーンの幾何構造を抽出する手法の実現を目指し,研究を行っている.研究期間の1年目である本年度は,主に人物追跡の精度向上に焦点を当て,人物が通行する通路を自動的に求める手法を検討してきた.まず,既存の人物検出・追跡手法を用いて人物の追跡を行う.この過程で人物が通過したとみなされた領域は通路だとして保持しておく.さらに,先の処理で通路とみなされた領域と同じようなテクスチャ(模様)や色を持っている領域を探索していき,発見された領域も通路として保持する.このような手順を踏むことによって少ない処理時間で適切に通路を抽出し,人物の検出精度向上にもつながることを確認した。ビデオカメラを用いて屋外シーンを撮影した映像に含まれる物体の検出・認識・追跡は,画像情報処理やコンピュータビジョンの基礎的な技術であるが,実環境において常に精度良くそれらを実現することは非常に困難である.これに対して本研究では,シーンの幾何構造の利用によって高精度化を図る.たとえば,映像の中に含まれる建物や道路などがあらかじめ分かっていれば,人が歩きうる場所をある程度絞り込むことができるため,人物の誤検出を回避できると考えられる.シーンの幾何構造は人の手で与えることができるが,将来カメラ数が膨大になったときには非現実であり,また,時間が経過して構造が変化する場合に対応することも困難である.そこで,本課題では,画像のアピアランス(見え)から自動的にシーンの幾何構造を抽出する手法の実現を目指し,研究を行っている.研究2年目の本年度は以下の項目について重点的に研究を行った.1.人物移動軌跡からの幾何構造の復元: 1年目に検討した人物移動軌跡と画像の色情報から通路を抽出するアルゴリズムを用いて各種の画像においてのテストを行った.その結果,画像の中の通路を正しく認識できることを確認し,さらに,その結果を利用すると人物検出精度が向上することを確認した.2.人物移動軌跡からの人物間インタラクションの解析:人物検出の精度を向上させるためには,シーンのもつ意味構造や歩行している人物の意図などをくみ取ることも重要である.そこで,人物移動軌跡から人物問におこっている様々なインタラクションを解析しその関係などを推定するアルゴリズムの開発に着手し,予備実験によってその基本的有効性を確認した.これは当初の計画にはなかったものであるが,研究の目的を達成するには非常に有効なものであると考えている。ビデオカメラを用いて屋外シーンを撮影した映像に含まれる物体の検出・認識・追跡は,画像情報処理やコンピュータビジョンの基礎的な技術であるが,実環境において常に精度良くそれらを実現することは非常に困難である.これに対して本研究では,シーンの幾何構造の利用によって高精度化を図る.たとえば,映像の中に含まれる建物や道路などがあらかじめ分かっていれば,人が歩きうる場所をある程度絞り込むことができるため,人物の誤検出を回避できると考えられる.シーンの幾何構造は人の手で与えることができるが,将来カメラ数が膨大になったときには非現実であり,また,時間が経過して構造が変化する場合に対応することも困難である.そこで,本課題では,画像のアピアランス(見え)から自動的にシーンの幾何構造を抽出する手法の実現を目指し,研究を行ってきた.研究最終年度の今年度は以下の点に注力して研究を行った.1.昨年度までに開発した人物移動軌跡からの幾何構造復元手法の改良:昨年度までに開発した人物移動軌跡と画像の色情報から通路を抽出するアルゴリズムを多様なシーンに対して適用し,その改良を行った.屋外シーンを処理するアルゴリズムのテスト用に用いられている映像についても良好な結果が得られることを確認した.2.得られた幾何構造を効果的に利用して人物移動軌跡を獲得する手法の考案:前項のアルゴリズムで得られた幾何構造を利用して,人物を正しく発見・追跡するアルゴリズムを考案した.

そこでは,人物が存在する位置をノード(節点)とし,その間のエッジ(辺)で隣接する位置での類似性を表現する.さらに,1.で得られた幾何構造を加味しながら,正しい人物移動軌跡を出力する手法を考案し,その有効性を確認した.これにより1.で得られた結果が効果的に利用できることになる.
マカクの進化地理学:アジアにおける東西分散と分断の進化史

マカクは東(東アジア・東南アジア)から西(インドとその周辺)へ分散・移住したが、Brahmaputra河(BR)がバリヤーである。これを越えるのは、ひとつは祖先集団がBRの流路変更により分断され、BRの西側となった地域の集団が西へ分散した。もうひとつは、ヒマラヤ山脈沿いにBRの支流を渡河して。トクモンキー種群とM. mulattaでは、この両方の過程で、シシオザル種群では流路変更によって分散した。西側の分類群は東側の近縁分類群よりも長い尾をもつが、これは後者で短縮した(M. assamensisの亜種、M. mulattaのグループ)、あるいは前者で伸長した(M. silenus)。中国の雲南省およびチベット東南地域は、アジア霊長類の進化において重要な地域である。大理大学東ヒマラヤ生物多様性研究センターと霊長類の特徴に関して共同研究を進めた。インドでは、東北インド霊長類研究センターとの共同研究体制を作り、アッサム州とアルナーチャルプラデシュで、予備調査を行った。また両州の調査申請を行い、前者については許可交付された。ミャンマーでは、北部と中南部地域での資料収集を行った、特にイラワジ川の東西での霊長類の分布と変異性に関するデータとサンプル収集を行った。ネパールとブータンではDNA分析ができる基盤を整え、アカゲザル、アッサムモンキーと近縁種の系統関係の解明に着手した。ミャンマーのマカクについて系統地理学的分析を行った。特にミャンマーカニクイザル(M. fascicularis aurea)は、カニクイザルの亜種とされているが、その系統発生は不明であり、それに関して形態とDNA解析を進めた。スリランカのラングールの分子系統調査を行い、形態に基づく亜種分類とmtDNA系統関係の間に整合性がないことを見出した。ベニガオザルの進化地理学を明らかにすべく、インドシナで調査を行い、ベトナム南部に古いmtDNAタイプをもつ地域集団を見出した。スローロリス2種(Nycticebus bengalensisとN. pygmaeus)に関する系統地理学的研究を開始し、ベトナム北部集団の塩基配列を決定し、Nycticebus属の系統地理学的研究を進める資料を得た。マカクで変異性の高い尾長の決定遺伝メカニズムを解明すべく、さまざまな交雑度を持つ多数のタイワンザル(Macaca cyclopis)とニホンザル(M. f. fuscata)の交雑個体からのゲノムに関してRAD配列決定を行った。今後、QTL解析を行い、決定メカニズムを推定する。今年度は、1)RAD-配列解析によるSNPに基づく尾長関連遺伝子の解析、2)東アジアと南アジア各国での調査体制の構築と予備調査、および予備的系統地理学解析を行うことを計画した。1)に関して、アカゲザルとニホンザルの交雑個体を対象とすることを計画しちたが、より交雑度推定が正確にできるタイワンザルとニホンザルで、RAD配列解析を行うことができ、形態資料(尾椎)と合わせて、量的形質遺伝子座決定と効果推定を行うためのデータを得た。2)に関しては、中国・インドシナ・南アジア(ブータン・ネパール・インド・スリランカ)で共同研究体制を構築し、また遺伝的解析を現地で行うための設備を構築した、これによって霊長類の系統地理学・進化を明らかにできる。ベニガオザル・アカゲザル・アッサムモンキー・Semnopithecus属コロブス類に関する系統地理学がかなり明らかにすることができ、ロリス類、カニクイザル、シシオザル種群マカクの進化史解明にも調査を進めた。中国、雲南省西部のタンルウィン河、メコン河、その間の山脈部分で大理大学と共同研究として分布状況と資料収集、調査を行った。この地域はアッサムモンキー・アカゲザル・ベニガオザルの分布北限にあたり、霊長類の東西交流における重要な地域である。チベットモンキーに似たアッサムモンキー近縁分類群が見つかるなど、興味深い資料が得られた。この地域の西にあたるミャンマー北部で霊長類の分布と遺伝的資料の収集を行った。インド東北地方のアッサム州で、アカゲザル・キタブタオザル・アッサムモンキー・ベニガオザルに関する調査を東北インド霊長類研究センターとともに行った。とくに、注目されるアッサムモンキーは、ヒガシアッサムモンキー(Macaca assamensis assamensis)であろうと思われるが、尾長の変異が著しく、4565%の尾長の個体群が見出された。またアルナーチャルプラデシュの東部におけるM. leucogenysの形態学的特徴を調査した。ネパールの上部ヒマラヤ・丘陵帯と低山ヒマラヤ・タライの三標高地域およびブータンにおいて調査し、それぞれの地域特異的なアッサムモンキーを見出し、シッキム・西ベンガル州のアカゲザルとアッサムモンキーと比較した。ニシアッサムモンキー、アルナーチャルマカク、およびホホジロモンキーと併せて、ヒマラヤ山麓のアッサムモンキー近縁分類群の系統地理学に関する資料を収集し、それらの塩基配列を分析した。マカクで変異性の高い尾長の決定遺伝メカニズムを解明すべく、タイワンザルとニホンザルの間の交雑個体に関してRAD配列決定を行い、尾長変異に相関するSNPを見出し、アカゲザルのゲノム配列データに基づいてGene ontology解析によって尾長決定遺伝子を同定する。今年度は、1) RAD塩基配列解析に基づき、尾長変異に相関する数十のSNPを見出した。それらの辺傍にある遺伝子をアカゲザルゲノム情報に基づいて検索し、尾の発生過程への関与を検討した。

2)東アジアと南アジア各国での調査、中国雲南省、ミャンマー北部、アッサム州インド、ブータンおよびネパールで調査を行った、とくに雲南省の高黎貢山地域での調査、アッサム州でのアッサムモンキーの変異性調査によってよい資料を得ることができた。スリランカでトクモンキー、カオムラサキラングールとフサグレイラングール(コロブス類)の調査を行った。トクモンキーの3亜種に関して、形態・体色データ、および遺伝子試料が得られた。これら諸国において遺伝子塩基配列解析を行うために、研究対応者とともに遺伝子増幅(PCR)研究手順の研究施設整備を行った。スリランカで国際研究集会を催し、アジアの霊長類進化に関する研究体制の構築につとめた。今年度は雲南省南部、ブータン西部、およびミャンマー中・北部で調査を行った。そこでのマカクの分布パターンから、気候と地理的条件が分散性への外因であり、それらの組み合わせによるルートが見出された。ミャンマー中部は熱帯サバンナ気候帯域(インドシナ半島では北緯12-25°、タイ東北地方とラオス中南部も)にあり、アカゲザルとキタブタオザルのわずかな地域集団が散在する。一方、その北は温帯湿潤気候帯域にあり、マカク種を含む多くの霊長類が密に分布する。この生息地は雲南省北西部(タンルウィン河西岸の高粱貢山地域)に連続する。インドシナ半島の山脈はサバンナ気候帯と同緯度地域でもモンスーンをうけ、熱帯モンスーン気候帯であり、多くの霊長類に生息地を提供する。これらの山脈は南北に走り、北では雲南省北西部・ミャンマー北部の山地に連なる。霊長類はこれらの山脈を北上し、この北部域を交差点として、東西に分散する。さらにこの交差点地域から西へ分散すると、パトゥカイ山地の北部で、チンドウィン河の上流(ミャンマー側)とローヒット河(東北インド側)とが接近しており、霊長類の分散ルートとなっている。このような外因に加えて、マカク種それぞれの生息地要件が内因として東西交流を決定する。アカゲザルは常緑広葉樹林以外の植生に生息し、乾燥地も許容する(しかし、ブータンでは山麓の南縁にしか分布しない)。キタブタオザルはある程度乾燥地を許容するが、基本的には温暖な常緑広葉樹林を要求する。アッサムモンキーは常緑広葉樹林を要求するが、幾らか冷涼な気候、傾斜の強い山地・崖・カルスト地形を許容する。これらの要件によって東西交流ではアカゲザルが最も広範であり、キタブタオザルはDibang河(Brahmaputra河の主流)までの分布となっている。アッサムモンキー(とその近縁分類群)は、ヒマラヤ山地沿いにネパールまで広がる。マカクは東(東アジア・東南アジア)から西(インドとその周辺)へ分散・移住したが、Brahmaputra河(BR)がバリヤーである。これを越えるのは、ひとつは祖先集団がBRの流路変更により分断され、BRの西側となった地域の集団が西へ分散した。もうひとつは、ヒマラヤ山脈沿いにBRの支流を渡河して。トクモンキー種群とM. mulattaでは、この両方の過程で、シシオザル種群では流路変更によって分散した。
強結合微粒子プラズマの臨界揺動と反応場への応用

荷電粒子系の等温圧縮率は一成分プラズマモデルの範囲では結合度の増加により発散する。研究代表者は、かつて、この特異性が強結合微粒子プラズマの臨界点として観測される可能性を指摘した。本研究では臨界点に伴う揺動出現の条件を精密・広範囲に解析するとともに、国際宇宙ステーション(ISS)における微小重力実験データに基づき、反応場となる密度場の揺動スペクトル分析を試みた。また、異なる原因による臨界点の可能性を新たに示し、上記との関係を明らかにした。さらに、地上およびISS実験が計画されている円柱型の放電管での実験に対応する理論およびシミュレーションによる解析を行った。1強結合微粒子プラズマの臨界揺動について詳細な結果を公刊するとともにELGRAなどの国際会議および学会において発表して討論を行った。また,臨界点付近を実験において実現するための具体的な実験条件について,微粒子の半径,ガスの種類に対する依存性などを広く探索した。さらに,プラズマ内の反応に対する密度揺動の効果については基礎的な解析を行い,対象となる反応の候補を探索した。2実験における密度揺動の観測に関して,シート状のレーザービームによる2次元的な揺動スペクトルの観測結果と3次元の真の揺動スペクトルとを結びつける公式を得た。また,3次元湯川系のシミュレーションにより公式を実証した。4 15,000程度の粒子を含む系について,モンテカルロ法および分子動力学法による数値シミュレーションコードを開発した。相互作用を湯川型としてシミュレーションを実施し,知られている結果が得られることを確認した。5微粒子プラズマに臨界点が存在する原因として,本研究を含め,これまで知られていたものの他に,微粒子がプラズマ中に浮遊する過程を微粒子のプラズマへの融解と捉えることにより,新たな可能性があることが示された。1微粒子プラズマの臨界現象の理論と観測について次の結果を得た。(2)密度揺動の観測で直接求まるのは,薄いシート状のレーザー光の散乱により得られる2次元データである。一方,求めたいのは3次元の密度揺動であり,2次元データを3次元に翻訳する必要がある。シート面に垂直方向のスキャンをすれば3次元データが得られるが,スキャンのできないこともある。構造因子について,2次元と3次元との間の変換公式を導いた。2反応性低電離プラズマにおける密度揺動効果の解析に必要な有限プラズマの構造を記述する方程式を検討し,円柱状の形状を仮定して分子動力学およびモンテカルロ法によるシミュレーションを行った。結果として,1成分および2成分のときの微粒子分布の具体的な結果を得た。3溶液の理論で古くから知られている溶解度の限界に伴う臨界現象が,微粒子を溶質,プラズマを溶媒とする微粒子プラズマに存在する可能性がある。精密な熱力学関数に基づいて具体的な条件を求めるとともに,微粒子プラズマの臨界現象として研究代表者が初めて示した条件との関係を明らかにした:微粒子濃度を増加すると,まず,溶液理論の臨界現象が起きて相分離し,さらに濃度を増加すると,分離した高密度相において,これまで予想されていた現象が起きる。1強結合微粒子プラズマの臨界揺動について理論の精密化と観測データの分析を継続した。(2)観測で直接得るのは薄いシートレーザー光による2次元データであり,スキャンすれば3次元データとなるが,いつでも可能ではない。相関関数・構造因子に対して,2次元・3次元の変換公式を昨年度までに展開式の形で導いたが,適用限界は明確でなかった。モデル系のシミュレーションを行い,レーザー光の厚さが粒子間平均距離の1.5倍程度以下であれば,展開式は収束し,十分適用できることを示した。(3)現象のパラメータ依存性をより精密に解析し,これまでの結果を確認した。2反応性低電離プラズマにおける密度揺動とその効果の解析を継続し,微粒子を含む非一様なプラズマに対して,電子・イオン・粒子の分布,電位分布,粒子間の相関を決める方程式を導いた。それにより,円柱型の実験装置の中心付近では,これまでの一様系の結果が適用でき,増大した密度揺動を利用できることが分かった。3円筒対称な実験装置における強結合微粒子プラズマについて理論・シミュレーションにより解析し,構造形成を簡単な内挿式で表すとともに動的な振る舞いの特徴を示した。これは,ISSにおける後継実験装置として計画されている円筒対称プラズマ中での強結合微粒子プラズマ実験の基礎となる。
機能性をもつ「第二の皮膚」への化学的アプローチ

「第二の皮膚」ともいわれる被服素材(繊維)に整肌効果をもたらすことを目的として,化学修飾の検討および効率化と,その整肌効果の検討をおこなった.その背景としては,近年の機能性衣料素材による皮膚障害や,肌に負担をかけない素材の模索などの現状から一歩踏み出して,肌の健康衛生状態の向上をもたらす素材が求められているとの考えによる.本計画は当初,研究者らがこれまで行ってきたガンマ線照射を経た化学修飾が2段階のスキームに分けて不連続的におこなう手法であることの非効率性を改良し,第一段の反応後に試料を大気に晒すことなく連続した手順で第二段の反応に進むシステムを完成することが主目的の一つであったが,検討を重ねた結果,実験室的には設備,試薬の使用量の面から却って非効率であることを確定した.これらを踏まえて,ガンマ線照射を経た手法だけでなく,化学修飾法のみによる修飾法の検討を深めた.H30年度は整肌効果と化学修飾との関係に重点を置き,主にセルロース系繊維素材(綿,テンセル,キュプラ,レーヨン)のキトサンによる化学修飾を検討した.市販のキトサンは分子量が高く,反応性に乏しいため,りん酸により低分子化して用いた.化学修飾前後の重量測定,ATR赤外吸収スペクトル法測定,およびニンヒドリン反応によってキトサンの導入を確認し,処理試料の抗菌(制菌)性は皮膚常在菌のハロー(阻止帯)形成によって確認した.導入効率にともなって制菌性は向上した.皮膚上の効果については,処理布の風合いの劣化軽減が問題点として残された.「第二の皮膚」とも言われる被服の素材(線維)に整肌効果をもたらすことを目的として,ガンマ線照射を経た化学修飾とその効率化を検討した.本計画は研究者らがこれまで行ってきた2段階に分けておこなう化学修飾の容器や方法を改良し,第一段の反応後に試料を大気に晒すことなく連続した手順で第二段の反応に進む処理手順に進めるシステムを完成することが主目的の一つである.初年度はまず,化学修飾時の条件(試薬および反応温度と時間)を変化させて,試料の損傷を最低限にとどめつつ反応効率を向上させる方法を検討した,試料には汎用繊維素材として一般的なポリエステルまたはセルロースのなかから,生分解性を示し,さらに試薬に対して損傷を受けやすいバイオマスポリエステルであるポリ-L-乳酸,およびバクテリアセルロースを用い,二重結合をもつ試薬を共存させて低線量(5 kGy)のガンマ線照射を行ったのち化学修飾によってアミノ基やカルボキシ基を導入した.官能基の導入は重量測定,フーリエ変換赤外分光/全反射法(FT-IR/ATR法)測定により確認した.導入された官能基によって塩基性染料,酸性染料,および生体細胞の吸着性が向上することを確認した.次年度は,反応系で試料が空気にさ触れることなく次の処理段階へ進められる真空システムを改良することによって反応効率を向上させ,化学修飾による置換度を向上させる.これによって繊維素材に整肌性を与え,衣料による医療をめざす素材開発につなげたい.初年度予定の真空ライン構築にあたって,項目2)の目的に最適なガラスパーツの調達が行えずに代替品で研究を進めたところ,結果に不満が残るため継続改良中である.また,初年度は研究代表者が管理職に従事していたため,年度後半の職務とその引き継ぎ業務のエフォートが想定以上に増大した結果,研究が一時的に停滞した.これらのため,当初の計画項目1から4までのフィードバック(第一段階の反応条件検討)が不十分となった.初年度に引き続き「第二の皮膚」とも言われる被服の素材(線維)に整肌効果をもたらすことを目的として,ガンマ線照射を経た化学修飾とその効率化を検討した.本計画は研究者らがこれまで行ってきた2段階に分けておこなう化学修飾の容器や方法を改良し,第一段の反応後に試料を大気に晒すことなく連続した手順で第二段の反応に進む処理手順に進めるシステムを完成することが主目的の一つであり,初年度(H28年度)はまず,化学修飾時の条件(試薬および反応温度と時間)を変化させて,試料の損傷を最低限にとどめつつ反応効率を向上させる方法を検討した.試料にはポリ-L-乳酸,およびバクテリアセルロースを用い,二重結合をもつ試薬を共存させた低線量(5 kGy)のガンマ線照射後,化学修飾によってアミノ基やカルボキシ基を導入し,重量測定,(FT-IR/ATR法測定により確認した.導入された官能基によって塩基性染料,酸性染料,および生体細胞の吸着性が向上することを確認した.H29年度は,当初の目的である真空システムの改良によって反応系で試料が空気に触れることなく次の処理段階へ進められるように工夫することによって化学修飾による置換度の向上と反応段階の効率化を図ったが,使用試薬の必要量増加と未反応試薬の回収などの問題が生じ,実験室レベルでの適用が困難であることと,反応効率の両面から従来の方法と比較してメリットが少ないことが判明した.そこで従来法のメリットを生かして綿およびポリエステルに対してキトサンによる化学修飾を検討した.さらに,ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の化学修飾による生体適合化を検討した.結果として,綿,ポリエステルへのキトサン修飾によって,導入量は少ないものの処理布に

若干の制菌性(ハロー試験による)が認められた.また化学修飾PTFEでは,アルブミンの吸着性が認められた.H29年度1年間については計画通りのエフォート配分によって研究を進めることができたが,当初の計画と比較した2年目の達成度としては「やや遅れている」状態に留まってしまった.すなわち,当初の計画ではH28年度中に反応条件の最適化を検討後に評価を行い,評価結果を踏まえたフィードバックによってさらに条件を精選する予定であり,2年目に健康肌の被験者による着用実験を行う計画であった.しかしH28年実績報告書に記載の通り,当該年度の計画が遅れたため,計画当初は2年目に予定していた着用実験にまでは至らなかったという点で,「やや遅れ」と判定した.一方で,本年度は反応条件の検討過程で,当初の計画のデメリットが判明したことや,予定にはなかった反応経路の検討や試料への適用へ方向修正ができたことなどの進展もあったので,計画修正によって次年度の完成を予定している.「第二の皮膚」ともいわれる被服素材(繊維)に整肌効果をもたらすことを目的として,化学修飾の検討および効率化と,その整肌効果の検討をおこなった.その背景としては,近年の機能性衣料素材による皮膚障害や,肌に負担をかけない素材の模索などの現状から一歩踏み出して,肌の健康衛生状態の向上をもたらす素材が求められているとの考えによる.本計画は当初,研究者らがこれまで行ってきたガンマ線照射を経た化学修飾が2段階のスキームに分けて不連続的におこなう手法であることの非効率性を改良し,第一段の反応後に試料を大気に晒すことなく連続した手順で第二段の反応に進むシステムを完成することが主目的の一つであったが,検討を重ねた結果,実験室的には設備,試薬の使用量の面から却って非効率であることを確定した.これらを踏まえて,ガンマ線照射を経た手法だけでなく,化学修飾法のみによる修飾法の検討を深めた.H30年度は整肌効果と化学修飾との関係に重点を置き,主にセルロース系繊維素材(綿,テンセル,キュプラ,レーヨン)のキトサンによる化学修飾を検討した.市販のキトサンは分子量が高く,反応性に乏しいため,りん酸により低分子化して用いた.化学修飾前後の重量測定,ATR赤外吸収スペクトル法測定,およびニンヒドリン反応によってキトサンの導入を確認し,処理試料の抗菌(制菌)性は皮膚常在菌のハロー(阻止帯)形成によって確認した.導入効率にともなって制菌性は向上した.皮膚上の効果については,処理布の風合いの劣化軽減が問題点として残された.H29年度前半で研究の遅れを取り戻し,真空ラインの修正および第一段階の反応条件を精査・確定する.年度中盤からはこれと並行して第二段の反応条件を検討する.年度後半からは当初の計画通りに進め得られた試料を前年度と同様の方法によって評価するとともに耐用性に関わる性質を測定・評価する.さらに健康肌での着用実験をおこない,H30年度のトラブル肌での着用実験の準備に着手する.ここまでの研究成果を学会発表と論文発表によって公表する.当初H29年度後半に予定していた健康肌での着用実験と,本年度に予定していたトラブル肌での着用実験を実施するとともに,第二段の反応効率向上をさらに検討する.これと並行して,試料の化学修飾前後の評価,耐用性に関わる性質の測定・評価を行う.これらの結果を生かして改良を加え,研究成果を学会発表と論文発表によって公表する.これらにより医療の現場での整肌性衣料品の積極的選択・利用の端緒とする.具体的内容は,以下の通りである.1) H30年度は勤務先が変わり研究環境が変化したため,研究補助者を新規に1名配備.2)化学修飾の再現性の検討および試料の調整から処理までの反応経過観察と確認のための機器分析.3)処理試料の物性試験(引張強度,耐摩擦性)の継続
非宿主植物抵抗性に必要であるEDR1依存的免疫経路の分子機構解析

植物が本来は異なる植物種に感染する病原菌(不適応型菌)に対して発揮する強固かつ安定な抵抗性は、「非宿主抵抗性」と呼ばれている。申請者は、これまでにEDR1と呼ばれるキナーゼが炭疽病菌に対する本抵抗性に寄与していることを明らかにしている。また、EDR1は、病原菌存在下に抗菌ペプチドであるディフェンシン遺伝子の発現誘導を正に制御することが判明し、その制御が非宿主抵抗性に重要であることが明らかになっている。以上の背景の下、申請者は、まずEDR1の細胞内局在性を調査した。EDR1-GFPの細胞内局在をシロイヌナズナのプロトプラストおよびシロイヌナズナの形質転換体を用いた解析から調査したところ、EDR1は細胞質そして核に局在することが強く示唆された。これまでの研究によりEDR1は核局在性のMYC2の機能を阻害することでディフェンシンを誘導することが示唆されていたため、EDR1の核局在性は核内でのMYC2に対する機能阻害を示唆した。つぎに、EDR1の核局在がEDR1の機能に重要であるかどうかを調査するため、edr1変異体において、EDR1に核排出シグナル(NES)を融合させた遺伝子をEDR1の本来のプロモーター配列下で発現させる形質転換体を作出したところ、形質転換体における抵抗性は回復しなかったことから、EDR1の核局在は非宿主抵抗性の発揮に重要であることが示唆された。第3に、EDR1の相互作用因子を同定するため、edr1変異体にEDR1の本来のプロモーター下でEDR1-3HA(EDR1にHA配列を3つ付加した融合タンパク)を発現させるような形質転換体を作出した。形質転換体においては野生型レベルまで非宿主抵抗性が回復することが判明した。この結果から、EDR1-3HAは機能的であることが明らかになった。さらに、ウエスタン解析を行った結果、目的の位置にEDR1-3HAのバンドが確認された。また、EDR1は、病原菌存在下に抗菌ペプチドであるディフェンシン遺伝子の発現誘導を正に制御することが判明し、その制御はディフェンシンの負の制御因子であるMYC2の機能を、EDR1が抑制することによるものであることが示唆されている。以上の背景の下、申請者は、まずディフェンシンの非宿主抵抗性への貢献を直接的に証明するために、ディフェンシンを恒常的に発現するedr1変異体(形質転換植物)を作出し、不適応型炭疽病菌の接種試験を行なった。結果、ディフェンシンを恒常的に発現する形質転換植物体ではedr1変異体と比較して、非宿主抵抗性が回復していることが明らかになった。したがって、EDR1によって制御されるディフェンシンの非宿主抵抗性への直接的な貢献が証明された。次に、EDR1の免疫機能の作用範囲を特定するために、edr1変異体に他の不適応型菌(オオムギうどんこ病菌など)を接種し、その非宿主抵抗性の状態を評価した。結果、うどんこ病菌に対する非宿主抵抗性はedr1変異体で野生型シロイヌナズナと同等レベルに維持されていることが明らかになった。よって、EDR1は、うどんこ病菌に代表される絶対寄生菌に対する非宿主抵抗性には必須ではないことが明らかになった。同時にこれまでの解析より、EDR1は、炭疽病菌(条件的腐生菌)や腐生菌に対する抵抗性には寄与していることが明らかになっていることから、EDR1は、条件的腐生菌や腐生菌に対する抵抗性に重要であることが強く示唆された。

第3に、EDR1の相互作用因子を同定するため、edr1変異体にEDR1の本来のプロモーター下でEDR1-3HA(EDR1にHA配列を3つ付加した融合タンパク)を発現させるような形質転換体を作出した。形質転換体においては野生型レベルまで非宿主抵抗性が回復することが判明した。この結果から、EDR1-3HAは機能的であることが明らかになった。さらに、ウエスタン解析を行った結果、目的の位置にEDR1-3HAのバンドが確認された。
石英ファイバーによる超高周波伝送技術の開発

(1)振動子から石英ファイバー及び石英ファイバーから試料への超音波伝送方法の開発振動子から発生した超音波を、直径が100ミクロン程度の伝送線路に超音波を効率よく伝送するためには、メカニカル変換器が取り扱い容易なため、有限要素法シミュレータを用いてメカニカル変換器、及び放射器の設計を行った。(2)高次モードによる50200MHz帯の超音波伝送周波数が50MHz以上でL(0,1)モードを伝搬させる場合には、直径が50ミクロン以下の石英ファイバーを用いる必要がある。この様な細いファイバーは可とう性はあるものの高精度な取り扱いが必要になる。そこで一定の周波数において、直径が2倍から3倍の直径を有するファイバーで超音波を伝送できるL(0,2)及びL(0,3)モードを用いて、超音波の伝送を試みた。(3)石英ファイバーをセンサとして用いる音響インピーダンスの画像化石英ファイバーをセンサとして用いると、その直径で定まる部分の音響インピーダンスの測定が可能となる。方位分解能を向上するため、カプセル入り生体試料の音響インピーダンス画像化の際に差分法を適用した。生体試料はガラスにより保護されている。先端を矩形に加工された石英棒センサはカップラーとしての水を介してカプセルの表面に接触される。センサを2次元に移動することにより音響インピーダンスを画像化した。センサの直径の半分、位置を移動することにより、分解能を向上させた。実際に試料の音響インピーダンス画像を得、本手法の有効性を確認した。本年度は主に次のような実験的研究を行った。(1)伝送線路の改良:石英ファイバーの強度を高めるために、ファイバーの表面にアルミニウム、カーポン層(厚さ70nm及び220nm)等の各種保護層を設け、減衰定数や分散特性などの音響特性を実験的に検討した。アルミニウムや金等の金属系の保護層は容易に形成できたものの、カーボンナノチューブを用いた保護層の形成は困難であった。金属系の保護層の場合、1-3MHzの周波数帯では減衰定数が比較的小さいためこの周波数帯におけるエネルギー伝送には使用可能であるものの、20MHz帯では15dB/mになる。従って、パルス圧縮システムにおける送受信号分離などへの応用には適さないことが分かった。(2)30から50MHz帯における超音波の伝送:石英棒中を伝播するポッシャマー・クリーナ波のL(0,3)モードを用いて30MHz及び50MHz帯の超音波の伝送を確認した。水中でPVDFを用いた収束型振動子により発生した超音波をファイバー端面に収束して伝送し、ファイバー端面からの反射信号を受信した。(3)2MHz帯における伝送:超音波高エネルギー伝送による治療方法の開拓のために、直径40mmの大口径の振動子から発生した超音波を、アルミブロックで収束後さらに石英ファィバーへ効率よく変換する方法を実験的に検討した。急峻なテーパ形状の熔融石英棒に振動子を接着し、他端には直径125μmの石英ファイバーを融着した。このシステムを用いることにより10dB程度の高効率な変換が可能であることが分かった。(i)音響特性の改良石英ファイバーの可撓性向上のために、アルミニウム被服の代わりにカーボンナノチューブ塗布を実験的に試みたものの、所望の成果は得られなかった。そこで可撓性を生かすために直径70ミクロンのファイバーを用いる超音波伝送を目指し、振動子とファイバーの変換部、ファイバーから生体への放射部を有限要素法によりシミュレーションした。振動子とファイバーの変換部としてはテーパ状線路、照射部としてはファイバーから伝送した超音波を石英棒の中に放射し、更に整合層つきレンズで収束した。ファイバーを伝送した超音波を一様な平面波として水中に放射できることを確認した。(ii)高次モードによる50200MHz帯の超音波伝送周波数が50MHz帯において石英ファイバー中を伝播するポッシャマー・クリー波のL(0,3)モードを用いて、超音波の伝送に成功した。表面を研磨したファイバーの端面に1mm×1mmの振動子を接着し、石英棒先端からの反射波を確認した。周波数がより高い超音波の伝送を実験的に試みた。この実験は適切な振動子を必要とするため、振動子を開発している他機関の協力を得て、実験を継続中である。(iii)ファイバーバンドルを用いる数十MHz帯超音波伝送有限要素法によるシミュレーションにより、6本のファイバーから一定径の石英棒への超音波伝送を検討した。周波数2.5MHzにおいて、直径0.2mmのファイバーで伝送した超音波を、直径2mmの石英棒に伝送した場合、石英棒一様な縦波が伝搬することが分かった。(3)石英ファイバーをセンサとして用いる音響インピーダンスの画像

化石英ファイバーをセンサとして用いると、その直径で定まる部分の音響インピーダンスの測定が可能となる。方位分解能を向上するため、カプセル入り生体試料の音響インピーダンス画像化の際に差分法を適用した。生体試料はガラスにより保護されている。先端を矩形に加工された石英棒センサはカップラーとしての水を介してカプセルの表面に接触される。センサを2次元に移動することにより音響インピーダンスを画像化した。センサの直径の半分、位置を移動することにより、分解能を向上させた。実際に試料の音響インピーダンス画像を得、本手法の有効性を確認した。
マラリア伝搬阻止ワクチン作用メカニズムの解析に有用な動物実験モデルの作成

[研究の目的]申請者は、免疫機構がよく解明されているマウスを宿主とするネズミマラリア原虫(Plasmodium yoelii)を用いて、ヒトマラリア伝搬阻止ワクチンの動物モデルの作成を試みた。[今年度の成果及び考察]組み換え蛋白を用いた免疫実験:酵母を用いて発現させた組み換えrPys21又はrPys25をフロイントアジュバントを用いてDBA/2マウスに2回免疫し、免疫抗原に対する特異抗体価を確認した後、P.yoelii感染後Anopheles stephensiに吸血させた後オーシスト数を算定し、伝搬阻止効果の指標とした。その結果、rPys21、rPys25いずれの免疫マウスにおいても、有意な伝搬阻止能が確認され、その効果は抗体価が高いほど顕著であった。DNAワクチンを用いた免疫実験:Pys21又はPys25のDNAワクチンを耳介内に3回免疫した。また、他のグループのマウスにはジーンガンを用いて皮内免疫を3回行った。免疫抗原に対する特異抗体価を確認した後、上記の方法で伝搬阻止効果を検討した。その結果、Pys21、Pys25いずれのDNAワクチン免疫マウスにおいても、伝搬阻止能を有する特異抗体が誘導され、その効果は抗体価が高いほど顕著であった。以上の結果より、伝搬阻止ワクチンをいかなる免疫源、免疫方法で投与しても、特異抗体がどの程度誘導されるかが、効果の指標となることが確認された。したがって、現在まで熱帯熱マラリア伝搬阻止ワクチン開発において、効果判定方法として用いられてきたメンブレンフィーディング法は、この種のマラリアワクチンの効果判定法として有用であると考えられた。