hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物ナビゲーションのシステム科学（総括班）

領域運営協議:計画研究代表者による領域運営会議を開催し、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論した。技術的支援:A01制御工学:橋本G、前川G、依田Gの共同研究を支援し、イベント駆動型防水ログボットによるデータ収集を行った。A02データ科学:竹内G、前川Gと依田G、飛龍G、高橋G、小川G、木村Gの共同研究を支援し、海鳥、線虫、コオロギなどの動物のナビゲーション解析が可能な機械学習プログラムを開発し、これらの成果は論文として発表済み、あるいは投稿中である。融合的若手研究者育成支援:領域の共通技術に関して統計解析相談会,イベント駆動型ログボット講習会,深層学習による軌跡分析ツール講習会,無線マイコン講習会、若手横断合宿を実施した。各分野の学会への組織的な展開:本領域の融合研究のための体制を領域外の関連分野研究者にも広げるため、下記の企画を実施した。領域主催国際シンポジウム(International Symposium on Systems Science of Bio-Navigation 2018@同志社大)、国際会議(HCII2018招待セッション@米国、BiRD2019@京都国際会館)および国内学会(日本動物学会公募シンポジウム「システム科学的アプローチで迫る動物ナビゲーション」(北海道胆振東部地震により大会中止)、日本生態学会シンポジウム「生物移動に対する新たな挑戦」2019年3月19日@神戸)における企画セッションの運営、各学会論文誌・学会誌における連載・特集号(3件:日本ロボット学会誌、生物の科学遺伝、Advanced Robotics)。広報活動:領域からの研究成果および上項目での分野融合的な取り組みの成果を、領域ウェブ、フェイスブック、ツイッターで発表した。また、サイエンスカフェ、テレビ報道などのアウトリーチ活動を行った。計画班としての統合的な取り組みの成果として、イベント駆動型ログボットの稼働、さまざまなデータ分析手法の確立が実現し、多様な動物に対するナビゲーションの数理モデルが作成され、これらの成果が論文として発表され始めた。すなわち、「共通化された技術による動物ナビゲーションの測定と分析」が大型融合プロジェクトとして実現してきている。領域運営協議:計画研究代表者による領域運営会議を開き、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論する。なお、領域運営会議は、領域会議や若手合宿と併せて適宜開催する。特に2019年度は2期目の公募班に対して4月からヒアリングや共同研究マッチングを行うなどして、これまで以上に領域内融合研究を進める予定である。技術支援班:より高度かつ幅広い融合研究を可能とするため、これまでに提供してきた技術を下記の通りさらに進展させる。A01橋本:刺激によるフィードバック介入装置を備えるロガー開発・提供。A01妻木:マイクロ発電システム及び各種無線システムの信頼性・耐久性向上を主眼とした開発・提供。A02竹内:動物,ヒト,自動車の経路データからのイベント検出とその統計的信頼性保証。A02前川:イベント駆動型ロガーのためのイベント駆動ロジック生成プログラムの提供および深層学習を用いた軌跡分析のWebプラットフォーム提供。A02玉木:ロガー映像解析による生物・環境情報抽出。パターン認識技術による多次元データ解析。融合的若手研究者育成支援班:これまでと同様に若手合宿や若手弟子入り、基礎知識勉強会を開催する。弟子入りに関しては、実現性を考慮し、短期間の滞在を想定した支援を行う(短期間・複数回の滞在など)。学術企画班:年次領域会議・国際シンポジウム・ワークショップ・各学会におけるシンポジウムを開催する。特に2019年度は、Neuro2019(第42回日本神経科学大会第62回日本神経化学会大会)において、計画研究代表者木村をオーガナイザーとしたシンポジウム「データ駆動型/モデル駆動型神経科学研究の幕開け」で、米国Janelia研究所のAlice Robie博士の招へい講演を予定している。広報活動班:これまでと同様に広報活動(ウェブ、マガジン、ニュース、アウトリーチ)を積極的に進める。(1)領域運営協議:計画研究代表者による領域運営会議を4回(16/8/7東京;16/9/8山形;16/12/3京都;17/3/8東京)開催し、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論した。(2)技術的支援:A01制御工学:橋本G、前川G、依田Gの共同研究を支援し、2017年3月に第一世代ログボットを完成させた。A02データ科学:データ科学班(竹内G、前川G)と生態学班(依田G、飛龍G)および神経科学班(高橋G、小川G、木村G)の共同研究を支援し、海鳥、線虫、コオロギなどの動物のナビゲーション解析が可能な機械学習プログラムを3件開発した。(3)融合的若手研究者育成支援:「若手横断合宿」は、H29年度目以降の予定であったが、計画班間における融合研究を促進するために、11月25-26日に大阪大学において第1回若手合宿を行った。40名の参加が有り、活発な議論が行われた。また、木村G→橋本G、飛龍G→高橋G、前川G→木村Gといった「弟子入り」が行われた。(4)各分野の学会への組織的な展開:本領域の融合研究のための体制を領域外の関連分野研究者にも広げるため、領域説明会を日本比較生理生化学会大会(9/3、町田)、PRMU(9/5、富山)、日本数理生物学会年会(9/8、福岡)、オープンフォーラムをロボット学会(9/9、山形)、ワークショップをバイオロギングシンポ(12/3、京都)で開催した。

特にロボット学会でのオープンフォーラムとバイオロギングシンポでのワークショップでは数十人の外部参加が有り、本領域に対する高い関心が示された。(5)広報活動:本領域からの研究成果および上項目での分野融合的な取り組みの成果を、領域ウェブ、フェイスブック、ツイッター、サイエンスカフェで行った。また、サイエンスカフェ、高校での出張講義、テレビ報道など、6件のアウトリーチ活動を行った。ほぼ2ヶ月に1回の割合で計画班代表者による領域運営会議を開催し、研究会・セミナーを5回、学会などにおける領域説明会を4回、若手合宿を1回、「弟子入り」を3件、計画班同士の個別会議を19回行った。これらの成果として、第一世代ログボット、および動物ナビゲーション解析用の機械学習プログラム3件を開発した。また、アウトリーチを6件行った。とくに、木村が大阪大学21世紀懐徳堂と共催したサイエンスカフェには、30名募集の所、小学生から60代以上の方まで70名の参加が有り、当領域のテーマに関する一般市民からの強い関心が明らかになった。(1)領域運営協議:計画研究代表者による領域運営会議を開催し、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論した。(2)技術的支援:A01制御工学:橋本G、前川G、依田Gの共同研究を支援し、イベント駆動型防水ログボットを完成させた。A02データ科学:データ科学班(竹内G、前川G)と生態学班(依田G、飛龍G)および神経科学班(高橋G、小川G、木村G)の共同研究を支援し、海鳥、線虫、コオロギなどの動物のナビゲーション解析が可能な機械学習プログラムを開発した。(3)融合的若手研究者育成支援:異分野の若手が夜通し討論し合う若手横断合宿(H29北大セミナーハウス:56名)、異分野の共同研究先に滞在して基礎技術を学ぶ弟子入り支援(H29:21件)、基礎知識の勉強会(H29軌跡マイニング勉強会@東北大:23名、H29画像処理勉強会@東京:38名)の企画・運営を行った。(4)各分野の学会への組織的な展開:本領域の融合研究のための体制を領域外の関連分野研究者にも広げるため、下記の企画を実施した。国際会議(3件:International Seminar on Biodiversity and Evolution(ISBE)@京都、ICMA2017オーガナイズドセッション@高松、HCII2018招待セッション@米国)および国内学会(4件:ロボティクス・メカトロニクス講演会2017、システムインテグレーション部門講演会2017、システム制御情報学会研究発表講演会2018、ロボティクス・メカトロニクス講演会2018)における企画セッションの運営、主催国際シンポジウムの企画(2018年9月開催予定)、各学会論文誌・学会誌における連載・特集号(3件:日本ロボット学会誌、生物の科学遺伝、Advanced Robotics)。
臨界点近傍のCO2を用いた新しい高圧抽出法によるバイオ物質の分離

バイオ物質は我々の生活を豊かにする。ところが、バイオ物質の分離・濃縮法は現状では限られている。本研究は新しい高圧抽出法によってバイオ物質を分離する方法の可能性について検討する。特に、これまで明らかにされることのなかった超臨界二酸化炭素溶媒によるクラスターの形成について、熱力学手法を用いて、その形成条件を明らかにすることを目的としている。本研究は、研究員がドイツにおいて得た検討結果である高圧抽出の相図が契機となっている。クラスターの形成を(1)式の無限希釈活量係数の値によって評価する方法を始めて試みた。温度依存性かち分子間相互作用の強さと分子配置の効果が明らかになる。左辺にある無限希釈活量係数は高圧相平衡に対する状態方程式から計算した。方程式に含まれる相互作用パラメーターは文献にある実測値から決定し、その妥当性を無限希釈における実測値から確認した。このような手法はこれまで試みられておらず、本研究において初めて用いた方法である。特に、相互作用パラメーターの実測値による確認手法に本研究の独自性が存在する。本研究では状態方程式から分子配置効果(部分モル過剰エントロピー)と分子間相互作用(部分モル過剰エンタルピー)を推算し、圧力が高くなると二酸化炭素は整然と配列してクラスターを形成すること、および、分子間相互作用が強まることを、本研究に独自な熱力学手法によって初めて明らかにした。さらに、クラスターが形成される温度と圧力条件が明らかになった。この関係はこれまで部分的に主張されているに過ぎない既往の研究の結果を統合するものであり、極めて大きな学術的意義をもっている。超臨界二酸化炭素によるバイオ物質の抽出実験をクラスター形成領域で行った。バイオ物質の例としてアミノ酸誘導体を取り上げた。抽出実験を行って溶解度と温度および圧力の関係を得た。アミノ酸をカフェインと同じ程度に溶解させる技術は本研究において初めて開発された。本研究の目的は、1-プロパノール+水系に高圧CO2を加えて新たな液液分離系を形成させ、それを利用してバイオ物質の分離を行う新たなプロセスを提案することである。本年度は、以下の2点について研究した。(1)状態方程式を用いた高圧における1-プロパノール+水+CO2系の相平衡の計算:ペンロビンソン(PR)状態方程式による計算プログラムをエクセルを用いて作成した。そして、それを用いて、1-プロパノール+水系+CO2系を中心に気液平衡あるいは気液液平衡の計算を行い、文献の実験データと比較した。この計算には、各2成分系の相互作用パラメータあるいは用いる混合則が計算に非常に大きな影響を与えることがわかった。(2)1-プロパノール+水+CO2系の抽出実験:1-プロパノール+水+CO2系は313Kおよび343Kの間で、圧力が9.8MPaから17MPaの範囲において、圧力の増加とともに気(G)-軽液(L1)2相およびG-L1-重液(L2)の3相領域が存在する。そこで、本年度はそのような相変化を実際に作り出すため、高圧抽出塔をセットアップし、塔頂から水溶液を流し、塔底からはCO2を流入させた実験を行った。抽出塔は現有の約1mの充填高さを持つ充填塔で、スルザーEXが充填されている。予備実験を行い、装置の漏れ試験および各機器の健全性のチェックを行った。また、塔頂および塔底から得られた液体混合物の組成を購入したガスクロマトグラフで分析し、性能のチェックを実施した。本研究の第一の実績は、「無限希釈過剰エントロピーとエンタルピーによる水中アルカンの疎水効果と親油効果の比較」と題した論文である。疎水効果と親油効果を熱力学的に比較する方法を明らかにして、従来定性的に述べられている関係を定量的に明らかにした。第二の実績は、「水中アルコールの無限希釈活量係数の相関」と題して全文献データ263を相関することに成功した。信頼できるデータの選択性を確立したこと、および、従来複雑と考えられていた熱力学過剰量が驚くほど簡単な関係になることを明らかにしている。第三の業績は、状態方程式と第二の業績の結果を使って、熱力学的手法によって超臨界二酸化炭素のまわりに形成されるクラスター構造を定量的に明らかにし、さらに分子間相互作用の強さを明らかにしたことである。第四の業績は超臨界二酸化炭素によるアミノ酸誘導体の抽出実験を行って、流通式装置によって超臨界中の固体飽和溶解度の簡便測定法を確立したこと、および、アミノ酸をアセチルエステル化して誘導体化すると高い溶解度を実現するとともに異種アミノ酸の間の高い分離選択性を期待できることを見出したことである。これらの成果は標題にある臨界点近傍のCO2を用いた新しい高圧抽出法によってバイオ物質を分離する研究の核となる部分であり、従来得ることが難しかった成果を与えている。理論解析においては熱力学手法に基づいて溶液および超臨界流体中の溶液構造を明らかにしている点で独創性がある。実験においては、流通法による簡便測定法を開発し、分離可能なアミノ酸の誘導化を見出した点に新規性がある。

クラスターの形成を(1)式の無限希釈活量係数の値によって評価する方法を始めて試みた。温度依存性かち分子間相互作用の強さと分子配置の効果が明らかになる。左辺にある無限希釈活量係数は高圧相平衡に対する状態方程式から計算した。方程式に含まれる相互作用パラメーターは文献にある実測値から決定し、その妥当性を無限希釈における実測値から確認した。このような手法はこれまで試みられておらず、本研究において初めて用いた方法である。特に、相互作用パラメーターの実測値による確認手法に本研究の独自性が存在する。本研究では状態方程式から分子配置効果(部分モル過剰エントロピー)と分子間相互作用(部分モル過剰エンタルピー)を推算し、圧力が高くなると二酸化炭素は整然と配列してクラスターを形成すること、および、分子間相互作用が強まることを、本研究に独自な熱力学手法によって初めて明らかにした。さらに、クラスターが形成される温度と圧力条件が明らかになった。この関係はこれまで部分的に主張されているに過ぎない既往の研究の結果を統合するものであり、極めて大きな学術的意義をもっている。超臨界二酸化炭素によるバイオ物質の抽出実験をクラスター形成領域で行った。バイオ物質の例としてアミノ酸誘導体を取り上げた。抽出実験を行って溶解度と温度および圧力の関係を得た。アミノ酸をカフェインと同じ程度に溶解させる技術は本研究において初めて開発された。
公共的意思決定を行うための分権的制度の設計についての研究

本研究課題の目的は,様々な社会・経済問題において公共的意思決定を行うための分権的なメカニズムについて分析することである.例えば,経済問題に対して市場がうまく機能しない状況において,どのような代替的なメカニズムを構築すれば,効率性や公平性の観点から望ましい配分が達成できるのか,という問題に対して,メカニズム・デザインのアイデアを用いてアプローチする.諸般の事情により,今年度はエフォートを申請時に設定した50%から35%へ減少せざるを得なかった.このため,既に昨年度から当初の研究実施計画から大幅に遅れてしまっていた理論研究の部分に注力し,可能な限り研究を進めることにした.社会・経済の参加者がメカニズムにおいて表明,交換すべき情報について,分権的制度あるいは現実の制度として適切であると考えられる制約を置き,その下でいかなる公共的目標が達成可能であるかを検討した,特に効率的な帰結を達成するためには,経済の参加者がどのような情報を交換しなければならないのかという点について,昨年度から行っていた分析を見直し,修正,精緻化を行った,これらの結果,私的財のみが存在する経済での資源配分問題を始めとする多くの社会・経済問題において,効率的な帰結を達成するためには,メカニズムにおいて各参加者が自分自身に関する情報のみを表明するだけでは不十分であり,他の参加者に関する情報をも表明することが必要となることが明らかになった.本研究課題の目的は,分権的意思決定制度の本質の分析である.これらは,理論研究と応用研究から成り立つ.本年度当初の研究実施計画に基づき,以下を行った.1.研究全体についての準備:本研究課題の着手に際して,関連領域についてある程度広範囲にわたって,調査研究を行った.具体的には,私的情報の集約や分権性に関する文献,ならびにその関連分野であるゲーム理論や情報の経済学,契約の理論などについてレビューを行った.2.理論研究の準備,基本モデルの構築と分析:理論分析のためのモデル構築を進めた.研究全体の目標は,遂行理論のアプローチを用いて,様々な社会・経済問題において公共的意思決定を行うために必要となる私的情報の本質的な箇所を明らかにすることである.このために,社会・経済の参加者が制度において表明,交換すべき情報について,分権的制度として,あるいは現実の制度として,適切であると考えられる制約を置き,その下でいかなる公共的目標が達成可能であるかを検討した.しかしながら,今年度の研究においては,研究代表者が既に行った研究の精緻化に終始した点が否めない.具体的には,純粋交換経済において,パレート効率的な配分を達成するためには,経済の参加者がどのような情報を交換しなければならないのかという点について,自身の以前の研究で不明確であった点を明らかにした.3.応用研究の準備:応用研究の対象としているマッチング問題の応用問題である学校選択や腎臓移植における患者とドナーのペアリングの問題についての文献の再検討を行った.当初計画では,これにより情報の非対称性の観点から現在(特に日本で)用いられている制度の問題点を明確にする予定であった.しかしながら,応用研究に関しては理論研究に増して進行状況が遅れている.本研究課題の目的は,様々な社会・経済問題において公共的意思決定を行うための分権的なメカニズムについて分析することである.例えば,経済問題に対して市場がうまく機能しない状況において,どのような代替的なメカニズムを構築すれば,効率性や公平性の観点から望ましい配分が達成できるのか,という問題に対して,メカニズム・デザインのアイデアを用いてアプローチする.諸般の事情により,今年度はエフォートを申請時に設定した50%から35%へ減少せざるを得なかった.このため,既に昨年度から当初の研究実施計画から大幅に遅れてしまっていた理論研究の部分に注力し,可能な限り研究を進めることにした.社会・経済の参加者がメカニズムにおいて表明,交換すべき情報について,分権的制度あるいは現実の制度として適切であると考えられる制約を置き,その下でいかなる公共的目標が達成可能であるかを検討した,特に効率的な帰結を達成するためには,経済の参加者がどのような情報を交換しなければならないのかという点について,昨年度から行っていた分析を見直し,修正,精緻化を行った,これらの結果,私的財のみが存在する経済での資源配分問題を始めとする多くの社会・経済問題において,効率的な帰結を達成するためには,メカニズムにおいて各参加者が自分自身に関する情報のみを表明するだけでは不十分であり,他の参加者に関する情報をも表明することが必要となることが明らかになった.
心臓・血管系細胞の機能と細胞内情報伝達を連続観察できる光学的システムの開発

本研究は、心臓および血管内皮細胞と平滑筋細胞の細胞質Ca^<2+>濃度や機能(内皮由来弛暖因子産生や張力変化等)の、これらの相互作用、またこれに強く影響する細胞内情報伝達機構を可能なかぎり同時に細胞・分子レベルで生体連続観察できるシステムを開発することを目的としている。初年度は、生体血管組織の細胞内情報検索システムとして、リコンビナント蛋白を、細胞膜に小孔を開けたスキンド血管平滑筋の細胞内へ直接投与することによって、その細胞内情報伝達機構を検索するシステムを開発した。これにより、血管のCa^<2+>非依存性収縮を引き起こす情報伝達分子として、Rhoキナーゼを同定した。次年度は、細胞質情報伝達因子と細胞膜との連結を検討するシステムを構築した。これにより、血管のCa^<2+>非依存性収縮を引き起こす新しい細胞内情報伝達因子として、スフィンゴ脂質を発見した。しかも、スフィンゴ脂質は、Rhoキナーゼの活性化を介して、血管のCa^<2+>非依存性収縮を引き起こすことが解った。最終年度は、初年度と次年度の成果をヒト血管に応用した。これにより、スフィンゴ脂質による血管の異常収縮の程度は、血清コレステロールレベルと正の相関があることを見出した。一方、血管内皮細胞については、生体内皮細胞を用いて、スフィンゴ脂質が細胞質Ca^<2+>濃度とNO産生を増加させることによって、内皮依存性血管弛緩反応を引き起こすことが解った。以上の結果より、「スフィンゴ脂質/Rhoキナーゼ情報伝達系」は、血管緊張を制御する上で、重要な役割を果たしていると思われた。血管の細胞成分は専ら内皮細胞と平滑筋細胞であるが、血管は栄養している各臓器ごとに、さらにはその分枝によって異なった機能を示す特殊な臓器である。心臓は、血管に血液を供給しているが、自らも冠動脈により栄養されている。本研究は、心臓および血管内皮細胞と平滑筋細胞の細胞質Ca^<2+>濃度や機能(内皮由来弛緩因子産生や張力変化等)の、これらの相互作用、またこれに強く影響する細胞内情報伝達機構を可能なかぎり同時に細胞・分子レベルで生体連続観察できるシステムを開発することを目的としている。本年度は、まず、このようなシステム開発の第一段として、細胞膜に小孔を開けたスキンド血管平滑筋を作成し、リコンビナント蛋白を細胞内へ直接投与することによって、その細胞内情報伝達機構を検索するシステムを構築した。このシステムを用いて、以下の結果を得た。1)Rho-kinaseの酵素触媒部位のリコンビナント蛋白を作成し、スキンド血管平滑筋に投与した。2)細胞質Ca^<2+>濃度が一定の条件下、および、細胞質Ca^<2+>がゼロの状態でも、Rho-kinaseは、スキンド処理した血管平滑筋を直接収縮させた。3)Rho-kinaseは、細胞質Ca^<2+>-カルモデュリン-ミオシン軽鎖キナーゼ系とは、独立したメカニズムによって、ミオシン軽差をリン酸化して、Ca^<2+>非依存性収縮を引き起こした。以上のことから、Rho-kinaseは、血管平滑筋の収縮を制御する新しい細胞内情報伝達因子であると考えられた。

初年度は、まず、このようなシステム開発の第一段として、細胞膜に小孔を開けたスキンド血管平滑筋を作成し、リコンビナント蛋白を細胞内へ直接投与することによって、その細胞内情報伝達機構を検索するシステムを構築した。このシステムを用いて、Rho-kinaseの酵素触媒部位のリコンビナント蛋白を血管平滑筋の細胞質に急速投与することに成功し、Rho-kinaseが血管平滑筋の収縮を制御する新しい細胞内情報伝達因子であることを示した。本年度は、上記のシステムの開発をさらに進め、Rho-kinaseなどの細胞質情報伝達因子と細胞膜との連結を検討することを試みている。その経過の中で、細胞膜脂質であるスフインゴ脂質がRho-kinaseを活性化し、Ca^<2+>非依存性収縮を引き起こすことが解った。本研究は、心臓および血管内皮細胞と平滑筋細胞の細胞質Ca^<2+>濃度や機能(内皮由来弛緩因子産生や張力変化等)の、これらの相互作用、またこれに強く影響する細胞内情報伝達機構を可能なかぎり同時に細胞・分子レベルで生体連続観察できるシステムを開発することを目的としている。初年度次年度は、生体血管組織において、細胞膜に小孔を開けたスキンド血管平滑筋を作成し、リコンビナント蛋白を細胞内へ直接投与することによって、その細胞内情報伝達機構を検索するシステムを構築することに成功した。さらに、細胞質情報伝達因子と細胞膜との連結を検討するシステムの構築を試みた。以上の過程の中で、血管のCa^<2+>非依存性収縮を引き起こす2つの新しい細胞内情報伝達因子(スフィンゴ脂質とRhoキナーゼ)を発見した。しかも、それらは、それぞれ上流(スフィンゴ脂質)と下流(Rhoキナーゼ)の因子であることが判明した。本年度は、本研究で開発したシステムをヒト標本に応用することによって、以下の所見を得た。1.このスフィンゴ脂質/Rhoキナーゼ情報伝達系は、健康なヒトの血管では、ほとんど機能していないが、高脂血症の患者では、著明に活性化している。2.スフィンゴ脂質による血管の異常収縮の程度は、血清コレステロールレベルと正の相関がある。以上のことより、本研究で発見された「スフィンゴ脂質/Rhoキナーゼ情報伝達系」は、高脂血症に伴う血管緊張異常の発症において、重要な役割を果たしているものと考えられた。また、生体内皮細胞において、細胞質Ca^<2+>濃度と一酸化窒素(NO)産生の変化を光学的に測定するシステムを構築し、このシステムを用いて、スフィンゴ脂質が細胞質Ca^<2+>濃度とNO産生を増加させることによって、内皮依存性血管弛緩反応を引き起こすことが解った。
海底津波観測に基づく早期津波予測法の開発

本研究では,ケーブル式海底水圧計のデータを用いた津波予測手法の開発を進めており,前年度までの研究によって,その根幹部分を完成させた.平成21年度は,さらなる精度向上を目指して,これまでに開発した予測手法が抱える2つの課題の解決に取り組んだ.1つめの課題は,沖合の津波観測点が少ない場合に,津波波源と観測点との位置関係に依存して津波予測精度が低下しうることである.将来津波がどこで発生するかは未知であるため,こうした予測精度のばらつきを低減することは津波予測の信頼性を向上させる上で重要である.この精度低下は,空間的に疎な沖合観測網のデータだけからでは,津波エネルギー輻射の非等方性を必ずしも考慮できないために起こる.そこで,こうした津波の指向性を陰的に取り入れることができる断層すべりを波源モデルとした予測手法を開発した.その際,海底圧力データの持つ情報を活用して断層パラメタをより正確に推定できるような設計を行い,予測精度の向上を図った.数値実験の結果,新手法を用いれば,従来の手法では波高予測が困難な位置で発生する津波に対して,高精度の波高予測ができることがわかった.2つめの課題は,地震発生直後の津波予測の精度が低いことである.従来の手法は沖合津波データのみ予測に用いるため,水圧計で十分な津波データが得られるまでは予測精度は高くない.陸に極めて近い位置で津波が発生した場合,沖合で十分な津波データが得られるより先に津波が沿岸に到来する可能性がある.そこで,地震発生直後の津波予測の精度向上をねらって,より早期に取得可能な陸上GPSデータを津波予測で利用できるように,海底圧力・陸上GPSデータの統合解析に基づく予測手法を開発した.マグニチュード8.3の2003年十勝沖地震の実測データに適用したところ,海底圧力データのみを用いた場合よりも早い段階で高精度の津波予測値が得られるようになることがわかった.本研究では,津波予測の高精度化を目的として,津波の早期検知に有効なケーブル式海底圧力計のデータを用い,沿岸における津波を迅速かつ正確に予測するためのアルゴリズムの開発を進めている.平成20年度は,2003年十勝沖地震(マグニチュード8)により発生した被害津波に対し,本研究で開発する予測アルゴリズムを用いて有効な津波予測を実現することが可能であったかどうかを,実際の海底圧力観測データを用いて検討した.この津波は,釧路沖および三陸沖で既に稼働していた計4台の海底圧力計で捉えられたが,うち釧路沖の2台は震源域の直上に設置されていたため,水面変動に加え津波を励起した海底変動そのものに伴う圧力変動も計測された.従来の予測アルゴリズムでは,こうした海底変動の影響は考慮されていないため,直接観測データに適用した場合,沿岸での津波の予測精度は悪いことがわかった.そこで,従来の手法で推定していた津波の初期波高分布に加え,震源域直上の圧力計での地震時海底変動量も海底圧力データから推定し,その推定値を津波予測に反映できるようにアルゴリズムを改良し,再度観測データに適用した.すると,津波波源に近い沿岸検潮所に実際の津波が到来するより前に,そこでの津波波高を正確に予測できることがわかった.このことから,本研究で加えた改良は予測精度の向上に有効であると考えられる.将来,過去の大地震の想定震源域の直上に密な海底圧力観測網を展開した際に,本研究で改良を加えたアルゴリズムを適用すれば,稠密圧力観測データから正確に津波を予測することができると期待される.本研究では,ケーブル式海底水圧計のデータを用いた津波予測手法の開発を進めており,前年度までの研究によって,その根幹部分を完成させた.平成21年度は,さらなる精度向上を目指して,これまでに開発した予測手法が抱える2つの課題の解決に取り組んだ.1つめの課題は,沖合の津波観測点が少ない場合に,津波波源と観測点との位置関係に依存して津波予測精度が低下しうることである.将来津波がどこで発生するかは未知であるため,こうした予測精度のばらつきを低減することは津波予測の信頼性を向上させる上で重要である.この精度低下は,空間的に疎な沖合観測網のデータだけからでは,津波エネルギー輻射の非等方性を必ずしも考慮できないために起こる.そこで,こうした津波の指向性を陰的に取り入れることができる断層すべりを波源モデルとした予測手法を開発した.その際,海底圧力データの持つ情報を活用して断層パラメタをより正確に推定できるような設計を行い,予測精度の向上を図った.数値実験の結果,新手法を用いれば,従来の手法では波高予測が困難な位置で発生する津波に対して,高精度の波高予測ができることがわかった.2つめの課題は,地震発生直後の津波予測の精度が低いことである.従来の手法は沖合津波データのみ予測に用いるため,水圧計で十分な津波データが得られるまでは予測精度は高くない.陸に極めて近い位置で津波が発生した場合,沖合で十分な津波データが得られるより先に津波が沿岸に到来する可能性がある.そこで,地震発生直後の津波予測の精度向上をねらって,より早期に取得可能な陸上GPSデータを津波予測で利用できるように,海底圧力・陸上GPSデータの統合解析に基づく予測手法を開発した.マグニチュード8.3の2003年十勝沖地震の実測データに適用したところ,海底圧力データのみを用いた場合よりも早い段階で高精度の津波予測値が得られるようになることがわかった.
学校規模のポジティブな行動支援の効果的な導入および実践と教員の専門性向上

本研究の目的は以下の2点であった。【1】学校適応アセスメントのための三水準モデルに基づき,SW-PBSの成果を体系的にデータで示し,評価するシステムを構築すること【2】SW-PBS実施の忠実性を高めるために教師が獲得すべき専門性を同定し,教師の専門性向上のための研修プロトコルを開発すること平成30年度は主にこの目的【1】を中心に,2つの研究を実施した。研究1では,大阪府下の小学校1校を対象としてSW-PBSを導入した。この小学校では1学期に「給食を残さず食べよう」,2学期には「掃除をやりきろう」という目標行動を設定し,取り組みを行った。それぞれの取り組みで対象とした標的行動の変化を「学校適応アセスメントのための三水準モデル」の水準1として検討した。その結果,取り組みを行った行動については改善が見られた。水準2として,教師の賞賛・叱責行動を直接観察により検討した。その結果,教師の賞賛行動の増加は見られなかったが,叱責は減少したことから,取り組み期間中の賞賛の割合には増加が見られた。水準3としては,子どもの学校適応感について検討したところ,特に友人との関係に関わる得点について改善が見られた。以上のことから,SW-PBSの介入の結果として子どもの学校適応に改善が見られたと言える。研究2では,徳島県の4つの小学校にてSW-PBSの導入を行い,水準1としてSDQを用いて子どもの問題行動と向社会的行動について測定を行った。また,水準3としては「学校が好きか」という程度について測定した。水準2については検討できなかった。測定を行った4校に共通して,子どもの「情緒不安定」や「多動・不注意」の項目に改善が見られた。「学校が好きか」の程度については有意な変化は見られなかった。以上の研究より,SW-PBSにより学校適応のそれぞれの水準に相当する指標の変化は確認できた。SW-PBSの導入は複数の学校で実施できており,その各学校にて複数の指標により効果の検証もできていることから,平成30年度に目標とした目的【1】に関する研究については,おおむね計画通りに進められていると言える。効果検討に用いている指標についてはどれも,研究者側から学校に依頼して収集したものであり,学校の既存の記録(例えば,欠席や遅刻,保健室の利用状況,生徒指導上の問題件数など)については扱えていないため,今後SW-PBSを学校自体で進めていくにあたって利用できるデータシステムの構築というところにまでは至っていない現状がある。この点については,校内のデータを扱う上での個人情報等の関係での難しさもあるため,慎重に進めていく予定であるが,今年度に積み残した課題として継続して検討をしていきたいところである。また,研究1ではSW-PBSの導入により教師の賞賛が増えるという結果は見られなかったことから,導入手続きとして賞賛が確実に増えるような研修や,教師のスキルレベルに合わせた段階的な導入方法についても検討していく必要がある。これは,本研究の目的【2】とも関連する部分であるため,より効果的なSW-PBSの導入のために必要となる研修プログラムの開発についても進めて行きたい。

効果検討に用いている指標についてはどれも,研究者側から学校に依頼して収集したものであり,学校の既存の記録(例えば,欠席や遅刻,保健室の利用状況,生徒指導上の問題件数など)については扱えていないため,今後SW-PBSを学校自体で進めていくにあたって利用できるデータシステムの構築というところにまでは至っていない現状がある。この点については,校内のデータを扱う上での個人情報等の関係での難しさもあるため,慎重に進めていく予定であるが,今年度に積み残した課題として継続して検討をしていきたいところである。また,研究1ではSW-PBSの導入により教師の賞賛が増えるという結果は見られなかったことから,導入手続きとして賞賛が確実に増えるような研修や,教師のスキルレベルに合わせた段階的な導入方法についても検討していく必要がある。これは,本研究の目的【2】とも関連する部分であるため,より効果的なSW-PBSの導入のために必要となる研修プログラムの開発についても進めて行きたい。学校でのデータ収集が年度末のギリギリにまでわたり,年度末の締切に作業日程が間にあわず,その入力作業等に充てる予定だった人件費が余剰したため。繰り越しとなった予算については,残っているデータ入力や分析作業の人件費に充当する形で使用する予定である。
CD-DST感受性試験の改良と各種癌の予後及びp53関連遺伝子との相関関係の検討

まず、肺癌の樹立細胞株を増やしていった。前実験から我々は株化細胞を樹立する際、このコラーゲンにマトリジェルを50%の割合で混合したものが最も効率が良いことを見つけ出していたが、これに患者血清を10%混合すると更に株化が容易であることが判明した。これを、2次継代し、ついでそのうえに通常の液体培地を加えることにより、術前化学療法を行っていない癌標本からは、ほぼ95%近い細胞株化に成功した。今回、AAH3種をこの方法で培養を行ったが、初代培養もコラーゲンゲル中では成功し、その後ほぼ株化に近い10代培養にまで成功した。この段階で、p53等の変異などについても解析を行うことができた。しかしながら、3例ともp53については正常であり、p21等のp53関連遺伝子についての異常は認められなかった。一方、病理的に肺癌と診断されているものからは,順次、株細胞を樹立していった。I期肺癌は10例で細胞株の樹立に成功し、II期肺癌はやはり9例、またIII期肺癌は化学療法を術前に行っているものを5例試みたが、壊死に陥っている部分が多く、結局4例しか樹立することができなかった。次いでIV期肺癌は転移部より標本を採取し6種の細胞株の樹立に成功した。これにより、切除癌標本そのものから遺伝子を抽出するのではなく、正常細胞のコンタミを避けて、この樹立細胞株そのものを用いることで、p53の変異についても検討していった。しかし、p53の変異と病期には、関連は認められなかった。また、今のところdisease free survivalについても差は認められていない。同時に得られた様々な抗癌剤に対する感受性の結果と癌患者の抗癌剤投与については、III期再発がIV期肺癌に対して有意に関連性が認められた。抗癌剤が、使用前に有効であるかどうかを個々の患者について検討してみることは、非常に有意義である。今回我々は、このCD-DSTのゲル培地を改良して、初期培養のみで培養を終わるのではなく、更に感受性検査後の少数の残った癌細胞から、癌細胞株を容易に樹立できるように、コラーゲン基質を改良し、この樹立細胞株そのものを用いて、p53の変異を検討した。前実験から我々は株化細胞を樹立する際、このコラーゲンにマトリジェルを50%の割合で混合したものが最も効率が良いことを見つけ出した。これを、2次継代し、ついでそのうえに通常の液体培地を加えることにより、術前化学療法を行っていない癌標本からは、ほぼ90%近い細胞株化に成功した。今回、metaplasia, dysplasia, AAH,計7種をこの方法で培養を行ったが、初代培養はコラーゲンゲル中では成功したにも関わらず、やはり正常に近いためか細胞株にまで樹立することはできなかった。したがって、癌化の前段階における解析にはこれまで通り免疫組織染色や直接イムノブロッティングを行うしか無いと考えられた。I期肺癌は3種の細胞株の樹立に成功し、II期肺癌はやはり3種、またIII期肺癌は化学療法を術前に行っているものが多いためか8例試みたが、コラーゲンgeldropletの段階で壊死に陥っている部分が多く、結局1例しか今のところ樹立していない。次いでIV期肺癌はこれのみ転移部より標本を採取し3種の細胞株の樹立に成功した。

しかし、p53の変異と病期には、関連は認められなかった。更に細胞株を樹立して解析を進めていく予定である。同時に得られた様々な抗癌剤に対する感受性の結果と癌患者の予後の三者によるprospectivestudyを進めていく。昨年度に引き続いて、肺癌の樹立細胞株を増やしていった。前実験から我々は株化細胞を樹立する際、このコラーゲンにマトリジェルを50%の割合で混合したものが最も効率が良いことを見つけ出していたが、これに患者血清を10%混合すると更に株化が容易であることが判明し々これを、2次継代し、ついでそのうえに通常の液体培地を加えることにより、術前化学療法を行っていない癌標本からは、ほぼ95%近い細胞株化に成功した。今回、AAH3種をこの方法で培養を行ったが、初代培養もコラーゲンゲル中では成功し、その後ほぼ株化に近い10代培養にまで成功した。この段階で、p53等の変異などについても解析を行うことができた。しかしながら、3例ともp53については正常であり、p21等のp53関連遺伝子についての異常は認められなかった。一方、病理的に肺癌と診断されているものからは、順次、株細胞を樹立していった。I期肺癌は7例で細胞株の樹立に成功し、II期肺癌はやはり6種、またIII期肺癌は化学療法を術前に行っているものが多いためか5例試みたが、コラーゲンgel dropletの段階で壊死に陥っている部分が多く、結局3例しか今のところ昨年の樹立した株に加えて、樹立することができなかった。次いでIV期肺癌はこれのみ転移部より標本を採取し3種の細胞株の樹立に成功した。これにより、切除癌標本そのものから遺伝子を抽出するのではなく、正常細胞のコンタミを避けて、この樹立細胞株そのものを用いることで、p53の変異についても検討していった。また、今のところdisease free survivalについても差は認められていない。同時に得られた様々な抗癌剤に対する感受性の結果と癌患者の抗癌剤投与については、III期再発がIV期肺癌に対して有意に関連性が認められた。
診療端末上で、医療従事者に必要な医学知識をオンデマンドで提供する方法に関する研究

本年度の研究実施計画に基づき、下記の研究成果を得た。1.昨年度開発したプロトタイプシステムの改良昨年度開発した知識連携型電子内科学教科書プロトタイプシステムの改良を行った。主な改良点は、診療端末から直接電子内科学教科書を呼び出す方式を取りやめ、診療端末から一旦、中間サーバを呼び出し、中間サーバが電子内科学教科書を呼び出す方式とした。この方式に改良した理由は以下のとおりである。(1)診療端末上に表示される患者情報は、処方オーダ参照画面や検査オーダ参照画面などの様々なウィンドウ(ユーザインターフェイス)に分散しており、これら異なったウィンドウから統一的な操作方法によって、電子内科学教科書を起動し適当な患者情報を自動的に送信する機構が必要となること。(2)ウィンドウによっては、患者情報が項目ごとにリスト形式で提供されている場合だけでなく、テキストボックスなどに自由文で提供されている場合もあり、これら様々なデータ形式に対しても統一的に対応可能なプログラムインターフェイスが求められること。(3)将来的に、医学知識のデータソースとして電子内科学教科書だけでなく、様々なデータソース(薬剤データベース、標準看護計画等)を選択して利用可能な柔軟な機能を持たせる必要があること。2.利用実績の評価病院全体での電子内科学教科書のアクセス数は、インライン画像等を除き、月平均約15,000件であった。このうち外来診療端末からは約1,600件、病棟診療端末からは約3,600件のアクセスがあった。なお、連携システムを利用したアクセスは、月平均約60件と現在のところ非常に少ないが、これはシステム稼動後の月日が浅いこと、積極的な広報を行っていないことなどが影響していると考えられる。なお、上記成果は、雑誌論文1にあげた第20回医療情報学連合大会において報告を行った。1医療スタッフが、実際の臨床場面で医学知識を必要とする状況のモデリング医療スタッフが臨床場面で医学知識を必要とする状況のユースケースに基づき分析を行った。診療情報システムと電子医学教科書間で連携するための電子医学教科書側に必要なサービスとして、医学文書提供サービス、医学文書検索サービス、管理サービスの三つのサービスを定義し、それぞれに必要なメソッドを定義した。2新たな医学知識提供システムの設計診療端末から容易に電子医学教科書にアクセスする方法として、診療端末に保存されている項目と電子教科書の本文を関連づける方法以外に、放射線レポートや病理レポートなど自由文で書かれた文書の中の医学用語と電子医学教科書を連携する方法の開発を行った。自由文中の医学用語の表現は多様であるため、まず7万語の医学用語のシソーラスを開発し、このシソーラスを用いて、(1)文書内から直接用語を切り出し、シソーラスとマッチングする方法、(2)シソーラスに含まれるすべての用語で、文書内の用語とマッチングする方法の二つの方法について、関連情報生成速度の特性の違いを検証した。その結果、3000文字以下の短い文章であれば、前者の方法がより高速に関連情報を生成可能であり、比較的短い文章で構成される、放射線レポートや病理レポート等の場合には、前者の方がより有効であることが示唆された(文献1)。3設計に基づいたプロトタイプの開発上記の方法に基づき、ユーザが自由に入力する文書に対して、リアルタイムに電子医学教科書との関連情報を生成する手法を応用した電子医学教科書を開発した(図書1)。このシステムを診療端末に組み込み、実際の放射線レポートや病理レポートに応用することは今後の課題である。
Drip Line近傍の原子核の崩壊様式

1かさ原子核の柔らかい励起状態の崩壊ゆるく束縛された中性子を持つ^<11>Liや^<11>Be等の双極子励起は他の安定した原子核とは違って、しきい値付近に大きな遷移確率を持つことが実験的に確認された。この原因は我々の研究からも明らかにされたように、ゆるく束縛されたかさ中性子の波動関数が散乱状態へ励起されたことによるしきい値付近の異常と考えられている。このような励起モードは共鳴状態に比べ極端に寿命が短い特徴がある。この柔らかい双極子励起により、かさ原子核と重い原子核の反応は大きなクーロン分解反応断面積を持つ。分解後のfragmentの再加速は励起状態の寿命に非常に敏感であることが知られており、fragmentの散乱機構を明らかにするために、その崩壊確率の時間依存性を明らかにした。また、双極子型以外の柔らかい多重極励起も我々の計算等で予言されているが、その実験的検証の可能性をアイコナ-ル模型を用いて検討した。中性子過剰核及び陽子過剰核のβ崩壊の研究は実験的にも理論的にも多くの未知の問題を含む研究領域である。我々は軽い中性子過剰核や陽子過剰核のβ崩壊をHF+RPAの方法で研究し、安定核ではIsobaric Analogue State(IAS)状態より励起エネルギーが高い巨大Gamow-Teller状態が、Drip Line近傍核ではIASより低いエネルギーに発生することを示した。これは原子核の安定線上より大きくはなれた原子核では、陽子と中性子のFermiエネルギーに大きな差が出てくることに起因する。これらの研究は宇宙物理や太陽中性微子の測定にも関連がありその意義を検討した。
高齢者の口腔機能と全身疾患，機能との関連：機械学習を用いた網羅的かつ縦断的解析

超高齢社会であるわが国では,健康寿命の延伸と健康長寿の達成が重要な課題である.健康寿命の延伸には,動脈硬化性疾患や認知症,フレイルなどの予防が重要であると考えられている.近年,全身疾患などと口腔疾患・機能との関連について、様々な研究結果が報告されているが,多人数を対象として多分野にわたるデータを網羅的かつ縦断的に分析し,その相互作用や因果関係について明らかとした研究はほとんどない.そこで,本研究では,70歳,80歳,90歳の後期高齢者を対象とした縦断研究より,全身疾患や認知症などと口腔機能との関連について,機械学習の手法を応用して,因果関係,交互作用を含めて網羅的に検討を行うことを目的とした.超高齢社会であるわが国では,健康寿命の延伸と健康長寿の達成が重要な課題である.健康寿命の延伸には,動脈硬化性疾患や認知症,フレイルなどの予防が重要であると考えられている.近年,全身疾患などと口腔疾患・機能との関連について、様々な研究結果が報告されているが,多人数を対象として多分野にわたるデータを網羅的かつ縦断的に分析し,その相互作用や因果関係について明らかとした研究はほとんどない.そこで,本研究では,70歳,80歳,90歳の後期高齢者を対象とした縦断研究より,全身疾患や認知症などと口腔機能との関連について,機械学習の手法を応用して,因果関係,交互作用を含めて網羅的に検討を行うことを目的とした.
経口ルートによる豚連鎖球菌感染症の発症メカニズムの解明

本研究では豚連鎖球菌による経口ルートによる感染に着目して、本菌の腸管から血中移行を果たすメカニズムを本菌が産生するSLY毒素とともに調べた。マウスループモデルからSLY欠損株では血中移行を果たす菌株は非常に少なく、組換えSLY単独でも血中移行を引き起こす。またSLYは腸管上皮組織に細胞傷害性を与え、バリア破壊を引き起こしていることが判明した。一方でトランスウェルを用いた実験でも同様な現象が見られるのに加え、SLY低濃度時に細胞骨格への働きかけ、またカルパインの誘導による細胞間隙蛋白の減弱が見られた。SLYのこのような働きにより細胞が弱体化しバリア破壊が引き起こされることが判明した。昨年度の研究では、豚連鎖球菌及びスイリシン単独でも腸管上皮破壊を引き起こし、血中への移行を促進させることを明らかとした。そこで、本年度では、スイリシンのコレステロール結合部位である、トレニンとロイシンをポイントミューテーションにより両方ともグリシンに置換し、不活化スイリシンの作製を行い、不活化スイリシンによる腸管上皮細胞への影響を検証した。さらに、スイリシンと同様の種類の毒素であるストレプトリジンOを用いて、スイリシンと同様に腸管上皮破壊を引き起こすのか、A群連鎖球菌及び組換えストレプトリジンOを用いて検証を行った。感染実験はマウス腸管ループ法を用いた。その結果、スイリシン10ug/mlで腸管上皮細胞は破壊されるのに対して、不活化スイリシンでは10及び100ug/mlの濃度でも腸管上皮細胞を破壊することはなかった。さらに血中への移行度合を示す、FITCデキストランの量も変化はなく、不活化スイリシンは腸管上皮細胞に影響を示さないことが判明した。さらに、A群連鎖球菌を腸管内に入れると、本菌同様に血中移行を引き起こすことが判明し、またA群連鎖球菌が産生するストレプトリジンOを腸管に投与するとスイリシンと同様にFITCデキストランが血中から検出されることから、スイリシンやストレプトリジンOの毒素であるコレステロール依存性細胞溶解毒素は腸管上皮細胞を破壊し、血中移行を促進させるものであることが判明した。患者の多くが生ブタ肉を摂食している事実から経口ルートからの感染が推測されているが、実験室レベルでそれは実証されていない。そこで、どのようにして腸管膜バリアを破壊し血中へと豚連鎖球菌が移行するのか明確にすることを目的とし研究を行った。加えて、前研究結果から、病原性の強い本菌では病原遺伝子であるスイリシンを持っている株が多い、そこで、病原性の一つであるスイリシン遺伝子を欠損させ、腸管感染におけるスイリシンの役割も同様に調べた。その結果、感染後3時間で上皮細胞は突破され、粘膜固有層に本菌が侵入していることが判明した。その後、腸管絨毛は崩れ落ちるように破壊されることが判明した。しかしながら、スイリシン遺伝子欠損株では上皮細胞の一部破壊、粘膜への侵入は認められるものの、その箇所は少なく、また腸管絨毛が崩れ落ちるようなことはなかった。さらに、本菌の血中移行数を定量した結果、スイリシン遺伝子欠損株では、野生株に比べ、血中移行が著しく阻害されることが判明した。さらに組み換えスイリシン蛋白とFITCデキストラン(FD)を混ぜ、同様に感染させた結果、スイリシン濃度依存的にFDは血中から検出された。さらにスイリシンの機能がない組み換えスイリシン蛋白を作製し、同様に血中移行実験を行った結果、スイリシン不活化組み換え蛋白では血中からのFD検出量は極めて低濃度であることが判明した。加えて、抗スイリシン抗体を作製し、本菌と混ぜ、感染させて血中移行を見た結果、抗スイリシン抗体を加えた本菌では血中移行を著しく阻害させることが判明した。これらの結果から、本菌感染によって、腸管上皮細胞の破壊から、粘膜固有層への侵入、絨毛の破壊、それに伴って、血中移行が引き起こされると考えられる。また、スイリシン蛋白が本菌の血中移行に強く関与していることが示唆された。トランスウェルシステムを用い、本菌滴下後、細胞層の透過経緯について観察した。本菌滴下15時間後に電位が下がり始めると同時に菌が透過することが判明したが、細胞傷害性も細胞生存率も変化がないことが明らかとなった。しかしながらスイリシン(SLY)ノックアウト株では36時間でも電位は下がらず、細胞傷害性はなく、細胞生存率は高いことが判明した。また、感染15時間後の細胞間隙蛋白を調べた結果、ZO-1、E-cadherinにおいて、著しく減少しているのに対して、SLYノックアウト株では減少していないのが判明した。

共焦点顕微鏡、透過型電子顕微鏡で観察しても、細胞間隙に多く本菌が集まって抜けていることが確認された。一方、組換えSLYを使い、同様にトランスウェルに滴下し電位の変化を調べると、SLY濃度依存的に電位は下がり、FITCーデキストランを透過させることが判明した。これはストレプトリジンOでも同様に示すが、LPS、不活化SLYでは示さなかった。同様に細胞間隙蛋白の発現をみるとSLY濃度依存的にZO-1、E-cadherinは減少することが判明した。加えてSLYはTLR4に刺激を与え、Ca2+を介しcalpainによって細胞間隙の結合を弱めることを明らかとした。加えて、低濃度のコレステロール依存性細胞溶解毒素(CDC)は細胞骨格に関わるRhoAに刺激を与えるとの報告があり、SLYもCDCの1つであるためにRhoAの発現を調べた。この結果、SLY濃度依存的にRhoA、RhoBの発現を高めることが判明した。これにより細胞骨格にダメージを与えることが判明した。本研究結果から、本菌が細胞に感染後、低濃度SLYにより細胞膜に穴が開き、SLYが細胞内に侵入し細胞骨格にダメージを与える。本菌が増えSLY濃度が高くなるとTLR4を刺激しCa2+を介してcalpainによって細胞間隙を弱める。この2つの働きによって弱った細胞に対して、本菌が細胞間隙に当たり細胞層の透過を引き起こすものと考えられる。病原微生物昨年10月に新しい部局に移り、セットアップ等で研究が一時中断したために、当初予定よりも遅れることになった。また、昨年度予定していたトランスウェルの実験は細胞の調子等の条件設定が上手く整わず、そのかわりに不活化スイリシンの研究を進めることができ、当初の予定にはなかったが、深い研究ができていると考えている。本研究は動物実験から行い、マウスループ法を用いた感染実験は、ほぼ予定通り、終了することができた。現在、平行してトランスウェルシステムを用いたin vitro系の実験を進めているが、感染細胞生物学研究グループとの共同研究で助言も頂いているために、当初予定通り、研究は順調に進展していると思われる。現在、腸管上皮細胞を使用しトランスウェルシステムを用いた感染実験を行っている。感染後の菌のバリア破壊への進展状況を共焦点顕微鏡を用いて明らかにすると同様に、細胞側の変化を明らかにしていく予定である。特に、シグナリングに焦点を当て、バリア破壊との関わりを明らかにする予定である。現在、腸管上皮細胞を使用しトランスウェルシステムを使った、in vitroにおける本菌による感染実験を行っている。本菌感染後、細胞層の通過をどのように行うのか、電位変化、本菌の通過数の定量及び共焦点顕微鏡による観察により明らかとする。また、本菌通過時に細胞間隙蛋白質の変化を定量し、どのように関わりがあるのか、明確にする。また、病原因子であるスイリシン遺伝子欠損株、組み換えスイリシン、不活化組み換えスイリシンを用い、スイリシン遺伝子が本菌の腸管上皮細胞通過にどのように関わっているのか、メカニズムを明らかにする予定である。動物実験として、本菌感染時におけるTh17細胞の発現解析を行う。定量的RT-PCRによるIL17の発現解析、またセグメント細菌への影響を調べる。さらに、Th17欠損マウスを用い、本菌感染後、血中より菌数の定量を行い、本菌の血中移行に変化があるかどうか検討を行う。