hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
仮想化環境と制御システムの証拠保全を実現する基盤ソフトウェアの研究

平成30年度は以下の研究を行った.(研究1)サイバー攻撃による攻撃者の行動の把握,被害の把握,および電子的な証拠保全を可能にする仮想化技術の研究開発今年度は,平成29年度に明らかにした同時に複数の仮想マシンを対象に追跡する手法の性能上の課題を詳細に分析し,性能オーバヘッドの詳細な分析を行った.具体的には,同時に多数のVMを走行させた場合のオーバヘッド,及びファイルアクセス処理を行ったときのオーバヘッドを詳細に分析した.また,オーバヘッドの削減法の提案とその効果を評価した.削減法としては,ログの出力タイミングに着目した手法を提案し,その効果を予測した.また,ファイルパス取得処理のオーバヘッドも大きいため,機密情報の拡散追跡機能の処理においてファイルパス取得処理を削減したときのオーバヘッド削減の効果を予測した.さらに,ゲストOS上の機密情報の流れを可視化する手法の検討やゲストOS上の重要サービス情報の保護手法についての検討も行った.特に重要サービスの保護については,ファイル操作や通信を隠蔽し,重要サービスを保護する手法の提案と実装評価を行った.(研究2)制御システムの可用性を損なわないライブフォレンジック技術の研究開発今年度は,マルチコア環境でのプロセスのスナップショットを取得するデジタルフォレンジック手法の実現方式についての詳細に検討し,評価し,有効性を示した.また,研究の成果を情報処理学会論文誌の論文としてまとめて,投稿し,掲載されている.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は,以下の研究を行った.(研究1)仮想マシン上の機密情報の拡散追跡複数の仮想マシン上の機密情報の拡散追跡を実現するために,仮想マシンモニタが仮想マシン上で発行されたシステムコールをフックした際に,どの仮想マシンから発行されたのか識別する方法を検討し,その基本方式を明らかにした.また,単体の仮想マシンを保護対象とした場合に,機密情報の拡散追跡機能の処理がどのくらいのオーバヘッドを伴うのか,詳細に評価した.評価の結果,特にオーバヘッドの大きい処理を明らかにし,改善の必要があることを示した.(研究2)制御システムの可用性を損なわないライブフォレンジック技術の研究開発シングルコアプロセッサの計算機を対象として,プロセスを複製して複製プロセスからメモリイメージのスナップショットを取得し,複製時のメモリコピーを最小限にすることでシステムの可用性を保つ方法を提案した.この手法を用いてメモリイメージを取得することで,ファイルシステムに痕跡を残さない攻撃に対処できる.また,制御システムへの適用可能性を評価した結果を報告した.また,仮想マシン上のアプリケーションや,制御システムなどの重要サービスへの攻撃を防止する手法の確立のために,アプリケーションへの攻撃を防止する研究として,Use-After-Free脆弱性攻撃を防止する手法,及びOSカーネルの脆弱性を利用した特権昇格攻撃を防止する手法について研究成果を発表した.また,重要サービスへの攻撃を防止する手法の研究として,重要サービスへの攻撃を防止する仮想マシンモニタによるメモリアクセス制御手法についても研究成果を発表した.計画していた要素技術の研究開発を順調に進められているため.平成29年度は以下の研究を行った.(研究1)サイバー攻撃による攻撃者の行動の把握,被害の把握,および電子的な証拠保全を可能にする仮想化技術の研究開発平成29年度は,平成28年度に設計した複数の仮想マシンの機密情報の追跡を行うための識別方法を実現し,その基本性能評価を行った.仮想マシンの識別のためには,仮想マシンに固有のユニークなIDを識別に用いる方法は参照のオーバヘッドが大きいことを明らかにし,仮想マシンの実行開始時に決まる動的な情報を併用することで,そのオーバヘッドを削減できることを明らかにした.また,機密情報の追跡処理で,処理オーバヘッドが大きい箇所を明らかにし,オーバヘッドを削減する方式の設計と実現方式を示し,評価により,削減可能であることを示した.(研究2)制御システムの可用性を損なわないライブフォレンジック技術の研究開発マルチコアプロセッサ環境において,メモリ上のプロセスの情報を保全する方式を提案し,その実現方式を示した.具体的には,従来はメモリ上の証拠保全を要求したプロセスのコンテキスト内で行っていた証拠保全処理を,証拠保全されるプロセスのコンテキスト内で行うように方式を再提案した.これにより,証拠保全をされるプロセスがマルチコア環境で動作する場合でも,メモリ上のデータの一貫性が取れた状態で証拠保全できることが期待できる.また,実装と評価により,提案方式を用いることで,実時間処理を行うプロセスに対しても,可能性を損なわずに証拠保全ができることを示した.また,仮想マシン上のアプリケーションや重要サービスへの攻撃防止手法の確立のために,Use-After-Free脆弱性攻撃を防止する手法について研究成果を発表した.また,重要サービスへの攻撃を防止する手法の研究として,仮想マシンモニタによる重要ファイル保護手法についても研究成果を発表した.計画通り,研究項目を進められているため.平成30年度は以下の研究を行った.(研究1)サイバー攻撃による攻撃者の行動の把握,被害の把握,および電子的な証拠保全を可能にする仮想化技術の研究開発今年度は,平成29年度に明らかにした同時に複数の仮想マシンを対象に追跡する手法の性能上の課題を詳細に分析し,性能オーバヘッドの詳細な分析を行った.具体的には,同時に多数のVMを走行させた場合のオーバヘッド,及びファイルアクセス処理を行ったときのオーバヘッドを詳細に分析した.

また,オーバヘッドの削減法の提案とその効果を評価した.削減法としては,ログの出力タイミングに着目した手法を提案し,その効果を予測した.また,ファイルパス取得処理のオーバヘッドも大きいため,機密情報の拡散追跡機能の処理においてファイルパス取得処理を削減したときのオーバヘッド削減の効果を予測した.さらに,ゲストOS上の機密情報の流れを可視化する手法の検討やゲストOS上の重要サービス情報の保護手法についての検討も行った.特に重要サービスの保護については,ファイル操作や通信を隠蔽し,重要サービスを保護する手法の提案と実装評価を行った.(研究2)制御システムの可用性を損なわないライブフォレンジック技術の研究開発今年度は,マルチコア環境でのプロセスのスナップショットを取得するデジタルフォレンジック手法の実現方式についての詳細に検討し,評価し,有効性を示した.また,研究の成果を情報処理学会論文誌の論文としてまとめて,投稿し,掲載されている.仮想マシンを対象とした機密情報の拡散追跡については,同時に複数の仮想マシン上の機密情報を追跡する機能を実現する.また,平成28年度に明らかにした機密情報の拡散追跡機能で,オーバヘッドが大きい処理を改善する手法を検討し,より詳細な性能評価を行う.また,マルチコアプロセッサを搭載した計算機を対象として,可用性を損なわずにメモリスナップショットを取得するライブフォレンジック技術の基本方式を実現する.研究計画に基づいて,研究を進める.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
後期新生代における北西太平洋の浮遊性微化石による古海況復元のための基礎的研究

昭和61年62年度にかけて,後新生代における北西太平洋の古海況復元のために日本列島の南から北にかけて各地域に分布する新第三系について地質調査を行い,岩相層序を確立し試料を採取した.海成の浮遊性生物の分布は,水塊との結びつきが強い.そこで,浮遊性微化石群の時代的変遷を明らかにし又各種の地理的分布とその頻度を求めることによって古海洋を推定することができる.その際に,基礎的なこととして各地区に分布する地層の対比がどの位正確であるか,その精度限界について吟味しなければならない.今回,沖縄・宮崎・奈半利・四ッ倉・中条地区に分布している鮮新統の浮遊性有孔虫死化による層位学的検討を行い,つの基準面が設定され,また一部古地機気層序との組み合わせに基づいて各基準面の同時性が検証された.今後,群集の時代的変化及び特微種の地理的分布と頻度を明確にし,鮮新世における古海洋を明らかにして行く上での重要な基礎的資料が得られた.フツサマグナ南部地域の富士川流域に分布する新第三系について,浮遊性有孔虫化石による層位学的検討を行い,地質時代について新知見を得た.また従来代表者が行ってきた房総半島・掛川・高崎地域の新第三系との対比を明らかにした.今回の対比に基づいて,中部日本の中期中新世における古地理・古海洋の復元を試みた.まず基盤岩類の分布域がその当時海面上がどうかを基盤の分布する周辺地域の堆積物の古水深や堆積学的な面,特に古流向,から推定し,更に中期中新世初期から後期にかけてそれぞれ特徴的な化石群の変遷と地理的分布などから,当時の古海流を推定した.その結果,フッサマグナ地域の南部と北部をつなぐ水路は中期中新世初期中期には存在していたが,中期中新世の後期頃には,関東・巨〓山地の隆起によってその水路は閉鎖され,その結果海流は著しく変化したことが明らかになった.昭和61年62年度にかけて,後新生代における北西太平洋の古海況復元のために日本列島の南から北にかけて各地域に分布する新第三系について地質調査を行い,岩相層序を確立し試料を採取した.海成の浮遊性生物の分布は,水塊との結びつきが強い.そこで,浮遊性微化石群の時代的変遷を明らかにし又各種の地理的分布とその頻度を求めることによって古海洋を推定することができる.その際に,基礎的なこととして各地区に分布する地層の対比がどの位正確であるか,その精度限界について吟味しなければならない.今回,沖縄・宮崎・奈半利・四ッ倉・中条地区に分布している鮮新統の浮遊性有孔虫死化による層位学的検討を行い,つの基準面が設定され,また一部古地機気層序との組み合わせに基づいて各基準面の同時性が検証された.今後,群集の時代的変化及び特微種の地理的分布と頻度を明確にし,鮮新世における古海洋を明らかにして行く上での重要な基礎的資料が得られた.フツサマグナ南部地域の富士川流域に分布する新第三系について,浮遊性有孔虫化石による層位学的検討を行い,地質時代について新知見を得た.また従来代表者が行ってきた房総半島・掛川・高崎地域の新第三系との対比を明らかにした.今回の対比に基づいて,中部日本の中期中新世における古地理・古海洋の復元を試みた.まず基盤岩類の分布域がその当時海面上がどうかを基盤の分布する周辺地域の堆積物の古水深や堆積学的な面,特に古流向,から推定し,更に中期中新世初期から後期にかけてそれぞれ特徴的な化石群の変遷と地理的分布などから,当時の古海流を推定した.その結果,フッサマグナ地域の南部と北部をつなぐ水路は中期中新世初期中期には存在していたが,中期中新世の後期頃には,関東・巨〓山地の隆起によってその水路は閉鎖され,その結果海流は著しく変化したことが明らかになった.本研究の目的は、北西太平洋中緯度地域の南北にわたる上部新生界の分布する地域において地質調査・微化石用試料の採集を実行し、浮遊性有孔虫化石による対比・年代決定を行ない、更に各地質断面における個々の種の時空分布・地理的変異を明らかにするとともに群集解析を行ない、浮遊性微古生物相の地理的異同と時間的変化を明確にし、後期新生代を通じての古海流・古水塊の変遷を考察するための基礎資料を得ることである。以下に今年度の成果の要点を個条書きで記す。1.浮遊性有孔虫化石層序:山梨県富士川流域身延付近・高知県奈半利付近及び福島県四倉付近の地質調査を実施し、岩相層序を確立し、各地質断面において微化石用試料の採集を行なった。身延付近に分布する新第三系は下位により勝坂層,和平層,出口層,屏風岩層,原層,飯富層,曙層に区分され、浮遊性有孔虫の層位学的分布を検討した結果、8化石帯が確認されまたいくつかの化石基準面の発見により中部中新統上部鮮新統の位置づけが行なわれた。奈半利付近に分布する登層、四倉付近に分布する広野・富岡層の浮遊性有孔虫化石の層位的分布の検討した結果、いくつかの化石基準面の発見により、それぞれ上部鮮新統と下部上部鮮新統に位置づけられることが判明した。

2.浮遊性有孔虫化石の時空分布と群集解析:富士川流域の新第三系の浮遊性有孔虫化石群集の解析の結果、従来北海道,東北,北関東地方にだけ分布していると考えられていた冷温性種が屏風岩層にも確認され、その時期は中期中新世中期(約14百万年前)であることが明らかになった。この冷温性種の南北は、南極地域の氷床の発達に伴う寒冷化の時期と一至し、汎世界的な規模での海洋古環境・古海流の変化に騨応しているものと考えられる。
角膜疾患に対する温度応答性ポリマーを用いた培養細胞シート移植の開発

本研究では、角膜移植の予後不良な疾患である難治性角結膜上皮疾患および水疱性角膜症に対する新しい治療法として、患者自身の細胞を用いた再生治療法を開発することを目的とした。我々は温度応答性培養皿を使用した細胞シート工学を角膜細胞の培養技術と融合することにより、移植可能な培養細胞シートを作製した。本研究の成果として、培養角膜上皮シート移植の開発では、(1)温度応答性培養皿上で角膜上皮幹細胞を増殖させ重層化した角膜上皮シートを作成・回収する方法を確立した。(2)ヘキストを用いたSP細胞の単離、細胞表面マーカーを用いたセルソートにより、角膜上皮前駆細胞の濃縮方法を確立した。(3)培養角膜上皮シートを移植する方法を確立した。(4)ウイルスベクターを用いて培養角膜上皮シートに効率よく遺伝子導入を行う方法を確立し、細胞シートを用いた遺伝子産物のデリバリーの概念を打ち立てた。培養角膜内皮シート移植の開発では、(4)正常ヒト角膜内皮細胞を初代培養して増殖させる技術を確立した。(5)温度応答性培養皿上で角膜内皮細胞を増殖させ角膜内皮シートを作成・回収する方法を確立した。さらに、この人工的に作製した内皮細胞シートにin vivo正常内皮層と同様のポンプ機能とバリア機能が備わっていることを証明した。(6)動物実験により、培養角膜内皮シートを移植する方法を確立した。培養角膜内皮シートに効率よく遺伝子導入を行う方法を確立する。開発した培養角膜上皮シート移植法は臨床応用に入っており、培養角膜内皮シート移植は臨床応用の一歩手前の状態にまで達している。これまでの角膜移植の予後不良な疾患として、熱・化学腐蝕、スチーブンス・ジョンソン症候群や眼類天疱瘡などの難治性角結膜上皮疾患および角膜内皮細胞障害で生じる水疱性角膜症がある。本研究ではこれらの疾患に対する新しい治療法として、患者自身の細胞を用いた再生治療法を開発する。難治性角結膜上皮疾患に対する再生治療法として、培養細胞シート移植法の開発を行った。温度応答性培養皿上でヒト角膜上皮幹細胞(アメリカからの実験用輸入角膜を使用)、ウサギ角膜上皮幹細胞を増殖させ重層化した角膜上皮シートを作成することができた。また角膜上皮の代用細胞として、ウサギ口腔粘膜細胞を採取して、口腔粘膜シートを作製した。低温度処置にてこれらの再生上皮シートを回収する方法を確立した。回収した細胞シートを組織学的(光学顕微鏡、電子顕微鏡)、免疫組織化学的、生化学的(ウェスタンブロット)で検討したところ、in vivo角膜上皮と類似の構造をしていることがわかった。また、細胞外マトリックスや接着タンパクが障害されずに保持されていることが証明された。さらに、コロニーアッセイにより、培養細胞シートの中には上皮幹細胞が温存されていることが証明された。これらの結果は、培養細胞シート移植の臨床的有用性を示唆している。水疱性角膜症に対しては、培養角膜内皮シート移植の開発を行った。in vivoヒト内皮細胞はG1期にある細胞で、生体内では細胞分裂しない。まず、ヒト内皮細胞の初代培養方法を確立するため、過去の文献を参考に、ヒト角膜内皮細胞を、種々の条件で培養した。その結果、正常角膜内皮層と同程度の細胞密度を得ることができる培養方法を発見することができた。本研究では、これまでの角膜移植の予後不良な疾患である、難治性角結膜上皮疾患(角膜上皮幹細胞疲弊症)と角膜内皮疾患(水庖性角膜症)に対する新たな再生医療技術を開発することを目的としている。以下に本年度の研究実績を記載する。(1)培養角膜上皮シート移植の開発

1.温度応答性培養皿上で角膜上皮幹細胞および口腔粘膜上皮幹細胞を増殖させ重層化した上皮細胞シートを作成・回収する方法および回収した上皮シートを移植する方法を確立した。とくに、両眼性の難治性角結膜上皮疾患に対して、患者本人の口腔粘膜上皮を利用する自家培養上皮細胞シート移植法を開発し、その臨床応用に成功した(Nishida K et al.,New Engl J Med 2004)。2.角膜上皮幹細胞が存在しているとされる輪部上皮から、side population細胞(SP細胞)を単離することにはじめて成功した。また、SP表現型の責任分子と考えられるBcrp1/ABCG2が輪部上皮の基底細胞に発現していることを見出した。さらに、SP細胞が幹細胞関連遺伝子の発現が高いことを証明し、輪部上皮由来SP細胞が角膜上皮細胞の前駆細胞/幹細胞である可能性を示した。(2)培養角膜内皮シート移植の開発培養内皮細胞シートを温度応答性培養皿上で作製し、低温度処理で回収することに成功した。また、回収した培養内皮細胞シートにおける細胞密度、ポンプ機能、バリア機能を定量し、正常in vivo内皮層と同等であることを示した。これらの結果より、作製・回収した培養内皮細胞シートは機能的、構造的に角膜内皮疾患(水庖性角膜症)の治療に応用できる組織工学的角膜内皮であることが示唆された。本研究では、これまでの角膜移植の予後不良な疾患に対する新たな再生医療技術を開発することを目的としている。1.培養角膜上皮シート移植の開発全年度までに、基質を用いない培養角膜上皮シートおよび培養口腔粘膜上皮シートの作成と回収方法を確立した。本年度はウサギへの移植実験を行い、移植後の培養上皮シートの動態について検討した。ウサギの全角膜上皮を剥離し輪部を全周切除して、角膜表面が血管を伴った結膜組織で被覆された、ヒトの角膜上皮幹細胞疲弊症のモデルを作製し、自己の口腔粘膜上皮シート移植を行った。ウサギ角膜は口腔粘膜から作製した細胞シートで透明に再建することができた。角膜へ移植した口腔粘膜上皮由来の細胞シートは角膜上皮と類似のケラチン発現パターンを示していた。しかし、移植後2週間の時点でケラチン12は陰性であり、完全には角膜上皮へ分化転換は示していなかった。以上の結果より、培養口腔粘膜上皮シートは機能的に角膜上皮の代用となりえると考えられた。2.培養角膜内皮シート移植の開発これまでに、角膜内皮細胞を培養法、培養内皮細胞シートの作成と回収方法を確立した。本年度は、培養角膜内皮シートの移植法を確立し、それが移植後に機能するかを検討した。ウサギの角膜内皮障害モデルを作成し、このモデルの中央部直径7mmの角膜をトレパンで打ち抜いてとりだし、その上にヒト培養角膜内皮シートを張りつけて接着させた。ヒト培養角膜内皮シートをはりつけたウサギ角膜は少しづつ薄くなり、1週間で透明性が回復したのに対して、移植しなかった群は1週間後に角膜は厚いままで不透明であった。組織学的検討では、移植群では有意に角膜厚の減少が見られ、移植した角膜内皮細胞も生着していた。これらの結果より、移植した培養内皮細胞は機能しており、我々が開発した培養内皮細胞シート移植法は臨床的に有用であることが示唆された。
学校健康教育におけう健康情報としての身体計測値の活用に関する研究

これまでの基礎研究により、身体計測値は心身の健康状態を反映することが明らかになってきたことから、学校における健康管理や健康教育に活用できる可能性が高まった。そこで本研究は、身体計測値を健康情報として用いることの有用性の証明と、学校現場における簡便な活用法を検討することを目的に行われた。また、これらと並行して発育の基礎研究も継続した。研究には、児童・生徒の健康管理に関わる学校の担任や養護教諭の協力を得て、身体計測値等を収集した。これらのデータを、(1)発育標準曲線上にプロットする、(2)測定値間の差をとって図示する、(3)等間隔で3年以上継続した測定値については時系列解析を行う、の3通りの方法で解析した。(1)は脳腫瘍の早期発見に役立ったり、虐待の把握も可能であった。(2)は特に体重の差をとることが有効であり、いじめられている子どもや大地震で被害を受けた子どもの体重は大きな変動を示していた。(3)の方法では季節変動など発育のリズムの異常が発見できた。また、身体の微調整機構に関わると考えられる波動の解析に役立つため、研究には不可欠である。しかし、学校等においては、(1)と(2)の方法を組み合わせ、日常の健康観察と併せて活用することで、健康管理に役立つことが証明できた。また、岩手県のデータからは、通学方法の違いが児童の不活動や肥満に影響していることも明らかになり、身体計測値を活用した健康管理の必要性が強調された。本研究により、身体計測値を健康情報として活用できることが確認され、その方法も確立されたので、今後はより多くの学校に啓発を行っていくことが課題となった。平成9年度は、東京近郊の小学校に身体計測を依頼し、計測方法などを打ち合わせた。また、岩手県の小学校からは身体計測データの提供があり、解析を行った。岩手県の小学校は当初の計画に含まれていなかったが、我々の研究を知り協力を申し出てくれた。身体計測値については1年間に2回の計測であったため時系列解析を行うことはできなかったが、心拍数も測定しているので、バス通学の児童と徒歩通学の児童に分けて検討したところ、バス通学児童は徒歩通学児童に比べてロ-レル指数の高い者が多く、心拍数の変動も少ないことが分かった。また、帰宅してから夕食までの時間が比較的長いなどの様子も浮き彫りになった。このことは今後の児童の生活指導に役立てることができる。よってこの研究は、今後さらにデータ収集法等を検討して継続することになった。また、阪神淡路大震災に見舞われた兵庫県の小学校では以前より毎月体重を測定しているが、震災前後で児童の体重変動が異なることが把握されている。この小学校に引き続きデータの提供を依頼し、震災から3年を経た現在、時系列解析が可能となったので(センサス局法X-11は3年分のデータがないと解析できないため)、これから着手する予定である。これらに加えて、今年度はこれまでに蓄積されたデータの解析や再検討を行い発表した。とくに小学生の肥満に関しては、夏休みの過ごし方が大きく影響していることが明らかになった。平成10年度は、以下の研究および検討を行った。1.埼玉県の小学校において身体計測値を活用した健康教育を行うために、養護教諭と研究会を持ち、活用方法について検討を行った。また、身体計測は少なくとも1年間に4回行うことが異常等の発見に役立つなどの報告があった。そのため現在3回計測(4月、9月、1月)の小学校は、できれば7月にも測定を行うことを目指すよう申し合わせた。この成果については次年度以降明らかになる。

2.岩手県の小学校では、登下校時にバスを利用する児童に肥満傾向がみられるため、バス通学児童と徒歩通.学児童の身体計測値から肥満度やローレル指数を算出して比較を行った。この結果、バス通学児童のローレル指数の平均は徒歩通学児童の平均よりも高く、さらに、春から秋にかけて高くなることが判明した。これまでの研究により、肥満度およびローレル指数が夏に高くなった場合、肥満になる危険のあることが指摘されているため、通学時に7バスを利用する児童には、学校生活の中で不活動にならないよう指導することが必要である。岩手県を含む東北地方は、肥満傾向児出現率がとくに高い地域であるが、通学時に歩かないことやライフスタイルが相互作用して肥満傾向を強める可能性も考えられる。この地域の小学校からは引き続きデータの提供を受けられるため、今後も検討を行う予定である。3.学校保健統計の戦後50年間の身体計測値よりローレル指数を求め、変化の様子を年代別、年齢別に検討した。小学生のローレル指数が最も低かったのは男女とも昭和40年前後であり、現在の男子は肥満傾向を強く反映して10歳・11歳で高く、女子はやせ傾向が14歳で指数にやや反映されていた。1.昨年度より埼玉県内小学校の養護教諭と研究会を持ち、身体計測値を活用した健康教育を行うための方法について検討を行っているが、本年度も2回の研究会を開き、その他随時電子メールで情報交換を行った。現在、身体計測を3ヶ月間隔で行い、測定値の差をとる方法(差分の検討)が簡便で有効な方法であるとの認識を得ている。また、夏休み中に体重が増えると肥満傾向が見られることから、実際にどの程度増加すると危険なのかを検討した。その結果、夏休み前の体重に対して10%以上増加したり、ローレル指数が10以上増加している場合には、よく観察し、夏休みの過ごし方なども聞く必要があるという意見が出された。2.阪神淡路大震災の被害を受けた淡路島のある小学校から、毎月測定した体重のデータが1学年6年分入手できた。測定値の差をとると、日頃担任や養護教諭が心配していた児童ほど体重変動が著しいという結果が出た。時系列解析も行って、これらの児童の不規則変動が大きいことも確かめられたが、現場では差をとる方法が最も実用的であるとの結論を得ている。また、このような変動は震災から2年以上経ても続いており、精神的に大きな衝撃を受けた場合、その影響は周囲が考えるよりも長期間残ることが示唆された。3.南北に長い日本列島の北から南までの子どもの身長・体重の変化について、季節変動に注目し、地域によってどのように変化するかを検討した。その結果、日本海側と太平洋側も関係するが、概ね北の地域では身長の季節変動が顕著で、南の地域では体重の季節変動が顕著であるという明確な結論が得られた。これは環境が発育に及ぼす影響であり、今後の健康教育において考慮される必要があると思われる。平成12年度は最終年度であるため、国内外の学会に照準を合わせて研究をまとめ発表を行った上で、全体を総括した。まず、2000年9月にイタリアで開催された国際発育学会において、口頭発表3つ、ポスター発表2つの合計5演題を発表した。これらは、発育を個人の健康情報として学校における健康管理に役立てようとする内容であり、発育学に新たな方向性を開くものである。国内においては、東京のAUXOLOGY(成長)研究会で、埼玉県内小学校の養護教諭と共同研究した「身体計測値を活用した健康管理の事例」について発表した。
中高年期の身体運動の継続が老化による免疫能の低下をどの程度防ぐか

中高年期に適度な身体運動を続けることが、加齢に伴う免疫能、特にT細胞系機能にどのような影響を及ぼすのかを断面調査により調べた。対象は、過去平均17年間のランニングやジョギング歴のある60歳代男性17名とその地域対照者19名および20歳代男性16名の3群である(平均年齢±SD:63.8±3.3、65.8±3.5、23.6±1.6歳)。早期空腹時に末梢血液を採取し、これを免疫学的検査に供するとともに、別の日に最大酸素摂取量の測定を、また60歳代の対象者2群には2日間の栄養摂取状況調査も実施した。3群間で喫煙状況に差がみられたため、全ての結果は喫煙状況別に検討した。若年群と比較すると老年2群は、CD8+細胞数を主体とするCD3+細胞数が有意に低く、CD4/CD8比が高い傾向にあり、活性化T細胞割合と感作CD4+、CD8+細胞割合が有意に高く、PHAおよびPWM刺激リンパ球増殖反応と同種リンパ球混合培養反応が有意に低く、さらにIL-2産生能が低い傾向を示した。しかし、NK細胞活性やIL-1β、IFN-γ、IL-4産生能は維持されていた。老年2群の間で比較すると、全ての免疫担当細胞サブセットの数には差はなかったが、老年ジョガ-では加齢に伴って低下していたPHAおよびPWN刺激リンパ球増殖反応が有意に高く、IL-2、IFN-γおよびIL-4産生能が有意に高値を示した。なお、年齢にかかわらず、喫煙習慣はCD16+細胞を除く全てのリンパ球サブセット数の高値とIL-1β産生能の低値と関連があった。栄養摂取状況には、老年群2群の間で大きな差異を認めなかった。以上の結果から、中高年期にランニングを中心とした身体運動を継続することにより、加齢に伴うT細胞系免疫能の低下が一定程度抑制されることが示唆された。1.中高年期に適度な身体運動を続けることが、加齢に伴う免疫能の低下にどのような影響を及ぼすのかを断面調査により調べた。2.対象には、現在まで平均17年間のランニングやジョギング歴のある60歳代男性17名とその地域対照者19名および20歳代男性16名の3群を設定した。3.SENIEURcriteriaに該当することを確認の上、早朝空腹時に末梢血液を採取し、それを各種血液学的、免液学的検査に供した。4.加齢による末梢血免疫パラメーターの変化として、CD8+細胞数を主体とするCD3+細胞数の低下、CD16+細胞数の増加、活性化T細胞割合と感作CD4+、CD8+細胞割合の増加、PHAおよびPWM刺激リンパ球増殖反応と同種リンパ球混合培養反応の低下、IL-2産生能の低下傾向、が認められた。5.継続した運動の影響として、全ての末梢血白血球分画およびリンパ球サブセットではCD4+細胞を主体とするCD3+細胞とCD19+細胞のそれぞれの数が減少していた一方で、PHA刺激リンパ球増殖反応と、IL-2、IFN-γ、IL-4産生能が有意に高まっていた。

6.以上の結果は、中高年期にランニングを中心とした身体運動を継続することにより、加齢に伴う免疫能の低下を抑制する面がある一方で、ネガティブな側面をももたらす可能性を示唆している。1.昨年に引き続き、中高年期に適度な身体運動を続けることが加齢に伴う免疫能、特にT細胞系機能にどのような影響を及ぼすのかを断面調査により調べた。2.対象は、昨年と同じ過去平均17年間のランニングやジョギング歴のある60歳代男性17名とその地域対照者19名および20歳代男性16名の3群である。早朝空腹時に末梢血液を採取し、免疫学的検査に供した。また、全員に最大酸素摂取量の測定を、60歳代の対象者2群には2日間の栄養摂取状況調査も実施した。3.3群において喫煙状況に差がみられたため、全ての結果は喫煙状況別に検討した。4.加齢による末梢血免疫パラメーターの変化として、CD8+細胞数を主体とするCD3+細胞数の低下、CD4/CD8比の増加傾向、活性化T細胞割合と感作CD4+、CD8+細胞割合の増加、PHAおよびPWM刺激リンパ球増殖反応と同種リンパ球混合培養反応の低下、IL-2産生能の低下傾向が認められた。しかし、NK細胞活性やIL-1β、IFN-γ、IL-4産生能は維持されていた。5.継続した運動の影響として、加齢に伴って低下していたPHAおよびPWM刺激リンパ球増殖反応が比較的高く維持されており、IL-2、IFN-γおよびIL-4産生能が有意に高まっていた。6.喫煙習慣は、CD16+細胞を除く全てのリンパ球サブセット数の増加やIL-1β産生能の低下をもたらしていた。7.60歳代2群の栄養摂取状況には大きな差異はなかった。8.以上の結果から、中高年期にランニングを中心とした身体運動を維持することにより、加齢に伴うT細胞系免疫能の低下が一定程度抑制されることが示唆された。
接触熱コンダクタンスの改善および形状付与による熱電モジュールの高変換効率化

熱電発電は、地球温暖化の原因となるCO_2ガスや、大気汚染となるNOxやSOxなどのガス排出のないクリーンな発電システムであり、未利用の低位熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる手段として期待されているが、その変換効率の低さが問題であり、実用化の障害となっている。そこで本研究では、熱電発電におけるエネルギー変換効率を向上させるための要素技術を開発することを目的として、次の二点に焦点を絞り研究を実施した。A)熱電モジュールの高性能化の方法として、モジュールに特殊な形状を付与することによって、モジュール内部における熱分布や熱伝導および電気伝導などの特性をコントロールする方法を検討し、その効果を検証する。B)熱電モジュール両端における熱コンダクタンスの増大化と熱応力の緩和を図るための方策を検討する。本研究の目的を達成するために実施した研究実績は、以下の通りである。(1)想定する熱電材料を積層化して、パルス通電焼結装置を用いてそのバルク体を一体焼結によって作製した。作製した熱電モジュールの電力を測定し、エネルギー変換効率を求めて形状付与の効果を調査・検討した。その成果の一部を論文発表した。(2)作成したプログラムにより、熱電モジュール内の熱分布、熱伝導および電気伝導等の特性に及ぼす付与した形状の影響を調査・検討した。(3)熱電モジュール端に接触させる熱媒体を選択し、熱電モジュールの熱媒体との界面における反応物の有無を、SEMや光学顕微鏡にて観察した。反応物が観察された場合に、EPMAやEDXを用いてその反応物を同定した。(4)目的温度にある熱媒体と熱電モジュール端を接触させて電力の測定を実施した。そこで本研究では、熱電発電におけるエネルギー変換効率を向上させるための要素技術を開発することを目的とする。今年度は熱電モジュールの高性能化の方法として、モジュール内部における熱伝導および電気伝導などの特性をコントロールする方法を検討するために、以下の研究を実施した。(1)各種熱電材料を想定して、熱分布、熱伝導および電気伝導等の特性を調査できる計算機シミュレーション用のプログラムを作成した。(2)想定する熱電材料を遊星ボールミルにて合成し、パルス通電焼結装置を用いてその焼結体を作成した。レーザーフラッシュ法による熱定数測定装置を用いてその材料の熱伝導率や比熱を、熱電特性評価装置を用いてゼーベック係数や電気伝導率等を実測し、計算機シミュレーションに用いる熱電材料の基礎データを収集し、その成果を論文発表した。(3)作成したプログラムにより、セグメント型熱電モジュール内の熱伝導および電気伝導等の最適化について検討し知見を得た。その成果を国内の学会で口頭発表した。(4)セグメント型熱電モジュールの熱起電力、電気抵抗、電力、素子端温度の測定が出来る装置を自製した。(5)パルス通電焼結法を用いてセグメント型熱電モジュールを作成し、異種熱電材料間の界面および電極-熱電材料間の界面をSEMおよびEDXによる観察を実施し、その成果を国内の学会で口頭発表した。また、自製した装置によってその素子の電力を測定するとともに、エネルギー変換効率や接触抵抗をシミュレーションから求めた。
遺伝子欠損マウス作成による破骨細胞の転写制御因子OCZFの機能解析

破骨細胞において特異的に発現する転写制御因子OCZFの機能について明らかとするために、OCZF(Osteoclast zinc finger protein)のマウスのホモログであるLRF(Leukocyte-related factor)のゲノムをBACクローンから単離しターゲットベクターを作成した。このベクターを用いてES細胞に遺伝子を導入し、G418を添加し細胞を選択後500コロニーをピックアップしPCR及びSouthern解析を行った結果6個の陽性クローンが得られた。このLRF(+/-)のES細胞のクローン6個を用いて、さらにG418の濃度をあげていくつかの耐性ES細胞のクローンについてスクリーニングを行い、LRF(-/-)ES細胞の作成を行った。現在いくつかのクローンを用いたin vitroの破骨細胞分化におけるOCZFの機能についての解析を行っている。LRFノックアウトマウスは既にアメリカの研究室で作成されていることが判明し、LRFノックアウトマウスは胎生致死であることが明らかになった。このような理由から、現在既に作成していたES細胞のクローンを使用しノックアウトマウスを作成するより、アメリカで作成されたノックアウトマウスを使用した実験を始めることとなった。現在、日本の他の研究室との共同での実験を始め準備を整えているところである。In vitroでのOCZFのノックアウトを行うため、RNAi(干渉)を用いたLRFの発現抑制を試みた。まず、破骨細胞の分化への影響について調べるため、マウスマクロファージ細胞株RAW264細胞を用いて、細胞にDNAやRNAを効率よく導入する方法について検討した。その結果、アマクサ社のNucleofecterを用いてマクロファージ細胞内へ80%以上の高効率でDNA, RNAを導入できることがわかった。LRFを発現抑制するRNAiをいくつかデザインしRAW264細胞に導入しRANKLによる破骨細胞の分化誘導を試みた結果、LRFの発現を抑制することにより、破骨細胞の分化がdose responseに抑制されることが明らかとなった。OCZF(Osteoclast zinc finger protein)のマウスのホモログであるLRF(Leukocyte-related factor)のゲノムをBACクローンから単離し制限酵素で切断しmapを作成した。と同時に、southern解析を行い制限酵素切断パターンを確認した。さらにこれらの情報をもとに3種のターゲットベクターをデザインし、それぞれのターゲットベクター及びそのコントロールベクターを作成した。それぞれのターゲットベクターについて10個程度のプライマーをデザインし、希釈したコントロールベクターを用いて種々の条件でPCRを行い、fgオーダーでPCRが可能なターゲットベクターを選出した。さらにこのベクターについていくつかのプローブ5'側及び3'側それぞれを作成し、southern解析において使用可能なプローブを選出した。ES細胞の培養を始める前に7フィーダー細胞をCD-1妊娠マウスの15日の胎児から分離した。フィーダー細胞を増やしマイトマイシンCで2時間半処理したもののうえにES細胞(E14)をまき毎日medium交換を行いながら培養・継代を行い増やした。この細胞にlinealizeしたターゲットベクターを添加後Bio-Rad Gene Pulserを用いて340KV,250μFDの条件で遺伝子導入した。この細胞をgelatinコートしたdich10枚にまき2日後G418を300μg/mlとなるように添加し毎日medium changeをしながら8日培養した。500個コロニーをピックアップしPCRでチェックした結果8個の陽性クローンが得られた。これらのクローンをさらに増やしsouthern解析を行った結果6個のES-LRF(+/-)クローンが得られた。現在これらのクローンを用いてdouble knockout細胞及びノックアウトマウス作成の準備を進めている。破骨細胞において特異的に発現する転写制御因子

OCZFの機能について明らかとするために、OCZF(Osteoclast zinc finger protein)のマウスのホモログであるLRF(Leukocyte-related factor)のターゲットベクターを用いてES細胞に遺伝子を導入することによりLRF(+/-)のES細胞を作成した。このLRF(+/-)のES細胞のクローン6個を用いて、さらにG418の濃度をあげていくつかの耐性ES細胞のクローンについてスクリーニングを行い、LRF(-/-)ES細胞の作成を行った。現在いくつかのクローンを用いたin vitroの破骨細胞分化におけるOCZFの機能についての解析を行っている。LRFノックアウトマウスは既にアメリカの研究室で作成されていることが判明し、LRFノックアウトマウスは胎生致死であることが明らかになった。このような理由から、現在既に作成していたES細胞のクローンを使用しノックアウトマウスを作成するより、アメリカで作成されたノックアウトマウスを使用した実験を始めることとなった。現在、日本の他の研究室との共同での実験を始め準備を整えているところである。In vitroでのOCZFのノックアウトを行うため、RNAi(干渉)を用いたLRFの発現抑制を試みた。まず、破骨細胞の分化への影響について調べるため、マウスマクロファージ細胞株RAW264細胞を用いて、細胞にDNAやRNAを効率よく導入する方法について検討した。その結果、アマクサ社のNucleofectorを用いてマクロファージ細胞内へ80%以上の高効率でDNA, RNAを導入できることがわかった。LRFを発現抑制するRNAiをいくつかデザインしRAW264細胞に導入しRANKLによる破骨細胞の分化誘導を試みた結果、LRFの発現を抑制することにより、破骨細胞の分化がdose responseに抑制されることが明らかとなった。
定量プロテオミクスによる脱ユビキチン化酵素の網羅的基質探索

我々は独自に開発したポリユビキチン化タンパク質濃縮法と高感度質量分析技術を組み合わせることにより、出芽酵母ゲノムにコードされるUSP型脱ユビキチン化酵素全16種類の網羅的基質同定を試みた。最終的に、94の潜在的な酵素-基質関係を同定し、その一部については分子生物学的な手法による確認作業を追加した。脱ユビキチン化酵素はユビキチンC末が形成するペプチド結合やイソペプチド結合を加水分解することによりユビキチン化蛋白質の運命決定や細胞内遊離ユビキチン総量の維持に関与しており、ヒトにおいてはある種の癌や神経変性疾患の原因遺伝子であることが明らかになっている。各々の脱ユビキチン化酵素の機能解明は重要な課題だが、その鍵になる特異的基質同定は一般的に困難が伴う。この課題に我々はポリユビキチン化蛋白質を優先的に濃縮できる「パラレルアフィニティタグ精製(PAP)法」とその発展技術であり、サンプル間でのユビキチン化状況の僅かな違いまで相対比として把握できるSILAC-PAP-MS解析システムを用いて挑戦する。具体的には、出芽酵母のゲノム上にコードされるすべてのUSP型脱ユビキチン化酵素に関して特異的基質の同定を試みる。21年度は脱ユビキチン化酵素の基質探索に適したSILAC-PAP-MSシステムを構築し、そのシステムを用いて、実際に、出芽酵母のすべてのUSP型脱ユビキチン化酵素(全16種)に関して特異的基質の同定を試みた。16種類の脱ユビキチン化酵素欠損株を用いたSILAC-PAP-MS解析を行い、771種類、のべ3426個のユビキチン化蛋白質を同定し、126種類、のべ536種類のユビキチン化蛋白質の相対定量に成功した。この相対定量値をもとに27の酵素-基質ペアと67の酵素-準基質ペアを選定し、部分的に確認作業を行った。いくつかの脱ユビキチン化酵素では基質蛋白質間に生物学的な相関関係を認め、このアプローチの有効性が確認された。この課題に我々はポリユビキチン化蛋白質を優先的に濃縮できる「パラレルアフィニティタグ精製(PAP)法」とその発展技術であり、サンプル間でのユビキチン化状況の僅かな違いまで相対比として把握できるSILAC-PAP-MS解析システムを用いて挑戦した。具体的には、出芽酵母のゲノム上にコードされるすべてのUSP型脱ユビキチン化酵素に関して特異的基質の同定を試みた。前年度は16種類の脱ユビキチン化酵素欠損株を用いたSILAC-PAP-MS解析を行い、771種類、のべ3426個のユビキチン化蛋白質を同定し、126種類、のべ536種類のユビキチン化蛋白質の相対定量に成功した。22年度は前年度から引き続いての酵素-基質関係確認作業に加え、特に重要だと予想されるペアに関しては生物学的な意義を探る個別研究を行った。今のところ非常に興味深い知見が得られており、本申請で採用したアプローチの有用性・新規性が再確認できている。
局地的集中豪雨にも耐える大雨のための避難計画と避難所計画の開発研究

被害地域から離島、中間・山間農業地域を選び、水害記録・現地調査、郵送アンケート調査を実施し、地勢と避難行動と避難所形成の相互関係および計画課題を分析した。豪雨状況のリアルタイムの双方向情報伝達の不通と、避難路の寸断も想定する避難計画が必要であり、豪雨の場合は、小学校区よりも小さな部落単位やコミュニティ単位で避難所整備が必要であり、防災無線による避難勧告よりも地元消防団の避難誘導が有効であった。被害地域から離島、中間・山間農業地域を選び、水害記録・現地調査、郵送アンケート調査を実施し、地勢と避難行動と避難所形成の相互関係および計画課題を分析防災計画の改善に有用な共通課題が浮かび上がった。1<高齢化したコミュニティの課題>高齢者の避難行動能力は深刻な問題(住用町)をはらんでいる。そして高齢者福祉施設で遭難が発生している点は、施設の立地場所の検証と災害の想定・対応マニュアルの見直しを要求している。高齢者の徒歩避難能力を期待できない問題は、高齢者だけの核家族や単身家族において課題となっている。2<避難圏の規模の課題>山裾と海岸や川の間をぬうように線状に分布する集落は、道路が分断されると孤立を余儀なくされ、核となる集落にある小学校等の指定避難所へ避難することができない。そのために地区内の公共的な施設(集落公民館、集落集会所、神社など)が避難所に転用されていた。このような地勢と避難行動と避難所形成の関係を検討することが大切である。孤立集落において重症患者が出ると、防災ヘリが孤立集落に来て救出活動を行っていた。これらの実態から、指定避難所の避難圏域よりも小さな零細集落単位の避難圏域の位置づけと、防災ヘリの離着陸場所の整備が求められる。3<情報の採取・伝達・対応の課題>浸水により携帯電話中継基地が破壊される(住用町)ことは予想されなかった。また基本的問題である情報採取、情報伝達、情報内容への対応の過程が欠けると、情報が効果をもたない。情報機器を有効に活用する方策が必要であるが、基本的なことが不十分で被害が拡大する実態がある。通信ネットや避難所の公共施設に被害がないことを前提に立案された防災計画は、単線的な計画であり、もっとシビアな状況を想定して、第一の防災計画が破綻した場合は、第二計画に転換できるといった複線の計画系列に改良することが強く要請されている。自助・共助・公助を組み込んだ大雨対応型の避難計画と避難所計画の開発研究を目的として,平成23年度は,地勢が異なる3被害地(兵庫県佐用町,鹿児島県奄美市,福島県南会津郡・大沼郡)を全戸を対象とするアンケート調査を行い,避難行動・避難生活の実態に関するデータを収集した。1.兵庫県佐用町(2009年8月豪雨);避難生活アンケート調査の集落単位の集計から,川の合流点にある集落,蛇行流域にある集落,二つの河川に挟まれた集落に大きな被害があり,指定避難所の立地と建物の安全性,避難所への経路の危険性を分析した。2.2.鹿児島県奄美市住用町地区(2010年10月奄美豪雨);自治体の災害対策の経緯説明を受けた後で,住民に避難生活アンケート調査を行った。全国的に共通する課題は,(1)通信インフラの被害で災害対策本部と被災地との双方向連絡の不通,(2)体の不自由な人や高齢者の避難,(3)局地的な集中豪雨の状況把握の難しさ,である。自力で指定避難所まで避難できない高齢者が多くなっており,消防団の救助がなければ避難ができない実態を語っている。自力避難を前提にしない避難計画が求められている。奄美大島は,大部分が山で平野部分は東部の笠利町にしかなく,崖崩れで道路が通行止めになると集落が孤立する。海岸沿いの孤立集落への救援物資の搬送は海路と防災ヘリコプターが有効であった。住用地区では,特別養護老人ホームが土砂崩れに遭い,マイクロバスを使って住用地区で最も広い公共施設である奄美体験交流館に入所者が移動した。その結果,支援物資配給,給食,救急医療等が体験交流館に集約され,次に周辺避難所の避難者も移動した。このような避難所の地域環境のモデル図を作成した3.福島県南会津郡・大沼郡(2011年7月新潟・福島豪雨);鉄道の寸断,橋の流出があり,完全復旧の見通しがつかない。避難生活アンケート回答を回収中である。平成23年度は,避難計画と避難所計画の再構築の手がかりとなる問題のある実態を解明するために,水害記録調査→水害現地調査→アンケート作成と調査の3段階の調査を研究計画通りに進めた。3調査対象地域である奄美大島,兵庫県佐用町,福島県南会津郡・大沼郡において,水害記録調査を行った結果,過去にも水害があり,災害が繰り返されていることがわかった。水害現地調査は,自治体の情報提供の協力もあり,おおまかな水害の状況を把握することができた。

また郡部を調査対象としているために,いわゆる過疎集落も調査対象地区にしたために,10数戸の小集落であっても,集落集会所や神社社殿,安全な住家などを避難所にしていることが判明した。都市において地震を想定して,都市火災からの避難と広域避難場所や,小学校体育館を収容避難所とする地域防災計画と異なる郡部型の避難所計画を整理して改善することが急務である。このような被害状況の把握に立って,地域の全住民を対象とする避難生活アンケート調査を,郵送によって実施した。その結果,被災者が最も改善を求めたことは,飲食料や,トイレや,緊急医療ではなく,情報伝達手段のインフラストラクチャーの耐震性と,水害予測や避難誘導に関する迅速で正確な情報の提供であった。調査に対する住民の反応が大きく,熱心な訴えを綴った回答が返送され,「おおむね順調に進展している」と自己評価できる。平成24年度は,23年度の郵送アンケートの回答をさらに詳しく集計しつつ,並行して,水害現地調査,計画コンセプトと方策,計画の再構築と提案の3段階の研究計画を遂行する。1.水害現地調査:アンケート結果に表れた諸傾向を現地で検証することである。前年度に未解決の課題となった情報インフラの耐震化と水害予測情報の作成,および郡部地域における避難所の段階構成と相互連携そして総合化について,考察をすすめなければならない。2.計画コンセプトと方策:避難経路・避難誘導,避難所の建物条件・避難生活支援・避難所の管理運営方式の設計について,諸課題の具体的な解決策は,公助・共助・自助の視点をもってデザインすることが求められる。3.計画の再構築と提案最終年度末の研究推進計画であり,次のテーマに関する研究を推進する。(1)自治体の避難指示を補う自助・共助の避難行動指針と避難計画,(2)避難所の複数選択と段階構成配置,共助による避難所の開設と運営,(3)局地的集中豪雨にも耐える避難計画と避難所計画の再構築と提案1.謝金;平成23年度から続く被災者の返送回答の集計と分析と,これまでに収集した水害記録等の資料の整理のために,研究補助者の謝金が必要である。2.旅費;水害現地調査を,鹿児島県,兵庫県,福島県において行うための国内旅費と,研究発表を東京都において行うための旅費が必要になる。3.その他;現在もなお郵送アンケート回答が返送されているので,受取人払いの郵送料がいる。また研究成果を,日本建築学会において研究発表するために,論文投稿料が必要である。
住血原虫症研究のための赤血球置き換えNOD-scidマウスモデルの確立

これまでに我々はウシやヒトの赤血球によってほぼ完全に置き換えたC.B-17scidマウスを開発し、これを用いて、これまで実用的な動物実験モデルがなかったBabesiaやTheileriaなどの住血原虫症の研究を行なってきた。しかし、最近になって、様々な遺伝背景をもつscidマウスの系統が開発され、それらの異種動物細胞の生着性が検討されるようになり、その結果からNOD-scidマウスを使えば、これまでのC.B-17scidマウスをはるかに越える精度の高いモデルができる可能性が出てきた。本研究では、NOD-scidマウスについて赤血球置き換えの基礎的条件の詳細な検討を行なった。蛍光標識したヒト、ウシ、ウマの赤血球のマウス血流中での寿命を測定したところ、NOD-scidマウスはC.B-17scidに比べ異種赤血球排除能力が有意に低いことが判明した。また、C.B-17scidでは、マクロファージ活性化刺激や日和見感染症などの環境要因あるいは加齢によって異種赤血球排除能力が著しく亢進し、その結果、赤血球置き換えが困難となるが、NOD-scidマウスではそれらの影響は軽微であることも判明した。ただ、NODマウスではFcγレセプターの発現の低下などの遺伝的欠損があり、抗マウス赤血球抗体投与による自己赤血球除去能力が低いという欠点があった。NOD-scidマウスを用いることで、C.B-17scidマウスでは非常に困難であったヒト赤血球置き換えが実用化した。ヒト赤血球置き換えNOD-scidマウスに、一昨年で発生した我国初のヒトバベシア症患者から分離された病原体(Babesia microti様原虫)を感染させて増殖させることに初めて成功した。さらに、日本の野鼠からも類似のB.microti様原虫が分離され、これらがヒト赤血球に感染性を有することを本マウスモデルを用いて初めて証明することができた。A基礎的、技術的検討まずNOD-scid及びC.B-17scidマウスのヒト赤血球生着性を比較検討した。その結果ヒト赤血球の血流中滞留時間は前者が後者のおよそ4倍で、NOD-scidマウスは赤血球置き換えに極めて有利と考えられた。次にC.B-17scidマウスでは感染や常在菌交代症などによって食細胞活性化因子がおこると赤血球置き換えが困難になっていたため、NOD-scidマウスも同様か否かしらべた。好中球活性化にはたらくThyoglycoratemedium(TGC)、マクロファージを活性化するCandida guilliermondii死菌および中間のPropionibacterium acnes死菌を用いて、ヒト赤血球の排除速度への影響をしらべた。その結果C.B-17scidマウスではカンジダ菌によって劇的なヒト赤血球の排除亢進がおこったのに対してNOD-scidマウスではほとんど変化がなかった。一方TGC処置は両系統とも影響がなく、P.acnesではいづれの系統もごく僅かな亢進がみられた。これらはNOD-scidマウスが赤血球置き換えに非常に有利な系統であることを示すものである。Bその応用1999年5月、我が国で最初のバベシア原虫感染者が神戸で発生した。そこで赤血球置き換えNOD-scidマウスを使って原虫分離を試みた。

その結果ヒト由来のバベシア原虫が分離され、遺伝子解析によって齧歯類に存在するBabesia microtiと同定された。また本実験モデルは野生動物などから分離された住血原虫がヒトに感染能を持つか否かを確認できる有用なモデルであることも確かめられた。(マウス体内のヒト赤血球に感染・増殖するか否かを確認できる。これ以外にはin vitroで増殖しない原虫にヒトに感染する潜在的な能力があるか否かを知る方法が無い)これまでに我々はウシやヒトの赤血球によりほぼ完全に置き換えたC.B-17scidマウスを開発し、これを用いて、これまで実用的な動物実験モデルがなかったBabesiaやTheileriaなどの住血原虫症の研究を行なってきた。しかし、最近になって、様々な遺伝背景をもつscidマウスの系統が開発され、それらの異種動物細胞の生着性が検討されるようになり、その結果からNOD-scidマウスを使えば、これまでのC.B-17scidマウスをはるかに越える精度の高いモデルができる可能性が出てきた。本研究では、NOD-scidマウスについて赤血球置き換えの基礎的条件の詳細な検討を行なった。蛍光標識したヒト、ウシ、ウマの赤血球のマウス血流中での寿命を測定したところ、NOD-scidマウスはC.B-17scidに比べ異種赤血球排除能力が有意に低いことが判明した。また、C.B-17scidでは、マクロファージ活性化刺激や日和見感染症などの環境要因あるいは加齢によって異種赤血球排除能力が著しく亢進し、その結果、赤血球置き換えが困難となるが、NOD-scidマウスではそれらの影響は軽微であることも判明した。ただ、NODマウスではFcγレセプターの発現の低下などの遺伝的欠損があり、抗マウス赤血球抗体などの投与によって自己赤血球を除去する能力が低いという欠点があった。NOD-scidマウスを用いることで、C.B-17scidマウスでは非常に困難であったヒト赤血球置き換えが実用化した。ヒト赤血球置き換えNOD-scidマウスに、一昨年で発生した我国初のヒトバベシア症患者から分離された病原体(Babesia microti様原虫)を感染させて増殖させることに初めて成功した。さらに、日本の野鼠からも類似のB.microti様原虫が分離され、これらがヒト赤血球に感染性を有することを本マウスモデルを用いて初めて証明することができた。