hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ロシア極東地域における恙虫病リケッチアの分離と性状解体

平成5年度(昨年度)はウラジオストック市西方の地域で野鼠85匹とツツガムシ幼虫1700匹を採取し、ツツガムシは生きたまま日本に持ち帰った。しかし野鼠の臓器は現地でフリーザ-を手配することができなかったので、冷蔵状態で4-10日間保存し日本に持ち帰った。我々の経験ではこのような保存法はリケッチアの分離効率を著しく低下させる。以上の分離材料をマウスに接種しリケッチアの分離に供したが、リケッチアは全く分離されず、分離に用いたマウスのリケッチアに対する抗体価も殆ど上昇しなかった。これは同地にはほとんどリケッチアが存在していなかったとも解釈できるが、野鼠臓器中のリケッチアが、日本に持ち帰るまでの間に不活化していた可能性も考えられた。そこで平成6年度には以下の点に留意して、採集、分離を行った。1、採取地に液体窒素保管容器を運び、解剖後直ちに臓器を冷凍した。日本に持ち帰るときにも、日本よりドライアイスを運び冷凍状態を保った。2、ロシア極東地域での分離株及び標準株を抗原として野鼠血清中の抗体価を測定し、抗体価陽性の野鼠の臓器を優先して、それらからリケッチアの分離を試みた。3、分離には免疫抑制剤投与、非投与のマウスの他、培養細胞系を用い、弱毒、強毒いずれのリケッチアも分離できるよう工夫した。培養細胞もリケッチアに感受性の高いVero細胞と、リケッチアの観察の容易なL細胞の両方を同時に用いた。また、接種に際しては、分離材料を加えた単層細胞に数千Gの遠心をかけ、リケッチアの細胞への侵入を促進した。4、試料の採集地は昨年度採集を行った地域にウラジオストック市周辺などの数カ所を加えた。採集の結果、278匹の野鼠の脾臓、肝臓、血清及びツツガムシ12,600匹を良好な保存状態で日本に持ち帰ることができた。ツツガムシは帰国後直ちに分類した後、リケッチアの分離に供した。野鼠血清のうち抗体価陽性または擬陽性を示したものは僅かに2個体づつであり、これらの個体及びこれらと同一地域で捕獲された25個体の臓器よりリケッチアの分離を試みた。臓器は1個体ごとにマウス、培養細胞系の両方で、ツツガムシは25-500匹ごとにまとめてマウスもしくは培養細胞系で分離を試みた。マウスは3代、培養細胞系は2カ月維持したが、全くリケッチアを分離することができなかったのみでなく、分離に用いたマウスの抗体価の上昇も見られなかった。今回の試料採集、リケッチアの分離は我々の知りうる限りの最良の方法を用いたが、リケッチアは全く分離されず、且つ分離に用いたマウスの抗体価の上昇も見られなかった。リケッチアの存在を示唆するものは、抗体価陽性の野鼠が僅かに2匹捕獲できたことのみである。昨年度の結果に加え、これらの事実は、同地でのツツガムシ及び野鼠のリケッチア保有率が極めて低いことを示している。しかし、本研究の究所分担者でもあるTarasevich等は1960年代に同地で疫学調査を行い、僅か数匹のツツガムシを材料として、マウスで高率にリケッチアが分離し、同地のツツガムシのリケッチア保有率が極めて高いことを報告している。それが我々をして本研究を企画させた動機であるが、本研究によりこの地方でのツツガムシ及び野鼠のリケッチアの保有率が現在では極めて低いことが明らかとなった。ちなみに今回調査した地域のツツガムシの種構成は、Neotrombicula Japonica,60.5%,Leptotrombidium pallidum4.8%,L.pavlovskyi,21.2%,他13.5%であり、1960年代の調査と大きな違いはない。わが国でのツツガムシ病患者数はかつて年間数百名を記録したが、1965年からの10年あまりの間は10名前後に減少した。しかしその後再び増加に転じ、1980年以降は年間500-900名の発生を見るに至っている。このような劇的な患者数の増減の原因については諸説あり、未だに真相は不明である。ロシア極東地域では近年恙虫病患者に関する調査は全く行われておらず単純な比較はできないが、本研究によりツツガムシのリケッチア保有率が同一地域で数十年の間に劇的に変化することが明らかとなったことの意義は大きく、同様のことが我が国でも起こっていた可能性があるものと考える。

そこで平成6年度には以下の点に留意して、採集、分離を行った。1、採取地に液体窒素保管容器を運び、解剖後直ちに臓器を冷凍した。日本に持ち帰るときにも、日本よりドライアイスを運び冷凍状態を保った。2、ロシア極東地域での分離株及び標準株を抗原として野鼠血清中の抗体価を測定し、抗体価陽性の野鼠の臓器を優先して、それらからリケッチアの分離を試みた。3、分離には免疫抑制剤投与、非投与のマウスの他、培養細胞系を用い、弱毒、強毒いずれのリケッチアも分離できるよう工夫した。培養細胞もリケッチアに感受性の高いVero細胞と、リケッチアの観察の容易なL細胞の両方を同時に用いた。また、接種に際しては、分離材料を加えた単層細胞に数千Gの遠心をかけ、リケッチアの細胞への侵入を促進した。4、試料の採集地は昨年度採集を行った地域にウラジオストック市周辺などの数カ所を加えた。採集の結果、278匹の野鼠の脾臓、肝臓、血清及びツツガムシ12,600匹を良好な保存状態で日本に持ち帰ることができた。ツツガムシは帰国後直ちに分類した後、リケッチアの分離に供した。野鼠血清のうち抗体価陽性または擬陽性を示したものは僅かに2個体づつであり、これらの個体及びこれらと同一地域で捕獲された25個体の臓器よりリケッチアの分離を試みた。臓器は1個体ごとにマウス、培養細胞系の両方で、ツツガムシは25-500匹ごとにまとめてマウスもしくは培養細胞系で分離を試みた。マウスは3代、培養細胞系は2カ月維持したが、全くリケッチアを分離することができなかったのみでなく、分離に用いたマウスの抗体価の上昇も見られなかった。今回の試料採集、リケッチアの分離は我々の知りうる限りの最良の方法を用いたが、リケッチアは全く分離されず、且つ分離に用いたマウスの抗体価の上昇も見られなかった。リケッチアの存在を示唆するものは、抗体価陽性の野鼠が僅かに2匹捕獲できたことのみである。昨年度の結果に加え、これらの事実は、同地でのツツガムシ及び野鼠のリケッチア保有率が極めて低いことを示している。しかし、本研究の究所分担者でもあるTarasevich等は1960年代に同地で疫学調査を行い、僅か数匹のツツガムシを材料として、マウスで高率にリケッチアが分離し、同地のツツガムシのリケッチア保有率が極めて高いことを報告している。それが我々をして本研究を企画させた動機であるが、本研究によりこの地方でのツツガムシ及び野鼠のリケッチアの保有率が現在では極めて低いことが明らかとなった。ちなみに今回調査した地域のツツガムシの種構成は、Neotrombicula Japonica,60.5%,Leptotrombidium pallidum4.8%,L.pavlovskyi,21.2%,他13.5%であり、1960年代の調査と大きな違いはない。わが国でのツツガムシ病患者数はかつて年間数百名を記録したが、1965年からの10年あまりの間は10名前後に減少した。しかしその後再び増加に転じ、1980年以降は年間500-900名の発生を見るに至っている。このような劇的な患者数の増減の原因については諸説あり、未だに真相は不明である。ロシア極東地域では近年恙虫病患者に関する調査は全く行われておらず単純な比較はできないが、本研究によりツツガムシのリケッチア保有率が同一地域で数十年の間に劇的に変化することが明らかとなったことの意義は大きく、同様のことが我が国でも起こっていた可能性があるものと考える。
細胞内輸送に関わるカルシウムシグナル伝達経路の分子遺伝学的解析

高等生物に極めて近い細胞内情報伝達経路を有する分裂酵母モデル生物を用いて、細胞内シグナル伝達による細胞内輸送の制御機構を解析した。特にカルシウム依存性に活性化されるタンパク質脱リン酸化酵素であるカルシニューリンを介するシグナル経路を中心に解析を行った。カルシニューリンの特異的阻害薬であるFK506に対して感受性を示す変異体を取得した。これらの変異体は<細胞増殖に対してカルシニューリン活性が必須である>ことからこれらの変異体の原因遺伝子を同定することで、カルシニューリン経路と密接に関連する遺伝子が同定できると考えられる。我々は現在までにこれらの変異体の原因遺伝子として、低分子量Gタンパク質であるRab11のホモログであるYpt3,クラスリンアダプター複合体のμ1サブユニットであるApm1などを同定してきた。さらに、Apmはゴルジ・エンドゾームにおいて小胞形成に重要な働きをするとともに、分泌の過程においても関与することで細胞質分裂や細胞壁合成を制御すること、これらの働きにカルシニューリン活性が必須であることを示した。さらに、Apm1はゴルジ・エンドゾームのみならずmedial regionに局在するとともに、核とSpindlepolebodyにも局在することを明らかにした。また、低分子量Gタンパク質Ypt6のホモログRyh1を同定し、Ryh1とYpt3という二つの低分子量Gタンパク質がゴルジから細胞膜へいたる分泌の過程で協同的に機能することを証明した。新たに免疫抑制薬感受性変異体原因遺伝子としてRab GDIも同定した。Gdi1変異蛋白質は細胞質におけるタンパク量が激減していることを見出すとともに、gdi1変異体の示す細胞内輸送の異常をPhosphatidyl inositol transfer proteinであるSpo20が回復できるということを明らかにした。本研究は分裂酵母モデル生物を用いた分子遺伝学的手法により、Ca2+カルモヂュリン依存性タンパク質脱リン酸化酵素であるカルシニューリン、あるいはカルシウムにより活性化されるCキナーゼなどに焦点をあて、これらの分子を介するシグナル伝達機構と細胞内輸送の関連を解明しようとするものである。細胞増殖にカルシニューリン活性を必須とする変異株は免疫抑制薬に対して感受性を示すことに着目し、現在までに15種類の異なる遺伝子座位の変異体を取得している。これらの変異体の原因遺伝子として低分子量Gタンパク質であるRab/Ypt3,クラスリンAP-1複合体のサブユニットの一つであるmu-adaptinなどを同定してきた。本年度は新たな変異体の原因遺伝子として低分子量Gタンパク質Rabファミリーに属するRyh1とAP-1複合体のsmall subunit, large subunitをコードする遺伝子を同定し、細胞内輸送に関わる機能解析を行った。GFP-Ryh1はGolgi/endosomeと考えられる点状の局在を示すが、dominant active型のRyh1は細胞表面に局在にした。さらにryh1の変異体ではシナプトブレビンのrecycleの異常に加えてacid phosphataseの分泌に異常があることが明らかとなった。これらの結果からRyh1は出芽酵母のYkt6のホモログと考えられるが、従来提唱されているようなGolgi-ERのリサイクリングの機能のみならず、Golgi-plasma membraneに至る分泌の過程においても機能していることを明らかにした。また、Aps1(small subunit), Apl1(large subunit)のノックアウト細胞も既に同定したApm1(medium subunit)と同様にゴルジにおける輸送の異常が確認された。
癌性悪液質に関するトランスレーショナルリサーチ

本研究で目的としたことは、癌性悪液質の病態を特に食欲調節ペプチドの観点から明らかにし、それを基にして新たな治療手段を開発することにあった。その中で特に注目したのはグレリンであった。グレリンは胃から見いだされた強力な食欲促進ペプチドであり、我々はその作用が脳内視床下部に存在する神経ペプチドY(NPY)/アグーチ関連ペプチドを介すること、またNPYを介して、食欲のみならず空腹期の消化管運動を誘発すること、さらにこのグレリン-NPY系が飢えに対する応答に極めて重要であることを明らかにした。したがって、このグレリン-NPY系を増強させることが、悪液質の治療に有用と考えた。本研究の具体的成果をさらに記述する。グレリン-NPYが病態に深くかかわることを、colon26担癌マウスを用いて明らかにし、グレリンアゴニスト(GHRP2, Bowers教授提供)が担癌モデル動物の食欲を改善し、化学療法(5FU)による食欲低下を阻止することを見出した。この所見は、共同研究者のMantovani教授(イタリア)が鬱に伴う食欲低下を改善したヒトの成績(未発表)と一致するもので、癌性悪液質への応用を考慮している。また、グレリン遺伝子産物として、アシルグレリンに加えデスアシルグレリン、オベスタチンの作用を正常動物及びトランスジェニックマウスを用いて検討し、これらが食欲、消化管運動に抑制性の作用を発現し、グレリンとの相対的豊富さが、最終的な応答を形成する可能性を示唆した。その他、高カルシウム血症を誘発するPTH関連ペプチドも悪液質に関与する可能性を報告中である。現在、悪液質を呈する神経性食欲不振症にグレリン投与を行っており、癌性悪液質患者へのグレリン、もしくはグレリンアゴニストの臨床応用も近いと考えている。癌への統合医療の一環として、その発展が期待される。本年度の研究実施計画にもとづき、行った研究と得られた知見の概要は以下の如くである。1)グレリンアゴニスト、GHRP-2の作用解析-特に食欲・消化管運動調節(乾、藤宮、Bowers)GHRP-2の作用をマウス、ラット及びイヌを用いて比較検討した。GHRP-2はいずれの種においてもGHの分泌を促進し、また摂食行動を誘発したが、消化管運動に及ぼす影響はイヌにおいては軽徴であった。2)悪液質モデル動物を用いた検討(乾)ヒト肺癌細胞(LC-6)及び大腸癌細胞(colon 26)を用い、癌性悪液質が飢えに対する応答とどのように異なるかを検討した。視床下部の食欲調節ペプチドのmRNAをRT-PCRを用いて検討すると、飢えに対する応答では強力な食欲促進系のNPY/AgRPの活性化及び食欲抑制系のMC/CARTの抑制が生じるのに対し、癌性悪液質ではNPY/AgRPの活性化が不十分であることが明らかとなった。担癌マウスを用いて、GHRP-2の食欲・体重に及ぼす影響とそのメカニズムを検討し、NPY/AgRPの活性化がその一因であることを確認した。GHRP-2を吸入薬として投与し、うつ病に伴う悪疫質の改善効果を検討した。GHRP-2投与は、少なくとも短期的に、悪液質患者の食欲やQOLを改善することを確認した。4)合成ペプチドの作製(大日向、Bowers)GHRP-2をプロトタイプとしたより強力なグレリン様ペプチドの合成は、GH分泌能をスクリーニングに作製し、同等以上の強さを有する化合物を作製した。モチリンとのハイブリッドペプチドは、まだlow affinityのものしか得られていない。今年度の研究実施計画に掲げた事項のうち、グレリン過剰発現

トランスジェニックマウスの作製と解析は一段落した。多くのマウスラインを得たが、デスアシル型を過剰発現しているラインが多く、その解析はデスアシル型グレリンの作用をみる結果となった。マウスは食欲低下、胃排泄能低下、低体重を示し、これらはデスアシル型グレリン急性投与による食欲低下、胃排泄能低下、胃の空腹運動の抑制、CRF2受容体の関与などと一致する成績であった。デスアシル型グレリンはアシル型と異なり、迷走神経求心線維を介する経路ではなく、視床下部に直接作用する機序であることを明らかにした。例えばcfosの発現はアシル型、デスアシル型で異なり、弧束核にcfosを発現させるのはアシルグレリンのみであり、弓状核、室傍核は両型によりその発現が認められた。しかし極く最近、Science誌上にグレリン遺伝子産物としてのオベスタチンが同定され、アシルグレリンと異なり、食欲、体重や消化管運動に抑制性の影響を及ぼすことが報告された。したがって、トランスジェニックマウスにおいても、オベスタチンの関与を検討する必要が生じている。オベスタチンが食欲・体重に抑制性の作用を有するのであれば、同じく抑制性のデスアシルグレリンや促進性のアシルグレリンとの関係を見る必要が生じ、その解析を検討中である。デスアシル型グレリンの測定はほぼ満足すべきアッセイ系が得られているが、アシル型の測定はまだ成功していない。またグレリン分子の機能改変を試みているが、GHSを超えるペプチドは得られていない。GHRP2の悪液質患者での臨床応用はイタリアで開始され、うつ病の食欲不振に有効である成績を得ている。吸入という投与手段は有効であるので、GHRP2が長期にわたり安定した効果をうつや癌に伴う悪液質病態に効果があるのか検討を開始しつつある。今年度は、1)アシル及びデスアシルグレリンと悪液質の病態、2)新たなグレリン遺伝子産物であるオベスタチンの作用、および3)悪液質にかかわる可能性のある副甲状腺ホルモン関連蛋白(PTHrP)の作用を検討してきた。1)のグレリン、デスアシルグレリンと悪液質の関係の研究は進展し、食欲促進作用を有するアシル型の相対的低下および食欲抑制作用を示すデスアシル型の相対的優位が、摂食障害を含めた悪液質一般に認められる特徴であることが明らかとなった。現在、アシルグレリンの摂食障害への治療的応用を開始している(第二相臨床試験)。2)のオベスタチンの作用やその受容体機構に関しては、世界的にも混乱した状態にあるが、我々はオベスタチンがやはり弱いものの、食欲抑制、消化管運動抑制に働き、血中に分泌されるホルモンであることを明らかにした。3)のPTHrPと悪液質に関しては、PTHrPは高Ca血症を引き起こす原因物質として有名であるものの、食欲・体重調節に及ぼす影響は知られていない。我々はPTHrP末梢投与がマウス、ラットにおいて、迷走神経を介して食欲を抑制し、空腹期の胃・十二指腸運動を食後期のパターンに変化させ、胃排出能を抑制すること、そしてPTHrP連続投与により、体重減少が生ずることを明らかにした。この作用は食に対する嫌悪によるものでないこと、また視床下部のウロコルチンを介する可能性が考えられた。以前の我々の検討成績とあわせ、PTHrPは高Ca血症を介さない特異的な食欲抑制効果を有し、悪液質の病態に深くかかわるものと考えられた。
システム相互連関に基づく都市ライフライン系の地震リスク評価法に関する研究

平成4年度の研究結果は以下のように要約される。(1)地震時におけるライフライン系の相互連関の事例を抽出するとともに類型化を行った。また、都市ライフライン全体系としての地震防災対策を推進するための基本理念を提示した。(2)地震時の機能的被害波及を考慮したライフライン複合系のリスク分析手法を構築し、地震防災対策に有用な指標を提案した。また、ケーススタディにより、現実のライフライン系への適用性を検証した。(3)大規模ライフラインネットワークの地震時信頼性評価にためのアルゴリズムを開発した。昨年度までの成果方法にファジー推論の機能をつけ加え、数値情報以外の判断を信頼度評価に持ち込めるようにした。(4)ライフライン系の地震対策における社会的責任リスクを考慮した評価を可能にするため、震後復旧過程における利用者の充足度(心理学的指標)と復旧曲線(工学的指標)を結合する評価法を提案した。(5)居住空間における機能的被害を対象とし、ライフライン系の被害との相互連関を視野にいれて基礎的な分析を行った。特に、火構造部材の被害、家具などによる室内の散乱、室内火災の内生を解析した。(6)都市建築空間におけるライフラインの震害という観点から、ライフライン系の地震被害の実体を把握し、その耐震化について考察した。特に、ロマ・プリエタ地震の事例を中心に考察を行った。(7)ロマ・プリエタ地震によるサンフランシスコ湾岸地域の交通への影響を分析した。特に、ベイブリッジ閉鎖中における道路網の信頼性評価と、道路とBARTの間での交通手段選択への影響を中心に考察した。(8)ライフラインのためのマイクロゾーニングの研究の一環として、1次元等価線形化手法による地盤応答の従来の方法を改良して、周波数ごとの線形化により精度を高める方法を提案した。1.ライフライン系の地震被害における相互連関構造とリスク分析について、以下のような研究成果を得た。(1)まず、1点接続された2つのライフライン系における地震時被害波及のリスク解析のため、クロスインパクト法によるシステム相互連関の解析法を提案した。さらにこの方法を拡張して、多点接続の場合に適用できるリスク解析法とした。(2)大阪市の上水道を例にとり、上記の方法を適用して、電力との相互連関を考慮した地震時リスク評価のケ-ススタディを実施した。2.ライフライン系の地震被害による居住生活支障を、サ-ビス水準と時間経過との間の加重平均で評価する方法を提案した。これに、従来用いられてきたライフライン系の物理的な復旧曲線を結合することにより、ライフライン機能障害によって利用者が被る生活支障の時間的変動の評価モデルを構築した。3.都市建築空間におけるライフラインの震害という観点から、建物におけるライフライン施設の震害事例、ならびにそれらの相関を調査した。今回は、その第一段階として、1989年のロマプリエタ地震に関する資料を中心として、建物とライフライン系の被害の相互連関を調査した結果をとりまとめた。また、都市ライフライン全体係としての地震防災対策を推進するための基本理念を提示した。また、ケーススタディーにより、現実のライフライン系への適用性を検証した。(3)大規模ライフラインネットワークの地震時信頼性評価のためのアルゴリズムを開発した。

(4)ライフライン系の地震対策における社会的責任リスクを考慮した評価を可能にするため、震後復旧過程における利用者の充足度(心理学的指標)と復旧曲線(工学的指標)を結合する評価法を提案した。(5)居住空間における機能的被害を対象とし、ライフライン系の被害との相互連関を視野にいれて基礎的な分析を行った。特に、火構造部材の被害、家具などによる室内の散乱、室内火災の発生を解析した。(6)都市建築空間におけるライフライン震害という観点から、ライフライン系の地震被害の実体を把握し、その耐震化について考察した。特に、ロマ・プリエタ地震の事例を中心に考察を行った。(7)ロマ・プリエタ地震によるサンフランシスコ湾岸地域の交通への影響を分析した。特に、ベイブリッジ閉鎖中における道路網の信頼性評価と、道路とBARTの間での交通手段選択への影響を中心に考察した。(8)ライフラインのためのマイクロゾーニングの研究の一環として、1次元等価線形化手法による地盤応答の従来の方法を改良して、周波数ごとの線形化により精度を高める方法を提案した。
両面性電力市場におけるプラットフォーム戦略に関する研究

本研究は、送配電事業者、電力供給事業者と電力需要家が参加する電力市場を両面性電力市場として捉え、送配電事業者と電力供給事業者の様々なインセンティブ戦略などを研究するものである。平成30年度に、まず、電力供給システムをマルコフジャンプ確率システムとして捉えて、電力供給事業者間のロバストパレット最適化問題、多数の電力供給事業者が多数の小売電気事業者とのインセンティブデザイン問題などを研究した。電力供給システムの中に、突発的な運転モードの遷移がある。その運転モードの遷移はマルコフ過程に従う。運転モードの遷移、逆流による外乱やシステムの不確定要素などを取り入れるマルコフジャンプ確率システムを用いて、1.出力フィードバックによるシュタッケルベルグ(Stackelberg)戦略設計問題、2.ロバストパレート最適戦略設計問題、3.インセンティブシュタッケルベルグゲーム問題を定式した。定式された問題の解(戦略)の存在条件、その解の求め方や計算アルゴリズムを研究した。次に、送配電事業者の送電網拡大のために電力供給事業者が送配電事業者に収益を配分する問題を研究した。送配電事業者が託送電力増に応じた投資を行いつつ、電力供給事業者の収益を最大化する送配電事業者と電力供給事業者間の利益配分、及び投資水準を決定する確率最適制御問題として定式化した。送配電事業者と電力供給事業者との契約によって定められる利益配分の条件を求めた。電力供給事業者の最適利益配分戦略と投資インセンティブ戦略が確率最適制御問題の解として求められた。数値シミュレーションによって収益配分の妥当性を示した。本研究では、別会社化する送配電事業者、送配電事業者の送配電網を利用する電力供給事業者と電力需要家が参加する電力市場を両面性電力市場として捉え、送配電事業者のプラットフォーム戦略について研究する。平成28年度に、大きな転換期にある電気事業について学習・調査を行った。まず、発電所で作られた電気を如何に電気需要家のところまで届けるかの送電・配電の仕組みを学習した。次に、小売電気事業者が電気を売るために、大手電力事業者が長年かけて整備してきた送電網を使用する託送制度の仕組み、電力会社は時々の電気需要に合わせて電気の供給量を調整する同時同量の原則、託送料金やインバランス料金などを学習・調査した。同時同量の原則に基づいて、送配電事業者を仲介者、小売電気事業者を資源提供者、電気需要家を利用者として、電力資源の利用を最適化する問題をマッチング問題として研究した。具体的には、資源提供者と利用者は仲介者の提供するプラットフォーム上で取引相手を容易に探索することができ、仲介者が定めた取引ルールに基づき交渉し取引条件に合意することでマッチングが成立する。資源のスペックや料金支払い方法などの取引条件はルールに従い事前に明確にされているので、提供者と利用者が交渉するのは原則として料金のみとなる。また、資源提供者の信頼度(仲介者によっては利用者の信頼度も含む)も仲介者の事前審査や評価システム等によって一定程度保障されるようになっており、提供者と利用者の取引コストは極めて低くなる。従って、仲介者が存在する場合のマッチングの社会的価値は、仲介者が存在しない場合に比し取引コストが抑制される分だけ大きくなると期待される。本研究の進捗状況はやや遅れている。その理由が二つある。一つ目は、日本の電力システムは想定より複雑であり、電力改革の方向性に不確実性がある。たとえば、日本の送電網は独特の形状をしている。全国九つの小さなネットワークに分かれている。また、東日本は50Hzで西日本は60Hzと電気の周波数が異なる。これらの構造は電気を全国的に融通するには不都合である。二つ目は、平成28年度に筑波大学大学院ビジネス科学研究科国際経営プロフェッショナル専攻長に任命された。組織の運営に多くの時間が費やされた。その分、研究に使われる時間が従来より減った。本研究は、送配電事業者、電力供給事業者と電力需要家が参加する電力市場を両面性電力市場として捉え、送配電事業者のインセンティブメカニズムデザインや電力供給事業者のインセンティブメカニズムデザインなどを研究するものである。日本の送電網は九つの小さなネットワークに分かれている。各ネットワークにおいて、資源提供者として、一つの主な電力供給事業者が多数の小売電気事業者に対して電力を提供する。平成29年度に、まず、一つのネットワークにおいて、電力供給事業者が小売電気事業者に対してインセンティブメカニズムデザインのための理論的研究を行った。この中に、再生可能エネルギーによる逆潮流の影響を送電網への外乱とみなして、外乱や不確定要素が含まれる大規模電力システムにおけるインセンティブシュタッケルベルグ(Stackelberg)戦略を構築した。実システムに応用するための計算アルゴリズムを提案した。次に、九つのネットワークをまとめて、各々のネットワークの電力供給事業者をリーダー(Leader)として、小売電気事業者をフォロワー(Follower)とする複数のリーダーと複数のフォロワーを持つ確率システムのインセンティブシュタッケルベルグ戦略を研究した。リーダーのナッシュ(Nash)均衡とフォロワーの協力(Pareto)均衡または非協力(Nash)均衡を可能にするリーダーのインセンティブシュタッケルベルグ(Stackelberg)戦略を構築した。上記以外の研究として,動的ゲーム領域におけるいくつかの未解決の問題も研究した。その中、外乱の影響に対する制約を持つ弱結合大規模線形確率システムのための動的ゲームに関する研究が九つのネットワークから構成する全国の送電網の研究に関連するものである。

研究実績の概要に示されたように、多数の研究結果が得られた。本研究は、送配電事業者、電力供給事業者と電力需要家が参加する電力市場を両面性電力市場として捉え、送配電事業者と電力供給事業者の様々なインセンティブ戦略などを研究するものである。平成30年度に、まず、電力供給システムをマルコフジャンプ確率システムとして捉えて、電力供給事業者間のロバストパレット最適化問題、多数の電力供給事業者が多数の小売電気事業者とのインセンティブデザイン問題などを研究した。電力供給システムの中に、突発的な運転モードの遷移がある。その運転モードの遷移はマルコフ過程に従う。運転モードの遷移、逆流による外乱やシステムの不確定要素などを取り入れるマルコフジャンプ確率システムを用いて、1.出力フィードバックによるシュタッケルベルグ(Stackelberg)戦略設計問題、2.ロバストパレート最適戦略設計問題、3.インセンティブシュタッケルベルグゲーム問題を定式した。定式された問題の解(戦略)の存在条件、その解の求め方や計算アルゴリズムを研究した。次に、送配電事業者の送電網拡大のために電力供給事業者が送配電事業者に収益を配分する問題を研究した。送配電事業者が託送電力増に応じた投資を行いつつ、電力供給事業者の収益を最大化する送配電事業者と電力供給事業者間の利益配分、及び投資水準を決定する確率最適制御問題として定式化した。送配電事業者と電力供給事業者との契約によって定められる利益配分の条件を求めた。電力供給事業者の最適利益配分戦略と投資インセンティブ戦略が確率最適制御問題の解として求められた。数値シミュレーションによって収益配分の妥当性を示した。前述のように、日本の送電網は九つの小さなネットワークに分かれている。従来の研究計画では、日本全国は一つの送電網と想定され、一つ大きなプラットフォームで全国的に送電・配電事業を研究する。電力全面自由化後は市場原理を活用して日本全国を一つのネットワークとして運用することが望ましいが、ハード面の制約は短期間で解消することができない。その現状を考えて、これからの研究では、まず、九つのネットワークから、一つの小さなネットワークを用いて、送配電事業者の送配電網を利用する電力供給事業者と電力需要家が参加する電力市場を両面性電力市場として捉え、送配電事業者のプラットフォーム戦略について研究する。その後、九つのネットワーク間の送配電事業者の協調・競争関係について研究する。平成29年度は専攻長になって2年目になる。組織の運営に少し慣れた。今年度からもっと研究に時間を使う。とりわけ、平成28年度に実現できなかったアメリカへの研究訪問を早いうちに実現する。再生エネルギー電力供給事業者を送配電網に取り入れる両面性市場のプラットフォームカテゴリー戦略やダイナミックプライシング戦略を研究する。
福祉用歩行機能維持・回復訓練装置の知能化に関する研究

高齢者や障害者の日常生活を支援する機器・装置はそれらの人々個々に適応した機能を持ち,快適なものでなければならない.そこで,本研究では,汎用的なハードウェアをソフトウェアによって個別仕様化する歩行機能維持・回復訓練装置の開発を目指し,その基礎の確立を行った.具体的には,訓練者に2枚の板のそれぞれに足を載せさせ,模擬的に個々人ごとに異なる歩行運動を行わせるという知能化された訓練装置を設計・製作することを目的とし,それを実現するために必要な次に示す各要素についての研究とその設計・製作を行った.・歩行のモデリング健常者あるいは訓練者の正常な歩行時の各関節角度と床反カデータをもとに,ニューラルネットワークを用いて歩行モデルを作成した.これにより,訓練者の各関節角度入力に対応する正常な床反力を出力させることが可能となった.・個別仕様化訓練の個別情報をデータキャリアー(ICカード)に記憶させるシステムの開発を行った.・傾斜調節の可能な踏み板の設計と製作前後,左右に傾斜調節可能な足踏み板の設計と製作を行った.訓練装置では,訓練者の運動中に各関節角度および床反力を計測し,床反力の変化パターンが歩行モデルの出力,すなわち,正常で安定した歩行の床反力のものと一致するように足踏み板の傾斜を時事刻々調整するものとする.これに個々人ごとの訓練の状態を記憶/呼び出しできるICカードシステムを組み入れて訓練システムは個別仕様化される.この訓練システムにより,訓練者個々人ごとに,歩行運動中の正常で安定した重心の移動の仕方を回復させることが可能となるのである.高齢者や障害者の日常生活を支援する機器・装置はそれらの人々個々に適応した機能を持ち,快適なものでなければならない.そこで,本研究では,汎用的なハードウェアをソフトウェアによって個別仕様化する歩行機能維持・回復訓練装置の開発を目指し,その基礎の確立を行った.具体的には,訓練者に2枚の板のそれぞれに足を載せさせ,模擬的に個々人ごとに異なる歩行運動を行わせるという知能化された訓練装置を設計・製作することを目的とし,それを実現するために必要な次に示す各要素についての研究とその設計・製作を行った.・歩行のモデリング健常者あるいは訓練者の正常な歩行時の各関節角度と床反カデータをもとに,ニューラルネットワークを用いて歩行モデルを作成した.これにより,訓練者の各関節角度入力に対応する正常な床反力を出力させることが可能となった.・個別仕様化訓練の個別情報をデータキャリアー(ICカード)に記憶させるシステムの開発を行った.・傾斜調節の可能な踏み板の設計と製作前後,左右に傾斜調節可能な足踏み板の設計と製作を行った.訓練装置では,訓練者の運動中に各関節角度および床反力を計測し,床反力の変化パターンが歩行モデルの出力,すなわち,正常で安定した歩行の床反力のものと一致するように足踏み板の傾斜を時事刻々調整するものとする.これに個々人ごとの訓練の状態を記憶/呼び出しできるICカードシステムを組み入れて訓練システムは個別仕様化される.この訓練システムにより,訓練者個々人ごとに,歩行運動中の正常で安定した重心の移動の仕方を回復させることが可能となるのである.本研究の目的は汎用的なハードウェアをソフトウェアによって個別仕様化する歩行機能維持・回復訓練装置を開発する事である.具体的には,訓練者に2枚の板にそれぞれの足を載せさせて模擬的に歩行運動をおこなわせる機構を設計・製作する.このような装置で訓練者に歩行運動をおこなわせ,運動中の足裏の圧力中心の位置が変化するパターンが正常で安定した歩行のそれと一致するように足踏み板の位置・姿勢等を時事刻々調整する.さらに筋収縮の仕組みに基づいた筋運動の力学モデルから歩行運動における身体全体の無理のない運動パターンを生成し,訓練者に実際の運動をそれに近づけるように矯正させる.このようにして,訓練者個々に対応して歩行機能を維持・回復させることができる.今年度の研究計画とその進捗状況は以下の通りである.1模擬的に歩行運動をおこなわせる機構の設計・試作細部にわたる設計がほぼ完了し,試作に取り掛かっている.2身体運動の力学モデルの開発筋肉の収縮によって生じる身体運動の観点からその力学モデルを現在開発している.3訓練運動中における足裏の圧力中心の軌道制御に関する検討足踏み板の位置・姿勢の変化と訓練者のそれへの応答による重心位置の変化との関係を理論と公開されている実験データから子細に検討し,装置の設計に十分に反映させた.さらにその検討結果に基づいて歩行訓練運動中の訓練者の足裏の圧力中心の軌道を制御する方策を考察中である.今年度はハードウェアの設計と試作に特に重点を置いた.来年度はソフトウェアによる装置の個別仕様化を図る.本研究の目的は汎用的なハードウェアをソフトウェアによって個別仕様化する歩行機能維持・回復訓練装置を開発する事である.今年度は次の3つの研究成果を得た.1この訓練装置は訓練者の歩行運動中に足踏み板を傾けて足裏の圧力中心の軌道が正常者のパターンになるように調整する.このとき足踏み板の傾斜角度と圧力中心の軌道の変化との関係を捉える必要がある.この関係を実験によるデータを用いて明らかにした.さらに圧力中心の軌道を理想のパターンに近づけるために,足踏み板の傾斜角を決定する方策を提案した.これは今年度の研究計画の中で"訓練運動中における足裏の圧力中心の軌道制御に関する検討"に関する研究成果である.2ハードウェアをソフトウェアで訓練者各個人に個別仕様化するためには,各訓練者の歩行運動を何らかの意味で捉える必要がある.

この目的のために歩行運動中の足裏の圧力中心の軌道及び床反力を入力とし,そのときの各関節の運動を出力とする歩行モデルをニューラルネットにより生成する研究を行った.実測データを用いて実際に歩行モデルを生成し,充分によい精度で得られることを示した.この歩行モデルを訓練に用いることで身体全体に関して無理なく歩行運動を矯正できる.これは昨年度からの計画である“身体運動の力学モデルの開発"に関する成果である.3ハードウェアを個別仕様化するためには,訓練者の過去の訓練歴等の個人情報を装置に入力する必要がある.その媒体としてICカードを用いる.今年度はそれを用いるための基礎的な検討を行った.その結果,2での歩行モデルに関する情報を訓練歴としても充分に対応できることが判った.来年度は試作システムを組み上げて総合的な実験を行う.本研究の目的は汎用的なハードウェアをソフトウェアによって個別仕様化する歩行機能維持・回復訓練装置を開発する事である.今年度に得られた研究成果は次である.i)傾斜可能な足踏み板の詳細設計と製作を行った:この訓練装置は訓練者にベルトコンベア上を流れる前後左右に傾斜できる足踏み板で歩行訓練運動を行わせ,その歩行運動中に足踏み板の傾きを調整して足裏の圧力中心の軌跡が正常者のパターンになるようにする.昨年度までに足踏み板の傾斜角度と圧力中心の軌跡の変化との関係については,傾斜したゴム板を靴の裏に貼り付けて平坦地を歩行したときの実験により明らかにしてあるので,その結果に基づき傾斜可能な足踏み板の詳細設計と製作を行った.ii)i)で製作した数台の傾斜踏み板を床に配置してその上を実際に歩行するときの歩行への影響を検証した:傾斜した足踏み板の上を歩行するときの歩容,その時の足裏の圧力中心の軌跡及び床反力をそれぞれ計測し,足踏み板の傾斜が歩行に及ぼす影響を調べた.またその時の歩容,足裏の圧力中心の軌跡,床反力それぞれについて,傾斜したゴム板を靴の裏に貼り付けて平坦地を歩行したときと比較し,そこに見出される差異に着目し,それについての考察を行うことで歩行運動の解析を進めた.さらにこれらを基にして足踏み板の傾斜を自動調整する方策についての考察を推し進めた.今後は足踏み板を自動調整するシステムを完成させ実験を行う予定である.さらにそのシステムに個別仕様化の方策を組み込む.また,人間の歩行運動に対する解析を上述のような実験を通して推し進める.
沿岸域における海洋酸性化の進行の特徴と微細藻類への影響

下田沖の定点において、4年間にわたり炭酸系を含む炭素循環に関連する項目について月12回の頻度で観測を実施した。二酸化炭素分圧は10月から3月にかけて増加し、4月から9月にかけて減少した。有機炭素濃度、光合成生産量などの変動から、微細藻類を中心とした微生物群集の代謝と水塊の鉛直混合が、分圧の変化を引き起こす主要な要因であることが明らかとなった。また、この分圧の年間の変動幅は、外洋域の23倍に達した。微細藻類の培養実験を通して、酸性化が進んだ条件下ではハプト藻Chrysochromulinaの増殖が阻害される可能性が見いだされた。沿岸域における酸性化が微細藻類に対する影響を評価するため、以下の項目について研究を実施した。1)静岡県下田市の筑波大学下田臨海実験センターの沖合(水深50m)において、pH、二酸化炭素分圧等の炭酸系および微細藻類の組成について、平成25年6月までは月2回、7月以降平成26年3月までは月1回の観測を行った。また、7月ー3月においては、植物プランクトンの光合成生産量を測定するため、13Cトレーサーを用いた疑似現場法を実施した。植物プランクトン濃度は3月から6月にかけて上昇し、それに伴い全炭酸濃度の減少とpHの増加が認められた。2)8月に下田臨海実験センターに500Lの大型培養器を6基設置し、沿岸水を移した後、二酸化炭素分圧が400ppm(現在)、1000ppm(22世紀前半と予想される)のガスを、それぞれ3基ずつの培養器に導入した。この2種類のpH条件に設定した培養系を約1ヶ月間継続し、その間の微細藻類組成(フローサイトメーター)、植物色素(高速液体クロマトグラフ)などの生物パラメータ、およびpH、二酸化炭素分圧、全炭酸濃度、栄養線濃度等の化学パラメータの測定を行った。平成24年度は、酸性化した条件においては、微細藻類サイズが小型化する傾向が認められたが、本年は同様の傾向は認められなかった。この結果は、海洋酸性化に対する応答は常に一方向ではなく、植物プランクトンの群集組成およびpH以外の環境要因により、応答が異なることが示唆された。3)沿岸域におけるpHの短期的な変動様式を把握するため、pHメータ、塩分計、光量子計を係留した。その結果、pHには日中に増加、夜間に減少する明確な日変化が観測された。その変化は、光量子量に依存することが明らかとなり、藻類の光合成が日中のpHを増加させる主要な要因である事が明らかとなった。また、1日のpHの変動幅は0.4-0.5に達し、沿岸域に生息する生物は、比較的大きなpHの変化を日常的に経験していることが確認された。1)静岡県下田市の筑波大学下田臨海実験センターの沖合(水深50m)において、pH、二酸化炭素分圧等の炭酸系および微細藻類の組成について月2回の観測を行った。春から夏にかけてpHは上昇し二酸化炭素分圧は低下の傾向を示した。これは、微細藻類の色素濃度の増加と同期しており、微細藻類の光合成により水中の炭酸物質が取り込まれているためだと思われる。このような炭酸系の季節的な変化と微細藻類組成の変化には非常に明確な関連が認められ、pHの上昇はシアノバクテリアと予想されるグループの増加を伴っていた。2)下田臨海実験センターに500Lの大型培養器を6設置し、沿岸水を移した後、二酸化炭素分圧が400ppm(現在)、800ppm(21世紀末)および1200ppm(22世紀半ば)のガスをそれぞれ2基ずつの培養器に導入した。この3種類のpH条件に設定した培養系を約1ヶ月間継続し、その間の微細藻類組成(フローサイトメーター)、植物色素(高速液体クロマトグラフ)、光合成生産量(13C同位体法)などの生物パラメータ、およびpH、二酸化炭素分圧、全炭酸濃度、栄養線濃度等の化学パラメータの測定を行った。微細藻類による光合成量は、一般に酸性化が進行するにつれて、減少する傾向が認められた。また、酸性化した条件においては、微細藻類サイズが小型化する傾向が認められた。これから、酸性化した条件下での光合成生産量の低下は、大型の微細藻類が減少したためと推定された。3)沿岸域の生物量が豊富な海域におけるpHの短期的な変動様式を把握するため、pHメータを30日間にわたり係留した。その結果、日中に増加、夜間に減少する明確な日変化が観測された。これにより、藻類の光合成と呼吸が、pHの日変化を引き起こす事が明らかとなった。沿岸域における酸性化の進行状況と微細藻類に対する影響を評価するため、以下の項目について研究を実施した。1)静岡県下田市の筑波大学臨海実験センターの沖合(推進約50 m)において、pH、二酸化炭素分圧等の炭酸系のパラメーターおよび微細藻類の組成、さらに13Cトレーサー法による光合成生産量の測定を実施した。平成25年度から引き続き、毎月1回の頻度で、平成26年10月まで実施した。全炭酸濃度は、春季から夏季にかけて低下したが、これは主として微細藻類の光合成によることが明らかとなった。微細藻類の現存量は、冬季から春季、夏季にかけて増加した後、夏季から秋季に減少した。

微細藻類の組成とpHの関係から、pHの増加時にはシアノバクテリアが増加する傾向にあった。しかしながら、微細藻類の季節的変動は、溶存態無機窒素・リン等の栄養塩濃度に強く関係していることが示唆された。2)沿岸域におけるpHの変動を把握するため、pH計、塩分計、光量子計等を年間を通して設置し、時間-季節スケールでの情報を得た。pHの変化は、同時に測定した光量子の変化と良く似たものであり、日中のpHの増加が光合成によることが明確となった。光量子とpHとの相関から、夏季に比べ冬季には低光量子下でpHの変化が大きく、光強度に対する光合成の応答が、夏季と冬季とで異なっていることが示唆された。3)酸性化のキースピーシーズとして特定したプラシノ藻のMicromonas属(酸性化により増殖促進)とハプト藻のChrysochromulina属(酸性化により増殖阻害)の2グループについて、室内培養系確立の検討を行った。沿岸域における酸性化の進行状況と微細藻類に対する影響を評価するため、以下の項目について研究を実施した。1)昨年度から引き続き、静岡県下田臨海実験センターの沖合(水深約50 m)において、pH、全炭酸濃度、二酸化炭素分圧等の炭酸系パラメーターの観測を行うとともに、微細藻類の組成、13Cトレーサー法による光合成生産量の測定を実施した。全炭酸濃度および二酸化炭素分圧は冬季から春季にかけて高く、夏季を通して低下した。これはクロロフィルおよびPOCの変動とは逆の傾向を示しており、春から夏にかけての微細藻類の光合成が、炭酸濃度を低下させる主要な要因である事が推定される。2)海洋表面の二酸化炭素分圧と大気の二酸化炭素分圧との差から、大気ー海洋間の二酸化炭素の移動量を推定すると、観測対象である下田沖では、年間を通して二酸化炭素が大気から海洋へ移動する、すなわち大気二酸化炭素の吸収が生じていることが明らかとなった。3)微細藻類組成には、明確な季節変化が認められ、春季に認められた増加は、比較的大型のケイ藻類によるものであった。一方、夏季はピコプランクトンと呼ばれる小型のシアノバクテリア類が優占した。4)2015年夏に実施した大型培養器における自然微生物群集の培養実験では、栄養塩添加に対する応答では、酸性化条件と通常条件の間に、微細ソウルの応答において顕著な差は認められなかった。しかし、栄養塩濃度が低い培養後半では、酸性化条件においてピコプランクトンのMicromonas sp.と思われる増殖が認められた。この結果は、海洋酸性化が進行した条件では微細藻類の小型化が進行する可能性を示唆している。下田沖の定点において、4年間にわたり炭酸系を含む炭素循環に関連する項目について月12回の頻度で観測を実施した。二酸化炭素分圧は10月から3月にかけて増加し、4月から9月にかけて減少した。有機炭素濃度、光合成生産量などの変動から、微細藻類を中心とした微生物群集の代謝と水塊の鉛直混合が、分圧の変化を引き起こす主要な要因であることが明らかとなった。また、この分圧の年間の変動幅は、外洋域の23倍に達した。微細藻類の培養実験を通して、酸性化が進んだ条件下ではハプト藻Chrysochromulinaの増殖が阻害される可能性が見いだされた。1)下田沖で実施している炭酸系および植物プランクトンの観測に、13Cトレーサー法を用いた光合成速度の測定を組み込む事ができた。これにより、微細藻類の光合成により利用される炭素量を算出することが可能となった。
根菜類野菜の間引き作業の自動化に関する研究

大根生産の中で,もっとも労力と時間が必要となる作業は,収穫・調製及び間引き作業である。収穫・調製作業については,近年重量野菜用関連機械の開発などによりある程度改善されつつある。しかし,間引き作業については,精密播種機などの利用の観点からいくつかの研究例があるものの,機械による間引き作業の省力化に関する研究が殆どなされていないのは現状である。そこで,本研究は大根の間引き作業用ロボットの開発を最終目的とし,今回それに適した大根の栽培様式及び,画像処理による大根幼苗の認識方法について検討した。その結果,2年間のほ場栽培実験より,今回提案した新しい栽培様式は,慣行栽培様式と同等かそれ以上の生育及び収量が期待できる事を確認した。また,自動2値化処理により,大根幼苗の認識及びそれぞれの大きさの判別が可能である画像処理アルゴリズムを開発した。今後本研究のこれらの基礎知見に基づいて,大根の間引き作業用ロボットを考案していく予定である。大根生産の中で,もっとも労力と時間が必要となる作業は,収穫・調製作業及び間引き作業である。収穫・調製作業については,近年重量野菜用関連機械の開発などにより改善されつつある。間引き作業に関しては,精密播種機械などの利用の角度からある程度研究されているが,機械による間引き作業の省力化の観点からの研究はほとんどされていないのは現状である。そこで,本研究は大根の間引き作業用ロボットの開発を最終目的とし,今回それに適した大根の栽培様式を検討した。具体的には,慣行栽培方式と異なる新しい播種様式及び間引き時期を考案して,この栽培様式と慣行栽培様式との大根の生育に影響があるか否かを調査した。その結果,今回考案した栽培様式でも,大根の生育に対して特に影響がないことがわかった。
抗がん剤の重篤な副作用である口内炎を軽減する薬物の探索

[目的]がん化学療法による口内炎は、摂食や睡眠障害によりQOLを低下させ、さらには全身状態の悪化にもつながる重篤な副作用である。米国等では、この口内炎の治療としてケラチノサイト増殖因子(KGF)製剤が使用されている。その機序として消化管及び口腔粘膜細胞の増殖促進作用が確認されている。しかしKGF製剤は高価であり、また日本では認可されていないので、使用は困難である。そこで以前の本研究の結果より、口内炎予防が示唆されるセファランチン【○!R】及び各種のアルカロイドによるKGF産生能及び細胞の増殖能について、口腔由来の培養細胞を用いて検討を行った。[方法]37°C、湿度95%、CO_25%の条件下、96wellマイクロプレート上で培養し、コンフルエント状態に達した培養細胞にセファランチン【○!R】および各アルカロイドを0.01から100(単位はそれぞれμg/mL,μM)の濃度で添加し、24時間又は72時間後に培養上清を回収し、産生KGF量をELISA法により測定した。また上清回収後のプレート細胞上にWST-1試薬を添加し、1時間インキュベート後に450nmの吸光度を測定することにより、細胞の増殖能を評価した。なお、上清回収までの操作は、無菌状態(クリーンベンチ内)で行い、培養細胞の培養培地としては10%FCS含有DMEMを使用した。[結果]セファランチン【○!R】添加において、24時間暴露した上清に比べて72時間暴露した上清ではKGF産生量に減少が見られた。セファランチン添加濃度15μg/mLでKGF産生量は増加し、10μg/mLで減少し始め、100μg/mLでは産生量は大幅な低下が見られた。また細胞数についても類似した結果が見られ、KGF産生量が最大となる付近で細胞数も最大となり、100μg/mLで細胞数は大幅に減少した。従ってセファランチン【○!R】は細胞増殖能と共に細胞傷害作用があることが示された。またセファランチン【○!R】の濃度によってこれらの作用が異なり、高濃度ではKGF産生量及び細胞増殖能が減少した。さらに長時間暴露した場合にKGF産生量及び細胞増殖能が減少した。癌化学療法の副作用の一つである口内炎は、摂食や睡眠を障害し、患者のQOLを著しく低下させる。口内炎の原因に、抗癌剤により産生されるラジカルの影響が考えられる。口内炎の治療には、allopurinolやcamostat mesilateの含嗽液などが用いられるが、これらの薬物には直接ラジカルを捕捉する作用はなく、その効果や作用機序は十分な検討がなされていない。我々はラジカル消去活性を持つ薬物の口内炎治療への応用研究を進めており、cepharanthineにラジカル捕捉活性を含めた様々な酸化ストレス抑制効果がある事を見出した。その結果、cepharanthineは各ラジカル種の消去効果を有していた。また、AAPH誘導性SRBC溶血反応を有意に抑制しており、AAPHラジカルも捕捉していたことから、cepharanthineによる膜の脂質過酸化抑制機構は直接的なラジカル捕捉作用によるものと示唆された。なお製剤のセファランチンは膜の脂質過酸化抑制効果がより強かった。一方、対照群として用いたallopurinol、camostat mesilateはラジカル捕捉以外の作用により、各々O_2^-、HO・を消去する効果のみであった。以上より、抗癌剤が発生するラジカル種を見極め、それに対応する薬物を選択することにより、口内炎発症抑制効果の増強が期待できると考えられた。また本法は口内炎予防薬を探索する系として有用と思われる。発症機序の一因として、抗がん剤により発生したフリーラジカルの直接障害が考えられ、予防薬としてアロプリノール含嗽などが用いられているものの、有効性に関して一定の見解は得られていない。そこで口内炎予防法の確立を目指し、臨床現場で経験的に用いられている各種薬物の生体内ラジカル直接捕捉作用を検討した。[結果]セファランチン^<【○!R】>はいずれのラジカル種も消去する作用を有し、口内炎の予防・治療薬となる可能性が示唆された。次にセファランチン^<【○!R】>及びその主成分の一つであるビスコクラウリン型アルカロイドcepharanthineのラジカル消去効果及び膜の脂質過酸化抑制効果について、両物質の比較検討を行った。その結果cepharanthineの作用は製剤であるセファランチン^<【○!R】>に及ばず、セファランチン^<【○!R】>による強力なラジカル補足作用、赤血球溶血抑制作用はcepharanthine単独の作用ではなく、セファランチン^<【○!R】>に含まれるberbamine、isotetrandrine、cycleanineといったアルカロイドをはじめ様々な成分の相互作用によるものであることが示唆された。

しかしKGF製剤は高価であり、また日本では認可されていないので、使用は困難である。そこで以前の本研究の結果より、口内炎予防が示唆されるセファランチン【○!R】及び各種のアルカロイドによるKGF産生能及び細胞の増殖能について、口腔由来の培養細胞を用いて検討を行った。[方法]37°C、湿度95%、CO_25%の条件下、96wellマイクロプレート上で培養し、コンフルエント状態に達した培養細胞にセファランチン【○!R】および各アルカロイドを0.01から100(単位はそれぞれμg/mL,μM)の濃度で添加し、24時間又は72時間後に培養上清を回収し、産生KGF量をELISA法により測定した。また上清回収後のプレート細胞上にWST-1試薬を添加し、1時間インキュベート後に450nmの吸光度を測定することにより、細胞の増殖能を評価した。なお、上清回収までの操作は、無菌状態(クリーンベンチ内)で行い、培養細胞の培養培地としては10%FCS含有DMEMを使用した。[結果]セファランチン【○!R】添加において、24時間暴露した上清に比べて72時間暴露した上清ではKGF産生量に減少が見られた。セファランチン添加濃度15μg/mLでKGF産生量は増加し、10μg/mLで減少し始め、100μg/mLでは産生量は大幅な低下が見られた。また細胞数についても類似した結果が見られ、KGF産生量が最大となる付近で細胞数も最大となり、100μg/mLで細胞数は大幅に減少した。従ってセファランチン【○!R】は細胞増殖能と共に細胞傷害作用があることが示された。またセファランチン【○!R】の濃度によってこれらの作用が異なり、高濃度ではKGF産生量及び細胞増殖能が減少した。さらに長時間暴露した場合にKGF産生量及び細胞増殖能が減少した。