hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
破傷風毒素とBc1-2の融合蛋白を用いた運動神経細胞死抑制

破傷風毒素(TeNT)は,創傷部位から侵入して逆行性軸索輸送により中枢神経に達し,脊髄・脳幹の抑制性神経伝達を阻害する.TeNTは蛋白毒素でN末端側から,毒素ドメイン,膜輸送ドメイン,レセプター結合ドメイン(TTC)に分けられる.TTCドメインは、TeNTと同様に脊髄神経細胞に到達することが示されている.一方、Bcl-2はヒト濾胞性リンパ腫に関わる癌遺伝子として発見され,種々の刺激で誘導されるアポトーシスを抑制することが広く知られている.本研究で我々はTTCとBcl-2の融合蛋白を作成することによりBcl-2を運動神経に輸送することを試みた.融合蛋白をCos7細胞とIn vitro transcription/translation法による蛋白発現系により検討したが,宿主細胞の違い等により、発現は低レベルにとどまった.続いて大腸菌での蛋白発現系を確立し,融合蛋白の精製をおこなった.精製蛋白は,培養神経細胞への接着能,取り込みなどにおいてTTCと同様の作用を示すことが確認された.さらに我々は融合蛋白は培養神経細胞の血清奪取による細胞死を一部抑制することを示した。以上の検討により、TTCとBcl-2の融合蛋白は、神経細胞死を抑制する治療として有効である可能性が示唆され、運動神経細胞を選択的に障害する筋萎縮性側索硬化症などの治療への応用が期待される今後、動物モデルでの融合蛋白の効果の検討や、本融合蛋白を効率的に運動神経細胞へ到達することを目的としたin vivoでの発現系の検討をおこなうよう準備を進めている。
絵を媒介として感情コミュニケーション支援を行う会話ロボットの開発

本研究の目的は,絵と言語の双方を使って人間の感情コミュニケーションを支援する会話ロボットの開発と,そうした会話ロボットの感情コミュニケーション活性化効果を明らかにすることである.第一に,絵・言語融合型の感情認識器を開発するための学習データの拡充と整備を行った.学習データとしては,日常の出来事を記述した文章と,文章によって伝達される感情と,感情を表した絵から成る「絵・感情・言語の3つ組データ」を収集している.本年度はデータを1200件追加した.これにより累計3200件のデータを収集でき,認識性能を向上させることができた.また,データの信頼性を向上させるため,500件のデータに関して3名によりラベル付与し,3名間の一致度を評価した.第二に,絵と文章の双方から感情を認識する絵・言語融合型感情認識器を改良し,二段階認識手法を開発した.この手法は,第一段階の処理として感情極性(ポジティブ・ネガティブ・ニュートラル)を認識し、第二段階の処理として感情極性の認識結果を特徴量として利用して8種類の感情の認識を行う.評価の結果,二段階の処理を行う有効性が確認できた.第三に,感情コミュニケーションを活性化する応答文生成手法として,これまで我々が開発してきた方法は,手動作成の言語生成テンプレートにより絵からの感情評判断文を生成するという方法であるが,適切な文のみを生成する精密な言語生成テンプレートの作成はコスト高であるという問題があった.この問題を解決するため,不適切な文も生成する制約の緩い過剰生成ルールを手動で作成し,ルールにより生成された文候補から適切な文を選ぶランキングモデルを機械学習するという過剰生成・ランキング方法を開発した.第四に,感情強度辞書を使った日本語ツイートの感情強度を推定する手法を開発した.感情強度辞書の作成は,知る限り日本語においては初めての試みである.平成29年度の実施状況報告で説明したように,平成30年度から平成31年度(令和元年度)は次の研究計画であった:(a)「絵・感情・言語の3つ組データ」の拡充と,絵と言語からの絵・言語融合型の感情認識法の改良を進め,感情認識の性能向上をはかる;(b)文章に表された情報とウェブ等から収集された大量の言語コーパスを用することにより,感情判断文だけでなく,人間の感情コミュニケーションを促進する多様な応答を生成する方法を開発する.この計画に沿って,平成30年度は,学習データの拡充・整備とそれによる感情認識の性能向上,過剰生成・ランキングモデルによる感情判断文生成手法の開発を行った.絵からの感情判断文だけでなく,絵と文章の双方からの多様な応答文の生成は,平成31年度(令和元年度)に進める.平成31年度から平成32年度(令和元年度から令和2年度)は,学習データの拡充・整備を並行して進めながら,絵と文章の双方から感情コミュニケーションを活性化する応答文を生成する方法を開発し,絵と言葉による人間同士の感情コミュニケーションを会話ロボット(対話システム)が活性化する効果を評価する.以上のことにより,本研究の当初の目的の通り,絵と言語の双方を用いて人間の感情コミュニケーションを促進する会話ロボット(対話システム)を実現し,そのコミュニケーション活性効果を評価する.なお,人間同士のコミュのケーションを活性化する会話ロボット(対話システム)としては,まず,人間が文章を入力する方法としてキーボード入力を使ったシステムを構築する,その後,音声入力を使ったシステムへの拡張の可能性を検討する.音声会話環境では音声認識の認識誤りのため評価実験を行うことが困難になる場合が考えられるためである.本研究の目的は,絵と言語の双方を使って,人間の感情コミュニケーションを支援する会話ロボットの開発と,そうした会話ロボットが人間の感情コミュニケーションを活性化する影響を明らかにすることである.平成28年度は,必要な要素技術として,一筆書きの絵からの感情認識,絵の形状認識,感情判断の理由文生成の各手法を開発し,評価を行なった.絵からの感情認識に関しては,840枚の一筆書きの描画データを使って,サポートベクトルマシン認識器を開発した.感情は8クラスを用い,特徴量としては,色(色相,明度,彩度),HOG特徴量,輪郭線特徴量,凸包を用いて絵を塗りつぶしたときの絵の面積などを用いた.分類正解率53.5%を得た.この値は人間の分類正解率を上回るものであり,良好な認識結果と言える.絵の形状認識に関しては,8クラスの形状を認識する認識器を開発した.特徴量は,線を描く方向の変化数,分割領域ごとの輪郭線方向の総和HOG特徴量,筆圧の変化数などを使った.分類正解率は61.6%となった.以上に述べた絵からの感情認識,絵の形状認識を使って,判断理由を付与した感情判断文を生成する方法を提案した.会話ロボットが感情を認識するだけでなく.判断理由が付与された感情判断文

(例:「黄色で丸い形だから喜びに感情だよね」)を発話することにより,人間同士の会話をより活性化することが期待できる,提案手法は,人間から収集した絵の判断理由を表す言語データを活用することによって,自然な感情判断文を生成する.評価実験の結果,提案手法により生成された判断理由を付加した方が,感情判断文の妥当性を向上させ,感情判断文に対してコメントしたい意欲が向上することが示された.計画した通り,平成28年度は,一筆書きの絵を対象にして,絵からの感情認識,絵の形状認識,感情判断の理由文生成の各手法を開発し,評価を行った.評価の結果,感情判断文生成手法によって生成された理由付きの感情判断文がコミュニケーションを活性化させる効果があることを示すことができ,人間の感情コミュニケーションを支援する会話ロボットの要素技術として利用可能であることを示すことができた.本研究の目的は,絵と言語の双方を使って,人間の感情コミュニケーションを支援する会話ロボットの開発と,そうした会話ロボットが人間の感情コミュニケーションを活性化する効果を明らかにすることである.平成29年度は,第一に,絵と言語の双方の情報を使って感情を認識する手法(絵・言語融合型感情認識)を開発するために,日常の出来事を記述した文章と,文章によって伝達される感情と,感情を表した絵から成る「絵・感情・言語の3つ組データ」を2000データ収集した.第二に,文章から感情を認識するマルチラベル感情認識手法を開発した.本手法では,喜び・悲しみ,怒り・恐れ,受容・嫌悪,驚き・予期の4軸ごとに,1つの文章から複数の感情を認識する.この手法の新規性は,まず文章の感情極性(ポジティブ・ネガティブ・ニュートラル)を認識し,認識した感情極性の確率分布を特徴量として利用することにより,4軸ごとの複数感情の認識精度を向上させることにある.第三に,「絵・感情・言語の3つ組データ」を学習データとして,絵と文章のペアが与えられたとき,そのペアから伝わる感情を認識する絵・言語融合型感情認識器をサポートベクターマシンにより構築した.絵とテキストの特徴量の双方を使って感情を認識する絵・言語融合型の認識器の方が,絵とテキストの特徴をそれぞれ単独で使って感情を認識する認識器に比べて,認識性能が向上することが分かった.これは,絵と文章の2つの情報を合わせて使うことで,感情認識の曖昧性を解消できる場合があるためである.前年度開発した絵から感情判断文を生成する手法と組み合わせることにより,絵と文章から感情判断文を生成する方法を実現した.平成29年度から平成30年度にかけては,絵・言語融合型の感情認識と感情判断理由文生成の開発を進める計画であった.その計画通り,平成29年度は,絵・感情・言語の3つ組データの収集,文章からの感情認識,絵と文章の双方を使った絵・言語融合型の感情認識法を開発した.絵と文章からの感情判断文生成は,前年度開発した絵からの感情判断文生成を利用することにより実現した.平成29年度に収集した「絵・感情・言語の3つ組データ」を分析した結果,文章に表された情報とウェブ等から収集された大量の言語コーパスを活用することにより,感情判断文だけでなく,人間の感情コミュニケーションを促進する多様な応答を生成できる可能性があることが分かった.続く平成30年度では,そのような感情コミュニケーションを活性化する応答生成法の開発を行う.本研究の目的は,絵と言語の双方を使って人間の感情コミュニケーションを支援する会話ロボットの開発と,そうした会話ロボットの感情コミュニケーション活性化効果を明らかにすることである.第一に,絵・言語融合型の感情認識器を開発するための学習データの拡充と整備を行った.学習データとしては,日常の出来事を記述した文章と,文章によって伝達される感情と,感情を表した絵から成る「絵・感情・言語の3つ組データ」を収集している.本年度はデータを1200件追加した.これにより累計3200件のデータを収集でき,認識性能を向上させることができた.
活動を用いて認知症者のＢＰＳＤと介護者の心理的負担軽減を図る訪問プログラムの開発

本研究の目的は,在宅認知症者とその家族介護者に対して,認知症者の特性に応じた活動を提供するとともに,介護者にその監督・支援技能を指導すること,また,家族介護者の困りごとや認知症者に期待することを改善するよう取り組むことで,認知症者の行動心理症状の改善と介護者の心理的負担の軽減を図れるかを検証することだった.訪問は週1回8週間を基本とした.本プログラムを完遂した9組を分析した結果,本訪問プログラムは認知症者の行動心理症状を有意に軽減し,介護者の困りごとや認知症者に期待することを有意に改善することが示された.家族介護者の介護負担感は軽減傾向にあったものの,有意な変化は認められなかった.本研究の目的は,在宅認知症者に対して個人の特性に応じて仕立てられた活動を提供するとともに,介護者にその監督及び支援技術を指導する訪問プログラムよって,認知症者の行動心理症状(BPSD)の改善と介護者の心理的負担の軽減が図れるかを検証することである.この目的を果たすために平成24年度は平成23年度に実施した3つの事例研究を整理しまとめた.そのうち2事例を論文として執筆し投稿した.また,鳥栖市高齢者福祉課および鳥栖地区広域市町村圏域組合の地域包括支援センター,三原市東部地域包括支援センターに研究協力を依頼し,研究推進の体制づくりを図った.そして,それらの機関から紹介を受けた対象者4名とその家族介護者に対してインタビューを行い,本訪問プログラムの対象者要件を検討した(調査研究).また,その中の2名と新たに紹介を受けた2名に対して訪問プログラムを実施し,その有効性を検証した(事例集積研究).平成25年度に行う予定である無作為比較試験に向けて,三原地区で介入を行う作業療法士1名を確保した.また,鳥栖市および三原市の高齢者福祉課に対して研究協力者(対象者)の募集方法について相談し,部局内での検討を依頼した.活動を通して在宅の認知症者のBPSD(認知症の行動心理症状)とその家族介護者の心理的負担の軽減を図ることを目的とした訪問プログラムの開発を目指し,平成25年度は三原地区において4組の対象者に訪問プログラムを実施した.また,鳥栖地区では平成24年度に実施した事例に対して継続して訪問プログラムを実施した.研究期間全体を通して11組の対象者に訪問プログラムを実施したが,2組が認知症者本人の体調悪化や介護者の意思により途中で中止となった.訪問プログラムを完遂した9組の対象者に用いられた活動は,過去,現在の趣味や興味を参考に検討した結果,回想活動,音楽鑑賞,アルバムやメモリーブックの作成,彫刻,園芸,編み物,パットゴルフなどだった.結果として家族介護者が認知症者に期待する活動の遂行度と満足度が向上し,無関心など認知症者のBPSDが有意に改善した.家族介護者の介護負担感は軽減する傾向にあったが,有意な変化は認められなかった.今後は対象者を増やし更なる検討が必要である.本研究の目的は,在宅認知症者とその家族介護者に対して,認知症者の特性に応じた活動を提供するとともに,介護者にその監督・支援技能を指導すること,また,家族介護者の困りごとや認知症者に期待することを改善するよう取り組むことで,認知症者の行動心理症状の改善と介護者の心理的負担の軽減を図れるかを検証することだった.訪問は週1回8週間を基本とした.本プログラムを完遂した9組を分析した結果,本訪問プログラムは認知症者の行動心理症状を有意に軽減し,介護者の困りごとや認知症者に期待することを有意に改善することが示された.家族介護者の介護負担感は軽減傾向にあったものの,有意な変化は認められなかった.平成23年度の目標は,本訪問プログラム(活動を用いて認知症者のBPSD軽減および介護者の心理的負担軽減を図るためのプログラム)の適応となる対象者の要件および成果指標を明らかにすることであった.第1回会議でその方法を検討した結果,当初の案である調査研究ではなく,事例研究を第一に実施することが有効であると結論づけられた.そのため,本年度は三原地区で事例研究を実施した.加えて,1名の作業療法士を介入研究に同行させ,次年度以降神埼地区での介入実施者として育成した.事例への介入に先駆けて,プログラム実施マニュアル(案)を作成し,3事例に対して約8週間の訪問プログラムを実施した.その結果,2事例において成果が示され,1事例は中止となった.示された成果は,(1)介護者の心理的負担の軽減,(2)介護者の困りごとや懸念事項の改善,(3)介護者の介護に対する有能感の向上,(4)BPSDの軽減,(5)楽しみの活動(音楽鑑賞,アルバム閲覧など)との結びつきである.中止になった事例では,介護者は介護上の不平,不満や身体の不調を強く訴えるものの,当事者のよりよい生活を構築するために,介入者(作業療法士)と協働し,新たなことに取り組もうとする意志を示さなかった.これらの事例を通して,本プログラムの有効性が示されると同時に,適応となる対象者の要件や成果指標がいくつか明らかとなった.特に重要な対象者の要件は,「介護者が当事者(認知症者)のより良い生活を構築するために,介入者と一緒に取り組む意思を有していること」と考えられた.有用だった主な成果指標は,COPM(カナダ作業遂行測定),Zaritsの介護

負担尺度,SCQ(The Sense of Competence Questionnaire),NPI(Neuropsychiatric Inventory),GAS(Goal Attainment Scaling)だった.平成24年度当初に立案した当該年度の研究計画では,調査研究,事例集積研究に加え,無作為比較試験を開始する予定であった.前者2つは計画通り実施されたが,後者の無作為比較試験は研究協力体制を整備し,研究参加者の募集方法について協力機関(鳥栖市および三原市の高齢者福祉課)に検討を依頼するのみに留まった.平成23年度に実施した事例研究のまとめを行うとともに,論文化するのに時間を要したことが理由である.また,研究協力機関との協力体制を整えるに時間を要し,調査研究と事例研究の開始が遅れたこともその一つである.本研究の目的は,在宅認知症者に対して,個人の特性に応じて仕立てられた活動を提供するとともに,介護者にその監督および支援技能を指導することで,行動心理症状(BPSD)の改善と介護者の心理的負担の軽減が図れるかを検証することである.23年度の目標は,本訪問プログラムの適応となる対象者の要件および成果指標を検討することだった.その目標は事例研究を通して,概ね達成することができた.しかし,事例数が少ないため,更なる介入研究と調査研究を実施する必要がある.調査研究は,23年度に実施する予定であったが,できなかった.その理由は,目的達成のためには,最初に調査研究よりも事例研究を実施することが有益であると判断されたからである.詳細な対象者の要件と成果指標を検討するための調査研究は24年度に繰り越すこととした.平成25年度は本訪問プログラムの有効性を検証するために小規模の無作為比較試験を実施する予定である.現在,三原市と鳥栖市の高齢者福祉課に研究対象者の募集方法をいくつか提示し,どの方法が適切か検討してもらっている.平成25年5月には対象者の募集と無作為比較試験が開始できるよう準備を進めている.三原市と鳥栖市でそれぞれ対象者を20組みずつ募集し訪問プログラムを実施する.高齢者の地域支援を先駆的に研究している米国の情報を収集するため,米国作業療法学会に参加する.同様に先駆的存在であるカロリンスカ研究所の作業療法士を訪問し認知症の訪問作業療法プログラムに対する助言と共同研究の打診を求める.平成23年度と平成24年度の事例集積研究の成果を第14回日本認知症ケア学会(福岡)と第47回日本作業療法協会(大阪)で発表する.25年度は本研究課題実施の最終年度であるため,共同研究者を集めて報告会議を開催するとともに3年間の研究を整理し総括する.平成24年度前半は,本訪問プログラムの対象者の要件と成果指標の更なる検討を目的とした調査研究,プログラムの精緻化を行うための事例介入研究を実施する.当初,介入研究は10名を対象とした前後デザインで実施する予定だったが,3名を対象とした事例研究に変更する.その理由は,25年度に計画している比較対照実験が長期間かかることが予想され,前倒しする必要があるからである.24年度後半には,比較対照実験の実施に向けて,介入者(研究協力者)に対する講習会を開催する.
非相似拡大的選好を用いた所得格差と経済成長に関する理論分析

本研究では、二種類の消費財が存在する二部門成長モデルに、非相似拡大的選好を導入することで、所得格差の存在や拡大が経済の成長経路や長期的均衡に及ぼす影響に関して、定性的な分析を行うとともに、課税や所得移転などの経済政策の効果を定量的に評価することを目的とする。本研究には、異時点間の消費の代替弾力性が一定で非相似拡大的な効用関数の特定と、消費財と消費可能な資本財という分割を行った際における各財の所得弾力性を現実のデータから導き出すこと、および大域的な均衡経路が示し得る複雑な挙動の解析も含まれる。
非拡散音場の音響調整のための吸音処理手法の開発

オフィスや講義室など建築で一般的な吸音面が偏在する非拡散音場の音響調整に効果的な吸音処理手法の開発を目指している。平成30年度は下記の研究成果を得た。1.高性能な吸音体の開発:高性能吸音体として開発を進めている通気性膜吸音体アレイの背後構造であるアレイ構造自体がもつ吸音の数理モデルを構築した。具体的には、同構造による吸音がハニカムコアセルでの粘性と熱伝導損失に起因するものとし、等価流体に基づく多孔質モデルにより媒質を記述した。結果として、表面の膜が十分な流れ抵抗を持たない場合に、背後構造による吸音の寄与が相対的に大きく現れることを明らかにした。さらに、同構造をFEM解析にて扱うための吸音要素の開発を行ない、その過程で、従来要素に比べ、より少ない計算コストで高精度な解が得られる高性能吸音要素の開発に成功した。また、同吸音要素が微細穿孔板(MPP)のモデル化にも活用可能であることに気づき、吸音要素を用いた新たなMPPのモデル化手法を提案した。また、前年度実施した単一通気性膜吸音体の残響室法吸音率の実測を数値解析により精緻に模擬し、膜の物性値の変化による吸音特性の変化を計算値がよく捉えることを示し、解析手法の妥当性を確認した。この結果から、背後アレイ構造の吸音を考慮した数値モデルの必要性が裏付けられた。2.非拡散音場における吸音機構の解明と効果的な配置:MPP・通気性膜・多孔質材を用いた6種の天井吸音体を拡張作用モデルによりモデル化し、小矩形室における吸音性能を検証した。固有振動に与える影響と挿入損失値を精査し、非拡散音場における効果的な吸音構造について、空気層や減衰層がもつ役割について基礎的な考察を行なった。MPP・膜・多孔質材からなる多様な吸音体を室内音場解析で効率的に扱うことが可能となった点は意義深いと考えている。前年度に、当初予期していなかった通気性膜吸音体アレイの背後構造の吸音を考慮する必要性が明らかになったことから、本年度は、背後アレイ構造の吸音のモデル化に関する課題に重点的に取り組んだ。関連文献・技術の調査に時間を要したものの、結果として、年度内に同構造の理論モデルならびに数値モデルを開発できた。また、その過程で、グラスウールなどの多孔質材をモデル化するための従来より高性能な吸音要素とそれを使用した新たなMPPのモデル化方法を提案できた。これらは今後、室内音響シミュレーションや音響数値解析による材料開発において、より効率的な音響設計・研究開発を可能とする技術であると考えている。なお、これら吸音要素に関する2件の成果は、速報として学術誌(Acoustical Science and Technology)へ投稿し、年度内に1編が掲載され、もう1編も掲載決定済みである。また、単一通気性膜吸音体の残響室法吸音率の測定の数値シミュレーションに関する論文も学術誌(Applied Acoustics)に投稿でき、すでに掲載が決定している。一方、予定していた非拡散音場の吸音機構の解明や効果的な吸音体配置については、上記の理論モデル・数値モデルの開発に多くの時間を必要としたため、限定的な検討にとどまった。しかし、吸音要素の開発により、MPP・通気性膜・多孔質材からなる6種の吸音体の性能について、これまでに比べ、より現実的な吸音体を対象とした検証を行うことができた。以上、上述のように、吸音要素やMPPのモデル化について新たな方法を提案し、これらの成果を含め3件の国際学術雑誌にまとめることができたため、当該研究課題の進捗状況を(2)と判断した。平成30年度の研究成果により、MPP・通気性膜・多孔質材からなる多様な吸音体を従来に比べ少ない計算コストで効率的にモデル化できるようになった。これにより、現実に即した形で様々な斜入射吸音特性をもつ吸音体を実装条件下で有限要素解析にて扱うことが可能である。なお、理論吸音特性の計算手法については理論解析が可能な吸音体については構築済みであるため、理論・数値計算の両面から考察を加える予定である。今後は、実大の室を対象に通気性膜吸音体アレイの性能をMPP・通気性膜・多孔質材からなる吸音体を比較対象として評価する。また、各種吸音体について、運用上の制約を考慮した上で効果的な吸音体配置を検討する予定である。なお、平成30年度に構築した背後アレイ構造の理論モデルについては、特に精密な実測に基づく妥当性の検証が必要である。30年度内に実測に必要な測定装置などを制作したので、これを活用して検討を進める予定である。本研究では、吸音面が偏在する非拡散音場の音響調整に効果的な吸音処理手法の開発を目指している。初年度は、その礎となる非拡散音場における吸音体の吸音機構の解明について基礎的な検討を行うとともに、高性能な吸音体の開発に着手した。得られた研究成果は下記の通りである。1.非拡散音場における吸音体の吸音機構の解明:典型的な非拡散音場のベンチマーク問題として、天井のみ高吸音で他は反射性の矩形室を設定し、時間領域有限要素法による波動数値解析を用いた検討を行った。非拡散音場における吸音性能への影響因子として、吸音体の斜入射吸音特性・室寸法・周波数に着目した。

結果として、斜入射吸音特性は室内インパルス応答の減衰性状に大きな影響を与え、吸音体の統計吸音率が同一であっても、擦過角入射吸音率が高い方が、より大きな減衰が得られることを示した。ただし、周波数が高くなるほど、その効果は小さくなる。2.高性能な吸音体の開発:これまでに数値解析を用いて基礎的な吸音メカニズムを明確にしてきた通気性膜吸音体アレイを試作し、背後空気層デザインの異なる従来の単一通気性膜吸音体2種と残響室法吸音率を比較した。通気性膜には、流れ抵抗と面密度の異なる9種の化学繊維素材の織物・不織布を用い、アレイ構造には、ハニカムコアと遮音シートを使用した。結果として、検討した物性値の範囲において、通気性膜吸音体アレイは、従来の単一通気性膜吸音体2種に比べ、より広帯域に高い吸音率を示すことを実証し、背後空気層デザインの違いが吸音性能に大きく影響することを確認した。ただし、当初予期していなかったアレイ構造自体が高い吸音性をもつことも明らかとなった。また、通気性膜吸音体アレイならびに2種の従来吸音体のいずれにおいても、流れ抵抗が高く面密度が大きな膜を使用したほうが高い吸音性能を得られることを示した。29年度は、非拡散音場における吸音体の吸音機構の解明に向け、非拡散音場のベンチマーク問題を通して、吸音体の斜入射吸音特性が果たす役割をある程度把握できたと考えている。また、これまでに理論的・数値的に検討してきた通気性膜吸音体アレイの有効性を残響室法吸音率の測定を通して従来吸音体との比較から実証することができた。よって、当該研究課題の進捗状況を(2)と判断した。オフィスや講義室など建築で一般的な吸音面が偏在する非拡散音場の音響調整に効果的な吸音処理手法の開発を目指している。平成30年度は下記の研究成果を得た。1.高性能な吸音体の開発:高性能吸音体として開発を進めている通気性膜吸音体アレイの背後構造であるアレイ構造自体がもつ吸音の数理モデルを構築した。具体的には、同構造による吸音がハニカムコアセルでの粘性と熱伝導損失に起因するものとし、等価流体に基づく多孔質モデルにより媒質を記述した。結果として、表面の膜が十分な流れ抵抗を持たない場合に、背後構造による吸音の寄与が相対的に大きく現れることを明らかにした。さらに、同構造をFEM解析にて扱うための吸音要素の開発を行ない、その過程で、従来要素に比べ、より少ない計算コストで高精度な解が得られる高性能吸音要素の開発に成功した。また、同吸音要素が微細穿孔板(MPP)のモデル化にも活用可能であることに気づき、吸音要素を用いた新たなMPPのモデル化手法を提案した。また、前年度実施した単一通気性膜吸音体の残響室法吸音率の実測を数値解析により精緻に模擬し、膜の物性値の変化による吸音特性の変化を計算値がよく捉えることを示し、解析手法の妥当性を確認した。この結果から、背後アレイ構造の吸音を考慮した数値モデルの必要性が裏付けられた。2.非拡散音場における吸音機構の解明と効果的な配置:MPP・通気性膜・多孔質材を用いた6種の天井吸音体を拡張作用モデルによりモデル化し、小矩形室における吸音性能を検証した。固有振動に与える影響と挿入損失値を精査し、非拡散音場における効果的な吸音構造について、空気層や減衰層がもつ役割について基礎的な考察を行なった。MPP・膜・多孔質材からなる多様な吸音体を室内音場解析で効率的に扱うことが可能となった点は意義深いと考えている。
ローズマリーを用いた寄生虫防除技術の開発

魚病をもたらす病原体は、細菌、ウイルス、寄生虫に大別されるが、実用化ワクチンは細菌とウイルスのみである。一部の寄生虫に対する治療薬はあるものの、予防対策は手つかずの状態である。寄生虫は、多種多様な仲間の総称であり、寄生虫による魚病被害の撲滅は、魚病学に残った最大の課題となっている。このような背景から本研究では、天然ハーブによる寄生虫制御方法の開発に取り組んだ。本研究で使用するハーブは、古くから地中海沿岸地方で食されおり、種々の抗微生物活性を有するローズマリーを選択した。この水およびエタノール抽出物とモデルとなる寄生虫としてダクチロギルスを用いた。ミキサーで粉砕したローズマリーに10倍量の蒸留水を加えて、成分を溶出させた。これらを様々な量で市販飼料と混ぜ合わせたものを30日間コイに給餌したところ、特に異常を呈する行動は観察されなかった。肝臓を病理組織学的に観察したところ、20 ml/100g飼料以上の混ぜたもので飼育した魚体肝臓に、核濃縮や不規則な形を持った核や壊死性細胞が認められた。また、この水抽出物に含まれるテルペン類濃度をGS/MSで定量したところ、1, 8-Cineoleが最も高く含有されていた。さらにこの精品を直接ダクチロギルスに加えて、殺虫することを確認した。また、ダクチロギルスに感染したコイに水抽出物60 ml/100g飼料を20日間連続給餌したところ、駆虫効果が得られた。以上のことから、ローズマリーの水抽出物の投与は、ダクチロギルスの駆虫には効果があるが、安全性試験と照らし合わせて、さらなる投与計画の改善が必要であることが明らかになった。本年度は概ね計画の通りに推移した。インビトロ試験においてローズマリーの水とエタノール抽出物が、ダクチロギルスを直接死滅させる効果が明らかとなった。さらに、ローズマリー中に含まれる1, 8-Cineoleが含有量モノテンペンで最も多く、さらに最も高い殺虫作用を有していたことから、殺虫効果の主成分として考えられた。いくつかの魚類寄生虫症に対しては、水産用医薬品として承認を受けた駆虫薬による対策が取られているが、薬浴では作業者の負担が大きく、養殖魚に対して大きなストレスを与えることになる。そこで、水抽出液を餌に混ぜた飼料を、ダクチロギルスに感染しているコイに20日間連続投与したところ、60 ml/100g飼料の実験区で、コイの鰓からダクチロギルスの駆虫効果が確認されたことから、実用に値する結果となった。一方、駆虫効果のある添加量を含む飼料の連続投与により、肝臓で毒性が確認されたことから、このまま使用することは望ましくないと判断された。しかし毒性を示す物質がどのような物質であるかまでは特定はできなかった。ダクチロギルスに寄生しているコイの循環水の下流側に未感染コイを飼育して、人為的に感染させる実験水槽を作製した。この時、上記駆虫効果が認められた60 ml/100g飼料を21日間給餌して、感染予防効果について検討を行った。実験終了後に、コイの鰓におけるダクチロギルスの個体数をカウントして、対照区と比較したところ、寄生数に違いは認められなかった。以上から、駆虫効果はあるが、その有効濃度では魚毒性を有する。さらに予防効果は無く、その理由はあきらかにできなかった。Wang(2008)らは、ローズマリーのGS/MS分析により、種々の有機化合物の定量を行っている。我々も、予備実験として、ローズマリーの蒸留水と75%エタノール抽出液のGS/MS分析を行ったところ、1,8-シネオール、α-ピネン、β-ピネン、カンフル、カンフェンの有機化合物が豊富に含まれていることを確認している。これら成分は、抗炎症作用、鎮痛作用、血行促進作用などの種々の機能を有しており、医薬品原料として用いられている。さらに、これら成分は、エタノール抽出物が、水抽出物よりおおむね10倍濃く含まれていた。平成30年度は、エタノール抽出物を用いて、ダクチロギルスの駆虫効果と感染予防効果を検討し、毒性試験も併せて行う。本年度得られた駆虫効果はあるが、その有効濃度では魚毒性を有する。さらに予防効果は無く、その理由はあきらかにできなかったことを再検証する。駆虫・感染予防効果があった場合は、血中濃度や体表粘液における上記5種類の有機化合物の濃度を定量し、個々の物質による効果と毒性を明らかにする予定である。以上によって水、エタノール抽出物を餌に加える量を再検討し、1飼育魚にストレスを与えることなく投与が可能であること、2毒性が認められないこと、3十分な寄生虫駆虫・感染予防効果があることを満足させるかを考察する。以上が満足できた場合、マダイの白点虫やスクーチカ繊毛虫、ブリやフグのハダムシへの応用が可能であるか検証を行う。

この水およびエタノール抽出物とモデルとなる寄生虫としてダクチロギルスを用いた。ミキサーで粉砕したローズマリーに10倍量の蒸留水を加えて、成分を溶出させた。これらを様々な量で市販飼料と混ぜ合わせたものを30日間コイに給餌したところ、特に異常を呈する行動は観察されなかった。肝臓を病理組織学的に観察したところ、20 ml/100g飼料以上の混ぜたもので飼育した魚体肝臓に、核濃縮や不規則な形を持った核や壊死性細胞が認められた。また、この水抽出物に含まれるテルペン類濃度をGS/MSで定量したところ、1, 8-Cineoleが最も高く含有されていた。さらにこの精品を直接ダクチロギルスに加えて、殺虫することを確認した。また、ダクチロギルスに感染したコイに水抽出物60 ml/100g飼料を20日間連続給餌したところ、駆虫効果が得られた。以上のことから、ローズマリーの水抽出物の投与は、ダクチロギルスの駆虫には効果があるが、安全性試験と照らし合わせて、さらなる投与計画の改善が必要であることが明らかになった。本年度は概ね計画の通りに推移した。インビトロ試験においてローズマリーの水とエタノール抽出物が、ダクチロギルスを直接死滅させる効果が明らかとなった。さらに、ローズマリー中に含まれる1, 8-Cineoleが含有量モノテンペンで最も多く、さらに最も高い殺虫作用を有していたことから、殺虫効果の主成分として考えられた。いくつかの魚類寄生虫症に対しては、水産用医薬品として承認を受けた駆虫薬による対策が取られているが、薬浴では作業者の負担が大きく、養殖魚に対して大きなストレスを与えることになる。そこで、水抽出液を餌に混ぜた飼料を、ダクチロギルスに感染しているコイに20日間連続投与したところ、60 ml/100g飼料の実験区で、コイの鰓からダクチロギルスの駆虫効果が確認されたことから、実用に値する結果となった。一方、駆虫効果のある添加量を含む飼料の連続投与により、肝臓で毒性が確認されたことから、このまま使用することは望ましくないと判断された。しかし毒性を示す物質がどのような物質であるかまでは特定はできなかった。ダクチロギルスに寄生しているコイの循環水の下流側に未感染コイを飼育して、人為的に感染させる実験水槽を作製した。この時、上記駆虫効果が認められた60 ml/100g飼料を21日間給餌して、感染予防効果について検討を行った。実験終了後に、コイの鰓におけるダクチロギルスの個体数をカウントして、対照区と比較したところ、寄生数に違いは認められなかった。以上から、駆虫効果はあるが、その有効濃度では魚毒性を有する。さらに予防効果は無く、その理由はあきらかにできなかった。Wang(2008)らは、ローズマリーのGS/MS分析により、種々の有機化合物の定量を行っている。我々も、予備実験として、ローズマリーの蒸留水と75%エタノール抽出液のGS/MS分析を行ったところ、1,8-シネオール、α-ピネン、β-ピネン、カンフル、カンフェンの有機化合物が豊富に含まれていることを確認している。これら成分は、抗炎症作用、鎮痛作用、血行促進作用などの種々の機能を有しており、医薬品原料として用いられている。さらに、これら成分は、エタノール抽出物が、水抽出物よりおおむね10倍濃く含まれていた。
障がい対応を多様な背景を持つ全ての学生への学修支援へと発展させるシステムの開発

障がい対応として導入している発話を自動的にテキストに変換するシステムなどに着目し、障がいの有無に関わらず多様な背景を持つ全ての学生の主体的学修支援につながるような環境を構築する。例えば、授業中における教員の発話をテキストに変換し、クラスの全学生がその発話テキストを閲覧できるようにして、重要文をピックアップできるようにしたり、発話テキストを参考に各学生がノート作成をしてクラス全体で共有したりするなど、授業情報を様々な視点から学修に活用できるような仕組みを構築する。
空間グラフに含まれる結び目と絡み目の研究

グラフGのサイクル全体の集合を{c_1,c_2...,c_n}とする.任意の埋め込みf_i:c_i→R^3(i=1,2,...,n)に対して,Gの埋め込みf:G→R^3が存在してf(ci)〃〓f_i(c_i)(i=1,2,...,n)を満たすとき,Gは順応性をもつという.グラフが順応性をもつという性質は,グラフの集合の半順序関係であるグラフマイナーに関して閉じている.すなわち,「グラフHがグラフGのグラフマイナー(G【greater than or equal】Hとかく)であるとき,Gが順応性をもつならばHも順応性をもつ.」が成立する.順応性をもたないグラフGに対し,GのG以外に任意のグラフマイナーが順応性をもつとき,Gは順応性に関する禁止グラフと呼ばれ,禁止グラフ全体の集合を順応性に関する障害集合と呼びΩで表す.この障害集合Ωは,有限集合である事がRobertsonとSeymourの結果からわかり,空集合でないという事が谷山公規氏と私の結果からわかるが,それを決定するまでには至っていない.障害集合を決定することは非常に重要な問題であり,かなりの難問である.本研究ではこの障害集合を決定するということを目標に研究を進めてきた.障害集合Ωを次の2つの部分集合Ω_0=Ω∩(平面的グラフの集合)とΩ_1=Ω\Ω_0に分けると,本橋友江,谷山公規両氏の共同研究の結果と最近の私の研究成果を組み合わせることにより,Ω_1={K_5,K_<3,3>}が成立することがわかる.ここで,K_5は5頂点完全グラフを意味し,K_<3,3>は完全2部グラフを意味する.従って,障害集合Ωの決定はΩ_0を決定すれば解決することになる.本年度は,まず次の予想「D_n(n【greater than or equal】3)をnサイクルの各辺を2重にして得られるグラフとする.このときΩ_0={D_4}が成立する.」を立てて研究を始めた.ところが,この予想に反して,D_4は順応性をもつことがわかった.更に,Ω_0に属する幾つかのグラフが見つかった.グラフGのサイクル全体の集合を{c_1,c_2...,c_n}とする.任意の埋め込みf_i:c_i→R^3(i=1,2,...,n)に対して,Gの埋め込みf:G→R^3が存在してf(ci)〃〓f_i(c_i)(i=1,2,...,n)を満たすとき,Gは順応性をもつという.グラフが順応性をもつという性質は,グラフの集合の半順序関係であるグラフマイナーに関して閉じている.すなわち,「グラフHがグラフGのグラフマイナー(G【greater than or equal】Hとかく)であるとき,Gが順応性をもつならばHも順応性をもつ.」が成立する.順応性をもたないグラフGに対し,GのG以外に任意のグラフマイナーが順応性をもつとき,Gは順応性に関する禁止グラフと呼ばれ,禁止グラフ全体の集合を順応性に関する障害集合と呼びΩで表す.この障害集合Ωは,有限集合である事がRobertsonとSeymourの結果からわかり,空集合でないという事が谷山公規氏と私の結果からわかるが,それを決定するまでには至っていない.障害集合を決定することは非常に重要な問題であり,かなりの難問である.本研究ではこの障害集合を決定するということを目標に研究を進めてきた.障害集合Ωを次の2つの部分集合Ω_0=Ω∩(平面的グラフの集合)とΩ_1=Ω\Ω_0に分けると,本橋友江,谷山公規両氏の共同研究の結果と最近の私の研究成果を組み合わせることにより,Ω_1={K_5,K_<3,3>}が成立することがわかる.ここで,K_5は5頂点完全グラフを意味し,K_<3,3>は完全2部グラフを意味する.従って,障害集合Ωの決定はΩ_0を決定すれば解決することになる.本年度は,まず次の予想「D_n(n【greater than or equal】3)をnサイクルの各辺を2重にして得られるグラフとする.このときΩ_0={D_4}が成立する.」を立てて研究を始めた.ところが,この予想に反して,D_4は順応性をもつことがわかった.更に,Ω_0に属する幾つかのグラフが見つかった.
舞踊病・ジストニアの運動回路異常と定位脳手術効果の検討-パーキンソン病との比較-

平成16年度は、2例のパーキンソン病患者にそれぞれ淡蒼球刺激術と破壊術を行い、1例の片側性ジストニア患者に淡蒼球刺激術,1例の全身性ジストニア患者に両側視床刺激術を行った.淡蒼球手術を行った計3例でニューロン発火を記録した.片側性ジストニア例は55歳、女性.40歳より左上下肢の異常姿位が出現し緩徐に増悪.左手で物を持つ動作や車の運転がうまくできなくなった.53歳、右上下肢に舞踏運動が出現.頭部MRIではラクナ梗塞が散見された.左上下肢のジストニアがADLを低下させており、内服薬で改善が得られなかったために手術適応と判断された.術後6ヶ月で左下肢のジストニアが軽度から中等度改善し,歩行姿勢が改善し転倒がなくなった.左上肢のジストニア姿勢は明らかな変化はない.ニューロン発火解析では,パーキンソン病では平均発火頻度は淡蒼球外節63.7spikes/sec,内節87.7spikes/secであるが,本例では外節8.6spikes/sec,内節7.0spikes/secと著明に低下していた.また,記録針を進める時には発火が増加するが,そのままの位置を保つと数秒で発火頻度が低下してくる異常パターンがめだった.全身性ジストニア例は27歳女性.著明な脳内石灰化があり,全身性ジストニアのために起立不能で,高度の頸部後屈のために摂食も困難であった.線条体の石灰化のために淡蒼球にアプローチできず,視床刺激術を行った,術後2ヶ月経ち四肢のジストニアは軽度改善したが,頸部後屈は依然として高度である,本例は全身麻酔下で手術を行ったので,ニューロン記録は行わなかった.平成16年度は、2例のパーキンソン病患者にそれぞれ淡蒼球刺激術と破壊術を行い、1例の片側性ジストニア患者に淡蒼球刺激術,1例の全身性ジストニア患者に両側視床刺激術を行った.淡蒼球手術を行った計3例でニューロン発火を記録した.片側性ジストニア例は55歳、女性.40歳より左上下肢の異常姿位が出現し緩徐に増悪.左手で物を持つ動作や車の運転がうまくできなくなった.53歳、右上下肢に舞踏運動が出現.頭部MRIではラクナ梗塞が散見された.左上下肢のジストニアがADLを低下させており、内服薬で改善が得られなかったために手術適応と判断された.術後6ヶ月で左下肢のジストニアが軽度から中等度改善し,歩行姿勢が改善し転倒がなくなった.左上肢のジストニア姿勢は明らかな変化はない.ニューロン発火解析では,パーキンソン病では平均発火頻度は淡蒼球外節63.7spikes/sec,内節87.7spikes/secであるが,本例では外節8.6spikes/sec,内節7.0spikes/secと著明に低下していた.また,記録針を進める時には発火が増加するが,そのままの位置を保つと数秒で発火頻度が低下してくる異常パターンがめだった.全身性ジストニア例は27歳女性.著明な脳内石灰化があり,全身性ジストニアのために起立不能で,高度の頸部後屈のために摂食も困難であった.線条体の石灰化のために淡蒼球にアプローチできず,視床刺激術を行った,術後2ヶ月経ち四肢のジストニアは軽度改善したが,頸部後屈は依然として高度である,本例は全身麻酔下で手術を行ったので,ニューロン記録は行わなかった.平成14年度は,1例の舞踏病患者に両側淡蒼球内節破壊術を施行した.症例は28歳,女性.精神発達遅滞があり,薬物治療でコントロール困難な舞踏病運動のために入院した.入院時,発語不能で全介助.顔面,頚部,四肢に激しい舞踏病運動が持続し,大量のhaloperidol, diazepam他を投与するもほとんど効果はなく,人工呼吸器を装着してpropofol持続静注による睡眠療法で全身管理を行った.家族の承諾を得て行った遺伝子診断で歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症(DRPLA)と診断された.舞踏病運動の軽減を目的として左淡蒼球内節破壊術を施行した.手術は,全身麻酔下で微小電極ガイドで行った.不随意運動のため術中全身麻酔を解除することができず,覚醒状態での淡蒼球内節の活動を記録することはできなかった.内節から外節へ広がる凝固巣を作成して手術を終了した.術後,右半身の舞踏病運動は著明に減少した.2ヶ月後に右淡蒼球内節破壊術を同様の手技にて施行した.術後,左半身の舞踏病運動は消失し,呼吸器から離脱できた.本例は,DRPLAの舞踏病運動に対して淡蒼球内節破壊術が有効であることを初めて証明した.ビデオ記録と表面筋電図により不随意運動の消失を明らかにした.これまで,ヘミバリスムと線条体の血管障害による舞踏病で淡蒼球内節破壊術が有効であることが報告されている.本例では,全身麻酔を行ったので淡蒼球内節の活動異常を調べることはできなかったが,手術効果から,DRPLAの舞踏病運動が淡蒼球内節の活動異常が背景機序であることが示唆された.

平成15年度は、4例のパーキンソン病患者に淡蒼球破壊術を行い、淡蒼球ニューロン発火を記録した.4例ともに一側優位の振戦型パーキンソン病であった.手術適応判定は、十分量の抗パーキンソン病薬にて改善が不十分であったことによる.術後振戦は2例で完全に消失し、この2例は術前に服用していた抗パーキンソン病薬を中止したが、手術から3ヶ月以上経過した現在まで再増悪は認められない.2例では振戦は術前の2割程度に改善した.全例で手術対側の寡動、歩行障害が改善した.平成15年度は舞踏病とジストニア患者で手術を行った症例はなかったが、1例のジストニアが間もなく手術予定であり、別の1例は手術候補として経過をみている.手術予定の1例は、55歳、女性.40歳より左上下肢の異常姿位が出現し緩徐に増悪.左手で物を持つ動作や車の運転がうまくできなくなった.53歳、右上下肢に舞踏運動が出現.頭部MRIではラクナ梗塞が散見された.左上下肢のジストニアがADLを低下させており、内服薬で改善が得られなかったために手術適応と判断された.手術候補の1例は32歳、男性でDYT1遺伝子異常を伴った家族性ジストニアである.8歳から書字の際に手が振えるようになり、28歳で斜頚が出現した.現症では、書字などの動作時に右手の強い筋緊張と斜頚が現れる.種々の内服薬を試みたが改善は不十分であり、現在定位脳手術の適応について検討中である.DYT1遺伝子異常による家族性ジストニアは、淡蒼球手術が奏効することが明らかにされてきており、本例も手術による改善が期待できると考えられる.平成16年度は、2例のパーキンソン病患者にそれぞれ淡蒼球刺激術と破壊術を行い、1例の片側性ジストニア患者に淡蒼球刺激術,1例の全身性ジストニア患者に両側視床刺激術を行った.淡蒼球手術を行った計3例でニューロン発火を記録した.片側性ジストニア例は55歳、女性.40歳より左上下肢の異常姿位が出現し緩徐に増悪.左手で物を持つ動作や車の運転がうまくできなくなった.53歳、右上下肢に舞踏運動が出現.頭部MRIではラクナ梗塞が散見された.左上下肢のジストニアがADLを低下させており、内服薬で改善が得られなかったために手術適応と判断された.術後6ヶ月で左下肢のジストニアが軽度から中等度改善し,歩行姿勢が改善し転倒がなくなった.左上肢のジストニア姿勢は明らかな変化はない.ニューロン発火解析では,パーキンソン病では平均発火頻度は淡蒼球外節63.7spikes/sec,内節87.7spikes/secであるが,本例では外節8.6spikes/sec,内節7.0spikes/secと著明に低下していた.また,記録針を進める時には発火が増加するが,そのままの位置を保つと数秒で発火頻度が低下してくる異常パターンがめだった.全身性ジストニア例は27歳,女性.著明な脳内石灰化があり,全身性ジストニアのために起立不能で,高度の頸部後屈のために摂食も困難であった.線条体の石灰化のために淡蒼球にアプローチできず,視床刺激術を行った.術後2ヶ月経ち四肢のジストニアは軽度改善したが,頸部後屈は依然として高度である。本例は全身麻酔下で手術を行ったので,ニューロン記録は行わなかった.
新生児消化器疾患発症機序の分子生物学的解明に向けた解析ワークフローの確立

ヒト新生児の壊死性腸炎(NEC)は小児外科領域における主要な新生児消化器疾患の一つであるが、その発生機序は明らかではない。一方、腸管上皮は腸内細菌と腸管免疫系の界面領域を形成し、腸管細菌の上皮下への侵入を防ぐバリアとなっているが、腸管免疫系の異常が腸炎の発症や慢性化を引き起こすことが知られている。本研究では、壊死性腸炎が新生児期に生じやすいことに着目し、ヒトの新生児および小児消化器疾患の病態形成における3型自然リンパ球(ILC3)等の腸管リンパ球の関与に着目し、ヒト小児腸管における免疫細胞の分布や機能を評価している。特に、1細胞レベルでの遺伝子発現の状況を解析することで、新生児消化器疾患に腸管免疫系がどのように関与しているかを正確に捉えることができる。なお、ILC3についてはヒトでもマウス同様に生後数か月までの早い段階では腸管リンパ球の10%程度の高い割合を占めることを平成29年度までに確認している。平成30年度には、ヒト腸管28検体に対するフローサイトメトリーを行い、そのうち壊死性腸炎を含む4例については、単細胞網羅的解析のデータを得ることができた。腸管リンパ球の採取に関しては生細胞率が高く、フローサイトメトリーで安定した成績があげられており、データの信用性は高いと考えられる。また、機能評価としてサイトカインのPCRでの評価、およびフローサイトメトリーでの評価を行った。単細胞網羅的解析はデータの量が多く、現在、専門家を交えてデータ解釈を行っており、腸管リンパ球の新生児消化器疾患への関与を検討している。データの蓄積として、名古屋大学医学部附属病院で小児外科手術において切除されたヒト腸管28検体に対して、フローサイトメトリーを行い、腸管リンパ球の分布を調査した。そのうち壊死性腸炎を含む8例については、一細胞ごとにラベリングを行った上で網羅的解析を行い、4例についてデータを得ることができた。なお、平成29年度までにも、ヒト腸管33症例に対するフローサイトメトリーと、壊死性腸炎を含む3例についての単細胞網羅的解析を行っている。壊死性腸炎は全国で手術件数が年間100件に満たない希少疾患であるが、これに対して単細胞網羅的解析まで行えていることは非常に貴重である。免疫細胞の機能的評価として、一部の検体で上記ヒト腸管検体からcDNAを抽出して、炎症性サイトカインに着目したPCRを行った。この結果、胎児期のヒト腸管の免疫細胞に機能不全があり、一部の炎症性サイトカインの発現が低い可能性が示唆された。またPCRだけではなく、フローサイトメトリーでのサイトカイン解析も導入した。これらの結果を検討し、胎児期ヒト腸管では、免疫細胞自体は認めても、サイトカイン発現などの機能に不足があって、その結果として新生児期に特徴的な疾患が発生している可能性が考えられる。ただし、壊死性腸炎などの新生児消化管疾患の病態形成に自然リンパ球が関わっているかについての解析はまだ進行中であり、進捗状況としてはやや遅れていると言える。今後もヒト検体を用いて、フローサイトメトリーでのリンパ球分画の同定やサイトカイン解析、ソーティング単細胞網羅的解析を継続し、データを蓄積する。それとともに、すでに単細胞網羅的解析を行った検体のデータに対して、免疫学的な最新知見を盛り込んで統計学的解析を行い、実際に自然免疫細胞の数的分布やサイトカイン発現等に関して、異常所見がみられないかを検討していく。また、最終的な結果は論文発表を行い、今後の研究や新治療への展開を図っていく方針である。ヒト新生児の壊死性腸炎(NEC)は小児外科領域における主要な新生児消化器疾患の一つであるが、その発症機序は明らかでない。一方、腸管上皮は腸内細菌と腸管免疫系の界面領域を形成し、腸内細菌由来菌体成分シグナルを受容するとともに抗菌分子の産生を行い、上皮下への腸管細菌の侵入を防ぎ、過剰な免疫応答を抑制する上皮バリアの維持は、腸炎の発症や慢性化を予防するうえで重要な生体機構であることが知られている。本研究ではNEC患者および腸切除を必要とする新生児・乳児患者の腸管検体から免疫細胞を効率的かつ高生存率のもとに回収し、1細胞レベルにおける遺伝子情報、タンパク情報を集約的に解析後、個体レベルに統合させるワークフローの樹立を目指している。具体的には患者由来免疫細胞に発現する遺伝子プロファイルを1細胞レベルで解析し、NEC、限局性腸穿孔、小腸閉鎖等の新生児消化器疾患を横断的に検証することで、NEC発症に関わる特徴的な遺伝子の同定を試みる。本年度はヒト新生児消化器疾患患者からの免疫細胞採取法の樹立に取り組み、ヒト腸管35例に対して、腸管リンパ球の採取を行った。採取した細胞に対してフローサイトメトリーを行って腸管リンパ球が効率よく採取できることを確認した。また、生後数か月までの早い段階のヒト腸管においては、マウスと同様に3型自然リンパ球が腸管リンパ球の内10%程度を占め、分布や腸管免疫における役割に関し、マウスと同様のことが言える可能性が示唆された。また、NECを含む3例については、一細胞ごとにラベリングを行った上で網羅的解析を行った。ヒト腸管リンパ球の解析を行い、生後数か月までの早い段階のヒト腸管においては、マウスと同様に3型自然リンパ球が腸管リンパ球の内10%程度を占めることを発見した。この腸管リンパ球の分布の年齢による変化についての解析は平成30年度に予定していたものである。