hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Caspase-1/IL-18系によるアトピー性皮膚炎の発症・制御に関する研究

Caspase-1とIL-18を皮膚に過剰に発現するマウスモデルを作成し,アトピー性皮膚炎(AD)に類似の皮膚症状を引き起こすことに成功した。皮膚症状と全身の免疫学的解析を行い,このマウスがIL-18を大量に産生し,このIL-18がIL-4,IL-5,IL-10等を誘導することを明らかにした.またこれらの症状がADを発症する免疫学的背景である全身的なサイトカインプロフィルがTh2型に変異しており、マスト細胞の増加とヒスタミン血症を起こすことにより両モデル動物が非常に強い掻破行動を示すことを明らかにした.さらに,高IgE血症があり,ADモデルとして極めて優れた動物であることを明らかにした。さらに,これらの症状がIgE欠損マウスとの交配では消失せず,IL-18欠損マウスとの交配で消失するところから,IL-18依存性であることと皮膚のIL-1が皮膚炎発症の促進因子であることを証明した.また,これたの動物が,従来ADモデルをされていきたマウスと異なり,飼育環境や条件などに左右されず,環境抗原非存在下に症状を発現する特徴的なモデルであることを明らかにし,獲得免疫型アトピー性皮膚炎の外に自然免疫型アトピー性皮膚炎が存在することを,新規の概念として提唱した.さらに,このマウスを結核菌死菌ワクチンにより治療し,皮膚症状が抑制でき、全身的な免疫状態がTh2からTh1へとシフトするこを明らかにした.現在,その結果をとりまとめて投稿中である.さらに、同マウスのstst6を遺伝子を除くことにより膿疱性乾癬ときわめて類似の皮疹を持つマウスを作成でき、乾癬とADのサイトカインによる病因についての新知見を明らかにした。Caspase-1/IL-18系によるアトピー性皮膚炎の発症・制御に関する研究を遂行する基盤として,Caspase-1とIL-18を皮膚に過剰に発現するマウスモデルを作成した。このモデルは,遺伝子操作にて表皮のみに各々の遺伝子産物が大量に発現するよう表皮特異的プロモーターを用いて両遺伝子を組み込んだ。両モデル動物はともに遺伝子産物を過剰に発現し,アトピー性皮膚炎に類似の皮膚症状を引き起こすことに成功した。皮膚症状と全身の免疫学的解析を行い,これらの症状がアトピー性皮膚炎を発症する免疫学的背景であるTh2型に変異しており,両モデル動物が非常に強い掻破行動を示し,高IgE血症,高ヒスタミン血症などアトピー性皮膚炎モデルとして極めて優れた動物であることを明らかにした。また,これたの動物が,従来アトピー性皮膚炎モデルをされていたモデルと異なり,飼育環境や条件などに左右されず,特異的感染源のない環境下に,再現性よく症状を発現する極めて特徴的なモデルであることを明らかにした。さらに,この症状がこれら動物にみられるIL-18の過剰発現により引き起こされることを明らかにした。こららの結果は現在投稿中である。Caspase-1とIL-18を皮膚に過剰に発現するマウスモデルを作成し,アトピー性皮膚炎に類似の皮膚症状を引き起こすことに成功した。皮膚症状と全身の免疫学的解析を行い,このマウスがIL-18を大量に産生し,このIl-18がIL-4,IL-5,IL-10等を誘導することを明らかにした.またこれらの症状がアトピー性皮膚炎を発症する免疫学的背景である全身的なサイトカインプロフィルがTh2型に変異しており,そのため,マスト細胞の増加をきたし,ヒスタミン血症を起こすことにより両モデル動物が非常に強い掻破行動を示すことを明らかにした.さらに,高IgE血症があり,アトピー性皮膚炎モデルとして極めて優れた動物であることを明らかにした。

さらに,これらの症状がIgE欠損マウスとの交配では消失せず,IL-18欠損マウスとの交配で消失するところから,IL-18依存性であることを証明した.また,これたの動物が,従来アトピー性皮膚炎モデルをされていたモデルと異なり,飼育環境や条件などに左右されず,特異的感染源のない環境下に,再現性よく症状を発現する極めて特徴的なモデルであることを明らかにし,獲得免疫型アトピー性皮膚炎の外に自然免疫型アトピー性皮膚炎が存在することを,新規の概念として提唱した.さらに,このマウスを抗酸菌ワクチンにより治療し,皮膚症状が抑卸できることを明らかにした.現在,その結果をとりまとめて投稿準備中である.我々がすでに作成したCaspase-1を皮膚に過剰に発現するマウスを解析し、マスト細胞の増加とヒスタミン血症を起こすアトピー性皮膚炎(AD)モデルマウスであることを見いだした。このマウスがIL-18を大量に産生するところからIL-18遺伝子導入マウスを作成し,IL-18が皮膚炎とともにIL-4,IL-5,IL-10等を誘導することを明らかにした.さらに,これらの症状がIgE欠損マウスとの交配では消失せず,IL-18欠損マウスとの交配で消失するところから,皮膚炎がIgE非依存性でIL-18依存性であることと皮膚のIL-1が皮膚炎発症の促進因子であることを証明した.また,これたの動物が,従来ADモデルをされていきたマウスと異なり,飼育環境や条件などに左右されず,環境抗原非存在下に症状を発現することを明らかにし,IgEを介した獲得免疫型アトピー性皮膚炎の外に自然免疫型アトピー性皮膚炎が存在することを,新規の概念として提唱した.さらに,病変皮膚の移植実験からIL-18を分泌する皮膚病変が全身的なTh2病態を形成することを明らかにした。さらに、このマウスを結核菌死菌ワクチンにより治療し,皮膚症状が抑制でき、全身的な免疫状態が,Th2からTh1へとシフトするこを明らかにした.現在,その結果をとりまとめて投稿中である.さらに、同マウスのstat6を遺伝子を除くことにより全身をTh1型とし、膿疱性乾癬ときわめて類似の皮疹を持つマウスを作成でき、乾癬とADのサイトカインによる病因についての新知見を明らかにした。
オゾン層破壊物質代替物の蛋白付加物と感受性遺伝子の解明および新しいリスク評価法

(1)1-ブロモプロパン曝露に対する感受性の違いと関係する遺伝子群を明らかにするために、InbredラットであるWNAとF344の1-ブロモプロパン曝露の神経系への影響を定量的に比較するとともに、オリゴヌクレオチドマイクロアレイにて曝露による肝臓遺伝子発現変化の、ラット両系統の違いを調べた。その結果、F344ラットはWNAに比して早期に遠位潜時が延長し、神経影響に関してはF344のほうがWNA、よりも感受性が高いことがわかった。オリゴヌクレオチドマイクロアレイによる肝臓遺伝子発現解析では、グルタチオンS-トランスフェラーゼ、エポキシドヒドロラーゼなどの代謝系酵素遺伝子の発現が両系統に共通して増加していた。一方、ニューロナルレジェネレーション関連遺伝子の発現がWNAでは増加していたが、F344では反対に減少していた。この遺伝子の発現状態が感受性とどのように関連しているか、さらなる研究が必要である。(2)ラットを用いた吸入曝露実験により得られた尿中に存在する代謝物であるN-アセチルS-プロピルシステインのGC-MSおよびLC-MS/MSを用いた分析方法を確立し、曝露されたヒト尿中の検出にも成功した。(3)ラットを用いた吸入曝露実験により得られた赤血球中のグロビン蛋白付加物S-プロピルシステインのLC-MS/MSによる分析方法を確立し、曝露されたヒトからのグロビン中の検出にも成功した。(4)曝露されたヒトのグルタチオンS-トランスフェラーゼの遺伝子多型を調べた結果、遺伝子多型を考慮することにより、量-反応関係が明確になった。1.感受性遺伝子の探索特別なセレクションをせずに確立したInbredラットWistarNagoya(WNA)F59から名古屋大学医学部動物実験施設内で繁殖させ、36匹の雄ラットを用意した。飼料はクレアCE-2を用いた。一方、クレアよりP344ラット40匹を購入した。それぞれの系統について、18匹を毒性比較用、残りの18匹をマイクロアレイサンプル用に分けた。各系統において9匹ずつの2群に分け、一つの群には8週齢より、1-ブロモプロパン1000ppmを吸入曝露し、もう一つの群には、新鮮空気を与えた。曝露は、一日8時間、週7日、4週間行った。その結果、WNAが曝露開始後2週間において、遠位潜時の延長を示し、F344に比べて1-ブロモプロパンに対する感受性が高いことが示唆された。マイクロアレイサンプル用ラットは、8時間1日曝露を行った翌日の定時に解剖し、脳をとりだし、凍結保存を行った。凍結したまま脳を粉砕した後、RNA抽出キットを用いてRNAを抽出し、Reversetranscriptase、Cy5,Cy3を用いて、二つの系統のmRNA発現量を、曝露群、非曝露群それぞれの組み合わせで比較した。現在、アレイの結果を解析中である。2.蛋白付加物の探索cysteineと1-ブロモプロパンをアセトン中で反応させ、順相カラムにてS-propylcysteineを分離、精製、結晶化を行い標準物質として用意した。一方、Wistar雄ラットに50ppmの1-ブロモプロパンを曝露し、1週、2週、3週、4週と継時的に採血を行い、グロビン蛋白を抽出した。抽出はアセトンを用いて行った。PicoTagを用いてグロビン蛋白を無酸素下で酸加水分解し、LC-MSによってS-propylcysteineを検出定量した。1-ブロモプロパン曝露に対するラット系統間の感受性の違いを見るために、近交系Wistar Nagoya(WNA),F344を用いた。36匹の10週齢雄WNAを9匹ずつ4群に分け、2群には1-ブロモプロパン1000ppm、新鮮空気を8時間曝露した。残り2群には1-ブロモプロパン1000ppm、新鮮空気を1日8時間、週7日、4週間曝露した。

同様に36匹の10週齢雄F344ラットを9匹ずつ4群に分け、2群には1-ブロモプロパン1000ppm、新鮮空気を8時間曝露した。残り2群には1-ブロモプロパン1000ppm、新鮮空気を1日8時間、週7日、4週間曝露した。4週間曝露群については2週間に一度、ラット尾の神経伝導速度を測定し、末梢神経への影響を定量化した。1日曝露群は曝露翌日断頭し、肝臓を取り出し液体窒素にて凍結保存した。4週曝露群についても同様に、最終曝露の翌日断頭し、肝臓を取り出し液体窒素にて凍結保存した。凍結した肝臓を液体窒素で冷却下粉砕し、RNA抽出キットを用いてRNAを抽出した。ラットDNAマイクロアレイ(Agilent)を用いてmRNA遺伝子発現の変化を観察した。神経伝導速度の評価では、F344がWNAより早く遠位潜時が延長した。肝臓mRNA発現では、1日曝露群、4週間曝露群ともにグルタチオンS-トランスフェラーゼの発現が上昇していた。神経伝導速度への影響の差は大きくなく、グルタチオンS-トランスフェラーゼ活性の差と対応関係を見るうえでは十分ではなかったが、この実験により、系統を超え、また急性、長期曝露に関わらず、1-ブロモプロパン曝露後にグルタチオンS-トランスフェラーゼの発現が亢進することが明らかとなった。ヒトにおいてグルタチオンS-トランスフェラーゼの多型が知られており、1-ブロモプロパンとの感受性との関係についてさらに調べる必要がある。昨年に引き続き、非曝露ラットに対する曝露ラットの、それぞれの遺伝子についてのrdRNA発現量比を対数変換した。対数変換した値を、F344をX軸、WNAをY軸としてプロットした。1日曝露においては、YからXへの回帰式の傾きは0.93であり、4週間曝露においては0.6であった。これは、長期曝露により、曝露による発現増加比がWNAのほうがF344に比べて全般的に低いことを意味している。遺伝子抽出は次の手順で行つた。まず、第2象限、第4象限に存在する遺伝子の中で、原点からの距離が大きいものの順に抽出した。次に、第1象限、第3象限に存在する遺伝子の中で、原点からの距離が大きいものの順に抽出した。こうして、WNAとF344との間で変動方向のことなる遺伝子と、変動方向の同じ遺伝子を抽出した。ラットグロビン蛋白付加物測定法をそのままヒトグロビンに適用した結果、感度の点で十分でないことが判明したため、測定方法の改良を行った。4-6mgのヒトグロビンを分析した。18時間の加水分解時間後、蛋白付加物の検出ができなかつたため、数回の試行により6時間が加水分解において最適であることがわかった。内部標準であるd7-PrCysがを低い濃度で加えることにより分析対象物質との適当なモル比率の下でのヒトサンプル測定が可能になった。137のdaughterionは正確な定量を妨げるバックグラウンドが高いことがわかったため、164daughter ionを用いた。この結果、低いバックグラウンドを実現し、ヒトグロビン蛋白付加物定量が可能となった。1BP曝露労働者から得た血液から抽出したグロビンの蛋白付加物が、非曝露群に比して有意に増加していることが明らかにされ、労働現場で利用可能な方法であることが明らかとなった。
子宮頸癌に対する新規治療ワクチンの効果増強に関する研究

子宮頸癌前癌病変(CIN3)の初の治療薬として、HPV16型E7発現乳酸菌,GLBL101c,の有効性を臨床試験によって証明したが、その有効性を増強させることを目的とした。GLBL101cに粘膜アジュバントLTBを添加した状態で十全大補湯、補中益気湯を併用したところ、腸管粘膜リンパ球にGLBL101c単独よりも4-5倍高いE7-CMIが誘導された。1.2x108乳酸菌あたりE7分子量として0.1-0.3μgが菌体表面に表出する最高量であり、かつ0.3μgのE7分子量の量比が最もE7特異的IFNγ産生細胞の誘導能が高かった。新型E7発現乳酸菌を開発するための基礎情報となる。本研究では、子宮頸癌前癌病変を有する症例に対しHPV16E7発現乳酸菌ワクチン(GLBL101c)を経口投与し、腸管免疫を介して子宮頸部への抗E7粘膜免疫誘導するHPV治療ワクチン開発をめざした。その薬理効果増強のため、漢方アジュバントの有効性を検証した。E7発現乳酸菌ワクチンの有効性を高めるために、粘膜免疫誘導能の増強を図る目的でアジュバント併用による相乗効果をマウスモデルで検討した。臨床応用されているアジュバントとして、漢方薬とalpha-GalCerの併用を考えた。マウス実験により、GLBL101cに加え、漢方薬(補中益気湯)とalpha-GalCerを併用した経口投与を行った。1, 2, 4, 6週の4クールで経口投与し、7週で腸管リンパ球と脾臓リンパ球を採取し、E7-CMIを調べた。免疫賦活作用が知られている補中益気湯(HET)と乳酸菌、粘膜アジュバントLTBを併用することによってE7-CMIを粘膜リンパ球に誘導する作用が相乗的に増強すると考えられたが、LTBは毒性の問題からヒトへの投与が難しい。そこで、本年度は、LTBに代わって、ヒトでの使用経験のあるalpha-GalCerを粘膜アジュバントとして用い、同様の検討を行った。マウスに1mg/headのGLBL101cを経口投与する際に、alpha-GalCerとHETを併用することにより、GLBL101c単独と比べて約2倍のE7-CMI上昇が観察された。粘膜リンパ球におけるGLBL101c+HET+ alpha-GalCerによるE7-CMI誘導能は、GLBL101c+HET+LTBによる誘導能よりも高いことがわかったHPV治療ワクチンとして、HPV16型E7が細胞表面に提示された乳酸菌Lactobacillus casei(E7発現乳酸菌:GLBL101c)の第I/IIa相探索的臨床試験を平成21-25年度まで実施した。その結果、末梢血中(PBMC)よりも子宮頚部リンパ球の方が抗E7細胞性免疫誘導(E7-CMI)が有意に高く、臨床的有効性も最も良かった。4 cap/日投与群では、奏効率(CR+PR)は70%となり、投与後6か月時点での奏効率は80%となった。有効であった9例全例でCIN3の再発はなく、正常が3例、CIN1が2例、CIN2が4例となった。子宮頸部リンパ球中のE7-CMI誘導能が臨床効果と強く相関していた。本研究では、GLBL101cの効果を増強させるための工夫としてアジュバント併用の検討を行った。本研究では、漢方アジュバントに注目した。免疫賦活作用が知られている十全大補湯(JTT)と補中益気湯(HET)を用いた。JTTもHETをGLBL101cに併用した場合は、脾臓細胞ではE7-CMIがGLBL101cのみと比して上昇したことから全身性免疫へのアジュバント効果が示された。しかし腸管粘膜リンパ球では明らかな上昇とは言えなかった。GLBL101cにLTBを添加した状態でJTT、HETを併用したところ、腸管粘膜リンパ球にGLBL101c単独よりも4-5倍高いE7-CMIが誘導された。また抗E7抗体も血清中、腸管洗浄液中に誘導された。とくにHETの誘導能が高いことがわかった。乳酸菌と漢方薬、粘膜アジュバントを併用することによってE7-CMIを粘膜リンパ球に誘導する作用が相乗的に増強されたが、LTBは毒性の問題からヒトへの投与が難しい。

1.2x108乳酸菌あたりE7分子量として0.1-0.3μgが菌体表面に表出する最高量であり、かつ0.3μgのE7分子量の量比が最もE7特異的IFNγ産生細胞の誘導能が高かった。新型E7発現乳酸菌を開発するための基礎情報となる。子宮頸癌の原因であるヒトパピローマウイルス(HPV)を標的とした免疫誘導を介した治療法の開発が本研究の目的である。そのために本研究では乳酸菌を利用した経口投与型の治療ワクチンを開発中である。HPVのE7は恒常的に子宮頸癌で発現しヒトにおける抗原性もあるため、免疫療法の標的分子として有力な候補となる。我々はE7を乳酸菌に発現させたE7発現乳酸菌ワクチンを作製し製剤化している。これまでにマウスでの免疫誘導能の検討、ヒトでの子宮頸癌前癌病変に対する有効性の検討を行ってきた。マウスでの抗E7細胞傷害性T細胞(E7-Th1)誘導の検討でもヒトでの子宮頸癌前癌病変に対する第I/II相臨床試験の結果でも、E7発現乳酸菌ワクチンの量が一定量を上回るとかえってE7-Th1誘導が減弱し、臨床的効果が乏しくなることを見出した。つまり免疫誘導の観点からlimiting doseがあることがわかった。そこで、子宮頸癌に対する新規治療ワクチンの効果を増強させるために、ワクチン抗原を増量するのではなく、アジュバントを併用する方が有効ではないかと考えた。本年度はE7-Th1の粘膜免疫誘導効果を増強させるために漢方薬アジュバントに注目した。十全大補湯と補中益気湯は免疫賦活作用があることが知られている。そこで、これら2つの漢方薬をE7発現乳酸菌ワクチンと同時経口投与して、さらに粘膜アジュバント(LTB)を加えた。その結果、粘膜におけるE7-Th1誘導はE7発現乳酸菌単独の3ー4倍に上昇し、明らかな相乗効果が得られた。漢方薬も乳酸菌ワクチンも安全性は高く、かつ経口投与が可能であることから今後の臨床応用が期待される。現在行っている臨床試験の次のステップとして漢方薬を併用することを検討している。既存のE7発現乳酸菌、GLBL101c、は、HPV16型E7を乳酸菌Lactobacillus caseiに発現させているが、E7に対する粘膜免疫誘導をするためのE7発現量の最適条件(規格)はわかっていない。そこで、乳酸菌に菌体表出するE7分子数を変動させたE7発現乳酸菌を作製し、それらを経口投与したマウスのE7特異的粘膜免疫誘導を検討することによって、免疫誘導能のための最適なE7:菌体量比を調べることを行った。E7分子にアンカー蛋白質を融合させた蛋白質を大腸菌によって精製した。アンカーによって乳酸菌菌体の表面と結合できるようにしてあり、乳酸菌と混合させる精製E7量を変化させることで、様々なE7:菌体量比(1.2x108乳酸菌あたり0.03, 0.1, 0.3, 1.0, 3.0μgのE7量)のE7乳酸菌を得た。これらは国立医薬品食品衛生研究所の五十君博士により供与された。フローサイトメトリーによる菌体表面のE7分子数は、1.2x108乳酸菌あたりE7として0.1-0.3μgでE7分子が飽和することが確認されていた。そこで、マウスに様々な量比のE7乳酸菌を経口投与し、腸管粘膜の粘膜リンパ球を採取し、その中のE7特異的IFN&#61543;産生リンパ球数をELISPOT法で測定したところ1.2x108乳酸菌あたり0.3μgのE7分子量の量比が最もE7特異的IFNγ産生細胞の誘導能が高かった。新型E7発現乳酸菌を開発するための基礎情報になると考えられた。産婦人科学癌
自律神経再生機序の解明-海綿体神経機能再生の実験的検討-

1.両側海綿体神経切断モデルにおける神経再生誘導管の開発軸索再生のための導管の役割は、(1)周囲の環境と隔絶させ線維化を防ぐ、(2)軸索再生のスペースを確保する。(3)軸索伸長に関連してシュワン細胞や神経栄養因子にとっての足場を確保する、ことなどである。今回の検討からは、コラーゲン・スポンジは勃起能回復につながる海綿体神経の再生と成熟に関与していることが示唆された。生体吸収性素材の利点は、体内で吸収されることにあ.り、共重合体による導管とコラーゲン・スポンジは両側海綿体神経を切断することがある根治的前立腺摘除における海綿体神経再生に臨床応用可能であると考えられた。2.海綿体神経切断モデルにおける神経再生関連遺伝子発現および加齢モデルにおける神経再生関連遺伝子の検討神経栄養因子の1つであるneurturinは陰茎海綿体に広く分布しており、その受容体であるGFRa2は陰茎が投射するニューロンの90%以上で陽性であるとされている。また、GFRa2ノックアウトマウスでは陰茎海綿体内のnNOS陽性神経線維が消失することが知られている。今回の検討でも、GFRa2およびnNOSの発現は密接に関連しており、加齢と除睾により両者の発現が低下することが示された。加齢と神経栄養因子の発現低下の関連については、NGF受容体などが高齢ラットの後根神経節で発現低下することが知られている。この原因は標的臓器における神経栄養因子mRNAの発現が加齢により低下し、神経栄養因子の逆行性運搬が減少することが、その低下を誘導するためではないかとされている。加齢、除睾により陰茎海綿体のアポトーシスが起こることはこれまでも指摘されており、今回の検討結果を総合すると、海綿体神経の標的臓器である陰茎海綿体の状態がnNOS陽性神経の発現や再生に関与していると推測された。nNOS陽性の海綿体神経可塑性には神経そのものばかりではなく、神経栄養因子を介した標的臓器(陰茎海綿体)の関与も考えられた。1.片側、両側海綿体神経切断モデルにおける遺伝子発現の検討これまでのところ、片側海綿体神経切断モデルにおいては健常側の骨盤神経節細胞で神経可塑性変化が起こっており、神経栄養因子であるneurturinの受容体であるGFRa2の発現が亢進しているのが確認された。また、GFRa2がnNOS陽性神経細胞に特異的に発現するか否かの検討が必要である。2.加齢モデルにおける神経再生に関与すると思われる遺伝子発現の変化の検討ラットを用いたこれまでの検討では、骨盤神経節においてneurturin、GFRa2(neurturin受容体)共に加齢で発現が低下することが示された。自律神経全般の加齢による機能変化については未だ明らかではないが、損傷後の海綿体神経の機能回復は加齢によって低下することが知られている。今回の結果から、加齢に伴った神経再生、機能回復の低下は陰茎海綿体における神経栄養因子neurturinの産生低下により起こる可能性が示唆された。今後、これらを補完する方法を開発する必要があるものと思われる。3.両側海綿体神経切断モデルにおける神経再生誘導管の開発我々は動物実験上、生体吸収性素材である共重合体ポリマーとコラーゲンスポンジを使用した神経再生誘導管による海綿体神経再生の実験に成功した。

組織学的に誘導管内に陰茎海綿体を支配するnNOS陽性の神経線維を確認するとともに、Fluorogoldを用いた神経トレース実験でも海綿体平滑筋と骨盤神経細胞の接続を確認できた。また、勃起中枢である内側視索前野の電気刺激により勃起を確認し機能的な回復も認めた。1.加齢にともなう神経再生関連遺伝子の発現の検討Neuturin受容体であるglialcell line derivedneurotrophic factorfamily receptor alpha-2(GFRa2)の骨盤神経節内発現およびnNOS陽性神経の局在とこれらの加齢にともなう変化を検討した。RT-PCRにおけるGFRa2とnNOS mRNAレベルは、1、3、6、12、18、24か月ラットで加齢にともない低下した。In situ hybridizationにおける検討でもmajor pelvic ganglionにおけるGFRa2陽性神経数は加齢にともない減少した。ダブル・ラベリング・スタディーによりGFRa2とnNOSの共発現が明らかになった。また、これらは、若年ラットとの比較において24か月齢の高齢ラットと除睾ラットでともに有意に減少した。tyrosine-hydroxylase(交感神経系の神経細胞を示す)との共発現はほとんどなかった。以上から、加齢とテストステロン低下はnNOSおよびGFRa2陽性細胞の数に影響を与え、その結果、海綿体神経の神経可塑性に影響することが推測された。2.海綿体神経切断モデルを用いたnNOS陽性神経細胞におけるGFRa2(神経栄養因子neurturin受容体)の発現の検討片側海綿体神経切断後3か月では、切断側ではGFRa2の発現低下を認めた。非切断側では逆にGFRa2の発現亢進があった。nNOS陽性細胞およびGFRa2陽性細胞は切断側で減少、非切断側では増加した。現在、この結果の追試を行っている。
阪神大震災での生活情報の調査・分析から生活情報の構造についての研究

主な四つの研究成果を挙げる。先ず、生活情報の構造分析を通じて、災害後必要される生活情報を示したことである。そこで、生活情報を、一次生活情報(生存のために必要な生活資源に関する情報)、二次生活情報(豊かな生活資源獲得のための情報)と三次生活情報(ナルチシズムをみたすための情報)の三つの概念で定義した。生活様式の時代的変化は、この三つの生活情報の量的関係の変化としても示すことができるので、この三つの生活情報の量的関係を歴史的に解釈し、それを生活情報史観と定義した。この生活情報史観から、災害時の一次生活情報、二次生活情報と三次生活情報の発生の典型的なパターンを仮定した。被害の大きい災害になるに従って一次生活情報が必要となることを理解した。次に、デジタル化されている新聞記事の分析方法、記事件数や記事件数割合の時系列変化の分析方法を示した。その方法を用いると、阪神大震災に関する生活情報のマクロな分析を行うことができる。上記した生活情報の典型的な発生パターンに当てはまるケースやその予想に反するケースが生じているデータの原因について考察した。さらに、住民情報紙の分析方法を示し、住民情報紙の分類した。つまり、住民情報紙の記事の計量分析方法と、住民情報紙を構成する基本概念(情報発信主体、情報発信初動日、情報発信日数、情報発信回数と情報頻度の概念)を定義し、それらの基本概念の相互関係から、住民情報紙を第一期住民情報紙、第二期住民情報紙、第三期住民情報紙に分類した。さらに、三つの期間に分けられた住民情報紙の特徴は、一次と二次の生活情報の量的によって決定されていることを示した。最後に、新聞紙や住民情報紙の分析を通して、震災直後に必要な生活情報である一次生活情報を提供するための生活情報の危機管理制度について述べた。安全管理と危機管理は明らかに違う。そこで、住民や市民に日常的活動を土台にした生活情報の危機管理の考え方や制度を提案した。生活情報の構造分析の学会発表生活構造論の歴史的研究を土台にし、それを生活情報論の視点から再解釈し、生活情報史観のモデルを仮定した。そのモデルから第一次生活情報、第二次生活情報と第三次生活情報の異なる三つの生活情報の存在を推論した。それぞれの異なる質の生活情報の発生を独立変数として、阪神大震災を従属変数に取ると、それぞれの生活情報の質的違いから情報発生の形態が異なると仮定できる。それに基づいて情報の発生に関する生活情報発生変化関数と生活情報発生確率関数の二つのモデルを立てた。この研究成果は、昨年11月に関西大学で開催された社会経済システム学会第16回全国大会で発表した。マスコミの生活情報の分析の学会発表阪神大震災時にマスコミが記載した生活情報を分析した。これまで、朝日新聞、毎日新聞、読売新聞に関して調査を行い、生活情報史観や異なる三の生活情報のモデル・第一次生活情報、第二次生活情報と第三次生活情報、さらにそれらの生活情報発生変化関数と生活情報発生確率関数に関する実証的点検に関する研究を行った。特に朝日新聞に関する分析結果を、昨年11月に東京工業大学で開催された情報文化学会第5回全国大会で発表した。異なる発生源からの生活情報の分析現在、阪神大震災直後、生活情報はマスコミ、行政と住民組織から出された三の異なる発生源から生じた。それらの発生源の違いによってに分け、調査を行っている。教育への研究活動と成果の活用社会システム論や生活情報論に関する大学教育とこれらの研究との関係を見つけだすために、担当している講義のレポート課題や卒業論文指導で、これらの課題に興味を持つ学生を指導した。

災害時の生活情報の危機管理体制システムの在り方についての検討兵庫県生活科学センターの生活情報の発信を分析する中から、国民生活センターを中心にして全国的に構築されている国民消費者センターなどの、災害時の生活情報の発信や管理に関するシステムについて、国民生活センターや東京大学社会情報研究所廣井教授と共に検討することを提案している。生活情報に関する調査と分析毎日と読売の新聞記事を新聞社社内のデータベースを使って1995年1月17日から1996年1月16日までの74件にわたる「阪神大震災時の生活情報」の2週間ごとの発生件数を調べ、その資料を基に、阪神大震災記事のなかで占める割合変化や、また1年間の記事総数に対する割合変化の分析を行い、平成9年度に理論化した生活情報発生モデルに対する実証的検証作業を行った。生活情報パターンと現実のパターンとが食い違いを見つけ、生活情報のカテゴリーに現実の生活情報が当てはまってないこと、生活文化の変化による生活情報の構造的変化について分析した。これは第6回情報文化学会全国大会で発表した。また、新聞記事の調査結果を現在報告書に〓めている。新聞情報の分析方法についての点検新聞社のデータベース化作業と検索作業が新聞記事の調査の前提としてあるため、新聞記事検索力法を点検する必要がある。新聞社はそれぞれ異なる検索システムを活用しているのであるが、それらは共に全文検索をベースにしているのでその方法を検討し、第3回日本社会情報学会大会で発表した。生活構造論学説史から生活情報論の検討情報化社会の中での生活者の在り方について議論ずる生活情報論は益々その重要度を増しているものの、まだそれは学問的体系は確立していないため、伝統的な人間社会学の規範の中からその理論的位置付けを求められている。わが国で発達した生活構造論の成立史を批判的に検討し、生活構造論の社会システム論的解釈までの経過を分析しながら、生活情報論の理論的土台を考察した。それらの研究成果は第7回社会・経済システム論学会全国大会で発表した。デジタルデータベースの槙索機能・データマイニングについての調査情報社会化する中で生活情報のデジタル化は、インターネットを通じて益々多くなりつつある。震災時の生活情報の危機管理体制を考えるとき、その情報の有効な活用や検索システムについて議論する必要がある。京都大学工学部の知識システム研究本との共同研究を考慮に入れながら、現在、データマイニングに関する情報社会学的研究を進めている。住民情報に関する調査震災直後の住民情報に関する調査を計画しているため、稗田小学校避難所を例に取りながらはり紙情報やそれらが住民情報として組織されて行く過程について調査。阪神大震災時の住民生活情報に関する調査と分析阪神大震災直後に出された住民情報の総合的な分析を、夏休みを掛けて、神戸大学震災文庫の資料を基にして行なった。その結果を日本災害情報学会で「阪神大震災時の住民情報の分析」として発表した。
高精度な古文書文字認識器を用いた古文書読解支援システムの構築に関する研究

古文書読解支援システムの認識部に用いる認識手法について検討し,ノイズ等への頑健性についてはSOMテンプレートと呼ばれる手法,認識精度と計算量のバランスについてはマルチテンプレート法がそれぞれ優れていることを明らかにした.さらに,それらの手法を用いたシステムのプロトタイプをタブレット端末上に実装し,ユーザインタフェース等についての検討を行った.また,古文書読解支援システムの認識部における文字パターン学習の高速化について,PCクラスタと呼ばれる並列計算機環境の構築やGPGPUと呼ばれるベクトル計算の高速化手法の導入などを行い,学習にかかる時間を大幅に削減することができた.多層パーセプトロン(MLP)やサポートベクターマシン(SVM),自己組織化マップ(SOM)等の機械学習アルゴリズムに基づく文字認識手法は,欠損のない文字画像に対しては比較的良好な認識精度を得ることができる.しかしながら,古文書にはノイズや欠損のある文字画像があり,そのことが認識率の低下を招くおそれがある.そこで,装飾文字の認識に用いられる,SOMテンプレートを用いた文字認識手法を古文書文字認識に適用し,従来手法との比較を行った.認識実験の結果,従来手法と比較して高い認識精度は得られなかったが,欠損のある文字画像に対しては,SOMテンプレートを用いた文字認識が有効であることが確認できた.今後の課題として,SOMテンプレートを生成する際の,SOMの学習パラメータや,競合層サイズに関する詳しい検討が必要だと考えられる.さらに,各字種のサンプル画像集合(1字種あたり数十数百サンプル)をあらかじめクラスタリングしておき,1字種につき複数のSOMテンプレートを用意することで,認識精度の向上を図ることも必要である.SOMテンプレートを用いた文字認識手法を古文書文字認識に適用する場合,文字画像にノイズが乗っていたり欠損がある場合の認識精度の低下は抑えられるものの,欠損等のない文字も含めた総合的な認識精度については,他の一般的な手法と比較して劣るという結果がこれまでの研究で得られている.古文書文字は「くずし字」であることが多く,とくに平仮名のくずし字は同じ字種でも字母によって異なるくずし方となるため,一つの字種に一つのSOMテンプレートを割り当てる方法では,字母の違いによるくずし字のバリエーションにうまく対応することができず,このことが認識精度の低下を招いているものと推測される.そこで,今年度はこの問題を解決するため,SOMテンプレート作成時に使用される文字サンプル群をあらかじめクラスタリングしておき,一つの字種に対して必要に応じて複数のテンプレートを使用できるようにすることで,SOMテンプレートを用いた古文書文字認識手法の総合的な精度向上を試みた.具体的には,平仮名のくずし字を対象として,各字種のくずし字画像サンプル群(一字種あたり50200サンプル)に対し,ウォード法による階層的クラスタリングを施し,その結果によって字種ごとにサンプル群を複数(24個)のクラスタに分割し,それぞれのクラスタに対してSOMテンプレートを作成した.この手法を,従来法において極めて認識精度の低かった字種に対して適用したところ,平均して20%の認識精度の改善が見られた.平成26年度に研究代表者が病気により長期療養を余儀なくされたため,その分の遅れを取り戻すことができずにいる.しかしながら,平成26年度末時点での課題であった,文字画像サンプルのクラスタリングによるSOMテンプレートの追加生成,というアイディアは実装し,評価することができたので,ある程度の課題はクリアできたものと考えている.本研究において,古文書読解支援システムの実装対象としては,可搬性の観点からタブレット端末を考えている.これらはバッテリ駆動を前提にハードウェアが設計されているため,デスクトップPCに比べて性能の劣る(しかし消費電力が少ない)プロセッサを搭載している場合が多い.本システムの文字認識部に用いることができる認識手法にはいくつかのバリエーションが考えられるが,一般的に認識精度の高い手法は計算量が多く,最も良い精度が得られる認識手法が本研究における読解支援システムに適しているとは限らない.そこで,認識部に用いる具体的な認識手法について検討を行った.候補としては,マルチテンプレート法や,改良型マハラノビス距離,サポートベクターマシン(SVM),SOMテンプレート法などが挙げられる.それぞれの手法に対し,古文書文字データベースから61字種のデータセットを認識させた結果,認識精度の面では改良型マハラノビス距離を用いたものが最も良かったが,古文書文字のデータベースは字種によっては極端にサンプルが少ない場合があり,マハラノビス距離のような統計的パラメータに基づく認識手法は必ずしも適さない場合がある.また,SVMによる認識手法も高い精度が得られたが,認識処理に必要な計算量の観点から,CPUパワーの面で劣るタブレット端末には不向きであることが予想される.結果として,計算量と認識精度の観点で最もバランスが取れているのは,上記の手法の中ではマルチテンプレート法という結論が得られた.他の手法については,入力画像にノイズが多く乗っていたり,マルチテンプレート法で極端に認識精度が低い字種など,特殊な状況において補助的に利用することが望ましいと考える.平成26年度に研究代表者が病気による長期療養を余儀なくされたため研究の遂行に遅れが生じ,その遅れを取り戻せないまま現在に至っている.対応として,当該研究課題の研究機関延長を申請し,受理された.研究期間全体を通じて、まず古文書読解支援システムの認識部に用いる認識手法について検討し、ノイズ等への頑健性についてはSOMテンプレートと呼ばれる手法、認識精度と計算量のバランスについてはマルチテンプレート法がそれぞれ優れていることを明らかにした。さらに、それらの手法を用いたシステムのプロトタイプをタブレット端末上に実装し、ユーザインタフェース等についての検討を行った。最終年度においては、古文書読解支援システムの認識部における文字パターン学習の高速化と、ユーザインタフェース部の改良において必要となる、古文書画像からの文字領域の自動抽出手法について研究を実施した。

認識部における文字パターンの学習には自己組織化マップ(SOM)などの機械学習アルゴリズムを用いているが、認識精度を上げるためには学習サンプルの数を相当数与える必要があり、高速な計算機を用いても学習に多くの時間がかかってしまう問題があった。そのため、PCクラスタと呼ばれる並列計算機環境の構築やGPGPUと呼ばれるベクトル計算の高速化手法の導入などを行い、学習にかかる時間を大幅に削減することができた。また、古文書画像からの文字領域の自動抽出法については、一般的なOCRで用いられるレイアウト解析の手法に基づいて古文書画像から空白ではない領域を抽出し、抽出された領域内に描かれた画像パターンが文字情報なのか、あるいは挿絵などの図形であるのかを、画像パターン内の黒画素分布のエントロピーによって判別する手法を提案した。本研究における古文書読解支援システムの従来のユーザインタフェースでは、古文書画像からの個別文字の切り出しをユーザが行う必要があったが、文字領域の自動抽出を行うことによって、個別文字の切り出し作業を自動化する道筋がある程度拓けてきたものと思われる。古文書読解支援システムの認識部に用いる認識手法について検討し,ノイズ等への頑健性についてはSOMテンプレートと呼ばれる手法,認識精度と計算量のバランスについてはマルチテンプレート法がそれぞれ優れていることを明らかにした.さらに,それらの手法を用いたシステムのプロトタイプをタブレット端末上に実装し,ユーザインタフェース等についての検討を行った.また,古文書読解支援システムの認識部における文字パターン学習の高速化について,PCクラスタと呼ばれる並列計算機環境の構築やGPGPUと呼ばれるベクトル計算の高速化手法の導入などを行い,学習にかかる時間を大幅に削減することができた.ノイズや欠損のある文字画像に対応するため,装飾文字の認識に用いられる,SOMテンプレートを用いた文字認識手法を古文書文字認識に適用することを試みたが,ノイズや欠損による認識精度の低下は抑えられたものの,全体的な認識精度が他の手法と比較して劣る結果になってしまった.これに対して,認識辞書のクラスタリングを行って,SOMテンプレートの生成をより正確に行う改良手法を考えたが,研究代表者が病気により長期療養を余儀なくされたため,提案法の実装と予備実験的な評価のみにとどまってしまっている.
ケモカインによる気道炎症・リモデリングの制御と気管支喘息治療応用に関する基礎研究

Eotaxinは好酸球に対し特異的な遁走活性を有し、気管支喘息の病態において重要な役割を担っている。またEGFは気道上皮のリモデリングに関与し、癌細胞などでGタンパク共役型レセプター(GPCR)とEGFレセプター(EGFR)間のクロストークが指摘されている。気道上皮細胞にも、Gタンパク共役型レセプターであるCCR3がmRNAレベルで発現している。平成15年度我々は、eotaxin刺激による気道上皮細胞MAPキナーゼの活性化とサイトカイン産生を検討し、その経路においてEGFRが関与していることを報告した(Biochem Biophys Res Commun 320:292-6,2004)。平成16年度はGPCRとレセプター型チロシンキナーゼ(RTK)間のクロストークの応用として、好酸球での検討を試みた。好酸球は喘息でのエフェクター細胞である一方、近年リモデリングにおける役割が指摘されている。分離した好酸球では、ドナーによってRTKであるPDGFレセプター(PDGFR)がmRNAあるいはタンパクレベルで発現している例が認められた。平成17年度は喘息モデルマウスの系を用い、in vivoにおけるEGFR阻害剤(AG1478)の効果を検討した。気管支洗浄液中の好酸球数は抗原吸入によって有意に増加し、AG1478の投与によって抑制された。組織学的にも抗原吸入によって誘発された炎症細胞浸潤・気道壁肥厚・気道の粘液産生は、AG1478の前投与により明らかに抑制された。喘息モデルにおいてEGFRは、炎症あるいはリモデリングの形成に重要な役割を担っていることが示唆された。以上3年間にわたり、ケモカインによるアレルギー性の炎症・リモデリングの制御を解明した。特にeotaxinによるRTKの活性化はアレルギー病態における新しい概念であり、今後の治療戦略として応用が有望であると考えられた。Eotaxinは好酸球に対し特異的な遊走活性を有し、気管支喘息の病態において重要な役割を担っている。またEGFは気道上皮のリモデリングに関与し、癌細胞などでGタンパク共役型レセプターとEGFレセプター(EGFR)間のクロストークが指摘されている。我々は以前気道上皮細胞にCCR3がmRNAレベルで発現していることを報告した。そこで今回我々はeotaxin刺激によるMAPキナーゼの活性化を検討し、その活性化におけるEGFRの関与について検討した。Eotaxinで刺激した気道上皮細胞株(NCI-H_<292>)の細胞内タンパクを抽出し、電気泳動後抗リン酸化ERK/p38抗体によるWestern blottingを行った。次にeotaxinによるEGFレセプター(EGFR)の活性化と、MAPキナーゼ活性化に対するEGFR特異的阻害剤(AG1478)の影響を検討した。またIL-8産生能に対する影響は、ELISAで検討した。Eotaxin刺激により、気道上皮細胞ERK1/2またp38のリン酸化を認めた。一方我々はEGF非存在下で、eotaxin刺激によってEGFRが活性化されることを確認した。またeotaxin刺激によるMAPキナーゼ活性化は、AG1478によって明らかに抑制された。またeotaxinによるIL-8産生も、AG1478によって抑制された。現在までに想定されているCCR3を介した気道上皮のシグナル伝達経路は、以下の通りである。ERK1/2は恐らくGβγ→PI-3キナーゼγ→

チロシンキナーゼ→Ras→Raf-1→MEK→ERK1/2経由で活性化されると考えられる。p38MAPキナーゼ経路の上流は明らかでないが、Rhoファミリーに属するRac, Cdc42などが関与している可能性がある。また今回の結果より、この経路の一部はEGFRを介していることが示唆される。今後喘息リモデリングモデルのマウスにおいて、in vivoの検討を行う予定である。Eotaxinは好酸球に対し特異的な遊走活性を有し、気管支喘息の病態において重要な役割を担っている。またEGFは気道上皮のリモデリングに関与し、癌細胞などでGタンパク共役型レセプター(GPCR)とEGFレセプター(EGFR)間のクロストークが指摘されている。気道上皮細胞にも、Gタンパク共役型レセプターであるCCR3がmRNAレベルで発現している。平成15年度我々は、eotaxin刺激による気道上皮細胞MAPキナーゼの活性化とサイトカイン産生を検討し、その経路においてEGFRが関与していることを報告した(BBRC320:292-6,2004)。平成16年度はGPCRとレセプター型チロシンキナーゼ(RTK)間のクロストークの応用として、好酸球での検討を試みた。好酸球は喘息でのエフェクター細胞である一方、近年リモデリングにおける役割が指摘されている。分離した好酸球では、ドナーによってRTKであるPDGFレセプター(PDGFR)がmRNAレベルで発現している例が認められた。PDGFRを発現している好酸球をPDGFR阻害剤(AG1295)で前処理すると、eotaxinによるMAPキナーゼ活性化と好酸球遊走が有意に抑制されることがわかった。平成15年度と16年度の研究成果をまとめると、ケモカインであるeotaxinがGPCRであるCCR3に結合し、RTKを介して細胞機能を制御していることが示唆された。Eotaxinは好酸球の遊走を惹起するだけでなく、気道上皮細胞に作用してサイトカイン・ケモカインの産生を促し、アレルギー性炎症の増悪を起こす。また持続性炎症の結果として生じる気道リモデリングにおいては、気道上皮・好酸球ともこのCPCRs-RTKsクロストークが関与することが示唆される。以上のことをふまえて平成17年度は、喘息リモデリングモデルのマウスにおいてin vivoの検討を行う予定である。特にRTKsの役割について、探求したい。またEGFは気道上皮のリモデリングに関与し、癌細胞などでGタンパク共役型レセプター(GFCR)とEGFレセプター(EGFR)間のクロストークが指摘されている。平成15年度我々は、eotaxin刺激による気道上皮細胞MAPキナーゼの活性化とサイトカイン産生を検討し、その経路においてEGFRが関与していることを報告した(Biochem Biophys Res Commun 320 : 292-6,2004)。
最新の精密宇宙観測及び素粒子理論に基づくインフレーションの研究

本研究課題においては、最新の精密宇宙観測及び素粒子理論に基づき、インフレーション宇宙に関する研究を行った。大きな研究成果としては、「ビッグバン元素合成に基づく標準模型を超える物理の研究」および「電弱真空の安定性に関する研究」があげられる。前者については、川崎雅弘氏および郡和範氏と共同研究を行い、長寿命粒子の性質に関する制限を得た。また、後者に関しては、遠藤基氏、野尻美穂子氏、庄司祐太郎氏とともに、不安定な真空の崩壊の崩壊率のゲージ不変な計算方法を確立した。さらにそれを用いて、庄司祐太郎氏および千草颯氏(東京大学)とともに、素粒子標準模型における電弱真空の崩壊率を高い精度で計算した。今年度はまず、インフレーション起源の重力波についての研究を行った。インフレーション中には重力場の揺らぎとして重力波が生成される。この重力波のスペクトルは、DECIGOなど将来の衛星重力波探査実験により測定される可能性がある。インフレーション起源の重力波のスペクトルには、インフレーションを起こすスカラー場のポテンシャルの構造やインフレーション後の宇宙再加熱温度などに関するさまざまな情報が含まれる。本研究においては、将来の衛星重力波探査実験により、それらについて、どの程度の情報を得られるかを定量的に見積もった。そして、重力波スペクトルのスペクトル指数や宇宙再加熱温度がどの程度の精度で決定できるかを明らかにした。また、高エネルギー宇宙線ニュートリノの起源についても研究を行った。近年、IceCube実験はPeV程度のエネルギーを持つ宇宙線ニュートリノを観測した。しかしその起源については未だ理解されていない。本研究では、PeVよりもきわめて重い長寿命粒子が過去にニュートリノに崩壊した場合、エネルギーの赤方偏移の効果によって、それが現在のエネルギーがPeV程度のニュートリノの起源となり得ることを明らかにした。さらに、そのようなシナリオに対し、元素合成や宇宙背景放射のスペクトルからどのような制限が与えられるかも明らかにした。さらに、宇宙初期の熱浴中でのスカラー場のダイナミクスについても研究を行った。本研究では特に、Peccei-Quinn対称性を持つ模型に現れるアクシオン場とその動径方向自由度(サクシオン場)について、熱浴の効果まで含めて宇宙初期の発展を考察した。そして、熱的散逸の効果により、これまで考えられていたよりもサクシオン場の運動が早く停止する場合があることを明らかにした。今年度はまず、ビッグバン軽元素合成を基に暗黒物質の対消滅断面積に対して制限を与えることに成功した。この研究においては、(1)暗黒物質対消滅から生じる反粒子の効果まで含めてビッグバン元素合成で生成される軽元素量を計算する数値計算コードを作成することに成功し、(2)その結果を最新の軽元素量の観測結果と比較することで暗黒物質の様々なモードの対消滅断面積に対し上限を得ている。上記2点は、過去の研究と比べて結果の信頼度を大幅に向上させるものであり、この計算が完成したことの意義は大きい。(この結果は、Physics Letters誌に掲載された。)今後は特に、今回完成させた数値計算コードを、不安定粒子が存在する素粒子模型に応用することで、超寿命不安定粒子が存在する模型に対する制限を得る予定である。また、別の成果として、不安定な真空の崩壊率に関する研究を行った。不安定な真空は多くの素粒子模型に現れるため、インフレーション後の宇宙発展をそれらの模型に基づいて考える際、我々の住んでいる真空が現在まで崩壊することなく持続できるかを考察する際、その崩壊率の正確な理解が重要となる。本研究においては、特に真空の崩壊率に対するループ効果を正確に取り入れる数値計算コードを開発した。その結果、ループ効果を正しく取り入れていない計算と比べて、真空の崩壊率のスケール依存性が格段に小さくなることを確認した。さらに、開発したコードを用いて超対称素粒子模型における不安定な真空の崩壊率を計算し、これまでよりも高精度かつ信頼度の高い制限を導くことに成功した。)【研究実績の概要】欄にも記述した通り、今年度は暗黒物質対消滅から生じる反粒子の効果まで含めてビッグバン元素合成で生成される軽元素量を計算する数値計算コードを完成させ、それに基づき物理的解析を行うことができた。研究計画調書には、平成27年度中に軽元素合成の数値計算コードを完成することが予定されており、この点に関しては概ね予定通りに研究が進捗していると判断できる。また、研究計画調書には、平成27年度中には長寿命不安定粒子に関する解析を行うと記載されていた。この点に関しては、今年度はまず暗黒物質対消滅がビッグバン元素合成に与える影響の解析を優先することとしたが、この研究も本来行うべき研究であったため、特に問題はないと考える。長寿命不安定粒子に関する解析はすでに開始しており、平成28年中には解析を終えられると考えている。また、今年度は、もともと予定されていなかった、不安定な真空の崩壊率に関する研究を行い、それを完成させることができた。この結果は、インフレーション模型に基づいた宇宙進化のシナリオを構築する上での基礎となる研究であり、この研究を完成できたことの意義は大きい。さらに、2015年末より話題となっている、LHC実験における2光子共鳴イベントに関しても研究を行うことができた。以上、研究計画に記載の部分に関しては予定通りに進展をしていると共に、それ以外の部分に関しても成果を上げることができたため、当初の計画以上に進展していると判断する。本年度はまず、高エネルギー宇宙線ニュートリノの起源についての研究を行った。IceCube実験はPeVスケールのエネルギーを持つ高エネルギー宇宙線ニュートリノを観測しているが、その起源についてはまだ理解されていない。

本研究においては、過去の宇宙において崩壊した粒子から放出されたニュートリノがPeV宇宙線ニュートリノの起源となる可能性について研究した。とくにPeccei-Quinn機構と呼ばれる強いCP問題の解となる機構に付随する重たいフェルミオンの崩壊がPeV宇宙線ニュートリノの起源となり得ることを定量的計算により明らかにした。この成果はPhysics Letters B誌に掲載された。また、連続群で記述されるフレーバー対称性が存在する場合、その自発的破れに伴う南部・ゴールドストンボソンは、強いCP問題の解決するaxionとして振る舞うことを指摘した。さらに、そのような模型における宇宙論を議論した。特に、フレーバー対称性を破るスカラー粒子がインフレーションを引き起こすという役割を果たし得ることを明らかにするとともに、その場合通常のaxion模型に存在する宇宙初期ドメインウォール生成の問題が解決され得ることを指摘した。さらに、そのようなシナリオにおけるaxionの物理とフレーバーの物理の関連についても明らかにした。この成果はJHEPに掲載された。さらに、超対称模型において新たなベクトル的粒子が存在する場合、グルーオンの超対称パートナーであるグルイーノ粒子の質量に上限が現れることを指摘し、そのLHC実験に対する意味を議論した。この成果はPhysicsLetters誌に掲載された。2016年度は、高エネルギーニュートリノの起源やフレーバー対称性とPeccei-Quinn対称性を同時に説明する可能性について、新たな知見を得ることができた。さらに【研究実績の概要】欄に述べた業績の他にも、超対称模型において新たなベクトル的新粒子がある場合にはグルイーノ(グルーオンの超対称パートナー粒子)の質量に上限が現れることを明らかにした。さらに、LHC実験によりその存在が示唆された750GeV程度の質量を持つdi-photonレゾナンスに関しても、その性質を将来の電子・陽電子型線形加速器の果たし得る役割を研究した。その結果、6本の査読論文を完成・出版した。また、本研究計画の主要な目的である、宇宙初期元素合成をもとにした長寿命粒子にたいする制限についても、順調に研究は進展している。宇宙初期に高エネルギー粒子(ハドロン、光子、レプトン)が長寿命粒子崩壊によって放出された際に形成されるハドロンシャワー及び電磁シャワーの性質については、数値計算の手法をすでに確立している。また、そのシャワーの効果を取り入れた軽元素合成の数値計算プログラムについても、過去の研究で使用した数値計算プログラムを修正することにより、完成している。さらに、制限を課すべき粒子の代表例であるグラビティーノ(超対称模型における重力子の超対称パートナー)について、その崩壊から生じる粒子のエネルギースペクトルについても、計算が完了している。