hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
データ圧縮技術の適用による超並列プロセッサの低消費電力化と高性能化

超並列プロセッサのメモリアクセス性能向上を目的として,低遅延かつ高スループット処理が可能な圧縮アルゴリズムである,Periodic pattern coding(周期的パターン符号化)を提案した.GPUシミュレータを用いて圧縮率の評価を行い,従来の類似手法と比較して優れた圧縮率を有することを明らかにした.また,キャッシュミス率,IPC(1サイクルあたりの実行命令数),等を評価し,提案手法がプロセッサの性能向上に有効であることを示した.ハードウェア記述言語により圧縮・伸張回路を設計し,高いスループットで圧縮・伸張処理ができることを示した.圧縮/伸張アルゴリズムの構築に関して,次の2つの手法を組み合わせることにより圧縮率の向上を図った.(1)Zero-basecoding(ZBC):スパースな情報語について,これを非零の要素の位置Lとその値Vの組み(L,V)として符号化する.(2)Periodic-pattern coding(PPC):周期性を有する情報語について,これをベースパターン(B),ベースパターンと異なる位置(L)及びその値(V)の組み(B,L,V)として符号化する.提案手法をハードウェアとして実装するため,符号化及び復号回路をHDLにより設計した.特に復号回路の遅延を小さくするため,符号語の構造の修正やパイプライン処理の各ステップにおけるゲート段数の調整,等を行った.その結果,キャッシュラインサイズが32バイトの場合,復号回路は4段パイプラインで構成でき,この時のクロック周波数はFPGAで200MHz程度,ASICで1.3GHz程度となることが推定された.24年度末において,キャッシュメモリアーキテクチャとして,キャッシュラインを2レベルに分割することにより,低遅延なアクセスと記憶領域の効率的な使用を両立する手法を構築している段階である.本年度の研究では,前年度までに構築したキャッシュメモリ用データ圧縮法であるPPC(Periodic pattern coding)について,シミュレータを用いた定量的評価を行い,次のような結果を得た.(1)提案手法の圧縮率は,従来手法であるLZSS,C-Pack,BΔI,等よりも高く,多くのGPUベンチマークプログラムに対してデータサイズを半分以下にできることを示した.また,Linuxメモリイメージに対しても提案手法が最も良好な圧縮率を与えることを示した.(2)GPGPUのL2キャッシュミス率の評価の結果,提案手法によりキャッシュミス率が大きく低減できる場合があることを示した.(3)データ圧縮を適用した場合の演算性能(IPC)の評価を行い,提案手法によりIPCが最大で約20%向上することを確認した.一方,圧縮/伸張遅延によるIPCの低下は数%程度に抑えられることも示した.(4)キャッシュメモリにおける消費電力の評価を行い,提案手法を用いたキャッシュメモリの消費電力はデータ圧縮を用いないメモリの倍以上となるが,プロセッサ全体の消費電力の増加は数%となることを推定した.一方,メインメモリへのアクセス回数の低減により,メモリアクセスにかかる消費電力は低減されることが予測される.(5)提案手法を用いた場合のキャッシュメモリ面積の推定を行い,データ圧縮を行わない場合のキャッシュメモリと比較して回路面積が数%増加するが,プロセッサ全体のチップ面積に与える影響は小さいことを示した.超並列プロセッサのメモリアクセス性能向上を目的として,低遅延かつ高スループット処理が可能な圧縮アルゴリズムである,Periodic pattern coding(周期的パターン符号化)を提案した.GPUシミュレータを用いて圧縮率の評価を行い,従来の類似手法と比較して優れた圧縮率を有することを明らかにした.また,キャッシュミス率,IPC(1サイクルあたりの実行命令数),等を評価し,提案手法がプロセッサの性能向上に有効であることを示した.ハードウェア記述言語により圧縮・伸張回路を設計し,高いスループットで圧縮・伸張処理ができることを示した.本研究では,GPGPUなどの並列プロセッサのキャッシュメモリに対してデータ圧縮技術を適用することにより,低消費電力化と高性能化を図る手法を構築している.初年度である平成23年度は,研究実施計画に記載したとおり,キャッシュメモリ上のデータ収集と解析,並列データ圧縮/伸長アルゴリズムの構築,キャッシュメモリアーキテクチャの検討を行った.GPGPUのL2キャッシュ上のデータを収集するため,GPGPUシミュレータ(GPGPU-Sim)を修正してキャッシュメモリのダンプを行った.取得したデータの解析を行った結果,データ圧縮に有効なパターンとして,整数型(4バイト)や倍精度浮動小数点型(8バイト)のデータの反復が多く存在することを確認した.上記のデータ解析に基づき,圧縮/伸長アルゴリズムを構築した.キャッシュメモリからの読み出し遅延は,プロセッサの性能劣化に直結することから,伸長遅延をできるだけ小さくする(おおよそ10クロック以下)とういう制約のもと,従来よりも高い圧縮率を有する圧縮/伸長アルゴリズムを構築した.具体的には,長さNバイトのキャッシュラインデータUを,ベースパターンp(長さM=1,4,8,16バイト)をN/M回の反復したパターンP=(pp..p)と,差分パターンD=U-Pに分解して符号化する手法を提案した.ベンチマークプログラムを実行して圧縮率を評価した結果,提案手法は従来手法と比較して平均で2%程度,最大で5%程度データ量を削減できることが明らかになった.キャッシュメモリアーキテクチャに関して,可変長のデータを効率的にキャッシュライン上に配置する手法について基礎的な検討を行った.【最終年度に実施した研究の成果】平成25年度までの研究では数十バイトから100バイト程度の長さのデータの圧縮に適した高速可逆データ圧縮法であるPeriodic Pattern Coding(PPC)を提案したが,最終年度においてはより圧縮率を向上する手法として,以下の圧縮法に関する研究を行った.(1)大規模シミュレーション等においては多次元の数値データを扱うことが多いことから,多次元数値データに対する高速可逆圧縮法を提案した.

(2)値の周期性が長いデータに対する圧縮法として,セットアソシアティブ方式のハッシュテーブルを用いた圧縮法を構築した.また,圧縮・伸張回路をハードウェア記述言語で設計し,回路量と動作周波数の評価を行った.この結果,高いスループットと良好な圧縮率を得られることが明らかになった.【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】本研究では,GPUなどの超並列プロセッサのメモリシステムおよびデータバスにデータ圧縮技術を適用することにより,超並列プロセッサの低消費電力化と高性能化を図ることを目的とし,高速かつ高効率なデータ圧縮/伸長アルゴリズの構築と,圧縮・伸張回路の設計を行った.(1)GPUシミュレータを用いて並列プロセッサのキャッシュメモリに保持されているデータを収集し,データパターンの解析を行った.(2)この解析に基づき,高速な可逆圧縮であるPPC,多次元数値データに対する圧縮法,等を構築した.(3)提案手法の定量的評価としてシミュレーションにより,圧縮率,圧縮・伸張回路のスループット,消費電力,回路量,IPC,等の評価を行い,提案手法の有用性を明らかにした.データ圧縮圧縮率について当初の計画通りの値が得られている.復号遅延に関しても従来と比較して十分低い値が得られており,当初の計画通りである.今年度までに,データ圧縮率,キャッシュミス率,IPC等について,良好な結果が得られてており,研究の目的をおおむね達成している.一方,科学技術演算で用いる浮動小数点データ等に対しては更に圧縮率向上を図れる可能性を発見したため,平成26年度に詳細に検討を行う.平成23年度の研究計画で予定していた,キャッシュメモリ上のデータ収集と解析,圧縮/伸長アルゴリズムの構築に関しては,当初の計画どおりすべて実施できた.また,メモリアーキテクチャの検討については,基礎的な検討が終了し,当初の計画をほぼ達成できた.キャッシュメモリ内に可変長圧縮データを記憶するためのメモリ構成について検討を行い,メモリの読み出し遅延の推定,等の基礎的な性能評価を行う.また,研究成果を論文及び成果報告書として取りまとめる.主に科学技術演算の性能向上を図るため,浮動小数点データに対する圧縮率の向上手法を構築する.また,本研究を発展させキャッシュメモリと併せてメモリバスにもデータ圧縮を適用する手法を検討する.平成24年度は,以下の項目について重点的に研究を行う.(1)圧縮/伸長回路の論理設計:圧縮回路については,スループットと回路量のバランスを考慮した設計とする.圧縮回路の遅延はバッファを設けることにより隠蔽する.伸長回路については,遅延を10クロック程度以下,クロックあたりのゲート段数が数10段程度となるようにし.低遅延な復号を可能とするよう検討を行う.
多重L関数を用いたMahler測度の多角的研究

Mahler測度を多重化した多重Mahler測度を計算する上で重要な役割を担う多重ポリログの明示的な解析接続公式についての研究を進めた。前年度までに、調和数を補間する関数を応用することで、留数解析から2重ポリログの明示的な解析接続公式を得ていた。この手法を拡張して、多重調和数を補間する関数を構成し、その関数の留数解析を行うことで、多重ポリログ関数の明示的な解析接続公式を得た。これらの研究は楠氏・中村氏との共同研究によるものである。また、この多重ポリログの明示的な解析接続公式を応用して多重Mahler測度の計算を実施した。特に、Borwein等により計算・予想された多重Mahelr測度と多重ポリログの特殊値との関係について、多重ポリログの解析接続公式を用いてアプローチした。また、多重Mahler測度の観点から、多重ゼータ値の類似である多重T値の諸性質解明に向けた研究にも取り組んだ。多重Mahler測度においては、多重ゼータ値と多重T値が非常に綺麗な対応関係にあることが分かってきたため、それらの対応関係から多重T値の間の関係式や明示公式などを得るべく、目下研究を進めている。一方で、多重ゼータ関数の特殊値に関する研究も進めた。非正整数点は多重ゼータ関数の不確定特異点になっており、そこでの特殊値は極限操作に依存するが、近年は、小野塚氏により多重ゼータ関数の非正整数点での漸近展開が与えられたため,種々の極限操作の解析が可能となっている。今年度は、この漸近展開に現れる係数の帰納的な明示公式を与えることで、種々の極限操作による多重ゼータ値の明示公式を示した。特に、直線に沿った極限による多重ゼータ値の関係式をいくつか解明した。Mahler測度はLaurent多項式に対して定まる数であり、様々な数学的意義を持つ。とりわけL関数の特殊値との関係は数値実験などを通じて多くの予想が提示されている。本研究では多重L関数に焦点をあてることでRodriguez-Villegasによって予想されたある多項式のMahler測度と保型L関数の特殊値との関係解明を目的としている。本年度は、Rogers-Zudilinの方法を用いて保型L関数の特殊値と多重保型L関数の特殊値の関係を解明するための整備として、計算機を援用して保型形式のエータ積表示の構造や保型形式の空間の構造に関する基礎情報を収集した。現在、そのデータをもとにRogers-Zudilinの方法を適用する研究に取り組んでいる。並行して、近年導入された高次Mahler測度とL関数の特殊値の関係を総合的に解明するための研究にも着手した。Mahler測度の場合、ポリログ関数を応用してL関数の特殊値との関係を組織的に示すことが可能である。本年度はそれを高次Mahler測度へ拡張するために、高次Mahler測度の解析的な枠組みとポリログ関数や多重ポリログ関数の解析的性質の適合性を検証した。また、この研究はRogersによる上記のRodriguez-Villegasの予想のポリログ関数を用いた定式化とも関連しており、現在、ポリログ関数の側面からの研究も進めている。多重L関数の研究においては、3重ゼータ関数の不確定特異点の解消に取り組み、近年小野塚によって得られた多重ゼータ関数の漸近展開とこれまでの研究結果との関係を示した。この研究成果は早稲田整数論研究集会や名古屋大学の解析数論セミナーで講演した。Rogers-Zudilinの方法を適用し、保型L関数の特殊値から多重保型L関数の特殊値を導くことを目標にしていた。本年度はRogers-Zudilinの方法を本研究で扱う保型形式に適用するために、保型形式のエータ積表示等の基礎情報の収集に注力した。それと並行して、高次Mahler測度とL関数の特殊値の組織的な関係解明に向けて、ポリログ関数や多重ポリログ関数の解析的・幾何学的性質と高次Mahler測度との関係を検証した。Mahler測度とL関数の特殊値との関係は組織的に解明することが可能であり、その理論を拡張するための基礎情報として一定の成果を得た。Mahler測度は多項式に対して定まる実数であり、整数論だけでなく多くの分野と関係する。本研究は、Rodriguez-Villegasによって予想されたMahler測度と保型L関数の特殊値との関係や、黒川・Lalin・落合によって近年導入された多重Mahler測度とL関数、多重L関数の特殊値との関係といった、Mahler測度とL関数の特殊値の関係の解明を目指している。今年度は、多重Mahler測度を計算する際に重要な役割を持つ多重ポリログ関数の基礎研究に焦点を当てた。楠氏・中村氏との共同研究において、一般調和数を補完する関数を用いた留数解析によって、2重ポリログ関数の明示的な解析接続を与えた。また、その応用として、2重ポリログ関数の関数関係式やBorwein等によって導入された多重Clausen関数、多重Glaishers関数の明示式を与えた。今後は、得られた2重ポリログ関数の関数関係式を応用して多重Mahler測度を計算し、多重Mahler測度と多重L関数の特殊値との関係解明を図る予定である。大野氏との共同研究においては、多重Bernoulli数の新たな漸化式を示した。多重Bernoulli数は多重ポリログ関数を用いてBernoulli数を拡張したものであり、整数論、多重ゼータ値、組み合わせ論など多くの分野と関係する。

また、新たに得た漸化式を応用して、ロンサム行列の個数の数え上げに関する漸化式も得た。さらに、多重Bernoulli数の拡張である一般多重Bernoulli多項式においても、同種の漸化式が成り立つことも示した。これらの研究成果の一部を日本数学会や応用数学合同研究集会等で講演した。Mahler測度とL関数の特殊値の関係に関するRodriguez-Villegasの予想や多重Mahler測度とL関数の特殊値の関係について、ポリログ関数・多重ポリログ関数を用いたアプローチを計画していた。今年度はその準備としてポリログ関数・多重ポリログ関数の関数関係式に関する研究に従事し、2重ポリログ関数の明示的な解析接続を与えた。これはポリログ関数と2重ポリログ関数を繋ぐ関係式であり、Mahler測度および多重Mahler測度の計算に応用可能な多重ポリログ関数の情報が整備されている状況である。また、多重ポリログ関数を用いたBernoulli数の拡張である多重Bernoulli数の新たな漸化式を得た。今後、この漸化式を用いて、古典的なBernoulli数の数論的性質の解明にアプローチする予定である。Mahler測度とL関数の特殊値の関係を解明するために、L関数の特殊値からMahler測度にアプローチするRogers-Zudilinの手法を用いて研究を進めた。これはテータ級数の関係式や楕円ノームなどを用いて、保型形式に付随するL関数の特殊値の積分表示を簡易化し、Mahler測度との関係を構築する手法である。今年度は、ある保型L関数の特殊値のテータ級数を用いた明示式を得た。現在、テータ級数の代数的関係式を用いた明示式の簡易化に取り組んでいる。他方、多重Mahler測度と多重L関数の特殊値の関係解明に向けた多重ポリログ関数の関数関係式に関する研究や多重Bernoulli数の漸化式およびその組合せ論的意味付けに関する研究も実施した。Mahler測度の多重化である多重Mahler測度は多重ポリログ関数と深く関係する対象であり、多重ポリログ関数の明示的な関係式は多重Mahler測度と多重L関数の特殊値の関係式を得る上で重要な研究ツールとなる。昨年度に続き、楠氏・中村氏と多重調和数を補間する関数を用いて、多重ポリログ関数の明示的な解析接続の研究に取り組んだ。また、昨年度、大野氏との共同研究において多重Bernoulli数の新たな漸化式を見出し、これが多重Bernoulli数を特別な場合として含む一般多重Bernoulli多項式まで拡張されることを示した。今年度はこの漸化式の組合せ論的意味を追究することで、ロンサム行列の個数の数え上げに関する明示式を得た。この研究結果に関する講演を日本数学会で行った。最近では、Carlitzが導入した重み付きStirling数の性質を一般多重Bernoulli多項式の解析に応用できることが分かってきたため、重み付きStirling数の性質を精査し、多重Bernoulli数の種々の性質の多項式補間について目下研究中である。今年度は昨年度得た2重ポリログ関数の解析接続の明示式を用いて多重Mahler測度と多重L値との関係解明を目指す予定であったが、L関数の特殊値の解析および多重ポリログ関数の解析接続の研究で大きな進展があった。
リーマン面の正則族の大域的構成法の種々の試み

本年度は以下のような成果を得た。連携研究者の河内、金信両氏は日韓の結び目研究集会に参加、講演を行ない、リーマン面の正則族の位相的性質の研究の中心をなす、写像類群についての低次元トポロジーの立場からの研究を行なった。また連携研究者の佐官、西尾両氏は大阪市立大学で複素解析のセミナーを定期的に行ない、研究者および大学院生に最新の研究報告や重要な論文の紹介などを行なった。特に擬等角写像やポテンシャル論に関する話題が中心となった。連携研究者の大仁田、加藤の両氏は大阪市立大学で微分幾何および幾何解析に関するセミナーを定期的に行ない、リーマン面のモジュライと調和写像の関係など、数理物理にも関係した話題を数多く取り扱った。特に12月に大阪市立大学で開催された国際学術シンポジウム「リーマン面,調和写像と可視化」において、リーマン面の離散化など、これまでになかった新たな研究アプローチが内外の研究者から数多く提示され、今後のリーマン面の正則族の研究、および写像類群の研究に画期的な役割を果たす知見を得る事ができたことは有意義であった。また今吉の大学院生の能城と連携研究者の小森との共同研究により、Rieraにより構成された種数2のリーマン面の正則族の正則切断の個数の非常によい評価が得られた。当初は一般には自明な2本の切断のみ存在することを証明しようと試みたが、本年度は切断の可能性があと1本残ってしまった。これが本当に切断かそうでないかは今後の課題として残ったが、本年度に得られた結果を論文として投稿し、2月に受理された。これは昨年度行なった国際集会の報告集を出版できたことと合わせて、今回の科研費による成果の1つである。
骨形成促進物質の探索-骨形成因子(BMP-4)の発現調節を通じて-

BMPの発現は形態形成や骨形成のkey factorであり、その発現調節についてmsBMP-4遺伝子のexonIの5'端上流の転写活性の調節の解析を行い、転写開始点より-265bpから-246bpの領域に転写因子結合配列E-box(CACGTG)が存在すること、スパーシフトアッセイ法を用いて、helix-loop-helix(HLH)型の転写因子の一つであるupstream stimulatory factorがこのE-boxに結合していることを同定した。転写開始点より-786bpから-691bpの領域に転写に重要なcis-elementを含み、この領域中に細胞特異性を示す転写因子結合配列E-box(CATCTG)が存在し、HLH型の転写因子がこのE-boxに結合していることを明らかにした。この結果は、この1771bpのなかにおいてmsBMP-4の転写領域に正(転写開始点上流-690bpまで)、負(-689から-266bpまで)、正(-265から-130bpまで)の三つのドメインが存在することを示す。これはmsBMP-4遺伝子発現が複数のcis-acting elementを用いて精緻に制御されている可能性を示唆する。上流と下流の正の転写調節領域には、cis-elementとしてDNA配列E-boxが存在し、そこにHLH型の転写因子が結合し、転写調節をおこなっている可能性を明らかにした。HLH型の転写因子は、細胞の初期分化を指示する作用を持ち、軟骨・骨系でも、未分化間葉系細胞からの分化を促すHLH型の新規転写因子がkeyとして作用する可能性は大きい。これらデータを基盤に転写活性の促進物質を探索したところ、レチノイン酸がBMPの発現を促進することを発見した(論文投稿中)、また免疫抑制物質であるタクロリムスが転写活性を通じて直接的にBMPの発現を亢進させるのではないが、BMPによる未分化間葉系細胞や骨芽細胞系におけるアルカリフォスファターゼやオステオカルシンなどの骨形成蛋白質の発現を容量依存的に増強することを発見した。さらに転写活性をベースに骨形成促進物質の探索スクリーニングを継続している。'BMPの発現は形態形成や骨形成のkey factorであり、その発現調節についてmsBMP-4遺伝子のexonIの5'端上流の転写活性の調節の解析を行い、転写開始点より-265bpから-246bpの領域に転写因子結合配列E-box(CACGTG)が存在すること、スパーシフトアッセイ法を用いて、helix-loop-helix(HLH)型の転写因子の一つであるupstream stimulatory factorがこのE-boxに結合していることを同定した。'骨形成因子(Bone Morphogenetic Protein、以下BMP)は筋肉内など異所性に骨形成を誘導でき、発生における軟骨・骨の形成においてBMPが発現すること、またBMPは未分化間葉系細胞や骨髄間質細胞を骨芽細胞に分化させることや、筋肉細胞へ分化中の細胞をBMPを用いて骨芽細胞へ形質転換できることも報告されている。すなわち、BMPを骨並びに骨周囲組織において自由に誘導できれば、骨形成を全身的にも、局所的にも誘導することが可能となる。骨形成因子(Bone Morphogenetic Protein、以下BMP)は骨形成におて重要な役割を担っている。我々はマウス骨形成因子(msBMP-4)のcDNAをクローニング、続いてmsBMP-4のゲノムDNAのクローニングを行い報告してきた。またmsBMP-4遺伝子の5'端上流における、コンセンサスな転写調節因子結合DNA領域(cis-element)の存在を報告した。そこで、本研究ではBMPの発現制御をその転写調節レベルで明らかにすること、即ち転写因子結合DNA配列(cis-element)並びに、そこへbindingする転写因子(trans-factor)を同定することを目的とする。それを手がかりに、BMPの発現を惹起する物質を探すこと-すなわち骨形成促進物質を探索すること-を目的とする。

免疫抑制剤であるFK506が、BMPそのもの発現促進ではないが、BMPによる骨形成促進、すなわちAlkaline Phosphataseやosteocalcinなどの骨形成タンパク質の発現亢進、それをdose dependentの増大させることを発見した。この現象は、骨系細胞MC3T3E1細胞や、骨髄間質系細胞ST2において、著名に認められた。そのために必要なFK506のdoseは、臨床で使用する範囲内であり、骨形成促進へ向けての臨床応用へ発展する可能性がある。BMPの発現は形態形成や骨形成のkey factorであり、その発現調節についてmsBMP-4遺伝子のexon Iの5'端上流の転写活性の調節の解析を行い、転写開始点より-265bpから-246bpの領域に転写因子結合配列E-box (CACGTG)が存在すること、スパーシフトアッセイ法を用いて、helix-loop-helix (HLH)型の転写因子の一つであるupstream stimulatory factorがこのE-boxに結合していることを同定した。転写開始点より-786bpから-691bpの領域に転写に重要なcis-elementを含み、この領域中に細胞特異性を示す転写因子結合配列E-box (CATCTG)が存在し、HLH型の転写因子がこのE-boxに結合していることを明らかにした。この結果は、この1771bpのなかにおいてmsBMP-4の転写領域に正(転写開始点上流-690bpまで)、負(-689から-266bpまで)、正(-265から-130bpまで)の三つのドメインが存在することを示す。これはmsBMP-4遺伝子発現が複数のcis-acting elementを用いて精緻に制御されている可能性を示唆する。上流と下流の正の転写調節領域には、cis-elementとしてDNA配列E-boxが存在し、そこにHLH型の転写因子が結合し、転写調節をおこなっている可能性を明らかにした。HLH型の転写因子は、細胞の初期分化を指示する作用を持ち、軟骨・骨系でも、未分化間葉系細胞からの分化を促すHLH型の新規転写因子がkeyとして作用する可能性は大きい。これらデータを基盤に転写活性の促進物質を探索したところ、レチノイン酸がBMPの発現を促進することを発見した(論文投稿中)、また免疫抑制物質であるタクロリムスが転写活性を通じて直接的にBMPの発現を亢進させるのではないが、BMPによる未分化間葉系細胞や骨芽細胞系におけるアルカリフォスファターゼやオステオカルシンなどの骨形成蛋白質の発現を容量依存的に増強することを発見した。さらに転写活性をベースに骨形成促進物質の探索スクリーニングを継続している。
糖尿病を有する歯周炎患者の歯周治療の効果に関する研究

1)糖尿病患者における歯周疾患の罹患状態についての調査平成12年度は、平成9年度に本学医学部付属病院内科に通院する糖尿病患者と東京都杉並区高井戸保健センターで成人歯科健診を受けた非糖尿病患者を対象に、糖尿病に関する現病歴、治療状況、合併症の有無と一般健康状態、および歯周疾患の罹患状態に関して調査した結果を、喫煙と歯周疾患の罹患状態の関係について分析して第78回IADRで発表した。調査はアンケート形式で行い、全身健康状態に関する質問15問と歯周疾患に関する質問を20問設定した。回答者の内訳は、糖尿病患者110名(年齢3079歳、男性60名、女性50名)、非糖尿病患者110名(年齢3059歳、男性28名、女性82名)であった。糖尿病患者は2名はType1で、他の108名はType2と診断された。分析結果から、糖尿病患者は非糖尿病患者に比較して歯周疾患に罹患している比率が大きく、さらに罹病期間、血糖のコントロール、肥満、喫煙は歯周疾患の罹患状態に影響していることが示唆された。2)歯周治療が代謝調節に及ぼす影響についての研究代謝調節が良好および良好でないType2糖尿病患者8名を選び、初期治療を行った。歯周組織の臨床評価として歯周ポケットの深さ、歯周ポケットからの出血、細菌学的評価として歯周ポケット内の歯周病原性細菌の有無を調べ、血糖のコントロールとしてはHbA1cとグルコースの濃度を測定した。初診時と再評価時の状態を比較すると全ての患者において、歯周ポケットの深さ、歯周ポケットからの出血は減少した。5名の患者では歯周ポケットからの出血が減少が著明であった。4名の患者で歯周ポケット内の歯周病原性細菌の減少が見られた。血糖のコントロールについては4名の患者においてHbA1cが改善し、このうち3名は歯周ポケットからの出血の減少が著明であり、初期治療が血糖のコントロールに良好な影響をもたらす傾向が見られた。しかし、このHbA1cの改善は統計学的に有意ではなかった。1)糖尿病患者における歯周疾患の罹患状態についての調査平成9年度は、本学医学部付属病院内科に通院する糖尿病患者の糖尿病についての現病歴、治療経過、合併症の有無などの状態や、歯周疾患の罹患状態について調査した。調査はアンケート形式で行い、医科的な質問15問と歯周疾患についての質問20問を設定した。100名の糖尿病患者を対象に調査を行ったところ、現在までに88名から回答が得られた。回答者の内訳は、性別では男性48名、女性40名で男女比はほぼ同等で、年齢層別では30歳代1名、40歳代10名、50歳代14名、60歳代40名、70歳代21名で6070歳代の患者数が多く全体の約70%を占めていた。回答者のうち総義歯を装着している患者は11名(50歳代1名、60歳代2名、70歳代8名)、残存歯が14歯以下の多数歯欠損の患者は5名(50歳代1名、60歳代3名、70歳代1名)で両者を合わせると16名であり、何らかの原因で多数歯が欠損している患者が約20%を占めていた。

残りの72名について歯周疾患の罹患状態をアンケートの回答状況で判断したところ、1名を除いて歯周疾患に罹患しており、その程度は軽度から重度まで多様性を示していた。2)代謝調節が歯周治療の効果に及ぼす影響についての研究アンケート調査結果から、本学医学部付属病院内科に通院する糖尿病患者はほとんどインシュリン非依存型糖尿病(MIDDM,Type2)患者であることがわかったので、代謝調節が良好な患者および代謝調節が良好でない患者各7名を選び、初期治療を開始した。1)糖尿病患者における歯周疾患の罹患状態についての調査平成10年度は、平成9年度に本学医学部付属病院内科に通院する糖尿病患者と東京都杉並区高井戸保健センターで成人歯科健診を受けた非糖尿病患者を対象に、糖尿病に関する現病歴、治療状況、合併症の有無と一般健康状態、および歯周疾患の罹患状態に関して調査した結果を分析して国際歯科研究学会日本部会(IADR)で発表した。調査はアンケート形式で行い、医科的な質問15間と歯周疾患に関する質問を20問設定した。回答者の内訳は、糖尿病患者110名(年齢3079歳、男性60名、女性50名)、非糖尿病患者110名(年齢3059歳、男性28名、女性82名)であった。糖尿病患者は2名がIDDM患者で、他の108名はNIDDM患者であった。回答結果として、糖尿病患者は非糖尿病患者に比較して歯周疾患の罹患率が高く症状が進行していること、糖尿病患者の中でも年齢が高くなるほど、また糖尿病の罹患歴が長いほど、血糖の代謝調節が不良であるほど症状が進行していることが確認された。2)代謝調節が歯周治療の効果に及ぼす影響についての研究平成9年度に代謝調節が良好および良好でないNIDDM患者各7名を選び、初期治療を開始したところ、平成10年度に初期治療が終了した患者はそれぞれ2名づつであった。どちらのグループでも初診時に比較すると初期治療終了時にはHbA1cが改善し、初期治療がHbAlcに良好な影響をもたらす傾向が見られた。今後被験者の数を増やし、歯周外科終了後および歯周治療終了後についても研究を行う予定である。1)糖尿病患者における歯周疾患の罹患状態についての調査平成11年度は、平成9年度に本学医学部付属病院内科に通院する糖尿病患者と東京都杉並区高井戸保健センターで成人歯科健診を受けた非糖尿病患者を対象に、糟尿病に関する現病歴、治療状況、合併症の有無と一般健康状態、および歯周疾患の罹患状態に関して調査した結果を、HbA1cおよび肥満度と歯周疾患の罹患状態の関係について分析して、第20回日本肥満学会で発表した。調査はアンケート形式で行い、医科的な質問15問と歯周疾患に関する質問を20問設定した。回答者の内訳は、糖尿病患者110名(年齢3079歳、男性60名、女性50名)、非糖尿病患者110名〈年齢3059歳、男性28名、女性82名)であった。分析結果から、糖尿病の重症度が大きいほど歯周疾患も進行していること、糖尿病患者も非糖尿病患者も把満が歯周疾患の罹患状態に影響していることが示唆された。2)代謝調節が歯周治療の効果に及ぼす影響についての研究平成9年度に代謝調節が良好および良好でないNIDDM患者各7名を選び、初期治療を開始したところ、平成11年度に初期治療が終了した患者はそれぞれ4名づつであった。どちらのグループでも初診時に比較すると初期治療終了時にはHbA1cが改善し、初期治療がHbA1cに良好な影響をもたらす傾向が見られた。次年度には被験者の数を増やし、歯周外科終了後および歯周治療終了後についても研究を行う予定である。1)糖尿病患者における歯周疾患の罹患状態についての調査
ショウジョウバエ分子生物学による新たなMAPキナーゼ系関連シグナル伝達因子の探索

MAPKカスケードは、複数の受容体からのシグナル伝達に共通に機能し、細胞の増殖・分化に主要な役割を果たす。このカスケードに多様性と特異性を付与する因子を同定するために、ショウジョウバエでp因子挿入突然変異を多数誘発し、それらの表現形がMAPKKの優性活性化型突然変異によって抑圧または増強されるものを検索した。これまでに分離した4系統について解析を進めてきた。本研究により、その内3遺伝子を中心に研究を行った。(1)lace:生存に必須で、その穏和な変異体では、複眼・翅などの形態異常が認められる。スフィンゴ脂質生合成系の初期酵素serine palmitoyltransferaseをコードすることを明らかにした。本変異体では、アポトーシスが誘発され易くなっており、これへのSAPK/JNKカスケードの関与を示す結果が得られた。(2)Gp6:遺伝子クローニングにより、非筋ミオシン制御軽鎖(MRLC)をコードするspaghettisquash(sqh)の新規のアリルであることが判明した。Gp6では、複眼と脚尖端部の形成が異常になり、これらの蛹期での分化段階で特に高いアクトミオシン系の機能が必要と考えられる。Ras1との拮抗的な遺伝的相互作用を認め、また、Gp6変異を増強する新規のP因子挿入突然変異を多数分離した。(3)Gp99:M期進行に必要な細胞周期因子で新規のタンパク質をコードする。C末側約160アミノ酸残基の領域に類似したドメインを有する配列を出芽酵母や線虫のゲノムデータベースからそれぞれ4種および3種見い出し、3サブファミリーに分類可能であることを見い出した。このことからサブファミリーへの分岐が進化の早い段階で生じ、その後も保存されてきたと考えられる。出芽酵母の4遺伝子について遺伝子破壊を行い、それらの機能解析を行った。Sc-A破壊により、増殖がG1期で停止する。また、Sc-Cの破壊により増殖率の低下と、低温でのG2/M期での増殖停止が認められた。互いに類似性の高いSc-B1 Sc-B2の二重破壊株では増殖異常は認められなかったが、減数分裂の異常を認めた。また、Sc-C破壊株でも減数分裂の異常が認められた。このカスケードに多様性と特異性を付与する因子を同定するために、ショウジョウバエでP因子挿入突然変異を多数誘発し、それらの発現形がMAPKKの優性活性化型突然変異によって抑圧または増強されるものを検索した。その結果、これまでに7系を分離し、その幾つかについて、遺伝子クローニングなどの詳細な解析を行なった。(1)lace:生存に必須で、その緩和な変異体では、複眼・翅などの形態異常が認められる。遺伝子をクローン化し、スフィンゴ脂質生合成系の律速酵素をコードすることを明らかにした。セラミドを2次メッセンジャーとしたシグナル伝達系とMAPKカスケードとの関与が示唆される。(2)Hp126:ショウジョウバエEGF受容体(DER)系の突然変異との遺伝的相互作用から、DERの新規下流因子と予想される。

遺伝子をクローニングし、マウスのnudeに類似した転写因子をコードすることが示された。(3)Gp126:Ras/MAPKカスケードの突然変異との遺伝的相互作用から、その負のシグナル伝達因子と予想される。遺伝子クローニングから、酸性フォスファターゼの活性中心に類似の配列をもつ新規タンパク質をコードすることが明らかになった。(4)Gp6:Ras/MAPKカスケードとの遺伝的相互作用から、MAPKの下流で機能する正のシグナル伝達因子としての機能が予想された。また、Gp6は母性効果による初期胚での体節形成や、複眼・翅などの成虫原基でも機能する。遺伝子クローニングを進めつつある。(5)Gp99:M期進行に必要な細胞周期因子で新規のタンパク質をコードする。相同なタンパク質を出芽酵母ゲノムデータベースから4種見い出し、それらの遺伝子破壊による機能解析を進めつつある。MAPKカスケードは、複数の受容体からのシグナル伝達に共通に機能し、細胞の増殖・分化に主要な役割を果たす。このカスケードに多様性と特異性を付与する因子を同定するために、ショウジョウバエでP因子挿入突然変異を多数誘発し、それらの表現形がMAPKKの優性活性化型突然変異によって抑圧または増強されるものを探索した。これまでに分離した4系統について解析を進めてきた。本年度は、その内3遺伝子を中心に研究を行った。(1)lace:生存に必須で、その穏和な変異体では、複眼・翅などの形態異常が認められる。スフィンゴ脂質生合成系の初期酵素serine palmitoyltransferaseをコードすることを昨年度明らかにした。本変異体では、アポトーシスが誘発され易くなっており、これへのSAPK/JNKカスケードの関与を示す結果が得られた。(2)GP6:遺伝子クローニングにより、非筋ミオシン制御軽鎖(MPLC)をコードするspaghettisquash(sqh)の新規のアリルであることが判明した。Gp6では、複眼と脚尖端部の形成が異常になり、これらの蛹期での分化段階で特に高いアクトミオシン系の機能が必要と考えられる。Raslとの拮抗的な遺伝的相互作用を認め、また、Gp6変異を増強する新規のP因子挿入突然変異を多数分離した。(3)Gp99:M期進行に必要な細胞周期因子で新規のタンパク質をコードする。C末側約160アミノ酸残基の領域に類似したドメインを有する配列を出芽酵母や線虫のゲノムデータベースからそれぞれ4種および3種見い出し、3サブファミリーに分類可能であることを見い出した。このことからサブファミリーへの分岐が進化の早い段階で生じ、その後も保存されてきたと考えられる。出芽酵母の4遺伝子について遺伝子破壊を行い、それらの機能解析を行った。Sc-A破壊により増殖がG1期で停止する。また、Sc-Cの破壊により増殖率の低下と、低温でのG2/M期での増殖停止が認められた。Sc-B1 Sc-B2の二重破壊株では増殖異常は認められなかったが、減数分裂の異常を認めた。また、Sc-C破壊株でも減数分裂の異常が認められた。
高屈折率シリカエアロジェルを用いた衝突型加速器実験用RICH検出器の開発研究

本研究では、将来のBファクトリー実験での応用を想定し、高屈折率シリカエアロジェルを幅射体とする衝突型加速器実験用リング・イメージング・チェレンコフ検出器(エアロジェルRICH)の開発研究を行った。その結果、以下の成果が得られた。1.検出器原理性能の確認:マルチアノードPMT(浜松R5900-M16)及びフラットパネル型PMT(浜松H8500)を用いたテスト検出器を製作し、宇宙線・加速器ビームを使った性能試験を行った。エアロジェル中で輻射されたチェレンコフ光リングのイメージが鮮明に捕えられ、屈折率n=1.05、厚さ2cmの輻射体を用いた際のチェレンコフ角度分解能として約15mrad、通過粒子当たりの光量として約8個がた。これにより4GeV/cでのK/π分離性能は既に4σに達すると見込まれる。2.光検出器に関する研究:実用化に向け、磁場中で動作可能な位置検出型光検出器としてハイブリッド型光検出器(HPD又はHAPD)の基本性能テストを行った。シングルフォトンの信号が明瞭に識別され、原理的に充分な性能を有することが確認された。3.輻射体の性能改善:これまでのエアロジェルの製法は、n=1.03以下の低屈折率領域に最適化されており、これより高い屈折率領域では透過率が急激に悪化していた。エアロジェル調合時の原料であるSi-Oの低重合体の分子量一様性が製造元によって異なることや、調合時に使用する溶媒の種類に透過率が依存することがわかり、これらを最適化することで透過長を2倍以上に改善できることがわかった。本研究では、近年のシリカエアロジェルの光透過性能の向上によって製作が可能となったエアロジェルRICH検出器を衝突型加速器実験で汎用性のあるものとするために、薄い(2cm程度)エアロジェルを輻射体に用いたProximity Focusing型エアロジェルRICH検出器の開発研究を行っている。平成13年度の研究では、屈折率が1.03と1.05のエアロジェル輻射体と6×6=36本のマルチアノードPMT(4×4チャンネル/本)をチェレンコフ光検出器に用いたテスト検出器を製作し、宇宙線によるテストと粒子ビームを用いたテスト実験を行った。宇宙線によるテスト(H13年610月)では、テスト検出器の読み出しを含めたチェックと光量やチェレンコフ光に対する角度分解能の初歩的な測定を行った。これに引き続き、11月下旬から12月上旬にかけて、高エネルギー加速器研究機構の陽子シンクロトロン、π2ビームラインにおいてテスト実験を行った。その結果、明瞭なチェレンコフ光リングのイメージを得ることに成功し、光速粒子に対するイベント当たりの平均光量は約2.5個、一光子に対する角度分解能は約11mradと求まった。この平均光量に対する結果は、充分な粒子識別を行うには不十分であるが、今後、光検出器の有効領域を改良する(現在は36%、目標値70%)、屈折率1.05のエアロジェルの透過率を改善する(目標値として約2倍)、といった開発研究が重要である。H13年度の研究から、衝突型加速器実験用エアロジェルRICH検出器を実用化するためには、●屈折率が1.05程度のシリカエアロジェルの透過率を約2倍に改善する。●大きな有感領域をもつ光検出器を用いる。の二点が重要であることがわかっていた。そこで、H14年度の研究では以下に重点をおいた研究を行い、それぞれ著しい成果が得られた。1.高屈折シリカエアロジェルの製造方法に関する研究シリカエアロジェルの原料となるメチルシリケート51と呼ばれる薬品と溶媒液体の種類を替えることで、屈折率1.05程度のエアロジェルの透過率を約2倍にあげることができた。

メチルシリケートについては薬品中での分子量の一様性が重要であり、それが製品によってまちまちであることをつきとめた。2.マルチアノード光電子増倍管を使ったテスト器製作と試験最近新しく開発された90%以上の有感領域をもつマルチアノード型光電子増倍管(フラットパネルPMT)のシングルフォトン検出能力に関するテストを行い、十分な感度があることを確かめた。またこれと、1で開発した高屈折率エアロジェルと組み合わせて、エアロジェルRICH検出器のテスト器を製作しビームテストによる総合評価を行った。約2cm厚の幅射体を用いて、高速粒子に対して約8個の光量が得られた。また、π/K中間子識別能力についても運動量4GeV/cで約4σという高い値が実測値として得られた。
チタン合金オメガ相変態に及ぼす応力の影響に関する高分解能電顕その場観察による研究

β型チタン合金のω相変態機構解明のために、電子顕微鏡内時効挙動のその場観察を暗視野像法および高分解能法を用いて実施した。暗視野像法の結果、焼入れω相は加熱途中にほとんど消滅することが明らかになった。しかし、消滅せずに残ったいくつかの焼入れω相を核として、時効ω相が成長することが観察された。高分解能法により、焼入れω相の消滅や母相からのω相構造の生成は510秒の短時間に起こることが観察された。ω相形成のための応力の影響について調べるために、引張応力負荷状態で時効加熱をおこなった。また、種々の大きさの静水圧力を負荷し、暗視野像法と高分解能法によるω相粒子生成の観察を実施した。その結果、降伏応力の約半分の応力を負荷することにより、時効ω相の核生成数は著しく増加するが、ω相粒子のサイズは減少していることがわかった。これらの結果から、微細なω相粒子を高密度に生成するためには応力負荷状態での時効が、単に時効するよりも効果的であることがわかった。静水負荷は、0.5,0.7,1.0,1.5GPaの圧力を10.8ks間それぞれ実施した。これらの負荷試料について、高分解能電子顕微鏡法により原子レベルでのω相構造の生成を調べた。その結果、0.7GPaでω相の初期構造である〈111〉方向に0.28nm間隔の原子配列が多数観察された。0.5GPaの圧力では、同様の構造がわずかしか観察されなかったので、ω相生成の臨界静水圧は0.5GPaと0.7GPaの間の値である、ものと考えられた。また、静水圧力の増加により、形成されるω相構造の大きさが増加することが観察された。静水圧負荷はω相構造の生成と成長を促進することが明らかになった。静水圧負荷もまた、ω相粒子を高密度に生成させるために有効な方法であることが明らかになった。β型チタン合金(Ti-15Mo-5Zr)中の時効ω相の析出挙動におよぼす静水圧負荷の影響を高分解能電子顕微鏡法により調べた。一定静水圧(1.5GPa)を3.6ksと10.8ks間負荷した試料、およびas-grown試料の3種を準備し、これらを一定温度(623K)で時効した。その結果、(1)静水圧負荷時間の増加により、形成される微細なω相粒子(2nm×5nm)の数は増加した。(2)時効硬化の開始および時効硬化の最大値は、静水圧負荷時間が長くなるにつれて、それぞれ短時間で生じ、減少した。(3)最大硬度値を示す各試料中のω相粒子の析出状態(大きさと個数)は、as-grown試料では大きさは最大であったが、個数は最小であった。静水圧負荷試料では、負荷時間が長くなると大きさは減少するが、個数は増加した。(4)硬度の最大値が生ずる時効時間よりもさらに長時間時効を施すと、ω相粒子の消滅が観察された。これらの結果より、(1)静水圧負荷によりω相核生成が促進されることが明らかになった。(2)ω相の核が多く形成された静水圧負荷試料には微細なω相粒子しか形成されなかったが、この原因は次のように考えられる;ω相粒子の形成・成長にともない溶質原子がω

相粒子から母相へ流れるので、ω相粒子周りの母相中の溶質原子濃度が高くなること、および、それに伴いTiとMoの原子半径差に基づく格子歪みが生じ、ω相粒子の成長が抑制されること、によると考えられる。(3)このため、静水圧負荷試料では、このω相粒子は短い時効時間で達成され、また、微細なω相粒子のため最大硬度値は低くなるもの、と考えられる。これらの結果より、静水圧応力は微細なω相粒子の形成に有効であることがわかった。β型チタン合金のω相変態機構解明の知見を得るために、ω相形成への応力の影響を電子顕微鏡暗視野像法および高分解能法を用いて調べた。引張応力負荷状態で時効析出への影響を調べた。また、静水圧力負荷の影響を調べた。特に、高分解能電子顕微鏡法により原子レベルでのω相構造生成の観察を実施した。その結果、降伏応力の約半分の引張応力を負荷することにより、時効ω相の核生成数は著しく増加するが、ω相粒子のサイズは減少していることが分かった。これらの結果から、微細なω相粒子を高密度に生成するためには引張応力負荷状態での時効が、単に時効するよりも効果的であることがわかった。静水負荷は、0.5,0.7,1.0,1.5GPaの圧力を10.8ks間それぞれ実施した。これらの負荷試料について、高分解能電子顕微鏡法により原子レベルでのω相構造の生成を調べた。その結果、0.7GPaでω相の初期構造である〈111〉方向に0.28nm間隔の原子配列が多数観察された。0.5GPaの圧力では、同様の構造がわずかしか観察されなかったので、ω相生成の臨界静水圧は0.5GPaと0.7GPaの間の値である、ものと考えられた。また、静水圧力の増加により、形成されるω相構造の大きさが増加することが観察された。これらの結果より、静水圧負荷はω相構造の生成と成長を促進することが明らかになった。静水圧負荷もまた、ω相粒子を高密度に生成させるために有効な方法であることが明らかとなった。
生体の酸化ストレス応答の分子メカニズム解明とその疾病予防・治療への応用

私たちは常に外界からのストレスに曝されており、それに対する応答は生体の恒常性維持に必須である。酸素、紫外線、大気や食物中の化学物質など環境由来ストレスの増加は生体内レドックスバランスの撹乱を招来し、多くの疾患の共通基盤を形成している。健康長寿を実現するためには、生体の酸化ストレス応答機構全容の理解とその制御メカニズムの詳細な解明が極めて重要である。本研究では、生体の酸化ストレス応答機構において中心的な役割を果たしているKEAP1-NRF2制御系の機能メカニズムの解明に挑むとともに、ストレス関連疾患の予防・治療に対する同制御系の貢献を明らかにする。
動物モデルを用いた肝内結石症に対する成因論の解明と発癌に関する実験的研究

1.肝内結石症の成因論の解明にあたって上行性胆道感染症と肝内門脈血流障害がその引き金であるとの仮説を証明するために、動物モデルとして肝葉の門脈血遮断と胆管十二指腸シャントの作成を行った。大動物が検査資料が多く得られるので結果はまず雑種成犬で作成することとした。しかし術式に耐えられず殆どが長期生存せず術式の改良を余儀なくされるので生産性を高めるため小動物に変更した。ラットでは肝右葉の門脈を結紮して胆管と十二指腸をPE50チューブでシャントして上行性感染症を起こさせることとした。このモデルで6ケ月後までで100%生存,9ヶ月で75%の生存を確認できた。9ケ月生存させたラットで再開腹を行い肝臓、胆汁、血液サンプルを行い以下の知見を得た。2.9ケ月生存ラット全例が十分な食事摂取と体重増加が観察された。肝臓は門脈を結紮遮断した右葉は有意に萎縮しており胆管は著明に拡張していた。30%にその拡張胆管内に2cm径の結石を有しており肝内結石の作成に成功していた。残りの30%でも拡張胆管内に胆泥を認めた。3.結石の分類と化学組成分析を行った。肉眼的には層構造を有する黄褐色調のもろい結石でビリルビンカルシウム石と思われた。乾燥粉末化してビリルビン、カルシウム、コレステロール不溶性残査を測定する実験系を確立させた。結果はビリルビンが1%以下、カルシウム成分が3%、コレステロールが少なかった。この組成からは色素石に分類すべきかどうかは判定できなかった。4.今後の研究の展開として(1)まだ測定にいたらなかった肝組織や胆管組織の病理検査や血液検査を出す。(2)肝内結石発症率を3ケ月、6ケ月、9ケ月および12ケ月後のラットモデル作成でその胆汁成分、肝組織、胆管上皮に対応させて経時的な変化で肝内結石症の成因論解明に近づく。(3)できた結石は多くが不溶性残査とタンパク質と考えられその成分分析法を確立させる。雑種成犬を用いた肝内結石症の実験モデル作成に関して:肝内胆管と十二指腸の内瘻作成で高度の胆管炎が併発するので死亡率が高いことが判明した。そこで内瘻術に際して用いるステントチューブの口径と長さにより胆汁鬱滞と上行感染が相反して起こっているためと考えられたので、小動物のサバイバル実験を基礎実験として作成することとした。まず、Wister ratを用いてPE50カテーテルを4cmで総胆管と十二指腸を内瘻してやるとさらに門脈片側の結紮を加えても1ヶ月でも死亡は全くなく生存したことを確認した。しかし肝葉の萎縮は認められるがまだその期間では肝内胆管に結石や泥状物は明かではなく、そこで3ヶ月の期間を有するであろうと思われる当初の予定通りに4匹のラットモデルを作成して現在飼育中である。もしこのままラットモデルで結果をみることができるならば動物種を雑種成犬からラットに変更することも考慮している。モデル作成の待ち時間に以下のサンプルがでたときの測定系の確立を行った。血清サンプルでの測定にて:血清の8oxo-dGTPの測定に関してはヒトサンプルでの測定に成功して担癌患者での有意な上昇を認め、キャリプレーションをラットもしくは雑種成犬用ににする事で利用できると思われた。またHepatocyte Growth Factor(HGF)の測定は肝萎縮代償性肥大に関係して上昇し、また発癌に関してもプロモーターとして作用することが知られいるので有益であると考えられたので測定系の確立を行った。細菌培養に関して:ヘリコバクターピロリ(H pylori)は胃粘膜で胃十二指腸潰瘍や胃癌の発生に深く関わっていることが知られているが、肝内結石症患者の胆汁中にH pyloriが証明されることがあることと肝内結石症を有する胆管上皮は胃粘膜様の化生変化みられることから肝内結石症との関係が話題になっている.そこでH pyloriの培養とその胆管内投与を実験系に加えることを計画してH pyloriの純培養を試みている。

残りの30%でも拡張胆管内に胆泥を認めた。3.結石の分類と化学組成分析を行った。肉眼的には層構造を有する黄褐色調のもろい結石でビリルビンカルシウム石と思われた。乾燥粉末化してビリルビン、カルシウム、コレステロール不溶性残査を測定する実験系を確立させた。結果はビリルビンが1%以下、カルシウム成分が3%、コレステロールが少なかった。この組成からは色素石に分類すべきかどうかは判定できなかった。4.今後の研究の展開として(1)まだ測定にいたらなかった肝組織や胆管組織の病理検査や血液検査を出す。(2)肝内結石発症率を3ケ月、6ケ月、9ケ月および12ケ月後のラットモデル作成でその胆汁成分、肝組織、胆管上皮に対応させて経時的な変化で肝内結石症の成因論解明に近づく。(3)できた結石は多くが不溶性残査とタンパク質と考えられその成分分析法を確立させる。
腸管出血性大腸菌O157Sakaiの初期感染に関与する新規付着因子の解析

腸上皮細胞への付着は、腸管出血性大腸菌(EHEC)による感染の初期段階において必須である。その付着に関する領域としてLEEにコードされたType III分泌機構と外膜蛋白質intiminの存在が知られている。ところが、ゲノムシークエンスの結果は、LEE以外にも付着を司る可能性のあるいくつかの領域が存在することを明らかにした。そこで、本研究では新規付着因子が存在する可能性を調査する目的で、人大腸上皮由来Caco-2細胞への付着能の上昇を示すトランスポゾン挿入変異株といてyhiE遺伝子に挿入を持つ株とyhiF遺伝子に挿入を持つ株の2種類の変異株を解析した。その結果、これら両遺伝子は転写制御因子と相同性のあるアミノ酸配列をコードしており、さらに、それらの変異株のTypeIII分泌および新規付着因子をコードする可能性のある領域がRNAレベルで活性化されていた。そこでさらに、1)これら2種類の変異株が示す高付着能がyhiE遺伝子およびyhiF遺伝子の破壊によるものであるかを調べた。2)高付着能を示した原因がLEE以外の未知の付着因子による可能性について検討した。3)さらに、マウスモデルを用いて高付着変異株の定着性を試験した。(方法)1)O157SakaiからyhiEまたはyhiF遺伝子のin-frame欠損変異株O157TΔyhiEまたはO157TΔyhiFを作成した。付着能は、人大腸上皮癌由来のCaco-2細胞に4時間感染させた後、細胞に付着した菌数から評価された。2)yhiE挿入変異株、yhiF挿入変異株、及び親株(野生株)のType III変異株を作成し、それぞれG1-C5ΔespADB、C8-C8ΔespADB、O157TΔespADBとした。3)マウス:SPF,雌性ICRマウス(4週令)。供試菌:臨床分離株O157Sakai、O157SakaiのyhiE遺伝子挿入変異株(G1-C5)およびeae遺伝子欠損株(Δeae)。接種法:シメチジン処置後1.0×10^<11>cfu/kgの菌縣濁液を経胃摂取した。(結果)1)O157TΔyhiEまたはO157TΔyhiFともに親株であるO157Sakaiにくらべて著しく高い付着能を示した。2)今回作成したすべてのType III変異株の付着能がCaco-2細胞に対する付着能を失った。3)G1-C5は7匹中6匹で摂取2週後までに糞便中に10^2 cfu/g feces以上検出されたが、野生株は約半数のマウス(6/14匹)で検出限界(10^2 cfu/g feces)以下となった。(考察)yhiEとyhiFがType III分泌機構および分泌タンパク質の発現を介してO157の初期付着に関与する可能性が示唆された。