hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
家族性(持続性)高TSH血症の成因解析

家族性高TSH血症の特徴は、(1)先天性・家族性(2)軽度TSH高値でT4正常(3)知能及び成長は正常(4)甲状腺は正常大(5)TSHの希釈曲線は原点を通る事である。以下TSHとα鎖が同一なLH・FSHの正常な本家系のTSHの受容体およびTSHβ鎖遺伝子の異常の有無を解明せんとした。(1)PCR法によるTSHβ鎖遺伝子並びにTSH受容体遺伝子の増幅(2)DNA塩基配列の点変異異常スクリ-ニングとしてSSCP(Single strand conformation polymorphism)並びにTGGE(Temperature gradient gel electrophoresis)法の確立(3)直接塩基配列決定をおこなった。本研究開始後ヒトTSH受容体の遺伝子構造が判明(BBRC177:679,91)し膜貫通部位のみならずTSH受容体のほぼ全コ-ド領域の遺伝子解析が可能となった。TSHβ鎖遺伝子の解析は終了しDNAの塩基配列を含め正常であった。この事から私どもの症例のTSHに異常はないと考えられる(生物活性はさらに確認中)。TSH受容体遺伝子の膜貫通部位の遺伝子増幅、SSCP法による点変異のスクリ-ニングおよび直接塩基配列の解析を継続中である。現在までTSH受容体異常症の報告はなく私どもは世界に先駆け本症の病因を解明せんとしている。別な家系でTSHとα鎖を共有するLH・FSH共高値(前述の2家系では正常)である家系が見出された。この家系ではTSHα鎖の異常あるいはGTP結合蛋白の異常が考えられ、後者の場合偽性副甲状腺機能低下症Iaとの差異が問題となるが、本家系の副甲状腺ホルモン値は正常であり知能障害或は低身長もない。今後赤血球膜GTP結合蛋白活性の測定を行う予定である。今後症例の解析からTSHの作用機序に新知見が得られることが期待される。
スパッタ法による複合機能応答する誘電性-磁性薄膜の作製

本研究においてFe-Ti-O, Co-Hf-O及びCo-Y-O薄膜をスパッタリング法により作製し、新規の誘電性-磁性薄膜の可能性を明らかにするために、誘電性-磁性との相関性を検討した。Fe-Ti-O薄膜及びCo-Hf-O薄膜において誘電損失と磁化及び電気抵抗との相関性が得られた。すなわち、電気抵抗ρ=1.0×10^61.0×10^8(μΩcm)の領域において、酸化物系薄膜では最適な誘電性と磁性の複合機能が認められる材料開発の知見が得られた。得られた知見を基に、Y_2O_3-Co複合ターゲットを用いて、電気抵抗を制御しながら薄膜作製を行った結果、LCRメータにて100kHzの周波数で誘電率39及び誘電損失0.56の値が得られた。また、交番力磁力計(AGM)を用いて磁化を測定した結果、11kGの値を有し、誘電性-磁性の複合機能性を有する事が認められた。したがって、酸化物系誘電体薄膜材料において、電気抵抗の制御により、誘電性と磁性の複合機能領域の制御を可能とした。現在、国内及び国外において次世代デバイスを考慮して研究・開発が進められている。しかしながら、多くの誘電性薄膜、光学薄膜及び磁性薄膜等は、一つの特性に特化した単機能特性薄膜である。例えば、強誘電性薄膜は多くの優れた特性を有する薄膜材料が報告されているが、FeRAM等のメモリといった応用範囲が限られているのが現状である。単機能特性に優れた薄膜材料の開発は重要ではあるが、次世代薄膜では、今後更なる多種多様化する次世代電子技術に対応するため、複合機能応答すなわち、一つの材料で複数の機能を発現する薄膜材料の開発が要求される。本研究では、複合機能応答に応用される機能性薄膜の一つである誘電性と磁性を兼ね備えた機能性薄膜に着目し、スパッタリング法により複合機能薄膜の作製、各種物性評価及び構造解析の三項目のリンクにより、複合機能性薄膜の開発プロセスの体系化を行っている。単元におけるスパッタ条件を検討した後、多元スパッタリング装置においてTiO_2-Co及びNi薄膜の作製、またRFマグネトロンスパッタリング装置においてTiO_2-Fe薄膜の作製及び諸特性の評価を行った。各種物性評価より、誘電損失と磁化の値について、相対的な傾向が確認され、相関性があることが認められた。また、これらの変化は電気抵抗値と関係があることが確認され、電気抵抗の観点から、誘電性-磁性の双方を有する複合機能性薄膜の材料開発の知見が得られている。現在の電子デバイス等では、一般的に単機能特性に特化した材料が用いられている。例えば、強誘電体不揮発性メモリー(FeRAM)に応用される強誘電体材料においては、分極率等の強誘電性のみの単機能特性に優れた薄膜材料が求められる。しかしながら、今後更なる高機能化(高集積化、複合機能化、低エネルギー化・省エネルギー化)する次世代デバイスに応用するため、一つの材料で複数の機能を発現する新材料の開発が要求される。本研究において平成20年度は、TiO_2-磁性金属元素による薄膜の作製をマグネトロンスパッタリング装置により行い、誘電損失と磁化の値について相関性を有する事が認められた。平成21年度は、他の酸化物系材料としてTiと同族のHfの酸化物及び希土類元素酸化物のY_2O_3ターゲットを用い誘電性-磁性との相関性を検討した。HfO_2-Co複合ターゲットにより作製したスパッタ薄膜においては、TiO_2-磁性金属系薄膜と同様の誘電損失と磁化の相関性が認められ、更に電気抵抗との詳細な知見が得られた。

得られた知見を基に、Y_2O_3-Co複合ターゲットを用いて、電気抵抗を制御しながら薄膜作製を行った結果、LCRメータにて100kHzの周波数で誘電率27及び誘電損失0.1の値が得られた。また、交番力磁力計(AGM)を用いて磁化を測定した結果、11kGの値を有し、誘電性-磁性の複合機能性を有する事が認められた。したがって、酸化物系誘電体薄膜材料において、電気抵抗の制御により、誘電性と磁性の複合機能領域の制御を可能とした。
植物ウイルス複製システムの５次元的理解とウイルス防除への新展開

本年度は、前年度までに得られた結果を踏まえ、ウイルス感染時に植物細胞内で形成される構造体について観察を行うとともに、これまでに同定した宿主因子を用いてウイルス防除への応用可能性を検討した。(1)ウイルス感染時構造体のイメージング前年度までに同定した宿主因子について、蛍光タンパク質GFPとの融合タンパク質を作出し、細胞内局在解析を行った。それぞれの宿主因子を単独で発現させると、細胞内で特徴的な局在を示し、いくつかの局在マーカーと比較することで局在部位を推定した。また、ウイルス感染細胞においては、宿主因子がウイルス感染時に形成される膜を含む構造体に含まれる様子を観察した。同様の条件下で、構造体に含まれるいくつかのウイルス因子との比較を行ったが、調べたウイルス因子と宿主因子の局在が完全に一致する組み合わせは見出せなかった。(2)宿主因子を用いたウイルス防除への応用可能性検討はじめに宿主因子のウイルス防除への応用可能性を検討するため、様々な植物種のゲノム情報を調べたところ、シロイヌナズナにおいて同定した宿主因子は広範な植物種にも共通してコードされることが判明した。続いて、ウイルス誘導性ジーンサイレンシング法を用いて宿主因子を機能抑制したところ、シロイヌナズナの場合と同様にウイルス増殖が顕著に抑制された。また、シロイヌナズナ変異体に様々なウイルスを接種したところ、一つの分類群に属する広範なウイルス種に対して抵抗性を示すことがわかった。以上のことから、同定した宿主因子は様々な植物種においてウイルス防除に応用可能性があることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、2つの手法を用いて、植物ウイルスの複製に関わる宿主因子の同定を目指した。1)遺伝学的手法を用いた宿主因子のスクリーニング:突然変異誘導剤処理により作製した多数の変異植物体に対して、GFPウイルスを接種し、GFP蛍光によりウイルス感染の有無を判定することで、ウイルスが感染しない変異体をスクリーニングした。その結果、ウイルス感染が見られない変異植物1個体を単離した。次世代シークエンスを用いたマッピングから、原因遺伝子候補の同定に成功した。さらに野生型の原因遺伝子を変異体に導入した場合に、ウイルス感染が回復することを確認した。2)複製酵素と相互作用する宿主因子の同定:はじめに植物ウイルスに対してBioID法が適応可能であるかを検討するため、GFP遺伝子を複製酵素遺伝子の内部に挿入した場合にウイルスの感染性に影響するかを調べた。複製酵素遺伝子の複数箇所にGFP遺伝子を挿入したところ、すべての挿入変異体でウイルスの感染性が著しく低下した。このことから、植物ウイルスの複製酵素に対して現状の計画でBioID法を適用するのは難しく、さらなる検討が必要であると考えられた。当初計画していたBioID法は現状の計画では適用が難しいことがわかったが、遺伝学的手法を用いた方法により宿主因子を同定したことにより、次年度以降の計画に問題が生じないため。本年度は、前年度に続き新たにウイルス感染に関与する別の宿主因子を同定した。また、前年度に同定した新規宿主因子の機能解析を行うとともに、ウイルス感染時に植物細胞内に形成される構造体の観察を行った。まず、植物ウイルスの感染環に着目し、植物が持つ複数の翻訳開始機構のいずれかがウイルス感染に関わる可能性について検討した。各翻訳開始因子を欠損した植物変異体に対してウイルス接種試験を行ったところ、翻訳開始因子nCBPが欠損した変異体においてウイルス感染が顕著に遅延することを見出した。翻訳開始因子eIF4EやeIF4Gはこれまでに一部の種類の植物ウイルスの宿主因子として利用されることが知られているが、これまでにnCBPが宿主因子であることを明らかにした初めての例であると考える。次に、前年度に同定された宿主因子EXA1について、exa1変異体を用いてウイルス感染における機能を調べた。exa1変異体にGFPウイルスを接種した場合、ウイルスの拡がりは観察されず、さらに単細胞におけるウイルス蓄積量も野生型に比較して顕著に低下した。いくつかの実験結果を踏まえて、EXA1はウイルス感染の初期段階に関わることが示唆された。さらに、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、各ウイルスタンパク質、宿主因子、生体膜を可視化することにより、ウイルス感染時に植物細胞内に形成される構造体の観察を行った。その結果、主にER膜局在マーカーによって可視化される構造体は、同じ属に分類されるウイルスでも、ウイルスの種ごとに異なる特徴を示すことが分かった。このことから、共焦点レーザー顕微鏡を用いて捉えられるウイルスが形成する構造体は、ウイルス複製に必ずしも不可欠ではない可能性が考えられた。また、宿主因子EXA1のGFP融合タンパク質は細胞質内で特徴的な局在を示したが、これまでのところどの細胞内小器官と関連するのか不明のままである。今年度は、前年とは異なるアプローチから植物ウイルスの感染に関わる新たな宿主因子を同定した。また、前年に単離したEXA1は、これまでに知られていない新規な宿主因子であったため、シロイヌナズナ変異体を用いてウイルス感染における機能を主に遺伝学的側面から調べ、一定の結果を得たことは当初計画した通りの進展と言える。EXA1の機能については不明な部分が多く残されたままだが、現段階までの成果を学術雑誌に発表した。一方で、レーザー顕微鏡を用いた複製複合体の観察では、複数種のウイルスを比較することにより、レーザー顕微鏡のレベルで観察される構造体が、必ずしも複製に必要ではないとの仮説に至った。これは当初の作業仮説とは異なり今後さらなる検証が必要である。

本年度は、前年度までに得られた結果を踏まえ、ウイルス感染時に植物細胞内で形成される構造体について観察を行うとともに、これまでに同定した宿主因子を用いてウイルス防除への応用可能性を検討した。(1)ウイルス感染時構造体のイメージング前年度までに同定した宿主因子について、蛍光タンパク質GFPとの融合タンパク質を作出し、細胞内局在解析を行った。それぞれの宿主因子を単独で発現させると、細胞内で特徴的な局在を示し、いくつかの局在マーカーと比較することで局在部位を推定した。また、ウイルス感染細胞においては、宿主因子がウイルス感染時に形成される膜を含む構造体に含まれる様子を観察した。同様の条件下で、構造体に含まれるいくつかのウイルス因子との比較を行ったが、調べたウイルス因子と宿主因子の局在が完全に一致する組み合わせは見出せなかった。(2)宿主因子を用いたウイルス防除への応用可能性検討はじめに宿主因子のウイルス防除への応用可能性を検討するため、様々な植物種のゲノム情報を調べたところ、シロイヌナズナにおいて同定した宿主因子は広範な植物種にも共通してコードされることが判明した。続いて、ウイルス誘導性ジーンサイレンシング法を用いて宿主因子を機能抑制したところ、シロイヌナズナの場合と同様にウイルス増殖が顕著に抑制された。また、シロイヌナズナ変異体に様々なウイルスを接種したところ、一つの分類群に属する広範なウイルス種に対して抵抗性を示すことがわかった。以上のことから、同定した宿主因子は様々な植物種においてウイルス防除に応用可能性があることが示唆された。同定された宿主因子は、これまでに機能が報告されていない遺伝子でありウイルス感染に関与するという報告もないため、ウイルス感染における機能を遺伝学的手法等を用いて詳細に調べることとする。ウイルス感染時に観察される構造体について、感染開始からの変化を捉えるなどしてさらに詳細な観察を行う。また、これまでに同定した宿主因子を用いてウイルス防除への応用可能性を検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
配座及び官能基制御に基づく高活性神経リガンドの開発

グルタミン酸受容体は脳・中枢神経系において,運動や反射,記憶や学習など高次機能の形成,さらには様々な脳・神経疾患に連なる神経細胞死に深く関与する。本研究では,グルタミン酸受容体に選択的に結合するリガンドの開発により,脳・神経機能解明のツール分子の創製を目的とした。本年度は,(1)カイニン酸やカイトセファリンの配座及び官能基情報に基づいた新規グルタミン酸類縁体の設計・合成,(2)グルタミン酸の等価体として平面4角酸(スクアリン酸)あるいはテトラヘドラル酸を導入した類縁体の開発,及び(3)トランスポーター遮断分子と神経酵素阻害アルカロイド類の合成に関する研究に取り組んだ。その結果,(1)では,アンタゴニスト活性をもつカイトセファリンのエナンチオマー及びそのジアステレオマー体の合成に成功し,現在,カイニン酸/AMPA受容体に対する活性評価を財・サントリー生物有機科学研究所・島本啓子博士と取り組んでいる。(2)では,スクアリル基と硫黄で連結した各種グルタミン酸アナログの合成を行い,それらのラット脳を用いた受容体結合実験とコオロギの麻痺活性試験と行った。その結果,システインあるいはホモシステインにスクアリン酸が硫黄で連結した化合物がカイニン酸型を及びNMDA型受容体のそれぞれに選択的に結合活性を示すことがわかった。ここで活性を示す化合物は,コオロギに対しても強い麻痺活性を示すという新規な知見が得られた。(3)では,光学活性α-アシロキシシランを合成ブロックとしたアスパラギン酸及びグルタミン酸誘導体の合成方法を確立した。さらにイソシアノ酢酸エステルとアルデヒドの高立体選択的なアルドール反応を開発することにより,神経酵素系に強力な阻害活性が期待される海洋産アルカロイド・マンザシジン類の効率的な全合成が完成した。グルタミン酸受容体に選択的なリガンドの開発は、脳・神経の高次機能の解明のみならず、虚血性脳疾患時のグルタミン酸による神経細胞死を防ぐ薬剤の創製を押し進めるための有力なツールとして期待されている。本研究では、受容体結合に関わるグルタミン酸のカルボキシル基に着目し、カルボキシル基の回転配座固定、その立体的かさ高さ、さらに水素供与性の制御を取り入れた次世代型リガンドとして次の(a)(c)に対応する合成研究を行ったので報告する。(a)天然神経毒カイトセファリンをリードとしたγ位置換型グルタミン酸類縁体の合成AMPA/KA受容体アンタゴニスト、カイトセファリンの全合成に成功するとともに、構造活性相関を明らかにする目的で、7位及び7,9位に関する3種の異性体が合成できた。これら異性体及び合成中間体の活性評価は共同研究先ですすんでいる。(b)アミノ酸のα位に平面4角酸を組み込んだα-アミノスクアリン酸の合成スクアリン酸をアミノ酸類に導入できれば、スクアリル基の強力な水素供与性をはじめとする諸特性をもつ類例のないアミノ酸類が開発できる。本年度は、14種の各種α-アミノスクアリン酸を合成し、それらのうち、α-スクアリルグリシン及びチロシンの生理活性ペプチドへの導入にも成功した。(c)神経シナプスにおけるグルタミン酸のトランスポーター遮断分子の開発グルタミン酸のトランスポート機構は神経細胞死とも密接に関連している。そこで、光学活性α-アシロキシシランを合成ブロックとして用い、類例のないプロリンをアシロキシ基としてもつエノラートクライゼン転位により、芳香環をもつβ-置換アスパラギン酸誘導体を合成するとともに海洋産天然物アマサスピラミドFのデブロム体に導き、本法の有効性を示した。本研究では、受容体結合に関わるグルタミン酸のカルボキシル基に着目し、カルボキシル基の回転配座固定、その立体的かさ高さ、さらに水素供与性の制御を取り入れた次世代型リガンドの開発を目的として、(1)天然神経毒をリードとしたγ位置換型グルタミン酸類縁体の合成、(2)グルタミン酸、CCG,DCG-IVをリードとしたカルボキシル基の回転配座、水素供与性、かさ高さ制御分子の開発、及び(3)グルタミン酸のトランスポーター遮断分子の合成に取り組んだ。(1)では、受容体遮断活性をもつカイトセファリンの全合成に成功するとともに、7位及び7,9位に関する3種の異性体が合成できた。これら異性体及び合成中間体の活性評価と量的供給を目指した合成研究に取り組んでいる。(2)では、かご状オルソ酸が対応するラクトンと早い平衡下にあることがわかった。また、5,6,11-トリデオキシテトロドトキシンの全合成が完成した。アミノ酸のジエノレートの効率的な発生法の開発をもとに、アミノ酸のα位に平面4角酸を組み込んだ14種のα-アミノスクアリン酸が合成できた。(3)では、光学活性α-アシロキシシランを合成ブロックとしてTBOAのベンジル位炭素アナログが合成でき、多様なアスパラギン酸合成への展開が可能になった。グルタミン酸受容体に選択的に結合するリガンドの研究開発は、脳・神経機能解明のツール分子のみならず、神経細胞死に連なる虚血性脳疾患を防ぐ薬剤開発のためのリード分子を提供することから、神経科学分野及び創薬分野から強く要請されている。

本研究では、受容体結合に関わるグルタミン酸のカルボキシル基に着目し、カルボキシル基の回転配座固定、その立体的かさ高さ、さらに水素供与性の制御を取り入れた次世代型リガンドを目標として次の(a)(c)に対応する化学合成研究を行ったので報告する。(a)天然神経毒カイトセファリンをリードとしたγ位置換型グルタミン酸類縁体の合成AMPA/KA受容体アンタゴニスト、カイトセファリンの全合成(2005,2006年)後の展開として、薬理学的な詳細を検討するために量的確保を目指した短縮経路による全合成研究に取り組み、アラニン・プロリン部位の効率的な構築に成功した。また、プロリン・セリン部位も合成できた。また、カイニン酸とカイトセファリンの構造類似性に着目した分子設計を行った。それらの合成と活性評価は次年度の課題である。(b)スクアリン酸(4角酸)含有グルタミン酸類縁体の合成スクアリン酸をアミノ酸類に導入できれば、スクアリル基の強力な水素供与性をはじめとする諸特性をもつ類例のないアミノ酸類が開発できる。本年度は、スクアリン酸ジエステルに対するスルフィドの位置選択的付加反応を開発し、この方法の応用としてイオウ原子を介してスクアリル基と結合したグルタミン酸類縁体が合成できた。(c)神経シナプスにおけるグルタミン酸のトランスポーター遮断分子の開発光学活性α-アシロキシシランを合成ブロックとして用い、類例のないピロリジン環固定グルタミン酸が合成できた。これらのトランスポート阻害活性の評価は次年度の課題である。また、神経酵素系に阻害活性をもつ海洋産天然物アマサスピラミドFのラセミ体合成が完成した。グルタミン酸受容体は脳・中枢神経系において,運動や反射,記憶や学習など高次機能の形成,さらには様々な脳・神経疾患に連なる神経細胞死に深く関与する。本研究では,グルタミン酸受容体に選択的に結合するリガンドの開発により,脳・神経機能解明のツール分子の創製を目的とした。本年度は,(1)カイニン酸やカイトセファリンの配座及び官能基情報に基づいた新規グルタミン酸類縁体の設計・合成,(2)グルタミン酸の等価体として平面4角酸(スクアリン酸)あるいはテトラヘドラル酸を導入した類縁体の開発,及び(3)トランスポーター遮断分子と神経酵素阻害アルカロイド類の合成に関する研究に取り組んだ。その結果,(1)では,アンタゴニスト活性をもつカイトセファリンのエナンチオマー及びそのジアステレオマー体の合成に成功し,現在,カイニン酸/AMPA受容体に対する活性評価を財・サントリー生物有機科学研究所・島本啓子博士と取り組んでいる。(2)では,スクアリル基と硫黄で連結した各種グルタミン酸アナログの合成を行い,それらのラット脳を用いた受容体結合実験とコオロギの麻痺活性試験と行った。その結果,システインあるいはホモシステインにスクアリン酸が硫黄で連結した化合物がカイニン酸型を及びNMDA型受容体のそれぞれに選択的に結合活性を示すことがわかった。ここで活性を示す化合物は,コオロギに対しても強い麻痺活性を示すという新規な知見が得られた。(3)では,光学活性α-アシロキシシランを合成ブロックとしたアスパラギン酸及びグルタミン酸誘導体の合成方法を確立した。
ベイズ理論に基づいた3次元原子イメージの精密化

本課題では、蛍光X線ホログラフィーの測定結果の解析について、これまで一般的に行われてきたフーリエ変換による順問題ではなく、原子配列を仮定する逆問題を導入した。ほとんどの位置に原子が存在しないスパース性を考慮して、物理的に正しく精緻な原子像を再現することを目指した。前年度に続いて、スパースモデリングを用いた解析の手法についてJSPS外国人特別研究員と共に、蛍光X線ホログラフィーのデータの解析に用いるための詳しい検討を行った。既存のコンピュータプログラムを詳しく精査しながら、改良を進め、トポロジカル絶縁体として知られる、Mnを添加したBi2Te3の不純物のまわりの局所構造を探求する実験結果の解析に適用した。フーリエ変換では得られなかった原子像を明白に見い出すことができ、これまではっきりとはわからなかった不純物の位置が原子層の間の特殊な位置に選択的に存在しているだけではなく、別の位置にも置換型で存在し、まわりの原子位置に歪みを与えているという明確な回答を出すことができた。この結果は、現在物理分野で権威のある雑誌Physical Review Bに論文として刊行した。また、蛍光X線ホログラフィー法によって電子状態選択制の構造が検討できることを見出し、その結果も論文としてまとめた。さらに、その方法を、Fe系高温超伝導体、DVDなどの光誘起相変化材料、熱電材料、準結晶などにも適用し、弱かった原子イメージの再構築、位置分解能の飛躍的な改良あるいは位置ゆらぎの定量的な導出を行うことができた。それらの結果は、すでに論文の投稿あるいはその準備をしている。29年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、蛍光X線ホログラフィーの測定結果の解析について、これまで一般的に行われてきたフーリエ変換による順問題ではなく、原子配列を仮定する逆問題を導入する。ほとんどの位置に原子が存在しないスパース性を考慮して、物理的に正しく精緻な原子像を再現することを目指している。平成28年度にはまず、スパースモデリングを用いた解析の手法についてJSPS外国人特別研究員と共に、計画班、他の公募班あるいは共同研究者から深く学修し、それを蛍光X線ホログラフィーのデータの解析に用いるための詳しい検討を行った。既存のコンピュータプログラムを詳しく精査しながら、改良を進め、まず一例として、トポロジカル絶縁体として知られる、Mnを添加したBi2Te3の不純物のまわりの局所構造を探求する実験結果の解析に適用した。その結果、フーリエ変換では得られなかった原子像を明白に見い出すことができ、これまではっきりとはわからなかった不純物の位置が原子層の間の特殊な位置に選択的に存在しているだけではなく、別の位置にも置換型で存在し、まわりの原子位置に歪みを与えているという明確な回答を出すことができた。この結果は、現在物理分野で権威のある雑誌Physical Review Bに論文として投稿した。今後は同様な解析を測定の終わっている他の系、例えばFe系高温超伝導体、DVDなどの光誘起相変化材料、熱電材料、準結晶などにも適用し、弱かった原子イメージの再構築、位置分解能の飛躍的な改良あるいは位置ゆらぎの定量的な導出に取り組む。スパースモデリングは新規に取り組んだ解析手法であったが、計画研究班、他の公募研究者あるいは共同研究者やの多大な協力などにより、既に論文投稿のレベルまで到達したことは望外の進展である。研究協力者に感謝申し上げたい。平成29年度は、逆問題の手法の一つである逆モンテカルロ法の世界的な権威である、ハンガリー科学院の研究者を熊本大学に招聘し、4ヶ月間滞在いただけることになった。この機会を捉えてスパースモデリングの高度化をさまざまな物質系、例えばFe系高温超伝導体、DVDなどの光誘起相変化材料、熱電材料、準結晶などのさまざまな機能性物質の局在3次元原子配列の解明に取り組むとともに、他の公募研究者とともに熊本大学をデータ駆動科学の拠点となるような成果を出していきたいと考えている。
セルロース合成酵素複合体(ロゼット)の全構成蛋白質の遺伝子同定及び機能の解析

植物のセルロース合成は二酸化炭素を固定する事から大気中の二酸化炭素軽減や、近年ではエネルギー資源としても注目されている。古くからセルロース合成の分子メカニズムを追及する研究は行われてきたが、未だにそのほとんどが未知のまま残されている。形態学的観察から植物の細胞膜に存在する巨大膜蛋白質複合体、ロゼット、がセルロース合成酵素複合体だろうと考えられてきた。しかしながらそれの機能解析は植物組織からのロゼット分離・精製が成功しなかった為に進まないでいた。これまでに私はアズキ芽生え上胚軸からロゼットの単離に初めて成功した。そこで初めて生化学的解析が可能になり、微弱ながらもロゼット画分にはセルロース合成能を有する事が示唆された。また電子顕微鏡観察によりロゼット構造から合成されたと思われるセルロース繊維が観察された。より高い酵素活性検出を試みて今後もプロトコール改良を進めていく。また、ロゼット画分を用いて質量分析のMALDI-TOF解析を行い、ロゼット画分に含まれる蛋白質の解析を行った。PMF (peptide mass fingerprint)解析により、ロゼット画分には多くの機能未知蛋白質が含まれている事が明らかになった。一方で機能既知の蛋白質であるsucrose synthase, alpha tubulin, beta tubulin, actin, p-type ATPase, V-ATPaseの蛋白質なども含まれている事も判明した。これはロゼットが微小管依存的にセルロース合成を行うメカニズムに関わる因子が備わっていることを示唆するのかもしれない。またsucrose synthaseは古くからセルロース合成の基質(UDP-Glucose)を供給する蛋白質だと考えられてきており、今回の結果からロゼット構造に含まれるかあるいは近傍に存在する可能性が示唆された。私はアズキ芽生え上胚軸を材料とし、セルロース合成酵素複合体と考えられている巨大な膜蛋白質複合体、ロゼットの解析を行っている。ロゼットの研究成果はほとんど報告されておらず、未知の部分が多く残されている。その主な要因としてはロゼットを植物体から分離・精製する事に成功していなかった事があげられる。私は平成17年度以前からロゼットの分離に成功していたが、平成17年度にはそれまで以上に精製度を高めたロゼット画分を得る事に成功した。精製を進めていく上で膜蛋白質の性質上、アグリゲーションを起こしてしまい、電子顕微鏡観察に不都合である事が多かった。私はこれを数種類のアミノ酸を一定濃度にして加える事で改善する事が出来た。ロゼットを初めて分離・精製した事でそれまで成されなかった生化学的解析が可能になった。そこで私はセルロース合成活性を検出する実験を行なった。ロゼットにセルロース合成の基質と考えられているUDP-GLUCOSEを加えインキュベートした。結果、一部のロゼットから繊維状物質が形成された様子が電子顕微鏡で観察された。今後は更に条件の改良を行い、ロゼットの詳細なセルロース合成活性検出を定性的かつ定量的に行ないたい。また、マウスにロゼット蛋白質を注射し、モノクローナル抗体の作製も手がけた。ロゼットに対する抗体は簡単には作成できず、ロゼットを変性させてからマウスへ免疫するなどといった工夫をした。現在、ウェスタンブロットで認識する抗体を数種類得た所である。今後は免疫電顕によってロゼットを直接認識する抗体のスクリーニングを行なう。その後はその抗体が認識する蛋白質を同定し、それをコードする遺伝子の決定へとつなげたい。私はこれまでに高等植物のセルロース合成酵素複合体と考えられてきたロゼットをアズキ芽生え上胚軸を材料として分離する事に成功してきた。その後、詳細な電子顕微観察を行う事でロゼット構造にこれまで知られていなかった新たな構造が判明した。また、酵素活性の検出には放射性同位体を用いてきたが、定量的な解析を行った結果、十分な酵素活性は保持していない事が判明した。私は活性を保持するのに必要なサブユニットを同定する為、セルロース合成の基質であるUDP-Glucoseが結合する蛋白質を探求した。すると、細胞膜画分を界面活性剤で処理した後の可溶性画分を陰イオン交換樹脂に結合させ、低濃度の塩で蛋白質を抽出した画分に目的の蛋白質があることがわかった。この蛋白質は80kDaの分子量を示した。この蛋白質はこれまでのロゼット分離法では最終画分に持ち込む事がなく、それ故にセルロース合成活性が得られなかった可能性がある。私はその後、金属イオンを含んだ界面活性剤溶液を調製し、それを用いる事によりロゼット画分に80kDa蛋白質を少量ながら持ち込むことに成功した。現在は80kDa蛋白質をより多く持ち込む事を目標にロゼットの分離条件を再検討しているところである。最終的には、前述のように放射性同位体を用いた活性検出法によってセルロース合成活性をin vitroで検出し、セルロース合成の分子メカニズムの解明につなげげたいと考えている。また、80kDa蛋白質の更なる解析を行うためにもこの蛋白質を抗原としてマウスに免疫し、モノクローナル抗体を作製しようと計画中である。

これまでに私はアズキ芽生え上胚軸からロゼットの単離に初めて成功した。そこで初めて生化学的解析が可能になり、微弱ながらもロゼット画分にはセルロース合成能を有する事が示唆された。また電子顕微鏡観察によりロゼット構造から合成されたと思われるセルロース繊維が観察された。より高い酵素活性検出を試みて今後もプロトコール改良を進めていく。また、ロゼット画分を用いて質量分析のMALDI-TOF解析を行い、ロゼット画分に含まれる蛋白質の解析を行った。PMF (peptide mass fingerprint)解析により、ロゼット画分には多くの機能未知蛋白質が含まれている事が明らかになった。一方で機能既知の蛋白質であるsucrose synthase, alpha tubulin, beta tubulin, actin, p-type ATPase, V-ATPaseの蛋白質なども含まれている事も判明した。これはロゼットが微小管依存的にセルロース合成を行うメカニズムに関わる因子が備わっていることを示唆するのかもしれない。またsucrose synthaseは古くからセルロース合成の基質(UDP-Glucose)を供給する蛋白質だと考えられてきており、今回の結果からロゼット構造に含まれるかあるいは近傍に存在する可能性が示唆された。
生殖科患者・医療者、医療経済面で良い心理社会的ケア、心理カウンセリングと医療連携

研究課題の目的は、生殖医療、がん・生殖医療において、欧州、米国、南米、アジアなどの医療制度、社会文化、施設、患者、専門職の状況を把握し考慮した上で、全医療者による心理社会的ケア、心理士による心理カウンセリング、それらの多職種連携について、どのような組み合わせが患者の満足度やストレス軽減を導くか(研究1)、患者・医療者・医療経済面の3方にとってより良くリーズナブルな医療システムとは何か(研究2)を明らかにすることである。2017年度は国際学会である、Asian Society of FertilityPreservationの各国代表者または国の状況をよく知る専門職者を対象として研究1を開始した(研究登録UMIN000035124)。国外の研究協力者がやむを得ない理由で急遽研究協力を辞退したため着手が遅れたが、2017年度は韓国、タイ、フィリピンの調査を実行した。韓国は2017年不妊治療の保険適用を開始し、2018年に全国4か所に不妊ゆううつ心理カウンセリングセンター(Counselling Center for Infertility Depression)を設置することになった。そこには産婦人科医師、精神科医師、相談心理士、臨床心理士、看護師が配置され、各職の研修事業、相談事業などを行っていた。タイは生殖ツーリズムの受け手側国としても国内外の患者の生殖医療、がん・生殖医療を数多く実施してきた一方で、心理支援は一般的に普及していない。もし心理カウンセリングが必要になるとしたら精神科医に紹介することになるが患者や社会に強いスティグマがある。フィリピンは生殖医療センターが各地域にあり医療は普及したが、心理支援に対する強いスティグマがあることと費用が効果であることから患者の気軽な利用に至っていない。2018年度以降は上記の調査をアジア各国で実施する予定である。海外の研究協力者の突発的な事情により研究協力を辞退したので、研究対象者の選定と調整に時間がかかった。しかし、国際学会である、Asian Society of Fertility Preservationの協力により、学会役員12か国のうち10か国から調査参加承諾を得ているので、研究1は完了できる見通しだ。研究1で計画した医療者調査は上述した通り完遂する見通しである。患者調査は現在調査先の調整を行っているが、患者プライバシー保護が外国調査ではとても厳しいため国内調査のみになる可能性もあるが、調整を続けている。これらの調査データをもとに研究2を行う。
セラミックスコーティング材の残留応力および熱応力に関する研究

1.ステンレス基板にアルミナをプラズマ溶射するセラミックスコーティング材に生じる残留応力の発生メカニズムを解明するため溶射中の過渡的熱変形を実験的に調べた.すなわち板厚の異なるステンレス基板(板厚1mm, 3mm, 5mm)に同一溶射条件(1回の溶射皮膜の厚さ0.01mm)で溶射を繰り返したときの基板の温度分布および熱変形の時間的変化を詳細に観察した.溶射を繰り返していくと一般に基板は溶射側に凹の変形を増加させるが,これは時間的に単調なものでなく,溶射トーチの通過直前,直後で小さな増減を繰り返しながら全体として増加する.次に溶射後(皮膜厚さ1mmで終了させた)コーティング材が冷却中には逆の変形,すなわち溶射側に凹の変形が減少するようになる.そうして常温まで冷却すると,基板厚さ1mmの場合では溶射側に凸の変形が, 3mm, 5mmの場合では凹の変形が残っていることが明らかとなった.2.上述の観察より,セラミックスコーティング材の熱応力および残留応力はセラミックス皮膜と基板金属の熱的特性の差に起因するマクロ的な熱応力と,溶射中のセラミックス皮膜および基板金属中の非定常温度分布に起因するミクロ的な熱応力の両者を考慮する必要がある.そして,これを考慮すると基板厚さ1mmの場合は引張の残留応力, 3mm, 5mmの場合は圧縮の残留応力となるという,実験結果が矛盾なく説明できた.3.セラミックス皮膜および基板金属内の非定常温度分布を考えた熱弾塑性応力解析を理論的に行い,コーティング材の熱応力問題を一次元熱弾塑性問題にモデル化して数値シミュレーション出来る手法を確立した.そしてこれによるシミュレーション結果は上述の実験結果による観察とよい対応をなしていた.これによりセラミックスコーティング材の熱応力・残留応力が理論的に推定することが出来る.1.ステンレス基板にアルミナをプラズマ溶射するセラミックスコーティング材に生じる残留応力の発生メカニズムを解明するため溶射中の過渡的熱変形を実験的に調べた.すなわち板厚の異なるステンレス基板(板厚1mm, 3mm, 5mm)に同一溶射条件(1回の溶射皮膜の厚さ0.01mm)で溶射を繰り返したときの基板の温度分布および熱変形の時間的変化を詳細に観察した.溶射を繰り返していくと一般に基板は溶射側に凹の変形を増加させるが,これは時間的に単調なものでなく,溶射トーチの通過直前,直後で小さな増減を繰り返しながら全体として増加する.次に溶射後(皮膜厚さ1mmで終了させた)コーティング材が冷却中には逆の変形,すなわち溶射側に凹の変形が減少するようになる.そうして常温まで冷却すると,基板厚さ1mmの場合では溶射側に凸の変形が, 3mm, 5mmの場合では凹の変形が残っていることが明らかとなった.2.上述の観察より,セラミックスコーティング材の熱応力および残留応力はセラミックス皮膜と基板金属の熱的特性の差に起因するマクロ的な熱応力と,溶射中のセラミックス皮膜および基板金属中の非定常温度分布に起因するミクロ的な熱応力の両者を考慮する必要がある.そして,これを考慮すると基板厚さ1mmの場合は引張の残留応力, 3mm, 5mmの場合は圧縮の残留応力となるという,実験結果が矛盾なく説明できた.3.セラミックス皮膜および基板金属内の非定常温度分布を考えた熱弾塑性応力解析を理論的に行い,コーティング材の熱応力問題を一次元熱弾塑性問題にモデル化して数値シミュレーション出来る手法を確立した.そしてこれによるシミュレーション結果は上述の実験結果による観察とよい対応をなしていた.これによりセラミックスコーティング材の熱応力・残留応力が理論的に推定することが出来る.ステンレス板を基板としその上にアルミナをプラズマ溶射したセラミックスコーティング材に生じる残留応力を実験的におよび理論的に検討した。1.セラミックスコーティング材のセラミックス膜上に抵抗線ひずみゲージを貼付し、ザックス法により残留応力を計測した。しかしこの方法では切削による温度変化が非常に問題となることが明らかとなった。すなわち異種複合材ということで切削中のわずかの温度変化でも材中の残留応力が再配分され、切削条件により残留応力分布が異ってくることが明らかとなった。そこで切削による温度上昇をさけるためザックス法をあきらめ腐食法により残留応力を測定した。すなわち過塩素酸とエチルアルコールの混合液中で電解研磨することによりステンレス板を削除し、残留応力を測定した。この方法では温度上昇はほとんどなく、また外力を全く加えないため非常に安定した再現性のある結果が得られた。2.実験の結果セラミックスコーティング材の場合、同じ溶射条件(例えば溶射電流500A,電圧63V,距離120mm,膜厚1mm)であっても、セラミックス膜に生じる残留応力は基板の厚みによって引張応力になったり圧縮応力になったりすることが明らかとなった。すなわちステンレス基板が1mmの場合には約300MPaもの引張残留応力が生じ、この場合は残留応力のみでセラミックス膜に割れが生じることがある。一方基板が3mmの場合では約60MPaの圧縮残留応力、5mmの場合では約200MPaもの圧縮残留応力が発生していた。3.セラミックスコーティング材に対しての弾性熱応力理論解析を行い、コーティング材に生ずる残留応力におよぼす各種パラメータ整理を行った。そしてそのパラメータを用いると上述の実験結果が定性的ではあるが合理的に説明できることが明らかとなった。なお本年度は溶射中の過渡的熱応力について検討する予定である。
新生児低酸素性虚血性脳症におけるLOX-1の分子動態の解明と新規治療法の開発

生後7日齢のSDラットにおいてnHIE群および対照群、抗LOX-1中和抗体治療群の3群を作成し、海馬・視床レベルの凍結切片を作成した。抗MAP2抗体(神経細胞マーカー)による免疫染色を用いた梗塞面積の評価およびTUNEL染色によるによるアポトーシス評価によって、抗LOX-1中和抗体によって、nHIEの梗塞形成および神経細胞アポトーシスが抑制されることを確認した。海馬全体のIba1染色像を観察し、その形態からameboid型(活性型)とramified型(平常型)を識別し、それぞれの細胞数をカウントした。また、同時にDAPI染色により総細胞数をカウントし、ミクログリア活性化へのLOX-1の関与を。海馬におけるameboidミクログリア/全細胞比に関しては、低酸素虚血負荷後24時間と7日後において抗LOX-1中和抗体治療群でHIE群に比べて、ameboidミクログリアが有意に減少していた。次に、抗Iba1抗体と抗Ki67抗体の二重染色を行い、海馬全体を観察し、Iba1陽性細胞数、Iba1/Ki67陽性細胞数をカウントし、Iba1ミクログリア増殖に関するLOX-1の関与を検討した。低酸素虚血負荷後48時間、72時間において抗LOX-1中和抗体治療群でnHIE群に比べて優位にKi67陽性ミクログリア/ミクログリア比が減少していた。さらに、低酸素虚血負荷7日後には、海馬におけるミクログリア/全細胞比が抗LOX-1中和抗体群でnHIE群に比べて優位に減少していた。さらに、nHIEの活性型ミクログリアのM1/M2極性とLOX-1との関連を検討した。LOX-1、Iba1、TNF-α(M1マーカー)が共発現しており、LOX-1がM1ミクログリアに発現していることは確認できたが、M2マーカーに対する免疫染色が成功せず、M1/M2極性については評価が行えなかった。以前の研究においてはラットの麻酔薬にジエチルエーテルを使用していたが、本研究からはイソフルランに変更した。そのため、nHIEモデルラットを安定して作成することに時間を要した。また、本研究の実施後に低酸素チャンバーの故障が起こり、新たなチャンバーを作成し、実験系を安定させることにも時間を要した。各群4ー9匹において低酸素虚血負荷後24、48、72時間、7日の切片において海馬全体での各抗体陽性細胞数を目視にてカウントすることが、予定よりも時間を要してしまった。本研究のin vivo実験は、主に免疫染色による評価を用いたものであるが、増殖マーカーである抗Ki67抗体、ミクログリアM1,M2マーカーに対する抗体がうまく反応せず、多数の抗体において染色条件を変化させての検討が必要とった。ミクログリア活性に対するLOX-1の関与に関しては、負荷後24時間と7日後に有意ではあるが、軽度の関与としか言えない結果となっている。これには、ミクログリア形態の変化(活性化)を検者の目視に頼っていることが影響している可能性がある。細胞形態を解析するソフトの利用により、より客観的にミクログリア活性化を評価する方法採用し、もう一度評価しなおす必要があると考える。M1/M2極性とLOX-1の関連の検討については、M1,M2マーカーに対する抗体を利用した免疫染色が難しい状況である。原因としては、マーカーの発現量が微量である可能性と、有効な免疫反応を有する抗体がないということが考えられる。今後は、in situ hybridizationによるM1/M2極性の評価を行うことを計画している。同時に、in vivo実験では、各群の海馬のmRNAを採取しており、今後定量PCRによって、ミクログリアのサイトカイン・ケモカイン産生に対する抗LOX-1中和抗体治療の効果の評価を行う。上記、in vivo実験と同時に、SDラット初代培養ミクログリアを用いて、酸素グルコース欠乏負荷(OGD)を行う、in vitro実験を進めていく予定である。

さらに、低酸素虚血負荷7日後には、海馬におけるミクログリア/全細胞比が抗LOX-1中和抗体群でnHIE群に比べて優位に減少していた。さらに、nHIEの活性型ミクログリアのM1/M2極性とLOX-1との関連を検討した。LOX-1、Iba1、TNF-α(M1マーカー)が共発現しており、LOX-1がM1ミクログリアに発現していることは確認できたが、M2マーカーに対する免疫染色が成功せず、M1/M2極性については評価が行えなかった。以前の研究においてはラットの麻酔薬にジエチルエーテルを使用していたが、本研究からはイソフルランに変更した。そのため、nHIEモデルラットを安定して作成することに時間を要した。また、本研究の実施後に低酸素チャンバーの故障が起こり、新たなチャンバーを作成し、実験系を安定させることにも時間を要した。各群4ー9匹において低酸素虚血負荷後24、48、72時間、7日の切片において海馬全体での各抗体陽性細胞数を目視にてカウントすることが、予定よりも時間を要してしまった。本研究のin vivo実験は、主に免疫染色による評価を用いたものであるが、増殖マーカーである抗Ki67抗体、ミクログリアM1,M2マーカーに対する抗体がうまく反応せず、多数の抗体において染色条件を変化させての検討が必要とった。ミクログリア活性に対するLOX-1の関与に関しては、負荷後24時間と7日後に有意ではあるが、軽度の関与としか言えない結果となっている。これには、ミクログリア形態の変化(活性化)を検者の目視に頼っていることが影響している可能性がある。細胞形態を解析するソフトの利用により、より客観的にミクログリア活性化を評価する方法採用し、もう一度評価しなおす必要があると考える。M1/M2極性とLOX-1の関連の検討については、M1,M2マーカーに対する抗体を利用した免疫染色が難しい状況である。原因としては、マーカーの発現量が微量である可能性と、有効な免疫反応を有する抗体がないということが考えられる。今後は、in situ hybridizationによるM1/M2極性の評価を行うことを計画している。同時に、in vivo実験では、各群の海馬のmRNAを採取しており、今後定量PCRによって、ミクログリアのサイトカイン・ケモカイン産生に対する抗LOX-1中和抗体治療の効果の評価を行う。上記、in vivo実験と同時に、SDラット初代培養ミクログリアを用いて、酸素グルコース欠乏負荷(OGD)を行う、in vitro実験を進めていく予定である。
数理モデルを利用した予防接種の最適化研究

これまでの日本における予防接種制度は、必ずしも客観的かつ科学的な根拠に基づいて策定されたものでなかった。本研究は予防接種の政策判断において最適な選択肢を科学的に同定する数理モデリングプロジェクトと位置付けて研究に取り組んだ。特に、1定期予防接種の対象疾患の選択・除外方法,および2風しん流行途中の緊急接種における必要接種数と対象者、に関して基礎的な解析手法を確立すべく分析を実施した。本研究は予防接種の政策判断において最適な選択肢を科学的に同定する数理モデリングプロジェクトである。具体的には、1定期予防接種の対象疾患の選択・除外方法、2風しん流行途中の緊急接種における必要接種数と対象者、3副反応が報告されたワクチンの定期接種の継続・中止の判断、の3点に課題を絞って基礎的な解析手法を確立する。風しんや子宮頸がんワクチンなど社会的関心の高い課題を対象に、オペレーショナルなモデル構築を通じて、現実の接種戦略で最も妥当な政策対応が何なのかを明らかにする。得られた結果に基づく政策提言を通じて、本課題は数理的諸手法を駆使して客観的に検討可能であることを強く主張する。初年度のタスクは1ワクチン予防可能疾患のDALYs基礎データの収集、2予防接種率の計算方法の改善、3社会的接触調査と年齢群別感受性の推定、である。1では、個々の感染症の疾病負荷は死亡者数によって比較可能であるが、必ずしも死亡するわけではない感染症も多い。そのため、疾病負荷を障害調整生存年数として表現することで比較可能性を担保することとした。2では、予防接種率の計算方法の改定も大きな政策検討課題である。現存のデータ活用を考える方法を考案した。3では、社会的接触に基づく接触行列は風疹を含む直接伝播する感染症の年齢郡内・間の伝播頻度に比例する。対応するデータが日本になかったため、身体的接触と短文交換による社会的接触を定義して調査を実施した。1日の接触頻度が負の二項分布に従うとしたとき、20歳未満の平均値が英国と比較して5%の誤差内に収まるよう検出力80%で同変動係数の下で補足するには同年齢群945人の調査、すなわち、全人口4974人の調査を必要とすると考えられた。本研究は予防接種の政策判断において最適な選択肢を科学的に同定する数理モデリングプロジェクトとして計画・実施した。具体的には、1定期予防接種の対象疾患の選択・除外方法、2風しん流行途中の緊急接種における必要接種数と対象者、3副反応が報告されたワクチンの定期接種の継続・中止の判断、の3点に課題を絞って基礎的な解析手法を確立すべく研究に取り組んだ。風しんや子宮頸がんワクチンなど社会的関心の高い課題を対象に、オペレーショナルなモデル構築を通じて、現実の接種戦略で最も妥当な政策対応が何なのかを明らかにすることを目的とした.最終年度は、1定期接種の費用対効果分析、2風疹ワクチンの緊急接種モデリング、3副反応による定期接種の中止判断基準の考案、について取り組んだ.3番目は時間が足りなかったが,1・2番目は投稿できる結果まで至った.特に,2では風疹ワクチン接種が2013年の任意の時刻に接種可能としたときに、(i)年齢別・性別の優先的接種対象(小児か成人かいずれを優先するか)、(ii)妊娠可能年齢の女性の接種を継続するか、そして(iii)接種前に対象者の免疫状態を確認する血清検査を実施するか、について検討し、それぞれ考え得る政策オプションに関して費用対効果を検討し、最適な接種戦略の同定を行なった.これまでの日本における予防接種制度は、必ずしも客観的かつ科学的な根拠に基づいて策定されたものでなかった。目標としているDALYsデータの収集、予防接種率の計算方法の改善、社会的な接触の調査のいずれに関しても順調に完了した。接種率の計算方法と接触行列の推定値に関しては27年度中に論文化を予定している。理論疫学平成27年度は、前年度の成果の論文化を徹底しつつ、1定期接種の費用対効果分析、2風疹ワクチンの緊急接種モデリング、3副反応による定期接種の中止判断基準の考案、について取り組む。1新たな定期接種及び既存の定期接種の費用対効果分析:均一な接触を想定した決定論的モデルを用いて個々の新たな定期接種の導入による費用対効果を分析する。分析においては非定常状態の実効再生産数と新規感染者数の計算を通じて接種費用と疾病負荷の計算を行い、それに引き続いてICERの計算を実施する。新たな接種だけでなく、既存の定期接種の疾患についても費用対効果が十分であるのか非定常状態の条件下で検討する。2風疹ワクチンの緊急接種モデリング:風疹ワクチン接種が2013年の任意の時刻に接種可能としたときに、(i)年齢別・性別の優先的接種対象(小児か成人かいずれを優先するか)、(ii)妊娠可能年齢の女性の接種を継続するか、そして(iii)

接種前に対象者の免疫状態を確認する血清検査を実施するか、について検討し、それぞれ考え得る政策オプションに関して費用対効果を検討し、最適な接種戦略の同定を行なう。3HPVワクチンの定期接種継続を判断するモデル:総死亡者数と総コストを目的関数として最小化問題を解く。特に、いずれの関数もワクチン接種によって集団免疫が形成されることと、性的活動の開始までに遅れを要することを加味する。
植物の大気汚染ガス耐性の強化・調教制御と好窒素酸化物植物実現手法の基礎研究

本研究は、NO_2代謝能力の高い植物と低い植物(1000倍の差がある)について、葉面電位信号に現れる有意差を大量のデータの収集と多変量解析などのデータ処理手法を駆使して把握すると共に、植物のNO_2代謝能力を葉面電位信号を頼りに調教・強化する手法の確立を目指したものである。NO_2代謝能力と葉面電位の関係を精密に定量化するための測定系(他の条件を精密に一定に保ち、特定の刺激量(例えば、光、温度、湿度、CO_2、NO_2濃度など)だけを正確に変えて微弱な葉面電位信号に現れる反応量を測定できる。)を前年度(6年度)構築したが、7年度は、全系の耐ノイズ性、安定度などを検証し、葉面電位信号の基準電位の設定手法の確立とNO_2濃度測定系の精度を検証すると共に、多変量解析などのデータ処理手法を駆使して大量の葉面電位信号データを収集・解析し、NO_2代謝能力が低い植物(カポック)について同能力を統計的に調べ、それを強化する方法を検討した。この結果、カポックは葉面の気孔からNO_2を吸収代謝する能力を有すること、NO_2吸収特性の時間的経過と葉面電位信号の時間的変化が良く一致すること、NO_2濃度が一定以上になると気孔を閉じて防御する特性を示すこと、同濃度を更に高めること、葉の付け根(葉柄)に離層が形成され、植物は自らの全ての葉を積極的に落葉させ、強度の防御特性を示すこと、このときの離層形成物質は落葉物質として知られるアブサイシン酸であるらしいこと、落葉した植物を通常の状態に戻すと再び葉が生えてくるが、この操作を繰り返すと、NO_2耐性がかなり改善されることなど多くの興味ある現象や特性が明らかになった。植物の大気汚染ガス耐性を強化・調教制御し、好窒素酸化物植物を実現するには、上記の防御免疫特性と学習・慣れの特性を融合させることが必要であり、それは可能であることが突き止められた。研究実績の概要本研究は、NO_2代謝能力の高い植物と低い植物(1000倍の差がある)について、葉面電位信号に現れる有意差を大量のデータの収集と多変量解析などのデータ処理手法を駆使して把握すると共に、NO_2代謝能力を葉面電位信号から解読、探知する方法を確立することを目的としたものである。NO_2代謝能力と葉面電位の関係を精密に定量化するための測定系の構築と、他の条件を精密に一定に保ち、特定の刺激量(例えば、光、温度、湿度、CO_2、NO_2濃度など)だけを正確に変えて微弱な葉面電位信号に現れる反応量を測定するための測定系統を構築し、全系の耐ノイズ性、精度、安定度などを検証し、大量の葉面電位信号データを収集した。これらのデータから『NO_2代謝能力の解読、探知、強化方法を確立』すべく、(1)葉面電位信号の基準電位の取り方について系統的な分析を行った。電位信号に現れる『基礎代謝状態』を電位の基準に取ることにより、呼吸停止、枯死状態の電位波形や内因性リズム波形とも基準電位の整合性が得られることを確認し、電位の基準の取り方を決定した。(2)多変量解析などのデータ処理手法を駆使して、各種の刺激(光、温度、湿度、CO_2濃度など)を単独または重畳して同時に加えた時の、『重ね合わせの理科』の成立範囲と個々の刺激量や生体の反応量を行列式により逆探知して定量化する手法を確立した。この方法をNO_2代謝能力の探知に用いる。