hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高集積化した磁性メモリセル

ナノメータースケールでの磁性を利用した磁気デバイスの明るい将来が期待できるデバイスの一つに、スピンコンピューターが考えられる。このデバイスを構築するためには、磁性メモリセルを利用することが優れた一つの方法と考えられる。磁性メモリセルは、メモリセル中の磁性層を所定の向きに磁化することにより情報を記憶する。本研究では、記憶した情報を相互作用させて演算する、磁性論理演算の可能性について、検討した。その結果、(1)NORとNAND回路の演算を、磁性セルを用いて行うことに成功し、計算機の基本演算回路AND, OR, NOTの論理演算を可能とした。スピンコンピューター用の論理回路に成功したことになる。(2)磁性セルの形状として、アスペクト比が2:1の楕円形状セルが二値を保持でき、適していることを明らかにした。磁性セルの形状として、円形状セル、四角形状セル、三角形状セルにすると、二値を発生出来なかった。円形状セルでは、磁場方向を360度回転すると、直径が200nmのときは磁場に追随して回転し、50nmのときは一つの値を保ったが、二つの値にすることは出来なかった。四角形状セル、三角形状セルも同様の傾向を示した。(3)演算には、4つの磁性セルを組み合わせ、上下左の3方向から入力させ、中央の磁性セルに演算結果を示す配置とした。(4)3方向の入力のうち、左側の入力を「0」としたとき、NORとして働き、「1」としたとき、NANDと働くことがわかった。新世代の情報記憶メモリであるMRAM (Magnetic Random Access Memory)の記憶容量を飛躍的に大きくするための基礎技術および磁性体素子により演算を行う全く新しい機能素子の要素技術を確立することを目的として、サブミクロンオーダー以下の大きさの磁性ドットアレイの磁化過程および磁化状態について、実験的・理論的検討を行った。(1)Ni-20at%Feからなる直径500-1000nmの円形のリング状のメモリセルの一部を削り、若干の漏洩磁束を生じる構造にすることにより、面内の電流による面内磁界により記録可能であることをマイクロマグネティクス・シミュレーションにより理論的に予測し、さらに、磁気力顕微鏡を用いた磁化状態の観察により実験的に検証した。(2)リング状のメモリセルに対する記録磁界を低減する新構造を実験およびマイクロマグネティクス・シミュレーションの両面より探索した。これらの検討により、リング部の下に円形磁性層を形成したカップ型メモリセル構造は、非常に低い磁界により記録可能であることを見出した。100nm程度の大きさの楕円形磁性ドットを4個配置した素子において、そのうちの3個にデジタル情報を入力すると、残りの1個のドットに演算結果が出力されることを理論的に導き出した。この素子は、NANDゲートおよびNORゲートとして機能する。
グリオーマによる免疫抑制機構-脳内ミクログリアとプロスタグランジンの役割-

悪性グリオーマは中枢神経系に原発する悪性の腫瘍で種々の治療法が試みられているが、予後不良のまま残されている。患者においてはグリオーマに対して免疫反応が誘導されるという報告はあるものの、免疫療法のみでグリオーマを治療するのは困難である。グリオーマに対して免疫療法が成功しない原因として、担癌生体では免疫反応が抑制されているためと考えられている。したがって、担癌生体における免疫抑制機構を解明し、免疫抑制状態を改善することにより、有効な抗グリオーマ効果が期待される。我々はグリオーマに対する免疫反応の機構を解析している際にグリオーマとマクロファージを共培養すると、マクロファージから大量のPGが産生されることを見出した。さらに、このマクロファージでは腫瘍免疫に重要なIL-12,TNF等のサイトカイン産生が低下していることから、グリオーマがマクロファージに作用して、PG産生を誘導し、免疫抑制状態を引起こすという仮説を提唱した。今回、中枢神経系のマクロファージとしてのミクログリアを用いて、免疫反応におけるミクログリアの役割と担癌状態における免疫抑制機構を解析し、次の点を明らかにした。(1)マウス脳内より分離したミクログリアをグリオーマと共培養することにより、ミクログリアが大量のPGを産生した。一方、TNFの産生は抑制された。(2)PG合成酵素をKOしたマウス由来のミクログリアはPGを産生しなく、TNF産生も抑制されなかった。(3)PG合成酵素をKOしたマウスでは腫瘍の増殖も抑制され、有効な免疫反応が誘導された。以上より、ミクログリア由来のPGが免疫反応を抑制すること、またPG産生をコントロールすることにより、腫瘍に対する宿主の抵抗性を誘導できる可能性が明らかにされた。一般に、担癌生体では免疫機能が低下し、それが免疫系細胞による癌細胞の排除が困難である一因になっている。われわれは、担癌生体における免疫抑制の機構を脳腫瘍(グリオーマ)を用いて、マウスで解析している。その際に、我々は、グリオーマとマクロファージを共培養すると、マクロファージから大量のプロスタグランジン(PG)E2が産生され、このPGE2が免疫抑制に働いていることを見出している。脳内に発生するグリオーマ対する免疫反応を調べるには、脳のマクロファージ系細胞であるミクログリアを実験に用いることがより重要であると考えられる。本研究ではマウスを用いてミクログリアとグリオーマの共培養によるPGE2産生の誘導について解析し、以下の結果を得た。1)新生児マウスの脳内より、ミクログリアを単離し、増殖因子としてのインシュリンの存在下で2週間培養し、ディッシュ付着性のミクログリアを得た。2)このミクログリアをLPSやCpG-ODNで刺激すると、TNF-α等のサイトカイン、PGE2を産生した。3)ミクログリアにグリオーマ、または、グリオーマの培養上清を添加すると、PGE2産生が著明に亢進した。また、PGE2合成酵素であるCOX-2, mPGES-1の発現も亢進した。4)ミクログリアにインドメサシン等を加えてPGE2合成を抑制したり、PGE2リセプターアンタゴニストを添加すると、TNF-α産生が回復した。5)mPGES-1ノックアウトマウス由来のミクログリアでは、PGE2産生が見られなく、またTNF-α産生は抑制されなかった。以上より、脳内ミクログリアがグリオーマ担癌生体においてPGE2を大量に産生し、免疫抑制に重要な役割を演じていることが明らかにされた。

悪性グリオーマは中枢神経系に原発する悪性の腫瘍で種々の治療法が試みられているが,予後不良のまま残されている。患者においてはグリオーマに対して免疫反応が誘導されるという報告はあるものの,免疫療法のみでグリオーマを治療するのは困難である。グリオーマに対して免疫療法が成功しない原因として,担癌生体では免疫反応が抑制されているためと考えられている。したがって,担癌生体における免疫抑制機構を解明し,免疫抑制状態を改善することにより,有効な抗グリオーマ効果が期待される。我々はグリオーマに対する免疫反応の機構を解析している際にグリオーマとマクロファージを共培養すると,マクロファージから大量のPGが産生されることを見出した。さらに,このマクロファージでは腫瘍免疫に重要なIL-12,TNF等のサイトカイン産生が低下していることから,グリオーマがマクロファージに作用して,PG産生を誘導し,免疫抑制状態を引起こすという仮説を提唱した。今回,中枢神経系のマクロファージとしてのミクログリアを用いて,免疫反応におけるミクログリアの役割と担癌状態における免疫抑制機構を解析し,次の点を明らかにした。(1)マウス脳内より分離したミクログリアをグリオーマと共培養することにより,ミクログリアが大量のPGを産生した。一方,TNFの産生は抑制された。(2)PG合成酵素をKOしたマウス由来のミクログリアはPGを産生しなく,TNF産生も抑制されなかった。(3)PG合成酵素をKOしたマウスでは腫瘍の増殖も抑制され,有効な免疫反応が誘導された。以上より,ミクログリア由来のPGが免疫反応を抑制すること,またPG産生をコントロールすることにより,腫瘍に対する宿主の抵抗性を誘導できる可能性が明らかにされた。
胎児新生児期における視床下部大重体系の発達についての検討

62年度本研究において作成したラット下垂体潅済実験系を用いて、加令による下垂体細胞の成長ホルモン(GH)分泌反応の変化を検討した。実験には、Wistar系ラットを用い、日令1100の各時期を用いた。ラット下垂体にGRF、ソマトスタチンを投与しGH分泌の変化をRIA法にて測定し、以下の結果を得た。1)GRFに対するラット下垂体のGH分泌反応性は、オス、メスともに日令3で著明に増大し最大となった。日令16以降はほぼ一定の反応性にて推移した。2)GRFに対する反応性は、日令36まで性差を認めなかったが、日令44以上のラットでは、オスが有意に高反応を示した。3)ソマトスタチンは、GRFによる下垂体のGH分泌反応を抑制するが、生後早期には、それ以降の時期にくらべ抑制を受けにくい傾向が認められた。以上の結果より、新生児期における血中GH基礎値の高値は、下垂体分泌細胞のGRFに対しての反応性が高いとともに、GH分泌には抑制的に作用するソマトスタチンに対しては、感受性が低いことによってもたらされている可能性が考えられた。また、思春期頃より著明となる身長、体重の性差は、年令がすすむにつれて主に下垂体のGRFに対する反応性が特にメスにおいて低下してくることによるものと考えられ、ソマトスタチンの反応性には性差を認めなかった。【目的】胎児・新生児期の末梢血中ホルモン濃度は,年長児や成人と大きく異なった状態にあり,その機序としてこれらホルモンを分泌調整する視床下部-下垂体系の影響が考えられている.胎児・新生児にとってのよりよき保育環境が模索される中で,これらの内分泌学的環境の変化を解析することは,重要なことと思われる.そこで,新生児期に高値を表す成長ホルモンの分泌を対象とし, GRFに対する新生児期下垂体の反応性を検討することとした.【方法】ラット下垂体潅流系を作成し,新生児期下垂体のGRF投与に対するGHの分泌反応性をみた. GHの測定はRA法にて行った.ラットは日令1.3.16.8.16.25.31.44.60.100(各N-4)を用いた.【結果】潅流液中のGH濃度は,前値対する上昇率(%)にて検討した.最大上昇率は,日令1では390±80と成熟ラット(オス)の510±25なのに比べ大きな差は見られなかったが,日令3では1430±260と著明に高値を示した.その後日令8では960±340,日令16では430±85と次第に低下が見られ,成熟ラットと同様の反応を示した.また,日令44以後では明かな雌雄差が見られるようになり,メスでは, GRFに対するGHの反応はオスの60-70%に低下していた.【考案】今回の検討で,新生児期の下垂体は,出生後に大きく変化し, GRFに対する反応性が高くなることが明らかにされた.この結果は, in vivoにおける結果と同様であり,新生児期の血中GH濃度が高値を示すのは下垂体外の因子によってでなく,下垂体自身のGRFに対する反応性が変化するものと思われる.今後この反応性の差を生じさせる内的因子についての検討が必要と思われた.62年度本研究において作成したラット下垂体系灌流実験糸を用いて、加令による下垂体細胞の成長ホルモン(GH)分泌反応の変化を検討した。実験には、Wistar糸ラットを用い、日令1100各時期を用いた。1)GRFに対するラット下垂体のGH分泌反応性は、オスメスともに日令3で著明に増大し最大となった。

3)ソマトスタチンは、GRFによる下垂体のGH分泌反応を抑制するが、生後早期には、それ以降の時期にくらべ抑制を受けにくい傾向が認められた。以上の結果より、新生児期における血中GH基礎質の高値は、下垂体分泌細胞のGRFに対しての反応性が高いとともに、GH分泌には抑制的に作用するソマトスタチンに対しては、感受性が低いことによってもたらされている可能性が考えられた。また、思春期頃より著名となる身長、体重の性差は、年齢がすすむにつれて主に下垂体のGRFに対する反応性が特にメスにおいて低下してくることによるものと考えられ、ソマトスタチンの反応性には性差を認めなかった。
固体物質系と光格子量子シミュレータを繋ぐ新奇フラストレート量子物性の理論研究

複数の相互作用が競合するフラストレーション系では、エネルギー的に拮抗した状態が多数存在するため、小さな量子揺らぎや熱揺らぎが状態相の決定に顕著な役割を果たし得る。特に基底状態では強い量子力学的効果によって直観に反する様々な物性が現れるが、一般にその理論的取り扱いは非常に困難である。理想的なフラストレート磁性体を化学合成によって実現するためには様々な課題をクリアする必要があるため、制御性の高い光格子``人工物質''は物性理解の大きな助けとなる。本研究では、重さの違う2種Fermi原子気体と三角光格子を用いることで興味深いフラストレート量子磁性人工結晶が実現できることを提案し、その系を記述する模型に対する定量的な理論解析を行った。2種のFermi原子間の斥力が強い極限は、交換相互作用に容易軸異方性を持つS=1/2量子三角格子反強磁性体と等価な数理模型で記述できる。さらに我々は成分間のRaman結合を導入することで横磁場を導入することを提案し、この系の量子物性と熱揺らぎ効果をサイズ外挿を伴う数値クラスター平均場法(CMF+S)および古典モンテカルロ法を用いて解析した。その結果、この系が(i)揺らぎによる秩序化による新たな相の出現、(ii)量子効果と古典効果の競合によるリエントラント相転移、(iii)2段階の熱的相転移といった興味深い物性を示すことを明らかにした。特筆すべきは、量子基底状態相図では低磁場領域において古典相図には存在しない非自明なスピン再配向転移が現れ、磁場-温度相図では高い離散的対称性(S3)の破れの回復に伴う2段階の相転移およびその中間相におけるKosterlitz-Thouless的振る舞いと長距離秩序の共存などの興味深い物性現象を開拓した。研究実施計画に記載した内容のうち、本年度の計画分はほぼ順調に実行した。研究成果に対する学術論文も執筆しすでに投稿しているが、査読プロセスに予想外の時間が掛かっており出版には至っていない。近日中に査読プロセスを完了し出版を行う。今年度の研究計画実行に際し、複数の冷却原子気体関係の実験グループと建設的な議論を行うことができた。その結果、本研究課題である「固体物質系と光格子量子シミュレータを繋ぐ新奇フラストレート量子物性の理論研究」に関連した2つの研究テーマが実験グループとの密な連携の上に新たに立ち上がった。具体的には「SU(N)Heisenberg模型における新たな量子磁性の開拓」および「負の絶対温度を持つ人工フラストレート磁性体の作成」である。今後はこれらのテーマに関する研究も推進していく。計算機パーツの世代交代に伴い、計画上必要なものと同等スペックのものが結果的に安く手に入ったため。次年度繰り越し分は、研究計画をさらに加速するための計算機購入費用として使用する計画である。
ナノテクノロジーインテリジェント・DDSを用いた難治癌に対する遺伝子治療の開発

DNAとポリカチオンとの高分子電解質複合体を用いたシステムを開発中である。ポリカチオンとして、弱塩基性の高分子でありプロトンスポンジ効果を持つポリエチレンイミンを用い、遺伝子治療においてプラスに帯電したDNA/ポリカチオン複合体と血清蛋白との凝集を阻止するカルボキシル側鎖を持つアニオン性PEG誘導体(PEG-C)を用いて複合体の表面をコートし、DNAとの新規ポリイオン複合体を形成し、癌細胞への遺伝子導入を試みた。また、インフルエンザウイルスの解析に基づき合成されたpH依存性の膜融合ペプチドであるJTS-1を加え、その遺伝子導入効果についても検討した。ポリエチレンイミンを用いた遺伝子導入において、1x10E9の遺伝子導入効率を認めたが、PEG-Cを加えることによりさらに3倍の導入効率の増加を認めた。PEG-Cにより複合体の縮小化および安定化が生じ、細胞内への導入が容易になった。さらに、JTS-1を加えることによりリソソームの分解を回避し細胞質内へ効率良く遺伝子を導入できること、また、Lactoseで修飾したPEG-Cを用いることにより(6x10E9)、糖鎖認識による取り込み機構により選択的な遺伝子導入増加が期待できることがわかった。さらに胃癌担癌マウスにおいて腫瘍内局注にてβ-gal遺伝子の発現増加を認めた。オキサリプラチンおよびシスプラチン耐性癌細胞および非耐性癌細胞株を用いたDNAマイクロアレイの解析により、Tubrin特異的シャペロンEおよびCBP/P300-Interacting PEPT1、OCTN1などの遺伝子が同定され、PEPT1はβラクタム抗生物質、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、抗癌剤であるベスタチンの小腸粘膜の吸収に関係し、OCTN1はpH依存性の陽荷電分子の異動に関係することが解った。さらに、シスプラチン耐性癌細胞および非耐性癌細胞株を用いたDNAマイクロアレイの解析結果より、Tubrin特異的シャペロンEおよびCBP/P300-Interacting Transactivator(CITED2)遺伝子の増幅を認めた。難治癌に対する遺伝子治療の開発には遺伝子導入の効率を増加させることが必須である。ポリカチオンを用いた遺伝子導入において、通常の条件ではDNAとポリカチオンとの複合体がプラスに帯電し、血清タンパクと大きな凝集塊を作ることなどが、in vivoの遺伝子治療に向けて問題となっている。我々は糖側鎖とカルボキシル側鎖を持っアニオン性PEG誘導体(Sugar-PEG-C)を合成し、DNA/ポリカチオン複合体の表面を被覆し、これらの副作用を阻止し糖認識による細胞への特異的な遺伝子の導入を試みた。plasmid/

ポリカチオン複合体は、牛血清アルブミンの添加により、速やかに凝集して沈殿したが、Sugar-PEG-Cで被覆した複合体はアルブミンの添加後も凝集せず小さなグロビュール状で溶液中をブラウン運動し続けた。グルコース残基を側鎖に持つMal-PEG-Cでplasmid/キトサン複合体を被覆した系では、B16への遺伝子導入において、キトサン単独の最大83倍の高い発現が見られた。さらにプロトンスポンジ効果を持つポリエチレンイミンを用い、血清蛋白との凝集を阻止するカルボキシル側鎖を持つアニオン性PEG誘導体(PEG-C)を用いて複合体の表面をコートし新規ポリイオン複合体を形成した。この複合体にpH依存性膜融合ペプチドJTS-1とLactose修飾PEG-Cを用い6x10E9RLU/mgproteinまで発現効率を高め得た。さらに膵臓癌担癌マウスにおいて腫瘍内局注にてβ-gal遺伝子の発現増加を認めた。またJTS-1/pDNA/TF-PLL複合体では、TFレセプターを介したエンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれ、エンドゾーム内でTFとPLLのジスルフィド結合が切れ、JTS-1のエンドゾーム膜融合破壊により複合体が効率よく放出された結果、核への移行量が高まり発現が上昇したと考えられた。オキサリプラチンおよびシスプラチン耐性癌細胞および非耐性癌細胞株を用いたDNAマイクロアレイの解析結果より、Tubrin特異的シャペロンEおよびCBP/P300-Interacting Transactivator(CITED2)遺伝子の増幅を認めた。これらの遺伝子に対するsiRNAを用いてノックダウン法を行うと耐性癌細胞株において細胞障害効果の増強を認めた。このことは、上記遺伝子が薬剤耐性遺伝子であることの証明となった。トランスポーター遺伝子の解析により、PEPT1、OCTN1などの遺伝子が同定され、PEPT1はβラクタム抗生物質、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、抗癌剤であるベスタチンの小腸粘膜の吸収に関係し、OCTN1はpH依存性の陽荷電分子の移動に関係することが解った。
汎用的経口アジュバント開発を目指した腸管免疫を介する細胞性免疫賦活能の解析

ウイルス感染症に対して有効な汎用的経口アジュバントの開発を目指して、細胞性免疫を賦活化できる経口抗原を検討し、その免疫賦活化作用を明らかにすることを目的とした。本研究では、主な宿主免疫防御機構が遅延型過敏反応である単純ヘルペスウイルス(HSV)経皮感染マウス用いて、乳酸菌06CC2株やモリンガ葉水エキス(AqMOL)が、これまで報告したプロポリスAF-08と同様に、腸管免疫を介したTh1免疫誘導によりHSV感染マウスの感染病態を軽症化することを明らかにした。したがって、これら3種のサプリメントが、腸管免疫を介して細胞性免疫を賦活化できる汎用的経口アジュバントとして利用できる可能性を示唆した。本研究では、種々のウイルス感染症に対して有効な汎用的経口アジュバントの開発を目指して、腸管免疫を介した細胞性免疫賦活化に有効な経口抗原を検討するとともに、腸管免疫を介した選択的な細胞性免疫賦活化機序を明らかにすることを目的とした。25年度は、ウイルスとは異なる抗原により腸管免疫系で惹起されたTh1反応が、種々のウイルス感染症に有効な細胞性免疫を誘導・賦活できること立証するため、1)単純ヘルペスウイルス(HSV-1)経皮感染で、細胞性免疫を賦活化してインフルエンザウイルス(IFV)感染症の軽症化に有効であった乳酸菌(06CC2株)が、やはり腸管免疫を介したTh1免疫誘導(遅延型過敏反応の誘導)による皮膚でのHSV感染細胞排除に有効であるか否かを検討した。その結果、用いた10種の乳酸菌の中で、唯一IFV感染症に有効であった06CC2株だけが、HSV-1皮内感染マウスのパイエル板細胞のIFN-γ遺伝子の発現量を有意に増加した。また、06CC2株投与によりHSV-1感染後のヘルペス皮膚病変の進展が有意に抑制、脳中HSV-1量が有意に減少、遅延型過敏反応(DTH)が有意に増強されることが明らかとなった。したがって、06CC2株の経口投与は、HSV-1経皮感染においても腸管免疫を介した細胞性免疫賦活作用があることが明らかとなった。されに、06CC2株投与マウスの腸内細菌叢では、Bifidobacteriumの割合が増加していることが明らかとなった。25年度に行う予定であった2)腸管樹状細胞のパターン認識受容体のリガンドとして、腸管免疫系でTh1免疫応答を強く誘導する経口抗原の検索には至らなかったが、現在、06CC2株投与による腸内細菌叢の変化とTh1免疫応答との関係に着目して、腸管樹状細胞のパターン認識受容体のリガンドの検討を行っている。本研究では、種々のウイルス感染症に対して有効な汎用的経口アジュバントの開発を目指して、腸管免疫を介した細胞性免疫賦活化に有効な経口抗原を検討するとともに、腸管免疫を介した選択的な細胞性免疫賦活化機序を明らかにすることを目的としている。25年度は、単純ヘルペスウイルス(HSV-1)経皮感染マウスモデルを用いて、乳酸菌(06CC2株)の経口投与が腸管免疫を介した細胞性免疫賦活作用を示し、HSV-1皮膚病変を緩和することを明らかにした。このHSV-1感染モデルで、これまでにプロポリスAF-08の経口投与も同様に、細胞性免疫賦活作用を示し、HSV-1皮膚病変を緩和することを明らかにしている(Evid. Based. Complement. Alternat. Med., Volume2011, Article ID 976196)。そこで、26年度は、25年度に予定していた「腸管樹状細胞のパターン認識受容体のリガンドとして、腸管免疫系でTh1免疫応答を強く誘導する経口抗原の検索」として、HSV-1感染モデルで乳酸菌とプロポリスに続く新たな細胞性免疫賦活作用を示すサプリメント・健康食品を検索して、乳酸菌とプロポリスを含めて、これらに共通する細胞性免疫賦活作用を示す物質を検索することとした。その結果、モリンガ(Moringa oleifera Lam.)葉水エキスがHSV-1感染モデルを用いて細胞性免疫賦活作用を示すことを明らかにした。さらに、モリンガ葉水エキス中に多く含まれているGABAの単独経口投与によっても、細胞性免疫に由来する遅延型過敏反応(DTH)が有意に増強されることが明らかとなった。今後、乳酸菌、プロポリス、モリンガ葉水エキスに共通した細胞性免疫賦活化因子を明らかにするために、これら三種による腸内細菌叢の変化とTh1免疫応答との関係の解析や乳酸菌、プロポリス、モリンガ葉水エキスに共通する細胞性免疫賦活化因子の解析を予定している。単純ヘルペスウイルス(HSV-1)経皮感染マウスモデルを用いて、乳酸菌06CC2株経口投与によりパイエル版細胞におけるTh1サイトカイン誘導が亢進され、腸管免疫を介したTh1免疫誘導によりHSV-1感染皮膚病態が軽症化することを明らかにした(投稿中)。同様に、遅延型過敏反応(細胞性免疫)がウイルスに対する有効な宿主免疫防御反応であるHSV-1経皮感染マウスへのモリンガ(Moringa oleifera Lam.)葉水抽出エキスの経口投与によっても、腸管免疫を介したTh1免疫誘導が起こることを明らかにした(Phytotherapy Res., 2016, DOI: 10.1002/ptr.5580)。

したがって、異なる乳酸菌06CC2株、プロポリスAF-08(Evid. Based. Complement. Alternat. Med., Volume 2011, Article ID 976196)、モリンガ葉水抽出エキスの経口投与により、HSV-1経皮感染マウスで細胞性免疫が賦活化されることが明らかとなった。また、モリンガ葉水抽出エキス中の含有量が高いγ-アミノ酪酸の経口投与により、HSV-1経皮感染マウスの皮膚感染病態が軽症化して、脾細胞やパイエル版細胞からのインターフェロンγ誘導が亢進されることを明らかにしている(投稿準備中)。したがって、異なる3種の経口投与物質により、腸管免疫を介した細胞性免疫賦活作用を明らかにすることができて、細胞性免疫を賦活できる汎用的経口アジュバントの開発の基礎を作ることできた。ウイルス感染症に対して有効な汎用的経口アジュバントの開発を目指して、細胞性免疫を賦活化できる経口抗原を検討し、その免疫賦活化作用を明らかにすることを目的とした。本研究では、主な宿主免疫防御機構が遅延型過敏反応である単純ヘルペスウイルス(HSV)経皮感染マウス用いて、乳酸菌06CC2株やモリンガ葉水エキス(AqMOL)が、これまで報告したプロポリスAF-08と同様に、腸管免疫を介したTh1免疫誘導によりHSV感染マウスの感染病態を軽症化することを明らかにした。したがって、これら3種のサプリメントが、腸管免疫を介して細胞性免疫を賦活化できる汎用的経口アジュバントとして利用できる可能性を示唆した。初年度で研究の進展がやや遅れていたが、2年目で細胞性免疫賦活作用のあるサプリメント・健康食品が3種類明らかとなったため、当初の計画通りおおむね順調に進展していると考えられる。ウイルス学、免疫学、生化学現在、乳酸菌、プロポリス、モリンガ葉水エキスやGABA投与による共通した腸内細菌叢の変化とTh1免疫応答との関係を解析している。また、乳酸菌、プロポリス、モリンガ葉水エキスに共通する細胞性免疫賦活成分を解析している。この結果、「腸管樹状細胞のパターン認識受容体のリガンドとして、腸管免疫系でTh1免疫応答を強く誘導する経口抗原」を明らかにして、腸管免疫のTh1免疫応答機序の解析を行いたいと考えている。当初25年度に実験計画2)腸管樹状細胞のパターン認識受容体のリガンドとして、腸管免疫系でTh1免疫応答を強く誘導する経口抗原のスクリーニングをランダムに行う予定であった。しかし、乳酸菌(06CC2株)がインフルエンザウイルス感染にも単純ヘルペスウイルス感染にも、腸管免疫を介した細胞性免疫の賦活化に有効であることが明らかとなり、さらに、06CC2株投与による腸内細菌叢の変化とTh1免疫応答との関係が明らかとなったので、まず、腸内細菌叢の変化とTh1免疫応答との関係を明らかにしてから、腸管樹状細胞のパターン認識受容体のリガンドの検討を試みようと若干実験計画プロセスを変更したため。25年度で明らかとなった、乳酸菌(06CC2株)経口投与による腸内細菌叢の変化とTh1免疫応答との関係を明らかにしてから、腸管樹状細胞のパターン認識受容体の経口抗原(リガンド)の検討を行う。また、当初の計画通り、選択した経口抗原の種々のウイルス感染症に対する有効性を検討する。また、腸管免疫系でTh1免疫応答を強く誘導できる経口抗原を用いて、Th1免疫応答に関与する免疫機序の解析を行う。
朝鮮思想と中国・ヨーロッパーー東アジア海域交流のなかで

朝鮮王朝の知識人が行った学問の内容を分析して東アジア海域の文化交流におけるその位置を見定め、あわせて江戸文化との比較検討作業を行った。すなわち、主として朝鮮の朱子学・陽明学・実学・科学を具体的に取り上げ、それに認められる中国やヨーロッパ起源の知識や概念との影響関係を検証してその間の異同を明らかにした。そして、その特徴を日本の場合と対照させ、影響面を解明するとともに、質的な相違点についても考察を加えた。1、研究の初年度に当たる本年度はまず研究環境の整備充実をはかるため、パーソナルコンピュータや周辺機器などを購入した(東京大学)。2、朝鮮学の基本資料を体系的かつ計画的に収拾整備する目的により、主に以下の書籍を購入した。韓国歴代文集叢書1200冊ほか(以上、東京大学)、影印標点韓国文集叢刊1200冊、韓国経学資料集成148冊ほか(以上、京都府立大学)。3、主に以下の地域、機関等に赴き、関連史蹟や文献資料の調査を実施した。博多・名護屋・長崎・天草(8月、川原・安)、釜山・江陵・ソウル(3月、川原・安)、大阪府立中之島図書館(8月、中)、尊経閣文庫(3月、中)。4、学術講演を行い、研究成果の一部を発表した。中「論鄭寅普著『陽明学演論』中的「朝鮮陽明学派」--朝鮮陽明学研究的諸問題--」(9月26日、台湾中央研究院中国文哲研究所)、中「王守仁の文廟従祀問題--中国と朝鮮における陽明学観--」(10月21日、関西大学東西学術研究所)、川原「皇極経世書と数」(10月29日、東京大学数理科学研究科)。5、学術論文などを執筆し、研究成果の一部を公表した(別紙参照)。6、研究代表者川原及び研究分担者の安、中の3名はメイル等により緊密に連絡を取り合いながらそれぞれの研究に従事するとともに、3月に研究会を開催、それぞれの研究成果について報告を行った。1、朝鮮学の基本資料を体系的かつ計画的に収拾整備する目的により、主に以下の書籍を購入した。韓国歴代文集叢書601900冊ほか(以上、東京大学)、影印標点韓国文集叢刊201350冊、影印標点韓国文集叢刊続集110冊ほか(以上、京都府立大学)。2、主に以下の地域、機関等に赴き、関連史蹟や文献資料の調査を実施した。中国東北部(7月、川原)、高麗大学校・ソウル大学校奎章閣(8月、中)、富山大学(3月、中)、神戸市立博物館ほか(3月、安)。3、学術講演を行い、研究成果の一部を発表した。中「霞谷斗『霞谷集』版本の諸問題」(6月16日、班内研究会)、川原「朝鮮朝的四象科学」(7月6日、海峡両岸宗教文化及人類文明学術研討会)、川原「李星湖の四七論とアリストテレス」(8月31日、第3回日韓人文社会科学学術会議)、川原「朝鮮朝末期の数学」(9月22日、第6回日韓科学史セミナー)、川原「洪大容の科学知識と社会思想」安「アストロラーブの東伝と朝鮮の簡平渾蓋日〓」(10月20日、日文研公開講演会)、川原「朝鮮数学(東算)総論」安「明末におけるユークリッド『原論』の東伝-『幾何原本』の翻訳について-」(2月3日、拡大アジア数学史セミナー)。4、第一回東アジア医学史研討会(1月13日)を新儒教班と共催。6、研究代表者川原及び研究分担者の安、中の3名はメイル等により緊密に連絡を取り合いながらそれぞれの研究に従事するとともに、6月に研究会を開催、それぞれの研究成果について報告を行った。韓国歴代文集叢書第11011600冊ほか(以上、東京大学)、奎章閣資料叢書22册、高麗大蔵経48册、ほか(以上、京都府立大学)。台湾中央研究院文哲研究所(7月、川原)、韓国延世大学校康津茶山実学研究院・宋時烈墓(11月、川原)、中国科学院自然科学史研究所・地壇など(3月、川原・水口)。天理図書館(6月、中)、富山大学付属図書館(11月、中)。川原「権近與朱子學」(7月7日、天帝教道場)、川原「西学と禁教」(11月3日、韓国延世大学校康津茶山実学研究院)、

中「江華学派と星湖学派の交錯」(10月21日、立教大学)、中「朝鮮朝の科挙と朱子学」(1月13日、大阪市立大学)、水口「『中華文化の復興』としての孔子廟改革」(3月7日、東京大学)、水口「術数文献在四庫全書」(3月18日、中国科学院自然科学史研究所)ほか。4、学術論文などを執筆し、研究成果の一部を公表した(別紙参照)。5、研究代表者川原及び研究分担者の水口、中の3名はメイル等により緊密に連絡を取り合いながらそれぞれの研究に従事するとともに、6月に研究会を開催、それぞれの研究成果について報告を行った。1、朝鮮学の基本資料を体系的かつ計画的に収拾整備する目的により、主に以下の書籍を購入した。韓国歴代文集叢書17012100冊(合計400冊)ほか(以上、東京大学)、韓国文集叢刊続11-30、燕行録全集100冊、朝鮮時代生・進士榜目28冊、ほか(以上、京都府立大学)。2、主に以下の地域、機関等に赴き、関連史蹟や文献資料の調査を実施した。福州ほか(7月、川原)漢門ほか(1月、川原)。3、学術講演・学術発表を行い、研究成果の一部を公表した。川原「梅文鼎与東亜」(6月26日、泉州)、中「朝鮮陽明学の特質について」(9月21日、学習院大学)、中「景宗英祖期の政局と党争-少論峻少派を中心に-」(12月6日、京都府立大学)。5、研究代表者川原及び研究分担者の中、水口の3名はメイル等により緊密に連絡を取り合いながらそれぞれの研究に従事するとともに、10月に研究会を開催、それぞれの研究成果について報告を行った。本研究は基礎研究的な性格が強いが、それは日本では戦後、朝鮮思想研究がほとんどなされなかったからである。本研究の意義と重要性は朝鮮思想研究の絶対的な不足を補い、その基礎を固めるところにある。具体的には---。(1)朝鮮学の基本資料を体系的かつ計画的に収拾整備する目的により、主に以下の書籍を購入した。韓国歴代文集叢書27013000冊(合計300冊)ほか(以上、東京大学)、韓国文集叢刊続31-70冊ほか(以上、京都府立大学)。(2)主に以下の地域、機関等に赴き、関連史蹟や文献資料の調査を実施した。寧波(7月、水口)、丁茶山墓(8月、川原)、内閣文庫(9月、中)、沖縄(12月、水口)、台南(12月、川原)。(3)学術講演・学術発表を行い、研究成果の一部を公表した。川原「耶蘇会的"霊魂不滅"論与中国的"神滅"論」(12月5日、北京・人民大学)、川原「李白的外丹思想」(12月26日、台湾・天帝教道場)、水口「術数学の地位と術数文献の価値--四庫全書の子部術数類をめぐって--」(11月7日、東京大学)。(4)学術論文は総体としてテーマがやや中国や日本に偏ったが、朱子学・陽明学・祭礼・術数学・和算・風水などについて研究成果を公表した。(5)京城帝国大学教授、高橋亨の朝鮮思想に関する講義ノートを入手。目下、整理中である。
生命科学と有機材料科学を基盤とした植物バイオマス資源からの機能性高分子材料の創製

本研究は生命科学と有機材料科学を基盤に、リグニンやタンニンなど複雑な化学構造を持つ植物バイオマス成分から、微生物機能を用いて一旦単純な構造の中間物質2-ピロン-4, 6-ジカルボン酸(PDC)に高收率変換し、テレフタル酸、L-乳酸、コハク酸等と重縮合させる事により機能性高分子材料を設計生産する新しいリグニン利用技術を開発した。1.本研究の目的は、生命科学と有機材料科学を基盤に、リグニンやタンニンなど複雑な化学構造を持つ植物バイオマス成分から、高付加価値を持つ新規高分子材料を生産するバイオマス利用技術を確立する事である。現在の石油化学によって生産される機能材料に匹敵する製品を植物バイオマスから生産するには、複雑な植物バイオマス成分を一旦特定の「中間物質」に高収率で変換し、その中間物質の物理化学特性に基づいて高分子材料を設計・合成して用途開発する必要がある。2.本研究実施期間において、微生物の多様な代謝機能を遺伝子工学を用いて設計・集積した新しいバイオリアクターを開発し、リグニンやタンニンから中間物質2H-pyran2-one-4,6dicarboxylic acid(PDC)に高収率変換し、得られたPDCを原料に新しい機能性高分子材料を設計・合成して新しい用途開発を行う事を目的として課題に取り組む。3.平成18年度の研究成果は、(1)植物バイオマス成分の分離と低分子化技術:木紛の直接アルカリ加水分解による、リグニンの低分子化条件の検討からPDC生産に適合する前処理法を評価した。また食品系廃棄物である茶殻からのガリック酸の高収率分離技術を確立した。(2)植物バイオマスからPDC生産のバイオリアクター開発と大量生産技術:バニリン、バニリン酸を含む多様なリグニン由来低分子混合物からPDCを高収率(95%)生産可能な遺伝子組換え微生物の創製に成功した。大規模培養条件を検討し150リッター発酵槽でバニリン酸からPDCの高収率生産に成功した。(3)PDCを出発材料とする新しい機能性有機材料開発:10リッター発酵槽からのPDC分離精製技術を検討し結晶PDC精製技術を確立した。熱可塑性のPDCポリエステルを得るために、PDC-L-乳酸コポリエステルを作製に成功した。(4)石油系プラスチック原料、テレフタル酸からPDCを生産するバイオリアクター開発:テレフタル酸分解微生物遺伝子を基に、テレフタル酸からPDC生産プラスミドの構築に成功した。1。本研究の目的は、生命科学と有機材料科学を基盤に、リグニンやタンニンなど複雑な化学構造を持つ植物バイオマス成分から、高付加価値を持つ新規高分子材料を生産するバイオマス利用技術を確立する事である。そのためには、複雑な植物バイオマス成分を一旦特定の「中間物質」に高収率で変換し、その中間物質の物理化学特性に基づいて高分子材料を設計・合成して用途開発する必要がある。2。本研究実施期間において、微生物の多様な代謝機能を遺伝子工学を用いて設計・集積した新しいバイオリアクターを開発し、リグニンやタンニンから中間物質2H-pyran2-one-4,6dicarboxylic acid(PDC)に高収率変換し、得られたPDCを原料に新しい機能性高分子材料を設計・合成して新しい用途開発を行う事を目的として課題に取り組む。3。平成19年度の研究成果は、(1)植物バイオマスの成分分離技術:バイオマス資源の前処理技術としてエアジェットミルによる微粉末化の有効性を評価した。また「蒸煮爆砕法」は、茶殻だけでなく樹皮からのタンニンの分離法として有効である。(2)PDC生産のバイオリアクターと生産制御:製紙工場からのリグノスルホン酸をアルカリ分解して得られる低分子化物の特性を明らかにし、それを原料にPDCを生産する技術課題を明らかにした。稲わらの温和なアルカリ処理で得られる桂皮酸類から直接PDCを生産するバイオリアクターを構築した。(3)PDCからの新しい有機材料開発:PDCとエチレングリコールからのPDCジオール合成に成功した。PDC・PDCジオール・BHT三元共重合によりポリエステルが得られ、金属材料接着剤として破断接着強度約5060MPaまで高めることができた。(4)石油系原料、テレフタル酸からのPDC生産リアクター開発:10リッター発酵槽を用いてテレフタル酸から高い収率でPDC生産に成功した。平成20年度の研究成果は、(1)植物バイオマスの成分分離技術:アルカニトロベンゼン酸化分解に匹敵す前処理条件の確立を目的に、新規リグニン酸化分解触媒候補として中心金属にCoが配位した安定な金属錯体CoPc(SO3Na)4の合成に成功した。

(2)PDC生産のバイオリアクターと生産制御:木質系、農業系バイオマスのリグニン成分の前処理により得られる、全てのC6C1タイプの低分子成分混合物からPDCを95%以上の高収率で生産するバイオリアクターを新たに開発した。それを用いて150リッターの大型発酵槽によるPDCの大量生産に成功した。(3)PDCからの新しい有機材料開発:PDC/PDCジオールエステル/乳酸ないしPDC+コハク酸/ブタンジオールの共重縮合系で、1040繰り返し単位当たりPDC骨格を1個有するバイオプラスチックスを合成した。既存のポリ乳酸ないしポリブチレンスクシネート(商品名ビオノーレ)と比較して、いずれも力学強度が高くなり生分解性が大幅に改善された。PDC/PDCジオールエステル/ビスヒドロキシエチルテレフタラート(BHT)の三元共重縮合により、バイオソースコポリエステルを開発した。コポリエステルは、金属・ガラス・カーボン材料・ポリイミドなどの極性表面に強く接着することを見出した。今後、カーボンファイバーを強力に束ねる接着剤・プライマーの有力な候補になりうることが示された。(4)石油系原料、テレフタル酸からのPDC生産リアクター開発:テレフタル酸の完全分解微生物(Comamonas sp E2株)の遺伝子欠損変異株を作成し宿主とて利用する事により、テレフタル酸からのリッター当たり9g(收率95%以上)の高收率PDC生産法を確立する事に成功した。
反辞書確率モデルを用いた同期誤り耐性をもつ適応情報源符号化方式の開発

反辞書とは,情報記号列において,その記号列には出現しない極小禁止部分記号列全体の集まりをいう.従来研究では,反辞書で扱えるアルファベットは,2値に限られていたが,本研究において,一般の多値アルファベットも扱えるように拡張し,適応算術符号化の確率モデルとして利用するなど,反辞書符号化法の適用範囲を広げた.さらに,反辞書と辞書の対応関係から接尾辞木の上で反辞書法の動作を実現することによって,符号化・復号化処理時間を情報記号列の長さに比例するまでに高速化した.反辞書とは,情報記号列において,その記号列には出現しない極小禁止部分記号列全体の集まりをいう.従来研究では,反辞書で扱えるアルファベットは,2値に限られていたが,本研究において,一般の多値アルファベットも扱えるように拡張し,適応算術符号化の確率モデルとして利用するなど,反辞書符号化法の適用範囲を広げた.さらに,反辞書と辞書の対応関係から接尾辞木の上で反辞書法の動作を実現することによって,符号化・復号化処理時間を情報記号列の長さに比例するまでに高速化した.今年度は,次の二つの研究課題に取り組んだ.1.反辞書の生成法の確立2.接尾辞木上で表現された反辞書を用いた適応型算術符号の開発反辞書生成に関しては,従来から知られている,Ukkonenによる接尾辞木生成算法に基づいて,反辞書木生成のための算法を与えた.この算法は,・情報記号列から長さに比例した時間・メモリ量で反辞書木を生成できる.・情報記号列を先頭からシンボルを読みつつ、反辞書木を動的に更新する.という特色をもつ.これらの結果は論文にまとめ公表された.提案した算法では,反辞書を更新していく過程で,探索する節点への訪問頻度を情報記号の出現確率のモデルとして利用することができる.そこで,従来法のように情報記号列全体から確率モデルを作成して再度符号化を行う2パス方式ではなく,反辞書を動的に生成しつつ,それまでに得た頻度情報を基に確率モデルを構成する1パス方式を考案し,プログラムへの実装が完了した段階である.最終的には,従来の反辞書符号化法で必要とされた反辞書生成,符号器への変換という操作をすべて省き,反辞書の情報をすべて接尾辞木上で表現した符号化法として完成される予定である.実装したプログラムでは,2値アルファベットだけでなく直接,多値アルファベットのデータに適用することができ,適応算術符号器・復号器と組み合わせることにより,従来法を凌駕する性能が期待される.今年度は,主に,次の三つの研究課題に取り組んだ.1.適応反辞書符号化法前年度に提案した,入力データ列長に比例した時間で処理可能な反辞書木生成アルゴリズムをさらに改良し,任意に設定したスライド窓をあらかじめ設け,窓の範囲内に含まれる部分系列に対応した反辞書木に関して,スライド窓を系列上を左から右にずらしつつ,全体的には系列長に比例する時間コストで,反辞書木を動的に更新することに成功した.これにより,データの確率的振る舞いの変化に適応追従する符号化が可能になった.2.心電図波形への適用スライド窓を設けた動的反辞書木を動的算術符号の確率モデルに利用することによって,心電図波形の圧縮を行った.心電図波形はほぼ周期的なデータであるが,周期ならびに振幅は一定ではなく時間的に少しずつ変動する非定常なデータであるため,効果的な圧縮は困難で,従来法では,元のデータ量の40%までしか削減できなかったが,提案したスライド窓をもつ反辞書木確率モデルを用いた動的算術符号化を行うと,データ量を30%まで削減することができた.3.極小禁止語の長さの解析定常エルゴード情報源から生成される系列に対する極小禁止語の平均長について,Wyner & Zivの結果を適用して,極小禁止語の平均長は,系列長をエントロピーレートで割った値に確率収束することを示した.また,この結果の妥当性を計算機実験によって確認した.
国内外に分散したR＆D活動の統合化に関する研究

計画二年度目に当たる平成18年度は、分析用データの強化と成果取り纏めに重点を置いた取組を行った。分析用データの強化については、主として海外R&D拠点訪問調査によって情報収集を行った。平成18年6月11月の間に海外R&D拠点合計15カ所の所長(社長)、副所長、グループリーダーに対してインタビュー調査を実施し、アンケート調査だけでは酌み取ることのできない定性的な情報の収集を行った。文献調査、アンケート調査、DB検索結果、インタビュー調査によって得られたデータの分析結果については論文、研究報告書として取り纏めた。ここでは分析結果の概要についてのみ記す。(1)日本企業の海外R&D活動は、多くの企業で転換期にあると考えられる。1980年代後半から本格化した海外R&D活動であるが、大きな成果を得られていない拠点や日本親会社側の業績悪化などは海外R&D活動の縮小・変更の重要な要因になり得る。(2)日本企業の海外R&D活動は、通常、日本親会社側主導で行われる。従って、海外R&D拠点同士の交流があるケースは稀であり、創出された技術知識の他地域への移転は進んでいない。日本への技術知識の移転システムも含め、企業内技術知識移転システムの確立も必要であろう。一部ではあるが日本側主導の下、各国R&D拠点の強みを活かしたグローバル・レベルのプロジェクトを推進する体制を築く企業も存在し、従来型マネジメントの変化も観察される。(3)現地R&D拠点の共同研究ネットワークが進出先国・地域に留まらない拠点も存在し、技術資源の獲得先がグローバル・レベルに拡大している事例も確認できた。海外R&D活動の決定要因として現地技術資源に注目するだけでは不十分である。現在、さらなる分析を進めており、この結果については今後、公表・発表していく予定である。研究計画の初年度にあたる平成17年度は、日本企業における海外R&D活動の分析用データを充実するための基礎的データの収集と、平成18年度に取り組むべき分析の視角を明確化するための予備的な分析への取り組みに重点を置いた活動を行った。平成17年度に収集したデータの一部については、本研究計画の発端ともなった「日本企業における研究開発のグローバル化」(平成1516年度若手研究(B)課題番号15730193)で構築したデータ・ベースに結合した。この結果、新たなデータ・ベースは日本企業の海外R&D拠点の時系列的な変遷を辿る事ができるとともに、各社の財務データと上記科学研究補助金研究課題で実施した日本企業本社に対するR&D活動の国際化に関するアンケート調査データ、特許出願/取得データがリンクされた形となり、日本企業における国際的なR&D活動を立体的に捉えることが可能な構造となった。さらに、平成17年度に実施した海外R & D拠点に対するアンケート調査結果を結合させることによって、日本企業の国際的なR&D活動の全体構造を把握できるデータ・ベースとなることが期待される。平成17年度に行った予備的分析の成果としては、アジア地域における日本企業の海外R&D活動が活発化し、域内(太平洋・中東地域も含め)のR&Dセンターとして、日本国内のR&D活動を補完する役割を担う活動へ進展しつつあることを見出した。また、昨今議論が高まりつつある「アジア共同体」構想に関連し、日本企業のアジア域内R&D拠点が、アジア域内共同R&D活動の中で、重要な役割を果たしうることを具体的なデータに基づいて明らかにし、研究成果として外部発表も行った。
植物集団における性の問題(性の進化、性比の偏り)の格子モデル

研究代表者は,これまでに開発してきた解析手法(シミュレーションとペア近似解析法)によって,無性生殖生物集団での病気伝播による集団のダイナミクスについて,格子モデルによる研究をおこなった.この問題を明らかにすることは,“性の進化は病気によって促進されるのか"という生物学上の大問題を解明するためには必要である.格子モデルは,格子空間上に規則的に生育している生物個体間での相互作用による集団のダイナミクスを解析するのに極めて有効なモデルであり,特に植物集団では現実的である.Sato et al.(1994)では,接触感染のように局所的な個体間でしか病気感染がおこらない場合と,空気感染のように病気感染が広範囲に及ぶ場合とを比較した結果,前者では,感染率が大きいと集団全体に病気が蔓延することによって引き起こされる集団絶滅の可能性を理論的に示した.本年度は以下のようなモデルの拡張をおこなった.各格子点の状態は,3状態(感受性個体・感染個体・空き地)のいずれかである.感受性個体も感染個体も,それぞれ独立に死亡する.感受性個体も感染個体も,隣接した空き地に子供を生むことができるが,病気は必ず垂直感染する.感受性個体は,隣接した感染個体から病気を移される.このような単純なモデルを解析した結果,たとえば,感染率だけを変化させてを他のパラメータを固定すると,感染率が大きくなるにしたがって,感受性個体だけの集団,感受性個体も感染個体もいる集団,感染個体だけの集団に安定することがわかった.これらのモデル解析は,本年度の補助金で購入した高性能のパーソナルコンピュータ上での,数値計算とグラフィックスによる視覚化を行なうことにより遂行することができた.また,この成果は出張旅費による学会参加を通して発表を行なうことができた.なお,このモデルは論文に掲載済であるが,植生遷移のモデルとして解析することもできる。
バイオアベイラブルな亜鉛量を判定できる新規亜鉛欠乏診断法の確立

血清亜鉛値は亜鉛欠乏の診断に汎用されるが、その値が日内変動すること、炎症時には低値になることなど、しばしばバイオアベイラブルな亜鉛量を正確に反映できない点が問題となる。高齢者は、様々な慢性疾患を患うケースも多いため、超高齢社会を迎えた我が国において、信頼できる亜鉛欠乏診断法を確立する意義は大きい。本研究では、亜鉛欠乏応答性の発現を示す亜鉛トランスポーターを認識する抗体を作成し、亜鉛欠乏を診断に応用することを試みた。さらに、作成した抗体を活用して亜鉛欠乏によって活性を大きく変動させる亜鉛酵素を同定し、同定酵素が新しい亜鉛欠乏診断に応用できる可能性について検討した。近年、亜鉛欠乏者の数は増加しているが、高齢者は特にその傾向が強いことが報告されている。亜鉛欠乏状態にある高齢者は、味覚機能や免疫機能低下に加え、褥瘡や舌痛、皮膚炎に悩まされることも多い。通常、血清亜鉛の基準値を指標に体内亜鉛状態は判定されるが、血清亜鉛濃度には日内変動があり、また、炎症時にも低値になることなどから、血清亜鉛値では正確に体内のバイオアベイラブルな亜鉛量を反映できない点が大きな問題となっている。高齢者は、様々な慢性疾患を患うケースも多くなるため、正確な測定はさらに困難になる。超高齢社会を迎えた我が国において、信頼できる亜鉛欠乏診断法を確立する必要性は高まっており、本研究では、その確立を目指して研究を実施した。まず、亜鉛欠乏依存的に発現が変動することを見出している組織非特異的アルカリフォスファターゼ(TNAP)、炭酸脱水酵素IV(CA6)、亜鉛トランスポーターZIP4、ZIP5、ZnT2を、それぞれ、MBP融合タンパク質・GST融合タンパク質と融合させて大腸菌に発現させた。単一タンパク質として精製できた融合タンパク質は、抗原として使用し、ポリクローナル抗体・モノクローナル抗体の作成に使用した。この際、MBP・GSTに融合させた領域は、立体構造を予測したモデルから表面に露出することが予想される領域とした。ZIP4、ZIP5、ZnT2については、抗血清やモノクローナル抗体を産生する複数のハイブリドーマの樹立に成功した。樹立した各抗体がラット組織から調整したZIP4、ZIP5、ZnT2を亜鉛依存的に認識できることを確認した。TNAPとCA6については、表面に露出する抗原の作成を再度試みている。・炭酸脱水酵素IV(CA6)、亜鉛トランスポーターZIP4、ZnT4、ZnT1とZnT10をMBP融合タンパク質・GST融合タンパク質と融合させて精製し、抗原としてマウスに免疫し、モノクローナル抗体の作成を試みた。昨年度の解析と同様に、この際、MBP・GSTに融合させた領域は、立体構造を予測したモデルから表面に露出することが予想される領域とした。各抗原に対して、複数のモノクローナルを抗体するハイブリドーマの樹立に成功した。樹立した抗体は、ウェスタンブロット解析では、培養細胞やラット個体から調整した標的タンパク質を感度良く認識できることを確認した(一部の抗体は、Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol., 310, R459-R468, 2016で使用)。これら抗体を用いてELISA系の構築を試みたが、現在のところ、系の樹立はできていない。・樹立した抗体の有用性を検討する過程で、血漿中や膜結合型の亜鉛要求性酵素の酵素活性との比較検討を行ったところ、亜鉛欠乏に応じて鋭敏に活性を減少させる酵素を見出した。培養細胞を用いたウェスタンブロット解析との比較から、上記の作出抗体によって検出した亜鉛トランスポーター等の発現変動よりも、本酵素の活性変動の方が鋭敏であることを確認した。さらに、この変動(活性消失)は亜鉛欠乏の指標として使用されるTNAPよりも鋭敏であった。よって、本酵素の活性を用いれば、バイオアベイラブルな亜鉛量を判定できる新規亜鉛欠乏診断法を確立できる可能性が考えられた。抗CA6、及び抗TNAPモノクローナル抗体作成に若干手間取っているが、亜鉛感受性タンパク質として、ZIP4、ZIP5、ZnT2を認識する複数の抗体の作成に成功し、ラット組織を用いてその有用性についての確認にも成功しているため。栄養生化学・分子生物学樹立した複数の抗体がZIP4、ZIP5、ZnT2を亜鉛依存的に認識できることを確認できたため、ELISAでこれらタンパク質の検出を試みる。特に、ZIP4に関しては、抗原として用いた細胞外ドメインが、亜鉛欠乏依存的に切断されることが分子レベルで示されているため、構築したELISAによってこのドメインが定量的に測定できることを示す。また、TNAPとCA6については、GST融合タンパク質抗原として精製タンパク質を調整できる目処がついたため、今年度は、これらに対する特異的抗体を樹立し、ZIP4、ZIP5、ZnT2の場合と同様、ELISAの構築を試み、その有用性を確認する予定である。残額のみで購入できる研究試薬がなかったため。