hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元動画像通信へ向けた多眼カメラアレイシステムの研究

多眼カメラの配置法に関する検討撮像部分と信号処理部分を分離できる小型カメラを用い、最大16台のカラーカメラを自由に配置し、一括してコンピュータ入力するシステムを開発した。各小型カメラの撮像部分(レンズとCCD)を相互に組み合わせ可能な接続部品を開発し、はめ込み式でカメラ配置を自由に変更できるようにした。カメラ間隔は最小3cmである。また、レンズとして望遠・通常・広角の3種類を自由に組み合わせ可能であり、様々な条件下での実験ができる。コンピュータへの入力は、1チャンネル入力の場合で通常のNTSCの解像度、4チャンネル入力では縦横半分ずつの解像度、16チャンネル入力ではさらに半分という仕様になっている。必要な解像度と入力チャンネル数のバランスを考慮しながら、適宜入力方式を切り替えることが可能である。本システムを用い、多種多様なカメラ配置による3次元動画像通信の基礎検討を行った。特に光線理論を応用し、ホログラムの原理をカメラアレイでシミュレートすることにより、任意視点位置における画像を多眼画像からリアルタイム合成するVideo-Based Rendering手法として、システムの実装を進め、その有効性を明らかにした。4眼撮像系による広視野角ステレオ画像通信カメラ数が4つの場合を対象にして、ハーフミラーを用いることにより、広い視野角と、視野中心付近での高い解像度を両立するステレオ動画像通信システムを開発した。広角撮影用のカメラと視野中心の撮影を担当するカメラを用意し、これらをハーフミラーを用いて光学的に共役な位置に配置する。同じ視点位置における異なる視野角の画像をコンピュータグラフィックス技術で張り合わせ、実時間で多重解像度画像を合成表示する。これを右目と左目用に2組用意することにより、ステレオ画像通信を実現する。本システムにより、CAVEなどの大型スクリーンを用いる没入型スクリーンシステムにおいても、没入感を損なわずにじゅうぶんな解像度でのステレオ動画像表示が実画像で行えるようになった。また、4台分のカメラ映像の伝送方法について基礎的な検討を行った。(1)多眼カメラアレイシステムの課題に関する調査・検討3次元動画像通信の観点から、様々な視覚効果を実現する上で必要な、カメラの台数や配置方法(カメラ間隔、向き)およびカメラ固体差の問題などについて調査・検討した。(2)多眼データストリームのコンピュータ制御手法に関する検討複数のカメラから得られるデータをリアルタイムでコンピュータに入力し処理することを目的として、いかに効率的に大量のデータストリームを扱うかについて検討した。具体的には、ビデオスイッチャと4画面分割ユニットをコンピュータで自動制御して、選択的にコンピュータに入力し処理する手法について検討した。(3)多眼カメラアレイインタフェースの開発と3次元動画像通信の基礎実験上記の検討に基づき、多眼カメラアレイとそのコンピュータインタフェースを実装し、多眼動画像入力を選択的に切り替えたり、貼りあわせて(Stitching)仮想画像をリアルタイム合成するなど、3次元動画像通信の基礎実験を行なった。
MRIによる脳の局所弾性解析

磁気共鳴画像から脳局所の弾性を評価する方法を確立し,非侵襲的に頭蓋内環境の局所変化を伴う病変の診断に役立てることを試みた.心周期における脳局所の水分子拡散の変化量および頭蓋内容積変化との関係を検討した結果,心周期における水分子拡散の変化量は,脳の局所弾性に関与し,正常圧水頭症の診断に役立つと結論付けた.磁気共鳴画像から脳局所の弾性を評価する方法を確立し,非侵襲的に頭蓋内環境の局所変化を伴う病変の診断に役立てることを試みた.心周期における脳局所の水分子拡散の変化量および頭蓋内容積変化との関係を検討した結果,心周期における水分子拡散の変化量は,脳の局所弾性に関与し,正常圧水頭症の診断に役立つと結論付けた.非侵襲的に頭蓋内環境の局所変化を伴う病変の診断に役立てるために,磁気共鳴画像(MRI : magnetic resonance imaging)診断装置で得た画像情報から脳局所の動的弾性を評価することを試みた.最初に,心周期における頭蓋内容積負荷すなわち頭蓋内容積変化(phase contrast cine MRIで測定した頭蓋腔に流入出する動静脈血と髄液の時問流量および脊髄の変位から算出)と,心周期における脳の拡散係数(ADC : apparent diffusion coefficient)の変化との関係を調べた.PallallelMRIとhalf scanを併用して脳のbulk motionが影響しない極短時間(約3ms)でデータサンプリングしても,全白質のADCは心周期において有意に変化し,ADC波形は頭蓋内容積変化波形と同調していた(RSNA2006などで報告).頭蓋内容積変化は,MRIによる頭蓋内コンプライアンス導出時の入力成分であることから(本報告書の研究成果論文参照),脳局所におけるADCの変化量(ΔADC)が頭蓋内コンプライアンスに関係することが判明した.これより,脳局所のΔADCまたは頭蓋内容積変化あたりの局所ΔADCによって,脳局所のコンプライアンスすなわち容積弾性係数(または伸展性)を評価可能であると結論づけた.一方,脳局所弾性を定量化するために心周期における局所血流量変化(圧力勾配の変化量)や局所組織変位量を測定できたが,撮像時間が長くなる割には,逆に様々なアーチファクトや演算時の不確定項の影響によって測定誤差が非常に大きいことが判明した.そこで,次年度は脳局所のΔADCまたは頭蓋内容積変化あたりの局所ΔADCの値から,どの程度の精度で脳の局所弾性を評価できるかを検証し,さらに相対値から絶対値に変換する方法を検討する予定である.本研究の目的は,非侵襲的に頭蓋内環境の局所変化を伴う病変の診断に役立てるために,磁気共鳴画像(MRI:magnetic resonance imaging)診断装置で得た画像情報から脳局所の動的弾性を評価することである。昨年度は,pallalel MRIとhalf scanを併用して脳のbulk motionが影響しない極短時間(約3ms)でデータサンプリングしても,全白質の拡散係数(ADC:apparent diffusion coefficient)は心周期において有意に変化し,ADC波形は頭蓋内容積変化波形と同調することを実証した。また,頭蓋内容積変化は,MRIによる頭蓋内コンプライアンス導出時の入力成分であることから,脳局所における観の変化量(ΔADC)が頭蓋内コンプライアンスすなわち容積弾性係数(または挿展性)に関係することを示した。そこで今年度は,脳の局所弾性の指標を確立するために,心周期における脳局所のΔADCの変化および頭蓋内容積変化との関係を,正常圧水頭症例を含めて検討した。その結果,脳の弾性が変化する正常圧水頭症では,健常群と比較してΔADCが有意に大きくなり,領域によってΔADCが異なったことから,ΔADCが脳の局所弾性を評価する指標になり得ると結論づけた。さらに,心周期における頭蓋内容積変化波形とADC波形は,同-パターンで同期していたにもかかわらず,頭蓋内容積変化の大きさとΔADCは相関しなかったことから,頭蓋内容積変化(入力)あたりのΔADC(出力)も脳自体の力学的特性の情報を得られることが判明した。次年度は,測定精度の向上,撮像条件の最適化および測定時間の短縮化を図りながら,鑑別診断とシャント手術の適応が困難とされている特発性正常圧水頭症例に対して脳局所弾性解析を行い,その有用性を検討する予定である。昨年度は,脳の局所弾性の指標を確立するために,心周期における脳局所のΔADCの変化および頭蓋内容積変化との関係を,正常圧水頭症例を含めて検討した.その結果,脳の弾性が変化する正常圧水頭症では,健常群と比較してΔADCが有意に大きくなり,領域によってΔADCが異なったことから,ΔADCが脳の局所弾性を評価する指標になり得ると考えた.さらに,心周期における頭蓋内容積変化波形とADC波形は,同一パターンで同期していたにもかかわらず,頭蓋内容積変化の大きさとΔADCは相関しなかったことから,頭蓋内容積変化(入力)あたりのΔADC(出力)も脳自体の力学的特性の情報を得られることが判明した.そこで今年度はさらに本研究を推し進めて,測定精度の向上,撮像条件の最適化および測定時間の短縮化を図りながら,鑑別診断とシャント手術の適応が困難とされている特発性正常圧水頭症例においてΔADCによる評価を行った.その結果,特発性正常圧水頭症群においても,ΔADCは健常群と比較して有意に大きくなった.さらに,鑑別診断がしばしば困難な無症候性脳室拡大または脳萎縮と比較しても,特発性正常圧水頭症群のΔADCが有意に大きくなった.

これら群間でΔADCより有意差は小さいながらADCも有意に大きかったにも関わらず,ADCとΔADCに有意な相関が認められなかったことから,ΔADCはADCと必ずしも同じ情報を示していないことが判明した.すなわち,ΔADCはADCで得られない水分子の揺動のされ方,すなわち局所弾性に関わる情報を含んでいると考えられる.以上より,本解析法によって脳局所の動的弾性の情報を取得可能であり,正常圧水頭症など頭蓋内環境の局所変化を伴う病変の診断に役立つと結論づけた.
嗅皮質鋭波内で起こるニューロン発火活動の再活性化とその機能

(1)徐波睡眠中の前梨状皮質と前頭眼窩皮質において、互いのup stateとdown stateの出現タイミングを同調させることで、また、梨状皮質で起こる嗅皮質鋭波出現のタイミングを前頭眼窩皮質のup stateとdown stateの切り替わりのタイミングに合わせることで、特定の時間枠で情報のやり取りをしていることが分かった。(2)匂いを手掛かりとした摂食行動中に応答を変化させる嗅結節のニューロン群を発見した。同様のニューロン群はTenia Tectaにおいても見つかり、匂い入力をモチベーション/情動行動に変換する回路を見出した。1.実験パラダイムの確立とデータの収集徐波睡眠中、嗅皮質の鋭波に伴って起こる嗅皮質ニューロンの再活性化現象の様式と機能について調べることが本研究の目的である。今年度はラット/マウスに摂食行動もしくは摂食拒否行動を効率的にとらせる学習系の確立を行った。ラット/マウスに特定の匂いと砂糖(報酬)、もしくは嫌悪(もしくは無報酬)を学習させた。フィールド上に報酬もしくは嫌悪と結びついた匂いを付けた砂糖入り皿を提示し、動物が皿を見つけて近づき、報酬と結びついている匂いなら摂食行動を、嫌悪(無報酬)と結びついている匂いなら摂食拒否行動を取るように学習させた。学習成立後、ラット/マウスの嗅皮質に多数のテトロード電極を留置し、これを動かすためのマイクロドライブを頭蓋骨に取り付け、睡眠覚醒を判断するために後頭葉にビス電極を留置した。呼吸リズムをモニターするために、鼻腔内にサーミスタ(温度計)を留置した。これらの手術後、ラット/マウスに行動前睡眠→摂食/摂食拒否行動→行動後睡眠という一連の行動を取らせ、この期間中それぞれの電極等からのシグナルを継続的に記録した。摂食/摂食拒否行動中の嗅皮質からの記録を解析した結果、摂食行動中に特異的に応答するニューロン群が存在することを新たに発見した。2.嗅皮質鋭波と他の脳領域との相互作用嗅皮質鋭波の機能を解明するために、徐波睡眠中、他の脳領域との鋭波を介した相互作用があるかどうか調べた。嗅皮質と眼窩前頭皮質に多数のテトロードを埋め込み、徐波睡眠中の相互作用を調べた。その結果、嗅皮質鋭波は眼窩前頭皮質の脳波がdownからup stateになるタイミングに合わせて起こりやすいこと、眼窩前頭皮質の一部のニューロンが嗅皮質鋭波に同期して発火することなどが分かり、徐波睡眠中、嗅皮質と眼窩前頭皮質の間でダイナミックな相互作用が行われていることが分かった。嗅皮質の機能に迫るため、主に徐波睡眠中に起こる鋭波に着目し研究を進め、以下の結果を得た。1.嗅皮質鋭波と前頭眼窩皮質との相互作用徐波睡眠中、嗅皮質鋭波を介して嗅皮質と前頭眼窩皮質が相互作用をしているという仮説のもと、徐波睡眠中のラット前梨状皮質と前頭眼窩皮質から同時に多数のニューロン発火活動と局所脳波を測定した。その結果、(1)徐波睡眠中、前頭眼窩皮質は細胞が積極的に発火するup stateとサイレントになるdown stateを交互に繰り返した。この時、局所脳波は徐波となった。前梨状皮質もまた徐波が見られ、up-down stateの出現タイミングが前頭眼窩皮質と大まかに一致することが分かった。(2)前頭眼窩皮質のup-down stateの切り替わりのタイミングと前梨状皮質の鋭波出現のタイミングが一致する傾向があった。(3)前頭眼窩皮質のup-down stateのタイミングに一致した発火活動を示す前梨状皮質ニューロンが見つかった。また、前梨状皮質の鋭波に伴って発火する前頭眼窩皮質のニューロンも見つかった。これらの結果から、徐波睡眠中、嗅皮質と前頭眼窩皮質の間で積極的な相互作用があることが示唆された。2.匂いを手掛かりとした摂食行動に伴って発火する細胞と再活性化鋭波の機能を知るためには、鋭波でコードされている情報を抽出できるかどうかが大事であり、そのためには、嗅皮質がどのような入力に対して応答するのかを知る必要がある。匂いを手掛かりとした摂食行動/摂食拒否行動中のラット/マウス嗅結節亜領域から記録を取ると、摂食行動に関連して応答を増加させるもしくは減少させるニューロン群が見つかってきた。さらに、嗅結節の吻側にあるTenia tectaにおいても同様のニューロンが見つかってきた。また、これらニューロンの一部は摂食行動後の休息時に再活性化されることもわかってきた。神経生理学嗅皮質鋭波中に起こる再活性化の意義を知るためには、鋭波中に再発火するニューロンが覚醒時にどのような応答パターンを示したか重要である。本年度で摂食行動特異的に応答する嗅皮質ニューロンを発見したことで、今後、これらのニューロンの行動後徐波睡眠時の再活性化様式を調べることで嗅皮質鋭波の機能意義に迫れると期待される。

また、徐波睡眠中、嗅皮質と眼窩前頭皮質の相互作用についての理解が深まった。このことは、嗅皮質鋭波の機能が単に嗅皮質内での再活性化の場というだけでなく、他の脳領域との相互作用の場になっていることを示唆しており、今後、嗅皮質鋭波の機能的意義により迫っていけると期待される。よって、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。確立した行動の系を用いて、次の6点を主に検証する。(1)摂食行動時に特異的に応答した細胞群が行動後の徐波睡眠時に再活性化するかどうか、またその様式を行動前徐波睡眠時と比較して解析する。(2)同じセッション中で異なる匂いを用いて摂食行動を行わせる。異なる匂いに応答する嗅皮質の細胞群がその後の徐波睡眠中にどのような様式で再活性化するのかを検討する。(3)摂食拒否行動時に特異的に応答する細胞が存在するかどうかを検討する。また、見つかった場合は行動後徐波睡眠時の再活性化とその様式について検討する。(4)同一セッション内で起こる、摂食行動、摂食拒否行動のそれぞれに応答するニューロン群がどのような様式で行動後徐波睡眠時に再活性化するのか検討する。(5)行動後睡眠時に嗅皮質の活動を抑制することで、行動後睡眠時の嗅皮質での再活性化現象が記憶の固定化に関与しているかどうかを検討する。(6)徐波睡眠中の嗅皮質と眼窩前頭皮質との相互作用についてさらに詳しく解析する。データ解析用ソフトウエア等の導入を予定していたが、本年度は予定していたデータ解析よりも実験系の確立、データの収集を優先させたほうが本研究の遂行にとって有益であると判断したため、ソフトウエア等の購入を来年度に変更したため次年度使用額が生じた。データの収集が順調に進んだので、次年度に当該助成金を用いてデータ解析用ソフトウエア等を購入し、データ解析を進める。翌年度分の助成金は当初の計画通りに使用する予定である。
非平衡系における熱力学構造とその非線形動力学系に対する一般化

今年度は、非平衡系における熱力学構造の基本的な知見を得るために、対象としてブルカノ式噴火を取り扱い、そのような状況での熱力学的な構造を調べた。ブルカノ式噴火は、流体的な非線形現象と、相転移、相分離が複雑に絡み合う非平衡現象であり、このような対象を調べることは、本研究課題にも関連する重要な知見が得られる可能性がある。具体的には、ブルカノ式噴火をLennard-Jones(LJ)粒子系をもちいてモデル化し、LJ粒子系の二成分流体として記述した。この系をつかい、衝撃波管の実験に対応する条件でシミュレーションを行った結果、衝撃波と気泡生成を伴うブルカノ式噴火に特徴的な現象を再現することができた。また、熱力学的構造を調べるために、熱力学量をシミュレーションで得られる物理量から計算し、噴火現象に対する新たな知見をえた。これらの成果は、学会等で発表している。また、Lennard-Jones粒子系をもちいた古典粒子系において、熱伝導の問題を計算機シミュレーションにより調べた(共同研究)。LJ粒子を使うことにより、古典的な熱伝導はもとより、相変化等を伴う熱輸送現象も議論でき、古典的な理論では記述が難しい気液界面を伴う熱輸送現象が計算シミュレーションによって再現できた。現在、この非平衡定常状態における熱力学構造を探るべくシミュレーション、理論的な考察を行っている。さらに、これらとは全く違う立場から非平衡系の熱力学構造の研究を行っている。そこでは、細胞内化学反応ネットワークを模式化した化学反応の確率モデルを作り熱平常状態ではない全く違う非平衡定常状態を構成し、熱力学、統計力学的な観点から研究を行っている(共同研究)。今年度は、主として量子系と古典系における非平衡定常状態の性質を計算機シミュレーションによって調べた。具体的には、量子系において、微小なスピンクラスターを互いに温度の異なる熱浴と接触させ、その状況下での非平衡定常状態の性質を調べた。さらに、そのような状況下で周期的に振動する外場を導入し、温度勾配による非平衡定常状態と、周期外場によって駆動される非平衡定常状態の競合状態を調べた。この結果、Lindblad型のH-定理という数理構造が、まったく別のタイプのダイナミクスに対しても成立していることを示唆する結果が得られ、解析的な研究への足がかりが得られている。これらの成果は、現在論文にまとめている。また、古典系に対する研究として、非平衡状態での仕事から平衡状態間の自由エネルギー差を計算するJarzynski等式の具体的な多自由度系への適用を調べ始めている。これは、非平衡状態における熱力学的な構造を調べる上での重要な道具となりうる。さらに、多粒子系における相転移と熱伝導の共存する非平衡定常状態を共同で調べ、得られた成果を論文として投稿し掲載が決定している。また、相転移の非平衡ダイナミクスに関する研究成果も共同で調べ、現在出版されている。さらに非線形動力学系への熱力学の拡張に関連して、申請者が長年研究を行っている交通流系に対し、研究を行った。本年度は実際の高速道路上の交通流のデータの整理、解析をおこない、熱力学的な特徴を取り出そうと試みたが、データの量が膨大なため現時点では、まだそこまでは到達していない。ただ、整理が進みつつあるので、次年度には何か成果が得られるのではという期待がある。この段階までで得られた観測データの整理の結果は論文として出版されている。今年度は、古典系に対する研究として、非平衡状態での仕事から平衡状態間の自由エネルギー差を計算するJarzynski等式の統計力学的対象である多自由度系への適用を調べた。具体的には、Lennard-Jones粒子系に対して適応し、Jazynski等式を用いた非平衡状態での仕事から平衡状態を調べる方法:非平衡仕事法の、多体系に対する有効点、問題点等が明らかになった。この成果は2月にジョージア大学で行われたシミュレーションを用いた凝縮系の研究に関するワークショップで報告した。さらに、3月に行われる日本物理学会でも成果の発表を行う。また、相転移の非平衡ダイナミクスに関する研究成果も共同で調べ、現在出版が決定している。さらに非線形動力学系への熱力学の拡張に関連して、申請者が長年研究を行っている交通流系に対し研究を行った。昨年度は実際の高速道路上の交通流のデータの整理、解析をおこない、熱力学的な特徴を取り出そうと試みたが、データの量が膨大なため積極的な成果が得られなかった。今年度は、その点をふまえ、理想的な交通流状態の実験的な再現を行い、自発的な渋滞非渋滞相転移を世界で初めて実験的にとらえた。この実験の一部は、フジテレビ系情報番組「交通バラエティ日本の歩き方」で2003年10月13日(関東エリア)に放送されている。データの読み取り等の作業を現在行っており、投稿論文を準備している。

また、熱力学的構造を調べるために、熱力学量をシミュレーションで得られる物理量から計算し、噴火現象に対する新たな知見をえた。これらの成果は、学会等で発表している。また、Lennard-Jones粒子系をもちいた古典粒子系において、熱伝導の問題を計算機シミュレーションにより調べた(共同研究)。LJ粒子を使うことにより、古典的な熱伝導はもとより、相変化等を伴う熱輸送現象も議論でき、古典的な理論では記述が難しい気液界面を伴う熱輸送現象が計算シミュレーションによって再現できた。現在、この非平衡定常状態における熱力学構造を探るべくシミュレーション、理論的な考察を行っている。さらに、これらとは全く違う立場から非平衡系の熱力学構造の研究を行っている。そこでは、細胞内化学反応ネットワークを模式化した化学反応の確率モデルを作り熱平常状態ではない全く違う非平衡定常状態を構成し、熱力学、統計力学的な観点から研究を行っている(共同研究)。
血中ホルモン量を用いたサケ科魚類の成長率評価体系の構築

本申請は、サケ科魚類の成長率を評価するための複数の生理学的指標を確立し、これらを組み合わせた安定かつ高感度な成長率評価体系の構築することを目的とした。魚類の成長はインスリン様成長因子-I(IGF-I)およびIGF結合蛋白(IGFBP)が重要な役割を果たす。また、サケ科魚類の血中には少なくとも3種類のIGFBP(IGFBP-1a, -1b, -2b)が存在し、IGF-Iの活性をコントロールしている。血中のIGF-IおよびIGFBP-1bはそれぞれ正および負の成長指標としての有用性が期待されている。また、IGFBP-1aと呼ばれるタイプは、強い異化状態下で血中に誘導されると考えられているが、詳細な機能は不明であり、かつ血中量を測定する方法は確立されていない。当該年度は、まず血中IGFBP-1aの時間分解蛍光免疫測定法(TR-FIA)の確立を行った。大腸菌発現系で作製した組換えサクラマスIGFBP-1aを家兎に免疫して抗血清を作製し、また組換え蛋白をビオチンで標識することで、競合法によるTR-FIAの確立を試みた。結果、良好な標準曲線が得られ、かつサクラマスやニジマスといった他のサケ科魚類の血清希釈系列と平行性が認められた。抗体の交差反応性も認められなかったため、定量系が確立できた。一方で、確立した測定系を用いて絶食・再給餌実験に供したサクラマスの血中IGFBP-1a量を測定したところ、生物学的な反応がみられていない。このことは、抗体がIGFBP-1aのフラグメントを認識している可能性を示し、生物活性をもつIGFBP-1aのみを検出する方法が求められる。また、複数の指標を組み合わせた成長率評価体系の構築を進めた。IGF-IとIGFBP-1bを組み合わせたIGF-I/BP-1b比の反応を調べ、これがそれぞれ単独とは異なる「個体の代謝状態」を反映する指標となりえることを示唆した。29年度が最終年度であるため、記入しない。魚類の成長を評価することは、水産増養殖や資源管理において重要である。本研究は、サケ科魚類の高感度な成長率評価体系を構築することを目的とした。魚類の成長促進または阻害に関わる、血中のインスリン様成長因子-I(IGF-I)およびIGF結合蛋白-1b(IGFBP-1b)は、それぞれ正および負の成長指標としての有用性が期待されている。当該年度は血中のIGFBP-1bに着目し研究を進めた。まず、飼育実験でシロザケ稚魚の個体成長率と血中IGFBP-1b量の関係を調べたところ、高い負の相関が認められた。このことから、血中IGFBP-1bは負の成長指標として有用であると考えられた。また、正の指標である血中IGF-Iと組み合わせることにより、個体の成長状態をより複合的に評価できると考えられた。また野外調査により、シロザケ稚魚の降海回遊に伴う成長の変化を調べた。調査は北海道東部網走川流域および沿岸で実施し、採集地点は河川・河口・港・沿岸・沖合の5地点に設定した。採集した稚魚の血中IGF-IおよびIGFBP-1b量の測定を行い、成長状態をモニタリングした。その結果、調査年におけるシロザケ稚魚の成長は、5月において沖合に向かうほど低下するのに対し、6月においては沖合に向かうほど増加した。このことから、5月の稚魚は成長状態が悪いまま離岸し、一方で6月では良好な成長状態のまま沖合を離れたと考えられ、降海時期によりその後の生存が異なる可能性を示した。さらに、共同研究によりBritish Columbia(カナダ)周辺の11海域で採集したギンザケの血中IGFBP-1b量を測定した。海域ごとの血中IGFBP-1b量と水温および胃充満度との関係を調べたところ、両者と負の相関を示した。このことから、血中IGFBP-1b量を用いることで摂餌や水温による個体の代謝(異化)状態を検出できると考えられた。当該年度は、血中IGFBP-1bの負の成長指標としての有用性の検討、ならびに指標の展開を中心に研究を進めた。シロザケおよびカラフトマス稚魚の血中IGFBP-1b量と個体成長率の関係を調べ、それを野外調査に展開することで実際の降海回遊に伴う成長状態の変化をモニタリングした。また、平成29年度の計画である、ギンザケにおける負の成長指標としての血中IGFBP-1bの展開を繰り上げて実施した。指標の展開においては、血中IGFBP-1b単体を用いた成長評価に加えて、正の成長指標であるIGF-Iを組み合わせることによって正負の両側面から個体の成長状態を評価した。この方法は、本研究の目的である「安定かつ高感度の成長率評価体系の構築」に大きく寄与するものと考えられる。加えて、新たな指標候補であるIGFBP-1aと呼ばれるタイプについての検討も並行して進めている。当該年度は大腸菌発現系により大量作製した組換えIGFBP-1aを家兎に免疫し、特異抗血清を得た。また、組換えIGFBP-1aをビオチンで標識し、競合体を作製した。これらを用いてTR-FIAの確立を進めている。これについても着実に成果が得られていることから、順調に進展していると判断できる。

本申請は、サケ科魚類の成長率を評価するための複数の生理学的指標を確立し、これらを組み合わせた安定かつ高感度な成長率評価体系の構築することを目的とした。魚類の成長はインスリン様成長因子-I(IGF-I)およびIGF結合蛋白(IGFBP)が重要な役割を果たす。また、サケ科魚類の血中には少なくとも3種類のIGFBP(IGFBP-1a, -1b, -2b)が存在し、IGF-Iの活性をコントロールしている。血中のIGF-IおよびIGFBP-1bはそれぞれ正および負の成長指標としての有用性が期待されている。また、IGFBP-1aと呼ばれるタイプは、強い異化状態下で血中に誘導されると考えられているが、詳細な機能は不明であり、かつ血中量を測定する方法は確立されていない。当該年度は、まず血中IGFBP-1aの時間分解蛍光免疫測定法(TR-FIA)の確立を行った。大腸菌発現系で作製した組換えサクラマスIGFBP-1aを家兎に免疫して抗血清を作製し、また組換え蛋白をビオチンで標識することで、競合法によるTR-FIAの確立を試みた。結果、良好な標準曲線が得られ、かつサクラマスやニジマスといった他のサケ科魚類の血清希釈系列と平行性が認められた。抗体の交差反応性も認められなかったため、定量系が確立できた。一方で、確立した測定系を用いて絶食・再給餌実験に供したサクラマスの血中IGFBP-1a量を測定したところ、生物学的な反応がみられていない。このことは、抗体がIGFBP-1aのフラグメントを認識している可能性を示し、生物活性をもつIGFBP-1aのみを検出する方法が求められる。また、複数の指標を組み合わせた成長率評価体系の構築を進めた。IGF-IとIGFBP-1bを組み合わせたIGF-I/BP-1b比の反応を調べ、これがそれぞれ単独とは異なる「個体の代謝状態」を反映する指標となりえることを示唆した。今後は、新規指標候補である血中IGFBP-1aのTR-FIAを確立する。確立のためには、平行性の確認やアッセイ間およびアッセイ内変動についての検討などが求められる。また、確立した血中IGFBP-1aのTR-FIAを用いて、個体成長率の関係や、スモルト化に伴う季節的変化、ストレス環境下における誘導状態を調べるとともに、血中IGF-IやIGFBP-1bとの関係についても調べる予定である。また、当研究室の大学院生と共同でシロザケ稚魚の飼育実験を行い、水温や栄養状態がIGF-I、IGFBP-1bおよびIGFBP-1aなどに与える影響について検討する。また、ノルウェー・ユニ研究所のTom O. Nilsen博士らとの共同研究で、大規模海面養殖を行っている大西洋サケの血中IGFBP-1aおよび-1bを測定し、成長評価やストレス診断を実施する予定である。これにより養殖下において成長を停滞させない飼育条件を検討することができる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
磁力を用いた新たな温熱化学療法の開発

本研究では、マグネタイトを包埋させたマグネトリポソームを磁力により腫瘍部に集積させ、高い抗腫瘍効果を目指した。磁力を用いた集積の有無により、抗腫瘍効果の差を検討したが、有意差は観察されなかった。しかしながら、磁力集積を行った群ではマグネトリポソーム投与3日後でも腫瘍部にマグネトリポソームが残留しており、再温熱治療が可能であった。以上の結果から、磁力を用いた温熱療法は、マグネトリポソームの患部への残留を高め、高い抗腫瘍効果が期待できる。1.目的:マグネタイトを包埋させたリポソーム(マグネトリポソーム(以下MgLip)を患部に集積させることに注目した。磁石を用いることにより、MgLipを患部に効率良く集積させることが出来れば、投与量の減少につながる。さらに残留率が高ければ、繰り返しの温熱治療が可能となる。2.研究の方法:(1)マグネタイトの作製:100°Cで合成したマグネタイトが最大の発熱能を示したので、実験に用いた。粒子径は約10nmであった。(2)MgLipの作製:MgLipは、薄膜法により調整した。MgLipは粒子径を100nmに整えた。(3)MgLipの毒性評価:担がんマウスにMgLipを投与し、磁場を印加せず腫瘍体積を経時的に測定。(4)抗腫瘍効果:担がんマウスを用いてin vivoでの抗腫瘍効果を検討。1.コントロール群(C郡)2.温熱処理群(磁石集積有り)(A郡)3.温熱処理群(磁石集積無し)(B郡)(5)組織染色による評価:温熱処理後腫瘍部を摘出し、ベルリンブルー染色、TUNEL染色を行った。3.研究成果:(1) MgLipの毒性評価:in vivoで毒性は認めず。(2)抗腫瘍効果:C群とA群,C群とB群で有意差があった。A群とB郡では有意差はなかったが、腫瘍温度が45°Cに達するまでの時間はA郡の方が早かった。染色で比較すると、温熱処理1日後において、A群の方が、磁石集積を行わない群よりも、患部におけるMgLipの残留が多く観測された。一方、B群では7日後にはMgLipの残留は確認できなかった。このMgLipの残留の差が、磁石で集積した群において再度の温熱処理を可能にしたと考えられる。温熱処理後のアポトーシスの誘発を検討した。マグネトリポソームを磁力を用いて腫瘍部に集積させることにより、高濃度のマグネトリポソームを腫瘍内に残留させることができると考えられた。1)Her2発現胃癌細胞(NCI-N87,MKN-7)を使用し、皮下腫瘍モデルを作成する。4-6週のBALB/c-nu/nuマウスを用い、5×106個の細胞をエーテル麻酔下に左大腿部皮下に注射する。安定した増殖を促すためにマトリゲルマトリックスを用いる。長径6mm程度に増殖した段階で、標本を採取し、蛍光in situハイブリダイゼーション法(fluorescence in situ hybridization:FISH法)および免疫組織学的検査(ハーセプテスト)を用いHer2発現の程度を確認する。2)作成したHer2陽性胃癌皮下腫瘍モデルを用いて、尾静脈よりドセタキセルとトラスツズマブを注射し、抗腫瘍効果および経時的な腫瘍内のドセタキセルの濃度を測定する。各群の原発巣、各臓器(肝、脾、肺、腎)および血清をそれぞれ処理(アセトニトリルを加えてホモジナイズし、遠心後に上清を乾燥濃縮)し、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にてドセタキセル濃度を測定する。3)2)で得られた結果を基にドセタキセルおよびトラスツズマブの濃度を設定する。設定した濃度を基にPEGおよび抗体を付加したマグネタイトおよびドセタキセルを同時に包埋したリポソームを作成する。作成したリポソームのドセタキセル濃度はHPLCを用いて測定し、トラスツズマブ濃度はProtein assayを用いて測定する。局所投与においては180mg/ml程度のマグネタイト100μl投与し、0.51.5kVの磁場を加えることにより43°Cの温度上昇を認めており、静脈内投与においてもこのマグネタイト濃度および磁場の強さおよび時間を参考にしてリポソームを作成する。

長径6mm程度に増殖した段階で、標本を採取し、蛍光in situハイブリダイゼーション法(fluorescence in situ hybridization:FISH法)および免疫組織学的検査(ハーセプテスト)を用いHer2発現の程度を確認を行った。しかしながら、皮下腫瘍モデルの作成に日数がかかるため、以後の上記2)3)に関しては数サンプル採取できているが、現時点で数が揃っておらず、実験を進めていくことが必要である。現在2作成したHer2陽性胃癌皮下腫瘍モデルを用いて、尾静脈よりドセタキセルとトラスツズマブを注射し、抗腫瘍効果および経時的な腫瘍内のドセタキセルの濃度を測定する。各群の原発巣、各臓器(肝、脾、肺、腎)および血清をそれぞれ処理(アセトニトリルを加えてホモジナイズし、遠心後に上清を乾燥濃縮)し、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にてドセタキセル濃度を測定する。3)2)で得られた結果を基にドセタキセルおよびトラスツズマブの濃度を設定する。設定した濃度を基にPEGおよび抗体を付加したマグネタイトおよびドセタキセルを同時に包埋したリポソームを作成する。作成したリポソームのドセタキセル濃度はHPLCを用いて測定し、トラスツズマブ濃度はProtein assayを用いて測定する。局所投与においては180mg/ml程度のマグネタイト100μl投与し、0.51.5kVの磁場を加えることにより43°Cの温度上昇を認めており、静脈内投与においてもこのマグネタイト濃度および磁場の強さおよび時間を参考にしてリポソームの作成を予定している。1)作成したリポソームを尾静脈より注入し、磁石の有無による腫瘍および各種臓器のドセタキセル濃度およびマグネタイトの濃度を経時的に測定するさらに、磁場の有無による腫瘍表面の温度、ドセタキセル濃度の変化、抗腫瘍効果を検討する。磁石はネオジウム磁石を用いる予定である。
公家町の維持・管理体制に関する研究

本研究は、近世公家町の維持・管理体制の実態、およびそれを担う社会集団の役割を解明することを目的とし、主に近世前期を中心として検討を行った。その結果、以下の諸点が明らかとなった。(1)から近世における公家町の形成過程(2)をとりまく六箇所の惣門の建設過程と、それを境界装置とする「惣門之内」という空間概念の成立(3)之内における治安維持の実態(4)内において、内裏各殿舎の修理や朝儀会場の設営などを担った修理職奉行の成立過程本研究は、近世公家町の維持・管理体制の実態、およびそれを担う社会集団の役割を解明することを目的とし、主に近世前期を中心として検討を行った。(1)から近世における公家町の形成過程(2)をとりまく六箇所の惣門の建設過程と、それを境界装置とする「惣門之内」という空間概念の成立(3)之内における治安維持の実態(4)内において、内裏各殿舎の修理や朝儀会場の設営などを担った修理職奉行の成立過程(1)近世公家町の維持・管理体制に関する事例整理近世における公家町の維持・管理体制が明らかとなる事例を文献史料(江戸幕府の記録、公家の日記、町の記録など)から抽出し、時代、内容、担当した社会集団などに即して整理した。それと同時に、公家町の空間が明らかとなる絵画史料を収集し、空間的な変遷が明らかとなるように整理した。(2)近世修理職機構に関する考察これまで、近世公家町の維持・管理を担った集団としては、京大工頭の中井家に注目が集まり、組織の構成や職掌について検討が進んできた。だが、中井家のほかにも公家町に所在する建物の修理や公家町の清掃などに大きな役割を果たした集団として、修理職機構の存在を指摘できる。本年度は、これまでほとんど検討対象とはなってこなかった修理職機構について考察を進め、(1)中近世移行期における修理職の変容過程、(2)近世における修理職機構の構成とその変遷、(3)朝廷内での修理職機構の位置づけ、(4)修理職機構が担った具体的な機能の一端について明らかにした。その上で、現在はこうした点を論文としてまとめている。(3)研究支援データベースの構築上記の研究を進める上で収集した文献・絵画史料を整理し、データとして入力した。さらに、公家町の維持・管理体制の解明に参考となる研究、たとえば中世における内裏周辺の維持・管理に関する研究や、江戸や大坂における武家地、寺社地、町人地の維持・管理体制について検討した研究から、維持・管理の具体的な内容、それを担当した社会集団などを抽出しデータとして入力した。(1)近世公家町の維持・管理体制に関する事例整理近世における公家町の維持・管理体制が明らかとなる事例を文献史料(江戸幕府の記録、公家の日記、町の記録など)から抽出し、時代、内容、担当した社会集団などに即して整理した。(2)近世における公家町の形成過程とその空間的特質について公家町の維持・管理体制を考察する前提として、16世紀後半以降近世統一政権により公家町が建設されていく過程、および各時期における公家町の空間的特質を明らかにした。検討結果のうち一部は研究会で発表するとともに、現在は検討内容を論文としてまとめている。本研究は、公家町における維持・管理システムの具体的な姿を明らかにするとともに、それを担う諸社会集団の役割を解明することを目的としたものであった。研究期間中の研究業績として以下のものがある。(1)近世における公家町の形成過程について本研究では、公家町の維持・管理システムを検討する前提として、近世における公家町の成立過程とその空間的特質について考察を加えた。現在、その成果を以下の論文にまとめ、『建築史学』に投稿している。登谷伸宏「近世における公家町の成立とその空間的特質」(2)近世における修理職機構について近世において、内裏各殿舎の修繕、儀式式場の準備などは修理職機構が担っており、公町の維持・管理システムにおいて重要な役割を担っていた。本研究では、こうした修理職機構のうち、修理職機構の頂点にあった修理職奉行の成立過程を明らかにした。その成果として、以下の論文を日本建築学会大会の『学術講演梗概集』に投稿し、今年度の日本建築学会大会において発表する予定である。登谷伸宏「近世における修理職奉行の成立について」日本建築学会大会『学術講演梗概集』2010年度大会(北陸)(3)近世公家町の維持・管理体制について本研究では、公家町の維持管理システムの実態を明らかにするため、特に公家町内の維持・管理の実態に注目し、公家町の境界を限る六門の成立過程、六門の役割と門の管理主体などについて検討を加えた。その成果は、(1)に挙げた論文のなかでまとめている。さらに、公家町の維持・管理システムについて検討する過程で、近世京都の尿尿処理の問題を取り上げたが、その成果の一部を以下の論文として発表した。

登谷伸宏「近世における都市周辺集落の空間と社会-竹田村を事例として-」『地域間交流と都市・建築』2009年度日本建築学会大会(東北)建築歴史・意匠部門+都市建築史特別研究部門研究懇談会資料
遺伝性成人型系嚢胞腎マウスにおける腎嚢胞発症機構の解析

マウス成人型多発性嚢胞腎遺伝子であるpcyを近交系DBA/2及びC57BL/6マウスに導入して確立したDBA/2FG-pcy及びC57BL/6FG-pcyコンジェニック系統を使用し、多発性嚢胞腎症の発現の差異を比較検討した。DBA/2FG-pcyマウスで肉眼的に腎〓胞は、生後4週齢から認められた。しかし、C57BL/6FG-pcyマウスでは30週齢のみに認められた。組織学的な嚢胞性の病変は、両系統共に4週齢から認められた。加齢に従って、DBA/2FG-pcyマウスの腎嚢胞はび慢性に、C57BL/6FG-pcyマウスの腎嚢胞は限局性に認められた。またDBA/2FG-pcyマウスの30週齢では、正常なY組織がほとんど認められなかったのに比し、C57BL/6FG-pcyマウスの30週齢では、嚢胞は腎の一部を占めているに過ぎなかった。またDBA/2FG-pcyマウスの腎体重比は4週齢から30週齢まで有意に増加したのに比し、C57BL/6FG-pcyマウスの腎体重比では16週齢以降において増加が認められた。このようにpcy遺伝子による嚢胞腎の発現は、C57BL/6マウスの遺伝的背景より、DBA12マウスの遺伝的背景の方が顕著であった。一方、赤血球数、ヘマトクリット値の減少及び血小板数の増加が両系統共に認められたが、これらの変化はC57BL/6FG-pcyマウスよりもDBA/2FG-pcyマウスに著明であった。これらの所見は、pcy遺伝子による成人型嚢胞腎はかなり早い時期から発症し、またその発症程度及び血液学的変化は、遺伝的背景に依存していることが明らかとなった。嚢胞腎症における腎嚢胞発生機序の解明はようやく第一歩を進んだにすぎない。今後詳細な研究を進めるにはマウスの嚢胞腎モデルのみならず、ラットの嚢胞腎モデルも入手し、巾広い研究が不可欠である。またヒトの嚢胞腎患者には合併症(肝嚢胞、動脈瘤、大腸憩室など)が問題となっている。嚢胞腎マウスで観られた頭蓋内動脈瘤も今後併行して研究を進めねばならないと考えている。申請者において発見・育成されたコンジェニック系統(DAB/2FGーpcy)を遺伝学的および病理組織学的に詳細に検討し,雑誌に発表した(J.Am.Soc.Nephrol.)。本研究は国米カンサス医科大学,グランサム教授との共同研究で行い,新らたにヒト臨床例の合併症として観られる,動脈瘤の存在を報告し,ヒト嚢胞腎症に極めて類似した,優れたモデル動物であることを立証した。共同研究者の長尾は,新らたに育成したコンジェニック系統である(C57BL/6FGーpcy)とDBA/2FGーpcyマウスにおいて,遺伝的背景の異なる2系統が嚢胞の発症が異なることを発見し,発表した(EXp.Anim)。

すなわち,出生前より両系統の腎臓を経時的に観察し,DBA/2FGーpcyマウスでは,腎嚢胞が散在性に,早期に発症するのに対して,C57BL/6FGーpcyマウスでは,限局性にかつ後期に発生することを観察した。また,DBA/2FGーpcyマウスでは生後30週齢で全例死亡するのに対して,C57BL/6ーFGーpcyマウスでは生後70週齢でも生存しており,かつ嚢胞が軽度であることが判明した。ヒトの嚢胞腎においても発症時期がバラツイており,また人種差が報告されていることにより,遺伝学的背景の違いがこれらの現象を解明できるものと期待している。本知見は昨年7月の嚢胞腎国際サテライトシンポジュ-ム(於.京都市内)において発表し,世界の嚢胞腎研究者の注目をあびた。ヒトに観られる幼児型嚢胞腎のモデルとしてC57BL/6Jーcpkマウスが米国より導入され,申請者の発見・育成されたDBA/2FGーpcyマウスとの遺伝学的同座性についても検討を加え,各々の遺伝子が異なる座位に存在することを証明した(EXp.Anins.投稿中)。本研究の研究代表者において育成されたCongenic Strain(DBA/2FGーpcy)および米国カンサスメディカルセンタ-大学より分与された幼児型マウスC_<57>BL/6Jーcpkは各々順調に継代し,拡大繁殖も可能となり,腎嚢胞の発症経過を病理学的検索した。すなわち,DBA/2FGーpcyマウスと同じくCongenic StrainであるC_<57>BL/6ーpcyを育成し,遺伝学的背景が異なる2系統で,かつ同一のpcy遺伝子を有する2系統間において,腎嚢胞が異なっている知見を得ることができた。出生前より2系統の腎臓を経時的に観察し,D2ーpcyマウスでは散在性に発生するが,B_6ーpcyマウスでは限局性に発生することを観察した。また,D2ーpcyマウスでは生後30週齢にて全例死亡するのに対して,B_6ーpcyマウスでは生後70週齢においても生存し,嚢胞腎も軽度であることが判明した。本知見は1991年の嚢胞腎国際サラテイトシンポジュ-ム(京都)において発表し,実験動物学会誌において公表した。本知見は,ヒトの嚢胞腎において,人種差の問題,同一民族においても嚢胞腎の発症が極めて遅い患者も多数診断されることと考え合わせ,多くの研究者の注目を集めた。また,幼児型マウス(B_6ーcpk)と成人型マウスの交配実験より,cpk遺伝子とpcy遺伝子とは同一染色体上にない異なる遺伝子であることを検索した(実験動物学会誌)。嚢胞腎の合併症については,米国嚢胞腎グル-プとの共同研究により,D_2ーpcyマウスに脳動脈瘤が併発していることを公表した。ヒトの透析患者(腎不全)に診られる腎性貧血が,D_2ーpcyマウスに観察できる。D_2ーpcyマウスを腎性貧血モデル動物として用い,Erythropoietinの貧血改善実験を行い,ヒトの腎性貧血患者に対する結果と極めて類似した成果を得て,公表した。免疫組織学的には,尿細管の再吸収に関与するNa,KーATPaseについて,共同研究において進行され,今年度中に公表する予定である。本研究の研究代表者において育成されたCongenic Strain(DBA/2FG-pcy)および米国カンサスメディカルセンター大学より分与された幼児型嚢胞腎マウス(C57BL/6j-cpk)は各々順調に継代し、拡大繁殖も可能であり、腎嚢胞の発症経過も充分に観察することができた。すなわち、DBA/2FG-pcyマウスと同一のCongenic StrainであるC57BL/6-pcyマウスを育成し、遺伝学的背景が異なる2系統で、かつ同一のpcy遺伝子を有する系統間において、腎嚢胞発生が著しく異なるという極めて興味ある知見を得た。出生前よりこの2系統の腎臓を詳細に経時的に検索し、D2-pcyマウスでは散在性に拡く発生するが、B6-pcyマウスでは狭く限局性に発生することを観察した。
抗菌性ペプチドが免疫応答に与える影響

本研究では、LL-37と細菌由来のDNAが相互作用し、生体内で安定的に存在する可能性を示唆した。さらに、善玉コレステロールの成分であるApo-A1との相互作用も認めた。これらは、効果的に免疫系を刺激する作用や、メタボリック症候群と何らかの作用を示すことが考えられる。また、口腔歯肉上皮細胞に対して、LL-37やそれら複合体が、CXCL10の発現を上昇させる傾向がみられたが蛋白レベルにおいて顕著な増加を確認できておらず、明らかでない。菌性ペプチドLL-37は免疫応答を調節する能力があり、慢性炎症に強く関与していることが報告されている。慢性炎症の機序は、核酸とLL-37との複合体がTLRを介して免疫応答を持続的に誘導している事が主たる原因であるとされるが、LL-37のFPLRやP2Xレセプターを介する免疫応答の惹起も複合的に考慮に入れるべきである。これまで、乾癬などの疾患について報告されているが、口腔内の疾患に関しては何ら考察されておらず不明な点が多い。歯周病は口腔内における代表的な慢性疾患であるが、歯周病においてもLL-37が病態形成に強くかかわっていると推測している。本年は、LL-37の調製とそれを用いてLL-37の基本性質について評価した。まず、評価に用いたLL-37はペプチド合成機により化学合成後、ODS-HPLCにて精製した。精製物の同定はMALDI-TOF-MS分析により行い、同定後すべての評価に用いた。まず、DNA,RNAとの結合能について評価した。Pg菌(W83)からDNA、RNAを常法により抽出し、それら核酸分子との結合能力、酵素耐性について評価した。LL-37は重量比4倍以上の存在下ですべての核酸と結合するが、十分な耐酵素活性を発揮するには10倍以上のLL-37の存在が必要であることが分かった。LL-37が培養細胞に与える影響としては、繊維芽細胞であるhGF並びに上皮細胞Oba-9を評価に用いた。hGFはLL-37濃度依存的に細胞増殖を促進したが、Oba-9には促進作用は認められなかった。また、OBa-9を用いたhealing assayでは、無血清培地下において濃度依存的に抑制的であり、これは細胞増殖促進効果も同様であった。OBa-9を用いたサイトカイン産生については、LL-37濃度依存的にTNF-α、IL-1βのmRNAの発現増強が認められた。これまでの報告では、上皮細胞であるOba-9では、代表的な菌体成分であるLPS等ではTNF-αなどの炎症性サイトカインを誘導しにくい、もしくはされないと報告されている。Oba-9においてもTLR-9の発現が蛍光抗体法により確認できている事をあわせて考えると、LL-37もしくは核酸複合体がより効果的に上皮細胞に炎症サイトカインの産生を引き起こし、速やかな炎症を誘導する可能性が推測される。歯周病は口腔内における慢性疾患の代表的な疾病であるが、それら発症機序の詳細に関してはあまり明らかとなっていない。慢性疾患である乾癬において自然免疫機構の一つである抗菌性ペプチドLL37が、疾患の成立や維持に大きくかかわっていることが示されていることから、歯周病においても何らかの影響をもたらしているのではないかと考えられる。昨年度までに、LL37の化学合成と精製の後に、細菌由来のDNA(bDNA)どの相互作用に関して検討を行ってきており、本年は、更にLL37-bDNA複合体を用いた細胞への影響に関して重点的に行った。まず、評価に使用した細胞はTLR9の発現が報告されているhGFを中心に行った。また、感染初期段階におけるモデルとして上皮系細胞Oba-9細胞やCa9-22細胞も考慮し、Oba-9細胞ではTLR9の発現を共焦点顕微鏡下で確認した。まず、hGF細胞へLL37とDNA単独で細胞の応答をTLR9、TFN-αとβ、TNF-αのmRNAの発現を指標に検討した。抽出したDNAを培地に直接添加する事で細胞の刺激を行ったが、各mRNAの発現量は、顕著に反応しなかった。また制限酵素を用いて断片化した物や、LL37とDNAの複合体を形成させたものも、同様に反応に乏しかった。蛋白レベルで評価するために、TLR9の発現の変化をフローサイトを用いて検討した。しかしながら、現時点で顕著な発言の変化は認められていない。さらに詳細な検討が必要と考えられた。口腔内は絶えず微生物の侵入にさらされており、それら微生物に対する感染防御には、自然免疫が重要な役割を担っている。その中でも抗菌性ペプチドLL37は、抗菌活性だけでなく免疫機能を調節する働きがあることが知られている。

今回、歯周病原細菌であるPorphyromonas gingivalis(Pg)のDNA(bDNA)にLL37が安定的に結合し、bDNAに対して5倍量以上のLL37と混合し作用させることでDNaseIに対して抵抗性を発揮した。また、10%FCS中においても、細菌由来のDNAの分解を抑制することがわかった。これら効果は、RNAにおいても同様に認められた。また、生理的塩濃度下においてもこれら効果は認められることから、生体中で安定化させ、より長期にわたって免疫機能に作用を及ぼす可能性が考えられた。さらに、唾液中に存在するapolipoproteinA-1とも相互作用することが分かり、LL37が多様な分子と相互作用することで、種々の疾患の病態形成へも関与している可能性が考えられた。また、これら複合体やLL37、細菌由来のDNAが歯肉上皮細胞へ与える影響を評価した。まず、歯肉上皮細胞(Ca9-22)のDNAレセプターであるTLR9の発現を確認したところ、mRNAレベル、蛋白レベルで発現していることを確認した。ケモカイン、炎症性サイトカインの発現を幅広く検索したところ、LL37で処理した際にCXCL10のmRNAの発現の増強傾向が見られたが、蛋白レベルでの確認には至っていない。使用している細胞の応答がまちまちであり、評価系が安定していない。24年度が最終年度であるため、記入しない。樹状細胞等ではLL37とDNAとが複合体を組むことで、刺激を持続的に入れ、免疫系の活性化に寄与しているが、繊維芽細胞や上皮細胞においては刺激が入りにくくしている可能性もある。これら相反する効果があるかどうかを、使用する細胞等を検討するなどで、明らかにしていく。
動詞終止形のモーラ音素化と撥音否定形による同音衝突に関する実証的・理論的研究

本研究は、西日本、特に九州における動詞活用の特殊な性格:『古い二段活用が残る一方で新しく一段活用がラ行五段化する(「見ない」→「見ン」→「見ラン」)』という現象に着目したものである。古い活用と新しい活用が同居している原因について、西日本に広がる否定形「ン」と、九州でみられる動詞終止形の「ル」が「ン」になる現象とが同じ音になってしまい、否定か肯定かわからなくなってしまうのを避けるためであるという「同音衝突の回避」という仮説が立てられている。本研究はその仮説を調査によって実証し、さらにその実態を理論的に説明しようとするものである。