hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子ナノデバイスの高効率化へ向けた非熱浴的フォノン状態の量子制御

本研究では、量子ナノデバイスの動作効率の向上を実現するためにその動作効率を決定する非熱浴的フォノン環境の制御手法を理論的に提案することを目指している。前年度までの研究により非熱浴的フォノン環境がナノ構造間の励起エネルギー移動を支援する効果が明らかとなったが、本年度は、理論モデルへ測定系を導入し、非熱浴的フォノン環境の量子状態と励起エネルギー支援効果が、観測過程に対してどのように依存するのかを明らかにした。この研究成果は、観測過程によって非熱浴的フォノン環境の量子状態を制御できる可能性を示したものであり、非熱浴的フォノン環境制御による量子ナノデバイスの高効率化へつながる重要な知見と言える。また、単一フォノン環境の効果を取り扱うために、前年度までに導出した量子マスター方程式へ高次の相関関数を取り入れる拡張を行った。単一量子という最小単位でのフォノン制御を実現できれば、単に、より精密な熱制御を実現できるだけではなく、量子ナノデバイスの基本的動作原理自体を修正する新しい研究成果となる可能性がある。本年度の研究成果で拡張した量子マスター方程式をもとに単一フォノン量子状態の励起エネルギー移動に対する効果を明らかにすることができると考えている。以上のように、非熱浴的フォノン環境の量子状態制御による量子ナノデバイスの動作効率の向上を実現するための、重要な研究課題の一部を解決することができた。一方で、前年度に明らかとなった非熱浴的フォノン環境の励起エネルギー支援効果を応用した量子ナノデバイスの基本的モデルの考察も始めた。基本的原理に関する研究と並行して進めることで、より効果的に研究を推進させることができる。さらに、本研究から派生した研究課題である階層的環境による量子緩和ダイナミクス、超蛍光ーレーザークロスオーバー、量子熱力学などに関する研究も進め、新しい知見も得ることができた。本年度は、非熱浴的フォノン環境の量子状態と励起エネルギー支援効果が、観測過程に対してどのように依存するのかを明らかにし、観測過程によって非熱浴的フォノン環境の量子状態を制御できる可能性を示すことができた。当初の研究計画では、単一フォノン量子状態の解析および制御まで踏み込んだ成果を目指すものであったが、本年度の研究ではその目標までは達成されていない。しかし、単一フォノン量子状態について取り扱うための理論的定式化の準備は完了しており、次年度の当初からすぐに取り掛かれる状況は整っている。さらに、本来は次年度に計画していた非熱浴的フォノン環境の効果を応用した量子ナノデバイスの基本モデルに関する考察をすでに始めており、基本原理に関する研究と具体的なデバイス応用に関する研究の両方を並行して進めることで、より効果的な研究成果を挙げることを目指している。本年度の研究成果はまだ学術論文として公表されていないが、すでに論文投稿のための執筆作業を進めている。以上より、おおむね計画通りに研究を進めることができていると考えている。さらに、前年度と同様、当初の研究計画には含まれていなかった共振器QED系におけるレーザー超蛍光クロスオーバー、階層的環境による量子緩和ダイナミクス、量子熱力学などに関する研究も進めることで、当初想定していた範囲以上に本研究の重要性や汎用性を示すことができた。次年度は、まず、本年度に高次の相関関数を取り入れる拡張を行った量子マスター方程式をもとに、単一フォノン量子状態が励起エネルギー移動にもたらす効果を明らかにする。さらに、観測過程よって単一フォノン量子状態の効果がどのように影響されるのかを議論する。それらの研究と並行して、非熱浴的フォノン環境の励起エネルギー移動支援効果を応用した量子ナノデバイスの基本モデルを提案し、最終的に、情報伝達時間や忠実度などのデバイスの動作効率を表す具体的な指標が、非熱浴的フォノン環境に対してどのように依存するのかを評価し、量子ナノデバイスの動作効率向上のための、非熱浴的フォノン環境の量子状態制御を理論的に提唱する。また、最終年度であるため、学術論文としての投稿や国内外学会での発表などによって、本研究成果を積極的に社会へ公表および還元する。本研究を進める上で派生した、共振器QED系におけるレーザー超蛍光クロスオーバー、階層的環境による量子緩和ダイナミクス、量子熱力学などに関する研究も進め、非熱浴的環境と結合した非平衡開放系の量子ダイナミクスの物理を包括的に理解するとともに、量子ナノデバイスの高効率化へ向けた基本的な動作原理の解明を目指す。本研究では、量子ナノデバイスの動作効率を支配する非熱浴的フォノン状態を理解し、量子ナノデバイスの高効率化へ向けた非熱浴的フォノン状態に対する量子制御を理論的に提案することが目的である。デバイスの省エネルギー化や高効率化は重要な課題であり、熱損失エネルギー制御に関する研究が盛んに進められているが、量子ナノデバイス動作は非熱浴的フォノン環境との非熱的エネルギーのやりとりに支配されているため、非熱浴的フォノン環境の量子状態制御が実現できれば、量子ナノデバイスの省エネルギー化や高効率化へつながると期待される。平成29年度は、非熱浴的フォノン環境に対する非マルコフ量子マスター方程式を導出し、非熱浴的フォノン環境の量子状態を解明することを目指した。まず、注目系と非熱浴的フォノン環境が結合した系に対して時間依存射影演算子法を適用し、注目系および非熱浴的フォノン環境の両者に対する非マルコフ・非線形量子マスター方程式を導出した。導出された量子マスター方程式にはフォノン環境の非熱浴的性質を反映した非マルコフ性と非線形性が自然に含まれる。

さらに、導出された量子マスター方程式を用いて、二次の自己相関関数を数値的に求め、非熱浴的フォノン環境の量子状態を評価した。研究の成果として、量子ナノデバイスの基本要素である励起エネルギー移動をフォノン環境が支援するメカニズムが二種類存在することが分かった。それらのうち一方は熱平衡状態にある熱浴的フォノン環境の効果であるが、もう一方はコヒーレント状態にある非熱浴的フォノン環境の効果であることが分かった。従来までの研究では、フォノン環境は熱平衡状態にある熱浴としてしか考慮されてこなかったが、本研究で非熱浴的な非平衡・動的フォノン環境の重要性が示唆された。平成29年度は、非熱浴的フォノン系に対する非マルコフ量子マスター方程式の導出と、励起移動を増強・抑制する条件下における非熱浴的フォノン状態の解析を目標として研究を進め、おおむね順調に進めることができている。非熱浴的フォノン系に対する非マルコフ量子マスター方程式の導出については、時間依存射影演算子法を用いて、注目する電子系だけではなくフォノン環境に対する量子マスター方程式も導出することができた。非熱浴的フォノン状態の解析については、フォノン系に対する二次の自己相関関数を数値的に評価することで、励起エネルギー移動を支援する非熱浴的フォノン環境がコヒーレント状態にあることを解明することができた。また、現状では、当初目標として掲げたフォノン量子数確定状態や単一フォノン状態の評価には至っていないが、フォノン系に対する量子マスター方程式へ高次のフォノン系の相関関数を取り入れることによって可能になると予想が立てられており、おおむね計画通りに研究を進めることができている。当初の研究計画には含まれていなかったが、非熱浴的環境とし光子系を考え共振器QED系における階層的環境構造に注目することで、レーザーと超蛍光のクロスオーバーに対する全量子論を構築することもできた。この研究成果も非熱浴的環境の量子状態制御に対する研究を従来の想定とは異なる視点から進展させることにつながり意味があると考えられる。本研究では、量子ナノデバイスの動作効率の向上を実現するためにその動作効率を決定する非熱浴的フォノン環境の制御手法を理論的に提案することを目指している。前年度までの研究により非熱浴的フォノン環境がナノ構造間の励起エネルギー移動を支援する効果が明らかとなったが、本年度は、理論モデルへ測定系を導入し、非熱浴的フォノン環境の量子状態と励起エネルギー支援効果が、観測過程に対してどのように依存するのかを明らかにした。この研究成果は、観測過程によって非熱浴的フォノン環境の量子状態を制御できる可能性を示したものであり、非熱浴的フォノン環境制御による量子ナノデバイスの高効率化へつながる重要な知見と言える。また、単一フォノン環境の効果を取り扱うために、前年度までに導出した量子マスター方程式へ高次の相関関数を取り入れる拡張を行った。
界面不安定性による磁化プラズマの乱流混合過程の解明とその実験的検証

本研究は磁化プラズマ中での界面不安定を数値計算及びレーザー宇宙物理実験を用いて解析した。理論的には、磁気流体シミュレーションと界面シートモデルを用いて、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定における磁場の役割として、磁場増幅と不安定抑制の効果があることを明らかにした。理論モデルを検証するため、大阪大学の激光レーザーを用いたレーザープラズマ実験を実施した。平成29年度の実験では、可視光のシャドウグラフ計測で、界面擾乱が不安定成長する様子を捉えることに成功した。さらに、B-dotプローブを用いた磁場計測にも成功し、界面不安定によって駆動された乱流中で増幅された磁場の信号を捕らえることができた。様々な分野においてリヒトマイヤー・メシュコフ不安定(RMI)などの界面不安定性と磁場との相互作用が、近年急速に注目を集めている。本研究では、磁化プラズマ中のRMI実験を世界に先駆けて成功させることを目指している。大阪大学の激光HIPERレーザーを主に利用し、初年度である26年度には、RMI実験に適したターゲットデザインの確立を目的とした実験を実施した。磁場入りRMI実験に必要な要素は(1)衝撃波、(2)密度擾乱、(3)外部磁場である。衝撃波を生成するために平行平板CHターゲットにレーザーを照射し、永久磁石により外部磁場を印可した。密度擾乱はCHターゲットの裏面側表面に波形の凹凸を付けることで与える。さらに、チャンバー内を約5Torrの窒素ガスで満たすことで、CHターゲットと窒素ガスによる接触不連続面を形成させた。本年度の実験によって、明らかに初期擾乱起因と思われるRMIの成長を観測することに成功した。初期擾乱の波長やレーザーの集光径を変化させることで、RMIの成長を制御できることも明らかになり、今回考案されたターゲットデザインの有用性を示すことができたと言える。一方、理論面では反射・透過衝撃波によって生成されるバルク渦度の効果について、線形理論モデル及び非線形数値シミュレーションを用いて解析を行った。その結果、強い衝撃波の場合には、バルク渦度はRMIの成長を顕著に抑制することが明らかになった。レーザープラズマ実験では、マッハ数が10を越えるような強い衝撃波が発生しているため、このようなバルク渦度の効果は、今後の実験結果の解釈の際に非常に重要になると考えられる。また、ターゲット物質の状態方程式の特徴によって、RMIの不安定成長が抑制される条件についても理論的に解析を行い、レーザー核融合実験への応用などを考察した。「磁場」と「乱流混合」が様々なプラズマ現象でホットなキーワードとなっている。本研究は、界面不安定の一つであるリヒトマイヤー・メシュコフ不安定に着目する。まず、宇宙プラズマに見られる界面不安定駆動の「磁気乱流」の特性を理解し、観測される星間磁場との比較を通して「乱流と磁場」の相互作用を明らかにする。そして、「磁化プラズマ中の乱流混合」を、制御できるまでに理解を深めることで、慣性核融合プラズマへの応用も視野に入れて研究を進める。本研究の最大の特色は、理論シミュレーションに加えて、レーザープラズマを用いた実験的検証も平行して行う点である。これらによって、観測や実験に裏付けられたロバストな理論モデルが構築できると確信している。実験面では計測技術の成熟によって、外部磁場中でのリヒトマイヤー・メシュコフ不安定の成長過程及び磁場の計測に成功した。固体ーガス界面に初期に与えられた擾乱が、レーザー駆動衝撃波の通過によって不安定成長し、10倍以上の擾乱振幅の増大を観測した。その形状は指型に延びており、固体ーガス界面のように密度比の大きな界面における不安定性の特徴と一致している。また、0.1テスラ程度の永久磁石によって印可した外部磁場の有無によって、プラズマの持つ磁場強度に大きな違いがあることも明らかに出来た。しかしながら、界面不安定の成長による磁場の増幅という、定量的な部分については依然として決着がついておらず、次年度以降も実験に改良を加えつつ引き続き研究を進めていく予定である。レーザー実験に関しては、今年度も大阪大学レーザーエネルギー学研究センターの大型レーザーを用いた共同利用・共同研究課題「リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性による磁化プラズマの乱流混合過程」として、約一週間の実験を実施した。今年度は、精度が飛躍的に向上した可視光計測によって、界面擾乱が不安定成長する様子をきれいに捕えることに成功した。また、不安定性によって増幅された磁場の情報も、再現性よく計測することができた。その結果、例えば磁場計測に関して、現状の計測器の配置では本来期待していた効果による磁場の変化を観測することが出来ないなどの課題も明らかになり、これに関しては今後の実験で改善していきたいと考えている。理論面では、磁化プラズマ中でのレーザープラズマ相互作用に関する新しい研究展開も行っている。レーザーからプラズマへのエネルギー変換過程は、その後の流体不安定の成長にとっても極めて重要なプロセスであるため、この理解を主に粒子シミュレーションを用いて詳しく解析を進めている。次年度以降も、粒子シミュレーションによるプラズマ加熱現象を扱いながら、さらに三次元磁気流体シミュレーションによる界面不安定の解析にも取り組む予定である。本研究では、プラズマ中の界面不安定、特にリヒトマイヤー・メシュコフ不安定(RMI)、における外部磁場の影響を、レーザー実験と理論シミュレーションの両面から検証している。このような不安定性は、超新星爆発衝撃波と星間プラズマとの相互作用の際に重要になり、星間乱流や磁場増幅の起源になりうると考えられている。また、慣性核融合プラズマでは、球殻状ターゲットを高強度レーザーで爆縮する際に、界面不安定が起因となる乱流混合の制御が鍵となっている。

もしこのような不安定性が発生してしまうと、均一な効率的圧縮が妨げられ、核融合点火の大きな障害となっている。本研究では、界面不安定と磁場との相互作用を精査することで、界面擾乱の非線形進化の理解し、最終的には不安定成長の抑制にまで結びつけることを目標としている。実験的研究の実績としては、これまでの三年間は大阪大学の激光レーザーを用いた実験を実施してきた。今年度もレーザーエネルギー学研究センターの「大型レーザー装置による共同利用・共同研究」に引き続き採択され、実験の実施が決定している。昨年度には、これまでの実験成果をレーザー学会と日本物理学会で初めて発表することができた。一方、理論面では、磁気流体シミュレーションと渦シートモデルの比較を進め、その成果を論文として発表することができた(Matsuoka, Nishihara, and Sano, J. Nonlinear Sci., 2017)。また、これまで注目されていなかった不安定抑制機構として、リップル衝撃波が残すバルク渦度の効果についての解析を進めている。この効果は、プラズマの状態方程式に強く依存し、圧縮性の高い流体の場合により顕著になることが明らかになっている。実験的研究に関しては、国内最大の大出力レーザーである大阪大学激光レーザーを用いた実験を行ってきた。これまでの三年間は毎年度、一週間程度の実験期間を獲得し、磁化プラズマ中のリヒトマイヤー・メシュコフ不安定(RMI)実験を実施した。昨年度の実験では、ポリスチレン表面の初期擾乱がレーザー駆動衝撃波の通過後にRMIによって振幅が数十倍も増幅される様子を観測することに成功した。その成長速度はおよそ秒速5キロメートル程度となり、これは理論的な予測とよい一致を示している。また、透過衝撃波や窒素ガスとの界面速度がほぼ一定で、実験の時間スケールでは原則が無視できることも確認できた。これらの結果から、レーザープラズマを用いたRMIの実験フォーマットは確立できたと考えている。残る課題は、プラズマ中の磁場強度の見積りであり、これについては最終年度に取り組む予定である。理論シミュレーション面では、以前に行ったRMIの二次元磁気流体シミュレーションの結果を、渦シート近似によって記述するモデルの構築を行った。磁場が存在する場合、界面には単なる渦シートだけではなく、電流シートも付随するため、この電流シートを含むモデルの構築に世界で初めて成功した。この電流渦シートモデルは、磁気流体シミュレーションで明らかになった、RMIによる磁場増幅現象や、ある臨界値を越える強磁場によるRMIの抑制過程などの特徴をきれいに再現することができる。これによって、界面の運動が磁場中のRMI成長の本質であることが示せただけでなく、大規模な磁気流体シミュレーションを行う代わりに、このシンプルなシートモデルでRMIの進化を近似的に予測する事が可能となる。
超音波伝播速度による強度発現途上にあるコンクリートの弾性係数評価方法に関する研究

コンクリートの超音波速度は,細骨材量や粗骨材量などコンクリート中の材料の構成の影響を強く受け,セメントマトリックス強度が小さい強度発現途上の若材齢コンクリートでは,その傾向が著しい.したがって,超音波計測の結果を汎用的なものとするためには,骨材量の影響を適切に評価しなければならない.本研究では,骨材の超音波速度がその容積率に応じてコンクリートの超音波速度に寄与するとしたモデルを考え,骨材量がコンクリートの超音波速度に及ぼす影響の定量化を試みた.さらに,それらの結果を基に,コンクリートの超音波速度の計測結果から,若材齢コンクリートの弾性係数の変化を評価する手法を提案した.コンクリートの超音波速度は,細骨材量や粗骨材量などコンクリート中の材料の構成の影響を強く受け,セメントマトリックス強度が小さい強度発現途上の若材齢コンクリートでは,その傾向が著しい.したがって,超音波計測の結果を汎用的なものとするためには,骨材量の影響を適切に評価しなければならない.本研究では,骨材の超音波速度がその容積率に応じてコンクリートの超音波速度に寄与するとしたモデルを考え,骨材量がコンクリートの超音波速度に及ぼす影響の定量化を試みた.さらに,それらの結果を基に,コンクリートの超音波速度の計測結果から,若材齢コンクリートの弾性係数の変化を評価する手法を提案した.コンクリートの超音波速度は,細骨材量や粗骨材量などコンクリート中の材料の構成の影響を強く受け,セメントマトリックス強度が小さい強度発現途上の若材齢コンクリートでは,その傾向が著しい.したがって,超音波計測の結果を汎用的なものとするためには,骨材量の影響を適切に評価しなければならない.本研究では,骨材の超音波速度がその容積率に応じてコンクリートの超音波速度に寄与するとしたモデルを考え,今年度は特に粗骨材量がコンクリートの超音波速度に及ぼす影響の定量化を試みた.平成21年度の研究では,(1)W/C=45%,細骨材容積率Sc=40%のモルタルについて,アーレニウスの反応速度則に基づいた超音波速度上昇特性の温度依存性を定量化,(2)骨材容積率に基づいたコンクリートの超音波速度計算モデルを提案し,粗骨材量が超音波速度に及ぼす影響とモデルの精度の検討,(3)疑似若材齢コンクリートを用いた超音波速度と動弾性係数の関係に粗骨材量が及ぼす影響の検討を行った.これらの結果,骨材量の影響を考慮したコンクリートの超音波速度計算モデルの妥当性を示すとともに,有効材齢0.5日未満の領域では精度の検討が必要であることを明らかにした.また,コンクリートの超音波速度と動弾性係数の関係には,骨材容積率があまり影響を及ぼさないことも明らかにした.コンクリートの超音波速度は,細骨材量や粗骨材量などコンクリート中の材料の構成の影響を強く受け,セメントマトリックス強度が小さい強度発現途上の若材齢コンクリートでは,その傾向が著しい.したがって,超音波計測の結果を汎用的なものとするためには,骨材量の影響を適切に評価しなければならない.本研究では,骨材の超音波速度がその容積率に応じてコンクリートの超音波速度に寄与するとしたモデルを考え,骨材量がコンクリートの超音波速度に及ぼす影響の定量化を試みた.平成22年度の研究では,(1)骨材量が超音波速度に及ぼす影響を定量化するために2種類の計算モデルを提案し,それぞれの特性および精度について検討し,(2)粗骨材容積率を同一とし粗骨材粒子サイズを変えたコンクリートの超音波速度を計測し,粗骨材粒子サイズが超音波速度に及ぼす影響を確認,(3)プロクター貫入試験によるモルタル凝結試験と超音波速度計測を同時に行い,貫入抵抗と超音波速度の関係を把握する等の検討を行った.この中で,若材齢コンクリート超音波速度には骨材容積率だけではなく,骨材の粒子サイズが影響することが明らかになった.一方,コンクリートの動弾性係数は粗骨材粒子サイズの影響を受けにくいことを確認したので,超音波速度計測結果からコンクリートの動弾性係数を推定するためには,粗骨材粒子サイズの補正が必要であるといえる.この補正パラメータには最も簡単な粗粒率FMを用いることができると考えており,今後この部分の検討を継続する.また,プロクター貫入抵抗とモルタルの超音波速度の関係については,超音波速度計測によるモルタルの凝結試験が可能であることを示すとともに,モルタルの細骨材容積率による補正方法の提案を行った.コンクリートの超音波速度は,細骨材量や粗骨材量などコンクリート中の材料の構成の影響を強く受け,セメントマトリックス強度が小さい強度発現途上の若材齢コンクリートでは,その傾向が著しい.したがって,超音波計測の結果を汎用的なものとするためには,骨材量の影響を適切に評価しなければならない.本研究では,骨材の超音波速度がその容積率に応じてコンクリートの超音波速度に寄与するとしたモデルを考え,骨材量がコンクリートの超音波速度に及ぼす影響の定量化を試みた.平成23年度の研究では,粗骨材容積率を同一とし粗骨材粒子サイズを変えたコンクリートの超音波速度を計測し,粗骨材粒子サイズが超音波速度に及ぼす影響を確認した.また,粗骨材の代わりにガラス球(ビー玉)を用いたコンクリートによる実験方法についても検討した.この中で,若材齢コンクリート超音波速度には骨材容積率だけではなく,骨材の粒子サイズが影響することが明らかになり,その影響の定量化の必要性を示した.

一方,コンクリートの動弾性係数は粗骨材粒子サイズの影響を受けにくいことを確認しているので,超音波速度計測結果からコンクリートの動弾性係数を推定するためには,粗骨材粒子サイズの補正が必要であるといえる.この補正パラメータには最も簡単な粗粒率FMを用いることができると考えており,今後この部分の検討を継続する.
和牛の遺伝的改良を目的とした血液凝固第ＸＩ因子欠乏症の生産性に与える影響の解明

血液凝固第XI因子欠乏症は黒毛和種牛に見られる出血性の遺伝性疾患である。本疾患の出血傾向自体は軽微であるが、その遺伝子頻度はきわめて高く、もし本疾患が肉牛の生産性に影響を与えるなら、経済的損失は多大となる。そこで本研究では、第XI因子欠乏症と異常産や肉の形質との関連について大規模な調査を行った。その結果、第XI因子欠乏症では流産等の異常産の発生頻度が高い傾向があるが、新生仔の異常やの瑕疵等の枝肉形質には顕著な影響は与えないことが明らかとなった。血液凝固第XI因子欠乏症は黒毛和種に見られる出血性の遺伝性疾患である。本疾患の出血傾向自体は軽微であるが、異常産や繁殖障害の原因となっている可能性も示唆されている。一方、本疾患の遺伝子頻度はきわめて高く、全個体の10%近くが本疾患を呈していると推測されている。したがって、もし本疾患が生産性に何らかの影響を与えるなら、その経済的損失は多大である。そこで本研究では、第XI因子欠乏症と異常産や繁殖障害との関連について大規模な調査を行うとともに、発症牛を用いた卵巣機能等の生理学的解析等を行うことで本疾患が和牛の生産性に与える影響を総合的に明らかとすることを目的とする。本年度は以下の研究を行い所定の成果を得た。全国の畜産、獣医関係機関の協力により、流死産等の異常産や繁殖異常のサンプルを大規模に収集し、これらの形質とF11遺伝子の遺伝子型との関連についての解析を行った。その結果、F11ホモ個体では、流産、死産等の異常産の発生頻度が正常個体に比べて有意に高いことが明らかとなった。これらの結果より、第XI因子の欠損が、実際に異常産や繁殖異常に関与している可能性が強く示唆された。また、連続して新生仔を繰り返した繁殖牛を調べたところ、母牛、仔牛がともにF11遺伝子の変異型のホモであることが明らかになり、母牛と仔牛が同時に変異型のホモである場合に新生仔死を高頻度で引き起こす可能性が示唆された。以上のことから、黒毛和種の血液凝固第XI因子欠乏症は繁殖性に好ましくない影響を与えるものと考えられ、今後黒毛和種の育種では排除の対象とするべきであると考えられた。前年度までの研究により、血液凝固第XI因子欠乏症個体では流産等の異常産の発生頻度が高いが、新生仔死の間には顕著な関連はないこと、血液凝固第XI因子欠乏症は黒毛和種の筋肉内点状出血等の枝肉の瑕疵および、枝肉重量等のその他の枝肉形質に顕著な影響を与えないことを明らかにしている。そこで本年度は、継続して異常産の発生頻度、枝肉形質への影響について調べるとともに、これまでに第XI因子欠乏症の母牛が、第XI因子欠乏症を出産した場合に異常産を呈する例が知られていることから、母子ともに第XI因子欠乏症であった場合に、異常産や、新生仔の異常の出現頻度が増加する否かについて調べた。また、第XI因子欠乏症以外の要因が疑われる出血性疾患についても調べた。各県より収集された新生仔異常を呈する子牛とその母親108組、計216個体についてF11の遺伝子型を調べたところ、母子ともその遺伝子頻度に大きな違いは認められなかったが、F11-/-の母牛から生まれた9頭の新生仔異常のうち4頭はF11-/-であり、新生仔異常の子牛では母牛、子牛がともに第XI因子欠乏症発症個体である例が多い傾向が見られ、母子がともに第XI因子欠乏症発症個体である場合には新生仔異常となる可能性は、現時点では否定できないとの結論に至った。また、異常産の発生頻度、枝肉形質への影響についはこれまでの結果と同様であった。一方、これまでの黒毛和種の繁殖牛のスクリーニング調査の結果、F11遺伝子が正常であっても、新生仔に血液凝固時間の顕著な延長がみられる個体が存在することが明らかとなっている。これらの血液凝固異常も、流産、死産、新生仔死等の繁殖異常に関わっている可能性が考えられたため、これらの出血傾向を示す個体の特定とサンプリングを行った。前年度の研究により、血液凝固第XI因子欠乏症個体では流産等の発生頻度が高い可能性を示す結果が得られたことから、本年度は下記の2課題について、血液凝固第XI因子欠乏症と家畜生産性の関係を明らかにすることを試みた。1.全国の各地域の黒毛和種に発生した新生仔死亡等について、新生仔およびその母親の血液を採取し、F11の遺伝子型のタイピングを行った。得られたF11の遺伝子型により、これらの形質とF11遺伝子型との関連について調べ、その遺伝子頻度を正常個体の遺伝子頻度と比較した。

その結果、死亡個体およびその母親のF11遺伝子の遺伝子頻度と、正常個体の遺伝子頻度の間に有意な差は認められず、したがって、血液凝固第XI因子欠乏症と新生仔死の間には顕著な関連はないことが推測された。2.全国各地域の地域集団より、肥育牛のサンプルと枝肉情報を収集した。特に血液凝固異常が屠殺時に筋肉内微少出血を引き起こしている可能性も指摘されていることから、筋肉内出血を呈している個体のサンプリングも行った。これらのサンプルについて、F11の遺伝子型のタイピングを行い、遺伝子頻度を算出するとともに、枝肉重量、ロース芯面積、皮下脂肪厚、マーブリングスコアなどの各種枝肉形質、さらに筋肉内出血とF11遺伝子型との関連を調べた。その結果、F11の遺伝子頻度は地域集団によって大きく異なっていることが明らかとなった。また、これらの集団では、F11の遺伝子型はいずれの枝肉形質とも有意な関連は認められず、血液凝固第XI因子欠乏症は黒毛和種の枝肉形質に顕著な影響を与えないことが明らかとなった。この結果は、血液凝固第XI因子欠乏症の発症を予防するためにF11遺伝子を指標とした選抜を行っても、枝肉形質には影響を与えないことを示すものであり、今後の血液凝固第XI因子欠乏症の発生を予防するための選抜育種にとって重要な知見であると考えられた。平成23年度の研究計画では下記の課題に取り組むことを計画した。1.異常産、繁殖異常個体の大規模サンプリング2.F11遺伝子型簡易検出法の確立3.F11遺伝子型のスクリーニングと解析4.第XI因子欠乏症発症個体の同定と導入5.ノックアウトマウスを用いた第XI因子が個体発生に与える影響の解明上記のうち、5以外については予定通りに研究計画が実施され、所定の成果が達成されている。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は以下の二つの課題を当初の研究実施計画において設定している。1.異常産について、新生仔およびその母親の血液を採取する。得られたサンプルについて、F11の遺伝子型のタイピングを行う。得られたF11の遺伝子型と、異常産、繁殖障害のデータを用いた統計遺伝学的な解析により、これらの形質とF11遺伝子型との関連を明らかにする。その結果、有意な関連が認められた場合には、F11変異遺伝子より生じる異常産、繁殖障害による和牛生産への経済的影響を推定する。2.各地域より、肥育牛の枝肉のサンプルと枝肉情報も収集する。特に血液凝固異常が屠殺時に筋肉内の微少出血を引き起こしている可能性も指摘されていることから、ランダムにサンプルを収集するとともに、筋肉内出血を呈している個体を特定したサンプリングも行う。これらのサンプルについて、F11の遺伝子型のタイピングを行い、枝肉重量、ロース芯面積、皮下脂肪厚、マーブリングスコアなどの各種枝肉形質、さらに筋肉内出血等の形質とF11遺伝子型との関連を明らかにする。もし、特定の枝肉形質とF11遺伝子型との有意な関連が認められた場合には、F11変異遺伝子が和牛生産に与える影響を評価する。本年度研究では、上記の課題を研究計画に従って実施した結果、死亡個体およびその母親のF11遺伝子の遺伝子頻度と、正常個体の遺伝子頻度の間に有意な差は認められず、したがって、血液凝固第XI因子欠乏症と新生仔死の間には顕著な関連はないこと、F11の遺伝子頻度は地域集団によって大きく異なるが、F11の遺伝子型はいずれの枝肉形質とも有意な関連は認められず、血液凝固第XI因子欠乏症は黒毛和種の枝肉形質に顕著な影響を与えないことが明らかとしている。したがって、研究計画に沿っておおむね順調進展していると判断した。
南アジア世界の構造変動とネットワーク

本研究は、すでに平成10年度に実施予定である、重点領域研究「南アジア世界の構変動とネットワーク-多元的共生社会の発展モデルを求めて」を円滑に行うための企画調査を目的として実行された。まず、1997年11月29日に、研究計画班メンバーを集めて、第一回準備会全体会を開催した(於東京大学東洋文化研究所)。本重点領域研究の全体の目的・研究方針、研究組織、予算などについて活発な討議が行われた。また現重点領域「現代中国の構造変動」の領域代表・毛里和子氏、評価委員松井透氏をゲストとして招き、中国プロジェクトの経験・留意点などについて講演を願い、また南アジア学会からの全面的協力を約束された。次に、総括班は3回にわたり、総括班会議を開き、平成10年度の全体会の準備と日程(7月4-5日、および12月3-5日)、また重点領域研究遂行のための業務分担などを決定した。すなわち、各研究班代表の業務の他に、以下の担当が決定され、その準備活動を開始した。全体総括(長崎暢子)、総括班予算・事務局(柳沢悠)、国際研究集会(中里成章・押川文子)、国内集会(広瀬崇子、秋田茂)、広報・ニューズレター(水島司)、雑誌・研究報告(小谷汪之)。さらに領域代表長崎暢子は、97年12月14日-98年1月13日まで、インド出張し、ボンベイの女性学研究センター(RCWS)をはじめ、プ-ナ、アフメダーバード、ニューデリーなどに於いて各研究機関と交流し、国際研究集会の土台を作った。さらに各研究計画班は一回以上の準備研究会を持って、平成10年度の円滑、かつ、支障なき研究の土台作りをすすめている。
アカガレイ仔魚生残に関する乱流・照度仮説の検証

アカガレイ仔魚は,孵化直後から継続的に成長の速い個体ほど生残しやすい傾向を示し,2007-2011年級群のうち,2007年級群は高水温を経験し成長率が高かった。しかし最も成長率が低かった2008年級群がその後卓越年級群となった。成長率は全体として乱流強度の指標となる風速が増すとわずかに高くなっていたが,餌であるかいあし類ノープリウスの密度や水温,全天日射量とは明瞭な関係はみられなかった。卓越年級群の発生は,摂餌開始期の摂餌の成否や成長率よりもむしろ,浮遊期以後の生残過程によって強く影響を受けているのかもしれない。アカガレイの卓越年級群の発生には,浮遊仔魚期に適度な乱流と照度を必要とすることを野外調査より解明し,漁獲量変動が激しいアカガレイの資源量変動を,簡便な気象観測・採水・水温計測のみで推定可能とする。産業上重要な漁獲対象種の一種であるアカガレイの卓越年級群発生機構の解明と,その発生予測技術を開発するために,北海道噴火湾において,北海道大学水産学部附属練習船うしお丸を用いて6回にわたり(2008年4月15-16日, 12月9-10日, 2009年1月17日, 2月10-11日, 23-25日, 3月12日)アカガレイ卵・仔魚採集と海洋環境調査を実施した。卵は表層に,仔魚は水深15m層に多く出現した。産卵末期にあたる4月の15m層の平均水温は3.6°C,平均塩分は32.63を示し,塩分33.3以下の沿岸親潮に覆われていた。プランクトンネットの鉛直曳採集による卵密度は平均2.1個体/m^2,仔魚は平均0.3個体/m^2を示し,相対的に低かった。耳石日周輪から逆算された過去の仔魚体長と日齢の関係は線形式の当てはまりが良く, 36日齢までの平均成長率は0.192±0.0211mm/日(±標準偏差)と見積もられた。12月から2月中旬までは湾内の平均水温は9.8°Cから3.9°Cまで低下し, 2月下旬と3月中旬は水温変化が小さかった(ともに3.4°C)。平均塩分は12月から3月まで33.97から33,43まで徐々に低下し,湾内は津軽暖流から変質した冬期噴火湾水に覆われ, 33.3以下の沿岸親潮の流入は認められなかた。産卵初期にあたる12月には,プランクトンネットの鉛直曳採集によって卵はわずかに採集されたが(平均1.9個体/m^2),仔魚は採集されなかった。1月中旬には卵・仔魚ともに高密度化し(卵:平均65.4個体/m^2 ;仔魚: 9.7個体/m^2), 1月下旬には仔魚密度はさらに高くなった(卵:平均77.7個体/m^2 ;仔魚: 22.1個体/m^2)。従ってアカガレイの産卵と仔魚出現の盛期は1月以降と判断された。産業上重要なアカガレイの卓越年級群発生機構の解明と,その発生予測技術を開発するために,北海道噴火湾において,北海道大学水産学部附属練習船うしお丸を用いて,アカガレイ卵・仔魚採集と海洋環境調査を実施した。MTDネット水平各層曳きによって採集された卵の密度は,表層または水深15m層で高く,30mあるいは45m層では低かった。一方仔魚は,23回の採集のうち17回で15m層で最高の密度を示し,加重平均分布水深は15-31mの範囲を示し,卵よりも深かった。仔魚の消化管内容物組成は,採集層間で良く類似し,いずれの層でもかいあし類ノープリウスを多く捕食し(個体数組成で42-100%),特にOithona similisノープリウスの割合が高かった。ノープリウスに対する摂餌強度は仔魚が高密度に生息した水深15-30m層で高く(6.4-13.6個体/仔魚),表層(3.1-3.9個体/仔魚)や45m層(1.3-6.4個体/仔魚)では低かった。環境中のノープリウス密度は水深間で最大でも2.2倍であり,摂餌強度の差よりも充分小さかった。

光量子束密度は水深の増加と共に低下し,水深10m前後で多くの仔魚で摂餌が制限されはじめる1.0μmol・m^<-2>・s^<-1>以下に低下し,水深45m前後で使用した計測機器の計測下限であるとともに仔魚の摂餌限界と考えられている0.1μmol・m^<-2>・s^<-1>に達した。一方,水温は表層に近いほど低かった。表層の低い摂餌強度は低水温によって摂餌行動が制限されたために生じ,45m層での低い摂餌強度は低照度によって餌を発見しにくかったために生じたものと推定された。産業上重要なアカガレイの卓越年級群発生機構の解明と,その発生予測技術を開発するために,北海道噴火湾において,北海道大学水産学部附属練習船うしお丸を用いてアカガレイ仔魚のプランクトンネット採集と海洋環境調査を実施した。仔魚は水深15mに高密度に出現した。2009年1-3月に採集された仔魚のラピラス耳石日周輪の平均輪紋幅は0.67±0.029μm(±標準偏差,n=55)であったが,2009年12月-2010年4月は0.63±0.025μm(n=58)を示し,2月下旬から3月下旬に低水温だった後者の輪紋幅が若干狭かった。発育初期仔魚の採集前3日間の平均輪紋幅は,2009年3月12日の水温3.4°C,餌であるかいあし類ノープリウスの密度15.1個体/L(ともに水深15m層)の採集条件下で最も広く,逆に2010年2月27日の1.8°C,14.3個体/Lの条件下で最も狭かった。これら2年間の採集前3日間の輪紋幅について,水温とノープリウス密度を説明変数とする非線形重回帰モデルにあてはめると,計算上4.7°C,32.9個体/Lで最大輪紋幅に達すると推定された。噴火湾で実際に測定された仔魚採集時水温とノープリウス密度の範囲内では(1.8-5.8°C,8.0-18.2個体/L;それぞれ各採集回次の平均値と中央値の範囲),中庸な水温かつ高餌密度の条件下で成長率が高いといえる。また水温はノープリウス密度よりも1.8倍強く輪紋幅を規定していたことから,餌密度よりも水温がアカガレイ仔魚の生残率を左右している可能性がある。産業上重要なアカガレイの卓越年級群発生機構の解明と,その発生予測技術を開発するために,対馬暖流系の水塊と親潮系水が交互に流入する北海道噴火湾において,北海道大学水産学部附属練習船うしお丸を用いてアカガレイ仔魚のプランクトンネット採集と海洋環境調査を実施した。孵化直後の仔魚の耳石孵化輪は,2003年に発生した卓越年級群が産卵群に加わって成魚群が若齢・小型化した2009年に急激に小型化した。2007-2009年級群の仔魚のラピラス耳石日周輪は,産卵終期が近づくにつれて幅が広くなり,高齢仔魚ほど高い成長率を示し,孵化直後から継続的に成長の速い個体ほど生残しやすい傾向が認められた。また2007-2011年級群の孵化直後仔魚の採集前3日間平均輪紋幅は,成魚豊度と仔魚密度から推定した加入成功指数ln(RPS)が高い年に広かった。しかし,卵密度と仔魚密度から推定した短期的な全減少係数Zとは明瞭な関係を示さなかった。孵化直後仔魚の採集前3日間輪紋幅は,風速との間に傾きの小さい正の回帰関係を示したが,ノープリウス密度や水温,全天日射量とは明瞭な関係は示さなかったことから,環境変化に伴う短期的な成長率の変動はごくわずかであり,累積的な成長率の変化が生残率の差となって表れるものと推定された。一方,産卵親魚も比較的高齢で仔魚も高い水温を経験した2007年級群は,孵化直後に限定しても最も高い成長率を示したが,卓越年級群にはならなかった。むしろ孵化直後の輪紋幅は5年間で最も狭かった2008年級群がその後卓越年級群となった。以上の結果から,浮遊仔魚期には成長率選択的な生残が存在するが環境変化の影響は顕著ではなく,卓越年級群の発生は浮遊期以後の生残過程によって規定されていることが推定された。
血管平滑筋における細胞内Ca局在の生理学的意義と加齢による変化に関する研究

(1)ラット大動脈平滑筋細胞を培養しアンジオテンシンによるCa増加反応を測定すると,老化ラット由来細胞では反応性が減弱した.アンジオテンシン受容体mRNAレベルに老化による差はなかった.(2)血管収縮弛緩機能の新しい機序を明らかにする目的で,チロシンキナーゼ活性化による収縮メカニズムの有無を検討した.大動脈平滑筋を2カ月齢のラットより摘出し,等尺性張力を測定した.アンジオテンシンIIは血管を一過性に収縮させ,その反応はL型Caチャネル阻害薬であるであるベラパミルによって著明に抑制された.チロシンキナーゼ阻害薬であるゲニステインンの存在下における収縮反応は,濃度依存性に抑制された.MEK(MAPK/ERK Kinase)阻害薬であるPD98059の前処置によっては影響を受けなかった.高張カリウム溶液による脱分極性収縮にゲニスタインは無効であった.以上より,アンジオテンシンの特異的な血管収縮機序として新たにチロシンキナーゼを介する経路が示唆された.(3)老化ラットにおけるアンジオテンシンIIによる血管収縮は若齢ラットに比較して著明に減弱していた.加齢にともなう心臓血管機能の変化を受容体レベルで明らかにするために,2カ月齢の若齢ラットおよび27カ月齢の老化ラットの心室筋および単離・継代培養したラット大動脈平滑筋における,アンジオテンシンII受容体のmRNAをRT-PCR法を用いて測定した.GAPDHmRNAに対するアンジオテンシンII受容体のmRNAをデンシトメーターで測定し加齢にともなう変化を調べたところ,心筋の受容体および血管の受容体mRNAには有意の差が認められなかった.従って,老化による収縮機能変化はアンジオテンシン受容体以降の情報伝達経路の変化によると考えられた.(1)ラット大動脈平滑筋細胞を培養しアンジオテンシンによるCa増加反応を測定すると,老化ラット由来細胞では反応性が減弱した.アンジオテンシン受容体mRNAレベルに老化による差はなかった.(2)血管収縮弛緩機能の新しい機序を明らかにする目的で,チロシンキナーゼ活性化による収縮メカニズムの有無を検討した.大動脈平滑筋を2カ月齢のラットより摘出し,等尺性張力を測定した.アンジオテンシンIIは血管を一過性に収縮させ,その反応はL型Caチャネル阻害薬であるであるベラパミルによって著明に抑制された.チロシンキナーゼ阻害薬であるゲニステインンの存在下における収縮反応は,濃度依存性に抑制された.MEK(MAPK/ERK Kinase)阻害薬であるPD98059の前処置によっては影響を受けなかった.高張カリウム溶液による脱分極性収縮にゲニスタインは無効であった.以上より,アンジオテンシンの特異的な血管収縮機序として新たにチロシンキナーゼを介する経路が示唆された.(3)老化ラットにおけるアンジオテンシンIIによる血管収縮は若齢ラットに比較して著明に減弱していた.加齢にともなう心臓血管機能の変化を受容体レベルで明らかにするために,2カ月齢の若齢ラットおよび27カ月齢の老化ラットの心室筋および単離・継代培養したラット大動脈平滑筋における,アンジオテンシンII受容体のmRNAをRT-PCR法を用いて測定した.GAPDHmRNAに対するアンジオテンシンII受容体のmRNAをデンシトメーターで測定し加齢にともなう変化を調べたところ,心筋の受容体および血管の受容体mRNAには有意の差が認められなかった.従って,老化による収縮機能変化はアンジオテンシン受容体以降の情報伝達経路の変化によると考えられた.(1)加齢にともなう血管収縮弛緩機能の変化を細胞レベルで明らかにするためにラット大動脈平滑筋を単離・継代培養し,受容体刺激による細胞内カルシウム濃度の変化を検討した.ラット大動脈平滑筋は2カ月例の若齢ラットおよび27カ月齢の老化ラットからそれぞれ単離し,加齢による性質の相違について比較検討した.老化ラットにおけるアンジオテンシンIIによる収縮は若齢ラットに比較して著明に減弱していたのに対応して,細胞内カルシウムの増加反応も老化ラットで減少していた.このことが老化に伴う収縮作用減弱の原因の一つと考えられた.(2)ラット大動脈平滑筋におけるアンジオテンシンII受容体のmRNAをRT-PCR法を用いて測定した.GAPDH mRNAに対するアンジオテンシンII受容体のmRNAをデンシトメーターで測定し加齢にともなう変化を調べたところ,受容体mRNAには有意の差が認められなかった.従って,受容体レベルでの変化は老化による変化に関与していないと考えられた.(3)ラットアンジオテンシンII受容体(AT1)のmRNAの発現調節機序について,サブタイプであるAT1aおよびAT1bについて検討した.血管平滑筋細胞ではAT1bがほとんど発現していなかったが,副腎においてはこれら2種類のサブタイプが存在するためにモデルとして有用であった.アンジオテンシンIIを一週間持続注入することによりAT1aおよびAT1b受容体mRNAはともに50-70%まで減少した.この減少の機序を遺伝子レベルで解析するためにAT1受容体プロモーターについて検討したところ,PKCによる抑制性制御部位が認められたがアンジオテンシン自体に反応する領域は存在しなかった.アンジオテンシンはmRNAの安定性を変化させることで受容体mRNAの調節をおこなっている可能性がある。(1)血管収縮弛緩機能の新しい機序を明らかにする目的で,チロシンキナーゼ活性化による収縮メカニズムの有無を検討した.

大動脈平滑筋を2カ月齢のラットより摘出し,等尺性張力を測定した.アンジオテンシンIIは血管を一過性に収縮させ,その反応はL型Caチャネル阻害薬であるベラパミルによって著明に抑制された.チロシンキナーゼ阻害薬であるゲニステインの存在下における収縮反応は,濃度依存性に抑制された.しかし,MEK(MAPK/ERK Kinase)阻害薬であるPD98059の前処置によっては影響を受けなかった.一方,高張カリウム溶液による脱分極性収縮にグニスタインは無効であった.以上より,アンジオテンシンの特異的な血管収縮機序として新たにチロシンキナーゼを介する経路が示唆された.(2)老化ラットにおけるアンジオテンシンIIによる血管収縮は若齢ラットに比較して著明に減弱していた.加齢にともなう心臓血管機能の変化を受容体レベルで明らかにするために,2カ月齢の若齢ラットおよび27カ月齢の老化ラットの心室筋および単離・継代培養したラット大動脈平滑筋における,アンジオテンシンII受容体のmRNAをRT-PCR法を用いて測定した.GAPDHmRNAに対するアンジオテンシンII受容体のmRNAをデンシトメーターで測定し加齢にともなう変化を調べたところ,心筋の受容体および血管の受容体mRNAには有意の差が認められなかった.従って,老化による収縮機能変化はアンジオテンシン受容体以降の情報伝達経路の変化によると考えられた.
自己組織化機能の数理

本研究は自己組織化機能をシステムに内在する非線形作用の結果として捉え、その数理の体系化を図ろうとするものである。これは自律する個と協調する全体の概念を表わす自律分散システムの基礎理論を構成するものである。本年度、各分担者はそれぞれの課題についての研究を進めると共に、研究班としての会合を4回開催した。並列分散処理ネットワ-ク、とくにニュ-ラルネットにおける自己組織化機能については、二足歩行ロボット自律的動作計画、倒立振子安定化制御、各種の逆システム構成法、ネットワ-クでのリアプノフ関数の存在性、大規模組合せ最適化問題、連想記憶、運動プログラムの記憶、時間・空間パタ-ン学習と再生といった多くの課題で研究を進めた。これらの研究で共通的であるのは、ネットワ-クにおいて個としてのセル(ニュ-ロン)およびその間の結合が目的を達成するようにミクロに自己組織化され、結果的に並列分散処理システムとしてのマクロな機能を獲得することにある。次に生物系における自己組織化機能としては、食物連鎖網などの生態ネットワ-クの時間的経過を展開する手法の開発、ネットワ-クにおける間接効果の解析、類似した種からなる群集の安定共存状態での個体数分布の解析などに成果を得た。これらは、今後、自己組織化理論への発展の基礎となるものである。次に哺乳類視覚野における自己組織化機能として、刺激応答におけるニュ-ロン発火の集団同期についての数理解析を行った。提案したモデルは各ニュ-ロンに関する位相モデルであり、このモデルにおける集団同期の出現および分岐現象、秩序変数による定量的評価等をシミュレ-ションを併用して調べた。これは従来提案されている神経回路モデルとは異ったものであり、自己組織化理論としての体系化が期待される。
ヒト乳頭腫ウイルスの型特異的細胞変性効果に関する分子病理学的研究

我々の発見したHPV4/60/65型とHPV63型、および従来より知られていたHPV1型関連封入体疣贅をモデルにHPV型特異的細胞変性効果のメカニズムについて検討した。平成10年度、HPV感染症の新疾患概念として提唱してきた黒色疣贅(pigmented warts)がHPV4/65/65型感染症であることや黒色調の原因にメラニン色素の増加が関与していることを明らにした。平成11年度はさらにHMB45やMART-1などのメラノーマ関連抗体および抗チロシナーゼ抗体などを用いた免疫組織学的検討を加えて、HPV4/60/65感染疣贅の病変部では特異的にメラノサイトの数の増加や細胞活性の増強が見られることを明らかにした。今後、メラノサイト活性化の状況について、in situ hybridization法等を用いた関連遺伝子発現面から検討を行う予定である。細胞質内封入体については、いずれのHPV型の封入体も電顕的観察により、トノフイラメントあるいはトノフイブリルとの関連が予想されたが、原因HPVの型の違いにより異なる所見を示した。ケラチン代謝に対するHPVの関与と共に、その関与の質が原因HPVの違いによって異なることを考えた。今後、各種ケラチン抗体やHPVE4遺伝子蛋白抗体を用いた、免疫電顕的検討を加える予定である。また、HPV1関連封入体疣贅については、ウイルスのライフサイクル面の検討を行い、HPVのライフサイクルもまた型の違いにより異なる可能性を明らかにした。HPV関連細胞質内封入体の臨床病理学的検討により、新封入体疣贅を発見し記載した。今後、責任ウイルスのDNAクローニングを行う。足底表皮嚢腫からHPV57の新亜種(HPV57c)を検出すると共に、3次元的解析により、エックリン汗管由来のHPV60関連嚢腫を証明した。従来のヒト乳頭腫ウイルス(HPV)1型関連、および我々の発見したHPV4/60/65型とHPV63型関連封入体疣贅をモデルにHPV型特異的細胞変性効果のメカニズムについて検討した。HPV型特異的臨床・病理所見について、HPV各遺伝子との関連やケラチンの異常、色素異常について組織学的、免疫組織学的、電顕的および分子生物学的検討を加えた。また、HPV型特異的嚢腫形成ついても検討を加えた。本年度の研究において、従来我々が新HPV感染症として提唱してきた黒色調疣贅がHPV4/60/65型感染症であること、黒色調の原因がメラニン色素の増加とこれらのHPv型特異的に出現する均質無構造細胞質内封入体に伴う現象であることを明らかにした。臨床像と原因ウイルスおよび病理組織学的所見との特異相関が明らかになったことより、この疣贅を′′色素性症贅(Pigmented warts)′′と命名して他の疣贅より区別した。また、HPV60型感染疣贅の色素沈着の有無について異なる報告があるが、我々はHPV型以外の因子で色素沈着の有無が決定される可能性を明らかにした。免疫組織学的および電顕的検討によりHPV型特異的細胞質内封入体と各HPV型のE4遺伝子蛋白とトノフィブリル、デスモゾーム等細胞側因子との関連を示唆する所見が得られ、次年度の研究において免疫電顕的検討を加える予定である。HPV関連表皮様嚢腫については、従来HPV60型が唯一嚢腫と関連するとされていたが、我々は新たにHPV57型の新亜型の検出に成功しHPV57cと命名した。

HPV関連嚢腫の病理組織像・発症病理についてもHPV型特異的細胞変性効果の概念に基づいた検討が必要であることを明らかにした。我々の発見したHPV4/60/65型とHPV63型、および従来より知られていたHPV1型関連封入体疣贅をモデルにHPV型特異的細胞変性効果のメカニズムについて検討した。前年度、HPV感染症の新疾患概念として提唱してきた黒色疣贅(pigmented warts)がHPV4/65/65型感染症であることや黒色調の原因にメラニン色素の増加が関与していることを明らかにしたが、本年度はさらにHMB45やMART-1などのメラノーマ関連抗体および抗チロシナーゼ抗体などを用いた免疫組織学的検討を加えて、HPV4/60/65感染疣贅の病変部では特異的にメラノサイトの数の増加や細胞活性の増強が見られることを明らかにした(第17回国際色素細胞学会にて発表)。今後、メラノサイト活性化の状況について、in situ hybridization法等を用いた関連遺伝子発現面から検討を行う予定である。また、いずれの細胞質内封入体も電顕的観察により、トノフイラメントあるいはトノフイブリルとの関連が予想されたが、原因HPVの型の違いにより異なる所見を示した。ケラチン代謝に対するHPVの関与と共に、その関与の質が原因HPVの違いによって異なることを考えた(第89回日本病理学会にて発表)。今後、各種ケラチン抗体やHPVE4遺伝子蛋白抗体を用いた、免疫電顕的検討を加える予定である。HPV1関連封入体疣贅については、ウイルスのライフサイクル面の検討を行った。その結果、HPVのライフサイクルもまた型の違いにより異なる可能性を明らかにした(Virology,in press)。