hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幅系グラフパラメータの近似困難性の研究

一方で、path-distance-widthの構造解析を行う中で、副産物的に細帯グラフと呼ばれるグラフクラスに対してある種の無限階層が存在することが示せ、この研究は学術雑誌に掲載された。副産物的に細帯グラフと呼ばれるグラフクラスに対しある無限階層の存在を示した。また、tangleと呼ばれるbranch-widthの双対概念に対しある代数的性質を示した。一番の目標であったrank-widthおよびclique-widthに対する定数近似困難性を示すなど、当初の予定がほぼ達成できている。一方、当初の目標の一つであったpath-distance-widthに関しては近似困難性を示すことができていない。これは、path-distance-widthがtree-widthなどの他の幅系グラフパラメータと(当初予想していた以上に)性質的に異なることに起因している。申請当初可能なら示したいと考えていたcarving-widthに対する定数近似困難性は示せている。グラフアルゴリズムまだ達成できていないpath-distance-widthの近似困難性を示すことが挙げられる。また、得られた成果の国際会議等での発表が挙げられる。BandwidthおよびPath-Distance-WidthとSSE予想との関係の解明を目標としていたが、解明まではいたっていない。しかし構造的な特徴の輪郭を捉えることができ、一定の進展はあったといえる。Branch-Widthの近似困難性を示す一つの有力な方法として、その双対概念であるTangleの特徴を解明することは重要である。25年度の研究で、Tangleがなす構造特徴はある程度明らかにできた。この点は大きな進展といえる。24年度は基本的にSSE予想とvertex boundary-widthとの関係をpath-widthを通して探る予定であった。この方向で研究を進めている最中に、vertexおよびedge boundary-widthと極小セパレータの関係を調査する必要が生じた。短期的には一見寄り道に見えるが、最終目標を考えると必ずしもそうとはいえないと考えている。しかしながら、SSE予想とのしっかりとした関連付けが得られていないという意味では、やや遅れていると言わざるを得ない。グラフパラメータである木幅の近似の手法を、別の幅系グラフパラメータであるの近似に応用するしくみに関して、新たな成果が得られる可能性がでてきため計画の変更が生じた。
薬物依存症の治療法開発:逆耐性を消失させるドーパミンD1受容体シグナル

ドーパミンD1受容体刺激薬反復投与が、薬物依存症の動物モデルである逆耐性現象を消失させる。タンパク質の発現量・リン酸化状態の解析を行った結果、ドーパミンD1受容体刺激薬反復投与は、逆耐性形成ラットにおいて減弱しているドーパミンD1受容体シグナルを増強することにより逆耐性を消失させるという可能性が考えられる。これらの研究結果は、薬物依存症の治療においてドーパミンD1受容体刺激薬が有用である可能性を示す。薬物依存症の動物モデルである逆耐性現象を消失させるドーパミンD1受容体刺激薬反復投与が、どのような機序で作用するのかを解明するため、リン酸化タンパクDARPP-32のリン酸化を指標としてシグナル解析を行った。メタンフェタミン反復投与により逆耐性を形成させたラットの線条体スライスにおいて、ドーパミンD1受容体/プロテインキナーゼA (PKA)シグナルが減弱していた。また、in vivo条件での検討においても、メタンフェタミン単回投与では線条体におけるドーパミンD1受容体/PKAシグナルが増強されるが、メタンフェタミン反復投与後、つまり逆耐性形成後ではドーパミンD1受容体/PKAシグナルの減弱を示唆する実験結果が得られた。この結果より、ドーパミンD1受容体刺激薬反復投与は、逆耐性形成ラットにおいて減弱しているドーパミンD1受容体/PKAシグナルを増強することにより逆耐性を消失させるのではないかという可能性が示唆される。また、DARPP-32のPKAサイトのリン酸化を阻害したDARPP-32 Thr34点変異マウスにおいて、メタンフェタミン逆耐性の形成が抑制されるという実験結果を得た。この結果より、メタンフェタミン反復投与による逆耐性形成には、DARPP-32リン酸化を介したドーパミンD1受容体/PKAシグナルの増幅作用が重要であると考えられ、薬物依存症の形成におけるDARPP-32の重要性が示唆される。これらの実験結果は、メタンフェタミン逆耐性の形成機序解明に大きく寄与するものであり、薬物依存症の病態の解明、新規治療法の開発に貢献できるものである。薬物依存症の動物モデルである逆耐性現象を消失させるドーパミンD1受容体刺激薬反復投与が、どのような機序で作用するのかを解明するため、リン酸化タンパクDARPP-32のリン酸化状態の解析を中心としてシグナル変化の検討を行った。実験動物の個体レベルでのシグナル解析を行う目的で、生前のDARPP-32リン酸化状態の保持に最適なマイクロウェーブ照射条件を検討した。その後、前頭前皮質、線条体、海馬を分離し、ウエスタンブロット法によりDARPP-32、AMPA型グルタミン酸受容体GluR1サブユニット、NMDA受容体NR1サブユニットなどの発現量およびPKAでリン酸化される部位のリン酸化状態の解析を行った。メタンフェタミン単回投与では線条体におけるドーパミンD1受容体/PKAシグナルが増強されるが、メタンフェタミン反復投与後、つまり逆耐性形成後ではドーパミンD1受容体/PKAシグナルの減弱を示唆する実験結果が得られた。この結果より、ドーパミンD1受容体刺激薬反復投与は、逆耐性形成ラットにおいて減弱しているドーパミンD1受容体/PKAシグナルを増強することにより逆耐性を消失させるという可能性が考えられる。この結果は、薬物依存症の治療においてドーパミンD1受容体刺激薬が有用である可能性を示すと考える。また、遺伝子発現制御機構における変化の解明のため、逆耐性形成後およびドーパミンD1受容体刺激薬反復投与後のラットを断頭して各脳部位を分離し、ヒストンH3のアセチル化レベルを解析した。さらに逆耐性に関連する分子のmRNAの発現量を測定した。これらの検討においては現在までに著明な結果は得られていないが、条件検討の結果、解析に最適な実験条件の設定が終了し、実験系が確立された。
漁獲ストレスに関する行動生理学的研究

全地球的な食糧供給の必要性と環境保全の高まりのなかで,漁業についても持続的開発を可能とする生態系保全型の生産技術が要求され,混獲投棄の減少と脱出魚・放流魚の生残性が重要研究項目として注目を浴びてきている。本研究は,漁具に遭遇しながら漁獲に至らなかった個体について,漁獲ストレスという観点から健常性,生残性を検討するものであり,最終目標としては各漁具種類別に生態系,生物多様性へのインパクトを指標化して,今後の資源管理方策に技術的指針を与えるものである。3年間での研究内容としては釣り,刺網,定置網,トロールといった各漁具によって漁獲された個体について,水槽飼育による生残性の確認試験と,血中コルチゾール濃度の測定によるストレス判定を行った。同時に水槽実験による漁獲シミュレーションにより,操業実験では確認できない漁獲過程で与えられるストレスの詳細を確認した。特に最終年度に実施した内容として,トロールで漁獲されたカレイ類とマアジについて同様に水槽飼育による生残性とストレス測定を行ったが,対象個体が網内でどのようなストレスを受けたかの確認ができず,測定結果にばらつきがみられた。このことについて,水槽実験によって強制遊泳並びに網地への張り付きという漁獲シミュレーションを実施し,同時に,心電図測定並びに血中乳酸濃度の測定により,実験魚の疲労との関係を確認している。この結果として,強制遊泳そのものではなく,網地への張り付きによって筋肉疲労が顕著であり,またストレスも高まることが明らかになった。漁獲行為が魚類に及ぼすストレスの評価については,世界的にも研究が始められた段階であり,コントロールの設定やコルチゾルレベルの評価等について,本研究を通じて実験の方法論が確立されたものと考える。今後,より広範な漁業種,対象魚種への対応を目指すことで,最終目標である生態系へのインパクトの評価につながることが期待される。漁獲技術に関する近年の研究動向として,これまでの混獲投棄を防止するための選択的漁具の開発から,現在は脱出魚の生残性や健常性の問題を解明する方向に移行しつつある。これは単純に必要な魚種や魚体を選択的に漁獲するのではなく,生態系保全の観点から資源に優しい漁獲技術を開発しようとするもので,漁獲物の数量的解析だけではなく,漁具に遭遇しながら漁獲に至らなかった資源までも対象に含めた新しい研究展開となる。これに関連して,漁具から脱出した個体の生残性について混獲後に放流された個体や脱出個体の受けるストレスをコルチゾル測定並びに心電図測定の手法によって明らかにすることを目的とし,釣り漁法,網漁法についての水槽内シミュレーション実験を行うとともに,実際の操業で船上に漁獲された段階でのストレスを測定し,さらにこれらの個体を水槽飼育して漁獲ストレスからの回復過程と生残性について検討した。水槽実験としては,釣獲時の針掛りと空中干出によるマダイ,コイ,ブラックバスのストレス測定,そして強制遊泳によるマダイ,シロギス,コイのストレス測定を実施し,漁獲行為による刺激強度の定量化を進めた。また,操業実験については,定置網,漕ぎ刺し網,トロールについてそれぞれ漁獲物の水槽飼育により生残性とストレスの関係を求め,ストレスピークと回復過程を明らかにした。なお,シロギスについての研究成果はタイ国で開催された第5回アジア水産フォーラムにおいて口頭発表,釣り漁法と網漁法のストレス比較については日本水産学会秋季大会で発表した。

本研究は,漁具に遭遇しながら漁獲に至らなかった個体について,漁獲ストレスという観点から健常性,生残性を確認するものであり,最終目標としては各漁具種類別に生態系,生物多様性へのインパクトを指標化して,今後の資源管理方策に技術的指針を与えるものである。本年度の研究は釣り,刺網,定置網,トロールといった各漁具によって漁獲された個体について,水槽飼育による生残性の確認試験と血中コルチゾール濃度の測定によるストレス判定を行った。同時に水槽実験による漁獲シミュレーションにより,操業実験では確認できない漁獲過程で与えられるストレスの詳細を確認した。漕ぎ刺網に関する研究はほほ完了し,操業実験で網目によるシロギスの魚体選択性を明らかにし,同時に「刺さり,絡み,袋罹り」の漁獲条件別に魚体損傷とストレス,生残性を確認した。この結果と水槽内でのシミュレーション実験をもとに,網目通過によって脱出した個体が受けるストレスは小さいが,揚網時の網糸による魚体圧迫が損傷の原因となり,船上に上げてからの放流では生残性が期待できないことを明らかにした。その結果,網目の拡大によって小型魚の脱出を増加させることは効果的であるが,船上放流は資源保全にとって無効と考えられた。また,マサバについて引縄と定置網による漁獲物のストレスを測定し,釣りによる漁獲物から直後に採血した結果を自然界でのストレスのコントロールとして利用できること,定置網による漁獲では網締め後の時間経過によってストレスが高まることを明らかにした。他に,トロールで漁獲されたカレイ類とマアジについて同様に水槽飼育による生残性とストレス測定を行ったが,対象個体が網内でどのようなストレスを受けたかの確認ができず,測定結果にばらつきがみられた。このことについて,水槽実験によって強制遊泳並びに網地への張り付きという漁獲シミュレーションを実施し,同時に,心電図測定並びに血中乳酸濃度の測定により、実験魚の疲労との関係を確認している。全地球的な食糧供給の必要性と環境保全の高まりのなかで,漁業についても持続的開発を可能とする生態系保全型の生産技術が要求され,混獲投棄の減少と脱出魚・放流魚の生残性が重要研究項目として注目を浴びてきている。本研究は,漁具に遭遇しながら漁獲に至らなかった個体について,漁獲ストレスという観点から健常性,生残性を検討するものであり,最終目標としては各漁具種類別に生態系,生物多様性へのインパクトを指標化して,今後の資源管理方策に技術的指針を与えるものである。実際の研究内容としては釣り,刺網,定置網,トロールといった各漁具によって漁獲された個体について,水槽飼育による生残性の確認試験と,血中コルチゾール濃度の測定によるストレス判定を行った。漕ぎ刺網に関する研究では,操業実験で網目によるシロギスの魚体選択性を明らかにし,同時に「刺さり,絡み,袋罹り」の漁獲条件別に魚体損傷とストレス,生残性を確認した。
巨大地震・豪雨のマルチハザードに対する飽和／不飽和土構造物の安定性評価と強化対策

1繰返し吸排水三軸試験とその数値解析を通じた不飽和土の力学挙動の把握:降雨に対する地盤・土構造物の安定性評価を念頭に、繰返し吸排水三軸試験を行うと共に、その数値シミュレーションを、昨年度高度化した不飽和土の有限変形解析手法を用いて実施した。その結果、実験に見られた水分特性曲線のヒステリシス性は、「間隙水に封入された間隙空気」と「連続した相として存在する間隙空気」が吸排水に伴い質量交換を行うことで表現できることが明らかになった。これにより、不飽和地盤・土構造物を対象とする降雨浸透問題をより精度良く解析可能となった。2細粒分流出による内部浸食を模擬した三軸試験:細粒分流出に起因する土構造物劣化に対応可能な解析コードの拡張開発を目的として、まずは三軸試験を行った。供試体試料の一部を水に溶解する尿素肥料に置き換えることで、細粒分流出による内部浸食を模擬した。その結果、肥料の溶解、つまり細粒分の流出により比体積が増加することで、土供試体の強度が低下することを確認した。また、細粒分流出時の軸差応力に破壊の有無を分ける閾値が存在し、細粒分が流出した土試料の単調せん断時の最大軸差応力がその閾値となることを示唆した。3刺激係数に基づく固有値解析手法の適用と妥当性の検証:粘性境界・制約条件を有する動的/静的水土骨格連成有限変形解析コードを用いて、土構造物ー地盤系の初期値・境界値問題に対して、解析領域の水平方向の大きさが固有値解析結果に与える影響について評価を行った。水平方向に大きい解析領域を有する土構造物ー地盤系の解析モデルを用いる場合、土構造物近傍の領域に着目して求めた局所刺激係数を利用すれば、土構造物に関する主要な固有モードを客観的に抽出することができ、土構造物近傍の振動特性を把握する上で非常に有用であることを示した。前述1について、繰返し吸排水履歴を受けた不飽和土の力学挙動に関する実験事実を数多く蓄積することができた。また、その数値シミュレーションを通じて、高度化した不飽和土の有限変形解析手法の有効性を確認でき、次年度以降は降雨に対する地盤・土構造物の安定性評価を力強く推し進めることが可能となった。前述2について、細粒分流出による内部浸食に関する有用な実験事実を蓄積することができた。前述3について、新たに研究員を雇用したことで、水土骨格連成有限変形解析コードによる固有値解析手法を整備することができた。これにより、次年度以降は三相系固有値解析コードの開発とそれに基づく土構造物の耐震性評価法および耐震性向上原理の構築を進めることが可能となった。以上のように、各研究課題に対して、研究計画に従って一定の成果を得られているため、おおむね順調に進んでいると自己評価した。「Full formulationの適用」の研究課題を推進するために、新たに常勤の研究員を雇用する。また、当研究員は並列化による解析手法の高速化・大容量化も併せて進める。これにより、大規模な数値計算となる「三相系解析による巨大地震・豪雨のマルチハザードに対する飽和/不飽和土構造物の安定性評価」の研究課題を、今後力強く推し進めることができる。1飽和・不飽和両状態にある土の空気水土連成有限変形解析コードの高度化と不飽和土の室内試験の実施・蓄積:解析コードの高度化として、間隙空気を間隙水に封入された空気と連続した相として存在する空気に分けて扱う手法を導入した。これにより、間隙空気の圧縮性とサクション効果を精緻に把握することが可能となり、不飽和状態の地盤・土構造物を対象とする動的問題・降雨浸透問題をより精度良く解析可能となった。さらに、封入空気の存在量に注目した不飽和シルトの保水性試験を行い、実験事実を蓄積した。また、降雨浸透時の河川堤防の破壊シミュレーションを実施し、サクション効果消失による破壊メカニズムを明確にした。21G場振動台模型実験による盛土造成斜面の変状メカニズム解明:模型地盤の固有振動数と入力振動数の関係に着目した1G場振動台模型実験を、飽和地盤だけでなく、不飽和地盤に対しても実施した。その結果、塑性変形の進展に伴う固有振動数の変化は、不飽和地盤の方が緩やかであり、すべり面が形成される入力加速度は不飽和地盤の方が大きいことを示した。このことは、不飽和地盤の方が飽和地盤に対して耐震性能が高いことを意味し、対策工という視点からは、地下水排除工の有効性が裏付けられた。3Full formulationに基づく解析コードの適用と妥当性の検証:透水性が極めて高い土の大変形解析を可能とするために、full formulationに基づく解析コードの高度化と妥当性の検証を行った。u-pformulationでは計算不可能な高透水性・高周波の振動解析がfull formulationでは可能であることを示すとともに、一次元弾性有限変形圧密問題を例にとり、超高透水性土から低透水性土までの沈下時間関係の特徴を、土骨格と間隙水の相互作用力を粘性項と見立てた減衰振動の観点から整理した。前述1について、今年度は支配方程式の段階から再構築した不飽和土の有限変形解析コードを導入したことで、次年度以降に水分特性式や弾塑性構成式の拡張的整備を力強く推し進めることが可能となった。前述2について、1G場振動台模型実験を実施し、順調に実験結果を蓄積できている。しかし、次年度以降は三相系解析との比較・検証に注力していく必要がある。

前述3について、Full formulationに基づく解析コードを静的問題だけでなく、動的問題へ適用することも可能となった。以上のように、各研究課題に対して、研究計画に従って一定の成果を得られているため、おおむね順調に進んでいると自己評価した。1繰返し吸排水三軸試験とその数値解析を通じた不飽和土の力学挙動の把握:降雨に対する地盤・土構造物の安定性評価を念頭に、繰返し吸排水三軸試験を行うと共に、その数値シミュレーションを、昨年度高度化した不飽和土の有限変形解析手法を用いて実施した。その結果、実験に見られた水分特性曲線のヒステリシス性は、「間隙水に封入された間隙空気」と「連続した相として存在する間隙空気」が吸排水に伴い質量交換を行うことで表現できることが明らかになった。これにより、不飽和地盤・土構造物を対象とする降雨浸透問題をより精度良く解析可能となった。2細粒分流出による内部浸食を模擬した三軸試験:細粒分流出に起因する土構造物劣化に対応可能な解析コードの拡張開発を目的として、まずは三軸試験を行った。供試体試料の一部を水に溶解する尿素肥料に置き換えることで、細粒分流出による内部浸食を模擬した。その結果、肥料の溶解、つまり細粒分の流出により比体積が増加することで、土供試体の強度が低下することを確認した。また、細粒分流出時の軸差応力に破壊の有無を分ける閾値が存在し、細粒分が流出した土試料の単調せん断時の最大軸差応力がその閾値となることを示唆した。3刺激係数に基づく固有値解析手法の適用と妥当性の検証:粘性境界・制約条件を有する動的/静的水土骨格連成有限変形解析コードを用いて、土構造物ー地盤系の初期値・境界値問題に対して、解析領域の水平方向の大きさが固有値解析結果に与える影響について評価を行った。水平方向に大きい解析領域を有する土構造物ー地盤系の解析モデルを用いる場合、土構造物近傍の領域に着目して求めた局所刺激係数を利用すれば、土構造物に関する主要な固有モードを客観的に抽出することができ、土構造物近傍の振動特性を把握する上で非常に有用であることを示した。前述1について、繰返し吸排水履歴を受けた不飽和土の力学挙動に関する実験事実を数多く蓄積することができた。また、その数値シミュレーションを通じて、高度化した不飽和土の有限変形解析手法の有効性を確認でき、次年度以降は降雨に対する地盤・土構造物の安定性評価を力強く推し進めることが可能となった。前述2について、細粒分流出による内部浸食に関する有用な実験事実を蓄積することができた。前述3について、新たに研究員を雇用したことで、水土骨格連成有限変形解析コードによる固有値解析手法を整備することができた。これにより、次年度以降は三相系固有値解析コードの開発とそれに基づく土構造物の耐震性評価法および耐震性向上原理の構築を進めることが可能となった。平成30年度以降に実施を計画している「三相系固有値解析コードの開発とそれに基づく土構造物の耐震性評価法と耐震性向上原理の構築」の研究課題を推進させるために、新たに研究員を雇用する。これは、前述2の「固有振動数と入力振動数の関係に着目した1G場振動台模型実験の三相系解析による比較・検証」の研究推進にも繋がる。
運動有能感によるダンス授業の「恥ずかしさ」軽減の試み

「恥ずかしさ」はダンス授業を阻害する最たる要因であるが、その構成因子や軽減のための手立てはほとんど明らかにされていない。本研究はその解決の糸口を運動有能感に求め、「恥ずかしさ」と運動有能感の関連を明らかにする。これまで蓄積されてきた運動有能感を高める指導方略を「恥ずかしさ」の軽減に援用することで円滑で成果の上がるダンス授業の展開が期待できる。具体的には以下の3つの課題を設定する。課題1:ダンス授業における恥ずかしさの尺度を作成し、構成因子を抽出する。課題2:ダンス授業における恥ずかしさと運動有能感の関連を検討する。課題3:恥ずかしさを軽減する指導方略を考案し、その有効性を検証する。
扁桃投与法による抗Porphyromonas gingivalis抗体の誘導

扁桃投与法は,抗原に対して特異的な抗体を唾液や血漿中に誘導できる免疫方法である.成人性歯周炎の際に増加する菌の1であるPorphyromonas gingivalis (P.gingivalis)死菌体を抗原として,口蓋扁桃投与を行ない,以下の結果を得た.4.扁桃投与法で誘導されたIgAは,in vitroの系でP.gingivalisの歯肉上皮細胞への定着を阻害することがわかった.これらのことから,P.gingivalis死菌体を口蓋扁桃に投与すると,抗原に特異的な抗体を唾液に誘導でき,この抗体は,歯肉上皮細胞へのP.gingivalisの付着を阻害した.したがって,口蓋扁桃投与法は,成人性歯周炎の免疫学的な予防に応用できる可能性が示唆された.扁桃投与法は,抗原に対して特異的な抗体を唾液や血漿中に誘導できる免疫方法である.成人性歯周炎の際に増加する菌の1であるPorphyromonas gingivalis (P.gingivalis)死菌体を抗原として,口蓋扁桃投与を行ない,以下の結果を得た.4.扁桃投与法で誘導されたIgAは,in vitroの系でP.gingivalisの歯肉上皮細胞への定着を阻害することがわかった.これらのことから,P.gingivalis死菌体を口蓋扁桃に投与すると,抗原に特異的な抗体を唾液に誘導でき,この抗体は,歯肉上皮細胞へのP.gingivalisの付着を阻害した.したがって,口蓋扁桃投与法は,成人性歯周炎の免疫学的な予防に応用できる可能性が示唆された.扁桃投与法は多量の特異的唾液IgAを誘導できるため,この免疫法を用いてP.gingivalis特異的唾液SIgAが誘導できれば,P.gingivalis以外の口腔常在菌群に直接的な影響を与えずに,P.gingivalis感染による成人性歯周炎を効率良く予防できるかも知れない.そこで,P.gingivalis ATCC3277死菌体を細菌抗原としてウサギの口蓋扁桃へ滴下投与し,また比較のために大腿部へ筋注投与して,以下の結果を得た.1.抗P.gingivalis抗体量扁桃投与法で誘導された唾液IgAは,投与抗原だけでなく,同種異血清型の菌株ともほぼ同程度に反応したが,P.intermedia,F.nucleatum,およびS.sanguisとはほとんど反応しなかった.また,筋注投与で誘導された血漿IgGは,P.gingivalisだけでなく,P.intermediaやF.nucleatumとも弱く反応した.これらのことから,P.gingivalisの死菌体を口蓋扁桃に滴下すると,特異的抗P.gingivalis IgAを唾液中に誘導できることが示された.したがって,口蓋扁桃投与法は,成人性歯周炎の免疫学的な予防に応用できる可能性が示唆された.P.gingivalis(P.g)死菌体を抗原として,扁桃投与行ない,誘導された抗体の性質およびP.gingivalisの歯周組織への定着への作用について調べ以下の結果を得た.1.P.g死菌体の扁桃投与により,唾液中にIgAが,血漿中にIgGが誘導されることを確認した.2.誘導されたP,g唾液抗体を使い,P.gの歯周組織への定着作用を,ヒト歯肉由来の上皮細胞を用いた培養細胞の系で調べた.その結果,抗P.g唾液抗体はP.gの上皮細胞への定着を阻害することがわかった.このことから,P.g死菌体の扁桃投与によって誘導される抗体がP.gの歯周組織への定着を阻害する可能性が示唆された.また,In vivoでのP.g菌の口腔内への定着阻害を確認するための予備実験として,P.gのウサギ口腔内への定着を試みた.非免疫ウサギに歯周炎誘発食として還元剤を含む食餌とP.gの生菌を投与したが,口腔内常在菌叢は大きく変動したがP.gの定着は見られなかった.
日欧米の工学系大学院教育の質保証と学位プログラムに関する比較研究

大学院教育の質保証に関する国際的関心が高まっていることから、わが国、ヨーロッパおよびアメリカのいくつかの先進的大学における面談調査により得られた、国際化、使用言語、キャンパス、大学組織・管理運営、教職員、奨学金、教育システム、学位プログラム、入学、カリキュラム、単位、試験、評価、研究指導、論文審査委員会、公聴会、学位授与、学生の雇用を含む多岐にわたる結果に基づいて、学士課程および大学院課程の工学教育および学位プログラムの現状ならびに将来動向に関する国際比較研究を行った。カリフォルニア大学バークレー校大学院における面談調査の際に得られた貴重な資料およびその後収集した情報を分析し、その結果を論文としてまとめて学術雑誌上に公表した。大学院部門は、毎年、各学科における教育プログラムの改善、授与学位の質向上、学位授与者数の増加、中途退学者減少対策などを評価し、評価結果に基づいて各学科への入学者数を割り当てる。入学者選抜に際し、学士課程の成績、英語能力、履歴、大学院入学適性試験成績、推薦書および目的陳述書の記載内容などが総合的に評価される。工学系学位のうち最も重要な位置を占める理学修士/博士学位を取得するためには、5年一貫性教育プログラムにそって指定された講義科目の単位を修得するとともに独創性のある最先端のテーマについて研究実績を積み重ね、予備試験、博士学位資格取得試験および博士論文審査に合格する必要がある。予備試験合格者に対して実施される博士学位資格取得試験の主たる目的は、主専攻に関連したテーマに応用できる基礎知識および原理に関する理解度、ならびに研究テーマの理論的および応用的側面について深く掘り下げて考察する能力を評価することにある。博士学生は経済的援助の一環として大学院生講師、大学院生研究員、リーダなどとして大学から雇用され、各自の研究を推進する傍ら、学士課程・大学院課程における学生の教育研究を支援する。このほか、デンマーク、スイスを含むヨーロッパの国々の主要大学、ならびに東京大学の大学院課程における工学教育と学位授与審査の現況調査および分析を行った。また、米国で2011年に施行が始まったProgram Integrity Rulesに関し、高等教育機関における学位授与条件との関連で調査を行った。この調査は学位と単位、入学者選抜および州の認可に関する政策動向を受けて、アクレディテーション団体および各高等教育機関を焦点に据えるものとした。東京大学、北海道大学、東北大学、大阪大学、九州大学を含む国内外の大学を訪問し、面談方式により、予算、国際化、教職員組織、学生、教育目標、教育課程、奨学金制度、入学者選抜、カリキュラム、教授方法、単位、試験、成績評価、学位プログラム、学位取得要件、学位研究、研究指導教員、学位論文作成、学位授与審査方法、学位授与審査委員会構成、公聴会、学生の雇用、学位取得後の進路など、大学院課程およびその前段階を形成する学士課程における工学教育と学位プログラムに関連する多岐にわたる項目に関して、詳細かつ系統的な情報収集を行った。わが国の大学における調査では、研究室教育の重要性および改善方法、国際化への取り組み、講義・演習などコースワーク重視への転換など、中央教育審議会答申で指摘された事項を中心に意見を聴取した。ヨーロッパの大学では、ボローニャ宣言に基づく新しい教育制度の定着状況に着目しながら調査を行った。ヨーロッパの中でも比較的類似の学修構造を有する3大学、連邦工科大学チューリッヒ、ウイーン工科大学およびデンマーク工科大学と東京大学の博士課程における学位授与審査の国際比較は概略以下のとおりである。学位授与に係る審査委員会の委員数は、3人7人程度であり、大学間で大差がない。いずれの大学でも、学位申請時に、博士論文の主要な内容を含む3編5編の論文を学術誌上に掲載しておくことが求められている。公聴会における口頭発表時間は40分50分であり、大学間で大差はない。口頭発表に引き続いて行われる口頭試問の時間は、デンマーク工科大学が135分で、他の3大学はそれよりかなり短く40分50分である。学位取得後、企業へ就職する学生の割合は、東京大学では30 %であり、ヨーロッパの3大学に比べて低い。また、ヨーロッパの3大学では学生に対して給与が支払われるが、東京大学では多くの場合支払われない。オランダのデルフト工科大学およびオーストリアのウィーン工科大学を訪問し、面談調査方式により,ボローニャ宣言に基づく教育制度の導入に主眼点をおきながら、大学院課程およびその基礎となる学士課程における教育制度、教育目標,入学者選抜,カリキュラム,修了論文作成,学位の審査方法,学位の質保証,学位取得者の進路など多岐にわたる項目に関する有益な情報を収集した。また、アメリカのカリフォルニア大学バークレー校を訪問し、全学の大学院部門副部門長などとの面談調査により、教育制度および学位授与審査方法等について上記2大学と同様の情報を収集するとともに、ボローニャ宣言に基づく新しい教育制度へのアメリカの大学側の対応について貴重な見解を得た。平成23年度に収集した資料およびそれ以前に実施してきた訪問調査結果に基づいて、フランスのオルレアン大学理工科学校および科学技術博士学院、ならびにデンマークのデンマーク工科大学における工学教育および学位授与について分析を行い、それらをまとめて、学術誌に掲載するための論文を執筆した。

デンマーク工科大学ではボローニア宣言に基づく新しい学修構造が導入されており、博士論文の指導教授は審査委員会委員から除外されること、ならびにオルレアン大学の工学分野ではCNRSの協力を得て理工科学校・博士学院からなる従来どおりの学修構造に基づいた教育ならびに学位授与制度が実施されていることなどを明らかにした。アメリカの工学系専門アクレディテーション団体ABETによる適格認定基準などに着目しながら,工学系大学院における教育と学位授与について情報を収集した。日本の工学系大学院については、東京大学工学系研究科を中心に、教育プログラムおよび学位授与審査に関する最新の情報を収集した。また、国際比較の視点から、以前実施した理工系大学院における教育および学位授与に関する調査結果の分析を行った。デンマーク工科大学(デンマーク)、デルフト工科大学(オランダ)、連邦工科大学チューリッヒ校(スイス)、ウィーン工科大学(オーストリア)、ミュンヘン工科大学(ドイツ)、オルレアン大学(フランス)を含むヨーロッパの先進的研究型大学における系統的な調査結果に基づいて、ボローニャ宣言による新しい教育制度の導入に主眼店を置きながら、大学院課程およびその基礎となる学士課程における工学分野に係る教育制度、学位制度、教員組織、入学者選抜、学生の雇用、教育プログラム、公聴会、学位授与審査、学位の質保証,学位取得者の進路など多岐にわたる項目に関する分析を行った。これらの結果に、カリフォルニア大学バークレー校および東京大学における同様の分析結果を加えて、日本、ヨーロッパおよびアメリカを代表する研究型大学の大学院課程における工学教育と学位授与審査に係る国際比較研究を行い、学術論文として公表した。また、米国で2011年に施行が始まったProgram Integrity Rulesについて、学位と単位、入学者選抜および州の認可に関する政策動向を受けたアクレディテーション団体および各高等教育機関を焦点に据えながら、高等教育機関における学位授与条件との関連で調査を行い、講演会を通じてその結果を公表した。以上の研究結果から、大学院教育の急速なグローバル化の進展に伴い、大学院課程で実施される教育の内容および授与される学位の質の国際的な通用性ならびに信頼性が重要な課題として提起されている社会的背景から、日本、ヨーロッパ各国およびアメリカにおける工学系大学院教育の質保証と学位プログラムの実態を系統的かつ定量・定性の両面から把握し、国際比較を行うことにより、研究対象国の大学院教育の相違点および類似点を抽出しながら各国の特質を明らかにするという、当初の目的が計画以上に進捗していると考えられる。
非ゲノム性環境ホルモン標的蛋白質の機能プロテオミクス

本年度は、非ゲノム性の環境ホルモン作用部位として微小管結合蛋白質及び細胞膜G蚕白質連関型受容体に着目し、以下の項目について解析を行った。1.微小管重合を調節する神経ステロィド及び環境ホルモンの分子機構の解明MAP2の微小管結合能への影響を指標に、神経ステロイド及び環境ホルモンの分類と構造活性相関の解析を行った。MAP2依存微小管重合能に対して神経ステロイドであるプレグネノロンが重合、促進作用を示し、この作用に対してビスフェノールAが拮抗的に作用することが明かとなった。一方、ノニルフェノールはインバースアゴニスト様作用を示した。現在のところアンタゴニスト様の作用を示す環境ホルモン類は確認できなかった。2.環境ホルモン作用の測定法確立肥満細胞由来株化細胞を用いた分泌評価系及びマウスを用いた末梢性疼痛試験や血管透過性増大応答評価系を用いて環境ホルモン作用測定法を確立した.神経ステロイドであるデヒドロエピアンドロステロン硫酸抱合体の作用を抑制するビスフェノールなどのアンタゴニスト型の環境ホルモン類と単独で作用を示すアトラジンのようなアゴニスト型に、細胞及び動物個体をもちいた両測定法により分類することができ、またいずれの測定法においても同じタイプに分類されることが確認された。3.細胞膜ステロイド受容体発現細胞の樹立今年度になりステロイドが作用するG蛋白質連関型受容体として魚類から3種類の受容体ファミリーのクローニングが報告された。この受容体が環境ホルモン作用をも共有する細胞膜のステロイド受容体である可能性が高いと考えられるので、マウス脳で発現している相同遺伝子のcDNAを単離し、HEK293細胞に安定的に発現させた組み換えたい株を作製した。
植物のプログラム細胞死に及ぼすスフィンゴ脂質合成系酵素の遺伝子発現の影響

スフィンゴ脂質長鎖塩基(以下、長鎖塩基と略ず)1に化学構造上類似したフモニシンB1(FB1)は、植物のブログラム細胞死(以下、r細胞死と略す)を誘導する。このようなFB1は、細胞内においてスフィンゴ脂質のde novo合成を阻害し、細胞内に遊離の長鎖塩基を蓄積させる。このことから、近年、細胞死の誘因となるシグナルの一つが、細胞内の遊離長鎖塩基のレペルの増加にあるといわれている。しかし、植物において細胞内の長鎖塩基のレベルと、細胞死の因果関係を直接的に証明した報告はない。本研究の目的は、細胞死におよぼすセリンパルミトイルトランスフェラーゼ遺伝子(AtLCB1、AtLCB2)およびスフインゴシンキナーゼ遺伝子(AtLCBK1)の遺伝子発現の影響をシロイヌナズナについて調べ、長鎖塩基の細胞内レベルと細胞死の因果関係を解析することである。本年度に得られたおもな研究成果の概要は以下の通りである。(1)かずさDNA研究所との共同研究で、AtLCB1に関するシロイヌナズナT-DNAタグラインを得た。現在、このタグラインの形態学的特徴の解析、さらにFB1に対する感受性試験や細胞内の遊離長鎖塩基レベルの解析等、詳細な解析を進めており、平成15年度中にはAtLCB1に関する一連の研究成果を発表する予定である。(2)平成13年度において、植物体内に微量に存在する長鎖塩基を定量する方法として、蛍光分光検出器を使用した高速液体クロマトグラフィーによる微量定量法の開発した。本年度は、植物細胞内の長鎖塩基含量の変動を確認するモデル実験として、上記の微量定量法を用いて耐塩性植物シュンギク(Chrysanthemum coronarium)の長鎖塩基含量に及ぼすNaClの影響を調べた。その結果、NaCl濃度の増加に応じてスフィンゴシン(トランス-4-スフィンゲニン)の増加が見られた。このように、植物において遊離長鎖塩基の変動が定量的に観察されたことは初めてである。本研究成果の一部は、平成14年5月に開催された15th Intemational Symposium of Plant Lipidsにおいて発表した。スフィンゴ脂質長鎖塩基(以下、長鎖塩基と略す)に化学構造上類似したマイコトキシンは、植物のプログラム細胞死(以下、細胞死と略す)を誘導する。このようなマイコトキシンは、細胞内においてスフィンゴ脂質のde novo合成を阻害し、細胞内に遊離の長鎖塩基を蓄積させる。このことから、近年、細胞死の誘因となるシグナルの一つが、細胞内の遊離長鎖塩基のレベルの増加にあるといわれている。本研究の目的は、細胞死におよぼすセリンパルミトイルトランスフェラーゼ遺伝子(AtLCB1、AtLCB2)および長鎖塩基リン酸化酵素遺伝子(AtLCBK1)の遺伝子発現の影響をシロイヌナズナについて調べ、長鎖塩基の細胞内レベルと細胞死の因果関係を解析することである。現在まで、植物体内に微量に存在する長鎖塩基を定量する方法は確立されていない。そこで本研究ではまず、蛍光分光検出器を使用した高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による植物長鎖塩基の微量定量法の開発を行った。試料はシュンギク(Chrysanthemum coronarium)の葉を用いた。葉の全脂質をケイ酸薄層クロマトグラフィーで分離し、O-フタルアルデヒドと反応させてHPLC分析をしたところ、微量のスフィンゴシン(トランス-4-スフィンゲニン)が検出された。このように、植物において遊離の長鎖塩基が定量されたことは初めてである。すでに単離されたAtLCB2遺伝子は、第5染色体に存在するが、今回新たに第3染色体にAtLCB2のホモログが見つかったので、これをクローニングした。最初に単離した遺伝子をAtLCB2.1とし、そのホモログをAtLCB2.2と名付けた。両遺伝子の器官レベルでのmRNAの蓄積量を調べたところ、茎、葉、花でほぼ同じレベルで存在していた。現在、シロイヌナズナのT-DNAタグライン(かずさDNA研究所のストック)をスクリーニングし、AtLCB1、AtLCB2、AtLCBK1遺伝子それぞれが破壊されたタグラインを分離している。

現在、このタグラインの形態学的特徴の解析、さらにFB1に対する感受性試験や細胞内の遊離長鎖塩基レベルの解析等、詳細な解析を進めており、平成15年度中にはAtLCB1に関する一連の研究成果を発表する予定である。(2)平成13年度において、植物体内に微量に存在する長鎖塩基を定量する方法として、蛍光分光検出器を使用した高速液体クロマトグラフィーによる微量定量法の開発した。本年度は、植物細胞内の長鎖塩基含量の変動を確認するモデル実験として、上記の微量定量法を用いて耐塩性植物シュンギク(Chrysanthemum coronarium)の長鎖塩基含量に及ぼすNaClの影響を調べた。その結果、NaCl濃度の増加に応じてスフィンゴシン(トランス-4-スフィンゲニン)の増加が見られた。このように、植物において遊離長鎖塩基の変動が定量的に観察されたことは初めてである。本研究成果の一部は、平成14年5月に開催された15th Intemational Symposium of Plant Lipidsにおいて発表した。
高い周波数利用効率を有する大容量QAMコヒーレント光伝送に関する研究

本研究は高密度に多重化された光キャリヤの一本一本を256以上の多値QAM変調することにより、10bit/s/Hz以上の高い周波数利用効率を有する大容量コヒーレント伝送の実現を目的としている。本年度(平成23年度)はまず初年度からの継続課題として、低強度雑音・低位相雑音特性を有するコヒーレント伝送用周波数安定化光源の開発に取り組んだ。また、従来の多値コヒーレント伝送システムにOFDM方式を適用し、マルチキャリヤコヒーレント伝送実験を行った。さらに発展課題として、今後の伝送容量のさらなる増大を念頭に、RZ-CW変換法を用いたコヒーレントOTDM(Optical Time Division Multiplexing)-RZ/QAM伝送に取り組んだ。以下にその具体的な研究成果示す。光源開発においては、高出力(50mW)、狭線幅、低RIN特性を有する導波路リング共振器型LDの発振周波数をアセチレン分子吸収線へ安定化し、無変調出力型周波数安定化LDの開発に成功した。本成果は、従来は出力10mW程度であった周波数安定化光源を50mWという高出力型のレーザで実現した点である。多値度の大きな変調信号を正確に復調するためには信号S/Nを大きく保つ必要があるため、このような高出力型のコヒーレント光源は将来の超多値コヒーレント伝送では大変重要である。マルチキャリヤ伝送においては、光変調器によって生成した10本の光キャリヤを2.5Gsymbol/s,256QAM-OFDM変調し、トータル400Gbit/sのデータ信号を400kmコヒーレント伝送することに成功した。本伝送においては周波数利用効率14bit/s/Hzを達成している。これまでこのような高い周波数利用効率伝送を実現した例はなく、本伝送技術が世界的に見ても非常に優れていることを示す成果である。発展的課題として行ったコヒーレントOTDM-RZ/QAM伝送では、受信部でS/Nの高い状態でデータ復調を実現するRZ-CW変換法を新たに提案し、これを用いた単一チャネル800Gbit/sデータの(偏波多重、10Gsymbol/s,8-OTDM,32QAM)225km伝送に成功した。本成果は近い将来の100Gbit/sを越える大容量伝送を実現するための有望な伝送方式の一つとして提案するものである。本研究では高密度に多重化された光キャリヤの一本一本を256以上の多値QAM変調することで10bit/s/Hz以上の高い周波数利用効率を有する大容量コヒーレント伝送の実現を目指している。そのためには位相及び振幅が共に高安定な光源を開発し、QAM信号の多値度の向上を図ることが大変重要である。そこで、初年度(平成21年度)は低位相雑音かつ低振幅雑音特性を有する周波数安定化光源の開発を第一の目標とした。また、これまで開発してきた従来の周波数安定化ファイバレーザを用いて256QAMコヒーレント伝送実験を行い、現状の伝送システムの性能を評価することを第二の目標とした。初年度は研究計画に基づき、(1)低位相雑音かつ低振幅雑音特性を有する周波数安定化光源の開発、(2)従来光源を用いた256QAMコヒーレント伝送実験に取り組んだ。さらに今後の大容量伝送の実現を念頭に、(3)光時分割多重方式(OTDM : Optical Time Division Multiplexing)を従来のCWコヒーレント伝送へ適用し、1チャンネル当たりの伝送速度(伝送容量)の拡大を図った。(1)においては、線幅数kHz、Relative Intensity noise(RIN)が-115dB/Hz以下の低位相雑音、低振幅雑音特性を有する周波数安定化ファイバレーザ及びリング共振器型半導体レーザの開発に成功した。(2)においては、従来の光源を用いたコヒーレント伝送システムにより、偏波多重4Gsymbol/s,256QAM信号(64Gbit/s)を160km伝送することに世界で初めて成功した。本成果は光ファイバ通信国際会議(Optical Fiber Communication Conference : OFC2010)において口頭発表し、国際的に高い評価を受けた。本実験結果は光通信においてもマイクロ波通信と同等以上の高い周波数利用効率の実現が可能であることを示している。(3)では電子デバイスの動作速度に制限されていたシンボル速度をOTDM技術を用いることで大幅に増大し、単一チャネル当り400Gbit/sのretum-to-zero/32QAM(RZ/32QAM)信号のコヒーレント伝送に成功している。本成果も同様にOFC2010国際会議において口頭発表し、国際的に高い評価を得た。本伝送を実現するためには強度及び位相雑音の極めて小さい周波数安定化光源の開発が重要である。また本伝送システムによる大容量伝送の実現を実証するためには、複数のコヒーレント光キャリヤを生成させ、これをQAM変調して伝送する必要がある。そこで本年度(平成22年度)はまず初めにコヒーレントマルチキャリヤの生成を第一の目標とした。また、昨年度から取り組んでいる、低位相雑音かつ低振幅雑音特性を有する周波数安定化光源の開発を継続して進め、従来の周波数安定化ファイバレーザとの性能比較を行うことを第二の目標とした。本年度の具体的な研究成果を以下に示す。本年度は研究計画に基づき、

(1)コヒーレントマルチキャリヤの生成、(2)狭線幅かつ低RIN(相対強度雑音)特性を有する周波数安定化LDを用いた多値QAMコヒーレント伝送実験を行った。またさらなるQAM多値度向上の可能性を探るべく(3)従来のファイバレーザを用いたコヒーレント伝送系による512QAMコヒーレント伝送実験に取り組んだ。(1)光位相変調器を2台直列に接続し、適当な強度差ならびに位相差が付加されたRF信号で両者を駆動することで、10GHz間隔の35本の強度が揃ったキャリヤを生成することに成功している。(2)においては、狭線幅かつ低振幅雑音特性のLDを用いてコヒーレント伝送システムを構築し、偏波多重10Gsymbol/s,64QAM-150km伝送に成功した。しかしながら従来のシステムと比較すると伝送特性は劣化しており、光PLLの性能向上が今後の課題であることを明らかにした。(3)においてはQAM多値度を512まで向上し、EDFAとラマン増幅器を用いた中継により150kmコヒーレント伝送することに世界で初めて成功した。本成果はヨーロッパ光通信会議のポストデッドラインペーパーに採択され、国際的に高い評価を受けた。高い評価を得た。本研究は高密度に多重化された光キャリヤの一本一本を256以上の多値QAM変調することにより、10bit/s/Hz以上の高い周波数利用効率を有する大容量コヒーレント伝送の実現を目的としている。本年度(平成23年度)はまず初年度からの継続課題として、低強度雑音・低位相雑音特性を有するコヒーレント伝送用周波数安定化光源の開発に取り組んだ。また、従来の多値コヒーレント伝送システムにOFDM方式を適用し、マルチキャリヤコヒーレント伝送実験を行った。さらに発展課題として、今後の伝送容量のさらなる増大を念頭に、RZ-CW変換法を用いたコヒーレントOTDM(Optical Time Division Multiplexing)-RZ/QAM伝送に取り組んだ。以下にその具体的な研究成果示す。光源開発においては、高出力(50mW)、狭線幅、低RIN特性を有する導波路リング共振器型LDの発振周波数をアセチレン分子吸収線へ安定化し、無変調出力型周波数安定化LDの開発に成功した。本成果は、従来は出力10mW程度であった周波数安定化光源を50mWという高出力型のレーザで実現した点である。多値度の大きな変調信号を正確に復調するためには信号S/Nを大きく保つ必要があるため、このような高出力型のコヒーレント光源は将来の超多値コヒーレント伝送では大変重要である。マルチキャリヤ伝送においては、光変調器によって生成した10本の光キャリヤを2.5Gsymbol/s,256QAM-OFDM変調し、トータル400Gbit/sのデータ信号を400kmコヒーレント伝送することに成功した。本伝送においては周波数利用効率14bit/s/Hzを達成している。これまでこのような高い周波数利用効率伝送を実現した例はなく、本伝送技術が世界的に見ても非常に優れていることを示す成果である。
マクロファージによる結核菌の休眠への機構の解明

マクロファージ(Mφ)内で増殖する結核菌は、Mφからグルコースを獲得してエネルギー産生を行うと考えられるが、菌とMφの間でどのように糖代謝の調節がなされているかは不明である。これまでに申請者は、hypoxia-inducible factor-1alpha(HIF-1alpha)を欠失したMφは野生型に比べ菌の増殖を促進することを明らかにした。そこで、HIF-1alphaが調節する糖代謝とMφ内での菌の増殖との関係を詳細に解析した。その結果、HIF-1alphaは、乳酸脱水素酵素(LDH-A)の転写活性を促し、細胞内のピルビン酸を乳酸に分解することで菌の増殖を調節していることが示唆された。マクロファージ(Mφ)内で増殖する結核菌は、細胞からエネルギー産生に重要なグルコースを獲得して生命を維持していると考えられるが、菌と宿主との間でどのように糖代謝の調節がなされているかについては不明である。申請者は、これまでにMφの糖代謝に重要なhypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha)に着目し、HIF-1alphaを欠失したMφでは菌の増殖が野生型(WT)に比べて高いことを明らかにした。そこで、本研究では、Mφに発現するHIF-1alphaタンパク質が調節する解糖系代謝とMφ内での結核菌の増殖との関係を詳細に解析した。まず、結核菌感染によるWTマウス骨髄由来MφでのHIF-1alphaの発現を検討した。Mycobacteriumtuberculosis感染後12時間でHIF-1alphaの発現が増大し、また加熱処理を行ったBCGを添加した場合も同様に発現が増大した。一方、M. tuberculosisの分泌タンパク質(PPD)は、HIF-1alphaの発現を増大しなかった。また、菌の感染は、HIF-1alpha mRNAを誘導ため、菌体内成分が転写を介て発現を増大する可能性が示唆された。次に、マイクロアレイ法で遺伝子発現を解析したところ、HIF-1alpha欠損Mφでは、WT Mφに比べ乳酸脱水素酵素(LDH-A)およびPDHリン酸化酵素(PDK1)の発現が低下していた。そこで、WT Mφ内での菌の増殖に対して各酵素の阻害剤の影響を検討した結果、LDH阻害剤は、感染後Mφ内の菌数を増大させた。また、液体培地およびMφ内での菌の増殖は、炭素源としてグルコースではなくピルビン酸の利用率の高いことが明らかになった。本研究結果は、結核菌のMφ内での増殖をHIF-1alphaが糖代謝を介して制御していることを初めて明らかにしたものであり、結核菌の新しい治療に結びつく有用な知見であると考える。本研究では、マクロファージに発現するhypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha)タンパク質が調節する解糖系代謝と結核菌の増殖との関係を詳細に解析する。宿主内で持続潜伏感染する結核菌は、宿主からエネルギー産生に重要なグルコースを獲得して生命を維持する巧妙な戦略を持つことが考えられる。しかし、菌と宿主との間でどのようにグルコース調節がなされているかについては不明である。申請者は、マクロファージの糖代謝に重要な役割をもつHIF-1alphaに着目し、細胞内結核菌の増殖にグルコースが及ぼす影響を明らかにする。今年度は、1結核菌感染によるマクロファージでのHIF-1alpha発現機構の解明、2マクロファージの糖代謝による細胞内結核菌の増殖への影響、について検討した。まず、結核菌感染による野生型マウス骨髄由来(WT)マクロファージでのHIF-1alphaの発現をWestern blot法により検討した。Mycobacterium bovis BCG感染後12時間でHIF-1alphaは発現し、また加熱処理を行ったBCGを添加した場合も同様に発現した。よって、菌体成分がHIF-1alpha発現の増大に関与していることが示唆された。さらに、BCG感染は、HIF-1alpha mRNAを誘導しており転写を調節する菌体成分の探索を行っている。次に、結核菌の増殖に影響する宿主の糖代謝酵素を同定するため、WTマクロファージに結核菌を感染させ、乳酸脱水素酵素(LDH)およびPDHリン酸化酵素の阻害剤存在下に結核菌数をルシフェラーゼ法で測定した。LDH阻害剤存在下では、感染後4および8日目のマクロファージ内の菌数が多かった。今後、結核菌感染マクロファージ内の糖代謝物を測定し、宿主の細胞内での菌の増殖との関係を明らかにする。申請者は、肺結核肉芽腫の低酸素環境とマクロファージに発現するHIF-1alphaタンパク質が、宿主の糖代謝と菌の増殖へ及ぼす影響を明らかにするため、平成24年度は次の2項目について解析を行う計画を立てた。実験