hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
OS設定やサーバ構築教育のためのセキュアな計算機システム環境

大学等のコンピュータリテラシ教育では,「パソコンの使い方」を指導する段階から,より高度な活用方法や情報科学の基礎を教育する段階へほぼ移行した.意欲のある学生に対する次のステップの選択肢の1つとして,「OSの設定やサーバ構築」を体験させれば,コンピュータの動作原理をより深く学ばせることが可能になり,トラブル対応能力も養成できることが経験的に知られている.実際,OSの導入・設定やサーバの構築・運用・管理の演習は,以前から多くの情報系学科で専用の実験室のパソコン(以下PC)群を用いて実施されてきた.この演習を情報メディアセンターなどの共同利用のコンピュータ教室で実施できれば,情報系以外の学生に学ばせることが可能になる.また,部局や各研究室等のサーバの運用管理を担う教職員・学生に対する講習会などにも利用できる.しかし,このような演習を実施するためには,OSのインストール作業には面倒な手順が必要であり,準備の手間も大きい.さらに,インストール作業では受講生が管理者特権を持つため,共同利用設備のコンピュータ群を利用した演習の場合には,演習室環境としてのセキュリティが確保できないという問題が生じる.本研究では,情報メディアセンターなどの共同利用のコンピュータ教室に設置されたPCを用いて,元々インストールされているOSイメージに変更を一切加えること無くOSの設定やサーバの構築体験が可能となるシステムを試作した.具体的には,次の3種類1.演習室に持ち込めるサイズのサーバパソコンを用いて,演習室のPCをディスクレスで稼働させる2.クライアントPCに対してベースとなるOSイメージを共通化した上で,クライアントPC毎の変更点のみを個別に収集する3.演習時に複数のOSイメージを並行稼働させるの機能について,方式設計を行い,LinuxおよびNetBSD/OpenSolaris上に実装して評価した.大学等のコンピュータリテラシ教育では,「パソコンの使い方」を指導する段階から,より高度な活用方法や情報科学の基礎を教育する段階へほぼ移行した.意欲のある学生に対する次のステップの選択肢の1つとして,「OSの設定やサーバ構築」を体験させれば,コンピュータの動作原理をより深く学ばせることが可能になり,トラブル対応能力も養成できることが経験的に知られている.実際,OSの導入・設定やサーバの構築・運用・管理の演習は,以前から多くの情報系学科で専用の実験室のパソコン(以下PC)群を用いて実施されてきた.この演習を情報メディアセンターなどの共同利用のコンピュータ教室で実施できれば,情報系以外の学生に学ばせることが可能になる.また,部局や各研究室等のサーバの運用管理を担う教職員・学生に対する講習会などにも利用できる.しかし,このような演習を実施するためには,OSのインストール作業には面倒な手順が必要であり,準備の手間も大きい.さらに,インストール作業では受講生が管理者特権を持つため,共同利用設備のコンピュータ群を利用した演習の場合には,演習室環境としてのセキュリティが確保できないという問題が生じる.本研究では,情報メディアセンターなどの共同利用のコンピュータ教室に設置されたPCを用いて,元々インストールされているOSイメージに変更を一切加えること無くOSの設定やサーバの構築体験が可能となるシステムを試作した.具体的には,次の3種類1.演習室に持ち込めるサイズのサーバパソコンを用いて,演習室のPCをディスクレスで稼働させる2.クライアントPCに対してベースとなるOSイメージを共通化した上で,クライアントPC毎の変更点のみを個別に収集する3.演習時に複数のOSイメージを並行稼働させるの機能について,方式設計を行い,LinuxおよびNetBSD/OpenSolaris上に実装して評価した.平成17年度は、(1)PXEブートサーバの構築、(2)PXEブートと教育に適したOSイメージの作り込み、および、(3)利用者や授業内容に応じたアクセス許可が可能なアクセス認証サーバの構築を実施する計画であった。(1)については、MACアドレスが未登録のクライアントPCを接続した場合には、未登録ユーザ用のLinux OSイメージを使ってブートするように設定を工夫した。このとき、単一のOSイメージを複数のクライアントPCから使えるようにする為にunionfsと呼ばれる重ね合わせ可能なファイルシステムを使用して実現している。この手法について、ACM SIGUCCS 2005 Fall Conferenceで発表した(11月7日)。さらに、Linux以外の他のOSへの展開の可能性について、情報処理学会DSM研究会シンポジウムで発表した(12月1日)。(2)については、Linuxのディストリビューションの一つであるVine Linuxを用いて、標準のフルインストールをした状態から、設定やサーバ構築に必要なパッケージの取捨選択を行い、ベースとなるOSイメージの作成を行った。このイメージは、コンソールからのログインのみが有効であり、必要なツールは揃っているが、それ以外のサービスは停止した状態とすることで、OSをゼロからインストールすることなく、この状態からすぐに教育を始めることが可能となる。(3)については、PXEブート時のDHCPサーバとのやりとりを元に、レイヤ3スイッチからクライアントPCのMACアドレス情報を取り出し、接続ポートに応じてクライアントPCのIPアドレスを割り当てる方式を実現した。これにより、レイヤ3のレベルでのフィルタだけではなく、レイヤ2のレベルでのフィルタも記述が容易となり、より柔軟なアクセス制御が可能になった。この手法について、情報処理学会DSM研究会で発表した(5月13日)。本研究では、コンピュータ教室などの共同利用環境において、OSの設定演習やWebサーバ構築演習などを可能にするセキュアなシステム技術を開発することを目的としている。PXE(Pre-booteXecution Environment)機能を用いて、ネットワーク経由でクライアントPCのメモリにブートイメージをロードするが、PC毎(MAC address毎)に一つ一つブートイメージを用意するのは手間のかかる作業である。また、ブート許可を与えるPCのMAC addressを登録する手間もかかるため、これらを半自動化する技術開発を行った。

次に、PXEブートサーバ、OSイメージの作り込み、およびアクセス認証サーバを組み込んだシステムに対して、セキュリティ対策と、システム性能の評価を行った。具体的には、PXEブートサーバやクライアント同士でのセキュリティ対策について検討し、レイヤ3スイッチングハブのVLAN設定とフィルタルールをPXEサーバと連携して自動化するサーバアプリケーションを開発した。その上で、システムの評価として、(1)PXEブートサーバのスケーラビリティの評価、(2)アクセス認証サーバのスループット、(3)パソコン上のOS稼働に関するネットワーク負荷計測を含めたシステム全体のスケーラビリティについて、各項目を評価した。さらに、本システム上での実際のOS設定演習として、DNS設定とPostfixによるメールサーバ設定の教育カリキュラムを策定し、実際に学生に対する演習を行った。
ものづくり中小企業のグローバル戦略　 -海外展開後の拠点間マネジメント-

本研究は、ものづくり中小企業がグローバル成長を果たすための成功要因について明らかにすることを目的とする。経営資源の限定的なものづくり中小企業にとって、海外展開は容易ではない。不本意な撤退を経験している企業もある。ものづくり中小企業がグローバル成長を果たす上での課題は、海外展開後の各拠点間のマネジメントである。経営資源が限られた中で、いかに海外事業を成長させるか。さらに、海外事業の成長とともに、国内事業をどのように再編成するか。そして、グローバル展開することで得られる強みをどのように全社で活用するか。これらは国内にとどまる企業に比べて複雑なマネジメントの検討が必要である。本研究では、ものづくり中小企業の国内外拠点を分析単位とすることで、これらの課題にアプローチする。本課題は、実務的なニーズも強く存在する。そのため、学術的な貢献のみならず、実務的な貢献を達成することを目指している。平成30年度は、以下のような調査を実施した。過去に研究代表者が調査を実施した海外事業が調査後にどのような展開しているかについて、海外フィールドワークを実施し、現地の経営者へのインタビューを実施した。また、過去訪問した既存の企業のみならず、これまで訪問したことのない新規の中小企業へのフィールドワークも複数回実施した。これにより、既存の調査先を含めて、新たな調査先ともネットワークが構築でき、調査先との協力関係を強めることができた。本研究課題はおおむね順調に進展している。本年度は、過去フィールドワークを実施した企業を対象に、過去の調査時点からどのように事業が変遷したかについて、インタビュー調査を実施した。本年度はタイを対象にフィールドワークを実施した。フィールドワークでは、中小企業のみならず、日本の大手セットメーカーにもインタビューを実施した。タイ経済状況の変化の中で、各社の取り組み事例を収集した。過去に訪問してインタビューした企業と同じ企業を訪問することで、特定の1期間ではなく、複数期間における事例収集ができた。さらに、セットメーカーである大手企業でのインタビューも実施でき、中小企業の取り組みとの比較対象となる事例を収集できた。また、これまで訪問したことのない新規の中小企業の調査として、中部圏のものづくり中小企業に着目して、フィールドワークを複数回実施した。これまでの調査をさらに進展させるべく、ものづくり中小企業の国内外現場へのフィールドワークを実施する。平成30年度は、過去訪問した企業に重点的な調査を実施したが、次年度も継続して、過去の訪問企業のみならず、新規のものづくり中小企業への訪問を行っていく予定である。また、平成30年度は国内外での企業調査やデータ収集に注力したが、次年度は調査結果を公表することに徐々に軸足を移す。平成30年度に調査した企業での事例について、順次成果発表を行っていく予定である。

平成30年度は、所属先の大学の学内予算を獲得し、その予算から支出する費用があったため。本年度は、当初予定していた調査に加え、新規に知り合うことができた国内外の企業を調査し、分析に必要な機材やインタビューのテープ起こしなど成果発表の生産性をあげるための費用として用いたい。
スケーリング則を持つ高次元アトラクターの研究

スケーリング則を持つ高次元アトラクターにおける統計性質を数値的に調べた。対象とする常微分方程式系として、流体乱流を念頭において我々が提案したシェルモデルを採用した。このモデルは低次元(数十)のモデル方程式系であるが、カオス状態において流体乱流のKolmogorovのスケーリング則を満たすことが確認されている。ストレンジアトラクターのリヤブノフ次元が50程度のとき、速度変数の分布関数は、慣性小領域において高波数領域になるにつれ次第にガウス型からはずれ尖り度は3より大きくなる。さらにエネルギー散逸領域に入ると分布関数は指数型からベキ型に変化し次第にP(x)|x|^<-1.6>に漸近することを見い出した。このモデルの結果を流体乱流における分布関数と直接に比較するためNavier-Stokes方程式の数値シミュレーションを行なった。シェルモデルの結果は変数の時系列に関するものであるが、これを流体乱流の一時刻の速度場データと比較するため、速度場を直交ウェーブレットで展開し展開係数の規格化した分布関数を作成した。この手続きは、フーリエ成分の空間分布をスペクトル形が急峻な散逸領域において調べるためのものである。その結果、数値シミュレーションにおいても深い散逸領域において分布関数形がシェルモデルと同じベキ型に近づくことを見出した。これは分布関数形が、少なくとも第一近似において、系の基本的性質のみで決定されていることを示唆している。また直交ウェーブレット展開によってフーリエ成分の空間分布を調べる方法の試行例として、大気乱流の観測データに適用しその解析も行なった。本年度はスケーリング則を持つ微分方程式系として我々が提出したモデル(シェルモデル)を採用し、その変数の確率論的性質とそのスケーリング依存性を調べた。このモデルは、流体乱流におけるフーリエモードを想定した54個の変数からなっており、「慣性小領域」に相当する変数には「コルモゴロフスペクトル」に対応する顕著なスケーリング則が見られ、各変数毎の確率分布関数は「高波数」の変数になるほど正規分布からはずれflatnessが大きくなることを既に見いだしている。ここではこのモデルにおいて特に、粘性効果が現れエネルギー散逸が激しい「散逸領域」に注目しこの領域に対応する変数の確率分布関数を調べた。その結果まず、「散逸領域」の中でも比較的「低波数」の部分では、「慣性小領域」における確率分布関数の変形の傾向の延長上にあり、正規化された分布関数P(χ)はχが大きなところでべき則よりも急峻な関数形をとることを確認した。さらに、より「高波数側」の変数については、分布関数形はあるχの値χ_cを境にしてχ<χ_cではべき則が現れることが見いだされた。このχ_cは変数の対応する「波数」がより高くなるにつれ大きくなり、ついにはべき形P(χ)=C_χ^<-1.6>が全領域を支配するに至ることが分かった。これらの結果は、スケーリング則をもつ高次元のストレンジアトラクターにおいて、「アトラクターの内部」の変数の確率分布関数が正規分布あるいはstretched指数分布程度の減衰を示すのに対して、「アトラクターの外部」の変数の確率分布がべき分布となり遥かに大きな確率でlarge deviationを生じることを意味している。本年度は前年度に続き、乱流のシェルモデルについて、リヤプノフ数とリヤプノフベクトルを中心に調べた。このモデルはカオス状態において、流体乱流と同様の相似則が、アトラクターのハウスドルフ次元、エネルギースペクトル、高次構造関数に対して成り立ち、速度差の確率分布に関しても慣性小領域、粘性領域において乱流と同様の関数形を持つ。さらにこのモデルのカオスパラメータについても、非粘性極限において、リヤプノフ数の分布密度がゼロに集積しこれらに対応するリヤプノフベクトルが慣性小領域にサポートを持つことを見いだしている。ここではまず、カオティックな統計的定常状態において、エネルギースペクトルを不変に保ったまま各変数の位相を一様ランダム化して、各時刻における線形化作用素を構成し、この作用素の固有値・固有ベクトルを求めた。

その結果、これら一時刻の固有値・固有関数の分布と形状が、この系のリヤプノフ数およびリヤプノフベクトルのそれらと酷似していることを見いだした。さらに位相をランダム化せず一定値に固定した場合についても同様の解析を行ったところ、同様の結果が得られた。これらの結果は、ゼロリヤプノフ数は、ストレンジアトラクターの各点における線形化作用素の特性を直接に反映しており、アトラクターの大域的な構造による影響は少ないことを示して(以上発表準備中)。これらの場合共通して、固有関数の局在化現象が見られるがこれらの原因についても研究が進行中である。また、前年度のシェル変数とウェーブレット係数の対応に関連して、現実のデータの位置・波数解析の例として大気波動現象の解析も行った。
配糖体加水分解を鍵反応とする植物防御機構の解析

高等植物は、生体防御機構の一環として抗菌性を示す様々な成分により病原微生物の感染侵入を化学的に防いでいる。このうちファイトアレキシンの生産蓄積機構については分子レベルでの広範な研究が展開されているのに対し、遺伝子の転写・翻訳を介さないためより迅速に機能する感染初期の防御機構として重要なポストインヒビチンの生産についてはほとんど研究例がなかった。本研究では高等植物に普遍的に存在する植物配糖体の多くがポストインヒビチンとして機能することを2種の薬用植物をモデルに実験的に明らかにすることを試みた。その結果、Costus supeciosus(ホザキアヤメ、ショウガ科)では、温室栽培植物の根茎および無菌培養植物全器官に強いβ-glucosidase活性を検出し、その部分精製酵素の基質特異性の検討から本酵素がフロスタン型ステロール配糖体の26位に結合するグルコース残基に特異的なβ-glucosidaseであることを明かにした。フロスタン型配糖体はサポニン活性を示さない貯蔵物質であり、この加水分解反応で生成するスピロスタン型配糖体が強力な抗菌活性を示すこと、また、フロスタン型配糖体の貯蔵器官と本酵素活性の検出された器官が一致することなどから、ステロール配糖体が植物防御に重要な役割を果たすことを明らかにした。また、イソフラボン配糖体を生産蓄積する(Pueraria lobataクズ、マメ科)培養細胞系においては、エリシター処理によりイソフラブンマロニルグルコサイドの大部分が速やかに細胞壁リグノセルロース画分に取り込まれることを見出だした。イソフラボン誘導体がリグニン化に関与するという知見はこれが初めての例であるが、リグニン化が植物の示す一般的防御反応であることから、ここで見られた細胞壁修飾反応もポストインヒビチンの範疇に入れることができる。これまで機能の明確でなかった植物配糖体が生体防御に機能する物質の貯蔵型として存在するという今回の成果は、植物二次代謝の意義を解明する上で重要な知見である。
上昇気泡に働く揚力に対する乱流の影響の解明

本研究では,せん断流における上昇気泡の水平移動に対する乱流の影響を調べている.平成30年度は,汚染された水中の直径約0.5mmの空気気泡,および,純水中の直径約1mmの空気気泡を対象に,一様せん断乱流中での運動を調べた.また,より効率的な計算手法の開発にも取り組んだ.汚染された水中の微小気泡に関しては,汚染物質により界面が完全に固体化したものと仮定し,非常に軽い球形固体粒子として取り扱った.気泡ストークス数が1程度(気泡径が乱流渦の断面直径の半分程度)となる状況に着目して,数値シミュレーションを実施した.その結果,乱流中の上昇気泡の水平移動は,層流中のそれとは逆方向であることがわかった.また,気泡上昇速度が乱流変動速度と同程度の場合に逆方向への移動が最も顕著となること,気泡の逆方向への移動が渦構造によりもたらされていること,を見出した.これらの結果を纏めた論文を学術雑誌に投稿し,4月に掲載が受理された.純水中の直径約1mmの空気気泡に関しては,気泡界面の変形も考慮した数値シミュレーションを実施した.層流中の上昇気泡に働く揚力は,大きく変形する気泡の場合にはその向きが反転する.ここでは,人為的に界面張力を弱めた計算も行い,揚力の向きが反転する場合についても調べた.その結果,乱流中では層流中と比較して気泡の水平方向移動速度が大幅に低下すること,その低下の割合は界面張力が弱い場合により高くなること,を明らかにした.これらの結果は,第7回アジア計算熱流体シンポジウムにおいて発表の予定である.計算効率の向上を目指して,計算手法の開発も行った.気相の体積率を表現する関数のみに細かな格子を割り当て,流体変数には粗い格子を割り当てることにより,低計算コストで同等の結果が得られることを示した.この結果は,第12回アジア数値流体力学会議において発表した.本研究では,せん断流中の上昇気泡の水平移動に対する乱流の影響の全容解明を目指している.補助事業期間において解明を目指す具体的な内容は,(a)乱流の影響により気泡の水平移動の向きは反転するか,(b)気泡の水平移動に対して渦構造が果たす役割,(c)乱流中での気泡変形・界面汚染度と気泡水平移動との関係,である.解析対象は,計算機能力の限界を考慮して,(1)汚染された水中の直径0.5mmの空気気泡,(2)純水中の直径1mmの空気気泡,(3)純水中の直径5mmの空気気泡,に設定している.現在までの進捗状況は,以下の通りである.(1)に関しては,目標通りに(a)「乱流による水平移動方向の反転」を確認し,(b)「渦構造が果たす役割」を解明することができた.(2)に関しては,(c)「乱流中での気泡変形と気泡水平移動との関係」に関して新たな知見を得ることができた.この課題は,平成31年度に本格的に行う予定であったので,想定よりも順調である.一方,(3)純水中の直径5mmの空気気泡に関しては,その準備があまり進んでおらず,ペースアップが必要な状況である.「現在までの進捗状況」において説明した(2)の純水中の直径1mmの空気気泡についてさらに詳しく調べる.特に,気泡の水平移動と渦構造の関係について詳しく調べる.また,気泡と渦構造の相互作用が乱流の発達に与える影響についても考察する.(3)純水中の直径5mmの空気気泡に関しては,流れ場として定常な一様せん断乱流を採用した場合,小気泡に分裂する可能性が考えられる.まずは,予備計算を行い分裂の有無を確認する.分裂する場合には,流れ場としてより弱い変動速度場を採用することが可能か検討する.(1)の研究は,解析対象を「純水中の直径0.5mmの空気気泡」に拡げることにより発展させる.純水中の微小気泡の場合にも水平移動方向の反転が起こるかを調べ,乱流中での界面汚染度と水平移動との関係についての理解を深める.解析対象を拡げるためには,大規模計算の実施が必要である.そのための数値計算手法の改良にも挑戦する.本研究では,せん断流における上昇気泡の水平移動に対する乱流の影響を調べている.平成30年度は,汚染された水中の直径約0.5mmの空気気泡,および,純水中の直径約1mmの空気気泡を対象に,一様せん断乱流中での運動を調べた.また,より効率的な計算手法の開発にも取り組んだ.汚染された水中の微小気泡に関しては,汚染物質により界面が完全に固体化したものと仮定し,非常に軽い球形固体粒子として取り扱った.気泡ストークス数が1程度(気泡径が乱流渦の断面直径の半分程度)となる状況に着目して,数値シミュレーションを実施した.その結果,乱流中の上昇気泡の水平移動は,層流中のそれとは逆方向であることがわかった.また,気泡上昇速度が乱流変動速度と同程度の場合に逆方向への移動が最も顕著となること,気泡の逆方向への移動が渦構造によりもたらされていること,を見出した.これらの結果を纏めた論文を学術雑誌に投稿し,4月に掲載が受理された.純水中の直径約1mmの空気気泡に関しては,気泡界面の変形も考慮した数値シミュレーションを実施した.層流中の上昇気泡に働く揚力は,大きく変形する気泡の場合にはその向きが反転する.

ここでは,人為的に界面張力を弱めた計算も行い,揚力の向きが反転する場合についても調べた.その結果,乱流中では層流中と比較して気泡の水平方向移動速度が大幅に低下すること,その低下の割合は界面張力が弱い場合により高くなること,を明らかにした.これらの結果は,第7回アジア計算熱流体シンポジウムにおいて発表の予定である.計算効率の向上を目指して,計算手法の開発も行った.気相の体積率を表現する関数のみに細かな格子を割り当て,流体変数には粗い格子を割り当てることにより,低計算コストで同等の結果が得られることを示した.この結果は,第12回アジア数値流体力学会議において発表した.本研究では,せん断流中の上昇気泡の水平移動に対する乱流の影響の全容解明を目指している.補助事業期間において解明を目指す具体的な内容は,(a)乱流の影響により気泡の水平移動の向きは反転するか,(b)気泡の水平移動に対して渦構造が果たす役割,(c)乱流中での気泡変形・界面汚染度と気泡水平移動との関係,である.解析対象は,計算機能力の限界を考慮して,(1)汚染された水中の直径0.5mmの空気気泡,(2)純水中の直径1mmの空気気泡,(3)純水中の直径5mmの空気気泡,に設定している.現在までの進捗状況は,以下の通りである.(1)に関しては,目標通りに(a)「乱流による水平移動方向の反転」を確認し,(b)「渦構造が果たす役割」を解明することができた.(2)に関しては,(c)「乱流中での気泡変形と気泡水平移動との関係」に関して新たな知見を得ることができた.この課題は,平成31年度に本格的に行う予定であったので,想定よりも順調である.一方,(3)純水中の直径5mmの空気気泡に関しては,その準備があまり進んでおらず,ペースアップが必要な状況である.「現在までの進捗状況」において説明した(2)の純水中の直径1mmの空気気泡についてさらに詳しく調べる.特に,気泡の水平移動と渦構造の関係について詳しく調べる.また,気泡と渦構造の相互作用が乱流の発達に与える影響についても考察する.(3)純水中の直径5mmの空気気泡に関しては,流れ場として定常な一様せん断乱流を採用した場合,小気泡に分裂する可能性が考えられる.まずは,予備計算を行い分裂の有無を確認する.分裂する場合には,流れ場としてより弱い変動速度場を採用することが可能か検討する.(1)の研究は,解析対象を「純水中の直径0.5mmの空気気泡」に拡げることにより発展させる.純水中の微小気泡の場合にも水平移動方向の反転が起こるかを調べ,乱流中での界面汚染度と水平移動との関係についての理解を深める.解析対象を拡げるためには,大規模計算の実施が必要である.そのための数値計算手法の改良にも挑戦する.当該助成金が生じたのは,大型計算機の使用料が想定より安かったこと,および,謝金により行う予定であった大型計算機のデータ整理が年度内に間に合わなかったことによる.今年度は,大型計算機のデータ整理を依頼するとともに,大型計算機の使用量を増加させる計画である.
東南アジアの狂犬病根絶に資するウイルス中和抗体価の大規模調査とその評価

アジアの狂犬病浸淫国をフィールドとして、我々が開発した迅速・安価に狂犬病ウイルス中和抗体価を測定できるRAPINA法を活用することで、狂犬病ワクチン接種後の血清中和抗体価の保有状況と持続性を大規模に調査し、浸淫地の曝露後患者やリスクグループである医療従事者やハイリスク者へのワクチン追加接種法の再考に向けたエビデンス作りを行った。さらに狂犬病根絶に欠かすことのできない、媒介動物であるイヌに対する集団ワクチン接種後の抗体保有の評価を東南アジアの各国と連携して行い、広くアジア浸淫地における、狂犬病の予防と曝露後治療、最終的に根絶に向けた活動に資する研究を行った。今年度は我々がすでに開発した、生きたウイルスを使用しないで迅速に狂犬病ウイルスに対する中和抗体価を安価に測定できるRAPINA法を、使用する単クローン抗体を複数用いることで、感度と特異度をさらに進化させた改良RAPINA法を開発し、その有用性を日本国内とタイ、スリランカの海外共同研究者の協力の下収集した、ヒト血清323例とイヌ血清527例を用いて、国際標準試験であるウイルス中和試験(RFFIT法)と比較することでその有用性を検討した。感染防御に必須のレベルである0.5国際単位を境にRAPINA法とRFFIT法を比較すると、陽性的中率はヒトで99.5%(182/183)、イヌで99.7%(345/355)、陰性的中率はヒトで98.6%(138/140)、イヌで95.6%(174/182),と非常に良好な相関を示した。試験の一致率を表すK値はそれぞれ0.98と0.96で非常に高性能な検査法であることが示された。さらに被検血清を希釈することで、半定量的に中和抗体価を評価することも可能となり、これまで一部で利用されてきたELISA法をはるかにしのぐ性能が示された(論文印刷中)。現在、海外共同研究者以外の米国、インド、タイの研究者から引き合いがあり、RAPINA法を提供し、第3者からのブラインドの評価を受けている最中でもある。一方、狂犬病侵淫国である国々で、最大の媒介動物であるイヌでのコントロールを可能にするために、イヌに対するワクチン接種率の向上を図る目安として、中和抗体価の獲得状況の把握は必須の事項である。現在、フィリピンの研究協力者であるDr.Mirandaの指揮のもと、ボホール島でのイヌの中和抗体保有状況の調査が開始されている。ここで収集された血清を用いて、フィリピンと日本で独立して抗体価の測定を標準法とRAPINA法で行い、比較した結果を現在解析中である。今年度は4年間の研究期間の3年目に当たる。生きた狂犬病ウイルスを用いたウイルス中和試験法を代替し、迅速・簡便・安価に中和抗体価の定性的判定、半定量的判定を可能にした血清診断法(RAPINA法)は、国際標準試験検査法との高い一致率を示すばかりでなく、施設間での測定のばらつきが無いことも本方法が広く利用されるための絶対条件になる。本年度はRAPINA法の有用性をさらに検討するため、研究協力者であるタイ赤十字研究所のKhawplod博士の指導の元にタイ国における有用性を検討した。タイ国内3か所で収集された計65匹のイヌ血清を用いた評価で、ウイルス中和試験をゴールドスタンダードに置いた場合の陽性的中率は96.2%、陰性的中率は93.3%、一致度は94.6%であった。また日本国内の獣医師の協力の元、国内飼育犬775頭(ワクチン接種犬、未接種犬)での評価でも陽性的中率は99.0%、陰性的中率は92.8%、一致度98.2%と極めて高い相関を示し、本試験の多施設での有用性評価がほぼ確認できた。この結果の一部は既に欧文誌に公表し、さらに昨年度報告したフィリピンでのイヌ血清の中和抗体保有状況と併せて欧文誌への投稿準備中である。昨年度の計画でベトナムにおいて、ヒトを対象に狂犬病との曝露の危険性の高い者を対象にした血清疫学調査も同時に研究協力者のベトナム国立衛生研究所のNyguen Kieu-Anh博士の元に開始された。現在まだ予備的ではあるが約200例近くのイヌ肉を扱う食肉取扱い者血清を検討したところ、狂犬病への曝露もワクチン接種も明らかでない中にウイルス抗体保有者のいることを明らかとしたことも本年度の大きな収穫である。さらに農林水産省に対して本RAPIN法の国内での臨床検査薬としての申請を行い、最終承認審査を終える段階に来ている。

今年度は4年間の研究期間の第2年目にあたり、昨年度までに開発し国内外の数施設で評価がほぼ終了した血中の狂犬病ウイルスに対する中和抗体価を迅速・安価に測定できるRAPINA法の有用性を国際誌に報告し(Vaccine 30, 3891-3896, 2012)、引き続き動物用検査試薬として我が国の農林水産省への申請を行った。MulticenterにおけるRAPINA法の有用性を確かめるために、フィリピンにおける狂犬病根絶のモデル地域であるフィリピン中部に位置するボホール島における狂犬病根絶プログラムにおける研究を遂行した。WHOが推奨するイヌへの70%以上のワクチン接種により、島からの狂犬病の撲滅を強力に推し進めようとする本プロジェクトにおいて、イヌのウイルス中和抗体保有率評価のために、島内で飼育・登録されたイヌから採血を行い、感染防御に足る中和抗体保有率が島内のイヌの間で維持されているかを検討した。本年度はフィリピンの研究協力者であるDr. Mirandaの指揮のもと、ボホール島でのイヌ血清305例を用いて国際標準法であるウイルス中和試験をゴールドスタンダードにおき、中和抗体保有状況の調査を行ったところ、その陽性的中率は99.3% (145/146)、陰性的中率は95.0% (151/159)となり極めて高い信頼性が得られ、かつウイルス中和試験とよく相関しただけではなく、現地の獣医師による判定も容易に行うことができた。一方我が国においても海外渡航の際に狂犬病ワクチン接種希望者は近年増加している。現在、国内の狂犬病ワクチン供給は僅少であり、国内での需要をまかないきれていない。RAPINA法は非常に迅速、簡便にウイルス中和抗体価を定性的、半定量的に測定でき、追加接種の必要性の有無など海外渡航前の狂犬病ワクチンの接種可否の判定に有用であることも示唆された。本年度は4年間の研究期間の最終年度に当たる。従来のウイルス中和試験を代替し、迅速・簡便・安価に中和抗体価の定性的判定、半定量的判定を可能にした血清診断法(RAPINA法)の国際的評価を広めるために、今年度はベトナム北部地域をフィールドとし、イヌ肉の食肉加工する作業者を対象に血清調査を行い、狂犬病ウイルスによる曝露の危険性と、不顕性曝露の可能性を探った。187例のハノイ周辺のイヌ肉食肉加工者を含む214例について国際標準法のウイルス中和試験とRAPINA法の相関は98.6%であった、またRAPINA法による陽性的中率は91.7%、陰性的中率は100%と良好な結果を示した。この結果は既に欧文誌に投稿、掲載確定済みである。一方、RAPINA法は血清の種類を問わず中和抗体価が測定できるため、動物特にイヌの血清中和抗体価の測定にも威力を発揮する。これは狂犬病の最大の侵淫地域であるアジアにおけるイヌへのmassvaccinationによる狂犬病の制御をモニターする上でも有用である。フィリピン、タイ、日本の3か国で集められた飼育犬のワクチン接種後の抗体保有状況を検討したところ、RAPINA法による陽性的中率は96.2-99.3%、陰性的中率は84.5-94.8%、一致率は94.6-97.0%と良好な結果を示した。この内容は現在欧文誌への投稿中である。RAPINA法は平成26年度に国内で動物用診断薬としての認可を取得し(農林水産省指令23動薬第2318号)、今後広く獣医学領域での利用が期待されると同時に、ヒト用としての国際的認知を目指していきたい。全研究計画期間を通じ、当初の研究目的とした狂犬病流行国での安全で安価な診断法を提供するという目的を充分に完遂することができたと考える。このことは国内での万が一の狂犬病再興時においても有効に機能することとなろう。26年度が最終年度であるため、記入しない。ウイルス学26年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト鼻粘膜におけるロイコトリエンＥ４受容体ーＰ２Ｙ１２受容体の発現と役割

システイニルロイコトリエン(CysLT)は鼻アレルギー局所で遊離され、日常臨床で用いられているCysLT1受容体拮抗薬により鼻閉症状が改善するため重要なケミカルメディエーターであると考えられているまだ臨床応用されていないCysLT2受容体についても最近の我々の研究により局在が明らかになっている。近年第3のCysLT受容体の存在が示唆されており、LTE4と結合するP2Y12受容体とGPR99受容体が有力視されている。本研究によって鼻粘膜におけるP2Y12の局在が明らかとなり、鼻粘膜培養上皮細胞を用いた研究においてLTE4刺激のムチン分泌にP2Y12が部分的に関与していることが明らかとなった。ヒト気道上皮細胞株であるNCI-H292細胞にロイコトリエンE4(LTE4)刺激でムチン分泌が起こり、その反応の一部がP2Y12拮抗剤で抑制されることを、昨年6月でミラノで行われたEAACI-WAO World Allergy & Asthma Congressで口演した。前年度に行ったヒト鼻粘膜におけるP2Y12受容体の発現と局在に関する研究成果が日本アレルギー学会の英文誌に掲載された。ヒト上皮細胞株からのLTE4によるムチン分泌のP2Y12拮抗薬に抑制効果は約半分であり、残り50%は、P2Y12受容体を介する反応以外の機序が考えられる可能性がある。昨年ハーバード大学のグループがGPR80/99受容体がもう一つのLTE4受容体である可能性を示唆する報告があったため、ヒト鼻粘膜でのタンパクレベルでのGPR80/99の発現と局在をウエスタンブロット法と免疫組織化学で確認した。この最新の成果は、今年6月にコペンハーゲンで開催されるヨーロッパ免疫アレルギー会議で発表の予定である。NCI-H292細胞を使ったLTE4によるムチン分泌の成果は、近日中に投稿する予定である。ヒト鼻粘膜のP2Y12受容体の発現と局在について、免疫染色とウエスタンブロット法で解析し、研究成果は日本アレルギー学会の英文誌(Allergology International誌)に投稿しアクセプトされin pressの状態である。ヒト気道上皮細胞株(NCI-H292細胞)をロイコトリエンE4にて刺激すると、細胞内カルシウムの上昇とともに分泌型ムチン(MUC5AC)の分泌が引き起こることを確認した。この結果は、今年6月にミラノで開催される欧州臨床免疫アレルギー会議ー国際アレルギー学会のジョイント会議で発表(ポスターディスカッション)予定である。現在は、上記ロイコトリエンE4による気道上皮細胞からのムチン分泌がP2Y12受容体を介する反応か、あるいは他の受容体を介する反応かをRNA干渉による発現抑制実験にて確認している。ロイコトリエン受容体にはCysLT1とCysLT2の2つの受容体が知られていが、両者の受容体はロイコトリエンE4には親和性はほとんどない。ちなみにCysLT1拮抗薬はすでに鼻アレルギーと喘息での臨床で広く使われている。この最近の研究は気道上皮細胞にロイコトリエンE4にて刺激するとムチン分泌が引き起こることを初めて明らかにしたものである。そのメカニズム(どの受容体を介した反応か)を今後検討することにより、慢性難治性気道疾患における新しい粘液分泌抑制薬の開発につながる可能性がある。LTE4は気道上皮細胞からの粘液分泌を引き起こし、その反応の一部はP2Y12受容体が関与するとこが明らかとなった。しかしながら、P2Y12拮抗薬の抑制率は約4割であるため、他の受容体もLTE4による作用に関与していることが示唆された。もう一つのLTE4受容体である可能性が高いGPR99の研究を開始し、ヒト鼻粘膜、NCI-H292細胞、ヒト好酸球細胞株(EoL-1)にGPR99が発現していることを確認した。鼻アレルギー世界で初めて、ロイコトリエンE4が上皮細胞に作用してP2Y12受容体を介してムチン分泌が引き起こることを発見したのみならず、もう一つのロイコトリエンE4受容体の可能性があるGPR80/99受容体がヒト鼻粘膜の上皮細胞と腺組織に発現していることを確認した。これらの結果は、P2Y12とGPR80/99受容体の拮抗薬が、まったく新しい気道炎症性疾患の治療薬になりうる可能性を示唆するものであると考えられる。ロイコトリエンE4が、気道上皮細胞の活性化(細胞内カルシウムの上昇)とムチン分泌を引きおこすことを世界で初めて確認した。GPR80/99受容体は拮抗薬が存在しないため、siRNAを用いたin vitroの実験系を確率し、ロイコトリエンE4による気道上皮細胞株からのムチン分泌に対する抑制効果を確認したい。

上皮細胞株のみならず、ヒト気管ないし鼻粘膜由来の初代培養上皮細胞を用いて、ロイコトリエンE4による腺分泌反応が引き起こるか確認したい。気道上皮細胞株を使って、ロイコトリエンE4によるムチン分泌がどの受容体を介した反応かをRNA干渉(siRNA)と各種拮抗薬を用いた実験で確認する。細胞株のみならず、初代培養気道上皮細胞でも同様かを確認するムチンタンパクの測定キットや培養関係の試薬、siRNA関連の試薬等の物品の購入に主に研究費を使用する予定である。素晴らしい結果が出た場合には、国際学会等で研究成果を発表し海外の研究者と意見交流を行いたい。
エストロゲン誘導体,2-メトオキシエストロゲンの抗高脂血症作用に関する研究

本研究は、エストロゲンの抗高脂血症作用を明確にすること目的として、以下の2実験を行った。(1)E_2-17βと2-MeOE_3投与により血中総コレステロールの低下作用が認められた。(2)E_2-17β及び2-MeOE_3投与群の肝湿重量は、高脂食コントロール群と比べ低下していたが、他の臓器では変化は認められなかった。(3)高脂食コントロール群に比べホルモン投与群では、脂肪沈着の程度は軽くなっていた。小葉単位ではE_2-17β及び2-MeOE_3投与群で脂肪滴の沈着はグリソン鞘辺縁に多く、中心静脈辺縁には少ない周辺脂肪化であった。一方高脂食コントロール群はびまん性脂肪化であった。(4)E_2-17β投与群の子宮内膜は高脂食コントロール群、2-MeOE_3投与群と比べて著明に肥厚していたが、他の臓器では認められなかった。(1)総コレステロールは、E_2-17βと2-MeOE_3投与により低下していた。(2)血清トリグリセライド値は2-MeOE_3投与により有意に低下していた。(3)血清HDLコレステロール値は2-MeOE_3投与により増加していた。以上の結果より、E_2-17β及び2-MeOE_3はウィスター系及び遺伝性糖尿病ラットにおいて、抗高脂血症作用があることがわかり、今後、高脂血症治療薬としての開発が、特に向性器作用のない2-MeOE_3について期待される。去勢したウィスター系雌ラットを高コレステロール食(1%コレステロール、0.5%コール酸含有)で飼育し、高コレステロール食開始後2週目にエストラジオール-17βあるいは2-メトオキシエストリオール(25mg/ml)を容れた各透透圧ポンプ(2ml容量、注入速度0.5ul/時間)を胸背部背下に埋め込み、以後毎週採血して4週目に屠殺した。つづいて、各臓器を摘出したのち、心臓の一部(左心室の環状血管と心節)、大動脉弓部、肝臓の一部を切り出して、光顕用に脂肪(コレステロール)染色を行なうとともに、電子顕微鏡用の標本を作成し分析中である。また、各ホルモン投与後の各週毎に採血した血清について、総コレステロール、HDL-コレステロールを測定するとともに、電気泳動によりアポリポ蛋白を分析している。エストロゲン誘導体を直接ヒトに投与することが出来ないので、その予備段階として小型サルを用いて同ホルモンを1週間(出来れば1カ月間と長期間に追って)皮下注射して、抗高コレステロール血症作用と肝臓機能などへの副作用について検索する予定である。今日まで組織況着のコレステロールを特異的に染色し定量する方法がないので、コレステロール・ヘミサクシネート-Bovine SerumAlfuminを合成し、さらに抗コレステロール抗体を作成して組織内コレステロールの定量測定法を開発しようと次年度に計画している。卵巣摘出により去勢された雌ラツトに、2週間後estrogenの代謝産物であるestradiol-17beta(E_2-17beta)と2-methoxyestriol(2-MeOE_3)を投与して、高脂食で3週間飼育し血中コレステロール値の経日的変化、屠殺後の各臓器の湿重量の差を比較検討するとともに、形態学的に観察した。結果は以下のとおりである。1)estradiol-17betaと2-methoxyestriolにおいて、血中総コレステロールの低下作用が認められた。2)estradiol-17betaは子宮に対する作用が強く、2-methoxyestriolは子宮に対する作用が極めて弱かった。3)estradiol-17beta投与群と2-methoxyestriol投与群の肝湿重量は高脂食コントロール群と比較して低値を示していた。4)心臓、腎臓、副腎の湿重量においては、各群とも変化は認められなかった。5)高脂食を与えた全てのグループにおいて、肝臓に脂肪沈着が認められた。

小葉単位でみるとホルモン投与群では脂肪滴の沈着はグリソン鞘辺縁に多く、中心静脈辺縁には少ない周辺脂肪化であった。一方、高脂食コントロール群はびまん性脂肪化であった。6)ホルモン投与群の肝臓における脂肪沈着の程度は、高脂食コントロール群に比べて軽くなっていた。7)ホルモン投与群では2-methoxyestriolがestradiol-17betaと比べて脂肪沈着の程度が軽くなっていた。8)estradiol-17beta投与群の子宮内膜は、高脂食コントロール群、2-methoxyestriol投与群と比べて著明に肥厚していた。9)他の臓器については、各グループの間に高脂食及びホルモンによる形態学的変化の差異はほとんど認められなかった。10)現時点では2-methoxyestriolの方がestradiol-17betaよりホルモン投与剤として優れていると考えられる。ヒトのインスリン非依存型糖尿病のモデル動物として知られるOtsuka Long-Evans Tokushima Fatty(以下OLETF)ラット22週齢に、エストロゲンの最終産物であるEstradiol-17β(以下E_2-17β)と2-Methoxyestriol(以下2-MeOE_3)300μgをプロピレングリコール0.1mlで溶解し、これを1日1回、それぞれ連日4週間(E_2-17β投与群)又は3週間(2-MeOE_3投与群)注射し、高脂食(1%コレステロール含有)を与えた。同様に普通食群と高脂食群には、同量のプロピレングリコールのみを連与し、それぞれ普通食(0.1%コレステロール含有)と高脂食を与えた。結果は以下の通りである。1)血清総コレステロール値総コレステロールは、E_2-17β投与群では1週目及び2週目でコントロールに比べ、-75-50%、また2-MeOE_3投与群は、1週目でコントロールに比べ、-29.9%とそれぞれ有意な低下がみられた。2)血清トリグリセライド値2-MeOE_3投与群で1から3週目までコントロールに比べ、約-50-75%の有意な低下がみられたが、他の群では有意な変化は認められなかった。3)血清HDLコレステロール値2-MeOE_3投与群では、13週目でコントロールに比べ、約90%以上の有意な増加がみられた。一方、E_2-17β投与群においては12週目では特に変化はみられなかったが、3週目以降で有意に増加していた。4)血糖普通食群では12週目で、コントロールに比べ約915%、E_2-17β投与群では1週目で21.9%と比較的増加がみられた他は、有意な変化はみられなかった。以上の結果より、E_2-17β及び2-MeOE_3は糖尿病ラットにおいても、抗高脂血症作用があることがわかり、今後、遺伝性糖尿病患者への高脂血症治療薬としての開発が期待される。
純化されたヒト胎盤アロマターゼの酵素化学的性質

1.ヒト胎盤ミクロソームを原料として、コール酸で可溶化後、コール酸と中性界面活性剤であるEmulgen913の存在下、DEAE-セルロース,ヒドロキシアパタイトおよびオクチルアミノアガロースカラムクロマトグラフィーを行ない、アロマターゼを精製純化した。2.純化されたアロマターゼは分子量5.5万を示すチトクロームP-450であり、その酵素活性発現には、P-450,P-450還元酵素および補酵素としてNADPHの存在が必要である。しかしNADHの存在下では、ほとんど活性が認められずNADPHとの相乗効果も認められなかった。3.Androstendioneを基質とした時、アロマターゼの触媒反応により、直接estroneが生成され、反応中間体は検出されず、そのKm値は30μMであった。また、testosteroneおよび16α-hydroxytestosteroneも基質となりestradiolおよびestriolが反応生成物として検出された。4.アロマターゼのアミノ酸組成は高含量のMetとGlxを除いて、他のP-450と類似していた。アミノ酸配列分析を行いN末端から21残基のアミノ酸配列を明らかにした結果、N末端が3残基欠落している分子が全体の30%程認められ、本酵素の分子多様性が観察された。また、N末端近傍のアミノ酸配列は、疎水性アミノ酸から成りたっているが、その配列において、他のP-450と比較して大きく異なった。5.カルボキシメチル化後、トリプシン処理を行いCysを含む4つのペプチドを分離し、配列分析を行い、他のP-450のヘムのコアのアミノ酸配列と相同性を検討した。その結果、非常に相同性の高い配列が認められるペプチドを検出し、チオレートリガンドを含む部分と考えられた。6.P-450(アロマターゼ)に対する抗体を作成し、非常に免疫学的特性の高いIgGを得ることができた。
トランスポーター活性を考慮した薬物吸収動態の統合的解析

経口薬は吸収の過程において腸管で代謝を受け、これが一部の薬剤の有効性が不十分な原因と考えられている。一方で、薬物代謝酵素CYP3A4の腸管での発現量は著しく低く、観察される小腸の高い代謝活性を理論的に説明することができず、またそのために経口薬の利用性や薬物間相互作用の正確な予測が難しかった。加えて、これまでに小腸と肝臓の代謝を区別して解析された薬剤の数自体が少なく、小腸における代謝研究の障壁となっていた。以上の背景から、本研究では小腸における代謝をより正確に予測・解析するために、以下の3点の研究を進めた。最初に小腸の代謝の寄与を推定する新しい方法論を考察し、これまで小腸での代謝の寄与が不明であった複数の薬剤についてこれを明らかとした。第2に吸収時の代謝の程度と代謝酵素の活性と膜透過性の関係を速度論的に考察して新しい小腸局所動態モデルを提案し、小腸の代謝に関係するのは小腸内腔側ではなく、これまで殆ど注目されなかった小腸壁細胞の血管側膜の透過性であることを明らかとした。また、これまでに小腸代謝の寄与の推定に用いられてきた経験的モデル、Q-gutモデルとの類似性について論じた。第3に、上記の消化管腔から壁細胞、毛細血管へと至る放射方向の消化管局所吸収モデルを、胃から十二指腸、空腸、回腸、大腸へと至る上流から下流への薬剤の移動、拡散を考慮して拡張し、消化管内で自然な濃度変化を表現可能な統合的小腸吸収モデルを構築した。本モデルは基礎方程式が偏微分方程式となるが、数値計算法の1つである差分法を利用することで代謝や輸送の活性が飽和した場合の解析も可能である。本研究により消化管腔から小腸壁細胞を経て薬物が血流に移行する過程において、膜透過性と代謝とトランスポーターの活性が、代謝および利用率に影響する程度を予測する理論的枠組みが構築され、今後、体内動態の予測精度の向上に寄与すると期待される。本研究の目的は、腸管に存在するトランスポーターおよび代謝酵素の寄与を評価可能な汎用性のある吸収動態モデルを構築し、発現系によるin vitro実験、実験動物における投与実験、さらに臨床試験の結果をこれに適用して検証し、最終的に吸収を統合的に評価し、また予測可能とすることである。本年度は解析の基礎となる吸収モデルの構築を行った。消化管吸収の解析には、消化管腔から壁細胞、毛細血管へと至る垂直方向と、胃、十二指腸、空腸、回腸、大腸へと至る水平方向の2方向の物質の移動速度を考慮する必要がある。特に消化管壁細胞におけるトランスポーターの輸送と代謝消失の評価には、それぞれの活性の分布とともにこの2方向の物質の流れの速さを規定することが本質的に重要である。しかし、現在までの消化管吸収モデルは、一般にコンパートメントモデルの延長であるために物質の移動が逐次的に規定され、特に水平方向について連続的で自然な物質移動を表現できるものは皆無であった。本研究では二次元拡散モデルを用いることで、2方向に対して自由で自然な濃度変化を表現可能とした。モデルの基礎方程式の2次元偏微分方程式を導出し、ラプラス変換解を得て数値的逆ラプラス変換により解を得るとともに、差分法で基礎方程式を直接解いて非線形方程式を含めて解を得るプログラムを開発し、研究代表者が開発した解析プログラムNappに組み込んだ。

幾つかの生理的条件を考慮したパラメータを組み込んでシミュレーションを行い、代謝活性、トランスポーター活性が消化管初回通過効果に及ぼす影響について、興味深い知見を得た。今後はin vitro実験と動物実験により吸収指標薬を選択した上でモデルの妥当性を検証し、最終的に本方法論によるヒトの汎用性のある吸収動態モデルの構築を行う。近年、様々な実験的証拠から腸管における薬物代謝の重要性がますます強く示されている。その一方で、薬物代謝酵素CYPの腸管の発現量は肝臓に比べて著しく低く、観察される高い活性を実現するには、薬物がトランスポーターにより代謝酵素近傍に極めて効率的に留められている必要がある。現在まで、そのような代謝酵素とトランスポーターの協調を定量的に説明する生理的モデルはなく、これが生物学的利用率の多寡や薬物間相互作用をin vitro実験から推測する難しさの一因となっている。本研究ではその解析の基礎となる吸収モデルを構築を目標とした。消化管腔から壁細胞、毛細血管へと至る垂直方向と、胃、十二指腸、空腸、回腸、大腸へと至る水平方向の2方向の物質の移動速度を考慮する二次元拡散モデルを用いることで、2方向に対して自由で自然な濃度変化を表現可能とした。差分法で基礎方程式となる非線形偏微分方程式を解いた。実験値や文献の情報から生理的条件を考慮したパラメータを組み込んでシミュレーションを行い、代謝活性、トランスポーター活性が消化管初回通過効果に及ぼす影響を検討したが、現在のところin vivoの腸管の代謝クリアランスを完全に説明するに至っていない。実験条件の改良とさらなるモデルの改良が現在進行中である。