hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域環境評価に向けたライフサイクルアセスメント手法の開発

種々の製品の環境影響を評価する手法として注目されているライフサイクルアセスメントにおいて,従来はリサイクル,廃棄,処分の工程に関するデータがほとんど整備されていなかったことに着目し,リサイクルを含めた廃棄物の処理処分過程における環境負荷の同定ならびに定量化を行うとともに,それらを考慮したライフサイクルアセスメントを実施した。まず,従来データのほとんどなかったごみ処理段階の環境影響の定量化を試みた。都市ごみの処理プロセスのシナリオとして,ごみの発生抑制,容器包装物のリサイクル,ごみ発電によるエネルギー回収を設定し,環境影響をCO_2の発生量にもとづいて可能な限り定量化した。その結果,ごみ処理方法によってCO_2の排出量に大きな差が生じること,廃棄物として取り扱われていない二次製品を含めたマテリアルフローの解析が必要であることが分かった。これを受けて,リサイクル工程が確立されており,またその情報の入手が比較的容易な鉄産業に着目し,鉄のマテリアルフローに関する調査と,リサイクル工程に伴う環境影響の定量化を行った。その結果,社会における蓄積量やリサイクルするまでに要する期間などの影響が大きいことが示された。さらに、キャップやラミネート処理などの付属品をも含めた飲料容器(PETボトル,リターナブルびん,ワンウェイびん,アルミ缶,スチール缶,紙パック)を,リュース(再使用),クローズドループ型およびオープンループ型のリサイクルをした場合のライフサイクルアセスメント解析を行った。その結果,従来はあまり考慮されていなかった付属品の環境影響が比較的大きいことなどが示された。しかし,解析に用いることの出来る情報が限られており,製品ごとに異なる情報源からのデータを用いていることから,同一製品でないものの比較は困難な部分があり,今後更なる検討が求められた。リスクアセスメントやライフサイクルアセスメントなどの従来の環境評価手法を,最終処分場周辺における廃棄物からの有害物質汚染のような地域環境問題へ適用するべく,プラスチックや建築物,一般廃棄物焼却灰,廃車再生残渣を対象事例として,処分場周辺リスクや廃棄物の処理処分過程における環境負荷の同定ならびに定量化を試み,ライフサイクル的視点からの環境負荷の整理・類型化および個々の環境負荷に起因する環境インパクトの予測を行った。特に従来のライフサイクルアセスメントにおける事例研究でデータの質量ともに不十分であった廃棄物負荷として,プラスチックや廃車再生残渣,都市ごみ処理残渣などに対する既存の生産消費廃棄システムにおける各種環境負荷の同定を試みた。高月は,都市ごみ焼却炉への微量有害物質の流入及び排出について検討し,現在の廃棄物処理段階での有害物質の挙動を把握するとともに,現在の処理段階での環境影響,廃棄物負荷の定量化を行った。酒井は,廃車再生残渣からの重金属及び残留性微量有害物質の性状分析,溶出挙動,環境移動を促進する条件などを検討する事で,最終処分場におけるリスク管理のあり方について考察した。水谷は,薬剤処理などにより安定化された廃棄物からの重金属などの無機系有害物質に対する環境動態を調査し,その最大負荷量を調べることを通じて,その適正把握のための試験方法の検討を行った。来年度以降,本年までに得られた知見を元に,適切な廃棄物処理・処分方法を提案した上で,クローズドループ型およびオープンループ型のリサイクルに廃棄オプションを加え,廃棄物処理処分の段階までも考慮したライフサイクルアセスメントを試みる予定である。廃棄物に由来する環境負荷と廃棄物の保管・処理・処分過程での環境リスクの定量化を通じて,最終処分場周辺における有害物質汚染のような地域環境問題への適用を考慮した総合的環境評価手法を模索した。特に廃棄物に由来する環境負荷について,一般廃棄物(都市ごみ)を題材とし,廃棄物処理・処分段階におけるCO_2(炭酸ガス)の排出量を定量化した。都市ごみの細組成調査の結果に基づいて,ごみを紙製品,厨芥類,木草,繊維,プラスチック,金属,ガラス,不燃物の8成分に分類した。

そして,それらの廃棄前の製品としての製造エネルギーを推定した。この過程では,原料製造段階,加工段階,輸送段階,生産エネルギー等を考慮した。これらを組成比に応じて積算することにより,都市ごみの製品としての製造エネルギーを計算し,この値を元にして,都市ごみ中の製品の製造時に排出されるCO_2量を推定した。次に,都市ごみを焼却処理した場合のCO_2排出量を,組成比に準じて算出した。これら,製品としての製造エネルギーと焼却処理にかかる都市ごみのCO_2を合計して,都市ごみのCO_2排出量の原単位として,湿ベース,炭素換算で,0.86g-C/gが得られた。さらに,この値とわが国の都市ごみ発生量から年間の都市ごみに伴うCO_2発生量は,4.3×10^7-C/年と計算された。この値は,わが国の年間総CO_2排出量の12.5%を占めており,製品のライフサイクルを考慮した場合に,廃棄物としての処理段階が無視できないことが示された。今後,さらに地域的な環境影響評価への適用を進めていきたいと考えている。
深層学習による質量ピーク探知法の開発

本課題で実施したのは、機械学習、特に最近研究上のブレークスルーが生じた深層学習(deep learning)を用いて、マススペクトルのピークを検出する研究である。マススペクトルは質量分析計の出力であって、横軸に質量電荷比(m/z)、縦軸にイオン電流の強度(測定できたイオンの量に比例)をプロットしたものである。理論的には、試料のm/zの正確な値でのみイオン電流が生じ(「ピーク」と呼ぶ)、それ以外の値ではイオン電流は0になるため、マススペクトルはデルタ関数様の形状を示す筈であるが、実際には、大多数の質量分析計から得られるマススペクトルのピークはハードウェア特性やノイズなどの影響によって山型の形状になっている。ここから理論的なピークの位置、即ち精密なm/zの値を推定し、更にそこから電荷数(z)を推定することによって精密質量の値(m)をも推定する作業が「ピーク検出」であって、スペクトル全体をスペクトル・ライブラリと比較する手法を除けば、質量分析計を用いる事実上全てのデータ解析で必須の過程である。平成30年度は、教師付学習によるピーク検出方法を確立し、実際の測定データを基にピーク検出のための半教師付学習に進むことが目標であったが、この目標は概ね達成され、深層学習がピーク検出に応用できること、training用データセットの差異によって生成される判定器の特性に差異が生じる点などが確認された。現在作成済みの判定器では、既存の化学的・経験的知識に基づくソフトウェアよりも多数の正解ピークを検出することが可能であり、検出と同時にイオンの価数(電荷数)が自動判定されることが大きな特徴である。本研究は機械学習、特に深層学習の手法を、質量分析データの解析に於ける最初の必須ステップである「ピーク検出」に適用する、という学際研究であり、直接参考になるような先行研究が存在しないため、適用の手法・結果の評価系共に全て独自に開発する必要がある。このため、計画では初年度にまず、上述の適用手法と評価系の開発を実施する予定であったが、この目的はほぼ達成された。(1)研究計画では、ニューラルネット生成ソフトウェアとしてオープンソース・ソフトウェアであるChainer(深層学習・(通常用いられる)教師付機械学習の双方で利用可能)を用い、質量スペクトルを「種々のノイズによって“正解"であるピークが変形したデータ」であるとみなして、深層学習に基づく機械学習を行う予定であった。しかし学習条件の設定には、計算量の少ない教師付学習を用いるほうが容易である。また教師付学習で用いる学習用データセットとしては、深層学習の半教師付学習でも用いる「正解例セット」を使用することが可能である。そこでChainerを用いた教師付学習をまず実施し、JST/NBDC統合化推進プログラム「プロテオーム統合データベースの構築」課題・jPOSTデータベースから正解セットを取得した。(2)研究計画では、特徴量の抽出が適切に行われているかを検証するために、アミノ酸配列が既知であるペプチドのスペクトルから特徴量を抽出し、理論ピークと合致するかを検討する予定であった。しかし「(タンパク質同定のための)データベース検索」と組み合わせることによって検証作業を半自動化することに成功したので、主にこの手法を用いて、((1)で述べた)教師付学習の検証を行った。この結果、教師付学習の結果だけでも実用的な判定器が生成できる可能性が高いことが判明した。この結果は2017年度中に発表することを計画している。本年度は初年度であるため、現在までの進捗は「研究実績の概要」で述べた内容に一致する。即ち、研究計画で述べた項目の目標は全て達成できた。実際に実データを用いて検証した結果、達成するための具体的な方法は一部変更したが、3個の目標、即ち(1)少数の正解例学習用データの生成(2)判定器を機械学習するための適切なソフトウェアの決定(3)検証用データの準備のうち(1)と(2)は完了、(3)は当初見込みどおり進行中である。即ち(1)については「研究実績の概要」で述べたように検証を半自動化させることが可能になった。「結果の評価系を確立し、できるだけ自動化すること」が機械学習、特に深層学習に於いては重要であることが本研究グループ内で指摘されていたため、この半自動化は次年度以降の研究のために良い成果であると考えられる。更に(2)については、現行のChainerから別のソフトウェアに変更するべき理由はない、と判断した。研究計画以外の成果として、深層学習を用いない通常の教師付機械学習でも、ピーク検出に一定程度の成果が得られることが確認できた。この結果は実用的な成果として、2017年度に発表を予定している。本研究は機械学習、特に深層学習の手法を、質量分析データの解析に於ける最初の必須ステップである「ピーク検出」に適用する、という学際研究である。計画では初年度にまず、(1)機械学習の手法を質量分析データのピーク検出に適用するための具体的な手法の開発(2)結果の評価系の開発の2つを実施する予定で、この目的はほぼ達成された。初年度の作業の結果、深層学習のための学習条件の設定には、半教師付学習を用いて試行錯誤するよりも(通常の)教師付学習を最初に行った方が容易である、と判断した。更にテストトレーニングの結果、この教師付学習の結果だけも実用に足る可能性が高い、と判断した。これらの結論に基づいて、深層学習を行う前に、教師付学習によるピーク検出方法を確立することを目標に追加した。ここで用いる学習用データセットは半教師付学習の正解例セットとしても使用する予定である。

本年度はこの教師付学習によるピーク検出方法の確立が目標であり、下に述べるように進行が遅れているが、研究内容自体に起因する困難ではなく、研究方針は継続する予定である。本年度は当初予定と異なり、スーパーコンピュータを利用せず自前のサーバを利用した解析を行うことになった(研究代表者が異動したことによって、スーパーコンピュータの設置されたキャンパスから移動し、大量のデータの計算機システムへのアップロードなどに於けるメリットが消失したため)。このため、当初の予定になかった「解析のための計算機環境の整備」に大幅な時間を費やす必要が生じた。また研究代表者・研究分担者・連携研究者・研究協力者などの大多数が本務(または本務の一つ)としているプロジェクト(jPOST)の最終年度であり、かつ代表者・分担者の雇用形態上の制限から、一時的にエフォートを増加させて対応することができなかった。以上のことから、全体として作業の進行が遅延した。この結果、本年度に実施予定であった、「深層学習を用いない一般的な教師付機械学習(深層学習のための準備段階でもある)」のトレーニング(学習)計算は、既に開始してはいるが、当初の予定よりも半年程度、開始が遅れている。但しいずれも研究者の作業時間の問題であり、研究内容に関連する問題ではないため、上記の区分とした。本課題で実施したのは、機械学習、特に最近研究上のブレークスルーが生じた深層学習(deep learning)を用いて、マススペクトルのピークを検出する研究である。マススペクトルは質量分析計の出力であって、横軸に質量電荷比(m/z)、縦軸にイオン電流の強度(測定できたイオンの量に比例)をプロットしたものである。理論的には、試料のm/zの正確な値でのみイオン電流が生じ(「ピーク」と呼ぶ)、それ以外の値ではイオン電流は0になるため、マススペクトルはデルタ関数様の形状を示す筈であるが、実際には、大多数の質量分析計から得られるマススペクトルのピークはハードウェア特性やノイズなどの影響によって山型の形状になっている。ここから理論的なピークの位置、即ち精密なm/zの値を推定し、更にそこから電荷数(z)を推定することによって精密質量の値(m)をも推定する作業が「ピーク検出」であって、スペクトル全体をスペクトル・ライブラリと比較する手法を除けば、質量分析計を用いる事実上全てのデータ解析で必須の過程である。平成30年度は、教師付学習によるピーク検出方法を確立し、実際の測定データを基にピーク検出のための半教師付学習に進むことが目標であったが、この目標は概ね達成され、深層学習がピーク検出に応用できること、training用データセットの差異によって生成される判定器の特性に差異が生じる点などが確認された。現在作成済みの判定器では、既存の化学的・経験的知識に基づくソフトウェアよりも多数の正解ピークを検出することが可能であり、検出と同時にイオンの価数(電荷数)が自動判定されることが大きな特徴である。概ね研究計画通りに進めるが、初年度の成果に基づいて、以下の点については変更を加える。(1) (機械学習によって生成された)ソフトウェア的判定器の性能検証は、初年度で成功した半自動化プロトコルを併用する。
複数規格を持つ抗がん薬の、組合せに対するコスト自動計算ツールの有用性に関する研究

国内の医療費は2010年度で36.6兆円、伸び率も対前年度比3.9%増となり、医療費の抑制は国家予算および愚者負担の面からも重要な課題の一つである。この中でがん治療にかかる治療費は他の領域の疾患の治療費に比べて高く、全体の10%以上を占める。新規の抗がん剤の開発や化学療法レジメンの確立は、治療成績の向上、副作用の軽減、外来通院治療への移行など多くのメリットを有するが、その一方で、高額な薬剤費や長期に渡る抗がん剤治療の継続により、患者に多くの経済的負担を強いているが現状である。これらの問題に対して、医療現場サイドで行える対策の1つとして、抗がん薬の複数規格の採用が挙げられる。抗がん薬を複数規格採用し、その内から最安値となる規格の組み合わせを考えることで薬剤費を大幅に軽減することが可能となる。しかし、この組み合わせを考える際には、抗がん薬の指示量に応じて薬価や各規格の使用量を踏まえて検討するため数分の時間がかかり、処方する医師や処方鑑査を行う薬剤師にとって無視できないタイムロスとなる。この解決策として、Microsoft Excel^[○!R]のプログラム作成機能を利用して、複数規格を持つ抗がん薬からどのような指示量に対してもコストが最安になる組み合わせを瞬時に導き出すツールを開発した。本ツールはExcel上で動作するため高額な専用プラグラムの導入を必要としない上、Windows、Macの両OSで動作する。また、使用方法も、採用品目を選択し処方量を入力するのみという、簡便な操作である。このツールを用いる事でコスト計算にかける時間を大幅に短縮できることから、自施設内においてその有用性は高く評価された。今後、当院薬剤部のHP等を介して他施設でも自由に使えるものとする予定である。
放射性微小球を用いた肝腫瘍に対する内照射療法の開発

実験動物肝内に直径20-30μmのイットリウム微小球を経カテーテル的に注入し、肝内分布および他臓器への逸脱を評価し、血液学的な評価も同時に行い安全性も検討した。また小径微小球として、15-20μmの微小球を用いた検討でも、同様の評価を行った。今年度の研究テーマとしては、日本白色家兎肝臓に注入に用いた微小球の分布の評価をより簡便に出来る方法を検討した。軟X線は硬X線に比べ、透過能力が弱いため生体組織の観察に適している。注入臓器内の微小球の分布を評価するために、軟X線を用いた透視システム、CTシステムを使用した。マイクロフォーカスX線CTを用い、1ピクセル=50μm(マイクロメートル)に設定し、500×500ピクセルで、Y203(酸化イットリウム)微小球注入後の家兎肝臓を観察した。注入微小球はCT撮影前のマイクロX線透視撮影で確認可能であり、50μm厚のCTを100枚撮影後、3次元再構成することにより、注入された微小球の3次元分布が確認できた。家兎の肝臓の重量が約100gであり、摘出肝全長は10cmを超えることを考慮すれば、今回行ったCT撮影での肝臓全体の分布評価には撮像条件上、大きな画像となり再検討を要する。一方、非RIの環境下での肝臓全体の分布評価に関しては、Y203微小球の表面コーティングによる励起光を用いる光イメージングを検討中。その概要は、シランカップリング処理により、NH2基を微小球表面にコーティングし、数nm(ナノメートル)の半導体素材からなる量子ドットを表面修飾する。摘出臓器に外部より近赤外光を照射し、内部の微小球の分布を評価するというものである。これにより、注入後に微小球の分布および他臓器への逸脱をも知りえるため微小球の最適な容量、サイズ、比重などを決定するために有用と考えられるため検討を続ける方針である。また、中性子照射により、89-Y(イットリウム)を90-Yにベータ線放射体に放射化してから、注入するよりは、非放射化の状態で注入し、注入後に中性子を照射することも検討したが、89-Yの核反応断面積が低いことから、Y以外の核種についても検討が必要と考える。昨年度に引き続き日本白色家兎肝臓に注入に用いた微小球の分布を検討した。イメージングによる分布の検討には、マイクロX線透視を用いた。検討中の酸化イットリウム微小球は、100%のY203で構成され、生体組織に比べX線吸収が高く、容易に観察可能であり、注入された微小球の組織内分布を確認した。その観察によれば、20-30μmの微小球1つ1つを確認可能であり、肝内動脈分布に合致した微小球の分布が予測可能と考えられた。分有の最適化に向けて、10-15μmの小径微小球の日本白色家兎肝臓への注入実験も行い肝臓各葉への微小球分布率を検討した。その手法として、臓器より組織片を採取し、濃硝酸を用いて、7日間恒温震盪することで完全に溶解し、溶解放中に含まれるイットリウムをプラズマ分光計により定量して、組織内の微小球含有の有無を測定し、全組織片中にイットリウムを含む組織片数の割合を求め、注入による肝内各部位への分布の状態を評価した。以前検討した20-30μm径の微小球肝内分布率に比べ、肝内を5葉に分割し、右葉(55% : 26%)、右中葉(98% : 93%)、左中葉(95% : 94%)、左葉(98% : 84%)、尾状葉(80% : 76%)といずれも良好であった。小径微小球を用いても、肝以外の胃、十二指腸、肺臓、肺などへの逸脱に関しては、カテーテル先端からの逸脱と考えられる近接臓器へのわずかな逸脱以外、有意な増加は観察できなかった。比重に関しては、より小さな比重を有するセラミック製の放射性微小球の報告もあり、内部が空洞状の中空微小球の使用も検討していく。これらの結果を元に微小球の最適な容量、サイズ、比重などを決定するために有用と考えられるため検討を続ける方針である。日本白色家兎肝臓に注入に用いた微小球の分布を検討した。検討中の酸化イットリウム微小球は、100%のY2O3で構成され、生体組織に比べX線吸収が高く、容易に観察可能であり、注入された微小球の組織内分布を確認した。分布の最適化に向けて、10-15μmの小径微小球の日本白色家兎肝臓への注入実験も行い肝臓各葉への微小球分布率を検討した。

その手法として、臓器より組織片を採取し、濃硝酸を用いて、7日間恒温震盪することで完全に溶解し、溶解液中に含まれるイットリウムをプラズマ分光計により定量して、組織内の微小球含有の有無を測定し、全組織片中にイットリウムを含む組織片数の割合を求め、注入による肝内各部位への分布の状態を評価した。以前検討した20-30μm径の微小球肝内分布率に比べ、肝内を5葉に分割し、右葉(55%:26%)、右中葉(98%:93%)、左中葉(95%:94%)、左葉(98%:84%)、尾状葉(80%:76%)といずれも良好であった。小径微小球を用いても、肝以外の胃、十二指腸、牌臓、肺などへの逸脱に関しては、カテーテル先端からの逸脱と考えられる近接臓器へのわずかな逸脱以外、有意な増加は観察できなかった。また、注入後の血液および糞尿からは、有意なイットリウムは検出されず、血液学的な検討として、肝機能酵素の上昇が一過性であることも確認でき、注入に伴う安全欧も評価できた。
植物メリステムの比較エピゲノミクスから探る発生制御機構の進化

トランスポゾンとはゲノムに寄生する反復性の配列であり、転移、増殖することことができる配列である。トランスポゾンは宿主にとって潜在的に有害な因子である一方、ゲノム進化にも大きく貢献することが知られている。しかしトランスポゾンと宿主の相互作用の分子実体は未だ不明な点が多い。本研究ではイネの栽培種および野生種の幹細胞組織を材料に、トランスポゾンの分布、エピジェネティックな状態および発現パターンの違いを統合的に比較解析することでトランスポゾンと宿主の相互作用の分子実体を明らかにすることを目指す。
量子ナノ構造中の電子波束のデコヒーレンスと伝導・損失・利得スペクトルに関する研究

本研究では、テラヘルツ(THz)電磁波の放射・吸収をプローブとして、量子ナノデバイスの伝導ダイナミクスを解明することを目的に研究を行い、以下のような主な成果を得た。1)半導体超格子中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明:半導体超格子中でブロッホ振動する電子が放射するテラヘルツ電磁波のスペクトルの解析から、電子の伝導度スペクトルがブロッホ周波数以下で負になることを示し、超格子中にブロッホゲインがあることを世界で初めて示した。さらに、電子のブロッホ振動の緩和機構が界面の凹凸散乱であることを明らかにした。2)極短チャネルトランジスタ中の非定常伝導と超高電界伝導:極短チャネルトランジスタ中の電子の過渡的な振る舞いを理解するため、バルクGaAs中に光励起したキャリアが走行するときに放射するTHz電磁波からキャリアの過渡伝導の振る舞いを検討した。特に、50kV/cm以上の高電界領域では、電子加速に伴うTHz放射強度が電界とともに減少するという振る舞いを見いだした。さらに、フェムト秒光パルスでゲートに瞬間的な変化を与え、それに伴うドレイン電流の変化から放射されるTHz電磁波の波形を計測するという方法により、従来のネットワークアナライザでは測定ができない超高速トランジスタの遮断周波数を見積もることができることを明らかにした。3)単一分子・量子ドット/ナノギャップ電極接合の伝導ダイナミクス:単一分子や単一量子ドットに金属電極を形成したナノ接合の伝導ダイナミクスの解明を目指したが、現段階では、直流での伝導は評価できたが、構造の不安定性により、THz分光にまでは到達することができなかった。この研究は、本研究をさらに継続・発展させる目的で申請した科研費基盤研究「量子ナノ構造系のテラヘルツダイナミクスの解明と制御に関する研究」(課題番号:18201027)で引き続き、検討を行っている。サブピコ秒の時間スケールで高速に運動する電子は、その速度の微分に比例する電磁波を放出・吸収し、その周波数はテラヘルツ(THz)領域にある。従って、電子が放出・吸収するTHz電磁波を検出・解析することにより、ナノ構造中の電子のダイナミクスを明らかにすることができる。本研究においては、THz電磁波の放射・吸収をプローブとして、(1)量子効果デバイス中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明、(2)極短チャネルトランジスタ中の非定常伝導と超高電界伝導、(3)分子伝導における電子・分子・機械変形相互作用など分子伝導特有の新しい物性を明らかにする、ことを目標に研究を行っている。本年度は、1.半導体超格子のブロッホ利得について;(1)THz電気光学サンプリング法を用いて、放射されたTHz電界波形を測定することにより、伝導率の実部と虚部を独立に求め、ブロッホ振動する電子の利得スペクトルを世界で初めて実験的に示すことに成功した。(2)ブロッホ振動する電子の散乱機構が、界面凹凸散乱と合金散乱であることを明らかにした。(3)ブロッホ利得の最高周波数を制限しているジーナートンネル効果について検討し、ブロッホ振動が共鳴ジーナートンネル効果により抑制される過程を明らかにした。2.バルク半導体の過渡伝導について;(1)過渡伝導特性の温度依存性を測定し、液体窒素温度ではピーク速度、飽和速度とも、室温のそれらの1.31.4倍になることを明らかにした。3.分子伝導について;(1)ヨードチンキを用いる新しい金のナノメッキ法を考案し、原子レベルの金ナノ接合の作製に成功するとともに、伝導度の量子化の観測に成功した。(2)ブレークジャンション法を用いて、1nm程度のギャップを有する金電極の作製に成功した。

サブピコ秒の時間スケールで高速に運動する電子は、その速度の微分に比例する電磁波を放出・吸収し、その周波数はテラヘルツ(THz)領域にある。従って、電子が放出・吸収するTHz電磁波を検出・解析することにより、ナノ構造中の電子のダイナミクスを明らかにすることができる。本研究においては、THz電磁波の放射・吸収をプローブとして、(1)量子効果デバイス中の電子波束のダイナミクスと伝導・損失・利得の解明、(2)極短チャネルトランジスタ中の非定常伝導と超高電界伝導、(3)分子伝導における電子・分子・機械変形相互作用など分子伝導特有の新しい物性を明らかにする、ことを目標に研究を行っている。本年度は、1.半導体超格子のブロッホ利得について;(1)THz電気光学サンプリング法を用いて、放射されたTHz電界波形を測定することにより、ブロッホ振動する電子の利得スペクトルを求めることに世界で初めて成功するとともに、利得の発生機構について古典理論による考察を行った。(2)量子カスケード構造を作製し、10ミクロン帯においてレーザ発振を確認した。2.バルク半導体の過渡伝導について;(1)超高速トランジスタのチャネル中の電子が放出するTHz電磁波を検出し、トランジスタの動作速度に関する知見を得た。(2)シリコン中の電子の過渡速度の観測に成功した。(3)広帯域THz電磁波発生システムの構築を行った。3.分子伝導について;(1)単一分子エレクトロニクスを視野に入れた超微細電極作製を行い、エレクトロマイグレーション効果を用いたブレークジャンクション法や極微めっき法などを用いることにより、原子レベルで金属電極間のギャップを制御する技術を確立した。(2)極微金属電極に安定して付着しやすい金属錯体分子の合成を行った。本年度は、1.半導体超格子のブロッホ利得について;(1)電気的な駆動によるブロッホ発振器の不安定性をもたらす直流での微分負性抵抗が、Zenerトンネル効果を用いることにより抑制できる可能性があることを見出した。(2)ブロッホ振動する電子の支配的な位相緩和機構が界面ラフネス散乱であることを明らかにした。(3)量子カスケード構造を作製し、3.8THzにおいてレーザ発振を確認した。2.バルク半導体の過渡伝導について;(1)超高速トランジスタのチャネル中の電子が放出するTHz電磁波を検出し、超高速トランジスタの遮断周波数の評価に利用できることを明らかにした。
細胞ストレス応答の解析から迫る「疲労」の分子細胞生物学的実態

疲労のナゾに迫る研究を行う。「疲労」は「発熱」や「痛み」と共に生体3大アラームと言われ、私たちの生命や健康を維持する上でカラダが発する重要なシグナルである。しかしその研究と理解は発熱や痛みに比べて遅れており、科学が進んだ現代でも疲労の実態は掴めていない。そこで今日まで行ってきたストレス研究や開発してきたモデルマウスを活かして、疲労が生じる際や回復する際の仕組みを分子/細胞生物学的観点から解明することにアプローチする。疲労に苦しむ人々は非常に多く、これは現代社会において決して無視できない大きな問題であり、その解決の糸口となることを目指して本研究に取り組みたい。古くから今日に至るまで疲労研究は心療内科学、栄養学、感染学、免疫学、睡眠学、脳神経科学など様々な視点から行われてきた。その甲斐あって疲労を科学的に評価する方法は確立されつつあり、血中の酸化ストレス度や唾液中のヘルペスウイルス数などは疲労の指標となっている。また以前には信じられていた学説も訂正されつつある。例えば、無酸素運動時に筋肉組織中で生じる代謝産物の乳酸は疲労を生じさせるかのような誤解があったが、現在では乳酸にそのような機能は備わらないことが確認されている。その一方で未だに疲労の実態を理解することはできておらず、誰しもが感じる疲労の発生/回復メカニズムはほとんど分かっていない。その大きな理由としては疲労研究への分子生物学的および細胞生物学的な取り組みが弱いからだと考えている。そこで本研究では細胞ストレス応答や炎症反応に焦点を絞り、疲労の分子メカニズムに迫ることを一つの目的として、それを達成するために独自で開発した4種類のストレス可視化マウスを利用している。これらのマウスは異なるストレス(小胞体ストレス、酸化ストレス、統合ストレス、炎症ストレス)に応答して発光する性質を有しており、その発光を検出できる装置を使えば、マウスを生かしたままで特定のストレス応答分子が「いつ」「どこで」活性化するのか調べられる。各ストレス可視化マウスへの1週間の疲労負荷を与えながら、その間は1日おきに生体イメージングを行ってきた。実験終了時には血液の採取および各種臓器からRNAの抽出も行い、質量分析機や次世代シークエンサーを用いたオミックス解析に備えている。マウスへの疲労負荷では一般に強制水泳や浸水飼育などの処置が施されることが多い。これらの処置を事前に試したところ、負荷が大きすぎて恐怖体験や体温低下の影響が心配される。そこで本研究では、睡眠不足(過酷な断眠とは異なる)が良い疲労負荷モデルになると考えて、メルクエスト社で販売されている睡眠障害ケージを利用することにした。このケージにおいてマウスは、餌や水を自由に摂れるが、常に回転カゴ内で過ごすことになる。回転カゴは抵抗の極めて小さい軸で支えられているため、少しでも動くと「ゆらゆら」してマウスの不眠時間が増すようになっている。ちなみにマウスを回転カゴに馴化させるために実験直前の1週間は回転カゴに出入り自由なケージで飼育した。また非睡眠障害のコントロール実験でも同じく回転カゴに出入り自由なケージを用いた。このような実験から現在までに得られている結果は以下の通りである。疲労負荷によってIRE1を介した小胞体ストレス応答とATF4を介した統合ストレス応答およびIL-1βを介した炎症反応が副腎で活性化することが生体イメージング解析から分かった。しかしながら酸化ストレス応答については調べた限り疲労負荷との関連性が見出せなかった。採取した血液を用いてdROM/BAPテストも行ったが、疲労負荷と非疲労負荷との間に差は見出せなかった。一方で副腎から抽出したRNAを用いた解析を行ったところ、疲労負荷で小胞体ストレス応答遺伝子の発現が有意に高まっていた。この結果は副腎でのストレスホルモン産生または分泌に小胞体ストレス応答機構が関与している可能性を示唆する。先述した通り、副腎ホルモンと小胞体ストレス応答機構の関連性を見出すことができたので、これについて詳細な解析を進める。加えて1年目にやり残している解析の続きも完了させたい。計画では各実験区分で使用するマウス数を雌雄8匹ずつとし、1実験期間(2週間)ごとに解析するマウス数を4匹としていることから、全実験を完了するのに単純計算で64週以上を必要とするが、まだ半分程度しか完了できていない。本応募の採択が2018年8月であったことを考えると当然なのだが、できる限り早急にマウスを準備して初期解析の完了を目指す。また睡眠障害ケージを利用する疲労負荷とは異なる取組に備えて脳波や筋電図を計測しながらのトレッドミルや採餌・給水可能な強制回転カゴを用いた疲労負荷モデルに関する検討も行う。

その甲斐あって疲労を科学的に評価する方法は確立されつつあり、血中の酸化ストレス度や唾液中のヘルペスウイルス数などは疲労の指標となっている。また以前には信じられていた学説も訂正されつつある。例えば、無酸素運動時に筋肉組織中で生じる代謝産物の乳酸は疲労を生じさせるかのような誤解があったが、現在では乳酸にそのような機能は備わらないことが確認されている。その一方で未だに疲労の実態を理解することはできておらず、誰しもが感じる疲労の発生/回復メカニズムはほとんど分かっていない。その大きな理由としては疲労研究への分子生物学的および細胞生物学的な取り組みが弱いからだと考えている。そこで本研究では細胞ストレス応答や炎症反応に焦点を絞り、疲労の分子メカニズムに迫ることを一つの目的として、それを達成するために独自で開発した4種類のストレス可視化マウスを利用している。これらのマウスは異なるストレス(小胞体ストレス、酸化ストレス、統合ストレス、炎症ストレス)に応答して発光する性質を有しており、その発光を検出できる装置を使えば、マウスを生かしたままで特定のストレス応答分子が「いつ」「どこで」活性化するのか調べられる。各ストレス可視化マウスへの1週間の疲労負荷を与えながら、その間は1日おきに生体イメージングを行ってきた。実験終了時には血液の採取および各種臓器からRNAの抽出も行い、質量分析機や次世代シークエンサーを用いたオミックス解析に備えている。マウスへの疲労負荷では一般に強制水泳や浸水飼育などの処置が施されることが多い。これらの処置を事前に試したところ、負荷が大きすぎて恐怖体験や体温低下の影響が心配される。そこで本研究では、睡眠不足(過酷な断眠とは異なる)が良い疲労負荷モデルになると考えて、メルクエスト社で販売されている睡眠障害ケージを利用することにした。このケージにおいてマウスは、餌や水を自由に摂れるが、常に回転カゴ内で過ごすことになる。回転カゴは抵抗の極めて小さい軸で支えられているため、少しでも動くと「ゆらゆら」してマウスの不眠時間が増すようになっている。ちなみにマウスを回転カゴに馴化させるために実験直前の1週間は回転カゴに出入り自由なケージで飼育した。また非睡眠障害のコントロール実験でも同じく回転カゴに出入り自由なケージを用いた。このような実験から現在までに得られている結果は以下の通りである。疲労負荷によってIRE1を介した小胞体ストレス応答とATF4を介した統合ストレス応答およびIL-1βを介した炎症反応が副腎で活性化することが生体イメージング解析から分かった。しかしながら酸化ストレス応答については調べた限り疲労負荷との関連性が見出せなかった。採取した血液を用いてdROM/BAPテストも行ったが、疲労負荷と非疲労負荷との間に差は見出せなかった。一方で副腎から抽出したRNAを用いた解析を行ったところ、疲労負荷で小胞体ストレス応答遺伝子の発現が有意に高まっていた。この結果は副腎でのストレスホルモン産生または分泌に小胞体ストレス応答機構が関与している可能性を示唆する。
脂質代謝制御を基軸とした炎症慢性化の基盤的研究

申請者は生活習慣病の基盤病態として、炎症の適切な収束が妨げられた状態と考えられる「慢性炎症」に着目した研究を進めている。炎症応答は本来、生体の防御反応であり、生体にとって異変がおこると自然免疫応答を活性化させ、サイトカイン、ケモカインといった微量で強力な生理活性物質を放出する。慢性炎症をコントロールするためには、その分子メカニズムの解明が非常に重要な課題である。近年、Toll-like receptor(TLR)やInflammasomeを介した免疫応答・炎症応答の活性化と脂質代謝・合成が密接に関連していることが報告されている。そこで、本研究においては炎症応答に伴う脂質の合成経路に着目した研究を進めた。これまでの結果から、Raw264.7細胞やC57BL/6マウスからbone-marrowderived macrophage(BMDM)を調整し、LPS等で細胞を処理するとカスパーゼのmRNA発現が時間依存的に急速に誘導されると同時に、脂質合成に関わる遺伝子発現も誘導されることがわかってきた。実際にカスパーゼが関与しているのかどうかを検討するため、カスパーゼ阻害剤や合成siRNAを用いてノックダウンすると脂質合成に関連した遺伝子発現が有意に抑制された。さらに、カスパーゼと脂質合成の転写に関わる因子sterol regulatoryelement-binding protein(SREBP)が刺激依存的に共局在することがわかった。また、免疫沈降法により会合性について検討したところ、カスパーゼはSREBPの活性化に関わる分子と会合することがわかってきた。現在、カスパーゼノックアウトマウス由来の細胞を用いて、本シグナル経路を次世代シーケンサーを用いて解析を進めている。今後、慢性炎症に関わる動物モデルを作製しカスパーゼの関与を明らかにしていきたと考えている。申請者は,生活習慣病の基盤病態として,炎症の適切な収束が妨げられた状態と考えられる「慢性炎症」に着目して研究を進めている.炎症応答は本来,生体の防御反応であり,生体にとって異変がおこると自然免疫応答を活性化させ,サイトカイン,ケモカインといった微量で強力な生理活性物質を放出する.慢性炎症をコントロールするためには,その分子メカニズムの解明が非常に重要な課題である.近年,Toll-like receptor(TLR)やInflammasomeを介した免疫応答・炎症応答の活性化と脂質代謝・合成が密接に関連していることが報告されている.そこで,Raw264.7細胞やC57BL/6マウスからbone-marrowderived macrophage(BMDM)を調整し,LPS等で細胞を処理するとカスパーゼのmRNA発現が時間依存的に急速に誘導され,また,脂質合成に関わる遺伝子発現も8時間をピークに誘導されることがわかってきた.脂質合成に関連した遺伝子発現の変化に対して,カスパーゼが関与しているのかどうかを検討するため,細胞をカスパーゼの阻害剤(Z-VAD-FMK)で処理した結果,脂質合成に関連した遺伝子発現が有意に抑制された.さらに,シグナル経路に関連することが予想されるカスパーゼの遺伝子発現を,合成siRNAを用いてノックダウンすると同様に抑制された.また,脂質合成に関わる分子の活性化についてウェスタンブロット法を用いて解析すると,カスパーゼをsiRNAでノックダウンした場合に抑制されることがわかった.現在,カスパーゼと脂質合成に関わる分子は,共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析により,刺激に依存して共局在することから,それらの分子の会合性について免疫沈降法を用いて検討を行っている.本研究では、炎症応答と脂質代謝・合成のクロストークに着目して研究を進めている。これまでに、qRT-PCRやウェスタンブロット法を用いた解析、さらにマクロファージに対して阻害剤やsiRNAを用いた実験を進め、予想された結果が得られている。平成29年度においては、免疫沈降法を用いた会合性を検討する実験系の検討をはじめ、炎症シグナルと脂質代謝・合成シグナルの新しい関係性が明らかになりつつある。生活習慣病の基盤病態として,炎症の適切な収束が妨げられた状態と考えられる「慢性炎症」に着目した研究を進めている.炎症応答は本来,生体の防御反応であり,生体にとって異変がおこると自然免疫応答を活性化させ,サイトカイン,ケモカインといった微量で強力な生理活性物質を放出する.慢性炎症をコントロールするためには,その分子メカニズムの解明が非常に重要な課題である.近年,Toll-like receptor(TLR)やInflammasomeを介した免疫応答・炎症応答の活性化と脂質代謝・合成が密接に関連していることが報告されている.これまでの結果から、Raw264.7細胞やC57BL/6マウスからbone-marrowderived macrophage(BMDM)を調整し,LPS等で細胞を処理するとカスパーゼのmRNA発現が時間依存的に急速に誘導されると同時に,脂質合成に関わる遺伝子発現も誘導されることがわかってきた.実際に脂質合成に関連する遺伝子発現の変化に対して,カスパーゼが関与しているのかどうかを検討するため,カスパーゼ阻害剤または合成siRNAを用いてノックダウンすると脂質合成に関連した遺伝子発現が有意に抑制された.また,脂質合成の転写制御に関わる因子SREBPとカスパーゼの局在を共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析すると,炎症刺激に依存して誘導されるカスパーゼとSREBPが共局在することが明らかとなった.さらに,活性されたSREBPの核への移行は,カスパーゼsiRNAを用いたノックダウンの実験結果から抑制される傾向が見られた。

現在,SREBPとカスパーゼの会合性について免疫沈降法を用いて解析すると同時に,どのような細胞内小器官に両者が局在し、活性化されるのかを共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析を進めている.本研究では,炎症応答と脂質代謝・合成のクロストークに着目して研究を進めている.これまでに,qRT-PCRやウェスタンブロット法,さらにマクロファージに対して阻害剤やsiRNAを用いた実験を進め予想された結果が得られている.平成29年度においては,免疫沈降法および共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析を進め,会合性および細胞内局在について検討を行った.本研究課題を通して,炎症シグナルと脂質代謝・合成シグナルの新しい関係性が明らかにされつつある.申請者は生活習慣病の基盤病態として、炎症の適切な収束が妨げられた状態と考えられる「慢性炎症」に着目した研究を進めている。炎症応答は本来、生体の防御反応であり、生体にとって異変がおこると自然免疫応答を活性化させ、サイトカイン、ケモカインといった微量で強力な生理活性物質を放出する。慢性炎症をコントロールするためには、その分子メカニズムの解明が非常に重要な課題である。近年、Toll-like receptor(TLR)やInflammasomeを介した免疫応答・炎症応答の活性化と脂質代謝・合成が密接に関連していることが報告されている。そこで、本研究においては炎症応答に伴う脂質の合成経路に着目した研究を進めた。これまでの結果から、Raw264.7細胞やC57BL/6マウスからbone-marrowderived macrophage(BMDM)を調整し、LPS等で細胞を処理するとカスパーゼのmRNA発現が時間依存的に急速に誘導されると同時に、脂質合成に関わる遺伝子発現も誘導されることがわかってきた。実際にカスパーゼが関与しているのかどうかを検討するため、カスパーゼ阻害剤や合成siRNAを用いてノックダウンすると脂質合成に関連した遺伝子発現が有意に抑制された。さらに、カスパーゼと脂質合成の転写に関わる因子sterol regulatoryelement-binding protein(SREBP)が刺激依存的に共局在することがわかった。また、免疫沈降法により会合性について検討したところ、カスパーゼはSREBPの活性化に関わる分子と会合することがわかってきた。現在、カスパーゼノックアウトマウス由来の細胞を用いて、本シグナル経路を次世代シーケンサーを用いて解析を進めている。今後、慢性炎症に関わる動物モデルを作製しカスパーゼの関与を明らかにしていきたと考えている。現時点では、当初計画の通り実験を進め、予想された結果が蓄積されつつある。今後も、計画に沿った形で実験を進めていく予定である。当初の計画書においては、脂質の細胞内蓄積を蛍光色素を用いてプレートリーダーで解析する計画であったが、GC-MSを用いて解析をすることができる環境となったことから、より定量性を高め脂質の解析をすることができる状況となったことが変更点である。
プロバイオティクスの薬物動態制御を介した炎症性疾患の予防・治療

本研究では、炎症性疾患の予防・治療における"プロバイオティクス"摂取の臨床的意義を明確にすることを目的に、研究を遂行している。プロバイオティクスとしては、代表的な腸内細菌であるLactobacillus属の菌種(L.casei)と、その整腸作用により"特定保健用食品"として市販されているBifidobacterium属の菌種(Bif)を用いて検討を行い、これまでに以下の様な結果を得た。1、炎症性腸疾患に対するプロバイオティクスの影響:ヒト消化管のモデルとして3週間培養したCaco-2細胞を用いて検討を行い、炎症性サイトカインを抑制し、抗炎症性サイトカインを増加させる菌種を見出した。さらにプロバイオティクスの摂取は、腸管炎症の抑制および薬物療法由来の副作用の軽減に役立つ可能性があることを見出した。2.関節リウマチに対するプロバイオティクスの影響:滑膜細胞として、慢性関節リウマチ患者由来滑膜細胞(HFLS-RA)を用いた検討により、プロバイオティクスが、炎症性シグナル伝達経路の抑制を介して、抗炎症作用および関節破壊抑制作用を有する可能性が示唆された。また、プロバイオティクスは、抗リウマチ治療薬であるMethotrexateの体内動態を変化させる可能性が示唆された。従って、プロバイオティクスとMethotrexateとの併用により、抗リウマチ効果の増大および薬物治療による副作用の軽減につながる可能性が期待された。今後、更に詳細な検討を行う必要がある。平成30年度7月の研究代表者の大学異動により、同年6月より研究を一時中断する必要が生じた。同年9月末に科研費管、新施設での研究環境整備に着手し、平成31年度より研究を再開したが、約10ヶ月の遅れを生じる結果となった。それに伴い、分担研究者の業務も延長する必要が生じた。本年度までに終了しなかった炎症性疾患治療薬の体内動態に対するプロバイオティクスの影響評価と、炎症性疾患治療薬におけるプロバイオティクス摂取の医療経済学的評価を行う。本研究では、炎症性疾患の予防・治療における“プロバイオティクス"摂取の臨床的意義を明確にする事を目的に、研究を遂行している。初年度は、ヒト消化管のモデルとして3週間培養したCaco-2細胞、滑膜細胞として慢性関節リウマチ患者由来滑膜細胞(HFLS-RA)を用いて、以下の点について検討を行った。プロバイオティクスとしては、代表的な腸内細菌であるLactobacillus属の菌種(L.casei)と、その整腸作用により“特定保健用食品"として市販されているBifidobacterium属の菌種(Bif)を用いた。1.炎症性腸疾患に対するプロバイオティクスの影響炎症性サイトカインを抑制し、抗炎症性サイトカインを増加させる菌種が認められた。また、今回評価したプロバイオティクスは、炎症および薬物由来の細胞障害を抑制したが、その程度は菌種により異なっていた。さらに、薬物動態関連遺伝子群に対する影響も菌種により異なった。以上のことから、本年度は、腸管炎症の抑制および薬物療法由来の副作用の軽減に役立つ可能性を持つプロバイオティクス菌種を見出すことが出来た。2.関節リウマチに対するプロバイオティクスの影響炎症性サイトカイン刺激によるIL-6およびシグナル伝達経路の活性化は、プロバイオティクス曝露により抑制された。また、リウマチ治療薬とBifの併用により、IL-6濃度は相乗的に減少した。この相互作用には、プロバイオティクスによるリウマチ治療薬の体内動態の変化が寄与している可能性が示唆された。今後、詳細を検討する予定である。特に研究を妨げる問題は発生しておらず、おおむね順調に進行している。本研究では、炎症性疾患の予防・治療における"プロバイオティクス“摂取の臨床的意義を明確にすることを目的に、研究を遂行している。本年度は、ヒト滑膜細胞モデルとして、慢性関節リウマチ患者由来滑膜細胞(HFLS-RA)を用い、関節リウマチに対するプロバイオティクスの作用メカニズムについて、分子レベルで検討を行った。プロバイオティクスとしては、代表的な腸内細菌であるLactobacillus属の菌種(L.casei)と、その整腸作用により"特定保健用食品“として市販されているBifidobacterium属の菌種(Bif)を用いた。1.プロバイオティクスの抗リウマチ作用の検証昨年度、我々は、炎症性サイトカイン刺激によるIL-6濃度の上昇に対し、プロバイオティクスが抑制作用を示すことを明らかにした。本年度は、リウマチの疾患活動性マーカーの発現上昇をプロバイオティクスが有意に減少させることを明らかにした。本結果より、in vivoにおけるプロバイオティクスの抗リウマチ作用が期待できると考えた。2.リウマチに対するプロバイオティクスの作用メカニズム炎症性サイトカイン刺激による複数の転写因子の活性化が、両プロバイオティクス曝露により抑制されることが明らかとなった。昨年度明らかにしたIL-6濃度の上昇に対するプロバイオティクスの抑制作用は、これら炎症性シグナル伝達経路の抑制に起因している可能性が示唆された。今後、さらに詳細を検討する予定である。本年度は、関節リウマチに対するプロバイオティクスの影響評価に重きをおいて研究を遂行した。特に、関節リウマチの疾患活動性マーカーの評価系や転写因子の発現量の測定系の確立に時間がかかったことが影響し、炎症性腸疾患に対するプロバイオティクスの効果に関する研究の進捗に遅れが生じた。また本学部の共同機器であるLC/MSが故障し使用不可となったため、予定していた治療薬の薬物動態評価に支障を来した。本研究では、炎症性疾患の予防・治療における"プロバイオティクス"摂取の臨床的意義を解明する事を目的に、研究を遂行している。本年度は、慢性関節

リウマチ患者由来滑膜細胞(HFLS-RA)およびCollagen-Induced Arthritis (CIA)ラットを用いて、プロバイオティクスが示す抗RA作用の詳細な分子機構の解明を目指すと共に、Methotrexate(MTX)との併用によるRA治療の効率化の可能性について検討を行った。1.HFLS-RAを用いた検討:プロバイオティクスとしては、代表的な腸内細菌であるLactobacillus属の菌種(L.casei)と、その整腸作用により"特定保健用食品“として市販されているBifidobacterium属の菌種(Bif)を用いた。炎症性サイトカイン刺激による細胞遊走の増加に対し、両菌種は抑制作用を示す事を明らかにした。昨年度までの結果と合わせ、これら菌種は、抗炎症作用に加え、関節破壊抑制作用を有する可能性が示唆された。2.RAモデル動物を用いた検討:Bifを経口摂取させたCIAラットでは、炎症性シグナル伝達経路の抑制に起因する抗RA作用が示されることを明らかにした。また、BifとMTXとの併用における抗RA効果の増大の一要因として、BifによるMTXの体内動態の変化を示唆する結果を得た。さらに、Bifとの併用により、MTXの副作用である肝機能障害を防ぐことが期待できる結果を得た。以上のin vitroおよびin vivo実験の結果より、プロバイオティクスは抗炎症や骨破壊抑制等の点から抗RA効果を示し、MTXとの併用により、抗RA効果の増強およびMTXの副作用軽減につながる可能性が示唆された。昨年度までのin vitroでの結果を踏まえ、本年度は、新たにCIAラットを用いてin vivoでのプロバイオティクスの抗RA効果発現の検証と、その作用機序の解明に重きを置いて研究を遂行した。特に疾患モデル動物の作成や評価条件等の確立に時間がかかったことが影響し、in vitroでの炎症性疾患治療薬の体内動態に対するプロバイオティクスの影響および詳細な作用機序に関する検討に遅れが生じた。薬物濃度の測定系の確立等にも時間を要している。本研究では、炎症性疾患の予防・治療における"プロバイオティクス"摂取の臨床的意義を明確にすることを目的に、研究を遂行している。プロバイオティクスとしては、代表的な腸内細菌であるLactobacillus属の菌種(L.casei)と、その整腸作用により"特定保健用食品"として市販されているBifidobacterium属の菌種(Bif)を用いて検討を行い、これまでに以下の様な結果を得た。1、炎症性腸疾患に対するプロバイオティクスの影響:ヒト消化管のモデルとして3週間培養したCaco-2細胞を用いて検討を行い、炎症性サイトカインを抑制し、抗炎症性サイトカインを増加させる菌種を見出した。