hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工膜を用いて膜タンパク質を不溶化させずに無細胞合成する方法

以下の2種のタンパク質について小麦胚芽の無細胞タンパク合成系による翻訳を行い,生成物の確認を行った。[1]Racの無細胞タンパク合成---ヒトRac(G-蛋白質)のcDNAをプラスミドpEU3^<TM>に組み込んだ。これを,転写に必要な部分とともにPCRで増幅し,mRNA調製キットで転写してmRNAを調整し,ゲル濾過で精製した.このmRNAを小麦胚芽系キットに入れ,透析法で翻訳させた。SDS-PAGEおよびWestern blottingにより目的のタンパク質が合成されたことを確認した.収量は反応液1mlあたり84μgであった。合成タンパク質は,他の因子とともにNADPH oxidaseを構成しO_2^-生成活性を示した。ただ,比活性は大腸菌で発現したものと比べると低く,一部フォールディングがきちんとしていないタンパク質を含むと思われた。この点は今後解決すべき問題と思われた。[2]gp91^<phox>の無細胞合成---gp91^<phox>は、白血球膜に存在するフラボシトクロムであり,O_2^-生成酵素の本体である。ここでは、gp91^<phox>分子の後半4分の3部分の発現を試みた。この領域はNADPHとフラビンを結合する領域であるが,比較的疎水性が高い。gp91^<phox>短縮型のmRNAは上述と同様にして行った。タンパク合成は初めての試みとして,系にリポソームを共存させて行なった。なお系には目的タンパク質の補因子FADを添加した。透析法による翻訳後,超遠心すると発現した目的タンパク質のかなりの部分が沈澱した。SDS-PAGEおよびWestern blottingにより目的のタンパク質が合成されたことが確認された.沈澱には他のタンパク質がほとんど含まれなかった。このことから,予想どおり,本タンパク質は発現と同時に系に存在するリポソームに取り込まれたこと,またこのやり方は発現と分離が同時に行えるすぐれた方法であることが示された。得られた酵素タンパク質はジアフォラーゼ活性(色素NBTの還元)を示した。したがって,得られたタンパク質の少なくとも一部はフォールディングがまともであることが明らかになったが,収量は非常に低く,改善する余地が残った。1.無細胞タンパク合成法の選択現在,数種類ある無細胞タンパク合成の方法について,文献,面談,さらに学会で情報収集をした.その結果もっとも効率がよいと思われる合成キット3種類をえらび購入した.このうちひとつは,昆虫細胞由来のものであり,あとの2つは小麦胚芽由来の抽出液をつかったものである.また,これらの方法に必要な試薬および器具を,購入した.さらに,本プロジェクトの特徴であるリポソーム調製のための装置を購入した.2.標的タンパク質の選択無細胞タンパク合成の標的タンパク質を慎重に選定した.可溶性タンパク質としてRac(G-タンパク質)とシトクロムb_5,不溶性膜タンパク質としてgp91^<phox>を選んだ.このうち,RacはGTP結合タンパク質,シトクロムb_5はヘムを含むタンパク質であり,gp91^<phox>はヘムとフラビンを含むタンパク質である.これらのcDNAを内外の協同研究者から入手した.3.標的タンパク質の大腸菌での発現無細胞合成に入る前に,その前段階として,これらのうち2つのタンパク質を細胞系でタンパク質合成を行った.すなわち,Racおよびgp91^<phox>短縮型のcDNAをベクターに組み込み,大腸菌中で大量発現させ精製した.後者は不溶性であるが,短縮型(フラビンドメイン)については大腸菌での発現精製法をすでに確立している.(捕足)10月の交付内定本研究課題は通常より遅れて10月に内定を受けた.それゆえ年度末まで半年を切っており,また,ほかのプロジェクトがすでに進行中であり,本年度はこのプロジェクトの本格的な実験には入れず,方法論(無細胞タンパク合成法)の検討と決定,そしてそのために必要な試薬と装置を買いそろえるまでで終わった.ただし,本実験に先立ち,すぐにできる実験として,標的タンパク質のいくつかについて,従来の細胞系でタンパク合成を行った.これは無細胞合成との,比較データを得るための対照実験である.以上のような準備のもとに,次年度は本来の実験を進めたい.以下の2種のタンパク質について小麦胚芽の無細胞タンパク合成系による翻訳を行い,生成物の確認を行った。ここでは、gp91^<phox>

分子の後半4分の3部分の発現を試みた。この領域はNADPHとフラビンを結合する領域であるが,比較的疎水性が高い。gp91^<phox>短縮型のmRNAは上述と同様にして行った。タンパク合成は初めての試みとして,系にリポソームを共存させて行なった。なお系には目的タンパク質の補因子FADを添加した。透析法による翻訳後,超遠心すると発現した目的タンパク質のかなりの部分が沈澱した。SDS-PAGEおよびWestern blottingにより目的のタンパク質が合成されたことが確認された.沈澱には他のタンパク質がほとんど含まれなかった。このことから,予想どおり,本タンパク質は発現と同時に系に存在するリポソームに取り込まれたこと,またこのやり方は発現と分離が同時に行えるすぐれた方法であることが示された。得られた酵素タンパク質はジアフォラーゼ活性(色素NBTの還元)を示した。したがって,得られたタンパク質の少なくとも一部はフォールディングがまともであることが明らかになったが,収量は非常に低く,改善する余地が残った。
種々の細胞膜レセプターからのシグナル伝達におけるGPIアンカーの役割

GPIアンカーをタンパク質に転移するステップに関与していると考えられる酵母遺伝子GAA1(yGAA1)のマウスホモログ(mGAA1)をクローニングし、この遺伝子の機能をマウス細胞で相同組換えで破壊することにより明らかにした。1、mGAA1 cDNAをマウス脳cDNAライブラリーからPCRによりクローニングした。mGAA1は、1996bpよりなり、621アミノ酸からなるタンパクをコードしていた。このタンパクは、yGAA1にコードされているタンパクと22%の相同性を持つが、疎水性プロフィールは非常に似ていた。2、さらにマウス肝臓ゲノムライブラリーよりmGAA1遺伝子をプラークハイブリダイゼーションにより単離した。mGAA1は約4kbpにわたり12のエクソンより構成されていた。このゲノムDNAをプローブとしてFISHによりmGAA1の遺伝子座を15Eと決定した。3、mGAA1をマウス胎児性癌F9細胞において相同組換えにより破壊した。破壊によりThy-1などのGPIアンカー型タンパクが細胞膜上より消失した。この細胞にmGAA1 cDNAやmGAA1ゲノム断片を遺伝子導入するとGPIアンカーの発現が回復したことにより、mGAA1はGPIアンカーの合成に必須であることが明らかになった。4、mGAA1破壊細胞の糖脂質を薄層クロマトグラフィーで解析した結果、完成型GPIアンカーは合成されていた。すなわち、mGAA1はあらかじめ合成されたGPIアンカーをタンパク質に転移するステップに関与しているトランスアミダーゼ(またはその一部)であることが示唆された。
フランスの学級委員会が中等学校における進路指導制度に果たす役割に関する実証的研究

本研究の目的は、現代フランスの中等学校における進路指導制度とその改革動向に注目し、進路決定の過程と手続きの中で、各学校・各学級に設置されている学級委員会の果たす意義と役割を分析することにあった。1.学級委員会は、校長主宰の下で年3回開催され、関係教員、生徒指導および進路指導専門員のほか、選挙で選ばれた父母の代表および生徒代表などで構成され、進学あるいは進級における重要な協議機関として位置づけられている。このような進路指導に関する専門職の配置、および生徒本人および家族と学校側との協議・話し合いの機会の保障の仕組みが整備されているとはいえ、なおも個別には関係者間の意思疎通の不十分さ、あるいは情報提供の不足などによって不一致が発生し、いくつかの軋轢あるいは争訟も生まれていることは否定できない。2.本研究遂行の途中において、これまで20年以上にわたって定着してきた前期中等教育制度上の重要な変更がおこなわれた(1995年7月13日付法律第95-836号)。中学校(コレージュ)の最初の2年間を観察課程、後半2年間を指導課程としていた従来の制度が、1年目を学習の基本を徹底させる「観察・適応課程」に、中間の2年間を「深化課程」、そして最終の第4学年を「指導課程」として後期中等教育への進学準備のための時期とし、それぞれの役割を効果的に果たせることを目的として変革されたのである(2-2制から1-2-1制へ)。このことはある意味で中等教育制度、とりわけて青年期の能力・特性などの分化と、基礎的知識・理解の上に位置づく中等学校制度の整備、およびその中での適切な進路指導制度の確立の困難さを示すものと考えられる。平成7年度はまず、進路指導に関する研究書籍・資料、雑誌記事等の収集をおこない、それらをフランス進路指導制度の歴史経緯の時代区分(1960年代以前[準備期]、1960年代1970年代前半[確立期]、1975年アビ改革1980年代[展開期]、1989年ジョスパン改革以後)ごとに、それぞれの制度の特徴と理念および課題を分析・整理した。その結果、以下のような知見が得られた。1.1960年代以前は、ランジュヴァン・ワロン改革案における「指導の原則」の力説と「新しい学級」の実験的試行など、選抜制度の問題点を解決する方法としての進路指導の思想が明確になる時期である。2.1960年代1970年代前半は、現行制度の基盤となる「観察・進路指導過程」が導入され、情報提供の仕組みや専門職員制の確立など、進路指導をめぐる機構が整備された時期である。3.1975年アビ改革1980年代には、統一コレージュの創設に伴い、進路指導の制度と手続きが完備するが、同時に科学的方法開発の不十分さなどにより、理念と実態のかい離が明らかになっていった。4.現在は、新教育基本法(1989年)の「生徒は自ら進路を構築する」という理念提唱の下に《助言による進路指導》の制度化をめざした新しい進路指導の手続きが制定され、実行に移されつつある。次に「学級委員会」の成立経緯とその実際上の機能・運営上の問題点などを検討した。その結果、生徒本人の“自主的進路選択"と学校側のおこなう生徒の能力・適性の評価・判断における“専門性の尊重"は、「学級委員会」においては時として矛盾した形であらわれ、生徒と学校側の意見調整の機能も充分に発揮されていないことが明らかになった。本研究の目的は、現代フランスの中等学校における進路指導制度とその改革動向に注目し、進路決定の過程と手続き中で、各学校・各学級に設置されている「学級委員会」の果たす意義と役割を分析することにあった。

1.学級委員会は、校長主宰の下で年3回開催され、関係教員、生徒指導および進路指導専門員のほか、選挙で選ばれた父母の代表および生徒代表などで構成され、進学あるいは進級における重要な協議機関として位置づけられている。このような進路指導に関する専門職の配置、および生徒本人および家族と学校側との協議・話し合いの機会の保障の仕組みが整備されているとはいえ、なおも個別には関係者間の意志疎通の不十分さ、あるいは情報提供の不足などによって不一致が発生し、いくつかの軋轢あるいは争訟も生まれていることは否定できない。2.本研究遂行の途中において、これまで20年以上にわたって定着してきた前期中等教育制度上の重要な変更がおこなわれた(1995年7月13日付法律第95-836号)。中学校(コレージュ)の最初の2年間を観察課程、後半2年間を指導課程とされていた従来の制度が、1年目を学習の基本を徹底させる「観察・適応課程」に、中間の2年間を「深化課程」、そして最終の第4学年を「指導課程」として、それぞれの役割を効果的に果たさせることを目的として変革されたのである(2-2制から1-2-1制へ)。このことはある意味で中等教育制度、とりわけて青年期の能力・特性などの分化と、基礎的知識・理解の上に位置づく中等学校制度の整備、およびその中での適切な進路指導制度の確立の困難さを示すものと考えられる。
高い超対称スケールを持つ超対称標準模型の現象論的研究

現在までに行われた様々な宇宙観測の結果から,暗黒物質が存在することは立証されている。しかしながら,素粒子標準模型の枠内では暗黒物質を説明することはできない。このことは,標準模型を超える新物理が存在することを強く示唆しており,暗黒物質の正体を明らかにすることは新物理の全貌を知る上で極めて重要となる。そこで私は,種々の有望な暗黒物質模型において暗黒物質の探索可能性を研究することにした。特に,高い超対称スケールを持つ超対称標準模型において可能な暗黒物質の候補を洗い出し,それぞれの候補についてどのような実験で探索するのが有望かを議論した。このような模型に着目した理由としては,近年のLHC実験における超対称性粒子の直接探索の結果,およびヒッグス粒子質量の測定結果のいずれもが,超対称性のスケールが電弱スケールと比較して大分高いことを示唆しているためである。このような場合,電弱スケールが何故数百GeV程度であるかを自然に説明することが困難になる。そこで,超対称標準模型における『自然性』の問題についても議論した。超対称標準模型の持つ多くの利点は,超対称性を持たないSO(10)大統一理論にも内包されていることが知られている。特に,これらの理論において,暗黒物質候補が自然に得られるのは非常に興味深い点である。そこで,このような暗黒物質の候補についても一般的に議論した。これらに加えて,近年のLHC実験において報告された新物理の兆候と考えられる事象のいくつかに着目し,それらの解釈可能性を研究した。これらの研究で与えられた予言は,数年以内にLHC実験において検証することが可能である。27年度が最終年度であるため、記入しない。欧州原子核研究機構において現在稼働している,大型ハドロン衝突型加速器にてこれまで行われた実験結果は,超対称性のスケールが電弱スケールと比べて非常に高いということを示唆している。高い超対称性スケールを持つ超対称標準模型は,暗黒物質を説明しうる。なかでも,ヒッグシーノ暗黒物質は有力な候補の一つである。ヒッグシーノ暗黒物質を高いスケールの超対称標準模型で議論する場合,ヒッグシーノ質量スケール,電弱スケール,超対称性スケール間のスケール差を適切に考慮して,計算を行わねばならない。そこで,このスケール差に由来する大きな量子補正を有効理論の立場からくりこみ群方程式をもちいて適切に取り入れることで,計算精度を向上させ,ヒッグシーノ暗黒物質シナリオを検証する枠組を提供した。また,ここで確立した方法を一般化し,電弱相互作用を行う暗黒物質についてもその検証可能性を議論した。加えて,暗黒物質直接検出実験において重要な量となる,暗黒物質・核子の散乱断面積の計算についても,有効理論の立場から整理し,一般的な取扱方法を与えた。これまでの研究から,高いスケールの超対称性を持つ標準模型は,最小大統一理論と矛盾しないことが明らかになっていた。そこで,具体的な超対称性模型をとりあげて,陽子崩壊からそれを探ることができないかを議論した。SO(10)大統一理論は,暗黒物質を自然に説明できる可能性があることが知られている。そこで,ゲージ結合定数の統一を保ちつつ,低エネルギーで適切な暗黒物質を含む模型が構築可能であることを実際に示し,その検証可能性を議論した。上述の,研究実績の概要で記したように,私は今期大統一理論に関する研究を2つ仕上げた。これは,ミネソタ大学のKeith Olive氏,Jason Evans氏,Jiaming Zheng氏と仕上げたものである。予定されていたように,ミネソタ大学に長期出張し,そこで研究を開始し,今期中に2つの仕事を終わらすことが出来たことから,当初想定していたよりも順調に仕事を行えたのではないかと考えている。

それに加えて,ドイツDESYのポスドク研究員である白井智氏とも別個に2本の論文を,また名古屋大学の久野純治氏,長井亮氏とも1本の論文をそれぞれ仕上げることができた。さらに,2つの国際会議での口頭発表,1つの国内会議でのポスター発表,Kavli IPMU, Academia Sinica, National Taiwan University, National Central University,益川塾,早稲田大学にてセミナーを行った。このように,数多く発表の機会をいただけたことも,自らの研究を同分野の人々に広めることができたという点で,研究計画の進展に一役買ったのではないかと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,欧州原子核研究機構の大型ハドロン衝突型加速器がそのエネルギーを上げて新たな結果を出そうとしている。そこで,この実験において検証可能な模型の研究を,今年度は積極的に行っていこうと考えている。具体的には,比較的自然さを保った超対称性標準模型の検証可能性と,超対称性スケールの決定とが最重要課題である。加えて,現在までに,大型ハドロン衝突型加速器による実験結果は,いくつか標準模型では説明できない事象を報告している。そこで,これらを説明しうる模型の構築とその検証可能性を議論したいと考えている。そのような模型は,今年度・あるいは来年度中には直ちに検証可能であると期待している。大統一理論の枠組みで暗黒物質を説明する試みも,今後ますます注目を集める分野であると考えている。そこで,できるだけ一般的・体系的な観点から,可能な暗黒物質候補を整理し,それらをどのように検出するかを議論することで,この分野をますます発展させることができるのではと考えている。大型ハドロン衝突型加速器における実験結果が標準模型と無矛盾であった場合,次世代の加速器である電子陽電子衝突型加速器で上述の模型を検出することができるかが次の重要な課題となる。これらについても,たとえ新たな粒子を直接作り出すことが出来なくても,精密計算を通じて探索することができないかを考え,その達成可能性を議論したい。
事故事例に基づく移動農機の転倒事故防止に関する研究

平成30年度の研究実績として,海外および国内での農作業事故の実態の調査・分析,路面粗さと高周波振動の人体に与える影響についての解析,傾斜地でのトラクタ旋回挙動についての解析に加え,当初予定していたピッチング角抑制制御に関する解析を行った。海外および国内での農作業事故実態の調査・分析について,海外においては、カセサート大学(タイ)の農業機械の専門家のもと,タイでの農業機械および土地利用状況の調査を行い,タイ中央部における,従来の日本製トラクタとタイ国産収穫機(一部日本製汎用コンバイン)の普及および田植機による水稲移植作業の導入を確認した。一方,国内においては,新たに入手した国内の乗用トラクタの事故調査結果から,発生確率を算出し,被害の程度に重みを付けて数値化する事故リスク算出・評価手法を提案し,リスクの大きい要因の整序と対策時の事故リスク低減効果について明らかにした。また,路面粗さと高周波振動の人体に与える影響の解析については,高周波振動の影響を比較するため最大路面周波数を変えて, ISO8608に基づいた粗さの異なる路面を生成し,田植機およびトラクタの振動レベルについて比較を行い,路面粗さを評価する上で10 c/m程度までの高周波の凹凸を考慮する必要性を示した。さらに,旋回挙動解析については,機体にかかる遠心力を模型実験により確認し,遠心力を考慮した4自由度の旋回挙動解析を行い,傾斜地での旋回時は1.0 m/s以下の低速走行をする必要性を示した。加えて,ピッチング角抑制制御では,駆動力制御を行った走行シミュレーションを実施し,事故現場の再現地形におけるピッチング角抑制効果を確認するとともに,制御時の最大ピッチング角が通常走行時より1割程度小さくなることを明らかにした。これらの成果について,2件の学会発表および学会誌への投稿を行った。平成30年度の研究計画では,駆動トルク制御システムの開発のため,制御効果の確認に加え地形の傾斜や路面粗さ等による事故発生限界を明らかにすることを計画した。そこで,ピッチング角抑制制御に関する解析,路面粗さと高周波振動の人体に与える影響についての解析,傾斜地でのトラクタ旋回挙動についての解析に加え,海外および国内での農作業事故の実態の調査・分析を実施した。その結果,計画通りピッチング角抑制制御効果を確認し,傾斜地での旋回横転倒の発生限界と路面粗さによる高周波振動の影響を明らかにするとともに,海外での農作業環境の把握および農作業事故リスク評価手法の提案をした。これらの成果について,学会誌への投稿・掲載および学会での発表を行った。当初研究計画に沿って順調に推移しており,来年度についても計画通り推進する。今後は,ピッチング角抑制制御に関する解析結果に基づいて制御効果の拡大を目指すとともに,時間遅れ等を考慮した,より実際に即した走行シミュレーションを行い,転倒事故減少のための駆動力制御によるピッチング角抑制技術について検討を行っていく。さらに,解析結果と事故調査結果から,危険地形の特性の整理を行い,それぞれの事故現場地形の特性を明らかにする。これらの成果を総括し,移動農機の転倒事故防止に資する情報を示すこととする。

これらの成果について,学会誌への投稿・掲載および学会での発表を行った。当初研究計画に沿って順調に推移しており,来年度についても計画通り推進する。今後は,ピッチング角抑制制御に関する解析結果に基づいて制御効果の拡大を目指すとともに,時間遅れ等を考慮した,より実際に即した走行シミュレーションを行い,転倒事故減少のための駆動力制御によるピッチング角抑制技術について検討を行っていく。さらに,解析結果と事故調査結果から,危険地形の特性の整理を行い,それぞれの事故現場地形の特性を明らかにする。これらの成果を総括し,移動農機の転倒事故防止に資する情報を示すこととする。
ＵＡＶによる大規模津波・洪水被災地の生存者探索技術の開発

UAVにより得られる光学画像を用いて,被災者を精度良く発見する手法の構築を目的とする.まず,撮影条件を細かく設定した上でUAVを用いて取得された画像を解析対象画像として準備した.次に,それらの画像に対して既存の人検出手法を評価すると共に,解析の一部を撮影条件に合わせて調整することで精度の向上を図った.さらに精度を向上させるために,画像中に存在する線分,人の影,そして人の上半身に着目し,それらを抽出する解析手法,および既存手法の検出結果と組み合わせるための手順を構築した.最終的に得られた検出結果を画像の撮影条件との関係から整理し,人検出に適した撮影方法や画像の諸元について明らかにした.巨大津波来襲後や大規模洪水により孤立した被災地へのアクセスは,道路の寸断や膨大な瓦礫に阻まれ困難を極め,生存者の捜索が難航する.本研究では,被災地に孤立した生存者を迅速に発見・救助するという目標のためUAV(Unmanned Aerial Vehicle=小型無人航空機)を活用し,大規模津波・洪水被災地の生存者探索技術を開発し,災害救助活動の効率化に資することを目的とする.25年度は,24年度に開発した被災者捜索のための複数の画像解析手法(オブジェクトベース画像解析による人体検出と影検出)の適用性および適用限界を,UAVの飛行条件や光学カメラ・近赤外カメラの撮影条件・分解能の関連で検討した.津波災害時を想定した諸条件の下でUAVから人を撮影した画像を解析することで,上空から被災者を捜索するための手法を提案した.人の上半身に着目した画像解析の結果,撮影場所や日照条件に応じて一定のパラメータを設定することで,一様な色の服を着ている場合であれば,その色に依らず,人を漏れなく検出することができた.人の影に着目した捜索では,上半身の場合とは異なる,影の形状(日照条件,時間,太陽高度から幾何学的に計算した影の長さや縦横比)に対応したパラメータを選択することで,11人中9人という正解率で影のオブジェクトを形成することができた.その結果,天候・気象条件による制限があるが,簡易なカメラを搭載したUAVが災害時の被災者捜索に有効であることが実証できた.UAVにより得られる光学画像を用いて,被災者を精度良く発見する手法の構築を目的とする.まず,撮影条件を細かく設定した上でUAVを用いて取得された画像を解析対象画像として準備した.次に,それらの画像に対して既存の人検出手法を評価すると共に,解析の一部を撮影条件に合わせて調整することで精度の向上を図った.さらに精度を向上させるために,画像中に存在する線分,人の影,そして人の上半身に着目し,それらを抽出する解析手法,および既存手法の検出結果と組み合わせるための手順を構築した.最終的に得られた検出結果を画像の撮影条件との関係から整理し,人検出に適した撮影方法や画像の諸元について明らかにした.巨大津波来襲後や大規模洪水により孤立した被災地へのアクセスは,道路の寸断や膨大な瓦礫に阻まれ困難を極め,生存者の捜索が難航する.本研究では,被災地に孤立した生存者を迅速に発見・救助するという目標のためUAV(Unmanned Aerial Vehicle=小型無人航空機)を活用し,大規模津波・洪水被災地の生存者探索技術を開発し,災害救助活動の効率化に資することを目的とする.24年度は,津波被災地を想定した諸条件の下でUAVに搭載したカメラで被災地を撮影し,被災者捜索の有効性を検証した.更に,画像解析により人を発見しその位置の特定を試みることで,被災者捜索を効率化するための解析手法について検討した.津波災害時を想定した諸条件の下でUAVから人を撮影した画像を解析することで,上空から被災者を捜索するための手法を開発した.人体の上半身に着目したオブジェクトベース解析の結果,撮影場所や日照条件に応じて一定のパラメータを設定することで,一様な色の服を着ている場合であれば,その色に依らず,全ての人体上半身のオブジェクトを形成し,人を漏れなく検出することができた.人の影に着目した捜索では,上半身の場合とは異なる,影の形状(日照条件,時間,太陽高度から幾何学的に計算した影の長さや縦横比)に対応したパラメータを選択することで, 11人中9人という正解率で影のオブジェクトを形成することができた.本研究で利用したUAVは小型のもので,天候・気象条件によっては観測できない場合もあるが,簡易なカメラを搭載したUAVが,災害時の被災者捜索に有効であることが実証できた.大規模な津波や洪水といった災害の被災地では,被災者が避難先の高台や建物などに取り残され孤立する事態が数多く発生しており,彼らの早期発見は人命救助の観点から極めて重要である.現在は有人のヘリコプターを用いた捜索が殆ど唯一の手段として行われているが,ここには多くの課題が存在している.例えば2011年の東日本大震災において被災地に投入されたヘリは約190機に上るが,緊急時に備え待機する機体も必要であったことなどから,実際に捜索に従事できたのはそのうちの半数に満たなかったと報告されている.この課題を解決するための新たなツールとして,遠隔操作により飛行するUAV(Unmanned Aerial Vehicle)の活用が期待されている.そして,このUAVを用いた被災者捜索をより迅速かつ確実なものにするために,上空から撮影した画像や動画から人を機械的に検出するための手法が必要である.

本研究では,UAVにより得られる光学画像を用いて,被災者を精度良く発見する手法の構築を目的とした.具体的な取り組みとしては,撮影条件を細かく設定した上でUAVを用いて取得された画像を,解析対象画像として準備した.そして,それらの画像に対してまず既存の人検出手法を適用し,その精度を評価すると共に,解析の一部を撮影条件に合わせて調整することで精度の向上を図った.次に,既存手法において生じた誤検出を除き更に精度を向上させるために,画像中に存在する線分,人の影,そして人の上半身に着目し,それらを抽出する解析手法,および既存手法の検出結果と組み合わせるための手順を構築した.最後に,最終的に得られた検出結果を画像の撮影条件との関係から整理し,人検出に適した撮影方法や画像の諸元について論じた.自然災害科学現地観測中にUAVが墜落するというアクシデントもあったが,概ね順調に進めることができた.登載するカメラを3種類に増やし,センサ(光学・近赤外)の特徴と撮影条件の関連で新たな知見を得ることができた.当初の計画通りに順調に進行している.東日本大震災の津波被災地での実験・観測も成功し,土木学会論文集の採択の決定した.2013年10月に国際会議での発表予定.今後は,UAVによる生存者探索技術の社会実装を検討するために,風水害等の現場における実証研究に取り組む予定である.災害発生時のUAVの利用可能性についての実証を,UAVのモビリティとセンシングの関連で取り組む.センシングについては,生存者の探索(生体反応の検出)を目的とした熱赤外センサを検討する.サーモグラフィ(熱赤外)による探知技術を応用し,光学センサ,近赤外のセンサも利用しながら,浸水エリア・瓦礫域・生存者の検出を目的として光学・赤外センサをUAVに登載するためのプロトタイプを試作する.UAVが墜落する事故が発生し,機体を修理する必要があったため.当初計画の通り,UAVに登載する新たなセンサの購入等で使用する予定である.生存者の探索(生体反応の検出)を目的とした熱赤外センサの購入・試作を検討する.あとは成果発表のための研究費の使用を想定している.
周術期低酸素虚血後の脳白質傷害の発生機序解明と再生療法開発

小児の周術期における脳白質傷害は頻度が高いが、治療法はない。まず、新生児マウスを用いた脳白質傷害モデルを作成した。幼弱脳では、脳虚血によりオリゴデンドロサイト前駆体細胞(oligodendrocyte progenitor cell:OPC)が、虚血部位に移動するが、分化しないことがわかった。そこで、分化促進因子としてアシアロエリスロポイエチン(EPO)を採用した。培養細胞と脳白質傷害モデルにおいて、EPOによりOPCのオリゴデンドロサイトへの分化が促進した。脳虚血による白質傷害の治療法として、自己再生能の活性化によるOPC移動とEPOによる分化促進は、臨床応用の可能性がある。周術期の脳白質傷害は、近年注目されている病態である。特に小児における周術期の脳白質傷害は比較的頻度が高く、脳性麻痺などの障害の原因となることが報告されており、周術期の合併症として解決すべき問題である。白質は脳の中でも虚血による障害を受けやすいとされるが、白質傷害の機序は明確ではなく、現在のところ有効な治療法はほとんどない。本研究では、脳白質を構成するオリゴデンドロサイトに注目し、周術期の脳白質傷害の発生機序を解明し、脳の自らの再生機構(特に神経幹細胞からのオリゴデンドロサイト再生)を利用した再生医療による治療法開発を目指す。マウス脳白質傷害モデルを確立し、安定的に作成することができた。新生児マウスの片側総頸動脈を焼灼後低酸素チャンバーへ置き、モデルを作成した。組織学的に脳白質の傷害が発生することを確認した。障害の強度と範囲のほぼ安定したモデルを確立した。オリゴデンドロサイトのマーカーOlig2とアポトーシスマーカーを染色することにより、オリゴデンドロサイトのアポトーシスが発生していることを確認した。また、脳室下帯においてオリゴデンドロサイトの前駆細胞が増加し、白質傷害部位へ移動することが明らかとなった。しかしながら、移動後にオリゴデンドロサイトへの分化が進まないことを明らかとした。以上のことより、新生児期の脳虚血によりオリゴデンドロサイトの傷害が発生し、オリゴデンドロサイト前駆細胞が傷害部位へ誘導される内在性の再生機構が誘導されることが明らかとなった。白質は脳の中でも虚血による傷害を受けやすいとされるが、白質傷害の機序は明確ではなく、現在のところ有効な治療法はほとんどない。本研究では、脳白質を構成するオリゴデンドロサイトに注目し、周術期の脳白質傷害の発症機序を解明し、脳の自らの再生機構(特に神経幹細胞からのオリゴデンドロサイト再生)を利用した再生医療による治療法開発を目指した。培養オリゴデンドロサイト前駆体細胞を分化させる因子として、アシアロエリスロポイエチンの効果を確認することができた。エリスロポイエチン受容体をノックダウンしたところ、アシアロエリスロポイエチンの効果は消失した。なお、アシアロエリスロポイエチンには、造血効果がないことも確認した。新生児マウス脳白質傷害モデルを安定して作成できるようになったため、このモデルにアシアロエリスロポイエチンを投与したところ、オリゴデンドロサイト前駆体細胞の脳室下帯における増加、および白室傷害部位への移動を確認し、多数のミエリン塩基性蛋白質陽性の細胞を認めたことから、アシアロエリスロポイエチン非投与では少数であったオリゴデンドロサイトへの分化は促進していることが明らかとなった。アシアロエリスロポイエチンの投与経路を検討したところ、腹腔内投与でも十分な効果が見られた。麻酔蘇生学当初の計画通りに研究は進行している。計画したマウス脳白質傷害モデルを安定的に作成できるようになり、自己再生機構が誘導されることが明らかにできた。よっておおむね順調に進展していると判断する。傷害部位へ移動したオリゴデンドロサイト前駆細胞が分化しないことが明らかとなったため、分化促進物質の発見を目指す。培養リゴデンドロサイト前駆細胞を用い、これまでに報告のある様々な細胞分化促進物質をスクリーニングし、分化を誘導する物質を明らかにする。研究に問題が生じた場合には、研究分担者からの助言を的確に求め、円滑な研究の遂行を目指す。当初の計画では、成人マウスにおける低酸素による脳虚血モデルの作成を目指していたが、新生児モデルの解析を優先したため、作成が遅れている。成人モデルの作成を次年度行うため、研究費の繰り越しを必要とする。次年度に速やかに成人モデルの作成を行う。
リポ蛋白糸球体症におけるアポ蛋白E遺伝子異常の解明

【目的】リポ蛋白糸球体症は糸球体内にリポ蛋白血栓が出現し、高アポ蛋白E血症とネフローゼを示す新たな腎疾患である。アポ蛋白E異常に伴うリポ蛋白代謝異常がその成因に関与すると考えられることから、これらのアポ蛋白E構造異常について遺伝子解析の手法から検討した。【方法】本症の症例KO(17歳)家系の3世代,およびMI家系の3世代に渡る家族調査を行った。さらに,これらの家系とは血縁のない3症例を対象とした.アポE表現型は等電点電気泳動法で検討した。アポE遺伝子型は白血球からgenomic DNAを分離した後、アポE遺伝子をPCR法で増幅し、制限酵素HhaIで切断して検討した。さらにPCRで増幅したDNAを用いてDNAシークエンスを行った。【結果】症例KOのアポE表現型は2/3であったが、遺伝子型は3/3であった。したがって、アポ蛋白Eの構造異常が疑われた。アポE-DNAシークエンスではコドンArg145のPro変異を認めた。これを患者が在住する地名にちなんで、apo E Sendaiと命名した。3世代にわたるKO家族では父が本症の一例であることが判明し、同様の変異アポEを有していた。さらに未発症の2例(叔父・祖母)で同様の変異アポEが認められた。MI家系では母・祖母にapo E Sendaiを認めた.KO・MI家系以外のLPG症例3例にもapo E Sendaiを認めた.【結論】apoE Sendai (Arg145→Pro)はこれまで報告の認められない新たなアポE変異体である。レムナントを増加させ、リポ蛋白糸球体症発症に密接に関係する。このことからも、本症は遺伝的要因に基づく新たな腎疾患であることが明らかとなった。【方法】本症の症例KO(17歳)家系の3世代に渡る家族調査を行った。アポE表現型は等電点電気泳動法で検討した。したがって、アポ蛋白Eの機構異常が疑われた。これを患者が存在する地名にちなんで、アポE2Sendaiと命名した。【結論】アポE2Sendai(Arg145→Pro)はこれまで報告の認められない新たなアポE変異体である。【目的】リポ蛋白糸球体症は糸球体内にリポ蛋白血栓が出現し,高アポ蛋白E血症とネフローゼを示す新たな腎疾患である。アポ蛋白E

異常に伴うリポ蛋白代謝異常がその成因に関与すると考えられることから、これらのアポ蛋白E構造異常について遺伝子解析の手法から検討した。【方法】本症の症例KO(17歳)家系の3世代,およびMI家系の3世代に渡る家族調査を行った。さらに,これらの家系とは血縁のない3症例を対象とした.アポE表現型は等電点電気泳動法で検討した。アポE遺伝子型は白血球からgenomicDNAを分離した後、アポE遺伝子をPCR法で増幅し、制限酵素Hhalで切断して検討した。さらにPCRで増幅したDNAを用いてDNAシークエンスを行った。【結果】症例KOのアポE表現型は2/3であったが、遺伝子型は3/3であった。したがって、アポ蛋白Eの構造異常が疑われた。アポE-DNAシークエンスではコドンArg145のPro変異を認めた。これを患者が在住する地名にちなんで、apo E Sendaiと命名した。3世代にわたるKO家族では父が本症の一例であることが判明し、同様の変異アポEを有していた。さらに未発症の2例(叔父・祖母)で同様の変異アポEが認められた。MI家系では母・祖母にapo E Sendaiを認めた.KO・MI家系以外のLPG症例3例にもapo E Sendaiを認めた.【結論】apoE Sendai(Arg145→Pro)はこれまで報告の認められない新たなアポE変異体である。レムナントを増加させ、リポ蛋白糸球体症発症に密接に関係する。このことからも、本症は遺伝的要因に基づく新たな腎疾患であることが明らかになった。
歯周治療が口腔フローラに与える影響の解明

本研究によって、唾液中の細菌構成は歯垢よりも舌苔により類似していることが明らかになった。さらに、従来の歯科治療、歯周治療は歯垢の細菌構成には大きな変化をもたらす一方で、唾液中の細菌構成には比較的影響を及ぼさず安定に保たれることが示された。唾液中の細菌構成の改善を目指すうえでは従来の治療に加え、常在フローラに直接作用する新たな手法を確立する必要性が示唆された。当該年度においては、歯科医院を訪れたスケーリング・ルートプレーニング(SRP)を行う方針の患者と、Full Mouth Disinfection(FMD)を行う方針の患者計10名程度について、口腔診査と唾液検体の採取を行った。口腔診査においては、現在歯数、プロービングデプス、プロービング時の出血の有無、口腔清掃状態、さらにう蝕歯数、治療歯数についての情報を取得し、これらのデータについてデータベース化を行った。唾液採取については、それぞれの患者について、主に初診時、口腔ケア・スケーリング終了時点の検体の取得を行った。得られた唾液検体それぞれについてDNAを抽出した後、16S rRNA遺伝子を用いたTerminal restriction fragment length polymorphism(T-RFLP)解析を行い、その細菌構成をT-RFLPピークパターンとして表してみると、制限酵素HaeIII、RsaIを用いて得られたピークパターンからは、初診時と口腔ケア・スケーリング終了時の間で、特徴的な変化を示すピークを見出す事はできなかった。このことから、口腔ケア、スケーリングは、ある特定の菌種に作用するものではない可能性が考えられる。また、この処置におけるT-RFLPパターンの変化は、個人間のパターンの違いに比べると小さなものであり、簡単な口腔清掃は大きな口腔フローラの変化は起こすものではない可能性が示唆された。当該年度においては、歯周治療が口腔フローラにもたらす長期的な変化について検討するために初診から約二年が経過し、本研究期間内に歯周治療終了後メンテナンス期に移行した患者32名について唾液検体を採取した。検体からDNAを抽出したのちPCR法を用いて16S rRNA遺伝子の増幅を行い、Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP)解析を行うことで細菌構成をピークパターンとして表し、初診時の唾液のT-RFLPパターンと比較した。治療を含めた二年間でのT-RFLPパターンの変化は27.8±7.0%とベースラインでのT-RFLPの個人差44.9±11.0%に比べて有意に小さく、歯周治療は口腔の細菌構成の全体像を大きく変えるものではないことが明らかとなった。加えて本年度は抗菌薬を投与しながら短期間で口腔清掃、歯石除去を終了するFull Mouth Disinfection(FMD)を行った場合の口腔フローラの変化についての検討を行った。FMDを行った3名の患者の唾液中の細菌構成の変化は通常の歯周治療における変化と同程度であり、劇的な変動は認められなかった。定量PCR法を用いて測定した歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisの量には3名ともに明らかな減少が認められることから、FMDが歯周病局所での病原性細菌量の減少に効果を認める一方で、常在フローラの全体像に大きな影響を及ぼすものではない可能性が示唆された。
Ｔ２Ｋ実験におけるレプトンでのＣＰ対称性の探索

T2K実験は茨城県東海村J-PARC加速器を用いた長期ニュートリノ振動実験である。ニュートリノビームをJ-PARCで生成し、岐阜県飛騨市神岡町にあるスーパーカミオカンデで検出する。今年度はニュートリノ振動パラメータを測定する振動解析に従事した。ニュートリノ振動パラメータはスーパーカミオカンデでの予想エネルギー分布と測定されたエネルギー分布を比較することで測定する。その際にニュートリノ反応モデルによっては異なった分布を予測するため、振動パラメータに影響を及ぼす可能性がある。そのため、ニュートリノ反応モデルが振動パラメータに与える影響を様々なモデルを模したシミュレーションデータを用いることで詳細に調べた。その結果、ミューオンニュートリノのエネルギー分布に影響を与えるモデルがあることを突き止め、質量差を表すパラメータm^{2}_{32}については標準偏差に対して50%以上のズレを与えることを発見した。また、その影響を補正する方法を考案し、より詳細な系統誤差の評価をした解析手法を確立した。一方粒子と反粒子の違いを表すパラメータδ_{CP}においてはニュートリノ反応モデルの影響は約2%と十分に小さいことを確かめた。これらの解析によりニュートリノにおいてCP対称性が破れている確率を95%以上まで高めることに成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。T2K長基線ニュートリノ振動実験ではJ-PARC大強度陽子加速器で生成される陽子を炭素標的に当てる事でニュートリノビームを生成している。統計誤差を減らすためにはニュートリノビームの増強、すなわちJ-PARCの強度増強が重要である。今年度はビームと周辺機器が相互作用して発生する電磁場と相互作用に起因するビーム不安性によって生じるビームロスを抑えるためにフィードバックシステムを精密に調整し加速中でもフィードバックシステムによってビームロスを抑える事に成功した。また加速中にビーム光学を測定する手法を確立し、加速中でのビームロス削減に貢献した。その他にもニュートリノビームラインのアップグレードのためのビームプラグのシミュレーションやミュートリノビームの方向を測定するミューオンモニターの大強度化に向けたガスの最適化や趣味レーションを行った。当初の予定ではフィードバックシステムを高周波化する事で強度を増強する計画であったが現状ではそのような高周波でのビーム不安定性は見られていない。そのため加速器の運転を精密化する研究を行い研究計画とは内容は異なるもののこの1年間でビーム強度を320kWから390kW程度まで増強する事に成功した。T2K実験は茨城県東海村でニュートリノビームを生成し、岐阜県神岡町にあるスーパーカミオカンデ検出器で観測することでニュートリノ振動を精密に測定する実験である。ニュートリノと反ニュートリノの振動の違いを測定することでレプトンでのCP対称性の探索を目指している。精密に振動を測定するためにはより多くのニュートリノを測定する必要があり、ニュートリノビームを生成する陽子加速器の増強がCP非対称性発見に向けて非常に重要である。本研究ではJ-PARC大強度陽子加速器実験施設の主リングの大強度化に向けた研究に従事している。特に加速器をの重要なパラメータの一つであるベータ関数を新たな手法を用いて加速中まで測定し、その測定結果を元に運転パラメータを補正することで去年度から引き続き行い、昨年度と比較して更に約80kWのビーム増強に成功した。このビームを用いることで一年間でこれまでの約2倍のニュートリノデータを取得することができた。また、今年度から新しくパイオン崩壊を伴うニュートリノ反応モードを信号事象として振動解析に入れ込んでおりこの事象の大きな系統誤差になると思われているパイ中間子の運動学から系統誤差を削減するための解析を行った。これまでのニュートリノモードでのデータを反ニュートリノモードでのデータを同時に解析することでレプトンにおいて世界で初めてCP対称性が破れている可能性を90%の信頼度で測定することに成功した。昨年度と比較して更に約80kWのビーム増強に成功した。

現在ニュートリノビームの方向を測定するミューオンモニターではビームの大強度化によってビームの強度を正しく測定できない問題が発生しているため原因および改善策を模索していく。またニュートリノビームの不定性削減のために前置検出器のデータを用いて制限をかける研究を行い、ニュートリノ振動発見に向けての感度改善に向けた研究を進めていく。新しくパイオン崩壊を伴うニュートリノ反応モードを信号事象として振動解析に入れ込んでおりこの事象の大きな系統誤差になると思われているパイ中間子の運動学から系統誤差を削減するための解析を引き続き行う予定である。前置検出器でのパイオン運動学を測定し、スーパーカミオカンデに外挿することで振動解析でのパイオン中間子の系統誤差をみつもり、来年度の振動解析の系統誤差を更新する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
パーキンソン病原因分子LRRK2の変異による腸管神経障害機構の解明

昨年度はLRRK2-KOマウスにおける腸管神経形態と腸管運動の解析を進めた。その結果、KOマウスの腸管神経では、腸管神経細胞の数、軸索束の太さ、グリア細胞の数などの明らかな形態異常は見られないことが明らかになった。また、腸管神経の主要なサブタイプである、Calretinin陽性神経、nNOS陽性神経の比率にも明らかな差がないことを確認した。近年、腸管神経細胞が早いサイクルで細胞死と神経新生を繰り返し、ダイナミックな入れ替わりサイクルによって正常機能を維持していることが明らかにされつつある(Kulkarni et al., 2017)。そこで、LRRK2-KOマウスにおけるSox2陽性細胞を解析した。Sox2は未分化細胞のマーカーとして、幹細胞の解析などに用いられる分子である。腸管神経系においては、グリア細胞で高く発現していることが知られているが、グリア細胞から分化した神経細胞にも発現していることが分かっている(Belkind-Gerson et al., 2017)。腸管神経細胞マーカーとして使われている抗Hu C/D抗体を用いた免疫染色の結果、KOマウスでは、Sox2とHuの両陽性細胞数が有意に増加していた。この結果は、LRRK2が腸管神経細胞の入れ替わりサイクルを制御することで、腸管神経系の機能をコントロールしている可能性を示唆している。また、大腸運動の解析では、Spatiotemporal mapを用いたex vivo解析を試みた。従来の筋収縮を測定する方法とは異なり、Spatiotemporal mapによる腸管運動の解析では、腸管の連続的な分節運動や蠕動運動を解析することが可能となる。解析の結果、野生型マウスでは連続した蠕動運動を確認する事ができた一方で、KOマウスでは断片化した部分的な蠕動運動が有意に増加していた。上述の通りLRRK2-KOマウスを用いた実験では、腸管神経系の異常とそれに引き続く腸管運動の異常を確認する事ができた。その一方で、腸管神経新生異常のメカニズムについては詳細を明らかにできていない。また、異常な蠕動運動を引き起こしている原因病態についても未だ明らかにできていない。今年度は、パーキンソン病において最も頻度が高い変異である、G2019S変異型のLRRK2遺伝子をもつLRRK2ノックインマウスを用いて同様の解析を行う。また同時に、野生型マウス、LRRK2-KOマウス、LRRK2-G2019Sノックインマウスから作製した初代培養腸管神経細胞を用いて、各マウスに見られた異常の詳細な病態形成メカニズムの詳細を明らかにする。
１０００Ｋチップでの落屑緑内障ゲノムワイド関連解析による日本人固有ＳＮＰの同定

我々は落屑症候群を含む落屑緑内障201例と落屑症候群を含まない非緑内障の正常対照697例を用いてアフィメトリクス社の1000Kマイクロアレイで全ゲノム解析を行った。その結果LOXL1上およびその近傍遺伝子上にボンフェローニ補正を超える有意な34 SNPを同定した。さらに落屑症候群を含む落屑緑内障121例と正常対照263例を用いて再現性取得実験を行った。二つの結果を合わせてメタ解析したところ、最終的に34 SNPがボンフェローニ補正を超える有意差を持って同定された。これらの結果は、正確な落屑緑内障リスク評価に役立つだけでなく、落屑緑内障の病因の分子メカニズムの解明に役立つと考えられた。1.サンプルの収集すでに落屑緑内障症例のゲノムサンプルは現在200例を超えているが、引き続き収集を行っている。落屑緑内障の診断には、熟練した緑内障専門医があたっている。具体的には、視野異常を来している緑内障症例の中で、瞳孔縁や水晶体嚢に付着する落屑物質を確認し、隅角検査での色素高位付着も参考に診断を行い、書面による同意を得た。一方正常コントロール症例については900名以上のゲノムを入手した。コントロールはボランティアを募り、視野(FDT、ハンフリー静的視野)、眼底写真、HRT、GDx、ペンタカム、ビサンテ、3DOCTによる網膜神経線維層厚解析等を施行し、緑内障専門医が診察を行い、複数の緑内障専門医が判定を行った上、緑内障がないと判定した症例から問診上の緑内障家族歴のあるものを除いた症例を厳正に選別した。2. 1000KチップによるSNPジェノタイピング情報の取得本年度は、現有している落屑緑内障症例のジェノタイプ情報の取得ができた約200例と正常約800例の膨大なジェノタイプデータを独自のスーパーコンピュータにて、χ二乗検定を行って、すでに既報されているLOXL1以外に新規遺伝子を同定した。落屑緑内障および落屑症候群の症例収集を終えて、今年度全ゲノム解析を行った。201例の落屑症候群および落屑緑内障(男女比0.9、平均年齢74.5±8.9歳)、697例の落屑症候群を除いた正常者(男女比1.9、平均年齢58.5±13.4歳)を対象にアフィメトリクス社の1000Kマイクロアレイを使用してジェノタイピングを行い、χ二乗検定を行った。この結果有意となったSNPについて、再現性取得実研を121例の落屑緑内障症および落屑症候群(男女比1.0、平均年齢74.7±8.6歳)、263例の正常対照(男女比1.5、平均年齢48.6±14.8歳)を用いて行ったのち、両結果をマンテルヘンゼル法にてメタ解析を行った。全ゲノム解析において独自のクオリティーコントロールフィルターを通過したSNPは652792個で、ボンフェローニ補正を超える有意なSNPをLOXL1および近傍の2遺伝子上を含む34SNP同定した。再現性取得実験でこれらの再現性をみたが33SNPが有意となった。さらに両結果をメタ解析したところ、ボンフェローニ補正を超える有意なSNPがLOXL1および近傍の2遺伝子上に34SNP同定できた。この結果は現在英ジャーナルに投稿中である。白内障および緑内障手術時に採取した前房水、水晶体前嚢、線維柱帯でのサンプルを用いてこられの同定された遺伝子の発現は現在進行中である。一方正常コントロール症例については800名以上のゲノムを入手した。2. 1000KチップによるSNPジェノタイピング情報の取得本年度は、現有している落屑緑内障症例のジェノタイプ情報の取得にも着手した。匿名化された血液検体からゲノムDNAを抽出し、NanoDrop(Thermo Scientific社)による収量と品質の検定を実施した。

検定をクリアした検体については、アフィメトリクス社のGenome-Wide Human SNP Array 6.0システムを用いてヒト全ゲノムにわたる900,000個以上のSNPのジェノタイピングを実施した。現在は、マイクロアレイをスキャンして得られた膨大な生データを専用ソフトウェアによりジェノタイプ情報に変換しているところである。理由:解析に用いる落屑緑内障および正常対照症例は十分な症例が収集できた。ジェノタイプデータについては、現有している落屑緑内障症例を用いたマイクロアレイ実験を開始し、ヒト全ゲノムにわたる900,000個以上の生データの取得を終え、現在はジェノタイプデータに変換を行った。抽出されたデータについて、ジェノタイプおよびアレル頻度に基づくχ二乗検定によりP値を算出し、ケース群で有意な結果を得、新規遺伝子を同定できた。またゲノムワイド関連解析で同定した有意SNPについて再現性の検証を疾患および正常対照で現在行っている。京都府立医大緑内障専門外来にもともと通院している落屑緑内障はほぼ同意を得た患者については同意およびゲノム取得でき、その後新規患者として受診する患者については、月平均4例程度増加している。症例すべてが本研究の趣旨に同意してくれるわけではないが、おおよそ9割以上同意をしてもらっており、ゲノムサンプル取得できている。正常対象ボランティアの緑内障精密検査参加者も月平均12例程度増加している。正常ボランティアは参加者のリクルートがなかなか難しい問題ではあり、また疾患対象年齢よりも若いことが多いので、できるだけ高齢者への参加の呼びかけをして疾患との年齢に開きができないように心掛けた結果、60代以上の正常参加者が増えた。ジェノタイプデータについては、現有している落屑緑内障症例を用いたマイクロアレイ実験を開始し、ヒト全ゲノムにわたる900,000個以上の生データの取得を終え、現在はジェノタイプデータに変換中である。マイクロアレイ実験からジェノタイプ情報の取得に至る一連のプロセスは、現有のサーバーシステムにより順調に稼働している。なお、正常対照群のジェノタイプデータについては、他のゲノム解析プロジェクトと共用しており、既にSNPデータを取得済みであることから、次年度のケースコントロール解析に向けて順調に推移していると思われる。1.欧米人データとの比較および統合解析LOXL1を同定した欧米グループが取得したイルミナ社のチップを用いた約300,000SNPについてのジェノタイピングデータをデータベースからダウンロード可能なのでダウンロードし、我々と同一の検定方法により再検定した結果をside-by-sideで多角的に比較する。加えて、我々の取得したデータとの統合解析を試みることで、統計学的な検出力を上げ、日本人と欧米人とで共通するLOXL1以外のSNPの同定も試みる。両者のジェノタイピングシステムが異なるため、両チップに共通するSNPに加えて同一連鎖不平衡ブロックに存在するSNPどうしを抽出するプログラムを構築する。選択されたSNPについて統合解析を行い、上位SNPおよび近傍SNPについて解析を加える。2.ヒト眼組織を用いた発現解析得られたSNPについて関連する遺伝子を割出し、緑内障病型の判別が出来ている臨床サンプルを用いて発現解析を行う。病型は落屑緑内障眼と正常眼圧緑内障を含む広義原発開放隅角緑内障眼と非緑内障眼に分けて考える。サンプルの解析方法として具体的には、前房水ではELISAを行い蛋白量を測定する。水晶体前嚢ではRNAを抽出、cDNAを作成しリアルタイムPCRを行い、mRNA発現量を測定する。
堆積物微生物燃料電池の害虫抑制機構及び金属溶離機構の解明と応用

本研究では、下水汚泥の脱水と発電を同時に行う堆積物微生物燃料電池において観察されるチョウバエの発生抑制現象と下水汚泥からの金属溶離現象の解明と応用に挑む。これらの現象はミリボルトレベルの微弱な発電に伴って同時に起きており、チョウバエの発生抑制が電気ショックによるものでなく、汚泥から溶離した金属により引き起こされていることが考えられる。この仮説を実験的に検証することで、堆積物微生物燃料電池を応用した新しい薬剤フリー防虫法と、土壌や汚泥からの有害金属除去処理法の確立を目指すとともに、その学理を究明する。