hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高次元データに対する説明変数のスクリーニング手法に関する研究

最後の備考にあるように、2017年度に本研究を、“Adaptively weighted group Lasso for semiparametric quantile regression models"というDiscussion Paperにまとめた上で、いくつか国際学会で研究成果を発表し、国際誌にも投稿中である。データ収集技術の進歩により、非常に多くの説明変数を持つ(超)高次元データと言われるデータが様々な分野で数多く利用可能になり、その種のデータに対する統計解析手法の開発が極めて重要な課題になっている。従来は、第一段階として説明変数のスクリーニングを行うことで明らかに不要な説明変数を除き、第二段階として想定された統計モデルについて変数選択の一致性やオラクル性をもつ推定手法を用いるという形で統計解析を行っていたが、さらに近年では、高次元モデルのままで統計解析を行うdebiased(またはdesparsified) Lassoなどの手法の研究も、世界的には極めて盛んになっている。本研究では、線形回帰モデルの拡張として極めて重要な、変動係数モデル、加法モデルなどの構造をもつノンパラメトリックモデルに対するスクリーニング法の研究、変数選択について一致性を持つ推定法、高次元モデルに関する統計的推測に関して大きな研究成果を挙げてきた。具体的には、2017年度の医学統計分野で重要な超高次元Cox回帰モデルにおいて、変動係数モデルと加法モデルは統一的に扱った研究に続いて、近年大きく注目されている分位点回帰において、変動係数モデルからの部分線形変動係数の特定化、加法モデルからの部分加法モデルの特定化の問題を統一的に扱った研究成果を挙げ、一流学術誌(Bernoulli)に掲載予定となった。さらに、変動係数モデルに対するdebiased Lassoの研究についても、研究の方向性を見出し、今後の展開の基礎となるべき若干の研究成果を挙げ、ディスカッションペーパー(備考欄参照)にまとめて、国際学会でも研究発表を行った。Cox回帰モデルに関する研究では、スクリーニング後に用いられる、一致性をもつ手法の提案とその理論的性質の研究および数値実験を行うことを検討している。可能であれば、これらの成果をすべて合わせたRパッケージの作成および実証研究なども行うことも検討する。そして以上のCox回帰モデルに関する研究に引き続いて、Cox回帰モデルでの研究で得られたアイデア、理論的な成果などをもとに、他のモデルにおいても同様な手法を提案し、理論的な研究、数値実験、実証研究を行う。これまで、超高次元のCox回帰モデルおよび分位点回帰という、非常に重要なモデルについて、変動係数モデルおよび加法モデルを統一的に扱うという観点から、主に理論面に重点をおいて研究を行ってきた。基本的な研究テーマおよび手法に大きな変更はない予定である。今後も、変動係数モデルおよび加法モデルの統一的な扱いとそれらの応用という観点に立って、その他の重要な超高次元モデルに関する理論的な研究を行う。
空間表現の文法化に関する総合的研究

本研究では、人間の空間認識がどのように言語化/文法化されるのかについて総合的な研究を行った.本研究の具体的な成果は以下の通りである.1日本語、英語、フランス語、中国語、韓国語、ロシア語といった言語における空間表現の記述を、これまでの先行研究に基づいて新たなデータも数多く加えながら行った.個別言語ごとに見られる空間表現の特徴は各研究分担者の論文の中にまとめられている.その中でも特に日本語に関しては、「に/で」、「に/へ/へと」、「に/から/によって」等の違いについてこれまでの研究にはないかなり詳しい記述が提示されている.2空間表現に対して統語的、語彙的、認知意味論的な観点からの理論化を試みた.統語的には従来の研究に見られる項としてではなく述部としての空間表現の特徴付け、語彙的には空間を表示する格助詞/前置詞が動詞の持つ情報からどの程度予測可能なのかに対する意味役割およびアスペクト基準の設定、認知意味論的には物理的空間関係ではなく視点という認知的な空間把握が個別言語における空間表現の文法化に与える影響の明確化、といった点に関して理論的な提案を行った.3さらに空間表現の拡張用法/メタファーとしていくつかの関連現象を分析した.具体的には、時間表現との関係、所有/存在の関係、受動文の動作主表示、状態性アスペクトとの関係等、これまでの研究では体系的分析が行われてこなかった問題に対して新たな分析を提示した.本科研およびこれまでの共同研究の成果を基に「言語研究における分類」というテーマで次の共同研究を計画中である.空間表現は人間の認知能力と言語能力の最も重要な接点であるが、こうした問題をより深く分析するためには、人間が何かを区別/分類するために言語がどのような働きをしているのかについて、言語学だけではなく学際的な観点からの考察が必要である.本研究では、人間の空間認識がどのように言語化/文法化されるのかについて総合的な研究を行った.本研究の具体的な成果は以下の通りである.1日本語、英語、フランス語、中国語、韓国語、ロシア語といった言語における空間表現の記述を、これまでの先行研究に基づいて新たなデータも数多く加えながら行った.個別言語ごとに見られる空間表現の特徴は各研究分担者の論文の中にまとめられている.その中でも特に日本語に関しては、「に/で」、「に/へ/へと」、「に/から/によって」等の違いについてこれまでの研究にはないかなり詳しい記述が提示されている.2空間表現に対して統語的、語彙的、認知意味論的な観点からの理論化を試みた.統語的には従来の研究に見られる項としてではなく述部としての空間表現の特徴付け、語彙的には空間を表示する格助詞/前置詞が動詞の持つ情報からどの程度予測可能なのかに対する意味役割およびアスペクト基準の設定、認知意味論的には物理的空間関係ではなく視点という認知的な空間把握が個別言語における空間表現の文法化に与える影響の明確化、といった点に関して理論的な提案を行った.3さらに空間表現の拡張用法/メタファーとしていくつかの関連現象を分析した.具体的には、時間表現との関係、所有/存在の関係、受動文の動作主表示、状態性アスペクトとの関係等、これまでの研究では体系的分析が行われてこなかった問題に対して新たな分析を提示した.本科研およびこれまでの共同研究の成果を基に「言語研究における分類」というテーマで次の共同研究を計画中である.空間表現は人間の認知能力と言語能力の最も重要な接点であるが、こうした問題をより深く分析するためには、人間が何かを区別/分類するために言語がどのような働きをしているのかについて、言語学だけではなく学際的な観点からの考察が必要である.今年度は,研究の準備段階として,(1)諸言語の資料の収集,データベースの作成,(2)前置詞などの文法形式の記述的研究,(3)基礎理論的考察の3点を中心に研究をすすめた。(1)諸言語の資料の収集,データベースの作成:諸言語における空間の命名,概念分類に関して調査を行った。特に,日本語,英語をはじめ,韓国語,中国語,ベトナム語,タイ語,ロシア語,クロアチア語,ブルガリア語,ギリシア語,スロベニア語,イタリア語,スペイン語,フランス語,ドイツ語などに関して実例を収集した。(2)文法形式の記述的研究:英語,フランス語の前置詞,日本語の形式名詞の用法を調査し,理論化の準備をはじめた。具体的には,上(うえ,かみ,あたま)の用法とそれに対応する言語形式(英:up,on,above,仏:sur,au-dessus)下(した,しも,もと)の用法をそれに対応する言語形式(英:under,below仏:sous,en-dessous)について詳細な記述を行った。また,特に日本語の助詞「に」と「で」について,その構文的・意味的特徴を明らかにした。(3)基礎理論的考察:理論的問題として,空間の認識,文化的な空間の形成(例:日本的空間の形成),空間のメタファー化と表現の多様性について,心理学,人文地理学の専門家の協力をあおぎながら,言語の問題を検討していった。これらの研究を積み重ねてみると,言語における空間表現の問題は,単に対象の位置決定の問題にとどまらず,言語外の物理的・生理的・心理的性質(重力,場,強度,質量,支配・被支配関係など)が複雑に絡まっていることが理解された。今年度は,昨年に引き続き,(1)諸言語の資料の収集,データベースの作成,(2)前置詞,格助詞の研究,(3)基礎理論的考察の3点を中心に研究を行った.

(1)諸言語の資料の収集,データベースの作成:前置詞を有する言語とそうではない言語における空間表現の違いについて,対照表の作成に着手した.(2)前置詞,格助詞の研究:特に,上,下に関する表現に関して,記述的・理論的研究を行った。(3)基礎理論的研究:前置詞の機能を,概念に区別する機能(上に,下からなど)と概念をある視点から見る機能(ために,から,など)に大別して考察する必要性について明確にしていった.今年度は,前年度に引き続き,研究の基礎を固めるために,(1)諸言語の資料,データベースの作成,(2)前置詞などの文法形式の記述的研究,(3)基礎理論的考察の3点を中心に研究をすすめた。(1)諸言語の資料の収集,データベースの作成:前年度に引き続き,諸言語における空間の命名,概念分類に関して調査を行った。特に,日本語,英語をはじめ,韓国語,中国語,ベトナム語,タイ語,ロシア語,クロアチア語,ブルガリア語,ギリシア語,スロベニア語,イタリア語,スペイン語,フランス語,ドイツ語などに関して実例を収集した。(2)文法形式の記述的研究:前年度に引き続き,英語,フランス語の前置詞,日本語の形式名詞の用法を調査し,理論化の準備をはじめた。具体的には,上(うえ,かみ,あたま)の用法とそれに対応する言語形式(英:up,on,above,仏:sur,au-dessus),下(した,しも,もと)の用法とそれに対応する言語形式(英:under,below仏:sous,en-dessous)について詳細な記述を行った。また,特に日本語の助詞「に」と「で」について,その構文的・意味的特徴を明らかにした。研究成果の一部は,研究分担者の個々の論文として,紀要などに発表された。(3)基礎理論的考察:前年度に引き続き,理論的問題として,空間の認識,分化的な空間の形成(例:日本的空間の形成),空間のメタファー化と表現の多様性について,心理学,人文地理学の専門家の協力をあおぎながら,言語の問題を検討していった。これらの研究を積み重ねてみると,言語における空間表現の問題は,単に対象の位置決定の問題にとどまらず,言語外の物理的・生理的・心理的性質(重力,場,強度,質量,支配・被支配関係など)が複雑に絡まっていることが理解された。(4)研究成果公表の方法について:今までの研究をふまえて,次年度に向けて,研究成果の公表形態について準備をはじめた。シンポジウムおよび報告書の出版,電子化データの公表の仕方を議論した。本研究では、人間の空間認識がどのように言語化/文法化されるのかについて総合的な研究を行った。本研究の具体的な成果は以下の通りである。1日本語、英語、フランス語、中国語、韓国語、ロシア語といった言語における空間表現の記述を、これまでの先行研究に基づいて新たなデータも数多く加えながら行った。個別言語ごとに見られる空間表現の特徴は各研究分担者の論文の中にまとめられている。その中でも特に日本語に関しては、「に/で」、「に/へ/へと」、「に/から/によって」等の違いについてこれまでの研究にはないかなり詳しい記述が提示されている。2空間表現に対して統語的、語彙的、認知意味論的な観点からの理論化を試みた。
中井家所蔵資料の公開と中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』の編纂

中井家は、江戸時代に幕府の京都大工頭を歴任した家柄である。本研究は、中井家の歴代の業績をまとめた『中井家系譜』を編纂した。その結果、江戸時代初期から末期までの歴史を以下の5期に区分できた。1中井家の草創期(初代正清)、2中井家の拡充期(2代正侶、2代後見役・利次、3代後見役・正純)、3中井家の転換期(3代正知)、4中井役所の時代(4代正豊8代正平)、5中井役所の解体期(9代正路10代正居)に特徴づけることができた。また、大阪市立住まいのミュージアムで特別展を開催して建築絵図と古文書を公開し、図録を発行した。大工頭中井家は、江戸時代に五畿内・近江6カ国の大工を支配し、同国内における公儀造営の設計・施工を家職としており、その研究は近世建築史の重要なテーマである。本研究では中井家所蔵資料(中井正知氏蔵)7,567点(内5,195点が「大工頭中井家関係資料」として国指定重要文化財)をもとに、中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』を編纂し、近世における上方の建築界の全体像を提示することを目的としている。併せて、未公開の中井家所蔵資料の公開環境を整備し、中井家研究の総合的な発展に寄与したい。【A】中井家所蔵資料の公開環境の整備;平成25年度は、文書(諸家の書状)の写真プリント、及びこの間に修理が完成した指図類の写真撮影を実施した。さらに、中井家所蔵の指図をもとに江戸城、二条城、名古屋城の天守の復元図を作成した。【B】中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』の編纂;中井家文書を基礎資料とし、当時の一次資料を渉猟して、歴代当主の事績、御用作事の様子、配下の棟梁衆の仕事、6か国大工組の動向などを考察するため、関係文書の読みと現代語訳を作成した。具体的に見ると、前年度に続く時代として江戸時代中期の「中井役所の時代(享保嘉永期)」を取り上げ、中井正豊(4代・16821735)、中井嘉基(5代・17091750)、中井正武(6代・17341788)、中井正紀(7代・17681818)、中井正平(8代・17851849)の業績をまとめ、再評価を行った。とくに、4代正豊が、大坂城大工の山村家から中井家を相続したことや、7代正紀の寛政度内裏造営などの史料を確認した。【A】中井家所蔵資料の公開環境の整備;平成24年度は、指図・絵図類の写真プリントを作成した。また、大阪市立住まいのミュージアムで企画展として開催された「大坂の陣と大坂城・四天王寺・住吉大社の建築展」「中井家伝来茶室起こし絵図展」の担当・監修をした。具体的に見ると、1「中井家の草創期(慶長期)」では、初代・中井正清(15651619)が活躍した慶長年間における城郭作事資料をまとめた。2中井家の拡充期(元和慶安期)では、2代・中井正侶(16001631)を取り上げ、大坂城や二条城の造営に関する資料を検討した。正侶は若死したため、2代の後見人に立った中井利次(正清の従弟・15801626)、3代の後見人であった中井正純(正清の弟・15941654)の存在に注目し、彼ら事績を再評価した。3中井家の転換期(承応宝永期)では、3代・中井正知(16311715)を取り上げ、その業績を整理し、さらに茶人としての活動、茶室関係の史料を確認した。

大工頭中井家は、江戸時代に五畿内・近江6か国の大工・大鋸・木挽を支配し、同国内における公儀作事の設計施工を担当した家柄である。本研究は、中井家所蔵資料(7,565点、内、5,195点は「大工頭中井家関係資料」として重要文化財に指定)をもとに、中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』を編纂し、近世の上方における建築界の全体像を提示するとともに、中井家関係資料の公開環境を整備し、中井家研究の総合的な発展に寄与することを目的としている。平成26年度は、近代の文書群を整理して写真撮影を行うとともに、今期に修理を実施した指図類の写真撮影を行った。中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』の編纂では、幕末期から明治初期における「中井役所の解体期(幕末期)」を取り上げ、中井正路(9代・181565)、中井正居(10代・18351900)の業績をまとめた。安政度内裏造営を指導した9代正路、幕末から明治維新の激動期に中井役所の終焉を見届けた10代正居の史料を確認した。この3年間の研究を通して、初代正清の研究が中心であったこれまでの中井家研究を、初代から10代の事績を俯瞰し、その多様な建築活動と中井家の役割を解明することができた。また、これまでに撮影した中井家関係資料の撮影データを資料目録の分類に従って整理し、写真データベースを構築し、今後の研究の基礎を作ることができた。中井家資料の公開については、平成26年11月23日12月21日の期間、大阪市立住まいのミュージアムにおいて「特別展・大工棟梁中井大和守がみた大坂の陣ー方広寺鐘銘事件から大坂落城までー」を開催し、100点の中井家資料を展示・公開した。さらに、平成27年3月末に図録『天下人の城大工ー中井大和守の仕事』を発刊し、この中で、中井家伝来の城郭関係指図42点の写真を掲載し、中井家文書108点の史料翻刻を行った。建築史【A】中井家所蔵資料の公開平成25年度は、中井家関係資料のうち、城郭と寺社関係の指図類(江戸城・二条城・h方廣寺・清水寺・北野天満宮など)の修理を実施したため、その監修を行い、修理が完成した指図の写真撮影、プリントを作成した。また中井家文書(諸家の書状)の写真プリントを作成したが、ラベルの貼付は所有者の承諾が取れなかったので未実施である。また、大阪市立住まいのミュージアムの企画展として、「中井家伝来茶室起こし絵図」展を開催し(開催時期は前年度から今年度にまたがる)、関係資料の一部を一般公開した。【B】中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』の編纂中井家が作事に関与した城郭や社寺のうち、遠隔地に所在する江戸城、名古屋城、日光東照宮、世良田東照宮の遺構の実地調査を行い、宮内庁書陵部や都立中央図書館で関係資料を収集した。また、江戸城、二条城、名古屋城の天守の復元図を指図を元に作成した。さらに、3中井家役所の時代(江戸中・後期)の資料検索を行い、内裏作事に関しては収集したが、社寺作事の資料検索は時間の制約で課題として残った。これらの総括から「やや遅れている」との自己評価を行った。【A】中井家所蔵資料の公開平成24年度は、指図・絵図類の写真プリント(カラー)は予定通り作成したが、所有者の承諾が取れなかったので、ラベルの貼付は未実施である。また、大阪市立住まいのミュージアムにおいて、企画展として「大坂の陣と大坂城・四天王寺・住吉大社の建築」「中井家伝来茶室起こし絵図」を開催し、資料を一般公開した。【B】中井家歴代の事績をまとめた『新・中井家系譜』の編纂中井家所蔵資料から関係文書の読みと現代語の訳文を作成したが、当時の一次資料(棟札、日記類、記録類、『徳川実記』など)との照合は、時間の制約もあって課題として残った。また、3中井家の転換期(承応宝永期)の資料検索は、茶室関係の資料は網羅したが、内裏作事(承応・寛文・延宝・宝永度)や社寺作事の関連資料の収集も時間の制約で課題として残った。課題【A】
大腸菌O157の調理器具を介する挙動

大腸菌O157による食品の二次汚染を防止するため、調理器具素材に付着した本菌の生存能と殺菌剤耐性を明らかにした。調理器具素材に付着した生細胞数は、水道水に漬け置く状態ではほとんど低下しないこと、また、自然乾燥させた場合は1時間で約千分の一に低下することが判明した。また本菌は、調理器具素材に付着した直後から、次亜塩素酸ナトリウムに対して高い耐性を示し、付着直後から高濃度の洗剤、殺菌剤を使用する必要があると考えられた。培養温度では、温度の低下に伴って付着細胞数が低下する傾向が見られた。また、食品成分が調理器具に付着した場合、特に多糖類が本菌の付着とバイオフィルムの形成を促進することも判明した。大腸菌O157の主要な感染源は食肉であるが現実には多様な食品群が感染源となり,家庭内での調理器具を介する食品の二次汚染が問題となる。食材ごとの調理器具の使い分けや殺菌は事実上困難であり,本菌による食品の二次汚染を防止する有効な対策が望まれる。本研究では、調理器具を介する大腸菌O157の挙動を明らかにするため、今年度は調理器具素材に付着した本菌の生存能と殺菌剤耐性を明らかにすることを目的とした。調理器具素材となる金属類やプラスチック類等の小片に,本菌を短時間接触させた後、自然乾燥や水道水に浸け置く状態で放置した場合の生存率,付着細胞の殺菌剤耐性の経時変化を調べた。その結果、調理器具素材に付着した生細胞数は、水道水に漬け置く状態ではほとんど低下しないこと、また、自然乾燥させた場合は1時間で約千分の一に低下することが判明した。一方、浮遊細胞は0.1 ppmの次亜塩素酸ナトリウムと室温5分間の接触で、99.9%以上が死滅するが、調理器具素材に付着した大腸菌O157は同条件で高い生存率(約50%)を示し、24時間経過後は、5 ppmでもほとんど生存するという耐性を示した。大腸菌O157が調理器具素材に付着した直後から、次亜塩素酸ナトリウムに対して高い耐性を示したことは、これまで明らかにされていない結果であり重要な知見と考えられる。以上の結果は、大腸菌O157の付着した調理器具は、迅速に洗浄する必要があり、より高濃度の次亜塩素酸ナトリウムが必要になることを示すと考えられる。研究は当初の計画通りに進展している。平成27年度は、各種調理器具素材に付着した大腸菌O157の生存能と殺菌剤耐性について検討した。調理器具類の実際の使用方法を考慮して,本菌が付着した平板を自然乾燥や水道水に浸け置く状態で放置し,経時的に付着した生菌数を調べた。調理器具類の実際の使用方法を考慮して,本菌が付着した調理器具素材の平板を自然乾燥させた場合、自然乾燥後の生存細胞数は1時間で約千分の一となった。一方、オートクレーブした水道水に漬け置いた場合は、生細胞数の減少は見られなかった。また、浮遊細胞に比べて付着細胞は次亜塩素酸ナトリウムに対する耐性が高く、付着後の時間経過と共に、殺菌に必要な次亜塩素酸ナトリウム濃度は急激に上昇することも明らかとなった。平成28年度は、大腸菌O157の生育条件の違いが調理器具素材への付着と生存に及ぼす影響を検討した。増殖段階の異なる大腸菌O157は、対数増殖期、定常期の細胞を調べた。その結果、非生物素材に対する付着性に大きな変化は認められなかった。低温では鞭毛の回転方向の切り替えが頻繁に起こると報告されており、生育速度の低下が鞭毛運動に影響を与え、付着性が低下したと考えられる。しかし、低温で定常期まで生育した後に、低温で保存した細胞の場合は、保存期間の延長と共に付着性の回復が見られた。低温での鞭毛運動は栄養素の枯渇により低下したと推定される。付着細胞の除菌・殺菌については,中性洗剤、アルカリ洗剤、次亜塩素酸ナトリウム,マイクロ波処理を検討した。付着後3日以内の細胞の場合、有効塩素濃度100 ppmの次亜塩素酸ナトリウムで殺菌可能であり、2%Scat20-X又はScat20-XNによる洗浄並びに超音波処理(38 kHz, 3 min)による洗浄も可能であった。しかし、付着後4日間以降は次亜塩素酸ナトリウムの濃度や処理時間を延長しても完全な殺菌は不可能となり、洗剤や超音波処理による洗浄も容易ではなくなった。また、付着後3日間までは、付着細胞数と殺菌に必要な次亜塩素酸ナトリウムは正の相関を示したため、付着後の細胞は専ら素材表面での細胞増殖を行い、次亜塩素酸ナトリウムの有効塩素濃度を低下させる細胞外高分子の生産は少ないと推定された。これまでに、平成27年度は各種調理器具素材に付着した大腸菌O157の生存能と殺菌剤耐性を明らかにし、平成28年度は大腸菌O157の生育条件の違いが調理器具素材への付着と生存に及ぼす影響、及び付着細胞の除菌・殺菌条件を明らかにした。大腸菌O157の調理器具素材への付着と生存における食品成分と共存細菌の影響について検討した。食品成分については、これまでに食肉成分を検討したが、今年度の穀類に関する研究で、穀類成分が本菌の付着に大きな影響を与えることが判明した。

穀類として、アマランサス、うるち米、大麦、キヌア、小麦、そば米、はと麦、とうもろこし、もちあわ、もちきび、もち黒米、もち米、の12種類の抽出液を用いて、本菌の付着性を調べたところ、いずれの抽出液も、ポリスチレン、ステンレス、ガラスに対する付着性を高めることが判明した。これまで、たんぱく質性の汚れは細菌の付着を促進させると考えられてきたが、穀類の成分が、たんぱく質以上の付着促進作用を示した本研究成果は、細菌の付着性に極めて意義深い知見を与えると思われる、一方、穀類抽出液の調製条件によっては、付着性を抑制する成分も存在することが推定された。この成分は、熱に安定で分子量10,000ダルトン以上の物質と考えられたが、分子量が不均一で、かつ分子量の異なる成分は構成成分の比率にも違いがあると推定された。一方、共存細菌の影響では、他の腸内細菌科の細菌(Enterobacter cloacae、Enterobacter aerogenes、Citrobacter freundii、Klebsiella pneumoniae、Proteus mirabilis等)の存在は、本菌の付着性を低下させることが判明した。大腸菌O157による食品の二次汚染を防止するため、調理器具素材に付着した本菌の生存能と殺菌剤耐性を明らかにした。調理器具素材に付着した生細胞数は、水道水に漬け置く状態ではほとんど低下しないこと、また、自然乾燥させた場合は1時間で約千分の一に低下することが判明した。また本菌は、調理器具素材に付着した直後から、次亜塩素酸ナトリウムに対して高い耐性を示し、付着直後から高濃度の洗剤、殺菌剤を使用する必要があると考えられた。培養温度では、温度の低下に伴って付着細胞数が低下する傾向が見られた。また、食品成分が調理器具に付着した場合、特に多糖類が本菌の付着とバイオフィルムの形成を促進することも判明した。研究は当初の予定通り進行しているため、平成28年度の研究は計画通り「大腸菌O157の生育条件の違いが調理器具素材への付着と生存に及ぼす影響」について検討する。生理学的状態の異なる大腸菌O157を使用して,素材表面への付着と生存を検討する。使用する細胞は,増殖段階が異なるもの,増殖温度の異なるもの,並びに保存条件の異なるもの等を使用する。調理器具素材や実験法は前年度と同様に行う。これまでの研究成果では,大腸菌O157の生育温度を15°C,25°C,37°Cとした時,付着性が最も低いのは15°Cで生育した場合であった(研究研究業績(4)が,生育温度と付着性の関係をより詳細に検討すると共に,冷蔵や冷凍による保存期間が異なる大腸菌O157の付着と生存も検討する。なお,付着細胞の損傷により,コロニー形成能が低下することが確認された場合は,コロニー形成までの培養日数を延長して対応するか、プロピジウムモノアジドを用いるリアルタイムPCRで検討する。付着細胞の除菌・殺菌については,洗剤,殺菌剤,超音波処理,マイクロ波処理を行い,調理器具素材から遊離する細胞数や残存する細胞数を測定する。実験補助者となる博士後期課程院生は,培地や細菌細胞の調製、付着細胞の除菌・殺菌実験,コロニー数の計測等において補助的な作業を行う。研究は当初の予定通り進行しているため、平成29年度の研究は計画通り「大腸菌O157の調理器具素材への付着と生存における食品成分と共存細菌の影響」並びに「大腸菌O157の付着した調理器具から他の食品への移動」について検討する。食品微生物学年度末に学会参加にかかる旅費、参加費等で使用したが、支払いが完了していないため。3月に学会発表のための旅費が発生したが、支払いが完了していないため。
遺伝子組換え体によるヒトロタウイルス抗原に関する研究

抗原性の互に異なる2種のヒトロタウィルス,Wa株(serotype1-subgroup【II】)及びHN126株(serotype2-subgroup【I】)をMA104細胞に高いm,o,i,で同時感染させ、serotype2抗血清の存在下(実験1)又はserotype1抗血清の存在下(実験2)で増殖して来た多数のクローンウィルスについて、serotype特異抗血清による中和反応及びsubgroup特異単クロン抗体によるELISA反応でスクリーニングを行った結果、未だ野外分離株では検出されたことのない組換え体ウィルスC116株(serotype1-subgroup【I】:実験1)及びC15株(serotype2-subgroup【II】:実験2)を得ることができた。この結果とポリアクリルアミドゲル電気泳動による組換え体ウィルスの11本のRNA分節の由来の検討、並びに本組換え体の抗血清の各serotypeのウィルスへの中和能の検討から、以下のことが明らかとなった。1)C116株の場合、serotype抗原を規定する2種のouter capsid蛋白VP3,VP7のそれぞれをcodeするRNA分節4及び9はいずれもWa株(serotype1)に由来する一方subgroup抗原を規定する蛋白VP6をcodeするRNA分節6はHN126株(subgrope【I】)に由来しており、これは従来より提唱されて来たserotype及びsubgroup抗原蛋白とRNA分節の対応関係と符号した。2)C15株は、そのsubgroup抗原(VP6)をcodeするRNA分節6はWa株に由来し、serotype抗原のうちVP3をcodeするRNA分節4はWa株に、VP7をcodeする分節8(又は9)はHN126株に由来する珍しいserotype抗原のモザイクウィルスであることが判明した。本組換え体の抗血清がserotype1及び2ウィルスを共に中和したことは、今後のロタウィルスワクチン候補株としての組換え体ウィルスの有用性を示すものである。本研究の成果は多様な抗原組成を有し、かつ新しいRNA組成を有する株の出現機序の理解に役立つと考えられる。
ポリフェノール含有食品を用いた炎症性腸疾患予防改善を目指した新規作用機構の探索

植物性色素成分であるルチンの消化管粘膜に対する抗酸化機能発現を検討することを目的とした。デキストラン硫酸ナトリウム誘導大腸炎モデルマウスの大腸粘膜を用い、酸化ストレスマーカーを解析した。食事性ルチンは大腸炎モデルマウスの大腸粘膜酸化傷害を抑制した。ルチンの作用は直接的な抗酸化作用ではなく、抗酸化系酵素活性化やタンパク質発現調節である可能性が示唆された。野菜や果物に多く含まれるポリフェノールは非必須栄養素であり生体吸収性が低いことから、経口摂食した相当量は体内へ吸収されることなく消化管を通過して排出されることが明らかである。本研究ではポリフェノールの大腸粘膜抗酸化防御機構への関与を検討した。ポリフェノールの一種であるルチンとその腸内細菌分解物の3,4-dihydroxy-phenylacetic acid (DOPAC)が抗酸化酵素であるPeroxiredoxin 6 (Prx6)酵素反応の電子供与体となりうるかどうか、Prx6リコンビナントタンパク質を用いて検討した。その結果、ルチンおよびDOPACともに電子供与体として機能し、酵素反応に寄与することが示唆された。大腸粘膜の炎症誘導物質としてデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)が知られている。DSS誘導大腸炎マウスの大腸粘膜ホモジネートを用いて脂質ヒドロペルオキシドに対する大腸粘膜の抗酸化防御システムを解析し、予備的にルチン摂食の効果を検討した。対照マウス大腸粘膜脂質組成をTLCにて分析した。その結果、マウス大腸粘膜にはトリグリセリド(TG)、遊離脂肪酸(FFA)及びリン脂質(PL)が多く含まれていた。DSS投与を行ったマウス大腸粘膜ではFFAが減少した。大腸粘膜の有する脂質ヒドロペルオキシド消去作用を大腸粘膜ホモジネートにリノール酸ヒドロペルオキシド(LAOOH)を添加しTLCおよびHPLCにて解析した。対照マウス大腸粘膜はLAOOHからヒドロキシリノール酸への還元作用を有することが示された。DSS添加マウスの大腸粘膜ではLAOOHの還元作用が低下した。さらにDSS投与により大腸粘膜Prx6タンパク質発現が低下する傾向が見られた。一方で、ルチン摂食はDSS投与による大腸粘膜中FFAの低下およびLAOOH還元作用の低下を抑制した。野菜や果物に多く含まれるポリフェノールは抗酸化能をはじめ、様々な生理作用が報告されている食品成分である。しかし、ポリフェノール類の生体利用性は低く、摂取した大部分は吸収されることなく消化管を通過して排出される。そこでポリフェノールの消化管、特に食物の滞留時間が長いと考えられる大腸への影響について検討することとした。現在までにデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘導大腸炎モデルマウスを用いて、DSS投与が大腸粘膜中の遊離脂肪酸(FFA)を低下させること、および脂質ヒドロペルオキシド消去作用を低下させることを示唆した。さらにこのDSS誘導大腸粘膜機能低下をポリフェノール1つであるルチン摂食が抑制することが示唆された。また、DSS投与により酸化ストレスマーカーであるTBARS値およびカルボニル化タンパク質が上昇した。一方で、ルチン摂食はDSS投与による酸化ストレスマーカーの上昇を抑制した。生体内において過酸化脂質はさまざまな組織障害を引き起こすことが報告されており、その中でも特に、消化管粘膜は酸化障害の影響を受けやすい部位である。消化管粘膜は生体内に起因する酸化ストレスと、食事由来など外的要因による酸化ストレスの両方向からのストレスに常に曝されている。近年、炎症の再発や寛解を繰り返す難治性かつ慢性疾患である潰瘍性大腸炎やクローン病に代表される炎症性腸疾患の患者数が増加の一途をたどっている。しかし、その発症機構は不明な点が多く、この発症メカニズムを解明することは急務である。一方、本発生機序に関する注目すべき点として活性酸素種やフリーラジカル(ROS)の過剰産生による酸化ストレスの増大が深く関与することが指摘されている。本研究はポリフェノールの腸粘膜抗酸化防御機構に関与する酵素の反応系、およびタンパク質発現調節への影響を評価することを目的とする。ポリフェノールは抗酸化能をはじめ、様々な生理作用が報告されている植物性食品成分である。しかし、その生体利用性は低く、摂取した大部分は吸収されることなく消化管を通過して排出される。ポリフェノールとしてルチンを用いた。動物実験にて、大腸粘膜の酸化ストレスマーカーとしてTBARS値(脂質)、カルボニル化タンパク質(タンパク質)の上昇が確認でき、その上昇をルチン摂食が抑制することを示唆できたため。また、ルチン摂食のDSS誘導大腸炎への作用機序としてPeroxiredoxin6の関与が示唆されたため。食品科学研究計画通りにColon26(mouse colon adenocarcinoma cell line)細胞を用いて、動物実験での現象を再現できるかを検討する。

細胞実験におけるDSS刺激の指標として酸化ストレスマーカー(TBARS、カルボニル化タンパク質、8-OHdGなど)やIL-1&#61538;産生を考えている。その指標が有用であることが明らかになれば、ポリフェノール類、特にルチンの作用メカニズムを検討予定である。研究計画通りの流れでPeroxiredoxin6リコンビナントタンパク質を用いて、ポリフェノールの電子供与体としての作用を検討し、予備実験的に動物実験も始めることができた。また、DSS投与により大腸粘膜中の脂質組成変化および脂質ヒドロペルオキシド消去作用の低下なども検討できたため。予定していた申請額よりも、旅費を抑えることができたため。研究計画通りにポリフェノール類をマウスに一定期間摂取させた後、摂取した大腸粘膜のPrx6の発現をRT-qPCR法およびウェスタンブロット法にて解析を進めていく。また、大腸粘膜の酸化ストレスマーカーとして8-OHdG(DNA),TBARS値(脂質)、カルボニル化タンパク質(タンパク質)などの測定および粘膜中に蓄積したポリフェノールとその分解産物も同時に逆相HPLC法を用いて定性・定量を行う。また、大腸粘膜中の遊離脂肪酸ヒドロペルオキシド還元作用に対するポリフェノール摂食の影響を検討していく。繰り越し金は物品費に使用する予定である。おおむね申請通りの使用状況であり、旅費は予定より抑えることができたため。前年度繰り越し金は物品費として使用予定である。
ナノカーボンスピントランジスタの実現と量子デバイスへの展開

微細化したグラフェンに大気下で大きな電流を流すことで加熱し、グラフェンを酸化させることで微細化し、容易にグラフェン量子ドットを作製することに成功した。極低温でクーロンブロッケード領域において、トンネル結合が強い単一の量子ドットに見られる近藤効果によるものと思われるゼロバイアス異常を検出した。また、グラフェンの合成の研究に取り組み、グラフェンの核密度を局所的に制御し、グラフェンを任意の位置に合成することに成功した。グラフェン量子デバイスの作成を目指して、今年度はグラフェン量子ドットの作成とその評価を行った。従来の手法ではグラフェン量子ドットを作成するのが難しいため、電流過熱によって作成することを行った。あらかじめ、グラフェンを300nm程度の幅にエッチングし、大気下で大きな電流を流すことで加熱し、グラフェンを酸化させることで微細化した。この手法により、室温で1キロオーム程度だった抵抗を10キロオームから数100キロオームまで増加させた。希釈冷凍機を用いて、20mK程度で測定を行ったところ、グラフェンドット中の状態が離散化していることを示すクーロン振動とクーロンダイアモンドを観測した。クーロンダイアモンドから量子ドットの帯電エネルギーを見積もったところ1.5から3meV程度であった。この手法により、より簡単にグラフェン量子ドットを作成することが可能になった。将来的には、室温での抵抗を制御することによって、グラフェン量子ドットの大きさを制御し、帯電エネルギーを制御することも可能になると考えられる。また、グラフェン量子ドットのクーロンブロッケード領域において、本来では電流が流れにくいはずであるが、ゼロバイアスのコンダクタンスピークを観測した。そのゼロバイアスピークを磁場依存性を調べたところ、磁場を印加するにつれて弱くなっていく様子が観測されたことから近藤効果によるものと考えられる。観測されたゼロバイアスピークの幅の大きさからや、量子ドットの帯電エネルギーとトンネル結合の強さから近藤効果のパラメーターである近藤温度を見積もったところ、それぞれ4.85K、3.2Kという量子ドット系では大きな値であった。近藤効果が観測されたことは作成したグラフェンドットが量子ドットとして動作していることを示している。当初の研究計画では将来的なグラフェンを用いたスピントランジスタデバイスの開発を考えて、今年度はグラフェン量子デバイスの研究に取り組んできた。しかしながら、最近の有機分子の合成技術とそのグラフェン上への修飾技術の発展により、グラフェン表面に分子を修飾した新しいデバイスの研究が盛んになってきている。そこで、今年度得たグラフェン量子デバイスの知見を活かして、今後はグラフェン表面に分子を修飾した新規デバイスの研究に取り組みたいと考えている。具体的にはグラフェン量子ドットにソースドレイン電極として超伝導電極を接合し、磁性分子をグラフェン表面に修飾することにより、量子ドット、超伝導、磁性が共存する特殊な系を実現し、その系における新規物理現象を観測し、詳細に調べて行きたいと考えている。今年度は、グラフェンの合成からグラフェン量子ドットと超伝導デバイスの作製に取り組んだ。グラフェンは基盤全体に容易に合成できる化学気相成長法により合成した。化学気相成長法はグラフェンの産業応用において最も有力な合成手法であり、従来の機械的剥離法と比較して、容易に大量の試料を作製することが可能となった。化学気相成長法で合成したグラフェンを単一のドット構造に微細加工し、希釈冷凍機を用いて、20 mK程度で測定を行ったところ、帯電エネルギーが約4 meVのダイアモンドと1 meVの2種類のクーロンダイアモンドが観測された。この結果は大きさが異なる2種類以上の量子ドットが形成された、すなわち、作製した試料が多重量子ドット化したことを示している。単一ドットの構造で多重量子ドット化したことから、ドットのところだけでなく、くびれの構造において電子が閉じ込められ帯電エネルギーが大きい量子ドットが形成されたと考えられる。以上からくびれの構造を作製するだけで量子ドット化するという知見を得た。超伝導に関しては超伝導臨界温度が高いモリブデンレニウムを用いて試料作製に取り組んだ。モリブデンレニウムの細線を作製したところ、4.2K以下で超伝導になることを確認した。モリブデンレニウムグラフェン量子ドット接合を作製したところ、グラフェンがクーロンダイアモンド等の量子ドットとして動作することを確認した。トンネル結合が弱いことや多重量子ドット化したため、モリブデンレニウムグラフェン量子ドット接合において、超伝導の観測はできなかった。量子ドットのリードの金属として一般的なチタンや金と比較してモリブデンレニウムグラフェン量子ドットの結合を強化する必要があるという知見を得た。これらの研究ではアシュート大学のモクタール先生を招聘して取り組んだ。グラフェン量子ドットに関して新たな知見を得ると共に、モリブデンレニウムとグラフェン量子ドット接合を作製することに成功した。モリブデンレニウムは超伝導臨界温度が9K以上のかなり高い金属であり、実際に液体ヘリウムの温度である4.2K以下で作製したモリブデンレニウム細線が超伝導体になっていることは確認できた。残念ながらグラフェン量子ドットとモリブデンレニウムの結合が弱く、グラフェン量子ドットを超伝導電流が流れる様子は観測できなかったが、そのための課題ははっきりしている。また、グラフェン量子ドット表面に有機分子を修飾することにも取り組み、ピレン構造を持つ分子をグラフェンに修飾し、修飾量の評価なども行った。グラフェンを修飾することにより、バイオセンサ等へ応用することにも取り組んでいる。グラフェンを化学気相成長法により合成できるようになったため、グラフェン量子ドットを容易に大量に作ることができるようになった。

化学気相成長によって銅箔上に合成したグラフェンを酸化シリコン基板上に転写し、100 nm程度の大きさにエッチングすることによってグラフェン量子ドットを作製した。作製したグラフェン量子ドットを希釈冷凍機を用いて20 mK程度に冷却し、その電気特性を調べたところ量子ドットに見られるクーロン振動を観測した。また、クーロンブロッケード領域において、トンネル結合が強い単一の量子ドットに見られる近藤効果によるものと思われるゼロバイアス異常を検出した。また、グラフェン量子ドットに磁性有機分子を修飾した新規デバイスの開発の研究に取り組んだ。実際にグラフェン量子ドットに有機分子の修飾を行った。原子間力顕微鏡像から修飾前後のグラフェンの高さを比較することにより、グラフェン上に有機分子が修飾されている様子を観測した。新しい手法によるグラフェンの合成にも取り組んだ。レーザーを用いることによって絶縁体基板上に任意の位置の合成し、さらにフレキシブルな基板上に直接グラフェンを合成することに成功した。また、触媒となる銅箔を予め部分的にすることにより、化学気相成長法によってグラフェンの結晶密度を制御し、任意の位置にグラフェンを合成することに成功した。グラフェン電界効果トランジスタを用いたバイオセンサの研究に取り組み、インフルエンザウイルスの検出に取り組んだ。また、電荷を検出しにくい微小なターゲットはグラフェンで検出しにくいことから、オープンサンドイッチ免疫測定法という一つの抗原に対して、二つの抗体を用いる手法に着目した。その手法によって、電荷を検出しにくい微小なターゲットである骨代謝マーカーであるオステオカルシンを選択的に検出できることを示した。また、抗体に電荷を持たせることにより、その感度を上昇させることができることを示した。微細化したグラフェンに大気下で大きな電流を流すことで加熱し、グラフェンを酸化させることで微細化し、容易にグラフェン量子ドットを作製することに成功した。極低温でクーロンブロッケード領域において、トンネル結合が強い単一の量子ドットに見られる近藤効果によるものと思われるゼロバイアス異常を検出した。また、グラフェンの合成の研究に取り組み、グラフェンの核密度を局所的に制御し、グラフェンを任意の位置に合成することに成功した。今後は量子ドット、超伝導、磁性が共存する系の作成を目指して、まずはグラフェン量子ドットジョセフソン接合の作成を行う。超伝導体としては高温超伝導体を使用する予定である。最近、高温超伝導体としてMoReを用いた研究が行われていることから、MoReの使用を考えている。まずはMoReグラフェン量子ドット接合を作成し、超伝導電流やアンドレーエフ束縛状態の観測等を行う。磁性分子に関しては、そのような技術を有している他研究機関と共同研究する必要があるが、大阪大学の小川研究室がすでにそのような分子を行っているため、今後、共同研究を考えている。
地域における糖尿病患者のためのチーム医療の現状と連携システムの構築

III.研究結果(回収率37.7%、有効回答率92.0%)(1)糖尿病患者への医療状況・対象323所における1ヶ月あたりの初診患者の総計数は1400名、再診者は22484名であった。・26%の施設が検診・受診を中断する人が多いとし、理由は患者の「自己管理不足」が72%と最も多く、その他「就業関係問題・自覚症状改善」などがあった。対応策では148所が「放置」状況であった。・糖尿病医療の内容では「網膜症管理・糖尿病教室・運動指導・シックデイ対策・フットケア・こころのケア」については約60%80%が実施できていない状況であった。(2)糖尿病医療における地域連携・紹介先・紹介を受ける先で最も多かったのは「病院」であり、「有床・無床診療所」は各々30%前後であった。「保健所・行政」は少なかった。・紹介先の選択基準は「専門医がいる」が76%と最も多く、「近隣の施設・総合病院・患者の希望・合併症治療や検査・糖尿病教室がある」があった。・紹介状の活用現状については「ほとんど持参」が医師、看護師、栄養士3者とも30%未満と少なかった。・医師・看護師の紹介状にかった内容は「紹介目的・診断名・検査結果・現病歴・薬物療法・血糖値・HbA_1c・合併症の有無」が70%80%と多く、栄養士では「食事療法」が77%と最も多くその他の項目は医師や看護師と比較して少なかった。一方、紹介を受ける場合では3者とも全体的に実際に欲しい情報量が増えていた。(3)地域連携に関する関心・地域連携のための連絡調整室や部門があるのは23所(8%)で、その是非について3者とも約80%以上が「必要」としていた。また、看護師と栄養士は紹介状による継続や連携について90%以上が必要性を感じていた。・地域連携を行うグループ構成は、3者とも「各施設・機関の糖尿病医療に関わる様々な職種で構成されたチーム」で連携を図る場合が70%以上と最も多く、この中には「同職種間」の専門性の中で連携を図ることも必要と考えている場合もあった。IV.考察、連携システム構築は今後の課題1.研究目的近年、生活習慣病である糖尿病患者数は著しく増える中で、中には糖尿病の境界型で糖尿病ではないといわれ放置してしまう人、何らかの理由で受診をドロップアウトしてしまう人などが糖尿病の悪化を招いている現象が見受けられる。地域における医療は地域包括医療システムの中で異なった機能を持つ他の医療施設と連携しながら、場が変わっても糖尿病患者がよりよい医療を受けられるようなオープンな体制が必要とされている。そのためには医療従事者の連携のもと病院、診療所、保健施設、福祉施設、行政が力を合わせて医療連携を推進する必要があると考える。そこで、本研究では大分県内の糖尿病患者への医療提供施設間の連携の現状を知ることを目的とした。2.研究方法(1)対象は大分県内医療・保健施設(病院、診療所など)855所、行政保健機関14所、訪問看護ステーション61所で、医師、看護師・保健師、栄養士の代表者1名ずつに回答を得る。(2)研究方法は質問紙調査研究(郵送法)である。調査および郵送に関しては大分県医師会、看護協会、栄養士会に協力依頼し、対象施設や回答者への倫理的配慮のうえ、平成14年2月21日に調査依頼を行った。(3)質問紙調査内容(1)糖尿病患者への医療状況(患者数、受診・検診中断状況と理由、糖尿病医療内容、対象施設・機関の役割、糖尿病専門医や糖尿病療養指導士の勤務状況、チーム医療のメンバー構成)(2)糖尿病医療における地域連携(対象施設・機関の機能、紹介先、紹介を受ける先、紹介先の選択基準、紹介状有無の頻度・内容・欲しい情報、紹介状がない場合の対応、紹介状への返事の頻度)(3)糖尿病医療における地域連携に関する関心(地域連携システムの有無と必要性、地域連携を行うグループ単位、研修会や学会の参加度、糖尿病協会入会の有無)(4)その他(気づき、困っていること、展望や希望)3.平成14年度予定平成14年3月中旬に調査回答を回収後、結果を分析する。・紹介状の活用

現状については「ほとんど持参」が医師、看護師、栄養士3者とも30%未満と少なかった。・医師・看護師の紹介状にかった内容は「紹介目的・診断名・検査結果・現病歴・薬物療法・血糖値・HbA_1c・合併症の有無」が70%80%と多く、栄養士では「食事療法」が77%と最も多くその他の項目は医師や看護師と比較して少なかった。一方、紹介を受ける場合では3者とも全体的に実際に欲しい情報量が増えていた。(3)地域連携に関する関心・地域連携のための連絡調整室や部門があるのは23所(8%)で、その是非について3者とも約80%以上が「必要」としていた。また、看護師と栄養士は紹介状による継続や連携について90%以上が必要性を感じていた。・地域連携を行うグループ構成は、3者とも「各施設・機関の糖尿病医療に関わる様々な職種で構成されたチーム」で連携を図る場合が70%以上と最も多く、この中には「同職種間」の専門性の中で連携を図ることも必要と考えている場合もあった。IV.考察、連携システム構築は今後の課題
低容量の慢性ストレスによる細胞内シグナル経路制御破綻の機構解明

これまでの解析から、長期の放射線照射では、ミトコンドリア由来の活性酸素による酸化ストレスの影響が大きいことを報告している。本研究では、活性酸素の標的酵素の一つとしてAKTの脱リン酸化酵素protein phosphatase 2A(PP2A)を同定し、放射線によるAKT恒常的活性化の原因であることを明らかにした。AKT恒常的活性化は、AKT経路の下流の細胞周期制御因子サイクリンD1の発現を亢進する。サイクリンD1の発現異常は、DNA複製阻害によるDNA損傷の形成で、ゲノム不安定性を誘導する。以上より、放射線によるゲノム不安定性誘導に関わるAKT/サイクリンD1経路異常の分子機構を明らかにした。低容量の慢性ストレスに対する細胞応答は、バックグランドのストレスの影響や反応が小さいことから、解析が困難であった。我々は放射線を利用して照射線量に応じた細胞のストレス応答の機構解明に取り組んでいる。ヒト正常繊維芽細胞を用いたこれまでの解析から、長期間(31日間)の低線量放射線による慢性的なDNA損傷ストレスでは、損傷応答に必要なエネルギー生産の副産物としてミトコンドリアから活性酸素が持続的に放出され、抗酸化物質グルタチオンを消費し、細胞内のグルタチオン量が減少することを明らかにした。このため、長期低線量放射線を照射した細胞では、細胞内の酸化還元制御異常により活性酸素が蓄積し、酸化ストレスを誘導することを明らかにした。さらに、活性酸素の標的としてAKTの脱リン酸化酵素PP2Aを同定し、活性酸素によるPP2Aの酸化不活性化は、AKTの恒常的活性化と下流の細胞周期制御因子サイクリンD1の分解を抑制することを明らかにした。サイクリンD1の発現異常はDNA複製阻害を介したDNA損傷を誘導し、老化やゲノム不安定性の誘導に関与する。以上より、低線量の放射線の標的としてストレス応答のメディエーターとして知られる細胞内小器官ミトコンドリアの役割を明らかにし、ミトコンドリア由来の活性酸素は、タンパク質の酸化不活性化を介して、細胞周期制御に関わるシグナル伝達に異常を引き起こすことを明らかした。活性酸素の発生源であるミトコンドリアは、酸化ストレスを受けることが予想される。今後は、酸化ストレスによるミトコンドリア機能低下を検討し、長期低線量放射線影響を明らかにする。長期低線量放射線照射では、ミトコンドリア由来の活性酸素による酸化ストレスの影響が大きいことを明らかにした。さらに、酸化ストレスが細胞周期制御に関わるシグナル伝達経路を阻害し、サイクリンD1発現異常によるゲノム不安定性の誘導に関与することを明らかにした。得られた研究成果を英語論文としてまとめ、国際誌に発表した。以上のことから、研究は予定通りに順調に進展している。福島原発事故以降、人の放射線影響についての社会的関心は高く、放射線による健康影響の解明が求められている。しかし、低線量・低線量率の放射線影響については未解明な部分が多く、その評価の元となるデータ自体が乏しいのが現状である。本研究では、ヒト正常細胞を用いて、放射線による酸化ストレスと細胞内シグナル伝達経路への影響を解析した。我々の解析から、1か月間の長期低線量放射線照射では、慢性的なDNA損傷応答が誘導され、DNA損傷応答に必要なエネルギーを供給するため、ミトコンドリアのエネルギー代謝が亢進することを明らかにした。さらに、エネルギー生産の副産物としてミトコンドリアから発生する活性酸素が照射細胞に酸化ストレスを誘導することを明らかにした。我々は、活性酸素の標的分子として、細胞の生存に関わるAKTの脱リン酸化酵素Protein Phosphatase 2A(PP2A)を同定した。活性酸素は、PP2Aの活性化部位のシステイン残基を酸化し、不活性化する。このため、AKTの負の制御が破綻してAKTが恒常的に活性化し、下流の細胞周期制御因子サイクリンD1の分解が抑制される。サイクリンD1の発現制御異常は、DNA複製を阻害してDNA損傷を引き起こし、ゲノム不安定性の誘導に関与する。以上のことから、放射線照射後の酸化ストレスによるAKT経路異常が、ゲノム不安定性の誘導に関わることを明らかにした。本研究の成果により、抗酸化剤は、放射線による酸化ストレスを軽減することで、放射線防護に役立つと考えられる。今後は、AKT経路の制御異常を指標にして低線量長期放射線影響を高感度に検出し、放射線による健康影響の解明が期待される。活性酸素の発生源に存在するミトコンドリアDNA (mtDNA)は、ヒストンタンパク質や一部のDNA修復機構を持たないことから、核DNAと比較して損傷が蓄積することが考えられる。mtDNAの約95%は遺伝子で構成されているため、mtDNAの変異はタンパク質の機能喪失となる。今後は、放射線によるミトコンドリアへの影響の解析が重要であると考える。特に、放射線によるミトコンドリアエネルギー代謝への影響を解析し、放射線発がんに関わる変化を捉える。

酸化ストレスによるミトコンドリアの機能不全は、発がん以外にも、老化、様々な疾病(糖尿病、メタボリックシンドローム、心疾患など)の原因となるため、放射線の非がん影響の評価においてもミトコンドリアの放射線応答の解析は重要であると考える。放射線生物学研究成果の発表ための旅費を予算10万円としていたが、予定額より支出が少なかったため残額20,591円の次年度使用額が生じた。研究は、計画通りに順調に成果を得ており、前年度使用残額は、成果発表のための旅費として使用する予定である。