hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドーパミンレセプター遺伝子の多型と進化に見る闘争心の起源

DRD2, 3, 4遺伝子のF_<ST>、塩基別頻度ならびに進化系統樹解析を調査することで、シャモとナガナキドリ間では各塩基の頻度や集団別分化の程度に違いがあることがわかった。このことは品種を識別するマーカーとして使うことができる他、外見を重視するという緩やかな選択よりも闘鶏などの競技に使われるニワトリの方が、選択の度合いが高いことを確認することができた。さらに、分子進化的解析により、沖縄シャモが日本鶏の起源であることも再認識することができた。古来、ニワトリは食料としてだけではなく、文化的要素を取り込んで種々の品種が作出されてきた。中でもシャモは、闘鶏を目的に特異的な人工選抜を受けてきた品種であり、またナガナキドリでは、美声はもとより約20秒以上も鳴き続けるという形質だけに特化して選抜されてきた、どちらも非常に稀な品種である。私は、この飼育目的が全く異なる品種の家禽化の過程をDNAレベルで追跡し、これらの品種の進化的起源を解明することを目的として、これまでにもmtDNA(Dループ領域)の配列解析とそれに基づく分子系統学的解析を行ってきた。そこで本研究では、闘鶏用に飼育されているシャモ64羽、美声を観賞目的とするナガナキドリ12羽とその他の観賞用日本鶏33羽において、DRD4遺伝子の第1エクソンから第4エクソンの総計1,140bpの塩基配列を決定し、配列解析を行った。その結果、エクソン1に存在するプロリン(P)のリピートの数において、シャモ(9個)とナガナキドリ(8個)の差異が見られた。このことは品種間における行動特性と遺伝子多型の関連性の可能性を示唆した。さらに、得られたそれぞれの配列をもとに、ニワトリのドーパミンでは初めてといえる、遺伝子機能予測ならびにタンパク質立体構造予測解析を行った。その結果、エクソン1のPリピートの部分は細胞外にあたり、エクソン3領域は、7回の膜貫通型受容体の細胞内ループにあたる部分であることが明らかとなった。またこの領域は、タンパク質の立体構造上の制約が弱く、多くの遺伝子多型が得られると推測された。そして、ニワトリで見ることができるこのリピート数の混在は、明らかにヒトによる人為淘汰がこのPリピート数の違いというものに反映しているものと考えられた。おそらくシャモの持つ9リピートは、闘争本能を維持する上では、必要な数であると推測される。研究計画については、平成22年度は以下の15項目についての研究を行った。サンプルについては、シャモ(11個体)、ナガナキドリ(9個体)、その他観賞用ニワトリ(15個体)、日本キジ(2個体)マクジャク(1個体)、シチメンチョウ(1個体)合計約39個体のサンプルを用いた。これらのサンプルの選択には本代表者のミトコンドリアゲノム解析の研究で得られた系統解析結果をもとに行うものとする。1.これまでニワトリにおいて配列が決定されていなかった領域(DRD2exon1-7(イントロン含め3220bp)とDRD4 exon1-4(イントロンふくめ2448bp)の配列を明確化した。しかし、オオシャモ(1個体)ウコッケイ(1個体)については、DRD 4exon1のみ配列を決定(一部は決定した)することができなかった。2.強い人為淘汰をかけて特異な行動特性をもつに至った品種の特異的なDRD2とDRD4遺伝子多型の抽出を行った。品種(育種目的の違い)ごとに遺伝子多型の抽出を行うことが出来た。3.ニワトリ特異的配列の起源とニワトリ起源との関係についての進化的調査を行い、DRD2とDRD4遺伝子び合計約5,600bpにおいて、品種間の違いおよび進化的起源の違いをみることが出来たが、次年度23年度で行うDRD3遺伝子(およそ2800bp)を加えることで、より精度の高い進化解析を行う予定である。4.ドーパミンレセプターDRD2, 3, 4の配列を含めた解析を行い、ニワトリの遺伝子多型と品種間の行動特性との関連性を調査することを目的とする。特に本年度はDRD2領域の3220bpの配列決定と解析を行った。5.得られた配列からのシミュレーションによる構造未知なタンパク質立体構造予測を行い、DRD2ならびにDRD4のニワトリにおけるタンパク質立体構造予測を行った。研究計画については、平成23年度は以下の15項目についての研究を行った。

1.これまでニワトリ(家畜化)において配捌が決定されていなかったDRD3 exon1-6(イントロンふくめ3100bp)の配列を決定した。しかし、DRD3遺伝子領域はいまだアノテーションが明確化しておらずExon領域がはっきりしていなかった。そこで今回のシークエンスについてはNCBIのデータベースを基に現アノテーションをレファレンスに配列を決定した。2.強い人為淘汰をかけて特異な行動特性をもつに至った品種の特異的なDRD2、DRD3ならびにDRD4遺伝子多型の抽出を行った。そして、品種(育種目的の違い)ごとに特異的な遺伝子多型の抽出を行うことが出来た。3.これらのニワトリの配列をもとに進化的調査を行った。その結果、DRD2、DRD3ならびにDRD4遺伝子の合計約8200bpにおいて、品種間の違いおよび進化的起源の違いをみることが出来た。分子系統樹を用いた進化的解析において、沖縄のシャモと共通祖先を持つニワトリから各家畜化したニワトリが作られていることが再確認された。4.ドーパミンレセプターDRD2,3,4の配列を含めた解析を行い、ニワトリの遺伝子多型と品種問の違いは確認できたが、ドーパミン遺伝子と行動との関連性について明確にすることはできなかった。5.得られた配列からのシミュレーションによる構造未知なタンパク質立体構造予測を行い、DRD2、DRD3ならびにDRD4のニワトリにおけるそれぞれのタンパク質立体構造予測を行うことができた。しかし、DRD3についてはアノテーションの不安定さから構築はできなかった。
型付き項書換え系の変換に基づく関数型プログラムの自動検証

書き換え理論における自動証明向き停止性判定法として,依存対法という手法が近年注目されている.この停止性証明法は,十分広いクラスの書き換え系に対して効率的で強力な自動判定のできる手法であるが,高階関数のあるプログラムに対して直接使えないなど,適用範囲が限られていた.高階関数とは,データとして関数を受け渡しできる関数であり,プログラムの汎用性を高めるための,関数型言語の本質的な機能の1つである.そこで,より広範囲のプログラムに対して,書き換えによる停止性自動証明法が使えるよう,高階性を考慮して依存対法の理論を拡張した.具体的には,高階関数がない場合の停止性判定に有効な,簡約順序対や引き数選択の概念を,高階関数を許す単純型付き書き換えの体系に拡張で使えるようにした.関数変数を具体化する際に,同じ型の項に対する引き数選択の同期をとる必要があることなどを明らかにした.得られた理論的成果に基づいて,関数型プログラムの停止性を自動証明するための検証システムを試作し,その性能を評価した.比較的小規模なプログラムから構成される122個の例題のうち,117個(96%)の停止性の自動証明に成功した.書き換え理論において近年注目されている自動証明向き停止性判定法として,依存対法という手法が知られている.この停止性証明法は,十分広いクラスの書き換え系に対して,効率的で強力な自動判定のできる手法であるが,高階関数のあるプログラムに対して適用範囲が限られていた.高階関数とは,データとして関数を受け渡しできる関数であり,プログラムの汎用性を高めるための,関数型言語の本質的な機能の1つである.そこで,より広範囲のプログラムに対して,書き換えによる停止性自動証明法が使えるよう,高階性を考慮して依存対法の理論を拡張した.具体的には,高階関数がない場合の停止性判定に有効な,簡約順序対や引き数選択の概念を,高階関数を許す単純型付き書き換えの体系に拡張で使えるようにした.関数変数を具体化する際に,同じ型の項に対する引き数選択の同期をとる必要があることなどが明らかになった.また,関数プログラムの等しさを,振る舞いの等価性に基づいて検証するための基礎理論について考察を深めた.関数プログラムの単純型付き等式の集合としてとらえると,これをソート付き1階等式系に変換することで,従来の等式論理に基づく定理証明の豊富な知見が活用できるようになる.今年度は,振る舞いの等価性や非等価性を保証するための十分条件を明らかにした.無予盾性や強完全性などの条件をどこまで自動証明できるかを考察することが残された課題である.さらに,書き換えによる合流可能性や到達可能性の決定可能性と決定不能性についても,従来研究が十分でなかったmonadic項書換え系やsemi-constructor項書換え系のクラスに対する新たな結果を得た.この研究結果は,停止性や単一化問題など,プログラム検証のための基本性質の決定アルゴリズムとしての利用が期待できる.書き換え理論における自動証明向き停止性判定法として,依存対法という手法が近年注目されている.この停止性証明法は,十分広いクラスの書き換え系に対して効率的で強力な自動判定のできる手法であるが,高階関数のあるプログラムに対して直接使えないなど,適用範囲が限られていた.高階関数とは,データとして関数を受け渡しできる関数であり,プログラムの汎用性を高めるための,関数型言語の本質的な機能の1つである.そこで,より広範囲のプログラムに対して,書き換えによる停止性自動証明法が使えるよう,高階性を考慮して依存対法の理論を拡張した.具体的には,高階関数がない場合の停止性判定に有効な,簡約順序対や引き数選択の概念を,高階関数を許す単純型付き書き換えの体系に拡張で使えるようにした.関数変数を具体化する際に,同じ型の項に対する引き数選択の同期をとる必要があることなどを明らかにした.得られた理論的成果に基づいて,関数型プログラムの停止性を自動証明するための検証システムを試作し,その性能を評価した.比較的小規模なプログラムから構成される122個の例題のうち,117個(96%)の停止性の自動証明に成功した.
燃料電池および電解用新電極材料表面のin situキャラクタリゼーション

表面に存在する物質の結合状態と組成を試料を破壊せずに決定できる表面キャラクタリゼーション法として、X線光電子分光法は有効な方法である。この場合、電極材料のように、比較的低い酸化力の環境にさらされている材料表面で、どのような化学種が電極反応に寄与しているかを明らかにするには、反応中の表面を凍結して解析するin situキャラクタリゼーションが必要である。X線光電子分光法におけるin situキャラクタリゼーションは、X線光電子分光装置の超高真空に試料がさらされる前に、試料が大気等によって酸化されることを避けて解析することを意味する。本研究はこれを実現するために、電解槽中の電極を大気にさらさずにグローブボックス内に移し、不活性雰囲気中で試料をX線光電子分光装置用トランスファーベッセルに取付る方式を採用した。この結果、当初目的とした通り、大気酸化の影響を受けない電極表面に関する多くの有効な知見を得ることが出来た。これには、水素、メタン、エタン、プロパンを燃料とする燃料電池用燃料極、海水電解用水素極および塩素ならびに酸素極、亜硫酸酸化用陽極などの研究が含まれる。アモルファス合金を電極とする燃料電池用燃料極の研究によれば、白金族元素と共にスズの添加が有効であるが、スズを含む場合Sn^<2+>/Sn^<4+>のRedox系が燃料の酸化を加速することを支持するSn^<2+>/Sn^<4+>系の存在が直接確認されたこと、白金族元素と言えども電解後大気にさらすと低次の酸化物で覆われ、電極反応に関与している化学種が特定しにくいが、実際には燃料電池の燃料極および亜硫酸の酸化程度の酸化力のアノード上では、金属状態の白金族元素が直接アノード反応に寄与していることなどを始め、通常行われるex situキャラクタリゼーションでは観察できない種々の新しい知見が得られた。本補助金により購入したX線光電子分光装置、島津ESCAー850Sを用い、in situ表面キャラクタリエ-ションを行うために、ステンレス鋼製グロ-ブボックスおよび電解セルからグロ-ブボックスへ試料を大気に触れさせずに導入するためのガラス製試料容器を作製するとともに、微量の白金族元素を含むアモルファスニッケル-バルブメタル合金の燃料電池電極材料としての特性を調べた。エチレン燃料電池用電極材料としては、白金を含むアモルファスニッケル-バルブメタル合金が高い活性を示すことをこれまでに明らかにしてきた。この合金に新たな元素を添加したときのエチレン酸化の電極触媒活性に及ぼす元素の種類と量の関係を調べ、スズやルテニウムの他に、モリブデンやマンガンなども活性向上に有効であり、また、活性向上に最適な添加量があることを明らかにした。in situ表面キャラクタリゼ-ションは以下の様に行うこととした。試料容器を電解槽に取り付け、電解実験後、大気に曝さず試料を試料容器に移す。この試料容器をX線光電子分光装置付属のトランスファ-ベッセルを取り付けたグロ-ブボックスに収納し、真空に排気した後、高純度アルゴンガスで置換する。アルゴン雰囲気中で試料容器を開き、試料を試料ホルダ-にセットし、トランスファ-ベッセルに収納する。このトランスファ-ベッセルを取りはずし、X線光電子分光装置に取り付け、真空に排気し、その後、試料を分析室に導入することにより、X線光電子スペクトルを測定できる。このようにして、電解した試料の光電子スペクトルを大気に曝さずに測定することにより、試料表面の大気酸化や水和水酸化物の脱プロトン化等による試料表面の変質を抑え、電解状態に近い表面の解析ができることを確認し、in situ表面キャラクタリゼ-ション法を確立した。

アモルファスニッケル-バルブメタル-白金族合金およびこれに微量の添加元素を加えた合金を用い、エチレン燃料電池用電極および亜鉛の電解彩取の際の消費電力を低減するためのアノード反応として期待される亜硫酸ガス酸化用電極触媒特性について検討した。両電極反応に対して、白金族元素として白金を含むアモルファス合金から作製した合金が最も高い電極活性を示すことが明らかになった。エチレン酸化用電極の活性をさらに向上させるために種々の元素をアモルファスニッケル-バルブメタル-白金合金に少量添加した合金を作製し、その特性を調ベた結果、スズとルテニウム添加が活性向上に特に有効であり、その添加量に最適値があることがわかった。そこでエチレン酸化の活性を向上させるスズの役割、スズ添加量と表面組成の関係を明らかにするために、X線光電子分光法を用いてin situ表面キャラクタリゼーションを行なった。本補助金により作製したグローブボックスを用い、電解した試料を大気に曝すことなくX線光電子スペクトルを測定することで、電解状態に近い表面の解析を行なうことにより、有用な知見が得られた。まず、スズ添加量に応じて表面組成も大きく変化し、スズと白金の表面における存在比が、エチレン酸化活性を向上させるのに重要であることがわかった。表面のスズは、金属状態の他に、2価と4価の状態のものが存在することがわかった。さらに電解電位とともに高次の酸化状態のものの割合が増え、おそらくスズ0/IIまたはII/IVの酸化還元反応がエチレン酸化反応を加速しているものと思われる。また、本年度に表面の深さ方向の分析を行なうために、試料からの光電子の取り出し角度が異なる試料ホルダーを作製した、角度分解X線光電子分光法を行えるようにした。この方法により、充分な精度で、表面から10nm以内の深さの組成変化を調べることができるようになった。アモルファスニッケル-バルブメタル-白金族合金およびこれに微量の添加元素を加えた合金を用い、エチレンおよびプロパン燃料用電極ならびに亜鉛の電解採取の際の消費電力を低減するためのアノード反応として期待されている亜硫酸ガス酸化用電極としての電極触媒特性について検討した。エチレン酸化電極については新たにガス透過性多孔質電極を作製した。この電極は電解質の温度を80°Cまで上げただけで、その活性は室温に比べ約2桁向上し、実用的な電極としての可能性を示した。プロパンの酸化に有効な白金族としてはエチレンや亜硫酸ガスの場合と異なり、ロジウムであることがわかった。また、プロパンの酸化ではロジウムの一部をルテニウムで置換した場合に、その触媒活性に複合添加の効果が大きく現れた。亜硫酸ガス酸化特性を比較すると上述したアモルファス合金において白金族元素の単独添加では白金の添加が最高活性を示し、以下イリジウム、ルテニウム、ロジウムの順となった。これらの合金はロジウムの場合を除き、白金黒と同程度かそれ以上の活性を示した。白金と他の白金族元素を複合添加したアモルファスニッケル-ニオブ合金はそれぞれ単独で添加した合金よりも優れた活性を示した。さらにカソード還化処理を行うと活性が向上する。
α線を用いたがん内用放射線療法実現に向けた基盤研究

高い殺細胞効果を持つ放射線のα線を用いた内用療法は新たながん治療法として期待されている。本研究で治療核種として有望なα線放出核種At-211(アスタチン-211)の高効率製造法を確立した。また、At-211を胃がんで高発現しているHER2に対する特異的抗体でヒト胃がん細胞に送達させることにより、At-211がHER高発現胃がん細胞に対して顕著な殺細胞効果を示し、ヌードマウスに移植した皮下腫瘍に対しても長期にわたり抗腫瘍効果を示すことを明らかにした。これらの結果により、将来的な臨床応用を視野に入れたα線がんRI(=放射性同位元素)内用療法の生物学的基盤を確立した。本課題の研究目的はアスタチン-211(At-211)を主としたα線利用がん内用療法の生物学的基盤を確立することである。その目的達成のため、研究初年度の平成24年度は、At-211の効率的で安全な製造システムの構築とAt-211をがん細胞の細胞核に効率よく送達するための抗体作製を計画し、研究を行った。前者について、具体的には、1.ホットラボ環境の整備,2.効率的なAt-211製造に向けた照射法の確立,並びに3.At-211の精製並びに遠隔自動化を目標に定め研究開発を行った。1について,既設ホットセルを改修し,非密封のαハロゲン核種を取扱えるようにした。また,照射室内の照射装置及び回収装置についても気密化を行い,汚染対策を講じたAt-211製造環境を整えた。2に関し,熱に対して敏感なBiの融解を許容する標的容器を開発し,当該容器を容易に照射可能な垂直照射法と組み合わせることで解決を図った。半密封の標的容器内部にBiを並べ,放医研大型サイクロトロンAVF-930で加速した33MeVのα粒子(標的上で27MeV)を最大12μAで照射した。その結果,約18.5MBq/μAhの収率でAt-211が得られた。3については,放射性ハロゲンの回収で一般的な乾留法を採用し,基礎的な条件検討を終えた。今後,機械化並びに自動化について最適化を図り、遠隔自動化を実現していく予定である。後者については、がん細胞に特異的に結合する抗体Trastuzumab(Her)にSV40由来の核移行シグナルを含むペプチド(CGYGPKKKRKVGG)を付加した抗体Her-NLSを作製した。ヨウ素-125(I-125)でRIの核移行を評価したところ、Her-NLSはHerに比べて核へのI-125送達が増加していることが判明し、この核移行抗体の有効性を確認した。研究2年目の平成25年度は、At-211の大量製造に向けた製造法の高度化とその実証研究、At-211による治療実験の前段階として位置づけているオージェ電子放出核種による細胞影響実験、およびシミュレーションを用いた細胞内へのエネルギー付与と生存率推定等を行った。At-211の大量製造に向けた製造法の高度化とその実証研究については、標的Biの照射時の発熱問題が大量製造に向けた課題であったが、我々は標的を半密封にすることでその課題を克服し高純度のAt-211を約10 mCi得ることに成功した。現在、この成果について投稿準備中である。治療生物学分野においては、α線と同様の高LET放射線であるオージェ電子の放出核種のヨウ素-125(I-125)およびインジウム-111(In-111)で核移行促進抗体を標識し、これら標識体を用いてオージェ電子による細胞影響実験を行った。I-125標識抗体による細胞障害性は比較的軽度であったが、これは細胞内脱ヨウ素反応によるI-125の抗体からの離脱が主たる原因と考えられた。そこで、I-125よりも堅固な抗体への結合が期待できるIn-111の標識抗体を用いて細胞影響実験を行った。結果として、核へのIn-111の送達がI-125に比べて約6-8倍増加すること、In-111の核送達増加によりHER2高発現ヒト乳がん細胞SKBR3の細胞増殖抑制や生存率低下が引き起こされることが明らかとなった。シミュレーション研究では、微小領域の吸収線量である比エネルギーを水と電子の相互作用を低エネルギー領域まで計算できるGeant4-DNAを用いて計算し、microdosimetric kineticモデルを利用して推定される生存率曲線を得た。

本課題はアスタチン-211(At-211)を主としたα線放出核種の高効率製造法確立とその核種のがん細胞に対する生物学的効果を検証することにより、α線利用がん内用療法の生物学的基盤を確立することである。研究3年目の平成26年度は、At-211標識抗体を用いたがん細胞に対する細胞障害性検証、皮下移植担がんマウスへの投与による前臨床治療実験、および細胞内吸収線量測定のための検出器作製やγH2AXのフォーカス数に基づく細胞内吸収線量推定を中心に研究を行った。At-211標識抗体のがん細胞に対する細胞障害性検証等の生物影響実験についてはHER2高発現ヒト胃がん細胞N87を用いた細胞レベルでの致死効果及び担がんマウスを用いたAt-211標識抗HER2抗体によるα線内用療法の治療効果の検討を行った。抗体標識については、N-succinimidyl 3-(trimethylstannyl)benzoate (m-MeATE)を用いて標識を行った。N87細胞を用いてAt-211標識抗体のcell binding assayを行った結果、抗体結合活性は保たれていることを確認した。細胞レベルでの致死効果を評価した結果、At-211-Her処理群では、非処理群およびHer単独処理群の双方に比べてN87の細胞増殖を阻害することを明らかにした。N87皮下腫瘍担がんマウスを用いてin vivoでの治療効果の検討を行った結果、At-211-Herを静脈内投与したマウスにおいて、非治療およびHer単独投与マウスの双方に比べて皮下腫瘍の顕著な増殖抑制効果を示した。また、細胞内吸収線量測定に関する研究においては、単一細胞レベルでのα線計測を目的としたプラスチックシンチレータα線検出器のプロトタイプを作製するとともに、γH2AX染色を用いた単一細胞レベルでのバイオドジメトリック線量推定法を構築した。26年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画したように、At-211の高効率かつ安全な製造システムの確立に成功し、RIの効果的細胞送達のための修飾抗体の作製に成功したため。At-211標識抗体による生物学実験が可能な施設の整備が遅れているため。核種製造については当初の計画通り、今年度確立した製造システムを元に大量製造および安定供給体制への展開を図る。生物学実験については、ソフト面では順調なものの、α線利用のための実験室建設遅れ等ハード面が当初の予定より遅れている。なるべく早期に実験が着手できるよう関係者と協議を継続している。核種製造については大量製造への整備が完了したため、今後は定期的に核種を供給していくとともに安定供給体制を維持していく。生物学実験については、当初の予定より遅れていたAt-211が使用可能な生物学実験施設が整備されたので、なるべく早期にAt-211を用いた生物学実験を開始する。当初計画よりも物品を安価に購入したため、数千円の次年度繰越助成金が生じた。次年度の物品費に計上し、研究消耗品を中心に使用する。At-211標識抗体による生物学実験施設整備の遅れに伴い、当初の実験計画を次年度に繰り越したため。H26年度上半期からAt-211標識抗体による生物学実験が可能となった。当初の計画を加速して遂行するために、研究協力者1名に謝金を支払い研究協力を依頼する。また、課題遂行の効率化を達成するために必要な物品を購入する。更に、国際学会に参加し、これまでの成果を積極的に発表する。
液状化がライクライン施設に与える影響と耐震設計

研究実績の概要は以下の通りである。(1)液状化した地盤の物性と挙動に関する研究液状化した地盤の物性と挙動特性について,日米両国における各種実験結果(中空ねじりせん断試験,液状化土中の鋼球移動実験等),数値解析結果を収集・分析し,これを総合化して,粘性流体としての特性および剛性が著しく低下した固体としての特性を明らかにした。さらにこれらの物性値を用いて液状化による地盤の側方流動の数値解析を実施し,日本で実施した大型土槽による模型実験および米国で実施した遠心載荷装置による模型実験の結果を良好にシミュレート出来ることを確認した。これらの研究成果を今後さらに発展させることにより数値解析によって液状化地盤の側方流動量を予測することが可能になると考えられる。(2)液状化による側方流動量予測のための数値解析パイロットプログラムの共同開発液状化地盤の側方流動量を予測するための数値解析プログラム(パイロットプログラム)を日本共同で開発した。この解柝プログラムは,液状化地盤とその上部の非液状化地盤の変形挙動を有限要素法および境界要素法を用いて解析するもので,液状化地盤を粘性流体,非液状化地盤を固体として取扱い,境界面において面者の相互作用を考慮している。本プログラムによる数値解析結果は模型実験による結果と良く一致し,プログラムの有効性が確認された。また,本プログラムを1964年新潟地震において最大8mの側方流動を生じた実際の地盤へ適用した結果,実測値と解析値の間に概ね良好な一致が見られた。今後,数値解析において噴砂・噴水による液状化土の体積減少を考慮すれば,さらに高い精度で側方流動量を予測することが可能になると考えられる。1964年新潟地震による新潟市の側方流動について,GIS(米国側研究分担者の提供によるシステム:ARCH INFO)を用いた分析を行った。このシステムは複数点で与えられた地形・土質データおよび側方流動量データを補間し,この結果を画像表示するもので,側方流動と地形・土質条件の相関性をグローバルな視点から検討出来るところにその利点がある。新潟市大形地区における側方流動の分析より以下のことが明らかにされた。(i)側方流動は標高の大きい地盤より低い地盤へと発生しているが,地表面の勾配と側方流動量には定量的な相関性が見られない。(ii)側方流動量と液状化層の厚さには強い相関性が認められるが,液状化層の傾きと側方流動量には相関性が見られない。(4)液状化による側方流動と地中構造物浮防止に関する研究地中膜壁により側方流動と地中構造物の浮上を防止する方法について,日本での模型実験および米国での数値解析による検討結果をもとに共同で考察を行った。この工法は杭による支持された膜による側方流動の発生を抑制し,かつ地中構造物の液状化による浮上を防止するもので,他の鋼矢板等により地中壁により工法よりも著しく廉価な工法である。考察の結果,膜の材質および杭寸法・間隔を適切に設定すれば実地盤への適用が可能であることが明らかにされた。(ii)

側方流動量と液状化層の厚さには強い相関性が認められるが,液状化層の傾きと側方流動量には相関性が見られない。(4)液状化による側方流動と地中構造物浮防止に関する研究地中膜壁により側方流動と地中構造物の浮上を防止する方法について,日本での模型実験および米国での数値解析による検討結果をもとに共同で考察を行った。この工法は杭による支持された膜による側方流動の発生を抑制し,かつ地中構造物の液状化による浮上を防止するもので,他の鋼矢板等により地中壁により工法よりも著しく廉価な工法である。考察の結果,膜の材質および杭寸法・間隔を適切に設定すれば実地盤への適用が可能であることが明らかにされた。日本および米国の既往地震併せて10地震に関して、液状化の発生とこれによるライフライン施設の被害事例を収集・分析した結果、以下のような知見が得られた。(1)液状化による地盤の側方流動は、砂丘、自然堤防などの微高地より、砂丘間低地、旧河道などの低地に向かって生じている。新潟市では側方流動の最大値は12mにも達していた。(2)液状化による地盤の側方流動は液状化層の厚さに強く支配されるが、流動量と地表面勾配との相関性は低い。(3)いずれの既往地震においてもライフライン施設の被害の大半が液状化地盤に集中しており、埋設管路等の液状化地盤中での被害率は非液状化地盤中での被害率の510倍である。(4)液状化地盤が地中構造物に与える影響は流体的である。このため、地盤の流動変位よりもむしろ流動速度あるいはその2乗に比例した外力が地中構造物に作用すると考えられる。(5)液状化およびこれによる側方流動は地焦動の終了後も過剰間隙水圧が逸散するまで継続していると考えられる。(6)地盤改良、基礎構造の補強および埋設管路における可撓性継手などの液状化対策工法は液状化による被害を著しく低減する効果をもつ。(7)液状化地盤中に設置された地中壁の上下流面に、液体の圧力に等しい土圧が作用する。このことは、剛性のそれほど大きくない地中壁でも側方流動を防止出来る可能性を示唆している。
ABI/PWVやTBIについて検査値に影響をおよぼす因子に関する研究

【背景、目的】食生活の欧米化や高齢化などに伴い動脈硬化性疾患は増加しており、その指標としてABIが用いられる。糖尿病や透析例ではABIが正常でもTBIが低下している例があり、TBIは末梢動脈閉塞性疾患の早期発見、診断に有用とされる。しかし簡便で再現性に優れているとはいえ測定条件により値が変動するため注意を要する。今回、ABI,TBIにおいて、運動・寒冷が及ぼす影響につき検討した。【方法】対象は健常者。(1)運動負荷(n=20)はトレッドミルを使用。(2)寒冷負荷は4°Cの冷水にて両足首以遠を1分間冷却。ABI測定群(n=20)とTBI測定群(n=13)に分けた。【結果】(1)運動負荷では、直後にABIの有意な低下を認めた(p<0.05)。(2)寒冷負荷では、直後にABIの有意な上昇を認め(p<0.05)、逆にTBIは有意な低下を認めた(p<0.05)。【考察】(1)運動負荷後には足関節血圧・上腕血圧ともに上昇を認めたが上腕の血圧増加率が高くABIは低下したと考えられる。末梢性動脈閉塞性疾患では虚血のために運動負荷による足関節血圧の低下がみられるとの報告がある。今回ABIの低下は認めたが足関節血圧の低下は認めなかったことより運動負荷による足関節血圧低下の有無は診断上重要であるといえる。(2)寒冷負荷後、上腕血圧は変化しなかったが、足首血圧は上昇・足趾血圧は低下し、そのためABIは上昇・TBIは低下を認めた。足の寒冷により低下した足趾の血流を補うために、足首までの血流が反応性に増加したためと考えられた。
メタボロミクスを起点とした植物ペルオキシリームの機能解析

ペルオキシソームは植物の成長過程において機能変換することが知られている。しかし、植物ペルオキシソームの代謝制御及び機能変換の詳細なメカニズムの全容は未だ解明されていない。そこで、シロイヌナズナ及びカボチャ由来ペルオキシソームのプロテオーム解析により、ペルオキシソーム局在型タンパク質の同定を行った。しかし、同定されたタンパク質は酵素タンパク質が主であった。代謝制御や機能変換に関与するタンパク質を同定するためには、MS解析に充分な試料量の調製及び、配列データベースの整備が重要であると考え、充分量のペルオキシソームを調製することが可能で、さらに配列データベースが整備されつつあるダイズを材料とし、ペルオキシソーム単離法の確立とペルオキシソーム局在型タンパク質の解析をMALDI-TOF型質量分析計を用いて行った。ペルオキシソームの機能として脂肪酸の分解や光呼吸がよく知られている。最近になり、分岐アミノ酸の分解や植物ホルモンの合成などの中間体が、ペルオキシソームのβ-酸化回路により代謝されていることが報告された。しかし、これらの代謝を担う酵素タンパク質の詳細な解析はされていない。そこで、脂肪酸以外の基質を認識することが期待される4-coumarate-CoA ligase様タンパク質群に注目して解析を行った。ペルオキシソーム局在化シグナルを有する6遺伝子の発現産物と蛍光タンパク質の融合タンパク質を発現させた形質転換アラビドプシスを用いて、細胞内局在を確認した。また、これらの酵素の機能を同定するためにRNAi法を用いて遺伝子発現抑制株を作成した。タンパク質のリン酸化、脱リン酸化反応は多くの生命反応を制御していることが知られている。近年、ペルオキシソームのプロテオーム解析からグリオキシソーム局在型キナーゼタンパク質の存在が報告された。そこでペルオキシソーム機能に関与するリン酸化タンパク質の検索を行った。カボチャ黄化子葉から単離したグリオキシソームを用いてグリオキシソーム局在型タンパク質のキナーゼ活性を検討した。グリオキシソーム局在型キナーゼタンパク質を検索するため、単離グリオキシソームをSDS-PAGEした後、[γ^<32>P]-ATP存在下、ゲル内リン酸化反応を行った。その結果、pH8.0-pH8.5で自己リン酸化能を有する複数のタンパク質が検出された。検出されたタンパク質はグリオキシソーム局在型キナーゼタンパク質であることが期待される。また、単離グリオキシソームに[γ^<32>P]-ATPを添加してin-vitroキナーゼ反応を行った。その結果pH及び金属イオン依存的にリン酸化されるタンパク質が検出された。さらに、グリオキシソームに存在する代謝経路の一部の酵素活性がアルカリフォスファターゼ処理により低下した。以上の結果から、グリオキシソームの代謝調節にグリオキシソーム局在型キナーゼタンパク質が関与していることが示唆された。今後はこれらのタンパク質の同定を行い、ペルオキシソームの代謝及び機能変換におけるタンパク質リン酸化による制御について研究を進めていく。現在までに、グリオキシソーム局在型キナーゼタンパク質をゲル内リン酸化反応で検索し、自己リン酸化能を有する複数のタンパク質を検出している。この結果から、グリオキシソームの機能調節にグリオキシソーム局在型キナーゼタンパク質が関与していることが示唆された。そこで、キナーゼドメインとペルオキシソーム局在化シグナルを有する遺伝子をアラビドプシスのデータベースから検索した11遺伝子の発現産物と蛍光タンパク質の融合タンパク質を、ネギ表皮細胞に一過的に発現させて細胞内局在を確認した。また、これまでに単離グリオキシソームを用いたin-vitroキナーゼ反応により、pH及び金属イオン依存的にリン酸化される複数のタンパク質を検出している。検出されたタンパク質はリン酸化により制御されているタンパク質であることが期待される。そこで、既知のグリオキシソーム局在タンパク質の抗体を用いて免疫沈降法によりタンパク質の同定を試みた。その結果、β-酸化回路の酵素の一つである3-ketoacyl-CoA thiolaseがリン酸化されることを明らかとした。一方、これまでに植物ペルオキシソームのプロテオーム解析から多くのタンパク質が検出されている。しかし、他のオルガネラ局在型タンパク質の混入も多く、同定が困難であった。そこで、精製度の高いペルオキソームを回収するために、iodixanolを用いた単離法を確立した。今後は、確立した手法を用いてペルオキシソームの生理機能及びその調節機構に関与するタンパク質の同定を試みる。

しかし、これらの代謝を担う酵素タンパク質の詳細な解析はされていない。そこで、脂肪酸以外の基質を認識することが期待される4-coumarate-CoA ligase様タンパク質群に注目して解析を行った。ペルオキシソーム局在化シグナルを有する6遺伝子の発現産物と蛍光タンパク質の融合タンパク質を発現させた形質転換アラビドプシスを用いて、細胞内局在を確認した。また、これらの酵素の機能を同定するためにRNAi法を用いて遺伝子発現抑制株を作成した。
広帯域地震観測にもとづく震源スペクトルの地域性の研究

本研究は,地震の震源スペクトルの地域性を明らかにすることを目標として,地震波形の解析的・理論的研究を行なったものである.主要な研究事項として,(1)震源スペクトルの地域性の研究,および(2)地震波減衰の定量的研究の2つのテーマを設定した.震源スペクトルに関しては,異なる地域の微小ないし小地震数10個について地震モーメントとコーナー周波数を決定し,これにもとづいて応力降下量を推定した.その結果,1984年長野県西部地震(M=6.8)の余震域と定常的な地震活動がみられる栃木県足尾地区とでは,地震の応力降下量に顕著な差異があることが明らかになった.地震波の減衰に関しては,P波とS波の減衰の比は,従来の研究結果とは異なり1よりも大きいことを明らかにした.また,高周波の帯域では,硬質岩盤でも観測点直下のサイト特性を無視し得ないことが明らかになった.われわれはさらに,本研究で得られた散乱減衰の理論的な定式化を基礎に,散乱減衰と内部減衰の分離,評価を試みた.本研究では,2次元多重等方散乱問題の解析解の定式化,P-S変換を含む多重散乱モデルの構築など,理論面でも大きな成果を収めることができた.本研究では,山形県東根市関山に広帯域地震計を設置し,1993年北海道南西沖地震等の良好な波形記録を得ることができた.観測は今後も継続して実施する予定である.この観測データにもとづいて,本研究の成果をさらに広い周波数帯域へ発展させることができるものと期待される.本研究は,地震の震源スペクトルの地域性を明らかにすることを目標として,地震波形の解析的・理論的研究を行なったものである.主要な研究事項として,(1)震源スペクトルの地域性の研究,および(2)地震波減衰の定量的研究の2つのテーマを設定した.震源スペクトルに関しては,異なる地域の微小ないし小地震数10個について地震モーメントとコーナー周波数を決定し,これにもとづいて応力降下量を推定した.その結果,1984年長野県西部地震(M=6.8)の余震域と定常的な地震活動がみられる栃木県足尾地区とでは,地震の応力降下量に顕著な差異があることが明らかになった.地震波の減衰に関しては,P波とS波の減衰の比は,従来の研究結果とは異なり1よりも大きいことを明らかにした.また,高周波の帯域では,硬質岩盤でも観測点直下のサイト特性を無視し得ないことが明らかになった.われわれはさらに,本研究で得られた散乱減衰の理論的な定式化を基礎に,散乱減衰と内部減衰の分離,評価を試みた.本研究では,2次元多重等方散乱問題の解析解の定式化,P-S変換を含む多重散乱モデルの構築など,理論面でも大きな成果を収めることができた.本研究では,山形県東根市関山に広帯域地震計を設置し,1993年北海道南西沖地震等の良好な波形記録を得ることができた.観測は今後も継続して実施する予定である.この観測データにもとづいて,本研究の成果をさらに広い周波数帯域へ発展させることができるものと期待される.1.観測1992年8月および10月に,山形県東根市関山(38°23′27′′N,140°32′56′′E)に下記の計器を設置して観測を開始した。A:サーボ型加速度計3成分,帯域DC25HzB:CMG-3型速度計2成分,帯域100秒20Hz両者を合わせて,広帯域・広ダイナミックレンジの観測が実現された。しかし,この間東北地方の地震活動が比較的低調であったこと,砕石発破振動を避けるためにトリガーレベルを高目に設定せざるを得なかったこと等により,本研究で所用しうるデータはまだ数個しか得られていない。現在,ひき続いて観測を実施中である。2.解析上記のようにまだ所要のデータセットが得られていないため,他のデータに本研究の解析手法を適用して,その有効性を確認した。これによって,S波のみならずP波についても減衰の周波数特性が得られ,P波の減衰が従来考えられていたよりも大きいことが明らかになった。これらの知見は,平成5年度の研究の震源スペクトル解析において,スペクトル補正の基礎を与えるものである。以上の成果は,Fukushima et al.(1992),yoshimoto et al.(1993)として発表した。本研究によって山形県東根市関山に設置した広帯域地震計(CMG-3型)3成分の観測を継続し,1993年北海道南西沖地震等の良好な記録を取得することができた.しかし,震源スペクトルの地域性を詳しく検討するためには,地震数がまだ不十分で,さらに観測を継続する必要がある.そこで本年度は,長野県王滝村,栃木県足尾町等で取得した微小地震の観測データにもとづいて,震源スペクトルの地域性および地震波減衰に関する解析・研究を行なった.震源スペクトルに関しては,微小地震数10個について地震モーメントとコーナー周波数を決定し,これを用いて応力降下量を推定した.この結果,王滝地区と足尾地区で応力降下量に顕著な差異があることが明らかになった.地震波の減衰に関しては,P波の減衰が従来考えられていたよりも大きいこと,波形エンベロープの広がりが火山フロントの西と東で系統的に異なることなど,新しい知見を得ることができた.

また,地震波の散乱減衰の定式化に関して大きな理論的成果を収め,これにもとづいて散乱減衰と内部減衰を分離して評価する試みを行なった.信頼度の高い震源スペクトルを得るためには,地下深部における減衰と同時に,観測点直下の表層地盤による地震波の変調効果を正確に評価する必要がある.地盤増幅特性の詳細な解析にもとづいて,高周波領域では,硬質地盤においても地盤の増幅特性を無視し得ないことを明らかにした.広帯域地震観測を継続することによって,これらの成果をさらに発展させることができるものと期待される.
教育効果を評価する道具としての統計的手法の応用および提案

これまでの研究では,「認知科学」誌における過去3年分のt検定と分散分析の効果量および分散分析の結果に関して,標本効果量と標本検定力を算出し,それぞれの結果の事例を検討した。それに引き続き今年度は,「心理学研究」に掲載された過去2年分の論文におけるt検定と分散分析の標本効果量と標本検定力の分析を行った(鈴川由美・豊田秀樹,「"心理学研究"における効果量・検定力・必要標本数の展望的事例分析」,心理学研究,印刷中)。これらの研究では,t検定および分散分析を中心に,分析結果の解釈と,標本効果量,標本検定力について検討を行い,日本の心理学的研究における検定の使用や解釈についての問題点を明らかにすることができた。その結果,帰無仮説が研究仮説となる検定に関してさらなる研究が必要であることがわかった。このような検定の一つとして共分散構造分析における適合度の検定がある。共分散構造分析は,近年,心理学の研究で利用されることが増えてきているが,カイ二乗値を利用してモデル全体の検定を行うため,通常の統計的仮説検定と異なり,帰無仮説の棄却はモデルを修正しなければならないことを意味する。また検定結果が標本数に敏感に影響を受ける。共分散構造モデルに対する検定力分析の方法はこれまでにいくつか提案されているが,MacCallum,Browne,and Sugawara(1996)では,分析対象のモデルや対立モデルに関してはモデルの特定を行わず,正確なモデル適合の検定以外の検定力分析を行うこともできる。この方法は,RMSEAを用いて非心母数を定義し,帰無分布および対立分布の両方に非心カイ二乗分布を用いて検定力分析を行う方法である。この方法を用いて「教育心理学研究」に掲載されている共分散構造分析を用いた研究に対し検定力分析を行い,このモデルにおける共分散構造分析に対する検定力分析の応用可能性,および限界について研究を行った。研究計画では当初,認知心理学の知見を導入した項目反応モデルの提案を予定していたが,効果量を評価するための検定力分析に関する研究を行ったため,新たなモデルの提案には至らなかった。検定力に関する研究結果から,共分散構造分析における検定力分析は分析者,さらに査読者にとっても有用な知見を与えることができると考えられる。しかしこれまで提案されている手法は,複雑な手順を踏む必要がある。またその中で必要とされる選択が分析者に委ねられることが多く妥当性の面でも疑問が残る。そのため,実用性を考慮し,適合度指標を利用した検定力分析の方法およびモデルの提案を行う予定である。項目反応モデルおよび潜在クラス分析について,それぞれの基礎理論に関する文献,さらに分析の推定に用いるMCMC法に関する文献を収集し,これまでに開発されてきた数々の統計手法の方法論および研究史についてそれを整理し,それぞれの手法のメリットおよびデメリット,適用範囲についての考察を行った。一般的によく用いられる能力の連続性や一次元性を仮定した項目反応モデルは,指導を終えた後の生徒の能力を評価する累積的評価(summative evaluation)を行うために用いられるものである。これに対し,指導や学習を直接的にサポートするために利用される形成的評価(formative assessment)を行うことを目的とするモデルは,一般に認知的評価モデル(Cognitive diagnostic models)と呼ばれている。これらのモデルは受験者の習熟度をより複雑に多次元的に表現したものであり,受験した生徒と指導する教師,テストの設計者にとっても得られる情報が多くなる。これらのモデルでは,測ろうとしている能力の専門家の診断による制約と,観測された項目反応データから得られる情報をどこまで用いるかということを決定しなければならず,それぞれの認知的スキルに対しどのくらいのレベルの幅を設定するのか,スキルの習得をどのように項目のパフォーマンスと関連付けるのかなどといった複雑な問題に対処する必要があり,それぞれをどのように定義するかによって異なる様々なモデルが存在する。形成的評価に対する需要とマルコフ連鎖モンテカルロ法(MCMC法)の普及に伴い認知的評価モデルに関する研究は今後も増えていくと考えられる。項目反応理論に基づく認知評価モデルの一つであるCao & Stokes(2008)の3つのモデルに関して,実データを用いて分析を行い,通常の2母数項目反応モデルと当該モデルとの比較を行った。これらのモデルは,母数の推定に影響を与えると考えられる当て推量に関する母数をIRTモデルに組み込んだモデルである。IRT-TGモデルを用いた分析の結果,時間制限により項目の順番が後ろに位置するものほど無回答や誤答の多かったテストでは,後ろに位置する項目の困難度母数が2母数モデルでは高く推定され,IRT-TGモデルでは困難度母数の値が抑えられることがわかった。つまり,項目母数の推定に興味がある場合にはIRT-TGによって困難度母数の補正を行うことができる。しかしながら,困難度母数の変化に伴って能力値の推定値も変化するため,能力値によって得られる順位が両モデルで大きく変動する受験者が存在することがわかった。これは,後ろに位置する項目に回答していなくとも前に位置する項目の正答率が高ければ能力値が高く推定されることになるためである。その場合に推定される能力値は時間配分,回答スピードといった能力を推定すべき能力としては旨とらえていない。したがって,IRT-TGモデルの利用に際しては,後ろに位置する項目の正答率が時間制限などの理由により低いことが明白である場合は有効であるが,回答スピードを能力の一部としてとらえる場合は必ずしも適切であるとは言えない。そのため,当て推量と回答スピードの両者を考慮した新たなモデルの発展が今後期待できる。

これまでの研究では,「認知科学」誌における過去3年分のt検定と分散分析の効果量および分散分析の結果に関して,標本効果量と標本検定力を算出し,それぞれの結果の事例を検討した。それに引き続き今年度は,「心理学研究」に掲載された過去2年分の論文におけるt検定と分散分析の標本効果量と標本検定力の分析を行った(鈴川由美・豊田秀樹,「"心理学研究"における効果量・検定力・必要標本数の展望的事例分析」,心理学研究,印刷中)。これらの研究では,t検定および分散分析を中心に,分析結果の解釈と,標本効果量,標本検定力について検討を行い,日本の心理学的研究における検定の使用や解釈についての問題点を明らかにすることができた。その結果,帰無仮説が研究仮説となる検定に関してさらなる研究が必要であることがわかった。このような検定の一つとして共分散構造分析における適合度の検定がある。共分散構造分析は,近年,心理学の研究で利用されることが増えてきているが,カイ二乗値を利用してモデル全体の検定を行うため,通常の統計的仮説検定と異なり,帰無仮説の棄却はモデルを修正しなければならないことを意味する。また検定結果が標本数に敏感に影響を受ける。共分散構造モデルに対する検定力分析の方法はこれまでにいくつか提案されているが,MacCallum,Browne,and Sugawara(1996)では,分析対象のモデルや対立モデルに関してはモデルの特定を行わず,正確なモデル適合の検定以外の検定力分析を行うこともできる。この方法は,RMSEAを用いて非心母数を定義し,帰無分布および対立分布の両方に非心カイ二乗分布を用いて検定力分析を行う方法である。この方法を用いて「教育心理学研究」に掲載されている共分散構造分析を用いた研究に対し検定力分析を行い,このモデルにおける共分散構造分析に対する検定力分析の応用可能性,および限界について研究を行った。研究計画では当初,認知心理学の知見を導入した項目反応モデルの提案を予定していたが,効果量を評価するための検定力分析に関する研究を行ったため,新たなモデルの提案には至らなかった。検定力に関する研究結果から,共分散構造分析における検定力分析は分析者,さらに査読者にとっても有用な知見を与えることができると考えられる。しかしこれまで提案されている手法は,複雑な手順を踏む必要がある。またその中で必要とされる選択が分析者に委ねられることが多く妥当性の面でも疑問が残る。そのため,実用性を考慮し,適合度指標を利用した検定力分析の方法およびモデルの提案を行う予定である。
教師データが限られた衛星画像のための半教師つきトランスダクティブ 画素分類

人工衛星から地表を観測したマルチスペクトル画像に対して,画素のカテゴリー分類を行って地表の対象物を識別することは,リモートセンシングにおける最も重要な処理のひとつである.従来から用いられてきた教師つき分類アルゴリズムは,十分な教師データが利用できることを前提としている.しかし,衛星画像においてはこの条件を満たすことはほとんど不可能である.本研究は,リモートセンシングで得られるマルチスペクトル画像を対象とし,限られた教師データから半教師つき手法により高い精度で衛星画像の画素のカテゴリー分類を実現する実用的な方法を確立し,衛星画像の解析精度を大きく向上させることを目的とする.人工衛星から地表を観測したマルチスペクトル画像に対して,画素のカテゴリー分類を行って地表の対象物を識別することは,リモートセンシングにおける最も重要な処理のひとつである.従来から用いられてきた教師つき分類アルゴリズムは,十分な教師データが利用できることを前提としている.しかし,衛星画像においてはこの条件を満たすことはほとんど不可能である.本研究は,リモートセンシングで得られるマルチスペクトル画像を対象とし,限られた教師データから半教師つき手法により高い精度で衛星画像の画素のカテゴリー分類を実現する実用的な方法を確立し,衛星画像の解析精度を大きく向上させることを目的とする.