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緑内障における網膜神経節細胞死の抑制と網膜神経分化の分子生物学的・遺伝学的研究

これまでに我々は培養網膜神経節細胞においてNO合成酵素が発現しており、NOが作られることを確認した。また、神経栄養印栄養因子の欠乏が一つの因子として関与していると考えられるため、神経栄養因子のひとつであるBDNFについて検討した。幼若期、成熟期および老齢期のマウスおよび,老化促進マウスとしてSAMマウスを用いてBDNFタンパクの発現を免疫組織学的手法、さらにはウエスタンブロット法を用いて比較定量したところ、網膜におけるBDNFの発現の低下がみられた。緑内障における神経細胞死にはBDNFなど神経栄養因子の欠乏も要因のひとつとして関与している事が示唆された。これらの研究により緑内障における網膜神経細胞死のメカニズム解明の端緒となることが期待される。これまでにクローニングした眼発生に関わる新規遺伝子の情報を元に、蛋白質レベルでの機能の解析やこの遺伝子に結合する蛋白質の検索も行うこととした。遺伝子情報を元にウサギを用いて抗体を作成し、この抗体が新規の蛋白質を認識することをウエスタンブロット法にて確認した。今後のさらなるタンパク質レベルで解析や、人の未分化な細胞への遺伝子導入による分化様式をみることで眼球奇形などの先天性遺伝性疾患の解明につながると考えられる。
構造系とロバスト制御系の同時最適化法による車両の振動制御

構造系とH^∞制御系の同時最適設計を、モード解析とコンプレックス法により実行する方法を提案した。構造系のモデル化には有限要素法を適用し、モード座標に変換することによりシステムの低次元化を行い、これに対しH^∞制御系を設定する。そして、構造系とH^∞制御系を同時に最適化することにより、閉ループ系の周波数特性の高性能化とロバスト安定性の向上を実現させる。本研究で設定した同時最適化問題では、外乱から制御量までのH^∞ノルムを目的関数として採用している。また、設計変数としては構造物の寸法と目的関数でもあるH^∞ノルムを同時に採用する。このとき、目的関数は設計変数に対して不連続関数となり、目的関数の感度を用いて設計変数の最適解を探索する通常の最適化手法は適用できない。そこで、ランダム探索法の一つであり、目的関数の感度を用いずに設計変数の最適解を探索するコンプレックス法を用いることにより、同時最適化を可能にしている。また、構造系の質量を最適化問題に導入することにより、制御性能と質量のバランスのとれた設計を実現している。提案する方法を基礎モデルで構成される振動制御系の同時最適化に適用したところ、周波数応答特性の最適化が実現され、本手法の有効性を実証している。
バイオナノプロセスを用いた量子ドットアレイの自己組織化形成と機能素子への応用

我々はナノドットの作製と機能素子への応用をめざした研究を展開してきた。昨年は、ナノドットをシリコン酸化膜に埋め込んで、電子の充放電を確認した。容量特性、電流特性から電子がナノドットに閉じ込められていることを確認することができた。本年度はさらに、ナノドットをトランジスタのゲート絶縁膜に埋め込んだナノドットフローティングゲートメモリを試作し、メモリ効果を評価した。ソースドレインの形成されたシリコン基板に熱酸化膜を形成し、ナノドットを堆積した。CVDシリコン酸化膜を用いて、ドットを埋め込みTiをゲートメタルとして、n型MOSトランジスタを試作した。伝達特性では、ゲート電圧のスイープ方向により大きなヒステリシスを確認することができた。正の電圧を印加することにより、ドットに電子が充電され、逆にゲートを負の方向に掃引することにより電子が放電されたためであると考えられた。比較のために作製されたドットなしのMOSFETでは、全くヒステリシスが確認されなかったことから、電子がドットに充放電されていることが推察された。さらに球殻状タンパク質であるフェリチンをフローティングドットとして利用することを検討した。コアが絶縁性の酸化物として内包されているため、ナノドットとして利用するためにはコアを還元し、導電性化することが重要となる。そこで、この絶縁性Feコア上に非晶質Si薄膜を堆積し、熱処理による還元を試みた。熱処理後のXPSスペクトルにおいては還元を示唆する信号を検出することに成功した。本研究によって、フェリチンナノドットの作製に成功し、機能素子への応用の可能性を確認することができた。新機能をもった半導体デバイスの作製をめざして、バイオテクノロジーにより形成した超分子の自己組織化現象を有効に活用したボトムアップ手法による半導体ナノ加工プロセスの開発研究を展開している。ナノブロックとしての2次元結晶化フェリチン分子によるドット形成とその機能素子作製プロセスへの適用の基礎実験として、プラズマ援用化学的気相堆積法を用いてシリコンナノドットを作製した。単層のナノドット配列を酸化膜に埋め込んだMOS構造(金属/酸化膜/半導体)を作製しその電子物性を詳細に解析した。ゲート絶縁膜には熱酸化膜を、シリコンナノドットを埋め込むコントロール酸化膜には化学的気相堆積法を用いて連続製膜したSiO2膜を用いた。ドットを含まないMOS構造素子では電圧/容量特性にはヒステリシス特性が表れず、トラップ準位の少ない良好な界面特性が確認された。熱酸化膜層上に作製したシリコンナノドットは直径が511nm、密度は約7.3×10^<11>cm^<-2>であり、隣接するドットどうしは孤立し、単一シリコンドットの作製が可能であることがわかった。また、ドットを含んだMOS構造素子の電圧/容量特性には電子の充放電によるピークがみられ、フローティングメモリに応用可能であることが示唆された。

充放電のメカニズムを理解するために、トンネル酸化膜の膜厚を3nmから10nmまで変化させたときの、電子の充放電特性を評価した。3nmと5nmでは、容量特性にハンプが見られたが、10nmでは見られなかった。これは、電子の充放電電流の伝導メカニズムの違いによるものであると考えられる。5nm以下の厚さでは、ダイレクトトンネリングが支配的であるのに対し、5nm以上では、Fowler-Nordheim伝導に支配されているためと考えられる。トンネリング酸化膜の膜厚とメモリ機能について、詳細な評価を行った。その結果、メモリ特性は、膜厚に強く依存し、10nmでは10の7乗回の書き込みにも耐えうることを確認した。本研究によって、ナノドットの作製に成功し、機能素子への応用の可能性を確認することができた。
肥満遺伝子産物レプチンと相互作用する生体物質、食品由来物質の構造と機能

肥満遺伝子産物レプチンは主に脂肪組織より分泌され、視床下部に作用して食欲抑性、エネルギー消費の増大を引き起こすホルモンである。レプチンは視床下部の受容体を介して食欲調節作用を発揮すると考えられているが、受容体は広範な臓器で発現しており、レプチンの末梢での作用に関係すると推定されている。また、肥満者は血中レプチン値が正常者と比べて高いこと、体脂肪率と血中レプチン値には正の相関が認められることなどから、レプチン耐性となっていることが推察されるが、それには血中に存在する可溶性レセプターが関係する可能性がある。本研究ではレプチンと相互作用する低分子物質を利用してレプチン耐性、レプチンの末梢での作用を解明することを目的とする。既に生体高分子間相互作用解析装置(表面プラズモンバイオセンサー)を用いてレプチンと相互作用する物質の検索を行い、リノール酸がレプチンと相互作用することを見出た。そこで今年度は次のような解析行なった。生体高分子間相互作用解析装置を用いた解析によりリノール酸がレプチンとレプチンレセプターとの結合を低濃度で阻害することを見出した。食品や血中に存在する種々の脂肪酸についてレプチンとの相互作用を生体高分子間相互作用解析装置で解析した結果、この相互作用には脂肪酸の鎖長と二重結合の数が重要であることが明かとなった。レプチンと脂肪酸との結合部位を決定するために種々のレプチンの変異体を作製した。それらのレプチンとの結合能を現在検討中である。
Si(100)基板上へのCeO_2(110)膜のエピタキシャル成長

二酸化セリウム(CeO_2)はSiとの格子整合が最良の絶縁物であり,半導体デバイスへの有望な新材料である.本研究では従来法よりも低温で,低欠陥密度のSi(100)基板上のCeO_2(100)膜のエピタキシャル成長を実現し,ヘテロ界面の特性安定化を達成するための基礎研究を行なった.初年度は蒸発分子部分イオン化装置を導入し,E-ガンからの蒸発物質の一部をイオン化し,運動エネルギを与えることにより,CeO_2膜のエピタキシャル成長を促進する方法(バイアス蒸着法)の実験的検討を進めた..基板に負バイアスを加えてCe^+,CeO^+,CeO^+_2等の陽イオンを表面に照射する場合も大きな結晶成長促進効果が認められたが,正バイアス印加の場合は更にその効果が大きいことが判明した.その結晶成長促進効果が負イオンではなく,電子の照射効果に基づくものであることを実験的に検証できたので,第二年度には新たに電子ビーム照射装置を導入して,電子照射により表面原子にエネルギを加えて,より効率的な結晶成長促進を目指す研究を進めた.最終年度には、電子ビーム支援蒸着法によるエピタキシャル成長実験を推進するとともに、バイアス蒸着法との比較を含めて、本研究計画全体の研究成果を総括した。バイアス蒸着法と電子ビーム支援蒸着法において,成長条件によるCeO_2エピタキシャル層の結晶性の変化を詳細に調べた.電子ビーム照射装置を用いたエピタキシャル成長温度の低温化の基礎検討実験の結果,加速電圧を120,240,360Vと増加させると,エピタキシャル成長下限温度が順次740,720,710°Cと低下することが実験から明らかとなった.これは従来の成長法に比べると100°C以上の低温化に相当するものである.また,これらのいずれの結果も同一の電圧のバイアスを印加したバイアス蒸着法によるCeO_2(110)層よりも結晶性が優れていることが分かった.電子ビーム支援蒸着法が極めて有効であることが立証でき,本研究計画の目的を達成することができた.CeO_2はSiとの格子整合が最良の絶縁物であり、マイクロエレクトロニクスへの有望な新材料である。本研究では従来法よりも低温で、低欠陥密度のSi(100)基板上のCeO_2(110)膜のエピタキシャル成長を実現し、ヘテロ界面の特性安定化を達成するための基礎研究を行なった.本年度は蒸発分子部分イオン化装置を導入し、E-ガンからの蒸発物質の一部をイオン化して、運動エネルギを与えることにより、Si基板表面の蒸着物質の表面移動を容易化してCeO_2膜のエピタキシャル成長を促進し、界面の制御を通じて、より低い基板温度で完全性の高い単結晶膜の成長を目指す実験を進めた。先ず,蒸発分子部分イオン化装置の基本仕様を検討し、発注、製品受入れ後、基本動作確認試験を行なった。次に、蒸発分子部分イオン化装置に印加するバイアス電圧による基板に流れるイオン電流の変化を詳細に調べた。バイアス電圧-40Vから正の方向では負の電流が流れ、電圧の増加に伴って単調に電流も増大すること、その電流値は10^<-4>台であることが分かった。また-40V以下の負バイアスでは10^<-6>台の正の電流が流れることを見い出した.これらの電流の基となるイオン種の同定は今後の課題である。蒸発分子部分イオン化装置によるエピタキシャル成長温度の低温化の基礎検討実験を行ない、+60Vバイアスで765°Cでのエピタキシ膜の形成に成功した。これは30°C以上の低温化に相当するものである。蒸発分子部分イオン化装置の使用が有効であることが立証できた。今後バイアス電圧を広範囲に変化させてのエピタキシャル成長実験を進め、試料の結晶評価解析を進め、膜歪みの低減、結晶性改良等の効果について検討を進める。また、次年度は新たに電子ビーム照射装置の導入を進め、電子照射の効果の検討も開始する予定である。

バイアス蒸着法と電子ビーム支援蒸着法において,成長条件によるCeO_2エピタキシャル層の結晶性の変化を詳細に調べた.電子ビーム照射装置を用いたエピタキシャル成長温度の低温化の基礎検討実験の結果,加速電圧を120,240,360Vと増加させると,エピタキシャル成長下限温度が順次740,720,710°Cと低下することが実験から明らかとなった.これは従来の成長法に比べると100°C以上の低温化に相当するものである.また,これらのいずれの結果も同一の電圧のバイアスを印加したバイアス蒸着法によるCeO_2(110)層よりも結晶性が優れていることが分かった.電子ビーム支援蒸着法が極めて有効であることが立証でき,本研究計画の目的を達成することができた.CeO_2はSiとの格子整合が最良の絶縁物であり,半導体デバイスへの有望な新材料である.本研究では従来法よりも低温で,低欠陥密度のSi(100)基板上のCeO_2(110)膜のエピタキシャル成長を実現し,ヘテロ界面の特性安定化を達成するための基礎研究を行なった.昨年度は蒸発分子部分イオン化装置を導入し,E-ガンからの蒸発物質の一部をイオン化し,運動エネルギを与えることにより,CeO_2膜のエピタキシャル成長を促進する方法(バイアス蒸着法)の実験的検討を進めた.基板に負バイアスを加えてCe^+,CeO^+,CeO^+_2等の陽イオンを表面に照射する場合も大きな結晶成長促進効果が認められたが,正バイアス印加の場合は更にその効果が大きいことが判明した.本年度は,その結晶成長促進効果が負イオンではなく,電子の照射効果に基ずくものであることを実験的に検証できたので,新たに電子ビーム照射装置を導入して,電子照射により表面原子にエネルギを加えてより効率的な結晶成長促進を目指す研究を進めた.先ず,電子ビーム照射装置の基本仕様を検討し,発注,製品受け入れ後,基本動作確認試験を行なった.次に,基板表面に照射する電子ビームの加速電圧と電流密度の変化によるCeO_2エピタキシャル層の結晶性の変化を詳細に調べた.電子ビーム照射装置によるエピタキシャル成長温度の低温化の基礎検討実験を行ない,加速電圧120Vでは,740°C,加速電圧240Vでは720°C迄の低温化が達成できることが実験から明らかとなった.これは従来の成長法に比べると100°C程度の低温化に相当するものである.また,これらのいずれの結果も同一の電圧のバイアスを印加したバイアス蒸着法によるCeO_2(110)層よりも結晶性が優れていることが分かった.電子ビーム照射装置の使用が極めて有効であることが立証できた.今後更に電子ビーム照射の条件,加速エネルギと電流密度を広範囲に変化させてのエピタキシャル成長実験を進め,試料の結晶評価解析を行ない,膜歪みの低減,結晶性改良等の効果について検討を進める.CeO_2はSiとの格子整合が最良の絶縁物であり,半導体デバイスへの有望な新材料である.本研究では従来法よりも低温で,低欠陥密度のSi(100)基板上のCeO_2(110)膜のエピタキシャル成長を実現し,ヘテロ界面の特性安定化を達成することを目的としている.蒸発分子部分イオン化装置を導入し,E-ガンからの蒸発物質の一部をイオン化し,運動エネルギを与えることにより,CeO_2膜のエピタキシャル成長を促進する方法(バイアス蒸着法)の実験的検討を進めた結果,基板に負バイアスを加えてCe^+,CeO^+,CeO_2^+等の陽イオンを表面に照射する場合も大きな結晶成長促進効果が認められたが,正バイアス印加の場合はその効果が更に大きいことが判明した.その結晶成長促進効果が負イオンではなく,電子照射の効果に基づくものであることを実験的に検証できたので,新たに電子ビーム照射装置を導入して,電子照射により表面原子にエネルギを加えて,より効率的な結晶成長促進を目指す研究を進めた.
タンパク質ＳＵＭＯ化を標的としたケミカルバイオロジー研究

細胞のがん化におけるタンパク質SUMO化の役割を、ケミカルバイオロジー的手法を用いて明らかにすることを目的とした。これまでに複数のSUMO化阻害剤の同定に成功した。その中でもspectomycin B1のようなSUMO E2を阻害する低分子化合物は抗乳がん剤として有望であることを示した。さらに、SENP1阻害剤は低酸素微小環境下のがん細胞の生存に重要な転写因子HIF-1αの活性を減少させることを見出した。加えて、スプリットルシフェラーゼの原理を応用したHTS可能なSUMOとSIMの結合を測定可能なアッセイ系の構築に成功し、SUMO-SIMの結合を阻害する世界初の小分子化合物の同定に成功した。細胞のがん化におけるタンパク質SUMO化の役割を、ケミカルバイオロジー的手法を用いて明らかにすることを目的とし、平成24年度は以下の3点について研究を推進した。1. SUMO E2阻害剤spectomycin B1の抗がん活性。SUMO E2阻害剤として同定したspectomycin B1処理あるいはSUMO E2ノックダウンはホルモン依存的な乳がん細胞の増殖を抑制することを明らかにし、spectomycin B1のようなSUMO E2を阻害する小分子化合物は抗乳がん剤として有望であることを示した。さらにspectomycin B1をベースにしたより強力なE2阻害剤の開発に向けて、前年度に引き続きspectomycin B1の生合成を試みた。2.新規SUMO化阻害剤の探索。ハンカチノキの葉の抽出物から単離したエラグ酸がSUMO化阻害活性を有することを見出した。エラグ酸固定化ビーズを用いたpull down実験等により、エラグ酸はE2と直接結合し、E2の活性を抑えることにより、タンパク質SUMO化反応を阻害していることが示唆された。加えて、昨年度実施したインシリコスクリーニングより得られた候補化合物について、SUMO化阻害活性を検討した。その結果、SUMO E1を標的とした化合物について、新規構造を有する阻害剤を複数得ることが出来た。3.脱SUMO化酵素SENP阻害剤の探索。前年度得られたSENP1阻害剤候補について、FRETを応用したSENP1活性測定系を用いてIC50値を算出し、IC50値が10 μM以下の化合物を複数同定した。その中からパパインやトリプシンなどの他のシステインプロテアーゼを阻害せず、SENP1に選択的な阻害活性示す化合物を複数見出した。加えて、インシリコスクリーニングを実施し、SENP2阻害活性を有する複数のヒットサンプルを得た。細胞のがん化におけるタンパク質SUMO化の役割を、ケミカルバイオロジー的手法を用いて明らかにすることを目的とし、主に以下の4点について研究を推進した。天然物であるspectomycinB1をSUMO E2阻害剤として同定した。さらにspectomycin B1あるいはSUMO E2ノックダウンはホルモン依存的な乳がん細胞の増殖を抑制することを明らかにし、spectomycin B1のようなSUMO E2を阻害する低分子化合物は抗乳がん剤として有望であることを示した。ハンカチノキの葉の抽出物のSUMO化阻害活性成分としてエラグ酸とダビジインを同定した。特に、ダビジインのIC50は0.15 μMであり、これまでで最も強いSUMO化阻害の同定に成功した。加えて、インシリコスクリーニングを用いて、新規構造を有する複数のSUMO E1阻害剤の同定に成功した。In situ脱SUMO化アッセイを用いて、SENP1を選択的に阻害する複数の化合物の同定に成功した。そのうち、最も強いSENP1阻害活性を示す化合物について詳細な解析を行った。本化合物は、細胞レベルでも脱SUMO化阻害活性を示し、さらに低酸素微小環境下のがん細胞の生存に重要な転写因子HIF-1αの活性を減少させることを見出した。加えて、インシリコスクリーニングを用いて、新規構造を有するSENP2阻害剤の同定に成功した。4. SUMO-SIM結合阻害剤の探索。インシリコスクリーニングを用いて、世界初のSUM-SIMの結合を阻害する低分子化合物の同定に成功した。さらに、スプリットルシフェラーゼの原理を応用したin vitroおよびin vivoでHTS可能なアッセイ系の構築に成功し、化合物ライブラリーからSUMO-SIM阻害剤の探索を可能にした。タンパク質SUMO化は様々な生命現象に関与しているだけでなく、その異常は癌などの疾患の原因になることが示唆されており、タンパク質SUMOを制御する化合物は、SUMO化の細胞内機能の解明に役立つだけでなく、抗がん剤として機能する可能性がある。本研究では、細胞のがん化におけるタンパク質SUMO化の役割を、ケミカルバイオロジー的手法を用いて明らかにすることを目的とし、平成23年度は以下の4点について研究を推進した。

1. SUMO E2阻害剤としてのspectomycin B1の同定。過去のスクリーニングによって天然物であるspectomycin B1が、SUMO E2阻害剤であることを示唆する結果を得た。そこでspectomycin B1固定化ビーズを用いてpull downアッセイを行ったところ、E2と直接結合することを見出した。さらに、E2-SUMO中間体形成を選択的に阻害したことから、spectomycin B1はSUMO E2阻害として機能すると結論づけた。加えて、spectomycin B1の生合成に着手した。2. RanBP2 (E3)阻害剤の同定。Sp100を用いたRanBP2依存的なin vitroSUMO化アッセイ系を構築し、以前のスクリーニングにより得られたRanBP2阻害剤候補化合物について検討したところ、複数の化合物がRanBP2に対して阻害活性を有していることが示唆された。3.新規SUMO化阻害剤の探索。理化学研究所天然物化合物ライブラリー(NPDepo)および植物抽出物ライブラリーから、あるいはインシリコスクリーニングを実施し、SUMO化阻害活性を有する複数のヒットサンプルを得ることに成功した。4.脱SUMO化酵素SENP阻害剤の探索。NPDepoが保有する約18,000の化合物ライブラリーからSENP1阻害を探索し、複数のヒット化合物を得た。本研究の目的は、SUMO化を制御する化合物を探索・同定し、それらを用いて特に細胞のがん化におけるタンパク質のSUMO化を明らかにすることである。本研究目的を達成するためには、特異的で強い阻害剤の同定が重要となる。平成24年度においては、前年度SUMO E2阻害剤として見出したspectomycin B1が、ホルモン依存的な乳がん細胞の増殖を抑制することを見出し、SUMO E2は乳がん治療における分子標的になり得ることを示すことが出来た(投稿中)。加えて、in situ細胞ベースのアッセイ系およびインシリコスクリーニングを駆使して、新規構造を有する複数のSUMO化、脱SUMO化阻害剤の取得にも成功した。植物抽出液からはポリフェノールであるエラグ酸の新規生理活性としてSUMO化阻害活性を有することを見出し、さらにSUMO E2が標的であることを明らかにすることが出来た。SUMO E1阻害剤については、インシリコスクリーニングを用いて、複数の新規構造を有する化合物を同定し、一部は論文として成果発表することが出来た。脱SUMO化阻害剤についても複数の新規構造を有する化合物の取得し、SENP1阻害剤についてはIC50値が1 μMを切る化合物を同定に成功し、がん細胞におけるSENP1の役割を調べるための有用なツール化合物を取得出来たと思われる。以上から、初予定していた目標については、概ね達成することが出来たと考える。
血管内皮細胞由来血管拡張因子(EDRF)による肺循環の制御に対する麻酔薬の影響

血管内皮細胞依存性血管拡張因子(EDRF)による肺循環の制御が、静脈麻酔薬によってどのような影響を受けるかを明かにするため実験を行った。フィラリア無感染の雑種成犬を用い、麻酔下に大動脈・肺動脈・右・左心房に圧測定用カテーテルを、左肺動脈に電磁血流計プローベを、右肺動脈にオクルーダーを装着し、手術後2週間以後、右側臥位で各血流・血圧測定中、オクルーダーにて肺血流を左肺にシフトさせ(1分)左肺における圧-流量関係を測定し、肺血管抵抗を評価した。意識下と麻酔下(ケタミン静注後)の2条件下で、(1)薬剤投与前(麻酔下の条件では、麻酔前後にて測定)、(3)内皮細胞依存性血管拡張剤(アセチルコリン:0.0110μg/kg/min)投与中、または内皮細胞非依存性血管拡張剤(SIN-1:120μg/kg/min)投与中において測定した。各薬剤の血管拡張作用は、覚醒時と比較してケタミン麻酔下では、以上のようになった。アセチルコリン:拡張作用に有意な差は見られていない。SIN-1:拡張作用に有意な差は見られていない。慢性実験のため、途中で脱落する例数が予想より遥かに多くなってしまい、今回の期間では統計処理の対象となり得る例数が4と少なかった。最終的な結論は、今後実験を重ねてから検討する予定である。
タバコ煙刺激と歯周病原細菌によるヒト歯肉上皮細胞のmiRNA発現・機能解析

我々はこれまでタバコ煙抽出物(CSC)が細胞機能,とくに遊走能に対し低濃度で促進,高濃度で抑制と二相性の影響を与え,このようなCSCの作用はPorphyromonas gingivalis感染によって修飾されることを明らかにしてきた。この先行研究の結果を受け,さらに詳細なメカニズムを検討することを目的として,本年度は宿主細胞に対するCSCとP. gingivalis感染によるエピジェネッティックな影響を検索した。遊走能の促進が認められた低濃度CSC10 μg/mlによるヒト歯肉上皮細胞のmiRNA発現の変化をPCR arrayを用いて評価した。その結果を踏まえ,変化が著名に認められたmiRNAの中から,細胞遊走の促進と抑制への関与が示唆されているものを選択し,高濃度CSC250 μg/mlとP. gingivalis感染を伴わせた条件を加えてRT-PCRを行った。PCR arrayの結果として,84個のmiRNAうち64個において1.5倍以上の上昇が認められた。さらにRT-PCRでは,遊走能の促進に関与しているmiR-125aの発現量をコントロールと比較したところ,低濃度CSC群で1.4倍,高濃度CSC+P. gingivalis群で1.7倍の発現上昇を示し,高濃度CSCでは60%程度の減少を認めた。また,抑制に関与が示唆されているmiR-301は高濃度CSC+P. gingivalis群において1.9倍の発現量を示した。以上の結果より,miR-125aは低濃度CSCによる細胞遊走能の抑制に関与しており,miR-301は高濃度CSCとP. gingivalis感染による遊走能の抑制に関与していることが明らかとなった。今後は,これらのmiRNAがシグナル伝達経路(MAPkinase)関連タンパクに与える影響を解明し,宿主細胞の機能,特に細胞増殖能や遊走能の制御法の検討をする必要があると考えている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
導電性酸化物の電子構造解明への新しいアプローチ

ナフテン酸の金属塩のトルエン溶液を、MgOなどの単結晶基板の上にスピンコートして乾燥後、500°Cで焼成する操作を数回繰り返した後、800°Cで焼成して厚さ2000Åの高配向性高温超伝導膜を作製した。種々の条件で酸素アニールを行った後、反射率R及び透過率Tを測定し、膜分析により厚さdを算出し、α=-1/d{1n(1-R)^2-1nT}の式により吸収係数αを算出した。Bi_2(La_<1-x>Sr_x)_2CuO_yの場合、ヨードメトリによって得られた過剰酸素量は(x-0.5)に比例した。また吸収測定では、光子エネルギーEp=1.2eVで吸収端が観測され、xが増すにつれて中赤外域が現れ、Ep一定の吸収係数は0.5<x<0.8では(x-0.5)に比例し、x>0.8では減少した。これらの結果を総合して、過剰酸素によって価電子帯上部に空準位(ホール)が生成し、価電子帯内部の電子遷移によって中赤外域の吸収が生ずると結論した。なお、過剰酸素量が増加しαが減少するx>0.8の領域は酸素オーバード-ピング領域とほぼ一致しているので、オーバード-ピングの現象は過剰酸素の状態に変化が出たためであろうと結論した。Bi_2Sr_2(Y_<1-x>Ca_x)Cu_2O_yの場合には、x>0.2の組成領域では酸素不足n型)、x>0.2では酸素過剰であることが、ヨードメトリによって明らかにされた。酸素過剰領域では、過剰酸素量は(x-0.2)に比例した。また吸収スペクトルではEp=1.2eV付近に吸収端が観測された。中赤外域の吸収係数は過剰酸素量に比例することから、Bi_2(La_<1-x>Sr_x)_2CuO_yの場合と同じように過剰酸素量により生じた空準位に価電子帯の電子が励起されることにより中赤外域の吸収が生ずるものと結論された。
体細胞多倍数性(Polysomaty)の機構解析とその細胞育種への応用

Polysomatyの実態把握を目的に、組織内における倍数性細胞の分布と発育、環境条件との関連についてフローサイトメトリー分析を行った。その結果、ネギやホウレンソウでは、polysomatyは種子中の胚では見られず、発芽の過程で誘起されること、キャベツでは、暗黒条件下で発芽した実生は明所よりもpolysomatyのレベルが上昇することが明らかとなった。Polysomatyの変動はアスパラガスの組織培養においても見られ、NAA添加培地では脱分化の過程で倍数性レベルが上昇し、もとの組織片のpolysomatyレベルが高いほど、高次倍数性細胞の割合が増加する傾向が見られた。Polysomatyの原因であるendoreduplicationに関与する可能性のある遺伝子ccsを、polysomatyを持たないペチュニアに導入し形質転換体を作出したが、polysomatyの誘導は確認できなかった。一方、polysomatyを持たないDianthus acicularisの培養細胞においては、細胞の倍加と再分化能が密接に関連し、倍加によって再分化能が極端に低下すること、細胞の外観によってもとの倍数性レベルを維持した細胞の選抜、すなわち分化能を維持したままの長期間継代が可能なことを明らかにした。以上のように、本研究では植物体におけるpolysomatyの実態やその有無と倍数体形成の関連を明らかにし、組織培養による倍数体出現の抑制や積極的な作出条件を明らかにし、細胞育種への重要な指針を示すことができた。本年度はpolysomatyと培養変異との関連を中心に、以下の研究を行った。(1)植物組織培養時にしばしば見られる倍数性変異の起こる機構を明らかにするため、polysomatyを有するアスパラガスの無菌実生から得た茎切片を培養し、外植片のpolysomatyとカルスの倍数性変異との関連を調査した。アスパラガスの茎は2C-8C細胞で構成されているが、茎頂から離れるに従って高次倍数性の細胞が増加していく傾向が認められた。茎頂からの距離が異なる様々な外植片を培養し、誘導されてくるカルスの倍数性と比較した結果、茎頂から遠い外植片に由来するカルスほど、高次倍数性の細胞の割合が高いことが判明した。従って、異なる倍数性細胞が同等に分裂能を持っていることが示唆された。さらに、いずれの外植片においてもカルスでは2C細胞が減少し、あらたに16C細胞が出現しており、脱分化の過程で倍数性レベルが上昇する傾向が見られた。茎切片からのカルス形成は主として切断面近くの皮層組織で起こっていることが確認された。この結果をもとに、組織培養の初期過程における茎組織内の倍数性細胞の分布と、そのDNA含量の変化を追跡したところ、カルス形成の起こる前に、細胞の倍数性レベルの上昇、すなわちendoreduplicationが起こっていることが確認された。カルス誘導培地には植物ホルモンとしてNAAとカイネチンが添加されているが、両者を別々に添加した培地で培養した場合、倍数性レベルの上昇はNAA単独で起こることが認められた。(2)倍数性の異なる細胞を単離・分別するための前提となる、組織の磨砕による単細胞化、および酵素処理による単細胞化を広範な植物で試みた。その結果、数種の植物で単細胞化が可能なことが判明した。この結果をもとに現在、フローサイトメーターによる単細胞のDNA含量測定方法を検討中である。(3)polysomatyに関与すると考えられているCCS52遺伝子をpolysomatyを持たないペチュニアへの導入を開始した。Polysomatyに関連する遺伝子導入、異なる倍数性細胞の分別および培養変異との関連について、以下の研究を行った。(1)polysomatyに関与すると考えられているCCS52遺伝子をpolysomatyを持たないペチュニアへ導入し、形質転換植物を育成した。ペチュニアの花弁では本来まったくpolysomatyを示さないことがわかっており、導入した遺伝子のプロモーターは花弁で特異的に発現するものを使用している。現在開花を待っている段階である。

(2)polysomatyを有するコチョウラン、キャベツ、Dianthus acicularisなどから組織の磨砕による単細胞化、および酵素処理による単細胞化を試みた。その結果、この3種で酵素処理による単細胞化が可能なことが判明した。またコチョウランではメッシュによる倍数性の異なる細胞の分別がある程度可能となった。この結果をもとに現在、倍数性の異なる個々の細胞群を単独で培養する系を確立中である。(3)polysomatyを有するアスパラガスの無菌実生から得た茎切片を培養し、外植片のpolysomatyとカルスの倍数性変異との関連を調査した。前年度の結果で、カルス形成の起こる前に、細胞の倍数性レベルの上昇、すなわちendoreduplicationが起こっている可解性が示唆されたので、今年度はカルス化が起こる部位の組織切片をDAPIで蛍光染色し、画像解析装置を用いて培養初期における核DNA含量の変化を調査した。その結果、細胞分裂を伴わず、核のDNA含量が増加する現象、すなわちendoreduplicationが培養1週間以内で起こることを確認した。この結果は培養変異として倍数性個体が出現する原因がカルス増殖以前のendoreduplicationにあることを示唆するものと考えられた。Polysomatyに関連する遺伝子による形質転換、組織内における倍数性細胞の分布と発育、環境条件との関連について、以下の研究を行った。(1)polysomatyに関与すると考えられているCCS52遺伝子を、花弁特異的なプロモーターをつけてpolysomatyを持たないペチュニアへ導入し、形質転換植物を育成した。ペチュニアの花弁では本来まったくpolysomatyを示さないことがわかっているが、導入個体では蕾の発育が阻害される現象がみられたものの、polysomatyは誘起されなかった。(2)polysomatyを有するキャベツの胚軸組織から核を単離し、メッシュにより直径の違いによる核の分別を行った。分別した核を個々にフローサイトメトリー分析した結果、核のサイズと倍数性に高い相関があることが判明した。この結果をもとに、組織内の核を染色し、そのサイズから高次倍数性細胞の分布を明らかにした。キャベツではさらに明所と暗所で発芽させた実生の胚軸におけるpolysomatyのレベルを比較した。その結果、光条件がpolysomatyのレベルに影響を与えることが明らかとなった。さらに培地中のリン酸含量がpolysomatyに大きな影響を与えることを明らかにした。(3)ホウレンソウの発芽過程におけるpolysomatyの変動を調査した結果、polysomatyは種子中の胚では見られず、発芽の過程で誘起されることを明らかにした。(4)polysomatyを持たないDianthus acicularisの培養細胞において、細胞の倍加と再分化能が密接に関連し、倍加によって再分化能が極端に低下すること、細胞の外観によってもとの倍数性レベルを維持した細胞の選抜、すなわち分化能を維持したままの長期間継代が可能なことを明らかにした。
現代における公衆の科学理解について:日英独の事例を通じて

本研究において目標とするのは現代社会における科学のありかたを、公衆の理解、科学的営み、経済的市場のあいだの関係性に着目して模索することである。この目標を達成するために研究会を東京、大阪、静岡で11回開催し、研究の進捗状況を報告し合うとともに、研究情報を交換した。主要テーマは以下の通りである。・宮本真也「承認の忘却としての物象化」・西山哲郎「M. Callonの<co-word analysis>とは何か」・時安邦治「ポピュラー文化とクローン」・谷本奈穂「美容の科学-女性の身体と科学言説」・水嶋陽子「子育て技術の変容と祖母役割の今後」・関嘉寛「安全・安心の科学」また、電子メールによって「Theory, Culture & Society」を発行しているTCSセンター(イギリス)、フランクフルト大学社会研究所(ドイツ)と情報交換を行い、海外における研究動向についての知見を深めた。さらに12月例会では、明治大学情報コミュニケーション学部・石川幹人教授と大阪大学サイバーメディアセンター・菊池誠教授を招いて講演を依頼し、両氏に「科学と擬似科学の間」や、「ニセ科学」について語っていただき、理解を深めると共に、今後の我々の研究方針について多くの示唆を得ることができた。これらの研究活動の結果として、水嶋は育児における知のあり方をめぐって、世代間に起きるコミュニケーション・ギャップの問題について聞き取り調査をし、その成果を論文として発表した。また、本共同研究のメンバーの論文を加筆修正し、年度末には「平成19-20年度科学研究費補助金(萌芽研究)成果報告書」を作成した。本研究において目標とするのは現代社会における科学のありかたを,公衆の理解,科学的営み,.経済的市場のあいだの関係性に着目して模索することである。この目標を達成するために研究会を東京と大阪で12回開催し,研究の進捗状況を報告し合うとともに,研究情報を交換した。・宮本真也「承認の忘却としての物象化」・時安邦治「ポピュラー文化とクローン」・谷本奈穂「美容の科学-女性の身体と科学言説」・氷嶋陽子「子育て技術の変容と祖母役割の今後」・関嘉寛「安全・安心の科学」また,電子メールによって「Theory,Culture&Society」を発行しているTCSセンター(イギリス),フランクフルト大学社会研究所(ドイツ)と情報交換を行い,海外における研究動向についての知見を深めた。さらに12月例会では,大阪大学コミュニケーションデザイン・センター・准教授の平川秀幸氏を招いて講演を依頼し,同氏が翻訳に携わったブルーノ・ラトゥール著『科学論の実在』(産業図書,2007年)について内容理解を深めると共に,同書の書かれた背景とその後の展開について知見を得た。これらの研究活動の結果として,時安は,アニメーションや映画を題材に,クローン技術についての公衆のイメージをテーマとした論文を発表した。宮本は,昨今の「脳トレ」ブームを物象化という観点から分析した論文を発表した。関は,安心・安全をキーワードに,まちづくりとローカルな知の関連について口頭発表を行うとともに,現代のボランティア活動を分析対象とする著書を公刊した。
腫瘍リンパ節転移を抑制する新治療戦略：生理活性脂質による前転移ニッチェ形成の制御

がんのリンパ節転移は重要な予後決定因子であるが、その分子メカニズムの解明は遅れている。多くの腫瘍細胞が転移前段階(premetastatic phase)において、特定の器官により転移しやすい傾向があることが知られており、この転移を助長する状況(premetastatic niche)を形成することで転移を促進することが血行性転移の過程で報告されている。内因性のPGがpremetastatic niche形成の増強を介して、がんのセンチネルリンパ節転移を増強していることを明らかに出来た。COX-2阻害やEP3シグナルを遮断することが、がんのリンパ節転移を抑制する標的になることが示唆された。多くの腫瘍細胞が転移前段階(premetastatic phase)において何らかの分子機構により、特定の器官により転移しやすい傾向があることが広く知られており、この転移を助長する状況(premetastatic niche)を形成することで転移を促進することが血行性転移の過程で報告されている。しかし、リンパ行性転移でのリンパ節におけるpremetastatic nicheの形成の有無、さらに転移メカニズムについてはまだ明らかにされていない。肺がんの所属リンパ節転移モデルを作成し、肺がんリンパ節転移におけるpremetastatic nicheの形成の有無を検討し、niche形成におけるCOXおよびPGの役割を解明した。転移が成立するリンパ節微小循環におけるcytokine (SDF-1/CXCR4、TGF-βなど)や免疫担当細胞(dendritic cells, regulatory T cells)の動態と役割につき、premetastatic niche形成の有無を検討し、リンパ節転移メカニズムについて解析した。原発巣の増殖に伴い、所属リンパ節でごく早期からCOX-2が誘導され、COX-2依存性に産生されたPGE2がEP3刺激することによりケモカインであるstromal cell derived factor (SDF)-1の発現増大がsubcapsular regionで生じSDF-1受容体を高発現する肺がん細胞をトラップすることでpremetastatic nicheを形成すること、さらに、COX-2陽性のSDF-1産生細胞は樹状細胞であり、EP3依存性にTGF-βを産生することでregulatory Tcell (Tregs)を動員することによって腫瘍免疫を抑制して、腫瘍転移を増強させる可能性を示すことが出来た。premetastatic nicheがリンパ節に生成されていることを示す、コアとなる成果が得られてきており、今後関与する分子、細胞の検討を本格化する予定である。リンパ節において転移を増強する前転移ニッチェがPG依存性に形成されるか否かを調べた。COX-2陽性のDCsの所属リンパ節への集族と機能を、DCsの遺伝子改変により明らかにした。1.前転移ニッチェ成立を制御する分子細胞機構の解明と治療への基盤的研究を進めた。既知のケモカイン系に加え、新規調節因子の特定も試みた。肺がん細胞の縦隔リンパ節転移モデルにおいて、転移成立前にリンパ節の類洞に面した実質組織でシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)の誘導が樹状細胞(DCs)においてかかり、COX-2依存的にがんリンパ節転移が増強すること、加えてDCsの同部位へ集族もCOX-2依存的であることが判明した。COX-2阻害ががんリンパ節転移の抑制に有効であることが期待される。面白いことに、骨髄から分離培養したDCsを静注すると、投与後12日のごく早い時期から静注したDCsが所属リンパ節のsubcapsular領域にPG依存性に集族することが判明した。2.前転移ニッチェ成立に関わる分子細胞機構に立脚した小分子化合物等による薬物治療のアプローチを検討した。COX-2阻害薬、EP3拮抗薬が有望であった。3.前転移ニッチェ成立に役割を持つ細胞、分子を対象に、遺伝子改変細胞を作成治療効果を判定する準備を整えた。具体的には、所属リンパ節転移モデルを確立し、前転移ニッチェ形成のリンパ節におけるPG系、ケモカイン系の発現と役割の解析を行った。ニッチェ形成に関わる細胞群の動態を評価した。マウス骨髄から採取分化させた樹状細胞に、レンチウイルスベクターを用いて標的遺伝子を導入する、あるいはノックダウンすることにより遺伝子改変DCsを作成した。今後、腫瘍接種マウスにこれらの遺伝子改変DCsを投与し、PG受容体、ケモカイン等を標的としてニッチェ形成制御の治療効果を評価する予定である。樹状細胞のPG受容体のKOをトライする予定である。Tregの役割解明も急ぐべき検討項目と考える。薬理学抗体使用量が予想より少なかったため免疫染色に数種の抗体を使用する
西北タイ歴史文化調査団蒐集8mm動的映像の「再資料化」と動的映像資料活用法の研究

本研究は、1971年に白鳥芳郎を団長とする西北タイ歴史文化調査団によって記録された8mmフィルム動的映像(以下、本研究資料)の再資料化を通じて、蒐集され保存されるものの活用法が再生に限定されることの多い動的映像資料について、同資料が学術的資料として文献や静的映像と同等の価値をもつ可能性を示し、その新たな価値生成のための方法論を提示することをねらいとする。本年度は、この目的達成のために139本のフィルムを解析してショット抽出を行った上で、本研究資料記録者から得られるショット「外」情報とショット「間」情報をキャッチアップするための編集ツールの開発に注力した。このツールの試作を通じて、Hunter(1998),Blandford(2001),李(2017)に踏襲されてきた次なる分析単位であるシーン、シーケンスにもプレイリスト方式を加えることで開発方針を変えることなく編集を行える目処がたった。具体的には、ffmpegのシーン検出機能とimagemagickを用いて映像分析を行い、およそ7時間の本研究資料が計1615ショットによって構成されていることが判明した。続いてexpress/node.jsとmonogodbを用いてショット映像から当該動的映像へのシームレス再生機能を実装した上で、研究の経過とともに往々にして起こりうるメタデータの増減/編集に対応できるよう配慮したアノテーション機能を開発した。この機能は本研究完了後に他機関へこのツールを移管してもメタデータを含むデータ内容の拡充/再整理に耐えうるよう配慮したものである。この開発思想および方向性を問うため2019年3月、デジタルアーカイブ学会第3回研究大会に参加した。奇しくも当該発表は「座長が選ぶベスト発表」の評価を受け、研究として正しく進んでいる蓋然性が高いことが確かめられた。MVCモデルに則るWebAPIスキーマ可変型ツールの開発の可否については当初想定していた課題の一つであったが、一定の開発サイクルに目処がたった。これによりシーンやシーケンスなど、より粒度の大きさに関わらず編集が可能となり、年度計画以上の進展があった。また動的映像のショット抽出の方法として想定していたプロプライエタリなソフトウェアを使わずにオープンソースのソフトウェアの組み合わせによる実験的な試みが成功したことも想定外の成果といえる。本研究は研究協力者でもある映像撮影者との密な連携が必須であるが、定期的なミーティングと学会への同行などを通じ模擬的とはいえ具体的なデータ解析のイメージを共有できた。これらの成果と相殺する形で実際のメタデータ作成については当初の計画で想定された量を下回わったものの、その原因はソフト開発とデータ形成を同時進行をイメージしていたためであった。編集ソフトの基本構想が固まったことで来年度以降のデータ形成は計画より迅速かつ柔軟かつに行える。次年度は、映像撮影者とともに当時の調査記録ノートとショット動的映像を確認しつつ、シーン確定とシーケンス確定を行う。この過程で生じる情報は本年度の試行ですでに、1.映像そのもの、2.映像から想起される映像外情報におおむね区別できることが判明している。これらの情報は動的映像と音声でも記録しつつ、とりわけ2.の情報についてはさらにその情報がショット/シーン/シーケンスそれぞれの映像「外」情報なのか、映像「間」情報なのかの判定を行いつつ分析を行う。その成果は、メタデータを随時確定/変更していく過程で表出する課題も含め、動的映像分析のための新たな方法論として学会等で提言を行い、批判的検討を加えた上でさらなる展開を狙う。

また動的映像のショット抽出の方法として想定していたプロプライエタリなソフトウェアを使わずにオープンソースのソフトウェアの組み合わせによる実験的な試みが成功したことも想定外の成果といえる。本研究は研究協力者でもある映像撮影者との密な連携が必須であるが、定期的なミーティングと学会への同行などを通じ模擬的とはいえ具体的なデータ解析のイメージを共有できた。これらの成果と相殺する形で実際のメタデータ作成については当初の計画で想定された量を下回わったものの、その原因はソフト開発とデータ形成を同時進行をイメージしていたためであった。編集ソフトの基本構想が固まったことで来年度以降のデータ形成は計画より迅速かつ柔軟かつに行える。次年度は、映像撮影者とともに当時の調査記録ノートとショット動的映像を確認しつつ、シーン確定とシーケンス確定を行う。この過程で生じる情報は本年度の試行ですでに、1.映像そのもの、2.映像から想起される映像外情報におおむね区別できることが判明している。これらの情報は動的映像と音声でも記録しつつ、とりわけ2.の情報についてはさらにその情報がショット/シーン/シーケンスそれぞれの映像「外」情報なのか、映像「間」情報なのかの判定を行いつつ分析を行う。その成果は、メタデータを随時確定/変更していく過程で表出する課題も含め、動的映像分析のための新たな方法論として学会等で提言を行い、批判的検討を加えた上でさらなる展開を狙う。【次年度使用額が生じた理由】本年度は、Davinci Resolvの代替として試したプロプライエタリ・ソフトウェアを使っての映像分析を行えたことによりソフトウェア購入を見送った。また、使用をしたffmepgのバージョンの関係で分析を東京大学東洋文化研究所が所管する計算機で行ったことにより、最新機器の購入にはいたらなかった。想定以上に編集ソフト開発に進捗があったことで、開発を止めず聞き取り調査資料集積を一時延期する判断を研究協力者でもある記録撮影者ととも行ったことで、文字起こし委託は次年度に行うこととした。【次年度使用額の使用計画】映像撮影者の調査記録に基づく聞き取り調査内容をテキスト化を行うにあたり、その委託として諸経費として使用する。また映像撮影者より南山大学人類学博物館には調査団員全員の調査同行記録が存在している可能性が高いため、同博物館への調査に伴う諸経費として使用する計画である。
ハビタットシステムの未来シナリオと環境負荷削減可能量に関する研究

都市・建築の持続化の観点から環境負荷削減のための要素技術や社会制度の効果的な施策立案が求められている。本研究では、社会動態を包含した都市の全体系を"ハビタットシステム"と定義し、ハビタットシステムのモデル化を通じて都市のCO2排出量を長期に予測するシミュレータを開発した。そのシミュレータを活用して、CO2排出削減対策の導入と普及に応じたCO2排出量削減可能量をケーススタディにより明らかにした。本研究は、都市・建築の持続化に向けた施策立案を支援する方法論の構築を目指して、都市・建築を複雑な社会動態が包含された非線形性の強いハビタットシステムとして捉え、その環境負荷の未来シナリオをシステムダイナミクス手法によって長期に予測することによって、要素技術・社会制度・経済的支援等の導入と普及に応じた環境負荷削減可能量を明らかにするものである。平成21年度(初年度)は、ハビタットシステムを構成するセクタ(人口、世帯、従業者、戸建住宅、共同住宅、業務、商業、宿泊、教育、医療、卸小売、飲食、その他サービス、土地利用、交通、財政)とセクタに含まれる因子群(CO_2排出量と相関が高い世帯数や床面積、人キロ数などの活動量)を各専門分野の観点からリストアップし、セクタ内及びセクタを超えた因子間の定性的な依存・因果関係を明らかにした。具体的には、人口・世帯数・従業者数の予測モデルや民生部門・産業部門における着工・解体床面積の予測モデルを構築した。また、解体・材料再生に関するCO_2排出原単位算定方法についても検討を加えた。さらに、セクタ因子に関わる過去の実績値を各種の報告書や統計年報から収集し、その数値情報に基づいて因子間における依存・因果関係の定量化を行い、セクタの予測モデルの精度検証を進めた。過去の数値情報だけでは定量化が難しいパラメータについては、その一部についてアンケート調査を実施した。一方、土地利用については都市域の土地利用の変化要因に関するレビューを、交通については交通需要の実態把握のためのパーソントリップ調査および交通利用に対する意識調査のデータを分析した。これらの研究成果に基づいて、モデル化が完了したハビタットシステムのセクタを統合し、福岡市における民生・産業部門のCO_2排出量に関する長期予測シミュレータのプロトタイプを開発した。平成21年度(初年度)には、ハビタットシステムのモデル構造を検討し、福岡市における民生・産業部門のCO_2排出量に関する長期予測シミュレータのプロトタイプを開発した。平成22年度では、初年度の研究成果に基づいて、引き続きハビタットシステムのモデル因子(人口、世帯、建物着工数・解体数、交通など)に関わる過去20年程度の実績値を各種の報告書や統計年報から収集し、得られない数値についてはフィールド調査や数値シミュレーションにより推定・補完することによって、実績値と予測モデルによる計算値の比較を可能とし、モデル因子の依存・因果関係を表す魅力乗数の定量化を進めることによってモデルによる予測精度の検証を進めた。また、文献や統計データからの定量化が困難な環境負荷削減方策(建物の断熱化や再生可能エネルギーシステム導入など)に関する住民意識等については、福岡市の住民に広くアンケート調査を実施して、魅力乗数の推定を行った。さらに、平成23年度(最終年度)の研究内容に向けた洗練した全体モデルの構築のために、魅力乗数の取捨選択や与え方に対する環境負荷の相対変化量を検討し、考慮すべき因子群の追加や修正を部分的に実施した。平成23年度(最終年度)では、これまでの研究成果に基づいて、人口、世帯数、従業者数、土地利用、経済、戸建・集合住宅、事務所、卸小売店、飲食店、ホテル、病院、学校、その他サービス、製造業、建設業、旅客交通、貨物交通の全17セクタから構成されるハビタットシステムの活動量予測モデルと、統計データや既存のシミュレーション結果などから得られるCO_2排出原単位の推定値を用いて、福岡市を対象としたCO_2排出量の長期予測シミュレータ(2050年)を完成させた。この長期予測シミュレータによるハビタットシステムの活動量やCO2排出量の計算値を過去の実績値と比較することによって予測精度を検証したうえで、ゼロ・エネルギー・ビル(ハウス)の導入や建築物の長寿命化、太陽光発電や燃料電池の普及、建築設備コミッショニングの普及、エコ・カーの普及や公共交通機関への移動手段の変化といったCO_2排出量削減に向けた種々の対策を想定し、その導入・普及効果を長期予測シミュレータによって定量的に明らかにした。

本研究におけるCO_2排出量の長期予測シミュレータには、他都市への適用性および複数都市や供給・廃棄サイドへの拡張性などに将来的な改善の余地があるが、都市建築の持続化に向けた技術開発の方向性や社会制度のあり方を議論する際の有益な情報提供を可能にしている点で社会的・学術的意義を有するものと考えられる。