hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
寄生雑草制御の新奇防除標的であるゲンチオビアーゼの性状解析

ハマウツボ科の根寄生雑草は世界の農業に多大な被害を及ぼしている.本研究では,ハマウツボ科の根寄生雑草であるヤセウツボの発芽種子で特異的に発現している糖加水分解酵素遺伝子をESTデータより絞り込み,そのcDNAの取得を行った.得られたcDNAのコードするアミノ酸配列解析の結果,この遺伝子はβ-マンノシダーゼであると予測された.そこで,この遺伝子を大腸菌で発現させ,種々の基質を用いてその活性を測定したところ,当該酵素がやはりβ-マンノシダーゼであることを明らかにした.この酵素をGFPおよびYFPとの融合タンパク質として,タマネギの表皮細胞,あるいは,タバコBY2細胞で一過性に発現させたところ,このβ-マンノシダーゼが細胞壁に輸送されていることが明らかになった.さらに, N末端側の輸送シグナルと予測されたペプチドとYFPの融合タンパク質,および,そのシグナルを除いた酵素とYFPの融合タンパク質の細胞内局在を調べることによって,この輸送にはN末端側のシグナルペプチドが必要かつ十分であることを示した.これらの結果から,当該酵素は寄生雑草種子中の細胞壁に存在する糖(マンノース)の加水分解に関与することが予想された.そこで,ヤセウツボの種子より細胞壁多糖を調製し,基質としたところ予想通り反応産物としてマンノースが検出された.また,ヤセウツボの宿主であるムラサキツメクサの根より調製した多糖は基質としないことが明らかになったことから,このβ-マンノシダーゼはヤセウツボの発芽種子で特異的に働くことが示唆された.さらに,シロイヌナズナにおけるこのβ-マンノシダーゼのオルソログの欠損変異体では,野生型株と比較して発芽の遅延,発芽率の低下が観察された.従って,このβ-マンノシダーゼは植物種子の発芽に重要な役割を果たしていると推測された.当初予定したとおり,寄生雑草ヤセウツボの糖加水分解酵素(β-マンノシダーゼ)の細胞内局在を明らかすることが出来,さらに, β-マンノシダーゼの生理的役割についても重要な知見を得ることが出来た.得られた成果にっいて現在論文を執筆中である.今後, β-マンノシダーゼの阻害,あるいは,遺伝子の破壊,抑制がヤセウツボの発芽に与える影響を検討する.寄生植物は世界の食糧生産に甚大な被害を与えており,その防除法の確立が急務である.受入研究者の研究グループでは,メタボローム解析の結果,寄生植物に極めて特徴的な三糖の代謝経路を発見した.さらに,糖加水分解酵素阻剤であるノジリマイシンを処理し,三糖の代謝を阻害することで寄生雑草の発芽を抑制出来ることを発見した.そこで,寄生植物ヤセウツボの発芽種子中で発現している遺伝子の解析を行ったところ,この代謝に関与すると予想される糖加水分解酵素様タンパク質をコードする遺伝子の単離同定に至った.この酵素は寄生植物選択的除草剤の標的として極めて有望であると想定されたため,その遺伝子産物について詳細な性状解析を行なうこととした.そこで,本研究では,植物の代謝酵素の局在解析に優れた実績を有するGuirimand博士の技術を用いて,当該タンパク質の局在を解析するとともに,大腸菌等を用いた異種発現系による機能解析を行うことを目的とした.本年度,Guirimand博士の来日(11/29)後,解析に必要な試薬等を整備するとともに,当該遺伝子を蛍光タンパク質GFPに融合させたベクターの構築を行った.また,ヤセウツボの形質転換系の確立のための組織培養に着手した.さらに,3月に開催された植物生理学会に参加し,国内の研究者と交流を深め,今後の共同研究の可能性について検討する機会を得た.ハマウツボ科の根寄生雑草は世界の農業に多大な被害を及ぼしている.本研究では,ハマウツボ科の根寄生雑草であるヤセウツボの発芽種子で特異的に発現している糖加水分解酵素遺伝子をESTデータより絞り込み,そのcDNAの取得を行った.得られたcDNAのコードするアミノ酸配列解析の結果,この遺伝子はβ-マンノシダーゼであると予測された.そこで,この遺伝子を大腸菌で発現させ,種々の基質を用いてその活性を測定したところ,当該酵素がやはりβ-マンノシダーゼであることを明らかにした.この酵素をGFPおよびYFPとの融合タンパク質として,タマネギの表皮細胞,あるいは,タバコBY2細胞で一過性に発現させたところ,このβ-マンノシダーゼが細胞壁に輸送されていることが明らかになった.さらに,N末端側の輸送シグナルと予測されたペプチドとYFPの融合タンパク質,および,そのシグナルを除いた酵素とYFPの融合タンパク質の細胞内局在を調べることによって,この輸送にはN末端側のシグナルペプチドが必要かつ十分であることを示した.これらの結果から,当該酵素は寄生雑草種子中の細胞壁に存在する糖(マンノース)の加水分解に関与することが予想された.今後,この酵素の阻害による発芽への影響が確認出来れば,世界の乾燥地を中心とする農地で甚大な被害を与えているハマウツボ科の寄生雑草の防除に有用な知見を与えることが期待される.ハマウツボ科の根寄生雑草は世界の農業に多大な被害を及ぼしている.本研究では,ハマウツボ科の根寄生雑草であるヤセウツボの発芽種子で特異的に発現している糖加水分解酵素遺伝子をESTデータより絞り込み,そのcDNAの取得を行った.得られたcDNAのコードするアミノ酸配列解析の結果,この遺伝子はβ-マンノシダーゼであると予測された.

そこで,この遺伝子を大腸菌で発現させ,種々の基質を用いてその活性を測定したところ,当該酵素がやはりβ-マンノシダーゼであることを明らかにした.この酵素をGFPおよびYFPとの融合タンパク質として,タマネギの表皮細胞,あるいは,タバコBY2細胞で一過性に発現させたところ,このβ-マンノシダーゼが細胞壁に輸送されていることが明らかになった.さらに, N末端側の輸送シグナルと予測されたペプチドとYFPの融合タンパク質,および,そのシグナルを除いた酵素とYFPの融合タンパク質の細胞内局在を調べることによって,この輸送にはN末端側のシグナルペプチドが必要かつ十分であることを示した.これらの結果から,当該酵素は寄生雑草種子中の細胞壁に存在する糖(マンノース)の加水分解に関与することが予想された.そこで,ヤセウツボの種子より細胞壁多糖を調製し,基質としたところ予想通り反応産物としてマンノースが検出された.また,ヤセウツボの宿主であるムラサキツメクサの根より調製した多糖は基質としないことが明らかになったことから,このβ-マンノシダーゼはヤセウツボの発芽種子で特異的に働くことが示唆された.さらに,シロイヌナズナにおけるこのβ-マンノシダーゼのオルソログの欠損変異体では,野生型株と比較して発芽の遅延,発芽率の低下が観察された.従って,このβ-マンノシダーゼは植物種子の発芽に重要な役割を果たしていると推測された.当初,平成24年度中の目的とした酵素局在解析のためのGFP融合タンパク質の発現ベクターの構築を終了した.当初予定したとおり,寄生雑草ヤセウツボの糖加水分解酵素(β-マンノシダーゼ)の細胞内局在を明らかすることが出来た.当初予定したとおり,寄生雑草ヤセウツボの糖加水分解酵素(β-マンノシダーゼ)の細胞内局在を明らかすることが出来,さらに, β-マンノシダーゼの生理的役割についても重要な知見を得ることが出来た.平成24年度中に植物細胞での一過性発現系を用いて,寄生植物における酵素の局在を組織および細胞レベルで解析する.当初,別の解析対象としていたリンドウについては調査の結果,研究材料として適さないことが明らかになったため,さらに形質転換がヤセウツボに比べ比較的容易で当該酵素の解析が可能となる植物の探索を継続する.最終的には当該酵素遺伝子のノックダウンなど遺伝子工学的手法を用いて,酵素の機能を明らかにする.今回,その性質が明らかになったβ-マンノシダーゼの基質となる細胞壁の成分を明らかにするとともに,その阻害剤を探索し,このβ-マンノシダーゼが寄生雑草の発芽に果たす役割の解明を目指すとともに,防除への応用展開をはかる.また,宿主にこの酵素をノックダウン出来るような遺伝子(RNAiなどを利用)を導入することで,寄生雑草の遺伝子抑制が可能かどうか,また,これが寄生雑草の宿主への侵入を阻害するかどうかについて検討を行う.得られた成果にっいて現在論文を執筆中である.今後, β-マンノシダーゼの阻害,あるいは,遺伝子の破壊,抑制がヤセウツボの発芽に与える影響を検討する.
RNAスプライシング変異によるMDS発症の分子メカニズムの解明

骨髄異形成症候群(MDS)とその関連疾患は、血球形態の異常を伴った骨髄不全と急性骨髄性白血病への移行を特徴とし、高齢者に好発する慢性骨髄性腫瘍である。2011年、全エクソンシーケンスによる申請者らの研究によってRNAスプライシング因子の系統的な変異が、本症に特異的かつ高頻度(45-85%)に認められることが明らかにされ、本症の病態の解明に大きな突破口が開かれている(Yoshida et al., Nature. 2011)。そこで、本研究では、同研究成果およびこれに続く近年の申請者らの研究成果を踏まえて、RNAスプライシング因子の変異、および、それらと共存する遺伝子変異が、どのようにして(生物学的に、また遺伝学的に)造血幹細胞ないし前駆細胞クローンの選択と進化をもたらし、また造血環境と相互作用して、MDSの発症を誘導するのか、さらに、白血病への進展が生ずるのか、について、世界トップレベルのゲノム解析技術とマウスモデルを駆使した遺伝学的・機能的解析を通じて明らかすることにより、MDSの病態の理解とその克服に資することを目的とする。26年度に予定していた研究のうち、「MDSにおける集団内多様性とクローン進化の解析」については、これまでに経時的な資料の解析を12症例について初診時を含めて52検体の全エクソン解析を行い、MDSの進行に関わっていると考えられる複数のドライバー遺伝子変異を同定し、またMDSの年余に渡る経過中にはクローン構造が大きく変化している症例が観察された。「変異RNAスプライシング因子の遺伝子標的の同定」については、これまでに50例のMDS患者由来RNA検体のRNAシークエンスを行い、SF3B1変異やSRSF2変異を持つ症例に特徴的なRNAスプライシング異常を同定している。「マウスモデルを用いた解析」については引き続き変異ノックインマウスを作成中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。
国語科書写における用筆の分析をもとにした適切な書法の確立の研究

国語科書写にて学習する9種の基本点画の用筆について、初学者が毛筆を用いて書く様子を動画撮影するとともに、各点画についてどのような意識を抱いているか調査し、それらの分析を通して、相関関係について探った。その中で、点画に対する「書きやすい」とか「書きにくい」といった意識はどこからくるのか見ていくと、これは、硬筆と毛筆どちらも一様な意識が持たれるのではなく、硬・毛筆の違いや各点画の形状からの影響を受けて、差異が生じることが分かった。また、毛筆を用いた運筆では、始筆の傾向ひとつとっても、入筆角度や、始筆から送筆へと動き出す際の僅かな運筆の仕方により、その後の、送筆や終筆へと影響を及ぼす傾向が高くなる。それは、始筆部にて適正な用筆で書き出したものからは、穂先の移動も適正に行われる傾向が強く、不具合を起こしにくい。これに対して、始筆での入筆角度や筆圧の加え方などに不具合がある場合は、送筆の際の穂先の移動に何らかの問題を起こしやすくなる。こうした問題が表出する要因は、個人の書き癖によるものではなく、各点画の形状などの特質と関係して点画ごとに発生する現象に傾向性があることも分かった。横画と縦画のような運筆の方向が一定で、筆圧の変化もそれほど大きくないものにおいては、始筆や送筆、終筆および点画の全体など、広い視点で捉えられ、形状や筆圧、用筆などのさまざまなところに目が向けられている。しかし、転折・左払い・右払い・右上払い・点・そり・曲がりといった、運筆中に方向とともに筆圧の変化も伴いながら書き進められる点画においては、そうした複雑な変化を経て形づくられる点画の形状への視点の方が優先することになり、細かな点まで意識が向けられなくなる。そのため、始筆の角度や筆圧の加え方、送筆中の穂先の移動、終筆の処理など、用筆の基本的なところが見落とされがちとなりさまざまな不具合を引き起こすことが分かった。本研究は、書写学習の際の用筆法(筆使い)について筆の動きに焦点を絞った分解写真を撮影し、その動きを分析することにより適切な用筆法について探ることと、視覚的教材の作成と効果的な指導方法の開発を目的としている。以前の試験的な分解写真の撮影においては、左方向から撮影を行っていた。しかし、分析する基本点画の点・縦画・横画・転折・左払い・右払い・右上払い・曲がり・そりにおいてはそれぞれ特質が異なることから、すべて同一方向からの撮影では適確な分析が難しい。また、一つの点画の用筆法について分析する場合においても、分析する内容によって、筆の動きを撮影する方向が異なることになる。「筆の穂全体の動き」の分析のためには、左またはやや左下から撮影することが適し、「穂先が書かれる線のどこを移動するか」といった点について比較分析するためには、右上部からの撮影が適している。そして、筆の動きをまとめた「視覚的教材の作成」へと発展させるためには、実際に文字を書く場合と同じように見える画像となる下部からの撮影が適していると考えられる。また、分析に必要な画像データを収集するにあたっては、筆を用いて書くことに慣れていない初学者に対して、何度も方向を変えて撮影することや、数台の撮影機器を使用して一度に何方向からも撮影することなどは難しいと考えられる。そのため、こうした点を考慮しながら、各々の点画の特質をより明確に捉えることができる撮影の方向を再度検討する作業から始めた。その結果、撮影条件を一種類に限定するのではなく、点画の別や分析内容に応じて、より適した方向からの撮影を行うこととした。そして、より適切な方向から撮影したデータを画像処理ソフトにて方向変換させるなどすることにより、何度もいろいろな方向から撮影せずに分析できるような方法で筆の動きについて分析するよう撮影条件と分析方法の再検討を行った。毛筆を用いた楷書の用筆について動画撮影を行いながら、分析を進めている。楷書の基本点画である、横画・縦画・転折(折れ)・左払い・右払い・右上払い・点・そり・曲がりの9種類を別々に書いてもらい、その様子をビデオカメラにより撮影した。撮影は、筆の動きをわかりやすくとらえるために、左後ろの角度から行うことにより、書写の用筆の基本である45度に入筆した始筆部分が、点画を書く際の運筆によってどのように変化するかをとらえることを目的とした。筆の動きを撮影したサンプルの収集を行うと同時に、撮影した筆写場面の分析も行っていく中で、いくつかの用筆上の問題点を見出すことができた。撮影したサンプルの多くに共通してみられる問題点は、始筆と終筆にかける時間が短いという点である。それぞれの点画の始筆部においては、紙に筆を入れたあと、筆を動かす前の体制を整えることなくすぐに動き出していっているために、送筆部分での線の書きぶりが安定しないといった問題がみられる。また、終筆部においては、止める・払う・はねるといった動きを急いで行うため、それぞれの点画がもつ終筆部の特質を適切に表現できていない者が多いことが分かった。特に、左払いにおいては、左下へと勢いよく運筆を進める者が多く、筆の動きや筆圧の変化などといった点への意識が薄く適切な運筆となっていないことも分かった。右上払いに関しては、右上方向へと払っていくのではなく、はねのように筆の穂をすぐに持ち上げて書いてしまうといった問題点を見出すこともできた。

9種類の基本点画の書きぶりについて動画撮影をすることにより、こうした用筆上の問題点を視覚的に明確にとらえることができ、それらを比較分析することが可能となった。平成27年度も、毛筆を用いた楷書の用筆について、動画撮影を引き続き行いながら分析を進めた。初学者に、楷書の基本点画である、横画・縦画・転折(折れ)・左払い・右払い・右上払い・点・そり・曲がりの9種類を別々に書いてもらい、その様子をビデオカメラにより撮影した。基本点画をどのように書いているか、その用筆をビデオカメラで撮影することにより、始筆から送筆、終筆までどのように筆が動いているかを記録することができる。そして、撮影した動画データを分析し、初学者がどのような用筆で書いているか、その傾向を導き出し、それらと書写の基本的な用筆法との差異について比較することにより、用筆の問題点を明らかにすることができる。平成27年度は、より多くの初学者に9種類の基本点画を書いてもらい、その様子を動画撮影し、用筆のサンプルを増やすことを中心に行った。そして、それをもとに、それぞれの点画における、用筆の傾向を分析し始めた。収集した動画を拡大再生しながら分析することにより、始筆部での筆の入筆方法を調査したり、スローで再生させながら、始筆における筆圧のかけ方や、送筆中の筆の穂の向きを調査している。また、撮影に協力してくれた初学者を対象に、用筆に関するアンケート調査を行った。その内容は、日常生活における利き手の使用(右利き・左利き)や、基本点画を書く際の意識(書く際に注意している点や難しいと思う点など)について調査して、動画に見られる用筆の傾向だけではなく、初学者が考える書字への意識や利き手と用筆の関係ともあわせて分析を進めるための資料取集を行った。前年度より毛筆を用いて楷書の基本点画(横画・縦画・転折・左払い・右払い・右上払い・点・そり・曲がり)を書いてもらい、その様子をビデオカメラで撮影を行ってきたが、平成27年度は、より多くの初学者の動画サンプルを集めることにした。また、撮影に協力してくれた初学者に、用筆に関するアンケート調査を追加して実施したことにより、当初の予定よりも、動画データのサンプル収集に時間を要することになり、やや遅れぎみになっている。平成2627年度にわたり、ビデオカメラを用いて、初学者の毛筆を使用した際の用筆について動画撮影と分析を進めてきた。本研究では、毛筆での用筆法の中でも、特に楷書の基本点画(横画・縦画・転折・左払い・右払い・右上払い・点・そり・曲がり)を書く際に、それぞれの点画において、始筆から送筆、そして終筆へとどのような筆の動きで書き進められるかについて焦点を絞って用筆の動画サンプルを収集した。そして、動画サンプルを再生しながら、筆の穂先の向きや紙への接し具合について分析し、それぞれの点画を書く際の用筆上の傾向について探ってきた。動画サンプルに見られる傾向としては、始筆部・送筆部・終筆部のそれぞれにおいて、いくつかの問題点が見出された。始筆部では、最初に筆を入れてから動き出すまでの時間が極端に短い傾向がみられた。また、送筆部では、送筆中に穂先が線の中央へ移行してしまい、その不適切な穂の動きが、そのまま終筆部へと至るため、終筆部にも影響を与えることになる。その結果、線全体に問題が出てしまっている。こうした初学者に起こりやすい用筆の傾向について、再度細かく分析しながら分類したものを、系統立てていくことにより、それぞれの傾向に対する改善点についても検討していく。
接触過敏反応による休止期毛の成長期毛誘導とアポトーシス

接触過敏反応による治療は、円形脱毛症に対して有用である。円形脱毛症患者の毛包は、休止期毛に移行している事が多いが、それらの毛包は、接触過敏反応によって成長期に移行する。円形脱毛症における接触過敏反応による発毛誘導の機序は、現在の所不明である。そこで昨年C3H/H_eNマウス8週令を用い、接触過敏反応による休止期毛の成長期への誘導の有無を調べたところ8週令休止期毛期のマウスの毛包は、コントロールマウスの発毛がないにもかかわらず、成長期毛へ誘導された。その際、発毛時のマウスの皮膚に置けるIFN-/r、IL-2の発現が認められた。毛包は、成長期、休止期の間に退行期を持つが、その退行期における毛包上皮の細胞死(アポトーシス)が、成長期から休止期への以降に重要といわれている。今回の実験のように休止期から成長期に至る際にも同様に、毛包上方に存在する毛包上皮のアポトーシルが観察されるという報告が近年なされており、アポトーシスの成長期毛誘導の可能性がいわれてきている。我々のの実験糸において、接触過敏反応を引き起こしたマウスの毛包上皮にtunnel法によって、アポトーシス細胞が観察された。また、毛包上皮におけるFas-Rの発現が観察されている。以上の結果より、接触過敏反応によって抗原とくいてきT細胞から可溶性Fus-rを放出し、毛包上皮にFusrの発現を誘導し、T細胞から可溶性Fus-リガンドが産生され、Fas-Rを発現する毛質のアポトーシツを由どうしたと考察できる。毛包のアポトーシスはstem cellの再成生に関与し、発毛を誘導した可能性がある。接触過敏反応による外用療法は円形脱毛症に対して有用であり、内形脱毛症患者において休止期毛に移行した毛包は接触過敏反応によって成長期毛に誘導される。円形脱毛症における接触過敏反応における発毛誘導の機序はあまり多くは検討されていないが、ヒトと円形脱毛症モデルマウスにおいて、病変部毛球部での細胞浸潤の消失が観察され、円形脱毛症における毛球部での細胞性免疫の解除が想定されている。しかしながらマウスの休止期毛への接触過敏反応の誘導によってマウスの発毛の誘導が認められることが今まで報告されており、円形脱毛症患者における接触過敏反応自体が、直接発毛誘導をしている可能性がある。そこで、休止期毛期のマウスに接触過敏反応を惹起し発毛現象を検討し、誘導されたT細胞による各サイトカインの発現を検討した。接触過敏反応はマウスの休止期毛を成長期に誘導し、その際にT細胞浸潤が観察された。またIL-2、IFN-gの局所発現がみられ、浸潤T細胞と発毛誘導における関連が示唆された。成長期から退行期において、また成長期において最終的な角化化過程において細胞死がみられることより毛のサイクルを司る因子に細胞死が注目されている。また接触過敏反応が上皮細胞に細胞死を引き起こすことが知られている。そこで、休止期における接触過敏反応と成長期誘導における毛包上皮における細胞死の発現の状態を検討し、接触過敏反応における成長期毛誘導と毛包上皮への細胞死の関連を明確にする。その細胞死にFas、Fas ligand等の細胞死関連因子に関してもPCRや免疫組織学的に検討する.接触過敏反応による治療は、円形脱毛症に対して有用である。
歯周疾患の進行とToll様受容体リガンドの関連

合成二本鎖RNAであるpoly(I) : poly(C)を骨芽細胞様E1細胞に作用させたところ,すぐにIFN- βmRNAの発現が誘導された。また,poly(I) : poly(C)は受容体であるTLR3, RIG-I, MDA5およびケモカインであるCXCL10の発現も誘導したが,これらの誘導は,抗IFN- β抗体により抑制され,これら遺伝子の誘導にはpoly(I) : poly(C)刺激によりE1細胞から放出されたIFN- βが関与しているものと思われた。自然免疫系は細菌などの侵入を感知し,それを排除する生体防御システムである。自然免疫系における微生物の認識に関与しているものとしてToll様受容体(TLR)が知られており、歯周疾患においても重要な働きをしているものと推測される。本研究の目的は歯槽骨の代謝調節能を有する骨芽細胞に対するTLRリガンドの影響を明らかにすることである。マウス骨芽細胞様MC3T3-E1(E1)細胞におけるTLR1からTLR9までの遺伝子発現をRT-PCR法により確かめたところ,E1細胞においてはTLR1,3,4,5,6,7mRNAが発現していた。歯周疾患とG(-)菌に関する研究は多くなされているが,歯周疾患とウイルスとの関連を明らかにした研究は少ない。そこで,ウイルス由来二本鎖RNAを認識するTLR3に着目し,研究を行った。以上の結果から骨芽細胞は骨代謝調節機構以外のこれまではあまり認識されていなかった機能すなわち,局所における免疫系制御機構にも関与することが示唆された。わが国では成人の多くが辺縁性歯周炎に罹患している。この疾患は進行すると歯槽骨の吸収を伴い,発生予防および進行抑制が重要である。自然免疫系においてはToll様受容体(TLR)の重要性が知られており,歯槽骨の破壊現象においてもこのTLRが関与しているものと推測される。しかし,骨代謝に関与する骨芽細胞とTLRに着目した研究は少ない。本研究の目的は骨芽細胞に対するTLRリガンドの影響を知ることであり,ウイルス由来二本鎖RNA(dsRNA)を認識するTLR3に着目して研究を遂行した。以上より骨芽細胞は上皮細胞と同様にウイルスの侵入に対する防御能を有していること, IFN-βを中心としたシグナル伝達経路が歯周疾患の進行において重要であることが示唆された。今後これらの因子に対する抗体を用いた動物実験等を行い,歯科臨床応用への可能性について検討を行う必要がある。
体外で処理した血清または血漿による抗腫瘍現像:基礎的研究とその臨床応用

体外で(protein Aあるいは高張の塩により)処理した血漿(または血清)を担癌生体に戻すことにより観察される抗腫瘍現象について、以下を検討した。[1].ヒトの癌腫を標的としてその患者自身の血漿について、in vitroでの細胞障害試験行った。a)protein A(PA)処理血漿は処理血漿(1量)に未処理の自己血漿(4量)が添加されたときにのみ細胞障害活性(10-67%)を示した。b)処理血漿を添加して培養した末梢血リンパ球には細胞障害性を認めなかった。これらの知見は1)抗腫瘍現象は活性化補体の投与などによる宿主の血管系の変性を介さず、2)液性因子の直接的な作用によるもので、3)宿主の腫瘍に対する反応(おそらくは抗原認識)が求められることを示唆する。[2].体外処理に関与する物質の同定を試み、以下の知見を得た。a)熱処理(56°C-30分)に耐性であり、5-12%PEG分画に含まれる。b)Rivanol分画法(D.M.Wier:Handbook of Experimental Immunology(1978)Vol 1,7.5)で得られたIgG分画の1.5M NaCl処理でも抗腫瘍反応が惹起される。更に、c)同法にて得られたIgG分画は高張塩処理などの「処理」を加えずに投与しても有効であり、凍結乾燥したものも有効に作用した。関与物質がIgG分画に含まれること、比較的安定であること、しかし極めて微細な蛋白変性が問題とされることが示唆される。[3].より効果的な応用方法の検討と呈示を目的として抗癌剤との併用効果をVx2腫瘍移植家兎にてMitomycin C(MMC)とPA処理法について検討した。生存日数として、無処置群29日、PA処理血漿投与群34日、MMC2mgx2回投与群32日および併用群39日を得た。PA血漿投与後3-4日後にMMCを投与した場合にその組織内濃度は約10倍にまで高められることが判明した。適切な時期に他療法を併用するにより相乗的効果が得られると示唆される。
真核生物染色体DNA複製開始の分子メカニズム

出芽酵母(S.cerevisiae)においてCdc7/Db f4protein kinaseが染色体DNA複製開始に必要であることが知られている。このkinaseのDNA複製開始における役割を明らかにする目的で、先ず、Cdc7/Db f4 kinase複合体をバキュロウイルス発現系を使用し昆虫細胞内で発現させ、その複合体を精製した。精製したCdc7/Db f4 kinaseは「複製ライセンス因子」であるMcm蛋白群のうちMcm2蛋白のN-末端半分の部分をを特異的にリン酸化することが明らかになった。野生型Cdc7/Db f4と同様に昆虫細胞で発現させた温度感受性Cdc7-1/Db f4及びCdc7/Db f4-1複合体ではMcm2蛋白のリン酸化は起こらなかった。これらの結果は、Mcm2蛋白がCdc7/Db Dbf4 protein kinaseのin vivoの基質であり、Mcm蛋白の機能がCdc7/Db f4によりリン酸化されることにより制御されていることを示している。ORC複合体と同様に染色体DNA複製開始に必要なもう1つの遺伝子としてMcm10が知られている。この遺伝子産物(Mcm1Op)は細胞内でORC複合体と物理的に相互作用していることがクロマチン展開法及び免疫沈降法などで示された。一方、Mcm 10p蛋白はORC複合体と同様、細胞周期を通じてクロマチン分画に回収されるが、DNbseIや高塩濃度の塩によって抽出されない核マトリックスに極存することから、この蛋白はORC蛋白や他の複製蛋白と複製開始複合体を形成する場を提供しているのではないかと考えられる。DNA複製に必須な三つのDNAポリメラーゼの一つであるDNAポリメラーゼII(ε)の複製点における機能を理解する目的で、DNAポリメラーゼIIと相互作用し、DNA複製や、S期のチェックポイント制御に必須なDpbII蛋白と相互作用していると考えられる蛋白群の同定を行った。その結果、既に知られているDNAポリメラーゼIIの第三番目のサブユニットであるDpb3、複製開始に必要なCdc45、S期及びDNA損傷に対するチェックポイント制御に関わっているRad53のほかに、新たにSld2,Sld3,Sld5,及びPsf1蛋白が直接または間接的にDpbII蛋白と相互作用していることが明らかにした。DpbIIはもとよりsld2,sld3,Cdo45,Sld5,及びPsflの温度感受性変異株では全て非許容温度下では染色体DNA複製開始が起こらないことが明らかになった。従って、これらの実験結果を総合するとこれら新しく同定した蛋白のみならず、DNAポリメラーゼ11(ε)自体も染色体DNA複製開始反応に非常に重要な役割を果たしていることが考えられる。出芽酵母S.cerevisiaeの染色体DNA複製開始にはprotein kinaseであるCdc7蛋白が必須である。

このprotein kinaseは同じくDNA複製開始に必要なDbf4蛋白と複合体を形成することによって活性化されることが知られている。しかしこのkinaseがリン酸化する蛋白は明らかにされていなかった。本共同研究により、出芽酵母DNA複製ライセンス因子であるMcm蛋白群(5種類のMcm蛋白(Mcm2-6)よりなる)のうちMcm2,Mcm3,Mcm4及びMcm6がin vitroでCdc7/Dbf4 protein kinaseでリン酸化されることを、また遺伝学的及び生化学的手段を使って、in vivoでもCdc7/Dbf4 protein kinaseが直接これらのMcm蛋白群と相互作用しリン酸化していることを明らかにした。従って、これらの結果からCdc7/Dbf4 protein kinaseのリン酸化により複製ライセンス因子Mcm蛋白群の働きを制御されていると考えられる。一方、Dbf4蛋白は複製開始因子であるORC複合体を介し、複製開始部位に結合していることが知られている。しかしCdc7/Dbf4 protein kinase自身は、ORC複合体を構成している蛋白をin vitroでリン酸化することが出来なかった。従って、Mcm蛋白群の一部の蛋白はORC複合体と相互作用していることが明らかにされていることから、恐らく、Cdc7/Dbf4 protein kinaseはMcm蛋白群をリン酸化することによりMcm蛋白群のライセンス因子としての活性を調節し、その結果、ORC複合体のinitiation factorとしての活性を調節していると考えられる。出芽酵母(S.cerevisiae)の染色体DNA複製開始の制御にCdc7/Dbf4 protein kinase複合体が必須である。このprotein kinaseの細胞内の基質を明かにするため、CDC7及びDBF4を組込んだバキュロウイルス感染昆虫細胞SF-9よりCdc7/Dbf複合体を精製し、DNA複製ライセンス因子であるMcm蛋白群の1部が特異的にリン酸化されることを明かにした。一方、Dbf4蛋白は複製開始因子の1つであるORC複合体を介し、複製開始部位に結合することが知られているが、改めてORC複合体はCdc7/Dbf4protein kinaseでリン酸化されないことを確かめた。更に同様にcdc7-1またはdbf4-1を組込んだバキュロウイルス感染細胞より突然変異を持ったCdc7-1/Dbf4またはCdc7/Dbf4-1複合体を精製し、Mcm蛋白群のリン酸化反応が温度感受性を示すことを明らかにし、Mcm蛋白群が細胞内でCdc7/Dbf4 protein kinaseの基質となっていることを強く示唆した。一方、新たに染色体DNA複製開始に関与する遺伝子産物としてMcm10を同定、精製し、この産物が特異的に1本鎖DNAに吸着する性質を持っていることが明かになった。またmcm10-1変異株に於ける染色体DNA複製開始反応が高温下では複製フォークの進行が1方向だけ特異的に阻害されていることを明かにした。
無限の被約グレードを持つ加群の研究

Rを右ネター環とし,{S(λ)}を単純右R加群の同型類の完全代表系とする.各λに対してE(λ)によって右R加群としてのS(λ)の移入包絡を表すことにする.また,Aを環R上の非可換代数,即ち,環Rからの環準同型写像R→Aが与えられている他の右ネター環とし,Vを(A,R)-双加群で以下の3条件を満たすものとする:1)右R加群としてVは無限の被約グレードを持つ有限生成加群である;2)左A加群としてVは忠実に平坦である;3)全てのλに対して,VとE(λ)とのR上のテンソル積は左A加群として有限の移入次元を持つ.このとき,以下の主張が成り立つことを示した.(1)無限の被約グレードを持つ任意の有限生成右A加群Xに対して,XとVとのA上のテンソル積は右R加群として無限の被約グレードを持つ.(2)もし有限生成右R加群で無限のグレードを持つものが零加群以外に存在しないならば,環Aについても同様の主張が成り立つ.(3)無限の被役グレードを持つ任意の有限生成右A加群Xに対して,もしXとVとのA上のテンソル積が右R加群として捩れを持たなければ,右A加群Xもやはり捩れを持たない.(4)任意のAの極大右イデアルMに対して,VをでMVで割った剰余加群V/MVの右R加群としての零化イデアルをNとするとき,剰余環R/Nが半単純環であるとする.このとき,もし環Rに対して一般中山予想が肯定的に成立すれば,環Aに対してもやはり一般中山予想が肯定的に成立する.研究業績の概要欄において,特にVが右R加群として有限生成の場合を考えるとき,もしVのR双対が左R加群として有限の射影次元を持つならば条件3)は自動的に満たされることも示した.従って,AがRのフロベニウス拡大環の場合には,VとしてAをとることにができる.これによって,初期の目的がほぼ達成された.研究協力者の亀山(サレジオ高専)・古賀(東京電機大)との間で行なっている研究セミナーを継続する.そのセミナーに研究分野の近い研究者を適宜招聘し,またこちらから他の研究機関でのセミナーに参加して研究討論を行う.また,国内外の研究集会に積極的に参加して研究発表および情報収集を行う.Rを右ネター環とし,{S(λ)}を単純右R加群の同型類の完全代表系とする.各λに対してE(λ)によって右R加群としてのS(λ)の移入包絡を表すことにする.また,Aを環R上の非可換代数,即ち,環Rからの環準同型写像R→Aが与えられている他の右ネター環とし,Vを(A,R)-双加群で以下の3条件を満たすものとする:1)右R加群としてVは無限の被約グレードを持つ有限生成加群である;2)左A加群としてVは忠実に平坦である;3)全てのλに対して,VとE(λ)とのR上のテンソル積は左A加群として有限の移入次元を持つ.このとき,以下の主張が成り立つことを示した.(1)無限の被約グレードを持つ任意の有限生成右A加群Xに対して,XとVとのA上のテンソル積は右R加群として無限の被約グレードを持つ.(2)もし有限生成右R加群で無限のグレードを持つものが零加群以外に存在しないならば,環Aについても同様の主張が成り立つ.(3)無限の被役グレードを持つ任意の有限生成右A加群Xに対して,もしXとVとのA上のテンソル積が右R加群として捩れを持たなければ,右A加群Xもやはり捩れを持たない.(4)任意のAの極大右イデアルMに対して,VをでMVで割った剰余加群V/MVの右R加群としての零化イデアルをNとするとき,剰余環R/Nが半単純環であるとする.このとき,もし環Rに対して一般中山予想が肯定的に成立すれば,環Aに対してもやはり一般中山予想が肯定的に成立する.研究業績の概要欄において,特にVが右R加群として有限生成の場合を考えるとき,もしVのR双対が左R加群として有限の射影次元を持つならば条件3)は自動的に満たされることも示した.従って,AがRのフロベニウス拡大環の場合には,VとしてAをとることにができる.これによって,初期の目的がほぼ達成された.研究協力者の亀山(サレジオ高専)・古賀(東京電機大)との間で行なっている研究セミナーを継続する.そのセミナーに研究分野の近い研究者を適宜招聘し,またこちらから他の研究機関でのセミナーに参加して研究討論を行う.また,国内外の研究集会に積極的に参加して研究発表および情報収集を行う.体調不良のため予定していた出張を取り止めた.依然として通院中ではあるが,国内出張には差し支えない程度には回復している.また,海外出張については,研究協力者の亀山・古賀に協力を仰ぐ.前年度の未使用分も含めて計画通りに旅費を使用する.
疎水性相互作用を利用した人工タンパク質材料の設計

タンパク質は生体内で多種多様な機能を発現しているが、生体外で機能材料として利用するためにはタンパク質の安定性向上、分子間相互作用による階層化構造体の形成等が重要である。本研究では、特に疎水性相互作用に着目したタンパク質の分子設計を行い、特殊環境耐性を有する安定な機能性人工タンパク質材料を構築することを目的として行なった。本研究では安定なタンパク質の創製にあたり、従来行われてきた天然タンパク質の改良という視点ではなく、疎水性結合を導入した頑丈な骨格となる構造部位と、機能を司る機能部位を組み合わせるという設計方針を採った。構造部位と機能部位をそれぞれ一つのユニットと考え、ユニットを組み合わせることによるユニット集合体としてのタンパク質デザインを基本コンセプトとした。さらに分子間での疎水性相互作用により、高次構造体形成を図り、高機能性人工タンパク質材料を構築した。本年度は、前年度に作製したERE-OGPと同様の設計コンセプトに基づき、細胞の増殖を制御する部位としてERE-OGPのOGP部位の代わりにEpidermal Growth Factor(EGF)を配置したERE-EGFも作製した。このタンパク質の基板との接着、細胞接着活性、細胞機能制御活性等を評価した。その結果このタンパク質が細胞培養に有用なマトリックス材料となるとともに、増殖、分化等の細胞機能を制御可能であり、組織構築のためのタンパク質材料としても有用であることが明らかとなった。本年度は、疎水性基板に対して自己集積化する分子認識タンパク質を構築した。疎水性ユニットと、抗体分子認識ユニットを交互に組み合わせたタンパク質EBn(n=1,2,4)を設計し、これをコードするプラスミドpET-EBnを構築して、大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。これらのタンパク質は、誘導発現した菌体破砕液の可溶画分よりアフィニティー精製し、設計したタンパク質EBnを得た。EBnを疎水的であるHOPG表面と親水的であるmica表面にそれぞれ集積し、その集積状態を原子間力顕微鏡を用いて観察した。その結果、EBnは疎水性表面では効率良く集積されるのに対し、親水性表面ではほとんど集積されなかった。とくにEB4は、HOPG表面の90%近くを覆い、凝集することなく平面的に集積されることが明らかとなった。EBnの抗体結合能は、固相上に固定した抗体に対してプロテインAとの競合反応を行うことにより評価した。その結果、EBはプロテインAよりも抗体結合能が低いものの、EB2では同程度、EB4ではプロテインAよりも高い抗体結合能を示した。この抗体結合能は、固相集積後も保持されていた。以上の結果から、EB4が最も抗体結合能に優れ、かつ基板に集積後も高い抗体結合能を保持していることが示された。そこでEB4を100nMの濃度でコートしたプレートにおける抗体集積活性を、酵素免疫測定法により評価した。その結果、EB4をコートしたプレートでは、何もコートしていないプレートと比較して、抗体の集積効率の向上がみられた。特に抗体を1μg/ml添加したときには、EB4をコートしたプレートの方が、約二倍量の抗体を基板に集積することができた。本研究では、疎水性相互作用に着目したタンパク質の分子設計を行い、特殊環境耐性を有する安定な機能性人工タンパク質材料を構築することを目的とする。本年度の研究では、細胞機能制御部位を有する新規タンパク質を設計した。このタンパク質は、細胞機能制御部位として細胞接着活性能部位、および細胞分化誘導能部位を有している。また、これらの機能部位が細胞に作用するために構造保持部位として高度に疎水的なアミノ酸配列を用い、細胞外マトリックスを形成するように設計した。これらの機能、構造保持部位は、既存のタンパク質の部位を利用しているため、本研究で設計したタンパク質は生体親和性を保持した新規細胞外マトリックスとしての利用が期待される。細胞接着活性を有する部位としてRGD配列(RGD)、細胞分化を誘導する部位として骨芽細胞の分化を誘導するosteogenic growthpeptide(OGP)、そしてこれらの機能部位を支え、細胞外マトリックスを形成するための構造保持部位としてエラスチン由来のヘキサペプチド(APGVGV)を12回繰り返した配列(E12)を利用し、これらを組み合わせて細胞機能制御部位を有するタンパク質ERE-OGPを設計した。このタンパク質は、大腸菌体内で合成・精製した。

ERE-OGP、E12、およびフィブロネクチンをそれぞれ疎水的な表面をもつプレートにコーティングし、BSAでブロッキングした。マウス頭頂骨由来の骨芽細胞(MC3T3-E1)をまき、90分後、接着していない細胞を取り除き、顕微鏡視野内において一定の面積領域に存在する接着細胞数をカウントした。その結果、ERE-OGPはフィブロネクチンと同程度の細胞接着活性を有すること、RGD配列を持たないE12では接着活性は低下することが示された。以上の結果から、導入したRGD配列が有効に機能し、細胞接着に寄与していることが示された。またアルカリフォスファターゼ活性測定を行い、骨芽細胞の分化誘導能を評価した。タンパク質は生体内で多種多様な機能を発現しているが、生体外で機能材料として利用するためにはタンパク質の安定性向上、分子間相互作用による階層化構造体の形成等が重要である。本研究では、特に疎水性相互作用に着目したタンパク質の分子設計を行い、特殊環境耐性を有する安定な機能性人工タンパク質材料を構築することを目的として行なった。本研究では安定なタンパク質の創製にあたり、従来行われてきた天然タンパク質の改良という視点ではなく、疎水性結合を導入した頑丈な骨格となる構造部位と、機能を司る機能部位を組み合わせるという設計方針を採った。構造部位と機能部位をそれぞれ一つのユニットと考え、ユニットを組み合わせることによるユニット集合体としてのタンパク質デザインを基本コンセプトとした。さらに分子間での疎水性相互作用により、高次構造体形成を図り、高機能性人工タンパク質材料を構築した。本年度は、前年度に作製したERE-OGPと同様の設計コンセプトに基づき、細胞の増殖を制御する部位としてERE-OGPのOGP部位の代わりにEpidermal Growth Factor(EGF)を配置したERE-EGFも作製した。このタンパク質の基板との接着、細胞接着活性、細胞機能制御活性等を評価した。その結果このタンパク質が細胞培養に有用なマトリックス材料となるとともに、増殖、分化等の細胞機能を制御可能であり、組織構築のためのタンパク質材料としても有用であることが明らかとなった。
Notchが活性化されている乳がん細胞の脳転移機構解明

脳への転移を伴う乳がんの進行は予後不良となるが、その転移機構についての研究は不十分である。乳がん細胞の脳における生存・増殖機構の解析が、脳への転移メカニズムの解明につながると考えられる。中枢神経系における分化を制御するNotchファミリーの活性化が乳がん細胞においても報告されている。Notchの活性化を介して乳がん細胞はグリア細胞と同様に中枢において増殖能を獲得したと考えられる。そこで、本研究の目的はNotchを活性化が乳がん細胞の脳への転移を促進することを明らかにする事である。さらに、NotchシグナルはGlut1の発現を増加させ、グルコースの取り込みが増強される。乳がん細胞はNotchシグナルを介してグルコースの取り込みの増強が行われ、乳がん細胞が脳へ転移すると仮定した。乳がん細胞におけるグルコース依存性を検討するために、ペントースーリン酸回路を阻害する2-デオキシグルコース(2-DG)をヒト乳がん由来培養細胞(MCF-7およびmA-MB-231)の培地に添加し、細胞生存率を検討した。MCF-7と比較してmA-MB-231の2-DGに対するIC50は約5倍高かった。2-DGはグルコースに対して拮抗的な阻害薬である。転移能の高いとされるMDA-MB-231細胞はグルコースの取り込み能が高いことがわかった。転移能の異なる細胞間ではグルコーストランスポーターであるGlutの発現が異なるため、転移能とグルコース取り込み能は相関する可能性が示唆された。
明代家刻本と白話小説:清平山堂を例として

出版が盛んになる明代には、文人が出資して出版する家刻本が増え、詩文集・史書・医薬書等に混じって白話小説が刊刻されることもあった。本研究では杭州・洪〓の清平山堂を例として、その出版事業と白話小説刊行の関係を考えた。かつて語り物として演じられていた物語は、文人の関与する明代家刻本として出版されることによって洗練された白話小説へと発展した。白話文体の成立、および小説という文学ジャンルの成立において、家刻本が果たした役割の重要性と具体的な諸相を明らかにした。今年度は、清平出堂の刊本について、以下の版本調査を行った。1.中国国家図書館所蔵の清平山堂刊行小説残本二篇(阿英発見本)マイクロフィルムによる不十分な調査しか許可されなかったため、次回の調査で原本により版匡の大きさ等を確認したい。2.京都大学人文科学研究所蔵『六臣註文選』清平山堂刊本来年度の補助金により、マイクロフィルム化する計画である。また、清平山堂が刊刻に際して依拠したと想定される本について、以下の調査を行った。3.広島市立図書館浅野文庫蔵『六臣註文選』明嘉靖據宋茶陵陳仁子刊本重刻原本およびマイクロフィルムによる調査を行った。4.広島大学附属図書館所蔵『六臣註文選』項氏万巻堂刊本斯波六郎「文選諸本の研究」(『文選索引』所収、京都大学人文科学研究所,1957-59)に広島大学附属図書館所藏とあるが、調査の結果、この本は行方不明であった。5.関西大学泊園文庫所蔵『唐詩紀事八十一巻』宋嘉定十七年懐安假守王禧慶長校刊『関西大学泊園文庫蔵書書目』の記載によれば、清平山堂刊本の依拠した宋本かと期待されたが、原本調査の結果、明嘉靖二十四年張子立刊本であることが判明した。以上の結果、上記4および5は、本研究課題の資料としては除外することとなった。引き続き、清平山堂刊本の原本によりその特徴を明らかにするとともに、清平山堂が刊刻の際に依拠した原本の発見につとめ、重刊・翻刻の閣係をさぐっていく予定である。今年度は、清平山堂の刊本について、以下の版本調査を行った。1.中国国家図書館所蔵の清平山堂刊行小説残本二篇(阿英発見本)昨年度はマイクロフィルムによる調査を行ったが、今回の調査では原本の調査が許可され、紙質、版匡の大きさ等を確認した。一部のページについでは、書影の電子データを取得した。従来、この残本については版心に清平山堂と刻されていないことなどから、清平山堂の刊行を疑う向きもあったが、調査の結果、版式等から清平山堂の刊行であることは、ほぼ確実だと思われる。2.北京大学図書館所蔵の『雨窗欹枕集』原本の調査を実施し、紙質、版匡の大きさ等を確認した。部分的に版本の撮影も行った。国立公文書館(内閣文庫)所蔵の『清平山堂話本』十五種とは、紙質にかなりの違いが感じられるものの、版式等はおおむね一致する。また、関連する問題について、中国の学会で以下の報告を行い、海外の専門家と意見・情報の交換を行った。3.中里見敬「日本九州大学濱一衛文庫所蔵戯劇資料簡介」(第八届中国古代小説戯曲文献与数字化研討会,中国・首都師範大学,2009年8月17日)今年度の調査により、清平山堂刊本の小説に関してはすべて原本を実見することができた。来年度は清平山堂の小説以外の刊本も含めて、家刻本としての清平山堂刊本の特徴をさぐっていく予定である。また、清平山堂以外の様々な刊本・抄本等にも視野を広げて、清平山堂刊本の位置づけを考えていきたい。今年度は、主として昨年度までの調査結果をうけて、本研究課題についてまとめの研究を行った。1.清平山堂刊行の小説版本についてまず清平山堂刊行の小説を中心に、家刻本としての清平山堂刊本の特徴を検討した。国立公文書館内閣文庫蔵本、北京大学図書館蔵本、中国国家図書館蔵本の紙質、版式等を比較検討した。その結果、破損が激しく、これまで清平山堂刊本であるかどうか確証の得られていなかった中国国家図書館蔵阿英発見残本についても、版心に「清平山堂」と刻されてはいないものの、他の二箇所に所蔵される版本との共通性から清平山堂刊本であるとの結論に至った。

2.清平山堂刊行の小説以外の版本についてついで清平山堂刊行の小説以外の版本については、国立公文書館内閣文庫所蔵の『新編分類夷堅志』と『唐詩紀事』、および京都大学人文科学研究所所蔵の『六臣註文選』を実見し、家刻本としての清平山堂刊本の特徴を検討した。あわせて明清時代の様々な刊本を調査することによって、清平山堂刊本の位置づけを考えた。3.清平山堂刊本の所蔵状況について最後に、清平山堂刊本の所蔵状況について、各種の書目、図書館目録等に基づき現状を整理した。4.清平山堂以外の出版に関する研究九州大学附属図書館に設置される濱文庫所蔵唱本を対象に、詳細な書誌目録の作成を行った。この作業をとおして、多様な版本を実際に調査することによって、清平山堂刊本の特徴を多角的な観点から考察する視座を獲得した。またあるテキストが繰り返し刊刻される場合の文字や版式の異同、同一の版木を用いて異なる書肆から繰り返し印行されることなど、実際の出版事情に関わる多くの実例を収集した。
多様な先験情報の逆解析統合フレームワークを適用した腐食モニタリング手法の開発

本研究では少ない数の電位計測から海中の構造物表面の腐食電流を数値逆解析によりモニタリングする手法を開発した。以下の4点の着眼点に基づいた新しい逆解析のフレームワークを提案した1)構造物の幾何的情報が欠如している場合には仮想境界条件を適用する2)経験や勘に基づくあいまいな情報をファジー数および隠れ変数で表現し定量的に扱う3)多様な先験情報を統一的に統合するためにベイズ推定を適用する4)対象構造物に電流を印加する能動的計測により情報を補う。開発した解析手法の有効性を検証するために数値シミュレーションおよび実験を実施した。本研究では少ない数の電位計測から海中の構造物表面の腐食電流を数値逆解析によりモニタリングする手法を開発する.問題の悪条件性の克服には手元にある多様な先験情報をいかに適切化に有効に統合して活用するかが鍵となる.本研究では以下の4点の着眼点に基づいた新しい逆解析のフレームワークを提案する1)構造物の幾何的情報が欠如している場合には仮想境界条件を適用する2)経験や勘に基づくあいまいな情報をファジー数および隠れ変数で表現し定量的に扱う3)多様な先験情報を統一的に統合するためにベイズ推定を適用する4)対象構造物に電流を印加する能動的計測により情報を補うさらに、実際の海洋構造物を用いた検証実験を実施し開発した手法の有効性を確かめる.平成26年度は、仮想境界条件を解析に組み込むことのできる境界要素法解析手法を構築し、プログラミングをおこない数値シミュレーションで検証を実施した。また、実際の検証実験で用いる電位測定装置がほぼ完成した。すなわち複数の海洋構造物どうしの相互干渉による腐食の進行速度を定量的に推定する解析システムを開発した.解析目的は、注目する構造物の電流密度分布を推定することである.電流密度を推定するために、解析領域を海水領域とし電場解析をする.解析領域の電位分布がラプラス方程式を満たすと仮定する.通常の境界要素法の定式化を用い、支配方程式、境界条件より連立方程式を得る.得られた方程式は未知数の数が方程式の数を上回るので単独では解くことができない.そのため、領域内部の数箇所での電位の測定値から得られる式を用い、逆問題を設定した。つぎに不確実な形状情報を仮想境界で取り扱う本研究では、構造物の形状情報が不完全であるという問題点を解決するために、仮想境界を設定し解析をする手法を提案した.平成27年度は、あいまいな先験情報をファジー数で取り扱う手法をシステムに取り込こんだ。さらに実際の海洋構造物を対象とした実証実験のために必要な電位測定システムを開発した。●あいまいな先験情報をファジー数で取り扱う解析に用いる電気伝導度や境界条件などの情報には、正確な情報が得られる場合、不正確な情報が得られる場合、全く情報が得られない場合など様々なレベルがある。正確な情報が得られる場合は確定値として表現でき、解析に利用できるが、あいまいな情報は従来の方法ではそのまま扱うことができない。本研究ではファジー集合を用いることで、多様な情報を有する腐食問題を統一的に表現する枠組みを構築した。●「能動的計測による犠牲陽極発生電流量計測法の開発」海洋構造物の腐食モニタリングでは犠牲陽極の発生電流量が重要である。以下の原理に基づく犠牲陽極の発生電流量の非接触計測法を開発した。(1)計測対象の犠牲陽極の近傍に電流制御が可能な追加の陽極を設置し電流を印加する。陽極のまわりの電位を計測する。印加電流に対する計測電位は対象の犠牲陽極の電位ー電流の関係の情報を含んでいるので、この計測情報も逆解析に取り込むこととした。逆問題の悪条件性をできるだけ緩和するような電流印加の位置や組み合わせの計測条件を探索した。その結果、複数の電極を用いて同時おたがいの電位差を計測する手法が有効であることを確認した。さらに電位計測電極の構造物に対する位置を正確に把握するための音波を用いた測位手法についても検討した。(2)本手法の有効性を確かめるために数値シミュレーションを実施して精度を検証した。(3)実験室において水槽内で本手法を用いて計測し、装置の検証および改良を行なった。当初の計画通りに手法の開発が進んでおり、その中のいくつかについては実際の検証実験を実施することができた。一方で音波を用いた測位システムの精度が十分でないので、今後は電位測定位置も同時に推定しながら犠牲陽極の発生電流量を求める方法についても検討する。総合して判断するに研究はおおむね順調に進行している。本研究では以下の4点の着眼点に基づいた新しい逆解析のフレームワークを提案する1)構造物の幾何的情報が欠如している場合には仮想境界条件を適用する2)経験や勘に基づくあいまいな情報をファジー数および隠れ変数で表現し定量的に扱う3)多様な先験情報を統一的に統合するためにベイズ推定を適用する4)対象構造物に電流を印加する能動的計測により情報を補う。まず、仮想境界条件を解析に組み込むことのできる数値解析手法を構築した。すなわち複数の海洋構造物どうしの相互干渉による腐食の進行速度を定量的に推定する解析システムを開発した。不確実な形状情報を仮想境界で取り扱う本研究では、構造物の形状情報が不完全であるという問題点を解決するために、仮想境界を設定し解析をする手法を提案した。