hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スパースモデリングに基づくデータ駆動解析による地球プロセスモデルの構築

スパースモデリングを地球科学分野に導入することで,高次元・大量の地球科学データに潜む本質的な物理化学プロセスや構造を抽出する普遍的な枠組みを構築した.具体的な研究対象として,地球科学が直面した喫緊の課題である津波堆積物を扱うと共に,固体地球科学分野にも適用し,地球科学のデータ解析に革命的な進捗を達成した.具体的には,以下の三課題の解決を目的として,新学術領域研究を推進した.すなわち,【1】津波堆積物の地球化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用,【2】津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価,【3】新たに開発したデータ解析法の固体地球科学への応用を可能にした.高次元・大量の地球科学データに潜む本質的な物理化学プロセスや構造を抽出する普遍的な枠組みを構築するため,【課題1】津波堆積物の地球化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用,【課題2】津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価,【課題3】地球科学データ解析法の固体地球科学への応用,の三課題について並行して研究を推進した.【課題1】については,蛍光X線分析による全岩化学組成分析を中心とした地球化学データ分析を進めるとともに,B01-2スパースモデリング班と共同することで,サポートベクトルマシンと呼ばれる強力な判別法の導入し,高精度な地球化学判別法の開発を行った.【課題2】・【課題3】については,主成分分析などの多変量解析手法が物理化学プロセス抽出に非常に有効であることを,土壌サンプルや岩石サンプルの地球化学データへの適用から明らかにした.これらの手法に最新のスパースモデリング技術を導入することが,より普遍的な地球科学プロセス抽出法の開発につながる可能性が示唆された.また,時間変化を伴う反応速度論的なプロセスに注目して,B01-3物理モデリング班と協同して,汎用的な反応速度論パラメータの抽出法を確立するための数理的問題設定を行った.さらに,【課題3】について,ベイズ推定を基にした画像解析手法を用いることで,地殻流体の空間分布を推定する手法の開発に成功した.本手法は,空間的な地球科学データを解析する際の基本的枠組みの構築につながるものと期待できる.また,様々な学会・研究会において,研究成果を発信することで,新学術領域としてのデータ駆動科学の普及を行った.スパースモデリングを地球科学分野に導入することで,高次元・大量の地球科学データに潜む本質的な物理化学プロセスや構造を抽出する普遍的な枠組みを構築することを目的とする.本年度についても前年度と同様に,下記の三課題に取り組んだ.【課題1】「津波堆積物の化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用」では,地球化学判別を高精度化すると共に,スパースモデリング班(B01-2)と協働することで,津波堆積物の起源や浸水プロセスに関する情報を取得する手法を新たに開発した.【課題2】「津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価」では,主成分分析を利用した化学特性抽出法を開発した.また,環境リスク評価につなげるために,スパース重回帰分析を用いて,土壌に対する重金属の吸着特性挙動解析を行った.【課題3】「地球化学データ解析法の固体地球科学への応用」では,岩石全岩化学組成データから次元圧縮法を用いて物質移動量と原岩組成バリエーションを分離する手法を開発したほか,物理モデリング班(B01-3)と共同して,化学組成データから時空間ダイナミクス(たとえば,反応輸送方程式)を決定するための数理的方法論を構築しつつある.さらに,スパースモデリング班(B01-2)と共同の共同により,ベイズ推論を用いて,様々な地球科学的観測時空間データから,物理化学プロセスや潜在構造を抽出する手法を多数開発した.学術普及活動面では,惑星科学班(A02-2),堀公募班(A02),小池公募班(A02),長尾公募班(B01)との密接な連携により,多数の学会・研究集会を主催した.たとえば,ISME-XIII(鉱物探査の国際シンポジウム),研究集会「地球科学と疎性モデリング」である(新学術領域「地殻ダイナミクス」との共催).以上のように,地球科学分野へのデータ駆動科学の浸透は早期に実現しつつある.本研究では,高次元・大量の地球科学データに潜む本質的な物理化学プロセスや構造を抽出する普遍的な枠組みを構築する.具体的には下記の四つの課題を軸にしつつ,様々な学融合的共同研究を通じて強力に研究を推進した.【課題1】「津波堆積物の地球化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用」では,前年度に開発した全探索法による2011年東北沖津波堆積物の地球化学判別基準を仙台平野で採取された連続的地層データに適用した.その結果,過去の歴史津波を示唆するような特徴的な地層をいくつか発見することができた.【課題2】「津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価」については,クラスター分析と主成分分析を用いて津波堆積物中の重金属の性質を解析したほか,因子分析を用いて,仙台平野の河川堆積物由来の重金属類元素の環境動態・影響を評価した.【課題3】「新たに開発したデータ解析法の固体地球科学への応用」では,スパースモデリング班(B01-2)・堀公募班と共同することで,GPSデータからプレート境界の地震後の余効すべり量空間分布を正確に推定する方法を開発した.本手法は,ベイズ推論と疎性モデリングを有効に組み合わせたもので,さまざまな応用が期待できる.また,物理モデリング班(B01-3)と共同することで,岩石組織の核形成プロセスを統計力学的にモデル化した.

【課題4】「データ駆動による地球物質循環モデルの構築」は,研究計画の順調な進捗状況に伴い当該年度から新たに設定した課題であるが,非線形班(C01-1)と共同することで,多元素データから地球科学プロセスと原岩を同時推定する新たな逆解析モデルの開発に成功している.また,惑星科学班(A02-2)・小池公募班・堀公募班・長尾公募班などと共同することで,シンポジウムや学会セッションを積極的に主催し,データ駆動型解析の地球科学分野への浸透にも努めた.上述の研究進展にあわせ,領域内地球科学関連班との密接な連携により,本領域が主催する研究シンポジウム(たとえば,スパースモデリングが生み出す自然科学ビッグデータ革命/公募説明会2015年9月14日,徳島大学工業会館)や国際・国内学会セッション(たとえば,AOGS2016'Data-driven modeling', 5 Aug. 2015, AOGS2015, Singapore,日本地球惑星科学連合大会2015地球惑星科学データ解析の新展開:データ駆動型アプローチ2015年5月27日,千葉県)では多数の参加者を集めており,当初予定よりも早く順調に「データ駆動科学」が地球科学分野に浸透・定着しつつあるといえる.さらに,新聞報道(「宇宙や津波,数学で迫るー少ないデータで「本質」解析ー」2015年5月3日,日本経済新聞朝刊)やテレビ(「情報科学の名探偵!魔法の数式スパースモデリング」,2015年8月23日,NHK EテレサイエンスZERO)などのアウトリーチも積極的に実施している.したがって,当初研究目的に対して当初の計画以上に進展していると評価した.研究開始当初に設定した三つの課題と,2015年度以降に新たに設定した【課題4】の計四課題を軸に研究を推進している.【課題1】津波堆積物の地球化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用,【課題2】津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価,【課題3】新たに開発したデータ解析法の固体地球科学への応用,【課題4】データ駆動型解析による地球内部物質循環過程の理解.【課題1】に関しては,サポートベクトルマシーンと交差検定法による全探索法(ES法: Exhaustive Search method)による津波堆積物の高精度判別方法を,仙台平野で採取された連続的地層データなどへの適用を試みている.また,クラスタ分析などによる津波堆積物の判別も行った.【課題2】については,スパース重回帰分析を用いて,土壌の吸着特性に関する実験データを説明するための重要な物理化学因子を解明した.【課題3】については,物理モデリング班(B01-3)と協働して,岩石ー水相互作用の実験データから,反応速度論的ダイナミクスを復元する方法を開発した.また,関係する公募班と共同して,GPSデータからプレート境界のゆっくりすべり量空間分布を詳細に推定する方法を開発した.また,【課題4】では,地球化学データの新しい多変量解析手法を開発し,温泉水データや岩石データに適用した.また,構造地質学分野や変成岩岩石学分野において,逆問題の基礎となる新たな数値前進解析手法を開発した.研究当初に設定した課題について,着実に学術論文が出版されつつあるとともに,新たな研究課題の中で,様々な課題に対して,新たな解析手法を開発し,実問題解決に結びついているから.
ウンカ食害による台湾鳥龍茶の香気生成向上の分子基盤

台湾烏龍茶(東方美人)は、他の烏龍茶と異なりウンカに吸汁されたチャ葉を摘採して作られ、独特な香気を生み出す。こでまでに東方美人茶の独特な香気成分として2,6-dimethylocta-3,7-diene-2,6-diol(diol)とhotrienolが検出された。本研究では、東方美人茶の原料であるウンカ加害チャ葉でdiolとhotrienolの生合成に関与する酵素遺伝子を明らかにすることを目指した。ウンカ加害チャ葉でモノテルペン酸化酵素活性を有するシトクロムP450がlinaloolを酸化してdiolやhotrienolを生成すると考えられ、様々なP450遺伝子の探索を行った。昨年度、烏龍茶製造工程中のチャ葉についてdifferential screening分析の結果から得られたP450ホモログ(TOBA)はモノテルペン水酸化に関与するP450と比較的高い相同性を示し、diol及びhotrienolの生合成に関与する可能性が高いと考えられた。そこで、ウンカ加害チャ葉で3_-RACEおよび5_-RACEを行い、TOBAの全長cDNAを単離した。RT-PCRによりウンカ無加害チャ葉に比べてウンカ加害チャ葉でTOBAの転写量は増加していた。一方、他の植物でモノテルペン水酸化に関与することが知られているP450遺伝子から作成したプライマーを用いて、RT-PCRに行い、ウンカ加害新鮮チャ葉からTOBAと異なる8種のP450ホモログ遺伝子を見出した。これらのP450ホモログについてRT-PCRを行った結果、3種のP450(候補P450)の発現が無加害チャ葉に比べてウンカ加害チャ葉で増加していた。また、見出した8種のうち3種の候補P450はモノテルペン水酸化に関与するP450と比較的高い相同性を示し、diolおよびhotrienolの生合成に関与する可能性が高いと考えられた。現在、候補P450遺伝子の全長cDNAを取得するため、ウンカ加害チャ葉を用いて、cDNA libraryを構築し、候補P450の全長cDNAの単離を行っている。さらに、TOBAと候補P450遺伝子を昆虫細胞あるいは大腸菌を用いて大量発現し、得られた酵素のlinaloolに対する酸化反応を検討する。東方美人茶(Oriental Beauty)は他の烏龍茶と異なりチャノミドリヒメヨコバイ(Jacobiasca formosana,通称ウンカ)に吸汁されたチャ葉から作られ、独特な香気を生み出す。この香気はウンカの吸汁および製造工程中のストレスにより誘導されると考えられる。本研究では東方美人茶製造工程中に生ずるチャの代謝変動を分子レベルで解明することを目的とし、特異的に発現が誘導される遺伝子の検索を行った。台湾の峨眉において、ウンカ食害を受けたチャ葉および無被害のチャ葉から伝統的手法により烏龍茶を製造した。新鮮葉および製造工程の各段階でチャ葉をサンプリングし、それぞれから全RNAを抽出した。無被害新鮮葉と加害一回攪拌葉、加害新鮮葉と加害一回攪拌葉の2セットについてMegasort法によるディファレンシャルスクリーニングを行った結果、ウンカ食害および製造工程中のストレスにより非常に多くの遺伝子の発現が変動していることが明らかになった。特に発現が著しく増加した遺伝子として、heat shock protein, raffinose synthetase, β-amylase 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenaseなどストレス応答遺伝子が数多く同定された。一方、烏龍茶の製造工程中で多く発現された遺伝子にはraffinoseやabscisic acidの生合成に関する遺伝子が見られた。新鮮葉および製造工程の各段階でのチャ葉から作った烏龍茶において、それらの化合物についてHPLCにより定量的分析を行った。その結果、raffinoseとabscisic acidは製造工程の日光萎凋や一回攪拌で顕著に増加し、それ以後の段階で徐々に減少した。以上のように東方美人茶の製造工程で引き起こされるチャ葉中の生理学的変化を追跡できた。

これらのP450ホモログについてRT-PCRを行った結果、3種のP450(候補P450)の発現が無加害チャ葉に比べてウンカ加害チャ葉で増加していた。また、見出した8種のうち3種の候補P450はモノテルペン水酸化に関与するP450と比較的高い相同性を示し、diolおよびhotrienolの生合成に関与する可能性が高いと考えられた。現在、候補P450遺伝子の全長cDNAを取得するため、ウンカ加害チャ葉を用いて、cDNA libraryを構築し、候補P450の全長cDNAの単離を行っている。さらに、TOBAと候補P450遺伝子を昆虫細胞あるいは大腸菌を用いて大量発現し、得られた酵素のlinaloolに対する酸化反応を検討する。
低温でイオン照射された金属中に生成するカスケードデブリの構造解析

本研究では、イオン照射することによってカスケード損傷を導入し、それに対して陽電子をプローブとして注入することによって原子レベルの欠陥分析を実施し、カスケード損傷構造に対する実験的な知見を与えることを目的とする。鉄およびニッケルに注目して実験を行い、カスケードデブリとして存在するナノボイドの大きさの測定、さらにそれに対する注入イオン種やイオンエネルギーの効果を明らかにすることを目的とする。本年度も前年度に引き続き、種々の条件のイオンを純鉄に照射することによって生成するナノボイドの蓄積過程を室温で調べ、さらに照射後の等時焼鈍によって回復過程を調べた。その結果、(1)イオン照射に伴って空孔型欠陥の蓄積を示すSパラメータの上昇が見られ、その上昇は照射量増大とともに飽和する傾向であった(2)飽和した時点でのSパラメータは生成するナノボイドの大きさを表し、重いイオンほど大きいナノボイドを生成しているという傾向が現れた(3)照射後の等時焼鈍による回復過程は、全体的には入射イオンによらずほぼ同一のステージであったが、鉄イオン照射材のみ高温側にも回復ステージが現れた。また、ニッケルについては膜厚や加工条件の異なる試料に対してイオン照射下での陽電子ドップラー測定を行い、照射を止めるとすぐに消滅してしまう空孔型欠陥の存在を示唆する実験結果を得た。本研究では、低温でイオン照射することによってカスケード損傷の痕跡であるカスケードデブリを凍結し、それに対して陽電子をプローブとして注入することによって原子レベルの欠陥分析を実施し、カスケード損傷構造に対する実験的な知見を与えることを目的とする。構造材料用に最も多く利用されている鉄鋼材料のベースたる鉄に注目して重点的に実験を行い、カスケードデブリとして存在するナノボイドの大きさの測定、さらにそれに対する注入イオン種やイオンエネルギーの効果を明らかにすることを目的とする。本年度は、種々の条件のイオンを純鉄に照射することによって生成するナノボイドの蓄積過程を室温で調べた。使用したイオンはヘリウム、窒素、酸素、および鉄イオンである。ナノボイドの検出は照射チャンバーに設置された陽電子ビームドップラー測定によって実施され、細かく照射量を制御した照射条件や照射中での測定が実現した。その結果、(1)イオン照射に伴って空孔型欠陥の蓄積を示すSパラメータの上昇が見られ、その上昇は照射量増大とともに飽和する傾向であった(2)飽和した時点でのSパラメータは生成するナノボイドの大きさを表し、重いイオンほど大きいナノボイドを生成しているという傾向が現れた(3)Sパラメータ上昇の照射量依存性について解析を行い、ナノボイド数密度は照射量の0.5乗に比例していると推測され、カスケードで導入される格子間原子が移動して既存のナノボイドを消滅させていると解釈された。以上の内容は12月に開催された第11回核融合炉材料国際会議(ICFRM-11)にて論文発表され、16年度中に出版予定である。
生物材料を用いた無細胞自己複製系のダイナミクス

多種多様な生物が相互作用しながら新しい機能が生まれてくる進化や、細胞間の多様な結合によって起こる発生などは、生物学的創発の代表といえる。これを研究するのに、生物材料を用いた無細胞自己複製系を構築した。この系では、Thermus thermophilus DMA剛性酵素遺伝子から、試験管内でDNA合成酵素を合成し、その酵素を用いたPCR反応によってもとの遺伝子を複製し、次世代の遺伝子を合成するという一連のステップが一つのライフサイクルとなっている。この系を用いて、2種類の遺伝子間の競合における利己性の影響を検討した。2種類の遺伝子として、野生型と変異型を用いた。変異型遺伝子がコードしている酵素は、野生型の約60%の活性をもっている。利己性の度合い、遺伝子を複製する際に、何%自己由来の酵素を用いるかで決定した。つまり、野生型遺伝子を野生型酵素、変異型酵素とがx:(100-x)の割合で混合した酵素液を用いて複製し、変異型遺伝子を変異型酵素と野生型酵素をx:(100-x)で混合した酵素液で複製する系をx%利己性の系と定義した。100%利己的な系においては、変異型遺伝子は淘汰されて3世代目に消滅したが、利己性の度合が70%および30%の場合には、4世代目まで共存した。このことは遺伝子の表現型である酵素活性の大小だけでなく、利己性の度合、つまり、両遺伝子間の関係性も遺伝子間の生存競走に影響することを示しており、ダ-ウィン型進化は利己性の高い状態でないと起こらないことが示唆された。
進化分子工学を用いた細胞内蛍光増幅反応系の構築（国際共同研究強化）

生きた個々の細胞内において数コピーしか存在しないmRNAのある時点での位置と量を正確に測定するために『光をトリガーとした蛍光増幅反応系の構築』という基課題から発展し、生体内におけるタンパク質の任意の位置への蛍光色素の導入することを目指した。大腸菌の耐性遺伝子を利用したスクリーニング法およびケンブリッジ大学で修得したbeads display法を用いて、非天然アミノ酸をタンパク質に導入できるアミノアシルtRNA合成酵素の選出系を立ち上げた。これらの系が機能することを既報の非天然アミノ酸を用いて確認したうえで、蛍光色素を導入できるアミノアシルtRNA合成酵素の選出を行った。内定年度:2015基課題としては「生きた個々の細胞内において数コピーしか存在しないmRNAのある時点での位置と量を正確に測定するために『光をトリガーとした蛍光増幅反応系の構築』」を目指してきた。この系では、蛍光分子に結合するRNAを進化分子工学的に選出してから細胞内で利用するというものであり、蛍光分子とRNAという二分子系を用いる必要がある。このような系を用いなければならない理由は、生体内で任意のRNAに蛍光分子を取り込ませることができないことにある。さらに、RNAは生体内で安定に存在できないことから、生体高分子の観察という観点においては現在の系は改良の余地がある。そこで、本研究課題では、生体内におけるタンパク質の任意の位置への蛍光色素の導入することを目指した。これまでに報告されている大腸菌の耐性遺伝子を利用したスクリーニング法を用いて、環境応答性の蛍光色素に対するアミノアシルtRNA合成酵素の選出を進めたものの、アミノアシルtRNA合成酵素の選出には至らなかった。このため、他の方法としてin vitro compartment法の一種であるgel-shell beadsを扱っているFlorian Hollifelder教授の研究室に半年間滞在し、gel-shell beadsおよびbeads display法を修得した。タンパク質の任意の位置への蛍光色素の導入を目指して、特定の蛍光色素をtRNAに修飾できるアミノアシルtRNA合成酵素の選出を既存の方法で進めると同時に新しい選出方法の構築を進めた。まず、既存の非天然のアミノ酸を取り込むことで薬剤耐性が得られるような大腸菌を使ったスクリーニング法を用いて、環境応答性の蛍光色素に対するアミノアシルtRNA合成酵素の選出を進めた。この実験では、大腸菌内における蛍光性アミノ酸の取り込みを示唆するデータは得られたものの最終的にtRNA合成酵素の選出には至らなかった。非天然アミノ酸の種類によっては、そもそも大腸菌の膜を通らない可能性があるため、大腸菌を使わないアミノアシルtRNA合成酵素の選出系をとして、beads displayやgel-shell beadsの利用が考えられた。そこで、これらの技術を使ってメタゲノムから新規酵素を選出するという研究を進めている英国ケンブリッ大学のFlorian Hollifelder教授の研究室に半年滞在し、特にHollifelder教授の研究室でしかできないgel-shell beadsの作成方法に関する技術を得た。基課題としては「生きた個々の細胞内において数コピーしか存在しないmRNAのある時点での位置と量を正確に測定するために『光をトリガーとした蛍光増幅反応系の構築』」を目指してきた。大腸菌の耐性遺伝子を利用したスクリーニング法を用いて、非天然アミノ酸を導入できるアミノアシルtRNA合成酵素の選出を進めた。並行してケンブリッジ大学で修得したbeads display法を用いたアミノアシルtRNA合成酵素の選出実験も進めた。ある非天然アミノ酸について、大腸菌の耐性遺伝子を利用したスクリーニング法とbeads display法を組み合わせた選出方法を試みた結果、高い機能を有するアミノアシルtRNA合成酵素が得られた。さらに、さらに別の非天然アミノ酸ついては大腸菌の耐性遺伝子を利用したスクリーニング法を終え、現在beads display法を進めており、こちらについても高い機能を有するアミノアシルtRNA合成酵素が得られることが期待される。進化分子工学
機能性高分子-siRNA結合体の創製とsiRNAデリバリーへの応用

本研究では、核酸医薬(siRNA)を細胞質へと効率良く導入するための方法論として、「siRNA」と「エンドソーム膜傷害性を有する高分子」が酸性環境に応答して開裂する結合で〓がれたコンジュゲート体を開発した。結果として、siRNAに優れた血中安定性を与えると共に、培養細胞に対する高効率なsiRNA送達(配列依存的な遺伝子発現の抑制)を達成した。本研究は、優れたsiRNAデリバリー用キャリアを開発するために、機能性高分子と複数のsiRNA分子から新規コンジュゲート体を構築し、その機能評価を行うことを目的とした。コンジュゲート体にすることで、1分子当たりの負電荷数が増大し、ポリカチオンとの間で安定なポリイオンコンプレックス(PIC)が調製され、かつ機能性高分子にpH応答性などを付与することで、PICの細胞内動態の制御も可能となる。22年度は、基本的なコンジュゲート体としてポリアスパラギン酸(PAsp)の側鎖にジスルフィド(SS)結合を介してsiRNAが導入されたPAsp(-SS-siRNA)を構築し、その機能評価を中心に行った。SS結合は、細胞内還元環境では切断すると考えられることから、PAsp(-SS-siRNA)とポリカチオンから成るPICは、細胞外では安定であるが、細胞内に取り込まれるとsiRNAを放出するものと期待される。実際に、重合度約100のPAspを用いてPAsp(-SS-siRNA)を合成したところ、PAsp(-SS-siRNA)1分子当たりsiRNA4分子が導入されることを確認した。そして、側鎖にジエチレントリアミン構造を有するカチオン性ポリアスパラギン誘導体PAsp(DET)との間でPICを調製し、その安定性およびsiRNAデリバリー効率を評価した。結果として、通常のsiRNAとPAsp(DET)から成るPICは血清培地中で速やかに解離したが、PAsp(-SS-siRNA)から成るPICは同条件では解離しなかった。一方、還元剤を用いた擬似的な細胞内還元環境では、PAsp(-SS-siRNA)のPICからのsiRNA放出が確認された。さらに、培養細胞実験では、PAsp(-SS-siRNA)を用いることで、PICの細胞内取り込みが大幅に増大し、有意なRNA干渉効果を惹起することが確認された。本研究は、siRNAデリバリー用担体の開発に向け、機能性高分子とsiRNA分子から新規結合体を創製し、その機能評価を行うことを目的とした。結合体を調製することで、siRNAの酵素分解が抑制され、またポリカチオンとの間で安定な複合体(ポリイオンコンプレックス)が調製される。加えて、機能性高分子にsiRNAの細胞内動態を制御させることも可能である。結果として、効率の良いsiRNAデリバリーが実現するものと期待される。22年度までの検討より、ポリアスパラギン酸(PAsp)の側鎖にジスルフィド(SS)結合を介してsiRNAが導入されたPAsp(-ss-siRNA)は、培養細胞への効率の良いsiRNA導入を可能とすることが確認された。そこで23年度は、PAsp(-ss-siRNA)を動物実験へと展開した。まず、全身投与後の体内動態(血中滞留性および臓器分布)を確認するために、Cy5により標識されたPAsp(-SS-siRNA)を調製した。次に、複合体を調製するためのポリカチオンとして、ポリエチレングリコールとポリリシン(PEG-PLys)のブロック共重合体を合成した。種々の分子量を有するPEG-PLysとCy5標識PAsp(-SS-siRNA)から複合体を調製してマウス尾静脈より投与したところ、複合体の血中滞留性は、その成分組成に応じて大きく異なることが明らかになった。未修飾のsiRNAから成る複合体と比べ、PAsp(-ss-siRNA)から成る複合体は有意に高い血中滞留性を示した。さらに、PAsp(-ss-siRNA)から成る複合体同士の比較では、PEGの分子量が21000、PLysの重合度が40のPEG-PLysを用いた時に最も高い血中滞留性が得られた。一方、脾臓等への集積はほとんど見られなかったことから、細網内皮系による捕捉は抑えられていることも明らかになった。本研究課題の目的は、核酸医薬としての応用が期待されるsiRNAを効率良く細胞質内へと導入するための方法論として、機能性高分子-siRNA新規コンジュゲート体を創出することである。まず基本骨格として、ポリアスパラギン酸の側鎖に、細胞質内で切断されるジスルフィド結合を介してsiRNAが導入されたコンジュゲート体を設計した。結果として、ポリカチオンとの間で形成されるポリイオンコンプレックス(PIC)が安定化され、効率の良い細胞内取り込みを可能とすると共に、細胞質還元環境下でのPIC不安定化によるsiRNA放出が確認された。さらに、このコンジュゲート体から調製されたPICをマウス尾静脈より投与し、その血中安定性を通常のsiRNAから成るPICと比較したところ、コンジュゲート化により血中滞留性が10倍以上増大することが明らかになった。

次に、siRNAの薬理活性をさらに高めるために、細胞内に取り込まれた後にエンドソームから細胞質への移行を促進(エンドソーム脱出)するための機能性高分子コンジュゲートの設計を検討した。具体的には、酸性環境で切断されるマレイン酸アミド構造をリンカーとして利用し、膜傷害活性を有するポリアミノ酸とsiRNAから成るコンジュゲート体を設計した。すなわち、中性環境ではコンジュゲート体は膜傷害活性を示さないが、エンドソーム酸性環境ではリンカーがはずれ、ポリアミノ酸によるエンドソーム膜傷害とsiRNA放出とが同時に起きる設計である。実際に、ポリカチオンとコンジュゲート体の間でPICを調製し、共焦点蛍光顕微鏡によりPICの細胞内動態を観察したところ、効率の良いエンドソーム脱出が確認された。結果として、培養細胞に対する優れた遺伝子発現抑制効果(RNA干渉)が誘導されることが明らかになった。今後は、疾患モデル動物を用いた治療実験へと展開する予定である。当初計画通り、プロトタイプの機能性高分子-siRNA結合体の動物実験による機能評価行い、ポジティブな結果を得ることができた。また、エンドソーム膜を不安定化させる機能性高分子とsiRNAの結合体についても合成に成功した。よって、おおむね計画通りに進展したものと判断される。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、プロトタイプのsiRNA結合体および新たに合成されたsiRNA結合体を用いて、本格的な動物実験を展開する。具体的には、siRNAの血中滞留性や臓器分布に関する評価を詳細に行ったうえで、皮下移植がんモデルに対する治療効果を検証する。
赤色系土壌の生成速度と国際的対比に関する研究

喜界島および南大東島の離水年代を異にする、一連の隆起サンゴ礁段丘上に分布する土壌を対象として、サンゴ石灰岩からの土壌発達過程を明らかにするとともに、既往のサンゴ礁形成年代測定値・平均隆起速度直線ならびに海面変動曲線を利用して、これらの土壌の生成速度を推定した。また各発達段階の土壌を国際的土壌分類システムと対比した。1.離水後約1,500年間は岩石地(Rockland)の状態が続く。4.8,00035,000年の生成期間の土壌は、縄文海進期の海面上昇によて侵食され失われてしまったものと推定される。10.南大東島の幕上に分布する土壌は、カオリナイトを主とし、喜界島の最高位面の土壌より古いと思われる。よって赤黄色土が生成するには,少なくとも12.5万年以上の年月が必要と推定される。喜界島は、奄美大島の北東25Kmに位置し、隆起サンゴ礁からなる小島であるが、隆起速度が極めて速い(1ないし2mm/年)ごとで世界的に有名な島である。新第三系(早町層)をおおう第四紀後期のサンゴ石灰岩からなる高度の異なった段丘が多数発達しており、これらの段丘上に分布している土壌は、サンゴ石灰岩からの土壌発達年代系列を示しているものと考えられる。本年度は、喜界島において、一週間にわたる野外調査を行った。離水年代を異にするサンゴ石灰岩上の土壌断面調査(10断面)と試料の採取を行い、現地における段丘面との対応関係について調べた。また、土壌試料(風乾細土)の一般的理化学性の分析を一部行った。その結果、次のようなことが明かとなった。喜界島では、離水年代にほぼ対応して、レンジナ様土→テラフスカ様土→テラロッサ様土→テラロッサ様土と赤黄色土の移行型の発達段階があると考えられた。上の述べた順に、土壌のpHは、規則的に低下した。特に、最高所(標高224m)の百之台付近に分布する土壌のpH(H_2O)は、5.4ないし6.9、塩基飽和度は66ないし83%と赤黄色土よりも高い値を示すことから、テラロッサ様土と赤黄色土の中間型と考えられた。この土壌の生成期間が12ないし12.5万年と推定されることから、南西諸島において、サンゴ石灰岩から赤黄色土が生成するためには、12.5万年以上が必要であると考えられる。なお、土性分析の結果から、一部の試料に、比較的多量のシルト粒子が存在していた。また、腐植酸はRp型を主体としていた。1.昨年度、喜界島の隆起サンゴ礁段丘上の土壌について、レンジナ様土→テラフスカ様土→テラロッサ様土→テラロッサ様土と赤黄色土との移行型といった発達系列が認められることを明らかにするとともに、南西諸島においてサンゴ石灰岩から赤黄色土が生成するためには12.5万年以上の時間が必要であることを示したが、本年度は引きつづきこれらの土壌の粘土鉱物組成を同定した。その結果、いずれもイライト、バーミキュライト、イライトとバーミキュライトの混層型、カオリナイトおよび少量のクロライトを含んでいるが、テラロッサ様土から赤黄色土への移行型ではカオリナイトが増加する傾向が認められたが、層間のアルミナ化は生じていず、赤黄色土化に至っていないことが粘土鉱物組成の面からも明らかとなった。2.喜界島の礁原系列の停滞水グライ化テラフスカ様土と疑似グライ化テラフスカ様土の一般理化学性の分析を行い昨年度の礁縁系列の結果と比較した結果、数万年で土壌中の炭酸カルシウムが溶脱され、その後粘土の移動が生じるものと推定された。3.12.5万年以上の生成年代の土壌が分布すると考えられる南大東島の調査は天候不順などの理由で延期されていたが、平成6年3月5日から3月11日にわたって南大東島の土壌調査と試料採取、ならびに喜界島の補完調査を実施した。これらの試料の分析は平成6年度に行う予定である。1.昨年度採取した南大東島の4土壌断面について粘土鉱物組成を同定した。幕上に分布する赤色土(D-1)および黄色土(D-2)はいずれも1.40nm鉱物をほとんど含まず、カオリナイトとイライトを主とし、ギブサイトを含んでいた。

これに対して幕下のテラロッサ様土(D-3)ではカオリナイト、イライトのほかに1.43nmのバ-ミキュライトの存在が確認された。またテラフスカ様土(D-4)ではバ-ミキュライトが多量に含まれていた。喜界島の試料との明らかな相違点は、D-3の断面を除いて、1.40nmおよびイライトとの混層型鉱物が存在しないかあるいは非常に少ない点にある。したがって南大東島の幕上の土壌は喜界島の最高位面の土壌よりもさらに風化の進んだ段階にあるものと考えられる。2.平成4年度以来の調査・研究結果をとりまとめ、研究成果報告書の原稿を分担執筆し、200部印刷した。
アクティブ型フローティング機構による高能率なナノ表面形状研磨法の開発

光学・電子部品に使用される硬質脆性材料の仕上げ加工には、化学的な作用を付与した遊離砥粒加工等が一般的に用いられている。しかし、加工能率や廃液などの問題があり、砥石などの固定砥粒を活用した加工への代替が求められている。本研究では超砥粒砥石を用いながら、安定した低切込み深さを得るために、加工圧力の極低圧化と砥粒の微細化を提案している。提案手法の実用化に向けて高能率加工法を確立するため,アクティブ型フローティング機構の加工部への適用を検討する.この手法の採用により、高速・高周波数の加工でも低切込み状態の維持が期待でき、これにより高能率なナノ表面形状研磨法の開発をめざすことを目的としている。平成23年度は環境整備・実験装置のセットアップ、アクティブ型フローティング機構の検討,研磨加工の実施と評価を行った。(1)実験装置のセットアップ:アクティブ型フローティング機構による研磨加工を実現するため,その母体となる実験機を購入・設置した.また事前実験用に中速加工が可能な試作研磨装置も設置した.(2)アクティブ型フローティング機構の検討:提案手法のキーとなるアクティブ型フローティング機構に必要なセンサ類をそろえ,その機構・設置方法・評価方法について検討中である.(3)研磨加工の実施と評価:中速加工が可能な試作研磨装置を用いて,研磨加工を実施し評価を行った.提案手法である加工圧力の極低圧化と砥粒の微細化による加工は,本機で実施可能となっており,ナノオーダーの表面が得られている.加工機構であるアクティブ型フローティング機構の製作・検討が遅れているため.実験環境,母体となる加工機,加工工具・材料は準備できているため,キーとなるアクティブ型フローティング機構の機構検討,評価を中心に行っていく.光学・電子部品に使用される硬質脆性材料の仕上げ加工には、化学的な作用を付与した遊離砥粒加工等が一般的に用いられている。(1)実験装置のセットアップ:アクティブ型フローティング機構による研磨加工を実現するため,その母体となる実験機を購入・設置した.また事前実験用に中速加工が可能な試作研磨装置も設置した.(2)アクティブ型フローティング機構の検討:提案手法のキーとなるアクティブ型フローティング機構に必要なセンサ類をそろえ,その機構・設置方法・評価方法について検討中である.(3)研磨加工の実施と評価:中速加工が可能な試作研磨装置を用いて,研磨加工を実施し評価を行った.提案手法である加工圧力の極低圧化と砥粒の微細化による加工は,本機で実施可能となっており,ナノオーダーの表面が得られている.加工機構であるアクティブ型フローティング機構の製作・検討が遅れているため.実験環境,母体となる加工機,加工工具・材料は準備できているため,キーとなるアクティブ型フローティング機構の機構検討,評価を中心に行っていく.
磁気共鳴映像法(MRI)による肺水分量分布の解析-肺水分量増加の不均等パタ-ンと局所肺機能

本研究では、肺水腫を作成した雑種成犬においてMRIを用いて肺水分量分布の定量的示標を得ることを検討した。MRI装置はMagnetom(シ-メンス社)を用い、非呼吸性運動によるア-チファクトを最小にするため、犬をシリンダ状のプレキシグラスに挿入し固定した。呼吸運動によるMRI信号の劣化が著しいため、HFOなどの呼吸様式を検討したが、最終的に定常流換気法(CFV)を導入した。CFVの装置をMRIに適するよう改変し、肺水腫の病態においても適正換気が維持できることが明らかになった。ITの磁場強度で^1Hを対象としたスピンエコ-法を施行して、オレイン酸肺水腫の進行に伴い、水分密度と相関するMRI信号強度が増強しまたその分布が拡大することを認めた。また犬の血液を一部人工血液で置換し、フッ素を対象としたスピンエコ-法を施行し肺内局所血液量分布を検討した。S/N比を改善するために撮影時間が延長したが、血液量肺内分布の重力方向の勾配を認めた。トロンボキサンA_2の安定化アナログ(STxA_2)により惹起される肺病態の解析を試みた。心拍同期式肺動脈閉塞法により肺微小循環動態の解析を行い、sTxA_2は選択的に肺毛細管より後方の肺血管(細静脈および肺静脈)を収縮する特徴があった。したがって肺毛細血管圧は左房圧と解離して上昇し、静水圧性肺水腫とはいっても心原性肺水腫とは異なる肺水分量分布パタ-ンをとる可能性がある。この原因として(1)血管外水分量分布の相違、(2)肺内局所血液量分布の相違が考えられるが、両面から検討を進めている。またsTxA_2では肺水分量の増加がある時点でピ-クに達し、以降は逆に緩解する傾向も認められ、可逆性という観点から継時的な変化も検討中である。
骨格筋への流入血流量と筋内の機能的二相血流路に及ぼす持久性トレーニングの影響

骨格筋の血流は身体運動に伴い顕著に増大する。この運動性の血流増大現象(運動性高血流)は、主に骨格筋内での細動脈の代謝性拡張により生ずると考えられていた。しかし、筋内の細動脈のみならず筋への入り口に位置するfeeding arteryも筋内の細動脈に呼応して拡張することが明らかにされてきた。また、骨格筋内において、血流は血管の空間的配置や細動脈平滑筋の緊張の変化により空間的・時間的に不均一に分布することも知られている。運動性高血流の促進と筋内での効果的な血流の配分は筋への代謝基質の供給と筋からの代謝産物の除去に必須であり、特に持久性運動においては重要な課題であると考えられる。本研究の目的は、持久性トレーニングの負荷により骨格筋に生ずる流入血流量及び血流分布の適応性変動についてラットを用いて検討することであった。実験にはWister系のラットを用い、8-12週間に渡り持久性の走行トレーニングを負荷した。持久性運動負荷終了後、麻酔下で大腿動脈血流量、腓腹筋外側部及びヒラメ筋の組織血流量を測定した。大腿動脈の血流量は超音波トランジットタイム血流計により経時的に計測した。筋組織血流の測定には、水素ガスクリアランス法を用いた。血流の分布は、血流量の絶対値及び血流量の変動係数を用いて評価した。持久性トレーニングの結果、安静時の大腿動脈血流には有意な変動は認められなかったが、骨格筋収縮活動時には血流量の増大幅が減少する傾向にあった。筋組織血流量と血流分布に及ぼす持久性トレーニングの影響はヒラメ筋において顕著に認められた。ヒラメ筋では持久性トレーニングにより有意な組織血流量の減少と変動係数の増大が認められた。腓腹筋においては有意な変動は認められなかった。以上の結果より、持久性走行トレーニングは下腿筋群の血流分布に適応性の変化を生じさせ、大腿動脈の入力血流量にも影響を及ぼすことが示唆された。
酸化物ヘテロ構造におけるスピン軌道トルク

強磁性酸化物ヘテロ構造La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)/SrTiO3において、磁気輸送測定を用いて電流誘起有効磁場を調べた。LSMOの膜面内方向に電流を印加すると、膜面内かつ電流と垂直方向に有効磁場が誘起されることがわかった。また、その有効磁場の大きさは電流の大きさとともに増加し、電流方向を反転させると有効磁場の方向も変化することを明らかにした。さらに、有効磁場の起源を調べるために、有効磁場のLSMO膜厚依存性を調べた結果、有効磁場は電流密度でスケーリングできることを明らかにした。これは、観測された有効磁場がLSMO内部の効果に起因していることを示唆している。本年度は、TiO2終端SrTiO3基板上に成膜したLa0.67Sr0.33MnO3 (LSMO)薄膜をベースとする酸化物ヘテロ構造の作製、及びそれを用いたホールバー形状素子の作製を行った。続いて、磁界中冷却システムの納入後、本研究のスピン軌道トルク測定で必要となる磁気輸送特性(プレーナーホール効果と異方性磁気抵抗効果)の測定系を構築し、作製した素子の動作を確認した。作製した素子は、先行研究と同様のプレーナーホール抵抗、及び異方性磁気抵抗の面内磁界角度依存性を示すため、期待通りの素子を作製できたと考えている。また、これまでに強磁性金属ヘテロ構造(絶縁体/強磁性金属/重金属ヘテロ構造)におけるスピン軌道トルク測定で用いられてきたホール抵抗の面内磁界角度依存性を測定したところ、わずかな印加電流依存性がみられ、スピン軌道トルクなどの電流誘起有効磁界が作用していることを示唆する結果が得られた。さらに、高精度にスピン軌道トルクを測定するため、強磁性金属ヘテロ構造において実績のあるホール抵抗の2次高調波を用いたスピン軌道トルク測定系を構築中である。これらと並行して、膜面垂直方向に磁化容易軸を有する強磁性酸化物を作製した。これまでに膜面垂直方向に磁化容易軸を有する強磁性金属ヘテロ構造において、多くのスピン軌道トルク研究がなされてきたが、前述の酸化物ヘテロ構造は膜面内に磁化容易軸を有する。膜面垂直方向に磁化容易軸を有する強磁性酸化物を用いることにより他の材料系での先行研究との比較が容易になると考える。本年度は、TiO2終端SrTiO3基板上に成膜したLSMO薄膜をベースとする酸化物ヘテロ構造においてスピン軌道トルクを調べた。その結果、スピン軌道トルク以外の寄与を検討する必要があるが、酸化物ヘテロ構造においてスピン軌道トルクなどの電流誘起有効磁界が作用していることを示唆する結果が得られた。酸化物ヘテロ構造においては、このような電流誘起有効磁界の報告はないため、本結果は酸化物ヘテロ構造におけるスピン軌道トルクの研究の重要な成果と考える。一方で、当初の計画においては、SrO終端SrTiO3基板上に成膜したLSMO薄膜をベースとする酸化物ヘテロ構造についてもスピン軌道トルクを調べる予定であったが、スピン軌道トルクの測定には至らなかった。本年度は、昨年度に観測した電流誘起有効磁界を磁化方向と面内電流の相対角度に依存するプレーナーホール抵抗を用いて詳細に調べた。膜厚5 nmのLa0.67Sr0.33MnO3 (LSMO)を純水洗浄によりSrOを除去したSrTiO3 (001)基板上にパルスレーザー堆積法を用いて成膜した。LSMOの磁化容易軸方向は<110>近傍にある。そして、[100]に幅10 μmのチャネルを有するホールバーに加工した。LSMOの磁化方向を容易軸の一つである[-110]に揃えた後、[0-10]の外部磁界で[-110]から[-1-10]へ磁化方向をスイッチングさせたところ、正電流の方が負電流に比べてスイッチング磁界が大きくなった。このことから、正(負)電流によって、[010] ([0-10])の有効磁界が誘起されていると考えられる。界面終端が有効磁界に与える影響を調べるため、SrOを除去したSrTiO3 (001)基板上にSrMnO3を1 u.c.成膜し、その上にLSMO薄膜を成膜した試料についても同様の測定を行った。表面終端に関わらず、同方向の有効磁界が観測されたことから、観測した有効磁界は界面に起因するものではないことが分かった。さらに、この有効磁界の起源を調べるため、有効磁界のLSMO膜厚依存性を調べた。その結果、有効磁界は成膜したLSMO膜厚から絶縁的なデッドレイヤー膜厚を引いた実効膜厚より求めた電流密度でスケーリングできることが分かった。これは、観測した有効磁界はLSMOのバルクの効果に起因することを示唆している。本研究成果は当初の予想と異なるが、酸化物ヘテロ構造における新たな有効磁界を観測したものであり、酸化物ハーフメタルを用いたスピントロニクスの発展に寄与すると考える。

また、その有効磁場の大きさは電流の大きさとともに増加し、電流方向を反転させると有効磁場の方向も変化することを明らかにした。さらに、有効磁場の起源を調べるために、有効磁場のLSMO膜厚依存性を調べた結果、有効磁場は電流密度でスケーリングできることを明らかにした。これは、観測された有効磁場がLSMO内部の効果に起因していることを示唆している。LSMO酸化物ヘテロ構造において観測された電流誘起有効磁界の機構として、電流磁界などの影響を検討し、酸化物ヘテロ構造におけるスピン軌道トルクによる有効磁界の寄与を調べる。また、SrO終端SrTiO3基板上に成膜したLSMO酸化物ヘテロ構造についても、同様にスピン軌道トルクを調べる。SrO終端SrTiO3基板の作製に時間を要する場合には、終端処理していないSrTiO3基板とTiO2終端SrTiO3基板上に成膜したLSMO酸化物ヘテロ構造における結果を比較することで、本研究の目的である界面分極とスピン軌道トルクの関係を明らかにする。これらの酸化物ヘテロ構造においてスピン軌道トルクを観測できない場合には、これまでにスピン軌道トルクが観測されている強磁性金属ヘテロ構造と同様にスピン軌道相互作用の大きな重金属酸化物とLSMOなどの強磁性酸化物を積層したヘテロ構造を作製し、界面分極とスピン軌道トルクの関係を調べる。28年度が最終年度であるため、記入しない。スピントロニクス28年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞配列パタ-ンに関する年輪年代学的研究

本研究は、細胞オ-ダ-を主体に年代的処理を試み、スギ材・クロマツ材およびヒノキ材を対象に、細胞配列の定量化を図ると共に、同一個体の樹高間相関(スギ)、気象要因との関係(クロマツ)、および異個体の地域間相関(ヒノキ)について考察し、年輪年代学の今後の指針を得ることを目的とした。まず、定量化については、樹幹横断面半径方向における各年輪の細胞径・壁厚の累積率曲線から45°方向の基線を差し引いた波形曲線(累積率指標曲線)をフ-リエ級数で表わし、14次の調和項を配列定数とする。これらの配列定数のほか、配列モデルに関与する年輪内の細胞数・平均壁厚率などは、すべて外観的年輪情報として得られる令階と年輪巾を知れば、その重回帰式により求められることがわかった。すなわち、細胞配列パタ-ンは樹令効果と年輪巾効果が認められる。つぎに、スギ材(46年生)における樹高間(1mと11m部位)相関では、年輪曲線には相関が認められないが、細胞径配列に相関が認められ樹高間効果の可能性を示唆してくれた。また、クロマツ材(46年生)における気象要因との関係では、平均気温・平均降雨量とも細胞数との相関が認められなかったが、台風により冠水被害を生じた年代の翌年に壁厚パタ-ンが異常となり、正常回復に23ケ年かかっていることが認められた。さらに、ヒノキ材(AB:232年生、C:244年生)における地域間相関では、同一成育地(衰木曾産AB)で年輪曲線・細胞配列とも相関が認められ、異地域(衰木曾・木曾産C)で年輪曲線のみに相関が認められた。以上の結果、針葉樹材の細胞配列については、一般的な定量化が可能であり、樹高間・地域間相関の可能性も示唆してくれた。本研究は、細胞オーダーで年輪曲線の年輪年代学的処理を試みるものである。これまでの研究成果の概要は、以下の通りである。1.供試材として、200年生以上のヒノキ材2本、60年生以上のクロマツ材2本とスギ・ヒノキ材各1本を測定対称とした。2.測定年輪は、横断面短軸方向に配列する各令階の細胞径と壁厚をプレパラート切片の光顕拡大写真から寸法測定し、コンピュータ処理により各令階の細胞配列パターンをほぼ定量化した。定量化処理から得られた主な成果は、(1)樹種による配列定数の差、年輪幅効果と年令効果の影響、外観的年輪要素(令階と年輪幅)からの配列パターンの推定などが明らかになった。(2)配列パターンの変動要因は、未成熟部で年令効果が著しく、成熟部で年輪幅効果により変動すること。(3)クロマツ材の配列パターンは、台風などの気象条件(冠水)やビル工事などの環境要因によっても変動していることなども明らかにした。3.クロマツ材の光顕切片および写真プリントからのモニタテレビ画面を対称に画像解析処理を試み、細胞の寸法測定を可能にした。今後の研究計画については、以下の通りである。4.クロマツ材の光顕切片を対称に、画像解析処理法による配列パターンの簡易処理法を追究する。5.ヒノキの写真プリントを対称に、細胞配列の年代効果を追究すると共に、画像解析処理による年輪年代学的手法を検討する。6.これらの結果を踏まえて、報告書を作成する。平成元年度の研究によって得られた成果は、次の通りである。1.細胞寸法測定の画像処理化画像解析装置(日本アビオニクス製)によりスギ材およびクロマツ材の細胞径・壁厚の寸法を測定した。

しかし、パソコンの容量不足、不鮮明画像なども影響し、時間短縮・精度面で期待した成果が得られなかった。このため、標準供試木であるヒノキ材の画像処理測定は中止した。2.スギ材同一個体の樹高間相関46年生個体の1m部位と11m部位の細胞測定結果について相関分析を行い、細胞配列に相関を認めた。3.クロマツ材単体の気象との関係46年生個体の根際部細胞測定結果(細胞数)について、三重県の気象資料(気温・降水両)と相関分析を試みたが、相関は認められない。しかし、細胞数は前年秋季の多雨や台風状況下には少なくなる傾向がある。4.ヒノキ材異個体の地域間相関前年度測定した裏木曾産(232年輪)2ケに加え、木曽産(244年輪)1ケを測定し、地域間相関を試みた。裏木曽産の同一成育地では年輪曲線。細胞配列とも相関を認められたが、木曽産と裏木曽産の異地域間では年輪曲線にのみ認められ、細胞配列には認められなかった。5.供試材細胞配列の定量化今回は、200年生以上の老令木についても定量化を可能にした。その結果、細胞配列は樹令効果と年輪巾効果が認められた。外観的年輪情報を知ることにより、細胞配列の共通トレンドを推量できるようになった。6.今後の研究課題今回は、年輪内の1細胞巾で配列パタ-ンを代表したが、信頼度を高めるには線よりも面で分析することが必要である。
遺伝システムに基づく自律分散型診断システムに関する研究

本研究では、遺伝アルゴリズムによる自律分散型診断システムの基本的なコンセプトを実証するための環境の整備を目的として研究を行った。当初の予定では、Remote Procedure C allと呼ばれるUNIXにおける標準的な通信手段を用いて複数の計算機の間の協調的動作を実現させる予定であった。しかしながら、近年のネットワークの急速な拡大に伴い、診断エージェントを実装する際に用いるべき言語として望ましい特徴を有する新しい言語“JAVA"が利用可能な状況になってきた。このような技術動向の変化を反映させて、今年度は“JAVA"の実行環境を整備し、自律分散型診断システムへの適用可能性についての検討を行うこととした。JAVAはSun Micro Systems社によって開発されたオブジェクト指向言語であり、次のような特徴を持っている。1.完全なオブジェクト指向言語であり対象の効率的なモデル化が可能2.マシンアーキテクチャに依存しないプログラム開発が可能3.安定性が高い4.マルチスレッドに対応この中で、特に2,3,4の特徴が、ネットワーク上の診断エージェントの実装には有利な特徴であろうと思われる。補助金により購入したワークステーション(JS/5 Sun Sparc互換機)上に、Java Development Kitを実際に実装し、その動作の確認を行った。Sun Sparc互換機上で開発したJAVAプログラムモジュール(Appletと呼ばれる)は他のマシン(HP-Apolo,Windows95等)でも実行可能であることを確認した。以上述べたように、JAVAはネットワーク上の診断エージェント実装のための言語としては高い可能性を有していることが確認できた。
古代マヤ文明における富の蓄積と政治的地位の関係

本研究は、古代マヤ文明における富の蓄積と政治的地位の関係を、考古調査、碑文解読、理化学分析といった総合的なアプローチによって解明することを目的とする。とりわけ、後79世紀頃に台頭した、称号を持つ非王族エリート集団に焦点を当てる。碑文に依拠したこれまでの研究は、戦争、交易、儀礼といった活動内容に限定されたために、彼らの経済活動と政治的地位の関係ついて、未だ不明な点が多い。本研究は、碑文と考古資料の比較研究を可能にするメキシコのエル・パルマール遺跡を調査対象とし、マヤ文字が刻まれた階段のある北周縁部において、彼らの指導者の住居址を発掘することにより、この問題を解明する。