hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
巨大長周期地震動に対する超高層建物の耐震性評価指標の構築と制振改修設計手法の提案

本研究では,超高層建物に巨大な長周期地震動が作用した場合の被害・損傷状況を評価し,さらに制振装置を用いた被害軽減対策を提案することを目的としている。柱梁接合部の塑性変形能力の評価指標として,梁端部の累積塑性変形倍率と実験方法に着目した調査を行なった。下層部に部分的にオイルダンパーや鋼製ダンパーを設置した制振補強を提案した。時刻歴応答解析結果を基に分析を行い,高い制振性能を確認した。長時間の繰り返しによる制振ダンパーの性能低下指標を組込んだ解析モデルを構築し,多質点モデルによる地震応答解析によってダンパー性能の低下を考慮した応答の評価を行った。1980年代までに設計された既存の超高層建物に対して,近年高い確率で発生が予測されている長周期地震動に対する耐震性評価は行われていない。本研究では,既存超高層建物に巨大な長周期地震動が作用した場合の被害・損傷状況を評価し,さらに制振装置(ダンパー)を用いた被害軽減対策を提案することを目的としている。119編の論文から966体の試験体を対象に,柱梁接合部の塑性変形能力の評価指標として,梁端部の累積塑性変形倍率と実験方法に着目した調査を行なった。調査の結果,実験に採用される載荷履歴および接合部の評価指標は,歴史的背景に起因し,年代ごとに採用状況が異なることが分かった。本研究では3.2mと6.4mスパンの異なる地上52階建ての超高層建物2棟を3次元部材レベルでモデル化し,鋼製ダンパーを用いた制振補強効果について,現在の設計で用いられている地震動と長周期地震動を想定した地震動を用いて応答評価を行なった。両建物で最大変形は同程度となるものの,3.2mスパンモデルの梁端の累積損傷に大きな損傷が発生し,6.4mスパンモデルとの違いが確認された。現在想定されている長周期地震動に対する既存超高層建物の耐震性能を評価するため,1967年1981年まで評定を取得した建物の資料を基に20階建ての3次元部材レベルモデルを作成した。既存超高層建物の長周期地震動に対する耐震性を向上させるためには,ダンパーを用いた制振改修が有効であるが,改修工事期間の建物機能停止による経済的負担を勘案し,下層部のみにダンパーを設置する部分制振補強が有用である。本研究では1880年代を想定した21層の鋼構造建物の下層部にオイルダンパーを設置して制振効果を確認した。下層に十分なダンパーを設置することで非設置層においても応答を低減できることが確認された。今年度は長周期地震動対策として,下層部に部分的にオイルダンパーや鋼製ダンパーを設置した制振補強による耐震性能について,21層と35層の鋼構造建物を部材レベルでモデル化し,時刻歴応答解析結果を基に分析・評価を行なった。ダンパーを下層部に設置することで,長周期地震動入力時における最大変形および梁端部の累積損傷を大幅に低減できることが確認された。またオイルダンパーを設置することで非設置層との切り替わり層付近での応答増大が低減されることが分かった。また,長時間の繰返しによってダンパーの特性がどのように変化するかを,実大・実速度の加振実験により明らかにし,時刻歴解析結果からダンパーの特性低下を評価できる指標を構築した。今年度は,3次元の部材モデルを使って部分制振補強の耐震性能を,2種類のダンパーと2種類の建物を用いて広い範囲で検討することができた。加えて実大ダンパーの長時間加振実験結果を整理し,長時間の繰返しによるダンパーの性能低下を評価できる指標を構築した。これらの成果を基に次年度では長時間の繰返しによるダンパーの性能低下を考慮した制振構造の耐震性能評価手法および設計手法の構築を行なう準備は整いつつある。以上より,今年度の計画を概ね達成できたと考える。平成28年度は制振ダンパーの長時間加振実験結果を整理し,長時間の繰り返しによるダンパー性能の変化を評価した。特に,特性変化の大きい粘弾性ダンパーと粘性ダンパーに着目し,ダンパー性能の低下指標を提案した。さらに粘性ダンパーにおいてダンパーの性能の低下指標を組込んだ解析モデルを構築し,多質点モデルによる地震応答解析によってダンパー性能の低下を考慮した応答の評価を行った。その結果,ダンパー性能の低下を考慮したモデルによる応答は,簡易手法より小さい値となり,本モデルを用いることで,経済的な設計が可能となることが分かった。研究期間全体を通じての成果を以下にまとめる。<平成26年度>966体の試験体を対象に柱梁接合部の塑性変形能力の評価指標として,梁端部の累積塑性変形倍率と実験方法に着目した調査を行なった。また,3.2mと6.4mスパンの異なる地上52階建ての超高層建物を3次元部材レベルでモデル化し,鋼製ダンパーを用いた制振補強効果について,現在の設計で用いられている地震動と長周期地震動を想定した地震動を用いて応答評価を行なった。

両建物で最大変形は同程度となるものの,3.2mスパンモデルの梁端の累積損傷に大きな損傷が発生し,6.4mスパンモデルとの違いが確認された。<平成27年度>下層部に部分的にオイルダンパーや鋼製ダンパーを設置した制振補強による耐震性能について,時刻歴応答解析結果を基に分析・評価を行なった。ダンパーを下層部に設置することで,長周期地震動入力時における最大変形および梁端部の累積損傷を大幅に低減できることが確認された。またオイルダンパーを設置することで非設置層との切り替わり層付近での応答増大が低減されることが分かった。本研究では,超高層建物に巨大な長周期地震動が作用した場合の被害・損傷状況を評価し,さらに制振装置を用いた被害軽減対策を提案することを目的としている。柱梁接合部の塑性変形能力の評価指標として,梁端部の累積塑性変形倍率と実験方法に着目した調査を行なった。下層部に部分的にオイルダンパーや鋼製ダンパーを設置した制振補強を提案した。時刻歴応答解析結果を基に分析を行い,高い制振性能を確認した。長時間の繰り返しによる制振ダンパーの性能低下指標を組込んだ解析モデルを構築し,多質点モデルによる地震応答解析によってダンパー性能の低下を考慮した応答の評価を行った。今年度は,検討に用いる既存超高層建物の解析モデルを作成するために,評定資料などから,建物モデルに当時の状況を反映させるための情報を集めた。膨大な資料からの情報収集は困難ではあったが,モデル化に必要な情報を集めることができた。さらに収集した情報を分析し,建物の部材の損傷を検討することができる,3次元部材モデルの作成を行なった。さらに,制振部材(ダンパー)の部分配置による制振補強の検討も行なった。以上より,今年度の計画を概ね達成できたと考える。次年度は,これまでに行なわれていない範囲での実大ダンパーの長時間加振実験を行ない,広範囲でのパラメータをカバーできる実験結果を整備する予定である。また,実験結果用いて,昨年度に構築したダンパー特性の低下を評価できる指標の再評価を行ない,本指標が幅広いパラメータにおいても適用可能であるかを確認する。さらに時刻歴解析および応答スペクトルを用いて長時間の繰返しによるダンパー特性の低下を考慮した制振構造の耐震安全性評価手法の構築および設計手法の提案を目指す。建築構造・材料次年度は,今年度に行なったオイルダンパーによる部分配置を,鋼材ダンパーによる部分配置と比較することで,両制振ダンパーの制振効果の違い等を明らかにし,部分制振補強の設計法・評価法の確立を目指す。また,年代の異なる既存超高層建物モデルを複数作成する。超高層建物は時代や地域によって特徴が異なるため,既往研究を元にそれらの特徴を再現した3次元部材レベルでのモデル化を行なう。地震動についても時代とともに変化しているため,対象とする既存超高層建物が建設された当時の地震動で耐震性能は確認した後,現在超高層の設計に用いられている地震動や今後高い確率で発生が予測されている,想定長周期地震動を用いて,設計当時に想定していなかった地震動に対する耐震安全性の確認を行なう。さらに,E-ディフェンス実験により得られた実験結果を詳細に分析し,オイルダンパーによる制振効果を,実大実験からも明らかにする。研究は当初の計画とおり概ね順調に進展している。
低温・低酸素暴露下での呼吸ー循環ー体温システムの環境適応

本研究では低温・低酸素暴露時の呼吸ー循環ー体温調節機構の全身的協関と機能的潜在性について検証した。1)低温の寒冷刺激を行いながら間欠的低酸素に対する換気促通や低酸素換気応答の亢進が中温において観察された。低温刺激を緩徐に行うことによっても緩徐な呼吸亢進を観察し、低酸素換気応答と深部体温との間には直線関係を有した。2)繰り返しの低温暴露後の持続性低酸素刺激に対する換気抑制作用は1回目より2回目で抑制され、ノルアドレナリン分泌は2回の浸漬によって有意に増大した。3)間欠的低酸素暴露で観察された換気促通は、アスリートが非アスリートよりも高く、低酸素換気応答もアスリートが有意に高値を示した。低温と低酸素との組み合わせによるcross adaptationを検証する上で、H26年度では間欠的低酸素暴露(intermittent hypoxia)を用いた。このときの呼吸調整はセロトニン神経活動を介した中枢性呼吸調節であり、これに低温暴露の相乗効果について検討した。対象は健康な若年者6名であり、循環-呼吸-体温に関連する大量のデータ収集を行った。低温条件は被験者の安全性を考慮して、循環スーツによる11°C冷水を流速600ml/minにて環流させ、約30分かけて深部体温を徐々に減衰させることに成功した(約-0.5°C)。低酸素では換気亢進がみられ、常酸素では減衰するといった繰り返しが観察され、7回の繰り返しによって換気量や一回換気量、呼吸数等は全体に右方上がりで上昇し続けた。この際、呼気終末のCO2分圧を一定にするため1呼吸毎にフィードバック制御を行った。この上昇は中温熱(34°C)環流に比べて低温(11°C)環流時のとき有意に上昇した。また、血漿アドレナリン、ノルアドレナリン濃度の上昇から、深部体温の低下によって熱産生を誘発していたと考えられる。中温時にはアドレナリン、ノルアドレナリン濃度の上昇がなかったことから、低温暴露は副腎髄質系の交感神経活動を活性化し、さらに高圧系圧反射感受性も亢進していた。このように、低温-低酸素の急性なcross adaptationとして、intermittent hypoxiaによるセロトニン神経由来の呼吸亢進が惹起し、ノルアドレナリン系の交感神経活動の亢進も同時に起こることが明らかとなった。繰り返しの低温暴露後の持続性低酸素刺激(continuous hypoxia)による換気抑制作用(Hypoxic Ventilatory Depression: HVD)と自律神経ホルモン分泌の変容を定量的に観察した。健常な若年成人6名を対象に、continuous hypoxia(酸素濃度10%、継続時間を20分)を負荷した。前年同様PETCO2の安静レベル(isocapnia)のフィードバック制御を行った。低温暴露のプロトコールは水温27度にて20分間浸水した後、25度50%の人工気候室にてcontinues hypoxiaプロトコールを実施した。その後、2回目の低温暴露と2回目のcontinueshypoxiaプロトコールを実施した。その結果、カテコラミン系のノルアドレナリン分泌は安静時(0.30±0.01 ng/ml)おり浸水によって有意に増大した(0.48±0.10 ng/ml)。低酸素呼吸時に一旦低下し、2回目の浸水後はさらに増大した(0.75±0.20 ng/ml)。2回目の低酸素呼吸後は0.42±0.15ng/mlまで低下したが、高値を保持した。一方、continuous hypoxiaでのHVDは1回目で6.04±1.3 L/minであり、2回目の低酸素のHVDは3.27±1.1 L/minと有意に小さかった。深部体温の直腸温(Tre)は1回目の浸水及び低酸素では大きく変化しなかったが、2回目の浸水以降緩徐な低下が継続した。以上のことから、ホルモン由来の自律神経活動は持続的に亢進し続け、換気応答抑制(HVD)は逓減したと考える。寒冷刺激の繰り返しより体温低下を招き、低体温はノルアドレナリンによる交感神経系の賦活を持続的に促していた。このような低温暴露の影響は低酸素に対する呼吸抑制をも制限し、持続的な呼吸調節を維持しようと働いたものと推察される。平成27年度の実験における被験者数が少ないので数名追加実験も実施する。本研究では低温・低酸素暴露時の呼吸ー循環ー体温調節機構の全身的協関と機能的潜在性に着目し実験を行った。(1)間欠的低酸素暴露(Intermittent hypoxia: IH)を用い被験者は環流スーツを着用し、中温(34°C)と低温(11°C)の水を環流させ、皮膚温の低下から冷ニューロン刺激の寒冷刺激を行った。その結果、34°Cでの中温において呼吸促通(LTF: long-term facilitation)や低酸素換気応答(HVR: hypoxic ventilatory responsivness)の亢進が観察された。また、11°Cの低温では、HVRと直腸温との間には直線関係を有した。さらに安静呼気終末CO2分圧(PETCO2)よりも34mmHg高いCO2(hypercapnia)吸入によってHVRはより亢進するが、呼吸システムとして換気調節系の安定性を図れた。

(2)繰返し持続性低酸素暴露(continuous hypoxia: CH)時の換気抑制作用(Hypoxic Ventilatory Depression: HVD)は1回目に比べて2回目で抑制された。ノルアドレナリン分泌は安静時に比べて浸漬によって有意に増大し、2回目の浸漬後はさらに増大した。2回目の低酸素呼吸後は低下したが高値を保持した。繰り返しの寒冷刺激によってノルアドレナリンによる交感神経系の賦活を持続的に促していた。つまり、低温暴露の影響はHVDを制限し、持続的な呼吸調節を維持しようと働いた(3) IHで観察されたLTFは、アスリートが非アスリートよりも高く、HVRもアスリートが有意に高値を示した。これは、CHの先行研究でみられる結果と異なる所見となった。つまり、アスリートの特徴は、セロトニン神経を介した中枢性活動と末梢化学受容器を介した換気亢進がより亢進していた。本研究では低温・低酸素暴露時の呼吸ー循環ー体温調節機構の全身的協関と機能的潜在性について検証した。1)低温の寒冷刺激を行いながら間欠的低酸素に対する換気促通や低酸素換気応答の亢進が中温において観察された。低温刺激を緩徐に行うことによっても緩徐な呼吸亢進を観察し、低酸素換気応答と深部体温との間には直線関係を有した。2)繰り返しの低温暴露後の持続性低酸素刺激に対する換気抑制作用は1回目より2回目で抑制され、ノルアドレナリン分泌は2回の浸漬によって有意に増大した。3)間欠的低酸素暴露で観察された換気促通は、アスリートが非アスリートよりも高く、低酸素換気応答もアスリートが有意に高値を示した。概ね順調である。最終年度では間欠的低酸素暴露時の換気応答を中心に、持久性トレーニング群である長距離選手と非鍛錬者を対象に実験を行う予定である。応用人類学低体温の安全性を確保するために、浸水でなく循環スーツを用いた低体温暴露を確立するため時間を要した。そのため6名の被験者に留まったが、H27年度被験者を追加する予定である。同時にH27年度の研究計画はそのまま実施予定である。年度末に実験を実施していたため残金を少し多めにしていた。主に人件費と血液分析費であるが、血液分析については適時実施していたので少額残金が発生した。プロトコール設定に時間を要したため、被験者謝金に余剰金が発生した。こちらの残金分は未払いの血液分析費にあてる予定である。H27年度被験者を追加して測定を継続する予定である。
肥満細胞由来キマーゼの新展開-血管新生と腫瘍におけるキマーゼの役割-

キマーゼは、肥満細胞顆粒中に含有するキモトリプシン様のセリンプロテアーゼであり、アンジオテンシンII(AII)を産生する。以前、我々は、動物モデルにおいてキマーゼが血管新生を促進することを発見したが、AH受容体拮抗薬(ARB)では抑制できなかった。このことは、AII以外の機序を介したキマーゼの血管新生に対する影響を示唆1するが、その因子が何かは不明であった。本研究では、キマーゼの血管新生における役割の解明とその適用の可1能性を明らかにすることであった。in vitroの実験として、ヒト血管内皮形成キットを用いてヒト精製キマーゼの細胞の血管内皮細胞増殖因子(VEGF)による血管内皮細胞の増殖・遊走を促進したが、その効果は、ARBでは抑制できなかった。また、このアッセイは、VEGFのみならずマトリックス分解酵素も関与するので、キマーゼによるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の影響を検討した。HT-1080細胞にキマーゼを添加した直後、培養上清のMMPL2の活性が有意に増加した。in vivoの実験として、ハムスター下肢血管を結紮する血管新生モデルにおいて、キマーゼは有意に下肢血流を増大させた。キマーゼはAHだけでなくMMP-2の活性化を介して血管新生を促進することを明らかにした。次に、心筋梗塞後キマーゼの血管新生における役割を解明した。ハムスターおよびイヌの心筋梗塞モデルは、左冠動脈の結紮により作製した。キマーゼ活性は梗塞後1日より顕著に活性が増加した。ACE活性は梗塞後3日より有意に増加した。一方、MMP-9活性は梗塞後1日より、MMP-2活性は梗塞後3日よりそれぞれ有意に増加した。イヌのモデルでは、MMP-9の前駆物質がイヌ精製キマーゼにより直接活性化された。これらの結果から、キマーゼが心筋梗塞後急性期にAIIおよびMMP-9増加を介して血管新生に寄与する機序を明らかにできた。現在、キマーゼの心筋梗塞後直後の投与による血管新生への影響を検討している。本年度は、in vitroの実験として、ヒト血管内皮チューブ形成キットを用いてヒトキマーゼのチューブ形成における役割を明らかにした。また、in vivoの実験として、ハムスター下肢虚血モデルを解析するとともに精製キマーゼによる血管新生促進効果を確認した。上記2実験を行うため、ヒトキマーゼおよびハムスターキマーゼの精製は、ヒト血管組織およびハムスター頬袋からヘパリンアフィニティーカラムとゲル濾過カラムを用いて行った。ヒト血管内皮チューブ形成キットを用いてヒトキマーゼを投与したところ、単独では、ほとんどチューブ形成の促進作用は認められなかった。しかし、Vascular Endothelial Growth Factor(VEGF)の存在下では、キマーゼは、有意にチューブ形成を促進させた。キマーゼ添加した直後、培養上清のマトリックスメタロプロテイネース(MMP)-2の活性が有意に増加していたことより、キマーゼは、MMP-2の活性化を介して血管新生促進に寄与したことが示唆された。BioF1Bハムスターに麻酔下、下肢血管を結紮する血管新生モデルを作製した。

ハムスター下肢結紮モデルは、麻酔下、下肢を結紮し、1週毎に精製ハムスターキマーゼまたは溶媒を局所に1回注射し結紮直後、結紮後1週、2週、4週、8週の時点で、麻酔し、下肢結紮末梢部位をレーザードップラー血流画像化装置にて計測した。その後、下肢結紮末梢部位を摘出し、組織学的解析、生化学的解析を行った。その結果、キマーゼ投与群では、有意に下肢血流を増大させ、組織学的解析結果より、血管新生数の有意な増加も確認できた。これらの実験結果は、キマーゼが、アンジオテンシンIIの産生以外にMMP-2の活性化を介して血管新生を促進させることを明らかにしたものであり、キマーゼによる血管新生療法の可能性を示唆するものである。本年度は、心筋梗塞後キマーゼの血管新生における役割の解明を目的に実験を行った。ハムスターおよびイヌの心筋梗塞モデルは、ペントバルビタール麻酔下で左冠動脈を結紮することにより作製した。ハムスターモデルを用いて心筋梗塞作製前、心筋梗塞作製後1,3,7日において心臓を摘出し、心臓におけるキマーゼ活性、アンジオテンシン変換酵素(ACE)活性、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-2活性、MMP-9活性を測定した。キマーゼ活性は、心筋梗塞後1日より10倍近く顕著に活性が増加し、その後、徐々に低下した。ACE活性は心筋梗塞後3日より有意な増加が見られた。一方、MMP-2活性は心筋梗塞後3日より、MMP-9活性は心筋梗塞後1日より有意に増加した。キマーゼ活性およびMMP-9活性は、心筋梗塞後4、8、12時間の急性期の解析を行い、両活性が心筋梗塞後8時間において有意に増加することが判明した。これらの結果は、心筋梗塞直後の極めて急性期にキマーゼ活性およびMMP-9活性が梗塞部位において重要な役割を担っている可能性を示唆する。免疫染色の実験結果は、MMP-9の発現細胞のほとんどが好中球であることを示していた。キマーゼ活性の増加は、アンジオテンシン(Ang)IIの産生増加ならびにMMP-9活性の増加は血管新生において極めて重要な役割をもたらすことが知られている。AngIIは、直接血管新生を促し、MMPはその発生進展に不可欠である。イヌのモデルでは、MMP-9の前駆物質がイヌ精製キマーゼにより直接活性化されることを明らかにした。これらの結果から、内因性のキマーゼが心筋梗塞後急性期にAngIIおよびMMP-9活性増加を介して血管新生に寄与する機序を明らかにできた。さらに、精製ハムスターキマーゼ、イヌキマーゼの心筋梗塞後直後投与による病態への影響とキマーゼ阻害薬の効果の検討を発展継続している。
大規模学術文献情報からの異種ネットワークの分散表現学習手法に関する研究

本研究では、大規模な学術文献情報からの有用な知識の抽出と発見を支援するために、論文データから生成される複数の異種ネットワークデータから分散表現を学習するための手法の研究を行う。これにより、大規模な論文データから生成される複数の異種ネットワークから適切な分散表現学習をする手法の知見を明らかにする。また、学習されたネットワーク分散表現を論文データ分析における複数のタスクに適用しその有効性を明らかにする。その上で、実際に大規模論文データ分析のシステム構築を行い、政策立案者、研究者、データベースプロバイダなど科学技術の複数のステークホルダの視点から、ネットワークデータを大規模な学術文献情報からの知識発見に利活用するための知見を明らかにする。平成30年度はまず、異種ネットワーク分散表現を用いた論文や著者のクラスタリング手法の設計と実装を行った。次に、異種ネットワーク分散表現を用いた論文や著者のインパクト予測手法の設計と実装を行った。具体的には、分散表現を用いた論文や著者のインパクト予測を行った。インパクトの指標としては論文の引用数や著者のH-Indexなどを用いて、それらを分散表現から予測を行った。評価においては、提案者らが構築した評価用データセットを用いた定量的な加えて、実際の予測結果を専門家に提示し、技術フォーサイト応用などの実用的な観点から評価を行った。評価タスクを通して、手法の改善を行った上で、提案者らが保有する「学術産業技術俯瞰システム」を活用し、手法を大規模な論文データ分析システムの機能として実装した上で、同システムを通して政策立案者、研究者、など科学技術の複数のステークホルダに対してサービス提供を行った。これらの研究成果は複数の国際学会やワークショップで発表した。平成31年度は引き続き、分散表現を用いた論文や著者のインパクト予測タスクにおいて開発した手法の評価と改善を行う。評価においては、提案者らが構築した評価用データセットを用いた定量的な加えて、実際の予測結果を専門家に提示し、技術フォーサイト応用などの実用的な観点から評価を引き続き行う。評価タスクを通して、手法の改善を行った上で、提案者らが保有する「学術産業技術俯瞰システム」を活用し、手法を大規模な論文データ分析システムの機能として実装した上で、同システムを通して政策立案者、研究者、など科学技術の複数のステークホルダに対してさらに幅広いサービス提供を行う。これらの研究成果を複数の国際学会や論文誌へ投稿する。また、学習されたネットワーク分散表現が論文データ分析における複数のタスクに適用しその有効性を明らかにする。平成29年度は主に、大規模な論文データから生成される、引用ネットワーク、共著ネットワーク、などの複数の異種ネットワークから論文や著者などのエンティティの分散表現を適用タスクに応じた低次元のベクトルとして学習する技術の実現のために、関連する論文データを網羅的に収集した上で「ネットワークデータからの構造的な内容的な特徴量の抽出手法」および「異種ネットワークデータからの分散表現学習手法」について研究を進めた。その結果、主要な論文データベースから任意の学術分野ごとの数十万から数百万の論文データおよびオープンな評価用の論文データを用いて、論文、著者、組織・機関、ジャーナルなどのエンティティを抽出し、引用ネットワーク、共著ネットワークなど複数の異種ネットワークを構築した。それらの研究成果は複数の国際学会やワークショップで発表した。平成29年度は主に、大規模な論文データから生成される、引用ネットワーク、共著ネットワーク、などの複数の異種ネットワークから論文や著者などのエンティティの分散表現を適用タスクに応じた低次元のベクトルとして学習する技術の実現のために、関連する論文データを網羅的に収集した上で「ネットワークデータからの構造的な内容的な特徴量の抽出手法」および「異種ネットワークデータからの分散表現学習手法」について研究を進める予定であったが、各研究項目は順調に進展している。大規模な論文データベースから複数の異種ネットワークを抽出する手法の設計と実装では、主要な論文データベースから任意の学術分野ごとの数十万から数百万の論文データおよびオープンな評価用の論文データを用いて、論文、著者、組織・機関、ジャーナルなどのエンティティとそのネットワークを構築した。

ネットワークデータから構造的および内容的な特徴量を抽出する手法の設計と実装では、論文データから構築した複数の異種ネットワークデータから、分散表現の学習に用いる特徴量の抽出を行った。そして、異種ネットワークデータからの分散表現学習手法の設計と実装では、複数の異種ネットワークから抽出した特徴量に基づいて、各ネットワークの分散表現学習の検討と予備実験を行った。本研究では、大規模な学術文献情報からの有用な知識の抽出と発見を支援するために、論文データから生成される複数の異種ネットワークデータから分散表現を学習するための手法の研究を行う。これにより、大規模な論文データから生成される複数の異種ネットワークから適切な分散表現学習をする手法の知見を明らかにする。また、学習されたネットワーク分散表現を論文データ分析における複数のタスクに適用しその有効性を明らかにする。その上で、実際に大規模論文データ分析のシステム構築を行い、政策立案者、研究者、データベースプロバイダなど科学技術の複数のステークホルダの視点から、ネットワークデータを大規模な学術文献情報からの知識発見に利活用するための知見を明らかにする。平成30年度はまず、異種ネットワーク分散表現を用いた論文や著者のクラスタリング手法の設計と実装を行った。次に、異種ネットワーク分散表現を用いた論文や著者のインパクト予測手法の設計と実装を行った。具体的には、分散表現を用いた論文や著者のインパクト予測を行った。インパクトの指標としては論文の引用数や著者のH-Indexなどを用いて、それらを分散表現から予測を行った。評価においては、提案者らが構築した評価用データセットを用いた定量的な加えて、実際の予測結果を専門家に提示し、技術フォーサイト応用などの実用的な観点から評価を行った。評価タスクを通して、手法の改善を行った上で、提案者らが保有する「学術産業技術俯瞰システム」を活用し、手法を大規模な論文データ分析システムの機能として実装した上で、同システムを通して政策立案者、研究者、など科学技術の複数のステークホルダに対してサービス提供を行った。これらの研究成果は複数の国際学会やワークショップで発表した。
高速マルチメディア通信ネットワークによる新メディア遠隔高等教育システムの開発

本研究ではハイビジョン映像の実時間伝送が可能となる高速大容量の情報を統合的に伝送する高速マルチメディア通信ネットワークを高等教育の場に活用する方法,システム構成などについての研究開発を行うこを目的としている.個条に列記すれば,1)システム構成:画像・音声等の伝送情報の品質・速度,支援ソフト機能等2)教育コンテンツ:教育目標,教育方法,教材内容,教育効果,教授行動等3)どのような新しい教育の形態・領域が展開可能かを試行,実証であり,以下の実証実験をおこなった。「双方向性授業番組の開発・研究」「遠隔合唱実技指導」「遠隔カウンセリング」「遠隔ダン実技指導」「遠隔ディベート」「遠隔情報工学指導:パソコン組立遠隔指導」「遠隔マルチメディアテスト」「バーチャルスタジオを使った講座番組収録技法の開発」「遠隔コンピュータ組み立て指導における圧縮画像の影響」「遠隔協調コンピュータ組み立て」本研究の結果,基本的に必要な情報の伝達は十分達成されたことが確認されたが,その際教科内容により特有の条件があることを見いだした.また,非言語的演習科目の実施可能性を実証したことをはじめ全体として当初計画通りの結果をほぼ得るとができた.一方,研究開発環境のためのネットワーク基盤の整備は,特に音声に依存する場合には接続にしばしば困難があった.これらは高速マルチメディア通信ネットワーク基盤が技術的には達成されていながらも,製品化されてユーザが使いやすい状態には未だ至っていないことを示す.本研究ではハイビジョン映像の実時間伝送が可能となる高速大容量の情報を統合的に伝送する高速マルチメディア通信ネットワークを高等教育の場に活用する方法,システム構成などについての研究開発を行うこを目的としている.個条に列記すれば,1)システム構成:画像・音声等の伝送情報の品質・速度,支援ソフト機能等2)教育コンテンツ:教育目標,教育方法,教材内容,教育効果,教授行動等3)どのような新しい教育の形態・領域が展開可能かを試行,実証であり,以下の実証実験をおこなった。「双方向性授業番組の開発・研究」「遠隔合唱実技指導」「遠隔カウンセリング」「遠隔ダン実技指導」「遠隔ディベート」「遠隔情報工学指導:パソコン組立遠隔指導」「遠隔マルチメディアテスト」「バーチャルスタジオを使った講座番組収録技法の開発」「遠隔コンピュータ組み立て指導における圧縮画像の影響」「遠隔協調コンピュータ組み立て」本研究の結果,基本的に必要な情報の伝達は十分達成されたことが確認されたが,その際教科内容により特有の条件があることを見いだした.また,非言語的演習科目の実施可能性を実証したことをはじめ全体として当初計画通りの結果をほぼ得るとができた.一方,研究開発環境のためのネットワーク基盤の整備は,特に音声に依存する場合には接続にしばしば困難があった.これらは高速マルチメディア通信ネットワーク基盤が技術的には達成されていながらも,製品化されてユーザが使いやすい状態には未だ至っていないことを示す.平成8年度中に11回の主要な実験を行った.それらは,「双方向性授業番組の開発・研究」,「遠隔合唱実技指導」,「遠隔ダンス実技指導」,「遠隔カウンセリング」,「遠隔squiggle」,「SCS衛星通信ネットワークとの組み合わせによるシンポジウム配信の実験」,「遠隔ディベート遠隔情報工学指導:パソコン組立遠隔指導実験」である.双方向性授業番組の開発・研究では,講師と学習者のソフトウェア共有による演習,講師による学習者の反応把握,遠隔質疑などを実験した.講師の立場での緊張感(臨場感),学習者の参加意識の向上などが確認された.遠隔合唱実技指導,遠隔ダンス実技指導では,双方向性を逐次的な双方向コミュニケーションから一歩進めて,遠隔地にある教室どうしをマルチメディアネットワークにより結合子し,同一教室空間を形成して同時進行で行われた.遠隔カウンセリングでは,教育の場における学生に対するカウンセリングや現場教師に対するコンサルテーションを実施した.遠隔squiggle実験はTV会議システムを用い,参加者に描画させ遠隔観察することによる診断方式である.SCS衛星通信ネットワークとの組み合わせによるシンポジウム配信の実験では,平成8年10月より実用化された,国立大学等の高等教育機関を結ぶSCS(スペースコラボレーションシステム:衛星通信大学間ネットワーク構築事業)とマルチメディア教育ネットワークの融合の可能性を示した.遠隔ディベートは審査員と2組のディベート参加チームが3サイトに分散して参加する方式で,参加意識など若干の制限はあるが,十分実用可能であることが実証された.遠隔情報工学指導:パソコン組立遠隔指導実験は,講義形式でない実習方式の遠隔教育の可能性を明らかにすることができた.本研究ではハイビジョン映像の実時間伝送が可能となる高速大容量の情報を統合的に伝送する高速マルチメディア通信ネットワークを高等教育の場に活用する方法、システム構成などについての研究開発を行うことを目的としている。個条に列記すれば、1)システム構成:画像・音声等の伝送情報の品質・速度、支援ソフト機能等2)教育コンテンツ:教育目標、教育方法、教材内容、教育効果、教授行動等3)どのような新しい教育の形態・領域が展開可能かを試行、実証であり、以下の実証実験をおこなった。「双方向性授業番組の開発・研究」「遠隔合唱実技指導」「遠隔カウンセリング」「遠隔ダンス実技指導」「遠隔ディベート」「遠隔情報工学指導:パソコン組立て遠隔指導」「遠隔マルチメディアテスト」「バーチャルスタジオを使った講座番組収録技法の開発」「遠隔コンピュータ組み立て指導における圧縮画像の影響」「遠隔協調コンピュータ組み立て」本研究の結果、基本的に必要な情報の伝達は十分達成されたことが確認されたが、その際教科内容により特有の条件があることを見いだした。

また、非言語的演習科目の実施可能性を実証したことをはじめ全体として当初計画通りの結果をほぼ得ることができた。一方、研究開発環境のためのネットワーク基盤の整備は、特に音声に依存する場合には接続にしばしば困難があった。これらは高速マルチメディア通信ネットワーク基盤が技術的には達成されていながらも、製品化されてユーザが使いやすい状態には未だ至っていないことを示す。
重金属汚染土壌の浄化を目指した植物体の創出の基礎的研究

土壌の重金属(カドミウム)汚染を効率良く吸収する浄化能力を高めた植物を作出することを最終的な目標として研究を進めている。本研究においては、カドミウムを蓄積無害化するタンパク質の発見をめざして、これらの重金属を効率良く蓄積するとされている植物から、重金属の蓄積に関する遺伝子をクローニングし、酵母・大腸菌などを用いて当該遺伝子を発現させ、その機能を確認することを進めた。その結果、重金属を良く吸収蓄積する植物であるカラシナ、および、重金属高度汚染地に唯一生存可能で重金属を高濃度で吸収するヘビノネゴザから、重金属を無毒化する遺伝子を獲得することに成功した。これらの遺伝子のcDNAを酵母の発現ベクターに結合し、カドミウムに感受性である酵母に導入して、その耐性能力が変化するかどうかを調べた。その結果、これらの遺伝子を導入した酵母の各々が元株に比べて6倍の濃度のカドミウム濃度に耐性を有していることが明らかとなった。これらの遺伝子の構造を解析したところ何れもファイトケラチン合成酵素をコードする遺伝子であることが明らかとなった。ファイトケラチンは重金属を選択的にキレートし無毒化する非タンパク性のポリペプチド物質であることがことが知られており、たぶんこの物質を合成することでカドミウムの無毒化がなされていると考えられる。ヘビノネゴザは重金属汚染地のみならず、山地に広く分布する。重金属汚染地である山形県の鉱山跡地および非汚染地である筑波山からヘビノネゴザを採取してノザン分析を行ったところ、山形産のもののみに発現が確認された。この発現は重金属を含まない土壌で栽培した場合でも見られた。このことは、汚染地域で生育するヘビノネゴザにおいては、何らかの恒常的にファイトケラチンが合成するような変異が生じており、それによって耐性が強まっている可能性を示している。重金属汚染土壌の修復に植物を利用したフィトリメディエーションが注目されている。しかし植物の機能を遺伝子工学的手法を用いて強化し、効率を上げるといった研究はいままでなされていなかった。今年度はまず、様々な重金属を高濃度に蓄積することが知られているカラシナを材料として、カドミウム(Cd)無毒化機構に関与する遺伝子の単離を試みた。まずカラシナを種々のCd濃度下で生育させ、生育可能な濃度を検討した。その結果、10μMでは葉の黄化が見られたものの生育が認められた一方、100μMでは枯死した。これらの結果を踏まえ、1ppmのCd処理を施した植物体よりmRNAを調製してcDNAを合成し、酵母発現ベクターに連結してcDNAライブラリーを作製した。Cd制限濃度でも生育できるCd耐性形質転換体をスクリーニングし、最終的に19個のCd耐性をもつ形質転換体を得た。これらのクローンに含まれるcDNAは、それぞれアラビドプシスのファイトケラチンシンターゼ(PCS1)とアミノ酸配列で約95%の、メタロチオネイン・タイプ3(MT3)と約90%の、動原体タンパク質であるSKP1と8691%の相同性を示した。次年度は、単離した遺伝子が出芽酵母のCd耐性能を高めるのにどの程度影響を与えているか、またそのほかの重金属に対する耐性能はどの様になるのかを検討し、さらに高発現の発現系に再構築して組換え型タンパク質を大量生産させ、重金属との結合様式などを明らかにしていく予定である。本研究においては、カドミウムを蓄積無害化するタンパク質の発見をめざして、既知のこれらの重金属を効率良く蓄積するとされている植物から、重金属の蓄積に関する遺伝子をクローニングし、酵母・大腸菌などを用いて当該遺伝子を発現させ、その機能を確認することを進めた。その結果、重金属を良く吸収蓄積するカラシナ、および、ヘビノネゴザ(重金属高度汚染地に唯一生存可能)から目的とする遺伝子を獲得することに成功した。これらの遺伝子cDNAを酵母の発現ベクターに結合し、カドミウム感受性の酵母に導入し耐性能力の強化を調べたところ、元株に対して6倍のカドミウム濃度にも耐えることが判明した。

ヘビノネゴザは重金属汚染地のみならず、山地に広く分布する。重金属汚染地である山形県の鉱山跡地および非汚染地である筑波山からヘビノネゴザを採取してノザン分析を行ったところ、山形産のもののみに発現が確認された。この発現は重金属を含まない土壌で栽培した場合でも見られた。このことは、汚染地域で生育するヘビノネゴザにおいては、何らかの恒常的にファイトケラチンが合成するような変異が生じており、それによって耐性が強まっている可能性を示している。
サイレ-ジの発酵過程における構造性炭水化物の分解とその栄養価に関する研究

1.本研究は、サイレ-ジ発酵における構造性炭水化物の役割を解明する目的で、平成5年度には、どのような発酵条件のときに、構造性炭水化物(セルロース、ヘミセルロース、ペクチン)が分解され、それはどの程度か、また、平成6年度には、サイレ-ジ発酵過程における構造性炭水化物の分解がその消化性にどのように影響を与えるかを中心に試験を実施した。2.本実験では、おもにオ-チャードグラスを原料草として供試し、細切後、500ml容ガラス製サンプルに詰め込み、室温で35日間貯蔵した。構造性炭水化物の分解率は貯蔵中の減少量の割合で示した。3.構造性炭水化物のうち、最も分解率の高かったのはヘミセルロース(NDF-ADF)で、最低値でも25%に達していた。これに対して、セルロース、ペクチンの分解率は低く、それぞれ最低値で03、612%であった。分解率と発酵品質との関係をみると、分解率は乳酸含量と負の相関、pH、酢酸、酪酸およびアンモニア含量とは正の相関があり、発酵品質の悪いサイレ-ジでは構造性炭水化物の分解が大きいこと、またサイレ-ジ発酵の面からみると、酢酸発酵、酪酸発酵が進むと、より多くの構造性炭水化物が分解されることが示された。4.セルラーゼを添加してサイレ-ジを調製したとき、貯蔵中の構造性炭水化物の分解は進むが、それが発酵品質の改善につながるかどうかは原料草に付着している乳酸菌の量によることが示唆された。5.ヘミセルロースの消化率(Y)は分解率(X)との間に負の高い相関があり(r=-0.812、Y=-0.371 X +82.2)、サイレ-ジ発酵過程における構造性炭水化物の分解は消化率を著しく低下させることが示された。1.本年度は、二つの処理により発酵品質の異なるサイレージを調製して、貯蔵中の構造性炭水化物の分解の程度を調べるとともに発酵品質との関係を検討することをおもな目的として試験を実施した。2.オーチャードグラスを原料草として用い、市販の乳酸菌製剤の量を変えて(0推奨量)添加することにより(処理1)、また原料草をサイロ(500ml容ガラス容器)に詰め込んでから密封するまでの時間を変える(048時間)ことにより(処理2)、発酵品質の異なるサイレージを調製した。貯蔵期間は35日とした。3.(1)処理1、2をとおして、貯蔵中のADFとセルロースの分解率はあまり大きなものではなかったが(両者とも平均で5%)、NDF、NDF-ADF、ペントサン、ペクチンの最大分解率はそれぞれ30,50,30,34%にも達し、大きな分解が起きることもあることが示された。ちなみに、可溶性炭水化物の分解率は平均で90%であった。(2)各構造性炭水化物成分の分解率と発酵品質との相関係数を求めてみると、全体として、各成分とも乳酸含量とは負の相関、pH、酢酸含量、アンモニア-Nの全Nに対する割合とは正の相関がみられ、発酵品質の悪いものほど構造性炭水化物の分解が大きくなることが確認された。(3)本実験では、処理1、2ともに同じ傾向であったが、他の処理でも同様な結果が得られるかの確認と、酪酸発酵と構造性炭水化物の分解との関係の検討(酪酸の検出されたサイレージが少なかったため検討できなかった)が今後の課題として残された。4.当初計画したヘミセルロースの構成単糖の分析は現在進行中である。来年度は、オーチャードグラス以外の草種(とくにマメ科牧草)も供試する計画である。

また、年次計画に従い、in vitro消化試験を実施し、構造性炭水化物の分解がサイレージの栄養価に及ぼす影響について検討する予定である。1.昨年度は、サイレ-ジ貯蔵中の構造性炭水化物の分解と発酵品質との関係を中心に検討した。本年度は、構造性炭水化物の分解がその消化性に及ぼす影響を明らかにすることをおもな目的として試験を実施した。2.本実験には、昨年度調製した12コのサイレ-ジを供試した。このサイレ-ジは、市販の乳酸菌製剤の添加量を変えることにより発酵品質ができるだけ大きく異なるように調製されたものである。サイレ-ジは、凍結乾燥してから、1mmの篩を通る大きさに粉砕し、試験試料とした。乾物の消化率はTilley & Terryの方法により測定し、NDFとADFの消化率は、この方法の第2ステージのペプシン処理に替えて、中性または酸性のデタ-ジェントで処理することにより測定した。ヘミセルロースの消化率はNDF-ADFの計算から求めた。3.サイレ-ジの乾物、NDF、ADF、ヘミセルロースの消化率(最低最高)は、それぞれ66.470.3、62.668.6、60.966.0、65.475.4であった。昨年度調べたこれら成分の貯蔵中の分解率は、それぞれ4.420.0、12.329.1、1.512.5、25.149.9であった。これらの数値をもとに、消化率と分解率との間の相関係数を求めてみると、それぞれ-0.784(P<0.01),-0.693(P<0.05),-0.386(N.S.),-0.812(P<0.01)であった。また、乾物とヘミセルロースについて、消化率(Y)と分解率(X)の間の回帰式を求めると次の通りであった。乾物:Y=-0.222X+70.9、ヘミセルロース:Y=-0.371X+82.24.以上のことから、サイレ-ジ発酵過程において構造性炭水化物の分解が進むと、その消化率は低下し、とくにヘミセルロースにおいて著しいことから示された。
海底のプレート境界より放出される湧水の化学的研究(KAIKO-TOKAI計画)

地球表層を取り巻くプレートとプレートの境界面は、地球深部へ通じる覗き窓であり,また地球の表層と深部とをつなぐ化学物質の通り道として重要な存在である。深海底の発散的プレート境界(中央海嶺)や収束的プレート境界(沈み込み帯)では、海底からの湧水が世界各地で多数観測され,それらの化学組成は海水と明らかに異なることが確認されている。しかし、これらの湧水による化学フラックスやその時間変動については解明が遅れている。湧水を化学的に特徴づける有効なトレーサーとして、湧水に含まれるメタン・ヘリウム・二酸化炭素等の溶存ガス成分がある。本研究はこれらのガス成分に注目し,他の化学成分データも適宜参照しながら,湧水中のガス成分の濃度,同位体比,起源,化学フラックスの時間変動などについて,多くの観測データと知見を得ることに成功した。沈み込み帯の冷湧水に関しては,本研究は日仏共同KAIKO-TOKAI5年計画(19931997)の一環として実施され,海底直上海水や堆積物間隙水の採取とそれらの化学的性質の解明と解析を進めた。一方,発散的プレート境界(中央海嶺など)からの湧水(熱水)についても同様の観測研究を推進した。熱水活動による化学フラックスが大きな時空間変動を伴うことに鑑み,世界各地の代表的熱水活動域(東太平洋海膨,大西洋中央海嶺,インド洋中央海嶺,マヌス背弧海盆,マリアナトラフ,沖縄トラフ,明神海丘など)において調査を行い,グローバルな視点から熱水のサンプリングと化学分析を実施した。本研究の成果は,29編の原著論文等を通じて国内外の学界に公表されている。これらの成果や本研究で培われた手法をもとに,今後データの収集,解析および考察を進めることによって,海底ー海洋間の物質循環の定量的解明がさらに大きく進展すると期待される。深海底のプレート境界(中央海嶺や沈み込み帯)では、マグマによる加熱や,沈み込み付加体の圧縮により,海底から間隙流体の湧出(熱水や冷湧水)フラックスが観測されている。湧水を化学的に特徴づける有効なトレーサーは、湧水に含まれるメタン・ヘリウム・ラドン・二酸化炭素等のガス成分である。本研究は、これらの気体成分の濃度と安定同位体比(H,C,O,N)を高精度で測定し、各気体成分のフラックスを明らかにすることを目的とする。そのために,ガスクロマトグラフ(水素炎検出器および超音波検出器)および質量分析法を用いたガス分析システムの構築を進めた。試料採取のため,以下の研究航海に参加し,湧水中の溶存気体の分析を行った。平成8年4-5月には,「しんかい2000」による沖縄トラフ熱水活動調査を行い,9月には「しんかい2000」による南海トラフ冷湧水調査,また11-12月には「しんかい2000」によるマヌス海盆の熱水調査に参加した。沖縄トラフでは,新たな熱水活動域で熱水試料を採取し,それらの化学的性質を明らかにした。南海トラフにおいては,間隙水中のメタンガス濃度とその炭素同位体比の分析を行った結果,海底表層においてメタンガスが硫酸還元反応によって酸化され,その結果生じた硫化水素ガスがシロウリガイなど生物群集のエネルギー源となっていることが,メタンの炭素同位体比変動から直接証明できた。また,マヌス海盆では,高イオウ型熱水活動域の化学的特徴を詳細に解明できた。その他,中央海嶺の熱水系についても研究を進めた。これらの成果を論文で公表するとともに,平成8年7月のAGU西太平洋地球物理学国際会議,および平成9年3月の度地球惑星科学関連学会合同大会にて報告した。

深海底のプレート境界(中央海嶺や沈み込み帯)では、マグマ活動に伴う熱水循環や,沈み込み付加体の圧縮によって、海底から流体の湧出(熱水や冷湧水)フラックスが観測されている。湧水を化学的に特徴づける有効なトレーサーは、湧水に含まれるメタン・ヘリウム・ラドン・二酸化炭素等のガス成分である。本研究は、これらの気体成分の濃度,および安定同位体比(H,C,O,N)を高精度で測定し、湧水の化学的特徴を明らかにすることを目的とする。そのために,ガスクロマトグラフ(水素炎検出器および超音波検出器)および質量分析法を用いたガス分析システムの構築と化学分析を進めた。試料採取のため,以下の研究航海に参加し,湧水中の溶存気体の分析を行った。平成9年7-9月にかけて,「しんかい6500」による東太平洋海膨南部の海底熱水活動調査,11月には「しんかい2000」による伊豆小笠原の第2春日海山の海底火山調査,また10月には「しんかい6500」による南海トラフの冷湧水調査にそれぞれ参加した。東太平洋海膨および第2春日海山では,新たな熱水活動域で熱水試料を採取し、それらの化学的性質を明らかにした。南海トラフにおいては,間隙水中のメタンガス濃度とその炭素同位体比の分析を行った。南海トラフ資料の分析から,海底表層においてメタンガスが硫酸還元反応によって酸化され、その結果生じた硫化水素ガスがシロウリガイなどの生物群集のエネルギー源となっていることをさらに詳細に確認した。これらの成果を論文で公表するとともに,平成9年12月の米国地球物理学連合(AGU)秋季大会において発表し,海外研究者との情報交換を推進した。地球表層を取り巻いているプレートとプレートの境界面は、地球深部への覗き窓であると同時に、海水の循環を通して駆動される海洋と地球深部との間の物質循環の場でもある。プレート境界における湧水(熱水および冷湧水)の化学的性質や化学フラックスは,海洋全体の物質循環の中で大きな役割を果たしていると考えられ,その規模の定量化が急がれている。湧水を化学的に特徴づける有効なトレーサーとして、メタン・ヘリウム・二酸化炭素等のガス成分がある。本研究では,主としてこれらの溶存ガスに注目し,他の溶存化学成分データとも対比しながら,湧水中のガス成分の濃度,同位体比,起源,およびこれらの時空間変動について調査を進めてきた。本年度は,(1)「しんかい2000」による沖縄トラフ熱水活動調査,(2)「アルビン号」による南部東太平洋海膨海底熱水活動の潜航調査,および(3)「しんかい6500」によるインド洋中央海嶺の熱水活動探査を実施した。(1)および(2)はこれまでの調査の継続であり,熱水活動の時間変動を検出するとともに,新たな熱水試料採取とガスクロマトグラフによるガス分析を実施した。(3)は世界初のインド洋中央海嶺潜航であったが,熱水噴出口の確認には至らず,熱水採取は次回に持ち越された。最終年度として,これまでに得られた熱水や冷湧水の気体成分分析データの解析と取りまとめを重点的に行った。地球惑星化学関連学会合同大会(1998.6.東京)や,アメリカ地球物理学連合秋季大会(1998.12,サンフランシスコ)などの学会で成果報告を行い,東部南海トラフ周辺海域の冷湧水の化学的性質について原著論文を公表した。
サンゴ礁におけるマイクロプラスチック汚染の実態をグローバルに理解する

当該研究は、サンゴ礁生態系におけるプラスチック汚染の実態を世界規模で明らかにするため、世界中のサンゴ礁におけるマイクロプラスチック汚染レベルのマッピングを行うものである。具体的には、世界10カ国地域のサンゴ礁から環境中(堆積物&水柱)とサンゴ体中に潜むマイクロプラスチックを拾い出し、その量と種類を調べ、得られた結果を世界地図に落とし込み、サンゴ礁におけるグローバルな海洋プラスチック汚染の状況を明らかにする物である。米国スクリプス海洋研究所の協力により、ハワイ(マウイ)、パルミラ環礁、パラオ、カリブ海、パナマを含む、世界10カ所以上のサンゴ礁域から堆積物を入手した。得られた堆積物試料は、ヨウ化ナトリウムにより堆積物とマイクロプラスチックを含む有機物とを分離した。分離されたマイクロプラスチックの夾雑物を除去するために、過酸化水素+鉄溶液による有機物除去ならびに1N塩酸による炭酸塩粒除去を行った。これら一連の化学処理によりマイクロプラスチックの抽出は完了している。これらの試料はナイルレッド染色を行い、ポリカーボネートフィルター上にろ過した後、蛍光顕微鏡下で観察を行った。その結果、採集されたおよそ40堆積物試料のいずれからもマイクロプラスチック様粒子が観察された。特にマウイ島で得られた試料からは比較的多いマイクロプラスチックが観察された。これらの試料は現在FTIR顕微鏡を用いてプラスチックの材質の分析しており、得られた結果を世界地図に落とし込んでサンゴ礁におけるプラスチック汚染のマッピングを完成させる予定である。したがって30年度のミッションは順調に進んだと言える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
喫煙COPDの肺胞マクロファージにおける転写因子MafBの役割の探究

肺気腫は肺胞壁の破壊および肺胞マクロファージ数の増加を病理的特徴し、その9割は喫煙が原因であると考えられている。近年の研究において、喫煙により活性化された肺胞マクロファージがその病態の進展に重要であることが理解されてきている。その活性は亢進しさらにタバコ煙の毒性のも関わらずその寿命が著明に延長していることが報告されている。一方、MafBはマクロファージの機能を調節する転写因子として知られているが、その肺気腫の病態にどのように関与するかは検討されていなかった。そこで我々はそのことを検討するために、マウスへ6ヶ月にわたる喫煙負荷を施し肺気腫をマウスを作製し、回収した肺胞マクロファージよりMafBの発現を解析した。喫煙負荷マウス肺胞マクロファージでは転写因子MafBの発現はRNAおよび蛋白レベルにて有意に亢進しており、肺胞マクロファージの核蛋白中ではその転写活性が亢進していた。さらに我々はたばこ煙成分のなかでも酸化脂質の終末産物である4-ハイドロキシ2-ノネナールがMafBの発現を誘導することを見出した。転写因子MafBの機能を探究するため、マクロファージ細胞株にプラスミドベクターを用いてMafB強制発現細胞株とMafB shRNA発現細胞株を作製した。MafB過剰発現はタバコ煙負荷後の細胞の生存率を有意に亢進し、これはアポトーシスの抑制によることが判明した。さらにMafB過剰発現はタバコ煙負荷後のカスパーゼ3の活性上昇を抑制することが示された。よって、喫煙COPDにおいては肺胞マクロファージで転写因子MafBの発現が亢進することによりアポトーシスが抑制され、その寿命が延長している可能性が示された。近年の研究において、喫煙により活性化された肺胞マクロファージから放出される蛋白分解酵素matrix metalloproteases(MMPs)やoxidant stressにより、肺胞壁が破壊されていくことがその病態の進展に重要であることが理解されてきている。そこで我々はそのことを検討するために、マウスヘ6ヶ月にわたる喫煙負荷を施し肺気腫をマウスを作製し、回収した肺胞マクロファージよりMafBの発現を解析した。喫煙負荷マウス肺胞マクロファージでは転写因子MafBの発現はRNAおよび蛋白レベルにて有為に亢進しており、肺胞マクロファージの核蛋白中ではその転写活性が亢進していた。現在マクロファージ細胞株にプラスミドベクターを用いてMafB強制発現細胞株とMafB siRNA発現細胞株を作製することに成功した。現在この2つの細胞株とコントロール細胞にて遺伝子発現の差をDNAマイクロアレイにて検討中であるが、肺気腫の形成に関与する重要な蛋白分解酵素MMP-12の発現はMafBにて著明に抑制されることが理解された。またMafBはアポトーシスに関与する代表的な分子(カスパーゼなど)の発現も調節している可能性が示された。