hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子神経麻酔科学のための新規ヘルペスウイルスベクターの開発

研究代表者はこれまでヒトを含め、広い宿主領域を持ち、神経親和性が高く、動物個体脳に直接注入して感染・発現できる非増殖性の欠損型ヘルペスウイルス(Herpes Simplex Virus type 1,HSV1)ベクター系を用いて神経科学研究に応用すべく、基礎データを集積してきた。また、グルタミン酸受容体、インターフェロン(IFN)-γ、インターロイキン(IL)-2、癌抑制遺伝子VHL等の各cDNAクローンのHSVベクター系の構築、細胞・個体への感染発現実験について、既に経験を積み実績を挙げている。しかしながら、本ベクター系はその取扱いの困難さから、麻酔科学研究への応用は十分にはなされていない。そこで、本研究では、HSV1ベクター系に改良を加えることで、麻酔科学領域における新しい研究系への可能性を追及し、他の実験系では得られないような新たな知見に結び付けていくことを目的として実験をすすめている。1)βーgalactosidase(β-gal)遺伝子をレポーター遺伝子として組み込んだコントロールウイルスベクターを用いて、PC12細胞、ラット胎仔大脳皮質初代培養細胞において、X-Gal histochemistryからその感染効率がほぼ100%であることを確認した。さらにGFP(オワンクラゲ由来緑色蛍光蛋白質)遺伝子を用いて、生きたままの細胞で遺伝子発現や蛋白質の局在をモニターしうるような遺伝子改変体ウイルスを作製し研究を進めている。2)これまで、マウスグルタミン酸受容体α1、ζ1、ε1、ε2、VHL組換型HSVウイルスを作製してきている。得られたウイルスについてPCR、ドットブロットで確認し、次にこれを感染させた種々の細胞においてmRNAおよび目的タンパク質が発現していることを確認した。これら遺伝子産物は、麻酔薬との相互関連があると考えられ、種々の麻酔薬の添加における電気生理学的、生化薬理学的変化の検討を行う予定である。3)amplicon plasmid内の発現ユニットの下流にIRES(internal ribosomal entry site)配列とレポーター用のβーgal遺伝子を付加した共発現ウイルスを作製し検討した。しかしながら、このウイルスでは目的遺伝子の発現に比し、レポーター遺伝子産物のβ-galの発現が極めて低く、しかも安定しないことがわかった。また、改良型であるIRES2に置換しても大きな変化はなかった。現在は、異種発現ユニット、あるいは融合蛋白の系を用いた共発現系を新たに開発中である。4)親ウイルスに変異株を使用することで、本ベクター系の欠点である細胞毒性を大きく低下させ得ることが期待される。細胞毒性に関与する遺伝子を欠失させたd97、d104、d109等の変異株を用いたHSVウイルスを新たに作製し、細胞に与える影響について検討を進めている。神経親和性である単純ヘルペスウイルス1型(Herpes simplex virus 1;ここではHSVと略す)に由来する欠損型非増殖性HSVベクター発現系の一般的な検討を行い、方法論的に改良、発展させることを進め、本系のプロトコールをまとめ、まもなく、成書として出版予定である(Meth.Mol.Biol.印刷中)。更に、NMDA型グルタミン酸受容体チャネルは、2種(ε,ζ)のサブユニットファミリーにより構成され、εサブユニットの分子的多様性がその機能的多様性の基盤を担っているが、昨年度、構築したζ1サブユニットのHSVクローン(HSV/GluRζ1)を更に解析した。すなわち、HSV/GluRζ1を感染させたRabbit skin cellについて、RT-PCR、ドットブロット及びウェスタンブロット解析により、その高い発現が確認できた。また、本HSVベクターをVero細胞に感染させ、その発現の経時的変化を96時間目までウェスタン解析により調べたところ、約125kDaの分子量のリコンビナントタンパク質が感染後、3時間目より検出され、24-48時間で最大に達していた。本ベクター系のin vivoでの感染実験を計画している。一方、欠損型HSVベクターを悪性グリオーマに対する遺伝子治療用ベクターとして用いる可能性を検討するために、マウスγ-インターフェロン(IFN)遺伝子を組み込んだγ-IFN発現HSVベクターを作製し、このベクターのin vitroおよびin vivoにおけるマウスグリオーマRSV細胞に対する増殖抑制効果およびこのベクターを感染させたRSV細胞を用いたヌードマウス等へのex vivo腫瘍ワクチン療法とそのメカニズムについて検討した。この結果、in vitroおよびinvivoの両者においてγ-IFNの発現とRSV細胞の著明な増殖抑制効果を認め、さらにこのベクターを用いたex vivo腫瘍ワクチンとしての効果も認められ、この効果はNK活性を介するものであることが示唆された。1)βーgalactosidase(β-gal)遺伝子をレポーター遺伝子として組み込んだコントロール

ウイルスベクターを用いて、PC12細胞、ラット胎仔大脳皮質初代培養細胞において、X-Gal histochemistryからその感染効率がほぼ100%であることを確認した。さらにGFP(オワンクラゲ由来緑色蛍光蛋白質)遺伝子を用いて、生きたままの細胞で遺伝子発現や蛋白質の局在をモニターしうるような遺伝子改変体ウイルスを作製し研究を進めている。2)これまで、マウスグルタミン酸受容体α1、ζ1、ε1、ε2、VHL組換型HSVウイルスを作製してきている。得られたウイルスについてPCR、ドットブロットで確認し、次にこれを感染させた種々の細胞においてmRNAおよび目的タンパク質が発現していることを確認した。これら遺伝子産物は、麻酔薬との相互関連があると考えられ、種々の麻酔薬の添加における電気生理学的、生化薬理学的変化の検討を行う予定である。3)amplicon plasmid内の発現ユニットの下流にIRES(internal ribosomal entry site)配列とレポーター用のβーgal遺伝子を付加した共発現ウイルスを作製し検討した。しかしながら、このウイルスでは目的遺伝子の発現に比し、レポーター遺伝子産物のβ-galの発現が極めて低く、しかも安定しないことがわかった。また、改良型であるIRES2に置換しても大きな変化はなかった。現在は、異種発現ユニット、あるいは融合蛋白の系を用いた共発現系を新たに開発中である。4)親ウイルスに変異株を使用することで、本ベクター系の欠点である細胞毒性を大きく低下させ得ることが期待される。細胞毒性に関与する遺伝子を欠失させたd97、d104、d109等の変異株を用いたHSVウイルスを新たに作製し、細胞に与える影響について検討を進めている。
化学物質総合管理学の創設研究に向けた企画調査

(1)本企画調査では、化学物質管理が科学的側面、社会制度的側面、産業的側面等を有する多元的課題であることに着目し、化学物質管理に総合的かつ俯瞰的な枠組みを提供し、諸々の活動の方向付けと判断の基盤を与える「化学物質総合管理学」の創設を目的としており、これら多元的課題を科学的知見に基づいて体系化するための基本概念の整理と構造化を行った。(2)「化学物質総合管理学」の構造化のための3つの手法を提起した。i)セクター分類によるフレーム・・・科学的知見を基盤とする安全と情報を基盤とする安心の検討軸のもと、国際機関の枠組み、国内の制度、企業、製品、化学物質を利活用する国民生活の各セクターについて構造化する。ii)リスク原則によるフレーム・・・上記各セクターについて、有害性、暴露、リスク評価、リスク管理の側面から検討する。また、安全と安心の検討軸を加え、構造化する。iii)SCP軸によるフレーム・・・上記各セクターについて、リスク管理に必須である科学的基盤を評価するScience軸、化学物質管理に関する状況に適応できる人的及び組織的能力を評価するCapacity軸、そして活動の成果(結果)を評価するPerformance軸の3軸(SCP軸)を評価軸とし、安全と安心の検討軸を加え、構造化する。(3)研究報告会(平成17年2月28日開催)において、上記構造化の手法を具体的事例にあてはめて予備的検討を行った。その結果上記構造化手法の適用可能性が示唆されるとともに、以下の今後の検討課題が浮き彫りとなった。i)国際的取組みであるGHSを中心としたハザード分類と表示システム及び欧州REACH制度の動きを踏まえた国内体系の再構築ii)ナノ材料リスク評価・管理についての各国政府、研究機関の取り組みを踏まえた国内体制の構築iii)化学物質総合管理への取組みを新たな企業価値として位置づける体系の確立iv)発ガン機序、エンドクリンなどの新たな科学的発見を社会のなかで生かしていく方策(4)OECDや欧州企業の動向を調査し、今後の主要課題として「化学物質のリスク管理の向上」と「ナノ材料の安全性」があげられていることを確認しつつ、その内容を検討した。(5)本基盤研究を踏まえて、今後評価軸の精緻化にむけ調査研究を進めるとともに、化学物質総合管理の全体体系の構築に向けてさらなる調査研究を発展させるため、平成17年度発足を目指し特定領域研究「化学物質総合管理学の創設」を提案した。
スルファチドのセリンプロテアーゼ阻害活性と生体防御における役割

膵山米の代表的な蛋白質分解酵素は、膵内で酵素活性を持たないチモーゲンとして合成され、十二指腸で活性型に変えられ、強力な蛋白質分解醇素としての役割を示す。膵内での異常な活性化は、膵炎の、また十二指腸や胃内での酵素活性の暴走は、自己組織の消化となり、潰瘍の原因となっている。今間の研究により、上皮組織内に大量に含有されているスルファチドが、膵の消化酵素の強力な不活性化活牲を持ち、上皮組織を保護していることが明らかになった。スルファチドによる酵素不活性化には硫酸基とともに疎水性基を必要とすることから、糖脂質が分子全体として示す新しい生埋活性であり、糖旨質の生理活性としては始めての知見である。消化管におけるスルファチドの分布は組織乾燥重量1g当たり、膵内が0.07nmol,膵管内には全く含有されず、十二指腸が0.20.5nmolであり、また消化液中にも0.454.1μg/mg proteinの濃度で含有されていた。スルファチドによるトリプシンの活性阻害は、50%阻害点での酵素とスルファチドのモル比は1:61:15であった。阻害様式はKmを変えず、Vmaxを低下させ、またゲルろ過によって活性が回復しないことから、不可逆的阻害であると思われる。ムチンやプロテオグリカンにはトリプシンの阻害活性は見られなかった。一方、スルファチドがトリプシンに対して最大の阻害活性を発揮するには、DMSO等の補助剤の作用を必要とした。生体内においては、膵管に胆管が接続し、胆汁酸が膵消化酵素とともに十二指腸に流入することから、胆汁酸が堺面活性剤としてスルファチドの阻害活性を補助する役割を持っていると予想された。実際、胆汁酸成分であるデオキシコール酸ナトリウム、コール酸ナトリウム、タウロコール酸ナトリウムを用いて、スルファチドの阻害活性を調べると、デオキシコール酸ナトリウムとタウロコール酸ナトリウムがDMSOと同程度の咀害活性を示した。これらの結果は、消化管上皮の成分であるスルファチドが胆汁酸とともに膵消化酵素の不活化を行って生体防御因子としての役割を果たしていることを示している。
インバリアントＮＫＴ細胞新規ナチュラルリガンドの同定と機能性食品の開発

米糠中のスフィンゴ糖脂質中に強い腫瘍転移抑制活性のあること、並びにinvariant (i)NKT細胞の新規ナチュラルリガンドが複数存在することを見出した。これまで米糠中には1種類しかスフィンゴ糖脂質が存在していないと考えられていたが、本研究により10種類以上のスフィンゴ糖脂質が存在すること、その中でもこれまでにしられていたスフィンゴ糖脂質中にはいNKT細胞のナチュラルリガンドが存在しないこと、他の複数のスフィンゴ糖脂質中にはiNKT細胞のナチュラルリガンドが存在すること、その中には新規の分子の存在していることを明らかにした。これまでに、invariant(i)NKT細胞のリガンドが幾つか報告されているが、食物中にそのリガンドが存在するか否かについては不明であった。しかし、申請者等は米糠より抽出したスフィンゴ糖脂質画分(米セラミド)に強い腫瘍転移抑制活性・感染制御作用があること、並びにiNKT細胞のリガンドの存在する可能性を見出した。本研究では、米糠から抽出した粗スフィンゴ糖脂質画分を更に分画し、得られた画分の活性を生化学的に解析すると共に、iNKT細胞並びに各種免疫担当細胞に及ぼす影響を動物実験により解析した。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)米糠より抽出した粗スフィンゴ糖脂質画分をHPLCにより分画したところ、複数の画分が回収された。(2)粗スフィンゴ糖脂質画分より分画したスフィンゴ糖脂質画分の化学組成をTLC・GC・HPLCにより解析したところ、米糠に存在するスフィンゴ糖脂質は単一のものではなく、複数のスフィンゴ糖脂質が混在している。(3)HPLCにより分画した各画分をマウスに投与後、種々の臓器に存在するiNKT細胞並びに各種免疫担当細胞の動態を、経日的にフローサイトメトリーにより解析し、スフィンゴ糖脂質画分にiNKT細胞活性化作用のあることを確認したところ、スフィンゴ糖脂質画分を投与した群において、iNKT細胞が検出できなくなり、顆粒球が肝臓に集積する。以上より、米糠中にiNKT細胞を著しく活性化する画分が存在するだけでなく、本細胞のリガンドの存在していることが明らかとなった。このことは、iNKT細胞の新規ナチュラルリガンドが米糠中に存在すると共に、活性化により腫瘍転移抑制活性並びに感染制御作用を示すことを示唆している。前年度までに、米糠から抽出した粗スフィンゴ糖脂質画分を分画し、得られた画分の活性を生化学的に解析すると共に、iNKT細胞並びに各種免疫担当細胞に及ぼす影響を動物実験により解析した。本年度は、米糠より分画したスフィンゴ糖脂質画分のインバリアントNKT細胞に及ぼす影響を、サイトカイン産生を指標として解析すると共に、種々の方法を用いて更に分離・精製した。その結果、米糠中に存在するスフィンゴ糖脂質は、これまでに報告されているインバリアントNKT細胞のリガンドと大きく性状を異にすることが明らかとなった。即ち、これまでに報告されているインバリアントNKT細胞のリガンド(例えば&#61537;-ガラクトシルセラミド)はインバリアントNKT細胞のT細胞受容体に結合した後、多量のインターフェロン-&#61543;とインターロイキン-4をさせるが、米糠中に存在するスフィンゴ糖脂質は、インバリアントNKT細胞に結合しても、両サイトカインを産生させないことが明らかとなった。また、これまで米糠中には単一のスフィンゴ糖脂質しか存在していないと考えられていたが、申請者等の研究により、多種類のスフィンゴ糖脂質(側鎖が異なる等)の混在していることも明らかとなった。このことは、米糠中にこれまでに報告されているリガンドとは全く性状を異にする分子(スフィンゴ糖脂質:インバリアントNKT細胞のリガンド)が存在するだけでなく、生体内に及ぼす影響が全く異なっていることを示唆している。このように、本研究は米糠中にインバリアントNKT細胞の新規ナチュラルリガンドが存在することを強く示唆しており、これまで廃棄物として処理されていた米糠の新たな用途を見出しただけでなく、未知の分子が存在する可能性もあることから、食品科学の分野だけでなく、免疫学を初めとする他の分野にも大きく貢献するものと考えられる。昨年度までに、米糠中にインバリアント(i)NKT細胞のリガンドが存在するだけでなく、米糠中に存在するスフィンゴ糖脂質は、これまでに報告されているiNKT細胞のリガンドと大きく性状を異にすることを明らかにした。即ち、これまでに報告されているiNKT細胞のリガンド(例えばα-ガラクトシルセラミド)はiNKT細胞のT細胞受容体に結合した後、多量のインターフェロン-γとインターロイキン-4を産生させるが、米糠中に存在するスフィンゴ糖脂質は、iNKT細胞に結合しても、両サイトカインを産生させないことを明らかにした。

また、これまで米糠中には単一のスフィンゴ糖脂質しか存在していないと考えられていたが、申請者等の研究により、多種類のスフィンゴ糖脂質(側鎖が異なる等)の混在していることも明らかにした。本年度はこれらの結果を元に、更に米糠中のスフィンゴ糖脂質を分画した。その結果、これまでの概念とは大きく異なり、米糠中には10種類を超えるスフィンゴ糖脂質の存在していることを明らかにした。また、これまでに米糠中に存在していると考えられていたスフィンゴ糖脂質にはiNKT細胞に全く作用しないことも見出した。このことは、米糠中にはこれまでに報告されているリガンドとは全く性状を異にする分子(スフィンゴ糖脂質:インバリアントNKT細胞のリガンド)が存在するだけでなく、新規iNKT細胞のリガンドの存在することを強く示唆している。このように、本研究は米糠中にiNKT細胞の新規ナチュラルリガンドが存在することを証明したものであり、これまで廃棄物として処理されていた米糠の新たな用途を見出しただけでなく、未知の分子が存在する可能性もあることから、食品科学の分野だけでなく、免疫学を初めとする他の分野にも大きく貢献するものと考えられる。当初は、活性分子の標的細胞(iNKT細胞)に及ぼす影響、並びにiNKT細胞の活性化に伴う炎症性細胞の活性化機構を検討することを主たる目的としていた。しかし、活性分子が極端に微量で、十分な量の活性分子を精製することが予想を遥かに上回る程困難であったことから、これらの実験を行うことが不可能となった。そのため、当該年度は米糠から抽出・精製した分子を出来る限り多く集め、構造解析を行うことを主たる目的として研究を行った。活性分子が極めて微量であったことから精製を何度も繰り返し、ようやく構造解析を行うだけの量の精製画分を得ることに成功した。その結果、面白いことに、これまで米糠に存在するスフィンゴ糖脂質は1種類だと考えられていたが、10種類以上のスフィンゴ糖脂質の存在すること、並びにこれまで米糠に存在していると考えられたスフィンゴ糖脂質にはiNKT細胞を活性化する能力は全くなく、他のスフィンゴ糖脂質(その他の分子)にその活性のあることが明らかとなった。このように、本研究によって、これまで不明であったiNKT細胞の新規ナチュラルリガンドが明らかとなった。これまでに食物中にiNKT細胞のナチュラルリガンドの存在しているという報告は全くないことから、本研究は世界で初めて食物中にiNKT細胞のナチュラルリガンドを発見したこととなり、かつ日本人が主食とする米に存在する米糠にこれまでに知られていなかった分子が存在し、それがiNKT細胞のナチュラルリガンドであることが明らかになったことから、学問的意義は非常に高いと確信する。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究協力者が腰椎変性側弯症と診断され手術を受けたが、術後の回復が思った以上に悪く、療養に時間を要したため。これまで、米糠中に存在するスフィンゴ糖脂質は1種類だけであると考えられていたが、10種類を超えるスフィンゴ糖脂質が存在していることが明らかになり、分離に手間取ってしまったため。今後は、活性の認められた画分から活性分子(インバリアントNKT細胞のリガンド)を精製・同定すると共に、インバリアントNKT細胞並びに各種免疫担当細胞に及ぼす影響を動物実験により解析すると共に、各種病態に及ぼす活性分子の有効性も検証する。
作物体温と氷核形成温度の相対関係に基づいたＧＰＳ援用型広域霜害予測システムの開発

本研究では,四国地域を対象にGPS可降水量と気象データを用いることにより降霜を予測するシステムが構築された.まず,茶を対象に,茶葉の氷核形成温度と葉の表面温度の関係が調べられ,氷核形成温度の季節変化が簡易式により簡単に表現された.次に,夜間の気温低下を表現するためにニュートンの冷却の法則が数学的に応用された.さらに,早朝の地上気温の理論値は半経験・理論的に手法により解析され,同気温と植生面温度の関係が調べられるとともに,降霜や霜による作物被害を予測するためのいくつかの基準が提案された.以上の知見を踏まえ,夕方におけるGPSと気温の情報のみから翌朝の霜害危険度を判定するマップが作成された.本年度は,研究代表者が中心となり研究分担者とともに広域霜害予測システムPSRFID(Prediction System for Regional Frost Injury Distribution)の開発に着手する.まず,霜害の危険性を段階的に予報できるシステムを構築するために,汎用の計算機言語を用いることにより,高い空間解像度,すなわち,1km四方(メッシュ)単位で地形及び土地利用状態の空間モデルが整備された.その際,国内のGPS観測網(国土地理院)とアメダス気象観測網(気象庁)からのデータが取得・援用された.また,本研究で提案される氷核形成温度に関する仮説を検証するための現地試験が開始され,代表的な季節毎に茶を対象に同温度に関するデータが取得された.その結果,隣接した茶樹間でも僅かな環境の違いを反映して,氷核形成温度・電解質漏出量・葉厚等に違いが現れることが明らかとなった.また,平地のみならず中山間地で得られたデータを解析した結果,同じ季節においても植物の違いにより,それらが大きく異なることが事例的に確認された.さらに,上述のPSRFIDで用いるための先行的なインデックスが作成され,その時間変化特性が予察的に調べられた.最後に,GPSを援用可能な簡単な鉛直1次元モデルが作成され,それを研究対象域内の観測点に適用した.モデル内の係数を新たに同定した結果,上述の援用により補正された放射環境は,現場での観測値とも比較的良好な一致を見せ,補正効果が事例的にあることが示された.本年度は,前年度に実地検証された,霜害発生の仮説に基づき,その定量化および前年度予察的に評価された霜害危険度インデックスFIFRI(Frost-Injury/Frost-Risk Index)の更新・作成が行われた.まず、茶葉の表面温度の予測モデルが構築され,過去の観測事例(データ)を用いて,短時間ステップで同温度の予測シミュレーションを行った.その結果,茶葉の温度の計算値は,茶葉の黒体等価温度より導かれる実測値と比較的よく一致し,モデルパラメータの同定に改善の余地が残るものの,同モデルの妥当性が概ね確認された.次に,上述のFIFRIについては,既存の茶樹上の気温データの履歴を用いることにより定式化を行い作成した.それを,西日本が大規模な霜害に見舞われた事例に適用することにより,FIFRIの季節変化について調べた.同指標は明瞭な季節変化を見せ、2月下旬から中旬にかけてインデックス値が減少することにより危険度が低下するものの,3月下旬には同値が再び急激に上昇し危険度が増し,大規模な霜害に見舞われた当日にピーク値をとる結果が得られた.前年度に引き続き取得されたGPSー気象観測網のGPSおよび気象データが併用されてデータ解析が行われた.すなわち,入手できる最新の2013年のデータを用い,広域霜害予測システムPSRFID(Prediction System for Regional Frost Injury Distribution)のブラッシュアップが行われ,その性能が評価された.具体的には,地上気温を熱源とし,天空の等価黒体温度を環境温度としたニュートン冷却型の最低気温予報モデルが構築され,PSRFIDに組み込まれた.同予報モデルは,四国地域内の低平地の放射冷却による温度低下を比較的よく再現することが示されたが,中山間地では再現性がよくない場合も認められた.本年度は、四国地域内の傾斜地上に立地する茶園で栽培されている茶樹を対象に、年度内において定期的に茶葉を採取し、実験室内において葉温の低下をモニタリングすることにより氷核形成温度の季節変化について明らかにされた。その結果、氷核形成温度には採取日による差異が認められ、冬季から夏季にかけて低下し、その後上昇する傾向がみられた。また、葉厚と氷核形成温度の間には相関関係がみられ、葉が厚いほど同温度が高くなることが示された。次に、同じサンプルを対象に電解質漏出検定を実施し、-4°Cから-12°Cまでの範囲で段階的に環境温度を変化させ、葉内からの電解質の漏出量を測定し、凍結に伴う細胞の損傷の度合いの季節変化について調べられた。まず、電解質漏出率εを次のように定義した(ε=EC1/EC2;EC1:設定温度に対して細胞から漏れ出るEC値;EC2:高温処理より得られるECの最大値)。その結果、-4°Cで凍結処理した際の漏出率は、概ねεは1020%であり、季節的に大きな変化は認められなかった。これにより、茶葉は夏季においても、氷点下数°Cの環境に対して冬季と同程度の耐性を備えていることが示唆された。一方、-12°Cで凍結処理した場合、漏出率は明瞭な季節変化を示し、2月から8月にかけて上昇傾向がみられ、8月以降は低下した。

中でも4月は漏出率(>80%)が突出したが、採取葉は対象年の一番初めに萌芽したものであり、耐凍性が特に弱かったことが推察された。いずれにしても、漏出率の結果のみを解釈すれば、冬季から夏季にかけて耐凍性を喪失し、夏以降は耐凍性を獲得していることが示された。これまでの過去3年間、開発を行ってきたGPS援用型広域霜害予測システムより得られる、植生表面温度の予測値をもとに本年度の成果を取り入れることにより、特に茶に対して四国地域における霜害の広域予測の可能性も事例的に併せて示された。本研究では,四国地域を対象にGPS可降水量と気象データを用いることにより降霜を予測するシステムが構築された.まず,茶を対象に,茶葉の氷核形成温度と葉の表面温度の関係が調べられ,氷核形成温度の季節変化が簡易式により簡単に表現された.次に,夜間の気温低下を表現するためにニュートンの冷却の法則が数学的に応用された.さらに,早朝の地上気温の理論値は半経験・理論的に手法により解析され,同気温と植生面温度の関係が調べられるとともに,降霜や霜による作物被害を予測するためのいくつかの基準が提案された.以上の知見を踏まえ,夕方におけるGPSと気温の情報のみから翌朝の霜害危険度を判定するマップが作成された.平成26年度は(1)前年度に実地検証された,霜害発生の仮説に基づき,その定量化および霜害危険度インデックスFIFRIの更新・最終作成を行い,(2)引き続き取得されるGPSー気象観測網の環境データと併せてデータの解析を行うとともに,(3)それより得られる知見を開発中のシステムの性能評価・ブラッシュアップに使用するように計画された.(1)に関しては,霜害発生の仮説に基づき,その定量化および霜害危険度インデックスFIFRI(Frost-Injury/Frost-Risk Index)が作成され,茶葉の表面温度の予測モデルも構築されるとともに,過去の観測事例(データ)を用いて、短時間ステップで同温度の予測シミュレーションの段階まで実施した.(2)については,最新のGPS測位データおよびアメダス気象観測網からの気象データを用いて具体的に解析が行われ,いくらかの重要な知見が得られた.(3)については,それらの知見を用いて,広域霜害予測システムPSRFID(Prediction System for Regional Frost Injury Distribution)のブラッシュアップに用いられ,その性能が評価された.(2)に関しては夏季と冬季の天候不良により,必ずしも質の高いデータが得られなかった点,一方,(3)についてはモデルパラメータの同定が十分でなく,夜間冷却に伴うモデルによる温度低下の再現性に地域差が見られた点が,研究に若干遅れを生じている理由である.農業気象学今後は,現地観測において,可能な限り質の高いデータが得られるように観測計画を十分に練るとともに,広域霜害予測システムPSRFID(Prediction System for Regional Frost Injury Distribution)に使用されるモデルパラメータの同定法についてさらに研究を進め,夜間冷却に伴うモデルによる温度低下の再現性を高める予定である.
ホルター心電図による細動波（ｆ波）周波数解析を指標とした心房細動手術の構築

本研究では術前のホルター心電図から得られた心房細動(AF)の細動波(f波)の周波数を継時的に解析することにより、AFの起源となる標的と基質を想定、これをガイドとして機序に応じたAF手術法を構築することを目指し、12誘導および高感度サンプリングホルター心電図からf波周波数解析を行い、個々の症例において心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討した。しかしホルター心電図による周波数解析ではAFの標的と基質を見出すことは困難な状況であったため、正確な電位採取と解析の改良を進め、3次元マッピングシステムで採取した心内電位を周波数解析に用いること発案し、これをAF手術に応用する方法を見出した。本研究の目的は、心房細動の外科的治療に際して、術前にホルター心電図から得られた心房細動の細動波(f波)の周波数を継時的に解析することにより、心房細動の起源となる標的と基質を想定し、これをガイドとして機序に応じた合理的な心房細動手術法を構築することであるが、初年度では12誘導ホルター心電図および高感度サンプリングホルター心電図から細動波(f波)周波数解析を行い、その解析結果の集積から、個々の症例において心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討することとした。研究を開始したところ、一般的に用いられているホルター心電図の解析では、右房からの電位による周波数解析は可能であったが、左房を起源とする細動波を的確にとらえることができなかった。データに多くのばらつきがでて、そのため心房細動の起源となる標的と基質を想定することが難しく、手術部位の決定にまでは至らなかった。本研究の目的は、心房細動の外科的治療に際して、術前にホルター心電図から得られた心房細動の細動波(f波)の周波数を継時的に解析することにより、心房細動の起源となる標的と基質を想定し、これをガイドとして機序に応じた合理的な心房細動手術法を構築することである。研究では、まず12誘導ホルター心電図および高感度サンプリングホルター心電図からf波周波数解析を行い、その解析結果の集積から、個々の症例において心房切開、電気的隔離線の至適部位を検討した。その結果、一般的に用いられているホルター心電図の解析では、右房からの電位による周波数解析は可能であったが、左房を起源とする細動波を的確に捉えることができず、手術部位の決定にまでは至らなかった。そこで高感度サンプリングホルター心電図による周波数解析を追加したが、同様に細動波により心房細動起源となる標的と基質を見出すことは困難な状況であった。病態の異なる様々な心房細動の起源と基質を見出しためには心房内全体でより詳細な電位採取が必要であることが分かり、正確な電位採取と解析の改良を進めていたところ、3次元マッピングシステムで採取した心内電位を周波数解析に用いることが可能であることを見出した。そこで心房細動手術の術前にEPS(心臓電気生理学的検査)にて経カテーテル的に心内電位を採取し、心房内で記録される連続的で周期の短い分裂した電位(Complex fractionated atrial electrograms; CFAE)を三次元的に描出し、f波周波数解析と組み合わせ、標的部位を術中に追加焼灼した。現在まで慢性心房細動症例4例で施行し、全例洞調律に復したが、今後、心房細動手術の根治性が高めることが可能か、より有効な心房収縮を得ることができるかを判定する。不整脈外科学通常臨床で用いられているホルター心電図に加え、高感度サンプリングホルター心電図も用いたが、それでも解析耐えうる十分な細動波をとらえることができなかった。周波数解析に必要な正確な電位をとることができるホルター心電図の改良が必要と思われ、現在修正点を見つけ正確な電位採取と解析の改良を進めている。今後は解析に必要な細動波をいかに正確に採取できるかが、研究の成否を分けるため、電位採取の工夫(手術、検査に用いる経食道超音波装置のプローベで電位を採取できるよう改良するなど)を考えている。また、それに伴い周波数を解析する装置自体も改良が必要と思われ、経食道超音波装置の開発を行っている企業に改良を指示し、可能かどうか協議を進めてゆく。物品費では現在フクダ電子と新しいホルター心電図とそのプログラムを独自に開発中であり、いまだ納入されておらず、補助金の執行に至っていない状況である。完成にはもう少し時間を要するが、次年度には使用可能と思われる。新しいホルター心電図および解析ソフトの開発に今年度の繰越金を用いる予定となっている。
バイオインフォマティクスのための共通パターン抽出アルゴリズムの研究

大量かつ多様な生物情報データから有用な情報を抽出するためには、共通の生物学的性質をもつ遺伝子群やタンパク質群が与えられた時に、対応するDNA配列群や立体構造群から共通のパターンを検出するという方法が有効である。この共通パターン抽出問題に対して様々な観点から研究を行った。以下に主要な結果について示す。1.局所アライメントによる共通配列パターン抽出:配列データからのモチーフ抽出において広く利用されているGibbs Sampling法を数値データに適用できるように拡張し、タンパク質立体構造からのモチーフ(共通パターン)抽出に適用した。2.正負の例からの配列パターン抽出:正負の配列データからそれらを正しく分類する位置依存スコア行列(PSSM)を推定する問題の計算量について理論的解析を行った。3.電気泳動画像およびタンパク質立体構造のパターンマッチング:DNA二次元電気泳動画像のスポットマッチング問題を幾何的なマッチング問題として定義し、そのNP困難性を証明した。一方、この問題とタンパク質立体構造のマッチング問題に対し、これらを最大クリーク問題に帰着することにより最適階を計算する実用的な手法を開発した。4.カーネル法に基づく配列分類:タンパク質配列の高精度な分類のために、配列比較において広く利用されているローカルアライメントに基づくカーネル関数を開発した。サポートベクタマシンと組み合わせた計算機実験により、既存手法を上回る分類精度が得られることを確認した。5.線形計画法に基づくタンパク質相互作用推定:この問題を線形計画問題として定式化することによりドメイン間の相互作用パターンを抽出する手法を開発した。計算機実験を行った結果、相互作用頻度データをもとに推定を行った場合には既存手法を大きく上回る予測精度を得ることができた。本年度は以下の3種類の成果をあげることができた。(i)相対エントロピーに基づく局所多重アラインメントアルゴリズムの特殊ケースの評価局所多重アラインメントは複数の配列とモチフ領域の長さ(パターンの長さ)Lが与えられた時に、各配列から長さLの連続部分列を選びだす問題である。いくつかの評価基準が提案されているが、これまで相対エントロピー最大という評価基準が幅広く利用されている。この問題は以前に筆者らが示したようにNP困難であるが、その局所探索アルゴリズムとして相対エントロピーに基づく方法が知られている。本研究ではその収束性について研究を行い、L=1の場合には、任意のアルファベットに対し多項式回数で局所最大値になることを証明した。かなり特殊な場合の解析ではあるが、明白なことではない。L>1の時の解析は今後の課題である。上で示した問題に対する有力なアルゴリズムとしてGIBBSサンプリングに基づくアルゴリズムが幅広く利用されている。しかしながら、そのままでは、文字列データにしか適用することができない。そこで、実数値列さらには実数ベクトル例に適用できるようにアルゴリズムを拡張した。その結果、アミノ酸の物理化学的性質を考慮したモチーフ抽出や立体構造を考慮したモチフ抽出が可能となった。(iii)位置依存スコア行列の正負例からの推定の計算量の解析上にあげた二つの問題においては正例(モチーフを含む配列群)のみからモチーフ領域を抽出していた。しかしながら、負例を与えた方がより精度の高い推定ができる可能性がある。そこで、正負の例(モチーフを含む配列群とモチーフを含まない配列群)を与えて、そこから正負の例を完全に分離するモチーフを位置依存スコア行列の形式で抽出する問題を考え、その時間計算量について考察した。その結果、モチーフ領域の長さが定数で抑えられる場合には多項式時間で推定可能であるが、そうで無い場合にはNP困難となることが判明した。本年度は以下の二種類の成果をあげることができた。1.効率的最大クリークアルゴリズムを用いた電気泳動画像およびタンパク質立体構造のパターンマッチングDNA二次元電気泳動画像のスポットマッチング問題、タンパク質立体構造の構造アライメント問題はいずれもある定式化のもとでNP困難であることが知られている。一方、電気通信大学の富田らはNP困難問題である最大クリーク問題に対し、効率的なアルゴリズムを開発した。

そこで、上記二種類の問題を点集合のマッチング問題として定義し、さらにその問題を最大クリーク問題に帰着し、富田らのアルゴリズムを適用することにより最適解を計算する手法を開発し、さらにクリーク問題に帰着する前に不要な頂点や枝を削除するための前処理法も開発した。実データを用いた計算機実験の結果、サイズ(点の個数)が100200程度であれば最適解を計算できることが判明した。2.複数の位置依存スコア行列の正負例からの同時推定の計算量の解析平成13年度に正例(あるパターンを含む配列)と負例(パターンを含まない配列)から、位置依存スコア行列と呼ばれるパターンを特徴づけるデータ構造を推定する問題について研究を行ったが、それをさらに発展させ、パターンが複数のパターンの和集合で表される場合に、対応する複数の位置依存スコア行列を推定する問題について研究を行った。その結果、位置依存スコア行列の個数を最小化する問題はグラフ彩色問題以上に近似が困難であることが判明した。また、この問題と深い関係のある「例からの半平面の和集合の推定」という問題についても研究を行い、同様の下限や二次元の場合の多項式時間アルゴリズムを得た。本年度は以下の2種類のテーマを中心に研究を行った。(1)配列分類のためのカーネル法の開発タンパク質配列から共通部分を抽出するためには、タンパク質の類似性を検出することが必要である。強い類似性については配列アライメントという従来手法で検出することができるが、弱い類似性の検出については確立した手法がない。一方、最近になり、配列間の類似性を測るカーネル関数を定義し、それに基づきサポートベクタマシンを適用することに弱い類似性を検出しようという研究が行われるようになった。そこで本研究においては、配列アライメントにおいて広く利用されているローカルアライメントに基づくカーネル関数を開発した。ただし、ローカルアライメントをそのまま用いたのではカーネル関数としての数学的性質を満たさないため、ペアHMMという確率モデルを用いてローカルアライメントと似た計算を行うカーネル関数を開発した。ベンチマークデータを用いて開発したカーネル関数と既存のカーネル関数との比較を行った結果、既存のカーネル関数より良好な分類精度を得ることができた。(2)差異の小さな点集合に対する幾何的マッチングアルゴリズム点集合の合同性判定問題や最大共通部分点集合問題はタンパク質立体構造や二次元電気泳動画像の比較などと関連する基本的な幾何学的パターンマッチング問題である。しかしながら、これらの問題の時間計算量には現在のところ、大きなギャップが存在する。
ISDB-Tテレビ放送電波にて伝達される緊急自動起動信号の低消費電力待機受信方法

地上ディジタルテレビ放送局は、緊急時において、放送信号に重畳する起動信号により受信機を自動起動できる。この起動信号を低消費電力にて受信する方法について、技術的な考察を行った。1.前年度に考案したTMCCパリティ不一致数による受信電波品質測定方法について、パリティ不一致数に対する相互情報量を求めた。また、これまで提案してきた自動起動信号の検出方法と、従来から知られる検出方法との間の適用領域を考察した。その結果、提案法は受信状態の悪いときにより高い相互情報量を与える一方、従来法は受信状態の良いときにより低消費電力であることが判明した。そこで、その電波品質測定方法を用いて、この2つの受信方法を適切に選択することにより、長期的な平均消費電力を低減できることを示した。2.提案法をソフトウェア無線により実現する検討を実施した。ハードウェアに依存したドライバや、ソフトウェア改版により、再現性が低下する懸念がある。テキストファイルの記述によりLinux OS取得からソフトウェア無線GNU Radioセットアップまでを自動化する方法を考案した。仮想化ソフトウェアにVirtual Box、自動構成ソフトウェアにansible、そしてこれらの統合にVagrantを用いることにより、フリーウェアのみで構成できた。3.今後、緊急情報はテレビやラジオのみならず、人工衛星からの放送電波によっても伝送される。そのため、日本の測位衛星「みちびき」から放送される信号のうち災害・危機管理通報サービス信号が伝送されるL1S信号に着目し、その受信実験を実施した。内閣府より対応受信機の一時貸与を受けて、また小型受信機を導入して予備検討を行った。本研究では、1.緊急警報放送信号を低誤り率かつ低消費電力にて待機受信できる方法、2.多数の制御情報サブキャリヤを分離合成できるベースバンド変換方法、3.復号方法とベースバンド変換方法を協調動作させて低消費電力かつ確実に動作する受信機構成方法、を扱っている。ディジタルテレビの制御信号に付加される誤り訂正のためのパリティの緊急警報放送検出への応用をもとに、初年度は1.と2.について、当該年度は2.および3.を中心に研究を実施した。当該年度は、(1)受信電波から2つの方法を自動選択して平均的な消費電力を低減する方法を開発し、(2)頻繁なデバイスドライバやソフトウェア改版を効率的に実施する方法を開発して、(3)衛星から放送される緊急情報の予備受信実験を実施した。それら成果をホームページで公開し、ジャーナル論文1件、レター論文1件、国際学会1件、研究会・全国大会2件にそれぞれ公表した。以上より、おおむね計画通りに進捗していると考えている。最終年度の令和元年度は、これまで準備を進めてきたバッテリ特性の測定、ソフトウェア無線による提案法の実装、ハードウェア実装の検討、さらなる低消費電力化方法の検討、測位衛星受信機など他の無線受信機における待機受信方法への応用を研究する予定である。これまでの結論をまとめ、得られた成果をジャーナル論文や国際学会に投稿する予定である。ISDB-T地上ディジタルテレビ放送信号にて伝送される緊急警報放送自動起動信号の受信方法に関して、次の技術的考察を実施した。1.ワンセグ受信機のような移動受信機に内蔵されるであろう自動起動信号受信回路において、TMCCパリティ不一致数に基づく新たな受信品質検出方法を考案して、自動起動信号をより低消費電力にて受信できる見通しを得た。2.一方、自動起動信号受信回路においては、災害の発生確率が著しく低く、自動起動信号を常に待機受信し続ける必要性について議論の余地があった。受信電波強度が低くビット誤りの高い状態では、受信機が誤って警報を発生するようになり、必要な災害情報がキャッチできない懸念のためである。ここでは、災害発生確率と自動起動信号受信回路を考慮して、その受信機から得られる「相互情報量」を理論的に解析した。その結果、科研費助成を活用して提案してきた「TMCCパリティを用いた自動起動信号受信方法」は、テレビ受信機動作に必要な制御信号を受信できないほどの受信レベルであっても、災害発生の情報量がほとんど失われずに伝達されることを示した。3.テレビ放送局は、複数の主局と中継局からの電波を放送することにより、広い面積に放送電波を配信している。一般に同一周波数電波にて異なる情報を伝送すると互いに干渉が生じる。ISDB-Tテレビ放送局では、主局と中継局とで同一情報を伝送し、さらに単一周波数ネットワークと呼ばれる方法にてその干渉を軽減している。しかし、離れた地域では同一周波数を再利用するので、やはり電波干渉が課題になる。その緊急警報放送自動起動信号受信への影響を評価するために、確率論での特性関数法を応用して、複数ディジタル干渉波に対する捕捉効果を解析した。捕捉効果は強力な受信信号のみが受信される現象である。ISDB-Tディジタル放送変調波でも捕捉効果が期待できることを明らかにした。本研究では、1.低消費電力サブキャリヤ受信方法、2.間欠受信方法、および3.受信機構成方法を扱っている。初年度は、技術研究の基盤となる低消費電力サブキャリヤ受信方法を中心に扱い、一部に先行して次年度研究予定の間欠受信方法を扱った。それらの成果を映像情報メディア学会や電子情報通信学会の全国大会に3件、研究会に5件、公表した。さらに、電子情報通信学会無線通信システム研究会にて、これまでの研究成果をまとめた招待講演を1件実施した。初年度研究内容が研究速報に1件、掲載され、また国際学会1件の成果公表を実施した。以上より、当初の計画以上に研究が進展したと判断する。

この起動信号を低消費電力にて受信する方法について、技術的な考察を行った。1.前年度に考案したTMCCパリティ不一致数による受信電波品質測定方法について、パリティ不一致数に対する相互情報量を求めた。また、これまで提案してきた自動起動信号の検出方法と、従来から知られる検出方法との間の適用領域を考察した。その結果、提案法は受信状態の悪いときにより高い相互情報量を与える一方、従来法は受信状態の良いときにより低消費電力であることが判明した。そこで、その電波品質測定方法を用いて、この2つの受信方法を適切に選択することにより、長期的な平均消費電力を低減できることを示した。2.提案法をソフトウェア無線により実現する検討を実施した。ハードウェアに依存したドライバや、ソフトウェア改版により、再現性が低下する懸念がある。テキストファイルの記述によりLinux OS取得からソフトウェア無線GNU Radioセットアップまでを自動化する方法を考案した。仮想化ソフトウェアにVirtual Box、自動構成ソフトウェアにansible、そしてこれらの統合にVagrantを用いることにより、フリーウェアのみで構成できた。3.今後、緊急情報はテレビやラジオのみならず、人工衛星からの放送電波によっても伝送される。そのため、日本の測位衛星「みちびき」から放送される信号のうち災害・危機管理通報サービス信号が伝送されるL1S信号に着目し、その受信実験を実施した。内閣府より対応受信機の一時貸与を受けて、また小型受信機を導入して予備検討を行った。本研究では、1.緊急警報放送信号を低誤り率かつ低消費電力にて待機受信できる方法、2.多数の制御情報サブキャリヤを分離合成できるベースバンド変換方法、3.復号方法とベースバンド変換方法を協調動作させて低消費電力かつ確実に動作する受信機構成方法、を扱っている。ディジタルテレビの制御信号に付加される誤り訂正のためのパリティの緊急警報放送検出への応用をもとに、初年度は1.と2.について、当該年度は2.および3.を中心に研究を実施した。当該年度は、(1)受信電波から2つの方法を自動選択して平均的な消費電力を低減する方法を開発し、(2)頻繁なデバイスドライバやソフトウェア改版を効率的に実施する方法を開発して、(3)衛星から放送される緊急情報の予備受信実験を実施した。それら成果をホームページで公開し、ジャーナル論文1件、レター論文1件、国際学会1件、研究会・全国大会2件にそれぞれ公表した。以上より、おおむね計画通りに進捗していると考えている。本研究の3本柱の平成29年度テーマ「1.低消費電力サブキャリヤ受信方法」について、未だに改善の余地があると判断して、優先度を下げながらも継続する予定である。当初の予定通り、平成30年度は「2.間欠受信方法」を、平成31年度は「3.受信機構成方法」中心に研究を実施する予定である。
FEM,LLG計算,MFM計測による超高密度磁気記録用記録素子解析システムの開発

1渦電流を考慮した非線形有限要素解析プログラムにより,狭トラック化に対応する記録ヘッドの構造を提案した.(1)面内記録ヘッド:平面型記録ヘッドの最適化を行い,強い記録磁界強度を保ったまま,隣接するトラックへの漏れ磁界が小さい構造を提案した.今後の試作・実験を待ちたい.(2)垂直記録単磁極ヘッド:200Gb/in^2を仮定した構造で記録磁界解析を行い,十分な記録磁界強度と記録磁界勾配が得られることを示した.特に,記録磁界勾配は面内記録ヘッド(100Oe/nm程度)に比べ,大きな値(500Oe/nm以上)となる.これは,熱緩和に対応した保磁力の高い媒体を用いて,遷移長の短い高線密度記録を実現可能であることを示している.また,1Tb/in^2を仮定した構造で記録磁界の検討を行い,主磁極の隣接トラック側にシールドを付加することによって,隣接トラックへの漏れ磁界を大幅に削減できることを示した.(隣接トラック中央への漏れ磁界強度)/(トラック中央の記録磁界強度)の値が従来構造では0.41,提案の構造では0.089であり,高トラック密度ヘッドとして極めて有効であることを述べた.さらに,既に示したように,500MHz-2GHzの高周波記録電流に良好に追従する.これらから,単磁極ヘッドは今後の高密度記録ライトヘッドとして有望であることを述べた.2ポール部の領域に絞った解析を効率よく行なうため,現有LLG方程式プログラムを最適化中である.3記録素子の状態でポール部分をMFM計測・評価を行なうことは不可能であるので,ポール部を模擬した1μmx1μm,厚さ30nmのNi80Fe20薄膜を作成し,MFM計測を行なった.今後は,いろいろな組成と形状の計測結果をマイクロ磁化解析の結果と比較・検討し計算にフィードバックすることを意図している.1渦電流を考慮した非線形有限要素解析プログラムにより,狭トラック化による記録磁界の変化,材料飽和磁束密度による記録磁界の変化,材料抵抗率による記録磁界の変化,などを体系的に求めた.面内記録ヘッド:stitchedやFIB trimmedなどの構造では,特にトラック幅が0.3μm以下で,記録磁界の絶対値が不足する.一方,平面構造ヘッドでは強い記録磁界は得られるが,隣接するトラックへの漏れ磁界が大きいことが問題である.乗直記録単磁極ヘッド:2層媒体全体をモデル化することは不可能であり,媒体の面積を大きくとると計算時間が飛躍的に増加し,一方,媒体の面積が小さいと高い計算精度が得られない.ヘッド本体がABS面に露出する部分を覆う大きさの媒体をモデリングすることにより,高い計算精度のまま計算時間を大幅に短縮可能であることを示した.次に,単磁極ヘッドは狭トラックであっても強い記録磁界を発生すること,500MHz2GHzの高周波記録電流に良好に追従することを示した.これから,単磁極ヘッドは今後の高密度記録ライトヘッドとして有望であることを述べた.2記録素子全体のマイクロ磁化過程の解析は計算機の速度・メモリーの両面から,現在では,現実的ではない.ポール部の解析を効率よく行なうため,現有LLG方程式プログラムを最適化中である.3記録素子の状態でポール部分をMFM計測・評価を行なうことは不可能であるので,ポール部を模擬した薄膜を作成し,MFM計測・評価を行なう.計測結果をマイクロ磁化解析の結果と比較・検討し計算にフィードバックすることを意図して,数種類の組成の薄膜をガラス基盤上にパターン化した薄膜を形成し,MFM計測を試みている.1渦電流を考慮した非線形有限要素解析プログラムにより,狭トラック化に対応する記録ヘッドの構造を提案した.(1)面内記録ヘッド:平面型記録ヘッドの最適化を行い,強い記録磁界強度を保ったまま,隣接するトラックへの漏れ磁界が小さい構造を提案した.今後の試作・実験を待ちたい.(2)垂直記録単磁極ヘッド:200Gb/in^2を仮定した構造で記録磁界解析を行い,十分な記録磁界強度と記録磁界勾配が得られることを示した.特に,記録磁界勾配は面内記録ヘッド(100Oe/nm程度)に比べ,大きな値(500Oe/nm以上)となる.これは,熱緩和に対応した保磁力の高い媒体を用いて,遷移長の短い高線密度記録を実現可能であることを示している.また,1Tb/in^2を仮定した構造で記録磁界の検討を行い,主磁極の隣接トラック側にシールドを付加することによって,隣接トラックへの漏れ磁界を大幅に削減できることを示した.(隣接トラック中央への漏れ磁界強度)/(トラック中央の記録磁界強度)の値が従来構造では0.41,提案の構造では0.089であり,高トラック密度ヘッドとして極めて有効であることを述べた.さらに,既に示したように,500MHz-2GHzの高周波記録電流に良好に追従する.これらから,単磁極ヘッドは今後の高密度記録ライトヘッドとして有望であることを述べた.2ポール部の領域に絞った解析を効率よく行なうため,現有LLG方程式プログラムを最適化中である.3記録素子の状態でポール部分をMFM計測・評価を行なうことは不可能であるので,ポール部を模擬した1μmx1μm,厚さ30nmのNi80Fe20薄膜を作成し,MFM計測を行なった.今後は,いろいろな組成と形状の計測結果をマイクロ磁化解析の結果と比較・検討し計算にフィードバックすることを意図している.
retがん遺伝子導入トランスジェニックマウスを用いた細胞がん化と転移に関する研究

我々はret癌遺伝子導入マウスを作製し、高率にmelanocytic tumorを発生する系を確立している。ret癌遺伝子の細胞癌化機構をさらに詳しく解析する目的でmelanocytic tumorより細胞株(Mel-ret)を樹立した。Mel-ret細胞中のチロシン燐酸化蛋白が検出され、いずれも主に膜分画に存在することが判明した。特に85kDaのチロシン燐酸化が著明であった。本年度はこれらのチロシン燐酸化蛋白の精製を試みた。Mel-ret細胞の膜分画を可溶化し、抗フォスフォチロシン抗体カラムに結合後、phenyl-phosphateで溶出した結果、約90%のpurityでチロシン燐酸化蛋白が精製された。一方、135kDa、120kDaの燐酸化蛋白はこの方法でほとんど精製できなかった。この粗精製の85kDaを用いてin vitrokinase assayを行うと、主に85kDa蛋白のみに^<32>Pの取り込みが見られ、この蛋白自身にキナーゼ活性が存在することを示唆した。この結果はゲル内燐酸化反応によって、85kDa蛋白中に^<32>が取り込まれたことからも支持された。In vitro kinase assayで燐酸化を受けた85kDa蛋白中のアミノ酸を分析すると、Mn^<2+>存在下ではチロシン残基が、Mg^<2+>存在下ではチロシンとセリン残基が燐酸化を受けていた。本年度の研究によりMel-ret細胞中に存在する85kDaのチロシン燐酸化蛋白がフォスフォチロシン抗体カラムを用いて効率良く精製されることが判明した。In vitroおよびゲル内kinase assayによって85kDa蛋白自身にキナーゼ活性が存在することが示唆された。来年度は85kDa蛋白を大量に精製することにより、アミノ酸配列を決定し、そのcDNAのクローニングを行う予定である。