hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薬剤の組織細胞内分布に関する解明研究(免疫組織化学)

c)還元処理:過剰のGAによる非特異的な免疫反応の除去に、0.5%NaBH4、5分処理が必要であった。d)酵素処理:抗体の細胞内への浸透性を高めるために、0.004%protease、30分処理が最適であった。e)界面活性剤処理:免疫反応では溶液抗体中に0.1%Triton X-100を加え、浸透性を高める必要があった。3.免疫組織化学とDM自家蛍光法の比較Formaldehydeで固定したBD細胞のDM自家蛍光は、細胞の核質中にのみ強いorangeのDM蛍光を認めた。またGAで固定した細胞試料では、formaldehyde固定の場合とは異なり、Golgi regionにDM蛍光を認め、核質中には蛍光を認めなかった。以上のことから今回の免疫組織化学による方法がより簡潔に正確な結果が得られることが判明した。4.動物実験:DMをi.v.投与したWistarラットを用いて、一定時間後に左心房から2-3%GAで還流することによって組織中のDMを効率よくin situに固定出来ることが判明した。現在各種臓器中(腎蔵、心臓)のDMの分布を確認中である。5.DMモノクローナル抗体(mAb)の作製:DM-GMBS(架橋剤)-牛血清アルブミン複合体(抗原)に対するmAb(3種)の作製に成功した。3.DMの免疫組織化学の開発:Wistar ratsにDMを尾静脈からi.v.投与し、24時間後に屠殺してglutaraldehydeで環流固定した。各種組織は常法に従い、paraffinに包埋した。次いで昨年、本研究で我々が癌培養細胞で確立したDM免疫組織化学法(Fujiwara et al. J.Histochem.Cytochem.53:467-474.2005)を肝臓、胃腸管、膵臓、心臓、腎臓に実施した。結果:肝臓:Kupffer細胞、及びグリソン鞘の小葉間静脈の内皮細胞の核、小葉間動脈の平滑筋細胞の核質、小葉間胆管がDM強陽性であった。肝実質細胞の細胞質は殆ど染色されなかったが、細胞核はDM弱陽性であった。胃:胃腺の中心付近に繊細なspot状の免疫反応が認められた。12脂腸:腸陰窩の少数の細胞、及び12脂腸腺細胞にDM陽性細胞が見られた。吸収上皮細胞は殆ど染色されなかった。膵臓:少数の腺房細胞に特徴的な免疫反応が認められた。心臓:心筋細胞の核、及び細胞質中の筋繊維の縦方向に並んで小さなspot状の特徴的な免疫反応物が観察された。腎臓:近位尿細管曲部は免疫反応陰性であったが、その直部から免疫反応が弱く現れはじめ、ヘンレ細管、遠位尿細管に至って次第に増強し、集合管で最大に達し、更に乳頭管に移行するに従い、免疫反応は再び減弱した。また糸球体タコ足細胞、静脈内皮細胞の核、細動脈の平滑筋細胞の核はDM強陽性であった。考察:本研究によって初めてDMの組織細胞内分布が解明された。
酸化還元活性な多孔性配位骨格における特異的ガス吸着と電子・磁気物性の制御

電子ドナーである水車型ルテニウム二核(II,II)錯体を有機配位子で架橋した配位骨格では,吸着ガスとの間の電子的相互作用により,活性ガスに対する吸着選択性や,ガス吸着を摂動とする磁気・電気特性の変化が期待される.本研究ではその実証のために,ガス雰囲気・温度制御下において構造や磁気・電気物性測定を行うためのシステムを設計・構築し,ガス吸着に伴う構造変化や骨格との相互作用を,交流電場に対する応答や磁化率の変化として検出可能であることを明らかにした.特に,一酸化窒素(NO)下にて電気伝導度が大幅に増大する現象を見いだした.本予算の申請後課題の開始に先立って,高い酸化還元能を有するPaddle-wheel型ルテニウム二核錯体ユニットと,架橋有機配位子フェナジンからなる一次元鎖状錯体[Ru2(4-Cl-2OMePhCO2)4(phenazine)]が,一酸化窒素(NO)に対して特異的な吸着能を示す事が見いだされた.そこで平成26年度は上述の物質を中心に,研究計画の概要の後半に挙げた“ガス雰囲気下における[Ru2]集積体の電子状態および磁気・電気物性の検討"を中心に研究を進めた.測定用システム立ち上げのために,既設の装置であるカンタムデザイン社製物理特性測定装置(PPMS)のHeデュワーに挿入するための雰囲気制御系を備えたプローブを作製した.本プローブを用いて,各種ガス(He, CO2, O2, NO)雰囲気下において,複素誘電率の温度依存性について検討を行った.その結果,ガスの種類や圧力に応じて誘電率実部の値の急激な減少が観測された.この誘電率実部の値の変化は,ガス吸着を示さない物質では観測されなかった.すなわち,誘電率実部の減少が起こる温度において,ガス吸着が始まり,同時に構造変化が誘起され,誘電率のシグナルとして現れる事が明らかとなった.一方で誘電率虚部,あるいはインピーダンス測定からは,NO雰囲気下においてのみ,他のガス雰囲気下に比べて交流電気伝導度がおよそ1000倍上昇することが明らかとなった.本現象は,対照として合成された酸化還元不活性なロジウム集積体では観測されないことから,NOとルテニウム集積体との間の電子的な相互作用に起因するものと考えている.以上のように,ガス雰囲気制御下において物質の交流電場応答を検討することで,1)ガス吸着に伴う構造変化,および2)ガス分子と材料の相互作用,について温度や圧力への応答性に関する情報が得られることを見いだした.平成27年度は研究計画の残り半分に相当する“ガス雰囲気下における磁気物性の検討"のためまず,1)カンタムデザイン社製磁気特性測定装置(MPMS)で用いるプローブの設計・作製を行った.その上で,これまでの物質設計をさらに進め,2)より高い電子供与性を持つ[Ru2]ユニットからなるフェナジン一次元鎖を合成し,その物性について検討を行った.さらに,集積体の次元性を拡張し3)[Ru2]ユニットとTCNQからなる,ガス吸着能を示す二次元層状強磁性体を合成し,ガス吸着下における磁気物性についての検討を行った.以下2)の結果について詳述する.2)一次元鎖状錯体,[Ru2(2,4,5-Me3PhCO2)4(phenazine)]が,CO2とNOについてのみゲートオープン型吸着を示すことを見いだした.同構造のRh一次元鎖においてはCO2吸着のみが見られた.特に,NOは骨格と強く相互作用しており,吸着温度(121 K)においては高真空下においても取り込まれたNOの完全な脱着は起こらなかった.この状態のサンプルを昇温させていくと,NOの脱着よりも先にNOの[Ru2]ユニットへの配位が起こり,NO付加体,[Ru2(2,4,5-Me3PhCO2)4(NO)2](phenazine)への構造変化が見られた.以上の過程を分光・誘電・磁気測定によるその場観測を行い追跡した.特に磁気測定からは,吸着されたNOの大部分はNO同士でダイマーとなり,磁気シグナルに寄与しないものの,一部のNOとの間にはフレームワークと強い反強磁性的相互作用が働いていることが示唆された.本課題の目的,"多孔性配位骨格における特異的ガス吸着と電子・磁気物性の制御"を実現する上では,ガス吸着下における電子・磁気物性をモニターする手法の確立が不可欠である.ガス雰囲気下における電気物性測定については,前年度までに確立されており,ガス吸着による誘電率,交流電気伝導度の向上という現象も見いだされていた.一方,平成27年度は新たに,SQUIDによる,ガス雰囲気下における磁気測定系を立ち上げることが出来た.従って,吸着ガスと骨格の相互作用について,分光・構造・電気・磁気特性といった,多角的な観点から検討が行えるようになった.これは測定手法的な面における非常に大きな進展である.また,これまで一次元鎖状集積体を主な研究対象としてきたが,平成27年度は新たに二次元層状集積体も検討の対象とした.これは高次元性集積体の方が,興味深い磁気物性の発現を期待できるためである.その結果,従来見いだされてこなかった,二次元層状多孔性強磁性体を得ることに成功し,その磁気物性がガス吸着により大きく変化することが確認できている.研究目的の最後に掲げていた"吸着活性種を利用した反応場への利用"という観点からは研究の方向性が離れてきてしまっているものの,並行して掲げていた

"吸着現象と同期した磁気・電気物性の発現"という観点からは重要な結果が得られており,最終年度へ向けての進展具合は概ね順調であると考えている.平成28年度はまず,研究室レベルで簡易的に,温度・ガス雰囲気制御下で粉末X線回折測定を行うためのシステムの設計・構築を行った.完成したシステムを用いることで,これまで放射光施設まで出向して測定を行っていたガス雰囲気下における化合物の構造解析を,より効率的に行うことが可能となった.前年度までの結果を基とした新たな展開として,選択的に一酸化窒素(NO)を吸着する一次元鎖状錯体[{Ru2(4-Cl-2-MeOPhCO2)4}(phz)](Comp-0)に対し,より高い電子供与能を持つルテニウムユニット[Ru2(2-MeOPhCO2)4]をドープすることにより,NO吸着能の制御・向上を試みた.後者のルテニウムユニットからなる一次元鎖[{Ru2(2-MeOPhCO2)4}(phz)](Comp-1)は,ガス吸着能を持たない事を一昨年に報告しているが, 50%程度まではガス吸着能を保ったまま,[Ru2(2-MeOPhCO2)4]ユニットをComp-0にドープ出来ることが分かった.また,ドープの結果,NO吸着量の増大が観測された.ルテニウムユニットでは,架橋カルボン酸を変えることによりユニットの電子供与能を自在に制御する事が可能であるが,これらのユニットを用いて得られた集積体が,気体分子との相互作用を得る上で適した構造になるとは限らない.しかしながら,本研究の"固溶体アプローチ法"を用いることにより,より柔軟に,吸着選択機能性の設計が実現可能であることが示された.これまでの研究を通して,当初のターゲットであった鎖状錯体に限らず,興味深い構造や物性(磁気相転移・中性-イオン性転移・電荷秩序状態など)と多孔性(ガス吸蔵能)を併せ持つ化合物が見いだされており,この先に繋がる成果が得られた.電子ドナーである水車型ルテニウム二核(II,II)錯体を有機配位子で架橋した配位骨格では,吸着ガスとの間の電子的相互作用により,活性ガスに対する吸着選択性や,ガス吸着を摂動とする磁気・電気特性の変化が期待される.本研究ではその実証のために,ガス雰囲気・温度制御下において構造や磁気・電気物性測定を行うためのシステムを設計・構築し,ガス吸着に伴う構造変化や骨格との相互作用を,交流電場に対する応答や磁化率の変化として検出可能であることを明らかにした.特に,一酸化窒素(NO)下にて電気伝導度が大幅に増大する現象を見いだした.本課題の目的,“多孔性配位骨格における特異的ガス吸着と電子・磁気物性の制御"を実現するためには,まず,ある種の活性ガスと強く相互作用する物質の開発がまず不可欠である.計画では,このような物質の発見のため,“[Ru2]を用いた電荷移動型集積体の合成およびガス吸着能の検討"を,初年度の目標の一つとして挙げていたが,該当物質の発見が想定していたよりも早かったため,次のステップである“ガス雰囲気下における[Ru2]集積体の電子状態および磁気・電気物性の検討"へとスムーズに移行することができた.得られた物質は絶縁性の高い半導体であったが,ガス雰囲気下における誘電率の変化,交流伝導度の変化を見いだすことに成功した.従って,現象的な側面で言えば当初の研究目的は半分実現出来たといえる.
マルチビニルモノマーの選択重合による高分子構造制御

本研究では、アニオン重合系によるアクリレート系マルチビニルモノマーの重合制御について検討を行い、選択的に特定の構造を有するポリマーの精密合成を行うことを目的とした。その結果、1)アクリレート系ジビニルモノマーのモノマー設計、重合条件の精査により、1つのビニル基の重合あるいは環化重合をそれぞれ選択的に実現する手法を見出した。同一のモノマーに対して異なる重合系を適用することにより1つのビニル基選択重合と環化重合を可能にする系や、従来困難であった反応性の近いジビニルモノマーの選択重合を可能とした。2)上記の重合選択性を利用した、一段階での星形ポリマーの合成を可能とした。1.モノビニルモノマーとジビニルモノマーの官能基選択重合を利用した星形ポリマーの一段階合成多官能性ビニルモノマー(マルチビニルモノマー)の重合反応制御による高分子構造形成の一環として、上記の星形ポリマーの一段階合成について検討した。多官能性ビニルモノマーは星形ポリマーの合成において、リビングポリマーの架橋によるコア形成試剤に用いられてきた。従来の方法では必然的に2段階の反応が必要であるが、本研究では、かさ高いアルミニウムフェノキシドを助剤とするアニオン重合で一段階の合成が可能であることを示した。例えば、エチルアルミニウムビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシド)の存在下にアクリル酸ブチル(nBA)と1,4ーブタンジオールジメタクリレート(BDDMA)の共重合を行った場合、nBAが選択的に重合してポリマーアニオンを生成し、その後のBDDMAの重合により星形ポリマーが生成した。モノビニルモノマーとジビニルモノマーの組み合わせにより様々な構造の星形ポリマーが一段階で生成可能であり、ブロック共重合体を腕とする星形ポリマーや、2種類のポリマー鎖を腕とする星形ポリマーの一段階合成に成功している。2.メタクリル酸ビニルのアニオン重合制御昨年度までの結果では、ジビニルモノマーであるメタクリル酸ビニルのアニオン重合はメタクリロイル基選択的に進行し、条件を選択することにより立体特異性リビング重合が可能であることを示した。これを利用した立体規則性ブロック共重合体の合成を行っている。メタクリル酸メチルとの共重合では特徴的な共重合反応性を示し、反応条件に応じた共重合連鎖の変化について調べている。1.α位をアルキレンリンクした2官能性アクリレート系モノマーのアニオン重合ジメチレンリンクされた(Diethyl 2,6-dimethyleneheptanedioate, EDMP)は六員環化重合が進行することが知られているが希釈条件下に限られ、また片方のビニル基のみの選択重合も知られてない。本研究では重合開始剤と重合条件を適切に設定することにより、環化重合/ 2重結合選択重合の選択制制御が可能となった。詳細な生成ポリマーの構造解析により、それぞれの重合が立体特異的であることも確認している。環化重合の場合はバルクに近い条件でもほぼ環化選択的であり、高度な構造選択制が達成された。MMAとの共重合も実施し、共重合においても環構造が形成されることを確認した。五員環を形成するジメチレンリンクされたモノマーでは同様に環化重合が進行したが、メチレンリンクモノマーでは四員環化選択重合の進行は認められなかった。2.非等価ジビニルモノマーのアニオン重合アクリロイル基とメタクリロイル基を異なるリンカーで連結したジビニルモノマーの重合を行った。エチレン、1,8-ジメチレンナフチチル、m-キシリレンリンカーの場合はアクリロイル基選択重合が進行したのに対し、o-フェニレンリンカーの場合は同時に環化重合が進行した。3.側基ビニル基を有するポリマーのテンプレート重合ビニルエステル側基を有する立体規則性ポリメタクリル酸ビニルを合成、そのテンプレート重合を行っている。今後生成するポリマー鎖の立体規則性評価等により、立体規則性テンプレートの効果を明らかにする。4.メタクリル酸無水物のアニオン重合従来アニオン重合が困難であったメタクリル酸無水物のアニオン重合を実現し、環化選択的に進行することを明らかにした。(学会発表5件、論文1件)2以上の重合性ビニル基を有するマルチビニルモノマーは、架橋剤や星型ポリマー合成におけるコア形成剤などとして学術的合成研究だけでなく産業応用上も広く利用されている。例えば2官能性ビニルモノマーの重合では、環化構造、架橋や分岐などの複数の構造単位を含むポリマーが生成し得ることが知られている。ビニルモノマーとして汎用されているモノビニルモノマーの重合に比べ構造設計の自由度は高いが、任意の構造を選択的に生成させる手法は限られており、マルチビニルモノマーの重合制御は未だ課題が残されている。

本研究では、アニオン重合系によるアクリレート系マルチビニルモノマーの重合制御について検討を行い、選択的に特定の構造を有するポリマーの精密合成を行うことを目的とした。その結果、1)アクリレート系ジビニルモノマーのモノマー設計、重合条件の精査により、一つのビニル基の重合あるいは環化重合をそれぞれ選択的に実現する手法を見出した。同一のモノマーに対して異なる重合条件を適用することで、環化重合や一つのビニル基の選択重合を行うことに成功している。また従来困難であった反応性の近いジビニルモノマーの一つのビニル基の選択重合も行った。その立体規則性や分子量制御の同時制御についても一定の達成を見た。2)上記の重合選択性を利用した多分岐ポリマーの合成を行い、従来多段階を必要とした合成を一段階で達成する手法を見出した。高分子化学マルチビニルモノマーの重合研究のうち、2官能性ビニルモノマーの重合制御についてはかなりの部分を達成した。3官能性モノマーの重合研究については、予定していた構造のモノマーの合成がアニオン重合で要求される純度で合成するのが困難であり、2官能性モノマーの重合制御に注力するべく方針を変更している。テンプレート重合についても、重合自体が進行しにくいことと、テンプレート的重合挙動の確認が分析上困難になったため、手法の転換を行っている。研究計画調書のH24年度研究計画で挙げた実施するべき内容はおおむね実施できた。次年度以降に実施する予定であった項目も一部実施し、順調に進展しているといえる。今後は成果の発表、論文化を進めていく予定である。予定した重合研究のうち、比較的単純な反応系についてはよく理解が進んでいるが、3官能性モノマーやテンプレート重合など複雑な系については当初予定より系を単純化して研究を進める予定である。研究実績の1.α位をアルキレンリンクした2官能性アクリレート系モノマーのアニオン重合と2.非等価ジビニルモノマーのアニオン重合に関して、2官能性モノマーの重合に関する基礎的研究は終えていると判断し、3官能性モノマーの重合を試行する。環化あるいは各ビニル基の選択重合の選択性と構造の相関性について明らかにする。3.側基ビニル基を有するポリマーのテンプレート重合については、重合を試行しているものの、その重合のメカニズムや選択性を明らかにするには至っていない。そこで本年度は生成ポリマーの構造を明らかにすることに注力する。重合の制御が不十分な場合は、テンプレートポリマーの構造の検討にフィードバックし、より高度な制御が可能な系を構築する。昨年度は実験計画に沿って必要品目の購入に使用した。今年度も合成研究が主であり、購入金額の比較的小さい消耗品を中心に使用する予定である。
数値モデルを用いた肝細胞がんに対するスキャニング陽子線治療戦略最適化に向けた検討

最先端技術のスキャニング照射法を用いた陽子線治療において、治療方法選択の最適化を目指す。陽子線治療は、従来型のX線による放射線治療より高額となり、費用が利益に見合うか臨床的な優越性と経済的負担の双方型評価が必要である。具体的には、肝細胞がん患者症例で陽子線治療とX線治療の線量分布を比較し、NTCP(正常組織障害発生確率)およびマルコフモデル(費用対効果の数値モデル)を組み合わせ、有用性と問題点を定量的に評価する。複数の数値モデルを組み合わせた、最適な陽子線治療選択システムの嚆矢となる事を目指す。
舌苔付着のメカニズムの解明～臨床応用可能な舌苔評価方法の確立～

本研究は、舌苔付着拡大標本を用いて新たな舌苔付着の評価方法を確立し、舌苔付着のメカニズムを明らかにすることを目的として行った。本研究の結果、舌苔付着拡大標本の観察において、RGB値を用いた評価及び画面上の目視観察による評価で類似した色調の傾向が示され、評価を行った2名の診査者内一致率、診査者間一致率は高い値を示した。また、舌清掃前後の舌苔付着拡大標本の観察では、舌清掃前に比較し舌清掃後は舌苔の色及び厚みを低く評価することが可能であった。口臭を主訴にもつ外来患者を対象とした舌苔付着とその関連因子との分析では、舌苔付着の範囲は舌清掃習慣と有意に関連していることが明らかになった。本研究は舌苔画像を用いた新たな舌苔付着の評価方法を確立し、舌苔付着のメカニズムを明らかにすることが目的である。平成25年度は、1デジタルカメラの舌苔付着拡大像を用いた舌苔付着の評価方法の構築、2既知の舌苔評価方法と新たな舌苔付着量評価方法の比較研究を行った。1.デジタルカメラの舌苔付着拡大像を用いた舌苔付着評価方法の構築(1)舌苔の撮影条件の決定-舌苔は舌後方1/3に多量に付着するため、通常の撮影方法では、評価に使用するための良好な画像が得られない。そこで、人での撮影を繰り返し、舌の後方まで観察できる撮影時の舌のポジショニングを設定することができた。また、撮影時に舌苔のカラー判定も行うため、色調の補正等が必要となり、撮影条件として色調補正を行う方法を加えた撮影方法を決定することができた。(2)舌苔の撮影-平成25年度は、東京医科歯科大学歯学部附属病院息さわやか外来を受診した患者のうち、同意の得られた患者を対象に舌苔の撮影を行い、評価試料を収集することができた。(3)画像を用いた評価方法の確立-舌苔を撮影した評価資料の収集に時間がかかり、今年度は評価方法の評価を十分行うことができなかった。平成26年度に継続して実施する予定である。2.既知の舌苔評方法と新たな舌苔付着量評価方法の比較検討(1)倫理審査の申請-歯科学生やボランティアを対象とした舌苔の付着量評価方法の検討を行うために、倫理審査の申請を行い、承認を得ることができた。(2)既知の舌苔付着評価方法の検討-既知の舌苔評価方法に関する文献の収集と検討を行った。舌苔評価方法には、視診のみによる評価、舌苔湿潤量の測定、視診と触診による方法以外に、デジタル画像のRGBを用いて評価する方法があった。舌苔湿潤量の測定を試みたが、舌苔の量が少ない場合には視診と触診で舌苔が確認されても、測定は不能であると判明した。本研究の目的は、舌苔画像を用いた新たな舌苔付着の評価方法を確立し、舌苔付着のメカニズムを明らかにすることである。平成26年度は、1デジタルカメラで撮影した舌苔付着拡大像による舌苔付着方法の構築、2舌苔付着と口臭との関連についての研究、3舌苔付着の日内変動の研究を行った。1デジタルカメラで撮影した舌苔付着拡大像による舌苔付着方法の構築:昨年度は撮影条件の決定および基礎資料の収集を行い、今年度は写真の観察を行った。その結果、デジタルカメラの舌苔付着拡大像を用いることは、直接視診で観察するよりも、舌苔の観察は容易であると考えられる一方、画像を拡大することにより、角化している舌乳頭を舌苔と誤って評価する傾向がみられた。また、既存の舌苔の観察方法の1つであるデジタル画像のRGBを用いる方法について検討を行った。舌苔画像のRGB値の測定は可能であったが、色調評価の指定範囲が狭いこと、光の反射等が与える影響、また色調評価が実際の舌苔付着と一致しているのか等、評価法に用いるには課題があることが判明した。2舌苔の付着と口臭との関連についての研究:ミャンマーにて、成人30名を対象に口臭と舌苔との関連についての臨床試験を行った。また、マレーシア大学の歯学部学生177名および埼玉県の高校生665名のデータを基に舌苔の付着と口臭との関連について解析を行った。解析結果は学会において発表を行った。ミャンマーの臨床試験の結果は論文として専門雑誌に掲載された。マレーシアの歯学部学生の結果は論文化し専門雑誌にアクセプトされた。埼玉県の高校生の結果は、論文化し専門雑誌に投稿中である。3舌苔付着の日内変動に関する研究:舌苔付着の日内変動の研究を、4名のボランティアを対象に行った。その結果を現在解析中である。口臭の原因物質の約6割は舌苔から発生する。したがって、舌苔の除去は口臭の治療や予防にかかせない。一方、舌苔の付着に関する研究は少ないのが現状である。そこで、本研究は、舌苔画像を用いて新たな舌苔付着の評価方法を確立し、舌苔付着のメカニズムを解明することが目的である。今年度は、1.デジタルカメラで撮影した舌苔付着拡大像による舌苔付着評価方法の構築、2.舌苔付着の日内変化の観察、3.舌苔付着と口臭との関連についての検討を行った。1.デジタルカメラで撮影した舌苔付着拡大像による舌苔付着評価方法の構築:平成25年度に撮影条件の決定及び基礎資料の収集を行い、平成26年度より写真の観察を開始した。

今年度は、デジタル写真に色調補正及び縮尺補正の画像処理を行い、舌苔のデジタル標本を作製し、舌苔付着拡大標本を評価する方法を確立するため、1舌苔デジタル標本の画面上での目視観察及びRGB値を用いた観察、2同一標本における口腔ケア前後の舌苔評価の分析、3評価の診査者内一致率、診査者間一致率の分析を行った。その結果、1舌苔デジタル標本の観察では、画面上の目視観察及びRGB値を用いた観察において、類似した色調の傾向が示され、2舌ケア前後の舌苔デジタル標本の観察では、舌苔の色及び厚みを舌ケア前に比較し舌ケア後においてそれぞれ低く評価でき、3舌苔デジタル標本を用いた舌苔の診査者内一致率、診査者間一致率は高い値を示した。2.舌苔付着の日内変化:ボランティア4名において舌苔付着の日内変動を検討した結果、舌苔の付着程度は日内変動を示し、食事を摂ることにより減少することが判明した。3.舌苔付着と口臭との関連:舌苔付着のメカニズムの解明の一助とするため、口臭を主訴にもつ外来患者(954名)を対象に舌苔付着とその関連因子を分析した結果、舌苔付着の範囲は歯磨き行動とは関連がなかったが、舌清掃習慣と有意に関連していた。本研究は、舌苔付着拡大標本を用いて新たな舌苔付着の評価方法を確立し、舌苔付着のメカニズムを明らかにすることを目的として行った。本研究の結果、舌苔付着拡大標本の観察において、RGB値を用いた評価及び画面上の目視観察による評価で類似した色調の傾向が示され、評価を行った2名の診査者内一致率、診査者間一致率は高い値を示した。また、舌清掃前後の舌苔付着拡大標本の観察では、舌清掃前に比較し舌清掃後は舌苔の色及び厚みを低く評価することが可能であった。口臭を主訴にもつ外来患者を対象とした舌苔付着とその関連因子との分析では、舌苔付着の範囲は舌清掃習慣と有意に関連していることが明らかになった。申請時には平成25年度にデジタルカメラ撮影による舌苔付着拡大像の評価方法を確立し、平成26年度より評価方法を用いて、画像による舌苔付着と口臭との関連や、舌苔付着のメカニズムに関する研究を実施する予定であった。今年度は、平成25年度に引き続きデジタルカメラ撮影によるの舌苔付着拡大像を用いた評価方法のためのデジタル画像の観察と、分析に向けてボランティアを募って舌苔の付着と口臭についての研究を実施した。評価方法の確立が遅れており、平成27年度も引き続きその評価方法の確立を継続し、それを経て、舌苔付着と口臭の関連や、舌苔付着のメカニズムに関する研究を行う予定である。予防歯科本研究は、デジタルカメラ撮影による舌苔付着状況の拡大像の評価方法の確立と、舌苔付着のメカニズムを明らかにすることが目的である。今後の研究の推進方策を以下に示す。1デジタルカメラ撮影による舌苔付着評価方法の確立:今年度に引き続き、画像の観察から、評価方法を確立する。角化した舌乳頭と舌苔を見分ける指標の作成にむけ、舌ケア前後での舌苔付着の画像での観察を追加し、専門家と協議の上指標を設定する。2デジタルカメラ撮影による舌苔付着の日内変動の観察と口臭との関連:口臭には日内変動がある。舌苔も日内変動があると考えられるが、実際に観察を行った報告はなされていない。そこで、開発した舌苔の画像での評価を用い、ボランティを募って行った舌苔の日内変動と口臭(官能検査、ガスクロマトグラフィー、ブレストロン)との関連、また舌苔の日内変動に関連する因子の探索を行う。関連する因子としては唾液量、粘度および唾液中の口腔内細菌等を考えている。
学習サイクルを想定した概念マップの可視化と情報提示による学習支援システムの開発

本研究では、予習や復習といった授業時間外の学習において、授業内容の把握と迅速な情報提示により、学習者の学習時間の増加と授業内容の理解の促進を目的としている。用語辞書データベースに内包した用語間のリンク情報から概念マップを構成し、科目全体の知識体系と授業範囲を図示する。学習者には予習として概念マップと用語辞書による学習を提供し、授業内容の把握が容易な環境での学習意欲や集中力の向上を目指す。また、講義映像の視聴や資料閲覧等を概念マップからリンクする教材情報として提示することで受講後に授業内容を復習できるようにする。本研究プロジェクトでは、これらの機能を統括し、予習・授業・復習からなる学習サイクルを想定した学習支援システムを開発する。本研究プロジェクトは3カ年計画で遂行する。平成29年度は学習支援システムや講義映像作成、概念マップの検討が主であり、次年度の授業実践に向けた環境作りを目指した。まず、学習支援システムの構築と並行して、予復習の学習効果に関する最新動向の調査、今までに作成した学習支援教材の再構築について検討を行った。平成30年度は、本システムのサーバの構築を行いつつ、2件の学会発表を行った。The 18th International Conference on Geometry and Graphicsでは、CADの操作方法を映像教材に用いた教育について報告を行い。教育システム情報学会では、映像内にリンクを設置し、他の付加的な学習教材を参照できる機能を持った映像教材について報告した。昨年度と同様、関連研究に関する情報収集と、講義映像作成について、最新の技術・機材の調査を行った。本研究における集約する教材の種類や内容について再検討が必要となり、サーバの構築が遅れている。また、サーバ構築担当の研究分担者の第2子誕生に伴う育児と、母体の療養へのサポートのため、予定より遅れが生じている。そのため、本システムを用いた教育実践・評価などの計画が先送りとなっている。遅れが生じているサーバの構築を行うとともに、並行して教材の制作を行う。サーバの構築が完成次第、教材の動作確認などを行う。学生へのテスト・教材の評価アンケートから改善点を洗い出し修正する。本年度の研究成果については、研究発表において本研究に関する意見・評価を伺うと共に、関連研究に関する情報収集も行った。また、講義映像作成について、最新の技術・機材の調査を行い、専門家と意見交換・情報交換を行った。調査の結果から、学習支援システムの基盤として十分な容量と冗長性のあるストレージを搭載したなサーバを導入した。さらに、本システムで稼働させるサービスの構成を検討し、サーバの仮想環境での運用方針を決定した。システム構築において、使用を予定していたオープンソースシステムの選定において変更があり、再度システム構築に必要な事項の調査が必要になったため、遅延が生じた。その結果、資料の整理や実験調査が遅れている。システム構成の変更に伴い、サーバの導入に時間を要したが、並行して研究分担者の手元の仮想環境で映像教材や学習支援のシステムの検討を進めているため、今後のスケジュールには大きな影響はないと考えられる。

本研究における集約する教材の種類や内容について再検討が必要となり、サーバの構築が遅れている。また、サーバ構築担当の研究分担者の第2子誕生に伴う育児と、母体の療養へのサポートのため、予定より遅れが生じている。そのため、本システムを用いた教育実践・評価などの計画が先送りとなっている。平成30年度は、これまでの研究の進捗状況を整理し、本プロジェクトメンバーによる検討会で今年度の方針と研究計画を立てる。特に、本システムを用いた授業実践を行う。学習者の利用履歴や小テスト、アンケートなどから学習支援システムの問題点を洗い出し改修を行う。遅れが生じているサーバの構築を行うとともに、並行して教材の制作を行う。サーバの構築が完成次第、教材の動作確認などを行う。学生へのテスト・教材の評価アンケートから改善点を洗い出し修正する。本システムにおけるサーバの構成見直しから、導入を予定していたNASを見送った。システム構築において、使用を予定していたオープンソースシステムの選定において変更があり、再度システム構築に必要な事項の調査が必要になったため、遅延が生じた。その結果、資料の整理や実験調査が遅れ、その人件費・謝金を繰り越し、さらに映像作成用の機材・ソフトウェアにおいても次年度に繰り越す結果となったためである。進捗状況で述べた理由により、本研究に遅れが生じている。そのため、研究計画がずれ込み次年度使用額が生じている。サーバの構築ができ次第、教育実践・学生による教材の評価を行い、学会発表を目指す。また、発表による専門家による意見・評価をもとに教材の修正を行う。なお、次年度使用額として、本システムのPCやモバイル端末での動作確認(OSや機種による表示方の違いなどの確認)に用いる予定である。
ネコ伝染性腹膜炎ウイルス複製過程におけるサイクロフィリンの機能解析

ネコ伝染性腹膜炎(FIP)は、ワクチンが無く、効果的な治療法のない致死的な感染症である。研究代表者は、免疫抑制剤サイクロスポリンA(CsA)がFIPウイルスのゲノム複製と転写を阻害することを発見した。CsAと結合するサイクロフィリン(Cyp)のうち、CypAおよびCypBがFIPVの増殖を促進し、また、Cypが有するシャペロン機能であるPPIase活性がウイルス複製に関与していることを明らかにした。ネコのウイルス性感染症のうち,ネコ伝染性腹膜炎(FIP)はワクチン開発が未だ成功しておらず,効果的な治療法も確立されていない疾患で,一度発症すると致死的な経過をたどる.このため,ウイルス複製制御因子を解析し,病原性発現機構を明らかにすることが切望されている。申請者は,免疫抑制剤サイクロスポリンA(CsA)がFIPウイルス(FIPV)ゲノム複製と転写を強力に阻害することを発見した。本年度はCsAと結合する細胞内サイクロフィリン(Cyp)がFIPVゲノム複製および転写に与える影響を分析した.Cypの強制発現実験の結果,CypAおよびCypBがFIPVの増殖を促進することがわかった。一方,Cyp蛋白はシャペロン機能であるPPIases活性を有し,他のウイルスではこの活性がウイルス増殖に関与することがわかっている。このため,CypAおよびCypBのPPIases活性中心に対するドミナントネガティブクローンを作成した結果,CypAのアミノ酸残基100番目のアルギニン,CypBのアミノ酸残基126番目のヒスチジンがウイルス増殖に重要であることがわかった。また,CypA,CypB,CypDおよびCypHとFIPVのN蛋白質の共免疫沈降実験の結果から,CypA,CypBがN蛋白と結合することがわかった.今後,CypA,CypBおよびN蛋白における相互結合領域の同定を行う必要性がある.ネコのウイルス感染症のうち,ネコ伝染性腹膜炎(FIP)はワクチン開発が未だ成功しておらず,効果的な治療法も確立されていない疾患で,一度発症すると致死的な経過をたどる。このため,ウイルス複製制御因子を同定・解析し,病原性発現機構を明らかにすることが切望されている。申請者は,免疫抑制剤サイクロスポリンA(CsA)がFIPウイルス(FIPV)のゲノム複製と転写を強力に阻害することを発見した。前年度において,CsAと結合する細胞内サイクロフィリン(Cyp)がFIPVの増殖を促進することを明らかにし,FIPVのN蛋白質との共免疫沈降実験の結果からCypB蛋白質と特異的に結合することがわかった。このため,CypB遺伝子発現のノックダウン細胞を作成し,FIPVを感染させた結果,FIPVのウイルス複製を有意に阻害することを認めた。さらにこのノックダウン細胞にCypB遺伝子を導入することで遺伝子発現を回復したリバータント細胞を作成しFIPウイルスを感染させた結果,ウェスタンブロット法,リアルタイムPCR法,ウイルス感染価測定法,いずれにおいてもウイルス増殖効率が回復した。これらの結果から,CypB蛋白質がFIPVの増殖に関与していることが明らかとなった。今後,CypBの遺伝子欠失変異体を作成し,どの領域がウイルス増殖に関与しているか,さらに解析が必要である。ネコのウイルス感染症のうち,ネコ伝染性腹膜炎(FIP)はワクチン開発が未だ成功しておらず,効果的な治療法も確立されていない疾患で,一度発症すると致死的な経過をたどる。研究代表者は,免疫抑制剤サイクロスポリンA (CsA)がFIPウイルス(FIPV)のゲノム複製と転写を強力に阻害することを発見した。前年度において,CsAと結合する細胞内サイクロフィリン(Cyp)のうち、CypAおよびCypBがFIPVの増殖を促進することを明らかにした。このため,CypB遺伝子発現のノックダウン細胞を作成し,FIPVを感染させた結果, FIPVのウイルス複製を有意に阻害することを認めた。さらにこのノックダウン細胞にCypB遺伝子を導入することでCypBの遺伝子発現を回復した細胞を作成しFIPVを感染させた結果,ウェスタンブロット法,リアルタイムPCR法,ウイルス感染価測定法のいずれにおいてもウイルス増殖効率が回復した。また、Cypが有するPPIase活性がウイルス増殖に関与するかどうかを検討するためにCypAおよびCypBの酵素活性を欠損する変異体遺伝子を作成し、これらを恒常的に発現する細胞株を作成した。これらの細胞株にFIPVを感染させたところ、CypAおよびCypBの両変異体でウイルス増殖効率が減少した。これらの結果から,Cyp蛋白質のPPIase活性がFIPVの増殖に関与していることが明らかとなった。今後,どのウイルス遺伝子領域がCypAおよびCypBと関与し、ウイルス増殖を制御しているか,さらに解析が必要である。サイクロスポリンAによるFIPVの増殖抑制効果においてCypBが関与することを世界的に初めて発見し,その作用機序を明らかにすることで社会的あるいは獣医領域において貢献できたため。

しかしながら,さらなる詳細な分子機構を解明する必要性がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究として,ウイルス増殖に係わるCyp8の領域を決定すると共に他の細胞因子がいかに関係しているのかを詳細に解析する必要性がある。また,感染ネコを用いた実験において副作用をモニターリングしながらCsAの薬効評価を行っていかなければならない。さらにCsAのアナログを用いた実験系あるいは他の薬剤やインターフェロンとの併用によるウイルス増殖抑制効果の検討をおこなう。
プロテオミクスの手法を用いた腎細胞癌新規腫瘍マーカー蛋白の探索

プロテオミクスの手法を用いて腎癌に特異的な腫瘍マーカー候補蛋白質を探索した。腎癌組織を用いた研究と腎癌細胞株の培養上清を用いた研究を施行し、最終的に2種類の腎癌に関連した報告例のないタンパク質を確認することが出来た。今後、この2種類のタンパク質については、腫瘍マーカーとしての有用性の検討や機能解析、そして既知の癌関連因子との相関も含め検証していくプロテオミクスの手法を用いて腎癌に特異的な腫瘍マーカー候補蛋白質を探索した。今後、この2種類のタンパク質については、腫瘍マーカーとしての有用性の検討や機能解析、そして既知の癌関連因子との相関も含め検証していくプロテオミクスの手法を用いて、新規腫瘍マーカーの発見を目的とし本研究を始めた。腎細胞癌組織は、北里大学病院泌尿器科でインフォームド・コンセントにより了承の得られた手術検体を使用し、病理学的に腎臓癌(clear cell type)と診断された患者の全摘出した腎臓の癌部と正常部における蛋白質の発現量の違いを検討した。癌部と正常部の繊をそれぞれアガロース二次元電気泳動で展開し、そのゲル上のパターンより、発現量に違いのあるものを候補とした。そしてトリプシンを用いた酵素的ゲル内消化を行い質量分析計(LC-MS/MS)によってタンパク質を同定した。癌組織と正常組織の二次元電気泳動パターンを比較すると、全体のパターンは互いに似ていたが、分子量60kDa120kDaの高分子量タンパク質領域や等電点pH7pH9の塩基性領域で、多数のスポットに違いが見られた。癌部で発現量が増加したスポットは8種類、正常部で増加したスポットは9種類存在した。本研究で見つかったタンパク質を機能ごとに整理すると(1)解糖系とTCAサイクルに関わる複数の酵素に増減が認められたこと、次に(2)細胞接着に関わるアクチン結合タンパク質に増減が認められたこと、(3)ビタミン作用のある葉酸の合成に関する酵素が減少していたこと、(4)糖新生に関わる酵素が欠失していた。発現量に変化の認められた蛋白質のうち現在までに文献的に報告のある蛋白質を除外し、腎細胞癌に関係する報告がないにも拘らず、本研究からヒト腎細胞癌組織で増加した5種類のタンパク質を有望な新規腫瘍マーカー候補とした。今後、これらのタンパク質に対して特異的な抗体を購入または作成し、多数の患者検体を用いて、ウエスタンブロット法または免疫組織染色法などによって、これらのタンパク質の腫瘍マーカーとしての有効性を確認していくことが課題である。本研究の目的はプロテオミクスの手法を用いて、腎細胞癌新規腫瘍マーカータンパク発見することである。平成18年度に、腎臓の癌部と正常部におけるタンパク質の発現量の違いをアガローズ二次元電気泳動法くを用いて検討し、5種類の蛋白質を新規腫瘍マーカー候補としたが、二れちの蛋白質については現在ウエスターンプロット法と免疫組織化学染色法を用いて確認実験を行っている。組織における検討と平行して腎癌患者血清を対象とした診断マーカー候補タンパク質ならびにペプチドの探索を行っている。タンパク成分に関しては抗体カラムにより血清中の約80%を締めるアルブミンと免疫グロブリンを除去した血清中の微量タンパク成分を再現性の良い逆相HPLCで25分画し、この分画物中のタンパク質をSDS-PAGEならびに二次元電気泳動で定量分析した。また、ペプチド成分に関しては北里大学理学部で開発したペプチド抽出法を用いて高効率に再現性良くペプチド成分を濃縮し、その成分をペプチド用の逆相HPLCカラムで60分画したものを質量分析計(MALDI-TOF MS)で分析した。その結果、タンパク成分において手術に伴い特異的に減少する7種類のタンパク質の同定に成功した。この中の2種類は現在までに腎癌との関係は報告されていない。今後、これらの蛋白質に対して特異的な抗体を購入または作成し、多数の患者血清を用いて、腫瘍マーカーとして有用性を検討していく。また、ペプチド分析の結果、同じく手術後に減少するペプチド1種類の検出に成功した。これに関しては現在同定中である(1)組織での検討腎細胞癌の癌部と非癌部のタンパク質を抽出し、agarose2-DE法で展開し、タンパク質の量的変化を解析した結果、量的変動が認められるタンパク質を新規マーカー候補とした。そのうちウエスターンプロット法による検証においても有意差が認められたタンパク質2種類については、免疫組織化学染色による検討を開始。同時にこのタンパク質については既知の腎細胞癌培養株間における発現量の差をウエスターンプロット法にて検証した。(2)腎癌培養細胞培養上清中のタンパク質の解析腎癌との関連の報告されていないタンパク質Galectin-3-binding protein<65313>:ProSAAS<27354>:Profilin-1<15036>の3種類を新規マーカー候補とし、これらのタンパク質の抗体を入手した。手術検体4例を用いてウエスターンブロット法で検討した結果、Profilin-1が4例共に癌部特異的に増加していることを確認した。Profilin-1について今後、免疫組織化学染色法で検討した。(3)血清腎細胞癌患者の術前と術後の血清を2例比較検討を行った。

タンパク成分に関しては抗体カラムにより血清中の約80%を締めるアルブミンと免疫グロブリンを除去した血清中の微量タンパク成分を再現性の良い逆相HPLCで25分画し、この分画物中のタンパク質をSDS-PAGで定量分析を行い、ペプチド成分に関しては北里大学理学部で開発したペプチド抽出法を用いて高効率に再現性良くペプチド成分を濃縮し、その成分をペプチド用の逆相HPLCカラムで60分画したものを質量分析計(MALDI-TOF MS)で分析した。上記により低分子量のペプチドレベルからタンパク質レベルまでの網羅的解析が可能となる。この技術を用いて、パイロットスタディーとしてまず腎癌患者2名の血清(術前・術後)を比較したところ1つのペプチドが術後に2名共通して減少していた。本年度は腎癌患者5例で検討した。(4)尿平成19年度に尿中に含まれるタンパク量が異なる尿検体をアガロースニ次元電気泳動法に応用する条件については検討を行った。この条件をもとに腎癌患者尿をアガロース二次元電気泳動法で比較検討を行った。上記の結果を総合し、腎癌新規腫瘍マーカー候補となりうるタンパク質候補を本年度中に確定でき検討した。
自律分散処理に基づく連成シミュレーション手法の開発と応用

並列処理における自律的な協調分散アルゴリズムの開発を行いナノ分野の並列実アプリケーション実行環境への適応研究を行った。本研究では、与えられた問題サイズに対して実行を開始した後の演算途中においても、並列実行のための「計算ノードの追加」と「障害ノードを動的に回避(切り離し)する」機能を備えたミドルウェアを開発し、フラグメント分子軌道計算法を一例としてその実装を行った。特に本年度は、研究の総まとめとしてのミドルウェアの整備を行った。具体的には、(a)ミドルウェア層とアプリケーション層のコードを分離独立化および機能の直交化を行い、(b)応用アプリケーションプログラムの記述言語(CまたはFortran)から容易に結合可能な自律分散ミドルウェアとしてAPIに改良を加えた他、(c) Activeなノード構成情報を階層化して応用アプリケーションプログラムから引用できるAPIを追加した。また(c)のAPIを単独に呼ぶことにより、利用者がActiveなノード構成を閲覧できる機能をもったツール等を開発した。これらの研究開発により、従来では実装が困難であった並列実行中プログラムの動的なノード構成変更を可能とする基盤ミドルのプロトタイプを完成し、その性能と機能を実証できた。従来の分散並列処理では不可能とされていたところの問題サイズにより計算途中から「計算ノードを随時追加できる機能」と「障害ノードを動的に回避する機能」を持つ自律的な協調分散アルゴリズムについて研究開発を行い、フラグメント分子軌道計算手法を例としてシミュレーションエンジンから利用可能なミドルウェアとして実装を行った。また近年のシミュレーション対象は、系を構成する要素として均一な部分系だけではなく、境界や複数の異なる部分系の集団から構成される複雑系であり、全系を総括的に取り扱う手法として、例えば分子動力学とモンテカルロ法、構造力学と流体力学など、空間・時間スケールの異なる複数のシミュレーション手法を有機的に結合した「連成シミュレーション」の重要性が急速に高まっており、本研究ではこれらの連成シミュレーションにおいて共通に顕在化する「シミュレーションエンジン相互間のデータ交換」を自律分散処理に基づく連成シミュレーションのためのミドルウェアに内包することにより、従来のグリッド計算技術を利用した分散シミュレーションに比べてきわめて可塑性に富んだ分散シミュレーション環境の実現を試みた。結果として、MPIに代表される従来の分散計算のための通信ミドルウェアは、計算開始時に参加ノードを固定的に設定するしかなく、計算の途中でノードを追加あるいは削除する動的な構成変更は困難であるが、本研究においては個々のノードで機能するアプリケーションプログラムは、全てイベント駆動型でプログラミングし、ノード間通信メッセージの受信やノードの参加・離脱などのイベントの発生に応じてアプリケーションの各機能が駆動される。このフレームワークによって、分散処理の途中で参加した新しいノードに計算処理を配分する機能や、既存のノードが離脱する場合には離脱するノードが担当していた処理を他ノードへ再配分するなどの動的で「分散処理の再構成」を比較的容易に実現可能であることを示した。従来の分散並列処理では不可能とされていたところの問題サイズにより計算途中から「計算ノードを随時追加できる機能」と「障害ノードを動的に回避する機能」を持つ自律的な協調分散アルゴリズムについて研究開発を行い,フラグメント分子軌道計算手法を例としてシミュレーションエンジンから利用可能なミドルウェアとして実装を行った.また近年のシミュレーション対象は,系を構成する要素として均一な部分系だけではなく,境界や複数の異なる部分系の集団から構成される複雑系であり,全系を総括的に取り扱う手法として,例えば分子動力学とモンテカルロ法,構造力学と流体力学など,空間・時間スケールの異なる複数のシミュレーション手法を有機的に結合した「連成シミュレーション」の重要性が急速に高まっており,本研究ではこれらの連成シミュレーションにおいて共通に顕在化する「シミュレーションエンジン相互間のデータ交換」を自律分散処理に基づく連成シミュレーションのためのミドルウェアに内包することにより,従来のグリッド計算技術を利用した分散シミュレーションに比べてきわめて可塑性に富んだ分散シミュレーション環境の実現を試みた.本年度は,個々の演算ノードで動作するアプリケーションプログラム全てにマスターとワーカーの両機能をイベント駆動型でプログラミングし、ノード間通信メッセージの受信やノードの参加・離脱などのイベントの発生を上述のミドルウェア層の上に構築することにより、従来のMPIに代表される通信ミドルウェアでは困難とされてきた演算ノードの動的な構成変更・参加・離脱それぞれに柔軟に対処可能な並列分散アプリケーションの開発に成功した。また既存のノードが離脱する場合に、離脱したノードが担当していた処理内容を他ノードへ再配分する必要があるが、演算初期化段階でタスクプール上で分割する演算粒度と参加離脱のタイミングを個々のアプリケーションで調整できる機能とそのアルゴリズムの検討を行った。並列処理における自律的な協調分散アルゴリズムの開発およびナノ分野の並列

実アプリケーション実行環境への適応研究を行った。本研究は、与えられた問題サイズに対して実行を開始した後の演算途中においても、並列実行のための「計算ノードの追加」と「障害ノードを動的に回避(切り離し)する」機能を備えたミドルウェアを開発し、フラグメント分子軌道計算法を一例としてその実装を行った。特に本年度は上記ミドルウェアの通信クラスの機能拡張を行い、アドホックネットワーク環境での性能評価を実施し、16ノード程度の小規模な演算クラスタから構成されるアドホックネットワークコンピューティング環境での性能評価試験から、従来のコンピューティンググリッド技術による並列分散処理による実行と比較し、本研究の実装はダイナミックな演算ノード構成の変化に柔軟に対応可能である点で、可塑性・対障害性に非常に優れていることを実証した。一方、ノードの追加・離脱情報を交換する頻度が高いほど、上述のようにノードの動的な構成変化に対し柔軟に分散処理形態を適合させることが容易である反面、並列演算ノード数の増大に伴い、(特に分散実行中のタスクの演算粒度が小さなケースでは、)動的ノード構成情報をミドルウェアが交換する「タイミング」にチューニングが必要となることが判明した。従って、ミドルウェア層とアプリケーション層を独立化・直交化し、より応用アプリケーションドメインの広い自律分散ミドルウェアとするため、ノード構成情報を(個々の演算ノードから構成される演算「ノード群」として)2階層化して保持する機能を設計し、ミドルウェアの改良を行った。並列処理における自律的な協調分散アルゴリズムの開発を行いナノ分野の並列実アプリケーション実行環境への適応研究を行った。本研究では、与えられた問題サイズに対して実行を開始した後の演算途中においても、並列実行のための「計算ノードの追加」と「障害ノードを動的に回避(切り離し)する」機能を備えたミドルウェアを開発し、フラグメント分子軌道計算法を一例としてその実装を行った。特に本年度は、研究の総まとめとしてのミドルウェアの整備を行った。具体的には、(a)ミドルウェア層とアプリケーション層のコードを分離独立化および機能の直交化を行い、(b)応用アプリケーションプログラムの記述言語(CまたはFortran)から容易に結合可能な自律分散ミドルウェアとしてAPIに改良を加えた他、(c)Activeなノード構成情報を階層化して応用アプリケーションプログラムから引用できるAPIを追加した。
ネオニコチノイド系農薬が鳥類胚の発育に及ぼす影響と作用機序の解明

本研究の目的は、鳥類(ウズラ)受精卵を用いて、胚発育に及ぼすネオニコチノイド系農薬の有害性を評価し、その作用機序を明らかにすることである。受精から孵化までの様々な発生段階において、ネオニコチノイド系農薬を定量的に曝露し、致死、発育不全および形態形成異常等のエンドポイントから、催奇形性の有無や低濃度でも奇形を誘導する「絶対過敏期」の特定を目指す。また、ニコチンとの有害性の比較を行い、脊椎動物では影響が低いとされているネオニコチノイド系農薬の生殖発生毒性の強度について明らかにする。鳥類は、哺乳類と同じ有羊膜類に属することから、発生・分化に関与する根本原理を比較しつつ、生態系の高次捕食動物全般に対する化学物質のハザードについて演繹することを目指している。昨年度、鳥類胚培養技術を用いることで、放卵直後から孵卵3日目までの胚形成期(絶対過敏期)に、任意の発生段階で、定量的に被験物質を曝露することができることを示した。今年度は、この胚培養技術の改良を試み、人工容器を用いて、多検体を同時に、孵卵8日目まで培養することに成功した。その結果、脳の形態形成や生殖腺の分化等をより詳細に観察することが可能となった。さらに、対照物質であるバルプロ酸を曝露した結果、生存率の低下や催奇形性を確認した。今後、この技術のネオニコチノイド系農薬の有害性試験への適格性について検証を行うとともに、サンプルサイズを増加させる。毒性評価の基盤となる胚培養技術を改良するために、培養条件の検討や試験法の適格性検証に時間を要したため。本年度、多検体を同時に解析する試験法の開発に一定の到達が見られたことから、今後、サンプルサイズの増加を目指す。本年度は、鳥類(ウズラ)受精卵を用いて、胚発育に及ぼすネオニコチノイド系農薬の有害性を評価するための実験条件を検討した。受精から孵化までの様々な発生段階において、ネオニコチノイド系農薬を定量的に曝露し、致死、発育不全および形態形成異常等のエンドポイントから、催奇形性の有無や低濃度でも奇形を誘導するか否かを調べた。鳥類における、ネオニコチノイド系農薬の生殖発生毒性の強度について明らかにすることを目標とした。鳥類胚培養技術を用いることで、放卵直後から孵卵3日目までの胚形成期(絶対過敏期)に、任意の発生段階で、定量的に被験物質を曝露することができた。さらに、孵化に至るまでの全期間において、胚致死や発育状態について連続して観察することができた。本年度は、この胚培養技術を用いて、ネオニコチノイド系農薬のうち、イミダクロプリドの高濃度曝露試験を行った。その結果、対照区に比べて、特に胚発生後期において、致死および発育遅延が顕在化し、生存率が低下することが明らかとなった。イミダクロプリド曝露による発育遅延は、体重減少とともに孵化率の低下を引き起こす要因であることを示唆した。被験物質の投与時期、投与部位、投与量や溶媒、並びに胚培養法による人工的な影響などについて、対照区における条件検討に時間を要したため。前年度に引き続き、鳥類の胚発育に及ぼすネオニコチノイド系農薬の有害性について詳細に調べる。マクロな形態的指標の解析に加えて、遺伝子発現解析などによる多面的な解析を目指す。研究の進捗がやや遅れているためであるが、実験条件を整えたことから、次年度での回復を目指す。研究の進捗が遅れたため。本年度に一定の到達が見られたことから、回復を目指す。