hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グローバル化する互酬性―サモア儀礼交換の新たな展開

戦後粗悪化したファインマットの復興運動は2003年から政府の政策となった。女性の仕事の再評価と現金収入の方策が主眼であった。同時に儀礼交換の縮小は政府の方針である。しかし一方、上質ファインマットは退蔵されている。粗悪なファインマットは姿を消したが、それに代わって儀礼交換に供されているのは、粗悪品と質的には代わらない巨大ファインマットであった。世界中に広がるグローバルなサモア人社会を結びつけている儀礼交換は、それなりの機能があり、形をかえてサモア社会に生き延びていくのであろう。サモア社会の儀礼交換を中心とする互酬経済は、20世紀後半の市場経済の進展に伴い、変容を遂げつつエスカレートしてきているが、さらに2003年頃に始まる、政府による女性の伝統的な仕事の見直し、儀礼交換縮小および伝統回帰の政策介入があって、大きな転機を迎えている。23年度に引き続き、3回の海外フィールドワークを重ねて、さらにデータを集めることができた。6月1日にサモア独立国の独立50周年式典が開催され、その行事をめぐる人々の行動を観察し、意見を聴取するために1週間のフィールドワークを行った。サモア人アイデンティティとして重要なファインマット(しかも貴重な大変目のつんだ細かい上質なもの)が、国賓に1枚ずつ贈呈され、国家的な評価を得ていることがわかった。8月下旬より3週間、サモア独立国の隣国トンガでフィールドワークを行った。トンガでは様々な種類のマット類、樹皮布類を女性たちが生産しているにもかかわらず、サモアのファインマットは最高級品として需要があり人気が高い。サモアではもっぱら互酬的な贈り物として利用されているのに対し、トンガでは家宝として長く家に留め置かれるという違いがある。一方、交換財の生産も重要であるが、土産物の生産が大層盛んであり創作品は意欲的である。トンガからの帰路、ウェリントンのテ・パパ博物館の収蔵品のファインマットを見せてもらった。古いマットにもかなり大きいものがあった。2月下旬より3週間弱、オークランドにて、サモア移民やトンガ移民の間でのファインマットや交換財に関するデータ収集を行った。ニュージーランド国内での太平洋諸島民のアート活動は以前に比べてやや下火の印象を受けたが、一方でコミュニティ内、とりわけトンガ人コミュニティ内では、マット類や樹皮布は大きな需要があり、本国から絶えず供給されていることがわかった。サモア社会の儀礼交換を中心とする互酬経済は、20世紀後半の市場経済の進展に伴い、変容を遂げつつエスカレートしてきているが、さらに2000年(平成12年)に始まる、政府による女性の伝統的な仕事の見直し、儀礼交換縮小および伝統回帰の政策介入があって、大きな転機を迎えている。最終年度であるために、これまで収集したデータ(録音、写真、ノート等)をまとめ整理することに時間を費した。3月にサモア独立国を訪問して、政府部局を訪ね、データのフォローアップを行った。具体的数値や立法段階の政策などを見せてもらった。12月にユネスコの無形文化財保護条約を批准して、ファインマットを無形文化財として登録する動きが政府部内で生じた。このためにタスクフォースが設置された。しかし文化財として保護する動きとこれを商品化して生産を増やし、女性の現金収入増の政策との間でやや摩擦が生じる気配がある。一方民間では、政府の目標値まで達しないが、ファインマットの品質向上は進んでいる気配が見られた。この成果はすでにほぼ完成している原稿に修正として加える。8月に国際人類・民族科学会議に出席し、この調査の結果を英語で報告した。このために口頭発表用に作成した論文を膨らませて作成した英文論文はまだ完成一歩手前であるが、校閲が済み次第、Journal of the Polynesian Societyに投稿する予定である。またこの成果を発表するために、26年8月にサモア国立大学で開催されるサモア会議に出席する。現在同時並行で、これまで儀礼交換について書いた論文とあわせて、本を執筆している。こちらは、26年10月の科研費出版助成に応募する予定である。グローバル化する世界の中で、サモア社会のトランスナショナリズムは儀礼交換によって支えられてきた。一連のファインマットを巡る文化政策は本国の求心力を増すこととおおいに関連している。サモア社会の儀礼交換を中心とする互酬経済は、20世紀後半の市場経済の進展に伴い、変容を遂げつつエスカレートしてきているが、さらに2000年頃に始まる、政府による女性の伝統的な仕事の見直し、儀礼交換縮小および伝統回帰の政策介入があって、大きな転機を迎えている。23年度は、山本が海外研究員となったために、多くの時間を文献調査や、フィールドワークに費やすことが可能であった。ハワイを中心に研究を行った。文献研究としては、オーストラリア国立図書館(6月末より9日間)とサモア・ネルソン図書館、サモア国立大学図書館(7月初旬より2ヶ月間)で多くの成果が得られた。また、サモア独立国にて、サモア国立大学や政府の協力を得て、サモア独立国に2ヶ月間の滞在期間中、フィールド調査を行った。

フィールド期間中は、政府の方針に関して政府役人に面接調査を行い、政府が伝統文化保全の運動としててこ入れしている女性のファインマット編みの活動をつぶさに観察し、編み手に面接調査を繰り返し、多くの知見を得られた。また、儀礼交換の場面や、市場での交換財の商品化について観察し、一般の人々にも面接調査を行った。3月は1ヶ月間ニュージーランド・オークランド市で、サモア人移民とトンガ人移民の儀礼交換についても情報収集を行った。オークランド工科大学公共政策研究所の協力を得て、聖職者などコミュニティ・リーダーに面接調査を行った。7月初旬にパースで開催された国際人類学・民族学会議、10月にインドネシア・マナドで開催されたアジア社会科学協議会連盟、11月にモントリオールで開催されたアメリカ人類学会に参加して、サモア研究の一端を発表し、討論を行うことができた。また、ハワイやフィールドに滞在中に、同僚との出会いもあり、討論を重ね、多くの成果を得た。23年度の調査研究の成果を、24年度中に是非とも執筆する予定である。プロジェクト開始以前の過去において情報をかなりもち、全体としてどのようなことが行われているかについて、概要をつかんでいるために、全体が見えており、論文や著書の構想も立っているという点では概ね予定通りに進んでいるといえるが、フィールドワーク後のデータ整理がやや不十分である。きちんとしたエヴィデンスの積み上げが重要であるという点において、反省しなければならない。3年計画の初年度であることを鑑みると、多くの成果が得られた。過去において、儀礼交換の場面での財の移動を中心に研究を行ってきたが、交換財(儀礼財)の生産を研究することがなかったのは不明というしかない。これまで、非都市化地域の女性たちは、ファインマットの生産を行うことで、家族に大きな現金収入をもたらしてきた。それは単に商品生産であるとは限らず、儀礼の場で互酬的に交換するものであったりもしたわけだが、それが家計を大いに潤してきたことは間違いない。その確認がとれたことは大きな成果である。また、ファインマットが交換財(儀礼財)であると同時に商品でもあるという二面性がサモアの儀礼交換の制度をますますエスカレートさせる特徴をもっていることがわかってきた。ただし、ハワイにて行う計画だったサモア移民の儀礼交換参加の調査は諸々の研究上の都合で、満足に行うことができなかった。この計画の範囲内でハワイにもフィールドの枠を広げることは現在は難しいと考えているが、彼らの行う儀礼交換の概略は、これまでのサモア移民の研究から把握している。またサモア政府の政策については、面接調査を通じてかなりデータを集めることができた。4月から7月に欠けては、不足している資料整理とその分析に費やし、英文論文草稿をしあげる。8月にはマンチェスターで開催される国際人類民族科学会議に出席の予定(法政大学の学会参加費助成を受ける)であり、ここで論文を発表する。
酸性オルガネラにおけるｐＨホメオスターシスの制御機構の解明

ゴルジ装置特異的なpH上昇を主病態とするGPHR欠損線維芽細胞の解析から、1)糖鎖修飾異常は糖転移酵素の局在異常ではなく糖ヌクレオチドトランスポーターの活性低下や糖転移酵素複合体形成異常が主たる原因であること、2)コレステロール生合成酵素群の転写とコレステロール量がともに低下していることを報告し、そのメカニズムとして、膜接触場を介したコレステロール輸送が障害されその分布異常がおこっていること、3)皮膚基底細胞特異的GPHRノックアウトマウスの解析から、基底細胞の空胞化や層板顆粒の形態・機能異常により表皮のホメオスターシスが破壊され異常な水分損失と毛根形成不全が起こること、を明らかにした。平成23年度研究計画に沿って今年度の研究実施状況・成果を報告する。(1)セルソータ「によるリソソームpH測定法を用いそのpH異常変異細胞株を樹立・解析する...pHに対して異なった感受性を示す2種類の蛍光物質(カスケードブルーとオレゴングリーン488)で標識されたデキストランを作成しリソソームのpHが正確に測定できるか検討中である。(2)GPHR欠損細胞の表現型であるタンパク質輸送遅滞・糖鎖修飾異常・コレステロール生合成減少の分子メカニズムを解明する...a)糖鎖修飾異常に関しては糖鎖転移酵素並びに糖ヌクレオチドトランスポーターの影響を詳細に検討しこれまで報告されてきた糖鎖転移酵素の局在異常が主たる原因ではなく糖ヌクレオチドトランスポーターの活性低下等が寄与していることを初めて明らかにした。これらの内容に関して近日中に投稿予定である。b)pH酸性化障害におけるタンパク質輸送遅滞に必須の新規因子を同定した。更にこの因子は糖鎖修飾異常にも必要であり、このことはこの分子が直接pHの異常を感知して下流の標的タンパク質の機能を調節している可能性がありpHホメオスターシスを理解する上で非常に重要である。(3)GPHRのノックアウトマウスを作出・解析し、生体におけるpHホメオスターシスの役割を明らかにする...K5-Creとの交配によるGPHRコンディショナルノックアウトマウスの異常表現型の詳細な解析を高知大学医学部皮膚科との共同研究で行なった。基底細胞の空胞化や層板顆粒の形態・機能異常により表皮のホメオスターシスが破壊され異常な水分損失と毛根形成不全が起こることが明らかになった。この成果を今年度論文報告(現在in press)した。当研究課題は、申請者が樹立したゴルジ装置のpH酸性化障害を示す変異細胞やノックアウトマウスなどを用い、またリソソームのpH調節・維持障害を示す変異細胞株を新規樹立・解析することを試みることで、オルガネラpHホメオスタシスの生理的機能・調節機構を明らかにしていくことを目的とする1.コレステロール生合成の減少という表現型の分子メカニズム:コレステロール生合成減少について生化学・細胞生物学的解析の結果、ゴルジ体のPI4P量の減少によるコレステロールの小胞体ーフォル時装置間の小胞非依存的輸送の障害がその一因であるという結果を得た。そのメカニズムも含め現在論文執筆中である。2.糖鎖異常の分子メカニズム:糖鎖修飾異常に関しては糖鎖転移酵素並びに糖ヌクレオチドトランスポーターの影響を詳細に検討しこれまで報告されてきた糖鎖転移酵素の局在異常が主たる原因ではなく糖鎖転移酵素の複合体形成および糖ヌクレオチドトランスポーターの活性低下等が寄与していることを明らかにした。これらの内容に関して現在論文執筆中である。3.リソソームのpH異常変異細胞株の樹立、およびその原因遺伝子の同定:昨年報告したように、付着細胞を付着したまま測定した時と細胞をディッシュから剥がした時でpHに違いが見られ、セルソータによる選別時に正確なpHの測定ができないという問題点が生じた。この問題点を克服すべき様々な方法を試みたが今のところ有用な解決法が見いだせていなく、今後の課題として残った。4.昨年報告した、輸送遅滞の回復を指標に発現クローニング法で新たに同定されたタンパク質Aの回復メカニズムの解明:タンパク質Aの強制発現により、ゴルジ装置のpHが部分的に定常化することが判明した。現在、その下流・上流遺伝子を同定することにより、pHの制御機構の解明につなげようとしている。平成24年度研究計画に沿って今年度の研究実施状況・成果を報告する。(1)セルソーターによるリソソームpH測定法を用いそのpH異常変異細胞株を樹立・解析する・・・・pHに対して異なった感受性を示す2種類の蛍光物質(カスケードブルーとオレゴングリーン488)で標識されたデキストランを作成しリソソームのpHを測定した結果、pH4からpH7までのpHを測定できることを確認した。しかし、付着細胞を付着したまま測定した時と細胞をディッシュから剥がした時でpHに違いが見られるという問題点が新たに判明した。現在、この問題点の解明と対策を検討中である。(2)GPHR

欠損細胞の表現型であるタンパク質輸送遅滞・コレステロール生合成減少の分子メカニズムを解明する・・・・a)コレステロール生合成減少について詳細な解析の結果、ゴルジ体のPI4P量の減少によるコレステロールの小胞非依存的輸送の障害がその主たる原因であるという結果を得た。現在、この仮説を更に検証中である。b)タンパク質輸送遅滞について詳細な解析の結果、あるタンパク質Aの強制発現によって輸送遅滞が回復することが判った。更に、別のタンパク質Bの強制発現を同時に行なうとタンパク質Aの効果をキャンセルできることも判った。これらのタンパク質A・BがpHホメオスターシスの下流因子である可能性について現在精査中である。pH酸性化障害におけるタンパク質輸送遅滞に必須の新規因子を同定したことは大きな収穫であり、また糖鎖修飾異常のメカニズムの詳細な解析は予定外の成果である。リソソームのpH異常変異細胞株の樹立に関してはpHを測定する系が完成した。コレステロール生合成減少のメカニズムの解明は現在進行中である。25年度が最終年度であるため、記入しない。リソソームのpH異常変異細胞株の樹立に関しては問題点が発生したが、それ以外の部分で十分に成果があった。まず、コレステロール生合成減少のメカニズムの理解がかなり前進した。更に、タンパク質輸送遅滞に関与すると思われる2番目の新規因子を同定できた。また、生体モデルであるマウスについても論文報告という形で成果を出すことができた。pH酸性化障害におけるタンパク質輸送遅滞に必須の新規因子を同定できたのでpHホメオスターシスにおけるそのタンパク質の機能・役割の解明に力を入れる。またコレステロール生合成減少のメカニズムの解明に関しても今年度内に完結させる。H25年度は最終年度のため、まずこれまでの成果をまとめ論文発表することを最優先とする。そのためH25年度前半(9月末)までに次の2点について各々論文にまとめる。1.コレステロール生合成の減少の表現型の分子メカニズム2.糖鎖異常の分子メカニズムH25年度後半はH24年度の計画に引き続きリソソームのpH異常変異細胞株の樹立およびタンパク質輸送遅滞に関与すると考えられる2つの新規因子の機能解析を行なう。
GSK-3β活性による神経インスリン受容体シグナル分子群発現・リン酸化調節機構

培養神経系細胞系において、Glycogen synthase kinase 3β(GSK-3β)活性を抑制すると、インスリン受容体細胞膜発現が減少すること、一方、GSK-3β活性を回復させると受容体発現は増加に転じた。GSK-3β活性は、神経細胞において適正なインスリン受容体シグナルを保持するために不可欠なものであり、それによって細胞の構造・機能が保たれていることが示唆された。神経堤由来の培養副腎髄質クロマフィン細胞において、Glycogen synthase kinase-3β(GSK-3β)阻害薬(Lithium、Valproic acid、SB216763、SB415286)、インスリンなど、GSK-3β活性を低下させる薬物及び生理活性物質をメディウム中に添加、長時間(24時間以上)暴露させると、細胞内のインスリン受容体蛋白質レベルは減少(Western blot)、細胞表面受容体発現も減少(^<125>I-インスリン結合実験)した。また、蛋白質レベル減少に伴い、細胞外から刺激を受けた受容体タイロシンカイネースリン酸化レベルも減少していた。さらに受容体発現レベル減少のメカニズムについて解析を進めたが、Northern blot法を用いた検討では受容体mRNAレベルの減少を認めたが、各種蛋白質分解酵素阻害薬(Lactacystin、Calapastatin、Leupeptin)を用いた検討ではコントロール群と比較して有意な差を認めなかったことから、GSK-3β活性低下は、インスリン受容体mRNAレベルを減少させて、受容体発現を減少させる機構が存在することが示唆された。一方、受容体発現が低下している処置細胞のメディウムをnormalメディウムに置換、GSK-3β構成的活性の回復を図ると、受容体の細胞膜発現量は増加に転じた。以上のことから、神経系細胞において、GSK-3β構成的活性はインスリン受容体細胞膜発現、細胞内インスリン受容体シグナルを保持するために必要不可欠である一方、シグナルを受けて生じるGSK-3β活性低下はインスリン受容体発現を減少させ細胞内シグナルを減少させること、つまりは、適正なインスリン受容体シグナルを保つために、GSK-3β活性が受容体シグナルに対してスイッチの役割を担っていることが示された。前年度まではLithium等のGlycogen synthase kinase-3β(GSK-3β)阻害薬を用いて、培養副腎クロマフィン細胞系におけるインスリン受容体シグナル分子群の解析を行ったが、今年度は、炎症病態時のGSK-3β活性、およびそれに伴う受容体シグナル分子群の発現量および活性について、麻酔下に盲腸結紮穿孔術を施行した多菌性敗血症マウスモデルの各種臓器組織において、比較検討解析を行った。手術時からの時間経過に伴い、血中インスリン濃度は上昇、糖負荷試験では耐糖能異常といったインスリン作用不全を示すことから、炎症により各臓器組織においてインスリンシグナルが変動することが予測された。心臓、血管等の末梢の臓器組織においては、AktおよびGSK-3βのリン酸化レベルは低下していた。ところが、脳神経組織大脳皮質においては、逆にAktおよびGSK-3βのリン酸化レベルは増加していた。Akt、GSK-3βの蛋白質発現量には有意な変化を認めなかったが、インスリン受容体蛋白質発現量は増加していた。また、HE染色、TUNEL染色による各臓器顕微鏡観察では、末梢組織の肺組織では、肺胞壁の肥厚、炎症細胞の浸潤、アポトーシス細胞の増加等を認めたが、大脳皮質では、対照群と比較し、著名な変化を認めなかった。全身性炎症時には、糖尿病の既往がなくともインスリン作用不全の病態を呈し治療を困難にしている現実がある。インスリン受容体シグナル、特にPI3-K/Aktシグナル経路活性化は、抗炎症効果、臓器リモデリングに影響を及ぼすが、炎症時の脳神経組織においては、末梢臓器組織とは異なりGSK-3βはリン酸化/不活性化されており、脳神経組織をプロテクトする機構が生体には備わっていることが示唆された。
マルチエージェントシステムにおける自律的なコンセンサス形成問題の解析

本研究は、制御工学の中で、エージェントと呼ばれる自律行動主体が相互作用を受けながら、システム全体として「調和の取れた振る舞いをするよう制御を行う「マルチエージェントシステムにおける協調制御」と呼ばれる分野に関するものである。本研究では特に、各エージェントが状態に依存した評価値に関するコンセンサスを達成する「パフォーマンスコンセンサス問題」を提案し、その理論的解析と工学的応用に関する研究を行った。本年度はまず、データセンタ型コンピューティングアーキテクチャとして近年注目されている「マルチティアコンピューティングシステム」におけるリソース配分問題について考察した。各ティアのリソース制約を満たすようにリソース量の調整を行う調停器と、クライアントのリソース量を管理するリソースマネージャを用いたリソース配分制御法を提案した。また、パフォーマンスコンセンサス問題を応用することで、各ティアのリソース制約の下でクライアントのQoSレベルを等しくする「QoS公平化」が実現できることを示した。さらに、パフォーマンスコンセンサスを達成する手法として、ポテンシャルゲーム理論に注目したパワーアウェアなモバイルセンサ配置制御について考察した。センサの位置と電圧を重心座標により表現し、各センサを各プレイヤに、センサの重心座標をプレイヤの混合戦略に、センサの被覆性能とセンシングの消費電力との間のトレードオフを評価する評価関数をポテンシャル関数に、それぞれ対応させることで、センサ配置問題がポテンシャルゲームとして定式化できることを示した。また、センシングの消費電力を考慮したセンサ配置制御を実現するために、各センサがレプリケータダイナミクスを用いて重心座標を更新する手法を提案した。近年、マルチエージェジトシステムにおいて、個々のエージェントが自律性を保ちつつ、システム全体としての調和の取れた振る舞いを実現する協調制御(cooperative control)が注目されている。本研究では、各エージェントがエージェント間の局所的な情報伝達の他に、大域的な影響を受けるマルチエージェントシステムについて考察した。また、協調制御の応用例として、本研究ではリアルタイムシステムにおける動的リソース配分問題とモバイルセンサ被覆問題を取り上げた。リアルタイムシステムでは、システムの過負荷状態を回避し、かつクライアントのサービスの品質をできる限り公平化することが重要である。本研究では、マルチティアコンピューティングシステムを対象とし、クライアントが使用できるリソース量に関する制約の下で、QoSレベル(Quality of Service)を等しくするQoS公平化制御法を提案した。一方、モニタリング領域内の重要度に応じて複数のモバイルセンサを配置する問題はセンサ被覆問題と呼ばれ、協調制御の分野で盛んに研究されている。センサ被覆問題では、他のセンサが重要度の高い地点をどの程度うまく被覆できているかによって各センサの挙動が変わり、各センサは他のセンサからの大域的な影響を受けている。本研究では、ポテンシャルゲーム理論をセンサ被覆問題へ応用し、レプリケータダイナミクスを用いることで、センサ被覆問題の評価関数を極大化するようにモバイルセンサを配置する分散被覆制御法を提案した。
生体の骨構造を反映する三次元有限要素モデルによるインプラントの構造力学解析

本研究では,生体のインプラント周囲骨構造を反映する三次元有限要素モデルを新たに開発することを目指した。さらに,同モデルと従来のモデルの応力分布を比較することで,新モデルの有用性をも明確にしようとした。ニホンザル下顎のインプラント周囲骨の三次元コンピュータグラフィックス(3D-CG)を基に,その基本構成単位である75μmの立方体4ラ4ラ4個を1辺300μmの立方体要素に変換した。その後,各立方体要素を変形させることで,インプラントおよび周囲骨の形態を3D-CGに近づけた新しいモデル(形態近似モデル)を作成し,これらの形態を3D-CGと比較した。次いで,3D-CGの一部分のみを用いて75μmの立方体要素で構成されたモデル(対照モデル),ヤング率を骨体積率によって変化させた300μmの立方体要素で構成されたモデル(数値近似モデル)および形態近似モデルを作成し,これらのモデルにおいて応力分布を比較した。次いで,3D-CG全体から,海綿骨部分を均質で柔らかい要素で満たしたモデル(従来型モデル),数値近似モデルおよび形態近似モデルを作成し,同様に応力分布を比較したところ,以下の結果を得た。1.新しい方法によりインプラント-骨界面構造をよく再現したインプラント周囲骨の三次元有限要素モデルを作成することができた。また,形態近似モデルにおける応力分布は対照モデルの結果とよく近似した。2.従来型モデルではインプラント頸部に応力が集中し,数値近似モデルではインプラント周囲にほぼ均等に応力が分布したが,新しい形態近似モデルではインプラント頸部,底部および骨梁の細い部分に大きな応力が生じていた。以上のことから,生体のインプラント周囲骨構造を反映する新しい三次元有限要素モデルが開発できたこと,また,同モデルと従来用いられてきたモデルとでは応力分布に明らかな違いがみ〓本研究では,生体のインプラント周囲骨構造を反映する三次元有限要素モデルを新たに開発することを目指した。以上のことから,生体のインプラント周囲骨構造を反映する新しい三次元有限要素モデルが開発できたこと,また,同モデルと従来用いられてきたモデルとでは応力分布に明らかな違いがみ〓ニホンザル2頭の両側下顎臼歯および第1大臼歯を抜去し,3ヵ月間以上の治療期間の後,同部にシリンダータイプチタンインプラントを2本ずつ埋入した。インプラント埋入後3ヵ月あるいは上部構造装着後3ヵ月で動物を屠殺しインプラントを含む下顎骨を摘出した。摘出した下顎骨を2本のインプラントの近遠心端から1mmの長さにトリミングした後,レンジ包埋して組織ブロックを作製した。このブロックの近心側のインプラントを75μmずつ研磨し,その断面像を万能投影機上で10倍に拡大しトレースした。トレース像をデジタイザーを用いてパーソナルコンピュータに取り込み,独自に開発したアルゴリズムを用いてインプラントおよび周囲骨の三次元構築像を作成した。また,三次元構築データは一辺が75μmの立方体要素によって構成されており,これを一辺が300μmの要素で構成される有限要素モデルに変換するプログラムを現在までに開発している。これにインプラント-骨界面の形態をより正確に再現するための新しいアルゴリズムを追加し,現在その有用性について検討中である。本年度は,スクリュータイプインプラントの埋入および三次元構築は行っていないが,それを除けばほぼ当初の予定通り進んだと思われる。今後,得られた三次元構築データとアルゴリズムを新たに追加したプログラムを用いて,生体を反映した有限要素モデルを作成し生体力学的解析を行うことで,より信頼性の高い結果が得られると考えられる。さらに,種々の荷重条件を与えることにより上部構造の設計,埋入条件などの異なる状況をシミュレートし,それぞれの状況における力学的挙動を明らかにできるものと考える。

ニホンザル下顎のインプラント周囲骨の三次元コンピュータグラフィックス(3D-CG)を基に,その基本構成単位である75μmの立方体4×4×4個を1辺300μmの立方体要素に変換した。その後,各立方体要素を変形させることで,インプラントおよび周囲骨の形態を3D-CGに近づけた新しいモデル(形態近似モデル)を作成し,これらの形態を3D-CGと比較した。次いで,3d-CGの一部分のみを用いて75μmの立方体要素で構成されたモデル(対照モデル),ヤング率を骨体積率によって変化させた300μmの立方体要素で構成されたモデル(数値近似モデル)および形態近似モデルを作成し,これらのモデルにおいて応力分布を比較した。次いで,3D-CG全体から,海綿骨部分を均質で柔らかい要素で満たしたモデル(従来型モデル),数値近似モデルおよび形態近似モデルを作成し,同様に応力分布を比較したところ,以下の結果を得た。1.新しい手法によりインプラントー骨界面構造をよく再現したインプラント周囲骨の三次元有限要素モデルを作成することができた。また,形態近似モデルにおける応力分布は対照モデルの結果とよく近似した。2.従来型モデルではインプラント頸部に応力が集中し,数値近似モデルではインプラント周囲にほぼ均等に応力が分布したが,新しい形態近似モデルではインプラント頸部,底部および骨梁の細い部分に大きな応力が生じていた。以上のことから,生体のインプラント周囲骨構造を反映する新しい三次元有限要素モデルが開発できたこと,また,同モデルと従来用いられてきたモデルとでは応力分布に明らかな違いがみられることなどが示された。
エクソーム解析による生殖細胞ならびに体細胞系列における乾癬原因変異の網羅的探 索

乾癬の原因変異探索において体細胞系列の変異は全く注目されていない。乾癬病変が全身に現れることは稀で、個体別に好発部位がある場合も多く、これが遺伝子に起因するものであれば、生殖細胞系列の変異のみでは説明できない。本研究では乾癬の中でも、体細胞変異が強く疑われているSuperimposed linear psoriasisの患者を対象に、皮診部および無診部のゲノムDNAを用いて、全ゲノムシークエンシングを行い、あらゆる解析に対応できる、大規模データを獲得することができた。現在、この解析中ではあるが、ここで見出された変異は、他の乾癬孤発症例で追試するとともに、発現解析も合わせて実施する予定である。乾癬の遺伝率が高いことは知られているが、その多くを説明できる原因遺伝子はほとんど見出されていない。そこで「遺伝子機能に影響を与える稀な原因変異の同定」を目的として、乾癬患者家族を用い、全エクソンをシークエンシングするエクソーム解析を行う。さらにこれまでに検討すらされていない、「乾癬皮疹部における、発症原因となりうる、体細胞変異の探索」を合わせて行い、遺伝性および非遺伝性の乾癬原因遺伝子を網羅的に解析することが本研究の目的である。さて、日本において、乾癬の家族症例を対象とした全ゲノムのエクソーム解析はいまだ報告がなく、皮膚疾患として体細胞変異を網羅的に探索する研究はほぼ皆無で、類似研究も存在しない。したがって、日本の皮膚科学領域の研究を世界の最先端へ押し上げることにつながり、遺伝子型に基づく新たな診断法が確立し、さらには発症へ至る新たな分子機構の解明と創薬へのシーズを提供できると考えている。今年度の研究計画は予定通り、試料収集ならびに実験の着手である。本研究が採択された後、直ちに研究開始へ向け、倫理申請を行い、本年度前半までには承認を得た。併せて、家族例の調査を行い、患者6名、3世代、合計15名の家系を見出し、試料の収集に当たっている。一方、Blaschko線上に乾癬皮診部が認められる非常にまれな患者を見出し、これも試料の収集を行った。これらの試料に加え、既存の家族症例の試料について、エクソームシークエンシングに向けたDNAライブラリーの調整を現在行っている。今年度も継続して家族例の調査を行いつつ、患者6名、3世代、合計15名の家系を見出し、試料の収集を実施し、エクソームシークエンシングの実験に着手した。一方、Blaschko線上に乾癬皮診部が認められる非常にまれな患者を見出し、バイオプシー試料の採取を実施し、ここからDNAならびにRNAの抽出を終えた。この試料については、RNAシークエンシングならびに全ゲノムシークエンシングを実施する予定である。患者6名、3世代、合計15名の家系を見出し、試料の収集を実施し、エクソームシークエンシングを実施した。しかしながら、各種フィルタリングおよび連鎖解析にて、意義のある遺伝子座を見出すには至らなかった。CNVなどの解析も今後の課題となった。一方、Blaschko線上に乾癬皮診部が認められる非常にまれな患者を見出し、バイオプシー試料の採取を実施し、ここからDNAならびにRNAを抽出した。この試料について、全ゲノムシークエンシングを実施し、現在解析中である。

平成28年度は前年度に調整したDNAライブラリーをシークエンシングし、データの解析を行いつつ、さらなる試料の収集、ならびに得られた結果の検証も可能であれば実施する予定である。最終年度は各シークエンシングで得られたデータの解析ならびに、その結果の追試試験を行い、論文化するとともに、特許申請も視野に入れている。分子遺伝学平成27年度にシークエンシングに関する実験をいくつか実施する可能性があったため、計画当初これを予定していたが、実際にその実験はその直前で年度を終えたため。本研究ではシークエンシングが最も高額で、消耗品費で多く割り当てている。しかし、当初予定していたシークエンシング検体数を確保できなかったため、次年度使用額が発生した。平成28年度にこのシークエンシングにかかる費用を平成27年度に未使用であった予算を使用する予定である。すでに予定していたシークエンシング試料の収集が終わったため、次年度使用額分も利用して、諸実験を実施する予定である。
脂肪由来幹細胞とW9ペプチドを用いた新たな骨再生治療の開発

形成外科領域において骨欠損部に対する骨移植術は慣れ親しんだ術式であるが、骨を採取したドナー部の疼痛などが問題となる。近年組織工学的な技術を駆使し、骨の再生医療を開発する報告がなされている。幹細胞を骨分化させて骨欠損部の治療に用いる再生医療が実現できれば、ドナーの犠牲が少なくなり、患者の手術での苦痛は大きく軽減される。現在臨床的には同様の目的としてBMP2が用いられており、その骨分化能力は臨床現場でも確認されているが、その一方で炎症反応が強く出る場合があるという意見もあり、臨床的な合併症の報告も散見されている。また幹細胞としても従来骨分化に対してよく用いられてきた骨髄幹細胞よりも比較的に大量に安全に抽出できる脂肪幹細胞を用いることによりより安全で簡便な治療の開発を目指している。今回我々は脂肪由来幹細胞にW9ペプチドと呼ばれる非常に強い骨誘導作用を持つ薬剤を組み合わせることにより、骨欠損部に対する新たな治療手段を開発することを目的として本研究を行う。W9ペプチドは以前は破骨細胞の分化抑制を中心に注目されていた薬剤であるが、近年は直接的な骨分化作用を持つことが指摘されている。本年度は予備実験の延長として脂肪幹細胞へのW9の作用について確認をおこないながら、以前のデータと比較・確認・分析を行い、また本研究にかかわる最新の情報収集及び、来年度以降にかかわる研究環境の整備を行った。来年度以降はW9ペプチドの薬効の評価に加え、マウスやラットを用いたin vivoでのデータを収集する予定である。平成30年度に予定していた状況を順調に進んでいると考えている。平成31年度(令和元年)以降の研究を継続して進めていく予定である。平成31年度以降は引き続きW9や幹細胞を用いた骨分化作用を確認していくとともに、マウス・ラットを用いたin vivoでの薬剤効果に関しても具体的に実験をすすめていく予定である。免疫染色のための薬剤や動物実験のための手術器具の購入が遅れたため、平成31年度に購入予定である。
局部応力を用いた溶接ルート部の疲労強度評価法に関する研究

近年社会的問題となっている鋼橋溶接継手の疲労損傷に対して、効率的な維持管理を行うためには疲労強度を正確に評価することが必要である。本研究では局部応力を用いた溶接ルート部の疲労強度評価法に関して検討を行った。成果として継手形状、応力性状をパラメータとして、既往の疲労強度評価法の性質を比較検討し明らかにするとともに、実橋梁の維持管理に適用するための主板実測応力を用いた評価法について既往の評価法、および疲労試験結果と比較検討を行った。溶接ルート部の局部応力を用いた疲労強度評価を目的とし、本年度以下の検討を行った。1.溶接ルート部から疲労亀裂が発生する代表的な溶接継手を対象に、疲労強度に影響を与える継手形状因子について整理するとともに、それら継手形状の現場での測定の可能性についてヒアリングを行った。また、現在、溶接ルート部の局部応力を用いた疲労強度の評価法であるエフェクティブノッチストレス法(ENS法)と亀裂進展解析により、複雑な作用応力状態での疲労強度を評価し、それらの差異について考察を行った。本研究は、次項で示す、溶接部前面での測定できる応力を用いた疲労強度評価を最終的な目的としているが、測定できる応力と疲労強度を結びつけるために、これら提案されている手法を媒介にすることを考えており、それらの手法の特徴について検討する必要があった。この研究の成果は、平成21年土木学会年次学術講演会に投稿中であり、講演予定である。2.前項と同様に荷重伝達型十字継手を対象にENS法および亀裂進展解析結果と溶接部前面の応力分布とを比較することにより、疲労強度を評価できる溶接部前面の測定できる応力の位置について、継手形状をパラメータに検討を行っている。現状では、止端部応力とENS法との関係について整理できることを明らかにでき、一般的に止端部応力を代表する種々提案されているホットスポット応力などとの関係を現在整理している段階であり、次年度にはこの点について早々に整理を行う予定である。また、この点についても実験的な検討を開始している段階である。本研究は局部応力を用いた溶接ルート部の疲労強度評価法の検討を目的としており、荷重伝達型十字溶接継手を対象に(1)複雑な応力場でのルート部の疲労評価法と(2)測定できる応力を用いたルート部の疲労強度評価法の検討を目的としている。昨年度は(1)について検討し、最終年度の本年度は(2)について検討を行った。溶接ルート部は溶接部内部に存在するために、亀裂発生点近傍の応力分布を直接測定することは困難であり、その疲労強度評価は公称応力ベースもしくは解析的な手段に頼ることが多く、構造全体挙動や溶込み性状など溶接ディテールを再現できるモデルを用いての疲労強度評価が現状では困難である。そこで本年度は、溶接部前面の測定できる応力分布を用いて溶接ルート部の疲労強度評価を行う可能性について検討を行った。具体的には、荷重伝達型十字溶接継手について、主板厚、溶接脚長、溶込み深さをパラメータとして有限要素解析を行い、のど厚応力による評価法、亀裂進展解析、エフェクティブノッチストレス法、それぞれによる疲労強度評価結果と溶接部前面の任意の位置(正端部からの位置については種々の設定手法を検討)の応力との相関について検討を行った。検討結果は、溶接正端部応力は、既存の評価法と良い相関を示しており、正端部から3mm5mm程度でもある程度の相関が得られることが分かった。また、特に溶込み率により分類して評価すると、特に溶接ルート部の疲労問題が生じやすい溶込み率の小さい場合に良い相関が得られることが分かった。この結果をもとに、既存の疲労試験結果を整理した結果、既存の疲労強度評価法と同程度のばらつきで疲労強度を評価できる可能性を示した。本年度のこれまでの解析的な成果は、土木学会年次学術講演会に投稿しており、また、現在、検討の妥当性について実験的に検討を行っている。
流体流動電磁法による地下流体の可視化

石油・天然ガスや地熱流体の動的挙動を可視化するため,流体流動に伴って発生する電磁気現象に着目した流体流動電磁法を考案した。流体流動電磁法は界面動電現象によって生じた電磁場の時間変化を,地表面で多点同時観測して地下の資源流体の動的挙動を把握するモニタリング探査法である。本研究では,電場2成分と磁場3成分を測定するための計測機器と,得られた観測データから地下の資源流体の流動方向を推定するための解析プログラムを開発した。地下流体の可視化に利用されている流体流動電位法では、地下流体の流動に伴う電気現象(流動電位や比抵抗の変化)を計測対象にしているが、電気現象の時間変化に伴う磁気現象は計測対象とされていなかった。これまでは、高精度な小型磁気センサが存在しない等の理由で多点での磁場計測が実現できなかったが、近年のセンサ技術の進歩で新しい原理に基づいた小型磁気センサが開発され、磁場情報の多点同時観測の環境が整備された。本研究では、小型磁気センサを用いて電場と磁場の多点同時観測を行う"流体流動電磁法"の計測システムを開発し、石油や地熱流体などの資源流体のリアルタイム可視化の研究を実施する。平成22年度には、これまでに開発したプロトタイプの計測回路を大幅に変更し、新しく計測回路を設計して試作した。まず磁気センサをアイチマイクロインテリジェント製の3軸MIセンサに変更し、大きさを従来の1/5、消費電力を1/30にすることができた。また3軸MIセンサを3個使うことで、計測システムに冗長性を持たせ、故障時のセンサの早期の切り替えを可能にした。次にデータのサンプリング間隔は280Hzから1kHzへ高速化し、大量のデータ取得を可能にした。このサンプリング間隔の高速化に伴い、記憶メディアの大容量化が必要となったため、記憶メディアもSDカード(最大2GB)からSDHCカード(最大32GB)に変更した。さらに多点同時観測の時刻同期のため、GPSモジュールを組み込んで時刻情報を得られるようにした。計測回路全体については、すべての計測回路をPSoCで構成するように変更し、電源回路も単純化し、計測回路に使用した部品点数を削減して保守性を向上させた。また、ハードウェアの開発と並行してして、データ解析のためのプログラムの開発も行なった。本年度は点電流ソースによって生じる磁場を計算するシミュレーションプログラムを開発した。流体流動電磁法は、地熱流体や石油・天然ガス等の地下流体の流動に伴って生じる電磁気現象に着目した研究代表者オリジナルのモニタリング探査法である。流体流動電磁法により、地下の資源流体の可視化が可能になれば、地熱流体を含む地熱貯留層の直接探査や、石油の強制回収(EOR)法などへの応用が可能となる。この流体流動電磁法を用いて地下流体の可視化を行うためには、電場2成分と磁場3成分を同時に測定できる小型の計測装置が必要である。そのため、平成22年度にはMIセンサによる3軸磁場センサを作成し、スタンドアローンで電場2成分と磁場3成分を同時に計測できる小型の計測ボックスを試作した。また、流体流動によって生じる電磁場応答を計算するため、点電流ソースによって生じる電磁場を計算するプログラムを開発した。流体流動電磁法を用いてリアルタイムで地下流体の流動方向をモニタリングするためには、多点で同時に電磁場データを連続測定し、その測定データを測定本部まで伝送して1箇所で収集・記録する必要がある。そのため、平成23年度には前年度に試作した計測ボックスを改良して、ネットワーク経由で計測ボックスを制御して測定データを測定本部に伝送できるようにするための基礎研究を実施した。まず、無線によるネットワークに使用するXbeeの評価ボードを使って、センサネットワークの基礎的な実験を室内で行った。これにより、無線ネットワークによる伝送距離や必要な消費電力等を見積もることができた。これらの基礎実験を踏まえて、センサネットワーク機能を付加した試作機を設計し試作した。流体流動電磁法は、石油・天然ガスや地熱流体などの地下の資源流体の流れに伴って生じる電磁気現象を、地表面に置かれた多数の測点で同時観測することによって、資源流体の動的な挙動をリアルタイムにモニタリングするための電磁探査法である。地下の資源流体が流動すると、界面動電現象によって流動電流が発生することが知られている。また、流動電流が発生すれば、それに伴って磁場の変化も生じる。流体流動電磁法は、このような流体の流動によって生じる電磁気現象に基づいた全く新しいモニタリング探査法である。最終年度には次に示すハードウェアの研究とソフトウェアの研究を実施した。流体流動電磁法では、地表面で電場2成分と磁場3成分を観測する必要があるため、流体流動電磁法専用の小型観測装置が必要である。また、各観測点で多点同時観測した大量のデータを、計測基地で一元的に管理する必要がある。そこで、小型のMIセンサを利用した3軸磁場センサと無線によるデータ転送機能を付加した計測システムを設計した。流体流動電磁法は新しい方法のため、観測されたデータから流体の流動方向を推定するためのデータ解析法が確立されていない。

そこで最初に、地下流体の流動によって生じる電流源分布から地表面での電場と磁場を計算するシミュレーションプログラムを開発した。このプログラムによって任意の点電流源分布によって生じる電磁場をシミュレートすることができた。また、このシミュレーションプログラムを基にして、地表面での電磁場データから地下の点電流源の電流値や位置を推定する3次元インバージョンプログラムを開発した。センサネットワーク機能を用いた試作機の設計に手間取り、試作機を複数台製作することができなかった。そのため、当初の目的である多点での測定実験を実施することができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。必要な機材や材料は既に揃えているので、早急に複数台の試作機を完成させ、室内実験および野外実験を実施する予定である。
セルロースナノファイバーを原料とする超薄印刷用紙製造への挑戦

植物繊維から得られるミクロフィブリルセルロースや酢酸菌が生産するバクテリアセルロース(BC)はナノレベルの繊維幅をもつ繊維であることからセルロースナノファイバーと呼ばれている。本研究ではバクテリアセルロースを選択し、極薄シートの製造を検討した。不透明度向上のため填料としてキチン粉末を添加した。またシート強度改善のため繊維のN-Cl化を行った。厚さ10 μmのN-Cl化BCシートの乾燥引張強度はBCシートの約1.7倍、湿潤引張強度は約3.6倍となった。BCのN-Cl化により、シート厚さを3μmまで薄くすることができた。キチン粉末添加により、シートの不透明度を約10%向上させることができた。セルロースを主要な成分とする植物繊維の繊維状細胞を機械的処理することによりミクロフィブリルセルロースが得られる。また酢酸菌が生産するバクテリアセルロースも注目されている。これらはナノレベルの幅を持つ極細繊維であることからセルロースナノファイバーと呼ばれている。本研究はセルロースナノファイバーと有機填料キチン粉末との混抄により、現在の印刷用紙(厚さ約80μm)より遥かに薄いシートを作製しようと検討し以下のことが明らかとなった。。ナノファイバーとしてバクテリアセルロースを用いた。シート強度を改善するためシアノエチル化、カルバモイル化、N-Cl化を行った。何れの反応も容易に進行することが分かった。またカルバモイル化、N-Cl化はほぼ定量的に進行した。シート作製時に機能性基の性能を十分活かすにはミクロフィブリル単位まで解繊維し、できる限り均一に分散する必要があることが分かった。N-Cl化繊維はコロイド状まで解繊され、得られたシートは優れた乾燥及び湿潤引張強度を有していた。これにより厚さ数μmの極薄シートの作製が可能となった。ボールミル粉砕キチン微粉末を対セルロース20%添加することによりセルロースシートの不透明度を約10%向上させることができた。従ってキチン粉末は有機填料として有効であることが分かった。
空力作用を利用したトラクタービームレーザー推進の原理実証

レーザービームを推進剤に照射しそのアブレーションを利用して推力を得るレーザーアブレーション推進において、通常発生するレーザービーム源から遠ざかる向きとは逆に、レーザービーム源に近づく向きに推力が発生することをトラクタービーム推力と呼ぶ。これを実証することを目的とし、ねじり振子式の精密なインパスルスタンドを作成して推進力積の測定精度を確保し、大気中および真空中にてトラクタービーム推力が発生することを実証した。本研究は、レーザービームを推進剤に照射しそのアブレーションを利用して推力を得るレーザーアブレーション推進において、通常発生するレーザービーム源から遠ざかる向きとは逆に、レーザービーム源に近づく向きへの推力発生が可能であることを、精密な推力測定および光学可視化実験によって実証することを目的として行った。ねじり振子式の精密なインパスルスタンドを作成し、推進力積の測定精度を確保し、大気中および真空中にてトラクタービーム推力が発生することを実証した。当初意図していた大気圧下の負圧発生を利用した方法は、その発生条件が極めて限定されることが確認されたため、透過率の異なる2層の材質を重ねたアブレーションによる方法に焦点を絞った。推進エネルギー源として、TEA(Transversely-Excited Atmospheric)炭酸ガスレーザーパルス(波長10.6μm、尖頭半値幅100ns、最大10J/pulse)を用い、透過材料としてポリエチレン、ポリアセタール等を、吸収材料としては油性黒マジックインクが効果的であった。最大20J/cm^2までのフルーエンスに対して力積およびアブレーション質量を測定し、トラクタービーム推進力積が雰囲気圧力にも影響を受けることが示された。本研究成果は、大気中のみならず宇宙空間のような真空下においてもレーザーアブレーションによって任意の向きに推進力積を発生できる可能性を実証するものであり、今後宇宙塵減速除去、人工衛星の遠隔軌道修正など、様々な応用に道を開くものである。
ループス腎炎におけるトロンビン作用の解析と新規治療法開発に関する研究

ループス腎炎は全身性エリテマトーデス(SLE)に合併する最も難治性の病態の一つであり、SLEの生命予後を左右している要風と言える。近年SLE患者では血液凝固線溶系の亢進状態が指摘され、さらに血液凝固因子であるトロンビンがヒトメサンギウム細胞に対して細胞増殖作用、サイトカイン産生誘導作用を有していることが報告されている。そこでループス腎炎における血液凝固異常の関与、特に従来型の治療に反応しない病態での血液凝固異常としてトロンビンの役割について着目し、トロンビンによる腎炎発症増悪機構への関与を解析することを目的とし、以下の研究が展開された。1、トロンビンのヒトメサンギウム細胞に対する炎症免疫作用の検討トロンビンを培養ヒトメサンギウム細胞に添加しサイトカイン、ケモカインの産生誘導作用をRT-PCR法で検討したところ、Transforming growth factor-β、monocyte chemoattractant protein-1のmRNA発現を認め、さらにウェスタンブロット法にてTransforminggrowthfactor-βの蛋白発現を認めた。また、細胞接着因子についての検討でもRT-PCR法にてICAM-1の産生誘導が認められた。2、トロンビンによるサイトカイン産生、細胞増殖における細胞内情報伝達系機構の解明RT-PCR法にて培養ヒトメサンギウム細胞においてトロンビン受容体mRNAの発現を認めた。またトロンビンはメサンギウム細胞において、プロテインキナーゼCの活性化を介してP65、P50から構成されるNF-κBを一過性に活性化させることにより細胞増殖を誘導することを解明した。1.ループス腎炎の疾患活動性と血液凝固異常の臨床的検討ループス腎炎患者約60例を対象に血液凝固・線溶系異常とループス腎炎の疾患活動性との関連を検討した。ループス腎炎患者では腎炎を合併しない全身性エリテマトーデス患者より凝固、線溶系が亢進している傾向があり、特に組織型でIV型の患者、約20数例においては有意に亢進していた。またループス腎炎患者において凝固・線溶系の亢進は血尿、血清クレアチニン値、24時間クレアチニンクリアランス値と相関を示す傾向を認め、蛋白尿、抗核抗体、抗dsDNA抗体価、補体などとは明らかな相関はみられなかったが、以上の結果より凝固、線溶系の亢進はループス腎炎の疾患活動性とは正の相関が存在する可能性も示唆された。2.トロンビンのヒトメサンギウム細胞に対する炎症免疫作用の検討トロンビンを培養ヒトメサンギウム細胞に添加しサイトカイン、ケモカインの産生誘導作用をRT-PCR法で検討したところ、Transforming growth factor-β、monocyte chemoattractant protein-1のmRNA発現を認めた。現在これらの蛋白発現や細胞接着因子の産生誘導作用について検討中である。3.トロンビンによるサイトカイン産生、細胞増殖における細胞内情報伝達系機構の解明RT-PCR法にて培養ヒトメサンギウム細胞においてトロンビン受容体mRNAの発現を認めた。またトロンビンはメサンギウム細胞において、p65、p50から構成されるNF-κBを一過性に活性化させることにより細胞増殖を誘導する可能性が示唆されたが、チロシンキナーゼ、プロテインキナーゼ、MAPキナーゼなどのリン酸化経路活性化については不明であり、NF-κBの活性化の機構と併せて現在検討中である。
ゲノム・インプリンティングにおけるDNA複製制御の役割

ゲノム・インプリンティングにはエピジェネティックな修飾が重要な役割を果たす。本研究では、まずゲノム上の複製制御を解析するための基盤技術の開発改良を行い、これらの技術やすでに開発してきた技術を駆使して、ゲノム複製とエピジェネティックなクロマチン修飾の関係を調べ、以下の成果をあげた。(1)独自に開発したDNAファイバー上の複製開始点可視化法の汎用化のため、浮遊系にも適用出来るHypotonic shiftを用いる動物細胞へのヌクレオチドの導入法を確立し、本複製解析法を浮遊系付着系を問わない方法とすると共に、導入効率の向上、標識の均一化などの利点を示した。(2)分子コーミング技術を確立し、DNAファイバー上での複製解析へ応用する一方、インプリント遺伝子の複製がアリル間で非同調的タイミングで複製することをセミファイバーを用いる独自の方法で証明した。(3)S期の進行に伴う複製の進行過程を解析し、複製フォークの進行速度がS期の初期から中期にかけて一端減速し、後期に最も速くなること、マウスセントロメア領域について、ヘテロクロマチン構造、修飾、複製タイミング、複製フォーク進行速度等を解析し、ヘテロクロマチン構造とエピジェネティックな修飾、複製タイミング、複製フォークの進行速度が密接に関係すること等を明らかにした。さらに、DNA損傷時に作動するチェックポイント制御についても検討し、DNA損傷時にS期チェックポイント因子が複製開始点の抑制と複製フォークの安定性に貢献することを見出した。(4)ゲノム上のマトリックス結合領域MAR以外では、クロマチンDNAが複製前に核マトリックスに結合し、複製直後に離れることをS期を通じて明らかにした。(5)その他、インプリントドメインの複製タイミング解析、ES細胞における複製フォークの進行検出等も行い、発生過程におけるエピジェネティクスと複製の関係を調べる基盤を築いた。(1)独自に開発したDNAファイバー上の複製開始点可視化法の汎用化のため、浮遊系にも適用出来るHypotonic shift法を用いる動物細胞へのヌクレオチドの導入法を確立した。細胞を短時間低張状態におき、その際に標識ヌクレオチドを導入する方法で、浮遊系付着系を問わない方法とすると共に、導入効率の向上、標識の均一化などの利点を示した。(2)複製フォークの進行速度の解析法を確立した。複製フォークの進行は染色体上でRバンドからGバンドへと移り変わるR/G転換期のS期中期に一旦減速し、後期へ向けて再び加速していくことを示した。(3)特定ゲノム領域の例として、ヒト人工染色体、21番、13番染色体セントロメアをDNAファイバー上に複製部位を化視化し、セントロメア上の多数の部位から複製が始まることを見出した。また、インプリント遺伝子Igf2の近傍に複製開始部位の存在を見出した。FISHではゲノムの変性を必要とするため、ファイバーの質が低下する。DNA非変性条件下で、細胞核、DNAファイバー上でFISHシグナルが検出できることを見出した。核内シグナルの検出頻度と複製タイミングとの関係から、このシグナルは複製依存的に検出できることを示し、さらにこの方法を複製フォーク検出系と組み合わせ、ヒト1q32を含む特定ゲノム領域にいくつか複製開始部位を見出した。また、その領域内で最初にfireされる複製開始点や遅れてfireされる開始点の存在も見出した。(4)複製タイミングをファイバー上に確認できるセミファイバーFISH法による複製タイミング判定法を確立し、インプリント遺伝子等がアリル間で非同調的に複製することを検証した。(5)複製装置・転写装置と核マトリクスの関連性の解析として、発現の転写誘導可能なHSP70遺伝子を解析し、先に、示したインプリント遺伝子と同様に、転写が核マトリクスに結合した転写工場を介して起こるモデルを支持する結果を示した。(1)マウス7番染色体