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セロトニン受容体障害を介した小児睡眠時無呼吸症候群における上気道閉塞機構の解明

小児の閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSA)は、内分泌代謝の異常、学習認知機能の障害、精神発達遅滞のみならず、成長遅延をもたらし、生涯にわたる重篤な全身疾患の引き金となる。小児OSAの病態的特徴である、就寝中の間欠性低酸素(Intermittent hypoxia: IH)血症は、心血管障害や中枢神経系の発達異常とともに、顎骨の低成長、上部気道組織の炎症亢進などの顎口腔咽頭領域の成長発達の変調を惹起することから、IH曝露の顎口腔成長障害における病態制御機構の詳細の解明が求められる。IH曝露は、脳内のセロトニン分泌神経受容体(5-HT受容体)の活動を低下させ、副交感神経活動を抑制し、拮抗する交感神経の活動を促進する。また、セロトニン減少は、睡眠誘導ホルモンの産生低下による睡眠障害ならびに上部気道筋の虚脱をもたらすとともに、視床下部からの成長ホルモン放出ホルモンの分泌を抑える。本研究は、小児OSAにおける顎口腔領域の成長障害および上部気道筋の機能変調は、IH曝露によるセロトニン分泌神経受容体の機能低下とその下流である交感神経受容体の亢進により誘発されることを仮説とし、成長期IH曝露ラットに対して、交感神経阻害剤による介入を行い、(1)交感神経受容体を介した顎骨成長障害機構の検証を行うとともに、(2)上部気道金の筋虚脱の発症機構を解明する。また、(3)IH状態に曝露される成長段階の差異による病態への影響を検証するため、出生前(妊娠期動物)、哺乳期、離乳期、思春期前後の異なる成長段階のラットIH曝露モデルを作製し、成長段階の差異による睡眠呼吸障害の成長発達への影響について検証した。結果、出生前IH曝露による出生後の上部気道筋の速筋化の誘発、哺乳期IH曝露による顎骨および関節軟骨の形成障害が明らかにされるとともに、交感神経β受容体の薬理学的阻害による顎骨成長の回復が示された。閉塞性睡眠時無呼吸は、就寝中における上部気道の反復性閉塞による間欠的低酸素(Intermittent hypoxia: IH)状態を主徴とする。我々は、過去の本大会においてIH曝露に伴う成長期ラット鼻腔気道の劣成長とそれによる呼吸障害の増悪の可能性を示唆してきた。一方、呼吸器疾患においては気道リモデリングの病態に対する炎症の関与が知られているが、IH曝露下における鼻腔気道の形態成長障害と炎症との関連は不明である。本研究では、成長期IH曝露ラットモデルを用いて、鼻腔を中心とした上部気道における炎症代謝の変調について検討することを目的とした。実験方法として、7週齢Sprague-Dawley雄性ラット(n=12)を、無作為に実験群(n=6)および対照群(n=6)の2群に分け、各群をそれぞれIHおよび大気曝露下で3週間飼育した。3週後に屠殺し、鼻腔前頭断の凍結切片を作成し、HE染色および免疫染色にて組織学的評価を行った。さらに、鼻腔粘膜を採取し、炎症性マーカーであるTNFαおよびIL1β、線維化マーカーであるTGFβのmRNA発現レベルを定量PCR法を用いて比較検討した。統計学的解析には、Mann-WhitneyのU検定を用いた(p<0.05)。結果、実験期間を通じて両群間の体重に有意差は認められなかった。組織学的・免疫組織学的解析において、対照群と比較して実験群で炎症性マーカーの発現上昇が観察された。定量PCR法により、対照群と比較して、実験群において炎症性マーカーおよび繊維化マーカーの発現レベルが有意に増加した。以上のことから、成長期のIH暴露は、鼻腔粘膜における炎症性反応を活性化し、上部気道の形態変化をもたらす可能性が示唆された。また、機序の経路解析のため、β2受容体遮断薬ブトキサミンの投与実験を行い、現在、解析中である。当初の計画通り、動物実験の実施および組織解析、成果の発表を行った。閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSA)の小児患者において、小顎症や歯列狭窄などの顎顔面領域の劣成長とともに、慢性炎症を伴う上部気道の狭窄が認められ、就寝時における気道拡張筋の筋緊張の低下による舌根沈下により、慢性的な間欠性低酸素血症が生じている。しかしながら、これまで小児OSA患者を対象とした上気道の炎症および気道拡張筋の機能変調に関する臨床調査および小児OSAの病態を再現した実験モデル動物を用いた研究は、いずれも国内外を問わず少なく、本疾患における上気道の変調に関する分子病態機構の詳細は不明とされている。これまで応募者らは、間欠的低酸素曝露を再現した動物モデルを用いた基礎研究における顎顔面骨(下顎骨および鼻骨)の成長障害について報告してきた。しかしながら、間欠的低酸素曝露に対する、成長段階の違いによる顎顔面骨成長の影響の差異、および炎症惹起の様相の詳細は明らかになっていない。そこで、本研究は、はじめに、成長段階の違いによる間欠的低酸素曝露の顎顔面領域の成長障害の様相を検証し、次に、上気道炎症の病態を明らかにすることを目的に、成長期ラット(哺乳期、離乳期および思春期前後の3段階)を用いた間欠的低酸素曝露モデルを用いた実験を計画した。はじめに、哺乳期(1週齢)、離乳期(3週齢)および思春期前後(7週齢)の異なる成長段階のラットへの間欠的低酸素曝露実験を行い、結果として、哺乳期および思春期前後のモデルにおいて、下顎骨の成長障害が著しく生じることが判明した。

また、鼻気道粘膜を対象とした炎症性サイトカインの定量PCRにより、哺乳期、離乳期においては、転写レベルの上昇が認められず、思春期前後のモデルにおいてのみ、TNFα、CTGFのmRNAレベルの発現上昇が有意に認められた。さらに、舌骨筋を対象としたPCR解析においても、成長段階に影響される可能性が示唆された。これまでに計画した動物モデルの作成およびin vivoでの解析は、予定通りに遂行されている。小児の閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSA)は、内分泌代謝の異常、学習認知機能の障害、精神発達遅滞のみならず、成長遅延をもたらし、生涯にわたる重篤な全身疾患の引き金となる。小児OSAの病態的特徴である、就寝中の間欠性低酸素(Intermittent hypoxia: IH)血症は、心血管障害や中枢神経系の発達異常とともに、顎骨の低成長、上部気道組織の炎症亢進などの顎口腔咽頭領域の成長発達の変調を惹起することから、IH曝露の顎口腔成長障害における病態制御機構の詳細の解明が求められる。IH曝露は、脳内のセロトニン分泌神経受容体(5-HT受容体)の活動を低下させ、副交感神経活動を抑制し、拮抗する交感神経の活動を促進する。また、セロトニン減少は、睡眠誘導ホルモンの産生低下による睡眠障害ならびに上部気道筋の虚脱をもたらすとともに、視床下部からの成長ホルモン放出ホルモンの分泌を抑える。本研究は、小児OSAにおける顎口腔領域の成長障害および上部気道筋の機能変調は、IH曝露によるセロトニン分泌神経受容体の機能低下とその下流である交感神経受容体の亢進により誘発されることを仮説とし、成長期IH曝露ラットに対して、交感神経阻害剤による介入を行い、(1)交感神経受容体を介した顎骨成長障害機構の検証を行うとともに、(2)上部気道金の筋虚脱の発症機構を解明する。また、(3)IH状態に曝露される成長段階の差異による病態への影響を検証するため、出生前(妊娠期動物)、哺乳期、離乳期、思春期前後の異なる成長段階のラットIH曝露モデルを作製し、成長段階の差異による睡眠呼吸障害の成長発達への影響について検証した。結果、出生前IH曝露による出生後の上部気道筋の速筋化の誘発、哺乳期IH曝露による顎骨および関節軟骨の形成障害が明らかにされるとともに、交感神経β受容体の薬理学的阻害による顎骨成長の回復が示された。病態機序の経路解析のため、β2受容体遮断薬ブトキサミンの投与実験を行い、解析を行う。薬剤投与に病態への介入実験を予定する。計画した薬理学的解析が途中であるため。薬剤投与による介入実験の遅れのため計画した薬理学的解析に使用する。
ロシア・ウクライナ・中欧、経済の産業連関構造に関する統計的研究

1.平成6年度に続き,ロシア,ウクライナ,中欧各国について実績産業連関表の整備を進めた.特にロシアについては,1992年SNA型式産業連関表(ロシア国家統計委員会Goskomstat試作)を検討し,再構成を試みた.そして,その結果を用いて,ロシアの生産統計,就中,鉱工業生産統計が1992年以降,大幅な下方バイアス性を有していることを明らかにした.また,ロシアの産業連関構造がその移行過程において「産業空洞化」及び「サービス経済化」という現象を示していることの内容を明瞭にするよう努めた.(論文「ロシア生産統計の下方バイアス性」,「ロシアの産業構造と経済発展」)2.ロシアの1987年産業連関表原表(111部門)を利用して,米国の産業構造との相違と類似性を示すと共に,ロシアの国防走出構造を明らかにした.3.ロシア極東地域の産業連関構造を1987年産業連関表を用いて示した.(論文「ロシア極東産業連関表(1987)の構造と地域特性」).4.ウクライナ及び中欧諸国(チェコ,スロバキア,ハンガリー,ポーラド)についても1980年代の産業連関表(チェコ,スロバキアはチェコスロバキアとして)を整備し,さらに1992年時点の産業連関構造分析を終了した.これについては近しDiscussion Poperとして公表する.1.平成6年度に続き,ロシア,ウクライナ,中欧各国について実績産業連関表の整備を進めた.特にロシアについては,1992年SNA型式産業連関表(ロシア国家統計委員会Goskomstat試作)を検討し,再構成を試みた.そして,その結果を用いて,ロシアの生産統計,就中,鉱工業生産統計が1992年以降,大幅な下方バイアス性を有していることを明らかにした.また,ロシアの産業連関構造がその移行過程において「産業空洞化」及び「サービス経済化」という現象を示していることの内容を明瞭にするよう努めた.(論文「ロシア生産統計の下方バイアス性」,「ロシアの産業構造と経済発展」)2.ロシアの1987年産業連関表原表(111部門)を利用して,米国の産業構造との相違と類似性を示すと共に,ロシアの国防走出構造を明らかにした.3.ロシア極東地域の産業連関構造を1987年産業連関表を用いて示した.(論文「ロシア極東産業連関表(1987)の構造と地域特性」).4.ウクライナ及び中欧諸国(チェコ,スロバキア,ハンガリー,ポーラド)についても1980年代の産業連関表(チェコ,スロバキアはチェコスロバキアとして)を整備し,さらに1992年時点の産業連関構造分析を終了した.これについては近しDiscussion Poperとして公表する.1.ロシアとウクライナについて1985年-1992年実績産業連関表を18産業部門レベルについて整備した。ロシアに関しては1992年MPS方式は試作の階段にある。またロシアの1991年SNA型式産業連関表(非公表)はロシア回家統計委員会による試作品を使用した。2.ロシア経済について、上記の産業連関表を利用した準備的研究結果を「ロシア経済のI・O分析」と題して公表した。また質易構造を産業構造とリングさせて分析した結果を“The Structure of Russian Feoreign Trade is Transition"と題して公表した。この論文にはウクライナ経済についての同様の分析結果も含まれており、さらにロシアとウクライナについての関係についての比較分析も収録されている。ロシアにおいては、そしてその他の移行諸国においても、市場経済化に伴う民営センターへ拡大、インフレの進展等によって生産統計に下方バイアス(生産の過少評価)がみられるようになった。このミクロ的基礎は、インフレと脱税にあるが、論文“From tipard to Pouruand Bian of Iudastrial Paduetion"においては、電力の概要構造に注目して下方バイアスの程度を推計した。1.平成6年度に続き,ロシア,ウクライナ・中欧各国について実績産業連関表の整備を進めた.特に,ロシアについては1992年SNA型産業連関表(ロシア国家統計委員会試作)を検討し,再構成を試みた.そしてその結果を用いて,ロシアの生産統計についてその下方バイアス性を検証した.また,ロシアの産業連関構造が移行過程について,「産業空洞化」や「サービス経済化」という現象を示していることの内容を明らかにした.(論文「ロシア生産統計の下方バイアス性」「ロシアの産業構造と経済発展」).3.ロシアの極東地域の産業連関構造を1987年産業連関表を用いて示した,(論文「ロシア極東産業連関表の構造と地域特性」).4.ウクライナ,中欧諸国についても1992年時〓の産業連関構造分析を終了した.この成果は今後,逐次公表される予定である.
T細胞性急性リンパ性白血病の新規発症メカニズムの解明と診断・治療への応用

【目的・背景】FUSE-binding protein (FBP)-interacting repressor (FIR)はc-myc遺伝子転写抑制因子である。癌細胞ではFIRの転写抑制部位(exon2)のスプライング変異体(FIRΔexon2)により正常型FIRの機能が阻害されてc-mycの転写増大が認められる。大腸癌、肝細胞癌組織ではFIRΔexon2/ FIR mRNA比の増大が報告されている。急性T細胞性リンパ芽球性白血病(T-ALL)ではc-Mycの発現増大が認められるがT-ALLにおけるFIRの機能は殆ど未解明である。本研究ではT-ALLの発症におけるFIRの働きを調べる目的でFIRヘテロノックアウトマウス(FIR+/-)を作製した。さらにTP53遺伝子ヘテロノックアウトマウス(TP53+/-)(ホモは不妊)と交配してFIR+/-TP53-/-マウスを作製してT-ALLの病態への関与を調べた。FIRのハプロ不全がT-ALLの発症にどのように関与しているのかを調べ新規診断マーカーと治療法の開発を目指すことを目的とした。【考察】FIRのスプライシングはDNA損傷とc-myc調節に関連することを示唆した。c-myc転写抑制因子FIRのハプロ不全を伴うFIR+/- TP53-/-マウスは少なくとも一つは部分的にc-myc/c-Myc増大を伴うNotchシグナル経路の活性化でT-ALL/リンパ腫の増悪を促進したと考えられた。本研究ではFIRドミネガによる発現制御変化をFIR haplosufficiencyをモデルに用いて解析し、FIRの選択的スプライシングは大腸癌発症だけではなく白血病発症にも関与する可能性を示唆した。我々が樹立した急性T細胞性リンパ性白血病モデルマウスを用いたFIRによるc-Myc脱制御、DNA損傷・スプライシング異常とがん化について検討を行った。これまで、FIRのスライシング異常(FIRDexon2の優性阻害効果)によるc-myc転写増大を報告してきた。正常細胞ではc-myc遺伝子プロモーター上流のFUSE (Far Upstream Element)には強い転写活性を有するFBP (FUSE Binding Protein)が結合する。FIRはFBPと結合するタンパク質で基本転写因子のTFIIHを抑制する転写抑制因子である。FIRがc-mycの転写とスプライシングを同時に制御する。すなわち癌ではFIRのスプライシング変異体の優性阻害効果によりc-myc遺伝子が増大がヒトの癌で起こっている。さらにc-Mycの増大にともない、スプライシング異常やDNA損傷が細胞内に蓄積する。その程度により癌化、細胞死や自己免疫疾患が誘導される。FIRはスプライシング因子複合体やDNA損傷修復タンパク質と相互作用すること、変異タンパク質が局所免疫応答を誘導することを本年度は検討し現在論文を作製中である。それらタンパク質や自己抗体は疾患バイオマーカーや治療標的の候補でもある。以上のようにFIRはDNA損傷を感知して、TFIIHを介してc-mycを転写抑制し、細胞周期や細胞増殖を制御しDNA損傷の程度により癌化や細胞死に関与していると考えられる。先に述べたようにFIRはDNA損傷部位にリクルートされその程度をモニターする。理化学研究所や本学薬学部との共同研究でもFIRΔexon2の結晶構造から低分子化合物や類似化合物をデザインし、さらにscFvを用いてFIRΔexon2の機能を阻害するがん治療薬剤の研究を継続する。動物モデルを用いて概ね順調に進捗しています。一部のデータについては当初の予定以上の進捗もみられ、論文も順調に発表できる見込みです。本研究の目的であるcーmyc遺伝子転写抑制因FIRのヘテロノックアウトマウスの作製に成功した。そのため当初の予定通りに、T細胞性急性リンパ性白血病発症モデルの臓器浸潤モデルを作成することができた。FIR遺伝子の新規機能を論文報告することができた。近年、抗FIR自己抗体がシェーグレン症候群や皮膚筋炎の患者血清中に存在する(いずれも悪性腫瘍を高率に合併)。その理由を調べるため抗FIR自己抗体(我々が作製した6B4抗体のFab配列)のSingle-chain Fragment variables (scFv)を作製して、細胞内への取り込みや癌化への影響、細胞表面のエピトープ変化が新たな自己抗体を産生する免疫ネットワークについて検討し、DNA損傷やスプライシング異常が傍腫瘍性神経症候群など自己免疫疾患の発症への関与を研究につなげる。臨床検査医学今回の検討では、T-ALL/リンパ腫発症FIR+/- TP53-/-マウスのT-ALL/胸腺リンパ腫について検討を行ったが、臓器浸潤細胞との相違について詳細な解析が行われていない。1.FIR+/- TP53-/-マウスから得られる臓器浸潤細胞(末梢血、骨髄、脾臓)について比較検討を行う。2.FIRはc-myc転写抑制因子の他の機能については未だ未解明のままである。ChIP-seqを行いFIRおよびFIRΔexon2の機能解析を行う。3.c-Mycタンパク質のリン酸化の機序に対するFIRおよびFIRΔexon2の関与。4.c-Mycタンパク質の安定性に関わるFBW7の機能とFIRおよびFIRΔexon2の相互作用の有無。5.FIRおよびFIRΔexon2のタンパク質全長の結晶構造。

6.FIRおよびFIRΔexon2の診断・治療への臨床応用。などを行う予定である。購入を予定していた試薬について想定よりも価格が抑えられたことにより残額が生じた。当初の計画に沿って使用していく。特にFIRのスプライシングが細胞内活動にどのような影響を与えるのかを具体的に調べるために、FIRおよびFIRΔexon2-FLAGの安定発現株を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)を中心に行う。
P進表現の岩澤理論

局所体上のp進表現の岩澤理論においては,Coleman写像あるいはPerrin-Riou写像と呼ばれる重要な写像がある.これらはp進L関数というものとの関係から非常に重要な研究対象であった.申請者の研究目的は超特異とよばれる状況下で,この写像がどのような環上で存在するのか調べることであった.本年度はCM楕円曲線の超特異な素点(a_p=0)における2変数岩澤理論の研究を行った.この場合はColeman写像以前にそもそもp進L関数の存在自体が未知の状態であり,本年度はもっぱらこのp進L関数を構成するという問題に取り組んだ.具体的には次のような成果があった.1.2変数p進L関数を定義する測度を構成するための母関数の発見.2.その母関数のtheta関数的解釈の発見.3.その母関数のベキ級数としての大きさを理解すること.とくに3のベキ級数の大きさの評価(整数性がどのくらいくずれているか)に関しては,まったく未知の状態であり,多くの参考文献を調べても理論的にも予測ができなかったのでコンピュータによる実験を大量に行った.その結果様々な興味深い事実を発見したが,それらの事実を理論的に検証し,p進L関数を構成することは次年度の課題である.そしてこのp進L関数と関係するColeman写像の構成に取り組みたい.局所体上のp進表現の岩澤理論においては,Coleman写像あるいはPerrin-Riou写像と呼ばれる重要な写像がある.これらはp進L関数というものとの関係から非常に重要な研究対象であった.申請者の研究目的は超特異とよばれる状況下で,この写像がどのような環上で存在するのか調べることであった.本年度はCM楕円曲線の超特異な素点(a_p=0)における2変数岩澤理論の研究を行った.この場合はColeman写像以前にそもそもp進L関数の存在自体が未知の状態であり,本年度はもっぱらこのp進L関数を構成するという問題に取り組んだ.具体的には次のような成果があった.1.2変数p進L関数を定義する測度を構成するための母関数の発見.2.その母関数のtheta関数的解釈の発見.3.その母関数のベキ級数としての大きさを理解すること.とくに3のベキ級数の大きさの評価(整数性がどのくらいくずれているか)に関しては,まったく未知の状態であり,多くの参考文献を調べても理論的にも予測ができなかったのでコンピュータによる実験を大量に行った.その結果様々な興味深い事実を発見したが,それらの事実を理論的に検証し,p進L関数を構成することは次年度の課題である.そしてこのp進L関数と関係するColeman写像の構成に取り組みたい.
ピエゾエレクトリックセンサを用いた酵素反応検出システムの開発

ペロブスカイト系複合酸化物(チタン酸バリウム)薄膜電極の初期過渡電流値が、アンモニウムイオン濃度に正確に依存する特性を利用して、この電極をアンモニア分子切りだし酵素、たとえばウレアーゼと組み合わせて、バイオセンサシステムの構築を試みた。まず、バッチタイプの計測システムを構築して、チタン酸バリウム薄膜電極のアンモニウムイオン濃度に対する応答の温度依存性を検討した。その結果、過渡電流値とアンモニウムイオン濃度の間には、イオン濃度が0-60muMの範囲で良好な直線関係が成立し、設定温度が20、25および30°Cでは高温になるほど大きな過渡電流値が観測された。また、測定用の液媒体についても代表的なもの数種を選んで検討した。その結果、HEPES緩衝液が最も良好であり、トリエタノールアミンやトリス緩衝液などは成績が悪く、対照的に蒸留水やリン酸緩衝液はまったく不適当な液媒体であることが判った。つぎに、電極を固定化ウレアーゼと組み合わせて、FIAタイプのバイオセンサを構築した。標準尿素溶液を用いて作製した検量線によると、少なくとも0-60mMの尿素濃度範囲で観測された過渡電流値との間に、良好な直線関係が成立した。しかしながら、この電極のアンモニウムイオンの検出レベルがmuMのオーダーであったのに対して、尿素の検量レベルがmMオーダーであることは、検出感度の著しい低下を招いていると考えられる。主な要因は、バッチとFIAの検出効率の差異にあるとしても、ウレアーゼの固定化法をはじめ酵素リアクターの効率や測定セルの容量や形状など、検討すべき事項は少なくない。
超広視野観測装置による天体画像を用いた科目横断型学習教材の開発

本研究では、複数の狭帯域フィルターを装填した超広視野観測装置を使用し、銀河系内星雲や系外銀河の可視光波長帯のイオン画像を作成し、物理的・化学的な観点からこれら天体の性質にアプローチする科目横断的な教材作成を試みた。超広視野観測装置としては、既に複数の狭帯域フィルターが用意されている、東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター木曽観測所(以下、木曽観測所)の105cmシュミット望遠鏡と木曽広視野カメラ(Kiso Wide Field Camera = KWFC)を用いた。ただし、本研究で必要となる水素イオン由来のHβ輝線に対応した狭帯域フィルターだけが不足しているため、本研究費を用いてこれを作成した(通称、N4873フィルター)。KWFCには、信号に対する応答の非線形性があり、観測画像の解析に煩雑さが伴う可能性が指摘されていたが、N4873フィルターをはじめ本研究に必要な各フィルターの、ドーム・フラット画像を取得・評価することで、この非線形性の問題を克服する画像解析方法を確認できた。また、分光測光標準星の撮像観測から、各狭帯域撮像における測光精度と限界輝度を評価した。教材化を目的とした観測データについては、木曽観測所の次期観測装置への移行が想定外に早く進んだため、教材用観測データの大部分を木曽観測所が有するアーカイブ・データに頼り、これに本研究で作成したN4873フィルターによる撮像データを合わせることで教材化のための観測データを収集した。また東京学芸大学教育学部1年生約40名を対象に、試行用の天体のカラー画像(イオン画像を含む)を用いたグループ演習を行った所、イオン画像が割り当てられたグループの学生は、そのことを知らされていないにもかかわらず、その天体の性質を、イオンの概念を用いて説明しようとする割合が高いという傾向が見出された。本研究の目的は、超広視野観測装置で得られた天体の多輝線撮像データを用いることによって、原子構造・イオンをキーワードとした科目横断型学習教材を作成することである。なお、本研究における撮像観測では、天球上で大きく広がって見える近傍の天体にも対応できるように、現時点で世界的にも圧倒的な観測視野の広さを誇る東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター木曽観測所の105cmシュミット望遠鏡と可視光域広視野カメラKWFC(= Kiso Wide Field Camera)を用いる。研究計画の初年度にあたる本年は、1)本研究の遂行に必要不可欠である電離水素起源であるHβ輝線に対応した狭帯域フィルター(通称、N4873フィルター)の仕様設計および作成と、2)既存の電離硫黄起源である[SII]λλ6715,6731輝線に対応した狭帯域フィルター(通称、N6750フィルター)の性能テスト観測、3)既存の電離水素起源であるHα輝線および電離酸素起源である[OIII]λλ4959,5007輝線に対応した狭帯域フィルター(通称、N6590フィルターおよびN5013フィルター)による教材用天体の撮像データの取得、を行った。また、これらに加えて、4)同観測所の2kCCDカメラ(KWFCの一世代前の主力撮像観測装置)を用いて過去に得られた輝線撮像データを用いた教材のプロトタイプを作成し、これを使って、高校生を対象にした簡易天体画像解析実習を行った。これから、広帯域撮像データと狭帯域撮像データを組み合わせて実習を行う際に、典型的な画像解析と擬似カラー画像の作成に150分から180分程度の時間を要することを確認した。本研究の遂行には、同一天体に対する、複数の輝線に対応した広視野撮像観測データの取得が必要不可欠である。特に電離水素起源であるHβ輝線に対応した狭帯域フィルター(通称、N4873フィルター)の作成・試験観測は早急に行う必要があり、研究計画申請時においても本研究の開始と同時にフィルター製作を始め、初年度中には試験観測・性能評価まで終える予定となっていた。しかしながら、初年度当初の配分額は、狭帯域フィルターを購入するには全く不十分なものであり、その後、前倒し支払いの制度を利用することで、N4873フィルターを入手できたものの、この手続きのため、初年度はN4873フィルターによる試験観測を含めて、観測データを得ることが事実上できなかった。実際には、既存のフィルターを用いた狭帯域撮像観測も行ってはいたが、教材用の天体が1年を通して観測できる訳では無いことを考慮すると、本研究は、申請時のスケジュールからは、ほぼ1年近く遅れていることになる。2017年度は、Hβ輝線用狭帯域フィルター(通称N4873)の性能評価、主にこれを用いたサンプル天体の観測を行った。また、アーカイブ・データから作成した天体画像を用いた試行的実践を行った。なお、本研究では、東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター木曽観測所の105cmシュミット望遠鏡と可視光域広視野カメラKWFCを用いた。N4873フィルターの性能評価については、1) KWFCの各CCDチップ上下の非線形応答性の確認、2)等級較正の精度評価、3)限界輝度の評価、を行った。1)については、KWFCの各CCDチップ上下で、照度に対して非線形的かつ最大約2-3%の応答差が生じることが確認できた。これは、最大で約2-3%の信号差を無視できるのであれば、一般的な画像解析に簡単な修正作業を施すだけで、教材として問題の無い画像を作成できることを示している。

2)、3)のために分光測光標準星BD+333642と近傍渦巻銀河M101の撮像観測を行った。教材用天体の観測については、N4873フィルターの完成の遅れ、木曽観測所の次世代観測装置の立ち上げ、などから当初予定していたデータの多くが取得困難となった。そこで、木曽観測所が独自に取得した観測データの提供を受け、これに不足したデータを取得・追加することで、バラ星雲、オリオン座大星雲、IC5146、網状星雲、そして、おとめ座銀河団のデータを揃えることができた。試行的実践については、アーカイブ・データを用いて作成した様々な天体のカラー画像を用いて、教育学部1年生約40名を対象に、これら画像の色が示す科学的な意味を調査・報告させた。これによって、暫定的な結果ではあるが、基礎的知識を伴わず自由度のみが高い自主的学習活動では、天体のカラー画像に内包される基本的な科学的意味を読み解くことが困難であることが判明した。本研究の遂行には、同一天体に対して数種類のイオンに由来する輝線に対応した広視野狭帯域撮像データの取得が必要不可欠である。特に電離水素起源であるHβ輝線に対応した狭帯域フィルター(通称、N4873フィルター)の作成・試験観測は早急に行う必要があった。しかしながら、初年度当初の配分額では狭帯域フィルターの作成・購入に全く不十分であり、前倒し支払いの制度を利用することで、初年度内にN4873フィルターを作成できたものの、N4873フィルターを用いた初年度の観測は事実上行うことが出来なかった。N4873フィルターを用いた狭帯域撮像観測については、本年度初めから観測時間を申請・実施したものの、天候に恵まれなかったことと、木曽観測所の次世代観測装置の立ち上げが重なったことから、十分な観測データを得ることは叶わなかった。これらによって、当初予定より、狭帯域フィルターの性能評価については約1年、教材用天体の観測データの取得に約6ヶ月の遅れが生じている。本研究では、複数の狭帯域フィルターを装填した超広視野観測装置を使用し、銀河系内星雲や系外銀河の可視光波長帯のイオン画像を作成し、物理的・化学的な観点からこれら天体の性質にアプローチする科目横断的な教材作成を試みた。超広視野観測装置としては、既に複数の狭帯域フィルターが用意されている、東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター木曽観測所(以下、木曽観測所)の105cmシュミット望遠鏡と木曽広視野カメラ(Kiso Wide Field Camera = KWFC)を用いた。ただし、本研究で必要となる水素イオン由来のHβ輝線に対応した狭帯域フィルターだけが不足しているため、本研究費を用いてこれを作成した(通称、N4873フィルター)。KWFCには、信号に対する応答の非線形性があり、観測画像の解析に煩雑さが伴う可能性が指摘されていたが、N4873フィルターをはじめ本研究に必要な各フィルターの、ドーム・フラット画像を取得・評価することで、この非線形性の問題を克服する画像解析方法を確認できた。また、分光測光標準星の撮像観測から、各狭帯域撮像における測光精度と限界輝度を評価した。教材化を目的とした観測データについては、木曽観測所の次期観測装置への移行が想定外に早く進んだため、教材用観測データの大部分を木曽観測所が有するアーカイブ・データに頼り、これに本研究で作成したN4873フィルターによる撮像データを合わせることで教材化のための観測データを収集した。
魚類網膜の明暗順応機序へのドーパミンの関与

網膜電気現象の明暗順応に関する生理学的研究は古くて新しい課題であるが、これまで魚類網膜の水平細胞レベルでは明暗順応に伴う光応答電位の変化は無いと考えられてきた。本研究では改めて、魚類網膜の剥離標本を用いて、同課題に取り組み、次の所見を得た。1.水平網膜のスペクトル応答(S)電位のλmax(最大振幅を示す波長)は、暗より明調状態に移すと、ルミノシティー(L)型反応はプルキニエ・シフト様変化(λmaxが550より605nmに移る)を示す。またクロマティシティー(C)型反応が明調時に出現してくる(波長辨別能がよくなる)。ドーパミン投与はそのようなスペクトル応答電位のλmaxの変化を生起しなかった(文献#2、3)2.充分に暗または明順応した鯉から剥離した網膜において、水平細胞レベルにおけるS電位側波及とルシファ黄色素拡散の程度には有意な差を見出し得なかった。ドーパミン投与は両現象を著しく阻害した(#3、4)3.従って、明暗の順応を反映する現象のうちで、ドーパミンは水平細胞間のギャップ結合の開閉に関与しているが、スペクトル応答発生機序には大きな役割を演じていないと考えられる(#3)。4.しかし、Cキナーゼの免疫性反応が魚類を含む数種の脊椎動物網膜のドーパミン(チロジン・ヒドラキシラーゼ陽性)細胞と、桿体系双極細胞に見出された(#1、6)ので、暗調時における連関した役割を両者が演じているのかも知れない。今後の検討に値する。5.派生した課題として、ルシファ黄細胞内マーキング法により、間質性アマクリン細胞の樹状突起形態を初めて明白にし得た(#5)。今後、この細胞種に内在する活性物質を探りたい。今後の検討に値する。
抗生物質による無核化現象に関わる分子実体の解明

近年、消費者の種なし志向の高まりによりブドウの無核化(種なし化)が重要な栽培技術となっている。特に従来法のジベレリン処理では完全無核化が困難な大粒品種では、抗生物質処理による無核化法が広く利用されている状況である。しかしその一方で、抗生物質が効かなくなる薬剤耐性感染症の世界的な拡大を背景に、農業現場における薬剤耐性菌の出現に懸念が出始めている。本研究では、抗生物質を用いない新たな種なしブドウ生産法の開発に向けた第一歩として、抗生物質による植物の無核化現象の分子機構の解明に取り組む。具体的には網羅的タンパク質解析により、無核化に関与するタンパク質の探索と同定を進める。
IDH変異による軟骨腫瘍発生メカニズムの解析

軟骨肉腫ではイソクエン酸デヒドロゲナーゼ(IDH)1/IDH2の体細胞変異が高頻度に生じていることが知られている。本研究の目的は組織特異的に変異型IDHを発現するマウスを作成し、軟骨腫瘍発生、進展メカニズムを解明することである。軟骨組織特異的に変異型IDH1、IDH2を発現するマウスを作成し成長したマウスを解析したところ、変異マウスでは成長板軟骨の形態異常を認めた。この表現型は特にIDH2変異を発現するマウスにおいて顕著であった。さらにこの変異マウスにおいてp53-floxマウスとの掛けあわせにより軟骨組織でのp53の欠損も生じさせたが、生後3ヶ月までの経過では骨腫瘍の発生を認めなかった。軟骨特異的に変異型IDH1,IDH2を発現するマウス(Col2a1-Cre; Idh1LSL, Col2a1-Cre;R26-IDH1, Col2-Cre;R26-IDH2)を作出し、その表現型を確認した。まず、これらのマウスにおいて変異型IDH1/2が産生することが知られるD-2HGの軟骨組織中の濃度を質量分析により確認したところ、いずれの系統のマウスにおいてもそのレベルが野生型と比べて高値であることが確認できた。今回軟骨特異的に遺伝子組み換えを起こすためにCol2a1-Creマウスを用いたが、一部の遺伝子改変マウスは生直後に死亡し、成体マウスを得ることは困難であった。胎生期に得られた遺伝子改変マウスの表現型をAlcian Blue-Alizarin Red骨格二重染色および組織学的(HE染色、Alcian Blue染色、von Kossa染色、Col10a1免疫染色)に確認すると、軟骨分化の遅延および石灰化障害が生じていることが確認できた。このマウスによる成体での解析が困難であったため、タモキシフェン誘導下にCreによる遺伝子組み換えを生ずることのできる、Col2a1-Cre/ERT2マウスとの掛け合わせを行い、生後4週齢よりタモキシフェンを投与して、生後において軟骨特異的に変異型IDH1/2を発現するマウスを作出した。タモキシフェン投与完了後3ヶ月での長管骨(大腿骨・脛骨)において、その表現型を確認すると成長板軟骨の分化障害による不整があり、その近傍に複数の腫瘍様組織を認める系統があった。この腫瘍組織を組織学的に検討するとSafranin O染色により赤く染色され、軟骨組織様であり、内軟骨腫と類似の形態を示していた。Col2a1-Creとの掛け合わせによる遺伝子改変マウスの系統は生直後に死んでしまう表現型を呈しており、生後の解析が困難であった。このため、改めてCol2a1-Cre/ERT2を用いてタモキシフェン誘導下での解析を行ったが、このマウスの作出およびタモキシフェン投与後の解析までには数ヶ月単位の時間を要した。近年、軟骨肉腫においてイソクエン酸デヒドロゲナーゼ(IDH)1/IDH2の体細胞変異が高頻度に生じていることが報告された。本研究は組織特異的に変異型IDHを発現するマウスを作成し、軟骨組織における変異型IDHの機能解析を行い、軟骨腫瘍発生、進展メカニズムを解明することを目的とした。(1)軟骨特異的IDH1,IDH2変異発現マウスの作成とその解析:軟骨組織特異的にIDH1、IDH2を発現するマウスを作成し、胎生期の軟骨組織において、変異型IDHにより産生されることが知られているD-2HGの濃度を解析したところ、いずれの変異マウスにおいても高度に上昇していることが確認された。一部の変異マウスは出生直後に死亡した。生後成長したマウスを3ヶ月齢、6ヶ月齢で解析したところ、変異マウスでは成長障害を認め、特にIDH2変異を発現するマウスにおいてその表現型が顕著であった。これらの変異マウスの軟骨組織を組織学的に解析したところ、正常な成長板軟骨において認められるカラム構造が破綻し、増殖軟骨細胞層に肥大軟骨細胞様の軟骨細胞が混在しており、軟骨細胞分化の障害が生じていることが明らかとなった。さらに成長板軟骨近傍に内軟骨腫様の軟骨塊を認めた。(2) p53遺伝子欠損マウスとの掛け合わせによる軟骨腫瘍形成マウスモデルへの影響の検討: (1)で解析したIDH1/IDH2変異マウスとp53-floxマウスとの掛けあわせを行い、これらの遺伝子の相互作用について確認をした。生後3ヶ月齢での解析においては、内軟骨腫様軟骨組織の明らかな悪性転化は確認できなかった。(3)変異型IDH阻害剤による軟骨腫瘍抑制効果の検討:商業的に入手可能な変異型IDH1に対する阻害剤をIDH1変異マウスに腹腔内投与しその腫瘍抑制効果を確認した。内軟骨腫様腫瘍塊の明らかな縮小は認めなかった。

さらにこの変異マウスにおいてp53-floxマウスとの掛けあわせにより軟骨組織でのp53の欠損も生じさせたが、生後3ヶ月までの経過では骨腫瘍の発生を認めなかった。現在、変異型IDH1/2発現マウスとp53floxマウスとの掛け合わせも並行して進めており、解析までに時間は掛かるものの、解析準備は整ってきている。平成28年度は引き続きこれらマウスの表現型を確認するとともに予定している変異型IDH1/2に対する阻害剤を用いた腫瘍抑制効果の検討も進めていく予定である。骨軟部腫瘍
造岩鉱物の組成変動の解析にもとづく岩石および隕石の熱史の研究

昭和59年度に導入されたX線マイクロアナライザは、本研究において、きわめて有効に活用され、多数の研究が行なわれ成果が公表された。以下に、それらをとりまとめて、簡単に述べる。1.東北日本の第四紀火山においては、しばしば低アルカリソレアイト系岩石とカルク・アルカリ岩系岩石とが共存するが、それらの斑晶鉱物の組成変動は、それらが互に異ったマグマ進化径路をたどったことを示している。2.九州大崩山花崗岩体では、斜長石と共存するカリ長石の晶出温度が、岩体内で垂直方向に変動することが明かとなった。3.関東山地秩父帯の緑色岩中に残留するアンカラマイト質ガラス破片は、著しくFeとNaに富む特異な組成をもち、そのため低度変成作用において、リーベック閃石が生成する。4.北海道日高帯南部では、緑色片岩相からグラニュライト相に及ぶ変成作用が解明された。また、角閃石ゼノリスとペリドタイトとの反応によって、Alに富む輝石を含むガブロ質反応縁の形成されたことが明らかとなった。5.非平衡エンスタタイト・コンドライト中の不透明鉱物集合体は、Co、P,Si,Cr,Mn,Tiなどをふくむニッケル鉄から、いろいろな反応を通して生成されたものであり、鉱物の組成変動から生成温度や径路も推定される。6.研究された3つのタイプ6コンドライトの生成温度は、鉱物内の拡散のちがいから、900°C540°Cという巾広い値を示す。前年度に導入されたX線マイクロアナライザJXA733の試運転と分析テストは今年度初期に終了し、研究試料の分析が可能となった。その結果、次のような種々の研究が遂行され、成果は予定されたものを含めて多くの学会において発表されるに至った。1.秩父帯のアンカラマイト質緑色岩中に残留するガラス片を分析し、それが著しくFeとNaに富む特異な組成をもつことを見出した。2.日高変成帯南部において、変成鉱物とくにMg・Fe角閃石および斜方輝石を含む組合せにもとづく変成分帯に成功した。3.東北日本の第四紀火山フロント沿いの火山におけるカルクアルカリ岩系列および低アルカリソレアイト系列の岩石の斑晶鉱物を詳細に分析、研究し、マグマの生成、混合および分化の過程における物理化学的条件を解明した。4.同じく火山フロント沿いの巨大火砕流のうち、福島県の白河火砕流群の詳細な層序区分に、含有鉱物の化学分析がきわめて有効であることを明らかにした。5.Zn・Mg珪酸塩鉱物におけるZnの状態分析を行ない、結晶内における結合・酸化の状態を明らかにした。6.やまと隕石691の生成機構を、構成鉱物分析にもとづいて解明した。なお、今年度は本研究に関連して、試料の収集をふくむ野外調査研究(橋本:三波川変成岩)ならびに学会における研究連絡および情報収集等を行なった(田切,高橋,木村,藤縄)。
ラット海馬体における運動性血管新生のメカニズムにかんする研究

目的:持久的水泳トレーニングが、ラット海馬体での血管新生とそれを誘導する遺伝子群の検索を組織化学的および生化学的手法をもちいて行った。方法:動物:Wistar系雄(8週齢)ラット;トレーニング:2時間の水泳/日、5回/週;最長6週間;グループ:(1)可重群:loaded、group(体重の1.5%に相当する重りを加重し水泳)、(2)無荷重群:unloaded group(重りを加重せず水泳)、(3)安静群:control group(2時間の入浴安静);トレーニング効果の評価:(I)毛細血管の形態計測、(II)HIF-2αとVEGFのmRNAの定量結果:I.2トレーニング群の海馬体CA1領域の体積は、安静群のそれと差が無かった。これは、トレーニングによるCA1領域の膨潤が認められず、形態計測値の群間比較が可能であることを示峻している。IIアルギニン陽性細胞の頻度は、2-3%で、3群に差が無かった。これは、運動性細胞変性がこの運動強度と期間に於いて発症せず、組織傷害性の血管新生を考慮から除外できることを示唆している。III.毛細血管径の分布を見ると、安静群に比べて小径毛細血管(直径5-6μm)の割合が荷重群で高く、大径毛細血管(直径7-8μm)の割合は、無荷重群で高かった。前者の変化は、血管の新生を示唆し、後者は、血管径の増大を意味している.この解釈は、2トレーニング群の血管間の平均距離が、安静群に比べて短縮したことにより支持された。IV.HIF-2αとVEGF mRNAの発現量は、安静群に比べて、2トレーニング群に於いて多かったが、2トレーニング群間には、発現量に違いが見られた。すなわち、荷重群の発現量は、トレーニング期間を通して、安静群より有意に多いのに対して、無負荷群のそれは、トレーニング後半に於いて安静群と差が無い水準まで発現量が減少した。結論:(1)毛細血管網の発達(軽度負荷)と血管新生(強度負荷)を誘導する。(2)毛細血管の発達・新生に関与する遺伝子群の発現を増強する。エネルギー代謝から見た中枢神経細胞の特徴は、もっぱら糖代謝を中心とする有酸素的エネルギー産生にある。この産生機能を維持するのが血管系である。この血管系、特に毛細血管系の障害は、中枢神経細胞に重篤な機能障害をもたらす。例えば、血管系異常を主因とする痴呆症や遅発生細胞死は、その代表例である。脳機能の改善や老化防止において、血管網の改善は極めて重要な用件となる。最近、持久的運動が小脳での血管網を発達させると報告されているが、小脳は、運動実行に直接関与する領域である。しかし、運動実行の直接的領域での運動性血管新生に関する知見は皆無である。そこで、短期記憶や情動行動に関与する海馬体において、持久的運動が血管網の発達に寄与できるか否かを検証した。実際には、Wistar系雄ラットに2時間の水泳運動を6週間トレーニング形式で負荷し、血管の体積を組織化学的切片から算出した。

その結果、トレーニング群と安静対照群の間に海馬CA1の全体積に有意な変化はなかった。しかし、毛細血管の体積では、安静対照群よりもトレーニング群の方が有意に大きな値を示した。さらに、無負荷でトレーニングをした群では、体重の1.5%に相当する重りを負荷した条件でトレーニングを行った群よりも、毛細血管の体積は、有意に大きな値であった。以上の結果から、持久的運動が、海馬CA1領域の血管新生に有効であるとともに、強度の強い運動よりも軽度な運動の方が血管新生に有効であることが分かった。平成11年度においては、組織化学的研究から以下のことを報告した。ラットに2時間の持久的水泳運動をトレーニング形式で6週間負荷した時の海馬体CA1領域の血管密度を計測したところ、安静対照群と比較して水泳トレーニング群で有意に増加した。加えて,トレーニング群内において、運動強度の違いによって結果に差が生じた。すなわち、運動強度が強い方が血管新生が盛んである。この結果を受けて、平成12年度は生化学的方法を用い、血管新生を誘導する血管内皮細胞由来成長因子(VEGF)のmRNA定量を行い、トレーニング群と安静対照群で比較した。その結果、2時間の水泳を6週間トレーニング形式で負荷した群では、安静対照群に比べてmRNA量の有意な増加を示した。加えて、無負荷で運動した群と、体重の1.5%に相当する重りを負荷した群では、mRNA量は後者の方が、前者より約20%多かった。この結果は、運動刺激が、場所記憶に関与する脳部位の代謝能力を向上させることを示すもので、水泳運動が痴呆症の予防やリハビリに有効であることを示すものと考えられる。短期記憶や情動行動に関与する海馬体の正常な機能を保持するためには、毛細血管系の老化防止や積極的な発達・新生が重要である。この観点から、本研究では、運動が海馬体での毛細血管系の発達や新生に及ぼす効果と、そのメカニズムについて検討し、効果的な運動処方を構築することを目的として実験を行った。実際には、2時間の持久的水泳運動を成熟雄ラットに、急性的、慢性的に負荷し、海馬体での代謝応答や血管新生に関与する遺伝子群の発現応答等について調べた。1)急性水泳負荷実験a)無負荷、および体重の1.5%と3%に相当する重りを負荷した3条件で水泳運動を負荷し酸素需要量と組織酸素分圧を測定した。その結果、3群間に差はなかったが、海馬体での酸素分圧は、15%の重り負荷時に最大値が得られた。b)海馬体での細胞外乳酸値は、負荷強度が強くなるにつけて指数関数的に増加し、細胞外グルコース濃度は、負荷強度の増加にともなって急激に減少した。2)慢性的水泳負荷(トレーニング)実験a)無負荷条件下での水泳トレーニングは、海馬体CA1領域での毛細血管径の拡張を促し、1.5%負荷条件下では、毛細血管の新生を誘導した。b)無負荷と1.5%負荷条件でのトレーニングが低酸素誘導因子と内皮細胞由来の血管新生因子のmRNA発現を増強させ、負荷強度が強い方が、それらのmRNA発現量が有意に大であった。これらの結果から、最大酸素摂取量の60-70%程度の負荷強度がラット海馬体での血管新生を誘導するのに適したものと解された。[目的]末梢の呼吸循環器系や筋系の持久的能力の改善や向上として用いられている水泳トレーニングが、中枢神経系に及ぼす効果を短期記憶に関与するラット海馬体CA1御或を対象に検討した。[方法動物][結果と考察]I.場所記憶の保持能力がトレーニングにより向上する。II.2トレーニング群の海馬体CA1領域の体積は、安静群のそれと差が無かった。
活性型ビタミンD_3誘導体のコンフォメーション解析と構造活性相関

活性型ビタミンD3の代表的な作用である骨代謝と文化誘導作用の分離増強を目指し、A環部の誘導体の合成とそのコンフォメーション解析を行なった。活性型ビタミンD3のA環部位は通常1位の水酸基がアキシャル-エクアトリアルの平衡変換をほぼ1:1で行っている。この水酸基の配置をどちらか一方に固定することができたらD3活性の分離増強、さらにはセプター結合サイトの構造を明らかにすることが期待できる。今回分子内Heck反応を用いたA環部の一般合成法を用いて2位に種々の置換基を有する新規活性型ビタミンD3誘導体の合成を行なった。得られたそれぞれの誘導体についてNMR実験によりコンフォメーション解析を行なったところ、2beta-イソプロピル基を有する1beta,3beta-ジヒドロキシ誘導体は、1位水酸基のアキシャル-エクアトリアルの平衡変換が約98%アキシャル側へ傾くのに対し、2beta-イソプロピル,1alpha,3beta-ジヒドロキシ誘導体はエクアトリアル側へ94%まで傾くことがわかった。ところでD3活性を全く示さない1beta,3beta-ジヒドロキシ誘導体については、完全に1位水酸基がアキシャル側へ平衡が傾くことが知られている。今回合成した誘導体は活性発現のために重要であるエクアトリアル性の1alpha水酸基を有しており、D3活性が増強された誘導体であることが期待され現在検討中である。又、今回1環類似化合物として10位にエキソメチレンを持たないモデル化合物を合成し1位と3位の水酸基のコンフォメーション解析を行ったところ、実際のA環とほぼ同様なコンフォメーションを有していることが判った。さらに5、6-エポキシ誘導体について同様な傾向がみられることが新たに判明した。
資源アクセス情報を利用したプログラム実行環境の移送方式

平成30年度は、平成29年度に確立した技術について、実際のアプリケーションを用いた評価を実施し、確立した技術の有効性を確認した。また、予定を前倒しし、計算機に跨る環境を対象に、APグループの移送内容を自動的に特定する技術の基本的な技術を確立した。なお、これらの研究成果について、3件の学会発表を行った。(1-a)移送内容を自動的に特定する技術、(1-b)実行停止時間を短縮する分割転送技術APが利用する主なソフトウェア資源であるプログラム、ファイル、プロセス間通信に加え、プロセス生成を監視する方法を検討し、システムコールライブラリ内にシステムコール監視機構を実装した。また、実際のアプリケーションとして、カーネルmakeを対象とし、評価を行った。評価の結果、提案手法では、実用的な時間で移送する移送内容を特定できることが分かった。また、ファイルへのアクセス頻度に着目して分割転送することで、実行提示時間の短縮が実現できることが分かった。複数の計算機に跨るAPグループが利用するソフトウェア資源と追跡し、移送内容を特定する技術を確立した。確立した手法では、socket通信のシステムコールをシステムコールライブラリとカーネル内で監視することで通信相手のAPを特定する。また、それらの情報をマスタサーバに集約し解析することで移送内容を特定する。疑似データを用いた評価では、実用的な時間で移送内容を特定できることが分かった。当初予定にしていた(1-a)移送内容を自動的に特定する技術と(1-b)実行停止時間を短縮する分割転送技術について、予定通り、実際のアプリケーションを用いた評価を実施し、有効性を示した。令和元年度は、平成30年度に引き続き、(2-a)APグループの移送内容を特定する技術について取り組む。また、(2-b) APグループを安全に再構築する技術について、技術を確立する。また、これらの研究成果について、2件以上の学会発表を行う。昨年度確立した複数計算機に跨る移送内容を特定する技術について、システムコールライブラリレベルのみでの実現を図る。移送元と移送先では、割り当てられる計算機の台数や、IPアドレスなどのネットワーク環境が異なる。このため、ネットワーク環境の差異を変換する方法を検討する。また、APグループの動作が他のAPへ影響を与えることを防ぐする方法を確立する。平成29年度は、主に、移送内容を自動的に特定する技術、および実行停止時間を短縮する技術について、基本的な技術を確立した。また、疑似データを用いた評価により、確立した技術に有効性を確認した。(1-a)移送内容を自動的に特定する技術APが利用する主なソフトウェア資源である。プログラム、ファイル、プロセス間通信である。本年度は、これらのアクセスを監視するユーザレベルで実現する方法を検討し、システムコールライブラリ内にシステムコール監視機構を実装した。また、ソフトウェア資源の共有関係に着目したソフトウェア資源の追跡機能について、これでの追跡アルゴリズムを改善し、大幅な高速化を実現できた。(1-b)実行停止時間を短縮する分割転送技術APの実行停止時間を短縮するため、移送内容を分割して転送技術について検討した。具体的には、ファイルの転送順序をファイルサイズやアクセス頻度に着目して変化させ、シミュレーションにより実行停止時間を評価した。この結果、アクセス頻度を用いてファイルの転送順序を制御することが実行停止時間の短縮に有効であることが分かった。当初予定して2つの技術について、予定通り、基本的な方式を確立できた。平成30年度は、平成29年度に引き続き、(1-a)移送内容を特定する技術、及び、実行停止時間を停止時間を短縮する分割転送技術について技術を確立する。また、実際のアプリケーションデータを用いて評価を行う。(1-a)移送内容を自動的に特定する技術主に、カーネルmake処理、Webサーバ処理を対象に、APを追跡する機能の性能評価を行う。具体的には、平成29年度に実現したシステムコール監視機能のオーバヘッドを改善し評価を行う。

(1-b)実行停止時間を短縮する分割転送技術主に、カーネルmake処理を対象に評価を行う。また、繰り返しアクセスされるファイルの再送抑制方法を検討し、実行停止時間を評価する。また、これらの研究成果について、2件以上の学会発表を行う。令和元年度は、平成30年度に引き続き、(2-a)APグループの移送内容を特定する技術について取り組む。また、(2-b) APグループを安全に再構築する技術について、技術を確立する。昨年度確立した複数計算機に跨る移送内容を特定する技術について、システムコールライブラリレベルのみでの実現を図る。移送元と移送先では、割り当てられる計算機の台数や、IPアドレスなどのネットワーク環境が異なる。このため、ネットワーク環境の差異を変換する方法を検討する。また、APグループの動作が他のAPへ影響を与えることを防ぐする方法を確立する。平成29年度に購入したパソコンは、予定より安価で購入できたため。残金の22373円は、次年度の助成金を合わせて、実験用パソコンの購入に使用する。軽微な乖離のため、次年度に繰り越した。