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EBウイルス陽性胃癌の発生におけるDNAメチル化の関与について

EBV陽性胃癌の発生におけるDNAメチル化異常の関与について検討を行った。既知の腫瘍関連遺伝子のDNAメチル化異常をEBV陽性胃癌と陰性コントロールについて、比較検討し、EBV陽性胃癌に有意にDNAメチル化が認められる遺伝子を検出した。また、新規メチル化遺伝子の検索を行い、EBV陽性胃癌において、特異的にDNAメチル化が検出される遺伝子を発見した。これらの結果から、DNAのメチル化異常がEBV陽性胃癌の発生に、非常に強く関与していることが証明された。1)EBウイルス陽性胃癌臨床検体およびEBウイルス陽性胃癌細胞株のDNAメチル化(1)EBウイルス陽性胃癌の臨床検体の検討EBウイルス陽性胃癌20例これに対応した陰性コントロール40例を対象に、腫瘍関連遺伝子のDNAメチル化をメチル化特異的PCR (MSP)により、検討した。EBV陽性胃癌に特異的に有意差を持って、メチル化が誘導されている遺伝子を同定しえた。(2)EBウイルス陽性胃癌細胞株の検討EBウイルス陽性胃癌細胞株として樹立されたSNU719ついても、同様にメチル化特異的PCR (MSP)により、DNAメチル化検討した。この細胞株においては、胃癌でDNAメチル化が報告されている多くの遺伝子がメチル化をうけており、EBウイルス陽性胃癌はDNAの高メチル化群であることが明らかとなった。2)EBウイルス陽性胃癌細胞株SNU719を用いた新規メチル化遺伝子の検出2)に対するクロマチン免疫沈降法を施行し、メチル化を受けたDNA断片の抽出を行った。このDNAをDNA chipに応用することで、1000遺伝子あまりもの候補遺伝子が検出された。この中には既に胃癌において、メチル化が証明されている遺伝子、他の悪性腫瘍でメチル化が確認されている遺伝子が多く、含まれており、これらの解析に加え、未知のメチル化遺伝子の同定も行う予定である。1) EBウイルス陽性胃癌臨床検体およびEBウイルス陽性胃癌細胞株のDNAメチル化EBウイルス陽性胃癌20例これに対応した陰性コントロール40例を対象に、腫瘍関連遺伝子のDNAメチル化をメチル化特異的PCR(MSP)で検討した。MINT2, 31, p14, p73, MGMTなどは、EBV陽性胃癌に特異的にメチル化されていることが分かった。EBウイルス陽性胃癌細胞株として樹立されたSNU719ついても、胃癌でDNAメチル化が報告されている多くの遺伝子がメチル化をうけており、EBウイルス陽性胃癌はDNAの高メチル化群であることが明らかとなった。2) EBウイルス陽性胃癌細胞株SNU719を用いた新規メチル化遺伝子の検出EBウイルス陽性胃癌より樹立された細胞株SNU719を用い、MBD2(methyl-binding protein2)に対するクロマチン免疫沈降法を施行し、メチル化を受けたDNA断片の抽出を行った。この中からEBV陽性胃癌特異的にメチル化を受けている遺伝子の同定に成功した。現在、脱メチル化剤処理による遺伝子発現の確認などを施行している。1)EBウイルス陽性胃癌臨床検体およびEBウイルス陽性胃癌細胞株のDNAメチル化(1)EBウイルス陽性胃癌の臨床検体の検討EBウイルス陽性胃癌25例これに対応した陰性コントロール50例を対象に、腫瘍関連遺伝子のDNAメチル化をメチル化特異的PCR(MSP)により、検討した。(2)EBウイルス陽性胃癌細胞株の検討EBウイルス陽性胃癌細胞株SNU719を用いて、網羅的なメチル化遺伝子検索をおこなった。MBD2 (methyl-binding protein2)に対するクロマチン免疫沈降法を施行し、メチル化を受けたDNA断片の抽出を行った。このうち、60遺伝子は腫瘍関連遺伝子であり、これらのうち19遺伝子についてMSPによる解析を行った。胃癌において、初めてDNAメチル化が証明された遺伝子を含まれており、(1)の臨床検体を用いて、EBV陽性胃癌に特異的にメチル化を受けている遺伝子を検索した。8遺伝子がEBV陽性胃癌群において、統計学的に有意にメチル化の頻度が高かった。脱メチル化剤などを投与により、これらの遺伝子の発現は回復し、検討したDNAメチル化が発現に関与していることが示唆された。以上の結果より、EBV陽性胃癌の発生におけるDNAメチル化の関与の重要性が証明された。
温度シグナルに対する植物細胞壁の応答機構

温度シグナルに対する植物細胞壁の応答機構を明らかにするため、アズキ及びイネ芽ばえを暗所1050°Cの温度範囲で生育させ、成長並びに細胞壁の特性を解析した。アズキ上胚軸の成長は30°Cで、またイネ幼葉鞘では40°Cで最適であった。この時、両器官の浸透圧は、成長速度の低い低温あるいは高温条件下でむしろ高かった。一方、細胞壁伸展性は、両器官とも、成長の最適温度において最も大きく、この温度から離れるにしたがって低下していた。したがって、生理的な温度範囲では、両器官の成長速度は浸透圧ではなく、細胞壁の物性によって規定されることが明らかになった。次に、細胞壁の物性を規定する構成成分の化学的特性を解析したところ、イネ幼葉鞘では、細胞壁多糖の厚みは成長速度の大きい40°Cで生育した幼葉鞘でむしろ大きかったが、ヘミセルロース性多糖類の平均分子量は最適温度下の幼葉鞘で最も小さく、この温度から離れるにしたがって増大していた。さらに、その主成分である(1→3),(1→4)-β-グルカンを分解する細胞壁酵素活性は、最適温度下の幼葉鞘で最も高かった。一方、アズキ上胚軸では、細胞壁の厚みやペクチン並びにヘミセルロースI画分の分子量には温度による明確な違いが見られなかった。しかし、ヘミセルロースII画分の平均分子量は最適温度下の上胚軸で最も小さく、その主成分であるキシログルカンの分解活性は最適温度下の上胚軸で最も高かった。以上の各細胞壁パラメータの間には有意な相関が認められた。すなわち、1050°Cの生理的な温度範囲で生育した植物芽ばえでは、(1→3),(1→4)-β-グルカナーゼあるいはキシログルカン分解酵素の活性変動によって両多糖の分子量に変化が起こり、その結果細胞壁伸展性が変化するために成長速度が調節されることが示された。本研究の目的は、植物が主な環境要因である温度シグナルに応じてどのように細胞壁の性質を変化させ、生理機能を調節しているかを解明することにある。そのために、温度要求性及び細胞壁構造が異なるアズキ並びにイネの芽ばえを様々な温度条件下で生育させ、成長速度、浸透圧、及び細胞壁の物性を測定した。両植物の芽ばえを暗所1050°Cの温度範囲で生育させたところ、アズキ上胚軸の成長速度は30°Cで、またイネ幼葉鞘の成長速度は40°Cで最も大きく、この最適温度から離れるにしたがって低下した。各温度で生育しているアズキ上胚軸及びイネ幼葉鞘から細胞液を調製し、その浸透圧を蒸気圧浸透圧計を用いて測定した。浸透圧は、成長速度の低い低温あるいは高温条件下でむしろ高く、これが成長を律速しているわけではないことが示された。一方、引っ張り試験機を用いて測定した細胞壁伸展性は、両器官とも、成長の最適温度において最も大きく、この温度から離れるにしたがって低下していた。成長速度と細胞壁伸展性との間には高い相関が見られた。各温度で数十数時間生育させた芽ばえを最適温度に移すと、細胞壁伸展性が増加して成長速度が高まったことから、温度条件による細胞壁伸展性の違いは代謝系の不可逆的な変化ではなく、その速度の違いに基づくことが示唆された。

以上の結果より、1050°Cの温度範囲では、アズキ上胚軸及びイネ幼葉鞘の成長速度は細胞壁の物性によって規定されており、細胞液の浸透圧は、温度に敏感な細胞壁代謝とあまり温度の影響を受けない浸透物質供給機構のバランスによって決まることが明らかになった。本研究の目的は、植物が主な環境要因である温度シグナルに対してどのように細胞壁の性質を変化させて応答するかを解明することにある。昨年度は、1050°Cの温度範囲で植物芽ばえの成長速度が細胞壁伸展性によって調節されていることを明らかにした。本年度は、特にイネ幼葉鞘を用い、細胞壁伸展性を決定する細胞壁多糖代謝に対する温度の影響を検討した。まず、暗所1050°Cの温度範囲で生育したイネ幼葉鞘の各細胞壁多糖のレベルを測定した。細胞壁多糖の単位長さ辺りのレベル、すなわち厚みは、成長速度の大きい40°Cで生育した幼葉鞘で最大であり、この最適温度から離れるにしたがって減少した。すなわち、この場合、細胞壁多糖の蓄積量は細胞壁伸展性を決める要因ではない。そこで、次に、もう一つの主要なパラメータである細胞壁多糖の分子サイズに着目した。各温度下で生育しているイネ幼葉鞘細胞壁からヘミセルロース性多糖類を抽出し、HPLCを用いてその分子量を調べたところ、平均分子量は最適温度下の幼葉鞘で最も小さく、この温度から離れるにしたがって増大していた。特に、最も高分子である(1→3),(1→4)-β-グルカンの分子量が生育温度に応じて変化した。そこでさらに、各幼葉鞘から細胞壁タンパク質を抽出し、(1→3),(1→4)-β-グルカナーゼ活性を測定した。活性は最適温度下の幼葉鞘で最も高く、この温度から離れるにしたがって低下した。ヘミセルロース性多糖類の平均分子量と細胞壁伸展性、またグルカナーゼ活性と伸展性との間には高い相関が見られた。以上のように、1050°Cの温度範囲で生育したイネ幼葉鞘では、グルカナーゼの活性変動によって(1→3),(1→4)-β-グルカンの分子量変化が起こり、その結果細胞壁伸展性が変化するために成長速度が調節されることが明らかになった。本研究の目的は、植物が、主な環境要因である温度シグナルに対して、どのように細胞壁の性質を変化させて応答するかを解明することにある。昨年度までの研究により、1050°Cの温度範囲での植物芽ばえの成長速度が細胞壁伸展性によって調節されていることが明らかになった。本年度は、双子葉植物であるアズキ上胚軸を用い、細胞壁伸展性を決定する細胞壁多糖代謝に対する温度の影響を検討した。まず、暗所1050°Cの温度範囲で生育したアズキ上胚軸の各細胞壁多糖のレベルを測定した。細胞壁多糖の単位長さ辺りのレベル、すなわち厚みには、温度による明確な違いが見られなかった。すなわち、アズキ上胚軸では、細胞壁多糖の蓄積量は細胞壁伸展性を決める要因ではない。各温度下で生育しているアズキ上胚軸細胞壁からペクチン、ヘミセルロースI、及び同II画分を調製し、HPLCを用いて各々の分子量を調べたところ、ペクチン並びにヘミセルロースI画分では温度の影響は認められなかったが、ヘミセルロースII画分の平均分子量は最適温度下の上胚軸で最も小さく、この温度から離れるにしたがって増大していた。そのような分子量の変化は、この画分の主成分であるキシログルカンの分子量変化に由来していた。そこでさらに、各上胚軸から細胞壁タンパク質を抽出し、キシログルカン加水分解酵素活性を測定した。活性は最適温度下の上胚軸で最も高く、この温度から離れるにしたがって低下した。キシログルカンの平均分子量と細胞壁伸展性、またキシログルカン分解活性と伸展性との間には高い相関が見られた。
美術館展示と鑑賞体験－大正期の「美術」鑑賞制度の変容に関する東西比較交渉研究

採用第三年目にあたる平成28年度には、前期にはオランダのアムステルダム大学人文学部美術史学科においてとくに19世紀以降のオランダにおけるインドネシア美術研究と植民地政策の関連について調査研究を行った。これを踏まえ、後期にはこれまでの研究を博士学位請求論文「『展示不可能なもの』の展示カール・ヴィートのアジア美術研究における美術史学と人類学」にまとめ、東京大学総合文化研究科に提出した。本論文はドイツの美術史家カール・ヴィート(Karl With, 1891-1980)が1910年代から1920年代初頭にかけて取り組んだアジア美術研究を対象とし、その美術史学的方法論と美術館展示における実践の特質を分析するものである。1913(大正2)年にヴィートが日本で行った仏教彫刻研究を手がかりに、美術様式論や仏像写真を介した東西美術史学の学術交差を明らかにするとともに、オランダにおける調査を踏まえ、ヴィートのインドネシア美術研究において人類学や考古学などの隣接諸領域の視点から美術史学的方法論の再構築が試みられていく過程を明らかにした。とくに、1930年代にインドネシアが欧米の観光地化が進む過程でイメージ伝播装置として機能したことが1970年代以降の文化人類学の立場から指摘されてきたグレゴール・クラウゼによるバリ写真については、その初版本編集者としてのヴィートの役割を再考しつつ、異文化の美術研究と観光産業、あるいは植民地の文化保護政策と芸術研究が孕む矛盾がどのように生成されたかを明らかにした。これらの矛盾を踏まえてヴィートが、岡倉天心らによるボストン美術館の仏像展示のヨーロッパへの影響を相対化しつつ、アジアの仏教美術という本質的に西洋美術と異なる美術を西欧観衆に向けて提示するための実験的試みとして、文化人類学的視点と美術史学的視点を融合させた美術館展示を試みていたことを明らかにした。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.1920年代の西欧における日本・東洋美術の受容研究として、ドイツ人美術史家カール・ヴィートのオランダでの活動、特にドイツ人銀行家エドアルト・フォン・デア・ハイト男爵の美術コレクションとの関わりに焦点を当て調査研究を行った。オランダ王立図書館、国立美術資料センター、アムステルダム大学附属図書館、オランダ国立美術館附属図書室などで行った資料調査に基づき、これまでほとんど認知されていなかったがオランダ国内初の東洋美術専門の美術館施設として歴史的意義のある、オランダ東洋美術館(通称ペトルッチ美術館、後年イ・ユェン美術館に改称)について、その成立過程を明らかにするとともに、ヴィートによる展示構成の分析を行った。その結果、「東洋と西洋の融合」という理想が美術館設立の思想的背景としてあったこと、ヴィートの東洋美術(特に仏教彫刻)に対するアプローチの中心に美術様式論があったことなどを明らかにした。この研究結果を論文にまとめ、Netherlands Yearbook for history of Art第65号に投稿し、受理された。2.美術史学における比較交渉研究の方法論について、従来の方法を批判的に検討し、単純な文化比較ではなく、多視点的・双方向的な視野に立った文化交渉の研究手法について模索・考察し、国際美術史コンソーシアム主催第12回エコール・ド・プランタンおよびジャポニスム学会賞受賞記念講演にて口頭発表した。3.研究代表者が2013年に発表した論文「伝統と近代のはざまでー美術史家カール・ヴィートの日本滞在と『日本の仏教彫刻』」が第二回ジャポニスム学会奨励賞を受賞した。1.日本の明治末期から大正時代にあたる1910年代から1920年代の日本美術を介在した東西文化交渉について、ドイツ人美術史家カール・ヴィートがアムステルダムで実践した仏教美術展示について、筑波大学にて口頭発表を行った。本発表ではとくに、ヴィートの日本美術論が、大正末期から昭和初期の日本の仏教彫刻研究者たちにすでに密かに受容されていた可能性を指摘した。2.筑波大学とベルリン自由大学の共同研究(筑波-DAADプロジェクト)「伝統と近代の再構築」(代表:筑波大学平石典子准教授)に参加し、ベルリン自由大学で開催されたワークショップで口頭発表を行うとともに、論集に寄稿した。3.カール・ヴィートが1929年から1932年に考案した新しいケルン美術工芸博物館の常設展示「目的と形体、色彩と装飾」について、オーストラリア文化人類学会の国際年次大会で口頭発表を行った。「機能主義」の観点を導入した本展示の構想が、ヴィートが上述のアムステルダムでの仏教美術展示で提唱していた「展示における美術史的視点と文化史的視点の統合」という発想をさらに展開させたものであることを示した。また、異文化理解の促進を目指したこのような執筆活動・展示行為もまた、欧米における観光産業に内包される植民地主義的文化観の保存と無関係でいられないことに、ヴィート自身が自覚的であったことを指摘した。セッションのディスカッションを通じて、ヴィートの当時の展示構想の基盤となる学術的立場が、ドイツにおけるそれまでの民族学から一線を画しており、その後アメリカで発展することになる萌芽期の文化人類学的視点にむしろ共鳴していたのではないか、という新たな仮説を得た。日本の大正期・西洋の20世紀初頭における美術鑑賞制度の変容に関する東西比較交渉研究として、ドイツ人美術史家カール・ヴィートの仏教美術研究とその展示について、さらに考察を深め研究を進展させることができた。

昨年度末に初稿が受理されていたオランダ学術雑誌Nethelarnds Yearbook for History of Art投稿論文では、ヴィートの1920年代のアムステルダムでの仏教彫刻展示を取り上げたが、口頭発表等で得たフィードバックをもとに、今年度に入ってからオランダ国内のアーカイヴ等でさらなる追加調査を行い、この事例を岡倉覚三らの影響下で完成したアメリカのボストン美術館における展示や、同時期のオランダ・ドイツにおける公的美術館の展示と比較し、岡倉らの展示をひとつの参照モデルとして、欧州各地の美術館で様々な試行がなされていたことを示すことができた。また、同時代の欧米における日本美術研究において重要な情報伝達媒体として機能していた美術雑誌『国華』の英語版を実見する機会を得るなど、欧州における日本美術史の言説受容にかんして充実した資料調査を行うことができた。さらに、オーストラリア文化人類学会で発表の機会を得たことで、これまで美術史学の立場から進めてきた本研究を、文化人類学の視点からも考察するための具体的な足がかりを得ることができた。これは、今後本研究をより複合的な視点から進めていく上で重要な契機となるだろう。採用第三年目にあたる平成28年度には、前期にはオランダのアムステルダム大学人文学部美術史学科においてとくに19世紀以降のオランダにおけるインドネシア美術研究と植民地政策の関連について調査研究を行った。これを踏まえ、後期にはこれまでの研究を博士学位請求論文「『展示不可能なもの』の展示カール・ヴィートのアジア美術研究における美術史学と人類学」にまとめ、東京大学総合文化研究科に提出した。本論文はドイツの美術史家カール・ヴィート(Karl With, 1891-1980)が1910年代から1920年代初頭にかけて取り組んだアジア美術研究を対象とし、その美術史学的方法論と美術館展示における実践の特質を分析するものである。1913(大正2)年にヴィートが日本で行った仏教彫刻研究を手がかりに、美術様式論や仏像写真を介した東西美術史学の学術交差を明らかにするとともに、オランダにおける調査を踏まえ、ヴィートのインドネシア美術研究において人類学や考古学などの隣接諸領域の視点から美術史学的方法論の再構築が試みられていく過程を明らかにした。とくに、1930年代にインドネシアが欧米の観光地化が進む過程でイメージ伝播装置として機能したことが1970年代以降の文化人類学の立場から指摘されてきたグレゴール・クラウゼによるバリ写真については、その初版本編集者としてのヴィートの役割を再考しつつ、異文化の美術研究と観光産業、あるいは植民地の文化保護政策と芸術研究が孕む矛盾がどのように生成されたかを明らかにした。これらの矛盾を踏まえてヴィートが、岡倉天心らによるボストン美術館の仏像展示のヨーロッパへの影響を相対化しつつ、アジアの仏教美術という本質的に西洋美術と異なる美術を西欧観衆に向けて提示するための実験的試みとして、文化人類学的視点と美術史学的視点を融合させた美術館展示を試みていたことを明らかにした。大正期の美術鑑賞制度の変容に関する東西比較交渉研究の端緒として、大正初期に来日したドイツ人美術史家カール・ヴィートが1920年代初頭(すなわち日本の大正中期にあたる)にオランダで実践した仏教彫刻の展示について、オランダ国内のアーカイヴ等で資料調査を行い、新資料を発見することができた。
探索的データ解析のための視覚的プログラミング環境の開発

情報科学において、“視覚化"という概念は最も有効なものの一つである。探索的データ解析においもても、単にデータを“視覚化"するだけではなく、解析の過程をも“視覚化"が可能ならばデータに内在する意味のある情報を抽出するために、極めて有効である。本研究は、このようなデータの視覚化と解析過程の視覚化の両方の機能をもつ視覚化プログラミング環境(Visual Promramming Environment)の構築を目指したものである。このような環境を用いることにより、解析手法を追加することや、たの手法に変更することおよびその結果を洞察することなどが、容易に実行可能となった。また,データ解析の初心者に対して,視覚的操作環境は、データ解析に関する知識データベースを付加することにより、有効に機能することが確認された。本研究プロジェクトにおいて、視覚的プログラミング環境のプロトタイプを作成し、ワークステーション上にTcl/Tkを用いて実装を試みたものである。特に、研究過程において、視覚的プログラミング環境に適したハードウェア・ソフトウェアの検討、有効性の評価、実用化への問題点などを検討し、広く視覚的プログラミング環境の実現についてのモデルケースとなることを目指したものである。本研究課題では、探索的にデータを解析するための多くの方法を視覚的プログラミング環境の概念を利用したシステムにより統一化することを目的とした。研究期間中に、既に試作が完成している視覚的操作環境によるデータ解析システムを実用化するとともに、既存の探索的データ解析の手法および研究分担者がそれぞれ独自に開発した手法を本システムに付加する予定である。本年度の研究成果として、以下の4点が挙げられる。・対象とするデータの構造および解析目的を整理・分類し、典型的な解析戦略を検討した。・現存の小規模試作システムを評価・検討し、問題点を明確にした。・ニューラルネットワークを利用したクラスタリングをはじめ、いくつかの新しいデータ解析手法を開発した。・カラーグラフィクス・ワークステーション上およびパーソナルコンピュータ上で、本システムのための計算機環境の構築に着手した。以上の成果を踏まえて、平成8年度以降では、システムの実用化を目指して、研究を推進する。本研究課題では、探索的データを解析するための多くの方法を視覚的プログラミング環境の概念を利用したシステムにより統一化することを目的とした。本年度の研究成果として、以下の6点が挙げられる。1.データの保存形式を設計した。3.Javaを利用し、ネットワーク対応のシステムを別に試作した。5.クラスタリングを中心に、いくつかの新しいデータ解析手法を開発した。6.カラーグラフィクス・ワークステーション上およびパーソナルコンピューター上で、本システムのための計算機環境を構築した。以上の成果を踏まえて、平成9年度では、システムの最終的な実用化を目指して、研究を推進する。本研究の最終年度として、視覚的操作環境によるデータ解析システムの完成と関連研究のまとめを実施した。1.データ解析システムにおける視覚的操作環境の設計2.探索的データ解析手法としてのクラスタリングモデルの開発3.一般化多変量線形モデルなどの検証的データ解析手法の評価4.ラフ理論を応用した知的データ解析5.分散処理手法によるアルゴリズムの高速化6.視覚的データ解析システムの試作特に、「視覚的データ解析システム」の作成環境として、これまでC言語を利用していたが、本年度、システム全体をTcl/Tkで書き直した。これにより、標準的なユーザーインタフェース部の記述が不必要になり分かりやすいデータ構造を有するシステムに生まれ変わった。さらに、これらの成果を研究成果報告書にまとめた。
球面収差補正電顕を用いたナノ鉱物の原子状態精密解析と核種移行挙動の解明

本研究課題は、地球表層に普遍的に存在する鉱物ナノ粒子の特性を理解するために、最先端の高分解能電子顕微鏡を用いて原子スケールでナノ粒子の分析を行った。鉄酸化物、CeO2ナノ粒子のSTEM分析によって配位不飽和な表面原子が観察された。また、環境に普遍的に存在する微生物とナノ粒子の相互作用を調べ、biogenicがナノ粒子の特徴的な結晶構造、またナノ粒子が微生物の代謝に与える影響を微生物放出物の変化と内部タンパク質の発現によって解析した。さらに微生物放出物はナノ粒子の表面を覆うことで凝集挙動に影響を与え、表面電荷を中性にするにもかかわらず立体斥力の形成によって凝集を抑制することが明らかになった。本年度は全希土類(REE)存在下における微生由来ナノ粒子の生成機構および元素分配を含めた微生物由来ナノ粒子の結晶化学的性質を理解することを目的とした。酵母2.0 g/Lに対して全REE3+含有溶液(総濃度85 μM, REE=La-Lu、初期pH 35)の収着実験を室温で行った。溶液分析は誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)、固相分析は走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて行った。さらに無機的な合成した希土類リン酸塩の鉱物相および結晶形態の比較を行った。また生物細胞表面の模擬物質(CMC, CP)をテンプレートとした無機的な生体鉱物化モデル実験を行い官能基が粒子生成に与える影響を評価した。全pH領域において酵母細胞表面に全REE含有リン酸塩が生成し、pH 3で粒径100 nm針状のrhabdophane、pH 4-5では粒径数10 nmの球状の非晶質ナノ粒子が同定された。無機的に合成されたREEリン酸塩は球状のrhabdophane構造を保持し、微生物由来ナノ粒子の結晶性および結晶形態は無機的に生成したものとは異なることが分かった。一般的に微生物細胞表面に存在するリン酸ジエステル基はpKa=3.4と低いことから[3]、生成ナノ粒子の結晶性のpH依存性は細胞表面に静電吸着したREE3+が核となり結晶成長することに起因すると考えられる。官能基含有模擬物質を用いた実験においても非晶質リン酸塩ナノ粒子の不均質核生成が確認され、吸着によって結晶化が阻害されることが分かった。pH 4, 5ではプロトン解離した官能基数の増加により結晶生成サイトが増加し、粒径の小さいナノ粒子がpH3の系よりも多く析出したと考えられる。以上より、生体鉱物化反応において微生物細胞表面は、反応場としての役割だけでなく生成粒子の結晶性および粒径を支配していることが示唆された。地球表層に普遍的に存在するナノ鉱物、「コロイド」は、低溶解度の有害金属を吸着・取り込んで遠隔へ拡散させる要因の一つであり、その性質、挙動を正確に理解する必要がある。本研究は、1遷移金属酸化物ナノ粒子(鉄酸化物ナノ粒子)と非組成元素(d、fブロック元素)の相互作用、サブÅ電子プローブを用いた共沈生成ナノ粒子の原子状態解析による特性評価、2模擬堆積物カラムを用いて地球化学的パラメータ制御されたナノ粒子通過実験を行い、コロイド(+核種)の移行挙動特性を定量化、さらに3ナノ鉱物粒子の性質、移行特性を組み込んだコロイドを媒介とした一次元核種移行モデルの再構築を目的としている。これまでに、-7 nmと-40 nmのヘマタイトナノ粒子サイズ制御合成法を確立し、その比表面積、ゼータポテンシャル、形状、構造、という基本物理特性を測定し、fブロック元素の中で、アクチナイド元素の代替元素、また核分裂核種の安定同位体元素になっているランタノイド系列LaからLuの吸着実験を行った。7 nmの分配傾向において、上に凸のテトラド効果が含まれており、セリウムの正の異常が見られた。分配傾向は、生成物と反応物のテトラド効果の大きさの違いが反映される。テトラド効果はf電子の電子反発によって生成しており、この電子反発は共有結合性の結合を作り電子雲を拡大することによって小さくなる。そのため、REEは水和状態よりも共有結合的にヘマタイトに吸着していることが示唆された。REEパターンからは軽・中希土類での優先的な吸着がおこり、さらに10 nm以下の粒径の粒子では、軽・中希土類の優先的な吸着が40 nmよりも1.10-1.23倍大きくなることが明らかになった。本研究課題では、地球表層に普遍的に存在する鉱物ナノ粒子の特性を理解するために、最先端の高分解能電子顕微鏡を用いて原子スケールでナノ粒子の分析をおこなった。電子顕微鏡はダブル球面収差補正走査透過型電子顕微鏡を用いてプローブサイズは1ナノメートル以下のものを使った。研究期間全体では無機的に合成した鉄酸化物、市販のCeO2

ナノ粒子の表面をSTEM点分析し、CeO2ナノ粒子の表面は3価が存在することを明らかにした。無機的な合成のみならず、微生物が生成する希土類リン酸塩ナノ粒子などbiogenicなナノ粒子特性を顕微解析、他のバルク分析から明らかにした。一方で天然環境中でナノ粒子と微生物が相互に関係していることを考慮し、ナノ粒子が微生物に与える影響を調べたところ、ナノ粒子存在下では放出有機物の変化が見られるとともに、微生物内部でEno2pの発現がみられたことから、ナノ粒子は微生物の代謝へ影響を与えていることが分かった。さらに微生物放出物は表面電位を中性付近に変化させるにもかかわらず凝集挙動が抑制された。これは放出有機物がナノ粒子表面に吸着することによって形成される立体斥力によるものと考えられた。本研究課題の遂行によって無機ナノ結晶が微生物と関わりながら表層環境中で果たしている役割について重要な過程が解明された。環境物質科学微生物によるナノ結晶化作用を解明できた。これまでにサイズ制御ナノ粒子合成法の確立、吸着実験まで終えることができ、そのデータに対する解釈もある程度レベルまで達成することができた。電子顕微鏡の適用に関しては予定通り行ってきているが、合成されたナノ粒子の安定性が不十分であるため単原子像観察までいっていない。しかしながら、ナノ粒子の基礎物理化学的特性、TEM観察まで達成しているので、本年度の目標はおおむね達成していると考えられる。論文掲載も順調に行ってきていることから、順調に進展していると考えている。今後は原子レベル電子顕微鏡の解像度を上げて単原子マッピングを目指す。平行して実験室レベルの吸着、脱着反応の解明も行い、原子スケールでの反応機構解明を開拓する。今後の研究推進に関しては、実験計画通りに行う予定である。これまでに得られたナノ粒子の基礎物性評価・吸着実験結果に基づき、追加の吸着実験、脱着実験、そして共沈実験を進める。球面収差補正透過電子顕微鏡を用いた原子レベル観察も引き続き行うが、それに加えてナノ粒子間の反応特性をその場TEM観察で行うシステムを考える。端数の発生があり、それを無理に使わなかったため。次年度予算に組み込んで効率的に利用する。該当なし
有用二次代謝産物の細胞外漏出および連続生産を可能とする植物毛状根の培養

本研究では,有用物質を細胞外に漏出回収する連続生産型バイオリアクターの開発を目的とし培地循環型バイオリアクターを用い,種々の条件下で赤ビ-ト毛状根を培養し以下の知見を得た送液ポンプは,本リアクターにおいて培地を循環するために購入した.1.培地循環型バイオリアクターは,増殖カラムと酸素富化槽からなり,増殖カラム内では毛状根を固定しカラム内の入口から出口方向に培養液を流すことによって増殖させる.一方,酸素富化槽では,空気を通気し攪拌することで槽内部における培養液の溶存酸素を,一定に保ちカラム内に供給する.本バイオリアクターを用いカラム内空塔速度を種々変化させ培養を行なったところ空塔速度の上昇とともに細胞増殖速度が向上した.さらに,カラム内での酸素移動の解析により培養液(液)と毛状根(固)間に存在する境膜で酸素移動律速となり細胞増殖が支配されていることが明らかになった.2.培地循環型バイオリアクターで高密度培養を行なった際にも,増殖カラム内において毛状根の酸素摂取により溶存酸素の濃度勾配が生じ,カラム内培養液入口では溶存酸素が十分に存在するため細胞増殖が行われ,培養液出口付近では溶存酸素がゼロ(酸素飢餓状態)となり色素を細胞内から連続的に漏出することを見出した.さらに,高分子吸着樹脂を用いた本リアクター中の漏出色素をインラインで吸着回収することができた.3.細胞増殖および色素漏出・回収を伴う赤ビ-ト毛状根の高密度培養を試みたところ,培養液の空塔速度2.7m/h,培養期間674hにおいて,細胞増殖速度が6.7g/(m^3・h),色素生産速度が8.1×10^<-3>g/(m^3・h)となり,培地循環型バイオリアクターで連続かつ長期的に二次代謝産物生産を行えることが明らかとなった.本研究では,有用物質を細胞外に漏出回収する連続生産型バイオリアクターの開発を目的とし培地循環型バイオリアクターを用い,種々の条件下で赤ビ-ト毛状根を培養し以下の知見を得た送液ポンプは,本リアクターにおいて培地を循環するために購入した.1.培地循環型バイオリアクターは,増殖カラムと酸素富化槽からなり,増殖カラム内では毛状根を固定しカラム内の入口から出口方向に培養液を流すことによって増殖させる.一方,酸素富化槽では,空気を通気し攪拌することで槽内部における培養液の溶存酸素を,一定に保ちカラム内に供給する.本バイオリアクターを用いカラム内空塔速度を種々変化させ培養を行なったところ空塔速度の上昇とともに細胞増殖速度が向上した.さらに,カラム内での酸素移動の解析により培養液(液)と毛状根(固)間に存在する境膜で酸素移動律速となり細胞増殖が支配されていることが明らかになった.2.培地循環型バイオリアクターで高密度培養を行なった際にも,増殖カラム内において毛状根の酸素摂取により溶存酸素の濃度勾配が生じ,カラム内培養液入口では溶存酸素が十分に存在するため細胞増殖が行われ,培養液出口付近では溶存酸素がゼロ(酸素飢餓状態)となり色素を細胞内から連続的に漏出することを見出した.さらに,高分子吸着樹脂を用いた本リアクター中の漏出色素をインラインで吸着回収することができた.3.細胞増殖および色素漏出・回収を伴う赤ビ-ト毛状根の高密度培養を試みたところ,培養液の空塔速度2.7m/h,培養期間674hにおいて,細胞増殖速度が6.7g/(m^3・h),色素生産速度が8.1×10^<-3>g/(m^3・h)となり,培地循環型バイオリアクターで連続かつ長期的に二次代謝産物生産を行えることが明らかとなった.
コバルト酸化物熱電体の電荷・スピン・軌道の仕組みの解明と制御

核磁気共鳴(NMR)は電子の内部自由度である電荷・スピン・軌道の情報を直接知ることのできる極めて有効な手法である。そこで、熱電材料として注目されているCo酸化物において、^<59>Co核種のNMR測定を行うことにより3つの自由度の情報を引き出し、熱電特性に与えるこれらの寄与の解明を行う。さらに、得られた知見をもとにして、これらの自由度を価数、スピン状態、系の次元性により制御し、熱電材料の設計指針を得る。NMR周波数スペクトルと核スピン-格子緩和率(T)の温度依存性を測定した。NMR周波数スペクトルの角度依存性から内部磁場の大きさと向きを決定することができた。また、ナイトシフトの温度依存性から磁気相互作用の種類を特定した。一方、T_1は磁気秩序の形成される温度よりもかなり高温から発達することがわかり、幾何学的フラストレーション効果に起因する特徴的な振る舞いを観測した。2. Ca_3Co_4O_9の単結晶育成および酸素量を変化させた多結晶試料の作製窒素、酸素雰囲気で熱処理あるいは急冷を行うことにより、酸素量を制御した試料の合成に成功した。酸素量の変化は、格子定数およびヨードメトリーを用いた酸化還元滴定実験により化学的に決定し、熱処理条件により酸素量が変化していることを確認した。共鳴周波数fの外部磁場依存性を測定することにより、磁気相互作用を明らかにできた。また、酸素量の異なる試料を用いた系統的な研究により、伝導を担うCoO_2面の局所磁性を検知することに成功し、キャリア量に従い、局在・遍歴電子の割合および局所磁性が変化することを見出した。本研究では1-3次元構造を有する系を対象とし、^<59>Co核種の核磁気共鳴(NMR)測定、輸送特性測定、磁化測定、光電子分光測定により、電荷・スピン・軌道の自由度の情報を引き出し、これらに基づき電子物性の発現機構の解明と制御に取り組んだ。NMR測定によりCa_3Co_2O_6のスピンダイナミクスを調べ、スピンの秩序化の過程を明らかにした。また、Ca_3Co_2O_6とSr_6Co_5O_<15>にナノ構造化を施すことにより電気特性と熱特性を独立に制御することに成功し、熱電材料としての新たな設計指針を提案した。スピン液体物質Sr_3PtNiO_6のPtおよびNiの価数とスピン状態を決定し、電子の内部自由度に関する知見からスピン液体の発現機構に迫った。さらに、カルシウムフェライト型Ca_<1-x>Na_xCo_2O_4ではスピンブロッケード効果の存在を見出した。熱電体Ca_3Co_4O_9では伝導を担う単一CoサイトからなるCoO_2面にcoherent/incoherentな性質を有する電子が共存し、これらが大きな熱電能に起因することを明らかにした。また、Ba_2Co_9O_<14>では陽イオン発生という特異な機構により強磁性が発現することを見出した。3.3次元系R_<0.3>Sr<0.7>CoO_<3-δ>(R:希土類元素)構造の乱れとキャリア量を独立に制御することに成功し、これらと電子物性の関係を報告した。特に、構造の乱れとキャリア自由度に大きな影響を与え、熱電能の符号が変化した。
脳神経外科患者の頭蓋内圧に及ぼす看護ケアの検討―クリティカルケア技術の確立―

本研究は,脳室ドレナージまたは脳糟ドレナージ挿入中の患者に対して,看護ケアの方法別に頭蓋内圧の変化を明らかにすることを目的とした。その看護ケアとは便秘時に排便を促す看護ケアと気管内吸引、リハビリテーションである。排便を促す看護ケアは便秘時(3日間排便がない状態)にケアを実施し、それぞれのケア時に頭蓋内圧を測定する。それは腹部マッサージと腰背部温罨法、グリセリン浣腸、摘便の4方法で、リハビリテーションはマッサージと四肢の自動・他動運動である。対象者は脳神経外科手術後で脳室ドレナージ脳糟ドレナージを挿入中の患者で研究に同意得られた人とした。方法は、頭蓋内圧をベントリックス・カテーテルを使用して,ベントリックスモニターで自動測定する。看護ケア前をコントロールとして頭蓋内圧を測定し、比較を行った。研究に同意の得られた患者は7名であった。その結果、頭蓋内圧正常値で安定していた患者は腹部マッサージと腰背部温罨法では、ケアの前後で頭蓋内圧の変化はほとんど変化なかった。グリセリン浣腸時は平均15mmHgの上昇があったがすぐにコントロール値に低下した。摘便時は20から30mmHgの上昇であった。次にリハビリテーションは3名の患者から同意が得られた。ROM運動では頭蓋内圧の変化はあまりなかったが、腹部を圧迫するような股関節の屈曲進展運動時には20から30mmHgの上昇であった。しかし、運動を中止するとすぐにコントロール時の値に戻った。リハビリテーションを早期から行うにはこのモニタリングシステムは有効と思われるがもっと症例数が必要である。また、今回の対象者はほとんどが正常値に近い頭蓋内圧であったため、オートレギュレーション機構が機能していたと考えられる。以上より排便ケアでは摘便が最も頭蓋内圧が上昇し、次に浣腸であった。腹部マッサージ、腰背部温罨法は頭蓋内圧の著しい上昇はないことがわかった。今後も症例を積み重ねて、根拠に基づいた看護実践につなげてゆきたいと考えている。「脳室ドレナージまたは脳糟ドレナージ挿入中の患者に対する看護ケア実施中の頭蓋内圧を測定し、看護ケアの方法別による頭蓋内圧の変化を明らかにする」という目的で研究フィールドとして新たに神戸市中央市民病院を開拓した。ドレナージ挿入中の脳外科患者は、3病棟に入院することがあり、それら3病棟の看護者に説明を行い看護ケアの方法を統一したり、特定の看護者を決定し、研究協力が得られることになった。その中で、臨床現場の疑問として、「リハビリテーション(以下リハビリとする)は早期であればあるほど良いといわれているが本当に脳圧が亢進しないか不安でなかなか実施できない状況である」という疑問があった。これに関して根拠を得るため、リハビリ時の脳圧についても検討した。文献検索の結果、海外ではROM運動実施時に脳圧は亢進しないことが1件のみ報告されているが、その他のマッサージなどに関するものはなく、リハビリ時の脳圧測定も行うこととした。それにともない研究計画の修正を行った。また、研究参加を求める説明文書および同意書を作成し、患者あるいは代諾者に対する説明は看護者が行うことで、医師の理解も得られ研究計画に着手することができた。看護ケアとしては、1.リハビリを促す看護ケア2.気管内吸引時3.排便を促す看護ケア以上の3点に焦点を当て、1のリハビリ内容は具体的に決定した。現在、研究参加者の同意が得られ、データ収集を開始しコントロール群として1日を通して記録をとることができ、事例を積み重ねているところである。

以上より排便ケアでは摘便が最も頭蓋内圧が上昇し、次に浣腸であった。腹部マッサージ、腰背部温罨法は頭蓋内圧の著しい上昇はないことがわかった。今後も症例を積み重ねて、根拠に基づいた看護実践につなげてゆきたいと考えている。「脳室ドレナージまたは脳糟ドレナージ挿入中の患者に対する看護ケア実施中の頭蓋内圧(Intracranial Pressure:以下ICP)を測定し、看護ケアの方法別によるICPの変化を明らかにする」という目的で研究フィールドとして神戸市中央市民病院を開拓していたが、当該施設では予想より本年度は年間事例が大変少なく思ったようなデータが得られなかった。その2事例の結果:1)リハビリ実施時、ICPの変化はなかった。これは2事例とも患者の表情に変化がみられなかったことと関係しているかもしてないが判断にはデータが少なすぎる。2)排便ケアにおいては1例で本研究で定義した便秘状態ではなかったが座薬を挿入し排便が見られた。ICPは通常1020mmHgで推移、挿入時には変化なく、4回6080mmHgに上昇した。1回の上昇時間は1秒以内で、努責に一致し一瞬のみであった。今回の事例は努責時にやや頭を前屈させているようにもみえたため体位変換時のICPも計測することを目的として研究計画の修正を行った。体位に関連した文献では頭の位置とICPとの関連が1報のみ報告されているが体位変換における連続的なICP測定はなかった。脳外科患者はドレナージが挿入されている時は安静となりやすいが,リハビリと関連させたエビデンスが必要であると考えた。3)気管内吸引時のケアは挿管状態ではなかったため、また吸引を必要としていなかったため実施していない。新たに研究フィールドとして西神戸医療センターを開拓した。ドレナージ挿入中の脳外科患者は、2病棟に入院することがあり、それら2病棟の看護者に説明を行い看護ケアの方法を統一したり、特定の看護者を決定し、研究協力が得られることになった。また、低体温療法を行っている施設で手浴と足浴を実施し、ICPを計測したところ上昇も低下も無かったという報告がなされた。しかし、手浴と足浴が低体温療法の患者に必要であったか疑問が残る。看護の領域にもEBNが求められており、他職種も納得できるエビデンスを早急に発見し、クリティカルケア技術を確立したいと考えている。脳室ドレナージまたは脳糟ドレナージ挿入中の患者に対する看護ケア実施中の頭蓋内圧を測定し、看護ケアの方法別による圧変化を明らかにする研究を実施した。その看護ケアとは、便秘時に排便を促す看護ケアとリハビリテーション、気管内吸引である。排便を促す看護ケアは腹部マッサージ、腰背部温罨法、グリセリン洗腸、摘便の4方法で、リハビリテーションはマッサージと四肢の他動・自動運動である。脳神経外科手術後で脳室ドレナージまたは脳糟ドルナージ挿入中の患者に対して便秘時(3日間排便がない状態)に排便を促す看護ケァを実施した。それぞれ4方法の看護ヶア実施中の患者の頭蓋内圧をベントリックス・カテーテルを使用して、ベントリックスモニターで自動測定を行い、自然排便または緩下剤投与にて排便の見られた時をコントロールとして頭蓋内圧を測定し、比較を行った。研究に同意の得られた対象は7名であった。その結果、頭蓋内圧が正常値で安定していた患者では腹部マッサージ、腰背部温罨法は頭蓋内圧のほとんど上昇はなかった。
線形および非線形要素を含む閉ループシステムの同定と適応補償に関する研究

本研究のテーマは、非線形要素を含む閉ループ系の同定と非線形性の適応補償であり、主に2つの非線形対象について取り組んだ。一つはOFDM通信システムの送信設備における高出力増幅器(HPA)の飽和非線形特性とメモリ特性の適応補償法であり、もう一つは非線形ヒステリシス特性をもつMRダンパの適応補償法である。OFDM通信の伝送品質の劣化を防止するためのHPAの線形化補償に関しては、これまでいくつかのプレディストーション法が提案されたが、代表的な参照テーブル方式(LUT)はメモリ容量が大きく、ダイナミクス(メモリ)による線形歪みが考慮されていないなどの問題があった。また、線形メモリをもつHPAに対して、Volterra級数モデル(VSM)に基づく手法などが提案されたが、実時間で実行することがかなり難しい。本研究では、従来法の問題点を解決するために、線形ダイナミクスを考慮したHPAをブロック指向モデルで記述し、適応同定、適応制御、適応信号処理の立場から、低計算量と実時間で実行できるHPAの同定法と適応補償法を開発することに成功した。モデルマッチングによるHPAの線形ダイナミクスと非線形特性を直接適応的に制御する補償法と、HPAの逆システムを同定することによるHPAのプレディストータ(歪み補償器)を構成した補償法を提案した。アルゴリズムを実装化するには、ローカルモデリングによる線形化補償法を開発し、従来のLUT法の性能を格段に改善することも可能となった。さらに電力効率を考慮した手法についても新たな適応的な最適化手法を開発した。また、MRダンパについては、内部状態変数を導入した線形化パラメータモデルを開発し、非線形適応観測器を併用した適応同定アルゴリズムを開発した。平成16年11月から平成17年3月までの約5ヶ月の間、OFDMシステムにおける非線形増幅器の歪み補償を目的とした適応線形化補償器の実現方法に関して研究を行った。未知の非線形増幅器を静的な非線形要素の前後にダイナミクスをもつ線形要素が接続した一般化モデル(Wiener-Hammerstein Model : WHM)で表し、このモデルで表現される非線形増幅器を補償対象として、本研究で開発した適応補償アルゴリズムの有効性を評価した。提案法の基本は、モデルマッチングにより非線形増幅器の非線形歪みを直接適応制御により線形化補償を実現する新しいアプローチを提案した。具体的な成果は以下の通りである。(1)非線形増幅器の入出力間の全体特性を、ベースバンドにおいてメモリ付きべき級数モデル(以下ではPower Series Model With Memory : PSMWMという)で近似表現することにより、理想的な線形特性にモデルマッチングさせるように非線形増幅器への補償入力をオンラインで決定するアルゴリズムを与え,非線形増幅器に対するプレディストータ(Predistorter)を直接構成する方法を与え、従来法と比較してOBO特性が優れていることを明らかにした。(2)地上波ディジタル放送のパラメータを用いた数値シミュレーションにより、Volterra級数モデルとPSMWMで非線形増幅器の逆モデルを同定する手法との比較を通して適応線形化補償器の性能評価を行った。提案法は非線形増幅器による帯域外電力漏れを有効に抑圧でき、伝送OFDM信号のビット誤り率(Bit Error Rate : BER)特性を著しく改善できることが確認された.本年度では,線形と非線形要素を含むフィードバック制御系の同定および適応補償に関して研究を行った.非線形システムにおける線形と非線形のひずみを同時に除去する非線形フィルタのオンライン設計法を開発し,非線形系に対する適応補償アルゴリズムとシステム同定方法を提案した.非線形フィルタと適応補償アルゴリズムの具体的な応用として,OFDMシステムにおける回り込みに対するキャンセルおよび線形と非線形のひずみに対する適応補償である.具体的な成果は以下の通りである.(1)ボルテラ級数モデル(以下ではVolterra Series Model : VSMという)は非線形ダイナミクスに対して一般化した表現の一つであり,また非線形フィルタの設計によく適用された.しかしながら,従来のVSMはカーネルの数(モデルのパラメータ数)が多く,計算が複雑であるため実時間で実行することがかなり困難であることは指摘されている.そこで,この従来の3次VSMを修正することにより,1次項と3次項のメモリ長さをともに2とおく場合でモデルのパラメータ数が8個を減少し,簡単化したVSMを与えた.(2)上記の簡単化したVSMを適用してモデルマッチングのアプローチに基づき非線形フィルタのオンライン設計法を提案した.また,VSMを用いてWiener-Hammerstein系の非線形ダイナミクスを近似的に表現することにより,補償入力をオンラインで決定する適応非線形補償アルゴリズムを提案した.(3)地上波ディジタルテレビ放送のパラメータを用いた数値シミュレーションにより,提案した適応非線形フィルタと適応線形化補償器の性能評価を行った.提案法は線形と非線形のひずみによる帯域外電力漏れを有効に抑圧でき,特に非線形性が強い場合でもOFDMシステムの伝送特性も著しく改善できることが確認された.本研究のテーマは、非線形要素を含む閉ループ系の同定と非線形性の適応補償であり、主に2つの非線形対象について取り組んだ。

また、線形メモリをもつHPAに対して、Volterra級数モデル(VSM)に基づく手法などが提案されたが、実時間で実行することがかなり難しい。本研究では、従来法の問題点を解決するために、線形ダイナミクスを考慮したHPAをブロック指向モデルで記述し、適応同定、適応制御、適応信号処理の立場から、低計算量と実時間で実行できるHPAの同定法と適応補償法を開発することに成功した。モデルマッチングによるHPAの線形ダイナミクスと非線形特性を直接適応的に制御する補償法と、HPAの逆システムを同定することによるHPAのプレディストータ(歪み補償器)を構成した補償法を提案した。アルゴリズムを実装化するには、ローカルモデリングによる線形化補償法を開発し、従来のLUT法の性能を格段に改善することも可能となった。さらに電力効率を考慮した手法についても新たな適応的な最適化手法を開発した。また、MRダンパについては、内部状態変数を導入した線形化パラメータモデルを開発し、非線形適応観測器を併用した適応同定アルゴリズムを開発した。
大規模系に適用可能な第一原理構造探索法の開発とその応用

本研究では、第一原理計算に基づいて大規模系で実用的な時間で最安定構造を探索できる方法を開発する。従来の方法は、比較するそれぞれの構造を最適化する計算にほぼ全ての時間がかかっているので、不要な計算を止めて必要最低限の計算で最安定構造を見つける方法を開発し、これを超伝導を発現する金属水素化物や硬質材料、磁性材料に応用して、新物質の提案をする。
素過程の統合的理解に基づく小胞体ネットワーク形成の全容解明

小胞体はシート構造とチューブ構造からなり、チューブ同士がthree-way junction構造によって連結されることにより、細胞内にネットワークを形成している。小胞体ネットワークは静的なものではなく、外界からの刺激に対してチューブ構造が層板構造に速やかに変化するなど、動的なものであることが知られている。この動的性質はlunaparkによるthree-way junction構造の安定化により調節されていることが知られているが、その分子メカニズムは不明である。前年度までに私どもは、lunaparkのユビキチンリガーゼ活性はp120の結合により抑制されること、lunaparkは多量体を形成すること、を明らかにしている。本年度は、lunaparkとp120の結合、多量体形成、ユビキチンガーゼ活性の関係について解析した。その結果、p120はlunaparkのN末とC末の結合を促進すること、N末とC末の結合によりlunaparkが多量体化されること、多量体形成によりユビキチンリガーゼ活性が抑制されること、を明らかにした。p120によるlunaparkの多量体化により、細胞内におけるlunaprkの自己ユビキチン化が適切に調節され、three-way junctionが安定化されていた。また、three-way junctionに局在する新しい小胞体膜タンパク質p57を発見した。p57はlunaparkと結合し、p57のsiRNAノックダウンは小胞体ネットワークを破壊したことから、p57はlunaparkとともにthree-way junctionの安定化を調節している可能性が考えられた。このように本研究により、小胞体ネットワーク形成の重要なthree-way junctionの安定化の分子メカニズムについて新しい知見が得られ、理解が進んだ。小胞体はシート構造とチューブ構造からなり、チューブ構造が細胞内にネットーワークを形成している。小胞体のチューブ構造を制御する膜変形タンパク質として、reticulonファミリー、atlastinファミリー、lunaparkなどが知られている。これまで、私どもは、reticulonファミリーの一つとしてArl6IP1を発見し、小胞体の構造維持に働いていることを明らかにしている。一方、小胞体の構造は静的なものではなく、酸素欠乏に対して小胞体のチューブ構造が層板構造に速やかに変化するなど外界からの刺激に対して鋭敏に反応することが知られている。この小胞体の形態変化には、膜変形タンパク質の合成や分解が関係していると予想されるが、その分子機構は不明である。本年度は、主要なタンパク質分解経路であるユビキチン化と膜変形タンパク質の関係を明らかにするためにlunaparkのユビキチンリガーゼ活性について解析し、以下の結果を得た。1)Lunaparkと結合タンパク質p120の全長リコンビナントタンパク質を用いて、結合を確認した。2)Lunaparkのtruncateリコンビナントタンパク質を用いて、p120の結合領域を同定した。3)Lunaparkタンパク質全長を用いてin vitroユビキチンリガーゼアッセイを行い、lunaparkのユビキチンリガーゼ活性を確認した。4)Lunapark結合タンパク質p120をin vitroユビキチンリガーゼアッセイに加えると、lunaparkのユビキチンリガーゼ活性を抑制した。このように本年度は、膜変形タンパク質lunaparkのユビキチンリガーゼ活性調節について当初の計画とおりの成果をあげることができた。Lunapark結合タンパク質p120がlunaparkのユビキチンリガーゼ活性を抑制することを発見したことより、おおむね順調に研究が進捗している。小胞体はシート構造とチューブ構造からなり、チューブ構造が細胞内にネットワークを形成している。小胞体チューブ構造のネットワークは静的なものではなく、外界からの刺激に対してチューブ構造が層板構造に速やかに変化するなど、動的なものであることが知られている。チューブ同士がthree-way junction構造によって連結されることにより、ネットワークを形成している。lunaparkによるthree-way junction構造の安定化が重要であることが知られているが、その詳細な分子メカニズムは不明である。本年度は、lunaparkの小胞体three-wayjunction構造安定化の分子メカニズムについて解析し、以下の結果を得た。1)Lunaparkの各種ドメイン欠損体を作成した。2)Lunaparkの各種ドメイン欠損体を培養細胞に発現させ、それらの小胞体three-way junctionの局在について検討した。3)Lunaparkタンパク質全長を用いてその多量体形成を確認した。4)Lunaparkの各種ドメイン欠損体の中に多量体形成を促進する欠損体を発見した。このように本年度は、膜変形タンパク質lunaparkの局在化と多量体形成について当初の計画とおりの成果をあげることができた。Lunaparkの局在化と多量体形成の関係を発見したことより、おおむね順調に研究が進捗している。この動的性質はlunaparkによるthree