hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造バイオインフォマティクスによる抗体抗原認識機構の解明と新規抗体設計手法の開発

本年度は、高精度の抗体モデリング手法開発を目指し、以下の2つの研究を実施した。(1)抗体の抗原認識部は限られた少数の構造(カノニカル構造)に分類できることが知られているが、「なぜ」それらの構造が限られているのかは明らかにされていない。そこで、抗原認識部は他の構造を取りうるのか、またその構造決定要因は何かを分子シミュレーションの手法を用い、明らかにした。特に、抗原認識部の中央に位置するCDR-L3に着目し、計算機内でそのアミノ酸配列に変異を与えることにより、どのような構造変化が起こるのかを解析した。抗体のカノニカル構造は分子力学法に基づくエネルギー最小構造に相当し、周囲の環境によって規定された、本質的に安定な構造であることを示した。(2)構造ゲノムプロジェクトの進展により、PDB中に登録されている蛋白質の構造情報は爆発的に増加している。そこで、PDB中のフラグメント用いた、抗体に特化したループモデリング手法の開発を行った。これまでの申請者の研究で見いだされた新たな経験的ルールを利用して、PDB中の大量のループ候補の構造を絞り込み、「抗体らしい」ループ座標のみを抽出するシステムを構築した。また、抽出された複数の構造をOPLS力場とGBSA溶媒モデルを用いて構造最適化し、各ループ構造のエネルギーを個別に評価することで、初期構造に依存せずにエネルギー最小構造を選び出すことができる手法を開発した。本研究課題の目的は、計算機を用い、抗体分子の抗原認識機構を解明し、抗体を合理的に設計する手法を開発することにある。抗体はその性質(特異性・高親和性)が注目され、近年医薬品としての活躍が期待されている。計算機を用いた合理的な抗体設計が可能になることにより、抗体創薬が加速されるばかりでなく、酵素等の他の蛋白質設計や分子認識に関する新たな知見も導くことができる。本年度は、(1)抗体抗原認識部位の構造予測法の構築、(2)抗原側の抗体認識部位を同定する手法を開発の2点実施した。具体的な研究実績を以下に列挙する。(1-1)抗原認識部位の中央に位置するCDR-L3について、新たな配列-構造相関関係を導いた。これにより、精度の良いCDR-L3のモデル構築が可能になった。(1-2)抗体H鎖L鎖ドメイン間で相互作用し、特にCDR-H3及びL3の構造に影響を及ぼすと考えられるアミノ酸残基を同定した。(1-3)抗体L鎖のサブタイプ間での共通構造を見いだした。(1-4)PDB中のフラグメントと分子力場を用いた、CDR-H3の新規構造予測法を開発した。(1-5)マルチカノニカル分子動力学法により、抗原認識部位の構造多様性の解析を行った。本手法を用いることにより、通常の手法に比べより広範な構造空間を探索することができ、データベースを用いた抗体モデリングに対する、分子動力学法の相補的な役割の可能性を示した。(2-2)抗体抗原複合体の立体構造データベースを構築した。(2-2)抗体抗原複合体の相互作用面のアミノ酸組成に着目し、各抗体抗原ペアに固有な相互作用残基の予測法を開発した。
分化とがん化に関わるクロマチンドメイン遷移のメカニズム解明

適切な遺伝子の発現はあらゆる生命現象に重要である。従来、転写制御には、転写因子やDNAのメチル化など、ゲノムDNAをひも状に捉えた2次元での検証がさかんに行われてきた。近年、ゲノムの3次元構造が着目されるようになってきた。特にゲノムDNAが核内でTAD (トポロジカル相互作用ドメイン)と呼ばれるMb(メガベース)レベルの巨大ドメインを形成し、転写活性なTADが寄り集まるA-コンパートメント、不活性なTADが集まるB-コンパートメントに分類されるという新たな知見が蓄積しつつあり、その詳細解明が求められている。また近年、ゲノム中の非タンパク質をコードしない領域から、種々の非コードRNAが転写され、核内で遺伝子の発現制御を行っていることが明らかになってきた。乳がんで重要なエストロゲン受容体(ER)をコードするESR1遺伝子が乳がん再発過程で転写活性となる際に、ESR1遺伝子座を含む0.7 Mbの広いゲノム領域から一群の長鎖ノンコーディングRNAであるエレノアが生産される。エレノアは核内で自身の遺伝子座と近隣に相互作用して、そのクロマチン領域に限定された特徴的なヒストン修飾と、RNAクラウド(塊)を形成し、転写活性の場を作り上げる。本研究ではこの0.7Mbのゲノム領域とクロマチンドメインの関係を明らかにする。また細胞の分化やがん化など、細胞状態が変遷に伴うクロマチンドメインの動態を明らかにし、エレノアそこにエレノアノンコーディングRNA関わるかを検証することを目的とする。ER陽性乳がんの内分泌療法抵抗性モデル系であるLTED細胞では、ノンコーディングRNA群であるエレノアRNAが高発現している。エレノアはエストロゲン受容体(ER)タンパク質をコードするESR1遺伝子およびその近傍の3遺伝子群を含む、およそ0.7 Mbのゲノム領域から転写される。本研究では、この領域がクロマチンドメインの一ユニットであるととらえ、既存の他のドメイン構造との関連を調べた。一般公開されているデータベースの解析により、エレノアで規定されるドメインが、近隣ゲノムどうしが相互作用することで形成されるドメインであるTAD (topologically associating domain)におおよそ相当することを明らかにした。このドメインは、ES細胞(幹細胞)では転写不活性なB-コンパートメントに、乳腺に分化した細胞(MCF10A)ではそこから逸脱し、乳がん細胞(MCF7)では転写活性なA-コンパートメントに遷移することを確認している。これらのことより、本研究はおおむね順調に進展している。エレノアの転写で規定されるクロマチンドメインについて、今後、Hi-C解析を行って、より定量的に評価する。Hi-C解析は、核内での3次元DNA構造をゲノムワイドに解析する手法である。細胞核をホルマリンで固定したのち、制限酵素処理し、物理的に近隣にあるゲノムDNAどうしをリガーゼにより結合させる。その後、DNAを分離精製し、高速シーケンサーにより融合した遺伝子部位を同定する。これにより、近隣のゲノムどうしが集合するTAD構造が可視化され、TADの境界をしめすinsulator indexなどの数値を得ることができる。次年度では、TADとA-B-コンパートメントの変遷を定量的に示すために、異なる細胞株にけるHi-Cを可能とする。そのために実験の最適化をすすめる。また、従来どおりに研究がすすんだ場合、最終年度には、エレノアRNAを阻害して、これらのTADの形成および変遷がいかに影響をうけるかを明らかにする予定である。

一般公開されているデータベースの解析により、エレノアで規定されるドメインが、近隣ゲノムどうしが相互作用することで形成されるドメインであるTAD (topologically associating domain)におおよそ相当することを明らかにした。このドメインは、ES細胞(幹細胞)では転写不活性なB-コンパートメントに、乳腺に分化した細胞(MCF10A)ではそこから逸脱し、乳がん細胞(MCF7)では転写活性なA-コンパートメントに遷移することを確認している。これらのことより、本研究はおおむね順調に進展している。エレノアの転写で規定されるクロマチンドメインについて、今後、Hi-C解析を行って、より定量的に評価する。Hi-C解析は、核内での3次元DNA構造をゲノムワイドに解析する手法である。細胞核をホルマリンで固定したのち、制限酵素処理し、物理的に近隣にあるゲノムDNAどうしをリガーゼにより結合させる。その後、DNAを分離精製し、高速シーケンサーにより融合した遺伝子部位を同定する。これにより、近隣のゲノムどうしが集合するTAD構造が可視化され、TADの境界をしめすinsulator indexなどの数値を得ることができる。次年度では、TADとA-B-コンパートメントの変遷を定量的に示すために、異なる細胞株にけるHi-Cを可能とする。そのために実験の最適化をすすめる。また、従来どおりに研究がすすんだ場合、最終年度には、エレノアRNAを阻害して、これらのTADの形成および変遷がいかに影響をうけるかを明らかにする予定である。
マウス胎仔唾液腺上皮の形態形成におけるEGFファミリー分子群の機能解析

上皮-間充織相互作用を示す典型的な器官として知られるマウス胎仔唾液腺上皮の枝分かれについての我々の仮説は、上皮を取り巻く間充織がコラーゲン線維束を牽引して上皮に力を及ぼして鋭いクレフトを形成するというもので、間充織の運動が重要な役割を果たしているとするものである。この度の研究計画はEGFファミリー成長因子群の関与と間充織運動をさらに具体的に解析することを目的とし、次のような結果を得た。1)EGFファミリー成長因子群の発現をRT-PCRで調べるとHB-EGFが予想通り強く発現しているが、同じファミリーと思われるneuregulin1、2も強く発現しており、マウスホモログのクローニングに成功した。2)特にneuregulin1は間充織に強く発現しており、アイソフォームであるβ1の中和抗体によって形態形成が阻害されることから、間充織運動への関与が示唆される。4)マウスなどの乳腺形成においては、14日目になると雄の乳腺原基は精巣から分泌される雄性ホルモンの影響で、表皮と繋がる上皮部分が切断され、乳腺として未発達のままに終わることが知られていた。今回、EGFファミリー分子群の細胞外への分泌を阻害すると考えられる試薬OSU8の存在下で培養実験を行ったところ、雄乳腺の退縮現象が明確に阻害された。このことは、成長因子であるEGFファミリー分子群が唾液腺のみならず乳腺においてもその器官形成に関与していることを示している。5)EGFファミリー分子の細胞膜型からの切り出しに関わる酵素群は、ADAMと呼ばれる一群の酵素群でその中でもADAM12などの関与が強く示唆された。その間充織運動は、EGFファミリー成長因子群の細胞膜成分からのブロセッシングを阻害する薬剤、OSU8-1を唾液腺培養系に添加すると、上皮の形態形成と増殖がほぼ完全に阻害され、同時にLatex beadsの動きで判断される間充織運動も阻害された。したがって今年度の研究計画はEGFファミリー成長因子群の関与と間充織運動をさらに具体的に解析することを目的とし、次のような結果を得た。1)EGFファミリー成長因子群の発現をRT-PCRで調べるとHB-EGFが予想通り強く発現しているが、同じファミリーと思われるneuregulinl、2も強く発現しており、マウスホモログのクローングに成功した。2)特にneuregulinlは間充織に強く発現しており、アイソフォームであるβ1の中和抗体によって形態形成が阻害されることから、間充織運動への関与が示唆される。4)間充織細胞によるコラーゲンゲル収縮もBDM添加によって阻害され、その除去で回復することからコラーゲンゲル収縮能も上皮形態形成に必須と考えられる。以上の結果は、上皮の形態形成に対するEGFファミリー分子のさらなる関与、および間充織運動の関与を強く示唆している。これまでの主として唾液腺上皮の形態形成運動の解析から、上皮細胞、間充織細胞ともに高い運動性を持っていることが明らかとなっており、それへのEGFファミリー分子の関与が検討されてきた。今回、EGFファミリー分子のひとつであるneuregulinの唾液腺での発現、さらにこのファミリー分子群の細胞膜からの切り出しに関与すると考えられている酵素の阻害剤を用いた乳腺形態形成に与える影響などについての結果を報告する。(1)EGFファミリー分子群のなかでもHB-EGF以外に強い発現が観察されているのはneuregulinであった。neuregulinには1から4までのタイプがあり、さらにαやβなどのサブタイプが存在する。

今回の唾液腺原基での探索ではneuregulin1、2、3が見出され、RT-PCRなどでneuregulin1にはα型もβ型も存在することが明らかとなった。neuregulin1の受容体であるErbB3が唾液腺上皮に存在することは既に明らかになっていたが、1αの抗体で蛍光染色を行ったところ間充織に発現していることが明確になった。また、このneuregulin1αの合成ペプチドや1αへの抗体の存在下で唾液腺原基の培養実験を行ったところ、この成長因子が唾液腺上皮の形態形成に関与していることが明らかとなった。(2)マウスなどの乳腺形成は、雌雄で大きな差があることはよく知られていた。特にマウスの場合、胎齢13日までは雌雄差は見られないが、14日目になると雄の乳腺原基は精巣から分泌される雄性ホルモンの影響で、表皮と繋がる上皮部分が切断され、乳腺として未発達のままに終わることが知られていた。今回、EGFファミリー分子群の細胞外への分泌を阻害すると考えられる試薬OSU8存在下で培養実験を行ったところ、雄乳腺の退縮現象が明確に阻害された。このことは、成長因子であるEGFファミリー分子群のが唾液腺のみならず乳腺においてもその器官形成に関与していることを示している。(3)EGFファミリー分子の細胞模型からの切り出しに関わる酵素群は、ADAMと呼ばれる一群の酵素群でその内でもADAM12などの関与が強く示唆された。
精密制御された鎖構造を持つシリル化ポリオレフィンの合成と表面改質剤への応用

1.ブタジエン-アルコキシシリル化ブタジエンブロック共重合体の合成分子量、分子量分布を厳密に制御し、両セグメントが1,4-構造をとるよう、先ずブタジエンをヘプタン中でsec-BuLiを開始剤として重合させた後、KOButのTHF溶液を加えて成長種を変換して2-トリイソプロポキシシリル-1,3-ブタジエンの重合を引き続きおこなった。その結果、設計通りの鎖長と1,4-結合を主とするミクロ構造のブロック共重合体が定量的に得られることが明らかになった。2.ブロック共重合体の水添反応トルエン中ウイルキンソン錯体を触媒として得られたブロック共重合体の水添反応をおこなった結果、ポリブタジエンセグメントに対しては定量的に反応が進行し、一方ポリ(2-トリイソプロポキシシリル-1,3-ブダジエン)セグメントは全く水添されないことが判明した。こうして得られた水添ポリマーは直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と活性シリル基を有するセグメントが結合した分子構造を有し、シリカなど無機物表面に結合してLLDPEなどポリオレフィン類と良好に混合することが期待された。3.シリル化ポリオレフィンを含むシリカ・LLDPE複合体の調整と表面改質の評価ゾル-ゲル法を用いて表面に多数のSi-OH結合を有する粒径200-600nmのシリカ粒子の調整し、粒子表面に対するシリル化ポリオレフィンの修飾機能を検討した。試料としてシリカ粒子/LLDPE2成分系およびこれに活性シリル化ポリオレフィンを加えた3成分系の混合物をそれぞれチッ素ガス雰囲気下180°C12時間溶融混合した。両試料の破断面を走査型電子顕微鏡で観察すると2成分系ではシリカ粒子が明瞭に露出しているのに対して,3成分系では粒子はポリマー中に十分包理されており、また、IRスペクトル測定からも活性シリル基と粒子表面のシラノール基の縮合反応でシロキサン結合が生成していることが確認された。このようにして化学的に結合したシリル化ポリオレフィンにより粒子表面を修飾、改質できること明らかにした。・ブタジエン-アルコキシシリル化ブタジエンブロック共重合体の合成分子量と各セグメントの長さの異なる試料を得るために、ブタジエンと2-トリイソプロポキシシリル-1,3-ブタジエンのアニオンブロック共重合を行なった。ヘプタン中sec-Buliを開始剤としてブタジエンを重合させた後、系にカリウムtert-ブトキシドのTHF溶液を加えてからシリル化ブタジエンを重合させると、設計通りの鎖長と1,4-結合を主とするミクロ構造を持ったブロック共重合体が定量的に得られることがわかった。・ブロック共重合体の水添反応ブロック共重合体の水添反応は既報の準じた方法によりトルエン中、ウィルキンソン錯体を触媒にして行なった。前述した方法で合成したブロック共重合体中でポリブタジエンセグメントは約95%の1,4-構造を含むため、この部分を選択的に水添することにより、代表的なポリオレフィンである直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)に極めて類似した構造を有するブロック共重合体(シリル化ポリオレフィン)を得ることができた。

ブロック共重合体の分子量が高く、かつ、ポリブタジエンセグメントの含量が多い場合には、水添反応が定量的には進行しない系も見られたが、赤外吸収スペクトルの解析から、このような系でも反応率は90%以上であることが明らかになった。・シリル化ポリオレフィンを含むシリカ/LLDPE複合体の調製合成したシリル化ポリオレフィンの表面改質能を評価する方法の一つとして、シリカ/LLDPE2成分系、シリカ/シリル化ポリオレフィン/LLDPE3成分系それぞれにおけるシリカの粒子の分散状態を走査型電子顕微鏡を用いて調べた。・シリル基を含むポリオレフィンの合成前年度に引続き、アニオンリビング重合とウィルキンソン触媒を用いた接触水添反応により、分子量と組成の異なるシリル化ポリオレフィン(アルコキシシリル基を含むセグメントとLLDPEに類似した構造のセグメントからなるブロック共重合体)を合成した。・シリル化ポリオレフィンを含むシリカ/LLDPE複合体の調製複合体調製に先立ち、実験に使用するシリカ粒子を合成した。走査型電子顕微鏡を用いて複合体中のシリカ粒子の分散状態を評価するためには、分散させるシリカ粒子が幾何学的に秩序だった形状をとっていることが望ましい。本研究ではゾル-ゲル法を用い、粒径200600nmの範囲で粒径分布の狭いシリカ粒子を調整し、実験に使用した。シリカ/LLDPE2成分系、及びこれにシリル化ポリオレフィンを加えた3成分系の混合物を、それぞれ窒素雰囲気下、180°Cで12時間溶融混練りした。得られた複合体をテフロンフィルムではさんでホットプレスで厚さ約0.4ミリの板状に成型し、これを液体窒素中で破断しその断面を走査型電子顕微鏡で観察した。2成分混合系では破断面に球形のシリカ粒子が露出したり、マトリクス中に粒子の抜けた大きな穴が観察された。これは充填物であるシリカとマトリクスポリマーの親和性が低く、両者の界面で破断が進行したことを示している。これに対し、3成分混合系ではこのような露出したシリカ粒子は全く観察されなかった。原因としては、混練りを180°Cで行ったためにシリル化ポリオレフィンのアルコキシシリル基がシリカ表面とシロキサン結合を介して結合し、シリカ粒子の表面をLLDPE類似セグメントで覆ってマトリクスポリマーとの親和性を高くしたためと考えている。・シリル化ポリオレフィンを含むシリカ/LLDPE複合体の調製と表面改質能の評価前年度に引続き、アルコキシシリル基を有するセグメントとポリオレフィンセグメントからなるブロック共重合体(以下シリル化ポリオレフィンと略す)と、代表的な無機充填剤であるシリカ粒子の親和性を分子レベルで評価することを目的として、ゾル-ゲル法で調製したシリカ粒子/LLDPEの2成分混合系およびこれにシリル化ポリオレフィンを加えた3成分混合系からなる複合体フィルムを調製し、破断面の走査電子顕微鏡観察、溶媒抽出による複合体フィルムからのシリカ粒子の洗い出しを行って、シリル化ポリオレフィンの表面改質能を評価した。180°Cで混練りを行うことによりシリカ粒子の表面はシリル化ポリオレフィンとシリカ粒子との縮合反応によりLLDPE類似セグメントで被われると考えられる。この3成分混合系フィルムをLLDPEとシリル化ポリオレフィンの共通溶媒である熱オルトジクロロベンゼンに浸漬して可溶分を洗いだし、残ったシリカ粒子の形状を走査電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、予想通りシリカ粒子の表面には溶媒不溶のポリマーが付着していた。
ヒト脳δ型オピオイド受容体サブタイプのcDNAクローニングとリガンド結合部位解析

オピオイド受容体δ型にはサブタイプがあり、受容体間クロストークによりμ型をアロステリックに制御すると言われている。我々は最近、立体制約アミノ酸、(2R,3S)-E-シクロプロピルフェニルアラニン(∇Phe)を含むエンケファリン誘導体CP-OHがこのδ型サブタイプを識別・認識できる化合物であることを示した。本研究の目的は、このサブタイプをヒト脳cDNAライブラリーからスクリーニングして、一次構造を解析し、特異リガンドCP-OHの結合部位を解析することである。まず、ヒト脳δ、μ、κ型オピオイド受容体の塩基配列の比較からδ型にのみ存在する配列部分をプライマーとして設計、合成し、ヒト脳cDNAライブラリーを鋳型にして、PCRを実施した。その結果、δ型受容体のC端側約50%の大きさに相当するクローンを得た。このクローンはδ型と約60%の相同性を持ち、δ型とは明らかに異なる受容体をコードしていると判断された。この受容体のN端側の解析を試みたが、用いたヒト脳cDNAライブラリーからの解析は困難であった。核酸データバンクを検索したところopioid'orphan' receptorとして登録されているものに類似していた。このため、この受容体の3'側で特異的なプライマーを設計、合成し、ヒト脳のmRNAより逆転写PCRを実施したところ、受容体のN端側を含む447塩基のクローンを得ることができた。これにより、全長約3.0kbの塩基配列を決定した。ところが、このものはごく最近になって報告された疼痛伝達受容体OLR1と同一のものであることが判明した。現在、この受容体がCP-OHの特異的な受容体かを検討すべく、受容体結合試験等を準備している。
縄文人・アイヌの系統と東アジア諸集団の多様性に関する形態学的再検討

謎の集団アイヌの特異性を明らかにし、それが現生人類集団の多様性の中でどのように捕らえられるのかを解明する目的で、世界主要81集団を比較対象として、アイヌ頭蓋の解剖学的小変異について分析を行った。総合的には、アイヌは新石器時代バイカル湖周辺集団、アムール川周辺集団といった北東アジア集団に最も類似する。しかし、北東アジア集団のみならず、東南アジアを含めたユーラシア大陸東縁に分布するいずれの集団とも異なった出現頻度を示す、アイヌに特異的な形質もいくつか存在する。このことは、少なくとも近世アイヌの成立において、北東アジア集団が何らかの関係を有していたことを示唆するが、必ずしもアイヌの北東アジア起源説を支持するものではない。アイヌの示す特徴的な形質について全世界の集団と比較すると、彼らが他の日本列島および周辺諸集団とは多かれ少なかれ異なった小進化の過程を有することが示唆される。しかし、近隣結合法による系統解析では、アイヌはアムール川流域の集団と新石器バイカル集団のクラスターに結合する。さらに、全世界の集団の分岐パターンは遺伝学によるものとほぼ一致しており、アイヌの北東アジア起源説を支持するかのようにみえる。また、東・北東アジア集団のクラスターが東南アジア集団よりも鉄器時代、および現代中央アジア集団に類似することも遺伝学的結果と矛盾するものではない。この結果はアイヌがある側面では北東アジア集団と類似した点を有すること、また、北東アジア集団が中央アジア集団と類似した点を有することを示しているが、彼らの系譜についてはさらなる検討が必要である。
共役脂肪酸の微生物生産法の開発とその生化学的解析

【目的】共役リノール酸(CLA)は抗癌作用、抗動脈硬化など多様な生理活性を示すことから近年注目を集めている機能性脂肪酸である。本申請者は、乳酸菌Lactobacillusplantarum AKU 1009aの洗浄菌体が休止菌体反応においてリノール酸を効率よくCLAへと変換することを報告している。本年度では、この乳酸菌を破砕して得られるcell-free extract (CFE)を用いて、リノール酸からのCLA生産に関与する酵素系の解明を試みた。【方法と結果】L.plantarum AKU 1009aの洗浄菌体を超音波破砕処理することによりCFEを得た。本CFEを用いリノール酸からのCLA生産を試み、変換反応が進行することを確認した。さらに、本CFEを超遠心分離することにより得られる上清画分(可溶性画分)および沈殿画分(膜画分)について、CLA生産活性を示す面分の検討を行なった。その結果、可溶性画分および膜画分に分散して存在する少なくとも3つ以上のタンパク質が関与することを明らかにした。その内、一つに関しては遺伝子配列を明らかにし、大腸菌での発現に成功した。本遺伝子産物を発現した形質転換大腸菌のCFEとL.plantarum 1009a CFEの可溶性画分ならびに膜画分との相補試験を行ったところ、本遺伝子産物は、L.plantarum AKU 1009a CFEの膜画分に存在する蛋白質の機能を代替しうることが判明した。また、この酵素系に関与する因子としてモリブデン酸(K_2MoO_4)、NADH、NADPHおよびFADを同定した。共役リノール酸(CLA)は多様な生理活性を示すことから近年注目を集めている機能性脂肪酸である。また、CLA以外の共役脂肪酸にも抗ガン作用等があることが報告されている。本研究者は共役脂肪酸を効率良く生産する乳酸菌Lactobacillusplantarum AKU1009aを取得している。昨年度、本菌株を用いることによりリノール酸、α-リノレン酸、γ-リノレン酸からそれぞれ対応する共役脂肪酸(CLA、CALA、CGLA)が生産できることを明らかとした。これらのうち、CALAとCGLAは新規な共役脂肪酸であった。本年度は、この乳酸菌L.plantarum AKU1009aを対象に化学的変異処理を行い、新たな機能を有する変異株の取得を試みた。
超流動ヘリウムを用いた低エネルギースピン偏極不安定核ビームの生成

本研究は、(1)不安定核ビームまたは(2)中間子ビームを打ち込むための、超流動ヘリウムターゲットの開発を目的とする。超流動ヘリウム中に打ち込まれたビームは、約3割がイオンのまま中性化しないことが我々の研究で明らかになっている。このイオンをヘリウム外に取り出し、偏極電子移行型のスピン偏極装置を用いて、低エネルギー不安定核ビームを生成する予定である。この時、不安定核を効率よく輸送するためには、不安定核の位置を正確に把握する必要がある。我々は、β崩壊によって発生するベータ線の軌跡から崩壊位置を測定している。そのため位置感応型ベータ線検出器系の構築することに力を入れた。さらに、6層からなるスタック型のベータ線レンジ測定型エンドポイント検出器を開発し、原子核の同定も可能にした。各検出器から、光ファイバーで読み出しているため、他の実験設備との干渉がほとんど無い。これらの検出器をガンマ線と同時計数することで、より詳しい情報が得られるはずである。一方、静止荷電K中間子実験において、液体ヘリウムターゲットを用いることで測定精度が大幅に改善することを見出した。これは荷電崩壊粒子がストッパー物質と相互作用することで運動量分布がゆがむこと、中性粒子のストッパー中での電子陽電子変換を最小限にすること、等による。これらの実現性を、現存するK中間子ビームの微調整を行なうことや、実際に崩壊粒子の運動量を測定することで評価した。その結果、分散の小さなK中間子ビームを作れば、超流動ヘリウムは将来の実験で十分に活躍できることを見出した。以上により、将来のJ-PARC実験施設において超流動ヘリウムが極めて有効である可能性を見出した。本研究は入射核破砕反応で生成された不安定原子核を、超流動ヘリウム中に打ち込みかつ取り出すことで、エネルギーの揃った低エミッタンスなスピン偏極ビームを生成することを目標としている。これまでに大阪大学核物理研究センターにおいて、高エネルギー不安定核ビームを用いて、超流動ヘリウム中の不純物イオンがどのように振舞うかを調べてきた。ここからさらに発展させ、低エネルギー偏極ビームを作り出すアイデアに至った。今年度の実績としては、(1)スピン偏極装置を完成させたこと、(2)偏極装置を完全にコンピュータによってコントロール出来たこと、の2点が挙げられる。(1)においては、^3He、^<13>C、^<14>N、^<15>Nの4種類の安定核を約5%偏極させることに成功した。(2)では、レーザー系、光学系、偏極反転系、モニター系、等をコンピュータで監視し、スピンをコントロールしている。将来における実際の実験では、放射線の関係から人間が装置付近に近付くことが出来ないため、コンピュータコントロールは必須である。今後は、超流動ヘリウムからイオンを取り出し、偏極装置に導く部分を設計製作していく予定である。イオンの取り出しは、ヘリウムイオンを取り出すことから始める必要がある。装置の最適化をはかるには、不安定核を用いることは望ましくない。超流動ヘリウムにクライオスタットの外からガンマ線を照射しヘリウムをイオン化すれば、簡単に超流動ヘリウム中にイオンを生成することが出来る。これを真空中に取り出すことが出来れば、任意の原子核イオンをヘリウムの外に取り出せることになり、本研究の目的が達成されたことになる。

我々は、β崩壊によって発生するベータ線の軌跡から崩壊位置を測定している。そのため位置感応型ベータ線検出器系の構築をすることに力を入れた。さらに、6層からなるスタック型ベータ線レンジ測定型エンドポイント検出器を開発し、原子核の同定も可能にした。各検出器から、光ファイバーで読み出しているため、他の実験設備との干渉がほとんど無い。これらの検出器をガンマ線と同時計数することで、より詳しい情報が得られるはずである。一方、静止荷電K中間子実験において、液体ヘリウムターゲット上を用いることで測定精度が大幅に改善することを見出した。これは荷電崩壊粒子がストッパー物質と相互作用することで運動量分布がゆがむこと、中性粒子のストッパー中での電子陽電子変換を最小限にすること、等による。これらの実現性を、現存するK中間子ビームの微調整を行なうことや、実際に崩壊粒子の運動量を測定することで評価した。その結果、分散の小さなK中間子ビームを作れば、超流動ヘリウムは将来の実験で十分に活躍できることを見出した。
ゲノム多型とトランスクリプトーム解析の連結による、膠原病「鍵分子｣の探索

トランスクリプトーム解析は発症や病態における「鍵分子」探索の手がかりを与えるが、日本人における膠原病の検討はこれまで少数である。本研究では、日本人活動性全身性エリテマトーデス(SLE)、ANCA関連血管炎(AAV)のトランスクリプトーム解析を施行し、健常対照群と比較した。各検体は3群のクラスターに例外なく分類され、既報のSLEに加え、AAVにおいても発現変動遺伝子群におけるI型インターフェロン関連遺伝子の有意な増加が検出された。一部では発現変化が両疾患において逆方向であり、病態の違いに関連する可能性が示唆された。AAVでは、疾患感受性領域であるHLA class IIの発現低下が示唆された。近年のゲノム解析研究により、多くの膠原病で、疾患感受性遺伝子が明らかになってきた。一方、トランスクリプトーム解析では、全身性エリテマトーデス(SLE)を始めとする各種膠原病において、I型インターフェロン経路の活性化(type I IFN signature)が報告されている。しかし、SLEにおいても、type I IFN signatureが観察されるのは半数前後との報告も存在し、トランスクリプトームによって規定されるサブセットの存在が示唆される。本研究は、膠原病患者群内におけるトランスクリプトームによるサブセットと、それに関連するゲノム多型を見出し、膠原病の病態を規定する鍵分子を検出することを目的として開始した。抗好中球細胞質抗体(ANCA)関連血管炎(AAV)は、ANCAの特異性により、myeloperoxidase (MPO)-ANCA陽性AAV、proteinase 3(PR3)-ANCA陽性AAVに分類されるが、これらのトランスクリプトームの違いに関する研究はこれまでほとんど見られない。本年度は、I型インターフェロンや炎症性サイトカインの発現を誘導するIRF5の発現量に関連するSNPとAAVとの関連を検討し、MPO-ANCA陽性AAVでは、SLEなど他の膠原病とは異なり、IRF5の低発現型がリスクに関連することを見出した。この傾向はPR3-ANCA陽性AAVでは見いだされておらず、IRF5がAAVの病型を決定する一つの因子である可能性が示唆された。以上の結果を受け、本研究においては、SLEとともに、AAVも対象とすることとし、研究協力施設に依頼し、活動性SLE、AAV検体収集を開始した。現在までに8検体が収集されている。疾患活動性と考えられた全身性エリテマトーデス(SLE)9例、ANCA関連血管炎(AAV) 8例(うち6例がMPO-ANCA陽性)、健常対照群15例の全血からtotal RNAを抽出し、SurePrint G3 Human GEマイクロアレイ8x60K (Agilent)を用いたトランスクリプトーム解析を、受託解析により施行した。クラスター解析の結果、SLE群、AAV群、健常対照群のクラスターに明確に識別され、健常対照群に群分けされた免疫抑制療法導入直後のSLE 1例以外は、すべての検体が例外なく該当するクラスターに群分けされた。パスウェイ解析では、SLE群、AAV群のいずれにおいても、I型インターフェロン・パスウェイ遺伝子群の発現亢進が観察されたが、SLE群においてより顕著であった。また、SLE群、AAV群においてそれぞれ特異的な発現亢進を示す遺伝子群が検出された。さらに、各群間で発現レベルの差が認められる遺伝子においても、群内の個体間におけるばらつきの大きな遺伝子が観察された。以上の結果から、日本人集団における活動性SLE、MPO-ANCA陽性血管炎患者におけるmRNA発現プロファイル解析は、日本人集団の遺伝的背景における病態関連遺伝子、バイオマーカー検出上、有用性が高いことが示唆された。また、機能的意義を有する疾患感受性遺伝子多型の同定上、有用な基礎データを得ることができた。本挑戦的萌芽研究の結果により、今後、さらにサンプルサイズを増やした解析により、詳細なパスウェイ解析を行うとともに、疾患関連遺伝子多型と発現プロファイルとの関連の解析、さらには、発現プロファイルデータに基づく新規疾患関連候補遺伝子の設定と解析を進めることにより、各疾患に特徴的な発現プロファイルの原因となり得る「鍵分子」の同定の実現が可能であると考えられた。膠原病学SLE, AAVそれぞれ10例を目標に、複数の臨床施設の協力を得て、トランスクリプトーム解析試料の収集を行っているが、活動性SLE, AAVが稀少であり、現在まで、合わせて8検体にとどまっている。トランスクリプトーム解析は全検体を同時に解析することが適切であるため、次年度に施行することとした。研究協力施設を増やして検体収集を進める。

平成26年10月までに収集しえた検体でトランスクリプトーム解析を行い、SLEとAAV、MPO-ANCAとPR3-ANCAの比較、SLE群内にサブセットが見られるかどうかを決定する。合わせて、これらの検体の多型解析を施行し、各病型とトランスクリプトームの関連、トランスクリプトームとゲノム多型の関連を解析する。当初、活動性SLEを対象としてトランスクリプトーム解析を予定し、研究協力施設に呼びかけて検体収集を試みたものの、予想外に対象となる患者が少なかった。このこと、および、AAVにトランスクリプトームによるサブセットが存在する可能性を示唆する知見が得られたことにより、対象をAAVにも広げ、SLEとあわせ、平成26年度も検体収集を継続することとした。全検体を一度に解析することが適切であるため、平成25年度にトランスクリプトーム解析のために予定した使用額を次年度に持ち越し、平成26年度に、SLEおよびANCA関連血管炎両方のトランスクリプトーム解析を実施する計画とした。次年度使用額に加え、平成26年度申請額の一部を使用し、SLEおよびANCA関連血管炎のトランスクリプトーム解析を施行する。このために、約210万円の研究費を使用予定である。その後、免疫系遺伝子を対象とした多型解析を施行し、遺伝子多型とトランスクリプトームの関連を解析する。このために約60万円を使用する計画である。
ラジカルおよびイオンクラスターの蛍光ディップ・サブミリ波分光

電荷や電子スピンを持つクラスター、すなわちイオンやラジカルクラスターがどの様な電子構造や会合状態を持つのかは未解決な重要な問題である。特に電荷や電子スピンがどの様にクラスター内に再分配されて、分子間結合に関与するかは興味深い問題である。本研究では、超音速パルスジェット中に生成するラジカルおよびイオンクラスターのファンデルワールス(vdW)振動回転遷移を、レーザー誘起蛍光分光法(LIF)とミリ波分光とを組み合わせて蛍光のディップとして観測した。この方法によりクラスターに特有な分子間振動遷移を直接観測し、不安定分子クラスターの特異な会合状態と分子間ポテンシャルを解明した。放電で生成するラジカルの大振幅振動を蛍光ディップ・サブミリ波法で観測し、その会合状態、トンネル効果等の動的構造を解明した。またサブミリ波とマイクロ波との二重共鳴分光法を開発し、マイクロ波によりクラスターの純回転遷移を励起しつつ、vdW振動回転遷移を蛍光ディップ・サブミリ波法により観測した。この二重共鳴分光法により複雑なvdW振動回転遷移の帰属が可能になった。超音速ジェット蛍光ディップ・ミリ波分光装置を次の方法により製作した。1)紫外光解離によりラジカルクラスターを生成し真空槽内に噴出した。大容量の拡散ポンプで高速排気し、槽内を10^<-4>Torrに保ちクラスターの回転温度を数Kに冷却した。2)エキシマーレーザ励起色素レーザーを用いてラジカルクラスターの蛍光スペクトルを光電子増倍管を用いて観測した。3)サブミリ波共振器を用いてノズルの直下にミリ波を集光し、基底状態のvdW振動回転遷移を励起する。ミリ波周波数を捜引し蛍光ディップを観測する。このためのサブミリ波分光装置を製作した。以上の装置を用いてラジカルクラスタ-AroHとArcSの蛍光スペクトルを観測した。またサブミリ波分光装置を用いて分子クラスターH_2・HCN,H_2・H_2O He・HCN等のvdW振動遷移を観測した。
日本近世における諸粉本の研究

粉本の資料的価値を通じ、その概念を規定するのが本研究の目的である。絵画の場合、広義の解釈をとることによって、従来指摘されてきたように、二通りの効用を認めることができる。その一つは用筆の教本としての性格をもつことであり、次に、後日の制作にそなえた資料として、図様の調整に種々のモチーフを提供する効果をもつ。さらに、当研究では、既に失われて実態不明となっている原画の大要を把握するため、模本が欠落の部分を補足しうる一助となることに着目した。染織関係では、粉本的な性格の例として、雛型本が指摘される。小袖などの意匠を縮小したかたちで、白描の木版にまとめたものである。染織品は脆弱で、近世の諸例は殆ど失われているため、その欠落を補う効用が大きい。これとは別に、神宝裂(神宮裂)と呼ばれる染織品について、その調進は何百年も経過した便化の所産であって、これを素材として、粉本がどのように受容されるかについても考察を試みた。書跡では、多数伝存してきた写本類に着眼、その字すがた(書体、書風)と、書のかたち(品質、形状)を重視した。その結果、写書の諸相をそれぞれの特色から、各書体に区分、また、書芸、調度、読書など当初の制作目的をふまえて、それぞれの問題点を考察した。以上、絵画、染織、書跡の諸分野にわたる近世の粉本資料にしぼり、美術史研究の一端として、むしろ作家や書家にとっての粉本とは別の観点から、その効用に着目した。図様の概要を模本や縮図、手本、雛型、写書などによって、各研究分野での関連資料の収集につとめるとともに、既に喪失した原本の欠落を補足検討することに務め、広義の粉本の性格づけやその価値について考察をすすめた点にある。しかし、潜在する粉本の量は膨大であって、本研究は、成果の一部紹介をかねて、今後の粉本研究への問題提起をはかるところに、その主旨がある。本年は研究初年度に当り、それぞれの分担者が調査を開始し始めた段階にある。先ず、京都近世画壇における主要な一派を築いた原家の粉本類の調査を挙げたい。武田は、その中の大徳寺「天瑞寺客殿画縮図」に注目。従来その存在が知られながら実体の不明であった狩野永徳筆、金碧「松図」襖絵の絵様を、原在正の縮図によって具体的に把握することができた。これは、長谷川等伯一派による智積院金碧花木図障壁画とも密接にかかわる参考資料となる。また、目黒雅叙園美術館の「孔子聖蹟図」屏風は、この種最古の珍しい作例であり、島津家久が、慶長13年「等林」に描かせたものである。それは、祖父島津忠良によって、室町時代末期に中国明代の何庭瑞本を元につくらせた原本を写したものであることが判明した。冷泉は原家粉本の総合的な調査に当り、10数箱に収められたもののうち「縮図類、四季耕作、唐画模写、富士山、絵巻模写、鶏」「神仙、唐山水、舞楽類、鳥類、有職」などの覚書による作家や所蔵者などを選択、撮影、次年度の調査に引き続けることになっている。

切畑は、雛形本にみる小袖意匠の効用を実証するため、例えば、『雛形染色の山』に所収の1図が、奈良県立博物館所蔵の小袖と意匠を一致させている点に注目、ただし技法は注記と異なるとする。逆に、『雛形祇園林』にみる画中注記の技法から実作品をつくる実験にも成功している。木下は、黄蘗山万福寺の隠元開創にかかる扁額とその下書調査を行い、明代中国禅宗系扁額の技術的側面、特に、材質、法量や厚み書体や書風、筆跡、彫法、彩色、下書との関係などの調査を開始している。平成6年度は、前年度に引き続き諸粉本の調査に当たり、テーマをしぼることによって、具体的な成果を求めた。武田は、粉本による失われた原本の図様やその概要を把握する作業の一つとして武田信玄画像の多様な模本に関心を抱き、実弟信廉による信玄像諸模本に注目、その共通いた面貌を通じて周知の長谷川信春筆の信玄像と全く異なる点に、むしろ信廉原画が真相に近い点を考察。また、共通するテーマのもとに異なる模本が遺されていることも、当研究の課題となった。例えば孔子聖蹟図屏風は伝承の上では、同一の原本を写しながら、作風や図様の点で、かなり相違する諸模本を遺しているため、それらを比較検討した。さらに今村家粉本類には近世内裏障壁画の縮図が保存されているが宮内庁書陵部の資料と照合できない点について、いかに扱うべきか考察中である。冷泉は、原家資料の「粉本借進扣」をとりあげ、在中画との関連を引き続き調査。さらに文化・文政期の京都画壇との関連を考察した。木下は、書蹟における粉本と本歌との関係が判別し難いことから、例えば、空海の「狸毛筆奉納帳」に表微される「写書」を基準にして、字すがたと書のかたちを重視、下書、控、本歌、写本の関係を諸作品から分類した。切畑は、工芸分野における粉本を研究対象とし、制作上の特色をうかがわせる一例として「神宮裂」の伝承について調査。本来きわめて忠実に伝えられるはずの成織にも異動があって、その変化の実際を調査の主眼とした。粉本の資料的価値を通じ、その概念を規定するのが本研究の目的である。絵画の場合、広義の解釈をとることによって、従来指摘されてきたように、二通りの効用を認めることができる。その一つは用筆の教本としての性格をもつことであり、次に、後日の制作にそなえた資料として、図様の調整に種々のモチーフを提供する効用をもつ。さらに、当研究では、既に失われて実態不明となっている原画の大要を把握するため、模本が欠落の部分を補足しうる一助となることに着目した。染織関係では、粉本的な性格の例として、雛型本が指摘される。小袖などの意匠を縮小したかたちで、白描の木版にまとめたものである。染織品は脆弱で、近世の諸例は殆ど失われているため、その欠落を補う効用が大きい。これとは別に、神宝裂(新宮裂)と呼ばれる染織品について、その調進は何百年も経過した便化の所産であって、これを素材として、粉本がどのように受容されるかについても考察を試みた。書跡では、多数伝存してきた写本類に着眼、その字すがた(書体、書風)と、書のかたち(品質、形状)を重視した。その結果、写書の諸相をそれぞれの特色から、各書体に区分、また、書芸、調度、読書など当初の制作目的をふまえて、それぞれの問題点を考察した。以上、絵画、染織、書跡の諸分野にわたる近世の粉本資料にしぼり、美術史研究の一端として、むしろ作家や書家にとっての粉本とは別の観点から、その効用に着目した。図様の概要を模本や縮図、手本、雛型、写書などによって、各研究分野での関連資料の収集につとめるとともに、既に喪失した原本の欠落を補足検討することに努め、広義の粉本の性格づけやその価値について考察をすすめた点にある。しかし、潜在する粉本の量は膨大であって、本研究は、成果の一部紹介をかねて、今後の粉本研究への問題提起をはかるところに、その主旨がある。
18世紀日本における和学研究の基礎構築―書物・物・人の交流を中心に―

本年度は、特に上田秋成・橋本経亮とその周辺の和学者を主たる検討対象として、関連資料を収集し、諸文献の精読・検証を行った。本年度の特別研究員採用期間中に資料調査を行った主な機関は次の通りである。東京大学総合図書館(東京都)・國學院大学附属図書館(東京都)・京都府立総合資料館(京都市)・東丸神社(京都市)・天理大学附属天理図書館(天理市)・大阪府立中之島図書館(大阪市)・豪商稲葉本家(京丹後市)。本年度の特別研究員採用期間中の具体的な研究成果としては、橋本経亮ら和学者たちによる18世紀後期の好古家サークルの実態についての学術論文「橋本経亮の蒐集活動-『香果遺珍』研究序説-」を執筆し、査読誌への投稿を行ったことが挙げられる(採録決定済)。当該論文は、梅宮社祀官兼非蔵人にして有職家・和学者であった橋本経亮(宝暦五文化二年)が、生涯を通じて蒐集した『香果遺珍』と呼ばれる古書・古物・古文書・古書画のコレクションについて、当該コレクションの目録である『香果遺珍目録』という新出資料を紹介しつつ、経亮が秋成や藤貞幹などと共に行っていた、東寺百合文書調査活動、法隆寺への書物奉納、田安徳川家周辺との接触といった日本古代の文物の蒐集・調査活動に着眼し、その活動を18世紀の学芸史上に位置付けようとしたものである。また、これは採用期間中に論文化することはできなかったが、上述した諸機関での資料調査を通じて、従来知られていない新出資料を数点発見することを得た。なお、平成22年10月1日付で、金沢大学人間社会研究域歴史言語文化学系准教授に着任することとなったため、日本学術振興会特別研究員を中途辞退する運びとなった。約半年という採用期間であったため、研究計画は未だ遂行の途上にあるが、今後の研究活動の中で、これまでに得られた成果を具体的かつ確実に結実させてゆく所存である。
グローバル化時代における市民性教育再編とイスラームへの対応に関する実証的研究

1.現地での資料収集およびフィールド・ワークの実施(1)タイでのフィールド・ワーク【triple bond】2004年12月にタイにおいて現地調査を実施した。調査地はバンコクを中心とし、主な訪問先は教育省、イスラーム研究実績のある高等教育機関、および国家教育審議会事務局であり、タイのイスラーム研究に関する最新の動向を把握するとともに、行政官や研究者へのインタビュー調査等により教育改革とイスラームとの対応関係を明らかにした。2.学会での研究成果の公開資料収集・分析の成果を踏まえ、市民性教育再編にみるイスラームへの対応状況を整理し、全国学会で1回、国際学会で1回の研究発表を行い、研究成果の公開に努めた。(1)2004年6月、日本比較教育学会第40回大会において、「グローバル化時代におけるイスラーム教育の多様化-教育改革下のタイを事例として-」というテーマで口頭発表を行い、教育改革下におけるイスラーム教育の多様化状況とその背景を中心に分析した。(2)2004年10月、キューバで開催された世界比較教育学会第12回大会において、"Islamic Education and Basic Education Reform in Thailand : A Globalization Perspective"というテーマで口頭発表を行い、タイのイスラーム教育が、グローバル化へ対応するための基礎教育改革により、南部から全国へと普及するプロセスに注目し、イスラーム教育に見る教育改革の影響について分析した。3.学会誌論文での研究成果の公表本研究成果の一部を、日本比較教育学会の学会誌論文として発表する(2005年6月予定)。具体的には、「タイの基礎教育改革におけるイスラームへの対応」というテーマで、基礎教育改革の流れの中でムスリム・マイノリティのためのイスラーム教育の位置づけがどのように変容しているのかを分析した。1.現地での資料収集およびフィールド・ワークの実施(1)アジア比較教育学会での資料収集...2003年7月にインドネシア教育大学バンドン校で開催されたアジア比較教育学会第4回大会に参加し、研究課題に関する資料収集を行うとともに、アジア各国で課題となっている市民性教育に関して意見交換を行った。なお、インドネシアでの同学会参加に加え、タイにおいてもタイ文部省を訪問し,資料収集およびインタビュー調査を実施した。(2)タイでのフィールド・ワーク...2003年12月にタイにおいて現地調査を実施した。調査地はタイ南部を中心とし、主な訪問先は地方教育行政組織、ムスリムの児童・生徒が在籍する小学校・中・高等学校、および私立イスラーム学校であり、インタビュー調査等により学校現場での教育実践状況を明らかにした。2.学会での研究成果の公開主に資料収集・分析の成果を踏まえ、市民性教育再編にみるイスラームへの対応状況を整理し、全国学会で2回の研究発表を行った。(1)2003年6月29日、日本比較教育学会第39回大会において、「タイの基礎教育改革におけるイスラームへの対応」というテーマで発表を行い、基礎教育改革における市民性の位置づけと具体的なイスラームへの対応状況をカリキュラムを中心に分析した。(2)2003年11月22日、日本教育制度学会第11回大会において、「タイの基礎教育制度改革におけるイスラーム教育の構造と課題」というテーマで発表を行い、これまで南部特定地域を中心に展開されてきたイスラーム教育が、基礎教育制度改革により全国共通のイスラーム教育制度へと移行するプロセスに注目し、イスラーム教育関係者の市民性教育の受容状況について分析した。3.フィールド・ワーク結果のデータベース化2003年12月のフィールド・ワークによって得られた資料について、インタビュー調査の翻訳・整理、コンピュータへのデータ入力などを継続的に実施し、データベース化をはかっている。
貴重な文化財資料の内部組成を、博物館に居ながらにして、資料を全く傷つけずに分析する新しい手法を開発します。そのために、宇宙から地上に絶えず降り注いでいる「宇宙線ミューオン」を活用した、「宇宙線ミューオンX線分析法」の実現を目指します。特に、古代青銅器の分析に注目して、青銅器の元素組成や鉛同位体比を宇宙線ミューオンを用いて分析する技術確立に挑戦します。実際に開発した装置を博物館に設置し、古代青銅器の鋳造技術や産地同定の可能性を検証する計画です。
環境の変化に適応可能な分散オペレーティングシステムの構成法に関する研究

本研究では、環境の変化に適応可能な分散オペレーティングシステムの新しい構成法について検討した。本研究では、まず、互いに異なる環境を持つ複数の計算機を管理するために、計算機資源の抽象化手法について検討した。さらに、本手法に基づいて実際にオペレーティングシステムを開発し、種々の評価によってその有効性を示した。本研究における具体的な成果は次の通りである。1.分散仮想記憶の実現手法ネットワークに接続された複数の計算機上のメモリ資源を抽象化するための手法を開発した。さらに、本手法により、すべての計算機から位置透過にアクセス可能な分散仮想記憶が実現できることを示した。2.デバイス管理手法複数の計算機上の周辺デバイスを抽象化するための手法を開発した。本手法は、各々のデバイスの位置に依存することなくデバイスを操作可能とするものである。本手法によって、オペレーティングシステムはデバイスを位置透過に管理することができる。3.効果的な資源の利用法システムの負荷を監視し、それに基づいて、各プロセスが動作する計算機を決定するための負荷均衡の機構を開発した。4.アプリケーションの開発とシステムの評価いくつかのアプリケーションを実装し動作させることによって、本システムの評価を行った。具体的には、ファイルの読み出し処理において、プロセス、カーネル、ディスクドライバが位置透過に動作することを確認した。さらに、我々の手法によつて、効率的なファイルシステムが実現可能であることも示された。本年度は、動的に変化する環境に適応可能な分散オペレーティングシステムの主な構成要素について、以下の4項目を中心に検討し、実際にプロトタイプを開発して性能評価を行った。また、その結果の一部を学会の研究会などで発表した。さらに、本年度の研究成果を2編の論文として学会の論文誌に投稿中である。1.資源の抽象化機構に関する研究アプリケーションに対して一様な処理環境を提供するために、メモリ、プロセッサ、デバイスなどの各種システム資源を抽象化し、これらを位置透過に使用できる環境を実現する機構を構築し、性能評価を行った。2.分散仮想記憶の実現方式に関する研究ネットワークに接続された計算機のメモリ資源を分散仮想記憶として抽象化するための方式に関して検討した。さらに、オペレーティングシステムがネットワーク透過にそれらのメモリを管理する方式についても検討した。3.負荷分散の処理方式に関する研究複数の計算機の処理を均衡化させる負荷均衡のための機構と、処理が集中した場合の対応策としての負荷分散の機構について検討した。負荷分散に関しては、プロトタイプを実装し、実現可能性及び容易性を示した。4.ファイルシステムの開発と評価本オペレーティングシステム上で動作するファイルシステムを構築した。これにより、デバイスレベルのみならず、アプリケーションレベルにおいても資源を位置透過に使用することが可能であることを示した。本年度は、前年度に開発したシステムを基盤として用い、複数の計算機に分散された資源の効率的な管理手法や利用手法に関する検討を行った。具体的には、以下の3項目を中心に検討を進め、新しいオペレーティングシステムの構成法としてまとめた。1.計算機資源の効率的な使用法に関する検討すべての計算機資源を管理する単一のオペレーティングシステムが、どの計算機の資源をどのプロセスに割り当てるかを適切に決定することによって、効率的に資源を使用することが可能となる。本研究では、CPUを有効に利用するための負荷分散手法、分散されたディスクを効率良く使用するためのファイルシステムなどの検討を行った。2.アプリケーションの開発とシステムの評価具体的なアプリケーションを実装し動作させることによって、本システムの評価を行った。特に、CPUやメモリのみならず、ピデオカード、キーボード、マウスなどの周辺デバイスを使用するウインドウシステムを構築した。これによって、周辺デバイスの管理手法に関する妥当性の検証や性能評価も行った。3.広域分散への適用に関する検討本システムを広域分散環境(インターネット環境)へ適用するための機能に関する検討を行った。さらに、他のオペレーティングシステム上のプロセスとの通信を可能とするネットワーク機構の設計と実装を行い、システム全体の性能評価も行った。