hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
各種サイトカインの肺循環に及ぼす影響

ビ-グル犬を使用した交差肺循環灌流モデルで、TNF-α(10μg/kg/min)はサイクロオキシゲナーゼ阻害薬(COI)とEDRF阻害物質であるNG-nitro-L-arginineを投与してプロスタグランディンとEDRFを阻害した状態でのみ肺動脈圧の上昇が生じた。また、この状態ではアンギオテンシンIIによる肺動脈の収縮作用や、3%酸素による低酸素性肺血管収縮反応も増強がみられた。よって肺循環においては、プロスタグランディンやEDRFによって、TNF-αによる肺高血圧やHPVの増強作用、アンギオテンシンIIによる肺血管収縮の増強作用がmodulateされていると考えられた。また、COIとN^G-nitro-L-arginineを前処置した状態でPAF(0.1μg/kg/min)は肺動脈圧を上昇させた。PAFはTXを介して肺動脈収縮作用を生じると云われているが、別の機序が存在している可能性が考えられた。TNF-αとPAFの相互作用を調べるために、TNF-αの前処置の前後でPAFによる肺動脈収縮作用を比較検討をおこなった。TNF-αの前処置によってPAFによる肺動脈収縮作用が増強した。機序としては、TNF-αによるPAFの産生などのサイトカインの相互作用あるいはTNF-αによる肺血管緊張度の変化が考えられた。今後、サイトカインによって生じた肺高血圧に対する、NO吸入による影響について検討する予定である。これまで主に雑種犬で動物実験を行なってきたが、この研究ではできる限りビ-グル犬を用いた。ビ-グル犬は雑種犬に比べて小さいため、preparationが難しいが、比較的安定した実験モデルが作成できるようになった。今回、分離肺循環モデルで灌流肺にTNF-αを0.1μg/kg/minの速度で10分間投与したところ、シクロオキシゲナーゼ阻害薬(イブプロフェン12.5mg/kg)とNO合成酵素阻害薬(NG-nitro-L-arginine 30mg/kg)を前処置した場合にのみ灌流肺の肺動脈圧の有意な上昇傾がみられた。また、TNF-α投与後にHPV反応とアンギオテンシンIIの昇圧反応も有意に増強した。このことから、TNF-α投与ではシクロオキシゲナーゼ代謝産物、EDRFが肺血管収縮反応を調節していると推測された。生体においてはサイトカインは単独で作用せず、同時に数種類が作用していると考えられ、またTNF-αはPAFを誘導するといわれており、これらが相乗的に作用して肺障害がより強なる可能性が考えられる。今後、TNF-αとPAFを同時投与した時の反応についても検討を行ないたいと考えている。
補完的分子進化に関する理論的・実験的研究

DNA塩基配列やタンパク質アミノ酸配列において,二つ以上の突然変異が互いに補い合って適応度を保つように進化することを補完的分子進化と呼ぶ.本研究計画では,まず弱有害な効果が集団中に固定し,その後それを補完する適応的変異が固定するという弱有害補完的分子進化について,どのような分子メカニズムが存在するか,また,現実に存在する分子データから存在の大きさが確かめられるかについて様々な分子メカニズムを対象として検証を行った.本年度は補完的分子進化に関する文献調査と解析方法の評価を中心に研究を行った.研究の歴史について整理を行い,広義の補完的分子進化が遺伝子コード領域での塩基挿入や欠失などによって起こるリバータントを含むことを示した.このシステムは補完的進化システムがどのようなプロセスを経て起こっているかを知るのに重要なモデルとなりうるだろう.また,補完的分子進化の結果であるタンパク質中のアミノ酸の共進化データを用いて,補完的分子進化がどのような経路を通って進化を進めていくかを検証する方法を考案した.これらのアイデアを次年度以降発展させ,実際のデータを用いて証明を勧めたいと考えている.本年度は特定の分子に着目し,補完的分子進化についての研究を行った.まず,疾患データが豊富なヒトヘモグロビン遺伝子に注目し,哺乳類におけるアミノ酸サイト間の共進化パターンについての解析を行った.その結果,共進化を起こしているアミノ酸は機能的に重要であると思われるにもかかわらず,進化的な保存度は必ずしも高くはないということが分かった.また,進化的な配列保存性と機能の変異を引き起こすヒト集団中の遺伝的変異(ここでは疾患を引き起こす変異)との関係に興味深い示唆を得ることができた.今後これらの研究を進めることにより,分子進化がどのようにして起こっていくのかについての詳細なメカニズムが明らかになるのではないかと考えられる.また,ヒトミトコンドリアにおける補完的進化についての検証を行うために,ヒト集団中でミトコンドリアゲノムにかかる自然選択についての調査を行った.すでに知られているヒトミトコンドリアゲノム配列およそ30,000配列を調べることにより,ヒト集団中に有害なアミノ酸変異が数多く変異として存在していることが分かった.中でも,30,000人に一人というスーパーレアな非同義変異については,遺伝子がその変異を持つ割合と,遺伝子にかかる長期的な機能的制約とが非常に強い相関を示した.今後このような変異について詳細に調べることにより,ヒトにおけるミトコンドリアの有害変異に関する知見とそれに関する補完的進化に関する情報が得られると考えられる.研究計画では,本年度はマンテマ属の遺伝子解析実験を行う予定になっていたが,他研究グループにより既に発表が行われてしまったので,当初計画していた実験は行わなかった.しかし,別の切り口から行った研究が興味深い結果を示しており,計画全体としては順調に進んでいると考えている.DNA塩基配列やタンパク質アミノ酸配列において,二つ以上の突然変異が互いに補い合って適応度を保つように進化することを補完的分子進化と呼ぶ.これまで多くの場合で想定されてきたのは,補完的な変異が同時に集団中に現れて集団中に固定する,中立補完的分子進化であったが,本研究計画では,まず弱有害な効果が集団中に固定し,その後それを補完する適応的変異が固定するという弱有害補完的分子進化について,どのような分子メカニズムが存在するか,また,現実に存在する分子データから存在の大きさが確かめられるかについて検証を行った.最初に,弱有害補完的分子進化の例としてDNA配列やアミノ酸配列に置換が起こり,その後もとの状態に戻る逆方向突然変異(バックミューテーション)について考察を行った.このような突然変異は歴史的に突然変異率の推定にも用いられており,多数のゲノム配列を解析することによって,弱有害補完的分子進化が生物のゲノムでどれだけ普遍的に起こっているかを調べることができるだろう.また,弱有害補完的分子進化の影響は,集団サイズが急速に減少し,多くの弱有害変異が広がっている集団で大きくなっていると考えられる.そのような集団の例をさぐるため,モーリシャス島において少数個体から爆発的に増加したカニクイザルの全ゲノム集団解析を行った.その結果,進化的に保存されたサイトに起こっていたにもかかわらず頻度が高くなっていた変異が,ボトルネック後に急速に取り除かれ,祖先型アリルが再び急速に集団中に広まった例が観察された.この現象は逆方向突然変異と同様な現象が起こったことを示唆している.DNA塩基配列やタンパク質アミノ酸配列において,二つ以上の突然変異が互いに補い合って適応度を保つように進化することを補完的分子進化と呼ぶ.本研究計画では,まず弱有害な効果が集団中に固定し,その後それを補完する適応的変異が固定するという弱有害補完的分子進化について,どのような分子メカニズムが存在するか,また,現実に存在する分子データから存在の大きさが確かめられるかについて様々な分子メカニズムを対象として検証を行った.研究計画では,本年度は主に残りの年度に実証を行うための文献調査と予備解析を行うことになっていた.したがって研究計画は概ね予定通り進んでいると言える.今後は,主に二つの方向から補完的進化についての解析を行う予定である.一点目は本年度より開始した,ヘモグロビン遺伝子をケーススタディとした進化的保存性と機能的変異に関する研究である.特に,アミノ酸配列の進化的可塑性に注目した解析を行う予定である.もう一点は,ヒト集団におけるミトコンドリア遺伝子における補完的進化の検証である.集団より得られた核ゲノムとミトコンドリアゲノムにおける遺伝的多様性をタンパク質複合体の立体構造と照らし合わせることにより,ヒト集団の中である組み合わせのアミノ酸変異に対する弱い負の淘汰がかかっているかどうかを検証する予定である.

集団遺伝学,分子進化学平成27年度は二点の研究を進めようと考えている.一つは特定のタンパク質の立体構造データと進化情報を用い,アミノ酸共進化のパターンから機能的に重要な遺伝子領域を見つけ,疾患の原因になる変異との関係を見ることである.逆に,共進化パターンを無視することによって,アミノ酸置換データから機能を推定することによる弊害について検証を行う.二点目に,マンテマ属の植物をサンプリングし,RNA-seqによって得られた断片配列を用いてアセンブルを行い,トランスクリプトーム配列を得る.このデータはその後,ミトコンドリアでの突然変異率が急激に高くなった系統での,ミトコンドリア酵素複合体内での核ゲノムとミトコンドリアゲノムとの共進化を検出するために用いる予定である.データ解析用計算機を購入する予定であったが,研究の進展度合いを考慮し,次年度に購入を行うことにした.研究に使う期間は短くなるが,同一金額であってもより性能の良い計算機を購入することができるので,効率的に研究を進めることができると判断した.研究計画当初は解析用コンピュータを購入しようと考えていたが,計算機リソースが本年度は十分間に合ったために,次年度以降に持ち越すこととした.次年度前半に解析用計算機を購入する予定である.実験解析に用いる試薬が値上がりしたために,配列解析の費用が次年度以降は上がると考えられるために,それを補助する目的で使用する.
シナプス小胞膜タンパク質(NSF及びP-ATPase)の開口分泌における役割

我々はシナプス小胞及び内分泌顆粒中にN-ethylmaleimide-sensitive fusion protein(NSF)とvanadate-sensitive ATPase(P-ATPase)が存在することを見いだしている。本研究においては、これらのATPaseの開口分泌における意義をみいだすことを目的としている。実験計画として(1)この2種のタンパク質のcDNAのクローニングを行い、構造的な知見をえる。(2)P-ATPaseが本当にリン脂質のフリップフロップを引き起こすのかどうか、精製酵素を用いた再構成系で確認する。(2)脳NSFとP-ATPaseのシナプス発達に伴う発現の変化、を挙げた。cDNAのクローニングによる解析の結果、ヒトのNSFはCHO細胞のNSFと98%程度の相同性があること、蛋白およびメッセージとも脳に最も多く発現していること、脳の組織でもシナプス小胞に最も多く含まれていることを見いだした。これらの知見は現在投稿中である。NSFの発現調節機構を調べる目的で、現在NSFの遺伝子およびその上流配列の解析を開始した。また、脳のNSFのほとんどが膜結合型であること、クロマフィン顆粒等の末梢神経系の顆粒にも同様の性質を備えたNSFが存在することを見いだした。現在これらのオルガネラにおけるNSF結合蛋白(レセプター)を含めた解析を行なっている。現在、こられのオルガネラからのNSFの精製法を確立しつつある。さらに、複数のレセプター分子を同定した。また、バナジン酸感受性ATPaseについてはリン酸化部位を含むペプチドの部分一次構造を明らかにし鋭意cDNAのクローン化に向けた実験を行っている。一方、精製酵素ではATP依存性のPSのフリップフロップ活性は見いだすことができなかった。特に、イオン輸送機能を考慮して、新たな生理機能の探求を開始した。
蛋白質水和構造のインフォマティクス

精緻な分子機械である蛋白質の動作原理や構造構築原理を解明し、その巧みさを学び取ろうと、膨大な数の立体構造解析が行われている。一方で、蛋白質がなぜ水の中で立体構造形成するのか、水は蛋白質ダイナミクスにどのような影響を及ぼすのかといった点については十分明らかにされてきたわけではない。本研究では、蛋白質と水の相互作用をより深く知ることで、蛋白質の立体構造形成、ダイナミクスや機能発現における水の役割をミクロスコピックに解明するための研究の展開を試みた。研究代表者は、これまでに極低温高分解能X線結晶構造解析の方法論を確立すると共に、同解析が蛋白質の水和構造について重要な知見をもたらすことを明らかにしてきた。本研究では、極低温高分解能結晶構造解析、分子動力学計算を実施するとともにプロテインデータバンクに登録された立体構造モデルを利用して、以下の項目について研究を実施し、論文発表を行うと共に、各種国内・国際会議から多数の招待講演を受けた。(1)蛋白質水和構造の特徴づけ。(2)水和構造の動的性質と蛋白質ダイナミクスの相関。(3)極低温解析と分子動力学計算で得られる水和構造の比較。(4)水和構造の解析、データベース化、水和構造予測計算プログラムの構築。(5)蛋白質のガラス性転移と水和構造の相関解析(6)低温結晶構造解析用装置類の開発と構造解析への応用。1.極低温解析で得られる水和構造と分子動力学計算の整合性の検討極低温解析で得られる水和水由来の電子密度分布と1ナノ秒程度の分子動力学計算で得られる体積平均質量分布から計算される電子密度分布の相関を見ることで、これら2つの手法で取得される水和構造の整合性を検討した。両者で得られた平均構造は良い一致を示し、また、蛋白質周辺に大規模な水分子双極子モーメントの選択的配向が見出された(Journal of Computational Chemistryに投稿中)。2.水和構造の分類とデータベース化のためのプログラム開発高分解能極低温解析で得られている水和構造をプロテインデータバンクより抽出分類し、極性原子団、非極性原子団との相互作用形態、蛋白質表面からの距離、蛋白質表面形状、蛋白質表面の静電ポテンシャルとの相関を調べるために、既に開発してある蛋白質水和構造解析プログラムFESTKOPを雛型として、コーディング作業を行っている。3.極低温X線結晶構造解析蛋白質の極低温立体構造解析では水和構造未知の蛋白質を取り上げ、次年度の水和構造予測プログラムの性能を検討するため基礎データとした(Journal of Biological Chemistryに投稿中)。また、結晶化された蛋白質の中で、特に原子分解能での構造解析が可能な蛋白質については、スプリング8でのデータ収集を30K180Kの間で行い、水和構造の動的性質と蛋白質ダイナミクスの相関、特に、蛋白質のガラス転移における水分子の役割の解明に向けた構造データ、熱振動データの取得を行った。実験室で得られたヒトリゾチームのガラス転移に関連する構造解析を基準振動精密化法を用いて行った。(Acta Crystallographica section Dに投稿中)精緻な分子機械である蛋白質の動作原理や構造構築原理を解明し、その巧みさを学び取ろうと、膨大な数の立体構造解析が行われている。

(1)蛋白質水和構造の特徴づけ。(2)水和構造の動的性質と蛋白質ダイナミクスの相関。(3)極低温解析と分子動力学計算で得られる水和構造の比較。(4)水和構造の解析、データベース化、水和構造予測計算プログラムの構築。(5)蛋白質のガラス性転移と水和構造の相関解析(6)低温結晶構造解析用装置類の開発と構造解析への応用。
高精度音場可聴化プラットホームの構築 -後期残響音モデルと発音者による音場評価-

音響設計などを目的として研究されている音場の可聴化には、正確な音場予測と空間情報を含めた聴覚的呈示という2つの要素技術が必要である。室内音場における反射音のうち後期残響音は現状の音場シミュレーションの理論では正確な予測が難しく、特にその到来方向の空間分布についてはその物理的性状及び聴感への影響について不明な点が多い。また、話者や演奏者の観点での適切な音環境を実現するためには、自身が発した音に対する室内空間からの反射音を聴取することで音場を評価する手段が必要である。本研究では、後期残響音の分析・モデル化と発音者のための可聴化手法を開発することで、高精度音場可聴化プラットホームの構築を試みる。
よどみ流中に形成される乱流予混合火炎の安定と構造

よどみ流中に形成される乱流予混合火炎の安定と構造に関して、火炎面の形状や乱れの特性に基づき検討を行った。火炎面直前の流れの状態はレーザドップラー流速計により中心軸上の乱流特性を測定することにより定量化した。レーザトモグラフィにより可視化した火炎面から中心軸上の火炎面曲率を測定した。また、消炎に及ぼすルイス数効果を調べるためにメタンおよびプロパンを燃料に用いた。その結果、次のことが明かとなった。1.ルイス数が1より大きい希薄プロパン/空気火炎は、平均流による火炎伸張率と火炎面曲率による火炎伸張率の和として定義される乱流火炎の火炎伸張率がある一定の値になると消炎し、よどみ板への熱損失の影響はほとんど見られない。他方、ルイス数が1より小さい希薄メタン/空気火炎では、消炎は火炎伸張よりも壁面への熱損失により生じる。この結果は、しわ状層流火炎の消炎に対しては、ルイス数効果が支配的な役割を演じている。従って、この消炎機構は、火炎面曲率に基づく火炎伸張を考慮すれば基本的に層流火炎の場合と同様であることが明かとなった。2.16mm高速度カメラで撮影したレーザートモグラフィー像から火炎面曲率を自動化して求めることにより変動する火炎面の曲率半径の平均値、ヒストグラム、曲率の時間的変化を求めることができた。3.火炎構造の代表的な指標の一つである乱流燃焼速度は乱れ強さと火炎面曲率に基づく火炎伸張率の積に依存して変化することが明かとなった。よどみ流中に形成される乱流予混合火災の安定と構造に関して,火災面の形状や流れの乱れの特性に基づき検討を行った。燃料としては,ルイス数効果を考慮して,メタンおよびプロパンを用いた。乱流予混合火災の消炎を検討する際の基礎資料として,まず層流火災の消炎機構について検討を行った。その結果,希薄プロパン空気火炎では,火炎伸張のみで消炎するが,希薄メタン空気火炎では,火炎伸張のみならず熱損失の影響も受けて消炎することが明らかとなった。その際,熱損失の影響は,ルイス数が1より小さくなるほど顕著である。以上の結果に基き,火炎の消炎機構を,平均流の火炎伸張,乱れにより火炎面が曲率を有することに起因する火炎伸張,熱損失の影響を示す火炎が形成される位置を測定し,検討を加えた。その結果,乱流火炎も層流火炎と同様,希薄プロパン/空気火炎では,主に火炎伸張のみで消炎するが,希薄メタン/空気火炎では,火炎伸張のみらなず熱損失の影響を受け消炎することが明らかとなった。すなわち,しわ状層流火炎の消炎機構は,乱れによる火炎面曲率による火炎伸張を考慮することにより,層流火炎と同様であると考えることができる。乱流燃焼速度に関して,火炎面の局所的な構造をレ-ザトモグラフィ法により得られた二次元像を解析し,検討を加えた。その結果,乱流燃焼速度の増加の主な原因である火炎面面積増加は,乱れ強さが等しくとも,燃料濃度,すなわち層流燃焼速度の増加とともに変化することが明らかとなった。可燃混合気を平板(よどみ板)に垂直に衝突させることにより形成される予混合火炎の安定と構造に関して,平成3年度に引き続き,実験的に検討を加えた.火炎に影響を与えると考えられる火炎面直前の流れの状態は,レーザドップラー流速計により中心軸上の流れの乱流特性を測定することにより定量化した.また,レーザトモグラフィ法により火炎面断面の可視化を行ない,中心軸上の火炎面の火炎面曲率を実測した.この際,レーザトモグラフィ像を16mm高速度カメラで撮影し,さらに火炎面曲率を求める手法を自動化したことにより,火炎面曲率の時間的な変化の把握が可能となった.燃料としては,ルイス数の影響を検討するためにメタンおよびプロパンを用いた.

その結果,以下の点が明かとなった.1.火炎安定性に及ぼす平板への熱損失の影響を検討するために,平板を30°C800°Cまで変化させて火炎安定性を測定した結果、希薄メタン/空気火炎の安定性は,よどみ板の温度の上昇に伴って向上し,よどみ板への熱損失が火炎安定性に重要な役割を演じていることがわかった.他方,希薄プロパン/空気火炎では安定性はほとんど変化せず,よどみ板への熱損失は火炎安定性にほとんど影響を及ぼしていないことがわかった.2.火炎面曲率の測定を自動化することにより,変動する曲率半径の平均値だけでなく,ヒストグラム,曲率の時間変化を求めることができた.3.乱流火炎伝播速度は,流れの乱れ強さと火炎面曲率の比に依存することが明かとなった.
神経回路網の多様性を生み出す発生分化プログラムの分子基盤

ホメオボックス型転写調節因子Dbx1が中脳における交連ニューロンの運命決定因子であることを明らかにした。また、Dbx1はその転写カスケードの下流で転写調節因子Evx2の発現を介して、軸索正中交差を直接制御する軸索ガイダンス分子Robo3の遺伝子発現を制御していることが示された。さらに、Dbx1は非交差性ニューロンの分化プログラムに対しては逆に抑制的に作用することで、交連ニューロンの運命決定を確実なものにしていることが明らかとなった。本研究課題では、神経回路網の多様性を生み出すメカニズムの分子基盤を明らかにするために、以下2つの目的の達成を目指している。目的1では、交連ニューロンのサブクラス特異的な軸索ガイダンスプログラムの発現制御を担う転写調節因子を明らかにし、その下流で制御されている軸索ガイダンス関連分子の同定を目指す。目的2では、交連ニューロン軸索の正中交差前後で引き起こされている軸索ガイダンスプログラムのリプログラミングを分子レベルで理解するために、正中交差前後での軸索ガイダンス分子レセプターの選択的な局在発現制御の分子機構を明らかにする。本年度における目的1の主要な成果としては、候補転写調節因子のマウス胎仔への遺伝子導入(in vivo電気穿孔法)による機能解析の結果、ホメオボックス型の転写調節因子の1つが、その異所的な発現によりサブクラス固有の軸索伸長パターンを引き起こすことができることを見出した。さらにこの転写調節因子の時空間的な発現パターンをその特異的な抗体で調べたところ、交連ニューロンの特定のサブクラスに特異的に発現していることが確認された。以上のことは、この転写調節因子が交連ニューロンのサブクラス特異的な軸索ガイダンスプログラム発現の中核を担っている可能性を示唆している。一方、目的2においては交連ニューロン軸索の正中交差前後でのガイダンス分子レセプターの発現変化にエピジェネテッィクな遺伝子発現制御が関わっているかどうかを特にDNAメチル化酵素群が交連ニューロン軸索の正中交差前後の時期において交連ニューロン細胞体に発現しているかどうかを指標に解析した。その結果、その発現には交連ニューロン軸索の正中交差との相関が見出されなかった。したがって、正中交差前後での軸索ガイダンス分子レセプターの局在発現変化にはレセプター遺伝子転写後のmRNAやタンパク質自体の修飾が関わっている可能性がある。本研究課題では哺乳類マウスの交連ニューロンをモデルとして、神経回路網の多様性が生み出されるメカニズムの分子レベルでの理解を目指している。本年度は、交連ニューロンのサブクラス特異的な発現を示すことが明らかとなった転写調節因子の軸索ガイダンスにおける役割をin vivoで検討した。今回特に、この転写調節因子の転写活性を抑制させたloss-of-functionの観点からその機能解析を行った。その結果、交連ニューロンの軸索伸長パターンが神経管腹側で異常を示し、腹側正中部フロアプレートでの正中交差が阻害されることが明らかとなった。また、この転写調節因子の制御下にあり、正中交差に関わる軸索ガイダンス関連分子も同定された。したがって昨年度のgain-of-functionの実験結果とあわせると、今回着目している転写調節因子は交連ニューロンの軸索ガイダンスプログラム発現の中核を担っていることが示唆される。一方で、この転写調節因子の機能阻害により正中交差自体が阻害されてしまったことから、正中交差後にみられる交連ニューロンのサブクラス特異的な軸索伸長へのこの転写調節因子の寄与に関しては、今後の重要な研究課題として残された。また、交連ニューロンの中間標的における軸索ガイダンスプログラムのリプログラミング機構に関しては、正中交差前後で発現変化が報告されている軸索ガイダンス関連分子のタンパク質発現にそれらのmRNAの局所翻訳機構が関与しているかどうかを、今回L1camとRobo3.2のmRNAの3'側非翻訳領域(3'UTR)の機能を解析することにより検討した。そのために、膜結合型蛍光タンパク質の翻訳領域配列にこれらの3'UTRを結合させた遺伝子の発現ベクターを構築し、これらをマウス胎仔の交連ニューロンに遺伝子導入し、正中交差後の軸索セグメントに蛍光タンパク質が局所的に発現されるようになるかを調べた。その結果、蛍光タンパク質の発現開始部位と交連ニューロン軸索の正中交差には相関が見出されなかった。本研究課題では、マウスの交連ニューロンの発生分化プログラムに焦点をあて、神経回路網の多様性構築の分子・機構の解明を目指している。前年度までの研究により、交連ニューロンに固有の軸索ガイダンスプログラムの発現を担っている転写調節因子を複数同定することに成功した。そこで本年度は、これらの転写調節因子の下流に存在する軸索ガイダンス関連分子を、マウス胎仔へのin vivo電気穿孔法を利用した遺伝子導入による異所的な遺伝子発現系とDNAマイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を組み合わせることで探索した。また、実際に得られた分子のin vivoでの発現解析を行い、交連ニューロンのサブクラス特異性ならびに発現時期との関連を詳細に調べた。

その結果、交連ニューロンのサブクラス特異的に発現し、軸索ガイダンスを直接制御している可能性のある分子が複数見出された。さらにこれらの分子のいくつかは、軸索ガイダンスの分野では新規性の高い分子であった。一方で、交連ニューロンの軸索ガイダンスプログラムの再編成機構の解明を日指す研究においては、本年度は正中交差前後でその発現が変化するガイダンス分子受容体の発現をその上流で制御(抑制)している可能性がある転写調節因子の機能解析を行った。ここではこの抑制性転写調節因子を交連ニューロン軸索の正中交差が起こる前段階から強制発現させることで、その後の交連ニューロン軸索の伸長パターンにどのような影響が生じるのかをin vivoで解析した。その結果、この転写調節因子が軸索ガイダンスプログラムの再編成に関わっていることを支持する実験結果は得られなかった。一方で、交連ニューロン軸索の正中交差前後に発現が変化する分子の探索も進めた。その結果、正中部フロアプレート交差後に発現が増加し、軸索ガイダンスプログラムの再編成過程に関与している可能性が高い細胞内シグナル分子を同定した。本研究課題では、マウスの神経管腹側正中部のフロアプレートで交差を形成する交連ニューロンの発生分化プログラムに焦点をあて、神経回路網の多様性を生み出す分子機構の解明を目指している。本年度はこれまでの一連の研究で、交連ニューロンの運命決定因子として同定されたホメオボックス型転写調節因子Dbx1によって最終的に発現制御を受けていることが明らかとなった軸索正中交差のエフェクター分子Robo3.1の発現に至るカスケードの詳細を解析することで、転写調節因子Evx2がDbx1の下流でRobo3.1の発現を促進的に制御している分子であることを突き止めた。さらにDbx1を起点とする転写カスケードに、Evx2と拮抗するかたちでPOU型転写調節因子Brn3aが関与していることも明らかにした。これらの一連の成果は取りまとめて、専門誌に論文として発表した。また、この過程で無脊椎動物から哺乳類まで保存され、その機能が不明であった転写因子が交連ニューロンのサブクラス固有の発生分化に関わっていることが明らかとなり、その詳細な解析は今後の重要な課題として残された。一方で、交連ニューロン軸索の正中交差前後で引き起こされている軸索ガイダンスプログラムの再編成に関する研究においては、本研究により確立された交連ニューロン特異的な遺伝子発現システムを駆使することで、交連ニューロン軸索の正中交差後にその発現が劇的に消失することが知られる膜タンパク質のRobo3.1の発現解析を中心に進めた。その結果、Robo3.1が軸索正中交差後に消失するメカニズムには、交連ニューロン自体がもつ内在的な性質ではなく、交連ニューロン軸索と正中部フロアプレート細胞に発現する分子を介した細胞間相互作用が関わっていることを示唆する結果がin vivoの系で得られた。さらに、その制御分子を今後同定し解析するための機能的なアッセイ系を確立させた。
統計的学習理論に基づく非線形識別・判別に関する研究

1.階層型ニューラルネットワークの学習手法である誤差逆伝播法では、学習データの2乗誤差を評価関数として重み係数を反復修正する。このとき生じる局所的最小解への収束の難点をどのように克服するかが問題であった。現段階では重みの初期値や収束の速度を決定するパラメータ、重みを順次修正していくための係数を問題に応じて経験的あるいは試行錯誤的に試みる方法を適用している。効率的な数値計算の手法開発は今後の課題である。2.ニューラルネットワークに含まれる変換の関数として通常使用されるロジスティック関数(シグモイド関数)にとらわれない様々な関数の適用について研究した。例えば、(0,1)が値域となるように変換した逆正接関数、プロビットモデル、ロジスティック関数に含まれる指数関数を一般化した関数等を使用し、実データおよび乱数により誤差や誤判別率の比較検討を行った。この結果、プロビットモデルとロジスティック関数の一般指数型は通常のロジスティック関数とほぼ同様の誤判別率が得られるが、プロビットモデルはかなりの反復計算の時間を要することが分かった。これに対して、逆正接関数は処理時間が比較的短く誤差・誤判別率が小さい安定したネットワークが構成された。将来の予測に有効に機能するモデルの良さを評価するためのモデル評価基準としては一般化情報量規準が有用であり、ガウスカーネルに基づく動径基底関数ネットワークが種々の問題に適用可能なことを認識した。3.サポートベクターマシン(SVM)の学習理論においては評価関数の最適解が唯一つ決まるというメリットがあり、非線形識別・判別問題に有効な手法として知られている。ソフトマージン最適化と高次元特徴空間でのカーネルトリックを組み合わせた凸2次計画問題として定式化されるが、構成されたSVMの汎化能力を評価するためのモデル評価基準の開発をめざし、理論的・数値的に検証を進めている。1.ニューラルネットワークモデルに基づく非線形識別・判別問題で重要な課題として、学習データ以外の未知データに対してモデルがどの程度有効に機能するかといういわゆる汎化能力の評価が挙げられる。一つの方法として情報量規準AICが知られている。ネットワークの中間層のユニット数決定の問題にAICを適用するためには、通常教師信号とネットワークの出力との誤差が互いに独立で正規分布に従うことが前提とされるが、まずはこのことを検証するためにシミュレーション実験を行った。通常、教師信号には二値の0,1あるいは0.1,0.9などが設定されるが、数値計算上の難点から誤差の分布が正規分布とはかけ離れたものになる場合が生じる。教師信号の設定にはある程度の調整が必要であり、いくつかの実験を通して、例えば0.85,0.15程度に設定するとよいことが分かった。このことは、AICの適用に関して一つの指針を与えるものと考えている。なお中間層のユニット数が0の場合はロジスティック判別に帰着され、二項確率変数を用いた尤度関数を用いることにより、AICの適用が可能となる。2.階層型ニューラルネットワークの学習手法の一つである誤差逆伝播学習法に関する評価関数の最適解収束の問題は、パラメータの初期設定や重みの初期値については経験的にあるいは試行錯誤的に行う必要がある。また、教師信号や変換に利用する関数によって中間層のユニット数が同じであっても誤判別率の値が異なり、評価関数については通常使用されるロジスティック関数よりも、0と1への収束が遅い関数、例えば(0,1)が値域となるように変換した逆正接関数を使用することで、安定したネットワークが構成できることが分かった。3.サポートベクターマシンに関する基本的な考え方とその理論、モデルの構造について研究し、非線形識別・判別問題に有効な方法であることを認識した。
弔いの形をめぐる歴史民俗学的研究

本研究では、何よりもまず『弔いの文化史ー日本人の鎮魂の形』(2015年)を刊行し、研究成果を社会に向けて幅広く発信できたと考える。本書および本研究では、第1に、弔いに関するこれまでの歴史民俗学的研究を踏まえて、弔いの作法の歴史的な変遷を分析し、“弔いの民俗史"を考察した。第2に、遺影がプライベートな領域からパブリックな領域へと展開する軌跡から構成される“遺影の故人史"から“弔いの文化史"を明らかにした。第3に、念仏踊り・盆踊りは生者と死霊が成長・成熟するための共同の営みだとする、折口信夫の民俗芸能論に依拠して“弔いの芸能史"を構想し、弔いの作法を探究した。5月24日に1回研究会、五十嵐惠邦(バンダービルト大学)「帰還兵:遅れて帰りし者たち」(大阪大学)の発表を行なった。6月22,23日に、大三島にてところミュージアム大三島、大三島美術館、大山祇神社宝物館を見学し、資料収集を行なった。7月27日に2回研究会、川村邦光「皇道大本とファシズム」(大阪大学)の発表を行なった。8月27日、大連民族学院(中国・遼寧省大連市金州新区)で研究会を行なった。発表は、荒川裕紀「福男競争から福男選びへ」、黛友明「芸能習得の語りにおける過去と現在」、ファクンド・ガラシーノ「他者表象における自己規定と暴力の所在」で、王秀文がコメントをした。28日に旅順で日露戦争の戦跡や博物館を見学した。29日には、南通市で、死者の冥福を祈る儀礼、また舞踊を見学した。12月7,8日に、福島県立博物館・福島大学において資料収集を行なった。2月24日、3回研究会、川村邦光「弔いの形をめぐって」(同志社大学)の発表を行なった。弔いにおける物とイベントとパフォーマンスによる死者の表象と言説に関して、歴史民俗学的な研究を通じて明らかにすることが、大きな研究目的である。第1に、死者の表象となる遺影、死者を記念する物、すなわち碑や像、建物を調査し、その歴史的な変遷を明らかにする。第2に、死者を記念して催される集会や行事といったイベント、民俗芸能での歌舞などのパフォーマンス、また死者を追悼するために記された記録や作品における言説を比較し、歴史的な変遷を考察する。今年度は2回の研究会を行ない、昨年度と合わせて、5回になる。以下、研究発表者、および題名をあげる。第4回研究会(2014年8月2日:南山大学宗教文化研究所:名古屋)宋秀環(龍華科技大学・台湾)「植民地下における協力者の創出パターン」、番匠健一(立命館大学大学院)「山田洋次作品における戦後北海道」、竹原明理(大阪大学大学院)「祭礼における生人形の展開」、猪岡叶英(大阪大学大学院)「「養老式」と風俗改良運動にみる近代沖縄の長寿者像」、林葉子(大阪大学大学院)「PUNCHと『團團珍聞』にみる女性像の比較」、村山絵美(南山大学宗教文化研究所)「キリスト教と日本」。第5回研究会(10月17日:大阪大学)北村毅(早稲田大学琉球・沖縄研究所)「「戦友」とは誰か:ある沖縄戦帰還兵と家族の戦後」。研究成果としては、『弔いの形をめぐる歴史民俗学的研究2014年度科研中間報告書』(2015年3月)を刊行した。川村邦光「ジョバンニと弔いのイニシエーション」、姜超「在日福清華僑の普度勝会に関する一考察」、三浦詩織「現在を問うハナシ」を掲載した。また、川村が日本史研究会・市民講演会(2014年11月24日:機関紙会館:京都)で「天皇写真と戦死者の遺影」の代で講演した。今年度は、4回の研究会を行ない、通算9回になる。以下、年月日、会場、研究発表者名、題名をあげる。第6回研究会(2015年7月3日:大阪大学)五十嵐惠邦(ヴァンダービルト大学)「大田洋子:原爆と言葉」。第7回研究会(2015年8月21日22日:中国・北華大学)国際シンポジウム「東アジアにおける戦争の記憶と歴史認識」(北華大学東亜歴史と文献研究センター・国際日本学研究会共催)招待講演:鄭毅(北華大学)「虚実と実像:東アジア世界の戦争記憶と現実の衝突」;川村邦光「“聖戦"の敗北と戦死者の霊:折口信夫の弔いの形をめぐって」;研究報告:永岡崇(学振特別研究員)「予感としての記憶:近代史研究のアクチュアリティに向けて」;廉松心(北華大学)「偽満洲国時期における朝鮮人社会研究」、他12名。第8回研究会(2015年10月28日:大阪大学)丸山泰明(国立文書館)「鎮魂の花火の民俗学」;村山絵美(武蔵大学)「戦争の記憶と語りの共同性」。第9回研究会(2016年3月5日:大阪大学)シンポジウム「弔い、そして死者との共闘」黛友明(大阪大学)・畑中小百合(大阪大学講師)・田中雅一(京都大学人文科学研究所)・永岡崇(学振特別研究員)・全成坤(北華大学)・川村邦光。

研究成果としては、『弔いの形をめぐる歴史民俗学的研究:科研報告書』(2016年)を刊行した。川村邦光「賢治の弟子松田甚次郎論ー農と農民劇の実践」他論文4本。川村邦光「折口信夫の〝聖戦〟と弔いの形をめぐって」『日本学報』35号、2016年。川村邦光『弔いの文化史』中公新書、2015年。本研究では、何よりもまず『弔いの文化史ー日本人の鎮魂の形』(2015年)を刊行し、研究成果を社会に向けて幅広く発信できたと考える。本書および本研究では、第1に、弔いに関するこれまでの歴史民俗学的研究を踏まえて、弔いの作法の歴史的な変遷を分析し、“弔いの民俗史"を考察した。第2に、遺影がプライベートな領域からパブリックな領域へと展開する軌跡から構成される“遺影の故人史"から“弔いの文化史"を明らかにした。第3に、念仏踊り・盆踊りは生者と死霊が成長・成熟するための共同の営みだとする、折口信夫の民俗芸能論に依拠して“弔いの芸能史"を構想し、弔いの作法を探究した。今年度は先に記したように、研究成果として『弔いの形をめぐる歴史民俗学的研究2014年度科研中間報告書』(2015年3月)を刊行し、研究計画を進展させることができた。研究代表者の川村は論文「ジョバンニと弔いのイニシエーション」を執筆し、おおむね今年度の研究目的を達成することができた。人文学C文化人類学・民俗学現段階では、日本での弔いの民俗宗教史的研究を推し進めながら、韓国・中国・台湾でも、その一端を比較研究しているところである。最終年度には、日本を中心にして、韓国・中国・台湾の事例を組み込みながら、弔いの形の歴史的な変遷に関して報告書をまとめて、書籍として刊行することを目指していく。平成25年度は、3回の研究会を開催し、研究代表者の川村は2度の発表を行ない、研究の進展がみられた。特に、大連・旅順での調査・資料収集では収穫があった。中国の死者供養の儀礼を調査できたことは、日中の弔いの文化を比較研究するうえで、貴重なものとなると考える。また、福島市で、東日本大震災に関わる資料収集・調査を行ない、本テーマの弔いに関する研究に稔りある成果をあげることができた。前年度の調査・資料収集をさらに発展させ、成果をあげるために、今年度は宮城・岩手県の東日本大震災に関連する調査を続行する。沖縄には、8月末に集中講義で行く予定であるので、沖縄で調査・資料収集をする。また、韓国・釜山で死者儀礼に関する調査を行なう。これまで収集してきた資料に基づいて、論文を執筆し、中間報告書を刊行する。写真などの図版の掲載されたやや高額の書籍を購入する予定だったが、時間上の余裕がなく、購入できなかった。また、ノート型パソコン、およびデジタルカメラを購入する予定だったが、まだ使用可能だったため、来年にまわしたいと考えている。前年度に購入しなかった書籍やパソコン、デジタルカメラを今年度に購入する。
腎毒性を軽減する安全で効果的ながん治療用ラジオアイソトープ標識ペプチドの開発

がん治療の1つとして、放射性核種(RI)で標識した低分子量ペプチドの利用が研究されているが、高い腎放射能集積が臨床応用への障害となっている。これまでに我々は、ペプチドへの負電荷導入が腎集積低減に有用であることを示し、導入法の違いが、がんへの集積性を変化させることを明らかにした。本研究では、がん集積性の維持と腎集積低減を両立する「安全で効果的ながん治療用RI標識ペプチドの開発」を目指した。種々のペプチドを培養がん細胞および担がんマウスを用いて評価したところ、腎集積低減に加え、がんへの集積を数倍に増大する化合物を見出した。今後、がん治療用放射性薬剤としての有用性を評価する予定である。ラジオアイソトープ(RI)で標識した抗体やペプチドを用いる「がんのアイソトープ治療」が注目され、盛んに研究が行われており、臨床応用への可能性が検討されている。しかし、RI標識ペプチドを用いるアイソトープ治療では、腎臓への非特異的な高い放射能集積を原因とする腎毒性が発症し、このことが臨床応用への大きな障害となっている。申請者らは、RI標識オクトレオチドへ酸性アミノ酸を用いて負電荷を導入し、この非特異的な腎集積を低減できる可能性を示してきた。本研究では、がん組織への集積性を維持し、腎集積を低減する安全で効果的なRI標識オクトレオチドの開発を目指す。平成24年度に実施したin vitroでのがん細胞への取込み実験より見出した「がん細胞への集積性を損なわず、負電荷が導入された111In-DTPA-オクトレオチド誘導体」について、放射能の腎集積性を評価するために、正常マウスを用いて体内分布実験を実施した。その結果、酸性アミノ酸を用いた負電荷導入により、期待通りに腎集積は低下した。次にin vivoでのがん組織集積性を評価するために、担がんマウスを用いて体内分布実験を実施した。その結果、in vitroと同様にin vivoでもがん組織への放射能の取込みが認められ、「がん組織への集積性を維持し、腎集積を低減する111In-DTPA-オクトレオチド誘導体」の開発に成功した。ラジオアイソトープ(RI)で標識した抗体やペプチドを用いる「がんのアイソトープ治療」が注目され、盛んに研究が行われている。RI標識ペプチドは、RI標識抗体と比較して合成が容易であり、血中からの消失が速やかであることから治療薬剤としての可能性が検討されている。しかし、RI標識ペプチドを用いるがんのアイソトープ治療では、腎臓への高い放射能集積を原因とする腎毒性が臨床応用への大きな障害となっている。申請者らはRI標識オクトレオチドへ酸性アミノ酸を用いて負電荷を導入することで、この非特異的腎集積を低減できる可能性を示してきた。そこで本研究では、がん組織への集積を維持し、非特異的な腎集積を低減する、臨床使用可能な安全で効果的ながん治療用RI標識オクトレオチド誘導体の開発を計画し、研究に着手した。がん細胞表面の標的受容体へのRI標識オクトレオチドの結合を妨げず、親和性を維持する最適な負電荷導入法を系統的に見出すため、負電荷導入法が異なるDTPA-オクトレオチド誘導体および活性評価の際に標準化合物となるDTPA-オクトレオチドを標識前駆体として固相法で合成した。得られた前駆体をインジウム-111 (111In)で標識し、目的とする各種の負電荷導入111In-DTPA-オクトレオチド誘導体を得た。得られた111In-DTPA-オクトレオチド誘導体を培養がん細胞とインキュベートしたところ、細胞への放射能の取り込みが観察され、がん細胞への集積性を損なわず、負電荷が導入された111In-DTPA-オクトレオチド誘導体を見出すことに成功した。「がんのアイソトープ治療」は、放射性同位元素(ラジオアイソトープ: RI)で標識した抗体や低分子ペプチドを標的部位へ送達し、放射線によってがんを殺傷・治療する方法であり、現在盛んに研究が行われている。しかし、RI標識ペプチドを用いるアイソトープ治療では、血中クリアランスが良好であるものの、正常腎臓に高い放射能集積が認められ、腎毒性を発症することが問題となっており臨床応用への大きな障害となっている。申請者はこれまでにRI標識オクトレオチドを用いて、腎集積低減法を検討してきた結果、母体ペプチドへ酸性アミノ酸を導入し負電荷を付与することで非特異的な腎集積を低減できる可能性を示してきた。本研究では、がん組織への集積性を維持し、非特異的な腎集積を低減する安全で効果的なRI標識オクトレオチド誘導体の開発を目指した。平成25年度までに評価した111In-DTPA-

オクトレオチド誘導体の中から、腎集積を低減するだけでなく、腫瘍集積および滞留性を大幅に増大する化合物を新たに見出した。この誘導体のペプチド配列を用いて90Yと安定な錯体を形成することが知られている1B4M-DTPA構造を有する放射性オクトレオチド誘導体の合成を平成26年度に計画した。1B4M-DTPA-オクトレオチド誘導体の合成に先立ち、錯形成部1B4M-DTPA構造の合成を実施した。1B4M-DTPA構造は、市販のアミノ酸を出発原料に高収率で合成することに成功した。また、1B4M-DTPAを有するオクトレオチド誘導体の合成も実施した。今後、得られた1B4M-DTPA-ペプチドへの放射性標識、in vitroおよびin vivoの評価を経て新たなアイソトープ治療薬剤の開発を目指す。放射線科学申請内容どおり確実に実験が実施・進行しており、期待したデータが得られている。標的受容体との結合を妨げず、親和性を維持する最適な負電荷導入法を系統的に見出すため、負電荷の導入方法・部位の異なる111In-DTPA-オクトレオチド誘導体を合成した。得られた111In-DTPA-オクトレオチド誘導体のin vitro腫瘍集積性を評価するため、培養がん細胞を用いて細胞内取り込み実験を実施した。その結果、細胞へ放射能の取り込みが観察され、がん細胞への集積性を損なわず、負電荷が導入された111In-DTPA-オクトレオチド誘導体を見出すことに成功した。以上のことから、平成24年度の研究計画を概ね達成したと考えている。平成24、25年度の結果に基づき、イットリウム-90と安定な錯体を形成するキレーターを有するオクトレオチド誘導体を合成し、評価する。平成24年度の研究で見出した、負電荷導入111In-DTPA-オクトレオチド誘導体について、正常マウスを用いて体内動態を評価する。正常マウスで腎集積の低減が観察された化合物について、担がんマウスを用いて体内動態を観察し、がん組織への集積性を評価する。腎集積の低減およびがん組織への集積を認めた化合物の情報に基づき、欧米でアイソトープ治療に用いられているイットリウム-90 (90Y)と安定な錯体を形成するキレーターを有するオクトレオチド誘導体を合成し、同様に評価する。該当なし
確率システム理論に基づいたダクト内の進行波を最小にする消音制御とその実証実験

平成9年度中に,制御スピーカーを取り付けた1次元ダクト内の音圧に関する数学モデルをすでに確立し,さらにダクト開口部に達する進行波成分を最小にする有限次元フィードバック制御器を確率システム理論を用いて構築した.平成10年度は前年の成果に基づいて数値シミュレーションおよび実験を実施し,その動作特性,有効性の検証を行った.数値シミュレーションで取り扱うダクトは実験装置として使用する矩形ダクトと同サイズのものを想定し,全長2[m]のダクトに口径12[cm]の制御用スピーカーを取り付けた.また,制御スピーカーをエンクロージャーで覆いその内部の音圧を計測することで,スピーカーのバッフルボードの変位をより正確に推定できるようにした.数値シミュレーションを実施した結果,騒音源(送風ファン)からの音波(進行波)がスピーカーの設置位置を通過すると同時にその振幅は急速に減少していることが確認され,提案した制御系がダクト内の進行波成分を効果的に押さえることが示された.その性能はおよそ100[Hz]から1000[Hz]までの進行波成分を最大20[dB]減少させることができ,本研究で提案した制御系の目標を十分に満足するものであった.ダクト内の音圧分布という観点から見た場合,騒音源である送風ファンからスピーカーまでの部分では制御の有無に関わらす音圧の振幅にほとんど変化は見られないが,制御スピーカーから開口部に到る部分では音圧のみならず音圧勾配も十分に抑制できていることが明らかとなった.これは,ダクト開口部から放射する音が減少することを意味する.実験は数値シミュレーションの場合と同様のアクリル製矩形ダクトとDSP(Digital Signal Processor)を用いた制御装置により行った.シミュレーションでは1000[Hz]付近まで効果的に制御できることを確認したが,実験ではおよそ120[Hz]から500[Hz]の範囲でダクト開口部付近の音圧をおよそ10[dB]低下させることができ,実験においても1次元ダクトと見なせる周波数範囲で制御系が良好に動作することが確かめられた.排気や冷暖房用に用いられるダクトには空気などが流される.その流速は当然音波がダクト内を伝播する特性に影響を与えるため,空気の流れはダクトから放射される騒音に対する制御系を設計する際に考慮すべき要素となる.本研究では典型的な例として,全長lで,その一端に送風用のファンが取り付けられている一様断面のダクトを想定した.ファンは速度V_0の空気の流れを発生させると同時に騒音を発生し,ダクトの開口部から流出・放射される.また制御用のスピーカーをダクトの出口付近のダクト壁面に取り付けるものとした.ファンが発生する騒音やダクト外から伝わる外乱は不規則なものであるため,数学的に白色雑音としてモデル化している.空気とバッフル板それぞれの運動方程式はハミルトン原理を用いて同時に導き出し,その運動方程式と空気の連続の式などから音圧に関する確率偏微分方程式によって記述される数学モデルを得た.モデリングの結果導かれたダクト内の音圧に関する数学モデルは非常に多くの非線形項を含んだ波動方程式であるが,音圧が大気圧に比べ十分に小さくかつ空気の流速が音速よりも十分に遅いと仮定することで,その非線形項の影響は小さいと見なし,非線形項を取り除いた線形化モデルを得た.また送風ファンにより引き起こされる騒音およびダクト開口部への外部環境の雑音は,得られた境界条件の中に現れている.線形化した数学モデルにモード展開法を適用し有限次元モデルっを得,バッフル板の数学モデルと組み合わせた拡大システムを構成し,さらに伊藤型確率微分方程式として記述されるシステム方程式を得た.本研究における制御問題は,ダクト出口付近における音圧の進行波成分をモード展開で近似表現することにより有限次元制御を音の進行波成分に対して適用することが可能となり,近似された進行波成分の振幅を最小にするようなLQG問題へと帰着できた.平成9年度中に,制御スピーカーを取り付けた1次元ダクト内の音圧に関する数学モデルをすでに確立し,さらにダクト開口部に達する進行波成分を最小にする有限次元フィードバック制御器を確率システム理論を用いて構築した.平成10年度は前年の成果に基づいて数値シミュレーションおよび実験を実施し,その動作特性,有効性の検証を行った.数値シミュレーションで取り扱うダクトは実験装置として使用する矩形ダクトと同サイズのものを想定し,全長2[m]のダクトに口径12[cm]の制御用スピーカーを取り付けた.また,制御スピーカーをエンクロージャーで覆いその内部の音圧を計測することで,スピーカーのバッフルボードの変位をより正確に推定できるようにした.数値シミュレーションを実施した結果,騒音源(送風ファン)からの音波(進行波)がスピーカーの設置位置を通過すると同時にその振幅は急速に減少していることが確認され,提案した制御系がダクト内の進行波成分を効果的に押さえることが示された.その性能はおよそ100[Hz]から1000[Hz]までの進行波成分を最大20[dB]減少させることができ,本研究で提案した制御系の目標を十分に満足するものであった.ダクト内の音圧分布という観点から見た場合,騒音源である送風ファンからスピーカーまでの部分では制御の有無に関わらす音圧の振幅にほとんど変化は見られないが,制御スピーカーから開口部に到る部分では音圧のみならず音圧勾配も十分に抑制できていることが明らかとなった.これは,ダクト開口部から放射する音が減少することを意味する.実験は数値シミュレーションの場合と同様のアクリル製矩形ダクトとDSP(Digital Signal Processor)を用いた制御装置により行った.

シミュレーションでは1000[Hz]付近まで効果的に制御できることを確認したが,実験ではおよそ120[Hz]から500[Hz]の範囲でダクト開口部付近の音圧をおよそ10[dB]低下させることができ,実験においても1次元ダクトと見なせる周波数範囲で制御系が良好に動作することが確かめられた.
光周的花成のエピジェネティクス

申請者はシソの花成がDNA脱メチル化剤、5-アザシチジンによって誘導できることを明らかにし、光周的花成がDNAメチル化などのエピジェネティクスと呼ばれる遺伝子発現制御系によって調節される可能性を示した。昨年度の研究でシソの花成誘導的光周期においてDNAのメチル化状態が変化することが示唆されことから、本年度は誘導的光周期において実際にメチル化が変化する遺伝子を単離することを目的とした。特に本研究では、他の様々な植物で光周的花成に重要な役割を果たしていることが知られているFlowering locus T(FT)遺伝子のDNAメチル化に注目した。シソではFTホモログの部分配列が明らかになっており、これを元にプライマーを設計した。さらに、花成誘導的光周期、および、非誘導的光周期で培養したシソの葉からmRNAを抽出し、逆転写反応によりcDNAを得た。これらのcDNAとプライマーを用いてPCRを行った結果、光周期にかかわらずFTホモログが発現していることがわかった。FTの発現は一般に非常に低いことが知られているが、シソではいずれの光周期でも強く発現することが示唆された。シソFTホモログのDNAメチル化を調べるためには、ゲノム上での塩基配列を明らかにする必要がある。そこで、既知のmRNA情報を元にRACE法により完全長のシソFTホモログを単離することを目指したが、5'方向、3'方向ともに明らかにできなかった。そのため、シソFTホモログのDNAメチル化を調べるためには、TAIL PCRなどの別なアプローチによりゲノム上の塩基配列を明らかにしていく必要があると思われる。申請者はシソの花成がDNA脱メチル化剤、5-アザシチジン(azaC)によって誘導できることを明らかにし、光周的花成がDNAメチル化などのエピジェネティクスと呼ばれる遺伝子発現制御系によって調節される可能性を示した。これをさらに精査するため、本年度は以下について研究を行った。1.azaCによって花成を誘導したシソの次世代の花成反応azaC処理によって花成を誘導したシソから種子を得て、花成非誘導条件で生育させたところ、この個体は花成に至らなかった。このことは、azaCによって脱メチル化されて活性化された花成関連遺伝子が次世代では再メチル化きれて抑制されたことを示唆する。すなわち、光周的花成においても、同様の脱メチル化/再メチル化によって花成が制御される可能性が示唆された。2.誘導的光周期におけるDNAメチル化状態の変化光周的花成にDNAメチル化が関与するのであれば、誘導的光周期において花成関連遺伝子が脱メチル化されて活性化されることが考えられる。長日または短日条件で生育させたシソのメチル化プロフィールをMS-AFLP法を用いて調べたところ、両者に違いが検出された。このことは誘導的光周期でDNAのメチル化が変化することを意味する。ゲノム中でメチル化が変化したと考えられるフラグメントをクローニングしたところ、CpGアイラシド様の特徴を持っていた。哺乳類ではCpGアイランドのメチル化が遺伝子発現に重要であることが知られており、植物でも光周的花成においてこの領域のメチル化の変化が花成に重要であることが示唆された。