hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写因子異常による巣状糸球体硬化症発症機序の解明

MAFBは糸球体上皮細胞(podocyte)に発現しており、その変異が糸球体上皮細胞障害をきたす可能性が考えられるが、その証明はなされていない。MafB -/-マウスは生後すぐ死んでしまうため、MafB+/-マウスを長期間観察し、野生型マウスと比較した。MafB +/-マウスは25週齢では蛋白尿はみられないが50週齢を超えた頃から、蛋白尿を呈した。電子顕微鏡写真では糸球体上皮細胞足突起の癒合を認めた。また、RT-PCRでは足突起関連分子の発現低下を認めた。以上からMafBは糸球体上皮細胞の維持に重要であり、そのハプロ不全は糸球体上皮細胞障害をきたし蛋白尿を呈した。大Maf群転写因子は、ほ乳類においてMafa, Mafb, c-Maf, Nrlの4種類が知られている。そのひとつであるMafbは膵内分泌細胞の発生、内耳の形成、マクロファージの機能分化に重要であることが報告されている。我々が作製したMafbノックアウト(Mafb -/-)マウスの解析から、Mafbは腎臓でpodocyteのみに特異的に発現し、podocyteの成熟、足突起の形成に必須であることが分かった(Mol. Cell. Biol. 26: 5715-5727, 2006)。しかし、Mafb -/-マウスは中枢性呼吸不全で生後すぐ死んでしまうため、成体での機能解析は困難であった。そのためMafbへテロ(Mafb +/-)マウスを長期観察したところ、Mafb +/-マウスは6か月齢では尿蛋白はみられないが1年齢を超えた頃から、蛋白尿を来すことを見いだした。最近のエクソーム解析から、MCTO (Multicentric Carpotarsal Osteolysis;多中心性手根足根骨溶解症)の患者に、MAFBの点変異が存在することが報告された。MCTOの骨病変は破骨細胞におけるMAFBの機能不全が考えられているが、興味深いことにMCTOは半数以上の例で腎機能障害をきたし蛋白尿の出現から1年から17年で腎不全に至る。腎生検をしえた例では巣状糸球体硬化症の報告例がある(Am J Kidney Dis. 2007; 50:649-654)。また、podocyteに発現する種々の分子の変異、欠損が一部の巣状糸球体硬化症に関与しているという事実からpodocyte障害が巣状糸球体硬化症をもたらすという説が受け入れられている。以上からMafbは成体での巣状糸球体硬化症発症に関わっている可能性がある。マウスの解析で巣状糸球体硬化症発症の転写因子の役割が明らかになりつつある。そのためMafbへテロ(Mafb +/-)マウスを1ー2年間観察したところ、Mafb +/-マウスは6か月齢では尿蛋白はみられないが1年齢を超えた頃から、蛋白尿を来すことを見いだした。最近のエクソーム解析から、MCTO (Multicentric Carpotarsal Osteolysis;多中心性手根足根骨溶解症)の患者に、MAFBの点変異が存在することが報告された(Am J Hum Genet. 2012; 90:494-501)。腎生検をしえた例では巣状糸球体硬化症の報告例がある。以上からMafbは成体でのpodocyteの維持に必須である可能性が高い。マウス、ヒトにおいての巣状糸球体硬化症における転写因子の役割が明らかになりつつある。(背景と目的)我々は、Mafbノックアウトマウスのpodocyte (糸球体上皮細胞)足突起が癒合し、podocyte足突起関連分子の発現が低下することを報告した(Mol Cell Biol. 2006;26:5715-5727)。しかし、Mabノックアウトマウスは中枢性呼吸不全で生後すぐ死亡してしまうため、成体でのpodocyteにおけるMafbの機能は不明であった。最近になり、遺伝性骨疾患のひとつであるMCTO (Multicentric carpotarsal osteolysis)で、ヒトMAFBの点突然変異が報告された。MCTOの半数は末期腎不全をきたし、その一部ではpodocyte障害の病型である巣状糸球体硬化症(FSGS)の病理像を呈することが報告されている。

これらの事実からMafbはpodocyte維持に必要である可能性は高い。(方法)そこで、Mafbヘテロ(Mafb+/-)マウスを用いてpodocyte障害をきたすかどうかを検討した。Mafbヘテロ(Mafb+/-)マウスと野生型マウスを6ー12ヶ月飼育しその尿、血清学的所見、腎組織像を検討した。(結果)尿中アルブミンが12ヶ月齢でMafb+/-マウスにおいて有意な上昇を認めた。腎機能(BUN,血清クレアチニン)、光学顕微鏡所見では有意な差はみられなかったが、電子顕微鏡所見にて12ヶ月齢のMafb+/-マウスで足突起の癒合が認められた。腎組織の単離糸球体のRT-PCRで12ヶ月齢Mafb+/-マウスは、podocyte足突起関連分子(Nphs1, Nphs2)の低下をきたした。(考察)Mafbは、podocyte発生のみならず、成体でもその維持に必要である可能性が高いと考えられた。MAFBは糸球体上皮細胞(podocyte)に発現しており、その変異が糸球体上皮細胞障害をきたす可能性が考えられるが、その証明はなされていない。MafB -/-マウスは生後すぐ死んでしまうため、MafB+/-マウスを長期間観察し、野生型マウスと比較した。MafB +/-マウスは25週齢では蛋白尿はみられないが50週齢を超えた頃から、蛋白尿を呈した。電子顕微鏡写真では糸球体上皮細胞足突起の癒合を認めた。また、RT-PCRでは足突起関連分子の発現低下を認めた。以上からMafBは糸球体上皮細胞の維持に重要であり、そのハプロ不全は糸球体上皮細胞障害をきたし蛋白尿を呈した。Mafb+/-マウスでみられた巣状糸球体硬化症様の病変を検討し、Mafb+/-マウスでMafbをpodocyte上で強発現することで病態が改善するか確認し、そのメカニズムを明らかにする。マウス、ヒトにおいての巣状糸球体硬化症における転写因子の役割を解明し、ヒトにおける巣状糸球体硬化症の治療につなげる。腎臓内科学マイクロアレイを行う予定であったが、進行が遅れたため次年度に行うことになった。免疫染色の抗体の入手に手間取り次年度にずれ込んでしまったため。次年度にマイクロアレイを行う予定である。マウス、ヒト検体での免疫染色を行う。
ステムセルエイジングの制御に向けたアミノ酸による間葉系幹細胞未分化性維持

我々は,骨髄由来間葉系幹細胞(BMSCs)の未分化維持に特定のアミノ酸が関わっていると考え,スクリーニングを行い,トリプトファンがBMSCsの幹細胞性維持に関与している事を突き止めた.実際,in vitroにおいて,トリプトファン処理により,BMSCsのコロニー形成能や細胞遊走能が上昇することが明らかとなった.また,マウスにトリプトファンを腹腔内投与すると,骨髄内の間葉系幹細胞数が増加し,骨髄内の海綿骨量が増加すること,また,骨欠損部の骨再生が促進される事が明らかとなった.本結果は,骨再生の新たな治療法の開発や,幹細胞老化により生じる骨疾患の新たな治療に繋がると考える.人工多能性幹細胞(iPS細胞)の開発がライフサイエンスに与えたインパクトは計り知れないが,がん化せず,臨床応用しやすい未分化間葉系幹細胞の分化やその未分化性を維持するメカニズムの探索が全世界で行われている.我々は,必須アミノ酸の一つであるトリプトファン(Trp),その代謝産物であるキヌレニンが骨髄内の間葉系幹細胞の幹細胞性維持に関与していることを世界で初めて明らかにした.実際には,初めに,22種類のアミノ酸を用い,ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(以下:hBMSC)の幹細胞性を促進するアミノ酸を間葉系幹細胞のマーカーであるSSEA-4の陽性細胞率を指標にスクリーニングを行った.その結果,TrpがhBMSCの幹細胞性維持に関わっているアミノ酸として同定された.さらに,Trp処理により有意に細胞遊走能が促進され,また,Trp処理したhBMSCsは脂肪細胞への分化は抑制され,骨芽細胞への分化は有意に促進された.次に,in vivoにおける効果を検討するため,マウスにTrpを3週間毎日腹腔内投与し検討した.その結果,Trp投与群では対照群と比較して,海綿骨骨塩量,海綿骨体積率は有意に増大していた.最後に, Trpを7日間毎日腹腔内投与したマウス大腿骨骨体部に直径1 mmの骨欠損を作製し,Trp投与が骨の創傷治癒に与える影響を検討した.その結果,Trp投与群には骨欠損作製部位に著明なX線不透過像が観察され,組織学的解析の結果,皮質骨がより旺盛に再生されている像が観察された.以上の結果より,Trpが骨髄由来間葉系幹細胞の幹細胞性維持に関わり,Trp投与により大腿骨の海綿骨量の増加,ならびに実験的大腿骨欠損モデルにおいて骨再生が促進されることが明らかとなった.必須アミノ酸の一つであるトリプトファン,その代謝産物であるキヌレニンの間葉系幹細胞に与える影響をin vitro, in vivoの観点から明らかにしており,予定通り研究が進んでいると考えられる.人工多能性幹細胞(iPS細胞)の開発がライフサイエンスに与えたインパクトは計り知れないが,がん化せず,臨床応用しやすい未分化間葉系幹細胞の分化やその未分化性を維持するメカニズムの探索が全世界で行われている.我々は,必須アミノ酸の一つであるトリプトファンが骨髄内の間葉系幹細胞の幹細胞性維持に関与していることを世界で初めて明らかにした.本研究では,同定したアミノ酸の幹細胞未分化性維持メカニズムを明らかにし,さらに,その全身投与により組織幹細胞の老化を防止し,体内で進行する老化のプロセスや免疫異常を制御する生物学的な方法を明らかにすることを目的としている.平成27年度に,同アミノ酸をマウスの腹腔内投与することで,骨髄内の間葉系幹細胞の幹細胞性が維持され,骨折の創傷治癒が促進されること,骨髄内の海綿骨量が増大することを明らかにした.そこで,平成28年度は,疾患モデルである,マウス卵巣摘出骨粗鬆症モデルにおいて,トリプトファンの効果を検討した.その結果,対照群と比較し,卵巣摘出による海綿骨量の低下がトリプトファン投与により一部であるが抑制される傾向を示した.また,腹腔内投与だけでなく,経口投与においてもトリプトファンの骨質改善効果が有効であることが示された.また,その作用メカニズムの一部を明らかにするため,トリプトファンの代謝産物であるキヌレニンの効果をin vitro, in vivoにて詳細に検討した.その結果,トリプトファンと同等の効果を有していることが明らかとなった.本結果から,トリプトファンの本作用は,キヌレニン代謝を介した機能であることが明らかとなった.我々は,骨髄由来間葉系幹細胞(BMSCs)の未分化維持に特定のアミノ酸が関わっていると考え,スクリーニングを行い,トリプトファンがBMSCsの幹細胞性維持に関与している事を突き止めた.実際,in vitroにおいて,トリプトファン処理により,BMSCsのコロニー形成能や細胞遊走能が上昇することが明らかとなった.また,マウスにトリプトファンを腹腔内投与すると,骨髄内の間葉系幹細胞数が増加し,骨髄内の海綿骨量が増加すること,また,骨欠損部の骨再生が促進される事が明らかとなった.本結果は,骨再生の新たな治療法の開発や,幹細胞老化により生じる骨疾患の新たな治療に繋がると考える.今年度は,通常モデルマウスでのアミノ酸の効果を検討してきた.来年度は,骨粗鬆症モデルマウス,老化マウスにおける同定したアミノ酸の効果を検討する予定である.

実際には,経口投与,腹腔内投与の両方の投与方法にて効果があるか,micro-CTを用いたX線学的解析,および,細胞生物学的,分子生物学的解析にて検討する.また,in vitroにおいて,トリプトファンならびにキヌレニンが間葉系幹細胞の幹細胞性維持にどのように関わっているか,アミノ酸トランスポーターの阻害剤等を用いて明らかにしていく予定である.歯科補綴学現在,本申請研究の一部を論文投稿中であり,論文投稿費の経費の確保が必要不可欠であり,次年度使用額が生じた.論文投稿費の請求がJournalからあり次第,速やかに本経費を支出する予定である.
スフェロイドを用いた胃上皮幹細胞の維持に作用するWnt標的分子の探索

消化管上皮幹細胞の維持にはWntシグナルが重要な役割を果たしている。Wntシグナルの持続的亢進は、上皮細胞の未分化性亢進および腫瘍発生の原因となる。しかし、Wntシグナルの標的遺伝子の中で、どの因子がこれらの作用を誘導しているのかは未だ不明である。これまでに作製した胃粘膜でWntを亢進するマウスの解析から、Wnt活性化により胃粘膜上皮細胞で発現が誘導される遺伝子群を同定している。本課題研究では、これらの候補遺伝子群の中から未分化性維持および細胞の腫瘍化の原因となる遺伝子を、胃上皮細胞初代培養細胞を用いた解析により同定することを目的として実施した。昨年度に続き、回収した胃上皮細胞をマトリゲルを用いて3次元初代培養実験を行い、Wnt依存的に単層上皮からなるシスト構造が形成されることを明らかにした。この培養法を用いて、炎症に重要なPGE_2経路遮断による上皮細胞増殖抑制機構を明らかにしてGastroenterology誌に報告した。一方、Wnt標的遺伝子の候補とした遺伝子群の発現をマトリゲルの上皮細胞を回収してreal-time RT-PCRで解析した結果、複数の遺伝子の発現誘導が確認され、真にWnt標的遺伝子であると考えられた。一方、これらの遺伝子発現をsiRNA等で遮断した影響を初代培養系実験により解析する予定であったが、リポソーム法、エレクトロポレーション法、およびレンチウイルスによっても、単離した胃上皮細胞への効率のよい遺伝子導入が出来なかった。以上の結果から、Wnt依存的にシストを形成する上皮細胞をSV40T抗原の導入などによりパッセージ可能な不死化株化細胞として遺伝子導入を可能とすることが、今後の重要な課題と考えられた。胃粘膜上皮の幹細胞の維持にはWntシグナルが関与していると考えられる。Wntシグナルは腸上皮幹細胞の維持に必要であり、恒常的なWntシグナル活性化は大腸癌や胃がん発生の原因でもある。Wntシグナルにより発現誘導される遺伝子群の中で、どの因子が幹細胞の維持に作用しているのかは未だ不明である。我々は、胃粘膜上皮でWnt1遺伝子を発現するトランスジェニツクマウスを作製し、マイクロアレイ解析によりWnt活性化により胃粘膜上皮で直接発現が誘導される遺伝子群を同定した。本課題研究では、これらの候補遺伝子群の中から幹細胞の維持に関与するものを胃上皮細胞初代培養細胞を用いた解析により同定することを目的として実施している。当初、マウス胃粘膜上皮をコラーゲンコーティングプレート上で2次元培養することで形成されるスフェロイドを用いた実験を計画していたが、今年度の以下の培養法改良により、より生体内に近い初代培養系を樹立した。マウス胃粘膜上皮細胞を酵素処理し、マトリゲル内で3次元培養を行なった。このとき、培地にはWnt, Notch, EGFRを活性化させる成分とBMPを抑制させる成分を加えた。野生型マウスの胃上皮細胞はこの方法でも増殖しないが、Wnt1遺伝子トランスジェニックマウスの胃上皮細胞は、シスト状のオルガノイドを形成して増殖した。3次元で形成されるオルガノイドは他の臓器由来幹細胞が形成するスフェアに類似しており、またWntシグナル依存的に形成が見られるので、胃上皮幹細胞で構成されると考えられた。来年度はこのシステムを用いて候補遺伝子群の幹細胞維持への関与を解析する。
教師の学習文化と授業デザインの変容に着目した授業研究の文化化過程の検討

本年度は、授業研究の実施実態を把握するために、ドイツ・オランダを対象に、教育制度、学校経営に関する資料収集と、実態調査を行った。本研究の成果は2019年度中に中間報告としてまとめる予定である。対象とした国における教員の資格、職務に関する制度の違いを把握すると同時に、授業研究の推進に関与し、国際的動向を把握するリーディングメンバーへのヒアリングによって、現地教員が授業研究の一連の過程にどのような心象を持ちうるのか、どのように参画しうるのかといった観点から、文化的コンフリクトを捉えることを主眼とした。制度・システムともに、日本と異なる点は事前に明らかになっていた点だが、実態として教員の授業研究への参画状況や各国・地域で授業研究の普及と発展に寄与するメンバーの取り組みから、教員の勤務や授業、専門性に対する具体的な態度や信念が異なる様相を持つことが明らかになった。学校教育に関する制度とともに、教員養成及び研修に関与する機関や評価制度の実態が把握できたが、本年度の調査では授業研究に参画する教員個々の履歴については十分に検討できていないことから、各国・地域の制度・システム化において形成されている教師の学習文化はより詳細に検討する必要性があるとともに、制度やシステムの元にある教員の職務実態については、改めて概念的検討から行う必要性があることが明らかになった。実態調査が年度末となったため、報告書の作成は次年度となったが、必要なデータ収集等は十分に行えた。次年度においては国際学会での発表とともに、授業研究の実施状況や実態について、本年度対象とした国・地域については実践や授業、教師の学習機会や専門性開発の方法を含めてより深く検討するための事例検討を行う。また、本年度の成果からより広範な国・地域の実態を記述するための枠組みを構築し、情報を収集する。本研究の初年度にあたる平成29年度は、研究対象である「授業研究」の欧州での普及、実施、及び認知を確認するための資料調査と2年目以降の調査を遂行するための対象選定、及び分析枠組みの構築にあった。授業研究の導入過程で生じる事象に着目している本研究において、実際の状況をターゲットとしている欧州全体から捉えることは基礎的調査となる。そこで平成29年度は欧州を中心とした教育学や教授学習に係る学会、授業研究の国際学会を中心とした研究発表とその当事者へのヒアリングを行い、状況の把握を試みたところ、研究を基盤とした授業研究(関連プロジェクト)の広がりを確認できた。教師教育の、特に現職教育を中心とした授業研究に加え、教員養成課程や関連する研究プロジェクトの一部として行われていることが把握された。一方で、欧州における研究者と実践者の協働が根付いていないこと、研究成果と実態の乖離についてヒアリング対象者からの指摘を受け、調査、及び分析についてはウェブサイトへの公開も含めて枠組みの再検討を進めることになった。スイス、ドイツ、オランダなどの機関的なプロジェクトに加え、個人レベルでの授業研究の導入が確認されたことから、研究規模や導入機関の規模および実施期間(状況)を踏まえた「普及」「実施」を同定する暫定的定義が課題となった。なお、これは、ウェブサイトでの情報公開時での課題であり、本研究全体の課題ではない。欧州を中心としたレッスンスタディの推進・普及状況を国際学会の発表、論文を中心に調査をし、ネットワーキングを進めた。また、2年次以降の調査について研究遂行計画をたてた。ただし、ウェブサイトの公開については、先方との調整・相互リンクの要件等の関係から平成30年度中としている。初年度の調査と検討を踏まえ、実地への訪問調査に加えて、関係性を踏まえたオンラインでの定期的な研究ミーティングを行うことで事例の収集と理解深化を進めることとする。

ウェブサイトでの情報公開については、論文、及び発表等での公開情報に加え、実態を把握するための別の情報源を加えてフレームを再考し、2年次(平成30年度中)に公開を目指す。次年度においては国際学会での発表とともに、授業研究の実施状況や実態について、本年度対象とした国・地域については実践や授業、教師の学習機会や専門性開発の方法を含めてより深く検討するための事例検討を行う。また、本年度の成果からより広範な国・地域の実態を記述するための枠組みを構築し、情報を収集する。
生物機能を目指した多元錯体の化学的構築

本研究の目的は多元金属錯体系を非共有結合を用いて高次に組み立てる化学的構築法により、生物機能発現への道を開くことにある.このため、各種白金錯体と核酸構成成分であるヌクレオチド、ヌクレオシドあるいはNAD間の弱い相互作用の特異性、形成されるアダクトの構造を溶液化学的に追究した。まず、これらの物質間の溶液平衡をカロリメトリーを用いて明らかにした。1:1錯体のみならず、1:2錯体の形成が示され、多元錯体が構築されることが明確に示された.一連の核酸構成成分とアダクトの構造は核酸塩基が白金配位芳香環を挟むきわめて特異的な形をとっていることが、白金195NMRから示された。白金195NMRシフトとアダクトを作る能力(エンタルピー項)がパラレルな関係があったことから、このような特異的なアダクトの構造が金属イオンによるものであることが初めて明らかにされた.また、差吸収スペクトルから明らかにされた電荷移動吸収相互作用の強さも白金195NMRシフト、アダクトのエンタルピー項と比例関係があったことから、相互作用の原動力は芳香環間の疎水性相互作用に加えて、金属イオンによって誘起されたHOMO-LUMO間の電荷移動吸収にあり、この電荷移動吸収が金属錯体に特異的かつ強力なスタッキング相互作用をもたらしていることが初めて明るみにされた.アダクト形成に寄与する相互作用として考えられた静電的相互作用はスタッキング相互作用を強める形で働いており、相互作用の組み合わせによる特異性発現機構の解明にも成功した.以上、生物機能賦与の基礎となる(1)特異的な弱い相互作用を明かにし、(2)多元高次系を構築し、(3)金属イオンの特性を明らかにした.本研究の目的は多元金属錯体系を非共有結合を用いて高次に組み立てる化学的構築法により、生物機能発現への道を開くことにある.このため、各種白金錯体と核酸構成成分であるヌクレオチド、ヌクレオシドあるいはNAD間の弱い相互作用の特異性、形成されるアダクトの構造を溶液化学的に追究した。白金195NMRシフトとアダクトを作る能力(エンタルピー項)がパラレルな関係があったことから、このような特異的なアダクトの構造が金属イオンによるものであることが初めて明らかにされた.また、差吸収スペクトルから明らかにされた電荷移動吸収相互作用の強さも白金195NMRシフト、アダクトのエンタルピー項と比例関係があったことから、相互作用の原動力は芳香環間の疎水性相互作用に加えて、金属イオンによって誘起されたHOMO-LUMO間の電荷移動吸収にあり、この電荷移動吸収が金属錯体に特異的かつ強力なスタッキング相互作用をもたらしていることが初めて明るみにされた.アダクト形成に寄与する相互作用として考えられた静電的相互作用はスタッキング相互作用を強める形で働いており、相互作用の組み合わせによる特異性発現機構の解明にも成功した.以上、生物機能賦与の基礎となる(1)特異的な弱い相互作用を明かにし、(2)多元高次系を構築し、(3)金属イオンの特性を明らかにした.
メタゲノミクスを用いた菌類エンドファイトの多様性解析

熱帯林・亜熱帯林における樹木葉のエンドファイトのα多様性をメタゲノミクスにより解析した。得られた菌類DNAの95278配列は、相同性閾値97%により224の操作的分類群(OTU)に区分された。門まで特定された178 OTUのうち148 OTUは子嚢菌類であった。主要なOTUは一般的なエンドファイト・病原菌として知られる種であった。菌類群集の類似性は同一樹種の葉間で低く、高いβ多様性が示唆された。菌類は地球上に150万種と見積もられる生物群だが、微小で形態的な特徴に乏しいため、多様性研究が立ち遅れている。ところが近年の分子生物学的手法の発展により、菌類多様性研究の方法論的な問題点が克服されつつある。本研究では、超多様性が示唆されるにもかかわらず実証研究がほとんどない熱帯樹木の葉エンドファイトとよばれる菌類群について、次世代シーケンサーを用いたメタゲノミクスにより多様性を網羅的に解析することを目的とした。課題の2年目にあたる平成24年度には、オーストラリア・クイーンズランド州の低地熱帯林で採取した生葉試料を解析した。優占2樹種を対象に、林冠クレーンを用いて高さ35メートルの林冠部にアクセスし、見かけ上健全な生葉を採取した。実験室にて直径5ミリの葉片を打ち抜き表面殺菌した後、エンドファイトの全ゲノムDNAを抽出・精製した後、アダプター・タグ配列付きのプライマーを用いてrDNAのITS1領域のPCRを行った。PCR産物は精製した後、454 LifeSciences社製ロッシュ454 GS-FLXシーケンサーにて菌類DNAの塩基配列を決定した。その結果得られた配列から、低クオリティの配列、配列長の短い配列、キメラ配列を除外したあとの20,298配列を解析に用いた。これらの配列は95%以上の相同性に基づいて、樹種ごとに104および131の操作的分類群(OTU)に区分された。配列数ーOTU数曲線の解析から、この約2万配列の解析ではOTU数は飽和しなかった。単一の配列からなるOTU(シングルトン)数は、29、35(全OTUの約3割)にのぼった。子嚢菌類に属するOTU数が多い一方、担子菌類の割合は少なく、分類群を特定できなかったOTUも数多く見られた。来年度は、これまでに解析したマレーシアとオーストラリアのデータの比較を行う。菌類は地球上に150万種いると推定される多様な生物群だが、微小で形態的特徴に乏しいため、その多様性研究は立ち遅れている。特に、植物の生葉の組織内に無病徴で感染しているエンドファイト(内生菌)は、熱帯降雨林において「超多様」である可能性が示唆されているが、分離培養やクローン解析といった従来の方法では、網羅的な解析が困難であり、その実態については不明であった。本研究では、近年発達の著しい次世代シーケンサーを用いて、低地熱帯林の樹高4060メートルの林冠部に位置する樹木生葉を材料としたメタゲノミクスを行い、エンドファイトの多様性を網羅的に解析した。マレーシアおよびオーストラリアの低地熱帯林において、合計4樹種の生葉を、林冠クレーンにより採取した。生葉組織からDNAを抽出・精製し、菌類特異的なプライマーを用いてrRNA遺伝子ITS領域の塩基配列をPCRにより増幅し、ロシュ454 Titaniumを用いてパイロシーケンシングした。比較のため、本邦南西諸島の亜熱帯林で採取した2樹種の生葉についても同様の解析を行った。低クオリティの配列やキメラ配列などを除去したあとの95278配列について、相同性閾値97%でクラスタリングを行い操作的分類群(OTU)に区分するとともに、データベースに照合することで分類群を検討した。その結果、エンドファイトとして合計224 OTUが得られた。サンプルあたり約3000リードの解析で、推定OTU数の7598%が得られた。データベースとの照合により、全OTUの87%が子嚢菌類に分類された。種まで同定できたOTUは全体の8%に過ぎず、未知種や未登録種が数多く含まれる可能性が示された。地域間、樹種間、およびサンプル間でOTU組成の類似度が低かったことから、解析サンプル数を増やせば、さらに多数の菌類OTUが得られる可能性が示唆された。菌類は地球上に150万種と見積もられる多様な生物群だが、微小で形態的な特徴に乏しいため、多様性研究が立ち遅れている。

本研究では、超多様性が示唆されるにもかかわらず実証研究がほとんどない熱帯樹木の葉エンドファイトとよばれる菌類群について、次世代シーケンサーを用いたメタゲノミクスにより多様性を網羅的に解析することを目的とした。課題の初年度にあたる平成23年度には、マレーシア・サラワク州の低地熱帯林で採取した生葉試料を解析した。フタバガキ科2優占樹種を対象に、林冠クレーンを用いて高さ40メートルの林冠部にアクセスし、見かけ上健全な生葉を採取した。実験室にて直径5ミリの葉片を打ち抜き表面殺菌した後、エンドファイトの全ゲノムDNAを抽出・精製した後、アダプター・タグ配列付きのプライマーを用いてrDNAのITS1領域のPCRを行った。PCR産物は精製した後、454 LifeSciences社製ロッシュ454 GS-FLXシーケンサーにて菌類DNAの塩基配列を決定した。その結果、47,774配列が得られた。そこから低クオリティの配列、配列長の短い配列、キメラ配列を除外したあとの20,267配列を解析に用いた。これらの配列は95%以上の相同性に基づいて325の操作的分類群(OTU)に区分された。配列数ーOTU数曲線の解析から、この約2万配列の解析ではOTU数は飽和せず、また全体的には、同様の方法で調べた沖縄の亜熱帯林におけるエンドファイト群集よりも多様性が高いことが明らかとなった。全OTUの78%が子嚢菌類、13%が担子菌類であり、残る9%については分類群を特定することができなかった。来年度は、オーストラリア北部の熱帯林において同様の解析を行う。平成24年度は課題の2年目にあたり、オーストラリア・クイーンズランド州の低地熱帯林で採取した生葉試料の解析を目的としていたが、当初の予定どおり分子生物学的な実験とバイオインフォマティクスの手法を用いた解析を進めることができた。平成23年度は課題の初年度にあたり、マレーシア・サラワク州の低地熱帯林で採取した生葉試料の解析を目的としていたが、当初の予定どおり分子生物学的な実験とバイオインフォマティクスの手法を用いた解析を進めることができた。課題の3年目にあたる平成25年度には、追加の分子実験を行いながら、平成23年度に解析したマレーシアのデータと、平成24年度に解析したオーストラリアのデータを比較して取りまとめ、学会および論文として発表する。課題の2年目にあたる平成24年度には、平成23年度のデータの解析をさらにすすめる。それと同時に、平成23年度と同様の手順で、オーストラリア・クイーンズランド州のケープトリビュレーションで採取した試料を対象とした次世代シーケンサーを用いたメタゲノミクス、およびデータ解析を実施する。DNA実験試薬、ピペットチップ、サンプルチューブといった消耗品が必要である。菌類DNAの系統解析に関する研究打ち合わせ、学会にて研究成果公表するための国内旅費が必要である。特に、データ整理・解析に莫大な労力を要するため、それを遂行するための研究補助者謝金が必要である。次世代シーケンサー用試薬、DNA実験試薬、ピペットチップ、サンプルチューブといった消耗品が必要である。菌類DNAの系統解析に関する研究打ち合わせのための国内旅費、データ整理・解析のための研究補助者謝金が必要である。
外傷・敗血症における易血栓性(DIC)遺伝子多型の国際比較研究

昨年度に報告したように、外傷・敗血症症例においてDAMPsであるhistone H3, H4、補体経路活性化産物であるC3a, C5a、凝固線溶系で凝固制御機能の主軸を占めるAPCの測定を実施した。外傷後凝固線溶系変化の病態生理を究明するために、DICとAPCの関係を検討した。外傷後にAPC, SF、sTMを測定し、DIC症例では非DIC症例に比較してこれらが全て有意に低値となることを証明した。この結果は、外傷後DIC症例では血管内皮細胞傷害に伴い凝固制御機能の主軸であるAPCが減少し、これが播種性血管内トロンビン産生を来すことが明らかになった。研究は二つの方向性を持たせて進めた。内容は、1)外傷・敗血症における易血栓性(DIC)の遺伝子多型の国際比較研究、および2)1)の研究課題に深く関係する外傷・敗血症における生体反応とDICに関連する臓器不全の発症機序に関する研究である。1)研究代表者が約10日間に渡りバングラデシュ国に滞在し、複数の当地研究機関を訪問して研究概要に関して講演し機関代表者と今後の方策を決定した。その結果ボグラ大学と共同研究を行う事が可能となり外傷および敗血症症例の収集を開始した。2)遺伝子多型と内容が多少異なるため改めて北海道大学と筑波大学倫理委員会承諾を得る必要があり申請したが、筑波大学の申請・承認が遅れ2015初頭に承認が得られた。承認を受けて外傷・敗血症症例検体を使用してDAMPs、補体、活性化プロテインCの測定を行った。昨年に引き続き研究は二つの方向性を持たせて進めた。すなわち、1)外傷・敗血症における易血栓性(DIC)の遺伝子多型の国際比較研究、2)1)の研究課題に関係する外傷・敗血症における生体反応とDICに関連する臓器不全発症機序に関する研究である。1)はすでに研究代表者が約10日間バングラデシュ国に滞在し、同国ボグラ大学と共同研究を行う契約を締結しているが、この契約に基づき外傷および敗血症症例の検体収集を継続して実施した。ボグラ大学研究協力者の異動があり検体収集が一時頓挫したが、現在は検体収集を再開する事ができた。収集した検体は保管し今後の解析に使用予定である。2)に関しては、研究代表者施設において収集した検体を使用して研究を進めた。昨年度に報告したように、外傷・敗血症症例においてdamage-associated molecular patterns (DAMPs)であるhistone H3, H4、補体経路活性化産物であるC3a, C5a、凝固線溶系で凝固制御機能の主軸を占めるactivated protein C (APC)の測定を実施した。H3, H4, C3a, C5aの商業ベースの測定系が確立していないためか、外傷・敗血症ともに大きな変化を認めることができなかった。外傷後にAPC, soluble fibrin (SF)、soluble thrombomodulin (sTM)を測定し、DIC症例では非DIC症例に比較してこれらが全て有意に低値となることを証明した。この結果は、外傷後DIC症例では血管内皮細胞傷害に伴い(sTM)、凝固制御機能の主軸であるAPCが減少し、これが播種性血管内トロンビン産生(SF)を来すことが明らかになった。バングラデシュ国共同研究機関及び関連施設で症例収集を開始したが、2014年暮れに研究協力者の異動があり後任決定に時間を要し症例収集が2015年9月まで中断した。症例数が解析に必要な目標症例数に到達せず、研究期間を延長して症例収集を継続する必要がある。国際共同研究提携先であるバングラデシュ国ボグラ大学で検体収集実務担当者の異動があり、さらに同大学でICU新規開設が予定された。この二つの理由により外傷および敗血症症例の研究検体収集が一時頓挫した。ICU開設を待つ期間に、外傷および敗血症と同様の生体反応を引き起こす心停止・蘇生(虚血/再灌流障害)症例での研究を進めた。心停止・蘇生で易血栓性DICが起こる事は既に証明して公表しているが、その前段階のDICに関する研究を行い、凝固亢進(易血栓性)に到る前に線溶亢進が起こることを解明した。すなわち、心停止・蘇生に伴い血管内皮細胞が低酸素・虚血に陥るが、この刺激により血管内皮細胞Weibel Palde小体からtissue-type plasminogen activator (t-PA)が遊離し、フィブリン・フィブリノゲン分解が起こる。この結果血中FDP/D-dimerが高値となることが判明し、線溶亢進型DICが引き起こされる。このDICは易血栓性を持つ線溶抑制型DICに移行することを証明した。この両DICにより全身性炎症反応症候群、多臓器不全が惹起され、これらがDIC発症症例の予後を不良としていることを証明した。

この研究成果は国際学会で発表し、さらに論文としてThrombosis Research誌(易血栓性DIC)およびThrombosis Journal誌(易血栓性に到る全段階の線溶亢進型DIC)で発表した。2017年初頭にボグラ大学からICU開設の報告があり、現在外傷および敗血症の易血栓性DICに関する研究を再開続行中である。研究期間は終了したが、他の競争的資金を使用して研究完遂を目指している昨年度に報告したように、外傷・敗血症症例においてDAMPsであるhistone H3, H4、補体経路活性化産物であるC3a, C5a、凝固線溶系で凝固制御機能の主軸を占めるAPCの測定を実施した。外傷後凝固線溶系変化の病態生理を究明するために、DICとAPCの関係を検討した。外傷後にAPC, SF、sTMを測定し、DIC症例では非DIC症例に比較してこれらが全て有意に低値となることを証明した。この結果は、外傷後DIC症例では血管内皮細胞傷害に伴い凝固制御機能の主軸であるAPCが減少し、これが播種性血管内トロンビン産生を来すことが明らかになった。二つの方向性を持つ研究において、両研究ともに研究代表者および分担者の所属する倫理委員会で承認を得る事ができた。研究代表者がバングラデシュ国を訪問し、当地研究機関と共同研究を開始する合意を得て症例収集が開始できた。研究に必要な抗体が見つかり、保管検体を使用して当初の目的に沿った標的分子の測定を開始する事ができた。以上の理由から研究はおおむね順調に経過していると考えられる。現時点で症例数が当初の解析に必要な目標症例数に到達していないために症例収集を継続し、今年度未使用額は遺伝子多型、凝固線溶系および補体経路活性化の指標測定に使用する。その上で、1)外傷・敗血症における易血栓性(DIC)の遺伝子多型の国際比較研究、2)1)の研究課題に関係する外傷・敗血症における生体反応とDICに関連する臓器不全発症機序に関する研究を継続して行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学1)外傷・敗血症における易血栓性(DIC)の遺伝子多型の国際比較研究現在症例を集積中であり、目標数達成後に標的遺伝子多型の解析を開始する予定である。2)外傷・敗血症における生体反応とDICに関連する臓器不全の発症機序に関する研究標的分子の測定が夏までに終了予定であり、その後得られた内容を解析し学会発表および論文投稿を行う予定である。1)外傷・敗血症における易血栓性(DIC)の遺伝子多型の国際比較研究現在症例を集積中であり、目標数達成後に標的遺伝子多型の解析を開始する予定である。平成25年10月、筑波大学倫理委員会による研究計画の審査を申請する予定であったが、筑波大学に所属する研究分担者の出産後の経過悪化による入院により中断した。
優れた生体適合性を長期的に維持できるチタンインプラントの表面改質

チタンインプラント生体適合性は,加工直後の新鮮面がピークであり,表面に吸着する疎水性炭化水素の影響により経時的に悪化することが,「チタンの生物学的老化」という造語を用いて米国の一研究機関から強調されており研究者や臨床家の間に不安と動揺が広がっている.このため,加工直後の理想的な生体適合性を持続的に維持できるチタンインプラントの表面改質が求められている.本研究の目的は,放電陽極酸化処理によりチタンの持続的生体適合性達成することである.電解液中で放電陽極酸化処理したチタンおよび未処理のチタン表面への,疎水性炭化水素の吸着および親水性の変化による,経時的な生体適合性の変化を検討した.研磨チタン,陽極酸化チタンおよび塩化ナトリウム溶液中で放電陽極酸化処理したチタン(Ti-Cl)を実験室の雰囲気で保管し,表面に吸着する有機物,主に炭化水素の経時的上昇をX線光電子分光分析法により経時的に測定した.同時に,試料表面に吸着した酸素のピーク分解により,陽極酸化処理したチタン上に発生する活性酸素を検出した.各試料表面の経時的な親水性の変化を測定する.親水性の変化は,試料表面に脱イオン水を接触させ,広がった水滴と試料表面との接触角(°)を測定.吸着炭化水素と親水性の変化に伴う,細胞接着性タンパク吸着能を各試料上で測定.血清培地に浸漬した試料表面に,各種細胞接着性タンパクを認識する蛍光ラベル抗体分子を反応させた.蛍光顕微鏡下で撮影した画像解析により,各試料表面に対する細胞接着性タンパクの接触面積を測定.陽極酸化チタン表面に発生するフリーラジカルの細胞遺伝子レベルの為害性を検討.各試料に骨芽細胞を播種し,細胞膜インテグリンから石灰化までのmRNAをRT-PCR法を用いて詳細に分析した. Ti-Clではフリーラジカルの発生により経時的な劣化が見られず,チタンインプラントの表面処理として有効である.チタンインプラント生体適合性は,加工直後の新鮮面がピークであり,表面に吸着する疎水性炭化水素の影響により経時的に悪化することが,「チタンの生物学的老化」という造語を用いて米国の一研究機関から強調されており研究者や臨床家の間に不安と動揺が広がっている.このため,加工直後の理想的な生体適合性を持続的に維持できるチタンインプラントの表面改質が求められている.本研究の目的は,放電陽極酸化処理によりチタンの持続的生体適合性達成することである.電解液中で放電陽極酸化処理したチタンおよび未処理のチタン表面への,疎水性炭化水素の吸着および親水性の変化による,経時的な生体適合性の変化を検討した.研磨チタン,陽極酸化チタンおよび塩化ナトリウム溶液中で放電陽極酸化処理したチタン(Ti-Cl)を実験室の雰囲気で保管し,表面に吸着する有機物,主に炭化水素の経時的上昇をX線光電子分光分析法により経時的に測定した.同時に,試料表面に吸着した酸素のピーク分解により,陽極酸化処理したチタン上に発生する活性酸素を検出した.各試料表面の経時的な親水性の変化を測定する.親水性の変化は,試料表面に脱イオン水を接触させ,広がった水滴と試料表面との接触角(°)を測定.吸着炭化水素と親水性の変化に伴う,細胞接着性タンパク吸着能を各試料上で測定.血清培地に浸漬した試料表面に,各種細胞接着性タンパクを認識する蛍光ラベル抗体分子を反応させた.蛍光顕微鏡下で撮影した画像解析により,各試料表面に対する細胞接着性タンパクの接触面積を測定.陽極酸化チタン表面に発生するフリーラジカルの細胞遺伝子レベルの為害性を検討.各試料に骨芽細胞を播種し,細胞膜インテグリンから石灰化までのmRNAをRT-PCR法を用いて詳細に分析した. Ti-Clではフリーラジカルの発生により経時的な劣化が見られず,チタンインプラントの表面処理として有効である.チタンインプラント生体適合性は,加工直後の新鮮面がピークであり,表面に吸着する疎水性炭化水素の影響により経時的に悪化することが,「チタンの生物学的老化」という造語を用いて米国の一研究機関から強調されており,研究者や臨床家の間に不安と動揺が広がっている.このため,加工直後の理想的な生体適合性を持続的に維持できるチタンインプラントの表面改質が求められている.チタンの放電陽極酸化処理の基礎実験を行った実績がある.電解液中でのチタンの陽極酸化処理は,酸化膜/電解液およびチタン/酸化膜界面において同時にTi4+とO2-が発生し,酸化膜を成長させる.厚みの増加したアモルファスのアナターゼ型酸化膜内にはTi4+とO2-の正孔電子対が残存しており,ヒドロキシラジカルの発生と親水性が維持される.これらはX線回折分析およびX線光電子分光分析により確認された.一方,大気加熱によりチタン表面に析出した結晶性ルチル型酸化膜では濡れ性が一時的に改善されたものの,これらの化学反応は見られなかった.ヒドロキシラジカルにより,表面に吸着する炭化水素が分解され,チタン表面の疎水化を防止し,生体適合性を長期間維持することができた.また,陽極酸化チタン表面のアナターゼ型酸化チタン膜は,ルチル型のチタンにくらべて,細胞接着性や石灰化マーカーのmRNAが著しく向上した.また,in vitroでの石灰化能力にも優れている.

これは,陽極酸化膜表面の親水性による細胞接着性向上だけでなく,ヒドロキシラジカルによる細胞外マトリクスタンパクの架橋反応上昇によると考えられる.本研究から,放電陽極酸化による表面処理は,チタンの経時的劣化を防止し,歯科用チタンインプラントの表面処理として有効であることが示唆された.チタンインプラント生体適合性は,加工直後の新鮮面がピークであり,表面に吸着する疎水性炭化水素の影響により経時的に悪化することが,「チタンの生物学的老化」という造語を用いて米国の一研究機関から強調されており研究者や臨床家の間に不安と動揺が広がっている.このため,加工直後の理想的な生体適合性を持続的に維持できるチタンインプラントの表面改質が求められている.本研究の目的は,放電陽極酸化処理によりチタンの持続的生体適合性達成することである.電解液中で放電陽極酸化処理したチタンおよび未処理のチタン表面への,疎水性炭化水素の吸着および親水性の変化による,経時的な生体適合性の変化を検討した.研磨チタン,陽極酸化チタンおよびTi-Clを実験室の雰囲気で保管し,表面に吸着する有機物,主に炭化水素の経時的上昇をX線光電子分光分析法を用いて経時的に測定した.同時に,試料表面に吸着した酸素のピーク分解により,陽極酸化処理したチタン上に発生する活性酸素を検出した.各試料表面の経時的な親水性の変化を測定する.親水性の変化は,試料表面に脱イオン水を接触させ,広がった水滴と試料表面との接触角(°)を測定.吸着炭化水素と親水性の変化に伴う,細胞接着性タンパク吸着能を各試料上で測定.血清培地に浸漬した試料表面に,各種細胞接着性タンパクを認識する蛍光ラベル抗体分子を反応させた.蛍光顕微鏡下で撮影した画像解析により,各試料表面に対する細胞接着性タンパクの接触面積を測定,陽極酸化チタン表面に発生するフリーラジカルの細胞遺伝子レベルの為害性を検討.各試料に骨芽細胞を播種し,細胞膜インテグリンから石灰化までのmRNAをRT-PCR法を用いて詳細に分析した.Ti-Clではフリーラジカルの発生により経時的な劣化が見られず,チタンインプラントの表面処理として有効である.
日本古典和歌における中国文学受容についての通時的研究

本年度の研究は、前年度に引き続き「出典調査・研究班」(芳賀・谷口・白井)と「出典考証班」(向嶋・松本)の二班に分かれて行った。二班は研究支援者を交えて、月に平均二度の研究会を開き、双方の成果について討議を重ねつつ、データの入力を開始した。各班の主要な分担は以下のごとくである。「出典調査・研究班」は前年度から継続して行ってきた『萬葉集』歌一首ごとの出典調査を踏まえて、『萬葉集』全歌において中国文学・仏典に典拠を持つ語が一覧できる資料の作成を目指した。資料の作成にあたっては、二年度にわたる出典調査のなかで、当該研究においては『萬葉代匠記』(初稿本、精撰本)が広範かつ包括的に出典の指摘を行っていることから、『萬葉代匠記』の指摘を基盤とし、改めて個々の指摘について、出典の巻数、引用文の確認調奪を行った。そのうえで『萬葉代匠記』の指摘を現代においても有用かつ利便性を保持させるために、被注語、典籍名、引用文など複数の情報から検索しうるようにデータを作成した。さらには通時的観点から『古今和歌集』についても、『代匠記』と同様に位置づけうる『古今余材抄』の出典指摘に基づいて、中国文学の受容の様相が一覧しうる資料を作成し、『萬葉集』の受容状況と比較対照しうる環境が整備できたものと考える。いっぽう「出典考証班」が前年度に考証した『萬葉集』の題詞・左注・表記に見える特異な漢語についての研究成果は、資料の備考欄に要約的に記入することによって、今後の研究の指針とし得たと考える。そのほかにも研究会で得た知見に基づいて、研究分担者が個別に漢語に関わる論文を公表した。本年度の研究は、「出典調査・研究班」(芳賀・谷口・白井)と「出典考証班」(向嶋・松本)の二班に分かれて行った。「出典調査・研究班」は、『萬葉集』および『古今和歌集』における中国文学受容の研究の原点と言うべき契沖『萬葉代匠記』(初稿本・精撰本)『古今余材抄』に引く漢詩文の集成と整理から研究に取り組んだ。『萬葉集』の方は、『萬薬代匠記』に続いて同様の視点から注釈を施している岸本由豆流『萬葉集攷証』についても同時に進めた。『萬葉集』『古今和歌集』の一首ごとの整理は、江戸末期の注釈書に至るまでほぼ完了している。一方、「出典考証班」は、『萬葉集』『古今和歌集』の歌において、訓読語として用いられた可能性を認めうるか否か、微妙な判断の求められる漢語はもとより、『萬葉集』の題詞・左往・表記に見える特異な漢語をも抽出し、そのうえで古代から唐代にかけての出典の検索を、漢語の性格とその意味の変遷に留意しつつ慎重に行った。検索結果については、一例ごとに、漢語の本来の意味とは異なって用いられた例、後代の用例は残るものの『萬菓集』に先立つ例の確認し得ない例、和製漢語と覚しき例といったいくつかの分類のもとに記述した原稿を準備し、最終的には大綱と細目を示して今後の研究に資すべく蓄積をはかっている。

二班は研究支援者を交えて、月に平均二度の研究会を開き、双方の成果について討議を重ねつつ、データの入力を開始した。各班の主要な分担は以下のごとくである。「出典調査・研究班」は前年度から継続して行ってきた『萬葉集』歌一首ごとの出典調査を踏まえて、『萬葉集』全歌において中国文学・仏典に典拠を持つ語が一覧できる資料の作成を目指した。資料の作成にあたっては、二年度にわたる出典調査のなかで、当該研究においては『萬葉代匠記』(初稿本、精撰本)が広範かつ包括的に出典の指摘を行っていることから、『萬葉代匠記』の指摘を基盤とし、改めて個々の指摘について、出典の巻数、引用文の確認調査を行った。そのうえで『萬葉代匠記』の指摘を現代においても有用かつ利便性を保持させるために、被注語、典籍名、引用文など複数の情報から検索しうるようにデータを作成した。さらには通時的観点から『古今和歌集』についても、『代匠記』と同様に位置づけうる『古今余材抄』の出典指摘に基づいて、中国文学の受容の様相が一覧しうる資料を作成し、『萬葉集』の受容状況と比較対照しうる環境が整備できたものと考える。いっぽう「出典考証班」が前年度に考証した『萬葉集』の題詞・左注・表記に見える特異な漢語についての研究成果は、資料の備考欄に要約的に記入することによって、今後の研究の指針とし得たと考える。そのほかにも研究会で得た知見に基づいて、研究分担者が個別に漢語に関わる論文を公表した。
レベルセットに基づく大変形ＦＳＩ解析手法による自己接触を伴うエアバッグ展開の予測

本研究では,folded airbag deploymentを予測するため,レベルセットに基づくLagrangian-Eulerian流体構造連成解析手法に接触モデルを適用した.構造の接触が生じると,レベルセットの関数値零の等値面が消失し,接触した構造の表面状で非物理的な流入・流出が生じる.そこで,界面での運動学的条件を満足する境界条件の与え方に物理量の不連続性を導入した.結果として,自己接触を伴いエアバッグが展開する様子を確認し,並列計算機上での計算性能を示した.本研究では、レベルセットに基づく大変形FSI解析手法に自己接触を導入する方法を提案し、folded airbag deploymentを解析するための大変形FSI解析用プログラムを開発した。構造の表面同士の接触判定条件および接触に伴う反力をLagrange未定乗数として構造ソルバーへ導入することによって、接触のモデリングを構造の変数を解くソルバーに容易に導入できる。しかし、構造の自己接触が生じると、レベルセットの関数値零の等値面が消失し、接触した構造の面上で非物理的な流入・流出が生じる。そこで、界面での運動学的条件を満足する境界条件の与え方(Moving Least Squares近似による外挿法)に物理量の不連続性を考慮する。平成24年度は、流体コードにはノード間でMPI、ノード内でOpenMPを使ったハイブリッドな並列化について検討した、構造の自由度は流体の自由度と比べて数桁小さいことを考慮して、構造コードにはノード間の並列は行わず、ノード内でOpenMPを使って並列化した。このとき、外挿式の計算および構造に作用する圧力の計算にもノード間でMPIを使う並列化を行う必要があった。これらは、流体変数の情報からMLS近似や線形内挿を行う部分である。計算には東京大学奥田研究室のクラスタTC (Intel(R) Xeon (R) X5550 2.66GHz、8コア/ノード)を利用した。平成25年度は、流体計算の規模を大きくし、MPI/OpenMPによって構造コードとレベルセット生成のハイブリッドな並列化について検討した。そして、大規模並列計算環境でのfolded airbag deployment解析および参照データ(鉛直方向のエアバッグの変位量、エアバッグの膨らむ様子)との比較を進めた。エアバッグの折り畳み方をパラメトリックに変化させ、エアバッグの変形過程を検討した。本研究では,folded airbag deploymentを予測するため,レベルセットに基づくLagrangian-Eulerian流体構造連成解析手法に接触モデルを適用した.構造の接触が生じると,レベルセットの関数値零の等値面が消失し,接触した構造の表面状で非物理的な流入・流出が生じる.そこで,界面での運動学的条件を満足する境界条件の与え方に物理量の不連続性を導入した.結果として,自己接触を伴いエアバッグが展開する様子を確認し,並列計算機上での計算性能を示した.レベルセットに基づく大変形FSI解析手法に自己接触を導入する方法を提案し、folded airbag deploymentを解析するための大変形FSI解析用プログラムを開発した。構造の表面同士の接触判定条件および接触に伴う反力をLagrange未定乗数として構造ソルバーへ導入することによって、接触のモデリングは構造の変数を解くソルバーに容易に導入できる。そのため、界面での運動学的条件を満足する境界条件の与え方(Moving Least Squares近似による外挿方法)に物理量の不連続性を考慮した。流体コードにはノード間でMPI、ノード内でOpenMPを使ってハイブリッドな並列化を行った。また、構造の自由度は流体の自由度と比べて数桁小さいことを考慮して、構造コードにはノード間の並列は行わず、ノード内でOpenMPを使って並列化した。計算には東京大学奥田研究室のTC (Intel(R) Xeon (R) X5550 2.66GHz、8コア/ノード)を利用した。今後は、スピードアップを向上させるため、流体計算の大規模化、構造コードのMPIによる並列化、仮想節点配置のノード間並列化を実施していく必要がある。平成24年度では、レベルセットに基づく大変形FSI解析手法に自己接触を導入する方法を提案し、folded airbag deploymentを解析するための大変形FSI解析用プログラムを開発した。計算の精度を向上させたり、計算の並列化効率を向上させたりするためには計算手法をさらに改善する必要があるが、平成24年度の研究ではfolded airbag deploymentを解析するための方法論を確立することができた。そのため、平成25年度の研究計画である大規模並列計算機環境でのfolded airbag deploymentの解析および実験データとの比較を進めることが可能である。平成25年度は、当初の計画どおりに研究を進めながら、さらなる計算精度・並列化効率の向上も行う予定である。以上の状況から、研究は順調に進展していると考えられる。folded airbag deploymentの計算結果と実験データ(鉛直方向のエアバッグの変位量、エアバッグの膨らむ様子の画像データなど)の比較を行う。そして、エアバッグの折りたたみ方法がエアバッグの変形過程にどのような影響を与えるのか検討する。エアバッグの折り畳み方をパラメトリックに変化させ、データベースを作成する。このデータベースを利用して、展開するエアバッグの変形過程の正確な理解、より安全性が高いエアバッグの開発につなげる。該当なし