hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メカノセンサー欠損によるエナメル質形成不全

アメロブラスチンはカルシウムイオンと結合する重要な役割があり、TRPチャネルの遺伝子欠損によりその産生が減少されることによってエナメル質の形成に影響を与えたことが考えられる。次に、我々はマウス歯のエナメル質形成にTRPチャネル遺伝子欠損による影響について、X線マイクロアナライザー(EPMA)を用いて、エナメル質のミネラル分布状況を解析した。TRPチャネル遺伝子欠損マウスはWTと比較して臼歯および切歯エナメル質のカルシウム、リンの減少が明らかになった。エナメル質形成にエナメルタンパク、特にアメロブラスチンの減少およびエナメル質のカルシウムとリンの減少がエナメル質低石灰化を惹起する原因と考えられる。我々は更に、TRPチャネル遺伝子欠損マウスエナメル質のマグネシウムの減少も観察された。これらのことから、TRPチャネルはエナメル質の形成に関与する可能性が示唆された。H28年度開始したWTおよびTRPチャネル遺伝子欠損マウス歯胚および生後21日齢マウス歯におけるエナメルタンパクの免疫染色、またEPMAによる成熟マウスの歯におけるカルシウム、リン、マグネシウム分布状況の解析について追加実験を実施したため、H29年度に予定していたTRPチャネル作動薬または阻害薬による歯胚細胞内のカルシウムイメージング実験の開始が遅れた。歯科臨床では、多様なエナメル質形成不全に遭遇するが、その機構は未だ明らかとは言えない。私たちは口腔上皮に高発現している温度感受性TRPV3およびエナメル芽細胞に存在するメカノセンサーであるTRPV4(transient receptor potential vanilloid 3,4)チャネルがエナメル質の形成調節に関与するとの仮説を立て、野生型(WT)とTRPチャネル遺伝子欠損マウス(V3KO、V4KO)を用いて、エナメル質形成への影響を調べた。その結果、WTに比べてV3KO、V4KOマウスは歯のエナメル質石灰化が不十分であることを見いだした。その機序を調べるため、V3KOおよびV4KOがマウス歯エナメル芽細胞におけるエナメルタンパクの発現および歯エナメル質のカルシウム、リン、マグネシウム分布に及ぼす影響について検討した。我々は生後21日齢のWTおよびV3KO、V4KOマウスの切歯、臼歯を用いて、アメロゲニン(AMEL)、アメロブラスチン(AMBN)、エナメリン(ENAM)抗体による免疫染色を行った。また、エナメル質のミネラル分布状況についてX線マイクロアナライザー(EPMA)を用いて解析を行った。その結果、WTおよびV3KO、V4KOマウスの歯はいずれもエナメルタンパクの免疫陽性反応が確認された。WTマウスに比べてV3KO、V4KOマウスのアメロブラスチン発現が弱い傾向が示した。一方、EPMA解析では、WTと比較してV3KOマウスは、臼歯および切歯エナメル質のカルシウム、リン、マグネシウム濃度が有意に低下した。V4KOマウスにおいても同様な結果が得られた。これらのことから、TRPチャネルはエナメル質形成に影響を与える可能性が示唆された。
海洋植物プランクトン増殖を目的とした製鋼スラグからの有用元素抽出技術の開発

植物プランクトンの増殖にはさまざまな塩類や元素が必要であり、それらの成分がバランスよく海水に溶存しているときに、植物プランクトンの増殖効率は高くなる。大部分の種類の海洋植物プランクトンは、単細胞とみなせ、夏場などの好気象条件下では、一日で1,2回細胞分裂を起こし、極めて早く増殖するのが特徴である。そのときプランクトンが体内に取り込む栄養素は、元素比でFe:P:Si:N:C:O=0.001:1:15:16:106:212(Redfield's ratio)である。すなわち、鉄を海水中に1モル供給し、これを全てプランクトン増殖に利用できたとすると、その体内にCO_2を106000モル吸収できることになる。しかし、実際の海洋においては、海域により、増殖のために必要な栄養元素が極端に不足しており、それらの貧栄養素の供給が律速となり、増殖するのが困難となっている。プランクトンの成長・増殖を促進させるために有用成分を海水中へ加える際には、海水への各元素の添加技術が重要課題となる。本研究では、鉄鋼スラグからの栄養成分溶出挙動およびメカニズムを解明し、海水中の栄養元素が適正な濃度比で存在させるような技術開発をおこなう。また、製鋼スラグから有害元素が溶出しないような安定化技術の開発を行う。複合結晶相からの海水中への成分溶出試験平成16年度は、複合結晶相を人工的に合成し、人工海水中への溶出試験を行った。海水中有害元素濃度およびpHの経時変化を測定し、海水中への成分溶出速度および飽和溶解度を測定した。また、複数の結晶相がスラグ中に存在した条件での、有害元素の溶解挙動を明らかにした。植物プランクトンの増殖に時さまざまな塩類や元素が必要であり、それらの成分がバランスよく海水に溶存しているときに、植物プライクトンの増殖効率は高くなる。そのときプランクトンが体内に取り込む栄養素は、元素比でFe:P:Si:N:C:O=0.001:1:15:16:106:212 (Redfield's ratio)である。平成14年度は、主に、鉄鋼スラグ中結晶相の同定、単一結晶相から海水中への成分溶出試験、水溶液化学理論を用いた相安定図作成を行い、鉄鋼スラグからの成分溶出機構を部分的に解明することができた。そのときプランクトンが体内に取り込む栄養素は、元素比でFe:P:Si:N:C:O=0.0011:15:16:106:212 (Redfield's ratio)である。本研究では、鉄鋼スラグからの栄養分溶出挙動およびメカニズムを解明し、海水中の栄養元素が適正な濃度比で存在させるような技術開発をおこなう。平成15年度は、主に、鉄鋼スラグ中結晶相の同定、単一結晶相から海水中への成分溶出試験、水溶液化学理論を用いた相安定図作成を行い、鉄鋼スラグからの成分溶出機構をほぼ解明することができた。

すなわち、鉄を海水中に1モル供給し、これを全てプランクトン増殖に利用できたとすると、その体内にCO_2を106000モル吸収できることになる。しかし、実際の海洋においては、海域により、増殖のために必要な栄養元素が極端に不足しており、それらの貧栄養素の供給が律速となり、増殖するのが困難となっている。プランクトンの成長・増殖を促進させるために有用成分を海水中へ加える際には、海水への各元素の添加技術が重要課題となる。本研究では、鉄鋼スラグからの栄養成分溶出挙動およびメカニズムを解明し、海水中の栄養元素が適正な濃度比で存在させるような技術開発をおこなう。また、製鋼スラグから有害元素が溶出しないような安定化技術の開発を行う。複合結晶相からの海水中への成分溶出試験平成16年度は、複合結晶相を人工的に合成し、人工海水中への溶出試験を行った。海水中有害元素濃度およびpHの経時変化を測定し、海水中への成分溶出速度および飽和溶解度を測定した。また、複数の結晶相がスラグ中に存在した条件での、有害元素の溶解挙動を明らかにした。
トリプチセン型化合物のラジカル反応

3-メチル-3-(1,4-ジメチル-9-トリプチシル)ブタン過酸2(1H)-チオキソ-1-ピリジルエステルの回転異性体を別々に合成して、そのトルエン中の熱分解と光分解とを行なった。熱分解に比べて光分解では大量のラジカル二量体が得られたが、これは光分解においては、ラジカルが熱分解に比べて高濃度に発生するものとして理解できる。さらに、生成物分布に対する温度の影響も顕著で、ラジカル中間体が反応をしていく場合に活性化エネルギーが必要なことを示唆した。sc体の特徴は、生成したラジカルが1位に転位することで、これap体には見られない特徴である。置換基のラジカル生成または生成物に対する影響を調べるため、3-メチル-3-(置換9-トリプチル)ブタン過酸t-ブチルの回転異性体を別々に合成して、その熱分解をトルエン溶液として行なった。分解速度は置換基の影響を殆ど受けず、また回転異性体によっても変化が無かった。しかし、1位の置換基がクロロの場合には、他の場合に見られないベンジルラジカルと生成ラジカルとの再結合化合物がかなりの収率で生成したり、置換基の大きさが大きくなると、ap体から分子内で環化反応を起こしたものの収率が上昇するなど、置換基が中途に生成するラジカルの反応性に影響を与えていること見出された。同じラジカル生成反応であるが、過酸エステルとチオキソピリジルエステルの熱分解では、その生成物に大きな違いがあることも分かった。即ち、過酸エステルの熱分解では、溶媒分子から水素を引き抜いて生成する9-t-ブチル-1,4-ジメチルトリプチセンがかなりの量生成するが、チオキソピリジルエステルからは殆ど生成しない。これはカゴ内のラジカル対が硫黄化合物の存在で安定化するためと考えられる。3-(1,4-ジメチル-9-トリプチシル)-3-メチルブタン酸の2-チオノ-1-ピリジルエステル回転異性体を合成し、その熱分解および光分解を行なって、生成するラジカルの性質を検討した。ap異性体から熱分解によって発生したラジカルは、主としてラジカルが近傍のベンゼン環と反応した環状化合物を与えたが、光分解においては、上記環状化合物は痕跡程度しか生成せず、主生成物は、チイルラジカルとのカップリング生成物と生成したラジカルの2量体となった。一方、sc体の熱分解によって発生させたラジカルは、主として、ラジカルが1位に転位した後チイルラジカルとカップリングした化合物と少量の転位したラジルの2量体を与えたが、固体の光分解においては、上記チイルラジカルとのカップリング生成物は痕跡程度となり、主生成物は転位する前のラジカルがチイルラジカルとカップリングしたものとなった。溶液の光分解においては、転位したラジカルの2量体が顕著に増加した。これらの結果は、次のように解釈することができる。光分解と熱分解においては、ラジカルが発生する温度が大きく異なる。そこで、熱分解反応では、発生したラジカルの寿命内にそのラジカルが移動する距離が長く、カゴから飛び出した生成物が多くなる。一方、光分解では、温度が低いためにカゴ内生成物が主生成物と成ったものであろう。sc異性体において、ラジカルが容易に転位するのは興味深いが、これはベンジルラジカルが通常のアルキルラジカルよりずっと安定なために起こるものと考えられ、ラジカル反応においても、回転異性体の反応性に大きな差が有り得ることを示す最初の例となった。現在、上記カルボン酸から過酸のt-ブチルエステルに導き、その熱分解反応の研究を開始した。3-メチル-3-(置換-9-トリプチシル)

ブタン過酸t-ブチルの置換を1,2,3,4-テトラクロロ、1,2,3,4-テトラフルオロ、1,4-ジメトキシに変えて、それらのトルエン中の熱分解反応を行なった。熱分解速度については、ap異性体もsc異性体も変化がなく、置換基による変化もなかった。これは、酸素・酸素結合が切れる遷移状態において、置換基の影響がないことを示しているが、その理由は置換基が関与するためには8員環を作る必要があり、これはエントロピー的に不利なためと考えられる。それにも拘わず、置換基がクロロの場合に、他の置換基には見られない生成ラジカルとベンジルラジカルとの再結合化合物が生成した。これは、律速段階の遷移状態には関与できなくても、生成物分布には影響を与えうる例である。無置換の3-メチル-3-(9-トリプチシル)ブタン過酸t-ブチルについても熱分解を行なった結果、置換基がある場合と比較して顕著な変化が見られた。それは生成するラジカルとベンジルラジカルとの再結合化合物が顕著に増加し、分子内でラジカルがベンゼン環に付加してできる5員環化合物の生成が激減する点である。これはラジカル中心が、置換基があるとその立体効果のために、トリプチセン骨格に押し込まれているためと考えられる。実際置換基の大きさが大きいほど、ap体からの5員環化合物は増加する傾向にある。上記ベンジルラジアルとの再結合化合物を、相当するアルデヒドに臭化フェニルマグネシウムを作用させ、次いで加水素分解を行なう方法で合成した。標品は、反応混合物中の化合物と同一であった。テトラブロモ化合物については、合成が困難で、過酸エステルおよび予想される生成物の合成に時間がかかり、最終的な結果を得るに至っていない。
BALB/cマウスマクロファージにおけるプロスタグランジン産生増強機構の解析

免疫反応の誘導において重要な役割を果たすヘルパーT細胞は細胞性免疫反応を引き起こすTh1と液性抗体産生反応を引き起こすTh2の2つのサブセットに分類される。一般に、BALB/cマウスはC3H/HeNやC57BL/6などの他の系統のマウスと比較して、外来抗原や感染に対してTh2が活性化しやすく、その結果、血清IgE高値や好酸球増加を呈しやすい。しかしながら、BALB/cマウスにおける過度のTh2活性化の機構については不明な点が多い。プロスタグランジンE_2(PGE_2)は免疫抑制効果を有することが知られているが、近年、特にTh1型の免疫反応に対して強い抑制効果を有することが明らかとなっている。我々は、免疫反応の調節におけるPGE_2の役割について解析してきている。今回BALB/cとC57BL/6マウスを用いて、マクロファージによるPGE_2産生の系統差と、それを生ずる遺伝的機構について解析し、以下の結果を得た。(1)BALB/cマウスのマクロファージはC57BL/6マウスのマクロファージに比べて、大量のPGE_2を産生した。(3)BALB/cマウスマクロファージではアラキドン酸の遊離と分泌型フォスフォリパーゼA_2の発現が増強していたが、シクロオキシゲナーゼ-2の発現に差はなかった。(4)PGE_2合成の最終段階の酵素であるミクロゾームPGE合成酵素もBALB/cマウスマクロファージで増強していた。(5)IL-3を用いて誘導された骨髄由来マクロファージも、生体内のものと同様に、C57BL/6由来のものに比べて、BALB/c由来のものはPGE_2を大量に産生した。(6)IL-3を用いて誘導された骨髄由来マクロファージを用いて、マイクロアレイ法により遺伝子発現を解析した所、BALB/cとC57BL/6の間でその発現が著明に異なる遺伝子を約20個同定した。以上より、BALB/cマウスマクロファージでは、アラキドン酸の遊離に必要な分泌型フォスフォリパーゼA_2及びミクロゾームPGE合成酵素の発現の増強により、大量のPGE_2が産生され、その結果として、マクロファージのIL-12産生が低下し、最終的にTh1の活性化が抑制されること、更にマクロファージの機能異常は分化する前の骨髄幹細胞の段階にあることが明らかにされた。

プロスタグランジンE_2(PGE_2)は免疫抑制効果を有することが知られているが、近年、特にTh1型の免疫反応に対して強い抑制効果を有することが明らかとなっている。我々は、免疫反応の調節におけるPGE_2の役割について解析してきている。今回BALB/cとC57BL/6マウスを用いて、マクロファージによるPGE_2産生の系統差と、Th1活性化との関連について解析し、以下の結果を得た。(1)BALB/cマウスのマクロファージはC57BL/6マウスのマクロファージに比べて、大量のPGE_2を産生した。(3)PG合成阻害剤であるインドメタシン又はPGリセプターアンタゴニストで処理すると、BALB/cマウスのマクロファージ、T細胞のサイトカイン産生は著明に亢進した。(4)BALB/cマウスマクロファージではアラキドン酸の遊離と分泌型フォスフォリパーゼA-2の発現が増強していたが、シクロオキシゲナーゼ-2の発現に差はなかった。(5)遊離のアラキドン酸を加えるとPGE-2の産生が増強したが、C57BL/6マウスマクロファージの低下したPGE_2産生はBALB/cマウスのレベルまでには回復しなかった。(6)PGE_2合成の最終段階の酵素であるミクロゾームPGE合成酵素もBALB/cマウスマクロファージで増強していた。以上より、BALB/cマウスマクロファージでは、アラキドン酸の遊離に必要な分泌型フォスフォリパーゼA_2及びミクロゾームPGE合成酵素の発現の増強により、大量のPGE_2が産生され、その結果として、マクロファージのIL-12産生が低下し、最終的にTh1サイトカインの産生が抑制されることが明らかになった。免疫反応の誘導において重要な役割を果たすヘルパーT細胞は細胞性免疫反応を引き起こすTh1と液性抗体産生反応を引き起こすTh2の2つのサブセットに分類される。一般に、BALB/cマウスはC3H/HeNやC57BL/6などの他の系統のマウスと比較して、外来抗原や感染に対してTh2が活性化しやすく、その結果、血清IgE高値や好酸球増加を呈しやすい。しかしながら、BALB/cマウスにおける過度のTh2活性化の機構については不明な点が多い。昨年の研究により、我々は、BALB/cマウスのマクロファージは他の系統のマクロファージに比べて、大量のPGE_2を産生し、その結果として、Th1活性化に必要なIL-12の産生が低下していることを報告した。今回、骨髄由来マクロファージを用いて、PGE_2産生の系統差を解析し、以下の結果を得た。(1)IL-3を用いて誘導された骨髄由来マクロファージも、生体内のものと同様に、C57BL/6由来のものに比べて、BALB/c由来のものはPGE_2を大量に産生した。しかし、M-CSF、GM-CSFを用いて誘導されたマクロファージではPGE_2産生に差は見られなかった。(3)IL_3を用いて誘導された骨髄由来マクロファージを用いて、マイクロアレイ法により遺伝子発現を解析した所、BALB/cとC57BL/6マウスの間でその発現が著明に異なる遺伝子を約20個同定した。以上より、PGE_2産生の能力の差異は、マクロファージが分化する前の骨髄幹細胞の段階にあることが明らかにされた。現在、その発現の差異が著明な遺伝子の同定を行っているところである。
電気化学インピーダンス法による酵素バイオ燃料電池の特性解析システムの構築

燃料として糖やアルコールを含めたバイオマスが利用できるバイオ燃料電池は,次世代型クリーンエネルギーとして期待されている.本研究では,酵素を用いたバイオ燃料電池の特性解析を電気化学インピーダンス法によって行う手法を開発した.インピーダンススペクトルを解析するための理論モデルを構築し,インピーダンスシミュレーションを行った.得られたシミュレーションの結果と測定結果を比較することで,理論モデルの妥当性について検証した.燃料として糖やアルコールを含めたバイオマスが利用できるバイオ燃料電池は,次世代型クリーンエネルギーとして期待されている.本研究では,酵素を用いたバイオ燃料電池の特性解析を電気化学インピーダンス法によって行う手法を開発した.インピーダンススペクトルを解析するための理論モデルを構築し,インピーダンスシミュレーションを行った.得られたシミュレーションの結果と測定結果を比較することで,理論モデルの妥当性について検証した.メディエータ型酵素固定化電極の電気化学インピーダンスシミュレーションを行った.基質とメディエータの両方が拡散する新規モデルを考案し,ファラデーインピーダンスの理論式を導出することに成功した.導出したファラデーインピーダンスを用いることで,メディエータ型酵素固定化電極のパラメータ(酵素反応速度定数メディエータおよび基質の拡散係数,電極反応速度定数など)を変化させたときのインピーダンススペクトルの挙動を評価することが可能になった.これは,バイオ燃料電池用酵素機能電極の設計に向けて大変意義のある結果である.また,スクリーン印刷法により,酵素型バイオ燃料電池の作製を行った.本年度はアノードおよびカソードの設計を行った.アノードでは,酵素(グルコースオキシダーゼもしくはピルビン酸デヒドロゲナーゼ),メディエーター,導電剤,バインダーを混練した酵素インクを調製した.酵素をスクリーン印刷法によって固定化することで,再現性の良い膜が得られるようになった.作製したバイオ燃料電池の電気化学インピーダンス測定を行った.カソードでは,CeO_2-Ag担持カーボン粉末をインク化したものを用いた.この触媒を使用することで,酸素還元反応がカーボン電極よりもポジティブな電位で進行することになり,電池の起電力が大きくなることが期待できる.これらの結果は,国際学会1件,国内学会2件という形で公表した.燃料として糖やアルコールを含めたバイオマスが利用できるバイオ燃料電池は,次世代型クリーンエネルギー変換デバイスとして急速に注目されつつある.特に,酵素反応を利用したバイオ燃料電池は,小型で簡単な構造のものが作製できるので,持ち運び型や,医療用微小電池としての応用が期待されている.バイオ燃料電池の特性向上のためには,電気化学インピーダンス法による反応プロセスの評価が有効であるが,酵素とメディエータを用いる系においては評価法が十分に確立されていなかった.このため,当該年度においてはバイオ燃料電池の電気化学インピーダンス解析のためのシミュレーションモデルの構築を行った.ファラデーインピーダンスの理論式を導出し,MATLABなどを利用してプログラミングを行い,逆行列計算によってインピーダンスを算出した.得られた各パラメータを測定値もしくは文献で報告されている値と比較し,理論式の妥当性について検証した.さらに,ファラデーインピーダンスを含む電極モデルの等価回路を電池全体の系に組み込み,電池全体のインピーダンスについてシミュレーションを行った.さらに測定結果に対して,電極モデルまたは電池構造モデルを用いたカーブフィッティングを行った.これにより,理論モデル(等価回路)がバイオ燃料電池の特性評価に有効であることが明らかとなった.さらに,多孔質カーボンや金属ナノロッドを電極材料に用いたバイオ燃料電池の電極構造への応用についても検討を行った.
保守的会計実務と企業戦略・企業特性との関連性に関する研究

少なくとも部分的には経営者の見積りや判断に基づいて作成されるため,企業が公表する財務諸表や利益情報の特性は企業や年度により程度に差がある。本研究では,控えめな利益数値を計上する保守性に焦点をあてる。財務諸表や利益情報は様々な局面で利用されるが,本研究では,株式価値評価を伴うような企業戦略を実行する企業や組織体制等の不備などの企業特性を有する企業において,保守的会計実務は行われているのか,あるいはそれはどのような影響をもたらしているのかを明らかにすることを目的としており,日本企業の会計実務の理論的基盤の構築に貢献すると期待される。
超音波刺激による遺伝子発現誘導とそのシグナル伝達の解析

ヒト前立腺癌由来のDU145細胞のヘムオキシゲナーゼ1(HO1)遺伝子の発現増強は超音波の強度と照射時間に依存し、これに付随したミトコンドリア膜電位の低下と細胞内スーパーオキシド濃度の上昇が認められた。この発現増強は、照射前あるいは後の細胞内に侵入可能な活性酸素消去剤添加により抑制されることから、細胞内で二次的に発生する活性酸素の関与が示唆された。さらに、HO1遺伝子の転写開始点上流10kb5.8kb、5.8kb4.5kb、4.5kb転写開始点の3種類のDNA断片でルシフェラーゼ遺伝子を発現させたところ、転写開始点上流4.5kb転写開始点と転写開始点上流10kb5.8kbの2つのDNA断片に超音波照射による発現増強が認められた。超音波に反応したDNA断片に複数存在するStress Response Element (StRE)と呼ばれる酸化ストレスに関係する配列のうち、転写開始点上流4.1kb付近のものを欠失や部位変異的変異により改変することで超音波による反応性は大きく影響を受けた。したがって超音波によるHO1の発現誘導において、ミトコンドリアを起点とする細胞内酸化ストレスの増強により、StREに関連が指摘されるNrf2を介した遺伝子発現誘導機構が働いていることが示唆される。超音波による骨形成促進に関与するシクロオキシゲナーゼ2、flt-1、bmp-7、c-fos遺伝子のプロモーターをクローニングし、ルシフェラーゼ遺伝子の上流に結合した遺伝子カセットを構築した。これらを導入した細胞に1MHzの超音波を0.10.5W/cm^2、Duty Cycle 510%で、530分照射した後、648時間培養後にルシフェラーゼ活性を測定したが、予備実験で発現増強が観察されたシクロオキシゲナーゼ2プロモーターでも有意な発現増強は観察されなかった。照射条件の再検討が必要である。由来の異なる8種類のヒト細胞について調べたところ、2種類の細胞で超音波照射後にヘムオキシゲナーゼ1(HO1)の発現誘導が認められた。これらの細胞の超音波によるHO1発現誘導は、超音波の強度および照射時間に依存した。また、この発現誘導は超音波照射時の温度上昇には関与せず、活性酸素消去剤であるN-アセチルシステイン(NAC)の存在下で抑制された。超音波照射後のNAC添加でも抑制されることから、長寿命である過酸化水素などの関与が考えられた。しかし、培養細胞へのカタラーゼ添加ではHO1誘導は抑制されなかった。一方、グルタチオンモノエチルエステル、ジメチルスルフォキシド、マンニトールなどの活性酸素消去剤の添加でHO1誘導が抑えられることから、細胞内で二次的に発生する活性酸素の関与が示唆された。実際、細胞内活性酸素の供給源となりうるミトコンドリア膜電位の低下が認められ、その損傷が示唆された。また、それに伴う細胞内スーパーオキシド濃度の上昇も認められた。現在カタラーゼおよびスーパーオキシドディスムターゼ高発現細胞株の構築を進めており、さらに詳細な解析を行う予定である。これと平行して、HO1のプロモーター領域をルシフェラーゼの上流にクローニングした一連のベクターを構築し、超音波によるHO1誘導に関与する部位の同定を試みている。これまでの解析により、mRNA合成開始部位上流4kb領域を含むDNA断片に、超音波に反応する部位が存在することを突き止めた。シクロオキシゲナーゼ2に関しては、プロモーター領域のDNA断片をルシフェラーゼ遺伝子の上流にクローニングしたベクターを構築し、ヒトの骨芽細胞に導入後超音波照射を行い、ルシフェラーゼの発現が誘導される条件を検討中である。

超音波によるヘムオキシゲナーゼ1(HO1)の発現誘導機構の解析のために,HO1遺伝子の転写開始点上流10kb5.8kb,5.8kb4.5kb,4.5kb転写開始点の3種類のDNA断片をルシフェラーゼ遺伝子と結合し,それぞれの超音波に対する反応性を調べた.その結果,HO1遺伝子の転写開始点上流4.5kb転写開始点と転写開始点上流10kb5.8kbの2つのDNA断片に超音波照射によるルシフェラーゼ遺伝子の発現増強が認められた.超音波に反応したDNA断片にはそれぞれStress Response Element(StRE)と呼ばれる酸化ストレスに関係する配列が複数存在することから,これらが超音波に応答するシスエレメントであると仮定した.転写開始点上流4.1kbあたりに3つ存在するStREの上流側と下流側の欠失,および,StRE内の部位変異的変異の導入などで超音波による反応性は大きく影響を受けた.StREには転写因子Nrf2の結合により転写が活性化することが知られているが,昨年までの結果と合わせて考えると,超音波によるHO1の発現誘導においてもミトコンドリアを起点とする細胞内酸化ストレスの増強によりNrf2の核内移動を介した遺伝子発現誘導機構が働いていることが示唆される.超音波による骨形成促進に関与すると考えられるシクロオキシゲナーゼ2,FLT-1,FOS遺伝子のプロモーターをクローニングし,ルシフェラーゼ遺伝子の上流に結合した遺伝子カセットを構築した.これらを導入した細胞に1MHzの超音波を0.1W/cm^2,1050%duty factorで520分間照射した.24時間後と48時間後にルシフェラーゼ活性を測定したが,有意な誘導は観察されなかった.シクロオキシゲナーゼ2プロモーターでも誘導は見られず,予備実験の結果を再現できなかった.
生体調節機能を司るキノコ由来多環式天然物の全合成研究

ヤマブシタケに含まれるエリナシン類やヘリセノン類は神経成長因子(NGF)の合成促進活性を示すため、アルツハイマー型痴呆症やパーキンソン病などの難治性神経変性疾患の予防薬や治療薬のリード化合物として期待されている。本研究では、エリナシン類の中でも最も構造が複雑なエリナシンEの効率的全合成を検討し、高度に官能基化されたCDE環骨格の立体選択的な合成法を開発した。また、ヘリセノン類の実用合成に向けて予備的な検討を行い、天然物類縁体の短段階合成に成功した。キノコから単離されたシアタン系天然物は,ニューロトロフィンファミリー[神経成長因子(NGF)や脳由来神経栄養因子などのタンパク質]の合成を促進するため,アルツハイマー型痴呆症やパーキンソン病などの難治性神経疾患の予防薬や治療薬として期待されている。本年は,シアタン系天然物の中でも最も構造が複雑なエリナシンEの全合成を検討した。エリナシンEは六環性化合物であり10個の不斉点が存在する。更に,DEF環は高度に酸素官能基化されている。我々は天然物の全合成だけでなく様々な類縁体合成を視野に入れ,AB環とE環を中央のC環部で連結する収束的な合成法を考えた。まず,本戦略の実現性を確かめるため,B環とE環の連結反応を検討した。その結果,ビニル金属種を用いたアルデヒドへの付加反応により,立体選択的に結合形成が行えることを見出した。反応点に近接する水酸基の保護基が立体選択性に大きく影響を与えることがわかった。次に,CDEF環部の合成に向けて,高度に酸素官能基化されたE環の合成を検討した。安価なD-マンノースを出発基質として用い,立体選択的ラジカル環化反応とエポキシ化反応を鍵工程として効率的にE環を構築することに成功した。特筆すべきは,水酸基の保護基が適切に区別されているため,以後の構造変換が容易なことである。続いて,エリナシンEに特徴的なヒドロイソベンゾフラン環(DE環)の構築を検討したところ,δ-ヒドロキシスルホキシドを用いたPummerer型反応により,環構築が行えることを見出した。更に,閉環メタセシス反応によるC環の形成にも成功し,三環性化合物(CDE環部)を合成することに成功した。本研究成果は,エリナシン類の全合成や類縁体合成に有用である。初年度の研究で、キノコ由来の神経成長因子(NGF)産生促進物質エリナシンEのCDE環骨格の構築に成功した。本年度は引き続いてエリナシンEの不斉全合成に向けて、CDEF環部とAB環部の不斉合成を検討した。5-6-6員環が縮環するCDF環骨格を構築する上で重要となるのが、O, S-アセタールに対する分子内アセタール化反応である。このようなアセタール化を用いて縮環骨格を構築する方法はこれまでほとんど検討されておらず、アセタール結合を含む多環性化合物の強力な合成方法論となりうる。まず、DE環を有する二環性のケトンからF環に相当する炭素鎖をTMSCNを用いて立体選択的に導入し、二段階の還元過程を経て環化前駆体を合成した。NCSを活性化剤として環化反応を試みたが環化体は得られず複雑な混合物となった。環化前駆体のデータを詳細に解析したところ、分子構造の立体的な制限により、結合すべき炭素-酸素原子問距離が遠ざかっていることが示唆された。現在、C環を前もって構築することにより結合点を近づけ、環化させることを検討している。一方、C環とD環の構築方法についてもピナコール型環化反応やエチルスルポキシドを用いたPummerer型環化反応による改良法を検討したが、良好な結果は得られなかった。次に、AB環部の不斉合成を検討したところ、AB環接合部の四級炭素の構築には不斉Michael反応が有効であることがわかった。分子内Aldol反応を経て光学活性なAB環部の実用合成に成功した。現在、AB環とE環のカップリング方法を検討している。また、エリナシン類と同様にNGF合成促進活性を持つヘリセノン類の実用合成法に関する有望な知見を得ることができた。当初の目標であった天然物の全合成までたどり着いていないが、本研究成果は多環式天然物の新しい合成方法論の開拓に資するものである。
体液中脂質プロファイルの効率的解析に基づくニーマンピック病C型新規診断法の構築

従来の検査法の種々の課題から新規診断法開発が望まれていた脂質異常疾患であるニーマンピック病C型の新規診断法構築を目的とし、種々検討を行った。各種コレステロール代謝物類、スフィンゴ脂質類のMS/MS条件検討を行い、それぞれに特徴的なフラグメントパターンを見出すとともに、それらを識別可能なLC条件を見出した。それらの条件を活用したフォーカスドメタボロミクス法により、ニーマンピック病C型患者体液に特徴的な分子を見出した。それら代謝物の精密定量について検討し、化学診断に有用な分析法を開発するとともに、検討した代謝物が非常に診断マーカー性能に優れていることを見出した。本年度は、各脂質のMS/MS条件、LC条件、前処理条件の基礎検討を行った。MS/MS条件の検討として、各種コレステロール代謝物のMS条件検討に着手したところ直接的に一斉分析条件を設定することは難しいと判断し、各種誘導体化を施すこととした。複数の誘導体化を使い分けることで各種脂質代謝物を高感度に分析できた。また、LC条件についても検討を行い、各種カラム、移動相を使い分けることによって、多数存在する異性体を相互に分離することができた。前処理については、液液抽出法を用いて各種抱合型代謝物を、オンライン固相抽出法で抱合型代謝物を抽出できることがわかった。次いで、体液中脂質プロファイル解析を行い、NPC患者尿において特徴的に認められたコレステロール代謝物を疾患マーカー候補分子として抽出した。それらの分子について、精密質量解析が可能な四重極オービトラップハイブリッド型質量分析装置を用いて解析し、組成式推定を行った。その結果、C24H38O7SおよびC24H36O7Sの組成式を有する分子であると予想された。LC保持時間の結果とステロイド骨格を有する構造であることから、マーカー候補分子の構造式を予想した。化学合成によって、合成標品を用意し、その2つの標準物質を同様の精密質量解析に付したところ、先に得られた尿中の解析結果と完全に一致したことから、2つのマーカー候補分子を予想した分子(3β-スルホオキシ-7β-ヒドロキシ-5-コレン酸および3β-スルホオキシ-7-オキソ-5-コレン酸)と同定した。本年は、各種脂質分析の基礎検討に次いで、体液中脂質プロファイル解析を行い、疾患マーカー候補分子を探索することを目的としていた。結果として、各種コレステロールならびにスフィンゴ脂質代謝物のMS/MS条件検討についての検討を誘導体化を含めて行うことができた。また、LC条件についてもカラム、移動相の条件を使い分けることで極めて精密な高分離を達成することができた。前処理に関しても液液抽出と固相抽出を使い分けることが有効と判った。さらに、脂質プロファイル解析においては、NPC患者尿中に2種の特徴的に見い出されたコレステロール代謝物をマーカー候補分子として見出しただけでなく、四重極オービトラップハイブリッド型質量分析計を用いたLC/ESI-MS/MS分析によって、組成式および保持時間などからそれらの構造式を予想し、合成標品を用いて同定を達成することができた。それらについては、さらに次年度に予定していた鑑別診断のための基礎検討のうち、LC/ESI-MS/MSによる精密定量系の構築をも進めており、それについてすでにほぼ完了している。こうした研究の進展状況から、本年の研究はおおむね順調に進展していると判断した。常染色体劣性遺伝性疾患であるニーマンピック病C型(以下、NPC)では、臨床症状や発症年齢の多様さ、現行検査の課題や早期治療の重要性から、迅速な検査法の構築が切望されていた。本研究では、体液中バイオマーカーのLC/ESI-MS/MS分析によるニーマンピック病C型の新規診断法開発を行った。平成28年度には、基礎的分析条件検討の後、疾患マーカー探索を行い、新規に2つのマーカー候補分子を同定した。平成29年度は、それら新規診断マーカー候補分子の精密分析法を構築し、それらの診断性能を評価することで、新規NPC診断法としての検討を行った。なお、患者検体から見出した新規診断マーカー候補分子は、硫酸抱合型コレステロール代謝物であり、尿中に高濃度に存在することがわかったため、尿を検体として用いた。前処理を簡便化するため、2本のカラムを組み込んだスイッチングシステムを用いて測定系を構築した。種々検討の結果、測定対象とするNPC診断マーカー候補5分子をいずれもを相互に分離可能であり、なおかついずれの尿中夾雑成分からも良好にLC分離可能な条件を見出した。本条件を用いて検量線を作成したところ、3000倍以上の範囲で良好な直線性を示した。マトリクス効果についても検討したところ、影響はないことがわかった。また日内・日間再現性試験も行い、いずれの結果も良好であり、検体の安定性についても問題はなかった。構築した分析法を用いて、NPC患者、コントロールの健常人尿の測定を行ったところ、いずれの代謝物もNPC患者で高濃度であり、診断マーカーとして有用であることがわかったが、そのうち1つの代謝物は感度・特異度100%と特に優れることがわかった。また、高速スクリーニング化についても検討を行い、精度は若干落ちるものの有用であることがわかった。以上より、NPC診断に有用な新規診断法開発を進めることができた。

各種コレステロール代謝物類、スフィンゴ脂質類のMS/MS条件検討を行い、それぞれに特徴的なフラグメントパターンを見出すとともに、それらを識別可能なLC条件を見出した。それらの条件を活用したフォーカスドメタボロミクス法により、ニーマンピック病C型患者体液に特徴的な分子を見出した。それら代謝物の精密定量について検討し、化学診断に有用な分析法を開発するとともに、検討した代謝物が非常に診断マーカー性能に優れていることを見出した。当初計画していたとおり、各種基礎検討により得られた条件を用い、スクリーニング法ならびに鑑別診断法の構築を進める。コレステロール代謝物に関しては、非抱合型代謝物は誘導体化を駆使しながら、抱合型に関しては、直接分析を行うことでさらなるマーカー分子探索を進めていく。また、スフィンゴ脂質代謝物群に関しては、誘導体化は施さず、直接分析を行っていく予定である。NPCならびにコントロール疾患患者由来の検体はもちろん、各種細胞株、モデル動物などへも本研究によって構築された分析系を適用することにより、基礎的な病態メカニズム解明へも取り組む。臨床分析化学
甲状腺末分化癌の分子シャペロンを用いた化学療法の応用

本研究では、高頻度にp53遺伝子異常を有する甲状腺未分化癌に対する新しい治療方法として、p53遺伝子をターゲットとしたグリセロールを用いた分子シャペロン治療を開発することを目的とした。グリセロールを用いた分子シャペロン治療は、遺伝子を直接操作するのではなく、遺伝子変異によって障害された蛋白の機能を本来の機能に戻すことを目的とする。つまり変異型p53蛋白の機能を正常型p53蛋白に戻すことによって、抗癌剤や放射線の感受性を回復させるものである。結果は、in vitro実験で変異型p53遺伝子を持つ甲状腺未分化癌細胞(8305C株)において、グリセロールは抗癌剤(シスプラチン)の効果を増強させた。さらに、ヌードマウスによる移植腫瘍を用いたin vivo実験でも、シスプラチンにグリセロールを併用すると腫瘍の増殖抑制が認められ、免疫組織学的にもactive caspase3、PARP、apopTag染色でシスプラチン単独に比べて強い陽性が認められた。以上の結果から、グリセロールを用いることによって変異型p53を持つ癌細胞でもアポトーシスに誘導されることが明らかとなった。そこで、分子シャペロンのメカニズムを解明するためにDNAチップとプロテインチップを用いて、mRNAレベルとタンパクレベルでの変化の解析を行った。結果はDNAチップを用いた解析では、グリセロールを用いることによってアポトーシス抑制系のTRAF2、NIK、IKK、NFkB、IAPの遺伝子発現の抑制が確認された。またプロテインチップを用いた解析でも、シスプラチンにグリセロールを併用すると多くの蛋白発現が抑制され、NFkB系蛋白の発現抑制も認められた。これらの結果から、グリセロールを用いた化学シャペロン治療は、p53遺伝子の経路だけでなく、p53遺伝子以外のNFkBなどの経路にも影響を及ぼし、アポトーシス促進と抑制のバランスによってアポトーシスに誘導されるものと考えた。p53遺伝子型が放射線および抗癌剤の感受性にどのような影響を及ぼすかについて、p53遺伝子以外の遺伝的背景を一定にし、p53遺伝子のみ変化させた細胞を作製して検討した。細胞の作製方法は、p53遺伝子の表現型が正常であるSAS細胞(舌癌由来扁平上皮癌)に変異型p53^<Trp248>遺伝子とコントロールベクター(pCMV-Neo-Bam)を導入して、変異型SAS/mp53細胞と正常型SAS/neo細胞の2種類を作製した。これら2種類の細胞を用いて放射線およびシスプラチン(CDDP)の感受性を検討した結果、正常型SAS/neo細胞は変異型SAS/mp53細胞に比べて感受性は高く、アポトーシスに誘導されやすいことが認められた。以上の結果から、p53遺伝子は単一の遺伝子で放射線やCDDPの感受性に影響を及ぼすことが明らかとなり、p53遺伝子型の違いが放射線や抗癌剤の感受性に関与するものと考えられた。そこで高頻度にp53遺伝子異常を認める甲状腺未分化癌を対象に、分子シャペロン効果を有するグリセロールを用いることによって放射線の感受性が増加するかどうかについて検討した。分子シャペロン効果とはp53遺伝子を変化させるのではなく、p53蛋白の立体構造を変化させることによって機能を回復させる効果である。結果は、p53遺伝子異常を有する甲状腺未分化癌細胞8305cに、6Gy照射を行う48時間前にグリセロール0.6M投与すると、放射線感受性は増加しアポトーシスに誘導されることが認められた。そこでこのシャペロン効果が、p53蛋白の機能を回復させることによる効果かどうかを検討するためにゲル・シフトアッセイを行ったところ、グリセロールは異常型p53蛋白のDNA結合能を正常に回復させることが認められた。

これらの結果から、分子シャペロン効果を有するグリセロールは、p53遺伝子に異常を持つ腫瘍のp53蛋白の機能を回復し、放射線および抗癌剤の感受性を増加させる可能性が示唆された。本研究では甲状腺未分化癌に対する新しい治療方法として、p53研遺伝子をターゲットとしたグリセロールを用いた分子シャペロン治療を開発することを目的とした。グリセロールを用いた分子シャペロン治療は、遺伝子を直接操作するのではなく、遺伝子変異によって障害された蛋白の機能を本来の機能に戻すことを目的とする。つまり変異型p53蛋白の機能を正常型p53蛋白に戻すことによって、抗癌剤や放射線の感受性を回復させようというものである。in vitro実験ではすでに変異型p53遺伝子を持つ甲状腺未分化癌においてグリセロールが抗癌剤(シスプラチン)の効果を増強させることが認められており、今回はヌードマウスによる移植腫瘍を用いたin vivo実験を行った。結果は、シスプラチンにグリセロールを併用した移植腫瘍は増殖の抑制が認められ、免疫組織学的にもactive caspase3、PARP、apopTag染色でコントロールに比べて強い陽性が認められた。以上の結果から、グリセロールを用いることによって変異型p53を持つ癌細胞でもアポトーシスに誘導されたものと判断した。さらに、これら分子シャペロンのメカニズムを解明するためにDNAチップとプロテインチップを用いて、mRNAレベルとタンパクレベルでの変化の解析を行った。結果はDNAチップを用いた解析ではグリセロールを用いることによってアポトーシス抑制系のTRAF2、NIK、IKK、NFkB、IAPの発現抑制が確認された。またプロテインチップでも、グリセロールを併用すると多くの蛋白発現が抑制され、NFkB系蛋白の発現抑制がみられた。しかしDNAチップとプロテインチップでも、アポトーシス促進系の低下がみられたことから、アポトーシスへの誘導はアポトーシス促進系と抑制系のバランスによってコントロールされているものと考えた。
物質使用障害者の家族支援へのトランスセオレティカルモデルの導入に関する研究

Transtheoretical Modelによる5段階の行動変容ステージを踏まえて、薬物依存者の家族を対象とした支援プログラムを開発した。プログラムの内容は、初期介入と中長期支援に分けられる。前者は、変えることが望ましい行動について、気づいていない・変える気がない、「無関心期」、そのうち変えようと思っている「関心期」、すぐにでも変えようと思っている「準備期」の各ステージにある者を対象とするものであり、4回のセッションで構成されている。後者は、行動を変え始めてから6ヶ月未満の「実行期」、行動を変え始めてから6ヶ月以上の「維持期」の各ステージにある者を対象とし、6回のセッションで構成されている。このプログラムの大きな特徴は、次の3点である。第一は、プログラムに行動変容ステージを導入したことであり、これによりクライアントのステージに応じた支援が可能となる。第二は、家族自身を主たる支援対象と位置づけている点であり、これにより薬物依存者の受診・受療状況や、違法薬物使用の場合の検挙・処罰の状況にかかわらず、プログラムを提供することが可能である。第三は、長期支援の必要性を重視し、既存のピアサポートグループとの協働を重視した内容となっている点である。薬物依存者の家族に対する支援は、平成20年8月に示された第三次薬物乱用防止5カ年戦略の目標4(4)に記載されているが、これまでのところ国内での継続的支援実績は、ごく限定的なものにとどまっていることから、今後の地域における家族支援実施への本研究の成果の寄与が見込まれる。次に物質使用障害者の家族を対象とする匿名で参加可能なサポートグループを開催し(4回1クール、4クール、参加延人数82名)、参加者の疾病理解と物質使用障害者への対応に関する発言内容を記録し、それらを「Precontemplation」「Contemplation」「Preparation」「Action」「Maintenance」の5つの行動変容ステージと関連づけながら整理、分析した。これに基づいて、行動変容ステージに関する質問票の試作版を作成した。次に、物質使用障害者の家族を対象とするフォーカスグループインタビューを実施し、「家族に変容が期待される行動」「家族の(行動変容の)ステージ」「家族の(行動変容の)プロセス」「家族の意志決定バランス」に焦点化して分析・考察を行った。
生産性と性能を両立する共有メモリ型大規模並列計算基盤

HTM(ハードウェアトランザクショナルメモリ)では同一共有変数へのアクセスが頻発すると性能が低下してしまうため,アクセス競合を極力回避する必要がある.一般にTxには,ある共有変数に対するread・writeアクセスが完了した後にも,コミットまで長時間処理が継続するものがある.このような場合,当該Txにおいてその変数に再度アクセスしないにも関わらず,当該変数に対する他スレッドによるアクセスは競合として検出され,並列性が損なわれてしまう.そこで,Tx内でアクセス済みの共有変数に対し,Txをコミットする前であっても他のスレッドによるreadおよびwriteアクセスを投機的に許可するスケジューリング手法を提案し,それに伴うコヒーレンシ制御について検討した.提案手法をLogTMに実装し評価を行った結果,平均63.6%,最大38.8%の性能向上を達成した.また,HTMでは一般的にキャッシュライン単位で共有変数に対するアクセス競合の検出を行うが,この検出方法では,複数のスレッドが異なる共有変数に対してアクセスを試みたとしても,これらの変数が同一キャッシュライン上に配置されている場合,誤って競合が検出される.本稿では,このような競合の誤検出がどの程度の頻度で発生するのかを調査し,誤検出が頻発するプログラムについて,原因となるデータ構造とそれに対する処理とを分析した.調査の結果,平均27.4%,最大99.9%の誤検出率を確認した.また,競合検出のためのハードウェアを追加し,キャッシュライン単位よりも細粒度に競合を検出できるようにすることで,誤検出を抑制する手法を提案し,評価を行った結果,平均17.7%,最大36.5%の性能向上を達成した当初の予定通り,トランザクショナルメモリのスケジューリング最適化に関する研究を通じて多くの知見を蓄積しつつあり,この点においては順調に進行している。また,既存のソフトウェアトランザクショナルメモリの実装調査や,ソフトウェアトランザクショナルメモリとハードウェアトランザクショナルメモリとの協調方式についても検討を進めることができている。一方で,LSI設計については少し進捗に遅れが生じている。早急にハードウェアトランザクショナルメモリの方式設計を行った後,FPGA/LSI設計を進める。大規模並列計算基盤の実現に向け,まずはプロセッサ内の効率的並行性制御を目指し,ハードウェアトランザクショナルメモリのスケジューリング効率化について検討した。ハードウェアトランザクショナルメモリでは,同一共有変数へのアクセス競合が頻発することによる性能低下が問題となる.この問題に対し,これまでトランザクションのスケジューリングを改良することにより競合の発生を抑制する研究が多く行われてきたが,そのいずれの手法を用いても,十分な性能向上が得られていないプログラムが存在する.そこでまず,そのようなプログラムが持つメモリアクセスパターンを調査し,性能向上が妨げられている原因を調査した.その結果,複数の実行フェーズを持ち,あるフェーズでアクセスしたアドレスに対しそれ以降のフェーズで再度アクセスしないという特徴を持つトランザクションを持つプログラムでは,本来一貫性を損なうとは限らないにも関わらず競合として検出されてしまうメモリアクセスにより,性能向上が妨げられていることが分かった.そこで,従来手法では競合として検出されるメモリアクセスであっても,それぞれのスレッドで実行しているトランザクションの実行フェーズにおけるアクセス先アドレスが異なる場合には,このメモリアクセスを投機的に許可することで,性能を向上させる手法を提案した.提案手法の有効性を確認するために,GEMS microbenchのプログラムのうち,アクセス先アドレスが異なる2つの実行フェーズを持つContentionとDequeを用いて評価を行った結果,既存のLogTM-SEと比較してContentionは平均63.2%,Dequeは平均6.3%の性能向上を達成した.大規模並列計算基盤のコア内並行性制御を担うハードウェア層における,ハードウェアトランザクショナルメモリの改良はほぼ予定どおりに進行しており,一定の成果をあげている。一方でコア間を担うソフトウェアトランザクショナルメモリについては,当初予定していたオーバヘッド分析については順調に進行しており,いくつかの改善手法を近く発表予定であるものの,多ノード環境に対応させるためのシミュレータ改良の進行がやや遅れている。並列計算基盤全体の評価にとって,このシミュレータ改良は不可欠であるため,今後この点に注力して進めていく必要がある。HTM(ハードウェアトランザクショナルメモリ)では同一共有変数へのアクセスが頻発すると性能が低下してしまうため,アクセス競合を極力回避する必要がある.一般にTxには,ある共有変数に対するread・writeアクセスが完了した後にも,コミットまで長時間処理が継続するものがある.このような場合,当該Txにおいてその変数に再度アクセスしないにも関わらず,当該変数に対する他スレッドによるアクセスは競合として検出され,並列性が損なわれてしまう.そこで,Tx内でアクセス済みの共有変数に対し,Txをコミットする前であっても他のスレッドによるreadおよびwriteアクセスを投機的に許可するスケジューリング手法を提案し,それに伴うコヒーレンシ制御について検討した.提案手法をLogTMに実装し評価を行った結果,平均63.6%,最大38.8%の性能向上を達成した.また,HTMでは一般的にキャッシュライン単位で共有変数に対するアクセス競合の検出を行うが,この検出方法では,複数のスレッドが異なる共有変数に対してアクセスを試みたとしても,これらの変数が同一キャッシュライン上に配置されている場合,誤って競合が検出される.本稿では,このような競合の誤検出がどの程度の頻度で発生するのかを調査し,誤検出が頻発するプログラムについて,原因となるデータ構造とそれに対する処理とを分析した.調査の結果,平均27.4%,最大99.9%の誤検出率を確認した.

また,競合検出のためのハードウェアを追加し,キャッシュライン単位よりも細粒度に競合を検出できるようにすることで,誤検出を抑制する手法を提案し,評価を行った結果,平均17.7%,最大36.5%の性能向上を達成した当初の予定通り,トランザクショナルメモリのスケジューリング最適化に関する研究を通じて多くの知見を蓄積しつつあり,この点においては順調に進行している。また,既存のソフトウェアトランザクショナルメモリの実装調査や,ソフトウェアトランザクショナルメモリとハードウェアトランザクショナルメモリとの協調方式についても検討を進めることができている。一方で,LSI設計については少し進捗に遅れが生じている。当初,平成30年度に予定していた,スケジューリング手法の検討については,ハードウェアトランザクショナルメモリに関係する部分はすでに平成29年度に一定の成果が出ており,これを引き続き推進していくとともに,ソフトウェアトランザクショナルメモリに対しても効率的なスケジューリング手法を検討していく。またこれと並行して,現在まで少し進行が遅れている,シミュレータの多ノード対応に注力していく。早急にハードウェアトランザクショナルメモリの方式設計を行った後,FPGA/LSI設計を進める。