hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リコンフィギャラブルシステム向けプログラミングモデルに関する研究

設計資産の再利用が組み込みシステム開発において重要である.本研究では,ソフトウェアの再利用性を維持したままFPGA等のハードウェアを用いたアクセラレーション技術を提案する.提案方式は,ソフトウェアの実行コードから動的にデータパスを生成し,実行時にFPGA上に展開することにより,ソフトウェアの処理速度をアクセラレーションする.評価により,ほとんどの内部ループの実行時間が38.0%,平均42.3%の最大減少することが分かった.この結果は,ソフトウェアの処理速度を増加させながら提案アクセラレーション技術は,ソフトウェアの再利用を促進する可能性があることを示している.リコンフィギャラブルシステム向けプログラミングモデルに関する研究に関し,本年度の研究成果は,以下の通りである.1.プログラミングモデル(並列計算モデル)とプログラミング言語のプロトタイプ実装新しいプログラミング言語を定義する前に、既存の言語からハードウェアを生成する方法についての実証実験を行った.具体的にはJava言語を用いて,既存のプログラム(実際はJavaのバイトコード)からALUアレイ(粗粒度リコンフィギャラブルシステム)のハードウェアの構成情報を生成する方式と評価実験を実施し,プログラムの互換性を維持したまま,プロセッサでもハードウェアでも実行できることを確認した.これは本年度の研究成果として対外的に発表している.2.並列モデルの調査・検討Java言語からの実装結果を受けて,並列性の抽出を既存の方法(例えばループ展開等)ではうまくいかないことがわかり,再検討をすることになった.並列処理システムの要件を考えると,(1)アトミック性,(2)ステートレス,(3)ロックフリーがあれば,かなりのプログラム記述上の問題点は軽減することがわかっているため,原点に立ち返って,これらを満たす並列計算モデルを再構築している.来年度は,基本的に前年度までの成果であるプロトタイプベースのオブジェクト指向言語に並列計算の仕組みを実装する予定である.リコンフィギャラブルシステム向けプログラミングモデルに関する研究に関し,本年度の研究成果は,以下の通りである.1.プログラミングモデル(並列計算モデル)とプログラミング言語のプロトタイプ実装昨年度、Java言語からハードウェアを生成する方法について研究成果を報告したが,本年度はさらにそれを発展させ,プラットフォームに依存しない仮想CGRA(粗粒度リコンフィギャラブルアレイ)を構築した.これにより,プログラムとその実行母体であるハードウェアの関係性を整理し,物理的なデバイスアーキテクチャに依存しない方式が確立できた.また,実際のFPGAを用いた評価システムでは,プロセッサ上との互換性を維持したまま,性能向上が可能であることを示した.具体的なアプリケーションとして,CIP法を用いた電磁波伝搬シミュレーションにおいて,ソフトコアプロセッサと比較して速度向上は約860倍,エネルギ消費はほぼ半分を達成し,高いエネルギ効率の方式の構築という本研究の目的は達成できた.これは本年度の研究成果として対外的に発表している.2.並列モデルの調査・検討Java言語からの実装結果を受けて,並列性の抽出を既存の方法の再検討し並列計算モデルを再構築した.新しい言語の実現までには至らなかったが,プロトタイプベースのオブジェクト指向言語,関数型言語等を検討し,対象領域を限定した言語,いわゆるDSLの検討を進めた.また,並列処理における動的負荷分散の方式として,反応閾値モデルを用いた制御方式を構築中である.設計資産の再利用が組み込みシステム開発において重要である.本研究では,ソフトウェアの再利用性を維持したままFPGA等のハードウェアを用いたアクセラレーション技術を提案する.提案方式は,ソフトウェアの実行コードから動的にデータパスを生成し,実行時にFPGA上に展開することにより,ソフトウェアの処理速度をアクセラレーションする.評価により,ほとんどの内部ループの実行時間が38.0%,平均42.3%の最大減少することが分かった.この結果は,ソフトウェアの処理速度を増加させながら提案アクセラレーション技術は,ソフトウェアの再利用を促進する可能性があることを示している.リコンフィギャラブルシステム向けプログラミングモデルに関する研究に関し,本年度の研究成果は,以下の通りである.1.並列モデルの調査・検討並列処理のモデルを考える場合,これまでの手法,特にソフトウェアによるものハードウェアによるものの両方について精査し,それらを統一的に扱うモデルを構築する必要がある.本年度は,既存のソフトウェア言語およびハードウェア記述言語の調査を行い,並列処理の記述能力をテストした.その結果,並列処理およびハードウェ/ソフトウェア実装の両方を考慮した場合,オブジェクトを処理単位としたモデルで検討を進めることになった.ただし,オブジェクト指向のうち,クラスベースのモデル化ではハードウェアとの親和性がわるいため,プロトタイプベースのオブジェクト指向モデルを基本として,来年度以降検討をする.2.プログラミングモデル(並列計算モデル)とプログラミング言語のプロトタイプ実装本研究課題については1.の検討結果から現在実装中であり,まだ成果としては報告していない.今後,ユーザビリティを考慮した開発環境の構築を含めて開発・研究を進めていく.本研究課題は,主要3項目(1.既存の並列モデルの精査と問題点の抽出,2.プログラミングモデル(並列計算モデル)とプログラミング言語のプロトタイプ実装,3.ユーザビリティを考慮した開発環境の構築)と,それに続くアプリケーション作成および評価の実証実験,プログラミングモデルおよびプログラミング言語のリファインというプロセスで研究を進める計画である.しかし,本年度は主要3項目のうち,2.を実施したところ,1.の見直しも発生し,再度検討する必要が出てきた.

また,具体的な研究成果(学会発表,論文誌投稿等)が少ないから,研究進捗としてはやや遅れていると言わざるを得ない.本研究課題は,主要3項目(既存の並列モデルの精査と問題点の抽出,プログラミングモデル(並列計算モデル)とプログラミング言語のプロトタイプ実装,ユーザビリティを考慮した開発環境の構築)と,それに続くアプリケーション作成および評価の実証実験,プログラミングモデルおよびプログラミング言語のリファインというプロセスで研究を進める計画である.しかし,本年度は主要3項目のうち,最初の1項目しか実施できていない.また,具体的な研究成果(学会発表,論文誌投稿等)には至っていないことから,研究進捗としてはやや遅れていると言わざるを得ない.これまでの成果から,来年度はプロトタイプ言語の実装を急ぐより,基本的な原理の検証に注力する.具体的には,並列計算モデルの確立とその検証を中心に研究成果をまとめる.その上で,開発環境の構築を早急に進め,研究進捗のキャッチアップに努める.来年度は,今年度の研究の積み残しであるプログラミング言語のプロトタイプ実装,およびユーザビリティを考慮した開発環境の構築を早急に進め,研究進捗のキャッチアップに努める.平成24年度の予算執行計画が研究の遅れにより修正されたため,平成25年度はそれを含めて研究費を適正に使用して研究を推進する.当初の研究計画通りに実施する.平成24年度は,ライブラリの評価,シミュレーション等が研究作業として増加することを鑑みて,高性能デスクトップPCを計上する.
拡散過程の境界挙動とその解析的側面の研究

リーマン多様体の領域上で拡散方程式の斜微分問題の解および対応する拡散過程の境界挙動を調べるために必須となる,領域の法線方向への摂動に関する安定性について考察した.係数の滑らかさがヘルダー連続性程度のときは,基本解についての時間微分や空間2階微分の上からの評価は領域の境界近くで爆発することが分かっているので,基本解の空間1階微分までの安定性を示すことが応用上必要である.ここではそれを基本解の構成にまで立ち戻り新しい構成法でその安定性を示した.次に,領域摂動に関する,対応する拡散過程の安定性,特に拡散過程の境界挙動を調べるための主要な道具である境界上の局所時間の弱収束性を示した.また,基本解を用いた解の積分表現と拡散過程を用いた確率論的な表現を組み合わせて,局所時間にRevuzの意味で対応しているsmooth measureの具体的な表現を得た.これより,そのsmooth measureの(拡散作用素や境界作用素の係数および領域等の)データ依存性についても完全な情報を得ることができた.特に斜反射と正反射の違いがsmooth measureにどのように反映するかを具体的に与えることができた.またこれらの結果を得る上で基本となる多様体のsmoothingについての従来の結果の拡張について考察しそれが可能であることを示した.これらについては,TGRC-KOSEF'96 International Workshop on Mathematicsにおいての招待講演で発表した.更に関連して,カルノ-・カラテオドリメトッリク,エルミート・ラゲ-ル展開に対するハ-ディの不等式および複素射影空間におけるコンパクトな極小CR-部分多様体についての結果を得て論文として公表または公表予定である.リーマン多様体の領域上で拡散方程式の斜微分問題の解および対応する拡散過程の境界挙動を調べるために必須となる,領域の法線方向への摂動に関する安定性について考察した.係数の滑らかさがヘルダー連続性程度のときは,基本解についての時間微分や空間2階微分の上からの評価は領域の境界近くで爆発することが分かっているので,基本解の空間1階微分までの安定性を示すことが応用上必要である.ここではそれを基本解の構成にまで立ち戻り新しい構成法でその安定性を示した.次に,領域摂動に関する,対応する拡散過程の安定性,特に拡散過程の境界挙動を調べるための主要な道具である境界上の局所時間の弱収束性を示した.また,基本解を用いた解の積分表現と拡散過程を用いた確率論的な表現を組み合わせて,局所時間にRevuzの意味で対応しているsmooth measureの具体的な表現を得た.これより,そのsmooth measureの(拡散作用素や境界作用素の係数および領域等の)データ依存性についても完全な情報を得ることができた.特に斜反射と正反射の違いがsmooth measureにどのように反映するかを具体的に与えることができた.またこれらの結果を得る上で基本となる多様体のsmoothingについての従来の結果の拡張について考察しそれが可能であることを示した.これらについては,TGRC-KOSEF'96 International Workshop on Mathematicsにおいての招待講演で発表した.更に関連して,カルノ-・カラテオドリメトッリク,エルミート・ラゲ-ル展開に対するハ-ディの不等式および複素射影空間におけるコンパクトな極小CR-部分多様体についての結果を得て論文として公表または公表予定である.
複合反応場を用いるイオン導伝性薄膜形成の研究

YSZ(イットリア安定化ジルコニア)は固体酸化物燃料電池用電解質として有力視されているが、その内部抵抗が大きいために得られる電流密度が小さいという欠点がある。しかしながら電解質を薄膜化することによりこの内部抵抗は低減し、高出力の電流を得ることが理論上可能となる。本研究は、プラズマMOCVD法により、反応プロセスの低温化、薄膜化を目的とした研究である。Zr(t-OC_4H_9)_4及びY(C_<11>H_<19>O_2)_3を出発原料としたYSZ固体電解質薄膜を作製し、生成膜に関して評価を行った。生成膜は、原料蒸気圧を捉えることで組成制御を行い、XRFにより膜組成を測定した。Y固溶濃度変化の点から結晶構造、微視構造との相関を、SEM、XRDそして交流二端子法による導電率の測定から明らかにした。またプラズマ印加が及ぼす影響を、プラズマMOCVD及び、熱MOCVDで作製した生成膜を比較することで、微視構造変化、残留炭素低減化をSEM、FT-IRの測定から明らかにした。初年度はプラズマMOCVD装置の設計、製作に取り掛かり、高周波誘導結合プラズマMOCVD装置を製作した。昨年度は、Y固溶量3.15.1mol%の範囲で組成制御が可能となり、その結晶構造は単斜晶と立方晶の混合相を示した。Y固溶量の増加とともに導電率は増加したが、バルクの値と比べると二桁程度低い値を示した。本年度は、Y_2O_3312mol%の範囲で組成制御が可能となったが、原料比と生成膜中のY/Zr比から生成膜中にはYが取り込まれにくい結果となった。この組成の結晶構造は、状態図からの予測に反して全て立方晶構造を示した。SEMによる表面観察の結果、Y固溶濃度の増加、プラズマ印加により、膜質は緻密で平滑なものとなった。FT-IRによる吸収スペクトル測定の結果、プラズマ印加によりC-H結合に起因する残留炭素が低減されたことが確認された。平成9年度は、「複合反応場を用いるイオン導伝性薄膜形成」のための実験装置作成期間とした。この装置は大きく分け以下の部分に分割できる。(1)反応部、(2)原料供給部、(3)排気部、(4)減圧装置部、(5)プラズマ発生部である。このうち、(1)反応装置部、(2)原料供給部、(3)排気部については完成している。(1)排気部については、ベルジャーを採用し、原料ガスが基板上方から下方へ流れるように設計されている。また基板については直接加熱できるようにされており、基板温度に対して精度よく実験が行えるようになっている。(2)原料供給部は、オイルバスを用いたバブリング法による装置を作成した。(3)排気部については、コールドトラップ、イオン交換膜を通過さし、金属及び有機物の排出に対応できるようにした。今後、(3)減圧装置部については、各部位間のVCRによる接合、減圧試験を順次行っていく。その後、(4)プラズマ発生部については発生電極の作成、プラズマの発生条件の確定実験(マッチング)を行う。その後、原料ガスの分圧測定を行ったうえ、平成10年度は、膜の成膜実験、及び速度論的研究を行い、反応速度の各種変数、たとえば、プラズマ出力などによる速度定数の依存性について解明する。

YSZ(イットリア安定化ジルコニア)系電解質は第3世代燃料電池用電解質として注目されている。しかし、実用化にあたっては電解質電流密度の向上が必要で、その方法として薄膜化が考えられている。本研究では、従来注目されてこなかった有機金属を原料としたプラズマMOCVD(有機金属気相成長法)により薄膜YSZ固体電解質薄膜を作成し、薄膜の基板上の配向性、結晶構造、電気的特性の評価を行った。縦形ホットウォール型プラズマMOCVD装置を用い、Si(100)基板、及びLaMnO_3電極基板上にZr(t-OC_4H_9)_4及びY(DPM)_3を原料とするYSZ薄膜を成膜した。主な成膜条件は、高周波電力13.56MHzで40W、反応室圧0.1、1Torr、基板温度160、320°C、Arバブリング流量は20、40、80sccrn、反応時間は1、2、4時間とした。作製したYSZ薄膜をXRFで組成分析した結果、原料中のすべてのYが析出せず、析出効率は0.4であることがわかった。また、XRDの半値幅による結晶粒径の測定、破断面によるSEM観察からZrのバブリング流量を増加させることで格子歪みに起因する粒径の縮小、成膜速度の低下が確認された。交流二端子法による導電率の測定からは、Y_2O_3の固溶度と温度の上昇とともに導電率の向上が見られた。今回得られた導電率をバルクでの値と比較すると2桁程度大きい値を示していることがわかった。また、活性化エネルギーを算出したところ0.8eV程度で濃度に対しての依存性は小さい。これより、今回の電解質は、インダクタ成分が強く観測され、電解質界面でのキャリアの取り出しが大きなウェイトを占めていると考えられる。YSZ(イットリア安定化ジルコニア)は、固体酸化物型燃料電池用電解質として注目されている。本研究ではプラズマMOCVD装置によりYSZ固体電解質を作製し、反応プロセスの低温化、薄膜化を試みた。生成膜に対して組成分析、結晶構造評価を行い、さらにプラズマ印加が及ぼす影響を、熱CVDで作製した生成膜と比較することにより明らかにした。Si(100)基板上に、Zr(t-OC_4H_9)_4及びY(C_<11>H_<19>O_2)_3を出発原料とした高周波誘導結合プラズマMOCVD装置によりYSZ薄膜を作製した。成膜条件は高周波電力13.56MHzで120W、全圧200Pa、基板温度623K、反応時間15minとし、原料のバブリング温度を変化させることにより生成膜組成制御を試みた。XRFによる組成分析の結果、生成膜中のY濃度はY(C_<11>H_<19>O_2)_3原料濃度に比例して増加し、Y_2O_3312mol%の範囲で生成膜組成制御が可能であった。原料濃度のY(C_<11>H_<19>O_2)_3/Zr(t-OC_4H_9)_4比と生成膜中のY/Zr比との関係から、生成膜中にはYが取り込まれにくい結果となった。成膜速度は原料濃度に比例して増加したが、プラズマを印加することにより低下した。状態図によるとY_2O_3濃度が8mol%以下である固溶体は単斜晶と立方晶の混合相となる。本研究で作製した生成膜をXRDにより結晶構造評価を行ったところ、立方晶であり、単斜晶は現れなかった。SEMによる表面観察の結果、プラズマ印加により膜質は緻密で平滑なものとなった。また、FT-IRによる吸収スペクトル測定の結果、プラズマ印加により残留炭素が低減されたことが確認された。
動物群に特徴的な保存形態を生み出す発生メカニズムとそれを制御する保存ゲノム配列

本研究の目的は、鳥類という脊椎動物内の“綱(こう)"レベルの大きな動物分類群が共通に持つ形態的特徴の形成メカニズム解析を基軸に、形態の保存性を生み出す“ゲノム配列"と“形態形成メカニズム"の関係を明らかにすることにある。研究目的を達成するために、1鳥類特異的な保存形態の発生メカニズムの解明、2鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした特徴的形態制御配列の同定、3保存形態の喪失メカニズムの解明、3つの項目の解析を行なってきた。1鳥類特異的な保存形態の発生メカニズムの解明に関しては、解析対象である鳥類特有の形態のうち、風切羽に関してはこれまでの結果をまとめ、論文を発表した。寛骨に関しては論文を作成し、追加実験等を加えたのち発表した。3本指については、第5指が形成されない原因メカニズムにAERとZPAの前肢特異的な性質が深くかかわることを明らかにし、これまでの研究成果をまとめ、論文投稿準備中である。2鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした、特徴的形態制御配列の同定に関しては、同定された特徴的形態制御配列の制御下にあるsim1遺伝子の風切羽領域での時空間的な発現過程を詳細に観察した。3保存形態の喪失メカニズムの解明については、11月の産卵期にペンギンの受精卵が得られなかったことから、翌30年度に予算を繰越して実験を行った。ペンギン第1指喪失の原因の1つと考えられたAERの早期消失について、ペンギン胚を用いて機能獲得実験(FGF添加)を行うなど、これまでに得られた結果から立てた仮説の検証を行った。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。3つの具体的な研究項目について、以下の研究実績を得た。1鳥類特異的な保存形態(3本指、風切羽、寛骨)の発生メカニズムの解明に関しては、おもに解析対象の形態の解析を行った。とくに風切羽形態の形成に関しては、他の大羽と異なり胚発生中から形成されている可能性が新たに考えられるようになったことから、羽毛形成に関わる遺伝子および胚発生期の肢芽の軸形成に関わる遺伝子に関して、胚発生中の羽毛原基における発現状態を詳細に解析を行った。その結果、風切羽形態の形成時期やその肢芽の軸に対する詳細な位置が明らかとなった。2鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした、特徴的形態制御配列の同定に関しては、鳥類特異的ゲノム配列として同定されたSim1遺伝子近傍の配列について、Sim1遺伝子のニワトリ特異的な発現がこの配列に制御されるかどうかを確かめた。ニワトリ胚へのエレクトロポレーションによるエンハンサー解析の結果、この配列がSim1遺伝子の鳥類特異的な発現を駆動することが明らかとなった。また、同じ配列に関するエンハンサー解析をマウスでも行い、マウスにおいても、鳥類特異的な(マウスでは発現しない)Sim1遺伝子の発現領域と同じ領域でエンハンサー活性が活性化されることが明らかとなった。3保存形態の喪失メカニズムの解明に関しては、ペンギンの第1指の喪失メカニズムに関して、ペンギンの第1指形成期における肢芽の形態と四肢骨格パターンの形成に関わる遺伝子発現について詳細に解析し、ペンギン胚においては、特定の時期に第1指近傍で肢芽先端部の外胚葉性の肥厚(AER)が退縮する現象が見られることを見出した。当該年度においては、風切羽形態の形成に関しては、当初見込みに反して胚発生中の早い時期から形成されている可能性が出てきたことから、より詳しく解析を行うために研究計画の一部を変更し、一部研究費を繰越して追加の解析を行った。この変更は当初予期されたものではなかったが、詳しい解析をした結果、鳥類特異的保存形態である風切羽の形成が他の羽毛と比較しても特殊性が高いこと、さらにその特殊性が胚発生期の肢芽の形態形成と関わっていることなどが明らかとなり、当初の予想を上回る興味深い成果が得られた。また、他の項目に関しても、一部の細かな修正はあるもののほぼ計画通りに研究は進捗しており、おおむね順調に進展しているとの自己評価とした。以下の3つの項目(13)について解析を進め、研究実績を得た。1.鳥類特異的な保存形態の発生メカニズムの解明については、平成28年度は寛骨形態について集中的に解析を行った。爬虫類と鳥類の複数種(ソメワケササクレヤモリ、スッポン、ニワトリ、ウズラ、エミュー、ダチョウ)について、複数発生段階の寛骨と大腿骨を組み合わせて器官培養を行うことで、寛骨形成に関わる組織の特定を行い、爬虫類と鳥類の寛骨形成機構の違いを明らかにした。2.鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした、特徴的形態制御配列の同定について、平成28年度は鳥類に特異的なエンハンサー配列についての解析結果をまとめ、論文の投稿を行い、いくつか議論に必要となる発現解析等を追加したうえで、論文を公表した。3.保存形態の喪失メカニズムの解明については、平成28年度は11月頃に産卵期を迎える予定であったペンギンが産卵をせず、十分な受精卵が得られなかったために、ペンギン胚を用いて行う予定だった実験については翌29年度に繰り越して実験を行った。ペンギンの第1指の矮小化と肢芽の上皮構造であるAERとのかかわりについて、遺伝子発現解析や細胞死の検出などの解析をすすめ、AERの退縮と第1指の矮小化に強い相関があることを明らかにした。

また、より少ないサンプルから結果を得るために、トランスクリプトーム解析を行うため、ペンギン胚、ニワトリ胚、アヒル胚からそれぞれmRNAを抽出し、RNA-seqを行った。当該年度においては、ペンギン胚を用いた保存形態の喪失メカニズムの解明に関する解析においては、ペンギンの産卵状態から一部の実験を翌年度に繰り越さざるを得なくなったが、翌年度の春にはペンギンの受精卵が得られ、予定していた実験はほぼ終了することができた。また、鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした、特徴的形態制御配列の同定については、これまで行ってきた鳥類に特異的なエンハンサー配列についての解析結果を論文として発表するなど、研究は順調に進んでおり、これらのことからおおむね順調に進展していると自己評価した。本研究の目的は、鳥類という脊椎動物内の“綱(こう)"レベルの大きな動物分類群が共通に持つ形態的特徴の形成メカニズム解析を基軸に、形態の保存性を生み出す“ゲノム配列"と“形態形成メカニズム"の関係を明らかにすることにある。研究目的を達成するために、1鳥類特異的な保存形態の発生メカニズムの解明、2鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした特徴的形態制御配列の同定、3保存形態の喪失メカニズムの解明、3つの項目の解析を行なってきた。1鳥類特異的な保存形態の発生メカニズムの解明に関しては、解析対象である鳥類特有の形態のうち、風切羽に関してはこれまでの結果をまとめ、論文を発表した。寛骨に関しては論文を作成し、追加実験等を加えたのち発表した。3本指については、第5指が形成されない原因メカニズムにAERとZPAの前肢特異的な性質が深くかかわることを明らかにし、これまでの研究成果をまとめ、論文投稿準備中である。2鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした、特徴的形態制御配列の同定に関しては、同定された特徴的形態制御配列の制御下にあるsim1遺伝子の風切羽領域での時空間的な発現過程を詳細に観察した。3保存形態の喪失メカニズムの解明については、11月の産卵期にペンギンの受精卵が得られなかったことから、翌30年度に予算を繰越して実験を行った。ペンギン第1指喪失の原因の1つと考えられたAERの早期消失について、ペンギン胚を用いて機能獲得実験(FGF添加)を行うなど、これまでに得られた結果から立てた仮説の検証を行った。1鳥類特異的な保存形態の発生メカニズムの解明に関して解析対象である鳥類前肢の3本指に関しては、3保存形態の喪失メカニズムの解明で解析を行っているペンギンの2本指の形態形成メカニズムと合わせて、一度成果をまとめて論文を作成する予定である。また、胚発生期における風切羽形態の形成メカニズム、寛骨の形成メカニズムに関しても、主要なデータはほぼそろっており、論文の投稿準備を進めている。2鳥類特異的なゲノム保存配列を元にした、特徴的形態制御配列の同定に関しては、鳥類特異的エンハンサーとして同定したSim1遺伝子近傍の調節領域の解析を中心として、鳥類の大進化における鳥特異的なシス制御領域の役割について考察した論文を平成28年度に発表した。平成29年度は保存配列のnon-cording RNAに着目した解析を進める。本研究計画においては、3保存形態の喪失メカニズムの解明のために、葛西臨海水族園からペンギン受精卵の提供を受けているが、鳥インフルエンザ流行の影響により飼育環境が変化したことなどからペンギン受精卵の準備状況の予測が難しくなっており、得られた受精卵を効率的に使用するためにより綿密に計画を立てて行う必要がある。
膜・界面における多重周期振動・引き込み・カオス

生体は、膜を用いることにより、様々な時間的リズムを実現させている。本研究では、人工的な界面や膜で、生体類似のリズム現象を調ベることを主目的とした。具体的には、このような成果が得られた。1)油水界面での発振現象。リン脂質存在下、油水界面で、自発的な発振が生じることを見い出した。電位と界面張力を同時測定できるシステムを試作して、発振現象を系統的に調べた。その結果、リン脂質が、油水界面上で、単分子膜の形成・破壊を繰り返していることが、発振現象の原因であることが明らかとなった。また、理論的にも、非線形微分方程式により、発振現象のシミュレーションを行ない、実験で得られた発振波形を再現することに成功した。ここで、リン脂質単分子膜の非線形特性が、発振波形に決定的な影響を与えていることを明らかにした。このような単分子膜に非線形特性を、さらに、動的なπーA特性(界面張力ー面積の関係)を、測定することにより、詳細に調べ、非線形特性と、発振波形の関連を定量的に解明することに成功した。2)水力学的発振子の研究.単一の細孔を介して、濃度の異なる水溶液を接触させると、自励振動を再現性良く生じさせることができる。このような振動子を、複数個共存させた実験系をつくり、振動子間の相互作用を系統的に研究した。その結果、各種の引き込みパターンが生じることが明らかとなった。このように、非線形の強い振動子の相互作用系では、秩序がむしろ形成される方向への変化が安定であることが明らかとなってきた。これはこれまで理論的にも全く手がついていなかった分野であり、数学、物理、化学、生物、どの領域にも、大きなインパクトを与えるものとなっている。以上、全体として、当初の研究計画を上廻る、貴重な成果が得られた。
わが国の初等・中等教育における遺伝教育の実態調査

遺伝子解析技術の向上や実社会への急速な普及に伴い、個人が日常の中で容易に遺伝情報に触れ、利活用できる時代となりつつある。一方、国民の遺伝学の基礎知識は十分でないことが指摘されている。本研究では、遺伝リテラシーに関する国際的なコンセンサスを指標として初等・中等教育の教科書を用いた遺伝教育の現状把握を行う。さらに、アンケート調査を通して、小学校・中学校・高等学校・大学の教員と遺伝医療従事者にそれぞれの立場で視た遺伝教育の現状と課題、日本人に必要な遺伝学の知識を明らかにする。最終的に、実際に必要とされる遺伝リテラシーを身に付けるために、初等・中等教育で何を、どのように教えていくべきかを検討する。
超強酸を利用するアリルアルコールと一酸化炭素とからのシクロペンテノンの選択的合成

超強酸や強酸中でアリルカチオンの前駆体であるアリルアルコールと一酸化炭素(CO)との反応を試み、シクロペンテノンなどのような有用な化合物の合成の可能性について検討した。プロトン酸媒体中で下に示すようなアリルカチオンを与える6種類のアリルアルコールの合成を行なった(一部市販品購入)。濃硫酸中では反応系にギ酸を滴下して一酸化炭素を発生させて反応を行なった。HF-SbF_5などのような超強酸を使用する場合には、常圧のCOガスを反応系に直接導入して反応を行なった。生成物の定量にはデータ処理用クロマトパック付きガスクロマトグラフを使用した。濃硫酸中での反応では、tert-tert形のアリルカチオンはCOと反応して、約80%の収率で選択的に2,2,4,4-tetra-methyl-γ-butyrolactoneを与えた。同様に、prim-tert及びsec-tert形のアリルカチオンも対応するγ-ラクトンを与えた。これらのラクトンは常法により一段階で対応するシクロペンテノンに変換することができた。しかしながら、その他のprim-prim,prim-sec,及びsec-sec形のカチオンはCOとほとんど反応しなかった。これに対して、HF-SbF5系超強酸中では、sec-sec及びtert-tert形アリルカチオンはCOと反応して、それぞれ5-methyl-2-cyclopenten-1-one,3,5,5-trimethyl-2-cyclopenten-1-oneを定量的に与えることがわかった。このように、生成物組成はプロトン酸の酸強度やアリルカチオンの構造に顕著に依存することがわかった。また、本反応はシクロペンテノンの簡便な合成法として有用であると考えられる。
高周波マグネトロンスパッタ装置を用いた極微粒ダイヤモンド砥粒に対する表面改質

研削加工を行うことによって金型の自由曲面を高精度でしかも平滑に仕上げるためには,耐摩耗性に優れた極微粒の研削工具を新たに開発する必要がある.平成10年度には極微粒のダイヤモンド砥粒の表面に金属酸化皮膜を高周波スパッタすることにより,砥粒と結合剤との結合強度を上げることを試みた.その結果,機械的な投錨効果と化学結合の効果を併用することにより,レジンボンドホイールの耐摩耗性は大幅に改善されることが明らかになった.ただし,ホイールの耐摩耗性をさらに改善するためには,ホイールのボンドシステムを変える必要があると考察された.以上のように得られた研究の成果を踏まえ,平成11年度には,金属酸化皮膜で被覆された極微粒ダイヤモンド砥粒を,皮膜の表面に析出するニッケルの結晶粒で固定化することにより,現時点で最も耐摩耗性に優れた極微粒ダイヤモンドエ具を開発することを試みた.この場合,既存の電鋳工具が抱えている工具寿命が短いという間題点や,電着層が工具台金から剥離するといった問題点を克服するために,極微粒の厚地電鋳工具を高能率に製造することができる,工具製造技術の開発を行った.その結果,従来の沈降共析法を用いた場合には厚さが1mm工具の製造に最低でも81時間要するのに対し,新たに開発した低速かく拌法を用いた場合には工具の製造に要する時間を2.5にまで短縮化することができた.また極微粒ダイヤモンド砥粒の表面に金属酸化皮膜を高周波スパッタし,砥粒表面の等電点をめっき液のpHから±2程度離した場合には,めっき液の中での砥粒の二次凝集を避けることが可能であり,砥粒の分散状態が均一な電鋳工具を製造できることが明らかになった.研削加工を行うことによって金型の自由曲面を高精度でしかも平滑に仕上げるためには,耐摩耗性に優れた極微粒の研削工具を新たに開発する必要がある.平成10年度には極微粒のダイヤモンド砥粒の表面に金属酸化皮膜を高周波スパッタすることにより,砥粒と結合剤との結合強度を上げることを試みた.その結果,機械的な投錨効果と化学結合の効果を併用することにより,レジンボンドホイールの耐摩耗性は大幅に改善されることが明らかになった.ただし,ホイールの耐摩耗性をさらに改善するためには,ホイールのボンドシステムを変える必要があると考察された.以上のように得られた研究の成果を踏まえ,平成11年度には,金属酸化皮膜で被覆された極微粒ダイヤモンド砥粒を,皮膜の表面に析出するニッケルの結晶粒で固定化することにより,現時点で最も耐摩耗性に優れた極微粒ダイヤモンドエ具を開発することを試みた.この場合,既存の電鋳工具が抱えている工具寿命が短いという間題点や,電着層が工具台金から剥離するといった問題点を克服するために,極微粒の厚地電鋳工具を高能率に製造することができる,工具製造技術の開発を行った.その結果,従来の沈降共析法を用いた場合には厚さが1mm工具の製造に最低でも81時間要するのに対し,新たに開発した低速かく拌法を用いた場合には工具の製造に要する時間を2.5にまで短縮化することができた.また極微粒ダイヤモンド砥粒の表面に金属酸化皮膜を高周波スパッタし,砥粒表面の等電点をめっき液のpHから±2程度離した場合には,めっき液の中での砥粒の二次凝集を避けることが可能であり,砥粒の分散状態が均一な電鋳工具を製造できることが明らかになった.研削加工を行うことによって金型の自由曲面を高精度でしかも平滑に仕上げるためには,耐摩耗性に優れた極微粒の研削工具を用いる必要がある.本研究では極微粒のダイヤモンド砥粒に金属酸化物を高周波スパッタすることよって結合剤と接触する砥粒の表面積を増加させ,砥粒と結合剤との結合強度を上げることを試みた.また砥粒の表面を金属酸化物で被覆することによって砥粒表面の等電点を変化させ,めっき液中でのダイヤモンド砥粒の二次凝集を防止することによって高集中度の多層電着工具を新たに開発することを試みた.平成10年度に得られた研究の成果は以下のように整理される.1)砥粒の表面に高周波スパッタされる金属酸化皮膜の凹凸は真空度が増すに従って減少する.真空度を5×10^<-2>Pa以上の高真空に保った場合には,20nmRy程度の微細な凹凸を持つ皮膜で砥粒の表面を被覆することができる.2)表面改質を行っていない市販の砥粒を用いた場合に比べると,酸化珪素を高周波スパッタした砥粒の表面をさらにシランカップリング剤で被覆した砥粒を用いた場合には,機械的な投錨効果によってホイールの損耗を50%程度,機械的な投錨効果と化学結合の相乗効果によってホイールの損耗を75%程度減らすことができる.3) pHが4.55のめっき液に等電点が34の範囲にある市販の砥粒を分散させると二次凝集が発生し,砥粒密度にむらが生じるために電着工具の集中度を上げることが困難である.

これに対してダイヤモンド砥粒の表面を酸化アルミナで被覆すると砥粒の等電点が7.48.6に変化するためにめっき液中での砥粒の二次凝集を防止することが可能であり,電着工具の集中度を上げることができる.研削加工を行うことによって金型の自由曲面を高精度であると同時に平滑に仕上げるためには,耐摩耗性に優れた極微粒の研削工具を用いる必要がある.既存の研削工具の中では、工具台金の表面に析出するニッケルの結晶粒で砥粒を固定化した,電着工具が最も耐摩耗性に優れている.しかし工具の形状精度や切れ味を優先させるために、既存の電着工具では台金の表面に砥粒は単層しか電着されていない.したがって工具寿命が短いという問題点を抱えている.またメッシュサイズが#3000以上の極微粒ダイヤモンド砥粒を用いるとめっき液の中で砥粒が二次凝集し,均一に砥粒が分散した電着工具を作ることが困難になる.工具寿命が短いという問題点は砥粒を厚地めっきした,電鋳工具を用いることによって解決することができる.しかし沈降共析法を用いた従来の電鋳工具の製造では,(高速かく拌→砥粒沈降→電着→埋め込み)といった一連の工程を繰り返して行うために,工具の製造には膨大な時間を要している.既存の電着あるいは電鋳工具が抱えているこれらの問題点を克服するために,本研究では金属酸化皮膜で被覆された極微粒ダイヤモンド砥粒を用いた,高速電鋳工具製造法の開発を行った.砥粒の二次凝集を防止するために,極微粒ダイヤモンド砥粒表面に金属酸化皮膜を高周波スパッタし,砥粒表面の等電点を変えることを試みた.また台金の表面に沈殿した砥粒を連続して低速かく拌することによって陰極電流密度を上げ,電鋳工具の製造に要する時間を大幅に短縮化することを試みた.本研究で得られた研究の成果は以下のように整理される,1)従来の沈降共析法を用いた場合は陰極電流密度を最高でも0.5A/dm^2て程度にしか上げることができないために,厚さが1mmの電鋳工具を製造する場合には最低でも81時間を要する.これに対し,連続低速かく拌法では陰極電流密度16A/dm^2程度にまで上げることが可能であり,厚さが1mmの工具の製造に要する時間を2.5時間に減らすことができた.2)市販の合成ダイヤモンド砥粒を用いた場合,めっき液のpHが4.7であるのに対して砥粒表面の等電点が34とほぼ等しいために,ダイヤモンド砥粒はめっき液の中で凝集して沈降する.これに対してダイヤモンド砥粒の表面に金属酸化皮膜を高周波スパッタし砥粒表面の等電点をめっき液のpHから±2程度離した場合には砥粒の二次凝集を避けることが可能であり,工具の砥粒密度を上げることができる.
抗体医薬品の血中半減期延長技術確立を目指したFcRn親和性の基盤研究

抗体医薬品は、そのFc部分が血管内皮細胞等に存在する新生児型Fc受容体(FcRn)と結合し、分解から保護されることで、比較的長い血中半減期を持つことが知られている。そのため、投与量や投与頻度の低減を目的とし、FcRnとの親和性を上昇させたFc改変抗体が開発されているが、FcRn親和性の上昇が生体内での血中半減期の延長につながらない例が多い。本研究では、抗体医薬品の血中半減期延長技術確立のためのFcRn親和性に関する基盤研究として、FcRnとアミノ酸改変抗体の結合性に関する研究を実施すると共に、アミノ酸改変による抗体の高次構造への影響やFcγ受容体結合性の変化等について明らかにした。申請者はこれまでに、FcRnと抗体医薬品の親和性、FcRn親和性の違いが生体内分布に及ぼす影響等に関する研究を進めている。本研究では、これまでの研究で開発した技術等を用い、特にFcRnとアミノ酸改変抗体の結合性に着目した研究を実施する。本研究成果は、FcRnのリサイクリング機構解明や、半減期延長に有効な抗体医薬品の分子設計につながる。平成27年度は、抗TNFα抗体のAdalimumabの配列を基にベクターを構築し、FcRn親和性改変抗体(6種)を発現した。生体内での血中半減期と相関の高い、改変抗体とFcRnの親和性算出方法確立に向け、リガンド固定化量、測定方法、解析方法等を変え、発現させた改変抗体とFcRnの親和性を表面プラズモン共鳴法により解析した。また、Fab部分が改変抗体とFcRnの親和性に及ぼす影響を解明するために、以前、Fab部分がFcRnとの親和性を低下させていることを明らかにした抗IgE抗体のomalizumabについても改変抗体の発現準備を進めており、抗体が準備出来次第FcRnとの親和性解析を開始する予定である。さらに、FcRn親和性とその他のFc部分の機能を同時に改変するための知見の蓄積として、FcRn親和性の改変がFcγ受容体との親和性に及ぼす影響について解析を行った。本研究では、FcRn親和性改変による抗体の血中半減期延長技術を確立する上で重要と考えられる事項の中で、1生体内での血中半減期と相関の高い、改変抗体とFcRnの親和性の算出方法の確立、2Fab部分が改変抗体とFcRnの親和性に及ぼす影響の解明、3FcRnへのアルブミンの結合が、改変抗体とFcRnの親和性、および改変抗体のリサイクリングに及ぼす影響の解明、4FcRn親和性とその他のFc部分の機能を同時に改変するための知見の蓄積、について検討する。本年度は、抗TNFα抗体のAdalimumabの配列を基に各種アミノ酸変異を導入した改変抗体を作製し、1、4について研究を進展させた。また、2で使用するFab部分の配列が異なるアミノ酸改変抗体の作製を進めると共に、3のアルブミンの結合が改変抗体とFcRnの親和性に及ぼす影響についても予備検討を行っており、順調に研究が進行している。抗体医薬品は,そのFc部分が血管内皮細胞等に存在する新生児型Fc受容体(FcRn)と結合し,分解から保護されることで,比較的長い血中半減期を持つことが知られている.そのため,投与量や投与頻度の低減を目的とし,FcRnとの親和性を上昇させたFc改変抗体が開発されているが,FcRn親和性の上昇が生体内での血中半減期の延長につながらない例が多い.本研究では,特にFcRnとアミノ酸改変抗体の結合性に着目した研究を実施しており,研究成果は,FcRnのリサイクリング機構解明や,半減期延長に有効な抗体医薬品の分子設計につながる.平成28年度は,改変抗体とFcRnの親和性の算出方法として,表面プラズモン共鳴法のBiotin capture法と,ELISAを用いた解析を行った.引き続きフローサイトメトリー等を用いたその他の方法による検討を行い,血中半減期と相関の高い測定法を明らかにする.また,Fab部分の影響によりFcRn親和性がadalimumabと比較して低いomalizumabについてFcRn親和性改変抗体6種を作製し,adalimumab改変体とFcRnとの結合性を比較したところ,Fab部分の構造の違いによりFcRn親和性が異なる場合でも,アミノ酸改変の効果に大きな差は認められなかった.Adalimumab改変体を用いてFcの機能(Fcγ受容体結合性)について解析したところ,FcRn親和性の改変が血中半減期以外のFcの機能に影響を及ぼしていることが明らかになった.水素重水素交換/質量分析(HDX/MS)により構造の変化を解析したところ,FcRn親和性を改変することにより,Fc部分に構造が変化している領域が認められた.

本解析を進めることにより,FcRn親和性の改変が構造に及ぼす影響が明らかになり,FcRn親和性とFcγ受容体親和性の同時改変等に有用な情報が得られると考えられる.本研究では,FcRn親和性改変による抗体の血中半減期延長技術を確立する上で重要と考えられる事項の中で,1生体内での血中半減期と相関の高い,改変抗体とFcRnの親和性の算出方法の確立,2Fab部分が改変抗体とFcRnの親和性に及ぼす影響の解明,3FcRnへのアルブミンの結合が,改変抗体とFcRnの親和性,および改変抗体のリサイクリングに及ぼす影響の解明,4FcRn親和性とその他のFc部分の機能を同時に改変するための知見の蓄積,について検討している.本年度は,昨年度に作製したAdalimumab改変体に加え,Fab部分の影響を解析するためのOmalizumab改変体を作製し,各研究を進展させた.1については,SPR及びELISAによる解析を行い,現在フローサイトメーターを用いた解析について準備を進めている.2については,AdalimumabとOmalizumab改変体の比較を行い,Fab部分の構造の違いによりFcRn親和性が異なる場合でも,アミノ酸改変の効果に大きな差は認められないことを示した.3のアルブミンの結合が改変抗体とFcRnの親和性に及ぼす影響については,1で確立した手法を用いて影響を明らかにする予定である.4については,FcRn親和性改変により,Fc部分の構造が変化し,Fcγ受容体との結合性にも影響を及ぼしていることを明らかにした.総じて順調に研究が進行している.抗体医薬品は,そのFc部分が血管内皮細胞等に存在する新生児型Fc受容体(FcRn)と結合し,分解から保護されることで,比較的長い血中半減期を持つことが知られている.そのため,投与量や投与頻度の低減を目的とし,FcRnとの親和性を上昇させたFc改変抗体が開発されているが,FcRn親和性の上昇が生体内での血中半減期の延長につながらない例が多い.本研究では,特にFcRnとアミノ酸改変抗体の結合性に着目した研究を実施しており,研究成果は,FcRnのリサイクリング機構解明や,半減期延長に有効な抗体医薬品の分子設計につながる.FcRn親和性改変抗体として,抗体医薬品のadalimumabと,Fab部分の影響によりFcRn親和性が低いomalizumabを基に,アミノ酸改変を導入した抗体を複数種作製した.これらの改変抗体を用い,FcRn親和性改変による血中半減期延長技術確立に重要と考えられる事項のうち,1生体内での血中半減期と相関の高い,改変抗体とFcRnの親和性の算出方法の確立,2Fab部分が改変抗体とFcRnの親和性に及ぼす影響の解明,3FcRnへのアルブミンの結合が,改変抗体とFcRnの親和性,および改変抗体のリサイクリングに及ぼす影響の解明,4FcRn親和性とその他のFc部分の機能を同時に改変するための知見の蓄積,について検討し,有用な知見を得た.平成29年度は特に34について研究を進め,アルブミンの結合がFcRnと改変抗体の親和性に大きな影響を及ぼさないこと,FcRn親和性の改変によりアミノ酸改変部位以外に構造変化が生じている領域があり,特にその中の一つの領域の構造変化が,Fcγ受容体との親和性の変化と相関が高いこと等を明らかにした.抗体医薬品は、そのFc部分が血管内皮細胞等に存在する新生児型Fc受容体(FcRn)と結合し、分解から保護されることで、比較的長い血中半減期を持つことが知られている。そのため、投与量や投与頻度の低減を目的とし、FcRnとの親和性を上昇させたFc改変抗体が開発されているが、FcRn親和性の上昇が生体内での血中半減期の延長につながらない例が多い。本研究では、抗体医薬品の血中半減期延長技術確立のためのFcRn親和性に関する基盤研究として、FcRnとアミノ酸改変抗体の結合性に関する研究を実施すると共に、アミノ酸改変による抗体の高次構造への影響やFcγ受容体結合性の変化等について明らかにした。
森林環境を利用したうつ病者への認知療法のモデルの提案

精神科デイケア利用者(回復期のうつ病、統合失調症.延べ66名)に対して森林でのデイケア活動を延べ7回実施した。各回の前後に心拍、血圧、唾液アミラーゼ(ストレス指標)および気分(POMS:Profile of Mood States)を測定したところ、森林でのプログラム後にはおおむね好ましい変化がみられ、森林での活動が彼らによい影響を及ぼしていることがわかった。今後はさらにデータを積み重ね、彼らの回復を促す森林でのプログラムを提案したい。平成23年度に協力をいただいた大分県内の精神科デイケア2施設(A、B病院)に、今年度も引き続きご協力いただき、以下のことを行った。A病院デイケアで2回(6月、11月)、B病院デイケアで3回(11月、1月、3月)、「大分県県民の森」の異なるゾーンにおいて散策と認知療法的会話からなるプログラムを実施した。参加者を固定化し、継続実施の効果を評価する予定であったが、対象施設の都合により、継続参加者は限られた人数となった。各回の参加者はA病院がそれぞれ9名(男7名、女2名。平均51.1歳)、10名(男7名、女3名。平均43.1歳)で、このうち継続参加は4名であった。B病院はそれぞれ10名(男6名、女4名。平均38.1歳)、8名(男4名、女4名。平均40.1歳)、13名(男7名、女6名。平均38.9歳)で、継続参加者は4名であった。デイケア行事としての実施であったため、うつ病のみに限定できず、その他の疾患(主に統合失調症)の回復期の方々も含んでいる。回ごとに参加者が流動的であったため、効果評価は回ごとに行った。測定項目は、脈拍、血圧、唾液アミラーゼおよびPOMS(Profile of Mood States)である。いずれの回においても、前後の変化は好ましいものであったが、継続参加の効果は認められなかった。B病院では2回目に認知療法的会話に加えて屋外合唱を実施したところ、非常に好評で、3回目の参加者増につながった。森林という非日常の空間における活動メニューを考えるうえでの示唆を得た。また、全ての回が終了した時点で、参加者へのインタビューを行い、彼らが求める森林環境について尋ねた。変化のある景色、音、あるいは地面の感触などを求める意見が多く、森林のランドスケープデザインを考えるうえで、参考となった。加えて、参加日には心地よい睡眠が得られ、満足感が得られたという声が聞かれた。大分県内の精神科デイケア2施設(A、B病院)の協力を得て、以下のことを行った。A病院デイケアメンバーに対して、森林環境における認知療法的プログラムを2回実施した。1回目(紅葉シーズン;11月)の参加者は9名(男6名、女3名)(平均年齢43.8歳)、2回目(梅花シーズン;3月)は7名(男5名、女2名)(平均年齢49.9歳)であった。有する疾患は、うつ病の回復期あるいは統合失調症の慢性期であった。効果評価のための測定は、病院で行うプログラム開始前後および森林環境でのプログラム開始前後に実施し、測定項目は血圧、唾液アミラーゼ(ニプロ酵素分析装置アミラーゼモニタによる)、POMS(Profile of Mood States)、自立神経バランス(イナーバランススキャナによる)および内服薬換算値で、ほかに森林環境でのプログラム終了後に無記名で感想を求めた。収縮期血圧(平均値)は、病院で行うプログラム後に上昇していたのに対し、森林環境でのプログラム後は、2回とも有意な下降が見られた。ストレス指標となる唾液アミラーゼ値は、個人により変化の様子が大きく異なっていた。POMSによる気分の様子は、森林環境では病院でのプログラムより有意に「疲労」が減少していた。B病院の集団精神療法プログラムに参加するうつ病入院患者3名(いずれも男性、平均年齢42.7歳)に対して、森林環境における認知療法プログラムを1回実施した(紅葉シーズン;11月)。測定は、ベースライン時、森林環境でのプログラム時および退院時の3回で、項目はBDI-II、自律神経バランス、内服薬換算値、血圧および唾液アミラーゼで、ほかに森林環境でのプログラム終了時に無記名で感想を求めた。現在、退院時データも含めて測定結果を分析中である。対象施設との事前打ち合わせに3カ月余りの期間を要したため、ベースライン調査に着手できたのが10月で、当初の計画より3カ月も遅れてしまったことが原因である。そのため、23年度に実施できた森林環境での認知療法的プログラムの回数は、A病院2回、B病院1回にとどまってしまった。23年度の病院スタッフとの数回にわたる打ち合わせをとおして、「ケアスタッフが、うつ病患者を通常の生活範囲を超えた距離にある森林環境に連れだすことに安心して同意するには、数々のハードルがあること」を実感した。しかし、ケアスタッフが理解を示し、実際に森林環境でのプログラムを経験し、参加者の満足した様子を確認できれば、次回の実施を期待してくれることが判ったので、2年目は順調に進めることが可能であると考えている。

現在、A・B病院スタッフとの間で、今年度スケジュールを調整中である。ただし、当初予定していた2か月に1回のペースは対象者にとって負担が大きいため、34カ月に1回のペースに変更する予定である。さらに参加者の状況にあわせて適切な時期に効果評価のための調査を実施し、その結果をもとに参加者全員の意見を集約して、「森林環境を利用したうつ病者への認知療法のモデル」を検討し、提案する。森林環境における認知療法プログラムの実施回数が当初の予定よりも少なかったことに加え、23年3月に使用した研究費が24年度に入って処理されたため、次年度使用額が発生した。24年度に請求する研究費は、当初の計画通りである。
細胞間シグナル伝達に応答するGTPase分子スイッチ機構解析ツールの開発

様々な生体反応やシグナル伝達を制御し、生命を維持しているタンパク質の検出・可視化に関する研究は近年重要な課題である。そこで、本研究では新規なピレン誘導体を蛍光プローブとしたタンパク質の選択的な検出を検討した。今回用いたピレン誘導体として、水中で高い量子収率を示すアルキニルピレンに水溶性エチレングリコール鎖を導入した化合物を合成した。実際に蛍光スペクトルを測定した結果、400nm付近にモノマー発光由来の発光帯と520nm付近にエキシマー発光由来の発光帯が現れた。ピレン誘導体の特徴的な光化学特性にはエキシマー構造をとることによる長波長領域での発光現象があり、水溶性アルキニルピレン誘導体においてこの挙動が実証できた。そこで、血漿タンパク質の一種であるウシ血清アルブミン(BSA)とアルキニルピレン誘導体との相互作用を蛍光分光法によって検討した。その結果、アルキニルピレン誘導体の蛍光スペクトルにおいてBSAの添加に伴いモノマー発光とエキシマー発光の強度比の明らかな変化が観測された。これはアルキニルピレン誘導体がBSAに結合したことを意味する。また、分子間相互作用に関する構造情報を得るために円偏光二色性(CD)スペクトルを測定したところCD活性であったことから、BSAとの相互作用によるアルキニルピレン誘導体の不斉誘導が確認された。さらに、様々なタンパク質で同様な検討を行った結果、アルキニルピレン誘導体のスペクトル変化にはタンパク質選択性があることを実証した。シグナル伝達に関与する低分子量GTP結合タンパク質を添加した際においても蛍光スペクトル変化が観測された。以上ことより、アルキニルピレン誘導体はタンパク質と相互作用が可能であり、これを蛍光プローブとして用いることはタンパク質の選択的可視化に有効であることが立証された。