hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
進行癌に進展しやすい分化型早期胃癌に特徴的なゲノム構成の解明

早期および進行期の分化型胃癌25例での粘膜内病変の染色体CGHにより、大半の進行癌では、早期癌でよく見られる変化が受け継がれていないことが判明した。またうち19例に3例の早期癌を加えた22例でのアレイCGHでは、粘膜内癌および浸潤癌の粘膜部でMYC-かつTP53+が、浸潤部ではMYC+またはTP53-が特徴的であった。これらのことは、分化型早期胃癌の多くでは進行癌と系譜が異なることを示唆している。これまで,comparative genomic hybridization(CGH)を用いて胃癌の系譜解析を行ってきた。その結果,低分化腺癌(POR)で腺管成分(TC)を含むものは,その2/3が腺管腺癌(TUB)に由来し,残りの1/3と腺管成分を含まないものが印環細胞癌(SIG)に由来すること,粘膜内に限局したTUBでは8q-と17p+が見られたのに対して,TCを含むPORでは8q+と17p-が見られ,両者は染色体上の系譜が異なることを報告してきた。TCを含むPORに進展しうるTUBのゲノム構成を明らかにするために,今年度は,(TCを含むPORで高頻度に野生型の不活化を認める)TP53の存在する17pに焦点をあて,免疫染色でp53の過剰発現の見られたTUBを用いて,17pのコピー数の変化をCGHとアレイCGHで検出した。分化型早期胃癌49例中26例にdiffuseパタンを示すp53の過剰発現が見られた。そのうち2例の粘膜内癌と1例の粘膜下浸潤癌でレーザmicrodissectionによる腫瘍内の複数サンプリングを行い,DNAを抽出,精製後,CGHおよびアレイCGHを行った。その結果,粘膜内癌の2例ではCGHで17pのgain,アレイCGHでTP53のコピー数増加を認めた。一方,粘膜下浸潤癌の粘膜部では17pのlossがみられた。粘膜下部分では,17pのlossは見られなかったが,アレイCGHによるTP53のコピー数とともに,microsatellite解析による17pl3のヘテロ接合性の喪失の有無を,現在検討中である。次年度は進行癌へ解析範囲を広げる予定である。これまで、comparative genomic hybridization (CGH)を用いて胃癌の系譜解析を行ってきた。その結果、低分化腺癌(POR)で腺管成分(TC)を含むものは、その2/3が腺管腺癌(TUB)に由来する脱分化腺癌であり、残りの1/3と腺管成分を含まないものが印環細胞癌(SIG)に由来すること、粘膜内に限局したTUBでは8q-と17p+が見られたのに対して、TCを含むPORでは8q+と17p-が見られ、両者は染色体上の系譜が異なることを報告してきた。昨年度と今年度合わせて2例の粘膜内癌と2例の粘膜下浸潤癌でCGHおよびアレイCGHを行い、粘膜内癌の2例ではCGHで17pのgain、アレイCGHでTP53のコピー数増加を認めた。一方、粘膜下浸潤癌の2例では、いずれも17pのgainは見られなかった。(粘膜部では17pのlossがみられたが、粘膜下部では17pはlossもgainも見られなかった。)このことから、早期の分化型腺癌が脱分化腺癌に至ることは比較的まれであろうと推定されたが、今後もアレイCGHの症例を増やしてゆく予定である。今年度は更に、免疫組織化学的にp53と腸型発癌でよくみられるβ-カテニンの核内発現との相関を分化型の早期癌28例と脱分化腺癌8例との間で比較し、両者とも陽性のものが前者では17.8%であったのに対して、後者では50%を占め、この面からも、分化型早期癌が脱分化腺癌に至る可能性は大きくないことが分かった。また、腺癌の脱分化に野生型TP53の不活化と(β-カテニンを含む)Wntシグナル系の活性化の両者がかかわっていることが示唆された。
Ｒｅｇｎａｓｅ－１を介した下気道ＩｇＡ分泌制御機構についての研究

本研究は、mRNA分解酵素であるRegnase-1が、下気道のIgA分泌を制御する機構を明らかにするとともに、その生理的意義を明らかにすることを目的とするものである。昨年度までに、Regnase-1欠損マウスでは肺でのIgA分泌が亢進すること、気道上皮でpIgRやCCL28などのIgA分泌に関わる因子がRegnase-1の直接の標的であることを示した。本年度は、さらにRNA sequenceのデータ解析を進め、好中球遊走に関わる因子や内因性抗菌因子、T細胞との相互作用に関わる因子などの新規標的遺伝子を同定した。これらのmRNAが実際にRegnase-1によって認識されているかを確認するため、CRISPR/Cas9システムを用いてRegnase-1タンパクのC末端に人工ペプチドであるFLAG-Tagの配列を挿入したマウスを作成した。そのマウスの肺をhomogenizeしてFLAG-Tagに対する特異抗体によって免疫沈降を行い、Regnase-1結合RNAをRT-qPCRによって定量したところ、同定した遺伝子のRNA量がenrichmentしたことから、これらのmRNAがRegnase-1によって直接的に認識されることが示された。また、気道上皮特異的にRegnase-1を欠損するマウスを用いて緑膿菌感染モデルを解析したところ、これまでに得られたデータと一致して、このマウスでは肺内や気管支肺胞洗浄液中の好中球数増多を認めること、感染後の緑膿菌特異的IgA分泌の亢進を認めること、そしてこれらの所見に一致して緑膿菌再感染時に生存率の有意な改善を認めることが分かった。以上の結果をまとめると、気道上皮におけるRegnase-1はIgA分泌を制御する因子のみならず、内因性の抗菌分子や、好中球の遊走因子を制御することによって、気道上皮の感染防御機構を制御することが示された。29年度が最終年度であるため、記入しない。Regnase-1欠損マウスに対して気管支肺胞洗浄液中を行い、IgA濃度を測定したところ、Wild typeマウスに比べて著明な上昇を認めた。また、Regnase-1欠損マウスでは肺組織中・縦隔リンパ節中のIgA陽性形質細胞数が著しく増多していた。気道におけるIgA分泌においては気道上皮細胞が大きな役割を果たし、マウス肺から単離した気道上皮細胞でもRegnase-1の発現が確認されことから、気道上皮細胞におけるRegnase-1発現の重要性に焦点をあてた解析を行うこととした。RNA sequenceによるRegnase-1欠損マウス由来気道上皮細胞での遺伝子発現量の網羅的解析の結果、pIgRやCCL28といった、気道上皮によるIgA分泌制御機構に関連する因子の発現量が上昇していることが明らかとなった。さらに、ヒト気道上皮のモデル細胞であるCalu-3を用いて、CRISPR-Cas9システムによるRegnase-1欠損気道上皮細胞株を作成したところ、pIgRやCCL28の有意な発現量増多を認めたことから、Regnase-1はヒトでもこれらの因子の発現量を調節していることが示された。次に、気道上皮におけるRegnase-1の欠損が感染に対し抵抗性となるか、Nkx2.1-Cre+ Regnase-1 flox/-マウスに緑膿菌の実験室株PA103を経気管的に感染させたところ、コントロールマウスに比べて体重減少が有意に軽減した。これらの結果から、気道上皮におけるRegnase-1を抑制することが、肺炎に対する新規の治療戦略となりうる可能性が示唆された。Regnase-1ノックアウトマウス由来気道上皮細胞を用いたRNA sequence解析の結果、種々の気道上皮特異的なRegnase-1標的遺伝子の同定に成功した。また、Nkx2.1-Creマウスを用いたコンディショナルノックアウトマウスの交配も順調に進んでおり、多くの基礎データが得られている。緑膿菌を用いた感染モデルについても確立し、さらなるデータの蓄積が期待される状況である。さらに、Regnase-1欠損Calu-3株の作成にも成功した。これらの実験ツールについてはほぼ当初予定していた期間内に揃えることができた状況であり、また想定されるデータについても概ね予定通りに得られている。また、平成28年度の日本免疫学会学術集会では口頭発表演題に選ばれ、成果の概要を発表した。これらの成果を総合すると、全体として概ね順調に研究が進展していると考えている。

これらのmRNAが実際にRegnase-1によって認識されているかを確認するため、CRISPR/Cas9システムを用いてRegnase-1タンパクのC末端に人工ペプチドであるFLAG-Tagの配列を挿入したマウスを作成した。そのマウスの肺をhomogenizeしてFLAG-Tagに対する特異抗体によって免疫沈降を行い、Regnase-1結合RNAをRT-qPCRによって定量したところ、同定した遺伝子のRNA量がenrichmentしたことから、これらのmRNAがRegnase-1によって直接的に認識されることが示された。また、気道上皮特異的にRegnase-1を欠損するマウスを用いて緑膿菌感染モデルを解析したところ、これまでに得られたデータと一致して、このマウスでは肺内や気管支肺胞洗浄液中の好中球数増多を認めること、感染後の緑膿菌特異的IgA分泌の亢進を認めること、そしてこれらの所見に一致して緑膿菌再感染時に生存率の有意な改善を認めることが分かった。以上の結果をまとめると、気道上皮におけるRegnase-1はIgA分泌を制御する因子のみならず、内因性の抗菌分子や、好中球の遊走因子を制御することによって、気道上皮の感染防御機構を制御することが示された。当初の予定通り、Regnase-1による気道上皮におけるIgA分泌制御機構について解析を進めるが、気道上皮特異的なRegnase-1欠損マウスの作成に成功していることから、このマウスが緑膿菌の気道感染を来した際、どのような反応を示すか詳細に検討することで、Regnase-1の感染防御機構について、より上皮特異的な因子の解析を行う予定である。また、RNA sequenceの結果、当初予想していたよりも多くの標的候補となる免疫関連遺伝子の同定に成功したことから、これらの因子が実際に標的であるのか、またその生理的な意義について、in vitro・in vivoのモデルを用いた検討を行っていく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
自閉症スペクトラム障害児の包括的症状評価と適応行動に基づく介入プログラムの開発

自閉スペクトラム症(ASD)の子どもの対人的相互反応やコミュニケーションといった中核症状と感覚処理の困難との関連に焦点を当て、データの解析を行った。感覚処理の困難はASDの診断をもつ者の半数以上に合併するといわれている。感覚処理には、視覚、聴覚、味覚、嗅覚、触覚や体性感覚等が含まれ、症状はそれぞれの感覚の過敏や鈍麻といったかたちで出現する。ASDの感覚処理の問題は、2013年に改訂されたDSM-5で新しく診断基準として取り入れられたが、ASDの子どもや家族の支援において、感覚に関する問題を顧慮した知見はいまだ少ない。本研究における包括的症状評価の一つとして、感覚処理の問題を取り入れることで、ASD児の困難性をより詳細に捉えることができると考えた。4歳から18歳のASD児の母親に、子どもの感覚処理に関する尺度と母親の精神的健康度に関する尺度を実施した。その結果、子どもが聴覚と触覚に関する感覚に問題を抱えていると、母親の精神的健康はより悪くなることが明らかとなった。解析結果については英文雑誌に掲載されている。基礎データの解析を終え、雑誌に掲載された。また、結果の一部は書籍で公表する予定である。研究代表者の出産により、当初予定していた介入研究の遂行は困難となったため、可能な作業として基礎データの解析を引き続き進め、随時論文化を行う。本研究の目的は、自閉スペクトラム症(ASD)の中核症状と併存症状の包括的な検討を通じて、ASDのサブグループ化を試みること、また各々のサブグループにおける適応行動スキルを評価し、その特徴を明らかにすること、サブグループの特徴に合わせた心理教育的介入プログラムの作成と効果検証を行うことによって、ASDへの効果的な支援について知見を得ることである。平成27年度は、ASD診断の妥当性を高めるために、評価法を整理し実施スキルの習得を目指した。本研究では、国際標準の評価尺度であるADOS(Autism Diagnostic Observation Schedule:自閉症診断観察スケジュール)による評価を行う。ADOS2は、平成27年に日本語版が発売されたが、研究に用いるためには、実施者が研究ライセンスを取得する必要がある。平成27年度は、申請者が研究ライセンス取得のため、5月にカナダで開催されたADOS2のResearch Training Workshopに参加した。現在ライセンスの取得に向け準備を行っている。また、ASDの併存症状の一つとしての感覚処理のタイプを把握するセンソリープロファイル(SP)と、適応行動スキルを評価するためのVineland適応行動尺度について、日本語版の開発者を招いて浜松医科大学にて研修会を開催した。ASDの中核症状と併存症状の包括的な視点を取り入れた新しい心理教育プログラムを実施し、現在、論文化、書籍化に向けて準備を進めている。本年度は、3年計画の準備段階として、ASD診断の国際的な基準に合わせて、使用する尺度の整理と実施スキルの習得を目指した。次年度は申請者が休暇取得のため補助事業期間の延長を行う。休暇取得の関係から、対象児のリクルートは2年目以降に行う計画となり、進捗はやや遅れている段階にある。平成28年4月1日から平成29年3月31日まで、産前、産後の休暇又は育児休業による研究中断のため、当該年度の研究実績はありません。産前、産後の休暇及び育児休業を取得し、研究が一時中断したため、本研究課題の進捗状況はやや遅れている。本年度は、自閉スペクトラム症(ASD)の子どもの対人的相互反応やコミュニケーションといった中核症状と感覚特性の問題との関連に焦点を当て、実証的データの解析を行った。感覚特性には、視覚、聴覚、味覚、嗅覚、触覚や体性感覚等が含まれ、症状はそれぞれの感覚の過敏や鈍麻といったかたちで出現する。感覚特性はASDの診断をもつ者の半数以上に合併するといわれている。ASDの感覚特性の問題は、2013年に改訂されたDSM-5で新しく診断基準として取り入れられたが、ASDの子どもや家族の支援において、感覚に関する問題を顧慮した知見はいまだ少ない。本研究における包括的症状評価の一つとして、感覚特性を取り入れることで、ASD児の困難性をより詳細に捉えることができると考え、本年度は、感覚特性に関する解析を中心的に行った。4歳から18歳のASD児の母親に、子どもの感覚特性に関する尺度と母親の精神的健康度に関する尺度を実施した。現在、本解析結果については査読付き英文誌に投稿中である。本年度は、介入プログラムの開発における基礎データの解析を進め、結果の論文化ができた。

その結果、子どもが聴覚と触覚に関する感覚に問題を抱えていると、母親の精神的健康はより悪くなることが明らかとなった。解析結果については英文雑誌に掲載されている。基礎データの解析を終え、雑誌に掲載された。また、結果の一部は書籍で公表する予定である。次年度以降は、ASD診断の妥当性の高いツールを用いて、症状の包括的なアセスメントを行う。その結果に基づいて、中核症状と併存症状の包括的な視点を取り入れた新しい心理教育的プログラムについて再考し、プログラムをより精緻化させていく。プログラムの開発では、ASD児が自身の特性について理解でき、さらに強みを伸ばしていくプログラムとして、特性理解のプログラムの作成を行う。自閉スペクトラム症の中核症状と併存症状の包括的な視点を取り入れた心理教育プログラムについて再考した結果、プログラムの内容は概ね決定した。今後は先行研究と予備調査により、内容をさらに精緻化させていく。また、対象を本人だけでなく、養育者も含むかたちへと修正するため、効果測定で用いる評価尺度を選定する必要がある。ASD児の困難性を明らかにする実証的データの解析を進めていく。解析結果は随時論文化を進める。実証研究の結果を反映させた介入プログラムを作成し、書籍としてまとめる予定である。研究代表者の出産により、当初予定していた介入研究の遂行は困難となったため、可能な作業として基礎データの解析を引き続き進め、随時論文化を行う。質問紙調査の実施が次年度にずれ込んだため、質問紙の多くは未購入であり、物品費等で大幅に繰り越しが生じた。また質問紙データの整理を行うための研究補助者に対して支払う謝金については未執行である。平成27年度は、質問紙調査の実施が次年度にずれ込んだため、物品費等で大幅に繰り越しが生じた。平成28年度は産前産後の休暇及び育児休業のために研究を中断したために、平成27年度繰り越し分がそのまま平成29年度に移行している。研究代表者の出産により、申請当初に計上していた経費の使用を予定通り行うことが困難となった。特に旅費の使用については当初の計画から変更を行う必要が生じた。研究代表者の出産により、申請当初に計上していた経費の使用を予定通り行うことが困難となったため。特に、旅費として計上していた分の繰り越しが生じている。上記理由に沿って、質問紙やデータ整理の謝金に使用していく。また次年度に請求する研究費は申請通りに行う予定である。休暇のため1年先送りした計画をそのまま実施していく。質問紙調査やデータ整理の謝金としての使用、また研究成果について学会発表を行う際の旅費に充てる予定である。
先天性心疾患に合併する肺高血圧症に対する血管内皮増殖因子と低酸素誘導因子の影響

高肺血流性肺血管病変の進行には高肺血流のshearstressによる内皮細胞障害の関与が疑われる。肺高血圧症における内皮細胞障害のマーカーであるVEGF(血管内皮細胞増殖因子)濃度および高肺血流性肺高血圧ラットにおける高感度放射光微小血管撮影法を用いた肺動脈造影と肺血流velocityを測定した。術前血清VEGF値は疾患群で157.4±35.4pg/mlであったが、コントロールは43.0±22.9pg/mlであり有意な上昇を認めた。高肺血流性肺高血圧ラットにおいて肺動脈のvelocityは中枢側では111.5±23.5mm/sec (mean±SE)、末梢側では71.7±23.2mm/secであったがコントロールは中枢側117.0±13.5mm/sec、末梢側9.4±2.6mm/secであり、高肺血流性肺高血圧ラットでは末梢側のvelocityの有意な上昇を認めた。平成20年度には肺高血圧を合併した先天性心疾患児(心室中隔欠損、両大血右室起始症、房室中隔欠損症、大血管転移症など)に対して心エコー検査による確定診断ののち、まず術前圧データとして心カテーテル検査で心内圧データを採取した。肺動脈圧、右室圧、体血圧、中心静脈圧および肺体血流比を計測し術前データとし、また動脈血酸素飽和度、血液ガスデータも可能であれば採取した。そして手術前麻酔導入後に動脈血採血0.5mlをサンプル行いサンプル血は5000bpmで10分間遠心し血清を分離したのち、-80°Cで保存した。根治術後に,肺動脈もしくは右室に直接圧ラインを挿入し肺動脈圧、右室圧を計測。同時に動脈圧ラインと中心静脈圧ラインから体血圧と中心静脈圧を計測する。動脈血可能であれば酸素飽和度、血液ガスデータも採取した。術後は術直後、第1病日、第7病日に同じく0.5mlの動脈採血を行い、上記のように血漿を分離し-80°Cで保存した。血清VEGFの測定はQuantikhle enzyme linked immunoabsorbent assay kit (R & D systems, Minneapohs, MN, USA)を用いて行った。サンプルはtriphcateして計測し、その平均値を測定値とすることとした。これら心疾患患者の血中VEGF値がこの測定キットの測定範囲内にあるかどうかが不明であるため、予備実験としてそれぞれのサンプルを異なる濃度に希釈し血清VEGF濃度の測定をまず行った。コントロールとしては肺高血流および肺高血圧の無い小児の血液サンプルを用いた。添付文書によるhuman血清VEGF値は62707pg/mlであるのに対してコントロールでは65.9pg/mlであった。また対象サンプルではそれぞれを1倍、5倍、10倍、100倍に希釈しそれぞれ血清サンプル値を測定したがいずれの希釈倍率でも10001500pg/mlと高値を示した。このキットの測定可能値の範囲は2000pg/mlであるため血清サンプルの希釈は不必要もしくは5倍希釈が妥当と考えられた。また1回の測定に100μlの血清が必要であるためtriplicateして測定するために最低400μlの血清が必要であるため採血量が0.5mlでは測定に十分でないことが判明した。このため可能であれば最低1.5mlの血液を採取し血清を分離する必要があると考えられた。今後もさらにサンプル量を増やし血清VBGF濃度の測定を行っていく予定である。また組織低酸素因子のタンパク量測定のためのwesternblotの設備を準備し今後タンパク量測定のための予備実験を行っていく予定である。平成21年度には肺高血圧を合併した先天性心疾患児(心室中隔欠損、両大血右室起始症、房室中隔欠損症、大血管転移症など)に対して心エコー検査による確定診断ののち、まず術前圧データとして心カテーテル検査で心内圧データを採取した。

術後は術直後、第1病日、第7病日に同じく0.5mlの動脈採血を行い、上記のように血漿を分離し-80°Cで保存した。血清VEGFの測定はQuantikine enzyme linked immunoabsorbent assay kit(R&D systems, Minneapolis, MN, USA)を用いて行った。サンプルはtriplicateして計測し、その平均値を測定値とすることとした。結果は肺高血圧症例では術前VEGF値は157.4±23.2pg/mlであったのに対して正常コントロールでは47.5pg/mlと上昇を認めた。また、術後は71.5±16.1pg/mlと低下していたがその後1週間後までには再び再上昇していた。そのため術後迅速に低下するとはいえなかった。平成22年どはさらに高肺血流性肺高血圧症と血管内皮細胞増殖のメカニズムの解明のためラットに動静脈シャントを作成することにより肺高血圧モデルをつくり、病理学的な肺組織とVEGFの関与について調査する予定である。先天性心疾患に合併する肺高血圧症は体-肺シャントによる増加した肺血流量とshear stressが肺血管抵抗の増加を引き起こすことに起因すると考えられている。また、治療が行なわれない場合には、病理組織学的には肺最小動脈のびまん性狭窄と閉塞を認めこれにより血管抵抗がさらに増加し肺血管障害が進行すると推測される。この肺血管病変の進行のメカニズムには高肺血流のshearstressによる内皮細胞障害が関与しており、さらには先天性心疾患にしばしば合併するチアノーゼによる組織低酸素がさらにその進行を促進する因子となっている可能性が高い。これらの内皮細胞障害のマーカーとなるVEGF(血管内皮増殖因子)の値の推移を高肺血流量肺高血圧症において調査し、さらに肺高血圧症との相関関係を調べ、肺高血圧症の進行度を評価する新たな指標とすることを本研究の目的とした。さらに本年度はより詳細な高流量性肺高血圧症と血管内皮細胞障害の関連を調べるため、ラットに腹部大動脈下大静脈シャントを作製し高流量性肺高血圧症モデルラットを作製し、高感度放射光微小血管撮影法をもちいて肺動脈造影を行い流量とshear stressを計測することを目的とした。生体で非侵襲的に肺動脈のshearstress肺を画像化し定量化する試みは技術的な困難から今まで実現していないが、我々は高エネルギー加速器研究機構放射光研究施設との共同研究において、造影剤を用いた放射光微小血管撮影の技術開発を行った。高流量肺高血圧症モデルラットの頸静脈から肺動脈造影を行い細動脈組織の構造変化と流量、shear stressの関係と血管内皮細胞増殖因子との関連を調査した。これにより、高肺血流量肺高血圧ラットにおいて、肺細動脈の流量およびshear stressの増加が指摘された。
瞬発的な筋力発揮能力向上の効果転移：筋－神経系の適応メカニズムを探る

本研究では,瞬発的な筋力発揮能力向上を目的としたトレーニングが,姿勢制御能力などの筋力以外の能力に及ぼす影響について明らかにすること目的とした.健常な高齢者をトレーニング群とコントロール群へと群分けした後,トレーニング群に対して瞬発的な筋力発揮能力の向上を目的としたトレーニングを実施した.その結果,トレーニング群において最大筋力および瞬発的筋力の向上が認められたほか,姿勢制御能力に関連する測定項目の改善が認められたことから,同様のトレーニングは最大筋力および瞬発的筋力の向上をもたらすのみならず,姿勢制御能力の改善にも寄与する可能性があることが示唆された.本研究は、筋力トレーニングにおけるトレーニング条件の違いが、瞬発的な筋力発揮能力向上の効果転移およびその筋ー神経系の適応に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、特に本研究期間内では、瞬発的な筋力発揮能力向上の効果転移を応用したトレーニング・リハビリプログラムの作成等、実践への応用を考え、筋力トレーニングの重要なパラメータである1頻度、2期間、3強度の影響を中心に検討を行うものとした。まず、本年度においてはトレーニング実験を実施するうえでの適切なトレーニング強度や機器の設定を行うための詳細な予備実験を実施した。男子大学生を対象に、等尺性膝伸展運動での筋力トレーニングを6週間実施し、トレーニング期間前、トレーニング期間中、トレーニング期間後において、等尺性膝伸展筋力発揮時における最大随意筋力及び瞬発的筋力の測定を実施した。筋力測定と同時に大腿直筋、外側広筋、内側広筋、大腿二頭筋長頭の4部位の表面筋電図(EMG)を記録した。また、超音波画像診断法を用いて、大腿部前面の筋厚の変化についても計測した。更に、ランプ負荷試験を行い、そのときの筋束の動きをとらえ、筋力発揮具合に対する腱の伸び率より腱スティッフネスを推定した。測定はトレーニングを実施した脚(トレーニング脚)とトレーニングを実施していない脚(非トレーニング脚)の双方とも実施した。これら予備実験によって得られたデータを基に、翌年度以降に実施する本実験の実験プロトコルを作成した。本研究では、筋力トレーニングにおけるトレーニング条件の違いが、瞬発的な筋力発揮能力向上の効果転移およびその筋ー神経系の適応に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、特に本研究期間内では、瞬発的な筋力発揮能力向上の効果転移を応用したトレーニング・リハビリプログラムの作成等、実践への応用を考え、筋力トレーニングの重要なパラメータである1頻度、2期間、3強度の影響を中心に検討を行うものとした。本年度は主に3強度に焦点を当て、高強度で短時間の筋力発揮を伴うトレーニングに関する影響を検討するための実験を行った。健常な高齢者を対象に、4週間・週2回のトレーニングを実施してもらい、トレーニング期間前後における筋力測定において、最大筋力や筋力の立ち上がり(Rete of Torque Development)の計測を行った、同時に主働筋群および拮抗筋群における筋活動量を表面筋電図(surface electromyography:EMG)を用いて計測した。更に、超音波画像診断装置を用いて、筋厚の測定についても計測を行った。これらのデータについては現在分析中であり、翌年度以降に学会発表や論文投稿を通して公表していくことを計画している。また本年度実施したトレーニングは比較的短期間かつ低頻度のトレーニングであったため、頻度を多くした場合や期間を長くした場合の検討を行うための実験を翌年度に実施する計画である。本研究では,瞬発的な筋力発揮能力の向上を目的としたトレーニングによる姿勢制御能力等の筋力以外の能力への影響(効果転移)について明らかにすること目的とした.健常な高齢者をトレーニング群,コントロール群へと群分けした後,トレーニング群に対して足関節底屈における瞬発的な筋力発揮能力の向上を目的としたトレーニングを4週間,週2回の頻度で実施した.また,トレーニング期間の前後において最大筋力測定,瞬発的筋力測定,姿勢制御能力測定および下腿後面における筋厚の測定を行った.その結果,トレーニング群ではトレーニング期間終了後,下腿後面における筋厚の変化は認められなかったものの最大筋力および瞬発的筋力の向上が認められた.姿勢制御能力については,開眼片脚立位における持続時間が増加するとともに,足圧中心動揺の外周面積および矩形面積が減少した.これらの結果より,同様のトレーニングは最大筋力および瞬発的筋力を向上させるとともに,姿勢制御能力の改善等の効果転移を引き起こす可能性があることが示唆された.本研究では,瞬発的な筋力発揮能力向上を目的としたトレーニングが,姿勢制御能力などの筋力以外の能力に及ぼす影響について明らかにすること目的とした.健常な高齢者をトレーニング群とコントロール群へと群分けした後,トレーニング群に対して瞬発的な筋力発揮能力の向上を目的としたトレーニングを実施した.その結果,トレーニング群において最大筋力および瞬発的筋力の向上が認められたほか,姿勢制御能力に関連する測定項目の改善が認められたことから,同様のトレーニングは最大筋力および瞬発的筋力の向上をもたらすのみならず,姿勢制御能力の改善にも寄与する可能性があることが示唆された.計画していた実験に関してはおおむね順調に実行できている。トレーニング科学実験に関して、トレーニング頻度を多くした場合や期間を長くした場合の検討を行うための実験を計画である。また、得られた成果を積極的に学会発表や論文投稿していく。予備実験の結果を基に、本実験の測定項目やトレーニング条件を決定する予定であったが予備実験のデータ解析に時間がかかったため、トレーニングを含む本実験に関しては翌年度以降に実施することとなった。実験期間が短く、被験者の方にはボランティアで参加していただき、研究協力謝金の支出が抑えられたため。また、本年度はデータ取得のみでデータ分析については翌年度に持ち越しとなり、データ分析協力者への謝金支出がまだ行われていないため。

本年度に行った予備実験の結果を基に、トレーニングを含む本実験を実施していく予定である。次年度では期間を長くした実験を実施する必要が生じたため、その追加実験の費用、データ分析および成果発表(学会発表、論文投稿)に充てる。実施予定であった実験を次年度に実施することとなったため。未実施の実験(被検者謝金等)に使用する予定である。
昆虫免疫における表皮組織の役割

昆虫の表皮はクチクラとそれを裏打ちする一層の表皮細胞によって構成される。表皮は体内と体外を隔て恒常性維持に機能する他、外骨格として形態維持に重要な役割を担っている。近年、昆虫表皮における免疫反応に関する研究がカイコやショウジョウバエを用いて行われている。カイコのクチクラマトリクス内には、フェノール酸化酵素前駆体カスケードの構成因子であるフェノール酸化酵素前駆体およびその活性化酵素、ペプチドグリカン認識タンパク質、抗菌ペプチドなど、昆虫の生体防御に重要な働きをしている因子が存在している。またショウジョウバエを用いた解析でも、様々な抗菌ペプチド類の表皮細胞における発現が観察されている。本研究は、カイコ幼虫のクチクラ内に新たな免疫因子を同定することを目的としている。今年度は、2次元電気泳動とマス解析を組み合わせた、新規カイコ表皮免疫因子同定を試みた。また、その為の試料調製の最適条件の検討も行った。試料調製で重要と思われる事の一つに、フェノール酸化酵素前駆体の活性化を抑制する事が挙げられる。フェノール酸化酵素前駆体は、一旦活性化すると粘着性を示し他のタンパク質等と複合体を形成するので、以後の電気泳動による解析に支障をきたす。よって、フェノール酸化酵素前駆体の活性化を抑えるべく、酸性pHバッファーを用い、同時にプロテアーゼの阻害剤も併用した。その結果得られた試料を2次元電気泳動により展開した際の泳動像は大変分解能の高いものであった。次にカイコ5齢幼虫にグラム陽性菌を注射し24時間後にクチクラから得られたタンパク質抽出液を2次元電気泳動で展開し、未処理幼虫由来の試料を展開した泳動像と比較した。二つの試料を比較して明らかに量の変動のあるスポットが存在したので、これを抽出しトリプシン消化後にマス解析を行った。最終的に既知タンパク質も含め10種類程の免疫応答性タンパク質が同定された。表皮に傷を付けたカイコと未処理のカイコから得たクチクラタンパク質を電気泳動で展開し、その泳動パターンを比較した。その結果、翅原基で発現している遺伝子として同定されていたCB10の翻訳産物が、傷を受けたカイコのクチクラに新に出現することが明らかになった。CB10の発現パターンをノーザンブロット法で詳細に解析した結果、この遺伝子は外胚葉性の上皮特異的な発現が観察された他、傷だけではなくバクテリアの壁成分に対しても発現量の上昇が見られた。また、特異抗体を作成しイムノブロット法によって局在を調べたところ、ノーザン解析と同様な結果が得られた。遺伝子の塩基配列から予想されるアミノ酸配列を詳細に解析した結果、このタンパク質は12アミノ酸からなる機能未知の新規モチーフが6070アミノ酸を隔ててタンデムに配置されるという特徴をもつことが明らかになった。同様なモチーフを有するタンパク質をコードする遺伝子は、ショウジョウバエやハマダラカのゲノム中に存在しており、現在ショウジョウバエのホモログについて解析中である。
黒死病と宗教美術との相関関係の研究

疫病(ペスト)の発生と聖セバスティアヌス像などの宗教美術作品の間には相関関係があった。疫病は宗教美術の制作に重要な作用を及ぼした。したがって、中近世の歴史において、聖セバスティアヌスの作品を通じて、ある程度まで疫病の発生を特定することができる。平成19年度の研究実績としてフィルドワークと論稿執筆の二つである。前者は.宗教美術の特徴的な展開を見せたロマネスク美術をフランスブルゴーニュについておこなった。聖セバスティアヌス像の有無と美術様式のあり方を確認した。さらに聖セバスティアヌス像の教会と所蔵のあり方としてイタリアのピエモン地方をフィルドワークした。この成実は、これまでの研究成果とあわせて以下の論稿において結実している。1「西欧の聖人崇拝のあり方と疫病の守護聖人セバスティアヌス」(説話・伝承学方16号.2008.3)2「イタリアの大聖堂のセバスティアヌス像の所蔵状況-第2回アンケート調査報告-」(文化史学方63号.2007.11.25)また黒死病をめぐる15世紀の人々の心性を明らかにする論稿として以下の二点さめとした。1「イタリアの黒死病関係史料集(5)」(人文学18号.2007.11)2「イタリアの黒死病関係史料集(6)」(人文学18号.2008.3)この史料集は翻訳と考察から成り、1は一市民のみた黒死病について.2は奢侈禁止令とペストのかかわりについて考察している。黒死病(ペスト)がイタリアの教会美術にどのように反映しているかの調査はイタリアのほぼすべての州について行われたが、さらに州のなかに属する県については、約100あり、現在の目標はそのどの県についても調査を実践する時限にあり、今回はそれを埋めるためのものであった。トスカーナ州のアレッツォ県を回った。また山岳地域の教会におけるあり方も視野に入れて調査した。またセバスティヌス像の種類,傾向、矢の数についても分類を進めた。そして文献的には黒死病の影響が直接現れる埋葬教会サンタ・マリア・ノヴェッラ聖堂の史料を入手し、その翻訳、考察からなる研究雑誌165ページに及ぶ詳細な成果を出すことができた。これまで10年間に及んでおこなってきた、黒死病(ペスト)がイタリアの教会美術にどのように反映しているかの調査について最終的な詰めの段階に達することができた。イタリアのほぼすべての州について行われたが、さらに州のなかに属する県については、約100あり、現在の目標はそのどの県についても調査を実践するレベルにまで達しており、今回は前年につづいて、それを埋めるためのものであった。マルケ州のペーザロ・エ・ウルビーノ県とアンコーナ県、カンパーニア州のカゼルタ県とべネヴェント県を回った。さらに、イタリアの大聖堂約200に対しておこなった過去3回のセバスティアヌス像所蔵調査に応じなかった大聖堂に電話を中心に個別に調査の回答を依頼して、かなりの回収を得た。なお、イタリア以外のカトリック国のセバスティアヌス像所蔵についても、視野に入れた調査をおこなうことができた(クロアチアがそうである)
プログラマブル・プリフェッチ機構の研究

メモリ階層制御プログラム(以後MHプログラムと呼ぶ)作成とそのプログラムによるプロセッサの性能評価を行った.研究計画では,MHプログラムを一般のプログラム(Gプログラムと呼ぶ)のコンパイル結果から作成する予定であったが,コンパイルされたプログラムはその目的とするプロセッサに対して最適化されすぎていてMHプログラムに直しにくいため,最初からMHプログラムを作成し,これを用いて性能評価を行った.作成したプログラムは単純加減算と分散を求めるプログラムである.シミュレーションの結果,Gプログラム方式では4%31.8%あったキャッシュミスによるプロセッサの待ち時間が本方式では0になり,キャッシュミスに相当するデータ待ちを完全になくすことができることが明らかになった.これらによるスピードアップは1.491.76倍であり,このときのプロセッサの利用率は73.6100%へと27%も改善されることがわかった.この性能評価にあたってはプリフェッチする語数を変化させる予定であったが,プリフェッチ語数=1で上記の結果が出ているので,語数は1で良いことが明らかになった.上記の結果は特に最適化していないMHプログラムによるものであるが,最適化することによってよりスピードアップが得られることも明らかになりつつある.また,MHプログラムは一般の処理プログラムと同期して分岐するが,プログラムによっては同期して分岐しないほうが効率的である場合も見つかっている.これらに関して現在精力的に研究を続けている.メモリ階層制御プログラム(以後MHプログラムと呼ぶ)作成とそのプログラムによるプロセッサの性能評価を行った.研究計画では,MHプログラムを一般のプログラム(Gプログラムと呼ぶ)のコンパイル結果から作成する予定であったが,コンパイルされたプログラムはその目的とするプロセッサに対して最適化されすぎていてMHプログラムに直しにくいため,最初からMHプログラムを作成し,これを用いて性能評価を行った.作成したプログラムは単純加減算と分散を求めるプログラムである.シミュレーションの結果,Gプログラム方式では4%31.8%あったキャッシュミスによるプロセッサの待ち時間が本方式では0になり,キャッシュミスに相当するデータ待ちを完全になくすことができることが明らかになった.これらによるスピードアップは1.491.76倍であり,このときのプロセッサの利用率は73.6100%へと27%も改善されることがわかった.この性能評価にあたってはプリフェッチする語数を変化させる予定であったが,プリフェッチ語数=1で上記の結果が出ているので,語数は1で良いことが明らかになった.上記の結果は特に最適化していないMHプログラムによるものであるが,最適化することによってよりスピードアップが得られることも明らかになりつつある.また,MHプログラムは一般の処理プログラムと同期して分岐するが,プログラムによっては同期して分岐しないほうが効率的である場合も見つかっている.これらに関して現在精力的に研究を続けている.
自律ロボットの認知状態提示によるインタラクション支援

本研究では人とロボットの円滑なインタラクションの実現を目的とし,周囲の人に対してロボットによる環境の認識結果や行動選択を含めた内部状態の提示をどのように,またどの程度行うべきかを明らかにする.そのため,ロボットの内部状態,認知状態の提示を行う手法を実際にロボットに実装し,実験を行う.実験では,自律移動可能なロボットが人と同じ空間を移動するシーンと,人とロボットが環境の物体に対して対話を行うシーンを想定し,実験を行う.その結果を社会学の分析手法を用いて評価し,提案手法の有効性を評価する.本研究では人とロボットの円滑なインタラクションの実現を目的とし,周囲の人に対してロボットによる環境の認識結果や行動選択を含めた内部状態の提示をどのように,またどの程度行うべきかを明らかにする.そのため,ロボットの内部状態,認知状態の提示を行う手法を実際にロボットに実装し,実験を行う.実験では,自律移動可能なロボットが人と同じ空間を移動するシーンと,人とロボットが環境の物体に対して対話を行うシーンを想定し,実験を行う.その結果を社会学の分析手法を用いて評価し,提案手法の有効性を評価する.
組織レベルでの表面アロイ化による炭素材料の新機能の創出

黒鉛に代表されるsp^2炭素の六角網面に官能基を導入する反応手法として、フェロセンの配位子交換反応が適用できることをこれまでに明らかにした。本研究は、従来得たこのような知見を基礎とし、配位子交換反応を多様なsp^2炭素や各種メタロセンの反応に拡張し、その一般的有効性を実証すると共に、主として触媒への機能展開を図り、以下の成果を得た。(1)カーボンブラック、高配向熱分解黒鉛、活性炭素繊維(ACF)、カーボンナノチューブなど多様な炭素試料に対してフェロセンの配位子交換反応が進行することを明らかにした。(2)ニッケロセン、コバルトセンなどフェロセン以外の多様なメタロセンでも配位子交換反応が進行することを明らかにした。(3)活性炭素繊維のフェロセン配位子交換生成物(ACF-Fe)の加熱に伴う炭素の状態変化についてラマン散乱測定によって評価した結果、表面に導入したFe種が黒鉛化触媒として有効に作用することを明らかにした。特に、ACF-FeをKBH_4還元した後に加熱処理すると結晶性成分の割合が大きく増加した。(4)ACF-FeをCO_2賦活し、細孔径、細孔容積、比表面積を測定した結果、塩酸処理後にACF-FeをCO_2賦活すると、これらの値が大きく増加することを明らかにした。本試料では、表面Fe種が賦活触媒として有効に作用することが知られている塩化鉄に転化したためであると推察される。(5)サイクリックボルタンメトリー法にて各種CO_2賦活生成物の比容量を評価した結果、塩酸処理後にACF-FeをCO_2賦活した試料が、電気二重層キャパシタとして最大の比容量を与えることが判った。
真核細胞プロモーターにおけるベントDNAの機能発現メカニズムの解析

本研究では、人工合成したベントDNAとヘルペス単純ウイルスのチミジンキナーゼ(tk)プロモーターまたはヒトアデノウイルス2型E1A遺伝子プロモーターを用いて、50種類にものぼる組換え体を作製し、ベントDNAの形、プロモーターに対する回転上の配向、そしてその存在位置がプロモーターの活性に与える影響について、系統的な解析を行った。その結果、プロモーターを活性化できるベントDNAの形を解明し、加えて、プロモーターに対するベントDNAの最適空間配置も解明した。tkプロモーターの場合、TATAボックスの中心から上流に約140bp離れた位置に、左向きのねじれを持ったベントDNAの中心が存在すると(このとき、両中心は互いにほぼ反対向きの配置になる)プロモーターが最も活性化された。次に転写活性化の分子機構を解明するために、ベントDNAがプロモーター領域の局所的なクロマチン構造に及ぼす影響について解析した。その結果、再構成ヌクレオソームを用いたinvitroの解析でも、また、単離核を用いたin vivoの解析(in vivo DNaselフットプリントアッセイ)でも、高活性プロモーターにおいてのみ、TATAボックス上にヌクレオソームが形成されないことが解明された。これは、ベントDNAが試験管内だけでなく、生細胞核内においてもクロマチン構造の構築に大きな影響を及ぼしたことを示している。一般に、ヒストンは高活性を示すプロモーターには結合しにくくなっていると予想されるが、ベントDNAを持つ高活性プロモーターでは、このような現象が実際に起きることが明らかになった。今回得られた結果は、ベントDNAによる転写調節が、真核細胞ではクロマチン構造の制御を介して行われることを強く示唆するものである。今年度は、現象を整理することを中心課題とし、以下に述べる3項目について検討した。なお、立体構造変異体には、二重らせんの軸が右方向にねじれているもの1種、左方向にねじれているもの2種、らせん軸軌道が直線状のもの(コントロール用)2種を用いた。[検討課題1]上流のベントDNAの形とプロモーター強度の間に現象的にどのような関係が存在するのか。[検討課題2]上流のベントDNAの位置(TATAボックスからの距離)はプロモーターの強度にどのような影響を及ぼすのか。[検討課題3]プロモーターに対するベントDNAの回転上の配向はプロモーターの強度にどのような影響を及ぼすのか。<結果>(1)については、プロモーターの上流に二重らせんの軸が左方向にねじれた構造をとったベントDNA構造(左向きベント構造と略す)が存在すると、その回転配向によってはプロモーター強度を5倍も上昇させる場合がある(後述)ことが明らかになった。(2)については、同じ立体構造変異体を上流にもち、さらにプロモーターに対する回転配向が同じもの同士で比較すると、どの立体構造変異体もプロモーターに近づくにつれ、わずかではあるがプロモーターの強度を低下させることが明らかになった。(3)については、左向きベント構造がプロモーターに対して一定の回転配向をとると、プロモータ強度が常に45倍も上昇することが明らかになった。他の構造の場合も、回転配向に依存してプロモーターの強度に影響を及ぼしたが、その程度は左向きベント構造に比べてわずかなものであった。以上の解析結果から、上流DNAの立体構造とプロモーターに対する回転上の配向が、転写において特に重要な役割を果たすことが明らかになった。平成10年度は、左向きベント構造が転写を促進するメカニズムをヌクレオソーム構造の解析を通して明らかにしてゆくつもりである。平成9年度に実施した解析で、左向きのねじれを持ったベントDNAにヘルペス単純ウイルスのチミジンキナーゼ(tk)プロモーターを活性化する能力があることが解明された。そこで本年度は、この現象の分子メカニズムを解明すべく研究を進めた。まず、ルシフェラーゼアッセイにより、ベントDNAとプロモーター活性の間の関係について、さらに詳細な解析を行った。

その結果、左向きのねじれを持ったベントDNA構造の中心が、TATAボックスの中心から上流に約140bP離れて存在する時、tkプロモーターが最も活性化されることがわかった。この時、両中心は互いに反対向き(正確には137°の回転角)の配置をとる。次に、このプロモーターがどのようなクロマチン構造をとっているかを調べた。実験には、この組換え体と数種類の対照用の組換え体を用い、再構成ヌクレオソームを用いたin vitro DNase Iフットプリント解析と、単離核を用いたin vivo DNase Iフットプリント解析を行った。その結果、いずれの解析でも、高活性プロモーターにおいてのみ、TATAボックス上にヌクレオソームが形成されていないことが解明された。このことから、真核細胞遺伝子の転写においては、ベントDNAがプロモーター領域のクロマチン構造を組織化し、転写の調節を行っていることが強く示唆された。
遠位型筋ジストロフィーの新たな原因遺伝子および病態関連遺伝子の探索に関する研究

分子遺伝学の進歩により、これまで原因が不明だった疾患に対してもその遺伝子座を検索することによりその原因遺伝子を同定することが可能になった。このようなアプローチを用いて、本研究の研究代表者である青木らにより、三好型遠位型筋ジストロフィーの原因遺伝子が同定され(Nature Genet,1998)dysferlin(以下ジスフェルリン)と名づけられた。同時に、青木らは、このジスフェルリンは肢帯型筋ジストロフィー(2B型)の原因遺伝子であることも明らかにし、ジスフェルリン異常を原因とする筋ジストロフィー疾患群(いわゆるdysferlinopathy)という疾患概念が確立されつつある。しかしながらこの過程を通じて、臨床的には三好型と区別ができない遠位型筋ジストロフィーで、かつジスフェルリン遺伝子異常の認められない症例の存在が明らかになった。これらの症例のうち免疫組織化学あるいはウェスタンブロッドで2次性のジスフェルリンの発現の低下(secondary dysferlinopathy)が確認された家系の発症者及びその家族(同胞、両親等)から、書面によるインフォームドコンセントの得た後で、末梢血を採取してDNAを抽出した。検体は連結可能匿名化を行い、個人情報の管理は厳重に行った。ジスフェルリンの遺伝子座(2p13)および既知のもう一つの候補遺伝子座(chr10)についてのスクリーニングを行い、いずれの遺伝子座にも連鎖しない可能性が高い家系を見出した。さらにはいずれの患者でも同じdysferlin遺伝子変異4870delTをhomozygousに共有している家系でありながら、同一家系内に三好型遠位型、肢帯型および前頚骨筋からの発症が認められた家系を発見した。これらの症例のうち免疫組織化学あるいはウェスタンブロッドで2次性のジスフェルリンの発現の低下(secondary dysferlinopathy)が確認された家系の発症者及びその家族(同胞、両親等)から、書面によるインフォームドコンセントの得た後で、末梢リンパ球を採取してDNAを抽出した。ジスフェルリンの遺伝子座(2p13)および既知のもう一つの候補遺伝子座(chr 10)についてのスクリーニングおよびゲノムワイドのマイクロサテライトマーカー(800種類)によるスクリーニングを行った。これらの症例のうち免疫組織

化学あるいはウェスタンブロッドで2次性のジスフェルリンの発現の低下(secondary dysferlinopathy)が確認された家系の発症者及びその家族(同胞、両親等)から、書面によるインフォームドコンセントの得た後で、末梢血を採取してDNAを抽出した。検体は連結可能匿名化を行い、個人情報の管理は厳重に行った。ジスフェルリンの遺伝子座(2p13)および既知のもう一つの候補遺伝子座(chr 10)についてのスクリーニングを行い、いずれの遺伝子座にも連鎖しない可能性が高い家系を見出した。
湖沼における水の流動と水質変化に関する水理学的研究

本年度においては前年度の成果をもとにして、より詳細な解析法を展開した。まず、湖沼の水質変化に重要な影響を与える流れおよび物質輸送について、とくにそれらの局所的な挙動を、問題となる箇所において細格子、それ以外では粗格子を用いて数値解析する粗細格子法を開発した。この方法で最も問題になるのは、粗・細格子の接合であって、本研究では仮想格子をそれぞれ他の側に考え、この格子における従属変数を周辺のそれらから円挿計算によって求める方法を採った。この方法を琵琶湖に適用した結果、冬季に発生する南・北湖の密度流については、この流れによって比較的汚染が進んだ南湖の水が北湖に相当進入し、水質保全の面からこの流れに注目しなければならないこと、周辺の河川流入によって発生する流れについては、河川と湖との間の密度流的交換が支配的であり河川から流入するSS成分などはこの流れに従って湖へ分散することなどが明らかになった。つぎに、これらの解析において重要な渦動粘性および拡散係数に関して乱れ理論による基礎的な考察を行い、kーεモデルおよびLESによる検討を行った。その結果、上述の諸係数を流れの状態に依存させ、数値解析の進行に伴ってこれらを変化させる方法がより合理的であることが知られたが、一方で境界条件の与え方がより複雑になり、資料の乏しい境界条件をどのように補充するかが現実的に重要な問題であることも明らかになった。湖沼の形状を詳細に表現する方法として、ダム貯水池を対象に一般曲線座標による解析法を導入し、基礎式をこの座標系におけるものに変換するとともに、静水圧近似を用いた3次元解析により、貯水池の流れおよび水質の悪化しやすい滞留部の予測を行った。実際の問題への応用を考えれば、計算時間の抑制が、今後の課題である。湖沼として、閉鎖性の強い天然湖沼と、水質問題が厳しい人工湖沼であるダム貯水池をとり上げ、それぞれの流れを三次元的に数値解析する方法をいくつかの観点から検討するとともに、とくに水質にかかわる各種の物質の輸送に大きい影響を及ぼす成層の形成・発達・崩壊を追跡しうるための基礎的な考察を行った。まず、流れの場を支配する基礎式として、水平面内の二方向の運動方程式、浅水仮定による鉛直方向の静水圧分布式、連続式および密度に関する保存式を、三次元空間において差分法によって非定常に数値解析する方法を考察した。通常の直方体格子および一般曲線座標系における格子のもとで、時間方向にLeap-frog法、Adams-Bashforth法およびオペレータ・スプリッティング法を適用し相互の比較を行った結果、時間方向に関してはAdams-Bashforth法が計算所要時間の点でわずかながら有利であることが見い出された。また、計算の安定性を最もきびしく制限する因子の一つであるバロトロピック成分については、implicitな計算法を導入すれば、周期の短い表面モードが除去されるものの、内部モードなどの長周期の成分はかなり容易に計算されることがわかった。また、安定性に関するもう一つの因子である移流項には、流速の小さいときは上流差分、流速の大きいときはQUICK法が便利なことが知られた。計算結果に見られる湖沼の流れから、水質変換過程に影響する相当の期間の成分は、Coriolis力および成層の有無の影響をきわめて強く受けることが分り、研究目的の一つとしている湖沼の流れと水質の関連について示唆が得られたと考えている。さらに、湖沼の流れおよび水質の分散を表現する渦動粘性係数および渦動拡散係数について、近年発達している乱流モデルのうち、LES(large eddy simulation)を適用する場合の問題点について、湖沼という大規模な地形条件の面からみた検討を加えるとともに、いくつかの試算を行った。