hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨形成・再生における細胞とコラーゲンマトリックスの相互作用の役割

1.活性持続型ビタミンC(Asc2-P)はMG63細胞の増殖、骨芽細胞の初期分化マーカーであるアルカリ性ホスファターゼ(ALP)活性とコラーゲン合成活性を促進した。コラーゲン合成阻害剤のアゼチジン2-カルボン酸(AzC)、あるいはエチル3,4ジヒドロキシ安息香酸(EDBA)共存により、コラーゲン合成活性の低下と共に、細胞増殖、ALP活性も低下したことからコラーゲンがMG63細胞の増殖と分化に必須であることが判明した。2.活性型ビタミンD_3によって、細胞のI型コラーゲン合成活性と共にALP活性も促進された。この場合も、コラーゲン合成阻害剤(AzC、EDBA)の共存によりコラーゲン合成活性低下と共にALP活性も低下した。3.外部から添加したコラーゲンの作用を明らかにするために、I型コラーゲンを被覆した培養皿を用いて培養すると、骨芽細胞の分化は促進され、さらに、活性型ビタミンD_3添加により、細胞分化は相乗的に促進された。以上のことから、I型コラーゲンの接着シグナルがヒト骨芽細胞の分化を促進していることが明らかに出来た。現在その分子機構を明らかにするために、恒温振盪培養器を用いて各種レポーター遺伝子コンストラクトを作成し、マイクロプレート用ルミノメーターを用いてI型コラーゲン遺伝子の発現制御機構を解析中である。また、これらの解析にコンピューターを汎用するのでプリンターとともに購入した。骨の有機物の90%を占めるコラーゲンは骨の骨格として必須であるばかりでなく、骨を形成する骨芽細胞の分化にも重要であることがマウスの骨芽細胞系により明らかにされてきた。本研究ではヒトの骨形成の制御機構を明らかにするためにヒト骨芽細胞様細胞(MG63細胞)を用いてコラーゲンによる骨芽細胞機能制御について検討した。1.活性持続型ビタミンC(Asc2-P)を用いた研究からコラーゲンがMG63細胞の増殖と分化に必須であること報告したが(平成14年度報告書)、ヒト骨芽細胞が合成するIII型コラーゲンが骨芽細胞の初期分化に重要であることを明らかにした。2.活性型ビタミンD_3によって、細胞のI型コラーゲン合成活性と共にALP活性も促進されるが、ヒト骨芽細胞において転写因子Cbfa1/rux2および新規転写因子Osterixが発現しており、活性型ビタミンD_3はこれらの転写因子の発現も促進することが明らかになった。以上のことから、ヒト骨芽細胞において活性型ビタミンD_3はこれらの転写因子の発現促進を介してコラーゲンの発現を促進し、さらにコラーゲン接着シグナルはビタミン、ホルモンの作用と共同してヒト骨芽細胞の分化を制御していることがしめされた。本研究ではヒトの骨形成の制御機構を明らかにするためにヒト骨芽細胞様細胞を用いてコラーゲンによる骨芽細胞機能制御について検討した。1.活性持続型ビタミンC(Asc2-P)を用いた研究からコラーゲンがMG63細胞の増殖と分化に必須であること報告したが(平成15年度報告書)、遺伝子発現制御実験によりヒト骨芽細胞が合成するIII型コラーゲンは少量成分ではあるが骨芽細胞の増殖と初期分化に重要であることを明らかにした。
メタゲノム遺伝子の網羅的発現を目指した大腸菌宿主の開発

本課題では、様々な微生物由来の遺伝子を均等発現する大腸菌宿主を創成することを目標に、開始コドンやORF内部の翻訳律速要因の特定と、翻訳開始因子IF3、リボソームの改良による発現改良を試みた。その結果、異種IF3等による開始コドン変異体の発現亢進、16S rRNA置換変異により創成された変異リボソームを含む大腸菌により、翻訳特性を改変できることを見出した。今後は,実メタゲノムを用いたスクリーニングに応用展開していく予定である。本研究では、多様な遺伝子を均等に発現する大腸菌宿主の創成を目的とする。とくに平成23年度は、多様な遺伝子のモデルとして、AUG、GUG、UUGの三種異なる開始コドンをもつ緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を合成し、発現効率検証用のレポーター遺伝子として用いた。宿主改変の手段の一つとして翻訳開始因子(Translational Initiation Factor)に着目し、その構成成分の一つであるIF3を対象に機能改変を試みた。まず、IF3の機能を精密に検証するために、ゲノム上に存在するIF3遺伝子を完全欠失させることを試みた。IF3は必須遺伝子であるため、欠失させるだけでは致死的である。そこで、IF3を含む様々な遺伝子断片を組み込んだレスキュープラスミドを構築し、本プラスミドで生育を相補しながらゲノム上のIF3の欠失を行った。その結果、IF3だけではなく、その前後領域を含む遺伝子断片を用いたレスキュープラスミドを用いた場合にゲノム上のIF3遺伝子を完全欠失させることができた。以後の実験では、本欠損株と上述の開始コドン置換型GFP遺伝子を用いて様々なIF3の機能を検証した。野生型大腸菌ではAUG>GUG>UUGの順序の強い発現バイアスが観察された。完全欠失株に対し大腸菌IF3をプラスミドで相補した株でも同様のバイアスが確認された。次いで異種生物由来のIF3を組み込んだ変異宿主を創成したところ、生育を相補させることができた。これらの変異株の生育は、大腸菌由来のIF3で相補した場合と比較して37°Cでは大差なかったが、外来IF3の一部は25°Cでの生育が著しく劣る低温感受性を示した。また、AUG/GUG-GFP遺伝子の発現レベルを向上させるIF3も同定された。このように、IF3の置換変異が生育状態や翻訳特性に大きな影響を及ぼすことが推察された。次に、変異PCR法により大腸菌IF3遺伝子のランダム変異ライブラリーを構築した。これらの変異IF3ライブラリーで大腸菌IF3欠損株を形質転換し、増殖に対する影響、開始コドンの違いによるGFPの発現レベルの程度を比較した。その結果、増殖は影響を与えずに、GFP(AUG)やGFP(GUG)の発現を1.5-2倍程度向上させる変異体が得られた。とくに平成25年度は、多様な遺伝子のモデルとして、様々な生物種の遺伝子特性に合わせて合成した緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を発現効率検証用のレポーター遺伝子として用いた。これらを実際に大腸菌に導入した結果、その幾つかについては予想通り、発現レベルの低いことを確認した。宿主の遺伝子発現効率の改変手段としては、リボソームに着目し、中でも、構造的に中核を担う16S rRNAの遺伝子改変を行った。大腸菌16S rRNAを異種生物由来のものと置換する手法を用いたが、多様な16S rRNA遺伝子獲得のため、環境ゲノムを鋳型としてPCR法により増幅した。次いでrrnオペロン発現ベクターにIn-fusionクローニング法により組み込んだ。こうして得られた異種16S rRNA発現ベクターライブラリーを大腸菌の16S rRNA完全欠損株に導入し、さらに16S rRNA完全欠損株の生育相補に導入してあったレスキュープラスミドをショ糖を用いたカウンターセレクションにより除去した。本工程により、異種16S rRNAにより生育相補可能な変異株のスクリーニングを行った。その結果、多種多様な16S rRNAにより生育を相補された大腸菌変異株を得た。次に、これらの変異株ライブラリーに上述の各種GFPを形質転換により導入した。コロニーの段階で蛍光にばらつきが生じることが判明し、リボソームを改変することにより、大腸菌の翻訳プロファイルに変化が起きることが確認された。さらに、蛍光強度によるスクリーニングを行い、野生型に匹敵するあるいは凌ぐ変異株を分離することに成功した。とくに平成24年度は、多様な遺伝子のモデルとして、AUG、GUG、UUGの三種異なる開始コドンをもつ緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を合成し、発現効率検証用のレポーター遺伝子として用いた。これとは別に、大腸菌とは異なる生物種のコドン特性に合わせたGFPを遺伝子合成により数種類合成した。

さらに、発現低下の見られたGFPを進化工学的に高発現型に変異させることにも成功した。詳細な解析の結果、進化の前では開始コドン周辺に二次構造を形成するために翻訳効率の低下していたものが、変異の導入により二次構造が崩壊し、翻訳効率が大幅に向上することを見出した。上記のような多様な変異GFPを用いて変異宿主のスクリーニングを行うこととした。宿主改変の手段の一つとしてランダムなゲノム変異を行った。本目的のために、大腸菌ゲノムにコードされる修復系の遺伝子をターゲットとして、これらの遺伝子をコンディショナルにサイレンシングさせる方法をとった。より具体的には、mutS遺伝子に対してアンチセンスRNAを設計した。本アンチセンスRNAはIPTGの誘導により発現し、発現状態の時の宿主のミスマッチ修復能が低下することで、ゲノム中にランダムな変異が誘起される。IPTGの濃度を様々に振り変異率の異なるライブラリーを作成し、IPTGを完全に除去することで安定な変異株ライブラリーとした。当該宿主ライブラリーに対して各種GFP発現ベクターを導入し、蛍光強度を元にスクリーニングしたが、明瞭に高発現する宿主は見出すことができなかった。原因としては発現向上のレベルが微弱であったことが考えられた。大腸菌宿主開発の研究において、翻訳効率の検証に用いるレポーター遺伝子を整備した。開始コドン変異体以外にも開始コドン近傍の二次構造の違いで翻訳活性の異なる変異体、コドン組成の異なる変異体など、緑色蛍光タンパク質等をベースに種々作成した。これらのレポーター遺伝子を模擬メタゲノムとして使用した。大腸菌変異宿主ライブラリーについては、翻訳開始因子についてランダム変異や異宿主由来のものを用いてたようなライブラリーを構築した。上記いずれについても、当初計画通りに順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。GFPを主体として様々なレポーター遺伝子を構築し、翻訳過程の素過程を詳細に解析できる系を整えつつある。実際に、開始コドン選択に加えて、開始コドンの近辺の二次構造が一塩基置換で大きく変わる変異体は、低発現型と高発現型とでは20倍以上の蛍光強度の違いを示した。一方、宿主の翻訳特性を多様化する手段としては、まず、翻訳開始因子の欠損株の創成を完了し、変異タンパク質のスクリーニング系を確立した。翻訳開始因子の遺伝子サイズが小さいため、既存のランダム変異法(Error-prone PCRやDNAシャッフリング)に工夫が必要であり、現在その最適化条件の検討を行なっているところである。ターゲットを定めた方法以外にも、ゲノム中にランダムな変異を導入し、有用な形質を示す変異株をスクリーニングした後に変異点を決定する方法もとっている。この方法では、変異株の分離後にゲノム解析が必要となってくることから躊躇する面もあったが、次世代シーケンサーの発展と外注分析などの低価格化なども実現していることから、本格的に開始した。今回整備したレポーター遺伝子を用いたスクリーニングでは寒天培地上で明瞭な形質を示す変異株の同定が困難であった。
ES細胞からの眼に類似した構造の誘導

試験管内で一個のES細胞から、レンズ様の形態をした細胞集団に色素上皮を含む上皮細胞集団が隣接して存在する構造物(培養眼)を誘導する条件を見いだした。色素上皮は特徴的な大きな色素顆粒を持つ6角形の細胞が密集しており形態的には生体の眼の網膜色素上皮と同一であった。細胞塊にはα-A crystallin、α-B crystalline、β-crystalline陽性細胞が検出され、レンズ細胞が誘導されていることを示している。細胞塊にはBrn3b(ガングリオン細胞)、syntaxin(アマクリン細胞)、synaptphysin(複数の網膜細胞)、vesicular GABAtransporter(複数の網膜細胞)、rhodopsin、recoverin、peripherin(いずれも光受容細胞)陽性の細胞が検出され、網膜を構成する細胞が誘導されていることを示している。crystallin陽性細胞と網膜細胞のマーカーを発現している細胞は完全に独立した細胞集団を形成しているわけではないが、同じマーカーを持つ細胞同士が集団を形成していることがわかった。このことは、培養眼がある程度網膜の層状構造を反映していると考えられる。さらに、synaptphysin陽性細胞やvesicular GABA transporter陽性細胞の存在はシナプスが形成され神経伝達が行われる可能性のある構造が出現していることを示唆している。網膜とレンズ双方の誘導に必要であることが明らかにさている転写調節因子Pax6の機能を失わせたES細胞からは培養眼が誘導されることはなかったことから、培養眼は生体の眼と同じくPax6に依存して形成されること、つまり眼に相当する器官(構造物)であることを示している。さらに、マウスの目への移植により培養眼を構成する細胞は生体内でも眼の組織へと分化することが確かめられた。ES細胞をPA6ストロマ細胞株と共培養することで形成される培養眼は、レンズ状の10層以上の細胞から形成される細胞塊の周囲に単層の色素上皮が接する細胞集団である。色素上皮は特徴的な大きな色素顆粒を持つ6角形の細胞が密集しており形態的には生体の眼の網膜色素上皮と同一で色素上皮のマーカーであるDctを発現していた。細胞塊にはα-A crystallin、α-B crystalline、β-crystalline陽性細胞が検出され、レンズ細胞の存在を示唆する。細胞塊にはBrn3b(ガングリオン細胞)、syntaxin(アマクリン細胞)、synaptphysin(複数の網膜細胞)、vesicular GABAtransporter(複数の網膜細胞)、rhodopsin、recoverin、peripherin(いずれも光受容細胞)陽性の細胞が検出され、網膜細胞の存在を示している。crystallin陽性細胞と網膜細胞のマーカーを発現している細胞は完全に混ざり合っているのではなく、同じマーカーを持つ細胞同士が集団を形成していることがわかった。このことは、培養眼はレンズと網膜が完全に分離していないという生体の眼と決定的に異なる点があるにしても、ある程度網膜の層状構造を反映していると考えられる。synaptphysin陽性細胞やvesicular GABAtransporter陽性細胞の存在はシナプスが形成され神経伝達が行われる可能性のある構造が出現していることを示唆している。眼のマスタージーン的な機能を果たしている、Pax6欠損変異マウスのホモ接合体は眼を欠損するが、Pax6欠損ES細胞からは培養眼が誘導されることはなかった。このことは、培養眼は生体の眼と同じくPax6に依存して形成されること、つまり眼に相当する器官(構造物)であることを示している。
わが国で発見されたTFG遺伝子異常による運動ニューロン病の海外学術調査と病態解明

本研究では、台湾、韓国でTFG遺伝子異常症の疫学調査を行った。台湾では兄妹例の診察を行い、国内例との臨床的相違点を明らかにした。韓国では、症例検討会を開催し、両国の症例は臨床的に同一であることを確認した。TFG遺伝子異常症を含む遺伝性ニューロパチーの共同研究のために、2016年9月に第1回Asia-Oceanic Inherited Neuropathy Consortium(AOINC)会議をマラヤ大学で開催し,第2回を2017年9月に京都市で開催した。AOINCには、韓国、台湾、中国、タイ、マレーシア、シンガポール、オーストラリア、ニュージーランド、日本の9カ国の研究者が参加している。当初我々が報告したHMSNPとは異なる臨床的にCharcot-Marie-Tooth病2型と考えられる家系が台湾から報告された。今年度は、台北市陽明大学のDr. Lee、Dr. Bing-Wen Soong (宋秉文), Dr. Yi-Chu Liao (廖翊筑)を台北市に訪れ、患者2人(兄と妹)の診察および私のプレゼンテーションを行った。兄には軽度の眼瞼下垂と舌の軽度萎縮・挺舌時のfasciculationが疑われた。凹足は軽度であった。妹は兄と異なり、明らかに下肢近位筋優位の筋力低下を認めた。脳神経系では兄と同様に舌の軽度萎縮・挺舌時のfasciculationが疑われた。腱反射は上肢でも検出され、下肢ではやや亢進傾向もあった。妹の臨床症状は、われわれが報告したMSN-Pとしても矛盾しない臨床所見であった。今年度の調査によりTFG変異による臨床症状の多様性を確認した。このことは、TFG異常症の今後の研究にきわめて有用であり、来年度以降のTFG異常症の研究に大きく貢献すると考える。文献的レビューも精力的に行い、イランにおいて新たなHMSNP家系が報告された。来年度は、イランの家系調査も計画したい。HMSNPとは異なる臨床的にCharcot-Marie-Tooth病2型と考えられる家系が台湾から報告された。今年度は、台北市陽明大学のDr. Lee、Dr. Bing-Wen Soong (宋秉文), Dr. Yi-Chu Liao (廖翊筑)と患者2人(兄と妹)の診察および私のプレゼンテーションを行った。H28年度は、ソウル市およびクアラルンプール市でTFG遺伝子異常症の調査を行った。アジア諸国でもTFG遺伝子異常症が発見され、その症状が多様であることが確認された。この2年間で、台湾、ソウル市およびクアラルンプール市でTFG遺伝子異常症の調査を行い、TFG遺伝子異常症の症状が多様であることが確認された。本研究では、台湾、韓国でTFG遺伝子異常症の国際疫学調査を行った。台湾では、兄妹例の診察を行い、国内例との臨床的相違点を明らかにした。イラン、ペルーからもTFG遺伝子異常症の報告があり調査を計画したが、今回は実現しなかった。TFG遺伝子異常症を含む遺伝性ニューロパチーを共同で研究するために、2016年9月に第1回Asia-Oceanic Inherited Neuropathy Consortium(AOINC)ミーティングをクアラランプールのマラヤ大学で開催した。さらに、第2回ミーティングを2017年9月22日に京都市内で開催した。AOINCには、韓国、台湾、中国、タイ、マレーシア、シンガポール、オーストラリア、ニュージーランド、日本の9カ国の遺伝性ニューロパチーに関する代表的な研究者参加している。この国際ミーティングでは、アジア・オセアニア地域での遺伝性ニューロパチー患者レジストリーの必要性と最低限のデータセットの討議を行った。さらに遺伝子診断の委託遺伝子解析センターの候補についても検討している。第3回AOINCミーティングを2018年11月にソウルで行い、本研究の内容について共通認識を深める予定である。TFG遺伝子異常症の病態解明のために、ショウジョウバエモデルや患者末梢血由来のiPS細胞から神経組織を作成し、その特性を明らかにしている。疾患バイオマーカーに関して、多チャンネル表面筋電図や血漿中微量蛋白分析を行う準備を行った。これまでの研究で、TFG異常症の臨床病系は、HMSNP、Charcot-Marie-Tooth病2型、遺伝性痙性対麻痺など多様であることが明らかとなった。最近、イランにおいて新たなHMSNP家系が報告された。この家系は日本人との直接的な血縁家系のない家系であり、来年度は、イランの家系調査も計画したい。

さらに、ブラジル、韓国、欧州などで報告されたTFG異常症の現地調査を計画している。本研究により、TFG異常症の臨床病態を明らかに治療法開発へ発展させたい。最近、イランからTFG異常症の複数の報告がある。またペルーからもTFG異常症の疑い例があり、その遺伝子解析を依頼されている。今年度は、イラン、ペルーでの調査を行う予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経内科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
癌の抗原提示関連分子イムノエディティングと免疫監視回避機構の解析と対処法の開発

【ヒト検体を用いた研究】【マウスモデルを用いた研究】腫瘍進展と共に腫瘍内制御性T細胞(Treg)が増加し、同時に腫瘍特異的T細胞移入療法の効果が低下した。T細胞共活性化分子GITRを刺激することにより腫瘍内Tregが減少し、T細胞療法が増強した(基盤的癌免疫研究会2007東京、CRI symposium 2007NY、日本癌学会2007横浜、日本免疫学会2007東京)。GITRを始めとする共活性化分子を刺激する方法が腫瘍の免疫監視エスケープ機序を克服する有望な技術となることが示唆された。157例の肺癌において、CD4^+T細胞とCD8^+T細胞の両者が浸潤する症例は良好な予後を示した。また、進行期肺癌の癌精巣抗原MAGE-A4発現は患者予後と負の相関を示し、本抗原を標的とした癌免疫療法開発の必要性が示唆された(Int J Oncol,2006)。ヒト骨肉腫細胞株由来cDNAライブラリーの骨肉腫患者血清によるスクリーニング(SEREX法)により、骨肉腫腫瘍抗原としてCLUAP1を同定した。CLUAP1は骨肉腫の他、肺癌、大腸癌、卵巣癌でも過剰発現していた(Int J Oncol,2007)。癌胎児性抗原CEAに対する抗体とT細胞レセプターのキメラ分子遺伝子を導入したT細胞を作成し、自家大腸癌に対する有効な抗腫瘍効果を示した(Cancer Sci,2006)。前年度の本研究において,食道癌患者検体の癌細胞HLA class I発現は癌組織CD8^+T細胞浸潤と相関し,癌組織CD8^+T細胞浸潤は良好な患者予後と相関すること,一方MICA発現およびNK細胞浸潤と患者予後は相関しないことを見出した。即ち,CD8^+T細胞が食道癌の免疫監視に重要であり,HLA class I発現低下は食道癌の免疫監視回避機序の一つであると考えられた。本年度は昨年度からの研究を継続し,癌の免疫エスケープに重要な分子をさらに見出すと共に,免疫監視エスケープ機構を克服する技術の開発を目指した。ヒトの重要な癌抗原のひとつである癌精巣抗原NY-ESO-1に対するT細胞免疫応答を検討し,CD4^+ T細胞へのNY-ESO-1抗原提示機構を解析した。日本人に多いMHC class IIの多形であるDRB1*0405,0901,1502といった多種類のMHC class II分子によって提示されるNY-ESO-1タンパク由来のプロミスカスな抗原エピトープペプチドを同定した(Cancer Sci.,2007)。我々は腫瘍抗原特異的なT細胞レセプター遺伝子導入マウス由来T細胞を用い,腫瘍のT細胞療法の実験系を確立している。この系を用い,腫瘍の成長と共に腫瘍内CD25^+Foxp3^+制御性T細胞(Treg)が増加し,同時にT細胞療法の効果が低下すること,さらにT細胞療法の際にT細胞共活性化分子GITRを刺激することにより腫瘍内Tregを減少させ,T細胞療法を増強することを見出した(基盤的癌免疫研究会2007東京,CRI symposium 2007 NY,日本癌学会2007横浜,日本免疫学会2007東京)。従って,GITRを始めとする共活性化分子を,抗体、遺伝子導入法等により刺激する方法が,Tregをはじめとする腫瘍の免疫監視エスケープ機序を克服する有望な技術となることが示唆された。
英語教育用動画・音声データベースの開発と運用

報告者の以前からの研究開発の延長として、英語教育への応用を目的としたビデオ映像と音声のデジタル化とデータベース化、およびそれを利用した教材の開発を行った。概略以下の手順で行った。1)データベースの基礎資料として、英語話者4名(米国人男女各2名)を起用してビデオ教材を撮影した。これはただ単に日常会話を中心にしたものだけではなく、文法、語法に関する知識を語用論的観点から実際の使用場面の例を通して無理なく理解させるものと、教材作成の材料としての再利用性の高い断片的表現を収録している。2)映像音声をデジタル化する高度な機能を持ったパーソナルコンピュータを導入し、作成したビデオ教材の動画と音声を同期させた状態でデジタル化してデータとして光磁気ディスクに記録した。デジタル化の規格にはQuick Timeを利用した。3)この動画データをデータベースとして利用した会話学習教材Quick Dialogその他を作成した。作成にはApple Macintoshで動作するHyper Cardを利用した。この教材は、ただ会話の表現と手順を練習するだけでなく、その背後にある一般的知識を探索的に学ぶことができるように留意してある。4)作成した動画・音声データのすべてと開発したQuick Dialogなどの教材を、報告者がこれまでに単独あるいは共同で開発してきた語学学習用CAI教材すべてとあわせてCD-ROMに収録した。このCD-ROM(Stack Network Project CD-ROM Vol.1)は300枚製版され、報告者が今後の実験用に保持する以外はすべて国内外の研究者に無償提供する。今後はQuick Dialogなどの教材利用する際学習者がどのような知的興味をもって探索を行なうか実験する。この実験では、特に学習者の探索の道筋と教授者側の用意した情報の体系との間の関係(ずれ)の有様を解明することを目的とする。その結果を元に、この種の語学学習用データベースにどのようなデータ構造と操作系を用意すべきか検討する予定である。
グリオキシル酸還元酵素のミトコンドリア局在化配列の同定と原発性高蓚酸尿症の探索

グリオキシル酸還元酵素(GRHPR)は原発性高蓚酸尿症性2型(PH2)の原因酵素であり、328個のアミノ酸からなる分子量約36kDaの蛋白である。これまでの共同研究でGRHPRは細胞質とミトコンドリアに局在していることを示したが、ミトコンドリア局在化シグナルは同定されていない。そのシグナルはC-terminalに存在する可能性があり、ベクターを作成し検討中である。一方、PH2のgenotypingを行い、新たなmutationを同定した。また、PH1の確定診断には肝生検が行われている。しかしながら、assayに必要な酵素が製造中止になり、その酵素を精製するとともに別の反応系より、その条件を決定し論文報告した。グリオキシル酸還元酵素(GRHPR)は原発性高蓚酸尿症性2型の原因酵素であり、328個のアミノ酸からなる分子量約36kDaの蛋白である。そのcDNAは3つのtranslationinitiation codonの候補がある。また、alterative splice variantがあり、28bpの核酸の欠損により、frameshiftをおこし、N-terminalから3番目にあたるtranslation initiation codonより前でstop codonを誘導する。この遺伝子産物は約27kDaになると予測される。これまでの共同研究で細胞質とミトコンドリアに局在していることがわかっているが、ミトコンドリア局在化シグナルは同定されていない。そこで、候補開始コドンを考慮したベクターを作成し、N-terminalを中心にそれらのベクターの細胞内局在を調べた。この結果から、C-terminalについての検討する必要性が生じた。一方、原発性高蓚酸尿症2型のgenotypingを行い、c.864_865delTGが日本人を含むアジアに高率に発生している遺伝子異常であることを見出し、この変異を調べることで遺伝子診断を効率よく行えることを報告した。また、このgenotypingにあたり、allele dropoutが生じることをいくつかのexonで確認したため、報告されているprimer setをupdateし、発表した。これまでの共同研究でGRHPRは細胞質とミトコンドリアに局在していることがわかっているが、ミトコンドリア局在化シグナルは同定されていない。その結果、C-terminalについての検討する必要性が生じ、ベクターを作成し検討中である。一方、原発性高蓚酸尿症2型のgenotypingを行い、新たなmutationを同定した。また、原発性高蓚酸尿症1型の確定診断には肝生検が行われている。しかしながら、assayに必要な酵素が製造中止になり、その酵素を精製するとともに別の反応系を作り、その条件を決定し論文報告した。グリオキシル酸還元酵素(GRHPR)は原発性高蓚酸尿症性2型の原因酵素であり、328個のアミノ酸からなる分子量約36kDaの蛋白で、サイトゾルとミトコンドリアに局在する。ミトコンドリア局在化シグナルの探索を行い、C-terminalにシグナルのある可能性が示唆され、今後さらなる検討が必要となった。一方、原発性高蓚酸尿症1型の診断を生検した肝臓のSGT活性を用いて行い、その反応系の有用性を確認した。これまで使用されていた酵素(発売中止)を用いずに、肝臓生検による原発性高蓚酸尿症1型の診断は確立できた。また、再発性蓚酸カルシウム結石症患者のGRHPR exon8のgenotypingを施行したが、明らかな遺伝子変異はなく、日本人の原発性高蓚酸尿症2型の遺伝子変異がみられた別のexon(昨年度新規に同定した)でのgenotypingを予定している。この解析の発展により、再発性蓚酸カルシウム結石症の遺伝子異常が明らかになる可能性がある。
子宮内膜間葉系幹細胞の活性化と再生による妊孕能獲得メカニズムの解明

ヒトは月経を有する数少ない生物であり、周期的な自然脱落膜化反応と月経が受容能獲得に重要なステップである。妊娠が成立しなかった際には黄体の消退に伴い血中のプロゲステロン濃度が急激に低下(progesterone withdrawal)することで子宮内膜機能層の剥奪(月経)が引き起こされる。我々は、子宮内膜異常に起因する不妊症の原因は、月経期の幹細胞の活性化不全に始まっており、適切に子宮内膜再生の刺激が惹起されないことが影響していると推測している。本研究では、子宮内膜の脱落膜化とProgesterone withdrawalがその後の子宮内膜再生能に及ぼす影響について解析した。当院で婦人科良性疾患に対して腹腔鏡下手術を施行した患者5名より同意を得て子宮内膜を採取した。In vitroでヒト子宮内膜間質細胞に脱落膜化刺激(cAMP+MPA)を8日間加え、その後に2日間のProgesterone withdrawalを行った。Control群(脱落膜化刺激なし)、Dicudualization群(脱落膜化刺激あり、Withdrawalなし)、Withdrawal群(脱落膜化刺激あり、Withdrawalあり)の3群間でコロニー形成能を比較したところ、Control群0.2±0.4、Decidualization群1.2±0.7、Withdrawal群1.2±0.6で有意差を認めた(p=0.03)。Withdrawalの有無にかかわらず、脱落膜化刺激を加えることでコロニー形成能は上昇しており、前周期に適切に子宮内膜脱落膜化が行われることが、次周期の子宮内膜再生能に影響することが示唆された。並行して以下の論文報告を行った。1レスベラトロールが子宮内膜間質細胞の脱落膜化能に及ぼす影響を解析し、CRABP2-RAR経路の抑制を介して脱落膜化反応を阻害することを明らかにした。2ビタミンDが妊娠中の免疫耐性と脱落膜化反応に及ぼす影響を解析し、ビタミンD低下群では血中Th1/Th2細胞比(≧10.3)高値を示す割合が多いこと、ビタミンDの添加で脱落膜化マーカー遺伝子(IGFBP1)の発現が増加することを明らかにした。臨床業務に追われ、当初予想していたよりも研究に費やす時間を確保できなかった。Control群(脱落膜化刺激なし)、Dicudualization群(脱落膜化刺激あり、Withdrawalなし)、Withdrawal群(脱落膜化刺激あり、Withdrawalあり)を継代し、再度脱落膜化刺激を加え、脱落膜化能、着床マーカー遺伝子発現といった再生能・胚受容能に関わる因子を解析する。子宮内膜菲薄化女性に対する新規治療法の開発を目的として、in vitroでControl子宮内膜間質細胞に脱落膜化子宮内膜を添加することで、コロニー形成能や細胞増殖能が改善するか検討する。【目的】排卵後6-10日目の着床期に、子宮内膜は脱落膜化と呼ばれる分化反応を起こし、妊孕性の高い子宮内膜組織を再構築している。この子宮内膜脱落膜化反応が適切に起こることが着床とその後の妊娠維持に肝要であるが、脱落膜化の詳細な制御メカニズムについては未だ分かっていない部分が多い。子宮内膜にも間葉系幹細胞が存在することが最近の研究で分かってきており、間葉系幹細胞の機能低下が脱落膜化不全・反復着床障害の原因になっている可能性がある。レスベラトロールはSirtuin (SIRT)1を活性化し、レチノイン酸シグナルを含む様々な分子経路を介し細胞老化や酸化ストレスを抑制する。また間葉系幹細胞の自己複製を促進することも報告されている。臨床においては卵巣予備能温存の目的で既に応用されているが、着床における子宮内膜脱落膜化への影響を解析した報告はない。そこで我々は、レスベラトロールが子宮内膜の老化や脱落膜化反応へ及ぼす影響を解析した。【方法】インフォームドコンセントを得た患者より子宮内膜を採取し、初期培養後、子宮内膜間質細胞を分離・増殖した。cAMPおよびプロゲステロンを添加し細胞をin vitroで脱落膜化させ、脱落膜化過程でレスベラトロールを添加し、非添加群とレチノイン酸シグナル関連遺伝子および脱落膜マーカー(PRL, IGFBP1)の発現を分子解析した。【研究成果】レスベラトロールの添加により子宮内膜間質細胞のSIRT1発現が亢進した。またレスベラトロール添加により、子宮内膜脱落膜化過程においてPPARβ/δの発現増加(細胞分化の誘導)とCRABP2-RARαシグナル(アポトーシスの誘導)の発現抑制を認め、2つのレチノイン酸シグナルを制御していた。しかし、脱落膜化マーカーであるPRL、IGFBP1の発現は著明に抑制された。臨床業務が忙しいこともあり、細胞培養実験が当初予定していたより進行できなかった。ヒト子宮内膜は生涯のうちに約400回もの増殖・分化・剥奪といった月経周期を繰り返す。排卵後に黄体より分泌されるプロゲステロンの上昇と子宮内膜局所のcAMP産生の上昇に伴い、子宮内膜は脱落膜化反応を起こす。脱落膜化子宮内膜間質細胞は、胚の子宮内膜への侵入の調節、免疫調節、血管新生など着床・その後の妊娠維持において重要な役割を有する。実際、妊娠とはsemiallograftである胚を受容する必要があり、脱落膜化間質細胞による免疫調節が果たす役割は大きい。ビタミンDには免疫を司る役割があり、近年ビタミンDが妊娠に及ぼす影響に注目されている。

今回我々は、ビタミンDが妊娠中の免疫耐性に及ぼす影響と、in vitroでの子宮内膜間質細胞の脱落膜化反応に及ぼす影響について解析した。当院リプロ外来に通院している不妊女性の大部分(87.3%)がビタミンDが低下していた。ビタミンD充足群と低下群で比較すると、低下群では血中のTh1/Th2細胞比(≧10.3)と高値を示す割合が有意に多かった(p = 0.046)。ビタミンD欠乏女性にビタミンDサプリメントを投与したところ、Th1細胞とTh1/Th2細胞比は有意に低下した(p = 0.016、0.023、)。In vitroで子宮内膜間質細胞に脱落膜化刺激(cAMP+P4)を加え、ビタミンDを添加したところ、ビタミンD受容体遺伝子の発現増加に伴い、脱落膜化マーカー遺伝子(IGFBP1)の発現を有意に増加させ、INF-γの分泌を減少させた。不妊女性においてはビタミンD欠乏は高頻度に認められ、妊娠前のビタミンD補充が、妊娠のために適切な免疫環境の確保や、脱落膜化反応を改善し、妊娠成立に寄与する可能性がある。臨床業務に追われ、当初予想していたよりも研究に費やす時間を確保できなかった。ヒトは月経を有する数少ない生物であり、周期的な自然脱落膜化反応と月経が受容能獲得に重要なステップである。妊娠が成立しなかった際には黄体の消退に伴い血中のプロゲステロン濃度が急激に低下(progesterone withdrawal)することで子宮内膜機能層の剥奪(月経)が引き起こされる。我々は、子宮内膜異常に起因する不妊症の原因は、月経期の幹細胞の活性化不全に始まっており、適切に子宮内膜再生の刺激が惹起されないことが影響していると推測している。本研究では、子宮内膜の脱落膜化とProgesterone withdrawalがその後の子宮内膜再生能に及ぼす影響について解析した。当院で婦人科良性疾患に対して腹腔鏡下手術を施行した患者5名より同意を得て子宮内膜を採取した。In vitroでヒト子宮内膜間質細胞に脱落膜化刺激(cAMP+MPA)を8日間加え、その後に2日間のProgesterone withdrawalを行った。Control群(脱落膜化刺激なし)、Dicudualization群(脱落膜化刺激あり、Withdrawalなし)、Withdrawal群(脱落膜化刺激あり、Withdrawalあり)の3群間でコロニー形成能を比較したところ、Control群0.2±0.4、Decidualization群1.2±0.7、Withdrawal群1.2±0.6で有意差を認めた(p=0.03)。Withdrawalの有無にかかわらず、脱落膜化刺激を加えることでコロニー形成能は上昇しており、前周期に適切に子宮内膜脱落膜化が行われることが、次周期の子宮内膜再生能に影響することが示唆された。並行して以下の論文報告を行った。1レスベラトロールが子宮内膜間質細胞の脱落膜化能に及ぼす影響を解析し、CRABP2-RAR経路の抑制を介して脱落膜化反応を阻害することを明らかにした。2ビタミンDが妊娠中の免疫耐性と脱落膜化反応に及ぼす影響を解析し、ビタミンD低下群では血中Th1/Th2細胞比(≧10.3)高値を示す割合が多いこと、ビタミンDの添加で脱落膜化
住宅利用を中心とした登録文化財の保全実態と観光資源化に関する研究

研究最終年度となる平成30年度は、次の3つの調査研究に取り組んだ。一つ目は、登録文化財と同等に価値があると推察できるものの登録されていない物件(未登録文化財住宅)について利用実態や登録文化財に対する意識の把握、観光資源化の可能性について考察を行った。登録文化財を有していない市町村では、自治体担当者に登録文化財に対する知識が少ないこと、建物の存在を知っていても制度活用に結びつける視点を持たない、歴史的建造物に対する価値認識の不足、継承上の課題を理由に消極的となるなどの課題が見られた。本研究対象地である高知県では専門家による働きかけにより登録へと至ったケースが多いことから、登録制度の活用に際して、継続的に地域に携わる専門家が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。二つ目は、住宅を中心とした歴史的建造物の観光資源化の検証を行った。町家等の歴史的建造物を観光拠点や交流施設として活用するケースが増加する一方で、歴史的建造物の修復・再生には一定の費用がかかることから活用が進まず老朽化が進行する建物も多く存在する。こうした建物に対しても、地域住民らによるワークショップ等により清掃や修繕を行い、試験的に様々な空間利用を行うことで、地域に必要とされる機能や適切な運用方法が検討でき、可能な範囲での再生を行う可能性を見出した。また、こうした過程を経ることにより、歴史的建造物が持つ特性や建築的特徴が徐々に明確化されることを明らかにした。三つ目に、登録文化財住宅の観光資源化に向けた提案として昨年度開発した町歩きアプリケーションの検証を行った。利用状況については更なる促進が必要であるが、今後、対象エリアの拡大等も検討されていることから、今後も引き続き観察・改善を行っていく予定である。平成27年度は、高知県東海岸沿いに位置する登録有形文化財建造物(以下、登録文化財)の概況を把握した上で、事例調査として奈半利町を対象に、目視調査・ヒアリング調査を行い、登録文化財の現在の利用状況を把握した。まず東海岸沿いのエリアにおける概況把握では、登録文化財リストを作成し位置を特定した上で現地確認を行い、今後の調査項目の精査を行った。次に現地・ヒアリング調査を行った奈半利町は、まちづくりの視点で登録文化財制度を活用し、町内の一定のエリア内に39件の登録文化財が集積していることで知られる地域である。町内の登録文化財には、住宅として利用されているものの他に、店舗として活用されているもの、空き家となっているもの、事情により取り壊されたものがあり、空き家に関しては所有者へのアプローチができない状況にあり管理が困難な状況にある。また、登録文化財の中には老朽化が著しいものも複数あり、管理状況の把握が急がれることから、更なる詳細な調査を行う予定である。また、当該地域では、登録文化財を活用したまちづくりを実践する住民団体「なはり浦の会」による活動が活発であり、登録文化財を活用したイベントの企画や町並みガイドを行っている。当団体は、地域住民のみならず、地域外の人もメンバーとして参加していること、また、若手から年配まで年齢層の幅が広く、東海岸沿いの住民団体との連携を行う上でも中心的な役割を担っている。以上から、今年度は詳細調査に向けた調査項目を精査し、奈半利町を事例として現況把握を行い、本研究を進める上での基礎的知見を得た。住民団体・県文化財課の協力を得て現地調査・資料収集を進めているところであり、おおむね順調に進展していると考えられる。特に、これまで散逸していた申請時の書類を整理しデータベース化する作業を実施中であり、これは研究資料としてのみならず、今後の登録文化財の維持管理を進めていくうえでも有用なデータとなるため、良好な協力を得られている。また、住民団体へのヒアリング調査、並びに使用状況調査については1地域のみにしか実施できていない状況であるが、上記のデータベースを完成した上で実施した方が効率できてあり、全体の計画として遅れていると判断する必要はないと考える。平成28年度は、高知県内における登録文化財の資料をデータベース化し本制度の運用傾向を把握するとともに、住宅として利用されている登録文化財(以下、登録文化財住宅)15箇所を訪問し、ヒアリング調査により利用実態を明らかにした。さらに、データベースをもとに観光資源化の可能性を検証するためのホームページ・携帯端末用アプリケーション・管理用データベースの作成にも着手した。登録文化財住宅の利用実態については、高知県東部を中心に調査承諾を得ることができた15件について調査を行った。聞き取り調査の結果、1住宅利用の場合、登録前後に使い方が変わった事例はなく、個人から自治体へ所有が移転した場合には公共的活用に向けた改修と用途転用に伴い登録が行われていることがわかった。2登録以降の改修状況は、ほとんどの物件で何らかの修繕を行っていた。登録制度において届け出が不要な規模や内容に留まっており、改修において制度を負担視する声はなかったが、費用的支援の必要性に課題が見られた。3地域活動等への活用状況については、定期的な地域イベントにおいて土間や座敷、客殿などを開放する事例が13件で確認でき、またこうした活用は登録以前から行っているケースが複数見られ、登録が直接的な活用の動機になるのではなく、むしろ地域へ活用されていたものが登録へ至ったということができる。また、内部を開放していないものについても、地域のランドマーク的存在であったり、地域一帯と連携してイメージ形成に資するものとなっていた。4建物の相続については未定との回答が7件あり数十年後の建物維持に課題が見られた。本研究結果の一部は、2016年度計測自動制御学会四国支部学術講演会にて発表を行った。

データベース化が完了し、当初予定していた東部地域の登録文化財住宅の利用実態が把握できた。今年度予定していた未登録の歴史的建造物の実態についての調査を残しているが、次年度予定していた観光資源化に向けた提案・実践が進んでいるため、概ね順調に進展していると判断できる。3年目となる平成29年度は、登録文化財住宅の観光資源化に向けた考察・提案として、登録文化財住宅等の特徴や魅力を来訪者へ伝えるためのアプリケーション開発を試みた。建築物や町並みの本質的な魅力は、細かな意匠や目に見えない歴史に現れるため、来訪者による目視やマップだけでは伝えることが難しい。そのため、町並みガイドの養成が全国的にも進められているが、個人旅行が主流となりつつある現在は、こうした個人旅行者がガイドを依頼することはあまり多くない。そこで、筆者らおよび既往研究の成果をもとに、個々の建築物の魅力を現地にて直接スマートフォンへ送信するアプリケーション開発を行うことに至った。建築物に関する情報作成については、高知県内の歴史的建造物に関する資料・知識を有する高知県ヘリテージマネージャーが担い、アプリケーション開発には本校専攻科機械・電気専攻の今井研究室と連携した産学連携により開発した。所有者の了解のもと、Bluetooth発信機・Beaconを歴史的建造物に設置し、スマートフォン等でBeaconを感知するとBluetoothによって情報が送られてくるアプリケーションを作成した。また、ホームページを作成し、ホームページ上でどこからでも見ることのできる情報と、現地でBeaconを介してのみ見ることのできる情報との2段階を作成することで、現地へ足を運んでもらうこと狙いとした。今年度は、協力体制とデータの蓄積量から、国の重要伝統的建造物群保存地区である室戸市吉良川を対象として、地区内20箇所に設置を行った。今後は、来訪者がどれぐらいアプリケーションを開きそこに滞在しているかといった利用情報の解析を行うとともに、登録文化財住宅への拡大を進めていくことで、登録有形文化財住宅の観光資源化方策を検討する。本研究の目的には、大きく3段階の目標があり、平成29年度は3段階目について取り組んできた。すなわち、「登録文化財制度の運用に対する実態解明を通して、住宅としての生活景観の維持とこれを生かした観光資源化に向けた考察・提案であるが、これについては当初、シンポジウム等の一過性のある検討方策を考えていたが、アプリケーションの開発によって実証的かつ継続可能な方策として検討することが可能となったことから、当初の目標以上の成果が得られると考えている。ただし、観光資源化を考察する上で重要な、利用状況の検証がまだ行われていないことから、概ね順調に進展している段階であると判断した。研究最終年度となる平成30年度は、次の3つの調査研究に取り組んだ。一つ目は、登録文化財と同等に価値があると推察できるものの登録されていない物件(未登録文化財住宅)について利用実態や登録文化財に対する意識の把握、観光資源化の可能性について考察を行った。
自然演繹の体系と古典論理の計算機構

研究実行計画にしたがって、下記のような結果を得た。自然演繹の新しい体系NDKの再定式化およびその2階論理への拡張。NDKの正規証明からNKの(自然な)証明への変換アルゴリズムの構成。NDKの計算機構を表現する項体系NDTRMの定義。NDKとNDTRMの相互写像などいくつかの詳細は今後の課題として残ったが、方法論は明確なので、実行に問題はないと予想される。これらの研究において、形式的体系と計算性の問題、計算機使用の援助などに関して、本学の辻井、中神、藤井、鷲原の各教授にも協力を依頼した。大学院生の笠さんは、NDKの最初の協力者であったが、さらにそのグラフィックな表現および論理的複雑度のスケールの研究を担当した。また、プログラミングにおいては学部生の協力も得た。研究費は、研究連絡および研究会出席などの旅費、知識・技術提供の謝金、文房具、ソフトウエアなどの消耗品などに使用した。設備備品としては書籍以外に、プリンタを購入した。通信費およびコピー代を大学の研究費内でまかなうことができたので、その分を手持ちのパソコンにつなぐプリンタにまわした。実験的な入力を即カラーで見ることができて、大変便利になった。科学基礎論学会、数理解析研究所短期共同研究集会、超準解析研究会、などで関連テーマの講演を行った。また、関連分野の談話会およびインフォーマルなセミナー講師として、R. Pollack, J-P. jouannaud, MaLi,小川重義の諸氏を招いた。
階層的アナログ回路LSI設計CADシステムの研究

集積回路製造技術の急速な進歩とともに、アナログーディジタル混在LSIや、アナログLSIの需要が増加している。しかしながら、従来のLSI設計用CADシステムは主にディジタル回路のみを対象としており、アナログ回路設計用CADとしては回路シミュレータが用いられる程度にすぎない。そのためアナログ回路の設計効率が低く、アナログ回路設計手法の確立とそのためのCADツールの研究開発が緊急の課題となっている。そこで本研究では、従来のディジタル回路用CADと同じベースの上で、アナログ回路LSI用CADシステムに関する研究を行った。特に重点をおいた点は、・階層設計の考えをいかに取り入れるか、・回路情報とレイアウト情報の対応をどのように取り扱うか、・回路パラメータの最適化をどのように自動化するか、・アナログ回路の設計データをどのように記述するか、である。以下に研究成果の概要を示す。1.アナログ回路自動合成システムの研究:アナログ回路の回路パラメータの最適化に非線形最適化手法を用い、数多くの回路パラメータを効率よく最適化する手法を提案した。この手法をオペアンプの自動設計に応用し、回路仕様からレイアウトを自動生成するシステムを試作した。2.階層的シンボリックレイアウトシステムの開発:回路情報とレイアウト情報を対応づけたデータ表現とそれを用いたレイアウト設計手法を提案した。この手法に基づき、階層的設計に対応した新しいコンパクション手法を用いるシンボリックレイアウトシステムを作成した。3.アナログ回路設計用記述言語:従来のディジタルーアナログLSI設計用記述言語の確立を考慮しながら、現在JIS標準化が進められているLSI設計用記述言語の標準化活動に参加して、記述言語の立場からもアナログ回路LSI設計用CADについての考察を行った。以上により、アナログLSI用CADの基本的な技術を確立した。本研究では,従来のディジタル用CADと同じベース上で,アナログ回路に特有の多数の回路パラメータを最適化しながら,階層的,規則的な手法でアナログ回路の設計を支援するディジタルーアナログ統合CADシステムの実現を目指している.本年度は,次のような研究を行なった.1.レイアウトより物理パラメータを抽出するシステムレイアウトから配線容量を抽出するプログラムを作成し,既に開発しているレイアウトシステムに結合して,配線容量を考慮した正確な回路解析を可能にした.2.境界要素法を用いたデバイスシミュレータの開発従来,差分法などで行なわれていたデバイスシミュレーションに境界要素法を適用し,特にアナログ回路で重要となる任意形状のシミュレーションへの応用を研究した.具体的に, 2次元の配線容量/抵抗シミュレータを試作し,本手法の有効性を確認した.3.非線形最適化手法を用いた演算増幅器の自動設計システムの試作回路構造を限定したCMOS2段構成演算増幅器を,与えられた種々の仕様を満たすように自動設計するシステムを試作した.設計を非線形最適化問題として定式化し,実際的な仕様を与えて設計を行なった.4.ディジタル用CADシステムHILDSのアナログへの拡張の検討既に実用化しているレイアウトシステムHILDSをアナログ回路が取り扱えるように拡張するための検討を行なった.5.アナログ回路記述法の基礎的な検討ディジタル/アナログ回路の高位レベルの記述法とそのセマンティクスの与え方について基礎的な検討を行なった.集積回路製造技術の急速な進歩とともに、アナログーディジタル混在LSIや、アナログLSIの需要が増加している。

特に重点をおいた点は・階層設計の考えをいかに取り入れるか、・回路情報とレイアウト情報の対応をどのように取り扱うか、・回路パラメータの最適化をどのように自動化するか、・アナログ回路の設計データをどのように記述するか、である。以下に研究成果の概要を示す。1.アナログ回路自動合成システムの研究:アナログ回路の回路パラメータの最適化に非線形最適化手法を用い、数多くの回路パラメータを効率よく最適化する手法を提案した。この手法をオペアンプの自動設計に応用し、回路仕様からレイアウトシステムを自動生成するシステムを試作した。2.階層的シンボリックレイアウトシステムの開発:回路情報とレイアウト情報を対応づけたデータ表現とそれを用いたレイアウト設計手法を提案した。この手法に基づき、階層的設計に対応した新しいコンパクション手法を用いるシンボリックレイアウトシステムを作成した。3.アナログ回路設計用記述言語:従来のディジタルーアナログLSI設計用記述言語の確立を考慮しながら、現在JIS標準化が進められているLSI設計用記述言語の標準化活動に参加して、記述言語の立場からもアナログ回路LSI設計用CADについての考察を行った。以上により、アナログLSI用CADの基本的な技術を確立した。
心材腐朽を考慮した緑化木の暴風に対する幹折れ抵抗性の評価

心材腐朽を有する不整な樹幹断面をもつ樹木の暴風による幹折れ挙動を定量的に評価する方法の確立を目的として研究を行った。平成18年度の研究実績は以下の通りである。1.緑化木樹種の強度データの集積台風0418による北海道大学構内の風倒木などを供試木として,28樹種の木材の成長・密度分布・強度特性を測定して基礎的データを収集した。2.不整断面の断面係数の数値計算手法の検討16本の内部腐朽を持つ広葉樹および針葉樹大径木の伐根を試験対象として,測定を行なった。対象樹幹の外部形状の計測は以下のようにして行なった。(1)かたどりゲージを用いて外周の形状を30cm区間ずつに分けて順次かたどり,それぞれの測定区間についてかたどった形状をデジタルカメラで撮影する。(2)外周上の測定区間(30cm)ごとに設定した標点間の距離を大型コンパスとスケールで測定する。(3)標点間の距離から各標点の座標を決定し,隣接する標点間に,対応するデジタルカメラの撮影画像を貼り付けて,外周形状を決定する。内部の木部形状(心材腐朽によって強度のなくなった部分を除く)は以下のようにして推定した。(1)樹幹のいくつかの方向からレジストグラフを用いて強度を有する木部の厚さを測定する。(2)測定した厚さの平均値を一律の木部厚と仮定して,推定した外周形状とあわせて木部断面を決定する。このようにして決定した木部断面について,前年度に開発した画像解析と数値計算法による断面係数評価法にしたがって,断面係数を算出し,別途撮影した伐根の断面形状の写真と比較してその精度を検討した。検討の結果,断面係数の推定値に対する実測値の比は平均で1.06であり,この方法によって比較的精度よく推定できることがわかった。以上の結果を総合して,樹木の幹折れ破壊に関する限界風速の評価方法を示すことができた。心材腐朽を有する樹幹断面の暴風による幹折れ挙動を定量的に評価する方法を検討し,緑化木管理に資することを目的として研究に着手した。平成17年度の研究実績は以下の通りである。1.樹種別の被害形態の考察台風0418による北海道大学構内の緑化木の被害調査を行った。被害の多かった樹種はニセアカシア,ポプラ,ヤマナラシ,シンジュ,ハルニレなどである。被害形態は被害木448本のうち,幹(大枝)折れが56%,根返りが42%,幹や枝の二股部からの割裂が3%であった。ポプラやハルニレの大径老木では例外なく心材腐朽のために樹幹下部が薄肉化しており,曲げ破壊というよりはシェル座屈のような破壊形態であった。根返りはニセアカシアで多かったが,北大構内の土壌条件が均一ではないので,樹種特性かどうかは不明。二股部からの割裂はカエデ属とナナカマドに限られており,樹形の樹種特性によるものと思われる。樹幹直径の割に樹高の低い樹種(イチョウやスズカケノキ)は被害が少なかった。2.被害木の腐朽菌類相の解明北海道大学構内での幹折れ被害木の腐朽率は33%であった。このうち胸高直径が110cm以上の高齢の樹木の腐朽率は86%と高かった。樹種別では高齢のハルニレとニセアカシアの腐朽率が高かった。腐朽菌の種については木片からDNAを抽出し,プライマーITS1fまたはITS1とITS4Bを用いてPCR増幅し、電気泳動でバンドが確認されたものについてシーケンスを行いBLAST検索により腐朽菌の種の推定を行った結果,ハルニレから9種,ヤマナラシから6種,ニセアカシアから3種,シンジュから1種の腐朽菌が確認された。菌類相は樹種間で異なり,腐朽による幹折れが多かったハルニレでの優先種はPolyporus squamosusであった。

このようにして決定した木部断面について,前年度に開発した画像解析と数値計算法による断面係数評価法にしたがって,断面係数を算出し,別途撮影した伐根の断面形状の写真と比較してその精度を検討した。検討の結果,断面係数の推定値に対する実測値の比は平均で1.06であり,この方法によって比較的精度よく推定できることがわかった。以上の結果を総合して,樹木の幹折れ破壊に関する限界風速の評価方法を示すことができた。