hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写因子の恒常活性化戦略による遺伝子ネットワークの解明

新規転写因子の機能解析の鍵は標的遺伝子群の網羅的同定であり、転写因子変異株のトランスクリプトーム解析が行われている。しかし転写因子の多くが活性化に上流からのシグナル伝達を必要とするため、活性化刺激を先験的に知ることができない新規転写因子では破壊株や単純な過剰発現株を用いた標的探索には限界がある。我々はこの問題を克服するために、転写因子のDNA結合ドメインをVP16転写活性化ドメインとキメラ化することで恒常活性化して標的遺伝子の発現を強制誘導する戦略を考案し、出芽酵母Zn2Cys6型転写因子をモデルにキメラ化とマイクロアレイによる発現解析の結果からこの戦略が上流活性化シグナルが不明の場合でも下流標的遺伝子の検索を可能にするものであることを実証してきた。本年度我々は典型的なZn2Cys6型転写因子のドメイン構造を持たないUME6、RDR1についてキメラ化と発現解析を試みた。その結果有糸分裂サイクルで作用するリプレッサーであるUME6についても標的遺伝子群の高発現が観察された。また、薬剤耐性に関与するリプレッサーであるRDR1についてはごく少数の標的遺伝子のみが知られていたが、キメラ化により今までに報告されていない標的遺伝子群を同定することができた。以上の結果から本戦略がリプレッサーに対しても有効であることが示され、他のZn2Cys6型転写因子へのキメラ化戦略の拡張が可能であることが示された。
黄斑部局所ERGによる糖尿病黄斑症の研究

前年度は黄斑部局所ERGを用いて網膜外層と内層疾患の反応様式を調べた。それによると黄斑部網膜外層の障害では黄斑部局所ERGのa波を含む全要素に強い障害を示すが一方網膜内層の障害では最初に律動様小波,ついでb波が低下し最後にa波が異常になることが判明した。今年度は糖尿病黄斑浮腫の黄斑部局所ERGを検討した。糖尿病黄斑浮腫の初期には律動様小波のみの減弱を示す場合もみられたが多くの症例ではa波を含む全要素に著しい減弱がみられ糖尿病黄斑浮腫の病態が網膜血管のbarrierの破壊による(inner retinal barrier)黄斑部網膜内層のみに浮腫が限局しておらず網膜外層にも浮腫が波及していることが暗示された。この外層障害は網膜色素上皮のbarrierの破壊の結果(outer retinal barrier)とも考えられた。a波にも異常が生じた糖尿病黄斑浮腫に対して光凝固や硝子体手術を施行したところ浮腫が減退し視力の向上をみた症例もあったが黄斑部局所ERGの回復はほとんどみられなかった。他の原因により生じた黄斑部浮腫に比べて糖尿病黄斑浮腫は電気反応から判定した場合重症度が高く治療によってもその回復は限定されることが判明した。糖尿病黄斑症は多くの場合網膜血管からの漏出による黄斑浮腫を合併する。そのため黄斑浮腫の電気生理学的特徴を知るため背景疾患のない単純な黄斑浮腫に関する研究から始めた。単純な黄斑浮腫は白内障手術後に生ずるのう腫様黄斑浮腫を対象としその健眼がコントロールとして評価出来る29眼の黄斑部局所ERGを検討した。29眼は3型に分類された。Type1はERGの律動様小波のみが減弱(10眼)、Type2は律動様小波とb波の減弱(9眼)、Type3は律動様小波、b波、α波に減弱がみられ(9眼)ERG各波の発生起源から考えるとType1と2は主にその病変は黄斑部内層に限局しているのに対しType3ではα波の起源である視細胞にもその病変が波及していることが示された。以上の結果から糖尿病という背景疾患を持たない場合の黄斑浮腫の電気生理学的特性が明らかとなりこの結果を参考にして糖尿病の黄斑浮腫の特性を解明するため126症例の糖尿病患者の黄斑部局所ERGを記録した。現在その結果を解析中である。糖尿病網膜症による失明原因の大きな要因の1つに黄斑症がある。我々が開発した黄斑部局所ERGはa波,b波,律動様小波(OP)の記録が可能であり、これらの分析により、黄斑部病態の層別診断が可能となる。糖尿病性黄斑症の中で頻度が多く、また、将来種々の治療が可能となりうる糖尿病性黄斑浮腫に関して黄斑部局所ERGを用いて、その病態生理を探索した。糖尿病性黄斑浮腫の黄斑部局所ERGを分析する前に、その病態生理が比較的単純な黄斑疾患の局所ERGを分析し、この結果を糖尿病性黄斑浮腫の解釈に役立たせようとした。網膜外層の浮腫である中心性漿液性脈絡網膜症では視力が良好な時期でも黄斑部局所ERGのa波,b波,OPはすべて強い減弱を示した。網膜内層疾患ではX染色体先天網膜分離症に関しての研究を行った。本症の黄斑部局所ERGでは、視細胞起源のa波は良好に記録され網膜内層起源のb波,OPに全例強い異常がみられた。糖尿病性黄斑浮腫と類似した形態的異常を示すと考えられる、白内障術後に生ずる類のう胞様黄斑浮腫では初期にはOP,b波、晩期にはa波に異常が波及した。これらの結果より網膜内層の浮腫では主にOP,b波の異常が生じ、病変が視細胞に及ぶとa波にも異常が生ずるものと考えられた。糖尿病性黄斑浮腫の極めて早期にはOPのみの異常がみられたが多くの症例ではa波にも異常がみられ、糖尿病性黄斑浮腫では内層のみならず外層にも異常が波及しているものと考えられた。
理論と観測の連携による中性子星構造論の新展開

誕生直後の熱い中性子星、および冷却が進んだ冷たい中性子星について、その半径・質量・温度分布・密度分布・音速分布などのバルクな性質を、ハドロン-クォーククロスオーバーの観点から詳細に検討した。特に、原子核密度以下から原子核密度の10倍に至る広い領域で有効な、現象論的状態方程式"CRover"を構築し、2倍の太陽質量以上の中性子星が説明可能であること、半径が12.5km付近に集中することを示した。有限温度のCRoverを用い、中性子星内部の強相関クォーク物質が中心温度を下げることを示した。熱い中性子星がニュートリノ放出する過程で解放される重力エネルギーや回転数増加についての定量的評価も行った。フェルミ多体系の超流動現象の非摂動的取扱いについて、汎関数繰り込み群を用いた弱結合から中間結合領域に渡る有限温度超流動相転移の一般的解析を2成分フェルミ系について実行し、弱結合でのBCS極限およびゴルコフ補正、中間結合領域でのフェルミオン自己エネルギーの重要性とその臨界温度と化学ポテンシャルへの効果を評価した。中性子星の状態方程式に関しては、ハドロンークォーククロスオーバー描像に基づいて、カラー超伝導相転移が状態方程式に与える影響を評価し、中性子星の最大質量を0.1太陽質量程度以下だけ下げる効果にとどまる事を示した。また、ハドロンークォーククロスオーバーを現象論的に構築する上での不定性についての詳細な解析を行い、異なるクロスオーバー状態方程式でも中性子星の最大質量が上昇する傾向が定性的には変わらないことを示した。また、有限温度のクロスオーバー状態方程式を構築し、誕生直後の中性子星の最大質量と半径に関する解析を行った。(1)熱い中性子星の状態方程式:超新星爆発直後の中性子星は、数十MeVの温度を持ち、その後、数十秒を経て、熱い中性子星は早い冷却と収縮を経て冷たい中性子星に移行する。今年度は、この一連の過程の始点となる誕生直後の熱い中性子星を、ハドロンークォーククロスオーバーの観点から記述した。ハドロン側では、有効核力を用いた有限温度のHartree-Fock計算を、クォーク側では有限温度でのNJL模型に基づく状態方程式を採用し、ヘルムホルツの自由エネルギーによる接続を行った。通常原子核密度以下の低密度領域では、有限温度のクラスト状態方程式を用いた。これにより、粒子あたりのエントロピー一定の条件のもとでの新しい有限温度状態方程式が完成した。この状態方程式は、温度ゼロでは、太陽質量の2倍の中性子星を再現できるだけでなく、中性子星の熱的進化の基礎を与えることになる。本年度1年間をかけて、連携研究者の高塚龍之氏、大学院生の益田晃太氏、および初田で行ってきたこの研究の内容について投稿論文を準備中である。(2)強磁場中でのハドロン:重イオン衝突実験などで現れると考えられている強磁場が、QCDの真空構造やハドロン構造に与える影響についての理論的研究を進めた。特に、ハドロン構造への影響を理論的に扱うために、強磁場中でのQCD和則を定式化し、擬スカラー量子数を持つηcとベクトル量子数を持つJ/Ψの縦偏極成分が、磁場の効果で混合することを見出した。この結果、それぞれのスペクトルに質量変化が誘導され、eB0.1 [GeV**2]の典型的な磁場領域で、ηc (J/Ψ)が数十MeV軽く(重く)なることを明らかにした。この研究は、本科研費で研究支援員として雇用している服部恒一氏が中心となり今年度に行った共同研究で、その成果は、Phys. Rev. Lett.誌およびPhys. Rev. D誌に出版された。誕生直後の熱い中性子星および、冷却が進んだ冷たい中性子星に関して、その半径、質量、温度分布、密度分布、音速分布などのバルクな性質を、研究代表者の初田と連携研究者の高塚龍之氏、および大学院生の益田晃太氏が提唱してきたハドロンークォーククロスオーバーの観点から詳細に検討した。まず原子核密度以下から原子核密度の10倍に達する範囲で有効な現象論的状態方程式"CRover"を構築し、それに基づいて、2倍の太陽質量以上の冷たい中性子星が、数倍の原子核密度付近での、急激な状態方程式の硬化により説明可能であること、中性子星の半径は12.5km前後の極めて狭い領域に集中すること、などを明らかにした。さらに、このような重い中性子星の中心密度は原子核密度の4倍程度に抑えられ、一般に状態方程式の軟化を促進するハイペロンがほとんど現れない状況にあることも示した。また、クォーク相でのカラー超伝導の効果は、状態方程式の軟化をもたらし、太陽質量の0.2倍程度の減少をもたらすことを示した。有限温度でのCRoverを用いて、誕生直後の熱い中性子星の内部温度分布を計算し、等エントロピー条件のもとでは、中性子星内部に現れる強相関クォーク物質のために、中心温度が減少するということを明らかにした。また、熱い中性子星がニュートリノ放出で冷却する過程で解放される重力エネルギーや回転数増加を定量的に評価した。さらに、強電場や強磁場中のハドロンの性質変化については、昨年度に引き続き、本科研費の研究支援員である服部恒一氏が中心となり、場の量子論に基づく一般論を展開するとともに、中間子やプラズマ中のクォークに対する影響を解析した。

特に、原子核密度以下から原子核密度の10倍に至る広い領域で有効な、現象論的状態方程式"CRover"を構築し、2倍の太陽質量以上の中性子星が説明可能であること、半径が12.5km付近に集中することを示した。有限温度のCRoverを用い、中性子星内部の強相関クォーク物質が中心温度を下げることを示した。熱い中性子星がニュートリノ放出する過程で解放される重力エネルギーや回転数増加についての定量的評価も行った。中性子星構造論や、強磁場下でのQCDについて、理論的研究を大きく進めることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。ハドロン物理学中性子星の観測データに基づく研究について、今後実験家との連携を密にして進めたい。また、今年度大きく進展した熱い中性子星の状態方程式を、超新星爆発直後の中性子星のシミュレーションに実装すべく、その分野の専門家と共同研究を開始したい。中性子星構造論に着いては、現象論的クロスオーバー描像の範囲ではあるが、さまざまな解析(カラー超伝導、有限温度)などを順調にすすめた。汎関数繰り込み群による超流動転移については、現実的な中性子物質への適用にはまだ一歩であるが、それに繋がる理論的解析を順調にすすめることができた。H26年度に予定していた海外の研究協力者の招聘が、先方の都合によりH27年度にずれ込んだ。H26年度以降は、(i)現象論的クロスオーバー模型をより微視的な理論で置き換えるための理論研究, (ii)中性子物質に関する超流動転移を低密度領域で具体的にすすめる、とともに、本科研費で雇用した研究員と共同で、中性子星やマグネター表面での磁場に関する理論解析を展開する。海外の研究協力者招聘および、研究支援員の海外派遣に使用する。H25年度に雇用を予定していた研究支援員の着任が遅れたために、人件費の一部を次年度に繰り越すことにした。本科研費の研究計画、特に強磁場の物理に高い実績をもち国際経験も豊かな研究支援員を雇用することができたので、この支援員の海外での情報収集をより積極的に推進するための渡航費用に使用する。
最適な基底選択による高レイノルズ数流れの高速予測手法の開発

大規模流体力学シミュレーションに基づくデータ同化を工学分野における主要目的である設計開発で利用できるようにするためには,流れ場の特徴を捉えた次元縮約モデルによる解析の高速化が必須である.本研究では次元縮約モデルの導出手法としてスパースモデリングに注目し,実用的な高レイノルズ数流れを対象とした高速なデータ駆動型シミュレーション手法の構築を目指している.流体現象の次元縮約モデルとしては,非定常な流れ場から得られる空間基底を固有直交分解(POD)や動的モード分解(DMD)によって得て,基底の重ね合わせによって流れ場を表現する手法がよく知られているが,流体現象特有のエネルギースペクトルから,高レイノルズ数の流れを表現するには非常に多くの基底が必要となり,次元縮約モデルの有効性が薄れてしまう.また,次元縮約モデルによる予測という観点からは,予測される変数(例えば,POD係数)に周期性がある場合には再現された流れ場自体の精度も良好であるが,高レイノルズ数流れで現れる複雑なPOD係数変化の正確な予測は難しく,従って,流れ場の予測精度も悪い.この問題は考慮する基底の数をかなり増やしても解決できないため,基底に基づく次元縮約モデルの実用上な大きな課題と考えられる.本年度は上記の問題を回避するために,流体計算領域を分割し,分割された領域内の流れの複雑さに応じて,次元縮約モデルを適用するか否かを判断するハイブリッド手法を検討した.比較的単純な流れ場において適用し,レイノルズ数の変化に応じてオリジナルモデルと次元縮約モデルを切り替えることが可能であることを確認した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。データ同化法は,数値シミュレーションの不確定要因(モデル誤差,初期・境界条件)を観測値により修正する方法であり,気象など自然現象のシミュレーションに有効である.このようなデータ同化のアプローチは流体工学分野においても有効であると考えられるが,工学分野における主要目的である設計開発で利用できるようにするため高速化が必須である.本研究ではデータ同化の高速化の手段として,スパースモデリングを利用した次元縮約モデルに注目し.実用的な高レイノルズ数流れを対象とした高速なデータ駆動型シミュレーション手法の構築を目指す.本研究の課題であるデータ同化の高速化をフルモデルから導出した次元縮約モデルにより実現する.課題となるのは次元縮約モデルの生成方法であり,特に空間基底の選び方に関して固有直交分解と動的モード分解の比較を行った.非定常流れ場を表現するための時間係数の発展式にはサロゲートモデルを用いた方法を検討し,放射基底関数(RBF)を用いたコードを開発した.この方法ではガレルキン射影による次元縮約モデルの導出とは異なり,空間基底の直交性を必要としない.次元縮約モデルにおいては,流体現象特有の状態遷移を表現できるか否かが検討すべき課題であるが,まずは球の抗力急減に関連する流れ場の遷移を検討することとした.そのために大規模数値流体解析を行い,抗力急減の起こる流れ場を生成した.この流れ場を用いて,固有直交分解および動的モード分解から得られる空間基底の初期検討を行った.固有直交分解,動的モード分解等の次元縮約モデルの基底生成のための代表的手法に関して,解析コードの整備と単純な流れ場における検証計算を行った.また,層流・乱流遷移を伴うような流れ場への次元縮約モデルの適用可能性を検討するために,解析対象となる流れ場を大規模数値流体解析によって準備することができた.大規模流体力学シミュレーションに基づくデータ同化を工学分野における主要目的である設計開発で利用できるようにするためには,流れ場の特徴を捉えた次元縮約モデルによる解析の高速化が必須である.本研究では次元縮約モデルの導出手法としてスパースモデリングに注目し,実用的な高レイノルズ数流れを対象とした高速なデータ駆動型シミュレーション手法の構築を目指している.流体現象の次元縮約モデルとしては,非定常な流れ場から得られる空間基底を固有直交分解(POD)や動的モード分解(DMD)によって得て,基底の重ね合わせによって流れ場を表現する手法がよく知られているが,流体現象特有のエネルギースペクトルから,高レイノルズ数の流れを表現するには非常に多くの基底が必要となり,次元縮約モデルの有効性が薄れてしまう.また,次元縮約モデルによる予測という観点からは,予測される変数(例えば,POD係数)に周期性がある場合には再現された流れ場自体の精度も良好であるが,高レイノルズ数流れで現れる複雑なPOD係数変化の正確な予測は難しく,従って,流れ場の予測精度も悪い.この問題は考慮する基底の数をかなり増やしても解決できないため,基底に基づく次元縮約モデルの実用上な大きな課題と考えられる.本年度は上記の問題を回避するために,流体計算領域を分割し,分割された領域内の流れの複雑さに応じて,次元縮約モデルを適用するか否かを判断するハイブリッド手法を検討した.比較的単純な流れ場において適用し,レイノルズ数の変化に応じてオリジナルモデルと次元縮約モデルを切り替えることが可能であることを確認した.次元縮約モデルによって流体現象特有の状態遷移を表現することができるかを集中的に検討する.また,加えて,共同研究を通した実課題への適用も検討する.29年度が最終年度であるため、記入しない。
エネルギー産業における競争的市場の形成に関する研究

「エネルギー産業における競争的市場の形成に関する研究」というテーマのもとで、以下のような研究を進めてきた。(1)イギリス石油産業の企業間関係の調査。民営化された企業が関与する合併事件に注目し、政府が保護主義的な観点から競争促進とは矛盾する判断を下した点を批判した。(2)イギリス電力産業におけるリストラクチャリングの考察。国有企業による独占的市場から民間企業を基礎にした競争的市場へ移行する画期的な転換を実現した事例を詳細に検討した。(3)イギリス石炭産業の民営化過程の分析。実際には、石炭労組からの激しい抵抗のために円滑な株式売却が難航している局面を明らかにした。(4)イギリス水道事業の民営化後におけるM&A状況の把握。フランス系企業によるイギリス企業の株式取得に焦点をあて、公益事業において競争を導入した時に生じる問題点を指摘した。(5)日本のガス・電力事業の改革をめぐる議論の整理。近年、規制緩和によってガス・電力事業への競争導入が模索されており、イギリスの経験から日本が今後、とるべき政策を検討した。サッチャー政権時代から継続されている競争促進への信頼を基盤に改革を推進しているイギリスのエネルギー産業は日本での改革を考える上で多くの判断材料を提供している。成果報告書では電力産業と水道事業に的を紋り、自然独占型産業が競争的市場に移行する場合に表面化する重要な論点をまとめている。簡単に列挙すると、以下の通りである。(1)既存企業に対して企業分割措置を適用し、競争を有効に機能させることができる。(2)電力プール・システムを利用すれば、発電部門への競争導入が容易になる。(3)配電事業と供給事業を区別し、直接供給を狙いとする参入者を認める措置が必要である。(4)競争的市場への移行に伴い、外資系企業が進出してくる可能性が出てくるのは当然である。(5)複数の企業による供給体制のもとで競争を調整するルール策定が早急に求められる。いずれの国もまだ、模索状態が続いており、現段階で結論を導くことはできないが、プライスキャップに基づく価格規制、長期的視点からの設備投資、ネットワークへの自由なアクセス、安定的供給の確保、小口利用者の便益増大等が今後、競争促進の観点から議論される必要がある。平成3年度は主としてイギリスのエネルギ-産業を考察の対象とし、次の2つの研究に取り組んできた。一つは石油産業での民営化企業をめぐるM&Aであり、もう一つは電力産業でのリストラクチャリングを通した競争促進である。第1に、本来、市場において競争が機能する石油産業で、イギリス政府が極めて保護主義的な判断を示した事例を詳細に調査した。政府は1988年のBP/Britoilケ-スにおいて、国内の民営化企業同士の合併を容認した。更に、KIO/BPケ-スでは、政府は民営化企業に対する外資系企業の株式取得を制限する勧告を行った。民営化政策は国有企業の株式を売却し、政府の関与を排除することや、民間企業を市場機構の中での競争に晒し、効率性インセンティヴを付与することを目的としていた。しかし、政府が実際に石油産業において採用した措置はそのような目的とは矛盾している。

本研究では、石油産業のM&A事件を題材にイギリス独禁政策の運用や民営化政策の一環として考案された「黄金株」(ゴ-ルデンシェア)を批判的に検討した。第2に、従来、自然独占であると考えられてきた電力産業で、競争を促進するために採用されたリストラクチャリングを分析した。政府は1988年に民営化白書を公表し、イングランド・ウェ-ルズにおける電力事業にリストラクチャリングを適用する構想を固めた。1983年エネルギ-法によって新規参入は制度的に可能となったが、実際には独占的な国有企業であるCEGBの優位性により参入者は現われなかった。その後、1989年電力法に基づき、1990年3月31日にCEGBは分離・分割された。発電部門における法的独占は撤廃され、新規参入は自由化された。現在、送電会社により運営されるプ-ルシステムが電力取引の調整を果たしている。また、供給部門では段階的に競争促進が進められ、1998年以降に完全な自由化が実現される予定である。本研究では、イギリス電力産業の考察を日米のエネルギ-産業における規制緩和問題を考慮する基盤としている。平成4年度はエネルギー産業における競争的市場の形成を考察するために主としてイギリスの電力、ガス、石炭産業についての研究を進めた。これらの産業では国有企業から民間企業への転換、既存企業の分離・分割、新規参入者の出現等が大きなテーマとなっている。第1に、電力産業では民営化の実施とあわせて、市場構造の大幅な改革が推進されており、発電部門と供給部門の競争促進が実際にどの程度機能しているのかを把握した。第2に、ガス産業では民営化に伴い市場構造を改変する措置は取られなかったが、その後、企業分割措置を導入することによって独占的市場を競争的な状態に移行させる見解が出されたので、その経緯を調査した。第3に、石炭産業では電力産業民営化の影響を被り、株式売却が準備されているが、実際には労働組合からの激しい抵抗を受け、民営化が遅滞している点を検討した。電力とガスに関してはネットワーク型の公益事業であり、競争は部分的・漸次的にしか促進できない。重要なポイントは以下の5点である。第1に、従来、垂直的に統合されてきた独占的な企業を分割する可能性を探る点である。第2に、新規参入者を一定期間に限り、保護する措置を考案しなければならない点である。第3に、競争的な市場への移行後に、供給義務の所在を明確にし、消費者に対する供給責任が維持されねばならない点である。第4に、既存企業と新規参入者の競争を監視し、プライス・キャップ型の価格規制を実施する独立的な規制機関の設立が求められる点である。第5に、EC統合が進行するなかで、外資の進出をどのような形で認めていくのかという点である。これらの点について現状がなお流動的であるので、引き続き来年度も実際の産業動向を正確に分析しながら経済政策の観点から適切な解決策を見いだしていく。「エネルギー産業における競争的市場の形成に関する研究」というテーマのもとで平成5年度は主として以下のような研究を行った。第1に、日本における電力・ガス事業の改革についての動向の把握。第2に、イギリスにおける公益事業の民営化・規制緩和導入後に発生している問題点の指摘。
ウェーブレット解析を用いたフライス加工のモニタリング

申請の研究では,フライス盤が発生する切削音,モータ音等の各種の音をウェーブレット解析して,それぞれの音のパターンの特徴をパターンマッチングの手法を用いて分類し,これらの音が混在する場合にもそれらを分離することが可能となる方法を検討した.特に切削工具に磨耗やチッピングが発生する場合の特性を求め,これを検知することを目指した.計算機を用いたシミュレーションでは,フライス盤から発生する音が,主軸および主軸頭から発生すると考えて,音の発生システムを(コンピュータ上に)設定し,発生する信号のウェーブレットによる表現を求めた.その結果,いくつかの周波数成分を持った信号が連続的に発生する場合と切削によって断続的に発生する場合についてのウェーブレット解析によるパターンを求めることができ,それをパターンマッチングの手法を用いて分離することができた.実際のフライス加工における実験では,まず,フライス盤から発生する各種の音のウェーブレットによる表現を求めるために,一つ一つの音源から発生する音をそれぞれマイクロホンによって測定し,ウェーブレット解析によってそのパターンを求めた.次に,シミュレーションに用いた方法を実際にフライス盤から発生している音に適用して,音の種類に応じてそれを分離できることを確認した.最後に,工具に発生する異常を検知るするために,上記の方法を用いて工具から発生した音に注目し,正常な場合と異常が発生した場合との比較を行い,パターンマッチングの手法を用いて異常状態を検知することができた.申請の研究では,フライス盤が発生する切削音,モータ音等の各種の音をウェーブレット解析して,それぞれの音のパターンの特徴をパターンマッチングの手法を用いて分類し,これらの音が混在する場合にもそれらを分離することが可能となる方法を検討した.特に切削工具に磨耗やチッピングが発生する場合の特性を求め,これを検知することを目指した.計算機を用いたシミュレーションでは,フライス盤から発生する音が,主軸および主軸頭から発生すると考えて,音の発生システムを(コンピュータ上に)設定し,発生する信号のウェーブレットによる表現を求めた.その結果,いくつかの周波数成分を持った信号が連続的に発生する場合と切削によって断続的に発生する場合についてのウェーブレット解析によるパターンを求めることができ,それをパターンマッチングの手法を用いて分離することができた.実際のフライス加工における実験では,まず,フライス盤から発生する各種の音のウェーブレットによる表現を求めるために,一つ一つの音源から発生する音をそれぞれマイクロホンによって測定し,ウェーブレット解析によってそのパターンを求めた.次に,シミュレーションに用いた方法を実際にフライス盤から発生している音に適用して,音の種類に応じてそれを分離できることを確認した.最後に,工具に発生する異常を検知るするために,上記の方法を用いて工具から発生した音に注目し,正常な場合と異常が発生した場合との比較を行い,パターンマッチングの手法を用いて異常状態を検知することができた.
健康情報収集・利用に際しての倫理問題に関する研究

種々の疫学研究のために個人の健康情報を収集・利用する機械が増加している。本研究は、健康情報を提供する側とそれを利用する側との意識調査を中心として、個人情報保護との関係でその倫理問題を検討することを目的として実施した。第1年度は健康情報を提供する人々の意識を知るため、共通調査票を開発して、一般住民、事業所従業員、学生などを対象として調査を行った。その結果、一般的な個人健康情報については家族の健康歴や月経・妊娠歴などを除き、回答の内容に影響したり、拒否につながるような抵抗はないことが分かった。採取した血液の目的外利用については、肯定的回答が7080%を占めたが、無断利用可としたものは20%程度であり、女は男より、若年者は高年者より厳しい態度を示した。第2年度は健康情報を収集・利用する人々の意識を知るため、疫学研究者、市町村保健婦、産業医及び産業看護職について調査を行った。その結果、個人情報の保護については、ほぼ現在の国際的倫理基準に沿った回答が得られた。しかし、小規模事業所では保健医療職以外の人が個人情報を知る機会が多いため、問題があることが推定された。また、現在の労働安全衛生法に基づく健康診断実施方法の抜本的変更を求める声が、若い世代でやや強かった。第3年度は予防医学の倫理に関する研究の動向を知るため、最近の関係文献の収集を行った。個人情報保護のシステムが整備されている欧米諸国で、疫学研究が阻害されていることを訴える論文が多く、研究成果還元のメリットを強調して民衆の疫学研究に対する理解と協力を得る必要があるとの論調が顕著であった。各研究者がこれまでに行ってきた研究についての情報を交換しつつ今後の研究計画を検討した結果、本年度はまず健康情報を提供する側の意識調査をいくつかの性格の異なる集団で行うこととした。そのための共通調査票を作成し、各研究分担者が関係している5つの集団(A:都内O女子大学、B:都内S大医学生、C:K企業従業員ほとんどが神奈川、栃木、福岡の各県に居住、D:山梨県Y村住民、E:都内某人間ドック受診者)について調査を依頼した。調査方法は学生は講義終了後に口頭で依頼して調査票(無記名)を配布し、その場で記入させてただちに回収、その他の集団は依頼文と共に配布して自宅で記入後健康診断時に回収した。有効回答数はA:314、B:192、C:796、D:1017、E:1010であった。主な成績は次の通りである。(1)本籍地、出生地、結婚歴などを答えることに対する心理的抵抗は10%以下で比較的小さかった。(2)職業歴、家族の健康状態、女性の月経歴・妊娠分娩歴などは心理的抵抗がやや高かった。(3)罹患したと仮定した場合、病名を告げにくいものとして、エイズ(HIV陽性を含む)、性病、精神疾患の3つが群を抜いて高かった。(4)健診時に採取した血液の目的外使用について、無断利用可とする者の割合はA11%、B17%、C16%、D24%、E20%で、「説明されていれば可」とするものを含めると7080%が肯定的であり、絶対不可とする者の割合はA2%、B3%、C4%、D10%、E5%であった。女より男、若年者より高年者に肯定的意見が多かった。また、医療情報の電算処理が普及したことによるプライバシー保護の問題について、病院内における情報管理規定の検討を行った。本年度は主として健康情報を利用する立場にある3群の保健医療専門職種を対象として、情報保護の現状や情報利用に際しての倫理面の配慮について調査を行った。1.日本疫学会会員

約1,000人に自記式質問票を送付し、412人から回答を得た。コホート研究実施に際しての一般的な生活習慣の調査に際してのインフォームド・コンセントについての質問に対しては、「調査票に依頼文を書き、本人の氏名を記入してもらうことでよい。」がもっとも多かった。健診時に余分に採血して検査を行う場合のインフォームド・コンセントについては、エイズ、梅毒、DNA、特別な研究目的の肝機能検査を行う場合は「各人に検査内容を示して同意を得る」、通常の肝機能検査の場合は「概要を説明して同意を得る」がもっとも多かった。2.地域社会振興財団主催の研修会を受講した市町村保健婦及びその同僚約700人に自記式質問票を送付し、536人から回答を得た。老人保健法による基本健康診査結果の入力は「保健婦以外の正職員によるのが望ましい」とする者かがもっとも多く、健診結果の主治医、訪問看護ステーションの看護婦、ケースワーカー等への公開については、「本人の了解を得てから」とする者がいずれも70%前後あった。3.日本産業衛生学会産業医部会及び産業看護部会の会員約1,000人に自記式質問票を送付し、549人から回答を得た。各事業所における定期健診の個人結果を知り得るのは保健医療職のみ、という事業場は全体の24%であったが、専属産業医のいる大事業場では39%であった。職場定期健診結果の事業者への通知が事業者の安全健康配慮義務とのからみで問題になっているが、健診実施方法の抜本的変更を求める声が若い世代で10数%あった。本年度は主として予防医学の倫理に関する国内・国外の研究動向を展望するため、文献の収集とその内容検討を行った。国内文献については、1987年から1997年前半までの医学中央雑誌データベースを利用して、(公衆衛生、予防医学、疫学、保健、健康、産業保健、学校保健など)と(倫理、人権、告知、バイオエシックス、プライバシー、インフォームド・コンセントなど)とのキーワードの掛け合わせによって、関連文献を検索した。その結果、本研究テーマに関係が深いと思われるものが55編あった。その内容を分類すると、プライバシー保護に関するものが18編と最も多く、インフォームド・コンセントに関するもの11編、研究・調査の倫理10編などがそれに次いでいた。外国文献については、1990年から1997年前半までのMEDLINEから(ethics or informed consent or privacy)and(public health or epidemiology)and researchというキーワードに該当する文献を検索した。次にそのリストから、研究テーマに合致し重要と思われる論文を各研究者がそれぞれ56編ずつ選び出し、抄訳を作成した。その結果検索された313編の中から臨床的なもの54編を除いた259編について内容別に分類すると、研究の倫理、倫理委員会、研究のガイドラインなど概論・総論的なものが106編と圧倒的に多く、臨床試験43編、健康情報の秘密保護27編などが多かった。抄訳を作成した38編の内容をさらに詳しく検討すると、個人情報保護のシステムが整備されている欧米諸国で、疫学研究が阻害されていることを訴える論文が多かった。そして、民衆の疫学研究に対する理解と協力を得るためには研究成果還元のメリットを強調する必要がるとの論調が目に付いた。
等温遺伝子増幅法と多項目無標識検出法によるエクソソーム解析

本研究では、等温遺伝子増幅法による目的物質由来シグナルの増幅と無標識検出を組み合わせ、超高感度でエクソソームをはじめとする複数のバイオマーカーを同時解析するマイクロチップの開発を目的とする。また、これまで開発してきた無標識検出システムとナノ構造体を用いた生体分子の高性能分離を組み合わせることによる、ハイスループットなエクソソーム内包microRNA解析方法の開発に取り組んでいる。本年度は、将来の実用化を見据え、解析用マイクロチップ作製方法の簡便化に取り組んだ。レーザー干渉露光法と一般的なフォトリソグラフィ技術を組み合わせることで、簡便にナノ構造体をマイクロ流路中に作製することが出来る。また、レーザー干渉露光法によって作成するナノ構造体のサイズは、厳密結合は理論に基づくシミュレーション解析により最適化を行い、作製したマイクロチップは、SEMとAFMによって評価した。周期構造のパターニングに限られるものの、レーザー干渉露光法を用いることで、簡便・迅速に流路をパターニングすることが可能となり、マイクロ・ナノ流体デバイス作製方法として有用であることを示した。試作したマイクロチップとこれまでに構築してきた無標識検出システムを用いて分離分析を行った。エクソソーム内包microRNAのモデル物質として、サイズの異なる二種類のDNAを用いて分離・無標識検出を行った。作製したナノピラーデバイスを用いることでDNAの分離場と検出場を分けることなく、無標識で分離の様子をモニタリングすることが出来た。また、YOYO-1によって蛍光標識化した分離結果と比較を行った。無標識で分離分析を行うことで、より高性能な分離が達成される可能性が実験結果、計算結果双方から示唆された。本手法は、エクソソームに内包されたmicroRNAの複数同時解析への応用が期待される。研究計画に沿って研究を推進し、生体分子の無標識検出システムの改良を行った。エクソソームに内包されたmicroRNAを検出できるようなシステムを構築するために、原理検証を行った。これまでに開発してきた無標識検出システムには本質的に物質同定能がないため、事前に夾雑物から目的物質を分離する必要がある。そこで、ナノ構造体を用いた生体分子の高性能分離に着目した。ナノ構造体を用いてmicroRNAを分離し、ナノ構造体による回折光をモニタリングすることで、エクソソーム内包microRNAの複数同時解析が可能となると考えた。レーザー干渉露光法と一般的なフォトリソグラフィ技術を組み合わせることで、簡便に分離・無標識検出用チップを作製することに成功した。さらに作製したチップとこれまでに構築してきた無標識検出システムを用いて、生体分子の分離・無標識検出に取り組んだ。期待通り、モデル物質として用いたサイズの異なる二種類のDNAを分離・無標識検出を行うことに成功した。また、YOYO-1によって蛍光標識化した分離結果と比較を行い、無標識で分離分析を行うことで、より高性能な分離が達成される可能性が示唆された。これらの成果から、今後本法がエクソソーム内包microRNA解析へと応用されることが期待され、研究はおおむね順調に進行している。これまでの研究により、簡便かつ高感度に複数の生体由来物質を検出するシステムを構築することに成功した。今後は、1等温遺伝子増幅用チップの開発、2等温遺伝子増幅用チップの並列化、3並列化流路の同時計測システムの開発、を行うことで、多項目検出システムを構築することができると考えられる。将来、構築されたシステムによる、エクソソーム表面の膜タンパク質、内包されるmicroRNAを多項目同時解析することで、これまでに解明されていない疾病との関わりが解明などに応用されることが期待される。

これまでに開発してきた無標識検出システムには本質的に物質同定能がないため、事前に夾雑物から目的物質を分離する必要がある。そこで、ナノ構造体を用いた生体分子の高性能分離に着目した。ナノ構造体を用いてmicroRNAを分離し、ナノ構造体による回折光をモニタリングすることで、エクソソーム内包microRNAの複数同時解析が可能となると考えた。レーザー干渉露光法と一般的なフォトリソグラフィ技術を組み合わせることで、簡便に分離・無標識検出用チップを作製することに成功した。さらに作製したチップとこれまでに構築してきた無標識検出システムを用いて、生体分子の分離・無標識検出に取り組んだ。期待通り、モデル物質として用いたサイズの異なる二種類のDNAを分離・無標識検出を行うことに成功した。また、YOYO-1によって蛍光標識化した分離結果と比較を行い、無標識で分離分析を行うことで、より高性能な分離が達成される可能性が示唆された。これらの成果から、今後本法がエクソソーム内包microRNA解析へと応用されることが期待され、研究はおおむね順調に進行している。これまでの研究により、簡便かつ高感度に複数の生体由来物質を検出するシステムを構築することに成功した。今後は、1等温遺伝子増幅用チップの開発、2等温遺伝子増幅用チップの並列化、3並列化流路の同時計測システムの開発、を行うことで、多項目検出システムを構築することができると考えられる。将来、構築されたシステムによる、エクソソーム表面の膜タンパク質、内包されるmicroRNAを多項目同時解析することで、これまでに解明されていない疾病との関わりが解明などに応用されることが期待される。
鉄分子によるPET/MRI遺伝子発現イメージング法の開発

本課題は細胞内鉄貯蔵タンパク質であるフェリチン重鎖(FHC)遺伝子をレポーター遺伝子として用いその遺伝子発現を生体内で可視化することを目的とする。FHCレポーター遺伝子の発現により細胞内への鉄取り込みが充進することを利用しその生化学的反応をMRIとPETで可視化する試みである。まず、細胞モデルとして、FHC安定発現ヒト肺がん細胞株を樹立しMRIで解析したところ、コントロール細胞と比べてT2が延長した。同様の結果はヌードマウスの移植皮下腫瘍でも認められた。この結果は、鉄取り込み促進によりT2短縮が引き起こされるという以前の研究報告と相反しており、FHCの恒常的安定発現と一過性発現が引き起こす細胞内鉄代謝の差異によるものと考えられた。次に、FHCレポーターの細胞内一過性発現を行った。この目的のため、哺乳類細胞で強力に遺伝子発現を誘導するCAGプロモーターの下流にFHC遺伝子とその発現を光イメージングでモニター出来るよう蛍光DsRed遺伝子を組み込んだ発現ベクターを作製した。ヒト293T細胞に遺伝子導入しFHCの一過性発現とそれに伴う赤色蛍光を確認した。この細胞においては、FHCの発現によりトランスフェリン受容体の誘導とそれに伴う鉄の取り込みが増加することを認めた。しかし、この取り込みはPETイメージングでは十分でないことが示唆された。FHC一過性発現ヒト細胞をMRIで解析したところ、予想通りコントロール細胞と比較しT2強調画像での低信号とT2短縮が認められた。次にマウス移植皮下腫瘍にがん遺伝子治療での臨床応用が期待されているエレクトロポレーション法で遺伝子を導入しMRIを施行したところ、腫瘍内にT2低信号領域が認められ、腫瘍内でのレポーター遺伝子発現を可視化することに成功した。この方法によりがん遺伝子治療の効果をイメージングすることが出来、将来的な臨床応用が期待される。本課題は細胞内鉄貯蔵タンパク質であるフェリチン重鎖(FHC)遺伝子をレポーター遺伝子として用いて遺伝子発現を生体内で可視化することを目的とする。FHCレポーター遺伝子が発現することにより細胞内への鉄取り込みが促進され、その生化学的反応をMRIとPETで可視化する試みである。将来的には、遺伝子治療のモニター遺伝子として臨床応用が期待される。まず、イメージングするためのモデルとして、FHC安定発現ヒト肺がん細胞株を樹立した。この細胞をMRIで解析したところ、コントロール細胞と比べてT2およびT2starが延長した。この結果は、鉄取り込み促進でT2短縮が引き起こされるという研究報告と相反しており、FHCの恒常的安定発現と一過性発現が引き起こす細胞内鉄代謝の差異によるものと考えられた。この目的のため、哺乳類細胞で強力に遺伝子発現を誘導するCAGプロモーターの下流にFHC遺伝子とその発現を光イメージングでモニター出来るよう赤色蛍光DsRed遺伝子を組み込んだ発現ベクターを作製した。このFHC一過性発現ヒト細胞をMRIで解析したところ、予想通りコントロール細胞と比較しT2の短縮が認められた。上記実験と並行して、マウス移植皮下腫瘍にエレクトロポレーション法で直接遺伝子を導入する方法も確立しつつあり、今後、FHC遺伝子をマウス皮下腫瘍に導入しMRIおよびポジトロン鉄を使ったPETでの遺伝子発現をイメージングしていく予定である。
ブロードバンドシングルキャリア無線通信における周波数領域信号処理とその応用の研究

毎秒1ギガビットの次世代超高速移動無線通信システム実現のための重要な要素技術である広帯域シングルキャリア(SC)伝送における周波数領域等化(FDE)技術とその応用技術に関する研究を行った.私はこれまで,広帯域SC伝送の伝送特性劣化を引き起こす受信タイミングオフセットの影響を低減するジョイントFDE・スペクトル合成を提案してきた.提案法は,受信タイミングオフセットの影響を低減しつつ,送信フィルタのロールオフファクタの増加に伴い,より大きな周波数ダイバーシチ効果を得ることができ,優れた伝送特性を達成できることを明らかにした.また,従来のFDEに用いられていたサイクリックプレフィックス(CP)挿入の必要のないオーバーラップFDEに関する理論検討を行い,従来FDEに比べ高い伝送効率を達成できること,遅延時間が変動する伝搬環境において従来FDEよりも優れた伝送特性を得られることを示した.また,ジョイントFDE・スペクトル合成におけるチャネル推定の影響について検討を行った.チャネルの伝達関数と受信タイミングオフセットによる位相回転係数の積を新たな等価チャネル伝達関数と見なして推定でき,更に判定帰還を用いる最尤チャネル推定により,パイロット信号のみを用いるときよりも伝送特性を大幅に改善でき,理想チャネル推定時に近い伝送特性を達成できることを示した.また,シングルキャリア周波数分割マルチアクセス(SC-FDMA)へのオーバーラップFDEの応用についての研究も行った.各ユーザのSCスペクトルを離散周波数上に重ならないようにマッピングすることでSC信号の低ピーク電力特性を生かしつつマルチアクセスを可能とするSC-FDMAにCP挿入を必要としないオーバーラップFDEを適用することで,従来法に比べて各ユーザの伝送効率を向上できることを明らかにした.また,スペクトルマッピング法の影響についても検討を行い,分散マッピングを行うことで局所マッピングより高い伝送効率を達成できることを示した.毎秒1ギガビットの次世代超高速移動無線通信システム実現のための重要な要素技術である広帯域シングルキャリア(SC)伝送における周波数領域等化(FDE)技術とその応用技術に関する研究を行った.私はこれまで,広帯域SC伝送の伝送特性劣化を引き起こす受信タイミングオフセットの影響を低減するジョイントFDE・スペクトル合成を提案してきた.提案法は,受信タイミングオフセットの影響を低減しつつ,送信フィルタのロールオフファクタの増加に伴い,より大きな周波数ダイバーシチ効果を得ることができ,優れた伝送特性を達成できることを明らかにした.また,従来のFDEに用いられていたサイクリックプレフィックス(CP)挿入の必要のないオーバーラップFDEに関する理論検討を行い,従来FDEに比べ高い伝送効率を達成できること,遅延時間が変動する伝搬環境において従来FDEよりも優れた伝送特性を得られることを示した.また,ジョイントFDE・スペクトル合成におけるチャネル推定の影響について検討を行った.チャネルの伝達関数と受信タイミングオフセットによる位相回転係数の積を新たな等価チャネル伝達関数と見なして推定でき,更に判定帰還を用いる最尤チャネル推定により,パイロット信号のみを用いるときよりも伝送特性を大幅に改善でき,理想チャネル推定時に近い伝送特性を達成できることを示した.また,シングルキャリア周波数分割マルチアクセス(SC-FDMA)へのオーバーラップFDEの応用についての研究も行った.各ユーザのSCスペクトルを離散周波数上に重ならないようにマッピングすることでSC信号の低ピーク電力特性を生かしつつマルチアクセスを可能とするSC-FDMAにCP挿入を必要としないオーバーラップFDEを適用することで,従来法に比べて各ユーザの伝送効率を向上できることを明らかにした.また,スペクトルマッピング法の影響についても検討を行い,分散マッピングを行うことで局所マッピングより高い伝送効率を達成できることを示した.
RSウイルス感染の分子遺伝学的解析に基づく小児気管支喘息の新たな予防治療法の開発

乳幼児期における気管支喘息の発症や増悪には,RSウイルスをはじめとするウイルス感染が大きな影響を与えている。ウイルス感染が乳幼児の免疫バランスに与える影響やその宿主側の遺伝的背景を明らかにする目的で研究を施行し,以下のことを明らかにした。(1)RSウイルス感染による免疫バランスの変化について解析した。RSウイルス感染時における末梢血中のTh1,Th2細胞の割合をフローサイトメーターを用いて検討した結果,RSウイルス感染にて喘鳴を来した症例において,感染時のTh1細胞の割合が有意に低い結果を認めた。Th1/Th2バランスを調節すると言われているCD4/CD25陽性細胞については喘鳴の有無で明らかな差は認めなかった。RSウイルス感染時に末梢血単核球分画における,IL-4,IFN-γの産生について検討したところ,PHAにて刺激した培養上清中のIFN-γ産生は喘鳴を認めた患者で低下していることが認められた。RSウイルス感染時の尿中のロイコトリエン,トロンボキサンA2を測定し,喘鳴を認めた群では,それらの値が比較的高い傾向を示す事が明らかとなった。(2)RSウイルス感染により喘鳴をきたす症例についても遺伝的背景について解析した。当院で開発した遺伝子診断キットを用いて,IL-12,IL-18,IFN-γ,IL-4R,IL-13などのサイトカイン,またLTC4合成酵素などの喘息関連遺伝子多型について解析した。その結果,RSウィルス感染時に喘鳴を認めた群において,IL-13,IFN-γレセプター,LTC4などの喘息関連遺伝子多型をもつ症例を認め,喘息発症の予測に有用である可能性が示唆された。乳幼児期における気管支喘息の発症や増悪には、RSウイルスをはじめとするウイルス感染が大きな影響を与えている。ウイルス感染が乳幼児の免疫バランスに与える影響やその宿主側の遺伝的背景を明らかにする目的で研究を施行した。平成18年度においては、以下のことが明らかとなった。(1)RSウイルス感染によるTh1/Th2バランスの変化RSウイルス感染時における末梢血中のTh1,Th2細胞の割合をフローサイトメーターを用いて検討した結果、RSウイルス感染にて喘鳴を来した症例において、感染時のTh1細胞の割合が有意に低い結果を認めた。Th1/Th2バランスを調節すると言われているCD4/CD25陽性細胞にっいては喘鳴の有無で明らかな差は認めなかった。また、RSウイルス感染時に末梢血単核球分画における、IL-4,IFN-γの産生について検討したところ、PHAにて刺激した培養上清中のIFN一γ産生は喘鳴を認めた患者で低下していることが認められた。以上の結果から、RSウイルス感染にて喘鳴と認める群では、Th1/Th2バランスがTh2に傾きやすい傾向を認め、その原因としてTh1サイトカインであるIFN-γ産生が抑制されていることが明らかとなった。(2)遺伝的背景についての検討遺伝的要因について、対象者のゲノムを用いて、当院で開発した遺伝子診断キットを用いて、IgE抑制系であるIL-12,IL-18,IFN-γのリガンドおよびレセプター、IgE促進系であるIL-4R,IL-13などの喘息関連遺伝子多型について解析した。その結果、喘鳴を認めた群において、IL-13、IFN-γレセプターなどの喘息関連遺伝子多型をもつ症例を認めた。
エルゴード理論の総合的研究

エルゴード理論の名でよばれている分野は、極めて広く、その研究は多岐にわたっている。本研究はその多方面にわたるエルゴード理論を総合的に捉えようとするものであった。この方針に沿って、数学のいろいろな分野に現われているエルゴード的理論の研究を行った。古典的には、測度空間特に確率空間において測度を不変に保つ変換の数学的理論がエルゴード理論であるが、そのような面について本研究で取り組んだのは所謂同型問題に関わるものであった。保測変換の同型問題とは、2つの変換をどのような場合に同一視するかという問題で、長年多くの研究者の関心を集めてきた。1958年にKolmogorovにより導入されたエントロピーなる量は、同型問題の研究にきわめて有効なものである。この面からの研究で多くの優れた結果が得られているが、本研究では次のような点に関心が持たれた。確率空間における変換のエントロピーの値が0であるとき、その変換が確率空間上の関数空間L^2に引き起こすユニタリ作用素のスペクトルはどのようなものであろうかという問題である。この問題について種々の手法を試み一定の前進があった。以上は測度空間ではたらく変換に関するものであるが、本研究では更にもっと抽象的な変換に関しても研究を行った。一般の空間における変換の集合が作る半群に関するものである。空間で定義された関数の集合が作るある種の関数空間の性質を詳細に調べ、ergodicityとamenabilityとの関係についてまとまった結果が得られた。その他、作用素列の収束に関する研究、統計学への応用の研究が進められ、各分担者それぞれかなりな進歩が見られた。また文献の収集、情報の交換の面で得られるところが少くなかった。
多様性を持つシソ属植物精油成分の生合成経路および制御機構の解明

日本産シソ属植物には十数種類に分類されるさまざまな精油型がある。本研究では、シソ属植物の精油成分の生合成が遺伝的に制御されていることから、遺伝的に純系を維持した植物体を用いて、それらの遺伝子発現パターンを比較することで、精油成分の生合成に関わる酵素遺伝子を同定することを目的とした。シソを基原とする生薬ソヨウの品質に重要な化合物であるペリルアルデヒドの生合成に関わる酵素遺伝子を同定した。この酵素はシトクロムP450であり、リモネンを基質にペリルアルコールを生成し、さらに酸化することでペリルアルデヒドを合成した。シソ属植物は、アジア原産の一年生草本で、十数種類に分類されるさまざまな精油型を持つが、日本ではペリルアルデヒドを豊富に含む精油型が最も有名である。精油型は遺伝的に制御されていることが明らかとなっており、生合成を担う酵素としてリモネン、リナロール、ゲラニオール合成酵素などが既にクローニングされている。本研究では、生合成経路の各ステップのうち、水酸化やフラン環形成反応を担っていると予測されるシトクロムP450を中心にクローニングと機能解析を行い、ペリルアルデヒドの生合成に関与するシトクロムP450(CYP71AT146)を得た。ペリルアルデヒド型のシソに特異的に発現していたCYP71AT146はリモネンを基質とし、ペリルアルコール、ペリルアルデヒドを生成する一連の生合成反応を触媒した。リモネンを基質としペリルアルコールを生成するシトクロムP450(perilla (-)-limonene-7-hydroxylase)は既に同定されていたが、この酵素とCYP71AT146のアミノ酸配列相同性は37%であり、異なるシトクロムP450であった。本研究ではシソ属植物の精油成分生合成経路についてシトクロムP450をターゲットにし、明らかにすることが目的である。本年度の研究では、EST(expressed sequence tag)ライブラリーから精油成分生合成関連酵素の探索を行い、ペリルアルデヒド型に特異的に発現しているシトクロムP450のクローニングと機能発現を行った。タンパク質発現量が少なく、用いたCPR(cytochrome p450 reductase)の影響により結果の解釈が困難ではあったものの、酵母を用いた発現系を用いてin vitro酵素反応を行えたため、研究はおおむね順調に進行している。シソ属植物には十数種類に分類されるさまざまな精油型があり、精油成分の生合成は遺伝的に制御されていることが分かっている。本研究では、遺伝的に純系を維持した系統を用いて、それらの遺伝子発現パターンを比較し、精油型特異的に発現する遺伝子を解析する手法を用いて、精油成分の生合成に関わる遺伝子を同定することを目的としている。昨年度の研究では、ペリルアルデヒドの生合成に関与するシトクロムP450を同定した。本年度の研究では、他の精油成分としてぺリラケトン、エルショルツィアケトン、シソフランの生合成に関わるシトクロムP450の同定を行うことを目的とした。作成したESTライブラリーを検索した結果、それぞれの精油型に特異的に発現する19種の候補遺伝子を得、その中から5種についてcDNAクローニングを行った。これらの全長配列は約1500 bpでシトクロムP450によく保存されている領域を保持していたことから、5種の遺伝子はシトクロムP450であると推定した。cDNAは酵母を用いたタンパク質発現をおこない、ミクロソーム画分を得た。これらをいくつかの基質を用いた酵素反応に供した結果、推定生合成経路にない化合物を生成した。生成物はいずれも基質が還元された化合物であったため、シトクロムP450が触媒する反応の生成物ではなく、シトクロムP450が機能するために必要な還元力を供給するために共発現させたシトクロムP450還元酵素による反応であることが示唆された。シソ属植物由来のESTライブラリーを探索し、シトクロムP450をターゲットとした精油成分生合成関連遺伝子のさらなる探索を行う。とくに前年度の問題点であった不十分な発現量、CPRの影響を考慮して、大腸菌発現系を用いた機能解析を行う。生薬学酵母を用いた機能的発現は、問題点が生じたものの、比較的順調に進行したため、大腸菌を用いた機能的発現は行わなかった。そのため、当初計画していた消耗品の購入費用が抑えられた。しかしながら、酵母発現系ではいくつかの問題も生じているために、次年度に大腸菌を用いた機能的発現を試みる予定である。既に作製しているESTライブラリーの作製に用いた系統とは別の系統を用いて、新たにESTライブラリーを作製する予定である。また、本年度に引き続き、遺伝子関連試薬、機能解析にかかる消耗品等の購入に加えて、研究成果報告のための国際学会参加旅費に充てる予定である。