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体細胞変異を利用したナシ'おさ二十世紀'の黒斑病抵抗性個体の作出に関する研究

1.増殖率の高い再分化系作出のための培養条件の検討を行った。材料は、ニホンナシ'おさ二十世紀'の茎頂、茎、葉身および葉柄を用いた。無機塩類、植物成長調節物質、培地添加剤、ゲル化剤等の種類および濃度について検討した。茎頂からは、茎葉の展開がみられたが、その他の材料からは、カルスの形成がみられたか、あるいは枯死した。また、茎頂由来のカルスを材料として、カリクロン植物作出のための培養条件の検討を行った。カルスの生長は、WP培地の無機塩類で旺盛となった。植物成長調節物質および添加剤については種々検討したが、いずれもカルスから不定芽や不定胚の形成はみられず、再分化個体を得られなかった。外植体として、'おさ二十世紀'のほかに'長十郎'および'幸水'の茎頂を用いて培養を行った。その結果、'長十郎'では、WP培地に、オーキシン、ジベレリンおよびサイトカイニンを組合せることにより、不定芽が旺盛に発生することが明らかとなった。2.抵抗性株の選抜の準備として、'おさ二十世紀'より採取したナシ黒斑病菌を単胞子分離し、胞子形成能および毒素生成能の高い菌株をスクリーニングし、胞子を増殖させた。また、ニホンナシにも毒性を示すことが知られているイチゴ黒斑病菌についても胞子形成能等を確認後、胞子を増殖させた。これらを超低温フリーザー中で凍結保存した。これまでの研究によってニホンナシ'おさ二十世紀'における組織培養について多くの新知見を得ることができた。その一方で、十分な大量増殖の培養条件を見出すことができなかったことから、所期の目的であるナシ黒斑病耐性個体を選抜するまでには至らなかった。しかし、ニホンナシ'長十郎'において多芽体形成の培養条件を確立することができた。このことから、'おさ二十世紀'においても同様の方法で多芽体を形成させ、ナシ黒斑病耐性個体を選抜する可能性が示されたものと考えられる。1)カリクロン植物作出のための培養条件の検討を行った。材料は、ニホンナシ'おさ二十世紀'の腋芽の茎頂、茎および葉組織を用いた。無機塩類を1/3に希釈したMS培地を基本とし、植物成長調節物質、ゲル化剤等の種類および濃度について検討した。使用した植物成長調節物質は、オーキシンとして、ナフタレン酢酸、インドール酪酸および2,4-ジクロロフェノキシ酢酸、ジベレリンとして、GA_3、サイトカイニン(様物質)として、ベンジルアデニン、ゼアチン、CPPU、2-イソペンテニルアデニンならびにアブシジン酸を用いた。このうち、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸1mg/1、ベンジルアデニン0.1mg/1および寒天7g/1を添加した培地で、旺盛なカルス増殖がみられた。以後、この培地での培養により得られたカルスを材料として用いた。カルス由来の不定芽、不定胚あるいは多芽茎葉を得るため、さらに植物成長調節物質の種類と濃度を中心とした培地の検討を行った。その結果、2-イソペンテニルアデニンあるいはチジアズロンを添加した培地で、カルスの形状が変化することが認められたが、これらから再分化個体は得られなかった。今後は、継代培養により増殖維持されているカルスを用いて、継続的に培養条件の検討を行う。

また、茎頂、茎、葉のほかに葉柄等も材料として用い、培養条件の検討を行う予定である。(2)抵抗性株の選抜の準備として、ナシ黒斑病菌のほかにニホンナシにも毒性を示すことが知られているイチゴ黒斑病菌についても胞子形成能等を確認後、増殖した胞子を超低温フリーザー(MDF-192AT:平成13年度設備備品)中で凍結保存している。(1)平成13年度に引き続き、カリクロン植物作出のための培養条件の検討を行った。継代維持しているニホンナシ'おさ二十世紀'のカルスを材料に用いて、無機塩類、植物成長調節物質、培地添加剤等の種類および濃度について検討した。無機塩類は、1/3に希釈したMSおよびWPを比較し、WP培地を基本としたものが生長が旺盛となった。また、添加剤として、活性炭、カゼイン分解物、硝酸銀、プトレスシンを使用し、植物成長調節物質として、ピクロラムおよびエテホンを用いて検討したが、いずれもカルスから不定芽や不定胚の形成はみられず、再分化個体を得るまでには至っていない。これまでの培地条件では再分化能を有するカルスが得られなかったので、本年度は異なる条件で継代維持するカルスの培地を検討し、現在、1/3に希釈したMS培地を基本とし、インドール酪酸1mg/l、チジアズロン0.1mg/l、寒天7g/lおよびショ糖1g/lを添加した培地で得られたカルスを材料として用いている。外植体として、本年度は茎頂に加えて、茎、葉および葉柄を材料に培養を行った。その結果、茎頂からは、茎葉の展開がみられたが、その他の材料からは、カルスの形成がみられたか、あるいは枯死した。このことから、現段階では、外植体としては茎頂を用いることが有効であると考えられる。今後は、継代培養により増殖維持されているカルスを用いるとともに、茎頂を外植体に用いて、継続的に培養条件の検討を行う予定である。(2)抵抗性株の選抜の準備として、7月に本学附属農場の'おさ二十世紀'より採取したナシ黒斑病菌を単胞子分離し、胞子形成能および毒素精製能の高い菌株をスクリーニングし、胞子を増殖させた。これらの胞子を-80°Cの超低温フリーザー中で凍結保存している。(1)平成14年度に引き続き、カリクロン植物作出のための培養条件の検討を行った。継代維持しているニホンナシ'おさ二十世紀'のカルスを材料に用いて、植物成長調節物質、培地添加剤等の種類および濃度について検討した。その結果、WP培地を基本とし、植物成長調節物質として、オーキシンおよびサイトカイニンを用いた場合、いずれの培地においてもカルスから不定芽や不定胚の形成はみられず、再分化個体を得るまでには至らなかった。また、外植体として、本年度は'おさ二十世紀'のほかに'長十郎'および'幸水'の茎頂を用いて培養を行った。その結果、'長十郎'では、WP培地の無機塩類に、植物成長調節物質として、オーキシン、ジベレリンおよびサイトカイニンを組合せることにより、不定芽が旺盛に発生することが明らかとなった。(2)平成14年度に'おさ二十世紀'より採取したナシ黒斑病菌を単胞子分離し、胞子形成能および毒素生成能の高い菌株をスクリーニングし、増殖させた胞子を-80°Cの超低温フリーザー中で凍結保存した。これらの胞子については定期的に胞子形成能および毒素生成能を調査しているが、保存時の特性は失われていないことを確認した。これまでの研究によってニホンナシ'おさ二十世紀'における組織培養について多くの新知見を得ることができた。その一方で、十分な大量増殖の培養条件を見出すことができなかったことから、所期の目的であるナシ黒斑病耐性個体を選抜するまでには至らなかった。
骨髄間葉系細胞培養シートによる難治性皮膚潰瘍治療法の開発

難治性皮膚潰瘍は、血行障害が原因のひとつであり、臨床上、高齢者が対象である。そこで、高齢ラット、若年ラットそれぞれから、血管新生作用をもつ間葉系細胞培養シートを作成し、ラットの創へ貼付してその治療効果を比較した。高齢ラット由来細胞は、若年由来細胞より創縮小率、創部血流ともに劣るが、シートを貼付しない創より良好であった。高齢者の細胞も潰瘍治療法として利用できる可能性があることが示唆された。創部の血行が乏しいことが治療抵抗性の原因となっている難治性皮膚潰瘍において、創部の血行を直接的に改善するため、血管新生効果があるとされる骨髄間葉系細胞をシート状にし、創傷被覆材とする新しい難治性皮膚潰瘍治療方法の開発を目指した。また、臨床上の治療対象者は、高齢者がほとんどであり、高齢ラットと若年ラット由来の細胞培養シートでの治療効果の差を評価し、高齢ラットで本治療法が可能かを明らかにすることを目的とした。ルイスラットの骨髄から採取した骨髄間葉系細胞をフィブロネクチンコーティング培養皿で培養し、線維芽細胞様細胞を分離した後、温度応答性培養皿で培養し、冷却することで骨髄間葉系細胞培養細胞シートを作成に成功した。この方法を用いて、高齢ラットの骨髄由来の骨髄間葉系細胞培養シートの作成を行う予定である。難治性皮膚潰瘍モデルとして、ラット背部に全層皮膚欠損を作成し、放射線照射を行うことで難治性皮膚潰瘍モデル作成を行う予定であった。しかし、放射線照射量の設定と創部局所への照射が困難であった。そのため、ラット背部に全層皮膚欠損を作成し、皮膚欠損辺縁をシリコンリングで固定し、瘢痕拘縮による創収縮を防ぎ、創治癒の遅延をきたす皮膚潰瘍モデルを作成する予定である。高齢ラット由来の細胞培養シートでの治療効果を判定後、難治性皮膚潰瘍に対1する細胞培養シートによる治療の臨床応用のため、中動物への応用を予定している。われわれは、血行障害が原因となっている難治性皮膚潰瘍の新しい治療法として、血管新生作用があるとされる間葉系細胞をシート状にし、創部へ貼付する治療法の開発を目指した。当初骨髄由来細胞培養シートの予定であったが、骨髄よりも採取が容易な皮下脂肪由来細胞を用いた。若年ラット(8週齢)、高齢ラット(48週齢)の皮下脂肪を採取し、それぞれ間葉系細胞を分離・分化させた。フィブロネクチンディッシュで2週間培養後、温度応答性培養皿で1週間培養し、冷却することで細胞培養シートを獲得した。ラット(8週齢、オス)の背部両側に直径2cmの皮膚全層欠損を作成し、一方をコントロール、もう一方に細胞培養シートを貼付し、若年ラット由来細胞培養シート貼付群(Y群n=8)、高齢ラット由来細胞培養シート貼付群(A群n=11)にわけて評価した。潰瘍面積縮小率の平均は、7日目:コントロール側68.9%、Y群シート貼付側57.6%、A群シート貼付側68.4%、14日目:コントロール側28.6%、Y群シート貼付側16.2%、A群18.1%であった。レーザードップラー血流計を用い、潰瘍部血流評価を行ったところ、コントロール側に対し、シート貼付側は、14日目にY群で131%、A群で121%の血流増加を認めた。高齢ラット由来細胞でも、培養シートは作成可能であった。若年、高齢由来細胞シートを貼付したいずれの場合も、創部の血流を改善させ、潰瘍縮小に寄与することがわかった。高齢ラット由来細胞は、若年ラット由来細胞よりも効果が遅く、治療効果が低下する。今後、高齢ラット由来細胞による治療効果の改善方法の検討を行い、実験を行う予定である。
マルチオミクスによる口腔常在菌と歯周病細菌とのバイオフィルム形成機序の包括的解析

本研究では、有力な歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalisと代表的な口腔常在菌であるStreptococcus oralisとの相互作用により、両菌のバイオフィルム形成に関連するタンパク質の産生や遺伝子発現がどのように影響を受けるのかをマルチオミクスの手法を用いて解析した。その結果、両菌が相互作用することにより、産生が増加するタンパク質と減少するタンパク質を同定した。さらに、P. gingivalisリンゴ酸脱水素酵素欠損株は、親株と比較してバイオフィルム形成が抑制されたことから、同酵素が両菌のバイオフィルム形成に重要な役割を果たしていることが示された。口腔常在菌との相互作用は、歯周病原性細菌の口腔内定着に重要な役割を果たしていると考えられ、我々は、これまでの研究で、この相互作用に関与する菌体成分を同定してきた。本研究では、口腔常在菌との相互作用が、歯周病原性細菌のバイオフィルム形成や病原性に関連する遺伝子やタンパク質の発現に与える影響についてマルチオミクス解析により検討し、バイオフィルム形成機序を包括的に解明することを目的としている。歯周病原性細菌と口腔常在菌を共培養することにより、歯周病原性細菌の生育やバイオフィルム形成に及ぼす影響を、吸光度計による濁度測定、血液寒天培地でのコロニー測定、リアルタイムPCR法、共焦点レーザー顕微鏡や蛍光顕微鏡による観察により検討した。その結果、歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisは、代表的な口腔常在菌Streptococcus oralisと共培養することにより、生育やバイオフィルム形成が抑制されることが示された。また、P. gingivalisとS. oralisをそれぞれ単独で培養した後、12時間共培養した。S. oralisを単独で培養したものをコントロールとし、反応液の粗タンパク質画分からトリプシン処理により得られたペプチドをショットガンプロテオミクスにより解析した。S.oralisーP. gingivalis共培養群とS. oralis単独培養群を比べると、有意に増加したタンパク質と有意に減少したタンパク質がみられた。S. oralisのglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenaseをコードする遺伝子の発現量をTaqManプローブを用いた定量的RT-PCR法にて測定した結果、単独培養群と比較して共培養群で有意に増加することが明らかとなった。口腔常在菌との相互作用は、歯周病細菌が口腔内に定着するために重要な役割を果たしていると考えられている。本課題では、口腔常在菌との相互作用が、歯周病細菌のバイオフィルム形成や病原因子に関連するタンパク質とそれをコードする遺伝子に与える影響についてマルチオミクス解析により検討し、バイオフィルム形成機序を包括的に解明することを目的とする。これまでの研究で、歯周病細菌を口腔レンサ球菌と共培養すると、歯周病細菌の増殖やバイオフィルム形成が抑制されることを示した。また、代表的な口腔常在菌の一つであるStreptococcus oralisと有力な歯周病細菌Porphyromonas gingivalisを共培養し、タンパク質の発現をショットガン解析した結果、両菌において共培養により増加するタンパク質、減少するタンパク質が複数同定された。そのうち、バイオフィルム形成に関連していると考えられるタンパク質を選択し、その遺伝子発現を定量的RT-PCR法にて測定した結果、共培養によるタンパク質産生と同様の影響が確認された。本年度は、これまでに同定したバイオフィルム形成に関与していると考えられるP. gingivalisの菌体表層タンパク質のうち、逆の働きをしていることが推測されるmalate dehydrogenase (MDH)とNAD-dependent glutamate dehydrogenase (GDH)に焦点を当て、それぞれの欠損株、相補株を作製し、バイオフィルム形成能を調べた。その結果、MDH欠損株は、野生株や相補株と比較しバイオフィルム形成が抑制されることが明らかとなり、P. gingivalisのバイオフィルム形成においてMDHが重要な役割を果たしていることが示された。現在、GDHや他のバイオフィルム関連タンパク質の働きを検討している。歯周病細菌が口腔内に定着するためには、先に定着している口腔常在菌との相互作用が重要な役割を果たす。本研究課題では、歯周病細菌と口腔常在菌との相互作用により、バイオフィルム形成や病原因子に関連するタンパク質の産生やそのタンパク質をコードする遺伝子の発現に与える影響をマルチオミクス解析により検討し、バイオフィルム形成機序を包括的に解明することを目的とする。これまでの研究で、代表的な口腔常在菌の一つであるStreptococcus oralisと有力な歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalisを共培養すると、バイオフィルム形成に関連する種々のタンパク質の産生や遺伝子の発現が影響を受けることをショットガン解析や定量的RT-PCR法にて明らかにした。さらに、影響を受けたタンパク質のうちmalate dehydrogenase (MDH)に焦点を当て、P. gingivalisのMDH欠損株を作製し、バイオフィルム形成能を調べたところ、バイオフィルム形成が抑制されたことから、MDHがバイオフィルム形成に重要な役割を果たしていることを示した。本年度の研究により、両菌を共培養すると、P. gingivalisのFimA遺伝子の発現やS. oralisのglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)遺伝子の発現が増加することを明らかにした。さらに、S. oralisはP. gingivalisのluxS遺伝子の発現を制御することによりバイオフィルム形成に影響を及ぼしている可能性があることを示唆した。今後は、バイオフィルム形成に関連する他の成分についても検討を加えるとともに、バイオフィルム形成を阻害する物質の探索にも研究を広げたい。

研究期間中に、研究分担者1名が応募資格を喪失したため、研究組織から削除した。当初は、削除した研究分担者の役割を、研究代表者および他の研究分担者が補い、期間内に研究を完遂させる計画であったが、研究代表者の体調不良や、研究代表者の母の緊急入院や介護のため、当初計画の遅延を生じた。歯周病細菌が口腔内に定着するためには、早期に定着している口腔レンサ球菌をはじめとする口腔常在菌との相互作用が重要な役割を果たす。本研究課題では、歯周病細菌と口腔常在菌との相互作用により、デンタルバイオフィルム形成に関与するタンパク質の産生や遺伝子の発現にどのような影響を及ぼすかをマルチオミクスの手法を用いて包括的に解析することを目的とした。これまでの研究成果として、代表的な口腔レンサ球菌であるStreptococcus oralisと慢性歯周炎の主要病原細菌であるPorphyromonas gingivalisに焦点を当て、両菌の相互作用がバイオフィルム形成に及ぼす影響を検討した結果、様々なバイオフィルム形成に関連するタンパク質の産生や遺伝子発現が影響を受けることを、ショットガン解析や定量的reverse transcription PCR法でによる解析で明らかにした。本研究の結果、両菌を共培養することにより、P. gingivalisのeno、fabD、fetB、oafo-sy、ompA、prc、recQ、rnfG、sod、sufC、uspA、gapA、rgpBの遺伝子発現は有意に減少、gyrB、rpoD、fimAの遺伝子発現は有意に増加した。さらに、S.oralisとの相互作用によりP. gingivalisのluxS遺伝子の発現も有意に増加した。一方、S.oralisにおいては、gapC遺伝子の発現が有意に増加した。これらの遺伝子発現の増減はタンパク質レベルでも確認された。以上の結果は、歯周病細菌のバイオフィルム形成に及ぼす口腔常在菌の影響について新たな知見を与えるものであり、将来、バイオフィルム形成抑制法の開発につながるものである。本研究では、有力な歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalisと代表的な口腔常在菌であるStreptococcus oralisとの相互作用により、両菌のバイオフィルム形成に関連するタンパク質の産生や遺伝子発現がどのように影響を受けるのかをマルチオミクスの手法を用いて解析した。その結果、両菌が相互作用することにより、産生が増加するタンパク質と減少するタンパク質を同定した。さらに、P. gingivalisリンゴ酸脱水素酵素欠損株は、親株と比較してバイオフィルム形成が抑制されたことから、同酵素が両菌のバイオフィルム形成に重要な役割を果たしていることが示された。
超広帯域・新世代フォトニックネットワークのための再構成可能アドドロップ多重化技術

本研究では、可視域から赤外域の広域な波長可変性を有する再構成可能アドドロップ多重化装置を発展させ、広域な可変波長分割多重通信システムの構築に向けた波長可変性、帯域可変性および多峰性を併せ持ったスペクトル制御を可能にする技術の確立を目的としている。本研究目的の達成に向け、本年度は回折格子のアポダイゼーションによる回折効率の向上、スペックル光による帯域幅制御技術の検討ならびに多重回折格子による多峰性動作の検討を行った。まず、動的な回折格子の形成過程を考慮したビーム伝搬法を開発した。これにより、実際のデバイスサイズと同程度の解析領域を確保することが可能となり、屈折率の変調量や動的な分布、吸収損失といった材料の特性を総合的に考慮した実用的な評価が可能となった。次に、解析的に回折効率を評価することで実用化に向けて要求される材料スペックを示した。さらに、帯域幅の制御技術の動作原理について明らかにした。上記研究計画に加えて、本研究の応用技術を新たに提案し、2件の特許を申請した。そのうちの1件は、新規通信方式を提案しており、これまでにない全く新しい多重伝送技術を提供している。この技術は従来の多重伝送技術と併用できるため、飛躍的な通信容量の増大が望めるだけでなく、外圧などによるさまざまシステム変動に対する高いロバスト性が期待できる。もう1件は、本研究内容を医療および光ストレージの分野に応用した技術を提供している。これにより、厚い散乱物体の内部構造を3次元情報として瞬時に取得することができるようになり、これまで難しかった皮膚組織の深部の3次元像をX線の照射なしに鮮明に映し出すことが可能となる。また、この技術を3次元光記録技術に応用することで、記録媒体の厚さ方向への多重記録および再生技術を確立することができるようになり、大幅な記録容量の増大が期待できる。当初の計画では波長可変性にのみ着眼した再構成可能アドドロップ多重化装置の確立を目指していたが、波長だけでなく、光信号のモードを識別し制御する技術を付与することに成功した。また、本研究で蓄積した技術を基に、新規通信方式を発明した。さらに、通信の分野だけでなく、医療や光ストレージへの応用を目指した3次元画像計測技術を発明した。
登呂遺跡を活用した日本列島初期農耕文化の復元的研究

弥生時代の農耕集落として著名な登呂遺跡の復元された環境を活用しながら、弥生時代の農耕を中心とする生業のありかたを具体的に復元することを試みた。復元された水田での栽培実験や静岡・清水平野を中心とした弥生遺跡の検討、レプリカ法を用いた植物資料の収集をおこなった結果、「登呂モデル」としてある地域で弥生時代に農耕が形成され展開していく過程を示すことができた。本研究では、弥生農耕集落の具体像を示す遺跡として名高い登呂遺跡をモデルの中心に据え、復元水田や遺跡全体の環境を活用しながら、農耕を中心とする生業のありかたを具体的に復元・検討することを目的として研究を進めた。今年度は、まず、(1)登呂遺跡小区画水田での栽培実験を実施した。研究代表者と静岡市の協力者を中心として、品種、播種法、田植法などの条件を設定したうえで、1年通した栽培・管理を実施した。また、収穫は必要に応じて区画、穂毎に行い、収穫遺物については計量的な分析を実施した。この結果、来年度以降の実験に有用なデータを多く得ることができた。(2)栽培実験の成果を受けて3月には関係者が集まって検討会を実施し、実験考古学、作物学、生態人類学などの視点から実験結果を吟味し、来年度の実験計画を策定した。以上の作業には学生アルバイトを利用した。(3)年度の後半には、木製品など一部の道具類の復元実験も実施した。また、併行して手越向山遺跡など初期農耕遺跡の資料整理、分析を実施した。一方、実験・研究に必要な図書、物品を購入したほか、成果の発表の機会などを得て、出張をおこなった。研究代表者は、南九州方面の視察をおこない、稲作、鉄生産などに関する資料や知見を得ることができた。今年度、一年を通した水稲耕作実験を実施し、基礎データを収集しえたこと、基本的な資料や設備を整えることができたことは、来年度以降の実験の基礎としてきわめて重要な意義を持つと考えられる。本研究では、弥生農耕集落の具体像を示す登呂遺跡をモデルの中心に据え、復元水田や遺跡全体の環境を活用しながら、農耕を中心とする生業を具体的に復元・検討することを目的として研究を進めた。今年度は、昨年度に引き続き、(1)前年度復元水田実験の検討結果をもとに、引き続き登呂遺跡復元水田での栽培実験を実施した。新たに、赤米栽培を基本に栽培条件を修正し、規模を拡大して小区画畦畔を用いた栽培実験を実施した。また、これらの収穫物について記録、分析した。(2)昨年度製作した一部の木製品については、使用実験をおこなった。また、首都大学東京山田昌久氏との共同調査で、木製鋤等の使用実験を行った。(3)登呂モデルの農耕形成段階の比較資料として重要な畠作遺構を検出した静岡市手越向山遺跡の分析をまとめ報告書を作成した。土壌の水洗選別によって検出した炭化種実等については自然科学的な同定分析を実施した。(4)これらの成果に基づき、水田および諸生業複合の実態について多角的に検討し、「登呂モデル」の検討、追加修正を継続している。また、県内の主要な弥生遺跡調査にの状況を視察したほか、関連する石器の分析について、研究者の助言を得ることができた。今年度、2年目の水稲耕作実験を実施し、基礎データを追加・収集しえた。夏場の猛暑の影響が収穫に影響を与えた可能性があるが、これらの成果をもとに最終年度の実験を実施し成果をまとめたい。今年度は、引き続き、(1)前年度復元水田実験の検討結果をもとに、登呂遺跡復元水田での小区画畦畔を用いた栽培実験を実施した。昨年度は夏場の猛暑などの影響が考えられたが、今年度は比較的平均的な気候環境が保たれた。これらの収穫物について記録、分析した。(2)登呂モデルの農耕形成段階の比較資料として重要な畠作遺構を検出した静岡市手越向山遺跡の分析をまとめ報告書を刊行した。この成果は、登呂モデルの中の「丸子段階」の具体的検討材料となった。(3)土器に残された農耕生産物情報の検出方法として注目されるレプリカ・セム法を静岡清水平野の弥生土器資料について実施し、各時期に一定の成果を得た。(4)これらの成果に基づき、水田および諸生業複合の実態について多角的に検討し、「丸子段階」→「有東段階」→登呂段階」をそれぞれ検討しながら「登呂モデル」の構築をはかった。一方、実験・研究に必要な図書、物品を購入したほか、四国方面の視察や農耕に関する研究会への参加、資料収集やSEMによる分析のため等の出張をおこなった。

3年間にわたる水稲耕作実験を実施し、基礎的なデータを収集しえた。また、それらの過程で様々な視点や課題が生じた。詳細は報告書に譲るが、実際に栽培実験を行うことによってしか得られない内容が多く含まれており、その意義は大きい。また、登呂遺跡で具体的な農耕集落像を検証する一方で、それと比較しながら、主に静岡清水平野の農耕形成から登呂の段階に至る過程を「丸子段階」→「有東段階」→「登呂段階」として追究し、静岡清水平野の農耕形成としての「登呂モデル」をより立体化することができた。これらの研究を基礎に、さらに「復元」や「比較」といった視点から研究を進めていきたい。
膵島移植療法実現のための、膵島調製・体外培養技術の確立

インスリン補充療法に替わる糖尿病治療法として膵島移植が期待されているが、膵島は、体外培養中に機能が低下してしまう。そこで本研究では膵島の機能が維持できる培養技術を目指し、膵島を分散して培養することとし、この場合の最適な足場を探索した。細胞の増殖・分化を制御している細胞外マトリクス成分や、様々な特性を持つプラスチック培養皿を足場とし、(1)細胞の剥がれ易さ、(2)グルコースに応答したインスリン分泌能を測定し、足場の効果を調べた。雄Lewisラットより膵管内コラゲナーゼ注入法で単離した膵島を、トリプシン処理で個々の細胞に分散した。分散した膵島細胞を、コラーゲン・フィブロネクチン・ラミニンで処理した培養皿と、タンパク質を処理していないプラスチック培養皿に播種した。さらにこれらタンパク質をエタノールで変性させたものも足場とし、検討した。その結果、膵島細胞は、I型コラーゲン上で最も剥がれ易く、ラミニン、IV型コラーゲンと続き、組織培養用培養皿とフィブロネクチン上で最も剥がれ難かった。また、浮遊培養用のプラスチック培養皿ではI型コラーゲンと同等以上の剥がれ易さを示した。また、インスリン分泌については、浮遊培養用培養皿、ラミニン、次いでI型コラーゲン上で高いインスリン分泌能を示し、フィブロネクチン及び組織培養用培養皿上ではインスリン分泌能が低かった。一方IV型コラーゲンはI型コラーゲンと同等であった。さらにエタノールで変性させたフィブロネクチン上では無変性のものに比べ二倍以上のインスリン分泌能を示した。すなわち、付着しがたい培養環境ほど、インスリン分泌が高いということが見いだされた。近年、糖尿病の根治的治療法として「膵島移植」が期待されているが、ドナー不足が深刻である。そこで、インスリン分泌細胞の供給源として、1)膵島細胞を培養して増幅する、2)インスリノーマなど株化細胞を機能強化する方法が考えられる。さらに、3)得られた膵島を凍結により長期保存する技術も重要だ。【I.膵島細胞に有効な体外培養法】膵島細胞供給法として、ドナーから単離した膵島細胞を培養し増幅する方法が考えられる。しかし、膵島のままでは増殖しないため、膵島を個々の細胞に分散させ、単層培養中に何らかの方法で増殖を誘導した後、膵島様構造体を形成させる方法が考えられる。本研究では単層培養時の細胞の足場に着目し、膵島細胞に有効な足場を検索した。続いて、各足場上で培養した細胞から膵島様構造体を形成させ、単層培養時の足場が構造体形成に影響しないか検討した。【II.インスリノーマの細胞機能を強化】株化細胞は機能が低下している。そこで、本研究ではインスリノーマを対象として、三次元培養による機能向上を目指した。三次元培養の足場として竹澤により開発されたコラーゲンゲル薄膜に着目し、膵臓の組織構造の模倣を目指し、コラーゲンゲル薄膜の表面に膵島細胞を、裏面に線維芽細胞を培養する両面培養を行い、インスリノーマの機能強化を達成した。【III.膵島の無血清凍結技術】現在のところ、細胞凍結保存液には、主としてウシ胎児血清(FBS)にジメチルスルホキシド(DMSO)を添加したものが用いられている。しかし血清には未知ウイルスやBSEなどの感染の懸念がある。そこで凍結保護剤として、絹由来のタンパク質セリシンに着目し、高性能な無血清凍結液を開発した。ラット膵島を液体窒素中で1ヶ月間凍結したところ、セリシン凍結液で凍結された膵島は、FBS凍結液を上回るグルコースに応答したインスリン分泌を発揮し、凍結前と同程度であった。

そこで本研究では膵島の機能が維持できる培養技術を目指し、膵島を分散して培養することとし、この場合の最適な足場を探索した。細胞の増殖・分化を制御している細胞外マトリクス成分や、様々な特性を持つプラスチック培養皿を足場とし、(1)細胞の剥がれ易さ、(2)グルコースに応答したインスリン分泌能を測定し、足場の効果を調べた。雄Lewisラットより膵管内コラゲナーゼ注入法で単離した膵島を、トリプシン処理で個々の細胞に分散した。分散した膵島細胞を、コラーゲン・フィブロネクチン・ラミニンで処理した培養皿と、タンパク質を処理していないプラスチック培養皿に播種した。さらにこれらタンパク質をエタノールで変性させたものも足場とし、検討した。その結果、膵島細胞は、I型コラーゲン上で最も剥がれ易く、ラミニン、IV型コラーゲンと続き、組織培養用培養皿とフィプロネクチン上で最も剥がれ難かった。また、浮遊培養用のプラスチック培養皿ではI型コラーゲンと同等以上の剥がれ易さを示した。また、インスリン分泌については、浮遊培養用培養皿、ラミニン、次いでI型コラーゲン上で高いインスリン分泌能を示し、フィブロネクチン及び組織培養用培養皿上ではインスリン分泌能が低かった。一方IV型コラーゲンはI型コラーゲンと同等であった。さらにエタノールで変性させたフィブロネクチン上では無変性のものに比べ二倍以上のインスリン分泌能を示した。すなわち、付着しがたい培養環境ほど、インスリン分泌が高いということが見いだされた。
セレンおよびビスマスによる抗癌剤CDDPの腎毒性軽減に関する実験的臨床的研究

セレンおよびビスマス化合物はCDDPの抗腫瘍作用をそこなわずにその腎毒性を軽減することが動物実験により明らかにされた。しかしセレン化合物は医薬部外品、劇毒物とされ臨床的使用には問題がある。そこで常用医薬品である次硝酸ビスマスのCDDP腎毒性軽減効果を臨床例で検討した。対象は尿路性器進行癌23例(膀胱癌11,腎盂尿管癌6,睾丸腫瘍4,前立腺癌2)である。CDDPの投与は単独または併用化学療法により行なわれた。予防投与11,治療投与12,累計67コースであった。次硝酸ビスマスは50mg/kg体重を分3経口にて、CDDP投与に先立つ2日間(n=10)または5日間(n=5)連続して投与し、最後投与の約12時間後にCDDPを充分な水利尿と制吐剤の使用のもとに投与した。8例にはビスマスを前投与せず対照群とした。治療投与群12例、13回の化学療法の直接効果(日本癌治療学会判定基準,1980)が判定され、奏効率:(CR+PR)/nは対照群で33.3%、次硝酸ビスマス投与群で50%であった。次硝酸ビスマスの前投与がCDDPを含む化学療法の抗腫瘍作用を阻害するとは考え難い。CDDP治療中は3群とも血清クレアチニン(sCr)値の上昇、クレアチニンクリアランス(Ccr)値の低下、尿中NAG、αGTP【β_2】ミクログロブリン排泄量の上昇を一過性に認めた。化学療法全コース前後の比較では次硝酸ビスマス5日間投与群でsCrの上昇率とCcrの低下率が他群に比し低い傾向があった。治療終了後安定期のCcrを治療前値の百分率で表示し、CDDPの累積投与量との関係をみると、5日間投与群でCDDP投与によるCcrの減少率が低い傾向にあった。対象症例には腎機能障害例が多く、今回の少数例の検討では結論をうるにいたらなかったが、次硝酸ビスマスの前投与が患者に不利に働くことはなく、腎機能の保護に有効であるように思われる。次硝酸ビスマス前投与法の臨床例での有効性を正確に判定するには、さらに多数例での検討が必要である。
複雑非線形システムのロバスト性と可安定性の理論研究

本課題最終の本年度は、複雑非線形システムのロバスト性および可安定性という問題に対し、初年度に開発した「空間依存スケーリング」という理論の一般化を行い、空間的に複雑な振る舞いを持つシステムに有効な解析・設計理論の構築を目指した。本年度は理論解析だけではなく、新しく計算機シミュレーションによる研究も行った。システムの持つ複雑性は、非線形性、多様性、大規模性、入力・出力・状態空間の複雑性など様々な原因から生まれるものである。そこで、昨年度と同様に非線形偏微分方程式をシステムモデルに採用し、抽象的表現にシステムの多様性を吸収させることにした。昨年はBurger方程式に限定して開発した空間依存スケーリング理論の一般化を目的に、Kuramoto-Sivashinsky方程式に取り組み、そのロバスト性および可安定性が空間依存スケーリングの存在性問題に帰着できることを示すことに成功した。空間依存スケーリングが存在性するならば、システムをロバスト安定化する境界入力制御則が直ちに導けることも明らかにできた。さらに本年度は、本研究で提案する理論手法と過去に個別に提案されてきている従来の方法との違い、提案法の利点を明確にすることにも力を注いだ。これには理論と数値シミュレーションの両面から取り組み、空間依存スケーリングという空間的非線形な尺度を可安定性とロバスト性の判別に導入することの有効性を示すことができた。本研究の成果により、ロバスト性の度合いを指定して解析・設計することが可能になっただけでなく、制御入力が従来の方法に比べて格段に小さくなるように境界入力制御則を設計できるようになった。そのアイティアの一部は、代表者(受入研究者)が生物下水処理という具体的なシステムの制御方策を考えるヒントとなった。本研究により昨年度から得られた研究成果をまとめ、国内外の学術会議や研究会で発表し、学術雑誌にも投稿した。
膜破壊型殺菌消毒剤を活用した細菌の多剤耐性獲得に関する転写調節因子の分子機構解明

膜破壊型殺菌消毒剤である第四アンモニウム塩に対する大腸菌耐性株のプロテオーム解析を行い、野生株に比べ耐性株に特異的に発現量が増大したタンパク質を複数確認した。これらのタンパク質が大腸菌の多剤耐性を担うmarオペロンの転写調節因子と相互作用している可能性がある。バイオインフォマティクス解析により、marオペロンの転写抑制因子MarRの点変異が立体構造を変化させ、標的のmarOとの結合性が変化して、結果として耐性化因子の発現活性化を引き起こすことが示唆された。以上から、marOと親和性が高いDNA結合性の物質によりmarオペロンの転写を抑制し、多剤耐性菌の出現を制御できる可能性が示された。平成24年度の研究進捗状況は以下の通りである。1)marオペロンメンバー高発現株および遺伝子破壊株の作製、タンパク質単離、アフィニティカラム作製PCR、電気泳動ゲル撮影装置等を用いて、marオペロンメンバー:MarR、MarA、MarBの高発現株および遺伝子破壊株を作製中、またアフィニティーカラム作製を準備中である。2)薬剤耐性化菌株および通常菌株のプロテオーム解析膜破壊型殺菌消毒剤であるカチオン性の第四アンモニウム塩の存在下で馴養培養しながら薬剤感受性を測定することにより耐性菌の取得を行った。結果、塩化セチルピリジニム、塩化ベンザルコニウムについて耐性菌を取得することが出来た。得られた耐性菌を用いてタンパク質電気泳動システムを用いてプロテオーム解析を行った。またプロテオーム解析を含むバイオインフォマティクス解析システムの構築も同時に行っている。本研究は、細菌の多剤耐性獲得に関する転写調節因子の役割を、膜破壊型殺菌消毒剤を転写調節因子の活性化因子として用いることにより、分子生物学的、タンパク化学的な手法や、バイオインフォマティクスの手法により明らかにし、多剤耐性菌の新規制御法を提案することを目的としている。本年度は、膜破壊型殺菌消毒剤であるカチオン性の第四アンモニウム塩、塩化セチルピリジニウム、塩化ベンザルコニウムについて耐性菌を取得し、得られた耐性菌を用いてタンパク質電気泳動システムを用いてプロテオーム解析を継続実施した。また、前年度構築を試みたプロテオーム解析を含むバイオインフォマティクス解析システムの、耐性化因子の作用機作解析への適用を試みた。平成23年度の研究実績の概要は以下の通りである。1)marオペロンメンバー高発現株作製、タンパク質単離、アフィニティーカラム作製: PCR、電気泳動ゲル撮影装置等を用いて、marオペロンメンバー:MarR、MarA、MarBの高発現株を作製中である。加えて、高発現株を取得次第、タンパク質単離、アフィニティーカラム作製を実施する準備を行っている。2)膜破壊型殺菌消毒剤耐性菌の取得:膜破壊型殺菌消毒剤であるカチオン性の第四アンモニウム塩の存在下で馴養培養しながら薬剤感受性を測定することにより耐性菌の取得を行った。結果、塩化セチルピリジニウム、塩化ベンザルコニウムについて耐性菌を取得することが出来た。3)薬剤耐性化菌株および通常菌株のプロテオーム解析: 2)で耐性菌が得られたので、タンパク質電気泳動システムを用いてプロテオーム解析を実施する準備を行っている。平成26年度は、まず、膜破壊型殺菌消毒剤であるカチオン性の第四アンモニウム塩である、塩化セチルピリジニウム、塩化ベンザルコニウムについて研究室内での馴養培養により取得した大腸菌の野生株および耐性株を用いてタンパク質電気泳動システムを用いてプロテオーム解析を継続実施した。その結果、野生株に比して耐性株に特異的に発現量が増大したタンパク質を複数確認することができた。また、平成25年度構築を試みたプロテオーム解析を含むバイオインフォマティクス解析システムを用い、大腸菌の多剤耐性を担うmarレギュロンの転写調節因子の一つである転写抑制因子MarRの複数の変異体に見出された点変異の多剤耐性獲得に及ぼす影響を調べた。その結果、MarR変異体の点変異が染色体DNA上のオペレーター配列であるmarOとの結合部位として知られている領域にある場合、MarR上のmarOとの結合部位の立体構造が直接変形することにより、それ以外の領域にある場合、marOとの結合部位以外のMarR上の二次構造が変形することによりmarOとの結合部位の立体配置が変化することにより、それぞれMarRとmarOとの結合性が変化し、marレギュロンの転写の抑制が弱まり、結果として転写が活性化され、主にMarAの高発現から様々な多剤耐性に関与する耐性化因子の発現活性化を引き起こすことが示唆された。以上から、marOと親和性が高い、DNA結合性の物質(例えばタンパク質)によりmarレギュロンの転写の抑制を行うことにより、多剤耐性菌の出現を制御できる可能性が示された。

衛生薬学研究実績の概要に記載したように、平成24年度は1)薬剤耐性化菌株および通常菌株のプロテオーム解析2)marオペロンメンバー高発現株および遺伝子破壊株の作製、タンパク質単離、アフィニティカラム作製を行う予定で、1)については完了したが、2)について継続実施中である。したがって、今後の研究の推進方策により達成は可能であるので、その達成度について「やや遅れている」と自己評価した。本年度は、アフィニティカラムによる殺菌消毒剤耐性関与タンパク質の取得、耐性化因子の高発現株、遺伝子破壊株を用いたプロテオーム解析、耐性関与タンパク質と転写調節因子との分子間相互作用のバイオインフォマティクス解析、研究成果の総括を行い、論文および学会において発表する予定であったが、耐性関与タンパク質の取得およびプロテオーム解析の遅延のため、以降の計画が遅れている。研究実績の概要に記載したように、平成23年度は1)marオペロンメンバー高発現株作製、タンパク質単離、アフィニティーカラム作製2)膜破壊型殺菌消毒剤耐性菌の取得3)薬剤耐性化菌株および通常菌株のプロテオーム解析を完了する予定で、2)については完了したが、1)、3)について実施中である。したがって、「研究の目的」の遂行上、今後の研究の推進方策により十分達成は可能であるので、その達成度について「やや遅れている」と自己評価した。本研究課題の今後の推進計画については以下のように予定している。H25年度:1)アフィニティーカラムによる転写調節因子親和性物質の取得、2)転写調節因子と相互作用していると推定されるタンパク質遺伝子の破壊株作製、3)遺伝子破壊株の殺菌消毒剤耐性化試験、4)殺菌消毒剤耐性化に関与しているタンパク質の同定、5)耐性関与タンパク質と転写調節因子との分子間相互作用解析、6)耐性関与タンパク質と転写調節因子との結合様式のバイオインフォマティクス解析、7)細菌の殺菌消毒剤耐性化機構の全体像解明、8)耐性菌の新規制御方法の提案なお、前年度の未完了項目については、それらを優先して実施しながら、並行して上述項目について遂行する計画である。耐性関与タンパク質の取得およびプロテオーム解析を早急に完了し、耐性獲得に関与し転写調節因子と親和性のあるタンパク質を同定する。さらに耐性関与タンパク質と転写調節因子との分子間相互作用のバイオインフォマティクス解析、研究成果の総括を行い、論文および学会において発表する。H24年度:1)アフィニティーカラムによる転写調節因子親和性物質の取得、2)転写調節因子と相互作用していると推定されるタンパク質遺伝子の破壊株作製、3)遺伝子破壊株の殺菌消毒剤耐性化試験、4)殺菌消毒剤耐性化に関与しているタンパク質の同定H25年度:1)耐性関与タンパク質と転写調節因子との分子間相互作用解析、2)耐性関与タンパク質と転写調節因子との結合様式のバイオインフォマティクス解析、3)細菌の殺菌消毒剤耐性化機構の全体像解明、4)耐性菌の新規制御方法の提案なお、前年度の未完了項目については、それらを優先して実施しながら、可能な範囲で並行して上述項目について遂行する計画である。
渋滞列における発進波の数理的解明から渋滞解消の実践へ

渋滞解消のキーワードは「slow-in fast-out」である.渋滞列にゆっくりと近づき,渋滞列から素早く抜け出すアクションを行うことで,渋滞を短くすることができる.本研究では,確率セルオートマトンを数理モデルの基盤モデルとし,従来の待ち行列理論では考慮されてこなかった渋滞列内部の空間構造(排除体積効果)を陽に組み込むことで,渋滞列から抜け出す際の反応の連鎖の波(発進波)の特徴を明らかにした.具体的には,発進波の伝播速度は密度のべき関数で特徴づけることができ,伝播速度が遅い場合には,ある最適な車間距離を保った状態から動き出す方が渋滞列がスムーズに解消されることがわかった.渋滞解消のキーワードは「slow-in fast-out」である.例えば,車の列を考えた場合,車列の後方に加わる車の台数を前方から抜けて行く台数よりも少なくすることができれば,渋滞車列を短くすることができる.今年度は,人が行列から抜け出していく際に観察される発進波(人が動き出す反応の連鎖の波)のダイナミクスに注目し,どのように制御すればfast-outが実現できるかについて次のような実験を行った.まず,被験者には数理モデルに呼応して設計された一次元歩行路上に並んでもらい,行列を形成する.次に,後方の人に気付かれないように先頭の人の自由なタイミングで前方へ歩き出してもらう.先頭の人には,あらかじめ電子メトロノームとイヤホンを渡しており,そのイヤホンから聞こえるリズムに合わせて歩行速度を調整してもらう.歩行速度の調整がリズムを用いて可能であることは予備実験で確認済みであり,「速い・普通・遅い」の3パターンの歩行速度を設定した.実験では,上空からのビデオ撮影を行い,動画データから得られた歩行軌跡を解析することにより,先頭の歩行速度とfast-outとの関係について検証した.実験の解析結果は次の通りである.直感的には,先頭の移動速度が速ければ速いほど,渋滞列を早く解消できる,つまりfast-outが実現できるように思えるが,歩行速度が速い場合よりも,普通の方が行列全体としては速く移動する,という興味深い結果が得られた.動画解析により,これは先頭の歩行速度が速すぎると行列が分断してしまいスムーズな移動が実現できていないことが明らかとなり,行列が分断しない最適な歩行速度があることを示唆している.本研究成果は,渋滞現象に関する査読付きの有名な国際会議の一つである"Traffic and Granular Flow'13"において,その結果の重要性が評価され,口頭発表により報告した.渋滞解消のキーワードは「slow-in fast-out」である.例えば,車の列を考えた場合,車列の後方に加わる車の台数を前方から抜けていく台数よりも少なくすることができれば,渋滞車列を短くすることができる.今年度は,昨年度まで利用していた人の発進波のダイナミクスを記述する数理モデルに対して,慣性の効果が導入された数理モデルを考慮することで,車の発進波のダイナミクスを記述する数理モデルへと拡張し,その振る舞いについて,数値シミュレーションを通じて検証を進めた.その過程において,「交通エントロピー」という概念を提案している論文を知り,「交通エントロピー」が渋滞状態の新たな指標となりうることを発見したため,「交通エントロピー」の特徴を明らかにする数理モデル解析も集中的に行った.数理科学としての渋滞は,密度と流量の関係をプロットした基本図と呼ばれる図を用いて定義されるが,基本図では流量を用いるため,道路上の車両分布は考慮されていない.つまり,基本図では同じ流量を示していても,一つの大きな車列になっている場合と,分散した車列になっている場合が区別されないため,車両分布を定量化できる「交通エントロピー」の概念は,渋滞現象の数理研究において極めて重要な概念であると考えた.「交通エントロピー」に関する数理モデル解析の結果は次の通りである.交通エントロピーはクラスター渋滞時が最も小さく,一様流状態が最も大きくなることが確認された.基本的には渋滞状態から一様流状態に,エントロピーが増加する方向へ進むが,双安定構造を示すパラメーター領域では,一様流から渋滞流へとエントロピーが減少する方向に進むことが観察された.さらに,ある条件を課すことで簡易化したRule184セルオートマトンモデルと呼ばれる交通流数理モデルについては,交通エントロピーの解析解表示を求めることに成功した.渋滞解消の一つのキーワードは「slow-in fast-out」である.例えば,車の列を考えた場合,車列の後方に加わる車の台数を前方から抜けていく台数よりも少なくすることができれば,渋滞車列を短くすることができる.このような渋滞を解消する方策を数理的に導出するために,今年度は,以下の二つのテーマについて数理研究を行った.1「交通エントロピー」に関する数理研究:昨年度の「交通エントロピー」に関する研究結果において示唆されたエネルギーの散逸について数理的に解明した.具体的には,交通温度という物理量を導入することにより,メタ安定状態が発生する密度での自由流から渋滞流へ遷移において熱が散逸していることが確認された.これにより,時間発展によりエントロピーが減少するように見えた現象が,熱の散逸を伴っていることから,熱が捨てられた外界も含めた系全体としては,エントロピーが増大していることが明らかとなった.

2交通流モデルの「分岐構造」に関する数理解析研究:交通流モデルの数理解析の多くは一様流の線形安定性解析にとどまっているが,数理モデルから交通渋滞を解消する方策を導くためには,ある密度領域で一様流と渋滞流で共存し両者が安定な解であること,安定な渋滞を不安定化させるためにはどうすればよいかなど,大域的な解構造を把握する必要があり,一様流の安定性解析だけでは不十分である.そこで,本研究課題に関連する新しいテーマとして,相対速度の効果を考慮した交通流モデルに対する計算機援用大域分岐解析を行った.その結果,相対速度の効果が強まれば,一様流の不安定化が起こりにくくなり,渋滞を軽減する一つの方策を得ることができた.つまり,Active Cruise Controlなどの既存の車載システムに対して,安全性を保ったうえで相対速度の効果を増加させることができれば,渋滞が生じにくくなることが明らかとなった.当初の研究計画に加えて,1「交通エントロピー」に関する数理研究,2交通流モデルの「分岐構造」に関する数理解析研究,という二つの新しいサブテーマを発見することができ,さらに,それぞれの数理研究において新しい知見を得ることができており,当初の計画以上に進展しているといえる.1「交通エントロピー」に関する数理研究については,昨年度から引き続き進めている研究テーマであるが,新しい知見がある程度でそろってきており,現在論文作成中である.2交通流モデルの「分岐構造」に関する数理解析研究については,平成27年度中に様々な検討を進めることができ,研究成果については,国際会議"Traffic and Granular Flow'15"及びその査読付き議事録や武蔵野大学数理工学センター紀要において発表することができた.昨年度に引き続き,本年度は,以下の二つのテーマについて数理研究を行った.1発進波に関する交通流数理モデル研究:渋滞解消の一つのキーワードは「slow-in fast-out」であり,このフレームワークを整備するためには,発進波という反応の連鎖の伝播現象が必要となる.そこで今年度は,人の発進波研究で得られていた研究成果を発展させ,車の発進波に関する数理モデル研究を行い,一つの結果として,渋滞列から抜け出す際に必要な時間が最小となる密度が存在することを発見した.つまり,渋滞列の中では,ある適切な車間距離を保つことで,渋滞を抜けるまでに必要な時間を最小化できることを数理モデルを用いて示すことに成功した.この結果は,国際シンポジウム(CANDAR'16)のセルオートマトンに関するワークショップ(AFCA'16)において査読プロセスをクリアし講演した.2交通流数理モデルの分岐構造に関する研究:渋滞の流れは「安定な」流れであり,渋滞を解消するためには,この安定な渋滞流を不安定化させることがポイントとなる.つまり,渋滞解消策を導出するためには,数理モデルの分岐構造を把握することが重要となる.そこで今年度は,相対速度の効果が強くなると一様流が不安定化しにくくなり,渋滞を軽減する一つの方法となりうるという昨年度の研究成果をまとめるとともに,相対速度の効果が組み込まれた他の数理モデルの分岐構造を解明した結果も加えて査読付き英文雑誌(TransportmetricaA)へと投稿し,採録が決定した.数理モデル研究はおおむね順調に進んでいるが,研究代表者の所属機関には現在下位学年しかいないため,実験のサポートをお願いする専門知識を持った適任者がみつからず,実験実証に関して実施が遅れている.今年度は昨年度に引き続き,次の二つのテーマについて数理研究を行った.