hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気インピーダンス変化を用いた複合材料の履歴記憶型モニタリングシステム

炭素繊維などの導電性繊維で強化された複合材料(CFRP)において,成形時の硬化度や成形不良,使用時のひずみや負荷履歴,点検時の破壊・損傷などのモニタリングは,成形コスト削減,使用時の健全性保証,点検コスト・時間の削減に直結するため重要な技術であり,個々にセンシング技術が発達してきている.例えば,熱硬化性樹脂の硬化度は成形時に市販の誘電率センサーを使用することでモニタリングが可能であり,また負荷時のひずみは市販のひずみセンサーを使用することでモニタリング可能である.点検時の破壊・損傷に関しては,簡便な評価方法が無く,申請者らが電気抵抗変化を利用した手法を提案してきた.これらのことから,同一センサーで成形時から使用時のひずみ,損傷などのすべてをモニタリング可能であり,この履歴を構造の履歴書として統一的に管理可能とするシステムが望まれている.本研究では導電性複合材料の成形から,使用時のひずみ,破損時の損傷までを同一の仕組みで統合されたシステムによってモニタリングする統合モニタリングシステムを新規に開発し,その履歴をオブジェクト化して統一管理することでモニタリングを高度化することを提案する.ハードとソフト面の統合化で,成形時からの情報をそのまま製品に保有した新しい製品履歴をソフトウエア的に作成可能となり,画期的な高度モニタリングシステムとなる.本研究では,3年間を通して,高度な硬化度モニタリング手法,ひずみモニタリング手法,マトリックス割れモニタリング手法,層間はく離モニタリング手法を実験的および解析的に検討し,高精度化を実現することに成功した.例えば,硬化度モニタリングにおいてはひずみや損傷モニタリングに利用可能な電極の一体成形時に1kHz付近の複数周波数の交流を負荷し,その電気容量の変化から簡便に硬化過程をモニタリング可能であることを実証し,ひずみモニタリングでは負のピエゾ抵抗のメカニズムを解明した.さらに繊維破断とマトリックス割れの分離や層間剥離の高精度簡便モニタリングを実証した.最後に複合材料をオブジェクト指向で捕らえることにより,複合材料オブジェクトのクラスを構築し,負荷に伴う変形解析を可能にした.また,複合材クラスのインスタンス変数に硬化からひじみ履歴,損傷履歴を入れることにより履歴記憶が可能なシステムを提案した.炭素繊維などの導電性繊維で強化された複合材料(CFRP)において,成形時の硬化度や成形不良,使用時のひずみや負荷履歴,点検時の破壊・損傷などのモニタリングは,成形コスト削減,使用時の健全性保証,点検コスト・時間の削減に直結するため重要な技術であり,個々にセンシング技術が発達してきている.例えば,熱硬化性樹脂の硬化度は成形時に市販の誘電率センサーを使用することでモニタリングが可能であり,また負荷時のひずみは市販のひずみセンサーを使用することでモニタリング可能である.点検時の破壊・損傷に関しては,簡便な評価方法が無く,申請者らが電気抵抗変化を利用した手法を提案してきた.これらのことから,同一センサーで成形時から使用時のひずみ,損傷などのすべてをモニタリング可能であり,この履歴を構造の履歴書として統一的に管理可能とするシステムが望まれている.本研究では導電性複合材料の成形から,使用時のひずみ,破損時の損傷までを同一の仕組みで統合されたシステムによってモニタリングする統合モニタリングシステムを新規に開発し,その履歴をオブジェクト化して統一管理することでモニタリングを高度化することを提案する.ハードとソフト面の統合化で,成形時からの情報をそのまま製品に保有した新しい製品履歴をソフトウエア的に作成可能となり,画期的な高度モニタリングシステムとなる.本研究では,3年間を通して,高度な硬化度モニタリング手法,ひずみモニタリング手法,マトリックス割れモニタリング手法,層間はく離モニタリング手法を実験的および解析的に検討し,高精度化を実現することに成功した.例えば,硬化度モニタリングにおいてはひずみや損傷モニタリングに利用可能な電極の一体成形時に1kHz付近の複数周波数の交流を負荷し,その電気容量の変化から簡便に硬化過程をモニタリング可能であることを実証し,ひずみモニタリングでは負のピエゾ抵抗のメカニズムを解明した.さらに繊維破断とマトリックス割れの分離や層間剥離の高精度簡便モニタリングを実証した.最後に複合材料をオブジェクト指向で捕らえることにより,複合材料オブジェクトのクラスを構築し,負荷に伴う変形解析を可能にした.また,複合材クラスのインスタンス変数に硬化からひじみ履歴,損傷履歴を入れることにより履歴記憶が可能なシステムを提案した.炭素繊維やスチールワイヤーなどの導電性繊維で強化された複合材料(CFRP,タイヤなど)において,成形時の硬化度や成形不良,使用時のひずみや負荷履歴,点検時の破壊・損傷などのモニタリングは,成形コスト削減,使用時の健全性保証,点検コスト・時間の削減に直結するため重要な技術である.これらの複合構造に対して同一センサーで成形時から使用時のひずみ,損傷などのすべてをモニタリング可能であり,この履歴を構造の履歴書として統一的に管理可能とするシステムが望まれている.本研究では導電性複合材料の成形から,使用時のひずみ,破損時の損傷までを同一の仕組みで統合されたシステムによってモニタリングする統合モニタリングシステムを新規に開発し,その履歴をオブジェクト化して統一管理することでモニタリングを高度化することを提案する.ハードとソフト面の統合化で,成形時からの情報をそのまま製品に保有した新しい製品履歴をソフトウエア的に作成可能となり,画期的な高度モニタリングシステムとなる.平成15年度では,成形モニタリング,ひずみモニタリング,損傷モニタリングの技術を洗練させることが主目的になる.成形モニタリングでは,CFRPプリプレグを用いた実際の積層板の成形モニタリングを実施する.電気容量の周波数依存性を測定する.ひずみモニタリング負荷に伴う電気インピーダンス変化の基礎特性として,0°単層板,90°単層板の引張,繊維直角方位,せん断負荷時の繊維方位,繊維直角方位の電気インピーダンス変化をLCRメータを用いて測定する.

これらの結果,硬化時の周波数特性変化を用いることによってエポキシ樹脂の硬化モニタリングが可能であることが実証された.また,引張負荷時の電気抵抗変化測定実験から,繊維方向負荷時には電気抵抗は増加するが,電極の接触が不十分であると4端子法を用いても正しい電気抵抗変化が得られないことが明らかになった.炭素繊維やスチールワイヤーなどの導電性繊維で強化された複合材料(CFRP,タイヤなど)において,成形時の硬化度や成形不良,使用時のひずみや負荷履歴,点検時の破壊・損傷などのモニタリングは,成形コスト削減,使用時の健全性保証,点検コスト・時間の削減に直結するため重要な技術である.申請者らは電気抵抗変化を利用した手法を提案してきた.これらの構造に対して同一センサーで成形時から使用時のひずみ,損傷などのすべてをモニタリング可能であり,この履歴を構造の履歴書として統一的に管理可能とするシステムが望まれている.本研究では導電性複合材料の成形から,使用時のひずみ,破損時の損傷までを同一の仕組みで統合されたシステムによってモニタリングする統合モニタリングシステムを新規に開発し,その履歴をソフト的にオブジェクト化して統一管理することでモニタリングを高度化することを提案する.ハードとソフト面の統合化で,成形時からの情報をそのまま製品に保有した新しい製品履歴をソフトウエア的に作成可能となり,画期的な高度モニタリングシステムとなる.平成16年度では,ひずみモニタリング,損傷モニタリングの技術を洗練させることが主目的になる.また,CFRPの無線損傷モニタリングについても基礎的検討を行う.1.ひずみモニタリング負荷に伴う電気インピーダンス変化の基礎特性として,0°単層板,90°単層板の引張,繊維直角方位,せん断負荷時の繊維方位,繊維直角方位の電気インピーダンス変化をLCRメータを用いて測定する,前年度はCFRP積層板について実施したが,積層の影響の区別が困難であったため,本年度は単層と積層を比較検討する.さらに,積層板についても同様の特性測定試験を実施する.これらの結果から,ゲージ率の正負のばらつきについて考察する.2.損傷モニタリング損傷モニタリングにおいてはCFRPの厚板の擬似等方性積層板を作成し,マトリックス割れ時の電気インピーダンス変化を実測し,マトリックス割れの検出可能性について板厚さの影響を実験的および解析的に検討する.マトリックス割れの位置同定についても応答曲面法を用いてFEM解析で討する.3.無線損傷モニタリングCR発信回路を用いた無線方式でのCFRP損傷モニタリングについて基礎的な回路接続実験を実施してその有効性を確認する.
水環境汚染評価のための新バイオマーカー

酵母DNAマイクロアレイを用いて、廃棄物処分場処理水、下水処理水により発現応答する遺伝子群を網羅的に解析したところ、発現誘導あるいは抑制された遺伝子群の数は排水により異なっていた。それら発現誘導あるいは抑制された遺伝子群をMIPSデーターベースに基づきカテゴリー分類すると、各々の排水に特徴的なパターンを示した。さらに、廃棄物処分場浸出原水により発現応答が見られた遺伝子群が処分場処理水(接触ろ床と凝集沈殿処理)では見られなかったこと、下水原水により発現応答が見られた遺伝子群が、下水処理水(微生物処理)により見られなかったことから、産業排水の水質が浄化されたことを遺伝子レベルで確認できた。ことより、酵母DNAマイクロアレイを用いた各種産業排水の処理法の評価(水質浄化の評価)が可能であることが示唆された。また、細胞の救助・防御・毒性に関連する遺伝子群(ORF)の中から55個の遺伝子群を選択肢し、それらをスポットした酵母カタムチップを作製した。本カスタムチップの産業排水の環境リスク評価への有効性について検討したところ、カスタムチップ上で、発現誘導あるいは抑制された遺伝子群が見られ、それらは産業排水により特異的であることがわかった。このことから、今回作製した酵母カスタムチップを用いたマイクロアレイは、産業排水の環境リスクを評価する有益な手法となり得ることが示された。海洋汚染の総括的モニタリング法としてのバイオマーカーとして、ムラサキイガイの血球細胞の活性酸素発生を指標とした貧食能への影響評価及び重金属によるメタロチオネイン(MT)の誘導能を検討した。活性酸素発生を指標とした方法は蛍光染色した大腸菌を用いた方法より感度が高いことが明らかとなった。MT誘導能では、中腸腺が最も顕著であることが明らかとなった。本研究は、環境変動に伴う負荷としての内分泌かく乱作用を評価できるバイオアッセイ・バイオマーカーの開発・改良実用化の可能性についてDNAマイクロアレイを中心に取り組み、生体異物(化学物質)が暴露した事実を示す生化学的指標、生体異物に対する生物の生体応答(量)を示す生化学的指標とした内分泌かく乱作用評価法を環境管理システムとして利用しようとするものである。酵母起源DNAマイクロアレイ技術を利用、個々の環境化学物質による遺伝子の発現パターンをデータベース化し、環境化学物質を含んだ環境サンプルを細胞に与え、その結果おこる修復機構や解毒機構の誘導により発現する遺伝子パターンを総合的に評価する事で、化学物質の生体への影響を認識あるいはこれら遺伝子の相違により化学物質擬似の作用を示唆できる可能性が示された。一方で、ムラサキイガイの化学物質の蓄積性に注目、モニタリング手法として遺伝毒性や免疫毒性などについても内分泌かく乱の視点から検討した。その結果、遺伝毒性ではコメット試験や免疫毒性については貧食能及びアルカリ不安定性リン酸などが内分泌かく乱のバイオマーカーとして今後の課題となった。今後、環境水(下水処理水、産業廃棄物最終処分場浸出水、各種工場排水、大学排水など)の環境試料を評価する一方、これらの化学物質の複合作用に着目、多くの化学物質を群分けしたモデル試料を作成、マイクロアレイで解析評価し複合汚染の場合、誘導される遺伝子について化学物質のこれまでに確認されている特有の作用がどのように変化するのか情報を得る予定である。本研究では環境変動に伴う負荷としての内分泌撹乱作用を評価できるバイオアッセイ・バイオマーカーの開発・改良実用化について取り組み、生体異物(化学物質)が暴露した事実を示す生化学的指標、生体異物に対する生物の生体反応(量)を示す生化学的指標とした内分泌撹乱作用評価を環境管理システムとして利用しようとするものである。バイオアッセイとして個体レベル(魚類、無脊椎動物、藻類など)から細胞(培養・単離細胞・酵母など)、また細胞内小器官までの広範囲な生物材料を用いた内分泌撹乱作用の評価系としてのホルモン核内受容体及び関連遺伝子群評価系として、魚のER、TRを用いたレポーターアッセイ系の構築を行った。また、灰、飛灰サンプル、工場排水暴露により発現応答する遺伝子群を酵母マイクロアレイにより解析し、遺伝子発現プロファイルの類似性によるクラスタリング解析を行ったところ、灰、飛灰を暴露した時の遺伝子発現プロファイルは、界面活性剤、重金属、殺菌剤などとは違う新たなクラスターを形成することが確認され、工場排水の曝露においては、界面活性剤の近い位置にクラスターを形成した。このように、酵母マイクロアレイによって、種々の化学物質が混在する環境水の生物に与える影響を総合的に評価することができ、その遺伝子発現プロファイルを産業排水毎にパターン化できる可能性が示唆された。さらに、下水と下水処理水を曝露した時に、下水処理水で発現誘導される遺伝子群数が少なくなることが示されたことから、産業排水に対する最適水処理法の評価に酵母マイクロアレイが利用できる可能性も考えられた。

また、細胞の救助・防御・毒性に関連する遺伝子群(ORF)の中から55個の遺伝子群を選択肢し、それらをスポットした酵母カタムチップを作製した。本カスタムチップの産業排水の環境リスク評価への有効性について検討したところ、カスタムチップ上で、発現誘導あるいは抑制された遺伝子群が見られ、それらは産業排水により特異的であることがわかった。このことから、今回作製した酵母カスタムチップを用いたマイクロアレイは、産業排水の環境リスクを評価する有益な手法となり得ることが示された。海洋汚染の総括的モニタリング法としてのバイオマーカーとして、ムラサキイガイの血球細胞の活性酸素発生を指標とした貧食能への影響評価及び重金属によるメタロチオネイン(MT)の誘導能を検討した。活性酸素発生を指標とした方法は蛍光染色した大腸菌を用いた方法より感度が高いことが明らかとなった。MT誘導能では、中腸腺が最も顕著であることが明らかとなった。
既成市街地整備における市民参加・合意形成のための自治体行政手法の研究

研究は、郊外における新開発ではなく、既成市街地における街作りを対象として、そのための計画策定手法・策定手続を深めたものである。既成市街地ということで、権利関係も錯綜し、居住者が既に存在するため、計画策定過程における市民参加が不可欠となる。これまでも、このテーマに関しては、都市計画の視点から、市民参加と計画策定手続を扱った研究は多数存在する。こうした中にあって、本研究の特色は、上記の計画に関しては、そうした都市計画という政策分野に限定した視点からアプローチするのでは不十分であるという点にある。近時では、都市計画の策定主体である地方公共団体が、自治体総合計画の変革に着手している。これは都市計画、街作り計画に限定した計画ではないが、現代行政の計画手法としては、斬新な手法を多数含んでいる。この計画手続では、例えば、予め市民に計画に関する情報が極めて大量に提供されたり、早期の段階で市民は参加することができるなどの制度的工夫が尽くされている。また、計画が実現した後には、独立性を有した第三者委員会が、計画評価を行い、計画内容・計画の進行管理・計画マネージメントについて提言を行うものとされている。本研究では総合計画に見るイノベーションに着目して、こうした新しいタイプの総合計画の法的仕組みに、本研究の考察対象である街作り計画を位置づけていくこと、それを通じて、上記の斬新的特徴を街作り計画においても活用すること、こうした計画志制度結合により計画間調整を図るべきであること、を結論とした。研究期間の最終年度にあたるため、以下に記すような形で、折を見て研究成果の公表に努めた。本年度の重点研究領域は、住環境整備に関する基幹的制度の比較法研究である。研究の初年度にあたり、既成市街地開発が日独で近年、中心的課題となってきた背景を探ることとした。両国の法制度の発展史を含め、現行制度に関し、とりわけ都市計画規制と集団規定の関係についても研究を深めた。国家法と自治体条例をトータルに視野に入れた都市法システムの全体像に関し、分析を進めたことが本年度の実施成果である。海外研究の部分については、具体的には、ドイツ法に関して、地区詳細計画のほか、住環境整備のために自治体が近年、条例でどのような手法を制度化しているのか、計画と協定の融合をいかにして図っているのかなど、ドイツの研究機関で調査を行った。自治体組織・自治体環境政策に詳しいギーセン大学のトーマス・グロース教授のほか、建築法の研究家として著名なヴィンフリート・ブローム教授(コンスタンツ大学)、シュミット・アスマン教授(ハイデルベルク大学)と面談の機会を持った。上記の海外調査を受けて、本年度の後半では、日本法に関する研究に重点を置くこととした。具体的には、日本の既成市街地における地区計画制度や建築協定制度の現状を把握するため、福岡市等の担当部局を訪問したほか、実務に詳しい福岡県の不動産鑑定士やその協会とも面談の機会を持った。また、研究の進展状況に合わせて、東京大学の研究者と意見交換の機会をもつこととした。自治体行政の実態調査のため、先進的な取り組みをしている自治体を対象に、市民参加に関する新規条文を盛り込んだ条例を対象として、条例に関する資料請求も行った。本年度は、自治体レベルを中心に制度研究とその運用に関する実態研究を行った。具体的には、自治体が条例等を駆使して先進的な取り組みをしている事例の分析に取り組んだ。土地法に特有の研究としては、土地利用制度の推進と熱心に取り組んできた神戸市、東京都世田谷区・中央区・板橋区、京都市等を対象とした。神戸市に関しては、「近隣住環境計画制度」のほか、建築基準法を弾力的に運用する「インナー長屋制度」などを調べ、京都市については、建築協定を用いて最低敷地面積の規制を行っている例を取り上げ、その実効性確保手法に関し分析した。世田谷区等では、既成市街地内の狭隘道路の拡幅を実現するために、自治体が採用している各種の助成措置を分析した。このほかに、近時の自治体で市民参加を推進するために行われている新規施策について調査・研究を進めた。

主たる検討対象は、生野町まちづくり基本条例、石狩市行政活動への市民参加の推進に関する条例、志木市公共事業市民選択権保有条例、高浜市住民投票条例、宝塚市市民参加条例、ニセコ町まちづくり基本条例、福岡市情報公公開条例、藤沢市オンブズマン条例、三鷹市まちづくり条例、箕面市市民参加条例、横須賀市市民パブリック・コメント手続条例等である。市民参加、政策評価、予算改革の関連に着目した調査のため、国内調査を実施した。収集の条例・要綱等を分析するために、謝金を計上した。本年度は、これまで実施してきた比較法研究やわが国における自治体レベルの先進施策の実態研究を整理し、三か年計画の研究をとりまとめた。具休的には、第一に、市民参加を具体化するための法的手法と、それに関する手続論・要件論に関して、理論研究を総括した。ここでは、街作り計画と自治体総合計画に、多くの共通課題がある点も確認された。第二に、こうした市民参加型の施策遂行が、自治体計画、建築計画とどのような関係にたつのか、またこれら計画にいかなる要請をもたらすのか、という点に関しても考察を進めた。これは、換言すれば、参加制度と計画制度との融合の試みである。とりわけ、自治体が条例等を駆使して先進的な取り組みをしている事例を素材として、その分析に取り組んだ。第三に、住環境整備に関する行為形式に関して、税財政上の仕組みとどのような形で制度連携可能なのか、という点についても、分析を進めた。これは、換言すれば、街づくり施策と税財政制度との融合に関する試みである。以上の三点にわたる理論研究を統合すると共に、実務の用に役立つような制度設計提案にも着手している。ここでは、計画策定への市民参加、計画の進行管理、計画の実効性確保、計画の評価システムを構築する重要性が確認された。こうした日本法に関する研究成果を海外の動向と比較検討すると共に、考察の結果を、2003年9月に九州大学に来日されたコンスタンツ大学法学部教授のハンス・クリスティアン・レール氏と討議する機会を持った。このことを通じて、行政計画に代表される行為形式の発展などにおいて、日独に多くの共通の発展傾向が存在することも確認できた。本年度は最終年度にあたり、本研究の成果が学界のみならず行政実務に対しても意義を持つことから、報告の末尾に挙げたような論文を通じて公表の機会を持つよう努めた。
戦後日本の幼稚園カリキュラム成立史に関する実証研究－国立大学附属幼稚園を中心に－

本研究の目的は、学校教育法の制定から「幼稚園教育要領」(1956)刊行に至るまでの国立大学附属幼稚園における研究と実践に焦点を当て、そこで作成されたカリキュラムの特質と10年間に及ぶ縦断的なカリキュラムの開発過程を、現存する当時の資料に基づいて明らかにすることにある。1年次から4年次には、本研究の対象とした5つの国立大学附属幼稚園のカリキュラムや研究資料、実践記録等の収集にあたり、その精査を行う。5年次には、「保育要領」の趣旨やIFELからの示唆、小学校のカリキュラム研究、国の指し示した幼稚園教育改革の方向性等を踏まえて、戦後10年間にわたる幼稚園カリキュラムの成立過程について明示する。
放射線照射ヒト癌細胞における非アポトーシス性老化様増殖停止機構の解明

今年度は以下の知見を新たに得た。1.野生型p53遺伝子を有する正常ヒト細胞において、老化関連マーカーであるSA-β-galの誘導がp21^<WAF1/CIP1>の誘導だけではなく、p27あるいはp16の発現をともなうことを明らかにした。特にこれらサイクリン依存性キナーゼ阻害剤が発現する段階ではp21^<WAF1/CIP1>の発現レベルが逆に減少することから、p53機能に非依存的な老化様増殖停止誘導機構が存在する可能性を示した。2.野生型p53遺伝子を欠失したヒト各種癌細胞を用いて、放射線照射後のSA-β-galの発現を検討したところ、低頻度ながら発現が見られることを見いだした。これら癌細胞では、p53依存的な細胞周期停止は誘導されないことから、DNA損傷を持ったままDNA合成を行い、細胞分裂の際にmitoticcatastropheを起こして老化様の増殖停止を誘導したと考えられる。3.p53機能に異常のある癌細胞ではp53機能に依存したp21^<WAF1/CIP1>の発現誘導はみられないが、老化様増殖停止に先立ちp16の発現レベルの増加が観察された。したがって、p53機能依存的な老化様増殖停止の場合と同様に、p16の発現レベルを上昇させる遺伝子発現亢進メカニズムが放射線照射によって誘導されたと考えることができる。
非等方弾性体および圧電体における表面波の漸近解析と逆問題

固体中を伝播する波は,その固体の性質を反映する.固体が弾性体の場合,弾性波の観測により弾性体の非等方性と非斉次性(不均一性)を決定する問題は,材料科学,地球物理,非破壊検査の分野で重要なテーマとなる.固体の性質に関する情報は一般に,そこでの波動現象に複雑に入り込む.しかしながら伝播速度,励起された変位場等の波動現象の一部を観測することで固体の情報をうまく抽出できないか?を根本的問いとして,本研究では非等方弾性体と圧電体を対象に,波動方程式の数学解析により固体パラメターの波動解への寄与の構造を明確にする順問題と,波動解により裏付けられた観測データから固体パラメターを再構成する逆問題とを考察する.固体中を伝播する波は,その固体の性質を反映する.固体が弾性体の場合,弾性波の観測により弾性体の非等方性と非斉次性(不均一性)を決定する問題は,材料科学,地球物理,非破壊検査の分野で重要なテーマとなる.固体の性質に関する情報は一般に,そこでの波動現象に複雑に入り込む.しかしながら伝播速度,励起された変位場等の波動現象の一部を観測することで固体の情報をうまく抽出できないか?を根本的問いとして,本研究では非等方弾性体と圧電体を対象に,波動方程式の数学解析により固体パラメターの波動解への寄与の構造を明確にする順問題と,波動解により裏付けられた観測データから固体パラメターを再構成する逆問題とを考察する.
3次元偏光解析のための共焦点顕微鏡の開発と生物細胞の偏光解析への応用

本研究では、偏光顕微鏡に共焦点光学系を導入することによって、これまでの偏光顕微鏡では困難であった、高分解能と高コントラストを実現することを目的として研究を進めてきた。従来の偏光顕微鏡では、高分解能を実現するために高い開口数の対物レンズを用いると、対物レンズ自身によって偏光面が回転してしまうため、コントラストが低下してしまうという問題点を有していた。本研究ではこの問題点を解決するために、偏光顕微鏡に共焦点光学系を導入することを提案した。共焦点光学系では、検出器の前に配置したピンホールによって対物レンズによって偏光面の回転した成分が除去されるので、高い開口数のレンズを使用した場合でも、コントラストが低下しない。今年度は、Mie散乱理論を用いて、共焦点型の偏光顕微鏡の結像特性を解析した。微小球の近傍に基板が存在する場合の結像特性、微小球と基板との多重散乱による電場増強効果などを解析した。これらの結果から、共焦点型偏光顕微鏡を試作し、蛍光分子の配向特性の解析を試みた。今年度は、共焦点型の偏光顕微鏡を試作し、基礎実験により原理の確認を行った。微小球を試料として用い、開口数0.65の対物レンズを用いて偏光解析を行った結果、コントラストがほとんど低下しないことを確認した。また、検出器の前に配置するピンホールの大きさとコントラストの関係を明らかにし、高いコントラストを得るためには、ピンホールはエアリーディスクよりも小さい必要があることを示した。提案した顕微鏡が、3次元分解能を有することを発見し、3次元解析が可能であることを示した。昆虫の複眼を試作した顕微鏡で観察し、その有効性を確認した。今後は、蛍光試料の偏光解析、更なる高分解能化などを検討する予定である。微小球を試料として観察した場合の共焦点偏光顕微鏡の3次元的な結像特性について解析し、共焦点型がこれまでの偏光顕微鏡に比べて、高いコントラストと、高い光軸方向の分解能を有していることを理論的に確認した。また、共焦点型偏光顕微鏡を試作し、蛍光分子の配向特性の解析を試みた。

今年度は、Mie散乱理論を用いて、共焦点型の偏光顕微鏡の結像特性を解析した。微小球の近傍に基板が存在する場合の結像特性、微小球と基板との多重散乱による電場増強効果などを解析した。これらの結果から、共焦点型偏光顕微鏡を試作し、蛍光分子の配向特性の解析を試みた。
活性化破骨細胞の膜表面蛋白質による骨吸収制御とその細胞内シグナル伝達の解析

近年、破骨細胞分化因子RANKLが明らかにされたことからその受容体RANKを介した破骨細胞分化の細胞内のシグナル因子に関して様々の研究が報告された。しかしながら、RANK以外の膜表面タンパク質を介した破骨細胞分化や骨吸収の制御機構等についてはまだ不明な点が多い。破骨細胞の膜表面に特異的に発現するタンパク質は、破骨細胞のマーカーとして重要であるだけでなく、リガンドの受容体として骨吸収制御に関わる可能性があると考えられる。本研究は、筆者らが作成したラット破骨細胞特異的なモノクローナル抗体Kat1及びiKat1の抗原を同定しその発現、機能を明らかとすることを目的とした。発現クローニング法によりiKat1抗原のいくつかの候補遺伝子を単離した。Kat1及びiKat1モノクローナル抗体を用いて、ラット培養破骨細胞より抗原蛋白質を免疫沈降や親和性カラムを用いて同定を試みた。その結果、現在1つの候補としてgalectin-3が検出されたが、galectin-3はKat1抗原に会合した分子である可能性もあり、現在さらに解析を進め抗原蛋白質のバンドの特定を行っている。また一方、モノクローナル抗体Kat1の抗原の細胞内の局在や発現の特異性、カルシトニン受容体との共局在の可能性について共焦点レーザー顕微鏡を用いて検討した。その結果、Kat1抗原は破骨細胞の膜に特異的に存在し、一部の破骨細胞においてKat1抗原とカルシトニン受容体これらが共局在していることがわかった。破骨細胞をカルシトニンで処理すると、Kat1抗原の局在に変化が見られた。またKat1陽性細胞の多くはM-CSFの受容体であるc-fms陽性の細胞であることがわかった。一方FACSにより単核の破骨細胞の前駆細胞についても解析した結果、前駆細胞においてもKat1陽性細胞はc-fms陽性であることがわかった。このように本研究により、Kat1抗原は破骨細胞やその前駆細胞を同定し解析する有用なマーカーであること、骨吸収の制御に関わる可能性が示された。破骨細胞はマクロファージと共通の前駆細胞に由来する細胞であるが、マクロファージと異なり骨吸収機能を有する多核の細胞である。この破骨細胞の抗原を特異的に認識する有用な抗体や骨吸収制御に関わる抗原蛋白質に関しては多くは明らかとされていない。本研究では、筆者らが作成したラット破骨細胞を抗原として作成した6種類の抗体の抗原蛋白質及び遺伝子を明かとするために、筆者らが作成した破骨細胞特異的なcDNAライブラリーを用いて発現クローニングを行った。その中で一つの抗体を用いた時に1.2 X10 6のcDNAクロンから陽性のクロンが10個得られた。それらは2つのタイプの蛋白質をコードしており、一つは核内蛋白質であり一つは細胞内シグナル因子であることがわかった。また、これら蛋白質のマウス破骨細胞における発現をRT-PCRを用いて調べたところ、RANKLで誘導される破骨細胞において発現していることがわかったため、発現ベクターを作成している。さらに、残りの抗体については膜表面の抗原を明かとするためにその哺乳動物細胞での発現クローニングを行うと同時に破骨細胞から膜蛋白質を抽出し破骨細胞における抗原蛋白質の免疫沈降及びWestern解析及行い抗原遺蛋白質を解析している。

また、これらの抗体の抗原蛋白質の抗原蛋白質のラットの骨髄細胞から形成される破骨細胞における発現や特異性について、共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析した。その結果、6種類の抗体のうち3つの抗体は破骨細胞の膜表面を特異的に染めることがわかった。また、一つの抗体の抗原はRANKLを添加した時に細胞の局在に変化が見られた。破骨細胞は多核の骨吸収機能を有する細胞である。破骨細胞分化因子RANKLが明らかにされたことからその受容体を介した破骨細胞分化の細胞内のシグナル因子に関しては多くの報告があるが、骨吸収の制御機構については不明な点が多い。活性化した破骨細胞の膜表面に特異的に発現するタンパク質は、リガンドの受容体として骨吸収制御に関わる可能性があると考えられる。本研究は、筆者らが作成したラット破骨細胞特異的なモノクローナル抗体の抗原を同定しその機能を明らかとすることを目的とした。昨年度は発現クローニング法によりいくつかの候補遺伝子の単離を試みたが、これらの遺伝子の機能を明らかにする一方、培養破骨細胞より抗原蛋白質を免疫沈降或いは親和性カラムを用いて精製し同定を試みた。その結果1つの候補としてgalectin-3が検出されたが、現在さらに詳細な解析を行い、galectin-3とは異なるタンパク質の同定も進めている。また一方、モノクローナル抗体の抗原とカルシトニン受容体との複合体の形成について検討するため、共焦点レーザー顕微鏡を用いて調べた結果、一部の破骨細胞においてこれらが共局在していることがわかった。また破骨細胞をカルシトニンで処理すると、カルシトニン受容体が膜から細胞の内部へinternalizeし、Kat1抗原の膜への局在が減少することがわかった。さらに、破骨細胞をKat1抗体で処理すると、カルシトニンで処理したときに上昇する細胞内のcAMPのレベルが変化した。これらのことから、一部の破骨細胞ではKat1抗原はカルシトニン受容体と同じ挙動を示しリガンドによる骨吸収の機能制御に関わることが考えられた。
波浪浅水変形海域における大気乱流・波浪・広域海浜流相互作用系に関する研究

目的:本研究は,大気・海洋間の運動量フラックスの交換機構を究明し、これにより大気・海洋相互作用系を記述するための数値モデルを構築することを目的とする。波浪の伝播・変形に対して水深の影響が介入する波浪浅水変形海域における,大気乱流から波浪を通して海洋の流れ(広域海浜流、高潮)に受け渡される運動量フラックスのモデル化を行う。これにより,大気乱流・波浪・広域海浜流相互作用系を記述するための大気・海洋結合数値モデルを構築する。成果:本研究により得られた成果は以下のようである。(1)観測研究:京都大学防災研究所,大潟波浪観測所における波浪浅水変形海域での波浪・海浜流観測により,広域海浜流の発生機構と構造を明確にした.(2)広域海浜流モデル:風域場,波浪場,乱流場,海浜流場からなる広域海浜流の数理モデルを構築した。冬季日本海沿岸における物質輸送には広域海浜流が卓越外力であることを明確にした。(3)大気・波浪・海流結合モデル:波浪エネルギーが流れに変換される機構として白波砕波せん断応力を提案した。これにより,大気,波浪,海洋(海流)結合モデルを構築し,広域海浜流(上越・大潟海岸),高潮・高波(日本海の異常波浪,八代海およびベンガル湾の高潮・高波相互作用)シミュレーションを実施した。(4)大気・陸面・海洋結合モデル:(3)のモデルに流域での降雨、流出、陸面モデルを結合させた水循環、物質輸送モデルの総合化を行い,田辺湾における観測データによるモデルの検証を行った。本研究は,波浪の伝播・変形に対して水深の影響が介入する波浪浅水変形海域における,大気・海洋間のエネルギー移流機構を大気乱流・波浪・広域海浜流相互作用系として捉えるモデルの確立を主目的とする。平成14年度の研究実績の概要は以下のようである。(1)大気乱流場の観測と数理・数値モデル:車載型のドップラーソーダ(超音波ドップラー風速分布計)と3成分超音波風速計アレイを,観測桟橋を中心とする沿岸海域に設置し,沿岸域接地境界層および海上での平均風速または乱流特性の時空間分布の観測を行った。(2)さらに,メソ気象モデルMM5を用いた風域場のシミュレーションにより観測データの再現性を検討した。これにより,MM5の冬季季節風の風域場への適用性の検討およびその改良点を明確にした。(3)波浪場の観測と数理・数値モデル:Xバンドの船舶レーダー,観測桟橋の超音波波高計群,海底設置型波高計群により,波浪の浅水変形海域における変形,特に白波砕波によるエネルギー減衰特性の波形勾配依存性を検討した。今後このデータを用いて,波浪推算モデルのエネルギー散逸項の定式化を行うとともに,SWANコードへの導入を検討する。(4)広域海浜流の観測と数理・数値モデル:2台の高周波ADCPによる広域海浜流の平面観測を冬季季節風時に波浪場,風域場の観測と同期して実施した。この観測データと3次元数値モデルによる追算結果との比較において,数値モデルの適用性の改良を行う予定である。(5)以上の研究成果をまとめて,大気・波浪・広域海浜流相互作用系の数理モデルにどのように取り込んでくるべきかを検討している。本研究は,大気・海洋間の運動量フラックスの交換過程を対象とする。大気乱流場から波浪を通して海洋に受け渡される運動量フラックスに着目するが,特に,波浪の伝播・変形に対して水深の影響が介入する波浪浅水変形海域における,大気・海洋間のエネルギー移流機構を大気乱流・波浪・広域海浜流相互作用系として捉えようとするものである。

本研究では,下記の問題に焦点を当て,京都大学防災研究所の気象・海象観測機器,施設を活用し,気象学,海洋物理学,海岸工学の研究者の密接な共同研究体制のもとで,観測事実に基づく自然現象の把握とその数理モデル化を行い,大気乱流・波浪・広域海浜流相互作用系を記述するための数値モデルを構築する。(1)乱流場の観測と数理・数値モデル:平成15年度までの観測結果を用いて,大気乱流場の数理モデルを再検討するとともに,メソ気象モデルMM5を基にした数値解析システムの並列化を行った。これにより,大気乱流場の高効率数値解析手法を進展させている。(2)波浪場の観測と数理・数値モデル:観測結果に基づき,WAVE WATCHIIIに基づく海洋波浪場を再現する数値モデルを展開してきた。また,沿岸域での波浪変形計算のための数値モデルの導入と並列化を進めている。(3)広域海浜流の観測と数理・数値モデル:大潟波浪観測所の観測桟橋での観測結果に基づき,数値解析モデルの現地適用性を検討した。波浪場の数値モデルとの結合により広域海浜流の高効率数値モデルを構築している。(4)大気・波浪・広域海浜流相互作用系の数理モデル:運動量フラックスの連続性を基礎として,(1)(3)の数理モデルを結合するインターフェースを導入し,大気・波浪・広域海浜流の相互作用系の数値モデルを作成している。本研究は,大気・海洋間の運動量フラックスの交換過程を対象とする。大気乱流場から波浪を通して海洋に受け渡される運動量フラックスに着目するが,特に,波浪の伝播・変形に対して水深の影響が介入する波浪浅水変形海域における,大気・海洋間のエネルギー移流機構を大気乱流・波浪・広域海浜流相互作用系として捉えようとするものである。これにより,大気乱流場の高効率数値解析手法を進展させた。(2)波浪場の観測と数理・数値モデル:観測結果に基づき,WAVE WATCH IIIに基づく海洋波浪場を再現する数値モデルを展開した。また,沿岸域での波浪変形計算のための数値モデルの導入と並列化を行った。波浪場の数値モデルとの結合により広域海浜流の高効率数値モデルを構築した。大気・波浪・広域海浜流相互作用系の数理モデル:運動量フラックスの連続性を基礎として,(1)(3)の数値モデルを結合し,大気・波浪・広域海浜流の相互作用系の総合モデルを作成するとともに,観測データによるモデル検定を行った。
P.Claudelの滞日に関する総合的資料収集・調査及び滞日年譜の作成

本研究は、20世紀最大のフランスの劇詩人であり,有能な外交官であったP.クローデルの詳細な滞日年譜を日仏兩語で作成することを目的としている。期間は、彼が旅行者として滞日した1898年5月28日同年6月21日、及び駐日大使として滞日した1921年11月18日1925年1月23日、1926年1月28日1927年2月12日とし、記載内容は、外交、著作、書簡、思索、訪問、旅行、その他とした。そのために、クローデルの日記、書簡、作品、日仏両国に保存されている外務省資料、当時の日仏定期刊行物、研究論文、その他関連資料を既刊・未刊にかかわらず徹底的に収集し、調査・整理することに努めた。当初は、2001年3月末までの完成を目指した.しかし,複数の資料に見られる同一事項の記述のばらつき,そのための再調査,原資料との照合,現地調査などに手間取り,作業が難航した.とくに年譜の記載形式にかんする問題は深刻だった.こうして、辛うじて1898年1922年までの滞日年譜が完成した。記述には正確を期したが,訂正・加筆を要する箇所があるはずである.現在,新たに受けることになった科研費により,より完全な年譜を目指し作業を進めている.期することは,日本の影を深く宿した作家・外交官としてのクローデル研究の飛躍と,彼を軸として展開した日仏両国の外交,文化交流の解明に寄与する基礎的資料を提供することである.そこには,世界的に類を見ない画期的な仕事にしたいという願いがある.本研究は、20世紀最大のフランスの劇詩人であり,有能な外交官であったP.クローデルの詳細な滞日年譜を日仏兩語で作成することを目的としている。記述には正確を期したが,訂正・加筆を要する箇所があるはずである.現在,新たに受けることになった科研費により,より完全な年譜を目指し作業を進めている.期することは,日本の影を深く宿した作家・外交官としてのクローデル研究の飛躍と,彼を軸として展開した日仏両国の外交,文化交流の解明に寄与する基礎的資料を提供することである.そこには,世界的に類を見ない画期的な仕事にしたいという願いがある.今年度は、第1に予算に応じてコンピューターとその周辺機具及びソフト類を取りそろえるとともに、資料の複写を行った。第2に、研究代表者と研究分担者全員、それにコンピューター処理担当の斎藤裕史を加え、数回の検討を経て「年譜作成マニュアル」を作成した。第3に、作成された「マニュアル」にしたがい、1921年11月18日1922年12月31日までのクローデルの滞日年譜作成にとりかかった。作業はフランシュ・コンテ大学に所属するジャック・プチ・センターの協力をえて、クローデルの『日記』、日本とフランスに保存されている外交文書、新聞記事、未発表分をふくむ手紙等に基づいて行われた。年譜での使用言語は日仏両語とした。また、滞日年譜に記載される内容は、行動のみならず、思考、読書、出版等にわたり、できるかぎり正確で簡潔な記述を目指した。1997年末には上記期間中の滞日年譜の仮原稿の作成を完了し、1998年3月末までに各研究者が不明点や注をふくめ、訂正・加筆を分担して行った。この仮原稿は、いまだ不備な点があり、印刷公表できるものではないが、今後予定されている1923年以降の滞日年譜の作成作業と平行して継続調査・修正を行い、科学研究費補助金終了時までに完全な滞日年譜に仕上げていくつもりである。1998年末には、1921年11月18日1922年12月31日までの滞日年譜だけは、一般公開できると思う。一般公開まえに世界の代表的なクローデル専門家の意見を徴集し、不備を正したいと考えているからである。現在、1921年11月18日1922年12月31日までのクローデルの滞日年譜の仮原稿は、研究代表者である青山学院大学文学部教授中條忍の個人研究室に設置されているコンピュータに保存されている。今年度は,昨年度に引き続き1923年から1924年分のクローデルの滞日年譜(日仏両語ヴァージョン)の作成に従事した。

この年譜は,1999年3月末までに中條忍のもとに集められ,統合・整理されたうえ,「1923年から1924年までの年譜」として中條忍の個人研究室に設置してあるコンピューターに入力されるはずである。他方,昨年度作成した「1921年から1922年までの年譜」は,すでに統合・整理され前記コンピュータに入力されているが,その後の調査で加筆・訂正を要する部分が見つかり,現在各研究者が自分の担当部分の見直しを行っている。この見直しは,1999年3月末までに終わるはずである。この「1921年から1922年までの年譜」のフランス語ヴァージョンの一部は,パリのクローデル協会の機関誌に発表される予定である。日本語ヴァージョンの方も,青山学院大学の「紀要」等での発表を考えており,目下そのための作業を進めている。今年度は、1927年までの年譜作成資料調査を終了する予定であったが、研究者によってばらつきがあり、好調な進捗状況とはいえない。いずれにしろ、2000年3月末か4月初頭には各研究者による調査結果が出揃い、それらはこれまでの調査結果同様に青山学院大学の中條忍個人研究室のコンピューターに蓄積されることになっている。今年度は、作業を進めて行く過程において、手元に完備していると思っていた資料-とくに日本側の外交文書と新聞記事-に不備があることがわかり、外交史料館や複数の図書館での再調査と資料収集に多大の時間を取られ、資料複写に予想外の出費をしてしまった。それゆえ、今年度収集した資料の詳細な調査と1927年までの調査結果の再点検は、来年度になる可能性が高い。他方、年譜の形式を決めなければならない時期でもあり、とりあえず1921年分の資料をまとめ、日仏両語で仮形式の年譜を作成し、それを識者に供し、批判を仰ぐことにした。仏語版の1部は、フランスのクローデル協会の機関誌(Bulletin de la Societe Paul Claudel,n.156,1999)に発表されたが、日本語版は発表機関が見つからなかったため、ワープロ打ちの原稿を80部つくり、識者に送った。現在、かなりの数の批判、指摘、忠告、激励が送られてきている。私たちとしては、それをもとに検討を重ね、多くの人々に役立つ年譜の形式をまず定め、それに基づいて決定版となる年譜作成に取りかかる予定である。今年度は、昨年度に資料の不備が判明し外交史料館や複数の図書館で改めて収集した資料を中心に年譜作成の作業を進めてきた。2001年3月末までには、各研究者が分担分をまとめた日仏兩語によるデーターが中條忍個人研究室のコンピューターに蓄積されるはずである。同時に、既に蓄積されているデーターを整理統合し、年譜として一本化する作業に2000年10月下旬から入った。しかし、複数の資料に見られる同一事項の記述のばらつき、そのための再調査、原資料とのつきあわせに手間取り、作業は難航している。他方、年譜の形式に関し、フランスのクローデル協会の機関誌(Bulletin dela Societe Paul Claudel,n.156)に発表した1921年の仏語版年譜と識者に送った同年の日本語版年譜を通して寄せられた批判、指摘、忠告をふまえ専門家とも話し合い、これまで数回の検討会を持った。その結果、一本化されたデーターを「行動」、「書簡」(日仏外交書簡、私信等)、「思索・メモ」、「定期刊行物」(新聞・雑誌等)、「書誌」(クローデル関連出版物)に分類する一方、1922年1月から日仏兩語による1日単位の年譜作成作業に入っている。1922年分は2001年3月末までに終了するはずである。なお、仏語の年譜に関しては、フランス人に校閲を依頼している。
細胞競合において分裂速度の差を検知する細胞間相互作用の実態：数理解析と実験的検証

今年度は、多細胞組織の力学研究でよく用いられる数理モデルcell vertex model (CVM)とショウジョウバエ実験を用いて細胞競合の時空間変化を明らかにした。この成果は、1つの変異細胞が腫瘍として組織中に拡がる初期過程を明らかにするものであり、基礎生物学的、医学的観点からも大変意義深い。この成果は学術雑誌に投稿しリバイス中である。また、上皮組織の力学的な細胞間相互作用を予測する方法論を確立し、学術雑誌で発表した。以下に、具体的な研究成果を記す。1.昨年度、CVMによる細胞死シミュレーションを構築し、細胞レベルでの勝者細胞の空間占有メカニズムを見出していたが、今年度は、その細胞レベルでのメカニズムが組織レベルでも細胞競合の勝者の拡大に寄与することを発見した。特に、この組織レベルでの解析から、勝者クローンのごく近傍で敗者の細胞死が起こった場合に最も勝者クローンの成長が促進されることがわかった。2.ショウジョウバエ蛹期中胸背側(notum)上皮にモザイク状にクローン(Yki過剰発現細胞、RasV12過剰発現細胞)を誘導し、細胞競合のプロセスをライブイメージングにて観察した。さらに、これらのイメージング結果をImagejのプラグインTissueanalyzerで定量画像解析し、シミュレーションの予測と比較した。その結果、1分裂の速い細胞の方が細胞死で失われた領地を獲得しやすい、2細長い細胞が死んだ場合ほどその性質が顕著になる、3勝者の選択的な面積獲得は特定の方向にバイアスしたintercalationにより生じる、という3点においてシミュレーションと実験が一致することが確認できた。3.細胞競合などで観察される二種類の細胞が混在する組織での力学的相互作用を非侵襲的に予測する方法論を確立した。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、多細胞組織の力学研究でよく用いられる数理モデルの一つ、cell vertex model (CVM )とショウジョウバエ実験を用いて、細胞競合の時空間変化を調べ、その成果を学会、及び学術雑誌で発表した。1.クローンと細胞の形の定量化:数理モデルと実験の両結果について、クローンと細胞の形を定量化し、比較した。実験データは、京都大学の井垣らとの共同研究で画像データ(Hippo経路変異クローンをショウジョウバエ翅原基へ誘導したもの)を取得し、申請者が定量化を行った。その結果、数理モデルと実験の結果が定性的に一致したことから、数理モデルの妥当性が検証された。2.境界の異常を調節する力学的な性質の解明:分裂速度の差がある状況下で、細胞の張力や圧力に関する力学パラメータを変え、クローンの丸みや異常細胞の出現が調節される条件を探索した。その条件として、クローン間での圧力パラメータの違い、及びクローン境界面での張力パラメータの違いが関与することを見出した。3.細胞競合過程において、アポトーシスが果たす役割の解明:細胞死を導入したCVMの構築を行った。細胞死後の力学的変形の時間変化をCVMにより解析し、勝者細胞の選択的な代償性成長に与える影響を調べた。その結果、分裂速度が異なるだけでクローン境界にストレスが非対称に生じ、アポトーシス後の周りの細胞の頂端面の面積成長が非対称になることを、数理モデルから見出した。4.化学場融合型CVMの構築:CVMへ反応拡散方程式を導入した。数理モデルでの予測とショウジョウバエ実験での検証を統合し解析することで、細胞競合過程を高精度で予測することに成功しつつある。交付申請書に記載した研究実施計画通りに研究が進んでいるため、おおむね順調に進展していると判断した。今年度は、多細胞組織の力学研究でよく用いられる数理モデルの一つ、cell vertex model (CVM )とショウジョウバエ実験を用いて、細胞競合の時空間変化を調べ、その成果を学会で発表した。また学術雑誌にその成果を投稿中である。1.昨年度に構築したCVMに細胞死を導入し、細胞死後の力学的変形の時間変化を詳細に解析した。その結果、ストレスの強くかかった細胞に細胞死が誘導された場合ほど、分裂の速い細胞が変形することで選択的に空いた空間を占有することを、数理モデルから見出した。また、面積成長の非対称性を促す要因として、バイアスのある細胞配置換えを発見した。2.ショウジョウバエ蛹期中胸背側(notum)上皮にモザイク状にYki過剰発現クローンを誘導し、細胞競合のプロセスをライブイメージングにて観察した。その結果、野生型細胞が細胞死によって駆逐され、Yki過剰発現クローンが領地を占有していく様子を確認することができた。さらに、分裂の速い細胞の方が面積を獲得しやすい性質、細長い細胞が死んだ場合ほどその性質が顕著になるという二点においてシミュレーションと実験が一致することが確認できた。3.細胞競合系のような二種類の細胞が混在する組織での力学的相互作用を、非侵襲的に予測する方法論の確立を行った。CVMを用いて力学パラメータを網羅的に変化させ、様々な形状のクローンを取得した上で、複数のクローン形状指標を用いて形の解析を行った。さらに、ショウジョウバエ実験において、モザイク状にクローンを誘導し、クローン形状解析をした上で、数理モデルの結果と比較した。その結果、四種類の実験のクローンについて、その力学パラメータを予測することに成功した。

交付申請書に記載した研究実施計画とは異なるが、理論予測に基づいて実験を絞りこみ、検証することで、アポトーシスにおける力学的作用の重要性を示すことができたので、おおむね順調に進展していると判断した。今年度は、多細胞組織の力学研究でよく用いられる数理モデルcell vertex model (CVM)とショウジョウバエ実験を用いて細胞競合の時空間変化を明らかにした。この成果は、1つの変異細胞が腫瘍として組織中に拡がる初期過程を明らかにするものであり、基礎生物学的、医学的観点からも大変意義深い。この成果は学術雑誌に投稿しリバイス中である。また、上皮組織の力学的な細胞間相互作用を予測する方法論を確立し、学術雑誌で発表した。以下に、具体的な研究成果を記す。1.昨年度、CVMによる細胞死シミュレーションを構築し、細胞レベルでの勝者細胞の空間占有メカニズムを見出していたが、今年度は、その細胞レベルでのメカニズムが組織レベルでも細胞競合の勝者の拡大に寄与することを発見した。特に、この組織レベルでの解析から、勝者クローンのごく近傍で敗者の細胞死が起こった場合に最も勝者クローンの成長が促進されることがわかった。2.ショウジョウバエ蛹期中胸背側(notum)上皮にモザイク状にクローン(Yki過剰発現細胞、RasV12過剰発現細胞)を誘導し、細胞競合のプロセスをライブイメージングにて観察した。さらに、これらのイメージング結果をImagejのプラグインTissueanalyzerで定量画像解析し、シミュレーションの予測と比較した。その結果、1分裂の速い細胞の方が細胞死で失われた領地を獲得しやすい、2細長い細胞が死んだ場合ほどその性質が顕著になる、3勝者の選択的な面積獲得は特定の方向にバイアスしたintercalationにより生じる、という3点においてシミュレーションと実験が一致することが確認できた。3.細胞競合などで観察される二種類の細胞が混在する組織での力学的相互作用を非侵襲的に予測する方法論を確立した。本年度に見出した「死ぬ細胞に接した増殖の速い細胞のみが選択的に拡大して失われた領域を埋める」という理論的予測を実験的に検証する。具体的には、ショウジョウバエ実験を用いて細胞競合過程をライブイメージングし、死ぬ細胞の周りの細胞の経時変化を取得する。また、本年度に構築した化学場融合型CVMに、シグナル分子と力学が相互に調節し合うネットワークを導入し、各細胞が化学場情報と力学場情報を統合した上でその振る舞いを決定するモデルの構築を行うことで、代償性増殖における力とシグナル分子の相互調節ロジックを明らかにする予定である。本年度行ってきたショウジョウバエ実験での検証をさらに進め、細胞レベルだけでなく、組織レベルでのアポトーシスの影響ついても調べる。また、本年度はHippo経路の下流で転写共役因子として働くYkiを過剰発現したクローンのみを用いたライブ観察を行ってきたが、今後は別の細胞競合に関与する別の遺伝子変異クローンについても同様の解析を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。