hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多彩な細胞系譜の運命決定・恒常性を制御する転写因子Ｂｌｉｍｐ１の統合的機能解明

また生殖系列特異的遺伝子破壊を可能とするstella-MER-Cre-MERマウスを用いて、生殖系列の増殖・機能維持におけるBlimp1の機能の解析を遂行中(BLIMP1が後期PGCsの形質維持に必須であることを証明した)であるのと同時に、EGFP・Blimp1ホモノックインES細胞に由来するマウスを用いて、発生過程・成体における、Blimp発現細胞を網羅的に同定・記述し、その中で、形質細胞、小腸上皮、網膜などにおけるBLIMP1の結合部位の同定をChIP・seq法により行い、BLIMPIの作用機序を統合的に解析中である。平成23年度までの研究で、10,000100,000細胞からChIPして得られるDNA(ChIPed DNA)を高い定量性(Q-PCRで定量)で増幅する方法論を開発した。平成24年度の研究では、それらChIPed DNAを次世代シークエンサーにより解析した。その結果、開発した方法論により増幅したChlPedDNAは、次世代シークエンサーによる解析でも概ね良好なプロファイルを示すが、使用する抗体により、下限となる細胞数が異なることや、異なる増幅方法を用いる必要があることがわかった。これまでの研究にて、下記の実験材料と方法論の開発に成功した、もしくは順調に進行中である。実験材料:EGFP-Blimp1ホモノックインマウス、BT-Blimp1:ビオチンリガーゼダブルホモマウス、EGFP-Blimp1ホモノックインES細胞、BT-Blimp1:ビオチンリガーゼダブルホモES細胞、stella-MCMマウス方法論:少数細胞からのChIP-seq法(次世代シークエンスによるゲノムワイドなプロファイル解析を現在遂行中)、ESCsを用いた生殖細胞形成過程の試験管内再構成これら実験材料及び方法論を用いて、多彩な細胞の運命決定・恒常性維持に必須の働きをする転写因子Blimp1の作用発現機序を現在解析中である。少数細胞からの定量的なChIP-seq法の開発が様々な困難を伴ったことと、ChIP-seq法に必要な量GCLCsを得るのに時間を要したことによるが、これらの困難をすでに克服し、現在は当初想定した目的達成に向けた最終段階にある。少数細胞からの定量的なChIPedDNAの増幅が、Q-PCRレベルでは十分定量的な結果を示すのにもかかわらず、次世代シークエンサーによりゲノムワイドなプロファイリングを行うと、シグナル-ノイズ比が低くなる場合があることがわかり、その原因究明や対処法の検討に時間を要した。またBlimp1欠損PGCsからのRNA抽出の効率が、抽出を行うタイミングに依存することを同定するのに時間がかかった。少数細胞から増幅したChIP-DNAを、次世代シークエンサーによるゲノムワイドなプロファイル解析で検証する。発生9.5日目でBlimp1をノックアウトし、発生11,5日目のPGCsにおける遺伝子発現異常、細胞周期異常、細胞死の状態、エピゲノム異常を解析する。同様に、発生11.5日目でBlimp1をノックアウトし、オスの発生13.5日目のPGCsにおける遺伝子発現異常、細胞周期異常(有糸分裂停止異常)、細胞死の状態、エピゲノム異常、メスの発生17.5日目の生殖細胞の遺伝子発現異常、細胞周期異常(減数分裂進行異常)、細胞死の状態、エピゲノム異常を解析する。上述した問題があったものの、研究は着実に進展し、当初想定した目的達成に向けた最終段階にある。上述した問題があったものの、研究は着実に進展しており、得るべきデータを取得しつつあるので、今後も当初の計画に従って研究を推進する。
自己組織的手法による辞書知識ベースの作成

自然言語を知的に処理するシステムを実現するためには,それと同じだけの柔軟さをもつ自然言語自身によって規則,知識を記述し,それを計算機が直接利用するような枠組みを考える必要がある.本研究では,そのような考え方による自然言語処理の手始めとして,国語辞典の定義文そのものを知識ベースとして利用し,日本語の自動解析の中で非常に難しい問題とされてきた名詞句「AのB」の意味解釈を行う方法を考案した.従来の名詞句「AのB」の意味解析の研究では,句の意味関係について,対象,範疇,結果,目的,道具というように分類を設定することを基本としていた.しかし,どのような粒度でどれだけの関係を設定したとしても,その境界上の,あるいはどちらともとれるような名詞句が存在し,分類の基準を明確に保つということが不可能であるという問題があった.本研究では,この問題を国語辞典定義文を知識ベースとみなして直接利用することで解決した.たとえば,「ラグビーのコーチ」であれば,「コーチ」の定義文「スポーツで、そのやり方などを教えること。また、その人。」の中の「スポーツ」に「ラグビー」を対応付けることを意味解釈とするのである.このような方法によって,名詞句150個を解析する実験を行った結果,77%の句について正しい解釈をえることができた.今後は,辞書の定義文中に頻繁に現れる表現をまとめることにより,辞書全体を縮退化(簡単化)するという方向で辞書の構造化を進める予定である.自然言語を知的に処理するシステムを実現するためには,それと同じだけの柔軟さをもつ自然言語自身によって規則,知識を記述し,それを計算機が直接利用するような枠組みを考える必要がある.本研究では,そのような考え方による自然言語処理の手始めとして,国語辞典の定義文そのものを知識ベースとして利用し,日本語の自動解析の中で非常に難しい問題とされてきた名詞句「AのB」の意味解釈を行う方法を考案した.従来の名詞句「AのB」の意味解析の研究では,句の意味関係について,対象,範疇,結果,目的,道具というように分類を設定することを基本としていた.しかし,どのような粒度でどれだけの関係を設定したとしても,その境界上の,あるいはどちらともとれるような名詞句が存在し,分類の基準を明確に保つということが不可能であるという問題があった.本研究では,この問題を国語辞典定義文を知識ベースとみなして直接利用することで解決した.たとえば,「ラグビーのコーチ」であれば,「コーチ」の定義文「スポーツで、そのやり方などを教えること。また、その人。」の中の「スポーツ」に「ラグビー」を対応付けることを意味解釈とするのである.このような方法によって,名詞句150個を解析する実験を行った結果,77%の句について正しい解釈をえることができた.今後は,辞書の定義文中に頻繁に現れる表現をまとめることにより,辞書全体を縮退化(簡単化)するという方向で辞書の構造化を進める予定である.
p電子系およびd電子系における新奇超伝導の開発

p電子系およびd電子系において、BドープSiCやT2Ga9(T=Ir, Rh)などの新規超伝導体の開発に成功した。また、それらの詳細な物性測定、電子状態の計算や計算手法の確立を通じて数多くの超伝導体の超伝導発現メカニズムについて解析を行った。特に、Ln2C3(Ln=Y, La)における2ギャップ超伝導、CaAlSiにおける長周期構造と超伝導特性との相関、BドープSiCの超伝導発現機構を明らかにした。(1)p電子を有するボロン及びカーボンを含む新規超伝導体の開発を行った。(2)我々の開発した部分ライングラフ理論を用いて、系統的にフラットバンドを有する格子系を生成した。これに基づき、フラットバンドを有する物質の設計を試み、いくつかの結晶構造を提案した。また、伝導電子系における幾何学的フラストレーションの効果を調べ、新奇な秩序化やスピン揺らぎを見いだし、伝導電子への影響を議論した。(古川)(3)電子濃度のゆらぎを通じて超伝導を引き起こす新たなメカニズムを理論的に見出した。この機構はモット転移や電荷秩序転移に際して生じると考えられ、すでにある超伝導体の機構の再考を進めている。今後この機構を通じた新たな超伝導体の可能性を探る。(今田)(4)格子定数の関数として、全エネルギー及び原子に働く力の計算に基づきYとCの原子位置内部パラメータの最適化を実行した。その結果、Y-C原子間距離は格子定数に比例して変化する一方で、C-C原子間距離は格子定数にほとんど依らず1.3Åであった。最適化された構造に対してはフェルミ準位近傍にピーク構造が現れることが示された。(小口)秋光:軽い元素を中心として新しい超伝導体の探索及びその超伝導特性を調べている。ここでは、2つの新しい超伝導体を取り上げる。1)CaAlSiはMgB_2タイプの新しい超伝導体であるが、AlSi層に長周期構造を持たないあたらしい構造を持つ超伝導体の単結晶化に成功し、(長周期構造を持つ)従来の系に比較しその超伝導特性に異方性がほとんどない事を突き止めた。2)我々が一昨年発見した超伝導体Y_2C_3の超伝導特性を測定した。この物質は反転対称性がない事から、新しいタイプの超伝導である事が期待され、実際それを裏づけるデータも得られつつ有る。今田:キャリア密度の変化が駆動する1次転移と連続転移の境界で生じる量子臨界点を、ミクロな模型の理論計算で見出し、新奇なタイプの普遍性クラスであることを明らかにした。この普遍性クラスによって、モット転移を含む強相関電子系の金属絶縁体転移に知られていた謎を解明し、有機伝導体、遷移金属酸化物に見出される一見矛盾する物性が統一的に理解されることを示した。小口:六方晶層状酸化物Ag_5Pb_2O_6は特異な結晶構造をもつ第I種超伝導体である。第一原理計算から電子状態は単一の伝導帯をもち、非常に単純でほぼ自由電子的なフェルミ面を構成することを明らかにした。また、硼素を多量ドープしたダイアモンドで発見された超伝導に関わる電子状態を明らかにするために、スーパーセル模型を用いて硼素を置換位置及び格子間位置にドープしたダイアモンドに対して第一原理計算を実行した。古川:任意の部分ライングラフ格子においてフラットバンドが形成されることを証明し、これを論文にて発表した。これによって、フラットバンドに由来する超伝導体に関する物質設計が可能となり、これを元にダブルペロフスカイト構造などの現実の物質に即した格子系における超伝導体の探索を行っている。早稲田大学の勝藤らと共同で、スピネル化合物AlV_2O_4の七量体化について研究した。七量体化に伴うスピンギャップ形成について、モデル計算を行った。帯磁率等、実験データとの比較を行った。p電子系超伝導体CaAlSi, Y_2C_3における新奇な結晶構造とその超伝導状態との相関関係を詳細に調べた。CaAlSiでは、2倍,5倍,6倍周期といった結晶構造の周期性の変化に伴い、その結合の強さと異方性が異なることを見出し、Y_2C_3では、詳細な比熱及びNMR測定からMgB_2に続く2つの超伝導ギャップ有する超伝導体であることを示唆する結果を得た。モット転移およびリフシッツ転移の量子臨界点が従来の量子臨界点と全く異なる性格を持つことを示した。上記2つの相転移では量子臨界点を超えてさらにトポロジーの変化によって生じる量子臨界線が延び、量子臨界点はトポロジー転移と対称性の破れの転移の会合点となる。この会合点(マージナル量子臨界点)は波数ゼロのキャリアゆらぎの発散に代表される稀有な臨界現象を示し、新奇な超伝導メカニズムの源泉となることが示された。第一原理計算に基づき硼素ドープダイヤモンドの電子状態と構造安定性を議論した。

ドープされた硼素は炭素置換位置もしくは格子間位置に入ると思われるが、全エネルギー計算は置換位置の安定性を与えた。置換位置硼素の2s,2p軌道は近接炭素2s,2pとの軌道混成が強く、価電子帯の頂に正孔状態を形成する。最近接炭素位置での1s準位コアシフトによって炭素K吸収スペクトルでの吸収端近傍の振る舞いがよく説明された。AlV_2O_4における七量体形成にについて解析を行った。Vのt_<2g>軌道の異方性を考慮した電子間相互作用によって、従来考えられていたサイト上の電荷整列ではなく、ボンド上の電荷整列およびそれに伴ったスピンシングレット状態の発現が導かれ、これが帯磁率等の実験データを再現することが示された。p電子系超伝導体La_2C_3,Y_2C_3において、A01班・門野グループと共同でμSR測定を行い、2つの超伝導ギャップを有することを示唆する明確な結果を得た。Bドープされた半導体SiCが、化合物超伝導体では珍しい第1種超伝導を示すことを明らかにし、さらにB以外の元素のドーピング結果によって、ドープされた半導体の超伝導を系統的に理解できる道筋を示した。ガウス基底モンテカルロ法を改良し、ドープされた単純な正方格子ハバード模型を調べた。変分モンテカルロ法や拡張動的平均場近似より格段に精度の高いこの手法は従来の手法の結果と異なり、超伝導相が安定化する兆候がないことを示し、銅酸化物超伝導機構解明への問題を指摘した。さらに2次元系のモット転移に内部構造と対応する多様な臨界性があること、転移近傍でフェルミ液体が破綻する様相を明らかにし新奇超伝導機構への洞察を与えた。第一原理計算に基づき、Y_2C_3の構造と電子状態を解析した。Y_2C_3は金属炭化物で最高の超伝導転移温度18Kを有する物質である。Cダイマー距離は格子定数依存性がほとんど無く1.33Åであることが示された。フェルミ準位はCダイマーのπ反結合軌道とY-a軌道の混成バンド内に位置し、ブリュアンソーンのΣ線上にファンホープ特異点に起因するピーク構造がフェルミ準位近傍に現れ、超伝導機構との関係が議論された。CaAlSiの長周期構造と超伝導特性(特に次元クロスオーバー)の関連について、第一原理計算を用いて解析した。電子状態の変化はc軸方向のスタッキングそのものではなく、AlSi面のバックリングひずみによって引き起こされていることを明らかにした。FeAs系高温超伝導体(Ba, K)Fe_2As_2(T_c=38K)において、A01班・門野グループと共同でμSR測定を行い、極端な強結合超伝導体であることを明らかにし、2つの超伝導ギャップの存在を示唆する結果を得た。ワイドギャップ半導体SiCに対してB以外にもAlのドープによっても超伝導化することを明らかにし、ドープされた半導体の超伝導の性質を系統的に理解できる道筋を示した。鉄系超伝導体の低エネルギー有効模型を第一原理計算から導出した。多バンドであるが局所相互作用Uがトランスファーの10倍程度という比較的強相関の系であることを明らかにした。モット転移をゼロ面とフェルミ面の絡み合いによって理解することにより、相転移近傍の非フェルミ液体性、フェルミアーク、ホールポケット、リフシッツ転移を包括的に理解できるようになった。乱れと電子相関が共存するときの擬ギャップ、ソフトギャップを解明した。硼素ドープダイヤモンドにおけるBHやHペア複合不純物の電子状態が第一原理計算より調べられた。
高温高圧合成による超高密度金属ガラスの新規創製

金属ガラスとは、文字通り、ランダム原子配列構造を有する非晶質金属のことである。その特異な非晶質構造なため、通常の結晶金属と比べ、高強度、軟磁性、高耐食性など優れた機械的・磁気的特性を持つ。最近、申請者らの研究によって、高圧下で熱処理を行うことで特異な構造変化が起こり、さらに超高密度化も起こることが見いだされた。本研究では、高圧熱処理によって合成された高密度金属ガラスの機械的特性を評価し、さらに、放射光X線と中性子線、数値モデリングを組み合わせた局所構造測定によって高密度化の原子レベルでの可視化を行う。これによって高圧熱処理の有効性の評価とメカニズムの解明を行う。
ポリマ-中に拡散したフォトクロミック化合物の光構造変化の研究

フォトクロミック反応は、光によって吸収スペクトルの異なる2つの異性体を可逆的に変換することから、書換え可能な光記録方式に適している。特に有機化合物ではこの変換が分子単位で起こるため高密度記録が可能と思われる。このとき、記録密度の限界は励起された分子のエネルギ-が隣接した分子に拡散するところで決まる。この記録密度の限界の知見を得るため、(1)種々の濃度のフルギドをポリマ-中に拡散したフィルムをつくり、分子間相互作用によるエネルギ-移動を閉環体からの発光スペクトル形状と発光寿命(25cm分光器)のフルギド濃度依存性から決めた。その結果、分子間相互作用は電気双極子によるもので、有効相互作用距離は30A^^○であった。すなわち分子記録密度は10^<10>/mm^2以上であることがわかった。(2)構造変換に要する反応速度。発光寿命からフルギド閉環反応速度を見積った。反応速度は4.2Kで2ns、高温になるほど速くなり、室温で1nsであった。前年度の結果と合わせると10^<ー0>秒以上の高速で書き込み、消去両方が可能であることがわかった。(3)非破壊読出。フォトクロミズム反応をフォトンモ-ドの光記録に用いるときの問題点は読出しの際の記録消失である。これを解決する一つの方法を試み、成功した。すなわち、インドリルフルギドにトリクロロ酢酸を加えると4成分系を形成する。この平衡状態が光によって変換することを利用すれば記録の消失を無くすことができる(非破壊読出)ことを見出した。(3)非破壊読出。
超高速・超低消費電力物質科学シミュレーション方式の研究開発

本プロジェクトでは演算アクセラレータ、ネットワークアクセラレータおよびメモリアクセラレータ機能を備えるプロセッサシステムをFPGA (field programmable gate array)を用いて実現、材料科学などのための超低消費電力超高速シミュレーションを実現した。別な側面の重要な貢献として、東京大学大学院情報理工学系研究科コンピュータ科学専攻と理学系研究科物理学専攻にまたがる大学院生教育プロジェクト「計算科学教育コース」が2014年秋学期より開始された。この教育コースこそ、まさに「新しい領域」上の初めの一歩であり、これからも大切に育てていきたい本プロジェクトの成果と言える。平成23年度は、研究の第2年度として直接的にハードウェアに問題を写像することにより、超低消費電力かつ超高速に物質科学における第一原理に基づいたシミュレーションを実施するためのパイロットモデルとなるFPGAベース演算アクセラレータを実現した。FPGAベース演算アクセラレータは、超低消費電力を実現するための基礎技術である「問題が要請する最低限の数値精度保証」、「ホストへのバンド幅およびメモリへのバンド幅実現」に置いて、電力・バンド幅比を最適化するためのプラットフォームとして使用するものである。なお、演算アクセラレータの回路設計中、更に有効なハードウェアとするためにFPGAベースハードウェアの流量測定実験・調査が必要となり、基本設計期間が大幅にのびてしまったが、平成23年度にかけて、部品実装、組立までを完了させている。また、解法の研究開発としては、多重階層アーキテクチャにおける配置・データ龍最適化問題とターゲットとする超並列・超分散アーキテクチャにおける大規模線形方程式の高速解法の研究開発に着手した。更に、本プロジェクトがターゲットとする超並列・超分散プラットフォームを実現するために不可欠である極超高速ネットワークを有効に活用するためのデータ転送方式の研究開発を開始し、並列プラットフォーム間におけるメモリ層間データ通信の最適化に取り組んだ。また、今後の極高速ネットワークを用いるデータ転送方式の研究のための基盤として、40Gbpsネットワーク実験環境を構築し40Gbpsバンド幅の90%を利用するTCP通信技術を確立した。また、本研究のAO2班、AO3班との有機的連携を実現するため、複数回の勉強会を実施した。〔連携研究者〕東京大学・大学院情報理工学系研究科平木敬(大規模FPGAを用いた演算・ネットワーク・メモリアクセラレータの研究)平成23年度は、研究の第2年度として直接的にハードウェアに問題を写像することにより、超低消費電力かつ超高速に物質科学における第一原理に基づいたシミュレーションを実施するためのパイロットモデルとなるFPGAベース演算アクセラレータを研究開発した。しかしながら、平成23年度末までに設計は終了したものの、超大型FPGA,Xilinx Virtex-6または7の入手が平成23年度末までに不可能であったため、一部平成24年度に繰り越して完成させた。また、解法の研究開発としては、データ流最適化問題とターゲットとする超並列・超分散アーキテクチャにおける大規模線形方程式の高速解法の研究開発を実施し、成果を得た。更に、本プロジェクトがターゲットとする超並列・超分散プラットフォームを実現するために不可欠である、極超高速分散シミュレーション実現の基礎技術となる極超高速ネットワークを有効に活用するためのデータ転送方式の研究開発を実施した。平成23年度は40Gbpsの超高速ネットワークの高度利用研究を開始し、ローカルな環境ではあるが、90%を超す利用効率を達成し、平成24年度以降の本格的研究開発の基盤を確立した。これらの研究開発において、本研究のA02班、A03班との有機的連携を実現するため、1月に1回以上共同セミナーを実施し、研究の方向性を定めた。平成25年度には、平成24年度に研究開発したFPGAベースのネットワーク・アクセラレータを更に進化させARMコアを内蔵した大型FPGAを用い、大規模ネットワーク・NoCエミュレーションが可能となるシステムを開発し、動作を実現した。開発したネットワーク・アクセラレータはXilinx社製ARMコア内蔵FPGA1個を新たに試作した試作基板上にメモリ、24ポートのSATA接続による高次元ネットワークインタフェースを備えるもので、様々なネットワークトポロジに動的に対応できるものである。また、ネットワークシミュレータがエミュレートする超並列インターコネクトの基本構造についても研究開発を行った。ここでは、中間ノードにおけるパケット廃棄を許すネットワーク制御方式を扱った。本方式は、パケットの完全到着を動作原理とする既存の超並列インターコネクトより大規模システムで安定動作し、高い性能を得ることを目的としている。平成25年度は基本方式の策定と予備的シミュレーションを実施した。

平成25年度は40Gbpsの超高速ネットワーク性能を物質科学シミュレーションにおいて有効に活用するためのTCP通信最適化方式、ネットワーク制御方式、ネットワークを用いるアプリケーション高速化の研究開発を実施し、超高速TCP通信における最大の問題であった、パケットロス発生による急激な性能低下問題に取り組んだ。ここでは、機械学習を用いたTCPパケットロス原因推定方式を新たに提案し、シミュレータによる評価まで終了した。平成24年度はFPGAベースのネットワークアクセラレータ基板を試作し、種々のネットワークトポロジーに対するテストベッドを構築した。試作したFPGAベースのネットワークアクセラレータは、超低消費電力を実現するための基礎技術である「問題が要請するネットワークの接続構成」、「プロセッサ相互間およびホストへのバンド幅およびメモリへのバンド幅実現」において、電力・バンド幅比を最適化するためのプラットフォームとして使用する。このFPGAベースのネットワークアクセラレータを実現するプラットフォームとして、High-Radixネットワークを含めたトポロジーに対する評価を行うために、新たに24ポートのネットワークとプロセッサコアを実装できる超大規模FPGAを用いたテストベッド基板を構築した。極超高速分散シミュレーション実現の基礎技術となる極超高速ネットワークを有効に活用するためのデータ転送方式の研究開発では、平成24年度は40Gbpsの超高速ネットワーク性能を物質科学シミュレーションにおいて有効に活用するためのTCPネットワーク制御方式、資源管理方式の研究開発を実施した。平成24年度には、損失があるネットワークにおいてTCPプロトコルで高速データ転送を実現するため、ネットワーク上で発生するロスに関して原因を機械学習により解析し、その結果を用いた流量制御をおこなうことにより、高いTCPデータ転送性能を得る方式を新たに開発し、実証実験まで実施した。本方式では、ロスが発生する状況、RTTをニューラルネットワークを用いて学習することにより、TCP輻輳からくるロスか、ネットワーク自身のランダムなロスかを弁別することを初めて実現した。平成25年度には引き続き、超長距離の40GbpsネットワークのTCPによる活用を実現するための方式の改良、実証実験を実施する予定である。当初、研究実績の概要の項目で述べたように、ネットワークアクセラレータと40GbpsネットワークのTCP利用についての研究を実施することを計画し、各々の項目について十分な成果・途中結果が得られる状況で研究開発が推移した。
タケの生存戦略の化学

竹林では,雑草は生えず,菌類の繁殖も極めて少ない。このことはタケが,他の生物の成長を抑制する他感作用物質を産生している可能性を示す。本研究ではその物質の単離・精製,構造決定を目指した。フィールドと温室内でのモウソウチク地下茎からの分泌液と,タケ培養細胞および培養液からの抽出部に対して,レタスに対する生長制御活性のバイオアッセイを行う。そのアッセイの結果を指標に,クロマトグラフィーを駆使して,活性物質の精製を試みた。その結果,硝酸ナトリウムと硝酸カリウムが活性物質として得られた。モウソウチク(Phyllostachys heterocycla)が竹藪近くの畑に侵入すると、栽培していた様々な野菜の生育に対して異常をきたした。また、竹林には他の植物や菌類が殆ど生育しない。これらの原因としてモウソウチクが他の植物に対する植物生長制御物質を産生すると考えられ、この物質の探索を目的とした。地下茎からの分泌液の採取は2013年3月に開始した。静岡大学農学部圃場内竹林の一角に図2のような実験装置を構築した。具体的には、タケノコの周りの土を除去し、ビニールシートで囲い、その中を水道水で充分に洗浄した川砂で置換した。ビニールシートの1カ所に穴をあけ、パイプを通し、地下茎からの分泌液をポリタンクで採取した。これらの分泌液を活性炭カラムクロマトや各種有機溶媒にて液-液分配することにより分画し、レタスに対する植物生長制御活性を指標に分画を進め、活性物質の単離を目指した。その結果、モウソウチク分泌液水層より活性物質の単離に成功した。現在、この化合物の構造を決定中である。また、モウソウチク、ハチクおよびマダケの無菌培養系の構築も試み、カルスの誘導・増殖に成功した。これを液体培養系に移行し、培養ろ液を減圧濃縮後に各種有機溶媒で液-液分配した。これらのうち、ハチク培養ろ液酢酸エチル可溶部よりstigmast-5-en-3olの単離に成功した。静岡大学農学部圃場内竹林の一角に実験装置を構築した。詳細な検討によって,この物質は亜硝酸ナトリウムと亜硝酸カリウムであることが判明した。。それらからの活性物質の精製を試みたが,精製までには至らなかった。天然物化学活性物質の精製に成功している。計画通り,さらなる活性物質の精製,構造決定,活性評価,活性発現機構の解明を目指す。
オステオポンチンの遺伝子発現と機能解析

1.OP遺伝子の発現機序解析:a).プロモーター領域のシスエレメント(CE)の解析:-87 - -80間AAAACCTC配列にユニークな核蛋白が結合する。この配列を含む領域がシス配列として機能することを確認するために種々の領域を含むstable cloneを単球系細胞株SCC-3で作成した。これらのクローンのCAT活性を検討しtransient cloneで観察された結果が正しいことを確認した。b).第一エキソン中のCEの解析:第一エキソン中にCAT活性を顕著に高めるCEが存在することを明かにした。第一エキソンは90ヌクレオチドからなるが多数の3'deletion CATクローンを作り検討した結果全長のクローンで最も活性が高く、3'deletionの長さに比例して活性が低下することを確認した。c)第一イントロン第三イントロン間のCEの検討:第一イントロン以下の下流配列のCEの有無を検討するためにこれらの領域を種々の長さで含むCATクローンを作成し、活性を検討した。その結果、第一イントロン配列の5'側配列を僅かに含む(12bp)クローンですでにCAT活性の有意の低下が起こり、さらに伸長すると(+245+630)強い活性低下が見られた。しかし、さらにその下流には+882領域を中心として活性を回復させる強いCEが存在した。これ以下の第一エキソン第三間の配列では活性の抑制が見られた。2.リコンビナントOPの分離と細胞接着および移動における意義の解析:a).リコンビナントOP(rOP)の分離と生理活性の検討:大腸菌系ベクターを用いてウサギおよびヒトOPを高レベルで発現させることに成功した。ウサギではさらにcDNAに点変異を導入し、RGD部をRGEに改変したrOPの作成にも成功した。b).rOPによる細胞の接着実験:マウスMφ細胞株あるいはB16細胞をウサギおよびヒトrOPで処理することによりFNの活性を濃度依存的に抑制する。しかし、RGE改変rOPでは抑制活性は全くみられなかった。c).rOPのハプトタキシス(HT)およびinvasionに対する効果実験:rOPはFNに比べて弱いがHT活性を示す。rOPは種々の条件で濃度依存的にFNの活性を阻止する。しかし、変異rOPには阻止活性は全く見られなかった。d).抗OP抗体の作成と応用:ウサギOPに対する山羊抗体を作成しF(ab')_2がP388D1およびB16細胞のrOP依存性接着を阻止することを明らかにした。ヒトOPに対する抗体を用いて胎盤におけるOPの発現経過をPAP法で系統的に検索し興味ある成績を得た。
滑り運動の分子機構

筋収縮をはじめとする生体運動の本質は、運動系を構成する構造タンパク質集合体の相対的滑りによる化学エネルギーの力学エネルギーへの変換である。実験と理論の両面からこの滑り運動の素過程を追求し、その分子機構を理解することは基礎生物学研究の緊急課題である。そこで、(A)滑りの分子ダイナミックス、(B)滑り運動系の微細構造、(C)滑り運動の多様性と統一性の3つの面から総合的に研究の現状を分析し、研究計画、研究目標を討論し、研究グループを形成し、具体的研究プロジェクトを企画することを目的として本研究班が組織された。(A)柳田(研究代表者、阪大)、(B)月田(研究分担者、都臨床研)、(C)神谷(研究分担者、名大)がそれぞれ中心となって、本研究班班員のみならず、生体運動をはじめ、タンパク質の構造・機能研究分野における主だった研究者と討論の機会を作り、研究の現在と将来を分析考察し、研究計画を練った。これらの現状分析、研究計画を総括するために、4回にわたって班会議(大阪2回、東京、岡崎)を開催した。その結果、滑り運動における化学ー力学エネルギー変換分子機構を理解するには、旧来の"首ふり仮説"のようにタンパク質分子の大きな変形を化学反応と1:1に対応させ、それを巨視的な滑り運動に直結させる機械論的な考え方でなく、"生物における化学ー力学反応の共役は、非化学量論的に起こる"とする新しい概念が必要であることで意見の一致をみた。これに基づいて、重点領域研究として発展させるための具体的プロジェクトをつくり、それらが充分な成果として結実できるようにする具体的な方策についての検討を行った。とくに、滑り運動中のタンパク質分子の力学的、化学的状態を高分解能で定量化する研究方法の開発、多角的研究方法の結集と理論と実験の密接な連携を計ることを重視することとなった。
マイクロカプセル及び高分子ミセルを用いたキラル高分子ナノ凝集体の創製、構造と機能

前年度までの研究で得た、マイクロカプセル中を用いてそのサイズを制御した光学活性ポリシラン会合体の円二色性強度が非常に高くなる現象などの研究結果を論文にまとめLangmuir誌に掲載された。これをもって本研究の目的は一定の範囲で達成されたと考えられる。さらに本年度は、このような現象が他の高分子凝集体について見られるかどうかを調べる為にこれまであまり研究がなされていない比較的ゆるいらせん構造をもつ多糖の誘導体を多種合成し、その溶液性状に関する研究を行った。この内、アミローストリス(フェニルカルバメート)はある溶媒中で非常に安定した凝集体を形成することを見出された。また、各種のアミロースカルバメート誘導体、メタクリル酸誘導体には温度変化に従って急激に白濁する溶媒を多く見出した。しかしながらそれらの会合体の円二色性は分子分散している場合に比べてそれほど大きいわけで時なく、マイクロカプセルを使用してそのキャラクタリゼーションを行う価値のあるものを見出すことはできなかった。一方で、溶液中における分子のコンホメーションの測定から、これらの高分子が溶媒分子のわずかな分子構造を認識してそのコンホメーションを大きく変化させることがわかってきた。さらに、さまざまな溶媒中における詳細なコンホメーションの解析からこの認識能は主に高分子と溶媒分子の水素結合サイト同士の相互作用が重要であることも見出された。光学活性ポリシランの微小凝集体の光学物性について調べるため、ポリエチレングリコールをグラフトしたポリウレア-ウレタンマイクロカプセルに封入したものを調製した。得られたカプセルの内部の溶媒を沈殿剤或いは会合性溶媒と置換して凝集数が制御された光学活性ポリシラン凝集体を得た。ポリシラン試料としては溶液中の円二色性の強度が温度に比較的強く依存するポリ((S)-3-メチルペンチルシラン)(PH3MPS)と円二色性強度が0°C付近で反転するポリ(3,5-ジメチル(S)-3-メチルペンチルシラン)(PRS)を用い、内部ポリシランの濃度とカプセルのサイズともに数種類の異なるものを調製した。得たマイクロカプセルの円二色性測定を温度履歴実験や温度ジャンプ実験のようなさまざまな温度条件で実験を行った。種々の濃度、サイズで行った実験からは同様の温度及び温度履歴依存性がみられた。またテトラヒドロフラン中における円二色性強度の温度依存性には明確なヒステリシスが見られた。これは溶液中に完全分散した光学活性ポリシランには見られなかった現象である。従ってこれは凝集体の形成、再溶解によるものと考えられる。特に溶媒交換で形成された凝集体と温度変化で調製された凝集体からの円二色性の強度が大きく異なるなど非常に興味深い挙動が観測された。また、THF中に分散させた状態から0°C付近に急冷する温度ジャンプの実験から円二色性が徐冷によって得られた凝集体よりもかなり大きくなることがわかった。前年度の研究で得た、マイクロカプセル中におけるポリシランの円二色性強度の濃度依存性、マイクロカプセルサイズの依存性に関する研究を進め、マイクロカプセル内におけるポリシラン【ポリ((S)-3-メチルペンチルシラン)】の凝集構造および機能について考察し、以下の結果を得た。(1)吸光度測定よりCDが観察される波長領域においてマイクロカプセル由来のかなり大きな濁度が存在するにもかかわらず、ポリシラン由来の吸光度は溶液中の値の70%を超える値が検出されることが分かった。このことはマイクロカプセル中の円二色性の絶対値を測定できることを示す。(2)溶媒や温度に拠らず凝集体の円二色性強度がポリシラン濃度に比例することから測定した範囲では円二色性に寄与する凝集体の局所構造が初濃度に影響されない事がわかった。(3)様々な調製条件により得られた会合体の円二色性の絶対値が見積もられ、溶媒や温度の変化によって形成された会合体の局所構造について議論可能なデータが得られた。さらに本年度は、このような現象が他の高分子凝集体について見られるかどうかを調べる為にこれまであまり研究がなされていない比較的ゆるいらせん構造をもつ多糖の誘導体や光学活性ポリメタクリレートを合成し、溶解性について研究を行なった。光学活性ポリメタクリレート1種類とアミロースやカードランなどの多糖の誘導体を数種類合成し室温付近に相分離温度や解離-会合温度を持つらせん高分子-溶媒系の組み合わせを見出した。

一方で、溶液中における分子のコンホメーションの測定から、これらの高分子が溶媒分子のわずかな分子構造を認識してそのコンホメーションを大きく変化させることがわかってきた。さらに、さまざまな溶媒中における詳細なコンホメーションの解析からこの認識能は主に高分子と溶媒分子の水素結合サイト同士の相互作用が重要であることも見出された。
T細胞悪性リンパ腫に対するガンワクチンを併用した同種造血幹細胞移植療法の研究

治療抵抗性である成人T細胞性白血病(ATL)を含む末梢性T細胞性悪性リンパ腫(PTCL)の治療成績の向上を目指して、抗腫瘍性細胞傷害性Tリンパ球(CTL)を利用する細胞免疫療法の開発研究を行った。臨床では同種免疫を利用して抗腫瘍免疫能を強化したHLA抗原不適合ドナーからの同種造血幹細胞移植の有効性を示した。基礎研究では造血幹細胞移植と併用して抗腫瘍免疫を強化するガンワクチン開発を目指して腫瘍抗原の同定行った。さらに、ATLの原因ウイルスHTLV-1関連蛋白(TaxとHBZ)特異的CTLの検討を行い、標的特異的CTLの抗腫瘍活性低下機序の幾つかを明らかにした。(1)T細胞性悪性リンパ腫(T-ML)に対する同種造血幹細胞移植(allo-BMT)の適応は、現在でも実験的医療の域を出ていない。T-MLにallo-BMTが有効であるには、免疫応答を介した移植片対リンパ腫効果(GvML)の存在が必要である。T-MLのモデルとして成入T細胞白血病リンパ腫(ATLL)を、特に治療抵抗性ATLLに対して適時的な移植ドナー確保とともにHLA不適合によるGvML効果を期待して、HLA不適合家族ドナー、特に成人した子かち親(患者)への移植の臨床パイロットスタディー結果を報告した。この中で、治療抵抗性のATLLでもHLA不適合を介在した同種免疫を主体にGvML劾果が働くことを示した。(2)移植後再発時の患者免疫機能に関して、様々を機序で抗腫瘍性細胞傷害性Tリンパ球(CTL)機能が抑制されていることを示した。その一つとして、Programmed death-1 (PD-1)とそのリガンドPD-L1を介した系が、HTLV-I感染キャリアからATL患者において、HTLV-I感染細胞に対して殺細胞性に働き、HTLV-I感染細胞数を制御していると考えられるHTLV-I Tax蛋白特異的CTLの細胞傷害活性を抑制していることを示した。他の腫瘍免疫抑制機序の一つとして、HTLV-Iキャリアから同種移植を受けて、移植後早期再発したATL患者を詳細に検計し、移植後再発時ATL細胞がHTLV-Iのゲノム-integration部位をLAM-PCRで見ると初発と同一クローンであり、再発前後でPD-L1の消失とFoxp3発現の獲得をepigeneticに起こしている症例があることを示した。(3)新規腫瘍関連抗原の検索では、ATL症例の約30から40%に過剰発現が見られると報告されているAurora A kinaseのHLA-A*0201拘束性にCTL機能を発揮する抗原epitopeを同定し、悪性リンパ腫や白血病など造血器悪性腫瘍に広汎に過剰発現していることを示し、まず、特に過剰発現レベルの高い骨髄性白血病から、臨床的有用性を示すデータを集積し発表した。他、造血器悪性腫瘍に対する免疫療法に利用できる可能性のある腫瘍関連抗原としてCML66由来の抗原ペプチドを同定し発表した。当該研究期間に研究者は以下のことを明らかにした。1)成人T細胞白血病を含む抗がん剤治療抵抗性T細胞性悪性リンパ腫に対して、骨髄非破壊的前処置での同種造血幹細胞移植療法を、同種免疫を標的とした抗種瘍免疫力の増強を目的としてHLA不適合血縁ドナーの移植を行い、生存期間の延長が得られる可能性を示し、その抗リンパ腫効果が腫瘍性CD8リンパ球に依存することを示した。2)ATLの発症原因であるHTLV-1ウイルス関連抗原であるTaxタンパクに対する自己CTLが、感染期間の長いHTLV-1キャリアやATLを発症した患者では、CTL抑制分子PD-1を発現し、抗HTLV-1活性が傷害されていた、同様の傾向は、同種移植後に新たに誘導された抗TaxCTLでも認められ、抗ATL活性に寄与しないことを示した。3)ATL腫瘍抗原候補として、ATL発症原因として、近年注目されているHTLV-1関連HBZタンパクの有用性を検討した。HTLV-1ウイルス感染細胞やATL細胞のHBZは、その豊富な,mRNAと乖離して蛋白発現量は著しく低く、HBZ特異CTLの免疫監視から免れていた。ATL患者やHTLV-1キャリア体内にもHBZ特異的CTLは検出されず、HTLV-1ウイルスの新たな宿主免疫回避機構の存在する可能性を明らかにした。4)Tリンパ性悪リンパ腫を含む広範な造血器悪性腫瘍に対する癌ワクチン候補となる関連抗原を検索し、新たにAurora AkinaseとCML66由来の抗原エピトープを同定し、抗白血病ワクチンとなる可能性を示した。

これらの研究結果は、T細胞性リンパ腫はCTLを主とした細胞性免疫を強化することで病勢を制御できる可能性があること、抗腫瘍性CTL効果を高めるには、CTL機能低下機序を改善すること、またより有望な腫瘍抗原を新たに検索することで解決できる可能性があることを示した。
消化器癌に対するリポソーム化光感受性物質を用いた光線力学的治療

光線力学的療法(PDT)の抗腫瘍効果増強を目的としてDMPC/cholesterol/DMPG/PF=100/100/60(μmol)30mgの組成でリポソーム化ホトフィリン(LPF)とさらにPEGを脂質膜外表面に修飾したPEG修飾リポソーム化ホトフィリン(PEG-LPF)を作製した。PFの内封率はいすれも約80%以上で3ケ月以上安定であった。ヒト胃癌株MT-2を用いてLPFとPEG-LPFの生体内分布及び抗腫瘍効果を実験的に検討した。LPF投与後のホトフィリンの腫瘍内濃度は投与後8時間で対照群(非リポソーム化ホトフィリン投与)に比較し有意に高値で、PEG-LPF投与後では24時間で最大となり、24、48時間後にLPF群より有意に高値であった。肝のPF濃度は対照群よりLPF群で有意に高値であったが、PEG-LPF群では対照群と同等であった。投与後8時間または24時間後にExima Dye Laserによる照射をおこなった。LPF群で有意な推定腫瘍重量の低下が認められ、投与後8時間照射でLPF群において有意な腫瘍退縮率の増加とアポトーシス指数の増加が認められた。PEG-LPF群では投与24時間後の照射でLPF群に比べ、有意な推定腫瘍重量の低下と有意な腫瘍血流低下、有意な腫瘍壊死率の増加、有意なアポトーシス指数の増加を認めた。またPEG-LPF投与後の反復照射により一回照射に比べ有意な腫瘍重量比の低下と有意な生存率の改善を認めた。すなわちリポソーム化によりPDTの腫瘍効果が増強し、PEG化により腫瘍血管障害と腫瘍細胞のアポトーシス誘導能がさらに向上し、反復照射により腫瘍の遺残を減少させ、生存率を改善させうることが示された。ホトフィリン封入率90%、3ヶ月安定なリポソーム化ホトフィリンが作製され(佐塚)、実験に使用した。まずこのリポソーム化ホトフィリン投与後の生体内薬剤濃度の検討を行った。ヒト胃癌MT-2をヌードマウス背部皮下に移植後、フォトフリン投与群(C群)、リポソーム化フォトフリン投与群(L群)に群別し、フォトフリン量として10mg/kgを尾静脈より投与し投与後4,8,24時間後の腫瘍組織、肝、腎、皮膚、血清におけるフォトフリンの濃度を分光蛍光光度計にて測定した(C、L群共にn=4X3)。フォトフリンの腫瘍内濃度は投与後8時間でL群に有意に高値であった(p<0.05)。L群において有意な肝集積性を認めたが他の臓器では有意な集積性の相違は認めなかった。続いて治療実験を行った。すなわちフォトフリンまたはリポソーム化フォトフリン投与後8時間または24時間後にEximaDyeLaser(EDL)による照射(40J/cm^2)をおこない、照射後1,3,5,7日目に推定腫瘍重量(0.4×長径×短径^2)及び腫瘍内血流を測定した(C、L群共にn=4X2)。3)組織学的検討:照射後9日目に犠死せしめ腫瘍退縮率(NIH image)と、TUNEL法によるAI(apoptosis index)を算出し比較検討した。投与後8時間における照射によりL群で有意な推定腫瘍重量の低下が1,3,5,7日全てで認められた。また投与後8,24時間いずれの照射後もL群において腫瘍血流量の低下が,3,5,7日全てで認められた。3)投与後8時間

照射でL群において有意な腫瘍退縮率の増加とAIの増加が認められた。本年度の研究成果によりリポソーム化ホトフィリンによるPDTが有用な消化器癌治療のmodalityとなることが示された。前年度の研究成果により、ホトフィリン封入率90%、3ヶ月安定なリポソーム化ホトフィリンが作製され、投与後8時間または24時間後にEximaDyeLaser(EDL)による照射(40J/cm^2)により有意な推定腫瘍重量の低下、及び腫瘍血流量の低下、有意な腫瘍退縮率の増加、アポトーシス指数の増加が認められた。すなわちリポソーム化ホトフィリンによるPDTが有用な消化器癌治療のmodalityとなることが示された。本年度は研究計画に従い、polythylene glycol(PEG)修飾リポソーム化ホトフィリンを作製しPDTの項腫瘍効果の増強について検討した。ヒト胃癌株をヌードマウスに皮下移植し、リポソーム化ホトフィリン、PEG修飾リポソーム化ホトフィリンを投与しPDTの治療効果を検討した。その結果、1)腫瘍内ホトフィリン濃度は投与後24.48時間後においてPEGリポソーム化ホトフィリン投与群で有意に高値であったが、腫瘍以外の集積性はリポソーム化ホトフィリン投与群と相違が無かった。2)EDL照射後の推定腫瘍重量、血流量の有意な低下がPEGリポソーム化ホトフィリン投与群で認められた。3)PEGリポソーム化ホトフィリン投与群で有意なアポトーシス指数の増加が認められた。本年度の研究成果によりPEG修飾リポソーム化ホトフィリンはリポソーム化ホトフィリンによって得られた抗腫瘍効果をさらに増強することから、消化器癌に対するPDTの新たな光感受性物質として有用であることが示された。
レプトスピラ細胞表層防御抗原の構造解析

1.レプトスピラに対する単クローン抗体の作製と分類への応用、病原レプトスピラ(レプト)lai017株に対する単クローン抗体を細胞融合法により作製した。得られた単クローン抗体はレプト血清型、または血清群に特異的な凝集活性を示し、レプト分類に利用が可能であった。さらに、備品として購入した高速液体クロマトグラフィーを用いて単クローン抗体を精製したのち、本単クローン抗体を用いてレプト感染防御凝集抗原の解析を行なった。2.抗原の抽出、精製、lai017株を大量培養(400l)(、菌体よりクロロホルム-メタノール-水法により抗原を抽出し、シリカゲルクロマトグラフィーにより分子量23-30kdの糖脂質性感染防御凝集抗原(PAG)を得た。3.ワクチン活性、ハムスターを用いた実験でPAGは従来最も強力な感染防御抗原とされる外膜(Outer envelope、OE)と同等の感染防御活性を示し、成分ワクチンとして有望である事を初めて明らかにした。OE画分の感染防御活性成分がPAGであることをSDS-PAGE、イムノブロット法により初めて明らかにした。4.免疫原性の検討OE画分、全菌体(WC)、PAGで免疫されたマウス血清中には、レプト感染防御に重要と考えられる凝集抗体ならびにオプソニン化抗体が誘導されていた。レプト感染防御因子のひとつが、オプソニン化抗体により誘導される活性酸素である事を示唆した。5.レプト症診断法の確立PAG並びにWCを抗原として、ELISA法、イムノブロット法、感作赤血球凝集法等について、ヒト血清、ウシ血清、犬血清、レプト免疫ウサギ血清を用いて検討した。この内感作赤血球凝集試験法はPAGを感作抗原として用いた時、WCに比較して28倍の感度の上昇を認め、簡便で有効な診断法と成る事が明らかになった。今後、赤血球に代る人工担体、ラテックスを用いたレプト症臨床検査試案の開発を進めたい。Leptuspira interrogans serorar lai 017株より抗原をクロロホルム:メタノール:水(CMW)=1:2:0.8で抽出し,さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分画し,糖脂質抗原画分FrIIを得た.FrIIはSDS-ボリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)により銀染色性, CBB非染色性のヌメテ状バンドとして分子量約24-30kdの位置に検出された.イムノブロッティングによりFrIIはlai017株全菌体で免疫したマウスより得られたレプトスピラ凝集性単クローン抗体LW2およびLW3と反応し,凝集抗原であることが明らかになった.次にマウスを用いた免疫実験では, FrIIは今日まで最も有効な感染防御抗原画分として知られるレプトスピラ外膜Outer emelope(OE)画分と同等のレプトスピラ凝集抗体産生並びにマクロファージからの活性酸素産生を促すオプソニン化抗体の産生を誘導したが,その他の菌体抗原に対する抗体は極めて誘導しにくい傾向が示され, FrIIは免疫原性を保有した抗原で,その精製度は極めて高い事が明らかになった.さらにハムスターを用いた感染防御実験では, FrIIはOE画分よりやや活性は低いが防御活性を示した.また, FrII以外の菌体成分は全く防御活性を示さない事から, FrIIがレプトスピラ凝集抗原であり,レプトスピラの主要な感染防御抗原である事が明らかになった.

SDS-PAGEではFrIIに対応する分子量約24-30kdのスメア状抗原バンドがOE画分に認められたことから, OE画分中の感染防御活性成分は糖脂質抗原FrIIであることが初めて明らかになった.また,免疫螢光顕微鏡法により本抗原が菌体表層に存在することを明らかにした.今後,本抗原の化学構造を解明し,さらに成分ワクチンとして実用化するために投与スケジュール,投与経路,投与剤形の検討をおこなう予定である.レプトスピラ(レプト)lai017株より分画された感染防御凝集抗原、(Protective agglutinogen,PAG)に対する単クローン抗体を細胞融合法により作製した。本単クローン抗体は血清型、または血清群に特異的な凝集活性を示し、PAGが血清群を規定する抗原である可能性が示唆された。この単クローン抗体はレプト全菌体免疫マウスより作製された単クローン抗体と同等の受身防御活性、並びにマクロファージからの活性酸素産生を誘導し、PAGが感染防御抗原として重要であることが明らかになった。また、各単クローン抗体の受身防御活性とマクロファージからの活性酸素産生誘導能との間に相関関係が認められることから、マクロファージの殺レプトスピラ因子の一つとして活性酸素の関与が示唆された。新しいレプト症診断法確立のために、PAG並びに全菌体(WC)を抗原として、ELISA法、イムノブロッティング法、感作赤血球凝集法等について、ヒト血清、ウシ血清、犬血清、レプト免疫ウサギ血清を試料として検討した。この内、感作赤血球凝集試験法はPAGを抗原とした時WCに比較して28倍の抗体検出感度の上昇を認め、簡便で有効な診断法と成ることを明らかにした。今後赤血球に代る人工担体、ラテックスを用いたレプト症臨床診断検査薬開発を進めたい。さらにPAGの他に精製の過程で生ずる分子量約10kd相当の糖脂質抗原がレプト属特異抗原であることが示唆された。この抗原は凝集抗体を全く誘導しないが、イムノブロッティング法により対応する抗体がレプト症患者血清中に検出されることから、従来最も信頼性が高いとされる顕微鏡凝集試験でも検出不可能な抗レプト抗体の検出に利用できる可能性が示唆された。今後、これら糖脂質性抗原の抗原決定基を解明するとともに、詳細な化学構造の解明を行いたい。
世界最高レイノルズ数のDNSによる剥離を伴う乱流現象に対する予測精度の高度化

本研究では,剥離を伴うDNS(直接数値シミュレーション)並列計算コードの開発を平板乱流境界層に対して進めた.その結果,大きな計算領域を用いたDNSの実行に成功し,自由速度と運動量厚さに基づくレイノルズ数で3002000の範囲のDNSデータベースを構築した.また,研究代表者が今まで実行してきた平行平板間乱流および乱流熱伝達のDNSの基本的な乱流統計量データのWEBにおける公開およびDNSデータを用いた乱流モデルの検証を行った.本研究では,剥離を伴うDNS(直接数値シミュレーション)並列計算コードの開発を平板乱流境界層に対して進めた.その結果,大きな計算領域を用いたDNSの実行に成功し,自由速度と運動量厚さに基づくレイノルズ数で3002000の範囲のDNSデータベースを構築した.また,研究代表者が今まで実行してきた平行平板間乱流および乱流熱伝達のDNSの基本的な乱流統計量データのWEBにおける公開およびDNSデータを用いた乱流モデルの検証を行った.高レイノルズ数における剥離を伴う複雑乱流に対する予測精度の高度化は,航空宇宙分野の重要な研究課題の一つである.本研究では,1)世界最高レイノルズ数の剥離を伴う平板乱流境界層の直接数値シミュレーション(DNS)の実施及び乱流統計量・乱流構造の解析,2)乱流モデルの開発に資するDNSデータベースの構築・WEBサイトでの公開,3)データベースに基づいた既存乱流モデルの性能評価,を通じて,DNSによる剥離を伴う乱流現象の予測精度の高度化を行うことを目的としている.平成20年度は,剥離を伴う乱流境界層DNSの並列計算コードの開発をゼロ圧力勾配の乱流境界層に対して進めた.引き続き,剥離流のコードへの拡張を進め,次年度より本格的に計算を実行する予定である.一方,本年度はDNSコードの開発段階にあたったので,研究代表者が今まで実行してきた平行平板間乱流及び乱流熱伝達のDNSの基本的な乱流統計量データのWEBにおける公開(URL : http://www.iat.jaxa.jp/db/index.html)及びDNSデータを用いた温度場2方程式kθ-εθモデルの検証を進めた.後者のkθ-εθモデルにおいては,レイノルズ数効果の再現性がDNSデータにより検証されていない問題があったが,DNSデータの解析により,温度散逸率の輸送方程式においてはレイノルズ数依存性を再現する減衰関数の開発が必要なことを示した。また,kθ-εθモデル構築のベースとなった速度場とのアナロジーについても検討し,壁面近傍における速度場と温度場の相似性はプラントル数が1に近い場合でも必ずしも完全ではなく,圧力項に関連した非相似性が存在することを明らかにした.高レイノルズ数における剥離を伴う複雑乱流に対する予測精度の高度化は,航空宇宙分野の重要な研究課題の一つである.本研究では,1)世界最高レイノルズ数の剥離を伴う平板乱流境界層の直接数値シミュレーション(DNS)の実施及び乱流統計量・乱流構造の解析,2)乱流モデルの開発に資するDNSデータベースの構築・WEBサイトでの公開,3)データベースに基づいた既存乱流モデルの性能評価,を通じて,DNSによる剥離を伴う乱流現象の予測精度の高度化を行うことを目的としている.平成21年度は,前年度に引き続き剥離を伴う乱流境界層DNSの並列計算コードの開発をゼロ圧力勾配の平板乱流境界層に対して進め,大きな計算領域を用いた大規模DNSを実行可能とした.その結果,自由速度と運動量厚さに基づくレイノルズ数で3002000の範囲のDNSデータベースを構築した.同時に,剥離流のコードへの拡張およびデータベースの構築を進めた.一方,乱流モデルの開発に関しては,研究代表者が今まで実行してきた平行平板間乱流および乱流熱伝達のDNSデータを用いた温度場2方程式k_θ-ε_θモデルの検証を進めた.後者のk_θ-ε_θモデルにおいては,レイノルズ数効果の再現性がDNSデータにより検証されていない問題があったが,DNSデータの解析により,速度場と温度場の時間スケールを相乗平均により同等に渦拡散係数に取り込むモデリングが有効であることを示した.