hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
包括的エクソームデータ解析によるMarfan症候群および類縁疾患の責任遺伝子探索

Exome-wide相関解析を単一遺伝子病であるマルファン症候群(MFS)および類縁疾患に適用し、従来の家系をベースとした遺伝学解析では同定できなかった遺伝要因の探索を行った。単純なrare variant頻度の群間比較は検出力が弱いため、患者群および正常対照群のWhole Exome Sequencing (WES)データ(481例)を用い、遺伝子単位で病的意義が高いと推定されるvariantが患者群において有意に集積する遺伝子を検討した(Burden test)。Burdentestの結果、既知のMFS責任遺伝子FBN1が検出されたが、これは遺伝子スクリーニングで見落とされたFBN1変異の検出を示唆し、Burden testが遺伝要因の探索に有用であることが明示された。FBN1に加え、候補遺伝子としてMRF1 (仮名)が抽出された。MRF1はマウス胚発生期に神経系、心臓に特異的発現することが報告されておりヒトの成体においても大動脈特異的に発現が認められた(GTExデータベース)。またMRF1はPLIスコア、misZスコアにより、Loss-of-function変異やミスセンス変異に対して不寛容であることが示唆されており、有力な候補と考えて研究を継続している。患者で同定したMRF1レアバリアントのうち両親検体の協力が得られた家系についてはde novo確認を実施した。また新たに15検体のMFSおよび類縁疾患の症例を集積しWES解析により7症例において既知遺伝子の病的バリアントを同定した。変異未同定の8症例についてはBurden testの患者群としてエントリーした。今後、同定されたMRF1バリアントについて機能解析による病原性評価が必要である。具体的には患者群(既知のMFS責任遺伝子異常を除外した431例)および正常対照群のWhole Exome Sequencing (WES)データ(481例)を用い、遺伝子単位で病的意義が高いと推定されるvariantが患者群において有意に集積する遺伝子を検討した(Burden test)。候補遺伝子群について変異の頻度データ、遺伝子発現のパターン、既知責任遺伝子との機能的関連、機能的変異に関する不寛容性(ExACのPLIスコア、misZスコアなど)を考慮し、候補遺伝子の絞り込みを行った。候補遺伝子のうち両親検体の協力が得られた家系についてSanger法による変異確認と、de novoの可能性を評価した。また上記WESデータに加えて、新たに本年度10検体のMFSおよび類縁疾患の症例を集積した。Burdentestにおいては頻度の低い稀なvariantを検定するため、遺伝的異質性や集団階層化が検出力に大きな影響を与える。MFSおよび類縁疾患の原因として頻度の高いFBN1/TGFBR1/TGFBR2遺伝子変異を除外した日本人コホートは最適の研究対象であり、既に統計解析可能なWESデータを集積することができた。Exome-wideな解析により、バイアスの少ない新たなカテゴリーの疾患関連遺伝子の抽出が期待されるExome-wide相関解析を単一遺伝子病であるマルファン症候群(MFS)および類縁疾患に適用し、従来の家系をベースとした遺伝学解析では同定できなかった遺伝要因の探索を行った。検出に最適な疾患モデル(遺伝形式、浸透率、遺伝的異質性、変異の効果など)は未知のため、複数のタイプの相関解析が可能な公開ソフトウェア(RVTESTS,https://github.com/zhanxw/rvtests)を使用して今後も統計解析を進める。統計学的な検出力を上げるため、正常対照群のデータ数を増やすことも検討している。またWESデータを用いたコピー数異常に関する検討が不十分であるため、Exome Hidden Markov Model (XHMM)法によるゲノムワイドコピー数解析を行う予定である。

平成29年度は主に研究室のゲノム情報解析リソースを用いた遺伝統計学解析を中心に解析を進めたため次年度使用額が生じた。この遺伝学解析の結果に基づいて平成30年度に実施を予定するゲノム解析および分子生物実験試薬の支払い等に使用する予定である。
ナノトライボロジーのための高速・高信頼性シミュレーションソフトウェアの開発

近年、環境・エネルギー対策、宇宙機器、ダウンサイジング等様々な要請から、微小領域の摩擦・潤滑(トライボロジー)に対する重要性が高まってきている。トライボロジー現象は、通常ごく微小な面積となる接触面で生じる高圧下の潤滑剤の微視的な分子挙動に起因するものであり、従来の機械工学の範疇を越えた原子・分子レベルのアプローチが必要とされている。加速度的に重要となるトライボロジー現象を明確に解明することのできる手法創出のためには、従来機械工学が扱ってきた対象を微視的な化学の視点から扱う「ナノトライボロジー」を強力に推進することが必須となる。研究代表者らは、ナノトライボロジー現象の解明のための分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIMを古典分子動力学法に基づき開発することに成功してきた。本研究では、TRIBOSIMを技術シーズとして、通常の古典分子動力学法ではなし得ない高精度なナノトライボロジー現象の解析が可能な分子シミュレーション手法の開発、トライボケミカル反応ダイナミクスを解明可能な量子分子動力学ナノトライボロジーシミュレータTribo-Colorsの開発を行い、次世代ナノトライボロジー研究の展開を示すことに成功した。さらには、潤滑剤の液体構造を良好に再現するための初期配置決定手法の開発による高精度計算の実現、粗視化分子動力学法の開発による高速計算の実現、定量的トラクション係数予測手法の開発、動粘度の定量予測を可能とする動粘度シミュレータの開発等、数多くの成果を挙げることに成功した。近年、環境・エネルギー対策等の要請から、微小領域の摩擦・潤滑(トライボロジー)に対する重要性が高まっている。トライボロジーは自動車の無段変速機・マイクロマシンなど分野を越えた多岐にわたる技術のカギを握るテクノロジーである。研究代表者らは10年以上も前からトライボロジー推進を目的とした研究を行い、数多くの新規理論計算化学プログラムの開発に成功している。そして、ついに数年前にナノトライボロジー現象の解明を目的とした分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIMの開発に成功し、トラクションフルードやハードディスク用潤滑剤を対象に独自の研究を展開してきた。そこで、本研究ではTRIBOSIMを高速かつ高信頼性を持つシミュレータにすることで、定量的な予測が可能なシステムの構築を目的とする。トライボロジーシミュレーションにおいては、潤滑剤の初期配置の選択によって計算結果が左右されることが指摘されている。そこで、グランドカノニカルモンテカルロ法を用いて、潤滑剤の初期配置を決定する方法論を開発し、計算結果の初期配置依存性をなくした。これにより、高精度な計算が可能になった。それ以外にも、トラクション係数を定量的に予測する方法として、膜厚を現実系にあわせるための新しい方法論の開拓にも成功した。さらに、高精度の分子動力学ポテンシャルの開発にも成功した。さらに、計算から得られたトラクション係数などの物性値を実験結果と比較し、本研究で開発した様々なアルゴリズムが、トライボロジーシミュレータTRIBOSIMの高精度化を実現していることを確認した。微小領域における潤滑・摩擦(トライボロジー)は自動車の無断変速機、マイクロマシンなど分野を越えて多岐にわたる技術のキーテクノロジーであり、近年の環境・エネルギー対策等の観点からますますその重要性を高めている。研究代表者らは10年以上も前からトライボロジーの推進を目標とした理論研究を行い、ナノトライボロジー現象解明のための分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIMの開発に成功し、トラクションフルードやハードディスク用潤滑剤を対象としたオリジナルな研究を展開してきた。昨年度までに研究代表者らは、グランドカノニカルモンテカルロ法による初期配置決定のための新規な方法論、またトラクション係数を高精度かつ定量的に予測するためにトラクションフルードの膜厚を現実系に合わせるための新規方法論の開発に成功した。本研究ではトライボロジーシミュレータTRIBOSIMおよび上記の新規方法論を活用し、各種トラクションフルード分子(シクロヘキサン、クロロシクロヘキサン、シクロオクタン、ジシクロヘキシル、ジシクロオクチル)をFe基板表面で挟み込み、現実系を模した条件での潤滑シミュレーションを行いトラクション特性の予測やトラクションフルードの動力伝達メカニズムを検討した。その結果得られたトラクション係数は、実験とほぼ同一の条件下で非常に良い一致を示し、本研究での手法がトラクション特性予測に有効であることが証明された。

また、トラクションフルード分子同士の絡まりや個々の分子の拡散性の違いが、トラクション特性に大きく影響していることを明らかにすることに成功した。微小領域における潤滑・摩擦(トライボロジー)は、自動車の無段変速機、マイクロマシンなど分野を超えて多岐にわたる技術のキーテクノロジーであり、近年の環境・エネルギー対策等の観点から益々その重要性を高めている。研究代表者らは10年以上も前からトライボロジーの推進を目標とした理論研究を行い、ナノトライボロジー現象解明のための分子シミュレーションプラットフォームTRIBOSIMの開発に成功し、トラクションフルードやハードディスク用潤滑剤を対象としたオリジナルな研究を展開してきた。昨年度までに研究代表者らは、グランドカノニカルモンテカルロ法による初期配置決定のための新規な方法論、またトラクションフルードの膜厚を現実系にあわせるための新規方法論の開発に成功した。さらに、本年度は動粘度シミュレータの開発、トラクション係数予測用ニューラルネットワークプログラムの開発などに成功した。特に、動粘度シミュレータにより、実験値と定量的に一致した動粘度を得ることを可能にしたのみならず、温度特性についても実験値と一致した結果を得た。さらに、トライボケミカル反応を解明可能な量子分子動力学ナノトライボロジーシミュレータの開発にも成功した。本手法は研究代表者らが新規に考案したTight-Binding近似に基づくことで、圧倒的な高速計算を実現したものであり、大規模系のせん断場における化学反応ダイナミクスの解明を可能にした。これにより、従来の分子動力学法では不可能であったせん断場における潤滑剤の分解・劣化、化学反応による潤滑被膜の形成などの解明を可能にした。
B型肝炎ウイルスcccDNAを標的とするDNA編集酵素の役割

B型肝炎ウイルス(HBV)持続感染者は国内で130150万人と推定されており、感染を放置すれば慢性肝炎、肝硬変、肝がんへと進行するおそれがある。HBV持続感染では、cccDNAと呼ばれる環状ウイルスDNAが、宿主細胞の核内に維持されウイルス複製の鋳型となる。cccDNAを除去する有効な治療法は無く、B型肝炎の根治が難しい理由となっているが、現在のところcccDNAを標的とする分子機構の知見が少ない。本研究では、HBV cccDNAに対してゲノム情報を改変すると考えられる宿主因子AID/APOBEC蛋白質及び関連するDNA修復機構の作用について解析を行った。cccDNAを除去する有効な治療法は無く、B型肝炎の根治が難しい理由となっているが、これまで解析系が十分でなかったために、cccDNAを標的とする分子機構の知見が少ない。本研究では、HBV cccDNAに作用し遺伝情報を改変すると考えられる宿主因子AID/APOBEC蛋白質の分子機構とその役割について解析を行い、B型肝炎克服への手がかりを得ることを目指している。本年度はHBV安定発現細胞株及びHBV感染許容細胞株を用いたin vitro実験により解析を行った。cccDNAが比較的多く産生されるHBV安定細胞株ではインターフェロンγによって発現誘導されるAPOBEC3GがcccDNAへ変異を導入していることをノックダウン実験で確認した。さらに塩基除去修復因子UNGの活性を阻害するとcccDNAの変異頻度が増加したことから、APOBEC3Gが導入したC-to-U変異をUNGが除去していると考えられる。また培養細胞感染実験においてはcccDNAの変異率が上昇する条件でウイルス産生量が減少することを明らかにした。以上のようにHBV cccDNAへのAPOBEC蛋白質と修復因子の作用を示す結果が得られた。本年度はTet-offプロモーター制御下でHBVが産生される培養細胞株を用いた解析を中心に行った。これにより実験開始時までに持ち込まれるcccDNA量を抑えることができるので、よりcccDNA解析に優れ、またtet存在下でcccDNA由来ウイルス複製能の解析が可能になる。解析の結果、細胞株へのIFNγによりAPOBEC3Gが発現上昇しcccDNAへの変異頻度が増加すること、UNGの阻害によってそれが増強されることが確認された。この条件の下さらにtet存在下での培養を続けると、cccDNA変異頻度の上昇と相関してウイルス産生量の減少が見られた。このことからcccDNA変異導入によるウイルス複製能阻害効果が示唆された。本研究のターゲットはHBV cccDNAに対する宿主因子の作用である。当該年度からのHBV産生量をコントロールできるtet-off系の導入によって、実験開始前までに作られるcccDNAの影響を排除でき、またtransgene由来のHBV産生を抑えることで、cccDNA由来のウイルス複製をより高精度に解析できたと考える。本研究では、HBV cccDNAに対してゲノム情報を改変すると考えられる宿主因子AID/APOBEC蛋白質の分子機構とその役割について解析を行っている。本年度はTet-offプロモーター制御下でHBVが賛成される培養細胞株を用いた解析を引き続き行った。昨年度までの結果では、IFNγに誘導されるAPOBEC3GがccccDNAへ変異を導入すること、その変異頻度上昇と共にウイルス産生量が減少することが観察されたので、サイトカインの種類や濃度を変えて類似の実験を行った。その結果、サイトカインによるAPOBEC発現誘導のレベル、UNG阻害によるcccDNA変異頻度、長期培養におけるウイルス産生量のそれぞれの変化に相関が見られた。このことからヒト肝細胞培養系において、インターフェロン等に誘導されるAID/APOBEC蛋白質がcccDNAへ変異を導入することでHBV複製が阻害されること、及び塩基除去修復機構による変異修復が示唆された。この変異導入による薬剤耐性株出現率変化について、さらなる解析で明らかにしたい。

B型肝炎ウイルス(HBV)持続感染者は国内で130150万人と推定されており、感染を放置すれば慢性肝炎、肝硬変、肝がんへと進行するおそれがある。HBV持続感染では、cccDNAと呼ばれる環状ウイルスDNAが、宿主細胞の核内に維持されウイルス複製の鋳型となる。cccDNAを除去する有効な治療法は無く、B型肝炎の根治が難しい理由となっているが、現在のところcccDNAを標的とする分子機構の知見が少ない。本研究では、HBV cccDNAに対してゲノム情報を改変すると考えられる宿主因子AID/APOBEC蛋白質及び関連するDNA修復機構の作用について解析を行った。当初計画通り、HBV安定発現細胞株及びHBV感染許容細胞株を用いたcccDNAの解析を進め、APOBEC蛋白質及び修復因子の作用を確認しており、概ね順調に進展したと考えている。これまでの予測通り、cccDNAへの変異導入が高頻度に観察されたので、次世代シーケンサーを用いてより詳細な解析を行う。ウイルス学研究計画の通り、ノックアウトマウスによる解析を進めるとともに、新たに樹立されたtet-offプロモーター制御下のHBV発現細胞を用いた解析を開始する。この細胞株の使用で、よりcccDNA由来ウイルス複製能の解析が推進できると考えている。次年度に使用することが効率的であると考えたため。未使用額39,751円が生じたが、次年度に使用する事が効率的と考えたため平成27年度に持ち越しをした。消耗品購入等にあてる。未使用額39,751円は消耗品購入等にあてる。
保育の質と第三者評価に関する日韓比較研究

研究成果の第一は、2007年から実施され始めた韓国の幼稚園・保育施設に対する第三者評価政策の内容と実際について,現地調査によって具体的に明らかにしたことである。第二は、本研究の遂行過程で日本保育学会と韓国幼児教育学会・韓国乳幼児保育学会との研究交流協定の締結と具体化に貢献したことにある。1.保育の質に関する比較研究保育の質に関する比較研究の中心的な素材は教育課程である。よって本研究では韓国を代表する幼児教育機関として梨花女子大学校付設幼稚園、徳成女子大学校付設幼稚園、中央大学校付設幼稚園及びソウル女子大学校付設幼稚園及びオリニジップを訪問し、関連資料収集及びインダビュー調査(園長及び園監先生)を行った。この調査によって入手した各園の教育課程及び指導資料に基づいて、今後比較研究を進める計画である。2.第三者評価に関する比較研究これについては年度計画に従って、まず政府の当該機関である「韓国保育政策開発センター」を訪問し、李玉所長および柳煕貞研究部長にインタビュー調査を行った。その結果、韓国における保育所認証評価システムの現状を把握した。そして、現在まで発行されている認証制関連の基本資料を収集を終えることができた。また2007年度から新たに幼稚園に対する評価認証制度が試行的に再開されるとの情報を得、今後共同研究支援を約束された。3.保育所カリキュラムに関する調査研究韓国を代表する国立オリニジップの指導者である、釜山大学校幼児教育学会林再澤教授を招聘し、研究交流及び以後の研究の推進計画について具体化するための話し合いをした。次年度はその保具体化を進めることとした。1.保育の質に関する資料収集5月に韓国幼児教育学会長チョブギョン先生を招聘し、韓国で議論されている「保育の質と韓国幼児教育のアイデンテイテイ確立」問題について研究討議を行い、併せて資料を入手した。(丹羽、宍戸、勅使)2.第三者評価に関する調査研究9月時に釜山、ソウルを中心に保育所および幼稚園に関する第三者評価制度施行に関する資料収集とヒヤリングを行った。釜山では林再澤釜山大学校教授、ソウルでは李基淑梨花女子大教授、鄭美羅キョンウオン大学校教授およびムンミオクソウル女子大学校教授について行った。その成果は4月末に論文にまとめる予定である(名市大人文社会学部紀要第10号)3.韓国の保育の質に関する研究動向調査1月にキムヨンオク全南大学校教授を招聘し、「韓国における幼児教育の理論と実践」に関そる研究報告と国際シンポジウムを開催した。その成果は別紙冊子として公刊した。4.釜山での研究交流釜山での調査に際し、林再澤釜山大教授の依頼で教授の韓国教育科学部支援研究会で日本と韓国の研究交流と講演を行った(丹羽:日本の自由保育とその意味するもの、宍戸:日本の幼児教育の現状と当面課題)。参加者は釜山地域保育所著および幼稚園長、行政関係者、研究者で100名を超える盛会であった。5.日本と韓国の幼児教育交流への貢献5月に名古屋市立大学で開催された日本保育学会第61回大会(準備委員長丹羽)において、はじめて日本保育学会と韓国幼児教育学会、乳幼児保育学会との正式な学術交流に基づく第1回国際シンポジウムを開催した。勅使と丹羽は日本保育学会国際交流院でもあり、本研究会のこれまでの成果が実り、日本と韓国の幼児教育研究交流は新たな歴史に1ページを書き加えたことは、誠に大きな成果であった。本研究は保育の質に関する研究と,第三者評価に関する研究を中心に行った。保育の質に関する研究では2007年に改訂された韓国『幼稚園教育課程』の成立過程を中心に、その内容と特徴を分析した。また、韓国で始めて公刊された保育施設に関する国家水準教育課程である『標準保育課程』についてもその成立背景及び内容分析を行った。2010年3月に公刊した研究成果報告書にはその翻訳文を収録し、研究成果の活用に資するよう配慮した。また、この研究課題に会わせて韓国の代表的な幼稚園の教育内容研究を行った。2009年4月に韓国レッジオェミリア研究所長呉文子博士を招聘し、現場水準での教育課程の展開状況について研究した。第三者評価研究については、主として保育施設に関する「評価認証制度」研究を行った。そのために韓国情女性開発研究院研究委員リュウヒジョン博士の援助を受けて、評価任所事務局を訪問し、直接担当者にインタビュー調査も実施することができた。その成果は、上掲「研究報告書」に収録した。また、幼稚園評価に関してはその中心人物のお一人である梨花女子大学校李基淑教授へのインタビュー、金英玉全南大学校教授等へのインタビューを行い、現況把握及び資料収集を行った。しかし、保育施設評価の成功的実施と比較し、幼稚園評価は未だ道半ばであることが明らかとなった。これは次年度以降の科学研究費支援研究に待つところである。本研究に関連しその成果をまとめた報告書には、日本では初の資料を多く収録し、関心ある研究者諸氏への情報提供を行ったことは意義ある成果であった。
汎関数解析とFeynman経路積分の数学理論

1.研究代表者の研究上重要なKumanogo-Taniguchi型の定理につき熊の郷直人氏の方法を考え併せると、磁場が存在する場合のLagrange関数に対して、Kumanogo-Taniguchi型の定理の新証明を作る可能性が出てきたが、十分な検討時間が無く未だ解明されていない。研究代表者は、それまでの研究をまとめて、著作の形にして出版した。2.分担者黒田は、Stockholm大学のKurasovと共に、自己共役拡張の理論に起因するKrein's formulaは,二つの自己共役作用素に対するresolvent formulaとして捉えられることを示し,H_2摂動論との関係を調べた.3.分担者水谷は、非線形の楕円型と放物型偏微分方程式の研究に有限要素法を適用して成果を上げ、これを発表した。4.分担者渡辺は、Stockholm大学のP.Kurasovと共同で、自己共軛作用素のH_△摂動論を研究した。5.分担者菅野は、倉田和浩氏(都立大理学研究科)との共同研究を行い、非負の多項式を含むようなクラスに属するポテンシャルをもつ一様楕円型作用素の基本解の評価およびいくつかの作用素の各点評価をもとに重み付きL^p空間やMorrey空間上での有界性定理や、重み付きFefferman-Phongの不等式を示し,その応用として,正のポテンシャルを持つ退化楕円型作用素の基本解の評価および固有値分布,固有関数の減衰を示した.1.研究代表者の研究上重要なKumanogo-Taniguchi型の定理につき熊の郷直人氏の方法を考え併せると、磁場が存在する場合のLagrange関数に対して、Kumanogo-Taniguchi型の定理の新証明を作る可能性が出てきたが、十分な検討時間が無く未だ解明されていない。5.分担者菅野は、倉田和浩氏(都立大理学研究科)との共同研究を行い、非負の多項式を含むようなクラスに属するポテンシャルをもつ一様楕円型作用素の基本解の評価およびいくつかの作用素の各点評価をもとに重み付きL^p空間やMorrey空間上での有界性定理や、重み付きFefferman-Phongの不等式を示し,その応用として,正のポテンシャルを持つ退化楕円型作用素の基本解の評価および固有値分布,固有関数の減衰を示した.1.研究代表者は、振動積分を道具として、ファインマン経路積分の時間分割法による近似が収束することを研究している。特に、停留位相法の剰余項に対して、空間次元が限りなく大きくなっても有効な評価を与えることがキーポイントである。この評価に関し熊ノ郷直人氏と議論をおこなったが、1998-1999年度には、新しい結果を得ていない。また、Dirac方程式の経路積分につき、高村幸男氏と討論した。5月に湘南国際村で行われたSchrodinger方程式の国際symposiumにおいて、座長を勤めた。1999年10月には、研究代表者は、シュプリンガー東京社の現代数学シリーズの一冊として研究の結果を大学院生と研究者向けの本にまとめ出版した。2.分担者神は、単位円板の2葉の被覆面が極大であるための十分条件が、その倉持理想境界の状態で表されることを示した。単位円板の2葉の被覆面の倉持境界の構造を決定したことは新しい結果であるが、さらに、従来Riemann面が極大であることは、境界の大きさに因ると考えられていたが、実は境界の複雑さに因るものであることをはっきりしめしたこと、Riemann面が極大であるための条件をRiemann面に内在する量をもって表現したことで、極めて新しい結果である。3.分担者菅野は、一様に楕円型の線形偏微分作用素の逆作用素の重み付のL^P空間とMorreyでの振る舞いに新しい結果を得て発表した。2.分担者黒田は、Stockholm大学のKurasovと共に、自己共役拡張の理論に起因するKrein's formulaは,二つの自己共役作用素に対するresolvent formulaとして捉えられることを示し,Н_2摂動論との関係を調べた.3.分担者水谷は、非線形の楕円型と放物型偏微分方程式の研究に有限要素法を適用して成果を上げ、これを発表した。4.分担者渡辺は、Stockholm大学のP.Kurasovと共同で、自己共軛作用素のН_△摂動論を研究した。

5.分担者菅野は、倉田和浩氏(都立大理学研究科)との共同研究を行い、非負の多項式を含むようなクラスに属するポテンシャルをもつ一様楕円型作用素の基本解の評価およびいくつかの作用素の各点評価をもとに重み付きL^p空間やMorrey空間上での有界性定理や、重み付きFefferman-Phongの不等式を示し,その応用として,正のポテンシャルを持つ退化楕円型作用素の基本解の評価および固有値分布,固有関数の減衰を示した.
アレルギー反応の画像解析法による研究

1.細胞膜上でのIgEレセプター動態の観察シアニン標識したIgEを好塩基球細胞株または肥満細胞株に結合させ、抗原刺激に伴う動態を画像解析法により観察したところ、IgEレセプターが架橋された後細胞内へ取り込まれる過程が観察できた。また、IgEレセプターのβ鎖及びγ鎖のC末端ドメインを欠損させた細胞株では、細胞内への取り込みが起こらないことも明らかになった。2.核内カルシウムシグナルの追究好塩基球細胞株の核を単離し、種々の刺激に伴うカルシウムイオン動態を追究した。単離核の核膜周辺には、小胞体が存在しており、画像解析法により小胞体内のカルシウムイオン濃度と核内のカルシウムイオン濃度の測定に成功した。イノシトール三リン酸(IP_3)を単離核に与えると、カルシウムイオン濃度は小胞体で減少し核内で上昇することが分かった。3.細胞骨格構成蛋白質の重合過程の解析蛍光性分子ロータを用いてラット腹腔肥満細胞の骨格構成蛋白質の脱重合・重合過程を測定したところ、脱顆粒反応に伴い骨格構成蛋白質が強く重合していることが明らかになった。4.脱顆粒反応のイメージング細胞内顆粒に存在する膜蛋白質CD63に対するモノクローン抗体を作製し、脱顆粒反応に伴い細胞膜表面に発現するCD63の蛍光抗体法によるイメージング技術を確立した。これにより、生きた単一細胞での脱顆粒反応をリアルタイムで観察することが可能になった。また、IgEレセプターのβ鎖及びγ鎖のC末端ドメインを欠損させた細胞株では、CD63の発現が起こらなかった。
おとり型核酸(デコイ)を用いた前立腺癌の遺伝子治療

アンドロゲン・レセプター(AR)の本体は、リガンド(アンドロゲン)依存性の転写因子である。すなわち、アンドロゲンと結合して活性型となったARは、核に移行し、標的遺伝子の転写調節領域にあるandrogen responsive element(ARE)に結合することにより転写因子として機能する。アンドロゲン依存症の前立腺癌およびアンドロゲン・レセプター(AR)の突然変異によるアンドロゲン非依存性癌に対し、AREのおとり型核酸(デコイ)によってARの転写因子活性を競合する治療の可能性を検討した。AREデコイとしてAREの共通配列を有する23merの2本鎖オリゴヌクレオチドを合成し、コントロールとしては2塩基に変異をいれたAREデコイおよびestrogen responsive element(ERE)デコイを用いた。まず、ARの変異を有するもののアンドロゲン反応性を保持している前立腺癌細胞LNCaPから核蛋白を抽出した。AREデコイをプローブとしてゲル・シフト法を行い、核蛋白とAREデコイによる特異的DNA-蛋白結合反応によるシフトを認めた。さらに、抗AR抗体によりスーパーシフトすることにより、これがARとAREデコイの特異的結合であることを示した。次に、アンドロゲン存在下(DHT 10^<-9>M)で培養中のLNCaPにAREデコイをリポフェクション法で導入した。導入24時間後、染色体DNAの断片化およびin situ end-labeling法により、アポトーシスが誘導されることを確認した。AREデコイは、抗アンドロゲン療法としては作用点が最も下流にあり、ARの機能異常に基づくアンドロゲン非依存性癌にも有効であると考えられる。前立腺癌細胞への導入効率を高めることにより、有効な治療手段となりうるものと考えられる。【目的】アンドロゲンと結合して活性型となったアンドロゲン・レセプター(AR)は、遺伝子の転写調節領域にあるandrogen responsive element(ARE)に結合することにより転写因子として機能する。アンドロゲン依存性の前立腺癌およびアンドロゲン・レセプター(AR)の突然変異によるアンドロゲン非依存性癌に対し、AREの配列を有する2本鎖オリゴヌクレオチドをおとり型核酸(デコイ)として細胞内に導入し、これによってARの転写因子活性を競合阻害する治療の可能性を検討した。【方法および結果】AREデコイとしてAREの共通配列を有する23merの2本鎖オリゴヌクレオチドを合成し、コントロールとしては2塩基に変異を入れたAREデコイおよびestrogen responsive element(ERE)デコイを用いた。まず、アンドロゲン依存性の前立腺癌細胞LNCaPから抽出した核蛋白に対して、AREデコイをプローブとしてゲル・シフト法を行い、ARとAREデコイによる特異的DNA-蛋白結合反応を認めた。次に、アンドロゲン存在化(DHT10^<-9>M)で培養したLNCaPにAREデコイをリポフェクション法で導入し、24時間後にアポトーシスの誘導がDNA断片化により確認された。【考察】AREデコイは、抗アンドロゲン療法としては作用点が最も下流にあり、ARの機能異常に基づくアンドロゲン非依存性癌にも有効であると考えられる。アンドロゲン依存性の前立腺癌およびアンドロゲン・レセプター(AR)の突然変異によるアンドロゲン非依存性癌に対し、AREのおとり型核酸(デコイ)によってARの転写因子活性を競合阻害する治療の可能性を検討した。

AREデコイとしてAREの共通配列を有する23merの2本鎖オリゴヌクレオチドを合成し、コントロールとしては2塩基に変異を入れたAREデコイおよびestrogen responsive element(ERE)デコイを用いた。まず、ARの変異を有するもののアンドロゲン反応性を保持している前立腺癌細胞LNCaPから核蛋白を抽出した。AREデコイをプローブとしてゲル・シフト法を行い、核蛋白とAREデコイによる特異的DNA-蛋白結合反応によるシフトを認めた。さらに、抗AR抗体によりスーパーシフトすることにより、これがARとAREデコイの特異的結合であることを示した。次に、アンドロゲン存在化(DHT 10^<-9>M)で培養中のLNCaPにAREデコイをリポフェクション法で導入した。導入24時間後、染色体DNAの断片化およびin situ end-labeling法により、アポトーシスが誘導されることを確認した。AREデコイは、抗アンドロゲン療法としては作用点が最も下流にあり、ARの機能異常に基づくアンドロゲン非依存性癌にも有効であると考えられる。前立腺癌細胞への導入効率を高めることにより、有効な治療手段となりうるものと考えられる。
膵ランゲルハンス島移植時の適切な移植部位が探索できるクローンブタの作出とその応用

1型糖尿病患者に対する治療、膵ランゲルハンス島(膵島)移植には、移植した膵島の絶対的な生着率の低さという問題がある。膵島移植はその約90%が門脈経由-肝臓内移植で行われるが、この移植法では、膵島への酸素供給量の低下、細胞間の相互作用の消失等、様々な問題が発生する。新たに適切な移植先、方法を見出さない限り、膵島の生着率の低さという問題は克服できない。本研究は蛍光蛋白を発現する個体と、その変異体である非蛍光化蛋白を発現する2個体のトランスジェニックブタを体細胞クローン技術で作出し、膵島の適切な移植部位の探索ができるモデルの構築を目的とした。2個体間は免疫寛容となり移植場所の探索に有用である。1型糖尿病患者には、生活の質を改善させるべく膵ランゲルハンス島(以下、膵島)移植療法が行われている。膵島移植を受けた患者数は2005年まで増加したが、この年を境に漸減した。膵島移植の患者数の漸減の理由の一つに膵島の絶対的な生着率の低さがあり、これは深刻な問題となっている。生着率の低さをもたらす問題には1.instant blood mediated inflammatory reaction、2.膵島に供給される酸素不足、3.膵島が高血糖にさらされる、など、いくつもの原因が挙がってきている。新たに適切な移植先、方法を見出さない限り、移植された膵島の絶対的な生着率の低さという大きな問題は克服できない。本研究では、ドナーの膵島がレシピエント体内で拒絶を受けない仕組みとなる2種類のクローンブタモデルを作出し、膵島移植時の適切な移植部位の探索を目的としている。膵島移植における適切な移植部位を探索する場合、レシピエント体内で生存し続ける膵島を追跡する必要があるため、膵島が蛍光蛋白マーカーを保有すれば、移植後の細胞の追跡は長期でも容易となる。一方、緑色蛍光蛋白(GFP)に代表される蛍光蛋白には抗原性があり、抗原性に起因する拒絶反応が移植細胞へ影響を及ぼし、長期の追跡を不可能にさせる。蛍光蛋白+個体と、その変異体である非蛍光化変異型蛋白+個体の2種類を体細胞クローン技術で作出すれば、蛍光蛋白+ブタのドナー膵島が非蛍光蛋白+のレシピエントとなる糖尿病ブタに移植されても、レシピエントブタの体内でドナー膵島は免疫寛容となり、免疫拒絶を受けることはない。平成25年度達成の目標は、膵島移植における適切な移植部位を探索するために赤紫蛍光蛋白Plumまたは非蛍光化変異型蛋白Plumを発現する2種類のクローンブタを作出することであった。膵島移植の患者数の漸減の理由の一つに膵島の絶対的な生着率の低さがある。生着率の低さの原因には1.instant blood mediated inflammatory reaction、2.膵島に供給される酸素不足、3.膵島が高血糖にさらされる、などの原因が挙げられる。新たに適切な移植先、方法を見出さない限り、移植された膵島の絶対的な生着率の低さという問題は克服できない。膵島移植における適切な移植部位を探索する場合、レシピエント体内で生存し続ける膵島を追跡するため、膵島が蛍光蛋白マーカーを保有すれば、移植後の細胞の追跡は長期でも容易となる。平成26年度達成目標は、1.平成25年度の赤紫蛍光蛋白Plumまたは非蛍光化変異型蛋白Plumを発現する2種類のクローンブタを作出することを継続し、移植に十分な数の両個体の確保、2.非蛍光化変異型蛋白Plum+の糖尿病ブタの様々な場所に移植された蛍光蛋白Plum+のブタ膵島を回収し、分子生物学的手法にて膵島の変化を定量的に解析、適切な移植部位を検討することであった。1型糖尿病患者の治療の膵ランゲルハンス島(膵島)移植における、生着率の低さという問題を解決すべく、蛍光蛋白を発現する個体(Plum)と、その変異体である非蛍光化蛋白(変異型Plum tg)を発現する2個体のトランスジェニックブタを体細胞クローン技術で作出し、膵島移植における適切な移植部位の探索が可能となるモデルの構築を行った。その結果、細胞が持つ蛍光蛋白そのものが拒絶の原因となることが判明した。変異型Plumブタの作出において、繰り返し死産となったため、現在、原因の解明中である。また、新たな膵島の移植部位の検証を目的として、生体適合性が高いと考えられる5種のバイオマテリアルの移植実験を野生型ブタを用いて行ったが、いずれも移植部位にて高度な炎症反応を示した。

移植した細胞の評価には、エピゲノム解析が有用な可能性があるが、ブタの遺伝子の多くはゲノム情報が不完全であり、ゲノムワイドな解析が困難であった。現在、マウス、ヒトの情報を手掛かりにエピゲノムの解析をブタに応用して、解析システムの構築を始めている。1型糖尿病患者に対する治療、膵ランゲルハンス島(膵島)移植には、移植した膵島の絶対的な生着率の低さという問題がある。膵島移植はその約90%が門脈経由-肝臓内移植で行われるが、この移植法では、膵島への酸素供給量の低下、細胞間の相互作用の消失等、様々な問題が発生する。新たに適切な移植先、方法を見出さない限り、膵島の生着率の低さという問題は克服できない。本研究は蛍光蛋白を発現する個体と、その変異体である非蛍光化蛋白を発現する2個体のトランスジェニックブタを体細胞クローン技術で作出し、膵島の適切な移植部位の探索ができるモデルの構築を目的とした。2個体間は免疫寛容となり移植場所の探索に有用である。平成26年度達成目標は、1.平成25年度の赤紫蛍光蛋白Plumまたは非蛍光化変異型蛋白Plumブタを発現する2種類のクローンブタを作出することを継続し、移植に十分な数の両個体の確保、2.非蛍光化変異型蛋白Plum+の糖尿病ブタの様々な場所に移植された蛍光蛋白Plum+のブタ膵島を回収し、分子生物学的手法にて膵島の変化を定量的に解析、適切な移植部位を検討することであった。非蛍光化変異型蛋白Plumクローンブタの作出には、まず、体細胞核移植により非蛍光化変異型蛋白Plumブタを作出し、この胎仔より細胞を確保して、再度、体細胞核移植を行う必要がある。ブタは約120日の妊娠期間であるため、非蛍光化変異型蛋白Plumブタの作出には多くの時間が費やされるが、今回は死産となってしまったことが遅延の原因である。27年度が最終年度であるため、記入しない。一般外科学非蛍光化変異型蛋白Plumブタは死産となったものの、非蛍光化変異型蛋白Plumブタを証明するために必要な各種データは確保できたため、検証後、もう一度非蛍光化変異型蛋白Plumブタの作出を試みる。また、非蛍光化変異型蛋白Plum+の糖尿病ブタの様々な場所に移植された蛍光蛋白Plum+のブタ膵島を回収し、分子生物学的手法にて膵島の変化を定量的に解析、適切な移植部位を検討する課題には以下のごとく対策を取った。赤紫蛍光蛋白Plumまたは非蛍光化変異型蛋白Plumブタの作出に用いた核ドナー細胞の繊維芽細胞は共通で、この細胞にそれぞれを作出するための遺伝子を導入し、それぞれのブタの作出を行った。そのため遺伝子導入前の繊維芽細胞をクローン細胞として作出したクローンブタに、このブタの細胞にcarbocyanine dyeで発色させた細胞、あるいは赤紫蛍光蛋白Plumまたは非蛍光化変異型蛋白Plumの細胞を移植して、これらを回収、解析を行う事とし、蛋白に抗原性があるか否かの検討を行う事とした。平成25年度達成の目標は、膵島移植における適切な移植部位を探索するために赤紫蛍光蛋白Plumまたは非蛍光化変異型蛋白Plumを発現する2種類のクローンブタを作出することであった。赤紫蛍光蛋白Plumを全身に発現するブタの作出に成功、または非蛍光化変異型蛋白Plumを発現する胎児は得たものの死産となったため、新たに作出の試みを終えた。妊娠診断でも非蛍光化変異型蛋白Plumブタの胎児は確認できている。
高等植物の窒素代謝機能に関する遺伝機構の解明

硝酸同化系を律速している硝酸還元酵素(NR)の遺伝機構を明らかにすることは作物の窒素同化効率の改良にとってきわめて重要である.本実験ではイネNR欠失突然変異体M819とその野生型とのF_1及びF_2におけるNR活性を調査し,NR欠失突然変異体の遺伝的特性を明かにしようとした.イネNR欠失突然変異系統M819,野生型である農林8号及びそれらのF_1(M819×農林8号)幼植物(播種後3週間)のNADHーNR活性,NADPHーNR活性及びNiR活性をin vivo法によって測定した.さらにF_2及びその両親幼植物(播種後3週間)のNR活性をin vitro法で測定した.in vitro法ではNR活性をNADHーNR活性とNADPHーNR活性とに区別して測定しうるが,操作が煩雑であるため多数の個体を同時に測定するのは困難である.それに対し,in vivo法では多数の個体を同時に測源しうるが,NADHーNR及びNADPHーNRの両活性が複合したものを評価している.F_1及びその両親幼植物におけるNADHーNR及びNADPHーNR活性を調べた結果,M819及びF_1はそれぞれ農林8号の5%及び63%であり,F_1は両親の中間であった.NADPHーNR活性はいずれの系統においてもNADHーNR活性に比べきわめて低かった.次にF_2及びその両親幼植物におけるNR活性を調べた.F_2300個体のNR活性は高活性型と低活性型に分割でき,前者は221個体,後者は79個体であり,高活性型と低活性型との分離比は3:1に充分適合していた.これらの結果は,M819におけるNR欠失突然変異がタバコやシロイヌナズナと同様に単因子劣性遺伝子に支配されていることを示唆している.硝酸同化系を律速している硝酸還元酵素(NR)の遺伝機構を明らかにすることは作物の窒素同化効率の改良にとってきわめて重要である.本実験ではイネNR欠失突然変異体M819とその野生型とのF_1及びF_2におけるNR活性を調査し,NR欠失突然変異体の遺伝的特性を明かにしようとした.イネNR欠失突然変異系統M819,野生型である農林8号及びそれらのF_1(M819×農林8号)幼植物(播種後3週間)のNADHーNR活性,NADPHーNR活性及びNiR活性をin vivo法によって測定した.さらにF_2及びその両親幼植物(播種後3週間)のNR活性をin vitro法で測定した.in vitro法ではNR活性をNADHーNR活性とNADPHーNR活性とに区別して測定しうるが,操作が煩雑であるため多数の個体を同時に測定するのは困難である.それに対し,in vivo法では多数の個体を同時に測源しうるが,NADHーNR及びNADPHーNRの両活性が複合したものを評価している.F_1及びその両親幼植物におけるNADHーNR及びNADPHーNR活性を調べた結果,M819及びF_1はそれぞれ農林8号の5%及び63%であり,F_1は両親の中間であった.NADPHーNR活性はいずれの系統においてもNADHーNR活性に比べきわめて低かった.次にF_2及びその両親幼植物におけるNR活性を調べた.F_2300個体のNR活性は高活性型と低活性型に分割でき,前者は221個体,後者は79個体であり,高活性型と低活性型との分離比は3:1に充分適合していた.これらの結果は,M819におけるNR欠失突然変異がタバコやシロイヌナズナと同様に単因子劣性遺伝子に支配されていることを示唆している.窒素の同化効率を律速している硝酸還元過程を遺伝的に解明することは窒素同化効率の改良にとって極め重要である。その第一段階として硝酸還元酵素(NR)欠失突然変異体をイネ幼植物のM_2集団より選抜しようとした。幼植物をNo^-_3のみを窒素原とする水耕液で培養し、播種後15日目に窒素欠症状を呈した個体を選抜した(一次検定)・その後選抜個体のNo^-_3吸収量を求め、直ちに全個体を土耕栽培し、播種後35日60日目に葉身のNR活性を測定した。それらの結果よりNo^-_3吸収量またはNR活性の低い(正常型の50%以下)個体を選抜(二次検定)し、さらにその後代におけるNo^-_3吸収量、NR活性及び塩素酸カリウム抵抗性も調べた。NR欠失突然変異体を得るための一次及び二次検定を行ったところ、全供試幼植物(84000個体)の0.69%、即ち576個体が窒素欠症状を示し、そのうち203個体がNo^-_3吸収欠失型と做された。しかし吸収欠失型の殆どが枯死した。さらに全供試個体の0.06%に当たる58個体がNR欠失型と做された。つぎに、M_2世代でNR欠失型と做され、かつ種子が得られた系統のM_3世代におけるNo^-_3吸収量及びNR活性を調べたところ、NR827を除く全ての系統ではNo^-_3吸収量、NR活性とも正常であった。NR827のNo^-_3吸収量は原品種とほぼ同様であったが、系統ではNo^-_3吸収量、NR活性ともに正常であった。NR827のNo^-_3吸収量は原品種とほぼ同様であったNR活性は約50%であり、塩素酸カリウム抵抗性も大きかった。

またNR827の葉色は淡黄緑であった。イネ以外の植物で発見されているNR欠失型の全てがNR活性を殆ど示さないのに対し、本実験で得られたNR827は正常型の約半分のNR活性を示し、従来のNR欠失型とは異なるNRマイナス型ということが出来る。このようなNRマイナス型は窒素同化効率の遺伝的改良にとって重要な知見を提供すると考えられるので、今後NR827の遺伝解析や生化学的特性の解明を進めていく計画である。多くの高等植物は硝酸(NO^-_3)を主要な窒素源として利用している.硝酸同化系の初発酵素である硝酸還元酵素(NR)は硝酸同化系を律速しており,NRの機能や構造の解明はイネをはじめとする作物の硝酸利用効率を改良する上で重要である.本実験では,イネのNR欠失突然変異系統M819及びその野生型である農林8号におけるNRの機能及び構造を解析すると共に,塩素酸カリウム抵抗性の遺伝について調べた.人工気象器内で水耕培養したM819及び農林8号幼植物のNADHーNR,NADPHーNR及びNiR(亜硝酸還元酵素)活性を測定し,さらにNRを構成する3領域(FAD,ヘム及びモリブデンコファクタ-(MoーCo))いずれの部分に変異が起きているかを明らかにするためにMVーNR,FMNH_2ーNR及びBPBーNRの活性を調べると共に,MoーCoを有するキサンチンデヒドロゲナ-ゼ(XDH)活性をポリアクリルアミドゲル電気泳動法により調べた.またM819x農林8号のF_2幼植物を10^<-4>M塩素酸カリュウム溶液で14日間育て,茎葉における塩素酸カリウム障害の程度を調べ,塩素酸カリウム抵抗性の遺伝解析に供した.M819のNADHーNR活性は野生型10%と低かったが,NADPHーNR活性は野生型より顕著に高かった.またNiR活性も野生型より高かった.一方NRの部分活性でありヘム領域が関与しているMVーNR及びFMNH_2ーNR活性ではM819は野生型の10%以下であったが,MoーCo領域が関与しているBPBーNR活性では野生型より高かった.またM819のXDH活性は野生型と同様であった.以上の結果から,M819はNR構造遺伝子のヘム領域を決定する部分に変異を生じていると考えられる.塩素酸カリウムに対する抵抗性と感受生との分離比が1:3に適合したことは,イネの塩素酸カリウム抵抗性が単因子劣性遺伝子に支配されていることを示唆している.硝酸同化系を律速している硝酸還元酵素(NR)の遺伝機構を明らかにすることは作物の窒素同化効率の改良にとってきわめて重要である。本実験ではイネNR欠失突然変異体M819とその野生型とのF_1及F_2におけるNR活性を調査し,NR欠失突然変異体の遺伝的特性を明かにしようとした。イネNR欠失突然変異系統M819,野生型である農林8号及びそれらのF_1(M819×農林8号)幼植物(播種後3週間)のNADHーNR活,NADPHーNR活性及びNiR活性をin vitro法によって測定した。さらにF_2及びその両親幼植物(播種後3週間)のNR活性をin vivo法で測定した。in vitro法ではNR活性をNADHーNR活性とNADPHーNR活性とに区別して測定しうるが,操作が煩雑であるため多数の個体を同時に測定するのは困難である。それに対し,in vivo法では多数の個体を同時に測定しうるが,NADHーNR及びNADPHーNRの両活性が複合したものを評価している。F_1及びその両親幼植物におけるNADHーNR及びNADPHーNR活性を調べた結果,M819及びF_1はそれぞれ農林8号の5%及び63%であり,F_1は両親の中間であった。NADPHーNR活性はいずれの系統においてもNADHーNR活性に比べきわめて低かった。
開放系プラズマにおける突発的電磁流体現象の研究

新古典粘性効果、FLR補正、有限抵抗シェル、制御コイルによるMHD制御機能などを含む拡張MHDモデルに基づくトロイダルMHDコードを開発した。これらのコードにより、外部搖動による磁気島成長過程の研究を行い外部搖動と内部磁気島の非線形応答を明らかにした。トロイダル簡約化MHDコードと粒子コードを結合し、磁場そのものが乱雑にならない場合にも電子軌道がカオス的に散乱される機構を見いだした。本研究により、摂動磁場印加、内部での逃走電子電流の発生、磁気リコネクション、磁気島の成長、不純物の影響など、トカマク放電の大域的崩壊を説明するのに必要となる物理を含んだ統合型の非線形MHD・流体モデルを開発した。今年度はトロイダル簡約化非線形MHDコードへの新古典効果の導入を行い、新古典粘性効果を含む非線形拡張型MHDコードの開発を行った。この開発したコードを用いて、トロイダル形状での外部搖動による磁気島成長過程の基礎的な研究を行った。その結果、外部搖動のプラズマ中へのしみ込み過程と内部に形成された磁気島のエネルギー放出過程の時間スケールの違いから、外部搖動の時間変化と強制時期再結合により内部に形成される磁気島の時間発展に差異が生じ、外部搖動消失後も内部磁気島は長時間存続する事が分かった。また、プラズマ中の突発現象に関しては、電子慣性効果を含む拡張型MHDモデルに於いて変分原理を定式化し、m=1内部キンクティアリングモードの爆発的成長を解析的手法に予測する事に成功した(M.Hirota, P.J.Morrison, Y.Ishii et al., 24th Fusion Energy Conference, M.Hirota,P.J.Morrison,Y.Ishii etal.submitted to NF)。トカマクプラズマで観測される鋸歯状振動現象は、炉心プラズマの高性能化に於いて重要な制御対象の現象である。この鋸歯状現象はm=1内部キンクティアリングモードに起因すると考えられているが、その速い成長率を引き起こす物理的機構はまだ解明されていない。速い成長率を再現するために、電子慣性効果による無衝突磁気再結合がその原因と考えられている。本研究では、無衝突プラズマが散逸を持たない保存系であることに着目し、2流体モデルへの変分原理の拡張と変分原理を用いた非摂動論的な解析手法により、鋸歯状振動における爆発的成長の理論解析に成功した。本年度は、これまで個別に開発してきたMHDコードの統合化を進めた。平衡に関してはトカマクプラズマ平衡を計算するmeudasコードタイプの平衡とmoment平衡の双方から初期平衡から平衡を読み込むことが可能となった。また、開放系プラズマの非線形挙動を調べるうえで重要となる有限抵抗シェルや制御コイルによるMHD制御等の機能も統合した。この非線形MHDシミュレーションコードを用いて、1)トロイダル・アルフベン振動の基本的性質のチェック、2)トロイダル結合を介した、2つのティアリングモードの相互作用による非線形不安定化過程のチェック、3)異なったヘリシティーを持つ外部搖動による強制磁気再結合過程の非線形シミュレーション研究を行った。また、異なったヘリシティーを持つ外部搖動による強制磁気再結合過程の非線形シミュレーション研究(開放系プラズマにおける幾何学的結合効果の研究)においては、外部搖動と異なったヘリシティーを持つティアリング安定な共鳴面に、トロイダル結合効果により磁気島が強制的に励起される場合、外部搖動とは異なった位相で成長する事を明らかにした。高温プラズマでは抵抗値が小さくなるため、この位相差が大きくなり、また、励起される磁気島の幅が外部搖動や外部搖動と同一ヘリシティーを持つ磁気島と比較して小さくなる。このような非線形効果は磁気島発生に関する実験結果の解釈や外部コイルによるMHD制御に対して重要な新しい発見である。これらの研究成果をプラズマ核融合学会第30回年会で発表した。今年度は、トロイダル形状拡張型電磁流体コードを用い、トロイダルプラズマ中での外部摂動による外部駆動磁気島の突発的発生機構を調べた。トカマクプラズマを含むトーラス形状のプラズマでは、印加された外部揺動磁場とは異なったヘリシティーを持つ磁気島が、トロイダル結合効果により発生する場合が有る。このような現象は、プラズマ崩壊現象や新古典磁気島の突発的発生機構においても重要である。MHD揺動などを模擬し、振幅が時間変動する外部磁場揺動をトロイダルプラズマに加えるシミュレーション研究を行った。単一ヘリシティーを仮定した場合は、これまでの研究で示したように(Y.Ishii PFR Vol.5,002(2010))、外部駆動磁気島の成長は外部磁場揺動の増大にほぼ比例するが、外部駆動磁気島の減衰は抵抗値に強く影響され、外部磁場揺動の消失後も磁気島が存在する。一方、トロイダル結合効果を含むマルチヘリシティーの場合、外部搖動と同一ヘリシティーを持つ外部駆動磁気島の時間発展は単一ヘリシティーの場合と同じであるが、トロイダル結合により励起される異なったヘリシティーを持つ外部駆動磁気島の時間発展は同一ヘリシティーの場合と異なることが分かった。また、プラズマ中に共鳴面を持たない非共鳴外部搖動磁場を加えた場合でも、トロイダル・モード間結合により、プラズマ内部に磁気島が励起されることを示した。特に、低アスペクト比トカマクでは、非共鳴外部搖動から効率的なエネルギー遷移が起こり、外部駆動磁気島が形成される可能性を示した。