hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
草本植物の道管液の流速計測研究を通したＣＳＴ養成プログラムの開発

3日目は、研究(実験)手法の検討をワークショップ形式で議論して決定し、実際にその手法で実験を行った。実験は本研究で作成したプロトタイプの計測系を用いた。実験終了後に結果を見ながら、データーの読み方、考察などを行い、結果の解析過程を体験した。この過程は、問題発見力の養成にもつながると考えている。最終的には、事後アンケートを取り、事前のものと比較を行った。この結果をみると、事前と事後の受講生の考え方に変化が見られ、本授業はある程度効果があったと考えられる。詳細については、現在、理科教育学会誌に投稿を予定している論文に記載する。植物の実験についても進展があった。授業に使用できるように開発した小型の測定系について、初期の実験データーが取得されたため、今後、この装置が現場で使えるように改良を行う。道管液の流速については、発光スペクトルの結果などをみると、色素による発光である可能性が高くなってきているが、信号が流速と対応しているかについては、現在確認中である。実験結果は順次、分担研究者である谷講師のホームページに掲載していく。レーザー分光、物理教育装置開発に関しては、計画通り順調に進んでいる。24年度に試作用として作製した大型の光学系を参考にし、可搬型の小型計測系の作製に成功している。また、導管液流速についての計測は、試作光学系においては、データーの取得に成功しているが、流速を反映しているかどうかは、今のところ確証が得られていない状況である。これを確認する必要がある。論理的思考については、研究者からの情報を整理し、思考過程については大凡の流れが判明しつつある。また、教育関係の研究者などとの議論により、文章としての記述が重要であることを認識したので、具体的な教育法への展開を模索している。以上から、おおむね順調に進展していると判断している。研究計画では、24年度に導管液の流速計測のための装置開発と計測を行う予定であった。計測系の開発には成功し、計測にも成功しているため、概ね達成していると考えられる。しかしながら、流速計測に必要な上下2か所からの発光について、両方で計測できる確率がまだ高くないため100%の達成とは言えない。計測の確率を向上させることにより、教材としても使用できる可能性が高くなるため、今後は計測確立を向上させる必要はあるが、概ね順調に進んでいると考えている。26年度は、信号が導管液からのものであることを確認し、教材として使用できることを確認する。このためには、夏までに多数のデーターを取得し、統計的に処理を行う必要がある。具体的には、発光信号のスペクトル分解を行い、肥料の発光スペクトルと比較することや、信号の肥料濃度依存性を測定するなどを行う予定である。小型化した光学系に関しては、肥料からの発光信号であることを確認した後、大型の測定系と並行して測定を行いたい。さらに移動して使用できることを確認し、授業用教材として使用できるようにしたい。論理的思考については、昨年度までの情報を元に、文章の記述トレーニングなども含めて具体的な教育手法を考案し、CSTプログラム受講者向けに研究授業などを行いたい。植物の計測に関しては、研究計画に記載した通り、計測系の小型化を図る。可能であれば可搬型まで小型化を試みたい。
トロイダルダイバータ模擬プラズマを用いた非接触プラズマ物理の解明

トロイダルダイバータ模擬試験装置において非接触重水素プラズマの生成を確認した。分光計測により重水素の三体再結合に伴う高励起準位からのバルマー系列の発光を確認した。このスペクトル線より,ボルツマンプロット法とシュタルク拡がり幅より非接触プラズマの電子温度(0.1-0.4 eV)及び密度(10^<18> m^<-3>)を決定した。また,プラズマ非接触現象における電子イオン再結合(EIR)と分子活性化再結合(MAR)による体積再結合の役割を明らかにした。さらに,非接触重水素プラズマ中で炭素照射実験を行ったところ,電子-イオン再結合により生成された中性粒子が炭素の化学スパッタリングによる損耗に大きな影響を与えていることが明らかになった。トロイダルダイバータプラズマ模擬試験装置の直流放電システムを改良し、トーラス螺旋状高密度重水素シート状プラズマの生成を行った。プラズマを高密度化するために、断面積を大きくした上下二枚のジグザグ型直熱型LaB6陰極を製作した。陰極の歪みに起因する短絡による放電電力の低下を避けるため、BNで作成したストッパーにより歪みを防止した。さらにガス導入口を一箇所から三箇所に増設し、装置内の中性ガス分布を均一化し、磁力線接続長が長いトーラス螺旋状プラズマの生成を可能とした。LaB_6製陰極から約35cmの位置で1.5×10^<19>m^<-3>,2eVという低温高密度な重水素プラズマが実現された。磁力線接続長の長いプラズマを生成した時、周回を重ねるに従ってプラズマが傾いていき、さらに内側にシフトしていく様子が観測された。この原因究明のため、2次元駆動可動な高速掃引プローブシステムに4探針プローブを設置し電子密度の2次元分有を計測した。プラズマは磁場の強弱及び方向に関係なく、周回を重ねるに従って1周につき約10mm内側にシフトしていることが明らかとなった。低温高密度重水素プラズマの生成時に、非接触重水素プラズマの生成を確認した。この時、観測された青い発光を分光計測することにより、放射及び三体再結合に伴う高励起準位からの発光を明瞭に観測した。また、プラズマデタッチメント現象はガス圧や磁場強度を制御することで制御できること見出した。トロイダルダイバータ模擬試験装置NAGDIS-Tにおいて非接触重水素プラズマの生成を確認した。ボルツマンプロット法によって電子温度T_e、D(12-2)線を用いてシュタルク拡がり幅から電子密度n_eを導出したところ、T_e0.11 eV, n_e3.3×10^<18>m^<-3>という再結合が起こるのに最適な低温高密度プラズマとなっていることが確認できた。また、プラズマデタッチメント現象による熱流低減効果を確認するために、接触プラズマ、非接触プラズマそれぞれの一周目から二周目へのプラズマ圧力減衰比を比較した。接触プラズマの場合2.0×10^<-1>、非接触プラズマの場合3.6×10^<-2>となり非接触プラズマ現象では接触プラズマに比べてプラズマ圧力を10倍程度低減することがわかった。さらに,重水素再結合プラズマ形成に対する分子活性化再結合過程の寄与も実験的に明らかにした。非接触重水素プラズマ中で等方性黒鉛への照射実験を行い、電子-イオン再結合により生成された中性粒子が炭素の化学スパッタリングによる損耗に大きな影響を与えていることを明らかにした。非接触重水素プラズマ照射による炭素材の損耗量の表面温度依存性より,試料温度600K-800Kにおいて、重水素原子による損耗量はイオン入射の効果も含む浮遊電位での損耗量と比較して50%以上であることを確認した。トロイダルダイバータ模擬試験装置NAGDIS-Tにおいて,接触・非接触プラズマ中で,等方性黒鉛,ダイアモンド様炭素(DLC),高配向熱分解黒鉛(HOPG)への重水素プラズマ照射実験を行った。等方性黒鉛では,非接触プラズマ中の炭素材損耗率が接触プラズマでの損耗率に比べて大きく,非接触プラズマ生成に伴う体積再結合により生成された重水素原子が損耗に大きく寄与していることが分かった。一方,DLC, HOPGは非接触プラズマ中ではほとんど損耗しないことが実験的に明らかになった。また水素照射による炭素材(ダイアモンド,グラフェン)損耗過程を調べるために,古典的分子動力学計算(MD)を行い,低エネルギー水素イオシ照射(1eV)ではダイアモンドは化学スパッタリングを起こさないことが明らかになった。以上の結果は非接触プラズマ環境下ではプラズマ対向壁をDLC膜で被覆することにより,炭素材料の損耗を低減することが可能であることを示唆している。接触・非接触

プラズマ中での重水素原子による炭素材損耗率の定量評価を行うため,分光学的手法を用いることで重水素原子密度の評価を行った。接触プラズマの場合は、基底準位から電子衝突により励起した原子の発光を利用する。絶対感度校正を行った可視分光器によるバルマー系列スペクトルの計測結果と衝突輻射モデル計算結果を対応させることで評価を行った。他方、非接触プラズマの場合は、ライマン系列からの発光の再吸収を利用した。可視分光器で計測されるバルマー系列スペクトルの計測結果から吸収がない場合のライマン系列の発光強度を推定し、実際の計測結果と比較することで原子密度の評価を行った。
高密度電界キャリアドーピングによる原子層物質の新機能探索

本研究は、イオン液体の作る電気二重層を利用し、近年注目を集めている二次元材料の新物性・新機能を見出すことを目的とする。この固液界面の電気二重層は、特に電気化学の分野では非常に古くから研究されてきたが、電気二重層を形成する材料、すなわちイオン(分子)の構造が与える影響に関しては、あまり意識されてこなかったように思われる。平成29年度はこのイオン分子の構造に着目し、電気二重層の新機能の開拓と、それを用いた二次元材料の新物性探索を行った。具体的には以下の研究を行った。1電気二重層は、非常に大きな静電容量を有するナノギャップのキャパシタとみなすことができる。例えば一価のカチオンとアニオンの組み合わせであるDEME-TFSIを用いた場合、静電容量は典型的には10 uF/cm2程度となる。申請者は、イオン分子の構造をデザインすることで、これまで困難であった電気二重層キャパシタンスの大幅な増強に成功した。分子に繰り返し構造を導入し、イオンの価数を上げることで、電気二重層に蓄積されるキャリア数が増大することがわかった。また、この高容量イオン液体を酸化物半導体をベースとしたトランジスタに適用し、閾値電圧の減少を確認した。2上記1で発見した新しい構造を有するイオン液体を、様々な二次元層状化合物に適用した。特に、FeSe薄膜から電気二重層トランジスタを作製しこの新しいイオン液体をゲート材料として用いたところ、超伝導転移温度の大幅な上昇に成功した。3本新学術領域研究には多くの研究者が参加している。本領域メンバーとの共同研究として、新規二次元材料の電気特性・熱電特性の研究を行った。成果の一部は、「原子層科学最終報告書」として一般に公開されている。今年度に行った研究成果は、国内学会・国際学会等様々な場所で発表した。また、上記1、2は論文とし、3は成果報告書として一般に公開した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、グラフェン以外の多様な二次元物質に、電気二重層による電界効果を用いて高密度二次元電子系を形成し、各物質に固有の電子構造と強相関効果を反映した新しい物性・機能性を見出すことを目的とする。平成28年度は、微小な単結晶試料における熱電効果測定の開発と、それをいくつかの材料に適用した。1申請者は28年度の研究を開始する準備段階において、液体中で数mmサイズの試料の熱電効果を測定する方法を開発した[Shimizu et al., PRB 92, 165304 (2015).]。28年度は、この方法を応用し、原子層物質を劈開して得られるマイクロメートルサイズの試料におけるゼーベック効果を測定するシステムを構築した。2WSe2や黒リン等の原子層物質におけるゼーベック効果の電界制御を行った。WSe2では両極性動作を観測し、伝導帯と価電子帯においてゼーベック係数のキャリア濃度依存性の系統的な測定を行った。特に重要なのはn型WSe2である。WSe2は、バルクでは電子ドープが難しく、熱電効果の研究が進んでいなかった。しかしながら、本研究で開発した方法により、これまで困難であったn型WSe2の熱電効果測定に成功した。黒リンにおいても、電圧印加により非常に幅広いキャリア濃度域において、系統的な熱電効果測定が可能となった。3FeSe単層超伝導の研究を行った。最近、SrTiO3基板上の単層FeSeが100 Kを超える超伝導転移を示すことが確認され、非常に注目を集めている。しかしながら、FeSe極薄膜は、大気中での試料の安定性のために物性測定が困難であるという問題があった。申請者は、電気化学プロセスを利用したその場測定を行うことで、この問題を解決した。また、上記の研究結果は論文雑誌に投稿中である。平成28年度の研究計画は、微小試料における液体中の熱電効果測定の開発と、それを様々な原子層材料へ適用することであった。申請者は研究計画に従った研究を進め、上記「研究実績の概要」に報告したように、WSe2、黒リン、FeSeといった、原子層物質における熱電効果や超伝導の研究を行った。マイクロメートルサイズの試料の液体中での熱電効果測定は、本研究から得られるオリジナルな結果であると言える。以上のことから、「おおむね順調に進展している。」と考える。平成28年度の実験結果のいくつかはすでに国内外の学会・研究会・ワークショップにて報告しており、また論文として投稿中である。平成29年度はさらに研究を発展するべく、新学術領域内外のメンバーと、新規原子層物質の熱電効果・超伝導に関するさらなる共同研究をスタートさせる。

1電気二重層は、非常に大きな静電容量を有するナノギャップのキャパシタとみなすことができる。例えば一価のカチオンとアニオンの組み合わせであるDEME-TFSIを用いた場合、静電容量は典型的には10 uF/cm2程度となる。申請者は、イオン分子の構造をデザインすることで、これまで困難であった電気二重層キャパシタンスの大幅な増強に成功した。分子に繰り返し構造を導入し、イオンの価数を上げることで、電気二重層に蓄積されるキャリア数が増大することがわかった。また、この高容量イオン液体を酸化物半導体をベースとしたトランジスタに適用し、閾値電圧の減少を確認した。2上記1で発見した新しい構造を有するイオン液体を、様々な二次元層状化合物に適用した。特に、FeSe薄膜から電気二重層トランジスタを作製しこの新しいイオン液体をゲート材料として用いたところ、超伝導転移温度の大幅な上昇に成功した。3本新学術領域研究には多くの研究者が参加している。本領域メンバーとの共同研究として、新規二次元材料の電気特性・熱電特性の研究を行った。成果の一部は、「原子層科学最終報告書」として一般に公開されている。今年度に行った研究成果は、国内学会・国際学会等様々な場所で発表した。また、上記1、2は論文とし、3は成果報告書として一般に公開した。上記「研究実績の概要」および「現在までの達成度」で報告したように、平成28年度は順調に研究を進めることができ、計画は予定通りに進展している。当初の研究計画を簡単に述べると、平成28年度(初年度)は原子層物質の液体中での熱電効果測定技術の開発、および様々な材料への適用、平成29年度(二年目、最終年度)は新規原子層材料における超伝導の研究である。29年度は、まずは28年度に行った研究を継続して発展させる。具体的には、微小試料の液体中での熱電効果測定に成功したが、これのキャリア濃度、温度依存性の系統的な測定を行い、各物質に固有の電子構造に由来する熱電効果を明らかにする。さらに、新たな材料における熱電効果・超伝導の研究に着手する。現在、新学術領域内外のメンバーとの間で、共同研究に関して調整中である。また、29年度は最終年度であるので、この研究課題で得られた結果を、出来る限り論文および学会で報告する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
膵癌の新たな転移・再発機序の解明；膵管内播種に着目して

残膵切除術が施行された12人の残膵癌患者の初回および二次性切除の両方の切除標本を用いて検討を行った。FFPEで評価したKRAS変異は,8人の患者(症例No.1ー8)で初回病変と残膵病変で異なる変異様式を示し,残りの4人の患者(No.9ー12)で同一の変異様式を示した。TP53やCDKN2A,SMAD4の免疫染色の結果は,No.1ー8の患者では初回病変と二次性病変が完全に一致することはなく,No.9ー12の患者では同一の染色パターンを示した。これらの結果に基づいてNo.1ー8の二次病変を異時性多発病変,No.9ー12の二次病変を局所再発病変と診断した。4人の患者で二次性病変の術前精査目的にERPおよび膵液採取を行った。これは二次性病変の切除標本と膵液のKRAS変異を比較し,二次病変のKRAS変異を二次性病変切除前に確認することで,二次病性変が局所再発であるか異時性多発病変であるか予測することができるかを目的としている。二次性病変の切除前に4人の患者(No. 4,5,11,12)から採取した膵液のKRAS変異様式は切除標本のKRAS変異様式と類似していた。ターゲットNGSは3症例(No.8,9,12)の凍結組織を用いて行った。症例No.8ではKRAS,CDKN2A,TP53,SMAD4の四つの主要ファウンダー遺伝子変異が初回切除病変と二次性病変で異なり,異時性多発病変であることが示唆された。また初回切除病変でコドン12 (g.25398284 C>T)の変異が3つの領域全てで認められ,1つの領域のみでコドン61(g.25378608 A>T)の変異を同定した。症例No.9の患者ではKRASコドン12変異,CDKN2A,TP53,STK11のファウンダー遺伝子変異が初回病変と二次性病変で共通しており,初回病変の局所再発であることが示唆された。症例No.12も初回病変と二次性病変でKRASコドン12変異とTP53,STK11のファウンダー変異が共通しており,二次性病変は初回病変の局所再発であると考えられた。症例No.9,12は共に他の変異でも初回病変と二次性病変で共通する変異を認めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。膵癌の代表的転移経路として血行性(肝、肺など)、リンパ行性、腹膜播種が挙げられる。一方、最近特に注目されている上皮内癌を含む早期の膵癌切除後の長期生存例のなかに、残膵に発癌する報告例が増えてきた。この残膵発癌の多くは多中心性発癌と考えられてきたが、膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)由来膵癌などの一部の膵癌では膵管内播種によると思われる再発形態を取るものがある。膵癌の膵管内播種の概念はこれまで提唱されたことがなく、新たな転移・再発の機序を解明して膵癌診療に応用し、膵癌患者の予後改善を目指した研究を遂行することが本研究の目的である。平成28年度は初回IPMN由来膵癌と異時性IPMN由来膵癌の網羅的遺伝子解析による相同性の検討を行った。同一膵内に発症し切除された初回IPMN由来膵癌と異時性IPMN由来膵癌の凍結切片およびパラフィン包埋(FFPE)切片を用い、凍結切片から抽出したRNAを用いて、約40,000の遺伝子の過剰発現と発現抑制をマイクロアレイで網羅的に解析し、初回病変と異時性病変の比較をheatmapならびにhierarchical cluster解析により可視的に行ったところ、初回病変と再発病変が高い係数で相同性を示した。さらに凍結切片からDNAを抽出し、KRAS/GNAS変異の解析も併せて行ったところ、初回病変と異時性病変の変異様式が完全に一致した。またFFPE切片でMUC1, MUC2, MUC5AC, MUC6, CDXの発現解析を、免疫染色法で行ったところ、同様に初回病変と再発病変の発現様式がほとんど一致していた。以上の結果からIPMN由来膵癌が膵管内播種による残膵再発をきたす可能性が示唆された。研究計画どおりに初年度研究を終え、論文を作成・投稿中である。1.通常型膵癌異時性残膵再発例の臨床病理学的検討と分子生物学的解析主膵管型IPMN由来膵癌のmRNAマイクロアレイで二次性病変と初発病変の遺伝子群の機能を調べたところ,腫瘍増殖制御や細胞接着,細胞死などの重要な生物学的プロセスが含まれていた.また獲得された遺伝子機能群には細胞外基質や細胞接着などの細胞遊走能に関する機能が含まれていた.また有意に発現が増加している85個の遺伝子の中で,膵癌での発現パターンが報告されているMUC5AC,S100P,REG4,CLDN18,PSCA,HPSE,AGR2,IHHなどが同定された。S100P,CLDN18,IHH,AGR2,HPSEの5つのタンパク質発現を調べるため,免疫組織化学染色を行ったところS100P,CLDN18,AGR2に対してはIPMNのサンプル全例で発現は陽性であった。

一方、IHHとHPSEではそれぞれ64%と89%の陽性率であった.5つのタンパク質発現パターンの一致率は同一クローンのIPMNでは40例中38例(95%)で一致していた.2.残膵再発高危険群の同定と早期診断法開発次世代シーケンサーを用いた解析では、膵内局所再発群2例でそれぞれ28個、15個の遺伝子変異を認めた。その内、同一の遺伝子変異は、それぞれ15個(54%)、12個(80%)であった。残膵新規病変群では、41個の遺伝子変異を認め、同一の遺伝子変異は9個(22%)であった。膵内局所再発群では同一の遺伝子変異にKRAS、TP53、SMAD4、CDKN2Aの変異を認めたが、残膵新規病変群では、KRAS、TP53、SMAD4、CDKN2Aで同一の遺伝子変異は認めなかった。膵液を用いたKRAS変異解析では残膵癌術前精査で得られた膵液の遺伝子変異は全例で病変部の遺伝子と類似した変異パターン示した。残膵切除術が施行された12人の残膵癌患者の初回および二次性切除の両方の切除標本を用いて検討を行った。FFPEで評価したKRAS変異は,8人の患者(症例No.1ー8)で初回病変と残膵病変で異なる変異様式を示し,残りの4人の患者(No.9ー12)で同一の変異様式を示した。TP53やCDKN2A,SMAD4の免疫染色の結果は,No.1ー8の患者では初回病変と二次性病変が完全に一致することはなく,No.9ー12の患者では同一の染色パターンを示した。これらの結果に基づいてNo.1ー8の二次病変を異時性多発病変,No.9ー12の二次病変を局所再発病変と診断した。4人の患者で二次性病変の術前精査目的にERPおよび膵液採取を行った。これは二次性病変の切除標本と膵液のKRAS変異を比較し,二次病変のKRAS変異を二次性病変切除前に確認することで,二次病性変が局所再発であるか異時性多発病変であるか予測することができるかを目的としている。二次性病変の切除前に4人の患者(No. 4,5,11,12)から採取した膵液のKRAS変異様式は切除標本のKRAS変異様式と類似していた。ターゲットNGSは3症例(No.8,9,12)の凍結組織を用いて行った。症例No.8ではKRAS,CDKN2A,TP53,SMAD4の四つの主要ファウンダー遺伝子変異が初回切除病変と二次性病変で異なり,異時性多発病変であることが示唆された。また初回切除病変でコドン12 (g.25398284 C>T)の変異が3つの領域全てで認められ,1つの領域のみでコドン61(g.25378608 A>T)の変異を同定した。症例No.9の患者ではKRASコドン12変異,CDKN2A,TP53,STK11のファウンダー遺伝子変異が初回病変と二次性病変で共通しており,初回病変の局所再発であることが示唆された。症例No.12も初回病変と二次性病変でKRASコドン12変異とTP53,STK11のファウンダー変異が共通しており,二次性病変は初回病変の局所再発であると考えられた。症例No.9,12は共に他の変異でも初回病変と二次性病変で共通する変異を認めた。以下の2つの課題を推進する予定である。1.通常型膵癌異時性残膵再発例の臨床病理学的検討と分子生物学的解析通常型膵癌の初回病変と異時性病変の背景、発生部位、病理組織像、初回切除断端の評価(など、臨床病理学的特徴を多方面から検討していく。また異時性膵癌の発生機序として、初回病変の診断の際の内視鏡的膵管造影(ERCP)/細胞診の関与について検討する。すなわちERCP中に膵頭部主膵管上皮を損傷し、そこに膵体部病変から遊離した腫瘍細胞が着床して異時性膵癌を発症するのではないかという仮説を検証する。
危険ドラッグ誘発痙攣に関する研究：定量化とグルタミン酸神経の役割

危険ドラッグ乱用により、痙攣を伴う救急搬送事例が確認されている。現在のところ、マウスなどの小動物における危険ドラッグ痙攣発現の定量化は実現していない。本研究では、危険ドラッグによる痙攣の発現強度を、異常「脳波」の発生を指標に、定量化できる脳波解析システムを新たに構築することを目的とする。同様に、本評価システムを駆使して、危険ドラッグによる痙攣発現メカニズムについてグルタミン酸神経系機能変化の観点から解析を行う。危険ドラッグ痙攣評価システムの構築により迅速な流通規制がなされることで、危険ドラッグ乱用拡大の防止が可能となることが期待される。
歯周病初期における好中球エラスターゼの歯根膜細胞への作用と阻害剤の臨床応用

好中球エラスターゼは炎症時に異物を分解し、生体を防御する好中球から放出される酵素である。この酵素は歯周病に罹患すると歯を支える歯根膜組織中に増え、それが歯根膜のコラーゲン線維間基質を分解する事が分かっている。本研究では、歯を支える歯根膜と骨の破壊に、この酵素が関与する事を明らかにした。また、すでに臨床応用されている、この酵素の阻害剤を用いて骨を破壊する破骨細胞への分化を抑制し、歯根膜の破壊を抑えることができるという可能性を示した。本研究の実験目的は1歯周病原菌の感染によって浸潤した好中球から放出される好中球エラスターゼが歯根膜細胞に及ぼす影響を調べる2好中球エラスターゼ阻害剤であるシベレスタットの歯根膜細胞への影響を調べる3慢性歯周病モデルにおける好中球エラスターゼの作用と阻害剤の効果を調べ、好中球エラスターゼ阻害剤に着目した歯周病治療薬として臨床応用できる可能性を検討することである。これらの実験目的の1、3は平成23年度に実験を進めたので、今回は2について実験を行った。さらに3の実験は前年度に慢性歯周病モデルの確立をするにとどまっていたので、本年度では3についても追加して実験を行った。2のIn Vitro実験に関しては、好中球エラスターゼ阻害剤であるシベレスタットが歯根膜細胞に及ぼす細胞増殖活性について調べた結果、シベレスタット0.11.0mg/mLの低濃度で細胞増殖活性に変化は認められなかったが、3.0mg/mL以上では、歯根膜細胞の増殖活性は低下した。この結果から歯根膜の増殖に影響を示さないシベレスタットの濃度は1.0mg/mL以下である事が分かった。また、好中球エラスターゼとその阻害剤であるシベレスタットが歯根膜細胞の石灰化に影響を及ぼすかどうかについて、アルカリフォスファターゼ(ALP)活性を調べて評価した。その結果、これらは歯根膜細胞において石灰化に影響を及ぼさないことが示唆された。3のラットを用いたIn Vivo実験については前年度に確立させた慢性歯周病モデルにシベレスタットを投与して、歯周病に罹患した歯周組織に対する影響を調べた結果、シベレスタット投与群では歯根膜の線維間基質の分解が抑制されていた。好中球エラスターゼの阻害剤が歯周病において、歯槽骨吸収を起こす引き金となる歯根膜組織の線維間組織の破壊抑制に効果を示す可能性が本実験から示唆された。本研究の実験目的は1)歯周病原菌の感染によって浸潤した好中球から放出される好中球エラスターゼが歯根膜細胞に及ぼす影響を調べる2)好中球エラスターゼの阻害剤の歯根膜細胞への影響を調べる3)慢性歯周病モデルにおける好中球エラスターゼの作用と、阻害剤の効果を調べ、好中球エラスターゼ阻害剤に着目した歯周病治療薬として臨床応用できる可能性を検討するである。平成23年度は、この3つの実験目的の内1)と3)に関して実験を進めた。歯根膜細胞における好中球エラスターゼの影響を調べるために、まずは歯周病原細菌のLPS刺激時に歯根膜中に好中球エラスターゼが分泌されている事を確認した。歯根膜細胞の培養上清に3種の異なるLPS:E.coli, Porphyromonas gingivalis(P.g), Prevotela intermedia(P.i)を加えて遺伝子発現を調べた。その結果、好中球エラスターゼの発現はLPSを加えた全ての群で認められた。LPSの種類間に差は生じなかった。また、ラット慢性歯周病モデルの作製の手技、系の確立を目指し実験を行った。ラットの上顎第二大臼歯をシルク5-0糸で結紮した。さらに同日にその結紮糸の周辺に、Carboxymethylcelluloseと混ぜ合わせることでゲル状になったP.g菌を播種した。10日後に屠殺しマイクロCTにて結紮した歯の周囲の歯槽骨が反対側の非結紮側を比較して顕著に吸収されていることを確認した。この結果により、慢性歯周病モデルの系が確立されたことが確認された。この慢性歯周病モデルが確立されたことから、平成24年度の実験実施計画にあった「ラット慢性歯周病モデルでの好中球エラスターゼ阻害剤の影響を調べる」実験も引き続いて行った。現在、実験結果の分析、評価をしている。In vivoにおいては、実験に時間がかかると予想されていたラット慢性歯周病モデルの確立は既に行われている。さらに、そのモデルを用いて行う好中球エラスターゼ阻害剤を注入した浸透圧ミニポンプを用いた動物実験も既に行った。この実験手技はとても難しく、試行錯誤する事を想定したいたが実際には、念密な実験準備と実験協力者の先生方の豊富な経験により速やかに実験を行う事ができた。

この事が本実験の達成度に大きく貢献していると考えている。In vivo実験は当初の計画以上に進展している状況である。またIn vitroでは、実験に用いる細胞、試薬などの環境的要因は全て整っている。そのため、実験を進める事はできている。しかし、当初の計画よりも歯根膜細胞の増殖に時間がかかり、また実験を行うのに十分量の細胞数を確保する事に時間がかかっている。よって、In vitroではやや実験に遅れが生じている。しかし、細胞数さえ確保出来れば実験を行うに当たっての問題点は少ないと思われる。また分析方法としてRT-PCR及び、Real-Time PCRを用いる予定のため比較的短時間で実験結果が得られると考えている。当初の予定よりも、In vitro実験の方に少し遅れが生じているため、今後はまず歯根膜細胞を用いた培養実験を積極的に行っていく予定。歯根膜細胞に好中球エラスターゼとその阻害剤を添加し、炎症性サイトカイン、骨細胞の分化と抑制に関与する因子、コラーゲン線維分解因子についての遺伝子発現を調べる。これにより、好中球エラスターゼとその阻害剤が歯根膜細胞に及ぼす影響について解明していきたい。またラット慢性歯周病モデルにて好中球エラスターゼ阻害剤の効果を調べるIn vivo実験に関しては組織学的分析を進めて行きたい。この結果によっては、n数を増やすために更なる動物実験が必要となる場合も想定されるので、組織切片の作製、染色、結果の分析は速やかに行われる必要性がある。平成23年度の直接経費の未使用額が\37,212あるが、これは人件費、謝金として使用しなかった為に未使用な研究費が生じた。当初は細胞培養実験の一環としてPCRを頻回行う予定であり、その際に有志の学生さんにその一部を手伝ってもらう予定であったので、少しの謝金を用意しておいた。しかし実際には、前述したように細胞培養実験が計画通りには進まなかったために学生さんに実験の手伝いを依頼する事はなかった。そのために、その謝金として取っておいた金額が未使用となった。細胞培養関連、組織学的分析、動物実験などの実験に使用する消耗品は、前年度同様に必要性に合わせて購入する予定。またこれらの実験を行うに当たって、効率よく実験が行われるように補助的な器具(電動マルチピペットや、小型遠心器など)を購入することで、限られた実験時間を能率良く使いたい。さらなる実験の効率化を図る為に、単純作業だが手間と時間のかかるPCRの実施等に関しては、有志で手伝いをしてくれる学生さんがいたら、実験の補助をお願いしたいと思っている。その方々への謝金として前年度の未使用額を利用出来たら良いと考えている。最終的には、実験の結果をまとめて学会発表や論文の投稿を目指しているので、それに伴い学会への出張旅費、英語添削や雑誌への投稿費用などに研究費を使用することを考えている。
tRNAとaaRSの複合体形成の初期過程としてアンチコドンの識別機構の重要性

今回は、主にC末端二量体形成ドメインを欠いたThermus thermophilus由来メチオニンRS(Met-RS)のX線結晶構造解析を進めた。反射強度は、高エネルギー物理学研究所の放射光測定系を用い収集した、母結晶及びHgとPtの重原子誘導体のデータを基に、主に多重同型置換法により解析を行なった。母結晶は、高分解能の向上のため再測定を行い127078個の観測反射に対し強度データを得て、2.2Å.の分解能で独立の反射25611個でRmerge=6.0%であった。HgとPtの重原子誘導体についても、他の1軸の周囲の反射強度を追加測定し、位相の改善を試みた。3.5Å分解能の反射で重原子位置の精密化を行い、6595個の反射に対しfigure of meritは0.59に達した。従前のHg重原子誘導体結晶は同型性が劣ることが解析の妨げとなっているため、更に位相の改善を行う目的で、新たに1.25mM CH_3CO_2HgC_6H_4NH_2溶液に1日間浸したHg重原子誘導体のデータを追加した。また、別のHg配位を追加することを期待して、ミュタントT43Cの結晶を作成し、1.25mM CH_3CO_2HgC_6H_4NH_2溶液に2日間浸したHg重原子誘導体結晶の反射データを収集した。しかし、差フーリエ図上で、この43Cに配位するHg位置の特定には至っていない。一方、E.coli由来Met-RSの分子構造をサーチモデルとして、XPLORプログラムで分子置換法も並行して試みた。分子の配向及び分子重心の並進対称性の双方を満足する解を得るに至らず、Thermus thermophilus由来Met-RSとE.coli由来Met-RSの間でN末ドメインとC末ドメインの相対的配向に大きな食い違いがある故と考えている。更に、野生型Met-RSとtRNAMetの複合体結晶の作成準備としては、培養して頂いた30KgのThermusthermophilus菌体より、tRNA^<Met>の分離、精製を進めている。
栄養補助食品(および飼料)スピルリナの栄養欠点の克服に関する研究

栄養補助食品(および飼料)スピルリナの栄養欠点の克服することを目的として藍藻スピルリナに含まれるシュードビタミンB_<12>の生合成機構や生理機能の検討を行った.1.シュードビタミンB_<12>の生理機能の解明藍藻ゲノムデータベースからビタミンB_<12>(B_<12>)依存性メチオニン合成酵素をコードするmetH遺伝子が藍藻に普遍的に存在していた.そこでスピルリナゲノムDNAを鋳型とし,遺伝子配列よりデザインしたプライマーを用いてインバースPCR法によりスピルリナのmetH遺伝子のクローン化を検討し,大腸菌による本酵素の大量発現系を構築した.その結果,得られたOpen Reading Frame(ORF)は3549塩基からなり,推定されるアミノ酸配列は1183残基であった.配列中には,ホモシステイン結合部位(GGCCGTXPXHI),B_<12>結合部位(DXHXXG,SXL,GG),触媒活性に要求される亜鉛結合部位(C,CC),還元的再活性化に必要なS-アデノシルメチオニン結合部位(RYXXGY)が他の生物由来のメチオニン合成酵素と同様に,完全に保存されていた.特に,B_<12>結合部位は大腸菌メチオニン合成酵素と同様にコリン環コバルトに配位していた塩基5,6-ジメチルベンズイミダゾールが解離し,その代わりに酵素タンパク質のヒスチジン残基のイミダゾールが置換配位したbase-off/His-on型であることが推定される.これらのことより,スピルリナにはB_<12>依存性メチオニン合成酵素が存在し,シュードB_<12>はメチオニン合成酵素の補酵素として機能していることが示唆された.また,広く生物界に分布するB_<12>酵素メチルマロニルCoAムターゼの高感度活性測定法を確立し,スピルリナ細胞に本酵素が存在するかどうかを検討したが,本酵素活性は検出されなかった.2.B_<12>前駆体投与による強化法の検討培地中に5,6-ジメチルベンズイミダゾールを添加することで,生理活性の有するB_<12>への転換を検討した.その結果,スピルリナ細胞は5,6-ジメチルベンズイミダゾールを取込まず,添加量が高濃度になると顕著な生育阻害を生じることが明らかとなった.栄養補助食品(および飼料)スピルリナの栄養欠点の克服することを目的として藍藻スピルリナに含まれるシュードビタミンB_<12>の生合成機構や生理機能の検討を行った.1.シュードビタミンB_<12>の生理機能の解明藍藻ゲノムデータベースからビタミンB_<12>(B_<12>)依存性メチオニン合成酵素をコードするmetH遺伝子が藍藻に普遍的に存在していた.そこでスピルリナゲノムDNAを鋳型とし,遺伝子配列よりデザインしたプライマーを用いてインバースPCR法によりスピルリナのmetH遺伝子のクローン化を検討し,大腸菌による本酵素の大量発現系を構築した.その結果,得られたOpen Reading Frame(ORF)は3549塩基からなり,推定されるアミノ酸配列は1183残基であった.配列中には,ホモシステイン結合部位(GGCCGTXPXHI),B_<12>結合部位(DXHXXG,SXL,GG),触媒活性に要求される亜鉛結合部位(C,CC),還元的再活性化に必要なS-アデノシルメチオニン結合部位(RYXXGY)が他の生物由来のメチオニン合成酵素と同様に,完全に保存されていた.特に,B_<12>結合部位は大腸菌メチオニン合成酵素と同様にコリン環コバルトに配位していた塩基5,6-ジメチルベンズイミダゾールが解離し,その代わりに酵素タンパク質のヒスチジン残基のイミダゾールが置換配位したbase-off/His-on型であることが推定される.これらのことより,スピルリナにはB_<12>依存性メチオニン合成酵素が存在し,シュードB_<12>はメチオニン合成酵素の補酵素として機能していることが示唆された.また,広く生物界に分布するB_<12>酵素メチルマロニルCoAムターゼの高感度活性測定法を確立し,スピルリナ細胞に本酵素が存在するかどうかを検討したが,本酵素活性は検出されなかった.2.B_<12>前駆体投与による強化法の検討培地中に5,6-ジメチルベンズイミダゾールを添加することで,生理活性の有するB_<12>への転換を検討した.その結果,スピルリナ細胞は5,6-ジメチルベンズイミダゾールを取込まず,添加量が高濃度になると顕著な生育阻害を生じることが明らかとなった.藍藻のスピルリナ細胞におけるコバルト元素[ビタミンB_<12>(B_<12>)の生合成に必須]やシュードB_<12>の生理機能を解明することが,スピルリナの栄養欠点の克服の近道と考えれるので平成15年度は以下の検討を行った。1.CoSO_4添加・無添加で影響を受ける遺伝子の検討CoSO_4添加・無添加で生育に差がみられた対数増殖期のスピルリナ細胞から全RNAを抽出・精製後,逆転写酵素にてcDNAを調製した。

このcDNAをテンプレートとしてディファレンシャルディスプレイ法によりCoSO_4添加・無添加で相違のある遺伝子を検索し,現在その遺伝子の塩基配列や機能を特定している。2.シュードB_<12>生合成系に関与する酵素遺伝子の検討かずさDNA研究所の藍藻ゲノム解析のデータベースからB_<12>生合成系に関与する酵素(L-threonine-o-3-phosphate decarboxylase)をコードするCobD遺伝子が藍藻に普遍的に存在していた。また本酵素は比較的活性も測定しやすいため本酵素遺伝子に着目し検討した。藍藻CobD遺伝子からよく保存されているアミノ酸配列に対応するプライマーを作成し,スピルリナのゲノムDNAをテンプレートとしてPCRを行い,本酵素遺伝子の検索を行った。その結果,約200bp付近に対応するPCR産物を得ることができた。現在,インバースPCR法により全塩基配列を検討中である。3.B_<12>依存性酵素の検討スピルリナ細胞内でシュードB_<12>の約50%は主に分子量約150kDaのタンパク質と結合して存在していることから,シュードB_<12>は細胞内で補酵素として機能している可能性が考えられた。そこでB_<12>依存性メチオニン合成酵素活性を測定した結果,細胞抽出液中に本酵素活性が検出された。またCoSO_4添加で顕著に細胞増殖が増大する対数増殖期において本酵素活性の上昇が観察された。藍藻スピルリナにおけるシュードビタミンB_<12>の生合成機構や生理機能を解明することがスピルリナの栄養欠点克服の近道と考えられるため平成17年度は以下の検討を行った。1.シュードビタミンB_<12>の生理機能の解明藍藻ゲノムデータベースからビタミンB_<12>(B_<12>)依存性メチオニン合成酵素をコードするmetH遺伝子が藍藻に普遍的に存在していた。そこでスピルリナゲノムDNAを鋳型とし,遺伝子配列よりデザインしたプライマーを用いてインバースPCR法によりスピルリナのmetH遺伝子のクローン化を検討した。また、広く生物界に分布するB_<12>酵素メチルマロニルCoAムターゼの高感度活性測定法を確立し,スピルリナ細胞に本酵素が存在するかどうかを検討したが,本酵素活性は検出されなかった。2.シュードビタミンB_<12>の生合成に関する酵素遺伝子の解明上述と同様にスピルリナゲノムDNAを鋳型とし,B_<12>生合成系に関与するcobD遺伝子よりデザインしたプライマーを用いてインバースPCR法によりスピルリナcobD遺伝子のクローン化を検討した。3.本研究課題をサポートするための基礎データの収集スピルリナのDNAは制限酵素で切断され難い性質のため遺伝子レベルでの情報が極めて少ない。そこで,ゲノムデータが公開されている藍藻Synechocistis sp.PCC6803を用いてmetH遺伝子のクローン化と大腸菌による大量発現系の構築条件を検討した。また,本酵素の生理機能の情報を得るためB_<12>の生化学的研究が進んでいるEuglena gracilis Zを用いて本酵素の生理機能について検討した。また,シュード
B細胞における核内チロシンホスファターゼPEPの作用機序

B細胞抗原レセプター(BCR)シグナルを制御しているチロシンホスファターゼ(PTP)を同定するため、WEHI-231未熟B細胞株に発現するPTPをRT-PCRでクローニングし、その発現がBCR架橋により変化するPTPを検索した。その結果、PEST領域を持つ細胞内型PTPで、造血系細胞に特異的な発現を示すPEPが同定された。この酵素は約80%が細胞質に、また約20%が核内に存在するが、BCR刺激後3時間から12時間にかけて、核内での発現が46倍上昇することが明らかになった。さらに、核内での発現上昇はPKCを消費することにより見られなくなることから、PKCによるPEPのリン酸化が核内での発現に関与している可能性が示唆された。次に、PEPのBCRシグナルヘの直接的な関与について、アンチセンスPEP cDNAをWEHI-231に導入して解析した。その結果、PEPの発現が4060%抑制されたクローンではBCR刺激による増殖抑制、アポトーシスがほぼ完全に解除されることが明らかになった。このことは、PEPがBCRシグナルに必須のポジティブ・レギュレーターであることを強く示唆している。PEPは細胞内ではCsk(SrcのC-末キナーゼ)と結合していることから、Src型チロシンキナーゼの制御を介して機能している可能性が考えられる。しかし、Cskのない核内でPEPがどのような役割を担っているのかについては不明である。現在、核内でのPEPの作用機序解明のため、その結合蛋白、および基質の同定を進めている。B細胞シグナルを制御している新たなチロシンホスファターゼの同定を目的として、これまで研究を進めてきた。その結果、WEHI-231とBAL-17の抗原レセプター刺激後にPEST領域を持つPEPという細胞内型チロシンホスファターゼのmRNA発現が3時間から12時間にかけて誘導されること、この酵素は大部分細胞質内に存在するが、抗原レセプター刺激後3時間から核内で誘導されること、さらにこの誘導はPKCを消費した後では認められないことなどが明らかになった。これらの結果をもとに、PEPの誘導が抗原レセプターシグナルに直接的な関与しているのか、単なる随伴現象であるのかについて検討する目的で、アンチセンスPEPcDNAをWEHI-231細胞に導入して解析した。アンチセンスPEPクローンでは、細胞質での発現は30%程度の抑制しか見られなかったが、核内での発現は70%90%抑制されていた。興味深いことに、アンチセンスクローンでは、抗原レセプター刺激により誘導される増殖抑制、アポトーシスが解除されることが明らかになった。これらの結果は、PEPの発現が抗原レセプターシグナルに必須な役割を担っている可能性を示唆している。現在、PEPがどのような分子と共同して機能しているのかを明らかにするために、yeastのtwo-hybrid systemを用いてPEP結合蛋白の検索を進めている。同時に、substrate trappingの手法を用いた基質の同定も準備中である。B細胞抗原レセプター(BCR)シグナルを制御しているチロシンホスファターゼ(PTP)を同定するため、WEHI-231未熟B細胞株に発現するPTPをRT-PCRでクローニングし、その発現がBCR架橋による変化するPTPを検索した。

次に、PEPのBCRシグナルへの直接的な関与について、アンチセンスPEP cDNAをWEHIー231に導入して解析した。その結果、PEPの発現が4060%抑制されたクローンではBCR刺激による増殖抑制、アポトーシスがほぼ完全に解除されることが明らかになった。このことは、PEPがBCRシグナルに必須のポジティブ・レギュレーターであることを強く示唆している。PEPは細胞内ではCsk(SrcのC-末キナーゼ)と結合していることから、Src型チロシンキナーゼの制御を介して機能している可能性が考えられる。しかし、Cskのない核内でPEPがどのような役割を担っているのかについては不明である。現在、核内でのPEPの作用機序解明のため、その結合蛋白、および基質の同定を進めている。
超音波スペクトロスコピーによる人工心臓材質疲労の非破壊的検出

補助人工心臓は、本邦においても1年以上に及ぶ臨床的使用例が報告されてきており、長期使用に伴う材料の劣化が問題となってきた。人工心臓材料の塩化ビニルやポリウレタンの抗血栓性は十分に検討されているが、材質の劣化については十分には検討されていない。そこで本研究では駆動中の人工心臓の材質劣化を超音波を用いて非破壊的に検出することを最終目標とした。中心周波数3.5MHzの超音波を水中に保持した材料に照射し、反射波をFFT(Fast Fourier Transform)処理することにより、パルス波の時間軸上データが周波数軸上データに変換される。周波数軸上の波型を比較すると、新品では3.45MHzにピークを有する滑らかな曲線を示すのに対し、機械的疲労を与えられた材料では、ピークは同様であるが、3.1MHzにdipが認められた。これは疲労材料内部には非線形的な反射を生じるような構造が発生しているためと考えられた。また、中心周波数130MHzの超音波顕微鏡システムにより、人工心臓材料表面の性状を観察すると、新品の表面は傷がなく平滑であるが、動物実験で使用した材料の表面は血清蛋白成分の付着や傷が認められた。本研究では、低周波数領域では検出の感度に問題が残り、高周波数領域ではデータの収集に時間がかかった。今後はより高い周波数で短時間にデータを正確に収集するシステムの確立が望まれる。本研究の目的は、駆動中の人工心臓の材料劣化を、臨床超音波診断に用いられている周波数2.5MHz-5MHzの超音波を用いて非破壊的に検出することであるが、平成7年度は人工心臓材料の静的音響特性の計測に主眼をおいた研究を行った。まず、使用周波数100-200MHzの超音波顕微鏡システムを用い、動物実験に使用した後と未使用の人工心臓の内壁の表面性状の観察を行った。反射超音波の強度の2次元分布からは表面に付着した異物や傷が観察可能であった。位相の2次元分布からは表面のわずかな歪みが検出可能であった。特に歪みに関しては光学顕微鏡など他の方法では検出が困難であり、高周波超音波の性質を効果的に利用できたものと考えられた。次に、使用周波数3.5MHzの平面振動子を用い、水中に保持した人工心臓壁にパルス波を照射し、人工心臓壁内部からの反射波を周波数領域で解析することにより、音響特性の変化の検出を行った。未使用の人工心臓壁と熱処理を施したものを比較すると、反射波の周波数依存特性の変化が認められた。この変化の生じるメカニズムの検討や定量法に関しては平成8年度の課題となる。平成8年度は、駆動中の人工心臓からの反射波を連続的にコンピューターに取り込み、後に周波数領域で解析することにより、駆動中にも材料劣化を検出可能にする予定である。
柔軟な生産スケジュールを作成するための遺伝アルゴリズムの構成法

1,探索空間分解法による大規模スケジューリング問題の解法GAを用いて実用規模の問題を解くには,大規模な変数を取扱わなければならない。そのために,複数の染色体で個体を表現することにより,探索空間を分解し,分解された部分探索空間内でヒューリスティックスを導入して効率的探索が可能となる方法を提案した。2,制約条件を柔軟に抜うための遺伝アルゴリズムの構成法GAを用いて最適化問題を解く最大の問題点は制約条件の扱いにある。本研究では,個体表現や遺伝演算子の構成の仕方を工夫することにより,致死遺伝子の発生を極力防ぐ方法を提案した。3,遺伝アルゴリズムによる再スケジューリング法スケジューリングの条件に変動が生じたとき,新たにスケジュールを作成しなおす必要性は現実に多い。GAにおいて個体群の多様性に注目してこの問題を検討し,比較的単純な方法で再スケジューリング時の初期個体群を構成する方法を提案した。4,種々の制約が付加した大規模ジョブショップ工程の最適スケジュール現実の生産プロセスへの適用例として,製品投入に関する先行制約,種類の異なる並列機械の存在などの複雑な制約が付加された大規模なジョブショップ問題を取り上げ,実行可能解を得るための個体表現法および大規模な探索に対するヒューリスティックスの導入法を提案した。5,並列機械システムが複数個直列結合したフローショップ工程の最適スケジュール並列機械システムが複数個直列に結合し,しかもそれらの機能が異質のため待時間や製品の追い越しが生じていわゆる流れ作業的にならないフローショップ工程の最適スケジュールを求めるGAの構成法を提案した。1,探索空間分解法による大規模スケジューリング問題の解法遺伝アルゴリズムを用いて実用規模の問題を解くには,大規模な変数を取扱わなければならない。その方法を,製鉄所の酸洗工程および電機メーカの金型組立工程のスケジュール問題に適用した。2,制約条件を柔軟に扱うための遺伝アルゴリズムの構成法遺伝アルゴリズムを用いて最適化問題を解く最大の問題点は制約条件の扱いにある。また,制約条件が新たに付加される毎に,それに対応する染色体を個体表現に付加することにより,遺伝アルゴリズムを逐次的に構成した。これにより,柔軟に制約条件を扱うことができると考えられる。具体例として,3次元容器積載問題にこの方法を適用した。遺伝アルゴリズムにおいて個体群の多様性に注目してこの問題を検討し,比較的単純な方法で再スケジューリング時の初期個体群を構成する方法を提案した。また,オープンショップ問題に適用して有効性を検証した。1,種々の制約が付加した大規模ジョブショップ工程の最適スケジュール現実の生産プロセスへの適用例として,製品投入に関する先行制約,種類の異なる並列機械の存在などの複雑な制約が付加された大規模なジョブショップ問題を取り上げ,実行可能解を得るための個体表現法および大規模な探索に対するヒューリスティックスの導入法を提案し,実データに基づいて金型組立加工工程に適用して,その有効性を検討した。2,並列機械システムが複数個直列結合したフローショップ工程の最適スケジュール我々はすでに並列機械システムの最適スケジュールを求めるGAを提案しているが,本研究ではそのようなシステムが複数個直列に結合し,しかもそれらの機能が異質のため待時間や製品の追い越しが生じていわゆる流れ作業的にならないフローショップ工程を扱った。このようなシステムに対する最適スケジュールを求めるGAの構成法を提案し,実データに基づいた電線加工工程に適用してその有効性を検討した。