hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳幼児期早期の発達遅滞に関する、認知機能評価と脳MRIによる大規模追跡研究

さらに、NIRSによる計測では、子どもへの検査への負担を軽減できるものの、脳の深部領域の計測は不可能であるため、課題に関連する脳賦活領域の同定を成人の被験者を対象として実施し、課題に特異的な脳機能領域を特定するとともに、NIRSから得られたデータとの関連についても検討している。当初の研究計画で予定していたMRI脳画像検査では、子どもへの負担も大きく、被験者の同意を得るのが困難なため、実験の進行の遅延が危惧されていた。しかし、この問題を解決する手立てとして、NIRSを用いて脳機能イメージングデータを得ることができたため、子どもへの負担が軽減され、被験者の同意を得るのが比較的容易となり、研究が円滑に進めることができている。本研究は、我々が平成19年度より継続している浜松出生コホート研究(N=1,250)において、発達の遅れが認められた児の発達経過を認知神経科学的および脳機能イメージングの手法(近赤外線分光装置:fNIRS ;機能的核磁気共鳴画像:fMRI,)により追跡評価し、自閉症スペクトラム障害(ASD)と注意欠如多動性障害(ADHD)に特異的な発達軌跡の徴候を見出すことを目的としている。当初の研究計画では、MSEのスコアのLCGA解析にてdelayed、marlkedly delayed群と分析された群を対象に、MRI撮影を年一回ずつ行い経過を追跡する予定であったものの、MRI検査は子どもの被験者には負担が大きく同意を得られるのが困難であった。従って研究の従来の測定項目であったMRIによる脳画像評価を、近赤外光イメージング装置(NIRS)を用いた脳機能イメージング評価へと変換することとした。評価は、ASDやADHD児の病態に関連が想定される複合処理能力を評価するためのマルチプルルールマネージメント課題を作成し、この課題中の脳内機構をNIRSを用いて成人と小児で機能の年齢的差異について検討する。その後、対象小児と定型発達小児との複合処理能力の差と関連する脳賦活についても検討する。さらに、NIRSによる計測では、子どもへの検査への負担を軽減できるものの、脳の深部領域の計測は不可能であるため、課題に関連する脳賦活領域の同定を成人(定型)の被験者を対象として実施し、課題に特異的な脳機能領域を特定するとともに、NIRSから得られたデータとの関連についても検討する。現在までに、48名の成人(定型)のデータ収集が終了し、小児の被験者データについても10名程が検査を終了している。本研究は、われわれが平成19年より継続している浜松出生コホート(N=1,250人)について、2歳までの発達検査から軽度重度の運動あるいは言語の遅れが認められた18.1%の児(発達遅延群)の2歳以降の発達経過を認知神経的および脳機能イメージング(機能的核磁気共鳴画像:fMRI)を計測することにより発達を評価し、自閉スペクトラム症(ASD)と注意欠如多動性障害(ADHD)に特異的な発達軌跡の徴候について検討する予定であった。しかしながら、現在までMRI検査は検査を受ける児への負担が大きいため、難色を示す養育者が多く被験者の獲得が非常に困難であった。
遷移沸騰における局所熱流束変動の測定と伝熱メカニズムの解明

1.熱流束変動の測定手法についてきわめて浅いところに埋め込んだ熱電対で得られる温度から熱流束変動を計算する方法を採った。温度測定で積分型の電圧計を用いると,電源によるノイズが振幅で0.02°C程度と低く,本研究では300Hz程度,熱電対の埋め込み方を工夫すれば1kHz以上のかなり高速な熱流束変動を捕ら得ることが判明した。2.遷移沸騰高過熱度域における熱流束変動の特徴について水の定常遷移沸騰時における熱流束変動測定から次の事項が明らかになった。(1)標準的な熱流束を伝える状態から周期的に熱流束が急激に立ち上がる変化となる。(2)標準的な熱流束は過熱度の増加に対し減少し,過熱度100K程度以上ではほぼ一定値となる。(3)熱流束は基本的には8ミリ秒程度の周期を持って立ち上がるが,場合によってそのところどころが抜けて立ち上がりの間隔が空くという変化のパターンを持つ。また,過熱度の増加にともない,立ち上がりを生じない割合が増す。立ち上がりの平均的な周期は,過熱度120K程度以下では基本周期の23倍でほぼ一定,それより高過熱度では過熱度の増加にともなって長くなる。(4)立ち上がっている時間は過熱度の増加にしたがって減少する。(5)立ち上がり1回当たりの伝熱量は過熱度の増加に対して急速に減少する。以上のことから,何らかの原因で8ミリ秒程度の周期で液体が伝熱面に接近し,そのいくつかが伝熱面に衝突して熱を奪うという状況が想定できる。3.限界熱流束点近くの熱流束変動の特徴について小熱容量・定温伝熱面によって測定されていた,核沸騰によって高い熱流束が伝えられる状態と乾燥によって熱流束が落ち込む状態が周期的に繰り返されることが再確認された。
水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ワクチン弱毒化分子機構の解明

本研究ではヒトヘルペスウイルスにおいて唯一有効なワクチンである、水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ワクチン株の、いまだ明らかでない弱毒化機構を分子レベルで明らかにし、ワクチンのない他のヒトヘルペスウイルスに対するワクチン開発につながる基礎知見を得ることを最大の目標とする。本研究課題では、すべてのヘルペスウイルスにおいて保存される、ウイルス粒子エンベロープ糖タンパクglycoprotein Bにおいて新たに同定した、水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ウイルス作製過程で「野生株ウイルスより消失した」1アミノ酸変化を生じる一塩基多型の溶解感染および潜伏感染における機能解析を通して、弱毒化機構を明らかにすることを目的として研究を行っている。昨年度までに、i)水痘帯状疱疹ウイルス親株をベースとした、遺伝子背景が完全に相同で一塩基多型のみが異なる組換えウイルスを用いた、異なる培養細胞における感染実験により、このglycoprotein BをコードするORF31遺伝子における一塩基多型が、親株の弱毒化に寄与することを明らかにするとともに、ii)ワクチン株をベースとした組換えウイルスにおいても、親株と同様の実験方法により、この一塩基多型が水痘帯状疱疹ウイルスワクチン株の弱毒化に関わっていることを明らかにした。平成30年度は、ヒトにおける水痘帯状疱疹ウイルス感染最大の特徴の一つである潜伏感染においても、このORF31遺伝子における一塩基多型が弱毒生ワクチン株の弱毒化に寄与しているかを検討するために、ヒトiPS細胞由来の知覚神経細胞を用いた新たな潜伏感染実験系の構築を試み、以前に確立していた潜伏感染実験系よりもよりヒト生体内における潜伏感染を模倣した実験系の確立に成功した。当初の計画においては、平成29年度に、水痘帯状疱疹ウイルス親株をベースとしたワクチン株様ウイルスの作出、組換えウイルスを用いた溶解感染、潜伏感染における表現型の比較による、ORF31一塩基多型が影響するglycoprotein B機能とその作用点の同定を完了し、今年度を含めてglycoprotein Bが結合する宿主細胞因子の同定とその感染における機能を解析することを目標としていた。昨年度までに、水痘帯状疱疹ウイルス親株、さらには複数のワクチン株を用いた組換えウイルス作製による溶解感染実験を完了するとともに、弱毒化の作用点が感染ウイルス粒子の形成にあることを明らかにした。潜伏感染実験に関しては、当初ヒトES細胞由来の神経細胞を用いた実験系を確立しており、この実験系を用いて解析を行っていたが、ヒト生体内で認められる潜伏感染様式とは少し異なることが明らかとなった。そこで、ヒトiPS細胞由来知覚神経細胞を用いた新たな潜伏感染実験系の確立を開始した。新たな潜伏感染実験系においては、よりヒト生体内での潜伏感染状態を模倣するように、潜伏感染得特異的なウイルス遺伝子発現状態を得ることができ、現在この実験系を用いてORF31一塩基多型の弱毒化における意義を明らかにすることを試みている。以上より、本研究計画の目的である「水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ワクチン弱毒化分子機構の解明」に関して、論文化可能なデータ収集はほぼ完了している。glycoprotein Bと相互作用する宿主細胞因子に関しては、当初溶解感染と潜伏感染の両方をサポートするヒト神経細胞を用いることを計画していたが、ヒトiPS細胞由来知覚神経細胞は現在のところスケールアップが非常に困難であり、溶解感染を効率的にサポートするヒト網膜色素上皮細胞を用いた実験を試みている。全体としては当初の予定通りの進展であると評価できる。現在までに実施した研究において、水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ワクチンの弱毒化機構は、親株であるOka株からワクチン株を創出する過程において失われたORF31遺伝子領域における一塩基多型が関与していることがほぼ明らかとなった。このORF31遺伝子領域における一塩基多型が、単独で水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ワクチン弱毒化に寄与してるか、あるいは以前の報告にあるようにそのほかの遺伝子領域、特にORF0とORF62遺伝子領域におけるワクチン株特有の塩基変異も寄与しているかはいまだに分子レベルでは明らかではない。ワクチン株には非常に多くの塩基変異が含まれており、これらの塩基多型はもともと親株に含まれていたものも含まれるが、その多くはワクチン株創出過程におけるモルモット線維芽細胞での継代によって導入された変異である。しかしながら、ワクチン株に含まれるこれらの「そのほかの変異」が、ワクチン株の弱毒化に寄与しているか、あるいは全く寄与していないか、さらには逆に弱毒化の「し過ぎ」に関与しているかか不明である。現在までにORF31遺伝子領域における一塩基多型が「正当な」弱毒化機構の責任であることはほぼ間違いないと言えるデータが収集されつつある。そこで今後の本研究の推進方策であるが、当初の予定通り、このORF31遺伝子領域における一塩基多型がウイルス感染に与える影響を、宿主細胞因子との相互作用から明らかにするとともに、データベースに供託されている現在世界中でいまだに感染し続けている水痘帯状疱疹ウイルス野生株遺伝子情報を利用し、ワクチン株に含まれる「そのほかの変異」の意義に関しても着目し、「水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ワクチン弱毒化分子機構の解明」の論文においてより深いディスカッションができるデータ収集を行い、最終的な論文化を目指す。

本研究課題では、すべてのヘルペスウイルスにおいて保存される、ウイルス粒子エンベロープ糖タンパクglycoprotein Bにおいて新たに同定した、水痘帯状疱疹ウイルス弱毒生ウイルス作製過程で「野生株ウイルスより消失した」1アミノ酸変化を生じる一塩基多型の溶解感染および潜伏感染における機能解析を通して、弱毒化機構を明らかにすることを目的として研究を行っている。研究開始時点において、水痘帯状疱疹ウイルス親株をベースとした、遺伝子背景が完全に相同で一塩基多型のみが異なる組換えウイルスの作製を完了し、別々に感染させたとき、ワクチン株に残存する一塩基多型(アデニン)をもつ組換えウイルスの溶解感染拡大が、2種類のヒト培養細胞において減弱していることを明らかとしていた。平成29年度は、水痘帯状疱疹ウイルスワクチン株をベースとした、遺伝子背景が完全に相同で一塩基多型のみが異なる組換えウイルス2種類の作製を完了した。さらに上記親株と同様の方法により、2種類のヒト培養細胞にそれぞれの一塩基多型のみが異なる組換えウイルスを感染させることにより、ワクチン株をベースとした組換えウイルスであっても、親株由来の一塩基多型を保持する場合には、ワクチン株よりも感染拡大能力が野生株ウイルスに近づくことを明らかとした。以上より、遺伝子背景が野生株であっても、ワクチン株であっても、新たに同定した一塩基多型が、水痘帯状疱疹ウイルスワクチン株の弱毒化に関わっていることを明らかにした。当初の計画において、平成29年度は1.水痘帯状疱疹ウイルス親株をベースとしたワクチン株様ウイルスの作出と、2.組換えウイルスを用いた溶解感染、潜伏感染における表現型の比較による、ORF31一塩基多型が影響するglycoprotein B機能とその作用点の同定を目標としていた。1の研究テーマにおいては、親株をベースとしたワクチン株様ウイルスの作出とともに、ワクチン株をベースとした親株様のウイルス作出を完了しており、当初の予定よりも進展している。2の研究テーマについては、対立する一塩基多型を持つウイルス同士が同時に存在するときのみ、ワクチン株由来ウイルスの侵入が遅れることを明らかとしている。現在までに水痘帯状疱疹ウイルスが感染可能な5種類の培養細胞を使用しているが、それぞれ単独のウイルスを用いた場合には、感染による細胞間伝播は減弱しているが、感染した細胞を回収し新たな細胞へ感染拡大するときには、さほど弱毒化されていないことが明らかとなっている。また、製造レベルでワクチン株産生に使用されるヒト線維芽細胞においては、ほぼ全ての感染段階において、ワクチン株は野生株と同様の感染拡大能力を有することが明らかとなった。ただし、感染細胞よりcell-freeウイルスを調整するときのみ、ワクチン株では野生株と同じ力価のウイルスを得ることができず、このことより、ワクチン株の弱毒化ポイントは感染性ウイルス粒子の形成にあることが推察される。以上より、概ね当初の予定よりも進展しているが、培養細胞レベルでの弱毒化メカニズムの作用点が絞りきれていない点があり、全体としては当初の予定通りの進展であると評価できる。
高効率な磁気熱量材料の研究

磁気冷凍システムでは、磁場が大きいほど大きな温度変化を得ることができる。2Tより大きな磁場を印加する場合には、一般的に超伝導電磁石が必要になり、そのため液体ヘリウムを必要する。磁気冷凍システムに使用する磁性体は、低磁場で大きな磁気熱量効果を示すことに加えて、温度ヒステリシス及び磁場ヒステリシスが小さいことが望ましい。三元金属間化合物ErCr2Si2及びErMn2Si2が、低磁場において温度ヒステリシス及び磁場ヒステリシス無しに大きな磁気エントロピー変化を示すことを見いだし、本物質を磁気冷凍システムの磁性材料として利用することを考えついた。これらの磁気熱量材料は、2T程度の小さな磁場でも大きな磁気熱量効果を持つため、超伝導電磁石を用いずに十分な磁気冷凍効果を発揮することが出来る。すなわち、磁性材料にErCr2Si2及びErMn2Si2を利用した磁気冷凍装置を、クライオクーラーと組み合わせることにより、ヘリウム使用量を極低減化し、15Kという極低温を生成することができる。しかし、磁気熱量材料ErCr2Si2とErMn2Si2の冷凍性能を十分引き出すためには、装置の性能を充分に引き出すためのデザイン設計が必要であり、特に磁気熱量材料の形状と熱伝導の関連を実験的に計測することにより、最適な設計パラメータを見出す実験を実施した。ErMn2Si2とErCr2Si2の研究成果から特許出願を行った。両物質ともに12Tの小さな磁場で大きな磁気熱量効果を持つことを見いだした。有効温度領域は、約115Kと非常に広い。ErMn2Si2がErCr2Si2より少し温度領域がたかい。この2種の物質と市販のクライオポンプと組み合わせることによって、液体ヘリウムを使わずに2K以下の極低温を生成できる可能性がある。ヘリウムガスは戦略物資であり、年々価格が高騰している。そのため、液体ヘリウムを使わずに、永久磁石だけで、2K以下の低温を生成する技術は貴重である。現在、これらの複合材料の基礎データの収集と装置のデザインを検討している。研究対象とする化合物が発展的に広がっており、更にその成果から特許出願を行った。特許出願したErMn2Si2とErCr2Si2の研究成果を利用して、液体ヘリウムを使わずに、永久磁石だけで、2K以下の低温を生成する技術の確立と装置のデザインを検討し、必要予算を獲得して、装置の試作を行う計画である。
文化政策による地域創生の戦略的研究

本研究では、文化政策・文化経済の分野において、少子高齢化対策としての地域創生を展開している先進的な取組みを、1行政主導で行なっている事例、2NPOなど民間・市民主導で行なっている事例、3行政と民間・市民活動が連携して推進している事例に分けて調査・検討する。4上記の各事例をドイツにおける先進的取組みと比較・考察し、現実的な課題を解明する。平成30年度は、具体的には以下の2点に沿って計画的に研究を遂行した。1)グローバル化する現代においては、国境を超えた開放的な精神が、中規模都市や地方中核都市にとっての死活問題となっている。たとえば、国際芸術祭やアーティスト・イン・レジデンスのような時限的なアートプロジェクトを通して、地域の交流人口が活発化している事例として、8月に越後妻有で開催させた「大地の芸術祭」のフィールドワークを実施した。また城崎国際アートセンターにおけるアーティスト・イン・レジデンス事業の視察を行なった。1)美的かつ知的な刺激から生まれたイノヴェーションを、定常的な地域創生に結びつける仕掛けづくり、すなわち文化と産業との持続可能な関係づくりが第二の課題となる。地域経済への刺激を引き起こし、それによって中小都市や地域コミュニティの自律的で持続的な創生に寄与するためには、どのような文化政策や文化産業への支援が必要とされているか。その成功事例と課題を日独比較調査によって考察するために、ドイツで注目させている2つの地方都市、時計産業の街グラスヒュッテと楽器産業の街マルクノイキルヘンのフィールドワークを6月に実施した。1)国際芸術祭やアーティスト・イン・レジデンスのような時限的なアートプロジェクトを通して、地域の交流人口が活発化している事例として、8月に越後妻有で開催させた「大地の芸術祭」のフィールドワークを実施した。そこでは開放的な精神を通じて地域に固有な資源と他の地域からの異質な資源とが交わり、多様な化学反応が生まれることが分かった。また地域・市民プライドの醸成がコミュニティ再生に寄与し、地域活性化の起爆剤になっていることも検証できた。2)美的かつ知的な刺激から生まれたイノヴェーションを、定常的な地域創生に結びつける仕掛けづくりである。文化と産業との持続可能な関係づくりが第二の課題となる。その成功事例と課題を日独比較調査によって考察するために、ドイツで注目させている2つの地方都市のフィールドワークを6月に実施した。ザクセン州にあって、旧東ドイツ時代の崩壊以降、急速に衰退した時計産業の街グラスヒュッテは、その150年にわたる精緻な職人技術の粋を再結集し、高級ブランディングに成功。経済的に輝かしい都市再生を実現し、文化面でも時計博物館をも新設し、ドレスデンからの日帰り観光のメッカとなっている。また同州の辺境にある楽器製造の街マルクノイキルヘンでは、国際音楽コンクールを開催することで、グローバル化の中での知名度と国際競争力の強化に成功している。ただし、こちらは観光と結びついた地域再生にまでは至っていない。これらの点について、同市長や文化政策担当職員と討議を行った。平成30年度に実施した日独でのフィールドワークの成果を踏まえ、本年度は豊岡を中心とする但馬地域と、その比較において但馬地域の文化環境と文化政策について、さらに参与観察を継続する。また、アートによる地域再生、とりわけフェスティバルとツーリズムを結びつけて効果をあげている都市・地域について、ローカルとグローバルの観点から調査し、その要件を多角的に分析する。

1)国際芸術祭やアーティスト・イン・レジデンスのような時限的なアートプロジェクトを通して、地域の交流人口が活発化している事例として、8月に越後妻有で開催させた「大地の芸術祭」のフィールドワークを実施した。また城崎国際アートセンターにおけるアーティスト・イン・レジデンス事業の視察を行なった。そこでは開放的な精神を通じて地域に固有な資源と他の地域からの異質な資源とが交わり、多様な化学反応が生まれることが分かった。また地域・市民プライドの醸成がコミュニティ再生に寄与し、地域活性化の起爆剤になっていることも検証できた。2)美的かつ知的な刺激から生まれたイノヴェーションを、定常的な地域創生に結びつける仕掛けづくりである。文化と産業との持続可能な関係づくりが第二の課題となる。地域経済への刺激を引き起こし、それによって中小都市や地域コミュニティの自律的で持続的な創生に寄与するためには、どのような文化政策や文化産業への支援が必要とされているか。その成功事例と課題を日独比較調査によって考察するために、ドイツで注目させている2つの地方都市のフィールドワークを6月に実施した。ザクセン州にあって、旧東ドイツ時代の崩壊以降、急速に衰退した時計産業の街グラスヒュッテは、その150年にわたる精緻な職人技術の粋を再結集し、高級ブランディングに成功。経済的に輝かしい都市再生を実現し、文化面でも時計博物館をも新設し、ドレスデンからの日帰り観光のメッカとなっている。また同州の辺境にある楽器製造の街マルクノイキルヘンでは、国際音楽コンクールを開催することで、グローバル化の中での知名度と国際競争力の強化に成功している。ただし、こちらは観光と結びついた地域再生にまでは至っていない。これらの点について、同市長や文化政策担当職員と討議を行った。平成30年度に実施した日独でのフィールドワークの成果を踏まえ、本年度は豊岡を中心とする但馬地域と、その比較において但馬地域の文化環境と文化政策について、さらに参与観察を継続する。また、アートによる地域再生、とりわけフェスティバルとツーリズムを結びつけて効果をあげている都市・地域について、ローカルとグローバルの観点から調査し、その要件を多角的に分析する。本年度の調査費を確保するために、昨年度の使用を抑制した。
ヤヌシュ・コルチャックの子ども・教育思想の歴史的形成(1890-1920年代)

本研究は、子どもの権利思想のフロンティアとして世界的に注目されているJ.コルチャックの子ども観・教育思想の形成過程を19世紀から20世紀の世紀転換期の歴史的背景において検討し、その思想の中核においては過去のフレーベルやペスタロッチら先人の子ども・教育思想を継承しながら子どもは「すでに人間である」との信念を堅持し、これを欧米の「新教育」思想や運動に照らしながら人間としての子ども尊重という思想を基盤とする教育思想を探究し続けまたその実践を目指していたことを明らかにしている。本研究は、戦後はやくからヨーロッパでホロコーストのシンボル的な存在として、また特に1990年代に入り子どもの権利条約の成立・実施との関係でさらに注目されるようになったヤヌシュ・コルチャックの子ども観・教育思想の形成のプロセスとその歴史的意義の解明を試みるものである。本研究では、初年度において、1.国内外のコルチャック思想・伝記研究の基本文献・資料(主としてポーランド語文献)の調査・収集作業に着手し、特に、ポーランドワルシャワ調査(ワルシャワ大学並びにコルチャック研究所・コルチャックポーランド協会)を通じて、コルチャック研究の基本文献の収集を行うことができた。2.また、同調査に際してワルシャワ大学のWieslaw Tomasz Theissタイス教授や協会代表のJadwiga Binczyckaヴインチツカ教授またコルチャック研究所コルチャック文書専門研究者Marta Ciesielskaマルタ・チェシェルスカ氏らと、コルチャックの思想とその現代的意義について研究交流を行うことができた。帰国後この調査によって得られた資料・文献の整理を行い、一部は分析に着手している。3.いくつかの具体的な成果については、前記ワルシャワ調査に先立って、(1)主として国内で収集できた文献をもとに、2007年夏の日本教育学会にて、本研究の全体テーマの一部をなす研究報告「コルチャック思想形成と新教育」を行うと共に、(2)筆者の勤務大学の紀要に、コルチャックの教育思想を特徴づける子ども観察に重点をおいた作品『教育の瞬間』を検討してその概要と特徴について紹介した。本研究では、20年度において、1.前年度に引き続きポーランドワルシャワ調査(ワルシャワ大学図書館・コルチャック研究所・ポーランド国立図書館)、また、同クラクフの県立教育学図書館調査を通じて、コルチャック思想・伝記研究の基本文献・資料(ポーランド語文献)の調査・収集作業を行った。現在これらの基本文献の目録を作成中。2.また、同調査に際して昨年同様、ワルシャワ大学のタイス教授やポーランドコルチャック協会代表のヴインチツカ教授またコルチャック研究所コルチャック文書専門研究者マルタ・チェシェルスカ氏らによる研究上の支援をいただいた。3.具体的な成果については、ポーランド調査から帰り、(1)9月20-21日の東京で開催された教育史学会にて、以下のテーマで研究発表を行った。“ヤヌシュ・コルチャックの子ども・教育思想の歴史的形成(1890-1920年代)---子どもを人間として尊重する思想の形成を中心に---"。彼の基本思想の生涯における一貫性について仮説提示すると共に、その思想の萌芽は、既に彼の若い学生時代の作品に随所に見られ、また、それを生み出す社会歴史的背景や思想的背景があったことを解明している。(2)日本では稀有の戦後ポーランドにおけるコルチャック像推移の理解のために筆者の勤務する大学紀要に、上記タイス教授の研究論文の紹介(翻訳は鈴木亜里)を行った。本研究では、本計画の最終年度21年度においては、1.ワルシャワ大学図書館の他ポーランド国立図書館等にて、必要な研究資料の収集・補充を行い、本研究テーマに関する基本資料の収集は完了した。2.コルチャック並びにポーランド教育史研究に関して、ヴィンチツカ前コルチャック協会会長、ワルシャワ大学教育学部タイス教授、現コルチャック協会会長・国立特殊教育アカデミー(大学)教授のバルバラ・タイス教授と数度にわたる貴重な研究懇談・研究交流の機会を得た。3.また本研究は、この間の研究交流を背景にタイス教授らが来日する機会も生まれ日本の研究者との交流の広がりも可能となる契機となった。4.今年度の本格的な研究成果の発表は一部学会発表にとどまったが同時に主題に関連する思想や事実について仮説的小論を雑誌上で連載発表し、将来的な単行本発表に備えることができた。
ゲノム編集ツールを含有する超音波応答性ナノバブルの開発と疾患治療システムの構築

平成30年度研究では、デュシャンヌ型筋ジストロフィーモデルマウス(mdx)へのデリバリーシステムを構築を目指すために、以下3項目について検討した。1.ゲノム編集用ガイドRNA配列の検討:まず最適なゲノム編集法を決定するために標的ジストロフィン遺伝子の変異エクソン(ストップコドン含有)を切り取る手法と変異を修復する手法の選定を行った。方法としてsmall guide RNA(sgRNA)を発現するプラスミドDNA(Cas9タンパク質も発現可能)を用いて、mdx局所筋組織へと導入し、ジストロフィンタンパク質発現を免疫染色法にて比較検討した。結果として、変異を切り取る手法において発現効率が高いことが示された。2.ゲノム編集ツールの機能性評価:また、同様にゲノム編集ツールの筋組織への導入にRNP( Cas9タンパク質/sgRNA複合体)あるいはRNA(Cas9 mRNA/sgRNA)のどちらの手法が、編集効率が良いかをmdx局所筋組織へと導入して検討したところ、RNAの状態(Cas9 mRNA/sgRNA)で導入した場合においてジストロフィンタンパク質の発現回復が一部認められた。一方で、RNPの状態ではほとんど発現は認められなかった。以上のことから超音波応答性ナノバブルとの併用法を最適化することでジストロフィンタンパク質発現回復の向上が期待された。3.光音響イメージング装置を利用したナノキャリア検出のための蛍光標識の選定:光音響イメージング装置を用いて、数種の蛍光試薬で標識したナノキャリアが、どのような波長のものがLED光音響イメージング装置で検出可能かについて検討した。その結果、700nm付近の励起波長を有する蛍光試薬を使うことで、経皮的な検出が可能となることが判明した。一方で570 nm付近の蛍光試薬では、検出不良であることも示された。今年度の検討により、デュシャンヌ型筋ジストロフィーモデルマウス(mdx)におけるジストロフィン遺伝子変異の修復を行うためのゲノム編集用ガイドRNAの有効な配列決定を、mdx筋組織への直接投与により検討し、その後のジストロフィンタンパク質発現回復を評価することで有効配列を決定することに成功した。また、今後、超音波照射との併用によるゲノム編集用ツール搭載ナノ粒子の血管外移行性(筋組織集積性)を評価していくための光音響イメージングの基礎的検討も行うことができた。以上のことから、本研究を順調に進めることができたと考えられる。今後は、デュシャンヌ型筋ジストロフィー疾患治療に向けたゲノム編集ツールの筋組織へのデリバリーシステムの確立を進めて行くために以下の検討を進める予定である。(1)RNAデリバリーのためのナノキャリアの調製と選定:数種のリン脂質とPEG脂質を組み合わせて粒子サイズ、安定性の観点から有用キャリアの調製を図る。(2)超音波を併用するゲノム編集ツールデリバリーシステムの開発:(1)の結果を踏まえ、レポーター遺伝子をコードしたmRNAとキャリアとの組み合わせにより筋組織へと超音波併用導入し、in vivoイメージング装置によりデリバリー効率の最適化を図る。最適条件にてゲノム編集用RNA(Cas9 mRNA/sgRNA)の超音波併用導入を試み、組織学的な評価を行う。本検討ではRNAのみならずゲノム編集用カセットを組み込んだプラスミドDNA(sgRNA・Cas9タンパク質を発現)を用いての検討も行う。(3)ナノキャリアの血管外移行性(筋組織集積性)評価:蛍光標識ナノ粒子の投与後に超音波照射し、in vivoイメージング装置ならびに光音響イメージング装置を用いて、ナノキャリアの血管外移行性(筋組織集積性)を評価する。結果を踏まえ、筋組織移行性向上のための条件検討を進める。

また、今後、超音波照射との併用によるゲノム編集用ツール搭載ナノ粒子の血管外移行性(筋組織集積性)を評価していくための光音響イメージングの基礎的検討も行うことができた。以上のことから、本研究を順調に進めることができたと考えられる。今後は、デュシャンヌ型筋ジストロフィー疾患治療に向けたゲノム編集ツールの筋組織へのデリバリーシステムの確立を進めて行くために以下の検討を進める予定である。(1)RNAデリバリーのためのナノキャリアの調製と選定:数種のリン脂質とPEG脂質を組み合わせて粒子サイズ、安定性の観点から有用キャリアの調製を図る。(2)超音波を併用するゲノム編集ツールデリバリーシステムの開発:(1)の結果を踏まえ、レポーター遺伝子をコードしたmRNAとキャリアとの組み合わせにより筋組織へと超音波併用導入し、in vivoイメージング装置によりデリバリー効率の最適化を図る。最適条件にてゲノム編集用RNA(Cas9 mRNA/sgRNA)の超音波併用導入を試み、組織学的な評価を行う。本検討ではRNAのみならずゲノム編集用カセットを組み込んだプラスミドDNA(sgRNA・Cas9タンパク質を発現)を用いての検討も行う。(3)ナノキャリアの血管外移行性(筋組織集積性)評価:蛍光標識ナノ粒子の投与後に超音波照射し、in vivoイメージング装置ならびに光音響イメージング装置を用いて、ナノキャリアの血管外移行性(筋組織集積性)を評価する。結果を踏まえ、筋組織移行性向上のための条件検討を進める。
修飾ヌクレオチドによる生体環境場における情報伝達系の光制御

本研究では,細胞という生体環境場で,遺伝子DNAの変異あるいは外来遺伝子の情報伝達によって発現される病気を,光化学反応によって阻止し,病気を起こさせなくする手法の開発を目指している.光応答型オリゴヌクレオチドとして,核酸への結合あるいは切断機能を有する蛍光色素フルオレセインで修飾した11merオリゴヌクレオチド(以下F-DNA図1)を合成し,試験細胞にヒト培養ケラチノサイトを用いて,F-DNAの1)光照射による塩基配列相補的なDNAへの光結合あるいは光切断反応2)細胞内導入法3)細胞内親和部位の検出と細胞内取り込みプロセスを検討した.はじめに,細胞質内の親和小器官について検討した.アンチセンス療法やアンチジーン法の研究者等は様々な手法で,薬剤の細胞内取り込みを検討している.しかし,取り込みプロセスを明確にしているものは殆どない.本研究では,F-DNAの細胞内への導入プロセスはエンドサイトーシスの可能性が強いと考察し検討した.F-DNA包埋リポソームがエンドサイトーシスで細胞内に導入される場合,F-DNAの細胞質内の親和小器官はリソソームであるとの仮定が成立する.リソソーム内には種々の加水分解酵素が存在しており,その一つにβ-ガラクトシダーゼリソソームマーカー酵素がある.この酵素は,フロロジェニックな基質フルオレセインジ-(β-D-ガラクトピラノシド) (FDG)に出会うとFDGを分解させ蛍光フルオレセインを放出させる.このFDGの発蛍光性をマーカーとして,FDG包埋リポソームの細胞質内の親和小器官を検討した.リポソームの細胞質内の親和部位はリソソームと判明した.次に,核部のF-DNA親和部位について検討した.核小体内の蛍光強度は,細胞質内小器官の蛍光強度より高く検出され,この蛍光は励起後約30秒で褪色した.結果1)を考慮すると、核近傍でF-DNAの光結合の可能性が示唆された.以上まとめると,F-DNA包埋リポソームはエンドサイトーシスによって細胞内へ導入され,さらに核部の核小体に親和する.F-DNAがシソソームから核へ移行する過程については現在なお検討中である.本研究では,細胞という生体環境場で,遺伝子DNAの変異あるいは外来遺伝子の情報伝達によって発現される病気を,光化学反応によって阻止し,病気を起こさせなくする手法の開発を目指している.光応答型オリゴヌクレオチドとして,核酸への結合あるいは切断機能を有する蛍光色素フルオレセインで修飾した11merオリゴヌクレオチド(以下F-DNA図1)を合成し,試験細胞にヒト培養ケラチノサイトを用いて,F-DNAの1)光照射による塩基配列相補的なDNAへの光結合あるいは光切断反応2)細胞内導入法3)細胞内親和部位の検出と細胞内取り込みプロセスを検討した.はじめに,細胞質内の親和小器官について検討した.アンチセンス療法やアンチジーン法の研究者等は様々な手法で,薬剤の細胞内取り込みを検討している.しかし,取り込みプロセスを明確にしているものは殆どない.本研究では,F-DNAの細胞内への導入プロセスはエンドサイトーシスの可能性が強いと考察し検討した.F-DNA包埋リポソームがエンドサイトーシスで細胞内に導入される場合,F-DNAの細胞質内の親和小器官はリソソームであるとの仮定が成立する.リソソーム内には種々の加水分解酵素が存在しており,その一つにβ-ガラクトシダーゼリソソームマーカー酵素がある.この酵素は,フロロジェニックな基質フルオレセインジ-(β-D-ガラクトピラノシド) (FDG)に出会うとFDGを分解させ蛍光フルオレセインを放出させる.このFDGの発蛍光性をマーカーとして,FDG包埋リポソームの細胞質内の親和小器官を検討した.リポソームの細胞質内の親和部位はリソソームと判明した.次に,核部のF-DNA親和部位について検討した.核小体内の蛍光強度は,細胞質内小器官の蛍光強度より高く検出され,この蛍光は励起後約30秒で褪色した.結果1)を考慮すると、核近傍でF-DNAの光結合の可能性が示唆された.以上まとめると,F-DNA包埋リポソームはエンドサイトーシスによって細胞内へ導入され,さらに核部の核小体に親和する.F-DNAがシソソームから核へ移行する過程については現在なお検討中である.
線溶阻害因子PAI-1による血管老化促進機構の解析

加齢と伴に血管内皮から発現増強されるPAI-1分子の血管老化に与える影響を、培養血管内皮細胞及びPAI-1遺伝子破壊(PAI-1KO)マウスを用いて解析した。1)内皮細胞の培養経過に伴い老化関連細胞周期因子p16^<INK4A>が増加すると共に、老化マーカー(SA-β-gal染色)との間に相関性を示した。2)PAI-1ノックダウン内皮細胞では、p16^<INK4A>発現が抑制され、3)抗酸化ポリフェノール処理により、SA-β-gal染色とp16^<INK4A>発現の増加が抑制された。4)老齢と若齢マウスの大動脈での発現遺伝子の差異をDNAマイクロアレイで解析したところ、老齢血管ではPAI-1を始めとしてMnSOD、Hsp等が増加し、GST、Troponin等が減少していた。5)またPAI-1 KO老齢血管では、老齢血管で発現増加していたものが低下し、細胞骨格、細胞外基質関連、ミトコンドリア関連遺伝子発現が減少していた。今年度は、老齢PAI-1遺伝子ノックアウト(KO)マウスがすぐに入手できなかったので、本学動物実験施設にて若年の野生型及びPAI-1遺伝子KOマウスの飼育を続けている所である。1. PAI-1遺伝子KOマウス及び野生型(WT)マウスのPCRによる遺伝子型の確認老齢マウスになるまで長期間飼育を続けるため、若年齢のうちに遺伝子型を確認しておく事は重要である。我々は、23mmの尾から抽出したDNAを用いて遺伝子型のチェックを行なった。野生型雄8匹、雌3匹、PAI-1 KO雄8匹、雌4匹を検索した所、いずれのマウスも,野生型は415 bpのWT特異的なバンドが,KO型は190 bpのKO特異的なバンドが検出され、遺伝子型が正しい事を確認した。2. PAI-1 RNAに対する候補配列をもつsiPAI-1のノックダウン効率の検定と同定されたノックダウン効率のよい配列を持つsiRNA発現ベクターの構築PAI-1 RNAに対する合計5種類のsiPAI-1を合成し、そのノックダウン効率の検定をリアルタイムPCR法並びにウェスタンブロット法にて行なった。siRNA5種類のうちsiRNANo.2, No.5が最も効率よくPAI-1 mRNAをノックダウンさせ、ウェスタンブロットではほとんど発現ゼロにまで抑制した。またsiRNANo.1, No.3, No.4は中等度の抑制効果を示した。これらの事からsiRNA No.2の塩基配列を基にsiRNA発現ベクターを構築する事とした。3.培養血管内皮細胞に対するsiRNAトランスフェクションの効果の検証培養内皮細胞UV♀2を用いて、老化マーカーの一つであるSA-β-gal染色を行なった所、コンフルエントになってから、時間の経過とともに染色される細胞の数が増加した。また、これらに呼応する様にp16タンパクの発現量も増加した。PAI-1 siRNAを一過性に発現させた細胞では、ネガティブコントロールのsiNegをトランスフェクションしたものに比べ、120時間後のSA-β-gal染色が弱くなる傾向があった。しかしながら、p16タンパクの発現量は同等位であった。現在、再現性を確認している。1.PAI-1ノックダウン(KD)ベクターの構築とshRNA-PAI1安定発現株の取得昨年度効果のあったsiRNA配列を用いて、tRNAプロモーターで発現誘導するPAI-1ノックダウンベクターを構築し、培養血管内皮細胞に導入した。ピューロマイシン耐性で選択した後、10株のクローンを得、さらにPAI-1が安定的にKDされている3株を取得した。2.細胞周期関連因子発現量の検討老化関連サイクリンキナーゼインヒビターp16,p19,p21のmRNA発現量及びタンパク発現量を検討したところ、p19はconfluent後、培養経過に伴い減少するパターン、p21は増加化するパターンであったが、Mock安定発現株とパターンに差がなかった。p16は増加するパターンを示し、KD細胞で発現量は減少していた。刺激や継代回数を重ね検討中である。3.老齢PAI-1ノックアウト(KO)マウス(1年3月令)からの血液サンプル及びRNA抽出のための組織の取得血液サンプルから、ノックアウトされている事を確認した。

現在、mRNAを抽出し、発現量を検討している。前年度に作成したPAI-1 KD細胞株を用いて以下の項目について検討した。PAI-1 KD効果をmRNAレベルとタンパクレベルで検証した結果、2種類のKD細胞株では、mRNA,タンパク共にコントロールの10%以下にまで発現抑制されていた。2)細胞周期関連因子の発現に対する影響PAI-1 KD細胞では、細胞老化の1つの指標であるβ-Gal染色の度合いが減弱すると予想されたが、実際はコントロールと同等か少し染色度が増した細胞株もあった。2.老齢PAI-1ノックアウト(KO)及び野生型マウス、若齢PAI-1 KO及び野生型マウスの各々の大動脈血管RNAを用いたマイクロアレイによる網羅的発現解析老齢マウスは野性型、ノックアウト共に1年3ヶ月齢のものを、また若齢マウスは8週齢のものからAortaのRNA抽出を行い、Mouse Genome 430 2.0 Arrayを用いて解析を行った。野性型では、老齢マウスは若齢マウスに比べ、PAI-1を始めとし、MnSOD、Hsp等が増加し、GST、Troponin等が減少していた。また老齢PAI-1 KOマウスでは、発現増加していたものが低下するパターンが見られた。これらの発現を定量的PCRによって確認すると共に、その生物学的意義を検索している。
膵ランゲルハンス島(ラ島)移植後の血管再構築に影響を及ぼす因子に関する検討

1.ランゲルハンス島(以下ラ島)移植における血管新生過程についてラットを用いて検討を行った。2.同種同系ラ島移植における経時的変化を組織学的に検討したが、その結果移植後24時間から72時間では、移植ラ島内の血管構築は完成していなかった。移植7日目では、移植片内に実体顕微鏡下でも同定できる細小血管を認め、組織学的にも多数の血管内皮細胞を認め、血管増生が活発であることが示唆された。移植14日目では、組織学的に血管再構築が完成されていた。3.糖尿病状態のレシピエントに対する移植では、正常血糖下での移植と異なり、血管再構築途中での出血や血腫が観察された。4.ラ島移植においてニコチン酸アミドがラ島生着に有効であったことから、ニコチン酸アミドが高血糖下での血管再構築障害を予防できるかどうか検討したが、無効であった。1.目的膵ランゲルハンス島(以下ラ島)移植における血管新生過程,およびそれに影響を及ぼす因子について検討することが本研究の目的である。2.これまでの成果同種同系ラット間で,ラ島腎臓被膜下移植を行ない,組織学的検討を行なった。正常ラットおよび糖尿病ラットに対してラ島移植を行ない,移植ラ島の実体顕微鏡下観察,HE染色による検討を行なった。その結果,正常レシピエントでは,移植後2週間でラ島内に血管が再構築されたが,糖尿病レシピエントでは移植部位に出血や血腫を認めた。したがって,高血糖状態は血管再構築の障害因子であることが示唆された。3.今後の予定高血糖状態での血管再構築障害について,より詳細な検討を行なうため,蛍光色素を含有したデキストラン加ゼラチンを潅流した標本のレーザー顕微鏡観察,三次元解析を行なう予定である。そのための基本手技研修を徳島大学臨床検査科にて行ない,現在標本作成中である。また,移植片におけるVEGFや,最近発見された血管新生因子であるAngiopoietinなどの発現についても検討したいと考えている。
新規核小体DNAメチル化酵素複合体の機能解析と新たながん治療法への応用

Nucleomethylin(NML)という新規核小体蛋白質が細胞培養液中のグルコースを減らすと、ヒト培養細胞中のリボソーム合成やたんぱく質産生量が低下することを見出した。NMLは核小体に存在し、NAD依存的脱アセチル化酵素SIRT1やヒストンH3K9メチル化酵素SUV39H1と複合体を形成する。NML複合体はrDNA領域をヘテロクロマチン化することによって栄養飢餓状態でのrRNA合成抑制に働くことを明らかにした。また、NML複合体の機能破綻はエネルギーバランスの崩壊と、それに伴う細胞死を引き起こすことから、栄養飢餓による細胞死の回避に働いていることも判明した。Nucleomethylin(NML)は核小体に局在し、そのドメイン構造からメチル基転移酵素活性を有している可能性がある。そこで、平成18年度は、NMLの核小体における機能解析とメチル化標的因子の同定とその生物学的意義に焦点をあて解析を進めた。まず、NMLが核小体においてrRNA合成の抑制に働いていることを明らかにした。その抑制にはヒストン脱アセチル化酵素SIRT1やDNAメチル基転移酵素Dnmt3b因子が関与しており、NMLとSIRT1、NMLとDnmt3bとの相互作用を確認した。したがって、NMLは核小体rDNA領域のクロマチンにSIRT1やDnmt3bとともに結合し、rRNA合成に対し抑制的に働くことが示唆された。SIRT1は飢餓状態での細胞内エネルギー代謝に関わる因子であり、一方、飢餓状態においてはrRNA合成が抑制されることが知られている。そこで、NMLによるrRNA合成抑制の生物学的意義を明らかにするため、細胞飢餓状態におけるNMLの効果を検討した。その結果、NMLとSIRT1は、飢餓状態において、より協調的に働いていることが明らかとなった。一方、NMLは、その構造解析により実際にメチル基転移酵素特有の構造を取ることが確認された。メチル化活性化部位の変異体において、NMLによるrRNA合成の抑制が認められなくなることからも、NMLによる標的分子のメチル化が機能に重要であることが予想された。しかし、標的分子については様々な検討を行ったが、いまだ同定が困難である。そこで、NML遺伝子欠損細胞を用いた解析が必要となると考え、NML遺伝子欠損マウスの作製に着手した。研究費繰越により、H19年度のNML遺伝子欠損マウスおよびトランスジェニックマウスの作製が可能となった。NML遺伝子欠損マウスについてはヘテロマウスまで完成し、一方、トランスジェニックマウスについてもほぼ完成し、最終年度に解析可能となった。1)DNMLによる核小体ゲノム構造の変化について様々なヒストンテイル修飾抗体を用いてChromatin IP法を行ったところ、NMLはrDNA領域のヒストンH3K9ジメチル化修飾に特異的に結合することが明らかとなった。さらに、NMLのN末端領域にヒストンテイルが相互作用することが判明した。どのように、NMLが化学修飾特異的なヒストンテイルを認識しているのかについて、構造解析を用いて進めている。2)NML相互作用因子との機能解析NMLはSIRT1やSUV39H1と核小体で相互作用し、リボソーム合成を調節してATP消費系を制御していることを明らかにした。さらに、NMLはDNAメチル化酵素であるDnmt3bとも相互作用していることが明らかとなった。また、Dnmt3bはNMLタンパクの安定性に関与することが示唆された。一方で、癌細胞でのNML発現抑制株とNML過剰発現株では、足場依存的増殖に有意な変化があり、NMLの量が多いほど癌細胞の増殖が抑制されていることが判明した。癌細胞ではDnmt3bの発現量の増加が認められることから、癌細胞でのNMLとDnmt3bそして核小体との関係について解析を進めている。3)NMLの核小体外部での機能解析NML発現抑制株とNML過剰発現株を用いて、DNAマイクロアレイで発現量に差のある遺伝子をスクリーニングした。その結果、細胞周期や代謝に関わる遺伝子群に発現量の違いが認められた。実際にRT-qPCRでの確認、また、NMLが直接遺伝子発現量に変化を及ぼしているかを確認するため、クロマチン免疫沈降法を行っている。4)NML遺伝子欠損マウスの作製とNMLトランスジェニックマウスの作製NMLトランスジェニックマウスが完成したため、このマウスの解析を始めた。ガン化との関連や、ガン細胞のエネルギー代謝の変化、表現系の違いなどを明らかにしていく。本研究期間中に、新規核小体タンパク質NMLが細胞内エネルギーセンサーとして働くSIRT1というタンパク質と複合体を形成することを新たに見出した。SIRT1は脱アセチル化酵素として知られており、NML/SIRT1複合体は標的タンパク質をメチル化・脱アセチル化することによって、機能を発揮することが予想された。

検討の結果、NML/SIRT1複合体は核小体に存在するリボソーム遺伝子領域のヒストンの脱アセチル化を誘導することが明らかとなった。一方、NML/SIRT1複合体と癌細胞の転移・増殖との関係を明らかにするため、NML発現量の異なる細胞株を用いて、DNAマイクロアレイ解析を行った。その結果、癌の転移・増殖に関わる遺伝子群の発現をNMLが制御していることが明らかとなった。そこで、NML/SIRT1複合体による癌の転移・増殖に関わる遺伝子群の制御機構の解析と進行に及ぼす影響を明らかにするために、DNAマイクロアレイ解析によって発現に変化を認めた遺伝子について、実際にNML/SIRT1複合体によって発現が制御されていることを確認した。さらに、それらの遺伝子領域にNML/SIRT1複合体が結合していることをクロマチン免疫沈降法によって明らかにした。それら癌関連遺伝子では、NML/SIRT1によってヒストンの脱アセチル化が誘導され、発現が抑制されていることが判明した。しかしながら、NML/SIRT1が結合しているにもかかわらず、発現が上昇している遺伝子も存在し、他の制御機構の存在が示唆された。以上の結果から、NML/SIRT1複合体は細胞内エネルギー代謝を制御するだけでなく、癌関連遺伝子の発現を制御して癌の転移・増殖を調整している可能性が示唆された。
西南日本における新生代積成盆地の発達史の研究

1.瀬戸内区を中心とした中新世古地理柴田・糸魚川(1980)によってまとめられた瀬戸内区の中新世古地理図を,近年得られた地域地質,年代,対比,古環境・古地理などについてのデータを加え,新たに野外調査を行って資料を追加し,改訂した。次の6の層準について,古地理図を作製した。前回の古地理図の層準との対応は次のとおりである。(1) 21Ma(100万年前)。新しく設定。(2) 18.5 Ma.前のI-1・2間。海進開始の直後。(3) 17.5 Ma。前のII-1。2回目の海進の初まり。(5) 16 Ma±。前のIII-1。3回目の海進の初まり。全域に及び,熱帯的古環境が広がった。(6) 15 Ma±。前のIII-2。最大海進期。2.中新世における古地理と盆地の発達史。16,17,Maの2つの時期における日本列島(本州ー九州)の古地理図を作製し,各積成盆地の発達史を比較した。問題となるのは九州西北部の大陸縁の安定陸棚地域の状況で,不明な点が多い。今後の研究課題となる。なお,最近の日本海におけるボーリングのデータによると,17 Maの時期に,すでに南から海が入りこんだ可能性があり,これも検討課題の一つである。3.その他基礎データとして,いくつかの地域の層序・化石群を明らかにした。新しく設定。海進開始の直後。前のII-1。前のIII-1。前のIII-2。最大海進期。
生体内制御機構を模倣したトラヒックエンジニアリング:情報通信への適用

コンピュータネットワークは我々を取り巻く情報の相互伝達のバックボーンとして重大な機能を果たしている。インターネットをはじめとするとする爆発的に増大化した物理層(IP層)のふくそう(トラヒック)制御問題を解消するためには、1)多重保障性(耐障害性)、2)ネットワーク全体のloadバランシング、3)分散化および階層化制御の確立は最重要課題であり、社会的ニーズである。従来より、3)の具体的機構として様々なQoSオーバーレイ経路選択アルゴリズムが提案されてきたが、本研究で提案した生体内制御機構(細胞内酵素反応フィードバック制御機構)に基づくルーティングアルゴリズムをQoSオーバーレイ経路選択アルゴリズムに部分的にカプセル化することにより、上記の、1)および2)の要件を確立できる可能性が極めて高いことが明らかになった。大規模IPネットワークに生体内制御機構に基づく適応型ルーティング制御アルゴリズムを適応させるための手法の開発:酵素反応フィードバック制御機構を組み入れた適応型ルーティングを小規模ネットワークで実験をおこなった結果、一部で起こったふくそうを回避するようにルーティングが変更され安定してデータを送ることができ、ネットワーク全体のトラフィックの負荷分散が実現できた。また、適応型ルーティングノードの数を最小にするための、適正配置アルゴリズムを開発した。それにより、100ノードのスケールフリーのネットワークトポロジーにおいて、約10%のみの適応型ルーティングノード配置で、DoSアタック障害によるパケット転送のふくそうを回避することが可能となった。しかし、より大規模系の場合、経路を大きく変更することができないなど、スケーラビリティーの問題が生じてきた。そこで、ネットワークを階層化することで、QoS overlayへ拡張し、そこに生体内フィードバック制御機構を導入するという設計を行った。具体的には、最下位のノード層のいくつかのノードを上位のエリア層の1つのノードと見立て、エリア層とノード層のそれぞれの層で代謝制御フィードバックを導入した経路制御を行う。まず、上位のエリア層で、エリア内制御パケットのデータを基にどのエリアノードに送るかを計算し、それを基に、下位のノード層の各パケットが経路制御される。これにより、ふくそう状態によって経路を大きく変更することが可能になり、大規模系へ拡張できる。耐障害能力を検証するため、いくつかのノード間の使用可能帯域を小さくし、データパケットのレイテンシーや、伝送経路を詳細に調べる。また、エリア内のノードはどの程度にすればよいのか、ネットワークのスケーラビリティーについても検討を行った。100ノードから成るスケールフリーのネットワークにおいて、ヘビーな通信流量をもつわずか上位10%のノードを酵素反応フィードバック制御機構を組み入れた適応型ルーティングに変更することで、DoSアタック障害によるパケット転送のふくそうを回避することができた。つぎにランダムに発生し転送される1000パケットを、SPFで制御されるものと適応型ルーティングで制御されるものとに分け、何%のパケットを適応型で制御すれば、ネットワーク全体の負荷分散が可能となるか調べた。その結果、20%から30%のパケットを適応型でルーティング制御すれば、すべてのパケットのレイテンシーがほぼ均一化された。つぎに、酵素反応フィードバックの制御様式として拮抗阻害タイプとnon essential activationタイプの2つを想定し、SPFおよびECMPと発生パケットの転送のレイテンシー比較した結果、2つの酵素反応フィードバック制御機構を模したルーティングアルゴリズムはすべて小さな値を示し、特に, non essential activationを用いた提案ルーティングアルゴリズムは最大の評価を示した。最後に、送信経路の選択の指標となる評価関数に含まれる重み係数αがデータパケットの送信時間推移におよぼす影響を考察した。送信するデータはパケットに分割され、各パケットは独立して目的ノードまで送信される。したがって、目的ノードにおいて、パケット番号が昇順とならない場合は、到着していないパケットが到着するまで待ち時間を要する。このことは、さらなる輻輳を招く.αは距離指標に乗じられる係数のため,αが小さい場合はパケットが滞留する可能性がある。そこで、送信時間のしきい値を設定し、その値をこえるパケットについては、αの値を増加させるようなα値可変のアルゴリズムを追加した。その結果、待ち時間のヒストグラムにおいて、α値固定よりも小さい待ち時間の分布を示した。