hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オン・デマンド増殖可能な遺伝子改変動物由来膵島細胞の樹立

オン・デマンド増殖可能な遺伝子改変動物由来膵島細胞の樹立を目的として、膵島の増殖・分化に関する転写因子が重要と考え、以下の方法でスクリーニングを行った。膵島の増殖・分化に関与する可能能のある転写因子をサブクローニングし、マウスインスリノーマの細胞株であるMIN6細胞にトランスフェクションし、グルクース応答性およびKCI応答性インスリン分泌を検討した。スクリーニングの結果、MODY5の原因遺伝子であるHNF1βで非常に興味深い結果を得た。そこで、ヒトでの変異の報告のある変異をHNF1β遺伝子に移入することで、表現型を検討した。変異型HNF1β遺伝子を導入したMIN6細胞株では基礎インスリン分泌で変化をないものの、グルクース応答性インスリン分泌は低下し、KCI応答性インスリン分泌は保たれていた。この結果は、MODY5の患者ではSU受容体であるK_<ATP>チャネルを刺激することインスリン分泌が得られる可能性があることを示唆した。糖尿病に伴う動脈硬化に酸化ストレスが関係することは様々な報告がるが、どのような遺伝子が関与しているかは明らかではない。そこで本研究では、酸化ストレスに関係する遺伝子の多型と2型糖尿病における冠動脈の石灰化を明らかにすることを目的とした。2型糖尿病患者91名において冠動脈の石灰化とGlutathione peroxidase-1(GPx-1), Catalase, Mn-SOD, Cu/Zn-SODのSNPsとの関係を検討した。GPx-1遺伝子のPro/Leu群はPro/Proに比べて有意に動脈硬化が進行していた。2型糖尿病患者においてGPx-1遺伝子のPro/Leu群はGPx-1による酸化ストレスの消去効果が少ないことで冠動脈の石灰化が進行することが示唆された。近年、アミノグリコシド系薬剤の存在下ではナンセンス変異があっても一部は翻訳されるread throughという現象が報告された。そこで、ナンセンス変異を移入した変異型HNF1β遺伝子を導入したMIN6細胞株にアミノグリコシド系薬剤を添加し各種インスリン分泌刺激剤におけるインスリン分泌を検討中である。さらに、ナンセンス変異はnonsennse-mediated decay (NMD)というpathwayでdegradationされるという報告があり、変異型HNF1β遺伝子におけるNMDについて検討中である。
実験的網膜下羊膜移植モデルの検討

現在、我が国における高齢者の主たる失明原因は加齢黄斑変性であるが,脈絡膜新生血管膜が網膜色素上皮層の上に限局する症例に関しては,新生血管膜抜去術の適応になる.しかし,術中に黄斑下の網膜色素上皮細胞が広く欠損してしまうことが多く,これが術後の視力改善を妨げる一因と考えられる、そこで,現在,眼表面の再建術に臨床応用されている人羊膜の黄斑下手術における有効性を検討するため、家兎眼で網膜色素上皮細胞欠損モデルを作成し,経時的に経過観察と組織学的検討を行った.方法:有色家兎眼16眼に対して,硝子体手術を施行した.前嚢を温存した径毛様体水晶体切除後,後部硝子体剥離作成と硝子体切除を行った.BSS【○!R】を30G針にて網膜下に注入して約3視神経乳頭径大の限局性の網膜剥離を作成した.次にソフトチップカニューラにて約1視神経乳頭径大の範囲の網膜色素上皮細胞を吸引除去した.コントロール眼は液空気置換後,創を縫合閉鎖した.モデル眼では正常ヒト羊膜を網膜下鑷子で把持し,意図的網膜裂孔から網膜下へ挿入し,液空気置換後,創を縫合閉鎖した.経時的に経過観察を行い,1日、1週、2週、4週に眼球を摘出し、光顕観察と免疫組織学的観察を行った。結果:術翌日のみ前房に軽度の炎症所見をみとめたが、フィブリン析出、眼圧上昇、白内障、硝子体混濁、硝子体出血、網膜出血は全経過を通じてみられなかった。光顕観察において,コントロール眼では網膜剥離は復位しており,経過を通じて,網膜色素上皮細欠損部に細胞増殖はみられなかった、一方,人羊膜移植モデル眼では,限局性の網膜剥離が残存し,羊膜周囲には網膜色素上皮細胞と思われる円形の色素細胞が多数みられた.しかし,線維芽細胞様細胞の増殖,膠原線維の形成、炎症細胞の浸潤はみられなかった.免疫組織学的染色では術後1週で、羊膜周囲にCD)4、CD8陽性細胞がわずかにみられたが、2週、4週では消失した。術後4週で、羊膜下の網膜色素上皮細胞には多層化がみられたが,網膜色素上皮細胞欠損部を覆う再構築はみられなかった.結論:異種移植である家兎眼網膜下ヒト羊膜移植モデルでは拒絶反応がおきないことがわかった、これは、羊膜自身および網膜下の環境が共に免疫学的寛容にあるためと考えられた.また,網膜下のヒト羊膜は網膜色素上皮を増殖させる働きがあり,将来,黄斑下手術は臨床応用できる可能性が高いと.しかし,広範な網膜色素上皮細胞欠損部を再建することは不可能であり,培養網漠色素上皮細胞移植術におけるキャリアーとしての有効性について検討する必要がある.現在、我が国における高齢者の主たる失明原因は加齢黄斑変性であるが,脈絡膜新生血管膜が網膜色素上皮層の上に限局する症例に関しては,新生血管膜抜去術の適応になる.しかし,術中に黄斑下の網膜色素上皮細胞が広く欠損してしまうことが多く,これが術後の視力改善を妨げる一因と考えられる、そこで,現在,眼表面の再建術に臨床応用されている人羊膜の黄斑下手術における有効性を検討するため、家兎眼で網膜色素上皮細胞欠損モデルを作成し,経時的に経過観察と組織学的検討を行った.方法:有色家兎眼16眼に対して,硝子体手術を施行した.前嚢を温存した径毛様体水晶体切除後,後部硝子体剥離作成と硝子体切除を行った.BSS【○!R】を30G針にて網膜下に注入して約3視神経乳頭径大の限局性の網膜剥離を作成した.次にソフトチップカニューラにて約1視神経乳頭径大の範囲の網膜色素上皮細胞を吸引除去した.コントロール眼は液空気置換後,創を縫合閉鎖した.モデル眼では正常ヒト羊膜を網膜下鑷子で把持し,意図的網膜裂孔から網膜下へ挿入し,液空気置換後,創を縫合閉鎖した.経時的に経過観察を行い,1日、1週、2週、4週に眼球を摘出し、光顕観察と免疫組織学的観察を行った。術後4週で、羊膜下の網膜色素上皮細胞には多層化がみられたが,網膜色素上皮細胞欠損部を覆う再構築はみられなかった.結論:異種移植である家兎眼網膜下ヒト羊膜移植モデルでは拒絶反応がおきないことがわかった、これは、羊膜自身および網膜下の環境が共に免疫学的寛容にあるためと考えられた.

また,網膜下のヒト羊膜は網膜色素上皮を増殖させる働きがあり,将来,黄斑下手術は臨床応用できる可能性が高いと.しかし,広範な網膜色素上皮細胞欠損部を再建することは不可能であり,培養網漠色素上皮細胞移植術におけるキャリアーとしての有効性について検討する必要がある.我々は黄斑下手術における、網膜下ヒト羊膜移植の有効性を検討するために、家兎眼で網膜下ヒト羊膜移植モデルを作成し、経時的に経過観察と免疫組織学的検討を行った。方法:有色家兎眼10眼に対して、硝子体手術を施行した。後部硝子体剥離作成後、30G針にてBSSを網膜下に注入し、限局性の網膜剥離を作成した。凍結保存した正常ヒト羊膜を網膜下鑷子で把持し、BSS注入部から網膜下へ挿入した。経時的に細隙灯顕微鏡検査、眼圧検査、眼底検査を行い、1日、1週、2週、4週に眼球を摘出し、光顕観察とCD4、CD8に対する免疫組織染色を行った。結果:術翌日のみ前房に軽度の炎症所見をみとめたが、フィブリン析出、眼圧上昇、白内障、硝子体混濁、硝子体出血、網膜出血、網膜剥離は全経過を通じてみられなかった。光顕観察では移植羊膜は平坦で、周囲に網膜剥離はみられず、羊膜上の網膜には層構造のみだれや空胞変性はみられなかった。また、羊膜下の脈絡膜には炎症細胞の浸潤はみられなかった。免疫組織学的染色では術後1週で、羊膜周囲にCD4,CD8陽性細胞がわずかにみられたが、2週、4週では消失した。術後4週で、羊膜下の網膜色素上皮の多層化がみられた。結論:異種移植である家兎眼網膜下ヒト羊膜移植モデルでは拒絶反応がおきないことがわかった。これは、羊膜自身および網膜下の環境が共に免疫学的寛容にあるためと考えられた。また、網膜下のヒト羊膜は炎症所見や組織障害をともなわずに網膜色素上皮を増殖させることから、黄斑下手術における有効性が示唆された。現在,我が国における高齢者の主たる失明原因は加齢黄斑変性症である.治療として,脈絡膜新生血管膜が網膜色素上皮層の上に限局する症例には,新生血管膜抜去術が行われる.しかし,手術合併症として,黄斑下の網膜色素上皮細胞が広く欠損してしまうことが多く,術後の視力改善を妨げる一因になる.そこで,現在,眼表面の再建術に広く臨床応用されている手術材料である人羊膜の黄斑下手術における有効性を検討するため,家兎眼で網膜色素上皮細胞欠損モデルを作成し,経過観察と組織学的検討を行った.方法:有色家兎眼16眼に対して,硝子体手術を施行した.前嚢を温存した経毛様体水晶体切除後,後部硝子体剥離作成と硝子体切除を行った.次にBSS【○!R】を30G針にて網膜下に注入し,約3視神経乳頭径大の限局性の網膜剥離を作成し,ソフトチップカニューラの吸引で約1視神経乳頭径大の網膜色素上皮細胞を除去した.コントロール眼は液空気置換後,創を縫合閉鎖した.モデル眼は正常ヒト羊膜を網膜下鑷子で把持し,意図的網膜裂孔から網膜下へ挿入し,液空気置換後,創を縫合閉鎖した.経時的に経過観察を行い,1日、1週、2週、4週に眼球を摘出し、光顕観察と免疫組織学的観察を行った.結果:術翌日のみ前房に軽度の炎症所見をみとめたが,フィブリン析出,眼圧上昇,白内障,硝子体混濁,硝子体出血,網膜出血は全経過を通じ,みられなかった。光顕観察において,コントロール眼では網膜剥離は復位していたが,網膜色素上皮細胞欠損部に細胞増殖はみられなかった.一方,人羊膜移植モデルでは,羊膜上には限局性の網膜剥離が残存し,周囲には網膜色素上皮細胞の散布と思われる円形の色素細胞が多数みられた.しかし,線維芽細胞様細胞の増殖,膠原線維の形成,炎症細胞の浸潤はみられず,免疫組織学的染色では術後1週で,羊膜周囲にCD4,CD8陽性細胞がわずかにみられたが,2週、4週では消失した.術後4週で,羊膜下の網膜色素上皮細胞には多層化がみられたが,網膜色素上皮細胞欠損部に網膜色素細胞の再構築はみられなかった.結論:異種移植である家兎眼網膜下ヒト羊膜移植モデルでは拒絶反応がおきないことがわかった.これは,羊膜自身および網膜下の環境が,共に免疫学的寛容にあるためと考えられた.
日本史学の国際的環境に関する基礎的研究-戦前イェール大学を対象として-

戦前の日本史研究における時代性と交流性を国際的な視野のもとで再検討するために、アメリカ・イェール大学のE.ハンチントン(Huntington)と朝河貫一に視点を置き、彼らと日本人歴史家との関係について往復書簡を中心に分析した。また同時代の原勝郎(京都帝国大学)に注目して、彼の歴史研究が国際的な学術動向の所産であったことを論じた。総論として、歴史学者と地理学者との学術交流に注目することを通して、近代における人文学総体の形成過程を明らかにした。本年度は、研究計画に則り、以下の通り、研究を進めた。1、米国コネチカット州ニューヘブンのイェール大学スターリング記念図書館所蔵のエルスワース・ハンチントン文書の調査:2005年の予備調査を踏まえて、9月に本格調査を行い、(1)ハンチントンの著書の執筆過程の資料、(2)日本人研究者との往復書簡、(3)1923年の来日をめぐる資料などを収集した。ここで明らかになったことは、地理学者ハンチントンと日本の歴史家をはじめとする知識人集団との交流の深さであり、本研究課題のキーワードである「国際的環境」の重要性が改めて確認された。2、福島県立図書館所蔵の朝河貫一宛書簡の調査:イェール大学で歴史学を担当していた朝河貫一に宛てられた日本人歴史家の書簡の調査を行い、191030年代において朝河が日本の歴史家にとって公私ともに重要なポジションを占めていたことを確認した。朝河貫一は日本の歴史学界において必ずしも、十分にその学的価値が認められているとは限らない。今回の書簡調査によって、いかに当時の日本人歴史家が朝河に期待・依頼していたかが明らかになった。日本史学の形成が一国的なサイズでとらえられないことが改めて確認された。3、朝河貫一に関する研究:本研究課題に占める朝河の位置を明らかにするために、朝河貫一研究会(本部早稲田大学)に参加し、朝河研究者との情報交換、研究交流を進めた。今後、早稲田大学所蔵の朝河貫一文書(MF)を調査する予定である。1、早稲田大学アジア太平洋研究センター所蔵の朝河貫一文書の調査早稲田大学アジア太平洋研究センター所蔵の朝河貫一文書(原所蔵はイェール大学スターリング記念図書館)に収められている日本人歴史家および関連する歴史家の関係書簡の調査を行い、191030年代において、朝河が日本の歴史学界や大学にとって、重要な役割を果たしていたことを確認した。前年度の福島県立図書館所蔵の朝河貫一宛書簡の分析結果とも合わせて、戦前日本史学における朝河の復権は焦眉の課題である。2、岩手県立図書館所蔵の新聞資料の調査朝河貫一および朝河のイェール大学の同僚、エルスワース・ハンチントンと交流していた原勝郎の事績について、同図書館所蔵の県内新聞を調査した。3、京都大学文書館所蔵の原勝郎関係資料の調査同文書館所蔵の関係資料について照会し、数点の資料を収集した。4、朝河貫一研究会での研究報告前年度および今年度の研究成果を同研究会において報告した。5、関係資料の入力前年度および今年度収集したハンチントン文書(イェール大学スターリング記念図書館所蔵)および朝河文書(早稲田大学アジア太平洋研究センター所蔵)のデータベース化をすすめている。1、海外調査のデータ整理イェール大学スターリング記念図書館所蔵のハンチントン文書に収められている日本人研究者関係書簡について翻刻・分析をおこなった。2、国内調査のデータ整理福島県立図書館所蔵およびイェール大学スターリング記念図書館所蔵〔複写本は早稲田大学アジア太平洋研究センター所蔵〕の朝河貫一文書収められている日本人研究者関係書簡について翻刻・分析をおこなった。3、関係文献賢料の購入収集『日本の地理学文献選集』をはじめとする地理学関係文献の分析を通して、イェール大学地理学と日本人研究者の歴史学の交流について検討を加えた。4、同時代アメリカにおける「日本」イメージの整理、国際的・地域的視点の提示論文「地域史と国際史」を発表して、総合的な研究成果を明らかにした。5、研究成果報告書の刊行『日本史学の国際的環境に関する基礎的研究-戦前イェール大学を対象として-』(総257頁)を刊行し、総論として、戦前日本史学が広く世界的研究動向のなかで置かれていたこと、隣接学問、とくに地理学との共存性を通して開放された学問であったことを明らかにした。
リラクタンス型ベアリングレスモータの磁気支持剛性の検討

ベアリングレスモータを負荷状態で運転すると、トルク分磁束と位置制御磁束の干渉による半径方向力が無負荷時の磁気支持力とは垂直方向に加わり、位置制御系が不安定あるいは振動的になる。トルク分磁束の影響を除去するための非干渉化補償器をDSPを用いて構成した。この試作装置を用いて、負荷運転時における回転子の磁気支持特性についての実験的検討を行い以下の結果を得た。1.励磁レベルが十分低く磁気的に線形な範囲では安定した磁気支持運転が可能であるが、励磁磁束を増加させた状態ではトルク分電流の増加とともに軸振動が発生するケースがあることを示した。2.半径方向に荷重をかけた状態で負荷運転時の半径方向力係数を測定した。励磁磁束を増加させた状態では、トルク分電流の増加に伴い半径方向力係数が変化することを明らかにした。また、半径方向力係数が変化する原因は、トルク分電流の増加によって磁気飽和が起こるためであることを、鉄心の磁束密度の測定により示した。3.測定した半径方向力係数を非干渉化補償器のパラメータに用いた結果、励磁磁束を増加させた状態で負荷運転を行なっても、無負荷時と同等の軸振れに抑えることが可能であることを示した。ベアリングレスモータに大きなトルクを発生させるためには、非干渉化補償器のパラメータを詳細にチューニングする必要があることを示した。
蛋白質・巨大分子系のための量子シミュレーターの開発

蛋白質や他の巨大分子の為の有望な理論として、フラグメント分子軌道(FMO)法がある。本研究では、従来計算法より高信頼性と高速性を兼ね備えた方法を開発し、下記の成果を得た。(1)FMO-Moller-Plesset二次摂動論(MP2)の開発:低分子と異なり、巨大分子である蛋白質には、多数の分子内非結合相互作用があり、これを精度よく扱うために電子相関を考慮することが極めて重要である。このための最も簡便な方法としてMP2論が存在するが、分子の規模が大きくなるにつれ計算量が急激に膨大になる為、適用は数十原子程度までに限られている。本研究では、巨大分子に適用可能なMP2を二体展開FMO法と組み合わせた方法を開発した(FMO2-MP2法)。標準第一原理MP2と比較して、誤差は数kcal/molで、蛋白質に適用できる十分な精度があることを確認した。計算量の分子規模依存性はほぼ線形であることから、巨大分子の為の有力な計算法となる。(2)FMO-MCSCF法の開発:従来のFMO法は全て一配置波動関数に基づいていたが、化学反応の遷移状態や遷移金属及び開殻系は多配置性が強く、これを考慮する必要がある。最低レベルの計算法として、多参照自己無撞着場(MCSCF)法がある。MCSCFをFMO法に導入し、二体展開までのFMO2-MCSCFを提案した。第一原理のMCSCFと比較して、最大0.5kcal/molの誤差で非常に高精度であることを実証した。また、第一原理MCSCFの絶望的に激しい規模依存性に対し、FMO2-MCCSCFの規模依存性は線形であることを示した。一方、巨大分子にはエネルギーが近い軌道が密集している為、標準多参照理論では初期軌道作成と収束についての厳しい問題がある。分子の一部のみを計算するFMO2-MCSCFではそれらの問題が軽減され、実用性が高まる。実際に、FMO2-MCSCFを用いて、初めてFMO法による励起状態の計算を行い、一重項と三重項のエネルギー差を調べた。(3)多階層FMO法の開発:従来の計算法を更に高速化するため、分子系の重要な部分のみに高精度な計算法を用い、残りを高速に扱う多階層FMO法を開発した。この計算法をDiels-Alder反応に適用し、初めて化学反応系に関してFMO法の精度を確かめた。波動関数として、RHF又はDFT及びMP2を混在させた計算で、第一原理と比べ数kcal/molの誤差で反応熱と活性化障壁を再現することを確認した。(4)産総研超並列計算機にFMO法のプログラムを載せ、超並列環境で高効率で使用できると確かめた。計算の負荷をさらに平準化するために、半動的方法を提案し、FMO法のプログラムに実装した。全新開発の方法をGAMESSに組み込み、平成17年6月に無償公開する予定である。タンパク質などの巨大分子の電子状態計算のための有望な方法としてフラグメント分子軌道(FMO)法がある。本研究では、計算精度と計算速度を改善するとともに多様な電子状態理論を組み込んで汎用化することにより、FMO法を巨大分子計算法として実用化することを目標としている。本年度は以下に述べる成果を得た。(1)三体展開FMO法(FMO3)の開発:従来のFMO法(FMO2と呼ぶ)は二体相互作用近似に基づいている。このため、水分子クラスター中の水分子間やタンパク質中のアミノ酸残基間にみられるような複数の水素結合が干渉しあう系では三体相互作用が大きくなるため十分な精度が得られなかった。本研究で、FMO法を拡張して三体相互作用をあからさまに取り込む方法(FMO3法)を開発し、効率よく精度を改善することに成功した。(2)密度汎関数理論(DFT)を用いたFMO法(FMO-DFT)の開発:電子相関効果を考慮した高精度な電子状態計算法としてDFTが広く用いられている。この方法で巨大分子計算を可能とするために、DFTを用いたFMO法(FMO-DFT法)を開発した。FMO2(3)-DFTはFMO2(3)-HF法に比べて、全エネルギーの誤差(通常のab initio計算の結果との差)が2倍程度(数kcal/mol)となるが、実用上は十分満足できる精度を持つことを確認した。(3)高効率並列計算法の開発:FMO法の実用化にとって、高効率な並列計算法の開発は不可欠である。FMO法ではフラグメント(一量体)とフラグメントペア(二量体)の計算はほとんど独立なため、一量体(または二量体)単位で並列化し、さらに、それぞれを並列化する2段階並列化法を開発した。これにより、遅いネットワーク(FastEthernet)で結ばれた128台のパソコンクラスターで、80-90%の並列化効率を達成した。(4)FMO法のプログラム開発:FMO法の計算プログラムを開発し、これを汎用量子化学計算プログラムであるGamessの一部として組み込み無償公開する(平成16年5月予定)。

(1)FMO-Moller-Plesset二次摂動論(MP2)の開発:低分子と異なり、巨大分子である蛋白質には、多数の分子内非結合相互作用があり、これを精度よく扱うために電子相関を考慮することが極めて重要である。このための最も簡便な方法としてMP2論が存在するが、分子の規模が大きくなるにつれ計算量が急激に膨大になる為、適用は数十原子程度までに限られている。本研究では、巨大分子に適用可能なMP2を二体展開FMO法と組み合わせた方法を開発した(FMO2-MP2法)。標準第一原理MP2と比較して、誤差は数kcal/molで、蛋白質に適用できる十分な精度があることを確認した。計算量の分子規模依存性はほぼ線形であることから、巨大分子の為の有力な計算法となる。(2)FMO-MCSCF法の開発:従来のFMO法は全て一配置波動関数に基づいていたが、化学反応の遷移状態や遷移金属及び開殻系は多配置性が強く、これを考慮する必要がある。最低レベルの計算法として、多参照自己無撞着場(MCSCF)法がある。MCSCFをFMO法に導入し、二体展開までのFMO2-MCSCFを提案した。第一原理のMCSCFと比較して、最大0.5kcal/molの誤差で非常に高精度であることを実証した。また、第一原理MCSCFの絶望的に激しい規模依存性に対し、FMO2-MCCSCFの規模依存性は線形であることを示した。一方、巨大分子にはエネルギーが近い軌道が密集している為、標準多参照理論では初期軌道作成と収束についての厳しい問題がある。分子の一部のみを計算するFMO2-MCSCFではそれらの問題が軽減され、実用性が高まる。実際に、FMO2-MCSCFを用いて、初めてFMO法による励起状態の計算を行い、一重項と三重項のエネルギー差を調べた。(3)多階層FMO法の開発:従来の計算法を更に高速化するため、分子系の重要な部分のみに高精度な計算法を用い、残りを高速に扱う多階層FMO法を開発した。この計算法をDiels-Alder反応に適用し、初めて化学反応系に関してFMO法の精度を確かめた。波動関数として、RHF又はDFT及びMP2を混在させた計算で、第一原理と比べ数kcal/molの誤差で反応熱と活性化障壁を再現することを確認した。(4)産総研超並列計算機にFMO法のプログラムを載せ、超並列環境で高効率で使用できると確かめた。計算の負荷をさらに平準化するために、半動的方法を提案し、FMO法のプログラムに実装した。全新開発の方法をGAMESSに組み込み、平成17年6月に無償公開する予定である。
概日リズム消失植物培養細胞を土台にした概日時計再構成系構築

ウキクサで樹立した概日リズムを消失した培養細胞株を、(脱)分化過程や分裂細胞で生じる時計システムの擾乱のモデルと見なし、外来遺伝子導入による遺伝子操作でリズムの復活を目指した。リズムの復活にはいたらなかったが、細胞分裂能を有する点で共通な通常植物個体の分裂組織の細胞のリズム特性と分化過程における概日リズム動態の一端をあきらかにした。高等植物のカルスや培養細胞では概日リズムを維持しているものがある一方で、概日リズムを消失したものが知られている。ウキクサで樹立した培養細胞株は概日リズムも消失しているが、ゲノム上に概日時計関連遺伝子は保持していると考えられている。本研究課題は、この培養細胞に対して、外来遺伝子導入による遺伝子操作で概日リズムを復活させることを目標とし、細胞分化・脱分化における概日時計遺伝子振動ネットワークの変動、さらにその遺伝子ネットワーク構造における頑健性(ロバストネス)と脆弱性の評価を行う糸口を解明することを目的とした。昨年度に続き本年度もウキクサの培養細胞を用いて概日リズムの再構成を目指したが、再構成を実現させるに至らなかった。一方で、培養細胞同様に未分化で増殖能をもつ分裂組織の細胞および、その分化過程で生じる概日リズムの頑健性・脆弱性に関する研究を、大阪府立大の福田らと行った。シロイヌナズナの根端分裂組織および分裂組織から生じる分化した根の概日リズムを時空間的に解析した結果、分裂組織においても概日リズムは維持されているものの、細胞が増殖能を失い伸長する段階で、概日時計が一度リセット(あるいは休止)されて、伸長が終わり分化する段階で再び概日時計が同じ位相で動き始めることが明らかになった。この結果は、培養細胞に限らず概日リズムが維持されない状態が通常の植物個体でもあり、それは植物(細胞)の分化過程に大きく依存していることを明確に示した最初の例になった。これらの結果は、細胞時計の状態変動と細胞間の相互作用の影響についての数理モデルの構築につながった。本研究課題は、概日リズムを消失した高等植物のカルス・培養細胞に対して、外来遺伝子導入による遺伝子操作で概日リズムを復活させることを実験レベルの目標とし、その研究を通して細胞分化・脱分化における概日時計遺伝子振動ネットワークの変動、さらにその遺伝子ネットワーク構造における頑健性(ロバストネス)と脆弱性の評価を行う糸口を解明することを目的としている。本年度は概日リズムのないウキクサの培養細胞(カルス)を用いて概日リズムの再構成を目指した。以下に二項目の成果を述べる。(1)ウキクサカルスはオーキシンおよびサイトカイニンを含有する培地で維持されており、それらの植物ホルモンの概日リズムに与える影響を調査した。植物体では概日リズム発光を示す発光レポーターをカルス塊に導入後、ホルモンフリーの培地に移した発光量変動をモニターした。一週間観測したが、概日リズムの回復は見られなかった。(2)これまで、発光レポーターとして、ウキクサ内在の時計関連遺伝子LHY遺伝子のプロモーターでホタルルシフェラーゼ遺伝子をドライブするコンストラクトを用いていたが、シロイヌナズナのLHYホモログであるCCA1遺伝子のプロモーターをもつコンストラクトを導入することを試みた。両者は機能的な類似性も示されており、それらの発現は夜明けにピークをもつ。ウキクサ植物体においても同様の性質を示す。一方で、ウキクサカルスに導入すると、シロイヌナズナのCCA1プロモーターは全く発現活性を示さなかった。このことは植物体では同じ位相を生じさせる発現制御を受けるプロモーターがカルスにおいては、大きく異なる出力になっていることを示していた。これらの結果からカルスにおける概日リズムの消失現象は、単純なホルモン応答ではないことを明らかにするとともに、リズム消失は時計関連の転写制御系が質的に異なっている可能性を示唆することができた。当該年度においては、研究実績に述べた発光レポーター系を用いたカルスでの概日リズムの解析を実施項目とあげていたが、この点についてはかなり達成できた。それに加えて、時計関連遺伝子の発現解析も目標としていたが、これは達成できなかった。本研究ではカルス化に加えて、カルスからの再生時における、概日リズムの回復過程もターゲットとしているが、カルス化を再現よく行うことに大きな困難があったことに加えて、カルスからの再生を試みたものの成功には至っていない。研究実施の土台になるこれらの問題の対処に時間を費やしてしまい、その先の研究項目の達成がおくれてしまった。今後の研究は、おおむね申請書の研究計画に沿って進めていく。特に、本年度の研究により、少なくとも夜明けに発現する遺伝子群の一部にカルス細胞で発現していないものがある可能性が強く示唆されたので、これらに属する時計遺伝子(候補)の発現を人為的に高めることで、カルス細胞でのリズムの再構成を試みる。また、レポーターの活性変動に加えて、実際の転写(mRNA蓄積)レベルを調査することで、カルス細胞内の時計関連遺伝子の発現変化を調査する。これらの解析結果に数理モデルを当てはめることで、リズムの再構成の理論的な骨組みを築いていく。

本研究課題は二年計画であり、基本的に上記の『今後の研究の推進方策』に沿って研究を進めていく。過剰発現プロモーター等による遺伝子発現レベルの人工的な制御は細胞ごとに大きなバラツキがあることが予想されることから、近年私の研究室で開発した単一細胞レベルでの生物発光モニター系を用いることで、細胞ごとの概日リズムの回復を観測する系を立ち上げることに特に傾注する。
サブトラクションクローニング法によるNIDDM発症遺伝子の解析

今回polymerase chain reaction(PCR)を用いたサブトラクションクローニング法を新たに開発し、膵B細胞株を用いグルコースにより発現が制御される遺伝子の単離、同定および解析を行なった。(方法)高グルコースあるいは低グルコース下にて培養したMIN6細胞からcDNA poolを作成した。各々のcDNA poolを我々が新たに開発したPCRを用いたsubtraction法により高グルコースあるいは低グルコースで遺伝子発現に差を認める遺伝子の単離に成功した。得られたcDNAはsubcloning後、ABI 373 sequencerを用い塩基配列を決定した。クローニングされた遺伝子のDNA配列はBLAST programを用いGenbank,EMBLの遺伝子とhomology searchを行なった。(結果)高グルコースのcDNA poolから19の独立した遺伝子が検出された。既知遺伝子としてprealbumin,IAPP,ublquinoneoxidoreductaseの3種が検出された。これら遺伝子の発現の過剰はNorthern法およびRT-PCR法にて確認した。ほかにhuman ESTのhomologueが2種、残りはこれまでの遺伝子とはhomologyのない遺伝子であった。低グルコースのcDNA poolから11の独立した遺伝子が検出された。そのうち既知遺伝子としてintracisternal A particleとXPB/ERCC遺伝子および2種のmouse ESTが検出された。human ESTのhomologueは2種で残りはこれまでの遺伝子とはhomologyのない遺伝子であった。(考察)今回開発したPCR法を用いたサブトラクションクローニング法は、効率よく簡便に、発現の異なる遺伝子を単離することが可能である。今回膵B細胞株より単離同定されたグルコースにより発現が制御される遺伝子をさらに解析することで、膵B細胞におけるインスリン分泌機構を解明し、さらにこれらの遺伝子はNIDDM発症との関連を検討することにより糖尿病発症遺伝子の候補となりうる可能性がある。
肝および肝がんにおけるβカテニンの機能解析

肝細胞特異的β-cateninノックアウトマウスの遺伝子発現解析を行い、肝細胞においてβ-cateninによって制御されている遺伝子を網羅的に同定した。さらに、ヒト肝細胞がん検体を用いて、これらの遺伝子の発現と、β-catenin遺伝子変異との関連を検索したところ、マウスで同定された下流遺伝子のうち一部のものが、遺伝子変異の存在と高い相関を示した。現在、ヒト肝細胞がん細胞株を用いて、これらの下流遺伝子の機能解析を行っている。肝細胞特異的Dicerノックアウトマウスが門脈周囲領域に特異的な遺伝子の局在のみが失われるという、部分的にβ-cateninノックアウトマウスに一致する表現形を示す事を見いだした。これらのマウスモデルの解析の結果から、Dicerはβ-cateninの下流で門脈周囲領域特異的な遺伝子の発現抑制に必須の役割を果たしている事を明らかにした。肝臓でのβ-cateninの遺伝子発現制御における役割を明らかにするため、マイクロアレイおよび定量的PCRを用いて肝臓特異的β-cateninノックアウトマウスの発現解析を行った。この解析から、脂質代謝に関連する複数の遺伝子がβ-cateninによって制御されていることを示唆する結果を得た。今後、これらの遺伝子発現変化の生理的意義を検討するため、通常飼育環境下および高脂肪食負荷時の肝特異的β-cateninノックアウトマウスの血中および肝臓の脂肪代謝の変化について検討する。さらに、マウス肝臓で同定されたβ-catenin下流遺伝子が、β-catenin遺伝子変異を有するヒト肝がんにおいて、同様に活性化されているかを検索する目的で、ヒト肝がんの臨床検体約50例よりcDNAを合成し、β-catenin遺伝子変異を検索した。現在、マウスで同定された個々の下流遺伝子の発現と、β-catenin遺伝子変異の相関について検討している。肝特異的β-cateninノックアウトマウスをmicroRNAマイクロアレイを用いて解析し、β-cateninによって発現が変化するmicroRNAを複数同定した。今後、この結果をnorthern blottingなどの他の方法で確認するとともに、培養細胞を用いてその生理的意義を明らかにする。β-Catenin依存性シグナルは肝細胞において中心静脈周囲型の遺伝子発現を誘導するとともに、門脈周囲型の遺伝子発現を抑制する事で、肝小葉内の領域特異的遺伝子発現の確立に必須の役割を果たしている。このため肝細胞特異的β-cateninノックアウトマウスは肝小葉内での領域特異的遺伝子発現が完全に失われているが、肝細胞特異的Dicerノックアウトマウスが門脈周囲領域に特異的な遺伝子の局在のみが失われるという、部分的に一致する表現形を示す事を見いだした。この事から、β-cateninによる遺伝子発現の局在性制御にDicerもしくはDicerによって生成されるmicroRNAが重要な役割を果たしていると考えられた。これらのマウスモデルでDicer,microRNAなどの発現解析を行った結果、Dicerはβ-cateninの下流で門脈周囲領域特異的な遺伝子の発現抑制に必須の役割を果たしているが、β-cateninの直接の制御下にはなく、その関与は間接的なものである事が明らかになった(Sekine et al. J Pathol. 2009)。肝細胞特異的β-cateninノックアウトマウスの解析で同定されたβ-catenin下流遺伝子の発現をヒト肝細胞がんで検索し、変異型β-cateninを発現している肝細胞がんで有意に高発現している遺伝子を複数同定した。このうちいくっかのものは、これまでβ-catenin変異を伴う肝細胞がんの臨床病理学的特徴とされている表現型に関連している可能性が考えられ、現在、培養細胞などを用いてその機能的解析を行っている。
気圧差を利用した新しい鉄道システムの基礎研究

【研究目的】高校生を指導する教員は、自身が体験したことや既得の情報を伝え指導するばかりでなく、その課題に関連した科学的理論を学習・研究して指導することが必須であり、それは教員自身が実物や本物に触れて研究を行い生徒に還元するという、継続した学習と科学教育指導の実践を促すと考えられる。このことは、これからの知識基盤社会に求められる「創造性・独創性」をもった学徒の育成と、それを指導する教師の育成という効果を社会にもたらすと確信している。本課題は、生徒の興味深い科学・技術の主題を見つけ出し、このような生徒・教師・社会とのつながりを研究教育の実践を通して、社会に見えるカタチに成し遂げるという、生徒-教師の連携の教育を実践することを目的として掲げている。【研究方法】19世紀中頃、イギリスのイザムバード・キングダム・ブルネル(18061859)が、研究・開発・走行運転を進めた大気圧鉄道を、掘り起こしの主題として選定し調査研究を行う。大気圧鉄道は気圧の差を推進力とした鉄道であり、ここから、ブルネルの設計思想と力学的判断、そして推進機構の設計技術の判断を汲みとることができる。高校生の指導においては、こうした創造の概念を伝え、ものづくりにおける技術の選択と科学的判断の過程を重視し、その背景に潜む力学的原理と法則を用いて測定し、その結果を検討考察し、わかりやすく図表で表現し、基本式で説明し、プレゼンし、社会にその成果と意義を伝える。勤務校が変わったために以下の2点について取り組んだ。(1)昨年までの前任校での取り組みをまとめ実践への応用と課題について考える。(2)新任高での生徒への指導。【研究成果】新任高で、生徒へ科学史・技術史を教えその重要性を説くことができた。生徒、教員とも様々な発表会で発表したことで、理解が深まり、プレゼンテーション能力が向上した。気圧差による鉄道システムを被災地で実践することの検討ができた。
種類2以上の曲面の写像類群と円周上の曲面束の不変量に関する研究

曲面の写像類群の代数的な構造という視点から円周上の曲面束の構造をもつ3次元多様体に対して、そのL^2-torsionと呼ばれる位相不変量に関する研究を高沢光彦氏(東京工業大情報理工)、森藤孝之氏(東京農工大工)らと共同で研究を進めた。曲面の基本群の降中心化列とそれから得られる冪零商を使って基本群の正則表現を近似する表現の列を構成し、それを使ってL^2-torsionの列T_k(k=1, 2....)を定義し、それらの持つ性質などに付いて考察を行った。基本的なものとして主に次のような結果が得られ、学会、研究集会などで発表。詳細に関しては現在論文3編を準備中である。1.曲面束のモノドロミーを冪乗して、適当な有限被覆をとると曲面束が曲面と円周の直積になる場合、全てのkに対して、そのT_kの値は1になる。2.T_1の値は曲面束のモノドロミーのファイバーのホモロジーへの作用(これは写像類群のジーゲルモヂュラー群への表現を考えることに対応)を使って、具体的に計算可能な公式を与えた。3.曲面束のファイバーの種数が2以上でモノドロミーがトレリー群に含まれる場合、T_2がwell-definedで値はトレリー群のマグナス表現を用いて記述する公式を与え、非自明な値を与える具体例を調べた。4.曲面束のファイバーの種数が1の場合、T_2の値は全て1となる。今年度は、主にライデマイスタートーションの無限次元ユニタリー表現への一般化であるL2-トーションに関する研究を行った。モストフの剛性定理により、一般の双曲的多様体の体積は、基本群の表示が与えられれば計算できるはずである。本研究の主たる対象である円周上の種数一般の曲面束に対して考察すると、モノドロミーの曲面の基本群への作用が与えられれば、双曲体積は理論的には計算できるはずである。それを実際に具体的に実行する一つの手段が基本群の右正則表現に対するL2-トーションである。しかしながら、その計算は非可換な群環係数の行列式の計算の実行を伴うもので非常に困難である。そこで、高沢氏(東京工業大)、森藤氏(東京大)と共同で、曲面の基本群の降中心化列、及び、冪零商を使って右正則表現に対するL2-トーションを近似する無限個のL2-トーションの列を構成する試みを行い、次のような部分的結果を得た。1 1番目の近似を与えるL2-トーションに関して、モノドロミーのホモロジーへの作用に関する特性多項式を用いる具体的な積分表示を与えた。この系として、モノドロミーのホモロジーへの作用が有限位数ならば、この値は零となる事がわかった。2 2番目の近似を与えるL2-トーションに関して、モノドロミーのホモロジーへの作用が自明である場合、すなわち、トレリー群の元の場合、トレリー群のマグナス表現を使い、1番目のものと同様の積分表示が得られた。3一般に円周上の曲面束のこのL2-トーションの列は写像類群のマグナス表現を近似する無限個の表現の列を使い、モノドロミーのその表現による像の非可換な特性多項式として記述される事を考察した。4コンピュターを使って幾つかの例について、数値計算を実行し幾何学的に興味深い現象を観察した。
箱虫綱の1種ハブクラゲの生活史観察に基づく生態学的研究

2018年度は沖縄本島全域(北部、中部、南部)にて目視およびプランクトンネットを用いて定期的にサンプリングを実施した。その結果、沖縄本島におけるハブクラゲの詳細な季節的消長、出現動態を明らかにすることができた。捕獲したハブクラゲはホルマリン固定して標本とし、過去に集めたものと合わせて形態的観察を行い、成長に伴うハブクラゲの形態的変化(傘のサイズ、傘径、葉状体、触手、感覚器凹、擬縁膜)を記録した。また、ハブクラゲの触手の一部はエタノール保存し、DNA分析に供した。その結果、沖縄産ハブクラゲとフィリピン産Chironexはそれぞれ別種である可能性が高く、フィリピン産Chironexは未記載種である可能性があると考えられた。また、タイ産立方クラゲ類とも比較を行い、タイ初記録種2種Alatina morandiniiとTripedalia binataを新たに報告した。(Toshino et al. in press)。本年度は台風など天候不順のため、採卵に必要なハブクラゲを集めることができなかったが、予備的に集めたポリプを使って飼育実験を行い、ポリプの育成方法をほぼ確立した。来年度は天候の良いときにハブクラゲをまとめて採集し、採卵、ポリプ採取を優先的に行う。また、来年度以降はプラヌラの付着実験、ポリプの定着実験、成熟ポリプの増殖速度、成熟ポリプの変態過程およびクラゲへの変態条件について調べる予定である。2018年度は琉球列島にて非常に多くの台風が接近、通過したため、採卵に必要なハブクラゲを十分数集めることができず、一年目に予定していた飼育実験ができなかった。2019年度はハブクラゲの受精卵を得て飼育実験を実施することを最優先とする。採卵に必要な成熟クラゲは天候が良いときにまとめて採集する。
StageIII大腸癌患者における術後補助化学療法の効果予測因子の抽出

本研究は【検討1:術後補助化学療法の効果予測因子の抽出】および【検討2:validation study】から構成される。【検討1】では、1999年から2005年の間に当科で根治手術を行ったStageIII大腸癌症例のうち、術後補助化学療法を施行した149例と未施行の85例を対象とし、癌幹細胞マーカー発現・EMT関連マーカー発現・腫瘍免疫の状況・病理組織学的悪性度規定因子を切除検体から病理学的に評価、各因子の有無別に抗癌剤の予後改善効果を解析し、それぞれ術後補助化学療法の効果予測因子となりうるか検討する。【検討2】では、2006年から2012年のStageIII大腸癌338例を対象とし、【検討1】で抽出された因子が同様に術後補助化学療法の効果予測因子となるかvalidation studyを行う。昨年度まで、すでに報告した通り順調に研究を進めていたが、本年は大学の規則により研究中止、資金返納となり、研究は実施されていない。【検討2】では、2006年から2010年のStageIII大腸癌250例を対象とし、【検討1】で抽出された因子が同様に術後補助化学療法の効果予測因子となるかvalidation studyを行う。研究開始後1年が経過し、【検討1:術後補助化学療法の効果予測因子の抽出】の対象となるStageIII大腸癌患者の臨床情報の収集、切除検体の薄切、免疫組織化学染色を行い、因子ごとに術後補助化学療法により予後改善が認められるか解析を行った。結果、癌幹細胞マーカーCD133、上皮間葉転換のマーカーであるLaminin-5が術後補助化学療法の効果予測因子となることが明らかとなり、学会発表を行った。今後、【検討2】としてvalidation studyを開始する予定である。研究開始後2年が経過し、【検討1:術後補助化学療法の効果予測因子の抽出】の対象となるStageIII大腸癌患者の臨床情報の収集、切除検体の薄切、免疫組織化学染色を行い、因子ごとに術後補助化学療法により予後改善が認められるか解析を行った。結果、癌幹細胞マーカーCD133、上皮間葉転換のマーカーであるLaminin-5、tumor buddingが術後補助化学療法の効果予測因子となることが明らかとなり、学会発表を行った。とくにbuddingについては国際学会である2015American Society of Colon and Rectal Surgeons(ASCRS)Annual Scientific Meetingにて報告した。また【検討2】としてのvalidation studyも開始、tumor buddingの術後補助化学療法の効果予測因子としての意義が確認でき2016年の消化器外科学会総会での報告を予定する。順調に【検討1】を進めることができ、癌幹細胞マーカーCD133、上皮間葉転換のマーカーであるLaminin-5、tumor buddingが術後補助化学療法の効果予測因子となることが示された。今後、【検討2】のvalidation studyについても検討をすすめる。

順調に【検討1】を進めることができ、癌幹細胞マーカーCD133、上皮間葉転換のマーカーであるLaminin-5が術後補助化学療法の効果予測因子となることが示された。今後、予定通り、【検討2】のvalidation studyを開始することが可能な状況である。【検討2】の対象患者の臨床経過については継続的に情報収集するとともに、【検討1】で抽出された因子について同等の結果が得られるかvalidation studyをすすめる。同等の結果が得られない場合は、使用抗癌剤の相違、近年の高齢患者増加による対象患者背景の相違などが影響している可能性があり、これらを一致させて検討を行う。また、StageIIIa症例とIIIb症例を区別して検討することや、生物学的特徴の異なる右側と左側で区別することで臨床的意義が変化することも考えられる。血行性再発と局所再発についても発生機序が異なり、癌の性格に左右されるところが大きい。これらの背景や再発形式を区別して解析を進めることで、それぞれの予測因子としての重みが変化する可能性が考えられ、詳細に検討する必要がある。近年propensity score matchingによる検討が広く行われている。背景を均一化する際に利用できると考えている。【検討2:validation study】の対象となるStageIII大腸癌患者の抽出、臨床情報の収集、切除検体の薄切、および【検討1】で抽出された因子について免疫組織化学染色を実施、評価を行う。【検討2】の対象患者の臨床経過については継続的に情報収集するとともに、【検討1】で抽出された因子について同等の結果が得られるかvalidation studyを実施する。手持ちの残試薬も使用したため、使用額が低く抑えられている。初年度は手持ちの残試薬も使用したため、使用額が低く抑えられた。今後、抗体およびプレパラートなど消耗品の購入が必要で、また学会発表の機会も増すと予想され、使用額が増加すると考えられる。
カスパーゼ活性阻害によるシェーグレン症候群制御法の開発

カスパーゼ気質蛋白断片が自己免疫疾患の責任抗原となりうる可能性が強く示唆されてきた。研究代表者は難治性自己免疫疾患シェーグレン症候群の疾患モデルNFS/sldミュータントマウス唾液腺から病因と密接に関連する分子量120KDの自己抗原を分離し、得られたN末端20残基のアミノ酸解析により分断化された膜骨格蛋白α-フォドリンであることを明らかにした(SCIENCE 276:604,1997)。この自己抗原は患者血清、及び末梢血単核細胞とも高率に特異的反応性を示し、ヒト患者と共通した原因抗原であることから、疾患特異性の高い治療法の開発が必要とされている。本研究によって、ヒ卜唾液腺上皮細胞株にアポトーシスを誘導すると120KD断片が産生され、カスパーゼに対する特異的阻害剤によってその断片化がブロックされることが確認された。さらに、モデル動物にカスパーゼ活性阻害剤Z-VADを投与することにより著明な病態抑制効果のあることが確認され、プロテアーゼインヒビターによる自己免疫疾患の新たな治療法の開発が期待される。(α-フオドリンはシステインプロテアーゼに属するカスパーゼによってアポトーシスに伴い臓器特異的に分解処理され分子多型をもたらすことが明らかにされている。シェーグレン症候群患者はしばしば慢性関節リウマチ、全身性エリテマトーデスなどの膠原病へ移行することが知られている。従って、本研究結果からアポトーシスの関与する多種類の自己免疫疾患に対する治療法開発への可能性が示唆される。以上の実験的成績から、カスパーゼ基質蛋白の分断化がシェーグレン症候群などある種の自己免疫疾患の病因ないしは促進因子と密接に関連している可能性が明らかとなり、カスパーゼ活性阻害によるシェーグレン症候群免疫制御の実験的治療法が開発された。
船舶観測データを用いた天皇海山列メインギャップを通過する底層流の定量的解明

北太平洋深層を東西の海盆に分ける天皇海山列の中で最大・最深の切れ目であるメインギャップ(39N40N)において、船から吊り下げるADCPや係留流速計を用いて底層流を直接計測した。その結果、メインギャップ北部で弱く、南部で東向き毎秒20cm以上の強い底層流の水平分布がスナップショットで得られた。係留系の時系列データによると北部でも1年平均は東向きであり、底層水はメインギャップ全域で西から東に流れていた。海水特性からするとこの底層水は南大洋由来の下部周極水そのものではなく、北西太平洋海盆で変質した下部周極水の名残がメインギャップを通じて北東太平洋海盆に流出するという新たな深層循環像が得られた。北大西洋北部に端を発して南極海で変質を受けながら世界の海洋に底層水を満たしていく地球規模の深層循環が、北太平洋においては、中央部に南北に連なる天皇海山列のどこをどのぐらいの流量で西から東に抜けるのかを明らかにすることが本研究の最終的な目標である。本研究では一つの有力な候補である最深かつ最大の切れ目(メインギャップ)に焦点を当てて観測研究を行うこととし、27年度は、28年度に実施される白鳳丸研究航海にむけて観測準備を行うとともに既往のデータの解析を行った。データ解析については、気象庁が2012年に観測してホームページで公開している船舶CTD観測データを用いて実施した。およそ50km間隔で得られた海水密度の鉛直分布から流速を力学的に推定した。この地衡流流速はあくまで鉛直方向の流速差しか計算できず、適当な深度における基準流速を仮定しなければ絶対的な流速にならない。水深2000mの流速が0であると仮定して計算するとメインギャップでの5000m深での流速は西向きに毎秒1 cmと得られた。一方、船底に設置された流速計によって測点間の移動中に計測された水深500mの流速を基準流速とすると、同流速は東向きに毎秒2 cmとなる。しかし船底流速計で得られる流速には力学計算に含まれない潮汐などの短周期の変動成分が含まれており、地衡流流速と相なじむものではなく、この結果はあいまいなものである。メインギャップを通過する流量の推定は船舶CTD観測データの解析からは非常に困難であり、流速の直接観測が必須であることがわかった。28年度の観測に向けての準備は順調に進んだ。気象庁や気象研究所、北海道大学水産学部などの協力を得て、より精度の高い係留観測を実施することにした。そのため既存の係留切離装置のオーバーホールを実施し、係留用金具など消耗品を購入した。申請時に予定されていた平成27年度の白鳳丸研究航海が船舶運航上の理由により平成28年度に延期された。さらに、既往データの解析結果から、一回の船舶CTD観測では天皇海山列メインギャップの流速が西向きなのか東向きなのかさえも判定できず、より時間的代表性のある係留観測をしなければ本課題の目標は達せられないことが判明し、28年度の白鳳丸観測航海で係留系を設置することを決めた。これにより、最終年度の29年6月に実施される北海道大学の練習船おしょろ丸での回収によって初めて重要なデータが得られることとなる。北大西洋北部に端を発して南極海で変質を受けながら世界の海洋に深層水を満たしていく地球規模の深層循環が、北太平洋においては、中央部に南北に連なる天皇海山列のどこをどのぐらいの流量で西から東に抜けるのかを明らかにすることが本研究の最終的な目標である。本研究では一つの有力な候補とされる最深・最大の切れ目(メインギャップ)に焦点を当てて観測研究を行うこととし、28年度は6月に実施された白鳳丸航海にて海底直上までの水温・塩分・溶存酸素観測と吊り下げ式音響流速計観測を行った。27年度に行った気象庁観測データの解析において、地衡流流速の結果は基準流速の取り方によって大きく変わるあいまいなものであったが、28年度に実施した吊り下げ式音響流速計による直接流速観測は、絶対流速の水平分布を細かに得られた点で本研究に重要な結果をもたらした。すなわちメインギャップのほぼ南半分では東向流が卓越するのに対して北半分では流速がほとんど無かった。この結果は従来考えられているよりもメインギャップを通過する流量がずっと少ないものである可能性を示唆するもので、28年3月に開催された「海洋混合学」シンポジウム(東京・本郷)にてポスターで発表した。また、白鳳丸による当観測航海では気象庁気象研究所との共同研究としてメインギャップに2系の係留流速計を設置した。これらの係留系は、29年度6月に実施される北海道大学水産学部おしょろ丸航海にて回収する予定である。28年度の航海にて実施された吊り下げ式音響流速計の観測結果はスナップショットではあるが、従来よりも細かな流速の空間分布をもたらした。現在、これらの流速データと同時に得た海水特性のデータについて総合的に検討中である。さらに、係留観測で得られる長期時系列流速データも本課題にとって非常に重要であることがわかってきたので、29年6月に実施される北海道大学の練習船おしょろ丸での回収に向けて準備を進めているところである。