hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
D-アミノ酸テーラーメイド計測プレートの開発

平成19年度に試作したD-アスパラギン酸、D-ロイシン迅速計測プレートについて、平成20年度では再現性、定量性を評価し、分析法としてのバリデートを行った。アミノ酸標準品による検討では、D-アスパラギン酸計測プレートにおける検量線は1mL当たり0.016から16μmolの範囲で良好な相関を示し、ウェル間における相対標準偏差は4.8%、プレート間における相対標準偏差は4.5%であった。ラット血中D-アスパラギン酸定量についてHPLC法との相関を検討した結果、回帰直線の傾きは1.09、Y切片は0.44であり、ほぼY=Xの直線となった。一方、D-ロイシン計測プレートにおける検量線は血清中濃度にして0.1mMから10mMの範囲で良好な定量性が認められた。ウェル間における相対標準偏差は13.2%であった。両プレートとも、L-アミノ酸による定量妨害は殆ど受けない事が示された。これらのELISAプレートを利用し、ラット血中におけるD-アスパラギン酸とD-ロイシンの動態解析を行った。各D-アミノ酸は頚静脈より投与し、経時的に血中濃度推移を検討した。その結果、D-アスパラギン酸、D-ロイシン共に投与後一分で最高濃度となった後経時的に減少し、D-アスパラギン酸では30分、D-ロイシンは60分で約3分の1に減衰した。これらの定量値はHPLC法による定量値と良く一致しており、本研究において開発したD-アミノ酸計測ELISAプレートは、実試料に適用可能な優れた迅速計測法として今後の利用が期待される。新規生理機能分子・疾病マーカー候補としてD-アミノ酸に焦点を当て、研究加速に必須の次世代分析法として迅速に多検体分析が可能な「D-アミノ酸テーラーメイド計測プレート」の開発を試みると共に、D-アミノ酸の機能解析や疾病マーカーの探索を行った。分析対象としては現時点で迅速分析が強く要求されているD-アミノ酸としてD-アスパラギン酸、D-セリン、D-アラニン、D-ロイシン、D-プロリンなどに着目した。それぞれを特異的に認識するモノクローナル抗体を作製するため、各D-アミノ酸は牛血清アルブミンなどのキャリアータンパク質に結合させ、これを抗原としてマウスに投与した。抗体価の上昇が認められたマウスから目的D-アミノ酸に対して特異性の高い抗体を産生する細胞を選抜した結果、D-アスパラギン酸では5種類、D-ロイシンでは6種類の細胞株が得られ、それぞれミエローマ細胞と融合したモノクローナル抗体産生細胞株の樹立に成功した。この細胞を大量培養してモノクローナル抗体を得、タンパク質構成全アミノ酸を対象として交叉性を検討した結果、いずれもD-アスパラギン酸及びD-ロイシンを特異的に認識する事が明らかになった。これらの抗体は遊離型D-アスパラギン酸及びD-ロイシンも良好に認識した。本抗体を選択的分子認識基材とし、ペルオキシダーゼ標識抗マウスIgGヤギ抗体を検出基材として両D-アミノ酸の簡便な競合型ELISA法の開発に成功した。
北極域温暖化解明のためのメタン収支観測とそれに基づく広域的データベースの構築

北極域では温暖化が顕在化しこれが中緯度の気候変化(夏季の記録的高温や冬季の局所的多雪と寒波の停滞)の一因になっている。温暖化が進み湿地ツンドラや永久凍土層が融解するとメタン(CH4)放出が増え,温暖化を加速する。本研究ではAlaska州中央部のクロトウヒ植生を対象にCH4の放出/吸収を観測し,長期にわたる高品質なデータを確保した。観測からクロトウヒ林のCH4吸収が大きいことが分かった。海外の研究者と協力してより広範なデータベース化を行った。データに基づいて炭素収支モデルのパラメータが改良され,広域的なCH4収支を評価できた。これらは気候モデルの予測精度向上に寄与すると期待される。メタンは温室効果への寄与が大きく温暖化研究でその収支把握は重要である。陸域生態系は多様で不均一な上に,生成と酸化消失とが同時に生じることから,メタン生成のプロセスでさえ十分に解明されておらず,観測データの蓄積も不十分である。観測データの不足がモデル構築や温暖化予測の妨げとなっている。本研究ではアラスカのタイガ林を対象としてメタン収支の現地観測とデータの蓄積,それに衛星データを融合した広域化データベースの整備を行い,広域データと地上検証データに基づいたプロセスモデルの精緻化をめざす。2014年度はアラスカ大学構内のクロトウヒ林を拠点(UAF)サイトとして,Alaska大学の海外研究協力者の協力を得て複合的な手法でメタン収支の観測を継続した。植生の生育期(5月から10月)の現地観測には日本から院生などが参加し,関連する以下の植生データや衛星リモートセンシングのための地上検証データを取得した。これら分光放射測定,植生情報(樹高,葉面積指数),凍土融解層深などを解析して,メタン収支モデルのパラメータ設定,検証を進めている。エラー除去などを経た信頼性の高い補完済みUAFサイトのデータセットは,アラスカ大学のサーバーで公開中である(大阪府大ではサーバー更新中のため2015年度に登録予定)。2015年度はこれらのデータセットに他の北極域研究者から提供されるデータと総合的データとして整備するほか,連携研究者に渡して,ツンドラ生態系と放出メカニズムの異なる湖沼などを含めた広域的なメタン収収支の評価を行う予定である。陸域生態系における炭素収支が地球環境変化に及ぼす影響が強い関心を集めている。陸域生態系において,二酸化炭素(CO2)の収支はかなり解明されてきたが,CO2より温室効果の強いメタン(CH4)については,その放出と吸収が生態系内で同時に生じるため観測による把握が困難であり,対象とする生態系自体が不均一で多様性に富むことからから,その動態解明は不十分である。このため,地球温暖化の関連研究分野の中で,全球的なCH4収支の広域的評価とCH4収支にかかわるメカニズムの解明が要請されており,モデル研究の分野からは緊急な対応を迫られている。2015年度はAlaska大学キャンパス内の永久凍土地域を対象に設定されているクロトウヒ植生で,メタンの発生や放出を融雪時の4月下旬から凍土が再凍結する10月下旬まで渦相関法を適用して生態系スケールで観測した。メタンフラックスに加えて,CO2収支,微気象など,広域評価やモデル構築に必要な要素を連続観測した。観測には代表研究者並びに分担研究者が現地滞在したほか,大阪府立大学の大学院生も長期滞在して,測器類の点検と保守を行い,エラーやノイズの少ないデータを可能な限り連続的に確保することに努めた。現地滞在時には,凍土融解層の深さ,LAI,植生高度などの生態情報のグランドツルース計測を随時行った。これまでに蓄積されたデータの品質制御(QC,Quality-Control)を行い,その効率化を図った。さらに,既存データについて水蒸気補正の必要性を明らかにし追加解析を実施すると共に,水蒸気補正に関する内容を学術誌に投稿し論文掲載された。一部の解析結果を分担研究者が研究論文としてとりまとめ国際誌に掲載された。日本国内のみならずアメリカを初めとする海外のモデル研究者からデータ提供の申込があり,QC済みの提供可能なデータについては条件付きで提供し始めている。Alaska大学に常駐するフラックス観測関係の研究者がいなくなったことで,長期連続観測態勢を維持するのに苦労したが,2015年6月の観測におけるトラブルと欠測を極小化できたこと,また,国際北極圏研究センター(IARC)との相互協力体制の元,大阪府立大学の院生が長期滞在して測定機器の保守管理を実施できた事などにより,データを順調に蓄積できた。これまでのデータ蓄積をとりまとめて論文化したが,その過程でデータの品質チェックを一部ルーチン化できたので,データベース構築時のデータの品質制御(Quality-Control)をより効率的に実施できるようになった。さらに,CH4フラックス評価における水蒸気補正の必要性,並びに具体的な補正手法を学術論文として提示できた。海外のモデル研究者たちから寄せられる観測データの提供に条件付きながら応じる体制ができ,一部提供を始めた。陸域生態系における二酸化炭素(CO2)収支はかなり解明されてきたが,より温室効果の強いメタン(CH4)については不十分である。その最大の理由は,同一生態系内で放出と吸収が同時に生じ,吸収は極めて低いレベルであることから,観測が困難であること,対象とする生態系自体が不均一で多様性に富むことからから普遍的な知見の確保が困難である。このため,全球的なCH4収支を広域的に評価するためのメカニズム解明が不可欠で,モデル研究の分野からは緊急なデータ提供を要請されている。

本研究ではAlaska大学キャンパス内の永久凍土上に分布するクロトウヒ植生を対象に,メタンの発生や放出を融雪時の4月下旬から凍土が再凍結する10月下旬まで実施した。渦相関法を適用した生態系スケールの観測のほか,通気開放型と閉鎖循環型のチャンバを用いた局所的なメタンの発生や放出についても観測した。メタンフラックスに加えて,CO2収支,微気象など,広域評価やモデル構築に必要な要素を連続観測した。観測には代表研究者並びに分担研究者が現地滞在したほか,大阪府立大学の大学院生も長期滞在して,測器類の点検と保守を行い,エラーやノイズの少ないデータを可能な限り連続的に確保することに努めた。現地滞在時には,凍土融解層の深さ,LAI,植生高度などの生態情報のグランドツルース計測を随時行った。これまでに蓄積されたデータの品質制御(QC,Quality-Control)の効率化を図り,整備したデータを公開した。さらに,メタン濃度測定における水蒸気補正の必要性を明らかにし,水蒸気補正に関する内容を学術誌に投稿し論文掲載された。一部の解析結果を分担研究者が研究論文としてとりまとめ国際誌に掲載された。日本国内のみならずアメリカを初めとする海外のモデル研究者からデータ提供の申込があり,QC済みの提供可能なデータについては公開している。北極域では温暖化が顕在化しこれが中緯度の気候変化(夏季の記録的高温や冬季の局所的多雪と寒波の停滞)の一因になっている。温暖化が進み湿地ツンドラや永久凍土層が融解するとメタン(CH4)放出が増え,温暖化を加速する。本研究ではAlaska州中央部のクロトウヒ植生を対象にCH4の放出/吸収を観測し,長期にわたる高品質なデータを確保した。観測からクロトウヒ林のCH4吸収が大きいことが分かった。海外の研究者と協力してより広範なデータベース化を行った。データに基づいて炭素収支モデルのパラメータが改良され,広域的なCH4収支を評価できた。これらは気候モデルの予測精度向上に寄与すると期待される。科研費により2014年度内にアラスカ大学現地常駐研究員を確保できたことから,精度の高い観測データを取得できた。特に,メタンフラックスについては,渦相関法と傾度法の2つの手法による連続観測データを取得できた。ノイズ除去などまだ解析途中であるが,測定手法間の相互比較により微弱なメタンフラックスを,これまで以上に高い信頼度で評価でき,前の科研費projectを引き継いでdataの確保が進んでいる。凍土地帯の植生におけるメタン収支と関連性が高い,CO2収支の観測結果の解析とデータベース化が進み,アラスカ大学国際北極圏研究センターに,2013年までのCO2収支と微気象のデータ(品質管理済み)をデータベースとして登録した。衛星リモートセンシングとの連携においては,夏季の集中観測(観測に大阪府大の学生が参加),および現地調査により質の高いグランドツルースデータが確保できた。最終年度であることから,蓄積データの追加などデータベース化をさらに進めるとともに,これまでの知見(補正方法の改善)などを反映させたデータの品質の向上を図る。28年度が最終年度であるため、記入しない。
環境修復・環境生態に関する先導的ゲノム研究

様々な汚染物質も含む各種難分解性化合物分解能を有する土壌環境細菌が本来の土壌生態系で示す生きざまの解明をめざし、全ゲノム配列を解読した細菌において、当該環境での生存に極めて重要な遺伝子と本環境で特異的に発現する多数の遺伝子座を同定した。また、環境修復細菌群と土壌環境との相互作用の解明をめざし、汚染物質添加土壌における菌叢や汚染物質分解酵素遺伝子を含む遺伝子プールの経時的変動様式をメタゲノム的手法も用いて提示した。環境汚染物質も含む多様な化合物分解能や地球規模での炭素・窒素循環に関与する環境細菌で、進化系統関係の低いBurkholderia multivoransとRhodococcus sp.RHA1、ダイズ根粒菌を対象にして、実験室系と生態系でのゲノム情報発現の相違を規定する要因の提示とゲノムと環境の相互作用の提示をめざし、(1)実験室条件でのゲノム情報発現とその制御ネットワークを解明するとともに、(2)生態系でゲノム情報発現を解析する技術を構築し、自然生態系でのゲノム情報発現とその制御ネットワークの解明を実施している。前2菌株ゲノムの全塩基配列決定が本年度に完了し、Rhodococcusではトランスクリプトーム解析用のアレイを作製した。B.multivorans支配の鉄レギュロン統括的転写制御因子の実験室系での解析により、本菌鉄環境伝達系が炭素源、窒素代謝、酸素代謝・酸素分圧という生物に基本的な要因の情報伝達系と密接な相互作用を持つことを示した。また、本菌とRhodococcusでは、PCB分解酵素遺伝子の転写がグルコースでカタボライト抑制されるとともに、後者株の数多くの遺伝子がビフェニル存在下で転写誘導された。一方、ダイズ根粒菌ゲノムには多様な芳香族化合物分解酵素遺伝子が存在し、本菌が幾つかの当該化合物を炭素源にするとともにチオ硫酸を電子供与体とした呼吸を行うことを見出し、環境細菌としての炭素源とエネルギー源の多様性を示した。3菌株の定着・増殖能に優れた土壌を選定後、本土壌接種菌株からRNAを効率的に回収する手法を構築し、アレイ解析に適した品質のRNA回収法を確立しつつある。さらに、土壌で特異的に発現する遺伝子群と土壌での生存に必須な遺伝子群のカタログ化に各々適したIVETとSTMの構築をB.multivoransとダイズ根粒菌で行い、両解析系を用いて、B.multivoransからの目的遺伝子群の網羅的取得を実施している。環境汚染物質も含む多様な化合物分解能や地球規模での炭素・窒素循環に関与する環境細菌で、進化系統関係の低いBurkholderia multivoransとRhodococcus属細菌、ダイズ根粒菌を対象にし、実験室系と生態系でのゲノム情報発現の相違を規定する要因とゲノムと環境の相互作用の提示のために、(1)実験室系でのゲノム情報発現とその制御ネットワークの解明と、(2)自然生態系でのゲノム情報発現解析技術の構築と、本系でのゲノム情報発現とその制御ネットワークの解明を実施している。前2菌株ゲノム全ORFのアノテーションを終え、Rhodococcusでは高い重複度を示す芳香属化合物分解遺伝子の4種レプリコンでの分布、B.multivoransでは対象菌株特異的な計800kb領域での炭素源資化に関わる遺伝子の存在を示した。Rhodococcusでは、グルコース存在下でPCB分解遺伝子群が転写抑制されるカタボライト抑制を証明し、他の多くの分解酵素遺伝子の転写抑制への本抑制系の関与も示した。B.multivoransでは、グルコースによる2つの異なるカタボライト抑制が存在した。ひとつはレスポンスレギュレーターBphQが関わる抑制系で、BphQは様々な糖や有機酸、アミノ酸の分解に必要な制御因子であった。一方、ダイズ根粒菌の多様な芳香族化合物分解研究過程で、本菌がメタノールを炭素源にできることを見出した。土壌に接種した本研究対象株由来の全RNAを高純度で抽出する方法を確立し、定量的RT-PCRと組み合わせることで、土壌での特定遺伝子の発現制御の検討が可能になった。土壌で特異的に発現するB.multivoransの250程の候補遺伝子群には、芳香族化合物分解、ABCトランスポーター、LPS合成などに関わる遺伝子が存在し、これら遺伝子の転写量は接種土壌で増大した。さらに、土壌での生存・増殖に必須な遺伝子に欠損を持つ本菌の120程の候補変異株を取得した。環境汚染物質も含む多様な化合物分解能や地球規模での炭素・窒素循環に関与する環境細菌で、進化系統関係の低いBurkholderia multivoransとRhodococcus jostii、ダイズ根粒菌を対象にし、実験室系と生態系でのゲノム情報発現の相違を規定する要因とゲノムと環境の相互作用の提示のために、実験室系と土壌生態系の双方でのゲノム情報発現とその制御ネットワークの解明に取り組んでいる。自ら開発したソフトウェアを用いて、B.multivoransとその近縁種株のゲノム構造を比較し、本菌ゲノム構造確立に寄与した可動性遺伝因子群と本因子群によるゲノム再編成機構を明らかにした。

R.jostiiでは、グルコース存在下で認められるPCB分解bph構造遺伝子群の転写抑制現象は、本遺伝子群転写に必要な二成分シグナル伝達系をコードする加bphST遺伝子群の転写がグルコース存在下で抑制されることに起因することを示した。ダイズ根粒菌では、バニリン分解過程で生じるホルムアルデヒドは-連の異化的C1代謝酵素群でCO_2まで解毒されるが、本代謝酵素遺伝子群は、メタノールをホルムアルデヒドに酸化する酵素遺伝子とオペロンを形成していた。B.multivoransトランスポゾン挿入突然変異体約7,000株の中から、土壌での生存・増殖に欠損がある変異候補株を40株ほど取得した。この中にはFurや物質取り込み輸送系、ストレス応答の変異株が存在した。土壌に接種した菌株由来の全RNAの抽出を、その精製度が恒常的に高い状態で実施できるようになった。条件の異なる土壌にR.jostiiを接種した後、本菌の回収RNAを用いたトランスクリプトーム解析により、土壌特異的に発現上昇する本菌遺伝子群を約200個に絞り込んだ。地球規模での炭素循環に関与し、環境汚染物質も含む多様な化合物分解能をもつ環境細菌で、進化系統関係の低いBurkholderia multivoransとRhodococcus jostiiを対象にし、実験室系と生態系でのゲノム情報発現の相違を規定する要因とゲノムと環境の相互作用の提示のために、実験室系と土壌生態系の双方でのゲノム情報発現とその制御ネットワークの解明に取り組んでいる。前者菌株の鉄レギュロン統括的発現制御因子Furは、細胞の様々な炭素源利用能、活性酸素や活性窒素への抵抗性の関与すること、両菌株で認められるグルコース存在時のカタボライト調節系には、グルコース代謝産物が抑制基質であること、を示した。前者菌株において、土壌特異的に発現する30程の遺伝子について、異なる溶媒を用いて調製した2種土壌抽出液での発現様式を明らかにするとともに、土壌環境での生存・増殖には、特定芳香族化合物分解遺伝子の機能発現が必要と示唆された。土壌接種R. jostiiから調製したRNAを用いたトランスクリプトーム解析で、本土壌特異的発現上昇遺伝子を165個に絞り込んだ。さらに、土壌成分とゲノム情報発現の関係検討のための人工的模擬土壌を作製し、接種した研究対象2株のRNA回収技術を確立した。また、閉鎖系土壌に環境汚染物質添加という環境要因変動を与えた時の、微生物遺伝子プール変動をメタゲノム解析で解明し、環境修復菌群と土壌環境との相互作用を解明する基盤情報を取得するために、土壌を3-クロロ安息香酸とビフェニル、他2種多環芳香族化合物の4化合物で人工的に同時汚染化し、1週間毎で半年間の、汚染物質残存量測定と、全土壌DNAを用いた菌叢変動と定量PCRでの既知分解酵素遺伝子変動を明らかにした。地球規模での炭素循環に関与し、環境汚染物質も含む多様な化合物分解能をもつ環境細菌で、進化系統関係の低いBurkholderia multivoransとRhodocoecus jostiiを対象にし、実験室系と生態系でのゲノム情報発現の相違を規定する要因とゲノムと環境の相互作用の提示のために、実験室系と土壌生態系の双方でのゲノム情報発現とその制御ネットワークの解明に取り組んだ。
尿中に排泄されるexosomeタンパク質に着目した腎疾患診断法に関する研究

急性腎障害(acute kidney injury : AKI)は早期診断方法が確立されておらず、初期治療が遅れてしまうことが臨床上問題となっている。そのため早期診断法の確立が求められている。申請者はこれまでに腎虚血再灌流傷害(IR傷害)によるAKIラットモデルにおいて尿中exosomeに含まれるaquaporin-1 (AQP1)タンパク質が早期から持続的に減少することを見出し、尿中exosome AQP1がAKI早期診断マーカーとして有用である可能性を示した。今年度は、IR傷害における尿中exosome AQP1タンパク質排泄量減少メカニズムの検討として、尿中exosome AQP1と結合しているタンパク質を免疫沈降法およびプロテオーム解析によって探索した。その結果、signal peptide CUB and EGF-like domain-containing protein 2 (SCUBE2)というタンパク質が尿中exosome AQP1と結合していることを見出した。SCUBE2は膜ミクロドメインに豊富に存在するカベオリンと同じ細胞分画に存在することが報告されているため、AQP1はSCUBE2と相互作用することで膜ミクロドメインに関連した膜輸送機構によってそのexosomeへの排泄が調節されているのかもしれない。また、尿中exosomeに存在するAQP1以外のタンパク質のAKI診断マーカーとしての有用性の検討を行った。腎毒性物質であるシスプラチンを投与したAKIラットモデルにおいて尿中exosome AQP2タンパク質が早期から持続的に減少することを見出した。したがって、尿中exosome AQP2は、シスプラチン性AKIにおいて早期から後期までの持続的な診断に有用なマーカーである可能性が考えられた。今後、これらの知見がAKI診断マーカーの開発に役立つことが期待される。急性腎障害(AKI)および慢性腎臓病は早期診断方法が確立されておらず、早期診断法の確立が求められている。申請者はこれまでに腎虚血再灌流傷害によるAKIラットモデルにおいて尿中exosomeに含まれるアクアポリン1タンパク質(uAQP1)が減少することを見出し、uAQP1がAKI早期診断マーカーとして有用である可能性を見出した。この成果に基づいて、以下の研究を行った。uAQP1の尿中排泄メカニズムを明らかにするために以下の実験を行った。exosomeの排泄には細胞内小胞輸送が関与することが考えられるため、細胞内小胞形成が異常を来たす(異常なLystタンパク質が産生される)遺伝疾患の一つであるチェディアック-東症候群ラットモデルであるベージュラットを用いて実験を行った。ベージュラットのuAQP1排泄量は、遺伝的コントロールラットであるDAラットと比較して差は認められなかった。このことから、Lystタンパク質はAQP1を含むexosomeの排泄には関与していないことが考えられた。uAQP1がAKI早期診断マーカーとしての特異性を調べるために、AKIを引き起こす薬剤であるシスプラチン(Cis)を投与したAKIラットモデルを用いて実験を行った。Cis投与ラットでは投与後3日から腎機能の低下が認められ、uAQP1量は投与後1日から増加した。uAQP1が、腎機能が低下するよりも早期に増加していたことから、CisによるAKIにおいてもuAQP1は早期診断マーカーとして有用である可能性が考えられた。AKI以外の腎疾患におけるuAQP1の診断マーカーとして有用性を検討するために、アルブミン尿を引き起こす薬剤であるピューロマイシン(PAN)を投与したネフローゼ症候群のラットモデルを用いて実験を行った。PAN投与ラットがアルブミン尿を呈した投与6日後におけるuAQP1量において変化は認められなかった。このことからuAQP1はネフローゼ症候群においては診断マーカーとして有用でないことが示唆された。
染色体複製開始制御におけるInitiator Titration Modelの検証

大腸菌ゲノム上には開始タンパク質DnaAを多量に結合する染色体部位(datA)が存在し、この部位は複製開始制御に関与している事をこれまでの研究で明らかにしてきた。本研究ではゲノムDNAへのDnaA結合(Initiator Titration)による複製制御に関して下記の新しい知見を得た。1.datA以外のDnaA結合部位は開始制御に関与しないdatA部位を欠失させることにより複製開始の同調が乱れ、さらに開始頻度が上昇する。このことはdatAがDnaAを結合することにより過剰な複製開始を抑制していることを意味する。datA以外のDnaA結合部位が同様な機能を持つかどうかを検討する目的で、datA以外で強力と考えられている7つのDnaA結合部位をに変異を持つ株を作成し、フローサイトメトリーにより複製開始をモニターした。その結果、7種類の変異株すべてにおいて複製開始は正常に起きており、さらにそれら7つの部位の変異を同時に持たせた7重変異株においても正常な複製開始をすることが判明した。従ってDnaAを結合することにより過剰な複製開始を抑制するという機能はdatAに固有と思われる。約1kbからなるdatA領域内には5個のDnaA boxが存在する。本研究ではゲノム上のdatAのそれぞれのDnaA boxに変異を導入した大腸菌株を作成し、それぞれのboxが複製開始の制御にどのような役割を果たすのかを調べた。その結果、2番目と3番目のDnaA boxがdatAの機能に必須であり、これら2つのDnaA boxに結合したDnaAが核となってdatA領域全体に多量のDnaA分子が結合する事が示唆された。1.datA以外のdat領域の開始制御への関与DnaA結合部位を欠失させることにより複製開始の同調が乱れ、開始頻度が上昇する例はdatA以外については報告されていない。そこで本研究では大腸菌染色体上のaldA,trkG,uvrB,yddJK,mutHおよびappYの6つの領域に存在するDnaA結合部位に変異を持つ株を作成し、フローサイトメトリーにより複製開始をモニターした。その結果、6種類の破壊株すべてにおいて複製開始は正常に起きていることが判明した。さらに、datAと並んで強力なDnaA結合部位であることが知られているmutHとappy領域のDnaA boxを同時に破壊させた株においても開始反応の異常は見いだせなかった。従ってDnaAを結合することにより過剰な複製開始を抑制するという機能はdatAに固有であるという可能性が示唆される。2.datA内の個々のDnaA boxの役割約1kbからなるdatA領域内には5個のDnaA boxが存在する。本研究では染色体上のそれぞれのDnaA boxに変異を導入した大腸菌株を作成し、それぞれのboxが複製開始の制御にどのような役割を果たすのかを調べた。その結果1,4,5番目のDnaA boxの破壊株では野生株と同様のフローサイトメトリーのパターンを生じたが、2番目あるいは3番目のDnaA boxの破壊株ではdatA欠失株と同じパターンを生じた。この結果は、datAによるDnaA titration作用には、datA内の2番目と3番目のDnaA boxが必須であるという事を意味している。またdatA領域欠失株と2番目もしくは3番目のDnaA boxの破壊株とで、複製開始頻度の上昇と同調の乱れが同程度であることから、datA内の2番目および3番目のDnaA boxはそれぞれ独立してDnaAを結合するのではなく、両領域に結合したDnaAが協同的に、一種の核として機能することによって、datA領域全体へのDnaAの結合を促しているという可能性が示唆される。

本研究ではゲノムDNAへのDnaA結合(Initiator Titration)による複製制御に関して下記の新しい知見を得た。1.datA以外のDnaA結合部位は開始制御に関与しないdatA部位を欠失させることにより複製開始の同調が乱れ、さらに開始頻度が上昇する。このことはdatAがDnaAを結合することにより過剰な複製開始を抑制していることを意味する。datA以外のDnaA結合部位が同様な機能を持つかどうかを検討する目的で、datA以外で強力と考えられている7つのDnaA結合部位をに変異を持つ株を作成し、フローサイトメトリーにより複製開始をモニターした。その結果、7種類の変異株すべてにおいて複製開始は正常に起きており、さらにそれら7つの部位の変異を同時に持たせた7重変異株においても正常な複製開始をすることが判明した。従ってDnaAを結合することにより過剰な複製開始を抑制するという機能はdatAに固有と思われる。約1kbからなるdatA領域内には5個のDnaA boxが存在する。本研究ではゲノム上のdatAのそれぞれのDnaA boxに変異を導入した大腸菌株を作成し、それぞれのboxが複製開始の制御にどのような役割を果たすのかを調べた。その結果、2番目と3番目のDnaA boxがdatAの機能に必須であり、これら2つのDnaA boxに結合したDnaAが核となってdatA領域全体に多量のDnaA分子が結合する事が示唆された。
高温水中過酸化水素のステンレス鋼酸化皮膜の動的挙動と応力腐食割れへの影響の定量化

1)H_2O_2濃度制御技術の高度化オートクレープとH_2O_2注入およびサンプリング管内を四フッ化エチレンでライニングした既開発の高温高圧H_2O_2水ループの高流速化、内容積の縮小、最適化により、試験部で常に90%以上のH_2O_2が残存することを確認し、O_2の共存を最小にしたH_2O_2雰囲気で長時間安定に材料腐食挙動の測定を可能とする実験手法を確立した。ルミノール化学発光分光法に基づくフローセル型の高感度かつ簡便なH_2O_2濃度測定法を開発し、サブppbのH_2O_2濃度を、迅速に測定可能な技術を確立した。2)材料腐食挙動のin-situ計測ECPのほか、複素インピーダンス(FDCI)、接触抵抗の測定により、ステンレス鋼の腐食で形成される酸化皮膜の性状と酸化反応を、高温水中でin-situ測定できる技術を確立した。また、FDCIとECPの計測を組合せたオンラインH_2O_2濃度モニタを開発した。3)多元表面分析による酸化皮膜性状解析SEM、STEM-EDX、LRSなどを組み合わせた多元表面分析技術を駆使し、酸化皮膜は、内外二層で構成され、H_2O_2雰囲気では、H_2O_2の分解で生ずるOHラジカルの影響で、電気抵抗の高い緻密な内層が形成され、ECPは高いが、逆に腐食は抑制されることを示した。4)H_2O_2の腐食挙動への影響H_2O_2の酸化によるアノード電流と還元によるカソード電流が相殺し、広いH_2O_2濃度域で一定のECPを示すが、腐食電流は濃度と共に低下し、き裂進展速度も低下する。実験室と実機BWR環境での腐食挙動の差異の要因がH_2O_2の存在と酸化皮膜性状によることを明らかにし、高経年化プラント対応の材料研究のためには、H_2O_2雰囲気でのデータ蓄積が必須であることを示した。なお、本研究成果に、先の2件の科研費研究(課題番号13480140、課題番号16360467、いずれも2001.4-2004.3)を加えた成果で、2006年度日本原子力学会賞技術賞を受賞した。p/1)H_2O_2濃度制御技術の高度化オートクレープとH_2O_2注入およびサンプリング管内を四フッ化エチレンでライニングした既開発の高温高圧H_2O_2水ループの高流速化、内容積の縮小、最適化により、試験部で常に90%以上のH_2O_2が残存することを確認し、O_2の共存を最小にしたH_2O_2雰囲気で長時間安定に材料腐食挙動の測定を可能とする実験手法を確立した。p/1高温高圧過酸化水素水ループの改良[1]試料ホルダーを改良し、応力環境追従型交流インピーダンス測定を可能化。2過酸化水素濃度測定装置の高度化[3],[4]濃度変化に対応し、メモリ効果を排した極低濃度(>0.3ppb)自動測定装置として完成。3交流インピーダンス測定装置の最適化[3]ポテンシュスタットを接地フリー化し、1対お試験片の一方を基準電極に対して腐食電位に固定し、対極との間に10mVの交流を印加。交流インピーダンスの周波数応答を解析。4過酸化水素濃度トランジェント時の交流インピーダンス解析[5]外乱付与条件下での交流インピーダンスを測定し、測定結果を等価回路解析。酸化皮膜の電気抵抗のみではく、酸素イオン輸送抵抗、レドックス抵抗、酸化物の溶解抵抗などの時間変化を弁別、定量。5上記条件で浸漬した試験片の表面分析[6]

SIMS、XPS、RBSを組み合わせた、多元表面分析を実施。6水化学環境トランジェントのSCCに及ぼす影響評価表面分析[6]皮膜成長速度、破壊サイクルを定量化して、皮膜挙動とき裂進展速度の相関を把握。7上記皮膜挙動とき裂進展速度の相関の既存データとの相関把握[投稿中]破壊試験と異なるアプローチの妥当性を明確化。表面分析*[公開あるいは公開予定論文に対応]1)H_2O_2濃度トランジェント時の交流インピーダンス解析水化学環境および応力環境を計画的に変更して、外乱を与え、各条件での交流インピーダンス測定を行った。測定結果について、等価回路を設定して、その解析結果に基づき、酸化皮膜の電気抵抗のみでなく、酸素イオン輸送抵抗、レドックス抵抗(H_2O_2の表面での還元反応)、酸化物の溶解抵抗などの時間変化を弁別、定量し、酸素と過酸化水素での酸化皮膜の電気抵抗のみでなく、酸素イオン輸送抵抗および酸化物の溶解抵抗の差異を定量した。2)試験片の表面分析2次イオン質量分析(SIMS)、光電子分光分析(XPS)、走査型電子顕微鏡(SEM-EDX)およびレーザラマン分光分析を組み合わせた、多元表面分析により、酸化皮膜物性およびその環境トランジェント効果を明らかにした。3)き裂進展速度測定き裂進展速度をポテンシャルドロップ法により測定し、酸素と過酸化水素の腐食電位およびき裂進展速度に与える影響の差異を定量した。4)応力環境トランジェントのSCCに及ぼす影響評価皮膜成長速度、破壊サイクルを定量化して、き裂進展速度データと照合して、皮膜動的挙動データに基づき、皮膜挙動とき裂進展速度の相関を把握した。5)上記皮膜挙動とき裂進展速度の相関の把握き裂進展速度測定、in-situ皮膜挙動解析および多元表面分析の結果を総合的に評価し、従来の腐食電位に代わる新しい補正腐食電位によりき裂進展速度を一元的に評価できることを示した。1)き裂進展速度測定裂進展速度をポテンシャルドロップ法により測定し、環境トランジェントとき裂進展速度の相関を把握した。特に、腐食電位から腐食電流を求め、腐食電流を用いた新しい腐食環境指標を導出し、本指標とき裂進展速度の相関を提示した。[1]2)応力および環境トランジェントのSCCき裂進展速度に及ぼす影響評価皮膜成長速度データに基づき、単なる活性溶解に基づくき裂進展速度式限界を明らかにして、応力トランジェントの影響を加味したき裂進展速度式を導出。環境トランジェントの影響は小さいことを確認。[1]-[3]3)上記皮膜挙動とき裂進展速度の相関の把握従来の腐食電位に変わる新しい環境指標を提示し、本指標によるき裂進展速度式を提案。[1]4)SCC抑制法の提案上記(1)-(3)の成果に基づき、高温高圧水中での腐食環境の直接測定とSCCき裂進展抑制法をまとめ、特許として出願した。[1]-[4][特許1]5)研究の集大成3年間に渡る本研究の成果を統合し、高温水中の過酸化水素の濃度制御、腐食環境および腐食挙動のin-situ測定、および過酸化水素の腐食への影響を専門誌および専門国際会議で発表。[1]-[6]過去3年間の発表論文は合計19件。2007年にあと5件を予定。なお、本研究成果により、第39回(平成18年度)日本原子力学会賞技術賞「高温高圧過酸化水素水ループに関する実験技術の確立-高温水中での過酸化水素濃度制御とその濃度および材料腐食挙動への影響のin-situ計測」(受賞番号3907号)を受賞した。(平成19年3月27日)
教師の指導と生徒の学習促進のためのコンピュータ利用に関する研究

本研究は、学校におけるコンピュータの導入・利用状況、特にコンピュータの利用が教師の指導および児童生徒の学習の中にどう位置付けられているかを見てみると同時に、教授学習過程の中でのコンピュータの使われ方を事例研究的に調査し、教師の指導と児童生徒の学習を促進するためのコンピュータ利用を明かにしようとする研究であった。平成4年度には、第1次調査として学校長、教師、児童・生徒を対象とした質問紙調査および中学生・高校生を対象としてコンピュータの知識テストを実施し、さらに第2次調査では、コンピュータの保有台数、利用教科・科目数、利用の頻度等の多いあるいは高い学校を抽出し、事例研究調査を実施した。本年度は、収集データの分析・整理および補足情報の収集を行ない、報告書としてとりまとめた。現在までのところ、従来までの指導要領との関係もあり、学校におけるコンピュータ利用はまだ限られている。教授学習過程におけるコンピュータ利用の鍵を握る要因としては、教師のコンピュータに対する態度とコンピュータに関する研修経験、学校長等のリーダーシップや学校内の利用促進体制、ソフトウエアの利用可能性などが大きく作用していることが明らかとなった。なお、生徒のコンピュータに関する知識テストの結果では、男子の方が女子よりも成績がよく、高校生では指導要領との関係もあり職業科の生徒の方が普通科の生徒よりも成績が良かった。学校におけるコンピュータの利用が教師の指導および児童生徒の学習の中にどう位置付けられているかを見るとともに、教授学習過程の中でのコンピュータの使われ方と学校,教師,児童生徒の諸要因との関係を調べるために次に挙げる2種の調査を実施した。第1次調査として,全国の小学校,中学校,高等学校からそれぞれ200校を抽出し,学校長,教師,児童生徒を対象として,以下の項目等について質問紙を用いて調査した。1学校のコンピュータ利用の方針2教師,児童生徒によるコンピュータ利用状況およびコンピュータ利用に対する教師の態度・意見3コンピュータに関する児童生徒の知識・態度およびコンピュータ・リテラシー・テスト(中・高のみ)引き続き,第1次調査の結果をもとに,第2次調査としてコンビュータの保有台数,利用教科・科目数,利用の頻度・程度,利用者数等の大きい学校を小・中・高等学校からそれぞれ3校ずつ抽出し,授業観察を含む事例研究を実施した。学校におけるコンピュータの利用に当っては,さまざまな障害や制約が認められるが,同じような条件下においても利用の程度・頻度の大きい学校では教師をはじめ,関係者が工夫しながら効果的な利用を図っていることが明らかとなってきた。平成4年度には、第1次調査として学校長、教師、児童・生徒を対象とした質問紙調査および中学生・高校生を対象としてコンピュータの知識テストを実施し、さらに第2次調査では、コンピュータの保育台数、利用教科・科目数、利用の頻度等の多いあるいは高い学校を抽出を抽出し、事例研究調査を実施した。教授学習過程におけるコンピュータ利用の鍵を握る要因としては、教師のコンピュータに対する態度とコンピュータに関する研究経験、学校長等のリーダーシップや学校内の利用促進体制、ソフトウエアの利用可能性などが大きく作用していることが明かとなった。
接触分離過程における表面間電位差変化の直接測定

プラスチックフィルムと金属板を接触させ,これを分離・再接近させる際の,表面間電位差変化を直接計測する手法を開発した。接触時に発生する静電気(電荷)により,分離時には表面間電位差は増加するが,ある点で急峻な電位減少が発生することを実証した。即ちこれは,接触帯電量が,電荷移動メカニズムではなく,分離時に発生する放電に伴う電荷緩和メカニズムによって,その残留電荷として決定することを実証したものである。本研究は,超高入力インピーダンス接触型電位計を用いて新奇な計測システムを開発し,絶縁性フィルムと金属板の接触-分離時の表面間電位差を,表面間距離の関数として直接測定する方法を確立しようとするものである。これにより,いわゆる摩擦・接触帯電時の帯電量決定プロセスが,接触による電荷発生プロセスなのか,あるいは接触面分離時に生じる放電による電荷緩和プロセスなのかと言う,これまで続いて来た学説論争に終止符を打つ,「学説選択実験」を実現することを目標としている。本研究初年度である平成22年度には,提案する新奇装置の詳細設計と実製作を行った。1.高分子フィルムと金属平板の接触・分離系の確立:接触ギャップを1μm以下の精度で制御・計測しつつ,0数十μmの範囲で変化させることができ,更に,粗動条件では10μm程度の制度で1000μm程度までギャップを変化させられるような,高分子フィルム-金属平板の接触・分離機構を開発した。粗動・微動ピエゾステージによるハイブリッド-軸駆動ステージを設計・製作した。2.表面間電位差変化の,02kV程度のレンジでの計測の実現:超高入力インピーダンス接触型電位系のプローブを改造して,高分子フィルムの裏側から固定し,この測定ヘッドを上記ギャップ駆動系と接触させるようにした。以上の内容で,装置設計と製作を行った。装置製作に伴って予備的に行った実験では,まだ,はっきりとした結論を含意するような測定値は得られていない。個々の部品は完成したが,肝心の接触部分について,チューニングが必要な段階である。また,データのスキャン速度依存性など,想定外の特性が出ていて,測定器感度・ドリフト等について注意深い検討が必要であることが解った。次年度は,これらの点を解決・装置チューニングを行って,本格的なデータ取得を可能にすることを作業目標とする。本研究第二年度である平成23年度には,初年度平成22年度に設計・作製した装置の運転を行いつつ,同装置のチューニング及び,いくつかの改良を行った。1.高分子フィルムと金属平板の接触・分離系の確立:接触ギャップを1μm以下の精度で制御・計測しつつ,0数十μmの範囲で変化させることができ,更に,粗動条件では10μm程度の制度で1000μm程度までギャップを変化させられるような,高分子フィルム-金属平板の接触・分離機構を,粗動・微動ピエゾステージによるハイブリッド-軸駆動ステージによって実現した。変位計測系について,初年度に導入した比較的ダイナミックレンジの大きい計測系から,高精度・小ダイナミックレンジのものに変更。併せて,これまで手動動作であった粗動・微動動作系にシーケンシャル制御可能な動作コントローラを追加し,現在,自動計測可能なように装置全体を改良中である。これにより,センサドリフト時間に対して十分短時間での計測を可能にする。いくつかの試験的計測の結果,プローブ先端と対向接触金属板の,初期の接触の確立に問題があることが解っており,この点についての検討・改良を試みた。特に,高分子フィルムをヘッドに固定する方法が単純には実現不能であることを明らかとし,現在,金属製プローブヘッドに高分子材料をコーティングした特注品を作製して,これを用いた接触系の確立に取り組んでいる段階である。本研究では,超高入力インピーダンス接触型電位計(Trek Model 820)を用いて,絶縁性フィルムと金属板の間の,接触ー分離時の表面間電位差を,表面間距離の関数として直接測定する新奇な計測システムを開発した。具体的には以下の機能要素を確立した。(1)接触ギャップを1 μm以下の精度で制御・計測しつつ,0数十μmの範囲で変化させることができ,更に,粗動条件では10μm程度の制度で1000μm程度までギャップを変化させられるような,高分子フィルムー金属平板の接触・分離機構を,粗動・微動ピエゾステージによるハイブリッド一軸駆動ステージによって実現した。

(2)超高入力インピーダンス接触型電位系のプローブを改造し,金属製プローブヘッドに高分子材料をコーティングした測定ヘッド作成し,上記ギャップ駆動系と接触させるようにした。これにより,表面間電位差変化の,02 kV程度のレンジでの計測を実現した。以上により,高分子薄膜と金属板の接触状態からスタートして,接触面の分離・再接近過程での電位差変化を実現した。電荷固定条件下での電位曲線は,分離・再接近時の電位曲線が完全に一致し電位差計測系の健全性を確認した。一方,分離時の電位立ち上がりの途中で,急峻な電位減少を認めるデータも取得できた。これは,放電緩和に依って電荷が部分的に緩和したことを直接的に示している。また,この緩和は全電荷が失われる完全緩和ではなく,一定量の電荷が緩和していること示された。加えて,残留電荷に依る電位変化は,電荷減少分に依る絶対値の変化はあるが,残留電荷量に対応して,接触ギャップ変化に伴う静電容量変化による電位変化が健全に計測されていることを示した。これらにより,接触面分離時に面間放電に依る部分的な電荷緩和が生じることが示され,接触帯電量決定メカニズムとしての,電荷緩和モデルを実証することができた。研究計画全体では,提案の新規計測装置の完成とこれを用いたデータ取得を通じた,同測定法の「確立」が本研究の目標である。現在,研究計画段階で構想した装置は完成したので,達成度は50%と評価できる。一方,実際に装置を作成してみると,構想段階では解らなかった問題点があって,この解決に試行錯誤的に取り組んでいる段階であって,「完成」までにはいま少しの努力が必要であると考えられる。3年間の研究計画で2年間が経過して現在,調整の最終段階にあるとはいえ,当初構想装置が完全には動作していないことから,自己点検区分は「やや遅れている」と評価せざるを得ない。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度までの研究の遂行によって,前項にも記した通り,研究計画段階で構想した装置は「ほぼ」完成している。目標とする計測の実現にはやや手間取ってはいるが,本研究最終年度にあたって,特段の「研究計画の変更」の必要性があるとは考えておらず,これまでに作製して来た新規測定系のチューニングを進めて,計画(構想)に沿う形での信頼性のあるデータ取得を実現するのが,本年度の研究推進の方針と目標である。
アレルギー性呼吸器疾患発症における自然免疫関連分子(MBL)の関与に関する研究

1012歳の小学生539人を対象にしたATS-DLDアンケート調査のうち、呼吸機能検査・呼気NO・血液検査を施行した483人に対して以下の項目を検討した.1.血清の測定得られた血清(483検体)でMBL濃度・非特異的IgE・特異的IgE(ダニ、スギ、ネコ、カビ)・血中サイトカイン(IL5・TARC・Eotaxin)の測定を行った.なお、血中サイトカインに関しては235検体に対して行った.2.データ解析結果(1)MBL濃度とアレルギー性呼吸器疾患との関連についての解析測定したMBL値とアレルギー性呼吸器疾患と関連ある検査項目の呼吸機能(努力性肺活量・一秒量の%予測値)呼気NO・非特異的IgE・特異的IgE・血中サイトカインの間の関係を検討した.結果は、MBL値とこれらパラメーターとの間に有意な相関は認められなかった.(2)MBLの抗原感作に与える影響についての解析非特異的IgE≧250IU/mlまたは特異的IgE(ダニ・ネコ・スギ・カビ)≧0.69UA/mlを陽性(感作あり)として、MBLがIgE感作に及ぼす影響について解析したところ、MBLが高いとカビIgEに感作されやすいことがわかった(t=3.94, p<0.001).(3)MBL値と既往疾患(肺炎・気管支炎・蓄膿症・中耳炎)・易感染性・自覚症状(咳・痰・喘鳴・呼吸困難感)・環境要因(母乳栄養・受動喫煙・絨毯の有無・室内換気の有無・ペット飼育)の間の関係についての解析MBLと既往疾患・自覚症状・環境要因の内の母乳栄養・受動喫煙・絨毯・室内換気・ペット飼育の有無の間に関連はなかった。但し、易感染性児童のみ(風邪を引きやすい児童)、MBLは有意に低値を示した(t=2.10, p=0.04).3.結論MBLはカビの感作と関連があり、アレルギー疾患発症に対して自然免疫が関与している可能性が示唆された.1.アンケート調査10歳12歳の小学生539人に対してATS (American Thoracic Society)のアンケート調査表(ATS-DLD)をもとに、一部改変したものを用いたアンケート調査を行った.記入に際しては保護者が行った.2.呼吸機能・呼気中NOの測定アンケート調査を施行した対象のうち、同意の得られた538人について施行した.呼吸機能検査:努力性肺活量・一秒量の測定を行った.測定は2回行い、最良値を測定値とした.測定に際してはすべての対象が容易に行うことができた.3.対象者血清採取アンケート調査を施行した対象のうち、同意の得られた483人について施行した.得られた検体は直ちに血清分離し、0.5mlずつ分注し、-20°Cにて凍結保存した.保存した検体は、平成16年度に一括して、血清MBL濃度、非特異的IgE、特異的IgE(ダニ、スギ、ネコ、カビ)、血中サイトカイン濃度等を測定する予定である.4.データなお、調査は、提供者やその血縁者の人権および利益の保護を尊重する内容の承諾書に同意した対象にのみ行った.1012歳の小学生539人を対象にしたATS-DLDアンケート調査のうち、呼吸機能検査・呼気NO・血液検査を施行した483人に対して以下の項目を検討した.1.血清の測定得られた血清(483検体)でMBL濃度・非特異的IgE・特異的IgE(ダニ、スギ、ネコ、カビ)・血中サイトカイン(IL5・TARC・Eotaxin)の測定を行った.なお、血中サイトカインに関しては235検体に対して行った.2.データ解析結果(1)MBL濃度とアレルギー性呼吸器疾患との関連についての解析測定したMBL値とアレルギー性呼吸器疾患と関連ある検査項目の呼吸機能(努力性肺活量・一秒量の%予測値)呼気NO・非特異的IgE・特異的IgE・血中サイトカインの間の関係を検討した.結果は、MBL値とこれらパラメーターとの間に有意な相関は認められなかった.(2)MBLの抗原感作に与える影響についての解析非特異的IgE≧250IU/mlまたは特異的IgE(ダニ・ネコ・スギ・カビ)≧0.69UA/mlを陽性(感作あり)として、MBLがIgE感作に及ぼす影響について解析したところ、MBLが高いとカビIgEに感作されやすいことがわかった(t=3.94, p<0.001).(3)MBL値と既往疾患(肺炎・気管支炎・蓄膿症・中耳炎)・易感染性・自覚症状(咳・痰・喘鳴・呼吸困難感)・環境要因(母乳栄養・受動喫煙・絨毯の有無・室内換気の有無・ペット飼育)の間の関係についての解析MBLと既往疾患・自覚症状・環境要因の内の母乳栄養・受動喫煙・絨毯・室内換気・ペット飼育の有無の間に関連はなかった。但し、易感染性児童のみ(風邪を引きやすい児童)、MBLは有意に低値を示した(t=2.10, p=0.04).3.結論MBLはカビの感作と関連があり、アレルギー疾患発症に対して自然免疫が関与している可能性が示唆された.
IL-12による好酸球性副鼻腔炎の病態制御機構の解明

好酸球性副鼻腔炎を典型例とする鼻茸を伴う副鼻腔炎(CRSwNP)では、その病態に自然リンパ球2型(ILC2)や2型ヘルパーT細胞(Th2)が関与していることが判明している。インターロイキン12(IL-12)は、ILCやThをそれぞれILC1やTh1に誘導することで、Type1優位の免疫応答を誘導することがわかっているが、副鼻腔炎では発現が低下している事がわかっている。副鼻腔炎の病態におけるIL-12の関与を明らかにし、IL-12を標的とした新規治療法の開発を目指す。
3次元グラフィックスを用いた、並列計算機システムの協調動作視覚化ツールの開発

本研究の目的は,並列計算機システムの複雑な協調動作を視覚的に表し,並列アルゴリズムの分析やパフォーマンス改善を行うための視覚化ツールの開発であった.研究は以下の手順で行った.(1)対象言語としては並列プログラミング言語Lindaを用いた.Lindaはサーバ・クライアントモデルに基づく並列プログラミング言語で、各クライアントはサーバを通じて他のクライアントと通信を行い,並列に動作する.我々は,Lindaサーバを改造し視覚化を行うための手続きを付加した.つまり,クライアントからの通信要求が到着すると,サーバはその通信種別,通信内容,到着時間を視覚化モジュールに渡す.(2)視覚化モジュールはSiliconGraphics社製3次元グラフィックスワークステーションIRIS Indigo-上に実現された.視覚化に3次元空間を利用することで,クライアント間関係(つまりどのプロセッサ内でどのプロセスが走っているか)をxy平面に記述しつつ,z軸を時間軸にとることで,プロセスの時間関係を同時に把握することができた.視覚化モジュールはLindaサーバから情報を受け取ると直ちに描画を行う.クライアント間の通信は線として表現される.我々は本システムを用いて幾つかの並列プログラムの視覚化を行った結果,以下のようなことが明らかとなった.(1)複雑な並列システムの協調動作が図として表現されるため並列プログラムに対する理解が深まる.(2)各クライアント間の関係が容易に把握できると同時に,それらの時間変化をも理解できる.(3)処理のボトルネックとなるプロセスの発見が容易(4)プログラム変更後に再び視覚化を行い,前回の図と比較することでパフォーマンスの評価が可能本研究の目的は,並列計算機システムの複雑な協調動作を視覚的に表し,並列アルゴリズムの分析やパフォーマンス改善を行うための視覚化ツールの開発であった.研究は以下の手順で行った.(1)対象言語としては並列プログラミング言語Lindaを用いた.Lindaはサーバ・クライアントモデルに基づく並列プログラミング言語で、各クライアントはサーバを通じて他のクライアントと通信を行い,並列に動作する.我々は,Lindaサーバを改造し視覚化を行うための手続きを付加した.つまり,クライアントからの通信要求が到着すると,サーバはその通信種別,通信内容,到着時間を視覚化モジュールに渡す.(2)視覚化モジュールはSiliconGraphics社製3次元グラフィックスワークステーションIRIS Indigo-上に実現された.視覚化に3次元空間を利用することで,クライアント間関係(つまりどのプロセッサ内でどのプロセスが走っているか)をxy平面に記述しつつ,z軸を時間軸にとることで,プロセスの時間関係を同時に把握することができた.視覚化モジュールはLindaサーバから情報を受け取ると直ちに描画を行う.クライアント間の通信は線として表現される.我々は本システムを用いて幾つかの並列プログラムの視覚化を行った結果,以下のようなことが明らかとなった.(1)複雑な並列システムの協調動作が図として表現されるため並列プログラムに対する理解が深まる.(2)各クライアント間の関係が容易に把握できると同時に,それらの時間変化をも理解できる.(3)処理のボトルネックとなるプロセスの発見が容易(4)プログラム変更後に再び視覚化を行い,前回の図と比較することでパフォーマンスの評価が可能