hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Java組み込み機器ネットワークへのモバイルエージェントの導入と評価

携帯電話や情報家電機器などに使用されている組み込み機器に対して分散オブジェクト技術が適用され始め,ネットワーク化が進んでいる.本研究では,ネットワーク管理やサービス提供を自律分散的に行えるモバイルエージェント技術を組み込み機器ネットワークへ導入することを目的としている.現在,組み込み機器はメモリ所容量,性能などが限られており,モバイルエージェントの導入には新しい技術が必要である.本研究では,組み込み機器にモバイルエージェントを導入するため,モバイルエージェントシステムの設計,実装を行った.組み込み機器のモデルとしてJavaVM内臓の組み込み系SIMMサイズコンピュータであるTINI(DALLAS/MAXIM社)を用いた.また,PC上で導入されているモバイルエージェントシステムにおいて,エージェント数を無計画に増加させ,逆にエージェント自体がネットワークトラフィック増大の原因となってしまう例が多い.組み込み機器では,その数が膨大となるため,さらなるトラフィックの効率化が望まれる.既に,モバイルエージェントの個数を情報検索効率のパラメータとして考え,モバイルエージェントの"生存時間"とサーバ上の"ターゲット存在確率"の2つのパラメータがモバイルエージェントを導入する適切な状況を判断する主な要因となることを計算機シミュレーションにより示した.今後は,実際に組み込み機器ネットワークにおいて,この2つのパラメータを導入し,効率化の実験および評価を行う.情報検索や情報管理の効率化の方法として,モバイルエージェント技術を利用した様々なシステムが提案され研究されてきた.これまでにPC上で導入されているモバイルエージェントシステムにおいて,エージェント数を無計画に増加させ,逆にエージェント自体がネットワークトラフィック増大の原因となってしまう例が多い.今後,モバイルエージェント導入の急激な増加予想がされている携帯電話や情報家電などに使用されている組み込み機器ネットワークに対しても同様な問題が生じる可能性が高く,最適なモバイルエージェント数を決定する必要がある.そのために,本研究では,まず,モバイルエージェントの"生存時間"とサーバ上の"ターゲット存在確率"をモバイルエージェントのパフォーマンスに影響を与えるパラメータとして考え,これらの振舞いを実際にインターネット上で確かめる事前実験を行った.次に,事前実験で決定したパラメータを用いて,目標とするデータ(ターゲット)を取得する際のモバイルエージェント数とそれに要する通信とデータ処理の時間コストの変化を計算機シミュレーションにより調べた.そして,これら2つのパラメータが,モバイルエージェントを導入する適切な状況を判断する主な要因となることも示した.一方,これまでの研究で,モバイルエージェント数に着目した効率化の理論的研究として,情報検索において必要数以上のモバイルエージェントは無駄になることを確認している.本研究では,最適なモバイルエージェント数を決定する問題をグラフ理論ベースに「モバイルエージェントグループ化問題」として定式化を行った.そして,この問題のNP完全性の証明を行い,この問題の本質的難しさを明らかにした.携帯電話や情報家電機器などに使用されている組み込み機器に対して分散オブジェクト技術が適用され始め,ネットワーク化が進んでいる.本研究では,ネットワーク管理やサービス提供を自律分散的に行えるモバイルエージェント技術を組み込み機器ネットワークへ導入することを目的としている.現在,組み込み機器はメモリ所容量,性能などが限られており,モバイルエージェントの導入には新しい技術が必要である.本研究では,組み込み機器にモバイルエージェントを導入するため,モバイルエージェントシステムの設計,実装を行った.組み込み機器のモデルとしてJavaVM内臓の組み込み系SIMMサイズコンピュータであるTINI(DALLAS/MAXIM社)を用いた.また,PC上で導入されているモバイルエージェントシステムにおいて,エージェント数を無計画に増加させ,逆にエージェント自体がネットワークトラフィック増大の原因となってしまう例が多い.組み込み機器では,その数が膨大となるため,さらなるトラフィックの効率化が望まれる.既に,モバイルエージェントの個数を情報検索効率のパラメータとして考え,モバイルエージェントの"生存時間"とサーバ上の"ターゲット存在確率"の2つのパラメータがモバイルエージェントを導入する適切な状況を判断する主な要因となることを計算機シミュレーションにより示した.今後は,実際に組み込み機器ネットワークにおいて,この2つのパラメータを導入し,効率化の実験および評価を行う.
津波電磁場に関する観測的研究

報告者は、2014年6月から、NASA Goddard Space Flight Centerの客員研究者として、アメリカで研究を開始した。前年度までに開発した二次元時間領域の津波電磁場シミュレーションコードを三次元に拡張し、平成26年度内に津波誘導磁場の鉛直成分の計算に成功した。今回開発した三次元シミュレーションでは、非構造四面体メッシュを採用した。非構造四面体メッシュは、メッシュ生成アルゴリズムが煩雑になるものの、格子状の数値メッシュに比べて海底地形を高い精度で表現することが可能となる。報告者は、フリーソフトのGmsh (http://geuz.org/gmsh/)を採用し、大気、海水、海底下の四面体メッシュの作成に成功した。報告者は、2014年8月にドイツ・ワイマールで開催されたElectro-Magnetic Induction Workshopに参加し、2011年東北地方太平洋沖地震津波によって誘導された磁場鉛直成分の計算結果を報告した。報告者の発表は、多くの聴衆の関心を集め、津波電磁場現象の津波早期予測への応用について活発な議論が行われた。現在の三次元津波電磁場シミュレーションコードでは、計算コストの問題から、津波の伝搬領域が500km×500km程度の領域に制限される。今後は、津波電磁場の広域計算を目指し、並列計算手法等を導入した計算コストの削減にとり組む予定である。軽量化されたシミュレーションコードを用いれば、今後、従来の津波波源インバージョンに津波電磁場データを組み合わせ、波高と電磁場データの両方を用いた、ジョイント波源インバージョンが可能となる。本研究では、津波の早期予測、及び、津波現象の解析への応用を目指し、引き続き三次元津波電磁場シミュレーションコードを改良していく。26年度が最終年度であるため、記入しない。報告者は、平成25年度に津波ダイナモ効果の二次元時間領域数値シミュレーションコードを開発し、2011年東北地方太平洋沖地震津波の引き起こした磁場変動の再現に成功した。また、この内容を論文としてまとめ、査読付き国際誌Geophysical Research Letterに投稿し、2013年8月に採択、9月に出版された。この論文には、津波電磁場を世界で初めて時間領域で再現した点、及び、津波電磁場の二次元特性を明らかにした点に大きなインパクトがあった。京都大学と海洋研究開発機構を含む報告者の研究グループでは、2011年東北地方太平洋沖地震の際、北西太平洋の海底において、津波の伝搬が誘導したと思われる振幅約3nTの鉛直、及び、水平磁場成分の変動データを取得した。観測された津波起源の磁場変動を再現するため、報告者は2011年東北地方太平洋沖地震の震央と北西太平洋における観測点間の海底地形を三角形要素によって表現し、初期海面地形を与えて、津波速度場及び津波電磁場のシミュレーションを実行した。三角形要素は、複雑な海底起伏の表現が可能であるが、メッシュの作成が煩雑化するため、地球電磁気分野においては敬遠される傾向にある。本研究による数値計算は、数少ない三角形要素採用の実践例として大きな意義がある。また、本研究ではMaeda et al. (2011)の断層モデルを参考に初期海面起伏を計算し、二次元シミュレーションを実行した。報告者の津波電磁場シミュレーションは、北西太平洋の海底で3.11津波が伝搬した際の磁場変動を非常によく再現し、観測された振幅約3nTの磁場変動が津波由来であることが明らかとなった。このシミュレーション結果は、同時に、津波第一波が到来する約5分前に観測された約1nTの磁場水平成分の変動が、津波由来であることを明らかにした。報告者は、この水平磁場変動を、"initial rise"と名付け、追加の有限要素法計算によりその性質を調べた。津波到来に先んじて起こる海底水平磁場の変動(initial rise)は、海底下の電気伝導度が大きくなるに従ってその振幅が減少し、発生しない場合もあることが明らかとなった。このlnitial riseは、それが有意な振幅を持つ場合には,津波早期警戒への応用可能性があり、今後さらに詳細に研究する必要がある。報告者は、併せて、津波電磁場現象の水深に基づいた分類を行い、津波電磁場現象の理解を容易に行うことに成功した。

今後は、津波電磁場の広域計算を目指し、並列計算手法等を導入した計算コストの削減にとり組む予定である。軽量化されたシミュレーションコードを用いれば、今後、従来の津波波源インバージョンに津波電磁場データを組み合わせ、波高と電磁場データの両方を用いた、ジョイント波源インバージョンが可能となる。本研究では、津波の早期予測、及び、津波現象の解析への応用を目指し、引き続き三次元津波電磁場シミュレーションコードを改良していく。26年度が最終年度であるため、記入しない。一年目の重大な研究目的であった「二次元コードを用いて津波と電磁場の関係をまとめて論文化する」に関しては成功し、3.11津波による磁場データの再現結果とともに論文として出版した。しかし、「過去の大きな津波地震による電磁場変動を始めとする津波データをリス化し整理する」については、未だ手持ちのデータしか精査できていない状況にあり、今後可能性のある磁場データの所有者に打診する等して、データの収集を行う必要がある。主た、三次元コードの開発に関しては、三次元数値計算メッシュの作成が難しく、やや遅れている状態にある。二次元コードが完成し、二次元津波電磁場シミュレーションによって3.11津波の誘導した電磁場の二次元的な性質については、議論が概ね終了している。今後は、精力的に三次元コードの作成に取り組み、三次元シミュレーションを用いての磁場データの再現、及び、今後巨大津波が想定される地域において誘導される磁場現象の予測が急務である。津波電磁場現象には、津波の早期警戒への応用可能性がある。二年目は、この可能性に対し三次元シミュレーションを用いた検証が必要である。複雑な海底地形、及び、地下電気伝導度構造の三次元性を数値計算の中で考慮するには、三次元シミュレーションの使用が不可欠であり、特に、海水中に誘導された電流がいかなる経路で閉じるかは、海底地形の三次元的形状に大きく影響することが予想される。本研究では、フリーソフトであるGmshを用いて任意の四面体によって海底地形表現を行い、3次元シミュレーションを実現する予定である。
次世代型波浪予報モデルの開発研究

本研究の主要な成果は以下のように大別できる。(A)波浪予報技術の開発1.本研究で開発しているRIAM模型とWAM模型やそのほか模型との比較2.有限水深における非線形エネルギー伝達関数の計算法の開発3.スペクトル平衡方程式における放射項の数値処理手順の開発と試験(B)波浪予報に関連する波浪現象の研究1.津屋崎沖と日本海の波浪データに関する統計2.砕波、とくにそのエネルギー再分配機能に関する実験的研究3.非線形分散関係と平衡領域波浪スペクトル特筆すべき結果を選べば以下の三つになる。1)有限水深における非線形伝達関数を計算する方法を開発した。この方法はMasuda(1980)やKomatsu and Masuda(1996)の手法を基本的に踏襲している。新しく開発した方法は粗い分解能で滑らかな計算結果を得ることができ、数ある有限水深域計算法の中で、最も信頼性が高く汎用性に富む手法の一つである。(2)従来、砕波はエネルギーを散逸させると考えられていた。しかし、本研究で行った水槽実験によれば、際波はエネルギーを散逸させるだけでなく成分波間にエネルギーを再配分する役割を有することが分かった。しかもその再配分の様子は非線形伝達によるエネルギー配分の様子とよく似ている。これは今後の波浪予報に組み込む必要がある重要な現象である。(3)日本海における波長期波浪データを解析したところ、有義波高に上限値が存在すること、その上限は一定波形勾配という意味を持つことが分かった。また、数日から数時間の周期帯で有義波高と有義周期のいずれも-5/3乗型スペクトル形を有することが分かった。この二つの発見は、有義波の変動に不思議な深い法則とWAM法性があることを強く示唆する。次世代型モデルの開発は、構成要素自身の開発とシステムの開発、運用・応用に分けられる。今年度の開発研究では構成要素の性能を上げることに目標があった。1.浅海域における非線形エネルギー伝達関数計算手法の開発次世代型波浪予報の要とされる非線形エネルギー伝達関数を計算するアルゴリズムを、深小波についてほぼ確立した。増田の厳密計算法と小松・増田のRIAM法、現業に適用できるSRIAM法がそれである。RIAM法を有限水深域に拡張したHashimoto et al.のアルゴリズムも発表されている。但し、水深に比べ特性波長が同程度かやや大きい場合、不安定が起こりやすいと報告されている。この原因を考察し計算手法を改良したところ、概ね安定な結果を得ることができた。但し、まだ改良過程にあり、細かい修正が必要である。1.波浪エネルギー放射項の新しい計算手法の開発波浪予報の基となるエネルギー平衡式で最も曖昧さの無いのはエネルギー放射項であり、通常の移流項と同様である。この項による数値計算を行う手法をいくつか開発した。RIAM-I法、RIAM-II法、修正FFT法がそれである。予備的な段階なので、一次元放射アルゴリズムで数値拡散の大きさ・伝播の異方性・精度・正値性を吟味した。その結果、少なくとも一次元の場合については、従来の方法と比べて概ね高い性能を有することが分かった。簡便な手法については、実用化も容易で精度を上げるのに貢献すると期待される。1.観測ステーションで取得したデータに基づく津屋崎沖の風と波浪の解析津屋崎沖海洋観測ステーションで取得した8年間の風向・風速・有義波高・有義周期データを基に、季節変動と短周期変動を解析した。

その結果、アジア大陸東縁で日本海に面するという津屋崎の地理を反映した気象海象変動特性を磁認することができた。秋から春先にかけて強い北風が吹くが夏の風は弱い。風の変動に対応して、波高・周期も冬に大きく夏に小さい。数日より短かい周期では、風乱流慣性領域に対応する-5/3乗スペクトル形が見られた。有義波高・周期も同じ周波数域で同じスペクトル形に従うことが分かった。但し、風と波高・周期の間にそれほど強い直接的相関があるわけではない。これらの解析結果は、波浪予報と対比すべき現場観測データとして活用される予定である。1.浅海域における非線形エネルギー伝達関数計算手法の開発次世代型波浪予報では、非線形エネルギー伝達関数を計算するアルゴリズムが鍵となると考えられている。私達が開発してきた深水波用のRIAM法を有限水深波に拡張すると、水深に比べ特性波長が同程度かやや大きい場合に不安定が起こりやすいことがいくつかの研究で報告されていた。本年度は、計算手法を改良し安定で高精度のアルゴリズムを開発するのに成功した。本方式は世界最先端のものの一つと考えられるが、他の方式と性能を比較するとともに、現業で使える水準に高速化するという課題が残っている。1.非線形伝達による波浪スペクトルの自己安定化作用に関する数値実験及び理論種々のスペクトル形から出発し、風の作用を受けず非線形伝達のみで発展する場合、ある普遍的スペクトル形に漸近していくことを本研究で開発している波浪予報モデルを用いた一連の数値実験で確認することができた。また、その普遍スペクトル形は、風の作用を受けている場合に漸近する平衡スペクトルと極めて良く似ている。この結果に基づき-4乗スペクトルが現れる可能性を理論的に導いた。手法は異なるもののZakharovらの結論と同様である。この理論的に導かれるスペクトルを自然に再現することは、本波浪予報モデルの優れた点であり大きな成果である。1.慣性小領域における風と有義波高・有義周期の-5/3乗スペクトルの普遍性に関する解析と実験昨年のデータ解析により有義波高・有義周期が、慣性小領域で風と同じ-5/3乗スペクトル形に従うことが分かった。今年は、本波浪予報モデルを津屋崎沖データに適用したところ、推算した有義波高と有義周期が観測と同様の-5/3乗スペクトル形を有することが分かった。これは波浪特性に関する法則性の発見と言えよう。1.RIAM法により弱い乱流の平衡領域スペクトル形が実現されるという理論非線形伝達には平衡領域におけるスペクトル形を制御する働きがあることが従来から指摘されていた。とくに等方的な場合,「弱い乱流」において周波数の-11/3乗または-4乗に比例するスペクトルが可能なことがZakharov等によって指摘されていた。本研究で開発してきた非線形伝達計算のためのRIAM法は,分解能を上げると-3/11乗ならびに-4乗型の平衡スペクトルを実際に可能にする計算法であることを示すことができた。1.意義波高の変動特性について日本海中央の外洋データの解析日本海中央の外洋域において気象庁ブイで取得した海上風と波浪のデータを解析して次の結果を得た。
低温液化ガス運搬用船舶の安全性に関する研究

本研究では低温液化ガス運搬用船舶の安全性に関する研究として、タンク内の液体運(スロッシング)と衝撃荷重の研究、タンクからの液体貨物流出による海洋環境への影響を含めたリスク評価法の研究を実施した。スロッシングと船体の連成運動計算法、液体流出事故の環境影響評価法、浮体構造の設計法、移送用パイプの自励振動計算法等に関し有益な研究成果があがったため、国内外の学会で研究報告を行った。世界的なエネルギー需要の拡大、原油価格の高騰および自由化の進展、京都議定書への対応など、エネルギー資源を取り巻く環境が大きく変化しているなか、産地が世界中に広く分布し、利用技術の向上が著しい天然ガスは、近年その需要が増大している。LNGの輸送効率を改善するため新たに開発中のLNG船は従来の一般的なLNG船の輸送能力13万15万立方メートルから一気に25万立方メートルまでタンク容量を増大するという極端な大型化が急速に進行している。このような急激な大型化によって、船体構造上の問題、特にタンク内液体運動(スロッシング)により発生する衝撃荷重と構造系の応答の問題、タンク内液体と船体運動の連成の問題、損傷時にタンクから流出するLNGの問題等重要な研究課題が表面化してきた。本研究においては、これまでに研究代表者らが開発したスロッシングの数値計算法をさらに発展させ、タンク構造系の応答解析、タンク構造が損傷した場合のリスク評価等も含めた総合的な安全性評価法を研究する。構造解析に必要なタンク内での衝撃流体荷重の分布および時間変化を精度良く推定可能な3次元スロッシング数値計算法を整備した。タンク内液体貨物のスロッシングにおいては自由表面が大きく変形する液体の運動が発生するが、出会い波浪との位相関係により、スロッシングは船体運動を増大する方向にも減少する方向にも作用する可能性がある。本年度は波浪中浮体の運動計算法を研究し、各種の浮体の波浪中応答を調べた。また、船体運動との連成計算アルゴリズムに関する文献調査を行った。3次元スロッシング数値計算法との結合は次年度に実施する。LNG流出時のリスク検討法について文献調査を行った。タンク内液体と船体運動の連成問題研究タンク内液体貨物のスロッシングにおいては自由表面が大きく変形する液体の運動が発生するが、出会い波浪との位相関係により、スロッシングは船体運動を増大する方向にも減少する方向にも作用する可能性がある。本研究では、波浪中浮体の運動計算法とスロッシング数値計算法を用いてタンク内液体運動との連成を考慮した船体運動計算法を開発した。開発した計算法の有効性を調べるため、アンチローリングタンクの連成応答計算を行い、公表されている実験結果との比較等を実施した。構造・流体連成計算のパイロットプログラムを作成した。LNG船損傷時のシナリオ作りを行った。船舶からのバラスト排水による環境破壊を防止する方法を考案し、数値シミュレーションと模型実験により性能を調べた。本研究では低温液化ガス運搬用船舶の安全性に関する研究として、タンク内の液体運動(スロッシング)と衝撃荷重の研究、タンクからの液体貨物流出シミュレーション法の研究、海洋環境への影響を含めたリスク評価法の研究を実施している。本年度の研究では、スロッシングと船体の連成運動計算法が完成したため、研究成果を学会報告した。なお、現在までに低温液化ガス運搬船の大規模損傷事故は知られていないため、本研究で開発している各種シミュレーション法、評価法の検証が困難である。そこで、事故例が多数報告されデータが揃っている原油タンカーの損傷事故の油流出シミュレーション解析を行い、開発したシミュレーション法の有用性を調べた。また、海洋環境への影響、人命損傷等のリスク、運航による経済的メリット等を包括的に評価する方法の研究も行ったが、これもデータの多い原油タンカーの評価問題を例として検討し、本研究の評価方法の有用性を調べた。さらに、生物多様性保存の観点から船舶のバラスト水問題が重要視されるようになって来たが、低温液化ガス運搬用船舶を含む種々の船舶に適用できるバラスト水を不要とする船舶のコンセプトを考案した。これらの研究成果は学会論文としてとりまとめた。本研究では低温液化ガス運搬用船舶の安全性に関する研究として、タンク内の液体運動(スロッシング)と衝撃荷重の研究、タンクからの液体貨物流出シミュレーション法の研究、海洋環境への影響を含めたリスク評価法の研究を実施した。本年度は研究の最終年度として、スロッシングと船体の連成運動計算法、液体流出事故の環境影響評価法、浮体構造の設計法、移送用パイプ等の自励振動計算法に関する研究成果をとりまとめ、国内外の学会で報告した。連成運動計算法に関する研究成果としては、自由液面をもつタンクを搭載した船舶では船体運動の減衰効果があること、また公表されている実験結果と比較することにより開発した計算法で精度良く減衰効果を評価できることを示した。液体貨物流出事故の環境影響評価法に関する研究成果としては、開発した方法を原油タンカーの損傷事故における油流出シミュレーション解析に適用し、国際海事機関で実施している同種の計算法に良く対応する結果を得た。本研究の方法は国際海事機関の方法よりも考慮している環境影響要素が多いため、適用範囲がより広いと考えられる。

移送用パイプ等の自励振動の研究では、複雑な数値計算を必要としない独自の計算法を提案しており、実用的な設計ツールと考えられる。研究は本年度で終了するが、学会報告等の活動は引き続き次年度も行う。
術後合併症に対する糖鎖薬剤の効果に関する研究 : (白血球と内皮細胞の接着を阻害する糖鎖薬剤の効果について)

外科疾患においてエンドトキシン血症は重篤な病態を惹起するが、その重要な初期変化のひとつはエンドトキシンによって活性化された血管内皮細胞に白血球が接着することである。白血球の血管内皮接着の第一歩は血流中の白血球が血管内皮細胞と緩やかに接着するローリングであり、白血球、内皮細胞上のセレクチン及びそのリガンドである膜蛋白上の糖鎖が関与している。われわれは白血球のローリングに重要なセレクチンのリガンドとなりうる糖鎖物質を用いてエンドトキシン(LPS)によって活性化されたヒト血管内皮細胞への白血球接着に対する効果について検討した。ヒト血管内皮細胞は臍帯静脈よりコラゲナーゼを使って取り出し、ゼラチンをコートした培養器に10%血清入りDMEMにヘパリンと内皮細胞増殖因子を添加し培養した。実験には第1-5継代のconfluent cultureを用いた。白血球は健常人の末梢血をクエン酸ナトリウム採血し、Ficoll-Hypaqueでリンパ球、単球を取り除き、残った赤血球を溶血させて得た好中球を調整し用いた。24穴プレートに調整した内皮細胞をLPS(1μg/ml)で4時間刺激し、糖鎖薬剤あるいはE-セレクチン、L-セレクチンの抗体を加えて好中球の接着を静止下または非静止下(62rpm,rotation)で観察した。また、可溶性のE-セレクチンを96穴のimmuno-plateにコートし、好中球のE-セレクチンに対する抗体、糖鎖薬剤の作用を観察した。接着した好中球はNP-40を用いて膜溶解後、H202存在下にo-phenylenediamineにて発色させ、好中球内に含まれるミエロパーオキシダーゼ活性を測定することによって細胞数を算定した。好中球のローリングを模した非静止下でのLPS刺激血管内皮細胞との接着は抗E-セレクチン抗体で完全に阻害される実験系であり、用いた糖鎖薬剤の中で高分子のdextran sulfateはこの接着反応を有意に阻害した。このことから高分子のdextran sulfateはE-セレクチンを介する好中球接着を阻害し、抗炎症作用をもつことが示唆された。内皮細胞と好中球のローリング現象を模倣した非静止下の接着実験系で接着阻害をおこす糖鎖薬剤を同定し、それを用いてエンドトキシン血症による肺組織への好中球浸潤に対する効果を検討した。具体的には、ヒト臍帯静脈内皮細胞をエンドトキシンで刺激し、糖鎖薬剤を投与し、好中球を加えて、37°C、20分、80rpmの非静止下接着の条件で接着した好中球数をミエロパーオキシダーゼ活性で評価した。その結果、ヘパリン、デキストラン硫酸が好中球の接着を有意に抑制し、セレクチンの抗体を用いた検討でこの接着にはE-セレクチン、L-セレクチンが関与していることを明らかにし、ヘパリンはL-セレクチンが関与する接着を阻害し、デキストラン硫酸はE-セレクチンが関与する接着を阻害することを明らかにした。

そして敗血症やエンドトキシン血症などでは内皮細胞上にE-セレクチンが誘導されることから、ラットを用いてデキストラン硫酸を前投与してエンドトキシンを投与し、エンドトキシン血症による肺組織への好中球浸潤に対する効果を検討したが、明確な抑制効果は確認できなかった。次年度は低分子ヘパリン、アンチトロンビンIIIなどの接着抑制効果を検討し、vivoでの抗炎症効果を検討する。外科疾患においてエンドトキシン血症は重篤な病態を惹起するが、その重要な初期変化のひとつはエンドトキシンによって活性化された血管内皮細胞に白血球が接着することである。白血球の血管内皮接着の第一歩は血流中の白血球が血管内皮細胞と緩やかに接着するローリングであり、白血球、内皮細胞上のセレクチン及びそのリガンドである膜蛋白上の糖鎖が関与している。われわれは白血球のローリングに重要なセレクチンのリガンドとなりうる糖鎖物質を用いてエンドトキシン(LPS)によって活性化されたヒト血管内皮細胞への白血球接着に対する効果について検討した。ヒト血管内皮細胞は臍帯静脈よりコラゲナーゼを使って取り出し、ゼラチンをコートした培養器に10%血清入りDMEMにヘパリンと内皮細胞増殖因子を添加し培養した。実験には第1-5継代のconfluent cultureを用いた。白血球は健常人の末梢血をクエン酸ナトリウム採血し、Ficoll-Hypaqueでリンパ球、単球を取り除き、残った赤血球を溶血させて得た好中球を調整し用いた。24穴プレートに調整した内皮細胞をLPS(1μg/ml)で4時間刺激し、糖鎖薬剤あるいはE-セレクチン、L-セレクチンの抗体を加えて好中球の接着を静止下または非静止下(62rpm,rotation)で観察した。また、可溶性のE-セレクチンを96穴のimmuno-plateにコートし、好中球のE-セレクチンに対する抗体、糖鎖薬剤の作用を観察した。接着した好中球はNP-40を用いて膜溶解後、H202存在下にo-phenylenediamineにて発色させ、好中球内に含まれるミエロパーオキシダーゼ活性を測定することによって細胞数を算定した。好中球のローリングを模した非静止下でのLPS刺激血管内皮細胞との接着は抗E-セレクチン抗体で完全に阻害される実験系であり、用いた糖鎖薬剤の中で高分子のdextran sulfateはこの接着反応を有意に阻害した。このことから高分子のdextran sulfateはE-セレクチンを介する好中球接着を阻害し、抗炎症作用をもつことが示唆された。
身体ジェスチャとマルチタッチを活用する3次元プログラミングシステム

情報教育のプログラミング学習のために、3次元仮想空間を活用するオブジェクト指向3次元プログラミング開発環境を設計することを目標に研究を進めた。この目標を達成するために、ユーザインタフェースに着目し、身体ジェスチャとタブレット型コンピュータ上での複数の指によるタッチを活用する新しいユーザインタフェースを検討・開発・評価した。3次元プログラミング環境の実現のために重要な身体ジェスチャ、タッチインタフェース、協調プログラミングについての課題に取り組み、新しい知見を得ると共に今後取り組むべき課題を明らかにした。情報教育のプログラミング学習に、3次元仮想空間を活用し、デザインパターンなどの抽象度の高い要素を活用できるオブジェクト指向3次元プログラミング言語を設計、実装し、その言語を用いた効率的なプログラミングのための身体ジェスチャと複数の指によるタッチを活用した新しいユーザインタフェースを考案・開発することを目標に研究を進めた。平成25度は、3次元プログラミング向きのユーザインタフェースの設計・評価を中心に研究を行った。プログラム要素検索・提示・選択のためのジェスチャ認識に関して、身体の向きに依存せず、高精度での認識を行う方法について動的時間伸縮法を用いた方法を評価した。1台の深度センサーの利用による限界が明らかになったため、複数台の深度センサーを利用し、それらの情報を統合することによって頑健なジェスチャ認識を行う方法を評価することが今後の課題である。また、マルチタッチを活用したインタフェースとして、腕時計型デバイスを用いるインタフェースを提案し、プロトタイプシステムを実装し、予備的な評価を行った。プログラミングの際に必要となるテキスト入力方法についての評価を行った。従来の手法と比較して必ずしも十分な優位性が得られなかったが、改善方法に関する示唆が得られた。実験結果の考察に基づいて、今後改善を行う予定である。さらに、タブレットにおいて多数の候補からの選択を高速化するために、多段予測と候補の決定経路の指定による一括選択方式を提案し、プロトタイプシステムを作成し、基礎的な評価を行った。オブジェクト指向3次元プログラミング言語に関しては、理解しやすく、操作が容易になることを念頭に置いて設計を進めた。情報教育のプログラミング学習に3次元仮想空間を活用する3次元プログラミングのための効率的なユーザインタフェースの研究を行った。平成25年度の成果に基づいて、身体ジェスチャと指によるタッチを活用した新しく効率的な操作方法を考案・評価することを目標に研究を進めた。プログラム要素検索・提示・選択のための手の動作やジェスチャの認識を、複数台の深度センサーを用いて身体の向きに依存せず、高精度で行う方法を検討し、実験的に評価した。複数台の深度センサーからの情報の統合方法として信頼度とk近傍法を用いる方法を評価し、新たな知見を得た。また、オクルージョンによって検出できない身体の部位の推定を行うために、手指の筋骨格モデルを用いた姿勢推定手法についての検討を行い、課題を明らかにした。さらに、プログラム要素などの仮想物体の操作に両手を用いる方法の評価結果をまとめ、論文誌に採録された。タッチを活用したインタフェースとしては、平成25年度に引き続き腕時計型デバイスを用いるインタフェースの検討を進めた。ディスプレイ上の仮想的なボタンの大きさと位置がポインティングにかかる時間と精度にどのような影響を与えるかを被験者実験によって評価した。実験によって、ユーザのポインティング操作に存在する偏りを利用した効率化の検討が今後必要であることを明らかにした。研究成果を、国際会議において発表予定である。また、タブレットを用いたインタフェースに関しては、パーツを組み合わせてプログラミングを行うタイルプログラミングの効率的な環境の設計のための検討を行った。画面サイズに制限がある場合に、その上に表示されるパーツの大きさとプログラム作成にかかる操作時間、エラー率の関係をモデル化し、モデルの有効性を実験的に評価した。ヒューマンコンピュータインタラクション交付申請書に記載の計画におおむね従って平成25年度は研究を進めた。これまでの計画に従い、研究を進めていく予定である。また、研究の成果発表をより積極的に行っていく予定である。ユーザインタフェースに関しては平成25年度の成果に基づき研究を進める。ジェスチャ認識に関しては、複数台の深度センサーを用いて身体の向きに依存しない、高精度の認識を行う方法を評価する予定である。また、腕時計型デバイスおよびタブレットを用いるインタフェースは改善を行い、その効果を評価する予定である。オブジェクト指向プログラミング言語の設計を進め、デザインパターンなどを含むプログラム要素およびスタックフレームなどの実行状態の表現を開発する。比較のために2次元表現から開発を行い、3次元表現を開発する予定である。設計が進んだことによって、システムおよび教材の開発に当初の予定よりも多くの労力と時間が必要であることが見込まれる状況である。言語の設計およびユーザインタフェースの開発を優先させ、より重要な点の評価結果を早期に得るように進める予定である。
滑膜組織の培養による人工腱鞘の開発と生体への再移植に関する実験的研究

平成9年度に行った実験として、まずepitenonやparatenonを含む腱周囲の膜様組織を腱周囲組織と定義し、実験動物において損傷腱修復モデルを作製して、腱周囲組織を切除した群と修復した群とを比較した。切除群では腱周囲から腱内部にわたって高度の線維組織の増生を認めたが、修復群では増生は軽度であった。したがって腱周囲組織は、周囲からの瘢痕組織の侵入を阻止する障壁としての機能を有すると考えられた。平成10年度は、瘢痕組織形成の機序について、免疫組織学的評価を加えるとともに、腱周囲組織の培養を行っている。免疫組織学的検討では、瘢痕組織内においてTGFβ-1は術後1週で高い染色性を示す細胞が観察されたが、術後2週以降はその数は著しく減少した。FGFは術後1週で高い染色性を示し、その後も継続して観察された。現在はcollagenやPDGFなどの免疫組織学的染色を継続して行っている。また、腱周囲組織の瘢痕組織抑制における有用性が確認できたため、腱周囲組織の細胞培養を行っている。実験動物の腱周囲組織を採取し、collagenase処理を行った後、初代細胞培養した。培養開始後3週で細胞の集簇が認められ、4週で十分な量に達したため、trypsin処理を行い継代した。現在は培養細胞を継代中である。細胞培養に成功すれば、人工腱鞘を作製し、これを実験動物に再移植する。培養細胞をコラーゲン膜上に播種し、これを修復腱を被覆するように縫着して、瘢痕組織形成の抑制効果を観察する予定である。この方法が確立されれば、瘢痕組織形成の抑制が可能となる。また、腱周囲組織を培養によって得るため、採取部位の犠牲は非常に少なく、かつ欠損部位が多数でもすべてが再建できる。すなわち、多くの臨床応用が予想され、治療上の必要性も非常に強いと考えている。人工腱鞘の生体への再移植を行う場合、癒着モデルを作成する必要がある。今回われわれが用いようと計画しているのは、ウサギのアキレス腱の外側線維束を切断し、腱周囲膜(腱鞘)と縫合して腱組織との癒着を生じさせるモデルである。われわれは、このモデルにおいて術後短期間で腱組織周囲に癒着が生じることを確認した。今後は癒着の発生過程について、組織学的に検討を加え、可能であればgrading systemを考察したい。また癒着の発生機序を解明すべく免疫学的手法を用いて検討を加えていく予定である。また、腱鞘由来の滑膜細胞を担体とともに移植すべく、滑膜細胞を培養している。しかし、線維芽細胞のcontaminationが高頻度で生じることと、培養滑膜細胞の成長が緩徐であることが充分な培養滑膜細胞を得ることの障害となっており、培地の種類の選定や血清濃度の選択など培養条件を見直す必要があると考えられる。さらに、癒着を防止する目的で培養滑膜細胞の担体として様々なものを考えているが、臨床応用が可能なものとしてはコラーゲンを基質とした担体が有用と考えられ、コラーゲン基質上での滑膜細胞の培養を計画している。しかし、充分な細胞数の滑膜細胞を得ることが必要不可欠であり、滑膜細胞の培養方法の確立が重要であると考えられる。今後は癒着発生の機序を考慮し、その過程で出現するchemical factorなどを滑膜細胞の培養に用いたり、癒着を防止する目的でchemical factorに対する抗体を用いることを考慮している。

手指の切断腱修復、腱移行あるいは腱移植の手術を行なうとき、瘢痕組織形成による腱とそれを取り巻く組織との癒着が防止できれば、その術後成績は著しく向上する。そこで瘢痕組織形成を抑制するために、まず癒着発生の機序を検討した上で、培養技術を応用して瘢痕組織形成を防止することを目的とした研究の成果を報告する。まず、epitenonやparatenonを含む腱周囲の膜様組織を腱周囲組織と定義した。実験動物において損傷腱修復モデルを作製し、健周囲組織を切除した群と修復した群とを比較した。切除群、修復群とも、術後1週から2週で炎症細胞浸潤が認められ、術後3週から4週にかけで線維組織が増生して瘢痕組織が形成された。しかし両者を比較すると、切除群では腱周囲から腱内部にわたって高度の線維組織の増生を認めたが、修復群では増生は軽度であった。したがって腱周囲組織は、周囲からの瘢痕組織の侵入を阻止する障壁としての機能を有すると考えられた。腱周囲組織の瘢痕組織抑制における有用性が確認できたため、次に腱周囲組織の細胞培養を行った。実験動物の腱周囲組織を採取し、collagenase処理を行った後、初代細胞培養した。培養開始後3週で細胞の集族が認められ、4週で十分な量に達したため、trypsin処理を行い継代した。現在は培養細胞を継代中である。細胞培養に成功すれば、人工腱鞘を作製し、これを実験動物に再移植する。培養細胞をコラーゲン膜上に播種し、これを修復腱を被覆するように縫着して、瘢痕組織形成の抑制効果を観察する予定である。この方法が確立されれば、瘢痕組織形成の抑制が可能となる。また、腱周囲組織を培養によって得るため、採取部位の犠牲は非常に少なく、かつ欠損部位が多数でもすべてが再建できる。すなわち、多くの臨床応用が予想され、治療上の必要性も非常に強いと考えている。
精子幹細胞の異種間移植法とｉｎ　ｖｉｔｒｏ培養による精子形成への分化誘導法の確立

免疫不全マウスへの異種生殖細胞移植の研究が世界的に盛んに行われているが、免疫正常マウスにおける異種生殖細胞の免疫学的拒絶を詳細に調べた研究はない。本研究は免疫正常マウスに異種精原細胞を移植し、生殖細胞の生着および拒絶のメカニズムを解明した。移植する際精巣内微小環境での免疫寛容と精子形成の機構について解析し、ブスルファン前処置したマウスの精細管内TNF-aの増加と精巣間質にマクロファージの浸潤がみられ、アポトーシスを誘導するサイトカインのFas,FasL,caspase8の上昇とcaspase9の低下がみられた。さらに、精巣内抑制性サイトカインとM2マクロファージが関与することが明らかとなった。本研究の目的は、免疫正常マウスにラット精原細胞を移植し、生殖細胞の生着(寛容)および拒絶(排除)に関する精巣内微小環境の要因を調べことである。平成24年度は、ブスルファン処置したマウスの免疫機能の解析によりブスルファンの免疫抑制への影響を調べた。ブスルファン投与後2日目では免疫機能は低下するが、ブスルファン投与後60日目までにはコントロールと比べ有意な差は認めなかったことから宿主の免疫はブスルファン投与後60日目には、ほぼ回復していることが明らかとなった。一方、ブスルファン投与後2日目には精巣組織学的な変化を認めなかったが、ブスルファン投与後60日目では顕著な精子形成障害が認められた。平成25年度は抗癌剤投与における精巣内微小環境の変化と精子形成の機構について解析した。ブスルファンを投与したマウスの精細管内Tumor necrosis factor-a (TNF-a)の増加と精巣間質にマクロファージの浸潤がみられ。同時に精子形成を回復させる条件を検討し、ブスルファンにより精子形成障害を回復方法が確立した。また精子形成回復したマウスの精巣には精細管内TNF-aと精巣間質にマクロファージの浸潤が低減したことが認められた。申請者らは、抗癌剤ブスルファン投与後60日目の免疫正常マウスに、ラット異種間精原細胞を移植することに成功している。本研究の目的は、免疫正常マウスにラット精原細胞を移植し、生殖細胞の生着(寛容)および拒絶(排除)のメカニズムを解明することである。本年度は、ブスルファンの免疫抑制への影響を考察するため、ブスルファン処置したマウスの免疫機能と精子形成について解析した。まず、ブスルファンを投与したマウスの精巣内における生殖細胞の増殖(PCNA)細胞およびアポトーシス(Tunnel)細胞の増減を検討した。また、蛍光活性化細胞選別装置(FACS)を用いてブスルファンを投与したマウスの脾臓T・Bリンパ球を計測した。結果として、精巣重量と精子数はブスルファン投与後2日目では、コントロールに比較して有意な差を認めなかったが、ブスルファン投与後60日目ではブスルファン投与群において精巣重量、精子数ともに有意に減少した。精巣内のTunnel陽性細胞数は正常の精巣と同程度であったが、PCNA陽性細胞数はブスルファン投与後60日目ではブスルファン投与群において有意に減少した。一方、脾臓重量はブスルファン投与後2日目ではブスルファン投与群で有意に減少していたが、ブスルファン投与後60日目では有意な差は認めなかった。更に、ブスルファン投与後2日目のブスルファン投与群では、コントロールと比べTリンパ球のマーカーであるCD3陽性細胞数とBリンパ球のマーカーであるB220陽性細胞数がともに有意に減少するのに対し、ブスルファン投与後60日目では、有意な差は認めなかった。本研究の目的は精子形成誘導に関する精巣内微小環境の要因を調べ、精子形成の促進因子を同定することである。平成24年度は、抗癌剤ブスルファン処置したマウスの免疫機能を解析し、ブスルファンの免疫抑制への影響を検討した。マウスの免疫機能はブスルファン投与後60日までに正常にまで回復するが、生殖機能は回復しないことを見出した。これより、生殖細胞が骨髄細胞より回復しにくいことが考えられた。平成25年度はブスルファン投与における精巣内微小環境の変化と精子形成の機構について解析した。ブスルファンを投与したマウスでは、精細管内Tumor necrosis factor-α(TNF-α)の増加と精巣間質にマクロファージの浸潤がみられた。さらに精子形成を回復させる条件を検討し、精子形成回復したマウスの精巣では精細管内TNF-αと精巣間質にマクロファージの浸潤が低減することを明らかにした。平成26年度は、前年度に引き続き、精子形成に改善効果のある液性因子の関与や精巣間質マクロファージの関与を検討した。ブスルファン投与による精子形成障害を起こした精巣と精子形成回復した精巣からRNAおよびタンパク質を抽出し、TNF-αやIFN-γなどの炎症性サイトカインとIL-10やIL-35などの抑制性サイトカインの発現をPCR、ウエスタンブロッティングで解析した。現在、差がある分子について、その発現を阻害する抗体や阻害剤を用いて、そのサイトカインの精子形成の関与を解析している。今まで、ブスルファン処置したマウスの生殖細胞が骨髄細胞より回復しにくいことを見出した。さらにブスルファン投与における精巣内微小環境の変化と精子形成の機構について解析したところ、ブスルファンを投与したマウスでは、精細管内Tumor necrosis factor-

a (TNF-a)の増加と精巣間質にマクロファージの浸潤がみられた。精子形成回復したマウスの精巣では精細管内TNF-aと精巣間質にマクロファージの浸潤が低減することを明らかにした。昨年度からは、ブスルファン投与による精子形成障害を起こした精巣と精子形成回復した精巣からRNAを抽出し、精子形成に改善効果のある液性因子の関与を検討した。平成27年度は、前年度に引き続き、精巣間質にimmune suppressive M2マクロファージの機能について解析した。抑制性サイトカインのIL27やIL35の共通分子である、EBI3は精巣内にM2マクロファージに発現して、EBI3をノックアウトすると精子形成障害と炎症サイトカインのIFN-rの上昇がみられた。本年度の研究結果により精子形成障害の改善作用機序への液性因子や精巣内マクロファージの関与が明らかになって、精巣内免疫環境の変化と精子形成の機構解明に有用と考えられる。免疫不全マウスへの異種生殖細胞移植の研究が世界的に盛んに行われているが、免疫正常マウスにおける異種生殖細胞の免疫学的拒絶を詳細に調べた研究はない。本研究は免疫正常マウスに異種精原細胞を移植し、生殖細胞の生着および拒絶のメカニズムを解明した。移植する際精巣内微小環境での免疫寛容と精子形成の機構について解析し、ブスルファン前処置したマウスの精細管内TNF-aの増加と精巣間質にマクロファージの浸潤がみられ、アポトーシスを誘導するサイトカインのFas,FasL,caspase8の上昇とcaspase9の低下がみられた。さらに、精巣内抑制性サイトカインとM2マクロファージが関与することが明らかとなった。申請者らは、以前よりマウスを用いて免疫性精子形成障害の機構や治療応用の可能性について検討を行ってきている。最近、精巣間質のマクロファージから産生される抑制性サイトカインIL-35が、精巣内での免疫寛容の維持に関与している可能性を見出した(PLoS One, 2014 Apr 23;9(4):e96120)。また、以前にマウスとラット間の異種間精原細胞移植の可能性を検討するため、抗癌剤ブスルファン処理により精巣管内の生殖細胞を欠失させた免疫正常マウスに、ラット精原細胞を移植したところ、28例中7例のマウス精巣上体にラット精子が形成されることを見出した。さらに、ラット精原細胞の生着が見られなかったマウスでも、マウスの精子形成が亢進していることを見出した。これよりラット精子形成に伴いラットとマウスに共通の精子形成促進因子が産生されている可能性を見出した。上述の申請者らの最近の結果を基に、精子形成誘導に関する精巣内微小環境の要因を調べ、免疫寛容の誘導機構を解明し精子形成の促進因子の同定を目的とした。本年度の研究結果により精子形成障害の改善作用機序への液性因子の関与が明らかになって、精巣内免疫環境の変化と精子形成の機構解明に有用と考えられる。生殖免疫学次年度の研究費の使用計画平成27年度は総額500千円の研究経費を計上した。その積算根拠として、実験動物のためのマウス代(食餌含)100千円を計上した。
ミトコンドリアと葉緑体の分裂制御を中心とする未知の分子ネットワークの解明

これまでにミトコンドリアの分裂制御においてダイナミン様蛋白質Dnm1の細胞周期特異的な局在と、新奇な分裂蛋白質Mda1の特異的発現とリン酸化という中心的なメカニズムを解明することができた。本年度はさらに根本的なオルガネラ構築原理に迫るためにこれまでの細胞生物学的な解析に加えて新たに合成生物学的なアプローチを導入することを試みた。合成生物学は米国を中心に近年台頭しつつある新しい学問分野であり、生命システムの構築を試みる過程のなかでこれまでの理解の検証と新たな知見の獲得を目指す次世代の生物学分野である。その手法と概念を取り入れるため本年度はその大半を米国Harvard大学医学部のPamela Silver教授の研究室での長期滞在に充てた。オルガネラの構築原理の完全な理解とはそのオルガネラを人工的に再構築でき、また自由に設計できるということによって証明される。実際に行った実験は真核生物で最も理解が進んでおりかつ遺伝子操作が容易な出芽酵母の系を用い、オルガネラとして最も単純で出芽酵母の生存に必須ではないペルオキシソームをターゲットとした。オルガネラ構築の最初のステップはタンパク質の局在であるからペルオキシソーム蛋白質の局在についてすでに存在が知られている局在化シグナルPTS1,PTS2,mPTSについて各種蛍光蛋白質にようて解析した。その結果PTS2はPTS1に比べて発現量や生育条件に依存して不安定であること、膜蛋白質はmPTSによってのみ局在するが膜貫通領域の配置により効率が大きく変わることが分かった。これらの結果から安定したオルガネラ局在シグナルの構築が可能になりオルガネラ再構築への足掛かりが得られると考えている。ミトコンドリアや葉緑体はバクテリアを起源とし独自のゲノムを持つためゼロから作り出すことができず分裂によってのみその数を維持できる。また呼吸や光合成をはじめとする重要な細胞機能を担っているので常にその数を適正に保つことも求められている。しかし細胞が実際にどのようにその分裂を制御しているのかという分子メカニズムは全く明らかではない。我々はこの問題に対し最も単純なオルガネラ組成を持ちそれらの分裂が細胞周期とともに同調化できる原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)を用いることとした。これまでの研究でシゾンの主要なミトコンドリア分裂因子であるダイナミン(Dnm1)を同定し、また分裂は細胞周期のM期に完了することを示したが、本年度においてはM期に細胞周期を停止させて分裂装置を蓄積させ、Dnm1を生化学的指標として分別沈殿と密度勾配遠心によりミトコンドリア分裂装置を高度に濃縮した分画を得ることに成功した。その分画には機能未知のタンパク質CMR185CがDnm1とともに存在することが質量分析によって分かり、アミノ酸配列から中央にCoiled-coil構造、そしてC末にWD40-repeatの存在が予想された。特異的抗体を作成してその細胞内局在をみるとCMR185Cは分裂初期からミトコンドリア中央にベルトを形成していた。さらにM期特異的にリン酸化されていること、そしてM期においてベルト状から一つの点に凝集した状態に変化すると同時にDnm1と共局在すること、またin vitroにおいて脱リン酸化すると沈降係数が小さくなることを見出した。これはCMR185Cによって構成される巨大分子が構造変化を起こしていることを示唆している。これらよりCMR185Cをミトコンドリア分裂装置の主要構成要素としてMda1(Mitochondrial division apparatus 1)と命名した。これまでに原始紅藻Cyanidioschyzon merolaeを用いてミトコンドリア分裂装置を世界で初めて単離精製することに成功し、この分裂装置はダイナミン様タンパク質Dnm1とコイルドコイル・7xWD40 repeatタンパク質Mda1から構成されることを明らかとした。今回このMda1が細胞周期のM期特異的にリン酸化されていることに着目し、MALDI-TOF質量分析によりリン酸化部位を同定することに成功した。2か所見出されたリン酸化部位はいずれもプロリン依存キナーゼの認識配列であったことから、Mda1はCDC2/Cdk1サイクリンキナーゼによってリン酸化を受ける可能性が高く、細胞周期によってミトコンドリア分裂が直接的に制御を受けていることが強く示唆された。また出芽酵母のオーソログであるMdv1とCaf4との配列をMda1と比較すると、2か所のリン酸化部位が種間で保存されていることが分かった。酵母においてはリン酸化の検討はこれまでなされていないので、同様にリン酸化されていれば真核生物全体のミトコンドリア分裂制御機構の保存性を考える上で非常に興味深く、同時にこの原始紅藻を用いたシステムが極めて有効であることも示している。また今回さらに精製度を高めることにより第三のタンパク質CMT084Cが確かに挙動を共にしていることを見出した。CMT084Cは中央部に4回の膜貫通領域、N末にLysinモチーフ、C末にNAD結合領域をもつ機能未知のタンパク質である。この画分はミトコンドリアと葉緑体分裂の両方のタンパク質を含み得るので、双方いずれかの分裂に関わっている可能性を考えるべきであろう。

合成生物学は米国を中心に近年台頭しつつある新しい学問分野であり、生命システムの構築を試みる過程のなかでこれまでの理解の検証と新たな知見の獲得を目指す次世代の生物学分野である。その手法と概念を取り入れるため本年度はその大半を米国Harvard大学医学部のPamela Silver教授の研究室での長期滞在に充てた。オルガネラの構築原理の完全な理解とはそのオルガネラを人工的に再構築でき、また自由に設計できるということによって証明される。実際に行った実験は真核生物で最も理解が進んでおりかつ遺伝子操作が容易な出芽酵母の系を用い、オルガネラとして最も単純で出芽酵母の生存に必須ではないペルオキシソームをターゲットとした。オルガネラ構築の最初のステップはタンパク質の局在であるからペルオキシソーム蛋白質の局在についてすでに存在が知られている局在化シグナルPTS1,PTS2,mPTSについて各種蛍光蛋白質にようて解析した。その結果PTS2はPTS1に比べて発現量や生育条件に依存して不安定であること、膜蛋白質はmPTSによってのみ局在するが膜貫通領域の配置により効率が大きく変わることが分かった。これらの結果から安定したオルガネラ局在シグナルの構築が可能になりオルガネラ再構築への足掛かりが得られると考えている。