hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミトコンドリアとYのSNPを用いた陳旧試料からの簡便な個人識別法の開発

これらの方法を用いて、多くの集団におけるハプログループ頻度を求めた。この方法は1回のPCRで6-9種類のSNPを同時に増幅し、電気泳動のバンドパターンから簡便に塩基置換を読み取る方法であるので、貴重な試料が節約できた。この方法は高価な機器が不要であり、きわめて低分子化したDNAにも対応できるのみならず、迅速・低コストであるので、実用的価値が明らかとなった。ミトコンドリアとYのSNPを用いた陳旧試料にも対応できる簡便なハプログループの判定のためにAPLP法によるシステムを開発した。現在、個人識別のためには常染色体やY染色体上の市販のSTRキットが汎用され、これらのキットは個人識別のためにはきわめて有用であるが、個人の属する集団の推定には不向きであった。それに対して、ミトコンドリアやYのハプログループはアフリカ,ヨーロッパ、アジアあるいは地域にそれぞれ特有のタイプに分けることができる。本研究では、ハプログループを規定するミトコンドリアDNAについては45 SNP,Yについては24 SNPを選抜し、世界中の人々のハプログループををAPLP法により分類する方法を確立した。これらの方法は150bp以下のDNAをターゲットにしているので、通常のシークエンスやSTRキットにおいて、ほとんど結果の得られないようなきわめて低分子化した陳旧試料に対しても本方法は十分に適用可能であった。この方法はPCRと安価な電気泳動装置のみがあれば判定可能で、バンドパターンから塩基置換を読み取ることのできる簡便な方法である。これらのハプログループはミトコンドリアについては母系、Yについては父系のルーツを探る指標となると共にある個人が所属する集団地域の推定を行う上でのきわめて有用な情報を提供することが明らかとなった。本システムと通常の個人識別法を加味すれば、個人識別と共に日本国内における地域や外国の集団の推定がある程度可能となった。
蛋白質に断続的に働いた正の自然選択を検出する方法の開発と応用

本研究課題においては、蛋白質の進化の過程で断続的に働いた自然選択を検出できる方法のアルゴリズム開発、ならびに実際の配列解析への応用としてH3N2亜型ヒトインフルエンザウイルスのヘマグルチニン蛋白質におけるN-結合型糖鎖付加部位数の変化に働いた自然選択の検出を行った。その結果、H3N2亜型ヒトインフルエンザウイルスはヘマグルチニン蛋白質にN-結合型糖鎖を付加することにより免疫から逃避し続けていることが示唆された。本研究課題で開発された方法は生物の進化機構の解明に広く応用することができ、またインフルエンザウイルスについて得られた結果は治療法や予防法を考える上で重要な知見と考えられる。本研究課題を遂行するにあたり、平成26年度における研究実施計画としてはおもに、蛋白質の進化の過程で断続的にあるいは一度だけ生じた正の自然選択を検出できる方法の理論を確立し、蛋白質をコードする塩基配列の比較から断続的なあるいは一度だけ生じた正の自然選択を検出できるコンピューター・プログラムを完成させる、ということであった。そこで、平成26年度においては、任意の蛋白質をコードする複数の塩基配列をもちいて作成された系統樹において、特定の枝で起こったと推測されるアミノ酸置換に着目し、そのアミノ酸置換に正の自然選択が働いたかどうかを統計的に検定する方法を考案した。その方法は、系統樹において目的のアミノ酸置換よりも後の枝において、逆向きのアミノ酸置換を生じさせる非同義置換速度と同義置換速度を統計的に比較し、非同義置換速度が同義置換速度よりも遅いことを検出することで逆向きのアミノ酸置換に負の自然選択が働いていることを示すことにより、間接的に目的のアミノ酸置換に働いた正の自然選択を検出するという方法であり、C言語をもちいてこの方法を実装したコンピューター・プログラムを作成した。従来の正の自然選択検出法においては、非同義置換数が同義置換数よりも統計的に有意に多く観察されたときにのみ正の自然選択が検出されるため正の自然選択を検出するためには多くの非同義置換が生じていることが必要であったが、新しい方法では非同義置換数が同義置換数よりも少ない場合に正の自然選択が検出されるため非同義置換数が少なければ少ないほど正の自然選択を検出しやすくなり従来の方法よりも適用範囲が格段に広がると考えられる。また、生物学的に極めて興味深い革新的な機能や構造の創出の多くは進化の過程で一度あるいは少数回しか生じていないと考えられるが、新しい方法によりこれらに働いた正の自然選択も検出することができるようになると期待される。本研究課題は、蛋白質の進化の過程で一度だけ生じた正の自然選択を検出できる方法を開発し、実際の配列解析への応用としてインフルエンザウイルス(IAV)のヘマグルチニン(HA)蛋白質におけるN-結合型糖鎖付加部位(NGS)数の変化に働いた自然選択を検出することを目的として遂行され、平成26年度には、系統樹において目的のアミノ酸置換よりも後の枝において逆向きのアミノ酸置換を生じさせる非同義置換速度と同義置換速度を統計的に比較することにより間接的に目的のアミノ酸置換に働いた自然選択を検出するという方法を開発した。平成27年度においては、実際の配列解析への応用としてH3N2亜型ヒトIAVのHAにおけるNGS数の変化に働いた自然選択の検出を試みた。H3N2亜型ヒトIAVのHAにおいては進化の過程でNGS数が増加してきたことが知られている。N-結合型糖鎖は実験的に抗体のHAへの結合を阻害することが示されているが一方でウイルスのシアル酸受容体への結合も阻害してしまうことが示されており、NGS数の増加がどのような進化機構で生じてきたのかは不明である。そこで国際塩基配列データベースに登録されているH3N2亜型ヒトIAVのHAをコードする遺伝子の塩基配列を抽出して系統樹を作成し、系統樹の各内部結節における祖先配列を推定することによりNGS数が増加した枝を同定した。そしてその後の枝においてNGS数を増加させたアミノ酸置換と逆向きのアミノ酸置換を起こす非同義置換速度と同義置換速度を統計的に比較したところ、逆向きのアミノ酸置換に負の自然選択が検出された。これはH3N2亜型ヒトIAVはHAにN-結合型糖鎖を付加することにより免疫から逃避し続けていることを示唆しており、ウイルスの治療や予防を考える上で重要な知見である。本研究課題で得られた成果は、分子進化学的にもウイルス学的にも意義深い考えられる。

本研究課題を遂行するにあたり、平成26年度における研究実施計画としてはおもに、蛋白質の進化の過程で断続的にあるいは一度だけ生じた正の自然選択を検出できる方法の理論を確立し、蛋白質をコードする塩基配列の比較から断続的なあるいは一度だけ生じた正の自然選択を検出できるコンピューター・プログラムを完成させる、ということであったが、平成26年度においては、任意の蛋白質をコードする複数の塩基配列をもちいて作成された系統樹において、特定の枝で起こったアミノ酸置換に着目し、そのアミノ酸置換に正の自然選択が働いたかどうかを統計的に検定するために、系統樹において目的のアミノ酸置換よりも後の枝において、逆向きのアミノ酸置換を生じさせる非同義置換速度と同義置換速度を統計的に比較し、非同義置換速度が同義置換速度よりも遅いことを検出することで逆向きのアミノ酸置換に負の自然選択が働いていることを示すことにより、間接的に目的のアミノ酸置換に働いた正の自然選択を検出するという方法を考案し、C言語をもちいてその方法を実装したコンピューター・プログラムを作成することができた。分子進化学平成26年度に作成された、蛋白質の進化の過程で断続的にあるいは一度だけ生じた正の自然選択を検出できる方法をC言語をもちいて実装したコンピューター・プログラムをもちいて、H3N2亜型ヒトインフルエンザウイルスの進化において興味深い観察事象である、ヘマグルチニン蛋白質におけるN-結合型糖鎖付着部位の増加の生物学的意義について研究する。N-結合型糖鎖は、実験的に抗体のヘマグルチニン蛋白質への結合を阻害することが示されているが、同時にヘマグルチニンのシアル酸受容体への結合も阻害してしまうことも示されており、N-結合型糖鎖付着部位の増加が正の自然選択によるものなのか突然変異パターンの変化による中立なものなのか不明であった。この問題を解決するために、本研究課題において平成26年度に考案された方法ならびにその方法をC言語をもちいて実装したコンピューター・プログラムを応用する。
SLCO2A1遺伝子変異による小腸潰瘍症のメカニズム追究

1.正常および変異型強制発現細胞株の樹立遺伝子の完全長cDNAクローンー005630.1を哺乳類細胞発現べクターpCMV6-ACにサプクローニングした.完成した正常型の発現べクターに対して各変異型になるよう設計したプライマーによるinversePCRを行うことで患者に認められる全ての変異型の発現べクターを作製た.Humanembryonickidney293(HEK293)培養細胞に遺伝子導入試薬を用いてこれらべクターをトランスフェクションし、48時間培養後実験に供した.2.強制発現株を用いた正常およひ変異型SLC02A1のPGE輸送機能の解析正常および変異型SLCO2A1遺伝子を発現させたHEK細胞に,3H標識されたPGEを取り込ませ,一定時間培養後に細胞を溶解して液体シンチレータと混合,液体シンチレーションカウンター(パーキンエルマーTri-Carb3100)で放射線をカウントすることでPGEの輸送能を測定した.正型遺伝子を発現させたHEK細胞と比較して,変異型SLC02A1遺伝子を発現させたHEK細胞では著しくPGEの輸送能が低かった.1.正常および変異型SLCO2A1強制発現細胞株の樹立SLCO2A1遺伝子の完全長cDNAクローンNM_005630.1を哺乳類細胞発現ベクターpCMV6-ACにサブクローニングした.完成した正常型の発現ベクターに対して各変異型になるよう設計したプライマーによるinverse PCRを行うことで患者に認められる全ての変異型の発現ベクターを作製した.Human embryonickidney 293 (HEK293)培養細胞に遺伝子導入試薬を用いてこれらベクターをトランスフェクションし、48時間培養後実験に供した.2.強制発現株を用いた正常および変異型SLCO2A1のPGE輸送機能の解析正常および変異型SLCO2A1遺伝子を発現させたHEK細胞に,3H標識されたPGEを取り込ませ,一定時間培養後に細胞を溶解して液体シンチレータと混合,液体シンチレーションカウンター(パーキンエルマーTri-Carb3100)で放射線をカウントすることでPGEの輸送能を測定した.正常型SLCO2A1遺伝子を発現させたHEK細胞と比較して、変異型SLCO2A1遺伝子を発現させたHEK細胞では著しくPGEの輸送能が低かった.1.正常および変異型強制発現細胞株の樹立遺伝子の完全長cDNAクローンー005630.1を哺乳類細胞発現べクターpCMV6-ACにサプクローニングした.完成した正常型の発現べクターに対して各変異型になるよう設計したプライマーによるinversePCRを行うことで患者に認められる全ての変異型の発現べクターを作製た.Humanembryonickidney293(HEK293)培養細胞に遺伝子導入試薬を用いてこれらべクターをトランスフェクションし、48時間培養後実験に供した.2.強制発現株を用いた正常およひ変異型SLC02A1のPGE輸送機能の解析正常および変異型SLCO2A1遺伝子を発現させたHEK細胞に,3H標識されたPGEを取り込ませ,一定時間培養後に細胞を溶解して液体シンチレータと混合,液体シンチレーションカウンター(パーキンエルマーTri-Carb3100)で放射線をカウントすることでPGEの輸送能を測定した.正型遺伝子を発現させたHEK細胞と比較して,変異型SLC02A1遺伝子を発現させたHEK細胞では著しくPGEの輸送能が低かった.計画当初に想定していたSLCO2A1遺伝子の変異のほかに多種の変異の関与がゲノム解析によって明らかとなったが、これら変異がすべて同様の機能障害を引き起こすことを確認した.また、病変部における免疫染色を行った結果、SLCO2A1タンパク質が血管内皮に局在していることからコンディショナルKOマウスの特異組織を腸管上皮から血管内皮細胞に変更した.これらの変更点はあるが、予定していた計画に大きな遅延は無く、おおむね順調に進展していると評価する。非特異性多発性小腸潰瘍症の患者におけるSLCO2A1遺伝子変異の多様性が確認され、これらの変異がSLCO2A1タンパクの機能を同様に傷害していることを確認している。また腸管血管内皮細胞においてSLCO2A1遺伝子が高発現していることが明らかとなり、コンディショナルKOマウスの特異部位を血管内皮に変更した。今後、非特異性多発性小腸潰瘍発症メカニズムにSLCO2A1タンパクの機能異常がどのように影響するのかを解明するためにはPGEの組織内濃度の測定を行う必要があると考えられる。
思考パターンの文化差に関する心理・人類学的研究

本年度の調査は、平成5、6年度において得られた東アジアにおける実験データの分析に加えるため、アジア地域の南部、南西部を対象とする調査地として、インド、トルコにおいて実施された。インドにおいては、実験地として、北部の代表的近代都市としてデリーとビハ-ル州の中で近年工業都市として急速な発展を遂げつつあるランチをその対象として選んだ。今回、ランチでは突発的な台風のため、学校が臨時休校になり、現地には行ったが調査は行えなかった。トルコにおいては、アジアとヨーロッパの接点であるイスタンブールにおいて調査を行った。本研究ではこれまでの調査および討議から、昔話の1類型である異類婚姻譚の受け入れかたに、文化差が現れるのではないかとの予測から、ヨーロッパ型の1つ「バラ」と日本の「猿婿」の2話が材料として用いられた。実験は高校生を対象に、それぞれの昔話1話につき男女50名ずつ、1カ所あたり200名の被験者に話しを聞かせ、聞き終わったところで覚えている限りを筆記させる。また、話に関する印象を質問紙に用いてたずねる。さらに、原則として1カ月後に思い出して筆記させる。このときも質問紙を使用する。これまで、平成5、6年度は西アフリカのカメルーンのマロワ及びモコロ、韓国のソウル及びテグ、中国本土の上海、蘇州及び昆明、台湾の台北、インドネシアのバリ州のデンバサールにおいて調査を行ってきた。つまり、それぞれの地においての大都市が、その調査地として選ばれる。このことは、本研究がそれぞれの文化の特徴について考察するとともに、アジアやアフリカの独自の文化のなかでそれぞれの人々の思考パターンの中に、都市化することによって、入り込んで西洋文明の影響をも検討することが目的とされていた。この3年間の調査結果をまとめて、報告する。まず、再生率の分析結果から述べる。「バラ」と「猿婿」の再生率の平均の分析から、まず、女子においては、中国の昆明、トルコのイスタンブールのみ、「バラ」のほうが「猿婿」より、再生率平均が高く、それ以外の所では、「バラ」よりも「猿婿」の方が、再生率平均が高かった。男子においては、中国の上海、昆明、台湾の台北、トルコのイスタンブールにおいて、「バラ」の方が高かった。つまり、カメルーンのマロワとモコロ、韓国のソウルとテグ、バリのデンバサール、中国の蘇州、インドのデリーにおいては、男女ともに「猿婿」の方が、「バラ」よりも再生率が高かった。男女ともに、「バラ」の方が高かったのは、中国の昆明とトルコのイスタンブールのみである。中国の昆明においては、猿婿の実験が軍事訓練中の訓練地で行われたという特殊事情があり、データとして、同質に扱えない。そこで、同質のデータとしては、男女ともに「バラ」の方が高いのはイスタンブールのみと考えてよいだろう。つまり、男女ともに西洋型の昔話である「バラ」を高い頻度で記憶し、再生したのはトルコのイスタンブールであるといえる。また、そこに、男女差が現れたのが、上海、台北であるといえる。そこでそれぞれにおける物語へ印象を分析すると、男女ともに「猿婿」の方が再生率が高いところは、その物語を自国のものと考えるか、もしくは、自国のものと考えないまでも、聞いたことがある、おもしろい、いい話だ、と評価している。ところが、男女差のあらわれたところは、むしろ、猿婿に対する評価が、変な話だ、善悪がはっきりしない、などの論理性に対するネガティブなものが多い。今後、各地の農村部、また、トルコのアジア側の調査、西洋社会としてのヨーロッパ、アメリカなどの調査をしてみないとはっきりしたことはわからないが、イスタンブール、および、上海、台北の男性には、日本的な善悪のはっきりしない「猿婿」型の話がおもしろい話として、思考パターンの中で受け入れられ、記憶されにくいということは、イスタンブールはやはり、西洋的思考パターンに親近性があり、上海、台北の男性もそうなってきているのかもしれない。今後、ヨーロッパ、アメリカ及び、日本などにおいて、調査を継続するとともに、都市部に対して農村部ではどうかについても、検討を重ねていきたい。

このことは、本研究がそれぞれの文化の特徴について考察するとともに、アジアやアフリカの独自の文化のなかでそれぞれの人々の思考パターンの中に、都市化することによって、入り込んで西洋文明の影響をも検討することが目的とされていた。この3年間の調査結果をまとめて、報告する。まず、再生率の分析結果から述べる。「バラ」と「猿婿」の再生率の平均の分析から、まず、女子においては、中国の昆明、トルコのイスタンブールのみ、「バラ」のほうが「猿婿」より、再生率平均が高く、それ以外の所では、「バラ」よりも「猿婿」の方が、再生率平均が高かった。男子においては、中国の上海、昆明、台湾の台北、トルコのイスタンブールにおいて、「バラ」の方が高かった。つまり、カメルーンのマロワとモコロ、韓国のソウルとテグ、バリのデンバサール、中国の蘇州、インドのデリーにおいては、男女ともに「猿婿」の方が、「バラ」よりも再生率が高かった。男女ともに、「バラ」の方が高かったのは、中国の昆明とトルコのイスタンブールのみである。中国の昆明においては、猿婿の実験が軍事訓練中の訓練地で行われたという特殊事情があり、データとして、同質に扱えない。そこで、同質のデータとしては、男女ともに「バラ」の方が高いのはイスタンブールのみと考えてよいだろう。つまり、男女ともに西洋型の昔話である「バラ」を高い頻度で記憶し、再生したのはトルコのイスタンブールであるといえる。また、そこに、男女差が現れたのが、上海、台北であるといえる。そこでそれぞれにおける物語へ印象を分析すると、男女ともに「猿婿」の方が再生率が高いところは、その物語を自国のものと考えるか、もしくは、自国のものと考えないまでも、聞いたことがある、おもしろい、いい話だ、と評価している。ところが、男女差のあらわれたところは、むしろ、猿婿に対する評価が、変な話だ、善悪がはっきりしない、などの論理性に対するネガティブなものが多い。今後、各地の農村部、また、トルコのアジア側の調査、西洋社会としてのヨーロッパ、アメリカなどの調査をしてみないとはっきりしたことはわからないが、イスタンブール、および、上海、台北の男性には、日本的な善悪のはっきりしない「猿婿」型の話がおもしろい話として、思考パターンの中で受け入れられ、記憶されにくいということは、イスタンブールはやはり、西洋的思考パターンに親近性があり、上海、台北の男性もそうなってきているのかもしれない。今後、ヨーロッパ、アメリカ及び、日本などにおいて、調査を継続するとともに、都市部に対して農村部ではどうかについても、検討を重ねていきたい。本研究は、昔話を題材とする心理学の実験を世界各国で行い、国々の文化の差が思考パターンに及ぼす影響を数値的に検出しようという試みである。事前の調査により、昔話の一類型である異類婚姻譚(人間と動物[あるいはその姿をした人間]との結婚のお話)の受け入れかたに文化差が表れるのではないかとの予想が得られており、実験にはヨーロッパ型の一つ「バラ」と日本の「猿婿」の2つを用いた。実験は、高校生を対象に、それぞれの昔話1話につき男女50名ずつ、1ヵ所あたり200名の被験者に、話を聞かせ、聞き終わったところで覚えている限りを筆記させるものである。
C型肝炎ウイルスの増殖制御因子および複製に関与する細胞側因子に関する解析

C型肝炎ウイルス(HCV)のRNA複製を研究する上で、宿主細胞となりうる細胞はHuH-7細胞のみであり、これまでの知見が普遍的な現象であるかどうか検証する事は不可能であった。しかし、我々が2007年に報告したQ1112R,K1609Eという2種類の適応変異を組み合わせる事により、HuH-7細胞とは異なるヒト肝がん細胞「Li23細胞」で持続的かつ効率的に全長HCV RNA複製が起こる系を構築した。また、レポーター遺伝子を有しているため、ルシフェラーゼ活性を測定する事で簡便にHCV RNA複製レベルを定量化できる。さらに、JFH-1感染系も成立する事が明らかとなった。これらの評価系は、当教室が樹立したHuH-7細胞由来のOR6細胞と同様、抗HCV剤のスクリーニングに有用であると同時に、HCV RNAの複製機構ならびにHCVの感染・伝播経路の解明ためにも役立つと考えられる。また、HCV RNA複製に影響を与える宿主遺伝子として、ATMやChk2、CyPAを同定した。その中でも、これまでに、CyPBはHCV NS5Bと結合し、複製に必要である事が報告されていたが、shRNAを用いた実験では遺伝子型1b、2a型の複製にはCyPAが複製に必須であり、NS5BとCyPAとの相互作用も強く認められなかった事から、CyPAとNS5Bとの相互作用以外の因子が重要であると示唆された。アラキドン酸に抗HCV効果がある事はこれまでに報告されていたが、その機構というのはよくわかっていない。我々はアラキドン酸代謝物であるHETEに抗HCV効果がある事を明らかにした。その中でも5(R)-HETEが最も強くHCV RNA複製を抑制したことから、新規抗HCV剤候補として有望であると考えられる。C型肝炎ウイルスの増殖制御因子として、まずウイルス側の因子について検討した。全長HCV RNA複製細胞である0細胞以外に全長HCV RNA複製細胞を4種類樹立し、ウイルス側の遺伝的変化ついて検討したところ、NS3領域に少なくとも1つのアミノ酸置換が見つかった。サブゲノムHCV RNAが効率よく複製するためにはNS5A領域のアミノ酸置換(S2200R)のみで十分であったが、全長HCV RNA複製が効率よく複製するためには、NS5A領域のアミノ酸置換(S2200R)に加えて、今回見つかったNS3領域のアミノ酸置換(Q1112R,P1115L,E1202G,K1609E)が必須であることを明らかにした。また、これらのアミノ酸置換を2種類組み合わせることにより、1種類のアミノ酸置換よりも強力にHCV RNA複製が行われることを明らかにした。HCV RNA複製を制御する因子として、「脂質」の存在を明らかにした。高脂血症の治療薬である「スタチン剤」を全長HCV RNA複製細胞に添加すると、HCV RNA複製が抑制されること、および、セレニウムを添加した無血清培地中に脂質を含むアルブミンを添加すると全長HCV RNA複製が維持されることから、HCV RNA複製には脂質が必須であることを明らかにした。次に、細胞側の因子を同定するために、「HCV RNAの複製しにくい細胞」を樹立することを目指した。選択の結果、「HCV RNAの複製しにくい細胞」を樹立することができた。我々が現在までに樹立し、効率よくHCV RNA複製する細胞から、cDNAライブラリーを構築し、得られたcDNAライブラリーをレトロウイルスベクターに組み込み、「HCV RNAの複製しにくい細胞」に導入し、HCV RNAの複製効率に影響を与える遺伝子のスクリーニングを開始した。C型肝炎ウイルス(HCV)の複製を制御する因子として、レポーター遺伝子であるルシフェラーゼ活性を測定する事で簡便にHCV RNA複製レベルを定量化できるOR6細胞を用いて、日常に摂取する栄養成分(ビタミン、アミノ酸、無機物、脂肪酸など46種類)がHCV RNA複製に及ぼす影響を評価した。その結果、ベータカロテン、リノール酸、ビタミンD2の3剤に抗HCV活性がある事を見いだした。また、HCV RNA複製に影響を与える宿主遺伝子として、RNAヘリカーゼ蛋白質であるDDX3を同定した。これまでに、DDX3はHCVコア蛋白質と結合することが報告されていたが、複製に与える影響は調べられていなかった。当教室で樹立された全長HCV RNA複製細胞であるO細胞にDDX3をノックダウンするshRNAを導入すると、全長HCV RNA複製が抑制される事がわかった。その抑制効果はサブゲノムレプリコン細胞であるsO細胞よりも高かったため、コアとDDX3との相互作用が全長HCV RNA複製に重要である事が示唆された。昨年樹立に成功した「HCV RNA複製しにくい細胞」に効率よくHCV RNAが複製する細胞由来のcDNAライブラリーをレトロウイルスにより導入し、HCV RNA複製効率に影響を与える遺伝子のスクリーニングの結果、HCV RNA複製と関連のありそうな遺伝子を2遺伝子同定した。これらの遺伝子がHCV RNA複製に与える影響をこれら宿主遺伝子に対するshRNAを発現させ、ノックダウンする事で検討している。ウイルス側因子として、当教室で樹立した5種類の全長HCV RNA複製細胞の長期培養により、時間経過とともに、生じるHCVの遺伝的多様性が拡大する事を明らかにした。

しかし、我々が2007年に報告したQ1112R,K1609Eという2種類の適応変異を組み合わせる事により、HuH-7細胞とは異なるヒト肝がん細胞「Li23細胞」で持続的かつ効率的に全長HCV RNA複製が起こる系を構築した。また、レポーター遺伝子を有しているため、ルシフェラーゼ活性を測定する事で簡便にHCV RNA複製レベルを定量化できる。さらに、JFH-1感染系も成立する事が明らかとなった。これらの評価系は、当教室が樹立したHuH-7細胞由来のOR6細胞と同様、抗HCV剤のスクリーニングに有用であると同時に、HCV RNAの複製機構ならびにHCVの感染・伝播経路の解明ためにも役立つと考えられる。また、HCV RNA複製に影響を与える宿主遺伝子として、ATMやChk2、CyPAを同定した。その中でも、これまでに、CyPBはHCV NS5Bと結合し、複製に必要である事が報告されていたが、shRNAを用いた実験では遺伝子型1b、2a型の複製にはCyPAが複製に必須であり、NS5BとCyPAとの相互作用も強く認められなかった事から、CyPAとNS5Bとの相互作用以外の因子が重要であると示唆された。アラキドン酸に抗HCV効果がある事はこれまでに報告されていたが、その機構というのはよくわかっていない。我々はアラキドン酸代謝物であるHETEに抗HCV効果がある事を明らかにした。その中でも5(R)-HETEが最も強くHCV RNA複製を抑制したことから、新規抗HCV剤候補として有望であると考えられる。
新規生分解性Mg気管内ステントの開発

本研究の目的は、小児の気管軟化症に対して従来の侵襲性の高い気管切開術や外ステント術や大動脈釣り上げ術などの外科的治療法を回避し、より低侵襲な方法で治療するために、生分解性の気管内ステントを開発することである。ステントの素材として、優れた加工性と高い力学的信頼性を併せ持つ生分解性マグネシウム合金を使用する。気管軟化症は成長に伴う気管径の増大とともに改善することが多く、生分解性の気管内ステントを開発することで今まで問題となっていた合併症のリスクを減らすことができる。また気管切開が困難な気管分岐部の狭窄部位にも留置できるため、気管軟化症の多くが低侵襲な生分解性気管内ステント術で治療可能となる。
放射線感受性による神経細胞分化の脳内マッピング

10週齢のWistarラット頭部の片側のみに10GyのX線を照射し、照射2日後の脳室下帯から嗅球あるいは梨状葉に向かう新生神経細胞の移動経路と海馬歯状回を免疫組織化学法により解析し、「神経細胞における放射線感受性は、成熟過程のある分化段階を境として、all or none的に変化する」ことが示唆された。本成果を応用して、照射後の細胞数の減少を指標として、脳内の神経細胞の成熟マップの作成を目指したが、細胞移動のスピードを考慮する必要が出現し、未だ作成途上である。神経細胞は最終分裂終了後の成熟過程において、それぞれの神経細胞固有の部位に移動し、最終分化を行い、成熟した極性の発達した神経細胞となる。神経細胞における放射線感受性は、成熟過程のある分化段階Xを境として、all or none的に変化することが示唆されている。本年度は、まずこの仮説を実証することを目指して研究を行った。10週齢の雄性Wistarラットをネンブタールで麻酔し、左側頭部を除く領域を鉛で遮蔽し、10GyのX線を照射した。この方法により、右脳を遮蔽側、左脳を照射側として同一個体で放射線の影響を比較することが可能である。照射二日後に灌流固定し、抗DCX抗体、抗ドレブリン抗体(M2F6)、抗ドレブリンAアイソフォーム特異的抗体(DAS2)を用いて蛍光免疫組織染色を行った。そして、細胞体のDEのシグナルを検出するため、DEとDAの両方を標識するM2F6の画像から、DAS2の画像を差し引き、DCXのシグナルと組み合わせて解析を行った。まず側脳室で、移動中の新生ニューロンの感受性が高いことを確認した。次に、嗅球を調べたところ、新生ニューロンが移動中である中心領域においてはDCXやDE陽性細胞は照射側でほとんど見られなかったが、移動中と成熟中の新生ニューロンが混在する嗅球の顆粒細胞層では、照射側でも染色性の強いDCX陽性細胞が数多く残っていた。以上から、側脳室から嗅球の標的領域へと移動中の新生ニューロンは、移動を停止した成熟中の新生ニューロンよりも放射線感受性が高いと考えられる。一方で、海馬歯状回における新生ニューロンは成熟中の新生ニューロンであってもX線照射により減少しており、嗅皮質の新生ニューロンは移動中の新生ニューロンであっても、X線照射後も残存しているなど、脳の領域によって放射線感受性が異なることも示された。体重当り50mg/kgのペントバルビタールを腹腔注射することで深麻酔した10週齢のWistarラットを、脳定位固定装置に固定後、ラット頭部の片側のみを鉛板で遮蔽し(右図)、10GyのX線を照射した。照射2日後、ラットを深麻酔した後、4%パラホルムアルデヒド・0.1Mリン酸緩衝液で還流固定し、脳を摘出し、30%ショ糖・PBSに置換した後、OCT compoundを用いて凍結した。凍結組織よりクリオスタットで厚さ10μmの冠状切片を作成した。まず、側脳室下帯から嗅球あるいは梨状葉に向かう新生神経細胞の移動経路と海馬歯状回を解析した。まずDAPI染色による細胞数の減少を指標としてRSCP細胞集団を同定し、それらの細胞集団と下記の神経細胞分化・成熟段階に関連するマーカー蛋白の発現との関連を免疫組織化学染色により解析した結果、RSCPとその前後の成熟段階を通じて安定して発現しているマーカー蛋白として、ダブルコーチンとドレブリンが優れていることを見いだした。この両者をマーカーとして、まず成熟脳で細胞死の起こっている細胞集団を脳内全域にわたって解析したところ、今のところ脳梁内に関連細胞集団がある事がわかった。次に、細胞数の減少が細胞死によらず、細胞の増殖能の変化あるいはその領域を通過する細胞の移動スピードの変化が関連するのではないかということを調べるために、6ヶ月齢のマウスにBrdUを腹腔内投与し、1日後と7日後に上述の方法で環流固定し、脳を摘出し、上述の方法で切片を作成後、2N塩酸で37度C、30分処理後、常法により染色した。現在まだ解析途中であるが、細胞数の減少を考察するときに、細胞の増殖能とスピードの二つのパラメータを考慮する必要があることが示唆された。
室内環境中のイオンと化学物質の変質による二次汚染

本研究では,イオンと空気中に浮遊するVOCの相互作用について,イオン生成源からの変質過程を解明し,イオンの生成によりVOCの変質の可能性について把握するために,実験的に明らかにすると共に,イオン性物質の測定方法の検討を行った。また,数値解析的にイオン生成場の解析及びイオン測定のための捕集場の解析を行うことで,生成したVOC及び空気イオンの挙動を明らかにすることとした。まず、イオンと空気中に浮遊するVOCの相互作用について,イオン生成源からの変質過程を解明し,イオンの生成によりVOCの変質の可能性について実験的に明らかにすると共に,イオン性物質の測定方法の検討を行った。次に,数値解析的にイオン生成場の解析及びイオン測定のための捕集場の解析を行うことで,生成したVOC及び空気イオンの挙動を解析した。具体的に実験的に検証するため、半導体製造クリーンルームで起きている現象を考えコロナ放電式イオナイザ直下に暴露したウェーハにおける有機物質の付着量に差異について検証した。さらに、一般室内空間でイオン発生に影響について捕集時に電場条件を変化させた捕集分析方法を検討した。以上の研究結果から、空気中のイオン性物質が室内汚染物質の二次生成に寄与している可能性の一部を検証したが、今後は他成分や混合系での状況、空間での有機物質の状態等を把握し、さらに詳細なメカニズムを解明する必要がある。そのために、今回開発した電場条件を変化させた状況下におけるイオン物質の捕集分析手法は有効な手法と考えられるため、詳細な実験的な検証を加える必要がある。近年、室内環境では、揮発性有機化合物などの化学物質が問題になっている。その一方で、イオンを放出するタイプの空気清浄機やエアコンディショニングユニット等が脚光を浴びているほか、液晶製造等の静電気対策が必要な製造環境ではイオナイザが多用されている。そこで、室内環境中でこうしたイオンとその他化学物質との相互作用により、新たな汚染が発生(二次汚染)することを想定した。本研究では、イオンと室内環境中に浮遊する揮発性有機化合物との相互作用を把握するため、以下の2点を目的とする。・イオン発生器から発生したイオンと既知濃度の揮発性有機化合物を混合し、揮発性有機化合物の組成変化を定性・定量する・得られた知見(実験値)を用い、数値解析手法を用いて実空間における室内空気質への影響を明らかにする本年は実験系の検討を行い、特にイオンの定量と揮発性有機物質のサンプリングを同時に行う方法として、帯電プレートモニタを応用したシステムの可能性を見出した。また、建材等での難燃剤として利用され、室内環境中でも検出されるTCEP(Tris(2-chloroethyl phosphate)を対象に、イオナイザをイオン放出源としたチャンバー実験を行い、気中および平滑な表面を有する基板(ここでは半導体製造用のウェーハを利用)上における有機物質の相違をみた。その結果、イオンが存在する場合と存在しない場合の比較では、基板表面上のTCEP付着量に差があることが明らかになった。今後は、変質の過程を明らかにしていくとともに、数値解析により実空間への影響を明らかにしていく予定である。本研究では、イオンと室内環境中に浮遊する揮発性有機化合物との相互作用を把握するため、以下の2点を目的として、実験・検討を行った。

・イオン性物質の効率的な捕集計測方法の検討する・イオン発生器から発生したイオンと既知濃度の揮発性有機化合物を混合し、揮発性有機化合物の組成変化を定性・定量する・得られた知見(実験値)を用い、数値解析手法を用いて実空間における室内空気質への影響を明らかにする上記実験・検討の結果、以下の知見を得た。1.イオン性物質の効率的な捕集計測方法として、クーロン力を用いる事を考案し、荷電したSi粉砕物を用いた捕集計測方法で効率的に分子状のイオン性物質を捕集することが可能であることを示した。2.放電電極と基板表面との距離および極間電位差をパラメータに実験を行い、空気イオンの極性により付着量に相違があること、また距離によっては極間電位差に応じて付着量に大きな差異が生じることを示した。3.基板表面へのイオン沈着速度および吸着速度のモデル化を行い、表面吸着濃度は極間電位差およびイオン物質濃度が高いほど急速に飽和濃度に特性になっていることを示した。
PBAT法による高感度なエクソメチロームとエクソヒドロキシメチローム解析の実現

ターゲットメチロームシークエンシング(TMS)解析は、液相ハイブリダイゼーション(LH)法により特定のゲノム領域を濃縮し、得られたDNA断片をショットガンバイサルファイトシークエンシングに供してDNAメチル化状態を決定する手法である。この方法は、ゲノムサイズが比較的大きい生物において、配列決定のためのコストを抑制しながら高精度なメチロームデータを収集ことが可能であるが、これまでに報告されているTMSの鋳型調製法は大量の開始DNAが必要で実用性に欠けていた。そこで、本研究ではこれまで研究代表者らが開発してきたPost-bisulfite adaptortagging(PBAT)法をTMSの鋳型調製に応用することで、TMSの高感度化を試みた。まず、標準的なPBAT法のプロトコールをLHにより回収されたDNAに適用したが、この系は再現性に乏しく改善の余地があった。そこで、PBAT法におけるランダムプライミング反応の高効率化と実験の再現性向上に取り組んだ。その結果、従来のPBAT法で用いていた3′末端に4塩基の完全縮重塩基が付加されたプライマーに比べて、数塩基のATのみの縮重塩基が追加されたプライマーを用いると、TMSの鋳型収量と実験の再現性が高まることが判明した。また、LHの条件検討を行い、ホルムアミド添加による十分な変性が実験の再現性向上に効果があることを見いだした。これらの検討結果を総合してSureSelect-PBAT法を確立し、論文をDNA Research紙に投稿した。さらには、アジレント社と協力しSureSelect-PBAT法のプロトコールの詳細をアプリケーションノートとしてまとめ公開した。26年度が最終年度であるため、記入しない。この方法は、ゲノムサイズが比較的大きい生物において、配列決定のためのコストを抑制しながら高精度なメチロームデータを収集ことが可能であるが、これまでに報告されているTMSの鋳型調製法は大量の開始DNAが必要で実用的ではなかった。この新しい鋳型調製技術は国内5機関に移転されている。5-ヒドロキシメチル化シトシンの検出には、アルコール特異的な酸化剤である過ルテニウム酸カリウムを用いる酸化的バイサルファイトシークエンシング法が有効である。しかし過ルテニウム酸カリウムの反応効率は最適化を経ても高々50%程度であり、繰り返し条件検討を重ねたものの改善が見込めなかった。そこで、ADADO類を用いたアルコールの酸化反応の導入を検討し、条件検討を行った。その結果、過よう素酸を再酸化剤として用いる条件が5-hmCの酸化反応には適していることが分かった。本研究では、TMS解析のプロトコールの確立、安定化と技術移転を第1の目標に、TMSで確立された技術の5-hmC検出解析への応用を第2の目標に定めて計画を進めてきた。

第1の目標に関しては今年度中にほぼ達成できており、また第2の目標に関しても酸化的バイサルファイトシークエンシング法に有望な酸化剤の組み合わせを見出している。この試薬を用いた反応系の最適化も数か月内に完了する見込みである。PBAT法の鋳型調製効率の改善とそのTMS解析の応用に関しては、その技術を現在論文へとまとめる作業を行っており、近日投稿予定である。5-ヒドロキシメチルシトシンの検出に関しては、過よう素酸を用いた反応系のさらなる最適化を進める。これまでの結果からは、5M以上の高濃度酢酸ナトリウム緩衝液の存在下でAZADO類による酸化反応が促進されることが明らかになっている。そこで、酢酸ナトリウム存在条件下での温度、AZADO類、pH等に関する条件検討を行い、反応の最適化を進める。また、より実用的な酸化反応を考えた場合、DNAの変性状態の維持も重要なポイントである。過ルテニウム酸カリウムやAZADO類による5-ヒドロキシメチル化シトシンの酸化にはDNAが1本鎖状態で維持されていることが要求される。アルカリ条件下で行う過ルテニウム酸カリウムとは異なり、過よう素酸を用いるAZADO類による触媒反応では弱酸性条件が求められるため、DNAのかい離状態を維持するためには尿素をはじめとしたDNAの変性剤を反応系に共存させる必要があるものと考えており、これらの検討も進める。
剪断流動下での高分子鎖の誘電的および力学的応答理論の構築

流動下で高分子が示す誘電的および力学的応答を理解するため、実験的に得られる応答関数を分子の運動と関連づける理論の開発を行った。その結果、定常的な単純剪断流下でのポリイソプレンの誘電応答と力学応答(流動誘電応答関数と方向に依存した貯蔵・損失弾性率)を統一的に記述することのできる非等方易動度モデルを開発した。また、会合性高分子の示すシアシックニング挙動も非等方運動を用いて記述できることを示した。粘弾性測定や誘電応答測定は外力をかけた際の応答を測ることで試料の物性を調べる。線形応答理論に従えばこれらの測定で得られる応答関数はGreen-Kubo関係式によって分子運動の相関関数と関連づけることができる。そのため、高分子系における粘弾性や誘電応答はマクロな測定でミクロな分子運動の情報を得るための有効な手段である。しかしながらGreen-Kubo関係式は平衡状態以外では一般に成立せず、流動下(非平衡状態)の応答の解析方法は非自明である。最近、非平衡系状態での線形応答理論がBaiesiらによって大きく発展させられた。しかし近年の理論の多くは応答関数からの相関関数の情報を得るためではなく、Green-Kubo関係の破れから非平衡性を特徴づけることを目的としている。そのため現状では流動下の高分子の応答挙動の解析のような用途への理論の適用例は極めて少ない。そこで本研究では、近年の非平衡線形応答理論を流動下の高分子系へ適用することを試みた。また、流動下での高分子の運動モデルを考察し、非等方的な易動度(摩擦)の概念に基づいた簡易的運動モデルを新規に構築した。このモデルは平衡状態と流動下では高分子の運動性が本質的に異なり、特に流動下では流動場に沿った方向とそれ以外とで動きやすさが変化する効果を取り込んだものである。構築した非等方易動度モデルの線形応答挙動を解析した結果、実験的に得られている剪断流動下の応答と定性的に一致する挙動を再現できることがわかった。本研究の結果は簡易モデルに基づいたものではあるが、非平衡状態における高分子の運動を実験的・理論的手法で理解するために有用であると考えられる。昨年度までに行われた研究により、剪断流動下の弱くからみあった高分子鎖の運動の記述や解析に非等方易動度モデルやそれに基づいた線形応答理論が利用できることがわかった。本年度は理論の精密化を目的とした研究および他の系へのモデルの適用を目的とした研究を行った。理論の構造を検討した結果、流動下にある様々な系で非等方な運動が発現しうることがわかった。他の系へ非等方易動度モデルの適用として、末端に会合基を持つ新水性高分子(テレケリックポリマー)の水溶液系のレオロジー測定データの解析を行った。テレケリックポリマーは水溶液中でフラワーミセルと呼ばれる会合構造を形成し、高分子濃度がある程度高くなると過渡的なネットワーク構造を形成し、種々の特徴的なレオロジー挙動を示す。例えば、剪断速度の大きな非線形領域では剪断粘度が上昇するシアシックニング挙動を示すが、その機構はいまだ十分には理解されていない。本研究ではテレケリックポリマー水溶液系に非等方易動度モデルを適用することで、シアシックニングが非等方的な高分子の運動(非等方的なブリッジ構造の構築)によって引き起こされている可能性を示した。また、理論を精密化しより現実的な実験データとの比較を行うため、レオロジーをよく再現でき単純な構造を持つモデルであるスリップスプリングモデルに非等方易動度モデルを組み合わせることを試みた。得られた新規モデルを用いたシミュレーションを行うことで、現実的なデータとの比較が可能なシミュレーションデータが得られるものと期待される。本研究では剪断流動下の高分子系の示す応答を分子運動の視点から解析するための理論の開発を行ってきた。昨年度までの研究成果から、剪断流動下での弱くからみあった高分子鎖の運動は非等方的なものとなること、水溶液中の会合性テレケリックポリマーも非等方的な会合運動を示していることが示唆された。本年度はこれらの結果を受け、理論モデルの改良および実験データのより詳細な解析を試みた。まず、実験データの解析として、会合性テレケリックポリマー溶液の種々のレオロジー特性の解析を試みた。特に、レオロジー測定でみられる強い非線形性はテレケリックポリマーの形成する過渡的ネットワーク構造の違いに起因していると考え、テレケリックポリマー濃度の変化によるネットワーク構造の変化とその結果生じるレオロジー特性の濃度依存性を解析した。その結果、テレケリックポリマーの非等方的会合ダイナミクスを支持する結果が得られた。また、これまでに開発してきた1本鎖モデルでは剪断流動下での非等方的運動の発現機構を十分に理解することはできないと考え、多数鎖モデルの開発を行った。多数鎖モデルは1本鎖モデルと異なり、流動下での高分子鎖同士の相関を直接的に取り扱えるため、非等方的な運動性を事前に仮定する必要がない。

本研究ではからみあった高分子系の動的性質をよく再現することの出来る1本鎖スリップスプリングモデルを多数鎖に拡張した。現在のところまだ流動下での高分子鎖の振る舞いについては検証を行っている最中であるが、有用な情報を得られるものと期待される。当初の研究目的であった剪断流動下での誘電応答実験データの説明をするための非等方易動度モデルを開発し、モデルの性質を詳細に調べることができた。まだ実験データとの比較に直接耐えうるほどの十分な精度は持たないものの、非等方移動度モデル自体の持つ種々の性質や運動の非等方性がからみあった高分子系に限らず剪断流動下で一般に発現しうることといった興味深い結果が得られた。また、高精度なからみあいモデルと非等方易動度モデルを組み合わせたモデルの開発も行っており、シミュレーションの側面からの検証は現在進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。剪断流動下での高分子の運動の定性的な側面については昨年度までの研究で概ね満足できる結果が得られている。また、流動下における運動の非等方性の一般性についても、テレケリック高分子水溶液系の実験から興味深い結果が得られている。ただし、これまでの本研究の結果は主に定性的議論を中心としたもので、定量的議論は未だ不十分である。また、これまでのモデルの解析から、解析的方法のみで定量的議論を行うのは困難であることが推測される。従って、今後の本研究の進行方策としては、主に既存の高精度シミュレーションモデルに本研究で開発した非等方易動度モデルの連携を目指す。実験で得られている各種レオロジーデータ等を定量的に再現するモデルを採用し、運動の非等方性を取り込むことで、定量的議論に耐えるモデルを構築する。
バイオマス利活用のための地域総合再生可能エネルギーシステムの設計手法の構築

本研究では、(1)対象地域のバイオマスエネルギー資源賦存量と利用可能技術の調査、(2)ギー経済モデルを用いて解析することによって、地域の気象、自然、エネルギー需要特性にふさわしい総合エネルギーシステムを設計、(4)バイオマス資源を地域社会にて利活用するエネルギーシステム設計手法を構築、(5)バイオマス利活用に伴う実用上の課題、利活用促進のためのバイオマス利用技術の目標性能を明らかにした。はじめに、農地の作物を運輸用燃料に用いるエネルギー作物について、賦存量を定量化する手法を開発した。地域に散在する農地や土壌の状況、農作物の作況などをGIS(地理情報データベース)を用いてデジタル情報化し、これと地域気象条件から選定した農作物から、産出可能なエネルギー量を算定する手法を策定した。つぎに、バイオマス資源を熱および電力エネルギーに変換する機器について、設備費(固定費)および運転・維持費を考慮したエネルギー市場を設計した。設備容量の増大による費用の低減効果(規模の経済性)と、バイオマス資源の産出地から利用地への輸送経費、電力の買電単価などを考慮して、もっとも経済的なシステム構成を設計する手法を開発した。さらに、バイオマス資源に固有なカーボンニュートラルの性質、廃棄物の適正処理に伴う外部不経済性の緩和などを定量化して、バイオマス利活用に伴う環境影響を評価する手法を構築した。本研究では、(i)対象地域のバイオマスエネルギー資源賦存量と利用可能技術の調査、(ii)地域エネルギーシステムの経済性と運用特性を評価するエネルギー経済モデルの開発、(iii)得られたデータをエネルギー経済モデルを用いて解析することによって、地域の気象、自然、エネルギー需要特性にふさわしい総合エネルギーシステムを設計、(iv)バイオマス資源を地域社会にて利活用するエネルギーシステム設計手法を構築、(v)バイオマス利活用に伴う実用上の課題、利活用促進のためのバイオマス利用技術の目標性能を明らかにする。平成17年度は、対象地域のバイオマスエネルギー資源賦存量と利用可能技術の調査を実施した。その結果、以下のことが明らかになった。はじめに、畜産系(肉牛、乳牛、養豚、養鶏等)廃棄物、食品系廃棄物(生ゴミ、食品加工残渣、漁業等)、木質系(間伐材、林地残材等)、農業系(もみ殻、稲わら、バカス等)からなるバイオマス資源について、複数の対象地域のフィールド調査を通して賦存量を明らかにした。フィールド調査を実施して、廃棄物処理の現況も把握し、野積みや投棄、有償による産業廃棄物処理についてもヒアリング調査を行った。得られた調査結果を、地域バイオマス・データベースとして取りまとめ、モデル解析の入力データとして加工した。さらに、バイオマスをエネルギー源として活用する場合の、エネルギー変換技術・機器の性能及びコストデータを調査した。設備普及に伴う性能向上とコスト低下の効果が著しいために、いわゆる習熟効果(Learning curve)を考慮して将来データを算出した。習熟度の定量化に際しては、バイオマス利用が進んでいるデンマークやドイツの事例を参照した。これをもとに、多様なバイオマス資源を対象にして技術性能データベースを作成し、引き続き進めるモデル解析に用いる予定である。平成18年度は、バイオマス資源を地域社会にて利活用するエネルギーシステムの設計手法を構築した。

設備容量の増大による費用の低減効果(規模の経済性)と、バイオマス資源の産出地から利用地への輸送経費、電力の買電単価などを考慮して、もっとも経済的なシステム構成を設計する手法を開発した。さらに、バイオマス資源に固有なカーボンニュートラルの性質、廃棄物の適正処理に伴う外部不経済性の緩和などを定量化して、バイオマス利活用に伴う環境影響を評価する手法について、調査を始めた。次年度にさらに具体的な手法を構築する予定である。本研究では、(1)対象地域のバイオマスエネルギー資源賦存量と利用可能技術の調査、(2)地域エネルギーシステムの経済性と運用特性を評価するエネルギー経済モデルの開発、(3)得られたデータをエネルギー経済モデルを用いて解析することによって、地域の気象、自然、エネルギー需要特性にふさわしい総合エネルギーシステムを設計、(4)バイオマス資源を地域社会にて利活用するエネルギーシステム設計手法を構築、(5)バイオマス利活用に伴う実用上の課題、利活用促進のためのバイオマス利用技術の目標性能を明らかにした。はじめに、農地の作物を運輸用燃料に用いるエネルギー作物について、賦存量を定量化する手法を開発した。地域に散在する農地や土壌の状況、農作物の作況などをGIS(地理情報データベース)を用いてデジタル情報化し、これと地域気象条件から選定した農作物から、産出可能なエネルギー量を算定する手法を策定した。つぎに、バイオマス資源を熱および電力エネルギーに変換する機器について、設備費(固定費)および運転・維持費を考慮したエネルギー市場を設計した。さらに、バイオマス資源に固有なカーボンニュートラルの性質、廃棄物の適正処理に伴う外部不経済性の緩和などを定量化して、バイオマス利活用に伴う環境影響を評価する手法を構築した。