hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境水中微量医薬品由来化合物の分析および促進酸化処理

抗生物質、合成抗菌剤、解熱剤などの医薬品は医療、および畜産分野において大量に使用され、未変化体あるいは抱合体として環境中に放出されている。これらの医薬品の多くは強い生理活性を示し、未処理のまま環境中に放出された場合、水中あるいは土壌中に生息する生物に何らかの影響を及ぼす事が考えられる。これらの医薬品起源化学物質の多くは生物化学的に安定なものが多く、活性汚泥法等の従来の廃水処理方法では分解除去が困難である。オゾン処理および紫外線照射を併用した促進酸化処理(Advanced Oxidation Processes, AOP)は環境中における残留性が高い化学物質の分解除去に有効である事が知られ、廃水中医薬品起源化学物質の処理に応用が試みられている。本研究においては、オゾンおよびAOP処理における医薬品化合物の分解処理効果を確認すると共に分解過程の解明を試みた。抗生物質、アモキシシリン(Amoxicillin, AM)を医薬品由来化合物のモデル物質としてオゾンおよびAOP処理室内実験を行った。処理槽は容量4Lの処理槽を用い、低圧UVランプ、オゾン分散管を装着した。処理実験はハイドロキシラジカルの関与を見る為に、pH4,7、ラジカルスキャベンジャーとしてtert-ブタノールの添加、非添加の条件下で行った。BSTFAによるシリル化およびジアゾメタンを用いたメチルエステル化後GC/MSを用いて反応中間物質の分析を行い、分解過程を考察した。また頻繁に環境水から検出されるフタル酸ジブチルについても同様の方法でオゾンおよびAOP処理による分解過程を調べた。アモキシシリンはUV(254nm)単独による光分解反応は遅いが、オゾンおよびオゾン/UV反応による除去効果は顕著である事が認められた。また、分解過程においてはOHラジカルの関与が極めて大であることがわかった。中間生成物質の検索からアモキシシリンの分解プロセスを考察する事が出来た。さらにフタル酸ジブチルについてもその酸化分解過程を明らかにした。研究成果の一部は第40回日本水環境学会年会で発表した。また成果をとりまとめ、学術専門誌に投稿する予定である。医薬品として広く使用されている5種の抗生物質(Benzylpenicillin sodium salt, Chlorotetracycline hydrochloride, Oxytetracycline hydrochloride, Amoxicillin, Sulfamonomethoxine)について、LC/MSによる分離分析条件を検討した。LCの分離カラムにはInertsil ODS-3V,4.6mm i.d.,250mm,5μmを用い、移動相にはアセトニトリル/水を用いた。質量分析計のイオン化法はESIで行い、5種の化合部のポジティブおよびネガティブ質量スペクトルを測定した。環境水中微量医薬品由来化合物の抽出、濃縮方法を検討し、固相抽出法の有効性を確認した。実験室内における促進酸化処理実験を行うため、内容量4Lのガラス製反応槽を作製し、既存のオゾン発生装置およびオゾン濃度計と接続し、撹拌装置および紫外線ランプの組み込みを行い、実験装置を完成させた。医薬品由来化学物質の環境水中における存在レベル、動態および処理に関する文献を調査し整理した。また、日本水環境学会九州支部研究発表会(宮崎市)および日本水環境学会第39回年会(千葉市)に参加し、関連する情報を収集した。近年、環境水中に存在する抗生物質、抗炎症剤、解熱鎮痛剤、β遮断剤などの医薬品起源化学物質の存在、挙動および生態系に与える影響について関心が持たれている。抗生剤Amoxicillinはヒトおよび動物医薬品として広く使用され、下水処理水や河川水中に数ppbレベルで検出された報告もある。オゾンおよび促進酸化処理はこれら医薬品の分解処理に効果的であると考えられ、Amoxicillinについてオゾンによる直接酸化又はOHラジカルによる速度論的研究がいくつか報告されているが、分解メカニズムに関する知見は少ない。本研究ではAmoxicillinの実験室内オゾンおよびオゾン/UVによる酸化処理実験を行い、分解処理効率を比較するとともにGC/MSおよびLC/MSを用いて中間生成物の検索を行い、Amoxicillinのオゾンによる酸化分解経路を推定した。AmoxicillinはUV処理単独でも減少傾向が見られるが、オゾンおよびオゾン/UV処理によって短時間のうちに分解が進むことが確認された。また酸性条件下およびラジカル阻害剤の添加によって分解は極めて緩慢になり、Amoxicillinの酸化分解には化学量論的実験結果からもOHラジカルの関与が大であることが確認された。さらに中間生成物を抽出し誘導体化後、GC/MSを用いて検索した結果、十数種の化合物が同定され、Amoxicillinのオゾンによる酸化分解経路を推定する事が出来た。これまでの研究成果の一部は平成18年3月、仙台市で開催された日本水環境学会第40回年会で研究発表した.また、平成18年9月に中国・北京で開催予定の世界水会議において発表する予定である。

本研究においては、オゾンおよびAOP処理における医薬品化合物の分解処理効果を確認すると共に分解過程の解明を試みた。抗生物質、アモキシシリン(Amoxicillin, AM)を医薬品由来化合物のモデル物質としてオゾンおよびAOP処理室内実験を行った。処理槽は容量4Lの処理槽を用い、低圧UVランプ、オゾン分散管を装着した。処理実験はハイドロキシラジカルの関与を見る為に、pH4,7、ラジカルスキャベンジャーとしてtert-ブタノールの添加、非添加の条件下で行った。BSTFAによるシリル化およびジアゾメタンを用いたメチルエステル化後GC/MSを用いて反応中間物質の分析を行い、分解過程を考察した。また頻繁に環境水から検出されるフタル酸ジブチルについても同様の方法でオゾンおよびAOP処理による分解過程を調べた。アモキシシリンはUV(254nm)単独による光分解反応は遅いが、オゾンおよびオゾン/UV反応による除去効果は顕著である事が認められた。また、分解過程においてはOHラジカルの関与が極めて大であることがわかった。中間生成物質の検索からアモキシシリンの分解プロセスを考察する事が出来た。さらにフタル酸ジブチルについてもその酸化分解過程を明らかにした。研究成果の一部は第40回日本水環境学会年会で発表した。また成果をとりまとめ、学術専門誌に投稿する予定である。
金属ー半導体積層界面の基礎

準ミクロおよび原子オーダーサイズでの、金属ー半導体界面現象を正確・精密に把握するために、実験と理論とを以下のように複合的、相補的に結合し研究を遂行することを目指し、本年度は特に基礎データの収集を行なった。1.結晶シリコンと種々の金属との反応の初期過程を詳細にわたり正確に調べるため、高速イオン散乱/チャネリング法、種々の電子分光法や電子顕微鏡法・回折法を駆使することにより、結晶原子位置や電子状態の変化の精密な測定を行なうための基礎データを収集した。また、3次元的非破壊分析法の可能性を明らかにしたり、準ミクロ的に金属ーシリコン界面の評価を行なった。2.理論グループは、第一原理からの理論的考察に基づいた、金属ーシリコン界面の電子状態を計算したり、界面の構造安定性を検討するための計算機プログラムの開発を行なった。また、それを利用して、種々の物性値を計算機シミュレーションにより算出した。3.MBE法を用い、GaAs,InGaAsやInP等の化合物半導体と金属との界面反応初期過程を1.とほぼ同様な方法で調べた。また、表面改質の実体とショットキー障壁との関連を明かにした。4.化合物半導体を中心とした種々のショットキー障壁を作製し、その形成機構や物性を調べたり、圧力を印加した場合の電子状態の変化も明かにした。5.金属ー半導体界面の電子状態に対する金属の影響を調べるため、酸化物超伝導体結晶内の金属層と分極性半導体との積層界面におけるスクリーニング効果を伴った電子間相互作用を調べるための基礎実験を行なった。次年度以降は、本年度得た基礎データを基にして、上記の主要な項目に関し、より広範囲の系を対象にし、より精密な研究を行なう予定である。
SV40による細胞の不死化とウィルスゲノム挿入部位の細胞DNAの構造の研究

SV40によってトランスホ-ム且つ不死化したヒト細胞のSV40ゲノム挿入部位の細胞DNAの塩基配列の特異性と不死化との間に何らかの関連性があるかどうかをみることを目的として、研究を行った。まづ、VA13細胞(SV40ゲノムが唯一カ所においてのみ挿入されている)について、ウィルスゲノム挿入部位をクロ-ニングして、その構造をディデオキシ法により決定した。その結果次のような知見を得た。1.挿入部位には、既知の癌遺伝子或いは、癌抑制遺伝子はみられなかった。このことは既知の癌抑制遺伝子の破壊によって不死化成立しているのではないことを示している。2.ウィルスゲノムと細胞DNAの間にはシ-クエンスの相同性がみられなかった。これは挿入に際して相同組換が起こっていないことを示している。3.挿入部位近傍には529塩基対の短いリピ-トが数多くみられた。この意味は不明である。続いて更にもう一つのヒトの細胞株についても同様な手法を用いて、研究を行った。この細胞株XP(20S)SVもウィルスゲノムは、唯一カ所においてのみ挿入されていた。ウィルスゲノム挿入部位近傍の細胞DNAクロ-ニングを行った後、約2Kbに亘って塩基配列の決定を行った。その結果HindIIIファミリ-と呼ばれるリピ-トシ-クエンスの存在を見いだしたが、癌遺伝子或いは、癌抑制遺伝子等はみられなかった。以上の結果から最終結論として、ウィルス挿入部位には癌遺伝子或いは、癌抑制遺伝子のような癌化叉は不死化と関連するような特異な構造の存在は見いだし得なかった。SV40でTransformされ且つ不死化した細胞VA13から、ウィルスゲノム近傍の細胞DNAをクロ-ン化した。(VA13細胞ではSV40ゲノムは唯一ケ所に於いてのみ組み込まれている。)ついでこの細胞DNAのSequencingを行って、コンピュ-タ-解析により、その構造の特徴をみた。現在のところ組み込まれたSVA40ゲノムの両側の細胞DNA約1KbのみについてSequencingを行ったばかりであるが、次の如き新たな知見を得た。1.既に報告されている既知遺伝子とはホモロジ-はなかった。2.既に報告されているOncogenes又はAntioncogenesとはホモロジ-はなかった。以上のことからVA13細胞に於いて不死化はSV40ゲノムによる癌抑制遺伝子又は癌遺伝子の破壊によってもたらされたものではないことを示唆する。3.SV40DNAのSequenceSはホモロジ-はなかった。このことはウィルスゲノムの組み込み機構としてNonhomologous Recombinationを示唆するものである。4.短いDirect及びInverted Repeats(48bp)が数多くみられた。

その結果HindIIIファミリ-と呼ばれるリピ-トシ-クエンスの存在を見いだしたが、癌遺伝子或いは、癌抑制遺伝子等はみられなかった。以上の結果から最終結論として、ウィルス挿入部位には癌遺伝子或いは、癌抑制遺伝子のような癌化叉は不死化と関連するような特異な構造の存在は見いだし得なかった。
NK細胞の分化におけるFcR,KAR,gp49の役割に関する研究

ナチュラルキラー(NK)細胞の分化と機能獲得に関してはその多くが未だ謎に包まれている.NK細胞はヒト末梢血中に5%程度存在し,前感作なしに異種細胞や自己の異常細胞を破壊する,いわゆる自然免疫の一翼を担う細胞である.本研究の目的は,KARの活性化シグナル伝達を司るKARAP分子の欠損マウス,機能未知なgp49分子欠損マウス,そしてFcRγ鎖欠損マウスにおけるNK細胞の分化状態および標的細胞破壊機能を調査し,KAR分子群,FcR分子群,gp49分子群とNK細胞の分化との関係を解明する.本年度はgp49B欠損マウス,KARAP欠損マウスの作製を完了し,解析を行ったところ,gp49が欠損していてもNK細胞は正常に分化しており,標的細胞の障害もコントロールと同等の能力を有していることを見いだした.またKARAP欠損マウスにおいてはNK細胞は正常に分化し,一般的標的細胞に対しては正常な障害能力を有する一方,中枢神経系に異常が見られることが発見された.ナチュラルキラー(NK)細胞の分化と機能獲得に関してはその多くが未だ謎に包まれている.NK細胞はヒト末梢血中に5%程度存在し,前感作なしに異種細胞や自己の異常細胞を破壊する,いわゆる自然免疫の一翼を担う細胞である.本研究の目的は,KARの活性化シグナル伝達を司るKARAP分子の欠損マウス,機能未知なgp49分子欠損マウス,そしてFcRγ鎖欠損マウスにおけるNK細胞の分化状態および標的細胞破壊機能を調査し,KAR分子群,FcR分子群,gp49分子群とNK細胞の分化との関係を解明する.本年度はgp49B欠損マウス,KARAP欠損マウスの作製を完了し,解析を行ったところ,gp49が欠損していてもNK細胞は正常に分化しており,標的細胞の障害もコントロールと同等の能力を有していることを見いだした.またKARAP欠損マウスにおいてはNK細胞は正常に分化し,一般的標的細胞に対しては正常な障害能力を有する一方,中枢神経系に異常が見られることが発見された.
新規アディポカイン「オメンチン」の腹部大動脈瘤形成および進展における役割解明

本研究課題は、新規アディポカイン「オメンチン」の腹部大動脈瘤形成および進展における役割を個体レベル、細胞レベルで解明し、その臨床的意義を明らかとすることである。申請者は、まず、脂肪組織ヒトオメンチン過剰発現マウスを動脈硬化モデルであるアポリポ蛋白E欠損マウスと交配させ、アポリポ蛋白E欠損オメンチン過剰発現マウスを作成し、アポリポ蛋白E欠損マウスと比較検討した。その結果、オメンチンの過剰発現は、アポE欠損マウスの動脈硬化巣の形成を有意に抑制し、動脈硬化巣におけるマクロファージの集積と大動脈における炎症関連遺伝子の発現も抑制していた。次に、これらのマウスに対しアンジオテンシンII(1000ng/kg ; Sigma-Aldrich)の持続投与を行い、大動脈瘤モデルを作成した。その結果、オメンチンの過剰発現は、腹部大動脈の瘤形成(AAA incidenceやMaximal abdominal aortic diameter)を有意に抑制した。現在、各実験群で得られた動脈瘤組織を用いて、マトリックスメタロプロテアーゼや蛋白分解酵素(カテプシンL)とその阻害物質(シスタチンC)の発現を検討している。現在までに、オメンチンが大動脈瘤形成に抑制的に働くアディポサイトカインであることを見出した。このことは、オメンチンが大動脈瘤治療に対する新たな標的分子となりうる可能性を示唆している。現時点までの成果は、2017年10月に行われた第38回日本肥満学会にて発表。今後さらに詳細な機序の検討、臨床応用に向けてさらなる検討が必要であると考えられた。
高信頼無線ネットワークのためのトモグラフィ技術

本研究では,高信頼な無線通信ネットワークを構築するためのネットワーク計測技術について検討した.まず,無線マルチホップ上の故障ノードや故障リンクを同定するためのネットワークトモグラフィについて検討し,そのための適応的論理型ネットワークトモグラフィを提案した.シミュレーション実験により少ない経路数で効率的に故障ノードを特定できることを確認した.また,信号減衰の空間分布を推定するためのRFトモグラフィについて検討し,圧縮センシングを用いた手法を提案しその有効性をシミュレーション実験により確認した.工場内産業機器やロボットの遠隔制御等,制御システムを無線ネットワークで構成する通信システムは,無線ネットワーク化システムやM2M (Machine-to-Machine)通信等と呼ばれ,注目されている技術分野である.このような通信環境では,システムを安定動作させるため高信頼な無線通信技術が必須である.本研究課題では,劣悪な無線通信環境において高信頼なデータ転送技術を実現することを最終目的としており,そのための通信トモグラフィ技術について検討している.通信トモグラフィ技術では,無線ネットワーク内部の状況を外部より把握することを可能とし,これを経路制御技術に組み込むことにより高度な高信頼化技術を実現することができる.本研究では通信トモグラフィ技術としてネットワークトモグラフィと無線トモグラフィについて検討しているが,まず文献調査により,室内および屋外の無線伝搬路モデルについて調査した.空間相関のあるシャドウイングを考慮した無線伝搬路モデルが提案されており,このモデルが現在対象としている通信システムに合致している.ネットワークトモグラフィについては,論理型圧縮センシングを用いたネットワークトモグラフィを提案し,その基本的な性能評価を行った.本手法は,ネットワーク内部の故障リンクの箇所をエンド-エンドで送受信されたパケットから単純な論理演算で実現できるため実現性の高い技術である.また,無線トモグラフィとして,行列再構成型の圧縮センシングを用いた無線トモグラフィを提案した.提案した無線トモグラフィ技術の性能評価をシミュレーション実験により評価した.関連研究としてベクトル再構成型の圧縮センシングを用いた無線トモグラフィが提案されているが,それらの手法と比較した場合,提案手法の方が高精度な伝搬路推定を可能とすることを明らかにした.工場内産業機器やロボットの遠隔制御等,制御システムを無線ネットワークで構成する通信システムは,無線ネットワーク化制御システムやM2M(Machine-to-Machine)通信と呼ばれる.このような通信環境では,システムを安定動作させるため高信頼な無線通信技術が必須である.本研究課題では,劣悪な無線通信環境において高信頼なデータ転送技術を実現することを目的とし,そのための通信トモグラフィ技術について検討する.通信トモグラフィ技術では,無線ネットワーク内部の状況を外部より推定することを可能とし,これを経路制御等に組み込むことにより高度な高信頼化技術を実現することができる.本年度の研究では,論理型圧縮センシングを用いたネットワークトモグラフィを効率的に実現するための効率的な経路制御アルゴリズムを提案し,その性能評価をシミュレーション実験により明らかにした.提案したアルゴリズムでは,通信品質の劣悪な箇所に応じて適応的に経路を設定することにより,少ない経路数で効率的にネットワーク内部の状態を把握することができる.また,空間内部の無線伝搬路状態を推定するための無線トモグラフィにおいて,適応的な送受信ノード設定方法と雑雄の影響を緩和するための手法について検討し,通常の圧縮センシングを用いた手法よりも推定精度を向上できることを確認した.工場内産業機器やロボットの遠隔制御等,制御システムを無線ネットワークで構成する通信システムは無線ネットワーク化制御システムやM2M (Machine-to-Machine)通信等と呼ばれる.このような通信環境では,システムを安定動作させるため高信頼な無線通信技術が必須である.あるいは,大規模な災害が発生した場合には,通信不能となっている設備を迅速に把握して復旧に努めることが重要である.このような環境では,いずれもネットワーク内の状態を計測することが重要な技術課題となる.本研究では,ネットワーク外部からパケットや信号を送出し,その応答を解析することによりネットワーク内部の状態を推定する通信トモグラフィ技術について検討することを目的としてきた.本研究では,論理型ネットワークトモグラフィと無線トモグラフィの二つの手法について提案し,その性能評価を行ってきた.論理型ネットワークトモグラフィは,ネットワーク中に送出したパケットの応答からネットワーク内部の故障箇所を検出するための手法であり,エンドーエンド間のパケットの応答とネットワーク内部の状態が論理式で定式化される.パケットを送出するための観測経路を適応的に設定する適応的論理型ネットワークトモグラフィを提案し,その有効性をシミュレーション実験により明らかにした.また,無線トモグラフィは,人が立ち入ることのできない領域内部の通信状態を外部から送出された信号の応答より推定する手法である.行列再構成型の圧縮センシングを用いた無線トモグラフィ手法を提案し,その有効性をシミュレーション実験により明らかにした.本研究で提案した手法は,いずれもネットワーク内部の通信状態を把握するのに有効であるが,伝搬路の時間空間性が強い場合にはその性能を最大限に生かし切れないという問題等があることも明らかとなった.これらの課題については今後検討していく.本研究では,高信頼な無線通信ネットワークを構築するためのネットワーク計測技術について検討した.まず,無線マルチホップ上の故障ノードや故障リンクを同定するためのネットワークトモグラフィについて検討し,そのための適応的論理型ネットワークトモグラフィを提案した.シミュレーション実験により少ない経路数で効率的に故障ノードを特定できることを確認した.また,信号減衰の空間分布を推定するためのRFトモグラフィについて検討し,圧縮センシングを用いた手法を提案しその有効性をシミュレーション実験により確認した.

本研究課題では,高信頼無線通信を実現するための通信トモグラフィ技術として,ネットワークトモグラフィと無線トモグラフィについて検討している.ネットワークトモグラフィについては,本年度当初の予定通り,効率的な経路設定アルゴリズムを提案し,その有効性を確認できている.また,無線トモグラフィに関しても,送受信ノードの設定方法と推定精度改善手法について検討し,その基本的な性能評価により有効性を確認している.以上より,研究計画はおおむね順調に進展している.通信ネットワーク工学ネットワークトモグラフィに関しては,これまで観測ノードは移動しないという前提で検討を進めてきたが,移動ノードを観測ノードとすることで,さらに効率的にネットワーク内部の推定を行うことができると考えている.そのための観測ノードの配置手法について検討する.また,無線トモグラフィについては,本年度行った研究成果を基に,逐次的な無線トモグラフィの実現方法について検討する.本研究課題では,3年間でネットワークトモグラフィおよび無線トモグラフィ技術について開発し,それらの経路制御技術への適用可能性を明らかにすることを目標としている.ネットワークトモグラフィに関しては,提案した手法の基本的な性能評価を行い,故障リンク推定手法として有効であることを明らかにした.また,無線トモグラフィに関しては,提案した手法が従来手法と比較して非常に有効であることが明らかとした.従って,当初予定していた研究計画は概ね順調に達成できている.計算機を購入したが,予定していた機種よりも安価なものを購入することができた.また,研究成果の発表時期を変更したため,出張先が変更になったため.ネットワークトモグラフィについては,論理型圧縮センシングのための効率的なアルゴリズムを開発し,無線伝搬路を想定したネットワーク環境での性能評価を行うことにより,より現実的な環境での有効性を明らかにする.また,無線トモグラフィに関しては,より高精度な推定を実現するため,雑音の影響を緩和するための手法について検討する.また,逐次的推定を可能とする無線トモグラフィについても検討する.研究を推敲する上で,情報収集のために書籍の購入と国内出張を予定している.研究成果が挙がり,翌年度に予定していた学会発表を行った.そのための出張旅費を支出したため,当初の予定と使用計画が変更になった.研究の内容,実施計画については基本的に変更はない.購入予定の書籍,計算機等の物品は平成26年度に行う.
細胞内抗体を用いた新規抗ガン剤スクリーニング法の開発

本研究ではシングルドメインからなる抗体フラグメントであるVHHのライブラリーを作製し、その中からガン細胞の運動を阻害できるVHHをスクリーニングすることを目的とする。前年度までの研究によりガン細胞の運動を阻害できるVHH(VHH-47)を同定することに成功している。今年度はVHH-47と相互作用するタンパク質としてhnRNP-KというRNA結合タンパク質に着目し、ガン細胞の運動性との関連性をより具体的に明らかにすることに焦点を絞り研究を行った。hnRNPKはマルチファンクショナルなタンパク質であり、様々な生命現象に関わっていることが報告されている。まず初めにVHH-47とhnRNP-Kが相互作用することを免疫沈降実験を行うことで明らかにした。そして、VHH-47はhnRNP-Kの細胞内での局在の変化をもたらすことを細胞分画およびウェスタンブロッティングにより確認した。これまでhnRNP-Kは核内に多く存在し、細胞外からの刺激によってリン酸化修飾を受けることで核内から細胞質へと移動するということが報告されており、細胞内部のシグナルを伝達する重要なタンパク質であると考えられる。VHH-47はこのhnRNP-Kの細胞内部での移動を妨げることによってシグナル伝達を阻害している可能性が考えられる。RNAiによるノックダウン実験は細胞死を誘導してしまうことから解析が困難であった。これらのことから、hnRNP-Kは抗ガン治療の際の新しい標的となる可能性がある。また、hnRNP-Kの細胞質における蓄積量がガン細胞の運動性と相関関係にあることから、細胞質におけるhnRNP-Kを不活性化させる分子、もしくは細胞質への蓄積を抑えることができる分子を開発することができれば副作用の少ない抗転移治療薬として応用できるかもしれない。シングルドメインからなる抗原認識分子VHHのライブラリーから癌細胞の運動を阻害できる分子をスクリーニングすることを目的とする。VHHは抗体分子の抗原認識可能な最小ユニットにより10^6程度の多様性を持つライブラリーから癌細胞のケモタキシスを阻害できるVHHを同定した。このVHHを細胞内で発現させると細胞の形態にも変化が見られた。今回の実験で用いた細胞株であるHT1080は非常に運動性が高く、細長い形態をとるが、VHHを発現させると全体的に丸い形態をとるものが増えた。細胞内での局在をGFP融合タンパク質をもちいて検証したところ、このVHHは細胞内に全体的に局在することが分かった。次にこのVHHがどのような細胞内分子と相互作用しているのかを調べるためにYeast two-Hybrtd法によるスクリーニングを行ったところ、多くの候補タンパク質をえることができたが候補が多く絞りきれなかった。そこで他のプロテオミクス的アプローチとしてプルダウン、質量分析による解析を行ったところ、hnRNP-KというRNA結合型のタンパク質が候補として得られた。hnRNPKはマルチファンクショナルなタンパク質であり、様々なバイオロジカルな活動に関わっていることが報告されている。今後は過去の文献を元にhnRNPKが癌細胞の転移の活性にどのようなメカニズムで関与するのか、またVHHがどのようにその機能を阻害しうるのか、詳細な解析を行いたい。
高機能性新規ポルフィリンの光励起分子内電子移動過程に関する研究

新規な光増感剤と電子伝達体とを結合し、光励起分子内電子移動が容易に進行する錯体を合成した。この錯体は1分子で光増感剤と電子伝達体との両方の機能を持つことが期待される。ビオローゲン結合型ポルフィリンの構造と機能との関係を調べるために一連の化合物を合成し、この化合物の蛍光強度、蛍光寿命、T-T吸収の減衰とメチレン鎖長との関係を調べ、特にポルフィリンの光励起一重項状態を経由したメチルビオローゲンへの電子移動過程に焦点をあてて実験を行った。ビオローゲン結合型ポルフィリンの蛍光強度は、ビオローゲンの結合していないポルフィリンの蛍光強度とくらべて小さく、メチレン鎖長が短くなるほど小さくなることがわかった。すなわち、メチレン鎖長が短くなるほどビオローゲンによる蛍光の消光がよく起こっていることを示している。ビオローゲン結合型ポルフィリンではいずれのメチレン鎖長の場合にも蛍光の減衰は2成分であった。長寿命の蛍光を示す成分はビオローゲンの結合していないポルフィリンの寿命とほぼ同一であるが、短寿命成分はメチレン鎖長に大きく依存していることがわかった。これらのビオローゲン結合型ポルフィリンには2種類のコンフォーメーションがあり、短寿命成分は分子内電子移動が可能なコンフォーメーション(コンプレックスコンフォーマ-)に起因していると思われる。ビオローゲン結合型亜鉛ポルフィリンではT-T吸収の減衰に対応して還元型ビオローゲンの生成も観測される。さらに生成した亜鉛ポルフィリンカチオンと還元型ビオローゲンとの反応(逆反応)過程を測定した。その結果、還元型ビオローゲンの寿命は約1μsと長寿命であることがわかった。
光触媒と超音波を用いた異物に起因する感染症の撲滅

われわれは骨折治療に用いる鋼線を光触媒処理し,紫外線照射による感染予防効果を確認し,すでに臨床応用している.しかし,生体内人工物には紫外線が到達しないため,侵入できる超音波を用いて光触媒を励起させ,殺菌やバイオフィルムの分解を行う手法を考案し,これを早期の感染症対策に応用することを目的とした.in vivo実験と動物実験では,熱による有害作用を生じずに,効果の生じる至適超音波強度を決定することは困難であった.一方,光触媒酸化チタンピンを用いての臨床における研究も施行した.創外固定治療時のピン刺入部の細菌感染予防効果は特に重症の感染の予防に効果があることを示すことができた.医療の進歩によりインプラントなどの人工物・内固定材料の進歩はめざましく,外傷後の機能障害に対する早期の社会復帰や,高齢者の機能回復に大きな恩恵をもたらしている.一方,人工物挿入術後は,細菌感染の危険性が高く,その治療は抗菌薬の投与による医療費の増大だけでなく,耐性菌の出現など治療に難渋することが少なくない.われわれは骨折治療に用いる鋼線を光触媒処理し,紫外線照射による感染予防効果を確認し,すでに臨床応用している.しかし,生体内人工物には紫外線が到達しないため,侵入できる超音波を行いて光触媒を励起させ,殺菌やバイオフィルムの分解を行う手法を考案し,これを早期の感染症対策に応用することを目的とした.平成24年度は,光触媒処置を行った酸化チタンプレートと純チタンプレートを用いて,超音波刺激による殺菌効果や,バイオフィルムの分解効果等を検証し,至適な超音波刺激強度や時間,および本実験系を確立することを目的とし実験を施行した.平成25年度も前年度の実験内容を継続した.また,平行して本実験系を小動物モデルに適応し,まず生体内での安全性と生体内での殺菌効果,そして抗バイオフイルム効果を検証した.一方,すでに基礎研究において有効性を示すことができている光触媒酸化チタンピンの臨床応用についても研究を行った.基礎研究においては,殺菌効果と抗バイオフィルム効果を有意に示す超音波強度を決定することができなかった.一方,臨床的には,創外固定でのピン刺入部細菌感染に対し,光触媒酸化チタンピンは重症の感染を予防する効果があることが分かり,学会発表を行うことができた.われわれは骨折治療に用いる鋼線を光触媒処理し,紫外線照射による感染予防効果を確認し,すでに臨床応用している.しかし,生体内人工物には紫外線が到達しないため,侵入できる超音波を用いて光触媒を励起させ,殺菌やバイオフィルムの分解を行う手法を考案し,これを早期の感染症対策に応用することを目的とした.in vivo実験と動物実験では,熱による有害作用を生じずに,効果の生じる至適超音波強度を決定することは困難であった.一方,光触媒酸化チタンピンを用いての臨床における研究も施行した.創外固定治療時のピン刺入部の細菌感染予防効果は特に重症の感染の予防に効果があることを示すことができた.医療の進歩によりインプラントなどの人工物・内固定材料の進歩はめざましく,外傷後の機能障害に対する早期の社会復帰や,高齢者の機能回復に大きな恩恵をもたらしている.一方,人工物挿入術後は,細菌感染の危険性が高く,その治療は抗菌薬の投与による医療費の増大だけでなく,耐性菌の出現など治療に難渋することが少なくない.感染症の治療は現在のところ初期治療として抗生物質などの薬剤を用いるのが一般的である.しかし,これまでの感染症治療研究の方向性としては,薬剤を効率的に局所に届けるか,さらに強力な薬剤の開発に重点が置かれてきた.MRSAをはじめとする多剤耐性菌が問題となっているものの未だ革新的な治療法や予防法はない.薬剤による治療アプローチはより強い耐性菌の発生を誘導するため限界が来ると考えられ,感染予防効果を持つ医療材料の作成は急務である.現在までに異物に起因した感染症に関する研究では金属に抗生物質を担持させる試みがなされているが,耐性菌の発生や全身性の副作用の問題が払拭できない.骨折治療としての経皮鋼線固定や創外固定術では,体表面に露出した金属刺入部の感染率が高いが,われわれは骨折治療に用いる鋼線を光触媒処理し,紫外線照射による感染予防効果を確認し,すでに臨床応用している.しかし,生体内人工物には紫外線が到達しない.近年光触媒の励起に超音波を用い分解反応を確認した報告が注目されている.侵入できる超音波を行いて光触媒を励起させ,殺菌やバイオフィルムの分解を行う手法を考案し,これを早期の感染症対策に応用することを目的とした.平成24年度は,光触媒処置を行った酸化チタンプレートと純チタンプレートを用いて,超音波刺激による殺菌効果や,バイオフィルムの分解効果等を検証し,至適な超音波刺激強度や時間,および本実験系を確立することを予定し,現在も進行中である.実験実施者と実験指導者の臨床業務により実験開始が遅れた.実験用プレート,超音波実験装置,および細菌培養系の確立に時間がかかっている.培養系での実験を進め,酸化チタン光触媒プレートに対する超音波刺激下の殺菌効果を実証する.培養系での実験終了後,動物モデルでの実験を開始する予定である.培養系実験に必要な試薬,培養液,実験用プレート,動物実験系に必要なラット,ウサギ,実験用プレート等の購入に使用する.また,実験結果を発表する際の移動に必要な旅費や論文作成時の英文校正費等にも使用する予定である.
バルカン諸国歴史教科書の比較研究

本研究では、バルカン諸国の歴史教科書の記述を「バルカン」の地域史という枠組みから比較検討した。分析対象は第一にバルカン各国の中等教育で使用されている歴史教科書である。また、第二に現在バルカン諸国の歴史家および歴史教師か共同して進めているバカン諸国の共通歴史副教材の作成プロジェクトにも着目し、このプロジェクトの紹介と分析も進めてきた。研究成果の発表の機会としては、2005年11月と2007年11月にそれぞれ国際シンポジウムを開催し、バルカン諸国と日本を含めた東アジアでの歴史教科書の記述の動向か紹介された。また、これらのシンポジウムでは、バルカン諸国の共通歴史副教材の作成プロジェクトや日中韓の枠組みで進められている歴史教材の作成の動きなど、両方の地域で進行している歴史教育用の共通教材の作成計画に関しても注目し、自国史の枠を相対化するその成果と問題点を検討した。なお、2005年のシンポジウムの報告は既に柴宜弘編『バルカン史と歴史教育』(明石書店、2008年)でも公開している。研究の結果、バルカン諸国の歴史教科書では未だに自国史の枠組みが強く残存し、社会主義後の1990年代に発行された歴史教科書の記述においてもその時々の政権の意向が反映される傾向が明らかにされた。また、共通副教材の作成という形で自国史の枠組みを越え「バルカン」という枠組みに基づいた歴史記述を形作る試みが着実に続けられていることと、そしてバルカンの歴史研究者の経験は日本を含む東アジア地域の歴史記述を作成する際にも有用であるとの認識が得られた。しかし、他方でバルカン共通副教材では歴史認識のすり合わせが困難であるため資料集以上のナラティブを伴う教材の作成ができなかったこと、採用に対して各国で反対の動きが出ていることも報告された。これらは自国史の相対化が困難であることを改めて証明しており、その克服に向けた更なる取り組みが必要であることを示していると言えよう。平成16年度は本研究の初年度にあたるため、バルカン諸国の主として初等学校の歴史教科書を収集する作業が中心であった。平成16年8月末から9月初めにかけて、アルバニアの首都ティラナで国際南東欧研究学会の第9回大会(5年ごと)が開催されたので、この学会への参加をかねて、研究分担者および研究協力者がバルカン諸国歴史教科書の収集とそれぞれの国の歴史教科書分析の専門家とのインタビューに当たった。具体的には、柴がセルビア・モンテネグロ、鈴木がアルバニア、六鹿がモルドヴァ、石田がクロアチアとスロヴェニア、山崎がマケドニア、中島がルーマニア、木村がブルガリア、井浦がアルバニアで歴史教科書を収集と調査を行った。ギリシア、トルコ、キプロスについては17年度に行う予定である。現在、今年度に収集したバルカン諸国歴史教科書分析の作業を進めており、17年3月11日には「地域史と自国史」といったテーマで、ブルガリア、マケドニア、ルーマニアの歴史教科書に自国史がバルカンおよびヨーロッパという地域史の中にどのように位置づけられているかに関する研究会を開催した。平成17年度は本研究の2年度にあたり、これまで収集した教科書の分析を進めると同時に、バルカン諸国の歴史教科書分析の専門家をわが国に招聘して、意見交換をすることを目的とした。平成17年11月12日にバルカン諸国の研究者を招いての国際シンポジウム「地域史の可能性を求めて--バルカンと東アジアの教科書から」を開催した。参加者は平成17年6月に完成した中等学校(15-18歳)向けバルカン諸国11カ国の4冊本共通歴史副教材(史料集)の総括

責任者クルリ教授(ギリシア・ペロポネソス大学)、ヴォドピヴェツ(スロヴェニア・リュブリャナ大学)、ドゥカ(アルバニア・ティラナ大学)、コレン(クロアチア・ザグレブ大学)、マルコヴィチ(セルビア・ベオグラード現代史研究所)、ドゥイモヴィチ(ボスニア・サライエヴォ歴史研究所)、イーリヒ(ドイツ・ゲオルク・エッカート国際教科書研究所)の7名。日本側からは本プロジェクトのメンバーに加え、東アジアの歴史教科書比較を行なっている日本史、中国史の研究者にも参加していただき、実り多い議論をすることができた。微妙な問題をかかえるバルカン諸国の共通歴史副教材の作成作業は、同様の問題をかかえる日本の歴史研究者にも刺激を与えることができた。現在、このシンポジウムの報告集を日本語と英語で準備中である。このシンポジウムの成果を踏まえて、本研究をさらに進めてゆきたい。平成18年度分からの繰越金を使用して、平成19年5月にセルビアからM.リストヴィチ氏を招聘し、研究分担者及び一般の学生を対象としたワークショップを開催した。ワークショップではセルビアにおける歴史教科書の現況とバルカン地域の共通歴史副教材のセルビアでの受容状況に関して報告を仰ぎ、研究参加者との意見交換を行った。また、平成19年の前半には適宜研究会を開催し、11月に開催を予定したシンポジウムに向けた準備を行った。以上の準備を踏まえ、11月には国内外の歴史研究者と歴史教師を招き国際シンポジウム『地域史をどのように構想し、叙述し、教育するか-バルカンと東アジアの事例から』を開催した。この際、(1)国民史の枠組みを越える歴史叙述の構想のされ方、(2)市民権など新たな視点に基づく実際の歴史叙述の試みの紹介、(3)地域史的な歴史叙述を教育現場にどのように適用するかを論点に設定した。具体的には前回のシンポジウムに引き続きバルカン地域の共通副教材の教育現場での運用に注目した他、日本の歴史教育、中国と台湾の歴史教科書の記述の比較検討などを行い、国民史の枠組みを越える歴史認識の構築に向けた可能性に関して、ならびにバルカンと東アジア地域の歴史教科書の比較を今後も継続する必要性に関して議論を交わした。また、本年度は科研費研究の最終年度であるため、研究成果の公表に向けた作業も並行して実施した。その結果、平成20年3月に二つの出版物を刊行した。第一にシンポジウムの報告を基にした『バルカン史と歴史教育』(明石書店)であり、第二は研究参加者の論考を集約した科研費研究成果報告集である。これらの論考においてもバルカン地域で先行している地域史の枠組みとそれに基づく歴史叙述が検討されている。以上に記した研究活動を通じて、国民史を越える歴史叙述と歴史教育を目指すバルカン地域の模索から得た知見を日本を含めた東アジア地域の歴史叙述に適用する可能性と問題点に関して共通認識を築けたことが本年度の研究の成果である。本年度の第一の活動として,平成19年5月にセルビアの現代史研究者であるM.リストヴィチ氏を招聘し,研究参加者及び一般の学生を対象としたワークショップを開催した。ワークショップではセルビアにおける歴史教科書の現況とバルカン地域の共通歴史副教材の受容状況に関して報告を仰ぎ,研究参加者との意見交換を行った。
生体内で筋線維タイプを同定するバイオイメージング技法の開発

骨格筋の筋線維タイプ(速筋,遅筋線維)は,ミトコンドリア分布や形状に異なる特徴を持つ.ミトコンドリアの形態観察は,細胞内分布を巨視的に捉える組織化学的な評価法や電子顕微鏡による観察法がある.これらは,細胞組織の固定や標識が必要であり,生きた細胞におけるミトコンドリア形態の評価には適さない.フォトサーマル(PT)顕微鏡は,組織中に含まれている光吸収性の分子を利用して画像化するため,ミトコンドリアを蛍光タンパクや蛍光分子で標識する必要がないほか,通常の蛍光顕微鏡や、共焦点蛍光顕微鏡よりも優れた解像度での観察が可能である.本研究はPT顕微鏡を用いて,骨格筋線維タイプ別のミトコンドリア分布や形状の特性を明らかにすることを目的に実施された.実験方法として,麻酔下においてマウス骨格筋(前頸骨筋,外側広筋)を摘出した.摘出筋(未固定,非染色)と凍結切片(凍結固定,非染色or SDH染色)を作成し,PT顕微鏡像を撮影した.その結果,SDH染色および非染色のPT顕微鏡像による平均輝度値は,速筋よりも遅筋線維で高値を示した.ミトコンドリア形状は,遅筋線維では細長い形状が多く見られ,速筋線維では点状の形状が見られた.摘出筋(未固定,非染色)においても,ミトコンドリアの分布や形状の特性を確認した.これの結果より,PT顕微鏡は,未固定,非染色の条件下でミトコンドリアのイメージングを可能にすることが示された.本研究は,フォトサーマル顕微法による光熱反応の特性を筋線維タイプ毎に評価することを目的としている.生きた個体の筋線維に蛍光プローブ負荷などの前処理を施すことなく,筋線維タイプに依存する筋原線維やミトコンドリア由来の信号特性を明らかにする.平成29年度は,基礎的なデータを取得するために,摘出した筋サンプルで実験を行った.組織化学的な染色による筋線維タイプの分類とフォトサーマル信号(in vitro実験)による分析を実施した.ラットの遅筋タイプ(ヒラメ筋),速筋タイプ(長趾伸筋),混在タイプ(足底筋,前頚骨筋)を摘出し,組織化学的(MHC抗体,ATPase酵素染色)な染色を施した.連続切片を作成し,染色した切片と無染色の切片をスライドガラス上に置き,波長領域の異なるレーザーを照射し,フォトサーマル顕微法による信号を検出した.その結果,無染色で検出できるフォトサーマル信号を画像化することに成功した.今年度実施した観察条件では,ミトコンドリアの染色像とフォトサーマル信号による画像が類似しており,ミトコンドリア由来の信号を画像化できることが明らかにされた.今後は,in vivo環境下での観察モデルの構築を試みる.本研究は,筋線維タイプの同定のために「フォトサーマル顕微法」に着目した.この方法は無蛍光性分子を高感度で検出する光学測定法である.細胞内の光吸収性分子が励起光を吸収することで熱が発生し,それにより分子近傍の屈折率が変化する.この屈折率変化を検出光の透過率変化として検出し,筋細胞の速筋と遅筋に特徴づけられる信号特性を評価することで,筋線維タイプの同定が可能であるかもしれない.平成29年度に実施した簿切した筋サンプルでのi n vitro観察では,ミトコンドリアの形状を詳細に捉えることに成功した.また,この画像から3次元画像を得ることも可能であった.これらの研究成果は,計画段階よりも速いペースで解析が進んだ結果であり,現在は,in vivo観察モデルのための測定機器の改良に進んでいる.骨格筋の筋線維タイプ(速筋,遅筋線維)は,ミトコンドリア分布や形状に異なる特徴を持つ.ミトコンドリアの形態観察は,細胞内分布を巨視的に捉える組織化学的な評価法や電子顕微鏡による観察法がある.これらは,細胞組織の固定や標識が必要であり,生きた細胞におけるミトコンドリア形態の評価には適さない.フォトサーマル(PT)顕微鏡は,組織中に含まれている光吸収性の分子を利用して画像化するため,ミトコンドリアを蛍光タンパクや蛍光分子で標識する必要がないほか,通常の蛍光顕微鏡や、共焦点蛍光顕微鏡よりも優れた解像度での観察が可能である.本研究はPT顕微鏡を用いて,骨格筋線維タイプ別のミトコンドリア分布や形状の特性を明らかにすることを目的に実施された.実験方法として,麻酔下においてマウス骨格筋(前頸骨筋,外側広筋)を摘出した.摘出筋(未固定,非染色)と凍結切片(凍結固定,非染色or SDH染色)を作成し,PT顕微鏡像を撮影した.その結果,SDH染色および非染色のPT顕微鏡像による平均輝度値は,速筋よりも遅筋線維で高値を示した.ミトコンドリア形状は,遅筋線維では細長い形状が多く見られ,速筋線維では点状の形状が見られた.摘出筋(未固定,非染色)においても,ミトコンドリアの分布や形状の特性を確認した.これの結果より,PT顕微鏡は,未固定,非染色の条件下でミトコンドリアのイメージングを可能にすることが示された.平成30年度はin vivo実験の確立を目標とする.この方法の特徴は蛍光プローブなどを必要としないため,観察のための前処理が不要である.これまでに,顕微鏡観察に適した薄膜状の筋を利用したバイオイメージング観察法を確立しており,このシステムを応用する予定である(Am J Physiol, 2008,2013,2016).フォトサーマル顕微法は検出光の微弱な相対強度変化を検出するために,信号対雑音比(SNR)を向上させることが重要である.

SNRを増加するために信号の散乱や屈折率を計算し,実験システムを構築する.昨年度までにミトコンドリアに局在する信号をフォトサーマル顕微法によって画像化することに成功している.筋原繊維の配列やミトコンドリア形状ならびに分布パターンの特徴を速筋と遅筋タイプの線維毎に見いだし,その特異性を明らかにする.それらが成功すれば,無染色の生きた筋組織の筋線維タイプを同定することが可能となる.
データ駆動型モデリングによる大型膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクス推定

計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報を融合することで,これまで明瞭に説明できなかった軌道上での膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクスを効率的かつ,詳細に推定する方法の構築を目指した.具体的には以下の3つの課題に取り組んだ,課題(1)軌道上情報と数値解析の融合法の開発,課題(2)大型膜面展開宇宙構造物の軌道上運動モデルの低次元化および,その高速な並列解析コードの開発に取り組む.また,(1),(2)の成果を基に,課題(3)「予測可能な膜面宇宙構造物システム」の構築を支援する設計法の検討を行った.本研究は,計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報を融合することで,これまで明瞭に説明できなかった軌道上での膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクスを効率的かつ,詳細に推定する方法の構築を目的としている.初年度である本年度は,課題1,2を実施した.また,研究課題を通じて必要となる,提案手法の検証・有効性確認用の微小重力環境下でのデータの取得を行った.その実績は以下の通りである.課題1:軌道上情報と数値解析の融合法の開発:膜面の特徴点の位置・速度情報の組み合わせ,計測頻度と計測領域の異なる複数のデータの組み合わせの,より実データに近い計測環境を模擬した数値解析コードを開発し,数値実験,真空環境実験により検証・有効性の確認を行った.また,従来の推定法の中に,繰り返し計算による推定値の更新を組み込むことにより,断片的な位置・速度情報のみから(有限要素法解析データを用いない)形状・ダイナミクスを推定する方法の開発を行い,従来よりも推定にかかる時間を大幅に削減でき,かつ,解析者の主観を極力排除したデータ駆動型のモデル化法を考案した.課題2:大型膜面展開宇宙構造物の低次元モデル化および並列解析コードの開発:並列計算環境を導入し,低次元有限要素法解析モデルの並列化,効率化に取り組んだ.平成28年度はこれをもとに,さらなる効率化に取り組む.提案手法の検証・有効性確認用のデータ取得:微小重力環境(航空機によるパラボリックフライトで実施),真空環境下での,異なるサイズや形状の展開構造物実験を実施し,データを取得した.平成28年度はこれをもとに,課題1,課題2の段階的な評価に取り組む.以上のように,課題1,課題2の達成に向けて必要な成果を得るとともに,次年度に向けた課題を明確化した.課題1に関して,複数のデータ形式を用いた形状・ダイナミクス推定コードを開発するとともに,当初の予定にはなかった,数値解析モデル(有限要素法解析モデル)を用いない新たな形状・ダイナミクス推定法の解析コードを開発することが出来た.課題2に関しては,当初の予定通りに並列計算環境を導入し,従来の低次元解析コードの並列化・効率化の一部の実装を行っている.また,平成28年度に実施予定であった,課題1,課題2を通じて必要となる検証・有効性確認用のデータ取得の一部を,計画では盛り込めなかった微小重力環境下かつ,異なるサイズや形状の展開構造物実験という形で実施できた.これにより,平成28年度の早期から課題1,2の段階的な評価・改良に取り組むことができることは,当初計画を超える成果であった.本研究では,計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報を融合することで,これまで明瞭に説明できなかった軌道上での膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクスを効率的かつ,詳細に推定する方法の構築を目的としている.初年度では,【課題1】計測データを用いたデータ駆動型のモデル化法の提案と,【課題2】効率的な数値解析のための計算環境の導入と解析コードの開発,研究課題を通じて必要となる,提案手法の検証用の微小重力環境下でのデータ取得を実施した.2年目である本年度は,計測データを用いたデータ駆動モデル化法の改良と低次元モデル化理論を組み入れた解析コードの効率化を進めるとともに,昨年度取得した微小重力環境および真空環境下での実験データを用いて,検証・有効性確認を行った.その実績は以下のとおりである.【課題1】データ駆動型のダイナミクス・形状の推定モデルの高精度化を行った.昨年度取得した微小重力実験下(航空機によるパラボリックフライトで取得)および真空環境下での実験データの一部を意図的に欠損させ,提案手法による推定を行い,推定法の有効性確認を行った.【課題2】昨年度までの低次元有限要素法解析モデルに加え,計算に必要な要素のみを選定し,有限要素法における重ね合わせ計算の省略と,接線剛性マトリクス,接点力ベクトルのスパース化を行い,フルモデルの計算時間に比べ90%以上の計算コストを低減することができた.本研究で実施した課題1,課題

2共に,課題達成に向けた一定の成果を得ることができたため.課題1に関しては,初年度提案した手法の高精度化を進めるとともに,当初は想定していなかった,軌道上環境に近い微小重力環境下でのデータを用いた検証ができたため.課題2に関しては,計算に必要な要素のみを選定することにより,有限要素法における重ね合わせ計算の省略と,接線剛性マトリクス,接点力ベクトルのスパース化を行い,フルモデルの計算時間に比べ90%以上の計算コストを低減することができ,当初予定していた計算コストの低減目標に近づくことができたため.解析コードの並列化は遅れているが,解析コードの並列化を含まない形でも従来に比べて高速化できることが明らかになり,当初計画よりも解析コードの性能が向上する見込みが得られたことは,当初の計画以上の進展であると考えている.計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報を融合することで,これまで明瞭にできなかった軌道上での膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクスを効率的かつ,詳細に推定する方法の構築を目的とした.【課題I】では,複数の時間・空間的に断片的な軌道上情報と数値解析の融合による形状・ダイナミクスの推定法の開発を目指し,位置・速度情報および計測頻度と計測領域の異なる実データに近い計測データと数値解析の融合手法の構築に取り組み,微小重力,真空下での実験および数値計算によりその妥当性を評価できた.【課題II】では,大規模な大型膜面展開宇宙構造物の軌道上運動モデルの低次元化および,その高速な並列解析コードの開発に取り組み,膜面ダイナミクスの数値計算モデルの疎性に着目した,自由度の削減,要素数の削減方法を提案し,かつ,これまでは捨てていた計算過程でのデータを積極的に取り入れることにより反復計算の高速化方法を提案し,計算コストの低減(フルモデル解析に比べ90%以上の計算コスト低減)を実現した.【課題III】では,【課題I】,【課題II】の結果を踏まえ「予測可能な膜面宇宙構造物システム」の構築を支援する設計法の検討を行い,小型モデルから大型モデルを予測するための相似則および,相似パラメータの時間・空間的緩和法の構築について取り組み,微小重力,真空下での実験により妥当性を評価した.【課題I】の軌道上での運動の推定,【課題II】の軌道上運動の低コスト予測,および,【課題III】の中で実施した相似則は,対象の構造配置や,計測機器の配置,計測間隔などを上手く設定することで大幅に効果が大きくなることが確認でき,課題のI,II,IIIを実施することによる「予測可能な膜面宇宙構造物システム」の実現に向けた方向性を明確にできた.計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報を融合することで,これまで明瞭に説明できなかった軌道上での膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクスを効率的かつ,詳細に推定する方法の構築を目指した.具体的には以下の3つの課題に取り組んだ,課題(1)軌道上情報と数値解析の融合法の開発,課題(2)大型膜面展開宇宙構造物の軌道上運動モデルの低次元化および,その高速な並列解析コードの開発に取り組む.また,(1),(2)の成果を基に,課題(3)「予測可能な膜面宇宙構造物システム」の構築を支援する設計法の検討を行った.平成28年度は,平成27年度内に取得できた微小重力環境下での異なるサイズや形状の展開構造物実験のデータと,平成28年度に実施予定の大型真空槽での実験データをもとに,課題1,2の開発を進める.また,課題2で構築する予定の低次元並列解析モデルと,課題1の数値解析と軌道上データの融合法の成果を組み合わせた,「計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報の融合法」の有効性を確認する.
セボフルランと原がん遺伝子KRASの関わり

術後の覚醒の早さから外科手術に広く用いられている吸入麻酔薬であるが、一部の培養がん細胞株の増殖に影響があるという報告もあり、この作用機序を明らかにすることは喫緊の課題である。一方、原がん遺伝子RASは大腸がん患者の45-50%に変異を生じ、抗がん剤への治療抵抗性を示すことからバイオマーカーとして治療前検査が行われている。そこで本研究は麻酔薬暴露後の増殖原因の一つにKRAS遺伝子を仮定しその発現量などを比較検証する。本研究が達成されれば、広く用いられている吸入麻酔薬の安全利用に資する重要な基礎データを提供でき、抗がん剤事前検査で用いるバイオマーカーKRASを麻酔薬選択のために新たに活用する可能性を広げる。