hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教師の学級把握能力の能力形成を支援する児童・生徒認知調査システムの構築

期間中の研究成果を、「児童認知調査の方法の整備」と「教育実習生への適用と教育実践」の2章で報告書としてまとめた。児童認知調査の方法の整備(I章)で、まず調査票開発の背景を示した。理論的背景としてKelly,G.のパーソナルコンストラクト理論を基礎にすること、これを学校現場の教師の実践活動に応用したことを示した(1節)。次いで、調査の方法(2節)・分析(3・4節)・フィードバックの方法(5節)の検討成果を示した。分析では継時的変動情報の扱いに注目し、繰返し調査に正準相関分析を当てはめることの有効性と統計的問題に言及した(4節)。フィードバックの方法として、分析結果の解釈と対応させて臨床的視点を加味した面接手順を示し、研究期間中に蓄積したデータから現職教員の場合の実際例を示した。また、対面でのフィードバックのできない場合として書面の方法を示し、現職教員の場合の実際例を示した。ネットワーク上への調査システムの構築は期間中に完了しなかったため、報告書に含めなかった。教育実習生への適応と教育実践(II章)で、教育実習生の抱える子どもとの関係作りでの心理的諸問題を概観し、実習生教育における児童認知調査の導入の目的を示し(1節)、実習生の子どもに向ける認知枠組み情報の集積を示してその内容分類を試みた(2節)。結果として、3タイプの内容分類が見込まれ、特に子どもとの心理的距離の大小がこの分類に反映されると指摘した。適切な事後指導のもとで子どもとの適度な心理的距離での関係作りが可能となる示唆を得た。最後に、実習生(教師)の児童認知スタイルの個人差を示す指標として、教師内地位指数による認知パターンを整理した(3節)。認知パターンの個人内変動の分析と事例研究よりこの見極めが教師の力量形成の指標として有用と認め、教師教育における活用の方向を論じた。平成10年度においては、(1)教育実習生に対する児童認知調査の実施とフィードバック、(2)現職教員に対する児童認知調査の縦断実施とフィードバック、を実施した。これにおいて、フィードバック資料とする解析方法を整備した。目的と解析方法の対応としては、単一実施ごとのフィードバック目的では因子分析法を導入した結果資料の整備、同一学級集団の繰返し実施から教師認知変動を吟味する目的では正準相関分析法を導入した方法を整備した。(1)について実習生の児童把握の視点枠組の分類規準を提案した。初等教育実習を経た50人の実習生による教師用RCRT調査データより、教育実習で活性化される児童把握のモノサシ数はせいぜい23個であることが明らかとなった。また、これらモノサシ内容の分類基準として、I.児童の活動等を教師との直接の関係より看取る視点II.児童の授業への適応および認知的能力を主として授業場面から看取る視点III.生活面および性格面の諸特性の観察記述につながる視点の3点でとらえられると考えられた。この基準での実習経験の把握は、事後指導の場面などで各実習生の実習経験を再吟味する上で有用な基準であり、教育面での有用性も示唆された。(2)につて現職教員(小学校)に教師用RCRT調査を学期ごとに縦断実施し、年単位での教師の児童認知変動について考察した。のべ10人の現職教員のRCRT縦断調査データより、各学期で教師の活性化するモノサシ数は23個であると明らかになった。また、モノサシの機能が特に2学期末で多様化すること、多様化に伴い児童一人一人の把握の分化の高まること、等の教員認知の年間変動の一般的傾向を見出した。加えて、教師から見た児童の適合性評価(ウマの合う/合わない)と認知変動の関連について吟味し、教師の苦戦する「ウマの合わない子」の教師の力量形成における意味を議論した。

認知パターンの個人内変動の分析と事例研究よりこの見極めが教師の力量形成の指標として有用と認め、教師教育における活用の方向を論じた。平成11年度では、以下の6点で研究を推進させた。1.教育実習生対象に児童生徒認知調査を実施して内容を集積・分類し、分類基準の内容妥当性を検討する。2.初任教員を含めた現職教員対象に児童生徒認知調査を実施し、1.と同様に集積する。3.教育実習生の2実習間の認知スタイルの変化と実習効果の分析を試みる。4.現職教員の児童生徒認知情報に関し、子どもを条件付けた認知変動の分析方法を整備する。5.フィードバック方法を整備して面接の構造化をすすめる。6.研究成果を発表する。1.では、平成10年度に引続いて調査を継続し、実習生の内省を促すフィードバックを重ね、認知枠組の内容的妥当性を確認した。2.では、教職13年目教員に同一学級での追跡調査を継続し、教師へのフィードバック記録と共に情報を集積した。加えて、初任教員の認知変容について、教育心理学会第41回総会(兵庫教育大学)で事例報告をした。本年度までで、経験3年以内の初任教員の同一学級での追跡情報としてのべ14学級分を集積した。3.では、教師内地位指数の観点から2実習間の認知変化を縦断的に検討した。その結果、全体で上位の力量の方向への変化の傾向を見、これを促進させる上で実習間の内省作業の意義を指摘した。また、これを公刊した(松井,2000)。4.では、経験7年から25年の教師20人に調査を実施した。このうち、5人は平成11年度1年間の追跡調査とし、初任教員と同様の分析システムを参照して分析手順を整備した。5.では、フィードバック指針を言語化してその一部を公開した(松井,印刷中)。また、郵送版の開発に応じて書面による方法の書式整備をすすめた。そして15人の現職教員に試験的に運用し、この有用性を検討した。6.では前述のように、日本教育心理学会第41回総会,松井(2000),松井(印刷中)でそれぞれの成果を発表した。平成12年度で、以下の6点で研究を展開した。1.教育実習生対象の児童生徒認知調査データの内容を集積・分類し、基準の妥当性を検討する。2.初任教員を含めた現職教員に児童生徒認知調査を実施し、基礎データを集積する。3.実習生の認知スタイルの変容を検討し、効果的な事後指導のあり方を検討する。4.現職教員における児童認知変動の分析方法を整備し、学級環境調査・児童生徒の生活意識調査との関連から効果的な生活指導のあり方を検討する。5.フィードバック面接の構造化を進め、この方法を教師教育に組み入れた場合の教師力量形成にとっての意味を明確化させる。1.では平成11年度に引続いた調査を重ね、実習生の内省の分析から基準の内容的妥当性の検討を重ねた。2.では各経験段階にある教員の追跡調査を展開し、フィードバック記録と共にデータを蓄積した。3.として、教師内地位指数から認知スタイルの変容を縦断的に検討した。より上位の力量と関係する認知スタイルに向かうのに、フォーカシング等の心理臨床的技法の応用が効果的である示唆を得た。これについて、日本教育心理学会第42回総会(東京大学)で事例報告した。4.で経験
食物アレルギー患者における食物アレルゲン特異的細胞の抗原認識機構

卵アレルギー患者7名の末梢血単核球から、31株のOVA特異的T細胞株を樹立した。このうち、28株のT細胞株がOVA刺激によりインターロイキン4(IL-4)を産生し、また検索した24株中17株がIL-5を産生したのに対し、ガンマインターフェロン(IFN-γ)を産生する細胞株は認められなかった。T細胞株が認識するエピトープを解析するために、OVAの385のアミノ酸残基のすべてをカバーし、隣り合うペプチドとアミノ酸残基が11個重なりあうような13merの合成ペプチドを187個作成した。これら187個の合成ペプチドを11個ずつプールして17のグループに分け、T細胞株の一部について、この17のグループペプチドに対する芽球化反応を検討した。さらに、その一部について、個々のペプチドに対する応答性を解析した。その結果、4つのOVA T細胞エピトープ抗原決定基が明らかとなった。T細胞株は、OVAを認識するT細胞のうち、minorなポピュレーションを株化した可能性があることから、末梢血単核球のOVAおよびOVAペプチドに対する芽球化反応を調べた。しかし、OVA刺激に対する芽球化反応がきわめて低値であったことから、末梢血中のOVAに応答する細胞のポピューションはきわめて少数である可能性が示唆された。そこで、in vitroで末梢血単核球を1回OVAで刺激し、つづいてIL-2を加えることによりOVA特異的T細胞を増殖させた後に、OVAグループペプチドに対する芽球化反応を解析したところ、OVAで刺激した末梢血単核球は、数個の特定のグループペプチドに対して応答を示した。同一の患者から樹立されたT細胞株が認識したペプチドが、これらのグループペプチドに含まれていたことから、我々が樹立したOVA特異的T細胞は、主要エピトープを認識するT細胞株であり、これらOVA特異的T細胞株が認識するOVAエピトープが、IL-4やIL-5などのアレルギー反応に重要なサイトカイン産生に関連したエピトープであることが示唆された。
磁性体・電子材料を意識した相対論・擬縮退・電子相関効果の統合電子状態理論の試み

本研究では、擬縮退、相対論、動的電子相関、の効果を取り込んだ精密かつコンパクトな真に有効な電子状態理論をめざした理論・計算方法を開発し、希土類を含む重原子擬縮退系、重原子を含む磁性体、電子材料等の物性予測、設計に資するための基礎的研究を実施した。天能は、重原子を含む分子の電子相関を高精度で取り扱うための四成分相対論的MP2-F12法の開発を行った。直接摂動論に基づく電子間の短距離での振る舞いを考慮し、運動バランスを満たす二電子基底を初めて多電子系に適用した。更に、電子相関の強い物質での擬縮重状態や励起状態を取り扱うための新しい量子モンテカルロ法を提案した。モデル空間での有効ハミルトニアンを確率的に求める手法を発展させ、これまでと全く異なる電子状態計算を可能にした。中野は、相対論的分子軌道法において、電子占有数を制限した複数の活性空間に対する多配置SCF法およびこれを基盤とした多参照摂動論を新たに開発し、磁性材料・電子発光材料のモデルともなる希土類元素錯体、遷移金属化合物の励起状態へと適用した。また、相対論的効果を高度に取り入れた手法を評価するため、負エネルギー軌道スピノールの効果について系統的な調査を実施した。波田は、多電子無限次Douglas-Kroll-Hess法と励起状態理論であるSAC-CI法を基礎にして、相対論と電子相関を含めた励起状態計算プログラムを作成し、金属化合物の磁気的物性の計算を実施した。柳井は、重元素を含む分子系の電子状態の高精度な理論計算を実現するための非経験的密度行列繰り込み群法の開発を行った。その実証研究として、密度行列繰り込み群法を多核金属錯体へと応用する拡張的計算を実現し、実験での解釈が難しい金属酸化数に関する理論解析を与えることができた。また、重原子に現れるスピン軌道相互作用を取り入れる方法論を開発することに成功した。

波田は、多電子無限次Douglas-Kroll-Hess法と励起状態理論であるSAC-CI法を基礎にして、相対論と電子相関を含めた励起状態計算プログラムを作成し、金属化合物の磁気的物性の計算を実施した。
テロメラーゼを標的にした慢性関節リウマチの遺伝子治療

慢性関節リウマチ罹患滑膜組織の細胞のうち20-50%がTリンパ球であること、滑膜の新生小血管周囲にもTリンパ球が集族していることから慢性関節リウマチの関節の破壊にはTリンパ球の関与が考えられている。我々は、慢性関節リウマチ滑膜組織リンパ球の活性化はテロメラーゼ活性のアップレギュレーションを伴っていること、またテロメラーゼ活性は慢性関節リウマチ関節破壊の重症度と関連することを明らかにした。さらに我々は、Tリンパ球など滑膜組織のテロメラーゼ活性を阻害し滑膜病変を抑制する戦略の基礎的検討として、テロメラーゼRNA部分(hTR)に対する相補的配列をもつpeptide nucleic acids(PNAs)を用いる方法と、テロメラーゼのcatalytic domain(hTRT)の塩基配列に対するアンチセンスRNA発現ベクターを用いる方法を試みた。hTRに対する相補的配列をもつpeptide nucleicacids PNAs(センス、アンチセンス)を作成し、E-B virusで不死化したB-リンパ球(テロメラーゼ活性を持つ)の細胞膜処理後に培地に添加し、17日間培養した後テロメラーゼ活性を測定した。これまでにPNA添加によりテロメラーゼ活性に変化は認められなかった。PNAsのBリンパ球への移行効率に問題があると考えられ、今後の検討課題である。LoVo,VMRC-LCDにおいては生細胞率の低下を認めたがこれまでにテロメラーゼ活性の有意な低下はみられず、組み換えアデノウイルスの構造上の問題によるものと考えられ、構造の改善が今後の課題である。次いで内因性抗炎症メディエーターのリポコルチン1を発現するアデノウイルスベクターを構築し、A549細胞に感染させて副腎皮質ホルモンに匹敵するプロスタグランジンE2産生抑制効果効果が得られたため、今後慢性関節リウマチの新しい遺伝子治療戦略としてさらに検討予定である。慢性関節リウマチ罹患滑膜組織の細胞のうち20-50%がTリンパ球であること、滑膜の新生小血管周囲にもTリンパ球が集族していること等から慢性関節リウマチの関節破壊にはTリンパ球の関与が考えられている。さらに我々は、Tリンパ球など滑膜組織のテロメラーゼ活性を阻害し滑膜病変を抑制する戦略の基礎的検討として、テロメラーゼRNA部分(hTR)に対する相補的配列をもつpeptidenucleic acids(PNA)を用いる方法と、テロメラーゼのcatalytic domain(hTRT)の塩基配列に対するアンチセンスRNA発現ベクターを用いる方法を試みた。hTRに対する相補的配列をもつPNA(センス、アンチセンス)を作製し、EBウイルスで不死化したB-リンパ球(テロメラーゼ活性を持つ)の細胞膜処理後に培地に添加し、17日間培養後テロメラーゼ活性を測定した。PNAのBリンパ球への移行効率に問題があると考えられ、今後の検討課題である。さらにhTRTのアンチセンスRNA発現アデノウイルスベクターを構築し、テロメラーゼ活性を持つ癌細胞株、HeLa,LoVo,A549,SW403,VMRC-LCDの各々に感染させ、17日間培養した後、生細胞率、テロメラーゼ活性を測定した。我々は、慢性関節リウマチ滑膜組織ではリンパ球テロメラーゼの活性化を伴っており、テロメラーゼ活性は慢性関節リウマチ関節破壊の重症度と関連することを明らかにした。

次いで滑膜組織のテロメラーゼ活性を阻害し滑膜病変を抑制する戦略として、テロメラーゼRNA部分(hTR)に対する相補的配列をもつpeptide nucleicacids(PNAs)を用いる方法と、テロメラーゼのcatalytic domain(hTRT)の塩基配列に対するアンチセンスRNA発現ベクターを用いる方法を試みた。hTRに対する相補的配列をもつpeptide nucleicacids PNAs(センス、アンチセンス)を作成し、E-B virusで不死化したB-リンパ球(テロメラーゼ活性を持つ)の細胞膜処理後に培地に添加し、17日間培養した後テロメラーゼ活性を測定したがこれまでにテロメラーゼ活性に変化は認められなかった。PNAsのBリンパ球への移行効率に問題があると考えられ、今後の検討課題である。hTRTのアンチセンスRNA発現アデノウイルスベクターを構築しテロメラーゼ活性を持つ癌細胞株、HeLa,LoVo,A549,SW403,VMRC-LCDの各々に感染させ、17日間培養した後、生細胞率、テロメラーゼ活性を測定した。LoVo,VMRC-LCDにおいては生細胞率が低下したがテロメラーゼ活性の有意な低下はみられず、組み換えアデノウイルスの構造上の問題によるものと考えられその改善が今後の課題である。次いで内因性抗炎症メディエーターのリポコルチン1を発現するアデノウイルスベクターを構築し、A549細胞に感染させて副腎皮質ホルモンに匹敵するプロスタグランジンE2産生抑制効果効果が得られたため、今後慢性関筋リウマチの新しい遺伝子治療戦略としてさらに検討予定である。
口腔扁平上皮癌における治療標的分子の解析

口腔癌を含めた癌治療の臨床では,癌細胞増殖、浸潤、および転移の各々のステップでの制御が焦点の一つとなっている。その中でも副作用が少なく癌細胞をそれぞれのステップで抑制する物質、すなわち分子標的治療薬の開発に力が注がれている。近年、癌細胞の増殖・浸潤・転移において活性化した低分子量GTP結合蛋白質のRhoファミリーの一つであるRacの関与が注目されている。そこで我々は特に口腔扁平上皮癌細胞において活性化した低分子量GTP結合蛋白Racに焦点を絞り研究を進めている。今までに我々は口腔扁平上皮癌細胞においてRacを過剰発現し、活性化すると癌浸潤能が増すことを確認している。そこで本研究では口腔扁平上皮癌細胞のRac活性を特異的に抑制することにより癌細胞がいかなる影響を受けるかを検討した。本研究では口腔扁平上皮癌細胞のRac活性を特異的に抑制することにより癌細胞がいかなる影響を受けるかを検討した。扁平上皮癌細胞であるOSC-19細胞は低分子量GTP結合蛋白Racの活性を抑制することでアポトーシスが引き起こされた。しかしながら、正常細胞である線維芽細胞ではアポトーシスを示さなかった。Rac活性阻害したOSC-19細胞ではJNKおよびp-38の顕著なリン酸化が認められたが、線維芽細胞ではp-38のみリン酸化が認められた。またSP600125ではカスパーゼ活性が抑制されアポトーシスが抑制されたが、SB203580では抑制されなかった。そこで、JNKの活性測定を測定したところ、Rac活性阻害したOSC-19細胞では顕著なJNK活性を認めた。Ser/Thr Protein Phosphatase 5(PP5)活性化によるアポトーシスへの影響Rac活性阻害したところ、OSC-19細胞ではアラキドン酸を作用させることでJNKおよびカスパーゼ活性が抑制されアポトーシスが抑制された。さらに、Ser/Thr Protein Phosphataseの活性測定Rac活性阻害したOSC-19細胞ではSer/Thr Protein Phosphataseの活性が抑制され、アラキドン酸にて促進した。以上の結果、OSC-19細胞ではRac活性阻害によりJNKの顕著な活性化が認められ、カスパーゼ依存的なアポトーシスが引き起こされることがわかった。またSer/Thr Protein PhosphataseであるPP5を活性化することでJNKおよびカスパーゼ活性が抑制され、Rac活性阻害によるアポトーシスを抑制したことより、JNKの活性制御にPP5が強く関与していることが示唆された。本研究では口腔篇平上皮癌細胞のRac活性を特異的に抑制することにより癌細胞がいかなる影響を受けるかを検討した。我々は細胞骨格分子を制御する分子として、低分子GTP結合たんぱく質の研究を行い、以前の研究において、扁平上皮癌にRacを導入すると、低分子GTP結合たんぱく質の活性が上昇し、基底膜浸潤が増強されることを報告してきた。それらの現象は種々の浸潤能の異なった扁平上皮癌細胞ででも起こるかを検討した。その結果、我々が用いている、浸潤能Y-

K分類における浸潤能3型のOSC-20細胞、浸潤能4C型のOSC-19細胞および浸潤能4D型のHOC313細胞すべての細胞において、起こっていることが判明した。そこで、Racを抑制することにより、基底膜浸潤を抑制し、さらには臨床的に転移を抑制しうる可能性をもとめて、扁平上皮癌細胞の低分子GTP結合たんぱく質Racを抑制する方法を考案した。Racの掬制は特異的インヒビターSP600125とSB203580およびドミナントネガティブ遺伝子UN-RACを用いた。まず、Y-K分類で浸潤能4C型であるOSC-19細胞は低分子量GTP結合蛋白Racの活性を抑制することでアポトーシスが引き起こされた。しかしながら、正常細胞である線維芽細胞ではアポトーシスを示さなかった。そこで、Rac活性を抑制することにより、いかなるシグナル伝達分子が動いているのかをさらなる検討課題とした。Rac活性阻害したOSC-19細胞ではJNKおよびp-38の顕著なリン酸化が認められたが、線維芽細胞ではp-38のみリン酸化が認められた。またSP600125ではカスパーゼ活性が抑制されアポトーシスが抑制されたが、SB203580では抑制されなかった。この結果はRacが分子標的治療のターゲットになる可能性が示唆された。
脳血管攣縮における早期カルシウム過剰流入の役割について

クモ膜下出血後の脳血管攣縮における細胞死の変化をTUNEL法を用いて、また、平滑筋細胞変性に対するCaspase系、μ-calpain活性の関与を検討し、細胞内Ca^<2+>流入との関連を調べた。クモ膜下出血モデルには2回大槽内自家血注入モデルを用い、Ca^<2+>の流入を阻害したNicardipine前投与群(自家血0.8mg/kgを大槽内に注入する1時間前にNicardipine 1.0mg(3ml)を大槽内に注入した群)と対照として生食前投与群(対照として自家血0.8mg/kgを大槽内に注入する1時間前に生食3mlを投与した群)を作製した。1.μ-calpain活性; Nicardipine前投与群では,初回クモ膜下出血後有意なμ-calpain活性は認められなかった。一方,生食前投与群では4日目以降有意な持続的な活性化を認めた。2.CPP32活性; Nicardipine前投与群では,初回クモ膜下出血後2,4および7日目は有意なCPP32活性は認められなかった。一方,生食前投与群では2日目には有意な活性化を認めなかったが,4日目以降有意な活性化を認めた。3.TUNEL染色; Nicardipine前投与群では,初回クモ膜下出血後7日目に,TUNEL陽性細胞を認めなかった。一方,生食前投与群では多数のTUNEL陽性細胞を認めた。以上より、クモ膜下出血後生じる遅発性脳血管攣縮の平滑筋細胞障害,細胞死にクモ膜下出血直後の平滑筋細胞内への大量のCa^<2+>流入によって生じるCPP32とμ-calpainの活性化が関与している可能性が示唆された。雑種成犬49頭を用い、以下の3群を作成した。生食前投与群:自家血0.8mg/kgを大槽内に注入する1時間前に生食3mlを大槽内に注入た群。Nicardipine前投与群:自家血0.8mg/kgを大槽内に注入する1時間前にNicardipine 1.0mg(3ml)を大槽内に注入した群。Nicardipine後投与群:自家血0.8mg/kgを大槽内に注入した1時間後にNicardipine 1.0mgを大槽内に注入した群。以上の3群において、次の3項目について検討した。1)平滑筋細胞内Ca^<++>量生食前投与群ではくも膜下出血後1時間で、脳底動脈平滑筋細胞の細胞内に多量の2)脳底動脈血管径生食前投与群では7日目に元の血管径の65%、14日目に79%の血管径の狭小化を認めた。Nicardipine 1.0mg前投与群では、7日目に元の血管径の91%、14日目に92%と血管径の狭小化をほとんど認めなかったのに対し、Nicardipine 1.0mg後投与群では、7日目に元の血管径の68%、14日目に72%と生食前投与群とほぼ同等な血管径の狭小化を認めた。3)脳底動脈の電顕所見生食投与群では14日目に内弾性板の屈曲、中膜平滑筋細胞の鋸歯状変化、myofilamentの融解、細胞内小器官および核の消失等myonecrosisに特徴的な所見が認められた。Nicardipine 1.0mg前投与群ではこれらの所見は極くわずかに認められるのみであった。以上より、遅発性の血管狭窄は、攣縮極期の平滑筋細胞内へのCa^<++>の流入を主因とするものではなく、くも膜下出血後早期の平滑筋細胞内へのCa^<++>の流入が重要な役割を果たしていることを示唆している。

クモ膜下出血後の脳血管攣縮における細胞死の変化をTUNEL法を用いて、また、平滑筋細胞変性に対するCaspase系、μ-calpain活性の関与を検討し、細胞内Ca^<2+>流入との関連を調べた。クモ膜下出血モデルには2回大槽内自家血注入デモルを用い、Ca^<2+>の流入を阻害したNicardipine前投与群(自家血0.8mg/kgを大槽内に注入する1時間前にNicardipine 1.0mg(3ml)を大槽内に注入した群)と対照して生食前投与群(対照として自家血0.8mg/kgを大槽内に注入する1週間前に生食3mlを投与した群)を作製した。1.μ-calpain活性;Nicardipine前投与群では,初回クモ膜下出血後有意なμ-calpain活性は認められなかった。一方,生食前投与群では4日目以降有意な持続的な活性化を認めた。2.CPP32活性;Nicardipine前投与群では,初回クモ膜下出血後2,4および7日目は有意なCPP32活性は認められなかった。一方,生食前投与群では2日目には有意な活性化を認めなかったが,4日目以降有意な活性化を認めた。3.TUNEL染色;Nicardipine前投与群では,初回クモ膜下出血後7日目に,TUNEL陽性細胞を認めなかった。一方,生食前投与群では多数のTUNEL陽性細胞を認めた。以上より、クモ膜下出血後生じる遅発性脳血管攣縮の平滑筋細胞障害,細胞死にクモ膜下出血直後の平滑筋細胞内への大量のCa^<2+>流入によって生じるCPP32とμ-calpainの活性化が関与している可能性が示唆された。
情動制御における神経生理学的基盤の解明

本研究では,心身において適応的な情動制御方略とされるマインドフルネスにおいて,基本的な技法を行っている際の脳活動並びに自律神経活動を測定することで,その神経生理学的メカニズムについて検討した。さらに,マインドフルネスの個人特性と脳構造との関連性を検討することで,長期的な介入が脳にもたらす影響を予測することを目的とした。実験の結果,マインドフルネスと前部島皮質という脳領域が深く関与することが確認され,心身において適応的な情動制御や自律神経活動を介したストレス低減効果をもたらすことが示唆された。本研究では,心身において適応的な情動制御方略であるマインドフルネスの神経生理学的基盤を解明することを目的としている。脳活動の計測には機能的磁気共鳴画像(fMRI)を用い,それと同時に末梢の生理指標を測定した。まず,fMRI測定時に発生する磁場による心電図へのノイズを除去するためテスト撮像を行い,fMRIと心電図を同時計測する実験系を確立した。平成25年度は,マインドフルネス訓練の中でも,身体に注意を向ける技法に焦点を当て,その際の脳活動と自律神経活動の制御との関連性について検討した。実験の結果,自分の身体に注目している際は,体性感覚野や前部島皮質における活動が確認された。さらに,脳活動と同時に計測された心拍変動から副交感神経活動を算出し,副交感神経活動を制御する脳領域を特定した。その結果,腹内側前頭前野が副交感神経活動の制御に関与していることが確認された。さらに,この腹内側前頭前野の活動は,身体に注目している際に頑健な活動が見られた前部島皮質と関連していることが確認された。これらの結果から,マインドフルネスの訓練において,身体の感覚に注意を向けることによって前部島皮質が活動し,それと共に腹内側前頭前野を介して,自律神経活動を制御していると考えられる。このような神経生理学的メカニズムが,マインドフルネス訓練によるストレス低減効果につながり,ひいてはさまざまな精神疾患における症状の低減や再発予防として機能しているものと考えられる。本研究では,第三世代の認知行動療法として注目されているマインドフルネスの作用機序を解明するため,マインドフルネス傾向の個人差と脳構造との関連性について検討することを目的とした。近年,性格特性などの心理的要因と脳の特定領域における神経細胞の集まりである灰白質の体積に関連性があることを示す研究知見が多数報告されている(e.g. Gianaros, et al., 2007)。瞑想熟練者と一般の人の脳構造について比較した研究において,瞑想熟練者では前部島皮質が発達していることを確認しており(Lazar, et al., 2005),その後の研究においても同様の結果が報告されている(Holzel, et al., 2008)。この部位における灰白質の発達は,瞑想熟練者における身体状態への気づきを反映するものと考えることができる。そこで本研究では,長年の訓練を伴わない人においてもマインドフルネス傾向の高い人においては,脳構造に違いが見られるのかを検討するため,5因子マインドフルネス尺度(Sugiura, et al., 2012)を使用し,核磁気共鳴画像法(MRI)により脳構造を撮像することでそれらの関連性について検討した。その結果,先行研究同様マインドフルネス傾向の高い人では,前部島皮質が発達していることを確認した。さらに,腹内側前頭前野が発達していることが確認された。この脳領域は情動制御に関連する部位であり,迷走神経活動を調整する部位でもある。これらの結果から,マインドフルネス傾向の高い人では,ストレスなどの身体の変化を敏感にとらえ対処することができるとともに,情動制御能力が高いため一度駆動した情動反応を速やかに収束させることができると考えられる。さらに,迷走神経活動を調整する能力が高いことから,身体の炎症反応を抑制する機能が高いことが示唆された。恐怖症に対するアプローチとして,認知行動療法の技法の一つに,恐怖場面に臨み消去させるエクスポージャーがある。しかしながら,患者が恐れている状況と物理的には接触しながら心理的には避けている場合,症状の悪化につながることが指摘されている。マインドフルネスでは,このような状況で「自己の身体や感情の状態を客観的に観察し受け入れる」といったメタ認知的活動を行うことで,消去を促進することが報告されている。そこで本研究では,マインドフルネスにおけるメタ認知的活動が,情動制御につながる神経基盤を解明することを目的として実験を行った。実験参加者21名を対象に,情動刺激(The International Affective Picture System: CSEA-NIMH, 2001)を呈示し,その際にメタ認知的活動を行った際の脳活動を計測した。さらに,不適応的な感情制御方略とされる感情抑制を対比させて検討した。実験の結果,情動刺激に対してメタ認知的活動と感情抑制の双方で,普段通りに刺激を見る時と比較して,情動関連脳領域である扁桃体の活動が抑えられることが確認された。しかしながら,感情抑制では扁桃体の抑制と同期して活動が見られる部位として,デフォルトモード・ネットワークの一部である楔前部が観察された。よって刺激を呈示されている際に心理的に回避していた可能性が示唆された。一方,メタ認知的方略では,消去に関与するとされる内側前頭前皮質が扁桃体の抑制に関与することが示され,メタ認知的活動が消去を促進する技法として有効であることを神経基盤から明らかにした。この研究知見をまとめ論文として公刊した。

本研究では,心身において適応的な情動制御方略とされるマインドフルネスにおいて,基本的な技法を行っている際の脳活動並びに自律神経活動を測定することで,その神経生理学的メカニズムについて検討した。さらに,マインドフルネスの個人特性と脳構造との関連性を検討することで,長期的な介入が脳にもたらす影響を予測することを目的とした。実験の結果,マインドフルネスと前部島皮質という脳領域が深く関与することが確認され,心身において適応的な情動制御や自律神経活動を介したストレス低減効果をもたらすことが示唆された。脳構造とマインドフルネス傾向についての検討を実施することができ,これまでの知見を論文としてまとめ投稿するに至った。社会科学現在投稿中の論文について,要望があれば修正を加え掲載する。さらに他のこれまでの研究成果を学術論文としてまとめる。本研究課題に必要なfMRIと心電図を同時計測する実験系を確立し,おおむね計画通りの実験を遂行できたため。投稿中の論文の採択が年度内に間に合わず次年度となり,その論文掲載費が必要なため。今後はこれまでの研究成果を学会で発表し,学術論文としてまとめる。さらに,脳の構造や安静時の脳活動とマインドフルネス傾向との関連性について検討し,研究成果をまとめる予定である。論文が採択された際の掲載費として使用。所属が変更することになったことから,年度末から今年度にかけて実施を計画していた実験は,今年度から開始することとなったため。年度末から今年度にかけて実施を計画していた実験を開始する。
脳虚血後の薬剤投与でも神経細胞を救えるメカニズムの解明

砂ネズミ5分間前脳虚血により、虚血負荷7日後の海馬CA1領域ニューロンはほぼ死滅する。本モデルに対し免疫抑制剤のFK506(10mg/kg)は、虚血後6時間目まで神経保護効果が認められた。このような脳虚血後の薬剤投与でも神経細胞を救えるメカニズムの解明のために、FK506の細胞内受容体であるFK506-binding protein(FKBP12)の細胞質での変動を検討した。その結果、保護効果のみられた虚血後6時間までに細胞質のFKBP12量に変化を認めず、24時間後に増加した。つまり、保護効果のみられる時間帯とFKBP12の細胞質での経時的変化に相関性はみられず、FKBP12を介さない可能性が示唆された(Neurosci Lett,2003)。そこで、このFK506が蛋白合成能と蛋白合成関連因子に及ぼす影響について検討した。蛋白合成関連因子のeIF2は虚血再潅流後早期にリン酸化され、その後の蛋白合成能が障害される。今回FK506を5分虚血後に投与し、その後のリン酸化eIF2の経時的変化及び蛋白合成能を調べた。その結果、単純虚血群では海馬CA1では虚血30分後でリン酸化eIF2αのバンドが強く検出され、12時間後までほぼ変化が無かったが、神経細胞死の起こらない海馬CA3では虚血9時間後よりバンド量が減少した。一方、FK506投与群では海馬CA1、CA3共に虚血30分、1時間、3時間後のリン酸化eIF2αのバンドはわずかに検出されるのみであった。また、^<14>C-Leucine Autoradiographyによる蛋白合成能を検討した結果、単純虚血群では、海馬CA1領域では蛋白合成能の回復がみられなかったが、FK506投与群では、虚血後3時間よりアミノ酸の取り込みが認められた。したがってFK506の神経細胞保護効果のメカニズムは、eIF2の脱リン酸化による蛋白合成能の回復と考えられた。本モデルに対し免疫抑制剤のFK506 (10mg/kg)は、虚血後6時間目まで神経保護効果が認められた。このような脳虚血後の薬剤投与でも神経細胞を救えるメカニズムの解明のために、FK506の細胞内受容体であるFK506-binding protein (FKBP12)の細胞質での変動を検討した。砂ネズミ5分間前脳虚血により、虚血負荷7日後の海馬CA1領域の生存ニューロン数は9.5±3.5/mmとなった(偽手術群:215.5±4.5/mm)。また、^<14>C-leucineのオートラジオグラフィによる蛋白合成能の検討では、アミノ酸の取り込みは、海馬CA1領域では虚血後24時間まで回復しなかった。

この蛋白合成は、蛋白合成関連因子であるeIF2がリン酸化されて、その後の蛋白合成能が障害される。本モデルにおいて、リン酸化eIF2の変動をWestern blottingで検討した結果、虚血後神経細胞死に至る海馬CA1では、虚血後30分でリン酸化eIF2のバンドが強く検出され、12時間後まで同程度の濃度が認められた。一方、細胞死を免れる海馬CA3では、同様に虚血後30分でリン酸化eIF2のバンドが強く検出されたものの、9時間後より濃度が減少し、eIF2のリン酸化が抑制されることが判明した。現在、eIF2のリン酸化に対するFK506投与の影響について検討中である。砂ネズミ5分間前脳虚血により、虚血負荷7日後の海馬CA1領域神経細胞はほぼ死滅する。本モデルに対し免疫抑制剤のFK506(10mg/kg)は、虚血後6時間目まで神経保護効果が認められたが、そのメカニズムとして、FK506の細胞内受容体であるFK506-binding protein (FKBP12)を介さない可能性を平成15年度に明らかにした。その結果をうけて、FK506が蛋白合成能と蛋白合成関連因子に及ぼす影響について検討した。蛋白合成関連因子のeIF2は虚血再潅流後早期にリン酸化され、その後の蛋白合成能が障害される。今回FK506を5分虚血後に投与し、その後のリン酸化eIF2の経時的変化及び蛋白合成能を調べた。その結果、単純虚血群では海馬CA1では虚血30分後でリン酸化eIF2αのバンドが強く検出され、12時間後までほぼ変化が無かったが、神経細胞死の起こらない海馬CA3では虚血9時間後よりバンド量が減少した。一方、FK506虚血直後投与群では海馬CA1、CA3共に虚血30分、1時間、3時間後のリン酸化eIF2αのバンドはわずかに検出されるのみであった。また、^<14>C-Leucine Autoradiographyによる蛋白合成能を検討した結果、単純虚血群では、海馬CA1領域では蛋白合成能の回復がみられなかったが、FK506投与群では、虚血後3時間よりアミノ酸の取り込みが認められた。さらにFK506の虚血3時間および6時間後投与群でも、投与後のリン酸化eIF2αのバンド量は減少した。したがってFK506の神経細胞保護効果のメカニズムは、eIF2の脱リン酸化による蛋白合成能の回復と考えられた。
夜間前頭葉てんかんの治療法の確立:てんかん抑制機構の分子病態解明

ヒト常染色体優性夜間前頭葉てんかん(ADNFLE)で見いだされた,ニコチン性アセチルコリン受容体α4サブユニットをコードするCHRNA4遺伝子のS284L変異に相同する,ラットChrna4変異遺伝子を導入した遺伝子組換えラットを用いて解析した。睡眠-覚醒リズムに伴う発作焦点領域の神経伝達機能の変化が,S284L変異型α4nAChR機能変異との相互作用によって,睡眠誘発性のADNFLE発作を発現する可能性が示唆された。本研究では、最も頻度の高い神経疾患であるてんかんの根治的治療を達成しうる新たな治療法の開発と実用化のために,ヒトの夜間前頭葉てんかんの病態を獲得した真のてんかんモデル動物を用いて、てんかんの分子病態の解明をめざす。さらに,遺伝子およびタンパク質の機能変異/発現変異を制御(補正)する薬剤による予防的治療法の基本的ストラテジーを提示することにより,夜間前頭葉てんかんの予防的治療法を確立する。平成20年度は、ヒトの夜間前頭葉てんかんの病態を獲得した真のてんかんモデル動物としてニコチン性アセチルコリン受容体α4(nAChR alpha4)S284L遺伝子導入(TG)ラットならびにその対照としてnAChRalpha4 S284LWT(LM)の2, 4, 6, 8, 12週齢を用いて、てんかん発症前後に発現変動する遺伝子(てんかん病態候補遺伝子)のスクリーニングを行い、発現変動した遺伝子のmRNAを標的とし、NGF, BDNF, NT3, KCC, KCC2, NKCC1, c-Fos, Ntf5, Ktrk1, Ntrk2, Ntrk3, Ngfr, Alpha-synuclein, nAChRalpha4 (wild), nAChRalpha4 (mutant)のcDNAを用いてin situ hybridizationを行った。夜間前頭葉てんかんの発現に関連する脳部位である前頭葉ならびに視床においていくつかの遺伝子について変動が認められた。この結果を踏まえ、平成21年度に計画した予防治療のための低分子化合物(薬剤)の選定ならびに効果判定を行う。平成21年度は、平成20年度の研究計画で得られた分子生物学的な変異と神経科学的変異を、wild-typeとS284L-TGで比較検討し、ADNFLE/sNFLEの病態カスケードを立案し、仮説的病態カスケードに従ったてんかん原性機構の発生防止を標的とした低分子化合物の選定を行った。この薬剤(未発表のため薬剤名は記載しない)を用い、ヒトの夜間前頭葉てんかんの病態を獲得した真のてんかんモデル動物としてニコチン性アセチルコリン受容体α4(nAChR alpha4)S284L遺伝子導入(TG)ラットならびにその対照としてnAChRalpha4 S284L WT (LM)の8,10,12週齢に対して、効果判定を行った。in vitroでの神経伝達機能変異の解析(パッチクランプ法)、けいれん発作モニタリング(行動観察と脳波記録)を実施したところ、けいれん発作の抑制が認められた。薬剤の投与量、時期、期間をさらに調整していくことにより、てんかん原性を完全抑制の可能であることが示唆された。さらに,遺伝子およびタンパク質の機能変異/発現変異を制御(補正)する薬剤による予防的治療法の基本的ストラテジーを提示することにより,夜間前頭葉てんかんの予防的治療法を確立することを目的とした。平成22年度は平成20および21年度の研究で得られた、てんかん原性機構の発生防止を標的とした薬剤(未発表のため薬剤名は記載しない)を用いて、ヒトの夜間前頭葉てんかんの病態を獲得した真のてんかんモデル動物としてニコチン性アセチルコリン受容体α4(nAChR alpha4)S284L遺伝子導入(TG)ラットならびにその対照としてnAChRalpha4 S284L WT(LM)の8, 10, 12週齢に対して、in vitroでの神経伝達機能変異の解析(パッチクランプ法)並びにてんかん発症前後に発現変動する遺伝子(てんかん病態候補遺伝子)のスクリーニングを行い、てんかん病剤態候補遺伝子の経時的ならびに脳内分布変動を検証した。この薬がヒトへの臨床応用に耐えうる"てんかん防止薬"の候補化合物であることが示された。この成果を踏まえ"てんかん防止薬"の候補化合物の臨床応用を実現する実績を有する製薬企業とのパートナーシップを模索した。
酸化的DNA傷害に対する防御機構の異常と発がん感受性

1.Mth1遺伝子欠損マウスで野生型に比べてSPF条件下の1年半飼育後の肺・肝臓等の特定臓器での自然発がんの上昇が有意に認められた。2.rpsL遺伝子を指標とした突然変異の解析で、Mth1欠損による顕著なミューテーター表現型は認められなかった。3.Mth1遺伝子欠損マウスの突然変異スペクトラム解析並びにMsh2遺伝子欠損との2重遺伝子欠損マウスでの解析の結果、Mth1欠損によって生じるミューテーター表現型は非常に弱く、8-oxo-dGTP等に起因すると考えられる突然変異が、他の修復機構によってバックアップされている可能性が考えられた。4.Mutyh遺伝子欠損マウスで野生型に比べて消化管腺腫・腺癌、脾臓血管肉腫、肝臓血管腫等の自然生頻度の上昇が認められた。5.生後4週齢の野生型並びにMutyh遺伝子欠損マウス各々十数匹に臭素酸カリウムを20週間連続して水投与し、24週齢の時点での腸管における腫瘍の発生を解析した結果、Mutyh遺伝子欠損マウスの十二指腸・空腸で多数の上皮性腫瘍の発生を認めた。この結果は、消化管内での酸化ストレスが消化管癌の発生に寄与していることを示唆する。6.Mutyh遺伝子欠損マウスの自然突然変異を解析した結果、顕著なミューテーター表現型は認められなかったが、突然変異のスペクトラム解析で、G:C→T:A型変異等の有意な上昇を認めた。G:C→T:A型変異の上昇は、臭素酸カリウムを飲水投与したマウス小腸での酸化ストレス誘発突然変異の解析でも増強して確認されたことから、Mutyh遺伝子欠損マウスで顕著に上昇した変異が生体内の酸化ストレスに起因するものであることが示唆された。以上、突然変異並びに発がん解析の結果、Mth1, Mutyhは内因性・外因性の酸化ストレスによって生じた8-oxoG等の酸化的DNA損傷に起因する変異並びに発がんを抑制していると考えられる。電離放射線や環境中に存在する化学物質、さらには生体内での通常の代謝活動によっても活性酸素が生じている。これらは様々な作用を生体にもたらすが、中でもDNAの酸化は突然変異や発がんさらには生体の老化に深く関わっていることが示唆されてきた。種々のDNAの酸化的損傷の中で、グアニン塩基の酸化はその強力な突然変異原性により注目されている。活性酸素に伴うDNA上の損傷と自然突然変異および発がんの関連を明らかにし、その過程を分子レベルで解明することを目的に、標的遺伝子組換えにより樹立したMTH1遺伝子の欠損マウスを用いて解析した。1.SPF飼育条件下で1年半を経過した時点でのマウス個体(MTH1^<+/+>,MTH1^<-/->)における自然発がんを検討したところ、肺・胃・肝いずれかの臓器における腫瘍の発生は、MTH1^<-/->マウスにおいて統計学的に有意に上昇していた。2.MTH1^<-/->マウス個体では、肺並びに肝臓における腫瘍発生が野生型マウスに比べて統計学的に有意に高頻度に観察された。肝臓での腫瘍発生については明らかな性差があり、雄の方で高頻度に観察された。3.MTH1^<+/+>とMTH1^<-/->マウスを比較すると、胃における腫瘍発生についてはMTH1^<-/->マウスの方が高い傾向が見られた。4.近交系C57

BL6/]に純化したマウス個体を用いて突然変異を解析した。その結果、生後4週齢並びに24週齢の時点での脾臓においては、野生型とMTH1^<-/->マウス個体との間では、突然変異頻度の顕著な差は認められなかった(やや上昇している程度)。5.突然変異スペクトラムを比較したところ、レポーター遺伝子であるrpsL遺伝子の塩基配列内のアデニンヌクレオチドが連続している部分に野生型マウスでは認められない変異を観察した。(1)近交系C57BL/6Jの遺伝的背景を有するMTH1遺伝子欠損マウスに、突然変異検出マーカーである大腸菌由来のrpsL遺伝子を交配により導入し、生後4週令、24週令時点でのマウス個体から各種臓器を取り出し、脾臓における突然変異について解析した。(2)その結果、MTH1蛋白質と同じく8-oxo-dGTPase活性を有する大腸菌MutT蛋白質の欠損株では、典型的なミューテーター表現型が観察されているのと比べて、突然変異の明らかな上昇は認められなかった。このことは、マウスにおいてMTH1の欠損をバックアップする系が存在する可能性を示唆するものと考えられる。(3)突然変異のスペクトラム解析から、MTH1遺伝子欠損マウスにおいてのみ、検出マーカーであるrpsL遺伝子カセット内に存在するアデニン塩基が繰り返した部分[(A)5,(A)6]における1塩基の欠失を観察した。(4)近交系C57BL/6Jの遺伝的背景を有するMTH1遺伝子欠損マウスにおける自然発がん(SPF飼育条件下での1年半後)を観察しており、マクロ所見の腫瘍の発生頻度について、リンパ腫を中心に野生型マウスに比べて23倍の上昇を認めている。(5)MTH1遺伝子欠損マウス(C57BL/6J系)を用いて、X線照射による誘発突然変異について解析を進めている。(6)MYH遺伝子欠損マウスのC57BL/6Jへの戻し交配が完了し、突然変異解析の準備を進めている。(7)MYH遺伝子欠損マウスにおける自然発がんの解析を進めている。(8)MSH2遺伝子欠損マウスでのフレームシフト型以外の突然変異を検出するための改変型rpsL遺伝子カセット・ベクターを構築した。(1)近交系C57BL/6Jに純化したMth1遺伝子欠損マウス系統に、突然変異検出マーカーである大腸菌由来のrpsL遺伝子を交配により導入して解析した結果は、MTH1(Mth1)蛋白質と同じく8-oxo-dGTPase活性を有する大腸菌MutT蛋白質の欠損株とは異なり、典型的なミューテーター表現型が認められなかった。しかしながら突然変異のスペクトラム解析から、検出マーカーであるrpsL遺伝子カセット内に存在するアデニン塩基が繰り返した部分[(A)_<5'>(A)_6]における1塩基のフレームシフト変異の特徴的な発生を認めた。さらに、Msh2遺伝子の欠損が加わった2重遺伝子欠損個体では、Msh2遺伝子単独欠損個体に比べて突然変異が1.6倍上昇し、酸化的損傷ヌクレオチドに起因すると考えられるG : C→T : A型トランスバージョン変異の特徴的な出現を観察した。(2)同様な解析をMutyh遺伝子欠損マウスについても進めているが、これまでに野生型及びMutyh^<-/->マウスについてそれぞれ24週齢の個体5匹を用いた解析を行った。Mutyh^<-/->マウスでは、野生型と比較し顕著な突然変異頻度の上昇を示すことはなかったが、変異スペクトラムの解析では、大腸菌mutY^-変異株で特異的に増加していたトランスバージョン変異(G : C→T : A型)と同様の変異の増加を確認している。
クラウド環境で効率的に運用できるキャッシュサーバを用いたＷｅｂシステムの開発

Webサーバへのアクセス集中により十分な応答ができないとき,クラウド上で提供されるキャッシュサーバをアクセス量に応じて用いてサービスを提供するWebシステムを構築するための機能の開発を行った.具体的には,Webサーバの負荷量を監視する負荷監視機能,アクセスの振り分け先を設定する振分先設定機能,キャッシュサーバの起動・停止を行うキャッシュサーバ管理機能を開発した.これらの機能をソフトウェアロードバランサやDNSと組み合わせることで目的のシステムを構築できる.さらに,キャッシュサーバでのサービスの質を向上させるために,キャッシュサーバからのアクセスをWebサーバで優先的に処理する機能も開発した.キャッシュサーバの負荷状況を測定する機能および測定結果の基づいて使用するキャッシュサーバ数を増減する機能を試作した.ロードバランサを用いてキャッシュサーバにリクエストを振り分ける方法を採用し,ロードバランサでキャッシュサーバの負荷状況を測定するようにした.キャッシュサーバの負荷状況を測定する方法として,Webサーバプログラムが提供している機能を用いる方法と,Webサーバプログラムとは独立した外部プログラムをキャッシュサーバに常駐する方法を実装し評価した.その結果,前者は,負荷状況の測定精度は高くなったが,キャッシュサーバが過負荷状態になると応答性能が極端に悪くなっていた.それに対して後者は,可負荷時でも応答性能が高く,負荷が高くなるときの精度は高くなったが,負荷が軽くなるときの精度が非常に悪かった.精度が高い前者を用い,負荷状況に応じて使用するキャッシュサーバをロードバランサに指示する機構を実装し実験した結果,負荷状況に応じて使用するキャッシュサーバ数を増減でき,提案手法の有効性を確認できた.特定のリクエストを優先してサービスする機構の設計および評価を行った.先行研究で実装していた可負荷時のアクセスを拒否し一定時間後の再アクセスを保証する機構に,提案機構を組み込み試作し評価した.その結果,通常アクセスが大量に行われている場合でも,優先アクセスが通常アクセス側のアクセス量に影響されずに処理できることを確認した.通常アクセス側については,優先アクセスが行われているときでも,処理量が減るため再アクセスまでの時間は延びてしまうが,再アクセスは保証されていた.以上のことから,提案機構の有効性が確認できた.しかし,優先アクセスの開始時と終了時の過渡状態では,再アクセスに対する応答時間が延びたり,再アクセスがあっても多量の初回アクセスがサービスされており,これについては今後の課題である.昨年度の研究で実装したキャッシュサーバへの振分機構では,測定のばらつきが大きく,負荷が変わらないのに配送するキャッシュサーバを少なくしてしまうという現象が発生していた.今年度はこの現象に対応するために移動平均を用いる方法を実装し,この現象を押さえることができた.また,昨年度は1台のオリジナルサーバと2台のキャッシュサーバを用いて実験していたが,キャッシュサーバを9台に増やして実験を行った.その結果,リクエストが振り分けられるキャッシュサーバ数がリクエスト数に比例して増やせることを確認した.さらに,実験段階までは至っていないが,キャッシュサーバの動的な起動・停止機能を実現した.また,ロードバランサを用いる場合,ロードバランサがボトルネックになる可能性があるため,DNSを用いた負荷分散についても検討した.負荷状況に応じてDNSサーバにキャッシュサーバを動的に追加・削除を行う機能,DNSキャッシュの影響を考慮したキャッシュサーバの起動・停止機能を検討した.特定のリクエストを優先してサービスする機構で問題になっていた過渡状態の振る舞いを改善す方法として,優先アクセスが発生したときに優先アクセスに割り当てる計算機資源を徐々に増やす方法について検討した.実装までは至っていないが,優先されるクライアント側から徐々にアクセス量を増やす実験を行い,その有効性を確認した.また,優先アクセス側にキューを実装し,より多くの優先クライアントに対応できるようにした.キャッシュサーバでのキャッシュの管理機構についての検討を行った.キャッシュサーバでサービスを行っているプログラムに組み込む方法とプログラムを外部から制御する方法について検討し,外部から制御する方法を採用し,その管理機構の設計を行った.本年度は,急激な負荷増加に対応するために同時に複数のキャッシュサーバを起動するための機構を実装した.さらに,キャッシュサーバの起動開始からサービス開始までの遅延時間に対処するために,負荷の上昇率からキャッシュサーバのサービス開始時の負荷を予測することで起動時間を決定する機構の構築も行った.その結果,負荷が急激に向上してもそれに追従したキャッシュサーバの起動が可能となった.また,クライアントでの応答時間を調査したところ,実装した機能が有効に働いていることを確認できた.昨年度検討したDNSを用いた負荷分散機構を試作し実験したところ,ロードバランサを用いた方式ほどではないが負荷分散できていることを確認できた.特定のサーバからのリクエストを優先的に処理する機構では,優先サーバを動的に登録する機構を構築したことにより,キャッシュサーバを起動するときにIPアドレスを固定的に割り当てる必要がなくなった.さらに,ファイアウォールを用いた有線アクセス機構の簡易実装も行った.