hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
せん断プレストレスを導入した綱・コンクリート合成構造に関する研究

平成5年度の成果は以下の通りである。(1)せん断プレストレスの導入方法として、プレキャストPC床版と鋼桁合成後に鋼桁下縁側に遍心圧縮力を加えることによりせん断プレストレスを導入するポストベンディング方式と、予め鋼桁を下側に曲げておいてPC床版と鋼桁合成後曲げモーメントを除荷するプレベンディング方式とがある。これまでの研究成果を踏まえて、両方法による合成桁の設計・施工計画を行い、実用化について比較検討した。その結果、プレベンディングではコンクリート床版にプレストレスを与えておけば、現場でも十分に施工可能なこと、ポストベンディング方式によるせん断プレストレスの導入は、偏心距離が小さい断面においては効果が低いことなを明らかにした。(2)それらの検討に必要なせん断プレストレスの計算プログラムを実用性重視型に改善した。鋼とプレキャストコンクリ-トから成る合成桁では、外力によりその接合部に生じるせん断力に対し、ジベルによる支圧力やボルト接合による摩擦力等で抵抗させる。この時、せん断面にあらかじめ外力により生じるせん断力とは逆方向のせん断力(せん断プレストレス)を導入しておけば、その分だけせん断耐力は向上することが基礎実験により確かめられている。出光、渡辺、花田はこのせん断プレストレス導入方法として種々な方法を検討しているが、本年度は合成前に鋼桁上縁側に偏心圧縮力を導入し合成、その後偏心圧縮力を取り除くことによりせん断プレストレスを導入する方法(プレベンディング方式)と、合成後に鋼桁下縁側に偏心圧縮力を入れることによりせん断プレストレスを導入する方法(ポストベンディング方式)について実験を実施した。その結果、プレベンディングではコンクリ-ト床版にプレストレスを与えておけば、現場でも十分に施工可能なこと、ポストベンディング方式によるせん断プレストレスの導入は、偏心距離が小さい断面においては効果が低いことなどが明らかになった。この合成桁のせん断耐力は鋼・コンクリ-ト間の摩擦力に大きく依存するため、鋼桁上フランジ上面の処理状態が重視される。鋼桁の接合面処理による違いを電気伝導度で判断する試みも実施している。出光、高山、山崎、原田はポストベンディング合成桁を用いて疲労試験を実施した。その結果、せん断耐力の40%に相当する荷重レベルで、繰り返し荷重200万回を載荷してもせん断プレストレスは一定値を保持できることが明かとなった。また、疲労試験終了後の載荷試験でもせん断耐力は低下しなかった。それらの検討において使用したせん断プレストレスの計算プログラムは出光、宮川、松本、ミョ-キンによって作成されたものである。平成4年度の捗渉状況および得られた知見は以下の通りである。(1)この種の合成桁のせん断耐力は鋼・コンクリート間の摩擦力に大きく依存するため、鋼桁上フランジ上面の処理状態が重要視される。そこで、ショットブラストで同面を粗面仕上げし、その上にスプリットペンキを塗装して、ボルト締めにより合成するまで、面の状況が変化しないようにした。スプリットペンキは現地で簡単に剥ぎとることができ、面上にペンキは残らない。この表面処理方法を用いることで前年度より接合面での摩擦係数を安定させることができた。(2)合成後に鋼桁下縁側に偏心圧縮力を入れることによりせん断プレストレスを導入する方法(ポストベンディング方式)について実験を実施し、プレベンディング方式と比較検討した。その結果、プレベンディングではコンクリート床版にプレストレスを与えておけば、現場でも十分に施工可能なこと、ポストベンディング方式によるせん断プレストレスの導入は、偏心距離が小さい断面においては効果が低いことなどが明らかとなった。(3)ポストベンディング合成桁を用いて疲労試験を実施した結果、せん断耐力の40%に相当する荷重レベルで、繰り返し荷重200万回を載荷してもせん断プレストレスは一定値を保持できることが明らかとなった。(4)それらの検討に必要なせん断プレストレスの計算プログラムは、購入したパソコンを用いて作成した。
超関数に作用する複素力学系の研究

昨年度に引き続き、複素力学系に適合した複素測度の概念を数学的に構成する手法について研究をすすめた。ジュリア集合において特異性をもつ複素関数を係数とする複素微分形式として捉え、正則関数の芽のなす層を法として得られる超関数を抽出した。こうした超関数の空問には複素力学系が自然に作用する。自然な作用として、リュエルの転送作用素を超関数の空間上で定義した。力学系の微分の冪乗を重みとして複素線積分で表示される積分作用素の形で定義でき、複素力学系が双曲型の場合にはジュリア集合上の有界な局所正則関数のなすバナッハ空間からそれ自身への完全連続作用素となり、フレッドホルム理論が適用可能となる。この時フレッドホルム行列式は一般に整関数となることが知られている。複素リュエル作用素の場合には、複素線積分での積分作用素表示を利用して、コーシーの留数定理とフレッドホルム行列式の跡公式を利用して、行列式の無限積表示を得た。転送作用素の重み関数の次数を様々に変化させることで、複数の次数の転送作用素があるが、それらに対して、フレッドホルム行列式の零点の逆数がすべて転送作用素の固有値になっていることをたしかめ、それらの固有関数をすべて決定した。また、完全連続作用素の双対作用素もまた同様の固有値をもつ。それらもすべて決定した。次数が1だけずれた転送作用素のフレッドホルム行列式に比は、いわゆるゼータ関数になる。この研究で研究対象としたリュエルの転送作用素では、そのゼータ関数はアルチン・メーザのゼータ関数とよばれる古典的なものである。今年度は、複素力学系に適合した複素測度の概念を数学的に構成する手法について研究をすすめた。複素測度を、ジュリア集合において特異性をもつ複素関数を係数とする複素微分形式として捉え、正則関数の芽のなす層を法として得られる超関数を抽出した。こうした超関数の空間には複素力学系が自然に作用する。ジュリア集合上で特異性を持つ複素関数の空間において、部分空間への分解、合成のメカニズムは、特殊な経路に沿う複素積分を利用して定義する。また、リーマン面の分岐点の回りで複素関数の値の差によって新しい関数を定義する。これはエカールの着想によるものであるが彼の場合は特異点の存在する場所は、決められた格子点に限るのであるが、ここではその条件を緩和し、ジュリア集合の任意の点で考察することとした。こうして、ジュリア集合に特異性を持つ超関数の間の諸種の演算が定義され、転送作用素とそのフレドホルム行列式を具体的に計算する準備が整った。さらに、この転送作用素の固有値問題を扱わねばならない。ここで、関数空間の位相と転送作用素の連続性が問題になる。以上の考察をめぐって、2001年9月にパリ大学を訪問し、バラディ教授、ドゥアディ教授らと議論し、ジュリア集合に台を持つ超関数の双対として、ジュリア集合上で正則な関数の空間を考え、これに、複素力学系に由来するノルムを定義するアイデアを得た。このノルムをうまく定義することで複素力学系の作用から定まる転送作用素の完全連続性を示すことが出来た。また、フレドホルム行列式の与えるゼータ関数の極の問題を解決する事ができた。
タンパク質メチル化酵素の機能とその修飾の役割の解明

塩基配列の解読が完了している分裂酵母ゲノムDNAからは少なくとも13種類のSETタンパク質遺伝子が見いだされる。その中でも核に局在する3つのSETタンパク質(Set3、Set11、Set13)に注目し、生化学的・遺伝学的手法を用いてメチル化酵素活性の有無の検討と、その生理機能の解析を行っている。前年行った研究により、Set11はタンパク質メチル化活性をもち、その基質タンパク質はRpl12であることが明らかになったが、本年度の研究では、質量分析による分裂酵母(野生株およびrpl12遺伝子欠損株)Rpl12の詳細な解析、そしてRpl12のリシン残基の変異体を用いたSet11メチル化酵素活性測定により、Set11の主要なメチル化部位がRpl12の3番目のリシンであることを明らかにした。set11遺伝子の欠損により、細胞内Rpl12のリボソームへの取り込みと、翻訳阻害剤シクロヘキシミドへの感受性は影響を受けなかったが、Set11-GFPが核小体に局在したことから、Set11は核小体でRpl12をメチル化し、その機能や安定性を調節している可能性がある。さらに、Set11高発現株に生育の遅延が認められたことから、細胞内のSet11発現レベルの調節が細胞の増殖に重要であることが示された。このほか、Set13にもタンパク質メチル化活性が認められ、その基質タンパク質もリボソームタンパク質であることを明らかにした。タンパク質リシンメチル化酵素は、ヒストンや転写因子などの核タンパク質のメチル化を介して遺伝子発現の調節や高次クロマチン構造の変換を行うことで、細胞増殖・分化や個体発生に関係する。多くの生物種で、タンパク質リシンメチル化酵素に保存されたドメイン(SETドメイン)を持つタンパク質遺伝子が数多く見いだされ、機能解析が精力的に行われている。しかし、これまでに基質が同定され、その役割が解明されたものは一部のメチル化酵素のみであり、今後の研究により、新たなメチル化酵素-基質の組み合わせと、そのメチル化制御が関わる生命現象の発見が期待される。我々は、その中でも核に局在す3つのSETタンパク質に注目し、生化学的・遺伝学的手法を用いてメチル化酵素活性の有無の検討と、その生理機能の解析を行った。始めに、精製したリコンビナント酵素がタンパク質メチル化活性を持つかどうか調べたところ、分裂酵母から酸抽出したタンパク質の中に、Set11またはSet13によりそれぞれ特異的にメチル化されるタンパク質があることがわかった。酸抽出タンパク質を2次元ゲル電気泳動により展開し、Set11によりメチル化されるタンパク質を質量分析により調べた結果、Rpl12であることが明らかになり、さらにリコンビナントSet11がリコンビナントRpl12をメチル化することもわかった。また、3つのSETタンパク質の生理機能を調べるために各遺伝子破壊株の表現型解析を行ったところ、特にSet3とSet13の遺伝子破壊株がシクロヘキシミドに対し高感受性を示すことがわかった。現在も基質タンパク質の精製と遺伝子破壊株の表現型解析を進めており、これらの結果を総合的に理解しタンパク質リシンメチル化酵素とその修飾の役割を明らかにしたい。
データ駆動型サービスのためのプライバシーを考慮したデータ共有に関する研究

サイバー空間に蓄積されるデータを活用した新しい価値を創造するデータ駆動型サービスにおいては,データの提供者と利用者の間で真正性が保証されたデータの流通がなされなければならない.一方で,提供者と利用者のプライバシーへの懸念が高まっている.提供者と利用者の双方が安心してサービスを利用するために,プライバシーに配慮してデータをセキュアに流通させる技術の開発は,多数の主体がデータを利活用するための情報基盤に必要不可欠である.そこで,データ提供者のプライバシーを考慮したデータの匿名化と存在証明ができるデータ提供方式と,データ利用者のプライバシーを考慮した匿名で利用資格の確認ができるデータ取得方式の開発を行う.そして,データの提供者と利用者が情報基盤を使うにあたっての安心感の要因を分析する.本研究では,サービスプロバイダを介した提供者と利用者のデータ流通において,提供されるデータおよびサービス要求に真正性を,データの起源となるセンサー情報とサービス要求の出所となる利用者情報に匿名性を与えられる,耐タンパー性を持つ暗号鍵の保管と暗号演算ができるハードウェアセキュリティモジュールを用いたデータ提供方式とデータ取得方式の基本機能の設計を行った.そして安心感の要因を抽出するための質問紙調査を行った.当初の研究の目的に対する平成30年度の計画は予定通り進んでいる.平成30年度に得られた成果をもとに,データ提供方式とデータ取得方式の開発では基本機能の安全性評価と追跡機能の基本設計を行う.安心感の要因については基本的な統計的分析を行う.サイバー空間に蓄積されるデータを活用した新しい価値を創造するデータ駆動型サービスにおいては,データの提供者と利用者の間で真正性が保証されたデータの流通がなされなければならない.一方で,提供者と利用者のプライバシーへの懸念が高まっている.提供者と利用者の双方が安心してサービスを利用するために,プライバシーに配慮してデータをセキュアに流通させる技術の開発は,多数の主体がデータを利活用するための情報基盤に必要不可欠である.そこで,データ提供者のプライバシーを考慮したデータの匿名化と存在証明ができるデータ提供方式と,データ利用者のプライバシーを考慮した匿名で利用資格の確認ができるデータ取得方式の開発を行う.そして,データの提供者と利用者が情報基盤を使うにあたっての安心感の要因を分析する.本研究では,サービスプロバイダを介した提供者と利用者のデータ流通において,提供されるデータおよびサービス要求に真正性を,データの起源となるセンサー情報とサービス要求の出所となる利用者情報に匿名性を与えられる,耐タンパー性を持つ暗号鍵の保管と暗号演算ができるハードウェアセキュリティモジュールを用いたデータ提供方式とデータ取得方式の基本機能の設計を行った.そして安心感の要因を抽出するための質問紙調査を行った.当初の研究の目的に対する平成30年度の計画は予定通り進んでいる.平成30年度に得られた成果をもとに,データ提供方式とデータ取得方式の開発では基本機能の安全性評価と追跡機能の基本設計を行う.安心感の要因については基本的な統計的分析を行う.
ミュータンスレンサ球菌が引き起こす非アルコール性脂肪肝炎増悪化メカニズムの解明

う蝕原性細菌であるStreptococcus mutansにおいて、菌体表層に分子量約120 kDaのコラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)および分子量約190 kDaのProtein Antigen(PAタンパク)の両方のタンパクを発現する株において生じる非アルコール性脂肪肝炎悪化メカニズムを検討した。その結果、不飽和脂肪酸の1つであるオレイン酸がある程度蓄積された肝臓細胞では、Cnmタンパクを介して肝臓細胞に付着することとPAタンパクを介して脂肪酸と結合することによって、肝臓への菌の付着が有意に増加することで非アルコール性脂肪肝炎を悪化させることが明らかになった。コラーゲン結合タンパクおよび菌体表層タンパクProtein Antigen(PA)の両方を発現するStreptococcus mutans株では、不飽和脂肪酸の1つであるオレイン酸が肝臓培養細胞にある程度蓄積した状態では、他のS. mutans菌株よりも有意に高い付着率を示すことが明らかになった。一方で、コラーゲン結合タンパクもしくはPAが欠失した菌株を用いて同様の細胞への付着実験を行ったところ,肝臓培養細胞への付着が有意に減少することも示された。そこで、非アルコール性脂肪肝炎モデルマウスを用いて検討したところ、コラーゲン結合タンパクおよびPAの両方を発現する株を静脈内投与した際に認められる肝炎の悪化が、これらのタンパクが欠失した菌を用いた際には、認められなくなることが明らかになった。これらの結果から、S. mutasnsのコラーゲン結合タンパクおよびPAは,非アルコール性脂肪肝炎の増悪化が生じる過程においての重要な因子になり得る可能性が示唆された。現在、これらタンパクを欠失した株に再度欠失したタンパクを挿入した菌株の作成を行い、それらの菌株により肝臓培養細胞への付着の増加および非アルコール性脂肪肝炎モデルマウスにおける病原性の悪化が生じるかを確認しはじめている。得られた結果をもとにコラーゲン結合タンパクおよびPAの関連するメカニズムの詳細を追究する予定である。研究開始当初に予定していたIn vitro系の各種実験が予定通りに進展した。また、非アルコール性脂肪肝炎マウスモデルにおける実験も、当初の予定通りに進展した。昨年までの分析から、菌体表層にコラーゲン結合タンパク(Cnmタンパク)および高分子タンパク抗原(PAタンパク)の両方を発現するStreptococcus mutans株では、不飽和脂肪酸の1つであるオレイン酸が肝臓培養細胞にある程度蓄積した状態では、他のS. mutans菌株よりも有意に高い付着率を示すことが明らかとなった。本年度は、これら両方の菌体表層タンパクの発現非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の病状悪化に重要な因子となり得るかについて追究を行なった。まず、コラーゲン結合タンパクもしくはPAタンパクが欠失した菌株に対して、再度欠失したタンパクを挿入した相補株を作製した。さらにCnmおよびPAタンパクの両方を欠失させた変異株を作製した。その後、NASHモデルマウスの頸静脈にこれら相補株および欠失株を投与したところ、相補株投与群においてはNASHの増悪化が引き起こされた。一方で、欠失株を投与したしても、NASHの病状は引き起こされなかった。これらの結果から、血液中に侵入したS. mutans株が菌体表層に発現しているCnmおよびPAタンパクは、NASHの症状の増悪化に関連している可能性が示唆された。今後は、CnmおよびPAタンパクの両方を発現するS. mutans株が引き起こすNASH病状増悪化のメカニズムの詳細を検討していく必要性があると考えている。今年度得られた結果は概ね予測通りであったため、次年度も申請書に記載した通りの当初の予定通り推進したいと考えている。また、順調にデータが得られているので、当初の予定を前倒しして論文発表を行いたいと考えている。小児歯科学本年度予定していた研究内容のうち、時間が足りずにIn vitro系の検討でごくわずかに遂行できなかったものがあるため。時間があれば行うことができる検討であるため、来年度初頭に時間を設けて速やかに遂行するつもりである。
筋肉、脂肪組織におけるPPARδ概日リズム発現の意義と機能の解明

脂核内受容体はリガンド依存性転写制御因子であり、ホルモン依存性に標的細胞内の転写調節を行うことにより生体の生理機能や代謝調節、細胞の分化増殖に寄与している。核内受容体の一つであるPPARδは、エネルギー代謝において重要な機能を持つ核受容体であるが、我々はその発現が概日リズムによる制御を受けることを見いだした。概日リズム発現の意義と機能について解明することを目的に、骨格筋、心筋、脂肪組織からmRNAを抽出し、組織特異的、時間依存的に作用するコファクターの検索を試みた。まず、遺伝子発現量の違いを検討した上で、PPARδやその標的遺伝子発現量の多い時間帯のmRNAをいくつか選択し、T7ファージベクターcDNAライブラリーを作製した。また、PPARδのプロモーターをクローニングし、酵母one-hybrid法を用い、PPARδプロモーターをHIS3遺伝子につないだレポーター遺伝子を用いた活性化因子のスクリーニングを行った。ライブラリーとしては筋肉、脂肪組織から作成したmRNAを使用した。得られたクローンについて、現在二次スクリーニング目的にPPARδ/RXRαコンプレックス、CLOCK、RORとの相互作用をみる目的でGST-pulldownassayを行っている。T7Promoterを付加したプライマーを用いて陽性クローンのインサートをPCRし、直接in vitroトランスレーション法によって35S標識蛋白を作成し、GST-PPARδ/RXRαコンプレックス、GST-CLOCK、GST-RORとの相互作用を確認した。核内受容体はリガンド依存性転写制御因子であり、ホルモン依存性に標的細胞内の転写調節を行うことにより生体の生理機能や代謝調節、細胞の分化増殖に寄与している。得られたクローンについて、現在二次スクリーニング目的にPPARδ/RXRαコンプレックス、CLOCK、RORとの相互作用をみる目的でGST-pull down assayを行っている。T7Promoterを付加したプライマーを用いて陽性クローンのインサートをPCRし、直接in vitroトランスレーション法によって^<35>S標識蛋白を作成し、GST-PPARδ/RXRαコンプレックス、GST-CLOCK、GST-RORとの相互作用を確認している。
メタボリック症候群の危険因子としての内臓脂肪に関する米国在住日系人との比較研究。

我々は平成12年度より都市部の大企業グループによる前向きコホート研究を行っている。さらに、研究平成17年より、鳳総合健診センターにて人間ドックを受診した受診者を対象としたCTによる腹部内臓脂肪の測定を含めた、さらに詳細な前向きコホート研究を立ち上げた。平成19年度までに約1100名の登録を行えた。今回の登録は主に男性中心に行った。前向きコホート研究の登録時のデータを利用した研究においては、(1)2型糖尿病、Impaired fasting glucoseとCT測定による腹部内臓脂肪の関係。(2)高血圧症とCT測定による腹部内臓脂肪の関係。(3)中性脂肪、HDLコレステロールとCT測定による腹部内臓脂肪の関係。の関係は、日系人糖尿病研究同様に非常に強い関係が得られた。また、(4)メタボリソク症候群とCT測定による腹部内月蔵脂肪の関係(Diabetologia.2007)を日系人糖尿病研究から報告した。(5)メタボリック症候群に対するウエスト径と腹部内臓脂肪の至適カットポイントに関して報告した(Diabetes Care 2007)。(6)メタボリック症候群の病態の中心である腹部内臓脂肪とインスリン抵抗性の関係を日系人糖尿病研究より報告した(Diabetes.2008)。(7)さらに、メタボリック症候群の病態そのものと考えらる2型糖尿病の新たな危険因子も報告した。ア)歩行時間と2型糖尿病発症の関係(Diabetes Care 2007)。イ)γ-GTPとアルコール摂取と2型糖尿病の関係(Diabetes.2008)。ウ)血清クレアチニンの低値が、新たな2型糖尿病の危険因子であることを報告した(Diabetes.2008)。今後の研究の展開として、上記の新たに立ち上げたコホートの登録時のデータを用いた論文投稿を行うとともに、女性の登録を進めることにある。日本サイドの研究。1.コホートの立ち上げ、対象とその参加基準:2000年度以来、我々は、都市部の従業員数3万人の大企業グループにおいて、長期間観察可能な2万名規模のコホートを立ち上げた。今回は、上記目的のため、このコホートから、このグループ企業の従業員で、40歳以上の人間ドック受診者を対象として、サブコホートの立ち上げを行っている。さらに、新たに、鳳総合健診センターにて人間ドックを受診した受診者を対象とするコホートを立ち上げた。現在、腹部CTによる内臓脂肪の測定を含め、順調に登録がすすんでおり、次年度中に、登録終了の予定である。2.検査項目人間ドック検査項目に加えて、(1)CTによる内臓脂肪・皮下脂肪の測定。(2)喫煙、飲酒、運動、食習慣を含めた詳細な問診。(3)血液検査項目として、空腹時採血を行いレプチン、アディポネクチンなどの脂肪細胞から分泌されるホルモン、高感度CRP。インスリン値(今回は、3月登録までの参加者に対して)。などの測定を行った。米国日系人糖尿病の研究今回、共同研究先であるシアトル日系人糖尿病研究は、1983年以来、CT撮影により内臓脂肪の評価を行ってきた世界の唯一のコホート研究である。メタボリック症候群に関してのエビデンスの構築は、急務であり、以下の解析を行った。これらは、2006年6月に開催される米国糖尿病学会総会にて、発表することが決まっている。日本サイドの研究:2000年度以来、我々は、都市部の従業員数3万人の大企業グループにおいて、長期間観察可能な2万名規模のコホートを立ち上げた。

今回は、上記目的のため、このコホートから、このグループ企業の従業員で、40歳以上の人間ドック受診者を対象として、サブコホートの立ち上げを行っている。さらに、新たに、鳳総合健診センターにて人間ドックを受診した受診者を対象とするコホートを立ち上げた。現在、腹部CTによる内臓脂肪の測定を含め、順調に登録がすすんでいる。2006年度は、以下の演題をアメリカ糖尿病学会と国際高血圧学会にて発表した。米国日系人糖尿病の研究:今回、共同研究先であるシアトル日系人糖尿病研究は、1983年以来、CT撮影により内臓脂肪の評価を行ってきた世界の唯一のコホート研究である。
In vitro DNA複製系を用いたリピート不安定性メカニズムの解明

短タンデムリピート(short tandem repeat, STR)は、DNA複製の際にエラーが頻発する複製困難な配列であるにもかかわらず、真核生物ゲノム上に夥しい数が分布する。STRの生理機能は不明だが、その変化が一部のヒトがんや神経・筋疾患の病因となる。STRの変化の実態とその分子機序の解明が待たれるが、これまでの実際にin vivoで生じたリピート変化を帰納的に観察する研究には限界があった。本研究では、はじめてin vitro DNA複製系を用い、リピートの普遍的な変化の動態をin vitroで観察し、変化を規定する分子要因を演繹的に明らかにすることを目的とした。初年度の計画(第1ステップ)はまず、複製型ポリメラーゼはどのようにリピート配列を複製するのか、1)複製効率の変化と要因、2)複製エラーの発生頻度と要因をin vitroで明らかにすることを目標とした。この目的に必要なさまざま性質のリピート配列をもつM13由来環状2本鎖DNA基質の作成に交付決定後すぐさま着手したが、進捗が遅れていた。昨年度、連携研究者と議論を重ね、さまざまなアッセイの基質として応用可能な統合型多目的2本鎖環状DNA基質をpBluescriptを雛型にその配列を多地点で改変することにより作成した。すでに合成と調製を終えていたが、今年度は基質の構造を検証し、使用可能であることを確認した。今後この基質を用いたgap-filling assay系を構築することで、研究の進捗が期待される。一方、第2ステップで予定した課題(リピート不安定性につながる分子異常の同定)として、ヒト疾患で見出されたDNAミスマッチ修復遺伝子変異をゲノム編集技術により導入したヒト細胞で、マイクロサテライト配列の変化を観察したところ、一般にヒト腫瘍でみられる変化と異なる変化が生じることを見出し、その解析結果を公表した(Hayashida G et al. Exp Cell Res 377: 24-35, 2019)。すでに合成と調製を終え、今年度は基質の構造を検証し、使用可能であることを確認したが、本年度は研究以外の業務が多忙を極め、期間中これ以上研究をすすめることができなかった。このため、年度末、期間延長承認申請を提出し、今年度までの延長が認められている。今後作成した基質を用いて、早急にgap-filling assay系を構築し、研究をすすめる予定である。今回作成した統合型多目的2本鎖環状DNA基質にさまざま性質のリピート配列をサブクローニングすることで基質を至急完成させ、これを用いたgap-filling assay系を構築、集中的にアッセイを行っていきたい。この目的に必要なさまざま性質のリピート配列をもつM13由来環状2本鎖DNA基質の作成に、交付決定後すぐさま着手したが、研究開始の遅れに伴い、未だ終了していない。一方、第3ステップで予定する課題(リピート不安定性疾患における分子異常の同定)に向け、ヒト諸疾患におけるリピート不安定性検索を平行して続けた結果、成人T細胞白血病/リンパ腫においてもリピート不安定性が観察されることを見出し、その解析結果を公表した(Miyashita K et al. J Cancer Res Clin Oncol 143: 399 - 408, 2017)。このように一般的にリピート変化が生じることが知られていないヒト疾患においても、リピート変化の存在を明らかにすることで、諸疾患のより正確な病因理解につながることが期待される。また、リピート変化を基礎に発症するヒト疾患が一般的認識以上に多く存在することも明らかとなった。本研究課題は、平成28年10月末に交付が決定し、12月に資金配送されたため、課題を実施開始してから間もないため。

STRの変化の実態とその分子機序の解明が待たれるが、これまでの実際にin vivoで生じたリピート変化を帰納的に観察する研究には限界があった。本研究では、はじめてin vitro DNA複製系を用い、リピートの普遍的な変化の動態をin vitroで観察し、変化を規定する分子要因を演繹的に明らかにすることを目的とした。初年度の計画(第1ステップ)はまず、複製型ポリメラーゼはどのようにリピート配列を複製するのか、1)複製効率の変化と要因、2)複製エラーの発生頻度と要因をin vitroで明らかにすることを目標とした。この目的に必要なさまざま性質のリピート配列をもつM13由来環状2本鎖DNA基質の作成に交付決定後すぐさま着手したが、進捗が遅れていた。今年度は、連携研究者と議論を重ね、さまざまなアッセイの基質として応用可能な統合型多目的2本鎖環状DNA基質をpBluescriptを雛型にその配列を多地点で改変することにより作成した。すでに合成と調製を終えており、今後この基質を用いたgap-filling assay系を構築することで、研究の進捗が期待される。一方、第3ステップで予定する課題(リピート不安定性疾患における分子異常の同定)に向け、ヒト諸疾患におけるリピート不安定性検索を平行して続けた結果、多発性骨髄腫においてもリピート不安定性が観察されることを見出し、その解析結果を公表した(Miyashita K et al. Leuk Lymphoma 31: 1-6, 2018)。今年度は、連携研究者と議論を重ね、様々なアッセイの基質として応用可能な統合型多目的2本鎖環状DNA基質をpBluescriptを雛型にその配列を多地点で改変することにより作成した。短タンデムリピート(short tandem repeat, STR)は、DNA複製の際にエラーが頻発する複製困難な配列であるにもかかわらず、真核生物ゲノム上に夥しい数が分布する。STRの生理機能は不明だが、その変化が一部のヒトがんや神経・筋疾患の病因となる。
内臓リーシュマニア症の早期発見・早期治療のための基礎的応用的研究

内臓リーシュマニア症の早期発見と早期治療を目的として、以下の調査、研究を行なった。(1)尿ELISA法改良のためのリコンビナント抗原の作成有用な診断用抗原としての組み換えタンパク、rKRP42が作成できた。高感度で、特異性の高い尿ELISA法のための抗原の安定供給が可能となった。(2)簡便かつ非侵襲性の新たな免疫診断法の開発内臓リーシュマニア症(VL症)の「尿」診断法として、抗ヒトIgGを結合したプレートを用い、尿中の特異抗体を検出する新たな方法を開発した。この方法は肉眼で陽性の判定が容易にできること、洗浄操作が必要無いことなど、設備が整わない流行地での診断に適している。(3)尿診断法の流行地への応用と評価平成15年12月に調査したラジシャヒにある4つの村のうち、患者の多かったノバイボッタラ村で、平成17年3月と7月、平成18年3月にVL症の調査をした。この1年間に発症した15人の患者のうち、13人が発症前に尿診断法陽性であったことから、この方法が早期診断に役立つことがわかった。患者の早期発見・早期治療により、重症化を防ぎ治癒率の改善がはかれるものと期待される。(4)媒介昆虫の調査ノバイボッタラ村で平成17年7月の調査で採集されたサシチョウバエが、VL症を媒介するPhlebotomus argentipesと同定された。平成18年3月の調査では、合計71匹のサシチョウバエが採取された。そのうち80%がP.argentipesと同定され、最近の同村でのVL症の多発が媒介昆虫の調査からも裏付けられた。(5)調査地の地図の作成GPS携帯端末と衛星写真(Google Earth)を利用することで、調査地の地図を作成し、各家屋の詳細な配置を把握することができた。これを使い、内臓リーシュマニア症の発生状況を解析中である。(1)簡便かつ非侵襲性の新たな免疫診断法の開発(2)尿ELISA法、尿DAT法の流行地への応用と評価この簡便な尿DATならびに尿ELISA法を内臓リーシュマニア症の流行地からの検体に実際に使用し、感度、特異性、使い勝手を評価する目的で、平成14年12月にバングラデシュの内臓リーシュマニア症流行地であるRajshahi Districtにある4つの村を訪問し、血清860検体および尿952検体を採取した。現地では、血液より尿の採取のほうが住民の協力が得やすく、はるかに容易であることがわかった。市販のイムノクロマト法による血清中の抗体検査では39例(4.5%)が陽性となった。尿ELISA法による尿中の抗体検査、新たに開発した尿DAT法による尿中の抗体検査、従来のDAT法による血清中の抗体検査は、現在進行中である。(4)尿ELISA法改良のためのリコンビナント抗原の作成2次元泳動により分離されたL.donovaniのpromastigoteの抗原成分の解析から、calreticulinが有用な診断用抗原になることが推定された。現在、リコンビナントを作成中である。(1)簡便かつ非侵襲性の新たな免疫診断法の開発

○これに加え、抗ヒトIgGを結合したプレートを用い、尿中の特異抗体を検出する新たな方法(Antibody Capture DAT:AbC-DAT)を開発した(本年度日本熱帯医学会で報告、投稿準備中)。このプレートは常温で保存することが可能であり、現地での使用が容易になるものと期待される。○L.donovani promastigoteに対する抗体を用いて、患者尿中に抗原が検出されることがわかった。これを用いた診断法を開発中である。(2)ELISA法、尿DAT法の流行地への応用と評価平成15年12月にバングラデシュの内臓リーシュマニア症流行地であるRajshahi Districtにある4つの村の住民より採取した尿952検体を用いて、我々の開発した尿DAT、尿ELISAおよびAbC-DAT方法を検討した。その結果、真の陽性者、陰性者からの検体を用いた場合には各方法ともほぼ同じ高い特異性と感度を示すが、流行地からの検体では、各方法の問に一致しない場合があることがわかった。この不一致の原因を明らかにすること、また早期診断法としての評価のため、平成17年3月に再度この流行地を訪れる。(3)尿ELISA法改良のためのリコンビナント抗原の作成有用な診断用抗原になることが推定されたcalreticulinの一部分の組み換えタンパクを作成したが、抗原性は認められなかった。現在、他の部分の組み換えタンパクを作成中である。(1)簡便かつ非侵襲性の新たな免疫診断法の開発○抗体結合プレートを用いた診断法の開発内臓リーシュマニア症(VL症)の「尿」診断法として、抗ヒトIgGを結合したプレートを用い、尿中の特異抗体を検出する新たな方法を開発した。この方法は肉眼で陽性の判定が容易にできること、洗浄操作が必要無いことなど、設備が整わない流行地での診断に適しており、ラジシャヒ大学医学部内科のEkram教授によってその有用が検討されている。○尿中抗原の検出によるVL症のactive infectionの診断患者尿中にリーシュマニア原虫由来抗原を検出するELISA法を確立した。患者の89%が陽性と判定され、高い特異性(95%)の診断法が確立できた。従来の抗体検出に比べて、activeな感染を検出できるものと考えられ、流行地での継時的な疫学調査でその有用性を検討中である。(2)尿ELISA法改良のためのリコンビナント抗原の作成有用な診断用抗原としての組み換えタンパク、rKRP42が作成できた。高感度(94.3%)で、特異性の高い(99.6%)尿ELISA法となることが分かった。(3)尿診断法の流行地への応用と評価平成15年12月に調査したラジシャヒにある4つの村のうち、患者の多かったノバイボッタラ村で、3月と7月に延べ2、200人を調査した。この4ヶ月間に発症した15人の患者(1名死亡)のうち、14人が3月の時点で尿診断法陽性であったことから、この方法が早期診断に役立つことが示唆された。調査は現在も継続中で、平成17年3月にも疫学調査を行う。患者の早期発見・早期治療により、重症化を防ぎ治癒率の改善がはかれるものと期待される。(4)媒介昆虫の調査7月に行なった調査で採集されたサシチョウバエが、VL症を媒介するPhlebotomus argentipesと同定された。
自己言及型セルオートマトンによる多段階創発システムのデザインと実装

多段階の創発システムの実装を目指し,創発したシステムを要素とする2段階以上の創発を研究した.そのため,フラクタルネットワークの観点からシステムを考察してきた.実数体上から有限体上へ方程式を変換するシステマティックな方法を提案し,その解が非自明なフラクタル構造を生じることを見出した.初期目標の自己言及型セルオートマトン上での進化計算による実現には至らなかったが,完全フラクタルネットワーク(complete fractal network. CFN)という概念を考案し,この性質を調べた.また,CFNをセルオートマトン上に実装することに成功し,2層のネットワークの構築に成功した.多層の創発システムを実現することを目標としている.一般的な創発を進化計算で生み出すことは計算量の問題から非現実的である.そのため更に探索空間を制限する初期構造を探していたが,Complete Fractal Network (CFN)という概念を生み出すことが出来た.K-CFNは完全結合のK個(Kは2以上ならいくらでも良い)のクラスターを再帰的に(フラクタルにするためには無限階層)結合してできるネットワークである.いくら大きくしてもノードの次数がKを超えないため,物理的に実装可能であるという性質を持つ.これを利用して4ーCFNを2次元セルオートマトンに展開し,当初予定であった進化型自己言及セルオートマトン上での実験準備ができた.多段階の創発システムの実現を目指して研究して来た.昨年度(平成23年度)に新たに考え出したCFN(Complete Fractal Network)の考え方を精緻化し,これを2段階創発システムとして実現することを目指した.CFNは各階層で全く同じ構造を持つフラクタルネットワークであり,各階層のノード数KをパラメータとしてK-CFNと呼んでいる.これらのうちK=4の4-CFNは平面展開と相性が良いためセルオートマトンに1対1で変換できる.セルの簡単な書き換え規則を設定することによって4-CFNを2段階まで発生させることに成功した.最終的にはこの書き換え規則を進化計算で発見することを目指していたのだが,残念ながら存在証明までで時間切れとなった.ある程度の成果が得られたので結果を国内外で発表した.特にCFNに関しては単純な構造ながら上下両方向に拡大可能なネットワークとして新しい発見であることを確認した.CFN同時に,セルオートマトン上における創発システムの実現に向けて,これまでにフラクタルネットワークの観点からシステムを考察してきた.本年度は,保存量を伴った力学系を実数体上から有限体上へ変換するシステマティックな方法を提案した.ここで有限体とは,有限個の元からなる四則演算の定義された体である.その結果,解として非自明なフラクタル構造が生じる系を発見および証明した.現在までに,素数3を標数とする場合に三分木(ternary tree)による入れ子構造(入れ子の深さは任意の自然数でよい)を持つことがわかっている.この系では解の衝突に際し,安定な構造を持つことも数値実験の結果わかっている.孤立波解それぞれが内部構造としてフラクタルを含有し,かつ,力学的な安定性を保有するこの系の,近可積分的な系への拡張はフラクタル間に相互作用を引き起こすと期待される.この点は当初予期しなかった萌芽的発展であり,多段創発に向けて今後の課題としたい.多段階の創発システムの実装を目指し,創発したシステムを要素とする2段階以上の創発を研究した.そのため,フラクタルネットワークの観点からシステムを考察してきた.実数体上から有限体上へ方程式を変換するシステマティックな方法を提案し,その解が非自明なフラクタル構造を生じることを見出した.初期目標の自己言及型セルオートマトン上での進化計算による実現には至らなかったが,完全フラクタルネットワーク(complete fractal network. CFN)という概念を考案し,この性質を調べた.また,CFNをセルオートマトン上に実装することに成功し,2層のネットワークの構築に成功した.多階層構造の発生に関して,生物進化の歴史を調べた.その結果,水の存在,水中でのタンパク質の変形による構造要素の発生,細胞の形成による閉空間の発生とその空間への材料の囲い込み,細胞の連結とその結果としての細胞間の分業などが働いていることが分かった.セルオートマトンのシミュレーションにおいてもこれらの要素を取り込む必要がある.また階層構造は,セルオートマトンの素過程を記述する時間空間スケールとは異なる長距離・長時間スケールの形成を意味する.そこで23年度は,相関関数から得られる評価値を用いたメタヒューリスティクスによりセルオートマトンが示すパターンを模索した.その結果,特徴的なスケールを示す時間発展規則は比較的容易に得られることが分かった.しかしそこでのパターンは,セルオートマトンモデルの持つ強い非線形性のため頑健性を持たないため,階層構造の発生に向けてさらなるモデル構築が必要である.多段階の創発システムの実現を目指して研究して来た.本研究の初年度に新たに考え出したCFN(Complete Fractal Network)の考え方を精緻化し,これを2段階創発システムとして実現することを目指した.CFNは各階層で全く同じ構造を持つフラクタルネットワークであり,各階層のノード数KをパラメータとしてK-CFNと呼んでいる.これらのうちK=4の4-CFNは平面展開と相性が良いためセルオートマトンに1対1で変換できる.セルの簡単な書き換え規則を設定することによって4-CFNを2段階まで発生させることに成功した.結果を国内外で発表した.

特にCFNに関しては単純な構造ながら上下両方向に拡大可能なネットワークとして新しい発見であることを確認した.また,ネットワークの再帰的構造は概念的なものであり,物理的実装が困難あるいは不可能であるが,フラクタル構造は物理的に実現でき,多段階創発のための有力な手段であることが分かった.同時に,セルオートマトン上における創発システムの実現に向けて,フラクタルネットワークの観点からシステムを考察してきた.昨年度には,実数体上から有限体上へ方程式を変換するシステマティックな方法を提案し,その解が非自明なフラクタル構造を生じることを見出した.この系は時間および空間について(1+1)次元系であるが,その方程式の構造を詳細に調べるために,より簡単と思われる類似の1次元系に着目した.その結果,一般的な体の上でハンケル行列式タイプの解を持つことが分かった.この系は楕円曲線と密接な関係をもつことから,数理科学的にも暗号理論や計算数論への応用が期待され,当初予期しなかった萌芽的発展が得られている.人工知能データ構造として完全フラクタルネットワーク(CFN)にたどり着いたことは大きな進展である.我々が調べた範囲では,このネットワーク構造自体が新規性を持つものである.特に,4クラスターを基本とする4-CFNネットワークは2次元セルオートマトンへの写像を持つ為,進化型自己言及オートマトンという,当初設定した枠組みの上での実験が開始できることになった.K-CFNというネットワーク構造を発見できたことは大きな成果である.これは単純な構造ながら上下両方向に拡大可能なネットワークとして新しい発見であることを確認した.4-CFNは平面展開と相性が良いためセルオートマトンに1対1で変換できる.セルの簡単な書き換え規則を設定することによって4-CFNを2段階まで発生させることに成功した.最終的にはこの書き換え規則を進化計算で発見することを目指していたのだが,残念ながら存在証明までで時間切れとなった.またセルオートマトン上における創発システムの実現に向けて,これまでにフラクタルネットワークの観点からシステムを考察してきた.保存量を伴った力学系を実数体上から有限体上へ変換するシステマティックな方法を提案した.孤立波解それぞれが内部構造としてフラクタルを含有し,かつ,力学的な安定性を保有するこの系の,近可積分的な系への拡張はフラクタル間に相互作用を引き起こすと期待される.この点は当初予期しなかった萌芽的発展であり,多段創発に向けて今後の課題としたい.初年度に行った予備実験では頑健な構造を生むには至らなかった.これは決定論的な時間発展則を仮定していたことが原因と思われる.これに対し,生物進化や生体の情報処理ではノイズを伴う環境下において,そのノイズを有効に活用しているように見える.適切なノイズ下でのシミュレーションを行うことにより,安定な構造を抽出することができると期待される.研究の目的は今のところ達成できていないが,初年度の結果として有効な知見が得られたと考えている.また進化型シミュレーションの予備的なものを走らせる予定であったが,その前に解決すべき問題がみつかったため,その調査に時間を要している.
有限群のモジュラー表現の研究

(1)有限群上の置換加群の自己準同型環の研究Iwahori-Hecke環については、その背景となっている対称群のモジュラー表現について成果を上げた。特に、Specht moduleの既約成分のいくつかを構成する手法を研究代表者津島がYoung diagram上のbranchと呼ばれる作用を用いて作りあげた。具体的には、第一にbar branch typeの場合にCarter-Payneの定理として知られていた成果を、pillar branch typeの場合にも拡張したことであり、第二には、各Specht moduleは既約成分として、対応するYoung diagramがもとのYoungdiagramのbranchとなるものを有することを示したことである。これは、Jantzen-Schaperの定理とYoung diagramの綿密な解析により示された。一方、q-Schur algebraについても中山予想の類推が成り立つが、James-Mathasの証明には明らかなミスがある。これを修正し完全な証明を与えた。(2)有限群上の直既約加群の研究特筆すべきこととして、abelian Sylow p-subgroupをもつ有限群のとき、そのautomaizerの位数が素数ならば、principal p-blockについてはAlperin conjectureの正しいことが研究分担者の渡辺によって証明されたことである。さらに、これを用いてPerfect isometryに関するBroue conjectureが正しいことも示した。(3)Lie型有限群のモジュラー表現の研究Lie型群の表現論については、兼田によって幾つかの成果が得られた。特に単連結単純代数群上のコホモロジー群に関するAnderson-Haboushの定理の量子版を完成した。これは同時に、Kempfの消滅定理の量子版を導いた。(1)有限群上の置換加群の自己準同型環の研究Iwahori-Hecke環については、その背景となっている対称群のモジュラー表現について、成果を上げた。特に、Specht moduleの既約成分のいくつかを構成する手法を研究代表者津島がYoung diagram上のbranchと呼ばれる作用を用いて作り上げた。具体的には、第1にbar branch typeの場合にCarter-Payneの定理として知られていた結果を、pillar branch typeの場合にも拡張したことであり、第2には、各Specht moduleは既約成分として、対応するYoung diagramがもとのYoungdiagramのbranchとなるものを有することを示したことである。これは、Jantzen-Schaperの定理とYoung diagramの綿密な解析によって示された。(2)有限群の直既約加群の研究特筆すべきこととして、アーベルSypow-p-subgroupをもつ有限群のとき、そのautomizerの位数が素数ならば、主p-ブロックについては、Alperin conjectureが正しいことが研究分担者の渡辺によって証明されたことである。さらにこれを用いてperfect isometryに関するBroue conjectureが正しいことも示した。証明には単純群の分類結果が必要であるが、一般の場合の解決に向けて大きなステップを与えたといってよい。一方、研究分担者の越谷は、12次のMathieu群上のsimple modulesのGreen correspondentsとprincipal projective modulesのLoewy structureを決定した。(1)有限群上の置換加群の自己準同型環の研究(2)有限群上の直既約加群の研究河田は群環のAR-quiverについて研究し、多くの成果を得た。顕著なものを以下に記す。(a)Gを標数pのLie型有限群て、perfectとする。BをGのwildp-blockとすると、Bのstable AR-quiverの各成分は高々1つの既約加群を含む。(b)Gをabelian Sylow2-groupをもつ有限群とし、BをGのprincipal2-blockでwildとする。このとき、次が成り立つ。(1)Bの各既約加群はそれを含むAR componentの端点に位置する。

(2)Bのstable AR-quiverの各成分は高々1つの既約加群を含む。(3)Lie型有限群のモジュラー表現の研究Lie型群の表現論については、兼田によって幾つかの成果が得られた。特に単連結単純代数群上のコホモロジー群に関するAnderson-Haboushの定理の量子版を完成した。これは同時に、Kempfの消滅定理の量子版を導いた。
IL-2/Il-2R複合体形成機構の構造生物学的基盤

細菌やウイルスなどの外部由来物質から、我々ヒトは免疫により守られている。外部由来物質を認識したT細胞は、インターロイキン(IL)-2およびIL-2受容体(R)を産生する。IL-2Rはα,β,γ鎖と呼ばれる3種類のサブユニットから構成されており、IL-2を介してヘテロ3量体を形成することにより、T細胞内に増殖シグナルを誘導する。この結果、抗原に特異的に応答するT細胞が増殖し、免疫応答を活性化する。IL-2は1980年代後半に結晶構造が解析されたが、IL-2Rの3つのサブユニットの構造は何れも未知であり、認識機構に関する構造生物学的知見は得られていなかった。そこで、3種類のIL-2Rの単独、およびIL-2/IL-2R複合体の結晶構造を明らかにし、IL-2とIL-2Rの認識機構を構造生物学的に解明することを思い立った。IL-2Rα細胞外ドメインのC末端にHis-tagを付加する様に遺伝子の改変を行い、大腸菌を用いた発現系を構築した.その後,Niカラム・ゲルろ過・イオン交換クロマトグラフィーにより精製を行った.IL-2RβおよびIL-2Rγの細胞外ドメインにはN型糖修飾部位が各々4ヶ所および6ヶ所あるため,CHO変異体細胞であるLec3.8.2.1(LecR)細胞を用いて発現することを計画した.LecR細胞が産生する蛋白質は,endoHを用いてNアセチルグルコサミンを1残基残して切除することが可能であり,結晶解析に適している.そこで,IL-2RβおよびIL-2Rγの細胞外ドメインの安定発現株をLecR細胞を用いて構築を行った.IL-2Rβについては,高発現株の選択・精製・結晶化を行い,微結晶を得た.IL-2Rγについては,高発現株の選択を終え,大量培養・精製法を確立した.細菌やウイルスなどの外部由来物質から、我々ヒトは免疫により守られている。IL-2Rα細胞外ドメインのC末端にHis-tagを付加する様に遺伝子の改変を行い、大腸菌を用いた発現系を構築した.その後,Niカラム・ゲルろ過・イオン交換クロマトグラフィーにより精製を行った.IL-2RβおよびIL-2Rγの細胞外ドメインにはN型糖修飾部位が各々4ヶ所および6ヶ所あるため,CHO変異体細胞であるLec3.8.2.1(LecR)細胞を用いて発現することを計画した.LecR細胞が産生する蛋白質は,endoHを用いてNアセチルグルコサミンを1残基残して切除することが可能であり,結晶解析に適している.そこで,IL-2RβおよびIL-2Rγの細胞外ドメインの安定発現株をLecR細胞を用いて構築を行った.IL-2Rβについては,高発現株の選択・精製・結晶化を行い,微結晶を得た.IL-2Rγについては,高発現株の選択を終え,大量培養・精製法を確立した.