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ポルフィロモナスの産生するプロテアーゼに関する分子遺伝学的研究

成人歯周病原因菌のPorphyromonas gingivalisは種々のプロテアーゼを産生し、それらは主要な病原因子であると考えられている。本プロジェクトでは、プロテアーゼの蛋白化学的解析及び分子遺伝学的解析をめざしている。1.P.gingivalisの遺伝子断片をプラスミドベクターに組み込み、複数のゲノムライブラリーを作製した。これらを使って大腸菌を形質転換し、カゼイン分解を指標としてプロテアーゼ活性をコードしている遺伝子をスクリーニングしたところ、既知のプロテアーゼ遺伝子のひとつであるtpr遺伝子がクローニングされた。都合10,000個スクリーニングしたが、今回用いた実験系で得られたプロテアーゼ遺伝子はtprのみであった。今後さらにスクリーニング方法を変えて検討を続行する予定である。2.本菌のプロテアーゼのうちArg-gingipainの性質が最も良く理解されているが、いまだに成熟酵素の大腸菌での発現系は報告されていない。今回この点について検討した結果、適当な発現系が確立されたが、今後部位特異的変異法を用いて酵素の性質をさらに追求する予定である。3.本菌のグリシルプロリルペプチダーゼは、生体組織のコラーゲンの分解に重要な役割を担っていると考えられている。まず本酵素の完全精製を行い、それらより蛋白の部分一次配列を複数決定した。この情報をもとにPCRを行ったところ、約15K塩基対のDNAが増幅された。この塩基配列から真核生物のジペプチジルペプチダーゼIVと同じグループに属することが示唆された。さらにPCR産物をプローブとして、本酵素遺伝子のクローニングに成功し、現在全塩基配列を決定中である。成人歯周病の原因菌であるPorphyromonas gingivalisのプロテアーゼは、最も重要な歯周病原因因子のひとつであると考えられている。本研究は2年間を費やす予定であり、初年度に当たる本年は、P.gingivalisのプロテアーゼをコードしている遺伝子のクローニングを所期目標としたが、まだ完全には成功していない。ただし今年度は、以下に述べるようにクローニングを行う系はほぼ完成しており、さらに遺伝子産物と病原性の関係を明確にするために必要になることが予想されるノックアウト変異株作成技術は確立している。具体的には、まず始めにP.gingivalisのプロテアーゼ遺伝子を大腸菌に発現させるための宿主菌を検討したところ、プロテアーゼを発現していない菌株を確認できた。さらにプロテアーゼの基質になりうるスキムミルクや牛血清アルブミン含有の寒天平板培地を用いたプロテアーゼ発現大腸菌をクスリ-ニングする系を開発した。現在これらの系を利用してP.gingivalisの遺伝子断片をqUC118プラスミド等に挿入し、クローニングを検討中である。一方既知の酵素をコードしている遺伝子の塩基配列を比較検討したところ4種類に分類でき、それらの共通配列を持つ領域の情報をもとにDNAプライマーを合成し、P.gingivalisの遺伝子を鋳型としてPCR反応を行った。その結果増幅された遺伝子が認められたのでさらに解析続行中である。

2.本菌のプロテアーゼのうちArg-gingipainの性質が最も良く理解されているが、いまだに成熟酵素の大腸菌での発現系は報告されていない。今回この点について検討した結果、適当な発現系が確立されたが、今後部位特異的変異法を用いて酵素の性質をさらに追求する予定である。3.本菌のグリシルプロリルペプチダーゼは、生体組織のコラーゲンの分解に重要な役割を担っていると考えられている。まず本酵素の完全精製を行い、それらより蛋白の部分一次配列を複数決定した。この情報をもとにPCRを行ったところ、約15K塩基対のDNAが増幅された。この塩基配列から真核生物のジペプチジルペプチダーゼIVと同じグループの属することが示唆された。さらにPCR産物をプローブとして、本酵素遺伝子のクローニングに成功し、現在全塩基配列を決定中である。
先端制御理論を活用したスマートコンポジットの最適設計に関する研究

オートクレーブを用いて,センサとしての光ファイバ,アクチュエータとしてのセラミックピエゾ素子を埋め込んだCFRP積層板を製作し,その間にER流体を封入したハイブリッドスマートCFRPコンポジットはりの製作を行い,このはりの先端の振動を効率良く制御する方法について検討を行ってきた。まず,ER流体の強い非線形性を考慮して,ファジィ推論とニュートラルネットワークの学習機能を融合した方法により,複合材はりの振動系のファジィモデルを作成した。このモデルにもとづいて振動系の応答が安定化するようなコントローラを求める方法を,リアプノフの安定理論から導き出された安定化条件を示す行列不等式を解く必要が生じた。しかしこの不等式の形のままでは線形にならず,解法が面倒で必ずしも安定解が見つかる保証がなかった。そこで今回,この行列不等式をLMI(線形行列不等式)に変形,改善し,解を求める計算過程をかなり簡単化することにより求解が飛躍的に効率化された。さらに,対象の制御系に有界な外乱入力が加えられた場合に出力も有界になるというBIBO(有界入力・有界出力)安定性も確認できた。オートクレーブを用いて、センサとしての光ファイバ、アクチュエータとしてのセラミックピエゾ素子を埋め込んだCFRP積層板を製作し、その間にER流体を封入したハイブリッドスマートCFRP複合材はりの製作を行った。この複合材はりを片持ち状に支持してはり先端の振動を効率良く制御する方法について検討した。アクチュエータの強い非線形特性を勘案して、上記のハイブリッドスマート複合材を制御対象としたモデルを、ファジィ推論とニューラルネットワークの学習機能を融合した方法によって導出し、M系列データという擬似不規則2値信号を入力した実験によりモデルのパラメータを決定した。さらにこのファジィモデルをベースにして並列分散補償の考えにもとづいてコントローラを設計した。当コントローラのパラメータについては、制御対象とコントローラを含めた制御系が安定となるようリアプノフの安定理論より導き出された線形行列不等式を解くことにより決定した。この結果、強い非線形特性を持つハイブリッドスマート複合材に対してもファジィ・ニューロや線形行列不等式などの先端制御理論を駆使することにより、その振動を大きく減衰させることが出来るようになった。センサとしての光ファイバ,アクチュエータとしてのセラミックピエゾ素子を埋め込んだCFRP積層板を製作し,その間にER流体を封入したハイブリッドスマートCFRPコンポジットはりの製作を行い,このはりの先端の振動を効率良く制御する方法について検討を行ってきた。この場合アクチュエータであるER流体の強い非線形性を考慮して,ファジィ推論とニューラルネットワークの学習機能を融合した方法を用いてスマート複合材振動系のモデリングを行い,そのモデルをベースにして振動系の応答が安定になるのを保証するためにリアプノフの安定論にもとづいて作成された不等式で示される安定条件を満すコントローラを解析設計用コンピュータを用いて設計した。さらにより効率に必要なフィードバックゲインを求めることができるように,この不等式をLMI(線形行列不等式)に変形し,計算過程を簡単化した。この場合,有界な外乱入力が加えられた場合に出力も有界になるというBIBO(有界入力・有界出力)安定性が保証されることも確認することができた。
合掌造り家屋床下の焔硝生産遺構に生息する新規微生物が有する未知硝化経路の解明

本研究では、白川郷合掌造り家屋の床下で営まれていた「焔硝生産」の土壌遺構に生息する未知硝化微生物を分子生態解析による解明を目指した。16S rRNA及びアンモニア酸化酵素遺伝子を標的とし、最新の高速シークエンサーを利用した分子生態解析を実施した結果、Nitrosospira属やNitrososphaera属に近縁のアンモニア酸化微生物が検出された。得られた群集構造データと、土壌試料の物理化学的パラメータとの関連性を調べた結果、土壌のpHや有機炭素濃度がアンモニア酸化微生物の多様性に影響を及すことが示された。これらの結果から、床下土壌遺構に生息する硝化微生物の多様性を解明することができた。昨年度に実施した合掌造り家屋床下土壌遺構の分子生態解析の結果から、土壌中に含まれる硝化反応関連微生物(アンモニア酸化菌、亜硝酸酸化菌)の存在量が極めて低いことが示された。そこで今年度は、9サンプルの床下遺構土壌を対象とし、次世代シークエンス技術を利用したパイロシークエンス法に基づく分子生態解析を実施し、極めて低い量でしか存在していない硝化反応関連微生物の多様性を明らかにすることを試みた。パイロシークエンス解析の結果、各サンプルから3,00011,000個ずつ、合計約70,000個の16S rRNA遺伝子配列を獲得することができた。得られた遺伝子配列情報を16S rRNA遺伝子データベースSILVAと照合し、相同性情報等から原核生物の各系統群に分類して硝化関連微生物の存在率を解析したところ、0.1%7.8%のポピュレーションを占めていることが明らかとなった。硝化関連微生物に該当する遺伝子配列の系統学的情報から、昨年度の解析では見出すことの出来なかったNitrosococcus属、Nitrosospira属、およびNitrosomonas属に近縁のアンモニア酸化菌、Nitrococcus属およびNitrospira属に近縁の亜硝酸酸化菌の存在を明らかにすることができた。さらに、アンモニア酸化菌の存在率が高い土壌試料は塩濃度が比較的低かったことから、昨年度実施したクローンライブラリ解析の結果から見出した好塩性微生物との棲み分けが示唆された。これらの結果から、パイロシークエンス法に基づくディープシークエンス解析により、床下土壌遺構の硝化反応関連微生物の多様性を明らかにすることができた。昨年度に実施した16S rRNA遺伝子を標的としたパイロシークエンス解析の結果からは、合掌造り家屋床下土壌遺構に今も生息する硝化関連微生物の痕跡を認めることができたが、微生物群全体に占める割合は極めて低いものであった。そこで今年度は、アンモニア酸化を担う遺伝子(ammonia monooxygenase subunit A, amoA)を標的としたパイロシークエンス解析を実施し、さらに詳細な分子生態解析を実施した。系統学的に異なるdomainに分布するアンモニア酸化微生物を検出するため、バクテリアおよびアーキアのamoA遺伝子に特異的な2種類のプライマーセットを使用した。その結果、各土壌試料から約4,60014,000個のバクテリア由来amoA遺伝子リード、約7,70028,000個のアーキア由来amoA遺伝子リードを獲得した。これらの配列情報を公共の遺伝子データベースに登録されている既知のamoA遺伝子塩基配列と照合したところ、バクテリアでは16S rRNA遺伝子解析でも見出されたNitrosospira属やNitrosomonas属に近縁のamoA遺伝子が優占していた。一方、アーキアでは16S rRNA遺伝子解析では見出すことの出来なかったNitrososphaera属に近縁のamoA遺伝子が優占していた。16S rRNA遺伝子解析に基づく土壌全体の微生物群、およびamoA遺伝子解析により基づくアンモニア酸化微生物の群集構造と、土壌試料の物理化学的パラメータとの関連性を主座標分析等により解析したところ、硝酸イオン濃度や水分含量が微生物群全体の多様性に影響しており、土壌pH値および有機炭素濃度がアンモニア酸化微生物の多様性に影響を及ぼしていることが示唆された。これらの結果から、合掌造り家屋床下土壌遺構に生息している微生物の多様性を解明することができた。平成23年度は「分子生態解析による合掌造り家屋床下土壌遺構の硝化微生物群の遺伝子情報収集」について、主に16S rRNA遺伝子クローンライブラリの構築を遂行した。5箇所から採取した土壌試料において、バクテリアおよびアーキアのそれぞれで50-100個のクローン(計868クローン)を獲得した。各ライブラリのカバー率は42-95%であった。バクテリアのクローンライブラリでは、すべての土壌試料から、Gammaproteobacteria綱、Actinobacteria門、Chloroflexi門、Firmicutes門に類縁のクローンが高頻度に検出されたが、既知のアンモニア酸化菌や亜硝酸酸化菌はほとんど検出されなかった。

アーキアのクローンライブラリでは、土壌環境から高頻度に検出されるアンモニア酸化アーキアの一群として知られるNitrososphaera属、および高度好塩性アーキアとして知られるHalobacteriaceae科に近縁のクローンが中心的であり、土壌中の塩濃度がHalobacteriaceae科とNitrososphaera属との棲み分けに強い影響を及ぼしていることが示唆された。これらのことから、今回発見されたHalobacteriaceae科アーキアは、従来知られている光合成色素を含むアーキアではなく、中程度の塩濃度環境でアンモニア酸化(または亜硝酸酸化)を担う新しい微生物群である可能性も示唆される。今後、これらの難培養性高度好塩性アーキアを純粋分離し、栄養要求性などの生理・生化学的試験を実施することで、硝石生産遺構における有機物循環を解明することができると考えられる。今年度当初の計画に従い、合掌造り家屋床下から採取された土壌に生息する硝化反応関連微生物群の多様性を、次世代シークエンス技術を利用したパイロシークエンス法に基づく分子生態解析により明らかにすることができた。1年目の計画に沿って、合掌造り家屋床下から採取された土壌に生息する微生物群の分子生態解析を、硝化反応に必須のアンモニア酸化酵素遺伝子と系統分類マーカー遺伝子である16S rRNA遺伝子を標的としたクローンライブラリを構築することにより滞りなく遂行することができた。2年目に実施したパイロシークエンス法により、合掌造り家屋床下土壌遺構に生息する硝化反応関連微生物の分子生態学的多様性の一端を明らかにすることができた。最終年度となる3年目は、これまでの実験で有用性が示された次世代シークエンス技術をアンモニア酸化遺伝子(amoA)の多様性解析に適用し、さらに詳細な解析を実施する。アンモニア酸化遺伝子などの機能遺伝子の多様性を次世代シークエンス技術により解析した研究例は極めて少なく、合掌造り家屋床下土壌遺構に生息する硝化関連微生物の解明にとっても有用な知見になると考えている。また、これまでのデータをまとめ、論文化する。1年目に実施した合掌造り家屋床下土壌遺構の分子生態解析の結果から、土壌中に含まれるアンモニア酸化関連微生物の存在量が極めて低いことが示された。そこで今年度は、次世代シークエンス技術を利用したディープシークエンス解析を実施し、極めて低い量でしか存在していないアンモニア酸化関連微生物の分子生態を明らかにすることを目標とする。それと並行し、各種培養技術を駆使して新規アンモニア酸化微生物の高密度集積化を試みる。次年度は、次世代シークエンス解析や培養実験のための各種消耗品、および次世代シークエンス技術を利用した一連の遺伝子解析を実施するための海外旅費を主に計上する予定である。次年度は、新たに実験項目として設定した次世代シークエンス解析のための各種試薬および外部委託解析費用を計上する予定である。
メカノケミカル活性化を利用した炭化物および窒化物の空気中における合成

機能性材料としての炭化物、窒化物は、一般に1000°C以上の高温において金属の直接炭化、窒化反応によって合成されており、雰囲気の制御が重要な因子である。このような従来の合成技術に対して、筆者は種々の金属粉と炭素粉末をボールミル中、室温しかも空気中で短時間粉砕することによってメカノケミカル活性化し、その後空気中に曝すことによって直ちに自然着火し、反応が連鎖的に伝播して炭化アルミニウム(Al_4C_3)や窒化アルミニウム(AlN)が合成できる、メカニカル活性化誘導式の新しい画期的な燃焼合成法を発見した。そこで、本研究ではこの合成技術を確立すべく、まず粉砕条件の最適化、合成メカニズムの解明、生成物のキャラクタリゼーションなどを検討した。まず、モル比Al/C=5.75/1.25のAl-C混合粉を、遊星型ボールミル中で75分間粉砕した。粉砕によって活性化された混合粉を空気中にさらすと、直ちに2段階で発熱反応(燃焼反応)が進行した。1段階目では、混合粉の数箇所で自然着火し、赤熱を放出しながら反応が周囲に伝播し、Al_4C_3が生成した。次いでこの発熱を利用して2段階目の反応が白熱を放出しながら激しく起こり、主として窒化アルミニウムが少量のAl_4C_3、Al_2OC、α-Al_2O_3とともに生成した。生成した窒化アルミニウムは、格子定数の精密測定やXPS分析の結果から、(Al_2OC)_<1-X>(AlN)_X(x=0.8)の組成を持つ固溶体であると推定された。窒化アルミニウム生成におよぼすAl/C混合比、粉砕時間、粉砕活性化後にさらす雰囲気の影響などについて検討した。今後さらに、省エネルギー型の本手法を用いた新しい複合材料の合成をめざして、Siなどを加えた多成分系へと応用、発展させる予定である。
有機単分子膜をナノ保護膜として活用した銀薄膜の環境耐性

ガラス基板上にMPTMS単分子膜を極薄銀薄膜の表面のみ、及び表界面層に用いた構造を作製した。その後、試料の環境試験を行った結果、MPTMS表界面試料では、表面粗さの増大を抑制し、電気特性・光学特性の変化を防ぐことができた。有機分子を変化させ、表面層としての効果を検討した結果、アルカンチオール分子の方の効果がより高く、特に、1-DT, 1-ODTが優れた特性を示した。最後に、フレキシブル基板への適応のために、PEN基板を用いた場合の有機単分子膜作製プロセスの最適化を行い、エタノール溶媒中での成膜が適していることを見出した。まず、真空蒸着法を用いて、ガラス基板上に堆積させた厚さ10nmの銀薄膜の表面に3ーメルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)の単分子膜を成膜して、環境試験を実施した。本助成金により購入した恒温恒湿器を用いて、関連特許で一般的によく用いられている40°C、相対湿度90%の条件を適用した。その結果、保護層のない銀単層膜に比べて、表面層を有する銀薄膜は、環境試験後の表面粗さの変化、光学スペクトル変化が小さく、一定の保護効果が確認された。ただし、240時間後は、同膜においても大きな変化が認められたので、保護効果の向上を狙うため、基板と銀薄膜の間に、界面層としてもMPTMSを導入し、表面層のみの試料との比較を行った。この場合、表面層と界面層でMPTMS分子の向きが異なる構造をとる。実験結果から、同膜において最も良好な結果が得られ、表界面に導入するのが最も効果的であるという知見が得られた。特に、表面粗さにおいては、平均面粗さが半減し、最大高低差が4分の1にまで低減し、突起状の生成物が非常に抑制されていた。表面層による保護効果に加えて、界面層による、基板との密着性向上、銀薄膜の平坦化が、環境耐性の改善に役立ったと考えられる。次に、直鎖チオール分子として、1-ドデカンチオールを用いて表面層に用いた。この場合、界面層を導入していなくても、MPTMS分子を表面界面の両方に導入した構造と同程度の保護特性が得られることが判明した。理由としては分子形状の違いから、直鎖チオール分子のほうが、表面をより緻密に被覆する事ができたためであると考えられる。真空蒸着法を用いて銀薄膜を成膜し、溶液法で各種単分子膜を成膜した。特性としては、電気抵抗、光透過スペクトル測定、表面粗さの測定をおもに実施した。平成25年度の結果から、銀薄膜表界面に3ーメルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)を導入した構造の有用性、また直鎖チオール分子である1-ドデカンチオールを表面層に用いることの有用性を確認していたが、平成26年度は後者の表面層に加えてMPTMSを界面層に導入すると、更に特性の安定化が図れることを明らかにした。MPTMS界面層により、銀薄膜の平坦性が向上するので、それに起因すると考えられる。また、分子鎖の長さに注目し、1-オクタデカンチオールを用いると、同様に高安定性が得られ、約三週間後まで変化が認められなかった。分子鎖の短い物質についても検討中である。環境試験の条件についても検討した。その結果、主として用いている温度40°C、相対湿度90%の条件に対して、温度40°C、相対湿度20%のドライな条件下では、特性変化が抑制されていることが判明し、高湿度の因子がより大きな影響を与えていることが確認された。また、温度85°C、相対湿度85%の条件下においては、表面層に1-ドデカンチオール、界面層にMPTMSを導入していても3日以内に大きな特性変化を生じた。真空蒸着法により銀薄膜をガラス基板上に成膜し、有機単分子膜は、溶液法によって成膜した。従来通りの条件(温度40°C、相対湿度90%)の恒温恒湿器内に試料を保持し、環境耐性を調査した。銀薄膜の表面層としての1ードデカンチオール、1ーオクタデカンチオールの有効性を確認していたので、分子鎖の短い物質についても調査した。その結果、1ープロパンチオールを用いた場合は、環境耐性が十分に得られないことを確認した。この理由としては、成膜直後の水接触角が、他の分子を用いた場合よりも低かったことから、1ードデカンチオールらに比べて撥水性が低い事が主原因と考えられる。一方、1ードデカンチオール、1ーオクタデカンチオールの両者の分子鎖長の違いによる優劣の比較も行ったが、調査した期間内では、差は認められなかった。次に、フレキシブル基板として、耐熱性・耐薬品性に優れたポリエチレンナフタレート(PEN)への応用を目指して検討を実施した。基板には、片面平滑化処理が施されているPEN基板を使用した。ガラス基板を用いていた場合の成膜プロセスをそのまま適用可能かどうかを確認するため、UV・オゾン洗浄や、トルエン中での浸漬の影響を調査した。その結果、UVオゾン洗浄については、最表面が平滑層であるため、特に影響はなかった。トルエンへの浸漬においては、平滑層がない裏面において粗さの増大が認められ、耐薬品性の高いPENであっても、トルエン溶媒を避ける方が良いことが明らかになった。そこでエタノールを溶媒として単分子膜の成膜を試みた。

その結果、銀薄膜上での1ードデカンチオール膜の形成をエリプソメトリーを用いて確認できた。従って、フレキシブル基板上の銀薄膜において、本方法を適用するためのプロセスを確立できた。ガラス基板上にMPTMS単分子膜を極薄銀薄膜の表面のみ、及び表界面層に用いた構造を作製した。その後、試料の環境試験を行った結果、MPTMS表界面試料では、表面粗さの増大を抑制し、電気特性・光学特性の変化を防ぐことができた。有機分子を変化させ、表面層としての効果を検討した結果、アルカンチオール分子の方の効果がより高く、特に、1-DT, 1-ODTが優れた特性を示した。最後に、フレキシブル基板への適応のために、PEN基板を用いた場合の有機単分子膜作製プロセスの最適化を行い、エタノール溶媒中での成膜が適していることを見出した。有機単分子膜の種類や、導入場所の変化、また環境試験条件の変化についても知見が得られている。薄膜材料工学最終年であるので、当初の計画通り、フレキシブル基板上での極薄銀薄膜についての表界面層導入を試みる。また、有機分子の種類についても更に効果的な物を試していきたい。保護膜に用いる分子の種類や、構造の変化(表面層のみ、表面層及び界面層等)に関する検討が、ほぼ計画通りに進んでいる。したがって、おおむね順調であると考えている。平成25年度に引き続き、銀薄膜の保護膜として用いる有機分子の種類の検討や、積層構造の検討を行い、最適な組み合わせを見出す予定である。前者については、アルカンチオールの直鎖の長さを中心に変化させる。後者については、表面層・界面層に用いた場合のそれぞれの結果から、保護膜としてのメカニズムを考察したいと考えている。今年度は後半に銀合金膜についても比較のために、実験を行う予定である。環境試験の条件、特性の評価については、前年度と同様の項目を実施する予定である。実験が順調に進んだ場合は、平成27年度に予定しているフレキシブル基板上に堆積した銀薄膜を用いた実験にも着手したいと考えている。購入を予定していた消耗品の在庫切れにより、入荷にかなりの時間が要することが判明したため、次年度に購入することにした。実験自体は購入済みの部品を使用することにより、滞りなく遂行できた。早期に発注し、研究遂行上、支障がないように準備する予定である。
多変量解析におけるモデリングの新展開と推測理論

複雑な現象を記述するために,高度に構造化された統計模型における推測理論の研究が本研究の主題であるが、近年の研究動向と申請者の過去の研究を踏まえ、以下の項目を研究目的とした.(1)古典的な線形モデルを含む拡張さられたモデルの提案とその基本的な定式化.(2)いろいろと提案されているモデルとの関係を明らかにすること.(3)欠損値データに対するモデルの構築とモデルに基づく解析手法の提案。更に、EMアルゴリズムによる解析との比較.(4)LCIモデルにおける母数の同時推定理論や検定理論の確立すること.(5)理論的な研究の成果から得られた手法をモンテカルロ実験により数値的に検討すること.(2)(3)については本研究課題の研究期間においてはとくに新しい成果が得られなかったが,(4)については、LCIモデルにおける分散共分散行列の同時推定の枠組みにおいて、最尤推定量を一様に改良するミニマックス推定であるジェイムス-スタイン型の推定量やそれをさらに改良する直交不変ミニマックス推定量を導出することができた.その成果をまとめた論文はJournal of Multivariate Analysisに受理された.しかし,因果関係を記述することに優れているグラフィカルモデルの拡張や等質円錐体上の新しい多変量モデリングにおける分散共分散行列の同時推定問題への拡張などの問題は今後の課題として未解決のままである.複雑な現象を記述するために、高度に構造化された統計模型における推測理論の研究が本研究の主題であるが、近年の研究動向と申請者の過去の研究を踏まえ、以下の項目を研究目的とした。(1)古典的な線形モデルを含む拡張さられたモデルの提案とその基本的な定式化。(2)いろいろと提案されているモデルとの関係を明らかにすること。(3)欠損値データに対するモデルの構築とモデルに基づく解析手法の提案。更に、EMアルゴリズムによる解析との比較。(4)LCIモデルにおける母数の同時推定理論や検定理論の確立すること。(5)理論的な研究の成果から得られた手法をモンテカルロ実験により数値的に検討すること。(2)(3)については本年度においてはとくに新しい成果が得られなかったが、来年度では因果関係を記述することに優れているグラフィカルモデルの拡張や等質円錐体上の新しい多変量モデリングについて研究を進めていくつもりである。(4)については、LCIモデルにおける共分散の同時推定の枠組みにおいて、最尤推定量を一様に改良するミニマックス推定であるジェイムス-スタイン型の推定量やそれをさらに改良する直交不変ミニマックス推定量を導出することができた。また、楕円分布からのデータに基づく検定方式についても研究を進めていく。来年度には、(3)における欠損値があるデータについてやLCIモデルよりも広い可解なグラフィカルモデルにたいしてこの結果を拡張していきたい。今年度に得られた理論的な結果を数値面から検証することも来年度の(5)に於ける課題となる。更に、EMアルゴリズムによる解析との比較.(4)LCIモデルにおける母数の同時推定理論や検定理論の確立すること.(5)理論的な研究の成果から得られた手法をモンテカルロ実験により数値的に検討すること.(2)(3)については本研究課題の研究期間においてはとくに新しい成果が得られなかったが,(4)については、LCIモデルにおける分散共分散行列の同時推定の枠組みにおいて、最尤推定量を一様に改良するミニマックス推定であるジェイムス-スタイン型の推定量やそれをさらに改良する直交不変ミニマックス推定量を導出することができた.その成果をまとめた論文はJournal of Multivariate Analysisに受理された.しかし,因果関係を記述することに優れているグラフィカルモデルの拡張や等質円錐体上の新しい多変量モデリングにおける分散共分散行列の同時推定問題への拡張などの問題は今後の課題として未解決のままである.
甲殻類生物で見いだされたホメオティック遺伝子融合発現の生理的意義の解明

本研究では、甲殻類生物で見出されたホメオティック遺伝子融合発現の生理的意義を解明するために、ミジンコのUbx/Antpを中心に詳細に解析を行い、以下の結果を得た。1.熱ショックプロモーター及びアクチンプロモーターの制御下で、ミジンコUbx/Antpの様々な変異/欠失体を発現させたが、mRNAが非常に不安定であるという問題を改善するには至らず、これ以上の解析は現時点では不可能との結論に達した。2.ミジンコHoxクラスター領域の塩基配列の解読し、オオミジンコのDfd,Hox3,pb,labの各遺伝子周辺の塩基配列の解読を完了した。また国際研究組織Daphnia Genome Consortiumで解読したミジンコ染色体塩基配列のHoxクラスター領域のアノテーションを行った。この配列とオオミジンコのHoxクラスター配列と比較したところ、昆虫類で広く保存されている2つのマイクロRNA産生領域がミジンコ色体内でも保存されていた。これらのマイクロRNAの標的となり得る配列はオオミジンコUbxおよびAntpの3'UTRにも存在していた。上記したUbx/Antpの変異/欠失体のmRNAが非常に不安定であるという事実も含め、融合mRNAからのタンパク質抑制機構に進化的に保存されているマイクロRNAが関与している可能性が示唆された。3.ミジンコにおけるRNA干渉法を開発し、既にクローン化してあった一部の形態形成遺伝子の二本鎖RNAをマイクロインジェクションすることによって発現部位に応じた表現型が生じることを確認した。(1)ミジンコUbx/Antpからのタンパク質発現を制御する領域の同定と抑制機構の解明融合Ubx/Antpの様々な領域を欠失した変異体をヒートショックプロモーターの制御下でショウジョウバエの培養細胞内で発現させたが、発現するmRNAが非常に不安定ですぐに分解されてしまうことが明らかになった。現在構成的に発現するアクチンプロモーターの下流に変異体を挿入し直した発現プラスミドのシリーズを構築中なので、これらが完成次第、解析を再開する予定である。(2)RNA干渉法によるミジンコUbx/Antpの生理的意義の解明ミジンコにおけるRNA干渉法を確立するために、まずはdll遺伝子を用いてその条件を検討しているが、今のところプロトコールの確立には至っていない。来年度も条件検討を続行する。(3)ミジンコにおけるUbxおよびAntp以外のHOX遺伝子融合発現の探索mRNAレベルでの遺伝子融合発現の可能性をタンパク質レベルで予想するために、これまでに作製した各Hoxタンパク質に対する特異抗体の染色条件の検討を行い、各タンパク質の発現時期/領域を同定した。各タンパク質の発現パターンは基本的にmRNAのそれとほぼ同一であったが、Abd-Aタンパク質の発現領域が予想されるものとは少々異なっていることが観察された。この点に関してmRNAレベルでの解析を開始したところである。(4)ミジンコHoxクラスターの全塩基配列の解読解読済みであった領域に加えて、現時点でDfd-Hox3-pb各遺伝子を含む領域の約90%、lab遺伝子周辺のおよそ50%を解読した。またAbd-B遺伝子の周辺、abd-A遺伝子の周辺、Ubx遺伝子の上流域のサブクローニングは完了した。甲殻類生物で見出されたホメオティック遺伝子融合発現の生理的意義を解明するために、本年度は特にミジンコのUbx/Antpを中心に詳細に解析を行い、以下の結果を得た。構成的に発現するアクチンプロモーターの制御下で、ミジンコUbx/Antpの様々な変異/欠失体を癸現させたが、mRNAが非常に不安定であるという問題を改善するには至らず、これ以上の解析は現時点では不可能との結論に達した。前年度に引き続きミジンコHoxクラスター領域の塩基配列の解読を継続し、オオミジンコのDfd, Hok3, pb, labの各遺伝子周辺の塩基配列の解読はほぼ完了した。

この配列とオオミジンコのHoxクラスター配列と比較したところ、昆虫類で広く保存されている2つのマイクロRNA産生領域がミジンコ染色体内でも保存されていた。これらのマイクロRNAはショウジョウバエ内でHOMタンパク質の発現抑制に関与されていることが示されているが、これらの標的配列がオオミジンコUbxおよびAntpの3'UTRにも存在していた。上記したUbx/Antpの変異/欠失体のmRNAが非常に不安定であるという事実も含め、融合mRNAからのタンパク質抑制機構に進化的に保存されているマイクロRNAが関与している可能性が示唆された。ミジンコにおけるRNA干渉法を開発(他研究室との共同研究)し、既にクローン化してあった一部の形態形成遺伝子の二本鎖RNAをマイクロインジェクションすることによって発現部位に応じた表現型が生じることを確認した。現在はホメオティック遺伝子に関して同様の解析を行いつつある。
定常渦斑族の精度保証付き数値計算について

二次元非圧縮流体における定常渦斑問題は形状未知問題であり,その数学・数値解析にあたって形状微分理論が果たす役割は大きい.本研究の第1年度では,この問題のために複素積分作用素型の新たな形状微分公式を導出し,定常渦斑問題に対する統一的な数値計算の枠組みを確立した.この新公式・数値計算手法の渦斑格子回転系への応用についての査読論文はJournal of Computational and Applied Mathematicsに掲載された.第2年度はこの枠組で新たな数値計算を行ったほか,いくつかの新たな課題についても模索した.周期的な渦のパターンは自然界にも見られ,周期設定での渦斑対の問題は渦力学的にも興味深い.そこで,周期的な設定および二重周期的な設定において並進する定常渦斑対を提案手法で数値計算した.その結果,非周期での並進渦斑対に似た形の近似解が得られたものの,解の族には周期性由来と思われるパラメータ依存構造が見られた.この研究成果の一部は,日本流体力学会誌「ながれ」特集号にて掲載された.また,定常渦斑の数値計算法として知られるPierrehumbert法との比較検討も行った.Pierrehumbert法は2次収束性が経験的に知られているが,今までその理論的な根拠が不十分であった.そこで本研究の数値計算法と同じような枠組みで捉え直すことで,Pierrehumbert法が実は逆行列を対角近似した準ニュートン法とみなせることが判明した.さらに,Pierrehumber法では緩和定数と呼ばれる発見法的な定数を用いるが,形状微分で得られる2つの線形作用素の間になんらかの適切なスケール評価が成り立てば緩和定数の値を正当化できることも分かった.(予想部分は未証明であるが)この結果については現在投稿準備中である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。1年目は,二次元非圧縮流体における定常渦斑問題に対する数値解析手法の確立を進めた.定常渦斑問題は渦力学にあらわれる自由形状問題(すなわち形を未知とする問題)であり,数学解析・数値解析においては,未知形状に関する微分(形状微分)が重要な役割を担う.形状微分と本質的に同じアイディアを用いている先行研究がいくつかあるが,本研究では形状微分理論の言葉を用いることで一般のより複雑な問題設定に柔軟に対応できる統一的な枠組を構築した.定常渦斑問題は自由境界上の特異周回積分方程式として定式化でき,特異周回積分の積分路に関する形状微分を考えることになる.Elcrat, Protasの先行研究では,特異性をあらかじめ除去した上で従来から知られる境界積分型の形状微分公式を適用していた.対して本研究では,複素積分型の形状微分公式および対数特異な周回積分型の形状微分公式を新たに導出し,形状微分理論へ新たな寄与をもたらした.従来の方針では計算過程が複雑で得られる式も煩雑になるが,本研究の方針では公式を適用するだけで簡便な式が得られ,一般の枠組み構築により適しているといえる.新しい形状微分公式の有用性を確認するため,いくつかの定常渦斑問題に対してNewton法による数値計算を行った(形状微分公式によってNewton法で用いるヤコビ行列が導出できる).その結果,Pierrehumbert渦斑族とCrowdy渦斑族を数値的に再現できた.また,二重周期設定の定常渦斑問題に対しても本手法を用いてアプローチを行った.Weierstrassのζ関数に由来する対数特異な積分核が方程式に現れるため,従来法ではその特異性の解析的な取り扱いが困難であった.一方,本研究で得られた形状微分公式はこのような特異積分核に対しても適用可能であり,これによって数値計算も簡単に実現できた.これらの研究成果は現在投稿中である.当初の計画通りではないものの,順調に進展していると考える.理由としては,新たな二つの形状微分公式を発見できたことと,当該分野における最新の研究動向に沿った新たな課題を明確にできたことが挙げられる.まず当初の計画通りに達成できていない点を述べる.初年度は,定常渦斑問題に対する計算機援用解析および精度保証付き数値計算手法の確立を目指していた.定常渦斑問題は形を未知とする問題であり,精度保証においては形状微分で得られる線形作用素の可逆性が重要である.しかし【研究実績の概要】で述べたように,境界積分型の公式を用いる方針では非常に煩雑な式を扱うことになり,その解析の困難さが研究進展の障害となった.次に進展した点を述べる.研究の過程で,新たな二つの形状微分公式の導出に成功した.一つ目は複素積分型の(境界積分型とは異なる)形状微分公式である.二つ目はこの公式を対数特異な周回積分に適用できるよう修正した公式であり,特に渦斑が誘導する速度場に対しても適用可能である.1年次では前述の障害も鑑みて,従来の公式ではなくこの新たな公式に重点をおいて研究を進めてきた.結果として公式の実用性を確認でき,さらに今まで知られていなかった二重周期的な定常渦斑解を数値的に発見した.また学術的成果以外の面でも研究活動を通して多くの成果を得た.例えばBartosz Protas氏やDarren Crowdy氏のような分野を代表する研究者らとの議論はとても実りあるものであった.他にも海外研究集会でSaleh Tanveer氏による渦斑問題に関する最新の数学的結果についての講演を聞き,精度保証付き数値計算に応用できる考え方を学ぶことができた.

このように最新の研究動向を追い自身の研究に繋げるための活動も積極的に行っており,研究は順調に進展していると考える.二次元非圧縮流体における定常渦斑問題は形状未知問題であり,その数学・数値解析にあたって形状微分理論が果たす役割は大きい.本研究の第1年度では,この問題のために複素積分作用素型の新たな形状微分公式を導出し,定常渦斑問題に対する統一的な数値計算の枠組みを確立した.この新公式・数値計算手法の渦斑格子回転系への応用についての査読論文はJournal of Computational and Applied Mathematicsに掲載された.第2年度はこの枠組で新たな数値計算を行ったほか,いくつかの新たな課題についても模索した.周期的な渦のパターンは自然界にも見られ,周期設定での渦斑対の問題は渦力学的にも興味深い.そこで,周期的な設定および二重周期的な設定において並進する定常渦斑対を提案手法で数値計算した.その結果,非周期での並進渦斑対に似た形の近似解が得られたものの,解の族には周期性由来と思われるパラメータ依存構造が見られた.この研究成果の一部は,日本流体力学会誌「ながれ」特集号にて掲載された.また,定常渦斑の数値計算法として知られるPierrehumbert法との比較検討も行った.Pierrehumbert法は2次収束性が経験的に知られているが,今までその理論的な根拠が不十分であった.そこで本研究の数値計算法と同じような枠組みで捉え直すことで,Pierrehumbert法が実は逆行列を対角近似した準ニュートン法とみなせることが判明した.さらに,Pierrehumber法では緩和定数と呼ばれる発見法的な定数を用いるが,形状微分で得られる2つの線形作用素の間になんらかの適切なスケール評価が成り立てば緩和定数の値を正当化できることも分かった.(予想部分は未証明であるが)この結果については現在投稿準備中である.二年次は主に二つの課題に取り組む予定である.まず一つ目は定常渦斑問題に対する精度保証付き数値計算法の確立である.従来の公式でなく新しい公式を用い,またSaleh Tanveer氏の研究成果もとりいれて,線形作用素の可逆性に関連する困難を解消する.同氏は,Pierrehumbert渦斑族のうちパラメタを具体的にひとつ固定して得られる個別の解の存在をquasi-solution methodで証明した.この手法では不動点定理を適用する上で,具体的なパラメタに対していくつかの不等式評価を手計算(あるいは計算機による記号代数処理)で厳密に得なければならない.そこを区間演算による精度保証手法に置き換えれば,各パラメタごとの解の存在がより機械的な手続きで得られ,さらに誤差幅のシャープな評価も可能となる.二つ目は,様々な流れ領域における定常渦斑問題の数値計算と安定性解析である.一般の流れ領域ではその幾何的設定に由来する対数特異な積分核が積分方程式にあらわれるが,この場合にも本研究で得られた形状微分公式は適用可能である.この枠組みを用いれば,帯状周期的な流れや円環領域での流れなど,より一般の流れ領域における定常渦斑問題の数値計算が可能となり,これまでに知られていない様々な定常解を発見できるであろう.
東北太平洋沿岸地域の歴史学・考古学的総合研究

本科研共同研究は、東日本大震災で被災した東北地方三陸沿岸部及び周辺地域に関する歴史学・考古学研究の蓄積を整理し、学術的な再検討と総合的な考察を行うことにより、地域の復興と創生に資することを目的とする。2018年度における共同研究では、次のような研究実績・成果を得た。1【考古学分野】a)「古代集落データベース」の作成:青森県東部地域・岩手県の竪穴住居跡のデータ修正を進めた。b)「古代中世海洋資源利用データベース」の作成:北海道におけるイルカ類利用の変遷についてデータを集成し内容を検討した。c)「東北地方太平洋沿岸における弥生時代遺跡資料」の作成:岩手県三陸沿岸のデータ集成を完了した。d)「中世城館データベース」の作成:青森県・岩手県・宮城県のデータ収集を進めた。年度末にチームの意見交換会を開催し、集成方針の再確認を行った。2【古代史分野】山梨県笛吹市の一宮浅間神社宮司家が所蔵する「古屋家家譜」の調査を行い、東北地方の大伴氏の活動について、紀伊国・甲斐国などとの交流も視野におさめた躍動的展開の実態を明らかにした。また、古代東北の城柵と各郡の地方官衙「郡家」が果たした機能の関係について、データを収集し分析を進めた。3【中世史分野】a)板碑資料の調査・集成:宮城県松島町雄島海底板碑群の調査を継続実施し、123点の板碑完形・破片を採集した。b)津波被災地の歴史的景観の復元:「相馬文書」を中心に福島県沿岸部の鎌倉室町時代の史料を集成し、一点ごとに解説を付した。c)中世城館の調査:南北朝時代東北地方全体の城館関係史料を集成した。宮城県松島町高城地区の城館研究を進めた。4【近世史分野】伊達政宗による三陸沿岸の港の調査と支倉常長使節の派遣が、江戸幕府の禁教政策・貿易政策とどのように関係するか考察を進め、伊達領の「布教特区」化の構想という結論を得た。1【考古学分野】各種データベースの作成スケジュールは当初予定より遅れ気味である。北海道の古代相当期における海洋資源データベースは、ほぼ完成することができた。2【古代史分野】東北地方太平洋沿岸部における古代地域史研究の成果整理を継続するとともに、大伴氏の動向について新知見を得ることができた。3【中世史分野】松島町雄島の海底調査を完了した。松島町の城館調査を進めた。福島県沿岸部に関する鎌倉室町時代史料の集成を完了した。多賀国府の歴史的景観の復元作業については未着手であった。4【近世史分野】スペイン大使ビスカイノの三陸沿岸調査・支倉使節団について考察を進め、新知見を得ることができた。5【研究成果の地域還元】2019年2月24日、気仙沼中央公民館において、市民向け報告会「歴史・考古学から本吉・気仙地域の魅力を語る」(後援:気仙沼市教育委員会、陸前高田市教育委員会)を開催し、約80人の参加を得ることができた。1年目、2年目の研究実績・成果をふまえて、本共同研究最終年度の2019年度には、以下の研究活動を展開する。1【考古学分野】研究実績の概要に列挙した各種データベースを完成させ、解題を完成させる。2【古代史分野】太平洋沿岸部における古代の港湾について、潮の干満を利用した河口から相当奥まで入り込む港湾施設を想定する必要がある。前年度実施できなかった宮城県亘理町阿武隈川河口の調査を進める。3【中世史分野】松島町雄島板碑群の整理作業を進め、これまで採集した板碑資料の概要をまとめる。中世本吉・気仙地域の歴史的景観について概要をまとめる。前年度実施できなかった中世多賀国府の景観復元作業を進める。東松島市の中世城館の調査を進める。4【近世史分野】伊達政宗による仙台藩成立の全体像を明らかにし、沿岸部における新田開発・交通ルート整備の具体像を提示する。近世気仙郡に関する被災資料(古文書群)の整理作業を完了し、解題を作成する。5【研究成果の地域還元】仙台市・陸前高田市において市民向け報告会を実施し、3年間の共同研究の成果をまとめる。東北学院大学博物館において研究成果に関する展示を行う。研究成果報告書を作成し、その内容を関係各自治体・博物館施設などと共有する。本科研は、東日本大震災で被災した東北地方三陸沿岸部及び周辺地域に関する歴史学・考古学研究の蓄積を整理し、学術的な再検討と総合的な考察を行うことにより、地域の復興と創生に資することを目的とする。2017年度における共同研究では、次のような研究実績・成果を得た。1【考古学分野】a)「古代集落データベース」の作成:北海道・青森県東部・岩手県・宮城県の竪穴住居跡に関する11,310棟のデータを集成した。b)「古代貝塚関係資料データベース」の作成:青森県・岩手県・宮城県のデータ集成を完了し、北海道については続縄文時代後期から擦文・オホーツク時代までのデータを集成した。c)「中世城館データベース」の作成:データ集成に関する記入要領・凡例・フォーマットを検討し、青森県・岩手県・宮城県のデータ収集に着手した。2【古代史分野】東北地方太平洋沿岸部の古代城柵官衙跡発掘調査のデータを収集すると共に、東北学院大学において研究集会「古代東北太平洋岸の交通と遠距離交流」を実施した。3【中世史分野】

a)板碑資料の調査・集成:宮城県松島町雄島海底板碑群の調査を継続実施し、409点の板碑完形・破片を採集した。宮城県南三陸町壇の上板碑群の調査を実施した。b)中世城館の調査:宮城県利府町の利府城跡・深山館跡、松島町の大日山館跡・城内山城跡の踏査・縄張図を作成すると共に当該地域に関する歴史資料を収集した。4【近世史分野】岩手県大船渡市・陸前高田市において、東日本大震災による古文書の被災状況・所在調査を実施した。大船渡市の郷土史研究者(故人)が遺した古文書資料の記録化を行った。東日本大震災で被災した大船渡市赤崎個人宅の古文書群について、クリーニング・撮影・目録化・解読作業を進めた。5【研究成果の地域還元】大船渡市において市民向け研究成果報告会「歴史・考古学から気仙地域の魅力を語るIV」を開催した。1【考古学分野】堀立柱建築・竪穴建物に関するデータ集成は順調に進んでいる。中世史班と協力して、三陸地域の城館・石造物を進めている。経塚遺跡の調査については未着手であった。2【古代史分野】東北地方太平洋沿岸部における古代地域史研究の成果整理を進め、ミニ研究集会を実施することができた。3【中世史分野】松島町雄島、南三陸町の板碑調査・歴史的景観の復元を行った。利府町・松島町の城館調査を進めた。多賀国府の歴史的景観の復元作業については未着手であった。4【近世史分野】旧気仙郡における古文書調査において、基礎的な情報である所在情報や文書群の概要について網羅的に把握することができた。5【研究成果の地域還元】2018年2月18日、大船渡市カメリアホールにおいて、市民向け報告会「歴史・考古学から気仙地域の魅力を語るIV」(共催:気仙歴史文化研究会、後援:大船渡市教育委員会、陸前高田市教育委員会、住田町教育委員会)を開催し、100人弱の参加を得ることができた。本科研共同研究は、東日本大震災で被災した東北地方三陸沿岸部及び周辺地域に関する歴史学・考古学研究の蓄積を整理し、学術的な再検討と総合的な考察を行うことにより、地域の復興と創生に資することを目的とする。2018年度における共同研究では、次のような研究実績・成果を得た。1【考古学分野】a)「古代集落データベース」の作成:青森県東部地域・岩手県の竪穴住居跡のデータ修正を進めた。b)「古代中世海洋資源利用データベース」の作成:北海道におけるイルカ類利用の変遷についてデータを集成し内容を検討した。c)「東北地方太平洋沿岸における弥生時代遺跡資料」の作成:岩手県三陸沿岸のデータ集成を完了した。d)「中世城館データベース」の作成:青森県・岩手県・宮城県のデータ収集を進めた。年度末にチームの意見交換会を開催し、集成方針の再確認を行った。2【古代史分野】山梨県笛吹市の一宮浅間神社宮司家が所蔵する「古屋家家譜」の調査を行い、東北地方の大伴氏の活動について、紀伊国・甲斐国などとの交流も視野におさめた躍動的展開の実態を明らかにした。
W突然変異マウスの細胞複製異常を解析するin vitro実験系の確立

Wマウスはすべての組織でマスト細胞を欠損しているがWマウスの骨髄細胞をIL-3の存在下で培養するとマスト細胞が出現し,正常マウス由来のマスト細胞と同様の能率で増殖する.しかしながら正常マウス由来のマスト細胞をWマウスの腹腔内に注射すると生存し続けるのにWマウス由来のマスト細胞をWマウスの腹腔内に注射すると消滅する.この現象をin vitroで再現するためにWマウス由来のマスト細胞をIL-3が存在しない条件でNIH-3T3細胞と共生培養した. Wマウス由来マスト細胞は分裂せず4週後には消滅した.上記の実験ではIL-3を加えて培養していたマスト細胞を洗浄後ただちにNIH-3T3細胞と共生培養したが, NIH-3T3細胞との接触が細胞周期のどの時期に作用するかをしらべるためにマスト細胞をIL-3を含まない培養液で24時間培養してG1期にそろえた. G_1期にある正常マウス由来マスト細胞をNIH-3T3細胞と共生培養すると18時間後からS期に入る細胞がみられだし, 36時間後には約20%の細胞がS期に入った.一方G_1期のマウス由来マスト細胞をNIH-3T3細胞と共生培養してもS期に入る細胞はなかった.以上よりマスト細胞にはT細胞由来の増殖因子依存性の増殖と線維芽細胞との接触に依存性の増殖の2種類がありWマウス由来のマスト細胞では増殖因子依存性の増殖機構は正常だが,線維芽細胞との依存性の増殖機構は作働しないことがわかった.S1突然変異マウスはW突然変異マウスと同様にマスト細胞を遺伝的に欠損しているが, S1マウスの骨髄細胞をIL-3の存在下で培養して得たマスト細胞はNIH-3T3細胞との接触依存性増殖は正常である.そこでSIマウス胎児より3T3線維芽細胞を樹立した.対照として得た正常胎児由来3T3細胞が正常マスト細胞の増殖を支持したのに, S1-3T3細胞は支持能力を完全に欠いていた.Wマウスはすべての組織でマスト細胞を欠損しているがWマウスの骨髄細胞をIL-3の存在下で培養するとマスト細胞が出現し,正常マウス由来のマスト細胞と同様の能率で増殖する.しかしながら正常マウス由来のマスト細胞をWマウスの腹腔内に注射すると生存し続けるのにWマウス由来のマスト細胞をWマウスの腹腔内に注射すると消滅する.この現象をin vitroで再現するためにWマウス由来のマスト細胞をIL-3が存在しない条件でNIH-3T3細胞と共生培養した. Wマウス由来マスト細胞は分裂せず4週後には消滅した.上記の実験ではIL-3を加えて培養していたマスト細胞を洗浄後ただちにNIH-3T3細胞と共生培養したが, NIH-3T3細胞との接触が細胞周期のどの時期に作用するかをしらべるためにマスト細胞をIL-3を含まない培養液で24時間培養してG1期にそろえた. G_1期にある正常マウス由来マスト細胞をNIH-3T3細胞と共生培養すると18時間後からS期に入る細胞がみられだし, 36時間後には約20%の細胞がS期に入った.一方G_1期のマウス由来マスト細胞をNIH-3T3細胞と共生培養してもS期に入る細胞はなかった.以上よりマスト細胞にはT細胞由来の増殖因子依存性の増殖と線維芽細胞との接触に依存性の増殖の2種類がありWマウス由来のマスト細胞では増殖因子依存性の増殖機構は正常だが,線維芽細胞との依存性の増殖機構は作働しないことがわかった.S1突然変異マウスはW突然変異マウスと同様にマスト細胞を遺伝的に欠損しているが, S1マウスの骨髄細胞をIL-3の存在下で培養して得たマスト細胞はNIH-3T3細胞との接触依存性増殖は正常である.そこでSIマウス胎児より3T3線維芽細胞を樹立した.対照として得た正常胎児由来3T3細胞が正常マスト細胞の増殖を支持したのに, S1-3T3細胞は支持能力を完全に欠いていた.