hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アポトーシス増強に着目した制癌剤の開発と獣医臨床応用

また、それだけでは細胞死を起こさない量のEcydで処理した細胞は、ネクローシスを引き起こす放射線照射によって、効率よくアポトーシスを起こせることも明らかとなった。これは放射線と制癌剤併用によるアポトーシスの増感という意味で、臨床応用において重要な知見である。今後、本研究を広げ、動物細胞を用いて同様の研究を行い、臨床的な応用研究を行う予定である。本研究は、アポトーシスによる細胞死を効率的に引き起こすことを目指したヌクレオシド系増感剤を開発し、獣医領域で問題となるネコ白血病、イヌリンパ腫などの治療のための制がん剤の開発を目的とする。モデル細胞としてヒト胃癌細胞MKN-45細胞とMOLT-4細胞の制がん剤による細胞死の機構を検討した。制がん剤としては1-(3-C-ethynyl-beta-D-ribo-pentofuranosyl)cytosine(Ecyd)と2'-chrolo-deoxyadenosine(Cl-dAde)を化学合成し、それぞれ検討した。その結果、両細胞ともそれぞれの制がん剤でカスパーゼファミリーの活性化を伴うアポトーシスを効率よく引き起こすことが明らかとなった。そのメカニズムには細胞によって差があり、MKN-45細胞についてはp53依存性のアポトーシスであり、MOLT-4の場合はp53非依存性、Fas活性化依存性のアポトーシスであることが明らかとなった。MKN-45細胞の場合は、蛋白合成に非依存性のカスパーゼ3依存性のアポトーシスを、MOLT-4細胞の場合は、アポトーシス誘導に蛋白質合成を必要とし、FASの活性化、カスパーゼ8を活性化し、カスパーゼ3に依存するアポトーシスを引き起こすことが明らかとなった。この結果は、細胞の種類に依存してアポトーシスを引き起こすシグナル経路の違いを意味している。また、単独では細胞死を起こさない量のEcydで処理した細胞は、放射線照射によって、効率よくネクローシスをアポトーシスに変換できることも明らかとなった。そのメカニズムとして放射線誘発G2期停止のECydによる解除作用が重要であり、G2期解除に伴ってアポトーシスが誘導されることが明かとなった。動物癌細胞への応用という点では、イヌリンパ腫由来CL細胞で、あるいはネコ白血病由来末梢リンパ球でもこれらの薬剤は有用であることが確かめられた。以上の結果は放射線や制癌剤による獣医臨床応用において重要な知見である。
３倍体プラナリアの生殖戦略：染色体セットの削減を伴う配偶子形成機構の解明

本研究の目的は、有性生殖を行う3倍体リュウキュウナミウズムシにおいて正倍数体の配偶子(精子は1倍体のみ;卵は1倍体または2倍体)が形成される減数分裂機構を明らかにすることである。前年度の結果より、雄性生殖系列細胞は減数第一分裂に入る前に染色体を削減し2倍体となっているのに対し、雌性生殖系列細胞は少なくとも減数第一分裂前期まで3倍体性を維持していることが示唆された。本年度はこの特異な染色体挙動の分子機構の解明を目指し、姉妹染色分体の結合に関わるコヒーシン、及びクロマチン構造を変化させる因子の一つであり一部の動物では染色体削減に関わることが知られるヒストン修飾に着目した。1.減数分裂特異的コヒーシンサブユニットRec8ホモログの機能解析RNAiを用いてRec8ホモログをノックダウンしたところ、生殖器官形成及び精子形成には影響は見られなかったが、卵母細胞では正常な二価染色体が観察されなくなり、代わりに断片化した染色体像が観察されるようになった。ただし、ノックダウン個体の卵母細胞でも減数分裂開始期における相同染色体の整列は観察された。したがって、Rec8ホモログは相同染色体間のペアリングには必須ではないが、少なくとも卵母細胞においては減数分裂時の染色体構造の維持に関与することが示唆された。2.減数第一分裂前期の卵母細胞におけるヒストン修飾の解析卵母細胞における相同染色体の対合と削減に対するヒストン修飾の関与を明らかにするため、修飾ヒストン抗体を用いて免疫染色を行った。その結果、メチル化及びリン酸化についてはどの時期の細胞でも有意なシグナルを検出することはできなかった。一方、アセチル化レベルは減数分裂のステージに依って異なっており、減数分裂の進行に関わる可能性が示唆された。しかしながら染色体間で修飾の程度に差は見られず、染色体挙動への関与について確証を得ることはできなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、有性生殖を行う3倍体リュウキュウナミウズムシの配偶子形成過程において染色体挙動を解析し、3倍体細胞から正倍数体の配偶子が形成される機構を明らかにすることを目的としている。先行研究から、生殖系列細胞の分化のいずれかの段階で染色体が1セット削減され2倍体となることにより、減数分裂時に正常な染色体の対合・分離が可能になると予測された。本年度はこの染色体削減が起こる時期の特定を目指して研究を実施し、並行して次年度にその分子機構を解析するために用いる分子マーカーの準備を行った。1.染色体削減時期の特定まず減数第一分裂前期における核相を明らかにするため、有性化した3倍体リュウキュウナミウズムシの精巣および卵巣の細胞中の染色体像を観察した。その結果、雄性生殖系列細胞は減数第一分裂に入る前に2倍体になっていることが示唆されたのに対し、卵母細胞では少なくとも減数第一分裂前期まで3倍体性が維持されていることが初めて示された。また、Rad51ホモログが卵母細胞において相同染色体の対合には必要でない一方キアズマ形成には必要であることを、RNAiを用いた機能解析により示し、相同組換えに依存しない相同染色体のペアリングの機構が存在する可能性を示唆した。2.染色体削減の分子機構の解明染色体が削減される際の細胞内における挙動を観察するため、姉妹染色分体の結合に関わるタンパク質であるコヒーシンに着目した。有性化したリュウキュウナミウズムシより減数分裂特異的コヒーシンサブユニットRec8と特に相同性の高い遺伝子をクローニングし、全長配列を決定した。得られた配列からRNAプローブを作製し、Whole-mount in situ hybridizationによる発現解析を行ったところ、卵巣および精巣特異的に発現が見られた。現在、免疫染色に用いるための抗体の作製を試みている。

一方、アセチル化レベルは減数分裂のステージに依って異なっており、減数分裂の進行に関わる可能性が示唆された。しかしながら染色体間で修飾の程度に差は見られず、染色体挙動への関与について確証を得ることはできなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。配偶子形成過程の中で染色体削減が起こる時期を具体的に特定するまでには至っていないが、絞り込むことはできた。雄性生殖系列と雌性生殖系列で染色体削減の起こる時期が異なることを示せたことは、一定の成果であると考える。また、染色体挙動を観察するために用いるコヒーシン抗体の準備については、概ね計画通りに進んでいる。雄性生殖系列では減数分裂前に染色体削減が起こることが示唆されたため、分化初期の生殖系列細胞特異的に発現する遺伝子であるNanosまたはPiwiのホモログをマーカーとして生殖幹細胞や精原細胞の核相解析を行い、染色体削減が起こる時期の特定を目指す。その時期を特定できたら、染色体挙動と微小管との関連およびヒストン修飾との関連を調べ、分子機構に関する知見を得る。一方、雌性生殖系列では染色体削減は減数第一分裂中期以降に起こることが示唆されたため、減数第一分裂前期から減数第二分裂にかけての染色体挙動について、現在作製中のRec8抗体の免疫染色および市販のチューブリン抗体、修飾ヒストン抗体を用いて詳細に調べる。
植物ウイルスベクターによる内在性遺伝子の転写抑制系の確立に向けた基盤研究

申請者はこれまで、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターの転写制御下でGFPを発現しているNicotiana benthamiana形質転換体に対して、35Sプロモーター配列を組み込んだベクターをゲノムの構成要素として持つキュウリモザイクウイルス(CMV)を2本鎖RNAの供給源として感染させることで、RdDMによるGFP遺伝子のTGSが誘導される系を確立している。さらに、TGS誘導個体から得た自殖第1世代(S1植物体)を解析したところ、接種時にCMVベクターに挿入した35Sプロモーター配列の部位により、TGSの維持効率が大きく異なる場合があることを見出した。そこで本年度は、S1植物体においてDNAのメチル化およびTGSが維持されていた個体をさらに自殖させることで自殖第2および第3世代(S2およびS3植物体)を得、それらの個体におけるDNAのメチル化およびGFP遺伝子のTGSの維持の有無を解析した。その結果、S2およびS3個体ではCMVベクターに挿入した配列の違いに関わらず、S1植物体で見られたGFP遺伝子の発現抑制が安定して維持されていた。さらにS2植物では、転写因子結合配列の一つであるAs-1領域を中心に高頻度のDNAのメチル化が検出された。以上より、CMVベクターを介して誘導されたゲノム中に挿入された35Sプロモーター領域のメチル化及びGFP遺伝子のTGSは2度の自殖を経ても安定して維持されることが明らかになった。外来性遺伝子へのTGSの誘導・維持機構の解明については、新規の挿入配列を持つCMVベクターを作成して解析を行った結果、挿入配列の長さが70bp以下の場合はTGSの誘導効率が著しく低いことが明らかとなった。続いて、所属研究室にて実験系が確立していたsodium bisulfite法をNicotiana benthamianaに適するように一部改訂し、各接種当代個体および自殖後代個体でのゲノム中に挿入された35Sプロモーター配列の広範なメチル化状態を解析した。その結果、TGS誘導、および維持の成否とメチル化頻度との間には強い相関関係があることが明らかとなった。一方、CMVのゲノムにコードされる2bタンパク質によるTGS増強効果の検証についても、2b ORFの有無のみが異なるCMV2-A1ベクターおよびCMV2-H1ベクターを用いて解析を行った。現在までに、ウエスタンブロット解析による2bタンパク質の有無の確認、sodium bisulfite法による両ベクター間のメチル化誘導能力の差の検証、核内での35Sプロモーター配列と相同な配列を持つsiRNAの蓄積量の比較、の3点の解析を行い、いずれも2bタンパク質によるTGS増強作用を強く示唆する結果を得ている。最後に、内在性遺伝子へのTGS誘導系の確立については、シロイヌナズナで同定されているROS1遺伝子配列をもとに、N.benthamianaにてオーソログの部分配列を単離した。本研究では、遺伝子導入以外の方法で遺伝子の発現を特異的に改変可能な育種法を開発するため、Cucumber mosaic virus(以下、CMV)に由来するウイルスベクターを用い、標的遺伝子に対して特異的に転写抑制型ジーンサイレンシング(Transcriptional Gene Silencing;TGS)を誘導する系の開発を行っている。植物ではメチル化されたシトシンを除去するタンパク質としてREPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1)が同定されており、研究従事者はこのタンパク質の存在が内在性遺伝子へのTGS誘導を困難にしている一因ではないかと予想している。そこで、今年度は実際にNicotiana benthamianaにおけるROS1ホモログの発現量が研究従事者らの開発したウイルスベクターを介したメチル化誘導系に与える影響を解析した。まずROS1遺伝子およびNicotiana tabacumにおけるDNA glycosylase/lyase遺伝子NtROS1の配列を基にNbROS1遺伝子の全長cDNA配列を単離した。続いて、【迅速かつ簡便に遺伝子発現を抑制可能なVirus-induced gene silencingの手法】と上述の【植物ウイルスベクターを介した配列特異的なDNAのメチル化誘導系】を組み合わせた新規手法を開発した。この手法ではNbROS1遺伝子のVirus-induced gene silencingを誘導するウイルスとCMV:35Spを同時に供試植物に感染させており、これによって容易にNbROS1遺伝子の発現抑制下および通常発現下における植物ウイルスベクターを介した外来性プロモーターへのメチル化の誘導効率、およびGFP遺伝子の発現抑制の程度を比較可能となる。解析の結果、NbROS1遺伝子の発現抑制下では外来性プロモーターに対するDNAのメチル化がより高頻度で誘導され、GFP遺伝子の発現もより強く抑制されることが示された。以上より、NbROS1遺伝子の発現量と植物ウイルスベクターを介した外来性プロモーターへのメチル化誘導の程度との間には負の相関があり、非メチル化状態のゲノムDNAに対して新規のメチル化を誘導する際にもDNAの脱メチル化機構が拮抗的に作用することを明らかにした。本研究では、遺伝子導入以外の方法で遺伝子の発現を特異的に改変可能な育種法を開発するため、Cucumber mosaic virus(以下、CMV)に由来するウイルスベクターを用い、標的遺伝子に対して特異的に転写抑制型ジーンサイレンシング(Transcriptional Gene Silencing ; TGS)を誘導する系の開発を行っている。

さらに、TGS誘導個体から得た自殖第1世代(S1植物体)を解析したところ、接種時にCMVベクターに挿入した35Sプロモーター配列の部位により、TGSの維持効率が大きく異なる場合があることを見出した。そこで本年度は、S1植物体においてDNAのメチル化およびTGSが維持されていた個体をさらに自殖させることで自殖第2および第3世代(S2およびS3植物体)を得、それらの個体におけるDNAのメチル化およびGFP遺伝子のTGSの維持の有無を解析した。その結果、S2およびS3個体ではCMVベクターに挿入した配列の違いに関わらず、S1植物体で見られたGFP遺伝子の発現抑制が安定して維持されていた。さらにS2植物では、転写因子結合配列の一つであるAs-1領域を中心に高頻度のDNAのメチル化が検出された。以上より、CMVベクターを介して誘導されたゲノム中に挿入された35Sプロモーター領域のメチル化及びGFP遺伝子のTGSは2度の自殖を経ても安定して維持されることが明らかになった。
負荷付き自発運動が成体海馬の神経発達に及ぼす影響の神経化学的研究

運動は適度に行えば筋・骨などの運動器系の発達を促進するが,脳にも作用し,可塑性を高めることが明らかになりつつある.とりわけ海馬では,輪回し運動による神経新生やシナプス伝達効率,並びに空間認知機能などの増加効果が報告され,その際,海馬に発現が増加する神経栄養因子群の一つ,脳由来神経栄養因(BDNF, brain-derived neurotrophic factor)を誘導し,海馬の機能を高めることが知られる.しかし,この効果は走行距離に依存するものの,運動強度などいかなる運動条件が有効かはいまだ決着をみない本研究では,下肢速筋の肥大を促す負荷付き輪回し運動装置を用い,走行距離よりも力型の仕事量を高める運動が海馬に関連した認知機能を高めるかどうかを検証することを目的とした.実験には成熟した雄ラットを用い,個々に体重当たり30%の負荷付き自発運動(RWR),ならびに負荷無し自発運動(WR)を4週間行わせ,以下の3つの実験を検討した.実験1では, RWRの走行距離がWR群の53%を示す一方,仕事量は8倍に増加.更に,速筋型の足底筋の肥大やミトコンドリア酵素活性(CS)が増加することなどからRWRの妥当性を確認した.また, RWRが海馬のBDNFや情報伝達因子の遺伝子発現を有意に増加させることを確認した.実験2では, RWRが海馬に関連した空間認知機能やBDNF作用へ効果をもたらすかどうかを検討し, RWRが記憶再認テストにおける成績を向上させるとともに海馬のBDNFやp-CREB蛋白質を有意に増加させ,空間認知機能の向上に関与することを明らかにした.実験3では, RWRが空間認知機能を担うとされる海馬の神経新生を増加させることを確認した.本研究により,自発走では,適度な負荷をつけて総仕事量を高めれば,たとえ走行距離が短くとも,海馬のBDNF作用を介して神経新生や空間認知機能を高めることが明らかとなった.これは走行距離だけでなく高い負荷(仕事量)条件も,海馬の神経脳可塑性や認知機能を高める要因となりうることが初めて示唆された.さらに,研究が進めば,海馬の可塑性を高める要因として,新たに"力"の要素を加えることができ,今後,自発的に短時間で行う筋トレーニングが海馬の可塑性を高めるなど,脳機能を高める新たな運動処方開発に道を開く可能性が期待できる.(抄録なし)輪回し運動が海馬に神経栄養因子(BDNF, brain-derived neurotrophic factor)を誘導し,神経新生や認知機能を高めることが知られる.この効果は走行距離に依存するものの,運動強度などいかなる運動条件が有効かはいまだ決着をみない.本研究では,下肢速筋の肥大を促す負荷付き輪回し運動装置を用い,走行距離よりも力型の仕事量を高める運動が海馬に関連した認知機能を高めるかどうかを検証することを目的とした.実験には成熟した雄ラットを用い,個々に体重当たり30%の負荷付き自発運動(RWR),ならびに負荷無し自発運動(WR)を4週間行わせ,以下の3つの実験を検討した.実験1では,RWRの走行距離がWR群の53%を示す一方,仕事量は8倍に増加.更に,速筋型の足底筋の肥大やミトコンドリア酵素活性(CS)が増加することなどからRWRの妥当性を確認した.また,RWRが海馬のBDNFや情報伝達因子の遺伝子発現を有意に増加させることを確認した.実験2では,RWRが海馬に関連した空間認知機能やBDNF作用へ効果をもたらすかどうかを検討し,RWRが記憶再認テストにおける成績を向上させるとともに海馬のBDNFやp-CREB蛋白質を有意に増加させ,空間認知機能の向上に関与することを明らかにした.実験3では,RWRが空間認知機能を担うとされる海馬の神経新生を増加させることを確認した.本研究により仮説が検証され,自発走では,適度な負荷をつけて総仕事量さえ高めれば,たとえ走行距離が短くとも,海馬のBDNF作用を介して神経新生や空間認知機能を高めることが明らかとなった.走行距離だけでなく高い負荷(仕事量)条件も,海馬の神経脳可塑性や認知機能を高める要因となりうることが初めて示唆された.運動は適度に行えば筋・骨などの運動器系の発達を促進するが,脳にも作用し,可塑性を高めることが明らかになりつつある.とりわけ海馬では,輪回し運動による神経新生やシナプス伝達効率,並びに空間認知機能などの増加効果が報告され,その際,海馬に発現が増加する神経栄養因子群の一つ,脳由来神経栄養因(BDNF, brain-derived neurotrophic factor)を誘導し,海馬の機能を高めることが知られる.しかし,この効果は走行距離に依存するものの,運動強度などいかなる運動条件が有効かはいまだ決着をみない本研究では,下肢速筋の肥大を促す負荷付き輪回し運動装置を用い,走行距離よりも力型の仕事量を高める運動が海馬に関連した認知機能を高めるかどうかを検証することを目的とした.実験には成熟した雄ラットを用い,個々に体重当たり30%の負荷付き自発運動(RWR),ならびに負荷無し自発運動(WR)を4週間行わせ,以下の3つの実験を検討した.実験1では, RWRの走行距離がWR群の53%を示す一方,仕事量は8倍に増加.更に,速筋型の足底筋の肥大やミトコンドリア酵素活性(CS)が増加することなどからRWRの妥当性を確認した.また, RWRが海馬のBDNFや情報伝達因子の遺伝子発現を有意に増加させることを確認した.

実験2では, RWRが海馬に関連した空間認知機能やBDNF作用へ効果をもたらすかどうかを検討し, RWRが記憶再認テストにおける成績を向上させるとともに海馬のBDNFやp-CREB蛋白質を有意に増加させ,空間認知機能の向上に関与することを明らかにした.実験3では, RWRが空間認知機能を担うとされる海馬の神経新生を増加させることを確認した.本研究により,自発走では,適度な負荷をつけて総仕事量を高めれば,たとえ走行距離が短くとも,海馬のBDNF作用を介して神経新生や空間認知機能を高めることが明らかとなった.これは走行距離だけでなく高い負荷(仕事量)条件も,海馬の神経脳可塑性や認知機能を高める要因となりうることが初めて示唆された.さらに,研究が進めば,海馬の可塑性を高める要因として,新たに"力"の要素を加えることができ,今後,自発的に短時間で行う筋トレーニングが海馬の可塑性を高めるなど,脳機能を高める新たな運動処方開発に道を開く可能性が期待できる.この研究は,今,国際的に大きな注目を集める,"運動が認知機能を高める効果"に新たな視点を与えるものとして高く評価できる.すなわち,自発走では,適度な負荷をつけて総仕事量さえ高めれば,たとえ走行距離が短くとも,海馬のBDNF作用を介して神経新生や空間認知機能を高めることが明らかとなった.これは走行距離だけでなく高い負荷(仕事量)条件も,海馬の神経脳可塑性や認知機能を高める要因となりうることが初めて示唆された。さらに,研究が進めば,海馬の可塑性を高める要因として,新たに"力"の要素を加えることができ,今後,自発的に短時間で行う筋トレーニングが海馬の可塑性を高めるなど,脳機能を高める新たな運動処方開発に道を開く可能性が期待できる.負荷付き自発運動はより短い走行距離でも仕事量を高めることで,速筋型の筋肥大やBDNF及び情報伝達因子の遺伝子発現を増加した(実験1),さらに,海馬空間認知機能や海馬神経新生を高め,その一因として,海馬BDNF signalingを関与することが明らかとなった(実験2・3).この現象は何を意味するのだろうか?そこで,今後の研究では,負荷付き自発運動の効果をその分子基盤の網羅的解析や脳内モノアミンの分析から解明する.これにより,運動効果をより高める条件が明らかとなりされ,海馬機能を高めるための負荷付き自発運動プログラムの開発が可能となる.これは,内容の斬新さと筋力トレーニングの新たな付加価値を示す点からも意義深い.(抄録なし)
動画データベースのためのデータベース言語の開発

研究実績の概要は以下の通りである。1.動画像データベース操作体系に関する研究:動画像データベースにおける操作においては,動画像中の個々の場面を意識した操作が求められる場合が多い.本研究では,動画像データベースにおける場面を,動画像データに付随する時間軸を基に,意味を持った時区間に対しそれを記述するデータを付与することにより指定する.本研究で提案した動画像データベースに対する操作体系では,場面を表す個々の時区間の間の関連に基づく問合わせを可能とする.これにより,長大な動画像データから求める場面の映像を切り出し表示することが可能となる.2.動画データに適したデータベース格納構造の研究:動画像データは一般に長大であり,計算機への蓄積には多くの格納容量が必要となる.このため,MPEGと呼ばれる動画像圧縮方式が提案され一部実用化されているが,MPEGデータを動画像データの格納形式として用いた場合,動画像データの途中の場面を切り出すなどの処理が困難となる.本研究では,場面ごとの動画像再生を目的として,MPEG圧縮動画像データの新たな格納方式を提案した.3. 3次元仮想空間におけるコミュニケーション支援:動画像データベースの今後の応用分野の一つとして,仮想空間の支援がある.この研究では,3次元仮想空間上の位置関係に基づくナビゲーション操作を可能とする利用者インタフェースの実現手法の提案を行った.平成7年度は、データベース言語および動画データベースモデルの研究および開発を行った。動画データベースのモデルを考える場合、ユーザに近い論理レベルのモデルや、格納構造などを考慮した物理レベルのモデルなど、複数のモデルの階層を考慮する必要がある。平成7年度は特に、論理レベルの動画像データモデルに焦点をあてて研究を行った。論理レベルの動画像データモデルにおける重要な問題の一つは、動画像特有の時間情報の扱いである。動画像にはメディア本体の時間の流れ以外に、動画像の内容である各場面が想定している時間や、編集作業を行った時間など、さまざまな時間の流れ(時間軸)が存在する。動画像データベースに対するデータベース言語を考える際、このような複数の時間軸を矛盾なく統合して扱うことができる機能が必要となる。また、データモデルを考える上で生じるもう一つの問題として、動画像の編集プロセスとの親和性がある。動画像データは素材のまま自体で用いられることもあるが、TV番組や教育素材など、何らかの加工や編集を行って最終的な動画像データを作成することが一般的である。研究の過程で、動画像データベースの論理データモデルを考える上では、編集システムなどの上位レベルの応用システムとの統合が容易となるような、編集操作を想定したモデルが重要であることが明らかになり、論理モデルへの反映を行った。1.動画像データベース操作体系に関する研究:動画像データベースにおける操作においては,動画像中の個々の場面を意識した操作が求められる場合が多い.本研究では,動画像データベースにおける場面を,動画像データに付随する時間軸を基に,意味を持った時区間に対しそれを記述するデータを付与することにより指定する.本研究で提案した動画像データベースに対する操作体系では,場面を表す個々の時区間の間の関連に基づく問合わせを可能とする.これにより,長大な動画像データから求める場面の映像を切り出し表示することが可能となる.2.動画データに適したデータベース格納構造の研究:動画像データは一般に長大であり,計算機への蓄積には多くの格納容量が必要となる.このため,MPEGと呼ばれる動画像圧縮方式が提案され一部実用化されているが,MPEGデータを動画像データの格納形式として用いた場合,動画像データの途中の場面を切り出すなどの処理が困難となる.本研究では,場面ごとの動画像再生を目的として,MPEG圧縮動画像データの新たな格納方式を提案した.3. 3次元仮想空間におけるコミュニケーション支援:動画像データベースの今後の応用分野の一つとして,仮想空間の支援がある.この研究では,3次元仮想空間上の位置関係に基づくナビゲーション操作を可能とする利用者インタフェースの実現手法の提案を行った.今年度の研究内容は以下の通りである.1.動画像データベース操作体系に関する研究:動画像データベースにおける操作においては,動画像中の個々の場面を意識した操作が求められる場合が多い.本研究では,動画像データベースにおける場面を,動画像データに付随する時間軸を基に,意味を持った時区間に対しそれを記述するデータを付与することにより指定する.本研究で提案した動画像データベースに対する操作体系では,場面を表す個々の時区間の間の関連に基づく問合せを可能とする.これにより,長大な動画像データから求める場面の映像を切り出し表示することが可能となる.2.動画データに適したデータベース格納構造の研究:動画像データは一般に長大であり,計算機への蓄積には多くの格納容量が必要となる.このため,MPEGと呼ばれる動画像圧縮方式が提案され一部実用化されているが,MPEGデータを動画像データの格納形式として用いた場合,動画像データの途中の場面を切り出すなどの処理が困難になる.本研究では,場面ごとの動画像再生を目的として,MPEG圧縮動画像データの新たな格納方式を提案した.3.3次元仮想空間におけるコミュニケーション支援:動画像データベースの今後の応用分野の一つとして,仮想空間の支援がある.この研究では,3次元仮想空間上の位置関係に基づくナビゲーション操作を可能とする利用者インタフェースの実現手法の提案を行った.
太陽風-地球磁気圏相互作用によるエネルギーの侵入・結合・変換過程の研究

初年度12年度は、シベリア、日本、東南アジア、オーストラリアの環太平洋域磁気子午線沿いの多点と南米、西アジア経度の隔った磁気赤道沿いの多点とを組織的に組み合わせた全地球的規模の地上観測網を用い、特に、(1)太陽風-地球磁気圏相互作用により発生する電磁場擾乱と粒子エネルギーの、極冠域、磁気圏境界領域、または、磁気圏尾から内部磁気圏を通り磁気赤道域まで達するその輸送・侵入過程、(2)これらの擾乱が磁気赤道電離層に達するまでの間に、高度80km以上の地球大気遷移圏(電離圏、熱圏)の擾乱にどのように結合・変換されていくのかその機構と過程、さらに(3)赤道ジェット電流とどのように結合しているのかを解明するために、グローバルな電磁気的観測手法を用いた学術調査を行った。翌、13年度は12年度に引き続き、全地球的規模の地上ネットワーク観測網を用いて、特に、太陽風-地球磁気圏相互作用により極冠域、磁気圏境界領域、そして磁気圏尾から内部磁気圏に侵入した電磁場擾乱と粒子エネルギーが、電離大気と中性大気が混合する地球大気遷移圏(電離圏,熱圏)の擾乱にどのように結合・変換されていくのかその時空間的機構と過程について、また、中・低緯度の中性大気風によりダイナモ領域に発生するSq電流系のグローバルな成分との分離・定量化をおこなうための観測・海外学術調査を行った。210度磁気子午線沿いのオーロラ帯のカナダ、シベリア地区やハワイでの光学・電磁場観測を充実し、また、赤道域のフィリピン、ミクロネシア諸島での大気電場、電磁環境の調査を重点的に行い、全地球的規模の観測を実施した。各地点での地磁気・ULF波動の観測は、相手国共同研究者、現地協力者と協議し、S-RAMP,EPICの国際共同研究プログラムのひとつとして継続し、協同観測を実施した。最終年度の14年度は、210度磁気子午線沿いのオーロラ帯のカナダ、シベリア地区やハワイでの光学・電磁場観測を充実し、また、赤道域のフィリピン、ミクロネシア諸島での電磁環境の調査を重点的に行い、全地球的規模の観測を実施した。各地点での地磁気・ULF波動の観測は、相手国共同研究者、現地協力者と協議し、S-RAMP,EPICの国際共同研究プログラムのひとつとして継続し、また2004年から始まるCAWSES国際共同研究の準備協同観測も実施することができた。以上の研究成果は、2000年10月に札幌で催されたS-RAMP国際会議やベトナム(ハノイ)等でのワークショップ、IAGA国際学会にて発表され、最終的に、76編の国際学術雑誌、106編の国際会議報告、148編の国内会議報告にまとめられた。

シベリア、日本、東南アジア、オーストラリアの環太平洋域磁気子午線沿いの多点と南米、西アジア経度の隔った磁気赤道沿いの多点とを組織的に組み合わせた全地球的規模の地上観測網を用い、特に、(1)太陽風-地球磁気圏相互作用により発生する電磁場擾乱と粒子エネルギーの、極冠域、磁気圏境界領域、または、磁気圏尾から内部磁気圏を通り磁気赤道域まで達するその輸送・侵入過程、(2)これらの擾乱が磁気赤道電離層に達するまでの間に、高度80km以上の地球大気遷移圏(電離圏、熱圏)の擾乱にどのように結合・変換されていくのかその機構と過程、さらに(3)赤道ジェット電流とどのように結合しているのかを解明するために、グローバルな電磁気的観測手法を用いた学術調査をすることが平成12年度の目的であった。平成12年度の学術調査は以下のように実施され、当初の目的の成果を上げることができた。(1)ロシアのシベリア地域(6地点)では、極域でのオーロラや電磁気擾乱に伴うエネルギーやプラズマ粒子の流入・輸送・変換過程を解明するために、低周波電磁波動、オーロラの光学観測による荷電粒子等の総合的な同時観測が実施された。(2)中低緯度に位置する国内(4地点)、台湾、パプァ・ニューギニア、インドネシア、オーストラリア(8地点)における電磁気変動観測は定常的に継続するとともに、中国、韓国に新たな観測点を追加し、地下の電磁気構造やSq地磁気変化と中層大気風との関連性についての観測研究を遂行するための現地調査が行なわれた。(3)西太平洋域のフィリピンのセブ島とダバオ、ミクロネシア諸島のポンペイ、ヤップ、コロール、グアム、ベトナムのバクリューの磁気赤道地域においては、赤道ジェット電流や地球大気遷移圏における結合過程を調べるために、新たな磁力計の設置やそのための現地調査が実施された。(4)アジア半球と反対半球に位置する南米磁気赤道域のブラジル(サンタマリア、ユーゼビオ)、ペルー(アンコン、カニエテ、グアダルーペ)、トリニダード(トリニダードトバゴ)では、グローバルな電磁気変動や高エネルギー粒子環境変動の定常観測をするための磁力計やイメージングリオメータの設置、またそのための現地調査が実施された。(5)これらの海外の観測点維持・管理は現地研究者もしくは協力者の好意によって行われる部分も多々あるが、観測補助のための謝金などの必要最低限の経費は日本側が負担した。(6)本研究に関わる地磁気・オーロラ・衛星等のデータを効率よく収集するために、2000年10月に札幌で催されたS-RAMP国際会議に研究者を派遣し、外国との地上観測網や人工衛星計画との組織的な共同観測のための打ち合わせや、データ収集・交換を積極的に進めることによって成果を上げることができた。北米、シベリア、日本、東南アジア、オーストラリアの環太平洋域の多点の観測点と南米、アジア、アフリカの経度の隔った磁気赤道沿いの多点の観測点とを組織的に組み合わせた全地球的規模の地上ネットワーク観測網を用いて、特に、太陽風-地球磁気圏相互作用により極冠域、磁気圏境界領域、そして磁気圏尾から内部磁気圏に侵入した電磁場擾乱と粒子エネルギーが、電離大気と中性大気が混合する地球大気遷移圏(電離圏,熱圏)の擾乱にどのように結合・変換されていくのかその時空間的機構と過程について、また、中・低緯度の中性大気風によりダイナモ領域に発生するSq電流系のグローバルな成分との分離・定量化をおこなうための観測・海外学術調査を行うことが本年度の目的であった。210度磁気子午線沿いのオーロラ帯のカナダ、シベリア地区やハワイでの光学・電磁場観測を充実し、また、赤道域のフィリピン、ミクロネシア諸島での大気電場、電磁環境の調査を重点的に行い、全地球的規模の観測を実施した。
糖分子鎖集合体の微細構造制御に基づく物質分離機能の発現に関する研究

カルボキシル基やスルホン酸基などの解離基を固定キャリヤーに持つ陽イオン交換膜が,無機および有機の陽イオンをそれらの濃度勾配に逆らって上り坂輸送により分離,濃縮し,またアミノ基を固定キャリヤーに持つ糖鎖分子集合体であるキトサン膜がハロゲン化物イオンを上り坂輸送することから,平成9年度は糖鎖分子集合体膜としてキトサン膜と四級化キトサン膜を用いて,生体模擬成分であるアミノ酸,有機酸,核酸塩基などの濃度勾配に逆らった上り坂輸送について検討し,アミノ酸/有機酸混合系,核酸塩基類の混合系における交差上り坂輸送による分離,濃縮について報告した。これらの上り坂輸送は,膜を介した左右両液のpH変化に著しく依存することが明らかになった。そこで,本年度はこの点をさらに明確にするため,四級化キトサン膜による核酸塩基類の上り坂輸送の機構について詳細に検討した。四級化キトサン膜を介し,左右両液にウラシル濃度を等しくし,塩基性側の初期pHを13,酸性側の初期pHを1.0とすると,ウラシルは酸性側から塩基性側に濃度勾配に逆らって上り坂輸送された。一方,酸性側の初期pHを1.0で一定とし,塩基性側のpHを変化させた場合にもウラシルは酸性側から塩基性側に上り坂輸送された。ただし,塩基性側の初期pHの変化によって左右両液の酸性,塩基性の状態は異なっていた。これらの結果は,酸性側から塩基性側へのウラシルの上り坂輸送の機構に相違があることを暗示しており,四級化キトサン膜とウラシルの荷電状態の変化を考察し,静電化学的相互作用の違いから上り坂輸送を説明した。シトシン,アデニン,グアニンの同様の実験では,シトシンは塩基性側から酸性側に,アデニンやグアニンでは輸送の初期にはシトシンと同じ方向に上り坂輸送されたが,ある時間後に上り坂輸送の方向が変わる珍しい輸送現象がみられた。
地震動の周期特性と非定常性を考慮した動的耐震設計法に関する研究

構造物の動的耐震信頼性設計法の確立の基礎資料を得るため,1)地震動の周期特性と非定常性が動的応答に与える影響,2)構造特性の不確実性が動的応答に与える影響,3)構造システムとしての耐震性能評価に関して検討を行った.得られた知見は以下の通りである.鋼製およびRC橋脚を解析対象とし,基礎固定モデルと地盤-基礎-橋脚連成系モデルによる検討を行い,地震動と構造物の周期特性を考慮した地震動指標である固有周期依存型SIは動的応答と安定して強い相関性を有することを示した.また,道路橋示方書レベル2タイプI相当の設計スペクトルでは,地震波の非定常性として位相特性を考慮すると,鋼製橋脚の最大応答変位に対して1518%程度,RC橋脚では2024%程度変動することを確かめた.鋼製橋脚を解析対象として検討した結果,動的応答に対して降伏変位,降伏荷重,質量,および減衰等の構造特性の感度が高いことを示した.構造特性として現実的なばらつきを考慮すると,最大応答変位は1014%程度,最大応答水平力は48%程度変動することを確認した.また,活荷重シミュレーションに基づく曲げ強度特性の信頼性評価を行い,適切な信頼性レベルを有していることを確認した.構造システム全体系の耐震性を評価することを目的として,ここでは,落橋防止システムの一部である桁間衝突用ゴム製緩衝材を対象とし,衝撃力緩和効果について実験的検討を行った.この結果,ゴム製緩衝材の形状率が大きいほど衝撃力緩和効果は大きく,逆に,形状率がある値以上になると急激に衝撃力が増大することを示した.また衝突桁間の質量が異なる場合,衝突側と非衝突側の質量を入れ替えても衝撃力に変化はなく,衝撃力は質量比よりも総重量に依存することを確認した.また,複合構造格点部に高力ボルト引張接合を用いた構造を提案し,力学特性,製作・架設性の有意さを示した.構造物の動的耐震信頼性設計法の確立の基礎資料を得るため,1)地震動の周期特性と非定常性が動的応答に与える影響,2)構造特性の不確実性が動的応答に与える影響,3)構造システムとしての耐震性能評価に関して検討を行った.得られた知見は以下の通りである.鋼製およびRC橋脚を解析対象とし,基礎固定モデルと地盤-基礎-橋脚連成系モデルによる検討を行い,地震動と構造物の周期特性を考慮した地震動指標である固有周期依存型SIは動的応答と安定して強い相関性を有することを示した.また,道路橋示方書レベル2タイプI相当の設計スペクトルでは,地震波の非定常性として位相特性を考慮すると,鋼製橋脚の最大応答変位に対して1518%程度,RC橋脚では2024%程度変動することを確かめた.鋼製橋脚を解析対象として検討した結果,動的応答に対して降伏変位,降伏荷重,質量,および減衰等の構造特性の感度が高いことを示した.構造特性として現実的なばらつきを考慮すると,最大応答変位は1014%程度,最大応答水平力は48%程度変動することを確認した.また,活荷重シミュレーションに基づく曲げ強度特性の信頼性評価を行い,適切な信頼性レベルを有していることを確認した.構造システム全体系の耐震性を評価することを目的として,ここでは,落橋防止システムの一部である桁間衝突用ゴム製緩衝材を対象とし,衝撃力緩和効果について実験的検討を行った.この結果,ゴム製緩衝材の形状率が大きいほど衝撃力緩和効果は大きく,逆に,形状率がある値以上になると急激に衝撃力が増大することを示した.また衝突桁間の質量が異なる場合,衝突側と非衝突側の質量を入れ替えても衝撃力に変化はなく,衝撃力は質量比よりも総重量に依存することを確認した.また,複合構造格点部に高力ボルト引張接合を用いた構造を提案し,力学特性,製作・架設性の有意さを示した.構造物の動的耐震信頼性設計法確立のための基礎資料を得ることを目標とし,本年は,地震波の持つ非定常性として位相特性を考慮し,位相特性が構造物の動的応答に与える影響を定量的に評価することを目標とした.来年度実施予定の弾塑性FEM地震応答解析の事前検討として質点系モデルに与える位相特性の影響を検討した.鋼製橋脚およびRC橋脚を解析対象とし,1自由度の質点系モデルとして検討した結果,道路橋示方書に示されるレベル2タイプI相当の設計スペクトルを有する模擬地震波群を入力とした場合,同一の弾性スペクトルを有する地震波であるにも拘わらず,構造物の弾塑性動的応答は鋼製橋脚の場合1518%,RC橋脚の場合2024%程度変動することがわかった.また,これらの変動と構造物の固有周期とは明瞭な関係はみられなかった.つぎに,橋梁システム全体系による検討の予備検討として,地盤-基礎-鋼製橋脚からなるモデルを解析対象とし,構造物の弾塑性動的応答と地震動との相関性を検討した.その結果,構造物の固有周期に連動して速度応答スペクトルの積分範囲を変更する固有周期依存型スペクトルインテンシティ(SI)を,地震動指標とした場合,構造物の固有周期に拘わらず,弾塑性動的応答と安定して強い相関性を有することを確認した.さらに,落橋防止構造や桁間連結装置等を含めた橋梁システム全体系を解析対象とするため,落橋防止構造に用いられる緩衝材ゴムの力学特性を把握するため,桁間衝突実験を行った.

本実験により,ゴム製緩衝材のヤング率と衝突速度をパラメータとした,衝撃力緩和およびエネルギー吸収率の評価式を導いた.構造物の動的耐震信頼性設計法確立のための基礎資料を得ることを目標とし,本年度は構造特性の変動が動的応答に与える影響,ゴム製緩衝材の衝撃力緩和効果を中心に検討した.鋼製橋脚を解析対象とし,1自由度の質点系モデルとして感度解析を行った結果,構造特性として降伏変位,降伏荷重,初期剛性,質量,減衰の感度が高いことを明らかにした.また,これらの構造特性として現実的なばらつきを考慮した変動解析によると,道路橋示方書に示されるレベル2タイプIおよびタイプII相当の入力地震波に対して,最大応答変位は1014%程度,最大応答荷重は48%程度変動すること,また,これらの変動は構造物の固有周期には大きく依存しないことを確認した.変動解析においては,点推定法を用いることにより簡便に評価することができた.つぎに,落橋防止構造や桁間連結装置等を含めた橋梁システム全体系を解析対象とするため,落橋防止構造に用いられる緩衝材ゴムの力学特性を把握するため,桁間衝突実験を行った.本実験により,ゴム製緩衝材の形状率が大きいほど衝撃力緩和効果は高く,逆に形状率がある値以下になると急激に衝撃力は増大することを示した.また,衝撃力は衝突速度に大きく依存するため,桁間衝突時の衝突速度の設定が重要であることを考察した.さらに,動的解析に必要となる構造特性データの蓄積を目指し,部材強度特性や,液状化時の地盤強度特性に関しても検討を行った.また,2次元の橋梁システムを解析対象として減衰特性に関して検討し,レーリー減衰やひずみ比例型減衰等の設定手法(モード次数や初期剛性比例型と瞬間剛性比例型の差異,等)が最大応答に与える影響を定性的に把握した.
エネルギー分解イオンモビリティー質量分析を用いたイオン種識別法の開発

本研究では、エレクトロスプレーイオン化で分子構造特異的に出現するイオン種を洗い出し、同一分子で観測されるイオン種ごとのエネルギー分解イオンモビリティーデータを獲得、集積した。その後、衝突解離エネルギー増加とともにイオンモビリティーに現れるイオンの構造異性化が分子構造情報として利用できることを特に環状分子で示した。イオン構造が比較的安定なアルカリ金属付加イオンに対する実験では、衝突解離エネルギー増加に伴うイオンモビリティーに現れる立体構造変化が明瞭に表れ、イオン構造特異的情報として利用できた。イオン種の気相安定性と分子構造に関連付けることで、新たな分子構造解情報を得るための手法となった。平成25年度は、初年度より引き続きエネルギー分解イオンモビリティー質量分析による各種化合物(テルペン類、ペプチド類、酸性低分子化合物)のデータ獲得とイオン種によるエネルギー分解イオンモビリティー質量スペクトルの特徴付けの検討を行った。同時に、イオン化条件に依存して出現しうる化合物イオン種の変化についてデータ蓄積を進めた。その過程で、糸状菌由来天然物インドロジテルペン類の一部に正イオンモードエレクトロスプレーイオン化過程で、プロトン付加分子に対し酸素付加(+O,+2O)が起こることが分かり、そのメカニズムについて検討した研究内容を論文として報告した。その中では、酸素付加イオンの出現を支配する要因として、溶媒中に含まれる水の電気化学的な酸化反応に伴う反応活性酸素種(O3、O2ラジカル他)の生成に加え、化合物構造中の飽和5員環がC-2,3位に縮合したインドール構造に対するプロトン局在が関わることを複数のモデル化合物を用いた実験により示した。また、エレクトロスプレーイオン化で生成されるプロトン付加分子に対して、エネルギー分解イオンモビリティー質量分析を行ったところ、複数のドリフト時間を持つイオン構造の成分が存在することが分かった。つまり、イオン構造は複数存在するため、計算化学的手法による最安定化構造からのドリフト時間予測の難しさを示す結果となった。エネルギー分解イオンモビリティー質量分析では一つの化合物について60を超えるデータが得られ、複数の化合物において処理データが膨大になるが、ルーチン化したデータ解析の一部についてはパートタイマーの補助を受けた。初年度は、エネルギー分解イオンモビリティータンデム質量分析法(ER-IMS/MSMS)を用いて、従来の質量分析法では捉えることのできなかった質量変化を伴わないイオン異性化反応を捉える手法を確立した。これにより、異性化反応を含むイオンフラグメンテーションの追跡が可能となり、フラグメンテーションの様式の違いを基にした異性体分子または異性体イオンのキャラクタリゼーションが可能であることを示した。また、本法を用いることで、通常はイオン骨格情報を含まないために構造情報を欠くとされてきたlow-energy-CIDにおけるsmall neutralがイオン構造を反映したイオン異性体を生じることを示した。これを利用しER-MS/MSにおけるsmall neutral lossとイオン異性体生成の出現エネルギーを明確にすることで新たなイオン構造のキャラクタリゼーション情報に用いることができることを葉酸及びその異性体分子のを例に示した。また、気相中のイオン種識別に利用可能と期待されるイオン源での酸化反応を見出した。多様な生理活性をもつことで注目される糸状菌由来の天然物テルペンドール類において、複数の類縁体でpositive-modeのESI酸化反応に由来する酸化物ピークが観測された。酸化物ピークはプロトン付加分子に対してのみ付随して検出され、[M]+・(ラジカルカチオン)、[M+Na]+には観測されなかった。この現象について、MS/MS実験により酸化がテルペンドール構造内のインドール骨格で起きていることを明らかにした。また、ER-IMS/MSMSを駆使し、わずかな分子構造の特徴の違いが酸化物ピークの出現に大きく影響する可能性をイオン構造の特徴と合わせて議論している。計画3年目にあたる平成26年度は、各種標準化合物に加えて天然物実サンプルからの単離化合物に対し本研究で検討したエネルギー分解インモビリティー質量分析を使った構造解析を行った。共同研究者が開発した微生物代謝産物フラクションライブラリーより単離され化合物は、NMRにより新規環状デプシペプチドと最終的に構造決定された。この化合物に対するエネルギー分解インモビリティー質量分析実験では、positive-ion modeではプロトン付加分子、ナトリウムイオン付加分子ともに明確な環状構造が示されなかった。しかし、negative-ion modeでは脱プロトン化分子はコリジョンエネルギーの段階的な上昇とともにイオン形状が有意に変化することを観測できた。これは活性化エネルギーの上昇に伴い環状構造のイオンから開環構造のイオンへ変化したことを示唆する。特にデプシペプチドである本化合物は環構造中に一箇所のエステル結合をもち、そこが優先的に開裂することからインモビリティーで環状イオンと開環イオンの識別に至ったと考えられる。ただし、positive-ion modeではインモビリティークロマトグラム中に複数のピークが存在し、生成したイオンが複数のイオン構造をとるために、活性化エネルギーの上昇に伴う明確なイオン形状変化を観測できなかったと考えられた。現在までに構造解析に関して学会発表が2件行われた。その他、揮発性化合物のDARTイオン化における複数の生成イオンの構造確認においてエネルギー分解インモビリティー質量分析法の有効性の検討を行った。研究開始から継続して、構造既知の標準化合物を用いてエネルギー分解イオンモビリティータンデム質量分析(ER-IMS-MS(n))で得られる構造情報を評価してきた。4年目に当たる平成27年度は、本法が実サンプルの構造解析に応用可能かを検討するため、試料提供研究者との共同研究、試料分析を行った。

結果の一部が学会発表等で報告された。ER-IMSでは、エレクトロスプレーイオン化で生成したオリゴペプチドのプロトン付加分子は、衝突誘起解離(MS(n))を行わずともイオンモビリティー分析において複数のドリフト時間成分が出現しやすいことが分かった。つまり、生成したイオンの構造が多岐にわたっていることが確認された。一方、同じオリゴペプチドについて、プロトンの代わりにアルカリ金属が付加したイオンでは、単一のドリフト時間成分を観測した。これらの実験ではいくつかのcyclosporin他、数種の環状モデルペプチドを使用した。分析数は限られてはいるが、ペプチドの傾向として共通してER-IMS-MS(n)にはアルカリ金属付加イオンがプロトン付加分子よりも構造情報を得やすいことを確認した。この性質を利用し、環状有機化合物の構造解析他、構造解析の一部で本法を利用した共同研究行った。うち1件では、放線菌Strestmyces.spから単離されたRK88-1355,RK85-270,Octaminomycin A,Bの構造解析において脱プロトン化分子へのER-IMS-MS(n))を行い、環状デプシペプチド中一か所のエステル結合解離による開環反応を捉えた。これは環状構造に帰属するための構造情報として利用された。モデル試料を使ったER-IMS-MS(n)の予備実験を概ね終了し、共同研究において実試料の構造解析に応用する段階に入ることができた。結果のいくつかが、学会等で報告された。本研究で開発したエネルギー分解イオンモビリティー質量分析を用いるイオン種識別はこれまでに1)構造既知の環状ペプチドアルカリ金属イオン付加分子の気相安定性に関する考察、2)新規天然物環状デプシペプチド構造解析、3)天然物Bunodosineの異性体識別構造解析に実際に応用してきた。平成28年度は過去数年間に渡って獲得してきた実験データ処理を含む結果の取りまとめに注力した。論文投稿に際しては、本分析法を応用した分子構造解析研究と関連させて公表する予定である。これまで微量天然物構造解析における異性体識別はNMRを用いた構造解析に依存しきた。しかし、生体試料由来の生理活性のある極微量成分をNMR分析に必要な量の精製は常に研究のボトルネックとなるとともに、さらに近年生物多様性条約による試料収集制限により分子の大量精製は事実上困難な場合が多い。NMRよりも数桁少ない試料量で分子を検出でき、かつ液体クロマトグラフィーによるオンライン分離が可能な質量分析には質量情報以外の構造情報獲得がかねてから希求されてきたが、本研究で開発した手法を用いることで気相異性体分離に加え異性体構造識別が出来ることが明らかになった。特に質量の等しい部分環状構造を持つ分子と鎖状分子の識別には有効であると言える。
西アジアの地震活動

本研究では、本研究は、「遠地実体波を用いた複雑な断層帯で発生する地震の解析手法を用いた大地震の解析」、「震源周辺で観測された地震波形データを用いた震源メカニズム解析」、「過去に発生した巨大地震による地震動推定」といった3つのテーマで研究を行った。遠地実体波を用いた複雑な断層帯で発生する地震の解析手法を用いた大地震の解析では、研究代表者らが開発してきた、グリーン関数の不確定性を考慮した波形インバージョン法を、複雑な断層帯で発生する地震の解析を行うように改良してきた。この開発した手法を2013年パキスタンで発生した地震に適用し、複雑な地形の変化と一致する断層面の変化を再現することができた。過去に発生した巨大地震による地震動推定では、西アジアに被害をもたらした複数の地震の候補を検討し、地殻変動から断層面のすべり分布が求められており、多くの古文書で地震について記述されている365年にクレタ島周辺で発生したM8クラスの巨大地震にターゲットを定め、過去の地震動の再現を試みた。26年度が最終年度であるため、記入しない。西アジアは、地殻変動が活発な地域であり、多くの大地震が発生している。これらの大地震は周辺の震源活動に大きな影響を及ぼす。例えば、1999年にトルコイズミットを襲ったM7.4の大地震、2003年に世界遺産バムを襲ったM6.7の大地震。2005年にパキスタンを襲ったM7.6の大地震と、近年においても数多くの地震が発生している。前触れもなく、破壊的な災害を引き起こす大地震という現象は、古代の西アジアの人々の人生観に強い影響を与えたと考えられる。西アジアのプレート内地震(プレートの内部で発生する地震)では、複雑な破壊伝播過程が存在することが知られている。本研究では、何故、複雑な破壊が発生するのか、その理由について迫る。本年度は、複雑な断層面上の破壊を解析するための手法の開発と、2013年9月24日に発生したM7.7のパキスタン地震について遠地実体波を用いて解析を行った。2013年パキスタン地震は、南北方向にP軸を持つ横ずれ断層が動いた地震であるが、一つの断層メカニズム解では、観測された地震波形を説明することは困難であった。一般に、横ずれ断層では、断層面の形状によって、遠地実体波の観測波形が大きく変化することが知られている。そこで、断層形状を仮定しない震源モデルで解析を行ったところ、おおむね観測された地震波形を説明しうる解を得ることができた。解析結果については国際誌に投稿するために論文執筆中である。一方で、西アジアでは地震計観測網が整備されておらず、豊富な地震学的な知識が必ずしも蓄積されているとは言えない。本研究では、過去の西アジアの地震活動を理解し、将来どのような地震が西アジアを襲う可能性があるのかについて議論することを目的に研究を行う。特に、西アジアのプレート内地震(プレートの内部で発生する地震)では、複雑な破壊伝播過程が存在することが知られている。本研究では、何故、複雑な破壊が発生するのか、その理由について迫ることを目的に研究を行った。今年度は、西アジアで発生した地震活動のレビューを行った。本研究を滞りなく遂行する為に、現地の名門大学であるイスタンブール工科大学のTaymaz教授と共同研究として行う。その為に、同教授を筑波大学に招聘し、研究内容について議論を重ねた。また、研究代表者である八木がトルコに出張し、資料の収集と、震源過程解析の研究を行った。PDの雇用は、25年度に持ち越されたが、当初予定していた、西アジアで発生した地震活動のレビュー、手法解析については、滞りなく行うことができた。

1990年代以降は、全世界で高精度な地面の揺れの記録できある地震波形が収録されている。これらの波形を使用して、地震時にどのような破壊が発生したのか、その過程(震源過程)調べる。一般に、西アジアで発生する地震は、複雑な震源過程を有していることが知られている。このような複雑な震源過程を有する地震を解析するために、応募者らが開発している、モデルの不確定性と断層形状の不確定性を考慮した震源過程解析手法を用いる。また、得られた震源過程モデルから、現地での強震動を計算して、西アジアで発生する地震動の特徴について議論する。これらの解析結果については、学術雑誌に投稿する。一方で、西アジアの遺跡に残されている地震の痕跡を調査して、それから予想される震源過程モデルについても議論を行う。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、複雑な断層面上の破壊を解析するための手法の開発を行った。2013年9月24日に発生したM7.7のパキスタン地震の解析を行い、解析結果をWebにて公開できた。この結果は、2014年の前期には国際誌に投稿できるまで準備が進んでいる。開発した断層面形状が複雑な場合に適用できる震源過程解析手法を他の地震に解析をして、西アジアの地震活動の特徴に迫る。