hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特定問題向き並列計算機アーキテクチャの自動合成

応用プログラムを解析して、そのプログラムを実行するための分散メモリ型並列計算機のネットワーク構成と、並列化された応用プログラムを生成するプログラムについて検討を行い、実際にプログラムを開発するとともにシミュレーションによる評価を行った。本研究で作成したネットワーク生成システムは、C言語で書かれた応用プログラム、プロセッサ数、1台のプロセッサあたり接続ポート数を入力としている。入力された応用プログラムは、ループ展開などの前処理の後、各演算を各々のプロセッサに割り当てスケジューリングされる。この時、プロセッサ同士の通信量やプログラムの実行時間を考慮してプロセッサ間のリンクが生成される。さらに再度スケジューリングを行って最適化する。これにより、並列化されたプログラムとプロセッサ同士の接続時報が出力される。ここで生成された接続情報に基づいてプロセッサを接続することで並列計算機が構成される。並列化されたプログラムは,この並列計算機の上で実行される。SOR法でポアソン方程式を解くプログラムとFFTのプログラムのそれぞれに適用したところ、それぞれのプログラムに応じたネットワーク接続情報が出力された。生成されたネットワークは不規則なものであったが、従来の並列計算機が持っていたトーラスなどの規則的なネットワークを用いるより高速であることがシミュレーションにより確かめられた。さらに実際に検証をするため、CPU、マザーボード、メモリ等を購入し、これらの部品を組み立てた。しかし、FPGAによるネットワークの作製は予定外の費用がかかることになったため断念した。今後、大規模な分散システムでの検証を行うには、さらに展開研究などに発展させることが必要である。1.まず、プログラム開発などに使用するため、パーソナルコンピュータやPCパーツを購入した。2.並列計算機アーキテクチャ自動合成のために以下のプログラムを開発した。(a)ユーザのプログラムから並列性を抽出するプログラムを作成した。(b)並列に実行できる各タスクの計算量を推定するプログラムを作成した。計算量の推定は、繰り返し計算では2回分だけ計算を実際にワークステーション上でトレースしてみることにより推測した。(c)計算量に応じてタスクにプロセッサなどの資源を割り付けるプログラムを作成した。(d)タスク間の依存関係と通信量に応じてプロセッサ間の接続情報を出力するプログラムを作成した。(e)各プロセッサで実行するべきプログラムを出力するようにした。(f)実際に並列計算機を作製するために、一つのプロセッサ当たりの通信路の数に上限を設定する事ができるようにした。3.上記のプログラムのアルゴリズムなどを成果として英文で発表するため論文を作成し、英文の校閲を依頼して投稿準備を行った。4.来年度に実際の問題について専用の並列計算機を構成し評価するため、新しいバージョンのソフトウェアのリリースを待って、VIHDL記述での設計ソフトOrCAD Captureのバージョンアップと、シミュレータOrCAD Expressの購入を行った。本研究で作成したネットワーク生成システムは、C言語で書かれた応用プログラム、プロセッサ数、1台のプロセッサあたりの接続ポート数を入力としている。これにより、並列化されたプログラムとプロセッサ同士の接続情報が出力される。並列化されたプログラムは、この並列計算機の上で実行される。
都市内気流中の橋梁構造物の空力特性および風荷重評価

本研究は、都市内気流中の橋梁構造物に作用する風荷重特性を風洞実験ならびに数値解析の両面から検討を加えることを目的とするものである.本研究の成果の概要は以下のようである.1.構造基本断面の空力特性評価に対するCFDの応用についてCFDの中でも比較的簡便な離散渦法を用い,構造基本断面(矩形断面)の空気力,および後流の流速変動特性の再現を試みた.物体近傍の流れの解析精度を上げ,かつ流れの粘性を考慮するため,渦法と差分法それぞれの利点を生かした解析手法を適用し,解析を行った.解析結果に及ぼす数値粘性の影響が大きいため,これを抑える新たな手法を提案すると共に,その妥当性について断面辺長比1:2矩形断面のストローハル数(後流の流速変動特性を示す無次元数)がレイノルズ数によって変化する様を再現し,実験値との比較により検証した.さらに,物体の振動問題へ拡張し,振動中の非定常圧力,非定常空気力について解析を試み,準定常的な特性は非粘性解析である程度再現可能であるものの,非定常性が強い領域では流れの粘性を的確に導入する必要性が指摘された.2.乱流中の橋梁構造物の動的空力特性について強い乱れを含む都市内の気流による橋梁構造物の空力特性を調査するために,前縁,後縁形状を独立に変化させた断面を対象に,乱流の渦励振に及ぼす影響を風洞実験より検討した.その結果,矩形断面で乱流中で応答振幅が低減するメカニズムは,前縁剥離渦は乱れにより弱められることはなく,乱流による流れ場全体の微妙な変化が矩形断面の自己励起型渦励振では安定化効果という形で現れ,六角形桁断面の再付着型渦励振では逆に不安定化効果として現れること,さらにこの「微妙な変化」は乱流の高周波数成分による流れの連行作用であること等が明かとなった.本研究は、都市内気流中の橋梁構造物に作用する風荷重特性を風洞実験ならびに数値解析の両面から検討を加えることを目的とするものである.本研究の成果の概要は以下のようである.1.構造基本断面の空力特性評価に対するCFDの応用についてCFDの中でも比較的簡便な離散渦法を用い,構造基本断面(矩形断面)の空気力,および後流の流速変動特性の再現を試みた.物体近傍の流れの解析精度を上げ,かつ流れの粘性を考慮するため,渦法と差分法それぞれの利点を生かした解析手法を適用し,解析を行った.解析結果に及ぼす数値粘性の影響が大きいため,これを抑える新たな手法を提案すると共に,その妥当性について断面辺長比1:2矩形断面のストローハル数(後流の流速変動特性を示す無次元数)がレイノルズ数によって変化する様を再現し,実験値との比較により検証した.さらに,物体の振動問題へ拡張し,振動中の非定常圧力,非定常空気力について解析を試み,準定常的な特性は非粘性解析である程度再現可能であるものの,非定常性が強い領域では流れの粘性を的確に導入する必要性が指摘された.2.乱流中の橋梁構造物の動的空力特性について強い乱れを含む都市内の気流による橋梁構造物の空力特性を調査するために,前縁,後縁形状を独立に変化させた断面を対象に,乱流の渦励振に及ぼす影響を風洞実験より検討した.その結果,矩形断面で乱流中で応答振幅が低減するメカニズムは,前縁剥離渦は乱れにより弱められることはなく,乱流による流れ場全体の微妙な変化が矩形断面の自己励起型渦励振では安定化効果という形で現れ,六角形桁断面の再付着型渦励振では逆に不安定化効果として現れること,さらにこの「微妙な変化」は乱流の高周波数成分による流れの連行作用であること等が明かとなった.
日本人の子どもを持つことに関する意識とその変化-四国地方の参与観察調査から-

本研究では地域の複合構造の中における「子どもを持つこと-子どもを産み育てる社会-の意味とその歴史的変化」を地域社会と個々人との人生との両面から探ることを目的として行われた。具体的には、過疎化、少子化が進行する四国地方の漁師町をフィールドワーク地として、可能な限り地域に密着し、昭和初期から現在までに、(1)第1次産業の衰退に伴い、当該地域の人々はいかなる社会変化に直面し、それらは子どもを持つことに直接的・間接的にどのような影響を与えてきたか、(2)こうした社会変化のもとで、人々はどのような子産み・子育てを行ってきたのかを、ライフヒストリーを通じて探った。その結果、マクロな社会変化として、とくに昭和30年代から昭和50年代の短期間に次のような社会変化を経験していた。第1に既存の漁業のあり方が大きく変化し漁業経営の個人化が起こり、同時期に女性たちは賃労働者として働く場が設けられ、現金収入を得るようになった。第2に出産の施設化が促進され、自宅分娩から施設分娩への移行が急激に進んだ。その結果、助産を担ってきた、地域に密着した助産婦たちは活躍場を失った。第3に子育て・子育ちの慣習である、若衆宿やガキ大将集団などが消滅していった。こうしたマクロな変化は個人の生活にも深く影響を与えた。個々の生活においても(1)終戦後から、出産子ども数が減少した。(2)漁師継承者として、男児を産むことが強く期待されていた地域であったが、男児願望もじょじょに減少し、また家業の継承を親が子どもに期待しなくなり、むしろ子どもが定収入のある職業に就くことが期待されるよになった。とその結果、近年は「教育投資」が重視されるようになった。以上の具体的事実をもとに、今後はマクロな社会変化の事実とミクロな個人生活のありようを立体構成し、子ども持つ意味の変容と、少産化の複数な要因を言及する。本研究では「日本人の子どもを持つこと(子どもを産み育てる社会)に関する意識の歴史的変遷」を、地域の複合構造の中で、立体的・重層的に探ることを目的としている。具体的には1994年秋以降、2年間にわたり、四国地方のB町をフィールドワーク地として、可能な限り地域に密着し、(1)地域の政治的・経済的・社会的状況や、それらを司る立場にあるキーパーソンに着目し「当該地域にとっての子どもを持つ意味とその変容」に関する聞き取り調査、および参与観察を行なっている。また、(2)当該地域を構成している女性と男性、高年齢層から若年齢層までの個々人から、子どもを持つことを主軸とした生活史に関する聞き取り調査を行い、世代間による生活と意識の類似点・相違点、諸特徴などを探ろうとする。本年までの研究実績は、(1)調査地の選定作業と予備調査・資料収集を経て、B町の産業構造、就業構造、出生率等の人口動態統計、人口流失/流入状況、保育所の状況、教育環境について、第二次大戦後(より詳しくは町村合併後)から1995年現在までの変化を把握した。例えば1994年度の人口は2、850人(男1、320人・女1、530人)、世帯数は約千戸、年間出生数は25人、死亡数は32人である。だが1955年の町村合併時には人口5、190人、世帯数1、132戸で、40年間で帯数はほぼ横這いにも係わらず、人口は約半数に減少している。

また出生数も1961年までは百人を越えていたが、1975年までの15年間で半数以下に激減している。さらに第1次産業(特に農業と漁業)に従事する者の数の減少も顕著である。(2)本調査に入り(1995年3月末現在の滞在調査日数:予備調査12日+本調査30日)、まず地域のキーパーソン(役場職員、教育委員会、保健婦、助産婦、漁業共同組合役員、地区の区長など)に聞きとり調査を行い、地域の変容を歴史年表にまとめている。また高齢者(大正10年生から明治30年生まで)の女性を中心に、彼女らのライフヒストリー(10人程)と子産みの民族誌を聞き取り調査し、得られた資料を文字化・カード化している。本研究では、過疎化および少子化が進行する四国の漁師町で、子どもを持つこと(子どもを産み育てること)に関する意識がどのように変化したのかについて究明することを目的としている。中山は予備調査をへて、1994年秋以来、1996年3月現在まで、四国のB漁師町で断続的にフィールドワークをしている。本年の主なテーマは、B町の子どもを持つことの実態と意識の変化を、(1)第2次大戦前・戦中、(2)第2次大戦後-前半、(3)同-後半の3つの時代に分け、ライフヒストリー、聞き取り調査、参与観察資料を通じて比較・分析した。その結果、(1)の時期は国家的な「産めよ殖やせよ」のスローガンがB町にも伝えられていた。同地区の敷地規模は平均12坪程の狭さであるが、子どもの数は非常に多く、また3世代同居が普通で、平均10人程が一軒に暮らしていた。女性たちは「家族計画」という発想はなく「避妊」の方法をほとんど知らず、自宅で産婆の介助のもとにお産をしていた。さらに「漁師という職業を継承するために男児を産むこと」が期待され喜ばれた。(2)の時期は、子どもの数がじょじょに減少傾向をたどる。男児の出産が期待されることは前の時代と変わらない。B町では「他人の飯を食ってくること」が重視されるため、男女児ともに、学業を終えて一端外に働きにでるという特徴があり、男児は結婚年齢まで遠洋漁業の船にのり、女児も結婚年齢まで京阪神地区に働きに出た。これは子沢山で狭い家屋での生活における口減らしの意味もあった。この時代に一端京阪神に出ていった女児は、段々と結婚年齢期にB町に帰らず、従って漁師の嫁になる女性は減少していった。(3)の時期になると、「言説」としては男児出産が重視されるが、妻たちの間に「男児を産まねばならないという意識」は希薄化しはじめる。また夫婦がともに我が子に学歴や資格取得を期待するようになり、親の職業-特に漁師-を継承することへの期待は減っていく。なお本年は2年間の研究成果として、B町の複合構造とその歴史的変容の中で、子どもを持つことの意味が明確に変容していく事実を、実証的にまとめている。
オビスギ品種の材質特性

この研究では,スギ材を木材工業向けの材料としてその品質を的確に適合するために,南九州地域に生育するオビスギ群15品種を対象にして,品質のバラツキの要因になっている品種ごとの木材材質を明らかにした。そこで,得られた結果を要約すると,つぎのとおりである。1)オビスギ15品種中,4品種材の縦圧縮ヤング率は100×10^3kg/cm^2の値を超えていた。とりわけ,チリメンドサ材の縦圧縮ヤング率は,15品種材中,最大値(132.6×10^3kg/cm^2)を示し,最小値(67.6×10^3kg/cm^2)のクロ材との間に,約2倍の開きがあった。なお,宮崎県南部地方に多く植栽されているオビアカ材は,15品種材中,縦圧縮ヤング率と縦圧縮強さともに中程度の値だった。また,2)各品種材の縦圧縮ヤング率について,髄から木部最外層に至る放射方向での力学的指標値をみると,品種ごとに特徴あるパターンが認められ,各品種材の用途を考慮する際の目安となることが示唆された。さらに,3)各品種材の縦圧縮ヤング率と,容積密度数および仮道管二次壁中層(S_2層)ミクロフィブリル傾角との間には密接な関係が存在した。つまり,容積密度数が大きいか(タノアカ,ゲンベエ),S_2層ミクロフィブリル傾角が小さいとき(ハアラ),縦圧縮ヤング率は増大し,さらに両者を兼ね備えたとき(チリメンドサ)にその値が著しく増大した。他方,小さな容積密度数と大きなS_2層ミクロフィブリル傾角をもつ品種(クロ,トサアカ,ヒダリマキ)は,縦圧縮ヤング率の値が著しく低かった。ところで,4)地上高の異なる部位で力学的指標値を比べると,多くの品種において地上高の大きな部位でその値が明らかに増大し,樹高の22%から67%付近に最大値が認められ,さらに上方では逆に減少を示した。宮崎県南部に生育するオビスギ群の各品種材を木材工業向けの材料として,その品質を的確に適合させるために,品質のバラツキの要因になっている各品種ごとの材質を究明した。オビスギ15品種について,おもにその胸高部位における放射方向での材質変動,すなわち組織・構造的な指標,さらに力学的性質を調べた。オビスギ群品種中,4品種材の縦圧縮ヤング率は,100,000kg/cm^2の値を超えていた。とりわけ,チリメンドサ材は,15品種中,縦圧縮ヤング率と縦圧縮強さともに,最も高い値を示した。オビスギ群の代表的な品種であるオビアカ材は,15品種中,縦圧縮ヤング率と縦圧縮強さともに,中程度の値であった。オビスギ品種材の組織・構造的な指標がその力学的性質に与える影響をみると,とくに縦圧縮ヤング率への容積密度数と仮道管2次壁中層(S_2層)ミクロフィブリル傾角の関与の仕方に,品種によって興味深い特徴が認められた。すなわち,大きな容積密度数と小さなS_2層ミクロフィブリル傾角を備えたチリメンドサ材は,2つの指標の相乗効果が現れたためか,最も大きな縦圧縮ヤング率の値を示した。ハアラ材は,容積密度数はさほど大きくないが,S_2層ミクロフィブリル傾角が小さいために,縦圧縮ヤング率が増大した。

また,ゲンベエ材とタノアカ材は,S_2層ミクロフィブリル傾角が小さくはないが,容積密度数が大きいために,縦圧縮ヤング率の値も大きかった。大きなS_2層ミクロフィブリル傾角をもっているが,容積密度数がそれほど小きくないので,15品種中,中程度の縦圧縮ヤング率の値を示した。その一方で,小さな容積密度数と大きなS_2層ミクロフィブリル傾角をもつクロ材,トサアカ材,ヒダリマキ材などは,縦圧縮ヤング率の値が著しく低かった。また,カラツキ材は,S_2層ミクロフィブリル傾角の値はさほど大きくないが,容積密度数が小さいために,縦圧縮ヤング率の値もかなり小さかった。前年度,オビスギ15品種の樹幹胸高部において,放射方向での組織・構造的な指標および力学的性質を調べ,品種間できわめて特徴的な違いが存在することを見いだした。そこで,今年度は,まだ解明がなされていないオビスギ15品種の樹幹高さ方向での材質変動を明らかにした。まず,オビスギ15品種材と対照2品種材について,地上高2m部位と6m部位で,力学的性質および組織・構造的指標を,成熟材部と未成熟材部に分けて比較した。その結果,成熟材部では,縦圧縮ヤング率と縦圧縮強さが一品種(チリメンドサ材)を除き,他の品種材(オビスギ14品種材と対照2品種材)すべてにおいて6m部位での値のほうが大きかった。これには,容積密度数と仮道管2次壁中層(S_2層)ミクロフィブリル傾角の値が深く関与し,仮道管長さの影響は認められなかった。また,未成熟材部でも,縦圧縮ヤング率と縦圧縮強さの値は,多くの品種材で6m部位のほうがやや増大した。このことには,S_2層ミクロフイブリル傾角と仮道管長さの影響が認められたが,容積密度数の関与はなかった。なお,仕事量については,成熟材部と未成熟材部ともに,高さ方向での変動に明確な傾向は認められなかった。上述のように,オビスギ15品種で高さ方向での部位の違いによる変動が認められたので,オビスギ15品種のうちタノアカ材を用いて,樹幹の根元から梢端に至るまでの材質変動を詳細に調べた。丸太材の動的縦ヤング率の値は,樹幹上方に向かうと増大し,その最大値が樹高の22%から67%付近に認められ,さらに上方では減少を示した。このような動的縦ヤング率の挙動には,樹幹の根元から最大値が認められる高さまでは容積密度数,S_2層ミクロフィブリル傾角,そして仮道管長さが影響を与え,それより上方では容積密度数が主体的に関与していることが推察された。
クラウド基盤におけるメモリ管理の高度化による消費電力削減手法の研究開発

本研究では、大規模化し、仮想化され、非常に複雑化なものになってきた情報システムを対象に、メモリやネットワークなどプロセッサ以外のリソースに着目、物理リソースから独立した論理システムの集合体として管理される仮想化に対応した最適化手法を開発した。具体的には、仮想化されたホストを対象としたメモリ管理、広域分散システムを対象としたSDN技術の応用による資源管理における最適化手法を開発した。これらの手法は、広域分散システムとしてクラスタシステム向けのジョブ管理システムや広域ネットワーク環境に展開された可視化システムをユースケースとして検証し、その有効性を検証した。本研究では、近年普及が進む仮想化環境を前提とし、サービス性能を維持しつつ、主記憶メモリの消費電力を柔軟に削減するフレームワークの構築を目的としている。研究の開始年度である本年度は、まずこれまでに研究代表者が開発したメモリの非同期的管理機構を応用して、プロセスにおけるメモリ縮減量とそのサービス性能の関連について、マイクロベンチマークをベースにして評価実験を行い、その結果を元にメモリ縮減量とサービス性能の関連をプロファイルとして管理することのできる仕組み(性能管理機構)を設計した。これは、サービスプロセス毎に作成され、サービスの違いを吸収する役割を果たすものである。また、最終的には消費電力削減要求に対して応答可能なシステムとする計画であるが、現状では消費電力量を使用するメモリ量に比例する指標値とすることで、パラメータとしてシステムで扱うことができるようにした。今後は実際に消費電力も計測し、正確性を向上する予定である。次に、現行の非同期メモリ管理機構を、プロセス間で公平に動作するように、各プロセスにおけるメモリ利用のプロファイル情報から、その縮減率を算出し、プロセス間でのメモリ縮減量の調整を行う仕組みを開発した。これは、先に述べた各プロセスにおけるメモリプロファイルの違いも考慮するようにしている。本機構により、プロセス間での公平性の向上に加えて、システム全体でのメモリ量縮減要求に対する応答性も向上し、サービス品質の頑健性も向上する効果が期待できることが判明した。本研究では、近年普及が進む仮想化環境およびクラスタ環境を対象に、消費電力を考慮しつつ、システム全体としての高い処理性能、サービス性能を維持するための、システムリソースの管理機構の実現を目的としている。研究の3年目である本年度は、これまで検討を進めてきたシステムの各種リソース管理機構がシステム内のマクロな観点で最適化を行うのに対して、ホスト仮想化技術が適用されたクラスタ環境においても、マイグレーション手法等と連携することにより、マクロな観点から高い性能を維持するための仕組みの実現をめざし、要素技術の検討を行った。特に、近年注目を集めているSoftware Defined Networking (SDN)技術を本フレームワークへ応用することを検討した。SDNを応用することにより、本来の計算処理サービスやネットワークサービスなどのフォアグラウンドの処理や、仮想ホスト間のマイグレーションといったバックグラウンドの処理を、状況に応じて制御することが可能となる。そこで、クラスタ環境においてネットワークも連携した柔軟なリソース管理の実現可能性について検討し、プロトタイプを実装した。現在は、フォアグラウンド処理のみが共存する環境を想定しており、マイグレーションなどのバックグラウンド処理については検討ができていないが、SDNを適用する基本的なフレームワークについては検討が完了し、その効果も明らかになった。今後は、バッググラウンド処理によるより動的なシステム構成変更も考慮し、より現実性の高いワークロードを用いた評価を実施が課題である。研究の2年目である本年度は、メモリの非同期的管理機構の応用として、プロセスにおけるメモリ縮減量とそのサービス性能の関連について、実際のネットワークサービスを実適用先として想定し、メモリ縮減量とサービス性能の関連をプロファイルとして管理することのできる仕組み(性能管理機構)について検討した。これは、ネットワークのワークロードとシステムのワークロードを考慮しつつ、いくつかのパラメータを汎用的な性能指標として用いるものである。また、最終的には消費電力削減要求に対して応答可能なシステムとする計画であるが、そうした動的な状況の変化に対して急激な性能劣化を起こさないだけの処理余力を最適化する手法についても検討した。今後はこうしたシステムパラメータの精緻化、正確性を向上する予定である。次に、近年注目を集めているSoftware Defined Networking (SDN)技術の本フレームワークへの応用を検討した。本研究では、特にクラウド等のネットワークサービス提供システムを対象として、その性能の頑健性を向上することを目的としているが、ネットワーク側の動的な最適化がSDN技術により可能になりつつある。本研究で提案するメモリの非同期的管理機構の制御と連携し、こうしたシステム系全体でのフィードバックをするためのフレームワークについて検討した。こうした連携により、サービス品質のさらなる頑健性の向上が期待できることが判明した。本研究では、近年普及が進む仮想化環境およびクラスタ環境を対象に、システム全体としての高い処理性能、サービス性能を維持するための、システムリソースの管理機構の実現を目的としている。

これまでの検討により、大規模クラスタ環境での制御においては、CPUやメモリといった従来より多くのシステムで制御対象となっている計算リソースに加え、仮想マシン技術による動的なシステム負荷の再配置、さらには近年注目を集めているSoftware Defined Networking (SDN)技術を応用することにより、ネットワークリソースの制御も動的に組み合わせることにより、従来にない最適化が実現可能であることが判明してきた。そこで、本年度は特にSDN技術に着目したインフラシステム上でのワークロードの最適化について取り組んだ。こうした最適化では、各ノード上でのミクロなレベルでの最適化と、ネットワーク接続トポロジやクラスタ全体の負荷などマクロなレベルでの最適化が協調する必要がある。しかしながら、これまでの検討ではそれぞれの制御の仕組みが個別に対象となっており、ミクロレベルからマクロレベルまでの縦串を通した制御については対象となっていなかった。そこで、これまで開発してきたシステムリソース管理の仕組み、大規模クラスタ上での分散処理のためのジョブ管理システム、SDNによるネットワークトポロジの動的管理を連係動作させるための仕組みについて開発を行った。さらには、こうしたインフラレベルでのワークロード最適化について、Tiled Display Wallシステムを例として取り上げ、広域ネットワークを用いた実験も行い、その有効性を検証した。26年度が最終年度であるため、記入しない。計画していた開発項目については順調に実装が進んだため。提案している仕組みの応用の仕組み等も検討が進みつつあるため。提案している仕組みの新たな応用の仕組み等も検討が進みつつあるため。チップセットのメモリ管理機能が、当初想定していた機能が未実装であったことが判明したため、その機能を仮想的に実現する別の手法を考案する必要がある。実際の大規模クラスタシステムの利用状況にできるだけ近いワークロードを用いて性能評価を行い、提案手法の実用性向上を図る。ハードウエアとしてのチップセットのメモリ管理機能について、当初想定していたものと実装機能が異なるため、その対応策を検討する必要がある。また、ネットワークサービス性能向上のため、SDN技術との連携の仕組みについての検討についても今後は強化していく。
光合成モデル電子移動の新しい分子場制御-局所電場と水素結合

1、ポルフィリン-ピロメリットイミド2元系分子のピロメリットイミド側に正電荷として4級アンモニウム塩サイトを有するモデルの電子移動速度を様々な溶媒中で定常蛍光、蛍光寿命、過渡吸収などで決定した。ベンゼン中では、フリーベースポルフィリンからピロメリットイミドへ約100ピコ秒位の時定数で電子移動するが過渡吸収で実際にイオンペア状態が観測された。ピロメリットイミドの近傍にあるアンモニウム荷電サイトとのクローン相互作用でイオンペア状態は安定化されるため、電子移動は加速される。一方、DMFのような極性溶媒では、この加速効果は弱い。また、塩化メチレンやクロロホルムのようなハロゲン化溶媒では、荷電サイトの無い参照モデルでも著しい蛍光消光が見られ、この場合も荷電サイトの効果は少ない。これまで、光合成反応中心モデルとして開発してきたダイマー-モノマー-ピロメリットイミド3元系モデルの特定の箇所への荷電サイトの導入を10数ステップの合成を経て行い、対応するモデルの合成を完了した。ダイマーの蛍光消光が加速されており、有望である。今後、過渡吸収等で電子移動ダイナミックスを明らかにし、複雑な分子系での荷電サイトの効果を解明する予定である。2、ジイミド型電子受容体と2、6-ジアシルアミノピリジン側鎖を有するポルフィリンモデルの水素結合錯体の錯体内電子移動速度を極めて類似したエネルギーギャップを有する炭素-炭素結合で繋がれたポルフィリン-イミドと比較した。水素結合型錯体の電子移動速度を蛍光寿命から求めたところ、約60ピコ秒の時定数が得られた。過渡吸収法ではイオンペア状態が明確に検出され、その生成は10ピコ秒程度、またイオンペアの減衰は200-250ピコ秒であることがわかった。一方、共有結合で繋がれたモデルでは10ピコで電子移動してイオンペアが生成し、1.6ナノ秒で逆電子移動によりイオンペアが基底状態に失活する。従って、水素結合を介して相当大きな電子交換相互作用が可能であることになる。1、ポルフィリン-ピロメリットイミド2元系分子のピロメリットイミド側に正電荷として4級アンモニウム塩サイトを有するモデルを合成した。様々な位置に長鎖アルキル基などを導入したところ、DMFやアセトニトリルといった極性溶媒だけでなく、塩化メチレンやTHFあるいはベンゼンやヘキサンといった無極性溶媒やも充分な溶解度を持っていることがわかった。低極性溶媒中では、局所静電場効果が大きく、電子移動反応に大きな影響を与えると期待できる。実際にこうして合成した分子の蛍光を分子会合が起きないような非常に希薄な濃度で測定したところ、極性溶媒中では分子内電子移動のため、蛍光消光が見られたが、荷電サイトの付加による蛍光消光の増強はわずかであった。一方、無極性溶媒中では、イオンペアの安定化が不十分なため、ポルフィリン-ピロメリットイミド2元系分子の蛍光消光は見られないが、荷電サイトを付加した分子では、非常に強い蛍光消光が見られた。2、ジイミド型電子受容体と水素結合を形成しうる2、6-ジアシルアミノピリジン側鎖を有するポルフィリンモデルを合成し、まずNMRなどにより基底状態での会合定数を決定したところ、それほど高くないもののベンゼンなどの無極性溶媒中で水素結合型錯体を形成することがわかった。今後、ほとんどすべてのポルフィリンがゲスト分子と会合している状態で過渡吸収を測定し、電荷分離速度と電荷再結合速度を決定する予定である。生成したイオンペアの直接観測ができれば、正方向だけでなく逆方向の電子移動に対する水素結合の効果を見積ることができると期待でき、有望である。

一方、共有結合で繋がれたモデルでは10ピコで電子移動してイオンペアが生成し、1.6ナノ秒で逆電子移動によりイオンペアが基底状態に失活する。従って、水素結合を介して相当大きな電子交換相互作用が可能であることになる。1.ポルフィリン-ピロメリットイミド2元系分子のピロメリットイミド側に正電荷として4級アンモニウム塩サイトを有するモデルの電子移動速度を様々な溶媒中で定常蛍光、蛍光寿命、過渡吸収などで決定した。ベンゼン中では、フリーベースポルフィリンからピロメリットイミドへ約100ピコ秒位の時定数で電子移動するが過渡吸収で実際にイオンペア状態が観測された。ピロメリットイミドの近傍にあるアンモニウム荷電サイトとのクーロン相互作用でイオンペア状態は安定化されるため、電子移動は加速される。一方、DMFのような極性溶媒では、この加速効果は弱い。また、塩化メチレンやクロロホルムのようなハロゲン化溶媒では、荷電サイトの無い参照モデルでも著しい蛍光消光が見られ、この場合も荷電サイトの効果は少ない。これまで、光合成反応中心モデルとして開発してきたダイマー-モノマー-ピロメリットイミド3元系モデルの特定の箇所への荷電サイトの導入を10数ステップの合成を経て行い、対応するモデルの合成を完了した。ダイマーの蛍光消光が加速されており、有望である。今後、過渡吸収等で電子移動ダイナミックスを明らかにし、複雑な分子系での荷電サイトの効果を解明する予定である。2.ジイミド型電子受容体と2、6-ジアシルアミノピリジン側鎖を有するポルフィリンモデルの水素結合錯体の錯体内電子移動速度を極めて類似したエネルギーギャップを有する炭素-炭素結合で繋がれたポルフィリン-イミドと比較した。水素結合型錯体の電子移動速度を蛍光寿命から求めたところ、約60ピコ秒の時定数が得られた。過渡吸収法ではイオンペア状態が明確に検出され、その生成は10ピコ秒程度、またイオンペアの減衰は200-250ピコ秒であることがわかった。
ナノスケール閉じ込みビットを用いた超高密度光記録媒体の研究

本研究は下地基板上にナノスケールの微細加工を施し、その上に光記録媒体を創製し、微細加工領域の磁化挙動が未加工領域のそれと異なることを利用して、超高密度光記録を実現することを目的としている。本研究は特に光-磁気記録媒体GdTbFeCo薄膜を用いて、再生専用高密度記録(MO-ROM)を780nmを用いて実現することを狙いとしている。前年度に引き続き、記録媒体作製条件の最適化、特に抗磁力エンハンスメントの最適化条件の決定をする為の実験を行った。又、エンハンスメント機構の解明及び記録再生特性の実験・シュミレーションを行った。その結果以下の成果をあげることができた。1)抗磁力エンハンスメントの最適条件としてCF_4ガス分圧の値を決定できた。(約2mTorr)2)抗磁力エンハンスメント機構として解析を行った結果、ピンニング効果は表面粗さの平均波長が磁壁幅(10nm)とほぼ同程度である時に最大になることからエンハンスメントはピンニング効果によるものと結論づけられる。3)このようにして得られた記録媒体について波長780nmにて記録再生実験を行った。その記録再生信号の観測波形とシュミレーション結果とを比較した結果、本研究提案のMO-ROMの動作原理が確認できた。又マークサイズ0.4μmの記録ビットについて約30dB以上の信号(30KHz)を得ることに成功した。これらの結果は本方式により更に小さなマークサイズに対しても充分な信号対雑音比を得ることができる可能性を示している。
高速高精度電気インピーダンス計測による非侵襲血管内異物の検出

本研究では、電気インピーダンス法を用いて頸動脈および静脈中に飛来する栓子を、無侵襲検出するための基礎検討を行った。検討事項は、「高感度検出のための電極配置」、「血栓のインピーダンス周波数特性」、「Bluetoothによる測定装置の無線化」であった。(1)高感度検出のための電極配置:従来のアレイ電極配置よりも高感度検出が可能な、ガード電極付リング電極配置を提案し、その検出感度を調べた。実験は、2mS/cmの食塩水を満たした250mm角アクリル水槽の側面に電極を設置し、直径3.9mmのプラスチックビーズ(模擬栓子)を、糸で電極中心軸上に固定して電気インピーダンスを測定した(測定周波数100kHz、付加電流1mArms)。ガード電極付リング電極のインピーダンス変化率は、アレイ電極配置に比べて、末梢静脈までの距離(25mm)において最大約35倍、頸動脈までの距離(18mm)において最大約3倍程度増加することがわかった。(2)血栓のインピーダンス周波数特性:豚血液の凝固に伴う電気インピーダンス特性の変化を測定し、凝固血液の検出が可能かどうかを検討した。Ag-AgCl4電極を配置した測定用セルに、採取後2分経過した豚血液を100ml入れ、血液凝固過程における電気インピーダンスの周波数特性変化を測定した。測定周波数は、100kHzから1MHzまで100kHz毎とした。血液採取後の時間経過にともない、インピーダンスの大きさが増加し、位相が遅れていくことがわかった。インピーダンスの大きさの変化は、100kHzで最大であり、位相遅れでは、1MHzで最大であった。この結果を考慮して、5mm角の血栓通過時のインピーダンス変化を、両周波数について測定したところ、明確な変化が認められた。(3)Bluetoothによる測定装置の無線化:無拘束測定を目的として、Bluetoothによる測定装置の無線化を行った。通信精度を評価したところ、16bit×14,000個の既知データを5回無線送信時の通信誤り率が0%であり、安定した測定データ通信が実現できることがわかった(通信距離を6m:通信速度9600bps)。本研究では、電気インピーダンス法を用いて頸動脈中に飛来する栓子を検出する技術開発のための基礎検討を行っている。今年度は生体頸部電気モデルを製作し、血管モデル内を通過する模擬栓子の検出を試みた。健常被験者1名のMRI計測によって頸動モデルの構造を皮膚、筋肉、血管、血液の4構造と決定した。皮膚及び筋肉モデルには寒天を、血管モデルには導電性ゴムチューブを、血液モデルには、食塩水を用いた。皮膚、筋肉、血管、血液の導電率はそれぞれ0.2、1.6、1.6、7.0mS/cmとした。モデル寸法を、皮膚厚1.5mm、血管外径11mm、血管内径8mm、皮膚表面から血管中心までの距離は11mmとして20cm角のアクリルケース内に固定し、φ3.5mmの電極を20mm間隔で直線上に4個配置した電極アレイを、血管モデルの真上に位置するように皮膚表面上に設置した。実験は、φ6mm及び4mmのプラスチックビーズ(模擬栓子)をローラーポンプによって、平均速度117mm/sで血管モデル内を20回通過させ、その際に生じたインピーダンス変化を、開発した高精度インピーダンス測定装置を用いて測定した。(測定周波数:1.25MHz、測定間隔:8.2mS、付加電流:1mAp-p)実験の結果、φ6mmの模擬栓子を通過させた時には、模擬栓子による明確なインピーダンス変化が認められ、変化した回数と実際の通過回数が一致した。また、電極アレイに対する模擬栓子の位置に対応して得られるインピーダンス変化プロファイルも明確に確認できた。さらに、φ4mmの模擬栓子では直径の違いに応じてインピーダンス変化率が減少した。以上の結果より、電気インピーダンス法によって皮膚表面から血管モデル内を流れる模擬栓子の非侵襲検出が可能であることが分かった。次年度は、実際の血栓を用いて同様のモデル実験を行い、その検出技術の開発を行う。Ag-AgCl

4電極を配置した測定用セルに、採取後2分経過した豚血液を100ml入れ、血液凝固過程における電気インピーダンスの周波数特性変化を測定した。測定周波数は、100kHzから1MHzまで100kHz毎とした。血液採取後の時間経過にともない、インピーダンスの大きさが増加し、位相が遅れていくことがわかった。インピーダンスの大きさの変化は、100kHzで最大であり、位相遅れでは、1MHzで最大であった。この結果を考慮して、5mm角の血栓通過時のインピーダンス変化を、両周波数について測定したところ、明確な変化が認められた。(3)Bluetoothによる測定装置の無線化:無拘束測定を目的として、Bluetoothによる測定装置の無線化を行った。通信精度を評価したところ、16bit×14,000個の既知データを5回無線送信時の通信誤り率が0%であり、安定した測定データ通信が実現できることがわかった(通信距離を6m:通信速度9600bps)。
複合イメージングで解析する脳グリア細胞のニューロステロイド合成機構

ニューロステロイド合成の分子機構を明らかにするために、複合イメージング装置を用いて「脳グリア細胞及び副腎皮質細胞が情報伝達物質を受容しステロイドを合成する過程」を単一細胞で可視化解析した。副腎皮質細胞を用いたのは、副腎皮質はステロイドを合成する主要な器官であり、グリア細胞におけるニューロステロイド合成のよいモデル系となるからである。また、複合イメージング装置とは、同一細胞に対し共焦点レーザー顕微鏡とビデオ顕微鏡を組み合わせてイメージングを行う装置のことである。副腎皮質細胞をACTHで刺激すると、細胞内カルシウムイオン濃度の周期的な変動が認められ、ステロイドホルモンの合成が始まった。この細胞内カルシウム濃度の変動を止めるとステロイドホルモン産生も止まり、カルシウム濃度の変動とステロイドホルモンの合成の間には、密接な関係があることが分かった。副腎皮質細胞にステロイドホルモンの材料であるコレステロールを低密度リポ蛋白質を介して取り込ませると、低密度リポ蛋白質が細胞内の微小管上を輸送され、時間が経過するにつれ核の周辺に集まるのが観察された。さらに、細胞内のコレステロールは核の周辺のオルガネラに多く存在することも分かった。グリア細胞を神経伝達物質の一種であるATPで刺激すると、細胞内カルシウム濃度が変動する様子が観察された。また、低密度リポ蛋白質の活発な取り込みが観察され、副腎皮質細胞と同様にコレステロールを盛んに取り込むことが分かった。一方、細胞内コレステロールは核の周辺というよりはむしろ、細胞膜に多く存在していた。本年度は、ニューロステロイド合成の分子機構を明らかにするため、複合イメージング装置を用いて「脳グリア細胞が神経伝達物質を受容しニューロステロイドを合成する過程」を単一細胞で可視化解析した。複合イメージング装置とは、同一細胞に対してビデオ顕微鏡+共焦点レーザー顕微鏡の組み合わせイメージングを行う装置である。この装置を用いて、カルシウム信号と酵素活性を単一副腎皮質細胞で可視化し、副腎皮質刺激ホルモンにより引き起こされる細胞内Ca2_+濃度の周期的増減がステロイドホルモンの合成に必要なことを発見した。また、副腎皮質ミトコンドリアでP450_<SCC>がコレステロールを時々刻々代謝する様子を、蛍光性コレステロールを用いて細胞内で観測することに成功した。副腎皮質細胞はステロイドホルモンを産生する主要な器官であり、グリア細胞のニューロステロイド合成の良いモデル細胞である。グリア細胞では、重要な神経伝達物質であるグルタミン酸やセロトニンを受容して細胞内Ca2_+濃度が周期的増減を示すこと、また、ミトコンドリアにニューロステロイド合成酵素P450_<SCC>が存在することなどグリア細胞が副腎皮質細胞と共通の機構を持つことを発見した。一方、ニューロステロイドの素材となるコレステロールはグリア細胞では細胞膜に偏って存在するが、副腎皮質では細胞質中に集まっていることも発見した。これはステロイド合成機構がグリアと副腎皮質では一部異なっていることを暗示している。以上の結果は、国内や国際学会、さらには国際誌で発表し、研究成果として公表している。ニューロステロイド合成の分子機構を明らかにするために、複合イメージング装置を用いて「脳グリア細胞及び副賢皮質細胞が情報伝達物質を受容しステロイドを合成する過程」を単一細胞で可視化解析した。副賢皮質細胞を用いたのは、副賢皮質はステロイドを合成する主要な器官であり、グリア細胞におけるニューロステロイド合成のよいモデル系となるからである。副賢皮質細胞をACTHで刺激すると、細胞内カルシウムイオン濃度の周期的な変動が認められ、ステロイドホルモンの合成が始まった。副賢皮質細胞にステロイドホルモンの材料であるコレステロールを低密度リポ蛋白質を介して取り込ませると、低密度リポ蛋白質が細胞内の微小管上を輸送され、時間が経過するにつれ核の周辺に集まるのが観察された。

グリア細胞を神経伝達物質の一種であるATPで刺激すると、細胞内カルシウム濃度が変動する様子が観察された。また、低密度リポ蛋白質の活発な取り込みが観察され、副賢皮質細胞と同様にコレステロールを盛んに取り込むことが分かった。一方、細胞内コレステロールは核の周辺というよりはむしろ、細胞膜に多く存在していた。
哺乳類における配偶子融合の分子認証機構の解明

本研究では、卵側融合因子である膜タンパク質CD9が融合前の卵細胞膜の反転に中心的な役割を果たしており、卵細胞膜が反転した結果として通常は細胞膜の裏打ちに存在するホスファチジルエタノールアミン(PE)の特定の分子種がCD9によって卵細胞膜から遊離し、卵由来エキソソームとなり、精子頭部に特異的に取り込まれ、一連のメカニズムの結果として精子と卵の膜融合が誘導されることを明らかにした。一方、IZUMO1についても結晶構造解析が進み、機能ドメインを明らかにした。加えて、精漿タンパク質SVS2の解析から、子宮内には殺精子作用がある物質が存在し、SVS2が殺精子因子から精子を保護していることを明らかにした。有性生殖が連綿と続いてきた背景には雌雄の生殖細胞による精緻な相互認識機構(アロ認証)が存在する。アロ認証は基本的には雌雄同体の植物や海産動物で、同種異個体間での融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。一方、哺乳動物は雌雄異体であるため、当然、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用の結果、配偶子融合が起こる。雌雄同体である植物と、雌雄異体である哺乳動物の配偶子融合機構の研究を組み合わせることで、従来のアプローチでは解明できなかった"配偶子認証の仕組み"が浮き彫りになると考えられる。本年度は、哺乳動物の受精研究から同定された2つの膜融合関連因子(卵子側融合制御因子CD9、精子側融合因子IZUMO1)を中心として研究を行った。IZUMO1は精子上でタンパク質複合体を形成することから、免疫沈降法によりIZUMO1に相互作用する精子膜上のタンパク質の同定に成功した。同定された分子は血圧の調節に機能するACE(Angiotensin-Converting Enzyme)に類似する精巣特異的なACE3として既に同定されていた分子であるが機能は不明であった。そこで、ACE3ノックアウトマウスを作製して解析すると、IZUMO1の局在に影響を及す因子であることを明らかにした。CD9変異体を用いた機能領域の解析からは、C末端がCD9の膜融合における機能に必須で、C末端にEGFPを結合させた融合タンパク質(CD9-EGFP)を卵特異的に発現させたところ、CD9の膜融合における機能が消失した。一方、N末端にEGFPを融合させた場合は(EGFP-CD9)、CD9の機能へは影響はなかった。更に、CD9C末端にチューブリンβ2A(Tubb2A)が結合することを明らかにした。本年度は、哺乳動物の受精研究から同定された2つの膜融合関連因子(卵子側融合制御因子CD9、精子側融合因子IZUMO1)を中心として、昨年度に引き続いた解析を行った。CD9変異体を用いた機能領域の解析からは、C末端がCD9の膜融合における機能に必須で、C末端にEGFPを結合させた融合タンパク質(CD9-EGFP)を卵特異的に発現させたところ、CD9の膜融合における機能が消失することがわかった。更に解析を進めたところ、CD9およびIzumo1を介した膜融合のメカニズムには、他の膜融合とは異なるメカニズムが関わっていることが示唆された。雌雄の生殖細胞による精緻な相互認識機構(アロ認証)は、基本的には雌雄同体の植物や海産動物で、同種異個体間での融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。一方、哺乳動物は雌雄異体であるため、当然、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用の結果として、配偶子融合が起こる。

雌雄同体である植物と、雌雄異体である哺乳動物の配偶子融合機構の研究を組み合わせることで、"配偶子融合に関わる分子認証の仕組み"の解明に取り組んでいる。現在まで、哺乳類の配偶子に必須である2つの膜融合関連因子(卵子側融合制御因子CD9、精子側融合因子Izumo1)を中心として解析を行った。免疫沈降法によりIzumo1に相互作用する精子膜上のタンパク質として、精巣特異的なACE3を同定した。機能は不明であったため、ACE3欠損マウスを作製すると、Izumo1の局在に影響を及す因子であることがわかった。CD9変異体を用いた機能領域の解析からは、C末端がCD9の膜融合における機能に必須であることがわかった。更に解析を進めたところ、CD9およびIzumo1を介した膜融合のメカニズムには、他の膜融合とは異なるメカニズムが関わっていることが示唆された。また、CD9を含んだエキソソームの成分分析を主に脂質について行っており、特徴的な脂質構成を有していることを明らかにした。動植物研究者による共同研究は、成果という形では実っていないものの、個別の研究から一定の成果を出すことができ、新しい概念も提示することができた。受精は、新しい生命の起源となる1個の細胞を作るために、すべての生物が取り入れているメカニズムである。しかしながら、ヒトを含めた生物全般において、その中核となる原理原則は不明である。その中で、雌雄の生殖細胞による相互認識機構(アロ認証)は、雌雄同体の植物や海産動物において、同種異個体間での配偶子融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。当然のことながら、哺乳類は雌雄異体であるため、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用に続いて、配偶子融合が起こると考えられる。本研究では、雌雄同体である植物と、雌雄異体である哺乳類の配偶子融合機構の研究を組み合わせることで、配偶子融合に関わる分子認証の仕組みの解明に取り組んだ。前年度から引き続いて行った本年度の研究から、卵側融合因子である膜タンパク質CD9が融合前の卵細胞膜の反転に中心的な役割を果たしており、卵細胞膜が反転した結果として通常は細胞膜の裏打ちに存在するホスファチジルエタノールアミン(PE)の特定の分子種がCD9によって卵細胞膜から遊離し、卵由来エキソソームとなり、精子頭部に特異的に取り込まれ、一連のメカニズムの結果として精子と卵の膜融合が誘導されることが推測された。このメカニズムを証明するため、通常は精子と融合しないCD9欠損卵を用いて、市販されたPEによる膜融合促進能を検討したところ、コレステロールを添加することにより、タンパク質成分がなくても、PEとコレステロールの混合液のみで膜融合促進活性があることを明らかにした。一方、IZUMO1についても結晶構造解析が進み、機能ドメインが明らかになった。加えて、体内受精に関わる因子として、雄副生殖器官で作られる精漿成分の1つであるSVS2の解析を行った結果、子宮内には殺精子作用がある物質が存在すること、更に、SVS2が殺精子因子から精子を保護していることを明らかにした。雌雄の生殖細胞による精緻な相互認識機構(アロ認証)は、基本的には雌雄同体の植物や海産動物において、同種異個体間での配偶子融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。一方、哺乳類は雌雄異体であるため、当然、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用が行われた結果、配偶子融合が起こると考えられる。
骨髄異形成症候群における病初期クローンメカニズムの解明

再生不良性貧血から骨髄異形成症候群に進展した全22症例を全エクソン解析した結果、66個の遺伝子変異を認めた。これまで報告のあるPIGAに加え、BCOR,BCORL1など骨髄腫瘍で既知の遺伝子が、新たに再生不良性貧血でも変異していた。数十年にわたる時系列解析を行った結果、再生不良性貧血時には数%と微小であったクローンが、骨髄異形成症候群を発症するころには数十%まで拡大し、SETBP1遺伝子のようなら新規の遺伝子変異を獲得していることが明らかとなった。このように複雑なクローン構造の変化が病勢の進行に関与していることが示唆された。今年度は予定通り再生不良性貧血(Aplastic Anemia, AA)10症例を蓄積した。末梢血からCD3陽性のT細胞分画を取り出し正常コントロールとして用いた。骨髄から抽出したDNAを腫瘍クローンと捉え、DNAを抽出しペアで全エクソン解析することが可能であった。平均の読み取り回数は112回であり、10症例で全110個の体細胞性変異が確認された。これらにはPIGAなど再生不良背貧血で既報の遺伝子だけではなく、ASXL1やBCORなど骨髄系腫瘍で変異が報告されている遺伝子が含まれていた。一症例あたりの平均変異数は1.21個であり、塩基置換パターンとしては、加齢性変化に伴うようなCpG領域のCがTに変わるものが最も多かった。今後、さらに全エクソン解析の対象となるような症例を蓄積することで、変異が同定される新規遺伝子が増えることが期待される。新たに同定された遺伝子については異なるコホートで標的シークエンス解析を行い、変異遺伝子の相関関係や予後などの臨床因子との関連について解析を行う予定である、昨年度に引き続き検体を集積し、最終的に再生不良性貧血から骨髄異形成症候群に進展した全22症例を研究対象に含めた。全エクソン解析の結果66個の遺伝子変異を認め、1症例あたり0-7個の変異個数であった。これまで報告のあるPIGAに加え、BCOR、BCORL1など骨髄腫瘍に報告のある遺伝子変異が多数同定された。近年、高齢者には造血クローンが存在し、いくつかの遺伝子異常が蓄積されていくことが報告されているが、これらの遺伝子変異は年齢に相関関係を認めず疾患の発症に直接関連していることが判明した。時系列に解析可能な症例に関して、ディープシークエンス法にて変異を有する細胞の割合を正確に測定した結果、骨髄異形成症候群が発症するまでのクローン構造を解明することが可能となった。骨髄異形成症候群への進展前後を比較した結果、一部の遺伝子変異を有するクローンは消失し、再生不良性貧血と診断された際には数%と微小であったクローンが、骨髄異形成症候群を発症するころには数十%までそのクローンが拡大し、SETBP1遺伝子のような新たな変異を獲得していることが明らかとなった。このようにきわめて複雑なクローン構造の変化が病勢の進行に関与していることが示唆された。この成果は、数十年という長期間にわたり時系列解析ができる症例を解析した結果、初めて判明した独創的な研究実績であると考えられる。当初の予定であったAA10症例に関しては集積が終了している。全エクソン解析により問題なく体細胞性変異を同定できることが判明し、この手法が妥当であると結論付けられた。そのため、解析症例数を増やすことで新規の変異遺伝子をより多く同定することが期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。骨髄系腫瘍再生不良背貧血の全エクソン解析で認められた変異遺伝子の中には、骨髄異形成症候群で高頻度に変異が認められる遺伝子が含まれていた。今後、これらの遺伝子については、さらに解析症例数を増やし、他の共通した遺伝子変異との関連や排他性、生存や病型など臨床データとの比較を行うことで、MDSの極早期における腫瘍発症メカニズム解明の一助を目指す。