hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アロマセラピーを用いたCOPD治療の新たな選択肢の提案

本研究では、アロマセラピーに用いられる精油の抗炎症作用を、マウス慢性閉塞性肺疾患(COPD)モデルを用いて検討した。ラベンダー精油またはユーカリ精油をエラスターゼ誘発COPDマウスに経気道的に吸入曝露し、肺機能測定、肺胞洗浄液中の細胞数、摘出肺の病理組織標本の画像解析や肺組織におけるmRNAの発現を調べた。これらの結果、ラベンダー精油には肺胞破壊抑制作用が認められた。ユーカリ精油には、マウスCOPD進行過程の初期において、肺胞への炎症細胞浸潤抑制と肺胞破壊抑制作用が認められた。以上の結果から、ラベンダー精油やユーカリ精油は、マウスCOPDモデルにおいて抗炎症作用を示すことが明らかとなった。慢性閉塞性肺疾患(COPD)はタバコ煙を主とする有害物質を長期に吸入することで生じる肺の慢性炎症性疾患である。申請者らは,これまでの研究でマウス喘息モデルを用いてラベンダー精油が抗アレルギー性炎症作用を持つことを明らかにした。精油はアロマセラピーに用いられる天然揮発性有機化合物であり,抗炎症作用を持つ精油はCOPD治療を妨げず,症状の進展抑制に取り入れる事ができるのではないかと考えた。平成26年度は,エラスターゼで誘発する肺気腫のマウスCOPDモデルにおけるラベンダー精油の影響を,小動物用肺機能装置を用いた肺機能測定や肺胞洗浄液中の細胞分画,摘出肺の病理組織画像解析にて評価した。マウスにエラスターゼを投与する6日前よりマウスを5 Lの容器に入れラベンダー精油20 μLを濾紙に塗布し,エラスターゼを気道に投与10日後の実験当日まで連日20分間吸引させた。肺機能測定では,動肺コンプライアンスの有意な上昇と動肺エラスタンスの有意な低下が,対照群と比較してCOPDマウス群及び精油処置COPDマウス群で認められた。肺胞洗浄液中の細胞分画は,総細胞数とマクロファージ数において、対照群と比較してCOPDマウス群と精油処置COPDマウス群で有意に増加した。COPDマウス群と比較すると精油処置COPDマウス群では減少傾向が認められた。また対照群と比較してCOPDマウス群では,リンパ球数と好中球数が有意に増加した。HE染色の病理組織画像解析では,肺胞気腔面積,肺胞周囲径,平均肺胞壁間距離,相当直径において,対照群と比較してCOPDマウス群,精油処置COPDマウス群で有意に上昇した。一方,COPDマウス群と比較して精油処置COPDマウス群では,すべての項目において有意に低下した。本結果から,ラベンダー精油に肺胞破壊の進展を抑制する効果が認められた。前年度行ったエラスターゼ誘発マウス慢性閉塞性肺疾患(COPD)モデルを用いたラベンダー精油の作用の検討では,エラスターゼ投与後10日目において,ラベンダー精油処置COPD群は未処置COPD群と比較して肺胞洗浄液中の炎症細胞数の減少傾向を認め,肺病理組織画像解析にて有意な肺胞破壊の抑制を認めた。引き続き,エラスターゼ投与後4日目の肺組織の細胞接着分子mRNA発現を検討したがラベンダー精油処置COPD群は無処置COPD群と比較して発現抑制は認めなかった。しかしin vitroの実験において,血管内皮細胞における炎症性サイトカインTNF-α誘導性細胞接着分子の発現をラベンダー精油は有意に抑制した。次に,マウスCOPDモデルにおけるユーカリ精油の作用を,肺機能測定や肺胞洗浄液中の細胞分画,肺病理組織画像解析にて評価した。エラスターゼ投与後4日目では,ユーカリ精油処置COPD群は無処置COPD群と比較し,肺胞洗浄液中の炎症細胞数及び肺病理組織画像解析による肺胞破壊を有意に抑制した。エラスターゼ投与後の3週間後の肺胞破壊形成期は都合上18日目に観察し,ユーカリ精油処置COPD群は無処置COPD群と比較して,肺胞洗浄液中の炎症細胞数や肺胞破壊に有意差を認めなかった。肺機能測定値は,ラベンダー精油処置同様にユーカリ精油処置においても無処置COPD群と比較して,有意な変化を認めなかった。これまでの結果から,マウスCOPDモデルにおいてラベンダー精油は炎症細胞肺胞浸潤抑制傾向や肺胞破壊抑制作用を示し,ユーカリ精油は,エラスターゼ誘発炎症初期における炎症細胞肺胞浸潤抑制と肺胞破壊抑制を示すことが明らかとなった。精油の吸引処置によって,COPDマウスの肺胞破壊の抑制が病理組織画像解析で確認された。しかし,肺機能や肺胞洗浄液中の細胞分画にラベンダー精油処置による明らかなCOPD所見の抑制作用は認められなかった。病理組織画像解析で認められたラベンダー精油処置による肺胞破壊抑制は,肺機能に反映されるほど大きな変化ではなかったと考えられる。細胞分画に精油処置の影響が認められなかったことに関しては,肺胞洗浄液採取の時期が影響していると考えられる。

このように,ラベンダー精油の肺胞破壊抑制効果は認められており,本研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。血液検査学、補完代替医療学本モデルでは,約5 U/mlのエラスターゼをマウスの気道に投与しており,急速で著しい肺胞破壊が誘導される。そこで今後は,エラスターゼの投与量を減少させ,それに伴い肺機能測定や肺胞洗浄液および肺の採取をエラスターゼ投与7日後と21日後に行う。精油は様々な揮発性有機化合物から構成されているが,中でも強い抗炎症作用を認める1,8-cineoleを主成分に含むユーカリ精油なども用いてCOPD進展抑制効果を検討する。肺機能測定,肺胞洗浄液中細胞分画,摘出肺による病理組織解析を行い,同時に肺組織よりRNAを抽出しcDNAを合成して,MMP-12,VEGF,NO合成酵素,8-OhdG,ヘムオキシゲナーゼ,細胞接着分子などのmRNAの発現をRT-PCR法で定量する。またBALF中のTh1/Th2サイトカインや炎症性サイトカインをELISA法により測定する。
ＡＩＨ再燃はインフラマソームのオートファジー抑制を介した免疫寛容破綻により生ずる

@AIHモデルの脾臓内LNSCの免疫学的性状の解析脾臓からcollagenase、DNase含有培養液を用い単核球を分離、CD45抗体を用いたnegative selectionによりLNSC分画を得たのちにFACSセルソーターによりgp38+・CD31ーのfibroblastic reticularcell(FRC)、gp38+・CD31+のlymphatic endotherial cell(LEC)、gp38ー・CD31+のblood endotherialcell(BEC)のLNSCサブセットを分離した。この各サブセットにおける抗原提示に関わるMHCクラスII、PD-L1の発現、オートファジー誘導刺激を感知するTLRs発現をFACSにて検討したところ、FRCではMHCクラスII、PD-L1発現の増強がみられ、またTLR1、5、7の発現増強もみられた。またLECでも同様の傾向が見られたが、BECではそのような傾向はみられず、MHCクラスII、PD-L1、TLR発現はいずれも増強していなかった。@AIHモデルの脾臓内LNSCのオートファジー動態の解析脾内LNSCのオートファジー動態を、電子顕微鏡を用い、オートファジーが生じた細胞内で特徴的に認められる二重膜構造体オートファゴソームを指標にして検討したところ、ごくわずかの細胞でオートファジーがみられた。オートファジーで出現する隔離膜、オートファゴソーム内膜に特異的に結合するユビキチン類似タンパクLC3に対するモノクローナル抗体を用いた免疫電顕法により検討でも同様の傾向が認められた。今年度は当初の予定では、脾臓ストローマ細胞のオートファジーによる自己抗原提示の寛容誘導への関与の検討を行うはずであったが、AIHモデルの脾臓内LNSCのオートファジー動態の解析における免疫電顕による検討の実験条件設定に予想していた以上の時間がかかったために、当初の予定が終了できなかった。遂行できなかった課題である脾臓ストローマ細胞のオートファジーによる自己抗原提示の寛容誘導への関与の検討をまず行う。ついでインフラマソームが抗原提示性ストローマ細胞のオートファジーに及ぼす影響の検討を行う予定である。インフラマソームが抗原提示性ストローマ細胞のオートファジーに及ぼす影響§AIHモデルでインフラマソーム活性化時のLNSCのオートファジー動態の解析:AIHモデルの改善期に、AIM-2 Inflammasomeを活性化するdsDNA、Nalp-3 Inflammasomeを活性化するLPS、lpaf Inflammasomeを活性化するFlagellinを投与し、各刺激による肝炎の再燃を組織学的に評価するとともに、脾臓内のLNSCのオートファジー動態を電子顕微鏡による形態学的検討、LC3をマーカーに用いた免疫電子顕微鏡による検討により解析する。§インフラマソーム活性化時のLNSCのメモリー型自己反応性T細胞活性化抑制の解析:インフラマソーム活性化剤を投与したマウスの脾臓からLNSCを分離し、in vitroで肝細胞反応性メモリー型T細胞、DCと混合培養した際のT細胞増殖能を3H-Thymidine法にて測定し、LNSCの自己反応性T細胞活性化抑制能を解析する。@メモリー型自己反応性T細胞の存在動態の検討§自己反応性T細胞の活性化誘導アポトーシス回避動態:発症期から改善期に移行時期の肝内浸潤T細胞Fas受容体発現をFACSで解析、Fas抗原刺激によるアポトーシス誘導をTUNEL法で解析すると、Fas受容体発現は認めるがアポトーシス誘導は低下していた。また、bcl-2遺伝子発現を定量的に解析したところ発現低下を認めた。さらにメモリーT維持作用を有するbcl-6遺伝子mRNA発現動態変化を検討したところ、発現増加を認めた。

§メモリーT細胞の維持・増殖に関わるサイトカ今年度は当初の予定では、脾臓ストローマ細胞のオートファジーによる自己抗原提示の寛容誘導への関与の検討を行うはずであったが、AIHモデルの脾臓内LNSCのオートファジー動態の解析における免疫電顕による検討の実験条件設定に予想していた以上の時間がかかったために、当初の予定が終了できなかった。当初の計画通りに研究が遂行できている。遂行できなかった課題である脾臓ストローマ細胞のオートファジーによる自己抗原提示の寛容誘導への関与の検討をまず行う。ついでインフラマソームが抗原提示性ストローマ細胞のオートファジーに及ぼす影響の検討を行う予定である。<脾臓ストローマ細胞のオートファジーによる自己抗原提示の寛容誘導への関与> *AIHモデルの脾臓内LNSCの性状とオートファジー動態の解析*オートファジーを誘導したLNSCによるメモリー型自己反応性T細胞活性化抑制の検討*Atg5 KOマウスを用いたAIHモデル誘導と免疫動態の検討を行う。前年度に若干の繰越金が生じたが、オートファジー測定キットの購入に繰越金を充てる予定である。インフラマソームが抗原提示性ストローマ細胞のオートファジーに及ぼす影響§AIHモデルでインフラマソーム活性化時のLNSCのオートファジー動態の解析:AIHモデルの改善期に、AIM-2 Inflammasomeを活性化するdsDNA、Nalp-3 Inflammasomeを活性化するLPS、lpaf Inflammasomeを活性化するFlagellinを投与し、各刺激による肝炎の再燃を組織学的に評価するとともに、脾臓内のLNSCのオートファジー動態を電子顕微鏡による形態学的検討、LC3をマーカーに用いた免疫電子顕微鏡による検討により解析する。§インフラマソーム活性化時のLNSCのメモリー型自己反応性T細胞活性化抑制の解析:インフラマソーム活性化剤を投与したマウスの脾臓からLNSCを分離し、in vitroで肝細胞反応性メモリー型T細胞、DCと混合培養した際のT細胞増殖能を3H-Thymidine法にて測定し、LNSCの自己反応性T細胞活性化抑制能を解析する。§AIHモデルの脾臓内LNSCの免疫学的性状の解析:脾臓からcollagenase、DNase含有培養液を用い単核球を分離、CD45抗体を用いたnegative selectionによりLNSC分画を得る。さらにFACSセルソーターによりgp38+・CD31ーのfibroblastic reticularcell(FRC)、gp38+・CD31+のlymphatic endotherial cell(LEC)、gp38ー・CD31+のblood endotherialcell(BEC)のLNSCサブセットを分離する。各サブセットにおける抗原提示に関わるMHCクラスII、PD-L1の発現、オートファジー誘導刺激を感知するTLRs発現をFACSにて検討する。§AIHモデルの脾臓内LNSCのオートファジー動態の解析:脾内LNSCのオートファジー動態を、電子顕微鏡を用い、オートファジーが生じた細胞内で特徴的に認められる二重膜構造体オートファゴソームを指標にして検討する。
レトロウイルス中和抗体産生制御遺伝子の実体と作用機序の解明

本研究計画では、以下の科学的問いを実験的に検証する:1シチジンデアミナーゼAPOBEC3は、Bリンパ球の核内に局在するか?APOBEC3発現や核内局在は、レトロウイルス感染によって誘導または増強されるか?AID欠損下では、その機能を補うためAPOBEC3が核内に局在するようになるか?AID/APOBEC3両欠損下でもウイルス中和抗体が産生されるか?2APOBEC3はウイルス抗原特異的B細胞を感染から保護することにより、中和抗体産生能を維持させるのか?3Rfv3遺伝子の実体は本当にAPOBEC3多型か?中和抗体産生を制御しているのは、連鎖する別の遺伝子ではないのか?本研究計画では、以下の科学的問いを実験的に検証する: 1シチジンデアミナーゼAPOBEC3は、Bリンパ球の核内に局在するか?APOBEC3発現や核内局在は、レトロウイルス感染によって誘導または増強されるか?AID欠損下では、その機能を補うためAPOBEC3が核内に局在するようになるか?AID/APOBEC3両欠損下でもウイルス中和抗体が産生されるか?2APOBEC3はウイルス抗原特異的B細胞を感染から保護することにより、中和抗体産生能を維持させるのか?3Rfv3遺伝子の実体は本当にAPOBEC3多型か?中和抗体産生を制御しているのは、連鎖する別の遺伝子ではないのか?
ビデオナビゲーション機能を有する学習管理システムに関する研究

対面講義や研究ミーティングを収録・電子化したVideo On Demand(VOD)コンテンツの効果的な活用を促進することを目的とした,ビデオナビゲーション機能を有する学習管理システム(Learning Management System : LMS)を開発した.学習コンテンツと学習履歴とを管理するLMSにおいて,学生がVODに対して作成するアノテーションを統合的に管理することにより,学生や講師の状況やデバイスに応じて,VODコンテンツの適切な部分の参照を支援する柔軟なナビゲーション機能を実現した.これにより,学習コミュニティにおける非同期なコミュニケーションに基づき,ロケーションフリーで学習を行える環境を提供できることが期待できる.対面講義や研究ミーティングを収録・電子化したVideo On Demand(VOD)コンテンツの効果的な活用を促進することを目的とした,ビデオナビゲーション機能を有する学習管理システム(Learning Management System : LMS)を開発した.学習コンテンツと学習履歴とを管理するLMSにおいて,学生がVODに対して作成するアノテーションを統合的に管理することにより,学生や講師の状況やデバイスに応じて,VODコンテンツの適切な部分の参照を支援する柔軟なナビゲーション機能を実現した.これにより,学習コミュニティにおける非同期なコミュニケーションに基づき,ロケーションフリーで学習を行える環境を提供できることが期待できる.講義を電子化したVideo On Demand(VOD)教材を中心とする蓄積型遠隔教育環境において,講義ビデオの効果的な活用を促進することを目的とした,ビデオナビゲーション機能を有する学習管理システム(Learning Management System : LMS)のプロトタイプを開発した.具体的なステップは以下の通りである.(1)講義ビデオを活用した教育実践に関する調査・分析を行い,講義ビデオに対するニーズを詳細化した蓄積型遠隔教育モデルを構築し,インデクシング及びナビゲーションを実現・管理する上で必要となるメタデータの設計を行った.(2)蓄積型遠隔教育環境のベースとなるプロトタイプLMSサーバを開発し,講義ビデオのストリーミング配信サーバを構築した.(3)講義収録時の講師PC画面の切り替わり判定に基づく講義ビデオの断片化を実装するとともに,講義ビデオに対して学生がアノテーションを行うためのWebアプリケーションをLMSの拡張機能として開発した.一般に電子教材と学習履歴とを管理するLMSにおいて,学生が作成するアノテーションを統合的に管理することにより,学生や講師の視聴目的やデバイス,状況に応じて,講義ビデオの適切な部分の参照を支援する柔軟なナビゲーション機能を実現した.また,その成果を援用して,ミーティングにおけるプレゼンテーションを収録したビデオを対象とするナビゲーション機能も開発した.対面講義や研究ミーティングを収録・電子化したVideo On Demand(VOD)の効果的な活用を促進することを目的とした,ビデオナビゲーション機能を有する学習管理システム(Learning Management System : LMS)を開発した.具体的なステップは以下の通りである.(1)講義やミーティングで利用されるPC画面の変化のタイミングを判定・取得することにより,VODに自動的にインデックスを生成する機能を開発した.これらをビデオナビゲーションのための最小単位であるセグメントとして管理することにより,ビデオナビゲーション機能および動画アノテーション機能を実現した.(2) VODや学習履歴に加えて,学習目的・アノテーションを含む学習活動・学習成果などについてもデファクトスタンダードであるSCORM標準規格によって管理できるようにLMSを拡張した.また,学習者のニーズに応じて提供する支援機能を切り替えられるようにコンポーネント化した.(3) VODにアノテーション情報を追加してRSS(Rich Site Summary)により配信する機能を開発した.さらに,スマートフォンで配信したコンテンツを視聴するためのクライアントアプリケーションを開発した.(4)研究代表者の講義や研究ミーティングを対象として開発したシステムに関するケーススタディを実施した.特に,システムを実験協力者に一定期間利用してもらうことにより,ユーザビリティ評価をはじめとする実運用に必要不可欠な要素についての評価・改善を行った.これらを通じて,一般に電子教材と学習履歴とを管理するLMSにおいて,VODに対するインデックスやアノテーションについてもSCORM規格で統合的に管理することが可能となった.これにより,個別学習だけでなく,他の学習者の指摘や意見を閲覧しながら,ロケーションフリーで学習を行える環境を提供できるようになり,VODの活用場面を大きく広げることが期待できる.
未知語推測プロセスにおける形態素情報の役割と付随的語彙学習への効果

本研究は,形態素・文脈情報を利用した未知語推測のメカニズムを解明し,付随的語彙学習への効果を検証すること目的とし,日本人英語学習者へ実験を行うものである。具体的には,本研究では(1)英語学習者の語彙知識の深さと未知語推測における形態素情報の利用の関係,(2)未知語推測・付随的語彙学習における形態素情報と文脈情報の相互作用,(3)長期間にわたる未知語推測ストラテジー指導の効果を検証することを目的としている。研究期間の初年にあたる平成30年度では,上記の目的の内,(2)の「未知語推測における形態素情報と文脈情報の相互作用」の部分に焦点を当てて検証した。具体的には,日本人英語学習者を対象に,英語学習者による意味を知らない単語(未知語)の意味の推測の際に用いられる形態素情報と文脈情報の役割および交互作用について,実証的に実験を行い検証した。日本人大学生を対象とした複数の実験の結果をもとに,英語学習者の未知語推測中における単語の語形(形態素)と文脈の情報ならびに学習者の熟達度が推測の成功に与える影響を検証した。結果として,学習者が知っている英単語の数(語彙サイズ)と形態素の情報の間に交互作用が見られた。この交互作用をより詳細に分析した結果,語彙サイズの大きな学習者ほど形態素の手がかりを用いて未知語の意味推測に役立てていたことが示唆された。ただし,本研究には,協力者の数が少なかったという限界点がある。そのため,今後は協力者の数を増やす,対象の幅を広げるなどして今後も継続して研究を行い,知見の一般化可能性を高める予定である。本来の交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」では,研究期間の初年度である平成30年度には研究目的の(1)英語学習者の語彙知識の深さと未知語推測における形態素情報の利用の関係を検証する実験を行う予定であった。しかし,視線計測機器(受け入れ研究者の研究室で所有しているEyeLink)の使用方法について習熟するのに時間がかかっていたため,先に研究目的の(2)「未知語推測・付随的語彙学習における形態素情報と文脈情報の相互作用」について検証するように計画を変更した。その結果として,概要に記述した通り,学習者が知っている英単語の数(語彙サイズ)と形態素の情報の間に交互作用が見られ,語彙サイズの大きな学習者ほど形態素の手がかりを用いて未知語の意味推測に役立てていたことが示唆された。上述のものと並行して行った実験では,学習者が推測中に考えていることを声に出させる思考発話の手法を用い,その結果から未知語推測の推測時に用いられる手がかりやストラテジーについて検証を行った。この研究の内容については,2019年6月にタイのバンコクにて開かれる英語教育の国際学会であるThe 17th Asia TEFL International Conference & The 6th FLLT International Conferenceの口頭研究発表に採択され,発表予定である。まとめると,本来の研究実施計画書の計画通りには進められなかったものの,あらかじめ実施を検討していた研究を先に行うよう計画を変更して行い,調査対象としていた交互作用について一定の知見を得ることができた。また,この研究と同時並行的に行った研究について海外の国際学会での口頭発表に採択されている。これらの取り組みとその成果から,平成30年度の研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と評価した。まず,昨年度末に行った実験で採取したデータから得られた結果をまとめる。なお,この実験は,研究目的(2)「未知語推測・付随的語彙学習における形態素情報と文脈情報の相互作用」のうち,「付随的語彙学習おける形態素情報と文脈情報の相互作用」を検証するために実施したものである。この実験は,日本人大学生60名が未知語推測タスクに取り組んだのち,1週間後に目標語の意味を書く遅延テストに取り組んだものである。得られたデータが大量にあり現在分析途中である。この分析は令和年度の7月までには終える予定である。この実験の結果は,分析,考察をまとめて国内/海外の学術誌へ論文を投稿する予定であるさらに,上述の研究全体の目的の(1)を検証する実験を行う。日本人大学生を対象に,EyeLinkを用い,実験を行う。分析を安定して実施するために,本実験では協力者を80名募集する。協力者である日本人大学生の語彙知識の深さを測定するため,Word Association Test (Read, 1998)を実施する。協力者はPC画面に提示された未知語推測タスクに取り組む。その際,形態素情報に向けられる注意を測定するため,視線データを計測する。推測タスクへの解答の際は,視線を画面からずらさないようにするため,口頭にて目標語の意味を報告する形をとる。視線データは、単語や文に視線を向ける時間(i.e.,注視時間)とその回数(i.e.,注視回数)などの観点から分析する。この実験の結果は,分析,考察をまとめて国内/海外の学術誌へ論文を投稿する予定である。

研究期間の初年にあたる平成30年度では,上記の目的の内,(2)の「未知語推測における形態素情報と文脈情報の相互作用」の部分に焦点を当てて検証した。具体的には,日本人英語学習者を対象に,英語学習者による意味を知らない単語(未知語)の意味の推測の際に用いられる形態素情報と文脈情報の役割および交互作用について,実証的に実験を行い検証した。日本人大学生を対象とした複数の実験の結果をもとに,英語学習者の未知語推測中における単語の語形(形態素)と文脈の情報ならびに学習者の熟達度が推測の成功に与える影響を検証した。結果として,学習者が知っている英単語の数(語彙サイズ)と形態素の情報の間に交互作用が見られた。この交互作用をより詳細に分析した結果,語彙サイズの大きな学習者ほど形態素の手がかりを用いて未知語の意味推測に役立てていたことが示唆された。ただし,本研究には,協力者の数が少なかったという限界点がある。そのため,今後は協力者の数を増やす,対象の幅を広げるなどして今後も継続して研究を行い,知見の一般化可能性を高める予定である。本来の交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」では,研究期間の初年度である平成30年度には研究目的の(1)英語学習者の語彙知識の深さと未知語推測における形態素情報の利用の関係を検証する実験を行う予定であった。しかし,視線計測機器(受け入れ研究者の研究室で所有しているEyeLink)の使用方法について習熟するのに時間がかかっていたため,先に研究目的の(2)「未知語推測・付随的語彙学習における形態素情報と文脈情報の相互作用」について検証するように計画を変更した。その結果として,概要に記述した通り,学習者が知っている英単語の数(語彙サイズ)と形態素の情報の間に交互作用が見られ,語彙サイズの大きな学習者ほど形態素の手がかりを用いて未知語の意味推測に役立てていたことが示唆された。上述のものと並行して行った実験では,学習者が推測中に考えていることを声に出させる思考発話の手法を用い,その結果から未知語推測の推測時に用いられる手がかりやストラテジーについて検証を行った。この研究の内容については,2019年6月にタイのバンコクにて開かれる英語教育の国際学会であるThe 17th Asia TEFL International Conference & The 6th FLLT International Conferenceの口頭研究発表に採択され,発表予定である。まとめると,本来の研究実施計画書の計画通りには進められなかったものの,あらかじめ実施を検討していた研究を先に行うよう計画を変更して行い,調査対象としていた交互作用について一定の知見を得ることができた。また,この研究と同時並行的に行った研究について海外の国際学会での口頭発表に採択されている。これらの取り組みとその成果から,平成30年度の研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と評価した。まず,昨年度末に行った実験で採取したデータから得られた結果をまとめる。なお,この実験は,研究目的(2)「未知語推測・付随的語彙学習における形態素情報と文脈情報の相互作用」のうち,「付随的語彙学習おける形態素情報と文脈情報の相互作用」を検証するために実施したものである。
細胞モデルに基づいた興奮伝播と構造力学を統合したヒト心臓拍動シミュレーターの構築

心筋細胞の興奮収縮モデルであるKyotoModelをベースに,興奮伝播と構造力学解析を統合した基本シミュレーションシステムを構築した。それを用いて、リング形状で心臓興奮伝播と収縮シミュレーションを行い,刺激場所などによる興奮伝播パターンの収縮効率への影響を考察した.1.リング形状上の興奮伝播と構造力学を統合した収縮シミュレーションケーブルモデルに心筋ファイバのシート構造を表す細胞長軸方向を取り入れた.興奮伝播速度は長軸方向が速く他の方向が遅くなるように設定した.有限要素法で計算される形状変化にも長軸方向上で発生するようにし,またより実心臓の動くに近づくために,内圧の影響も導入した.生理学細胞モデルの計算と有限要素解析を時間刻みごとに連成させた.心臓の働きを評価するパラメータとして,臨床などで広く使われている収縮末期駆出率(EF)を用いて,刺激場所による興奮伝播パターンの違いの収縮機能への影響をシミュレーションした.2.興奮伝達時間の収縮機能への影響リング形状の心臓左心室モデル上で,心室内膜への刺激場所を変えて,興奮伝播パターンによる心室収縮への影響をシミュレーションした.刺激場所は内膜の数箇所から始まって,細胞とGapjunctionを介して,内膜の違う部分と外膜へ興奮が伝播する.刺激開始場所を変化させてシミュレーションした結果,刺激場所を増やせば,心室全体に興奮が行き渡るまでの時間である興奮伝達時間が短縮され,心室のEF率が上昇する.心室の各部分を同期した興奮が心室の効率的な収縮につながることを定量的にシミュレーションすることができた.実際刺激場所を内膜一点からEndoCardium全層に広げた場合,リング形状全体への興奮伝播時間が74.9msから15.3msまで短縮され,EF率も4%上昇した.この結果は左極Blockingなど興奮伝達障害治療のシミュレーションに応用できる可能性があると考える.心筋細胞の興奮収縮モデルであるKyotoModelをベースに,興奮伝播と構造力学解析を統合した基本シミュレーションシステムを構築した。それを用いて、心筋組織モデルを構築し、興奮伝播速度や細胞パラメータの変動による組織の収縮挙動の解析を行った.組織興奮到達時間の収縮力への影響を解析したシミュレーション結果が生体医工学シンポジウムで発表し,同論文誌への掲載も決定された.1.細胞モデルに基づいた興奮伝播と構造力学を統合した収縮シミュレーターの構築これまで研究開発を進めてきた、分散化細胞・生体機能シミュレーション開発プラットフォームDynaBioSを用いて、心筋細胞の興奮収縮モデルであるKyotoModelをベースに,興奮伝播と構造力学解析を統合した基本シミュレーションシステムを構築した。収縮による組織の形状変化の計算には有限要素法を用い,生理学モデルの計算と有限要素解析を時間刻みごとに連成させることで,心筋細胞の長さ張力関係を正しく再現できた.細胞間の興奮伝達はGapJuctionを介して活動電位の差分で計算され,GapJunctionの状態によって興奮伝達の速度を決める.2.興奮伝播と力学解析を統合した心筋組織モデルの構築と検証一次元心筋組織モデルに対して,組織収縮力は収縮要素の同期に影響されることをシミュレーションによって解析した.異なる興奮伝導速度で組織の長さを変化させてシミュレーションした結果,組織全体に興奮が行き渡るまでの時間である興奮伝達時間によって収縮力が一意的に決まり,興奮伝達時間の短縮が組織の効率的な収縮につながることを示した.またシミュレーション実験により,興奮収縮連成シミュレーションのための,組織のサイズや時間刻みなどを決定した.今後,3次元の心臓モデルを取り入れ,虚血や同期などによる心臓の収縮機能の変化をシミュレーションしたい.心筋細胞の興奮収縮モデルであるKyotoModelをベースに,興奮伝播と構造力学解析を統合した基本シミュレーションシステムを構築した。それを用いて、リング形状で心臓興奮伝播と収縮シミュレーションを行い,刺激場所などによる興奮伝播パターンの収縮効率への影響を考察した.1.リング形状上の興奮伝播と構造力学を統合した収縮シミュレーションケーブルモデルに心筋ファイバのシート構造を表す細胞長軸方向を取り入れた.興奮伝播速度は長軸方向が速く他の方向が遅くなるように設定した.有限要素法で計算される形状変化にも長軸方向上で発生するようにし,またより実心臓の動くに近づくために,内圧の影響も導入した.生理学細胞モデルの計算と有限要素解析を時間刻みごとに連成させた.心臓の働きを評価するパラメータとして,臨床などで広く使われている収縮末期駆出率(EF)を用いて,刺激場所による興奮伝播パターンの違いの収縮機能への影響をシミュレーションした.2.興奮伝達時間の収縮機能への影響リング形状の心臓左心室モデル上で,心室内膜への刺激場所を変えて,興奮伝播パターンによる心室収縮への影響をシミュレーションした.刺激場所は内膜の数箇所から始まって,細胞とGapjunctionを介して,内膜の違う部分と外膜へ興奮が伝播する.刺激開始場所を変化させてシミュレーションした結果,刺激場所を増やせば,心室全体に興奮が行き渡るまでの時間である興奮伝達時間が短縮され,心室のEF率が上昇する.心室の各部分を同期した興奮が心室の効率的な収縮につながることを定量的にシミュレーションすることができた.実際刺激場所を内膜一点からEndoCardium全層に広げた場合,リング形状全体への興奮伝播時間が74.9msから15.3msまで短縮され,EF率も4%上昇した.この結果は左極Blockingなど興奮伝達障害治療のシミュレーションに応用できる可能性があると考える.
コンクリート構造物の腐食損傷の評価と補修対策

コンクリート構造物が供用後2030年を超えるものが多くなるにつれて,海砂使用の構造物あるいは海洋構造物に鉄筋の腐食による損傷の報造が増加している.本研究ではこれらの腐食損傷に対処するため次の2つの役割分担によって腐食損傷の評価と補修対策について研究を行った.1.コンクリート構造物の腐食損傷の評価練り混ぜ時にコンクリートの中の塩分濃度を変化させた腐食の促進実験によって,コンクリートの中の鉄筋の発錆はセメント重量に対して塩素量が0.2%以上になると起ること,これは単位セメント量が300kg/m^3の場合0.6kg/m^3に相当すること,塩分を含んだ鉄筋コンクリート部材の腐食による補修の際,この程度の塩分濃度領域までコンクリートを除去することが必要であることがわかった.一方鉄筋コンクリートの腐食の損傷はコンクリート中の鉄筋の腐食による膨張がかぶりコンクリートを破壊することから生じ,この損傷を制御するにはコンクリートのかぶり厚さに対応して許容鉄筋応力を抑えることが必要であることがわかった.2.コンクリート構造物の腐食に対する補修対策鋼板接着により補修を行った鉄筋コンクリート桁の実験結果から次のような事がわかった.鋼板を同僚の鉄筋とみなしたときの曲げ耐力にほぼ等しいこと,繰返し載荷時の鋼板応力が700kgf/cm^2以下であれば,ひびわれ,たわみは200万回繰返し後もほとんど増加しないこと,疲労耐力は鋼板溶接部の施工の良否に大きく影響することなどがわかった.表面保護としての塗装は,ポリウレタン樹脂系,エポキシ系樹脂,ビニルエステル樹脂系がおおむね要求性能を満しているが,ポリウレタン樹脂は耐候性に対して劣る.また施工条件に対して注意が必要である.コンクリート構造物が供用後2030年を超えるものが多くなるにつれて,海砂使用の構造物あるいは海洋構造物に鉄筋の腐食による損傷の報造が増加している.本研究ではこれらの腐食損傷に対処するため次の2つの役割分担によって腐食損傷の評価と補修対策について研究を行った.1.コンクリート構造物の腐食損傷の評価練り混ぜ時にコンクリートの中の塩分濃度を変化させた腐食の促進実験によって,コンクリートの中の鉄筋の発錆はセメント重量に対して塩素量が0.2%以上になると起ること,これは単位セメント量が300kg/m^3の場合0.6kg/m^3に相当すること,塩分を含んだ鉄筋コンクリート部材の腐食による補修の際,この程度の塩分濃度領域までコンクリートを除去することが必要であることがわかった.一方鉄筋コンクリートの腐食の損傷はコンクリート中の鉄筋の腐食による膨張がかぶりコンクリートを破壊することから生じ,この損傷を制御するにはコンクリートのかぶり厚さに対応して許容鉄筋応力を抑えることが必要であることがわかった.2.コンクリート構造物の腐食に対する補修対策鋼板接着により補修を行った鉄筋コンクリート桁の実験結果から次のような事がわかった.鋼板を同僚の鉄筋とみなしたときの曲げ耐力にほぼ等しいこと,繰返し載荷時の鋼板応力が700kgf/cm^2以下であれば,ひびわれ,たわみは200万回繰返し後もほとんど増加しないこと,疲労耐力は鋼板溶接部の施工の良否に大きく影響することなどがわかった.表面保護としての塗装は,ポリウレタン樹脂系,エポキシ系樹脂,ビニルエステル樹脂系がおおむね要求性能を満しているが,ポリウレタン樹脂は耐候性に対して劣る.また施工条件に対して注意が必要である.コンクリート構造物が2030年を越えるものが多くなるにつれて、沿岸にある構造物あるいは海砂を使用した構造物に鉄筋の腐食による損傷の報告が増加している。本研究ではコンクリートの中性化、塩分濃度による腐食の進行の度合を明らかにし、これを基にコンクリート構造物から採取した試料と照合することにより腐食程度を評価し、補修の必要性を判断する場合の基準を求めた。一方コンクリートの表面処理法、電気防食法などによる補修効果について調べた。その結果次のような結論が得られた。1.コンクリート構造物の腐食損傷の評価コンクリート中に含まれる塩分濃度が塩素イオンに換算してセメント重量の0.2%程度であると腐食を開始すること、この量は混り練ぜ時の量であるので硬化コンクリートから測定した場合これより低くなること、腐食は塩素イオンが含まれるとpHが高くとも起りcl/OH比が腐食発生に重要なこと、かぶりが厚いと鉄筋近傍のひびわれによる中性化の進行は遅く、かぶり厚さが防食に対して効果が大きいこと、塩分浸透もかぶり厚さが深ければ影響が少ないこと、自然電位によって腐食程度を判断するには、データが多いことが必要であることなどがわかった。2.コンクリート構造物の腐食に対する補修対策補修に際し上述の塩素イオンがセメント重量に対して0.2%以上のコンクリート部分を除去すること、鋼板接着法により補修したRC桁について、繰返し荷重時の鋼板応力が【700^(Kgf)】/【cm^2】以下であれば、ひびわれ、たわみとも増加しないこと、疲労耐力は溶接部が問題であること、鋼板接着による防食効果が認められるることなどがわかった。樹脂塗装などによる表面処理法は施工法に大きく左右されることがわかった。
悪性グリオーマに対する腫瘍溶解性ウイルスと抗血管新生薬との併用療法についての検討

我々は新規分子標的薬(Cilengitide)と併用によりOV治療の効果を増強することができたが、この結果を発展させるために、抗血管新生作用を持つ、新規腫瘍溶解性ヘルペスウイルスRAMBOを使用した。グリオーマ細胞をRAMBOで治療すると、MOIが高いほど強い殺細胞効果が得られ、これにcilengitideを併用するとその効果がさらに増強された。マウスヒトグリオーマ脳腫瘍モデルにおいて、RAMBO又はCilengitide単独治療群および無治療群に比べ、RAMBOとcilengitideの併用治療群において生存期間が有意差をもって延長した。この結果から、RAMBOとcilengitideの併用により相加ないし相乗的なグリオーマ細胞の殺細胞効果が得られることが示された。U87ΔEGFRグリオーマ細胞をcilengitideとRAMBOで治療し、カスペース活性を評価した。カスペース8アッセイでは、コントロールに比べcilengitide治療群において有意に活性が上昇していた。カスペース9アッセイでは、コントロールに比べ、RAMBO治療群において有意に活性が上昇していた。カスペース3/7アッセイでは、RAMBOおよびcilengitide併用治療群において、コントロール、cilengitideまたはRAMBO単独治療群と比較し、いずれも有意な活性の上昇を認めた。マウスグリオーマモデルを無治療、RAMBO又はcilengitide単独治療、RAMBOとcilegntide併用治療群の4つに分類し、Kaplan-Meier生存曲線を用いて生存期間の検討を行った。RAMBO又はCilengitide単独治療群および無治療群に比べ、RAMBOとcilengitideの併用治療群において生存期間が有意差をもって延長した。我々は新規分子標的薬(Cilengitde)との併用によりOV治療の効果を増強することができたが、この結果を発展させるために、抗血管新生作用を持つ、新規腫瘍溶解性ヘルペスウイルスRAMBOを使用した。cRGDペプタイド(Cilengitde)の投与法を全身性投与法に変えたところ、局所投与と同様にRAMBOとcRGDペプタイドの併用効果が得られた。腫瘍はU87dEGFRなどのヒト脳腫瘍細胞系列を使用し、生存曲線にて有意な生存期間の延長が認められた。現在、脳腫瘍患者から承諾を得て採取した腫瘍由来細胞を用いるために、患者腫瘍由来の細胞を樹立しているところである。脳腫瘍マウスまたはラットモデルを作製し、生存期間や腫瘍径を調べる。(担当黒住、徳永)当初、分子標的薬CilengitideによりOVの腫瘍溶解を増強するメカニズムをさらに調べるために、gene microarrayとプロテオミクスを行う予定であったところ、今回は、OVとOV + Cilengitideの検討の前に、Gene microarrayは薬剤非処理の悪性グリオーマ細胞株とCilengitide処理された細胞株を比較し、アポトーシスとの関連を示唆する結果が得られたため、おおむね順調であると判断した。OVとOV + Cilengitideの併用による遺伝子発現の差を調べるgene microarrayは今後検討する予定である。投与法を変えた実験は成功しているが、現在、脳腫瘍患者から承諾を得て採取した腫瘍由来細胞を用いるために、患者腫瘍由来の細胞を樹立しているところであるため。OVとOV + Cilengitideの併用による遺伝子発現の差を調べるgene microarrayは今後検討し、ターゲット遺伝子を絞る。決めたターゲット遺伝子に対して1) Target遺伝子の組み込まれたプラスミドを用い、脳腫瘍細胞株にtransfectionし、強発現させ、O Vに対する感染効率、複製効率への影響について調べる。2) Target抗体を用いてTargetの効果を抑制することにより、OVに対する感染効率、複製効率への影響について調べる。3)Targetに対するsiRNAを用い、抑制させることにより、OVに対する感染効率、複製効率への影響について調べる。統計学的データ解析を行い、学会発表・論文投稿する。現在、脳腫瘍患者から承諾を得て採取した腫瘍由来細胞を用い、脳腫瘍マウスまたはラットモデルを作製し、生存期間や腫瘍径を調べている。平成23年度に得られた結果を基にして、分子標的薬CilengitdeによりOVの腫瘍溶解を増強するメカニズムをさらに調べるために、gene microarrayとプロテオミクスを行う。(担当黒住、徳永、伊達)研究に於いて発生する経費は、モデル用のマウス、ラット、腫瘍細胞の培養・維持、タンパク定量や免疫染色用の抗体やキットなど、研究に直結してくる消耗品が大半を占める。また、脳腫瘍の分野は、神経科学の分野の中でも日進月歩の感があり、各種関連学会に参加して脳腫瘍についての知識を最新のものに保つ必要があり、小額の旅費は必要である。これら全ては研究に必要不可欠なものであり、研究経費として妥当性もある。

研究に於いて発生する経費は、モデル用のマウス、ラット、腫瘍細胞の培養・維持、タンパク定量や免疫染色用の抗体やキットなど、研究に直結してくる消耗品が大半を占める。また、脳腫瘍の分野は、神経科学の分野の中でも日進月歩の感があり、各種関連学会に参加して脳腫瘍についての知識を最新のものに保つ必要があり、小額の旅費は必要である。
ホメオボックス遺伝子の二段階転写調節による肢芽の区画化と遠近軸形成

本研究では、ホメオボックス遺伝子Barの個体発生における役割を、特に肢とnotum(背中)を中心に、位置情報シグナルや区画化のメカニズムに注目しながら調べている。本年度の研究で、肢原基でのBar転写に関わる初期エンハンサーを単離しDPPシグナルがBarの円環状発現の外側の半径の決定に関わっていることを示唆した。Barの内側では別のホメオボックス遺伝子arisatalessが発現している。arisatalessは、Barの内側での発現抑制に必要であるが十分ではない。Barの内側領域でarisatalessと共同でBar発現を抑制している因子を2つの手法で探索し、2つの新規肢分化遺伝子Lim1とcllを見出した。様々な遺伝学的、分子生物学的解析から、Lim1は脊椎動物のLim1のcounterpartでHIMドメインとホメオドメインを持つ蛋白質をコードし、arisatalessの転写活性化に必要であることが分かった。Lim1の発現は、arisatalessと同様、Barにより抑えられた。しかし、Lim1欠失変異体でも、arisatalessは弱く発現しており、その弱い発現だけで十分にBarの円環の内径を抑制できるので、Lim1は、求める遺伝子そのものではないこと思われる。一方cllは、ホメオドメインを持つ別の蛋白質をコードし、その欠失によりarisatalessとほとんど同様の表現型を示すことが見出された。arisatalessの完全欠質変異体と同様、cllの完全機能喪失体では、Barの内側での発現抑制が完全に喪失していた。従って、Lim1と異なり、cllはarisatalessと共同でBar発現を内側から抑制ている可能性が大きい。興味深いことにcllは、Barと同様にコレプレッサーが結合すると予想されるFILモチーフを持っていた。同じコレプレッサーが領域特異的なホメオボックス遺伝子産物に結合し、その拮抗によりBar発現領域の区画化が制御されていると強く示唆された。
γδT細胞の表皮への選択的遊走機構の解明-γδT細胞欠損マウスを用いて

マウス表皮にはγδ型、T細胞レセプター(γδ-TCR)を発現するT細胞が選択的に分布している。その多くはV_γ5という単一のγδTCRを発現し樹枝状形態を呈する(dEC).何故V_γ5^+dECのみ表皮に遊走し分布するのかを明らかにするため、本研究ではgene targetingにより作成したγδT細胞欠損マウスに種々のγδT細胞を移入することにより、他のγδ^+T細胞と表皮への特異的遊走能を比較した.V_γ5^+T細胞を含む胎児胸腺細胞をγδT細胞欠損マウスに移入すると12ケ月後に表皮にはV_γ5^+dECが出現した。しかしこれは移入マウスの1/3程度に認められたのみで、その分布密度も正常コントロールと比べ1/21/3程度であった。一方腸管上皮や末梢リンパ節にはV_γ5^+T細胞は出現せず、胎児胸腺細胞のうちでV_γ5^+T細胞のみが表皮への遊走活性を有していると考えられた。そこでフローサイトメトリーにて胎児胸腺細胞からV_γ5^+,V_γ6^+成熟マウス胸腺細胞からV_γ7^+T細胞をsortingしこれらの表皮(γδT細胞欠損マウス)への遊走活性を比較検討した.結果は、やはりV_γ5^+T細胞のみが表皮への遊走能を示した.一方V_γ5^+T細胞を全く含まぬ成熟マウス胸腺細胞や骨髄細胞も表皮への遊走能を示すが、その殆どがTCR-αβ^+,CD8^+であった.これらの表皮への遊走能を示すpopulationに共通して認められるのはIL-2Rβ鎖の発現であり、これに対する抗体を投与することによりこれらの表皮への遊走は完全に阻害された.以上の結果はIL-2Rβ鎖の発現が表皮への遊走能発現に重要な役割を果していると考えられた.マウス表皮にはγδ型、T細胞レセプター(γδ-TCR)を発現するT細胞が選択的に分布している。そこでフローサイトメトリーにて胎児胸腺細胞からV_γ5^+,V_γ6^+成熟マウス胸腺細胞からV_γ7^+T細胞をsortingしこれらの表皮(γδT細胞欠損マウス)への遊走活性を比較検討した.結果は、やはりV_γ5^+T細胞のみが表皮への遊走能を示した.一方V_γ5^+T細胞を全く含まぬ成熟マウス胸腺細胞や骨髄細胞も表皮への遊走能を示すが、その殆どがTCR-αβ^+,CD8^+であった.これらの表皮への遊走能を示すpopulationに共通して認められるのはIL-2Rβ鎖の発現であり、これに対する抗体を投与することによりこれらの表皮への遊走は完全に阻害された.以上の結果はIL-2Rβ鎖の発現が表皮への遊走能発現に重要な役割を果していると考えられた.
全球-領域ハイブリッド型物質輸送モデルを用いたPM2.5シミュレーション高精度化

新しいタイプである全球-領域ハイブリッド型のエアロゾル輸送モデル(NICAM-Chem)に用いて,アジアのPM2.5予測精度向上を目指した.PM2.5の代表的な成分である黒色炭素(BC)と硫酸塩に注目した結果,月平均濃度分布の再現性は良好であり,高解像度にすることでメソスケールの擾乱に伴う濃度変化を再現できた.NICAMとは別の力学モデルであるMIROCも用いて,雲場の違いによるPM2.5濃度への影響も定量的に評価した.WRF-CMAQモデルも用いて,NICAM-ChemのBCと硫酸塩濃度の検証も行った.モデル間の不確実性を示すことができ,今後のPM2.5予測にも役立つものと考えられる.本年度は、本研究課題で使用するエアロゾル輸送モデルNICAM-SPRINTARSの基本場再現性の検証を中心に行った。計算コストを抑制して高解像実験を行うためのツールであるストレッチ格子法の適用可能性を調べるために、2007年8月の関東地方を対象に、解像度約10kmで数値計算した。その結果、関東地方の中心部では、風や気温などの基本気象場の再現性は良好であったが、関東平野の山間部に近い前橋付近では、主にモデル解像度が不十分であるために、気象場再現性が比較的良くなかった。次に、エアロゾル場の再現性を調べるために、一次生成粒子の代表的な物質としてブラックカーボン、二次生成粒子の代表的な物質として硫酸塩に注目した。また、ストレッチ格子法の再現性を評価するために、準一様格子法を用いたNICAM-SPRINTARSを用いて、2007年8月の東アジアスケールにおいて両者の比較を行った。但し、計算機資源の制約により、準一様格子法を用いた実験は低解像度実験(220km格子)である。その結果、どちらの解像度のモデル結果も東アジアスケールでの月平均値の再現性は良好であったが、高解像度であるストレッチ格子法だけが総観規模の擾乱に伴う濃度変化を再現することができた。このことから、ストレッチ格子法は高解像度実験に十分適用でき、総観規模の変動を再現するためには高解像度モデルが必要であることが示された。逆に、月平均値の再現性向上を目指す場合には低解像度実験でも問題ないことも同時に示された。本年度は、本研究課題で使用するエアロゾル輸送モデルNICAMーSPRINTARSの力学ホストモデルであるNICAMのエアロゾル再現性への影響を調べるために、NICAMとは別の力学ホストモデルであるMIROCと結合したMIROCーSPRINTARSを用いて、エアロゾル分布の比較を、東アジア領域を対象として行った。ホストモデルの違いは雲や降水に現れやすいため、親水性の高い硫酸塩エアロゾルに着目した。その結果、雲場や輸送場の違いによって、発生源付近での硫酸塩およびその前駆気体である二酸化硫黄の濃度再現性に違いが見られ、その影響が下流域である日本付近やその上空で顕著に出ることが示された。雲場の違いによる硫酸塩濃度の違いを定量的に示したことが非常に重要な点であり、異なるモデルとPM2.5濃度を比較する際にも、各モデルの雲場再現性も同時に比較する必要があることが示唆される。以上の結果は、米国地球物理学連合の会誌の1つであるJournal of Geophysical Research Atmosphereにて公表した。今年度目標としていた、他のモデルとの比較を行うことができ、力学モデルの違いによるエアロゾル場の違いを議論することができ、その結果を学術論文として公表することができた。前年度までに本研究課題で使用するエアロゾル輸送モデルNICAMーChemは領域対象実験に成功し、力学ホストモデルの差に起因する不確実性も議論できた(Goto et al., 2015a,b)。今年度はモデル検証をさらに進め、NICAM-Chem、WRF-CMAQ(Morino et al., 2015)、観測結果を用いて、PM2.5に含まれる成分である硫酸塩と黒色炭素に関する予測精度を比較検証した。その結果、一次生成粒子である黒色炭素の比較から、NICAM-Chemの方WRF-CMAQよりも日内変動性が激しいことがわかり、川崎・福岡ではNICAM-Chemの方が再現性は良いが、大阪・名古屋ではWRF-CMAQの方が再現性は良かった。また、二次生成粒子である硫酸塩の比較から、国内汚染寄与が大きいと考えられる川崎では両モデルの再現性は概ね良好であったが、越境汚染寄与が大きくなる場所ではモデル再現性が異なっていた。例えば隠岐ではWRF-CMAQの方が観測結果に近く、越境汚染をよく再現できていることが示唆された。しかし大阪ではNICAM-Chemの方が越境汚染寄与は小さいために、観測結果をよく再現できた。今後は比較期間を増やし、モデル間の相互比較によって共通の問題点を探りたい。新しいタイプである全球-領域ハイブリッド型のエアロゾル輸送モデル(NICAM-Chem)に用いて,アジアのPM2.5予測精度向上を目指した.PM2.5の代表的な成分である黒色炭素(BC)と硫酸塩に注目した結果,月平均濃度分布の再現性は良好であり,高解像度にすることでメソスケールの擾乱に伴う濃度変化を再現できた.NICAMとは別の力学モデルであるMIROCも用いて,雲場の違いによるPM2.5濃度への影響も定量的に評価した.WRF-CMAQモデルも用いて,NICAM-ChemのBCと硫酸塩濃度の検証も行った.

モデル間の不確実性を示すことができ,今後のPM2.5予測にも役立つものと考えられる.今年度目標としていた、ストレッチ格子法を用いたNICAMによるPM2.5シミュレーションを行うことができた。さらに、収集した観測結果との比較を通じて、NICAMのモデル問題点を把握することができた。同時に、準一様格子法を用いたNICAMによるシミュレーションとの比較も行うことができ、モデル分解能の違いによる影響評価も行うこともできた。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。最終年度にあたり、これまでのモデル検証をさらに進め、観測結果・他のモデルとの比較を継続して行う。また、領域対象モデルであるCMAQとの比較を通じて、NICAMのモデル特性を把握し、PM2.5シミュレーションにおけるモデル共通の問題点を探る。環境学,環境解析学,環境動態解析これまでのモデル検証をさらに進めるために、他のモデルとの比較を通じて、NICAMのモデル特性を把握する。同時に、異なるモデルの特性も把握し、より良いPM2.5シミュレーションのための理解を深める。領域対象モデルであるCMAQとの比較や、全球対象モデルであるMIROC-SPRINTARSとの比較を通じて、モデル間の差異及び共通の問題点を探る。当該年度に必要なデータ容量が予定よりも少なく済んだため、当初購入予定であったデータストレージ購入数を減らしたため。当初購入予定であったデータストレージの規格が変更され、データ容量を変更した結果、差額が発生したため。最終年度では感度実験等を多く行う必要があるため、データストレージを追加購入予定である。差額分は、データストレージの追加購入分および周辺機器購入に当てる。