hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シグナル伝達と転写制御を結ぶ白血病原因遺伝子TRIB1の解析

白血病遺伝子Trib1の発現量の異なるHoxa9導入不死化細胞Trib1 hi, lo, nullを比較すると,hiにおいて細胞増殖や細胞周期の進行,ERK1/2のリン酸化が亢進していた.Hoxa9とC/EBPaのDNA結合領域をChIP-seqにより解析し,同定したHoxa9標的遺伝子候補のうちCdk6, Kit, Cd44およびCd34はTrib1によって発現誘導され, Idh1, Tet2およびVcam1は発現抑制された.Trib1はC/EBPaの分解によるHoxa9の転写機能の修飾やC/EBPa標的である癌抑制遺伝子の発現抑制により,増殖や細胞周期の亢進を誘導する可能性が考えられた.Trib1の導入によって誘導されたマウスAML37症例中9症例において,レトロウイルスによるタギングから共通挿入部位からBcl11a遺伝子を同定した.マウス骨髄移植実験の結果Bcl11a単独の強発現ではAMLを誘導しなかったが,Trib1/Bcl11aを同時に発現させるとTrib1単独よりも迅速にAML発症を誘導し,Bcl11aもHoxa9/Meis1同様にTrib1との協調を示した.Bcl11aはzincfinger型転写抑制因子で,プレB細胞の分化に必須であるが,ヒトCLLにおいてt(2,14)転座による活性化やnon-Hodgkin lymphomaにおける増幅が報告されている.しかしながらAMLにおける報告は少ないため,本研究ではTrib1によって誘導されるAMLを用いて新たなBcl11aの機能が解明できることが考えられた.次に野生型およびBcl11a KOマウスの14.5日胎児肝由来造血細胞に対しレトロウイルスによりTrib1を導入して不死化細胞を樹立した.各細胞株を4株ずつ用いてマイクロアレイによる発現解析を行い, t検定によりp値0.05以下,1.5倍以上発現に差のある遺伝子をピックアップした.Bcl11a KOマウス由来の細胞では野生型と比較してmonocyte分化過程で機能するCSFやCSF1Rの発現が高く,このことはTrib1/Hoxa9/Meis1によって誘導されたマウスAMLと比較してTrib1/Bcl11a AMLの方がより未分化な形態を示す結果と一致した.Trib1の発現量の違いによる白血病の性質および遺伝子発現の比較を行った.Hoxa9によって不死化した細胞をTrib1 KOマウス由来(Trib1 null)と野生型マウス由来(Trib1 low)の造血細胞より作製し,さらにTrib1を強制発現した細胞(Trib1 high)の三者において比較を行った.ギムザ染色による形態観察をではこれらの不死化細胞は未成熟なmyeloid leukemiaの形態を示すが,Trib1 hiにおいては一部で分化の進行した細胞が見られた.液体培養における増殖を比較したところTrib1 hiの細胞では増殖速度と細胞周期の進行が亢進していた.またTrib1 hiではIL-3刺激後のERK1/2のリン酸化の亢進しており,nullではlow比較してやや減弱が見られた.この3者においてマイクロアレイによる遺伝子発現解析をおこなった結果,Sox4, Cd44, Msi2およびKitといった白血病や造血に関与する遺伝子がTrib1 hiのグループで高発現していた.またTrib1 hiにおいて顆粒球分化関連遺伝子の高発現が見られた.さらにGSEA(Gene Set Enrichment Analysis)においてC/EBPαの標的遺伝子や細胞周期に関与する遺伝子がエンリッチされており,特にTrib1 hiでCyclinD2, CyclinB1 and Cdk4が高く,一方Cdk inhibitorの発現は低かった.実際にimmunoblottingでタンパク質量を調べた結果,CdK4およびCyclinD1の発現がTrib1 hiで高く,このことがTrib1 hiの増殖の促進に関与することが示唆された.急性骨髄性白血病におけるTrib1のHoxa9との協調作用について調べるため,Hoxa9によって不死化した細胞をTrib1 KOマウス由来(null)と野生型マウス由来(low)の造血細胞より作製し,さらにTrib1を強制発現した細胞(high)のHoxa9のDNA結合領域と,Trib1 nullにおけるC/EBPaのDNA結合領域をそれぞれChIPシークエンスにより解析し比較を行った.Hoxa9のDNA結合領域はそれぞれ5153 (hi), 1764 (low), 3081 (null)か所あり,3者で共通の結合領域は1106か所であった.Trib1 nullにおいてHoxa9とC/EBPaの結合領域は1862か所でオーバーラップしていたが,このうち606か所はTrib1 hi消失し,一方で766か所の新たなHoxa9結合領域が見られた.これらの結果からHoxa9とC/EBPaのDNA結合領域はしばしばオーバーラップしており,Trib1はC/EBPaの分解を介してHoxa9の転写機能を修飾し,標的遺伝子の発現を制御している可能性が示唆された.次にChIP-SeqによるHoxa9のDNA結合ピークの近傍遺伝子の中から,マイクロアレイ解析の結果Trib1 hiとnullで1.5倍以上発現に差の見られる遺伝子をピックアップした.これらHoxa9標的遺伝子の候補のうち,Erbb3, Kit, Cd34, Cd44, Cdk6およびE2f3はTrib1によって発現誘導され,一方でIdh1, Tet2およびVcam1はTrib1によって発現抑制されることが明らかになった.

これらの結果から,Trib1はC/EBPaの分解によるHoxa9の転写機能の修飾やC/EBPa標的である癌抑制遺伝子の発現抑制により,細胞の増殖や細胞周期の亢進を誘導する可能性が考えられた.白血病遺伝子Trib1の発現量の異なるHoxa9導入不死化細胞Trib1 hi, lo, nullを比較すると,hiにおいて細胞増殖や細胞周期の進行,ERK1/2のリン酸化が亢進していた.Hoxa9とC/EBPaのDNA結合領域をChIP-seqにより解析し,同定したHoxa9標的遺伝子候補のうちCdk6, Kit, Cd44およびCd34はTrib1によって発現誘導され, Idh1, Tet2およびVcam1は発現抑制された.Trib1はC/EBPaの分解によるHoxa9の転写機能の修飾やC/EBPa標的である癌抑制遺伝子の発現抑制により,増殖や細胞周期の亢進を誘導する可能性が考えられた.平成25年度はBcl11aの解析をおこなったため,本年度は平成25-26年度計画に記載したTrib1 KOマウスを用いたTrib1の発現量の違いによる白血病の性質および遺伝子発現の比較を行った.DNA結合部位の網羅的解析に関してはChIP-Seqを行うためのFLAG-Hoxa9およびC/EBPαのクロマチンIPおよびライブラリーの作製しており,平成27年度研究において次世代シークエンサーによる解析結果を報告できると考えている.MAPキナーゼ経路における機能については本年度に実施したマイクロアレイ発現解析により検討した.Trib1 nullにおいてはIL-3刺激によるリン酸化ERK1/2の減弱が見られる一方, MAPキナーゼ経路の活性化によって発現誘導される遺伝子セットの発現が高く,ネガティブフィードバックの発現制御が行われている可能性が示唆された.医薬理学Trib1発現量の異なる不死化細胞において,Hoxa9およびC/EBPαのDNA結合部位の網羅的解析を行う.平成26年度研究において樹立したTrib1 hi, loおよびnullの三者において抗FLAG抗体用いたHoxa9,および抗C/EBPα抗体によるクロマチンIPを行ってライブラリーを作製しており,これらのサンプルを次世代シークエンサーにて解析し,Hoxa9と内在性C/EBPαのDNA結合領域と比較してTrib1の有無による違いが見られるか調べる.さらに平成26年度研究の発現解析と統合して,Trib1の転写因子の制御について検討する.平成25年度研究においてTrib1の協調遺伝子であるBcl11aに着目し,野生型およびBcl11a KOマウスの胎児肝由来造血細胞にTrib1を導入して樹立した不死化細胞を用いてマイクロアレイによる発現解析を行っている.Bcl11aはzincfinger型転写抑制因子であることからTrib1/Bcl11aおよびTrib1/Hoxa9導入により樹立した腫瘍細胞を用いてBcl11aのChIP-Seqを行い,DNA結合部位の解析を行う.この結果と平成25年度実施の発現解析結果と統合し,Bcl11aがTrib1によって誘導されるAMLにおいてどのように機能するかを明らかにする.IL-3刺激によるERK1/2のリン酸化はTrib1 hiで亢進が見られたもののTrib
気候変動政策への中国戦略的パートナーシップの関与：ブラジルとメキシコの比較分析

経済成長と環境保護の両立が迫られてきたラテンアメリカ諸国において、政治経済的に台頭する中国が気候変動政策を実施する制度改革にどのように関与したのか、その政治過程を分析する。特に本研究では2008年以降に中国がラテンアメリカ諸国と締結した戦略的パートナーシップの役割に注目して、ブラジルとメキシコの事例を比較分析することで、二国間のパートナーシップの強化が気候変動政策を推進/抑制する因果関係が存在するかを検証する。本研究の課題は、貿易・投資の増大により中国の南南協力が活発になったアフリカや太平洋諸国の事例においても適用可能性が高く、比較外交政策研究の理論・実証の両側面で貢献ができる。
骨機能を模倣化した新規概念からなる積層造形体の試作

本研究では、粉末床溶融結合法の一種である電子ビーム積層造形法において、従来除去廃棄されてきた未溶融の原料粉末をあえて残存させ、熱処理による粉末粒子間のネック形成を図ることで、粉末部に力学機能を与えることに成功した。その結果、低ヤング率を維持しつつ優れたエネルギー吸収性、すなわち生体骨と類似の力学機能を発揮し、かつ、力学機能の任意制御を可能とする「パウダー/ソリッド複合造形体」の創製に成功し、金属であるにもかかわらずあたかも骨そのものとして振る舞うインプラント材料が実現した。本研究課題では、造形時の未溶融原料粉末を造形後除去するという常識概念を払拭し、造形した三次元多孔質構造体の隙間空間に粉末を意図的に充填し、本来除去されるべき粉末に力学的機能を与えることで、あたかも生体骨として振舞うことのできる新規骨機能模倣型(低ヤング率・衝撃吸収性を兼備)積層造形体の創製にチャレンジする。平成25年度は、新規概念からなるパウダー/ソリッド三次元積層造形体の試作を中心に研究を進めた。パウダー/ソリッド三次元積層造形体の試作にあたり、電子ビーム金属直接積層造形法のためのチタン合金の粉末化ならびに、その粉末を用いての造形プロセスパラメータを最適化した。新規パウダー/ソリッド三次元積層造形体の基礎物性、変形挙動の理解のため、CAD/CAMを用いて試験片形状の造形体モデルを作成し、前述の最適化条件にて造形に成功した。圧縮試験の結果、造形ままの状態で、既に、骨類似の低ヤング率化を達成していたものの、衝撃吸収性は発現しなかった。これは、内部に導入した粉末が、粉末間・粉末ーソリッド部間の応力伝達に寄与していないことが主な原因であった。熱エネルギーの投入により体積拡散に基づく粉末間のネック形成を図ると、ネック度合に応じ、応力ーひずみ曲線にプラトー領域が出現し、衝撃吸収性の発現化に成功した。本研究にて、低ヤング率と高衝撃吸収性が共存したこれまでない構造体の創製に成功した。近年、電子ビーム積層造形法を含む三次元付加製造プロセスが注目されている中、本研究課題では、現状のインプラントの欠点(高ヤング率、低衝撃吸収性)の克服のため、粉末を原料とする本手法の特徴を最大限生かした「パウダー/ソリッド複合体」という新たな概念をいち早く提案し、試作に成功し、その有効性を試験片にて確認したことは極めて意義が大きい。次年度は、組織制御などによるさらなる力学特性の制御化に取り組む計画である。昨年度は、凝固部による格子状構造とその空隙部(一方向性孔内部)に配置した粉末部からなる複合体をデザインし、積層造形後に熱処理を施すことにより、低ヤング率と優れた衝撃吸収性を発現する構造体の創製に成功した。その成果をベースに、本年度は、1ヤング率と衝撃吸収性の任意制御化に向けた方策の確立、2後熱処理を必要としないシングルプロセスでの生体機能模倣化構造体の実現、さらには、3動物への埋入試験による生体親和性評価を目標として課題を遂行した。ヤング率の任意制御化は、凝固部のマクロな構造の制御により実現できた。例えば、上述の格子構造の格子間隔を変化させることで、気孔伸展方向に沿ったヤング率が気孔率に対して直線的に制御された。さらに複雑な凝固部の配置の設計により、細かいヤング率制御が可能となった。なお、ヤング率の予測計算は複合側により実施した。衝撃吸収性の制御は、熱処理条件によりネッキング度合を変化させることにより、ヤング率に大きな影響を与えることなく、低ヤング率を維持したままで達成できた。シングルプロセスによる低ヤング率かつ優れた衝撃吸収性を発現する構造体の実現は、積層造形時の投入エネルギーを意図的に低下させることにより粉末部を不完全溶融状態とすることで達成できた。最後に、本手法で作製された材料をウサギ長管骨に埋入し、生体親和性の評価を行った。埋入による炎症反応は生じず、材料周囲・内部に旺盛な骨形成が生じ、形成骨は骨長軸に沿った健全なアパタイト/コラーゲンの優先配向性を有した。さらには、骨髄腔の形成が認められ、造血機能さえ復元された。以上より、本研究にて、生体骨と類似の力学機能を発揮し、かつ、力学機能の任意制御を可能とする「パウダー/ソリッド構造体」の創製に成功し、金属であるにもかかわらずあたかも骨そのものとして振る舞うインプラント材料が実現に成功した。生体材料学、材料塑性学平成25年度に計画していた、パウダー/ソリッド三次元積層造形体の創製と組織制御、積層造形体の組織学的解析・評価、積層造形体の力学試験の実施と力学機能の最適化をすべて完了するだけでなく、衝撃吸収性の付与に成功したことから、当初の計画以上に進展していると自己評価している。最終年度である平成26年度は、前年度の成果に基づき、パウダー/ソリッド三次元積層造形体のさらなる組織制御・力学機能改善を図る。生体骨の応力

ーひずみ曲線にフィットするような構造体を得るため、コンピュータ計算による応力解析を導入し、力学機能の最適化を試みる。さらに、造形体の生体内埋入試験(ウサギ長管骨)により、造形体の生体親和性ならびに周囲骨・新生骨組織に及ぼす影響について評価する。こうした研究計画により、ネック形成パウダー/ソリッド三次元積層造形体の作製法を確立するとともに、骨の変形挙動にフィットするような力学特性を発揮する近未来型インプラント創製に向けた材料開発を遂行する。
アルケニルクロム化合物の分子内環化反応を用いるアロプミリオトキシンの不斉合成

近年,米国NIHのDalyらの研究グループにより中南米産矢毒蛙(Dendrobatidae属)の皮膚抽出物から200種以上にのぼる微量アルカロイドが検出され,その神経および筋肉に対する特異な薬理作用と多様な化学構造が明らかにされつつある。しかしながら,これらのアルカロイドは天然から極めて微量にしか得られないため不斉合成による光学活性試料の供給が切望されている。本研究は,これらのアルカロイドのうち最近その構造が明らかにされたアロプミリオトキシンAと称せられる一群のアルカロイドを,一貫した合成概念のもとに高立体選択的,高エナンチオ選択的に合成するための新規手法を開拓,確立することを目的として行われたものである。上記目的を達成するため,申請者らは(+)-アロプミリオトキシン267Aおよび339Aを標的化合物として選び,これらのアルカロイドをニッケル(II)を触媒とするアルケニルクロム(III)化合物の分子内環化反応を鍵反応として,極めて高度な立体制御下に不斉合成することに成功した。本環化反応の特長はアロプミリオトキシンの構造上の特徴である(E)-アルキリデン側鎖およびtrans-ジアキシアル水酸基を,1回の反応操作で同時かつ高立体選択的に構築できる点にある。以上,新たに開発された独自な戦略に基づく合成手法は,他のアロプミリオトキシン類のエナンチオ選択的合成にも適用できる一般性を備えている。
新発見デデリエ洞窟幼児人骨の形態学的・堆積学的記載と分析

デデリエ洞窟より2008ー2009年の調査において発見された新たな幼児骨格について整理、復元、形態学的記載・比較研究をおこなった。保存のよい大腿骨の形態と、恥骨/大腿骨のプロポーションがネアンデルタール的であることから、この個体はネアンデルタール幼児であると判明した。さらに、出土人骨・動物骨に付着するマトリックスと人骨周辺の土壌サンプルの組成分析より、一組の骨(上腕+大腿骨骨幹破片)が特異な堆積環境にあったことが判明し、形態学的検討の結果、このセットを別個体と確認することができた。その他の同一個体の人骨は、一時埋葬されたものがタフォノミー過程の結果、分散したと考えた。本研究では、デデリエ洞窟より2008-2009年の調査において新たに発見された幼児骨の整理、復元、形態学的記載・比較研究をおこなうことを目的としている。既発表の2体のネアンデルタール幼児骨格とともに、新資料は化石人類の成長研究において重要な標本群をなすと思われ、分析研究による新知見が期待できる。さらに本研究では、出土人骨・動物骨に付着するマトリックスと人骨周辺の土壌サンプルの堆積学的組成分析を行い、発掘時調査データ・出土人骨情報・考古学的情報と照合することにより、人骨を中心とした化石生成史の復元を目指す。3年の研究期間内に遂行する研究予定は、以下に示すものである。1:シリアより共同研究者を招聘(人骨資料の搬送)、2:骨格資料整理、人骨同定、復元、マトリックス回収、3:発掘データの整理、人骨出土状態の記載、4:人骨形態記載、CT撮影、比較データ収集・分析、3次元レプリカモデル作成、5:土壌サンプル、骨に付着した堆積マトリックスの分析、6:研究成果の発表、出版H22年度はこのうち1(近藤、赤澤、海外共同研究者Youssef Kanjou)を完了し,2(近藤、石田、Youssef Kanjou)に着手し、一部人骨の同定を行った。3(赤澤、近藤)の遂行のため、2011年2月3月にかけてシリアへ赴き、短期間の現地調査を行った。5(小口)に着手し、一部分析を始めた。さらに現地調査にて層序の確認をおこなった。デデリエ洞窟より2008ー2009年の調査において新たな幼児骨格が発見された。本研究では、この幼児骨の整理、復元、形態学的記載・比較研究をおこなう。昨年度から(H22)引き続き今年度(H23)は以下の研究内容を行った。1:シリアより共同研究者を招聘(人骨資料の搬送)(H22年度に終了)2:骨格資料整理、人骨同定、復元、マトリックス回収。3:人骨形態記載、CT撮影。4:土壌サンプル、骨に付着した堆積マトリックスの分析。本年度(H23年度)は第2年目にあたる。上記のうち2の標本整理作業は断続的に行い、全標本の8割程度まで完了した(近藤、石田、Youssef Kanjou)。整理済みの標本より、骨盤の一部、左右大腿骨断片資料についてCT撮影を行い、デジタルデータによる骨幹長推定、大腿骨骨幹断面形状の評価、骨盤の恥骨長の評価をおこない、人類学会にて発表した。4については、回収済みのマトリクス資料について分析を継続中である(小口(高)、吉田、小口(千)。[研究目的]デデリエ洞窟より2008ー2009年の調査において新たな幼児骨格が発見された。[研究実施計画]研究期間内(H2224年度)に以下の研究を計画した。1:シリアより共同研究者を招聘し、人骨資料の搬送する。2:骨格資料の整理、人骨同定、復元、マトリックス回収。3:発掘データの整理、人骨出土状態の記載。4:人骨形態記載、CT撮影、比較データ収集・分析。

5:土壌サンプル、骨に付着した堆積マトリックスの分析。6:研究成果の発表、出版。[研究実績]上記研究計画のうち、4ー6について研究を遂行した。4については、保存のよい大腿骨の形態(近位骨頭、頚部形態+骨幹の頑丈性)と、恥骨/大腿骨のプロポーションがネアンデルタール的であることを示した。5については、人骨+動物骨の付着マトリックスの組成分析より、一組の骨(上腕+大腿骨骨幹破片)が特異な堆積環境にあったことが判明し、形態学的検討の結果、このセットを別個体と確認することができた。現在、出版に向けて原稿作成中である。生物学シリア国内情勢の悪化により、初年度以降の調査ができない状態が続いている。したがって、人骨標本、分析用土壌サンプルも初年度のシリア研究者招聘時以降、手に入らなかったが、H25年度になってより完全なサンプルを手に入れることができた。したがって、現状では発掘人骨の整理、クリーニングはほぼ完了したものの、土壌マトリックス回収とその分析にはさらに時間が必要である。25年度が最終年度であるため、記入しない。クリーニングと土壌マトリックス回収が終了に近づいた時点で、その後の同定、CT撮影を含めた分析予定を再計画し、次年度中に分析結果を持ち寄って成果をまとめることとする。
高校生の夜間睡眠の質と高次脳機能との関連性の解明

本研究では、アクチグラフを用いた客観的睡眠計測と、非侵襲的脳機能計測により、高校生における睡眠の実態を明らかにすると同時に、睡眠が注意を司る脳機能活動に与える影響を検証した。実験では、高校生を対象に一週間にわたりアクチグラフを装着してもらい、日中および夜間の身体活動量を計測した。さらに、アクチグラフによる睡眠計測終了後に、フランカー課題と呼ばれる注意課題を遂行中の前頭前野活動を近赤外分光法(NIRS)により計測した。分析では、データを基に、夜間睡眠の質を反映する睡眠パラメータ(実質睡眠時間、睡眠効率等)を抽出した。また、NIRSデータを基に、前頭前野活動の指標となる酸化型ヘモグロビン濃度増加量を計算し、相関分析により前頭前野活動と睡眠パラメータの関連性を分析した。分析の結果、選択的注意が必要とされるフランカー課題のIncongruent条件遂行中の左前頭前野における酸化型ヘモグロビン濃度増加量と、実質睡眠時間との間に有意な負の相関が見出された。具体的には、夜間の実質睡眠時間が短い高校生ほど、左前頭前野における酸化型ヘモグロビン濃度増加量が大きかった。機能的核磁気共鳴法を用いた先行研究では、睡眠剥奪後の成人の脳では、注意機能を担う部位の脳血流量を増加させることで、脳の機能低下を代償している可能性が指摘されている(Shao et al, 2009)。これを踏まえると、睡眠時間が短い高校生の脳のおいても、注意機能に関連する部位への酸素供給を増加させることで、睡眠不足により低下した脳機能を補っている可能性が考えられる。このように本研究では、客観的計測により睡眠が発達途上の高校生の脳機能活動に与える影響を明らかにした。これは、エビデンスに基づいた生活指導法確立に繋がる重要な知見であると考えられる。
不凍タンパク質に着目したカジカ上科魚類の寒冷地適応に関する分子生態学的解明

不凍タンパク質(以下AFPs)の獲得および保持は極域に生息する生物に特徴的な形質であり、氷点下における体細胞の凍結を阻止する働きを持つ。冷温帯に起源を持つカジカ科魚類の寒冷地への適応には、氷点下での生存を可能とするAFPsの獲得が大きく関わっていると考えられる。そこで、本研究ではカジカ科魚類の寒冷地適応を分子レベルで解明するために、当該年度はカジカ科各種のAFP遺伝子構造の解明および北極海への進出時期の推定を行った。AFP遺伝子配列解読には、標本は2014年3月にアラスカで採集したトゲカジカ、シベリアツマグロカジカおよびレッドアイリッシュロード、2015年4月に北海道で採集したギスカジカ、シモフリカジカおよびフサカジカを使用した。配列の決定は各種の背びれと肝臓のRNA標本を用い、ネステッドPCRにより各配列を決定した。また、北極海への進出時期の推定には、GenBankに登録されているカジカ科5属のミトコンドリアDNA COI領域の配列を対象とし、PAMLによる年代推定を行った。解析の結果、カジカ科のAFP配列は34ー66のアミノ酸残基で構成されることが明らかになった。これらの配列は、系統的な遺伝距離の影響を受けず、分布範囲の重複度が大きい種間で類似していた。さらに、これらの配列は寒帯に生息する種で進化していた。また、カジカ科における北極海への進出時期は、ベーリング海峡の開通前である1400-700万年前、ベーリング海峡開通時の550-300万年前、および250万年前以降の3つの時期に起こったと推定された。また、カジカ科と同様にAFPをもつクサウオ科のAFP配列の比較により、両科のAFP配列が大きく異なっていたことから、両科は異なる祖先遺伝子から不凍機能をもつAFPを発達させたと考えられた。両科の分岐は先行研究により3,000万年前と推定されていることから、カジカ科は少なくとも3,000万年前以降にAFPを獲得したと考えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は北半球全体に生息するカジカ上科魚類の寒冷地適応を分子レベルで解明することである。そこで、本研究ではカジカ科魚類の寒冷地適応を分子レベルで解明するために、当該年度はカジカ科各種の不凍活性の有無を調べた。サンプリングは北極海(2013年7月)、アラスカ(2014年3月)、北海道(2014年10月2015年4月)、むつ湾(2013年12月)、佐渡島(2014年2月)、伊豆(2014年3月)で行い、計カジカ科19属28種を採集した。不凍活性の測定は、産業総合技術研究所北海道センターにて行い、試料は筋肉を等重量の水で作成したすり身懸濁液の上清を使用した。その結果、カジカ科における不凍活性は北極海、北海道に生息する種で高い活性を示し、アラスカ、むつ湾以南の日本に生息する種で活性が低い、もしくは失っている種が多かった。また、全ての採集地点において、深海(水深50m以深)、あるいは潮間帯(水深0m付近)に生息する種では不凍活性を失っていることが明らかになった。凍結海域に生息する潮間帯性種で不凍活性を失っていることは、他の耐凍方法が存在する可能性、もしくは貧酸素耐性や乾燥耐性の維持が重要であることを示唆する。先行研究で使用されていたプライマーが使用できず、他のカジカ科におけるAFP遺伝子配列を決定することができなかった。そのため、AFP遺伝子構造および遺伝子発現量の解析を行うことができなかった。

また、カジカ科における北極海への進出時期は、ベーリング海峡の開通前である1400-700万年前、ベーリング海峡開通時の550-300万年前、および250万年前以降の3つの時期に起こったと推定された。また、カジカ科と同様にAFPをもつクサウオ科のAFP配列の比較により、両科のAFP配列が大きく異なっていたことから、両科は異なる祖先遺伝子から不凍機能をもつAFPを発達させたと考えられた。両科の分岐は先行研究により3,000万年前と推定されていることから、カジカ科は少なくとも3,000万年前以降にAFPを獲得したと考えられた。これまで研究が行われてきた種と同じ属(ギスカジカ属)におけるAFP遺伝子配列を急ぎ特定する。その際、通常のPCRからnested PCRに変更し、クローニングにより各配列を単離、解読を試みる。ギスカジカ属で配列決定後、他のカジカ科における配列の解読に移行する。また、本科における北極海への進出時期の推定も行う。27年度が最終年度であるため、記入しない。
密度行列繰り込み群によるボソニックな自由度の解析

密度行列繰り込み法を、いわゆる、ソフトマテリアルに応用した。本研究補助金で計算機を納入し、大規模計算を行った。その結果次のことが分かった。(a)膜の熱力学に密度行列繰り込み法が適用可能かつ有効である。(b)Ma-Swendsenの実空間繰り込み法も併用することができる。よって、相互作用定数の繰り込み群方程式をえることができる(c)さらに、状態和の積分メージャーも自由に選ぶことが出来る。試しに、膜の変位と曲げ変形と傾き角を、積分メジャーとして採用した。(d)その結果、繰り込み群の流れの方向が、メジャーに依存することが分かった。(e)曲げ変形をメジャーに選んだとき、曲げ弾性の相互作用定数が強結合方向に流れる事が分かった。それ以外のメジャーでは、弱結合方向に流れることが分かった。(d)以上により、熱揺らぎにより膜は実効的に硬くなることが示された。(f)以上の結果は、学術雑誌に掲載されている。弾性体を、密度行列繰り込み群を活用して、数値対角化の方法によって調べることが目的である。具体的には、張力によって張られた紐を扱った。紐は、壁の間に閉じこめられていて、量子揺らぎにより壁と衝突する。その衝突による、エントロピーロスを問題とする。このロスは、極めて小さいので、従来のようなモンテカルロシミュレーションの方法では見積もることはできない。ところが、私の方法では、はっきりと、見積もることができた。それによって、次のことが分かった。1壁との衝突は、従来知られている平均場的なナイーブな理論では理解できない。2衝突エントロピーには、赤外異常がある。3エネルギーギャップも衝突反跳力もストレッチ指数関数型となる。4以上の事実は、いわゆるストライプ相の安定性を支持する。
統合失調症患者末梢血DNAを用いたセロトニントランスポーター遺伝子のメチル化解析

DNAメチル化は「塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現調節機構」として知られ、環境要因が生命現象に及ぼす様々な影響を分子レベルで説明しうる概念として注目されている。本研究ではヒトの情動行動に関与するセロトニントランスポーター遺伝子(SLC6A4)のDNAメチル化状態が、統合失調症患者においてどの様に変化しているかを大規模な末梢血試料を用いた症例対照研究により検証する。更に培養細胞を用いた遺伝子発現解析と脳画像データ解析により、DNAメチル化の機能的役割、抗精神病薬の影響、および脳構造との関連についても検討を行い、診断方法や治療薬への応用の可能性を探る。
固相接合における接合部形成過程の解析とその予測

固相接合過程は接合圧力や接合温度だけでなく接合表面凹凸(表面あらさ)に大きく影響される。接合面同士を押しあてると、表面凹凸に起因して接合界面に空隙ができ、即座には完全な密着が出来ない。本研究では、この空隙が消失していく過程を数値計算により解析し、広範な条件に対して、予測できるアルゴリズムを試作している。すなわち、拡散によるボイド収縮過程のシミュレ-ションを行い、さらに、表面あらさのばらつきの接合過程への影響を考慮して、接合条件設定アルゴリズムを試作している。得られた主な成果及び概要を以下に示す。1)空隙収縮過程は、圧力・温度に影響される。その活性化エネルギ-はln(T/tv)-(1/T)プロットによって得ることができる。ここで、Tは絶対温度、tvはあるボイド収縮量Vsを達成させるに必要な時間である。2)拡散機構支配であると、時間tvに対する応力指数n(tvαP^n)は-1又は、-1-0.3となる。ここで、Pは接合圧力である。3)空隙収縮過程は、空隙の配列間隔に大きく影響される。4)細かい凹凸の表面を導入すると接合道程は促進される。5)表面凹凸のばらつきによる接合中のボイド間隔は、表面凹凸形状のかさね合せの手法によって正確に推定できる。6)推定した接合中のボイド間隔を考慮して、接合予測をすると、接合終了時をかなり正確に推定予測しうる。7)本研究で試作した接合条件設定ウルゴリズムは、接合条件を最適化させる上で、大きな力となることがわかった。8)実験によりこのアルゴリズムの適用範囲を確認している。固相接合における接合部形成過程の解析に当って,まず数値計算による検討を行なった.数値計算は接合界面における空隙消失過程を対象として行なった.数値計算上の手法とその安定性を確保するための検討を行なった.手法は差分法とオイラ法に基づいている.空隙表面上に4050点の節点を配する中心差分法を作用した.原子の移動は表面拡散によって律速されると仮定した.すなわち,表面拡散係数が境界拡散係数より十分小さいと仮定している.孤立空隙の収縮のほかに,接合界面上に配列している空隙の収縮過程も解析した.簡単のために,初期空隙は対称性断面を有する円筒状に仮定した.これらの数値実験により空隔収縮過程を視覚的にとらえることが出来るようになった.空隙(ボイド)収縮は,空隙間隔,空隙高さ幅等の幾何学的パラメータに依存することがわかった.また,これは,当然,温度や応力(圧力)にも依存する.ボイド収縮の活性化エネルギはln(T/tv)-(1/T)プロットによって得ることがわかった.ここでTは絶対温度, tvはある一定体積量のボイド収縮をするに要する時間である.一方, tv応力指数nは一定せず,圧力減少にともない-0.85から-0.3へと増加する径行が見られた.ただし,これは低下圧力域(P<10MPa)の現象である.以上は,数値モデルによる基礎研究であるが,このような基礎資料を得て,より実際的な数値モデルを試作した.このモデルには拡散機構だけでなく,変形機構も組み込まれている.ただし,数値計算の簡単化を考慮して,差分法を採用せず,半解析的手法をとっている.実験結果との比較から,接合率80%近傍までは,ボイド間隔を一定にしたモデルでもよくあうが,接合完了時刻を精度よく予測できない.現在,ボイド間隔の推定手法について検討しているところがある.この推定法が確立できれば,数値モデルによる予測性はより高まるものを期待される.固相接合過程は接合圧力や接合温度だけでなく接合表面凹凸(表面あらさ)に強く影響を受ける。

接合面同士を押しあてると、表面凹凸に起因して接合界面には空隙(ボイド)が存在することになる。本研究における固相接合過程とは、この空隙を消失し、接合部を形成させる過程のことで、この接合過程の進行速度はボイド間隔に大きく左右される。表面凹凸は一般に均一でなく、その凹凸のピッチや高さにばらつきがある。そのため、接合中、小さなボイドからしだいに消失していき、接合過程中の平均ボイド間距離が変化する。この変化のため、これを一定と仮定していた従来の数値モデルでは、予測が出来なくなる場合がしばしば生じた。これを回避する目的で、本年度は、ボイド間距離の変化に着目して新しい数値モデルを試作した。初期の表面形状から接合進行に伴う平均ボイド間距離を推定する手法を提案した。触針式あらさ計によって計測した接合表面のプロファイルを、向い合せて重ね合わせていくという方法によって、接合率Sと平均半ボイド間距離Lmの関係に関する情報を、数値計算モデルに組み込むように、アルゴリズムを改良した。数値モデル自身も、S-Lm関係に従ってボイド間隔が変化しても、ボイドの体積が変化しないように工夫することになった。推定したS-Lm関係は、実験的にも、かなり支持できる結果が得られた。昨年試作したモデルでは、接合率S<80%までしか予測できなかったものを、本年度試作改良したモデルによって、S【similar or equal】95%程度まで、予測可能予測精度は、表面凹凸のばらつきがすくない程良いことは当然であるが、ばらつきが#800のエメリー紙仕上程度の表面凹凸に対しては、ほぼ、予測できる見通しを得た。本年度は最終年度にあたるので、前年度までの研究の確認及び仕上げに重点をおいて研究を行った。すなわち、第一に、固相接合における接合部形成過程をになう重要な機構である境界拡散(界面・表面の両拡散)による接合部形成のコンピュ-タシュレ-ションを行った。この数値計算は接合形成の予測システムを構築するために必要であるばかりか、接合部形成挙動の温度・圧力等の依存性を理解する上で非常に役に立つものである。結果として、1)接合部に存在する空隙(ボイド)の収縮挙動は、界面拡散と表面拡散との拡散係数比に大きく左右される。2)原子の消滅点は空隙表面上に存在し、接合の初期には、ボイドと接合界面の結合点(チップ点)近傍にあるが、接合が進むにつれてボイド表面の中央部へ移動する。3)ボイド収縮挙動の応力依存性を示す応力指数は、低圧力域で、その絶体値は1より小さくなるが、圧力が高くなるとほぼ1に等しくなる。4)ボイド収縮挙動の温度依存性は(2δsDs×δbDb)/{2δsDs+δbDb}によって、よく表現できることがわかった。ただし、δs δbは、それぞれ、表面及び界面の拡散経路厚で、Ds,Dbはそれぞれ表面及び界面の自己拡散係数である。第二に、接合過程の予測と接合条件の最適化をめざして、接合条件の設定アルゴリズムの試作を行った。これは、固相接合の数値モデルを基にして構築された。特長としては、接合凹凸によるボイド間隔が接合中変化するような場合でも、接合完了時間を予測しうる点にある。これらのことを報告書にまとめて、研究成果を仕上げる。
再生軸索のシナプス形成のメカニズム

研究代表者は世界に先駆けてRGMaが中枢神経軸索再生阻害のmain playerであることを突き止め、開発したRGMaに対する中和抗体(抗RGMa抗体)をラットの脊髄損傷モデルに投与することによって有意な機能回復と軸索再生が促されることを見出した(Hata K. et. al., J. Cell. Biol.,2006)。このことによって従来まで不可能とされていた中枢神経軸索の再生治療に道が開かれた。しかし、中枢神経の十分な機能回復を期待するならば、軸索伸長を促すだけでは不十分である。すなわち、再生軸索が適切な二次ニューロンに投射して神経シナプス形成を達成して機能的な神経路を形成しなくてはならない。この問題は中枢神経の再生医療にとって極めて重要な課題であるにもかかわらず、現時点ではその概念すら登場しておらず、その研究は全く行われていない。そこで申請者は再生軸索の神経シナプス形成のメカニズムを解析したいと考えている。研究代表者はまず、中枢神経軸索再生阻害因子であるRGMが再生線維に及ぼす影響について研究を始めた。その結果、損傷後の脊髄においてRGM中和抗体を投与した群では、損傷部よりも頭側でのsproutingや損傷部よりも尾側でのsproutingが促進されていることが分かった。また、損傷部よりも頭側/尾側でのシナプス形成率を計測した結果、RGM中和抗体投与群ではシナプス形成率が高いことが示された。これらのことから、中枢神経には生理的にシナプス形成を阻害する機構が備わっており、RGMもその役目を果たすことが示唆された。本研究は、Brain Res.(1186,74-86)に発表され、大きな反響を得ている。
ヒト誘導型制御性T細胞培養液中に存在する細胞増殖抑制因子の同定と応用に関する研究

(1)ラパマイシン誘導ヒト制御性T細胞の産生する細胞増殖抑制因子の分離精製およびアミノ酸配列:健常人ボランティアより得た末梢血より,密度勾配遠心法により単核球を分離後,磁気ビーズ法を用いてCD4+T細胞を分離し,ラパマイシン及びIL-2存在下,抗ヒトCD3/CD28結合ビーズを用いて連続刺激することにより,細胞を培養増殖させた.細胞数が目的の量に達した段階で,細胞を洗浄し,ラパマイシンおよびIL-2を除き,無血清培養液を用いて,4日間培養後,培養液を回収した.得られた培養液を添加することにより,ヒト末梢血単核球の抗ヒトCD3抗体刺激による細胞増殖活性は,濃度依存的に抑制された.得られたラパマイシン誘導制御性T細胞の培養液を限外ろ過/遠心式フィルターにより濃縮し,ゲルろ過カラムクロマトグラフィー法により培養液中の細胞増殖抑制因子を分離した結果,細胞増殖抑制活性は,分子量約10kDの分画中に認められた.さらに,SDS-PAGE法により分離後,質量分析装置により解析した結果,3種類のタンパク質が同定された.(2)培養上清を用いた増殖抑制因子の生物活性の検討:細胞増殖制活性を持つ培養上清を濃縮後,マウス同種異系皮膚移植モデルに投与し,移植拒絶抑制効果に関して検討した.マウス皮膚移植モデルは,BalbヌードマウスにC57BL/6マウスの皮膚を移植し,Balb/cマウスより得たT細胞を移入することにより,拒絶を誘導した.濃縮培養培養上清投与群の皮膚移植拒絶期間は,コントロール群と比較し場合に,統計的有意な差は認められなかった.(1)ラパマイシン誘導ヒト制御性T細胞の産生する細胞増殖抑制因子の分離精製およびアミノ酸配列:健常人ボランティアより得た末梢血より,密度勾配遠心法により単核球を分離後,磁気ビーズ法を用いてCD4+T細胞を分離し,ラパマイシン及びIL-2存在下,抗ヒトCD3/CD28結合ビーズを用いて連続刺激することにより,細胞を培養増殖させた.細胞数が目的の量に達した段階で,細胞を洗浄し,ラパマイシンおよびIL-2を除き,無血清培養液を用いて,4日間培養後,培養液を回収した.得られた培養液を添加することにより,ヒト末梢血単核球の抗ヒトCD3抗体刺激による細胞増殖活性は,濃度依存的に抑制された.得られたラパマイシン誘導制御性T細胞の培養液を限外ろ過/遠心式フィルターにより濃縮し,ゲルろ過カラムクロマトグラフィー法により培養液中の細胞増殖抑制因子を分離した結果,細胞増殖抑制活性は,分子量約10kDの分画中に認められた.さらに,SDS-PAGE法により分離後,質量分析装置により解析した結果,3種類のタンパク質が同定された.(2)培養上清を用いた増殖抑制因子の生物活性の検討:細胞増殖制活性を持つ培養上清を濃縮後,マウス同種異系皮膚移植モデルに投与し,移植拒絶抑制効果に関して検討した.マウス皮膚移植モデルは,BalbヌードマウスにC57BL/6マウスの皮膚を移植し,Balb/cマウスより得たT細胞を移入することにより,拒絶を誘導した.濃縮培養培養上清投与群の皮膚移植拒絶期間は,コントロール群と比較し場合に,統計的有意な差は認められなかった.
古代日本における律令制成立期、及びその前段階の政治体制について

今年度は論文「『朝堂』の成立とその性質-持統紀『朝堂』記事の再検討-」を『奈良女子大学21世紀COEプログラム報告集Vol.14古代都市とその形制』に発表するとともに、新たな論文「古代日本の朝堂と朝政・朝参」を作成した。後者では藤原宮以後の朝堂に朝座を有した官人らが、午前中の朝政の場であり、朝参の拝礼の場でもある朝堂院に毎朝参入しながら、朔日以外は庭に整列しての拝礼を行わなかったこと、また親王や太政大臣、左右大臣らは、官人らが朝座に揃った後に参入し、下座・動座など一斉の礼儀を受けたことなどから、大極殿は藤原宮の段階からすでに、天皇の日常聴政の場ではなく、特別の機会に天皇が出御する殿舎であったこと、朝堂での朝政は臣下らによって自律的に行われ、天皇の判断を仰ぐべき重要事項のみが内裏で上奏されたと考えられることなどを述べた。次いでこれまでに作成した五本の論文を加筆・修正し、統合して、博士学位論文「律令制成立期の政治体制と宮室構造」を作成した。律令制の本格的施行に至る過程には、様々な歴史上の画期が存在するが、645年の乙巳の変後行われた、飛鳥から難波への政権拠点の移動、冠位を持つ者全般に対する、宮室への毎朝の参上と朝庭での拝礼、午前中の庁での執務の義務付け、広大な朝庭と多数の庁からなる、後の朝堂院に相当する構造の成立は、強制と同意の双方を背景とした、官僚制整備の断行を示す事象であることを主張した。また冠位十二階の小徳以上を基準としたマヘツキミ層の性格は、天武朝の「小錦以上大夫」、令制における五位以上「大夫」の階層に引き継がれたが、五位以上官人が各官司の長宮・次官などとして決裁を行い、重要事項について更に太政官議政官の決裁を仰ぐ朝政のシステムは、官僚制整備の過程で確立されたものであり、乙巳の変以前に皇位継承問題などを巡って、マヘツキミらによって行われたとされる合議などとは異質であることを述べた。
セラミック中の銅の化学状態と着色に焼成雰囲気が与える影響

銅を含む赤色釉は焼成雰囲気によって、赤,緑または灰色等に発色が大きく変化することが知られている。本研究では、試料の組成と作製方法並びに加熱冷却曲線を一定に保持し、炉内雰囲気の組成を変化させて、釉の色調が濃赤色から緑色まで大きく変化する実体を解析した。試料の釉の色調は分光比反射率曲線から分類し、釉中の銅の濃度分布および化学状態をEPMA,EDX,ESRおよびESCAによって明確にした。この銅釉の色調は、酸化雰囲気では緑、還元雰囲気では灰色となり、赤色となる条件は加熱時は還元、冷却時は酸化雰囲気に保持することであった。赤色釉中には【Cu^(2+)】がESRで認められたが、化学平衡を考えると【Cu^+】の存在も予想される。赤色銅釉の発色は金属銅のコロイドが主体であるとする従来の説とは異なる結果を得た。赤色銅釉の赤色発色団は【Cu_2】Oの可能性が大きい。また還元雰囲気下では銅が著しく揮発することも明らかになった。試料は組成として炭酸銅の2倍の重量の酸化錫を含み、この赤色試料は1100°Cで2時間空気中で酸化しても変色しないが、錫を含まない赤色銅釉は1100°Cで10分間空気中で加熱すると青緑色になった。このことから、錫を含む赤色釉は、【Cu_2】O粒子の表面がガラスまたはSn【O_2】の層で被覆されていると考えられる。すなわち【Cu^(2+)】および【Sn^(4+)】を含む釉は昇温中に還元されて銅-錫合金が形成され、この時期にガラス化が進行する。降温中は酸化雰囲気により銅は【Cu_2】Oに酸化され、同時に合金中の錫もSnOとなって蒸発したりガラス中に溶解する。さらに冷却されると【Cu_2】Oはガラスで被覆され、錫はイオンとなってガラス中に存在する。無色の【Cu^(1+)】を含むガラスは、加熱によるストライキングによって【Cu_2】Oを形成し赤色銅ガラスになることが明らかになった。
極超音速機・再使用型宇宙輸送機の高精度複合領域最適設計システムの構築

本研究の目的は極超音速機,再使用型宇宙輸送機などの先進的航空機の概念設計において,高精度な複合領域最適設計を実現するシステムの実現である.まず,概念設計に必要な解析ツールを一つにまとめ,それを最適化プログラムと組み合わせて,システムを構築した.システム適用例として,宇宙航空研究開発機構と共同研究を進める極超音速実験機を取り上げ,各種ミッション,基本機体コンセプトのもとで,最も実現性の高い機体システムを示すことに成功した.本研究の目的は極超音速機,再使用型宇宙輸送機などの先進的航空機の概念設計において,高精度な複合領域最適設計を実現するシステムの実現である.まず,概念設計に必要な解析ツールを一つにまとめ,それを最適化プログラムと組み合わせて,システムを構築した.システム適用例として,宇宙航空研究開発機構と共同研究を進める極超音速実験機を取り上げ,各種ミッション,基本機体コンセプトのもとで,最も実現性の高い機体システムを示すことに成功した.現在,研究開発が進む極超音速機,再使用型宇宙輸送機,またはその実験機などの先進的な航空機の実現が困難である理由の一つとして,技術課題が個々の技術分野に存在するだけでなく,複数の分野に跨って存在することが挙げられる.ある推進エンジンを持った機体コンセプトがどの程度実現性があるかを正確に評価するために,各技術分野を統合した複合領域解析技術が重要であり,最適な機体システムを設計するためには複合領域最適設計技術が重要である.本研究は,これら先進的航空機の複合領域最適設計問題に,最新の最適化手法である高精度解析手法とロバスト最適化法の概念を導入し,様式の異なる複数の機体コンセプトの特徴を客観的に精度良く比較検討し,与えられたミッションを実現するために最も実現性が高い機体コンセプトを出力するシステムを構築することを目的とする.宇宙航空研究開発機構との共同研究を中心に,以下のような成果を得た.1.高精度空力解析法と簡易解析法を組み合わせて最適化計算を行うVariable Complexity Modeling(VCM)法を極超音速実験機の最適設計に取り入れた.宇宙航空研究開発機構が所有する高精度重量解析ソフト(HyperSizer)を用い,これまで推算誤差が大きかった航空機の重量計算を高精度化し,複合領域最適化計算に組み入れ,極超音速実験機の概念設計をより高精度に実施した.2.離散変数を考慮したハイブリッド最適化法についてアルゴリズムの検討を行った.未だ効果的なアルゴリズムが確立されていない研究分野であるが,離散変数の組み合わせによる多数の解析計算を応答曲面の使用によって軽減することを目指し,簡単な例題を通して基本的なアルゴリズムの検討を行った.現在,研究開発が進む極超音速機,再使用型宇宙輸送機,またはその実験機などの先進的な航空機は技術課題が個々の技術分野に存在するだけでなく,複数の分野に跨って存在する.ある推進エンジンまたは実験システムの機体コンセプトがどの程度実現性があるかを正確に評価するために,各技術分野を統合した複合領域解析技術が必要であり,最適な機体システムを設計するためには複合領域最適設計技術が重要である,本研究は,これら先進的航空機の複合領域最適設計問題に高精度解析手法を適用し,様式の異なる複数の機体コンセプトの特徴を客観的に精度良く比較検討する.そして,与えられたミッションを実現するために最も実現性が高い機体コンセプトを求めることができるシステムを構築することを目的とする.宇宙航空研究開発機構との共同研究によって以下のような研究成果を得た.1.これまで,計算負荷が大きな解析を含む最適化計算を行う際,最適化計算を行う前に解空間全体を包含する詳細な応答曲面を作成してきた.しかし,効率性を高めるため,最適化計算前は荒い応答曲面を作成し,最適化計算が進むにつれて詳細な応答曲面に更新する方法について検討した.最適化計算用計算機にコーディングを開始し,簡単な例題でその効果を調べた.2.航空機の重量解析法と空気力計算法の精度改善のために,宇宙航空研究開発機構の高精度重量解析ソフト(HyperSizer),数値流体解析プログラムを組み合わせて最適化計算を行うVadable Complexity Modeling(VCM)法を適用する検討を行った.3.極超音速実験機の概念設計にこれまでの研究成果を適用した.自力で滑走離陸し極超音速まで加速するタイプ,ロケット打ち上げにより超音速まで加速するタイプ,高々度気球から落下して極超音速まで加速するタイプについて,本研究成果である複合領域最適設計システムを適用し,各タイプの概念設計を行った.現在,研究開発が進められている極超音速機,再使用型宇宙輸送機,またはその実験機等の先進的航空機に対し,複数の専門技術分野を自動的に統合し,機体コンセプト,推進エンジンの候補について正確な評価を下すシステムの構築を目指してきた.具体的には,これら先進的航空機の複合領域最適設計問題に,最新の最適化手法である高精度解析手法とロバスト最適化法の概念を導入し,様式の異なる複数の機体コンセプトの特徴を客観的により精度良く比較検討し,最も実現性が高いコンセプトを提案することを目的としている.これまで,計算負荷が大きい航空機の構造・重量解析と,亜音速から極超音速までの空気力計算を複合領域最適化法に取り組むために,応答曲面法の導入と改良,簡易/詳細複合モデル化(Variable Complexity Modeling)法,離散変数を考慮したハイブリッド最適化法の研究を行ってきた.平成22年度はこれらに加え,各解析に含まれる不確定要素による最適解の性能悪化のリスクを最小にとどめるため,ロバスト最適化法の研究とシステムへの統合をおこなった.

本研究の最終年度であることから,これまでの研究成果を一つの複合領域最適設計システムにまとめるとともに,宇宙航空研究開発機構(JAXA)と共同研究契約を結び,JAXAが構想する極超音速実験機,極超音速旅客機に本研究成果である複合領域最適設計システムを適用して,各タイプの概念検討を行った.加えて,研究成果を総括し,成果発表を行った.
ミトコンドリアDNAの多型・メチル化に基づいた混合試料の評価と年齢推定

ミトコンドリアDNAのCpG配列のうち、8領域についてメチル化特異的な増幅によりメチル化率を解析した。メチル化特異的な増幅ではメチル化配列および非メチル化配列を標的とするプライマーの設計を行い、フォワードおよびリバースプライマーの両方向にCpG部位を含むようにプライマーを作成した。口腔粘膜細胞のDNAはバイサルファイト処理を行い、メチル化特異的な増幅により代表的なDNAのメチル化率を決定した。なお、メチル化率はリアルタイムPCRを用いた独立した増幅により得られたCq値を使用して計算した。メチル化率が1%以上であったものは、2領域(塩基番号16453および塩基番号91を含む領域、塩基番号1216と塩基番号1322を含む領域)であり、他の6領域についてはメチル化率が1%以下あるいは定量に十分な増幅が認められなかった。メチル化率が1%以上のものが観察された2領域(4か所)についてメチル化率を詳細に検討するため、一塩基伸長反応を用いて50名のDNAからメチル化率を決定した。4か所のCpG部位のうち、明確な判定が可能であったものは塩基番号16453および塩基番号1322のCpG部位であった。また、観察されたメチル化率は塩基番号16453では平均値±標準偏差が1.7%±0.9%であった。一方、塩基番号1322のメチル化率は塩基番号16453よりも高く2.7%±0.8%であった。ミトコンドリアDNAのメチル化率の測定は、ミトコンドリアDNA型が一致する場合であってもメチル化率に基づいた個人識別へ利用の可能性が示されたが、メチル化率が高いものでも5%以下であるため、複数回測定するなど判定精度を高める工夫が必要であると考えられた。簡便な操作で解析可能な一塩基伸長反応により、個人差の比較的大きなメチル化部位を決定できたことから、当初の目標はおおむね達成できたと考える。一塩基伸長反応を用いてミトコンドリアDNAのメチル化に基づいた年齢推定の有用性を明らかにするとともに、より判定精度の高いメチル化率決定法の開発を行う。日本人集団においてミトコンドリアDNAの高変異領域1(HV1)に観察される塩基置換に対して、1塩基を識別する8種類のプローブ(16209C、16217C、16243C、16278T、16290T、16304C、16362C、16362T)、2塩基を識別する2種類のプローブ(16257A/16261T、16297C/16298C)を作製し、PCRクランピング法にてHV1増幅の阻害効果を測定した。なお、各プローブは20塩基以内で人工核酸LNAを10か所まで導入した。16209C、16217C、16304C、16362C、16362T、16257A/16261T、16297C/16298Cの7部位について特異的な阻害効果が確認された。なお、これらの塩基置換の出現頻度から、混合する2つの配列のうち約70%に対して適応可能と推定された。さらに、この7部位について、塩基置換を持つ配列と持たない配列を一定の割合(9:1、4:1、1:1、1:4、1:9)で混合したものを試料として1種類のプローブを加えてPCR増幅を行い、ダイレクトシークエンス解析を行った。その結果、7部位の塩基置換をもつ配列が検出されず、塩基置換をもたない配列を決定できた。さらに、3種類の配列を混合したものを試料として、2種類のプローブを加えて阻害効果を検討したところ、1種類の配列が決定可能であった。以上より、日本人集団において高頻度で観察される塩基置換を標的とした7種類のプローブを用いることで、効率よく2名の混合試料に含まれる個々の配列が決定可能であった。また、混合試料が3名以上であっても、選択した7部位を含む場合には個々の配列や人数の推定に利用できると考えられた。日本人集団において高頻度で観察される塩基置換を対象として、混合試料の分離解析に有効なプローブを作製できたことから、当初の目標はおおむね達成できたと考える。