hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音韻獲得の言語相対論の新展開：クリック子音獲得の事例研究

最初の成果発表を2018年8月下旬に世界アフリカ言語学者会議(WOCAL9)で行い、グイ語話者の子供の音韻発達において、最も獲得の遅い子音クラスを報告し、その子音クラス全体に共通する音韻的特徴とそのクラスの内部構造を説明する仮説を提案した。討議時間には、仮説に関する言語類型論からのコメントがあった。これは、本プロジェクトが目指す、子供の音韻発達からみた「有標」の言語音の獲得パタンを音韻類型論な視点から理解しようとする構想を肯定的に評価する肯定的な意見であった。一方、批判的な見解として、資料収集法の限界について問題指摘もあった。この問題の解決のための方法論修正が当面の重要な課題となった。2019年2月にボツワナ大学で開催された国際共同セミナーで、WOCAL9での発表を敷衍した内容の報告を行った。出席者の一人は幼い子供をもつグイ語話者で、彼から、上記の資料収集方法の問題点を解決するための示唆と、今後の研究協力の申し出を得ることができた。このプロジェクトで取り扱う言語素材は2種類ある:(1)新たにフィールドワークで収集する資料と、(2)過去の調査で記録した資料(未分析録音)である。今年度、(1)の資料収集に関しては、グイ語話者集落でサーベイを実施し、子供の養育者に対する聞き取り調査から、観察対象となってくれる協力者候補の選定を行った。また、集落において子供の言語生活のスキミングを行い今後の調査実践に関連する事実を記録した。(2)に関しては、研究代表者自身の過去の録音や、同地域で過去に調査研究をした人類学者が収集した録音を対象とする俯瞰調査を行い、アナログ録音については、すべて電子化を終えた。また、その目録作成を進めている。初期調査の成果報告を国際学会と国際共同セミナーで行い、有意義なフィードバックを受けることができた。それにより、方法論的問題点が明確になり、またそれを解決する方法改善の目処も立った。現地調査についても、本格的資料収集をするための予備作業は完了した。全般的に見て、順調に進展していると判断される。集落サーベイで選定した調査協力家族を対象にして、改訂した手法を用い、新しいデータの収集を進める。そして、その資料における有標の子音の獲得過程に関する一般化を解明する。また、電子化した過去の録音に観察される子供の言語資料を特定し、分析の対象を過去に拡大する。年度途中での買い替えを検討していた研究プロジェクト用のPCが当該年度の研究活動のためには十分に機能したので、2018年度の新規購入をしなかったため、物品費の使用がなかった。PCの新規購入は、現有機器のパフォーマンスの劣化を考慮しながら、2019年度以降にする計画である。また、資料整理やデータ入力の研究補助の大部分は個人研究費など他の財源を利用することができた。また、現地での調査補助が、初期調査である今回に限っては、現地での調査補助者が無償で担当してくれた。
HTLV-1とヒトゲノムのキメラトランスクリプトによるATL発症機序の解明

HTLV-1感染クローンは特有のウイルス組み込み部位を有している。プロウイルス遺伝子と組み込まれた部位の周囲遺伝子とで形成されるキメラトランスクリプトは、それぞれの感染クローンに特有である。このキメラトランスクリプトと成人T細胞白血病・リンパ腫(ATL)発症機序との関連を明らかにするために研究を行っている。プロウイルス濃縮法を併用したRNA-seqを用いて、ウイルスとヒト遺伝子のキメラトランスクリプトが30例のATL患者のうち19例で検出された。これらのキメラトランスクリプト特異的なプライマーを設計し、デジタルPCRを用いて発現量を定量した。19例中5例は、ウイルスのトランスクリプトであるHBZとほぼ同等レベルのキメラトランスクリプトを発現していた。キメラトランスクリプトの機能解析を行うために、全長の塩基配列を同定する必要がある。未知の長さのキメラトランスクリプトの塩基配列を知るために、発現量の高かった検体7例でナノポアシークエンシングを行った。この解析では、ウイルスのプラス鎖とマイナス鎖のいずれにおいても、多彩ななキメラトランスクリプトが存在していることが明らかになった。その中でもウイルスプラス鎖のエクソン1から始まり、その下流の遺伝子と融合したキメラトランスクリプトの発現が多く観察された。当初の予定通り、HTLV-1とホストのキメラトランスクリプトの存在を確認し、その定量を行った。新たなシークエンシングシステムであるナノポアシークエンサーを導入することに成功し、ウイルス特異的プローブを用いた濃縮法を併用して、キメラトランスクリプトの全長配列を確認することができた。HTLV-1感染のJurkat細胞を長期間培養した後に、複数の感染クローンがクローン性増殖を示した。これらの感染クローンでもウイルスとホストのキメラトランスクリプトが確認された。これらの感染細胞をクローニングし、キメラトランスクリプトの機能解析を行っていく。キメラトランスクリプトの存在の確認と定量を臨床検体を用いて行った。ナノポアシークエンスを用いた全長のトランスクリプトの解析が7例までとなったため、物品費が予定額よりも少なくなった。今後さらに臨床検体を用いてナノポアシークエンスを行う。またHTLV-1を感染させた細胞株においても同法を用いてキメラトランスクリプトの解析を実施する。また、これまでの成果を学術論文として報告するための諸経費(論文投稿料、掲載料など)として使用する。
超高圧水素ガス環境中におけるbcc/fcc金属のき裂進展抵抗の決定メカニズム

前年度に続き,工業用純鉄を対象として水素ガス中における疲労き裂進展挙動の解明に取り組むとともに,炭素をTiCとして析出させることで疑似的に固溶炭素を含まない組織を有するIF鋼を新たに対象材料に加えた.両材料について,固溶炭素の有無が水素ガス中の疲労き裂進展特性に及ぼす影響を評価した.鉄鋼材料の水素脆性破壊に関する従来研究の多くでは,結晶粒界や転位芯に偏析した炭素が,転位の易動度の変化や粒界破壊の抑制・促進など水素と材料のミクロな相互作用に多大な影響を与えることが報告されてきたが,IF鋼中の水素の影響下での疲労き裂進展挙動は工業用純鉄のそれと同様であり,微視組織中の固溶炭素の有無が水素助長き裂進展に与える影響は小さいことが明らかとなった.本結果とこれまでに得られた実験結果から,固溶炭素量の少ない純鉄やIF鋼と,炭素を含有する実用鋼(例:炭素鋼)で,水素によるき裂進展加速の挙動やメカニズムには共通性があり,それらは固溶炭素量に影響されないことが示された.さらに,これまでのBCC構造材料を対象とした検討に加え,FCC系材料である準安定γステンレス鋼の疲労き裂進展特性に及ぼす水素の影響の解明にも取り組んだ.γ安定度の異なる2種の材料(SUS304, SUS316L)を用いて疲労き裂進展試験を高圧水素ガス中(外部水素)または試験片に予め多量の水素をチャージした状態(内部水素)で実施したところ,内部水素の場合のき裂進展加速率は外部水素の場合に比べて大きく低減されることを見出した.この現象について,内部水素および外部水素の場合ともに,き裂先端部の強変形により導入されたひずみ誘起マルテンサイト(BCC)相の割れがき裂進展加速の主要因であることを示すとともに,γ相中に多量に存在する水素がマルテンサイト変態を抑制し,き裂進展加速を低減させる効果を持つことを明らかにした.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,BCC金属とFCC金属について単純荷重負荷によるき裂進展試験と繰返し荷重負荷によるき裂進展試験を実施し,結晶構造の違い,およびき裂先端近傍のすべりと転位に注目しながら,水素の影響下でのき裂進展抵抗の決定メカニズムを原子ナノオーダで解明し,影響因子を分類することを目的とする.H28年度は,BCC金属の代表として純鉄(電磁軟鉄)を用い,疲労き裂進展に及ぼす水素の影響の解明に取り組んだ.大気中および低圧高圧の水素ガス中で疲労破壊させたCT試験片の破面をSEMで精緻に観察するとともに,き裂先端のナノミクロの変形挙動をEBSD, ECCI, TEMを駆使して観察した.これにより,水素によるき裂先端での変形の局在化の証拠を得るとともに,き裂進展加速に伴う破壊形態の特徴,き裂面と結晶方位の関係,水素による転位組織の変化など,従来は知られていなかった現象を明らかにした.また,炭素鋼SM490Bを用いて,疲労き裂進展試験ならびに破壊靭性試験を低圧高圧の水素ガス環境中で実施し,水素環境下では疲労き裂と破壊靭性き裂がき裂鋭化を伴う統一機構(Hydrogen-induced successive crack growth, HISCG)で進展することを明らかにするとともに,応力拡大係数を用いたき裂進展則により両き裂の進展を統一的に記述できることを示した.上記の成果を,国内学会(1件)および国際会議(3件)で発表した.さらに,2報の論文を国際ジャーナルに投稿した.BCC金属について,疲労き裂先端の水素の局在化の証拠をECCI観察ならびにEBSD観察により明らかにするとともに,破面直下の転位組織をTEMにより観察し,これまでに知られていなかった水素誘起き裂進展と転位組織の相関を明らかにできた.また,疲労き裂と破壊靭性き裂の類似性を指摘し,き裂進展の統一メカニズムを提案するとともに,応力拡大係数を用いたき裂進展則により2つの疲労き裂進展を統一的に記述できるという従来にない新しい評価方法を示すことができた.研究開始当初の計画を着実に進めることができていることから,「(2)概ね順調に進展している.」の評価としたい.BCC金属の代表として純鉄を用い,疲労き裂進展に及ぼす水素の影響の解明に取り組んだ.水素ガス中で進展させた疲労き裂近傍から微小サンプルを採取し,EBSD,ECCIおよびTEMを組み合わせたマルチスケール観察により,き裂近傍における塑性変形量と転位組織の解析を行った.大気中ではき裂先端部において大きなの方位差を持った変形組織が形成されたのに対し,水素ガス中では塑性変形の広がりが劇的に減少し,塑性ひずみはき裂近傍に局所化した.このような水素による変形局所化は,ミクロな延性破壊助長(HELP)説として広く受け入れられてきた.しかし,上述の精緻な観察の結果,塑性変形の局所化に混在して部分的に殆ど塑性変形を伴わないき裂進展経路が存在することが判明した.このような特異なき裂進展形態を支配するメカニズムを解明するため,FIBを用いて観察対象箇所から薄膜サンプルを採取し,STEM法を用いて転位構造を可視化した.大気中の転位組織は高レベルな塑性変形が加わった痕跡を示す明瞭なセル構造を形成していた.一方,水素ガス中で形成された破面の直下では,セル組織の発達が著しく抑制され,単一の転位群がランダムな配列をとっていた.

さらに,TEM解析において結晶面による電子線回折を利用し,観察対象の結晶学的方位を調査した結果,転位組織の発達レベルが低い部分の破面はBCC結晶のへき開面に沿うことが判明した.へき開面が破壊経路全体に占める割合は水素ガス圧力の上昇とともに増加した.このような従来説(HELP理論)では説明できない特定の結晶面に沿うき裂進展のメカニズムとして,水素によるミクロな塑性変形助長ではなく,へき開面に沿うミクロな脆性破壊の助長であるという過去の指摘を覆す説を提案した.また,FCC金属について同様な調査を行うために,各種オーステナイト系ステンレス鋼およびアルミニウム合金を用いた研究に着手した.ここ数十年間を通して材料中のミクロな変形組織の可視化手法が目覚ましい発展を遂げる一方,き裂先端における金属の変形と侵入水素との相互作用に対する解釈は研究者によって大きく異なっており,現象の真のメカニズムを確信させる決定打に欠けていた.このように破壊現象の理解が極めて困難な状態に陥っているのは,過去の水素脆化に関連した研究の多くが複雑な合金成分や微視組織を有する実用鋼を対象に実施されてきたからに他ならない.これに対し本研究では純鉄というシンプルな材料を用いることにより,き裂先端で生じる破壊現象の本質を捉えることに成功している.また,従来のTEM等を用いた観察における問題点として,分析用サンプルがマクロおよびメゾという一回り大きいスケールでの塑性変形量の分布を考慮せずに採取される場合が多かったことが挙げられる.このことは,サンプルの採取箇所によっては全く異なった矛盾する結論がもたらされる危険があることを意味しており,同一の破壊現象に対して統一した見解が得られていない最大の原因であると考えられる.これに対し,本研究では,原子レベルからマクロレベルに至るまで,各々の観察手法が持つ利点を最大限に活用し,互いに高いレベルで融合させるという他の研究とは一線を画した独自のアプローチにより,研究実績の概要に示したような革新的な知見を得るに至った.水素環境下における疲労き裂進展に関連する多くの研究がHELP機構(ミクロな延性破壊説)を支持する一方,中にはミクロな脆性破壊の関与を指摘する声も少なからず上がっており,これら2つの対立する理論の間で決定的な実験証拠を欠いたまま数十年間論争が続いている.本研究により得られた結果は,この論争に終止符を打つ新たな実験証拠であり,今後のBCC鋼に関連した水素脆化研究の新たな方向性を示すものである.前年度に続き,工業用純鉄を対象として水素ガス中における疲労き裂進展挙動の解明に取り組むとともに,炭素をTiCとして析出させることで疑似的に固溶炭素を含まない組織を有するIF鋼を新たに対象材料に加えた.両材料について,固溶炭素の有無が水素ガス中の疲労き裂進展特性に及ぼす影響を評価した.鉄鋼材料の水素脆性破壊に関する従来研究の多くでは,結晶粒界や転位芯に偏析した炭素が,転位の易動度の変化や粒界破壊の抑制・促進など水素と材料のミクロな相互作用に多大な影響を与えることが報告されてきたが,IF鋼中の水素の影響下での疲労き裂進展挙動は工業用純鉄のそれと同様であり,微視組織中の固溶炭素の有無が水素助長き裂進展に与える影響は小さいことが明らかとなった.本結果とこれまでに得られた実験結果から,固溶炭素量の少ない純鉄やIF鋼と,炭素を含有する実用鋼(例:炭素鋼)で,水素によるき裂進展加速の挙動やメカニズムには共通性があり,それらは固溶炭素量に影響されないことが示された.さらに,これまでのBCC構造材料を対象とした検討に加え,FCC系材料である準安定γステンレス鋼の疲労き裂進展特性に及ぼす水素の影響の解明にも取り組んだ.
高強度な競技パフォーマンスの向上を目的とした新しい低酸素トレーニングの開発

本研究では,瞬発的な競技や球技など比較的高強度のスポーツ種目に対して効果的な低酸素トレーニング法について明らかにすること,および世界に先駆けて実践することを主な目的として,以下の課題を設定した。【研究課題1】低酸素環境下における高強度運動トレーニングが生体に及ぼす影響の検討課題1-1負荷特性の検討課題1-2トレーニング効果の検討課題1-3個人差の検討【研究課題2】高強度な運動形態を有する様々なスポーツ競技者への低酸素トレーニングの応用このうち,平成15年度は,研究課題1-1と1-2について検討した。(1)低酸素環境下における高強度運動の負荷特性の検討(研究課題1-1)低酸素環境下における高強度運動が,常酸素環境下に比べて,生体にどのような異なる影響を及ぼすのかについて検討した。具体的には,健常な男子大学生10名を対象として、自転車エルゴメータを用いた全力ペダリング運動を両環境にて行わせ,その際の発揮パワーおよび筋内酸素動態について比較検討した。その結果,低酸素環境下では,常酸素環境下と同等のパワーを発揮できるものの,全力運動直後の酸素摂取量が低く,筋の酸素化レベルの回復が遅いことから,運動後の高エネルギー燐酸の回復に対する負担が大きい可能性が示された。(2)低酸素環境下における高強度トレーニングの効果(研究課題1-2)研究課題1-1で得られた結果をもとに,実際のトレーニング効果について検討した。具体的には,健常な男子大学生12名(低酸素群6名,常酸素群6名)を対象として,8週間のトレーニング前後における発揮パワーの改善率および筋基質の変化などについて比較検討した。その結果,低酸素群は常酸素群に比べて,発揮パワーの改善率が有意に高値を示したことから,全力ペダリングのような高強度運動パフォーマンスの改善に対しても低酸素環境が有効である可能性が示された。
BPDに対するDBTに基づくグループカウンセリングの効果

本研究では、境界性パーソナリティ障害(BPD)の患者を対象として,BPDの治療に有効であるとされる弁証法的行動療法(DBT)の手法を用いたグループセラピーを行い,その治療効果を検討した。グループセラピーを6ヶ月間完遂したBPDの特徴をもつ研究参加者11名について、研究参加時点と6か月後時点のデータを比較した結果、BPD傾向が有意に改善し、抑うつ状態の改善、マインドフルネス状態が増進している可能性が示された。本研究の結果から、本邦においてDBTに基づくグループセラピーを実施する有用性が示唆された。【研究方法】本研究においては、BPDの患者を対象として、DBTの手法を用いたグループセラピーと個人カウンセリングを行い、その治療効果を検討する。グループセラピーは、基本的に6ヶ月の治療パッケージで構成される。本研究では、グループセラピーの参加者に対して、査定面接とアンケート調査を行い、BPDの症状の改善の程度を測定する。そして、研究期間はグループセラピーを行わない待機群と比較し、グループセラピーの効果を検証する。【研究成果】本研究は、早稲田大学の人を対象とする研究に関する倫理審査委員会に倫理審査を申請し、2014年4月に承認された段階である。2014年5月から研究を開始する予定である。本研究の準備段階として、本研究で用いるDBTに基づいたグループセラピーの概要説明と効果について、2013年度認知療法学会においてシンポジウム形式で発表している。【研究成果】本研究は、2014年度からグループセラピーを開始して、現在継続中である。現時点でのグループセラピー参加者は計11名であり、2ヶ月毎にアンケート調査を実施している。なお、グループセラピーの定員に満たないため、現時点で待機群は設定していない。本研究では2016年1月までのデータを収集して、検証を行う予定である。なお、本研究で実施しているグループセラピーの概要については、2015年1月発刊の雑誌「精神科治療学」第30巻1号において報告している。現時点でのグループセラピー参加者は計17名であり、2ヶ月毎にアンケート調査を実施している。本研究では2016年12月までデータを収集して、検証を行う予定である。なお、本研究で実施しているグループセラピーの概要と成果については、2015年10月に開催された日本認知・行動療法学会の自主シンポジウムで発表している。本研究では,グループセラピーの参加者が当初の予定よりも不足している。本研究の研究参加者は45名を予定していたが,現時点では約20名である。新たなフィールドの拡大,そして研究参加者の募集活動を活性化して,できるだけ多くの参加者を募りたい。【研究方法】本研究においては、BPD患者を対象として、DBTの手法を用いたグループセラピーを行い、その治療効果を検討する。グループセラピーは、DBTのマニュアルに従い6ヶ月の治療パッケージで構成される。そして、グループセラピー参加後6ヶ月時点、1年時点の症状の改善度について、待機群と比較して検討する。【研究成果】本研究では2016年12月までデータ収集を行った。そして、グループセラピーを少なくとも6ヶ月間完遂したBPDの特徴をもつ研究参加者10名について、研究参加時点と研究参加後6か月時点、1年時点のデータを比較した。その結果、グループセラピーに参加した者は、BPD傾向、抑うつ傾向について有意に改善しており、マインドフルネス状態の増進が示された。さらに、6か月時点より1年時点の方が、BPD傾向と抑うつ傾向の改善が顕著であった。なお、グループセラピーの参加者が定員に満たなかったため、待機群の設定はできなかった。【成果報告】本研究の途中経過について、2016年開催の日本認知・行動療法学会第42回大会と、第14回国際行動医学会において発表している。また、本研究終了後の研究報告として、カウンセリング研究に投稿予定である。

グループセラピーを6ヶ月間完遂したBPDの特徴をもつ研究参加者11名について、研究参加時点と6か月後時点のデータを比較した結果、BPD傾向が有意に改善し、抑うつ状態の改善、マインドフルネス状態が増進している可能性が示された。本研究の結果から、本邦においてDBTに基づくグループセラピーを実施する有用性が示唆された。本研究では、グループセラピーの参加希望者が当初の予定よりも不足している。本研究では45名の研究協力者を予定していたが、現時点で研究協力者は11名である。研究協力者を増やすために、医療社団法人碧水会長谷川病院にフィールド提供を依頼中である。フィールド提供が承認されれば、当初の予定人数を達成できると考えられる。本研究では、グループセラピー参加者が当初の予定よりも不足しているため、本研究と同様の手続きでDBTの手法を取り入れたグループセラピーを実施している医療社団法人碧水会長谷川病院にアンケート調査のフィールド提供を依頼している。本研究は、2016年12月末までデータ収集を行い、2017年1月にデータ分析を行って、グループセラピーの効果を検証することを計画している。研究成果報告については、2016年10月に開催される第42回認知・行動療法学会において途中経過を発表する予定である。また,2016年12月に開催される国際行動医学会においても,研究成果を海外に向けて発信する予定である。臨床心理学本研究では、グループセラピー参加者が当初の予定よりも不足しているため、本研究と同様の手続きでDBTの手法を取り入れたグループセラピーを実施している医療社団法人碧水会長谷川病院にアンケート調査のフィールド提供を依頼している。2015年6月よりデータ収集を行う予定である。本研究は、2016年1月末までデータ収集を行い、2016年2月にデータ分析を行って、グループセラピーの効果を検証することを計画している。研究成果報告については、途中経過を第41回認知・行動療法学会で報告する予定である。また、DBTに関するシンポジウムを,同様に第41回認知・行動療法学会にて実施することを計画している。研究計画について倫理委員会から実施の承認が得られるまで、当初の計画よりも時間がかかった。そのため、研究計画はやや遅れている。今年度は計画通り実際の介入研究を実施する予定である。研究協力者の人数が当初の予定よりも不足していたため,研究協力者の謝礼(人件費)が当初の予定額よりも下回った。また,データ分析のために購入する予定であったPCの購入を見送った。研究協力者が当初の予定よりも不足していたため、研究協力者に対する謝礼(人件費)が当初の予定額よりも下回った。また、データが不足していたため、成果発表を予定していた国際学会の発表を中止した。研究協力者を増やすための活動を活性化することを予定しており,人件費は2015年度を上回る予定である。また,2016年12月にメルボルンで開催される国際行動医学会で研究成果を発表する予定であり,出張費も2015年度と同程度支出される予定である。よって,次年度使用額は適正に使用されるといえる。
角膜の透明性に対するグルコサミノグリカン糖鎖合成酵素群の役割

角膜は、その透明性が他の組織には見られない大きな特徴である。角膜におけるこの透明性には、角膜実質の主成分の一つであるプロテオグリカン(PG)が重要な役割を果しているといわれている。当研究室ではここ3年、ヒヨコ角膜を実験材料に、PGの糖鎖部分であるグリコサミノグリカン糖鎖の合成に関与する糖転移酵素や硫酸転移酵素のcDNAのクローニングに研究を集中してきた。(1)Dermatan-specific N-acetylgalactosamine 4-sulfotransferase (D4ST)のcDNAのクローニング:D4STはdermatan糖鎖を特異的に硫酸化する酵素であり、最近humanでそのcDNAがクローニングされた。ヒヨコ角膜でもそのクローニングを試み、その読み取り枠の塩基配列を決定できた。その配列は驚いたことに、human D4ST cDNAと100%の相同性を示した。しかし、UTRの配列は異なる。(3)chondroitin synthaseとβ-galactosyltransferase (βGal-T)のcDNAのクローニング:CS糖鎖、KS糖鎖の伸長に関与するchondroitin synthaseとβGal-Tは、角膜実質細胞の脱分化あるいはtransdifferentiationのマーカーになるのではないかと考えている。両酵素のcDNAのクローニングを試み、chondroitin synthase cDNAについては、その読み取り枠の塩基配列が決定できた。その配列はhuman brain chondroitin synthase-1 cDNAと80.5%.の相同性を示した。一方βGal-T cDNAについても、読み取り枠の塩基配列が決定された。その配列は、以前に報告されているchick βGal-T I cDNAと同一であった。これらの酵素について、継代培養した細胞における発現レベルをreal-time PCR法で測定したところ、培養によって発現レベルの大きな減少は見られなかった。当研究室ではここ2年、ヒヨコ角膜を実験材料に、PGの糖鎖部分であるグリコサミノグリカン糖鎖の合成に関与する糖転移酵素や硫酸転移酵素のcDNAのクローニングに研究を集中してきた。(2)N-acetylglucosamine 6-sulfotransferase(GlcNAc6ST)のcDNAのクローニング:GlcNAc6STはKS糖鎖の硫酸化に関与する酵素であり、角膜分化のマーカー酵素になることが示唆されている。そのcDNAのクローニングを試みてきたが、最近ようやくその読み取り枠の2/3の塩基配列が決定された。その配列は意外にも、humanの角膜に特異的に発現するGlcNAc6STとは相同性を示さず、human fetal brainのGlCNAc6ST(CS-2)と83%の相同性を示した。この結果はKS硫酸化に関与する。sufotransferaseの分子進化を考えるとき興味深い。(3)chondroitin synthaseとβ-galactosyltransferase(Gal-T)のcDNAのクローニング:CS糖鎖、KS糖鎖の伸長に関与するchondroitin synthaseとGal-Tは角膜実質細胞の脱分化あるいはtransdifferentiaionのマーカーになるのではないかと考えている。両酵素のcDNAのクローニングを試み、chondroitin synthase cDNAについては、その読み取り枠のほとんどの塩基配列が決定できた。その配列はhuman brain chondroitin synthase cDNAと82%の相同性を示した。一方Gal-T cDNAについては、読み取り枠の2/3の塩基配列が決定された。その配列は、以前に報告されているヒヨコ角膜Gal-T1 cDNAと同一であった。

角膜におけるこの透明性には、角膜実質の主成分の一つであるプロテオグリカン(PG)が重要な役割を果しているといわれている。当研究室ではここ3年、ヒヨコ角膜を実験材料に、PGの糖鎖部分であるグリコサミノダリカン糖鎖の合成に関与する糖転移酵素や硫酸転移酵素のcDNAのクローニングに研究を集中してきた。(1)Dermatan-specific N-acetylgalactosamine 4-sulfotransferase(D4ST)のcDNAのクローニング:D4STはdermatan糖鎖を特異的に硫酸化する酵素であり、最近humanでそのcDNAがクローニングされた。ヒヨコ角膜でもそのクローニングを試み、その読み取り枠の塩基配列を決定できた。その配列は驚いたことに、humanD4STcDNAと100%の相同性を示した。UTRの配列は異なる。(2)N-acetylglucosamine 6-sulfotransferase(GlcNAc6ST)のcDNAのクローニング:GlcNAc6STはKS糖鎖の硫酸化に関与する酵素であり、角膜分化のマーカー酵素になることが示唆されている。そのcDNAのクローニングを試みてきたが、最近ようやくその読み取り枠の90%の塩基配列が決定された。その配列は意外にも、humanの角膜に特異的に発現するGlcNAc6ST-5とは相同性を示さず、human fetal brainのGlcNAc6ST-1と83%の相同性を示した。塩基配列の結果は5'-側にhuman GlcNAc6ST-1と非常に相同性に低い領域(300 bps程)が存在することを示している。これらの結果はKS硫酸化に関与するsulfotransferaseの分子進化を考えるとき興味深い。今後、これらクローニングされた酵素について、Gateway等の方法を使って、哺乳類細胞中で発現させ、その活性、基質特異性を調べたいと考えている。
環境融合型浮体式洋上風波浪エネルギー変換のシナジーシステム構築

波力発電や風力発電などの自然エネルギーは変動が大きく,数値解析方法および設計方法の確立が最も重要であり,実験は数値解析結果の妥当性を検証する上で重要な役割を有している.本研究では数値解析方法や設計方法の確立を目的に研究開発を実施している.このために必要な,(1)タービン特性解析用数値流体計算コード,(2)微小振幅波線形理論に基づく空気室を有する浮体の特性解析コード,(3)数値流体計算による空気室特性の予測コードの開発,(4)総合システムの特性予測と設計方法および評価方法の構築を行っている.波力発電や風力発電などの自然エネルギーは変動が大きく,数値解析方法および設計方法の確立が最も重要であり,実験は数値解析結果の妥当性を検証する上で重要な役割を有している.本研究では数値解析方法や設計方法の確立を目的に研究開発を実施している.このために必要な,(1)タービン特性解析用数値流体計算コード,(2)微小振幅波線形理論に基づく空気室を有する浮体の特性解析コード,(3)数値流体計算による空気室特性の予測コードの開発,(4)総合システムの特性予測と設計方法および評価方法の構築を行っている.1.数値流体計算コードの開発1.1タービン特性波力発電用空気タービンや風車まわりの流れを推定するため,独自開発中の数値流体計算コードを改善し,計算精度の向上を目指し,失速およびレイノルズ数影響を的確に表せる計算コードを開発中である.定量的には改善すべき点も多く,計算の安定性,計算速度,複雑な形状,練成問題への対応を視野に開発を進めている.この際,プログラミングの簡潔さや計算の安定性,計算速度の面から,より単純な格子構成の方向を目指して構築しており,その一環としてポテンシャル計算とCFDによる翼に働く風洞壁影響の検討を行い,重畳格子法の有効性が確認できた.1.2浮体特性まず,浮体が波に向かって進めるか否かの判定が可能な計算精度の確保を目指して,計算コードの開発を実施している.タービン用に閥発中の計算コードを基に,2次元から3次元へと手順を追って開発を進めており,移動計算格子による2次元計算コードを作成し,計算に着手して波浪エネルギーを良好に捉えられることが確認された.また,実用的な計算方法である微小振幅波による線形理論に基づく浮体特性評価も実施しており,波力発電用後ろ曲げブイの特性の推定も実施している.2.風車風車の歴史は占く,一様定常流中での大幅な性能改善は望めない段階にまで洗練されつつある.ただし,風向風速が変化する実際のフィールド性能の向上には風向風速予測と運転制御方法の改善が必要である.このために必要な風車特性を推定可能な数値計算コードの開発を行っており,少ない格子点数で実用的な精度を得るための計算を中心に実施している.これまでに実施した計算結果において,失速域を除く高周速比域で実用的な推定精度が得られることも確認しつつある.1.数値流体計算コードの開発1.1タービン特性波力発電用空気タービンや風車まわりの流れを推定するため,独自開発中の数値流体計算コードを改善し,計算精度の向上を目指し,失速およびレイノルズ数影響を的確に表せる計算コードを開発中である.定量的には改善すべき点も多く,計算の安定性,計算速度,複雑な形状,練成問題への対応を視野に開発を進めている.より少ない格子点数で精度が高い数値計算により,長時間の計算を必要とする非定常問題などを実用的な計算時間で結果を得ることに主眼を置いている.2次元計算ではダリウスタービンの非定常流場,3次元計算は斜め風による水平軸風車特性の解析を行い開発中の計算コードの有効性が確認できた.1.2浮体特性空気室を有する浮体運動を高精度で算出するための計算コードの開発を実施している.実用的な計算方法である微小振幅波による線形理論に基づく浮体特性評価により,波力発電用後ろ曲げブイの特性の推定を行い,実験結果とも良好な一致を得るに至りつつある.2.風車風車の歴史は古く,一様定常流中での大幅な性能改善は望めない段階にまで洗練されつつある.ただし,風向風速が変化する実際のフィールド性能の向上には風向風速予測と運転制御方法の改善が必要である.このために必要な風車特性を推定可能な数値計算コードの開発を行っており,計算結果と比較参照する実験データの信頼性についても,議論を行いながら計算精度や風車特性の評価を実施している.1.数値流体計算コードの開発1.1タービン特性波力発電用空気タービンや風車まわりの流れを推定するため,開発中の数値流体計算コードを改善し,計算精度の向上を目指し,失速およびレイノルズ数影響を的確に表せる計算コードを開発中である.計算の安定性,計算速度,複雑な形状,練成問題への対応を視野に開発を進めている.より少ない格子点数で精度が高い数値計算により,長時間の計算を必要とする非定常問題などを実用的な計算時間で結果を得ることに主眼を置いている.2次元計算ではダリウスタービンの非定常流場,3次元計算は斜め風による水平軸風車特性の解析を行い,計算の安定性向上とともに,長時間計算における収束解(トルク係数が単調増加や減少しない解)を算出し,開発している計算コードの有効性が確認できた.1.2浮体特性通常,浮体や空気室特性はタービンなどの非線形な外部負荷を等価線形化して解析を行っている.また,実験データの解析においても等価線形化の手法が導入されている.

このため,負荷の非線形影響について吟味する必要があるが,十分な評価はなされて来なかった.非線形負荷を扱うために,時間領域での解析を実施し,等価線形化による影響をオリフィス負荷について調査し,等価線形化による影響は約1割以下であることが確認できた。これにより,従来行われてきた規則波中の実験結果に対する非線形負荷影響は少ないことが確認された。2.風車風車の歴史は古く,一様定常流中での大幅な性能改善は望めない段階にまで洗練されつつある.ただし,風向風速が変化する実際のフィールド性能の向上には風向風速予測と運転制御方法の改善が必要である.このために必要な風車特性が推定可能な数値計算コードの開発を行っており,計算結果と比較参照する実験データの信頼性についても,風車効率や簡易計算法の導入により評価し,計算精度や風車特性の評価を実施した.
健康生活における新規食品への対応,改良新品種を教材とした食品学での食教育

本研究は北海道産の玉葱について品種が明らかなものを試料とし、その食品学的な特性と加工適性について品種毎に明らかにすることを目的としている。さらに玉葱の特性を教材として食品学のなかに生かし健康と食素材の選択方法との関連および新規食品への対応方法から食教育へ展開させることを目的としている。本年度は玉葱の性状や成分分析および調理加工適性の検討を行い、玉葱の食品学的な特性と加工適性について品種毎に明らかにすることができた。品種はトヨヒラ、スーパー北もみじ、オホーツク1号、ウルフ、カムイ、ひぐま、月輪、天心、北早生3号、そらち黄、蘭太郎、北見交27号である。分析項目は球の性状(重量、硬度、糖度、色調など)、成分分析(機器分析による糖組成定量、アミノ酸組成定量、ピルビン酸やアスコルビン酸の定量など)、官能検査である。北海道産の玉葱であっても北方種の特性を有するものだけでなく、南方種の特性を有する品種があり、品種によって加工適正が異なる事が示唆された。保存時の食品学的な特性についても品種毎に明らかにすることができた。研究成果は論文発表した。食教育の教材としての検討は野菜の嗜好調査や学校給食での野菜の利用実態について調査し、函館市での実態を把握することができた。これをもとにして学習指導案を作成した。本研究は品種が明確な玉葱の食品学的特性を調べ、その調理加工適性を検討することにより、多様化する玉葱に系統的な評価を加える。さらに玉葱の成分や加工用途を教材として食品学の中に生かし、健康と食素材の選択方法との関連および新規食品への対応方法から食教育へ展開させることを目的としている。今年度は1玉葱の分析および調理加工適性の検討、2食教育の教材としての検討などを実施した。実施結果の概要は以下に示す。1玉葱の分析および調理加工適性の検討、玉葱は北海道北見地区産の品種とし、トヨヒラ、スーパー北もみじ、オホーツク1号、ウルフ、カムイ、ひぐま、月輪、天心、北早生3号、そらち黄、新品種として蘭太郎、北見交27号とした。玉葱球の特性及び貯蔵期間中の成分変化に関する分析項目は(1)球の性状は重量・硬度・鱗片厚・ブリックス・テクスチャー・固形物量・色調などを測定した。(2)成分は全糖量・糖組成・各成分(ピルビン酸、水分、ビタミンCなど)を測定した。(3)食味特性は官能検査により、外観(色調、みずみずしさ、刺激臭)及び呈味特性(甘味、苦味、酸味、渋味、口どけ、繊維性、硬さなど)を評価した。調理加工適性は生での利用適性は水さらしの効果も含め、成分と食味特性から検討した。加熱操作は加熱時間を変え各種加熱玉葱を調整し成分や食味特性を前記の分析項目に準ずる項目にて検討した。分析は現有設備や機器を用いたが、色調の測定は申請した携帯型の色差計を購入し利用した。2食教育の教材としての検討、健康生活においての食素材の選択と新規食品への対応について食教育に展開させるため、野菜の嗜好調査や給食での野菜の利用実態について調査した。
次世代プロテオミクスを用いた細胞老化代謝ネットワークの全体像の解明

老化に伴い細胞は特殊な代謝状態を取ることが知られているが、これまで老化代謝を対象にした解析はあまり行われていない。本研究課題では、各種老化誘導モデルを構築し、これら細胞老化における代謝ネットワークの全体像を明らかにすることを目的とする。本研究の実施・遂行の結果として代謝経路の人為的操作により老化状態を制御することが可能となれば、多くの細胞老化と関わると推定されている種々の疾患の診断や治療あるいは予防に役立つだけでなく、逆に老化を促進することによってがん細胞の撲滅を図る戦略も可能になることが期待される。
工業の国際化の進展と先端産業技術地域計画の変質

わが国の工業の国際化の進展は,海外からの先端産業技術を時代の変革期毎に最適地域に導入することで産業の革新を推進してきたことは否めない。ゲートウエイ地域や首都圏は,こうした先端産業技術地域計画が実践され,〈エリアルインキュベーター〉が確立されてきた典型的地域である。古代から技術移転の媒体をなした官営工場,殖産工場,軍工〓に加え,戦時経済体制下で推進された仙台をはじめ広域中心都市や地方都市での大学や高等専問学校の〈先端技術の地域化〉に果した役割は少なくない。第二次大戦後は,外資に関する法律で開かれた内・外の企業を細帯とした〈技術移転・革新・貿易〉が一般化し,その集積が逆に科学技術庁や通商産業省工業技術院の先端産業技術地域の計画に大きく影響した。〈筑波研究学園都市計画〉の進展はその一つの象徴である。1970年以降のわが国工業の急激な国際化と〈現代産業革命の進展は,重要研究拠点の構築,新エネルギー産業技術総合開発機構,基盤技術研究促進センター,生物系特定産業技術推進機構等の出資や新技術事業団・創造科学技術推進制度研究等が,〈テクノポリス,リサーチュア,頭脳立地の集積促進地域の重合地域〉において,新たに技術交流を通じた新たな計画の変質をもたらしている。
ウイルス直接検出法を応用した環境中ポリオウイルスのサーベイランス

陰電化膜およびPVR-MBの併用により、PVを約5000倍に濃縮することが可能であった。また、カプシド全領域増幅法を試したところ、目的断片(約4.0 kbp)の良好な増幅がみられ、その後に行ったリアルタイムPCRおよびNGSにおいてもPVを高感度かつ正確に検出可能であった。本手法を用いてPVの存在が疑われるパキスタンの河川水の解析を行った。NGSを用いることにより、増幅された断片中に含まれるPVおよび非PVエンテロウイルスを一括して検出・解析できることに加え、ウイルス同士のリコンビネーション等も検討可能であった。環境サーベイランスにおける本手法の有用性が強く示唆された。環境中のポリオウイルス(PV)のサーベイランスを目的として、細胞培養を経ずにPVを直接検出する手法の開発研究を行った。初年度は陰電化膜(NCF)およびポリオウイルスレセプターを結合させた磁気ビーズ(PVR-MB)によるPVの濃縮および検出法の機能評価を行った。まず、PVR-MBに結合したPVの感染性を検討したところ、添加した時点とほぼ同等のウイルス力価を有していたことから、PVR-MBに結合するPVが感染性を失うほどの構造変化を伴っていないことが明らかとなった。次に、環境水を模したバッファーにPVを外部添加した系にてスパイク試験を行ったところ、NCFおよびPVR-MBの二種の手法で高効率にPVを濃縮可能であることが示された。定量的リアルタイムPCRを用いてウイルスRNAの定量を行うことで濃縮効率を算出したところ、NCFの段階で約150倍に、PVR-MBの段階で約5000-6000倍にPVが濃縮されていることが明らかとなった。しかしながら、段階希釈したPVを用いた検出感度の比較を新規濃縮法(NCFおよびPVR-MB+リアルタイムPCR)と従来法(NCFおよび細胞培養による検出)で行ったところ、従来法のほうが検出感度では優位であった。一方、米国CDCでは新規のPV検出用リアルタイムPCRが開発されており、2015年中には使用が開始される予定である。当該の新リアルタイムPCRの系を利用することも含めて、さらなる感度向上を目指している。ポリオウイルス特異的レセプター結合型ビーズ(PVR-MB)を用い、環境中のポリオウイルス(PV)を直接検出する手法の開発を行った。環境水を模したバッファーにPVを外部添加した系においては、陰電化膜およびPVR-MBを併用することにより、PVを約5000倍に濃縮することが可能であった。しかしながら、CDC開発のPV血清型判定が可能なリアルタイムPCR(rRT-PCR ITD)では抽出RNAからの詳細な解析は困難であった。一方、Aritaによって報告されたPVカプシド全領域増幅法(ECRA法)では濃縮後のPVから得たRNAから目的領域DNAを増幅可能であった。さらに、増幅断片を次世代シークエンス(NGS)に供したところ、カプシド領域の塩基配列の解析に成功した。この系が実際の環境水に適用可能か、パキスタンの河川水を用いた検討を行った。陰電化膜およびPVR-MBによる濃縮後のRNAからrRT-PCR ITD法にてPV検出を試みたが、サンプルによっては全く検出不可であった。一方、ECRA法では全てのサンプルにおいて増幅断片が確認された。増幅断片をNGSで解析した結果、野生型PV、PVワクチン株、コクサッキーウイルス、エンテロウイルス等、多様なウイルスが確認された。ECRA法ではPV以外のエンテロウイルスも増幅可能なため、検出ウイルス数が増えたと考えられる。また、NGSではカプシド全領域の塩基配列情報が取得できるため、遺伝子変異やリコンビネーションの有無等の有用な情報も同時に解析することが可能であった。本研究で開発した「陰電化膜+PVR-MB+RNA抽出+ECRA法+NGS」という手法は、培養細胞によるウイルス分離にかかる日数を短縮できることに加え、その分離バイアスを排除し、高感度に環境中のPVおよび非PVエンテロウイルスを検出および遺伝子解析することが可能であることが示された。目的とするPV直接検出法の検出感度等の検討がほぼ終了した。ウイルス学初年度に検出感度等の検討を行った新規のPV濃縮・検出法のさらなる感度向上を目指す。また、実際の環境サンプル(河川水や下水流入水)を用いた実証試験、PVが常在する国での実地試験も検討する予定である。米国CDCによる新規リアルタイムPCR系の開発・使用開始が遅れたため、試薬を購入できず、余剰金が生じた。上記の系が導入され次第、購入予定であった試薬を購入する。また、次年度の使用予定額は予定通り執行する。
非破壊検査情報を援用したプラントの安全性評価システムの開発

本研究は、高温クリープ現象を対象に、非破壊検査情報と力学的知兇を融合して、プラントの安全性・構造健全性を評価するシステムを開発しようとするものであり、これまでに以下のような成果を得た。1.韓国で行われた発電用高温設備で用いられるP92,P122鋼のクリープ破壊試験のデータを再整理することにより、定常、非定常にかかわらず、CEI)によりき裂挙動が一貫して衰現されることを示した。2.高温・高圧の下における破壊は、マイクロ欠陥の生成から始まるといえる。P92,P122鋼につき、マイクロ欠陥の生成、成長を観察し、それらの程度と機械的性質(ひずみ速度、変位速度、き裂成長速度、破断寿命等)として観察される量との関係付けを行った。これを活用することにより、超音波試験により得られるマイクロ欠陥に関する情報より、き裂成長速度と残存寿命の評価が可能となると思われる。以上のように、通常の試験で得られる機械的特性とマイクロ欠陥の発生・成長状態とを結び付けて初くための基本的準備が整ったと思われるので、さらに非破壊検査を遡じて得られるマイクロ欠陥の発生・成長状態も活用した、より正確な安全性・構造健全性評価システムの開発を遊めていく。高温で使われている構造物のクリープ破壊速度は、実験による結果を既存のパラメーターで十分説明できるに至っておらず、この原因を明らかにし、適切なパラメーターを見つける必要がある。このような状況の下で本研究ではまずクリープき裂成長実験を行い、その評価のためき裂エネルギー密度(CED)概念を導入した。さらにCEDと既存の破壊パラメーターとの関係を明らかにした。さらに、高温で発生した微細な欠陷を利用してき裂成長速度を評価し、寿命を予測する方法を開発している。クリープき裂成長速度は現在まで主にC^*あるいはC_tパラメーターを用いて評価されてきたが、初期の非定常状態でのき裂成長評価はそれらパラメーターでは説明不可能であった。本来CEDはき裂成長の構成方程式に制限なく定義されたため、より一般的な形でのき裂強度の評価が可能となるはずのものである。C_tとCEDを用いて実験結果を評価してCEDはき裂成長の全過程を統一的に説明できるパラメーターであることがわかった。さらにCEDを通じてC_tパラメーターの物理的な意味を明確に説明することもできた。微細欠陥によるき裂成長速度の評価はcavityの大きさとcavity間の間隔によってcavityの面積率が計算されるが、本研究では既存の式を代用することができる新しい式を提案した。cavityによる劣化速度を計算し、劣化による破壊速度とき裂成長速度、破壊寿命を評価することができた。今後、この式と共に非破壊検査データと非破壊情報を利用した破壊速度評価及び寿命予測を行えると期待される。
4Dケミカルヌクレオミクス基盤技術の開発

本研究では、PYPタグラベル化技術の改変とこのラベル化技術とゲノム編集技術を応用したDNA配列検出技術の開発を行った。これまでに、PYPタグと呼ぶタグタンパク質と合成蛍光プローブを利用したタンパク質ラベル化技術を開発してきた。PYPタグは、桂皮酸やクマリンの誘導体とリガンドとして共有結合で結合することが知られている。これらのリガンドと蛍光色素を連結したプローブにより細胞内のPYPタグ融合タンパク質を特異的にラベル化しイメージングすることに成功してきた。一方、桂皮酸やクマリンをリガンドにした場合、プローブを合成するステップ数が多くなり、プローブ改変が困難になることや、分子サイズが大きくなり脂溶性が高くなり凝集しやすくなることが問題であった。DNA配列を検出する技術に応用する場合、この点は大きな問題であった。そこで、この問題を解決するために、新規リガンドの開発を行った。種々のリガンド候補化合物を探索した結果、高活性にPYPタグに結合する分子を発見した。本年度実施したもう一つの研究は、PYPタグラベル化技術により、TALEやdCas9などのDNA配列に特異的に結合するタンパク質を核酸結合色素で標識したことである。この標識体を用いたDNA配列検出技術では、DNA結合タンパク質が標的DNA配列に結合したとき、色素が近接効果によりその周辺DNAに結合し蛍光強度が上昇することを利用している。まず、既存のPYPタグリガンドに核酸結合色素を連結した分子を開発し、TALEやdCas9を標識した。dCas9標識体では、標的DNAに結合したときの蛍光強度上昇は観測されなかったものの、TALE標識体では、標的DNAに結合すると蛍光強度が上昇した。後者の標識体は、ゲノム配列をイメージングする有用なツールになると期待できる。リガンド候補分子の探索の結果、PYPタグラベル化技術の根幹をなすリガンドの高活性化に成功した。更には、当初の目標のとおり、PYPタグラベル化技術とゲノム編集に用いられるTALEを組み合わせることで、標的DNAに結合し蛍光強度を上昇させる新たな化学ツールの開発に成功した。今後ゲノム配列をイメージングするのに、有用なツールとなる可能性を示すことができた。以上の結果から、本年度の研究の進展は、おおむね順調であると判断した。来年度は、新たに発見した高活性リガンドに蛍光色素を繋いだ蛍光ラベル化プローブを開発し、タンパク質を細胞内でラベル化し蛍光イメージングを行う。また、このリガンドに核酸結合色素を繋いだ分子の開発も同時に進めていく。また、今年度開発したDNA配列検出プローブを生細胞イメージングへと展開していく。生細胞イメージングにおいては、プローブを構成するタンパク質部位は、細胞内で遺伝子発現して作成し、そこに、ラベル化分子を添加することで、目的のプローブを細胞内で構築できるかを検証する。また、この技術によって、標的DNA配列を時間軸に沿って可視化できるかを明らかにする。

生細胞イメージングにおいては、プローブを構成するタンパク質部位は、細胞内で遺伝子発現して作成し、そこに、ラベル化分子を添加することで、目的のプローブを細胞内で構築できるかを検証する。また、この技術によって、標的DNA配列を時間軸に沿って可視化できるかを明らかにする。PYPタグリガンドの探索の結果、予測を超える活性でPYPタグに結合する構造を持つ分子を発見した。ゲノム配列検出技術の開発のうえで、PYPタグを高活性にラベル化することは極めて重要である。このため、リガンド探索を更に続ける必要性が生じ、今年度末に最終的に天然リガンドを超える活性を持つものを発見した。このため、次年度に、このリガンドをベースにして、核酸結合色素を繋いだ分子を開発する必要が生じ、そのための経費が生じた。来年度は、リガンドと核酸結合色素を繋いだ分子を合成・精製するための試薬の購入経費として1,000,000円、開発した分子を用いた生化学実験のための試薬の購入経費として500,000円、ゲノムイメージングのための細胞生物学試薬の購入経費として559,506円を支出する予定である。