hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非調和ポテンシャルの効率的構築アルゴリズムに基づく新しい量子動力学法の開発

非調和ポテンシャルの効率的構築アルゴリズムを、非調和性を高次項まで考慮した分子振動計算に適用するベンチマークとして、ベンゼンC6H6をとりあげ、量子化学計算に基づいて非調和ポテンシャルをテイラー展開の6次項までを考慮して構築し、高精度の非調和分子振動計算が、実用的に行えることを立証した。これにより、高次の非調和項まで考慮した量子動力学法の開発は、平衡点付近においては、十分に可能であることが確認された。非調和ポテンシャルの広範囲の効率的構築に、古典動力学計算等のために用いられているシェパード内挿法(SI法)の適用を試みたが、この方法は、近似的ポテンシャル面をつなぐアルゴリズムであるため、平衡点や遷移状態の構造から遠くはなれた部分をなめらかにつなぐ目的で利用すると、誤差がサンプリング点の取り方に大きく依存してしまい、初期の目的には適切な結果を与えないことが判明した。合理的なサンプリング点の導入方法を種々検討したが、SI法のアルゴリズムの根本的問題点の克服は非常に困難であることがわかった。本研究の足掛かりとなった超球面探索法を見直し、できるだけ少量の情報から多次元曲面の重要情報を効率的に得るための一般的なアルゴリズム構築の可能性を検討した。その結果、超曲面に極小を生じさせる下方へのへこみ要因が、遠方まで徐々に減衰しながら広がっているならば、その重なりを通じて、複数のへこみ要因を一方から他方へと自動探索できることがわかった。この結果から、超球面探索法に基づいて、少量の情報から非調和ポテンシャル面を構築できるためには、極小を生じさせるへこみ要因が、徐々に減衰しながら遠くまで及んでいることが重要であることが明らかとなった。超球面探索法を励起状態のポテンシャル面に適用して、円錐交差などの重要情報を効率的に探率できることを確認し、励起分子の量子動力学への新しいアプローチの可能性を示すことができた。化学結合の組み換えや量子効果が本質的な化学動力学を記述するためには、高精度の量子化学計算で求められるポテンシャルエネルギー表面を用い、十分な統計量を出すための非常に多数のトラジェクトリに基づくシミュレーションを行う必要がある。しかし、これを成し遂げるための最大の障害は、高い精度のポテンシャルエネルギー表面を求めるためのコストが高過ぎて、十分な量のトラジェクトリを走らせることができず、著しく不十分な本数になってしまうか、あるいは、高精度のポテンシャルの利用を断念して、精度の非常に低いモデルポテンシャルなどを用いざるを得なくなるため、信頼に足る量子動力学計算がほとんど行えないことである。本研究では、この難題を解決するために、ポテンシャル表面の効率的構築および探索の手法開発を進めている。ポテンシャル表面の非調和性を、極端に少ないサンプリングで精度よく評面し、それに基づいて、ポテンシャル表面の多項式展開による解析的ポテンシャルを構築する手法の開発を、CH4Oなどの系について行った。これにより、遷移構造から走り出すトラジェクトリに基づく、ダイナミクス計算を行った。また、光化学ダイナミクスの解析に向けて、円錐交差およびSeamを自動探索する手法の開発と、カルボニル化合物系への試行的応用を行い、これまで未解明であった、ホルムアルデヒドの光化学ダイナミクスについて、新しい知見を得た。
禅籍・燈史における公案所在・出典データベース作成の試み

本年度のデータベース作成は、当初は、燈史ファイルとして『景徳伝燈録』の入力を予定していたが、既に、語録ファイルとして『永平広録』巻1・2が入力済であることを鑑み、それを基に、平成6年5月2122日に開催された第45回日本印度学仏教学会学術大会において、その成果を発表すべく、同じ道元の著作である「永平頌古」并びに真字『正法眼蔵』(公案集)に集録される400則弱の公案及びその出典の入力を行なった。学会では、その分析結果から、特に真字『正法眼蔵』の性格づけを中心とした「真字『正法眼蔵』の成立に関する一私見」(21日発表)と題した発表を行ない、学会誌『印度学仏教学研究』第43巻1号誌上に同名の論文として掲載していただいた。なお、作成したデータベースの分析結果は、『曹洞宗宗学研究紀要』第8号(平成6年10月)誌上に紙数を頂戴し、前記学会発表の内容を補填しつつ、その論文末に一覧表の形式にて発表した。以上が前期中の作業であるが、10月に入ってからは、日本曹洞宗中心であったデータの拡充をはかるため、代表的な公案集よりのデータ入力に取りかかった。その作業において入力したのは、『雪竇頌古』『宏智頌古』『円悟頌古』の各宗派の頌古それぞれ100則と、「宏智拈古」、「円悟拈古」それぞれ100則の計500則である。現在は着話禅の大成者である大彗宗晃の『正法眼蔵』の公案を入力中である。
糖輸送体の細胞内輸送を制御する分子機構に関する分子細胞形態学的研究

グルコーストランスポーター4型(GLUT4)を持つ細胞内小胞をキュラクタライズするため、まず3T3-L1脂肪細胞内の小胞のpHをDAMP(3-(2,4-dinitroanilino)-3'-amino-N-methyldipropylamine)を用いて調べた。方法としては、3T3-L1脂肪細胞を10μMDAMPで37°C、30分間処理した後、3%パラホルムアルデヒドにより室温で10時間固定し、連結準超薄切片を作成して蛍光抗体法により観察、解析した。DAMPの蛍光抗体染色によりリソゾームのマーカーであるカテプシンDの分布とよく一致していることが分かった。同様の方法でGLUT4の分布を解析してみると、そのシグナルも細胞質に散在しており、核の近傍に特に強い染色が観察された。GLUT4とDAMPのシグナルは一部重なっていたが、DAMPで濃染された部分にはGLUT4のシグナルは検出できず、GLUT4はリソゾームに存在しないこと、およびGLUT4を持つ小胞のpHは低くないことが示唆された。次に、FITC-フェリチンを液体培地中に、20μg/mlの濃度で加え、1時間と10時間3T3-L1脂肪細胞を培養し、細胞中に取り込まれたフェリチンをエンドソームのマーカーとしてその蛍光とGLUT4との分布を蛍光抗体染色により比較した。トランスフェリンの蛍光は細胞質の表面近傍にドット状に観察されたが、GLUT4との共存は明瞭には検出できなかった。細胞全体に存在するGLUT4の蛍光量から考えると、エンドソームのリサイクリング経路にはGLUT4は少量しか存在していないのかもしれない。pHによりグルコーストランスポーター4型(GLUT4)を持つ細胞内小胞をキャラクタライズするため、3T3-L1脂肪細胞を10μM DAMP(3-(2,4-dinitroanilino)-3'-amino-N-methyldipropylamine)で37°C、30分間処理した後、3%パラホルムアルデヒドにより室温で10時間固定し、凍結準超薄切片を作成して二重蛍光抗体法により観察、解析した。理論上、DAMPのシグナルが強い部分はpHが低いと予想されたが、実際この部分はリソゾームのマーカーであるカテプシンDの分布とよく一致していた。GLUT4のシグナルは一部DAMPのシグナルと重なっていた。現在、より詳細な解析を試みている段階である。また同時に、電子顕微鏡レベルでの観察に適した試料の作成法も検討した。アクリル系親水性樹脂のLR-WhiteやLowicrylK3Mでは細胞膜が不明瞭であり、シグナルも弱かったが、ダイヤモンドナイフにを用いて作成した凍結超薄切では膜のコントラストがよく、シグナルも比較的強かった。今後は、凍結超薄切を用いて微細構造の観察を行う。細胞内小胞のマーカーを検索するため、3T3-L1細胞、および褐色脂肪細胞の凍結切片に対して、トランスフェリンレセプター、インスリンレセプター(αサプユニットとβサブユニット)、レプチン、アシギオテンシンIIの抗体を用いて蛍光抗体染色を行ったが、試みたいずれの固定液(過ヨウ素酸・リジン・パラホルムアルデヒド固定液、Zamboni、3%パラホルムアルデヒド、3%パラホルムアルデヒド/0.1%グルタールアルデヒド等)でもポジティブなシグナルは得られなかった。
生体関節力学機能試験ロボットシステムの開発

ベクトルも表示可能な6軸力センサと新たに改良を加えたロボット、さらに膝関節座標系の導入によりin situにおける膝靱帯の張力測定を可能とした。屍体膝関節を行い前方力、後方力、外反力、内反力を与えた。まず無処置関節に20Nの力を加え変位をとらえロボットに記憶させる。次いで漸次膝靱帯を切断し、記憶させた位置に戻す。20Nより減少した力ベクトルが切断靱帯その変位方向で発揮されていた力抵抗に一致する。このようにして各靱帯の各方向での安定性の関与を詳細に知ることが可能となった。この基礎データを基とし生体関節に応用中である。診断用ロボットシステム(昭和62年度文部省科学研究費試験研究により既設)を用いた切断膝関節の前後方試験(最大荷重100N)および内外反試験(最大モーメント10Nm)を行ったときの,マニピュレータ(6軸多関節型)の各部に生じる荷重とモーメントをシミュレーションにより計算した。その結果,それらがマニピュレータ各軸の許容力,許容モーメントに近いことが分かった。このことから新型ロボットシステムでは,より強固なマニピュレータの機構が必要であることが分かった。また,機構学的なシミュレーションにより,マニピュレータの最終軸の回転中心を,試験関節の屈曲伸展軸に一致させる構造が望ましいと判断された。以上から,直道3自由度機構の先に,回転3自由度機構を付加した6自由度構造のマニピュレータを設計した。可搬重量を大きくするために,それぞれの関節部分には6個のACサーボモータを用いることとした。。それぞれのモータは独立したコントローラを存し,アナログ変換された制御コンピュータからの制御出力に応じて出力変位を発揮する。これとは別に,生体関節機構の数学的な記述のために,すでに記述を終えた膝関節以外に,股関節,肩関節,肘関節,足関節の機構モデルを構築した。それぞれに対して変位および力とモーメントを記述するために,同次変換およびヤコビアンを求めた。これらの記述を搭載した,生体関節力学機能試験のための制御プログラムを作成した。ベクトルも表示可能な6軸力センサ(Universal Force Moment Scnsor)と新たに改良を加えたロボット、さらに膝関節座標径の導入によりin situにおける膝靱帯の張力測定を可能とした。屍体膝関節を用い前方力、後方力、外反力、内反力を与えた。前・後方試験では無処置関節に一定の力を加え変位をとらえロボットに記憶させる。次いで漸次膝靱帯を切断し、記憶させた位置に戻し、減少した力ベクトルが切断靱帯のその変位方向で発揮されていた力抵抗に一致する。このようにして格靱帯の各方向での安定性の関与を詳細に知ることが可能となった。
コンピュータをベースとした音声反応形式ストループテストの開発

本研究では、刺激の提示と音声による反応の記録を一元化したシステム上で実施するためのコンピュータをベースとした音声反応形式ストループテストの開発を行った。さらに、開発したテストを活用して、実際に日本人大学生を対象にした言語間でのストループ効果を比較する実験を実施し、先行研究では明らかにできなかった正反応と誤反応の区別や促進効果の測定を行うとともに、第2言語における修得度とストループ効果との関係を検証した。本研究は、ストループテストを音声反応形式で実施するためのシステム構築を目的としている。本年度は、研究の理論的な基盤として、コネクショニズムに関する文献資料収集、および、これまでの実験の見直しとデータの洗いなおしをおこない、そこで得られた知見をもとに学会で講演・発表し、論文を執筆した。また、本研究では、コンピュータによる刺激の提示と音声による反応の記録を一元化したシステム上で実施するストループテストの作成を目的としている。これについては汎用のソフトウェアを活用して対応することにしたが、昨年度は震災の影響もあり、ソフトウェアの入手に予想外の時間を費やしてしまった。そのため、研究の進捗にやや遅れが生じたが、刺激提示用の大型ディスプレイを備えたストループテストに特化したシステム環境の構築を何とか本年度中に達成し、予備実験を通して実験を円滑に実施するためのカスタマイズも行い、現在は本実験をおこなっているところである。本研究では、ストループ効果と第2言語における修得度の関係を調査の対象としているので、日本語版・英語版のストループテストと英語の修得度診断テスト(英語リスニングテスト)を作成した。また、日本語版のストループテストについては、表記方法の違いを見るために平仮名版と漢字版を作成した。これらのマテリアルについては、これまでの研究で用いていたフォーマットを流用している。現在、実験の参加者数が目標の30名まで達していないので、本実験の実施期間を次年度当初まで延長することにする。本研究は、コンピュータによる刺激の提示と音声による反応の記録を一元化したシステム上で実施するストループテストを開発し、このテストを活用して実際に日本人大学生を対象とした言語間でのストループ効果を比較する実験を実施して、第2言語における修得度とストループ効果との関係を検証することを目的としている。システムのベースとなるアルゴリズムについては認知心理実験のプログラミングを支援するソフトウェアを活用することで対応できたため、刺激提示用の大型ディスプレイを備えたストループテストのためのシステム環境は、すでに昨年度に完成していた。(本実験で使用する日本語漢字版・日本語平仮名版・英語版のストループテストと英語の修得度を診断するための英語リスニングテストの各マテリアルについては、これまでの予備実験で使用していたものを流用した。)しかしながら、本実験の参加者数が昨年度中に目標の30名にまで達していなかったため、本実験の実施期間を本年度初頭まで延長することにした。5月には実験参加者数が目標人数に到達したので、そこから実験データの集計作業を行い、その後、統計処理ソフトを用いての分析作業を実施した。これらの作業が順調に進んだため、8月には全国英語教育学会の大会でそれまでの経過を発表することができた。その後、この発表での反応を踏まえつつ研究の成果を論文にまとめ、年明けの1月に学会誌(東北英語教育学会研究紀要)へ投稿し、査読を経て掲載論文として採用された。ストループテストは、反応時間の遅延としてあらわれる干渉効果が当該言語の修得度の指標となりうるとして第2言語習得研究にも応用されている。本研究でも、母語と第2言語という言語間でのストループ効果の関係および第2言語におけるストループ効果と修得度の関係を調査の対象としているので、2種類のストループテスト(日本語版・英語版)と2種類の英語修得度診断テスト(英語リーディングテスト・英語リスニングテスト)を作成する必要がある。これらのマテリアルについては、これまで研究で用いていたフォーマットを流用することにしたため、本年度は、これまでの実験を整理し、データを洗いなおした。ここで得られた知見をもとに後述する論文を執筆した。先に示した2種類のストループテストをコンピュータ上で円滑に実施するためには、音声による反応時間の測定と当該音声そのものの記録を、一元化されたシステム上で行う必要がなる。これについては汎用のソフトウェアを活用して対応することにした。ところが、年度当初は震災の影響もあり、ソフトウェアの入手までに予想外の時間を費やしてしまい、最終的には目的に適ったソフトウェアを入手することができたが、そこから実験に特化したシステム環境を構築するには、一般的な操作・機能を説明したマニュアルを理解し、その上で実験を実行するための個別の設定をカスタマイズしていかなければならず、その作業にも時間を要している状態である。また、既存のコンピュータ単体で、音声反応形式のストループテストを円滑に実施するには限界があるため、実験に特化したシステム環境を構築するための周辺機器を別途購入する必要があるが、これについても、実際にシステムが稼動しなければわからない要素が散在するので購入は次年度で対応することとした。昨年度は震災の影響もあり、当該のソフトウェアを入手するまでに予想外の時間を費やしてしまった。

そのため、研究の進捗にやや遅れが生じたが、刺激提示用の大型ディスプレイ等、音声反応形式のストループテストを円滑に実施するための周辺機器をそろえ、予備実験を通して個別の設定をカスタマイズして、何とか本年度中に本研究での実験に特化したシステム環境の構築を達成することができた。しかしながら、以上のような経緯から本実験の開始時期がずれ込んでしまったため、現在、実験の参加者数が目標の30名にまで到達していない。そのため、本実験の実施期間を次年度当初まで延長して対応することにする。年度当初は震災の影響もあり、目的に適ったソフトウェアを入手するまでに予想外の時間を費やしてしまった。本研究の実験に特化したシステム環境を構築するには、一般的な操作・機能を理解した上で、個別の設定をカスタマイズしていかなければならず、その作業にも時間を要している。また、音声反応形式のストループテストを円滑に実施するため、周辺機器を別途購入して実験に特化したシステム環境を構築する必要があるが。これについても、実際にシステムが稼動しなければわからない要素が散在するので購入は次年度で対応する。まず、実験の参加者数が目標の30名に到達するまで本実験の実施時期を延長して対応する。その後、実験で得られたデータの集計および入力をエクセル上でおこない、統計処理ソフトを用いて分析する。分析の結果を考察し、その成果を学会で発表する。また、成果については論文にまとめて学会誌へ投稿する。以上、かなりタイトな計画になっているが、作業については、研究補助を活用できるところは積極的に活用することで遅延を取り戻すよう試みる。まず、音声反応形式のストループテストを実施するソフトウェアのカスタマイズを急ぎ完成させ、実験に特化したシステム環境を構築するための周辺機器を別途購入する。次年度中には予備実験を実施して、構築したシステム上でソフトウェアが正常に動作し、実験が適正に行えるかどうかを診断する。次年度中に本実験の実施に入ることができるよう、ソフトウェアのカスタマイズと別途購入する周辺機器の導入作業については、同時並行的に実施可能な部分を抽出・実行して遅延を取り戻すよう試みるが、もし次年度中に間に合わない事態に陥ったとしても、当初計画で最終年度は実験結果の考察と成果発表のみであり、比較的余裕があるため十分に対応が可能である。本実験については、実施時期を延長して次年度当初までおこなう。そのため、実験参加者への謝礼については次年度も継続して支出する。本実験実施後のデータ集計および入力については、研究補助に協力を依頼する。また、本実験の結果を踏まえた研究の成果について学会で発表するため、旅費を支出する。さらに、成果については論文にまとめて学会誌へ投稿する。ソフトウェアのカスタマイズについては専門的な知識と技術を有する研究補助に協力を依頼する。
安定同位体比情報を用いた森林土壌中の総硝化量の原位置推定

本研究では、従来からの培養実験では求められなかった森林土壌における実際の総硝化速度を、硝酸(NO3-)の酸素安定同位体比(δ18O)の変化を把握することと、15Nトレーサーを用いる同位体希釈法を併用することで明らかにすることを目的とした。東京大学田無演習林において、土壌中のN動態に関する定期的な調査を行った。この結果NO3-のδ18Oはリター層とその直下で急激に低下し、降水で供給されたNO3-が速やかに不動化され、硝化菌によって生成されたNO3-に置き換わる状況が明らかになった。また同位体希釈法による総硝化速度、総不動化速度の測定値は、上記のNO3-の置換現象を詳細に裏付けるものであった。森林生態系では、硝酸(NO3-)態窒素は植物や微生物にとっての可吸性が高く、これを中心に内部での循環が発達している。土壌中でのNO3-の現存量(プール)の消長には微生物による生成、大気降下物による流入、植物や微生物による吸収、水移動に伴う溶脱が関わる。従来からの培養実験では求められなかった総硝化速度(生成速度)を、NO3-の酸素安定同位体の自然存在比(δ18O)の変化から推定する方法を提案することを目的とする。大気降下物由来NO3-のδ18Oは、土壌中で生成されるNO3-のそれより著しく高く、これをトレーサとしてモニターすることによって循環の速さを推定することができる。本年度は、千葉県南部の東京大学附属千葉演習林、袋山沢水文試験地と、東京都中部の東京大学附属田無演習林に調査地を設け、土壌、土壌水等、試料の採取、分析を行った。大気降下物としてのNO3-のインプットは前者に比べて後者で著しく高く、土壌溶液中のNO3-濃度が常に前者の数倍数10倍あることがこれまでの調査で明らかになっている。この2つの異なる条件下で、田無では上記の方法を適用した。、方法の妥当性を検証しつつ、総硝化量の推定に必要なデータの収集をおこなった。この結果、桐生と田無の両方で、NO3-のδ18Oは土壌中で低下し、降水で供給されたNO3-が、土壌中で不動化され、新たに硝化菌によって生成されたNO3-に置き換わっていることが明らかになった。また、桐生の土壌中では深さ50cmまでの間でNO3-のδ18Oは緩やかに低下するのに対し、田無の土壌では、A0層近くの浅い部位でδ18Oが急激に低下することがわかった。このことは、土壌中でのNO3-の鉛直輸送の相違が影響していると考えられ、上記の浸透過程における土壌の物理特性の違いを把握する必要があることが示された。本年度は、滋賀県南部の田上山地に位置する京都大学桐生水文試験地、東京都中部の東京大学附属田無演習林に調査地を設け、土壌、土壌水等、試料の定期的な採取を行った。この2つの異なる条件下で、本方法を適用し、方法の妥当性を検証しつつ、総硝化量の推定に必要なデータの収集をおこなった。

このことは、土壌中でのNO3-の鉛直輸送の相違が影響していると考えられ、上記の浸透過程における土壌の物理特性の違いを把握する必要があることが示された。森林生態系では、硝酸態窒素(NO3-)は植物や微生物にとっての可給性が高く、これを中心とした土壌-植物系の内部循環が発達している。土壌中でのNO3-の現存量の増減には、大気降下物などの外部からの流入、微生物による生成、植物や微生物による消費、水移動にともなう溶脱が関わっている。本研究は、従来から行われてきた培養実験では求められなかった総硝化速度(NO3-生成速度)をNO3-の酸素安定同位体比(δ18O)の変化から推定する手法を提案することを目的として、野外観測データの収集と解析を進めてきた。大気降下物由来のNO3-のδ18Oは、土壌中で微生物によって生成されるNO3-のそれよりも著しく高く、これをトレーサーとしてモニターすることによって循環の速さを推定することができる。本年度は、東京都中部の東京大学附属田無演習林の調査地において引き続き土壌、土壌水、地下水等、試料の採取を前年度までに行った観測の補足的に行い、現存量の測定、無機化速度、硝化速度の測定を行った。また、水試料中の溶存NO3-について、微生物脱窒菌法を用いたδ15N、δ18Oの測定を行った。2012年度から、3年間の野外観測の結果、比較対象としてきた滋賀県南部の桐生試験地と田無演習林の両方で、NO3-のδ18Oは土壌中で急激に低下し、大気降下物として流入したNO3-は素早く微生物によって不動化され、新たに硝化細菌によって生成されたNO3-に置き換わっていることが判明した。桐生試験地の土壌ではこの置き換わりによるδ18Oの低下が、土壌50cm深までで生じるのに対し、田無演習林の土壌ではリター層で急激に生じているという違いが認められた。同位体希釈法を用いた総硝化速度の測定結果は、桐生に比べて田無の土壌でそれが著しく大きいことを示しており、微生物活性の相違の方がこれに強く影響していることが示唆された。森林生態学、水文学、生物地球化学研究計画において設定した野外実験サイトにおける試料の採取やそれらの分析は計画通りに進んでいる。前年、二つのサイトにおける大気降下物由来のNO3-の取り込みの状況に相違があることを見出したが、本年、土壌中における微生物による窒素形態変化に土壌の物理性が強く影響していることが確認された。また、両サイトにおける表層土壌における総硝化速度を、15Nトレーサーを用いたプール・ダイリューションメソッドを用いて測定を行った。この結果、窒素の降下物量が少ない桐生では、有機態窒素の無機化の結果生成されるNH4+は、ほぼ全量不動化され、ほとんど硝化されないのに対し、窒素降下物量が多い田無では生成されたNH4+の半分以上が硝化され、また、NO3-の不動化量は総硝化量を下回っていた。この結果、桐生で、通常土壌中のNO3-のプールがわずかであるのに対し、田無では土壌溶液のNO3-濃度が極めて高いことのメカニズムが明らかになった。以上のように、フィールでのデータ収集と、実験室における総硝化量推定の測定は順調に進んでいる。研究計画において設定した野外実験サイトにおける試料の採取やそれらの分析は計画通りに進んでいる。上記に示したように、二つのサイトにおける大気降下物由来のNO3-の取り込みの状況に相違が見られ、土壌中における微生物による窒素形態変化に土壌の物理性が強く影響していることが示唆され、今後の研究展開に新たな側面が開ける可能性が見えてきた。また、両サイトにおける表層土壌における総硝化速度を、15Nトレーサーを用いたプール・ダイリューションメソッドを用いて測定を開始した。これによる測定は、現在同位体分析等を進めているが、プレリミナリーには、次のようなことが明らかになってきた。
破骨細胞のRANK-TRAF6結合を阻害する新規機能ペプチドの創成

研究のまとめを行う目的で以下の実験を行った。前年の研究より小ペプチドWP9QYがRANK-RANKLの相互作用を変化させること、さらにその相互作用の変化はligand-受容体複合体の構造変化により生じることが明らかにされたので、WP9QYの破骨細胞形成系におけるin vitro作用の解明を行った。マウス骨髄細胞をsRANKL(可溶性RANKL)とM-CSFにて刺激すると酒石酸抵抗性酸性フォスファターゼ(TRAP)陽性多核細胞(破骨細胞様細胞:OCL)が出現するが、このTRAP(+)OCLの生成をWP9QYは抑制した。一方、RANK-RANKL相互作用により起こる情報伝達シグナルの活性化として、NF-κBの核移行、NFATclメッセージ、Erk、Jun、Aktのリン酸化をWP9QYは抑制した。さらに骨髄より取り出した単離破骨細胞による骨吸収窩形成において、sRANKLによる吸収窩面積と深さの増大をWP9QYは抑制した。以上の実験結果より構分子生物学的手法を用いて設計したTNF受容アンタゴニストであるWP9QYペプチドはTNFファミリーであるRANKLにおいてもアンタゴニストとして機能し、その作用はRANK-RANKL複合体形成による細胞内情報伝達系の抑制効果により、破骨細胞の分化・増殖・骨吸収機能を阻害することが示された。今後このような小分子ペプチドは骨吸収抑制を示す薬物開発の一つのひな型となると考えられた。本年度は研究の初期段階として、破骨細胞の培養系を用いた以下の検索を行った。RANKの構造解析を行い、in silicoにて分子モデリングを行った。RANKはTNF受容体と共通の3量体の構造をしており、1つの受容体がligandであるRANKL2つと接して、情報伝達が行われることが明らかとなった。このRANKとRANKLの結合を阻害する小ペプチドを開発すれば、アンタゴニストとして有用である可能性が考えられた。そこで小ペプチドWP9QYを作成した。表面プラズモン共鳴装置を用いた観察では、TNF受容体アンタゴニストである小ペプチドWP9QYはRANKに親和性を持ち、TNF受容体と同程度の結合力を示した。しかしWP9QYはRANKとRANKL結合を引き離すことはできず、ligand-受容体結合を阻害しなかった。したがってWP9QY従来から考えられていたligand-受容体結合を干渉することによりその作業を発現するのではなく、違うメカニズムが存在することが示唆された。そこで分子モデリングにてWP9QYが結合した場合の、RANK-RANKL複合体の分子構造変化を予測したところ、WP9QYはこの複合体の構造変化を起こすことが示された。WP9QYはligandと受容体にはさまれる形をとり、ligand-受容体複合体の構造変化が生じ、その結果それ以降の情報伝達系が遮断される可能性が示された。WP9QYはTNF受容体アンタゴニストではあるが、RNK-RANKLの相互作用をも変化させることが明らかとなった。以上よりRANK-RANKL複合体と情報伝達システムの相互作用の一端が明らかにされ、新規ペプチド開発に重要な知見として活用できると思われる。
コラーゲン架橋構造の定量化を指標にしたインプラント周囲骨骨質評価

本研究は,骨強度を判定する指標として骨内に存在するコラーゲン架橋に着目した.動物モデルとなる10週齢Sprague-Dawley系雄性ラットの大腿骨を摘出,粉砕し, HPLC法によるコラーゲンの分離,同定を行うことで定量化を図った。また,その値と比較するために,マイクロCT撮影から骨密度を算出した.本研究は,骨強度を判定する指標として骨内に存在するコラーゲン架橋に着目した.動物モデルとなる10週齢Sprague-Dawley系雄性ラットの大腿骨を摘出,粉砕し, HPLC法によるコラーゲンの分離,同定を行うことで定量化を図った。また,その値と比較するために,マイクロCT撮影から骨密度を算出した.本研究は,骨強度を判定する指標として骨内に存在するコラーゲン架橋に着目し,インプラント治療の際に必要とされる骨質評価に,骨密度だけではなくコラーゲン架橋構造という生化学的な評価を導入することで,患者ごとのオーダーメイドインプラント治療を確立することを目的としている.骨内のコラーゲン架橋構造として,生理学的架橋であるピリジノリンと非生理的架橋であるペントシジンを新たなパラメータとして選択した。非生理的架橋であるペントシジンの増加により骨質の脆弱化が引き起こされるとされているため,研究の初期段階として,骨内のコラーゲン架橋構造という生化学的な評価とインプラント体と骨との初期固定強度,オッセオインテグレーションの強度を経時的に測定・分析し,コラーゲン架橋構造が新たなパラメータとして有効であるかを明らかにする.平成22度は,動物モデルとなる16週齢Wistar系雌性ラット大腿骨の骨密度をマイクロCTにより撮影し,計測を行った.さらに,その大腿骨に含まれる生理学的架橋(ピリジノリン)と非生理的架橋(ペントシジン)の分析のために,摘出した大腿骨を液体窒素を用いて粉末状に破砕後,密度勾配分画法を施すことで骨単位を新旧に分画化し,分画した試料にHPLC法による分離を行うことで定量を行った。より正確に、骨内のコラーゲン架橋構造の生化学的評価を検討するため,ピリジノリンとペントシジンの分離,定量方法の検索を行い,改良・検討している.本研究は,骨強度を判定する指標として骨内に存在するコラーゲン架橋に着目し,インプラント治療の際に必要とされる骨質評価に,骨密度だけではなくコラーゲン架橋構造という生化学的な評価を導入することで,患者ごとのオーダーメイドインプラント治療を確立することを目的としている.骨内のコラーゲン架橋構造として,生理学的架橋であるピリジノリンと非生理的架橋であるペントシジンを新たなパラメータとして選択した。非生理的架橋であるペントシジンの増加により骨質の脆弱化が引き起こされるとされているため,研究の初期段階として,骨内のコラーゲン架橋構造という生化学的な評価とインプラント体と骨との初期固定強度,オッセオインテグレーションの強度を経時的に測定・分析し,コラーゲン架橋構造が新たなパラメータとして有効であるかを明らかにする.平成23年度は,動物モデルとなる16週齢Wistar系雌性ラット脛骨をマイクロCTにて撮影し,骨密度を算出した.その脛骨に含まれる生理学的架橋(ピリジノリン)と非生理的架橋(ペントシジン)の分析のために,摘出した脛骨を液体窒素を用いて粉末状に破砕後し,密度勾配分画法を施すことで骨単位を新旧に分画化し,分画した試料にHPLC法による分離を行うことで定量化を図った。マイクロCTによる骨密度とHPLC法によるピリジノリンとペントシジンの比率の相関を調査した.さらに,再現性のある結果を得るために,ピリジノリンとペントシジンの分離,定量方法の検索を行い,改良・検討した.
椎骨動脈循環障害時の脳幹・内耳血流動態と内耳機能易受傷性に関する実験的研究

【.encircled1.】光凝固法による一側椎骨動脈閉塞ラットのレーザードップラー法では全身血圧、同側・対側蝸牛血流に明らかな変化はみられなかったが、一側椎骨動脈閉塞後瀉血による全身血圧低下が加わると蝸牛血流は低下し、その低下率は同側が対側に比べより大きく左右差を生じる傾向があった。【.encircled2.】前年度に引き続きラットの前下小脳動脈の光凝固法による閉塞モデルを作成し、オートラジオグラフィー法による血流測定で2時間後の脳幹部蝸牛核はコントロール群と同程度の血流量で30分後に比して回復したが、脳幹部前庭核はコントロール群に比して20%低下し回復がおくれた。【.encircled3.】レーザードップラー法による脳幹部の側副血行路の観察で前下小脳動脈閉塞後、外側回旋枝の血流は12分後に増加し約10分後に3033%のの血流増加をみた。【.encircled4.】クロラース麻酔ネコを用い、低酸素吸入(5% O_2)および一側椎骨動脈閉塞時の回転刺激に応じる前庭神経核ニューロン活動をみると低酸素吸入ではニューロンの自発発火は一過性に亢進後減少しその後消失し、低酸素吸入を中止すると回復した。記録側と同側の椎骨動脈をクリップで閉塞すると13個のニューロンのうち3個に低酸素吸入時と同様の反応が認められた。【.encircled5.】前下小脳動脈閉塞ラットの温度刺激検査(0°C、5ml法)で閉塞側耳は57%の機能低下を示した。【.encircled6.】前下小脳動脈閉塞ラットのABRで閉塞側と同側からの刺激ではすべての波形が消失するもの、すべての波形が消失するがしばらくして回復するもの、各波形は消失せずI-V波間潜時のみ延長するものの3種類の波形に分類でき、対側刺激でもI-IV波間の潜時の延長が認められ、前下小脳動脈閉塞により脳幹機能の低下が考えられた。(1)ヒト(屍体50例)の椎骨脳底動脈系の血管走行の観察から一般的なAICA,PICAの分枝は約60%で、その他にも多くのバリエーションが認められた。また椎骨動脈、内頚動脈は加齢によりその血管径は太くなり血管壁は椎骨動脈で有意な肥厚を認めた。(2)砂ネズミのIndia inkや樹脂注入による微少血管鋳型の観察から前庭核はやや太い2種類の脳幹穿通枝、蝸牛核はそれより細い種類の穿通枝で支配されているが両領域の毛細血管網の密度、血管系に相異は認められなかった。(3)ラットの前下小脳動脈の光凝固法による閉塞モデル(30分間)を作成し、オートラジオグラフィー法による血流量測定で前庭核は約30%、蝸牛核は約50%それぞれ対照群に比べ血流量の低下をみた。(4)ネコの気管切開、静脈麻酔下の低酸素負荷(10%O_2)後、1側椎骨動脈をクリップで30秒300秒間閉塞すると前庭神経核の神経活動は閉塞前に比べ一過性に低下した。(5)LaserDoppler法によるモルモットにおけるasphyxia負荷、ATP投与時の蝸牛血流、脳幹部血流の同時測定を対照群との比較から蝸牛と脳幹部には異った血流動態が見られ、両者には何等かの異なる血流調節機構の存在が推察された。【.encircled6.】前下小脳動脈閉塞ラットのABRで閉塞側と同側からの刺激ではすべての波形が消失するもの、すべての波形が消失するがしばらくして回復するもの、各波形は消失せずI-V波間潜時のみ延長するものの3種類の波形に分類でき、対側刺激でもI-
トリから哺乳動物へのインフルエンザウイルス伝播の機構

インフルエンザウイルス(IFV)は哺乳動物や鳥類に広く感染する。すべてのIFVは野生水禽のウイルスに由来すると考えられている。しかし、ウイルスが異なる動物種間を伝播する機序が解明されていない.IFVはHA蛋白を介して細胞表面のシアル酸を末端にもつ糖鎖レセプターに結合して感染する。そこで、本研究ではIFVのレセプター特異性と宿主域との関連を解析し、さらに感染実験によってその異動物種間伝播のメカニズムを解明することを目的とした。宿主の細胞表面上にあるレセプターの種類をレクチンを用いて解析した結果、馬、鯨、アザラシの呼吸器にはシアル酸がガラクトースにα2-3結合している糖鎖(α2-3)のみが存在し、豚、フェレットにはα2-3およびα2-6の両者が存在することが判明した。これらの成績はα2-3親和性の鳥IFVが馬に直接伝播可能であるという疫学的知見を裏づける。また、鯨およびアザラシのウイルスが鳥由来ウイルスであるという遺伝子解析結果をも支持する。一方、豚やフェレットでは、α2-6親和性の人ウイルスもα2-3親和性の鳥ウイルスも共に増殖するという以前の感染実験の成績に一致する。一方、人ウイルスから選択された、α2-3親和性変異株のHAのみを有し、他の遺伝子は全て馬のウイルス由来のハイブリッドウイルスを作出した。このウイルスのHAは226番目のアミノ酸がLeuから鳥ウイルスと同じGluに変化していた。しかし、このウイルスは馬では増殖しなかった。さらに228番目のアミノ酸も鳥ウイルスと同じGlyに変化したHAをもつハイブリッドウイルスを作出したところ、馬でよく増殖した。即ち、IFVが馬の気管で増殖するためには226番目に加えて228番目のアミノ酸も重要であることが判明した。現在、このアミノ酸がIFVのレセプター特異性にどのような変化をもたらすのかをレセプター結合試験により解析中である。
数理的手法による鉱物の溶解反応モデル選択とパラメータ抽出

地球表層で進行する岩石ー水系の化学反応は岩石圏ー生命圏ー大気圏における多種多様な影響を及ぼす非平衡過程であり,その本質的プロセスは鉱物の溶解と析出である.本研究では,水熱実験と機械学習的アプローチを組み合わせた手法により高精度な鉱物の溶解速度パラメータを取得する.取得したパラメータをもとに,尤もらしい溶解速度モデルの提案や,それに基づく海洋底の変質過程の解読や予測を行う.地球表層で進行する岩石ー水系の化学反応は岩石圏ー生命圏ー大気圏における多種多様な影響を及ぼす非平衡過程であり,その本質的プロセスは鉱物の溶解と析出である.本研究では,水熱実験と機械学習的アプローチを組み合わせた手法により高精度な鉱物の溶解速度パラメータを取得する.取得したパラメータをもとに,尤もらしい溶解速度モデルの提案や,それに基づく海洋底の変質過程の解読や予測を行う.
吊形式橋梁のモード減衰の理論的評価法に関する基礎研究

吊橋,斜張橋の動的設計に必要な重要パラメータの一つにモード減衰比があるが,理論的推定が難しいことから,その値を経験的に仮定しているのが現状である。一方,設計で仮定されたパラメータの妥当性を検証するために振動実験を行うことが多く,減衰に関するデータが蓄積されつつある。そこで,多様な構造形態が可能な吊橋,斜張橋の振動減衰特性を減衰データベースを基に比較考察すると同時に,エネルギー理論に基づくモード減衰の理論的評価法を提案し,いくつかの代表的な斜張橋の減衰解析を行って評価法の妥当性を検討した。本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。1.文献調査によって吊橋,斜張橋の減衰データベースを拡充し,それを基に固有振動数・モード減衰関係,平均モード減衰・スパン長関係等を求めて比較検討した。その結果,吊橋と斜張橋では減衰特性が異なり,斜張橋での減衰のモード依存性が明確になった。2.鶴見つばさ橋(一面吊り斜張橋)のモード減衰解析を,実橋振動試験データを基に詳細に行った。各構造要素の内部減衰エネルギーだけでなく,桁の空力減衰エネルギー,支点での摩擦エネルギー,ケーブルダンパーによる減衰エネルギーを実験と解析から推定し,各減衰要因のモード減衰に占める割合を定量的に示した。3.エネルギー理論に基づく斜張橋のモード減衰の理論的評価を,公団等から提供を受けた減衰解析に必要な詳細データを基に行い,減衰特性の理論的,定量的評価の可能性を調べた。対象とした斜張橋は,合成斜張橋である生口橋,トラス桁を有する横浜ベイブリッジ,一面吊りの鶴見つばさ橋等,特徴的なものである。その結果,種々の減衰要因を適切に評価することで,斜張橋のモード減衰特性が理論的に評価しうることが明らかとなった。吊橋,斜張橋の動的設計に必要な重要パラメーターの一つにモード減衰比があるが,理論的推定が難しいことから,その値を経験的に仮定しているのが現状である。一方,設計で仮定されたパラメータの妥当性を検証するために振動実験を行うことが多く,減衰に関するデータが蓄積されつつあるが,それら貴重なデータを基に減衰特性を解明する努力はあまりなされていない。そこで,吊形式橋梁の振動減衰の定量的評価法の確立を最終目的に,多様な構造形態が可能な吊橋・斜張橋の構造特性に関連させて,振動減衰能を理論的に評価することを試みた。今年度に行った具体的な検討は以下のとおりである。1.文献調査によって吊形式橋梁のモード減衰に関する概略データの追加収集を行い,当研究グループが既に構築していた吊橋・斜張橋の減衰データベースを拡充した。また,斜張橋3橋については,省庁・公団から減衰解析に必要な詳細なデータの提供を受けた。これらのデータを基に,振動減衰の定量的評価につなげるべくデータ項目を厳選した上で,減衰データベースの再構築を行った。2.斜張橋の実験試験での減衰比データと対応させるべく,3橋について詳細な固有振動解析を実施し,桁,タワー,ケーブルについてモードエネルギーを求めた。その際,固有振動解析の解析精度について検討を行い,特にケーブル振動のモデル化の重要性を明らかにした。3.エネルギー理論に基づくケーブル系振動減衰の理論的推定法を,桁,タワーを加えたケーブル構造に拡張して,斜張橋の減衰の理論的推定を試みた。つまり,エネルギー解析結果と実橋減衰データとを対比し,各構造要素の等価ロスファクターを算出することにより,減衰特性の理論的,定量的評価の可能性を調べた。18FA01:吊橋吊橋,斜張橋の動的設計に必要な重要パラメータの一つにモード減衰比があるが,理論的推定が難しいことから,その値を経験的に仮定しているのが現状である。

一方,設計で仮定されたパラメータの妥当性を検証するために振動実験を行うことが多く,減衰に関するデータが蓄積されつつある。そこで,多様な構造形態が可能な吊橋,斜張橋の振動減衰特性を減衰データベースを基に比較考慮し,斜張橋の減衰解析を行って理論的減衰評価法の妥当性を検討した。今年度の具体的な研究実績は以下のとおりである。1.文献調査によって拡充した吊橋・斜張橋の減衰データベースを基に,固有振動数-モード減衰関係,平均モード減衰-スパン長関係等を求めて比較検討した。その結果,斜張橋での減衰モード依存性が明確になった。2.1994年11月に行われた振動試験のデータを基に,鶴見つばさ橋(一面吊り斜張橋)のモード減衰解析を詳細に行った。格構造要素の内部減衰エネルギーだけではなく,空力減衰エネルギー,支点摩擦エネルギー,ケーブルダンパー減衰エネルギーを実験と解析から推定し,各減衰要因のモード減衰に占める割合を定量的に示した。3.エネルギー理論に基づく斜張橋の振動減衰の理論的評価を,省庁・公団から提供を受けた減衰解析に必要な詳細データを基に行い,減衰特性の理論的,定量的の可能性を調べた。対象とした斜張橋は,合成斜張橋である生口橋,トラス桁を有する横浜ベイブリッジ等,特徴的なものである。その結果,種々の減衰要因を適切に評価することで,斜張橋のモード減衰特性が理論的に評価できうることが明らかとなった。
低気圧に伴う竜巻の階層構造と予測可能性に関する基礎研究

温帯低気圧に伴う竜巻大発生のポテンシャル評価にはエントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギー(E-CAPE)が有効であることを示し、米国気象学会誌に論文として出版した。また、対馬海峡で突風を生じたメソβスケールの渦(以下、メソβ渦)の構造や発達過程を高解像度数値シミュレーションで解明した論文も米国気象学会誌に受理され、Early Online版として出版された。このメソβ渦や2018年6月16日に沖縄県伊江島で発生した竜巻に関するアンサンブル実験も行っており、前者については詳細な解析結果を論文として投稿準備中である。さらに、2012年5月6日に関東平野で発生した竜巻について、水平解像度50mのアンサンブル予報実験に基づいて竜巻発生要因を解析し、その成果をまとめた論文を出版した。竜巻を伴う台風に関しては、多数の竜巻を生じた2013年台風第18号の数値シミュレーションを行い、E-CAPEとストームに相対的な環境場のヘリシティ(SREH)を組み合わせた新しい指標E-EHIと竜巻発生との関係を調べて気象学会等で発表した。また、中国で竜巻を発生させた台風のE-CAPEの特徴を中国の研究者と共に調べ、現在学術誌(SCIENCE CHINA Earth Sciences)に投稿中である。さらに、台風に伴う突風に関して、先島諸島に暴風・突風をもたらした2015年台風第15号の急発達期におけるコア域の風構造を高密度・高頻度の地上データを用いて解析した。その結果、壁雲付近で周期1000秒の顕著な風向・風速・気圧の振動がみられ、レーダー反射強度との対応から、波数4の渦ロスビー波に伴うメソ渦の影響が示唆された。気象庁メソ解析値を初期値・境界値とした水平解像度1kmの数値シミュレーションでも、レーダー観測と同様の多角形状の眼が再現されており、上記の解釈を支持している。エントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギーE-CAPEが、温帯低気圧に伴う竜巻大発生のポテンシャル評価に有効なことを示すことに成功した成果と2012年5月6日に関東平野で発生した竜巻について、水平解像度50mのアンサンブル予報実験に基づいて竜巻発生要因を解析した成果の2つを、2編の論文にまとめて米国気象学会の論文誌に出版した。また、対馬海峡で突風を生じたメソβスケールの渦(以下メソβ渦)を高解像度シミュレーションで再現し、メソβ渦の詳細な構造や発達過程を解明した成果をまとめた論文も、米国気象学会の論文誌に受理され、Early Online版として掲載された。現在、メソβスケール渦のアンサンブル実験結果を詳細に解析した結果も論文としてまとめ、投稿準備中であるほか、対馬沖で発生した突風と2018年6月16日に沖縄県伊江島で発生した竜巻について、アンサンブルに基づく解析を行うために、地上観測データとレーダーデータを同化した水平解像度5kmと1kmの101メンバーのアンサンブル予報実験を行った。Large Eddy Simulation(LES)を用いたスーパーセルのエントレインメント率の評価は、モデル解像度依存性や環境場依存性などの調査を行いつつある。また、2013年台風第18号の数値シミュレーションは、低解像度での予備的な実験を終え、スーパーセル内のメソ渦を解像可能な高解像度実験を準備中である。台風に伴う突風に関しては、2015年台風第15号のコア域の風構造の解析について、これまでの先行研究では得られなかった高密度・高頻度の地上データを解析することで、台風の微細構造が明らかになりつつあるほか、水平解像度1kmの数値シミュレーションによる再現も進みつつあり、概ね順調に進展している。海上で発生するメソβスケール渦の詳細な解析の事例数を増やし、事例間の共通点、相違点を明らかにする。また、エントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギーE-CAPEが個々の竜巻の発生ポテンシャル評価に有効であるかを解明する。竜巻を生ずる積乱雲(スーパーセル)のエントレインメント率に関するLESでは、格子サイズをコントロール実験の100m以外にも変えた実験を行い、慣性小領域の乱流が陽に表現されるようになる解像度、測定されるエントレインメント率が数値的収束に達する解像度を明らかにし、投稿論文にまとめる。また、竜巻を伴う台風の高解像度実験を行い、台風に伴うスーパーセルの発生とE-CAPEなどの指標との関係を調べる。台風に伴う突風に関しては、2015年台風第15号のコア域の風構造について、昨年度解析した3秒値や10秒値の地上データについて時空間変換やドップラーレーダーを用いた解析などを行うことによって、台風の眼の内部や壁雲付近に存在するメソ渦の構造を明らかにする。また、昨年度実施した数値シミュレーションの結果を用いて壁雲付近のメソ渦の構造や時間変化を調査する。

竜巻を伴う台風に関しては、多数の竜巻を生じた2013年台風第18号の数値シミュレーションを行い、E-CAPEとストームに相対的な環境場のヘリシティ(SREH)を組み合わせた新しい指標E-EHIと竜巻発生との関係を調べて気象学会等で発表した。また、中国で竜巻を発生させた台風のE-CAPEの特徴を中国の研究者と共に調べ、現在学術誌(SCIENCE CHINA Earth Sciences)に投稿中である。さらに、台風に伴う突風に関して、先島諸島に暴風・突風をもたらした2015年台風第15号の急発達期におけるコア域の風構造を高密度・高頻度の地上データを用いて解析した。その結果、壁雲付近で周期1000秒の顕著な風向・風速・気圧の振動がみられ、レーダー反射強度との対応から、波数4の渦ロスビー波に伴うメソ渦の影響が示唆された。気象庁メソ解析値を初期値・境界値とした水平解像度1kmの数値シミュレーションでも、レーダー観測と同様の多角形状の眼が再現されており、上記の解釈を支持している。エントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギーE-CAPEが、温帯低気圧に伴う竜巻大発生のポテンシャル評価に有効なことを示すことに成功した成果と2012年5月6日に関東平野で発生した竜巻について、水平解像度50mのアンサンブル予報実験に基づいて竜巻発生要因を解析した成果の2つを、2編の論文にまとめて米国気象学会の論文誌に出版した。また、対馬海峡で突風を生じたメソβスケールの渦(以下メソβ渦)を高解像度シミュレーションで再現し、メソβ渦の詳細な構造や発達過程を解明した成果をまとめた論文も、米国気象学会の論文誌に受理され、Early Online版として掲載された。現在、メソβスケール渦のアンサンブル実験結果を詳細に解析した結果も論文としてまとめ、投稿準備中であるほか、対馬沖で発生した突風と2018年6月16日に沖縄県伊江島で発生した竜巻について、アンサンブルに基づく解析を行うために、地上観測データとレーダーデータを同化した水平解像度5kmと1kmの101メンバーのアンサンブル予報実験を行った。Large Eddy Simulation(LES)を用いたスーパーセルのエントレインメント率の評価は、モデル解像度依存性や環境場依存性などの調査を行いつつある。また、2013年台風第18号の数値シミュレーションは、低解像度での予備的な実験を終え、スーパーセル内のメソ渦を解像可能な高解像度実験を準備中である。台風に伴う突風に関しては、2015年台風第15号のコア域の風構造の解析について、これまでの先行研究では得られなかった高密度・高頻度の地上データを解析することで、台風の微細構造が明らかになりつつあるほか、水平解像度1kmの数値シミュレーションによる再現も進みつつあり、概ね順調に進展している。海上で発生するメソβスケール渦の詳細な解析の事例数を増やし、事例間の共通点、相違点を明らかにする。また、エントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギーE-CAPEが個々の竜巻の発生ポテンシャル評価に有効であるかを解明する。
生体に内在する多能性幹細胞Muse細胞の肝切除周術期における血中動態測定の解析

計画している研究項目は1肝切除患者の周術期の末梢血液中Muse細胞数の評価、単離したMuse細胞の質的評価、2患者を疾患・背景肝・術式で群別化し、それぞれの群ごとの肝切除周術期のMuse細胞の血中動態の把握、である。
誘導型高発現遺伝子プロモーターの調節機構の解明および機能開発

ニトリル分解菌Pseudomonas chlororaphis B23(以下、B23株と略)は、Nitrile hydratase (NHase)により様々なニトリルをアミドに変換し、生じたアミドをさらにAmidaseにより酸とアンモニアに分解する。両酵素は、ニトリルを合成する酵素Aldoxime dehydrataseなどのニトリル代謝関連酵素群とともに遺伝子クラスターを構成している。本遺伝子クラスターのプロモーターは発見できていない為、本クラスターはさらに上流まで伸びていると考えられた。前年度、上流のクローン化に成功し、取得した断片中からプロモーター領域を発見した。プロモーターのすぐ下流にレポーター遺伝子を導入し、レポーター酵素活性を測定することでプロモーター活性の検討を試みた。まず、数種の抗生物質を用いてB23株の薬剤耐性を調べ、感受性を示す抗生物質を探索した。次に、B23株が感受性を示す抗生物質耐性遺伝子を持ついくつかのプラスミドをB23株に導入し、B23株で複製可能なプラスミドを探索した。このプラスミドを用いて、レポーター遺伝子のすぐ上流にプロモーターと予想される断片を連結しB23株に導入した。しかし、B23株内に導入したものの、プラスミドは安定に保持されずプラスミドの欠失がおこり、レポーター酵素活性を測定することできなかった。前年度発見できた上流逆向きに転写調節タンパク質と相同性を示すORFを詳細に解析するために、本タンパク質の発現プラスミドを構築した。大腸菌を宿主として導入したところ、発現は確認できるものの全て不溶性穎粒となり、可溶性に発現する条件検討を行った。しかし、いずれの条件においても本タンパク質を可溶性に発現させることに成功しなかった。ニトリル分解菌Pseudomonas chlororaphis B23(以下、B23株と略)は、Nitrile hydratase(NHase)により様々なニトリルをアミドに変換し、生じたアミドをさらにAmidaseにより酸とアンモニアに分解する。両酵素は、ニトリルを合成する酵素Aldoxime dehydratase、機能未知の2つのORF(ORF1、ORF2)、(ニトリルから生じた酸の代謝に関わる)アシルCoA合成酵素とともに遺伝子クラスターを構成している。B23株の染色体DNAを各種制限酵素で切断した断片に対して、本クラスター最上流にあるAldoxime dehydratase遺伝子をプローブとしてハイブリダイゼーションを行った。明瞭なシグナルが得られた制限酵素を選択し、シグナルの得られた大きさのDNA断片のライブラリーを構築した。Aldoxime dehydratase遺伝子の一部を増幅可能なプライマーを用いてコロニーPCRを行い、構築したライブラリーからさらに上流領域を含むプラスミドを選択し、上流領域のクローン化を行った。上流部分の塩基配列を決定し、上流逆向きに新しいORFを見いだした。相同性検索の結果、本ORFは転写調節タンパク質と相同性を示すことから、アミドによるニトリル合成・分解酵素群の誘導発現調節に関与する転写調節タンパク質と示唆された。