hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子解析と分子トレーシングを基盤とした細胞標的分子の創製

ストレス顆粒はRNAと多くのタンパク質からなる凝集体であり、熱や活性酸素などのストレスにより形成される。その形成メカニズムは不明であり、RNAの翻訳停止やタンパク質の修飾が関与していると考えられている。また、ストレス顆粒の構成タンパク質の異常は神経疾患の発症と関連している。我々は分子生物学的手法とイメージングの手法を用いてストレス顆粒形成のメカニズムを解析した。ストレス顆粒の新たな構成因子を同定し、そのダイナミックな細胞内局在と複合体形成を解析し、関連する病態の解明をした。がん幹細胞および神経幹細胞の維持・形質変化誘導に関与するヒストンメチル化修飾およびDNAメチル化の標的遺伝子の解析により、エピジェネティクス治療薬のリード化合物を見出し、この誘導体分子ががん幹細胞の維持・不均一な形質変化誘導を阻害することを確認している。この現象を分子科学的に理解するとともに、誘導体分子を薬剤として実現するために、これらの薬理作用、薬物動態の確認、さらには細胞を対象とした作用点(特異性)について研究する。また、トレーシング技術により細胞・組織内での輸送挙動を解析し、in vivoでの効率的な送達システムの設計を行う。すなわち、リード化合物の発見・合成から、安全かつ効果的な革新的細胞標的医薬の実用化を目指す。メチル化を抑制するための薬剤を効率よく作製するため、EZH2の細胞内における挙動、生理的役割をナノメディシン的方法論で解析する。EZH2はヒストンのメチル化を制御することにより、染色体の構造に影響を及ぼし、その領域にある遺伝子の発現を変化させる。その遺伝子発現変化が癌幹細胞の維持、不均一な癌細胞への変化を制御している。これらの現象を様々なパラメーターを用いて明らかにするため、EZH2の細胞内での挙動、生理的役割を検討した。らに、メチル化、アセチル化領域を認識するペプチドプローブを作製し、同時に観察することも試みる。これらの実験により、細胞質内、または核内おけるEZH2の濃度、さらにその時の染色体のある領域に結合しているEZH2の個数、そしてそれによるDNAの構造変化を明らかにした。Girdinは、VEGFを介した生体の血管新生(postnatal angiogenesis)にAkt依存的に関わっていることから、本研究では、低酸素下の状態でのGirdinの脳腫瘍幹細胞の幹細胞性の維持と、その役割を検討した。低酸素の状態で、Girdinの発現上昇が示された。腫瘍細胞における遺伝子変異やその進展の多様性が明らかとなった。ほとんどの腫瘍においてはある一連の変異をもったsubcloneが様々なセレクションをうけて生き残り増大する.それゆえ,悪性化・転移・再発はclonalに起こると考えられている。成人に発症する脳腫瘍の約半数を占める神経膠腫は、病理学的に低悪性度と高悪性度に低悪性度は緩徐に進行するが数年から十数年の経過を経てより高悪性度の腫瘍として再発する。段階的に悪性化する腫瘍であるため腫瘍内多様性及び単一細胞クローンがどのように進展していくかの過程を解明することは今後の治療の発展につながると考えられる。今年度の研究成果として、低悪性度神経膠腫は時間的・空間的に多様性を有する腫瘍であり、その遺伝子変異には変異の生じる順番が存在すること、腫瘍が生じた後に一部のサブクローンがヒエラルキーを有するdriver変異を順番に獲得し多様性を形成しながら進展していくことが明らかになった(Nature Genetics)。低悪性度神経膠腫(WHO grade II/III glioma)は頻度の高い脳原発悪性腫瘍である。多くの患者さんでは初回治療の数年から数十年後に、より悪性度の高い腫瘍として再発し、死に至る病気であり新しい治療の開発が期待される病気である。日本国内から700症例以上を集め、次世代シークエンスにより低悪性度神経膠腫においてどのような遺伝子異常が生じているのか、これらの遺伝子異常が腫瘍の発生や悪性化に対してどのような役割をもっているか解明した。今回、我々の解析により低悪性度神経膠腫において新たな遺伝子変異が明らかとなった。遺伝子変異パターンは極めて排他性の強い3 typeに分類され、各Typeにおいて遺伝子変異はヒエラルキーを有する。低悪性度神経膠腫は決まった順番で変異が発生し、そのdriver変異を獲得することによりclonal evolutionを引き起こして進展していくことが明らかとなった。低悪性度神経膠腫は時間的・空間的に多様性を有する腫瘍であり、その遺伝子変異には変異の生じる順番が存在すること、腫瘍が生じた後に一部のsubcloneがヒエラルキーを有するdriver変異を順番に獲得し多様性を形成しながら進展していくことが明らかになった。今年度の研究成果として、低悪性度神経膠腫は時間的・空間的に多様性を有する腫瘍であり、その遺伝子変異には変異の生じる順番が存在すること、腫瘍が生じた後に一部のサブクローンがヒエラルキーを有するdriver変異を順番に獲得し多様性を形成しながら進展していくことが明らかになった。この成果は来年度の5月に掲載される見込みである(Nature Genetics, in press)。我々は分子生物学的手法とイメージングの手法を用いてストレス顆粒形成のメカニズムを解析している。ストレス顆粒の新たな構成因子を同定し、そのダイナミックな細胞内局在と複合体形成を解析し、関連する病態の解明した。

個体における細胞は常に外から様々な種類のストレスを受けている。表皮細胞は紫外線による化学的損傷、赤外線による熱刺激、また多くの化学物質によるストレスを受けている。消化管内の上皮細胞は化学物質、病原体、そして浸透圧によるストレスに常にさらされている。このようなストレスが加わると細胞内では非常に多くの異なる反応が起こることが知られている。ストレス顆粒の形成は、そのような多くのストレスに対する反応の1つである。ストレス顆粒は主にヒ素、熱(42度から44度)、浸透圧、活性酸素などのストレスによる生じる直径1ー5マイクロメートルほどの、タンパク質とmRNAからなる凝集体である。ストレスを加えて20分ほどでストレス顆粒は細胞全体にわたって多数形成され、刺激がなくなるとすみやかに消失していく。ストレス顆粒に局在するタンパク質のいくつかは、癌、炎症性疾患、ウイルス感染症、そして筋委縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis;ALS)や前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia;FTD)などの神経変性疾患などに関係することが分かった。TDP-43はストレス顆粒に局在するLC配列を有するRNA結合タンパク質であるが、ALSの患者の脳細胞に存在する凝集体に局在していることが認められた。ストレス顆粒はRNAと多くのタンパク質からなる凝集体であり、熱や活性酸素などのストレスにより形成される。その形成メカニズムは不明であり、RNAの翻訳停止やタンパク質の修飾が関与していると考えられている。また、ストレス顆粒の構成タンパク質の異常は神経疾患の発症と関連している。我々は分子生物学的手法とイメージングの手法を用いてストレス顆粒形成のメカニズムを解析した。ストレス顆粒の新たな構成因子を同定し、そのダイナミックな細胞内局在と複合体形成を解析し、関連する病態の解明をした。今回、我々の解析によりLGGにおいて新たな遺伝子変異が明らかとなった。遺伝子変異パターンは極めて排他性の強い3 typeに分類され、各Typeにおいて遺伝子変異はヒエラルキーを有する。LGGは決まった順番で変異が発生し、そのdriver変異を獲得することによりclonal evolutionを引き起こして進展していくことが明らかとなった。LGGは時間的・空間的に多様性を有する腫瘍であり、その遺伝子変異には変異の生じる順番が存在すること、腫瘍が生じた後に一部のsubcloneがヒエラルキーを有するdriver変異を順番に獲得し多様性を形成しながら進展していくことが明らかになった。脳内に発生するがんの一種である低悪性度神経膠腫において、大規模な網羅的遺伝子解析は過去になく、これまでで最大規模の研究成果になった。ランドマークになるメジャーな国際英文雑誌に掲載が決定している(Nature Genetics, in press)。一方、出口となる臨床応用までには至っていない。
アデノウイルススベクターを用いた糖代謝機構の解明と糖尿病治療法の開発

我々は分化した脂肪細胞(3T3L1細胞)へのアデノウイルススベクターを用いた遺伝子導入発現を世界に先駆けて成功した。この方法を用い、PI3キナーゼの活性化を阻害するdominant negativeなp85サブユニットを発現させると、インスリンによる糖輸送促進効果ならびにGLUT4のトランスロケーションへの効果は著明に抑制され、インスリンによる糖輸送促進におけるPI3キナーゼ活性化の重要性が確認された。さらに、dominant negativeなRasの変異体を発現させてインスリンによるRasの活性化を阻止した検討から、3T3L1脂肪細胞ではインスリンによる急性の糖輸送促進機構にRas活性化は関与しないことを明らかにした。インスリン非依存型糖尿病で認められるインスリン分泌障害についてもアデノウイルスベクターを用いて解析を進めた。このインスリン分泌障害の原因として膵β細胞でのミトコンドリアグリセロールシャトルの障害が指摘された。そこで、このシャトルの重要な酵素であるミトコンドリアグリセロリン酸脱水素酵素(mGPDH)の遺伝子をクローニングし、さらにインスリン非依存型糖尿病患者で遺伝子変異を検討した。また、糖尿病モデル動物であるGKラットの膵でも、この酵素活性の低下がインスリン分泌障害の原因として指摘されていた。そこで、このラットの膵ラ氏島にアデノウイルススベクターを用いて遺伝子導入・発現を行い、この酵素活性の低下を改善させた。しかし、グルコース刺激によるインスリン分泌は回復せず、GKラットにおけるインスリン分泌障害の原因がmGPDH活性の低下にはないことを明らかにした。また、ポジショナルクローニングにより、Wolfram症候群の原因遺伝子を世界に先駆けて成功させたほか、若年発症成人型糖尿病(MODY)患者で見出されたHNFlα遺伝子異常によるインスリン分泌障害、さらに、わが国の新生児低血糖症患者17例においてスルフォニル尿素受容体の遺伝子異常を3例に見出し、アデノウイルスベクターを用いた発現系を用いて、その分子機構を明らかにした。我々はアデノウイルスベクターを用い、また種々感染方法を工夫し、分化した脂肪細胞(3T3L1細胞)への組み替えアデノウイルスを用いた遺伝子導入発現を世界に先駆けて成功させた。この方法を用い、PI3キナーゼの活性化を阻害するdominant negativeなp85サブユニットを発現させると、インスリンによる糖輸送促進効果ならびにGLUT4のトランスロケーションへの効果は著明に抑制され、インスリンによる糖輸送促進機構におけるPI3キナーゼ活性化の重要性がさらに確認された。さらに、Rasの活性化がインスリンによる糖輸送促進に関わるとの説が提唱されていたが、dominant negativeなRasの変異体を発現させてインスリンによるRasの活性化を阻止しても糖輸送促進効果は障害されず、3T3L1脂肪細胞ではインスリンによる急性の糖輸送促進機構にRas活性化は関与しないことを明らかにした。このインスリン分泌障害の原因として膵β細胞でのミトコンドリアグリセロールシャトルの障害が指摘されてきた。また、糖尿病モデル動物であるGKラットの膵でも、この酵素活性の低下がインスリン分泌障害の原因として指摘されている。そこで、このラットの膵ラ氏島にアデノウイルスベクターを用いて遺伝子導入・発現を行い、この酵素活性の低下を改善させた。わが国の糖尿病の95%以上を占めるインスリン非依存型糖尿病では、インスリン分泌異常とインスリン抵抗性が認められる。

これは糖尿病モデル動物であるGKラットでも同様である。ことに病初期ではグルコースに対するインスリン分泌が選択的に低下しており、これは膵β細胞の糖代謝をインスリン分泌に結び付ける、グリセロールリン酸シャトルの障害による可能性が示唆されていた。そこで、アデノウイルスベクターによる遺伝子導入発現システムを用いて、この分子機構の解明、さらに治療に取り組んだ。GKラットから単離膵ラ氏島を得て検討すると、グルコースに対するインスリン分泌が著明に低下しており、同時にグリセロールリン酸シャトルの律速酵素であるミトコンドリア・FAD-グリセロールリン酸デヒドロゲナーゼ(mGPDH)の蛋白量も対照のWistarラットの79%に低下していた.そこで、アデノウイルスベクターによりmGPDHをGKラット単離膵ラ氏島に発現させたところ、この酵素活性は2倍、酵素蛋白量は6倍に増加し、対照ラット膵ラ氏島でのレベルを上回った。しかし、グルコースによるインスリン分泌の障害は回復せず、mGPDH活性の低下がGKラットのインスリン分泌障害の一義的な原因ではないと結論された。以上のように、mGPDH遺伝子導入・発現ではGKラットの糖尿病の治療は達成できなかった。しかし、膵β細胞や肝細胞では、アデノウイルスベクターによる遺伝子導入・発現効率が非常に良いことが見出され、この遺伝子導入発現システムが、糖尿病の分子機構の解明、さらには治療への有力な手段となることが確認された。若年発症成人病糖尿病(MODY)患者でもインスリン分泌障害が認められ、また、HNF(hepatocyte nuclear factor)1αが膵β細胞にも発現している。そこで、マウス膵β細胞株MIN6を用いて、HNF1α遺伝子変異によるインスリン分泌障害機序をアデノウイルスベクターを用いて検討した。まず、MIN6からRT-PCRによりマウスHNF1αcDNAをクローニングし、MODY3患者で同定されたP291fsinsC変異に相当するtruncated cDNA(HNF1α-288t)を作成し、変異HNF-1αの発現のための組換えアデノウイルスAdex1CA-HNF1α-288tを作成した。肝癌細胞株HepG2への導入発現では、HNF1α-288tがdominant negativeに細胞内で働くことが確認できた。そこで、次にMIN6細胞へHNF1α-288tを過剰発現させ、発現はウエスタンブロテイングで確認できた。5mMおよび25m Mglucoseでのインスリン分泌には、MIN6-HNF1-290tとlacZを発現させた対照MIN6の間に有意な差を認めなかった。
Restoring tissue homeostasis by regulating TGF-beta signaling by using macrocyclic peptides

シグナルは癌の進展に関与すると考えられている。本研究は、細胞内シグナル伝達を遮断することで、TGF-betaシグナルを制御することを目的とした。私たちは、I型受容体であるALK1に結合する特殊環状ペプチドを同定し、I型受容体とBMPもしくはII型受容体との結合を阻害することで、シグナル伝達を遮断できないかと考えた。In vitroセレクション後、ALK1に結合する有望な特殊環状ペプチドとして、10^12種類以上を含むライブラリーより、ALK1-3R6-5を同定した。現在ALK1-3R6-5誘導体の化学合成を行っている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
X線結晶構造解析に基づいたA-ファクターレセプターの構造と機能に関する研究

低分子化学調節物質A-ファクターは、Streptomyces griseusの抗生物質生産、形態分化を超微量で制御する微生物ホルモンである。レセプター蛋白を大腸菌で大量発現し、迅速な精製法を確立した。ハンギングドロップ法により取得したレセプターの結晶および重金属置換体の結晶ともに多型を生じており、いまだに結晶型の合致したデータを収集するのに至っていない。現在スプリングエイトによるセレン置換体のデータ収集を行っており、早々に3次元構造を解明したい。A-ファクターレセプターによりその発現がスイッチ・オン、オフされる転写因子AdpAの標的として、本蛋白が結合するDNA断片を20種以上取得した。これらの断片を含む大きな断片のクローニング、塩基配列決定、転写のA-ファクター依存性を検討している。そのうちの1つは、環境変化を認識し、しかるべき遺伝子の転写を起こすRNAポリメラーゼのシグマ因子であり、かつ本シグマ因子は二次代謝に関係なく、形態分化にのみ関与していた。その他、A-ファクター制御カスケードの周辺を解明すべく研究を続けているが、以下のような成果を(1)二次代謝、形態分化に関与するセリン/スレオニンキナーゼAfsKとその標的AfsRにおいて、AfsKの自己リン酸化を蛋白-蛋白の相互作用によって調節するKbpA蛋白を同定した。(2)A-ファクターに制御される黄色色素合成遺伝子群のクローニングとその転写を司る特殊なシグマ因子を同定した。(3)A-ファクターによって制御されるメラニン生産に関わるRppAおよびP-450の同定とその酵素反応の解明を行った。今後、A-ファクター制御系の中枢をなすレセプターとA-ファクターの解離・結合のステップの分子レベルでの解明をし、かつその上流、下流の「役者」達を明らかにすることで、カスケード制御全貌に迫れると考える。低分子化学調節物質A-ファクターは、Streptomyces griseusの抗生物質生産、形態分化を超微量で制御する微生物ホルモンである、A-ファクターは、リプレッサーとして機能するレセプターに結合することによってレセプターを標的遺伝子から解離させ、その抑制能を解除させる。大腸菌で過剰生産させたレセプターを迅速に精製し、ハンギングドロップ法によって小さいながらも結晶を得た。さらにHg、Auによる重原子置換体の結晶によるデーターを解析中である。また、セレン置換体の結晶化に成功し、現在データ収集中である。一方、A-ファクターレセプターの標的遺伝子として転写因子をコードするadpA遺伝子の他にもう1つの標的を同定した。この標的遺伝子の破壊は、培地中の炭素源に応答した気中菌糸形成に関与することが判明した。A-ファクター制御カスケードを明らかにすべく、AdpAの標的遺伝子を探索した結果、9種のDNA断片が取得され、そのうちの1つはシグマ因子をコードしていた。このシグマ因子遺伝子の破壊は、ストレプトマイシン生産や黄色色素の生産には影響を与えず、気中菌糸形成能のみが失活した。したがって、このシグマ因子はA-ファクター制御カスケード内にあり、形態分化にのみ必須な調節回路に存在することになる。以上のように、A-ファクターレセプターのX線結晶構造を解くにはあと一歩のところにきている。A-ファクター制御カスケードの中心的な役割を担うレセプターおよびその周辺の「役者」達を明らかにすることで、カスケード全貌に迫れると考える。

A-ファクターと特異的に結合するレセプターは、DNA結合タンパク質としてA-ファクターの非存在下ではadpA遺伝子のリプレッサーとして機能し、A-ファクターと結合することによって速やかにDNAから解離する。ハンギングドロップ法によりA-ファクターレセプターの結晶を得て、X線解析に供したが、結晶に多型が生じており、Hg、Auによる重原子置換体、セレノメチオニン導入体の結晶もやはり多型を生じ、結晶型の合致したデーターを収集するのが極めて困難な状況にある。現在スプリングエイトによるセレン置換体のデータ収集を試みている。一方、A-ファクター制御カスケードを明らかにすべく、種々の遺伝生化学的結果を得た。(1)転写因子AdpAの標的を20種以上取得した。そのうちの1つは、環境変化を認識し、しかるべき転写を起こすシグマ因子であり、かつ本シグマ因子は二次代謝に関係なく、形態分化にのみ関連していた。(2)A-ファクターに制御される黄色色素生産に関わる遺伝子をクローニング、塩基配列決定した。(3)A-ファクター制御カスケードと独立ではあるが互いに干渉しあう制御系による調節系を明らかにした。A-ファクターレセプターの結晶構造を解くためにあと一歩の所に来ている。今後A-ファクター制御系の中枢をなすレセプターとA-ファクターの解離・結合のステップの分子レベルでの解明をし、かつその上流、下流の「役者」達を明らかにすることで、カスケード制御全貌に迫れると考える。
超原子価ヨウ素化合物の特性を活かした新規有機ラジカル反応試剤の創製

超原子価ヨウ素化合物の特性を活かし、有機合成において重要な化学変換試剤となる新規有機ラジカル反応試剤を開発するために、計画された一連の新規有機超原子ヨウ素化合物を合成し、炭素ラジカル、酸素ラジカル、及び窒素ラジカルの発生、およびそれらの有機合成的利用としての重要な炭素-炭素、酸素-炭素、及び窒素-炭素結合形成反応等について検討した。その結果、1)超原子価ヨウ素化合物の芳香環オルト位に電子供与基あるいは架橋型基を有する有機超原子価ヨウ素化合物を設計合成し、有機ラジカル反応試剤としての反応性を検討したところ、芳香環パラ位に電子供与基を導入した超原子価ヨウ素化合物の反応性と比べ、反応性の劇的向上は見い出されなかった。しかし、本研究で合成した新規超原子価ヨウ素化合物のうち、一例が、従来の超原子価ヨウ素化合物とは異なった、高次対称構造を有することが見い出された。2)合成的利用として、分子内及び分子間の酸素-炭素及び窒素-炭素結合形成反応について検討したところ、有機合成上、有用な新規反応が見い出された。さらに、2、3の重要な薬理活性化合物の新規骨格構築法とし、本法の合成的利用についても検討した結果、その合成的有用性が確立された。これらの知見は5件の学術論文に発表するとともに、現在3件の論文が印刷中である。今後は多様性有機ラジカル反応試剤としての向上と合成的応用が期待される。超原子価ヨウ素化合物を特性を活かし、有機合成において重要な化学変換試剤となる新規有機ラジカル反応試剤を開発するために、計画された一連の新規有機原子価ヨウ素化合物を合成するとともに、有機合成上、重要な炭素-炭素結合形成反応であるオレフィン類への付加反応及び種々の芳香環類への置換反応等について検討した。本研究では、超原子価ヨウ素化合物の芳香環オルト位に電子供与基あるいは架橋型基を有する新規有機超原子価ヨウ素化合物を設計合成し、有機ラジカル反応試剤としての反応性を検討したところ、芳香環パラ位に電子供与基を導入した超電子価ヨウ素化合物の反応性と比べ、反応性の劇的向上は見い出されなかった。しかし、本研究で合成した新規超原子価ヨウ素化合物のうち、一例が、従来の超原子価ヨウ素化合物は異なった。高次対称構造を有することが見い出された。現在、これら類縁化合物の新規合成と構造解析を行なっているが、それらの物性及び化学的挙動についても興味がもたれるため、今後検討してゆく。他方、分子間及び分子内の炭素-窒素結合形成反応についても検討し、有機合成上、有用な新規反応が見い出された。これらの知見は2件の学術論文に発表するとともに、現在2件の論文を作成中である。今後、多様性有機ラジカル反応試剤としての向上を目指し、更なる超原子価ヨウ素化合物の設計合成、及び構造と反応性の関連について検討してゆく。超原子価ヨウ素化合物の特性を活かし、有機合成において重要な化学変換試剤となる新規有機ラジカル反応試剤を開発するために、計画された一連の新規有機超原子価ヨウ素化合物を合成し、炭素ラジカル、酸素ラジカル、及び窒素ラジカルの発生、及びそれらの有機合成的利用としての重要な炭素-炭素、酸素-炭素、及び窒素-炭素結合形成反応等について検討した。2)合成的利用として、分子内及び分子間の酸素-炭素及び窒素-炭素総合形成反応について検討したところ、有機合成上、有用な新規反応が見い出された。

さらに、2、3の重要な薬理活性化合物の新規骨格構築法とし、本法の合成的利用についても検討した結果、その合成的有用性が確立された。これらの知見は5件の学術論文に発表するとともに、現在3件の論文が印刷中である。今後は多様性有機ラジカル反応試剤としての向上と合成的応用が期待される。
チンパンジーと人間の加齢に関する比較研究-自律神経ならびに高次脳機能

これまでのところ、チンパンジーにおける生活習慣病を示唆する所見は得られなかった。ただし、10歳から推定40歳が対象であり、まだ飼育下チンパンジーに非常に高齢な個体がいないためである可能性がある。病理学的には、一頭のみ大動脈粥状硬化症を認めたものがあったが、梅毒性大動脈中膜炎の所見であり、条件が整えば動脈硬化性変化が出現することが示唆された。群れの観察からは、加齢により身体機能が低下し、群れ内での社会的役割が変化することが示唆された。1.生活習慣病の実態:全飼育頭数の約半数である27頭で麻酔下において健康診断をおこない、血圧測定、血液検査、体格測定をおこなった。検査項目は人間における生活習慣病の評価内容と同じであり、チンパンジーにおける生活習慣と動脈硬化との関連について評価するために必要な基礎となる項目である。また、死亡した個体について病理解剖をおこない、血管の状態、死因となる病理について肉眼的観察をおこなった。これらと同時に、麻酔薬の影響を排除するために無麻酔における血圧測定トレーニングと空腹時血糖・糖負荷後の血糖を測定するために採血トレーニングを継続中である。これまでに簡易血糖測定器で検査し得た5頭では、糖負荷による血糖値変動は正常であったが、75gブドウ糖を摂取させることが困難な個体が予想外に多い。2.自律神経機能:麻酔下で、まず臥位、次に端坐位で血圧を測定し、起立性の血圧変動の有無を検討した。また、心拍のゆらぎ変動を評価するため心電計と聴診器を胸に当てるトレーニングをおこなっている。ほぼすべての個体で聴診器は当てられるようになり、安静を保つトレーニングを継続している。3.時間感覚:夜間の睡眠状態をビデオ撮影により観察している。4.認知・行動機能:群れのメンバーを変化させるなどして生活環境に変動のある状態における高齢チンパンジーの社会行動を観察している。現在のところ認知機能の低下を示唆する行動は観察されていない。また、コンピューター課題のトレーニングをおこなっている。5.人間の老化との比較地域在住高齢者健診を継続しておこなっている。また、原始的な生活を送るニューギニア高地人の調査をおこなうため、調査地の選定、現地調査協力者との打合せをおこなった。飼育下チンパンジーにおいて、麻酔下に血圧測定、血液検査、体格の測定をおこない、栄養状態や肥満について評価するとともに、人間における生活習慣病と同様に評価をおこなった。また、無麻酔での血圧測定訓練を続行中である。死亡した際は、脳だけでなく、死因を特定するために病理解剖をおこなった。さらに、加齢による神経行動学的変化を評価するためにチンパンジーの行動観察と夜間睡眠状態をビデオ撮影にて観察した。これまでの評価で、麻酔下ではあるが、同じ麻酔をかけた群内では、収縮期血圧と年齢の間に相関関係はみられなかった。また、少数ではあるが耐糖能異常の可能性があるチンパンジーの存在が確認された。チンパンジーの死因では、ガンによる死亡個体があった。これまでには、ガンに罹患するチンパンジーは非常に少ないとされている。ガン罹患個体は比較的高齢であったことから、チンパンジーも人間同様に加齢によりガン発生率が高まる可能性があるが、これは今後の検討課題である。また、比較対象の人間の調査として、高知県土佐町地域在住住民、原始に比較的近い生活を営んでいるインドネシア・パプア州高地住民を対象に、血圧測定、血液検査をおこない、パプアの住民においてチンパンジーと同様に血圧と年齢に相関がないことを明らかにした。両者の共通点としては、塩分摂取が少ないこと、野菜中心の食生活であることがいえる。麻酔下でチンパンジーにおける加齢による横断的血圧変化、起立性血圧変動について検討し、また肥満、血糖値、ヘモグロビンA1c、脂質値、血圧など動脈硬化危険因子の相互関連について検討したが、これまでのところ、加齢との関連は認められていない。夜間ビデオ撮影により睡眠障害について検討したが、年齢よりむしろ環境変化が睡眠障害と関連していた。熊本サンクチュアリ(以下KS)におけるチンパンジーの死因の多くは、以前は感染症、周産期、外傷によるものが多かったが、ここ数年はうっ血性心不全、慢性腎不全、大動脈瘤破裂、悪性新生物など疾患によるものが増加し、加齢により罹患疾患が変化することがうかがわれる。しかし冠動脈、脳動脈、大動脈の加齢による病理学的動脈硬化性変化は、今後の課題である。さらに原始に近い生活を維持しているインドネシア・パプア州の30歳から80歳までの地域住民を対象におこなった健康診断では、加齢による横断的収縮期血圧の増加はみられなかった。文明社会では、加齢により収縮期血圧が増加し、これは塩分摂取に影響されるとされている。今回調査をおこなったパプア住民もKSで飼育されているチンパンジーも塩分摂取量は非常に少ないため、血圧上昇がみられないものと思われる。

このような集団においても、メタボリック症候群の概念があてはまるのかどうかはまだ明らかではない。しかし、KSにおいて大動脈瘤破裂で死亡した個体では、病理学上人間における梅毒感染者に特徴的な大動脈中膜炎を起こし、肉眼的には高度な動脈硬化性変化を呈していた。これまでチンパンジーには動脈硬化の報告が非常に少ないが、チンパンジーにおいてもある一定条件下では動脈硬化性変化が起こることが判明し、今後さらに長寿のチンパンジーにおいては人間と類似の動脈硬化性疾患が増加するのか、それともチンパンジーでは問題にならないのか今後明らかにしていく必要がある。血圧測定訓練が思うように進まなかった。定期健康診断は、順調におこない、麻酔下の血圧測定、血液検査をおこなった。また、死亡個体の病理組織の検索がまだおこなえていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。健康診断を、粛々と進める。今年は、主に死亡個体の血管病理、高齢個体の脳組織変化の検索、死因特定に力を入れる。
軟質粒子分散強化材の塑性加工に伴う粒子変形・分解挙動の評価と応用

鉄鋼材料の高強度化に利用される分散粒子のうち、本研究では鉄基地に対して軟質であるCu粒子の変形と破壊における役割について調査を行った。炭化物や窒化物などの一般的な硬質分散粒子は、それを基点として破壊を誘発するため、高強度化には有効であるが、延性は著しく損なう傾向にある。しかし、軟質Cu粒子は、鋼の延性をあまり損なうことなく強度を上昇させることを可能にすることを明らかにした。その理由として、材料の冷間加工に伴い粒子自身が塑性変形、高ひずみでは分解を生じて、粒子界面近傍での応力・ひずみ集中を軽減する機構を明らかにした。得られた知見は、鋼のさらなる高強度化に重要な指針を与えることを示唆している。本年度は、フェライト鋼中に分散する約30nmの軟質粒子(Cu)と硬質粒子(VC)を走査型電子顕微鏡(SEM)により広範囲に観察する手法を確立すること、さらに引張試試験した試料について、それらの粒子の変形挙動や粒子を起点としたボイド生成挙動を明らかにすることを目標とした。粒子の観察にはインレンズ検出器を装備したFE-SEM(ZEISS Ultra-55)を使用し、低加速電圧で観察を行った。研磨条件や観察条件を種々変化させて観察を行った結果、フェライト組織中に分散するCu、VC両粒子を明瞭に現出させ、かつ粒子の変形、粒子を起点としたナノボイドの発生、ならびにその連結によるマイクロボイド・クラックの発生挙動を観察する手法を確立した。得られた知見として、軟質粒子では、変形方向に伸張して界面で応力集中の緩和が起こるため、それを基点としたボイド発生は全く生じないが、硬質VC粒子の場合、基地との界面で高頻度にナノボイドが発生し、それらが連結して粗大なボイドやクラックに成長していく挙動を実験的に示した。つまり、前者は絞り変形能に優れるが、後者はそれに劣るというマクロな特性と良い対応関係が示された。本成果内容については、日本鉄鋼協会の講演大会で発表すると同時に、学術雑誌「熱処理」に投稿した。一方、その場中性子回折を実施することにより、引張試験時のCu粒子の相応力測定、ならびに塑性変形開始ひずみの実測を行った。また電気抵抗測定により、冷間加工に伴うCu粒子の分解挙動の定量評価を試みた。その結果、粒子径が30nm程度の過時効材については顕著な電気抵抗変化は認められなかったが、粒子径が10nm程度のピーク時効材では高ひずみ域で急激な電気抵抗の上昇が確認され、Cuの分解量を定量的に示す手法についても検討を進めた。本年度は、時効処理条件によって軟質Cu粒子のサイズを変化させたFe-2Cu合金(ピーク時効材および過時効材)、ならびに比較材である硬質VC粒子分散鋼を供試材とし、圧延加工および伸線加工に伴う電気抵抗と転位密度の変化を系統的に調査した。(当初は種々の析出物を分散させた材料を調査する予定であったが、より実験条件(ひずみ量)を拡大することを優先し、試料は最低限にとどめた。)上記実験の結果、軟質Cu粒子は塑性変形に伴い分解して再固溶を起こすことが定量的に示された。とくに粒子サイズが10nm以下であるピーク時効材では分解速度が速く、相当ひずみが約3に達すると加工軟化が生じ、最終的には完全な固溶体に近づいていく事実も見いだした。また測定された転位密度から算出された転位強化分を差し引くことで見積もられる析出強化量は加工率の増大に伴い低減していくことも実証された。それに対して硬質粒子分散鋼では、単調に硬化が生じ、粒子の分解は生じないことが確認された。本実験結果の一部は投稿論文として、Acta Materialia(accepted)に発表した。本年度の成果により、「塑性加工に伴うCu粒子の分解」の定量評価法が確立された点は大きな進展である。得られた成果は、論文により成果報告を行い、国際会議2件での発表も決定している。また、まだ十分な結果は得られていないが、中性子回折法による相応力分配挙動の調査や、3Dアトムプローブを用いた粒子分解挙動の直接観察にも着手している。当初の計画と前後する点は種々あるが、最終年度にはほぼ目的を達成できると予想され、順調に進展していると判断できる。最終年度となるH28年度には、FE-SEMを用いてナノサイズCu粒子の観察を試みた。種々の検出器や試料表面の処理法について検討を行った結果、低加速電圧の2kVでAsB検出器を使用し、試料表面をダイヤモンド研磨及びコロイダルシリカ研磨による仕上げを行ったときCu粒子を最も明瞭に観察できることを明らかにした。そして「SEM内その場観察用引張ステージ」を使用して、引張変形に伴うCu粒子の変形挙動の直接観察を行い、DIC(デジタルイメージ相関法)を適用することで、Cu粒子分散鋼に導入される不均一ひずみの分布の可視化を試みた。Cu粒子内部のひずみ測定は困難であったが、Cu粒子近傍のフェライト部における不均一なひずみ分布の測定に成功した。一方、Cu粒子自身の塑性変形挙動の評価については、伸線加工によって相当ひずみで最大5までの加工を行った試料について3DAPを用いて観察を行い、同時にX線回折による転位密度測定、ならびに電気抵抗測定による分解Cu量測定を行った。

その結果、Cu粒子径が約5nmのピーク時効材の場合、真ひずみ3くらいまでは単に粒子形状が伸長するのみであるが、それ以上になると次第に分解が開始し、真ひずみ5以上になると添加Cu量の約70%が固溶する(約40%の分解)ことが定量的に示された。それにより加工軟化が発現し、Cu分散鋼の高ひずみ域での延性確保の機構が示唆された。一方、Cu粒子径が約30nmの過時効材の場合は、真ひずみが5に達しても分解量は10%程度であり、加工軟化は生じず、むしろ転位蓄積が促進されて加工硬化が顕著になることが示された。したがって、強度-延性バランスを向上させる観点からは、分解しやすく、かつ分散間隔が小さいピーク時効材が有利であることが示唆された。鉄鋼材料の高強度化に利用される分散粒子のうち、本研究では鉄基地に対して軟質であるCu粒子の変形と破壊における役割について調査を行った。炭化物や窒化物などの一般的な硬質分散粒子は、それを基点として破壊を誘発するため、高強度化には有効であるが、延性は著しく損なう傾向にある。しかし、軟質Cu粒子は、鋼の延性をあまり損なうことなく強度を上昇させることを可能にすることを明らかにした。その理由として、材料の冷間加工に伴い粒子自身が塑性変形、高ひずみでは分解を生じて、粒子界面近傍での応力・ひずみ集中を軽減する機構を明らかにした。得られた知見は、鋼のさらなる高強度化に重要な指針を与えることを示唆している。当初計画していた実験はすべて着手しており、データも順調に出つつある。とくに、SEMによる組織観察については、ナノスケールの分散粒子とその界面におけるナノボイドの生成や成長の観察に成功するなど、従来報告例のない新規的な成果も得られている。ただし、SEM内引張とDIC(デジタルイメージ相関法)解析を組み合わせたひずみ分布の可視化については、SEMによるナノサイズ粒子の観察手法が確立された現段階でようやく実験に着手する段階である。それが成功すれば本研究課題の最大の目標を達成することになるが、1年間の研究期間でその目処が付いた点は評価できる。既に着手している中性子回折、3Dアトムプローブを用いた調査に加え、当初からの最大の目標である「ナノスケールDICによるひずみ分布解析」を実施する。既にナノサイズのCu粒子を広範囲でSEM観察できる手法を確立し、その場引張試験機の当SEMへの実装も完了した。最終年度はその装置を用いてFe-Cu合金を集中的に観察し、軟質粒子分散鋼の変形挙動の特徴を解明する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。構造材料工学上記に述べた各研究をそのまま遂行し、信頼性の高いデータの収集を行う。とくに今年度は、1昨年度に確立した電気抵抗測定によるCu粒子分解の定量化手法を用いて、初期粒子径-加工率-分解量の関係を明確化すること、2低加速電圧SEM内でのその場引張試験によるCu粒子の変形挙動の調査、ならびに3軟質粒子、硬質粒子分散鋼によるナノスケール不均一変形挙動の解析、を主な課題として研究を進める予定である。外部への依頼実験の多くを3年目の研究で行うこととしたため、H27年度は「その他」の費用の額が当初の予定よりも少なくなったため。申請段階で予定していた「SEM内その場観察用引張ステージ」の購入については、同様の機能有する装置が申請者の研究機関に導入されたため、H26年度の購入を見送ることとした。そのため、次年度使用額が生じることとなったが、H27年度はそれを有効に利用し、新たな備品購入を含めた研究計画を立案している。上記の依頼実験を3年目(H28年度)に集中して行うことで、予算を全て使用する予定である。
筋ジストロフィー責任遺伝子のmRNA特異的増幅法による遺伝子診断法の確立

本研究計画では、三大筋ジストロフィーの一型である顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー(FSHD)の原因遺伝子部分をクローン化し、その構造と機能を明らかにすることによってFSHDの新しい遺伝子診断法の確立をはかった。我々はFSHDの特異的で迅速な遺伝子診断法の確立と、病因の解明を図る目的でLA-PCR法とサザンブロット解析を実施した。具体的には、(1)コスミドクローンC51、プラスミドpSM1について制限酵素マッピング及びサブクローン化を行い、FSHD関連EcoRl断片に特異性が高く反応する新しいブローブの作製、(2)FSHD症例のゲノムDNAについてEcoRl,Hind IIIの二重消化による断片のゲノムライブラリーを作製し(新しいプローブpFR1を用い)、PCR法、コロニハイブリダイゼィション法、サザン法でスクリーニング実施、(3)FSHD遺伝子領域にある3.3kb Kpn I反復配列ユニットの特異的増幅(LA-PCR法で行いサザンブロットで確認)による迅速な遺伝子診断法の確立等を行なった。しかしながら、FSHDのゲノムは未だ単離されるに至らず、疾患の遺伝学的機序としてPEV(position effect variegation:位置効果)をも視野に入れる必要性が出て来た。本研究計画では、三大筋ジストロフィーの一型である顔面肩甲上腕型筋ジストロフィー(FSHD)の原因遺伝子部分をクローン化し、その構造と機能を明らかにすることによってFSHDの新しい遺伝子診断法の確立をはった。これまでの予備的研究結果から、我々はFSHD関連遺伝子部分に、ホメオティク遺伝子を得ている。とくに特異的で迅速な遺伝子診断の確立と、病因の解明を図る目的でLA-PDR方とサザンブロット解析を実施した。具体的には、(1)コスミドクローンC51、プラスミドpSM1について制限酵素マッピング及びサブクローン化を行い、FSHD関連EcoRl断片に特異性が高く反応する新しいブローブを作製し、(2)FSHD症例のゲノムDNAについて、EcoRl,HindIIIの二重消化による断片のゲノムライブラリーを作製して、新しいプローブpFR1を用い、PCR法、コロニハイブリダイゼィション法、サザン法でスクリーニングを行い、(3)FSHDの責任遺伝子とされる3.3kb Kpn I反復配列ユニットの特異的増幅をLA-PCR法で行い(サザンブロットで確認)、迅速な遺伝子診断法を確立した。現在、各組織cDNAを用いホメオボックスの発現を調べている。なお、ホメオドメイン配列について発現ベクターを用い、フュージョンタンパクを得た。とくに特異的で迅速な遺伝子診断の確立と、病因の解明を図る目的でLA-PCR法とサザンブロット解析を実施した。具体的には、(1)コスミドクローンC51,プラスミドpSM1について制限酵素マッピング及びサブクローン化を行い、FSHD関連EcoRl断片に特異性が高く反応する新しいブローブを作製し、(2)FSHD症例のゲノムDNAについてEcoRl,HindIIIの二重消化による断片のゲノムライブラリーを作製して、新しいプローブpFR1を用い、PCR法、コロニハイブリダイゼィション法、サザン法でスクリーニングを行い、(3)FSHDの責任遺伝子とされる3.3kb kpn I反復配列ユニットの特異的増幅をLA-PCR法で行い(サザンブロットで確認)、迅速な遺伝子診断法を確立した。
ステレオコンプレックス化ポリ乳酸を用いた再生足場材料の開発

光学活性ポリ乳酸および置換型ポリ乳酸を合成し、それらのホモ-およびヘテロ-ステレオコンプレックス形成挙動を検討し、その形成条件を最適化するとともに、in vitro加水分解挙動を検討し、再生足場材料の開発に不可欠な基礎的知見を得た。平成19年度は,オクチル酸スズを開始剤として,D-ラクチドとL-ラクチドを開環重合することにより,重量平均分子量が10万以上の高分子量のポリ(L-乳酸)(PLLA)とポリ(D-乳酸)(PDLA)の合成し,再沈法により精製を行った。両ポリマーを溶融状態で混練し,成形することによりブレンド試料を得ると,熱分解による低分子量化が起こり,力学的特性が低下する。本研究では,これを避けるため,室温付近における溶媒キャスト法を用いることによりブレンド試料を作製し,通常の方法では良好にステレオコンプレックスを形成させることが困難とされる高分子量体PLLAおよびPDLAとのブレンドにおいて,ステレオコンプレックス形成を促進する条件を検討した。沸点(蒸発速度)の異なる種々の溶媒を用いて,室温付近の一定温度でキャスティングを繰り返すことによりブレンド試料を作製し,示差走査熱量分析(DSC)および広角X線回折法(WAXS)を用いて,ステレオコンプレックス結晶化度およびホモ結晶化度を評価することにより,溶媒の種類とキャスティングの反復回数が,ステレオコンプレックス形成に与える影響を評価した。その結果,溶媒の種類に依存せず,キャスティングの回数が増加するに従い,ホモ結晶化度は減少し,ステレオコンプレックス結晶化度は増加した。このことは,反復キャスト法が,高分子量PLLAとPDLAの間のステレオコンプレックス形成の促進に有効であることを示している。特に高沸点の溶媒においては,2回目のキャスティングでステレオコンプレックス結晶化度は著しく上昇した。これは高沸点溶媒の蒸発速度が他の溶媒に比べ非常に低いために,ステレオコンプレックスのみが形成される濃度領域を通過する時間が長くなったためであると推測される。平成20年度においては、(1)種々分子量のポリ(L-乳酸)(PLLA)とポリ(D-乳酸)(PDLA)を合成し、これらから異なるブレンド比でブレンドを作製し、結晶化温度・時間で結晶化した際のステレオコンプレックス(SC)形成に関する検討を行うとともに、(2)置換型ポリ乳酸の光学異性体ブレンドにおけるSC形成に関する検討を行い、さらには、(3)反復溶媒キャスティンング法におけるSC形成に関する検討を継続して行った。(1)では、一方のポリ乳酸(PLA)の分子量がある臨界値以下であり、ブレンド比PLLA:PDLAが50:50付近であれば、容易にSCが形成されることが判明した。また、これらのブレンドのメルト状態からのSC形成の結晶化温度・時間依存性およびSC結晶化挙動に関する詳細な検討を行った。(2)では、フェニル基などのかさ高い置換基がPLAに導入されることにより結晶性が低下するため、SC形成にまでは至らないが、置換型PLAと未置換型PLAのブレンドであっても、R体とS体間の相互作用は、R体どうしあるいはS体どうしよりも強いことが判明した。このことは、新規光学異性体ブレンド材料の設計に有用な知見である。(3)では、溶媒キャスティングプロセスの反復回数の拡大を行い、SC形成について検討した。その結果、ベンゼンとクロロホルムを溶媒に用いた場合、3回行うと形成されるSC量は飽和したが、ジクロロメタンとジオキサンでは、上昇傾向を示した。PLLAおよびPDLAのメチル基がエチル基に置換したポリ(S-2-ヒドロキシブタン酸)[P(S-2HB)]およびポリ(R-2-ヒドロキシブタン酸)[P(R-2HB)]を、それぞれS-2-ヒドロキシブタン酸およびR-2-ヒドロキシブタン酸より縮合重合により合成し、これらをブレンドし、WAXSおよびDSCにより、ホモ-SC形成の可否を検討した。その結果、PLLAおよびPDLAの場合と同様に、世界で初めて、溶液結晶化においても、溶融結晶化においてもポリ(2-ヒドロキシブタン酸)[P(2HB)]のホモ-SCが形成されることを確認した。また、ホモ-SCを形成したブレンド試料の融点(T_m)は、非ブレンド試料と比較して、100°C程度高くなった。P(2HB)のかさ高いエチル基のため、PLAのホモ-SCと比較して、P(2HB)のホモ-SCの結晶格子の面間隔は増大した。P(S-2HB)およびP(R-2HB)は、PLLAおよびPDLAよりも疎水性であり、加水分解速度が低いため、より加水分解耐性の高い生分解性ポリエステル材料の作製の可能性を示唆している。PDLAのメチル基がエチル基に置換したP(R-2HB)を、PLLAおよびPDLAとブレンドし、ヘテロ-SC形成の可否をWAXSおよびDSCにより、検討した。その結果、PLLAおよびPDLAの場合と同様に、溶液結晶化においても、溶融結晶化においてもヘテロ-SC形成が確認された。ヘテロ-SCのT_mは、PDLAよりも5-17°C高くなり、ヘテロ-SCの結晶面間隔は、PLLAのホモ-SCおよびP(2HB)のホモ-SCの中間の値となった、本研究は、生分解性高分子としては、世界で初めての研究報告であり、両ポリマーの組み合わせを変えることにより、多種多様の物性と分解性を有する生分解性高分子材料の作製が可能であることを示唆している。
中山間地域における農業資源管理の広域的担い手システムに関する研究

中山間地域農業は貴重かつ多大な多面的機能を有するにもかかわらず、過疎・高齢化によってその存続が危殆に瀕しつつある。本研究では、中山間地域営農・資源管理の新たな担い手システムのあり方を解明する。そこでのポイントは、従来の正攻法とされてきた集落営農方式の新たな展開動向の意義と限界を明らかにするなかで、旧村や戦後合併市町村域を活動エリアとする広域経営法人をコアとする広域経営システムの意義と経営的・政策的諸課題を解明することである。また本研究では、広域経営法人を日本農山村型の社会的企業と考え、これと政府との連携システムの意義と課題とを欧州との比較研究を通して明らかにしていく。
北方圏を対象とした超高性能パッシブ換気住宅の開発

1.超高性能パッシブ換気住宅の基本性能と居住環境の評価本開発で成果である「高性能住宅を対象にしたパッシブ換気量と室温の数値解析プログラム」を用いて,工務店が設計したパッシブ換気住宅の実測調査を行った.対象住宅のパッシブ換気の床下給気としては,アースチューブではなく,給気用ダクト2本を利用する方式に加え,南西と北西の外壁に設置した太陽熱集熱装置2台を利用する方式が併用されている.そこで,実測の際に幾つかの床下給気方式を実験的に試行し,室内空気質と給気予熱効果の両面から総合的に判断した.標準的な住宅規模において,パッシブ換気の給気口として太陽熱集熱装置2台の床下給気方式を推奨する結果が示された.2.パッシブ換気・全室暖房用の設計ツールの構築感度解析を目的として「高性能住宅を対象にしたパッシブ換気量と室温の数値解析プログラム」を用いて,BISを参考にした断熱レベル別の太陽熱集熱装置2台とデマンド換気を導入した場合の1階,2階室温及びガラリからの室間換気量を比較した.その結果,太陽熱集熱装置とデマンド換気の導入により,外皮負荷の小さい高性能住宅において,室温の上昇は最も大きかった.また,他の断熱レベルと比較して少ない換気量の中で,換気量増減率は大きく変化したことから,空気循環が活発に行われたと判断でき,更なるパッシブ換気住宅の高度化を図れることを確認した.1.超高性能パッシブ換気住宅の基本性能と居住環境の評価太陽熱集熱装置での給気予熱,湿度感知型換気口でのデマンド換気を導入した超高性能パッシブ換気住宅の実態調査を行い,それらの効果を定量的に評価した.室内環境評価では温湿度とCO2濃度,室内空気質,省エネルギー評価では給気予熱による効果を確認し,換気システムの比較も行った.また,アンケート調査ではロジスティック回帰分析を用いて「快適」と「不快でない」の境界を確認した.2.パッシブ換気・全室暖房用の設計ツールの構築2階建て,平屋建てのそれぞれに対応した「高性能住宅を対象にしたパッシブ換気量と室温の数値解析プログラム」を開発した.実際に使用することになる地域に根差した工務店や設計事務所の関係者の要望をヒアリングし,現状及び今後の課題について検討した.3.太陽熱・バイオマス熱利用型に適した建築・設備仕様及びコミュニティ暖房の検討数十件の世帯がコンパクトな熱源を共有して暖房を行うシステムを「コミュニティ暖房システム」と定義し,高性能パッシブ換気住宅を含む住宅群を対象として,木質バイオマスを導入した際のシステム検証を行った.その際に,住宅の断熱性能や地域を構成する各世帯の生活パターンを考慮して地域の熱需要を作成した.これにより,需要サイドと供給サイドの両面からの検証を可能とし,特に,地域の世帯構成やコミュニティサイズがシステム効率に与える影響を明らかにした.平成28年度の計画を着実に遂行し,平成29年度の計画を一部取り組んでいたため.1.超高性能パッシブ換気住宅の基本性能と居住環境の評価太陽熱集熱装置での給気予熱,湿度感知型換気口でのデマンド換気を導入した超高性能パッシブ換気住宅の数値シミュレーションを行い,それらの効果を定量的に評価した.BISに記載されているモデルを利用し,現省エネルギー基準,札幌版次世代住宅基準のスタンダードレベル,トップランナーに相当する断熱レベルにおいて,諸条件のもと室温,基準環境に対する換気量増減率,換気負荷,換気負荷削減率の解析を行った.2.パッシブ換気・全室暖房用の設計ツールの構築2階建て,平屋建てのそれぞれに対応した「高性能住宅を対象にしたパッシブ換気量と室温の数値解析プログラム」をバージョンアップした.実際に使用することになる地域に根差した工務店や設計事務所の関係者の要望をヒアリングし,太陽熱集熱装置,湿度感知型換気口,床下エアコン等をモデル化し,プログラムに関する変更を行った.また,入力の分かりやすさと出力の見やすさに十分に配慮し,入出力操作に関する変更を行った.3.太陽熱・バイオマス熱利用型に適した建築・設備仕様及びコミュニティ暖房の検討数十件の世帯がコンパクトな熱源を共有して暖房を行うシステムを「コミュニティ暖房システム」と定義し,高性能パッシブ換気住宅を含む住宅群のみのシステムでは,朝晩の熱需要が突出して大きくなり,平準化率の向上が困難であった.そこで,日中に熱需要が大きくなる小学校をモデルの中に組込むことで,平準化率やシステム効率の更なる向上を図ると共に,本システムに与える影響を明らかにした.平成29年度以降の計画を着実に遂行し,平成30年度に向けて新たな課題を把握することができたため.1.超高性能パッシブ換気住宅の基本性能と居住環境の評価本開発で成果である「高性能住宅を対象にしたパッシブ換気量と室温の数値解析プログラム」を用いて,工務店が設計したパッシブ換気住宅の実測調査を行った.対象住宅のパッシブ換気の床下給気としては,アースチューブではなく,給気用ダクト2本を利用する方式に加え,南西と北西の外壁に設置した太陽熱集熱装置2台を利用する方式が併用されている.そこで,実測の際に幾つかの床下給気方式を実験的に試行し,室内空気質と給気予熱効果の両面から総合的に判断した.標準的な住宅規模において,パッシブ換気の給気口として太陽熱集熱装置2台の床下給気方式を推奨する結果が示された.2.パッシブ換気・全室暖房用の設計ツールの構築

感度解析を目的として「高性能住宅を対象にしたパッシブ換気量と室温の数値解析プログラム」を用いて,BISを参考にした断熱レベル別の太陽熱集熱装置2台とデマンド換気を導入した場合の1階,2階室温及びガラリからの室間換気量を比較した.その結果,太陽熱集熱装置とデマンド換気の導入により,外皮負荷の小さい高性能住宅において,室温の上昇は最も大きかった.また,他の断熱レベルと比較して少ない換気量の中で,換気量増減率は大きく変化したことから,空気循環が活発に行われたと判断でき,更なるパッシブ換気住宅の高度化を図れることを確認した.当初の研究実施計画に従い,平成28年度の取り組みを考慮した上で,研究を推進していく予定.当初の研究実施計画に従い,平成28・29年度の取り組みを考慮した上で,研究を推進していく予定.また,地域に根差した工務店や設計事務所と連携し,セミナーや公開講座等を通じて分かりやすい内容で国民へ発信する予定.当初の計画よりも物品費が抑えられたため.(理由)当初の計画よりも人件費・謝金,その他が抑えられたため.(使用計画)翌年度以降に請求する研究費は当初の計画通り,物品費360千円,旅費400千円,人件費・謝金140千円,その他100千円.次年度使用額281,729円は物品費,旅費として加える予定.翌年度以降に請求する研究費は当初の計画通り,物品費500千円,旅費360千円,人件費・謝金140千円,その他100千円.次年度使用額167,904円は旅費として加える予定.