hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的レジーム理論に基づく植生管理のための生態学的研究:浅い湖沼を対象として

富栄養化した浅い湖沼における植生管理に資する基礎研究として、浮葉植物が広範囲に優占する安定相(レジーム)の維持機構を分析した。三方湖を対象として2003年以降の植生変化をリモートセンシングにより分析したところ、2006年からヒシが急速に増殖したことがわかった。現状のヒシの分布は、湖内での種子分散の空間パターンと塩分濃度に規定されていることが示され、湖への流入河川の水量(種子分散と塩水分布の両方に影響)が湖沼生態系のレジームを左右する可能性が示唆された。福井県三方湖はラムサール条約登録湿地(三方五湖)に含まれる生物多様性保全上重要な淡水湖である。三方湖では近年、浮葉植物ヒシが急増している。特に2008年以降は、三方湖の湖面のうち、汽水湖である水月湖と接続している湖の下流部および流入河川の河口部にあたる上流部を除く、湖面の約60%がヒシに占有されるようになった。ヒシの繁茂は水中溶存酸素の低下を通して動物相・量に影響するほか、船の航行障害にもなるため、地域ではヒシの駆除管理が開始されている。本研究では、三方湖内のヒシの空間分布に影響する要因を検討した。三方湖内に10点の調査地を設け、それぞれにおいて船上から鋤簾を用いて一定面積の底質を掻き取ることよりヒシ種子を採集し、種子密度と発芽動態を調べた。その結果、前年にヒシが繁茂していた場所では、発芽期前の3月には31-63個/m^2の種子が底質中から検出されたが、ヒシの繁茂が認められなかった湖の上流部および下流部では種子は検出されなかった。近年におけるヒシの繁茂が認められない下流部と上流部、および高密度な繁茂が認められる湖心部の湖底に、2010年3月に休眠解除処理をした種子をメッシュバッグに入れて設置し(45種子/地点)、発芽終了期にあたる6月上旬に発芽/休眠/死亡種子の割合を調べた。その結果、頻繁に汽水が侵入する下流部では設置した種子の80%が発芽後に死亡していた。一方、上流部では76%が発芽・展葉し、これは湖心における発芽率(51%)よりもむしろ高かった。ヒシの繁茂を抑制している要因は三方湖内の地点によって異なり、上流部付近では種子の供給の不足が、下流部付近では、種子供給の制限に加え、汽水の流入による実生の死亡が主要な要因となっていることが示唆された。湖沼における浮葉植物の分布範囲の長期的な変化を把握するため、人工衛星リモートセンシングを用いる方法を検討し、三方湖(福井県)における浮葉植物ヒシの増加がいつ頃から生じたのか検討した。現地調査と人工衛星リモートセンシングデータの比較の結果、リモートセンシングデータから算出された標準化植生指数(NDVI)が、10×10m2の範囲におけるヒシの密度と有意な正の相関をもつことが確認された。これを根拠として、リモートセンシングデータから算出したNDVIから、2003年から2010年までの各年におけるヒシ個体数を推定した。その結果、三方湖におけるヒシの分布は、2005年まで湾部の湖岸付近に局在していたものの、2006年から2007年にかけて湖心付近にまで分布を拡大し、2008年からは広範囲の湖面を覆うようになったことが明らかになった。三方湖においてこれまで福井県により測定されてきた水位のデート評価した結果、ヒシの分布範囲が急速に拡大した時期においても、水質に顕著な変化は認められなかった。近年におけるヒシの急増は、富栄養化などの水質変化が閾値を越えたことによって生じたわけではないことが示唆された。また湖沼の水位とその変動パターンについても、特にヒシの個体群サイズに影響するような変化は認められなかった。現地調査の過程で、ヒシの生育範囲は底質の粒径が細かく、同じ湖内でもヒシの非生育範囲では粒径が比較的粗いことが示唆された。底質の状態は、ヒシの生育に影響する可能性がある。すなわち、軟泥質で溶存酸素濃度の低く光が不足しがちな底質環境は、多くの沈水・浮葉植物の生育にとって不適だが、種子サイズが顕著に大きいヒシでは、初期成長の資源量が多いため、光不足などによる悪影響を受けにくい可能性があるからである。全国の主要な湖沼の植生変化を文献記録等に基づきレビューした結果、1980年代後半まではアオコの発生が問題になっていたものの、近年アオコの発生が減少し、代わって浮葉植物であるヒシ属植物が優占する状態にレジームシフトした湖沼として、印旛沼、三方湖、湖山池が認められた。また沈水植物が優占する状態からヒシが優占する状態にレジームシフトした湖沼としては、達古武沼、シラルトロ湖が認められた。

これらの湖沼に共通する特徴として、富栄養化が進んでいること、水深が2m未満と浅い部分が大半を占めること、淡水であることが見出された。また印旛沼、三方湖、シラルトロ湖では、定量的なデータはないものの、聞き取り情報や現地調査から、底質のヘドロ化や細砂の堆積が進行している可能性が示唆された。浮葉植物による高密度な群落形成は、大量の枯死体の堆積などを通して、底質のヘドロ化を促進する可能性がある。また底質がヘドロ化した湖沼の低層付近は、光条件が悪く、貧酸素化しやすいため、沈水植物を含む多くの植物の発芽・定着には不敵な環境となることが予測されるが、種子のバイオマスが顕著に大きいヒシ類は、そのような場所でも発芽・定着可能なストレス耐性戦略種である可能性がある。このように、ヒシ類の繁茂はヒシ類以外が生育しにくい環境の創成(正のフィードバック)を通して、一つの安定相(レジーム)を形成する可能性が示唆された。ただし、この仮説の検証のためには、定量的な評価や、モデルの構築・検証実験が必要であり、今後の課題である。上記研究と並行し、霞ヶ浦湖岸の抽水植物帯において、種多様性の維持機構における植物種間のファシリテーションの重要性を証明する野外調査・検証実験を行った。この研究では、適度な人為攪乱(刈り取りや火入れ)が、ファシリテーター植物種の生育を促進し、種多様性の高いレジームの維持に間接的に寄与することが示された。調査対象地を当初の計画の範囲よりも縮小したが、目的に適う結果が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。湖沼における浮葉植物の急増がいわゆるレジームシフトに相当する現象なのか、環境変化に対する連続的な反応なのか詳細に吟味し、結果の一般性を検討する。
皮膚バリア障害における角層デスモゾームの異常の解析と治療への応用

アトピー性皮膚炎とその関連疾患(尋常性魚鱗癬, Netherton症候群、炎症型ピーリングスキン病)の病態を角層細胞を用いて非侵襲的に解析し、各疾患に特徴的なパターンが得られ、炎症型ピーリングスキン病のスクリーニング検査としても有用性と考えた。角層細胞の接着分子であるコルネオデスモシンの異常による炎症型ピーリングスキン病の患者の遺伝子解析を行い、遺伝子の完全欠損であることと、これが日本人患者に特有の創始者効果によることを解明した。アトピー性皮膚炎で角層が肥厚している機序を研究し、細胞を剥離する酵素の分泌が不十分であることと、酵素を阻害する分子の発現が亢進しているためと考えられた。1アトピー性皮膚炎様の症状をきたす希な先天性の皮膚バリア機能障害である炎症型ピーリングスキン病の1日本人症例において、原因がコルネオデスモシン遺伝子の完全欠損であることを発見し、報告した(Exp Dermatol, 2014)。2アトピー性皮膚炎とその関連疾患(尋常性魚鱗癬, Netherton症候群、peeling skin症候群タイプB)の病態の違いを非侵襲的に評価する方法として、テープストリップにより剥離した角層細胞をもちいる方法の有用性を検討した。剥離細胞上の3種の接着分子の分布、細胞の大きさを比較したところ、疾患ごとに特徴的なパターンがみられ、臨床的有用性が示唆された。特にpeeling skin症候群タイプBではコルネオデスモシンの欠損を簡単に検出することができ、スクリーニング検査としても有用と思われた(J Dermatol Sci, 2013)。3従来、アトピー性皮膚炎の発症機序をしらべるモデル動物として複数の遺伝子異常をもつflakytailマウスが使われてきた。なぜこの動物で皮膚炎が発症するのかを知る目的で、これがもつTmem79変異のみをもつマウスを作成したところ、皮膚炎を発症することが分かった。Tmem79が層板顆粒の輸送への関与していることを示唆するデータとともに報告した(J Allergy Clin Immunol, 2013)。4デスモグレイン1は表皮の角化細胞の接着をになうデスモソームの構成要素である。これまで本分子の完全欠損による疾患は知られていなかった。今回、全身の皮膚炎、多分子へのアレルギーと成長障害を生じる疾患がデスモグレイン1の事実上の機能完全欠損によることを2家系で証明した。患者細胞間ではデスモソームの分布が不均一で、細胞間の解離がみられた。接着分子の異常が径表皮的感作を亢進することが初めて示された(Nat Genet)。1角層細胞を粘着テープで剥離し、コルネオデスモソームの構成成分を蛍光交代法で検出することにより、魚鱗癬やアトピー性皮膚炎では特徴的なパターンが得られることが分かった。特に炎症型ピーリングスキン病ではコルネオデスモシンが欠損していることが容易に検出できるため診断的価値が高いと思われた。2表皮の最も重要な機能は生体と外界との境界面に物理的バリアを形成することである。その機能をになうバリア構造の実態は角質層とタイトジャンクション(TJ)と考えられている。現在、表皮においてTJは顆粒層の上から2層目(SG2)に存在するという考えが広く受け入れられている。しかし、我々や他の研究グループは表皮角層内にTJ由来と思われる細胞間接着構造をみとめていること、および、角層とSG2の間に介在する顆粒層最上層(SG1)が何のバリア構造も持たない層であるという考えは表皮がはたすべきバリア機能の重要性の観点から不自然と考えたため、我々は表皮におけるTJの実際の局在様式を微細構造的に検討した。まずヒト表皮の垂直切片および、表皮剥離シートにおける蛍光抗体法によって、occludin抗体陽性のTJ関連構造が表皮顆粒層の複数層にまたがって存在することがわかった。さらに同抗体を用いた免疫電顕法によって、SG1、SG2に形態的にTJと考えられる細胞間接着構造が存在し、これらはoccludin抗体陽性であることからTJであることを確認した。またヒトとマウスの皮膚をcolloidal lanthanum nitrate含有液に浸透したところ、浸透はSG2のTJでブロックされる場合と、これは通過してSG1のTJでブロックされる場合があることがわかった。また層板顆粒の細胞外への分泌はSG1のTJ形成レベル以下から始まっていることもわかった。2アトピー性皮膚炎、尋常性魚鱗癬、ネザートン症候群、炎症型ピーリングスキン病の角層デスモソームの構成分子の分布、角層細胞面積などを比較検討し報告した(J Dermatol Sci, 2013)。3デスモグレイン1欠損による魚鱗癬の2家系における電顕的な異常の解析をおこない、デスモソームの不均一分布やhalf split desmosomeなどの所見を報告した(Nature Genet, 2013)。4デスモグレイン4の新規遺伝子変異による乏毛症の1例においてデスモソームの分布異常を報告した(J Invest Dermatol, 2015)。5コルネオデスモソームの形成機構について総説を発表した(Cell Tissue Res, 2014)。2アトピー性皮膚炎、尋常性魚鱗癬、ネザートン症候群、炎症型ピーリングスキン病の角層デスモソームの構成分子の分布、角層細胞面積などを比較検討し、報告した。(J Dermatol Sci, 2013)3デスモグレイン1の遺伝子異常による発現消失による魚鱗癬患者2家系において、電顕的にデスモソームの分布や携帯の異常を発見した。(Nature Genet, 2013)

4デスモグレイン4の新規の遺伝子変異による乏毛症の1例において、デスモソームの分布異常を報告した。(J Invest Dermatol, 2015)5コルネオデスモソームの形成機構について総説を発表した。(Cell Tissue Res, 2015)上述の成果に加え、後述の学会、論文などにおいて成果を発表できていることから。アトピー性皮膚炎とその関連疾患(尋常性魚鱗癬, Netherton症候群、炎症型ピーリングスキン病)の病態の違いを非侵襲的にテープストリップにより剥離した角層細胞をもちいる方法で検討した。剥離細胞上の3種のデスモソーム構成分子の分布、細胞の大きさを比較したところ、疾患ごとに特徴的なパターンがみられ、臨床的有用性が示唆され、さらに炎症型ピーリングスキン病ではコルネオデスモシンの欠損のスクリーニング検査としての有用性を報告した(J Dermatol Sci, 2013 Oct;72:54)。コルネオデスモソームに特有の分子であるコルネオデスモシンの遺伝子異常による疾患である炎症型ピーリングスキン病の日本人患者の遺伝子解析を行い、遺伝子の完全欠損によっていることをつきとめるとともに、本症における表皮剥離は層板顆粒の分泌と同期して生じていることをつきとめ(Exp Dermatol, 2014Jan;23:60)、さらに他の地域の患者のハプロタイプと比較することにより、この遺伝子欠損パターンは日本人患者に特有の創始者効果であることを発見して報告した(J Dermatol Sci, 2016 May;82:134)。アトピー性皮膚炎における角層のコルネオデスモソームの分解異常の状態とその原因を多方面から解析し、コルネオデスモソームの主要な分解酵素であるKLK7の分泌不全ならびに、KLKの阻害分子であるLEKTIの発現亢進がおきていることを突き止めJ Invest Dermatol誌に報告した(2017 Feb;137:449)。これまでの我々のこの分野の研究成果とデスモソーム、コルネオデスモソームに関する最新の情報と遺伝性皮膚疾患との関係を総説にまとめ、G Ital Dermatol Venereol誌に発表した(2017 Apr;152:148-157)。アトピー性皮膚炎とその関連疾患(尋常性魚鱗癬, Netherton症候群、炎症型ピーリングスキン病)の病態を角層細胞を用いて非侵襲的に解析し、各疾患に特徴的なパターンが得られ、炎症型ピーリングスキン病のスクリーニング検査としても有用性と考えた。角層細胞の接着分子であるコルネオデスモシンの異常による炎症型ピーリングスキン病の患者の遺伝子解析を行い、遺伝子の完全欠損であることと、これが日本人患者に特有の創始者効果によることを解明した。アトピー性皮膚炎で角層が肥厚している機序を研究し、細胞を剥離する酵素の分泌が不十分であることと、酵素を阻害する分子の発現が亢進しているためと考えられた。上述の成果の他、後述の学会、論文などにおいて成果を報告することができているため。アトピー性皮膚炎におけるバリア機能の低下に、デスモソーム分解プロテアーゼ酵素の活性の調節機構の異常を解析中であり、2016年度に論文報告予定である。
多様な個人の効率的な自発的公共財供給における情報の役割

本研究の究極目的は自然災害が頻発する村落で社会共通資本としての地域防災組織の強化、特に平常時からの協働関係の強靭化である。本研究助成期間ではフィリピンでフィールド経済実験の手法を用いて多様な個人の地域協働活動への自発的貢献を促す仕組みを推論、検証を試みた。家庭ごみの放置や無秩序な廃棄が洪水被害の引き金になっている現状を地域住民の多くは家庭ごみ問題を認知している一方、自発的貢献が創出する社会共通資本の評価が低く、個人のごみ処理行動がもたらす負の外部性が認識されていない。そこで公共財供給実験を用い、個人の限界貢献度を顕示化し地域レベルでのごみ処理への自発的協力を高める効果を検証する実験を設計した。公共財への自発的供給および社会的選好についての先端研究を検討する。現在進行中で未発表の研究も含め、チャリテイーへの献金やボランテイア活動への参加動機についての事例研究、公共財への自発的供給活動についての理論研究、供給者の多様性と動機、供給活動の効率性に焦点をあてレビューおよびラグナ湖周辺で行っている環境リスクと洪水防災についての文献調査と政策分析。海外調査の準備段階としてわが国の地域防災組織の聞き取り調査(大阪市此花区の海抜0メートル地区の防災市民協働グループ。ラグナ州カランバ市の聞き取り調査、バランガイロオックでの現地準備調査。2015年8月に世帯調査票の試行・実施計画。2016年2月に乾季第一回調査を実行し、データの入力と精査を行った。乾季調査では調査項目の不備・不明点が発見された。2016年度の雨季調査で改善をおこなう。研究協力者との協働により世帯調査を実行、データの入力・処理、記述統計による暫定分析と次のフェースのフィールド実験のデザインを計画通り行った。2016年89月に120世帯の聞き取り調査を行った。世帯構成員数で標準化した一人当たり粗収入ベースでみると生活最低水準に満たない貧困世帯がほぼ3分の一、ラグナ州外からの移民が半数以上、小規模自営業が主な収入源である世帯が大半であった。災害によるショックの影響で貧困の罠に陥る可能性が高く、多様な属性を持った世帯の存在と特徴が明らかになった。ごみ処理問題と洪水被害の認識に関しては所得水準と反比例する関係にあり、地域ぐるみでのごみ処理活動の実現が容易でない現状も明らかになった。2016年度後半は世帯調査結果の整理と暫定分析とパイロット実験の計画を行った。暫定分析結果は2017年7月のInternational Association for the Study of the Commonsの国際学会発表に向けて論文草稿を継続中である。2017年2月に公共財供給ゲームを応用した「地域参画型のごみ処理ゲーム」を16名の地域の保健婦の参加を得て施行した。雨季での世帯調査を改定した質問票を使って行った。乾季に調査を行った120世帯の内、92世帯のみ雨季でも再調査ができた。雨季では新たに28世帯を調査した。これまでのところ雨季調査の結果のみ暫定分析を行った。現場担当者との面談と準備調査の文政をふまえて事例研究地域の選択ができた。現地でのFocus Group Discussionが当初予定していたより時間がかかり、所帯調査票の試行が出来なかった。研究計画を調整し27年度の活動に繰り込む。乾季調査の経験をもとに雨季調査票の改定、サンプル数の調整、を行う。暫定分析と調査結果表のデザインに着手する。世帯調査の詳細分析とフィードバック、フィールド本実験を行うにあたっては補完的研究資金を用いる。現地調査の結果に鑑みて所帯調査票の試行と書き換えを行う。予算と人材資源に鑑みて乾期と雨季の調査時期の選定、サンプル数の設定など現地研究協力者の同意を得て遂行する。2015年度に行った世帯調査実施費用の一部が未清算のため。2014年度3月に行ったフィリピンでの現地調査関連費用が一部未精算のため。2016年3月に完了した世帯調査実施費用を清算することで解消する見込み。2014年度に行ったフィリピンでの現地調査関連費用を精算することで解消する見込み。
ターゲティング能を有したアデノウイルスベクターの開発基盤研究

遺伝子治療の成功に向けては、目的とする細胞・組織にのみ、効率よく、安全に遺伝子導入し、かつ安定して遺伝子を発現できるベクターの開発が求められている。既存の遺伝子導入ベクターの中では最も優れた遺伝子導入活性を有するベクターの1つであるアデノウイルス(Ad)ベクターのターゲティング能の向上に向けて、Ad外殻タンパク質の化学的な修飾あるいは遺伝子工学的な改変による最適化と、新規ターゲティング分子のAdベクターへの挿入を組み合わせることによって、全く新しい標的組織指向型Adベクターを開発することに成功した遺伝子治療の成功に向けては、目的とする細胞・組織にのみ、効率よく、安全に遺伝子導入し、かつ安定して遺伝子を発現できるベクターの開発が求められている。既存の遺伝子導入ベクターの中では最も優れた遺伝子導入活性を有するベクターの1つであるアデノウイルス(Ad)ベクターのターゲティング能の向上に向けて、Ad外殻タンパク質の化学的な修飾あるいは遺伝子工学的な改変による最適化と、新規ターゲティング分子のAdベクターへの挿入を組み合わせることによって、全く新しい標的組織指向型Adベクターを開発することに成功した本年度は、ターゲティング能を有したアデノウイルスベクターの開発を目的に、遺伝子工学的手法あるいは化学的手法の両観点からベクター改良研究を進め、下記の結果を得た。(1)細胞への結合を担うアデノウイルスの先端部分であるファイバーノブ領域を欠損させ、当該部位に任意のターゲティング分子(ペプチド配列等)を付与可能な新規アデノウイルスベクター系を開発した。(2)特異性に優れ、アデノウイルス外殻タンパク質への提示に適した新規ターゲティング分子の開発・同定を目的に、システインを欠損させた変異一本鎖抗体の開発を試みた。即ち、システインを網羅的に他のアミノ酸に置換したファージ一本鎖抗体ライブラリを構築した。現在、Epidermal Growth Factor(EGF)受容体に対する一本鎖抗体をベースに、目的の変異抗体の取得を行っている。(3)ラクダ由来・可変重鎖抗体断片(VHH)をウイルス表面に提示したアデノウイルスベクターの開発を行い、目的抗原との結合をELISA法により解析した。その結果、提示されたVHHが結合活性を保持していることが明らかとなり、VHHを提示したアデノウイルスベクターを作製することに成功した。(4)遺伝子工学的手法を用いて、ビオチン化修飾のためのペプチド配列をヘキソン部位に特異的に挿入したアデノウイルスベクターを作製した。次に、アビジン・ビオチンの結合を利用して、ヘキソン特異的にポリエチレングリコールで修飾したアデノウイルスベクターを開発し、その遺伝子導入特性をin vitro、in vivo(担癌マウス)の両条件下で明らかにした。本年度は、ターゲティング能を有したアデノウイルスベクターの開発を目的に、遺伝子工学的手法あるいは化学的手法の両観点からベクター改良研究を進め、下記の結果を得た。(1)標的組織にのみ高い親和性を有し、アデノウイルスカプシド上に提示可能な新たな機能性ペプチドの同定を目的に、ファージ表面提示法による機能性ペプチドのスクリーニング手法を改良し、ランダムペプチドを挿入した35型Adファイバーノブ全体をファージ表面に提示させたライブラリ系を作製した。今後は、本ファージライブラリを標的分子に作用させ、濃縮されたファージのゲノムシークエンスを解析することで、提示ペプチドのアミノ酸配列の同定を試みる。(2)特異性に優れ、アデノウイルス外殻タンパク質への提示に適した新規ターゲティング分子の開発・同定を目的に、ラクダ由来・可変重鎖抗体断片(VHH)をウイルス表面タンパク質のpIXに提示したアデノウイルスベクターの開発と評価を行った。VHH提示アデノウイルスベクターはELISAで抗原特異的な結合能を示したが、抗原発現細胞への特異的な遺伝子発現を示さなかった。来年度は、この原因および改良法の開発を試みる。(3)アビジン・ビオチンの結合を利用して、ヘキソン特異的にポリエチレングリコールで修飾したアデノウイルスベクターを開発し、その遺伝子導入特性をin vitro、in vivo(担癌マウス)の両条件下で詳細に見当した。その結果、当ベクター拡全身投与後腫瘍への集積を示す一方、遺伝子発現は制限され、ヘキソン修飾により遺伝子発現が抑制されることが示唆された。(4)アデノウイルスベクターの全身投与時の副作用の原因となる免疫誘導能について検討した。ターゲティング能を有したアデノウイルス(Ad)ベクターの開発には、比較的分子量の大きい蛋白質を提示することが可能な外殻蛋白質のpIXに標的分子に結合する抗体分子を提示する方法が有用であると考えられている。しかしながら、従来から提示が試みられてきた一本鎖抗体(scFv)は分子内にジスルフィド結合を有しており、還元条件下である細胞質では分子のフォールディングが妨げられ、scFvを提示した組換えAdベクターが産生できないという問題点がある。昨年度は、分子内にジスルフィド結合を有していながら還元条件化でも安定であるといった特徴を持つラクダ抗体重鎖可変ドメイン(VHH)のpIXへの提示を試みたが、VHH提示アデノウイルスベクターはELISAで抗原特異的な結合能を示したが、抗原発現細胞への特異的な遺伝子発現を示さなかった。そこで本年度は、pIXに提示したVHHの機能保持を目的とした提示方法として、逆順化(retro化)したアミノ酸配列を用いる方法が有用であるか否かを調べるため、retro化アミノ酸配列を有する改変型Adベクターの作製を試みたが、ウイルス粒子形成が起こらなかった。そこで別のアプローチとして、ファイバー領域をT4ファージのフィブリチン由来ファイバーに置換するとともに、ファイバーノブを欠損させたC末端領域に、ヒトフィブロネクチン

typeIIIドメインの10番目のユニットを基盤とする低分子化抗体様分子であるMonobodyを挿入した。Monobodyは、単一のドメインで抗原と高い結合活性および細胞内(還元条件下)での高い安定性を有することから、Adベクターに搭載するターゲティング分子として適していると考えた。その結果、Monobody依存的に標的細胞特異的な遺伝子導入が可能なターゲティング能を有したAdベクター開発のための基盤ベクターとしての有用性を明らかにした。様々なアプローチからターゲティング能を有したアデノウイルスベクターの開発を試み、開発基盤方法の確立に成功した。今後は、実際の機能評価が課題である。24年度が最終年度であるため、記入しない。各種改良型アデノウイルスベクターの機能を詳細に検討する。また、pIXに提示したVHHの機能保持を目的とした新たな抗原提示方法として、逆順化(retro化)したアミノ酸配列を用いる方法を検討する。そのため、retro化アミノ酸配列を有する改変型Adベクターの作製を試みる。retro化するアミノ酸配列としては、VHHとpIXの両者について検討する。
先天異常とダイオキシン受容体関連蛋白の多型との相関:性腺機能障害と口蓋裂

平成15年度はヒトゲノムドラフト配列データベースを用いてマウスダイオキシン受容体抑制因子AHRRのヒト相同遺伝子を同定した。ヒトとマウスのAHRRアミノ酸配列は81%の相同性を認めた。ラジエーションハイブリッドマッピングにより、AHRRは5pterにマップした。AHRR蛋白の多型Pro185AlaをPAS-A領域と高度に保存されたアルギニン・システインの豊富なRCFRCRL/VRC領域との間に同定した。さらに矮小陰茎(<-2.5SD)の患者群とコントロール群の検体を用いて、Pro185Ala多型と矮小陰茎の有無との関連を検討した。185Proホモ接合体の割合は、矮小陰茎患者群で46%(27/59)、コントロール群で27%(22/80)と著明な差を認めた(p=0.03)。185Proホモ接合体が矮小陰茎傾向を増すとすると、AHRを介するシグナル伝達経路におけるAHRRのネガティヴな役割を考えると、AHRR-185Proアレルは、AHRR-185Alaアレルよりも、ARNTに対してより弱い抑制作用を呈すると予測される。ダイオキシンの作用が、ダイオキシン受容体を介することは明らかにされているものの、ダイオキシン受容体の下流標的遺伝子は大部分不明である。そこで平成14年度はゲノム配列の網羅的なコンピューター解析を行い、XREが転写開始点の近傍に比較的密度濃く存在している遺伝子を探素した。遺伝子の転写開始点より10kb上流の配列をデータベース化し、その配列上において特定の塩基配列の位置を同定するためのLinuxプログラムを開発しXREのcore sequenceであるGCGTG配列の位置データのパラメーターを作成し、それをもとに主成分分析を行った。XREを介して転写活性が上昇することが証明されている遺伝子は、第1主成分・第2主成分を2軸とする平面上においてやや外側に位置していることを明らかにした。矮小陰茎患者群(伸展陰茎長が同年齢の正常対照日本人の-2.5SD未満)59名と正常対照群80名におけるAHRRのPro185Ala多型の対立遺伝子と遺伝子型の頻度を比較した。それぞれの群の対立遺伝子(P=0.01)と遺伝子型(P=0.04)の頻度を比較したところ、有意な差を認めた。次に遺伝子型を、185Proアレルに関してホモ接合体のグループと、185Alaアレルを少なくとも一つ保有するグループという2つのカテゴリーにグループ化した。185Proアレルのホモ接合体を保有する割合は、矮小陰茎患者群においては46%(27/59)、正常対照群においては27%(22/80)であった。この傾向はグループ化しない場合と同様であった(P=0.03)。矮小陰茎患者群のProアレルに対する相対危険度は、1.67であった(信頼限界95%、1.06-2.61)。矮小陰茎患者群と正常対照群におけるAHRのArg554Lys多型の、対立遺伝子(P=0.90)と遺伝型(P=0.56)の頻度を比較したところ、有意な差を認めなかった。AHRの554Argと554Lys対立遺伝子の頻度は、ハーディー・ワインバーグ平衡状態にあった。ARNTに関しては、矮小陰茎患者群と正常対照群の両群において、欧米人において既知であるAsp511Asn多型を認めなかった。
未来医療を拓く我が国発世界標準の生体完全吸収性ナノテクDDS制御ステントの開発

1.生体吸収性ステントプラットホームの研究開発Mg-Ca合金を用いて生体吸収性ステントを開発した。現在、臨床に向けて、材質や形状等の最適化を実施中である。2.生体吸収性ナノ粒子溶出ステントの研究開発生体吸収性PLGAナノ粒子を電気工学的にコーティングする新技術を開発した。3.ナノ粒子溶出DDSステントの有効性試験スタチン封入ナノ粒子溶出DDSステントを作製し、現行の薬剤溶出ステントの問題点を克服できることが明らかとなった。1.難燃性Mgによる生体完全吸収性ステントプラットホームの研究開発現行のステントプラットホームはステンレス製であり、生体内永久植え込み型である。これによるアレルギー・異物反応、画像診断の制限、抗血小板薬(チクロピジン)の長期投与の必要性、等の問題点が指摘されている。これらの問題点を克服するために、我々は製造特許を有するMg-Ca合金を用いて生体完全吸収性ステントを開発した。動物に植え込み、生体吸収されることを確認した。現在、ブタ冠動脈に植え込み安全性を検討中である。2.生体吸収性ナノ粒子作製とコーティング技術の研究開発PLGAナノ粒子は細胞内送達性、細胞内DDS、安全性に優れている。我々は、このナノ粒子を電気工学的にコーティングする新技術を開発した(カチオン電着コーティング法、特許出願)。この技術によって、「ナノDDSステント」が創製できた。ナノ粒子キャリアーをステントから溶出させ極めて効果的に遺伝子や薬剤を血管壁細胞内に送達できた。現在、ナノ粒子に7ND遺伝子、NF-kBデコイ、スタチン、あるいは分子標的薬を封入しナノDDSステントの効果をブタ冠動脈モデルを用いて検証している。霊長類(カニクイザル)を用いて短期(1ケ月)有効性と安全性を明らかにする試験を終了した。とくに、上記の試験で有効性が高かったナノ粒子溶出ステントについて、6ケ月の長期試験を来年度に準備している。上記研究開発を実用化に向けて推進する。ナノ医工薬学の先端技術融合によるイノベーションによって国際競争力を有する革新的低侵襲血管内医療システムを開発し、実用化を目指す。1.難燃性Mgによる生体完全吸収性ステントプラットホームの研究開発現行のステントプラットホームはステンレス製であり、患者にとっては異物である。この問題点を克服するために、我々はMg-Ca合金(製造特許有り)を用いて生体吸収性ステントを開発した。現在、臨床に向けて、材質(Mg-Ca配合比)、形状等の最適化を実施中である。ブタ冠動脈に植え込み安全性を検討する予定である。2.生体吸収性ナノ粒子作製とコーティング技術の研究開発生体吸収性PLGAナノ粒子を電気工学的にコーティングする新技術を開発した(カチオン電着コーティング法、特許公開)。3.ナノ粒子溶出DDSステントの有効性試験と安全性試験の実施スタチン封入ナノ粒子溶出DDSステントの有効性試験をブタ冠動脈モデルを用いて実施し、現行の薬剤溶出ステントの問題点(内皮再生不全、炎症、血栓)を克服できることが明らかとなった。さらに、霊長類(カニクイザル)腸骨動脈モデルにおいても同様の成果が得られた。現在、上記ナノ粒子溶出ステントの長期有効性試験(3-6ヶ月)が進行中である。これらの成果を実用化するために、ライセンス業務ならびにステント製造会社との交渉が進んでいる。4.今後の方向性ナノ医工薬学の先端技術融合によるイノベーションによって国際競争力を有する革新的低侵襲血管内医療システムを開発し、実用化を目指す。
花きの生育・開花におけるスクロース代謝関連遺伝子の環境応答性と機能の解析

主要切り花品目の1つであるトルコギキョウにおいて,スクロース分解酵素をコードする遺伝子の単離およびそれらの環境応答性の調査,併せて酵素活性および糖代謝の解析を行った.その結果,多施肥条件下の葉で発現上昇するインベルターゼ遺伝子および低酸素包装下の花弁で発現上昇するスクロース合成酵素遺伝子の同定に成功し,生育・開花および収穫後生理過程においてスクロース分解経路の調節が存在することが明らかとなった.本研究で用いる基本栽培系として、トルコギキョウ栽培品種`ピッコローサスノー'を播種・育苗後、ポットに定植して人工気象室内で栽培し開花させる系を構築し、所属機関で運用可能であることを確認した。ESTデータベースの検索により、トルコギキョウの細胞壁型インベルターゼ(CWIN)、液胞型インベルターゼ(VIN)およびスクロース合成酵素(SUS)をコードすると推定されるcDNA断片を複数同定した。そのうち、比較的長いコード領域配列を含むものを5種類選び、便宜的にEgCWINa、EgCWINb、EgVINa、EgSUSa、EgSUSbと名付け、遺伝子特異的プライマーを設計、合成した。それらを用いて、RT-PCRにより遺伝子の発現器官を調査したところ、いずれも生育中の葉および蕾での発現が確認されたが、成熟葉では発現が確認されなかった。この結果から、調査した推定スクロース分解酵素遺伝子はいずれもシンク器官特異的に発現する性質を有することが示唆された。現在、各遺伝子の全長cDNA配列の決定を目指し、RT-PCRにより3'側の未解読領域の増幅を試みている。2年目以降の研究の準備のため、遺伝子導入に必要なバイナリーベクターpBI121を保有大腸菌株から抽出・精製した。また、殺菌処理した種子をアグリポットに入れたMS培地上で無菌培養し、アグロバクテリウム法を用いた形質転換系で使用する植物体の育成を行っている。データベースのEST情報をもとにしたcDNAクローニングにより、トルコギキョウ`ピッコローサスノー'の発達中の花弁で発現する細胞壁型インベルターゼ(CWIN)遺伝子の1つ(EgCWINa)の全オープンリーディングフレーム配列を明らかにした。さらに、CWIN遺伝子(EgCWINb)および液胞型インベルターゼ(VIN)遺伝子の1つ(EgVINa)の部分配列を決定した。併行して、細胞質型インベルターゼ(CIN)遺伝子(EgCIN)およびスクロース合成酵素(SUS)遺伝子(EgSUSa、EgSUSb)のクローニングを進めている。これらの遺伝子の発現部位および環境刺激に対する応答を明らかにするため、現在、2種類の異なる灌水条件(多灌水条件、少灌水条件)で植物の育成を行っている。アグロバクテリウム法の2種類のプロトコルにより、トルコギキョウ`ピッコローサスノー'の形質転換を試みた。これまでのところ、いずれの方法でも形質転換カルスは得られていない。これは、用いた品種がアグロバクテリウムに感染しにくいことが原因であると推察した。また、現在、上記で単離したEgCWINaをバイナリーベクターpBI121に導入し、EgCWINaを過剰発現させるためのコンストラクトの作製を行っている。アクリル製チャンバーに窒素ガスを通気し、酸素コントローラーを用いて酸素濃度を自動的に制御することができる低酸素培養システムを構築した。このシステムを用いて植物を低酸素処理すると、発芽や初期生育が抑制されることを確認した。スクロース分解酵素遺伝子の定量的な発現解析には、3'-非翻訳領域など遺伝子特異的な領域からプライマーを設計する必要がある。本研究においては、遺伝子のクローニングに関して、概して5'側部分配列は順調に決定できている一方、3'側配列の単離にやや時間がかかっている。今後、各遺伝子のcDNA全長配列を決定した後、速やかに発現解析を行う予定である。形質転換に関して、2種類の方法を試したものの成功には至っていない。現在、トルコギキョウ形質転換の経験をもつ研究協力者の助言を受けながら改善策の検討を行っている。今後、(1)アグロバクテリウムの感染時間の延長、(2)品種の変更の2つを試みる予定である。主要切り花品目の1つであるトルコギキョウを用いて,スクロース分解酵素であるインベルターゼ(INV)およびスクロース合成酵素(SUS)の遺伝子のクローニングおよびそれらの環境応答性の調査を行い,生育・開花および収穫後生理過程におけるスクロース代謝の寄与を明らかにした。まず,2つの異なる細胞壁INV(CWIN)遺伝子EgCWIN1およびEgCWIN2,1つの液胞INV(VIN)遺伝子EgVIN1および1つの細胞質INV(CIN)遺伝子EgCIN1の全コード配列または部分配列を明らかにするとともに,これらの4つの遺伝子が,生育過程のトルコギキョウの展開葉(ソース器官)および未展開葉(シンク器官)において異なった発現パターンを示すことを見出した。また,蕾の生育停止現象であるブラスチングを引き起こす多施肥条件下において,展開葉および未展開葉の両方でEgCWIN1の転写産物レベルが顕著に上昇すること,未展開葉でのみCWIN活性が上昇傾向にあることが明らかとなり,EgCWIN1が未展開葉のシンク強度上昇をもたらしている可能性が示唆された。現在,生育および蕾の発達過程におけるEgCWIN1の機能の解明を目指し,EgCWIN1過剰発現株の作出を進めている。

次に,2つの異なるSUS遺伝子EgSUS1およびEgSUS2の全コード配列を明らかにするとともに,収穫後の品質保持技術である低酸素包装を施した蕾の花弁において,保管後期(6日目)にEgSUS1の転写産物レベルが上昇することを見出し,低酸素条件に長期間さらされた花弁でのスクロース分解へのSUSの寄与が示唆された。ただし,糖含量および酵素活性の比較から,保管初期(2日目)におけるスクロース分解にはCINの寄与が相対的に大きいことも明らかとなったことから,低酸素包装下の花弁ではスクロース分解経路の切換えが起こっていることも示唆された。主要切り花品目の1つであるトルコギキョウにおいて,スクロース分解酵素をコードする遺伝子の単離およびそれらの環境応答性の調査,併せて酵素活性および糖代謝の解析を行った.その結果,多施肥条件下の葉で発現上昇するインベルターゼ遺伝子および低酸素包装下の花弁で発現上昇するスクロース合成酵素遺伝子の同定に成功し,生育・開花および収穫後生理過程においてスクロース分解経路の調節が存在することが明らかとなった.平成26年4月に転勤により所属機関が変更となった。研究を十分遂行できる環境ではあるが、新たな研究機関での研究の立ち上げに時間を要したことに加え、念のため計画した実験系が運用できることを確認することを優先したため、当初の計画で想定した成果を上げるには至っていない。しかし、2年目以降の実験の準備を進めるなどし、今後の研究の着実な遂行のため力を尽くしている。H2627年度の研究成果から、最終的に7種類程度のスクロース分解酵素遺伝子のcDNAクローニングを完了できるものと見込んでいる。これらの遺伝子の発現を比較することで、花弁の発達や水ストレス、低酸素への応答と関連のある遺伝子を同定する。形質転換については、これまで試みたアグロバクテリウム法を改善(アグロバクテリウムの感染時間の延長、品種の変更など)することで、まずEgCWINa過剰発現株の作出を目指す。早期に形質転換の見通しが立てば、EgSUSも過剰発現のための形質転換に供する。低酸素処理については、まず構築した低酸素処理システムで小花の低酸素処理を行い、小花の形態変化や遺伝子発現を確認する。その結果を踏まえ、プラスチックフィルムと脱酸素剤を用いた切り花の低酸素包装を行い、花弁の形態、遺伝子発現およびスクロース含量への影響を調査する。花き園芸学、植物生理学上記の初年度の研究成果により、2年目以降の研究のための一定の基盤を築くことができた。残された研究期間で着実に研究成果を上げるため、初年度に行うことを計画していたスクロース分解酵素遺伝子のクローニングと発現解析に関しては、その結果が後の形質転換実験の基礎となることから、進捗状況をふまえながらデータ取得の見込みが高いものを優先して進めるなどの工夫を行っていくつもりである。また、酸素コントローラーの購入を遅滞なく行うことで、2年目の実験が計画通りに進められるようにしたい。「現在までの達成度」で述べた理由により、遺伝子のクローニングと発現解析のための実験が計画通りに進まなかったため、試薬等の購入計画を見直した結果、次年度使用額が生じた。繰越分の研究費は、2年目に遺伝子のクローニングと発現解析のための実験を行う際の試薬購入経費に充てる予定である。
動物細胞DNAリガーゼ遺伝子のクローニングと発現機構の解明

まず,仔牛胸腺DNAリガーゼI及びIIに対する抗体を用いた免疫化学的手法によって,哺乳動物細胞にIとIIの二種類の独立した分子種が存在することを明らかにした. I(分子量20万)が複製用, II(6.8万)が修復用といわれているが確証はなく,遺伝子レベルで二種類のDNAリガーゼの存在と発現機構を解明することが急務となっている.cDNAクローニングを目指し,まず,仔牛胸腺より純化したIIのN末端側からのアミノ酸配列の決定を試みたが, N端はブロックされていることが判明した.そこで,リシルエンドペプチダーゼあるいは臭化シアンを用いた方法でペプチドを切断後,気相シーケンサーで分析したが, IIの量的な問題もあって信頼性のあるデータは得られていない.現在,さらに改良を加え,部分アミノ酸配列の解析中である.又,最近決定された酵母(S.pombe,S.ceverisiae)のDNAリガーゼ遺伝子の塩基配列中の,活性中心と予想されるアミノ酸配列に対応する30-merの合成ポリヌクレオチドを用いて,仔牛胸腺cDNAバンクより, 2つの独立したクローンを得た.pUC系を用いてこれらクローンDNAの塩基配列を解析中である.構造解析の結果,酵母リガーゼの活性中心近傍のアミノ酸配列とホモロジーの高い部位が見つかれば, cDNAを大腸菌(JM109)で発現させて,仔牛胸腺DNAリガーゼに対する抗体で検出する予定である.まず,仔牛胸腺DNAリガーゼI及びIIに対する抗体を用いた免疫化学的手法によって,哺乳動物細胞にIとIIの二種類の独立した分子種が存在することを明らかにした.I(分子量20万)が複製用, II(6.8万)が修復用といわれているが確証はなく,遺伝子レベルで二種類のDNAリガーゼの存在と発現機構を解明することが急務となっている.cDNAクローニングを目指し,まず,仔牛胸腺より純化したIIのN末端側からのアミノ酸配列の決定を試みたが, N端はブロックされていることが判明した.そこで,リシルエンドペプチダーゼあるいは臭化シアンを用いた方法でペプチドを切断後,気相シーケンサーで分析したが, IIの量的な問題もあって信頼性のあるデータは得られていない.現在,さらに改良を加え,部分アミノ酸配列の解析中である.又,最近決定された酵母(S.pombe,S.ceverisiae)のDNAリガーゼ遺伝子の塩基配列中の,活性中心と予想されるアミノ酸配列に対応する30-merの合成ポリヌクレオチドを用いて,仔牛胸腺cDNAバンクより, 2つの独立したクローンを得た.pUC系を用いてこれらクローンDNAの塩基配列を解析中である.構造解析の結果,酵母リガーゼの活性中心近傍のアミノ酸配列とホモロジーの高い部位が見つかれば, cDNAを大腸菌(JM109)で発現させて,仔牛胸腺DNAリガーゼに対する抗体で検出する予定である.まず、仔ウシ胸腺DNAリガーゼ【I】及び【II】に対する抗体を用いた免疫化学的手法によって、哺乳動物細胞に【I】と【II】の二種類の独立した分子種が存在することを解明した。【I】(分子量20万)が複製用,【II】(6.8万)が修復用といわれているが確証はなく、遺伝子レベルで二種類のDNAリガーゼの存在と発現機構を解明することが急務となっている。そこで、低分子量の【II】について、部分アミノ酸配列→合成プローブ→CDNAクローニング→CDNA塩基配列→ゲノムクローニングの順に研究を進めていく事を企図した。まず、仔ウシ胸腺より純化した【II】のN末端側からのアミノ酸配列の決定を試みたが、N端はブロックされていることが判明した。そこで、リシルエンドペプチダーゼあるいは臭化シアンを用いた方法でペプチドを切断後、気相シーケンサーで分析したが、【II】の量的な問題もあって信頼性のあるデーターは得られていない。現在、さらに改良を加え、部分アミノ酸配列の解明を行っている。適切な部分アミノ酸配列に基づいた合成プローブができれば、すでに準備している仔ウシ胸腺由来のcDNAタンパクより、DNAリガーゼ【II】に特異的なcDNAクローンが得られる手はずになっている。【I】と【II】は免疫化学的に異なる事が明らかとなったが、【I】と【II】によるDNA鎖連結反応そのものに本質的な違いが存在する可能性がある。従来、【T_4】ポリヌクレオチドリガーゼ以外は、blunt-end連結反応を触媒できないといわれていたが、10-20%のPEG6000の存在下には、【I】,【II】共にblunt-end連結反応が可能な事が判明した。PEG6000添加によってcohesive-end連結反応も飛躍的に増強された。【I】と【II】において、本質的な違いは認められなかったが、酵素-AMP生成反応とnick-sealing反応に対して顕著な違いが見出された。
エネルギー利用効率の向上のための解析性能の高い誘導機モデルの開発

本研究では、エネルギーの利用効率の向上に寄与することを目的として、解析性能の高い新たな誘導機モデルを開発した。誘導機は電気エネルギー消費の多くを占めており、その運転方法の改良は電気エネルギー利用の高効率化への効果が大きいと考えられる。運転方法の研究には、現象を実際の電気波形に即した形で解析できる「瞬時値解析」が有用な手法である。この動機に基づき本研究では、電力系統の瞬時値解析のための、計算の安定性と解析精度の高い新たな誘導機モデルを開発した。また、開発したモデルの安定性、解析精度、有用性について、実機を用いた実験と、数値シミュレーションにより検証した。本研究の目的は、電気エネルギーの利用効率の向上のために、解析性能の高い誘導機のモデルを開発することである。世界では電気エネルギーの50%以上がモータで消費されており、とくにその多くを占める誘導モータについて、運転・制御方法の改良により電気エネルギー利用の高効率化を図ることができれば、全体への寄与が大きい。本研究ではこの運転・制御方法の改良に有用である電力系統の瞬時値解析を適用先とし、エネルギー利用効率を考慮でき、かつ計算の安定性と精度の高い新たな誘導機モデルを開発する。誘導機には様々な種類があるが、その中で本研究では安価かつ堅牢であることから広く利用されている「かご形誘導機」という種類を対象とする。かご形誘導機は誘導機の基本的な特性をもつ構造であり、巻線型などの他の種類の誘導機モデルの開発の基盤となるものである。本研究では誘導機のモデル化にあたり、瞬時値解析における誘導機の動特性計算に対して異なる2種類の積分手法を組み合わせた独自の計算手法を適用することにより、解析性能の向上を図っている。平成27年度は、本モデルについて、電力系統の瞬時電圧低下に対する誘導モータの特性を安定に計算できることを実機試験との対比により確認した。また、誘導モータの可変速運転を想定し、定格以外の運転周波数に対する効率を含む静特性について、実測対比により精度に関する検証を行った。本モデルの実装には電力系統瞬時値解析プログラム(XTAP)を用いている。XTAPではモデルを部品としてユーザ間で共有することが容易であり、開発するモデルはXTAPのユーザにより活用されることが期待できる。一方で、本モデルの計算手法はXTAPに限らず適用することができると考えられるので、本研究の成果はXTAPのユーザのみに限定されるものではない。誘導機は同じ機器をモータとしても発電機としても運転することができ、本研究で開発する誘導機モデルはその両方の運転への適用を想定している。平成27年度は主にモータとして用いる場合の解析性能を検証した。系統状態急変時の誘導モータの特性の計算に関する安定性と精度の検証を目的として、実機について始動・瞬時電圧低下・電圧復帰・電源遮断に対する特性試験を行い、その結果と対比することにより本モデルの精度を確認した。また、エネルギー効率の向上で重要となる可変速運転を想定し、複数の運転周波数に関する試験との実測対比も行った。いずれも誘導機の応動を安定に模擬できることが確認でき、本モデルの有効性が示された。ただし精度については、概ね良好な結果を得たものの、実験において誘導機の負荷の非線形性や軸振動の発生等の影響があったため、更なる検証が必要である。一方で、当初は定格周波数を対象とする計画であったため、可変速運転については計画内容よりも進んだ試験を行うことが出来た。誘導発電機としての検証については、平成27年度は実験装置を購入した。装置は11月に納入され発電機としての試運転まで滞りなく行うことができた。しかし、誘導機に与える電圧をPWMインバータにより生成し直接印加する方式の機器であったため、計画時に想定していた本研究室で所有している測定器では電力の測定が正確に行えないことが判明し、平成27年度中に予定していた実測対比による検証を行うことができなかった。この点が進捗区分を(3)とした主な理由である。その後、他の研究予算により平成27年度内に高調波を含む電力を測定できる機器を購入することができ、この装置は使途に制約は無いので、これを用いて平成28年度に誘導発電機の実験を行う予定である。本研究では、瞬時値解析における誘導機の動特性計算に対して異なる2種類の積分手法を組み合わせた独自の計算手法を適用することにより、解析性能の向上を図っている。平成28年度にはこのモデルについて、試験用誘導機において取得した実測データとの対比により解析精度の検証を行った。試験用誘導機が3台のうち1台は容量が小さく、1台は高経年機であり、もう1台はトルクに関する測定が困難であったことから、検証可能な内容に制約があったため今後更なる検証を実施する必要があるものの、実施できた試験に対しては概ね妥当な結果が得られた。更に、作成したモデルを用いて風力発電を含む離島系統における電圧安定化制御の効果についてシミュレーションにより検証した。このシミュレーションにおいては、本誘導機モデルを風力発電機と大型ポンプの模擬に用いた。系統状態急変時にも誘導機の特性を安定に解析できるという本モデルの特徴を生かして、系統事故時のシミュレーションを行い、本モデルが系統状態急変時の誘導機の過渡特性を含む電力系統の瞬時値解析に有用であることを示した。

とくに離島や工場のような小規模系統の解析においては誘導機の動特性が系統に与える影響は相対的に大きく、本モデルにより誘導機の過渡安定性を考慮した系統制御方法の検討を容易に行うことができる利点が大きいと考えられる。以上の成果と、平成27年度に実施していたエネルギー効率の計算を含む誘導機モデルを用いた異周波数での負荷運転時の解析結果について、平成28年度に2件の国際会議において発表した。本研究では、エネルギーの利用効率の向上に寄与することを目的として、解析性能の高い新たな誘導機モデルを開発した。誘導機は電気エネルギー消費の多くを占めており、その運転方法の改良は電気エネルギー利用の高効率化への効果が大きいと考えられる。運転方法の研究には、現象を実際の電気波形に即した形で解析できる「瞬時値解析」が有用な手法である。この動機に基づき本研究では、電力系統の瞬時値解析のための、計算の安定性と解析精度の高い新たな誘導機モデルを開発した。また、開発したモデルの安定性、解析精度、有用性について、実機を用いた実験と、数値シミュレーションにより検証した。平成27年度までに、本モデルで用いている計算手法について、モータ運転でも発電機運転でも過渡時を含む特性を安定に計算できることは確認している。平成28年度は、(1)モータ運転時のより詳細な精度検証、(2)発電機運転時の実測対比による精度検証を行い、さらに(3)シミュレーションにより開発したモデルがエネルギー利用効率の向上に有用であることを示す。(1)のモータ運転における実測対比による精度検証については、本研究室及び本学で所有している機器で検証可能な範囲で、追加のデータを取得し検討を行う。(2)の発電機運転における実測対比による精度検証については、平成28年度に本格的な実験と検討とを行う。既にシミュレーションにより本手法を用いた誘導発電機が系統事故時にも安定して解析を行えることはこれまでに確認しているので、精度に関する検証ができれば本モデルの有用性を示すことができる。以上の検証を行った後に、(3)として離島系統を例に本モデルがエネルギー利用効率の向上に有用であることを示す。離島系統では、風力発電機に用いられる誘導発電機や、水道用ポンプや工場に用いられる誘導モータが系統に占める電力比率が高く、誘導機が系統に与える影響が大きい。本研究で開発するモデルはこれらの誘導機の特性を安定に計算できると考えられ、本研究の結果として離島におけるエネルギー利用効率の向上策の一端を示すことできると予想される。本研究では誘導機モデルの開発と有用性の検証までを研究対象範囲とし、開発モデルを用いたエネルギー利用効率の向上方法に関する更なる研究は本研究終了後に別途行う。電力系統工学、とくに電力系統機器のモデリング・解析・制御