hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋波における波群形成過程と船体応答の解明

本研究は、準共鳴非線形相互作用によるコヒーレントな波群の形成がフリーク波の発生に重要と考え,外洋における波面のステレオカメラ解析により,波群の形成過程とその特徴を明らかにすることを目的とする.そして、波群を水槽実験により再現し、遭遇した船舶がどのような挙動を示すかを船体の縦強度に着目し、実験的に検証した。【ステレオカメラによる波面計測とデータ同化による広域波面の再現】東京大学平塚総合実験塔にて2018年9月に取得したステレオカメラ画像から3次元の波面を再構築し、データ同化手法により、広域の波面の再現に成功した。データ同化は高次スペクトル法による400のアンサンブル計算をスーパーコンピューターで実施し、評価関数の勾配と曲率を推定した。観測誤差はステレオカメラ画像解析から得た値を用いた。これにより、アンサンブル4次元変分法(a4DVAR)を用いての非線形波浪モデルへのデータ同化手法が確立し、その手法をSWEAD (Surface Wave reconstruction by Ensemble Adjoint-free Data assimilation)と呼ぶ。【船体運動と船体強度】前年度に製作した一体型コンテナ船弾性模型船を用い、波群中の曳航実験を行った。波群として、一方向変調不安定波や多方向不規則波をHOSM造波法により水槽内に造波した。一方向変調不安定波中の、正面向波および斜向波中曳航実験により、船に作用する最大サギングモーメントは、波形状に大きく影響を受ける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。海洋波のスペクトルは時々刻々変化し,波高の統計分布が線形理論からずれる.そのメカニズムとして,準共鳴非線形相互作用によるコヒーレントな波群の形成が重要と考えられる.本研究では,外洋における波面のステレオカメラ計測により,波浪の時空間データベースを構築し,波群の形成過程とその特徴を明らかにすることを目的とする.そして、波群を水槽実験により再現し、遭遇した船舶がどのような挙動を示すかを,船体の縦強度に着目し,実験的に検証する。以下の3点において成果をあげた。【ステレオカメラによる波面解析】二台のカメラを東京大学平塚総合実験塔に設置し、2017年4月から2018年4月まで計測を行った。ステレオ解析を開始、現地計測の波高との比較を行い誤差の大きさの推定を行った。測定範囲は、奥行き50 m、幅が40 m-70 mの台形領域となる。【数値計算とデータ同化】この範囲では、典型的な波長(50 m)の波群の特性をとらえることが難しいので、より広範囲の波浪情報を構築するためにデータ同化手法を導入した。モデルはポテンシャル理論に基づく高次スペクトル法を用い、アンサンブル計算による4次元変分法とし(a4DVAR)、手法の妥当性を確認した。また、現象の理解に資する過去の計測フリーク波の統計的特性に資する詳細な解析を行った【船体運動と船体強度】船体の縦強度に関しては、縦曲げだけではなく、ねじり剛性も考慮するために、ウレタンとPE(ポリエチレン)樹脂板を用いた箱型弾性模型の構築を新たに試み予備実験を行った。その際、PE樹脂のような柔らかい素材に対し、FBG(Fiber Bragg Grating)ひずみゲージによるひずみの計測を実施した。造波に関しては、波群を含む典型的な変調不安定波列(直進)の実験を行った。また、波形の変化に関して検討を行い、非線形を考慮した時空間変形の特徴を明らかにした。【ステレオカメラによる波面解析】平塚沖におけるステレオカメラによる波面計測を1年間実施し、様々な海象条件下での20分間の観測を90ケース程度(20TB程度)行った。3次元の波面データの解析から、視野内における誤差分布と、超音波式波高計との有義波高の比較による精度評価を行った。カメラから遠い領域や、二つのカメラで共有している視野の辺縁部は誤差が増大することが分かった。また、超音波式波高計との比較から、周期、波高ともに小さくなる傾向が判明した。これは、ステレオカメラ計測の誤差に起因する。平塚の波の特性としては、南西からの伝搬が卓越しているということが分かった。【数値計算とデータ同化】高次スペクトル法による実海域波浪場の再現をモンテカルロシミュレーションにより行った。大水深係留ブイにて2009年に計測した二つのフリーク波の事例について詳細な検討を行った。その結果、方向スペクトルの広がりの違いにより、局所的に変調不安定が起こり、波形の変形、そして波群の存在時間に影響することを解明した。このことから、広い範囲で波群の発達を観測することの意義が明らかになった。ステレオカメラ画像では、波群全体をとらえることができないので、広範囲での発達を考察するためのデータ同化手法を考案した。高次スペクトル法によるアンサンブル計算を行い、評価関数の勾配と曲率を推定することで効率の良いデータ同化が可能となる。【船体運動と船体強度】船体縦曲げ、ねじりに関する水槽実験に資する重要な知見として、時間的に周期的な変調不安定波列と空間的に周期的な変調不安定波列との関係を明らかにした。これにより、空間周期的な造波方法(HOSM-WG)による実験結果を一般的な波浪場に対応付けることが可能となる。また、ウレタンとPE樹脂板で船殻を形成するという弾性模型製作方法で、縦曲げおよびねじりの弾性振動を計測できることを確認した。

本研究は、準共鳴非線形相互作用によるコヒーレントな波群の形成がフリーク波の発生に重要と考え,外洋における波面のステレオカメラ解析により,波群の形成過程とその特徴を明らかにすることを目的とする.そして、波群を水槽実験により再現し、遭遇した船舶がどのような挙動を示すかを船体の縦強度に着目し、実験的に検証した。【ステレオカメラによる波面計測とデータ同化による広域波面の再現】東京大学平塚総合実験塔にて2018年9月に取得したステレオカメラ画像から3次元の波面を再構築し、データ同化手法により、広域の波面の再現に成功した。データ同化は高次スペクトル法による400のアンサンブル計算をスーパーコンピューターで実施し、評価関数の勾配と曲率を推定した。観測誤差はステレオカメラ画像解析から得た値を用いた。これにより、アンサンブル4次元変分法(a4DVAR)を用いての非線形波浪モデルへのデータ同化手法が確立し、その手法をSWEAD (Surface Wave reconstruction by Ensemble Adjoint-free Data assimilation)と呼ぶ。【船体運動と船体強度】前年度に製作した一体型コンテナ船弾性模型船を用い、波群中の曳航実験を行った。波群として、一方向変調不安定波や多方向不規則波をHOSM造波法により水槽内に造波した。一方向変調不安定波中の、正面向波および斜向波中曳航実験により、船に作用する最大サギングモーメントは、波形状に大きく影響を受けることを明らかにした。フリーク波発生メカニズムとして,準共鳴非線形相互作用によるコヒーレントな波群の形成が重要と考えられる.本研究では,外洋における波面のステレオカメラ計測により,波浪の時空間データベースを構築し,波群の形成過程とその特徴を明らかにすることを目的とする.そして、波群を水槽実験により再現し、遭遇した船舶がどのような挙動を示すかを,船体の縦強度に着目し,実験的に検証する。【ステレオカメラによる波面解析】東京大学平塚総合実験塔にて、平塚塔超音波波高計、ステレオカメラ、ステレオカメラ測定範囲(奥行き50 m、幅が40 m-70 mの台形領域)内の海底設置型ADCPと計測範囲外の波浪ブイによる比較を2018年9月に約1か月実施した。【数値計算とデータ同化】ポテンシャル理論に基づく高次スペクトル法を用い、アンサンブル計算による4次元変分法(a4DVAR)によるデータ同化手法を確立した。そして、双子実験により、時系列及びステレオカメラを模擬したデータ同化手法の妥当性を確認した。【船体運動と船体強度】縦曲げおよびねじり振動のモード形状を実船相似とするウレタン製一体型コンテナ船弾性模型を設計・製作した。設計の際には、弾性模型船のFEモデルを作成し、縦曲げやねじりの固有振動数の相似性を確認しながら模型船板厚等の調整を行った。製作した弾性模型船に対して、曲げ試験、ねじり試験、ハンマリング試験を実施し、弾性特性が実船のものとおおよそ相似になっていることを確認した。また、本弾性模型を用いて、海上技術安全研究所の実海域再現水槽(80m×40m×4.5m)にて波浪中曳航の予備実験を行った。
自律移動ロボットによる未知環境の探索手法の研究

移動ロボットによる未知環境の探索行動は基本的に、(1)センサによる周囲の観察、(2)地図の生成と拡張、(3)移動計画の策定、(4)移動の実行、を繰り返し行うことで実現される。この様なロボットの行動を実現するため、本研究では、次の各テーマについて研究を進めた。(1)移動ロボットに搭載可能で実時間処理可能な環境センサとして、テレビカメラによる受動型光学センサと、半導体レーザを用いた能動型の光センサ、および、超音波による環境センサの開発を行った。(2)移動ロボットが未知の環境を自己の持つセンサに従って動き回りつつ地図を作成してゆくための、探索アルゴリズムの構築を行った。本探索アルゴリズムは、グリッド地図およびベクトル地図と呼ばれる2種類の地図を用いること、および、用いるセンサに応じて移動計画を策定すること、を特徴とする。このアルゴリズムを上記センサを有する実際の実験用ロボット上に実現した。(3)本研究で開発した探索手法を、本研究グループが有する実際の実験用ロボット「山彦」に乗せて動作させる実験を行った。ロボットが探索する環境としては、数十平方メートルの室内で、机、椅子、その他の家具などの障害物が置かれているものを用いた。この実験結果について、センサ系と移動系の誤差の融合の点などを中心に探索手法の評価を行い、また、センサの違いによる誤差の現れ方、リアルタイム性などについて検討した。本研究により、未知の場所でロボットが自律的に働く際に必要となる基本的な「学習と行動」の能力の一部が実現されたと考えている。本研究で進めている自律移動ロボットによる未知環境の探索行動は、(1)センサによる周囲の観察、(2)地図の生成と拡張、(3)移動計画の策定、(4)移動の実行、を繰り返し行うことで実現される。この行動を実現するため、本年度は、(1)探索アルゴリズムのシュミレ-ションと評価、及び、(2)これに必要なセンサの開発、を目的として研究を進めた。(1)の探索アルゴリズムのシュミレ-ションについては、研究者らが開発して現有している移動ロボットを対象とし、それが誤差のあるセンサと走行系によって未知環境を走行している状況を想定して、ワ-クステイション上でシュミレ-ションを行った。このロボットの行動のシュミレ-ションは従来の自律ロボットの行動のシュミレ-ションに関する研究の比べよりよく環境条件を考慮した精密なものとなっておる。(2)のセンサの開発については、レ-ザ-スリット先とCCDカメラを用いた全問レンジフアインダ、及び、対象物体の表面の角度の検出が出来る超音波レンジセンサについて、実験を行いながら研究開発を進めた。この結果期待どうりの精度と検出能を有するセンサを小型自律ロボットに搭載できることが明らかになった。
新しい核反応論による太陽内部でのホウ素の生成率の決定

不安定核の研究は原子核物理における最も重要な研究対象のひとつである。不安定核の研究を行うことにより、元素の起源や原子核の構造を探るための大きなプロジェクトが理化学研究所の仁科センターで始まっており、不安定核の研究は非常に重要な意味を持つ。太陽内部で生成されるホウ素(8B)は軽い不安定核であり、コアとなる原子核のまわりにいくつかの核子(粒子)が弱く束縛した構造を成している。従って、このような不安定核の反応は容易に構成粒子に分解する分解反応が主な過程となる。この分解反応を解析する非常に有効な方法として離散化チャネル結合法(CDCC)がある。しかし、これまでのCDCCは、入射核が3体系の分解反応の記述ができなかった。CDCCによって分解反応の解析を行うためには、得られる離散的散乱行列(S行列)を励起エネルギーの関数として連続的なものにする必要がある。その為に3体系の散乱状態の波動関数が必要になるが、これを求めるのが困難な為、別の方法によって連続化する手法を提案した。これまで2体系入射の分解反応に対し適応し成功していたが、実際に3体系入射の場合にも新しい方法を適用した。ここでは、S行列に対応する電気的遷移強度分布の連続化を行った。その結果、励起エネルギーの関数として滑らかな強度分布を得ることができた。したがって、分解反応を解析するための手法を構築することができたと言える。これらの成果を、学会・研究会等で発表した。不安定核は、原子核物理のメインテーマのひとつである。不安定核の研究によって得られる反応率などの情報をもとに、超新星爆発時の元素合成の過程や太陽系の元素の組成を知ることができる。従って、この研究は宇宙物理の分野につながる重要課題である。我々は不安定核に注目し、核反応の立場から研究を行ってきた。太陽内部でのホウ素(^8B)の生成率を決定するためには、^8Bを入射核とした低エネルギーの分解反応の解析を行う必要がある。分解反応を非常によく記述する方法に離散化チャネル結合法があるが、^8Bは、p+^3He+^4Heの3体系を成しているため、pseudo state法を導入し計算しなければならない。昨年度までに、上記の方法により入射核が2体系の低エネルギーの分解反応を記述できることが示されている。本年度は3体系の入射核として比較的構造が簡単な^6Heに注目し、入射エネルギーがクーロン障壁近傍におけるクーロン分解反応の解析を行った。この反応における入射エネルギーは非常に低いため、クーロン力による分解の効果が重要である。我々は新しく導入した方法により、クーロン力による分解の効果を正確に取り入れた計算を行った。その結果、はじめてクーロン分解反応が重要な低エネルギー領域の実験を再現した。このことは、先行研究においてよく採用されてきたモデル、即ち^6Heを簡便に2体系として取り扱うダイニュートロンモデルによる解析が、実験の解析において不適切であることを示す結果となった。これらの研究の成果を、アメリカでの国際会議(DREB2005)、国内での国際会議(RIBF2006)、物理学会・研究会等で発表した。不安定核の研究は原子核物理における中心課題であり、理化学研究所のRIBFによる不安定核の実験が2007年から始まることを考えると非常に重要な位置を占めている。不安定核の研究は、宇宙物理おいても重要であり、原子核の反応や構造の情報をもとに、元素合成の過程や太陽系の元素の組成を知ることができる。ホウ素(8B)などの軽い不安定核は弱束縛系の原子核であり、コアの周りに2つの核子が束縛した3体系を成しているものが存在する。そのような不安定核を入射させた場合、反応の途中で容易に分解する為、3体が分解した状態を考慮して物理量の計算を行わなければならない。この為には離散化チャネル結合法(ODCC)による解析が必要になる。しかし、従来の方法のままでま解析が行えなかったので、入射核が3体系でも取り扱えるように拡張をおこなった。そして、3体系をなすボロミアン核の6Heクーロン分解反応の解析を行った結果、弾性散乱の角分布を良く再現することを示し、この成果を共同研究者とともに論文にまとめPhysical Reviewに投稿した。次に分解反応の解析を行うために理論の拡張を行った。ODCCによって分解反応を解析するためには得られる離散的S行列をエネルギーに関して連続的にする必要がある。入射核の正解の連続伏態の波動関数が必要になり、正解の波動関数と擬状態の波動関数との重なり積分を求めS行列に掛けるという手法を行うことで、連続的なS行列を得ることができる。3体系の正解の連続状態の波動関数を得ることが困難な為、直接波動関数を求めることなく重なり積分そのものを求める手法を開発した。新しい手法の有効性を確認する為、正解の波動関数を求めることが可能な2体系において正解と新しい手法を比較したところ、両者はよく一致する結果を得た。また、これらの成果を研究会・学会等で発表を行った。

この分解反応を解析する非常に有効な方法として離散化チャネル結合法(CDCC)がある。しかし、これまでのCDCCは、入射核が3体系の分解反応の記述ができなかった。CDCCによって分解反応の解析を行うためには、得られる離散的散乱行列(S行列)を励起エネルギーの関数として連続的なものにする必要がある。その為に3体系の散乱状態の波動関数が必要になるが、これを求めるのが困難な為、別の方法によって連続化する手法を提案した。これまで2体系入射の分解反応に対し適応し成功していたが、実際に3体系入射の場合にも新しい方法を適用した。ここでは、S行列に対応する電気的遷移強度分布の連続化を行った。その結果、励起エネルギーの関数として滑らかな強度分布を得ることができた。したがって、分解反応を解析するための手法を構築することができたと言える。これらの成果を、学会・研究会等で発表した。
マウス舌初期発生での上皮-筋前駆細胞間の相互作用に関わる分子制御機構

本研究では、マウス舌初期発生での上皮-筋前駆細胞間の相互作用について検討した。DNAマイクロアレイとパスウエイ解析から、舌の発生初期ではFgf・Shh・Wnt・Tgfbシグナル回路が部位特異的に働くことが示唆された。発現変動の高かったFgfとShhのシグナル回路に着目し、in vivoと同様な舌発生を再現できる鰓弓培養において各シグナルの機能を検証した。その結果、培地へのrhFgf8添加(25 ng/mL)によりアポトーシス回避と48時間以降の舌膨隆に促進的に働くこと、上皮から産生されるShhの分子阻害(Jervine 5μM添加)により間葉細胞の増殖抑制に起因する舌の矮小化と筋系譜細胞の組織内局在の異常をきたすことが明らかとなった。舌の形態形成は後頭体節を起点とする下顎突起への筋前駆細胞の移住、下顎突起背側からの外側舌隆起の発生、第2-4鯉弓由来の組織との複合体形成として特徴づけられる。本研究では、舌初期発生における外側舌隆起の正中溝上皮とその直下の筋前駆細胞群との細胞間相互作用に焦点を絞り、下顎突起の癒合→外側舌隆起の形成誘導→舌膨隆の成立における時期・部位特異的な遺伝子発現と分子局在を明らかにする。外側舌隆起の形成時期における胎生10.5日の正中部と側方部でのマイクロアレイによる遺伝子発現パターンの解析を完了した。DNAマイクロアレイ解析により、下顎突起正中部と側方部の間で有意な発現変動(≧1.5-fold、p<0.05)を示す遺伝子708個(正中部で高発現362個、側方部で高発現346個)を同定した。これらの遺伝子のGO解析から、正中部では細胞増殖、細胞接着・運動能、上皮分化、Tgfbシグナル、MAPK活性、側方部では細胞死、骨・筋発生を含む間葉組織の発生と形態形成、パターン形成、Retinol代謝に関連する遺伝子発現が有意に高まっていると検定できた(p<0.05)。なお、二次口蓋形成で実証されているEMTに関与する遺伝子発現は得られず、二次口蓋突起と下顎突起の癒合現象では、上皮細胞の表現型とその分子制御シグナルは異なっていると考えられた。KEGGデータベースに基づくパスウェイ解析では、Hh、Wnt、Tgfb-Bmp、Fgfパスウェイに帰属する遺伝子が正中部で高発現するとともに、Cell cycle、Calciumパスウェイなどとクロストークすることが判明した。これらの成果の論文発表の準備を進めている。マイクロダイセクションによる微小領域の試料採取とreal-timePCRを併用した遺伝子発現の定量解析により、ShhとPitx2は正中領域の上皮細胞に限局して発現することが確かめられた。舌の形態形成は後頭体節を起点とする下顎突起への筋前駆細胞の移住、下顎突起背側からの外側舌隆起の発生、その後の第2-4鰓弓由来の組織との複合体形成として特徴づけられる。平成21年度においては、胎生10.5日の下顎突起正中部の舌予定領域と胎生11.5日の外側舌隆起におけるマイクロアレイ解析を完了した。胎生10.5日と胎生11.5日の間で、5倍以上の発現変動を示す遺伝子151個(発現上昇106個、発現低下45個)を同定した。GO解析とMGI等のデータベースの検索により、発現上昇を示した遺伝子106個のうち、骨格筋に関連した遺伝子は半数の53個であり、舌筋の発生に向けた遺伝子が作動し始めていることが判明した。これらの遺伝子の中には、筋芽細胞への決定因子MyoD・Myf5と筋管細胞への分化誘導因子Myogeninが含まれていた。胎生11.5日の外側舌隆起の筋系譜細胞集団では、筋管細胞分化を示す組織学的所見(筋芽細胞間の融合など)がないにもかかわらず、Myogeninの発現上昇を示したのが注目された。ただし、筋線維への成熟を誘起させるMyf6(Myogeninの下流で働くと想定される)の発現は検出されなかった。

さらに、パスウエイ解析から、舌筋における初期の分化過程(胎生10.511.5日)では、四肢や体節の骨格筋発生と同様にPax3→MyoD・Myf5→Myogeninのカスケードが成立しており、これらの筋分化の誘導因子を制御する遺伝子(5倍以上の発現変動を示す)として、Mef2c・Meox1・Meox2・Msx1・Msx2・Dlx5が働いていると考えられた。本研究ではマウス舌の初期発生における下顎突起での筋系譜細胞集団の構築、上皮・筋前駆細胞との情報伝達、外側舌隆起の形成誘導に焦点をあて、それぞれの発生段階での細胞表現型と分子制御の関連を明らかにする。平成20-21年度においては、胎生10.5日の下顎突起正中部の舌予定領域と胎生11.5日の外側舌隆起におけるマイクロアレイ解析を完了した。そのなかで、舌初期発生でShhならびにFGFシグナルが注目された。本年度においては、マウス下顎突起の器官培養系を用い、舌原基の形態形成を再現するとともに、invivoで推定された上皮間葉相互作用のシグナル回路を確証する目的で、ShhならびにFGFシグナルの役割を検証した。本研究で確立した鰓弓培養モデル(無血清条件下)では、培養24時間で下顎突起の癒合完了と上皮索先端に連結した筋系譜細胞集団の構築、培養4872時間での非筋系譜細胞の増殖に依存した組織膨隆、培養72時間以降で舌縁上皮の陥入と筋系譜細胞の増殖活性による舌原基の形成が再現できた。Shh阻害(5μMJervine)の培養条件下では、筋前駆細胞の下顎突起正中部への集積と上皮との接触、筋前駆細胞から筋芽細胞への分化が認められたが、72時間以降では舌上皮の肥厚と筋系譜細胞を含む間葉細胞の増殖抑制、筋前駆細胞の異所性局在をもたらし、舌体形成に抑制的に作用した。Fgf8あるいはFgf2を培地中に添加した場合では、下顎突起の癒合と外側舌隆起の形成には影響しないが、舌縁上皮の陥入と舌原基の成立に対して促進効果が認められた。ssDNA免疫染色によるアポトーシスの解析では、無血清培養条件下において上皮細胞と非筋系譜の間葉細胞に多数のssDNA陽性細胞が検出されたが、Fgf8添加により非筋系譜細胞でのアポトーシスが抑制された。ただし、Fgf2添加ではアポトーシスの抑制効果は認められなかった。
巨大コロイド単結晶の成長過程解析

本申請者はコロイド結晶の結晶弾性率が極めて小さく、単結晶を含む試験管などの容器を倒置撹拌すると結晶構造が完全に破壊され融解するが、試験管を静置すると再び結晶が成長してくることを見いだした。本研究においては、この1年間に、この優れた特徴を利用して巨大コロイド単結晶の成長過程を世界で初めて明らかにすることができた。主な研究実績は以下の通りである。1単分散性が最も優れているDow Chemical社製のポリスチレン粒子(粒径:80-200nm)を購入した。更に、最近市販されるに至った高単分散性コロイダルシリカ粒子を入手した。そしてイオン交換樹脂を用いてコロイド分散液を完全に脱塩させた。2巨大コロイド単結晶が出現するための粒子濃度などの実験条件下で種々の巨大コロイド単結晶を発現させた。脱塩を完全に行うためにイオン交換樹脂を4週間以上共存させた。3近接カラー写真撮影および購入したモニターマイクロスコープを用いたカラービデオ撮影と画像処理により、試験管の倒置と静置により、巨大コロイド単結晶が成長してくる様子を調査した。4透過光および反射光スペクトル測定により巨大コロイド単結晶が成長してくる過程を定量的に調査した。5以上の観測データを基に、均一、不均一両核形成速度を測定し、結晶成長過程を速度論的に解析することに成功した。
国際学術ジャーナルにみるスポーツ史研究の地平に関する研究-1990-2010-

現在のスポーツを取り巻く状況が、一国のナショナリズムや地域研究の柱からでは集約不能の関係性の学として存立していることを国際ジャーナルにみられる方法論の分析を通じて実証し、その方法論的志向性とマルチチュードとの関係を総括した。以下、研究計画書に沿い、本年度の研究を実施した。1) 7月には、合同開催となったISHPES:国際体育スポーツ史学会とBSSH:英国スポーツ史学会(於スターリング大学、スターリング、スコットランド、英国)において研究発表を行った。2) 8月には日本体育学会第60回記念大会における体育史専門分科会企画のシンポジウム(協賛:スポーツ史学会)における国際シンポジウムを立案、実施し、「体育・スポーツ史研究の20年を振り返る方法論と個別研究Since 1989」と題したシンポジウムの司会兼コーディネーターを務めた。英国よりシンポジストを招聘し、彼らの講義の翻訳を担当した。シンポジウムの翻訳及び申請者によるシンポジウムの趣旨解説(前文)及び総括全文は、3月刊行の『体育史研究』に掲載された。3)また英国人研究者に依頼した特別寄稿論文の翻訳を担当し、同様に翻訳論文は3月刊行の『体育史研究』に掲載された。4)さらに、7月に英国で行った国際学会発表論文は、分析対象としているIJHS『国際スポーツ史研究』に、分析項目のひとつであるジェンダーに関する総説の必要性を主張して、日本のケーススタディとして自らも投稿し、2010年度3月号に掲載された。5)また10月には本研究における英国の動向整理の結果を、「英国スポーツ史研究の潮流-30年間の歩み-」として投稿し、『西洋史学』235号(2009年12月、58-69頁)に掲載された。6)また昨年の12月にアジアスポーツ運動科学会議において招待講演を行った論文についても本年マレーシアから刊行される運びとなった。本年度に公表した1)6)までの論文および翻訳内容は、研究発表論文一覧の通りである。最終年度は、国際誌にみられた方法論の推移・傾向について最終的なまとめを行い、そうした国際的視野から、日本における体育・スポーツ史研究の方法論の位相を捉えた(各項目の詳細は、成果報告書に記載の通り)。特に、平成21年9月に英国ドゥ・モンフォート大学国際スポーツ史・文化研究所(ICSHC)より招聘を受け、平成22年5月から11月末日までの7ヶ月間、ICSHCにて本研究を実施できることとなったため、方法論の傾向分析を、ICSHCにて開催のセミナーを通して得た知見からも補完した。とりわけ、「多元的視角の進行そのもの」がグランド・セオリーの探求および構築(グローバリゼーションといった関係力学に対する説明)に寄与するという結論を導いてる。同時に、上記の研究所では、必要な雑誌論文の翻訳を行い、日本で重視されている研究視角との相違を明らかにするために、9月8日に日英比較スポーツ史研究セミナーJapanese Reflections on the History of Sport (One-day Symposium Wednesday 8 September 2010)を提案し、開催された(Organised by the International Centre for Sport History and Culture, De Montfort University, Leicester)。本セミナーには英国内のみならず、近隣諸国からも研究者が参加し、日本スポーツ史を単なるアジアの地域史研究と捉えるのではなく、よりグローバルな関係性の中で捉えるべき必然性を確認する結果となった。より具体的には、たとえば、日本と英国との外交史そのものが、日本史であり、かつ英国史であるという認識である。これまでは、日本スポーツ史という一国史の範疇における脈絡に終始しており、他方、英国史のみの脈絡(ほとんどなされていないが)で捉えられていたことが問題であった。また、ドイツと日本におけるファシズム関係史構築の可能性についても提案がなされ、そのことは筆者が、昨年公表した"'Ryosai-kembo','Liberal Education' and Maternal Feminism under Fascism : Women and Sports in Modern Japan.", The International Journal of the History of Sport (March 2010),pp.537-552.において、女性スポーツ史の問題は、イタリア・ドイツ・日本における枢軸国の傾向分析としてまとめる必要性があるという結論とも一致する。9月11日にはロンドンで開催の英国スポーツ史学会においても個別研究発表を行い、帰国後の1月にはびわこ成蹊スポーツ大学セミナーハウスにて、3月には、京都大学文学部にて、英国における研究動向および英国で公表した論文についての研究経過報告も行った。
新規オートファジーシステムの分子機序及び病態との関連

RNautophagy/DNautophagy (RDA)は、ATP依存的にRNA/DNAが直接リソソームに取り込まれ、分解されるシステムである。RDAにおいて、LAMP2CがRNA/DNAの受容体として機能する。LAMP2Cの細胞質側配列は11アミノ酸であるが、この短い配列がどのようにRNA/DNAを認識するのかは明らかになっていなかった。本年度は、LAMP2Cの細胞質側配列がarginine rich motifを有しており、このモチーフ中のアルギニン残基がRNA/DNA結合に必須であることを見いだし論文報告した(Fujiwara et al. BBRC. 2015)。Argininerich motifは典型的なRNA (DNA)結合モチーフとして知られている。また、RDAにおいてLAMP2C非依存的経路が存在することが示唆されていたが、どのような経路であるか不明であった。本研究では、他のLAMPファミリー蛋白質であるLAMP1, LAMP2B, LAMP4もarginine rich motifを介したRNA/DNA結合能を有していることを明らかにし論文報告した(Fujiwara et al. BBRC. 2015)。これらの結果から、LAMP1, LAMP2B, LAMP4もRDAにおけるRNA/DNA受容体として機能する可能性が考えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、LAMP2Cの細胞質側配列がarginine rich motifを有しており、このモチーフ中のアルギニン残基がRNA/DNA結合に必須であることを見いだした。本研究では、他のLAMPファミリー蛋白質であるLAMP1, LAMP2B, LAMP4もarginine rich motifを介したRNA/DNA結合能を有していることを明らかにした。一方、RDAが基質選択性を有しているのかについては不明であった。本年度は、基質選択性について研究を開始し、RDAによって認識されるRNA/DNA配列を見いだした。概要に記述した研究に加え、将来の研究につながる予想外の結果も得ており、オートファジー研究班に貢献できると考えられる。LAMP1, LAMP2B, LAMP4もRDAにおけるRNA/DNA受容体として機能するかどうか、引き続き研究を行う。また、RDAの基質選択性についての研究もさらに発展させ、病態との関連についても検討する。さらにRDAにおける核酸輸送については不明な点が多く残されており、これらのメカニズムを解明する。
アルツハイマー病のタウ病態からみたインフラマソームの機能解明と治療法開発

アルツハイマー病(Alzheimer's disease;AD)の神経変性の病態機序における免疫や炎症の関与が注目されている。炎症反応の誘導に関する新たな経路としてインフラマソームを介した反応が注目されており、インフラマソームに関連したグリア炎症がADの神経変性の本態に関与している可能性が強く示唆されている。一方、AβとともにADの病態を特徴づける異常リン酸化タウとインフラマソームとの関連については未だ明らかではない。一方で、2018年にNLRP3活性化の制御因子として、TGF-βactivated kinase-1 (TAK1)が中心的な役割を果たし(Malireddi et al. JEM)、TAK1欠損マクロファージはTLRのプライミングなしでも自発的なNLRP3活性化が生じることが報告された。本研究では、ミクログリアにおけるタウとインフラマソームとの関連およびADの病態形成への関与を明らかにし、インフラマソームの活性化抑制に基づくADの新たな治療法開発への展開を目標としている。我々は、ミクログリア特異的にTAK1の遺伝子発現を抑制したタウオパチーモデルマウスを用いて、免疫組織化学的検討を4ヶ月齢のTAK1コンディショナルノックアウト(hTau; TAK1fl/fl; CX3CR1Cre+)4例およびコントロールマウス(hTau; TAK1fl/fl; CX3CR1Cre-)4例の脳切片で行った。TAK1ノックアウトマウスでは、コントロール群に比してミクログリアはアメボイド型に変化し、インフラマソームシグナル伝達分子であるapoptosis-associated speck-like protein containinga CARD (ASC)発現が亢進していた。リン酸化タウ(AT8)は両群で染色されなかった。TAK1ノックアウトマウスではコントロール症例と比較して、ミクログリアの活性化が促進されていることを確認した。また、ASCとミクログリアの共局在がコントロール群に比して多くみられ、インフラマソーム活性化を促進させた。以上より、研究については概ね順調に進展しているといえる。免疫組織化学的検討を6ヶ月齢、12ヶ月齢でも行い、タウ病理の変化を観察する。また、同時期の脳組織でウェスタンブロット解析を行うことでインフラマソーム構成分子を定量、比較検証する。さらに、タウ病理におけるTAK1を介したインフラマソーム活性化制御機構を検討するため、hTau由来の初代ミクログリア細胞を用いて、TAK1阻害によるRIPK1、RIPK3活性化の有無およびインフラマソーム活性を観察する。抗体および細胞培養費用で残額が生じた。次年度にTAK1のタウ病理に与える影響についてhTau由来の初代ミクログリア細胞を用いて検討し、さらにインフラマソームの変化についても検索を予定しているため、抗体購入費用、培養用血清等の購入に使用する計画である。
異種原子層膜を用いた論理回路

本研究の目的は、化学気相成長法を用いた遷移金属ダイカルコゲナイド(MoS2, MoSe2, WSe2)原子層膜成膜技術とイオンゲルトランジスタ作製技術を組み合わせた機能性原子層膜素子の作製であり、具体的な研究項目と成果を以下にあげる。1化学気相成長法を用いた遷移金属ダイカルコゲナイド原子層膜成膜技術の確立:合成装置を作製し、多層膜の合成には成功している。現在、大面積単層膜合成に向けて、条件の最適化を進めている。2単一原子層膜を用いたイオンゲルトランジスタおよび論理回路の作製:MoS2, MoSe2, WS2,WSe2単層膜を用いたトランジスタ作製に成功した。また、抵抗インバーター(gain 13)や両極性トランジスタを用いたインバーター(gain 80)作製に成功した。3複数種類の原子層膜を用いた論理回路の作製:MoS2(N型)とWSe2(両極性)を組み合わせたインバーター(gain 110)作製に成功した。以上のように、合成条件の最適化を除いた当初の目標を初年度半年間で達成することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。
不飽和土の力学特性を考慮した盛土堤体液状化の現象解明

軟弱粘性土地盤で堤体内に水位が形成された盛土が液状化する事例が近年の地震災害で見られているが,そのメカニズム解明や効果的な対策工の確立はされていない。そこで,水位より上方の不飽和土の挙動も含めた盛土堤体液状化の評価手法の確立を目的として、盛土材料の不飽和繰返し載荷試験の実施と,数値解析手法を構築した。また、本手法を活用して堤体液状化の対策工の効果の検討や,地震前の盛土の含水状態が液状化の発生に及ぼす影響について検討した。軟弱粘性土地盤上に構築された道路・鉄道盛土や河川堤防など盛土堤体自体に液状化が生じる場合の挙動については,水位以下の飽和層のみを液状化対象層とする現行の液状化判定法や有効応力解析手法では被害を説明できない。そこで,水位より上方の不飽和土の力学特性を考慮して挙動を明らかにすることを目的とした研究開発を行った。まず,盛土堤体の含水状態を変えた複数の模型振動台実験を行った。その結果,盛土堤体の初期の含水状態が大きいほど盛土の耐力は低下し,堤体内での液状化が生じやすいことがわかった。また,入力波の条件を変えて加振を行ったところ,地震波の繰返し作用による有効応力の低下に加えて,飽和領域から不飽和領域への浸透も大きく影響していることがわかった。数値解析的なアプローチでは,土ー水ー空気連成動的解析手法により,上記の実験で得られた挙動を定性的には再現できることを確認した。ただし,定量的な挙動予測までは至っておらず,今後改善の必要がある。有限変形理論に基づく解析手法の導入を試みているところである。また,不飽和土は飽和土と比べると地震中に間隙空気が圧縮されるため体積変化が生じやすい。このことに着目して,既存の土骨格の構成式および不飽和土の水分特性曲線(サクションと飽和度の関係)に,体積変化の指標を表す間隙比依存性を導入した。既往の不飽和繰返し三軸試験を対象としたシミュレーションを行ったところ,モデルの改良によって実験結果の再現に対する解析精度が向上することを確認した。模型振動台実験は,当初の計画のケース数と比較して実施数量は少なかったが,1ケースで複数の加振を行ったことや,数値解析によって不足分を補えていると考えている。本年度実施予定である解析手法への有限変形理論の導入は理論は構築したがプログラムへの実装はまだである。また,次年度実施予定である構成式の改良を先行的に行い,当初は考えていなかった水分特性曲線のモデル改良も行った。解析手法の改良はトータル量で見れば順調に実施できている。まず,不飽和土の初期剛性が飽和度の変化によってどのように変わるかを把握することを目的として,飽和度に応じた供試体のせん断波速度の測定を行った。飽和度が減少しサクションの大きさが増加すると,測定されるせん断波速度が大きくなることが確認されたが,その大きさは微小であり飽和度の変化による初期剛性の変化は小さいことが推察された。また,これまで実施してきた非排気・非排水状態の繰返し三軸試験とは異なり,中空ねじり試験や,排気・排水条件での繰返し三軸試験を実施した。その結果,同じ飽和度であっても異なる応力経路・応力ひずみ関係が得られることを確認した。これらの挙動を,不飽和土の繰返し載荷の数値解析によって再現を試みたところ,応力経路や供試体の体積変化を適切に表現できることを確認した。さらに,豪雨後や融雪時における地震によって盛土堤体に生じる液状化を対象とした試計算を行った。常時と比べて豪雨後は盛土内の飽和度や地下水位の上昇に起因して、融雪時においても盛土内部への浸透水の増加や盛土表面での間隙空気・間隙水の流出入が遮断されることに起因して、液状化が生じやすくなり盛土の耐震性が低下することがわかった。本年度は要素試験により不飽和土のせん断波速度の把握や,これまでとは異なる境界条件での載荷試験を行うことができたこと,またこれらを数値解析によって再現することができている。また,数値解析手法の適用事例の1つとして,寒冷地の盛土の地震時挙動の解明を試み,融雪期における盛土では,盛土の大きさが小さい場合に大きな被害が生じ得ることが示唆されている。以上のように,実験および数値解析の両面からテーマ目標である盛土堤体液状化の現象解明に資する研究成果が得られている。まず,不飽和土の繰返し載荷に対する強度・変形特性を把握することを目的として,これまでに実施されている繰返し三軸試験とは異なり,繰返し中空円筒ねじり試験を実施した。

載荷試験は三軸試験と中空ねじり試験で同じひずみ履歴を与えたが,初期状態が同一あっても異なる応力経路・応力ひずみ関係が得られることを確認した。これらの挙動を,数値解析によって再現を試みたところ,繰返し載荷前の飽和度やサクションの大きさに応じて,応力経路や供試体の体積変化を適切に表現できることを確認した。更に,応力制御条件下での三軸試験および中空ねじり試験の解析を行ったところ,飽和土の試験とは異なり,ひずみ振幅5%に到達する回数が両試験法で異なることがわかった。さらに,盛土堤体液状化現象の対策工を提案することを目的として,盛土ののり尻部での排水を行う対策工の効果について数値解析による検証を行った。その結果、無対策の場合と比較してのり尻部を中心に過剰間隙水圧の上昇を抑制することや,盛土体に生じるひずみを低減できることを確認した。軟弱粘性土地盤で堤体内に水位が形成された盛土が液状化する事例が近年の地震災害で見られているが,そのメカニズム解明や効果的な対策工の確立はされていない。そこで,水位より上方の不飽和土の挙動も含めた盛土堤体液状化の評価手法の確立を目的として、盛土材料の不飽和繰返し載荷試験の実施と,数値解析手法を構築した。また、本手法を活用して堤体液状化の対策工の効果の検討や,地震前の盛土の含水状態が液状化の発生に及ぼす影響について検討した。数値解析手法については,改良した構成式や水分特性曲線を取り入れるとともに,有限変形場への拡張をプログラム上で行う。その上で模型振動台実験を対象とした解析を行い,実験結果との比較から手法の妥当性の検証や,手法の改良の効果を確認する。また,不飽和土の繰返し載荷試験を新たに行い,飽和度に応じた液状化抵抗を把握するとともに,飽和度の違いによる弾性波速度を把握する。実験結果は改良した構成式や水分特性曲線モデルの検証にも活用する。室内土質試験については,今年度とは異なる条件での繰返し載荷試験やせん断波速度の測定を行って,不飽和土の繰返し載荷に対する挙動の知見を増やすとともに,数値解析による再現を試みる。そして,数値解析手法を活用し,被災事例の解析や対策工の効果の検討を行っていく。地盤工学当初予定より実験ケースが減り,それに伴う計測機器の購入がほとんどなかった。一方で,実際の被災事例の調査や研究打合せでの旅費が増加した。その差額により次年度使用が生じた。研究成果をシンポジウムにて発表予定であり,参加費として充当する。
ライフエンディングを支援する多職種連携スキームの人類学的研究

本研究はわが国におけるライフエンディング、すなわち「人生の終末、および近親者との死別に備える準備行動」を題材として、その円滑で効果的な支援に向けた多職種連携のありかたを探ることを目的とした取り組みである。今日のライフエンディングをめぐる諸々の困難は少子高齢化の加速と連動して喫緊の社会問題となっているが、本研究の取り組みでは現場の視点に寄り添った調査の取り組みを展開することにより、その多元的な課題を捕捉することを通じて所期の目的を果たすことができた。本研究はわが国におけるライフエンディング、すなわち「人生の終末、および近親者との死別に備える準備行動」を題材として、その円滑で効果的な支援に向けた多職種連携のありかたを探る政策提案型研究である。今日のライフエンディングをめぐる諸々の困難は、少子高齢化の加速と連動して喫緊の社会問題となっているものの、その社会ー文化的な淵源までを包摂し、ライフエンディングに関連する各種の現場を焦点化した研究が充分に展開されているとは言い難い。これに対して申請者は、主に文化人類学の知見と手法を用いて現代におけるライフエンディングの多様性・多元性と、それに対応する望ましいサービスの支援環境を探究し、超高齢社会に呼応した「老いて、死ぬ」プロセスをめぐる課題を焙り出すことを目指して初年度に当たる2014年度の作業を推進した。2014年度においては、主に「フェーズI」として申請時に策定された調査先への受け入れ折衝を重点的に展開し、合わせて研究全体の事前調査として行政機構その他の関係者から多角的な情報を摂取し、ライフエンディング全体の現況と俯瞰的構図の把握に努めた。また、「フェーズII」として断続的に第一次フィールドワークを実施することによって、2015年度の作業につなげるための人脈の構築と、現場データの摂取を果たすことができた。ただし調査地については受け入れ先の事情から若干の変更を生じ、その内で変更された調査対象については2015年度の調査展開を既に現時点で進めている。これらの作業により、全般的に当初計画通りの研究を進捗させ、所期の成果を果たすことができた。これに対して申請者は、主に文化人類学の知見と手法を用いて現代におけるライフエンディングの多様性・多元性と、それに対応する望ましいサービスの支援環境を探究し、超高齢社会に呼応した「老いて、死ぬ」プロセスをめぐる課題を焙り出すことを目指して、計3年度の期間内で中間年度に当たる2015年度の作業を展開した。2015年度においては、主に「フェーズIII」ならびに「フェーズIV」として申請時に策定された調査を重点的に展開し、合わせて最終的な成果となるエスノグラフィの内容検討を開始している。加えて、中間的な成果発表として論文等の刊行も実施した。一方、当初の計画において島嶼部の調査地に設定していた島根県隠岐郡隠岐の島町については、現地調査の受入が先方側事情により困難となるに至り、他の調査地に振り分ける対応を行った。この対応によって研究計画の内容及び進捗そのものに大きな影響はないが、最終年度にあたる2016年度においても隠岐の島町における調査に関しては適宜その機会を探ることとしている。以上のとおり、全般的に当初計画通りの研究を進捗させ、所期の成果を果たすことができた。2015年度の作業については、初年度にあたる2014年度に実施した調査折衝や文献資料等の調査、および第一次フィールドワークの蓄積を土台として、おおむね順調に進展した。また、文献・資料・統計などの精査についても計画通りの成果を挙げることができたが、2014年度と同様に、2015年度も主として文献の精査に関しては次年度以降に持ち越すものが生じており、この点については最終年度の2016年度に期すこととしたい。また、インタビューならびにフィールドワークを中心とした実地調査に関しては、ライフエンディングの実践に関与する多様な関係者から重厚な情報を収集するだけでなく、今日における社会的な傾向の摂取と、超高齢社会に即した理想的スキームの模索を目論んだため、その現場に関与する者だけでなく他研究者との情報交換にも注力した。尚、部分的ではあるが、速やかな成果の社会的還元と、多方面の研究者・関係者からの吟味と検証を仰ぐことを期して、研究成果を論稿類として刊行することも実施できた。以上のとおり、2015年度については最終年度の2016年度に向けた作業を十分に展開することができたと同時に、本研究終了後の新たな課題に向けての発想も形づくることができた点で、着実な成果をうみだしたと思料される。

これに対して本研究では、主に人類学の知見と手法を用いて現代におけるライフエンディングの多様性・多元性と、それに対応する望ましいサービスの支援環境を探究し、超高齢社会に呼応した「老いて、死ぬ」プロセスをめぐる課題を焙り出すことを目指して、計3年度の研究期間で最終年度に当たる2016年度の作業を展開した。この2016年度は研究全体の総仕上げに当たる「フェーズV」の期間として、「エスノグラフィの完成」と「フィードバック」を計画の中心に据えており、双方ともに所期の成果を達成することができた。前者についてはフィールドワーク調査に基づく単著文献を2017年1月末に刊行したことに加え、学会における査読付き論文の刊行と発表を果たした。後者についてはNPO等の各種団体や調査対象者との協働的コラボレーションを実現し、本研究の成果が継続性のある貢献を果たすことができるような枠組みを築き上げている。さらに、文献資料調査の継続実施に加えて、前年度の「フェーズIV」までに展開したフィールドワークの補足調査も断続的に行って研究内容の精緻化に努めた。以上のとおり、本研究は全計画を滞りなく遂行しただけでなく、所期の目論見を上回る成果をあげたと同時に、今後も高齢化が加速するわが国において本研究の視座を共有した発展的な取り組みがさらに要請されている状況を明らかにしたと考えられる。本研究はわが国におけるライフエンディング、すなわち「人生の終末、および近親者との死別に備える準備行動」を題材として、その円滑で効果的な支援に向けた多職種連携のありかたを探ることを目的とした取り組みである。今日のライフエンディングをめぐる諸々の困難は少子高齢化の加速と連動して喫緊の社会問題となっているが、本研究の取り組みでは現場の視点に寄り添った調査の取り組みを展開することにより、その多元的な課題を捕捉することを通じて所期の目的を果たすことができた。2014年度の作業については、研究期間が2014年秋季からの開始ということもあり、当初計画で期した本年度の作業はまず調査対象との折衝を行うことに大きな比重を割いていたが、この点についてはおおむね順調に進展した。また、文献・資料・統計などの精査についても計画通りの成果を挙げることができたが、主として文献の購入に関しては次年度以降に持ち越すものが生じている。ただし、この点については情報収集の達成度が低下したことを意味するものではなく、むしろ本研究の作業は現場情報の摂取を主体とするため、全般的な作業の進捗と達成度に支障は生じていない。尚、インタビューならびにフィールドワークを中心とした実地調査に関しては、ライフエンディングの実践に関与する多様な関係者からの情報収集を目論んだため、その現場に関与する者だけでなく他研究者との情報交換と知見の摂取にも注力した。これに加えて、速やかな成果の社会的還元と、多方面の研究者・関係者からの吟味と検証を仰ぐことを期して、論稿類の刊行も実施することができた。以上を踏まえて、調査先に対する受け入れ折衝と第一次インタビューを通じて初期段階に資するための情報を摂取すること、ライフエンディング全体の現況と俯瞰的構図を把握すること、そして第一次フィールドワークによって各地の現状を断続的に調査し、多面的・多元的なデータの蓄積を開始するという作業は全て遅滞なく達成し、全体的計画の準備作業として位置づけた2014年度の研究は充分に達成されたと思料する。
ATP放出の多様性の機序とその生理学的意義

本研究はATP放出の多様さがどのように生じそれが生理学的にどのような意味を持つのかを私たちの開発したATPリアルタイムイメージング法を主体に解明し、ATP細胞間シグナリング系の全体像解明に寄与することを目的としている。これまでに組織・器官レベルの観測を可能にする低倍のマクロ顕微鏡を用いたATPイメージングシステムを構築し、ラット潅流摘出肺において気道を介して肺胞を膨張させることによって肺胞だけでなくそれを取り囲む肺毛細血管においても一過性のATP放出をはじめて観測することができた。本年度は夏にカナダからの留学生(Ju Jing Tan)を迎え、生体の胸腔を模した密閉チェンバーを作成し、陰圧によって肺を膨張させることによっても同様にATP放出の観測に成功した。この実験はカナダのモントリオール大学Ryszard Grygorczykの研究室でも続けて行われており、共同研究を通してさらに発展させ肺におけるATP放出の役割を明らかにしていく予定である。また、私たちは低張刺激によるATP放出をリアルタイムにイメージングし、初代培養の正常乳腺上皮細胞と乳がん細胞等の未分化株細胞とでは異なったATP放出パターンを示すことを見出した。未分化細胞株に特異的にみられる散漫的持続的ATP放出は容量調節性Cl-チャネル(VRAC)の阻害剤であるDCPIBでのみ阻害されることなどから、VRACががん細胞におけるATP放出経路であるとの仮説を立てている。実際VRACの分子実体であるLRRC8 (Leucine-rich repeat-containing protein 8)のAからEのisoformsが乳腺細胞株に発現していることをリアルタイムPCRによって確かめた。幸い、このがんにおけるATP放出の機序と役割に関する研究は18年度からの新たな科研費として採択され新たに発展させることが可能となった。当年度は、装置としては組織・器官レベルの観測を可能にする低倍のマクロ顕微鏡を用いたATPイメージングシステムを構築した。このシステムはルミネッセンスのイメージングと同時に透過像あるいは落射像を赤外光を用いてイメージングでき、細胞や組織の動きとATP放出の様子の同時観察を可能にしている。これを用い、肺動脈または気道からルシフェリン-ルシフェレース溶液を潅流したラット摘出肺に、気道を介し膨張させるといった機械刺激を与えると、肺胞においてATPが放出されることを初めて観測することができた。この方法は組織におけるATP放出の機序と役割を探る上で極めて重要である。また、がんや正常組織のモデル系を構築するため、各種の乳腺細胞のコラーゲンゲルやマトリゲルを用いた3D培養系を開発しており、この系に対するストレッチや低張溶液刺激によるATP放出を観察した。その結果、低張刺激によるATP放出のパターンががん細胞と正常細胞で異なり、がん特異的なATP放出機序の存在が示唆された。がん微小環境中の高濃度のATPは細胞外分解酵素によってアデノシンに変換され、アデノシンの慢性的な存在はがんの免疫抑制に寄与していることが明らかになってきている。しかしそのATPのソースは不明であり、がん特異的ATP放出機序の存在は非常に興味深い。この放出機序をさらに探求していく予定である。計画時に予定していた高解像度の蛍光観察を可能にする全反射あるいは斜光照明系の導入がまだ行っておらずその点では遅れている。しかしそのかわりにマクロ顕微鏡を用いた低倍のATPイメージングシステムの方を先に構築し、それを用いてラット肺組織からの肺胞膨張によるATP放出や、乳がん細胞の3Dコラーゲンゲル培養系からの低張刺激による特異的なATP放出パターンが見いだした。高解像度の観察と低倍での組織全体での観察は本研究においてATP放出の機序と役割を探る上でどちらも重要であり、その意味では研究は全体としておおむね順調に進んでいると考えられる。昨年度、組織・器官レベルの観測を可能にする低倍のマクロ顕微鏡を用いたATPイメージングシステムを構築した。このシステムは摘出した組織丸ごとでのルミネッセンスのイメージングとその透過像あるいは落射像の同時赤外光イメージングを可能にする。我々はラットの肺を気道及び血管を介して潅流し摘出する(ex vivo)方法を確立し、昨年度および当年度このサンプルにATPルミネッセンスイメージングを適用した。肺動脈または気道からATP検出用のルシフェリン-ルシフェレース溶液を潅流し、気道を介して肺胞を膨張させる機械刺激(約20cmH2O)を与えたところ、肺胞だけでなくそれを取り囲む肺毛細血管においても一過性のATP放出が観測された。このATP放出のメカニズムはまだ不明であるが、この発見はインタクトな肺組織から生理的な膨張機械刺激によってATPが放出されることを初めて示した例であり論文として発表した(Am J Physiol 311: L956-969, 2016)。また、低張刺激によるATP放出のパターンががん細胞と正常細胞で大きく異なり、がん特異的なATP放出機序の存在を昨年度示唆したが、このATP放出がスフィンゴ脂質の代謝産物であるsphingosine-1-phosphate (S1P)によっても活性化されることを見出した。