hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
火災加熱下の木造部材における熱・水分移動とその力学的影響に関する実証的研究

木造部材の火災時の挙動は、木材の物性や小規模試験からの予測より悪い方に現れる傾向が強い。その重要な要因として木材の水分の影響を想定し、その過程の検証とその影響軽減の原理の導出を行う。木材の強度は含水率が高いほど低下するが、その傾向は高温ほど顕著で、沸点付近の飽水状態では、常温気乾時の25%前後と、乾燥した木材の炭化寸前と同程度となる。火災加熱時の木造部材内で蒸発した水分は低温側に移動して沸点付近で再凝縮するため、部材内には沸点付近で飽水状態の層が形成されると予想される。本研究では火災加熱時の部材内部の温度・含水率の動的測定により本仮設及び数値計算による再現性を検証し、力学的影響の評価を試みる。本研究は、木造平板及び梁(集成材及び耐火木造)について、耐火加熱時の部材内部の温度・含水率及び載荷時の変形の測定を行い、代表的な樹種の熱・水分移動予測に関する諸パラメータの同定と、火災加熱時の部材の力学的性能の予測モデルの検証を行うものである。火災時の木造部材の力学的性能の評価は、従来、100°C未満では強度低下への影響は無視されてきた。本研究は、100°C付近の水分の蒸発と再凝縮による木材強度の低下に着目して、火災加熱時の木造部材の力学的性状を改善することに寄与することを意図している。この成果は、木質内外装の燃焼性状予測へも活用できる可能性がある。
幼児期からの情報機器利用能力とその指導方法についての実証的研究

本研究は情報機器利用に関する発達的特徴とこれからの時代に適した情報教育の内容を検討するための基礎的研究として、(1)乳幼児期から児童期にかけての情報機器の接触経験と、AV機器の図記号(EIAJ:CP-105A)の理解についての実態調査、(2)幼稚園や保育園における情報機器の導入に対する保育者の意識調査、(3)幼児のパソコン利用における入力デバイスの適切性についての調査を行った。研究(1)については、1歳児の段階でテレビのリモコン操作が可能であるというケースが多く確認された。具体的には、ボタン操作による画面変化を楽しむことから始め、その後、ON/OFFなどの単純操作が可能になる段階、単一の視聴目的(好きな番組を見るためにON→特定のチャンネルボタン)による2過程までの連続操作が可能な段階などが確認された。3歳児では、テレビのリモコン操作については86.7%が、ビデオのリモコン操作については、再生は50.0%、巻戻しは20.0%、早送りは16.7%が操作可能であることが、実際にリモコンを操作させることによって確認された。この調査で使用したリモコンは自宅のものとは異なると確認していることから、この時期に図記号の識別と利用が可能となってきていることが示唆される。さらに、小学校2年生では7割以上の子どもが図記号のみの提示で、その機能を説明できることが確認された。研究(2)については、保育にパソコン等の新たな情報機器が導入されることについて、1.子どもの心身の発達への影響、II.保育実践利用の意義・方法、III.職員間のコンセンサス、IV.職員のメディアリテラシーの養成の4点が問題であるということが明らかになった。研究(3)では、幼児にパソコンで円描写を行わせたところ、マウスでは始点と終点が会合しにくく下円部の描写が困難であることなどが、ペンタブレットによる描写やクレヨンによる描写と比較して明らかになった。本研究は、様々な情報メディア機器に囲まれた現代の成育環境において、子どもたちが、どのような時期に各種情報機器と関わり、どのような利用形態が可能となるのか、また、そのためには教育者にどのような対応が求められるのかについて調査および実験法により検討することを目的としている。本年度は、<調査1>を構成する内容として、(1)保育におけるパソコン利用についての保育士の抱く問題点の検討、(2)保育における情報メディア機器利用に対する園長・主任級保育士の考え方についての検討、(3)乳児期における情報メディア機器との接触時期と認知発達過程との関係性についての検討、(4)児童期における情報メディア機器の活用能力及びインターフェイスの理解についての検討、以上4点についての調査を実施した。その結果、(1)については、保育でのパソコン利用の問題点について4因子I.子どもの心身の発達への影響、II.保育実践利用の意義、III.職員間の情報格差、IV.職員のメディアリテラシーの向上)が見出されており、子どもの情報機器利用に関する適切な理解と利用のためには、これら因子に指摘される問題点に対する具体的な解決策の検討が必要であることを見出した(詳細は、日本教育工学会論文誌の資料論文として採録判定を受けているので、これに掲載される予定である)。また、(2)については、管理職の方がクラス担任よりも保育での情報機器利用の可能性について関心を抱いているが、多忙な職務状況から研修機会を持つことや行政の理解を得ることが困難であるなど、実際的な面で難しいと考えていることなどが見出された(詳細は、日本教育工学会第17回大会2a27-01で発表している)。調査(3)及び(4)については、調査実施時期の関係から、現在分析中であるが、(4)に関しては、情報機器の図記号に対し、小学校2年生では直観的な判断をするのに対し、5年生では既有知識から発展的に解釈しようとする傾向が見られた。

研究(3)では、幼児にパソコンで円描写を行わせたところ、マウスでは始点と終点が会合しにくく下円部の描写が困難であることなどが、ペンタブレットによる描写やクレヨンによる描写と比較して明らかになった。
外乱の影響を受けやすい環境共生建築の弱点を補完するロバスト設計手法の開発

本研究の目的である環境共生建築の外乱に対するロバスト最適設計手法の開発のため、(1)環境共生建築の環境実測による屋外環境変動(外乱)の影響把握及び環境共生手法とロバスト性の関係の解明(2)数値シミュレーションによるロバスト最適設計・制御手法の開発(3)ロバスト環境制御と微生物汚染並びに知的生産性の関係以上3点における検討を行った。1.環境共生建築における環境実測本実測では、環境共生手法(通風、日射、断熱性能に関する手法)を利用した住宅と利用しない住宅で、屋外環境変動の影響把握と、室内環境やロバスト性の比較を年間実測で行った。その結果、次の知見を得た。・適切なパッシブ手法を用いることで、屋外環境変動による悪影響は低減される。すなわちロバスト性は向上する。また外気の環境変動を無視したパッシブ環境制御は、意図とは逆の結果を招くことが明かになった。2.ロバスト最適化設計手法の開発建築運用段階において外乱の影響を受けやすい環境共生建築の弱点を補完する設計・制御手法の開発を目的とし、数値シミュレーションによる2段階のロバスト最適設計・制御手法を開発した。・目的関数にロバスト性評価を導入することで、外乱の影響を定量的に評価し、それを最小化する設計を可能にした。・屋外環境変動に追従し、長期・短期の外乱に適応するタイムスケールの異なる制御機構を開発し、快適性を保ちつつ、大幅な環境負荷の削減を本制御により確認した。3.ロバスト環境制御と微生物汚染並びに知的生産性パッシブ手法を用いた自然換気並びにアクティブ手法を用いた環境制御下の実測を行い、室内空気質の検証と知的生産性に及ぼす効果を検証した。・床暖房は、温風暖房に比べ人体への微生物汚染が低減される事が示唆された。また適切な室温・換気量を確保することで知的生産性が向上することが確かめられた。本研究の目的である環境共生建築の外乱に対するロバスト最適化設計手法の開発のため,本年は(1)環境共生建築の環境実測による屋外環境変動(外乱)の影響把握および環境共生手法とロバスト性の関係の解明,(2)数値シミュレーションと探査アルゴリズムを連成させたロバスト最適化設計手法の開発を行った.(1)環境共生建築における環境実測本実測は,屋外環境変動(外乱)の影響把握と環境共生手法とロバスト性の関係の解明を目的として行った.ここでは,環境共生手法(通風に関する手法,日射に関する手法,断熱・気密性能に関する手法)を利用した住宅と利用しない住宅で,室内環境およびロバスト性の比較を夏季・冬季を通じた実測より行った.その結果,次のような知見を得た.(1)適切なパッシブ手法を用いることにより,屋外環境変動による悪影響は低減される.その結果,建物の室内環境(温熱快適性)および住宅のロバスト性は向上する.(2)ロバスト最適化設計手法の開発外乱の影響を受けやすいという環境共生建築の弱点を補完する設計を目的とし,数値シミュレーションと探査アルゴリズムを連成させたロバスト最適化設計手法の開発を行った.その結果,次のような事柄を確認した.(1)数値シミュレーションによるロバスト性の評価方法を確立したことにより,屋外環境変動の影響について定量的な評価を実現した.(2)最適化設計手法において,目的関数としてロバスト性の評価を導入することにより,外乱の影響を受けやすいという環境共生建築の弱点を補完する設計を可能とした.(3)今後の展望

今後は,環境共生建築の数値モデルを用いたロバスト設計の有用性の検証および屋外でのロバスト性向上の対策(屋外への植樹等)までを含めた設計手法の開発を行う予定である.本研究の目的である環境共生建築の外乱に対するロバスト最適化設計手法の開発のため,本年は(1)環境共生建築の環境実測による屋外環境変動(外乱)の影響把握および環境共生手法とロバスト性の関係の解明,(2)数値シミュレーションによるロバスト最適化制御手法の開発(3)ロバスト環境制御と知的生産性の関係以上3点における検討を行った。1.環境共生建築における環境実測本実測は、屋外環境変動(外乱)の影響把握と環境共生手法とロバスト性の関係の解明を日的として行った。ここでは、環境共生手法(通風に関する手法、日射に関する手法、断熱性能に関する手法)を利用した住宅と利用しない住宅で、室内環境およびロバスト性の比較を中間期実測で行った。その結果、次のような知見を得た。・適切なパッシブ手法を用いることにより,屋外環境変動による悪影響は低減される。すなわちロバスト性は向上する。また、外気の環境変動を無視したパッシブ環境制御は、意図とは逆の結果を招くことが明かになった。2.ロバスト最適化設計手法の開発建築運用段階において外乱の影響を受けやすいという環境共生建築の弱点を補完する制御機構の構築を目的とし,数値シミュレーションによる2段階のロバスト最適化設計手法の開発を行った.その結果次のような知見を得た。・屋外環境変動の影響に追従して、短期の外乱と長期の外乱に適応したタイムスケールの異なる制御機構を開発し、快適性を保ちつつ、環境負荷の大幅な低減を本制御により確認した。3.ロバスト環境制御と微生物汚染並びに知的生産性パッシブ手法を用いた自然換気並びにアクティブ手法を用いた環境制御下の実測を行うことにより、室内空気質の検証並びに知的生産性に及ぼす影響に関する効果を検証した。・床暖房時は、温風暖房に比べて人体への微生物汚染が低減される事が示唆された。また、適切な換気量を確保することが知的生産性を向上させるため必要であることが確かめられた。
森林揮散物質・緑の香りの生体に及ぼす影響

本プロジェクトにより以下の結果を得た。1.Α-pinen(森林揮散物質、テルペン類)は睡眠概日リズム振幅を増大する2.Α-pinen、緑の香りの提示はストレス負荷によるACTH上昇を抑制する。3.Α-pinen、緑の香りの提示はストレス負荷による免疫活性の低下を抑制する。羊赤血球感作マウス膵臓リンパ球による培養羊赤血球プラーク数(PFC)をマウスのストレス負荷は低下させ、Α-pinen提示は回復させる。羊赤血球感作ラットのインターロイキン2産生能に対してストレス負荷は低下させるが、Α-pinen、緑の香りの提示はこれを回復させる。4.香り提示による自律機能の変化:ヒトでは香り提示が自律機能に変化を与えることにより動物でこの変化を捕らえるべく実験を行った。テレメータシステムによる体温・血圧・心電図の持続的記録により香り物質前後の変動を検討した。香り提示のみの場合提示直後に心拍数の上昇が見られるが香り物質の無臭の溶剤を提示しても同様の変動をしめし、提示の方法に問題のあることが考えられた。緊縛ストレスと香り提示の組み合わせにより、血圧・体温・心拍数の上昇が香り提示により抑えられる傾向を認めた。外部誘導した心電図よりCVrrの測定をしたところ香り物質提示後CVrrの低下を認めたが、この変化は香り物質提示の操作によるものと考えられ特異的な変化ではないと思われるので一層の検討が必要である。5.ストレス負荷による脳内アミン変動の対する香りの影響:体制ストレスにより前部視床下部、扁桃核のアミン代謝産物(DOPAC,HMPG,5HIAA)の上昇が認められるが、香り物質提示により上昇が抑制されたことを昨年度確認した。さらに室傍核周辺でも同様の変化を認めた。嗅球後部の外科的切断の影響については同一ラットで試みているがまだ成功していない。6.ストレス負荷による視床下部室傍核内Fos様蛋白発現に及ぼす香り提示の影響:ストレス負荷により室傍核内Fos様蛋白は顕著に発現した。ストレス負荷前より香りの提示を行うとこの発現は有意に抑制された。一方視索上核では香り提示によってもFos様蛋白増加は抑えられず、室傍核特異な変化でCRhの関与を推察させた。今年度は動物実験のみ行った。1.香り提示による自律機能の変化:テレメータシステムにより、体温・血圧・心電図・体温を持続的に記録し、香り物質提示前後での変動を検討したが、上記パラメータには全く変化は認められなかった。現在外部誘導した心電図よりCVrrなどの計測を行なっている。2.ストレス負荷によるACTH変動に及ぼす香り物質の影響:体性ストレス(拘束、電撃)によりACTHの顕著な上昇が得られるが、香り(αpinen,緑の香り)物質提示は顕著にACTH上昇を抑制した。またこの変化は嗅球後部の外科的切断により香りの効果は失われた。3.ストレス負荷による脳内アミン変動に対する香りの影響:体性ストレスにより前部視床下部、扁桃核のアミン代謝産物(DOPAC,HMPG,5HIAA)の上昇が認められるが、香り物質提示により上昇が抑制された。嗅球後部の外科的切断の影響につき検討中である。4.羊赤血球(SRBC)

感作ラットへのストレス負荷によるInterleukin2変動に対する香りの影響:ストレス非負荷時はSRBC感作後3日目位でIL2の上昇が認められるがストレス負荷はこれを抑制し、ストレス+香り提示によりIL2の上昇を認めた。変化が不安定なので更に検討中。5.ストレス負荷による視床下部室傍核内Fos様蛋白発現に及ぼす香り提示の影響:ストレス負により室傍核内Fos様蛋白は顕著に発現した。ストレス負荷前より香りの提示を行なうとこの現は有意に抑制された。1.香り提示による自律神経の変化:ヒトで香り提示が自律機能に変化を与えることより動物でこの変化を捕らえるべく実験を行った。テレメータシステムによる体温・血圧・心電図の持続的記録により香り物質提示前後の変動を検討した。香り提示のみの場合提示直後に心拍数の上昇がみられるが香り物質の無臭の溶剤を提示しても同様の変動をしめし、提示の方法に問題のあることが考えられた。緊縛ストレスと香り提示の組み合わせにより、血圧・体温・心拍数の上昇が香り提示により抑えられる傾向を認めた。外部誘導した心電図よりCVrrの測定をしたところ香り物質提示後CVrrの低下を認めたが、この変化は香り物質提示の操作によるものと考えられ特異的な変化では無いと思われるので一層の検討が必要である。2.ストレス負荷による脳内アミン変動に対する香りの影響:体性ストレスにより前部視床下部、扁桃核のアミン代謝産物(DOPAC,HMPG,5HIAA)の上昇が認められるが、香り物質提示により上昇が抑制されたことを昨年度確認した。さらに室傍核周辺でも同様の変化を認めた。嗅球後部の外科的切断の影響については同一ラットで試みているがまだ成功していない。3.ストレス負荷による視床下部室傍核内Fos様蛋白発現に及ぼす香り提示の影響:ストレス負荷により室傍核内Fos様蛋白は顕著に発言した。ストレス負荷前より香りの提示を行うとこの発現は有意に抑制された。一方視索上核では香り提示によってもFos様蛋白増加は抑えられず、室傍核特異な変化でCRHの関与を推察させた。
シストリックアレイによるロバスト制御アルゴリズムの並列化

本研究では,ロバスト制御理論における各種アルゴリズムの,シストリックアレイ向き並列計算アルゴリズムを開発することを目的として,以下の研究成果を得た.1.ロバスト推定アルゴリズムの並列化ロバスト推定問題の代表として,H_∞推定を取り扱った.このアルゴリズムは,不定項を含むRiccati差分方程式を逐次解き,推定値(ベクトル)を得るものである.この計算について,その本質的な部分が,Jユニタリ変換により行列を三角化する計算であることを明らかにした.さらに,Jユニタリ変換により行列を三角化するシストリックアレイは,三角アレイで構成できることを示した.2.ロバスト制御アルゴリズムの並列化ロバスト制御問題の代表として,H_∞制御を取り扱った.制御問題では,推定問題と異なり,制御ゲイン(行列)を計算する必要がある.しかしこの場合も,三角アレイを基本とし,台形アレイを組み合わせることで,その計算に対処できることがわかった.シストリックアレイによる並列効果の検証シストリックアレイの計算過程をシミュレーションし,計算時間がともに0(n)になることを示した.なお,nは状態の次数である.よって,逐次的に処理する場合の計算時間0(n^3)とひかくして,シストリックアレイを利用すれば計算時間が大幅に向上することが判明した.実際に,種々の例題に対して,本研究で提案する並列計算アルゴリズムを適用し,その有効性を確認した.本研究では,ロバスト制御理論における各種アルゴリズムの,シストリックアレイ向き並列計算アルゴリズムを開発することを目的として,以下の研究成果を得た.1.ロバスト推定アルゴリズムの並列化ロバスト推定問題の代表として,H_∞推定を取り扱った.このアルゴリズムは,不定項を含むRiccati差分方程式を逐次解き,推定値(ベクトル)を得るものである.この計算について,その本質的な部分が,Jユニタリ変換により行列を三角化する計算であることを明らかにした.さらに,Jユニタリ変換により行列を三角化するシストリックアレイは,三角アレイで構成できることを示した.2.ロバスト制御アルゴリズムの並列化ロバスト制御問題の代表として,H_∞制御を取り扱った.制御問題では,推定問題と異なり,制御ゲイン(行列)を計算する必要がある.しかしこの場合も,三角アレイを基本とし,台形アレイを組み合わせることで,その計算に対処できることがわかった.シストリックアレイによる並列効果の検証シストリックアレイの計算過程をシミュレーションし,計算時間がともに0(n)になることを示した.なお,nは状態の次数である.よって,逐次的に処理する場合の計算時間0(n^3)とひかくして,シストリックアレイを利用すれば計算時間が大幅に向上することが判明した.実際に,種々の例題に対して,本研究で提案する並列計算アルゴリズムを適用し,その有効性を確認した.
難削材料のレ-ザによるマイクロ加工

近年,マイクロマシンなどに代表されるように,微細かつ高精度に加工された機械部品が必要とされ,このため種々の材料に様々な加工をほどこす特殊な加工技術が要求されている.しかも,これらの機械部品には耐摩耗性,耐熱性,耐腐食性など特別な性質が要求される場合が多く,セラミックス,超硬合金,チタン合金などの特殊な材料が選ばれる場合が多い.本研究はレ-ザ-を用いて,難削材料の微小領域に瞬間的に高エネルギ-を与えることにより,材料を溶融もしくは昇華によって除去しようとするものである.このとき,材料のもつ物理的性質に依存して,熱応力による微小クラックの生成,材料の変質,熱膨張やエッジのダレによる加工精度の低下など高温加熱に伴う数々の問題点生じるが,これをいかに克服するかがこの加工法の重要なポイントである.本年度は,研究費申請者がこれまでに開発した微小領域で高速で変化する温度を測定できる光ファイバ型赤外線幅射温度計を,レ-ザ-照射領域の温度を精度よく測定できるように改良するなど,本研究の主要部である実験装置の製作に主眼をおいて行ってきた.まず,コア径の細い光ファイバを用いるとことにともなう受光エネルギ-の低下を補うために,検出素子や増幅回路を改良した.これにより,直径10μm程度の領域を精度良く測定できるようになった.また,短時間の温度変化に正確に追随するために,レ-ザ-,移動台,測定計器をコンピュ-タで統一的に制御できるようにする必要があり,この点に関してもほぼ満足のいくシステムができている.今後,この装置を用いることにより,照射領域の温度変化を測定し,照射領域近傍に生じる熱応力を解析すると共に材料の微細胞構造や物性の変化,加工精度への影響などについて詳細に検討してゆくことにしている.近年,マイクロマシンなどに代表されるように,微細かつ高精度に加工された機械部品が必要とされ,このため種々の材料に様々な加工をほどこす特殊な加工技術が要求されている.しかも,これらの機械部品には耐摩耗性,耐熱性,耐腐食性など特別な性質が要求される場合が多く,セラミックス,超硬合金,チタン合金などの特殊な材料が選ばれる場合が多い.本研究はレ-ザ-を用いて,難削材料の微小領域に瞬間的に高エネルギ-を与えることにより,材料を溶融もしくは昇華によって除去しようとするものである.このとき,材料のもつ物理的性質に依存して,熱応力による微小クラックの生成,材料の変質,熱膨張やエッジのダレによる加工精度の低下など高温加熱に伴う数々の問題点生じるが,これをいかに克服するかがこの加工法の重要なポイントである.本年度は,研究費申請者がこれまでに開発した微小領域で高速で変化する温度を測定できる光ファイバ型赤外線幅射温度計を,レ-ザ-照射領域の温度を精度よく測定できるように改良するなど,本研究の主要部である実験装置の製作に主眼をおいて行ってきた.まず,コア径の細い光ファイバを用いるとことにともなう受光エネルギ-の低下を補うために,検出素子や増幅回路を改良した.これにより,直径10μm程度の領域を精度良く測定できるようになった.また,短時間の温度変化に正確に追随するために,レ-ザ-,移動台,測定計器をコンピュ-タで統一的に制御できるようにする必要があり,この点に関してもほぼ満足のいくシステムができている.今後,この装置を用いることにより,照射領域の温度変化を測定し,照射領域近傍に生じる熱応力を解析すると共に材料の微細胞構造や物性の変化,加工精度への影響などについて詳細に検討してゆくことにしている.
災害時個人識別に役立つ耐久性に優れた極小ICタグの補綴装置への応用

【研究目的】東日本大震災時の個人識別に歯科所見が有効であったことを受け,個人識別を支援する補助的な手段として義歯刻印が改めて見直されている.従来の義歯刻印は,主に文字あるいはバーコードを利用するが,情報量と視認性を両立させるにはそれらのサイズを大きくせざるを得ず,埋め込むためのスペースが不足する場合がある.そこでこれらの問題を解決するため,歯科材料と同じ素材が使われた極小ラジオフリークエンシーICタグ(RFタグ)の応用について検討した.本研究は,レジン内部に埋め込まれたRFタグの通信性能に対する加熱重合の影響について明らかにすることを目的とするものである.【研究方法】3種類のRFタグ(Baby9, ST-5.5-PET, FCB10)を使用した義歯床用アクリル系レジン(アクロン, GC)で20×12×1mmの立方体を製作し,中央の位置にRFタグを固定したものを重合前の試料とした.これをフラスコ内に固定した後,レジンを填入・重合し, 20×12×10mmの立方体を作製した.重合は加熱重合器を用い, 1時間かけて100°Cになるように加熱し,その後1時間係留した.読み取り装置に対して試料を平行に位置づけ,読み取り装置から発する電磁波に対してRFタグから応答のあった距離を計測した.通信距離は読み取り装置先端からRFタグ表面までの距離とし,通信が成立した最長距離を重合前後で比較した.データの統計分析はTukey-Kramer検定(p<0.05)を用いた.【研究成果】Baby9, ST-5.5-PETは,どちらもレジン重合前後の通信距離で有意差を認めなかった.一方, FCB10の通信距離はレジン重合後に約6%低下した.RFタグの種類により,レジンの加熱重合は通信性能に影響を与えることが示されたものの,患者情報の記録媒体としてRFタグが利用可能であることが明らかになった.【研究目的】東日本大震災時の個人識別に歯科所見が有効であったことを受け,個人識別を支援する補助的な手段として義歯刻印が改めて見直されている.従来の義歯刻印は,主に文字あるいはバーコードを利用するが,情報量と視認性を両立させるにはそれらのサイズを大きくせざるを得ず,埋め込むためのスペースが不足する場合がある.そこでこれらの問題を解決するため,歯科材料と同じ素材が使われた極小ラジオフリークエンシーICタグ(RFタグ)の応用について検討した.本研究は,レジン内部に埋め込まれたRFタグの通信性能に対する加熱重合の影響について明らかにすることを目的とするものである.【研究方法】3種類のRFタグ(Baby9, ST-5.5-PET, FCB10)を使用した義歯床用アクリル系レジン(アクロン, GC)で20×12×1mmの立方体を製作し,中央の位置にRFタグを固定したものを重合前の試料とした.これをフラスコ内に固定した後,レジンを填入・重合し, 20×12×10mmの立方体を作製した.重合は加熱重合器を用い, 1時間かけて100°Cになるように加熱し,その後1時間係留した.読み取り装置に対して試料を平行に位置づけ,読み取り装置から発する電磁波に対してRFタグから応答のあった距離を計測した.通信距離は読み取り装置先端からRFタグ表面までの距離とし,通信が成立した最長距離を重合前後で比較した.データの統計分析はTukey-Kramer検定(p<0.05)を用いた.【研究成果】Baby9, ST-5.5-PETは,どちらもレジン重合前後の通信距離で有意差を認めなかった.一方, FCB10の通信距離はレジン重合後に約6%低下した.RFタグの種類により,レジンの加熱重合は通信性能に影響を与えることが示されたものの,患者情報の記録媒体としてRFタグが利用可能であることが明らかになった.
貯水ダムが河川性底生動物群集に及ぼす影響の複数ダム間比較による解明

本研究では,貯水ダムが河川の物理化学的環境および河川性底生動物群集に及ぼす影響を,岐阜県飛騨川流域に位置する複数の貯水ダムを対象として明らかにすることを目的とした.平成17年度は,前年度の結果より課題として残された,(1)貯水ダムの立地環境により河川性底生動物に及ぼす影響の規模や質における変異の解明,(2)底生動物の群集構造に変異が生じた原因の解明,の2点についてデータ解析を行った.(1)について,対象貯水ダムに関する情報を収集し,各ダムの諸元がダム上流-下流間の底生動物群集の非類似度に及ぼす影響を解析した.この結果,貯水量の大きなダムほど上流-下流間の底生動物群集の非類似度が高まる結果が見られた.しかしながら,国土交通省が管理している以外のダムについては情報の収集が難しく,十分な解析を行えなかった.今後は,情報が整備されている貯水ダムのみを対象として研究を行う必要性があると考えられる.(2)について,各調査地の環境特性と底生動物群集との関係について地理情報を考慮して解析した.この結果,ダム集水域面積割合が大きいダム下流では流量変動の平坦化が起こっており,これに伴う付着藻類量の増加が底生動物の群集構造を改変している可能性が示唆された.既存の研究の多くが単一の貯水ダムを対象としている中で,本研究は複数の貯水ダムを対象とすることにより,ダムについて一般的に見られる現象を明らかした.また,ダムと注目する地点との空間的な位置関係が,ダムの影響を考える上で重要であることを示した.他方,ダム特性が上流-下流間における底生動物群集の差異に及ぼす影響について,後続研究の参考となる課題を提案することができた.この成果は,河川の保全生態学に関する新しい知見であるとともに,貯水ダム運用の参考となる応用性の高いデータを提供するものである.本研究では,貯水ダムが河川の物理化学的環境および河川性底生動物群集に及ぼす影響を,岐阜県飛騨川流域に位置する複数の貯水ダムを対象として明らかにすることを目的とした.平成16年4月から8月にかけて,地理情報システム(GIS)を用いたデータ解析等により調査地の選定を行った.また,過去に採取した底生動物サンプルを処理・解析し,調査地選定の妥当性を検証した.9月に飛騨川に位置する15基の貯水ダムを対象として計24地点で野外調査を行い,底生動物サンプルおよび河川の物理化学的環境に関するデータを採取した.その後,採取した底生動物サンプルおよび餌資源サンプルを処理し,ダムとの位置関係による物理化学的環境と底生動物群集の違いを解析した.この結果,貯水ダムの上流-下流間では群集構造が大きく異なるが,ダム下流で支流が合流することによりダムの影響が緩和されることが明らかになった.さらに,河川の流程に沿った底生動物の群集構造の変化を解析することにより,ダムによって底生生物相の連続性が遮断されていることが示唆された.既存の研究の多くが単一の貯水ダムを対象としている中で,本研究は複数の貯水ダムを対象とすることにより,ダムについて一般的に見られる現象を明らかした.また,ダムと注目する地点との空間的な位置関係が,ダムの影響を考える上で重要であることを示した.この成果は,河川の保全生態学に関する新しい知見であるとともに,貯水ダム運用の参考となる応用性の高いデータを提供するものである.ただし,これまでの解析により,貯水ダムの立地環境により河川性底生動物に及ぼす影響の規模や質が異なることが示唆されており,今後は貯水ダムの特性を考慮した解析を行う必要があると考えられる.また,サンプル類についてもさらに詳細な解析を行い,底生動物の群集構造に変異が生じた原因を河川環境と照らし合わせて明らかにする必要がある.本研究では,貯水ダムが河川の物理化学的環境および河川性底生動物群集に及ぼす影響を,岐阜県飛騨川流域に位置する複数の貯水ダムを対象として明らかにすることを目的とした.平成17年度は,前年度の結果より課題として残された,(1)貯水ダムの立地環境により河川性底生動物に及ぼす影響の規模や質における変異の解明,(2)底生動物の群集構造に変異が生じた原因の解明,の2点についてデータ解析を行った.(1)について,対象貯水ダムに関する情報を収集し,各ダムの諸元がダム上流-下流間の底生動物群集の非類似度に及ぼす影響を解析した.この結果,貯水量の大きなダムほど上流-下流間の底生動物群集の非類似度が高まる結果が見られた.しかしながら,国土交通省が管理している以外のダムについては情報の収集が難しく,十分な解析を行えなかった.今後は,情報が整備されている貯水ダムのみを対象として研究を行う必要性があると考えられる.(2)について,各調査地の環境特性と底生動物群集との関係について地理情報を考慮して解析した.この結果,ダム集水域面積割合が大きいダム下流では流量変動の平坦化が起こっており,これに伴う付着藻類量の増加が底生動物の群集構造を改変している可能性が示唆された.既存の研究の多くが単一の貯水ダムを対象としている中で,本研究は複数の貯水ダムを対象とすることにより,ダムについて一般的に見られる現象を明らかした.また,ダムと注目する地点との空間的な位置関係が,ダムの影響を考える上で重要であることを示した.他方,ダム特性が上流-

下流間における底生動物群集の差異に及ぼす影響について,後続研究の参考となる課題を提案することができた.この成果は,河川の保全生態学に関する新しい知見であるとともに,貯水ダム運用の参考となる応用性の高いデータを提供するものである.
超大規模半構造化知識ベースとの融合による高度な言語処理技術の実用化

構文解析など基本的な言語処理を施した大量のテキストデータを用いて、そこから必要な情報を動的に抽出することで種々の言語処理技術を高精度化することを目指し研究を行った。具体的な成果として、大規模半構造化データベースに対する高速な検索システムを開発し、それを応用した知的テキスト検索システムを実現した。また、大量テキストデータから動的に抽出した統計量を従来の解析モデルに統合する枠組みに関する基礎研究を、構文解析および共参照・照応解析を対象として行い、それぞれについて高精度な解析システムを実現するとともにテキストベースとの統合へ向けての知見を得た。1.知識ベースとの融合により精度を向上させるべき自然言語処理タスクとして構文解析に焦点を当て,現在の解析モデルで頻出するエラーのタイプについての調査,および,よりよいモデリングについての研究を行った.具体的には,構文解析器のモジュールのひとつであるスーパータガーにおける処理に着目し,構文解析における誤りの大部分は,スーパータギング処理段階での誤りとして検出できることを確認した.また,文法による制約とスーパータギング処理との関係を探り,より精度の高いスーパータギング処理を行うためには,文法制約を満たす出力のうち,さらにエラーと考えられるものを検出すべきであることを示した.以上の成果は,国際学会11th International Conference on Parsing Technologyにて発表した.2.知識ベース検索の核となる検索エンジン部分について,テクストに付加されるデータを自由にアップデートするためのデータベースのモジュール化,および検索の高速化を実現するための研究を行った.新たに設計および実装を行った検索システムでは,従来の設計によるものと同程度の検索時間を実現しながら,付加データの種別ごとのデータベース更新が可能になった.これは,今後テクストベースを言語処理モジュールと結合した際,処理モジュールごとに必要なデータを随時追加・更新するために必須の機能である.また,頻出するクエリに対して検索結果をキャッシュし,高速な応答を実現するための機能について設計を行った.2.知識ベース検索の核となる,構造検索エンジンの高速化についての研究を行った.具体的には,与えられた構造クエリに対し,その検索結果を包含するような計算済みの部分クエリ集合を求め,計算済みの結果を効率的に利用することによって検索処理を最大で10倍程度高速化することに成功した.2.共参照・照応解析における曖昧性解消に種々の知識を用いる手法について研究し、その成果を論文誌BMC Bioinformaticsにおいて発表した。この研究は、統語的な特徴・意味的な特徴など様々な要素が参照・照応表現の先行詞同定に関与する様子を観察し、それら種々の要素を考慮した解析モデルを用いた実験結果について詳細な分析を行ったものである。分析の結果から、共参照・照応解析における詳細な分野知識の重要性が明らかになった。これは、テキストベースから動的に抽出すべき知識タイプを定める上で大きな前進である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
酸化的ストレスによる糖尿病合併症発症因子の発現誘導と病態モデルでの解析

1.酸化的ストレスによるAR遺伝子発現誘導のシグナル伝達経路ラット血管平滑筋細胞株A7r5において認められたH_2O_2によるAR mRNAの発現上昇は,EGF receptor kinaseの選択的阻害剤tyrphostin AG1478によって抑制された.H_2O_2はMAP kinase ERKを活性化するがERKのkinaseであるMEKの阻害剤PD98059によってARの発現上昇は有意に抑制された.AG1478はH_2O_2によるERKの活性化を阻害し,またEGF単独或いはEGF受容体に作用するox LDLによってもARの発現誘導が認められたことから,酸化的ストレスによるAR遺伝子活性化には主にEGF受容体-ERKを介する経路が関与することが示された.2.糖尿病マウス心臓での遺伝子発現1)酸化的ストレス負荷マウス心臓でのAR及び心機能変化に関わる遺伝子発現の検討2)酸化的ストレスによるAR遺伝子発現誘導機構の検討ラット血管平滑筋細胞株A7r5に100μMのH_2O_2を負荷するとARmRNAの上昇が認められた.この変化はEGF receptor kinaseの選択的阻害剤tyrphostin AG1478によって抑制された.一方H_2O_2によりMAP kinaseファミリーの一つであるERKが活性化され、さらにERKの一つ上流のkinaseであるMEKの阻害剤PD98059によってARのH_2O_2による発現上昇は抑制された.Tyrphostin AG1478によりH_2O_2によるERKの活性化も阻害され、またEGF単独刺激によってもARの発現誘導ならびにERKの活性化が認められたことから、H_2O_2によるAR遺伝子活性化にはEGF受容体が関与しており、そのシグナルは引き続きMAP kinaseのERKを介して伝達される可能性が考えられた.1.酸化的ストレスによるAR遺伝子発現誘導のシグナル伝達経路ラット血管平滑筋細胞株A7r5において認められたH_2O_2によるAR mRNAの発現上昇は,EGF receptor kinaseの選択的阻害剤tyrphostin AG1478によって抑制された.H_2O_2はMAP kinase ERKを活性化するがERKのkinaseであるMEKの阻害剤PD98059によってARの発現上昇は有意に抑制された.AG1478はH_2O_2によるERKの活性化を阻害し,またEGF単独或いはEGF受容体に作用するox LDLによってもARの発現誘導が認められたことから,酸化的ストレスによるAR遺伝子活性化には主にEGF受容体-ERKを介する経路が関与することが示された.2.糖尿病マウス心臓での遺伝子発現
ＢＲＣＡ１／ＢＡＰ１複合体の機能解析

細胞内におけるBAP1と結合するタンパク質の同定を行った。複数の細胞株を用意しFLAGタグ付きのBAP1タンパク質が発現するように遺伝子を導入した後に細胞がDNA損傷を起こすように薬剤又は放射線を照射し細胞を溶解しFLAG抗体にて免疫沈降を行い、プロテアーゼ処理をしてBAP1タンパク質に結合している相互作用因子をペプチド化した。このペプチドを2次元HPLCにて陽イオンカラムと逆相カラムを用いて分画してLC-MSにて分析を行った。51種類の相互作用因子を同定する事が出来た。本実験においてBAP1との相互作用因子としてヒストンシャペロン、クロマチンリモデリング関連のタンパク質が複数見つかった。本研究課題は癌抑制遺伝子BRCA1及びBAP1がDNA損傷応答時にどのように関与するのか明らかにし、DNA損傷時にユビキチン化と脱ユビキチン化が担う役割を解明する物である。BRCA1の主な動きとしてはDNA損傷が起こると細胞周期のS,G2期にて騒動組換え修復で働いている事が解明されている。この事から、BRCA1とBARD1がBAP1と共にDNAの相同組換え修復で機能している事が予測される。研究計画に従って平成23年度にはBAP1の基質の同定を行い培養細胞を用いた一過性過剰発現の系にて質量分析を行い候補タンパク質を複数同定した。本年度は、同定された複数の候補タンパク質を研究計画に従ってDNA相同組換え修復時のBAP1による脱ユビキチン化の基質としての役割を検討した。当初計画では、siRNA,shRNAを用いた安定発現細胞を作成する予定であったがBAP1の発現を低下させると細胞自身の安定性が失われ、研究を進める上で扱いが難しい事が判明した為、BAP1と基質候補タンパク質の結合を阻害する方法を検討した。BAP1のフラグメントタンパク質と基質タンパク質をSPR解析にて結合部位の同定を行い結合が観察された領域内のミスセンス変異をNCBIのデータベースを参考にしてプラスミドベクターを作成した。作成した数種類のBAP1発現ベクターと基質タンパク質の発現ベクターを細胞に一過性発現させ、免疫沈降後にウエスタンブロット法にて結合の有無を確認した。この実験によって結合の外れる変異部位を確立した。当初計画に戻り、siRNAとミスセンス変異安定発現細胞株の組み合わせを行って内在BAP1を低下させ目的基質と結合できない変異型BAP1を発現させる細胞株を用いて、コメットアッセイ、DNA障害感受性試験、免疫染色を現在行っているところである。平成23年度、BAP1の基質(脱ユビキチン化する相手)の同定。IP-LC-MS/MSにて網羅的にBAP1結合タンパクの解析を行った。免疫沈降-液体クロマトグラフィ-タンデムマススペクトロメトリー(IP-LC-MS/MS)法を用いて実験を行った。質量データをMATRIXScience社のMASCOT及びX!Tandemの2つのプログラムを用いてデータベース検索を行い結合タンパクを同定した。平成24年度、DNA相同組換え修復時の役割を解明。DNA障害時のコメットアッセイ、感受性試験、蛍光免疫染色にてBAP1の役割を検討した。培養細胞にて内在性BAP1を減少又は消失させた状態でDNA障害を起こしコメットアッセイにてDNA切断を修復するのか検討した。BAP1-Null細胞を用いて内在性BAP1の減少又は消失条件を作成しIR、抗癌剤でDNA障害を作成する。BAP1による脱ユビキチン化がDNA修復に直接作用するか検討した。培養細胞を用いてコメットアッセイと同様にBAP1減少又は消失条件下でのDNA障害後の細胞生存率を測定した。培養細胞を用い、同一条件下で蛍光免疫染色し共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。γH2AX,BRCA1,PolyUbiquitin,Rad51などのDNA障害に応答のあるタンパク質を染色してDNA損傷部位での集合を観察した。平成25年度、DNA修復以外の役割を検討。フローサイトメトリー、ルシフェラーゼアッセイにてセルサイクル(チェックポイント)やDNA修復タンパク質の転写に関わるか検討した。平成23年度研究計画に従って、細胞内におけるBAP1と結合するタンパク質の同定を行った。複数の細胞株を用意しFLAGタグ付きのBAP1が発現するよう遺伝子を導入した後に細胞がDNA損傷を起こすように薬剤又は放射線を当て細胞を溶解しFLAG抗体で免疫沈降を行い、プロテアーゼ処理をしてBAP1タンパク質及び結合タンパク質の複合体をペプチド化した。このペプチドを2次元HPLCにて陽イオンカラムと逆相カラムを用い40フラクションに分離させ、LC-MSにて分析を行った。得られた質量データはMASCOT及びX!Tandemの2つのプログラムにてBAP1結合タンパク質の同定を行った。結果、DNA障害を起こす前後にてBAP1との結合が変わるタンパク質を複数発見することが出来た。細胞内ではDNA損傷を認識し、損傷部位のクロマチン構造を変換することにより修復過程を進行させると考えられている。

これまでにDNA修復を行う際のクロマチンの構造変換機構としてヒストンの化学修飾、ATPの分解エネルギーを利用したクロマチンリモデリング、ヒストンシャペロンによるヒストンの交換反応が報告されている。今回新しい発見として、転写時のヒストンシャペロンとして報告のあるタンパク質が同定された。DNA損傷時にBAP1との結合量が上がることからBAP1ーヒストンシャペロンの複合体を形成することにより、DNA損傷に応答して転写同様にヒストンの交換を行いクロマチン構造の変換を行っているものと予想される。これについては、24年度にて確認実験を行う予定である。また、すでに結合があると報告されているタンパク質よりも多くのペプチドを同定したタンパク質が数点ある為、それらについても今後詳しく検討する。当初予定していた実験を行う為に、ミスセンス変異細胞株の作成に時間がかかり実際に予定していた実験を開始出来たのが24年度末になってしまった。平成23年度実験計画に基づいて質量分析を用いた目的タンパク質との結合タンパク質をスクリーニングすることに成功した。24年度に行う予定であった研究(コメットアッセイ、DNA障害感受性試験、免疫染色)を25年度前半に終了させ、得られた結果から26年度に計画していたDNA修復以外の役割の検討を行う実験を行う。今回同定に成功したDNA損傷応答型BAP1結合タンパク質の機能解析を行う。方法は、24年度実験計画に従いコメットアッセイ、DNA障害感受性試験、細胞免疫染色を行う。実験計画にはないがヒストンシャペロンとして同定されている為、ヒストンの入れ替え等の機能についてもBAP1がどのように関わるか検討する。質量分析カラムが研究計画の想定よりも耐久性があり次年度使用額112,028円が生じた。ヒストンの入れ替えについて検討実験費に使用する予定である。交付申請書の24年度研究計画に基づいて残りの研究を遂行する為にコメットアッセイ、DNA障害感受性試験、細胞免疫染色を行う。また当初計画に基づいてフローサイトメトリー、ルシフェラーゼアッセイを行う。前年度予算未執行分と本年度予算を使用し上記記載の5項目の実験を行い、本研究課題を遂行する。交付申請書の24年度研究計画に基づいて研究を行うためにコメットアッセイ、DNA障害感受性試験、細胞免疫染色をおこなう。以上の研究を進めるためにコメットアッセイに約20万円、DNA障害感受性試験に約40万円、細胞免疫染色に約30万円ヒストンシャペロンの検討実験に約20万円を使用する予定である。
イノシトール燐脂質の代謝の調節とプロテイン・キナーゼCの活性化機構

従来より、増殖因子等による細胞活性化時における細胞膜の燐脂質代謝回転促進が、細胞内情報伝達機構と密接な関連があるものと考えられ、研究されてきた。特に、イノシトール燐脂質の代謝回転の結果産生されるジアシルグリセロール(DG)とIP_3は、セカンドメッセンジャーと考えられ、これらを介した一連の反応により、分泌・凝集等を始めとする多くの生理現象が説明されてきた。一方最近では、コリン燐脂質代謝回転の促進が、ホスホリパーゼD(PLD)の活性化と共に、増殖・分化を始めとした細胞の長期効果の際に重要な役割を担っていることを示唆するデータも出始めている。そこで我々は、PLD活性化の結果引き起こされる細胞内での早期反応を調べる目的で、ヒト白血病細胞株、HL-60細胞を用いてPLD活性化時に見られる細胞膜の燐脂質代謝の初期変化を観察した。リゾ血小板活性化因子(リゾPAF)で標識したHL-60細胞を、プロテイン・キナーゼC(PKC)の活性化剤として知られる、ホルボール・エステル(TPA)、或いは外因性DG(DiC_8)を用いてPLDを活性化したところ、容量依存性、且つ時間依存性に放射性イノシトール燐脂質とエタノールアミン燐脂質の増加が認められた。また同一条件で、放射性DGの産生も観察されており、コリン燐脂質を経由した新たな経路によるDG産生機序も考えられる。また以上の現象は、H-7、或いはスタウロスポリンを用いた一連の阻害実験から、PKCを介した反応であると推測される。これらの現象がPKCを介したPLDの活性化による反応か、或いは直接PKCを介した燐脂質代謝の調節であるかは現在のところ不明である。今後さらに外因性PLDの影響を調べることにより、PLD活性化により引き起こされる現象を観察し、細胞の長期効果との関連を明らかにしてゆく予定である。
超高性能抗体結合・精製素子の創製

二つの抗体結合タンパク質Protein A D domain (PA)とProtein G C1 (PG)を異なる長さのリンカー(DDAKK)nで結合した新規抗体結合タンパク質PAxnPG (n=0,2,4,6)を作製し,FabとFcそれぞれに対する結合能をBiolayer Interferometry法に基づくバイオセンサーを用いて評価した。この結果求められた平衡結合定数は,Fabではn=4, Fcではn=6で最大となり,これらはそれぞれの二つの結合部位間距離に対応すると考えられた。また得られた結合能は,PA, PG単独よりも数十倍高いものであり,抗体検出試薬としての有用性も示された。二種類の抗体結合ドメインの最適な結合による超高性能抗体結合素子の構築を目標として,以下の検討を行った。ターゲットとする抗体IgG Fc領域に結合する天然由来タンパク質としては,Staphylococcus Protein A由来のドメイン(PA), Streptococcus Protein G由来のドメイン(PG)を用いた。本年度は,これまで構築したPAxPGをベースに,2種類の抗体結合ドメインと各種リンカーを組み合わせた融合タンパク質を大腸菌を用いて発現・精製し,これらの各種抗体IgGへの結合能を評価した。結合能の評価法としては,ELISAに加え,フォルテバイオ社製タンパク質パーソナルアッセイシステムを用いた速度論的解析を行った。抗体としては,マウス,ヒトの各IgGサブクラスを主に用いて評価した。なお, PAxPGはある種のヒトFabにもかなり強く(Kd < 10 nM)結合することが確認されているため,ヒトIgGはFc断片にした場合についても評価した。この結果,PA-PG間リンカーを(G4S)n, n=0, 2, 4, 6とした場合,最も高い結合能がn=6の場合に得られ,ヒトFcの場合Ka値としてn=0の約10倍になった。比較としてヒトFabを用いた場合,n=4で最大の結合能を示した事から,これは分子内の二つの結合部位間の距離を反映しているものと考えられる。また,マウスIgG1に対するn=4の結合能は,天然Protein A, Protein Gのそれを上回っており,ドメイン間距離の最適化により,天然タンパクを上回る結合能を持つタンパク質を得ることが出来たと言える。以上の結果をまとめ,二回の学会発表(生化学会年会,生物工学会大会)を行った。・結合ドメインの最適化・高性能抗体検出素子の構築前年度の最適化の結果得られた抗体結合タンパク質と,酵素との複合体を作製し,抗体検出素子としての性能を評価した。具体的には,結合タンパク質末端近傍にCysを導入しておき,チオール基特異的に酵素(西洋わさびペルオキシダーゼを修飾し,ELISAでその抗体結合能を評価した。また,九州大学大学院工学研究科神谷教授グループと共同で,抗体結合タンパク質遺伝子を,当研究室で開発した高い耐熱性と比活性を併せ持つヒトキメラアルカリフォスファターゼ遺伝子IPPと結合させ,動物細胞で発現させた。その後,発現されたタンパク質を用いてイムノブロット法による性能評価を行った。この結果,融合タンパク質は化学修飾で作製された各種市販酵素標識プロテインGと遜色のない抗体検出能を示す事が確認された。タンパク質工学PAxPGのリンカー長を変えた速度論的検討により,ほぼ狙い通りのデータを得ることができた。これまでに得られた最適化された結合タンパク質を用いて,アフィニティクロマトグラフィーを構築し,実際にヒト抗体が精製できることを確認する。さらに,この結合タンパク質とアルカリフォスファターゼ,ルシフェラーゼなどの酵素を融合発現させ,高感度な抗体検出プローブとして使用可能なことを実証することを予定している。さらに,そのFab結合能を利用して,プローブを蛍光標識し,抗原結合により蛍光強度が変化するQ-bodyとしての性質を示すかどうかについても検討したい。購入予定であった分子間相互作用測定装置BLItzを,価格の問題で別予算(基盤B)で購入し,本予算には主に消耗品を計上した。なお基盤Bの研究においてもBLItzは活用されている。また来年度は成果の論文投稿を予定しており,その対応のための費用を残すこととした。平成25年度の研究内容をまとめた論文を二報投稿し,レフリーの指摘に従って必要な実験をおこなう。
絨毛細胞特異的遺伝子欠損マウスを用いた胎盤の機能解析

PRMTは、タンパク質のアルギニン残基にメチル基を転移する翻訳後修飾酵素であり、転写やシグナル伝達、細胞の分化、増殖など多彩な機能を制御する。タイプ1PRMTは非対称性ジメチルアルギニン(ADMA)の形成を触媒する。今回我々は、タンパク質、mRNA、PRMT1-&szlig;-galレポーターマウスを用いたX-gal、また染色組織免疫染色など複数の手法により、PRMT1が母体と胎仔間の相互作用の場である胎盤迷路層で主に発現しており、PRMT1が胎生期では経時的に変化することを明らかとした。さらにADMAの胎盤での経時的変化を液体クロマトグラフィー質量分析法で示した。絨毛細胞におけるPRMT1発現の確認と組織学的検討:このノックアウトマウスを子宮内に保育している18.5日妊娠マウスより胎盤を採取し、細切後トリプシン処理を行い細胞を採取する。パーコール濃度勾配法および磁気細胞分離によって細胞を純化し絨毛細胞を得る。播種した細胞を形態的に絨毛細胞であることを確認し、RT-PCR法によってPRMT1の発現を検討した。得られる胎盤が小さいため、現在のところ、RT-PCRによってホモ・ヘテロ欠損の絨毛細胞・胎盤を鑑別する技術が安定しておらず、容易な鑑別ができていない。この研究で克服すべき最大のポイントは、絨毛細胞特異的PRMT1遺伝子欠損マウスの作成であり、これが成功しているので、おおむね順調と考える。ただし、ノックアウトされた胎仔が外見のみで判別できないため、その都度ノックアウトマウスであることが判別できる方法の導入が必要であり、これの開発が新たに必要となった。本研究では、まず絨毛細胞特異的PRMT1遺伝子欠損マウスを作製する。タンパク質アルギニン-N-メチル基転移酵素(protein arginine methyltransferases 1; PRMT1)は、タンパク質中のアルギニン残基にメチル基を転移する反応を触媒する酵素である。PRMT1は妊娠中の血圧調節に働いていることが推定されており、コンベンショナルノックアウトマウスでは胚性致死となる。そこで、さまざまな臓器で特異的に欠損させたマウスで表現型を確認している。妊娠中の血圧調節には胎盤の関与が強いことから、絨毛細胞特異的なノックアウトマウスを作成し、妊娠中の母獣表現型についての解析を行う。まずは遺伝子発現を欠損させた胎盤の組織学的変化を解析し、さらにその母獣の体重や血圧、胎盤の組織学的変化、胎仔の数、発育の解析することにより、PRMT1の絨毛細胞での作用を確認する。当初の予定通り進捗しているが、当初妊娠中の母獣、胎仔の表現型に変化がみられることが予想されていた。しかし、母獣の血圧変化、胎仔の数、発育の解析をしたところ、絨毛細胞PRMT1欠損は、胎盤構造や絨毛細胞の形態、また、母体の生理学的変化に大きな影響を与えないことが判明した。PRMT(protein arginine methyltransferase)は、タンパク質のアルギニン残基にメチル基を転移する翻訳後修飾酵素であり、転写やシグナル伝達、細胞の分化、増殖など多彩な機能を制御する。PRMTはsアデノシルメチオニンをメチル基供与体としてモノメチルアルギニンを介して、アルギニン側鎖の窒素原子のうち片方の窒素原子にメチル基を転移させる。タイプ1PRMTは非対称性ジメチルアルギニンをタイプ2PRMTは対称性ジメチルアルギニンの形成を触媒することがわかっている。タイプ1の中でもPRMT1は哺乳動物細胞内の85%のアルギニンメチル化反応を担う酵素であり、核と細胞質に局在する。PRMT1は複数のバリアントが存在し、中でもバリアント2(v2)は核外移行シグナル配列を持ち、細胞質のみに局在する。近年、PRMT1が細胞の分化・増殖や血管形成に関与することが判明しつつあるが、胎盤の構造や機能に対する役割は未解明である。これまで、胎盤でのPRMT1の発現は、組織全体のmRNAレベルで報告されていたが、胎盤組織内での発現部位は不明であった。今回我々は、タンパク質、mRNA、PRMT1-&szlig;-galレポーターマウスを用いたX-gal、また染色組組織免疫染色など複数の手法により、PRMT1が母体と胎仔間の相互作用の場である胎盤迷路層で主に発現しており、PRMT1が胎生期では経時的に変化することを明らかとした。今回の我々の研究は胎盤発達におけるPRMT1を介したアルギニンメチル化の基本的な情報を得ることが出来たと考える。まずは遺伝子欠損による胎盤の組織学的構造の変化を検討する。