hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低カリシウム環境下の骨由来細胞の細胞内情報伝達系の解明ー細胞内遊離カリシウムとプロテインキナ-ゼCの動態ー

申請者並びにその所属する教室は、硬組織が生理物に低カルシウム(Ca)状態におかれた場合生ずる障害について、細胞レベルで解明を試みている。その一環として、本研究では骨芽様細胞由来の細胞を用い細胞内情報伝達系の中から細胞内遊離Ca[Ca_<2+>]i、低Ca環境下で培養しプロテインキナ-ゼC(PKC)の活性・局在・種それぞれについてその影響を検索した。その殆んどは平成2年度までに達成した。平成3年度は細胞の機能タンパクの一つであるPKCのアイソザイム種並びにその局在について調べた。[方法]細胞:ラット胎児の頭蓋骨より採集し810日間培養した初代細胞を用いた。環境:培養液のCa濃度を正常1.87mM、低環境0.34及び0.15mMとした。測定:PKCの局在並びにアイソザイム種(TypeI・II・III)については、PeroxidaseーAnti Peroxidase(PAP)法の原理を用いた免疫組織学的特色:MEBPaPーMテストキッド(生化学工業)により行った。[結果]環境は、培養液のCa濃度1.87mMを正常(対照)、0.34mMを低Caとし、それぞれで培養した細胞を対照細胞、低Ca細胞とした。1.TypeI:対照、低Ca細胞共に著明な反応陽性の染色像が得られた。陽性反応は、細胞質全体では弱く、核の一片測に明確に出現するのが認められた。また、低Ca細胞では対照細胞に比べ膜の辺像に強い反応がみられた。2.TypeII:対照、低Ca細胞共に強陽性の染色像が認められた。その反応分布は、細胞質全体に認められた。三種中最も顕著に出現した。3.TypeIII:対照、低Ca細胞共に殆ど反応陰性であったが場合によっては、弱陽性の薄い染色像が認められた。その反応は細胞質全体であった。TypeI,II,III共に低Ca細胞が対照細胞に比較し、弱い反応陽性を示した。更にこられアイソザイム種の動態を検討し、複雑な情報伝達機構のネットワ-ク並びに細胞機能発現のメカニズムとの関連性を追求したい。細胞内情報伝達系の研究は、多種の細胞を対照に急速な進展を示し、特にカルシウム(Ca)依存性の系に関与するイノシト-ル1,4,5ー三燐酸(IP_3)、プロテインキナ-ゼC(PKC)の生成過程及びその役割の解明は著しい。しかし、体内Ca量の大部分を含む硬組織の形成を荷う骨系細胞のそれは、当研究室の一連の研究を除くと殆んど報告されていない。本研究は、骨由来細胞が細胞外Ca濃度が生理的に低濃度即ち低Ca環境下で、外部刺激に対する細胞応答及び細胞内遊離Ca([Ca^<7+>]i)の動態を正常環境下のそれと比較し、骨の病態解明への手縣りとして行った。[方法]細胞:ラット胎児の菅蓋骨より採集し8日間培養した初代細胞を用いた。環境:培養液のCa濃度を正常2.5mM、低環境0.34及び0.15mMとした。側定:[Ca^<7+>]iはFura2/AMによる蛍光光度、PKC活性測定は[rー^<37>P]

ATPによるイムノアッセイ法、PKC蛋白質分析は電気泳動法を用いた。猶、研究上必要性を生じたアルカリ性(ALP)と酸性(ACP)フォスファタ-ゼ活性測定はkind&king法により、分光光度計で得た。[結果]低Ca環境下の細胞では対照(正常)のそれに比較し、以下の結果が得られた。[Ca^<7+>]i量:いづれも細胞内全Ca量は低いが、1mM CaCl_7存在下で細胞を刺激すると[Ca^<7+>]i量の増加は極めて高く、低環境の細胞が著しいCa取込みが起こることを示唆する。PKC活性:Cytosolic及びsolubilizd particulate fraction共に有意に任く、以前に測定したIP_3量の結果と同調し、細胞応答反応が抑制されていることが考えられた。PKCの分子種の同程は現在進行中である。この遅れは、必要上測定したALP活性が正常に比べ低Ca環境の細胞で顕著に高く、ALPaseがCaの取込みに重要な役割を有することから、Caの動態に重要な方向を与えていると考え、この点について実験の方向を展開している為である。本年は、この遅れ及び派出的な点について研究を進めたい。
全身機能と関連する口腔機能Indexを見出す研究

近年,口腔が健康に及ぼす影響に関する研究が進み,咀嚼能力をはじめとする口腔機能の低下が低栄養や誤嚥性肺炎などを誘発し,全身的な健康状態に影響を及ぼすことが明らかになってきた。老化に伴う口腔機能の低下がもたらす全身の機能低下(フレイル)に対しては,社会的な注目度が高まっていることから,日本老年歯科医学会は「オーラルフレイル」と「口腔機能低下症」という新しい概念を示している。口腔機能が全身に及ぼす影響を明らかにするためには,口腔機能の低下を客観的に評価する指標が必要であるが,十分な方法が確立されているとはいえない。そこで本研究は高齢者の口腔機能と運動機能と全身状態の3つを調査し,これらの関連を解析する事によって,全身機能と関連する口腔機能を評価する指標を見出すことを目的とした.今年度は,大阪医科大学研究倫理委員会の承認を得た研究計画(承認番号:臨24 (2309))に従って,高槻市在住の65歳以上の高齢者108人(男性53人女性55人)を対象として口腔機能と運動機能,全身状態を調査した。口腔機能として,口腔内診査,グミを使用した咀嚼能率検査,咬合力,舌圧,口唇圧,唾液分泌量の測定を行った。運動機能としては,歩行速度,握力を測定した。全身状態の検査項目としては,身体計測(身長,体重,腹囲,体組成),血圧,血管内皮機能(Endo-PAT),脈波伝播速度(PWV),採血,尿検査,頸動脈エコー,認知機能(注意機能)検査などを行った。これらの調査結果をもとに,口腔機能と全身機能の関連を解析した。その結果,動脈硬化の指標であるPWV値と相関する口腔機能をいくつか見出すことができ,現在論文作成中である。今後,さらに対象者数を増やすとともに,これらの口腔機能を評価する指標の検討を進めたいと考えている。これまでに,対象者108名に対して,口腔機能,全身状態に関連する検査を行っており,研究はおおむね順調に進展しているといえる。今年度に確立した方法を用いて,さらに対象者数を増やす。また,全身機能と関連する口腔機能に関して,評価する指標を見出すための検討を進めたいと考えている。今年度に予定していた論文作成に時間がかかり,次年度に投稿予定である。そのため,論文作成にかかわる英文校正費用,投稿料,別刷代などを次年度に使用予定である。
薬物相互作用に係わる酵素活性の協同性の解析:サリドマイドが及ぼす薬効の消失・亢進

サリドマイド近年多発性骨髄腫の治療目的で再度承認された薬剤である。しかし作用機序および特に肝代謝酵素への影響について不明なところも多いことから、サリドマイドの肝薬物代謝酵素への協同的な活性変動機構について解析した。サリドマイドの生体内運命として肝薬物代謝酵素チトクロムP450(CYP)によって速やかに代謝され、グルタチオン抱合によって排泄されることが明らかとなった。また、in vitroの実験からは、サリドマイドはCYP3Aに協同性を示し、特に日本人で発現率の高いCYP3A5に関してその影響が顕著であることを初めて見出した。また、細胞系による実験からも、サリドマイドの協同性の影響が明らかとなったことから、サリドマイドは肝臓に直接作用して、肝薬物代謝酵素との協同性を示すと示唆された。サリドマイドの代謝に関して、ヒトCYP発現系を用いて検討を行なったところ、CYP2C19, CYP3A4, CYP3A5およびCYP3A7で代謝物の5-水酸化体の生成が認められた。解析の結果、CYP2C19の代謝様式は双曲線型であり、Vmax、Km値はともに高い値を示した。一方CYP3A4およびCYP3A5の代謝様式はシグモイド型であり、VmaxおよびS50はCYP2C19に比べて低い値となった。協同性の指標となるHill係数はそれぞれ、約2であったことから複数のサリドマイド分子がCYP3Aに対して協同的に作用していることが示唆された。また、サリドマイド代謝へのCYP3Aの関与はCYP3A4よりも高いことが明らかとなった。検出された水酸化体について、反応系にGSHまたはシステインを添加すると水酸化体のピークの減少に伴いGSHおよびシステイン添加量に依存した新規の代謝物ピークが認められたことから、サリドマイドの代謝物はSH基との反応性に富んだ特徴を有していると示唆された。今回大腸菌発現系を用いたCYP3A7に関して5-水酸化体の生成が認められた事から胎児におけるサリドマイド毒性発現には、胎児型CYP3A7による代謝活性が関与している可能性が強く示唆された。In vitroでサリドマイドの添加により、ヒト肝CYP3Aの指標活性であるミダゾラム水酸化活性には上昇傾向が認められ、さらにこの影響はCYP3A5*1を有している場合に顕著に認められ、Ke値から十分に臨床用量でも起こりうる可能性が指摘されCYP3A5の発現頻度の高い日本人においては臨床使用では十分な配慮が必要であることが示唆された。今回、実験協力者より提供された、ヒト肝キメラマウスにサリドマイドを投与して、時間経過に伴った代謝に関して血液サンプルを用いた検討を行った。その結果、投与終了後7時間の時点で、代謝物5-OHおよび5'-OH体が検出され、24時間の時点では代謝物ならびにサリドマイドの検出されなかったことから、サリドマイドの代謝消失は比較的早いことが明らかとなった。また、代謝物に関してはGSHと反応し、複合体の生成が認められたことから、生体内でサリドマイドの毒性などの影響に関して防御する機構がヒトにも存在することが確認された。代謝物に関しての比較検討を対照群と比較すると、マウス肝とヒト肝では生じる代謝物の比率に違いが認められたことから、サリドマイド代謝の種差に関して検討する必要性が示唆された。In vitroで得られるデーターをもとに、化学物質の毒性や医薬品の影響について薬物動態的な予測を行うための生理学的PBPKモデルを構築し、ヒトでのサリドマイド投与時の血中濃度推移ならびに一定以上の血中濃度レベル維持を想定した時の投与量を逆向きに算出し、臨床での投与量との関連性について検討を行なっている。また、ヒト培養肝細胞およびHepaRG細胞を用いて第二相酵素の関与について検討を行う為に、これら培養細胞の特徴と薬物代謝酵素活性レベルについて検討する系の確立を考え、基本となる条件検討を行った。サリドマイドの生体内動態に関して、これまで詳細な検討がなされていなかったことから、新たに開発されたヒト型モデルキメラマウスを用いて、サリドマイド投与後の経時的な血中濃度推移と代謝物生成に関して検討を行った。その結果、ヒト肝移植キメラマウスからは5位水酸化サリドマイドの生成が認められ、さらにこの水酸化代謝物はグルタチオンによる抱合反応を受けることが明らかとなり、ヒト肝でサリドマイドは速やかに代謝を受けたのち、生体内に排泄されることが示唆された。

また、サリドマイドは、in vitroの実験から、肝薬物代謝酵素チトクロムP450のうちCYP3Aに対して協同性をしめし、特に日本人では発現頻度の高いCYP3A5に対してその影響は顕著に認められたことから、ヒト肝由来であるHepaRG細胞を用いて、サリドマイドの肝直接的な影響について検討を行った。培養系でサリドマイド共存下で細胞にCYP3A指標基質であるミダゾラムを代謝させたところ、サリドマイド添加濃度に伴なった活性の上昇が認められた。この上昇は先に報告した代謝物5位水酸化体では認められなかった。一方、同様に肝CYP3Aの指標基質であるテストステロンの代謝はサリドマイド添加による影響を受けなかった。以上のことから、サリドマイドは月刊蔵で直接チトクロムP450に対して協同的に作用していることが明らかとなった。また、効果の発現に関しては、CYP3Aで推定されている3つの特徴的な基質結合部位のうちで、選択的に一部の部位と反応し、特定の薬物との反応性について検討する必要があることが明らかとなった。
臨床現場の実情に即した臨地実習指導者役割の検討

本研究では、先行研究で明らかにした実習指導者に期待される役割に基づき、実習指導者自身の意向を踏まえた、臨床現場の実情に則した実習指導者の役割を明らかにすることを目的とした。その結果、大多数の実習指導者が期待される役割をすべて果たすべきだが、実際にはほとんどの役割を果たせていないと認識していた。その要因を調査した結果、実習指導者自身の役割認識の曖昧さや、病棟風土や実習指導者サポート、学生指導体制と教員からのアプローチが鍵となり、実習指導者が役割を果たすことにつながることが示唆された。看護学教育における臨地実習の重要性は非常に高い.患者に対するケアの質と安全を保ちながら,臨地実習における教育目的を達成する上で,それぞれの実習施設に所属する臨地実習指導者(以下,実習指導者)の果たす役割は極めて大きい.しかし,実習指導者の役割,つまり,教育効果を考慮した本来の役割は明確とはいえない.そこで本研究では,まず,実習指導者への役割期待について,看護教員の認識を明らかにしたいと考える.また,看護教員が認識する役割について,臨地実習指導に関する専門家のコンセンサスを得たいと考える.それらにより実習指導者に期待する役割を確認すると共に、その役割の実情と役割を果たすための対策を検討することを本研究の目的とする.平成25年度は実習指導者を対象に指導者自身が役割をどのように認識しているかを調査した結果について分析を進めた.これまで研究者らは,専門家のコンセンサスを得た実習指導者に期待する役割31項目から成る調査票を全国166施設の医療機関の協力を得て配布し,1125名の実習指導者から回答を得ている.専門家のコンセンサスを得た項目について実習指導者自身も不可欠な役割だと認識している傾向は認められたが,実際にその役割を実行するには困難があることが推察された.特に実習指導者が所属する医療機関の規模や体制および教員の実習指導体制による違いが示唆された。今後,これまでの研究成果である実習指導者に期待される役割について,実習指導者の受け入れ可能性と遂行可能性を検討し,臨床現場の実情と実習指導者の意向を踏まえた,より実際的な実習指導者の役割を明らかにしたいと考える.本研究では、これまでに研究者らが明らかにした臨地実習指導者役割について、臨地実習指導者自身がどのように認識し、また、実際の自身の行動をどのように認識しているのかについて調査するとともに、実際に即した臨地実習指導者役割とその役割を果たすための対策を検討することを目的にしている。臨地実習指導者が期待以上に多くの役割を指導者としての役割だと認識する理由は何か、また、認識と行動が不一致となる理由は何かについて、次年度は調査を行う計画である。調査は、フォーカスグループインタビューを予定し、今後、研究倫理審査等の手続きを進め実行する計画である。臨地実習指導者の役割を明確化した先行研究に基づき、臨床現場において実際的な役割の遂行可能性を検討する目的で本研究課題に取り組んでいる。臨床実習指導者が考える指導者としての役割や、その役割の実施の程度に関する調査結果、および、関連する先行研究結果から、実習指導者がどのような役割を“不可欠ではあるが実施できていない"と認識しているのかを確認した。実施できていない理由と実施するための方略について、実習指導者を対象とした調査により探究する計画であったが、研究代表者および一部の分担者の本務の都合により、計画の実施が遅れている状況である。研究期間を1年延長し平成29年度に上記調査を実施する。研究代表者および一部分担者の本務都合(同僚の受傷・療養)により、予定していた研究計画に取り掛かることができなかったため。先行研究に基づき臨地実習指導者が必要不可欠だが実践できていないと認識している役割4項目(1.実習受け入れ準備として実習目的・目標や進め方を確認しておく、2.看護師としての役割モデルとなる、3.教員の実習指導方針を確認する、4.実習における自分と教員の役割を確認・調整する)について、その背景を明らかにすることを目的として、臨地実習指導者を対象とするフォーカスグループインタビューを計画した。フォーカスグループインタビュー参加者は、臨地実習指導について一定の教育を受けており、臨地実習指導者の役割について経験に基づく意見をもつ対象者が望ましいことから、「臨地実習指導者養成講習会の受講歴があり、かつ実習指導経験が1回以上ある看護師」とし、6名の参加者を得た。この参加者は、医療機関等に掲示したポスターでの参加者募集方法をとり、研究参加に対する強制力を排除する方法をとるなど、倫理的な配慮を行った。フォーカスグループインタビューでは、先行研究にて臨地実習指導者が必要不可欠だが実践できていないと認識している4項目について、現状とその要因は何か、どうしたら実践できるのかについてディスカッションを促した。各グループに1名のモデレーターを配置しグループ討議を進行した。モデレーターは研究責任者および研究分担者が担い、討議内容への意見や意思表示は行わないこととした。分析は、内容を逐語録にし、項目毎に発言の意味内容からコード化し、類似性によってカテゴリー化した。結果、1は実習指導者のモチベーションが鍵となり、2は病棟の風土が影響しており指導者のみでは困難であること、3は教員の指導体制と教員からのアプローチに起因し、4は専任で指導を担うことの必要性が示唆された。

その結果、大多数の実習指導者が期待される役割をすべて果たすべきだが、実際にはほとんどの役割を果たせていないと認識していた。その要因を調査した結果、実習指導者自身の役割認識の曖昧さや、病棟風土や実習指導者サポート、学生指導体制と教員からのアプローチが鍵となり、実習指導者が役割を果たすことにつながることが示唆された。平成27年度調査計画立案が順調に進んでいるため。研究遂行が遅延していた理由が解決されたため、予定していた臨地実習指導者を対象とした調査を実施する。1年遅れではあるが、当初の本研究課題を推進する。看護学研究分担者と共に、調査計画の具体を立案し、所属する機関の研究倫理審査での承認を受けた後、調査協力者選定・依頼、調査実施と段取りを進める計画である。調査後のデータ整理・分析はソフトウェア等の活用により効率的に進める。データ分析に予想以上の時間を要しているため。研究代表者および一部分担者の本務都合(同僚の受傷・療養)により、研究計画に予定通り取り掛かることができなかったため、次年度に調査を実施するよう研究計画の変更が生じたため。調査計画の見直しおよび実施時期が若干遅れたため。調査実施のための費用(調査協力依頼文書の作成・発送費用、調査実施会場借用費用、調査協力者への謝金、逐語録作成など)、研究成果報告のための費用(投稿費、英文校閲費用、別刷印刷費など)、関係情報の収集のための費用等を計画している。本研究課題の推進に向けて研究分担者の追加を検討している。調査準備・実施、データ整理・分析用費用に充当する。当該年度において、臨地実習指導者30名程度を対象としたグループインタビューを実施する計画であったが、先行研究の分析に時間を要してしまいインタビュー実施計画の立案が滞っている。そのため、計画額の執行が行えず次年度に繰り越すこととなった。平成25年度に実施予定であった調査を実施する計画である。遂行にあたって、新たな研究分担者を追加することを検討している。
HIVインテグラーゼ阻害剤の開発

酵素と基質となるウイルスDNAとの特異的結合に重要であるリジン残基を修飾することにより酵素のDNA結合能を低下させるという戦略によりHIVインテグラーゼの阻害剤を開発することを目的とし、アミンを効率良く修飾する活性基を基質となるオリゴヌクレオチド21merや、高い酵素結合能が報告されているヌクレオチド誘導体に組み込み、酵素反応を行い、阻害剤としての活性を検討を計画した。2,5-dimethoxy-2,5-dihydrofurfuryl alcohol(1)のリン酸エステルを3'末端に有するデオキシアデノシン誘導体(pA)、デオキシシチジン誘導体(pC)、デオキシアデニルデオキシシチジン誘導体(pApC)を合成した。また1をチミジンの3'末端に導入したホスホルアミダイト試薬を合成し、酵素反応の基質21mer5'-GTG TGG AAA ATC TCT AGC AGC AGT-3'とその相補鎖3'-CAC ACC TTT TAG TCG TCA-5'のTの位置に組み込んだ。pA、pCは酸加水分解後中性条件下高収率でアミンを修飾し、ラクタム体を与えた。1を導入した21merはギ酸で加水分解後アミンと反応し30%程度の収率でラクタム体を与えた。現在用いているHIV-1インテグラーゼはヌクレアーゼが混在しているが、pA(1.8mM)とHIV-1インテグラーゼを室温で反応させた後、基質21merと反応させたところ21merのバンドのみが検出され、混在するヌクレアーゼと共に21merから19merを生成するインテグラーゼが阻害されたと考えている。今後純度の高いインテグラーゼを用いると共に、選択的阻害を目指し他の基質を検討する予定である。
高精度視覚質感記憶の心理学的基盤と神経機構の解明

本研究は、光沢感の視覚性短期記憶の心理学的特性と神経基盤の解明に取り組んだ。表面質感の短期記憶:球形物体の表面質感(光沢と粗さ)の短期記憶に関する行動実験より以下の新たな知見を得た。(1)記憶インデックス:知覚課題に対する相対精度を記憶インデックスと定義し、記憶精度を定量化すると、課題条件に関係なくほぼ0.7-0.8という高い値を示した。(2)知見の一般性:照明モデルを6種に増やした追試により知見の一般性を確認した。(3)保持期間の効果:記憶保持期間を操作した実験から、照明変化条件において保持期間が長くなると記憶インデクス値が低下する傾向が見られた。高精度の質感記憶は短期記憶に固有である可能性が示唆される。(4)バイアス:知覚課題と記憶課題の間で反応バイアスの傾向に有意な差異が観察された。この反応バイアスを質感画像の統計量を用いてモデルで説明できることが分かった。記憶課題では画像の高空間周波数情報があまり利用されていないことが示唆された。質感記憶の神経基盤:先行研究の視覚性短期記憶に関連する脳領域同定実験を改変し、質感短期記憶の神経基盤を検討した。光沢感を操作した球体画像を2枚継時呈示した後、数字により記憶する画像を教示する。ブランク期間の後、テスト画像を呈示し、表面属性の変化の方向を答える。2枚の球体画像の違いにより光沢感、粗さいずれを記憶するかを判断することが求められた。この課題遂行時の脳活動データを用いて多重ボクセルパターン解析により記憶する属性を予測したところ、腹側高次視覚野及び頭頂間溝において有意に課題予測が可能であることが示された。また予測成績の時間変動がこの2領域では異なり両者が異なる機能を果たしていることが示唆された。さらに、課題予測においては前頭前野も関与していることが分かった。29年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は、光沢感の視覚性短期記憶の心理学的特性と神経基盤の解明に取り組んだ。表面質感の短期記憶:球形物体の表面質感(光沢と粗さ)の短期記憶に関する行動実験で明らかとなった精度の高い質感記憶に関して新たな知見を得た。(1)記憶インデックス:シミュレーションで定義したチャンスレベルのパフォーマンスを下限、知覚課題精度を上限として、知覚課題に対する相対精度を記憶インデックスと定義し、記憶精度を定量化した。この結果、課題条件に関係なくほぼ0.7-0.8という高い値を示した。(2)知見の一般性:照明モデルを6種に増やした追試でもほぼ同様の結果が得られたことから、高精度の質感記憶は少数の照明モデルによるアーチファクトではなく、一般性を持つ特性であることを確認した。さらにこの反応バイアスを質感画像の統計量を用いてシミュレーションを行った結果、記憶課題では画像の高空間周波数情報があまり利用されていないことが示唆された。質感記憶の神経基盤:先行研究の視覚性短期記憶に関連する脳領域同定実験を改変し、質感短期記憶の神経基盤を検討している。ブランク期間(干渉刺激を呈示する条件、呈示しない条件を比較する)の後、テスト画像を呈示し、表面属性の変化の方向を答える。当該年度は、行動実験パラダイム及び、適切なローカライザーを開発し、脳機能計測実験の第1段階として干渉刺激を呈示しない条件のみを用いてfMRI実験のデータ収集を行った。研究は,概ね順調に推移している。表面質感の短期記憶プロジェクトでは、反応バイアスの分析から興味深い知見が得られており、継続してさらに分析を進めて行く。

2枚の球体画像の違いにより光沢感、粗さいずれを記憶するかを判断することが求められた。この課題遂行時の脳活動データを用いて多重ボクセルパターン解析により記憶する属性を予測したところ、腹側高次視覚野及び頭頂間溝において有意に課題予測が可能であることが示された。また予測成績の時間変動がこの2領域では異なり両者が異なる機能を果たしていることが示唆された。さらに、課題予測においては前頭前野も関与していることが分かった。表面質感の短期記憶プロジェクトでは、今年度に計画されている実験を進めるとともに、興味深い知見が得られた反応バイアスの分析に焦点を当て、画像統計量を用いたシミュレーションを含めた分析を進めて行く。質感記憶の神経基盤に関しては、まず、ブランク期間のMRI信号を多重ボクセルパターン解析(MVPA)し、行動データを有意に予測できる脳領域を同定する。この結果を踏まえて、本来の目的である妨害刺激による干渉に対して頑健な記憶表象の座を明らかにするための実験を行う。また、当初の計画にはなかったが、多元質感知領域全体で開発された共通の質感刺激セットを活用して、光沢以外の質感に関する視覚記憶の一連の基礎的な実験を行う。これにより、金と黄色、銀とガラスのような他の質感情報に関する視覚記憶の特性を明らかにし、他のグループで行われている知覚実験の知見との比較対照も視野に入れる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高余次元の曲面と部分多様体の表現公式とその応用

一年目の代表者の健康問題での遅れが、二年目の代表者の異動に伴う雑務で取り戻せなかった。今年度は一年目、二年目の進展を論文にまとめて発表する.研究会等への参加を増やし、情報収集をして、最終年度の最終成果を充実させるために備える.四次元ユークリッド空間内の曲面の四元数的正則幾何の一部をクリフォード代数を用いて高次元化しプレプリントにまとめた。部分多様体論・湯沢2017においてこの研究の一部を発表した。研究会「対称空間論とその周辺」と幾何学シンポジウムに出席し現在の国内研究状況の情報収拾を行なったり、共同研究者、連携研究者と研究打ち合わせを行なったりした。金沢大に出張し、金沢大学教授長谷川和志とツイスターリフトを用いた複素平面内のラグランジュ曲面の研究について議論した。ここで得られた結果を現在プレプリントにまとめているところである。この研究課題において重要な研究対象である極小曲面の研究を、the Leverhulme Trustにより助成されている研究プロジェクト「Minimal Surfaces: integrable systems and visualisation」のメンバーと行なっていて、ここで得られた結果を現在プレプリントにまとめているところである。また、このプロジェクトの一員としてスペインのグラナダ大で行われた研究会「Minimal Surfaces and related topics」を組織運営しこの研究会に出席した。この研究会に招待した研究者の旅費を援助した。また、研究協力者と研究打ち合わせを行なった。大阪市大で行われた国際研究集会「Geometry of Submanifolds and Integrable Systems」において四元数的正則幾何を応用して得られた共形写像のSchwarzの補題について講演した。この結果を現在プレプリントにまとめているところである。当初は四元数的正則幾何のクリフォード代数を用いた高次元化の論文をまとめ投稿する予定であったが、現在再編集を行なっているところであってこの点が遅れている。他の研究計画は順調に進んでいる。なるべく早く四元数的正則幾何のクリフォード代数を用いた高次元化の論文を投稿する。それが終わり次第、他の研究課題のどれかを選択して、その研究課題と関連する研究を行なっている研究分担者、連携研究者、研究協力者と連絡を密にして重点的に研究を行い、論文をまとめて投稿することを目標とする。その他の研究課題はできる範囲で研究を行う。今年度は一年目、二年目の進展を論文にまとめて発表する.研究会等への参加を増やし、情報収集をして、最終年度の最終成果を充実させるために備える.予定していた海外出張と物品購入が翌年度に繰り越されたこと、依頼されて行なった出張が多かったこと、健康状態が芳しく研究活動を控えなければならなかったことが重なったのが次年度使用額が生じた理由である。この繰り越された海外出張と物品購入を行い、さらに、次年度分としていた海外出張と研究協力者、連携研究者との研究打ち合わせのための旅費として利用する予定である。前々年度に代表者の健康問題があって十分に研究活動できず、前年度に異動が決まってその準備のため十分に研究活動できなかったため.本年度は国内外の研究会への参加と国外研究者の国内への招待を計画している.
凍結乾燥ウシ精子の同種および異種顕微授精系による評価

凍結乾燥(FD)ウシ精子を長期間冷蔵保存した後、受精シグナルを発する各種能力がどの程度正常に維持されているのかを調べた。排卵マウス卵子を用いた異種顕微授精系において、FD区では対照区よりも精子由来卵活性化因子の活性が劣る傾向があったが、致命的とまでは言えなかった。同種顕微授精系で作製した前核期卵の解析では、FD行程が精子に加わることは雄ゲノムに能動的脱メチル化が誘起される時期や脱メチル化のレベルに問題を引き起こさなかった。精子中心体の微小管形成中心機能についてもFD行程による問題は認められず、FD精子のDNA断片化もコメットアッセイでは観察されなかった。本研究の目的はウシ精子の凍結乾燥する際の最適条件を決定し、長期間冷蔵保存した後にでも正常な受精シグナルを発する能力をもつことを同種および異種顕微授精系によって証明することである。大きく分けて、排卵マウス卵子を用いた異種顕微授精系と体外成熟ウシ卵子を用いた同種顕微授精系を使い、これらを同時に走らせる。前者ではカルシウムオシレーション動態追跡による精子由来卵活性化因子(SOAF)の活性を調べ、後者では雄性ゲノムの脱メチル化動態、精子中心体の微小管形成中心(MTOC)機能解析、ならびに胚盤胞作製とその質的評価、を行う。またウシ卵細胞質内精子注入法(ICSI)系による胚盤胞作製を本格化させるまでには、ICSI胚に補填する活性化処理の最適化を図っておく必要がある。さらに胚盤胞の受卵牛子宮への移植の実施を想定すると、ICSI由来ウシ胚の凍結保存技術の確立も望まれる。凍結乾燥ウシ精子がもつ受精シグナルの正常性についてほとんど調べられていない。本研究では0.37hPaで14時間と0.001hPaで3時間の凍結乾燥処理後に1年間、+25、+4または-196°Cで保存したウシ精子が卵子活性化誘起活性を保持しているかどうかをを確かめようとした。その目的のため、排卵マウス卵子への異種顕微授精を行ってカルシウムオシレーションの発現パターンを共焦点レーザー顕微鏡下で調べるとともに、体外成熟ウシ卵子への同種顕微授精を行って核相の変化を追跡した。反復性の細胞内カルシウムイオン濃度の増加は凍結乾燥後の保存温度に関わらず5458%の割合でマウス卵子に起こったが、凍結乾燥していない精子を注入したときの79%よりは低かった。同種顕微授精における減数分裂再開ウシ卵子の割合(4857%vs70%)や前核形成卵子の割合(2734%vs64%)にも同様の傾向、すなわち致命的ではないものの凍結乾燥区では対照区よりも受精初期のシグナル伝搬が遅れるあるいは劣る傾向があった。このようにウシ精子の保管温度に関わらず、凍結乾燥行程はウシ精子のSOAF活性に少なからず影響を及ぼすことが明らかになった。凍結乾燥ウシ精子の顕微授精(Intracytoplasmic Sperm Injection)によって作製された前核期卵におけるエピジェネティクス、とくに雄ゲノムの能動的脱メチル化動態については、マウスとラットのような実験小動物での報告はいくつか出されているものの、大型産業家畜のウシについてはほとんど知られていない。本研究では0.37hPaで14時間と0.001hPaで3時間の凍結乾燥処理後に1年間、+4°Cまたは-196°Cで保存したウシ精子で顕微授精させた前核期卵の雄ゲノムにおける脱メチル化レベルを調べ、体外受精卵のそれと比較した。その結果、雄ゲノムの能動的脱メチル化現象は体外受精からは10時間以内、顕微授精(新鮮対照精子使用)からは6時間以内に開始しており、雌ゲノムのメチル化レベルを1とした雄ゲノムの相対的メチル化レベルは0.4から0.6程度の値を示した。少なくとも凍結乾燥行程が精子に加わることによって雄ゲノムに能動的脱メチル化が誘起される時期や脱メチル化のレベルに特筆すべき問題が生じることはなかった。次に凍結乾燥ウシ精子に由来する胚盤胞作製に本格的に取り組むに当たり、卵子活性化誘起の方法を見直した(ウシICSI技術の高度化)。ICSI直後に5μMの濃度のイオノマイシンで5分間処理し、4時間後に7%の濃度のエタノールで5分間処理することにより、約30%の胚盤胞発生率が得られるようになった。凍結乾燥したウシ精子の正常性をマウス卵子を利用した異種顕微授精系あるいは同種顕微授精系で調べることに平行して、ウシICSI系における卵子活性化補填処理の最適化を進めることを前年度までに概ね完了した。

次に、凍結乾燥したウシ精子に由来する胚盤胞を作製できたとして、その胚を受卵牛の子官に移植することを想定すると、その胚を凍結保存しておく技術の開発が急務となるが、顕微授精由来ウシ胚の耐凍性に関する情報は非常に乏しかった(常法の二段階凍結法による報告が1編あるのみ)。本年度、ヒトES細胞においてアポトーシス抑制に有効なことが報告されていたROCK Rho-associated coiled-coil Kinase)の阻害剤、Y-27632を10μMの濃度で蘇生培地に添加することによって、IVF由来ウシ胚盤胞のガラス化保存後に95%もの高生存率を得ることに成功した(Hochi et al.,Theriogenology 2010;73)。また、胚盤胞までの発育スピードならびに胚盤胞の発育段階がガラス化・加温後の蘇生に及ぼす影響を精査し、外径が200μmを超える拡張胚盤胞期まで培養を継続してからガラス化保存する方がICSI由来ウシ胚の蘇生にとって望ましいことを明らかにした(Abdalla et al.,Theriogenology 2010;74)。本研究の目的は、ウシ精子の凍結乾燥(FD)条件を最適化し、長期間冷蔵保存した後にでも正常な受精シグナルを発する能力をもつことを顕微授精(ICSI)系によって証明することである。本年度は、凍結乾燥ウシ精子と体外成熟ウシ卵子を用いた同種顕微授精システムを利用し、体外培養による胚盤胞の作製を調べたうえで、精子中心体機能の正常性を星状体形成に基づいて検討した。FD-ICSIにおける胚盤胞作製効率(1%)はICSI区の値(21%)や対照のIVF区の植(43%)より有意に低かった。アルカリコメットアッセイにおいては、FD行程によってウシ精子のDNA断片は誘発されていなかったし、FD-ICSIから7時間目の精子星状体出現率もICSI区と同等だった(FD-ICSI区の41%に対しICSI区は49%)。精子星状体を形成した卵子に限定した場合、微小管繊維ネットワークの大きさにも両区の間で差は認められなかった。しかしながら、ICSI由来胚における微小管形成中心(MTOC)機能は対照のIVF由来胚におけるそれと同等というわけではなかった(IVF区の精子星状体出現率は97%で、微小管繊維ネットワークの大きさはICSI区の約2倍)。これらの結果より、FD行程自体はウシ精子のMTOC機能の維持にとって悪影響を及ぼさないことが示唆された。
細胞内加温に伴い誘導される脳腫瘍免疫増強効果機序の解析

磁性微粒子マグネタイトを用いた特異的画像診断、及び細胞内加温による温熱療法の研究成果を纏めた。我々は磁性酸化鉄超微粒子であるマグネタイト(Fe_3O_4)に着目し、これを正電荷リポソームに包埋することで、生体への安全性を高めると共に、腫瘍細胞への集積性を向上させることで、脳腫瘍の機能的MRI造影剤を開発し、その有用性につき検討してきた。また交番磁場照射によるヒステレシス損失による発熱効果を利用した細胞内温熱療法とそれに伴う免疫誘導に着目し検討して来た。脂質膜リポソーム包埋により組織への吸着性を向上させたマグタイト(magnetite cationic liposome(MCL))はMRI上顕著な画像描出を増強し得、脳腫瘍の画像診断の造影剤としての可能性を持っている。一方、細胞内人の導入効率の高いMCLを用いて高周波磁場処理することによりMCL注入腫瘍は著明な温度上昇を認め温熱療法へり応用の可能性を示唆した。さらに、この磁場処理を繰り返し施行することにより、in vivoにて移植腫瘍の完全退縮や移植ラットの生存期間の有為な延長を認めた。この温熱療法の作用は直接的抗腫瘍効果と共に生体免疫系の活性化による抗腫瘍免疫賦活効果が誘導されていることも確認されている。磁場処理後24時間経過した腫瘍組織内の免疫組織染色による経時的変化を観察すると、壊死組織周辺にIISP70が帯状に強く発現しており、その部分にはMHC class Iの発動増強を認めた。腫瘍周囲のリンパ球の多くはCD8+Tcell subclassであり、本治療法の免疫誘導がTcell優位の誘導をしている可能性が示唆された。本療法は今後の新たな治療手法の確立として期待される。1)脳腫瘍細胞への導入効率向上のための正電荷リポソーム包埋マグネタイトの作製正電荷リン脂質膜で被覆したマグネタイトは脳腫瘍に高率に細胞内導入効率が向上することが判明しており、この正電荷脂質包埋マグネタイト(MCL)の応用により脳腫瘍標的細胞への特異性を高めることが実証されている。核には磁性酸化鉄であるマグネタイト(Fe3O4)を用い、これをフォスファチジルコリン・ジラウロイル(DLPC)、フォスファチジルエタノールアミン・ジオレオイル(DOPE)、N-(a-トリメチルアンモニオアセチル)-ジドデシル-D-グルタメート(TMAG)を重量比で2:2:1になるように混合した正電荷リン脂質膜で被覆した。このようにして得られたMCLは生体への適合性と細胞への導入効率がどの程度かを各脳腫瘍細胞毎に詳細に検討し、その特異性やマグネタイトの導入量の変化を具体的に算定し、細胞内加温による熱量計算を行った。2)担癌(皮下腫瘍モデル)ラットへの投与担癌ラット(皮下腫瘍モデル)への投与量としては、マグネタイト量(Fe3O4)として5mg/ml PBSを400μlとなるように腫瘍内に投与する。Fisher 344 rat(メス6週齢)の左大腿部基部に可移性株化されたT-9 rat gliomacell lineを1x10^6個を注入移植後、生着し増殖が確認される14日目以降に同一部位から脳腫瘍生着組織内にMCLを投与使用する。その直後より、1日1回、1回30分高周波磁場処理を24時間間隔で3回繰り返し(温熱処理)施行。その後、経時的に腫瘍組織を周辺組織と一塊にして摘出し、HSP-70の発現、壊死像の範囲、マクロファージの浸潤、各種リンパ球の集積や樹状細胞の集積を病理組織学的に観察した。3)担癌く脳腫瘍モデル)ラットへの投与

担癌ラット(脳腫瘍モデル)への投与量としては、マグネタイト量として10μmol-Fe/kg-body weightとなるように投与する。Fisher 344 rat(メス6週齢)の右前頭葉に定位脳手術法を用いて可移性株化されたT-9 rat gliomacell lineを1x10^5個を注入移植後、生着し増殖が確認される3週間以降に同一部位から脳腫瘍内にMCLを投与使用する。ラット(120g体重平均)1匹に対して微量持続注入ポンプより投与する量は各々最大量20μlとなる。その直後より、1日1回、1回30分高周波磁場処理を24時間間隔で3回繰り返し(温熱処理)施行。その後、経時的に腫瘍組織を周辺正常脳組織とを一塊にして摘出し、HSP-70の発現、壊死像の範囲、マクロファージやマイクログリアの浸潤、リンパ球の集積を病理組織学的に観察するとともに、周辺脳の非特異的免疫反応が発現しているかを観察した。1)高周波磁場の照射治療条件に伴う抗腫瘍効果や免疫発現へ及ぼす影響の検討マグネタイトの高周波磁場下での温熱最適条件としては、385Oe,120KHzにて30分以上の処理を行うとIn vitroにて抗腫瘍効果が顕著であることが確認されている。また、Ex vivoモデルにてマグネタイトを取り込ませたU-251-Sp human gliomacell lineを生体皮下に移植後、高周波磁場処理することで細胞の増殖がほぼ完全に抑制されることも昨年度までの研究実績で判明している。今年度は、腫瘍細胞へバイオターゲッティングさせ、充分なMCLを集積させることでより強力な温熱拘束を発揮させる得るかを検討するとともに、その際の免疫獲得能力に及ぼす影響を観察した。まずIn vivoでの最適温熱条件をファントムモデルを用いて詳細に検討した。即ち、MCLを寒天に包埋し、高周波滋場処理した際の昇温効果の結果から、Fisher344rat皮下に移植した後、in vivoでの血流による昇温効果への影響を考慮しながら高周波磁場処理による、腫瘍内の昇温効果及びその際の組織学的変化、腫瘍増殖抑制効果、脾臓細胞の特異的抗腫瘍効果の程度、腫瘍や周辺組織のHSP-70の発現やリンパ球・マクロファージの発現増幅等につき観察した。2)HSP70発現に伴う免疫誘導の検討Rat gliomaT-9にHSP70遺伝子を導入したtransfectant株を作成。細胞内でのHSP70の発現量を増幅させ、それに伴うMHC class IやICAM-1の発現の経緯をFACSにて解析。温熱処理後の細胞が経時的にHSP70の発現やMHC class Iの発現を誘導する動態を観察した。さらにHSP70遺伝子導入細胞のMHC class Iの発現がHSP70の抗原輸送を傷害するポリアミンのDeoxyspergualin (DSG)を作用させることで、表面抗原への影響をFACS解析するとともに、抗原提示能や免疫獲得能力に影響するかを検討した。
神社資料の多面性に関する総合的研究-古社の伝存資料の分析を中心として-

平成12年度から14年度の研究期間において、出雲大社、厳島神社、祇園八坂神社に関する資料調査を実施した。三社に関する先行研究を整理し、それぞれの文献目録の作成を行い、さらに三社の歴史を確認するためにそれぞれの神社の歴史年表の作成を行った。これらの基礎作業を経て共同研究を進め、以下のような点が注目された。古代の神社はその多くが原初について不明であるという点が再確認された。たとえば出雲大社の場合でも、記紀神話によるイメージが広く流通しているが、歴史的にその存在が確認できる最初期の文献史料は天平神護元年(765)の『新抄格勅符抄』の記事である。歴史的に不明の部分が多い反面、神話や伝説の類により神社はイメージが増幅されやすい傾向があり、その意味からも神社の起源についての学際的研究が今後とくに重要であることが再確認された。また、日本の神社を通史的にみると、一部の有利な条件を持ち続けた神社を除いて14世紀(南北朝期)と16世紀(戦国期)に衰退や退転を経験し17世紀になって復興が行われたという歴史をもつ神社が多い。その歴史過程の精密な追跡が重要であると同時に、大きな衰退や退転を経験しなかった神社の所蔵資料の歴史的価値は高く、たとえば厳島神社の例などのきわめて貴重である。そして、神社の杜、社叢は象徴的な意味をもたされやすいが、その植生の変遷史は確実であり、老木に見える場合でも樹齢は比較的若いという事実も重要である。たとえば、祇園八坂神社の場合でも、近世の文献や絵図からは祇園といえば松林が一般的であったことがわかるが、現在ではそれらのほとんどは枯れてしまい、代わって常緑広葉樹のクスノキが主要な樹種となってきている。文化的に特別な意味を付与されやすい神社という建造物に対する歴史的科学的研究の重要性が再確認された。今年度は、奈良市の春日社と京都市の祇園八坂神社の資料調査を開始した。まず、従来の研究成果の再確認のための論文目録の作成を最重要課題として、この二つの神社に関する歴史、宗教、祭礼、美術工芸、建築、等の諸分野における研究著作、研究論文の情報収集整理を行い『科研B神社資料の多面性に関する総合的研究文献目録1』(103頁)を作成した。研究代表者の本務国立歴史民俗博物館の図書館に収蔵されていない文献についてはそのコピーを収集整理した。研究代表者及び分担者の資料調査としては、春日社と祇園社の両神社に関する古代、中世の文献資料の概要把握、さらに膨大な近世資料群に対する対応についての検討を行った。春日社所蔵の国宝・重文などの指定文化財を中心とする武器武具の全体像の把握は、五月に発見された毛抜型太刀をはじめ、従来刊行されている図録と宝物殿展示などによりほぼ完了したのでその一覧表を作成した。祇園社所蔵の文書資料その他については祇園社関係の事典編纂が現在進行中で神社から多くの情報提供を得ている。現地調査としては祇園祭と春日若宮御祭及びその関連の諸儀礼についての調査を実施した。また祇園社境内の樹木調査を実施してその植生、年代などについてのデータ整理を行った。研究会は三回開催し、「南都神仏習合の祭儀空間」、「神社建築の諸問題」、「儀杖の武具」、「春日祭礼絵巻について」、「出雲大社と厳島神社の建築の実像」、「祇園囃子の源流と変遷」、「都市景観の構造と社領-八坂神社文書にみる-」、「トビとトミ-中世祇園社祭祀との関わりで-」などの研究発表及び情報交流を行った。

今年度は、島根県の出雲大社と広島県の厳島神社の二社に関する資料調査を開始した。昨年度の二社と同様に、まず従来の研究成果の再確認のための論文目録の作成を最重要課題として、この二社に関する歴史、宗教、祭礼、美術工芸、建築、等の諸分野における研究著作、研究論文の情報収集整理を行い、『科研B神社資料の多面性に関する総合的研究文献目録2』(55頁)を作成した。研究代表者の本務の国立歴史民俗博物館の図書館に収蔵されていない文献についてはそのコピーを収集整理した。研究代表者及び研究分担者の資料調査としては昨年度以来の春日社関連では神宝類の資料調査の継続、八坂神社関連では八坂神社文書の伝来に関する資料調査、出雲大社関連では境内遺跡の発掘によって注目を集めた心御柱の調査現場への立会いと土壌及び炭化物のサンプル提供を受けての成分分析、また大社周辺の植生調査、それらによる大社の社殿をめぐる研究史の整理と問題点の析出、古伝新嘗祭や神在祭などの年中行事や祭礼に関する資料調査、厳島神社関連では所蔵文書の一部の写真撮影、管弦祭や御島廻式などの年中行事や祭礼に関する資料調査、災害と文化財保全に関する情報収集などを行った。研究会は三回開催し、「出雲大社とその周辺の植生の変遷」(鎌倉期以降の出雲大社境内図を利用した植生景観史的研究)、「厳島神社の社殿建築」(厳島を御神体とする通説への批判と検証)、「八坂神社文書についての研究動向と課題」、「神社の神道学的研究の課題」、「神社に関する資料論的研究と民俗学」、「出雲信仰をめぐる民俗学の研究動向」などの研究発表及び情報交換を行った。本年度は、これまで進めてきた奈良市の春日大社、京都市の祇園八坂神社、島根県の出雲大杜、広島県の厳島神社の四社を中心とする補充と、これまで作成してきた研究文献目録の補充、そして、新たに各神社の編年的な基本年表の作成を行なった。同時に、各神社関係の相当量にのぼる文献以外の資料目録の作成とその仮製本を行なった。研究面では、分担者がそれぞれの立場から成果を提示しあい、そこから神社という構造物の多面的な文化的資料価値について総合的な視点からの議論を交流させた。たとえばこれまでに得られた神社建築、神社立地環境、所蔵文書、所蔵工芸美術品、祭祀組織、祭礼芸能、また、最近の発掘調査による新知見などを加えた各分野の資料情報をもとに、神社の起源、神社の編年史、神社維持継承の力学、神宝論、祭祀儀礼論、神社の政治性など多方面にわたる議論が行なわれた。祭礼調査では出雲大社の古伝新嘗祭、佐太神社の神在祭、厳島神社の正月神事と宮司の父子相伝によって伝えられている舞楽の「抜頭」の見学調査、また、神宝類の調査では厳島神社の未指定の弓箭類の調査などを実施した。研究会は、部分的なものを数回と全体的なものを年2回開催し、「古代の神社」、「神仏習合社殿の再検討による神社建築史の見直し」、「社務日誌に見る戦時下及び戦後の神社」、「神社周辺の植生の変遷-八坂・出雲・厳島-」、「出雲大社境内遺跡巨大神殿の年代について」、「神饌にみる神社の特質」、「日吉山王祭と延暦寺」、「絵図にみる出雲大社の歴史」などの研究発表及び情報交換を行なった。
超水滴法の高度化によるエクサスケール時代を見据えた先駆的雲解像モデルの開発

エクサスケールスパコンの時代の到来を見据え、超水滴法という雲の微視的ふるまいを原理的法則に基づいて高速に計算することができる革新的な数値計算手法を、さらに高度化した。雲の中では氷晶・あられ・ひょう・雪片などの多様な形態の氷粒子が形成される。これらを扱えるように超水滴法を拡張した結果、積乱雲の中で氷粒子の形状が変化する様を直接的に計算できるようになった。また、水雲の数値的研究も進めた。特に、貿易風帯の積雲群を正確に数値計算するためには10m程度の格子サイズが必要であることを示し、その理由も明らかにした。雲と乱流の相互作用などに着目し、モデルをさらに高速化する方法についても検討した。本研究の目的は、超水滴法という、研究代表者が開発した雲の微視的ふるまいを原理的法則に基づいて高速に計算することができる革新的な数値計算手法をさらに高度化し、世界に先駆けて豪雨をもたらす積乱雲のふるまいとそれに伴う雷の発生を高精度かつ高速に計算できる雲解像モデルを開発することである。本年度はまず、現行の超水滴雲微物理モデルを次世代数値気象・気候ライブラリSCALEに実装し、京コンピュータ用に性能チューニングを行った。また、計算途中に超水滴を追加投入することによりエアロゾル粒子の発生を表現する機能を追加した。開発したモデルの動作検証のため、洋上の浅い積雲の観測再現計算を行い、従来の結果をよく再現することを確認した。さらに、時空間解像度を上げていった時の計算結果の収束性について詳しく分析しているところである。本モデルでは従来のモデルと違いエアロゾル・雲相互作用の直接計算が可能である。そこで、洋上の層積雲にエアロゾル・雲相互作用が及ぼす影響を調べるため、持続的にエアロゾルが形成される理想的な気象場を考え、長期的に系がどのような非平衡定常状態に落ち着くのか調べるシミュレーション実験も行った。その結果、今回の計算条件下では、エアロゾル粒子の発生率が高くなると非平衡定常状態が積雲から層雲に遷移することが確認された。また、シミュレーションの結果得られるエアロゾル粒子の粒径分布の定常状態を分析した所、洋上でしばしば観測されるふた山の分布が再現できていないことが分かった。これは液相化学反応の重要性を示唆している。また、翌年度以降に超水滴法を氷相・帯電過程に拡張するための準備を行った。氷晶の生成や成長といった氷相過程の雲微物理に関する最新の知見を収集し、超水滴法に実装する基礎方程式を整理した。モデル検証のための実験計画を立てるとともに、必要となる大型計算機の計算資源を確保した。本研究の目的は、世界に先駆けて豪雨をもたらす積乱雲のふるまいとそれに伴う雷の発生を高精度かつ高速に計算できる雲解像モデルを開発することである。超水滴法という研究代表者らが独自に開発した数値計算手法を、さらに高度化することによりこの目的を達成する。本年度は、前年度までに開発したモデルを利用して温かい雲のふるまいを調べる応用研究と、モデルを氷晶過程に拡張する研究の、2種類を行った。応用研究の方では特に洋上の層積雲に着目した。大陸西岸に発生する層積雲の形状はエアロゾルとの相互作用によって大きく変化することが示唆されている。我々のモデルを活用することにより、エアロゾルの濃度が低い場合は雲が少なく霧雨が降る状態に、濃度が高い場合は雲が層状に空を覆う状態になることを、原理的なシミュレーションにより確認することができた。また、正確な数値解を得るために必要な空間解像度も明らかにした。超水滴法の氷相過程への拡張も行った。まださらなる精緻化が必要であるが、氷晶核となるエアロゾル粒子を陽に扱った上で、昇華凝結や凝結凍結などの様々な機構による氷晶の生成、昇華成長、併合成長、といった一連の重要なプロセスを全てモデルに取り込むことができた。その動作テストとして、豪雨を伴うスコールラインのシミュレーションを行い、先行研究と矛盾しない妥当な結果が得られることを確認した。さらに、大気中のエアロゾル濃度がスコールラインのふるまいに与える影響についても調査した。これにより、エアロゾル濃度が高いときの方が、より強く積乱雲が発達し降水量も増えるという予備的結果が得られた。氷相過程への拡張という本年度の目標は一応達成されているが、まだ動作検証とモデルの精緻化が不十分であるため。本研究の主たる目的は、世界に先駆けて豪雨をもたらす積乱雲のふるまいとそれに伴う雷の発生を高精度かつ高速に計算できる雲解像モデルを開発することである。超水滴法という研究代表者らが独自に開発してた数値計算手法を、さらに高度化することによりこの目的を達成する。本年度は、開発した雲解像モデルを使って北西大西洋の貿易風帯の浅い積雲場を数値計算する応用研究と、超水滴法の氷相過程の扱いの精密化を実施し、超水滴法の雷過程への拡張にも着手した。以下それぞれの概要を述べる。貿易風帯の浅い積雲の数値的研究は数多くなされてきた。しかし、正確な数値解を得るために必要な空間解像度はどれくらいの大きさであるのかという、基本的な知見が実はまだ明らかになっていなかった。そこで我々は、超水滴法という原理的な手法を使うことにより雲微物理モデルに起因する不確実性を排除した上で、格子サイズを徹底的に細かくしていく調査を行った。