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「金属量」依存性による、原始惑星系円盤の散逸メカニズムの観測的解明

円盤の散逸メカニズムの解明は、惑星の形成過程を明らかにする上で極めて重要である。われわれは、散逸にとくに関係すると考えられる「金属量」という有望なパラメータに着目し、低金属量下から高金属量下に渡る幅広い金属量範囲にある多数の星形成領域について、「すばる」8.2m望遠鏡を用いた近赤外線高感度撮像観測し、金属量が高いほど円盤寿命が長いという金属量依存性を求めた。その結果、遠紫外線もしくはX線による光蒸発が最も有力な原始惑星系円盤散逸のメカニズムの1つであることを示唆した。また、中質量星での円盤寿命を初めて定量的に求め、小質量星の約半分であり、ごく内側が非常に速いタイムスケールで消失するという中質量星特有の円盤進化をすることを示唆した。惑星の形成過程の解明は、地球科学・生命科学など、幅広い分野に大きく影響する、現代天文学最大のテーマの1つである。惑星は星の周囲を取り巻く原始惑星系円盤が散逸する中から生まれるため、円盤の散逸メカニズムの解明は、惑星の形成過程を明らかにする上で極めて重要である。われわれは、散逸にとくに関係すると考えられる「金属量」という有望なパラメータに着目した独自の観測研究をすすめている。本研究では、われわれが住む銀河系の幅広い領域に着目し幅広い金属量下の領域について、赤外線からサブミリ波までの広い波長域の包括的な観測をすすめ、原始惑星系円盤進化の金属量依存性を統計的に調べる。その結果、現存する様々な理論モデルに制約をつけ、まだ解明されていない円盤散逸メカニズムの最初の手掛かりを得ることを目標に掲げている。これまでに低金属量領域では円盤の寿命が太陽近傍に比べて極端に短いことを示唆してきたが、今年度は、惑星が生成されやすいと考えられる高金属量領域へ展開した。近赤外線(約1-2μm)の観測により、星生成領域中で太陽より2倍以上重い星について原始惑星系円盤内側部分の円盤の残存率を求め、散逸のタイムスケール導出の試みを行った。まず、近い将来、惑星形成・原始惑星系円盤の研究が銀河系さえを超えたより広範囲にまで発展することを見据え、感度が非常に高く比較的容易に観測が可能な近赤外線観測のみでも円盤を持つ星を検出する手法を確立した。この手法を用い、比較対象の太陽近傍において幅広い年齢範囲の星生成領域での円盤残存率を初めて統一的に導出し、散逸のタイムスケールを見積もった。更に、この手法を用いて高金属量領域について円盤残存率を導出したところ、太陽近傍ではほとんど全ての星が既に原始惑星系円盤を失っていると考えられている約2千万年の年齢の領域であっても約10%の星が未だに円盤を持っている可能性を示唆した。惑星は星の周囲を取り巻く原始惑星系円盤が消失する中から生まれるため、円盤消失メカニズムの解明は、惑星の形成過程を明らかにする上で極めて重要である。初年度までに確立した、比較的観測が容易で高感度な近赤外線のみの観測により、星生成領域中で中質量星(2-6太陽質量の質量を持つ星)について円盤の残存率(以下、JHK IMDF)を導出する手法を用いて、太陽近傍(距離約3kpc内)に存在するこれまでによく知られた非常に多く(30個)の星生成クラスターについて、JHK IMDFを導出した。求められたJHK IMDFは、クラスターの年齢とともにおよそ指数関数的に減衰することが分かり、減衰曲線のフィットから中質量星のcharacteristic decay timescaleが、1.5±0.2Myrと初めて定量的に見積られた。これは、小質量星(0.1-1太陽質量)におけるdecay timescale(約3Myr)と比べておよそ半分であり、decay timescaleは中心星質量(M_*)に対してM_*^{-0.5±-0.2}に比例するという依存性となることがわかった。また、円盤の寿命について、近赤外線でトレースされる最も内側の円盤と、中間赤外線でトレースされるやや外側の円盤の進化には約4Myrの有意な差が存在することも分かった。このような時間差は小質量星では見られなかったことから、この長い"transient phase"は中心星の質量が大きいほどplanet formation rateが高いこと、小質量星に比べてinner diskが速く消失することなど、中質量星に、特有の円盤進化を示唆した。今後、ここで確立された結果を用いてく銀河系全体、更には系外近傍銀河の非常に幅広い領域について初めて円盤研究の展開が期待される。
可視近赤外線観測に基づく極超新星の研究

本研究は近傍で発生した超新星を可視近赤外線の多波長で精密モニター観測して光度曲線を測定し、理論モデルを構築・比較して、超新星の様々な性質やガンマ線バーストとの関係を明らかにすることが目的である。昨年度は東京大学天文学教育研究センターがチリアタカマ高地に建設する1m望遠鏡(通称miniTAO望遠鏡)の立ち上げ作業を継続した。2010年秋には超新星SN2010ihについて試験的な観測を行い、データを解析しながらminiTAO望遠鏡での観測・解析手順の確立をはかった。また2011年2月にはminiTAO望遠鏡が設置されている高山の山頂と麓の町の施設とのあいだのネットワーク回線を確立した。これらの作業によりminiTAO望遠鏡を使った超新星の長期間の多波長モニター観測の準備が整ったといえる。理論面では観測史上最も重い星の超新星爆発ではないかと言われている超新星2007biの親星がどのようなものであったのかについて議論を行い、その結果を査読誌で出版した。我々は、この超新星は電子陽電子対生成型超新星であると考えるよりも、重力崩壊型超新星である可能性のほうが高い事を示したが、この結果はまだ不確定な要素の多い、最も重い星の進化や質量放出に関して興味深い示唆を与える。昨年度に多波長モニター観測を行い精密な光度曲線を求めたX線トランジエントを伴った超新星SN2008Dについて、nebular phaseにおける分光観測を行い超新星爆発が非球対称であることを明らかにした。この結果は論文としてTanaka, et al. (2009)に発表した。また、東京大学天文学教育研究センターがチリアタカマ高地に建設する1m望遠鏡(通称miniTA0望遠鏡)の立ち上げ作業に携わり、科学研究目的の観測に利用できるまでに十分な調整を行った。さらに同望遠鏡に搭載する近赤外線カメラANIRを立ち上げ、試験観測にて本研究の観測を遂行するのに十分な性能を発揮していることを確認した。これにより来年度以降、本研究課題の観測をminiTA0望遠鏡によって遂行する準備ができたといえる。これらの結果は日本天文学会年会にて発表した。理論面では大質量星の進化計算コードの高速化を行い、それを用いて大質量星の質量放出物質の化学組成を系統的に調べた。また超新星爆発機構の解明をめざし3次元磁気流体計算コードを開発し大質量星の重力崩壊計算を行った。また宇宙の最初の星の成長と進化に対する暗黒物質対消滅の影響を調べ、その結果を論文としてUmeda,et al. (2009)に発表した。
混晶半導体超格子のレーザー発振及び非線型光学応答の理論的研究

超格子半導体構造を非線形光学媒質として用いたとき、非線型感受率が大きいことが素子として極めて重要である。第1に、2次元超格子の量子井戸系の3次の非線型感受率【X^((3))】が、【10^(-2)】esuと異常に大きくなる謎を解明した。2次元系では、励起子は量子井戸の幅のゆらぎや、格子欠陥にとらえられて束縛励起子を形成する。そのとき、巨大振動子効果が働き、バルク結晶の自由励起子の系に比して数桁大きな【X^((3))】が期待され、実験事実を説明できた。第2に、O次元超格子系にあたる量子ドットや、ガラス中に折出した半導体超微結晶の示す非線型応答を理論的に解析した。励起子の重心運動のみが量子化される程度の超微結晶で適当に非共鳴の条件下では、【X^((3))】がバルクに比して約1万倍の増強が期待できる事を示した。この巨大非線形感受率を実現するには、直径60【A!゚】程度のCuCl結晶が有望と思われる。これは、励起子効果によって、超微結晶全体にわたるコヒーレントな励起が形成され、しかも、その超微結晶中に複数個の励起子を形成するときに生じる相互作用が、励起子を非線型性を示しうる非調和振動子にさせる2つの量子効果が生じた巨大非線型感受率である。第3に、半導体レーザーの注入電流を変動させることによって、そのレーザー光のコヒーレンスを制御することを理論的に解明した。まず、Good-Cavityの場合には、変調振幅を増大するとともに、モード同期に至る過程を明らかにできた。とくに、放射光の振幅と位相とを2つのオーダーパラメータとして、2つがオーダーしたモード同期状態の前段階として、振幅はオーダーしても、位相が乱雑な一つの相が存在することが確かめられた。Bad-Cavityでは、パルス発振状態の他に、2つの光カオス、すなわちローレンツカオスと準周期型カオスの存在が確かめられ、それらの特性の解析が行なわれた。よって、これを光源とするインコヒーレント分光に対する基礎づけもできた。
並列協調処理システム記述用言語処理系のワークステーション連結型並列計算機での実現

コンピュータネットワークが発達し,その上で稼動するソフトウェアシステムが複雑化し,高度化してきている現在,複数の自主性を持ったソフトウェア・エージェントが協調作業を行うことにより処理を進めるというマルチエージェント・システムに大きな期待が集まっている。本研究はマルチエージェント・システムに内包される論理性と並列性に着目し,論理型プログラミング言語を拡張した新言語を提案し,マルチエージェントシステムの記述を容易にするとともに,並列化を実現している。ワークステーション群を高速結合ユニットで結合した並列計算機システムを構成し,分散共有メモリシステムを実現するとともに,並列化ソフトウェアパッケージPVM(Parallel Virtual Machine)を実現した。上記並列コンピュータシステム上に,並列化論理型プログラミング言語(Prologの並列化+場の概念+エージェント機能)を実装し,1.エージェント概念の有効性の検証2.場の概念の導入による機能拡張の有効性確認3.遺伝子情報処理への応用(分子系統樹の推定)を行い有効性を確認し,成果をまとめて論文として発表した。複数の自律性を持ったエージェントが協調作業をするというマルチエージェントシステムの能力に大きな期待が集まっており、様々な研究が行われている。本研究はマルチエージェントシステムに内包される並列性と論理性に着目し、マルチエージェントシステム記述用の新言語の提案と処理系が稼働するワークステーションネットワークにより構成される並列計算機システムに関するものである。本年度は研究計画にそって研究を進め、マルチエージェントシステム記述用プログラミング言語の設計と並列計算機システムでの実装を行った。研究成果として、1.並列化Prolog言語を基本としたマルチエージェントシステム記述用言語の設計2.PVMを用い並列ワークステーションネットワークシステムの実装3.遺伝子情報処理における研究課題である分子系統樹推定問題への応用を上げることができる。これらの成果をまとめて論文として発表した。コンピューターネットワークが発達し,その上で稼動するソフトウェアシステムが複雑化し,高度化してきている現在,複数の自主性を持ったソフトウェア・エージェントが協調作業を行うことにより処理を進めるというマルチエージェント・システムに大きな期待が集まっている。ワークステーション群を高速結合ユニットで結合した並列計算機システムを構成し,分散共有メモリシステムを実現するとともに,並列化ソフトウェアパッケージPVM (Parallel Virtual Machine)を実現した。上記並列コンピュータシステム上に,並列化論理型プログラミング言語(Prologの並列化+場の観念+エージェント機能)を実装し,1.エージェント概念の有効性の検証2.場の概念の導入による機能拡張の有効性確認3.遺伝子情報処理への応用(分子系統樹の推定)を行い有効性を確認し,成果をまとめて論文として発表した。
三次元レーザースキャナを用いた都市空間における対流熱伝達率分布の可視化手法の開発

本研究では、近赤外レーザーを用いた3次元レーザースキャナと濾紙蒸発法を組み合わせることで、都市空間において遠隔から対象物の対流熱伝達率分布を可視化する手法を開発した。まず、濾紙の含水率とレーザー反射強度との関係について定式化したうえで、水分ポテンシャルおよびルイス則を導入することで対流熱伝達率を算出する方法を提案した。次に、単純形状を有する小規模建物に本手法を適用し、可視化手法の有用性と適用範囲を確認した。最後に、ベランダ等の複雑形状を有する実在建物に本手法を適用し、対流熱伝達率の分布特性を明らかにした。研究初年度は、屋内実験を通して、3Dレーザースキャナを用いたリモートセンシングによる、濾紙面の含水率変化の計測方法を提示し、その精度を確認した。また、上記手法を屋外空間に適用した場合の、計測上の課題について検討を行った。具体的に得られた成果は以下の通りである。・屋内実験室において、濾紙の含水率を変化させた際の、レーザースキャナの反射強度を距離や入射角の異なる条件下で取得し、両者の関係を定式化した。・レーザースキャナ計測における、反射レーザーの入射角依存性、距離依存性の補正、大気吸収の影響を除去し、反射強度から濾紙の含水率変化を正確に同定できるように影響要因分析を行い、各要因の影響を同定した。・屋内実験において、実際に本手法により物質伝達率と対流熱伝達率を算出し、適用範囲を確認した。・濾紙蒸発法による物質伝達率の同定方法について、濾紙のサイズや湿らせ方、対象物への添付方法について検討した。その結果より、多数の濾紙を使用する本手法における効果的な濾紙の湿らせ方と添付方法を決定した。・濾紙蒸発法による物質伝達率の同定方法について、日陰や日向等の適用場所の影響、及び測定精度に及ぼす影響について確認した。気流の変動や分布が激しい屋外空間において適用する場合の課題点を、次年度の実験に向けた明確化した。・湿潤濾紙からの蒸発量(含水率変化)から物質伝達率を算出する際には、濾紙の表面温度が必要となるため、濾紙面の表面温度も赤外線放射カメラにより遠隔計測する手法を提案した。この表面温度の測定方法が物質伝達率の算出精度に及ぼす影響を確認した。本年度は、昨年度までに理論的考察と定式化を行い、屋内・屋外実験を通して有効性と適用範囲を確認した対流熱伝達率分布の可視化手法を、複雑形状を有する大規模な実際の建物に適用し、対流熱伝達率の分布特性を明らかにした。また、対流熱伝達率分布の数値解析上での取り扱いに着目し、3D-CAD対応熱環境シミュレータとCFDとの連成解析における対流熱伝達率分布の設定方法について検討を行った。1)ベランダ等の形状を有し、かつ大規模実験に適した場所として、廃校となった小学校を対象に大規模実験を行った。ベランダや窓面を含む建物壁面に100枚程度の含水濾紙を貼付し、その乾燥過程を3次元レーザースキャナと赤外線放射カメラにより遠隔計測を行った。2日間の実験により、弱風時と強風時の実験データを得た。2)実験により得られた濾紙面におけるレーザーの反射特性と、その変化過程を分析した。また、遠隔からの計測であったため、レーザーの距離の補正、赤外線放射カメラの大気補正についても検討を行った。3)上空の風向・風速条件別に、壁面の対流熱伝達率の可視化を行い、その分布特性を明らかにした。壁面近傍風速の実測を行い、上空の風向・風速別に、壁面近傍風速と対流熱伝達率との関係について分析を行った。4)3D-CAD対応熱環境シミュレータとCFDとの連成解析において、ベランダを有する建物を対象に対流熱伝達率の条件設定が、表面温度分布、顕熱流量、建物周辺気温に及ぼす影響について系統的に分析を行い、数値解析上の設定法に関する知見を得た。本年度は、昨年度に屋内実験を通して基本技術を開発した近赤外レーザースキャナと濾紙蒸発法による対流熱伝達率分布の可視化手法に関して、更なる高精度化の改良を行ったうえで、屋外の建物に適用するための研究を実施した。対象建物は、東工大キャンパス内の実験用建物であり、様々な風向・風速条件下での、本手法の有効性と適用範囲を確認した。また、単純形状を有する対象建物の対流熱伝達率分布を可視化し、風向・風速条件との関係を明らかにした。1)対象建物の壁面において、レーザースキャナによる濾紙面の反射強度計測実験を行い、反射レーザーの入射角依存性、距離依存性、大気吸収の影響を確認し、屋内実験で得た実験式の補正について検討した。2)前年度に開発した対流熱伝達率分布の可視化手法を、濾紙面の水分ポテンシャルを導入することで高精度化する改良を実施した。

水分ポテンシャル測定装置を用い、屋内実験にて、濾紙の含水率と水分ポテンシャルとの関係を定式化したうえで、含水濾紙の反射強度から水分ポテンシャルを同定する実験式を作成した。3)屋外の対象建物の壁面において、含水濾紙を全面に貼付したうえでレーザー計測を実施し、上記手法により対流熱伝達率分布の可視化を行った。実験上、および対流熱伝達率の算出上の誤差要因について検討し、それらが可視化結果に及ぼす影響について確認した。4)上記の実験と同時に、壁面近傍の風速分布測定を実施し、上空風の風向・風速別に、壁面近傍風速と対流熱伝達率分布の関係を明らかにした。当初の研究計画が具体的かつ明確に設定されていたため、その計画に従って研究実施ができた。特に大きな問題も発生せずに、順調に成果を得た。25年度が最終年度であるため、記入しない。一部、計画を変更し、実験を延期したうえで実施することもあったが、大きな問題も発生せずに順調に成果を得た。今後も、大きな変更なく研究を遂行することが可能である。順調に研究が進んでいるため、今後も、当初の計画通り大きな変更なく研究を遂行することが可能である。
顎口腔運動学習による嚥下関連高次脳ネットワーク再構築を検証する

摂食嚥下リハビリテーションの臨床において、顎口腔領域の運動トレーニングは、口腔機能の改善のみならず嚥下機能の改善に寄与することがある。本研究は、この改善機序として口腔と嚥下運動に関連した神経ネットワークに再構築が生じていると仮説、検証することを目的とした。本研究結果から、口腔と嚥下運動の機能連関の神経メカニズムや、口腔機能低下症に対するアプローチなどについて、神経生理学的な根拠を示すことができる。
サイクリンD1遺伝子5'側 上流領域メチル化による遺伝子発現調節機構の解析

I)サイクリンD1遺伝子5'側上流CpG islandのメチル化部位の特定CpG islandのメチル化をSodium Bisulfite処理後、PCR法を用いたDNA塩基配列決定で塩基単位で決定した。Steady-stateにおけるサイクリンD1遺伝子発現の高い細胞(K4DT)では、サイクリンD1遺伝子5'側上流にある2つのSp1サイトにはメチル化が見られないのに対し、Steady-stateにおけるサイクリンD1遺伝子発現の低い細胞(K4D、K3D)では複数のシトシンにメチル化が観察された。II)CpG islandのメチル化、脱メチル化の違いによるDNA結合蛋白の変化の解析2つの近接したCpG islandに挟まれたE2F結合部位に焦点を絞って検討した。この領域は約200bp程度の長さのDNAで、PCR法により増幅した。メチル化酵素によってシトシンをメチル化したものを作成し、E2Fとの結合性、親和性を検討した。E2Fとの結合性はメチル化によって影響を受けず、上記I)によって得られたSp1との親和性の違いによってメチル化はサイクリンD1遺伝子発現を調節していることが推定された。III)高感度なメチル化部位の特定法の改良少数の細胞からも特定部位のメチル化が検出できるように低温融解性アガロースのビーズを用いた実験系を開発した。in vivoでの実験で得られた少数の細胞(パラフィン切片より選別)においてもメチル化シトシンの検出が可能であった。IV)サイクリンD1遺伝子発現と細胞接着性との関連血球系細胞においては、細胞の接着性を制御しているという仮説の下に、細胞接着分子のなかで、特にインテグリンの発現状態の検討を行った。α4インテグリンサブユニットに対する抗体を用いた免疫沈降法にて、細胞亜株間で、サイクリンD1遺伝子発現量と相関して特異的にα4インテグリンサブユニットの発現上昇を認めた。1)サイクリンD1遺伝子5′側上流CpG islandのメチル化部位の特定CpG islandのメチル化をSodium Bisulfite処理後、PCR法を用いたDNA塩基配列決定で塩基単位で決定した。Steady-stateにおけるサイクリンD1遺伝子発現の高い細胞(K4DT)では、サイクリンD1遺伝子5′側上流にある2つのSp1サイトにはメチル化が見られないのに対し、Steady-stateにおけるサイクリンD1遺伝子発現の低い細胞(K4D、K3D)では複数のシトシンにメチル化が観察された。以上の成果を報告すべく現在準備中である。2)CpG islandのメチルイヒ、脱メチル化の違いによるDNA結合蛋白の変化の解析2つの近接したCpG islandに挟まれたE2F結合部位に焦点を絞って検討した。3)高感度なメチル化部位の特定法の改良少数の細胞からも特定部位のメチル化が検出できるように低温融解性アガロースのビーズを用いた実験系を開発した。サイクリンD1遺伝子プロモータ領域を詳細に検討する目的で、Long-EvansラットサイクリンD1遺伝子5'側上流領域をクローニングした。

得られたサイクリンD1遺伝子ブロモータ領域をもちいて、研究を遂行した。白血病細胞亜株の表現型のなかで、Steady-StateのサイクリンD1遺伝子発現量と相関していたものは、プラスチックシャーレに対する接着性であった。テフロンコートのシャーレにて浮遊状態で培養してもサイクリンD1遺伝子発現量には変化が見られなかった。私共は、サイクリンD1遺伝子発現袷亢進が、血球系細胞においては、細胞の接着性を制御しているという仮説の下に、細胞接着分子のなかで、特にインテグリンの発現状態の検討を行った。α4インテグリンサブユニットに対する抗体を用いた免疫沈降法にて、細胞亜株間で、サイクリンD1遺伝子発現量と相関して特異的にα4インテグリンサブユニットの発現上昇を認めた。In vivoにおける脱メチル化とα4インテグリンサブユニットとの相関に関しても検討を行い、病理組織検体をもちいたPCR法により、CpG Locusのメチル化にともない、サイクリンD1遺伝子発現、α4インテグリンサブユニットの発現状態が変化することを見いだした。この知見は、癌細胞の進展にともなう細胞接着性の変化、増殖速度の増加を説明する実験モデルであり、この成果を国内外の学会に報告した。また現在、学術雑誌に成果を発表すべく学術論文を作成している。
安全かつ迅速なデータ復旧を可能にする遠隔バックアップ相互保持システムの開発

1つの組織が持つ情報処理システム全体を壊滅させるような大規模災害の際にも重要な電子情報を失わないためには,遠隔地にバックアップを保存することが必要である.しかし,個々の組織が個別に遠隔地のバックアップ先を確保するのは容易でない.このため,広域に分散する複数の組織が自分の秘密を他の組織に開示することなくバックアップデータを相互に保持できる仕組みを構築することが効果的である.本研究では,このような遠隔バックアップ相互保持システムにおいて,失われた原データ全体を復元する前に安全かつ迅速にサービスを再開させることのできるような,オンデマンド再構築機能とバックグラウンド再構築機能の開発を行った.大規模災害の際に重要な情報が失われるのを回避するためには,遠隔地にバックアップデータを保存することが不可欠である.しかし,個々の組織が個別に遠隔地のバックアップ先を確保するのは容易ではないため,同じようなミッションを持ち広域に分散して立地する複数の組織が相互にバックアップを保持することが有効である.ただし,バックアップの保存先で秘密が漏洩することも防止しなければならない.これまでの研究により,秘密分散法を用いると,複数の組織が互いの秘密を保持したまま大規模災害に備えて安全に遠隔バックアップを相互保持できることがわかっている.本研究では,秘密分散法を用いて保存されたバックアップデータが遠隔地に存在する状況で,安全かつ迅速にサービスを再開させるために,失われた原データ全体を復元せずにサービスを再開させることのできる遠隔バックアップ相互保持システムを開発することを目指している.平成26年度には,このようなシステムを実現するため,以下の要素技術について理論および実装面での検討を行った.(1)失われたボリュームへのブロックアクセス要求が発生すると,その都度,遠隔バックアップから当該ブロックを復元して提供するオンデマンド再構築機能(2)秘密分散法においてデータの復元の際に必要となるバックアップデータの配置情報(どのバックアップデータをどのサイトに保持していたか)を安全に保存する機構(3)正当な権限を持たない者がデータを取得することを防ぐため,認証されていないクライアントからのデータ復元要求を拒絶するための機構大規模災害の際に重要な情報が失われるのを回避するためには,遠隔地にバックアップデータを保存することが不可欠である.しかし,個々の組織が個別に遠隔地のバックアップ先を確保するのは容易でないため,同じようなミッションを持ち広域に分散して立地する複数の組織が相互にバックアップを保持することが有効である.ただし,バックアップの保存先で秘密が漏洩することも防止しなければならない.これまでの研究により,ストレージ仮想化技術(iSCSI)を活用すると多種多様なOSやアプリケーションを変更することなく利用可能なバックアップシステムが実現できること,および,秘密分散法を用いると複数の組織が互いの秘密を保持したまま大規模災害に備えて安全にバックアップを相互保持できることがわかっている.本研究では,秘密分散法を用いて保存されたバックアップデータが遠隔地に存在する状況で,安全かつ迅速にサービスを再開させるために,失われた原データ全体を復元せずともサービスを再開させることのできる遠隔バックアップ相互保持システムを開発することを目指している.このようなシステムを実現するため,平成27年度には,以下のような成果を得た.(1)失われたボリュームへのアクセス要求が発生すると,その都度,遠隔バックアップから当該ブロックを復元して提供するオンデマンド再構築機能を実装した.(2)上記の再構築の負荷が生じていない時間を利用して,復元の完了していないブロックを順次復元していくバックグラウンド再構築機能を実装した.(3)上記2つの処理の間の排他制御機構を実現した.平成27年度の研究の目的は,オンデマンド再構築とバックグラウンド再構築の間の排他制御を行いつつ迅速なデータ復旧を可能にする遠隔バックアップ相互保持システムを試作することであった.オンデマンド再構築機能とバックグラウンド再構築機能,ならびに両者の間の排他制御機構を実現することができたため,当初の計画通りおおむね順調に進展していると考える.大規模災害の際に重要な情報が失われるのを回避するためには,遠隔地にバックアップデータを保存することが不可欠である.しかし,個々の組織が個別に遠隔地のバックアップ先を確保することは容易でないため,同じようなミッションを持ち広域に分散して立地する複数の組織が相互にバックアップを保持することが有効である.ただし,バックアップの保存先で秘密が漏洩することも防止しなければならない.本課題代表者のこれまでの研究により,ストレージ仮想化技術(iSCSI)を活用すると多種多様なOSやアプリケーションを変更することなく利用可能なバックアップシステムが実現できること,および,秘密分散法を用いると複数の組織が互いの秘密を保持したまま安全にバックアップが相互保持できることがわかっている.本研究では,秘密分散法を用いて保存されたバックアップデータが遠隔地に存在する状況で,安全かつ迅速にサービスを再開させるために,失われた原データ全体を復元せずともサービスを再開させることのできる遠隔バックアップ相互保持システムを開発することを目指している.これまでの研究により,失われたボリュームへのアクセス要求が発生したときに遠隔バックアップから当該ブロックを復元するオンデマンド再構築機能,および,オンデマンド再構築による負荷が発生していない時間を利用して未復旧のブロックを順次復元していくバックグラウンド再構築機能の設計と実装を終えている.平成28年度には,オンデマンド再構築機能,バックグラウンド再構築機能,ならびに,それらの間の相互排除機構の動作の検証を継続した.

平成28年度は,前年度までに試作した遠隔バックアップ相互保持システムの機能の検証を行い,基本的な動作確認は終了した.しかし,代表者が従事するスーパーコンピュータ調達手続きが遅延し当初の想定よりも長期間に渡ってこの業務を継続しなければならなくなったために本研究を遂行する時間が計画よりも減少したこと,および,高負荷時の挙動についてはさらに詳細な実験を行って確認する必要のあることが判明したこと,の2つの理由から,研究期間を当初計画の3年間から1年延長して最終成果をまとめることとした.このため,本課題の研究は当初計画よりもやや遅れていると判断した.大規模災害の際に重要な情報が失われるのを回避するためには,同じようなミッションを持ち広域に分散して立地する複数の組織が相互にバックアップを保持することが有効である.ただし,バックアップの保存先で秘密が漏洩することも防止しなければならない.これまでの研究により,ストレージ仮想化技術(iSCSI)を活用すると,多種多様なOSやアプリケーションを変更することなく利用可能なバックアップシステムが実現できること,および,秘密分散法を用いると複数の組織が互いの秘密を保持したまま大規模災害に備えて安全にバックアップを相互保持できることがわかっている.本研究では,秘密分散法を用いて保存されたバックアップデータが遠隔地に存在する状況で,安全かつ迅速にサービスを再開させるために,失われた原データ全体を復元せずともサービスを再開させることのできる遠隔バックアップ相互保持システムを開発することを目指している.このシステムにおいて,大規模災害発生後迅速に通常のサービスを再開させるため,平成29年度には,以下のような研究を行った.(1)平成28年度までに実装したオンデマンド再構築機能およびバックグラウンド再構築機能の動作の検証(2)サービス再開後,失われた秘密情報全体の復旧が完了するまでに要する処理時間の短縮(3)第二波・第三波の災害(余震等)によって再度秘密情報が失われる危険性に対応するため,初期災害で失われた分散情報(秘密情報から秘密分散法によって生成される符号化情報)を復旧するのに要する処理時間の短縮1つの組織が持つ情報処理システム全体を壊滅させるような大規模災害の際にも重要な電子情報を失わないためには,遠隔地にバックアップを保存することが必要である.しかし,個々の組織が個別に遠隔地のバックアップ先を確保するのは容易でない.このため,広域に分散する複数の組織が自分の秘密を他の組織に開示することなくバックアップデータを相互に保持できる仕組みを構築することが効果的である.本研究では,このような遠隔バックアップ相互保持システムにおいて,失われた原データ全体を復元する前に安全かつ迅速にサービスを再開させることのできるような,オンデマンド再構築機能とバックグラウンド再構築機能の開発を行った.「(1)オンデマンド再構築機能」・「(2)バックアップデータ配置情報の相互保持機構」・「
「リビングアクセス型住宅」成立の境界条件確立に関する研究

本研究は、今後超高齢社会において展開が期待されるリビングアクセス型住宅が、コミュニティ指向性とプライバシーを両立し、成立するための条件として、フロンテージおよびリビングの縦横比と室配置との関係を明らかにした。特に、フロンテージおよびリビングの縦横比には境界値があり、それを超えると必要な生活空間の確保が難しくなることが居住実態調査から分かった。さらに、隣接住戸数や、中間領域と室内空間の相互関係、中間領域を構成する素材も、開放度とプライバシーの確保に関連し、敷地形状および地域特性に応じた適切な全体構成の選択が必要であることを示した。初年度は、リビングアクセス型住宅のうち、国内の既存事例および東日本大震災被災地で建設されている災害公営住宅の図面分析(調査1)と、図面分析を行ったもののうち、既存の代表的事例の現地調査(調査2)および災害公営住宅でのヒアリング調査(調査3)を行った。調査1では、まず既往研究等からリビンクアクセスの定義を行った後、現在刊行されている文献、雑誌、またこれまでに収集してきた資料等から、定義に合致する74事例を抽出した。さらに、それらに対して、棟配置および共用廊下等の共用部の配置による分類と、住戸の向きと室の隣接関係による分類を行うことによって、リビングアクセス型住宅の空間構成の類型化を行った。調査2では、調査1で行った空間構成の類型化から、代表的な2事例(東京都1例、熊本県1例)を抽出し、現地でのヒアリングおよび目視調査による実態調査を行った。調査1・2を通して、リビングアクセス型住宅では、共用空間に対し開放性の高いコミュニティ指向性とプライバシーへの配慮を両立するために、初期の事例では共用部と室内の床面の高さを変えることで視線の交錯を防いだり、階段室等のセミパブリックな空間を公共性の高い空間との間に設けることでプライバシーを確保していたが、バリアフリーへの対応が必須となった1990年代以降には、アクセスと住戸の向きを変えたり、共用部と住戸との間に緩衝空間を挟み込んだりする等、空間構成が変化していることを明らかにした。調査3では、東日本大震災被災地の災害公営住宅2事例について、震災前・転入前・転入後の生活について入居者へのヒアリングを行ったが、まだ数が限られており、今後行う居住実態調査のプレ調査的位置づけである。平成27年度は、図面分析や既存住宅での事例調査に加え、東日本大震災被災地の災害公営住宅での事例調査も複数回行う予定であったが、対象としていた災害公営住宅の工期延長による入居時期の変更があり、スケジュール通りの調査が行えなかったことと、一般の転居と異なり、入居者の住環境や生活の変化が大きいため、生活が落ち着く時期まで調査を自粛していたことにより、居住実態調査の開始が遅れている。平成28年度は、主に三つの調査を行った。一つ目は、平成27年度に引き続いて、リビングアクセス型住戸の国内事例に対する図面分析である。アクセスと住戸の関係については前年度に分析をおこなったが、今年度は住戸内の室構成ごとのフロンテージとリビングの縦長比との関係を明らかにし、フロンテージによって可能なリビング・水周り・個室の配置が異なり、タイプごとにリビングの縦長比の閾値があること、フロンテージの限界値があることを確認した。二つ目は、リビングアクセス型住戸と従来型住戸での居住実態調査である。両タイプの住宅が併置されており、平成27年に入居開始した宮城県石巻市の災害公営住宅455戸を対象として、アンケート調査を行った。調査により、リビングアクセス型住戸の約25%は日中カーテンをしないと答えており、また、約18%が自宅から声かけするなどして近隣住民と顔をあわせると答えていた。目視での外構調査から、共用部分との間のテラスに表出や洗濯物がある住戸は窓の開放度が高いことが確認されており、中間領域の利用状況が重要であることが示唆されている。さらに、ヒアリング調査を元に、住戸内の家具配置等空間構成に影響を受けた居住の実態について分析を行った。三つ目に海外事例との比較調査として、中国上海での高齢者の居住実態調査を行った。今後国内の事例と合わせて分析を進める。また、平成27年度の研究成果を元に、他住宅や被災地で参考可能な資料として「集合住宅の新しい文法ー東日本大震災における災害公営住宅」をまとめ、広く知見を公表することに努めた。平成28年度は、空間構成の詳細な分析から、室構成ごとのフロンテージとリビングの縦長比との関係を明らかにし、リビングアクセス型住戸の設計に資する知見を示すことができた。さらに、居住実態調査によって従来型との比較を行うことでリビングアクセス型固有の特徴を明らかにしている。当初予定よりも災害公営住宅の完成や入居が遅れたため、調査方法や対象の変更をおこなったが、おおむね計画通りの成果を得ることができている。本研究は、集合住宅での孤立化防止に効果が期待されるリビングアクセス型住宅がコミュニティ指向性とプライバシー等を両立しながら、成立するための空間構成要素の条件を提示することを目指したものである。調査は、図面分析による空間構成の特性把握と、居住者へのアンケート調査および、住まい方の実態調査を行った。図面分析では、リビングアクセス型住宅を定義したうえで、我が国でこれまでに取り組まれた実例の図面から、その構成を類型化し、フロンテージとの関係をみた。そこからは、フロンテージによって可能なリビング・水周り・個室の配置が異なり、タイプごとにリビングの縦長比の閾値があること、フロンテージの限界値があることを明らかにした。居住者への調査は、東日本大震災被災地の3自治体を対象とした。

アンケート調査では、近所付き合いにリビングアクセス型住宅とそうでない住宅で差があり、特に近所の人との顔合わせの場所や外部への表出物に差があることが認められた。さらに、住まい方調査では間取りや開口面の仕様だけでなく、敷地に対する建物の配置や住棟間の関係が、リビングアクセス型が有効に成立する条件となっていることが確認できた。本研究の結果から、リビングアクセス型住宅の成立のためには、敷地への対応、隣棟間隔と住戸の向き、フロンテージとそこから導き出される間取りの組み合わせが重要であることがわかった。中間領域の形成にあたってはこれらの関係から大きさや素材などを適切に選ぶ必要がある。なお、他住宅や被災地で参考可能な資料をまとめることも目標の一つであったが、平成28年度には研究成果を元に、「集合住宅の新しい文法ー東日本大震災における災害公営住宅」をまとめ、広く知見を公表している。本研究は、今後超高齢社会において展開が期待されるリビングアクセス型住宅が、コミュニティ指向性とプライバシーを両立し、成立するための条件として、フロンテージおよびリビングの縦横比と室配置との関係を明らかにした。特に、フロンテージおよびリビングの縦横比には境界値があり、それを超えると必要な生活空間の確保が難しくなることが居住実態調査から分かった。さらに、隣接住戸数や、中間領域と室内空間の相互関係、中間領域を構成する素材も、開放度とプライバシーの確保に関連し、敷地形状および地域特性に応じた適切な全体構成の選択が必要であることを示した。上記の理由により当初のスケジュールよりは開始が遅れているが、調査対象の見直しを行い、平成27年度末より入居者へのプレ・ヒアリング調査に着手した。平成28年度は当初から、入居から1年が経過し、すでに生活が安定した住宅に対してアンケートおよびヒアリング調査を実施する予定である。また、プレ調査から複数回の調査は入居者への負担が大きいと判断したため、聞き取りにより入居前後からの生活の変化を追うことで必要最低限の調査となるよう項目の見直しを行っている。また、海外の既存住宅事例については、国内事例で得た分析結果を参考に図面分析を行い、調査対象を選定、現地調査を行う予定である。3年目は、東北の二自治体でリビングアクセス型住戸を取り入れた災害公営住宅(計約500戸)を対象に、アンケート調査およびヒアリング調査を行う予定である。すでに自治体等からの調査の協力を得ており、平成28年度の調査結果を元にしながら、詳細な調査内容を検討している。また、平成28年度の調査から住戸と共用部の中間領域の構成が重要であることが示唆されたため、既存事例を元に中間領域の材料、構成部材、透過性等についてのより詳細な調査を行い、境界条件の分析を行っていく。最終年度となるため、既存事例の調査および災害公営住宅での実態調査を統合し、リビングアクセス型住戸の体系的な知見となるよう、その実態と課題について整理する。学術論文などの社会への成果の公表方法についても検討を行いながら進めていく。建築計画
運動ニューロン系細胞株樹立に基づく筋萎縮性側索硬化症の発症機構の解析

中枢神経系を構成する個々の神経細胞のアイデンティティーが、その神経細胞に発現する細胞内シグナル分子の作用によりどの様に確立されるかは、神経科学諸分野の根幹を成す問題であり、脳機能解明の為のきわめて重要な一側面を担うものである。様々な転写因子群が、その様な細胞内シグナル分子のなかにおいて、多くの場合、最も重要な位置を占める。MNR2及び他の運動ニューロン転写因子群(例えば、LIMホメオボックス遺伝子)のネットワークが、どの様にして、運動ニューロンに現れる様々な性質の発現(例えば、その神経伝達物質や軸索投射パターン)を調節するのか、一個の転写因子の細胞内シグナル分子としての作用から一個のニューロン特異性確立に至るまでの遺伝子群の全体像を明らかにすることを目的とした。この様にして、中枢神経系を構成する個々の神経細胞のアイデンティティー確立機構を解析するアプローチは、脳の生理的機能の理解のみならず、個々の疾患に特徴的な神経細胞に選択的な"死"をもたらす神経変性疾患の発症機構解明といった、脳の病態像を理解する上でも、基本的な枠組みを与えると考えられる。例えば、家族性筋萎縮性側索硬化症における原因遺伝子の一つとして同定された変異SODl(Super Oxide Dismutasel)や、家族性球脊髄性筋萎縮症を発症する変異アンドロゲン核内受容体が、どのようにして運動ニューロン選択的に神経変性、神経細胞死を引き起こすのか、現在全くもって明らかとはされていない。この様な、細胞内シグナル分子としての転写因子の研究を通じて、運動ニューロンのアイデンティティー確立機構を明らかにすることが、様々な運動ニューロン疾患群の発症機構解明の一端につながると考えられる。本研究を通じて、(1)MNR2による運動ニューロン発生誘導機構が、脊髄のみならず、他の中枢神経系の領域でも働くことが示された。(2)in vitroにおいて運動ニューロンの性質を持った細胞株を樹立する為の宿主細胞としてP19胚性癌細胞株は適当でなく、他のES細胞などの使用が示唆された。(3)更に、成熟した運動ニューロンの細胞特異性が維持されている機構の一つとして、運動ニューロン発生期に細胞特異性確立に働いた転写因子群が関与している可能性を示唆する事が出来た。筋萎縮性側索硬化症の発症機構解析の新たなin vitro実験系を確立する為,in vivoにおいて運動ニューロンの発生・分化を開始させうる事が示された転写因子(MNR2:Motor Neuron Restricted type2)の活性を利用し、本年度においては、in vitroにおいて運動ニューロンの解剖学的特徴を有する培養細胞株を、まず樹立する事を試みた。(i)申請者が単離同定したMNR2を哺乳動物細胞に安定的に高発現させるために、強力なプロモーター活性及び薬剤耐性遺伝子を有するMNR2発現ベクター(pCAGGs-MNR2)を構築した。P19胚性癌細胞株に遺伝子を導入し、薬剤耐性(G418)を示した数種類のMNR2安定発現細胞株を得た。(ii)薬剤耐性を示した上記の細胞株に対して、神経細胞誘導を試み、運動ニューロン特異的な様々な分子マーカーの発現の有無を免疫組織的に解析したが、通常の条件においては、神経細胞の分化に伴って、運動ニューロンの解剖学的特徴を有するものは同定されていない。(iii)

P19細胞の通常の神経細胞誘導条件は、レチノイン酸を用いるが、レチノイン酸は運動ニューロンの発生を抑制する事も報告されており、レチノイン酸を用いない神経細胞誘導の条件を模索する事が重要と考えられた。現在、神経細胞分化を誘導する事が知られているbasic HLH、Sox転写因子を強制発現させる神経細胞誘導の条件を模索しており、これにより、MNR2を安定発現するP19胚性癌細胞株から運動ニューロンの特徴を有する神経細胞が分化しうるかを解析中である。筋萎縮性側索硬化症の発症機構解析の為の新たな実験系を確立する為、in vivoにおいて運動ニューロンの発生・分化を開始させうる事が示された転写因子(MNR2)の活性を利用し、新たなin vitroにおける運動ニューロン実験系となる事が期待できる運動ニューロンの特徴を有する培養細胞株を、まず樹立する事を試みた。P19細胞は、神経細胞の分化を解析するためのin vitroのアッセイ系として、過去より数多くの細胞学的・組織学的解析が成されてきた。P19細胞の細胞周期は比較的短く、培養細胞として大量に準備することが容易である。一方、その神経細胞発生能は、細胞分裂を多数繰り返した後においても失われることはない。また、胚性癌細胞株由来であるにも関わらず、その核型は正常である。神経細胞分化後においては、数多くの生体内の成熟神経細胞に見られる様々な分子群の発現が認められる。これらP19細胞が示す培養細胞株としての利点に立脚し、これをMNR2のin vitroにおける発現系として、MNR2発現ベクター(pCAGGs-MNR2-Neo)をP19胚性癌細胞株に導入し、薬剤(G418)にてスクリーニングし、Northern blottingにてMNR2の発現を解析した結果、数十種類のMNR2安定発現P19細胞亜株を得た。MNR2の安定発現を示した上記の細胞株のうち、MNR2の発現が最も高い二種類のP19細胞亜株を解析対象として選択し、レチノイン酸による神経細胞誘導操作を加え、運動ニューロンに特徴的な様々な分子マーカー(Isl1、Isl2、Lim3等のホメオボックス遺伝子群)の発現を免疫組織学的に解析した。レチノイン酸を用いた神経細胞誘導操作においては、MNR2安定発現P19細胞亜株の神経細胞分化に伴って、運動ニューロンに現れる、いずれの分子マーカーの発現誘導も認められなかった。
ストレスに対するホメオサーベイランスのダイナミクスと疾患制御

生体は多様なストレスを視床下部を中心とした生存脳の指令センターで受容し、免疫系や代謝系に出力することによりホメオサーベイランスを行う。本研究では、多様なストレスの生存脳への入力経路の分子機構を解明し、疼痛ストレスや酸化ストレスのセンシングシステムの一部を解明した。また、間葉系幹細胞からの分化の振り分けの機序が明らかになった。さらに、力学的ストレスやドパミン等を介する生存脳から骨格、免疫系への出力経路が解明され、ストレスに対するホメオサーベイランスのダイナミズムが明らかになった。実際、モデル動物レベルで、生存脳からの出力系の制御を介した疾患制御への新戦略となり得る可能性が示された。生体は多様なストレスを受容し、生存に不可欠な種々の反応を非意識下に視床下部を中心とした「生存脳の指令センター」を介して、ストレスに対抗する生体の危機管理(ホメオサーベイランス)を行っている。その際、自律神経系や神経内分泌系を出力系とし、免疫、代謝系などの全身組織を総動員していると考えられるが、その伝達の仕組みは不詳である。本研究では、(1)ストレスをセンシングして「生存脳の指令センター」へインプットし、自律神経系や神経内分泌系などの出力系へ伝達するメカニズム、(2)「生存脳」から免疫系や代謝系へシグナルをアウトプットし、骨格、免疫系を含む全身組織を総動員するメカニズムの解明を目的とした。平成22年度には、酸化ストレスの感受性に、シグナル伝達の鍵をにぎる転写因子ATF4、Nrf2、NZF1による転写レベルでの遺伝子発現制御の分子機序を明らかにし、インプットへの関与を示した。また、バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラットを用いてバゾプレッシンが後根神経節細胞で産生されていること、バゾプレッシンV1a受容体を介して痛覚等の感覚受容および脊髄への伝達に関与していることが示唆された。一方、アウトプットについては、神経伝達物質であるドパミンが、樹状細胞とナイーブT細胞の相互作用の際に免疫伝達物質として機能し、ヒトTh17細胞の初期分化に重要な役割を担うことを明らかにした。また、力学的ストレスの増減により、骨芽細胞や血管内皮細胞が連動して増減すること、VEGF-AやTie-2などの血管関連因子の発現の局在が変化していることが明らかとなった。以上、身体的ストレスの入力系、自律神経系や神経内分泌系などの出力系、免疫系や代謝系などの応答系に至るまで、ストレスセンシングからホメオサーベイランスへ至るまで全身的制御システムを各々の系で関連付ける結果が得られた。生体は多様なストレスを受容し、生存に不可欠な種々の反応を視床下部を中心とした「生存脳の指令センター」を介して、生体の危機管理(ホメオサーベイランス)を行う。本研究では、(1)ストレスをセンシングして。生存脳の指令センター」ヘインプットするメカニズム、(2)「生存脳」から免疫系や代謝系ヘシグナルをアウトプットし、骨格、免疫系を含む全身組織を総動員するメカニズムの解明を目的とした。平成23年度まで、ストレスセンシングからホメオサーベイランスへの制御システムを各々の系で関連付ける結果が得られた。即ち、疼痛・温度ストレスの視床下部諸核への入力系にバゾプレシン系やTRPチャネルが関与することを明らかにし、生存脳指令センターとして機能する事を解明した。また、酸化ストレスによるDNA損傷に関与する新規転写因子NFlBを同定し、入力異常の分子機構を解明した。一方、代表的な神経伝達物質であるドパミンは、D1様受容体を介して樹状細胞によるナイーブT細胞からTh17細胞への分化、及び、単球から破骨細胞への成熟を誘導し、生存脳から免疫、骨代謝系への出力経路に関与する事を解明した。さらに、力学的ストレスは、PPARγの亢進とTie-2などの血管関連分子抑制を介して、骨芽細胞分化を障害し、骨量低下をもたらす事を解明した。平成24年度以降は、TRPV1およびTRPV4ノックアウトマウスやヌードマウス移植系を用い、多様なストレスの視床下部への入力情報伝達経路、分子解明を解明する。また、ドパミン等を媒介とする生存脳から骨格、免疫系への出力系が、間葉系幹細胞から骨芽細胞、骨髄幹細胞から破骨細胞、ナイーブT細胞からTh17,Tfh細胞への分化に及ぼす機構を解明する。以上、ストレスに対するホメオサーベイランスのダイナミズムを明らかにし、さらに、生存脳からの出力系の調整を介して免疫・代謝疾患等の制御への戦略を新たな観点から構築することをも目指す。生体は多様なストレスを生存に不可欠な種々の反応を視床下部を中心とした生存脳の指令センターで受容し、免疫系や代謝系に出力することによりホメオサーベイランスを行う。

本研究では、ストレスセンシングから生存脳の指令センターへの入力経路、生存脳から免疫系や代謝系への出力経路を明らかにし、ストレスに対するホメオサーベイランスのダイナミズムを解明することを目的として以下を解明した。1疼痛に対するストレスセンシングチャネルであるTRPV1・TRPV4遺伝子改変マウスを用いた解析により、生体防御行動と脊髄上行神経路および視床下部神経分泌ニューロンの活性化に相違が観察された。2概日リズム破綻は酸化ストレスを惹起し、急性腎炎モデルでWnt10a依存性の血管・間質新生を亢進させ、皮膚創傷モデルでWnt10aを介して創傷治癒機構を障害し、出力系にWntシグナルが関与した。3力学的ストレスはPTH/PTHrP受容体を介して間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化の出力経路の振り分けに関与し、外骨膜性骨形成が促進された。4神経伝達物質ドパミンは、間葉系幹細胞のD2様受容体を介して単球から破骨細胞への成熟を阻害し、D1様受容体を介して樹状細胞によるTh17細胞へ分化誘導して、出力経路の振り分けに関与した。さらに、ドパミンD1様受容体阻害薬は、SCID-huRAgモデルマウスでもIL-6-Th17偏向阻害を介した疾患制御を示し、交感神経系から炎症・免疫、骨代謝への出力経路が明らかになった。以上、多様なストレスの生存脳への入力経路において疼痛ストレスや酸化ストレスのセンシングシステムが解明された。また、力学的ストレスやドパミン等を介する生存脳から骨、免疫系への出力経路が解明され、分化の振り分け機序が明らかになった。さらにモデル動物で、生存脳からの出力系の制御を介した疾患制御への新戦略の可能性が示された。生体は多様なストレスを受容し、生存に不可欠な種々の反応を視床下部を中心とした生存脳の指令センターで受容し、免疫系や代謝系に出力することによりホメオサーベイランスを行う。本研究では、(1)ストレスセンシングから生存脳の指令センターへの入力経路、(2)生存脳から免疫系や代謝系への出力経路を明らかにし、ストレスに対するホメオサーベイランスのダイナミズムを解明する。平成24年度まで、ストレスセンシングから生存脳への入力経路に関して検討した。遺伝子改変動物を用いた視床下部-自律神経系および視床下部-神経内分泌系の神経回路網の解析では、生存脳への入力経路にバゾプレシン系、オキシトシン系、TRPチャネルが関与することを解明した。また、ストレスによるDNA損傷による転写因子NF1B活性化、概日リズムの乱れによるWnt5a誘導など、入力経路の異常の分子機構を解明した。一方、代表的な神経伝達物質ドパミンは、樹状細胞のD1様受容体を介してナイーブT細胞からTh17細胞への分化を誘導し、間葉系幹細胞のD2様受容体を介して単球から破骨細胞への成熟を阻害した。また、力学的ストレスはWnt1やPTHを介して間葉系幹細胞から骨芽細胞分化誘導、脂肪細胞分化抑制の出力経路の振り分けに関与し、生存脳から免疫、骨代謝系への出力経路に関与する事を解明した。平成25年度は、Wnt5aやTRPV1、TRPV4ノックアウトマウス・ラットやヌードマウス移植系を用い、多様なストレスの生存脳への入力経路の分子機構を解明する。また、力学的ストレスやドパミン等を介する生存脳から骨格、免疫系への出力経路を、間葉系幹細胞-破骨細胞、樹状細胞-Th17, Tfh細胞を中心に解明する。