hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
皮膚免疫の加齢変化における皮膚resident memory T細胞の役割の検討

20歳以上のさまざまな年齢において、16検体より直径6mm大の皮膚と7ml相当の血液を回収し、T細胞レパトア解析を行ったところ、血液中T細胞、皮膚T細胞とも、細胞数は若年者、高齢者で相違がなかったものの、血液中T細胞は、有意に多様性が減じることが判明した。一方で、皮膚T細胞の多様性は高齢者でも低下しなかった。このことから、皮膚T細胞が、血中T細胞と比較して、加齢過程で多様性を保ちつづけることが判明した。サイトカイン産生については、血中T細胞と比較して皮膚T細胞は強いサイトカイン産生能を有し、加齢に伴い、IL-17産生傾向からIFNg産生傾向へシフトすることがわかった。また、皮膚T細胞は、加齢に伴い表皮内に蓄積される傾向があり、resident memory T細胞のマーカーの中では、CD8 T細胞におけるCD49aの発現が高まることがわかった。CD49a発現は細胞のIFNg産生と相関することが知られており、CD49a発現CD8 T細胞の増数が、加齢に伴うIFNg産生細胞の増数を反映していると考えられた。今後、血中T細胞をCFSEでラベル付けした後に加熱処理黄色ブドウ球菌・カンジダ・サイトメガロウィルス断片と共培養し、T細胞の増殖能、抗原応答性のサイトカイン産生の変化を見極めると同時に、皮膚片にこれらの抗原を直接注入し、皮膚T細胞の増殖をKi-67陽性率で評価し、サイトカイン産生能もフローサイトメトリーで検討し、加齢に伴う血中T細胞と皮膚T細胞の反応性の相違を明らかにしていく。研究計画に沿って順調に結果が得られている。皮膚resident memory T細胞分画自体の加齢変化も、複数のマーカーを比較した結果、その中でCD49aのみに加齢との相関が見られた。また、T細胞レパトア解析も症例数を集めることができ、血液で有意に多様性が下がる一方で皮膚では保たれることが判明した。本年度の研究計画にも着手できている。今後は、皮膚T細胞、血中T細胞の抗原応答性に着目し、上述のように複数の加熱処理あるいは断片化した抗原を用いて、T細胞の抗原応答性の増殖能、サイトカイン産生能が加齢に伴いどのように変化していくか比較検討していく。20歳から100歳までの幅広い年齢層からの検体収集を継続していく。同時に論文化の準備を進める。
ベクター蚊におけるフィラリア媒介能獲得機構の遺伝学的分子基盤の解明

犬糸状虫症はペットで最も重大な致死性の寄生虫性感染症である。一般にはフィラリア症として知られるこの感染症を予防するためには、ペットの生涯にわたり抗寄生虫薬を投与し続ける必要がある。犬糸状虫症は蚊によって媒介される。そこで本研究では、どのようなメカニズムで犬糸状虫が蚊の体内で成長し、蚊によって媒介されるのか、そのメカニズムを分子レベルで明らかにすることを目指す。このような解析をもとに、犬糸状虫を媒介しない蚊によるフィラリア症の制御法の確立に寄与することを目指す。
軽い中性子過剰核におけるソフト・ダイポール共鳴の理論的探索

本研究の目的は,中性子過剰核の典型である^6Heおよび^<11>Li核におけるソフト・ダイポール共鳴状態の存在を理論的に探索し、存在するかどうかの理論的結論を得ることである。H12-14年度の3年間に渡る研究をつうじて、3つの課題について以下のように期待した成果を得ることができた。(1)3体クーロン分解反応断面積に見られるソフト・ダイポール共鳴の研究^6He→^4He+n+nクーロン分解反応の理論的研究(H12)、^<11>Li→^9Li+n+nクーロン分解反応の理論的研究(H14):複素座標スケーリング法を用いて、3体分解反応を理論的に取り扱う新しい理論をつくった。この新しい理論を^6He,^<11>Li,のクーロン分解反応に適用し、ソフト・ダイポール共鳴の寄与を明らかにし、連続状態からの寄与を分析して2体共鳴状態を経由する反応からの寄与が大きいことを明らかにした(2)コアの自由度を取り入れた拡張されたコア+n+n模型による結合・励起機構の研究^6Heについて(H12)はテンソル力の効果と考えられる^4He-n-n3体力を摂動論的に扱い,コアの自由度から共鳴構造に対する寄与を明らかにした。^<11>Liに対する(H13,14),^9Li+n+n模型の問題点を明らかにし、外殻中性子だけでなくコアの中性子対相関の自由度を平等に扱う新しい拡張されたコア+n+n模型を提案し、チャネル結合3体問題を解き、^<11>Liの結合エネルギー、s波成分の混合によるハロー構造出現機構を議論した。(3)s-軌道が仮想状態として存在する機構の研究^4He-n相互作用、^9Li-n相互作用の研究(H12、H13):Jost関数法を用いて3波仮想状態の分析を行い、相互作用の特徴と中性子ハロー構造との関係を明らかにした。本研究の目的は、中性子過剰核の典型である^<11>Li核のソフト・ダイポール共鳴状態の存在を理論的に探索し、存在するかどうかの理論的結論を得ることである。そのために、本年度(H12)は次の2つの課題が取り上げられた。本課題は^9Li+n+n模型研究の第2段階として,^9Li-コアの自由度と外殻中性子の結合を取り上げ、その効果を明らかにすることである。そこで、^9Liの内部自由度して中性子対相関を取り上げ、外殻中性子との相互作用の重要な効果であるパウリ・ブロッキングによるs-波、p-波の縮退を引き起こす^9Li-n相互作用について、ヨスト関数法を用い詳細に分析した。その結果、s-波の仮想状態をもたらす現象論的^9Li-n相互作用がパウリ・ブロッキング効果を取り入れた微視的理論で再現されることが明らかになった。複素座標スケーリング法を用いて、3体分解反応を理論的取り扱う新しい枠組みを作成した。この新たな理論を用いて、^6He核のクーロン分解反応を分析し,2体・3体連続状態の構造とそれらがどのように分解反応断面積への寄与するか,また3体共鳴状態からの寄与を明らかにした。その結果、3体分解反応の反応機構において,2体の連続状態を経て,3体に分解するというシーケンシャル分解が重要であることが分かった。また、^6He核の3体分解反応ではソフト・ダイポール共鳴状態が大きな寄与をしていないことも明らかになった。これらの課題は、3月現在,ほぼ予定どおり完成し、既にそれぞれの課題に対応して論文2編公表された。

また、2001年春の物理学会でも報告される予定である。さらに、次年度の計画についても具体的に検討が始められつつある。1.11Li核に対して、中性子対相関を考慮し、多重コア配位9Li+n+n模型を新たに提出した。その新たな模型を用いて、3体チャンネル結合計算を実行し、11Li核の中性子ハロー構造の問題を詳細に分析し、外殻中性子だけでなく、9Liコア内中性子の対相関が重要であることを明らかにした。その結果は、2001年京都で開催された不安定核国際会議で発表報告され、論文にもまとめられ、現在投稿中である。2.11Li核におけるハロー構造と深く関わるs-軌道成分の問題と、10Liのs-波仮想状態の存在の問題を統一的に理解するため、Jost関数法を用いて、仮想共鳴状態および散乱問題を解き、分解反応断面積と9Liコア-中性子相互作用の性質を分析し、その結果を論文にまとめつつある。3.11Li核のソフト・ダイポール共鳴の分析を進め、クーロン分解反応の断面積を多重コア配位9Li+n+n模型に複素スケーリングを適用して計算を行ってきた。これまでの4He+n+n3体クラスター系とは異なるダイポール遷移強度分布が得られ、その結果はH14年春物理学会で報告する予定である。4.1中性子ハロー核11Beのダイポール遷移強度の分析をコアの変形を取りれた10Be+n模型を用いて行った。クーロン分解反応への連続状態、共鳴状態からの寄与を、拡張された完全系を用いて、分離して示すことができた。5.仮想状態など複素座標スケーリング法では求めることができない多体系のS行列の極を調べるために、パウリ原理を考慮したJost関数法の開発を行った。チャンネル結合系についても適用可能な方法を完成させ、今後の研究にとってきわめて強力な計算法が得られた。本研究の目的は,中性子過剰核の典型である^<11>Li核のソフト・ダイポール共鳴状態の存在を理論的に探索し、存在するかどうかの理論的結論を得ることである。本年度(H14)は最終年度で、以下のようには^<11>Li核のクーロン分解反応の計算が終了し、当初の目的とするところを完了した。(1)拡張された^9Li+n+n模型研究本課題は^9Li+n+n模型研究の第2段階として、^9Li-コアの中性子対相関と外殻中性子の結合を取り上げる。チャンネル結合3体問題を解き挙げ、^9Liの外殻中性子との相互作用の重要な効果であるパウリ・ブロッキングによるs-波、p-波の縮退を引き起こす^9Li-n相互作用が、^<11>Liのハロー構造を実現する重要な要因になることが示された。昨年、複素座標スケーリング法を用いて、3体分解反応を理論的取り扱う新しい枠組みを作成した。この新たな理論を用いて、^6He核のクーロン分解反応を分析し,その有効性を確かめた。本年度、この方法を^<11>Li→^9li+n+nクーロン分解反応に適用し、これまで得られている実験データと比較することを行った。その結果、理研グループによるデータとよく一致することが示された。これらの課題は、ほぼ予定どおり完成し、(1)は論文として公表され、(2)は論文準備中である。本研究から、これまでのところソフト・ダイポール共鳴の存在を示唆する結果を得ることはできなかった。しかし、本研究によって、複素座標スケーリング法による連続状態の構造研究の道が開かれた。
重力波天文学の総括的研究

重力波の直接検出が成功すれば、一般相対論の有効性が実験的に支持され、天文学は新しい観測手段を獲得し、自然認識が格段に深められることになる。このように、重力波の観測は物理学と天文学の両面から要請されており、その認識の下、現在、国際的にも重力波の直接観測を目指して数グループが今世紀末までに国際観測網を実現する計画を進めており、わが国もその一翼を担うべきレーザー干渉計を用いる重力波天文台を建設することが期待されている。これに応えて、振幅h10^<-21>-10^<-22>の重力波を検出するのに必要な基礎技術を開発し、それに従ってモデル装置を建設し、併せて重力波研究者の層を厚くするのが本領域の目的であった。本年度は平成3年度から6年度の「重力波天文学」のまとめに当たる。主に行ったことは1.最終シンポジウムを平成7年8月28日から29日、東京大学・山上会館において行った。参加人数は約80名。ここで評価委員の皆様から全体のまとめをして頂いた。2.秋に文部省で行われた最終ヒヤリング用の資料作りを行った。3.理論グループの最終まとめ「一般相対論と重力波」研究会を平成8年1月22日から25日、名古屋大学・シンポジオンホールにおいて行った。参加人数は約120名。4.最終報告書の作成を行った。の4点である。重点領域の目標はkmクラスの干渉計のfeasibility studyを作るということであったが、本領域で得られた成果はむしろ、中間スケール(300m)の装置を作る方がよいということを示唆した。実際これをもとに平成7年度が創成的基礎研究に関する新プログラム(重力波天文学)古在由秀代表がスタートした。連星中性子星の合体や超新星爆発時に放出される重力波は、振幅h10^<-21>に達し、年間23イペントはあると考えられている。基線長4Kmの大型レーザー干渉計を用いれば、原理的には、この感度は達成可能であるが、コストは1台およそ100億円と見られ、現在世界中にあるプロトタイプの感度を3ケタ以上あげる必要がある。このようなスケールアップが現実的に可能かどうかは明かではなく、技術的・物理的問題の多くは未解決なのが現状である。本重点領域では(A1)20mFPプロトタイプの開発(A2)基線長100mのDLプロトタイプ(B)高出力高安定レーザーの開発(C)干渉計要素技術の開発(D)理論シミュレーションによる重力波源の研究の5つの計画研究を柱とする。今年度の研究成果は以下の通りである。(A1)20mファブリー・ペロー干渉計用真空容器と実験室を完成させ、真空試験を終了し、10-8Torr台の真空を実現した。これにより、計画研究B,Cと協力して本格的な干渉計の設置のための準備を完了した。(A2)既存の10mアンテナの感度向上と安定な動作の実現に努力し、散乱光の影響を大幅に除去することにより、低周波領域とバースト信号に対する雑音特性に顕著な改良が得られたとともに、長時間(159時間)を行った.100m干渉計への拡張作業が、並行して行われ、建物.真空装置.ミラーなど本格的な実験への準備が完了した.(B)モノリシック型のリング共振器固定レーザー(MISER)の周波数安定化実験では.1KHz領域でショット雑音の1.5倍の355μHz1(Hz)1/2という世界最高水準の安定度を達成し、A1A2に供給できるようになった.(C)強力な永久磁石の渦電流によるバッシプな3重振子を用いた防振系を作り予定通り高性能(1KHz付近で-240dB)を得た。(D)連星中性子星の合体について、中性子星のスピンや衝突速度も入れた三次元数値シミュレーションを実行し、重力波の波形から起こっているダイナミックスがわかることを示した.総括班としては、以下の活動を行った。1)シンポジウムの開催(1994年1月11日から14日山上会館、のべ参加人数150名)2)総括班会議(1993年7月と1994年1月)で今年度の方針と将来計画の検討を行った。3)月1回実験グループを中心に開いている技術検討会の支援(特に謝金)を行った。4)理論グループが開催した重力に関する広範囲な分野をカバーした研究会(1994年1月17日から20日の4日間、山上会館、のべ参加人数150名)を主催した。5)1994年度で本領域は終了するので、まとめ方(特に業績評価)についての検討をはじめた。総括班としては、以下の活動を行った。1)シンポジウムの開催(1994年10月5日から7日、国立天文台、のべ参加人数100名)2)総括班会議(4月28日)で今年度の方針と将来計画の検討を行った。3)月1回実験グループを中心に開いている技術検討会の支援を行った。4)理論グループが開催した重力に関する広範囲な分野をカバーした研究会(1994年11月28日から)12月1日の4日間、京大基研,のべ参加人数150名)を主催した。

重力波の直接検出が成功すれば、一般相対論の有効性が実験的に支持され、天文学は新しい観測手段を獲得し、自然認識が格段に深められることになる。このように、重力波の観測は物理学と天文学の両面から要請されており、その認識の下、現在、国際的にも重力波の直接観測を目指して数グループが今世紀末までに国際観測網を実現する計画を進めており、わが国もその一翼を担うべきレーザー干渉計を用いる重力波天文台を建設することが期待されている。これに応えて、振幅h10^<-21>-10^<-22>の重力波を検出するのに必要な基礎技術を開発し、それに従ってモデル装置を建設し、併せて重力波研究者の層を厚くするのが本領域の目的であった。本年度は平成3年度から6年度の「重力波天文学」のまとめに当たる。主に行ったことは1.最終シンポジウムを平成7年8月28日から29日、東京大学・山上会館において行った。参加人数は約80名。ここで評価委員の皆様から全体のまとめをして頂いた。2.秋に文部省で行われた最終ヒヤリング用の資料作りを行った。3.理論グループの最終まとめ「一般相対論と重力波」研究会を平成8年1月22日から25日、名古屋大学・シンポジオンホールにおいて行った。参加人数は約120名。4.最終報告書の作成を行った。の4点である。重点領域の目標はkmクラスの干渉計のfeasibility studyを作るということであったが、本領域で得られた成果はむしろ、中間スケール(300m)の装置を作る方がよいということを示唆した。実際これをもとに平成7年度が創成的基礎研究に関する新プログラム(重力波天文学)古在由秀代表がスタートした。
並列投機実行を支援するバイナリトランスレーション方式の研究

本年度は並列投機実行の検証を行うシミュレータの作成と並列投機実行最適化を行うバイナリトランスレーション方式の基本方式の検討および実装を行ったシミュレータはSolaris8マルチプロセッサ上で複数のプロセッサのシミュレーションを行うことが可能なマルチスレッドシミュレータとなっており、マルチプロセッサシステムと同様に共有メモリ上にデータ空間をもち、通信はマルチスレッドライブラリを用いて実現されている。また、プログラム生成は移植したクロスコンパイラシステムによって生成され、実験が容易にできるようになっている。また、バイナリトランスレーションの最適化においては、実行時再構成方式が生成するプログラムの事前生成を行い実行の最適化手法について(1)並列実行するに対応したレジスタ割付方式および命令再構成を行うことにより命令実行数を減少できること、(2)要素プロセッサに投機実行用命令を追加することにより、メモリアクセスのハードウエアを減少できること、また、実行時再構成方式での重複実行において分岐命令の実行を可能にすることによって投機実行の精度を上昇させることが可能であることを示し、バイナリトランスレータに実装した。バイナリトランスレータは最適化のために実行時と同様にプログラムをバイナリプログラムフォーマットにしたがって制御構造を読み取り並列実行可能部分を検索する。昨年度の研究成果を用いて、検索時に並列実行回数のサイズを特定しループ構造であれば適切な繰り返しサイズになるようにアンローリングして解析を行い、上記の最適化を行うようになっている。実行時の分岐予測によるコントロールフロー生成が困難な場合には本方式による、最適化が有効であり、特にgccなどの基本ブロックサイズが小さいプログラムでは、速度向上に貢献することが分かった。本年度は並列投機実行の検証を行うシミュレータの作成と並列投機実行最適化を行うバイナリトランスレーション方式の基本方式の検討および実装を行った。シミュレータはSolaris8マルチプロセッサ上で複数のプロセッサのシミュレーションを行うことが可能なマルチスレッドシミュレータとなっており、マルチプロセッサシステムと同様に共有メモリ上にデータ空間をもち、通信はマルチスレッドライブラリを用いて実現されている。基本機能については検証がおわり、現在は、SPECベンチマークを用いて機能のデバッグを行っている。本年度の研究成果から、検索時に並列実行回数のサイズを特定しループ構造であれば適切な繰り返しサイズになるようにアンローリングして解析を行い、上記の最適化を行うようになっている。
不死化歯原性細胞との相互作用を利用した人工多能性幹（ｉＰＳ）細胞による歯再生医療

本研究では,申請者らが樹立した不死化歯原性細胞株との相互作用によって,iPS細胞の歯原性細胞への分化誘導を行うとともに,申請者らが開発した炭酸アパタイトの歯再生用scaffoldとしての有用性について検討した.iPS細胞から直接歯原性細胞へ分化誘導することができなかったため,iPS細胞を一度間葉系幹細胞へ分化誘導させ,骨,軟骨,脂肪への分化能を確認した.一方,scaffoldとしては,低結晶性炭酸アパタイトは生体内で破骨細胞によって吸収され,炭酸アパタイト上で培養した間葉系幹細胞が骨芽細胞へ分化した.また,BMPと複合化した炭酸アパタイトがラット背部皮下で異所性に骨を形成した.平成25年度は,歯の再生医療の細胞ソースとして用いるiPS細胞のフィーダーレス培養法を確立するとともに,細胞ストックを作成した.また,低結晶性炭酸アパタイト顆粒をラット背部皮下に埋植して,長期間の生体内での反応について検討した.iPS細胞の細胞ストック作製とフィーダーレス培養法の確立:理化学研究所から購入したヒトiPS細胞(HPS0002)を実験に用いた.まず,iPS細胞をマウス胎仔線維芽細胞(MEF)をフィーダーとして培養を行い,十分な細胞ストックを作成した.また,フィーダーレス培養法の確立を行った.フィーダーレス培養法で継代培養,凍結保存を行ったiPS細胞について,免疫染色とアルカリフォスファターゼ染色を行って多能性を維持していることを確認した.低結晶性炭酸アパタイトの生体内での反応:ラット背部皮下に埋植した炭酸アパタイト顆粒の生体内での反応を長期間で評価した.BMP-2と複合化させた炭酸アパタイト顆粒をラット背部皮下に埋植し,2,4,8,12,28週後に試料を摘出した.HE染色による組織学的評価では,異所性の硬組織形成がBMP 50マイクログラムと複合化した炭酸アパタイトを埋植したラットでアパタイト顆粒を取り囲むようにみられた.OsterixとRunx2の免疫染色の結果では,埋植後24週で炭酸アパタイト顆粒の周囲に多数の発現細胞を認めた.Osterix発現細胞は,28週まで顆粒周囲や新生骨周囲に存在したが,Runx2発現細胞は,8週以降は減少したことから,異所性の骨形成は48週までに活発に行われていると考えられた.また,摘出物のマイクロCTから炭酸アパタイトの顆粒径を測定したところ,顆粒径は経時的に小さくなった.さらに,脱灰切片のTRAP染色では顆粒周囲に陽性細胞が多数みられたことから,生体内で吸収されたことが明らかとなった.本研究では,申請者らが樹立した不死化歯原性細胞株との相互作用によって,iPS細胞の歯原性細胞への分化誘導を行うとともに,申請者らが開発した炭酸アパタイトの歯再生用scaffoldとしての有用性について検討した.iPS細胞から直接歯原性細胞へ分化誘導することができなかったため,iPS細胞を一度間葉系幹細胞へ分化誘導させ,骨,軟骨,脂肪への分化能を確認した.一方,scaffoldとしては,低結晶性炭酸アパタイトは生体内で破骨細胞によって吸収され,炭酸アパタイト上で培養した間葉系幹細胞が骨芽細胞へ分化した.また,BMPと複合化した炭酸アパタイトがラット背部皮下で異所性に骨を形成した.平成24年度は,歯の再生医療の細胞ソースとして用いるiPS細胞の培養系を確立し,その特性について検討した.また,申請者らが開発した低結晶性炭酸アパタイトの顆粒をラット背部皮下に埋植して,生体内での反応について検討した.1iPS細胞の培養系の確立:理化学研究所から購入したヒトiPS細胞(HPS0002)を実験に用いた.マイトマイシンC処理したマウス胎仔線維芽細胞をフィーダー細胞として用いて,iPS細胞を培養して継代した後,凍結保存を行った.さらに,維持培養,凍結,解凍を繰り返し行ったiPS細胞について,免疫染色(Nanog,E-cadherin,SSEA-3,SSEA-4,TRA-1-60,TRA-1-81)とアルカリフォスファターゼ染色を行って多能性を維持していることを確認した.なお,ヒトiPS細胞は増殖が遅く,十分な細胞ストックが作成できていない.2低結晶性炭酸アパタイトの生体内での反応:炭酸アパタイト顆粒(粒径:300600μm)にBMP-2溶液を滴下含浸させて複合化(BMP-2量:0,5,50μg)し,ラット背部皮下に埋植した.埋植2,4,8週後に試料を摘出して脱灰切片を作製し,HE染色による組織学的評価を行った.ラット背部皮下での異所性の硬組織形成は,BMP 0μgおよび5μgと複合化した炭酸アパタイトを埋植したラットではみられなかったが,BMP 50μgと複合化した炭酸アパタイトを埋植したラットでは,アパタイト顆粒を取り囲むように硬組織の形成がみられた.硬組織の形成は4週までに行われ,8週ではほぼ終了していた.OsterixとRunx2の免疫染色の結果では,埋植後24週で炭酸アパタイト顆粒の周囲に多数の発現細胞を認めたが,8週では発現細胞は減少した.また,炭酸アパタイトの顆粒径は経時的に小さくなり,生体内で吸収されることが明らかとなった.

平成26年度は,歯の再生医療の細胞ソースとして用いるiPS細胞の間葉系幹細胞への分化誘導と,低結晶性炭酸アパタイトの再生医療のスキャッフォールドとしての有用性の検証を行った.iPS細胞の間葉系幹細胞への分化誘導:コンフルエントに達したiPS細胞をペトリディッシュ上に播種し,形成された胚様体を細胞培養用ディッシュに移して,レチノイン酸を加えたDMEM-10% FCSで培養した.8日後に,全細胞を回収し,ゼラチンコートした細胞培養用ディッシュで1時間培養し,接着細胞を血清低減培養液にbFGFを加えた間葉系間細胞用培地で継代培養し,iPS細胞由来の間葉系幹細胞を得た.得られたiPS細胞由来の間葉系幹細胞は骨,軟骨,脂肪への分化能を有していたが,その分化効率に問題があったため,現在,CXCR4をマーカーとして,iPS細胞由来間葉系幹細胞をさらに純化している.低結晶性炭酸アパタイトの再生医療のスキャッフォールドとしての有用性の検証:iPS細胞由来間葉系幹細胞の歯原性細胞への分化誘導が困難であったため,iPS細胞由来間葉系幹細胞を低結晶性炭酸アパタイト顆粒に播種してヌードマウス背部皮下への移植を行い,再生医療のスキャッフォールドとしての有用性を組織学的に評価した.背部皮下での異所性骨形成は観察できなかったが,顆粒表面にはiPS細胞由来間葉系幹細胞と考えられる細胞が接着していることが確認できた.医歯薬学まず,歯の再生医療の細胞ソースとして用いるヒトiPS細胞の培養系(フィーダー細胞を用いた培養とフィーダーレス培養)を確立し,その特性を検討した.免疫染色とアルカリフォスファターゼ染色の結果では,維持培養,凍結,解凍を繰り返し行ったiPS細胞が多能性を維持していることを確認した.本研究を行うためには,均質で十分なヒトiPS細胞のストックが必要であるが,ヒトiPS細胞の増殖が遅く,細胞ストックの作成に時間を費やした.続いて,基底膜成分,エナメル蛋白,分化増殖因子など歯の分化に関わる因子によるヒトiPS細胞の歯原性細胞への分化誘導を行った.すなわち,ヒトiPS細胞を,マトリゲル,ラミニン,IV型コラーゲンで表面処理した培養皿上で培養した.また,エナメル蛋白(エムドゲイン)で表面処理した培養皿上でも培養した.現在,これらのヒトiPS細胞のエナメル芽細胞および象牙芽細胞への分化を検討している.一方,歯再生用のスキャホールドとして用いる低結晶性炭酸アパタイトの生体内での反応について検討では,ラット背部皮下に埋植した炭酸アパタイト顆粒の長期間での反応を検討した.顆粒径は経時的に小さくなり,長い期間をかけて生体内で吸収されることが明らかとなった.また,BMPー2(50マイクログラム)と複合化した炭酸アパタイトを埋植したラットでは,アパタイト顆粒を取り囲むように硬組織の形成がみられた.この硬組織形成は埋植後48週で活発に行われていたことから,移植後比較的早い段階で細胞の分化が起こっていることが明らかとなった.しかしながら,個体差が大きかったことから,その制御が歯再生用スキャホールドとしては問題になると考えられた.本研究では,申請者らが樹立した不死化歯原性細胞との相互作用によって,エナメル芽細胞や象牙芽細胞などの歯原性細胞へ分化させたiPS細胞を歯の再生医療の細胞ソースとして用いる.さらに,申請者らが開発した生体吸収性の低結晶性炭酸アパタイトを応用して新しい歯の再生用スキャホールドを開発する.平成24年度の当初の計画では,(1)不死化歯原性細胞株との共培養によるiPS細胞の歯原性細胞への分化誘導,(2)基底膜成分,エナメル蛋白,分化増殖因子など歯の分化に関わる因子によるiPS細胞の歯原性細胞への分化誘導を行い,さらに(3)歯原性細胞へ分化誘導させた細胞をヌードマウスの皮下あるいは腎被膜下に移植し,生体内での分化を検討する予定であった.
口腔扁平苔癬の病態進展における上皮-樹状細胞ネットワーク機構の解明

OLPは、上皮と樹状細胞を主体とした免疫細胞との相互作用により病態形成している可能性が考えられる。本研究では、OLPの病態進展における上皮-樹状細胞間のネットワーク機構の解明を目的に、LMC(レーザーマイクロダイセクション)法により病変上皮を選択的に抽出し、DNAマイクロアレイによる疾患関連分子の網羅的解析を行った。それにより発現上昇を認めた遺伝子(76遺伝子)のうち、Th細胞の活性化に関連する分子として「カテプシンk」に注目した。カテプシンKはシステインプロテアーゼの1つであり、破骨細胞に発現しI型コラーゲンの分解(骨吸収)を促進することが知られているが、近年の研究で破骨細胞以外の上皮細胞や樹状細胞、マクロファージにも発現しており、Th17誘導型の炎症にも関与していることが示唆されている。OLP病変組織におけるカテプシンKの発現と局在の検索のため、免疫組織化学染色法を行った。その結果、OLP病変局所では粘膜上皮内と上皮直下の浸潤炎症細胞にて強い発現を認めたが、他の類似粘膜疾患(過角化症、上皮性異形成)では上皮直下の浸潤炎症細胞にのみ僅かな発現を認めた。カテプシンKはpDC細胞膜上にあるTLR9を標的分子としているため、蛍光二重免疫染色法にてその局在の検索を行ったところ、上皮内および上皮直下の浸潤炎症細胞の一部に発現の一致を認めた。また、Validation(real-time PCR)を行ったところ、正常粘膜組織と比較してOLP病変組織ではカテプシンKのmRNA発現の亢進を認めた。以上の結果より、OLPの病態形成にはカテプシンKが関与していることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、OLP病変局所における発症・病態進展に関わる分子を同定・解析することにより、OLPの病態形成における上皮-樹状細胞ネットワーク機構を解明することで、最終的には新規標的分子治療の確立を目指す。OLPの病巣の成立には遅延型アレルギーに類似した細胞性免疫反応が関与しており,上皮内のmDCが未知の抗原を認識してT細胞を感作し,IL-12、INF-γ、INF-αを始めとする様々なサイトカインおよびケモカインの産生が誘導、これら液性因子により上皮下への著明なCD4およびCD8陽性T細胞の浸潤が惹起されて,上皮基底細胞,傍基底細胞等に対する細胞障害と変性を生じることが本疾患の病態発生に重要であると考えられている。よって、LCMによって選択的に採取したOLP上皮を用いてDNAマイクロアレイを行い、上皮由来の疾患関連因子(サイトカイン・ケモカイン)について網羅的解析を行うこととした。当該年度ではOLPの病態形成における上皮-樹状細胞ネットワーク機構の関連分子およびケモカインに関して、上皮由来の疾患関連候補因子(EGFR、IL-6など)を抽出したが、現在バリデーションのためのサンプル採集を行い、その発現や局在の定量化を行っている。また、同一OLPサンプルにおける病変上皮および正常粘膜部上皮、過角化症上皮において同様に検査を行い、その共通点や類似点について比較検討を行う。また、粘膜上皮だけでなく粘膜下組織についても比較対象疾患に同じ炎症性疾患である非特異性潰瘍を加えて同様の検討を行う予定である。おおむね当初の予定通りに進捗しているが、研究のバリデーションや候補分子の発現や局在の定量化を行う上で多量のサンプルを必要とするため、サンプル採集に苦慮することがありやや遅延している。引き続き、下記の順序で研究を行う。1)候補分子のバリデーション(疾患関連分子の同定)(real-time PCR法、免疫組織化学染色法、蛍光二重免疫染色、フローサイトメトリー)

DNAマイクロアレイにより抽出された関連分子およびサイトカインに関して、上記各種検査法を用い、その発現や局在を検索し定量化を行う。また、同一OLPサンプルにおける病変上皮および正常粘膜部上皮、過角化症上皮において同様に検査を行い、その共通点や類似点について比較検討を行う。また、粘膜上皮だけでなく粘膜下組織についても比較対象疾患に同じ炎症性疾患である非特異性潰瘍を加えて同様の検討を行う予定である。2)疾患関連分子(サイトカイン・ケモカイン)による樹状細胞の活性因子産生能の解析前述の検討により、OLPに特徴的に関連する分子を見出すことができた際には、MACSにより病変局所から樹状細胞を抽出して、疾患関連分子による刺激実験を行い、上皮-樹状細胞ネットワーク機構を明らかにする。なお、病変組織からの免疫細胞の抽出については、すでに口腔扁平上皮癌組織から免疫細胞を抽出する手技を確立しており(Kubota K, et al. Sci Rep 2017)、口腔粘膜からの樹状細胞の抽出も可能である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
「赤ちゃんとのふれあい体験」の効果的な実践プログラムモデルの開発

2018年度は、学校教育現場における「赤ちゃんとのふれあい体験」の動向把握を目的として、フィールド調査3件(国内と海外)とメール調査1件を実施した。まず、国内フィールド調査ではNPO法人ママの働き方応援隊「赤ちゃん先生プロジェクト」を活用して行われた愛知県名古屋市のT高等学校の授業の観察調査、および事業主体代表と家庭科担当教師へのヒアリング調査を実施した。同プロジェクトによって「赤ちゃんとのふれあい体験」を行う場合の利点や課題等について確認することができた。次に、海外フィールド調査では、Roots of Empathy(共感教育)研究の第一人者であるキンバリー・スコット教授(ブリティッシュコロンビア大学)とブリティッシュコロンビア州の学校教育現場において同プログラムの実施をマネージメントするダーシー・モーガン氏へのヒアリング調査を実施した。Roots of Empathyに関する資料を入手したほか、カナダと日本における実施条件の違いなど新たな知見を得ることができた。さらに、ESD推進先進国であるドイツのバイエルン州の学校教育現場を視察した。参観した授業は、ヴュルツブルク大学の教員、地域人材、教員によって協働されていること、倫理的な行動について考え市民性を育むことをねらいとしていることなど、社会資源と学校教育との協働をベースとした本研究と重なる部分が多くあり、プログラムモデル開発につながる示唆を得ることができた。メール調査は、研究協力者であるふれあいサポートネット「ふわっと」(静岡県浜松市)の「赤ちゃんとのふれあい体験」事業に参加したすべての保護者を対象に実施した。対象者の日ごろの意識や行動の実態、体験事業に対する意識や課題の捉え方などについて調査した。現在分析を進めているところであり、結果は2019年度日本家庭科教育学会例会(東京学芸大学)において発表する予定である。時宜を得て実施した国内外でのフィールド調査により、体験事業を広い視野でとらえなおすことができた。また、体験事業の成立にあたり重要な主体である赤ちゃんの保護者を対象としたメール調査を実施することができた。2019年度2020年度にかけて、選定した6自治体が実施するプログラムの観察調査および事業主体へのヒアリング調査を進めたいと考えているが、日程や相手方の都合等の関係で実施が困難になる可能性もある。その場合には同様の成果が期待できる別事例の選定を検討する。今年度のフィールド調査の件数が予定件数より少なかったためを、データ分析に要すると見込んでいた人件費が生じなかったため。次年度は複数の国内のフィールド調査を実施予定のため、今年度の残額を加えた次年度予算の多くは、旅費及び人件費への支出に充当されると見込んでいる。
褐藻の青色光応答反応の解析

オーレオクロムは黄色植物専用の青色光受容体である。黄色植物は珪藻、褐藻や赤潮を形成するラフィド藻など多様な生物群が含まれており、青色光によって形態形成や運動反応を誘導されることが報告されている。本研究では、褐藻に着目し、オーレオクロム依存的な生理応答と遺伝子情報取得を主な課題として行った。2種の褐藻類において、青色光依存的な葉状体形成や生活環の変化が起こることがわかった。またトランスクリプトーム解析を行った結果、多数のオーレオクロムホモログが存在し、三つのグループに分かれることやオーレオクロムの発現に関しては、オーソログ間で差が見られた。下流の遺伝子群についても単色光による発現差がみられた。2007年に、新奇の転写因子型青色光受容体、オーレオクロム(AUREOCHROME)を発見した。オーレオクロムは、褐藻やケイ藻を含む黄色植物(独立栄養ストラメノパイル)のみによく保存されているので、黄色植物共通の重要な機能を担っていると推定できる。オーレオクロムは黄色植物フシナシミドロでは青色光誘導分枝形成に関与しているが、褐藻やケイ藻はじめ他の黄色植物での機能は全く未解明である。本研究では、室内実験で培養系を確立した褐藻ヤハズグサ(Dictyopteris latiuscula)とアカモク(Sargassum horneri)を用いて、どのような光反応がオーレオクロムによって制御されているかを明らかにし、黄色植物共通の標的反応を推定することである。2014年度は、本研究で使用する褐藻2種ヤハズグサとアカモクの核酸単離法の開発を主に行った。褐藻類は特有の多糖が含まれているが複合的な核酸単離法を工夫することによってDNA、RNAの単離が可能になった。特にアカモクに関しては4種の光条件下でのmRNAを単離し、次世代シークエンスを用いたトランスクリプトームが終了し、共同研究者によりデータベースの構築を終えた。現在、アセンブル・アノテーションを行った遺伝子について発現量解析を詳細に行う予定である。一方、アカモクとヤハズグサの光応答反応について生理学的解析を行っており、波長(光)依存的な現象が見いだせている。今後、陸上植物で使用されているホルモンや細胞骨格等の阻害剤を用いて検討する予定である。オーレオクロム(Aureochrome)は、転写因子型の青色光受容体であり、褐藻や珪藻、赤潮の原因藻類であるラフィド藻を含む黄色植物のみが持つ。現在、黄緑藻類フシナシミドロと珪藻において、オーレオクロムが形態形成や細胞増殖に効果があると報告されている。しかし、多細胞化し進化的・水産業的に有用な褐藻においては、このオーレオクロムの効果は解析されていない。本研究では、褐藻2種(ヤハズグサ、アカモク)を用い、青色応答反応の解析と光受容体の探索等を主な目的としている。昨年度まで、2種のトランスクリプトームが終了し、現在アカモクのゲノムを解析中である。トランスクリプトームおいてはオーレオクロムのオーソログを含む青色光受容体が発見された。一方オーレオクロムは転写因子でもあるため、ゲノム解析を行って、遺伝子上流のシス配列の解析を行っている。今後、単離された各種青色光受容体について生化学的解析を行う予定である。本研究では、トランスクリプトームを主体として、光受容体の単離や発言パターンを重要な課題としていたが、おおむね順調に進んでいる。一方、ゲノム解析が申請時より安価になったため、現在PacBioを用いたゲノム上のシス配列の取得まで解析中である。これらによって、オーレオクロムからの遺伝子カスケードが理解できるようになると考えられる。黄色植物に保存されている転写因子型光受容体オーレオクロムは、黄緑藻フシナシミドロの青色光誘導分枝形成、また珪藻においては細胞分裂に関与しているが、褐藻含む他の黄色植物での機能は全く未解明である。本研究では、培養系を確立している褐藻用いて、どのような青色光反応がオーレオクロムによって制御されているか明らかにすることを目的とした。青色光初期生理反応解析を行った結果、植物ホルモン・オーキシンの輸送阻害剤が、青色光で誘導される葉状体形成を阻害した。また、葉状体形成時に必須な核分裂の日周性を観察すると、明期開始直前に核分裂頻度が高まっていた。オーレオクロムが間接的にオーキシンに作用し、核分裂を誘導し、葉状体形成を促していると考えられた。次世代シークエンスを使ったトランスクリプトーム解析を行った結果、オーレオクロム遺伝子がみつかり、オーソログの数は6つであった。他の黄色植物に属するフシナシミドロや珪藻と同様な遺伝子数であり、系統解析を行うと、3つのグループに分かれることもわかった。また様々な光条件によるオーレオクロム遺伝子の発現レベルを調査した結果、オーソログ間において暗期・明期で発現差が見られることもわかった。ゲノム解析も同時に行ったが、シス配列を特定するようなデータは得られなかった。また褐藻の生化学的な解析に関してはGCコンテンツが高く、大腸菌を用いたタンパク質発現等では、芳しい結果が得られなかった。期間を通して、分子生物学的な課題は、達成できたが、生化学的や分子遺伝学的な研究に関して、解決しなくてはならない課題がのこった。

黄色植物は珪藻、褐藻や赤潮を形成するラフィド藻など多様な生物群が含まれており、青色光によって形態形成や運動反応を誘導されることが報告されている。本研究では、褐藻に着目し、オーレオクロム依存的な生理応答と遺伝子情報取得を主な課題として行った。2種の褐藻類において、青色光依存的な葉状体形成や生活環の変化が起こることがわかった。またトランスクリプトーム解析を行った結果、多数のオーレオクロムホモログが存在し、三つのグループに分かれることやオーレオクロムの発現に関しては、オーソログ間で差が見られた。下流の遺伝子群についても単色光による発現差がみられた。1初年度で二つの褐藻類の核酸単離まで順調に進んだ。さらにアカモクに関しては、核酸単離を早々に終了させ、4種の条件下での次世代シークエンスを用いたトランスクリプトームも終了させた。これら次年度以降、データベースを用いてreal time PCRを用いた解析により、確認作業し、光受容からの転写制御の全貌が明らかになることが期待される。2生理現象に関しては、褐藻2種ともに成長が遅く、生理実験の再現性をとることに労力を注いだ。光依存的なアカモクの有性生殖とヤハズグサの再生実験は再現性が得られ、今後、多くの阻害剤等を用いた生理実験により多くの情報が得られると考えている。1最終年度は、アカモクにおける遺伝子発現の変化があった遺伝子の上流のシス配列の探索を行う。2ヤハズグサのトランスクリプトーム解析が終了したことから、生化学的な解析を行う。3上記褐藻2種の生理反応について、植物ホルモン等の効果が得られたことから、より詳細に解析する予定である。以上の三点について論文執筆予定である。植物生理学1前年度に行ったアカモクのトランスクリプトームデータの詳細な解析とreal time PCRによる再現性の確認を行う予定である。2今年度はもう1種のヤハズグサのトランスクリプトームを行う予定である。3以上のデータが揃い次第光受容体関連遺伝子を単離し、生化学的解析を行う予定である。平成25年度に科学研究補助費取得者対象者の研究支援事業として、新学術領域「ゲノム支援」に採択され、本科研費で使用する予定であったトランスクリプトーム解析を、無償で行えたため、少額であるが研究額の余剰が起こっている。昨年度科学研究補助費取得対象者の研究支援として、新学術領域「ゲノム支援」に応募可能になり、応募し採択された。これらによって研究費区分のその他に含んでいた次世代シークエンスの研究費を使用せず、研究費の余剰がおこった。以上の支援事業の結果から、データの解析(遺伝子発現)が進み、別のデータ解析(ゲノム)を行う必要性があることからそれらの解析に充当する予定である。ゲノム支援を採択されたことにより当初予定より研究が加速しているためこれらを生化学物品や分子生物学等の消耗品等に充てる予定である。また今年度も次世代シークエンスをする予定なのでそれらに充当する予定である。
臓器特異的遺伝子検出による新しい癌の遺伝子診断法の確立

1.内分泌腫瘍(褐色細胞腫)のうちアドレナリン産生タイプのものはアドレナリン産生酵素PNMT遺伝子の発現が亢進していることおよびその機序の一端について明らかにした。2.脳内のみに限局するとされていたオレキシンレセプターの発現が副腎において強力に発現していること、髄質と皮質においてレセプターが異なり作用も異なることを明らかにした。3.カテコールアミン合成の律速酵素であるTyrosine hydroxylase (TH) isoformの発現パターンが正常と腫瘍で大きく異なることを明らかにした。4.テロメラーゼの触媒サブユニットであるhTERT mRNAの発現について検討を行い、内分泌腫瘍の種類によっそは悪性度判定に有用であることを明らかにした。褐色細胞腫においては、感度80%特異度88%と良好であった。5.神経ペプチドPACAPおよびレセプターの褐色細胞腫における発現について検討を行った。PAC1R, VPAC2Rについては副腎外発生のものではその発現がほとんど認められなかった。PACAP mRNA発現とカテコールアミン合成酵素mRNA (TH, DBH, PNMT)、カテコールアミン(とくにアドレナリン)量間に相関が認められ、PACAP1.内分泌腫瘍(褐色細胞腫)のうちアドレナリン産生タイプのものはアドレナリン産生酵素PNMT遺伝子の発現が亢進していることおよびその機序の一端について明らかにした。PACAP mRNA発現とカテコールアミン合成酵素mRNA (TH, DBH, PNMT)、カテコールアミン(とくにアドレナリン)量間に相関が認められ、PACAP本研究の目的は、癌の体細胞レベルでの遺伝子診断、すなわち臓器特異的遺伝子を検出して、早期診断や病勢診断を行うことにある。内分泌腫瘍(褐色細胞腫)のうちアドレナリン産生タイプのものは、アドレナリン産生酵素PNMT遺伝子の発現が亢進しており、その機序として1.コルチゾール産生の増加、2.グルココルチコイドレセプターの発現増加、3.Egr-1などの発現増加などが関与していることを明らかにし、PNMT遺伝子診断による病勢診断の可能性を示した。本研究の目的は、癌の体細胞レベルでの遺伝子診断、すなはち臓器特異的遺伝子を検出して、早期診断や病勢診断を行うことにある。われわれは脳内のみに限局すると思われていたオレキシンレセプターが副腎髄質に視床下部と同等くらい強力に発現していることを発見し、その作用の一端も明らかにした。またカテコールアミン合成の律速酵素であるTyrosine hydroxylaseのisoformの発現パターンが、正常副腎髄質と褐色細胞腫で大きく異なっていることを明らかにし、カテコールアミン産生能と関係のあることを明らかにした。副腎髄質においてはアンギオテンシンIIサブタイプ2レセプターの発現が優勢であり、分泌に抑制的に作用することを明らかにした。これら知見が、機能異常解明や病態解析に役立つと思われる。われわれはテロメラーゼの触媒サブユニットであるhTERT mRNAの発現について、インフォームドコンセントの得られた各種内分泌腫瘍組織について検討を行い、内分泌腫瘍の種類によっては悪性度判定に有用であることを明らかにした。神経ペプチドPACAPは褐色細胞腫のおよそ半数において過剰発現していると報告されているが、そのレセプターに関する報告はない。PACAPレセプターのPAC1R,VPAC1R,VPAC2RすべてについてそのmRNA発現を検討したところ、PAC1R,VPAC2Rについては副腎外発生のものではその発現がほとんど認められなかった。また副腎由来の褐色細胞腫においてはPACAP mRNA発現とカテコールアミン合成酵素mRNA(TH,DBH,PNMT)、カテコールアミン(とくにアドレナリン)量に相関が認められ、PACAPはカテコールアミン過剰発現に関与する因子と考えられた。
日本沿岸における波浪の方向集中度出現特性の解明と予測モデルの開発

日本沿岸に来襲する波浪の方向集中度の出現特性に関して,全国港湾海洋波浪情報網により観測されているデータから推定される方向集中度および,WAMによる波浪推算で得られる方向集中度の出現特性を明らかにするとともに,合田・鈴木(1975)の提案する値との比較を行った.波浪推算モデルで得られたSmaxを波形勾配別に比較すると大きくばらつくものの,平均Smaxは合田らの設定値と同様に波形勾配の増大とともに減少する傾向がみられた.NOWPHASの観測結果から推定される平均Smaxは波形勾配によらず,概ね1020程度の値であり,風波については合田らの推定値よりやや大きい可能性が示唆された.方向集中度は波浪の方向分散特性を決定する重要なパラメータである.荒天時を対象とした静穏度解析などの実務に方向集中度の情報を活用するためには,波浪推算モデルを活用した方向集中度の時空間情報の利用が有用であろう.しかしながら,その出現特性に関しては,一部海域での観測事例があるのみで,実務においては標準スペクトルとして光易型方向分布関数(光易ら1973)が仮定され,その係数である方向集中度Smaxには,合田・鈴木(1975)がWilsonの式(1965)をもとに工学的利用の観点から便宜的に設定した値が長期にわたり利用され続けている.このうち,風波(Smax=10)については,設定当時の観測・実験データとの比較により,ある程度の裏付けがあるとされているものの,減衰距離の短いうねり(Smax=25)および,減衰距離の長いうねり(Smax=75)については今後の観測により信頼性を高める必要があるとされている.本年度は,日本沿岸に来襲する波浪の方向集中度の出現特性に関する基礎的な検討として,2005年の一年間を対象に全国港湾海洋波浪情報網(NOWPHAS)により観測されているデータから推定される方向集中度および,WAMによる波浪推算で得られる方向集中度の出現特性を明らかにするとともに,合田・鈴木(1975)の提案する値との比較を行った。波浪推算モデルで得られたSmaxを波形勾配別に比較すると、大きくばらつくものの,平均Smaxは、合田らの設定値と同様に、波形勾配の増大とともに減少する傾向がみられた。NOWPHASの観測結果から推定される平均Smaxは波形勾配によらず,概ね1020程度の値であり,風波については合田らの推定値よりやや大きい可能性が示唆された.平成27年度に予定していた研究は,27年度中に実施済みである.成果は28年度中に学会で発表を予定している.主な検討の内容と結果は以下のとおり.風速20m/sの一様風条件で減衰距離70°(約8000km)まで定常状態に達した時点の伝搬距離(緯度)ごとの有義波高,有義波周期および方向集中度を整理し,Smaxは風波条件を想定した減衰距離0°で10程度,風下の無風域では減衰距離とともに増加し,70°程度の減衰距離で50を超える結果を得た.潮岬における1年間のSmaxを波形勾配階級別に整理し,大きなばらつきがあるものの,波浪推算から得られる平均Smaxは合田・鈴木(1975)によって推定されたSmaxと同様、波形勾配の増大とともに減少する傾向を示すことを明らかにした.NOWPHASの観測値に基づくSmaxを整理し,波形勾配の増大に伴う減少傾向はみられず,平均Smaxは10から20前後の値を示すこと,高波浪時であっても方向集中度は時系列に安定した結果が得られず,観測・推定誤差の影響が大きいことを明らかにした.また,高波浪が出現していた期間の方向スペクトルから平均方向スペクトルを算出し,Smaxの算出を試みた結果,吹送距離が限定される日本海側の直江津において、SMAXは14程度であった。方向集中度は波浪の方向分散特性を決定するパラメータであり,漂砂,波力,静穏度などの算定に重要である.しかしながら,実務においては,工学的利用の観点で便宜的に設定された値が半世紀近く利用され続けており,その妥当性については未だ検証されていない.本研究は,全国港湾海洋波浪情報網により観測・保管されている日本沿岸の波浪観測データを解析することにより,日本沿岸に来襲する代表的な風波,うねりについて方向集中度の値を明らかにするとともに,波浪予測モデルを活用し,方向集中度の空間分布特性および方向集中度が波浪の発達に与える影響を明らかにすることを目的とする.方向集中度は波浪の観測に基づく算出が可能であるものの,調査地点が限られるため,擾乱に対する応答特性は十分に解明されていない.一方,波浪推算モデルは任意の海域における波浪情報を得ることができるため,算出される方向スペクトルから方向集中度の平面分布特性を確認可能である.そこで、波浪推算モデルを用いて、台風通過時に着目し,方向集中度の出現特性を整理することにより,波浪推算から推定されるSmaxの出現特性および,Smaxが高くなる気象・海象条件を解明した。風速と方向集中度の関係をみるとモデル台風,実気象ともに大きくばらつくものの,両者とも方向集中度平均値は風速6m程度で最大となり,風速の増大とともに減少する傾向がみられた.Smaxはうねりが想定される波形勾配でかつ,風速10m以下で高い傾向が見られた。

観測データに基づく方向集中度の出現特性と波浪推算モデルにより算出される方向集中度の出現特性については、予定通りに研究が進んでおり、平成28年度は、成果発表を行った。今年度実施した主な検討内容と結果は以下のとおりである。波浪推算モデルはWAMを使い、モデル台風と実気象の台風で計算を行った.モデル台風については,台風モデルを用い,中心気圧935hPa,最大風速半径90kmの台風が初期位置緯度20°から経度138°上を時速30km/hで北上する条件で海上風を作成した.実気象の台風では気象庁GPVデータ(メソ解析値)からT0402(2004年台風第二号)のデータを使用し波浪推算を行った.領域内での最低中心気圧は975hPaであった.気象条件への応答特性のみを把握するため,波浪計算領域はすべて海としている.Smaxは台風の中心からやや南側を中心とし中心から遠ざかるにつれ、ドーナツ状に高い範囲が見られ,波高が高い場所はSmaxが低くなっている.Smaxはモデル台風と同様に波高が高い海域は低くなっている.ただし,高い海域はドーナツ状には発生しておらず,台風進行方向に対して右後ろと左後ろでのみ高くなっていた.昨年度までの研究により、観測データから推定される方向集中度はばらつきがあり、平均的には波形勾配によらず15程度となるのに対して、波浪推算では任意の海域、期間の情報が比較的簡単に得られ、波浪推算から得られる方向スペクトルをもとに算出した方向集中度(以降推算Smax)はばらつきがあるものの波形勾配別に平均値を求めると、合田ら1975が提案した波形勾配別のSmaxと近い値を示す傾向があることを明らかにしている。本年度は、波浪推算モデルWAMにより算出される方向スペクトルから推定したSmaxがばらつきを有する要因および、波浪推算モデルにより算出される有義波高と有義波周期から得られる波形勾配から合田らの提案した方向集中度(以降理論Smax)に近い値を示す条件を明らかにすることを目的とし、波浪推算により得られる方向集中度の出現特性について再整理を行った。加えて波齢との相関についても整理を行った結果、鳥取における冬季季節風時には波齢とsmaxに相関が見られるものの、その他の地点では明瞭な傾向が見られなかった。推算結果の方向スペクトルから得られる方向集中度は、有義波高と有義波周期から推定される波形勾配別の合田らの方向集中度Smaxの分布と分布形状は良く似ており、50程度の条件では概ね同程度の値を推定可能であるが、20以下の風波条件では過小評価傾向であり、方向集中度が80を越えるような減衰距離の長いうねりについては過大な値を与えることを明らかにした。なお、本研究では違いの特性を明らかにしたが、合田らの提案値と波浪推算から算出される方向集中度のどちらが適切な値であるかについては更なる詳細な検討が望ましいといえる。日本沿岸に来襲する波浪の方向集中度の出現特性に関して,全国港湾海洋波浪情報網により観測されているデータから推定される方向集中度および,WAMによる波浪推算で得られる方向集中度の出現特性を明らかにするとともに,合田・鈴木(1975)の提案する値との比較を行った.波浪推算モデルで得られたSmaxを波形勾配別に比較すると大きくばらつくものの,平均Smaxは合田らの設定値と同様に波形勾配の増大とともに減少する傾向がみられた.NOWPHASの観測結果から推定される平均Smaxは波形勾配によらず,概ね1020程度の値であり,風波については合田らの推定値よりやや大きい可能性が示唆された.