hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時空間計量経済モデルの推定へのマルコフ連鎖モンテカルロ法の応用

更に、株式日次収益率データにおいて、前日に収益率が減少すると翌日に分散項の増大が観察されるレバレッジ効果、あるいは異なる株式の収益率と分散項の交差レバレッジ効果まで考慮してモデリングを行いました。これらは非線形状態空間モデルで表現され、マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法による効率的な母数のベイズ推定方法である、ブロックサンプラー(マルチムーブ・サンプラー)を構成しました。東証株価指数の業種別日次収益率データを用いた実証分析を行い、提案したモデルの有用性を示しました。続いて、資産収益率間の相関が均一であるという仮定を緩め、複数の資産収益率群内で相関構造が均一であり、集団間では異なるというモデルへの拡張を目指します。レバレッジ効果・交差レバレッジ効果も含めて、集団内・集団間での異なる相関構造の研究を進めています。2.単変量時系列データの分布の裾の挙動を説明するモデルを提案します。被説明変数の確率的に時間変動する分位点を状態空間表現を用いてモデル化しました。更に、株式日次収益率データにおけるレバレッジ効果のモデリングに倣い、被説明変数とその一期先分位点の相関もモデルに含め、マルチムーブ・サンプラーを用いた、MCMC法による効率的なベイズ推定法を提案しました。日本のインフレ率のデータによる実証分析を行い、ディスカッションペーパーとしてまとめ投槁、更に改訂を行いました。
固体のダイナミックな濡れの現象論とモデリング

ダイナミックな濡れが支配する現象としてアクリル円筒の内側を流れ落ちる細流の振る舞いを実験的に調べた。流量がしきい値を超えるとき、細流の経路が自発的に螺旋形の秩序構造を形成する事を見いだした。流量とパイプ内径をパラメータとし、細流の振る舞いに対する状態図を実験的に明らかにした。水平方向へ流れる細流は、"キンク"を形成して、流れの方向を変える。キンクは、表面張力と慣性力に支配され運動する。細流の振る舞いを解明するためには、このキンクの運動を理解する必要がある。液体による濡れを理解することは、流体物理学の基本的な問題の一つであり、塗装や防腐処理などの応用とも関係する重要な問題である。これまでの多くの濡れの研究は、固体面を濡らす静的な液体の三重線や接触角の性質を扱ってきた。一方、流れが存在し、三重線が動的に変形する場合、その流れの動力学や接触角の性質について解っていることは少ない。本年度は、シリンダの内壁を流れ落ちる細流の振る舞いに着目し、垂直に設置したアクリルパイプ内に流量を一定値に制御した脱イオン水を注入する装置を開発し、細流の振る舞いを実験的に調べた。流量が少ないとき、細流は直線的にシリンダ内を流れ落ちる。流量がある値を超えて増加すると、これまでに知られているように、細流は波状の軌跡を描いてシリンダ内を下降する。本研究では、さらに流量が増加すると、流れの軌跡がほぼ完全な螺旋パターンを描くことを、初めて明らかにした。また、螺旋のピッチがシリンダ内径dに比例すること、内径の関数としてプロットした臨界流量が、d=10mm付近に最小値を持つことを見いだした。さらに、界面活性剤SDSを流体に添加し、表面張力を系統的に変化させて、細流の振る舞いの変化を調べた。螺旋のピッチは、表面張力γが小さくなるにつれ長くなる傾向を持ち、γがある値を超えると、螺旋状の流れは現れなくなる。細流が波状のパターンを描く臨界流量の値は、次元解析によって理解されることが知られている。同様の手法を螺旋パターンが現れる臨界流量に対して適用すると、表面張力の効果が正しく説明されないことがわかった。滑らかな疎水性の平板上を流れる細流の振る舞いは、流体の粘性や平板との摩擦に加えて、平板に対する濡れ性に強く支配される。濡れ性は、固体・流体・気体の3つの界面から構成される接触線に加わる張力として、細流の振る舞いに作用するが、この接触線張力を理解するために、平板上に置ける細流の蛇行パターンと、円管内壁における細流の螺旋パターンの形成に着目した。平板上の細流は、流量がしきい値を超えると、不安定化し、蛇行を始める。一方、円管内壁に置いては、細流が螺旋パターンを形成する。そのパターン形成が始まるもう一つのしきい値が存在することを実験的に示した。螺旋の周期は、円管の内径に正比例する。つまり、細流は重力方向に対してつねに一定の傾き角度を保って流れ落ちる。その角度は、重力と接触線張力のバランスによって決定されると予想し、界面活性剤を用いて接触せん張力を変化させ、傾き角度についての実験結果を解析し、考察をおこなっている。固体の濡れのダイナミクスが関連する問題として、濡れた粉体の研究をおこなった。とくにコーンスターチや片栗粉と水の混合物はダイラタント流体と呼ばれ、顕著なShear Thickeningを示すが、そのメカニズムはあまりわかっていない。この研究は、申請時の計画にはなかったが、モデル解析を実験の双方から研究を行った。モデル解析から、ダイラタント流体に一定の外力を加えると、自発的な振動が観測されること予測した。それを実験的に検証することに成功した。
組織特異的転写因子による軟骨分化の解析

軟骨細胞のcDNA発現ライブラリーを作成し,II型コラーゲン遺伝子のエンハンサーの塩基配列をもったオリゴヌクレオチドをプロープに用いてサウスウエスタンスクリーニングを行って新規のDNA結合蛋白質の部分cDNAを4クローンを得て,プラークハイブリダイゼーション,5'RACEを行いそれぞれcDNAを得た.(1)得られたクローンは,軟骨組織と神経系組織で組織特異的に発現していることを明らかにした.軟骨組織では,胎生14日ですでに発現し,胎生19日,生後2日,10日でも発現していた.得られたクローンをプローブにしてin situ hybridizationを行い,マウスの17日の脊椎軟骨組織にてmRNAの発現を認めた.すでに既知であった一つの蛋白(コンドロカルシン;II型コラーゲンCプロペプチド)については,軟骨での過剰発現トランスジェニックマウスでを作成し,その表現型を解析した.その結果(1)II型コラーゲンCプロペプチド過剰発現トランスジェニックスマウスでは,胎生期軟骨組織で,正常より約4倍のII型コラーゲンCプロペプチドのmRNAの発現が確認され,免疫組織化学,免疫電顕にて,成長軟骨帯の細胞外マトリックスと軟骨細胞の細胞内,核内に存在することが証明された.このマウスでは頭蓋骨の変形や長官骨の短縮など内軟骨性骨形成の変化がみられた.成長軟骨帯での軟骨細胞での過剰な局在により,軟骨細胞の最終分化である肥大軟骨細胞の早期出現と,石灰化の遅延をきたした.このことが,本マウスにみられた長官骨の短縮など内軟骨性骨形成異状の原因と思われた.(1)新規の3クローンにつき遺伝子を明らかにするため,マウスgenomicクローンを得て,一つのクローン(CSEBP-2)についてゲノム構造を明らかにした.CSEBP-2の遺伝子構造の解析の結果,ゲノム上では約8kbであり,coding regionに14個のエクソンを含むことがわかった.翻訳開始位置はエクソン2にあり,停止位置はエクソン11にあった.軟骨細胞のcDNA発現ライブラリーを作成し,II型コラーゲン遺伝子のエンハンサーの塩基配列をもったオリゴヌクレオチドをプロープに用いてサウスウエスタンスクリーニングを行って新規のDNA結合蛋白質の部分cDNAを4クローンを得て,プラークハイブリダイゼーション,5'RACEを行いそれぞれcDNAを得た.(1)得られたクローンは,軟骨組織と神経系組織で組織特異的に発現していることを明らかにした.軟骨組織では,胎生14日ですでに発現し,胎生19日,生後2日,10日でも発現していた.得られたクローンをプローブにしてin situ hybridizationを行い,マウスの17日の脊椎軟骨組織にてmRNAの発現を認めた.すでに既知であった一つの蛋白(コンドロカルシン;II型コラーゲンCプロペプチド)については,軟骨での過剰発現トランスジェニックマウスでを作成し,その表現型を解析した.その結果(1)II型コラーゲンCプロペプチド過剰発現トランスジェニックスマウスでは,胎生期軟骨組織で,正常より約4倍のII型コラーゲンCプロペプチドのmRNAの発現が確認され,免疫組織化学,免疫電顕にて,成長軟骨帯の細胞外マトリックスと軟骨細胞の細胞内,核内に存在することが証明された.このマウスでは頭蓋骨の変形や長官骨の短縮など内軟骨性骨形成の変化がみられた.成長軟骨帯での軟骨細胞での過剰な局在により,軟骨細胞の最終分化である肥大軟骨細胞の早期出現と,石灰化の遅延をきたした.このことが,本マウスにみられた長官骨の短縮など内軟骨性骨形成異状の原因と思われた.(1)新規の3クローンにつき遺伝子を明らかにするため,マウスgenomicクローンを得て,一つのクローン(CSEBP-2)についてゲノム構造を明らかにした.CSEBP-2の遺伝子構造の解析の結果,ゲノム上では約8kbであり,coding regionに14個のエクソンを含むことがわかった.翻訳開始位置はエクソン2にあり,停止位置はエクソン11にあった.本研究は,軟骨の細胞外マトリックスのうちの主要な構成成分であるII型コラーゲンの遺伝子の発現制御を通して軟骨の発生,分化を明らかにする目的で,II型コラーゲン遺伝子エンハンサーに結合する蛋白質の遺伝子クローニングを行い,そのDNA結合蛋白を解析した.1.(1)軟骨細胞のcDNA発現ライブラリーを作成し,II型コラーゲン遺伝子のエンハンサーの塩基配列をもったオリゴヌクレオチドをプローブに用いてサウスウエスタンスクリーニングを行って新規のDNA結合蛋白質の部分cDNAを4クローン得た.(2)さらに,プラークハイブリダイゼーション,5'RACEを行いそれぞれ完全長cDNAを得た.2.(1)得られたクローンをプローブにしてノーザンブロッティングを行い,軟骨組織と神経系組織で組織特異的に発現していることを明らかにした.(2)さらにRT-PCR法にて組織別,発生段階別の発現を3クローンで明らかにした.軟骨組織では,胎生14日ですでに発現し,胎生19日,生後2日,10日でも発現していた.(3)Mimic-PCR法にて,発現量を定量化した.1つのクローンでは,生後2,10にちより胎生期の法が発現量が多かった.3.得られたクローンをプローブにしてin situ hybridizationを行い,マウスの17日の脊椎軟骨組織にてmRNAの発現を認めた.4.すでに既知であった一つの蛋白については,軟骨での過剰発現トランスジェニックマウスを作成し,その表現型を解析した.5.(1)新規の3クローンにつき遺伝子を明らかにするため,マウスgenomicクローンを,プラークハイブリダイゼーション法を用いて得た.

このgenomic DNAのシーケンス解析を行っている.(2)また,この蛋白にin vivoでの機能を解析するために,ノックアウトマウスの作成を準備している.本研究は,軟骨の細胞外マトリックスのうちの主要な構成成分であるII型コラーゲンの遺伝子の発現制御を通して軟骨の発生,分化を明らかにする目的で, II型コラーゲン遺伝子エンハンサーに結合する蛋白質の遺伝子クローニングを行い,そのDNA結合蛋白を解析した.1.平成9年度までに, II型コラーゲン遺伝子エンハンサーに結合するDNA結合蛋白の候補のcDNAを4クローン得て,塩基配列, RT-PCR法による組織,発生段階別のmRNA発現を解析した.2.すでに既知であった一つの蛋白(コンドロカルシン)について,軟骨での過剰発現トランスジェニックマウスを作成した.この導入遺伝子は,軟骨細胞で発現していることを,mRNAレベルで確認し,蛋白レベルでは,ウエスタンブロッティング,免疫組織学的解析により明らかにした.また,免疫電顕にて,軟骨細胞のrER内に発現し,また,軟骨細胞の核内にも存在していることを明らかにした.そのマウスでは軟骨の最終分化である石灰化に遅延を認め,形態的に小さかった.以上より,この蛋白が軟骨の最終分化段階にて石灰化に関与し,軟骨分化に積極的に作用していることが推察された.3.この蛋白のinvivoでの機能を解析するために,マウスgenomicクローンをプラークハイブリダイゼーション法を用いて得て,ノックアウトマウスを作成している.
糖尿病血管障害発症における血管安定性制御システム破綻の病態的意義に関する研究

本研究では、血管内皮細胞が発現するチロシンキナーゼ型受容体Tie-1の可溶型変換システムの糖尿病病態における意義を明らかにするため、Tie-1可溶型変換のTie-1とTie-2の機能的相互作用に及ぼす影響を検討した。結果として、糖鎖修飾の異なる2種類のTie-1は、それぞれ固有の生化学的特性を背景にangiopoietin(Ang)/Tie連関のシグナル制御分子としての役割を担い、中でもTie-1可溶型変換機構はTie-1、Tie-2活性バランスを環境依存性に変化させ、血管新生過程において重要な制御システムとして機能している可能性が示唆された。血管内皮細胞に発現するTie受容体(Tie-1、Tie-2)は、血管安定シグナルとして重要である事が遺伝子改変マウスにより明らかになっている。一方、Tie-1のリガンドは未だ同定されておらず、これまでの研究報告によると、Tie-1の活性化はAngiopoietin-1によるTie-2活性化に依存していることが明らかとなっている。そこで、血管内皮細胞におけるTie-1単独のシグナル機能を明らかにするべく、平成26年度は、Tie-1単独シグナル機能解析を可能にする実験系を確立した。具体的には、VEGF receptor-2/Tie-1キメラ遺伝子(VEGF receptor-2の細胞外ドメインをコードする遺伝子とTie-1の細胞内ドメインをコードする遺伝子のキメラ)をサブクローニングし、HEK293細胞に遺伝子導入し、キメラ遺伝子の安定発現細胞株(HEK-VR2/Tie1)を樹立した。この系を用いる事で、VEGF receptor-2のリガンドであるVEGF-AやVEGF-Eによる刺激により、TIe-1受容体の自己リン酸化を誘導出来る可能性がある。実際に、VEGF-EでHEK-VR2/Tie1を刺激すると、Tie-1のチロシンリン酸化が誘導された。現在、Tie-1単独のシグナルが、いかなる細胞内シグナルに影響を与えるのか詳細に検討中である。一方、Tie-1はプロテアーゼにより可溶型に変換される事が知られているが、その生物学的意義は不明である。このTie-1可溶型変換の生物学的意義を明らかにするため、その第一歩として、Tie-1可溶型変換機序を検討している。これまでに、血管内皮細胞はグリコシレーションの違いにより分子量の異なる2種のTie-1を発現しており、分子量の高いTie-1のみがprotein kinase-C活性依存性に可溶型に変換されるという興味深い現象を明らかにした。血管安定性を制御するAngiopoietin/Tieシステムと糖尿病病態との関係を、特に受容体の可溶型変換機構に着目し研究を遂行していきた。これまでに、糖尿病病態における細胞内代謝異常としての細胞内シグナル伝達分子protein kinase C (PKC)の活性亢進を基盤とし、血管内皮細胞が発現するチロシンキナーゼ型受容体Tie-1(グリコシレーションの違いにより高分子量Tie-1と低分子量Tie-1の二種類が発現している)の可溶型変換とPKC活性との関係に注目し、PKC活性亢進により高分子量Tie-1のみが可溶型に変換されることが明らかとなっていた。平成27年度においては、このグリコシレーションの違いによるPKC活性依存性Tie-1可溶型変換の特性が、いかなる生物学的意義を持つのかを中心に研究を行った。その結果、1) Tie-1/Tie-2複合体形成に関与するTie-1は高分子量Tie-1であること、2) Tie-2のアゴニストAng-1による刺激で主として低分子量Tie-1がTie-2依存性にトランス活性化を受ける事、3) PKC活性亢進による高分子量Tie-1の可溶型変換によりAng-1依存性低分子量Tie-1のトランス活性化が抑制される事、が明らかとなった。このことは、Ang-1によるTie-2ならびにTie-1の活性化状態は、生体環境に応じて、PKC依存性高分子量Tie-1可溶型変換機構を介し厳密に制御され、血管新生誘導に寄与しているものと推測される。一方、持続的なPKC活性亢進をもたらす糖尿病病態では、この厳密な制御機構が破綻している可能性があり、糖尿病における微小血管障害発症の分子基盤として重要である可能性が示唆された。in vitroの研究成果としては、良好な進捗状況であるものの、そのin vitroの現象が、in vivoにおいて実際に機能しているか、ないし意義ある現象であるのかを確認する方法が極めて困難であり、in vivoにおける検証実験が進捗していない。これまでに、糖尿病病態における細胞内代謝異常としての細胞内シグナル伝達分子protein kinase C (PKC)の活性亢進を基盤とし、血管内皮細胞が発現するチロシンキナーゼ型受容体Tie-1(グリコシレーションの違いにより高分子量Tie-1と低分子量Tie-1の二種類が発現している)の可溶型変換とPKC活性との関係に注目し、1) PKC活性亢進により高分子量Tie-1のみが可溶型に変換されること、2) Tie-1/Tie-

2複合体形成に関与するTie-1は高分子量Tie-1であること、3) Tie-2のアゴニストAng-1による刺激で主として低分子量Tie-1がTie-2依存性にトランス活性化を受ける事、4) PKC活性亢進による高分子量Tie-1の可溶型変換によりAng-1依存性低分子量Tie-1のトランス活性化が抑制される事、が明らかとなった。このことは、Ang -1によるTie-2ならびにTie-1の活性化状態は、生体環境に応じて、PKC依存性高分子量Tie-1可溶型変換機構を介し厳密に制御され、血管安定性制御や血管新生誘導制御に寄与しているものと推測される。一方、持続的なPKC活性亢進をもたらす糖尿病病態では、この厳密な制御機構が破綻している可能性があり、糖尿病における微小血管障害発症の分子基盤として重要である可能性が示唆される。平成29年度はこれら研究成果を学会で発表すること、さらに論文を執筆し、海外の雑誌に投稿、掲載するための活動を行った。学会発表や論文執筆活動は現状の大学業務環境の中で可能な限りの活動を行ってきたものの、平成29年度は、教育、診療(病理診断)の通常業務の負担増加に伴う研究活動時間の減少により、当初の研究実施計画を達成することができなかった。現在、論文執筆は終了しており、投稿活動を行っている。血管安定性を制御するAngiopoietin/Tieシステムと糖尿病病態との関係を、特に受容体の可溶型変換機構に着目し研究を遂行していきた。チロシンキナーゼ型受容体であるTie-1の単独のシグナルがいかなるシグナルであるかをVEGFR-2-Tie-1キメラ遺伝子をクローニングし、VEGF-E刺激による細胞内シグナル関連分子のリン酸化を検討したものの、他のチロシンキナーゼ型受容体では認めないTie-1特異なシグナル伝達機構を同定するに至らなかった。一方、糖尿病病態では細胞内代謝異常としての細胞内シグナル伝達分子protein kinase C (PKC)が持続的に活性亢進状態であることが知られており、PKC活性化と血管内皮細胞が発現するTie-1(グリコシレーションの違いにより高分子量Tie-1と低分子量Tie-1の二種類が発現している)の可溶型変換との関係を検討した結果、1) PKC活性亢進により高分子量Tie-1のみが可溶型に変換されること、2) Tie-1/Tie-2複合体形成に関与するTie-1は高分子量Tie-1であること、3) Tie-2のアゴニストAng-1による刺激で主として低分子量Tie-1がTie-2依存性にトランス活性化を受ける事、4) PKC活性亢進による高分子量Tie-1の可溶型変換によりAng-1依存性低分子量Tie-1のトランス活性化が抑制される事、が明らかとなった。このことは、Ang-1によるTie-2ならびにTie-1の活性化状態は、生体環境に応じて、PKC依存性に変化することを示しており、持続的なPKC活性亢進をもたらす糖尿病病態では、このAng/tieシステムの厳密な制御が破綻し、糖尿病における微小血管障害発症の分子基盤として重要である可能性が示唆された。しかし、システム破綻の詳細なメカニズムは明らかにし得ず今後の課題となった。本研究では、血管内皮細胞が発現するチロシンキナーゼ型受容体Tie-1の可溶型変換システムの糖尿病病態における意義を明らかにするため、Tie-1可溶型変換のTie-1とTie-2の機能的相互作用に及ぼす影響を検討した。
アトピー性皮膚炎の病態および経皮IgE誘導におけるSLAMの役割の解明

共刺激分子SLAM (CD150)はこれまでにTh2型免疫応答において重要であると考えられているが、代表的なTh2型皮膚炎であるアトピー性皮膚炎やそれにともなうIgE抗体産生における詳細な役割はいまだ明らかでない。本研究では、SLAM欠損マウスを用いた解析により、SLAMはアトピー性皮膚炎発症に必須ではないこと、しかし、アトピー性皮膚炎で誘導されるIgE産生にはTリンパ球の発現するSLAMが重要であること、が示唆された。アトピー性皮膚炎をはじめとするTh2型皮膚炎とIgE誘導は、慢性皮膚炎のみならず、喘息や食物アレルギーなどのアレルギー疾患の発症を誘導しうることから、そのメカニズムの解明と、より病態に特異的な免疫制御法の開発が求められている。共刺激分子SLAMはこれまでに、免疫応答のTh2偏倚における重要性が示唆されているが、アトピー性皮膚炎の病態やIgE誘導における詳細な役割はいまだ明らかでない。本研究ではTh2型皮膚炎およびIgE誘導におけるSLAMの詳細な役割を明らかにし、SLAMを介した免疫制御治療の可能性探索を目指している。平成26年度は、マウスアトピー性皮膚炎モデルの皮膚炎発症とIgE誘導におけるSLAMの重要性を検証し、以下について明らかにした。1.IgE誘導におけるSLAMの関与は、抗原の種類および感作経路によって異なる。(1)SLAM欠損マウスにおける抗原特異的IgE誘導は、dinitrofluorobenzene (DNFB)の反復経皮感作によるアトピー性皮膚炎モデルでは低下していたが、オキサゾロンあるいは卵白アルブミンの反復経皮感作では野生型マウスと同等であった。(2)卵白アルブミンの腹腔内投与による抗原特異的IgE誘導は、経皮感作による誘導とは異なり、野生型マウスと比較しSLAM欠損マウスで低下していた。2.SLAMはマウスアトピー性皮膚炎モデルにおける皮膚炎発症に必須ではない。マウスアトピー性皮膚炎モデルにおける皮膚炎は、SLAM欠損マウスでも野生型マウスと同等に発症した。平成26年度は、IgE誘導におけるSLAMの関与は、抗原の種類および感作経路によって異なること、SLAMはマウスアトピー性皮膚炎モデルにおける皮膚炎発症に必須ではないこと、などを明らかにした。平成27年度は、以下の点を明らかにした。1.抗原感作を伴わずともアトピー性皮膚炎様皮膚炎の発症のみでIgE抗体産生が誘導される。2.このIgE抗体産生誘導は抗原感作を伴っていないにも関わらず、T細胞依存性の所属リンパ節における胚中心形成と胚中心B細胞分化など、抗原特異的IgE抗体の誘導に特徴的と考えられている反応を伴う。SLAM欠損マウスの維持、繁殖にトラブルがあり、IgE誘導におけるSLAMの関与について充分な解析を行えなかった。代わりに、抗原感作を伴わなくてもアトピー性皮膚炎様皮膚炎の発症のみでIgE産生が誘導されることと、そのメカニズムの一端を明らかにした。アトピー性皮膚炎をはじめとするTh2型皮膚炎とIgE抗体の産生誘導は、慢性皮膚炎のみならず、喘息や食物アレルギーなどのアレルギー疾患の発症を誘導しうることから、そのメカニズムの解明と、より病態に特異的な免疫制御法の開発が求められている。共刺激分子SLAM (CD150)はこれまでに、免疫応答のTh2偏倚における重要性が示唆されているが、アトピー性皮膚炎の病態やIgE抗体産生誘導における詳細な役割はいまだ明らかでない。平成27年度は、抗原感作を伴わずともアトピー性皮膚炎様皮膚炎の発症のみでIgE抗体産生が誘導されること、このIgE抗体産生誘導はT細胞依存性の所属リンパ節における胚中心形成と胚中心B細胞分化など抗原特異的IgE抗体の誘導に特徴的と考えられている反応を伴うこと、などを明らかにした。平成28年度は、以下を明らかにした。1)アトピー性皮膚炎様皮膚炎を誘導すると、抗原感作を伴わなくても、所属リンパ節にIgE産生胚中心B細胞が分化する2)SLAM欠損マウスでは、抗原感作を伴わないアトピー性皮膚炎様皮膚炎に伴うIgE抗体産生が低下傾向にある平成27年度にSLAM欠損マウスの維持、繁殖にトラブルがあり、研究遂行が遅延した。また、平成28年度には動物実験施設SPF領域において感染事故が発生し、長期にわたって動物実験に制限があったため、研究遂行が遅延した。

アトピー性皮膚炎をはじめとするTh2型皮膚炎とIgE抗体の産生誘導は、慢性皮膚炎のみならず、喘息や食物アレルギーなどのアレルギー疾患の発症を誘導しうることから、そのメカニズムの解明と、より病態に特異的な免疫制御法の開発が求められている。共刺激分子SLAM (CD150)はこれまでに、免疫応答のTh2偏倚における重要性が示唆されているが、アトピー性皮膚炎の病態やIgE抗体産生誘導における詳細な役割はいまだ明らかでない。本研究ではTh2型皮膚炎およびIgE誘導におけるSLAMの詳細な役割を明らかにし、SLAMを介した免疫制御治療の可能性探索を目指している。平成26年度は、IgE誘導におけるSLAMの関与は、抗原の種類および感作経路によって異なること、SLAMはマウスアトピー性皮膚炎モデルにおける皮膚炎発症に必須ではないこと、などを明らかにした。平成27年度は、抗原感作を伴わずともアトピー性皮膚炎様皮膚炎の発症のみでIgE抗体産生が誘導されること、このIgE抗体産生誘導はT細胞依存性の所属リンパ節における胚中心形成と胚中心B細胞分化など抗原特異的IgE抗体の誘導に特徴的と考えられている反応を伴うこと、などを明らかにした。平成28年度は、以下を明らかにした。1)アトピー性皮膚炎様皮膚炎を誘導すると、抗原感作を伴わなくても、所属リンパ節にIgE産生胚中心B細胞が分化する、2)SLAM欠損マウスでは、抗原感作を伴わないアトピー性皮膚炎様皮膚炎に伴うIgE抗体産生が低下傾向にある。平成29年度は、抗原感作を伴わないアトピー性皮膚炎様皮膚炎に伴うIgE抗体産生が、T細胞特異的SLAM欠損で低下することを明らかにした。共刺激分子SLAM (CD150)はこれまでにTh2型免疫応答において重要であると考えられているが、代表的なTh2型皮膚炎であるアトピー性皮膚炎やそれにともなうIgE抗体産生における詳細な役割はいまだ明らかでない。本研究では、SLAM欠損マウスを用いた解析により、SLAMはアトピー性皮膚炎発症に必須ではないこと、しかし、アトピー性皮膚炎で誘導されるIgE産生にはTリンパ球の発現するSLAMが重要であること、が示唆された。SLAMがアトピー性皮膚炎様皮膚炎の発症にあまり関与していなかった点は想定外であったが、経皮感作する抗原によって抗原特異的IgE誘導がSLAM依存性の場合と非依存性の場合があることが示唆された。また、同じ抗原であっても、感作経路によってIgE誘導へのSLAMの関与が異なるという興味深い結果を得た。SLAM欠損マウスの準備ができ次第、アトピー性皮膚炎様皮膚炎に伴うIgE誘導メカニズムにおけるSLAMの関与について解析をすすめる。研究計画に従い、どの細胞分画のSLAM発現がIgE誘導に重要かを明らかにしていく。皮膚科学平成26年度の研究結果により、アトピー性皮膚炎様皮膚炎発症においてはSLAMが重要ではないことが示唆されたため、当初の研究計画のうち、IgE誘導におけるSLAMの役割の解析に焦点を絞る。1.抗原特異的IgE誘導に重要なSLAM発現細胞(責任細胞)の同定細胞養子移入や骨髄混合移植により、特定の細胞分画特異的にSLAMを欠損するマウスを作製する。
中枢神経系に対するデクスメデトミジンの抗炎症・保護作用について

ICRマウスに対して,頚動脈の結紮による短時間の脳虚血と少量のLPS投与を行い,6時間後に脳を取り出し視床下部,海馬,線条体,大脳皮質におけるIL-1 betaおよびIL-6 mRNAをリアルタイムPCRによって比較測定した。その結果,LPS投与のみ,または虚血のみではIL-1 betaおよびIL-6のいずれもほとんど反応しなかったが,両者を組み合わせることによっていずれの部位においてもレベルが上昇し,特に海馬においてはコントロール群,LPS群およびCAO群と比較して,いずれも有意に上昇していた。さらにデクスメデトミジンによりIL-1 betaおよびIL-6 mRNAの反応は,有意に抑制された。次に,CAOによる虚血を6時間として,7日後にマウスの脳を取り出し,TUNEL染色を行った。その結果海馬の歯状回でLPS+CAOによるDNA断片化を認め,その変化はデクスメデトミジンの持続的な投与によって抑制された。これらの結果から,手術に伴う末梢の炎症と手術中の低血圧などによる一時的な脳虚血によって,脳における炎症およびアポトーシスが惹起され,それはデクスメデトミジンにより抑制されることが示唆された。臨床においてはデクスメデトミジンは全身麻酔下手術後のせん妄をコントロールする可能性が考えられた。また,ラットグリア由来の細胞株C6を,脳虚血を模した低酸素低グルコース(OGD)において低濃度のLPSを作用させたところ,IL-6 mRNAのレベルが著しく上昇した。またそれに対してデクスメデトミジンを作用させると,IL-6 mRNAの上昇を抑制した。以上のことからデクスメデトミジンは脳虚血に対して,特に海馬のIL-6の上昇とアポトーシスの惹起を抑制し,そのことは培養細胞においても確かめられた。今年度は脳梗塞モデルの確立に重点をおいた。ペントバルビタールの腹腔内注射では動物実験委員会の承認が得られず,また実際に30分ほどの手術を動物に苦痛を与えることなく完了することが困難であると思われたため,イソフルレン吸入による麻酔管理のシステムを整えた。また,当初は総頚動脈の結紮により脳梗塞モデルを確立する予定であったが,より確実な梗塞を引き起こすために,内頚動脈へシリコンでコーティングされたモノフィラメントナイロン糸を挿入することとし,それに伴って必要となった動物手術用の顕微鏡を学内で手配した。止血用のバイポーラは今回の研究費で購入した。そして,中大脳動脈起始部を1時間塞栓し,その後再度血流を再開させた。麻酔から覚醒した後に,ビヘイビアを観察し,梗塞の程度を評価した。また24時間後に脳を取り出し,2mmの厚さ切片を作製し,それをTTC(2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロライド)で染色し,梗塞領域を測定した。デクスメデトミジンは浸透圧ポンプへ充填し,上記手術と同時に皮下に留置した。その結果,虚血再灌流モデルとして特徴的なビヘイビアを認めるとともに,著明な梗塞領域を認めた。デクスメデトミジンの脳梗塞に対する効果として,梗塞領域が縮小するような傾向は著明ではない。またデクスメデトミジンを投与したマウスでは行動が緩慢になる傾向が見られ,これはデクスメデトミジンによる鎮静作用の効果であると思われた。脳梗塞モデルの確立に当初の予想よりも多くの時間が必要であった。まず動物実験委員会の指導と,比較的長時間となる手術への必要性から,吸入麻酔薬による麻酔を行うことが必要であった。また動物手術用の実体顕微鏡を手配することが必要であった。さらに,安定して脳梗塞症状を発症させ,また一定の領域の梗塞巣をもたらすために,血管内へ挿入する塞栓子にも配慮が必要であり,いくつかの種類の糸を試したが,最終的にはナイロン糸がシリコンでコートされた専用の塞栓子を購入して用いることで解決した。さらにデクスメデトミジンが梗塞領域を縮小させるという効果を期待して,実験を繰り返したが,現時点の結果では明らかな梗塞領域の縮小は期待できない。全身麻酔手術後のせん妄は手術侵襲の程度や出血量などがリスクファクターであることが知られている。そこで周術期モデルとして,軽度の炎症と短時間の脳虚血を想定してモデルを作製し,そのモデルに対するデクスメデトミジンの効果を調べた。ICRマウスを5群に分け,それぞれコントロール群,LPS群,CAO群,LPS+CAO群,DEX群とした。LPS群およびCAO群にはそれぞれ上記LPSの投与またはCAOを行い,LPS+CAOでは両方を行った。DEX群ではLPS+CAO群に加えて,浸透圧ポンプを用いてデクスメデトミジンを持続的に投与した。6時間後に脳を取り出し視床下部,海馬,線条体,大脳皮質におけるIL-1 betaおよびIL-6 mRNAをリアルタイムPCRによって比較測定した。その結果,LPS群およびCAO群ではIL-1 betaおよびIL-6のいずれもほとんど反応しなかったが,LPS+CAO群ではいずれの部位においてもレベルが上昇し,特に海馬においてはコントロール群,LPS群およびCAO群と比較して,いずれも有意に上昇していた。

その結果海馬の歯状回でLPS+CAOによるDNA断片化を認め,その変化はデクスメデトミジンの持続的な投与によって抑制された。これらの結果から,手術に伴う末梢の炎症と手術中の低血圧などによる一時的な脳虚血によって,脳における炎症およびアポトーシスが惹起され,それはデクスメデトミジンにより抑制されることが示唆された。臨床においてはデクスメデトミジンは全身麻酔下手術後のせん妄をコントロールする可能性が考えられた。少量のLPS投与と短時間の脳虚血によって,海馬に炎症反応が惹起されたことは新たなモデルの確立をもたらした。そしてその反応をデクスメデトミジンが抑制したことによって,デクスメデトミジンの脳保護効果が示されたと考えている。この結果は新たな治験であり,順調に研究が進んでいる根拠となる。ICRマウスに対して,頚動脈の結紮による短時間の脳虚血と少量のLPS投与を行い,6時間後に脳を取り出し視床下部,海馬,線条体,大脳皮質におけるIL-1 betaおよびIL-6 mRNAをリアルタイムPCRによって比較測定した。その結果,LPS投与のみ,または虚血のみではIL-1 betaおよびIL-6のいずれもほとんど反応しなかったが,両者を組み合わせることによっていずれの部位においてもレベルが上昇し,特に海馬においてはコントロール群,LPS群およびCAO群と比較して,いずれも有意に上昇していた。さらにデクスメデトミジンによりIL-1 betaおよびIL-6 mRNAの反応は,有意に抑制された。次に,CAOによる虚血を6時間として,7日後にマウスの脳を取り出し,TUNEL染色を行った。また,ラットグリア由来の細胞株C6を,脳虚血を模した低酸素低グルコース(OGD)において低濃度のLPSを作用させたところ,IL-6 mRNAのレベルが著しく上昇した。またそれに対してデクスメデトミジンを作用させると,IL-6 mRNAの上昇を抑制した。以上のことからデクスメデトミジンは脳虚血に対して,特に海馬のIL-6の上昇とアポトーシスの惹起を抑制し,そのことは培養細胞においても確かめられた。まず梗塞領域を指標として,中大脳動脈閉塞による脳梗塞に対するデクスメデトミジンの効果を調べる。方法は平成28年度に確立した手術手技として,シリコンでコーティングされたモノフィラメントナイロン糸をマウス内頚動脈へ挿入し,1時間後に血流を再開することによる。デクスメデトミジンも平成28年度と同様に,皮下に埋め込んだ浸透圧ポンプから緩徐に投与する。梗塞領域の測定はTTC染色した脳切片の写真をコンピューターに取り込み,梗塞領域を測定することによる。これにより,虚血再灌流モデルにおける梗塞領域の変化に対する効果を明らかにする。
弾性工具を用いた張出し成形を直接観察しながら学ぶものづくり教育の試み

製品の多様化が進む中、多品種少量生産への対応技術として、製作にコストや納期を要する金型を用いずに金属薄板を自在な形状に成形するインクリメンタルフォーミング(逐次張出し成形法)が注目されている。棒状工具を受け治具の等高線に沿って動かすことにより、金属薄板の局所的な塑性変形を連続的に発生させ、これを累積して自在な形状に成形する塑性加工技術を、直接身を持って体感することは、次の時代を担う高専学生にとってものづくりへの興味を刺激するとともに、わが国で提案された最先端の成形技術を学ぶ過程としても有用である。本研究では、3DCAD、3Dプリンタを用いて素早く素板支持のための簡易型(受け治具)の製作、剛体工具の球面上に弾性体(熱硬化性エラストマ)を用いての良質の曲面生成、ものづくり学習において従来の金属切削加工だけでなく、素材が変形して目的とする形に立体化して行く過程を視覚に訴え、理解させる教育効果を本研究で検証した。○3DCAD、3Dプリンタ、マシニングセンターを用いての加工プロセスの開発少量多品種な製品を作るために、金属薄板を立体成形するためのベースとなる簡易型(受け治具)の製作、板素材の拘束が少ない素材保持機構の製作、剛体工具の球面上に弾性体(熱硬化性エラストマ)を使っての曲面成形、工具先端径の違いによる成形限界の検証。少数の標準化された工具のみで生産速度の向上、歪みが改善された多種類の曲面形状を成形するための最適な加工プロセスの調査・検証を行った。○ものづくり学習においての教育的効果今回、学校開放行事であるキャンパスツアーや高専祭でのインクリメンタルフォーミングの視覚によるデモンストレーションにより最先端の塑性加工技術を紹介し、本科5年生の卒業研究での「A1合金板材部品即製プロセスの開発」等にも利用し、3Dプリンタとインクリメンタルフォーミングの2つの加工法を組み合わせ、複雑な形状の板金部品を容易に即製するプロセスを構築した。
拡張テレスコープアレイ実験による極高エネルギー宇宙線起源の探索

極高エネルギー宇宙線は、たったひとつの粒子が10ジュールを超えるエネルギーを持つ宇宙放射線である。その起源として、大質量星の爆発や、ブラックホールの重力エネルギー解放、あるいは銀河同士の衝突など、壮大な高エネルギー宇宙現象が考えられているが、いまだ答えは見つかっていない。米国ユタ州で拡張テレスコープアレイ実験による宇宙線観測を推進し、テレスコープアレイ実験が報告した宇宙線到来方向の集中「ホットスポット」の存在を明らかにする。この観測で極高エネルギー宇宙線天文学を確立し、宇宙物理学の最重要課題の一つである宇宙線の起源解明をすすめる。
制御不能流の理論構築と交通・通信・日程計画における輻輳現象の解明・制御への応用

1996年度には、交通問題に重点をおいて、データ収集、文献調査ならびに理論の部品となる概念の確立、法則性の発見などの基礎的研究を進めた。データ収集に関しては、主要道路ネットワーク、都市地域の土地利用データ等を入手し展開した。これらのデータは、理論展開の実証に用いたほか、従来理論に沿って施設配置問題、経路探索問題、地理情報システム構築等を扱うことにも利用して、新理論の結果と比較するための基礎資料を整備した。新理論の研究に関しては、都市内交通を想定して、適当な交通の発生モデルのもとで、渋滞を起こさないために必要な交通容量を確保しながら居住領域を定めるという配分問題を考察した。また、交通ネットワークの全体としての機能を損なうことなく各リンクの容量を減少させる「ネットワークのスリム化」という新概念を導入し、関連する算法の計算複雑性を検討し、この概念が大規模システムに対する最適な投資配分を考える際に有効であることを指摘した。1997年度においては、理論体系をより厳密、広範にすることに努めるとともに、渋滞のパターンと流れのパターン、それぞれの半順序集合としての準同型対応、また渋滞により定義されるネットワーク自身の強連結構造が定める半順序構造との関係等を解明した。応用面では、ビル内交通システムとビル間交通システムとに着目して、小規模建物を多数分散して建築する場合と少数の大規模建物を建築する場合との優劣比較も行った。1998年度は、研究の最終年度でもあるので、それまでの研究を一層深め精密化するとともに、3年間の研究成果の総纏めと正式の発表を心掛けた。本研究のテーマである新しい流れの理論の構築に関して,交通問題に重点をおいてデータ収集,文献調査,ならびに理論の部品となる概念の確立,法則性の発見などの基礎的研究を進めた.データ収集に関しては,交通基盤データとして日本全国の主要な道路のネットワークデータ(国土地理院),都市地域の土地利用を調べるための関東圏の国勢調査データ,事業所統計調査データ,マッピングを行なう行政区界データを入手し,本研究費で購入したワークステーションIBM RS/6000上で利用できるように展開した.また,図形読取装置を,地図からの地形の入力,人口データ調査区の位置の入力に利用した.これらのデータは後述する理論展開の実証に一部を利用したほか,既存理論の枠組みの中であるが,施設配置問題,経路探索問題,地理情報システム構築の基礎研究にも利用して,その有効性と利用の限界について調査した.新理論の基礎的研究に関しては,次のようないくつかの方面から考察を進めた.まず,都市内の人の交通を想定して,一定の地域に住む人々の任意の対の間に確率的に交通が発生するとしたモデルを考え,渋滞を起こさないために必要十分な交通容量を確保しながら居住領域を定めるという配分問題を考察した.地域の例として都市をコンパクトに収容したビルを考え,住民の人口と活動量に応じて最適なビルの規模があることを示した.加えて,2次元的な領域を例として,地形による外縁部の形状が交通路・居住地域の配分に与える影響を,モデルによる計算と実際の都市の様子を比較して示した.また,交通ネットワークの全体としての容量を損なうことなく,それぞれのリンクの交通容量を減少させる「ネットワークのスリム化」について,その算法を理論面から論じた.この概念は,大規模システムに対する最適な投資配分を考えるときの有効な道具となると期待される.

制御不能流の基礎となる理論体系を構築するという面からは,最適化間題として定式化可能な制御可能な流れを扱う今までの流れの理論体系とは相反する内容を含む流れ問題の定式化を厳密に行った[伊理,山口・伊理].すなわち,交通,通信,ジョブといった実体としての流れが本来持っている性質の中で,すでに生起した流れを変更することは困難である,逆向きの流れの相殺はできない,といったことに注目し,そのような性質を持つ流れの定義を,従来の流れの理論に匹敵する数理的な厳密さをもって与えた.そして基本的な概念である閉路,二端子流れ,カット,極大流等の定義といくつかの性質を明らかにし,それらを用いて,回路網の容量と冗長性,大域的な渋滞と局所的な渋帯,といった新しい流れの理論に特有な概念を導出した.また,昨年度に引き続き都市内の交通問題に焦点をあてた応用に関する考察を進めた[田口].すなわち,一定の地域に住む人の任意の対の間に確率的に交通が発生するとし,渋滞を起こさないために必要十分な交通容量を確保しながら居住面積を定めるという配分モデルを考察した.そして,少数の大規模なビルを建てて人口を集中させる場合と.多数の小規模な建物を建てて分散をはかる場合とに対して,人の活勤度合,ビル内交通システムとビル間交通システムそれぞれの能力などをパラメータとして,上記の二つの場合の優劣を比較した.また,均質な集団だけでなく,活動度合いが異なり互いに行き来のある複数の組織が存在する場合に対しても,考察を進めた.制御不能流の基礎となる理論体系を構築するという面からは,従来の制御可能な流れを扱う流れの理論体系とは相反する内容を含む流れ問題の定式化を厳密に行った【伊理】.すなわち,交通,通信,ジョブといった実体としての流れが本来持っている性質の中で,すでに生起した流れを変更すること不可能であるということに注目し,そのような性質を持つ流れの定義を,従来の流れの理論に匹敵する数理的な厳密さをもって与えた.これによって,21世紀に入り価値の多様化がさらに進むにつれて先鋭になるであろう問題,たとえば,多様な利用者がいる高速道路網の交通,分散環境における大量の情報通信,上意下達による管理が困難なほど関係者の多い大規模プロジェクトの進行管理,といった問題を考える上での基礎的な方向付けが与えられた.また,都市や大きな建物を想定した,閉じた領域における交通問題に焦点をあてた応用に関しては,システム内に交通容量は大きいが低速な交通手段と容量は小さいが高速な交通手段がある場合に,渋滞を起こさないように必要十分な交通路を確保しながら,総移動時間が最小となるように人口と施設を配置し,生起する交通流を定めるモデルを提案した.そして,集団の規模,利用可能な資源の量を変化させたときに,最適な配置と交通流がどのように変化するのかを求めた.さらに具体的な応用例として,複雑な地下鉄駅構内における乗り換え客の移動経路の選択問題を,地理情報データベースの作成と並行して考察した[田口].
牧草・芝草におけるゲノム編集による新たな育種技術の基盤構築

本研究は、牧草・芝草におけるゲノム編集による新たな育種を展開するため、確立してきた遺伝子組換え手法を用いて、実用化に向けた育種技術を開発することが目的である。また、ゲノム編集技術の中でも、ベクターをゲノムに組込まずに、パーティクルガン法により細胞内に導入し、その一過的発現を利用してゲノム編集を行う実験系(TransGene(TG)-freeのゲノム編集法)を構築する。本年度は、前年度単離したリグニン生合成遺伝子であるCAD遺伝子の塩基配列より、ガイドRNAを設計し、実際にバヒアグラスの不定胚に導入し、一過性の発現によるゲノム編集を試みた。ベクター導入後、培養10日目の不定胚を用いてHMA解析を行ったところ、ヘテロ二本鎖の形成による電気泳動の移動度の違いが認められ、細胞レベルで変異が誘発されていることを確認できた。その後、不定胚より再分化した植物体500個体を用い、変異の有無を確認したところ、標的配列における塩基の欠失は認められず、ゲノム編集された変異体の獲得には至らなかった。今後は、数カ所でガイドRNAを設計して最も効率的に編集できる配列を探索し、これまでと同様に一過性の発現によるゲノム編集行うと同時に形質転換体を獲得し、編集個体を獲得する。次に、コウシュンシバにおけるゲノム編集を行うため、その第一段階である形質転換系の確立を試みた。アグロバクテリウム法における形質転換条件を検討したところ、カルスへの感染および共存培養でのアセトシリンゴン濃度は100μM、共存培養日数は7日間が最も効率的であった。84個のカルスを供試して形質転換を行ったところ、4つの形質転換カルスが得られ、それらより植物体が再生した。現在、ゲノム編集により除草剤耐性形質を付与するため、ALS遺伝子をターゲットにベクターを構築している。バヒアグラスでは、当初計画していたゲノム編集個体の獲得には至っておらず、いくつかの課題が挙げられた。一方、シバでは形質転換系を確立し、ゲノム編集を進めており、本年度の研究はおおむね順調に進展している。バヒアグラスでは、gRNAの設計からやり直し、一過性の発現によるゲノム編集および形質転換体を獲得する方法の両方向より研究を進める。シバに関しては、アグロバクテリウム法により形質転換体を獲得し、そこから変異体を選抜する。また、ゲノム編集技術の中でも、DNAベクターをゲノムに組込まずに、パーティクルガン法により細胞内に導入し、その一過的発現を利用してゲノム編集を行う実験系(TransGene(TG)-freeのゲノム編集法)を構築する。本年度は、1TG-freeのゲノム編集において、カルスに形成される不定胚に着目し、それを標的組織として用いる際の培養法について検討した。バヒアグラスのエンブリオジェニックカルスを用い、不定胚のみを摘出し、様々な培地で培養条件を検討したところ、不定胚より二次的な不定胚が連続的に形成される培養系を確立した。また、この不定胚を用いて、パーティクルガン処理を行ったところ、多くのGUS遺伝子の一過性発現が認められ、本培養法がTG-freeのゲノム編集に十分適応できるものと考えられた。次に、2消化性に関連するリグニン生合成遺伝子として、CAD遺伝子とCOMT遺伝子を標的にバヒアグラスよりcDNAを単離し、それらの発現解析を行った。単離したバヒアグラスのCAD遺伝子とCOMT遺伝子の塩基配列は、イネ科の中でも同じC4植物と高い相同性を示した。また、これらの遺伝子についてリアルタイムPCRによる発現解析を行ったところ、異なる生育段階での植物組織における遺伝子の発現は、どちらも出穂後期で高くなる傾向が認められ、リグニン含量においても同様な結果であった。このことから、今回単離したバヒアグラスのCAD遺伝子とCOMT遺伝子は、リグニン生合成に深く関与していることが明らかとなった。現在、これらの遺伝子の配列情報よりガイドRNAを設計し、ゲノム編集ベクターを作成している。当初計画していた不定胚の培養法の確立および標的遺伝子の単離とゲノム編集ベクターを構築することができ、本年度の研究はおおむね順調に進展している。

次に、コウシュンシバにおけるゲノム編集を行うため、その第一段階である形質転換系の確立を試みた。アグロバクテリウム法における形質転換条件を検討したところ、カルスへの感染および共存培養でのアセトシリンゴン濃度は100μM、共存培養日数は7日間が最も効率的であった。84個のカルスを供試して形質転換を行ったところ、4つの形質転換カルスが得られ、それらより植物体が再生した。現在、ゲノム編集により除草剤耐性形質を付与するため、ALS遺伝子をターゲットにベクターを構築している。バヒアグラスでは、当初計画していたゲノム編集個体の獲得には至っておらず、いくつかの課題が挙げられた。一方、シバでは形質転換系を確立し、ゲノム編集を進めており、本年度の研究はおおむね順調に進展している。現在、構築した編集ベクターを用いて、不定胚へTG-freeのゲノム編集を行っており、それと並行して、カルスへの遺伝子組換えを行っている。TG-freeのゲノム編集では、当代で編集個体を選抜し、カルスを用いた遺伝子組換えでは、後代まで展開して、ベクターが除かれた編集個体を選抜する。バヒアグラスでは、gRNAの設計からやり直し、一過性の発現によるゲノム編集および形質転換体を獲得する方法の両方向より研究を進める。シバに関しては、アグロバクテリウム法により形質転換体を獲得し、そこから変異体を選抜する。本年度は、研究期間の1年目であり、研究を遂行することを優先して、予定していた学会に出席しなかった。次年度は、論文投稿料および学会出席費で使用する予定である。当初計画していた物品を購入する必要が無くなったため、次年度使用額が生じた。次年度は、論文投稿料および学会出席費で使用する。
内圧による軽量知的構造に関する基礎的研究

知的構造とはセンサ機能を備え、自ら判断しアクチュエータ機能で外力などに対応する構造である.この概念によれば構造の能動的に微小な変形を制御することが期待される.精密な変形制御する場合,従来のセンサおよびアクチュエータでは構造の重量増加につながり好ましくないことが多い.そこで特別な装置を付加することなく,気体あるいは液体の内圧で変形を感知し,変形を制御する知的構造を開発することを前提として,本研究においてはその基礎的な特性を明らかにすることを目的とした.端部が閉じられたアクリル製の円筒に空気あるいは水を満たしたモデルにより実験を行い,その基本的な挙動を明らかにした.水あるいは空気に内圧を加え,円筒の軸方向のひずみを測定した.このとき円筒の半径方向の変形を考慮すれば、実験結果は弾性理論より得られる理論値とよく一致することがわかった.この結果,内圧を利用すれば極めて微小な変形を安定して得られることがわかった.また円筒を軸方向に変形させることにより内圧の変化を測定した.わずかな圧力変化であるが変形状態を検知できることがわかった.特に変形させる前の初期圧力が高いほど,その感度は向上した.したがって特別な装置を取付けることなく内圧により知的構造を構成することのできる可能性を見いだした.一般にセンサおよびアクチュエータを構造に埋没するとき、構造との連成変形を考慮しなければ所要のセンサあるいはアクチュエータ機能を得ることができない.そこで積層はり理論を用いてはり状の知的構造の仕様を決定するための数学モデルを提案した.これにより構造およびセンサ・アクチュエータの材質から効率的な機能を得るための形状および埋没位置を得ることのできる図表を作成し,効率的な知的構造を簡便に設計することが可能となった.知的構造とはセンサ機能を備え、自ら判断しアクチュエータ機能で外力などに対応する構造である.この概念によれば構造の能動的に微小な変形を制御することが期待される.精密な変形制御する場合,従来のセンサおよびアクチュエータでは構造の重量増加につながり好ましくないことが多い.そこで特別な装置を付加することなく,気体あるいは液体の内圧で変形を感知し,変形を制御する知的構造を開発することを前提として,本研究においてはその基礎的な特性を明らかにすることを目的とした.端部が閉じられたアクリル製の円筒に空気あるいは水を満たしたモデルにより実験を行い,その基本的な挙動を明らかにした.水あるいは空気に内圧を加え,円筒の軸方向のひずみを測定した.このとき円筒の半径方向の変形を考慮すれば、実験結果は弾性理論より得られる理論値とよく一致することがわかった.この結果,内圧を利用すれば極めて微小な変形を安定して得られることがわかった.また円筒を軸方向に変形させることにより内圧の変化を測定した.わずかな圧力変化であるが変形状態を検知できることがわかった.特に変形させる前の初期圧力が高いほど,その感度は向上した.したがって特別な装置を取付けることなく内圧により知的構造を構成することのできる可能性を見いだした.一般にセンサおよびアクチュエータを構造に埋没するとき、構造との連成変形を考慮しなければ所要のセンサあるいはアクチュエータ機能を得ることができない.そこで積層はり理論を用いてはり状の知的構造の仕様を決定するための数学モデルを提案した.これにより構造およびセンサ・アクチュエータの材質から効率的な機能を得るための形状および埋没位置を得ることのできる図表を作成し,効率的な知的構造を簡便に設計することが可能となった.