hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌抑制遺伝子導入による放射線・温熱治療の増感

【目的】p53蛋白質は細胞に与えられたストレスに応じて活性化されアポトーシスを誘導する。このp53蛋白質の働きを利用することにより効率の良い癌治療が期待でき、変異型p53癌細胞あるいはp53遺伝子欠損癌細胞に対しては、正常型p53遺伝子導入と放射線・温熱との併用が治療効果の向上につながる。本研究では過剰発現させた正常型p53蛋白質を放射線・温熱により活性化させ効率良くアポトーシスを誘導し、癌細胞の放射線・温熱感受性を高めることを目的とした。【方法】p53欠損ヒト肺癌細胞H1299に正常型p53遺伝子を導入し、過剰発現させた細胞(H1299/wtp53)あるいは変異部位の異なる変異型p53遺伝子(codon 175,Arg→His ; codon 248,Arg→Trp ; codon 273,Arg→His)を導入し、p53蛋白質を過剰発現させた細胞(H1299/mp53)を用いて、放射線・温熱感受性とアポトーシス誘導を調べた。さらに、p53欠損ヒト肺癌細胞H1299及び白血病細胞HL60をヌードマウスに移植し、エレクトロポレーション法で正常型p53遺伝子導入を試みた。【結果】H1299/wtp53細胞の放射線受性はどのタイプのH1299/mp53細胞よりも高くなった。また、neoコントロールベクターのみを導入したH1299/neo細胞はH1299/mp53細胞と同程度の放射線感受性を示した。さらに、DNAラダー検出法及びヘキスト染色法で放射線誘導アポトーシスの出現頻度を調べたところ、H1299/wtp53細胞の方がH1299/mp53細胞よりもアポトーシスの出現頻度は高い傾向を示した。ヌードマウスへの癌細胞の移植は成功したが、良好な遺伝子導入の結果を得られなかった。【考察】正常型p53遺伝子あるいは変異型p53遺伝子を導入したp53欠損癌細胞の実験系において、癌細胞の放射線感受性は正常型p53蛋白質に依存していることが確認できた。さらに、p53遺伝子導入H1299細胞を用いて放射線増感とアポトーシスとの関係についても調べた結果、正常型p53蛋白質を過剰発現させた細胞では放射線誘導アポトーシスの出現頻度が高いことが分かった。今回のエレクトロポレーション法による移植腫瘍への効率的な遺伝子導入がむずかしかった要因を今後検討するる必要がある。【結論】p53遺伝子欠損あるいは変異型p53を持つ癌細胞においても、p53遺伝子導入により正常型p53蛋白質が持つ機能を発揮させ、正常型p53蛋白質を持つ癌細胞と同程度の放射線による殺細胞効果が期待できる可能性が強く示唆された。【結論】

p53遺伝子欠損あるいは変異型p53を持つ癌細胞においても、p53遺伝子導入により正常型p53蛋白質が持つ機能を発揮させ、正常型p53蛋白質を持つ癌細胞と同程度の放射線による殺細胞効果が期待できる可能性が強く示唆された。【目的】p53蛋白質は細胞に与えられたストレスに応じて活性化されアポトーシスを誘導する。このp53蛋白質の働きを利用することにより効率の良い癌治療が期待できる。従ってp53細胞あるいはp53遺伝子欠損細胞に対しては、正常型p53遺伝子導入と放射線・温熱・抗癌剤との併用が治療効果の向上につながる。本研究では過剰発現させたp53を放射線・温熱・抗癌剤により活性化し効率良くアポトーシスを誘導し癌細胞を殺すことを目的とした。【方法】変異型p53保有ヒト甲状腺未分化癌8305c細胞に温度感受性変異型p53(codon 143,Val→Ala)を導入し、32°C培養条件で正常型p53蛋白質を過剰発現させた場合と37°C培養条件で変異型p53蛋白質を過剰発現させた場合で放射線・温熱・CDDP感受性をコロニー形成法で比較した。また、ヘキスト染色法及びDNA ladder検出法でアポトーシスの解析を行った。【結果】8305c細胞を32°C培養条件で正常型p53蛋白質を過剰発現させた場合、放射線・温熱・CDDP感受性が高くなり、アポトーシス小体の経時的な増加とDNAラダーの出現が認められた。【考察】32°C培養条件で見られた放射線・温熱・CDDPによるアポトーシス増強はp53遺伝子導入により過剰発現させた正常型p53蛋白質が内在する変異型p53蛋白質に対しドミナントに働いたためと思われる。【結論】変異型p53を持つあるいはp53遺伝子欠損癌細胞においても、p53遺伝子導入により正常型p53蛋白質が持つ機能を発揮させ、正常型p53蛋白質を持つ癌細胞と同程度の放射線・温熱・抗癌剤による殺細胞効果が期待できる可能性が示唆された。従って変異型p53癌細胞あるいはp53遺伝子欠損癌細胞に対しては、正常型p53遺伝子導入と放射線・温熱との併用が治療効果の向上につながる。本研究では過剰発現させた正常型p53蛋白質を放射線・温熱により活性化し効率良くアポトーシスを誘導し癌細胞を殺すことを目的とした。【方法】p53欠損ヒト肺癌細胞H1299に正常型p53遺伝子を導入し、過剰発現させた細胞(H1299/wtp53)あるいは変異部位の異なる変異型p53遺伝子(codon175,Arg→His ; codon248,Arg→Trp ; codon273,Arg→His)を導入し、過剰発現させた細胞(H1299/mp53)を用いて放射線・温熱感受性を比較した。さらに、P53欠損ヒト白血病細胞HL60をヌードマウスに移植し、エレクトロポレーション法で正常型p53遺伝子導入を試みた。【結果】H1299/wtp53細胞の放射線・温熱感受性はどのタイプのH1299/mP53細胞よりも高くなった。また、neoコントロールベクターのみを導入したH1299/neo細胞はH1299/mp53細胞と同程度の放射線・温熱感受性を示した。ヌードマウス移植癌への良好な遺伝子導入は行えなかった。【考察】昨年度はもともと変異型P53遺伝子を保有する癌細胞に温度感受性遺伝子を導入した実験系を用いた。従って、得られた増感効果は過剰発現させた正常型p53蛋白質の変異型p53蛋白質に対するドミナント効果によるものと解釈した。
新規オルガネラ間結合因子の同定とその生理機能解析

真核細胞内に発達した細胞小器官(オルガネラ)は,これまで独立して存在すると考えられてきた。最近の研究により,オルガネラ間を物理的に結合するタンパク質複合体が発見され,これまでの常識とは異なるオルガネラの性質が明らかになりつつある。しかし,これらオルガネラ間の結合を担う因子はほとんどわかっていない。本研究では,独自に開発したオルガネラ間近接評価実験系を用いて,新規のオルガネラ間結合因子の探索に取り組んでいる。
REDG効果を利用したセラミックスの靱性と加工性の向上に関する研究

多くの共有結合性半導体で観察される照射促進転位すべり効果(REDG効果)を利用して,同じ共有結合性結晶であるSiC中の転位の易動度を人為的に変えることにより,同結晶を素材とするセラミックス材料の破壊靱性値や加工性を制御できる可能性を基礎面から探った.このため,(1)SiC結晶が本来もつ転位の運動特性の解明とその機械的強度との関係を,脆性一延性遷移をはさむ広い変形温度範囲にわたって微小硬度試験,高温圧縮試験,変形導入欠陥の透過電子顕微鏡観察と組合わせて系統的に調べた.さらに(2)REDG効果が顕著なGaAs結晶につき同効果による破壊靭性値の向上を調べ, (3)REDG効果を検証するために最適かつ汎用性ある実験法を使ってSiC結晶のREDG効果を検証することを試みた.その結果, (1)6HSiC単結晶の底面すべりは従来の常識よりはるかに低い1000°C以下から活発になること, (2)800°C付近で起る焼結体の脆性一延性遷移はこの転位すべりの活性化によって説明できること, (3)転位すべりはパイエルス機構で律速され,その活性化エネルギーは3.4evであること, (4)積層欠陥エネルギーが2.5mj/m2と非常に小さく,低温(室温800°C)でも部分転位が容易にすべって積層欠陥を形成するような塑性変形モードがあること, (5)N型のGaAs結晶に圧子を圧入することによって導入されるクラックのうち,あるタイプのクラックは光照射によって成長が制御され,破壊靭性値が約2倍に増大すること, (6)REDG効果があっても転位の易動度があるレベルに達しないとクラック伸展抑制効果は現れないこと, (7)N型6HSiC結晶ではREDG効果は認められないが, P型結晶では圧子圧入クラックの電子線照射による伸展抑制効果が認められること,が分かった.以上の結果から,応力条件,結晶の電気的特性など諸条件が整えば, SiCでもREDG効果による破壊靭性の向上が可能であるとの見通しを得た.多くの共有結合性半導体で観察される照射促進転位すべり効果(REDG効果)を利用して,同じ共有結合性結晶であるSiC中の転位の易動度を人為的に変えることにより,同結晶を素材とするセラミックス材料の破壊靱性値や加工性を制御できる可能性を基礎面から探った.このため,(1)SiC結晶が本来もつ転位の運動特性の解明とその機械的強度との関係を,脆性一延性遷移をはさむ広い変形温度範囲にわたって微小硬度試験,高温圧縮試験,変形導入欠陥の透過電子顕微鏡観察と組合わせて系統的に調べた.さらに(2)REDG効果が顕著なGaAs結晶につき同効果による破壊靭性値の向上を調べ, (3)REDG効果を検証するために最適かつ汎用性ある実験法を使ってSiC結晶のREDG効果を検証することを試みた.その結果, (1)6HSiC単結晶の底面すべりは従来の常識よりはるかに低い1000°C以下から活発になること, (2)800°C付近で起る焼結体の脆性一延性遷移はこの転位すべりの活性化によって説明できること, (3)転位すべりはパイエルス機構で律速され,その活性化エネルギーは3.4evであること, (4)積層欠陥エネルギーが2.5mj/m2と非常に小さく,低温(室温800°C)でも部分転位が容易にすべって積層欠陥を形成するような塑性変形モードがあること, (5)N型のGaAs結晶に圧子を圧入することによって導入されるクラックのうち,あるタイプのクラックは光照射によって成長が制御され,破壊靭性値が約2倍に増大すること, (6)REDG効果があっても転位の易動度があるレベルに達しないとクラック伸展抑制効果は現れないこと, (7)N型6HSiC結晶ではREDG効果は認められないが, P型結晶では圧子圧入クラックの電子線照射による伸展抑制効果が認められること,が分かった.以上の結果から,応力条件,結晶の電気的特性など諸条件が整えば, SiCでもREDG効果による破壊靭性の向上が可能であるとの見通しを得た.1.SCなど共有結合性セラミックスのモデル物質として、REDG効果が既に確認されかつ定量的に詳しく調べられているGaAsにつき、微小硬度試験における同効果の発現形態を調べた。試料にはn-GaAs単結晶(n=1.2×【10^(18)】【cm^(-3)】)を用い、(111)面にビッカース圧子で圧痕を刻印し、硬度値,クラック伸展長,塑性変形領域のひろがり、に対する光照射の影響を室温から400°Cのあいだで調べた。照射光はアルゴンレーザーから得られる515nmの単色光で、照射強度は約25W/【cm^2】である。光照射効果はGa面でのクラック伸展の抑制として最も顕著に現われた。このことは、転位すべりがREDG効果によって促進され、クラック伸展の際に余分な機械的仕事として加わったとすれば良く説明される。いっぽう、硬度値や転位ロゼットサイズにはGa面As面ともに有意な照射効果は認められなかった。従って、微小硬度試験でREDG効果の有無を検証するためには、クラック伸展長に注目するのが良いことが分った。また上記の結果は、脆性材料においてクラックの発生を抑え破壊靭性を向上させるのに、REDG効果が利用できる可能性があることを初めて実証したものである。

2.SiCに関しては、硬度試験、高温変形、変形試料中の転位組織観察を行い、転位の運動挙動について次の諸点を明らかにした。(1)底面転位は拡張しており、積層欠陥エネルギーは極めて低い。(2)このため、易動度の高い部分転位成分は低温(400°C以下)まで運動が可能であり、これによるかなりの低温塑性変形が起り得る。(3)しかし、転位増殖は起らないので、過度の転位堆積によるクラックの発生は起らない。(4)従って、結晶中にあらかじめ高温変形により転位を導入しておき、高易動度部分転位の易動度をREDG効果で制御することにより、適度な塑性変形態を結晶に付与し破壊靭性値を向上できる可能性がある。
PICUの環境と医療者の関わりが両親に及ぼす影響：混合研究法と日米比較による検討

本研究は、質的研究部分と量的研究部分に分かれているため、以下、2つに分けて説明したい。<質的研究>昨年度、施設側の事情により予定通りにデータ収集ができなかったS小児病院でのデータ収集が順調におこなうことができるようになり、K大学病院でのデータ収集も少数ながら継続できた。さらに、1年目(2015年度)に旧病院でデータ収集をおこなったH小児病院でのデータ収集も、8月から再開することができた。このような中で、観察法とインタビュー法を用いて収集したデータの数も順調に増えている。投稿した4論文は受理され、すでに3本は掲載された。今後、論文作成の中で気づかされた、検討が不足している部分について、さらにデータを収集し、分析を継続したいと考えている。<量的研究>2018年10月におこなわれた「第26回小児集中治療ワークショップ」では、PICU入室児の両親の不安・抑うつ・PTSDの状況や経時的変化等についての暫定的な集計結果を4題にまとめて報告した。最終的に、全国の18の医療機関の協力を得て、質問紙調査を実施し、第1回目調査(PICU入室時)237件、第2回目調査(退室3ヶ月後)142件の回答を得ることができたため、3月でデータ収集を終了した。現在は、最終的な結果の集計を終え、両親の不安・抑うつ・PTSDに影響を及ぼす要因についての分析を進めており、2019年度中に論文を投稿する予定である。質的研究に関しては、関東と関西でのデータ収集が順調に進み、3年目(2017年度)に研究施設の都合で十分に行えなかった分のデータ収集ができつつある。量的研究に関しては順調にデータ収集が完了し、最終分析と論文発表の段階に入った。本研究では、1)小児集中治療室(以下PICU)の環境と医療者との関わりを入室中の子どもの両親がどう捉え、それが闘病体験にどう影響しているのかを明らかにすると同時に、2)両親の不安・PTSD(心的外傷後ストレス障害)の状態と経時的変化、さらにそれらに影響を与える要因を把握したいと考えている。上述の1)のうち「PICUの環境と医療者との関わりを入室中の子どもの両親がどう捉えているのか」については、質的研究を用いて論文にまとめたが、後半の「それが闘病体験にどう影響しているのか」部分については、まだ十分に検討できていないため、追加データの収集と分析を続ける予定である。一方、量的研究(質問紙調査)については、十分なデータを収集できたため、データ収集は3月で終了した。今後、2)の両親の闘病体験、不安・PTSDの状態、経時的変化とそれらに影響を与える要因を検討し、さらに米国の調査結果との比較を含めて論文を作成する予定である。本研究では,質的・量的研究を順次的に使用する形の混合研究法と日米比較によって,1) PICUの環境と医療者との関わりを入室中の子どもの両親がどう捉えているのかを明らかにし,3年目からは2)両親の不安・PTSDの経時的変化ならびに,それらに影響を与える要因を明らかにすることを目指している。そこで、本年度は関西の子ども病院でPICUの環境および、入室児の両親と医療者のやりとりを観察したうえで、両親と医療者にインタビューし,データを収集した。結果的に,62場面の観察データと,それを基にした22事例のインタビューデータ(家族6,医師5,看護師11)が収集できた。まだ分析途中であるが,1)子どもがPICUに入院中の両親の闘病環境の評価と,その環境への適応。医師と看護師の関わりはそれにどう影響しているのか。2)医師と看護師の処置の場でのやりとり。とくに,子どもの安静度をゆるめたがらない医師に,看護師がケアを提案する際のやりとり。3)両親への医師の説明が不十分な時に,看護師はどう補完するのか。それが家族に与える影響。などの現象が抽出されている。本研究のように,医療の現場で参加観察データを収集し,患者家族と医療者にインタビューをおこなう研究では,協力施設を得ることが最重要課題である。幸い,本年度は協力施設に恵まれ,順調にデータ収集をおこなうことができた。また,米国との分析結果の比較もスムーズに進み,国際学会で日米差に関するシンポジウムをおこなうことができた。本研究は,質的研究部分と量的研究部分に分かれているため,2つに分けて説明したい。<質的研究>1年目に収集したデータの分析結果から,現象を正確に把握するためには,とくに,面会時間の制限によって生じる闘病環境の違いを明らかにする必要があると感じた。そこで,本年度,新たに3施設(M総合病院,S小児病院,K大学病院)に研究を依頼した。3施設とも各部署との調整や倫理審査に時間を要したものの,12月からM総合病院でのデータ収集を開始し,残りの2施設については,次年度5月からデータ収集を始めることが可能となった。これらの施設でのデータ収集により,現象内にある概念のバリエーションを捉えることが期待できると考えている。<量的研究>質的研究の分析結果を基に,質問項目を作成した。くわえて,文献検討結果から,本研究に適切と考えられる4スケールを選択し,各質問紙の日本語版を作成した研究者から使用許可を得た。

最終的に,自作の48問,不安尺度(GAD-7)から8問,抑うつ尺度(PHQ-9)から9問,PTSD尺度(PCL-S)から17問,ソーシャル・サポート尺度(Multidimensional Social Support Scale)から12問の質問紙を完成した。全国調査では,なるべくたくさんの協力施設を得ることが重要となるため,本年度はその開拓にも力を入れた。その結果,46施設(PICU28施設,小児も入院するICU18施設)から,前向きに検討したいという回答を得た。残念ながら,具体的な交渉と倫理審査手続きを始めた後,5施設からは断られたものの,まもなく調査を始めることができる施設もある。次年度は,まだ回答のない施設との交渉を続ける一方で,新たな施設への交渉も開始したいと考えている。本研究の質的研究部分では,異なる特徴を持った協力施設を得ることが重要である。幸い,本年度も新たな3施設から許可を得ることができた。S小児病院は,PICU14床のうち半分が個室で,集中治療専門医が管理しているという点で,これまでにデータ収集を行った施設とは異なる環境特性を持っている。M総合病院は6床であるが,他と比較して患児の重症度が低く,入室期間が短かい。一方,K大学病院には7床のPICUがあり,面会時間が,隔日15分から毎日2時間に延長されつつあるものの,まだ他の施設に比べて短い。このように異なる特徴を持つ複数の施設でのデータ収集により,概念のバリエーションが充実することが期待できる。一方,次年度(3年目)から本格的に始める量的研究部分(質問紙をもちいての全国調査)では,研究窓口看護師と研究協力施設の確保が鍵となる。そのため,長年,認定看護師の教育を行ってきた中田に研究分担者として,日本で唯一のPICU関連の学会である「日本小児集中治療研究会」の看護部門のリーダーである専門看護師に研究協力者として研究チームに加わってもらった。また,11月におこなわれた日本小児集中治療研究会主催の小児集中治療ワークショップで,本研究の意義と参加を呼びかけるための企画を催した。以上の結果,すでに41施設が調査への協力を前向きに検討してくれていることから,順調に進んでいると評価できるだろう。本研究は、質的研究部分と量的研究部分に分かれているため、以下、2つに分けて説明したい。<質的研究>昨年度、施設側の事情により予定通りにデータ収集ができなかったS小児病院でのデータ収集が順調におこなうことができるようになり、K大学病院でのデータ収集も少数ながら継続できた。さらに、1年目(2015年度)に旧病院でデータ収集をおこなったH小児病院でのデータ収集も、8月から再開することができた。このような中で、観察法とインタビュー法を用いて収集したデータの数も順調に増えている。投稿した4論文は受理され、すでに3本は掲載された。今後、論文作成の中で気づかされた、検討が不足している部分について、さらにデータを収集し、分析を継続したいと考えている。<量的研究>2018年10月におこなわれた「第26回小児集中治療ワークショップ」では、PICU入室児の両親の不安・抑うつ・PTSDの状況や経時的変化等についての暫定的な集計結果を4題にまとめて報告した。最終的に、全国の18の医療機関の協力を得て、質問紙調査を実施し、第1回目調査(PICU入室時)237件、第2回目調査(退室3ヶ月後)142件の回答を得ることができたため、3月でデータ収集を終了した。
白－赤－紫のアントシアニン着色における原因遺伝子の変異解析

ダイコン園芸品種`長安青丸紅心',`からいね赤',`紅くるり'(アントシアニン着色あり)と`耐病総太り',`スサオノ',`辛吉',`夏みの早生三号'(アントシアニン着色無し)を用いて、着色の有無を制御するMYB転写因子の遺伝子発現と塩基配列構造決定を行った。`からいね赤'の皮層着色部位から単離した750bpのMYB遺伝子は249アミノ酸をコードし,同一のcDNA配列が着色品種`紅くるり'および`長安青丸紅心'でも単離された.さらに,ダイコン紫品種`Bordeaux'のアントシアニン生合成を活性化するRsMYB1と99%の相同性を示した.リアルタイム定量PCRによる発現解析の結果, MYB遺伝子は白系品種では発現しておらず,根部着色した品種でのみ発現していた.系統樹によるMYB塩基配列比較を行うと,着色品種と白色品種に分かれたグループを形成した. gDNAの構造解析: `からいね赤'と`耐病総太り'から単離したMYB遺伝子は3つのエキソンと2つのイントロンを有しており、エキソン2と3は品種間でそれぞれ同じ長さであった.エキソン1のD_NA結合領域について、白色品種の`耐病総太り'と`夏みの早生三号'のみが125bpで,他品種の121bpより4bp長く,挿入変異が確認できた.以上の結果より,ダイコン品種は2種のDNA配列を持ち,着色品種ではRsMYB1とほぼ同じcDNA配列が単離されたことから,MYB遺伝子発現が着色に関与することが示唆された.また,一部の白色品種では,4塩基の挿入変異によりフレームシフトし,MYB転写因子がアントシアニン合成関連遺伝子のプロモーターに結合できず,着色しない可能性が考えられた.根部着色を有するダイコン園芸品種において赤色(ペラルゴニジン系色素)から紫色(シアニジン系色素)を誘導するフラボノイド3 ́-水酸化酵素(F3 ́H)遺伝子を解析したところ,赤色品種では同遺伝子の第1エキソン領域へのレトロトランスポゾン挿入により, F3 ́Hが正常に機能しなくなるため,根部にペラルゴニジンによる赤色を呈することが明らかとなっている.ダイコンの根部着色に関与するF3 ́H遺伝子型を判別することを目的に,赤色着色に関与するF3 ́H遺伝子の変異に基づくプライマーを設計し,根部が赤色の`長安青丸紅心'と白色の「出雲おろち大根」`スサノオ'およびその交雑後代において着色形質の遺伝性を調査し,F3 ́H遺伝子型を判別するDNAマーカーの結果とあわせて検討した.赤色の`長安青丸紅心'と白色の「出雲おろち大根」の正逆交配を含むF1のほぼすべての個体が紫色の根部着色を示した.F2およびBC1における根部着色形質は紫色,赤色および白色の3種類に分離した.PCR分析の結果,「出雲おろち大根」は正常なF3 ́Hの450bp,`長安青丸紅心'はレトロトランスポゾン変異を含む750bpの増幅バンドを示し,両品種の正逆交配を含むF1は根部が紫色または白色の9個体で両方の増幅バンドを保有していた.F2はこれら3種類のバンドパターンのいずれかを示した.根部着色形質とバンドパターンを比較したところ,赤色個体は750bpのみ,紫色個体は450bpのみまたは450bp+750bpのバンドパターンを示し,白色個体はいずれかのバンドパターンを示した.以上の結果から,ホモの変異型750bpバンドのみを有する根部着色個体は赤色を示すことが明らかとなり,本DNAマーカーによりF3 ́H遺伝子型の判別が可能であり,赤色個体の育種マーカーとして活用できると考えられた.ダイコン園芸品種と「出雲おろち大根」およびその交雑後代の根部着色個体に関して、DNAマーカーにより赤色と紫色を判別できた。その成果は学会発表され、学術雑誌への投稿を準備している。以上の状況から、おおむね順調に進展していると判断した。ダイコンの赤色根部着色に関してDNAマーカー選抜するため、園芸品種とそれらの交配実生を用いてRsF3'H遺伝子型の判定を行った。紫,白,緑および黒色のダイコン園芸品種では約450bpが増幅し、一方約750bpのバンドはダイコン赤色園芸品種からのみ増幅した。赤色と白色ダイコンを用いた交配実生では、紫色を示すF1個体のほとんどが450bpと750bpのサイズをPCRにより増幅した。F2後代では、紫色の個体は450bpもしくは450bpと750bpの両方を示し、一方赤色個体は750bpのみを増幅した。白色個体は3種類全てのバンドパターンを示した。以上の結果より、変異型RsF3'Hを利用したDNAマーカーは効果的に赤色ダイコン個体を選抜できることを明らかとした。ダイコン根部においてアントシアニン着色の有無を判定するDNAマーカーを開発するため、アントシアニン着色する園芸品種から着色関連のあるBoMYB2と高い相同性を示すMYB遺伝子を単離した。この遺伝子と同じ配列がアントシアニン着色する異なる園芸品種からも単離できた。このダイコンMYB遺伝子はアントシアニン着色する園芸品種において着色部位で発現しており、ダイコン白色品種の根部表皮と木部柔組織ではほとんど発現していなかったことから、MYB遺伝子発現とアントシアニン着色が関連していることが示唆された。ダイコンの赤色着色を識別できるDNAマーカー開発に関する学術論文が掲載された。

またDNAマーカーの育種利用について論文投稿できた。以上の状況から、おおむね順調に進展していると判断した。ダイコン園芸品種`長安青丸紅心',`からいね赤',`紅くるり'(アントシアニン着色あり)と`耐病総太り',`スサオノ',`辛吉',`夏みの早生三号'(アントシアニン着色無し)を用いて、着色の有無を制御するMYB転写因子の遺伝子発現と塩基配列構造決定を行った。`からいね赤'の皮層着色部位から単離した750bpのMYB遺伝子は249アミノ酸をコードし,同一のcDNA配列が着色品種`紅くるり'および`長安青丸紅心'でも単離された.さらに,ダイコン紫品種`Bordeaux'のアントシアニン生合成を活性化するRsMYB1と99%の相同性を示した.リアルタイム定量PCRによる発現解析の結果, MYB遺伝子は白系品種では発現しておらず,根部着色した品種でのみ発現していた.系統樹によるMYB塩基配列比較を行うと,着色品種と白色品種に分かれたグループを形成した. gDNAの構造解析: `からいね赤'と`耐病総太り'から単離したMYB遺伝子は3つのエキソンと2つのイントロンを有しており、エキソン2と3は品種間でそれぞれ同じ長さであった.エキソン1のD_NA結合領域について、白色品種の`耐病総太り'と`夏みの早生三号'のみが125bpで,他品種の121bpより4bp長く,挿入変異が確認できた.以上の結果より,ダイコン品種は2種のDNA配列を持ち,着色品種ではRsMYB1とほぼ同じcDNA配列が単離されたことから,MYB遺伝子発現が着色に関与することが示唆された.また,一部の白色品種では,4塩基の挿入変異によりフレームシフトし,MYB転写因子がアントシアニン合成関連遺伝子のプロモーターに結合できず,着色しない可能性が考えられた.アントシアニン着色の有無および部位別特異的な発色を識別するため、アントシアニン着色しない「出雲おろち大根」や`耐病総太り'など白色個体と、アントシアニン着色する園芸品種を用いて、28年度に単離したMYBを候補遺伝子として発現解析とDNA構造解析を進める。28年度の着色形質の分離結果に基づいて29年度の交配を行い、部位特異的なアントシアニン着色の遺伝性を確認する。「出雲おろち大根」着色系統を材料に28年度に開発したDNAマーカーによる赤・紫の識別を行う。アントシアニン着色の有無を制御する転写因子MYBについて、遺伝子発現ならびにDNA構造の差異を明らかとする。そのための新しい材料として、白色園芸品種とアントシアニン着色園芸品種の交配を行い、部位特異的な着色の遺伝性ならびにMYB遺伝子発現を確認する。赤色と紫色を識別するDNAマーカーの開発が順調に進展したため。(理由)根部の赤色着色を判定するDNAマーカー開発ならびにその育種利用が順調に進展し、論文投稿まで行うことができたため。(使用計画)引き続き、成果の取りまとめと着色の有無に関するマーカー開発を進める。引き続いて、新しいマーカー開発を進める。
高分解能化を目指した超高周波超音波プローブの開発

医療用超音波診断技術において、空間分解能の向上のために広帯域かつS/N比が高い高感度な超音波の送受信が求めらている。例えば、超音波顕微鏡において周波数1 GHzの超音波1波を用いた場合の解像度は、1ミクロン程度になる。プローブの設計上、その特性により波連長が1波程度に抑えることは困難であるが、1波めの周波数が1GHz程度になれば、これは細胞レベルまでも観察可能な解像度となる。本研究では優れた圧電性結晶膜であるPbTiO3とKNbO3を積層させた薄膜を用いることにより、高感度で広帯域な超音波トランスデューサ材料の開発を行い、その周波数特性と水中での超音波送受信の評価を行った。水熱合成法を用いて圧電単結晶膜(PbTiO3,KNbO3)を製膜し、PbTiO3及びKNbO3を用いた超音波トランスデューサを製作し水中にて超音波送受信特性評価を行った。試作した治具を用いてPbTiO3単結晶膜の共振-反共振周波数をスペクトラムアナライザー及びインピーダスアナライザを用いて電気的特性の測定を行った。測定用に用意した2μmのPbTiO3単結晶膜は共振周波数が950MHzであることが分かった。また比誘電率は約2000(1kHz)であることが分かった。この結果から、本手法による圧電単結晶膜の薄膜を用いて、圧電縦効果による厚み振動モードの共振周波数の高周波化が可能であることを初めて明らかにした。また、本研究で試作した治具および制御回路は、圧電単結晶膜の共振-反共振周波数および比誘電率の測定が可能であることが分かった。本手法によるサンプルを複数用意し、圧電結晶膜の音速と共振周波数の関係を実験的に求めた。結果は、共振周波数について、実験値と計算値は一致する結果となった。また、水中においてPbTiO3及びKNbO3超音波トランスデューサの超音波送受信実験を行った。水中内にて、パルサーに接続された試作超音波トランスデューサから超音波を送信し、ガラスで反射した超音波を試作超音波トランスデュサーで受信し、その受信信号をプリアンプで増幅し、オシロスコープで表示することで超音波送受信特性の評価を行った。2μmのPbTiO3単結晶膜を用いた超音波トランスデューサの比帯域幅は120%以上となり、超広帯域特性を有することが分かった。圧電結晶膜の製膜には基板を用いるが、圧電結晶膜が製膜された状態のまま超音波トランスデューサを試作すると、超音波送受信時に基板内に残響が発生し超音波トランスデューサとしての性能を著しく低下させる。基板には単結晶を用いているため、それは顕著に表れる。そこで、基板上から圧電結晶膜を剥離させる必要があるが、高周波用の圧電結晶膜は数ミクロンと薄いため、剥離が困難である。剥離実験では物理的、化学的プロセスを検討してきたが、再現性の高い剥離方法の確立には至っていない。現在は機械的応力(超音波洗浄機によるキャビテーション)を用いた手法によるため、歩留まりに問題を抱えている。本手法による圧電単結晶膜を用いた超音波トランスデューサ1本の特性は高周波広帯域高感度であり、高分解能な超音波プローブ用のデバイスとして大変優れていることが分かった。しかし、本研究の目的である超高分解能超音波プローブの試作には、ある程度、歩留まり高く大量な超音波トランスデューサの試作が必須となるため、現在は圧電結晶膜-基板の剥離プロセスについて検討を行っている段階である。次世代超音波医療診断にとって重要な技術課題である高周波超音波プローブの開発を行った。アレイ化された圧電結晶を用いて超音波の送受信を行う場合、圧電結晶の超音波送受信感度が最も重要になる。そこで高周波での超音波イメージングが可能となるよう水熱合成法による圧電結晶膜の低温製膜方法を新たに提案し、膜厚み2μmの高品質なKNbO3/PTiO3膜を得た。得られた圧電結晶膜を背板と音響レンズに取り付け、中心周波数45MHzの高周波超音波用のシングルプローブを試作した。実際に超音波イメージングを行い提案した手法による性能評価を行った。試作したシングルプローブについて、水中において指向性、波送信感度を測定したところ、方位分解能と距離分解能は現時点で約60μm、送受信時のS/N比は40dBであった。実験セットアップの都合上の限界値であったが、中心周波数を100MHz以上に設定することで超高周波超音波プローブの実現が可能であることを示した。これを用いてメカニカルスキャンによる超音波イメージングでは、2mm角程度の範囲で解像度の高い3D超音波イメージング画像を得た。例えば、眼球内の虹彩裏面や毛様体までの精密な組織構造、皮下腫瘤の観察、乳腺の線維腺腫の分布等の観察が期待できる結果である。高速に3D超音波イメージング画像を得るためには、高感度な圧電結晶の特性を維持した状態でアレイ化する必要がある。そこで、プリンテッドエレクトロニクス技術による電極配線方法の提案を行った。配線に関する実験条件を企業と共に実験を行い、最終的にKNbO3膜面状に配線した電極のピッチ間は100μmとなった。更に条件を詰めることにより、ピッチ間20μmが期待でき、高周波用アレイの実現が可能になると予測されたことから、本実験専用の微細電極形成用インクジェットヘッドのセットアップを構築した。

医療用超音波診断技術において、空間分解能の向上のために広帯域かつS/N比が高い高感度な超音波の送受信が求めらている。例えば、超音波顕微鏡において周波数1 GHzの超音波1波を用いた場合の解像度は、1ミクロン程度になる。プローブの設計上、その特性により波連長が1波程度に抑えることは困難であるが、1波めの周波数が1GHz程度になれば、これは細胞レベルまでも観察可能な解像度となる。本研究では優れた圧電性結晶膜であるPbTiO3とKNbO3を積層させた薄膜を用いることにより、高感度で広帯域な超音波トランスデューサ材料の開発を行い、その周波数特性と水中での超音波送受信の評価を行った。超高分解能超音波プローブを試作するために、現在行っている圧電結晶膜ー基板剥離のプロセス条件についてまとめる。また、超音波プローブ用に超音波トランスデューサを配列させるために、圧電結晶膜上に形成するアレイ状の電極パターニングについても検討を行う。パターニングの形成には、簡易に様々な超高周波超音波トランスデューサが試作できるよう、インクジェットプリンティング技術による導電性接着材の塗布による電極形成を試みる。その際に圧電単結晶膜上に導電性接着剤塗布の条件出しを行う。電極パターンの設計と超高周波超音波トランスデューサを試作し、電気的特性の評価を行うことで、周波数特性と感度に関する条件出しを行う。その際、電極は超音波送受信用に、水ー圧電単結晶間の超音波伝搬のマッチング層とうなるよう設計を行う。なお、超音波プローブの設計には、Masonの等価回路を用いる。超音波圧電材料当初の計画では、超音波プローブを試作した後に超音波測定用の実験セットアップを構築し、設計値と超音波送受信特性の評価を行う予定であった。しかし、超音波プローブに用いる超音波デバイスについて、本手法を用いて試作したものは、超音波送受信特性は単体では非常に優れたものであったが、歩留まりに問題があった。超音波プローブとしての評価に入るためには、解決するべき問題であり、現在はプロセスの改良に研究の主軸を置き実験を行ってきた。次年度は、新たに提案する手法により試作した超音波トランスデューサを用いて超音波プローブを試作し、超音波送受信の測定実験により、設計値と特性値の評価を行う予定である。100MHzを超える周波数での超音波送受信実験のセットアップ用に、中古の高周波用のパワーアンプおよびプリアンプ、測定用治具等の購入を計画している。
海洋炭素循環における溶存態有機物の役割-生成および回転速度からの評価-

野外における^<13>C取り込み実験は、2年間にわたり、東シナ海(1994年8月および1995年10月)と北太平洋域(1995年11月)において、それぞれ海洋科学技術センター所属の研究船「かいよう」および東京大学海洋研究所所属の研究船「白鳳丸」の航海の際実施した。実験は24時間継続し、実験終了後懸濁態有機物と溶存態有機物は、ガラス繊維濾紙(ワットマンGF/F)を用いて分別した。この濾過は吸引法で実施したが、濾過の際の人為的な引き込みを防止するため、吸引圧は150mmHg以下に調整した。全懸濁有機物の生成速度は海域により異なり、貧栄養水域の亜熱帯循環域の200mgCm^<-2>d^<-1>から、長江沖合いの1,500mgCm^<-2>d^<-1>まで7倍以上の開きがあった。懸濁粒子を形成する有機物としては、脂肪酸の生成量を求めた。脂肪酸では、海域を問わず炭素数14および16の飽和脂肪酸(14:0および16:0)と炭素数16の1不飽和脂肪酸(16:1)の3種類が主要な構成分であった。全脂肪酸の生産量は、全懸濁態有機物の生産量の15-20%程度を占めた。また、全溶存態有機物の^<13>C同位体比については、過硫酸カリウムなどを用いた湿式酸化法により得られた二酸化炭素中の^<13>C同位体比を質量分析計で測定する方法を試みた。その結果、多少ではあるが^<13>C同位体比の増加が認められ、溶存態有機物の生成が示唆された。溶存態脂質を構成する脂肪酸の^<13>C同位体比は、ガスクロマトグラフ/質量分析計により測定した。植物プランクトンの現存量が多く生産量が800mgCm^<-2>d^<-1>をこえるような、長江沖100kmの測点では、いくつかの溶存態脂肪酸の同位体比の上昇が認められ、光合成を通して溶存態の脂肪酸が生成されていることが確認された。しかし、植物プランクトンの現存量の少ない測点では有意に同位体比が増加している試料はなく、溶存態の脂肪酸が生成されている直接的な証拠は得られなかった。本年度は、1995年78月に実施された東シナ海における航海の際、^<13>Cをトレーサーとした実験を実施した。この際得た溶存態有機物試料と、同じく東シナ海よりこれまでに得た試料について、主として2項目について検討を行い、以下の結果を得た。1.溶存態有機物に含まれる脂質成分の脂肪酸組成溶存態有機物からクロロホルムを用い脂質成分を抽出した。脂質成分に含まれる脂肪酸組成をガスクロマトグラフにより明らかにした。その結果、溶存態脂質を構成する脂肪酸の組成は、安定と思われる飽和脂肪酸を多く含み、不安定な多不飽和脂肪酸の含量は極めて少なかった。

これは、懸濁態脂質が、他種類の多不飽和脂肪酸を含むのとは対照的であった。2.溶存態脂質の^<13>C同位体比溶存態脂質を構成する脂肪酸の^<13>C同位体比を、ガスクロマトグラフ-質量分析計を用いて明らかにした。脂肪酸の^<13>C同位体比は^<13>Cトレーサー実験の前後でほとんど変化しない測点が多かった。これは、溶存態脂質の植物プランクトンによる生成が、極めて少ないことを示唆するものである。一方、植物プランクトンの豊富な側点では、数種の脂肪酸の同位体比等が増加しており、このような海域では溶存態脂肪酸の生成があることが確認された。しかし、その生成速度は、懸濁態脂肪酸の生成速度の5%程度に相当するのみであった。海洋における溶存態有機物の生成過程に関する観測・実験を、海洋科学技術センター所属の研究船「かいよう」(K95-09:1995年10月)および東京大学海洋研究所所属の研究船「白鳳丸」(KH-95-3:1995年11月)の両航海におい実施した。対象海域は、東シナ海縁辺部(K95-09)および北太平洋域(KH-95-3)である。^<13>2Cをトレーサーとしたインキュベーション実験は各航海とも水温、栄養塩濃度などの環境条件の異なった数測点において実験した。実験は24時間継続し、実験終了後懸濁態有機物と溶存態有機物は、ガラス繊維濾紙(ワットマンGF/F)を用いて分別した。全懸濁有機物の生成速度は海域により異なり、貧栄養水域の亜熱帯循環域の200mgC m^<-2> d^<-1>から、沿岸域に近い東シナ海縁辺部の650mgC m^<-2> d^<-1>まで3倍以上の開きがあった。懸濁粒子を形成する有機物としては、脂肪酸の生成量を求めた。脂肪酸では、海域を問わず炭素数14および16の飽和脂肪酸(14:0および16:0)と炭素数16の1不飽和脂肪酸(16:1)の3種類が主要な構成分であった。全脂肪酸の生産量は、全懸濁態有機物の生産量の15-20%程度を占めた。また、全溶存態有機物の^<13>C同位体比については、過硫酸カリウムなどを用いた湿式酸化法により得られた二酸化炭素中の^<13>C同位体比を質量分析計で測定する方法を試みた。その結果、多少ではあるが^<13>C同位体比の増加が認められ、溶存態有機物の生成が示唆されあ。溶存態脂質を構成する脂肪酸の^<13>C同位体比は、ガスクロマトグラフ/質量分析計により測定した。しかし、本年度の航海で得られた溶存態脂肪酸では、有意に同位体比が増加している試料はなく、溶存態の脂肪酸が生成されている直接的な証拠は得られなかった。
マイクロ波トモグラフィーを利用したコンクリート診断に関する研究

コンクリート構造物の健全性や耐久性の評価のために様々な非破壊検査が提案されている。非破壊検査法の1つに電磁波レーダ法がある。電磁波レーダを用いれば,鉄筋の存在は容易に推定できるが,構造物の比誘電率を特定しなければ正確なかぶりを推走することはできない。我々は,鉄筋からの反射波の到達時間に対してガウス・ニュートン法(最小2乗線形テーラー微分補正法)を適用し,コンクリート構造物の比誘電率とかぶりを同時推定する方法を提案した(H16)。また,コンクリート構造物中の鉄筋の位置を分かりやすく推定するために新たな合成開口処理法を提案した(H15)。さらに,複鉄筋の探査において,コンクリート表面から深部の鉄筋探査を行うために,時間フィルタを組み込んだ合成開口処理法を提案した(H17)。これらの方法によれば鉄筋のかぶりの推定を行うことはできるが,鉄筋の半径を求めることはできない。鉄筋の半径はコンクリート構造物の耐荷力計算において非常に重要なパラメータの一つである。さらに,送信アンテナから照射された電磁波パルスが鉄筋によって反射されるとき,かぶりが小さいほど,また鉄筋の半径が大きいほど,アンテナの移動に従って反射点も移動する。しかし,従来の推定手法では,鉄筋の半径を考慮せず反射点を固定して鉄筋の位置推定を行っているので,推定精度が悪くなる。平成18年度は電磁波レーダを利用して鉄筋の位置,半径およびコンクリートの比誘電率を同時に推定する手法を提案した。推定手法にはガウス・ニュートン法を用いた。なお,電磁波レーダ装置は本手法を適用するために改良する必要はなく,既存の装置を利用することができる。コンクリート試験体に提案している手法を適用し,その有効性を明らかにした。また,遺伝的アルゴリズムを利用して,鉄筋の大きさを精度良く推定することができた。コンクリート構造物や建築物はメンテナンスフリーではなく、年月の経過により、いろいろな要因で劣化がはじまる.しかし、適切な処置を講ずれば構造物としての寿命を延ばすことが可能である.また,事故を未然に防ぐこともできる.また,コンクリートの内部には数多くの鉄筋や,ケーブルなどが埋め込まれており,改修時などにそれらの位置を性格に把握することは工事をスムーズに進めるために重要である.したがって,コンクリートの内部構造の解明は社会に非常に役に立つ技術であり,早急の実現が望まれている.平成16年度の研究実績を以下に示す.(1)実際に鉄筋あるいは空洞を単独若しくは同時に配置したコンクリートを作成し,コンクリート中を伝搬する電磁波パルスの電搬特性を実測し,コンクリートの内部構造によって受診パルスの形状が変わることを確認した.(2)コンクリートの内部構造を推定するためには,受診パルスの情報だけでなく送信パルスの情報が必要である.そこで,送信アンテナを微小ダイポールと近似し,観測したパルス応答が得られるような微小ダイポールに印加するべき電流源を求めた.(3)埋設物が鉄筋であると仮定することにより,遺伝的アルゴリズムを使って物体の存在だけでなく,物体の正確な位置と大きさを推定することができた.(4)直方体のコンクリートを作成し,その片側に送信アンテナ,反対側に受信アンテナを配置し,受診パルス応答からコンクリートの平均的な比誘導電率と導電率を明らかにした.(5)(4)と同じコンクリート直方体に対して片側に送信アンテナを配置し,反対側の3箇所に受診アンテナを配置した.これらのデータを使ってFBTS法(我々が提案している逆散乱問題の推定アルゴリズム)により,コンクリート直方体を層状媒質と仮定して,コンクリート内部の比誘電率と導電率分布を求めた.コンクリート構造物や建築物はメンテナンスフリーではなく、年月の経過によりいろいろな要因で劣化がはじまる.しかし、適切な処置を講ずれば構造物としての寿命を延ばすことが可能である.

また,事故を未然に防ぐこともできる.また,コンクリートの内部には数多くの鉄筋や,ケーブルなどが埋め込まれており,改修時などにそれらの位置を正確に把握することは工事をスムーズに進めるために重要である.したがって,コンクリートの内部構造の解明は社会に非常に役に立つ技術であり,早急の実現が望まれている.平成17年度の研究実績を以下に示す.(1)コンクリートレーダからの受信パルスと,数値計算によって得られるパルスが同じになるための入射電流源を正確に求めた.(2)コンクリート構造物内の鉄筋は,構造物に対して水平または垂直に配置されているので,2次元解析が可能である.しかし,実際の電磁波の伝搬は3次元なので,3次元問題を2次元問題として扱うための条件を求めた.2次元のFBTS法を用いてコンクリートブロックの比誘電率分布と導電率分布を推定し,何れの分布においても中央が大きく両側が小さくなる分布を得た.コンクリート構造物は通常表面から内部へ順次乾いていくので,得られた分布は実際の分布を推定できていると思われる.また,2つのコンクリートブロックと空間によって作られる3層構造の電気定数分布の測定にも成功した.(3)埋設物が鉄筋であると仮定することにより,遺伝的アルゴリズムを使って物体の存在だけでなく,物体の正確な位置と正確な大きさを推定することができた.また,遺伝的アルゴリズムによる空洞探査の可能性も示した.(4)複鉄筋の探査を行うために時間フィルタを併用した合成開口処理を提案した.提案した手法を用いることにより通常の合成開口処理では確認できなかった鉄筋の真下にある鉄筋の探査に成功した.(5)コンクリート構造物の角部にある鉄筋の探査方法について議論した.コンクリート構造物の健全性や耐久性の評価のために様々な非破壊検査が提案されている。非破壊検査法の1つに電磁波レーダ法がある。電磁波レーダを用いれば,鉄筋の存在は容易に推定できるが,構造物の比誘電率を特定しなければ正確なかぶりを推定することはできない。我々は,鉄筋からの反射波の到達時間に対してガウス・ニュートン法(最小2乗線形テーラー微分補正法)を適用し,コンクリート構造物の比誘電率とかぶりを同時推定する方法を提案した(H16)。また,コンクリート構造物中の鉄筋の位置を分かりやすく推定するために新たな合成開口処理法を提案した(H15)。さらに,複鉄筋の探査において,コンクリート表面から深部の鉄筋探査を行うために,時間フィルタを組み込んだ合成開口処理法を提案した(H17)。これらの方法によれば鉄筋のかぶりの推定を行うことはできるが,鉄筋の半径を求めることはできない。鉄筋の半径はコンクリート構造物の耐荷力計算において非常に重要なパラメータの一つである。さらに,送信アンテナから照射された電磁波パルスが鉄筋によって反射されるとき,かぶりが小さいほど,また鉄筋の半径が大きいほど,アンテナの移動に従って反射点も移動する。
考古学と情報学の融合による文化進化学の構築

本研究課題では、考古学における数理的手法、とくに文化進化の手法の導入と普及を目的とする。研究は二段階からなる。まず、弥生文化の拡散の指標として用いられてきた時代早期・前期の土器の形態を、幾何学的形態測定学の手法をもちいて定量化した。多変量解析をもちいて情報を縮約することで、日本列島における土器形態の地理的変異を可視化した。この地理的変異は、土器の伝播と関連していると考えられる。第一段階で使用したデータを使って、解析機能付きのデータベースを構築した。直感的に使用できることを重視しており、ブラウザ上で対象とする土器と解析手法をクリックするだけで、上記の手法を使用可能である。本研究課題では、考古学への定量的手法、とくに文化進化の研究手法の導入を目的として、弥生時代前期の土器(遠賀川式土器)をおもな対象として、(A)シミュレーションによる実データからの文化伝達過程の推定、(B)解析機能を組み込んだデータベースの構築を行っている。(A)では、韓半島および日本列島西部、とくに北部九州を対象として解析をおこなった。幾何学的形態測定学の手法を用いて土器の輪郭形状を定量化した後、多変量解析を行った。その結果、土器形状がゆるくではあるが地域ごとにクラスターをつくる傾向があり、隣接地域の時は形状も近い傾向がみられた。こうした解析をおこなった後、得られた特徴量を形質値とみなし、シミュレーションにより文化伝達プロセスの推定をおこなった。先行研究のモデルをもとに、形質値が量的な場合の文化進化モデルを構築した後、近似ベイズ計算によってモデルのパラメータ推定をおこなった。その結果、形状に定向的な文化進化が起こった可能性が示唆された。(B)では、(A)の解析で対象とした土器のデータベースを構築した。また、クラスタリング、主成分分析といった簡単な解析機能を備えており、解析対象の土器と解析手法をブラウザ上で選択するだけで使用できるなど、直感的に操作できることを目指し作成している。構築したデータベースを数人の考古学者に試用してもらっており、インターフェースやデータの出力方法などについてフィードバックを受けた。文化伝達プロセスの推定についても、データベースの構築についても、今後調整は必要なものの、基礎的な部分の構築には成功している。その一方で、シミュレーションでは時間差と地域差が分離しきれていないこと、データベースでは試用の結果インターフェースの調整などの課題がある。考古学データは、そのカバーする時空間範囲の広さから、文化の長期的なダイナミクスに関する手がかりを与えてくれる。量的にも膨大な考古学データからより多くの情報を引き出すためには、数理的手法の導入が有効だと考えられる。本研究課題は、数理的・定量的手法、とくに文化進化の研究手法を考古学への導入と普及を目的とする。弥生時代早期・前期の土器(遠賀川式土器)を主要な対象とした。本研究課題は、(i)シミュレーションをもちいた文化伝達過程の推定と、(ii)データベース構築の二段階からなる。第一段階は、韓半島および日本列島西部、とくに北部九州の土器を対象とした。まず、幾何学的形態測定学の手法を用いて土器の輪郭形状を定量化した後、主成分分析を行った。その結果、土器の輪郭形状は、地域ごとにゆるくクラスターをつくる傾向がみられた。また、地理的に近い地域の土器形状は相対的に類似している傾向にあり、日本考古学で考えられている土器の伝播プロセスと整合的であった。さらに、量的形質の進化モデルを構築するとともに、得られた特徴量を形質値とみなし、シミュレーションにより文化伝達プロセスの推定をおこなった。近似ベイズ計算によってモデルのパラメータ推定をおこなった。第二段回では、遠賀川式土器を中心とした土器のデータベースを構築した。このデータベースでは、直感的な操作が可能なように、幾何学的形態測定学の手法を、ブラウザ上で項目を選択するだけで使用できるようにしている。現在のシミュレーションは空間構造を考慮していないため、空間構造を考慮したモデリングや、ごく狭い地域での推定を行う。現在使用しているものと異なるデータでも推定を行い、モデルの頑健性を検証するとともに、文化伝達プロセスの多様性についても検討する。データベース構築については、フィードバックを受けたインターフェースの修正や機能の追加を行う。また、現在、解析に時間がかかってしまっているため、ストレスなく使用できるように高速化に取り組む。29年度が最終年度であるため、記入しない。人類学29年度が最終年度であるため、記入しない。