hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バーチャルレッスン支援システムとその学習効果に関する研究

学習者がペンタブレットで入力した清書をテキスト形式で保存して、指導者に送信(電子メールによる送信も可能)すれば,清書を受け取った指導者が,それを「緩急」「気脈」「字形」などの要素を全て含めて添削することができる.評価としては,添削の段階で終わりであるが,指導者が添削結果やアドバイスをさらに返信すれば,学習者の理解を深めるのに大いに役立ち,学習者に高い学習効果を与えることを確認した.この成果を3月4日の電子情報通信学会主催の「教育工学研究会」で「ペン習字(筆記学習)支援システム-運筆用動画手本の教育効果-」というテーマで発表した.また,研究実績として,「筆記練習システム,筆記練習プログラムおよび文字見本データ構造」という名称で特許出願を行った.本研究では,昨年までの液晶ペンタブレットを利用したペン習字支援システムの評価方法を改善すると共に,より手軽に利用できるように,PDAへのシステムの実装を行った.これによりペン習字支援システムの学習スタイルの幅が広がり,システムが普及しやすくなった.また本研究では,従来のシステムの学習過程が,ユーザの判断にかなり依存されていることで,学習に偏りがでることや次にどのように学習を進めればよいかわからないといった問題点を,通信講座の学習過程を参考にすることで改善した.また,PDAを用いて文字学習を行うにあたり,システムには動作や画面の表示に制限があるが,ユーザインタフェースのデザインを,ペーパープロトタインピングを用いて設計することである程度解決した.それにより,実際に本システムを使用して学習するときに,効率よく定量的に学習できるための一連の学習の流れを構築した.ここで用いられた字形の評価方法は,従来のシステムではできなかった,平仮名のような丸みのある文字の字形評価を可能にした.また,モニター実験を行ったことで,PDAではデバイス自体の慣れが必要であることや,年代によってシステムに要求することが異なること,動画再生が画順を覚えるためにもかなり有効的であることなどが明らかになった.また,昨年の電子情報通信学会技術研究報告に続いて,インタフェースシンポジウム2006において「ペン習字(筆記学習)支援システム-行書学習における動画手本の教育効果の検証-」というテーマで研究成果を発表した.
インスリン産生細胞増殖因子RegのCDK阻害系による細胞周期調節

本研究の目的は、インスリン産生細胞増殖因子として見出されたReg蛋白質による細胞周期調節機構を明らかにすることである。1.インスリン産生細胞由来の培養細胞(RINm5F細胞)、Reg遺伝子ノックアウトマウスを用いた実験から、Reg蛋白質による細胞周期調節はCDKの抑制解除よりはCDKの活性化が中心であり、その機構は「Reg蛋白質→Reg蛋白質受容体→PI3キナーゼの活性化→PI3キナーゼによるATF2のリン酸化→リン酸化ATF2のサイクリンD1プロモーターへの結合→サイクリンD1の転写活性化→サイクリンD1量の増加→CDK4の活性化→細胞周期G1からSへの進行」であることが明らかになった(Takasawa et al. FEBS Lett. 580,585-591,2006)。3.またさらに、本研究で明らかにしてきたReg蛋白質による細胞周期の調節(活性化)がインスリン産生細胞のみならず、組織損傷を受けた後の心筋細胞(Kiji et al. Am.J.Physiol.Heart Circ.Physiol.289,H277-H284,2005)や神経細胞(Namikawa et al.Biochem.Biophys.Res.Commun.322,126-134,2005)の再生においても機能していることも明らかになった。申請者らは平成1415年度の特定領域研究「細胞周期」の「インスリン産生細胞増殖因子Regによる細胞周期調節」で、Reg蛋白質がインスリン産生細胞のサイクリンD1-CDK4/6を活性化することを明らかにしたので、サイクリンD1-CDK4/6の阻害活性を有するp15^<INK4A>, p16^<INK4B>, p18^<INK4C>, p19^<INK4D>, p19^<ARF>などを中心にこの細胞で発現しているCDK阻害系の分子の同定を試み、以下の知見を得た。1.RT-PCR法でインスリン産生細胞で発現するCDKがCDK4であるかCDK6であるかを検討したところ、CDK6の発現は認められず、CDK4のみが発現していた。以上のことからReg蛋白質は、[1]インスリン産生細胞のサイクリン-CDK4を活性化し、細胞周期を正に制御する。[2]また一方で、インスリン産生細胞のp19^<INK4D> mRNA量を低下させ、細胞周期の負の調節を解除する。2つの機構によってインスリン産生細胞の細胞周期調節を行い、再生増殖を促進すると考えられた。
ポリオウイルス人工DI粒子RNAを利用したポリオ・ロタキメラウイルスワクチン開発

ロタウイルスワクチン開発上1)複数の血清型に対し防御能を有し、2)腸管免疫を効果的に賦与し、3)副作用が少なく、4)経済性に優れているなどの点が考慮されねばならない。こうした諸条件を満たすロタウイルスワクチン開発の可能性を探った。ヒトロタウイルスKU株のVP8'コード断片、VP5'コード断片、およびVP8'+VP5'コード断片を、ポリオウイルス人工DIゲノムを含むpSM1(T7)3およびpSM1(T7)2ベクターに挿入し、ポリオーロタキメラゲノムを有するプラスミドを作成した。作成したpSM1(T7)3-VP8'、pSM1(T7)3-VP5'およびpSM1(T7)2-VP8'+VP5'由来RNAのトランスフェクトの結果、ロタウイルスVP4特異的RNAの細胞内複製を認め、pSM1(T7)3-VP8'およびpSM1(T7)2-VP8'+VP5'についてはロタウイルスVP4に対する抗血清に反応する蛋白の発現を検出した。この系を用いて発現した交叉反応性中和領域を含むVP5'の抗原性は予想したより低いのかも知れない。ポリオウイルス蛋白との融合蛋白として発現されるVP5'のコンフォメーションが本来の構造とかなり異なっている可能性もある。pSM1(T7)3-VP8'由来RNAをトランスフェクト後、ポリオウイルス完全粒子を重感染し4代継代後の細胞抽出液を感染したHeLa細胞中に、抗VP4抗体に反応する蛋白の発現を検出した。免疫原性の検討は、高力価のキメラウイルスの調製、経口感染に好都合なポリオウイルスレセプター導入トランスジェニックマウスの入手の点などから、今後の課題として残った。ヒトを含めた各種動物種由来ロタウイルスのVP4遺伝子の塩基配列を決定し、少なくとも17種のVP4 genotypeが存在すること、一般的には、種特異性が存在するものの、異なる種間で関連が見られることを示した。特に、サル、イヌ、ネコとヒト間、ブタとウマ間、ネコとヒト間でのVP4の関連は、ロタウイルスの生態を考える上で重要である。さらに、稀ではあるが、P1A,P1B,P2以外に、P3やP5血清型を有するヒトロタウイルスが存在することから、こうしたP血清型をもつヒトロタウイルスに対する感染防御の方策も考慮しなければならないことも判明した。ロタウイルスの2種の感染防御抗原VP4とVP7のうち、VP4は病原性に関与し、また多種の血清型をもつロタウイルスの間での交又中和部位を有する。平成4年度において、以下の項目を実施した。1.キメラウイルスの作成:(1)ヒトロタウイルスVP4のCDNAから、VP8コード領域とVP5コード領域についてそれぞれ約600塩基をPCRで増幅し、サブクローニング後ポリオウイルス人工DIベクター(1200塩基欠損)に挿入した(ポリオ-VP8DNAとポリオ-VP5DNAとする)。(2)T7

ポリメラーゼで各々のキメラウイルスRNAを合成し、HeLa細胞へトランスフェクトし、双方のロタ-ポリオRNAの細胞内複製をドット・ハイブリダイゼーションで確認した。(3)バキュロウィルスを用いた発現VP4に対するポリクロナール抗体と抗VP4モノクロニール抗体を用いて、蛍光抗体法でVP4の発現を検索し、ポリオ-VP8蛋白の発現をポリクロナール抗体で確認した。(4)ポリオ-ロタウイルスキメラウイルス粒子の回収を行った。2.ポリオ人工DIベクターの改良:(1)これまでの1200塩基欠損RNAに加え、1900および2100塩基欠損RNAも、CAT遺伝子を挿入後ヘルパーウイルスとともに細胞に導入することで、キメラRNAをゲノムとしてもつDI粒子が効率よく回収できることが判明した。(2)1-(1)と同様に、VP8およびVP5コード領域をカバーする1200塩基を増幅し、1900塩基欠損ポリオ人工DI工粒子ベクターに挿入した。3.挿入・発現に用いるロタウイルスのVP4遺伝子の性状をさらに検討するため、ヒト以外の動物由来ロタウイルスのVP4遺伝子の塩基配列を決定し、普遍的な交又中和部位の検索を行った。今後は、発現蛋白の性状の検討と、ポリオ-ロタウイルスのキメラウイルス粒子を用いた免疫原性の確認を動物実験にて行う予定である。ヒトロタウイルスのVP8′およびVP5′コード領域をカバーする1,214塩基をPCRで増幅し、その産物を1,800塩基欠失したポリオ人工DI粒子ベクターに挿入した、pSM1(T7)2-VP8′+VP5′からRNAを合成した。このRNAをHeLa細胞にトランスフェクト後、抗VP4抗体を用いた蛍光抗体法でVP4蛋白の発現を確認した。免疫沈降法でこの発現蛋白の性状をさらに検討した。抗体としては、モルモット免疫バキュロウイルス発現抗ヒトVP4抗体、ウサギ免疫抗ロタウイルスビリオン抗体、およびマウス抗VP4モノクローナル抗体、およびウサギ免疫ポリオ抗3C抗体(コントロール)を用いて、トランスフェクト後8時間あるいは16時間で、また抗抗体の添加で検討したが特異的な沈降物を確定するには到らなかった。抗VP4抗体の新たな調製を含めた、免疫沈降反応系の検討、動物を用いた免疫原性の検討を行いたい。しかし、蛍光抗体法では、VP4蛋白の発現を確認しているので、今後さらに継代を重ね、キメラウイルス粒子を回収し、ポリオウイルスレセプターを有するトランスジエニックマウスを用いた動物実験を行いたい。上述ヒトVP4発現ワクチンの効果を判定する基盤として、ヒトロタクイルスVP4タイプの分布をPCR-VP4タイピングで調査した。その結果、PIAタイプが圧倒的に多く(85.1%)次いでP1B(12.4%)であったが、P2、P3も少数ながら検出した。また、最近ヒトで分離されたロタウイルスにおいて、そのVP4がウシロタウイルスVP4由来と思われる株の分離が相次いで報告されている。そこで各種の動物ロタウイルスVP4遺伝子の塩基配列を決定し、系統関係を調査した。自然界において、ヒトを含めた異種動物間でVP4遺伝子を含めたリアソートメントがこれまでの推測以上に高いことが判明した。こうした結果も、今後のキメラワクチン開発の際に考慮しなければならないであろう。
歯髄細胞増殖因子(PGF)のアミノ酸一次構造の解析

歯髄細胞増殖因子および象牙質形成誘導因子を分離精製すべく、ウシ脱灰象牙質基質からハイドロキシアパタイトアフィニティクロマトおよびヘパリンセファロースアフィニティクロマトによって部分精製された画分をさらに精製に用いた。すなわち、ヘパリンセファロースアフィニティクロマトにより0.5MNaClで抽出された画分を高速液体クロマトの逆相カラム、Octadecyl-4PW(TOSOH)を用いて精製した。溶媒としては0.1%トリフルオロ酢酸および100%アセトニトリルを用い、アセトニトリル20%より濃度勾配を形成し抽出したところ、アセトニトリル20%-70%の間で蛋白のピークがみられた。各フラクションを凍結乾燥し、25mM塩酸に再溶解し、ウシ歯髄培養細胞を用いて活性をアッセイした。アルカリフォスファターゼ活性に関してフラクション13,14および15(アセトニトリル4869%)に活性がみられた。ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、切り出したバンドからエレクトロエリューターにて蛋白質を抽出したところ、フラクション13では31kDaにアルカリフォスファターゼ活性抑制作用がみられ、フラクション14では25kDaにDNA合成促進作用がみられた。25kDa蛋白質では還元条件下で12.5kDaに分割されたが、31kDa蛋白質では変化がみられなかった。この25kDaおよび31kDa蛋白質を大量に集め、現在部分アミノ酸一次構造を解析中である。歯髄細胞増殖因子および象牙質形成差導因子を分離精製すべく、ウシ脱灰象牙質基質からハイドロキシアパタイトアフィニティクロマトおよびヘパリンセファロースアフィニティクロマトによって部分精製された画分をさらに精製に用いた。すなわち、ヘパリンセファロースアフィニティクロマトにより0.5MNaClで抽出させた画分を高速液体クロマトの逆相カラム、Octadecylー4PW(TOSOH)を用いて精製した。溶媒としては0.1%トリフルオロ酢酸および100%アセトニトリルを用い、アセトニトリル0%より濃度勾配を形成し抽出したところ、アセトニトリル20%ー70%の間で蛋白のピークがみられた。各フラクションを凍結乾燥し、50mM塩酸に再溶解し、ウシ歯髄培養細胞を用いて活性をアッセイした。DNA合成に関しては40-47%アセトニトリル抽出画分に強い促進活性のピークがみられた。アルカリフォスファターゼ活性に関しては20-27%付近の抽出画分に促進活性があり、40-60%付近に抑制活性がみられた。プロテオグリカン合成に関しては20-33%付近に促進活性がみられ、オステオカルシン合成に関しては27-33%付近に促進活性がみられた。継代細胞に各画分を投与して細胞形態観察を行ったところ、40-47%抽出画分では12時間以内にnoduleが形成され、その後細胞がplateからはがれる現象が生じた。4日以内に多くの画分でそれに類似した現象が生じたが、27-33%付近で抽出される画分では象牙芽細胞様の細胞が細長く一定方向に並び所々で峰を形成していた。今回の結果から歯髄細胞増殖因子は40-47%アセトニトリル抽出画分に存在し、象牙質形成誘導因子は27-33%抽出画分に存在する可能性があることが示唆された。したがって、さらにその蛋白を大量に精製し、invivoにおける象牙質誘導能を調べるとともに、アミノ酸一次構造を決定する予定である。すなわち、ヘパリンセファロースアフィニティクロマトにより0.5MNaClで抽出された画分を高速液体クロマトの逆相カラム、0ctadecy1-4PW(TOSOH)を用いて精製した。溶媒としては0.1%

トリフルオロ酢酸および100%アセトニトリルを用い、アセトニトリル20%より濃度勾配を形成し抽出したところ、アセトニトリル20%-70%の間で蛋白のピークがみられた。各フラクションを凍結乾燥し、25mM塩酸に再溶解し、ウシ歯髄培養細胞を用いて活性をアッセイした。アルカリフォスファターゼ活性に関してフラクション13,14および15(アセトニトリル5068%)に活性がみられた。ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、切り出したバンドからエレクトロエリューターにて蛋白質を抽出したところ、フラクション13では25kDa、フラクション15では32kDaにアルカリフォスファターゼ活性抑制作用がみられた。25kDa蛋白質では還元条件下で12.5kDaに分割されたが、32kDa蛋白では変化がみられなかった。この12.5kDaおよび32kDa蛋白質を大量に集め、現在部分アミノ酸一次構造を解析中である。
日本版フラミンガムリスクスコアの開発とそれに基づく食行動変容介入プログラム構築

高血圧は米国フラミンガム研究で開発された心疾患発症を予測するフラミンガムリスクスコアにおいて、主要なリスク因子のひとつである。本年度は、介入研究および観察(横断)研究のシステマティックレビューおよびメタアナリシスを行い、野菜等の植物性食品を多く摂取する群では、血圧が統計学的に有意に高いことが明らかになった。この結果は、JAMA Intemal Medicine誌に掲載された。さらに、高血圧と同様にフラミンガムリスクスコアの主要なリスク要因となる糖尿病や肥満とプラント・ベースの食事との関連についてのシステマティックレビューおよびメタアナリシスを進め、体重増加のメタアナリシスは、国際英文学術誌に投稿中である。また、留学先の所属機関において、プラント・ベースの食事を始める人に対して栄養疫学的研究結果の内容や、実践方法をコンパクトにまとめたスターターキットや栄養医学関連の研究結果の日本語訳を行いさらに一般の人に読みやすい日本語に修正し、冊子を完成させた。完成した冊子は一般の人がアクセス可能なインターネットのページに公開した。プラント・ベースの食事は米国を中心に研究および実践されているため、メニューも米国向けのものが多く、日本人にとっては馴染みがない食材・あるいは手に入らない食材を使っている場合が多く、実用的でないことも多い。そこで、習慣として定着するために必要といわれている21日間分のメニューの作成を実施し同様にホームページ上に公開した。次に、これらの分子生物学的機構を明らかにするため、ヒトの血漿中代謝産物(メタボローム)と循環器関連疾患との関連を検討した。その結果、特定のメタボロームと高血圧との関連が示唆され、プラント・ベースの食事と循環器関連疾患とのメカニズムの一部となる可能性が示唆された。(抄録なし)本年度は、食行動変容介入プログラムの構築にむけて、第一に具体的な食事療法の内容を特定するためのシステマティックレビューおよび統合的に解析するメタアナリシスの継続を行った。第二に、前年度のシステマティックレビューの結果から循環器関連疾患への効果が示唆された食事療法であるPlant-based dietの実践方法のノウハウおよび臨床研究の実際を学ぶため、米国研究機関に留学し、知見を得た。第三に、日本人に適した食事内容を開発するため、米国の研究機関のスタッフと協力し、日本語版のメニューの開発およびFactSheetの翻訳を行った。第四に、食行動変容介入プログラムの効果評価を行う際に用いる食事質問票のレビューおよび栄養摂取量の正確な把握を促進する要因の同定を行った。本年度は、PBDの高血圧への影響を検討した観察研究をレビューし、メタアナリシスを行った。メタアナリシスのデータ源は、MEDLINE、Web of Science、レビュー論文や関連論文の引用文献とした。メタアナリシスの結果、Plant-based dietと低い血圧とが関連していた。本研究の結果は、前年度のRCTの結果と合わせて、論文化し、英文学術雑誌に投稿中である。本研究の意義は、実社会に合致した食事パターンというレベルで研究を行うことで、臨床への応用可能性の高い結果を提示できたこと、公衆衛生学的に重要なフラミンガムリスクスコアの重要なリスク因子である高血圧の予防ツールを提案したこと、エビデンスに基づいた日本人の社会文化に適合した食行動変容プログラムの一部となるサンプルメニューや情報提供ツールの開発を行ったことである。本年度は、食行動変容介入プログラムの構築にむけて、第一に具体的な食事療法の内容を特定するためのシステマティックレビューおよび統合的に解析するメタアナリシスの継続を行った。第三に、日本人に適した食事内容を開発するため、米国の研究機関のスタッフと協力し、日本語版のメニューの開発およびFact Sheetの翻訳を行った。さらに、高血圧と同様にフラミンガムリスクスコアの主要な他のリスク要因や、うつ症状、炎症や痛みとPlant-based dietとの関連についてのシステマティックレビューおよびメタアナリシスを進めている。

さらに、高血圧と同様にフラミンガムリスクスコアの主要なリスク要因となる糖尿病や肥満とプラント・ベースの食事との関連についてのシステマティックレビューおよびメタアナリシスを進め、体重増加のメタアナリシスは、国際英文学術誌に投稿中である。また、留学先の所属機関において、プラント・ベースの食事を始める人に対して栄養疫学的研究結果の内容や、実践方法をコンパクトにまとめたスターターキットや栄養医学関連の研究結果の日本語訳を行いさらに一般の人に読みやすい日本語に修正し、冊子を完成させた。完成した冊子は一般の人がアクセス可能なインターネットのページに公開した。プラント・ベースの食事は米国を中心に研究および実践されているため、メニューも米国向けのものが多く、日本人にとっては馴染みがない食材・あるいは手に入らない食材を使っている場合が多く、実用的でないことも多い。そこで、習慣として定着するために必要といわれている21日間分のメニューの作成を実施し同様にホームページ上に公開した。次に、これらの分子生物学的機構を明らかにするため、ヒトの血漿中代謝産物(メタボローム)と循環器関連疾患との関連を検討した。その結果、特定のメタボロームと高血圧との関連が示唆され、プラント・ベースの食事と循環器関連疾患とのメカニズムの一部となる可能性が示唆された。本年度は、循環器関連疾患に対する効果的な食事療法の内容を特定するためのメタアナリシスを継続し、英文国際学術雑誌に投稿した。また、臨床での食行動介入を実現するため、臨床家の食事療法に対する認識と診療実践の実際を調査した結果は英文国際学術雑誌に掲載された。さらに、日本文化に対応した食行動介入の実践のため、介入ツールの一部となる資料および日本人向けのメニューの開発を行うことができた。本研究では、本年度に特定した食事療法に、(1)食事療法の具体的実践方法、(2)食行動変容を促進する行動科学的方法を組み合わせ、最終的な食行動変容介入プログラムを構築し、効果評価研究を実施する。来年度は、本年度の研究結果を受け、Plant-based dietの高血圧以外の主要なフラミンガムリスクスコアの重要なリスク因子との関連の検討、および日本人における効果検証のための臨床研究のプロトコールの作成を進める予定である。
核内GTP結合蛋白系による細胞周期調節機構の解析

1.Spa-1遺伝子およびその遺伝子産物(Spa-1蛋白):Spa-1遺伝子は、正常静止期リンパ球にはほとんど発現されず、それらが抗原やサイトカインの刺激により増殖性細胞周期に侵入後比較的後期に発現誘導される遺伝子として単離された。Spa-1mRNAの発現は、リンパ造血系組織に特異的で新規の蛋白合成に依存している。全長は、3.6kbで、長い5'UT領域に続き693アミノ酸をコードしうるORFを有している。Spa-1蛋白は、N末端にヒトRap-1 GTP ase activating protein (Rap-1GAP)及び最近ヒト結節性硬化症の原因遺伝子として単離されたTSC-2と高い相同性を示す領域(GRD)を有する。このGRDの融合蛋白は事実、TSC-2のGRDの同様Rap1に対するGAP活性を示しうることがわかっている。C末側には、ロイシンジッパー構造が存在し、その前には蛋白のプロセッシングに関わるとされるPEST配列がいくつも存在している。GRDとPEST配列の間の領域は、すでに報告されている配列とは全く相同性を有さない新規の構造である。2.Spa-1蛋白の同定(翻訳後修飾と核内移動):全長Spa-1cDNAのin vitrotranscription/translation及びCOS細胞への発現により、Spa-1蛋白は85kDaの分子であることが示された。他方、Spa-1蛋白に対する抗体を用いた解析から、正常のリンパ球におけるSpa-1分子は、主に68kDaの分子として専ら核内に存在することが明らかとなった。この分子量の差異につき検討を進めた結果、以下の点が明らかになった。1)COS細胞に発現されたp85を活性化リンパ球の細胞質分画と混合することにより、C末側のプロセッシングにより短時間にp68へと分解される。2)p85は専ら細胞質内に局在するが、C末側をプロセスされた蛋白は核内へと移行する。以上の結果から、Spa-1蛋白は転写翻訳後、恐らくそのPEST配列のために活性化リンパ球内では迅速に細胞質内でプロセスされ(p68)、核内へと移行することが示唆された。3.Spa-1蛋白のリンパ球活性化に伴う発現動態:静止期にある正常リンパ球を、ComAで刺激後その細胞周期進行に伴うSpa-1蛋白(p68)の発現動態を詳細に解析した。p68はリンパ球がG0/G1期よりS期へと進行するために伴い次第に発現誘導され、S期G2/M期でピークとなり細胞がG1期に戻ると共に再び発現は減弱を示した。この動態は、p34cdc2の発現及びそのH1ヒストンキナーゼ活性のそれとはほぼ同様であった。この結果、Spa-1蛋白の発現は、細胞周期に連動して厳格に制御されていることが明らかとなった。4.Spa-1蛋白の機能:細胞増殖の抑制:Spa-1cDNAを、全長あるいはC末側欠失型でNIH3T3細胞へNeo耐性遺伝子と共に共導入し、G418存在下でのコロニー数を検討した。ベクターのみの対照に比し、全長Spa-1cDNAでは軽度のコロニー数減少が認められ、さらにC末側欠失型cDNAではより著明なコロニー数の抑制がもたらされた。すでに我々は、次に、Spa-1cDNA stable transformantを確立至、その解析を終えている。Spa-1cDNAとりわけそのC末欠失型cDNAの高発現株の確立は困難であり、頻回の試みによってようやくいくつかの低発現株(NIH/Spa-1)が得られたのみであった。通常の培養条件下で独立に得られたNIH/Spa-1はベクターのみの対照(NIH/SRa)株に比し、明らかに増殖速度の遅延及び飽和濃度の低下を示し、これによってもSpa-1が細胞増殖抑制的に働くことが支持された。NIH/Spa-1細胞を血清除去によりG1/0期に停止させると、Spa-1蛋白の細胞内蓄積が認められるが、細胞自体に大きな変化は見られない。ところが、この状態から血清再添加により細胞周期へ同調的に再進入させると、S期への進行に伴って細胞は急速に死滅していくことが明らかとなった。形態学的にこれは、いわゆる分裂破綻mitotic catastrophesといわれる像に酷似していた。この結果は、Spa-1蛋白のエクトピックな過剰発現は、細胞周期の進行、とりわけS期の進行に明らかに抑制的に作用することを示唆するものである。5.Spa-1蛋白の機能(低分子G蛋白との相互作用):Spa-1蛋白のN末側GRDの存在は、Rap-1などの低分子G蛋白との相互作用の可能性を示唆するものである。この点を検討するため、バキュロウィルスベクターにより発現させたSpa-1蛋白と、各種の精製G蛋白の結合性を直接in vitroで解析した。その結果、Spa-1蛋白の一定の条件下で確かに、Rap1及び核内にある唯一のG蛋白であるRanと特異的に結合しうることが判定した。他方、細胞膜に結合しているRasとは全く結合性を示さなかった。さらに、GRDを欠失したリコンビナントSpa-1蛋白は、上記G蛋白との結合性を示さないことからこの結合が確かにGRDドメインを介するものであることも示された。この結果が直接的なものか、第3の蛋白の介在によるものかは今後の検討問題である。

免疫沈降法では、核内のp68Spa-1は、分子量約25kDa及び26kDaの少なくとも2つの蛋白が特異的に共沈され、さらにゲルろ過による解析では、リンパ球の核内に存在するp68Spa-1蛋白は、分子量約300kDaの大きな分子複合体として存在することが明らかとなっている。現在、これらSpa-1会合分子の同定を進めている。6.Spa-1遺伝子の染色体マッピングと白血病細胞における発現:RCマウスを用いたマッピングよりマウスのSpa-1遺伝子は、第19染色体の最もセントロメア側にマップされた。同部位はヒトでは第11染色体(11q13)に対応する部位であるが、この点は現在ヒトSpa-1遺伝子の単離とマッピングを進めており検討予定である。次にいくつかの増殖因子(IL2、IL3、IL4、IL6、IL7など)依存性の細胞株と非依存性の白血病由来細胞株について、Spa-1mRNAの発現を比較検討した。その結果興味深いことに、前者では例外なくSpa-1mRNAの強い発現が認められたのに比し、後者ではほとんどその発現が認められなかった。白血病化に伴うSpa-1mRNAの発現消失の機構と意図につき、現在ゲノムのレベルでの解析を進めている。まとめすでに、神経線維腫症の原因遺伝子NF-1が低分子G蛋白Rasと、また結節性硬化症の原因遺伝子TSC-2が同Rap1と、各々相互作用することによって恐らく細胞増殖抑制的に機能していること、そしてこれら遺伝子の異常によって、組織特異的な(NF-1は主に神経系、TSC-2は主に線維芽細胞などの間葉系)細胞増殖性の病態発生にいたることが強く示唆されている。我々が単離同定したSpa-1遺伝子産物も低分子G蛋白(Ran/Rap1)と相互作用すること、細胞増殖に抑制的に機能することなどが明らかとなり、概念的には上記の遺伝子群に共通するものと考えられるかも知れない。その発現が、リンパ造血系に特異的であることからリンパ造血系の異常増殖に関与している可能性が充分に考えられるが、この点については、各種白血球細胞株で例外なくSpa-1mRNAの発現をほとんど認めないという知見は興味深い。今後この方面からの遺伝子解析を検討している。1.Spa-1遺伝子およびその遺伝子産物(Spa-1蛋白):Spa-1遺伝子は、正常静止期リンパ球にはほとんど発現されず、それらが抗原やサイトカインの刺激により増殖性細胞周期に侵入後比較的後期に発現誘導される遺伝子として単離された。Spa-1mRNAの発現は、リンパ造血系組織に特異的で新規の蛋白合成に依存している。全長は、3.6kbで、長い5'UT領域に続き693アミノ酸をコードしうるORFを有している。Spa-1蛋白は、N末端にヒトRap-1 GTP ase activating protein (Rap-1GAP)及び最近ヒト結節性硬化症の原因遺伝子として単離されたTSC-2と高い相同性を示す領域(GRD)を有する。このGRDの融合蛋白は事実、TSC-2のGRDの同様Rap1に対するGAP活性を示しうることがわかっている。C末側には、ロイシンジッパー構造が存在し、その前には蛋白のプロセッシングに関わるとされるPEST配列がいくつも存在している。GRDとPEST配列の間の領域は、すでに報告されている配列とは全く相同性を有さない新規の構造である。2.Spa-1蛋白の同定(翻訳後修飾と核内移動):全長Spa-1cDNAのin vitro
重症敗血症におけるCRPの役割と治療効果

感染に伴う全身性炎症反応症候群である敗血症(および敗血症性ショック)は、致死率が20-45%と高く、急速な高齢化に伴いその罹患率が増加しているにも関わらず、いまだ有効な治療法が開発されていない。炎症性マーカーとして広く使用されているC-reactive protein (CRP)は、その生体内での役割についてはあまり知られていないものの、近年、様々な生体防御反応を担っていることが報告されている。本研究の目的は、敗血症の主病態である過剰な炎症性生体反応に合成CRPの投与がその抗炎症性作用から臓器不全ならびに予後改善効果を有することを明らかにすることである。マウス敗血症(Cecal ligation and puncture; CLP)モデルは、敗血症の原因として頻度の高い下部消化管穿孔による汎発性腹膜炎を模倣し、最もヒト敗血症の病態と相似するとされているモデルを使用した。具体的には雄性、C57BL/6Jマウスを使用。イソフルラン吸入麻酔下でCLPモデルを作成した。合成CRPの投与はCLP術直後に500μg/マウスおよび250μg/マウスの容量で単回投与を行った。コントロール群には,同量のPBSを投与している。その結果、生存率は、コントロール群に比べて、合成CRP投与群において、有意な生存率の改善が観察され、合成CRP投与による生存率の改善は容量依存であることが明らかになった。検体を採取し、CRP投与による治療効果をELISA(IL6とTNFa)で検討したが、CRP治療による顕著な変化は見られなかった。また、大腸菌に対するCRPの直接作用をマウスの腸内細菌を用いて検討したが、CRPによる大腸菌に対する直接の効果は見られなかった。現在、敗血症モデルマウスに対するCRPの作用機序を検討している。具体的には,8-10週齢,雄の57BL6Jマウスに対してイソフルラン吸入投与による全身麻酔下で,開腹を行い,盲腸を1.0cmで結紮,22ゲージ針で2回穿刺した後,腹腔内に戻して閉腹した.採血は,CLP施行0,1,2,3,6,12,24時間後に行った.採血検体を用いてELISA法にてTNFαのタンパク濃度を測定した.その結果,CLP施行1時間後からTNFαの増加傾向がみられ,2時間以降からより顕著な増加が観察された。以上の検討結果から,CLPモデルに対する投与開始をCLP施行後0時間と決定した.ヒト重症敗血症の致死率(25-45%)を模倣した盲腸結紮穿刺(Cecal ligation and puncture: CLP)モデルを作成し,安定した結果を得るのに時間を要しており,進行がやや遅れている.感染に伴う全身性炎症反応症候群である重症敗血症(および敗血症性ショック)は、致死率が20-45%と高く、急速な高齢化に伴いその罹患率が増加しているにも関わらず、いまだ有効な治療法が開発されていない。本研究の目的は、重症敗血症の主病態である過剰な炎症性生体反応に合成CRPの投与がその抗炎症性作用から臓器不全ならびに予後改善効果を有することを明らかにし、さらに、これらの効果がマクロファージによるアポトーシス細胞の貪食作用増強に由来することを証明することである。マウス敗血症(Cecal ligation and puncture; CLP)モデルは、重症敗血症の原因として頻度の高い下部消化管穿孔による汎発性腹膜炎を模倣し、最もヒト重症敗血症の病態と相似するとされているモデルを使用する。本実験においては、ヒト重症敗血症の致死率(25-45%)を勘案し、生存率50%となるCLPモデルを使用する。合成CRPの投与はCLP術直後に500μg/マウスおよび1000μg/マウスの容量で単回投与を行った。その結果、生存率は、コントロール群に比べて、合成CRP投与群において、有意な生存率の改善が観察された。また、合成CRP投与による生存率の改善は容量依存であることが明らかになった。本年度の目標であった安定したマウス敗血症(Cecal ligation and puncture; CLP)モデルを確立することができた。

マウス敗血症(Cecal ligation and puncture; CLP)モデルは、敗血症の原因として頻度の高い下部消化管穿孔による汎発性腹膜炎を模倣し、最もヒト敗血症の病態と相似するとされているモデルを使用した。具体的には雄性、C57BL/6Jマウスを使用。イソフルラン吸入麻酔下でCLPモデルを作成した。合成CRPの投与はCLP術直後に500μg/マウスおよび250μg/マウスの容量で単回投与を行った。コントロール群には,同量のPBSを投与している。その結果、生存率は、コントロール群に比べて、合成CRP投与群において、有意な生存率の改善が観察され、合成CRP投与による生存率の改善は容量依存であることが明らかになった。検体を採取し、CRP投与による治療効果をELISA(IL6とTNFa)で検討したが、CRP治療による顕著な変化は見られなかった。また、大腸菌に対するCRPの直接作用をマウスの腸内細菌を用いて検討したが、CRPによる大腸菌に対する直接の効果は見られなかった。現在、敗血症モデルマウスに対するCRPの作用機序を検討している。動物モデル及びその評価が確立されたものとする.この動物モデルを用いて合成CRPを投与した際の効果を検討したいと考えている.マウス敗血症(Cecal ligation and puncture; CLP)モデルにおける合成CRP投与の治療効果を検討する。具体的には,血中および障害臓器の炎症性サイトカイン発現,アポトーシス(および関連蛋白)を検討する。ヒト重症敗血症の致死率を模倣したCLP動物モデルの作成法の最適化に時間を要した為,合成CRPの効果検討を開始できなかった。(理由)ヒト重症敗血症の致死率を模倣したCLP動物モデルの作成法の最適化に時間を要した。そのことから、合成CRPの効果検討の開始が遅れた。(使用計画)CLP動物モデルの作成法の最適化ができた為、合成CRPの治療効果の検討を開始する。その際の動物購入費、試薬類の購入に充てる。CLP動物モデルの作成法の最適化ができた為,合成CRPの治療効果の検討を開始する。その際の動物購入費,試薬類の購入に充てる.
抗腫瘍性抗生物質アポトリジンの合成及び化学生物学的研究

アポトリジン(1)は、新規20員環マクロリド抗生物質であり、アデノウイルス癌遺伝子形質転換細胞に対してのみ特異的にアポトーシスを誘導する新物質である。さらに、米国国立ガン研究所(NCI)によるスクリーニングの結果において、1は、37000の抗生物質の中で、上位0.1%に入る癌細胞に対する特異性を持っていることが報告されている。また、構造的特徴としては、ジエン、トリエン構造を含む20員環マクロラクトン部分、6員環ヘミアセタール構造を含む側鎖部分、および3つの糖が配糖化された複雑な高次構造を有している。本年度の研究において、この複雑かつ有用なアポトリジン(1)の独自の新しい経路による全合成を検討した。その結果、アポトリジンのC17-C28に相当する鍵合成中間体の合成研究において、有機合成化学で広く用いられている保護基であるベンジル基の新たな脱保護法を見出した。ベンジル基は、通常、水素添加により脱保護されることが知られている。しかし、本研究において、ベンジル基が、アセトニトリル中、2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ)の存在下、365nmの光を照射することで、速やかに脱保護され、対応するアルコールを高収率で与えることを見出した。さらに、本脱保護法において、上記の3つの要素、アセトニトリル、DDQおよび光照射が必要不可欠な要素であることが確認された。また、p-メトキシベンジル基も同様に、脱保護されることを見出すと同時に、ベンジル基とp-メトキシベンジル基の両方を有する基質において、DDQのみでは、p-メトキシベンジル基が選択的に脱保護され、光を照射すると、両方の保護基が脱保護される基質選択的な脱保護法を開発した。本脱保護法は、アポトリジンの合成研究のみならず、多くの合成研究に広く用いられることが期待される新手法である。アポトリジン(1)は、新規マクロリド抗生物質であり、アデノウイルス癌遺伝子形質転換細胞に対して、特異的にアポトーシスを誘導する新物質である。さらに、米国国立ガン研究所(NCI)によるスクリーニングの結果、1は、37000種の抗生物質の中で、上位0.1%に入る癌細胞に対する特異性を持っていることが報告された。また、その構造的特徴として、ジエン、トリエン構造を含む20員環マクロラクトン部分、6員環ヘミアセタール構造を含む側鎖部分、および3つの糖が配糖化された複雑な高次構造を有している。本研究では、この複雑かつ顕著な生理活性を有するアポトリジン(1)の化学生物学的研究を視野に入れた、独自の新しい経路による全合成研究を行った。まず、逆合成解析により、アポトリジン(1)を、糖部分と非糖部分とに分割し、非糖部分はC1-C11位に相当するビニルスズ2と、C12-C28に相当するヨウ化ビニル3とに分けて合成した後,Stilleカップリング反応および山口法によりマクロラクトン化して合成することとした。尚、ビニルスズ2は、これまでの研究において、その効果的な合成法が確立されている。そこで、本年度においては、ヨウ化ビニル3の合成を目的とした。その結果、L-酒石酸ジメチルより11行程でC17-C22位に相当するエチルケトン4を、また、D-リンゴ酸より11行程でC23-C28位に相当するアルデヒド5をそれぞれ効果的に合成した。次に、これら両者を、スズ触媒を用いたアルドール反応により連結し、高収率かつ高立体選択的に望む不斉を有するアルドール成績体を得た。続いて、6員環アセタール構造を構築させた後、アリルトリブチルスズ試剤を用いたアリルスタナンカップリング反応、ヒドロジルコネーション反応などを経て順次炭素鎖を伸長していくことにより、1のC17-C28位に相当する重要な鍵合成中間体の効果的な合成に成功した。

また、p-メトキシベンジル基も同様に、脱保護されることを見出すと同時に、ベンジル基とp-メトキシベンジル基の両方を有する基質において、DDQのみでは、p-メトキシベンジル基が選択的に脱保護され、光を照射すると、両方の保護基が脱保護される基質選択的な脱保護法を開発した。本脱保護法は、アポトリジンの合成研究のみならず、多くの合成研究に広く用いられることが期待される新手法である。
深海棘皮動物のホメオボックス遺伝子群に関する進化系統学的解析

浅海および深海産棘皮動物の形態形成遺伝子群(ホメオボックス遺伝子群: Hox)について系統解析を行い、浅海-深海種の系統進化に関する比較考察を試みている。さらに、棘皮動物の幼生が南極-北極を結ぶ低温深海流で運ばれることによる両極間の個体群交流を想定した作業仮説(底生動物における深海経由の両極交流仮説)を立て、その検証を目的とした南極産棘皮動物の遺伝子解析も行った。これまでに深海産13種,浅海産18種,および南極産1種の棘皮動物からゲノムDNAを抽出し、それらのうち、深海産8種、浅海産7種、南極産1種についてHoxのPCRライブラリー作成と塩基配列の決定を行い、予察的に分子系統樹を構築した。また、現在までに6種類の棘皮動物について18S rDNA配列(約1.8kb)による分子系統解析を行った。それらの解析から下記の結果が得られた。1.Hoxの種類によって進化が種分化以前に起きたケース(pre-speciation differentiation)と種分化以後に起きたケース(post-speciation differentiation)の両方が混合していることが示された。これは、グループの異なるHox間では遺伝子の進化速度が異なることを示唆する。2.Hoxの分子系統樹と18S rDNAによる分子系統樹との比較を行ったところ、Hoxの分子進化(変異の蓄積速度)が系統とは必ずしも一致しないことを示された。3.18S rDNAによる系統解析の結果、深海棘皮動物が必ずしも古い形質を持つとは考えられないことを示す結果が得られた。これは深海棘皮動物が持つHox遺伝子は、独自の進化を遂げている可能性があることを示唆する。浅海および深海産棘皮動物の形態形成遺伝子群(ホメオボックス遺伝子群:Hox)について系統解析を行い、浅海-深海種の系統進化に関する比較考察を試みている。これまでに深海産13種および浅海産18種からゲノムDNAを抽出し、そのうち深海産7種(ヒトデ綱3種,クモヒトデ綱3種,ウミユリ綱1種)および浅海産4種(ヒトデ綱4種、うち南極産1種)についてPCRライプラリーの作成および塩基配列の決定を行った。得られたホメオボックス遺伝子群の塩基配列と、データ-ベース上に公開されている浅海産棘皮動物ホメオボックス遺伝子群の塩基配列をもとに予察的に分子系統樹を構築したところ、以下の結果が得られている。1.Hoxの遺伝子進化は入れ子式?2.深海種と浅海種の比較深海棘皮動物のHoxの分子系統は浅海棘皮動物のHoxとほぼ同じ性質であり、これは、Hoxの分子進化(変異の蓄積速度)が系統とは必ずしも一致しないことを示唆する。つまり、深海に系統的に古い棘皮動物が生き残っていたとしても、それらが持つHox遺伝子は、独自の進化を遂げている可能性がある。3.南極ヒトデについて南極ヒトデはクローニングされるHoxの種類が特別に少なく、得られたクローンは進化速度が遅いと考えられるグループであった。今後は、以上3点についてより客観的なデータの蓄積に努める必要がある。
金属錯体による窒素分子および等電子構造イソニトリルの活性化と反応

アルキンの1,2-ビス-シリル化反応はこれまでPd(PPh_3)_4錯体を用いて報告されているがハロゲンやアルコキシ置換基をもつジシランや歪みをもつ環状ジシランを用いるものがほとんどで、一般的には比較的困難である。本研究で見出したパラジウム/第三級アルキルイソシアニド錯体は1-アルキンの1,2-ビス-シリル化反応に対して一般的で、優れた触媒作用を示す。例えば、ヘキサメチルジシランとフェニルアセチレンの反応をPd(PPh_3)_4の存在下で行うと、1,2-付加物の収率は26%であるのに対し、パラジウム-第三級アルキルイソシアニドの触媒を用いると94%の高収率で1,2-ビス-シリル化生成物を与える。この触媒系はトリシランやテトラシランへのアルキンの挿入反応にも応用することが可能である。すでに報告したイソニトリルのビスシリル化反応の場合と同様に、この触媒反応でもケイ素-ケイ素結合のPd(0)錯体への酸化的付加によりビス-シリルパラジウム錯体が中間に生成しているものと考えられる。ビス-シリル化反応におけるパラジウム/第三級アルキルイソシアニド錯体の顕著な触媒作用は次に示す分子内ビス-シリル化反応が高圧条件下に進み、テトラキス-シリルエチレンが良好な収率で生成することで明らかである。大きな立体障害が予想されるがX線構造解析ではほぼ平面構造である。パラジウム/第三級アルキルイソシアニド錯体を用いてもアルケンの分子間ビス-シリル化反応は困難である。しかしながら、分子内ビス-シリル化反応には有効で、オレフィンの立体選択的分子内ビス-シリル化反応は有機合成の反応として有用である。
アダプティブメッシュ有限要素法による自由境界及び内部遷移層の数値解析

今年度は研究計画と昨年度の研究成果に基づき、次のような研究を行った。昨年度開発を行った空間2次元および3次元での反応拡散系に対するアダプティブメッシュ有限要素法を用いた汎用プログラムを改良し、任意の数の変数への対応を可能にした。更にそれを用いて、例えばGray-Scottモデルの自己複製パターンのようにパターンが空間領域全体をより密に覆い尽くす問題に対して、アダプティブFEMを用いた数値計算を行い節点数の圧縮率や、計算時間においてアダプティプFEMの有効性について確認したところ、空間一様メッシュ分割の計算時間を上回る事ができる圧縮率を実現する事ができた。我々の当初の考えでは,自己複製パターンのような密なパターンにおいては、アダプティブFEMが有効に働かないという予想があったが、実際に計算を行ってみると、疎なパターンと比べては圧縮率は低くなるものの、アダプティブFEMは節点数や計算時間において有効である事が明らかになった。この結果から、今まで我々が考えて来た解の空間局在性という概念を見直し、数量的な定義を行う必要性を感じた。そこでこれまで感覚的な指標であった「解の空間局在性」の数量化の試みとして、解の有界変動量を用いたアダプティブメッシュの圧縮比という量を定義し、アダプティブEMの有効性との関係について数値実験を行いその解析をした。それにより、アダプティブメッシュ有限要素法の有効性が数量化されるとともに、解の持つパターンの指標化の試みの一つとして新しい方向性が見出された。今年度は本研究課題の研究計画に基づき、次のような研究を行った。まず、空間2次元及び3次元における1変数及び2変数反応拡散系に対するアダプティブメッシュ有限要素法を用いた汎用プログラムの開発を、フライブルグ大学で開発されたアダプティブメッシュ用C言語ライブラリALBERTを用いて行った。一般に煩雑になりがちなアダプティブメッシュのプログラミングだが、問題設定や空間次元、数値計算パラメータの変更に伴うプログラム変更が容易になり、プログラミングに要する時間を大幅に短縮できた。また、このプログラムを用いて、典型的な内部遷移層解を持つ反応拡散系、FitzHugh-Nagumo方程式及びGray-Scottモデルに対して数値シミュレーションを行った。また、標準的な数値解法の一つである一様メッシュによる差分法との比較を行った。それにより、差分法による数値解法と同程度の計算精度を保ちながら、大幅に節点数を減らすことに成功した。これまで、メモリ容量から来る節点数の制限によりワークステーション上では数値シミュレーションが難しかった、急激な内部遷移層を持つ解の高精度数値計算に道を開くものである。また、これによりワークステーションを用いた詳細なパラメータ探索など、従来の一様メッシュによる数値計算法では困難だったことも可能になることが期待される。また、計算時間の面からみて、アルゴリズムのチューンアップがまだまだ可能であると考えられ今後の更なる改良によりより高速かつ高精度な数値シミュレーションが期待される。今回の研究は、広島大学の大学院生小村秀樹氏と研究代表者を中心に行われ、すでに国内のいくつかの応用数学関係の研究集会等で部分的な結果が発表されている。また、現在論文を執筆中である。
大規模分散制御型FA制御ソフトウエアのためのシームレス開発環境

本研究の目的は,オブジェクト指向方法論を用い,大規模なFA用分散制御システムの効率的な設計・開発のための,システムのモデリング・シミュレーション・実装方法論とそのツール群を実用化することである。H13年度では,以下の成果が得られた.1)分散制御システムのシミュレーションモデル構築ツールの開発とシミュレータの実用性評価(戸村・山元)デザインパターンを応用し,Statechartsとイベント連鎖モデルで記述されるシミュレーションモデルを,Javaコードとして体系的に実装する方法を提案した.この方法を,CASEツールとJava開発ツールにより実装した.このシミュレータを,実用規模のエアコン制御用分散制御システムの設計と機能検証に利用した.その結果,シミュレーションモデル構築,および機能検証が約2週間で完了でき,従来に比べ,設計に要する時間が大幅に短縮されることが確認できた.2)分散制御システムのシミュレーションと実装の統合化(戸村・金井・山元)Javaコードで記述されたシミュレーションモデルから,Neuron-Cで記述される各制御ノード用の実装コードへの変換方法を,デザインパターンを応用し開発した.さらにこれを,LonWorksで制御されるFA用搬送装置の制御ソフトウェア開発に利用し,提案する変換方法論が有効であることを示した.3)Timed I/OStateChartsに基づく制御ノード用実装コードのソフトウエアテスト手法の開発(金井・岸浪)状態遷移に加え,入出力動作に対する時間制約が記述できるTimed I/0 Statechart仕様から作成された実装コードに対し,網羅的にブラックボックステストを行えるテスト系列生成手法とテスト実施自動化ツールをJava言語で開発した.エアコン制御用コードのテストにこれを応用し,従来手作業で9日間を要したテストを,1日に短縮できることを実証した.本研究の目的は,オブジェクト指向方法論を用い,大規模なFA用分散制御システムの効率的な設計・開発のための,システムのモデリング・シミュレーション・実装方法論とそのツール群を実用化することである。H13年度では,以下の成果が得られた.1)分散制御システムのシミュレーションモデル構築ツールの開発とシミュレータの実用性評価(戸村・山元)デザインパターンを応用し,Statechartsとイベント連鎖モデルで記述されるシミュレーションモデルを,Javaコードとして体系的に実装する方法を提案した.この方法を,CASEツールとJava開発ツールにより実装した.このシミュレータを,実用規模のエアコン制御用分散制御システムの設計と機能検証に利用した.その結果,シミュレーションモデル構築,および機能検証が約2週間で完了でき,従来に比べ,設計に要する時間が大幅に短縮されることが確認できた.2)分散制御システムのシミュレーションと実装の統合化(戸村・金井・山元)Javaコードで記述されたシミュレーションモデルから,Neuron-Cで記述される各制御ノード用の実装コードへの変換方法を,デザインパターンを応用し開発した.さらにこれを,LonWorksで制御されるFA用搬送装置の制御ソフトウェア開発に利用し,提案する変換方法論が有効であることを示した.3)Timed I/OStateChartsに基づく制御ノード用実装コードのソフトウエアテスト手法の開発(金井・岸浪)状態遷移に加え,入出力動作に対する時間制約が記述できるTimed I/0 Statechart仕様から作成された実装コードに対し,網羅的にブラックボックステストを行えるテスト系列生成手法とテスト実施自動化ツールをJava言語で開発した.エアコン制御用コードのテストにこれを応用し,従来手作業で9日間を要したテストを,1日に短縮できることを実証した.本研究の目的は,ネットワーク上に制御ノードが多数配置された大規模分散制御型FAシステムの,制御ソフトウエアを効率的に開発するための,モデリングからシミュレーションに至るツール群を実用化することである.H12年度の成果は,下記のようにまとめられる。(1)差分モデリングに基づく制御対象モデルの迅速モデリングツール開発デザインパターンを用いたモデル設計手法を導入し,予めUMLで記述された参照モデルから,特定デバイス固有の構造と状態遷移の差分のみを拡張記述するだけで,最小限の作業で制御対象のモデル構築が行える手法を提案した.また,この手法を組み込んだモデリングツールをJava言語で開発し実際のモデリングに適用し,数十種類のFA用BA用機器のモデル実装コードを,従来の手作業に比較し,極めて短期間で構築できることを実証した.(戸村・山元)(2) StateChartに基づく制御対象モデルの動的挙動テストツールの開発StateChartで規定された機器の挙動仕様に対し,(1)のツールで作成されたモデル実装コードの挙動が一致するを検証するため,テスト系列自動作成実施ツールをJava言語で開発した.このツールにより,複雑な階層状態と条件付遷移の挙動をもつモデル実装コードのテストを自動化でき,従来手作業で9日間を要したテストを,約1日に短縮できることを実証した.(金井・岸浪)(3)協調シミュレーションに基づく分散制御シミュレータの開発開発された制御対象モデル間でのイベント通信を,独自のデザインパターンに従って,高速実行できるメカニズムを実装し,分散制御システムの協調シミュレーションを行うツールを開発した.このツールにより,実システムにおける稼動時のネットワーク負荷や平均処理時間遅れを,シミュレーションで再現できることを,具体的なBAシステムを対象として実証した.(山元・金井・戸村)本研究の目的は,オブジェクト指向方法論を用いて,大規模な制御ノードで構成されるFA用分散制御システムの効率的な設計・開発のために,システムのモデリング・シミュレーション・実装が統合的に行えるツール群を実用化することである。1)分散制御システムのシミュレーションモデル構築ツールの開発とシミュレータの実用性評価(戸村・山元)デザインパターンを応用し,Statechartsとイベント連鎖モデルで記述されるシミュレーションモデルを,Javaコードとして体系的に実装する方法を提案した.この方法を,CASEツールとJava開発ツールにより実装した.

このシミュレータを,実用規模のエアコン制御用分散制御システムの設計と機能検証に利用した.その結果,シミュレーションモデル構築,および機能検証が約2週間で完了でき,従来に比べ,設計に要する時間が大幅に短縮されることが確認できた.2)分散制御システムのシミュレーションと実装の統合化(戸村・金井・山元)Javaコードで記述されたシミュレーションモデルから,Neuron-Cで記述される各制御ノード用の実装コードへの変換方法を,デザインパターンを応用し開発した.さらにこれを,LonWorksで制御されるFA用搬送装置の制御ソフトウェア開発に利用し,提案する変換方法論が有効であることを示した.状態遷移に加え,入出力動作に対する時間制約が記述できるTimed I/O Statechart仕様から作成された実装コードに対し,網羅的にブラックボックステストを行えるテスト系列生成手法とテスト実施自動化ツールをJava言語で開発した.エアコン制御用コードのテストにこれを応用し,従来手作業で9日間を要したテストを,1日に短縮できることを実証した.