hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食道上皮に存在する酸感受性機械受容体イオンチャネルの機能解析

このため現在計画に遅れが生じている。食道上皮における、新規酸感受性の機械受容チャネルの発現と局在を明らかにすることを目的として、酸感受性の機械受容チャネルについて、多数の候補について網羅的解析を進めた。この中でまず新規胆汁酸センサー候補としてAcid sensitive ion channel 5 (ASIC5)についてRT-PCR、免疫組織化学染色、ウエスタンブロット法により精査した。RT-PCR法によれば、マウス食道には2つのスプライシングバリアントが存在し、さらにその遺伝子断片は食道の中部や下部で発現が高いことがわかった。しかしながら市販抗体が機能せず、独自で作製した抗体を使用しても陽性反応が認められなかったことから、現段階でASIC5そのものは食道や胃などの上部消化管では機能していないと結論づけた。その他の候補としてGタンパク共役型のTGR5がバレット食道で発現していると報告から、我々はその発現の可能性についてHET-1Aヒト正常食道上皮細胞株で検討したがこれについても否定された。我々はさらにHET-1A細胞の機械受容チャネル候補として、TRPV4, TRPV1, TRPV1b, Piezo1, Piezo2の遺伝子断片が発現していることを見いだし、上皮についてはこれら遺伝子の解析を継続している。また近年同じファミリーに属するASIC1aが胆汁酸により応答増強することが報告された(Ilyaskin et al., 2017)。ASIC5はもとよりASIC1aとともに他のASICサブタイプも胆汁酸感受性を有する可能性があることから、これまでの研究で不明な点が多いASIC4に注目して解析を進めた。ASIC4-lacZレポータマウスを使ってその発現を解析したところ、上部消化管では胃の筋間神経叢の一部のニューロンにその発現を認めた。現在野生型とASIC4ノックアウトマウスを用い検討をすすめている。酸感受性イオンチャネル5(ASIC5)は、近年新規胆汁酸センサーとして報告されたが、上部消化管での発現については不明である。我々は、食道における新規酸感受性機械受容チャネル候補としてASIC5の発現について検討した。RT-PCR法ではASIC5遺伝子断片はマウス食道中、下部に発現が多く、全長クローニングにより新規のスプライシングバリアントを認めた。他の候補としてTGR5についてもHET-1Aヒト正常食道上皮細胞株を用いて精査したが、その発現は認められなかった。特異的な抗体がないためタンパクレベルでの発現が未解析であるが、ASIC5が食道で重要な役割を担っている可能性が考えられた。食道上皮での酸感受性機械受容チャネルの多くの候補について発現、局在の確認後、機械刺激応答、酸感受性等の機能解析を進める予定であったが、RT-PCR、ウエスタンブロット、免疫染色の結果が安定せず、再現性にばらつきがみられ予定外の時間を要した。また、予定になかった解析や抗体などの試薬評価に時間がかかり遅れを生じている。
低周波バイアス音を利用した蝸牛肉リンパ水腫診断法の実験的・臨床的研究

蝸電図による内リンパ水腫診断法として低周波バイアス音を用いた2音刺激や極性別クリック刺激による反応波形解析を行い、その有用性を検討した。まず、低周波音に対する聴覚反応が動物の種差により異なることを実験的に証明し、低周波バイアス法の臨床応用においてバイアス音周波数と音圧設定の必要性が示された。また、蝸電図診断の根拠を得るため、実験動物を用いた外リンパ瘻モデル、furosemideによる血管条障害モデル、内リンパ水腫モデルを用いて蝸電図反応の変化を検討した。その結果、従来メニエル病診断に利用されているsummating potential(SP)の異常増大現象は内リンパ水腫に特有の所見ではないことが明らかとなり、低周波バイアス法や極性別クリックを用いた蝸電図検査の重要性が確認された。臨床応用に当り、自作の鼓膜電極を用いた非侵襲的な蝸電図検査の実用化を図った。これにより、聴力正常者から新しい蝸電図パラメータの基礎データを得る事が可能となった。この鼓膜電極はflexileであるため長時間の検査が可能となり、グリセロールテストを組み込んだ蝸電図検査による内リンパ水腫診断にも有用であった。さらに、極性別クリック刺激によるaction potential(AP)の潜時差が聴力像により差が認められるか、種々のタイプの感音難聴症例で分析を行うとともに、低音域障害型感音難聴症例や急性感音難聴症例については、さらに検査症例数を増やして、この新しい蝸電図パラメータの臨床的意義を検討した。症例数不足のため内リンパ水腫との決定的な関係を明らかにすることはできなかったが、位相の違いにより潜時差が生じたAPが蝸電図波形を修飾してSP異常と判定される可能性を指摘することができた。低周波バイアス音の蝸電図応用に関しては、低周波cochlear microphonics(CM)の蝸電図記録に解決すべき問題を残す結果となった。低周波純音(バイアス音)の決まった位相にテスト音を同期させることは、当初予定したマニユアル操作ではきわめて困難であることがわかつた。従つて本年度はパーソナルコンピュータを用いた2音刺激系のプログラムの作成に時間を費やした。この音刺激プログラムにより、低周波純音に対し45°或いは36°間隔でトーンバーストまたはクリック音を電気的に重ね合わせることが可能となつた。現在、鼓膜直上で十分な音圧のしかも歪みのないバイアス音を得るための閉鎖式音刺激系の完成を急いでいる。モルモットの内リンパ水腫モデルにおいて、対照側に比較して内リンパ管閉塞側の有意なAP(聴神経活動電位)閾値上昇とCM(蝸牛マイクロフオン電位)減少を確認した。これらの変化を引き起こすメカニズムの一つにEP(蝸牛内静止電位)低下が関与するが、EPの局所的、また一時的低下の実験モデルとして、酢酸の正円窓投与がAP閾値に及ぼす影響を調べた。来年度には本モデルにおけるバイアス効果の変化を検討する。臨床的には、閉鎖型の音刺激系と自作の鼓膜電極を用いた蝸電図検査法を確立した。この方法で得られる誘発電位は鼓室誘導法に比べて小さいが、再現性のある反応波形が得られることがわかった。

本法は非侵襲的な蝸電図検査であるから、来年度予定している正常人ボランテイアに対する低周波バイアス法の人への応用が可能となるばかりでなく、臨床症例においても、両側耳の検査をルチーン化することにより患側耳と健常側とのバイアス効果の比較検討が可能となる等の点で意義がある。これまで低周波バイアスの実験にはモルモットのみを使用してきた。しかしモルモットとヒトの蝸牛形態には大きな差が存在する。蝸牛孔の大きさと蝸牛回転数において、よりヒトの蝸牛形態に類似するチンチラを用いて同一のバイアス実験を行い、モルモットの結果と比較した。両動物における低周波CMの特性の差に伴ってバイアス効果においても種差が認められた。この結果より低周波バイアス法の臨床応用には、バイアス音とテスト音の周波数と音圧を如何に組み合わせるか重要な要因と考えられた。また内リンパ水腫病態と関係の深い外リンパ瘻モデルを用いて以下のような結果を得た。実験的に作成した蝸牛窓膜穿孔のみでは蝸牛機能の障害は極めて小さいが、外リンパ吸引により種々の程度の蝸牛障害が生じる。この障害程度はモルモットよりチンチラの方が大きく、蝸牛の受傷性に種差があることが示唆された。また、モルモットにおける蝸牛障害のメカニズム解明のため蝸牛窓膜穿孔後の外リンパのアミノ酸分析を行った結果、蝸牛基底部の外リンパアミノ酸濃度の変化が高周波域障害の原因の一つであることが示唆された。臨床的には、鼓膜蝸電図を用いて極性別クリック音刺激による反応波形の差を検討した。内リンパ水腫側でAP潜時の差が増大するであろうと予測したが、低音障害型よりむしろ高音域障害型感音難聴症例の方が潜時差が大であった。したがってこの方法は低周波バイアス法よりも手技的には簡単ではあるが、内リンパ水腫の診断法としては価値が低いものと結論した。動物実験1)実験的内リンパ水腫モルモットにおいて、蝸牛マイクロフォン電位(CM),聴神経活動電位(AP)、加重電位(SP)等、蝸電図パラメータの変化を病期別に検討した。この実験モデルにおいては従来より内リンパ水腫の蝸電図学的指標とされてきたSP/AP比増大や極性別クリックによるAPの潜時差の拡大よりも、50Hzバイアス音によるSPやAPへの低周波バイアス効果の抑制の方が内リンパ水腫をより信頼できるパラメータであることが示唆された。2)内リンパ水腫において低下するとされる蝸牛内静止電位(EP)をasphyxiaやfurosemideにより一過性に抑制した場合のSPとAPの変動をモルモットを使用して検討した。この結果SP/AP比の増大はEP低下状態でも観察されることが判明した。臨床研究1)内リンパ水腫の関与が推定される低音障害型感音難聴症例を対象とした蝸電図学的検討の結果、聴力閾値が変動する症例群にSP/AP比増大や極性別クリックによるAPの潜時差の拡大を認める頻度が高いことが確認された。ただしこれらのパラメータが陽性所見を示す例が合致しないことより、それぞれ別の病態を反映した可能性が示唆された。2)低周波バイアス法による鼓膜蝸電図APのmodurationを検討したが、バイアス音の位相に依存したAPの変動が正常人においても極めて小さいため、バイアス効果が最大となるテスト音とバイアス音の音圧の組み合わせを検討中である。
一般化された量子群およびコクセター亜群に関連する代数系の研究

平成30年度は、主に次の(1)(3)の研究をおこなった。(1)単純リー代数の普遍包絡代数に関して、対応する有限体上の代数Uのシャポバロフ行列Shの研究をおこなった。そのシャポバロフ行列の行列式|Sh|がゼロでないことの証明を試みたが厳密な証明の完成をすることが出来なかった。ルスティック型ルート元の正のものと負のものの間の交換関係の様子を知る必要があり当初に予想したほど容易ではないことが判明した。因みに一般化された量子群U(χ)のシャポバロフ行列Sh(χ)についてはその行列式|Sh(χ)|がゼロでないことはドリンフェルド双線形形式が非退化であることより自明である。(2)低ランクの一般化された量子群U(χ)のワイル亜群W(χ)のケーレーグラフΓ(χ)のハミルトン閉路の研究を行った。単純リー代数のワイル群のケーレーグラフのハミルトン閉路の構成はランクが2の場合に帰着できることがよく知られている。Γ(χ)についてはランクが3の場合にU(χ)のディンキン図形に3角形が現れることにより問題が複雑である。ランクが3の場合はケースバイケースでほとんどの場合にハミルトン閉路を構成した。ランクが4の場合はランクが3の場合に帰着しないといけないがその帰着の仕方に統一的な方法がある訳ではなく非常に巧妙な議論が必要であることを理解した。(3)qが1のべき根のときのランクが1のアフィンリー代数{\hat sl}_2(C)の量子群Uq({\hat sl}_2)の中心拡大について研究をおこなった。当初は有限体Fp上で定義される{\hat sl}_2(Fp)の普遍包絡代数U({\hat sl}_2(Fp))の中心拡大と状況がよく似ていると期待したが、そうではなさそうであることが判明しつつある。当初に予定していたプロシーディングの出版が平成31年3月に行われた。一般化された量子群のハリシュ・チャンドラ理論に関する3つ目の論文の作成が順調に行われた。今後は主に上記のΓ(χ)のハミルトン閉路の研究を推進する。ルート系は半単純リー代数に対して定義されるものであってそれを公理化しものを抽象ルート系という。スーパーリー代数対してもルート系が定義される。これらを統一した定義が2008年にヘッケンバーガー・山根によって一般化されたルート系として定義された。2008年にヘッケンバーガー・山根は一般化されたルート系に付随するコクセター亜群を研究し松本型の定理を得た。アンジオノ・山根はコクセター亜群に付随するニルへっけ代数を定義し代数の上にヤン・バクスター方程式が成り立つ事を示した。そのことの応用としてコクセター亜群にブルーウァー順序が入ることを示した。28年度にその結果を論文としてまとめて投稿した。アンジオノ・冨江・山根はコクセター亜群に対して定義されるグラフ理論の研究に着手した。有限コクセター群のグラフは有限コクセター群のディンキン図形がツリーであることにより比較的研究しやすいが有限コクセター亜群のディンキン図形は単純反射で不変ではなく三頂点からなる三角形を含むこともあり現在にところ統一的な扱いが期待できない。それにも関わらず一般化された量子群に付随するコクセター亜群についてはある程度のことが上手くいくことが判明した。28年は一般化されたHarish-Chandraのバトラとの共著論文を書きなおして投稿した。多変数量子群の研究に着手した。バトラとの研究打ち合わせでコクセター亜群により2変数トロイダルスーパー代数の定義関係式を求める事が出来るであろう事が判明し共同研究に着手した。コクセター亜群のグラフの理論の論文を書くのに手間取っている。平成29年度は3編の論文が受理され、1編のプレプリントを作成した。これらの4編の論文の作成にかなりの時間を割いた。1編は、研究開始当初から7,8年を要した一般化された量子群の中心に関する研究である。量子群は通常はセール関係式によって定義される。量子群の重要性の主な理由は普遍R行列が量子群の中に存在するという事である。普遍R行列を構成するにあたって量子群の上に存在するドリンフェルド内積が利用される。ドリンフェルド内積がかなり一般的な状況で存在することが2000年代に入って注目されている。一般的なドリンフェルド内積をもつホップ代数を一般化された量子群と呼ぶ。研究代表者は2008年に一般化された量子群を研究する上で重要なコクセター亜群を研究し松本型定理を得た(共著)。2010年頃に一般化された量子群のシャポバロフ行列式の公式を得た(共著)。2010年に一般化された量子群のシャポバロフ行列式の公式を得た(共著)。2015年に一般的された量子群の有限次元既約表現の分類を得た(共著)。これらの結果をもとにして平成29年度に受理された論文は,それぞれ,一般化された量子群の中心に関するハリシュ-チャンドラ型定理(共著),多変数量子群のルスティック-コスタント形式(共著),コクセター亜群のブルュワー順序である(共著)。平成29年度の前半は特に2つ目の論文に時間を割いた。へッケンバーガー-ルスティック

同型写像が定数倍をのぞいてコクセター亜群の関係式を満たすことはへッケンバーガーによって示されていたが多変数量子群のときに定数倍込みで満たすことを示した。論文を3編出版した。一般化された量子群の中心に関する論文は着想から8年くらいかかった。研究そのものについては教育に時間とエネルギーを割かなければいけなかったためもっと効率の良い方法があったのではないかと思われる。一方で教育を実行するなかで新しい研究方法も見つかった。平成30年度は、主に次の(1)(3)の研究をおこなった。(1)単純リー代数の普遍包絡代数に関して、対応する有限体上の代数Uのシャポバロフ行列Shの研究をおこなった。そのシャポバロフ行列の行列式|Sh|がゼロでないことの証明を試みたが厳密な証明の完成をすることが出来なかった。ルスティック型ルート元の正のものと負のものの間の交換関係の様子を知る必要があり当初に予想したほど容易ではないことが判明した。因みに一般化された量子群U(χ)のシャポバロフ行列Sh(χ)についてはその行列式|Sh(χ)|がゼロでないことはドリンフェルド双線形形式が非退化であることより自明である。(2)低ランクの一般化された量子群U(χ)のワイル亜群W(χ)のケーレーグラフΓ(χ)のハミルトン閉路の研究を行った。単純リー代数のワイル群のケーレーグラフのハミルトン閉路の構成はランクが2の場合に帰着できることがよく知られている。Γ(χ)についてはランクが3の場合にU(χ)のディンキン図形に3角形が現れることにより問題が複雑である。ランクが3の場合はケースバイケースでほとんどの場合にハミルトン閉路を構成した。ランクが4の場合はランクが3の場合に帰着しないといけないがその帰着の仕方に統一的な方法がある訳ではなく非常に巧妙な議論が必要であることを理解した。(3)qが1のべき根のときのランクが1のアフィンリー代数{\hat sl}_2(C)の量子群Uq({\hat sl}_2)の中心拡大について研究をおこなった。当初は有限体Fp上で定義される{\hat sl}_2(Fp)の普遍包絡代数U({\hat sl}_2(Fp))の中心拡大と状況がよく似ていると期待したが、そうではなさそうであることが判明しつつある。当初に予定していたプロシーディングの出版が平成31年3月に行われた。一般化された量子群のハリシュ・チャンドラ理論に関する3つ目の論文の作成が順調に行われた。コクセター亜群のグラフの理論の論文を完成させる。論文を完成させた後、国内外の研究者と議論する。多変数量子群のコスタンスタント基に関する論文を完成させる。トロイダルスーパーリー代数のセール型定理を研究する。一般化された量子群のある種の有限次元既約表現から標準的な議論でその中心の元が構成できることを示し、それらの中心の元が中心の基底になっているという予想を立てる。低いランクの場合のいくつかの具体例でその予想が正しい事を示し、予想の解決法をさぐるかもしくは困難性をはかる。一般化された量子群の指標公式への応用に着手する。アファイン型の一般化された量子群のPBW基底および普遍R行列の構成に着手する。それが完成したらその表現論を研究しヤコビ3重積公式のような等式への応用を考察する。そのためにアファイン型コクセター亜群の基本ウェイト元の被約表示を求める。被約表示に限らないコクセター亜群のブルュワー順序を研究する。
野球肘のリスク軽減とパフォーマンス維持を両立する投球動作の解明

野球選手に頻発する投球肘障害の発症原因が投球時に発生する肘関節内側部への力学的荷重(外反ストレス)であることは広く知られているものの、このストレスを軽減し野球肘を予防する効果的な実践方法は確立していない。本研究では、1投球時外反ストレスの増減と投球フォームとの関連を1投球毎のバイオフィードバックにより運動学習させる方法論を提案し、2運動学習過程で球速増大やストレス軽減に取り組んだ際の手部軌道の変化や複数関節運動の協調的変化を明らかにすることにより、3ストレスを軽減させる投球フォームやこれと球速の維持・増大を両立させる投球フォームの運動学的特徴およびそのメカニズムを明らかにすることである。
印刷技術を用いた新規歯周組織再生法

ラットを用いて歯槽骨欠損モデルを確立し、このモデルを用いて、我々が確立した転写移植法および新たな細胞培養液移植法による効果を検討した。その結果、歯根膜由来間葉系幹細胞を脱細胞化羊膜に転写した群では、迅速でしかもセメント質など従来の歯周組織と同様な歯周組織の再生が認められた。さらに、他家移植を可能にするため、この歯根膜由来間葉系幹細胞の培養液をコラーゲンスポンジに浸して、上記のモデルに適用したところ、同様な歯周組織再生が認められた。この培養液には、エキソソームが含まれており、in vitro実験系では、このエキソソームが分化細胞の間葉系幹細胞化が認められたことより、再生の新たな機序が提示された。本研究は、ヒト抜去歯より歯根膜細胞を単離し、光リソグラフィー法で作製した基板上に培養することにより、間葉系幹細胞性を維持した培養を行い、無細胞化羊膜に転写し、下顎第一臼歯近心口蓋側に外科的欠損を作製した免疫不全ラットへ移植する新規再生医療法の確立である。本年度は、歯周組織欠損モデルの作成と再生効果の評価法の確立を行い、免疫不全ラットの下顎第一臼歯近心口蓋側に外科的欠損モデルの作製に成功した。次に用いるべき細胞としてヒト歯根膜由来間葉系幹細胞を選択し、その培養法および幹細胞性の検討を行った。その性質の確認は、Sox2、Oct3/4,Nanogなどのほか、間葉系幹細胞マーカーとしてはCD90,CD44,CD73,CD105,STRO-1,ベリサイトマーカーとしてはCD146,血管内皮細胞マーカーとしてはCD31,白血球系細胞マーカーとしてはCD45の発現を用いた。その結果、間葉系幹細胞マーカーは継代培養しても維持されているが、継代することにより、アクチンなど筋細胞マーカーの発現が認められるようになり、細胞の形態変化が認められるようになった。このことは、従来の間葉系幹細胞マーカーの多くは、間葉系細胞のマーカーであり、幹細胞マーカーとしては適していないことが明らかとなった。次に、増殖因子を添加したナノゲルの効果を簡易的にみる方法として、褥瘡モデルを作成し、その定量的アッセイ法の開発を行った。その結果、動物間の差がほとんど出ない、磁石による血流遮断・再開モデルを新たに開発することができた。以上のように、再生モデル、移植細胞の選択、ナノゲルの効果判定モデルなどすべて順調に行われたことより、今後、この系を用いた再生医療効果判定を行う。当該年度においては、歯根膜由来間葉系幹細胞のconditioned mediumには血管再建を促し、血流を増加させる作用があることを明らかにした。さらに、低体重児の肺不全モデル(胎児へのLPS投与モデル)において、その肺損傷を軽減する作用があることも明らかとした。このように、間葉系幹細胞のconditionedmediumには細胞移植に匹敵する作用があることが明らかとなりつつある。そこで、このconditioned mediumの歯槽骨再生に及ぼす影響を歯周組織欠損マウスを用いて検討したところ、骨再生の促進が認められ、condition mediumの有効性が示された。2.歯槽骨欠損モデルにおける歯根膜由来間葉系幹細胞転写羊膜移植の再生効果の評価昨年度に確立した歯周組織欠損モデルに間葉系幹細胞を転写した羊膜を移植し、その効果を前述した方法で定量化した。実験動物としては、免疫不全ラットを用いて行った。その結果、移植した間葉系幹細胞は組織再生部には存在しないにもかかわらず、組織再生が促されていた。このことは、移植した間葉系幹細胞の抗炎症効果が初期における組織再生時期を早め、再生に向かわせた可能性を示したものとし注目している。昨年度までに、歯周病モデルの開発とそのモデルを用いて歯根膜由来間葉系幹細胞の移植効果を調べた。本年度は、この移植された細胞が自ら歯周組織へ分化することにより再建を促しているのか、移植された細胞から放出される種々の増殖因子やエキソソームなどの顆粒により効果が発揮されるのかに関し検討を行った。その結果、欠損部位への骨髄細胞の集積が認めらる一方、移植した細胞は欠損部位に長期間保持される現象は認めらず、細胞から放出される因子が大きな役割を持っていることが明らかとなった。そこで、この因子を調べたところ、血管新生因子であるVEGFが重要な役割を持つことが明らかとなった。

さらに、他家移植の可能性を追及するため、ヒト胎盤組織より間葉系幹細胞を単離し、その培養液中のエキソソームの解析を行ったところ、このエキソソームには、抗炎症作用を持つ因子(マイクロRNAを含む)の存在が確認された。さらに、興味深いことに、これら間葉系幹細胞から放出されるエキソソームをヒト線維芽細胞に添加したところ、種々のES細胞関連遺伝子の発現が上昇するとともに、エキソソーム処理した線維芽細胞を分化促進培地で培養したところ、骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞に分化することが明らかとなった。以上の結果より、移植した間葉系幹細胞は、自ら分化して組織再生を行うだけでなく、種々の因子を放出して周囲の環境の変化(抗炎症、血管新生など)をもたらすとともに、周囲の細胞の脱分化を介して、再生を促していることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。再生医療26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度に行うべき研究として、1)歯周組織欠損モデルの作成と再生効果の評価法の確立、2)ヒト歯根膜由来間葉系幹細胞の培養法および幹細胞性の検討、3)増殖因子含有ナノゲルの効果確認を行うこととしていたが、1)に関しては、モデル作成及び、評価系は確立された。また、2)にかんしても、順調に行われている。一方、3)に関しては、この径に用いるべきナノゲルの選択を行っている段階で、動物モデルへの適用には至っていないことより、おおむね順調に進展していると判断した当初の研究計画に記載したことはほぼ順調に行われており、その成果を論文発表も行っている。その一方、成長因子を含有するナノゲルの作成にやっと成功したことより、その効果の観測には至っていない。申請書に既述したように、今後は、実際に細胞を移植した実験を行うとともに、最近明らかになった細胞培養駅の効果に関しても検討を行っていく。すべて順調ぬ進んでいるが、ナノゲルによる組織修復の結果を得るために数種のナノゲルを作成し、その効果をin vitro, in vivoの両面で検討する。その中で、最も効果が得られた方法に関し、臨床応用に向けた最適化への検討を行う。すなわち、再生医療に用いるための歯根膜由来間葉系幹細胞の培養法の検討(自己血清での培養、培養回数のリミットなど)、脱細胞化羊膜に代わるbiodegradable膜の開発、ナノゲル投与の投与方法などの検討を中心に行う。学会、試薬購入などに使用する。動物を小型動物にしたため、経費が削減できた。大型動物への応用を試みる。
高等植物の偏差成長分子機構の分子遺伝学的研究

胚発生後の高等植物の器官は分裂組織で形成されるが、最終的な器官の形は細胞分裂後の個々の細胞の大きくなりかたによるところが大きい。このとき、当然個々の細胞はばらばらに大きくなるのではなく、協調的に成長が起こらなければならない。この協調的な成長の一つの特殊な例として偏差成長が植物ではしばしば起こる。偏差成長にはオーキシンが関与しているものが多いと普通考えられているが、そのオーキシン作用の分子機構は不明な点が多い。この点を分子遺伝学的に解明するために、オーキシンの片側塗布によりシロイヌナズナの胚軸を屈曲(偏差成長)させる実験系を考案した。この反応を用いて、オーキシンを片側暴布しても偏差成長しない突然変異体msg1とmsg2を得た。既報の突然変異体axr1も弱い偏差成長異常突然変異体だった。偏差成長反応におけるMSG1とAXR1の遺伝学的関係を調べるために、両者の二重突然変異体を作成してその表現型を調べた。その結果、MSG1とAXR1はオーキシンが関与する偏差成長反応でほぼ独立に働いていることが分かった。MSG2遺伝子座をクローニングするためにマッピングをおこなった。その結果、MSG2は第3染色体の最北端から6Mb付近の約600kbの領域に存在することがわかった。現在、さらに詳細なマッピングをおこなうとともに、その領域に存在するMSG2の候補遺伝子を選んで変異体におけるその性質を調べている。
磁気センサを用いたテレイグジスタンス用多関節人工指の開発と機能解析

ロボットが検出した情報をできるだけ忠実に人間に伝達・呈示し、人間のに伝達・呈示し、人間の判断のもとでロボットが行動するシステムがテレイグジスタンス型ロボットである。本研究の目的は、実時間で操作者の動作に追従するようにロボットの人工指・腕を制御するシステムを開発することにある。行った研究は以下の項目である。(1)ヒトの動作開始時における頭部、眼球の動きを立位および座位で調べた。(2)指の制御のための触感覚の基礎的デ-タを収集するための実験を行った。(3)手指・肘運動のためのアクチュエ-タの開発を行った。得られた結果(1)ヒトが上肢を目的物に向かって動かす場合、頭部および眼球運動による指標固視動作が生じる。この動作により正確ですばやい指先の運動が可能となるが、頭部と眼球運動をそれぞれ3SPACE(平成2年度備品費)およびCCDカメラを用いて定量的に計測した(高橋ら,1991、TAKAHASHI,et al.,1991)。指標固視動作は視覚および聴覚を用いてそれぞれの内部空間を脳内に作り、それらに応じて頭部および眼球運動を制御していることが判明した(水戸部ら,1992)。(2)触覚のフィ-ドバックによりテレイグジスタンスに関する性能向上を図れるが、圧覚の知覚にとって最適な皮膚表面温度が存在することが判明した(泉ら,1991、IZUMI,et al.,1991)。(3)チップコイルを用いて指の動作を検出し、手指およびロボットが検出した情報をできるだけ忠実に人間に伝達・呈示し、人間のに伝達・呈示し、人間の判断のもとでロボットが行動するシステムがテレイグジスタンス型ロボットである。(3)チップコイルを用いて指の動作を検出し、手指および平成2年度に行った研究概要について述べる。1.平成2年度設備備品費により磁気3次元ディジタイザ測定装置を購入した。2.さらに本測定装置のソ-スコイルおよびセンサコイルへの磁界の乱れを防ぐため木製角材を用いてソ-スコイル支持台を製作した。3.パ-ソナルコンピュ-タにRSー232Cケ-ブルを接続し、磁気3次元ディジタイザ測定装置からの位置デ-タを取り込むようにした。4.送られた位置デ-タから座標値X、Y、Z、およびオイラ-角θ、φ、ψを求め、表示する計算機プログラムを開発した。5.開発したシステムにより生体の各部の位置検出を行い、精度などの基本的特性を調べた。今後の方針としては次の項目について研究を実施する予定である。1.ロボット側の人工指の制御プログラムの開発、2.人工指とヒトの指との動作の差異について考察を行う。ロボットが検出した情報をできるだけ忠実に人間に伝達・呈示し、人間の判断のもとでロボットが行動するシステムがテレイグジスタンス型ロボットである。

(3)チップコイルを用いて指の動作を検出し、手指および肘の動作を水素吸蔵合金を利用したアクチュエ-タを考案した(井野ら,1991)。以上の基礎的知見が得られたので、今後はテレイグジスタンスロボットに各種センサを組み込みヒトとのインタフェ-スを十分考慮した技術を開発して行く所存である。
ヒト舌表在性癌の切除断端における細胞異型・胞巣構造・浸潤様式の３次元病理診断

本研究では、舌表在性癌における局所再発・リンパ節転移の予後判定と予防につながる臨床病理診断基準の策定を目指して、外科切除症例における異型上皮の表現型について免疫病理組織学的に検討した。舌上皮の悪性度評価として、CK13の発現変化とKi-67陽性増殖核の多層化を指標として上皮異型を4段階にスコアリングすることにより、切除範囲指標となるヨード染色での異型上皮不染性と上皮細胞表現型とを概ね照合できた。連続薄切標本の多重免疫標識に基づく3次元定量解析では、基底側から上皮層を直視することによって局所での増殖活性亢進・多層化の様子を捉えるとともに、増殖活性と上皮表現型との関連も確かめられた。近年、口腔粘膜表在性癌は増加傾向にあり、予後として多発・局所再発とともにリンパ節転移症例も含まれる。本研究では、舌表在性癌における局所再発・リンパ節転移の予後判定と予防につながる臨床病理診断基準の策定を目指して、外科切除症例における辺縁断端での異型上皮の表現型と深部断端での癌浸潤様式について免疫病理組織学的に検討する。初年度までに、術前に超音波検査およびヨード生体染色が施された舌癌の外科摘出・パラフィン包埋試料から最大組織割面領域に相当する薄切を作成し、サイトケラチン等の癌形質の免疫染色により症例別に異型上皮、上皮内癌、微小浸潤癌、浸潤進行癌の特徴となる細胞表現型について検討した。本年度では、異型上皮の評価としてサイトケラチンファミリー分子(例として、癌化した細胞ではCK17発現・CK13消失)、E-カドヘリン/βカテニンの免疫標識、また腫瘍間質マーカ(CD31、CD34、CD105、D2-40、S100A4、αSMA、CD45、CD68)を追加し、陽性シグナルを2次元画像上で統合・マッピングした。このマッピング情報に基づいて、3次元観察と形態計測の対象領域(切除辺縁のヨード不染域、上皮内癌と微小浸潤癌の移行部、浸潤癌の深達部など)を特定したうえで組織立体構築を行った。3次元構築像では、健常組織ー病変境界部の水平方向(上皮層内でのCK13/CK17の発現転換など)と深部方向(上皮・間質の接合面の形状や上皮層への脈管間質の侵入など)における特徴によって症例を分別することができた。また、診断基準となりうる癌細胞浸潤の特徴についても、上皮内での異型細胞と増殖活性、微小浸潤にともなう孤在性癌細胞の出現頻度や癌母集団の境界面からの最近接距離などを細胞単位で計測し、25症例についての情報を蓄積することができた。前年度までに、外科摘出・パラフィン包埋された舌癌試料の各組織割面の薄切切片を対象として、上皮性悪性病変の形質マーカー(サイトケラチン(CK)ファミリー分子;癌化した細胞でのCK17発現・CK13消失)等の免疫染色を施し、画像解析(バーチャルスライドデジタル記録→ImageJ/Fijiによる画像統合処理)を応用して2次元組織画像上に統合・マッピングしてきた。最終年度の今回、これまでに蓄積してきた口腔上皮性異形成、口腔上皮内腫瘍、早期浸潤癌と病理診断された舌病変のマッピング情報、特に異型上皮の表現型評価としてCK13、CK17、Ki-67、p53を用いた多重免疫標識シグナルに基づいて組織立体構築を行い、健常組織ー病変境界部の水平方向と深部方向における特徴を分析した。3次元組織観察では、病変部上皮層形状変化にともなう局所的なCK17陽性細胞の出現などが可視化できた。2次元観察では上皮層の増殖核は極めて少数しか検出できなかったが、3次元組織観察では、基底側から上皮層を直視することによって局所での増殖活性亢進・多層化の様子を容易に捉えることができた。この上皮領域について、基底膜を基準平面とした仮想画分(基底層、傍基底層、有棘層以降)に区別したうえで各層での増殖率を算出し、病変部上皮層における増殖活性を定量評価できた。さらに、CK表現型に基づく上皮画分を組み合わせることにより、増殖活性がCK表現型と関連していることも確かめられた。本解析法で得られる上皮ー間質境界面の連続性や基底細胞層での表現型変化と増殖活性局在の知見は、2次元観察で判定困難な上皮性悪性病変の形質評価に有用であることが実証できた。

近年、口腔粘膜表在性癌は増加傾向にあり、予後として多発・局所再発とともにリンパ節転移症例も含まれる。本研究では、舌表在性癌における局所再発・リンパ節転移の予後判定と予防につながる臨床病理診断基準の策定を目指して、外科切除症例における辺縁断端での異型上皮の表現型と深部断端での癌浸潤様式について免疫病理組織学的に検討した。本年度では、術前に超音波検査およびヨード生体染色が施された舌癌の外科摘出・パラフィン包埋試料から最大組織割面領域に相当する薄切を作成し、症例別に異型上皮の表現型を特異抗体(サイトケラチンCK4, CK5, CK7, CK8, CK13, CK17, CK18, CK19, E-カドヘリン, βカテニン)および腫瘍間質マーカ(CD31, CD34, CD105, D2-40, S100A4, αSMA, CD45, CD68)を用いた多重免疫染色により2次元免疫表現型マッピングと腫瘍実質・間質の立体構築を行った。周囲の健常粘膜上皮を対照として異型上皮、上皮内癌、微小浸潤癌、浸潤進行癌の特徴となる細胞表現型を明らかにした上で、舌癌割断面の薄切標本上で病変範囲をマッピングすることができた。これらの組織情報に基づいて、バーチャルスライドと多重免疫標識を併用した組織立体構築を遂行した。高分解能の3次元構築像では、細胞単位での核質・細胞質・細胞膜での分子局在を分別した上で、水平方向(上皮層内でのCK13/CK17の発現転換など)と深部方向(上皮・間質の接合面の形状や上皮層への脈管間質の侵入など)での病変境界の特徴を可視化できるとともに、上皮内での異型細胞と増殖活性の局在、微小浸潤にともなう孤在性癌細胞の出現頻度や腫瘍母集団の境界面からの最近接距離についての解析が可能であった。本年度では、癌細胞表現型としてサイトケラチンファミリー分子(CK-4, -5, -7, -8, -13, -17, -18, -19)、Eカドヘリン、βカテニン、p120カテニンに加えて、腫瘍間質マーカとして、CD31、CD34、CD105、D2-40、Lyve1、S100A4、αSMA、CD45、CD68、CD163、CD206の多岐におよぶ特異抗体での多重免疫染色を実施した。本研究の到達目標として新たな臨床病理診断基準の策定を掲げているが、解析例を重ねるなかで、免疫標識シグナルを2次元画像上に統合・マッピングすることにより、診断につながる基礎情報として蓄積することができた。一部の症例では組織立体構築による解析も実現でき、周囲間質での血管・リンパ管密度、免疫系細胞との相互位置関係などの3次元構造特性を捉えることもできた。この3次元情報による病変区分には至っていないが、同じ症例においても癌実質・間質境界に沿って部位的に微小環境の多様性をともなうことが明らかとなった。解析に供した舌癌症例では、予後経過を含む臨床情報が揃っており、癌微小環境における実質・間質構造の特質(癌胞巣の連結性と増殖活性、intratumor領域とperitumor領域での脈管密度と空間分布、癌細胞と脈管壁との接触頻度と管腔内閉塞の発生頻度)と癌症例の予後情報(所属リンパ節への一次転移・後発転移、遠隔臓器への転移の有無)とを照合して口腔癌の予後判定基準を策定していくための準備を整えることができたと考えている。尚、これまでに自動薄切装置、自動免疫染色装置、バーチャルスライドの導入、画像解析システムの整備により、連続薄切標本の作製から立体画像表示に至る組織立体構築に要するプロセスを単純化・短縮してきたが、本年度では解析システムの更新に合わせて解析手順を見直し、大幅な作業時間の短縮も達成した。多重免疫標識によるスクリーニングにおいては、細胞・組織レベルでの高精細な空間解像度とともに、癌病変と宿主組織との境界領域を広領域に俯瞰できることが望まれる。
個体間ジレンマと個体内ジレンマの統合に関する実験的研究

ハトを対象に、遅延割引、社会割引、社会的ジレンマ場面における共有選択を測定し、価値割引率や選択率の間の相関関係を調べた。その結果、遅延割引率と、社会割引率や共有選択率との間に有意な相関は見られなかった。また、社会割引率と、チキンゲーム・サクラあり・ランダム条件で得られた共有選択率の間には、有意な負の相関が見られた。これらの結果は、衝動性-利己性の関係がハトとヒトにおいて異なる可能性を示している。本研究の目的は、申請者の考案した「共有」と「独占」を巡る社会的ジレンマ場面における社会的相互作用が,遅延割引や社会割引から定量化される「自己制御」や「利己性」とどのように関係するかを同一個体のデータから明らかにしようとすることであった.この目的のため,本年度は,同一個体について,遅延割引の程度(自己制御の程度)と社会割引の程度(利己性の程度)を調整量手続きにより,遅延される報酬と主観的に等価となる即時報酬量あるいは共有する報酬と主観的に等価となる独占する報酬量を求め,これらの間の関係を同一個体のデータにもとづいて分析した.実験では,ハト12個体を実施順序の異なる2群に分け,一方は遅延割引の測定後に社会割引を測定するものとし,他方は,逆に,社会割引の測定後,遅延割引を測定するものとした.この結果,遅延割引の程度,社会割引の程度は,いずれも双曲線関数モデルにより記述できることが明らかになった.また,基本となる双曲線関数モデルにバイアスパラメータを付加した修正双曲線関数モデルは,さらによくデータに当てはまることが示された.次に,こうした双曲線関数モデルから求められる個体ごとの遅延割引率(k)や社会割引率(s)の間の関係を回帰分析を適用して分析したところ,必ずしも明瞭な相関関係は認められなかった.これらの結果は,質問紙を用いたヒトの価値割引研究の結果と一致するものであり,社会割引と遅延割引が異なる過程であることを示唆している.本研究の目的は、申請者の考案した「共有」と「独占」を巡る社会的ジレンマ場面における社会的相互作用が、遅延割引や社会割引から定量化される「自己制御」や「利己性」と、どのように関係するかを同一個体データをもとに明らかにすることであった。とりわけ、本年度は、社会割引と遅延割引を測定したハトについて、社会的ジレンマ状況における協力選択を測定することにより、協力選択と「利己性」、協力選択と「衝動性」との間の関係を明らかにすることを目的としたこの目的のため、本年度は、前年度までに遅延割引と社会割引を測定したハトを対象に、社会的ジレンマ状況における協力選択を測定した。本研究では、被験体が共有餌場と独占餌場の間を移動することにより選択を行った。共有餌場を社会的ジレンマ状況における協力選択、独占餌場を社会的ジレンマ状況における裏切り選択に対応するものとした。実験条件として、利得行列(囚人のジレンマゲーム、チキンゲーム)、対戦相手(コンピュータ、サクラ個体)、対戦相手の方略(しっぺ返し、ランダム)を設け、どの個体もすべての条件を経験した。その結果、協力選択率は、遅延割引率との間にはどの条件においても有意な相関は見られなかったが、社会割引率については、対戦相手がサクラ個体でランダム方略を用いる条件において、負の相関関係が得られた。この結果は、社会割引率が高くなるほど協力選択率が低くなることを示しており、社会割引率が利己性の程度の指標として妥当であることを示している。本研究の目的は、ハトを対象に、報酬の「共有」と「独占」を巡る社会的ジレンマ場面における選択行動が、遅延割引や社会割引から定量化される「自己制御」や「利己性」とどのように関係するかを、同一個体のデータをもとに明らかにすることであった。本年度は、昨年度までに実施した「遅延割引測定」「社会割引測定」「社会的ジレンマ場面における協力選択測定」のすべての実験を完了し、得られた割引率や選択データ間の相関関係を調べることにより、「自己制御」と「利己性」の関係や、社会割引率の利己性の程度としての妥当性を明らかにすることを試みた。その結果、遅延割引と社会割引の両方において、双曲線関数は良い当てはまりを示したことから、双曲線関数は動物の価値割引の数理モデルとして妥当であることがわかった。次に、遅延割引率と社会割引率の間に有意な相関関係が得られなかったことから、自己制御と利己性の関係は独立であることが示唆された。さらに、社会割引率と協力選択率との間の相関関係を調べたところ、対戦相手がサクラのハトでその選択方略がランダムである条件において、有意な負の相関関係が得られた。このことは、社会割引率が利己性の程度の指標としてある程度妥当であることを示している。一方、遅延割引率と協力選択率との間には有意な相関が見られなかった。また、協力選択率は、チキンゲーム条件の方が囚人のジレンマ条件よりも高く、対戦相手がサクラの場合の方がコンピュータの場合よりも高く、対戦相手の選択方略がしっぺ返しである場合の方がランダムである場合よりも高いことが明らかになった。

対戦相手の効果と対戦相手の選択方略の効果は、先行研究では明らかにされてこなかった新たな事実であり、ヒト以外の動物においても対戦相手の存在が協力選択を促進すること、さらに、しっぺ返し方略が協力行動を増加させる機能を持つことを示している。
音声合成技術を用いた無意味発声による自閉スペクトラム症児の診断ツールの開発

本年度は自閉スペクトラム症児の音響モデルに基づく自閉スペクトラム症児の診断ツールを開発し、これを自閉スペクトラム症児と定型発達児の無意味発声の音声データに適用し、その認識精度を計測する予定であった。しかしながら、前年度に音声合成するための元データである自閉スペクトラム症児の発語音声を複数ある条件の組み合わせを考慮しながら行ったため、当初計画していたよりも停滞した。本年度も複数ある条件を試行し、その結果を評価することの繰り返しに多大な時間を費やした。この停滞を取り戻すべく、本研究分担者及び本連携研究者との研究打ち合わせを重ね、またデータ収集・分析に時間を費やした。本研究に最適な条件下でのデータを検証し、本研究協力者と共に短期間でデータ収集できるよう準備を進めた。本研究協力者のデータ収集に関する技術の均一化を図るため、本研究代表者はデータ収集に関するマニュアルの改訂を重ねた。このマニュアルの作成にあたり、本研究分担者との意見交換を複数回行った。この意見交換はデータ収集後の音声合成において各要素の程度やパターンを分析する際の重要な指標となった。このような取り組みの中で、関連する研究内容について紀要、学会発表を通じて研究成果を公表した。そして、これらの研究成果は自閉スペクトラム症児の診断ツールを開発の示唆となった。以上により、音声合成するための元データである自閉スペクトラム症児の発語音声を複数ある条件の組み合わせを特定化に近づいている。イントネーション等、音声の質的要素を総称してプロソディという。自閉スペクトラム症児の話し言葉にはプロソディ異常が観察される。そこで、本研究は最新の音声合成技術を用い、自閉スペクトラム症児のプロソディ異常の特徴を定量的に明らかにする。そして、プロソディ異常に基づく自閉スペクトラム症児の超早期診断の可能性を検討する。神戸大学大学院保健学研究科、神戸大学大学院システム情報学研究科、関西福祉科学大学保健医療学部と研究連携し、本研究のパイロットスタディとして平成28年度以前に、自閉スペクトラム症児の音声データを一部収集している。平成28年度は新たなデータを収集するため、アルバイトとして宮崎大学教育文化学部・学部生を雇用した。これらのデータから自閉スペクトラム症児の音声特徴を分析した。分析に際し、本連携研究者の神戸大学大学院システム情報学研究科・滝口哲也准教授から、音声解析に関する技術的支援、工学的知識の提供を受けた。これにより、複数の音声解析手法を用いて分析し、本研究目的に合致する手法を検討中である。また、分析の手法を検討する過程において、音声データを収集する際のタスクについて検討課題が見つかった。そのため、音声データを収集する際のタスクを再検討する必要がある。平成28年度は本研究の新たな課題を発見することができ、今後の取り組む内容が明確になった。本研究分担者や本連携研究者との情報交換を密に重ねて着実に本研究を推進する。複数の音声解析手法を用いて分析しているものの、本研究目的に合致する手法を検討中であるため。そのため、音声データを収集する際のタスクを再検討する必要が生じたため。本年度は自閉スペクトラム症児の音声を複数合成する予定であった。音声合成は本研究代表者と本研究協力者の神戸大学大学院システム情報学研究科・大学院生3名によって実施する予定であった。合成した音声を関西福祉科学大学保健医療学部に所属し、かつ自閉スペクトラム症児の言語訓練を5年以上の経験がある言語聴覚士3名によって評価する予定であった。この評価に基づいて合成した音声を改善し、自閉スペクトラム症児の音響モデルを完成させる予定であった。しかしながら、音声合成するための元データである自閉スペクトラム症児の発語音声を複数ある条件の組み合わせを考慮しながら行ったため、当初計画していたよりも本研究分担者及び本連携研究者との研究打ち合わせを多く行い、またデータ収集に多くの時間を費やした。本研究協力者のデータ収集に関する技術の均一化を図るため、本研究代表者はデータ収集に関するマニュアルを作成した。本研究に係る研究成果が国際ジャーナル(Web of Science収録誌)に掲載された。これにより、本研究が取り組んでいる自閉スペクトラム症のある子どもの特徴的な発語音声を手掛かりに、自閉スペクトラム症のある子どもを乳幼児期に発見するツール開発の一部が認められた。複数ある条件の組み合わせを考慮しながら音声データの収集を行ったため、当初計画していたよりも本研究分担者及び本連携研究者との研究打ち合わせを多く行い、またデータ収集に多くの時間を費やしたため。

この停滞を取り戻すべく、本研究分担者及び本連携研究者との研究打ち合わせを重ね、またデータ収集・分析に時間を費やした。本研究に最適な条件下でのデータを検証し、本研究協力者と共に短期間でデータ収集できるよう準備を進めた。本研究協力者のデータ収集に関する技術の均一化を図るため、本研究代表者はデータ収集に関するマニュアルの改訂を重ねた。このマニュアルの作成にあたり、本研究分担者との意見交換を複数回行った。この意見交換はデータ収集後の音声合成において各要素の程度やパターンを分析する際の重要な指標となった。このような取り組みの中で、関連する研究内容について紀要、学会発表を通じて研究成果を公表した。そして、これらの研究成果は自閉スペクトラム症児の診断ツールを開発の示唆となった。以上により、音声合成するための元データである自閉スペクトラム症児の発語音声を複数ある条件の組み合わせを特定化に近づいている。本研究の新たな課題に対して、本研究分担者や本連携研究者との情報交換を密に重ねて着実に本研究を推進する。本研究協力者のデータ収集に関する技術の均一化を図るため、本研究代表者はデータ収集に関するマニュアルを作成した。このマニュアルによって、技術の均一化を図ることができるとともに、データ収集の効率化が期待できる。また、このマニュアルの作成にあたり、本研究分担者との意見交換を複数回行った。複数ある条件の組み合わせを考慮しながら発話音声データの収集を行い、正式なタスク設定に当初の計画よりも多くの時間を費やした。そのため、音声モデルの構築に係る本研究分担者及び本研究協力者に係る物品費・人件費・謝金を使用しなかったため。
ポートフォリオ理論にもとづく少額資産運用モデルの開発とその実証

個人レベルの少額資産運用においては、ポートフォリオ理論が教える「分散投資の原則」を忠実に実行することはできない。なぜなら、資産の売買には最小取引単位があるため、資金の額が小さいときは、比較的少数の銘柄にしか投資することが出来ないからである。最小取引単位や銘柄数制約の下で、取引コストの影響を考慮した少額資産運用を効率的に実施するには、大型ファンドの運用とは異なる技術が必要とされるのである。ところが、これらの問題を数理計画問題として定式化すると、非凸型最適化問題もしくは0-1混合整数計画問題となるため、長い間この種の問題を厳密かつ効率的に解くことはほとんど不可能と考えられてきた。そのような状況の中でわれわれのグループは、1990年末に大域的最適化法を用いることによって、この種の問題を実用的な時間の範囲で解くことに成功した。ここで用いたアプローチは、リスク指標として分散(もしくは標準偏差)の代わりに絶対偏差(もしくは下半絶対偏差)を採用することによって、問題を線形制約式も下での凹型コスト関数最小化として記述し、これに超直方体分割法を当てはめるというものである。本研究をスタートさせた2003年時点において、この方法で解くことの出来る問題は、200資産、24期間程度が限度であった。当時設定していたターゲットは、1000資産、36期の問題であったが、超直方体分割法を用いる限りは、この目標を実現するのは難しいものと考えられていた。ところが2003年以降の3年間で、われわれはこのような大規模な問題を解くことに成功しただけでなく、最小取引単位や銘柄数制約を含む問題も現実的時間の範囲で解けることを実証した。その内容は既に発表した6編の論文に詳しく記載されているが、ここで用いられるのは、問題を0-1混合整数計画問題として再定式化し、これに最近急発展中の整数計画アルゴリズムを適用したことである。この方法は1950年代以降、数理計画法における標準的手法として知られていたが、実用性を欠くとして長く放置されていたものである。われわれは過去5年間における整数計画法の大ブレークスルーに助けられ、マーコビッツ以来、50年目にして世界では初めてこの難しい問題を解くことに成功したという次第である。1.少額資産の下でのインデックス・プラス・トラッキング・モデルの研究機関投資家が最も良く利用している資産運用手法は、インデックス(たとえばTOPIX)と同様な動きをするポートフォリオを組む「インデックス運用」である。しかしこの種の方法は、通常かなり多くの資産をポートフォリオに組みこむ必要があるため、少額資産の運用には適さない。多数の銘柄を少量だけ購入するにあたっては、かなりの額の取引コストの支払いが必要となり、予定した収益をあげることは難しいからである。今回提案したのは、与えられたインデックスを上廻るパフォーマンスをあげるポートフォリオを、比較的少数の銘柄で構築する手法である。この問題は線形制約と整数条件の下での区分的線形凹関数最小化という、数学的に難しい最適化問題となるが、分枝限定法に様々な工夫を施してこの問題を解き、その結果得られたポートフォリオが、実際に一定の期間インデックスを上廻るパフォーマンスを示すことを実証した。2.0-1整数計画を用いた少額資産運用モデルの解法少額資産運用に関わる非凸型最適化問題を解くためには、従来大域的最適化の分野で開発された分枝限定法が利用されてきた。しかしある種の問題に対しては、より古典的な0-1整数計画を用いた方がより問題が効率的に解ける可能性がある。そこで、凹型取引コストの下での資産運用最適化問題に大域的最適化手法と0-1整数計画を併用したところ、従来解けなかった大型問題がとけることが確認された。今後この手法を様々な問題に拡張したいと考えている。1.少額資産の下でのインデックス・プラスアルファ・トラッキングモデルの研究昨年度は、少数の銘柄でTOPIXなどのインデックスを上廻るパフォーマンスを実現するポートフォリオを構築するモデルの解法を考案し、この方法の有効性を検証した。この方法は大域的最適化法の分野で開発された分枝限定法に基づくものであるが、これで解くことが出来るのは、比較的小規模な問題に限られていた。これに対して本年度は、整数計画法を利用することによって、解法の効率を大幅に改良すると共に、より大量のデータを用いて、予想通りこのモデルが、ほとんどの場合インデックスを上廻る事後パフォーマンスを実現することを実証した。2.0-1整数計画法を用いた少額資産運用モデルの解法本年度は、まず整数計画法を用いて、区分的に線形な凹型取引コスト、最小取引量制約、組み入れ銘柄数制約などを厳密に取り扱う方法を提案した。これらは平均・絶対偏差モデルをベースとしたものであるが、平均・分散モデルの下でも、取引コストや組み入れ銘柄数制約の取扱いが可能であることを実証した。またこれらの結果については、2004年にオーストラリアで開催された国際会議、ICOTA6及び2005年3月の日本OR学会研究発表会などで発表した。ところが、これらの問題を数理計画問題として定式化すると、非凸型最適化問題もしくは0-

1混合整数計画問題となるため、長い間この種の問題を厳密かつ効率的に解くことはほとんど不可能と考えられてきた。そのような状況の中でわれわれのグループは、1990年末に大域的最適化法を用いることによって、この種の問題を実用的な時間の範囲で解くことに成功した。ここで用いたアプローチは、リスク指標として分散(もしくは標準偏差)の代わりに絶対偏差(もしくは下半絶対偏差)を採用することによって、問題を線形制約式も下での凹型コスト関数最小化として記述し、これに超直方体分割法を当てはめるというものである。本研究をスタートさせた2003年時点において、この方法で解くことの出来る問題は、200資産、24期間程度が限度であった。当時設定していたターゲットは、1000資産、36期の問題であったが、超直方体分割法を用いる限りは、この目標を実現するのは難しいものと考えられていた。ところが2003年以降の3年間で、われわれはこのような大規模な問題を解くことに成功しただけでなく、最小取引単位や銘柄数制約を含む問題も現実的時間の範囲で解けることを実証した。その内容は既に発表した6編の論文に詳しく記載されているが、ここで用いられるのは、問題を0-1混合整数計画問題として再定式化し、これに最近急発展中の整数計画アルゴリズムを適用したことである。この方法は1950年代以降、数理計画法における標準的手法として知られていたが、実用性を欠くとして長く放置されていたものである。われわれは過去5年間における整数計画法の大ブレークスルーに助けられ、マーコビッツ以来、50年目にして世界では初めてこの難しい問題を解くことに成功したという次第である。