hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光でみる電荷・軌道ネマチック揺らぎの理論

電子ネマチックとは、電子系において方向対称性のみが低下した状態であり、超伝導や磁性と同様な自発的対称性の破れに伴うものである。それ故に、その存在を確定することは物質科学研究の中で極めて重要な位置付けとなる。本研究では、電子ネマチックを記述する相関関数がラマン散乱で直接観測出来ることに着目し、鉄系高温超伝導体で議論されている軌道およびスピンに関する電子ネマチック揺らぎを解析した。各々の揺らぎによるラマン散乱理論を構築するとともに、軌道ネマチック揺らぎによる新規高温超伝導機構も提案した。1、軌道ネマチック揺らぎによるラマン散乱理論の構築。電子ネマチックの特徴の一つはフェルミ面上にギャップが開かないことである。その状態でのラマン散乱理論は、電子の自己エネルギー効果を陽に取り込んで構築する必要があるため、一般には難かしい理論テーマとして知られている。しかし、申請者らは既に単バンド模型での電荷ネマチック揺らぎに対するラマン散乱理論の構築に成功している(PRB (2011))。この理論を足がかりにして、鉄系高温超伝導体で示唆されている軌道ネマチックを記述するミニマル模型、つまり、鉄のdyzとdzx軌道を含んだ2バンド模型への拡張を行った。その結果、B1gの偏光配置に対してはネマチック転移温度の高温側と低温側の両方で、一方、A1gに対してはネマチック転移温度の低温側でのみ、準弾性散乱ピーク、すなわちセントラルピークが現れることが分かった。B2gの偏光配置に対しては、軌道ネマチック揺らぎによる散乱は生じないことが判明した。2、軌道ネマチック揺らぎによる超伝導性の解明。軌道ネマチック揺らぎは、そもそも鉄系超伝導体の高温超伝導機構になり得るのか。このような疑問が研究者間で共有され始めた。そこで、ラマン散乱理論で用いたミニマル模型を使って、軌道ネマチック揺らぎによってどのような超伝導性が導かれるのかを追求した。その結果、長波長、低エネルギーの軌道ネマチック揺らぎによって強結合s波超伝導が導かれること、フェルミ面のネスティングは重要ではないこと、50K程度の転移温度が得られること、ネマチック相の中でも超伝導転移が生じ得ること、そして、クーロン斥力による超伝導性の抑制は顕著ではないことが分かった。本研究と同時期に鉄系超伝導体のラマン散乱実験が行われ、申請者らが提案した軌道ネマチック揺らぎによるラマン散乱理論と合致していることが確かめられた。しかし、軌道ネマチックの可能性を強く支持する結果がある一方でスピンネマチック相が鉄系超伝導体で実現している可能性も議論されている。そこで、スピンネマチック揺らぎの特徴を理論的に明らかにした。スピンネマチックの引力相互作用が存在した時、スピンネマチック不安定性は、磁気相関長がある臨界長を超えると現れる。つまり、スピン密度波相転移の前にネマチック相が安定化する。特に、その臨界磁気相関長はスピンネマチック臨界温度Tsが高くなるほど短くなる。付随して、低エネルギーのスピンネマチック揺らぎは、Tsが高くなるほどより広い温度領域まで存在する。スピンネマチック臨界点に近づくと、波数がゼロでのスペクトラル関数は、エネルギーの関数として有限温度ではセントラルピークを、絶対零度ではソフトモードを示す。このようなスピンネマチックの特徴は、驚くべきことにスピン密度波相近傍での一般的なものであることが判明した。すなわち、磁気揺らぎのバブルダイアグラムの虚数を低エネルギーで展開した際に、エネルギーの一次の係数が温度の二乗に比例することに起因している。更に、スピンネマチックのスぺクトラル関数は、波数ゼロ、エネルギーゼロ周りの散漫ピークとして現れ、明瞭な分散関係を示さないことが分かった。以上の理論結果に基づいて、スピンネマチック不安定性とその近傍にあるスピン密度波相という観点から鉄系超伝導体の相図を考察した。物性理論以下の2点が当初の計画を上回る大きな進展と言える。1、実験と理論の比較。本研究とほぼ同時期にラマン散乱実験が行われた。B1g偏光に対しては理論結果と一致して、ネマチック転移温度の前後でセントラルピークが生じることが確かめられた。B2gに対してはネマチック転移温度の高温側でのみ実験が行われ、セントラルピークが存在しないことが確かめられた。B2gの低温側でもセントラルピークが存在しないこと、さらにA1g偏光に対しては転移点の低温側でのみセントラルピークが出現することの実験的検証が待たれる。2、軌道ネマチック揺らぎによる超伝導性の解析に成功。軌道ネマチック揺らぎが実際に高温超伝導を導く機構の一つになりえるのか。このような問題意識は当初の計画にはなかったが、ラマン散乱理論の構築に際し、軌道ネマチック揺らぎの特徴をよく理解していた利点を活かして、その問題に取り組み、その成果を論文として出版した。ランタン系銅酸化物において、電荷ネマチック揺らぎによるラマン散乱理論の予言と合致する実験結果が得られている。

しかし、電荷ネマチック揺らぎによる散乱プロセスは考察されずに、高次のラマン散乱プロセスを用いて実験データが解釈されていた。これは、実験がなされた当時は、電荷ネマチックの可能性があまり注目されていなかったためと考えられる。高次ダイアグラムは、電子正孔散乱に対するAslamazov-Larkinダイアグラムで表わせる。計画では直ちに銅酸化物を念頭に計算を始める予定であったが、鉄系超伝導で議論されているスピンネマチック揺らぎによるラマン散乱に取り組む。これは、計算すべきダイアグラムが同じAslamazov-Larkinタイプであること、更に、軌道ネマチック揺らぎの重要性を強調する研究者がいる一方、スピンネマチック揺らぎの重要性を主張する研究者も多数いる実情を踏まえた判断である。Aslamazov-Larkinダイアグラムに含まれる、ボソンのバブルダイアグラムの特徴を最初に明らかにする。これはスピンネマチック揺らぎの感受率の計算に対応する。次に、バーテックスに対応する電子の三角ダイアグラムを考察し、そのエネルギーおよび波数依存性に着目して、ネマチック揺らぎとの結合が重要である範囲を同定し、どのような近似を行えば良いかを調べる。こうして、ラマン散乱強度を計算することが出来る。既に計算した軌道ネマチック揺らぎによるラマン散乱(最低次ダイアグラムからの寄与)との比較を行うことで、高次ダイアグラムの効果を明らかにする。以上の結果を踏まえれば、銅酸化物を念頭においた理論への応用は容易であり、本研究の最後の半年を銅酸化物に充てる。
占領期経済政策の総合的研究--経済安定本部資料の整理・複写および分析--

昭和21年7月に設置された経済安定本部は,占領期経済政策立案の中心機関として重要な機能を果した.したがってその資料は当該時期の研究には不可欠のものであるにもかかわらず,未整理・未公開のまま経済企画庁図書館に保存されており,紙質粗悪なため,将来は利用不可能になるおそれが多い.本研究は経済企画庁の諒承の下,これら資料を整理し,マイクロフィルム化することを目的とし, 61・62年度にわたる作業で,ほぼ当初の目的を達した.作業は,研究代表者,研究分担者が随時連絡調整しながら分類整理の方針をたて,それにもとついて研究補助者が実際の作業を行い,マイクロフィルム業者に撮影を依嘱するという順序で遂行された.その結果,撮影されたフィルムは以下の通りである. 61年度経済安定本部調査(内国)14本経済安定本部調査(外国)15本経済統制12本労働13本産業40本経済計画21本海外経済調査28本62年度貿易・為替・外貨20本農林・水産・食糧32本物価9本財閥解体1本運輸通信14本経済一般・経済政策81本建設30本昭和21年7月に設置された経済安定本部は,占領期経済政策立案の中心機関として重要な機能を果した.したがってその資料は当該時期の研究には不可欠のものであるにもかかわらず,未整理・未公開のまま経済企画庁図書館に保存されており,紙質粗悪なため,将来は利用不可能になるおそれが多い.本研究は経済企画庁の諒承の下,これら資料を整理し,マイクロフィルム化することを目的とし, 61・62年度にわたる作業で,ほぼ当初の目的を達した.作業は,研究代表者,研究分担者が随時連絡調整しながら分類整理の方針をたて,それにもとついて研究補助者が実際の作業を行い,マイクロフィルム業者に撮影を依嘱するという順序で遂行された.その結果,撮影されたフィルムは以下の通りである. 61年度経済安定本部調査(内国)14本経済安定本部調査(外国)15本経済統制12本労働13本産業40本経済計画21本海外経済調査28本62年度貿易・為替・外貨20本農林・水産・食糧32本物価9本財閥解体1本運輸通信14本経済一般・経済政策81本建設30本本研究は、経済企画庁図書館に保存されている経済安定本部の資料を整理・複写し、それにもとづいて研究分担者が分析することを目的としている。61年度は、その第一年目として、もっぱら資料の整理と複写にあてられた。当該資料が未整理状態であるため、まず分野ごとに配列し、資料の重要度にしたがって複写の要不要を決定し、必要なものを複写したのである。その内訳は以下の通りである。1.経済安定本部調査内国資料マイクロフィルム7631コマ2.経済安定本部調査外国資料マイクロフィルム9117コマ3.経済統制7219コマ4.労働関係8600コマ5.貿易関係13260コマ6.物価関係5908コマ7.貿易為替外資12940コマ8.経済計画11825コマ9.運輸通信10500コマ10.建設関係2580コマ11.海外経済調査21065コマ12.農林水産関係25925コマこの複写によって、これまで利用不可能であった資料の利用が可能になり、占領期の実証研究が飛躍的に進展することが期待される。62年度もひきつづき同じ作業を行い、のこされた資料の整理・複写を完成させたい。
多様性指向型フラクションライブラリーの構築と新規活性化合物探索への応用

本研究課題の実施計画は以下の4つから構成される。(1)多様性指向型フラクションライブラリーの作製、(2)ライブラリーのDAD-LC/MS分析およびスペクトルデータベースNPPlotの作成、(3)ライブラリーの活性評価系への適用、(4)活性評価結果とNPPlotを組み合わせた新規活性化合物の探索。平成30年度は(2)および(3)を中心に行った。初年度より順調に計画が進行したことで、(4)の活性化合物の探索にも一部着手することができた。(2)ライブラリーのDAD-LC/MS分析およびスペクトルデータベースNPPlotの作成:LC/MS分析については昨年度の研究が順調に進んだことで、今年度は分析結果をもとにNPPlotの作成を行った。各フラクションのLC/MSデータよりピークをピックアップし、それぞれの保持時間およびm/zの値をもとにNPPlotを作成した。(3)活性評価系への適用:本課題を通して作製した約900フラクションを含むライブラリーを活性評価に供した。活性は、数種のがん細胞に対する細胞毒性、バクテリアに対する抗菌活性およびマラリア原虫に対する活性を評価した。作製した全てのフラクションについて評価が終了した。(4)新規活性化合物の探索:培養条件により活性プロファイルの異なる菌株に着目し、NPPlotと組み合わせることで活性化合物の同定を開始した。上記の結果より、培養条件や抽出条件の違いにより生産される二次代謝産物に違いを示す菌株があることが確認できた。それら菌株についてはNPPlotでも違いが観察された。さらに、いくつかの菌株については実際にそれら化合物を単離し構造を確認した。以上の結果から、本方法が微生物の二次代謝産物生産能を引き出すために有効であることを確認するとともに、新たな活性物質の創出に有用であることを確認した。微生物フラクションライブラリーの作製が効率良く進んだことで、計画していた以上の菌株より900以上のフラクションを作製することができた。これにより、全体的に研究が当初計画よりも順調に進み、活性評価、LC/MS分析、NPPlot作成が終了し、活性物質の探索に着手することできた。NPPlotからは化合物の多様性向上に本方法が有用であることを確認することができた。本課題で提案した多様性指向型フラクションライブラリーの有用性を確認することができたので、このライブラリーを利用して代謝産物の同定と単離・構造決定を進める。化合物の同定・探索には、既に収集したDAD-LC/MSデータをもとにしたスペクトルデータベースNPPlotを利用する。また、生物活性についても全てのフラクションについて評価が完了した。LC/MSおよび活性評価の結果をもとに構造や活性に着目し、培養条件特異的な代謝産物の探索や新規化合物の探索を行う。(1)多様性指向型フラクションライブラリーの作製、(2)ライブラリーのDAD-LC/MS分析、(3)ライブラリーの活性評価系への適用、(4)活性評価結果とNPPlotを組み合わせた新規活性化合物の探索。平成29年度は上記4項目のうち、(1)を中心に行い、順次(2)のLC/MS分析を進めることを計画していた。当初予定よりも順調にフラクション作製が進み、LC/MS分析を全て終了することができた。さらに、一部を(3)の活性評価への適用に進めることができた。(1)フラクションライブラリーの作製:19種の糸状菌を3種の培地を用いて各2 Lの培養を行った。各培養液を酢酸エチル、ブタノールを用いて順次溶媒分画し極性の異なる2種の有機溶媒抽出物を調製した。これらをそれぞれ中圧液体クロマトグラフィーにより分画しフラクションを作製した。この方法により約900フラクションを作製した。これらに分配抽出物を加えフラクションライブラリーとして整備した。(2)ライブラリーのDAD-LC/MS分析:作製したフラクションを順次LC/MSにより分析し、各フラクションに含まれる代謝産物の物性(UV吸収およびマススペクトルと保持時間)を収集した。(3)活性評価系への適用:ライブラリーを順次生物活性試験に供し、一部の活性評価が既に終了した。活性として、がん細胞に対する細胞毒性、バクテリアに対する抗菌活性およびマラリア原虫に対する活性を評価した。上記(2)、(3)の結果より、培養条件や抽出条件の違いにより代謝産物および活性に違いを示す菌株があることが確認でき、本方法が微生物の二次代謝産物生産能の多様性を引き出すために簡便かつ有効であることを確認した。微生物フラクションライブラリーの作製が予定より順調に進み、既に当初予定していた15株以上の菌株より900を超えるフラクションを作製することができた。さらに、今年度予定していたこれら全てのLC/MS分析が既に終了した。生物活性評価についても既に一部の結果が出ており、予定よりも計画が進捗している。そのため、LC/MSおよび活性評価結果から、既に本方法の有用性を確認することができた。

(2)ライブラリーのDAD-LC/MS分析およびスペクトルデータベースNPPlotの作成:LC/MS分析については昨年度の研究が順調に進んだことで、今年度は分析結果をもとにNPPlotの作成を行った。各フラクションのLC/MSデータよりピークをピックアップし、それぞれの保持時間およびm/zの値をもとにNPPlotを作成した。(3)活性評価系への適用:本課題を通して作製した約900フラクションを含むライブラリーを活性評価に供した。活性は、数種のがん細胞に対する細胞毒性、バクテリアに対する抗菌活性およびマラリア原虫に対する活性を評価した。作製した全てのフラクションについて評価が終了した。(4)新規活性化合物の探索:培養条件により活性プロファイルの異なる菌株に着目し、NPPlotと組み合わせることで活性化合物の同定を開始した。上記の結果より、培養条件や抽出条件の違いにより生産される二次代謝産物に違いを示す菌株があることが確認できた。それら菌株についてはNPPlotでも違いが観察された。さらに、いくつかの菌株については実際にそれら化合物を単離し構造を確認した。以上の結果から、本方法が微生物の二次代謝産物生産能を引き出すために有効であることを確認するとともに、新たな活性物質の創出に有用であることを確認した。微生物フラクションライブラリーの作製が効率良く進んだことで、計画していた以上の菌株より900以上のフラクションを作製することができた。これにより、全体的に研究が当初計画よりも順調に進み、活性評価、LC/MS分析、NPPlot作成が終了し、活性物質の探索に着手することできた。NPPlotからは化合物の多様性向上に本方法が有用であることを確認することができた。本課題で提案した多様性指向型フラクションライブラリーの有用性を確認することができたので、このライブラリーを利用して代謝産物の同定と単離・構造決定を進める。化合物の同定・探索には、既に収集したDAD-LC/MSデータをもとにスペクトルデータベースNPPlotを作成し、これを利用する。また、生物活性を全てのフラクションについて評価する。LC/MSおよび活性評価の結果をもとに、構造や活性に着目し、培養条件特異的な代謝産物の探索や新規化合物の探索を行う。化合物の同定・探索には、既に収集したDAD-LC/MSデータをもとにしたスペクトルデータベースNPPlotを利用する。また、生物活性についても全てのフラクションについて評価が完了した。LC/MSおよび活性評価の結果をもとに構造や活性に着目し、培養条件特異的な代謝産物の探索や新規化合物の探索を行う。(理由)当初計画より順調に研究が進んだため、突発的な出費等に対応するために考えていた緩衝費用を節約することができた。それとともに効率良く研究を進めることで溶媒等の消耗品を最低限に抑えることができた。
肺癌治療における免疫チェックポイント阻害剤のバイオマーカー探索

原発性肺癌の外科切除検体を用いたリンパ球浸潤の評価については前年度報告のとおり、HE染色によって半定量的評価を行った。具体的にはリンパ球の浸潤部位と非浸潤部位を同定し、陰性を0、陽性を1+、2+の3段階でスコア化した。腫瘍内へのリンパ球の浸潤に対して血管内皮増殖因子(VEGF)は抑制的に機能することが知られていることから、腫瘍細胞のVEGF発現を定量し、リンパ球を含む免疫細胞の浸潤程度との相関を検討した。VEGFの発現に関しては過去の報告に従い、抗VEGF抗体による免疫染色の染色強度により、陰性0、弱陽性1、中等度陽性2、強陽性3に分類した。また陽性細胞の数から0(0%)、1(1ー25%)、2(26ー50%)、3(>50%)とし、染色強度と陽性細胞の積によってVEGF発現を定量化した。腫瘍由来のVEGFが機能していることを確認するため、腫瘍内の血管密度を測定し、VEGF発現との関連を解析した。その結果、VEGF強発現群(スコア5以上)では低発現群(スコア0ー4)に比較して血管密度が有意に高く(p-0.0003)、VEGFの生理活性が示された。免疫細胞との関連では樹状細胞はVEGF強発現群で有意に少ない結果となった(p=0.03)。しかしながら、リンパ球の浸潤に関してはVEGF強発現群で少ない傾向にはあったものの、有意差には至らなかった(p=0.12)。リンパ球をCD3、CD8、Foxp3の抗体で染色し、各グループとの相関についても調査したが有意差を認めなかった。p53蛋白の発現とVEGFの発現にも有意な関連はみられなかった。本研究の目的は免疫チェックポイント阻害剤の効果を予測するバイオマーカーの探索である。そのために、まず腫瘍への細胞障害性リンパ球の浸潤の有無をメルクマールとして、リンパ球浸潤と相関を有する腫瘍側因子(p53蛋白、PD-L1、血管内皮増殖因子、腫瘍血管密度)および免疫細胞側の因子(PD-1、Foxp3)を免疫染色により調査する方針とした。過去に京都府立医科大学附属病院呼吸器外科にて外科切除を行った肺癌11症例について、p53発現およびCD8陽性リンパ球の浸潤について半定量的に評価し、相関の有無について検討した。p53蛋白の発現については染色強度により、-(陰性)、+(弱陽性)、++(陽性)、+++(強陽性)の4段階で評価を行った。その結果陰性3例、弱陽性4例、陽性2例、強陽性2例で従来の報告と同等の結果であった。一方、腫瘍に浸潤する細胞障害性リンパ球についてはCD8の免疫染色により同様に評価した。リンパ球の腫瘍浸潤にはむらがあるため同一腫瘍内で最もリンパ球浸潤の強い部位を選択した。その結果、弱陽性7例、陽性4例であった。p53蛋白を高発現している2例について、同部位に浸潤しているCD8陽性リンパ球は弱陽性であり、またp53の発現が陰性であった3例でもCD8陽性リンパ球の浸潤は弱陽性陽性であった。この結果から、p53発現とCD8陽性リンパ球の腫瘍への浸潤との間に関連性は見いだせなかった。外科切除標本におけるリンパ球の浸潤を病理学的に評価したが、同一腫瘍内部でも浸潤の程度にむらがあり、その評価方法の設定に時間を要した。また、研究協力者である大学院生が免疫染色の手技に習熟するまでに時間を要した。外科切除検体を用いてリンパ球浸潤の程度をメルクマールとして、相関する因子の探索を行っている。まず、外科切除標本のHE染色検体によりリンパ球浸潤部位と非浸潤部位を同定し、それぞれ0、1+、2+の3段階で定量化を行った。また、Tumor mutation burdenの蓄積にはゲノムの不安定性が関与していると考えられることから同検体におけるp53蛋白の発現を免疫染色の染色強度(0、1+、2+)と陽性細胞の割合(0、1+、2+、3+)の積によりスコア化した。しかしながら、リンパ球全体ではp53分子の発現との間に明らかな相関は見られなかった。そこで、リンパ球をさらにCD3、CD8、Foxp3による免疫染色で、Tリンパ球、細胞障害性Tリンパ球、制御性Tリンパ球を同定し同様にスコア化した。それぞれのリンパ球の浸潤スコアとp53分子の発現との相関を検討したが、統計学的に有意な関連は見られなかった。一方、腫瘍細胞におけるPD-L1の発現を同様にスコア化し、浸潤リンパ球との相関をみたところFoxp3陽性リンパ球との有意な関連を認めたが、CD3陽性リンパ球との相関は認められなかった。現在はTリンパ球の浸潤抑制に関与すると考えられるVEGFの発現を免疫染色によって同様にスコア化し浸潤リンパ球との相関について検討中である。また、CD3、CD8、Foxp3陽性の浸潤リンパ球とインターフェロンの産生の関連についても現在検討を行っている。外科切除標本で腫瘍へのリンパ球浸潤(TIL)と相関のある分子を探索し、進行期肺がんにおける生検標本へ応用することで免疫チェックポイント阻害剤の効果予測因子の同定につなげる予定であったが、今のところTILと有意な相関のある分子の発見に至っていない。

具体的にはリンパ球の浸潤部位と非浸潤部位を同定し、陰性を0、陽性を1+、2+の3段階でスコア化した。腫瘍内へのリンパ球の浸潤に対して血管内皮増殖因子(VEGF)は抑制的に機能することが知られていることから、腫瘍細胞のVEGF発現を定量し、リンパ球を含む免疫細胞の浸潤程度との相関を検討した。VEGFの発現に関しては過去の報告に従い、抗VEGF抗体による免疫染色の染色強度により、陰性0、弱陽性1、中等度陽性2、強陽性3に分類した。また陽性細胞の数から0(0%)、1(1ー25%)、2(26ー50%)、3(>50%)とし、染色強度と陽性細胞の積によってVEGF発現を定量化した。腫瘍由来のVEGFが機能していることを確認するため、腫瘍内の血管密度を測定し、VEGF発現との関連を解析した。その結果、VEGF強発現群(スコア5以上)では低発現群(スコア0ー4)に比較して血管密度が有意に高く(p-0.0003)、VEGFの生理活性が示された。免疫細胞との関連では樹状細胞はVEGF強発現群で有意に少ない結果となった(p=0.03)。しかしながら、リンパ球の浸潤に関してはVEGF強発現群で少ない傾向にはあったものの、有意差には至らなかった(p=0.12)。リンパ球をCD3、CD8、Foxp3の抗体で染色し、各グループとの相関についても調査したが有意差を認めなかった。p53蛋白の発現とVEGFの発現にも有意な関連はみられなかった。当初検討を予定していた腫瘍側の因子であるp53蛋白については今のところリンパ球浸潤との間に相関がみられていないが、Nを増やして最終的な結論を得る。また、他の腫瘍側因子としてPD-L1蛋白の発現、VEGF蛋白の発現について同様に免疫染色による定量化をすすめる。また、免疫細胞側の因子としてPD-1蛋白、PD-L1蛋白の発現を調査するとともにFoxpの染色による制御性T細胞との相関も確認する。技術的な問題はないため今後は予定通りの進捗が期待できる。引き続き外科切除標本を用いたTILの浸潤程度と相関のある分子の探索に努める。近年の報告ではTumor mutation burdenの総量が免疫チェックポイント阻害剤の効果予測因子として有望視されている。Tumor mutation burdenの増加につながる因子として当初ゲノムの不安定性にかかわるp53とTILの関連を検討したが、これまでの解析では相関を認めていない。今後は内科生検標本にも対象を拡大して実際の免疫チェックポイント阻害剤の効果との関連についても検討するとともに、遺伝子異常の修復酵素の発現との相関についても検討を行う。
冠輪動物特異的転写因子に着目したらせん卵割型発生の進化機構の解明

本課題は、系統特異的転写因子であるSPILE遺伝子群が発生の秩序を保ったまま遺伝子制御ネットワークに挿入され新規発生様式を制御するようになった進化過程の解明を目的とし、具体的には以下のようにSPILE遺伝子群の上流と下流のそれぞれに着目して研究を進めている。材料は典型的ならせん卵割型発生を示す軟体動物腹足類のクサイロアオガイ(Nipponacmea fuscoviridis)を用いている。<1> SPILEの上流|SPILEの割球特異的な発現を制御する因子として、βカテニン経路に着目し、薬剤処理もしくはΔ-カドヘリンの注入による機能阻害/亢進を行った。その結果、SPILE遺伝子群の発現パターンはβカテニン経路を亢進/阻害したとき、動物-植物軸に沿って発現が拡張もしくは縮小/消失することが明らかになった。このことは、SPILE遺伝子群の発現制御はβカテニンによってなされていることを示唆する。<2> SPILEの下流|SPILE遺伝子のターゲット遺伝子を同定するため、32細胞期前後に発現を始める転写因子を網羅的に把握することを目的として、卵から幼生期8ステージにわたる時系列トランスクリプトームを行った。得られたリードを用いてアセンブリ(Trinity)によるリファレンスの作成と発現量解析(Rsem)を行い、32細胞期前後に発現が始まる転写因子群を同定した。これらのうち実際にOtx、GATA4/5/6、FoxN2/3といった遺伝子が実際に割球特異的な発現を示し、かつ幼生期には部位特異的な発現を示すことがわかった。予定通り、βカテニン経路の阻害/亢進や、時系列トランスクリプトーム解析によって上流/下流因子が同定されてきており、おおむね順調に進展しているといえる。<1> βカテニン経路がSPILE遺伝子の発現を制御することは明らかになったが、両社の関係を明確にするには、βカテニンの局在パターンを知る必要がある。今後、βカテニン-Flag融合mRNAのインジェクションによって、βカテニンの局在パターンを解析していく予定である。<2>同定された下流候補因子のin situ hybridizationを進めていく。また、一部についてはモルフォリノによる機能阻害を行い、幼生形態への影響を調べる。
電離放射線によって誘発される塩基置換突然変異の由来とその修復酵素の研究

放射線や活性酸素によってDNA中のチミンにはいくつかの種類のヒドロペルオキシドが産生する。ヒドロキシルラジカルがメチル基に反応して生じた5-ヒドロペルオキシドはさらに分解して、5-ヒドロキシメチルウラシルと5-フォルミルウラシルを生成する。放射線照射では、5-フォルミルウラシルの生成量はチミングリコールのそれとほとんど同程度であり、5-foUがチミンの主な酸化的損傷の一つであることを示している。では、5-フォルミルウラシルはそのような生物作用を示すのだろうか。放射線や活性酸素は多種多様なDNA損傷を生じるが、その個々の生物作用を知るためには、その損傷だけを含むオリゴヌクレオチドを合成して、in vitroでのDNA合成に与える影響を調べることが重要であろう。そこで、京大工学研究科の杉山博士らとの共同研究によって5-フォルミルウラシルを1カ所だけ含むオリゴヌクレオチド(22-mer)の化学合成を行った。これをin vitroでのDNA合成のテンプレートにし、5′末端を^<32>Pでラベルしたプライマーの伸張反応で5-フォルミルウラシルのDNA合成への影響について検討した。Klenow fragmentによるDNA合成は5-フォルミルウラシルの一つ手前で強く阻害されること、さらに反応を継続するとこの損傷を越えて合成が進行すること、テンプレート中の5-フォルミルウラシルの向かい側にはdAMPが優先的に挿入されるが、ほぼその1/3の割合でdCMPが入ることを見いだした。この結果は、5-フォルミルウラシルがTからGへのトランスバ-ジョンを引き起こすことを示唆している。
讃岐歴史素材に学ぶ理科教育-平賀源内とエレキテルのディジタルコンテンツ作成-

平賀源内の歴史資料の一次収集と分析整理(山崎,林,岩本)江戸時代のマルチ人間,平賀源内の足跡は,科学技術から博物学,芸術まで広範囲にわたる。讃岐で生まれた源内に関する資料等は,史跡や遺品資料館として香川県内に散在する。特に,出生地である志度町(さぬき市)の生家は平賀源内先生遺品館として開放されている。そこには,エレキテルや万歩計の模型から陶器製作までの幅広い足跡を辿ることができる。これらの資料を分析,整理して,ディジタル化やデータベースの基礎資料を作成した。資料集のデータベース設計(山崎,林)源内関係の資料は,「物類品」全6巻の薬品研究書が有名である。一方,源内の資料は,エレキテルや寒暖計などの機器類に特徴がある.これらは現存するものはなく,再現品から類推するしか方法はない。ここでは,これらの機器模型品や書き物から,その原理や構造を解析してデータベース化および電子コンテンツ化した。エレキテル再現実験-摩擦電気からエレキテルまでの原理と学習教材設計-(岩本,林,山崎)源内の残した業績のなかで,魔法のような不思議さから大きな反響を与えたものはエレキテルである。電気現象は,科学技術の発達した現代でも,児童・生徒にとっては見えない,理解し難い事項である。ここではエレキテルの原理からの理解のための学習教材作成を試る。摩擦電気や電荷の蓄積から放電による火花発生までの過程をビジュァルに理解できるマルチメディア教材を作成した。このための具体的な発生機器として,エレキテル再現を試み,数基のエレキテル模型を作成した。また,そのエレキテル模型を作成するためのWeb教材を整備した。平賀源内の歴史資料の一次収集と分析、整理平賀源内の業績は、科学技術から博物学、芸術まで広範囲にわたる。讃岐で生まれた平賀源内に関する資料等は、史跡や遺品資料館(香川県歴史博物館など)として香川県内に散在する。出生地である志度町(さぬき市)の生家は,平賀源内先生遺品館として開放されている。また、平賀源内先生顕彰会や源内焼クラブなどの同好会組織も活動している。さらに、新聞記事などで平賀源内に関する特集記事などが掲載されている。本年度の研究では平賀源内に関する資料を広い範囲でとらえ、これらの資料の収集・整理を実施した。エレキテル再現実験-摩擦電気からエレキテルまでの原理-平賀源内の残した業績のなかで、当時(江戸時代)の社会に大きな反響を与えたものはエレキテルである。電気現象は,現在の理科教育においても、生徒・学生にとり見えない、理解しづらい事項である。本研究ではエレキテルの原理からの理解のための学習教材作成を試みる。摩擦電気現象や電荷の蓄積から放電による火花発生までの過程をビジュアルに理解できるマルチメディア教材を作成する。このための具体的な発生機器としてエレキテル再現を試みる。平賀源内先生顕彰会で独自に考案したエレキテル模型や、香川県高校物理教師の研究グループによる新素材エレキテル模型を対象として再現実験を行い、実験の材料、道具、作成方法、実験結果を整理した。理科教育(電気教育)のためのWWWサイト試作上記の実験ではすでに完成品である模型を用いてエレキテルで発生する電気各種データ(電圧、電流、蓄積される電気量)などを測定した。また、模型作成は失敗例もあり、これらも探求学習を支援する教材として蓄積した。さらにこれらに教材を閲覧・利用できるWWWサイトの試作を行った。
腹腔内癒着形成メカニズムの解明及び、その制御に基づく癒着予防法の確立

腹腔内手術後の腸管癒着形成に伴う腸閉塞、疼痛及び女性患者における不妊は高頻度な術後合併症であるが未解明であった。我々はすでに、定量的な癒着を惹起しうる癒着形成マウスモデルを用いて、腸管に外科侵襲を加えた後、局所のNKT細胞から分泌されるIFN-γが凝固線溶系を制御して癒着形成に重要な働きを為す事を発見し、HGF投与はIFN-γ/PAI-1を共に制御して癒着形成を抑制する事を解明しているが、今研究においてこれらの癒着形成メカニズムのさらなる解析を行った。また、他動物や他臓器においても普遍的なメカニズムであるかを検討した。(1)マウスにおける癒着メカニズムのさらに詳細な検討を癒着形成マウスモデルを用いて解析した。腸管傷害後24時間までに腹腔内では多くのケモカインの増減が認められ、それらの多くはIFN-γ/NKT cellによって制御されている事が判明した。また、いくつかのMMPが癒着に関与する事も判明した。(2)ラット腸管に外科侵襲を加える事で定量的な癒着を惹起する癒着形成ラットモデルを独自開発し、解析したところ、ラットにおいてもIFN-γ/PAI-1/tPAの動態はマウスと共通しており、HGF投与により、PAI-1を抑制し、tPAを増強させて癒着を抑制しうる事を証明した。(3)定量的な癒着を惹起できる癒着形成肝切除マウスモデルを新規に樹立し、実質臓器である肝臓の術後癒着形成メカニズムを解析したところ、IFN-γがやはり癒着の中心的な役割を果たしており、PAI-1/tPAの凝固線溶系を制御している事を解明した。また、HGF投与により、IFN-γ/PAI-1を共に抑制し、治癒過程を妨げる事無く癒着を予防可能である事も証明した。実質臓器においても癒着形成メカニズムは共通している事が証明された。現在、上記、(1)-(3)の研究結果はそれぞれ投稿準備中であり、近日中に投稿予定である。また、ほぼすべての研究計画を遂行し、十分な研究成果が得られた。
超並列計算機用自動並列化コンパイラ実装に関する共同研究

本研究課題では、まず、本研究グループで既に実装を終えているC++版のParafrase-2を整理し、Parafrase-2の中間表現部分と並列化/最適化部分の分離を行なった。同時に、本研究グループで既に提案しているデータ分割グラフを拡張した統一的中間表現を定義し、古い中間表現の削除されたC++版のParafrase-2に実装した。データ分割グラフの拡張部分とは、データ通信の最適化を中間表現内部に組み込むことである。この通信最適化は、バス結合された共有メモリ型並列計算機からワークステーション・クラスタに至るまで、一元管理を目的としたcc-COMA(compiler-controlled COMA)によってサポートされる予定である.次に、統一的中間表現とコンパイラの並列化/最適化部分のインタフェイスの定義を、Promisプロジェクトと連動して行ない、双方の統一的中間表現に、結果として互換性を持たせるようにインタフェイスの設計を行なった。さらに、いくつかの並列化/最適化部分を、統一的中間表現インタフェイスに合わせた修正を行ない、Narafraseのプロトタイプとした。平成12年2月現在、既に本研究グループで提案した統一的中間表現からデータとプログラムを同時に分割するアルゴリズムの実装に着手したところである.このアルゴリズム実装と、Parafrase-2で実装されていた全ての並列化/最適化部分のインタフェイス対応を行なうことで、Narafraseの中心部分の実装を終える予定である。本研究グループの開発対象である自動並列化コンパイラNarafraseの中間表現に、データ分割配置情報と通信情報を内包したUIR(統一的中間表現)の設計を行なった。この母体となったものは、本研究グループが既に提案していた階層的データ分割グラフ(データ自動分割のためのコンパイラ中間表現)である。この中間表現は、超並列計算機のハードウェア的な階層性すなわちメモリ階層性と、プログラム中でアクセスされる各変数の情報を、一つのフレームヮークの中で表すことができるため、NarafraseのURの直接のベースとして利用できた.Narafraseは集中共有メモリ型から、ワークステーション・クラスタに至るまで、メモリ配置に関して多様なシステムに柔軟に対応させるために、高度な通信隠蔽を可能とする弱いメモリ・コンシステンシ・モデルである,cc-COMA(compiler-controled COMA)を提案した.自動並列化コンパイラに、UIRを持たせることの最大の利点は、どのような並列化最適化もそのUIRだけを対象にすればすむことである。この考えをさらに一歩進めて、UIRへのアクセスに対して、汎用のインタフェイスを定義することにより、そのインタフエイスに対応したUIRであれば、UIR自体を入れ換えることも可能となる。そこで,このようなUIRインタフェイスの定義を行なった.また,プログラム並列化支援のための三次元視覚化システムNaraViewをNardfraseに適用実装するために,本UIR視覚化の設計を行なった.本研究課題では、まず、本研究グループで既に実装を終えているC++版のParafrase-2を整理し、Parafrase-2の中間表現部分と並列化/最適化部分の分離を行なった。平成12年2月現在、既に本研究グループで提案した統一的中間表現からデータとプログラムを同時に分割するアルゴリズムの実装に着手したところである。
心筋及び平滑筋のイオンチャネルとイオン駆動型トランスポータ

a.大動脈血管平滑筋細胞のvasopressinやendothelin-1,PDGFなどの受容体刺激によるCa^<2+>動員におけるCa^<2+>透過性非選択性陽イオンチャネルにつき単一チャネル記録及び細胞内灌流法、細胞内Ca^<2+>測定により検討した。更に、細胞外pH、Mg^<2+>が、このチャネルに作用し、これが細胞外からのCa^<2+>流入に影響をきたすとともに、又、抗動脈硬化作用を有し、PTCA後の再狭窄に対して有用とされるomega-3多価不飽和脂肪酸が、この受容体作動性Ca^<2+>透過性非選択性陽イオンチャネルを抑制することを報告した。b.気管平滑筋のCa^<2+>依存性Cl^-チャネルの活性化機構につき検討した。このチャネルは、電位依存性L型Ca^<2+>の活性化による細胞外からのCa^<2+>流入により活性化されるほか、acetylcholineやタヒキニンなどの神経伝達物質によるIP_3を介した細胞内Ca^<2+>貯蔵部位からのCa^<2+>放出により活性化されること、又、前者によるこのチャネルの活性化には、リアノジン受容体との機能的協間が見られることを報告した。
膜タンパク質を利用した生体電気刺激デバイスの研究開発

管状膜タンパク質は細胞膜中に小孔を形成する管状のタンパク質であり,それが持つイオン透過性は細胞刺激デバイス等への利用が期待できる.膜タンパク質を利用したデバイスは高い生体適合性と空間分解能を持つことが期待でき,多数の細胞を個別に同時刺激する使用方法が想定される.しかし,それぞれの細胞に対する膜タンパク質のイオン透過を同時に計測することは現在利用されている電気計測では難しい.そこで我々は,この課題を解決する手法として細胞内シグナル計測に利用される蛍光イオンセンサを用い,その蛍光強度から膜タンパク質のイオン透過性を評価することを提案している.本研究では,イオン濃度勾配が存在する人工的な脂質二重膜中に評価対象となる管状膜タンパク質を導入し,それによって生じるイオン透過の推移を蛍光画像によって観測した.その結果,時間の経過とともにイオンが拡散していくことが確認でき,イオン透過性が定性的に評価可能であることが示唆された.管状膜タンパク質は細胞膜中に小孔を形成する管状のタンパク質であり,それが持つイオン透過性は細胞刺激デバイス等への利用が期待できる.膜タンパク質を利用したデバイスは高い生体適合性と空間分解能を持つことが期待でき,多数の細胞を個別に同時刺激する使用方法が想定される.しかし,それぞれの細胞に対する膜タンパク質のイオン透過を同時に計測することは現在利用されている電気計測では難しい.そこで我々は,この課題を解決する手法として細胞内シグナル計測に利用される蛍光イオンセンサを用い,その蛍光強度から膜タンパク質のイオン透過性を評価することを提案している.本研究では,イオン濃度勾配が存在する人工的な脂質二重膜中に評価対象となる管状膜タンパク質を導入し,それによって生じるイオン透過の推移を蛍光画像によって観測した.その結果,時間の経過とともにイオンが拡散していくことが確認でき,イオン透過性が定性的に評価可能であることが示唆された.本年度は,人工脂質二重層形成実験ならびに画像計測技術の開発を実施した.人工脂質二重層形成実験では,2つの近接する直径数百μm程度の「くぼみ」をつけたアクリル製チャンバの中に,リン脂質(DPhPC:Diphytanoyl Phosphatidylcholine,Avanti社)を溶かしたHexadecane溶液(10mM,DPhPC)を用意した.次に水溶液200nlをこの溶液に2回にわたって注入し,2個の液滴を作成した.その後,これらの液滴をチャンバ底面のそれぞれのくぼみに移動させると,どちらの液滴もくぼみに落ち,液滴が十分に大きければ互いに接触し,接触面に脂質二重層が形成される.脂質二重膜は,膜の両側に存在する水溶液のpH,イオン強度,電位差,浸透圧差など,さまざまな要因に影響されその安定性が変化することが知られている.そこで室温(2226°C)のもとで,KC1(1M)およびMOPS(10mM)の組成からなる液滴を前述の脂質溶液で満たしたチャンバ内で接触させた.その結果,2個の液滴は独立した状態を保った.液滴を作成して40分後に液滴を結合させたところ,2個の液滴はその後6時間近くにわたって結合したまま独立した状態を保った.6時間40分後にチャンバを確認したところ,液滴は融合し1個の大きな液滴になっていた.一方,画像計測技術については,今後,共焦点顕微鏡を使用して撮影した蛍光画像を用いて,軸索進展などの培養細胞の挙動を評価する必要がある.そこで細胞内のアクチンフィラメントを遺伝子組み換え技術を用いて蛍光標識して可視化し,細胞の動きとアクチン分布を評価する画像処理技術の開発を試みた.その結果,オープンソースソフトウェアであるCell-Trackに組み込み可能なプラグインを完成させることができた.管状膜タンパク質は細胞膜中に小孔を形成する管状のタンパク質であり,それが持つイオン透過の機能は細胞刺激用デバイス等への医用生体的な利用が期待できる.管状膜タンパク質を電極として利用するには,要素技術の1つとしてデバイス内に導入された管状膜タンパク質をリアルタイムで多角的に評価する手法が必要となる.現在,管状膜タンパク質のイオン透過機能を評価する手法としては電気的パラメータの電気化学計測が一般的である.しかし,どの程度の数の膜タンパク質が細胞膜中に導入されているのかは不明である.これまでに人工脂質二重層形成実験ならびに画像計測技術の開発を実施し,膜のイオン透過機能を簡便に画像計測する手法を提案した.次の段階として膜タンパク質を遺伝子組み換え技術を用いて蛍光標識して可視化して観察することを試みる.本年度はその前段階として,実験系を構築する目的で,取り扱いが比較的容易な,細胞骨格の構成要素であるアクチンというタンパク質に注目した.そして蛍光タンパク質の1つであるGFP(Green Fluorescent Protein)をアクチンに標識するためにGFP-actin発現ベクターを細胞に遺伝導入し,レーザー共焦点顕微鏡によって経時的に撮影した細胞運動の微分干渉画像(以下DIC画像),およびアクチンに結合したGFP蛍光画像(以下GFP画像)を撮影する実験系を構築した.また画像処理の際,対象物の抽出や検出に関連する誤差やノイズの影響を軽減する目的で,細胞輪郭内の領域を細胞輪郭の面積中心を基準に8方向に分割し,それぞれの領域内で細胞運動およびアクチンの検出量を定量化する手法を提案した.体内埋植型の生体電気刺激デバイスが注目されるにつれ,その中核技術である刺激電極の開発がますます重要となっている.より高性能なデバイスの開発には電極の微細化と多点化・高集積化が必要であるが,生体組織を最適かつ安全な条件で電気刺激することは容易ではない。第一に、生体組織への電気刺激は電気化学的反応であり,電極を微細化すると電気二重層の面積が減るため注入できる電荷量も減る.

また電気刺激が一定レベルの電荷密度を超えると生体組織を損傷する.以上の問題は,既存のデバイスでは細胞膜の外から電気刺激する細胞外刺激を採用していることに起因している.電荷を細胞内へ直接注入することができれば,細胞外刺激に比べて閾値を大きく下げることができるが,従来手法は細胞膜に物理的・機械的な損傷を与えるため,生体適合性の面から大いに問題があり,新たなブレイクスルーが待ち望まれている.ところで管状膜タンパク質は細胞膜中に小孔を形成する管状のタンパク質であり,それが持つイオン透過性は細胞刺激デバイス等への利用が期待できる.膜タンパク質を利用したデバイスは高い生体適合性と空間分解能を持つことが期待でき,多数の細胞を個別に同時刺激する使用方法が想定される.しかし,それぞれの細胞に対する膜タンパク質のイオン透過を同時に計測することは現在利用されている電気計測では難しい.そこで申請者は,この課題を解決する手法として細胞内シグナル計測に利用される蛍光イオンセンサを用い,その蛍光強度から膜タンパク質のイオン透過性を評価することを提案している.本研究では,イオン濃度勾配が存在する人工的な脂質二重膜中に評価対象となる管状膜タンパク質を導入し,それによって生じるイオン透過の推移を蛍光画像によって観測した.その結果,時間の経過とともにイオンが拡散していくことが確認でき,イオン透過性が定性的に評価可能であることが示唆された.人工細胞膜に管状膜タンパク質を導入し,そのイオン透過機能を簡便に画像計測すること,ならびに膜上に分布する管状膜タンパク質を蛍光画像として観察する実験系の構築を行うことができており,管状膜タンパクを用いたデバイスの実現に向けて少しずつ研究が進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞刺激用デバイス等への管状膜タンパク質の利用を考えた場合,複数個の細胞を同時刺激することが想定されるが,それぞれの細胞に対するイオン透過機能を同時に電気計測によって評価することは容易ではない.そこで我々は,この課題を解決する手法として細胞内シグナル計測に利用される蛍光イオンセンサを用い,その蛍光画像から管状膜タンパク質のイオン透過機能を評価することを提案した.しかしイオン透過性機能の計測において,蛍光イオンセンサ利用は計測を容易にするメリットがあるが,その計測結果の精度が未だ明確でない.そこで今後は,イオン濃度勾配が存在する人工的な脂質二重膜中に評価対象となる管状膜タンパク質を導入し,それによって生じるイオン透過の推移を蛍光画像によって観測する実験を行い,蛍光イオンセンサを用いたイオン透過機能に対する評価の有効性を調べる.さらに,蛍光観察と同時に,膜を隔てた2つの領域間での電気的計測を実施する実験を行い,蛍光観測と電気的計測のそれぞれから得られた結果の比較を試みる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
劣決定線形観測に基づく離散値ベクトルの再構成

本年度の研究では,SOAV (sum-of-absolute-value)最適化に基づく離散値ベクトル再構成の理論限界の評価を行った.具体的には,MIMO信号検出の特性解析に使用されているCGMT (Convex Gaussian Min-max Theorem)を用いた解析手法をボックス制約をあたえたSOAV最適化手法に適用(Box-SOAV)することで,大システム極限におけるシンボル誤り確率や平均二乗誤差を導出することに成功した.さらに,SOAV最適化の適用範囲を拡大するために,複素の離散値ベクトルを劣決定線形観測から再構成する手法を開発した.計算機実験による特性評価の結果,この手法は特にスパース性をもつ複素離散値ベクトルの再構成に極めて有効であることが明らかとなった.これは,「実部が0の成分は虚部も0になる」という事実を陽に考慮することができるからである.この知見を活用し,複数の成分が同時に0になるというグループスパース性を考慮した複素離散値ベクトルの再構成手法も新たに開発した.本年度の研究により,研究実施計画において予定されていた「課題1. SOAV最適化の理論限界の解明」について,期待通りの成果が挙げられたと言える.特に,二乗誤差だけでなくシンボル誤り確率についても(特殊関数を用いる形ではあるが)閉形式で与えることに成功したことは,特筆すべき点である.さらに,実数の離散値ベクトルだけでなく,複素数の離散値ベクトルや複素スパース離散値ベクトル,複素ブロックスパース離散値ベクトルの再構成のためのアルゴリズムの開発に成功しており,この拡張によって研究実施計画の「課題3.離散値ベクトル再構成の工学応用」に大きく寄与できるものと期待される.初年度に検討した,離散値ベクトルの再構成に関する研究で得られた知見をもとにして以下のような課題について取り組む.1. SOAV最適化の特性解析とさらなる特性改善法の検討:初年度の検討でボックス制約付きSOAV最適化の大システム極限における理論特性が明らかになったが,有限サイズでの特性の評価は十分に行われていない,次年度は現実的なサイズでの特性についても検討する.また,実施計画の「課題2.ベイズ圧縮センシングの理論限界にせまる再構成法」に関し,SOAV最適化の正則化項を非凸のものにまで拡張することでさらなる特性改善を図る.2.複素離散値ベクトル再構成の応用:研究実施計画の「課題3.離散値ベクトル再構成の工学応用」に関し,初年度に開発したスパース性やブロックスパース性をもつ複素離散値ベクトル再構成手法の工学応用を検討する.典型的な応用先としては,最近第5世代の移動体通信システムの文脈で脚光を浴びているIoT環境でのデータ収集問題が考えられる.本年度の研究では,SOAV (sum-of-absolute-value)最適化に基づく離散値ベクトル再構成の理論限界の評価を行った.具体的には,MIMO信号検出の特性解析に使用されているCGMT (Convex Gaussian Min-max Theorem)を用いた解析手法をボックス制約をあたえたSOAV最適化手法に適用(Box-SOAV)することで,大システム極限におけるシンボル誤り確率や平均二乗誤差を導出することに成功した.さらに,SOAV最適化の適用範囲を拡大するために,複素の離散値ベクトルを劣決定線形観測から再構成する手法を開発した.計算機実験による特性評価の結果,この手法は特にスパース性をもつ複素離散値ベクトルの再構成に極めて有効であることが明らかとなった.これは,「実部が0の成分は虚部も0になる」という事実を陽に考慮することができるからである.この知見を活用し,複数の成分が同時に0になるというグループスパース性を考慮した複素離散値ベクトルの再構成手法も新たに開発した.本年度の研究により,研究実施計画において予定されていた「課題1. SOAV最適化の理論限界の解明」について,期待通りの成果が挙げられたと言える.特に,二乗誤差だけでなくシンボル誤り確率についても(特殊関数を用いる形ではあるが)閉形式で与えることに成功したことは,特筆すべき点である.さらに,実数の離散値ベクトルだけでなく,複素数の離散値ベクトルや複素スパース離散値ベクトル,複素ブロックスパース離散値ベクトルの再構成のためのアルゴリズムの開発に成功しており,この拡張によって研究実施計画の「課題3.離散値ベクトル再構成の工学応用」に大きく寄与できるものと期待される.初年度に検討した,離散値ベクトルの再構成に関する研究で得られた知見をもとにして以下のような課題について取り組む.1. SOAV最適化の特性解析とさらなる特性改善法の検討:初年度の検討でボックス制約付きSOAV最適化の大システム極限における理論特性が明らかになったが,有限サイズでの特性の評価は十分に行われていない,次年度は現実的なサイズでの特性についても検討する.また,実施計画の「課題2.ベイズ圧縮センシングの理論限界にせまる再構成法」に関し,SOAV最適化の正則化項を非凸のものにまで拡張することでさらなる特性改善を図る.2.複素離散値ベクトル再構成の応用:研究実施計画の「課題3.離散値ベクトル再構成の工学応用」に関し,初年度に開発したスパース性やブロックスパース性をもつ複素離散値ベクトル再構成手法の工学応用を検討する.典型的な応用先としては,最近第5世代の移動体通信システムの文脈で脚光を浴びているIoT環境でのデータ収集問題が考えられる.