hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
開放系プラズマモデルによる静電孤立波の計算機実験

本年度の研究によって得られた以下の成果を国内・国際会議および学会誌に論文発表をしたとともに、膨大なデータの保存のためにハードディスク等を購入した。1.二次元及び、三次元電磁粒子コードにおいて、電流密度の計算を従来の方法より高速に行う計算アルゴリズムを開発し、コンピュータ科学雑誌に発表した。この手法を用いて、数値的熱雑音がより少なく計算効率の良い三次元電磁粒子コードを新たに開発した。2.従来電磁界を無視した静電粒子コードを用いて行われていた電子ビーム不安定性の計算機実験を、世界に先駆けて電磁粒子モデルへ拡張した。背景磁場と二次元構造を持つ静電孤立波の磁場に垂直な電界を受けて電子がE×Bドリフトすることにより二次元静電孤立波の垂直方向の端において電流が生じ、二次元静電孤立波の周辺に電磁界が励起することを明らかにした。また、計算機実験結果がオーロラ領域で観測されている静電孤立波に伴った電磁界成分の特性とよく一致していることを示した。さらに、孤立した静電ポテンシャル内において形成された電流構造が電磁波の放射源となり得るという新しい物理過程について明らかにした。これは、従来の電子ビームや連続的な波動からの直接的な電磁放射とは全く異なる物理過程であり、宇宙プラズマ物理のみならず、実験室プラズマや天体プラズマへの適応が可能な新たな電磁放射過程である。この成果を、2件の国内会議、国際測地学・地球物理学連合会札幌大会及びアメリカ地球物理学連合秋大会において研究発表を行い、論文としてJGR誌に発表した。また、上記の最新の結果を含む静電孤立波の国内外の研究に関して、実験室及び宇宙空間におけるプラズマ実験に関する国際研究集会において招待講演を行った。1.二次元開放系電磁粒子コードを用いて電子ビーム不安定性の計算機実験を二次元x-y平面で行った。不安定性によって生じた電子ホールの二次元ポテンシャル構造内において、x方向にかけた背景磁場とy方向にかかったポテンシャルの垂直電場により電子がE×Bドリフトしてz方向に電流成分を形成することがわかった。このz方向の電流成分は二次元ポテンシャル構造をもつ電子ホールに伴って磁場に平行に伝播し、電磁界を励起する。この電磁界成分の波長はポテンシャル構造の波長よりも長く、周波数は電子プラズマ周波数よりも低くなることがわかった。電子のE×Bドリフトによる電流によって励起した磁界と静電界の振幅の比は、光速の2乗と電子の熱速度の比及び電子サイクロトロン周波数と電子プラズマ周波数の比で表され、計算機実験結果より見積もった振幅比はFAST衛星観測の結果と一致することがわかった。2.粒子コードによる計算機実験では、粒子コード特有の熱雑音を抑えるために膨大な数のプラズマ粒子の運動を解き進める必要がある。一方、プラズマの速度分布関数を直接解き進めるブラゾフコードでは、熱雑音を完全に除去できる反面、数値不安定が起きやすい。本研究では、CIP(Constrained Interpolation Profile)法を用いて一次元静電コードを開発し、数値不安定性を長時間抑えられるようにした。また、開発したコードを用いて、非常に弱い電子ビームによって励起される不安定性の計算機実験を行い、ラングミュア高調波の研究を行った。計算機実験によって得られたラングミュア高調波の分散関係および高調波の成長率は、Yoon et al. [2003]のプラズマ非線形理論によって導かれたものと非常によく一致することを示し、ラングミュア高調波がプラズマ静電波のノーマルモードであることを証明した。
マウスES細胞を用いた次世代影響予測システムの開発研究

マウス胚性幹細胞の多機能性を利用して、化学物質曝露による細胞の形態変化とその時の遺伝子発現量を計測し、遺伝子発現ネットワーク情報と曝露影響情報との関連付けを数理工学的に解析し、化学物質の曝露量や時間変化による分子間ネットワークの特徴づけを試みる。そして、化学物質ごとの遺伝子ネットワークのプロファイリングを作成し、毒性反応メカニズムの解明、化学物質の毒性予測及びリスク評価のための基盤資料とする。1.マウスES細胞の分化・増殖のイメージングと遺伝子発現プロファイリング本年度は、レチノイン酸(RA)1μM1pMを陽性対照として、神経系細胞への分化誘導に対する細胞形態を指標にその影響について検討した。実験には、GFPをユビキタスに発現しているB6G2(RIKEN CELL BANK)を使用した。培養条件には、動物血清やフィーダー細胞は用いず、外因性シグナルを最小限にできるプロトコールを工夫した。培養2日目にRAを添加し、7日目で細胞をPFAで固定し、神経選択的マーカーであるMAP2で免疫細胞化学染色をすると、多くの細胞塊は陽性であった。面積あたりの細胞塊数、真円率及び細胞塊の総面積は、RAの濃度依存的に減少していた。さらに、細胞塊をオルニチン・ラミニン処理したプレートで2週間培養、その後、FGF処理後1週間、さらにまた、araC処理後3週間培養を行って細胞を固定し、種々の形態観察を定量:的に行った。OLプレートでの長期培養の過程で、神経系コロニーは、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイト及び間質系細胞に分化誘導する。細胞全体の面積、周囲長、直径の平均、真円率、細胞の長さ、細胞の主軸、細胞の短径、神経突起の長さ、神経突起の分岐数、神経突起の交差数の10のパラメーターをRAの各濃度で調べた。各細胞を縦軸に、これらのパラメーターを横軸にヒートマップを作成してみると、実際の、GFPの蛍光シグナルによる形態の画像とヒートマップのパターンの特徴が良く一致しており、神経系の多様な細胞群も区別することができ、かつ化学物質の影響を把握することができた。2.アルゴリズムの開発及び解析遺伝子プロファイリングからの遺伝子ネットワーク抽出のためのアルゴリズム開発研究本研究では、時系列的な変化を見ていく必要があることから、時系列のデータの変化を特徴付けることが出来るネットワーク抽出のためのアルゴリズムを検討した。本研究計画では、マウス胚性幹細胞の分化能を一つの生物学的指標として、化学物質の曝露に伴う形態変化を測定し、同時に遺伝子発現を計測し、他の生物機能情報などの多元的な情報から、分子間相互作用ネットワークや受容体クロストークの推定を行う。これらの解析により、未知物質や複合物質群の曝露による生物応答(生体影響)を予測するシステムを構築することを最終目的としている。平成19年度は、マウスES細胞の神経系及び血管系への分化・増殖のイメージングと遺伝子発現プロファイリングについて、レチノイン酸及び有機塩素系農薬をマウスESに暴露し、GFPコンストラクト導入マウスES細胞の分化増殖マーカーの発現を免疫組織学的に測定して神経系への分化と血管内皮への分化の自律増殖を計測した。同時に、分化過程での遺伝子発現ポイントの検討と遺伝子発現ネットワークプロファイリングのため、マウスES細胞の分化に影響を及ぼすことが知られている条件の下、経時的な培養細胞のサンプリングとRNAの抽出を行い、マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った。また、遺伝子プロファイリングからの遺伝子ネットワーク抽出のためのアルゴリズム開発研究については、時系列的な変化も見ていく必要があることから、時系列のデータの変化を特徴付けることが出来るネットワーク抽出のためのアルゴリズムが必要になると考えられたため、マウスESから、EBへの分化の時系列変化による遺伝子間のネットワークを構築した。そして、この遺伝子間ネットワークに細胞計測パラメーターを付加したデータによって、マルチプロファイリングを作成し、化学物質による影響の特徴づけを行った。本年度は、マウスES細胞から神経系細胞への分化における、遺伝子ネットワーク解析の有効性について検討を行った。ES細胞(B6G-2)にレチノイン酸添加後、分化開始0日目,分化2日目,分化8日目,分化29日目にRNA抽出を行い、マイクロアレイにて遺伝子発現解析を行い、遺伝子発現情報を取得した。これらの数値情報をGene ontology(KEGG-pathway)から抽出した神経系分化及び神経疾患に関連する遺伝子セットについて主成分分析、自己組織化マップによる解析を施し、特徴ある発現変化パターンに特異的な遺伝子セットを選択した。これら選択した遺伝子群に対しベイジアンネットワークを基盤としたTAO Gen(Theoretical Algorithm for Optimal Gene interaction networks)による遺伝子ネットワーク解析を行った。遺伝子リストには各分化段階を認識する特異的なマーカー遺伝子や、様々な発現パターンを持つ遺伝子が含まれており、網羅的な遺伝子相互作用解析が可能となった。特に「神経発生」「神経疾患」に関連した遺伝子セットは、分化程度に依存した遺伝子ネットワークを構築することが出来た。細胞形態情報と合わせると、ES細胞から神経細胞への分化を充分に評価できる系ができた。確立した系を用いて、ペルメトリン、ビスフェノールAなど9化学物質について神経毒性に関する遺伝子発現及び細胞の形態情報から化学物質の分類を行って、予測システムのためのテンプレートを作成した。
水素交換法によるタンパク質の中間構造状態の特性化

蛋白質の折れたたみ中間体のモルテングロビュ-ル状を確かめるため、主にH【double arrow】D交換法にて構造のゆらぎ度を調べ、天然状と比較する事を目的にした。その中間体が酸(A)側で安定に捕獲出来る牛のα-ラクトアルブミン(α-LA)の天然状では二つのTrpが表面近くにあって速く交換し、他の二つは分子内にあって、立体構造のゆらぎで表面に出て交換する事が解った。ヒト、モルモット及びヤギのα-LAを使い、且つ一次元、二次元の^1H-NMRの研究から、交換が保護されているTrpは、Trp26,60である事が明らかにされた。一方A状のα-LAでは紫外吸収で測った側鎖TrpのNHの交換は二つの相が存在し、しかしどちらも交換保護度は小であった。又赤外吸収スペクトルで測定出来た主鎖NHの交換もA状では保護度が小さく、且つ二相の存在で説明出来た。即ちA状では分子のゆらぎが大きく、主鎖、側鎖ともにたえず表面に露出出来、しかし分子表面露出度は全て残基が均一ではない事になる。さらにpHジャンプとH【double arrow】D交換を併用して、A状(折れたたみ中間体)で出来ている二次構造域はそのまま天然状で保存されている事も確認出来た。α-LAのCa^<2+>-結合サイトを残している馬、鳩のリゾチ-ム(LYZ)の変性中間体、可逆変性の詳細が調べられた。大腸菌のTrp合成酵素β_2鎖の折れたたみに免疫活性中間体が知られていたので、又疎水蛍光色素から折れたたみモルテングロビュ-ル状中間体が仮定出来ていたので、高速CD法にてその詳細を調べた。結果は上記活性中間体はモルテングロビュ-ル状である事を確認した。さらにスタフィロコッカル・ヌクレア-ゼの折れたたみをCD法、H【double arrow】D交換法にて調べたが、初期中間体の構造はむしろコイルに近く、折れたたみ中間体の構造もアミノ酸配列に敏感であると考えられた。4年間の成果から、今後明らかにすべき多くの問題が提案出来た。α-ラクトアルブミンの中間構造状態のゆらぎをD【→!←】H交換で調べる第一段階として、牛のα-のラクトアルブミンの天然状態での重水素化トリプトファン(Trp)のD→H交換を詳細に調べた。その結果4ケのTrpの中2ケは表面にかなり露出していて交換も早くその活性化エネルギーは小さく局所構造変化によって交換が起き、残りの2ケは交換は遅くその活性化エネルギーも大きく且つ交換も[【Ca^(2+)】]に依存し、アボ状態ではE【X_1】、ホロ状態ではE【X_2】-機構が仮定できる。一方中間構造状態の一つである熱変性(T)状態でのD→H交換も単相的ではなく、早い交換グループは表面に充分露出しているが、他のものの交換挙動は、先に我々が得た熱変性や変性剤濃度ジャンプからの折れたたみのパラメーターを使って説明できた。

さらに天然状態での遅い交換のTrpグループは、過渡的に生成されるグロバルな変性中間体を通して交換が起き、それで【Ca^(2+)】の有無でE【X_1】→E【X_2】機構のスイッチが見られるのであろう。本年度得られた構造中間体に対する興味あるD→H交換機構は、さらに他の条件で得られる中間体、他のα-ラクトアルブミンおよび二次構造測定法を使って追跡されてゆくべきである。α-ラクトアルブミンが【Ca^(2+)】結合タンパク質である事が我々の研究室で見出されて以来、何故相同タンパク質であるリゾチームに【Ca^(2+)】が結合していないかには興味がもたれていた。最近イギリスで馬のリゾチームは【Ca^(2+)】を結合する可能性がある事が指摘された。我々は馬のリゾチームを抽出精製し、その【Ca^(2+)】分析および【Ca^(2+)】による構造のまきもどりを追跡し、ニワトリやヒトのリゾチームと本質的に違う性質を見出した。馬のリゾチームには【Ca^(2+)】が結合している。今後このタンパク質の構造中間体のゆらぎにも研究を進めてゆく予定である。61年度にはαーラクトアルブミンのTrp残基のH【double arrow】c交換を主にN状態で調べたが, 62年度ではpH2で補獲出来る変性中間体(A)でのH【double arrow】c交換をTrp残基による紫外吸収で追跡した.このタンパク質はpH2では会合の可能性もあるので,尿素を入れてのA状態も研究の対称にした.交換はA状態でもN状態と同じく単相的ではなく,明らかにこの中でのTrpおよび分子全体の構造の不均一性が示された.CDスペクトルからは三次構造の完全消失がA状態の特性としてあげられていたが,それは検討すべき事になる.更にA状態のTrp残基の存在状態のゆらぎの中から推定すると, Trp残基は完全変性状態中のTrp残基よりはるかに交換に対して保護されている事も示された.注目すべきはその交換の温度変化で,活性化エネルギーは自由なTrp残基の交換のそれと一致した.即ちA状態の構造の温度変化はエントロピックな項でのみ説明しうるものになる.このA状態の特色は, A状態に類似していると言われる熱変性状態のH【double arrow】c交換の特色として,昨年度指摘されていたものでもある.A状態の主鎖構造のH【double arrow】c交換は,FTーIR法でAnde II帯の強度の時間変化から追跡し,そのデータを整理中である.尚αーラクトアルブミンの相同タンパク質たるリゾチームにもCa^<2+>_ー結合種を61年度に発見し,その一つである馬のリゾチームの構造と酵素活性がCa^<2+>結合型とアポ型とで大きな差がある事を見出した.特に中性pHでは36°C以上での差が顕著で,これは両型のCDスペクトルから示される三次構造の差が顕著になる温度域と合致する.(1)タンパク質の折れたたみ中間体の赤外吸収により特性化:αーラクトアルブミン(α-LA)やリゾチーム(Lyz)の折れたたみの初期に天然の二次構造のみ持った中間体が形成されるが、その立体構造を特性化するためα-LAの主鎖のNHがNDに交換する反応を定量的に追跡した。pH7での天然状ではかなり交換自由なものから顕著に交換反応が保護されているものを含めた4つの反応相が見出された。pH2では550倍交換の保護された速いおよび遅い二つの相のみで反応が記述出来、遅い相に関する一NHの数はWarmeの天然状態での二次構造形成の一NHのものと略一致した。一方、pH7或いはpH2で速い交換を起した後、pH2或は7にジャンプして交換反応を追跡した結果も天然状態と折れたたま中間体の二次構造の位置は同一と考えられる結果になった。(2)折れたたみ中間体に対するS-S結合の影響:α-LAのS-S結合の還元が天然構造を不安定化する事が示されていた、今回はCys6-Cys120のみを還元後カルボキシ
数論に於けるコンピュータによるデータ計算とソフト開発

本研究は,数論の分野において,現在迄に証明されている定理や方法を用いて、初等整数論,代数体や楕円曲線の不変量をコンピュータで計算し,それを通じて数論の汎用システムの構築をする為の現実的な蓄積と理論的な基礎を確立する事を目的として進められた.この二年間の研究の進展は,当初の数論を中心とした分野を超えて,広く環論や代数幾何を含む代数学に於けるコンピュータによる計算と関連するに至った.初年度に集積したデータとプログラム,また研究成果の全国への公開配布の為のサーヴァTNTのシステムとしての再構築に基いて、今年度は,これらのデータやソフトの分類と整理をして,その相互リンクの方式を設計し,それに基いた数論ツールTNT(Pre-release)のシステム構築の基本設計の為に第3回代数学と計算研究集会を開催し,経験交流と意見交換を行ってきた.以上の計算と構築の結果を総合して,現段階で得られている数論の基本的なアルゴリズムと数表とをまとめる基礎的な準備をする事ができた.更に今後の,この分野で求められている重要なアルゴリズムの問題と欠けている大切な数表を明らかにし,総合的な汎用ソフトウェアとデータベースを構築する展望を示す事ができた.本研究は,数論の分野において,現在迄に証明されている定理や方法を用いて、初等整数論,代数体や楕円曲線の不変量をコンピュータで計算し,それを通じて数論の汎用システムの構築をする為の現実的な蓄積と理論的な基礎を確立する事を目的として進められた.この二年間の研究の進展は,当初の数論を中心とした分野を超えて,広く環論や代数幾何を含む代数学に於けるコンピュータによる計算と関連するに至った.初年度に集積したデータとプログラム,また研究成果の全国への公開配布の為のサーヴァTNTのシステムとしての再構築に基いて、今年度は,これらのデータやソフトの分類と整理をして,その相互リンクの方式を設計し,それに基いた数論ツールTNT(Pre-release)のシステム構築の基本設計の為に第3回代数学と計算研究集会を開催し,経験交流と意見交換を行ってきた.以上の計算と構築の結果を総合して,現段階で得られている数論の基本的なアルゴリズムと数表とをまとめる基礎的な準備をする事ができた.更に今後の,この分野で求められている重要なアルゴリズムの問題と欠けている大切な数表を明らかにし,総合的な汎用ソフトウェアとデータベースを構築する展望を示す事ができた.計算データの集積に関しては,初等整数論では素数,非正則素数,原始根,原始根分布,拡張強擬素数,多重ベルヌイ数の計算は完了している.また円楕円法(CE法)による代数体の類数・単数群の計算は現在では,汎用の数論ソフトを用いたスクリプトの作成の段階に到達している.そしてDagstuhl国際研究集会Algorithms and Number Theoryで,円楕円法による数体の基本単数と類数の計算の現状報告と考察すべき問題提起をした.公表した.今後は円楕円法の計算量の評価,システムへの移植,それを用いた数表作成などの課題がある.同時に,或る種の整数型2階線型再帰数列が平方数になる有限個の場合を,不定近似,数体の単数群の考察,計算機の利用により決定した.既存のPARI,KANT,SIMATH,LiDIAによる基本演算と,自作の双方向リストをデータ構造とする多倍長計算パッケージMPIPの比較と分析を,理論的かつ実験的に行った.自力で計算機代数システムの構築をするには,まだ準備段階に到達したに過ぎない.引続き,この分野の利用可能なソフトウェアやデータベースを整理して纒める作業を推進した.その為にTNTサーヴァをデータベースの観点から再構築して,パッケージの公表情報,実装・利用記録,初等的な数論の不変量,代数体の不変量,楕円曲線の不変量などの安定した供給をしている.また,最近の計算数論の発展について,特に素因数分解を中心にANTS-IIの講演や最新の計算記録を紹介した.汎用の素因数分解の方法としては最高速と期待されている数体篩について,その原理や実例を中心にして紹介した.本研究は,数論の分野において,現在迄に証明されている定理や方法を用いて,初等整数論,代数体や楕円曲線の不変量をコンピュータで計算し,それを通じて数論の汎用システムの構築をする為の現実的な蓄積と理論的な基礎を確立する事を目的として進められた.この二年間の研究の進展は,当初の数論を中心とした分野を超えて,広く環論や代数幾何を含む代数学に於るコンピュータによる計算と関連するに至った.初年度に蓄積したデータとプログラム,また研究成果の全国への公開配布の為のサーヴァTNTのシステムとしての再構築に基いて,今年度は,これらのデータやソフトの分類と整理をして,その相互リンクの方式を設計し,それに基いた数論ツールTNT(pre-release)のシステム構築の基本設計の為に第3回代数学と計算研究集会を開催し,経験交流と意見交換を行ってきた.以上の計算と構築の結果を総合して,現段階で得られている数論の基本的なアルゴリズムと数表とをまとめる基礎的な準備をする事ができた.更に今後の,この分野で求められている重要なアルゴリズムの問題と欠けている大切な数表を明らかにし,総合的な汎用ソフトウェアとデータベースを構築する展望を示す事ができた.
ラット肝硬変に対するエストロゲンの肝発癌性及び肝繊維化抑制の研究

【対象と方法】1)実験動物群:4週齢Wistar系雄性ラットを3群に分類.1群:0.04%thioacctamide(TAA)溶液を8カ月間飲料水として摂取させ,ラットを犠牲剖検して肝臓を摘出しホルマリンで固定した.2群:1群と同様にTAAを投与し、同時にオリーブオイル0.5mlに溶解したethynyl estradiol(EE)0.075mgを経口的に12カ月間投与し、以下1群と同様.3群:EEのみを2群と同様に投与し,以下1群と同様.2)検索項目:肝星細胞の病理組織学的検索:肝線維化の程度をscore化(1+5+)して検索し,線維化マーカーとして肝星細胞の活性化をα-平滑筋アクチン(α-SMA)染色(ABC法)にて検索.【成績】TAA投与の1群では4カ月目以降,全例肝硬変像と45+の線維化がみられ,α-SMAは線維化領域を中心に強陽性に染色された.EE+TAA投与の2群では4カ月目以降33%に肝硬変像と34+の線維化を認めたが,67%では肝硬変像を示さず,門脈周囲領域に12+の軽度の線維化のみ認め,α-SMAも1群に比べ染色性は弱かった.EE投与の3群では肉眼的に肝に所見なく,組織学的に4カ月目以降,肝類洞腔の拡張のみでα-SMAも陰性であった.【結語】TAAによる慢性肝障害から肝硬変への過程でEEの投与は肝障害と星細胞の線維化を抑制したが,前年までの研究では一部でヒト肝発癌の初期過程に類似した硬変肝を発生母地とする過形成結節を発生させた.すなわち慢性肝障害の線維化・発癌過程においてエストロゲンは正負両方の作用を示し,一連の過程で性ホルモン不均衡やエストロゲン代謝異常の重要性が示唆された.本研究は男性優位に頻発する肝細胞癌の疫学的因子として,近年話題となっている女性ホルモン作用を有する内分泌撹乱物質も肝炎ウイルスと同様に重要であることを示唆している.〔対象と方法〕1)実験動物群:4週齢Wistar系雄性ラットを3群に分類。1群:0.04%TAA溶液を8カ月間飲料水として摂取させ、投与後4、8、10、12カ月後にラットを犠牲剖検、肝臓を摘出し、1gの肝を-80°Cで保存し残りをホルマリン固定した。2群:1群と同様にTAAを投与し、同時にオリーブオイル0.5mlに溶解したethynyl estradiol(EE)0.075mgを経ロ的に12カ月間投与し、以下1群と同様。3群:EEのみを2群と同様に投与。2)検索項目:(1)肝の病理組織学的検索:肝硬変、肝細胞癌の発生及び肝繊維化(score:1+5+)を検索した。(2)肝DNA adductの検索:凍結保存した肝よりDNAを抽出しDNA損傷であるDNA adductを^<32>P-postlabeling法にて解析した。〔成績〕(1)肝の病理組織学的検索:1群では4カ月目以降、全例乙甲′型肝硬変を呈し、4+5+の線維化や偽胆管の増生がみられ、過形成結節や肝細胞癌の発生は認められなかった。2群では4カ月目で33%に乙^1型肝硬変を認め、12カ月目まで3340%に乙′乙型肝硬変と3+4+の繊維化を認めたが、他の6067%の肝には肝硬変はなく、繊維化も1+2+であった。一方2群で肝硬変を認めたものでは再生結節内に過形成結節の出現を認め、月数と共にその数は増加したが、癌発生はなかつた。3群では肝硬変及び肝繊維化や過形成結節はみられず、肝類洞腔の拡張が認められた。(2)肝DNA adductの検索:1群では非癌部硬変肝と癌部のいずれにもDNA adductは検出されなかった。2群と3群ではEEによるDNA adductが4カ月目より認められ、3群ではそのレベルが4カ月目をピークに減少したのに対し、2群では12カ月目まで徐々に増加した。〔結語〕EEは血中TGFβ1を減少させ、TAAによる肝繊維化及び肝硬変への進展を抑制した。TAAとEEの同時投与によりEEのDNA損傷を持続させヒト肝発癌に類似した肝硬変を発生母地とする過形成結節を発生させた。すなわち慢性肝障害から肝硬変・肝細胞癌への過程でエストロゲンは正負両方の作用の有ることが示唆され、ヒト肝硬変でみられるエストロゲン代謝異常や性ホルモン不均衡は肝細胞癌の発生に何らかの環境因子として関与していると考えられた。【対象と方法】1)実験動物群:4週齢Wistar系雄性ラットを3群に分類.1群:0.04%thioacctamide(TAA)溶液を8カ月間飲料水として摂取させ,ラットを犠牲剖検して肝臓を摘出しホルマリンで固定した.2群:1群と同様にTAAを投与し、同時にオリーブオイル0.5mlに溶解したethynyl estradiol(EE)0.075mgを経口的に12カ月間投与し、以下1群と同様.3群:EEのみを2群と同様に投与し,以下1群と同様.

2)検索項目:肝星細胞の病理組織学的検索:肝線維化の程度をscore化(1+5+)して検索し,線維化マーカーとして肝星細胞の活性化をα-平滑筋アクチン(α-SMA)染色(ABC法)にて検索.【成績】TAA投与の1群では4カ月目以降,全例肝硬変像と45+の線維化がみられ,α-SMAは線維化領域を中心に強陽性に染色された.EE+TAA投与の2群では4カ月目以降33%に肝硬変像と34+の線維化を認めたが,67%では肝硬変像を示さず,門脈周囲領域に12+の軽度の線維化のみ認め,α-SMAも1群に比べ染色性は弱かった.EE投与の3群では肉眼的に肝に所見なく,組織学的に4カ月目以降,肝類洞腔の拡張のみでα-SMAも陰性であった.【結語】TAAによる慢性肝障害から肝硬変への過程でEEの投与は肝障害と星細胞の線維化を抑制したが,前年までの研究では一部でヒト肝発癌の初期過程に類似した硬変肝を発生母地とする過形成結節を発生させた.すなわち慢性肝障害の線維化・発癌過程においてエストロゲンは正負両方の作用を示し,一連の過程で性ホルモン不均衡やエストロゲン代謝異常の重要性が示唆された.本研究は男性優位に頻発する肝細胞癌の疫学的因子として,近年話題となっている女性ホルモン作用を有する内分泌撹乱物質も肝炎ウイルスと同様に重要であることを示唆している.
胚性プロテアソームによるタンパク質品質管理機構とその機能の解明

哺乳類における受精直後、卵子に蓄積されていた母性蛋白質は急速に分解され、新たな胚性遺伝子群が活性化される。この時期を遺伝子発現が母性から胚性に移行する時期(Maternal-to-zygotic transition,MZT)と呼ばれており、この時期を経ることによって、生殖細胞に究極に分化した卵子は全ての細胞に分化することの出来る能力(全能性、Totipotency)を持った初期胚にリプログラミングされる。しかし、全能性の獲得に重要なMZT時期における母性タンパク質の分解に関する研究は極端に少ない。これまでの知見では、マウス初期胚でタンパク質のユビキチン化やプロテアソームの存在が認められることが報告され、漠然と母性タンパク質の分解にユビキチンープロテアソーム系が関与する可能性が示唆されているに過ぎず(Solter,D.et al.,2004)、その詳細な分子メカニズムは全く不明であった。最近、我々はMZT時期に特異的に発現する遺伝子の探索から、ZPAC(Zygote-specific proteasome assembly chaperone)タンパク質の同定に成功した。このZPACが受精後の初期胚に特異的な胚性プロテアソームの形成に関与することと、さらにZPACをノックダウンするとユビキチン化されたタンパク質が蓄積され、初期胚は発生しないことを明らかにした。このようなことから、ZPACが形成に関与する胚性プロテアソームによって受精後に大量のタンパク質が分解されることで、初期胚の正常な発生が保証されることが初めて示唆された。そして、受精直後精子ミトコンドリアの分解の際に、精子ミトコンドリアはユビキチン化されオートファジーにより分解されることが報告されている。しかし、その詳細な分子機構は未知であったが、我々は初めて、受精直後精子ミトコンドリアがユビキチン化されるためのE3ユビキチンリガーゼの同定に成功した。このようなことから、精子ミトコンドリアの分解の機構がより明らかになることが期待される。このように、マウス初期胚の発生段階においてユビキチンープロテアソーム系は最も重要であることが示唆された。Shin研究員はマウス初期胚や精子などの生殖細胞を用いたユビキチンやプロテアソームの研究を行った。マウス初期胚や生殖という細胞は一般細胞よりタンパク質の量が少ないため実験を行うことがかなり困難であるが、Shin研究員はこのような問題点を乗り越え優れた研究成果を出している。特に、精子ミトコンドリアの分解は予測した以上順調に進んでおり、更なる発見が期待される。マウス初期胚ではプロテアソームが胚発生においてもっとも重要であることが明らかになった。今後、マウス初期胚においてプロテアソームが母性タンパク質分解にどのように関与するかを明らかにしていく予定である。そして、我々が同定した精子ミトコンドリアの分解に関与するE3ユビキチンリガーゼも実際にどのように精子ミトコンドリアの分解関に与するかを検討する予定である。哺乳類では、受精後卵子の細胞質に蓄積されていた母性タンパク質が急激に分解される。近年、受精後の母性タンパク質の分解にはユビキチン-プロテアソーム系が関与する可能性が示唆されているが、その詳細な分子メカニズムは未だに不明であった。我々はこれらのことを明らかにするためにPSP(POMP stabilizing protein)の同定に成功した。マウス初期胚を用いた機能解析から、PSPは胚性特異的プロテアソームの形成に関与することが明らかになった。プロテアソームは分子量2.5MDa.の巨大な複合体であり、プロテアソームの形成や調節に関わる分子シャペロンや調節因子なども多く存在している。私はここで、PSPのようなプロテアソームと相互作用する新規因子の探索を目的にヒトの培養細胞を用いてプロテオーム解析を行った。その結果、プロテアソームと相互作用する蛋白質の同定に成功し、さらに、細胞にストレスを与えることによってプロテアソームと相互作用する蛋白質が異なることが明らかになった。得に、近年研究ツールとして注目されているプロテオミクス解析からプロテアソームと相互作用するタンパク質の同定に成功したことは、これからのプロテアソームの機能解析において新たな展開が開かれることが期待される。そして、同定されたタンパク質とプロテアソームとの相関関係を明らかにするために、ヒトの細胞に過剰発現やノックダウン方法を用いて機能解析を行う予定である。哺乳類動物では、受精後、卵子細胞質に蓄積されていた母性のmRNAや蛋白質が急激に分解され、さらに胚性ゲノムに由来する胚性遺伝子が発現する(胚性遺伝子の活性化)この時期は遺伝子発現が母性から胚性に移行する時期(Maternal-to-zygotic transition, MZT)と呼ばれており、この時期を経ることによって、生殖細胞に究極に分化した卵子は全ての細胞に分化することのできる能力(全能性)を持った初期胚にリプログラムされる。近年、受精後の蛋白質分解にはユビキチン-プロテアソーム系が関与することが報告されるが、その詳細な分子機構はいまだに明らかになっていない。我々は、このMZT時期の分子機構を明らかにすることを目的に未受精卵と受精卵の遺伝子発現を比較した結果、Ump1(Ubiquitin-mediated proteolysis 1)と相互作用するマウス生殖細胞特異的に発現する遺伝子GPAC(Germ cell-specific proteasome assembly chaperone)を同定することに成功した。我々は、GPACが胚性遺伝子の活性が起こる時期である受精後2細胞期で特異的にその発現が増加することを明らかにした。

また、GPACをノックダウンすると、胚発生が1細胞期で停止、ユビキチン化された蛋白質が蓄積されることを明らかにした。さらに、GPACのノックダウンによりプロテアソームの活性が低下することと、20Sプロテアソーム形成因子やサブユニットと相互作用することを確認した。以上のことから、初期胚発生においてプロテアソームによる蛋白質分解は必須であり、マウス生殖細胞で特異的に発現するGPACは胚性プロテアソームの形成に重要な役割を果たしていることが明らかになった。卵子は排卵によって高い酸化ストレスを受けるが、ここで生殖細胞のみ発現するGPACが品質管理機構として胚性特異的なプロテアソームを形成すると考えられる。このように、GPACが関与したプロテアソームによる蛋白質の品質管理に関する知見の集積は、生命の様々な高次機能の制御や環境ストレスに応答した恒常性の維持に必須の役割を果たしているユビキチンープロテアソーム系の重要性の理解に役立つものと考えられる。哺乳類における受精直後、卵子に蓄積されていた母性蛋白質は急速に分解され、新たな胚性遺伝子群が活性化される。この時期を遺伝子発現が母性から胚性に移行する時期(Maternal-to-zygotic transition,MZT)と呼ばれており、この時期を経ることによって、生殖細胞に究極に分化した卵子は全ての細胞に分化することの出来る能力(全能性、Totipotency)を持った初期胚にリプログラミングされる。しかし、全能性の獲得に重要なMZT時期における母性タンパク質の分解に関する研究は極端に少ない。これまでの知見では、マウス初期胚でタンパク質のユビキチン化やプロテアソームの存在が認められることが報告され、漠然と母性タンパク質の分解にユビキチンープロテアソーム系が関与する可能性が示唆されているに過ぎず(Solter,D.et al.,2004)、その詳細な分子メカニズムは全く不明であった。最近、我々はMZT時期に特異的に発現する遺伝子の探索から、ZPAC(Zygote-specific proteasome assembly chaperone)タンパク質の同定に成功した。このZPACが受精後の初期胚に特異的な胚性プロテアソームの形成に関与することと、さらにZPACをノックダウンするとユビキチン化されたタンパク質が蓄積され、初期胚は発生しないことを明らかにした。このようなことから、ZPACが形成に関与する胚性プロテアソームによって受精後に大量のタンパク質が分解されることで、初期胚の正常な発生が保証されることが初めて示唆された。そして、受精直後精子ミトコンドリアの分解の際に、精子ミトコンドリアはユビキチン化されオートファジーにより分解されることが報告されている。しかし、その詳細な分子機構は未知であったが、我々は初めて、受精直後精子ミトコンドリアがユビキチン化されるためのE3ユビキチンリガーゼの同定に成功した。このようなことから、精子ミトコンドリアの分解の機構がより明らかになることが期待される。このように、マウス初期胚の発生段階においてユビキチンープロテアソーム系は最も重要であることが示唆された。
シリコン基板上化合物半導体の結晶成長初期過程

有機金属気相成長法を用いてシリコン基板上に条件を変えてGaPの結晶成長を行い、結晶成長の初期の段階で原子レベルでどのような機構で成長するか明らかにし、GaP層の膜厚を変えて結晶成長を行う実験から、転位が導入される機構、及び成長の過程で結晶欠陥、歪がどの様に変化するか研究を行った。Si基板上にV/III比、成長圧力、基板の面方位を変えてG鋼Pの成長を行った。V/III比を増加するとGaPの成長モードは島状成長から平担な成長へ移行し、その移行するV/III比は成長圧力の増加と共に減少した。それはPH_3の分解速度、Si基板上への吸着を考えることによって説明できる。また、(111)Si基板上のGaP成長は(100)Si基板上より低いV/III比で平担な結晶が得られた。GaPが平担に成長するモードで結晶成長を行った時、膜厚が90nm以下の時はGaP層には転位は観測されなかった。ところが90nmを超えるとミスフィット転位が観測された。これは結晶成長の初期段階において、GaPがミスフィットによる圧縮応力を受けて結晶成長するためである。膜厚が増加すると90nmでSi測に過剰原子面があるミスフィット転応が入って応力が緩和される。電子顕微鏡観察より、転位はすべて60゚転位であることが確認できた。また、GaP測に過剰原子面がある転位も観測された。これは、成長温度から冷却する過程で熱応力を緩和するために導入されたものである。X線回折よりGaPの結晶方位がSiの方位よりオフ角度の方向にずれていることがわかった。これは、結晶成長時に導入される転位と成長後の冷却時に導入される転位を考えることによって説明できた。
文化再生の素材:現代アイヌ民族の採集活動と先住民族アイデンティティーの発生

1.アイヌ・エコツアーの調査:北海道各地のアイヌによるエコツアー活動の詳細を把握するために、各地域にツアーの参加、映像記録、録音記録、聞き取り調査、アンケート調査などの方法を使い、情報収集を行った。2007-2008年にかけて、主に次の団体の活動に集中しています:SIPERUとNPOシンラのエコツアー(知床)、平取のNPOナショナルトラスト・チコロナイ、二風谷のエコツアー団体、テケカラの会の体験学習型エコツアー、そして北海道大学校内のIPERUのエコツアー。2.エコツアーの研究会への参加:北大の先住民族エコツアープロジェクト研究会に参加し、チェロキーとアラスカネーティブの事例を発表した。(業績参照)また、北大構内にて実施したエコツアーにも参加した。また、知床でのエコツアーの見学と実施にあたり、発掘調査、地域住民と交流にも参加した。3.マイノリティ女性プロジェクト:2007年3月からは『エンパワメントカフェ』を開催し、アイヌ女性が自ら差別解放に繋がる訓練に取り組んだ。2007年にマインリティ女性3団体(在日コリアン女性、部落女性、アイヌ女)が複合差別の実態調査の結果を出版した。9月に中央政府で省庁交渉を行い、史上初47人の各省庁代表の方々とロビイングを行いました。10月には全国マイノリティ女性フォーラムは札幌で開催され、マイノリティ女性同士で交流を深めながら、ネットワーク強化に取り組んだ(業績参照)。4.先住民族サミット:2008年洞爺湖G8サミットに際して、先住民族が主体となるサミットの実行委員会に入り、とくに海外から招へいする先住民族との連絡や、通訳を行った。先住民族サミットは2008年7月1-4日に開催され、海外からは26もの先住民族の参加があり、とくに、前年に採択された「先住民族の権利に関する国連宣言」をG8諸国や世界に発信することができた。また日本政府にも、提言を行うことができた。5.ピリカ・ケゥトゥム・アプカシ(心で歩く):若者アイヌと非先住民族の願いを込めて、民族間の平和的でかつ環境保全をテーマにした1ヶ月のエコツアー企画を取り組み段階から参加した。1.エコツアー実施:北海道各地のエコツアー活動の全体図を把握するために代表団対に連絡をとり、場合によりは聞き取り調査(インタビュー)も行いました。自分の調査範囲に取り入れるエコツアー活動はSIPERUとNPOシンラのエコツアー(知床)、NPO阿寒観光協会(釧路市阿寒湖畔)、二風谷のエコツアー団体、そして北海道大学校内のIPERUのエコツアー。冬の間には阿寒観光協会のモニタツアーに参加ができました。他三つの箇所と比較して、違った目標と結果を予想できます。2.聞き取り調査開始:4カ所のツアーを一層深細かく把握するのに、ツアーガイドと企画リーダー夫々を訪ね、インタビューも始めました。3.自然資源の収集伝承活動:冬の間には行われなかったが、又春から改めて山菜採りの長老の後について、山菜を収集し、聞き取りと分析を行います。4.エコツアーの研究会:4月から北大中のアイヌ・先住民研究センターがオープンしました。このセンターの柱の一つはエコツアー研究とツアーの開発です。エコツアーの研究会ではツアーの事例とあり方を調べて、分析し、今度作るアイヌエコツアーの開発に研究実績を注ぐ予定です。3月の学会(全米アジア学学会)の際に、アメリカ国内のエコツアー事例の情報収集と比較研究を行いました。これらの結果を研究会にて、材料として提供します。5.マイノリティ女性プロジェクトとアイヌ女性の実態調査報告書造り:2004年から引き続き実施されているアイヌ女性の実態調査と分析、報告活動の関わりを続けています。2005年の調査報告書作成に協力した関連で、2007年のアイヌ女性がアクション・リサーチに取り組む結果として、自分達が複合差別(民族差別・性差別が重なり合う新たな差別を生む現象)から解放される体験を冊子にまとた。3月にアイヌ女性と一緒に、マイノリティ女性(在日コリアン女性、部落女性、アイヌ女性)が内閣府男女共同参画局と交渉した際に参加しました(業績参照)。1.エコツアー実施:北海道各地のエコツアー活動のより詳細を把握するために、各地域にツアーの参加、映像記録、録音記録、聞き取り調査、アンケート調査などの方法を使い、情報収集を引き続き行いました。2007年は主に次の団体の活動に集中しています:SIPERUとNPOシンラのエコツアー(知床)、平取のNPOナショナルトラスト・チコロナイ、二風谷のエニツアー団体、テケカラの会の体験学習型エコツアー、そして北海道大学校内のIPERUのエコツアー。2.エコツアーの研究会:6月:研究会のメンバーにチェロキーとアラスカネーティブの事例を発表した。(業績参照)8月:北大構内にて研究会のエコツアーが開催された。9月:研究会一度が知床でのエコツアーの見学と実施にあたり、発掘調査、地域住民と交流をはかりました。3.マイノリティ女性プロジェクト:3月からは『エンパワメントカフェ』を開催し、アイヌ女性が自ら差別解放に繋がる訓練に取り組んだ。4.先住民族サミット:2008年

洞爺湖G8サミットに際して、先住民族が主体となるサミットの実行委員会に入り、海外から数名を招いて、人権と地球環境が結ばれる先住民族の課題を世界に発信します。特に、G8諸国の首脳が来道する際に、先住民族のアピールを提言として提出する企画です。5.ピリカ・ケゥトゥム・アプカシ(心で歩く):若者アイヌと非先住民族の願いを込めて、民族間の平和的でかつ環境保全をテーマにした1ケ月のエコツアー企画を取り組み段階から参加しています。1.アイヌ・エコツアーの調査:北海道各地のアイヌによるエコツアー活動の詳細を把握するために、各地域にツアーの参加、映像記録、録音記録、聞き取り調査、アンケート調査などの方法を使い、情報収集を行った。2007-2008年にかけて、主に次の団体の活動に集中しています:SIPERUとNPOシンラのエコツアー(知床)、平取のNPOナショナルトラスト・チコロナイ、二風谷のエコツアー団体、テケカラの会の体験学習型エコツアー、そして北海道大学校内のIPERUのエコツアー。2.エコツアーの研究会への参加:北大の先住民族エコツアープロジェクト研究会に参加し、チェロキーとアラスカネーティブの事例を発表した。(業績参照)また、北大構内にて実施したエコツアーにも参加した。また、知床でのエコツアーの見学と実施にあたり、発掘調査、地域住民と交流にも参加した。3.マイノリティ女性プロジェクト:2007年3月からは『エンパワメントカフェ』を開催し、アイヌ女性が自ら差別解放に繋がる訓練に取り組んだ。2007年にマインリティ女性3団体(在日コリアン女性、部落女性、アイヌ女)が複合差別の実態調査の結果を出版した。9月に中央政府で省庁交渉を行い、史上初47人の各省庁代表の方々とロビイングを行いました。10月には全国マイノリティ女性フォーラムは札幌で開催され、マイノリティ女性同士で交流を深めながら、ネットワーク強化に取り組んだ(業績参照)。4.先住民族サミット:2008年洞爺湖G8サミットに際して、先住民族が主体となるサミットの実行委員会に入り、とくに海外から招へいする先住民族との連絡や、通訳を行った。先住民族サミットは2008年7月1-4日に開催され、海外からは26もの先住民族の参加があり、とくに、前年に採択された「先住民族の権利に関する国連宣言」をG8諸国や世界に発信することができた。また日本政府にも、提言を行うことができた。5.ピリカ・ケゥトゥム・アプカシ(心で歩く):若者アイヌと非先住民族の願いを込めて、民族間の平和的でかつ環境保全をテーマにした1ヶ月のエコツアー企画を取り組み段階から参加した。
記号データへの効果的な近傍埋め込みに基づくナース・スケジューリング法の開発

本研究では,看護師勤務表の自動生成に関して,まず,看護師の勤務表を構成する局所的な記号パターンのブロックに着目し,局所記号パターン同士の隣接関係(類似性)をレーベンシュタイン距離に基づいて表現し.次に,構築したこれらの局所ブロックの類似性に基づいて,遺伝的アルゴリズムを用いて勤務表の自動作成を行った.実験の結果,看護師の勤務に関するガイドラインを完全に満たしつつ,各看護師からあらかじめ提出された希望勤務表を平均して79.4%程度満足する勤務表を生成することができた.また,探索手法である遺伝的アルゴリズムや粒子群最適化法に関しても,基本的な探索性能を改善することができた.本研究では,看護師の労働不可を軽減し,質の高い医療サービスを提供するため,勤務表作成に関する熟練者の知識を柔軟に取り入れたナース・スケジューリング法を開発することを目標としている.今年度は,既存の看護師勤務表から知識を自動的に習得するため,ハミング距離およびレーベンシュタイン距離に基づく看護師勤務表内の局所ブロックパターンに対する類似性の解析を行った.ハミング距離とは,勤務表内の異なるブロックパターン間において,一致する要素の個数を表している.また,レーベンシュタイン距離とは,勤務表内のブロックパターンを文字列と捉えた場合,別のブロックパターンに変換する際に必要な置換・挿入・削除の回数を表している.解析の結果,レーベンシュタイン距離を用いて勤務表内の頻出パターンを算出することによって,ハミング距離を用いる場合と比較して,詳細な類似性を定義できることを確認できた.また,上記の解析と平行して,既存の探索法の改良を行った.本研究では,既存の探索法として,遺伝的アルゴリズムと粒子群最適化法を取り上げ,各種法について,改良アルゴリズムを提案した.まず,遺伝的アルゴリズムについては,個体の変動を取り入れた遺伝的操作を導入することにより,従来手法と比較して,効果的な探索を実現することができた.粒子群最適化法については,集団内における各粒子の自己最良位置の混合成分を新たに加味することにより,従来手法と比較して効果的な探索を実現することができた.本研究では,看護師勤務表の自動生成に関して,まず,看護師の勤務表を構成する局所的な記号パターンのブロックに着目し,局所記号パターン同士の隣接関係(類似性)をレーベンシュタイン距離に基づいて表現し.次に,構築したこれらの局所ブロックの類似性に基づいて,遺伝的アルゴリズムを用いて勤務表の自動作成を行った.実験の結果,看護師の勤務に関するガイドラインを完全に満たしつつ,各看護師からあらかじめ提出された希望勤務表を平均して79.4%程度満足する勤務表を生成することができた.また,探索手法である遺伝的アルゴリズムや粒子群最適化法に関しても,基本的な探索性能を改善することができた.本研究では,看護師の労働負荷を軽減し,質の高い医療サービスを提供することを目的として,勤務表作成に関する熟練者の知識を柔軟に取り入れたナース・スケジューリング法を開発する.具体的には,まず,勤務表を構成する局所的な記号パターンのブロックに着目し,局所記号パターン同士の隣接関係(類似性)を確率的近傍埋め込み法に基づいて表現する必要がある.今年度は,局所記号パターン同士の隣接関係を記述することを念頭においた,確率的近傍埋め込み法の改良を行った.確率的近傍埋め込み法は,高次元空間におけるデータの隣接関係を保持したまま,データを低次元の空間へ写像するアルゴリズムであり,具体的には,低次元空間における各データの写像先の探索を行っている.しかし,この方法には,探索の初期値によっては,適切な写像関係が得られない場合があるという問題がある.本研究では,従来の確率的近傍埋め込み法と粒子群最適化法を併用することで,この問題を解決した.具体的には,まず,確率的近傍埋め込み法で探索を行い,その後,確率的近傍埋め込み法に用いられているデータの隣接関係の尺度を評価関数とした粒子群最適化法を用いて,再探索を行うことで,適切な写像関係を安定して獲得することが可能となった.今後は,このアルゴリズムを記号パターンへ応用し,その性能を評価する予定である.また,他の探索アルゴリズムについても,その探索性能の改善を行った.具体的には,遺伝的アルゴリズムの選択・淘汰法を改良を行い,その有効性を実問題を通して検証した.今年度は,実問題として一般的な画像情報を扱ったが,今後は記号データへ応用していく予定である.さらに,勤務表内に含まれる特徴的なパターンの抽出を行う方法について,基礎実験による性能評価を行った.本研究では,看護師の労働不可を軽減し,質の高い医療サービスを提供することを目的として,看護師の勤務希望を柔軟に取り入れたナース・スケジューリング法を開発した.具体的には,勤務表を構成する局所的な記号パターンのブロックに着目し,局所記号パターン同士の隣接関係(類似性)を表現する.次に,構築したこれらの局所ブロックの類似性に基づいて,遺伝的アルゴリズムを用いて勤務表の自動作成を行った.

具体的には,看護師の勤務に関するガイドラインを完全に満たしつつ,各看護師からあらかじめ提出された希望勤務表を可能な限り満足する勤務表を生成するため,希望勤務表内の局所的なブロックパターンと,遺伝的アルゴリズムで用いる各個体内の局所的なブロックパターンとの類似性をレーベンシュタイン距離をもとに定義した.次に,この類似性をもとにして,勤務表を評価するための評価関数を設計し,遺伝的アルゴリズムを用いて勤務表の作成を行った.遺伝的アルゴリズムにおける探索の際には,突然変異に改良を施し,突然変異を適用する箇所についても,レーベンシュタイン距離を用いることで,効果的な突然変異を実現することが可能となった.提案手法を用いて22人の看護師が30日勤務するスケジュールを生成した結果,勤務に関するガイドラインを完全に満たす勤務表を生成することができた.また,ガイドラインを完全に満たしたうえで,各看護師の勤務希望を平均79.4%程度満足することが可能となった.以上のことから,提案手法を用いることで,各看護師の勤務希望を約80%程度満たしつつ,勤務に関するガイドラインを完全に満たす勤務表を生成することを明らかにすることができた.また,探索手法である遺伝的アルゴリズムや粒子群最適化法に関しても,基本的な探索性能を改善することができた.計算知能今年度までの研究により,看護師勤務表から知識を習得するための基盤は整いつつある.また,探索するための手法に関しても,複数の方法について検討しており,種々の実験の結果,それぞれの手法に関する利点と欠点も明らかにすることができている.今後は,看護師勤務表内の頻出ブロックパターンの抽出を確率的近傍埋め込み法に基づいて行う必要があり,この点については,当初の予定と比較して若干遅れているものの,探索手法の検討については,当初の予定より早く進んでいるため,総合的にはおおむね順調に進展していると考えている.本研究の基礎となる確率的近傍埋め込み法について,使用するデータの性質によってはその性能が最大限に発揮されないことが基礎実験により明らかになったため,その改良のための時間を別途要した.この点については,当初の計画からは若干遅れているが,次年度以降で計画の遅れを十分に取り戻すことができると考えている.上記の改良と平行して行った勤務表データの解析や,探索方法の改良については,予定した通りの進度で研究を遂行できている.今後は,まず,看護師勤務表内の頻出ブロックパターンの抽出を確率的近傍埋め込み法に基づいて行う予定である.確率的近傍埋め込み法については,従来から収束性の悪さが指摘されているが,初年度に改良を行ったアルゴリズムを用いることで,本研究にスムーズに適用できると考えている.次に,上記で抽出した頻出ブロックパターンの組み合わせ最適化問題を,これまでに開発した探索アルゴリズムによって解き,与えられた制約を満たす看護師勤務表を作成し,その妥当性の評価を行う予定である.最終的に,アルゴリズムの微修正と総合的な評価を行い,本研究を総括する予定である.これまでに改良した確率的近傍埋め込み法に,勤務表に含まれる記号データを適用する予定である.特に,勤務表データから得られた頻出パターン抽出アルゴリズムと確率的近傍埋め込み法を組み合わせることで,さらなる高性能化が期待できる.また,バイナリ遺伝的アルゴリズムの探索性能と学習性能について改良を行い,その基本性能を検証する予定である.その後,記号データからの普遍的な特徴を抽出する方法を新たに開発し,実際の勤務表データに適用する予定である.H25年度に購入予定であったノートPCについて、研究機関の外部で行う予定の作業を次年度に行うよう変更したため、次年度に繰り越すこととした。また、論文の掲載費用の請求が当該年度中に間に合わなかったため、掲載費用に関する支出を次年度に繰り越さざるを得なくなった。