hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変異型p53が導くエンドサイトーシス異常の解析

「今後の研究の推進方策」に記載したようにH29年度はEGFRのみならず新たなターゲットとなる糖代謝にも着手したため研究計画が一部変更された。結果としてH29年度に行うことを予定していた研究にはあまり着手せず、「現在の進捗状況」としては「やや遅れている。」とした。p53は癌特異的に発現している分子であったため、がん遺伝子として認識されていた。しかしながら、p53をノックアウトすると、正常細胞が癌化することから、がん遺伝子ではなく、実はがん抑制遺伝子であることが判明した。癌でp53の発現が高い理由としては、ほとんどの癌細胞でp53は遺伝子変異が生じており、分解されずに細胞内に蓄積しているためである。申請者らは、癌細胞に対してp53のsiRNAを遺伝子導入し、変異したp53の遺伝子発現を低下させると、抗腫瘍性ケモカインCXCL14 (EGFRシグナルで発現制御を受ける分子)の遺伝子発現が上昇することを明らかにしていた。これまで、変異型p53はp53としての機能が消失しているだけと考えられていたが、この研究結果は、機能消失のみならず癌の悪性化に関与していることを示唆する。他の研究者らの報告によりp53はクラスリン重鎖と結合することが明らかとなっている。本研究目的は、変異した(細胞質内に蓄積している)p53がクラスリンと結合することで、クラスリンの機能障害を生じ、EGFRをはじめとした受容体の分解阻害が生じていることを証明することである。まず、EGFの含有・不含培地条件下でHSC-3細胞を培養し、p53のsiRNAを遺伝子導入した。EGF含有培地で培養されたHSC-3においてのみ、導入後、2日目以降からCXCL14の遺伝子発現が上昇することが明らかとなった。同条件下で、クラスリン重鎖のSiRNAを導入すると、p53の実験と同様に、EGF含有培地で培養されたHSC-3においてのみ、導入後、2日目以降からCXCL14の発現が低下した。本研究結果から、変異型p53がクラスリン重鎖に結合することでEGFRのシグナルが過剰に伝達される可能性が示された。クラスリンはエンドサイトーシスに関与する分子であり、1つのクラスリン重鎖と2つのクラスリン軽鎖で構成され、リガンドが結合した受容体においても、エンドサイトーシスの対象となり分解される。そこで申請者は、頭頚部扁平上皮癌のEGFR過剰発現の原因に、p53がクラスリンに結合することで、このエンドサイトーシス阻害が生じると考えた。H30年の研究計画としては、癌細胞において変異型p53がクラスリン重鎖に結合することができるかどうかを詳細に検討することを予定していた。本研究を遂行するにあたり、ウエスタンブロッティングやPCRなどの分子生物学的手法は必須であり、これらの結果を検出する機器がH30年度故障したことが本実験を遅らせた最大の理由である。現在は、他の検出機器が存在し遂行可能である。H30年度の研究方針としては、H29年度に行った糖代謝に関与する遺伝子CXCL14、GPRC5bが変異したp53によって制御を受けるかどうかについて検討を行うこととする。また、変異型p53が核に移行する能力を有するかどうか、ならびに転写活性の有無についても併せて研究を進める。p53がCXCL14、GPRC5bの遺伝子発現を制御するかどうかはp53のsiRNAを使用し検討することとする。
ハンドロボットの両腕協調作業用入力装置としての手の運動の非接触計測システムの構築

人間の手そのものをロボットの遠隔操作のための入力装置とするための非接触3次元計測システムを構築した。この計測システムは、2台のCCDカメラと画像処理装置とパーソナルコンピュータから構成されている。本研究では、人差し指と親指そして親指の付け根に、赤色、緑色、青色の標点を貼付し、その標点の動きを計測することによって、人間の手の動きの3次元計測を行い、遠隔操作用の入力装置として使用できることを確認した。まず計測の前に、人間の手が動く3次元の実世界と、それらを映した映像の2次元世界の対応をとるために、透視変換マトリクスの要素を求める計測が行われる。この処理は、2台のCCDカメラの位置と姿勢を調節して、人間の手が動く空間全体が両カメラに映るようにし、後は映像に映し出された既知の点をマウスでクリックするだけで済み、その他の計測は不要である。透視変換マトリクスの要素の計測が終了すれば、指定された空間の中で、人間の手を動かすことによって、その動きが自動的に計測され、ロボットを操作することが出来る。測定精度は次の通りである。測定空間を横100mm、縦60mm、奥行き100mmとしたとき、誤差の平均値は、横方向、縦方向において±0.66mm以下となっている。カメラの設置位置から見た奥行き方向は、±1.1mm以下と他の方向に比べ約2倍程度大きくなっている。また、誤差の標準偏差は、奥行き方向が2.6mmとなり、横方向の約3倍であった。測定サンプリング数は、現在のところ毎秒10回であるが、画像処理過程の改善によってさらに高速化は可能である。次に示す2つの項目について、研究を行った。1)透視変換マトリックスの測定の改善2台のカメラからの映像を用いて3次元情報を復元する場合、2次元映像と3次元実世界との関係を表す透視変換マトリックスの測定が必要となる。(1)カメラの姿勢と実世界での座標軸の取り方と(2)透視変換を求めるときの既知座標値の数の検討を行った。結果は次の通りである。(1)10種類の姿勢について数値実験を行い、奥行き方向の軸をカメラの軸方向と一致させるように、カメラの姿勢を選ぶ時誤差が最小になることが分かった。(2)8点法と16点法について検討した結果、すべての条件で16点法が優れていることが明らかとなった。上記(1)の条件で20%の改善が、その他の条件では、60%の改善が可能であり、16点法を用いれば、姿勢の依存性を軽減できることが明らかとなった。2)障害物回避時の手の運動親指と人差し指の先端そして手首の中央部の3カ所に標点を付け、障害物を回避して目標物体を把握するときの動作を測定し、以下のことが明らかとなった。障害物を回避するときは、障害物の高さに関係なく、親指の位置は障害物の手前約40mm、上面から約70mm上方に高さのピーク値を持つように接近している。そして把握時には親指と手首を結ぶ線分が、対象物中央を回転中心として障害物に接するような角度に傾斜している事が明らかとなった。これらの結果は、人間が手の動きを使ってロボットを制御するとき、特に先端効果器全体の障害物回避において重要な意味を持つものである。

まず計測の前に、人間の手が動く3次元の実世界と、それらを映した映像の2次元世界の対応をとるために、透視変換マトリクスの要素を求める計測が行われる。この処理は、2台のCCDカメラの位置と姿勢を調節して、人間の手が動く空間全体が両カメラに映るようにし、後は映像に映し出された既知の点をマウスでクリックするだけで済み、その他の計測は不要である。透視変換マトリクスの要素の計測が終了すれば、指定された空間の中で、人間の手を動かすことによって、その動きが自動的に計測され、ロボットを操作することが出来る。測定精度は次の通りである。測定空間を横100mm、縦60mm、奥行き100mmとしたとき、誤差の平均値は、横方向、縦方向において±0.66mm以下となっている。カメラの設置位置から見た奥行き方向は、±1.1mm以下と他の方向に比べ約2倍程度大きくなっている。また、誤差の標準偏差は、奥行き方向が2.6mmとなり、横方向の約3倍であった。測定サンプリング数は、現在のところ毎秒10回であるが、画像処理過程の改善によってさらに高速化は可能である。
医療機関からインターネットを介して遠隔利用する並列処理システムの研究

医用画像処理を計算グリッド上で実現するためのグリッドミドルウェアに関する研究に取り組んだ.特に,有望な実行形態として下記の2種類に着目した.1)複数のPCクラスタを統合する形態(サーバグリッド)2)遊休状態の計算資源を活用する形態(デスクトップグリッド).前者の研究項目では,グリッドの標準ミドルウェアとして広く用いられているGlobus Toolkit 2(GT2)を用い,GT2と互換性を持つ計算資源管理手法を開発した.開発した手法は,GT2では扱うことが難しかった,10秒程度の短時間で実行時間を終える医用画像処理に対処できる.また,開発した手法を用い,グリッド環境に適応させた医用画像処理アプリケーション(2次元/3次元位置合わせ)をグリッド上で実行させた結果,ジョブの投入から計算結果を得るまでの時間を30秒程度に抑制することができ,グリッド支援による医用画像処理を実現できた.一方,後者の研究項目では,近年性能向上の著しいGPUに着目し,GPUを計算資源とする遊休計算型のグリッドミドルウェアを開発した.特に,CPUの代わりにGPUを計算資源とする際の固有の課題として,GPUにおける遊休状態の度合いを監視するための機構,およびより適切な計算資源を選択するための性能指標に着目した.監視機構については,ビデオメモリの使用量を監視することにより,外乱の低い監視を実現できることを示した.性能指標については,指標を確立するための予備実験を行い,ベンチマークに基づく手法を開発した.医用画像処理を計算グリッド上で実現するためのグリッドミドルウェアに関する研究に取り組んだ.特に,有望な実行形態として下記の2種類に着目した.1)複数のPCクラスタを統合する形態(サーバグリッド)2)遊休状態の計算資源を活用する形態(デスクトップグリッド).前者の研究項目では,グリッドの標準ミドルウェアとして広く用いられているGlobus Toolkit 2(GT2)を用い,GT2と互換性を持つ計算資源管理手法を開発した.開発した手法は,GT2では扱うことが難しかった,10秒程度の短時間で実行時間を終える医用画像処理に対処できる.また,開発した手法を用い,グリッド環境に適応させた医用画像処理アプリケーション(2次元/3次元位置合わせ)をグリッド上で実行させた結果,ジョブの投入から計算結果を得るまでの時間を30秒程度に抑制することができ,グリッド支援による医用画像処理を実現できた.一方,後者の研究項目では,近年性能向上の著しいGPUに着目し,GPUを計算資源とする遊休計算型のグリッドミドルウェアを開発した.特に,CPUの代わりにGPUを計算資源とする際の固有の課題として,GPUにおける遊休状態の度合いを監視するための機構,およびより適切な計算資源を選択するための性能指標に着目した.監視機構については,ビデオメモリの使用量を監視することにより,外乱の低い監視を実現できることを示した.性能指標については,指標を確立するための予備実験を行い,ベンチマークに基づく手法を開発した.本研究の目的は,時間計算量の高い医用処理をインターネットあるいはグリッドを介して高速処理することにより,医療機関での診断などの質を向上させることである.そのために,平成16年度は次の研究を進めている.1)時間計算量の高い医用処理を,PCクラスタを用いた並列処理により高速化する・容積変化のある肺野を対象とする非剛体3次元CT画像位置合わせをPCクラスタにより実装した.この高速化により,呼気吸気のときの肺の体積変化比較に基礎をおく診断方法の研究が加速される.2)時間計算量の高い医用処理を,GPUを用いて高速化する・剛体2次元/3次元画像の位置合わせをGPUを用いて実装し,CPUによる実装よ20100倍高速処理できることを実際に確認した・GPUの内部プロセッサの負荷分散をさせることによりGPU計算を高速化する一般的方法を考案した・非描画処理のGPUによる実装の可能性を実験した・3次元画像の時系列データを実時間でボリュームレンダリングするための,3次元画像データの圧縮方法を考案した3)1)の並列処理をインターネットを介してアクセスする4)2)をグリッド上で並列実行するGPU装備のPCからなるPC集合体で,GPUを用いるタスクをグリッド的に処理させるための,PC集合体の遊休状態情報を収集する方法を検討した医用画像処理を計算グリッド上で実現するためのグリッドミドルウェアに関する研究に取り組んだ.特に,有望な実行形態として下記の2種類に着目した.1)複数のPCクラスタを統合する形態(サーバグリッド)2)遊休状態の計算資源を活用する形態(デスクトップグリッド).前者の研究項目では,グリッドの標準ミドルウェアとして広く用いられているGlobus Toolkit2(GT2)を用い,GT2と互換性を持つ計算資源管理手法を開発した.開発した手法は,GT2では扱うことが難しかった,10秒程度の短時間で実行時間を終える医用画像処理に対処できる.また,開発した手法を用い,グリッド環境に適応させた医用画像処理アプリケーション(2次元/3次元位置合わせ)をグリッド上で実行させた結果,ジョブの投入から計算結果を得るまでの時間を30秒程度に抑制することができ,グリッド支援による医用画像処理を実現できた.一方,後者の研究項目では,近年性能向上の著しいGPUに着目し,GPUを計算資源とする遊休計算型のグリッドミドルウェアを開発した.特に,CPUの代わりにGPUを計算資源とする際の固有の課題として,GPUにおける遊休状態の度合いを監視するための機構,およびより適切な計算資源を選択するための性能指標に着目した.監視機構については,ビデオメモリの使用量を監視することにより,外乱の低い監視を実現できることを示した。
腫瘍幹細胞を標的としたプラズマ技術を用いた新たな腫瘍制御法の確立

腫瘍(がん)には「腫瘍(がん)幹細胞」と呼ばれる化学療法や放射線療法に抵抗性で,再発や転移の原因になると考えられている細胞群が存在し,この腫瘍幹細胞の制御ががん治療の重要な鍵となっている.光・電子・イオン・ラジカルの集合体であり固体・液体・気体に続く物質の第4の状態といわれるプラズマは,多彩な作用点を有することから,プラズマ照射による治療が腫瘍幹細胞に対して有効であれば,治療に伴う正常組織の破壊を抑えた低侵襲性のがん治療法として有用になる可能性がある.そこで,多くの腫瘍で腫瘍幹細胞のマーカーとされているアルデヒド脱水素酵素(ALDH)をターゲットとして,プラズマ活性溶液(plasma-activated medium: PAM)による腫瘍幹細胞制御の検討を行った.PAMを投与することにより子宮類内膜腺癌細胞や胃癌細胞は,cell viabilityの低下,アポトーシスの増加がみられ,ALDH高発現細胞の減少が認められた.また,抗癌剤シスプラチンとPAMを併用することにより各々単独投与に比べより高い抗腫瘍効果が得られ,抗癌剤の投与量を調整することでその副作用を軽減できる可能性が示唆される結果となった.これらの抗腫瘍効果は腫瘍幹細胞,非腫瘍幹細胞ともに同程度認められた.さらに担癌マウスを用いた結果においてもPAM投与群の方が非投与群と比較して高い抗腫瘍効果を示す傾向が認められた.以上の結果はこれまでに行ったプラズマ直接照射による検討と同様の結果であり,PAM投与においても腫瘍幹細胞を制御できる可能性が示唆された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍(がん)には「腫瘍(がん)幹細胞」と呼ばれる,自己複製能や多分化能を有し,化学療法や放射線療法などに抵抗性を示す細胞群が存在し,再発や転移の原因になると考えられている.この腫瘍幹細胞を制御することががん治療の重要な鍵となっている.多彩な作用点を有するプラズマ照射による治療が,腫瘍幹細胞に対して有効であれば,治療に伴う正常組織の破壊を抑えた低侵襲性のがん治療法として有用になる可能性がある.これまでに,腫瘍幹細胞マーカーとしてアルデヒド脱水素酵素(ALDH)高発現細胞をターゲットに,子宮類内膜腺癌細胞株および胃癌腹膜播種細胞株について,低温大気圧プラズマ直接照射による効果を検討し,プラズマ照射によって腫瘍幹細胞,非腫瘍幹細胞ともに抗腫瘍効果が認められ,皮下担癌マウスにおけるプラズマ直接照射によっても,腫瘍の変性やアポトーシスの増加,増殖能の低下,ALDH発現低下を確認した.本年度は抗癌剤との比較のほか,プラズマを照射した培養液(plasma-activated medium; PAM)を用いて同様に腫瘍幹細胞に対する効果を検討した.その結果,抗癌剤シスプラチンを用いてプラズマ直接照射との効果を比較したところ,腫瘍幹細胞,非腫瘍幹細胞ともにそれぞれ単独ではプラズマ照射の方がより効果的に抗腫瘍効果が認められた.また,シスプラチン投与とプラズマ直接照射を併用して行ったところ,各々単独のものに比べ効果が増強されることが確認された.この結果は抗癌剤とプラズマ照射を効果的に併用することで副作用を減少する可能性が示唆された.そして,PAMを用いた検討では,直接照射と同様に腫瘍細胞株はALDH高活性細胞が減少する傾向が認められ,腫瘍幹細胞,非腫瘍幹細胞ともに抗腫瘍効果が認められ,PAMにおいても腫瘍幹細胞を制御できる可能性が示唆された.子宮類内膜腺癌細胞株および胃癌腹膜播種細胞株について,プラズマ照射を行った結果,それぞれの細胞株はアポトーシスに陥ることが確認され,腫瘍幹細胞のマーカーとして知られているALDH高発現細胞が減少する傾向が認められた.また,ALDH高発現細胞および低発現細胞ともに抗腫瘍効果が認められたほか,担癌マウスにおいてもプラズマ照射によって腫瘍幹細胞が制御できる可能性が示唆された.さらに抗癌剤との併用による抗腫瘍効果の増強を確認した.腫瘍(がん)には「腫瘍(がん)幹細胞」と呼ばれる化学療法や放射線療法に抵抗性で,再発や転移の原因になると考えられている細胞群が存在し,この腫瘍幹細胞の制御ががん治療の重要な鍵となっている.光・電子・イオン・ラジカルの集合体であり固体・液体・気体に続く物質の第4の状態といわれるプラズマは,多彩な作用点を有することから,プラズマ照射による治療が腫瘍幹細胞に対して有効であれば,治療に伴う正常組織の破壊を抑えた低侵襲性のがん治療法として有用になる可能性がある.そこで,多くの腫瘍で腫瘍幹細胞のマーカーとされているアルデヒド脱水素酵素(ALDH)をターゲットとして,プラズマ活性溶液(plasma-activated medium: PAM)による腫瘍幹細胞制御の検討を行った.PAMを投与することにより子宮類内膜腺癌細胞や胃癌細胞は,cell viabilityの低下,アポトーシスの増加がみられ,ALDH高発現細胞の減少が認められた.また,抗癌剤シスプラチンとPAMを併用することにより各々単独投与に比べより高い抗腫瘍効果が得られ,抗癌剤の投与量を調整することでその副作用を軽減できる可能性が示唆される結果となった.これらの抗腫瘍効果は腫瘍幹細胞,非腫瘍幹細胞ともに同程度認められた.さらに担癌マウスを用いた結果においてもPAM投与群の方が非投与群と比較して高い抗腫瘍効果を示す傾向が認められた.以上の結果はこれまでに行ったプラズマ直接照射による検討と同様の結果であり,PAM投与においても腫瘍幹細胞を制御できる可能性が示唆された.

今年度は子宮類内膜腺癌細胞株および胃癌腹膜播種細胞株について,ALDH高発現細胞と低発現細胞でそれぞれ画分した細胞についてのプラズマ照射による抗腫瘍効果がみられ,さらに担癌マウスにおいてもプラズマ照射による効果が認められたほか,抗癌剤との併用による効果も認められた.今後はPAMも含めた腫瘍根絶にむけてのプラズマ投与方法の検討や,抗癌剤治療との併用を視野に入れた効果の比較も担癌マウスモデルでの検討も含めて行っていく.あわせて治療効果の背景をなす分子メカニズムの解析も行う.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
小・中・高を通した光合成学習のためのカリキュラム開発

現行の学習指導要領と教科書の内容を分析した結果、生物界全体を支える光合成生物の扱いが統一されておらず、生徒に誤った認識をもたせる可能性の高いことがわかった。更に、小学校-中学校-高等学校と児童・生徒の発達段階にあわせたカリキュラムが組まれなければならないにもかかわらず、光合成に関しては、その流れが必ずしも円滑とは言えない。本研究では、小-中-高のつながりを重視した光合成学習のためのカリキュラムを考えつつ、児童・生徒の発達段階にあわせた実験等の開発を行った。(1)光合成をする生物が緑色植物に限られないことを理解させるために、海藻を光合成教材とすることを検討し、美しい海藻標本の作成、海藻の光合成測定、海藻の光合成色素の分離・同定という展開を考えた。(2)海藻や水生植物の光合成にともなって、CO_2量の減少によるpHの低下と溶存酸素量の増加がおこる。その2つのpH指示薬と酸化還元色素を用いて、容易に確実にとらえる方法を考案した。(3)緑葉の主な光合成産物がでんぷんであることは、沃素でんぷん反応によって確かめられる。このでんぷんが葉緑体中に蓄積されること、蓄積されたでんぷんが夜間に消失してしまうことなどを光学顕微鏡と電子顕微鏡を用いて確認する方法を考えた。(4)従来、光合成の学習は主として陸上植物について行われていながら、光合成量を測定する段階では水生植物や藻類を用いていた。本研究では、陸上植物の光合成量測定の困難さを克服して、水生植物や藻類と測定値を比較できるような実験系を考案した。以上のように、陸上と水中の全ての光合成生物について、定性的なレベルから定量的なレベルへと学習していくことで、生態系の生産者としての光合成生物の働きが正しく認識できると考えられる。本研究の目的は、現在初等中等教育段階において部分的・段片的にしか取扱われていない光合成を、児童・生徒に体系的にとらえさせるために、小・中・高を通した体系的光合成カリキュラムを作成することである。現行の理科・生物教科書調査、児童・生徒および教員に対す質問紙調査の結果から、現行カリキュラムの中での光合成の取扱いに関して、いくつかの問題点が明らかになった。その問題点がの1つは、光合成をする生物=緑色植物という教え方が主流となっており、生徒の間にそれが定着していることである。これを改善するために、海藻を光合成教材として取入れることを検討し、小・中学校段階での簡便な方法による海藻標本の作製、中学・高校段階での海藻の光合成測定、高校段階での海藻の光合成色素の分離・同定という展開を考えた。この結果の一部は、第47回日本生物教育学会全国大会で報告した。もう一つの問題点は、中学・高校段階での適当な教材・実験が少ないことである。これを改善するために、水生植物の光合成によって生じる酸素をロイコバーベリンブルーという色素によって検出する方法を開発した。この方法を用いると、従来用いられてきたインジゴカーミンやTTCより簡便に酸素発生を検出できる。中学校段階では定性的に、高校段階では定量的に光合成をとらえることが可能となる。一方、陸上植物の光合成産物を検出する方法として、小学校では沃素でんぷん反応が利用されている。本研究では、中学校段階で光学顕微鏡により、高校段階で電子顕微鏡により細胞内での光合成の場を確認する方法を考案した。これについては、論文を作成中である。本研究のねらいは、現在初等中等教育段階において部分的・断片的にしか扱われていない光合成を、児童・生徒に体系的にとらえさせるために、小・中・高を通した光合成カリキュラムを作成することである。現行の学習指導要領および理科・生物教科書,新しい学習指導要領などで、光合成(生物)・独立栄養生物・(生態系の)

生産者の扱い方を調べ、問題点を明確にした。さらに、この解析結果をもとに、児童・生徒の発達段階にあった内容のつみ上げを考えた。この結果の一部は、日本科学教育学会第13回年会で報告した。中学・高校段階で知識・理解を深めさせるために、適当な教材・実験の開発を昨年度に継続して行った。陸上植物や海藻の光合成(活性)に日変化があること、その日変化は24時間以上の恒明処理あるいは恒暗処理によってほとんど見られなくなることなどが明らかになり、これを生徒実験に導入する方策が検討された。特に、プロダクトメ-タ-を用いて陸上植物の光合成量を容易に測定する方法が開発されたが、24時間以上暗処理した葉を用いると安定した結果の得られることがわかった。pH変化を利用した水生植物の光合成検出法の教材化、海藻押し葉標本の退色を防ぐ方法および海藻の光合成と温度の関係を調べる方法については、研究成果を論文とした。他のいくつかの研究成果については、研究成果報告書に集録した。
高温キラル分子磁性体の構築と磁気物性

結晶構造がキラル空間群に属する今までにない新しいタイプの磁性体の合成を二種類の遷移金属イオンをシアノ架橋したプルシアンブルー骨格に、キラル有機分子を導入することによる不斉誘起を行うことによって10種類以上の新規キラル磁性体の構築に成功した。マンガン二価イオン、クロム三価イオンおよび13-(RまたはS)-ジアミノプロパンを用いた系では二次元フェリ磁性体、三次元フェリ磁性体の構築に成功した。二次元フェリ磁性体では、摂氏30度程度に加熱することにより、可逆構造相転移を単結晶でおこし(二次元フェリ磁性体相2)、さらに脱水することにより可逆構造相転移を単結晶でおこし三次元フェリ磁性体を得ることにも成功した。また遷移金属の組み合わせは同じで、キラル有機配位子にアミノアラニンを用いた場合も三次元キラルフェリ磁性体の構築に成功した。最も重要な特長であるカイラル磁気構造の解明研究を化学(新規化合物合成)と物理(磁気構造解析)の観点から進めた。結晶構造解析からこのカイラル磁性体がカイラル空間群であることが証明され(4,6,7)、中性子線回折により、この結晶の転移温度以下の磁気空間群がやはりカイラル磁気空間群に属することが証明された(5)。また結晶空間群の点群および磁気空間群から、ジアロシンスキーモリヤベクトルが群論的に唯一許される方向が容易軸となっており、さらにこの軸はらせん軸と平行であり、磁気空間群から唯一許される磁気らせん軸とも一致する。また静磁化率測定、中間子測定の結果(9)も、これらの結果と完全に一致している。また、らせんの形状については、中性子線回折測定でサテライト反射が見られないことから、長大なピッチのらせんであることがわかった。また中間子測定を単結晶に対して行うことにより、このカイラル磁性体の内部磁化、磁気構造等の詳細な磁気データを得た。キラル磁性体は、光学活性と磁気光学効果を併せ持つ結晶で、多くの新規磁気光学効果が期待されている。我々は既に幾つかのキラル磁性体の構築に成功しているが、本研究計画ではより高温の転移温度を持つキラル磁性体の構築研究を進めた。高温のキラル磁性体の構築には、1)磁気相互作用を強くする、2)磁気構造次元性の向上が必要である。我々は今までキラル磁性体を二元金属をスピン源とするCN架橋錯体(プルシアンブルー型錯体)にキラル有機配位子を導入し、その配位子の不斉誘導を用いて行ってきた。この場合、転移温度向上の条件の1)については、遷移金属イオンの磁気軌道の対称性の問題になる。本年度はより磁気軌道が直交するCr^<2+>、Ni^<2+>、V^<2+>を用いて研究を進めた。その結果、V^<2+>を用いた場合、錯体が粉末として得られたが、他のイオンに関しては、合成条件が厳しく錯体の合成には至っていない。高温化の条件2)に対しては、既に得られている二次元のキラル磁性体([Cr(CN)_6][Mn((S)-pn)H_2O]H_2O)について検討した。この錯体では、CrイオンとMnイオンがCN架橋を使って二次元に広がっている。またCrイオンの平面に垂直な配位サイトには、配位していないCN基が存在し、Mnイオンの平面に垂直な配位サイトには水が配位している。

従ってMnイオンに配位している水を取り除けばMnとCrの間にCN架橋する可能性があると考え、この二次元錯体の脱水を試みたところ、全ての水が340K,真空中で取り除かれ、三次元磁性体がえられた。この脱水変化は、幸運なことに単結晶の状態で可逆的に起こり、結晶構造を明らかにすることができた。その結果、脱水された錯体は、予想通り三次元構造を持っており、キラル空間群を保ったまま転移温度は73Kに向上した。この転移温度は、構造が明らかな分子磁性体としても最高の転移温度を有する。本年度の研究計画は、1)不斉な磁気双極子場の大きな(キャントアングルの大きなコニカルスピン構造を持つ)新しいキラル磁性体の構築、2)転移温度が室温以上の透明なキラル磁性体の結晶の構築を行う。ことであった。1)については、合成に成功した。2)については、転移温度73Kという、これまでのものに比べて大幅に上昇させることが出来たものの、至っていないが、方法について新指針を得ている。1)について不斉な磁気双極子場(スピンのヘリシティ)の大きな新しいキラル磁性体の構築:磁気構造のヘリシティは、主に電気双極子の偏りとスピンの零磁場分裂定数Dによる。電気双極子の偏りは、分子そのものと構造から来る電気双極子の大きさおよび構造に由来し、構造の要因はらせんにスピンを配列した場合、らせんピッチが小さく、らせん半径が大きいほど大きくなると考えられる。スピンの零磁場分裂定数Dによる要因では、スピンー軌道相五作用の大きな磁性イオンを用いること、を集中的に行った。その結果、大きな軌道磁気モーメントを有する、Mo^V, W^Vを用いて、相手の遷移金属イオンとしてCu^<II>、不斉誘導のキラル有機配位子として(RまたはS)ジアミノプロパンを用いたとき、それぞれ転移温度38Kと9Kの錯体を得ている。これらの錯体について単結晶X線結晶構造解析、磁気測定を行い明らかにした。磁気構造に関しては現在検討中である。キラルな磁気構造を持つ透明な分子磁性体では、光学活性と磁気光学効果が協奏的に働く結果、磁気不斉二色性と呼ばれる新しい磁気光学効果を示すと期待されている。磁気不斉二色性は、光学活性の大きさ、不斉な磁気双極子場の大きさとサンプルの磁化の大きさに依存する。キラルな強磁性体やフェリ磁性体ではこの磁気不斉二色性常磁性体に比べて非常に大きくなると予想される。本研究計画では、今までの方法によるキラル磁性体の構築をさらに発展させ、構成スピンを異方的にすることによる不斉な磁気双極子場の大きな新しいキラル磁性体の構築検討および転移温度100Kを越えるような高温キラル分子磁性体の構築検討を行うことを目的として研究を進めた。昨年度に引き続き不斉な磁気双極子場(スピンのヘリシティ)の大きな新しいキラル磁性体の構築を行う。磁気構造のヘリシティは、主に電気双極子の偏りとスピンの零磁場分裂定数Dによる。このことは前年度、物性理論を用いて証明に成功した。その結果ではスピンの零磁場分裂定数Dを大きくするためには、スピンー軌道相互作用の大きな磁性イオンを用いること、配位子場の大きな配位子を用いることが一つのアプローチである。具体的には、構造に関しては、キラル有機配位子の構造を変えることによって、らせんピッチが小さく、らせん半径が大きい三次元キラル磁性体の構築を試みる。より立体的に大きなフェニルアラニン誘導体(フェニルアラナミドなど)を用いることによって可能であると考えられる。
免疫系ー神経系クロストークによる脊髄損傷の病態解明

本研究では脊髄損傷時における免疫系と神経系との細胞間相互作用を解析した。脊髄損傷部位においては損傷後に免疫細胞の集積が見られ、この免疫系細胞の周辺にはOlig2陽性のオリゴデンドロサイト前駆細胞が集積することが明らかとなった。同時にオリゴデンドロサイト前駆細胞は正常時には増殖が非常に緩やかな細胞集団であるが損傷依存的に増殖が活性化することが明らかとなった。この機構の一端として本研究では細胞間シグナル伝達機構の一つして知られるNotchシグナルの活性化が関与していることが明らかとなった。本研究では神経系ー免疫系のクロストークという観点から脊髄損傷時の病態解明を目指し研究を進めることを目的とする。具体的には損傷脊髄における神経系(オリゴデンドロサイト前駆細胞)と免疫系(ミクログリア)を遺伝学的に制御することにより損傷機転に与える影響を解析する。平成26年度は免疫系ー神経系の相互作用を解明するために、脊髄損傷モデル作成後1週間後にマイクロアレイ等の解析を行い、損傷後に一過的に神経系において発現上昇する転写因子群が同定可能であった。興味深いことにこれらはエピジェネティックな遺伝子発現修飾機構に関連する遺伝子が含まれていた。今年度はこれらの遺伝子のうち特にオリゴデンドロサイト前駆細胞において発現上昇する遺伝子に着目し、コンディショナルノックアウトの作成を開始した。また、オリゴデンドロサイト前駆細胞における脊髄損傷後の変化をより解析するためにSox10-Venusマウスを用いた脊髄損傷モデルを利用した解析も施工した一方、オリゴデンドロサイト前駆細胞特異的な細胞系譜を追随するためのレポーターマウスを用い、神経系ー免疫系のクロストークに関わるシグナル伝達機構を阻害する阻害剤やコンディショナルノックアウトを用いた解析を行い、脊髄損傷後のオリゴデンドロサイト前駆細胞の分化が阻害されるという結果が得られた。現在、ミクログリアの制御可能な遺伝子改変動物を準備中であり、平成27年度に向けた基礎データを取っている本研究では神経系と免疫系のクロストークという観点から脊髄損傷時の病態解明を目指し研究を進めることを目的とする。特に損傷脊髄における神経系(オリゴデンドロサイト前駆細胞)と免疫系(ミクログリア)を遺伝学的に制御することにより損傷機転に与える影響を解析する。現在、特に損傷により活性化されるオリゴデンドロサイト前駆細胞の分子メカニズムに着目した解析を行い、複数の候補因子を同定している。特に興味深い点としてエピジェネティックな遺伝子発現制御機構の重要性が明らかとなりつつある。現在、損傷脊髄においてオリゴデンドロサイト前駆細胞のDNAメチル化を制御可能な遺伝子改変マウスを作成し、解析中である。平成27年度には複数の遺伝子改変マウスの作成が順調に進み、また損傷脊髄中の少数の細胞集団に対するエピジェネティックな遺伝子発現修飾を解析可能な手法の立ち上げも順調に進んでいる。本研究では神経系と免疫系のクロストークという観点から脊髄損傷の病態解明を行うものである。特に損傷脊髄における神経系の細胞としてオリゴデンドロサイト前駆細胞に着目し、損傷後のオリゴデンドロサイト前駆細胞の動態解析を行った。興味深いことに、オリゴデンドロサイト前駆細胞においては損傷後にDNAメチル化修飾に関わる因子の発現が上昇し、エピゲノムの変容を促していることが明らかとなった。また、オリゴンデンドロサイト特異的にこの因子をノックアウトすることにより、損傷後のオリゴデンドロサイト前駆細胞の分化決定が変容することも併せて明らかとなった。オリゴデンドロサイト前駆細胞におけるDNAメチル化制御因子のノックアウトマウスの解析が一通り終わった。また、免疫系細胞で興味深い遺伝子を見出した。遺伝子改変マウスの樹立に関わる時間を短縮するためにCRIPSR-Cas9を利用した遺伝子改変技術の立ち上げも順調に進んでいる。中枢神経系は再生能力に乏しい能力として知られているため、変性や障害による中枢神経系疾患は重篤な変化を患者にもたらし、その治療法開発が求められている。近年、中枢神経系でも海馬など特定の部位においては神経前駆細胞が存在し、内在性の神経前駆細胞を用いた再生医療の実現の可能性がある。しかし、脊髄においては神経前駆細胞が存在せず、再生能力に乏しいため、脊髄損傷などに対する治療法の開発が求められている。本年度は神経系と免疫系とのクロストークという観点から脊髄損傷における病態解明を目指し研究を進めることを目的とする。昨年度までに脊髄損傷時に免疫系によって活性化される候補因子として見出したDNAメチルトランスフェラーゼ(DNMT)に着目し、オリゴデンドロサイト前駆細胞における遺伝子改変を行い、解析した。タモキシフェン誘導性オリゴデンドロサイト特異的DNMTノックアウトマウスにおいて脊髄損傷モデルを作成し、損傷過程に与える影響を行動学的評価により解析したところ優位な差は見られなかった。組織学的解析をしたところオリゴデンドロサイト前駆細胞においてDNMTの発現が維持されている細胞が存在し、タモキシフェン誘導性Creの組み換え効果が十分でないことが予想された。そこで、組み換えによりDNMTの発現が消失した細胞の動態を解析するためにレポーターを導入し、細胞ごとの動態を解析したところDNMTの発現が消失することにより、脊髄損傷後におけるオリゴデンドロサイト前駆細胞の細胞運命決定が変動しうることが明らかとなった。

この機構の一端として本研究では細胞間シグナル伝達機構の一つして知られるNotchシグナルの活性化が関与していることが明らかとなった。遺伝子改変マウスの飼育スペースの確保や実験動物の導入に時間がかかっており、当初の計画で利用予定の実験動物の全ての準備が整っているわけではない。平成27年度中にこれらの問題を解決し、当初の研究目的の達成をしたいと考えている。平成27年度に準備を進めた遺伝子改変マウスに関して脊髄損傷を引き起こし、損傷機転に亜耐える影響を解析する。トランスクリプトーム等に関しては平成26年度には実験系の立ち上げに時間を要したが、平成27年度には高度なオミクス解析を実施可能な状態となった。本年度は技術補佐員の雇用を行うことで人的な資源の投入により研究計画の推進を図る予定である。ゲノム編集技術により免疫系に関わる遺伝子の機能阻害系の確立に要する期間を短縮し、脊髄損傷における神経系と免疫系の関わりを明らかとし、最終年度に向けた研究の総括を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学一般本計画における律速段階は遺伝子改変動物の調整である。今後は遺伝子改変動物の作成の優先順位をつけ、より直接的に免疫系-神経系クロストークの脊髄損傷の損傷機転への関与を解析可能な毒素依存的な細胞除去システムに焦点を絞る。また、トランスクプトーム解析などは外注可能なため、実験の進行具合により外部への解析委託をすることを検討している。実験動物の飼育スペースに関わる費用が想定よりも少なかったため。前年度に実験計画の見直しに伴う繰越し金が出たために本年度の全体額が予想より多かったが本年度は順調に研究計画が進み、資金消化は順調であった。しかし、マウスの飼育に関わる資金が当初の予定よりも少ないケージ数で実験が可能であったことから若干の余剰が出た。実験動物の入手や飼育スペースの確保の問題から当初の予定よりもマウス動物飼育の関わる費用が少なくなったため。技術員の雇用やオミクス解析に関わる試薬に充てたいと考えている。本年度は最終年度であり、ゲノム編集技術を利用した解析を計画しており、全額を利用する予定である。マウスの維持費や遺伝子改変動物作成などの費用に充てたいと考えている29年度が最終年度であるため、記入しない。
乳癌における新規分子標的治療候補遺伝子の同定およびその機能解析

われわれは、乳癌の発生および進展機序を明らかにし、新規治療の標的分子の同定結果、乳癌で高頻度に発現亢進し、ヒト正常臓器にて発現の低いキナーゼをコードするPBK/TOPK(PDZ-binding kinase/T-LAKcel1-originated protein kinase)遺伝子を治療候補遺伝子として機能解析を引き続き行っている。PBK/TOPKは、以前の我々の報告(Cancer Research,2006;66(18):9186-95)より細胞周期依存的な局在を示し、さらに、細胞分裂後期にはmidbodyに集積することを証明した。そこで、PBK/TOPK特異的なsiRNAオリゴヌクレオチドをPBK/TOPKの高発現を認める乳癌細胞株に導入したところ、細胞質分裂の異常、特に細胞間架橋(intercellular-bridge)のような現象が認められた。以上のことより、PBK/TOPKの細胞質分裂制御への関与が示唆された。現在は、PBK/TOPKの細胞質分裂の制御における役割を明らかにするために、細胞質分裂時における特異的基質の探索を試みている。次に、PBK/TOPKキナーゼ阻害剤による治療薬開発のために、現在までに活性型PBK/TOPKリコンビナント蛋白質とKinase-focused化合物ライブラリーを用いて、PBK/TOPKキナーゼ活性を阻害する化合物として、低いIC_<50>値(10mM未満)の20個の化合物を選抜した。これらの化合物においては、PBK/TOPK高発現乳癌細胞株と低発現細胞株を用いて、現在細胞増殖抑制効果を調べている。現在までに乳癌における多くの発現情報解析が報告されてきているが、乳癌組織の特性である線維性組織や免疫細胞のがん組織への浸潤といった癌組織の組織学的不均一性が考慮されておらず、正確な乳癌の遺伝子発現プロファイルであるとは言えない。そこで、われわれは、解析試料への癌以外または正常細胞以外の混入を避けるため、Laser Microbeam Microdissection(LMM)法によって癌細胞および乳癌の発生母地である正常乳腺細胞を選択的かつ迅速に取得し、77症例の乳癌におけるcDNAマイクロアレイの解析を行い、正確な乳癌の遺伝子発現情報を取得している。乳癌の発生および進展機序を明らかにし、新規治療の標的分子の同定するために、この正確な27648遺伝子からなる遺伝子発現プロファィルの解析およびヒト正常30臓器の遺伝子発現プロファイル解析を用いて、乳癌で高頻度に発現亢進し、ヒト正常臓器、特に生命維持に重要な臓器である心臓、肺、腎臓、肝臓にて発現の低い遺伝子(B7330N)を同定した。このB7330N遺伝子は、cDNAマイクロアレイ解析では、発現情報の得られた乳癌77例中27例にて、正常乳管細胞に比べて発現亢進を認めた。このマイクロアレイ解析の結果を検証するために、半定量的RT-PCRおよびノザン解析を行った結果、B7330N遺伝子は、わずかに胎盤、膵臓、胃、気管支においてのみ発現を確認された。また、乳癌細胞株における発現も同様に調べたところ、ほとんどの乳癌細胞においても高い発現を示した。今後は、B7330N遺伝子の増殖に関わるメカニズムを明らかにする予定である。その1つとして、B7330N特異的な抗体による乳癌細胞の増殖への影響を調べて、抗体治療の可能性を検討するために、モノクローナル抗体の開発を行う。また、それらの抗体を用いた、血清診断マーカーの可能性も併せて調べる予定である。これらの成果は、2004年日本癌学会総会にて口演している。われわれは、Laser Microbeam Microdissection (LMM)法によって癌細胞および乳癌の発生母地である正常乳腺細胞を選択的かつ迅速に取得し、81症例の乳癌におけるcDNAマイクロアレイの解析を行い、正確な乳癌の遺伝子発現情報を取得している。乳癌の発生および進展機序を明らかにし、新規治療の標的分子の同定するために、この正確な27648遺伝子からなる遺伝子発現プロファイルの解析およびヒト正常30臓器の遺伝子発現プロファイル解析を用いて、乳癌で高頻度に発現亢進し、ヒト正常臓器、特に生命維持に重要な臓器である心臓、肺、腎臓、肝臓にて発現の低いキナーゼをコードするPBK/TOPK (PDZ-binding kinase/T-LAK cell-originated protein kinase)遺伝子を同定した。PBK/TOPKタンパク質特異的なモノクローナル抗体を用いた免疫組織染色では、乳頭腺管癌・充実腺管癌・硬癌のいずれにも強い染色を認めたのに対し、正常臓器では、精巣では染色を認めるものの、正常乳管細胞および正常重要臓器では全く染色を認めなかった。さらにPBK/TOPKの乳癌細胞における増殖今の関与を調べるために、PBK/TOPK特異的なsiRNA発現ベクターを構築し、これらの発現ベクターを複数の乳癌細胞株に導入した結果、PBK/TOPKの発現は効率的に抑制され、細胞質分裂の異常を示すことでアポトーシスを引き起こし、顕著な細胞増殖抑制効果が認められた。さらに、この遺伝子産物は細胞周期依存的に細胞内局在が変化し、特に有糸分裂初期に活性化され、その後分裂中期にピストンH3を基質として、その10番目のセリン残基をリン酸化することで、細胞増殖促進効果を示すことを証明した。これらの成果は、国際誌Cancer Researchに掲載され、高い評価を得ている。

われわれは、乳癌の発生および進展機序を明らかにし、新規治療の標的分子の同定結果、乳癌で高頻度に発現亢進し、ヒト正常臓器にて発現の低いキナーゼをコードするPBK/TOPK(PDZ-binding kinase/T-LAKcel1-originated protein kinase)遺伝子を治療候補遺伝子として機能解析を引き続き行っている。PBK/TOPKは、以前の我々の報告(Cancer Research,2006;66(18):9186-95)より細胞周期依存的な局在を示し、さらに、細胞分裂後期にはmidbodyに集積することを証明した。そこで、PBK/TOPK特異的なsiRNAオリゴヌクレオチドをPBK/TOPKの高発現を認める乳癌細胞株に導入したところ、細胞質分裂の異常、特に細胞間架橋(intercellular-bridge)のような現象が認められた。以上のことより、PBK/TOPKの細胞質分裂制御への関与が示唆された。現在は、PBK/TOPKの細胞質分裂の制御における役割を明らかにするために、細胞質分裂時における特異的基質の探索を試みている。次に、PBK/TOPKキナーゼ阻害剤による治療薬開発のために、現在までに活性型PBK/TOPKリコンビナント蛋白質とKinase-focused化合物ライブラリーを用いて、PBK/TOPKキナーゼ活性を阻害する化合物として、低いIC_<50>値(10mM未満)の20個の化合物を選抜した。これらの化合物においては、PBK/TOPK高発現乳癌細胞株と低発現細胞株を用いて、現在細胞増殖抑制効果を調べている。
走査トンネル顕微鏡を用いた定在波による界面散乱の位相の研究

今年度は、分子線エピタキシ-(MBE)によって成長させたInAs/GaAs(100)・AlGaAs/GaAs(100)などの化合物半導体界面と、合金を作らず急峻な界面を持つことで知られるPd/Cu(111)・Au/Cu(111)等の金属・金属界面について研究を進めており、それぞれの界面での欠陥構造、例えば点欠陥やステップ・格子不整合転位・不純物などによる個々の散乱現象を測定しようとした。InAs(100)表面に関する研究では、特にInリッチ4×2表面の原子像を初めてSTMで捕らえることに成功しており、その構造モデルを提唱した。こうした試料を用いてInAs/GaAs(100)界面における電子散乱の研究を試みているが、現在までのところあまり信頼に足る界面の情報は得られていない。現在その原因について検討しているが、1つには試料加熱時において界面が相互拡散によりぼやけてしまう可能性が考えられる。またInAs/GaAs界面のバンドオフセットの関係から占有準位では界面での散乱強度が弱くなる可能性があり、この点を解消するため非占有準位のSTM像における定在波の検出を試みているが、III-V族化合物半導体表面の場合、非占有準位のSTM像をとること自体、占有状態のそれに比べ一般に困難であり、これまでのところ成功していない。現在さらにAlGaAs/GaAs(100)表面構造のSTMによる研究も進めており、平坦な表面構造が得られれば、この界面の研究を試みることも計画している。
不等式制約下でのブートストラップ法についての研究

母数に順序制約があるとき,ブートストラップ法に基づく推定量について調べ,次のような知見を得た.(1)母数の最尤推定量は不偏推定量とはならない.しかもある傾向性を示す.例えば,単順序の場合,真の母数との間にmajorizitionのような関係が認められる.最尤推定量は,幾何的には,ある点から母数の制約を満たす集合である凸多面錐とその双対な錐への射影の間の関係と関連づけられるが,これらのことから,ブートストラップ法に基づく推定量は偏りがより著しくなることがわかった.またブートストラップ法において,再抽出する際の標本サイズを大きくすることで,バイアスを小さくできるのではないかと当初考えたが,むやみに大きくする方法は,母数空間の制約境界で極めて不安定なものとなることも判明した.(2)母数に順序制約がある場合,AICのいわゆるバイアス補正項は漸近的にも未知母数に依存するので,なんらかの形で推定する必要がある.バイアス項を生ずる統計量を,ブートストラップ法により直接構成する方法では偏りを生じる.これに対して,最尤推定値のうち,異なる値の個数で推定する方法を考えた.この方法はKikuchi, Yanagawa and Nishiyama(1993)で用いられた,AICに基づく方法とも関連づけられる.この方法ではバイアス補正項の不偏な推定量をデータから構成できるが,残念ながら分散が大きく不安定である.そのため,同推定量のブートストラップ法による構成法を考えた.しかし,その後,文献調査と熟慮考察の結果,このようなブートストラップ法でもやはり,バイアスが生じるであろうという結論に至った,なお,この問題に対するひとつの改善策として,標本数nの重複対数loglognのオーダーでの修正法の可能性があることが文献調査等により示唆された.上述のように,当初の考えた理論に若干問題があることが判明したため、予定に遅滞を生じた.本研究の研究期間は終了したが,できるだけ早急に論文にまとめたい.母数に順序制約があるとき,ブートストラップ法に基づく推定量について調べ,次のような知見を得た.(1)母数の最尤推定量は不偏推定量とはならない.しかもある傾向性を示す.例えば,単順序の場合,真の母数との間にmajorizitionのような関係が認められる.最尤推定量は,幾何的には,ある点から母数の制約を満たす集合である凸多面錐とその双対な錐への射影の間の関係と関連づけられるが,これらのことから,ブートストラップ法に基づく推定量は偏りがより著しくなることがわかった.またブートストラップ法において,再抽出する際の標本サイズを大きくすることで,バイアスを小さくできるのではないかと当初考えたが,むやみに大きくする方法は,母数空間の制約境界で極めて不安定なものとなることも判明した.(2)母数に順序制約がある場合,AICのいわゆるバイアス補正項は漸近的にも未知母数に依存するので,なんらかの形で推定する必要がある.バイアス項を生ずる統計量を,ブートストラップ法により直接構成する方法では偏りを生じる.これに対して,最尤推定値のうち,異なる値の個数で推定する方法を考えた.この方法はKikuchi, Yanagawa and Nishiyama(1993)で用いられた,AICに基づく方法とも関連づけられる.この方法ではバイアス補正項の不偏な推定量をデータから構成できるが,残念ながら分散が大きく不安定である.そのため,同推定量のブートストラップ法による構成法を考えた.しかし,その後,文献調査と熟慮考察の結果,このようなブートストラップ法でもやはり,バイアスが生じるであろうという結論に至った,なお,この問題に対するひとつの改善策として,標本数nの重複対数loglognのオーダーでの修正法の可能性があることが文献調査等により示唆された.上述のように,当初の考えた理論に若干問題があることが判明したため、予定に遅滞を生じた.本研究の研究期間は終了したが,できるだけ早急に論文にまとめたい.確率母数に順序制約がある場合に、この母数あるいはその関数を、データのランダムな再抽出によるブートストラップ法を用いて推定する場合に生ずるバイアスについて、そのメカニズムを明らかにすること、更にバイアス項を低減する方法を見つけること、あるいはバイアスを発生しない方法を求めることが本研究の目的である。このような問題の一つとして、母数に順序制約を仮定した場合の赤池情報量規準のバイアス補正項推定の問題がある。この問題について、科学研究費補助金「順序情報と情報量規準についての研究」(基盤研究(C)(2))から引き続き研究を続けてきた。バイアス補正項の推定の場合には、その統計量そのものをブートストラップ法により直接構成する方法が考えられるが、これについては、標本数が大きくない場合、バイアスが残る。これに対して、最尤推定値の異なる値をとるものの個数で推定する方法によれば、不偏な推定量を構成できることが正規分布の場合に示せた。また、分散が未知の場合についても、近似的な不偏性が成り立つことが示された。この結果は多くの問題への応用ができるものと考えられる。得られた成果については、第7回情報・統計科学シンポジウム(平成14年12月、九州大学)や、ダイナミックバイオ統計学:モデル化、解析手法の開発とその数理[基盤研究(A)(1)](研究代表者:柳川堯、課題番号:13308014によるシンポジウム平成14年度分)によるシンポジウム「生物・医学分野の研究における数理モデルの構築およびデータ解析」(平成15年1月、広島県呉市)などで発表した。

また当該研究と関連して、研究分担者の菊池と野間口は2003年の計算機統計学会(高知大学)で、潜在マルコフモデルについて関連する発表を行った。確率母数に順序制約がある場合に,これらの母数あるいはその関数を推定する問題で,不偏な推定量もしくは,偏りをできる限り小さくできるような推定量を構成したい.特に本研究では,ブートストラップ法に基づく推定量の構成に注目した.そのような問題の背景として,母数に順序制約を仮定した場合の赤池情報量規準(AIC)のバイアス補正項の推定問題がある.本研究は,科学研究費補助金「順序情報と情報量規準についての研究」(基盤研究(C)(2))を継承し,より一般的な問題解明を目指そうとするものである.AICのバイアス補正項の推定に際しては,バイアス項を生ずる統計量を,ブートストラップ法により直接構成する方法が考えられるが,この方法では,偏りを生じる.これに対して,最尤推定値のうち,異なる値の個数で推定する方法によれば,不偏な推定量を構成できる.もし,ブートストラップを行わずに,データから得られる推定値をそのまま使えば,推定量はバイアス項の不偏推定量となるが,残念ながら分散が大きく不安定である.昨年度の報告では,ブートストラップ法でも不偏な推定量が得られる考えていたが,この点は修正を要することが判明した.また一方,文献調査により,このような場合の改善策のひとつとして,標本数nの重複対数loglognのオーダーでの修正法の可能性があることがわかった.またブートストラップ法において,再抽出する際の標本サイズに制約はないものと当初考えていたが,むやみに大きくする方法は,うまくいかないことも判明した.再抽出する際の標本サイズは,大標本の場合,ブートストラップ法における抽出標本数mを,ある制約条件を満たすように,元々の標本数nより少さくとることで,漸近的に不偏な推定量の構成ができるであろうこともわかってきた.本研究期間は終了したが,これらの点を検証し,早急に論文にまとめたい.また併せて,広く応用の可能性を模索したい.