hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪性脳腫瘍に対する薬剤耐性遺伝子を用いた遺伝子・タンパク治療の研究

今回我々は、薬剤耐性遺伝子の発現と抗がん剤や放射線療法などに対する治療効果を検討し、新しいmolecular therapyを開発したいと考えている。悪性グリオーマの薬剤耐性遺伝子・蛋白の発現の状態を初発悪性グリオーマとその再発時について詳細に検討した。さらにMethionine, FLT, FMISO等の核種を用いたPET検査と薬剤耐性遺伝子の発現とを臨床症例で検討した。その結果、再発時にはヒト悪性膠芽腫において薬剤耐性遺伝子蛋白特にMDR1、MRP1、MRP2およびABCG2において遺伝子発現の増幅が認められた。また悪性脳腫瘍の臨床症例においてPETを用いた解析を行い、FLT-PET、Methionine-PETが悪性脳腫瘍に非常に有用でその取り込みは細胞増殖能と相関することに加え、この低酸素領域に集積がみられるFMISOの核種を用いたPETにおいて、その薬剤耐性遺伝子蛋白の発現や悪性度と正の相関が認められることを明らかとした。今回我々は、薬剤耐性遺伝子(MDR1,MRP1,MRP2,MRP3,MRP5,ABCG2,MGMT,Topo II αなど)に注目し、薬剤耐性遺伝子の発現を脳腫瘍細胞で変化させ、抗がん剤や放射線療法などに対する治療効果を検討し、新しいmolecular therapyを開発したいと考えている。今年度は、悪性グリオーマの薬剤耐性遺伝子・蛋白の発現の状態を詳細にヒト脳腫瘍および培養細胞で検討を行った。ヒト脳腫瘍組織とその培養ヒト脳腫瘍細胞を用いて、薬剤耐性(MDR1,MRP1,MRP2,MRP3,MRP5,ABCG2,MGMT,Topo II αなど)蛋白の発現の有無および局在を免疫組織学的に詳細に検討し、その培養細胞を用いて薬剤の抗腫瘍効果とタンパクの発現を比較検討し多。その結果、悪性度の強いヒト悪性膠芽腫において薬剤耐性遺伝子蛋白の増幅が認められ、薬剤の抗腫瘍効果に耐性であった。その他、悪性脳腫瘍の分子標的治療を試みるための分子的解析を行うために、PETを用いた解析を行い、FLT-PET、Methionine-PETが悪性脳腫瘍に非常に有用でその取り込みは細胞増殖能と相関することを明らかとしてきた。さらに、低酸素の腫瘍組織は薬剤や放射線に治療抵抗性であることが知られているが、この低酸素領域に集積がみられるFMISOの核種を用いたPETにおいて、その薬剤耐性遺伝子蛋白の発現や悪性度と正の相関が認められることを明らかとした。また、遺伝子治療を行う上で抗腫瘍効果のある新たな遺伝子としてYKL-40遺伝子に注目し、その発現を抑制する物質であるresveratrolに注目しYKL40の発現を抑制し、それはERK1/2のリン酸化を介していることをヒト悪性膠芽腫細胞で明らかとした。昨年度から今年度は、悪性グリオーマの薬剤耐性遺伝子・蛋白の発現の状態を詳細にヒト脳腫瘍および培養細胞で検討を行った。ヒト脳腫瘍組織とその培養ヒト脳腫瘍細胞を用いて、薬剤耐性(MDR1,MRP1,MRP2,MRP3,MRP5,ABCG2,MGMT,Topo II αなど)蛋白の発現の有無および局在を免疫組織学的に詳細に検討し、その培養細胞を用いて薬剤の抗腫瘍効果とタンパクの発現を比較検討し、さらにPET検査などの臨床症例での関係を検討した。この成果を発表した。また、遺伝子治療を行う上で抗腫瘍効果のある新たな遺伝子としてYKL-40遺伝子に注目し、その発現を抑制する物質であるresveratrolに注目しYKL40の発現を抑制し、それはERK1/2のリン酸化を介していることをヒト悪性膠芽腫細胞で明らかとし、発表を行った。

今回我々は、薬剤耐性遺伝子(MDR1, MRP1, MRP2,MRP3, MRP5, ABCG2, MGMT, TopoIIαなど)に注目し、薬剤耐性遺伝子の発現を脳腫瘍細胞で変化させ、抗がん剤や放射線療法などに対する治療効果を検討し、新しいmolecular therapyを開発したいと考えている。昨年度から今年度は、悪性グリオーマの薬剤耐性遺伝子・蛋白の発現の状態を初発悪性グリオーマとその再発時について詳細に検討した。ヒト脳腫瘍組織を用いて、薬剤耐性(MDR1,MRP1, MRP2,MRP3, MRP5, ABCG2, MGMT, TopoIIαなど)蛋白の発現の有無および局在を免疫組織学的に詳細に検討し、その再発時にも検討し比較した。さらにMethionine, FLT, FMISO等の核種を用いたPET検査と薬剤耐性遺伝子の発現とを臨床症例で検討した。また、薬剤耐性にも影響し核種の取り込みに関係しているトランスポーターの組織発現とPET検査での取り込みの状況を詳細に比較検討した。その結果、再発時にはヒト悪性膠芽腫において薬剤耐性遺伝子蛋白特にMDR1、MRP1、MRP2およびABCG2において遺伝子発現の増幅が認められた。また悪性脳腫瘍の臨床症例においてPETを用いた解析を行い、FLT-PET、Methionine-PETが悪性脳腫瘍に非常に有用でその取り込みは細胞増殖能と相関することに加え、この低酸素領域に集積がみられるFMISOの核種を用いたPETにおいて、その薬剤耐性遺伝子蛋白の発現や悪性度と正の相関が認められることを明らかとした。さらにFMISO-PET検査のT/B比とMDR1、MRP1、ABCG2においての遺伝子の発現に正の相関が認められた。これらの成果を学会発表と論文報告した。昨年度から今年度にかけて、実験的、あるいはPET検査を用いた臨床的検討を行って、結果を得て、学会発表および論文掲載も行っている。次年度も同様に進行させる予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。具体的な実験計画は若干の変更があるが、悪性脳腫瘍の薬剤耐性遺伝子についての研究を、実験的、あるいはPET検査を用いた臨床的検討を行って、抗がん剤や放射線療法などに対する治療効果を検討し、当初の目的の新しいmolecular therapyを開発するために研究を継続する。
ガラスキャピラリーによる超低エミッタンス超低速ミュオンの生成

J-PARCの超低速ミュオン(10 keV)をマイクロビーム化するにあたり、4重極レンズの前段でサブミリのビーム径かつ低エミッタンスの超低速ミュオンを生成する必要がある。通常のビーム光学系ではこの2つの性質を両立することは原理的に困難である。解決手法の1つとしてテーパー型のガラスキャピラリーの使用が挙げられる。入口径がミリメートルオーダーで出口径がミクロン数十ミクロンのテーパー型キャピラリーに荷電粒子(イオンビーム)を透過させる研究がこの10年ほど精力的に行われてきた。透過率とエミッタンスからなる透過特性は一般にガラスキャピラリーの形状に依存するが、多くの場合単純な入口径と出口径の比から期待されるよりも10倍程度の透過率を示し、エミッタンスは1桁から2桁程度低下する。これまでに研究されたイオン種としてはMeVのイオンとkeVの低速多価イオン(主にAr)があるが、どちらの場合も似たような透過特性を示す。しかし透過の原理は2つで大きく異なり、透過特性の数値的な値がほぼ一致しているのは偶然と考えられる。前者はガラス内壁でのラザフォード散乱による1回散乱成分が加わることにより透過率が上昇しているのに対し、後者ではガラス内壁の不均一な正の帯電によるガイド効果に起因することが分かっている。ミュオンはプロトンの約1/10の質量を持ち、かつ1価の電荷を持つため、上記の2つのエネルギーや価数のクロスオーバー領域に相当し、どのような透過特性が得られるのか情報がなかった。そこで100 keV1 MeVのプロトンとヘリウムイオンを用いて超低速ミュオンをシミュレートし、透過特性の推定を行った。実験結果による経験則として、この領域ではエネルギーではなく運動量で透過率をスケーリングできることが分かった。27年度が最終年度であるため、記入しない。テーパー状のガラスキャピラリーに100 keV程度のプロトンおよびHeイオンを透過させ、透過率や透過後のエミッタンスとイオンの運動量、運動エネルギーの関係を調べるためのセットアップを行った。この研究により、ミュオンをガラスキャピラリーに入射した際の振る舞いをシミュレートできると考えられる。筑波大学研究基盤総合センター応用加速器部門にある1 MVタンデトロン加速器のDコースにキャピラリー実験用のチェンバー群を設置した。既存のラザフォード散乱(RBS)、反跳原子検出法(ERDA)のチェンバーと共用できるようにファラデーカップの移動およびスリット系、ビーム電流モニター用のチョッパーユニットの新設を行った。キャピラリーは5軸(3方向の並進および2軸の回転)マニピュレータに5本設置できるようにキャピラリーホルダーを作成した。キャピラリーに入射するビームの径とエミッタンスをよく定義することが重要であることが過去の研究から分かっている。そのため、新設したスリット系のさらに1 m上流にスリット系を増設することが望ましいが、他のビームラインと干渉するため難しい。そこで数種類(φ0.52 mm程度)のアパーチャーを挿入し、エミッタンスを制御できるような機構を設計した。機構はxyステージとz方向の直線導入器からなる。また、新設した5軸マニピュレータの長さに合うように既存のRBS-ERDAチェンバーに追加工を施し、他の実験と共用できるようにした。当初は東京大学の加速器施設MALTに設置してある500 keV小型加速器を用いる予定であったが、組織改編や出張の手間を省くことを考慮し、筑波大学内に実験装置を新規に設置する方向に予定を変更した。これまでキャピラリーの形状を数値化して定量的に透過率を議論した研究の報告はない。

しかしキャピラリーは一様な形状をしているわけではないので入射ビームがキャピラリーのどの部分に衝突するかで透過率は非線形に変化する。そこで作成したキャピラリーの写真から外形と内側形状を数値化する簡易的なソフトウエアをMathematicaを用いて作成する。そのうえでこれまでに設置した実験装置を用いて実験を行い、得られた透過率、エミッタンスのデータを定量的に説明するモデルを構築する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
局所病理形態理解に基づく知的CAD

【目的】本研究の目的は,マルチスライスX線CT(MDCT)装置から得られる人体内部構造の精細な三次元ボリュームデータを用いて,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現することである.【実績】本年度の研究成果の概要は以下のとおりである.肺全体のびまん性陰影を正常を含む7つの陰影パターンに分類して,これらを識別するアルゴリズムの開発をおこなった.正常陰影の識別率は98.5%であり,粒状影を除く他の陰影の識別率はいずれも90%以上となった.また粒状影に関しても72.8%の識別率がえられた.これにより肺内のびまん性異常陰影のパターン分類をほぼおこなうことができるようになった.これらの結果はH19年1月におこなわれたシンポジウムにて報告した.II.びまん性陰影(特にコンソリデーション)を含む肺のセグメンテーションびまん性陰影の解析の時に問題となるのは,胸壁に広汎に接したコンソリデーションが存在するような場合である.このような場合解析対象としてこの部分が欠損しないようにするためには通常の二値化処理では困難であるので,正常肺をテンプレートとして用いたセグメンテーションの手法を開発した.III.共通プラットフォームの開発開発したCADアルゴリズムを医師に使ってもらうためには,GUIを備えた使いやすいシステムが必要である.またさまざまなCADアルゴリズムを評価・運用するためにはそれらが実行できる共通プラットフォームが必要とされる.われわれは,開発したCADアルゴリズムをプラグインとして実装し,医師が使いやすいインターフェースを備えた共通プラットフォームを開発した.【目的】本研究の目的は,マルチスライスX線CT(MDCT)装置から得られる人体内部構造の精細な三次元ボリュームデータを用いて,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現することである.【実績】本年度の研究成果の概要は以下のとおりである.肺全体のびまん性陰影を正常を含む7つの陰影パターンに分類して,これらを識別するアルゴリズムの開発をおこなった.正常陰影の識別率は98.5%であり,粒状影を除く他の陰影の識別率はいずれも90%以上となった.また粒状影に関しても72.8%の識別率がえられた.これにより肺内のびまん性異常陰影のパターン分類をほぼおこなうことができるようになった.これらの結果はH19年1月におこなわれたシンポジウムにて報告した.II.びまん性陰影(特にコンソリデーション)を含む肺のセグメンテーションびまん性陰影の解析の時に問題となるのは,胸壁に広汎に接したコンソリデーションが存在するような場合である.このような場合解析対象としてこの部分が欠損しないようにするためには通常の二値化処理では困難であるので,正常肺をテンプレートとして用いたセグメンテーションの手法を開発した.III.共通プラットフォームの開発開発したCADアルゴリズムを医師に使ってもらうためには,GUIを備えた使いやすいシステムが必要である.またさまざまなCADアルゴリズムを評価・運用するためにはそれらが実行できる共通プラットフォームが必要とされる.われわれは,開発したCADアルゴリズムをプラグインとして実装し,医師が使いやすいインターフェースを備えた共通プラットフォームを開発した.【目的】本研究計画班では,マルチスライスX線CT(MDCT)装置から得られる人体内部構造の精細な三次元ボリュームデータを用いて,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現することをめざす.本研究にて実現されるCADシステムでは,びまん性肺疾患に関する客観的で定量的な情報が医師に提供され,第二の意見(セカンド・オピニオン)として利用され,画像診断が困難とされるびまん性肺疾患の診断論理の明確化と診断精度の高度化に貢献することが期待される.【実績】平成15年度に行った研究は,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現の最初として,特発性間質性肺疾患を対象とした特徴解析を行った.特発性間質性肺疾患の診断は高分解能CT(HRCT)の進歩により診断の信頼性・正確度が非常に高くなってきたが,依然としてその診断は困難なものである.我々は,発症頻度の高い特発性肺線維症(IPF/UIP)・非特異型間質性肺炎(NSIP)・特発性器質化肺炎(COP/BOOP)を対象として計算機による特徴抽出と解析を行ない,その鑑別診断を試みた.特徴解析は,放射線科医が設定した陰影の関心領域を用いて行なった.特徴量は関心領域のパワースペクトラムから求め,最近傍決定則を用いて分類をした.57症例の関心領域画像を用いて実験を行なった結果,分類率は80.7%であった.この結果は,平成16年1月のバイオメディカルイメージング連合フォーラムで発表した.また本年6月にシカゴにて行われる国際学会に発表の予定である.【目的】本研究の目的は,マルチスライスX線CT(MDCT)装置から得られる人体内部構造の精細な三次元ボリュームデータを用いて,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現することである.【実績】われわれの研究成果の概要は以下のとおりである.I.特発性間質性肺疾患の陰影の鑑別:種々の陰影パターンを示す特発性間質性肺疾患に対する鑑別を以下のような方法を用いておこなった.(1)濃淡情報を用いた特発性間質性肺疾患の解析:濃淡情報を用いた特徴ベクトルから各疾患の陰影パターンに有用なものを検討した.(2)フーリエ特徴量を用いた特発性間質性肺疾患鑑別の特徴

解析:パワースペクトルから二つの特徴量を算出し,これらを用いて各疾患の陰影パターンを識別した.(3)自己組織化マップを用いた特発性間質性肺疾患の分類:与えられた症例画像が,他の症例画像とどの程度似ているかという類似度をキーとして教師なし学習をおこない,陰影パターンを識別できる自己組織化マップを用いて各疾患の陰影パターンを識別した.また,これらの方法を統合して識別率を向上させる検討や,画像に識別結果をマッピングすることにより放射線科医に視覚的に情報を提供できるような方法の開発をおこなっている.II.びまん性肺疾患画像からの肺血管抽出アルゴリズムの検討:肺血管は肺のレジストレーションのランドマークになり,また肺血管の抽出結果は,びまん性肺疾患の診断に有用な情報を提供することが可能である.本手法は,肺野のセグメンテーション,血管強調フィルタの適応,血管追跡処理による連結性の向上,および分岐点計数による血管木構造の抽出という処理手順を用いておこない,良好な結果を得た.【目的】本研究の目的は,マルチスライスX線CT(MDCT)装置から得られる人体内部構造の精細な三次元ボリュームデータを用いて,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現することである.【実績】われわれの研究成果の概要は以下のとおりである.I.びまん性肺疾患の陰影の鑑別:種々の陰影パターンを示すびまん性肺疾患に対する鑑別を以下のような方法を用いておこなった.(1)ブースティング法を用いたびまん性肺疾患の解析:AdaBoost法を用いて単体の識別器より性能のよい識別器を作成し,鑑別診断の成績を向上させることを試みた.(2)濃淡情報の組み合わせベクトルを用いたびまん性肺疾患鑑別の特徴解析:濃淡ヒストグラム,フーリエパワースペクトル,ランレングス行列から得られた特徴量を組み合わせた特徴ベクトルをもちいて各疾患の陰影パターンを識別した.(3)自己組織化マップを用いたびまん性肺疾患の分類:与えられた症例画像の類似度をキーとして教師なし学習をおこない,陰影パターンを識別できる自己組織化マップを用いて各疾患の陰影パターンを識別した.II.Iで検討された手法を三次元ボリュームデータに対して適応して有効性の検討をおこなった.また,画像に識別結果をマッピングすることにより放射線科医に視覚的に情報を提供できるような方法の開発をおこなっている.III.肺血管情報を用いたびまん性肺疾患検出の検討:肺野のセグメンテーション,血管強調フィルタの適応,血管追跡処理による連結性の向上,および分岐点計数による血管木構造の抽出という処理手順を用いて肺の血管を末梢まで追跡し,それらの情報に基づきびまん性肺疾患に特徴的なパターンの抽出の検討を行った.【目的】本研究の目的は,マルチスライスX線CT(MDCT)装置から得られる人体内部構造の精細な三次元ボリュームデータを用いて,びまん性肺疾患を対象とした局所病理形態理解に基づく知的CADシステムを実現することである。【実績】本年度の研究成果の概要は以下のとおりである。肺全体のびまん性陰影を正常を含む7つの陰影パターンに分類して,これらを識別するアルゴリズムの開発をおこなった。
生体内酸素分子活性化の機能原理の抽出に基づく小分子鉄錯体による酸素酸化触媒の開発

生体内において、選択的な酸化反応を行う金属酵素、例えば,ヘム依存性のHorseradish Peroxidase(HRP)は、アミノ酸によるPush-Pull効果によって、ヘテロリシスを誘起することが知られている。この点に着眼し、強いドナー性配位となるアミドアニオン配位を導入した単核鉄錯体を設計、合成した。本錯体は、マイナス40度の低温下、過酸化水素との反応により、単核鉄3価ヒドロペルオキシド種を与えた。安定性を評価した結果、Push効果によって、ヒドロペルオキシド基の酸素-酸素結合のヘテロリシスの誘起されることを見いだした。また、シクロヘキセンを酸化基質とし、触媒酸化反応を検討した結果、ドナー性の高いアミドアニオン配位子を用いるほど、鉄3価ヒドロペルオキシド種の安定性が低下することを見出した。また、中性の配位子を用いた場合のように酸素-酸素結合のホモリシスが優先的に進行するのではなく、テロリシスが誘起されるために、シクロヘキセンのアリル位の水酸化ではなく、エポキシ化生成物が得られることが判明した。この結果は、アミドアニオン配位の導入によるPush効果によって、単核鉄3価ヒドロペルオキシド種の酸素-酸素結合のヘテロリシスが進行し、アリル位の酸化の原因となるヒドロキシルラジカルの生成が抑止されたためと考えられる。
アミノ酸配列の単純化によるタンパク質構造構築原理と機能分化機構の研究

以下に示す単純なルールにより、イェロープロテインのアミノ酸配列の単純化を行った。1)疎水性残基はVal、2)親水性残基はSer、3)芳香族残基はPhe、4)酸性残基はAsp、5)塩基性残基はLysへそれぞれ置換する。6)Gly、Pro、Cys、開始部位のMetは残す。これにより、9種類のアミノ酸のみで構成された単純化PYP(sPYP0)を作成し、大腸菌による大量発現、精製を行った。その二次構造は野生型と大きく異なり、発色団再構成能も失っていた。そこで、ルールの緩和を以下のように行った。I)相同蛋白質に保存されている残基を置換しない(sPYPI)、II)Iに加えて、疎水性残基を置換しない(sPYPII)、III)Iに加えて親水性残基を置換しない(sPYPIII)。これらの単純化PYPも、大腸菌で大量発現、精製することができた。二次構造は野生型と異なり、発色団再構成能も失っていた。さらに、sPYPI、sPYPII、sPYPIIIの間で、二次構造はそれぞれ異なっている。これらの結果は、単純化した部分に二次構造要素を決定する領域があることを示唆している。TFE存在下での二次構造を調べたところ、sPYPIIIのみが、野生型PYPと同様のαヘリックス形成傾向を示したが、他の単純化PYPは、TFEの持つαヘリックス形成傾向を示さなかった。そこで、sPYPIIIと野生型との間でキメラを作成した。βスキャフォールド領域の単純化は、PYPの構造形成を阻害することが示された。また、発色団結合ループは単純化できるが、光反応に影響を与えた。βスキャフォールド領域以外の領域を単純化したPYPは構造を形成し、発色団を再構成できた。PYPのように100残基を越えるタンパク質について、部分的単純化に成功した最初の例である。βスキャフォールド領域において、構造形成に寄与する五つの疎水性アミノ酸残基が同定された。また、sPYPIIは、アミロイド繊維を形成することがわかった。単純化は、アミロイド形成機構の研究にも役立つことが示された。本研究は、アミノ酸が担う構造情報を減らした単純化蛋白質を作成することにより、アミノ酸配列と構造、機能との対応関係の理解を目指している。対象とする蛋白質はイェロープロテイン(PYP)を選んだ。発色団の再構成により構造と機能への影響を調べることができる他、情報伝達蛋白質に広く保存されているPASファミリーの一員であり、機能分化の研究対象とできる利点がある。これまでに、性質の類似したアミノ酸が同じ構造情報を持つために生じる過剰性を減らすために、アミノ酸の配列単純化の基本方針を以下のように定めた。6)Gly及びProは残す。

さらに、7)PYPに唯一存在するCysは発色団結合部位であるため保存し、8)開始部位のMetは残す。これにより、Ser、Val、Asp、Lys、Phe、Met、Cys、Pro、Glyの9種類のアミノ酸のみで構成された単純化PYP(sPYPO)を作成し、大腸菌による大量発現、精製を行った。しかし、その二次構造は野生型と大きく異なり、発色団再構成能も失っていた。単純化の基本方針を以下のように緩和した。I)相同蛋白質に保存されている残基を置換しない(sPYPI)、II)Iに加えて、疎水性残基を置換しない(sPYPII)、III)Iに加えて親水性残基を置換しない(sPYPIII)。これらの単純化PYPも、大腸菌で大量発現、精製することができた。しかし、二次構造は野生型と異なり、発色団再構成能も失っていた。さらに、sPYPI、sPYPII、sPYPIIIの間で、二次構造はそれぞれ異なっている。これらの結果は、単純化した部分に二次構造要素を決定する領域があることを示唆している。昨年度、ルールに従って4種類の単純化アミノ酸配列を持つイェロープロテインを構築した。sPYPOは、9種類のアミノ酸からなる単純化PYP、これに相同タンパク質間で保存されている残基を戻したもの(sPYPI)、sPYPIの疎水性残基を野生型に戻したsPYPII、sPYPIの親水性残基を野生型に戻したsPYPIIIの4種である。これらは、発色団再構成能を失い、二次構造も野生型と大きく異なっていた。TFE存在下での二次構造を調べたところ、sPYPIIIは、野生型PYPと同様のCDスペクトルを示し、αヘリックス形成傾向のあることを示唆したが、他の単純化PYPは、それぞれ全く異なるCDを与え、TFEの持つαヘリックス形成傾向を示さなかった。次に、PYPの全領域をN端、αコネクター、発色団結合ループ、βスキャフォールドの4領域に分け、それぞれの間でsPYPIIIと野生型との間キメラを作成した。その結果、βスキャフォールド領域の単純化は、PYPの構造形成を阻害することが示された。また、発色団結合ループは単純化できるが、光反応に影響を与えた。βスキャフォールド領域以外の領域を単純化したPYPは構造を形成し、発色団を再構成できた。PYPのように100残基を越えるタンパク質について、部分的単純化に成功した最初の例である。この結果を踏まえ、sPYPIIのβスキャフォールド領域の疎水性残基を一つずつ野生型に戻し、発色団結合のできる単純化PYPの作成を試みた。その結果、Ala84、Leu88、Met100、Ala112、Leu113の5残基が構造形成にとって重要な役割を果たすことが示された。また、その効果は加算的ではなく協同的であった。sPYPIIは、βリッチな構造をとり、アミロイド繊維を形成しやすいことがわかった。単純化は、アミロイド形成機購の研究にも役立つことが示された。
日本家族の血縁的連続性・非連続性に関する研究

日本の伝統的家族は、「家」を中心にその世代的永続性を理念として形成され、男系(文系)長子による継承がその中心部を占めていたが、資源(土地、俸祿等)の限定性に影響された比較的少ない出生児数とその中での高い死亡傾向によって、女子や養子による継承が無視できない程に存在した。本研究では,これらの次善の方法の出現頻度とそのパタ-ンを明らかにするために,これまで行ってきた東北地方の盛岡を中心とする南部氏一族の系譜および沖縄本島の首里士族と久米村士族における家譜の分析を更に進めると同時に,盛岡市,那覇市,平良市などで地方図書館等に保存された地方誌,慣行等にかかわる周辺資料の収集を行った。南部氏においては,血縁に無関係な養子がしばしば行われ,沖縄では血縁養子が重視されるが,その実態が統計的に確認されるとともに,それぞれの地方の慣行や親族集団のあり方がこれらの選択にかかわっていることが明らかになった。また,福井縣坂井郡坂井町および丹生郡越前町左右などにおいて「宗門人別帳」記載事項と現在との連続性を検討するために,町役場や教育委員会で資料を収集したほか,それぞれの集落において聞きとりによる資料の補足を試みた。この研究計画は、もともと2年に亘る予定で申請したが、それに対して1年分の研究費が認められたものであり,平成3年度には主として資料の収集,補充を行った。次年度はこれまでに収集された資料の分析,公刊を目指す予定である。
連動経営の構築と破綻のダイナミズムに関する研究

本研究課題の前の科研費研究では、連動経営は企業ビジョン形成-戦略策定-オペレーション実践-成果へのオペレーションの結びつけという戦略的マネジメントサイクルがそれぞれの段階で高い活動水準を持続することという命題を提示し、それを実証的に示した。本課題研究では、またその戦略的マネジメントサイクルを構築することの背後に戦略的行動側面(ビジョン形成、戦略策定)とオペレーション行動側面(オペレーションの実践、それらの経営成果への結びつけ)を統合することが最大の焦点で、現実の経営でもその統合の困難さが大きな経営課題として認識されてきた。本研究では、その統合実践においては、戦略的側面の最大の焦点が提供する製品の価値と市場の策定を戦略的側面の中心的課題と位置づけ、さらにオペレーション行動側面ではサプライチェーンマネジメントが中心的課題と考え、それらの整合的配列が戦略とオペレーションの統合の課題の本質にあるという問題設定の上で、その連動性構築(戦略とオペレーションの統合性確保)の問題を研究した。それら経営の二つの側面の整合性確保の調整における難しさは、不確かさの高い状況における戦略決定に対する組織的コンセンサスの欠如と、現在時点で競争活動を実際におこなっているオペレーション活動の重要性が相対立する状況を醸し出し、調整の難しさの原因になっていることが多い。本研究ではその調整のための経営的負荷をできるだけ少なくすることが調整を可能にする経営要件と考え、そのための日常的な経営的努力の焦点を示す絶対的サプライチェーン戦略という概念を提示し、それらを追求する風土が備わっているべきことが戦略とオペレーションの整合的調整あるいは統合を容易にするという仮説を提示し、その実証分析をおこなった。結論的にはその仮説の有意性を確認した。さらに絶対的サプライチェーン戦略を実践する程度の高い企業は、職能横断的な製品開発体制において秀でていることも示した。本研究では、各種職能や部門が連携して価値創造を高める連動経営の構築と破綻のダイナミズムの解明に焦点があった。平成21年度における研究焦点は、3つあった。それらは、1.従来の経営学文献の研究を当該研究者が構築してきた戦略的マネジメント・サイクル(以後、SMCと略称する)の枠組みに基づいて整理する2.そのダイナミズムに関する実証的研究のためのデータベース構築3.海外研究者との共同研究1.における研究成果としては、従来の主要文献(本)からの抽出をおこない、SMSの枠組みに沿った整理をおこない、従来の研究で指摘されている関連要素や要因を抽出したことが挙げられる。しかしながら、当該研究で問題の焦点にしている上流工程におけるプロセスに関する研究は十分におこなわれていないということも明らかになった。連動経営の経年的持続性を左右する工程であるにも拘わらず、十分な研究がなされていないことの感触を得た。2.のデータベース構築では調査設計を参加国の主要な代表研究者と共にスペインおよび日本において共におこない、当該研究課題に関連する実証のための質問項目などを反映させたことである。現在では10カ国の参加国があって、それらの意見調整が大きな課題であった。まだ設計は完了せず、最終調整の段階で継続中である。調査そのものは現状の企業の状態から平成21年度段階では実施は難しかった。3.における海外研究者との共同研究では、スペインに夏の間滞在し、エアバス社などへのヒアリング、若干の研究者との討議、そしてセビリア大のマチュカ教授との共同研究をおこなった。また米国のフリン教授(インディアナ大)との共同論文を書き、現在はある学術誌へ投稿中である。学会では、スウェーデンのイエテボリで開催されたEurOMA学会(European Operations Management Association)において上記1の中途の研究成果を報告した。そこではフロアーの反応から意味ある研究であることがうかがい知れた。研究成果は以下の通り。1.連動経営を律する経営的要因の既存経営書に基づく抽出:連動経営は、経営ビジョン形成、戦略策定、オペレション計画および実践、成果というサイクル(戦略的マネジメントサイクルと称する)において連動性を確保した経営である。

その連動性をいかに構築するのかを考察すると、それを大きく左右する経営局面が経営ビジョンの形成とその後の戦略策定の段階であることをデータから確認した。それら段階は不確実性が高い環境での決定で、恣意性が介在しやすく経営を誤る可能性も高い。他方、その連動性を確保する要因として、組織の職能横断的風土がプラス要因として働くことも確認した。(上記論文に展開)高業績企業の特性を描いた既存経営書で指摘されている特徴を戦略的マネジメントサイクルの枠組みで整理すると、環境洞察に基づく新価値コンセプトの創造、合理的なリスクテイキング、論理的思考に基づく実践活動への展開、そして人々の良き協働をキーワードとするような要因がサイクル段階に応じて挙げられる。(上記論文発表の骨子)しかしこれらの要素や要因と高業績連動性の関わりについては実証できていない。予定されている第4回目の調査でそのあたりの分析ができる調査項目を採り入れ、収集データに基づき実証することが次課題である。2.実証研究のための国際共同調査設計:上記課題にも関わる国際共同調査項目の最終的な設計を完了した。そのデータ収集を現状は難しい環境におあるが今から行う。3.戦略局面と現業局面の融合に関するサプライチェーンを対象にした研究:上記連動性を、経営ビジョン形成・戦略策定の段階(戦略的局面)と実践活動計画策定・実践(オペレーション局面)の融合と考え、両者を融合する規範的論理をサプライチェーン活動の「絶対的戦略」という概念を用いて実証分析を行った。成果はこの7月にアムステルダムでの学会(The 4^<th> World Conference on POM)で発表する。平成24年度の研究課題は二つあった。第1は、国際共同研究の第3回目の調査の実施とデータベースの構築、第2は、連動経営の構築と破綻に関する研究の推進である。第1の実施では、質問項目の日本語版の作成、調査依頼、回収を実施した。しかし、現在時点で予定の30社の調査データの回収は未達成状態であり、現在依頼と回収の活動を継続中である。現在の日本企業の状態が悪いうえ、近年のグローバル化にともなった生産とサプライチェーンの再構築を実施中で、調査の意図に沿えないという回答が多く、継続せざるを得ない。秋頃までに所定の30社のデータを回収する再計画中である。第2のテーマでは、この研究焦点に沿った学会発表と論文化を行った。その論文は2012年に開催されたThe Fourth World Conference on Production and Operations Managementにおいて発表し、大会後の学術雑誌発刊のための投稿招待論文に選ばれ、現在投稿中である。
薬物のトランスポーター介在輸送に基づいた臓器移行性の制御

本研究では、薬物や生理的物質の体内動態に関わるトランスポーターの同定・機能解析を目的とした。得られた第一の成果は、新規に遺伝子クローニングに成功したOCTNトランスポーターファミリーの薬物ならびに生理的基質としてのカルニチン輸送解析である。本研究では、特にヒト及びマウスOCTN2の遺伝子クローニングを行い、その組織分布性や機能特性から生理的役割として脂肪酸代謝に重要なカルニチントランスポーターであることを実証した。すなわち、カルニチン欠乏症状を示すjvsマウスならびに臨床医の協力を得て得られた患者におけるOCTN2遺伝子解析によって、OCTN2遺伝子変異が直接的にカルニチン欠乏症と関連していることを示すことに成功した。さらに、OCTNはカルニチンとともに有機カチオンも輸送することが示された。しかも、カルニチンはナトリウムイオン依存的に、有機カチオン輸送はナトリウムイオン非依存的に輸送する多機能的トランスポーターであることが示された。本研究成果は、全身性カルニチン欠乏症の原因遺伝子の同定という、生理的・医学的に極めて意義のある研究成果となった。特にカルニチン欠乏症は小児においては致死的あるため、その遺伝子診断など臨床的に極めて有用な情報を提供する基礎研究成果となった。その他には、血液脳関門で働くモノカルボン酸トランスポーターMCT1の機能発現の実証、元来リン酸トランスポーターとしてクローニングされたNpt1がアニオン性薬物を輸送しその腎・肝排泄に関わること、キノロン系抗菌薬の臓器移行・排泄にはMRP2やP-糖蛋白質を含む複数のトランスポーターが関与していること等の結果が得られた。これら薬物輸送に働くトランスポーターの同定、機能解析、発現部位の同定、および薬物速度論的なトランスポーターの役割の解析研究は、トランスポーターを利用した薬物動態制御法の可能性を強く示すものである。本研究では、種々臓器に備わる薬物トランスポーター群の機能特性、組織分布性、多様性を分子レベルで解明することにより、薬物動態の新たな制御法の確立を試みる。今年度においては、有機アニオン、有機カチオン、ペプチド系薬物に対して働く生体側トランスポーター群の機構論的解析を行うことを目的とし、下記に示す結果を得た。1.モノカルボン酸トランスポーターMCT1あるいはアニオ逆輸送体AE2の遺伝子発現細胞を用いて、両トランスポーターが安息香酸、ニコチン酸、プロピオン酸、酪酸、バルプロ酸などののモノカルボン酸系化合物をpH依存的に輸送することを実証した。2. β-ラクタム抗生物質及びキノロン系抗菌薬については、胆管腔側細胞膜及び尿細管上皮細胞刷子縁膜におけるトランスポーターに対する誘導体間での親和性の差が、胆汁中あるいは尿中排泄に選択性を引き起こしていることを示した。β-ラクタム抗生物質の膜輸送を担うトランスポーターの実体としてNpt1の関与を示した。3.腎尿細管刷子縁膜における有機カチオン性化合物の輸送に関与するトランスポーターOCTNファミリーをクローニングすることに成功した。その遺伝子発現細胞を用いて機能解析を行った結果、OCTN2がNa^+依存性カルニチントランスポーターの実体であることを発見した。さらに、本トランスポーターの遺伝的変異が臨床上重篤な全身性カルニチン欠乏症の原因となることを、OCTN2遺伝子欠損マウスJVSおよび全身性カルニチン欠乏症患者家系の遺伝子解析と機能解析によって明らかにし、その成果をNature Geneticsに発表した、カルニチン欠損症ヘテロ、ホモ患者の診断・治療に貢献する業績となった。次年度には、カルニチンの輸送と有機カチオンの分泌に働くトランスポーターOCTNファミリーのクローニングと発現細胞とOCTN2遺伝子欠損マウスにおける輸送機能解析を展開させる。

得られた第一の成果は、新規に遺伝子クローニングに成功したOCTNトランスポーターファミリーの薬物ならびに生理的基質としてのカルニチン輸送解析である。本研究では、特にヒト及びマウスOCTN2の遺伝子クローニングを行い、その組織分布性や機能特性から生理的役割として脂肪酸代謝に重要なカルニチントランスボーターであることを実証した。すなわち、カルニチン欠乏症状を示すjvsマウスならびに臨床医の協力を得て得られた患者におけるOCTN2遺伝子解析によって、OCTN2の遺伝子変異が直接的にカルニチン欠乏症と関連していることを示すことに成功した。さらに、OCTNはカルニチンとともに有機カチオンも輸送することが示された。しかも、カルニチンはナトリウムイオン依存的に、有機カチオン輸送はナトリウムイオン非依存的に輸送する多機能的トランスポーターであることが示された。本研究成果は、全身性カルニチン欠乏症の原因遺伝子の同定という、生理的・医学的に極めて意義のある研究成果となった。特にカルニチン欠乏症は小児おいては致死的あるため、その遺伝子診断など臨床的に極めて有用な情報を提供する基礎研究成果となった。その他には、血液脳関門で働くモノカルボン酸トランスポーターMCT1の機能発現の実証、元来リン酸トランスポーターとしてクローニングされたNpt1がアニオン性薬物を輸送しその腎・肝排泄に関わること、キノロン系抗菌薬の臓器移行・排泄にはMRP2やP-糖蛋白質を含む複数のトランスポーターが関与していること等の結果が得られた。これら薬物輸送に働くトランスポーターの同定、機能解析、発現部位の同定、および薬物速度論的なトランスポーターの役割の解析研究は、トランスポーターを利用した薬物動態制御法の可能性を強く示すものである。
先進的光学計測と微視的状態遷移理論の融合による非平衡熱化学過程の高精度モデル化

将来の大気再突入システムや惑星探査大気プローブの飛行環境(衝撃波速度12km/s)を実現できる装置として自由ピストン2段隔膜衝撃波管を開発し,先進的な超高速イメージング分光とcomputer aided molecular spectroscopy法を用いて衝撃波背後の熱化学プロセスを計測することにより,従来の熱化学反応モデルを改善した.また量子化学計算によりN_2-N_2およびCO-O分子間相互作用ポテンシャルを解析し,これを用いた準古典的衝突解析を統計的に行うことにより,従来実験的に得られた温度範囲よりもより高温の領域においてN2やCO分子の内部モードの熱的緩和・解離速度係数を取得し,反応流解析のための巨視的モデルを開発した.将来の大気再突入システムや惑星探査大気プローブの飛行環境(衝撃波速度12km/s)を実現できる装置として自由ピストン2段隔膜衝撃波管を開発し,先進的な超高速イメージング分光とcomputer aided molecular spectroscopy法を用いて衝撃波背後の熱化学プロセスを計測することにより,従来の熱化学反応モデルを改善した.また量子化学計算によりN_2-N_2およびCO-O分子間相互作用ポテンシャルを解析し,これを用いた準古典的衝突解析を統計的に行うことにより,従来実験的に得られた温度範囲よりもより高温の領域においてN2やCO分子の内部モードの熱的緩和・解離速度係数を取得し,反応流解析のための巨視的モデルを開発した.衝撃波背後の熱的・化学的非平衡現象の研究を行なうための実験手法として,超高速衝撃波の発生が可能な自由ピストン2段隔膜衝撃波管を新規に開発した.ここでは,特に気流への不純物の浸出を妨げるためシール性や流路材質に工夫をこなした設計を行い,また光学計測に必要な放射・吸収が十分に得られるように70mmとこのクラスでは大きな光路長を実現した.設計を前半期で行い,後半期で製造を完了し,年度末より組立て,調整と性能マップ作成作業に取り掛かっている.実際の計測はH19年度より開始する予定である.衝撃波管に光学計測を応用する準備段階として,アーク風洞およびICPプラズマ風洞を用いた気流計測をおこない,計測システムの開発やノウハウの蓄積を行った.ここでは既存のイメージング分光器と光学系を用いて可視波長域での時間凍結イメージング分光法を開発し,気流の分子内部モードの温度,および化学種の密度計測手法を確立した.また真空紫外分光システムの開発に着手し,真空紫外分光器に取り付ける光学系や高真空排気装置,MgF2窓などの準備を行なった.今後衝撃波管の運用に伴い,上記手法を逐次衝撃波管試験に応用してゆく予定である.解析においては,量子論的解析および状態遷移理論による微視的モデルの開発の基礎的手法を確立した.本年度はまず,最子論的解析コード(GAUSSIAN96,GAMESSなど)を用いたab initio電子軌道解析により分子間衝突ポテンシャル面を決定し,解析近似する手法について検討を行い,N2-N2系衝突のポテンシャルについて量子解析によりモデル化を行なった.また上記ポテンシャル面を用いて分子間衝突の準古典的軌道解析,統計処理により状態遷移速度係数,解離係数を決定する手法について,従来開発したコードを改善してN2-N2衝突解析を行い,状態遷移速度係数,解離係数を計算した.これを解析的に近似して数値解析に供する形に整備し,さらに巨視的モデルとして緩和時間,解離速度係数を算出し,既存の実験値と比較した.今後,新たに得られたN2-N2系衝突のポテンシャルを用いた高精度化を試みるつもりである.最後に,熱防御材の熱応答熱応答モデルの高度化,多次元化,および流れ場との連成解析手法の高度化を計り,実験で得られる巨視的観測量との比較,検証を行うことでモデルの高精度化を図った.特に熱防御システムとしてアブレータに注目し,その解析コードの高度化の試みとして多次元化,実験による触媒性,窒化レートの決定と改善されたモデルの導入を行い,従来より高精度で試験結果を評価できるようになった.衝撃波背後の熱的・化学的非平衡を解明する実験手法としてH18に開発した自由ピストナ2段隔膜衝撃波管の運用を開始し、その動作確認と性能計測を行って、当初計画した目標値を逹成したことを確認した。衝撃波速度は最大で12.6km/s(雰囲気圧15pa中)であり,HAYABUSAサンプルリターンカプセルクラスの超軌道再突入環境はもとより、LEOからの大気再突入など、広範囲の気突入システム飛行環境が安定して(高い再現性で)実現できることが確認された。衝撃波背後の短時間現象まを捉える計測技術として、レーザーシュリーレン法を用いた衝撃波面計測装置を開発し、衝撃波内後の密度の跳躍を空間精度0.4mm程度で検出することに成功した。これと補助装置としての圧力センサーによる光学計測機器へのトリガを発生させ、光学計測対象と衝撃波面との相対位置を0.4mmの空間解像度で対応づけることが可能となった。上記トリガを受けて衝撃波背後の過渡的現象を高い時間解像度で捉える計測システムとして、第一に、イサージング分光器とマルチスポット光ファイバーを用いた多点同時分光システムをとして、第一に、イサージンマグ分光器とマルチスポット光ファイバることに成功した。本システムを開発し、衝撃波背後の密度の眺躍を精度0.4mm程度検出することに成功した。これと補助装置としての圧力センサーによる光学計測機器へのトリガを発生させ、光学計測対象と衝撃波面との相対位置を0.4mmの空間解像度で対応づげることが可能となった。

上記トリガを受けて衝撃波背後の過渡的現象を高い時間解像度で捉える計測システムとして、第一に、イメージング分光器とマルチスポット光ファイバーを用いた多点同時分光システムを開発し、衝撃波背後で4mmまたは1mm間隔でスペクトルを取得することに成功した。本システムを利用してN2の2+と1+についてスペクトルを取得し、スペクトルフィッティング法により温度を決定した結果、N22+と1+の温度変化に違いが認められ、見かけ上2+の方が1+よりも遅い緩和特性を示すことが分かった。これは2+がケミカルルミネッセンスによる発光の影響を受けていることに起因すると考えられるが、正確な原因はつかめておらず、H20年度の課題として提起された。第二に、基底状態の内部モード励起状態を直接計測する手段として、真空紫外光源を用いた真空紫外吸収分光システムの開発行った。運用はH20年度を予定している。解析においては、量子論的解析および状態遷移理論による微視的モデルの開発の手法を確立し、N2-N2の高温域における緩和・乖離モデルを開発した。この研究では、まず量子論的解析コードGAUSSIANO3を用いたab initio雷子軌道解析により分子間ポテンシャル面を計算し,これに解析式を与えてPESとした。高エネルギー領域まで定義されたN2-N2システムのPESは世界初である。一次に本PESを用いてN2-N2システムのQCT法による進言曲的軌道解析を行い、状態遷移速度係数、回転/振動緩和時間、および解離速度係数を決定した。得られた結果はこ実験データの存在する低温領域で実験と良い一致を示し、高温域では従来モデルを外挿したモデルに若干の修正を加えることで適用可能であることが確認された。高温域での内部モード緩和・乖離レートを検証したのは世界で始めてである。1.衝撃波管による微視的過程のモデルパラメータ計測:H19年度に開発した短時間高解像時間凍結多点同時分光システムを用いて窒素、空気、を模擬した作動ガスについて、衝撃波背後の発光分光・真空紫外吸収分光を行い、3で解析的にモデリングされる微視的過程の検証,およびモデルパラメータの計測を行った.結果として,120-200nmの真空紫外分光は従来の熱化学・輻射モデルが50%ほど過剰評価していること,また従来のN2+イオンの発生モデルは100-1000倍ほど過大評価していることなどが明らかになった.2.極短秒時光学計測の改善:衝撃波管を用いた気流の分光計測技術の開発を行った.特に衝撃波背後の極めて短時間の現象を計測する短秒時光学計測技術を開発した.ここではダブルレーザーシュリーレンシステムによる衝撃波速度,衝撃波位置の高精度検出技術を開発し,既存のイメージング分光器と光学系を用いてVIS波長域での時間凍結イメージング分光法を改善し,同真空紫外分光を開発した.これらの技術を用いて,N2分子の回転・振動モードの微視的な励起分布情報を取得し,従来モデルの検証を行った.3.量子論的解析および状態遷移理論による微視的モデルの開発:微視的モデルの開発を以下の手順で行った.(1)量子論的解析コード(GAUSSIAN03)を用いたab initio電子軌道解析によりCO-O分子間衝突ポテンシャル面を決定し,解析近似を行った.
離散ＤＣ関数最小化問題に対する大域的最適化手法の構築

本年度はひきつづき,所与のベクトルからのL1距離が定数以下,というL1距離制約の下での資源配分問題に対する高速アルゴリズムの開発に取り組んだ.まず,目的関数が分離凸関数であり,制約が成分和一定という等式条件のみという,もっとも基本的な資源配分問題(単純資源配分問題とよぶ)にL1距離制約を追加した問題について検討を行った.単純資源配分問題の構造を解析し,劣モジュラ資源配分問題とよばれる問題に帰着できることを証明できた.劣モジュラ資源配分問題には直観的に分かりやすいが速度の遅い貪欲アルゴリズムや,貪欲アルゴリズムを高速化したスケーリングアルゴリズムが既に提案されている.したがって,これらのアルゴリズムにL1距離制約つきの単純資源配分問題に適用可能であることが分かる.本研究では,貪欲アルゴリズムおよびスケーリングアルゴリズムを適用したときの高速な実装について検討し,その理論計算時間を解析した.これらのアルゴリズムは原点を初期点とするが,最適解と原点の距離が大きい場合,計算時間が大きくなる,という欠点がある.一方,今回扱う問題においては,最適解は必ず所与のベクトルの「近傍」に存在することが保証されているので,その近傍内の点を初期点とすることにより,計算時間を削減できるのではないか,というアイディアを得た.このアイディアをふまえ,L1距離制約つきの単純資源配分問題の最適解の性質を調査し,前述の近傍内で最適解の下界となるベクトルを効率的に計算できることを明らかにした.この結果に基づき,最適解が原点から遠い場合において,アルゴリズムの高速化を実現できた.以上の結果は論文にまとめられ,査読付き論文誌に投稿後,採択されている.本研究の目的は,離散DC関数最小化問題に対して,理論と実用の両面からみて高性能なアルゴリズムを提案することである.本年度は「(i)解きやすい問題クラスの検出」という課題に主に取り組み,「(ii)精度保証付き近似アルゴリズムの構築」という課題についても検討を開始した.課題(i)の解決に向けて,まず,最小化しやすい離散DC関数と最小化が困難な離散DC関数の境界を明確にすることを試みた.離散凸解析の理論においては,M凸関数という離散関数のクラスに関する最適化問題が解きやすいと認識されている.また,2つのM凸関数の和についても,最小化問題が多項式時間で解けることが知られている.一方,3つのM凸関数の和については,NP困難であることが知られている.この解きやすい問題と解きにくい問題の境界をより明確にするために,まずは解析しやすい特殊なM凸関数である,マトロイド階数関数の和で表現される離散関数の構造について調査を行った.M凸関数の場合と同様に,2つのマトロイド階数関数の和は最小化しやすいが,3つの和の場合は最小化しにくいことが知られている.一方,M凸関数の中にはマトロイド階数関数の和として表現できるものが少なくない.一般のM凸関数がマトロイド階数関数の和として表現可能かどうかを明らかにすることにより,M凸関数の解きやすさの構造の解明につなげようと試みた.しかしながら,この命題の証明の完成には至っていない.このように,本年度は目指していた課題解決につながるようなポジティブな結果は残念ながら得られなかったが,その過程では今後の研究につながるような新たな知見が得られた.その一部については,過去に得られた研究成果と合わせて学術論文としてまとめられ,国際ワークショップや学会などで発表された.本年度は離散DC関数の構造の解析を目指して,M凸関数の和により表現される関数の構造の解析を行っていたが,その構造が当初の想定以上に複雑であり,解析に時間を要している.そのため,当初の計画通りに研究が進まなかった.本研究の目的は,離散DC関数最小化問題に対して,理論と実用の両面からみて高性能なアルゴリズムを提案することである.本年度は昨年度に引き続き,「(i)解きやすい問題クラスの検出」および「(ii)精度保証付き近似アルゴリズムの構築」という課題について検討を行った.これらの課題解決のために,L凸関数最小化という離散凸解析における基本的な問題について再調査を行った.とくに,オークション理論や画像処理アルゴリズムに現れる,特殊なL凸関数最小化アルゴリズムの反復回数について理論的に解析し,厳密な反復回数のバウンドを得ることに成功した.また,2段階アルゴリズムに対し,既存の反復回数の上界より良い上界を得ることができ,またその上界がある問題例に対してタイトであることを明らかにした.また,M凸関数という,もうひとつの離散凸関数のクラスに対し,様々な交換公理により特徴付けできることを示した.この結果は,M凸関数のもつ様々な良い性質を証明する際に非常に有用となることが期待される.このように,本年度は今後の課題解決につながる可能性の高い,様々な新たな結果が得られた.本年度は新たな結果を見いだすことに重点を置いて研究を行ったため,研究発表の回数は少なくなったが,数本の学術論文としてまとめられ,論文誌に投稿することができた.そレらの結果については,今後,国内外のワークショップや学会などで発表し,専門家の評価を仰ぐ予定である.離散凸解析の基本的な問題に対する新たな結果を得ることが出来,本研究課題の解決の手がかりを得ることができたため.まず,L凸関数とよばれる離散凸関数の最小化問題に対するある種のアルゴリズムについて解析を行った.これは,オークション理論からの動機に基づくものである.L凸関数を最小化する際,解ベクトルの各成分を繰り返し増加させ,その後に繰り返し減少させるという,二段階アルゴリズムが適用できることが知られている.