hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レイノルズ数効果の流体物理と内層乱流応力バランスモデリング

研究初年度となる本年度は、航空機やロケットなどの空力特性や安定性、さらには熱環境に重大な影響を及ぼす、剥離・再付着や加熱・冷却壁を伴う乱流境界層現象に対する詳細な流体現象メカニズムを解明することを目的とし研究を進めた。剥離・再付着や壁面熱流束を伴う乱流境界層現象の解明には、研究代表者らが開発している高次精度数値計算スキームに基づく圧縮性流体解析ソルバーを用いたlarge-eddy simulation(LES)を用いた。本年度は、計画しているレイノルズ数条件における比較的低いレイノルズ数条件について、なだらかな逆圧力勾配により剥離・再付着する平板乱流境界層、および冷却・加熱壁を伴う平板熱乱流境界層の高精度LESデータベースを構築した(比較的高いレイノルズ数条件についてもLES実施に向けたセットアップに着手している)。また構築したLESデータベースを用いて、乱流統計量や乱流構造の観点から平板乱流境界層剥離・再付着現象や熱乱流境界層現象の解析を行った。加えて、LESの壁面応力モデル(内層乱流応力バランスモデル)構築の観点から、対流項や圧力項、熱応力項成分と、粘性項やレイノルズ応力項成分の応力バランスを明らかにすべく解析を進めている。次年度に実施予定の比較的高いレイノルズ数条件でのLES解析と合わせて、剥離・再付着や熱流束を伴う乱流境界層現象に対するレイノルズ数効果やその内層乱流応力バランスモデリングにつながる知見が得られると期待している。また本研究では、不確かさを定量化したデータの統計的特徴を解析することで現象理解や物理モデルの構築を試みるというアプローチも試しており、動的サンプリングと次元縮約を組み合わせた不確かさの定量的評価手法を開発し、テスト問題および空力問題への適用を通して、本手法の有効性を検証した。研究開始当初では、なだらかな逆圧力勾配により剥離・再付着する平板乱流境界層、および冷却・加熱壁を伴う平板熱乱流境界層の大規模LES解析において境界条件の設定方法などで困難があったが、その問題を解決し、予定通り比較的低いレイノルズ数条件における剥離・再付着や壁面熱流束を伴う乱流境界層の高精度LESデータベースを構築した。加えてレイノルズ数効果を調べるために計画している比較的低いレイノルズ数条件の解析セットアップにも着手した。また構築したデータベースを基に、それぞれの乱流境界層現象に対して乱流統計量や乱流構造、内層乱流応力バランスの解析を進めている。このような状況から、達成度はおおむね順調に進展しているとした。比較的高いレイノルズ数条件の大規模LES解析を実施し、初年度に実施した比較的低いレイノルズ数条件のLESデータベースと合わせて、剥離・再付着や熱流束を伴う乱流境界層現象とそのレイノルズ数効果の詳細物理メカニズムを明らかにするよう研究を進めていく。ここで構築する高精度LESデータベースは、LESの内層乱流応力バランスモデル構築やその検証データとして不可欠なデータベースになると考えている。また加えて、LESにおける内層乱流応力バランスモデル構築に向けて、構築する高精度LESデータベースと同条件にて、まずは既存の壁面モデルLES解析を実施し、既存のモデリングの検証とその問題点を明らかにしていくことを計画している。またその上で、LESデータベースの解析から明らかにする剥離・再付着乱流境界層や熱乱流境界層の内層乱流応力バランスを考慮した内層乱流応力バランスモデルの構築に着手する。また不確かさに対して複雑な応答を示す基礎方程式に支配される物理問題に対して、必要であれば応答を近似する数学モデルの高度化に取り組み、開発手法の有効性を実証していく。

研究開始当初では、なだらかな逆圧力勾配により剥離・再付着する平板乱流境界層、および冷却・加熱壁を伴う平板熱乱流境界層の大規模LES解析において境界条件の設定方法などで困難があったが、その問題を解決し、予定通り比較的低いレイノルズ数条件における剥離・再付着や壁面熱流束を伴う乱流境界層の高精度LESデータベースを構築した。加えてレイノルズ数効果を調べるために計画している比較的低いレイノルズ数条件の解析セットアップにも着手した。また構築したデータベースを基に、それぞれの乱流境界層現象に対して乱流統計量や乱流構造、内層乱流応力バランスの解析を進めている。このような状況から、達成度はおおむね順調に進展しているとした。比較的高いレイノルズ数条件の大規模LES解析を実施し、初年度に実施した比較的低いレイノルズ数条件のLESデータベースと合わせて、剥離・再付着や熱流束を伴う乱流境界層現象とそのレイノルズ数効果の詳細物理メカニズムを明らかにするよう研究を進めていく。ここで構築する高精度LESデータベースは、LESの内層乱流応力バランスモデル構築やその検証データとして不可欠なデータベースになると考えている。また加えて、LESにおける内層乱流応力バランスモデル構築に向けて、構築する高精度LESデータベースと同条件にて、まずは既存の壁面モデルLES解析を実施し、既存のモデリングの検証とその問題点を明らかにしていくことを計画している。またその上で、LESデータベースの解析から明らかにする剥離・再付着乱流境界層や熱乱流境界層の内層乱流応力バランスを考慮した内層乱流応力バランスモデルの構築に着手する。また不確かさに対して複雑な応答を示す基礎方程式に支配される物理問題に対して、必要であれば応答を近似する数学モデルの高度化に取り組み、開発手法の有効性を実証していく。
GPI結合型タンパク質の糖鎖の多様性の意義

GPI結合型膜タンパク質のGPI部位の糖鎖構造に関して,哺乳動物由来のものは量が得られないために,原虫由来のものとの比較により構造推定しているのが現状である。そして哺乳動物由来GPI糖鎖がどの程度構造多様性を示すか,同一細胞の異なったGPI型膜タンパク質のGPI部位が同じかなどの点は,また余り解析されていない。そこで蛍光標識法を用いて,GPI型糖鎖の高感度な簡便解析技術の開発を試みた。GPI糖鎖の蛍光標識には2種類の方法が考えられる。第一はエタノールアミンとグルコサミンのアミノ基をダンシル試薬と反応させる方法。第二はGPI型鎖を亜硝酸分解してグルコサミン残基を2,5-アンヒドロマンノースとして,次にピリジルアミノ化する方法である。両法とも実際の試料に当てはめて検討した。試料にはヒト尿由来の水溶性CD59を用いた。まずこの糖鎖を従来法で糖鎖構造を多様性まで決定した(研究発表論文1に発表)。次にCD59をダンシル化した後,HPLCにて単離して、これをプロナーゼ消化して蛍光標識GPI糖鎖部を分子ふるいクロマトグラフィーで精製した。この標品はHPLCで数本のピークに分離した。現在各ピークが,先に構造決定したどの構造に対応するかを解析している。第二のピリジルアミノ化法についても検討した。CD59の亜硝酸分解物を脱塩してから常法に準じてピリジルアミノ化した。次いでプロナーゼ消化後,HPLC精製を行ったところ、極めて複雑な溶出パターンを示した。CD59を亜硝酸分せずにピリジルアミノ化した場合には、蛍光標識強度は,亜硝酸分解試料と較べて1%以下であったので、亜硝酸分解が複雑な蛍光標識パターンを示す原因であることを強く示唆した。現在さらに原因を解析中であるが,本法はGPI糖鎖分析には適さないと暫定的に結論した。
小児咽頭扁桃における抗原提示細胞の機能解析に基づくDDSを介した新たな治療戦略

気道上皮細胞株を用いて、respiratory syncytialvirus(RSV)の感染応答機構について検討した。抗原提示機構と上皮バリア,病原体認識機構の局在分布を2013年7月に第8回国際扁桃・粘膜バリアシンポジウム(スイス)にて発表し,国際誌に報告した。鼻粘膜上皮細胞におけるToll like receptor(TLR)3作動薬処置によるmicroRNAの挙動とタイト結合分子の制御機構の検討を国際誌に掲載した。RSV感染後の喘息発症予測因子としてウイルス感染により誘導されるmicroRNAを検討した。誘導されるサイトカインが抗菌薬投与により制御される結果について現在投稿中である。ヒト小児咽頭扁桃組織について検討を行う前に、in vitro、およびin vivoにおいて以下の検討を行った。1.ヒト正常鼻粘膜上皮細胞における正常群と、および非処置培養上皮と病原体認識機構刺激群、RSウイルス処置群のそれぞれにおいてmicroRNAアレイを用いた網羅的遺伝子解析を行った。2. 1.で得られた解析をもとに、標的遺伝子群を遺伝子発現上昇群と減少群から数個ずつ選び、上気道免疫システムに関連のあると考えられる経路を想定した。続いてヒト小児扁桃初代培養上皮細胞を確立し、以下の実験を行った。3.手術で同意を得て得られた組織より培養を行ったヒト小児咽頭扁桃初代培養上皮細胞・組織を用いて、M細胞特異的マーカーとされているGP2抗体による免疫組織学的検討を行った。結果として数が非常に少ないながら、GP2陽性と考えられる細胞を認めた。タイト結合との共染色が鮮明には得られておらず、更なる検討が必要であった。4.ヒト正常気道上皮細胞株であるBEAS2Bとヒト肺胞上皮細胞株A549を用いて、RSウイルス処置群および病原体認識機構刺激群から得られた細胞上清からELISA法によるサイトカイン産生の違いについて検討を行った。5.サイトカイン産生能の結果からウイルス処置群による反応性が良好であったため、ウイルス処置による更なる検討やRSウイルス以外のウイルス感染性について引き続き検討を行うこととした。蛋白やmRNAレベルの検討や標的遺伝子群の過剰発現群、ノックダウンの系については今後検討予定である。上記結果や得られた知見について,平成25年度7月にスイスチューリッヒで開催された第8回国際扁桃免疫シンポジウムにてポスター発表を行った。本年度は様々な上皮細胞株を用いてRSウイルス感染系を確立し、反応性の確認として、新型インターフェロンであるインターフェロンラムダ、IL-8, IL-6, RANTESなどの種々のサイトカインの挙動を確認した。またある種の抗菌剤に含まれるRSウイルス感染に伴い誘導される炎症反応を抑制する成分を同定し、それらの生理活性作用、分子生物学的機序について検討中である。得られた結果の一部について耳鼻咽喉科感染症エアロゾル学会および鼻科学会にて口演発表を行った。引き続きサイトカイン産生やその制御機構について詳細な検討を行うとともに、抗菌剤の抗菌活性以外の抗炎症作用について、小児扁桃上皮などを用いて検討予定である。また、近年microRNAは、細胞内のみならず細胞外に分泌されると報告されているため培養ヒト鼻粘膜上皮細胞を用い、RSV感染と未処置細胞を比較したmicroRNA arrayを行った。arrayにおいて処置群と未処置群で2倍以上発現が増加したmicroRNAは76種類であった。9倍以上の発現増加を認めた3種類に関してウイルス処置を行った気道上皮細胞、鼻粘膜上皮細胞、それぞれの細胞上清を用いたreal-timePCR法を用いて検討を行う予定である。鼻汁解析の予備検討として処置、未処置の気道上皮細胞培養上清からtotal RNA抽出を行い、real-timePCR法による定量的発現解析が可能か検討する予定である。この結果によって鼻汁によるRSウイルス感染症の重症化やアレルギー発症予測が可能となる可能性がある。研究課題はヒト小児咽頭扁桃上皮における抗原提示機構と上皮バリア機能との関連を明らかにし小児上気道感染症に対する病態をふまえた治療・予防戦略確立のための基礎研究であり最終年度は(1)小児咽頭扁桃上皮細胞におけるM細胞を含む抗原提示機構と上皮バリアの関係を検討,病原体認識機構の局在と分布、機能的役割を解明,(2)ヒト小児咽頭扁桃組織におけるDNAおよびmicroRNAアレイを用いた網羅的遺伝子解析の解析が終了し結果の一部を2013年7月に第8回国際扁桃・粘膜バリアシンポジウム(スイス,チューリッヒ)にてポスター発表を行い,国際学術誌に投稿準備中である。また鼻粘膜上皮細胞におけるToll like receptor(TLR)3のアゴニスト処置によるmicroRNAの挙動とタイト結合分子の制御機構に関する検討をEur J Pharmacol.に掲載した(Miyata R. et al., 2015)。さらに小児期に感染するRSウイルス感染後の喘鳴の遷延や気管支喘息発症との関連を予測する因子としてウイルス感染により特異的に誘導されるmicroRNAを明らかとした。その結果を2015年第64回日本アレルギー学会にポスター筆頭演者として発表している。さらにRSウイルスの宿主細胞内での複製機構と気道上皮細胞の宿主免疫応答制御機構の関連を検討し複数の気道上皮細胞株を用いてウイルス感染に伴って誘導される種々のサイトカインがある種の抗菌薬投与によって抑制されることを発見した。このことはこれらの抗菌薬の構成成分に,ウイルス感染に伴って誘導される宿主細胞内のシグナル伝達経路を阻害する機能が存在することを示唆しており国際学術誌へ投稿中あるいは準備中である。

以上の結果は第2, 3回日本耳鼻咽喉科感染症エアロゾル研究会,第53回日本鼻科学会,第63回ウイルス学会総会で口頭あるいはポスターにて発表した。気道上皮細胞株を用いて、respiratory syncytialvirus(RSV)の感染応答機構について検討した。抗原提示機構と上皮バリア,病原体認識機構の局在分布を2013年7月に第8回国際扁桃・粘膜バリアシンポジウム(スイス)にて発表し,国際誌に報告した。鼻粘膜上皮細胞におけるToll like receptor(TLR)3作動薬処置によるmicroRNAの挙動とタイト結合分子の制御機構の検討を国際誌に掲載した。RSV感染後の喘息発症予測因子としてウイルス感染により誘導されるmicroRNAを検討した。誘導されるサイトカインが抗菌薬投与により制御される結果について現在投稿中である。microRNAアレイの結果から得られた候補microRNAについてリアルタイムPCRの系を確立し、次のステップに移行できたため、おおむね順調に進展していると考えられる。この結果は2015年のアレルギー学会、ウイルス学会などで公表していく予定である。粘膜免疫学得られた結果について、再現実験を繰り返しながら確認を行い、国際学術誌に投稿準備を行うともに、国内外の該当学会で発表予定である。すでにmicroRNAアレイを用いた検討・解析を終了しており、得られた解析結果と確立された細胞培養系を用いて蛋白、RNAレベルでの解析を行う準備は整っているため。ELISA法によるサイトカインの検討結果から、ウイルス処置による小児扁桃上皮細胞の反応性について更なる検討を行うことが可能となったため。次年度使用額が生じた理由は、あらかじめ27年度より繰り上げて予算を執行しているため、残金が生じた。反応性が良好なウイルス処置群について未処置群と比較して免疫応答の違いやシグナル伝達経路などに関した更なる検討を行う。また、M細胞の指標であるGP2について、免疫染色では刺激による発現増加が示唆されたが、蛋白レベルにおいてウイルス感染やその他病原体認識機構の刺激による発現変化があるかどうか検討を行っていく。初代培養上皮細胞が入手できない場合に備えて、複数種類の気道上皮細胞株を培養することに成功している。このためこの研究を遂行する上で、初代培養細胞での研究が進行しない場合に対しての備えができていると考える。次年度使用額と合わせて追加実験試薬代、学会発表、論文投稿料とあてる予定である。購入予定の抗体が入荷未定のため、46,721円は次年度使用となった。抗体、実験用試薬、培地や特殊染色用の試薬、細胞培養用皿、リアルタイムpcr試薬などの消耗品に使用予定である。また、学会での研究成果報告の際の旅費、論文校正謝金支払いなどに使用する予定である。
ライフライン震害による住民生活支障の計量化と予測評価マッピング

平成8・9年度の研究を通じて得られた成果(調査フレイムの再構築,調査法の開発,調査の実施,調査結果の分析)を踏まえ,次のような計画を実行して,この研究の目的を達成した。1)生活支障の予測評価とマッピング:生活支障の予測評価マップを導出する方法を開発し,事例研究を行った。予測評価した結果の表示には,行政境界を地域単位とするブロック図の他,等値線図(コンター・マップ)による表現も用いた。マッピングに用いる評価指標には,ライフラインの停止状況と世帯の生活形態(ライフラインへの依存性)を説明変数とし,生活支障の強さを計量的に予測した結果を用いた。予測係数の誘導には,平成8・9年度に1995年兵庫県南部地震の被災域で行った調査の結果を利用した。2)調査法の評価と改善:平成8・9年度に行った調査に検討を加え,改善点を識別した。また,識別した問題点に対する改善方法の具体案を取りまとめた。おもに,アンケート(質問)の構成,調査オペレイション,データ処理(アンケート結果のディジタル・データ化),アンケートデータの分析方法(コンターマップの自動作成を含む)に注目して検討を進めた。3)成果の取りまとめ:研究期間内に得られた成果の取りまとめを進めた。
アクトミオシンの相互作用を調節して収縮環形成を促すRng2の制御機構

細胞質分裂に必要な収縮環を構成するアクチン繊維とミオシンIIの相互作用の制御については不明な点が多い。私達は、その鍵を握るであろうIQGAP様蛋白質Rng2の分裂期特異的な機能発現機序について、分裂酵母を用いて研究を進めた。今年度は、Rng2による収縮環へのミオシンIIの局在機構について、2重の様式があることを示すことに成功した。まずRng2は、ミオシンIIを分裂面特異的に細胞表層にアンカーする活性があることを示した。この際に、分裂面への位置決定は別の蛋白質Mid1を介して生じること、そしてRng2はミオシンIIの尾部領域を介してアンカーしていることを明らかにした。この結果は、FRAPを用いたRng2およびミオシンIIの細胞内ダイナミクスの実験結果とも合致した。次に生化学的解析から、Rng2はそのアクチン結合活性を介して、おそらくはアクチン繊維とミオシンIIのモーター領域の結合時間を延ばすことにより、収縮環のアクチン繊維に特異的にミオシンIIを相互作用させている可能性を見いだした。このような2重の作用により、Rng2は収縮環のミオシンIIの機能を制御していると推定した(論文投稿中)。また、Rng2の分子機能が分裂期に特異的に活性化するメカニズムについて、その機能に必須な結合蛋白質であるカルモジュリンスーパーファミリー蛋白質Cdc4との相互作用を中心に検討を進めた。発現解析データによると、Cdc4の発現量は分裂期に上昇することが分かっている。そこで、細胞周期の間期にCdc4を人為的に高発現させた場合に、Rng2が活性化するか調べた。その結果、Cdc4単独の高発現ではRng2の機能に顕著な影響が生じないことが認められた。Cdc4との結合性の他にも分裂期特異的なRng2の活性化機構があるものと推定された。動物や菌類の細胞質分裂に必要な収縮環を構成するアクチン繊維とミオシンの相互作用と動的平衡状態の制御については不明な点が多い。私達は、その鍵を握るだろうIQGAP様蛋白質Rng2の分裂期特異的な機能発現機序について、分裂酵母を用いて研究した。今年度は、まずRng2のリン酸化による翻訳後修飾が細胞内での時空間的な制御に関わっているか調べる目的で、サイクリン依存性タンパク質キナーゼCdk1およびpoloキナーゼの基質となりうるセリンおよびスレオニン残基を全てアラニン(非リン酸化型Rng2)あるいはアスパラギン酸(リン酸型Rng2)に置換した遺伝子の機能を調べた。これらの変異タンパク質は、細胞内において野生型Rng2と同様に収縮環に局在した。さらに、それぞれの変異遺伝子を野生型遺伝子と置換して細胞内機能の相補性を調べたところ、両方とも細胞増殖能を相補できることが判明した。今後は、これらの変異株におけるアクチン繊維とミオシンのダイナミクスについて計測する。次に、リン酸化制御とは別に、Rng2のIQモチーフにカルモジュリンやミオシン軽鎖が結合することで細胞内機能が制御される可能性を探った。7つあるIQモチーフを部分的に削除(あるいは機能欠損させる点突然変異を導入)した結果、IQモチーフのひとつがRng2の細胞機能に重要であることを発見した。この領域に結合する因子とその時期を特定することで、分裂期特異的なRng2の機能発現のしくみが解明されるかもしれない。また、in vitroにおけるII型ミオシンモーター活性に及ぼすRng2の影響について解析した。予備的ではあるが、Rng2のアクチン結合ドメインをアクチン繊維に結合させると、II型ミオシンのMg-ATPase活性を抑制する可能性が見いだされた。次年度に向けて、より詳細な解析が求められる。
髄鞘を標的とした神経変性疾患・脊髄損傷に対する新規治療戦略に関する研究

髄鞘は跳躍伝導と神経保護の二つの観点から中枢神経系において必要不可欠の構造物である。その重要性は多発性硬化症に代表される脱髄疾患の病状からも明らかであるが、昨今はアルツハイマー病やパーキンソン病、ALSなどの神経変性疾患、統合失調症や鬱病などの精神神経疾患、或いは脊髄損傷などの外傷においても、神経細胞のみならず髄鞘の障害がその病態に深く関与している。本研究ではこれら病態において今後髄鞘再生医療のなし得る役割について検討を行い、単に髄鞘再生を誘導するのではなく、髄鞘生合成を維持する髄鞘脂質供給系を維持すること、特にアストロサイトのケトン体生合成が重要であろうと推定された。その重要性は多発性硬化症に代表される脱髄疾患の病状からも明らかであるが、昨今はアルツハイマー病やパーキンソン病、ALSなどの神経変性疾患、統合失調症や鬱病などの精神神経疾患、或いは脊髄損傷などの外傷においても、神経細胞のみならず髄鞘の障害がその病態に深く関与していることが解明されつつある。再生能の乏しい神経細胞に比して高いリダンダンシーを有する髄鞘の関与は髄鞘再生療法が新たな治療の光となる可能性を示唆している。本研究は神経変性疾患や脊髄損傷の新たな治療標的として髄鞘が有する可能性を追究することを目的としている。当初、アルツハイマー病モデル動物や脊髄損傷モデル動物に申請者らが開発した髄鞘化誘導医薬品候補化合物を投与し、これら病態が改善するか否かを検討するスキームを描いていた。髄鞘形成を担うオリゴデンドロサイトの前駆細胞(OPC)を分化誘導することがその戦略であったが、幾つかの知見により加齢を経たモデル動物(また恐らくは実際のヒト)では髄鞘再生誘導はこの分化誘導だけでは不十分であると推定するに至った。髄鞘の乾燥重量の大半は脂質で占められており、この脂質供給系が担保されなければ、仮にOPCが形態としてオリゴデンドロサイトに分化しても、機能的に十分な髄鞘とはならないと推定された。しかるに、翻って髄鞘維持には髄鞘脂質供給系が継続して必要であるとも考えられ、この仮説をまず検証する必要があると考えられた為、申請者が既に作成していた、髄鞘脂質供給系を止めた動物モデル(アストロサイトのケトン体合成を停止させた遺伝子改変動物)を加齢化させ、神経変性などの事象にそのこと自体が関与している証左がないか検証することとし、本書作成時点でその解析途上にある。昨年度報告の通り、昨今得られている幾つかの知見により、当初想定していた髄鞘化誘導医薬品候補化合物の単純投与では髄鞘再生は誘導されない可能性が示唆され、むしろ、髄鞘の乾燥重量の大半を占める脂質の供給系を担保することが重要であるとの認識に至った。上記認識に立脚し、特に神経変性などが生じやすくなる加齢マウスにおいて、髄鞘の恒常性維持には髄鞘脂質供給系の健全性が必要であるとの作業仮説を立て、これを検証するべく、申請者が既に作成していた髄鞘脂質供給系を止めた動物モデル(アストロサイトのケトン体合成能を障害させた遺伝子改変マウス)を加齢化させ、神経変性などの事象が生じ得るかを解析することとした。平成26年度においては上記作業仮説に基づき生後2年程度を経た加齢マウスを用いた、神経・アストロサイト・髄鞘などの組織学的解析及びY-mazeなどを利用した行動解析を実施しており、本書作成時点で解析は継続中である。過年度の報告の通り、昨今得られている幾つかの治験により、当初想定していた髄鞘化誘導医薬品候補化合物の単純投与では髄鞘再生は誘導されない可能性が示唆され、むしろ、髄鞘の乾燥重量の大半を占める脂質の供給系を担保することが重要であるとの認識に至った。このため、特に神経変性などが生じやすくなる加齢マウスにおいて、髄鞘の恒常性維持には髄鞘脂質供給系の健全性が必要であるとの作業仮説を立て、これを検証するべく、申請者が既に作成していた髄鞘脂質供給系を止めた動物モデル(アストロサイトのケトン体合成能を障害させた遺伝子改変マウス)を加齢化させ、神経変性などの事象が生じ得るかを解析することとした。

平成27年度は平成26年度に引き続き、上記作業仮説の検証を進めるべく、老齢化した当該マウスの組織学的解析及び行動解析を実施し、作業仮説を裏付ける幾つかの根拠を得るとともに、予想していなかった知見が認められた。現在これら結果が有する意義の解明を目指して、更なる解析を続けている。髄鞘は跳躍伝導と神経保護の二つの観点から中枢神経系において必要不可欠の構造物である。その重要性は多発性硬化症に代表される脱髄疾患の病状からも明らかであるが、昨今はアルツハイマー病やパーキンソン病、ALSなどの神経変性疾患、統合失調症や鬱病などの精神神経疾患、或いは脊髄損傷などの外傷においても、神経細胞のみならず髄鞘の障害がその病態に深く関与している。本研究ではこれら病態において今後髄鞘再生医療のなし得る役割について検討を行い、単に髄鞘再生を誘導するのではなく、髄鞘生合成を維持する髄鞘脂質供給系を維持すること、特にアストロサイトのケトン体生合成が重要であろうと推定された。平成26年度に研究計画を修正したため、研究全体の進捗はやや遅れている。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経内科学平成26年度報告の通り、脊髄損傷の評価を断念し、神経変性疾患などの脳疾患に対象を絞りエフォートを集中することで研究を引き続き進捗させる。研究申請以降に幾つかの新規知見(申請者による知見、並びに他の研究者による報告)が得られ、当初の研究計画で想定していた前提を上述の通り変更する必要に迫られたため、全体の進捗がやや遅れることとなった。研究計画修正に伴う進捗遅延により当該年度の消耗品の購入が減少したため。当初、脳及び脊髄の疾患を対象に検討することを想定していたが、研究計画に遅れが生じたため、研究資源やエフォートをより効率的に使用するべく、脊髄損傷の評価を断念し、神経変性疾患や脳血管障害などの脳疾患に対象を絞って研究を遂行することとする。平成27年度研究計画に添って物品費として使用する。申請当初には得られていなかった新しい知見により、別項記載の通り、研究計画を修正することとなった。しかるに初年度実施予定であった動物実験にかかる備品や関連する消耗品の当該年度購入を見送ったため、次年度使用額が生じた。別項記載の通り、実験計画は一部修正を行うが、平成25年度に算定たが未購入である備品及び消耗品にかかる実験は平成26年度以降に実施を予定していることから、平成26年度に繰り越して使用する計画としている。
量子ドットを用いた多体効果の実験的研究

2つの量子ドットを並列させ,一方においてFano近藤効果を生じさせる.もう一方の量子ドットスピンをON/OFFさせることで,Fano近藤効果が消失/出現することを確認した.すなわち,RKKY相互作用を発生させることで,近藤温度が著しく低下したことになり,近藤効果とRKKY相互作用の相克という最も単純な描像を確認する結果となった.量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネルギーの順番から大きく変化する.側壁結合型量子ドットを使って,ゼロ電子状態を実現し,電子の個数を正確に測定し,同時に磁場応答を見ることで充填された状態の1電子アサインメントを行った.これにより,閉じこめポテンシャル形状を変化させることで,多体効果の現れ方に大きな変化が生じることが判明した.本年度はこれを使用して,電子数を変化させずに量子ドット内のスピン状態を変化させ,スピンをON/OFFすることに成功した.超伝導量子ビットについて,多体効果によって量子テコヒーレンスが生じる様子を実験的に検証した.超伝導量子ドットを半導体2次元電子系上に作製し,マクロに区別が可能な電荷状態間がジョセフソン結合によって量子力学的にコヒーレントに結合されていることを,結合ギャップに相当するマイクロ波を照射してJQPピークに生じるサブピークを調へることで検証した.この時,2次元電子系はキャリアがいない状態に置いた.続いて2次元系にキャリアを導入して同じ実験を行い,コヒーレンスが大幅に抑制されていることを確認した.GaAs/AlGaAs2次元正孔系を使ってアンチドット格子系を作製し,磁気抵抗AB型振動を側定することて,スピン軌道相互作用によって生じるヘリー位相の存在を確認した.同時に,スピン軌道相互作用によるバンド分裂が干渉効果に及ぼす影響も検出した.2つの量子ドットを並列させ,一方においてFano近藤効果を生じさせる.もう一方の量子ドットスピンをON/OFFさせることで,Fano近藤効果が消失/出現することを確認した.すなわち,RKKY相互作用を発生させることで,近藤温度が著しく低下したことになり,近藤効果とRKKY相互作用の相克という最も単純な描像を確認する結果となった.量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネルギーの順番から大きく変化する.側壁結合型量子ドットを使って,ゼロ電子状態を実現し,電子の個数を正確に測定し,同時に磁場応答を見ることで充填された状態の1電子アサインメントを行った.これにより,閉じこめポテンシャル形状を変化させることで,多体効果の現れ方に大きな変化が生じることが判明した.本年度はこれを使用して,電子数を変化させずに量子ドット内のスピン状態を変化させ,スピンをON/OFFすることに成功した.超伝導量子ビットについて,多体効果によって量子テコヒーレンスが生じる様子を実験的に検証した.超伝導量子ドットを半導体2次元電子系上に作製し,マクロに区別が可能な電荷状態間がジョセフソン結合によって量子力学的にコヒーレントに結合されていることを,結合ギャップに相当するマイクロ波を照射してJQPピークに生じるサブピークを調へることで検証した.この時,2次元電子系はキャリアがいない状態に置いた.続いて2次元系にキャリアを導入して同じ実験を行い,コヒーレンスが大幅に抑制されていることを確認した.GaAs/AlGaAs2次元正孔系を使ってアンチドット格子系を作製し,磁気抵抗AB型振動を側定することて,スピン軌道相互作用によって生じるヘリー位相の存在を確認した.同時に,スピン軌道相互作用によるバンド分裂が干渉効果に及ぼす影響も検出した.量子ドットの近藤状態が,特定の干渉計の中で干渉を生じる際に起こるFano近藤効果を,T結合型の量子ドットおよびABリング中に量子ドットを埋め込んだ系において観測した.T結合型の量子ドットにおいては,特定の干渉パラメーターにおいて,近藤状態での位相シフトがπ/2にロックされていることを検証した.ABリングの系においては,磁場によって干渉パラメーターを変化させて,あらゆるパラメーターの領域でπ/2へのロックが生じていることを確認した.これは,AB位相のゲート電圧変化にも現れ,最も簡単なFano近藤効果のモデルからは考えられないことであった.この問題を解決するため,慶応大江藤教授との共同研究で,エッジチャネルが生じている際のFano近藤効果のモデル計算を行い,実験結果と非常に良く一致する結果を得ることができた.これにより,2端子素子でも,条件によってはあたかも理想的な2重スリット実験であるかのような結果が得られることが明らかになった.この「2端子素子においてAB位相が連続的に動かない」現象は,オンサガー相反性の帰結として理解されるが,一般にこれを「連続的な動き」に変えるには,多チャンネルの効果が必要である.テルアビブ大学Aharony, Entin両教授との共同研究で,このような多チャンネル系をモデル化し,実際にそのようなAB位相の動きが生じること,実験をよく説明することを実証した.T結合型の量子ドットにおいて,電子数ゼロ状態まで量子細線とドットとの結合を有限に保って実験をすることに成功した.電子数変化の際に生じるFano共鳴ピーク間隔を測定することで,量子ドットの電子状態が調和振動子の殻構造を持っていることを確認した.

これは,量子細線の伝導度が高い領域でのみ生じ,これは細線の量子化モードとドットのモードマッチングの効果によるものと考えられる.本年度は,従来からの懸案であった,近藤効果とRKKY相互作用との相克についての実験に着手した.2つの量子ドットを並列させ,一方においてFano近藤効果を生じさせる.この状態で,もう一方の量子ドットスピンをON/OFFさせることで,Fano近藤効果が消失/出現することを確認した.すなわち,RKKY相互作用を発生させることで,近藤温度が著しく低下したことになり,近藤効果とRKKY相互作用の相克という最も単純な描像を確認する結果となった.これは,従来の一部の理論をサポートする一方,近藤状態において量子情報の拡散が抑えられるとした一部の興味深い理論シミュレーションをサポートしない.これは,あくまで静的な測定を行っているためである可能性があり,実験系に更に工夫を加え,また動的な領域に測定を広げることで新しい情報を得られる可能性があり,引き続き研究を続ける.量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネルギーの順番から大きく変化する.側壁結合型量子ドットを使って,ゼロ電子状態を実現し,電子の個数を正確に測定し,同時に磁場応答を見ることで充填された状態の1電子アサインメントを行った.これにより,閉じこめポテンシャル形状を変化させることで,多体効果の現れ方に大きな変化が生じることが判明した.2次元正孔系をアンチドットに加工し,電気伝導を測定した.特にアンチドット間隔の狭い試料について,AB型振動を観測した.これをFourier解析した結果,メインピークに分裂が観測され,更に2倍高調波,4倍高調波で分裂の様子が大きく変化することを見いだした.これは,2次元正孔系に2つのフェルミ面が存在すると同時に,スピン軌道相互作用によって面内に有効磁場が発生し,これによるベリー位相が生じたためである.アンチドット系では初めてこの効果を観測した.本年度は,研究対象を金属量子ドットに広げ,超伝導量子ビットについて,多体効果によって量子デコヒーレンスが生じる様子を実験的に検証した.超伝導量子ドットを半導体2次元電子系上に作製し,マクロに区別が可能な電荷状態間がジョセフソン結合によって量子力学的にコヒーレントに結合されていることを,結合ギャップに相当するマイクロ波を照射してJQPピークに生じるサブピークを調べることで検証した.この時,2次元電子系はキャリアがいない状態に置いた.続いて2次元系にキャリアを導入して同じ実験を行い,コヒーレンスが大幅に抑制されていることを確認した.量子ドット内多体効果によって,ドットの量子状態の充填順序は1電子エネルギーの順番から大きく変化する.側壁結合型量子ドットを使って,ゼロ電子状態を実現し,電子の個数を正確に測定し,同時に磁場応答を見ることで充填された状態の1電子アサインメントを行った.これにより,閉じこめポテンシャル形状を変化させることで,多体効果の現れ方に大きな変化が生じることが判明した.本年度はこれを使用して,電子数を変化させずに量子ドット内のスピン状態を変化させ,スピンをON/OFFすることに成功した.GaAs/AIGaAs2次元正孔系を使ってアンチドット格子系を作製し,磁気抵抗AB型振動を測定することで,スピン軌道相互作用によって生じるベリー位相の存在を確認した.同時に,スピン軌道相互作用によるバンド分裂が干渉効果に及ぼす影響も検出した.2重障壁井戸中にInAs量子ドットを形成し,ピラー型に微細加工して垂直電気伝導を調べた.
高速高解像力実験動物用X線マイクロCTの実用化

高速高解像力の実験動物用のX線マイクロCT(以下マイクロCT)の実用化のための研究を行った。平成17年度はX線センサーを光電子倍増管からフラットパネルへ変更を行い、解像力およびダイナミックレンジなどの基本性能を大幅に改善した。開発したマイクロCTの基本性能は、撮像時間は最短で17秒とし、30秒、2分および8分を選べるようにした。画素のサイズは正立方体で1辺の大きさが133-10umまで可変とした。画素数は480×480×480とした。管電圧は30-130KV、電流は0-300uAで、焦点サイズは7,20および40umの可変とした。本年度はこれらを受けて、実際の実験動物を撮像し、その有用性の証明を行ったので報告する。肝臓ガンのモデルマウスに浅い麻酔を行い、ヒトに使用されている水溶性の造影剤を使用し、1分間隔で撮影することで、早期相、門脈相、晩期相の各相の鮮鋭な画像が得られた。これによって、ガンの病態を明らかにすることが可能となった。脳低動脈の奇形モデルラットに対しては浅い麻酔を行い撮像し、その奇形を評価することが可能となった。肺ガンのモデルマウスにおいて浅い麻酔を行い、直系1mm程度の小さなガンを観察することが可能となった。肥満モデルのラットに対しては、内臓脂肪を3次元的に評価することが可能となった。皮下腫瘍に対しては、腫瘍に栄養している血管を次元的に画像化することに成功した。また、生後1時間から14日まで、ラットを経時的に撮像することにも成功した。これらのことから、開発した装置は、17秒と短時間で撮影が可能で低被曝であることから、実験動物を飼育しながら連続的に撮像することが可能となった。本装置を応用することで、1匹の実験動物を長期間にわたり観察が可能になることから、再生医学や:ガンの治療研究に有効であった。実験に使用する動物の匹数を少なくすることが可能となり動物愛護の点でも有用であることが実証された。高速高解像力の実験動物用のX線マイクロCTの実用化のための研究を行った。この装置が実用化されることによって、再生医学等で求められている成長発育加齢を伴う同一個体の実験動物を長期間観察可能となり、再生医学において、その安全性を確立するために、実験動物を長期間観察し、移植した細胞が将来癌化あるいは目的としない不要な組織を形成しないかを検証が可能となることが期待されている。本年度は現有している実験動物用X線CTの試作機に、回転中心とX線焦点の距離を自由に変更できる機構を付加し、拡大率を容易に変更できる機構の開発を行った。この機構はレールの上をスライド式に移動する方式で、スライドテーブルの上にX線管球を取り付けることで、X線管球の焦点の位置を変化させた。また、半導体のX線センサーを使用することでこの解像力を上げた。拡大率を変更した場合でも再校正を不用とする3次元CT用画像再構成プログラムを開発した。これら改良を行い、マウス・ラット・モルモット・ウサギに軽微な麻酔を行い、撮影実験を行った。結果、撮影時間はわずか17秒で480x480x480の画素の3次元画像データが得られた。解像力は10-133umまで変更が可能となった。

倍率変更時の再校正も簡便となった。画像再構成時間は3-5分であった。骨においては、内部の海面骨の骨量の微細な構造を観察することが可能となった。軟組織においては、肺野・肝臓・腎臓・腸・筋肉・および脂肪の観察が可能となった。今後は高速高解像力の実験動物専用のX線マイクロCTを使用し、骨の発育や、癌の転移様式などの観察を行い、非常に少ない実験動物で効率の良い実験を実施し、再生医学の人体への応用で問題となっている安全性の検証を速やかに実施することが可能になることが期待された。高速高解像力の実験動物用のX線マイクロCT(以下マイクロCT)の実用化のための研究を行った。平成17年度はX線センサーを光電子倍増管からフラットパネルへ変更を行い、解像力およびダイナミックレンジなどの基本性能を大幅に改善した。開発したマイクロCTの基本性能は、撮像時間は最短で17秒とし、30秒、2分および8分を選べるようにした。画素のサイズは正立方体で1辺の大きさが133-10umまで可変とした。画素数は480x480x480とした。管電圧は30-130KV、電流は0-300uAで、焦点サイズは7,20および40umの可変とした。本年度はこれらを受けて、実際の実験動物を撮像し、その有用性の証明を行ったので報告する。肝臓ガンのモデルマウスに浅い麻酔を行い、ヒトに使用されている水溶性の造影剤を使用し、1分間隔で撮影することで、早期相、門脈相、晩期相の各相の鮮鋭な画像が得られた。これによって、ガンの病態を明らかにすることが可能となった。脳低動脈の奇形モデルラットに対しては浅い麻酔を行い撮像し、その奇形を評価することが可能となった。肺ガンのモデルマウスにおいて浅い麻酔を行い、直系1mm程度の小さなガンを観察することが可能となった。肥満モデルのラットに対しては、内臓脂肪を3次元的に評価することが可能となった。皮下腫瘍に対しては、腫瘍に栄養している血管を3次元的に画像化することに成功した。また、生後1時間から14日まで、ラットを経時的に撮像することにも成功した。これらのことから、開発した装置は、17秒と短時間で撮影が可能で低被曝であることから、実験動物を飼育しながら連続的に撮像することが可能となった。本装置を応用することで、1匹の実験動物を長期間にわたり観察が可能になることから、再生医学やガンの治療研究に有効であった。実験に使用する動物の匹数を少なくすることが可能となり動物愛護の点でも有用であることが実証された。
癌細胞増殖における新規セリン・スレオニンキナーゼ蛋白Nori-2pの機能的検討

Nori-2(MRPK)をbaitとしてクロンテックのキットを用いてYeast two hybrid法を施行した。その結果、BP-1からBP-3までの3種の新規蛋白がクローニングされた。2次的な発現実験の結果、そのうちBP-1のみがヒト細胞内においてNori-2と結合した。BP-1について部分的ペプチドをGST融合蛋白法にて大腸菌を用いて発現精製し、そのペプチドを家兎に免役して特異抗体を得た。その抗体を用いた実験では、BP-1は各種細胞株に広く分布していてインターフェロンなどの様々な刺激によっては特にその発現は増減しないことが示された。次いでNori-2による細胞内シグナルを解析するため、Nori-2およびそのキナーゼ非活性体の細胞内発現用ベクターを作製し、COS-7あるいは293T細胞などにトランスフェクションし、ウエスタンブロット法にて各種抗体を用いて細胞内シグナル蛋白発現の増減を検討した。その結果、Nori-2の細胞内発現によってcyclin E発現や、私たちが見いだしたTOPKの発現が増加した。一方、ERKの発現はそのリン酸化フォームの発現がやや減少した。またプロモーター活性測定用のベクターをCOS-7細胞にトランスフェクションさせ各種プロモーター活性の変動を検討した結果、mycやp53の活性が上昇した。Nori-2はBP-1とともに細胞に発現して細胞周期調節蛋白の発現や活性を調節することが示された。LAKサブトラクション・ライブラリーをPCR法を用いて構築し、ランダムにシーケンスを行って新規蛋白キナーゼLAK-7/Nori-2を見出した。ヒトおよびマウスNori-2につきCap Site法にて翻訳開始部位を決定することによって全長cDNAクローニングを行った。さらにノザン・ブロッティング法にてmRNAサイズを確認し、RT-PCR法にて正常組織や各種癌細胞株での発現性を検討した。その結果、膵癌細胞株であるMIA PaCa-2細胞やCAPAN-1細胞で高く発現しており、Nori-2蛋白の細胞増殖活性との強い関連性が示唆された。Nori-2はその蛋白構造から酵母のキナーゼ蛋白であるYGR262cと相同性を有していることが示されたが、酵母を用いた相補アッセイの結果ではNori-2はYGR262cの機能を補わず、機能的にはNori-2はYGR262cとは異なっていることが明らかとなった。Nori-2蛋白は核移行シグナルを有していることがトランスフェクション実験の結果、細胞内に発現させたNori-2は核に存在することが明らかとなった。次いでリコンビナント蛋白を大腸菌にて発現精製し、家兎に免役して抗体を作製した。その抗体を用いてウエスタンブロット法を用いて検討した結果、Nori-2の発現は蛋白レベルでも確認された。さらに細胞周期の検討から、Nori-2はS期特異的に発現しており細胞周期の調節を通じて細胞増殖に関わっている可能性が示唆されている。LAKサブトラクション・ライブラリーをPCR法を用いて構築し、ランダムにシーケンスを行って新規蛋白キナーゼLAK-7/Nori-2(MRPK)を見出した。ヒトおよびマウスNori-2につきCapSite法にて翻訳開始部位を決定することによって全長cDNAクローニングを行った。ノザン・ブロッテイングにてmRNAサイズと正常組織における発現性を、RT-PCR法にて各種癌細胞株での発現性を検討し、精巣と膵癌細胞株での高い発現性を認めた。Nori-2のリコンビナント蛋白を用いたキナーゼアッセイにてカゼインのリン酸化が確認された。Radiation Hybrid法とFISHの結果、Nori-2は20q13.2に位置していた。Nori-2はその構造から酵母のキナーゼ蛋白であるYGR262cのホモログと考えられたが、酵母を用いた相補アッセイではNoir-2はYGR262cの機能を補わず、機能的にはNori-2はYGR262cとは異なってた。Nori-2蛋白は核移行シグナルを有しておりトランスフェクション実験で細胞内に発現させたNori-2は核に存在した。リコンビナント蛋白を用いて家兎で抗体を作製し、ウエスタンブロット法にて各種細胞での蛋白発現が確認された。

細胞周期の検討から、Nori-2はS期特異的に発現しており細胞周期の調節を通じて細胞増殖に関わっている可能性が示唆された。またYeast two hybrid法による検討でNori-2-BP-1がクローニングされ、目下そのシグナル活性について検討している。
メタロβ-ラクタマーゼとOnrの関連及びそれらを有するプラスミドの構造解析

カルバペネム系薬は臨床における使用頻度および使用量の増加に伴い、世界中でカルバペネム系薬に耐性を示す細菌[主にメタロβ-ラクタマーゼ(MBL)産生菌]が増加している。これまで、それらの菌はインテグロン構造を有する伝達性プラスミドを保有し、そのプラスミド上にMBL遺伝子とプラスミド性キノロン耐性遺伝子(qnr)を同時に保有するものが報告されているが、本邦では報告されていない。本研究は(1)腸内細菌科のMBL産生菌におけるqnr保有率を調査すること、(2)MBL遺伝子およびqnrを保有するプラスミドの構造解析を行うことを目的とする。対象は2007年4月から2009年3月までに臨床分離された腸内細菌科のうち、IPMまたはMEPMのMIC値が≧2μg/mlであった59株を用いた。ディスク法にてMBL産生を確認した後、MBL産生菌についてMBL遺伝子およびqnrの検出を行った。さらに、それらを有する1株のKlebsiella oxytocaについて接合伝達試験を行い、伝達性プラスミドの構造をPCR mappingにて解析した。MBL産生株は12株(Enterobacter cloacae 10株、K.oxytoca 1株およびCitorobacter freundii 1株)であり、全株でbla_<IMP-1>およびqnr(qnrA:2株、qnrB:10株)を保有していた。K.oxytocaが保有する伝達性プラスミドは約140kbであり、ドナー株の薬剤耐性(IPM,MEPM,CPFX,LVFX,CTX,CAZおよびAMK耐性)がレシピエント株に全て移動した。ドナー株およびトランスコンジュガンドが保有するプラスミドは、class 1 integronを有しbla_<IMP-1>aac(6')-IIcの順に耐性遺伝子が集積していた。さらにPc promoterのweak version(TGGACA-17 bp-TAAGCT)を保有し、これまで報告されているIn87(GenBank accession no.AY648125)と類似した構造であった。しかし、同時に保有するqnrB6の周辺の配列は明らかにすることが出来なかった。以上の結果から、腸内細菌科のカルバペネム系薬耐性株は伝達能を有するプラスミド上にMBL遺伝子とqnrを保有し、抗菌作用の異なる薬剤に対する耐性機構をいくつか持つことが確認された。そのため、それらは多剤耐性化を伝播させる可能性が考えられることから、今後も監視が必要であると示唆された。
遺伝的アルゴリズムを用いた概念学習システムの構築に関する研究

本研究は,遺伝的アルゴリズムによる概念学習システムの構築を目標としており,この実現のために以下の課題に取り組んだ.1.遺伝的アルゴリズムによる単一概念学習のアルゴリズム構成2.局所探索の導入による解探索の効率化3.複数概念学習問題へのアルゴリズムの拡張4.問題領域変更を含んだ遺伝的アルゴリズムによる概念学習方の構成課題1については,問題の定式化を行い,それに基づいた遺伝的アルゴリズムをベースとした概念学習アルゴリズムの構築を終了した.また,構築したアルゴリズムの有効性を検証するための計算機実験を行い,比較的良好な結果を得ることが出来た.課題2については,交叉および突然変異のと呼ばれる操作に対して,問題の知識構造を利用した新しい方法を導入することでアルゴリズムを改良し,解探索の効率化を図った.この点についても計算機実験において良好な結果を得ることが出来た.課題3については,適応度評価関数に正例密度という新しい概念を導入することで複数概念問題(選言的概念記述)を扱うことが可能であることを明らかにした.また,具体的な適応度関数を定義してアルゴリズムを拡張し,選言的概念獲得システムを構築した.これについても簡単な計算機実験を行い,その有効性を確認している.以上の成果については,日本機械学会第3回インテリジェントシステムシンポジウムにおいて発表を行っている.課題4については現在検討中である.また研究を進める過程で,今回構築したアルゴリズムが正提示からの概念学習についても有効であることが判り,現在確認のための計算機実験の準備を進めている.本研究は,遺伝的アルゴリズムによる概念学習システムの構築を目標としており,この実現のために以下の課題に取り組んだ.1.遺伝的アルゴリズムによる単一概念学習のアルゴリズム構成2.局所探索の導入による解探索の効率化3.複数概念学習問題へのアルゴリズムの拡張4.問題領域変更を含んだ遺伝的アルゴリズムによる概念学習方の構成課題1については,問題の定式化を行い,それに基づいた遺伝的アルゴリズムをベースとした概念学習アルゴリズムの構築を終了した.また,構築したアルゴリズムの有効性を検証するための計算機実験を行い,比較的良好な結果を得ることが出来た.課題2については,交叉および突然変異のと呼ばれる操作に対して,問題の知識構造を利用した新しい方法を導入することでアルゴリズムを改良し,解探索の効率化を図った.この点についても計算機実験において良好な結果を得ることが出来た.課題3については,適応度評価関数に正例密度という新しい概念を導入することで複数概念問題(選言的概念記述)を扱うことが可能であることを明らかにした.また,具体的な適応度関数を定義してアルゴリズムを拡張し,選言的概念獲得システムを構築した.これについても簡単な計算機実験を行い,その有効性を確認している.以上の成果については,日本機械学会第3回インテリジェントシステムシンポジウムにおいて発表を行っている.課題4については現在検討中である.また研究を進める過程で,今回構築したアルゴリズムが正提示からの概念学習についても有効であることが判り,現在確認のための計算機実験の準備を進めている.