hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アウグスティヌスにおける性・結婚・身体の研究―人間学的視点から

この成果は2018年6月に教父研究会で発表を行った。そして、正しい意志で愛し合うことにより現世における人間同士の関係性が肯定されるという愛の秩序の思想から、結婚生活や家庭生活が相対化されることなく、独身生活と同じように聖なる生き方となりうることも示した。この成果は2019年3月に日本基督教学会近畿支部会において発表した。結婚よりも独身の徳を優位とするキリスト教の禁欲主義は、西洋思想の身体性軽視が最も明瞭に表れているとされてきたが、本分析はそうした西洋思想の再考を促すことにつながるであろう。現在まで、アウグスティヌスが身体性や性を軽視し、悪とみなしているわけではないという点を示す上で重要な根拠となるテキストを見出すことができているという点で、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。情欲や意志といった比較的抽象度の高い議論を扱うテキストだけでなく、結婚生活や家庭生活といった具体的・実際的な問題を扱っているテキストも用いることができており、そうした両方の側面からアウグスティヌスの分析を行うことが可能となっている。さらに、これまでのアウグスティヌス研究で特に難点であった情欲の悪という問題についても、それを現世と来世という軸を用いて、現世の救い・善化という観点で議論することにより、現世における情欲の改善の可能性を指摘できると思われる。その際に用いるテキストも現在入手しており、分析をはじめている。さらに、これから本格的に着手する予定の説教および書簡についても分析の見通しをつけつつある。それらは膨大ではあるものの、ほぼもれなく英訳されているため概観することが可能であり、現在すでに入手し、分析を進めている。また、アメリカでの学会参加および日本国内での学会参加によって情報収集を円滑に行うことができており、また他の参加者からの意見をもとに研究を修正・改善することができている。今後はアウグスティヌスの身体性研究において難点であるとされる、情欲の問題を分析する。具体的には、アウグスティヌスが情欲をなぜ悪と考えているのかについて考察し、そこから現世における情欲の改善について恩恵論との関連から明らかにする予定である。その際に用いるテキストとしては、情欲と意志についての意見を述べた著作である、『結婚と情欲』、『ユリアヌス批判』、『ペラギウス派二書簡駁論』、『ユリアヌス駁論未完の書』等である。さらに、説教集、書簡の分析を本格的に進め、これまで明確になってきている点を補足・補強するための考察も行う。研究発表としては、情欲の問題について、またそれを含む博士論文の構想全体を7月に京都大学基督教学会で研究発表する。それを踏まえて修正したものを8月にイギリスで行われるOxford Patristics Conferenceにおいて研究発表する。また情欲の改善について、特に救済の問題と関連させて論じたものを9月の古代・東方キリスト教研究会で発表する。
分子通信技術の国際標準化と医療応用

分子通信とは、化学信号や化学反応を利用したバイオナノマシンのための通信方式であり、近年、情報通信分野において、新しい通信技術として注目を集めている。本研究では、様々な分子通信方式の設計や性能評価、および、応用設計や概念実証を行い、分子通信を通信の技術として確立することを目標としている。また、国際研究グループを形成して、分子通信方式の国際標準を策定することも目指している。この目標にむけて、2年目となる平成30年度には、以下の研究を実施した。・分子通信を利用した協調型ドラッグデリバリ方式の検討:前年度に引き続き、バイオナノマシンが分子通信を介して協調的に動作し、標的となる腫瘍細胞の検出や治療を行う協調型ドラッグデリバリ方式について検討した。特に、概念実証のための実験系の設計、顕微鏡観察のための実験環境の構築、生細胞を利用した予備実験を重点的に進めた。しかしながら、現在考えている方法では、協調型ドラッグデリバリ方式の概念実証をすることは困難であることが分かった。・分子通信の新しい応用領域の検討:分子通信の新しい応用領域となる形態形成について検討を始めた。バイオナノマシンの集団が分子通信を介して相互作用する結果、ある種の構造が形成されることに着目した。形態形成における分子通信の役割を理解することを目的として、数理モデルを構築し、シミュレーション実験を行った。また、細胞集団による構造形成を観察するための実験環境を構築した。得られた結果をとりまとめて国際論文誌に論文を投稿した。予備実験の結果、現在考えている方法では、協調型ドラッグデリバリ方式の概念実証をすることは困難であることが分かった。一方、新しい応用領域の検討を開始することができ、一定の成果が得られている。協調型ドラッグデリバリ方式の概念実証については、専門家の意見を伺い、試行錯誤を重ねる。これと平行して、分子通信の新しい応用領域として検討した形態形成について、実験的方法と数理的方法を用いて、更に深い分析を進める。また、IEEEのワーキンググループと協力をして、分子通信方式の国際標準を策定することも目指している。この目標にむけて、初年度となる平成29年度には、以下の研究を実施した。・分子通信の医療応用の検討:細胞等で実装するバイオナノマシンが分子通信を介して協調的に動作し、標的となる腫瘍細胞の検出や治療を行う協調型ドラッグデリバリ方式について検討した。このような協調型ドラッグデリバリ方式の数理モデルを構築し、数値シミュレーションによって、提案方式の性能を調査した。また、概念実証のための実験系の設計、顕微鏡観察のための実験環境の構築、生細胞を利用した予備的な実験を行った。・分子通信方式の設計と評価:分子信号の時間変化(波形)を利用して情報を伝播する、新しい分子通信方式を提案した。従来の通信方式のように搬送波の振幅や周波数を利用して情報を伝播するが、化学反応の結果に生じる複雑な形状の信号波形を利用することで、一つの波形に複数の振幅や周波数を載せて情報を伝播できる通信方式を考えた。また、分子信号が伝播する方向を制御するためのチャネルスイッチの設計や計算機シミュレーションによる性能評価も行った。大きな問題は見つかっていない。また、実験系の構築も順調に進んでいる。実験系の構築、予備実験の実施、概念実証に注力する。
免疫制御剤を用いた同種血管移植の検討

1.新鮮同種動脈移植における拒絶反応の評価主に光学顕微鏡と走査電子顕微鏡にて拒絶反応の時間的推移を検討した。その結果、拒絶反応の発現は移植後2週目からで、内膜肥厚と外膜細胞浸潤にはじまり、4週でそれらの反応がピークとなり、以後中膜平滑筋細胞の変性・壊死が進む。グラフトの内皮細胞は、移植直後一旦脱落し、移植後3日目頃より再生し始めるが、再内皮細胞化が完成した2週目頃に新生内皮細胞に対して多数の白血球の付着をきたし、以後再び変性・脱落が徐々に進行する。以上の知見から、新生内皮細胞はdonor由来であること、拒絶反応の発現が他の臓器移植と比較して著しく遅れるのは、主なる抗原性を有する内皮脂肪が移植早期に脱落することに関係があることなどが考えられ、これらの点について現在、組織適合抗原や接着分子、サイトカインリセプターなどに関連したモノクローナル抗体による免疫組織染色により、詳細な検討を行っている。免疫制御剤(FK506)効果について比較的少量(投与量:0.1mg/kg/day,血中濃度0.2ng/ml)でほぼ完全に拒絶反応を制御でき、明らかな副作用も認めなかったが、免疫抑制剤中止により上記と同様な拒絶反応が出現した。従って、今後は、免疫抑制剤のより少量維持療法をいかに安全に行うかが重要であると考えられる。そのためには優れた拒絶反応のモニタリングが必要であり、今後上記1.の検討から拒絶反応の適切な指標は何かを検討してゆく。
外国人児童生徒教育拡充のための学校・教員支援システムの開発

本研究では、外国人児童生徒教育を効果的に実施するための方法を、教員個人の指導力向上と、学校組織としての指導力向上の2つの観点から検討した。その結果、次のような成果を得た。・外国人児童生徒教育に携わる教員が必要とする指導力とその形成過程を明らかにした。・指導力形成過程を踏まえて、現職教員対象の研修教材の開発を行った。・外国人児童生徒教育の効果的な指導体制づくりの方法を、授業改善をテーマとする校内研修を手がかりにして明らかにした。(1)研究目的本研究の目的は、日本語指導が必要な外国人児童生徒の受け入れと指導を円滑に行い、外国人児童生徒教育の質的、量的な拡充を図るための、学校・教員支援システムの開発を行うことである。具体的には、教員個々人への直接的サポートと、個々の教員の力が発揮できるようにするための学校組織を介した間接的サポートという2つの観点からシステムの構築を図る。(2)研究課題学校・教員支援システムの構築のために、2つの研究課題を設定した。研究課題Iは、外国人児童生徒教育を担当する教員の指導力の中身と力量形成過程を解明することである。外国人児童生徒教育を担当する教員が必要とする指導力がいかなる知識や技術等によって構成されるのか、経験年数を経るにしたがって指導力の中身がどのように変化していくのか、あるいはどのような指導力の発揮を期待されるようになるのか、などを明らかにすることとした。研究課題IIは、外国人児童生徒教育の指導体制モデルを構築するとともに、組織診断票を開発することである。外国人児童生徒教育を効果的に実施しうる学校の指導体制モデルを構築し、指導体制づくりに必要な諸条件の整備状態を点検し改善していくための組織診断票を開発することとした。本研究の目的は、日本語指導が必要な外国人児童生徒の受け入れと指導を円滑に行い、さらに外国人児童生徒教育の質的、量的な拡充を図るための、学校・教員支援システムの開発を行うことである。本年度は、研究課題として「外国人児童生徒教育担当教員の指導力と力量形成過程モデルの解明」を設定し、その検討を行った。具体的には、外国人児童生徒教育担当教員が必要とする指導力の中身とその形成過程を明らかにするために、外国人児童生徒教育担当としての経験が豊富な教員(概ね担当3年以上)に対する聞き取り調査と、経験年数が多様な教員(担当1年目から10年以上)に対する質問紙調査を実施した。調査の結果、外国人児童生徒教育担当教具の指導力といった場合、その核となるものが何であるのか、また、指導力の要素が相互にどのような関係にあるのかについて、一定の知見を得ることができた。また、そうした指導力はいかにして形成されていくのかに関しても、指導力形成の過程がモデル化できることが明らかになった。外国人児童生徒教育担当教員の指導力の全体像を描くことができたことによって、教員個々人が自らの指導力の現状に照らして重点的に向上を目指すべき領域がどこであるのかを把握することができるようになる。また、外国人児童生徒教育担当となる教員に対して、計画的、効果的に研修機会を提供していく上での基礎的なデータも提供できる。実際に、このデータを踏まえて教員研修会を実施して検証したが、本研究の成果が有効であることが確認された。そのために、具体的な研究課題として設定したのは、外国人児童生徒教育の担当教員が必要とする指導力の中身とその形成過程を明らかにすることである。そこで、公立小・中学校で外国人児童生徒の指導に携わっている教員(主に、加配教員として外国人児童生徒の指導に専任で携わっている教員)を対象に、質問紙調査と聞き取り調査を実施した。調査データを分析した結果、中間的な成果として、次の点が明らかになった。ブラジル人を教えるとか中国人を教えるという子どものルーツの違いに影響されない、外国人児童生徒の指導担当教員としての共通の成長過程があると推測される。また、外国人児童生徒の指導担当教員としての成長に要する時間が一様ではなく、ある教員が1年で理解するものを、別の教員は3年かけて理解するということがある。そのため、外国人児童生徒の指導は、年数を経れば上手になっていくというものではなく、適切な環境やサポート、本人の努力がないと、指導経験が3年ほどあったとしてもほとんど何も理解していないということがある。逆に、適切なサポートと本人の努力があれば、経験3年程度でも、高い指導力を発揮することができることもある。この点を踏まえて、指導力の効果的な形成を支援する教員研修のあり方を検討していく必要がある。本年度は2つの研究課題を設定して研究を進めたが、次のような成果を得ることができた。

研究課題Iは、(1)外国人児童生徒教育に携わる教員が必要とする指導力とその形成過程についてモデル化を行うこと、(2)モデルを踏まえて現職教員対象の研修教材の開発を試みること、であった。(1)については、平成1920年度に実施した教員調査のデータ分析によって、外国人児童生徒教育に携わる教員に求められる指導力の中身は、その多くが教員一般に必要とされる指導力と重なること、外国人児童生徒の指導ゆえに特別に求められる知識や技術等は、日本語指導に関する多少の知識等に限られること、などを明らかにした。また、指導力の形成過程については、1つの仮説的なパターンをモデル化して示すことができた。(2)については、第一段階として、自学用教材として外国人児童生徒教育に関するテキスト(手引書)の作成を行った。研究課題IIは、外国人児童生徒教育において教員間の連携と全校的取り組み、学校間連携が成立するための諸条件の検討を行うことであった。これについては、学校の指導体制の実態に関する情報収集のために、複数の小・中学校を横断的に参観調査した。学校種や外国人児童生徒の在籍状況等、指導体制の相違をもたらす要因のいくつかを抽出することはできたが、教員間や学校間の連携を促すシステムの成立要件を検討するためには、引き続き詳細な学校データの収集が不可欠であることもわかった。この点は、次年度の課題とする予定である。本年度は2つの研究課題を設定して研究を進めたが、次のような成果を得ることができた。研究課題Iについては、平成21年度の研究成果をふまえ、外国人児童生徒に携わる教員に求められる指導力のモデルに基づき、指導力向上に資する研修教材の開発を行った。平成21年度は教員の自学用教材の開発を行ったが、本年度(平成22年度)は、2つの自治体と協力して、それぞれ校内研修用教材の開発を行った。校内研修用教材とすることにより、教員個々人のみならず学校全体としての指導力の向上を意図した。開発した教材は自治体のウェブサイトで公開し、広く活用可能となるようにした。研究課題IIについては、外国人児童生徒教育の効果的な指導体制づくりの方法を、校内研修の充実を1つの手がかりとして検討した。特に、(日本語指導教室で日本語指導担当教員が行う取り出し指導ではなく、)学級担任が日常行う学級経営や学習指導の場面において、学級担任が継続的に実施可能な取り組みの共有を意図した校内研修のあり方を検討した。その結果、JSLカリキュラムを活用した「わかりやすい授業づくり」をめざした校内研修が一定の効果を有することを確認した。そして、授業改善からはじまる学校組織改善の1つのモデルを明らかにした。本研究では、課題研究I・IIともに、主に小学校を事例として研究を進めてきたが、特に外国人児童生徒教育の効果的な指導体制づくりにおいては、小学校と中学校ではその方法が大きく異なることを確認した。学級担任制の小学校と教科担任制の中学校における効果的な指導体制づくりの方法の相違についての検討は、今後の研究課題とする予定である。
体液恒常性を司る脳内機構の研究

脳弓下器官(SFO)に、分界条床核腹側部(vBNST)へ投射して水欲求を制御する“水ニューロン"、あるいは終板脈官器官(OVLT)に投射して塩欲求を制御する“塩ニューロン"と呼ぶべき、AT1a陽性ニューロンの集団があることを見出した。前者はコレシストキニンの、後者はNa+の濃度上昇で活性化する、異なるGABA作動性ニューロンから、それぞれ抑制的制御を受けていた。また、脳内Na+センサー、NaxのNa+濃度感受性がエンドセリン-3によって調節されること、OVLTにおいて、Naxのシグナルがエポキシエイコサトリエン酸を介してTRPV4陽性ニューロンを活性化し、水摂取を制御していることを見出した。1. Naxを介したエンドセリン(ET)の生理作用の解析:Naxはin vitroでは細胞外液のNa+濃度が生理的濃度を越えた>150 mMで活性化することが判っていたが、脳弓下器官(SFO)ではET-3が脱水状態に応じて発現しており、NaxはET-3の存在下では活性化閾値が低濃度側にシフトし、生理的濃度域内(135145 mM)でのNa+濃度の上昇を感知する能力を有することを見出した。このことは、Naxが通常状態でもET-3によって濃度依存的に活性化することを意味している。このET-3によるNaxの活性化にはETB受容体、Galphaq、PKC及びERK1/2の活性化が伴うことが判った。Naxの活性化はNax陽性のグリア細胞の嫌気的糖代謝の活性化、乳酸の分泌、GABAニューロンの活性化につながることを確認した。この新しいNax活性化機構の発見により、脳室周囲器官以外の組織に発現しているNaxについては、Na+濃度の上昇ではなく、ET-3によって活性化している可能性が出てきた。2. Nax結合分子の探索:NaxがC末でPDZタンパクの1つSAP97と結合することを見出すと共に、この両者の結合がNaxの細胞膜での安定化に寄与していることを明らかにした。3.体液浸透圧センサー候補分子TRPV1, TRPV4の発現・機能解析:野生型動物の脳室に高張液を注入すると、体液状態を一定に保つべく、ただちに水分の摂取量を増やす行動を示す。TRPV4遺伝子欠損マウスはこの水分摂取行動が有意に少ないことを見出した。4.感覚性脳室周囲器官におけるマーカー分子の発現分布解析:SFOにおけるAT1a受容体陽性細胞が、脱水時にFosの発現が上昇する細胞であることを見出した。1. Naxのニューロンにおける機能特性の解析:チャンネル分子Naxは脳室周囲器官のグリア細胞においてNa+レベルセンサーとして機能している。しかし、ニューロンにおけるNaxの機能特性は不明のままであった。本年度、大脳皮質と扁桃体の一部のニューロンにおいてNaxの発現を確認した。ニューロン由来の株化細胞にNaxを発現させて機能解析し、グリア細胞に発現するNaxと同様にNa+レベル感受性を示すことを明らかにした。2. Naxの末梢神経系における役割:Naxは末梢神経系では非ミエリン化シュワン細胞に発現している。末梢神経の軸索は切断後に再伸長するが、その過程にNaxを介した乳酸分泌が関与することが明らかになった。3.塩分摂取行動の制御に至る神経経路の解析:感覚性脳室周囲器官の一つ脳弓下器官(SFO)のニューロンが、どの神経核に投射するかを解析した。さらに、嗜好性に関与するとされる神経核に投射するSFOのニューロンがアンジオテンシンIIの受容体であるAT1aを発現する細胞であることを明らかにした。4.塩分摂取行動の制御におけるアンジオテンシンIIの役割に関する解析:野生型マウスでは塩欠乏時に塩分摂取行動が誘発されるがAT1aノックアウトマウスではこの行動が見られないことを明らかにした。5.飲水行動の制御に関わる浸透圧センサーの探索:TRPV1、TRPV4、及びNaxの各ノックアウトマウスの脳室内へ高浸透圧の溶液を注入し、誘発される飲水量を野生型マウスと比較した。その結果、TRPV4及びNaxノックアウトマウスにおいて飲水量が少なく、この2つが飲水行動制御に関与していることが示唆された。6.感覚性脳室周囲器官に特異的に発現する分子の探索:感覚性脳室周囲器官である脳弓下器官(SFO)及び終板脈管器官(OVLT)に特異的に発現する分子を、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqにより複数同定した。1. Na+レベルセンサーNaxの生理的特性に関する研究:Naxの発現が弱く、これまで詳細な解析の進んでいなかった脳領域について、検討した結果、大脳皮質や扁桃体でNaxがニューロンに発現していることを明らかにした。さらにシナプスにおける足場タンパク質であるPSD95との結合が、Naxの細胞膜での安定化に寄与していることを証明した。2.飲水行動制御に関わる浸透圧センサーの探索:平成25年度に飲水行動制御に関与することが明らかになったTRPV4とNaxのダブルノックアウト(KO)マウスについて、高浸透圧溶液の脳室内注入によって誘発される飲水量を測定し、各々のKOマウスと比較した。ダブルKOマウスの飲水量は各々のKOマウスとほぼ同じで、2つの分子を欠損したことによる加算効果は見られなかった。

このことから、TRPV4とNaxは単独で別々に飲水行動の制御に関与しているのではなく、両者が一つの制御システムの中で働いていることが示唆された。3.感覚性脳室周囲器官に特異的に発現する分子の機能解析:RNA-seqによって見出したSFOやOVLTに特異的に発現する分子群について、in situハイブリダイゼーションによって感覚性脳室周囲器官における発現を確認した。さらに、発現が確認できた分子についてイオンイメージングによってNaや浸透圧刺激に対する応答を調べ、主にNa+濃度の上昇に応答する分子を複数見出した。4.塩分摂取行動の制御におけるアンジオテンシンIIの役割に関する解析:AT1aの発現を神経経路特異的に欠損させる解析から、脳弓下器官(SFO)から神経核Xに投射する神経が塩分摂取行動の制御に関わることが明らかになった。そこで、神経核Xに投射するSFOニューロンに、光刺激により神経活動を抑制する働きを持つArcTを強制発現して光刺激したところ、塩分摂取行動が抑えられることを確認した。塩分摂取行動におけるNa+レベルセンサー、NaxとアンジオテンシンII信号伝達系の役割と関係、飲水行動におけるTRPV4やNaxの役割、さらに新たな浸透圧センサー分子の探索などを課題として進めてきた。それぞれについて、成果があがっているのみならず、想定以上の結果もあり、おおむね順調に進展している。特にNaxについては、新たな解析の結果、大脳皮質や扁桃体においてはニューロンに発現しており、シナプス後部において足場タンパク質PSD95と結合して存在していることが明らかになった。さらに、電気生理学的解析から、ニューロンに発現しているNaxも、グリア細胞に発現しているNaxと同様のNa感受性を示すことが明らかになった。Naxを開口させる陽イオンのイオン選択性について解析したところ、Na+ = Li+ > Rb+ > Cs+であることが明らかになった。以上のように、Naxの新たな機能が明らかになりつつある(Matsumoto et al., 2015)。また、平成25年度中に、SFOとOVLTに特異的に発現する分子を多数同定したが、平成26年度に、それらを細胞に発現させて機能解析を行ったところ、複数の分子がNa感受性を示した。今後、これらのセンサー候補分子について、個体を用いた飲水行動制御異常の解析を行うことによって、その可能性を検証する。また、従来、単独で飲水行動の制御に関わっていると考えられていたTRPV4が、Naxの下流で飲水行動を制御していることが示唆された。これは、まったく想定外の結果であったが、より詳細にメカニズムを検証することにより、全く新しい飲水行動制御機構の解明につながる可能性がでてきた。さらに、前年度に明らかになった塩分摂取の制御に関わる神経回路を光制御することに成功した。これは、世界で初めて味覚物質の摂取行動を光制御することに成功した成果であり、今後の研究展開が期待される。1.水分と塩分の摂取行動がアンジオテンシンII(AngII)によって制御される神経機構の解明:AngII受容体(AT1a)の遺伝子を部位特異的に欠損したマウスを作成し、終板脈管器官(OVLT)のAT1aが水の欲求に、脳弓下器官(SFO)のAT1aが塩と水の両方の欲求に関与することを見出した。
亜鉛イオンの特性を利用した不安定リン酸化シグナルの蛍光分析法

本研究は,マイクロモル濃度のリン酸化生体分子を,生理条件下で選択的に捕捉する低分子亜鉛錯体化合物を用いて,生体機能制御を担う不安定なリン酸化シグナル分子の蛍光分析法の開発を目的とする。その研究手法は,現在汎用されているリン酸化シグナルの分析法と比較して,高精度かつ極めて短時間で定量解析することを可能にし,簡便な操作性や安全性などの利点をもち,癌やアルツハイマーなどの治療薬や次世代の抗菌薬の開発に役立つオリジナルな分析技術である。本年度は,可視光領域の蛍光分析が可能な励起波長/蛍光波長をもつ3種類の新規リン酸化分子捕捉機能を有する機能性分子(Phos-tag Yellow, Phos-tag Magenta, Phos-tag Cyan)を合成した。それら蛍光性Phos-tagを用いて,短時間でリン酸化タンパク質の蛍光検出を可能にする分析手法(電気泳動ゲル染色と限外濾過膜固定化リン酸化タンパク質の蛍光検出)の開発に成功した。リン酸化アスパラギン酸やリン酸化ヒスチジンを有する不安定リン酸化タンパク質の電気泳動では,泳動後の染色などの処理によりリン酸基が加水分解除去される問題がある。本研究では,ゲル内に固定化した不安定なリン酸化種も生理pHかつ2時間以内で撰択的に検出できる実用的なプロトコルである。蛍光性Phos-tagを用いたその手法は,1 μg以上のリン酸化タンパク質を検出することができる。3種類の蛍光性Phos-tagは,汎用されている蛍光イメージアナライザーで利用可能であり,特殊な分析機器の開発の必要はない。可視領域に吸収や蛍光を有する阻害剤の開発においても,今年度開発した3種類の蛍光性Phos-tagがあれば十分対応可能と考えている。次年度は,分析適用範囲の拡大を目的として,より水溶性の高い蛍光性Phos-tagを開発する予定である。当初の研究計画にしたがって,問題なく順調に研究成果が得られており,学内外でその研究成果を発表している。さらに,不安定リン酸化タンパク(リン酸化アスパラギン酸やリン酸化ヒスチジン含有タンパク質)のオリジナルな選択的蛍光検出法の開発に成功した。研究計画の変更は全くありませんが,本研究過程で見出したセレンディピティ的な研究成果に基づいた新しい蛍光分析法の検討も並行して進めて行きたいと思います。本年度に開発した3つの新規蛍光性Phos-tag試薬は実用的なプロトコルとともに世界中の先端創薬研究現場に届けることを目ざし,産学連携についても模索していきたいと考えています。さらに,最終年度は,より適用範囲の広い水溶性の新規蛍光性Phos-tag試薬の開発も行います。本年度は,可視光領域の蛍光分析が可能なテトラメチルローダミン(TAMRA)をもつリン酸化分子捕捉機能を有する機能性分子を用いた2種類の蛍光分析法の開発に成功した。1)アルカリホスファターゼ(ALP)は,リン酸化合物の加水分解反応やリン酸基転移反応を促進する生体内機能性分子である。本研究では,ピロリン酸を基質とするALP活性の新規蛍光分析法を開発した。リアルタイム分析では,初期蛍光強度変化よりALP濃度に依存した加水分解速度の増加を確認できた。また,ALPアイソザイム分析では,活性阻害評価によるアイソザイム特異性の分析にも有用であることを明らかにした。2)リン酸化アスパラギン酸含有不安定リン酸化タンパク質の電気泳動では,泳動後の染色などの処理によりリン酸基が加水分解除去される問題がある。本研究では,生理pH条件下数時間程度でリン酸化タンパク質の蛍光染色を可能にする手法を開発した。その手法は,蛍光染色分子としてTAMRAーPhos-tagを使用し,染色と脱色の2つの操作をそれぞれ1時間で行うことが可能であり,10μg以上のリン酸化タンパク質を選択的に定量分析することができる。次年度は,実用化に向けて必要となる実施例の作成を進めるとともに他の蛍光発色団についても検討する予定である。さらに,電気泳動ゲル内の不安定リン酸化タンパク質のオリジナルな蛍光染色法の開発にも成功した。

リン酸化アスパラギン酸やリン酸化ヒスチジンを有する不安定リン酸化タンパク質の電気泳動では,泳動後の染色などの処理によりリン酸基が加水分解除去される問題がある。本研究では,ゲル内に固定化した不安定なリン酸化種も生理pHかつ2時間以内で撰択的に検出できる実用的なプロトコルである。蛍光性Phos-tagを用いたその手法は,1 μg以上のリン酸化タンパク質を検出することができる。3種類の蛍光性Phos-tagは,汎用されている蛍光イメージアナライザーで利用可能であり,特殊な分析機器の開発の必要はない。可視領域に吸収や蛍光を有する阻害剤の開発においても,今年度開発した3種類の蛍光性Phos-tagがあれば十分対応可能と考えている。次年度は,分析適用範囲の拡大を目的として,より水溶性の高い蛍光性Phos-tagを開発する予定である。当初の研究計画にしたがって,問題なく順調に研究成果が得られており,学内外でその研究成果を発表している。さらに,不安定リン酸化タンパク(リン酸化アスパラギン酸やリン酸化ヒスチジン含有タンパク質)のオリジナルな選択的蛍光検出法の開発に成功した。研究計画の変更は全くありませんが,本研究過程で見出したセレンディピティ的な研究成果に基づいた新しい蛍光分析法の検討も並行して進めて行きたいと思います。本年度に開発した2つのオリジナルな研究手法については実用的なものとして世界中の先端装薬研究現場に届けられることを目ざし,産学連携について模索していきたいと考えています。本年度に開発した3つの新規蛍光性Phos-tag試薬は実用的なプロトコルとともに世界中の先端創薬研究現場に届けることを目ざし,産学連携についても模索していきたいと考えています。さらに,最終年度は,より適用範囲の広い水溶性の新規蛍光性Phos-tag試薬の開発も行います。購入したい消耗品の金額以下の予算残高になったため,次年度予算として利用を希望しました。残額より購入希望の消耗品(試薬類)の価格が高いため,最終年度の予算と合わせて購入する予定です。
キャピラリーアレー型アフィニティー電気泳動による糖タンパク質糖鎖の迅速分析

キャピラリー電気泳動(CE)は高い分離能を有する反面、分離した成分を分取することは難しい。また研究者が対象とする生体由来の糖タンパク質糖鎖は生体内において、小胞体からゴルジ体に分布する様々な糖鎖合成・分解酵素の協奏的な作用によって合成されるので糖鎖の種類は多い上に濃度の幅が大きいことが知られる。疾病などによる生体の変化に伴って糖鎖生合成が影響を受けることが知られるが、糖鎖分布のわずかな差異として観察されることも少なくない。従ってCEを糖鎖の網羅的な解析に利用する場合は、糖鎖の部分構造を認識して結合するレクチンや糖の加水分解酵素であるエキソグリコシダーゼなどを用いて、分離された各ピークの移動や消失を定量的に解析し、各糖鎖の移動度データベースと比較し、これらを総合的に判断して、各ピーク成分の同定を行うことになる。最終年度を迎えるに当たり、現在は次の2項目について本法の有効性を検証している。一つは、確認したい糖鎖群の構造の違いに着目し、判定に適した酵素群を逐次(連続)導入した後で分離を行うことにより、糖鎖の配列などを区別できるかを調査している。第二に、培養細胞より調製した膨大な種類の糖鎖混合物について、レクチンやエキソグリコシダーゼの部分導入電気泳動を適用して糖鎖解析が可能かどうかの検証を行っている。特に複合型糖鎖では、分岐鎖の構造が同一であるため、レクチンなどを使って詳細に解析を行っているが、報告されているレクチンの特異性では説明できないデータも得られており、レクチンの専門家への問い合わせを計画している。アフィニティー専用、すなわちキャピラリーの一部を酵素反応用に37°C前後で保つような電気泳動装置の開発を行っているが、完成できていない。しかし温度調節装置、高圧電源、検出ユニットをすでに入手しているので、今年度中には実現するように努力している。研究課題に従って、(1)部分導入キャピラリー電気泳動による糖タンパク質糖鎖の解析に必要な認識タンパク質の拡張、ならびにオンライン糖鎖標識体調製法としての(2)オンライン酵素反応、(3)オンライン標識化、(4)糖鎖誘導体のオンライン精製、および、(5)これら組み合わせによる統合システムの開発を行っている。(1)については、糖鎖認識タンパク質であるレクチンや糖鎖抗体については例外なく適用できることを実証したが、数種類のエキソグリコシダーゼについては、部分導入による酵素消化が難しいもの(マンノシダーゼ、N-アセチルヘキソサミニダーゼ、フコシダーゼ)があった。今回はキャピラリー酵素消化条件における電位設定等を工夫することで、糖タンパク質糖鎖の構造解析に必要な全てのエキソグリコシダーゼについて、その消化条件を確立し、成果を専門誌上に発表した。(2)(3)については、ナノリットルスケールでの溶液のハンドリングが必要となるが、本研究採択予算で購入した新たな機器を使って様々な方法を検討した結果、研究の方向性を決定することができた。(4)については、7-amino-4-methylcoumarinと2-aminopyridineという、従来は非常に精製が困難な誘導体をモデルに選び、スケール的にはマイクロリットルオーダーのHPLCにおいてオンライン精製を検討した。その結果通常の分析時間に数分の時間を加えるだけで、自動的に糖鎖誘導体を調製できるシステムを確立し、既に学会発表を済ませ、その内の一つについては専門誌へ報告した。今後は、(1)および(4)の成果を統合して、(2)および(3)の完成を目指し、統合システム開発を推し進める予定である。研究課題は、(1)部分導入キャピラリー電気泳動による糖タンパク質糖鎖の解析に必要な認識タンパク質の拡張、オンライン糖鎖標識体調製法としての(2)オンライン酵素反応、(3)オンライン標識化、(4)オンライン糖鎖誘導体精製および、これら組合せによる(5)統合システムの開発からなる。(1)についてはほぼ完成し、かなり複雑な糖鎖混合物に対してもそれぞれの分離成分ごとに定量分析と構造情報を得ることができる上、質量分析など現在主流となっている方法では不可能な0.5%未満の微量成分に対しても精度の高い解析が可能であることを報告した。一方、(4)に関しては、まだマイクロリットルオーダーであり目的とするシステムの100倍ほど、大きなスケールではあるが、従来は精製が困難とされてきた7-amino-4-methylcoumarinおよび2-aminopyridine誘導体のオンライン精製法を確立し、数分で定量的に誘導体を精製・分離出来きることを報告した。(2)および(3)については、現在装置等のセットアップが完成し、評価を行っている段階まで到達しており、次年度以降に成果が発表できると思われる。また、これらに関しは予想以上の成果も得ており、本年度中には成果を報告できると考えている。よって概ねではあるが、当初の目的通りに研究計画が推移していると考えている。キャピラリー電気泳動(CE)は100種類を超える様な複雑な試料混合物を数分から数十分で分離できる高い分離能を有する。また、CEは分離液に単純な緩衝液を用いるので、試料導入部を酵素反応場として利用できる。このようなCEの特性に着目し、以前より糖タンパク質糖鎖の分離にレクチンとのアフィニティー分離を組み合わせた部分導入CE法を開発し、糖鎖の分離と構造情報を同時に得られることを示したが、今回はさらに糖鎖分解酵素であるエキソグリコシダーゼを用いるオンライン消化法の開発を試み、糖鎖解析に必要な全てのエキソグリコシダーゼについて、キャピラリー内で完全消化できる方法を開発できた。

レクチンは市販品だけで40種類あり、これに7種類のエキソグリコシダーゼによる消化条件が加わったことで、酵素反応前後の分離データを網羅的に解析することで、従来の質量分析法では解析が困難とされている糖鎖の結合様式や分岐構造などの詳細を捉えることが可能であることを証明した。これらの方法を組み合わせることで、特定の糖鎖や糖鎖群を捉えることも可能となった。これら酵素反応は、最大4種類までのレクチンやエキソグリコシダーゼを逐次導入することができる上、反応の順番も選択できるので、含量として0.1%未満の微量存在する糖鎖に対しても特異的な検出が可能であることがわかった。これらの成果は本事業開始以前より、継続して、発表をおこなっているが、前年度について得られた研究成果は、論文2篇、学会発表4件として報告した。エキソグリコシダーゼを使ったインキャピラリー酵素反応キャピラリー電気泳動を検討し、低電位印加法など、試料と酵素の接触時間を増加させる方法を組み合わせることで完全消化できることがわかり、原理的な基盤技術は整った。また、発表には至っていないがアレー型キャピラリー開発に向けて、装置面での検討も実施している。実試料分析による解析を進めるなかで、新たに問題となったのは、市販のCE装置の試料導入量が最低試料容量の10万から100万分の1と極めて微量であり、試料の多くが無駄になる。したがって培養細胞の糖鎖解析などを行うには、試料量を今の1/100程度までに抑える必要がある。また、市販装置の多くはキャピラリーの両端が恒温槽からはみ出しており、本法で必要なキャピラリー入口の酵素反応場の温度調整ができない。そこで、アレー型装置の基本的な仕様として、キャピラリー導入部の温調と、試料必要量を微量化することが必要であり、その上でアレー装置へと発展させるべきであると判断している。また、バイオ医薬品製造に伴う品質管理では、培養液中の糖タンパク質糖鎖をリアルタイムに近い状態で分析したいとの要求がある。そのためには糖タンパク質試料を1時間で解析するようなシステムを開発しなければならない。そこでキャピラリー内での化学反応による糖鎖高感度分析用蛍光標識法の開発も並行して着手している。キャピラリー電気泳動(CE)は高い分離能を有する反面、分離した成分を分取することは難しい。また研究者が対象とする生体由来の糖タンパク質糖鎖は生体内において、小胞体からゴルジ体に分布する様々な糖鎖合成・分解酵素の協奏的な作用によって合成されるので糖鎖の種類は多い上に濃度の幅が大きいことが知られる。疾病などによる生体の変化に伴って糖鎖生合成が影響を受けることが知られるが、糖鎖分布のわずかな差異として観察されることも少なくない。従ってCEを糖鎖の網羅的な解析に利用する場合は、糖鎖の部分構造を認識して結合するレクチンや糖の加水分解酵素であるエキソグリコシダーゼなどを用いて、分離された各ピークの移動や消失を定量的に解析し、各糖鎖の移動度データベースと比較し、これらを総合的に判断して、各ピーク成分の同定を行うことになる。最終年度を迎えるに当たり、現在は次の2項目について本法の有効性を検証している。
GSK3βを分子標的とする神経膠芽腫治療の基礎基盤の構築

我々はセリンスレオニンキナーゼファミリーであるglycogen synthase kinase 3β(GSK3β)を阻害すると膠芽腫細胞の増殖が抑制されることを報告している。GSK3β阻害効果を有する既存薬剤4剤を用いた検討では、in vitro、in vivoのいずれにおいても膠芽腫細胞の増殖・遊走・浸潤が抑制された。また、nestin陽性細胞の低下を認め、GSK3β阻害による膠芽腫細胞の幹細胞性の低下が示唆された。膠芽腫患者の手術検体において、活性化型GSK3βの発現と予後の関連を検討したが、高発現群で有意に予後が悪く、GSK3βが膠芽腫の予後不良因子であることが示唆された。当科ではdrug repositioningとしてGSK3βを阻害する既存医薬品を使用した臨床試験を行っている。今回、臨床試験に使用している4種類の医薬品の膠芽腫細胞に対する浸潤抑制効果を、in vitroおよびin vivoで検証した。GSK3β阻害作用を有するシメチジン、炭酸リチウム、オランザピン、バルプロ酸を日常臨床で適用される血中濃度を基準に膠芽腫細胞株の培養液に単剤または併用で添加した。In vivoでは遺伝子変異を加えた神経幹細胞移植による膠芽腫マウスモデルに対して各薬剤を連日経口投与し、14日後に脳組織を摘出した。その結果、4種類すべての薬剤がin vitroおよびin vivoにおいてGSK3βの基質であるGSのリン酸化を抑制した。In vitroでは濃度依存性に細胞株の遊走・浸潤を抑制し、併用することでMMP-2の発現および活性化が低下した。膠芽腫マウスモデルにおいては4剤いずれも単独投与でsatellite lesionが減少、Nestin陽性細胞数が減少した。GSK3β阻害医薬品はdrug repositioningとして有用で、膠芽腫の遊走・浸潤を抑制することが示され、そのメカニズムとして膠芽腫の幹細胞性低下が示唆された。また、当科で生検または手術を行った初発膠芽腫患者57例に関しての摘出検体を用いて活性化型GSK3βの免疫染色により高発現群と低発現群に分類し、両群のprogression-free survival(PFS)と、overall survival(OS)を比較したところ、活性化型GSK3β高発現群は低発現群と比較してPFS、OSはいずれも不良であった(p < 0.05)。GSK3βの活性化は膠芽腫患者の予後不良因子であり、膠芽腫の治療標的となることが示唆された。これらの結果は、日本脳神経外科学会総会ならびに日本脳腫瘍学会で報告した。当科ではGSK3β阻害効果を有する既存薬剤を用いた臨床試験を行っている。臨床試験に利用しているGSK3β阻害作用を有する薬剤としてシメチジン(Cim)、炭酸リチウム(Li)、オランザピン(Ola)、バルプロ酸(VPA)を単独または併用で膠芽腫細胞株および膠芽腫マウスモデルに投与した。各薬剤のGSK3β阻害効果をWestern blot、免疫染色で確認した。In vitroでは浸潤・増殖アッセイで薬剤の効果を評価した。In vivoではNestin、Ki-67の免疫染色により浸潤能、増殖能を評価した。In vitroではLiとVPAが単独投与で腫瘍の増殖、浸潤を抑制し、CimとOlaは浸潤抑制効果を示した。4剤併用では相加的な抗腫瘍効果を示した。In vivoではGSK cocktail投与によりMIB-1 indexの低下およびNestin陽性の浸潤腫瘍細胞塊の減少を認めた。各薬剤により腫瘍細胞に対する効果が異なり、また併用により相加的な効果を来すことが証明された。この結果から、現在4種類の薬剤を用いた臨床試験を行っているが、副作用を抑えた上で効果を最大限にする組み合わせを検討する足掛かりになると考えられる。これらの結果は日本分子脳外科学会ならびに日本脳腫瘍学会で報告した。脳腫瘍マウス脳腫瘍モデルを用い、GSK3β阻害効果を有する既存医薬品を併用投与した際の腫瘍浸潤抑制効果を検証する。また、temozolomideと放射線療法との併用効果についても検証する予定である。物品費が予測よりも少なかったことが原因と考えられる。平成27年度の研究予定では、マウス脳腫瘍モデルを使用するため、そのための費用にあてる。
胚性腫瘍細胞におけるがん状態と分化の遺伝子支配

胚性腫瘍細胞の腫瘍性幹細胞状態と非腫瘍性分化状態との間で大きな発現の変動を示す遺伝子が、単離され、また詳しく分子レベルにおいて解析された。代表例をあげると、丹羽班員は、腫瘍性幹細胞に特異的なモロニ-白血病ウイルス抑制因子ELPのcDNAクロ-ニングを行い、ELPがショウジョウバエのfushitarazu遺伝子の転写制御因子FTZーF1の哺乳類ホモログであることを明らかにした。ELPはステロイド受容体ス-パ-ファミリ-に属しており、それ自体が受ける転写制御に加え、リガンドを介した転写制御活性が注目される。また、近藤班員は、幹細胞で発現が高く、分化後、発現が低下するNーmyc遺伝子を取り上げ、幹細胞(ES細胞)において遺伝子破壊を行った。Nーmyc活性を持たないES細胞(double knockout株)は正常に増殖し、分化した。しかし、Nーmyc活性を持たないマウス胚は、いくつかの組織の形成に異常を生じ、致死となった。従ってNーmycは初期分化過程ではなく、その後の組織成塾過程に必要であると結論された。本研究班の大きな目標の一つは、幹細胞状態と分化状態とで著しく発現の異なる遺伝子、とりわけ転写制御因子や増殖因子の遺伝子を単離、解析し、それらの機能と2つの状態との対応を明らかにすることであった。上に述べた成果に加えて、濱田班員のoct3転写因子の発現とその後の解析、また村松班員のMidkine増殖因子の発見などを合わせると、研究の目標がほぼ達成されたことになる。
論理情報処理を含むハイブリッドコントローラの基本構造と設計

本研究では,論理情報を含むハイブリッドシステムに対して,well-posedness解析や安定性・可制御性解析,最適制御など,制御系設計のための基礎理論の構築を目指した.主な研究成果はつぎのとおりである.1.モデリング:離散事象を,衝突などの不連続な物理現象によって生じる物理的離散事象と,コンピュータプログラムなどによって実現される論理的離散事象の2つのカテゴリに分け,特に論理的離散事象を記述するハイブリッドシステムモデルとして,サンプル値区分的アファインシステムモデルを提案した.2.well-posedness解析,安定性解析,可制御性解析:区分的アファインシステムや線形相補性システムのWell-posednessの定義,それを解析するための基礎理論,およびwell-posedness条件を導出した.また,制御系設計における最も重要な安定性の解析手法として,システムの極に基づく新しいアプローチを展開し,区分的アファインシステムに対して,安定性の必要十分条件などを導出した.可制御解析に対しても確率的手法を提案し,これまで確定的な手法では解析できなかった大規模な区分的アファインシステムの可制御性解析に成功した.3.最適制御:サンプル値区分的アファインシステムの最適制御問題の解法を示し,ハイブリッドコントローラの基本構造の一つの捕え方を提案した,この手法をCPUの高速・省電力化制御に適用し,同定実験により得たモデルを用いて,本手法の有効性を数値シミュレーションにより確認した.また,帰着される混合整数最適化問題に対する効率的な解法も提案した.以上,本研究では,ハイブリッドシステムの制御系設計に対する基礎理論を構築し,整備してきた.今後は,本研究成果を踏まえて,ハイブリッドシステムの制御系設計の実用化に向けた研究を継続する予定である.本研究では,論理情報を含むハイブリッドシステムに対して,well-posedness解析や安定性・可制御性解析,最適制御など,制御系設計のための基礎理論の構築を目指した.主な研究成果はつぎのとおりである.1.モデリング:離散事象を,衝突などの不連続な物理現象によって生じる物理的離散事象と,コンピュータプログラムなどによって実現される論理的離散事象の2つのカテゴリに分け,特に論理的離散事象を記述するハイブリッドシステムモデルとして,サンプル値区分的アファインシステムモデルを提案した.2.well-posedness解析,安定性解析,可制御性解析:区分的アファインシステムや線形相補性システムのWell-posednessの定義,それを解析するための基礎理論,およびwell-posedness条件を導出した.また,制御系設計における最も重要な安定性の解析手法として,システムの極に基づく新しいアプローチを展開し,区分的アファインシステムに対して,安定性の必要十分条件などを導出した.可制御解析に対しても確率的手法を提案し,これまで確定的な手法では解析できなかった大規模な区分的アファインシステムの可制御性解析に成功した.3.最適制御:サンプル値区分的アファインシステムの最適制御問題の解法を示し,ハイブリッドコントローラの基本構造の一つの捕え方を提案した,この手法をCPUの高速・省電力化制御に適用し,同定実験により得たモデルを用いて,本手法の有効性を数値シミュレーションにより確認した.また,帰着される混合整数最適化問題に対する効率的な解法も提案した.以上,本研究では,ハイブリッドシステムの制御系設計に対する基礎理論を構築し,整備してきた.今後は,本研究成果を踏まえて,ハイブリッドシステムの制御系設計の実用化に向けた研究を継続する予定である.ハイブリッドシステムの設計問題を考えるとき,物理的離散事象と論理的離散事象の2つに分類される.前者は不連続な物理システムであるが,一方,後者はコンピュータ等によるプログラミングで実現されるロジックであり,化学プラントなど様々なケースが後者に属することがわかる.これまではこれらの特性は無視され,同一の設計論が展開されてきた.しかし,制御の観点から考察した結果,両者には本質的な相違があることがわかった.この考察に基づき,まず,論理的離散事象のみを扱うサンプル値ハイブリッドモデルを提案し,そのシステムの特性をwell-posedness,解の再現性,可制御性の観点から考察し,連続時間モデルや離散時間モデルとの比較により,いくつかの結果を導出した.これにより,論理的離散事象を扱うハイブリッドシステムには,サンプル値ハイブリッドモデルが理論的に適切であり,かつ通常の離散時間モデルや連続時間モデルよりもはるかに解析的に扱いやすいことを示した.さらに,このモデルを用いて,有限時間の最適制御問題(フィードフォワード連続時間入力設計問題)を定式化し,基本的な仮定のもとで,その解を与えた.これは線形システム終端固定有限時間最適制御則を用いて,切り替え時間ごとに中間目標を設定し,それを最適化する混合整数計画問題に帰着したものであり,これにより連続時間制御系設計のための基本的枠組みが与えられたといえる.また,スイッチ駆動遷移ルールのもとでの区分的アファインシステムの解をある精度のもとで厳密に再現するシミュレータを開発した.前年度の研究において,サンプル値型ハイブリッドシステムモデルを提案し,解の唯一性,可制御性や最適制御について基礎的な結果を導出した.これに引き続き,本年度も,サンプル値型ハイブリッドシステムモデルに基づき,解の振る舞い,可制御性解析および最適制御について,さらに改善・拡張した結果を導出した.具体的には,まず,連続時間ハイブリッドシステムの解をサンプル値型スイッチングに基づいて定義し,その解が唯一に存在するための条件を導出した.これにより,この条件を満たせば,いかなる小さなサンプリング周期でスイッチングするサンプル値型ハイブリッドシステムであっても,その解の振る舞いにチャタリングなどの予期せぬ現象が生じることはなくなることが保証できる.

ついで,可制御性解析については,サンプル値型ハイブリッドオートマトンの可制御性解析ができるように拡張するために,許容モードシークエンス集合を定義し,それを考慮した解析手法を提案した.また,最適制御については,昨年度の手法では,すべてのモードが可制御であるという条件を必要としたが,本年度はその条件を取り外し,全システムが可制御であるという極めて自然な条件まで緩くした最適制御手法を提案した.またCPUの高速化,省エネルギ化制御に本手法を適用した.CPUのクロック周波数とファンの電圧を入力とし,演算処理速度,CPU温度を適切に保ちつつ,省エネルギ化を図るものであり,数値シミュレーションにより良好な結果が得られた.これまで,サンプル値型ハイブリッドシステムモデルを提案し,解の唯一性,可制御性や最適制御について新規な研究成果を得てきた.本年度は,これらの研究で不十分であった可制御性解析,安定性解析,最適制御の研究を中心に充実させ,総括した.具体的には,まず,可制御性解析では昨年度までは確定的な手法を用いていたが,大規模なシステムに適用することはできないため,確率的に可制御性を判定する手法を提案した.本手法では,初期状態とモード列をそれぞれランダムにサンプルして可制御性を判定することで,2種類のアルゴリズムを提案している.この手法により,従来の確定的な手法では判定できなかった大規模なシステムの可制御性判定ができるようになり,実用性の点で大幅な改善がなされた.一方,安定性解析は,特に研究分担者が中心となって,固有値に基づく代数的な解析手法を提案した.従来はリヤプノフ関数を用いた安定性解析が主流であったが,これには判別できる限界があることが指摘されてきた.本手法は代数的に安定性を調べることで,従来よりもはるかに多くのシステムのクラスの安定判別が可能となる.また,最適制御では,モード列に拘束がある場合の最適制御問題に対して,従来手法より数十倍高速に解く手法を提案した.最後に,3年間の研究を,well-posedness解析や安定性・可制御性解析,最適制御などのハイブリッドシステムの制御系設計のための基礎理論として総括した.本研究によって,ハイブリッドシステムの制御系設計への実用化に至る前ステップとして十分な研究成果を得ることができたといえる.