hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写制御因子による始原生殖細胞エピゲノムリプログラミングの再構成と分子機構の解明

本研究では、マウス始原生殖細胞(primordial germ cells ; PGCs)の運命決定過程におけるエピゲノムリプログラミングの分子機構を解明することを目標として、in vitroにおけるPGC様細胞(PGC-like cells ; PGCLCs)誘導システムを活用し、運命決定に重要な転写因子の機能を解析した。前年度までに、Blimp1、Prdm14、Tfap2cの3遣伝子をエピブラスト様細胞(Epiblast-like cells : EpiLCs)に発現させると、PGCsのレポーター遺伝子(Blimpl-mVenus, Stella-ECFP)が陽性となり、これらのレポーター陽性細胞が機能的な精子へ分化することを確認した。これらのレポーター陽性細胞を、TF-PGCLCs (Transcription factor-induced PGCLCs)と命名した。本年度は、これら3遺伝子によるTF-PGCLCs誘導機構を詳細に解析するため、それぞれ1遺伝子のみを発現する細胞を樹立し、各遺伝子がどのような遺伝子群を調節しているか、マイクロアレイ法を用いてゲノムワイドに解析した。その結果、Blimp1およびPrdm14遺伝子によって、生殖細胞の運命決定に重要な遺伝子群の転写が活性化することが判明した。特にPrdm14遺伝子が、これらの遺伝子群を強く活性化していた。さらに、Prdm14遺伝子は、Klf4、Mycといった多能性に関係する遺伝子群の転写を活性化していた。一方で、Blimp1遺伝子はこれらの遺伝子の転写を抑制しており、生殖細胞の発生において、Blitnp1遺伝子が多能性遺伝子群を調節し、適切な分化に寄与していることが示唆された。本研究によって、マウス生殖細胞誘導の十分条件となる転写因子群が特定され、エピゲノムリプログラミング分子機構を詳細に解析する基盤が形成された。また、本研究は、転写因子を用いて哺乳類生殖細胞の誘導が可能であることを初めて示したものであり、他の動物種においても同様のアプローチがなされうることを示唆するものである。これらの実験結果については、取りまとめて学会発表、論文発表を行った。(抄録なし)本研究では、マウス始原生殖細胞(primordial germ cells ; PGCs)の運命決定過程におけるエピジェネティックリプログラミングの分子機構を解明することを目標として、in vitroにおける始原生殖細胞様細胞(primordial germ cell-like cells ; PGCLCs)誘導システムを活用し、運命決定に重要な転写因子の機能を解析している。今年度は、解析に用いる細胞の樹立を行うとともに、PGCsの運命決定に十分な転写因子(群)を同定した。PGCsのレポーター遺伝子であるBlimp1-mVenus、stella-ECFP(BVSC)を有し、テトラサイクリン発現誘導システムに必要なreverse tetracycline-transactivator(rtTA)がRosa26遺伝子座にノックインされ恒常的に発現するBVSCR26rtTAES細胞を樹立した。,さらに、この細胞にPGC運命決定に重要な転写因子であるBlimp1、Prdm14、Tfap2c(AP2γ)を、piggyBacトランスポゾンを利用して導入した。これらの外来遺伝子は、ドキシサイクリン(テトラサイクリンアナログ)を培地に添加すると発現が活性化される。まず、先行研究の通り、マウスES細胞を、PGCLCsへと分化する能力のあるEpiblast-like cells(EpiLCs)に分化させた。その上で、Blimp1,Prdm14,Tfap2cの3因子をEpiLcsに発現させた。その結果、サイトカインで誘導したときと同様に2種のレポーター遺伝子(Bvsc)が陽性となった。これらの細胞がPGCsとして機能するか確認するために、精細管移植を行ったところ、正常形態の精子への分化が確認された。さらに、得られた精子を野生型の卵に注入(Intracytoplasmic sperm injection)したところ、正常な発生が認められた。これらの細胞をtranscription factor-induced primordial germ cell-likecells(TF-PGCLCs)と命名した。TF-PGCLCsの誘導においては、PGCsの運命決定で一過性に生じる中胚葉プログラムの活性化を経ていないことや、ES細胞からは直接誘導されないことが観察された。これらから、中胚葉プログラムの活性化がPGC誘導の必要条件ではないこと、転写因子による誘導では特定の細胞の状態(cellular context)が必要であることなどの示唆を得た。

特にPrdm14遺伝子が、これらの遺伝子群を強く活性化していた。さらに、Prdm14遺伝子は、Klf4、Mycといった多能性に関係する遺伝子群の転写を活性化していた。一方で、Blimp1遺伝子はこれらの遺伝子の転写を抑制しており、生殖細胞の発生において、Blitnp1遺伝子が多能性遺伝子群を調節し、適切な分化に寄与していることが示唆された。本研究によって、マウス生殖細胞誘導の十分条件となる転写因子群が特定され、エピゲノムリプログラミング分子機構を詳細に解析する基盤が形成された。また、本研究は、転写因子を用いて哺乳類生殖細胞の誘導が可能であることを初めて示したものであり、他の動物種においても同様のアプローチがなされうることを示唆するものである。これらの実験結果については、取りまとめて学会発表、論文発表を行った。研究年度初年度であるが、当初の計画では2年目に達成できると考えていた「生殖細胞の誘導に十分な転写因子の同定」および「誘導した細胞が生殖細胞として機能するかの検証」まで終了しているため。同定された3因子による生殖細胞運命決定機構解明のため、マイクロアレイ法や、次世代シーケンサーを利用したRNAシーケンス法、クロマチン免疫沈降法などを用いてゲノムワイドに解析を行う。これらによってまず3因子の標的遺伝子の同定を試みる。(抄録なし)
市民による救命処置実施率向上のための経済効率性を考慮した最適政策決定方法の研究

本研究の目的は,バイスタンダーによる心肺蘇生法の実施や自動外部細動除去器(AED)の普及とソーシャル・キャピタルの関係について実証的に明らかにすることである.本研究は,ソーシャル・キャピタルが心肺蘇生法の実施やAEDの使用に効果的であることを仮定して1030名の一般市民へのアンケートを実施した.ソーシャル・キャピタルのネットワーク要因はバイスタンダーによる心肺蘇生法の実施やAEDの使用に効果的であることが明らかになった.これは、人々が積極的にネットワークを構築できる環境を提供し地域コミュニティのつながりを強化していく取り組みが求められることを示唆している.今年度の研究実績は下記の通りである.1.文献調査と質問票の作成バイスタンダーによるCPR実施のための施策の効果について分析している文献の調査を行った結果,国内での事例は少ないが,国外にCPRに関する知識とバイスタンダーCPR実施の関係を統計的に分析した研究がいくつか存在することがわかった.これらの文献を基に各国での救急救命訓練とバイスタンダーCPR実施の関係を整理し,質問表作成のための準備を行った.過去に実施されている日本国内のAEDの使用や救命救急に対する意識調査の結果を分析し,また,海外の文献調査の結果を基にして,質問票を設計し,質問票調査を実施するための準備を行った.次年度,Webベースの質問票調査を実施する予定である.2.バイスタンダーの行動の分析,および人工社会におけるシミュレーション実験環境の構築バイスタンダーである一般市民による救命処置の実施が院外心停止からの社会復帰率を向上させる上で重要となる.バイスタンダーの行動を分析するための予備的研究として,いじめが発生しているクラスにおけるバイスタンダーの行動を,ゲーム理論を用いて分析した.この結果は,関西学院大学総合政策学部Working Paper No.50として公表した.さらに,バイスタンダーの行動を分析するために人口社会を構築してシミュレーションを行なうための環境を構築した.また,予備的研究として,いじめが発生しているクラスにおけるバイスタンダーの行動をモデル化し,そのシミュレーション実験を実施した.平成26年度はバイスタンダーの行動をゲーム理論を用いて分析する事を中心として研究を行った.バイスタンダーの行動を分析するにあたり,いじめが発生している学校におけるのバイスタンダーの行動を取り上げ,ゲーム理論を用いて分析を行った.いじめの発生現場においては,各バイスタンダーはいじめを見て見ぬ振りをするか,教師に報告するかという2つの行動のどちらかをとるということを仮定した.この問題をいじめを報告するバイスタンダーの割合がある一定以上を超えたときにいじめが解消するという閾値モデルとして扱い,いじめが発生している状況がバイスタンダーに与えるマイナスの負荷量,バイスタンダーがいじめを報告する際のコストや,いじめが解消するための必要な報告するバイスタンダーの閾値などのパラメータについて感度分析を行った.その結果,バイスタンダー閾値比が一定だとしても,クラス規模を小さくすると,いじめが解消される確率が上昇するという事実を得た.また,一定の報告者が認められたときに,ただ乗り現象が生じることも確認できた.これらの数値実験から得られたバイスタンダーの特性をパラメーターとしてシミュレーション実験を行うためのシステムの構築を行った.バイスタンダーを分類しその行動を多面的に解析するために,消費者行動についての調査研究も行った.バイスタンダーCPRの実施やAEDの利用状況をについて知識の有無や講習経験との関係性を調査した.平成27年度はインターネットリサーチサービスを利用して男女併せて1030名に対して救急現場に居合わせた際に,救急救命に関わる行動を実施しようと思うか,AEDを使用した除細動を実施しようと思うか,救急救命やAEDに対する認知やその利用方法に対する理解,救命救急講習会の受講状況,健康に対する意識とソーシャル・キャピタルの構成要素である信頼,規範,ネットワークに対して一般市民の行動特性についてアンケート調査を実施した.その結果,救急救命行動を行おうと思うか否かは,ソーシャル・キャピタルが深く関係していることが確認された.ソーシャル・キャピタルの構成要素は一般的に「ネットワーク」,「規範」,「信頼」に分類されるが,その中で「規範」はさらに,つながりや交流などの行動を伴うもの(行動)と人間の意識に関わるもの(意識)に分類することが出来き,バイスタンダーによる救急救命行動においては,ソーシャル・キャピタルを「積極的ネットワーク」と「信頼」の2つの要素に分類して議論することが妥当であった.バイスタンダーによる救命救急行動を実施する可能性のある人はネットワークに積極的な行動力のある人々である.ネットワークに積極的な行動力のある人々は,救急現場に居合わせた際にも傷病者に対して積極的に行動することが考えられる.この成果は,18th International Academic Conferenceと11th International Conference on Science, Health and Medicineにおいて報告した.また,バイスタンダーの行動をゲーム理論を用いて分析し,その事例としていじめ問題に適用した.その成果は,The 2nd Int'l Conference on Educational Psychology and Applied Social PsychologyとThe 2nd Conference on Operations Research and Futurologyにおいて報告した.本研究の目的は,バイスタンダーによる心肺蘇生法の実施や自動外部細動除去器(AED)の普及とソーシャル・キャピタルの関係について実証的に明らかにすることである.本研究は,ソーシャル・キャピタルが心肺蘇生法の実施やAEDの使用に効果的であることを仮定して1030名の一般市民へのアンケートを実施した.ソーシャル・キャピタルのネットワーク要因はバイスタンダーによる心肺蘇生法の実施やAEDの使用に効果的であることが明らかになった.

これは、人々が積極的にネットワークを構築できる環境を提供し地域コミュニティのつながりを強化していく取り組みが求められることを示唆している.質問表調査を実施しその結果を分析する予定であったが,AED利用に関する調査報告を踏まえ,また救急救命にかかわる動画サイトの調査の結果を受けて質問項目の見直しを行ったためバイスタンダーCPRの実施やAEDの利用に関わる調査の実施が遅れている.社会システム工学・安全システム質問表を用いた調査を実施している最中であるので,その結果が収集でき次第分析を行い,その結果を元にシミュレーション実験のパラメータを見直した上でシミュレーション実験を実施する予定である.あわせて,バイスタンダーの行動について,様々な状況下でどのように行動が変化するのかを解明すると共に,集団としての行動をシミュレーション実験を通じて明らかにする予定である.今年度実施予定であったアンケート調査は,調査方法を変更したこと,過去の類似の調査や国外での類似の調査について調査分析を行ったことから,次年度に実施することとしたが,次年度実施する予定であったシミュレーション実験のための環境構築や,予備的研究を先行して実施し,シミュレーション実験環境の有効性については今年度に検証を終えることができたので,おおむね順調に進んでいるといえる.質問表調査表の見直しを行ったため,調査実施が遅れたこと,シミュレーション実験用にPCを購入予定であったが,既存マシンでシミュレーション実験が問題なく動作したことから新規マシンの導入を今年度は見送ることにしたため.次年度は,まず,今年度準備した調査票を用いてアンケート調査を実施する.その結果を分析した上で,一般市民による救命処置の実施率を向上させるための対策とその効果について検討する.さらに,救命処置におけるバイスタンダーの行動をモデル化し,シミュレーション実験を行う予定である.AEDの使用が一般市民に認められてから10年が経過したが,その利用がほとんど進んでいない状況がNHKによる調査によって明らかにされた.今後の研究では,AEDの利用やバイスタンダーによるCPRの実施が効果的に行われるための対策を検討し,その効果を検証する予定である.次年度の初めに調査を実施し,パソコンの処理能力に若干の問題が見られるようになったことから次年度初めにパソコンを購入し既存マシンから切り替えを行う.質問票調査を実施する予定であったが,これを次年度に実施することとなり,その代わりにシミュレーション環境を構築することになった.このため質問票調査のための費用とシミュレーション環境構築用のソフトウエアの購入費用の差の残額が生じた.今年度,質問票を作成済みであるので,次年度にそれを用いて調査を実施する.
経路積分法を用いた金属蛋白質の電子移動経路シミュレーション

本研究の目的である、タンパク質内電子移動経路をあらわに計算する方法を開発するために、申請者はFeynmanの経路積分法に注目した。この方法は電子のどの移動経路が重要であるかを直接明らかにする手段であること、量子モンテカルロ法という巧妙な数値算法を用いるため計算が容易であることが主な利点としてあげられる。本研究では分子軌道法で得られたポテンシャルをいかに経路積分法に組み込むかが最大のポイントとなった。1.量子モンテカルロ法による経路積分計算プログラムは開発済みである。2.分子軌道法の一種である局所汎関数法はポテンシャルを局所状態密度の形で計算するため、経路積分法と相性が良いこと、大きな系を計算するのに適した方法であることから、これをドナー・アクセプターおよびその周辺のタンパク質の電子状態を計算する量子化学計算法として採用した。3.局所汎関数法で計算されるポテンシャルを経路積分法に組み込むためのプログラムを作成した。4.電子移動経路はポテンシャルの形や大きさには鈍感であるが、移動確率はこれらに大変敏感であることがわかった。生体内電子移動過程を正確にシミュレートするためには、蛋白質全体を取り込んだ計算が必須であることが明らかとなった。5.現在市販されている局所密度汎関数プログラムは蛋白質全体を解くような超巨大計算には向かないため、現在、超巨大計算専用の密度汎関数プログラムを独自に開発中である。
個人データの越境移転におけるプライバシー保護の法規制に関する研究

本研究は,諸外国の法制度等でみられる越境データ移転の規制が日本の個人情報保護法に新たに導入されることに伴う法的課題を明らかにし,ビッグデータの時代において,個人データの国際流通を促進しつつ国境を越えてプライバシーを保護する方策を示すことを目的としている。個人データの越境移転規制については,EU一般データ保護規則(EUデータ保護指令)における「十分性」の要件が特に重要となってくるため,2018年度も引き続き検討を行った。とりわけ,2019年1月には日本の個人情報保護法が補完ルールを条件とした十分性の認定を欧州委員会から受け,この経緯と決定について研究を行ってきた。また,2018年度は,Case C-507/17, Google v CNILがEU司法裁判所において弁論が行われ,法務官の意見が下された(今後,先決判決が下されると予想される)。この事件では,検索結果の削除請求における地理的範囲が一つの争点とされており,削除の範囲は個人データの共有(移転)の範囲とも密接に関係してくるため,検討を行ってきた。また,中国,韓国,インドネシア,タイ等のアジアにおける個人情報保護法制についても国際会議等を通じて専門家と意見交換を行ってきた。さらに,2019年1月にはコンピュータデータ保護プライバシー国際会議において,2つのセッションにおいて研究発表を行ってきた。個人情報保護をめぐる世界的な動向の変化が大きく,これらをフォローアップすることが重要となり,本来のテーマとともに新たな動向についても注視しながら研究を進めることができている。2019年度は,EU一般データ保護規則の波及効果について越境データ移転の観点から中心的に検討するとともに,日本の個人情報保護法制の改正動向についても配慮しながら研究を進めていく予定である。ビッグデータの時代における個人データの国際流通を促進しつつ国境を越えてプライバシーを保護する方策を示すことを目的として研究を進めた。1年目は、法規制の違いについて,なぜ異なるデータ移転の法規制が整備されたのか,1980年代以降の研究に遡り,立法過程などを調査した。特にEU一般データ保護規則の適用に向けた動向、アジア諸国における法改正の動向について文献調査とともに、国際会議等へ出席し最新の動向についてアメリカ、ヨーロッパ、そしてアジアの専門家から意見をうかがうことができた。1年目の調査から、越境データ移転の法規制の条文の違いは、規制の動機が異なることについて理解を深めることができた。つまり、越境データ移転の規制が、電子商取引等の商業的動機、捜査のための法執行目的、あるいは個人データ保護の人権目的等様々なものがあることについて整理することができた。特に越境データ移転については、EU司法裁判所の2015年Maximillian Schrems v Data Protection Commissioner判決以後、アメリカとヨーロッパにおけるプライバシー保護のアプローチが異なることが指摘され、アメリカとヨーロッパのプライバシー保護の思想・哲学の差異についても意識して研究を行なった。具体的な成果として、拙著「規則の特徴と対応(特集個人情報保護の「世界標準」EU一般データ保護規則施行への対応)」ビジネス法務17巻8号(2017)のほか、第39回データ保護プライバシーコミッショナー国際会議等において口頭発表を行った。プライバシー保護をめぐる国内外の動向について調査することができた。特に越境データ移転をめぐる法的規制についてEUとアジアの法制度について調査を行なった。2年目である2018年度にはEU一般データ保護規則が適用されるため、日本と諸外国への影響について比較法分析を進める予定である。また、2018年度中にEU一般データ保護規則の解説書や論文を公刊する予定である。予定していた国際会議への出席が、都合により出席できず、そのため次年度以降に繰越を行なった。次年度以降に国際会議への出席の予定があるため、計画に支障はない。
北日本の海産クマムシ生物地理学

北日本の主に潮間帯に棲息する海産クマムシ類の採集調査を行い、これまでに知られていたよりも、北日本における海産クマムシ類の種多様性が高いことを明らかにした。採集されたクマムシ類のうち、複数地点で採集できた種について分子生物学的手法により、その変異の程度を調べた。その結果、分類群により、種内変異の程度が異なることが明らかになった。平成28年度の半年間は、フィールドでの採集調査と、採集したクマムシ類についての分類学的研究を行った。フィールド調査は、研究開始時期が秋であったため、砂浜へのアプローチを阻む積雪を避けるため北日本の、宮城県松島湾、青森県、北海道道南の主に潮間帯で実施した。その結果、標的分類群3属(イソトゲクマムシ属、ハマクマムシ属、チカクマムシ属)を含む11種と予想を上回る種が得られた。そしてこのうち、イソトゲクマムシ属2未記載種とハマクマムシ属1未記載種については、それぞれ新種記載論文を準備中である(平成29年度投稿予定)。他にもハマクマムシ属は一見既知種と思われるものの、原記載では報告されていない形質が観察された種もあった。これについてはより詳細な分類学的検討が必要である。この他に、平成29年度の採集成果と合わせて行う予定の分子系統地理学的研究のために、今年度採集された標的分類群について分子データの蓄積を開始した。DNA抽出の際、イソトゲクマムシ属では外骨格を残すことに成功したものの、重要な分類形質が一部失われてしまうことが明らかになった。上述の成果と平成29年度に得られる成果を合わせることで、北日本に分布する海産クマムシ類(特に標的と設定した採集の比較的容易な分類群)の分布パターンと遺伝的多様性を明らかにできる。そして分類群間の比較を通して、海産クマムシ類にとって、どのような要因が生物地理パターン形成に重要なのか、新しい知見をもたらすことが期待される。イソトゲクマムシ属が松島湾で採集できなかったこと、チカクマムシ属が道南で採集できず、青森と松島湾でも十分な数の個体を採集できなかったこと、分類学的研究が予想を上回る採集種数により予定から遅れていることの3点から、「(3)やや遅れている。」とした。平成29年度前半までに北日本各地で採集採集調査を完了させ、分類学的研究と分子系統地理学的研究を年度後半に行う。系統分類学
農業系物質の水系への流出経路と形態に関する研究

河川への負荷が増大する降雨流出時における農業系物質の挙動を明らかにする必要がある.本研究は高原野菜が集約的に栽培され,水系の汚染が懸念されている長野県菅平において,降雨流出時に農業系物質がどのようなプロセスで水系へ流出するかを検討した.また,農薬については簡易分析法を含め,土壌および底泥などでの生分解特性なども検討した.6回の降雨時に菅平盆地の流出口と上流地点で,水位(流量),硝酸イオンを含む一般水質,水温,濁度電気伝導度,pH,農薬として土壌殺菌剤PCNBをほぼ1時間間隔で測定した.また,地下水,湧水,河川水,農業用暗渠排水なども分析した.これらの分析結果とこれまでの観測結果を会わせ,次のような知見を得た.1.農地の地下水の水質は,その立地条件により,すなわち山腹,湿地周辺,旧湿地内の農地により特異な組成を示し,特に硝酸イオンと硫酸イオンの濃度に特徴的に現れる.2.降雨流出時の物質の濃度変化パターンは主に4つのタイプに分類でき,それぞれ流出経路,供給源を反映したものと考えられた.3.降雨時は,上流から下流まで水質の組成の差が少なくなり,全体として汚染されている農地の水質組成を示すようになる.また,水質組成の変動からみると,降雨時にもたらされる物質は旧湿地あるいは周辺の農地から由来する可能性が高いことが示唆された.4.事例は少ないが,農薬(PCNB)は一般水質と異なる変動,すなわち流量の増加時に,高濃度になる傾向を示し,農薬が表面流出によりもたらされることが示唆された.5.土壌中のPCNBの簡易分析定量法を開発した.河川への負荷が増大する降雨流出時における農業系物質の挙動を明らかにする必要がある.本研究は高原野菜が集約的に栽培され,水系の汚染が懸念されている長野県菅平において,降雨流出時に農業系物質がどのようなプロセスで水系へ流出するかを検討した.また,農薬については簡易分析法を含め,土壌および底泥などでの生分解特性なども検討した.6回の降雨時に菅平盆地の流出口と上流地点で,水位(流量),硝酸イオンを含む一般水質,水温,濁度電気伝導度,pH,農薬として土壌殺菌剤PCNBをほぼ1時間間隔で測定した.また,地下水,湧水,河川水,農業用暗渠排水なども分析した.これらの分析結果とこれまでの観測結果を会わせ,次のような知見を得た.1.農地の地下水の水質は,その立地条件により,すなわち山腹,湿地周辺,旧湿地内の農地により特異な組成を示し,特に硝酸イオンと硫酸イオンの濃度に特徴的に現れる.2.降雨流出時の物質の濃度変化パターンは主に4つのタイプに分類でき,それぞれ流出経路,供給源を反映したものと考えられた.3.降雨時は,上流から下流まで水質の組成の差が少なくなり,全体として汚染されている農地の水質組成を示すようになる.また,水質組成の変動からみると,降雨時にもたらされる物質は旧湿地あるいは周辺の農地から由来する可能性が高いことが示唆された.4.事例は少ないが,農薬(PCNB)は一般水質と異なる変動,すなわち流量の増加時に,高濃度になる傾向を示し,農薬が表面流出によりもたらされることが示唆された.5.土壌中のPCNBの簡易分析定量法を開発した.降雨流出時に盆地の出口で自動サンプラーにより連続的な採水を行い,水質の変動を明らかにした.降雨流出に伴い,流量,濁度が急激に増加し,塩化物イオンと硫酸イオンの濃度は増加したが,硝酸イオンと重炭酸イオンの濃度は一時的に減少した.すべての陰イオンの濃度は降雨終了後の濃度が開始前の濃度を上回った.これらの変化パターンは既報のもの(主に森林地域)とは若干異なり,農地からの流出の特性あるいは河川周辺の湿地の影響によるものと考えられる.これらの点を,次年度では観測地点を工夫するとともに観測回数を増やし,詳細に検討する予定である.農薬については,採取した河川水,地下水,畑地土壌,河川底泥の試料を現在分析中である.農薬については,土壌殺菌剤PCNBを主な対象としているが,ガスクロによる分析法のほか,液クロによる分析法についても検討し,かなりの精度で分析できることを示せた.この方法によりPCNB散布圃場の3ヶ所で土壌を採取し,分析し,生分解特性と土壌条件の関係を考察した.河川への負荷が増大する降雨流出時における農業系物質の挙動を明らかにする必要がある.本研究は高原野菜が集約的に栽培され,水系の汚染が懸念されている長野県菅平において,降雨流出時に農業系物質がどのようなプロセスで水系へ流出するかを検討した.また,農薬については簡易分析法を含め,土壌および底泥などでの生分解特性なども検討した.本年度は,5回の降雨時に菅平盆地の流出口と上流地点で,水位(流量),硝酸イオンを含む一般水質,水温,濁度,電気伝導度,pH,農薬として土壌殺菌剤PCNBをほぼ1時間間隔で測定した.また,地下水,湧水,河川水,農業用暗渠排水なども分析した.これらの分析結果と昨年度の結果を会わせ,次のような知見を得た.1.農地の地下水の水質は,その立地条件により,すなわち山腹,湿地周辺,旧湿地内の農地により特異な組成を示し,特に硝酸イオンと硫酸イオンの濃度に特徴的に現れる.2.降雨流出時の物質の濃度変化パターンは主に4つのタイプに分類でき,それぞれ流出経路,供給源を反映したものと考えられた.3.

降雨時は,上流から下流まで水質の組成の差が少なくなり,全体として汚染されている農地の水質組成を示すようになる.また,水質組成の変動からみると,降雨時にもたらされる物質は旧湿地あるいは周辺の農地から由来する可能性が高いことが示唆された.4.事例は少ないが,農薬(PCNB)は一般水質と異なる変動,すなわち流量の増加時に,高濃度になる傾向を示し,農薬が表面流出によりもたらされることが示唆された.5.土壌中のPCNBの簡易分析定量法を開発した.
超準解析に基づく多様体上の確率力学系とその関連分野の研究

本研究では超準解析の手法を用いることにより,アンダーソンの超有限乱歩に基づく擾乱の入ったランダムなある超準的常微分方程式を,コンパクトで連結な,可微分リーマン多様体Mの超準拡大の上で考え,その方程式を定める確率力学系を調べた.このような取り扱いは,超準確率解析を一般に可微分多様体の超準拡大上で展開するために有用な方法を提供するものであると考える.多様体としては線形群構造として,直交群構造の与えられた場合を考えたことになる.この超準確率力学系を通して,関連するランジュバン型の確率微分方程式,すなわちランダムに加速される粒子系の運動を記述する方程式の持つ性質を超準的に考察した.また,Mの接バンドルの超準拡大の上でも同等の方程式を与えた.そして考えている超準確率力学系に付随する,Mの接バンドル上の確率過程(超準確率力学系の解の,超準解析の意味での標準部分)について,その生成作用素に関する「超準的な意味での基本解」の存在性を確かめ,その表示式ともとの超準確率力学系との幾何学的関連を調べた.また,Mの超準拡大上の,超準確率力学系の運動速度を表す確率過程の標準部分について,Mに与えられたリーマン計量に関する,あるモーメント評価を得た.さらに,リーマン多様体としてのn次直交群の上であるランダムに加速される運動を記述する方程式に対応する超準確率力学系の解のある種の表示も得られた.以上,得られた成果については論文としてまとめつつある.なお,最初に予定していた,主ファイバー束の接続に依存する超準確率力学系が接続のゲージ交換により受ける変化については研究途上であり,将来の研究へつなげたい.本研究では超準解析の手法を用いることにより,アンダーソンの超有限乱歩に基づく擾乱の入ったランダムなある超準的常微分方程式を,コンパクトで連結な,可微分リーマン多様体Mの超準拡大の上で考え,その方程式を定める確率力学系を調べた.このような取り扱いは,超準確率解析を一般に可微分多様体の超準拡大上で展開するために有用な方法を提供するものであると考える.多様体としては線形群構造として,直交群構造の与えられた場合を考えたことになる.この超準確率力学系を通して,関連するランジュバン型の確率微分方程式,すなわちランダムに加速される粒子系の運動を記述する方程式の持つ性質を超準的に考察した.また,Mの接バンドルの超準拡大の上でも同等の方程式を与えた.そして考えている超準確率力学系に付随する,Mの接バンドル上の確率過程(超準確率力学系の解の,超準解析の意味での標準部分)について,その生成作用素に関する「超準的な意味での基本解」の存在性を確かめ,その表示式ともとの超準確率力学系との幾何学的関連を調べた.また,Mの超準拡大上の,超準確率力学系の運動速度を表す確率過程の標準部分について,Mに与えられたリーマン計量に関する,あるモーメント評価を得た.さらに,リーマン多様体としてのn次直交群の上であるランダムに加速される運動を記述する方程式に対応する超準確率力学系の解のある種の表示も得られた.以上,得られた成果については論文としてまとめつつある.なお,最初に予定していた,主ファイバー束の接続に依存する超準確率力学系が接続のゲージ交換により受ける変化については研究途上であり,将来の研究へつなげたい.
大脳基底核の運動制御機構:尾状核に入力する後頭葉高次感覚系神経情報の性能

最近、大脳基底核における尾状核の体部・尾部には、大脳皮質の中でも感覚を処理している後頭葉、側頭葉、頭頂葉から広く入力を受けていることがわかってきた。さらにこれらの感覚系でも一次感覚野以外の高次機能をつかさどると考えられている領域からも入力を受けており、基底核でこれらの情報をもとに認知・行動の制御をしていることが推測されるが、その機能はよくわからない。本研究では側頭葉から入力を受けていると考えられている尾状核の尾部を中心に高次視覚刺激に応じるような活動があるかどうか検索を行った。ガス麻酔下の亜急性的手法を用いて、活動の記録は、色々な図形をモニター上に提示する、または、色々な物体を見せて視覚刺激を行い、微小電極を用いて細胞外記録を行った。本年度は本研究代表者の所属が変わったため、十分に研究できなかったが、以下のことがわかった。尾状核の細胞の活動は、麻酔下おいても視覚刺激によって活動を誘発することができた。自発活動は従来尾状核頭部・体部で知られているように、ほとんどなかった。視覚刺激による応答は、一過性ではあるが、視覚刺激が適している物であれは視覚提示期間中(約1秒)は、持続した。Caanら(1984)は、尾状核尾部の活動の特徴として、容易にhabituateすることを強調している。本研究において、視覚刺激がその細胞にそれほど適していない場合は、容易にhabituateする事が確認されたが、視覚刺激が非常に適している場合には必ずしもhabituateすることはなく、ある程度視覚刺激を繰り返してもよく応じた。刺激選択性については、側頭葉のTEに比べると、特定の図形にreductionしていくことが困難で、比較的、選択性は高くない様であった。しかしながら、この領域は、側頭葉のSTS近辺からも入力を受けており、STSの細胞は比較的、選択性は高くないものもあるので、その入力を反映しているのかもしれない。いずれにしても、まだ視覚応答が特定された細胞数が少ないので今後の実験、解析が必要である。
生物多様性を活用した鳥卵卵白由来機能性ペプチドに関する研究

ニワトリ,アヒル,ホロホロチョウ,ウズラ,ダチョウ,シチメンチョウの卵白および主要成分,オボアルブミンに由来する各種酵素分解ペプチド画分について,血圧降下機能と関係するアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を調べた.その結果,鳥種と酵素の組合せ,例えばホロホロチョウ卵白やダチョウ・オボアルブミンのペプシン分解物,ウズラ・オボアルブミンのトリプシン分解物等で,ニワトリより顕著に活性の高い画分を得た.これら画分の一部についてHPLC分析・分取を進め,単離には至っていないが活性ペプチドの絞込みができた.☆ダチョウ,アヒル,ウズラ,ホロホロチョウ,シチメンチョウおよびニワトリ卵白の酵素分解物(ペプチド混合物)のうち,2種類の鳥卵から得た分解物が,鶏卵より高いアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を示した.このことから,鶏卵以外の鳥卵から新たな血圧降下作用をもつペプチドが発見される可能性がでてきた.☆6種鳥卵からのオボアルブミンを塩析およびイオン交換クロマトにより精製し,それぞれ高純度なタンパク質を得た.次いで,精製オボアルブミンを加熱変性後または生のままペプシン,キモトリプシンおよびキモトリプシンにより分解し,得たペプチドについて,ACE阻害活性の測定を開始した.☆各種鳥卵オボアルブミンの酵素分解物についての抗酸化活性測定は未着手に終わった.☆卵アレルギーの疑いのある27名の協力者から,血液提供を受け,それらの血清について,総IgE抗体価を測定した結果,本研究に必要な力価は示さず,卵白特異的な抗体の検出は困難であった.☆ダチョウ,アヒル,ウズラ,ホロホロチョウ,シチメンチョウ卵(鳥卵AーE,順不同)およびニワトリ卵から,卵白オボアルブミンOVAを塩析およびイオン交換クロマトグラフィーにより高度に精製したのち,加熱変性または未加熱のまま,ペプシン,トリプシン,キモトリプシンおよびパパインを単独で作用させて,酵素分解物を得た.また,トリプシンとキモトリプシンの混合物を用いて酵素分解物を得た.これら酵素の分解条件は,トリシン-SDS-PAGEによる分解パタンをモニターすることにより最適化した.さらに,各分解物から,膜処理により分子量1万以下の画分を得て,アンギオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を測定した.その結果,パパイン分解ペプチド混合物のうち,鳥卵Aから得た分解物がニワトリより高いACE阻害活性を有していた.ペプシン分解物でも鳥卵A,トリプシン分解物では鳥卵B,トリプシンとキモトリプシンの混合物分解物では鳥卵Cがニワトリより顕著に高いACE阻害活性を示した.そこで,これらニワトリより活性の高かったペプチド混合物についてODSカラムを用いたHPLCによる分画を開始したが,活性ペプチドの単離には至っていない.☆各鳥卵からの各酵素分解物の抗酸化活性測定では,現在のところニワトリより高い活性は見出されていない.☆卵アレルギーの疑いのある1名の協力者から,血液提供を受けた.この血清について,総IgE抗体価を測定した結果,本研究に必要な力価は示さず,卵白特異的な抗体の検出は困難であった.ダチョウ,アヒル,ウズラ,ホロホロチョウ,シチメンチョウ(鳥種AーE,順不同)の卵白およびニワトリ卵白をズブチリシンSub,ペプシンPep,パパインPapで消化し,分解ペプチド混合物のアンギオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を調べた結果,Sub分解物は,ニワトリより高い活性を示さなかったが,Pep分解物では鳥種B,C,Pap分解物ではA,Bの卵白分解物がニワトリより高い活性を有していた.この結果を受け,各鳥卵から主要卵白タンパク質オボアルブミンOVAに由来するACE阻害活性ペプチドの探索を開始した.すなわち,消化性を考慮して各種鳥卵OVAをPep,トリプシンTry,およびTryとキモトリプシンChyの混合(Try+Chy)により分解後,ペプチド画分について活性を測定した.その結果,活性がニワトリOVAより顕著に高かったのは,Try+Chy分解C由来ペプチド画分で,その他,Pep分解ではA由来ペプチド画分,Try分解ではB由来のペプチド画分がニワトリOVA分解物より高いACE阻害活性を有していた.Pep分解では,卵白とOVAの結果に差異が生じたことから, Cでは,OVA以外のタンパク質に由来するペプチドに高いACE阻害活性が存在することが示唆された.さらに,C18逆相カラムを用いたHPLC分析を行い,ACE阻害活性の高かったC由来Try+Chy分解ペプチド画分, A由来Pep分解ペプチド画分およびB由来Try分解ペプチド画分のペプチドマップを得た.鳥種C分解物の分取HPLCでは,他の7画分より顕著に高い活性をもつ25%アセトニトリル濃度付近での溶出画分を得た.この画分にはなお複数のペプチドが含まれており活性ペプチドの単離を試みている.なお,ACE阻害活性探索に資源を集中したため,各種鳥卵由来ペプチドの抗酸化活性,アレルゲン活性については意義ある成果は得られなかった.ニワトリ,アヒル,ホロホロチョウ,ウズラ,ダチョウ,シチメンチョウの卵白および主要成分,オボアルブミンに由来する各種酵素分解ペプチド画分について,血圧降下機能と関係するアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性を調べた.

その結果,鳥種と酵素の組合せ,例えばホロホロチョウ卵白やダチョウ・オボアルブミンのペプシン分解物,ウズラ・オボアルブミンのトリプシン分解物等で,ニワトリより顕著に活性の高い画分を得た.これら画分の一部についてHPLC分析・分取を進め,単離には至っていないが活性ペプチドの絞込みができた.本研究では,6種類の鳥卵から主要卵白タンパク質であるオボアルブミンを精製して,それぞれについて,ペプシン,トリプシン等,少なくとも5種類のプロテアーゼで分解し,ペプチド画分を得ることとしていたが,鳥種とプロテアーゼの組合せが多数に上ったことから,作業自体に遅れを生じた.抗酸化性測定は,ACE阻害活性ペプチドの探索に追われたため手つかずとなった.アレルゲン活性測定では,卵タンパク質特異的IgE抗体を含む患者血清の入手に手間取り研究が停滞した.畜産物利用学平成26年度の成果として,ニワトリオボアルブミン分解物より高いACE阻害活性を有する鳥卵オボアルブミン酵素分解物が複数見いだされたことから,これら分解物からの活性ペプチドの分画・分取を加速化し,それらの化学構造決定を急ぐ.抗酸化性測定についても継続するが,むしろACE阻害活性ペプチド関連に資源を集中する.アレルゲン活性測定に関しては,医師の協力を得て高力価のアレルギー患者血清入手に努め,ニワトリに対する各種鳥卵及び酵素分解物の相対的なアレルゲン活性測定を行う.本研究では,6種類の鳥卵から主要卵白タンパク質であるオボアルブミンを精製して,それぞれについて,ペプシン,トリプシン等,少なくとも5種類のプロテアーゼで分解し,ペプチド画分を得ることとしていたが,一部鳥卵の入手に時間を要したばかりでなく,精製に手間取り本研究に必要な量も十分確保できなかった.また,鳥種とプロテアーゼの組合せが多数に上ったことから,作業自体に遅れを生じた.さらに,一部の鳥卵オボアルブミンでは,酵素分解に抵抗性を示したため,適切な変性条件の検討も必要となった.ACE阻害活性測定は簡便なキットを使用する方法に切り替えたため進展したが,抗酸化性測定のORACアッセイでは,別予算で購入した蛍光マイクロプレートリーダーの納品が年度末になったため全く進展しなかった.アレルゲン活性測定では,採血により得たヒト血清(27検体)のIgE抗体価が低く卵タンパク質特異的抗体の検出に使用できなかったため,新たに卵アレルギー患者血清の入手が必要となり,研究が停滞した.少額の残余のためとくに理由は記さない.各種鳥卵オボアルブミンからの,少なくとも5種類のプロテアーゼによる分解物の調製を加速化する.分解物の限外ろ過で得られたペプチド混合物(30種類)についてのACE阻害活性測定,抗酸化性測定としてのORACアッセイおよびDPPHアッセイを効率的に行う.アレルゲン活性測定に関しては,医師の協力を得て高力価のアレルギー患者血清入手に努める.この過程で高い活性をもつペプチド混合物が見いだされた場合には,活性ペプチドの単離・分取を同時に進行させる.平成27年度の物品費として追加使用する.対象タンパク質の精製,タンパク質分解酵素処理ペプチドの調製に時間的および技術的に手間取り,その影響で,血圧降下作用,抗酸化性,アレルゲン性等の機能に関する研究が予定通り進展せず試薬・器具等の研究用物品購入が停滞したため.酵素分解物の調製を加速化し,分解物のACE阻害活性測定,抗酸化性測定を効率的に行うため,その試薬類購入に使用する.アレルゲン活性測定のためのELISA用抗体購入や活性ペプチドの単離・精製のためのクロマトグラフィー関連物品の購入を計画している.また,研究加速化のための研究補助アルバイト
チタン鉱石から直接金属チタン粉末を製造する方法

現在のチタンの製造プロセス(クロール法)では、酸化チタンの品位が90%以上のアップグレード鉱石(高品位鉱石)を原料として用いているが、高品位鉱石の使用はチタン製錬のコストを上げる主な要因となっている。本研究では、溶融塩(CaCl_2など)を反応媒体として利用し、低品位チタン鉱石の不純物の鉄をFeCl_3として直接除去し、続いて、得られたTiO_2+CaCl_2原料を申請者らが独自に考案・開発したプリフォーム還元法を用いて還元し、直接、金属チタンの粉末を製造する新しいタイプのプロセスの開発研究を行った。プリフォーム還元法によりTiO_2のカルシウム還元に関する一連の実験を行った結果、高純度のTiO_2原料とCaCl_2を還元助剤として用いれば、99.8%以上の純度のチタン粉末が効率良く製造できることを確認した。さらに、本研究では、現行のクロール法(塩化製錬法)からの脱却を目指し、チタン鉱石をプリフォーム原料として利用する新しいタイプのチタン製錬法の可能性を追及した。具体的には、チタン鉱石(TiO_2・Fe_2O_3)とフラックス(CaCl_2など)の混合物をTiCl_4やCl_2などの塩化剤ガスと反応させ、Fe_2O_3(in Ore)+TiCl_4(g)→TiO_2(s)+FeCl_3(g)などの反応を進行させ、鉱石中の鉄分を選択的に除去し、TiO_2とCaCl_2の混合物を製造した。選択塩化法によって製造したチタン原料を使って様々な組成・形状のTiO_2原料を含むプリフォームを作製した。これらのプリフォームを複数個まとめてCa還元剤とともにステンレス鋼製の反応容器に入れ、8001000°Cの範囲の一定温度で数時間保持し、Ca蒸気によりチタンを還元し、還元条件の最適化を図ると同時に、不純物の挙動についても解析を行った。また、出発原料として天然の鉱石を利用する場合に得られるチタンの純度がどこまで上げられるかについて実験的に検証した。チタンの生産量は年々増大しており、今後も一層の需要拡大が見込まれるため、資源も豊富で廉価な低品位のチタン鉱石を利用する新しいタイプのチタン生産技術の確立は緊急かつ重要な課題である。本研究は、現行のクロール法(塩化製錬法)からの脱却を目指し、チタン鉱石をプリフォーム原料として利用する新しいタイプのチタン製錬法の可能性を追及する。本年度はチタン鉱石の選択塩化・脱鉄反応や塩化物廃棄物から塩素を有効利用する方法の可能性について熱力学的な反応解析を行った。チタン鉱石の選択塩化・脱鉄プロセスでは、チタン鉱石にMgCl_2もしくはCaCl_2を混合して炭素飽和雰囲気中で加熱すると、チタン鉱石中の酸化鉄(FeO_x)はFeCl_2として揮発除去することが可能であり、鉄濃度の低いチタン鉱石を得られることがわかった。また、上記解析において見出されたパラメータにより実験を行ったところ、チタン鉱石中の鉄濃度が50mass%から0.5mass%まで減少し、鉱石中の鉄はFeCl_2として回収することができた。さらに、得られたFeCl_2から塩素を回収する実験を行ったところ、FeCl_2とTiを混合し加熱することによってTiCl_4もしくはTiCl_3とFeが得られ、FeCl_2から塩素を回収することができた。本年度はチタン鉱石の選択塩化・脱鉄反応に関する熱力学的な反応解析結果を踏まえ、プリフォーム還元法を用いてチタン鉱石から直接チタン粉末を製造する実験を行った。一連の実験の結果、純度98%、鉄濃度が0.14mass%の金属チタン粉末を直接製造できることがわかった。

プリフォーム還元法によりTiO_2のカルシウム還元に関する一連の実験を行った結果、高純度のTiO_2原料とCaCl_2を還元助剤として用いれば、99.8%以上の純度のチタン粉末が効率良く製造できることを確認した。さらに、本研究では、現行のクロール法(塩化製錬法)からの脱却を目指し、チタン鉱石をプリフォーム原料として利用する新しいタイプのチタン製錬法の可能性を追及した。具体的には、チタン鉱石(TiO_2・Fe_2O_3)とフラックス(CaCl_2など)の混合物をTiCl_4やCl_2などの塩化剤ガスと反応させ、Fe_2O_3(in Ore)+TiCl_4(g)→TiO_2(s)+FeCl_3(g)などの反応を進行させ、鉱石中の鉄分を選択的に除去し、TiO_2とCaCl_2の混合物を製造した。選択塩化法によって製造したチタン原料を使って様々な組成・形状のTiO_2原料を含むプリフォームを作製した。これらのプリフォームを複数個まとめてCa還元剤とともにステンレス鋼製の反応容器に入れ、8001000°Cの範囲の一定温度で数時間保持し、Ca蒸気によりチタンを還元し、還元条件の最適化を図ると同時に、不純物の挙動についても解析を行った。また、出発原料として天然の鉱石を利用する場合に得られるチタンの純度がどこまで上げられるかについて実験的に検証した。
レチノイン酸による神経細胞分化におけるCPP-32活性化と神経細胞死の分子機構

P19EC細胞はレチノイン酸(RA)による神経細胞分化の過程で多くの細胞がDNA断片化を伴う細胞死を迎える。この細胞死の過程ではCPP32様プロテアーゼの活性化がおこること、またCPP32の特異的プロテアーゼ阻害剤により、この細胞死が抑制されることから、CPP32様プロテアーゼがRAによる神経細胞分化の過程での細胞死に関与していることがあきらかになった。そこで、P19EC細胞のcDNAライブラリーより、二つのCPP32様プロテアーゼCPP32とMch-3を分離し、InSituハイブリダイゼションにより調べて見ると、Mch-3が神経系で発現しないのに対し、CPP32はマウス胚ではDRGを含む感覚系抹消ニューロンに強く発現していた。このようにCPP32は発生過程での神経細胞死に深く関与していることが明らかとなった。また、DRGニューロン細は血清、NGFの除去やP13Kの阻害剤であるワルトマニンによりCPP32様プロテアーゼが活性化され細胞死した。P19EC細胞での細胞死もまた、ワルトマニンにより促進され、一方、bFGFはP19EC細胞でのP13K活性を促進するとともに、CPP32様プロテアーゼ活性を抑制し細胞死を抑制した。このように、神経細胞死をもたらすCPP32の活性化はP13Kにより制御されていることが明かとなった。今後最近P13Kの下流にPKBが存在し、PKBにより細胞死が抑制されることが明かにされつつある。今後、P13K、PKB、PKCとプロテアーゼカスケードの接点の解明が重要とおもわれる。
凸最適化手法に基づくLDPC符号の復号法とその応用

本計画研究では、凸最適化の考えに基づくLDPC(低密度パリティ検査)符号の復号法を提案するとともに、その応用としてCDMA方式におけるマルチユーザ検出アルゴリズム、2次元シンボル問干渉通信路に適した等化アルゴリズムの開発を行った。さらに、最急勾配法、線形計画法といった連続最適化手法を通信系のアルゴリズムに適用するときに生じる諸問題について得られた理解に立脚して最適化の見地から、新しいビットフリップ型復号法や線形計画復号により復号可能な置換符号を開発した。申請者は、近年、凸最適化問題における連続最適化手法に基づくLDPC(Low-Density Parity-Check;低密度検査)符号の復号法を提案している。また、その応用としてCDMA方式におけるマルチユーザ検出アルゴリズム、2次元シンボル間干渉通信路に適した等化アルゴリズムの開発を行っている。本計画研究の主たる目的は、内点法やニュートン法といった連続最適化手法を通信系のアルゴリズムに適用するときに生じる諸問題について深い理解を得ること、そして、その理解に立脚して最適化の見地から新しい復号・信号検出アルゴリズムの開発することである。平成22年度は、本プロジェクトの成果である内点復号法の論文やビットフリップ型復号法が、国際学会誌に掲載されるなどの成果が上がった。また、内点法に基づくマルチユーザ検出の仕事も論文にまとめて投稿済である。一方、新しい研究の展開として、線形計画法に基づく置換符号の復号アルゴリズムに関して成果が上がりつつある。この成果については、23年度の国際会議International Symposium on Information Theoryに採録が決定しており、今後の研究の進展が期待される。申請者は、近年、凸最適化問題における連続最適化手法に基づくLDPC(Low-Density Pahty-Check;低密度検査)符号の復号法を提案している。平成23年度には、本プロジェクトの成果である2次計画法に基づくCDMAマルチユーザ検出方式の論文が電子情報通信学会論文誌に掲載された。研究面では、線形計画法に基づく置換符号の復号アルゴリズムの開発、そのLP復号法に適した符号クラスの探索、有歪圧縮への応用などを検討した。また、線形計画法により復号可能な置換符号に関しての論文を執筆し、現在、同論文をIEEE Transactions on Information Theoryに投稿済である。現在は、新しい方向性として、コセット符号化問題に関しての最適化アプローチの可能性を検討している。さらにシミュレーテッドアニーリングの考え方に基づくLDPC符号のビットフリップ復号アルゴリズムの基礎的な検討も開始した。本計画研究は、凸最適化問題における連続最適化手法に基づくLDPC(Low-Density Parity-Check;低密度検査)符号の復号法、ならびに連続最適化手法に基づく信号検出アルゴリズムの開発と評価を目標としたものである。本研究の主たる成果を下記に挙げる。(1)2次計画法に基づくCDMA方式におけるマルチユーザ検出アルゴリズム:本手法では、2次計画法の形にマルチユーザ検出問題を定式化し、ニュートン法に基づく最適化技法により信号検出を行うものである。従来の検出法と比較して良好な検出性能・計算量のトレードオフを与えることが研究の結果明らかになった。この成果は、電子情報通信学会論文誌に掲載された。(2) LDPC符号のための新しいビットフリップ型復号法(GDBF復号法)を開発した:LDPC符号の復号問題を考える上で、その計算量の削減は実用的にも非常に重要な技術課題である。本研究では、LDPC符号の復号問題を非線形最適化問題として定式化し、それに基づき最急降下法に類似した復号法を提案した。提案法は、少ない計算量で良好な復号性能を発揮することから多くの研究者の注目を集めた。本成果は、IEEE Trans. on Communicationsに掲載された。(3)線形計画法により復号可能な置換符号:線形計画法を利用して復号できる置換符号の新しいクラスを定義し、その性質について議論した。置換符号は、フラッシュメモリ符号化のための符号化方式として近年注目されている。本研究成果は、優れた復号アルゴリズムを有する置換符号の新しいクラスの存在を示したという意義を持つ。この研究成果はIEEE Transactions on Information Theoryに掲載された。当初計画にあったCDMAのマルチユーザ検出アルゴリズムへの2次計画法の応用については、論文としてまとまり、十分な成果が得られたものと考えている。一方、当初計画ではそれほど重視していなかった最適化に基づく置換符号の復号法に関する研究が非常に進展しており、23年度ではその辺りに注力してきた。24年度はふたたび当初の自的であるLDPC符号と最適化の関わりの問題に焦点をあてる予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。

現時点では、当初目的に従い、最適化の観点から、LDPC符号や置換符号などの符号の復号問題を主に取り扱ってきている。特に初年度に開発した内点復号法は、優れた復号特性を示すことが実験的に明らかとなっているが、やはり最適化プロセスにおいて2次の微分(ヘッセ行列)が必要であるため、計算量的に重いという点が否めない。符号の復号問題では、目的関数値の精度は、それほど必要とはならないため、「精度が悪くとも、高速な」アルゴリズムが場合によっては望ましい。1次の微分情報(勾配ベクトル)のみに基づく復号法の開発は、復号計算の高速化の観点から、重要であり、今年度では、その可能性についても考えていきたい。,24年度が最終年度であるため、記入しない。
パーキンソン病原因遺伝子がα-synuclein凝集・伝搬に関わる分子機序の解明

神経変性疾患の一つパーキンソン病(PD)では、α-シヌクレイン(α-Syn)の蓄積や神経間の伝播が、神経変性や病状進行に関わる。そのため、α-Synの蓄積・伝播の分子機序におけるPD関連遺伝子の機能解明が求められている。我々のグループは、複数のPD関連遺伝子の機能欠失がシナプス小胞動態制御分子Arl8の神経終末での蓄積を生じることを確認し、さらに、α-Synと共局在することを明らかにしている。本研究では、PD関連遺伝子によるArl8の動態制御機構とα-シヌクレイン蓄積・伝播機構を解明し、Arl8やα-Synの動態制御における、より中心的なPD関連遺伝子を同定し、的確な治療標的の特定を目指す。