hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光学活性なグリコシダーゼ阻害物質の合研研究

1.光学活性な3.4ージヒドロキシー2ーヒドロキシメチルピロリジン類の合成ー強いαーグリコシダーゼ阻害作用を有するトリヒドロキシピロリジン類(1)を、(S)ーまたは(R)ーグルタミン酸、およびDーリボノラクトンから立体選択的に3,4位の異性体を含めて4種類効率良く合成した。2.スワインソニンおよびその立体異性体の合成1において合成したトリヒドロキシピロリジン誘導体を用いて1級水酸基をアルデヒドにした後、選択的なアリル化を行ない、アリル基の二重結合を手掛りにしてインドリジディン骨格を構築し、スワインソニン(2)およびその立体異性体の合成を行った。この際、1,8ージエピ体は従来その旋光度が(-)の値を持つと報告されていたが、我々の合成品は(+)の値を有し、再検討の結果我々が報告したように(+)が正しい値であることが判明した。3.ガイスマンーバイスラクトンの合成化合物1合成における中間体3のバーチ還元によって4を得、ラクタム環還元ならびに1級水酸基の炭素鎖1個の伸長、および光延反応による2級水酸基の反転によりラクトン5を効率よく合成した。(R)ーピログルタミン酸より導かれる化合物6の1級水酸基の炭素鎖1個の伸長、および加水分解によりAIー77ーB(抗潰瘍剤)の構成部分である7を立体選択的に合成した。1.光学活性な3, 4ジヒドロキシー2-ヒドロキシメチルピロリジン類(1)の合成ー強いα-グリコシダーゼまたはα-マンノシダーゼ阻害作用を有する,トリヒドロキシピロリジン(1)の(5)-または(R)-グルタミン酸からの合成を検討し,不飽和ラクタム(2),およびブテノリド(3)のオスミウム酸による立体選択的なシスージヒドロキシル化反応を行ない,極めて高い選択性で目的の化合物1(異性体を含めて4種類)を合成した. 2.スワインソニン(4)およびその立体異性体の合成前項において合成したヒドロキシピロリジン誘導体5および6を使用して,最初に1級水酸基を酸化してアルデヒドにした後, 8位の水酸基の立体を制御してアリル基を導入することにより炭素鎖3個を挿入し,アリル基の二重結合を手掛りにインドリジディン骨格を構築した.アミノアルデヒドに対するアリル化反応は,使用する反応剤の金属の種類によって,そのキレート能の違いにより,立体選択性が全く逆転するという知見を見い出し,スワンインソニン(4)およびその立体異性体(計4種類)を効率よく合成することが可能になった.なお1, 8-ジーエピ体は以前糖から合成されており,その旋光度は(一)の値を持つと報告されていたが,今回購入した旋光計により我々の合成品は(+)の値を持つことがわかり再検討の結果(+)の値が正しい値であることが判明した.1.(2R、35、4R)-3.4-ジヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルピロリジン(4)の合成強力なα-グリコシダーゼ阻害作用を有し、スワインソニンの5員環構造を持つ4のD-リボノラクトン(1)からの合成を検討し、ginner'sラクトン(2)のLiAlH_4還元により得られるトリオール(3a)の選択的なメトキシメチル化によって3bを得、アジドメシレート(3c)の閉環などにより4を1より6工程で効率良く合成した。2.ガイスマン-バイス、ラクトン(8)の合成(s)ピログルタミン酸より合成される不飽和ラクタム(5)のcis-ジオール化などによって得られる6のバーチ還元により合成される7を、ラクタムの還元、1級水酸基への炭素鎖1個の導入、および光延反応による2級水酸基の反転とラクトン化により、各種のピロリジンアルカロイド合成の中間体となるガイスマン-バイスラクトン(8)を立体選択的に合成した。

3.(2S、3S、4S)-4-アミノ-2、3-ジヒドロヘキサンジオイック酸誘導体(11)の合成AI-77-B(抗潰瘍剤)の構成部分である11を、(R)-ピログルタミン酸より合成した。前述のようにして得られる不飽和ラクタムのcisジオール化によって得られる9の1級水酸基への炭素鎖1個の導入(10)、およびラクタム環の塩基による加水分解ならびにニトリル基の酸による加水分解などを経て11を合成した。
RFLPを用いたイネQTL(量的形質遺伝子座)解析法の開発

イネにおける重要な農業形質の多くは、複数個の主働遺伝子が関与している量的形質であるため、農業形質の遺伝解析にはこれらの主働遺伝子と密接に連鎖している標識遺伝子の利用が有効である。RFLP部位は従来の標識遺伝子と比較して、標識部位の染色体上の分布が均一で、量的形質に与える効果は一般的にほとんどないと考えられているため、量的遺伝子座(QTLs)の標識として望ましい。しかし、日本稲品種間におけるRFLPの出現頻度は極めて低いため、日本品種の量的形質に関する遺伝分析にRFLPを利用することは極めて困難である。本研究の目的は、日本稲品種の量的形質に関する遺伝解析を効率的に実施して行くため、日本品種との交雑後代においてRFLPを示す染色体部位をインディカ品種(Kasalath)から日本晴の遺伝的背景に導入した複数個の準同質遺伝子系統の作出することにある。この目的のために、6個体のB_1F_1(日本晴//日本晴/Kasalath)個体の自殖後代である21個体のB_1F_2個体と日本晴との交配によって得られた89個体のB_2F_1個体をさらに日本晴(母本)と戻し交雑した。また、これらB_2F_1個体の中から無作為に選んだ30個体については、葉身から抽出した全DNAを用いて既知のRFLP連鎖地図(Saito et al.1991、Nagamura et al.1993)から3040cM間隔で選んだ65RFLP部位に関してRFLP分析を実施し、ゲノム内のKasalath由来部位を調査した。次に、上記B_1F_2個体の中から粒型が日本型水稲品種と等しく、かつ第7染色体上にKasalath由来のRFLP部位をもつB_1F_2個体と細粒遺伝子ホモ型個体との交雑F_2を供試して、細粒遺伝子(slg)座のRFLP地図上の位置を調査した。その結果、slg座は第7染色体のXNpb0020部位とXNpb0033部位のほぼ中間に位置し、各RFLP部位との連鎖価はそれぞれ3.2%と3.0%であることが判明した。イネにおける重要な農業形質の多くは、複数個の主働遺伝子が関与している量的形質である。このため農業上重要な形質に関する遺伝子分析には、これら量的形質遺伝子座(QTL)と密接に連鎖するRFLP標識を利用する必要がある。しかし、日本品種間ではRFLPを示すDNAクローンの頻度は極めて低く、現状ではRFLPを利用した遺伝解析は不可能である。本研究の目的は、イネ量的形質の遺伝解析を効率的に実施して行くため、日本品種との間でRFLPを示す染色体部位をインディカ品種から導入した複数個の準同質遺伝子系統の作出することにある。このために、本年度は以下の実験を行った。日本晴×(日本晴×Kasalath)のB_1F_1個体の中から選んだKasalathの染色体部位が少ない個体の次代B_1F_2個体および銀坊主×Kasalathの交雑F_2155個体を供試した。

B_1F_2個体は25個体ついては、日本晴(母本)との戻し交雑F_1を作出すると共に、全個体のDNAを抽出し、RFLP連鎖地図から平均30cM間隔で選んだ58RFLP部位に関してRFLP分析を実施中である。RFLP分析の結果から、目的とするDNA部位以外はなるべく日本晴に近いB_1F_2個体との交雑F_1を次年度の材料とし、さらに日本晴に戻し交雑を繰り返す予定である。また、銀坊主×Kasalathの交雑F_2個体については、粒形が銀坊主とほぼ等しい9個体について、RFLP連鎖地図から20cM40cM間隔で選んだ27部位に関してRFLP分析を実施した。RFLP分析の結果から、目的とするDNA部位以外はなるべく日本晴あるいは銀坊主に近い個体を選び、次年度さらに銀坊主に戻し交雑を繰り返し、RFLP部位に関する準同質遺伝子系統作成作業を進める予定である。イネにおける重要な農業形質の多くは、複数個の主働遺伝子が関与しているため、これら遺伝子と密接に連鎖する標識遺伝子を利用するのが有効であるが、従来の標識遺伝子は染色体における分布に粗密がある外、標識遺伝子系統の遺伝的背景が一定していないため、量的形質に関する遺伝分析に用いることができるものは極めて限られている。本研究の目的は、水稲量的形質の遺伝解析を効率的に実施して行くため、日本品種との交雑後代においてRFLPを示す染色体部位をインディカ品種から導入した複数個の準同質遺伝子系統の作出することにある。この目的のために、本年度は以下の実験を行った。まず、遺伝的背景をさらに日本稲に近づけるため、昨年度の交配によって得られた89個体のB_2F_1個体(日本晴×(日本晴×Kasalath)のB_1F_2個体)×日本晴)を日本晴(母本)と交雑した。また、これらB_2F_1個体の中から無作為に選んだ30個体については、葉身から全DNAを抽出し、既知のRFLP連鎖地図(Saito et al.1991、Nagamura et al.1993)から3040cM間隔で選んだ60部位に関してRFLP分析を実施した。RFLP分析の結果に基づいて、これら部位の遺伝子型(日本晴ホモ型または日本晴/Kasalathヘテロ型)を明らかにし、ゲノム内のKasalath由来部位が少ない個体を選抜した。次に、上記B_1F_2個体の中から粒型が日本型水稲品種と等しく、かつ第7染色体上にKasalath由来のRFLP部位をもつB_1F_2個体と細粒遺伝子ホモ型個体との交雑F_2を供試して、細粒遺伝子(slg)座のRFLP地図上の位置を調査した。その結果、slg座は第7染色体のXNpb0020部位とXNpb0033部位のほぼ中間に位置し、各RFLP部位との連鎖価はそれぞれ3.2%と3.0%であることが判明した。
雑誌メディアによる戦後日本の秘教運動の宗教史的研究―『日本神学』の変遷を追って

昨年度は5月26日に千葉大学で「戦後オカルト再考ー政治的背景をさぐるー」と題して現代オカルトと政治に関するワークショップを行い、大道晴香「戦後社会と〈東北〉ー1960年代の〈イタコ〉表象をめぐって」、栗田英彦「新左翼運動からオカルト思想へー太田龍の「革命」と「宗教」」、橋迫瑞穂「オカルト雑誌」の女性たちー80年代「ムー」を中心に」、ヤニス・ガイタニディス「鳩山由紀夫の「友愛」思想ー政治家のオカルト言論について」の発表があり、『日本神学』の周囲に展開する1960年代から現代にかけてのオカルトと政治についての議論を深めた。一方、雑誌メディアにおけるオカルト的なものについて明治期から戦後までの俯瞰図を描くために、明治末期に出されていた精神療法雑誌『心の友』(19061912年)を調査した。他方、戦後については、2019年1月26日京大人文研にてワークショップ「余白の宗教雑誌:宗教と宗教ならざるものの間」を共催し、大道晴香より「〈秘境〉の時代ー「オカルトブーム」前夜としての60年代ー」の発表があり、秘境雑誌がオカルト雑誌の先駆となったことについて議論された。また調査では、『日本神学』の前身『宗教文化』創刊に重要な役割を果たした今成覚禅のご子孫にインタビューを行い、今成の宗教と文化活動について聞き取りを行った。また『日本神学』発行者中野文隆のご子孫にもインタビューして、文隆の父は、彼自身も有力な僧侶であり、また日蓮宗管長をつとめた金子日威の従兄弟にあたるなど、中野家は日蓮宗の宗門の中心にあったが、文隆はさまざまなオカルト運動と接触しプロモートしていた。さらに、何度かの静岡の図書館にて新聞などを閲覧し、『日本神学』の背景となる近代静岡の宗教事情を調査した。分担者の栗田はロンドンでの国際ワークショップに参加し、グローバルな戦後オカルティズムの広がりについての知見を得た。初年度にコピー作業を完了したので、研究活動は資料の読解が中心であり、あまり活発な活動はなかったが、分担者も代表者も、それぞれの立場からの分析は進んでいると思われる。現地での調査は比較的順調に進んでいる。ただし、目次とりなどの基礎的作業の一部に遅れがある。目次作成を最優先で進めること、関係者の子孫への聞き取り調査を進めていくこと、何人かの重要な書き手については個別にまとめていくこと、具体的にいくつかの霊的思想について日本での流布について調査を進めること、そして報告書作成に向けて『日本神学』の略史を作成することなどが必要である。今年も二回以上のワークショップを行い、情報を研究分担者や協力者だけでなく、広く研究コミュニティに提供していく。最終的には電子媒体での報告書の作成を予定している。2017年度は、資料収集と準備的な研究集会を実施した。資料については、國學院大学図書館などに所蔵されていた雑誌を調査し、1949年発行の『批判宗学』より1980年『日本神学』までのコピーを入手し、研究分担者全員で共有できたので、現在は各自がそれぞれの視点から調査分析中である。同時に『中外日報』など他の新聞、雑誌類での日本神学連盟同人たちについての記事も収集しつつある。研究会では、11月19日、京都大学人文科学研究所にて、日本秘教研究ネットワークの第1回研究集会を兼ねて「文献と経験:秘教思想の領域を探る」と題する研究集会を開催し、1980年代から90年代にかけての萌芽期のオカルティズム史研究についての回顧、神秘主義と秘教思想の比較についての発表があった。これによって『日本神学』研究の基盤となる秘教思想史という方法論について議論を深めることができた。2018年2月23日には、千葉大学国際教育センターにて、同ネットワーク第2回研究会を兼ねて「20世紀雑誌メディアとオカルティズム」と題する研究会を開催した。この研究会では戦前の霊術雑誌と戦後の一般向けオカルト雑誌についての研究者からの発表があり、雑誌という媒体でのオカルティズムの扱いについてより広い知見を得ることができた。また現代オカルト雑誌の編集者による講演があり、雑誌制作の現場から見た戦後オカルト雑誌の成立史について知ることができた。以上のように、2017年度は『日本神学』を文脈づけする上での参照点を得ることができ、来年度からの本格的な研究に向けて基礎固めができたと思われる。『日本神学』と同時期の他の日本のオカルティズム雑誌については図書館での所蔵もほとんどなく、古書店での購入が頼りであり極めて入手困難である。また目次作成についても遅れている。

他方、戦後については、2019年1月26日京大人文研にてワークショップ「余白の宗教雑誌:宗教と宗教ならざるものの間」を共催し、大道晴香より「〈秘境〉の時代ー「オカルトブーム」前夜としての60年代ー」の発表があり、秘境雑誌がオカルト雑誌の先駆となったことについて議論された。また調査では、『日本神学』の前身『宗教文化』創刊に重要な役割を果たした今成覚禅のご子孫にインタビューを行い、今成の宗教と文化活動について聞き取りを行った。また『日本神学』発行者中野文隆のご子孫にもインタビューして、文隆の父は、彼自身も有力な僧侶であり、また日蓮宗管長をつとめた金子日威の従兄弟にあたるなど、中野家は日蓮宗の宗門の中心にあったが、文隆はさまざまなオカルト運動と接触しプロモートしていた。さらに、何度かの静岡の図書館にて新聞などを閲覧し、『日本神学』の背景となる近代静岡の宗教事情を調査した。分担者の栗田はロンドンでの国際ワークショップに参加し、グローバルな戦後オカルティズムの広がりについての知見を得た。初年度にコピー作業を完了したので、研究活動は資料の読解が中心であり、あまり活発な活動はなかったが、分担者も代表者も、それぞれの立場からの分析は進んでいると思われる。現地での調査は比較的順調に進んでいる。ただし、目次とりなどの基礎的作業の一部に遅れがある。今後、『日本神学』の出版元であった日本神学連盟についての調査を行う。第一に同連盟の所在地であった清水の近代宗教事情、第二に同連盟が誕生する直接の契機となった戦後の宗教間対話、第三に目次作成によってオカルト思想紹介の歴史、そして60年安保を軸とする政治的な展開という四点について研究調査を進める。同時代のオカルト雑誌類については、佼成図書館などを利用して入手できる範囲で参照していくこととしたい。2018年度も二回以上の研究会を開催して、他の領域の研究者も含め広い範囲での意見交換を行う予定である。目次作成を最優先で進めること、関係者の子孫への聞き取り調査を進めていくこと、何人かの重要な書き手については個別にまとめていくこと、具体的にいくつかの霊的思想について日本での流布について調査を進めること、そして報告書作成に向けて『日本神学』の略史を作成することなどが必要である。今年も二回以上のワークショップを行い、情報を研究分担者や協力者だけでなく、広く研究コミュニティに提供していく。最終的には電子媒体での報告書の作成を予定している。必要な資料が古書店で見つからなかったために図書購入費があまったが、2018年度は資料購入にあてる。わずかな額なので次年度に必要な物品購入などで使い切る予定である。
新規シェーグレン症候群疾患モデルを用いた革新的治療法の探索

200字新規疾患モデルを用いたシェーグレン症候群発症機序の解明と治療法開発を目的として、RbAp48遺伝子導入マウス, CCR7遺伝子欠損マウス等を用いて検討した。疾患モデルマウスでは涙腺、唾液腺に炎症性病変が加齢的に観察され、MHCクラスII転写活性化因子の発現が有意に上昇していた。アテロコラーゲンを利用したRbAp48 siRNA点眼治療法を試み、siRNA点眼により有効な治療効果の可能性を確認した。女性優位の性差が最も顕著なシェーグレン症候群において自己免疫病変の発症と唾液腺アポトーシスが密接な関連性を有し、唾液腺特異的にエストロゲン欠乏に依存してアポトーシスを誘導する因子としてRb関連タンパクRbAp48を同定した(Mol.Cell.Biol.26:2924,2006)。RbAp48遺伝子導入トランスジェニック(TG)マウスにおいてシェーグレン症候群に極めてよく類似した病変が自然発症する新たな疾患モデルを確立した(J.Exp.Med.205:2915,2008)。本研究ではこの新たに開発された疾患モデルの詳細な病態解析によって生体内における免疫制御システムの全体像の解明を試み、革新的治療法の研究開発を開始した。本TGマウスでは唾液腺上皮細胞にRbAp48を介してIFN-γの産生が誘導されることによってMHCクラスII分子の異所性発現が認められることに加え、唾液腺上皮細胞からIL-18が産生されることにより、末梢トレランスの破綻に至る可能性が示された。本年度は実験的治療としてRNA干渉法を用いたRbAp48を標的とするノックダウンによる点眼療法を実施したところ、病態抑制効果が確認されている。また、病態形成と関連して所属リンパ節のCD4陽性T細胞においてDUSP1,LTbRの強発現が認められ、組織破壊に関与するエフェクター機能獲得の分子機構の一端が明らかにされた。多くの自己免疫疾患が女性優位であることはよく知られるが、エストロゲン欠乏と個別の疾患発症との関連について詳細な分子機序は不明である。Rb関連タンパクRbAp48がエストロゲン欠乏に依存して外分泌腺臓器特異的にアポトーシスを誘導し、その遺伝子導入マウスがヒトシェーグレン群に酷似した病態を示すことから革新的治法の更なる研究開発にとって好適な動物モデルである。新規疾患モデルを用いた自己免疫疾患発症機序の解明を目指すために、エストロゲンを起点とした自己免疫疾患発症機序に関連して、エストロゲン合成酵素として知られているアロマターゼ遺伝子欠損マウスを用いて、自己免疫疾患における標的臓器の変化を検討した。アロマターゼ遺伝子欠損マウスでは涙腺、唾液腺に限局した炎症性病変が加齢的に観察された。また、アロマーターゼ遺伝子欠損マウスの唾液腺組織において、MHC classIIを制御する転写因子であるCIITAのmRNA発現が対照マウスに比較して、有意に上昇していることが判明した。この所見はRetinoblastoma-associated protein (RbAp)48トランスジェニックマウスで得られた結果と一致していた。一方、本年度の目的及び計画に記されている通り、カテプシンと自己免疫疾患との関連性を明らかにするために、自己免疫性糖尿病(I型糖尿病)の疾患モデルであるNODマウスを用い、カテプシンLが末梢CD8陽性T細胞の細胞障害活性に関連していることを明らかにした上で、カテプシンL阻害剤やカテプシンLのRNA干渉法(siRNA)を応用することにより、自己免疫性糖尿病の実験的治療法を確立した(PLoS One 5:e12894,2010)。加えて、インビボでのsiRNAを効率よく導入するために、アテロコラーゲンあるいは合成コラーゲンの応用に関する実験的研究を実施した(Dev Growth Differ 52:339,2010,53:48,2011)。RbAp48、のsiRNAによるアテロコラーゲンを応用したシェーグレン症候群疾患モデルへの点眼治療法を試みた結果、予備的検討からsiRNA点眼により有効な治療効果の可能性が確認された。さらに現在、エストロゲン、アロマターゼを中心とした内分泌システムと自己免疫疾患発症との関連性に焦点を当てて、新規革新的治療法や診断法の開発に向けた研究を実施中である。自己免疫疾患発症には異所性抗原提示細胞におけるアポトーシスカスケードとMHCクラスII発現、自己抗原ペプチドへの抗原プロセッシング機構のクロストークが予測され、これらの複雑な分子基盤の解明が必要である。標的臓器上皮細胞の自己免疫反応に重要とされる分子に関してモデル動物を畑いてノックダウンする系として、局所または全身へのこれら遺伝子のsiRNA遺伝子導入による実験的治療を実施し、.自己免疫疾患シェーグレン症候群に対する革新的治療法の開発を目指すことを目的とした。

多くの自己免疫疾患が女性優位であることはよく知られるが、その詳細な分子機序は不明であったが、Rb関連タンパクRbAp48がエストロゲン欠乏に依存して外分泌腺特異的にアポトーシスを誘導することを見出し、RbAp48トランスジェニックマウスはシェーグレン症候群様自己免疫性外分泌腺炎を発症することを確認した。CCR7KOマウスもシヱーグレン症候群様自己免疫病変を発症するが、そのリンパ節では制御性T(Treg)細胞数が対照群に比較して有意に増加していることが判明した。、そこでCD25-CD4+T細胞と対照群Treg細胞またはCCR7KO Treg細胞をRag2KOマウスにcotransferすると、対照群Treg移入では病変が抑制されたのに対し、CCR7KOマウスTreg細胞移入では病変はさらに増悪し、CCR7KO Treg細胞の抑制性機能は障害されていることが明らかとなった。これらの結果は、Treg細胞に着目した臓器特異的な自己反応性T細胞の抑制が可能であることが確認された。また、インビボでのRbAp48遺伝子ノックダウンのためにRbAp48siRNAをアテロコラーゲンを応用してシェーグレン症候群疾患モデルへ点眼治療法を試みた結果、siRNA点眼により有効な治療効果の可能性が確認された。
アミノカルボニル反応を利用したカルシウム吸収促進乳清タンパク質の作製

これまでの研究でアミノカルボニル反応によりグルコース6ーリン酸(G6P)がタンパク質に結合することは確認されているので、本研究ではまず、G6Pと乳清タンパク質との最適比率、反応時間等を検討した。即ち、乳清タンパク質とG6Pとの比率を変えて、pH7.0で溶解し、凍結乾燥させたものを50°C、相対湿度65%でアミノカルボニル反応を行い、生成物のリン含量、褐変、タンパク質の重合の程度を調べた。その結果、乳清タンパク質とG6Pとの比率が0.3以上ではG6Pの結合量には大差なく、実用面からは乳清タンパク質とG6Pとの比率は0.3が程度が適当であると考えられた。また、反応時間が1日を越えると褐変と重合が著しく進むことから反応時間は1日以内が適当であると判断された。乳清タンパク質とG6Pとの比率が0.3で0.5日間反応させるとカゼインと同等以上のリン含量の試料が得られたのでこれを用いて、ラットを使った腸管結紮法でカルシウム吸収実験を行ったところ、G6P結合乳清タンパク質区は大豆タンパク質区に比べて、カルシウムの吸収率が高かった。また、ラットをG6P結合WPI区、カゼイン区および大豆タンパク質区の3区に分け1週間試験飼育して、摂取カルシウム量、排泄カルシウム量を調べ、カルシウムの出納試験を行なったところ、G6P結合乳清タンパク質区は大豆タンパク質区に比べてカルシウムの吸収率が高かった。乳清タンパク質の消化率はG6P修飾によりほとんど影響を受けなかった。G6P結合乳清タンパク質は人大腸株細胞Caco-2の細胞増殖にも影響を及ぼさず、細胞毒性はないものと思われた。これらの結果から、G6P結合乳清タンパク質はカルシウム吸収促進機能を有し、カルシウム吸収促進の食品素材として利用出来る可能性が示唆された。これまでの研究でアミノカルボニル反応によりグルコース6ーリン酸(G6P)がタンパク質に結合することは確認されているので、G6Pを効率よく浮清タンパク質分離物(WPI)に結合させるために、G6PとWPIとの最適比率、反応時間等を検討した。即ち、WPIとG6Pとの比率を変えて、pH7.0で溶解し、凍結乾燥させたものを50°C、相対湿度65%でアミノカルボニル反応を行い、生成物のリン含量、褐変、タンパク質の重合の程度を調べた。その結果、WPIとG6Pとの比率が0.3以上ではG6Pの結合量には大差なく、実用面からはWPIとG6Pとの比率は0.3が程度が適当であると考えられる。WPIとG6Pとの比率が0.3で0.5日間反応させるとカゼインと同等以上のリン含量の試料が得られたのでこれを用いて、カルシウム吸収実験を行った。27日齢のWistar系雄ラットを、1日の飼料を1.5間以内に摂取するようにラットを訓練したのち、G6P結合WPI区、カゼイン区(比較)および大豆タンパク質区(対照)の3区に分け、飼料摂取1.5時間後小腸を結紮し、^<45>Caを注入しカルシウムの吸収率を求めた。カルシウムの吸収率は、G6P結合WPI区で77.7±9.7、カゼイン区で72.7±8.0、大豆タンパク質区で43.2±8.7であった。また、24日齢のラットを予備飼育の後、G6P結合WPI区、カゼイン区および大豆タンパク質区の3区に分け1週間試験飼育して、摂取カルシウム量、排泄カルシウム量を調べ、カルシウムの出納試験を行なったところ、G6P結合WPI区およびカゼイン区は大豆タンパク質区に比べてカルシウムの吸収率が高かった。これらの結果からタンパク質にG6Pを結合させるとカルシウムの吸収率が高くなるものと思われた。G6P結合

乳清タンパク質は人大腸株細胞Caco-2の細胞増殖にも影響を及ぼさず、細胞毒性はないものと思われた。これらの結果から、G6P結合乳清タンパク質はカルシウム吸収促進機能を有し、カルシウム吸収促進の食品素材として利用出来る可能性が示唆された。昨年度の研究で、乳清タンパク質分離物(WPI)とグルコース6ーリン酸(G6P)をpH7.0で溶解し、凍結乾燥させたものを50°C、相対湿度65%でアミノカルボニル反応を行うと、1日以内の反応でカゼインと同等以上のリン含量のG6P結合WPIが得られた。G6P結合WPIはリン酸カルシウムを可溶化する機能を有しており、ラットを用いた動物実験でも大豆タンパク質に比べて、優れたカルシウム吸収性を示した。そこで本年度は、G6P結合乳清タンパク質の消化性および動物細胞毒性を調べた。27日齢のWistar系雄ラットを、2日間の予備飼育の後G6P結合WPI区、カゼイン区(比較)および大豆タンパク質区(対照)の3区に分け、4日間にわたり飼料摂取量および窒素の出納を調べた。4日間の飼料摂取量は、大豆タンパク質区で36.22±1.85、カゼイン区で36.68±0.86、G6P結合WPI区で30.46±3.53で、G6P結合WPI区で低かった。しかし、摂取飼料中の窒素および糞中の窒素量から求めたタンパク質の消化率は、大豆タンパク質区で94.6±0.5%、カゼイン区で98.2±0.8%、G6P結合WPI区で97.7±1.1%で、各区間で有意差がなかったことから、G6P修飾してもWPIの消化率には影響を及ぼさないものと思われた。人大腸株細胞を5%牛胎児血清、2.5μg/mlファンギゾンを添加したα-MEN培地中で培養し、細胞の増殖速度に及ぼすG6P結合β-ラクトグロブリン(β-Lg)添加の影響をしらべた。培地にG6P結合β-Lgを0.01-1mg/ml添加すると、細胞の相対増殖速度は未添加の1.04-1.24であり、G6P結合β-Lg添加の影響はほとんどないものと思われた。これらの結果からは、G6P修飾乳清タンパク質の安全性に問題点は認められなかった。
センシグ機能を有するクロフィル誘導体の創製

天然の光合成色素であるクロロフィルを原料とした機能性色素の開発を目的として、アルコールを認識できるセンサー分子や、光をセンシングできる素子の合成と評価を行った。トリフルオロメチル基を有する誘導体をオプトード膜に組み込むことにより、水溶液中のエタノール濃度を高感度で定量することができた。一方、カルボン酸部位を有する一連の(バクテリオ)クロリン誘導体を合成することにより、色素増感太陽電池の変換効率を向上させることに成功した。代表的な天然色素であるクロロフィル-aを出発原料とした機能性色素分子の開発例として、「温度変化に対して可逆的に1分子内で閉環構造を形成し、色調変化としての応答を引き起こす分子スイッチ」の設計と合成を行った。メチルピロフェオフォルバイド-aの3位を既報に従いトリフルオロアセチル基に変換した後、17位のメチルエステルに対してスズ触媒を用いたトランスエステル化反応を行い、末端にBOC保護したアミノ基をもつドデカメチレン鎖を導入した。最後に酸処理で保護基をはずすことにより、長鎖メチレン末端にアミノ基を有するセンサー分子を合成した。作製した機能性色素は分子内で可逆的な閉環構造をとることが1H-NMRから確認され、またTHF溶液として温度変化を行ったところ高温では茶色、低温では紫色を示すことが分かった。以上のことから、「分子内でのブリッジ形成を伴うスイッチ機能の発現」および「温度刺激による可逆的な色調変化」という二つの超分子としてのコンセプトを実現することができた。超分子機能を有するクロロフィル誘導体の合成においては自己会合挙動を示すモデル化合物が数多く報告されているが、本研究で開発したセンサーは分子のon-off機能がシクロファン形成を伴う構造有機化学としての面白さ、さらにはサーモクロミック色素自体の報告例が比較的限られていることを考えると、クロロフィル化学の分野に天然色素の新たな応用を示す意義深い例であると考えられる。代表的な天然色素であるクロロフィルーaを出発原料とした機能性色素分子の開発例として、オプトード用のアルコールセンサー分子を設計・合成し、化学センサーへ応用した際の性能について検討した。クロリン環の7,8位に四酸化オスミウムを付加させ硫化水素で切断することによりジオールとし、つづいて酸で脱水して安定な8-オキソバクテリオクロリン骨格に変換した。センシング部位にはQy軸上の3位にトリフルオロアセチル基を導入し、また17位側鎖末端のメチルエステルを長鎖アルキルエステルに変えることで脂溶性をもたせた誘導体を合成した。新規開発した色素分子とPVC、膜溶媒(DOS)、および添加剤(TDMACl)をTHFに溶かし、石英ガラスプレート上にスピンコーティングすることでオプトードセンサー膜を作製した。色素量と添加剤の割合について最適化をはかったところ、もっとも特性の良いセンサー膜はpH6.8のリン酸バッファー中で、エタノール濃度0.3%から25%の間で可逆的な吸収と蛍光の変化を示した。エタノール濃度が増えると701nmの蛍光増加と751nmの蛍光減少というレシオメトリック応答があり、検出限界と定量限界はそれぞれ0.1%と0.4%であった。さらに、高濃度(25%)エタノール溶液の10時間連続測定においても蛍光応答に目立った劣化は認められず、作製したセンシング膜の安定性が確認された。本研究成果は水溶液中のエタノール濃度定量に成功したという点で意義があり、飲料の品質管理や工業分析に直接つながる重要な成果であると考えられる。天然の光合成色索であるクロロフィルを原料とした機能性色素の開発として、光を効率よくセンシングできる誘導体(太陽電池の増感色素)の設計・合成・特性評価を行った。クロロフィル-aの脱金属とエステル交換により得られるメチルフェオフォルバイト-aを原料としてアルカリ条件下で加水分解・縮合させることにより、天然のクロリン環をパープリンに変換して、長波長領域までの光吸収能と色素骨格の安定性を持たせた。さらに3位のビニル基を酸化開裂してホルミル基にした後、Wittig反応によりt-ブチルエステルを導入し、つづいて酸処理することで、パープリン環のy軸上にビエル基を介して共役するかたちでガルボン酸部位を導入できた。また中心に亜鉛を挿入した金属錯体もあわせて合成した。得られた新規色素を酸化チタン上に固定し色素増感太陽電池での光電変換効率を調べたところ、フリーベース体の電子注入はLUMO+1から起こり効薬は0.10%にとどまったものの、亜鉛錯体はLUMOから電子注入されるため5.1%と高い効率が得らることが分かった。近赤外まで吸収をもつ増感色素の合成に成功し電子注入メカニズムを明らかにできたことから、本研究成果は太陽電池の色素開発に方向性を示す重要な成果であると考えられる。一方で、より長波長域の可視光センシングを目的として、パイ共役拡張型クロロフィル類の合成ルート探索を行った。3位にアセチレン部位を有するクロリンとヨードベンゼン類や他のアセチレン化合物とカップリング反応の条件を検討することにより、一連の誘導体を合成することに成功し、分光学的データの収集を行った。
フェアリー化合物が新しい植物ホルモンであるかを検証するための遺伝学的研究

近年、発見されたプリン代謝経路から生合成されるフェアリー化合物は、植物の成長に影響を与える植物成長物質としてキノコから単離されたが、植物生体内にも存在することが明らかになった。しかしながら、分子遺伝学的な解析が実施されていないために、フェアリー化合物の生合成酵素や標的タンパク質(受容体)を含むシグナル因子も不明である。そこで、この化合物の分子レベルでの作用機構を明らかにするために、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて、分子遺伝学的な解析を行い、新しい植物ホルモンとしての可能性があるかどうかを検証する。
特殊な細胞周期であるエンドリデュプリケーションを制御する因子の探索

植物を構成する様々な細胞において、細胞分裂を伴わないDNA複製(エンドリデュプリケーション)が観察される。エンドリデュプリケーションは分化した細胞でのみ観察され、エンドリデュプリケーションによるDNA量の増加に比例して細胞のサイズも大きくなることが知られている。本研究では、胚軸細胞におけるエンドリデュプリケーションに着目し、胚軸伸長期特異的に機能する細胞周期因子の単離を試みた。研究方法として、植物変異探索研究チームで作成されたアクチベーションタギングラインからDNA量の増加が認められる変異株を単離するという遺伝学的なアプローチをとった。これまでに、約4000ラインについてフローサイトメーターを用いてDNA含量を調べた結果、約250ラインにDNA量の増加が見られた。それらの中から33ラインを次世代に進め、同様の測定を行った結果、6ラインの変異株を同定した。これら6ラインは、その表現型から2つのグループに分類する事ができた。1つのグループ(グループ1)では、DNA量の増加が胚軸だけでなく、子葉や本葉でも認められた。これら変異株の原因遺伝子は、エンドリデュプリケーションを正に制御している因子ではないかと推測している。これに対し、グループ2では、暗所においてDNA量の増加とともに胚軸の伸長も認められたが、子葉や本葉ではDNA量の増加は見られなかった。このことから、グループ2の原因遺伝子は、エンドリデュプリケーションを介した暗所での胚軸伸長を制御する因子であると考えている。これまでに、グループ1に分類された1つの変異株の原因遺伝子を特定しており、15年度は、この遺伝子のエンドリデュプリケーションにおける機能を明らかにする予定である。また、他の変異株の原因遺伝子を次年度で同定したい。
顔の左視野選好を生み出す神経機構の解明

人は他者の顔の左側部分を好んで注視する。この顔の左視野選好が生じる神経メカニズムは明らかでない。左視野選好は大脳皮質が未発達な乳児でも生じることから、皮質下の生得的な機構が関与している可能性が考えられる。そこで本研究では、顔の左視野選好は皮質下の上丘経路によって生じるのではないかという仮説を検証することを目的に研究を行った。そのために、網膜のS錐体だけを特異的に活動させる方法を工夫して、上丘を一切経由しない顔刺激を作り、顔の左視野選好が消失するかどうかを調べた。その結果、顔の輝度刺激では先行研究同様の有意な左視野選好が見られたが、S錐体単独刺激では、そのような明瞭な左視野選好はみられなかった。ヒトは他者の顔をみるときに、視線が左部分ばかりによるバイアスがあることが知られている。この左視野バイアスを生み出す神経機構を明らかにするために、大脳皮質のみ情報が投射されるS-cone刺激と、大脳皮質と皮質下両方の経路に情報が投射される輝度刺激で、左視野バイアスの有無を比較した。その結果、輝度刺激では、左視野バイアスが強く見られるのに対しS-cone刺激では、その程度は非常に弱かった。さらに、この左視野バイアスが、静止画だけでなく、動画でも生じるのかを調べた。その結果、動画では、さほど強いバイアスが見られなかった。また、ウィンクを左目でするのと、右目でするのでは、与える印象が異なるかを、左視野バイアスとの関係から調べた。その結果、どちらの目で行っても印象が変わらないという結果がでた。ヒトは他者の顔をみるときに、視線が左部分にばかりによるバイアスがあることが知られている。成人の被験者15名をリクルートし、モニターに5秒間映しだされた顔の性別(男性か女性か)をボタン押しで回答してもらった。そのときの視線行動を赤外光眼球運動計測装置を用いて、1000hzのサンプリングレートで計測した。顔がS-cone刺激で表示されるブロックと、輝度刺激で表示されるブロックを交互2回ずつ行った。つぎに、一人の話者の正面顔がモニターの中央部に表示される場合と、2人以上の登場人物がモニターの様々な場所に表示されている場合などで、S-cone刺激と輝度刺激では顔の見方に違いがあるかを調べた。具体的には、約3分の長さの動画を2種類用意し、同じ動画をS-cone刺激で表した場合と輝度刺激で表した場合で、顔の見方に違いがあるかを解析した。視線行動は顔を固定しない300hzの近赤光眼球運動計測装置を用いて行った。その結果、動画の場合は表示時間が長いためか、左視野バイアスの効果は弱かった。特に、登場人物が複数の場合は、文脈や位置関係による影響が強く、有意な左視野バイアス効果を見つけることはできなかった。認知神経科学当初の計画通り、脳への入力経路のことなる2種類の視覚刺激を用いて、左視野バイアスを生じさせている視覚経路の同定をする研究を2つ行って、結果も得られた。左視野バイアスを与える神経機構とその個人差を明らかにするために、左視野バイアスの個人差と、その人の脳神経接続やシナプスの個人差との相関を明らかにする。2年目の研究で、計測装置およびパソコンの購入、また脳計測の謝金と使用料を支払う必要が生じたため。計測装置およびパソコンの購入をおこなう。また脳計測のための、MRIおよびPETの使用料と参加者への謝金として、使用する。
生体試料のミクロスケール電気泳動分析における双極電極を利用した高感度化技法の開発

キャピラリー電気泳動(CE)およびマイクロチップ電気泳動(MCE)において,分離カラム内に作製した双極電極を利用し,試料を濃縮してから電気泳動分離を行うオンライン試料濃縮技術を開発した。試料を直線状チャネル全体に満たし,チャネル両端に正極性の電圧を30秒以上印加してから電圧の極性を反転させると,双極電極近傍で試料成分が50300倍に濃縮された。アミノ酸,タンパク質,糖などのラベル化に汎用されるアニオン性・カチオン性蛍光色素やタンパク質混合試料の濃縮・分離にも成功した。キャピラリー電気泳動(CE)およびマイクロチップ電気泳動(MCE)において,双極電極および極性反転を利用したオンライン試料濃縮技術の開発にあたり,濃縮機構の解明を目指して検討を行った。MCEにおいて直線状チャネルに種々の金属材料からなる双極電極を集積したチップを作製し,極性反転濃縮を行ったところ,白金・金・アルミニウム・銅すべての電極材料でも試料が濃縮された。銅のような金属でも濃縮が達成されたことから,白金などの貴金属特有の触媒作用が双極電極近傍での高いpHゾーン生成に寄与する可能性は否定され,双極電極は電気分解の場として機能していると考えられる。この高pHゾーンが生成する機構を考察し,水の電気分解時のH+とOH-の生成量の違いに起因した双極電極上におけるH+濃度の不均一分布の生成ならびに電圧極性反転時のH+欠乏ゾーンでOH-の大量生成が,幅の狭い高pHゾーンの生成に寄与していることが明らかとなった。種々の試料成分の濃縮について検討を行ったところ,アミノ酸,タンパク質,糖などのラベル化に汎用されるアニオン性蛍光色素の濃縮や,タンパク質混合試料の濃縮・分離を達成した。したがって双極電極の利用により,直線状チャネル全体に試料を注入して電圧極性を反転するだけで,生体成分を濃縮・MCE分離できることが示された。CEにおいては,キャピラリー内への双極電極作製法の検討を行い,白金線をキャピラリー末端から挿入し,泳動液の注入流速の制御により位置を調節する方法と,キャピラリーを切断してニッケル微粒子接着剤を内部に塗布後,熱収縮チューブにより接合する方法が有効であることがわかった。極性反転を利用した濃縮を行ったところ,白金線・ニッケル微粒子キャピラリーともに標準試料の100300倍の濃縮を達成したことから,本法が生体試料の高感度CE分析に利用可能なことが示された。キャピラリー電気泳動(CE)およびマイクロチップ電気泳動(MCE)において,分離カラム内に作製した双極電極を利用し,試料を濃縮してから電気泳動分離を行うオンライン試料濃縮技術の開発にあたり,濃縮機構の解明を目指して,pH変動ゾーンの形成に及ぼす因子について検討を行った。MCEにおいては,直線状チャネルを有するマイクロチップを作製し,白金薄膜をチャネル内に設置することで双極電極集積チップとした。蛍光試料を直線状チャネル全体に満たし,チャネル両端に正極性の電圧を30秒以上印加してから電圧の極性を反転させると,双極電極から陽極側において試料成分が濃縮され,濃縮率は300倍に達した。チャネル内のpHを測定したところ,電圧極性反転後に白金電極近傍でpHの高いゾーンが形成され,陽極へ向かって移動していく様子が観察された。このことから,極性反転後に双極電極近傍で局所的に形成されたpHの高いゾーンと泳動液との境界面において試料の泳動速度が変化し,その速度差により試料が濃縮されたものと考えられる。なお,極性を反転させずに,一定電圧を印加し続けた場合でも,電圧印加直後に高いpHゾーンが形成するが,pHの増加量は極性反転時に比べて少なく,わずかに濃縮されたゾーンがブロードなピークとして観測されるのみであったことから,極性反転が本濃縮法に不可欠な因子であることが明らかとなった。CEにおいては,キャピラリー内への双極電極作製法の検討を行った。酸化チタンナノ粒子を利用した金属の光析出について検討を行ったが,十分な金属量の析出には至っていない。そこで,金属細線ならびに金属微粒子をキャピラリー内に固定化する方法について検討した結果,CE測定が可能な双極電極固定化キャピラリーの作製に成功したことから,極性反転を利用した試料濃縮法のCEへの適用が可能となった。マイクロチップ電気泳動におけるオンライン試料濃縮技術の開発において,直線状チャネルに白金双極電極を集積したマイクロチップを作製し,チャネル全体に試料を注入して電圧極性を反転するだけで濃縮が達成されることを確認していたが,低い分析再現性が問題となっていた。そこで新規に開発した表面ポリマー修飾法である真空乾燥法の適用について検討を行った。真空乾燥法は,チャネルに対してポリビニルアルコール(PVA)のような電気浸透流(EOF)を抑制する修飾ポリマーの水溶液を充填し,そのまま10分間ほどの真空乾燥を行うだけで,耐久性に優れた修飾層を固定化できる技術であり,安定性・再現性の高いEOFが得られるだけではなく,従来法では低かった修飾の歩留まりを90%以上に向上できる点でも優れている。

双極電極を固定化したチャネルにおいてPVAを真空乾燥修飾したところ,EOFの抑制ならびに極性反転に伴う濃縮を達成できることが確認されたが,濃縮率は20倍にとどまり,ピーク検出の再現性も30%程度であった。そこで,さらにEOFを抑制するため,試料と泳動液に動的修飾ポリマーとしてヒドロキシプロピルセルロース(HPMC)を添加して分析を行ったところ,ピーク検出の再現性が90%以上に向上し,標準試料としたアニオン性蛍光色素類のベースライン分離と最大で50倍の濃縮率を達成した。泳動時間の相対標準偏差も3.15.6%と良好であった。一方,カチオン性のローダミン類を標準試料として同様の分析を行ったところ,チャネルへのPVA修飾ならびに泳動液へのHPMCの添加を行わず,速いEOF条件下でローダミン類3種の濃縮ピークが検出された。したがって,本法により弱酸・弱塩基部位を有するアニオン種ならびにカチオン種を簡便に濃縮して分離できることが明らかとなり,質量分析検出への適用ならびにカチオン・アニオン種の一斉分析デバイスへの応用が期待される。分析化学質量分析計との結合が遅れているためキャピラリーに双極電極を作製する技術の確立が遅れているため。MCEへの応用について,ポリジメチルシロキサン(PDMS)以外の基板材料への展開を検討したが,ポリメチルメタクリレート(PMMA)では双極電極近傍からの液漏れが激しく,接合が問題となっている。そこで従来どおりPDMS基板で作製したMCEデバイスを用いて検討を進め,質量分析計との結合を図る。キャピラリー内面への金属薄膜の光析出法に基づく双極電極の作製技術の開発が遅れているため,金属細線や金属微粒子の直接固定化により作製した双極電極を有するキャピラリーの利用について平行して検討を進める。旅費の先方支給を伴う招待講演・依頼講演が予想より多く,当初の使用計画案よりも旅費支出額が下回ったため学会参加回数を増やし,旅費を増額するとともに,実験消耗品の増額に充てる予定である該当なし
災害救助問題を解決する開発・実験評価の統合環境

本研究では,災害救助に関する研究を支援するために,災害救助戦略に必要なアルゴリズム群の活用及び応用と実験評価が容易で,更に実験結果を3D視覚化可能な開発実験評価の統合環境を設計・開発することを目的としている.今年度は,災害救助戦略の部分問題群の1つである資源割当問題に対する見直しをおこなった.これまでの資源割当問題は中央集権的なアルゴリズムを主に扱い,分散的な環境に対応するアプローチをとってきたが,理論研究でも盛んに取り組まれている分散制約最適化問題を,本研究の統合環境で対応可能とするために,開発環境のプロトタイプフレームワークの拡張をおこなった.本研究で採用しているRoboCupRescueの災害救助シミュレータは,音声による通信を想定しているため,1分間に1回の通信だけが許されている.そこで,シミュレータ上に擬似通信層を導入し,擬似通信サーバプログラムにより,これを実現した.また,実現したフレームワーク拡張の妥当性を確認するために,分散最適化問題の代表的なアルゴリズムであるDSAアルゴリズム及びMax-Sumアルゴリズムを災害シミュレータ上に実装した.その結果,それぞれのアルゴリズムの動作から,フレームワークの拡張が正しく動作していることが確認できた.災害救助問題は,部分観測性や環境の動的変化を含む分散最適化問題であるため,DSAアルゴリズムやMax-Sumアルゴリズムを拡張する必要がある.いくつかの実験を通してMax-Sumアルゴリズムは環境の動的変化に柔軟に対応できることがわかったが,DSAアルゴリズムは,動的な環境に対応させる新たなアプローチを導入する必要があることも分かった.なお,実現したフレームワークは,RoboCupRescueの世界大会に参加する研究者達に対して,提案・公開する予定で準備を進めている本研究の1つ目の課題である「災害救助問題の検討」については,これまでの部分問題群である経路探索,情報共有,資源割当の内,資源割当の部分を見直して,分散制約最適化問題を扱えるように拡張をおこなった.マルチエージェントシステムにおける分散制約最適化問題については,主要な人工知能の国際会議の1つであるAAAIでも,「環境の動的変化」,「部分観測性」,「不確実性」に注目が集まっており,本研究の方向性と一致している.したがって,1つ目の課題については順調に推移しているといえる.2つ目の課題である「開発環境の設計・実装」についても,昨年までに開発したプロトタイプエージェント及びプロトタイプフレームワーク(エージェント開発環境)を,RoboCupRescueのコミュニティに公開,提供し,全ての参加者により利用されている状況である.また今年度のフレームワークの拡張についても,すでにコミュニティに学術論文として投稿し,平成31年度夏に口頭発表を予定しており,ソフトウェアとしても提供の準備が概ね整っている.したがって,2つ目の課題についても極めて順調に進行している.最後に3つ目の課題である「実験評価環境の設計・実装」については,昨年度の世界大会で利用され,アルゴリズム群の組換えによるマルチエージェントシステムの性能試験を可能とした.この取組みについては,今後も継続される予定である.また,競技・研究発表用機能については,シミュレーションの3次元視覚化システムのプロトタイプの設計実装をおこなった.したがって,この点についても順調に進行している.以上のことから,すべての課題において当初の予定通り,順調に進行している.本研究は,概ね予定通り進行しているため,今年度も予定通りの内容である.したがって,今後の研究の推進方策は次の通りとなる.課題1「災害救助問題の検討」については,現在提案している部分問題群に基づいて,人工知能や災害救助コミュニティの動向を調査研究しながら,今後も見直しを続けていく予定である.特に分散制約最適化問題は,さまざまな拡張についての取り組みがおこなわれつつあるため,本研究で対応できるよう取組を続ける予定である.課題2「開発環境の設計・実装」については,課題1の結果に基づいて,拡張・改良を続ける必要がある.動作の安定化や,開発環境を有効活用するための文書作成を含め,RoboCupRescueコミュニティの協力を受けながら継続していくことを予定している.課題3「実験評価環境の設計・実装」については,実験評価を支援する機能および競技・研究発表用機能をおおよそ実現できた.したがって,現在の研究成果に基づいて,より研究者のデモンストレーションを効果的なものとしつつ,一般の人々にも,その研究成果が伝わりやすいものとして改良をする予定である.特に利用者である研究者に使いやすいユーザインタフェースの導入と,効果的なデモンストレーションを支援する,自律型カメラシステムの導入を検討している.現在は自律型カメラのプロトタイプとして,ボロノイダイアグラムを利用したマルチエージェントシステムの動作解析に基づいた,自律的なカメラワークを可能としているが,今後は,「マルチエージェントシステムが問題を解決する」デモンストレーションに注目できるよう拡張する予定である.以上のように,研究を実施していく予定である.災害救助問題に関する従来研究の調査から,災害救助問題を(1)経路探索,(2)情報探索,(3)情報共有,(4)クラスタリング,(5)資源割当に分割し,災害救助問題の構造化をおこなった.その結果を踏まえて,プロトタイプエージェントを設計,実装し,そのソフトウェア構造をモジュール化した.更にモジュール化したプロトタイプエージェントをベースに,エージェント開発フレームワークを実現して,災害救助シミュレーションのコミュニティ(RoboCupRescue Simulationプロジェクト)に公開し,12チームの参加による第1回国際競技大会を名古屋で開催し,成功を収めた.

また,災害救助シミュレーションを円滑に実施するため,地図データ作成ツールの設計と実装をおこなった.全世界を対象とすることから,OpenStreet MapのデータをRoboCupRescueのXMLフォーマットに自動変換するツールとした.各フォーマットの仕様から変換ルールを作成したが,若干の例外が発生したため,それを修正する作業を必要とするが,作業量を大幅に減らすことには成功した.例外については修正可能であるので,継続して設計・実装をおこなう.災害救助シミュレーションの視覚化3Dビューワについては,広く使われているゲームエンジンであるUnityを用いて実現した.RoboCup来場者の災害救助シミュレーションの内容理解を促進するため,シミュレーション状況の表示方法について,様々なシミュレータやゲームデザインを踏まえて設計をし,実現した.各国の老若男女100名以上のアンケートから,概ね良好な結果を得た.また,プロトタイプVR(ヴァーチャルリアリティ)システムについて試作をおこない,アンケートを実施したところ,より身近に感じられるとのポジティブな意見が得られたため,今後のシステムへの統合を検討していく.初年度に計画していた項目について概ね達成できた.(1)先行研究の問題定義・検討について,もっとも原始的と考えられる問題を5つの問題(経路探索,情報探索,情報共有,クラスタリング,資源割当)とした.「経路探索」は,他のどの問題でも利用されうる共通問題,「資源割当」問題は「経路探索」「情報探索」「情報共有」「クラスタリング」のすべてと関連のある複合問題となりうることなどを,従来研究の調査から明らかにし,災害救助問題の構造化をおこなった.また(1)の研究成果に基づき,5つの問題間にある構造に基づいたアルゴリズムとして表現できるモジュール構造を設計,実装することにより(2)プロトタイプエージェントの設計と実装をおこなった.また実装されたプロトタイプエージェントを元にエージェント開発フレームワーク(プロトタイプ)についても設計,実装をおこなった.(3)地図データ作成ツールについては,完全な自動作成ツールとして完成できなかったが,若干の修正作業で地図データの作成は完成できる.地図データ作成時の修正作業量は多くはないものの,大量の地図を利用したい場合には障害になると考えられる.現在,把握している問題点を解決できれば完全に自動化することが可能であると考えられるため,次年度も修正作業を進めていく.(4)3Dビューワのイベント用機能については,様々なシミュレーションシステムや,ゲームシステムを調査した上で,デザインを決定し,設計及び実装をおこなった.2017年7月に名古屋で開催されたRoboCupにおいて3Dビューワの公開及びデモンストレーションをおこない,各国からの来場者100名以上にアンケートをおこなった.その結果から,従来の視覚化システムよりも本3Dビューワの方が,シミュレーションの様子を理解できることが分かった.以上のことから,本研究は概ね順調に進展している.