hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍免疫応答とがん転移における可溶型ＣＤ１５５の役割

がん細胞と免疫細胞の関係は、排除相、平衡相、逃避相の3相からなるがん免疫編集と呼ばれる概念にまとめられており、免疫応答が正負に制御されている。膜型CD155は、がん細胞で高発現し、NK細胞やT細胞に発現する活性化受容体DNAM-1や抑制性受容体TIGIT、CD96と結合することで、抗腫瘍免疫を正負に制御することが知られている。一方で、我々は、可溶型CD155(sCD155)ががん細胞で強く発現し、血中sCD155濃度がステージと相関することを見出した。しかし、sCD155の抗腫瘍免疫応答における機能は不明であった。そこで、本研究では腫瘍微小環境における可溶型CD155の機能を解明することを目的とした。ヒト細胞とは異なり、マウス細胞ではsCD155が発現しないため、我々は人工的マウスsCD155を産生するB16/BL6を作製し、肺転移モデルにてsCD155の機能を調べた。その結果、sCD155はDNAM-1依存的にNK細胞の抗腫瘍免疫を抑制することで、顕著に転移を促進した。加えて、細胞傷害活性の解析より、マウスsCD155はマウスNK細胞のDNAM-1依存的な細胞傷害を抑制しており、同様に、ヒトsCD155もヒトNK細胞の細胞傷害を抑制することが明らかになった。しかし、腫瘍浸潤NK細胞やヒトNK細胞にはDNAM-1だけでなく、TIGITやCD96も発現する。sCD155がDNAM-1を優先的に阻害するメカニズムを解明するため、各受容体に対するsCD155の親和性を比較した結果、sCD155はDNAM-1に最も強く結合することが示された。これらのことから、B16/BL6肺転移モデルやヒト腫瘍環境において、sCD155はNK細胞上のDNAM-1の機能を阻害することで、腫瘍免疫逃避に働くことが示唆された。以上より、sCD155が新規がん免疫療法の分子標的として期待できると考える。可溶型CD155がなぜDNAM-1の機能を優先的に阻害するのか、メカニズムの解明に時間を費やしたが、各受容体との親和性に着目することで、解決することができた。本研究において、可溶型CD155による腫瘍免疫逃避機構の一端を明らかにすることができたため、現在は論文投稿に向けて準備中である。現在、論文投稿に向けて準備中である。論文発表後は、皮下移入モデルなど実際の腫瘍環境により近いモデルにおいても可溶型CD155が腫瘍免疫逃避に関与しているかを確認する予定である。さらに、可溶型CD155を標的とした治療法についても検討する。
熱帯の劣悪土壌地域の生物生産力の回復

本研究は昭和59年度・60年度に実施された「熱帯の劣悪土壌地域の植生管理とその農林業的利用に関する生態学的研究」(No.59041056)及び昭和62年度から平成元年度に実施された「熱帯の劣悪土壌地域の生物生産力の回復」(No.62041088)の成果の取りまとめのために実施された。この研究は、タイ国内に広がりつつある、採鉱や粗放な焼き畑によって生じた劣悪土壌地域での、早成樹種造林と農業的利用の可能性を探り、さらにそれがもたらす問題点を明らかにすることを目的としている。タイでは1970年代からユ-カリ樹種、特にリバ-レッドガム(Eucalyptus camaldulensis)による造林が盛んに行われているため、本研究でも3カ所の異なる由来を持つ試験造林地でこの種を用いて研究を行ってきた。今年度はタイ側の研究者を招聘し、デ-タ解析結果を日本側研究者と共同で検討した結果、以下のような成果が得られた。1.早成樹種造林と農業的利用の可能性リバ-レッドガムを実験材料として、有機肥料、化学肥料、マルチング、客土など、土壌に対する処理を単独あるいは複数組み合わせることにより、稚樹の定着率・成長速度がどう変化するのか、植栽後5年間追跡調査を行った。この結果、タイ南部のスズ採鉱跡地の粗砂の堆積地では植栽5年後の植物体現存量(地下部を含む)は、無処理の場合1.53t/haにすぎないが、イネ科雑草の植物体によるマルチングにより11.18t/haに、化学肥料・有機物肥料の投与と稚樹を植栽する穴に小量の粘土質土壌を客土することにより44.54t/haに上昇し、これらの処理が成長率を著しく改善することが明かとなった。しかし、植栽した樹木の生存率ははマルチング処理の場合が最も高く、土壌環境の改良の効果と考え合わせてもマルチングが最も望ましい処理と考えられた。またマルチングは、キャッサバ、パイナップルなどの作物を栽培する際にも収量の増加をもたらした。しかし、この地域での農林業的な利用は現段階では不可能であり、マルチング処理により森林を成立させ土壌環境の改良を長期に渡って行うことが推奨される。他の実験地では特別な土壌処理がなくても、リバ-レッドガムは旺盛な成長を示し、5年で36.83t/ha(タイ中部の過剰伐採で生じたソフトプリンサイトの発達した地域)から78.28t/ha(タイ東北部の砂質ロ-ム土壌の焼き畑跡地)の現存量に達し、林業的利用も可能であることが判明した。2.早成樹種造林地の土壌の変化昭和59年度から平成1年度までの6年間の継続調査により、植林前から、早成樹種の造林を経て、伐採可能なサイズに至るまでの1伐採周期について、土壌の物理性、化学性についての十分なデ-タを取ることができた。その結果、タイ東北部の砂質ロ-ム土壌地帯のリバ-レッドガムの植林地では、土壌水分の減少とそれによる土壌硬化がみとめられた。他の樹種の植林地や自然植生との比較も行ったがその違いは著しかった。化学性については、いずれの実験地でも明確な変化は認められず、唯一有機肥料の利用がpHと土壌有機物量の増加をもたらすことが認められた。3.リバ-レッドガムの呼吸と蒸散特性旺盛な成長を示すリバ-レッドガムの生理生態的特性を呼吸と蒸散の2点に絞り調査を行った。リバ-レッドガムは他の造林樹種や自然林の構成種に比べ、呼吸速度・蒸散速度ともに高かった。4.リバ-レッドガム造林における問題点我々の調査結果では、少なくとも1伐採周期の間は土壌養分の急激な消耗は認められなかったが、土壌水分の低下と、それに伴う土壌硬度の増加は明白であった。また、蒸散量の測定結果も、リバ-レッドガムの水分消費量が大きな事を裏付けた。リバ-レッドガムは耐乾性も強く造林樹種として有用ではあるが、水分環境に与える影響の大きさを十分認識して利用する必要がある。

この結果、タイ南部のスズ採鉱跡地の粗砂の堆積地では植栽5年後の植物体現存量(地下部を含む)は、無処理の場合1.53t/haにすぎないが、イネ科雑草の植物体によるマルチングにより11.18t/haに、化学肥料・有機物肥料の投与と稚樹を植栽する穴に小量の粘土質土壌を客土することにより44.54t/haに上昇し、これらの処理が成長率を著しく改善することが明かとなった。しかし、植栽した樹木の生存率ははマルチング処理の場合が最も高く、土壌環境の改良の効果と考え合わせてもマルチングが最も望ましい処理と考えられた。またマルチングは、キャッサバ、パイナップルなどの作物を栽培する際にも収量の増加をもたらした。しかし、この地域での農林業的な利用は現段階では不可能であり、マルチング処理により森林を成立させ土壌環境の改良を長期に渡って行うことが推奨される。他の実験地では特別な土壌処理がなくても、リバ-レッドガムは旺盛な成長を示し、5年で36.83t/ha(タイ中部の過剰伐採で生じたソフトプリンサイトの発達した地域)から78.28t/ha(タイ東北部の砂質ロ-ム土壌の焼き畑跡地)の現存量に達し、林業的利用も可能であることが判明した。2.早成樹種造林地の土壌の変化昭和59年度から平成1年度までの6年間の継続調査により、植林前から、早成樹種の造林を経て、伐採可能なサイズに至るまでの1伐採周期について、土壌の物理性、化学性についての十分なデ-タを取ることができた。その結果、タイ東北部の砂質ロ-ム土壌地帯のリバ-レッドガムの植林地では、土壌水分の減少とそれによる土壌硬化がみとめられた。他の樹種の植林地や自然植生との比較も行ったがその違いは著しかった。化学性については、いずれの実験地でも明確な変化は認められず、唯一有機肥料の利用がpHと土壌有機物量の増加をもたらすことが認められた。3.リバ-レッドガムの呼吸と蒸散特性旺盛な成長を示すリバ-レッドガムの生理生態的特性を呼吸と蒸散の2点に絞り調査を行った。リバ-レッドガムは他の造林樹種や自然林の構成種に比べ、呼吸速度・蒸散速度ともに高かった。4.リバ-レッドガム造林における問題点我々の調査結果では、少なくとも1伐採周期の間は土壌養分の急激な消耗は認められなかったが、土壌水分の低下と、それに伴う土壌硬度の増加は明白であった。また、蒸散量の測定結果も、リバ-レッドガムの水分消費量が大きな事を裏付けた。リバ-レッドガムは耐乾性も強く造林樹種として有用ではあるが、水分環境に与える影響の大きさを十分認識して利用する必要がある。
糖鎖認識F-box蛋白質の新奇な機能の解明

私達が糖鎖を認識するF-box蛋白質として発見したFbs1はSCF型ユビキチンリガーゼの基質認識サブユニットとして糖蛋白質をユビキチン化し、細胞における品質管理機構である小胞体関連分解に関わるものとして機能することを報告してきた。本研究では、Fbs1がユビキチンリガーゼとして機能するばかりではなく、血管新生に関わる蛋白質Amotと複合体を形成していることを見出し、その機能について解析を行った。これまでの研究において、Fbs1はSCF型ユビキチンリガーゼの基質認識サブユニットとして糖鎖を認識することにより糖蛋白質をユビキチン化し、細胞における品質管理機構・小胞体関連分解におけるユビキチンリガーゼとして機能することを報告してきた。本研究に於いては、Fbs1のユビキチンリガーゼ複合体以外での生物機能を見出すことを目的とする。すなわち、基質としてではなくFbs1と相互作用する分子の探索を行いその複合体の機能解析を行うものである。Fbs1が糖鎖と相互作用するのに必須な残基に変異を導入し、糖蛋白質と結合しない変異体を用いてこれと相互作用する分子を同定したところ、Amotという血管新生に関わる分子が、本来はSkp1と結合するF-boxドメインを介してFbs1と結合することを発見した。Amotの抗体を作製し、実際にFbs1が発現しているマウス脳においてもFbs1-Amot複合体が存在することも示した。さらに、Fbs1-Amot複合体の形成とSCF型ユビキチンリガーゼの形成は競合的であることも見出した。しかし、試験管内の結合実験により、Fbs1とAmotの結合は直接的ではないようなので、今後、両者を結ぶ分子の同定を進め、Fbs1-Amot複合体の全貌を明らかとしていく。さらに、Fbs1-Amot複合体の標的分子がSCF型ユビキチンリガーゼとは異なり特異的なものである可能性について解析を進め、本複合体の脳における機構を解明する。昨年度は、Amotの抗体を作製し、実際にFbs1が発現しているマウス脳においてもFbs1-Amot複合体が存在することも示した。そこで、実際にマウス脳において、Fbs1-Amot複合体の全貌とこれら複合体に特異的に結合する糖蛋白質を質量分析により同定しているところであるが、Fbs1抗体とAmot抗体に交差する物質が存在するため、まだ同定に至っていない。今後、免疫沈降に使用できる抗体を再度作製するなど系を改良する予定である。本研究を継続することでFbs1のユビキチンリガーゼとしての機能以外の脳における機能を解明していきたい。
内皮由来過分極反応におけるAMP Kinaseの役割の解明

前年度より継続して実施した本研究の目的は、内皮由来過分極因子(EDHF)の作用機序を解明することであった。本研究員は、特に細い動脈を扱う技術に優れているため、冠動脈・腸間膜動脈などの微小血管の摘出標本を用いて、これらの部位別の差異を検討すること、さらに、代謝性疾患のシグナル機構として重要なAM Pkinase (AMPK)に関して、血管内皮特異的AMPK欠損マウスを用いた、EDHF反応におけるAMPKの役割の解明を目指して研究を進めた。前年度より準備していた、血管内皮特異的AMPK欠損マウスを作製する事に成功し、同マウスにおいてEDHFが減弱しているという新たな知見を得ており、さらに、同マウスの冠循環においてにEDHFによる冠血流予備量が著減している事、および同マウスが高血圧を呈する事をも明らかにした。現在、さらなる分子機序の解明に取り組んでおり、これらの一連の研究により、心血管系の恒常性の維持におけるEDHFの重要性が明らかになるとともに、糖尿病をはじめとした代謝性疾患における、血管内皮機能不全の分子機構の解明や、新たな治療法の開発に結びつくことが期待される。なお、これまでの成果は、平成25年6月に第13回日本NO学会で発表し、また、平成26年3月27日付で、査読付きの国際的医学誌であるArteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology誌へ投稿中である。(抄録なし)AMP kinaseは、特に代謝系の細胞内シグナル伝達に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある。また、我々のこれまでの一連の研究により、内皮由来過分極因子(Endothelium-derived hyperpolarizing factor, EDHF)による弛緩反応が、太い動脈に比して抵抗血管で著明に亢進しており、これが、臓器血流の維持に重要な関与をすることによって臓器機能の恒常性の維持に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある。そこで、本研究では、EDHFによる弛緩反応にこのAMP kinaseがどのような役割を果たしているかを、遺伝子改変マウス等を用いて検討することを目的としている。初年度の平成23年度は、AMK kinase欠損マウスの作製と正常マウスにおける冠循環中のEDHFの役割について検討した。その結果、AMP kinase欠損マウスの作製に目処がついた(AMPK1とAMPK2の2つのアイソフォームがあり、本研究では、その両方のアイソフォームを血管内皮でのみ欠損するマウスの作製を目指している)。予備的検討では、少数ながら生育するこのマウスの腸間膜動脈においては、EDHF反応がほとんど消失し、代償的に血管拡張性prostaglandinsの関与が大きくなっているという興味ある結果が得られている。また、正常マウスの冠循環においても、EDHF反応が重要な役割を果たしていることが示されている。本研究の目的は、内皮由来過分極因子(EDHF)の作用機序、特に、我々が世界に先駆けて発見・同定したEDHFとしての内皮由来H2O2の産生機構や血管平滑筋での作用機序の解明である。具体的には、代謝性疾患のシグナル機構として重要なAMP kinase(AMPK)に関して、AMPK欠損マウスを用いたEDHF反応におけるAMPKの役割を解明する。我々は、新たに3種類の血管内皮特異的AMPK欠損マウス(α1,α2,α1+α2欠損マウス)を作製し、摘出微小血管(冠動脈、腸間膜動脈)におけるEDHF/H2O2の役割を、微小血管の発生張力をorgan chamberを用いて検討した。また、EDHF反応の評価に必須の血管平滑筋の膜電位測定は、微小電極法を用いて測定した。さらに、ランゲンドルフ灌流心システムを用いて、冠循環におけるEDHFの役割について検討した。我々が知る限り、拍動心を用いて冠血流におけるEDHF/H2O2の役割を検討する世界で初めての研究になる。その結果、AMPKα1欠損マウス,AMPKα1+α2欠損マウスではEDHF反応が冠動脈でも腸間膜動脈でも低下していることが明らかになったが、AMPKα2欠損マウスでは変化がなかった。この結果から、血管内皮のAMPKα1がEDHF反応に重要な役割を果たしていることが明らかになった。

なお、これまでの成果は、平成25年6月に第13回日本NO学会で発表し、また、平成26年3月27日付で、査読付きの国際的医学誌であるArteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology誌へ投稿中である。遺伝子改変マウスの作製に多くの労力を割いているが、ほぼ順調に、作製が進行中である。微小冠動脈における内皮依存性弛緩反応の測定にやや苦労しているが、目処はつきつつある。内皮特異的AMPK欠損マウスでは、冠動脈や腸間膜動脈においてEDHF反応が低下しているという我々の当初の作業仮説を確認できた。今後も、当初の研究計画通りに研究を継続していきたい。内皮特異的AMPK欠損マウスの血圧調節機序の検討や内皮細胞培養実験を行う予定である。さらに、AMPKのEDHF反応における役割について、創薬に結びつく分子機構の解明を目指す。(抄録なし)
肺癌に対するアデノウイルスベクターを用いたFHIT遺伝子導入の研究

平成11年度は、まず,FHIT遺伝子発現アデノウイルスベクター(AdCMV.FHIT)を作成した.すなわち,FHIT遺伝子のcDNAをアデノウイルス発現プラスミドpCMV.SV2+のmultiple cloning siteにサブクローニングした後,アデノウイルスtype5のゲノムを有するpJM17と共に293細胞にco-transfectした.AdCMV.FHITは単プラークより単離し,2回の塩化セシウム勾配内での超遠心で精製した後透析し,高純度のベクターを得た.次に,AdCMV.FHITのmRNAレベルでの機能を評価した.すなわち,FHIT遺伝子の異常が指摘されているヒト非小細胞肺癌株A549に0,10,20,50moiのAdCMV.FHITを感染させ,48時間培養後感染細胞から総RNAを抽出し,Northernブロッティング法により検討した.その結果,ベクターの容量依存性にFHITの発現が増強された.さらに,蛋白レベルでの発現産生をAp3Aを基質とした酵素反応によりHPLC法にて評価し,同様の結果を得た.その上で,AdCMV.FHITのA549細胞の増殖に対する影響をin vitroで検討した.その結果,AdCMV.FHITの容量依存性にA549細胞の増殖抑制効果を認めた(p<0.05).さらに、平成12年度は、in vitroでの実験結果を踏まえ,in vivoでのヌードマウス皮下腫瘍モデルでの抗腫瘍効果を検討した.すなわち、A549細胞(1×10^7細胞/100μl)を4-6週齢のBalb/c nu/nuマウス側腹部皮下に接種すると,約1週間で5mm大に腫瘍を形成する.この時点でAdCMV.FHIT(1×10^9PFU/100μl)またはコントロールを28G針とシリンジを用い腫瘍内に直接接種した.ウイルス感染後4-5週間まで,腫瘍径を2-3日毎にキャリパーを用い計測し,造腫瘍性をコントロール群と比較検討した.その結果、コントロールに比べAdCMV.FHIT感染群では,20日目に47%,24日目に51%の増殖抑制効果を認めた(p=0.023およびp=0.013)。以上よりFHIT遺伝子導入は新たな肺癌遺伝子治療の有望な選択肢となりうると考えられた.平成11年度は、まず,FHIT遺伝子発現アデノウイルスベクター(AdCMV.FHIT)を作成した.すなわち,FHIT遺伝子のcDNAをアデノウイルス発現プラスミドpCMV.SV2+のmultiple cloning siteにサブクローニングした後,アデノウイルスtype5のゲノムを有するpJM17と共に293細胞にco-transfectした.AdCMV.FHITは単プラークより単離し,2回の塩化セシウム勾配内での超遠心で精製した後透析し,高純度のベクターを得た.次に,AdCMV.FHITのmRNAレベルでの機能を評価した.すなわち,FHIT遺伝子の異常が指摘されているヒト非小細胞肺癌株A549に0,10,20,50moiのAdCMV.FHITを感染させ,48時間培養後感染細胞から総RNAを抽出し,Northernブロッティング法により検討した.その結果,ベクターの容量依存性にFHITの発現が増強された.さらに,蛋白レベルでの発現産生をAp3Aを基質とした酵素反応によりHPLC法にて評価し,同様の結果を得た.その上で,AdCMV.FHITのA549細胞の増殖に対する影響をin vitroで検討した.その結果,AdCMV.FHITの容量依存性にA549細胞の増殖抑制効果を認めた(p<0.05).さらに、平成12年度は、in vitroでの実験結果を踏まえ,in vivoでのヌードマウス皮下腫瘍モデルでの抗腫瘍効果を検討した.すなわち、A549細胞(1×10^7細胞/100μl)を4-6週齢のBalb/c nu/nuマウス側腹部皮下に接種すると,約1週間で5mm大に腫瘍を形成する.この時点でAdCMV.FHIT(1×10^9PFU/100μl)またはコントロールを28G針とシリンジを用い腫瘍内に直接接種した.ウイルス感染後4-5週間まで,腫瘍径を2-3日毎にキャリパーを用い計測し,造腫瘍性をコントロール群と比較検討した.その結果、コントロールに比べAdCMV.FHIT感染群では,20日目に47%,24日目に51%の増殖抑制効果を認めた(p=0.023およびp=0.013)。以上よりFHIT遺伝子導入は新たな肺癌遺伝子治療の有望な選択肢となりうると考えられた.平成11年度は、まず,FHIT遺伝子発現アデノウイルスベクター(AdCMV.FHIT)を作成した.すなわち,FHIT遺伝子のcDNAをアデノウイルス発現プラスミドpCMV.SV2+のmultiple cloning siteにサブクローニングした後,アデノウイルスtype5のゲノムを有するpJM17と共に293細胞にco-transfectした.AdCMV.FHITは単プラークより単離し,2回の塩化セシウム匂配内での超遠心で精製した後透析し,高純度のベクターを得た.次に,AdCMV.FHITのmRNAレベルでの機能を評価した.すなわち,FHIT遺伝子の異常が指摘されているヒト非小細胞肺癌株A549に0,10,20,50moiのAdCMV,FHITを感染させ,48時間培養後感染細胞から総RNAを抽出し,Northernブロッティング法により検討した.その結果,ベクターの容量依存性にFHITの発現が増強された.

さらに,AdCMV.FHITのA549細胞の増殖に対する影響をin vitroで検討した.その結果,AdCMV.FHITの容量依存性にA549細胞の増殖抑制効果を認めた(p<0.05).以上よりFHIT遺伝子導入は新たな肺癌遺伝子治療の一つとなりうると考えられた.現在in vitroでの実験結果を踏まえ,ヌードマウス皮下腫瘍モデルを用いてin vivoでの抗腫瘍効果を検討中である.平成11年度は、まず,FHIT遺伝子発現アデノウイルスベクター(AdCMV.FHIT)を作成した.すなわち,FHIT遺伝子のcDNAをアデノウイルス発現プラスミドpCMV.SV2+のmultiple cloning siteにサブクローニングした後,アデノウイルスtype5のゲノムを有するpJM17と共に293細胞にco-transfectした.AdCMV.FHITは単プラークより単離し,2回の塩化セシウム勾配内での超遠心で精製した後透析し,高純度のベクターを得た.次に,AdCMV.FHITのmRNAレベルでの機能を評価した.すなわち,FHIT遺伝子の異常が指摘されているヒト非小細胞肺癌株A549に0,10,20,50moiのAdCMV.FHITを感染させ,48時間培養後感染細胞から総RNAを抽出し,Northernブロッティング法により検討した.その結果,ベクターの容量依存性にFHITの発現が増強された.さらに,蛋白レベルでの発現産生をAp3Aを基質とした酵素反応によりHPLC法にて評価し,同様の結果を得た.その上で,AdCMV.FHITのA549細胞の増殖に対する影響をin vitroで検討した.その結果,AdCMV.FHITの容量依存性にA549細胞の増殖抑制効果を認めた(p<0.05).さらに、平成12年度は、in vitroでの実験結果を踏まえ,in vivoでのヌードマウス皮下腫瘍モデルでの抗腫瘍効果を検討した.すなわち、A549細胞(1x10^7細胞/100μl)を4-6週齢のBalb/c nu/nuマウス側腹部皮下に接種すると,約1週間で5mm大に腫瘍を形成する.この時点でAdCMV.FHIT(1x10^9PFU/100μl)またはコントロールを28G針とシリンジを用い腫瘍内に直接接種した.ウイルス感染後4-5週間まで,腫瘍径を2-3日毎にキャリパーを用い計測し,造腫瘍性をコントロール群と比較検討した.その結果、コントロールに比べAdCMV.FHIT感染群では,20日目に47%,24日目に51%の増殖抑制効果を認めた(p=0.023およびp=0.013)。以上よりFHIT遺伝子導入は新たな肺癌遺伝子治療の有望な選択肢となりうると考えられた.
RF組織内温熱療法のためのコンピュータ脳内温度シミュレーションシステムの開発

脳腫瘍に対する温熱療法はこの十数年来種々の施設、方法で行われてきた。大別すれば、区域加温と組織内加温に分けられ、後者には、Microwaveによるもの、RF antennaを用いる方法、インプラントヒーティングなどがある。加温による治療効果は全ての方法において認められており、Phase III studyが待たれるところである。我々の行ってきた針型電極を用いるRF組織内加温法では、電極を中心とした放射方向の温度分布を定位脳手術操作により留置したカテーテル内温度センサーにてモニターしているが、安全かつ効果的なハイパーサーミアを目指すためには二次元、三次元的な温度分布の把握が重要である。本研究は、脳のRF加温における温度分布パターンを二次元有限要素解析法により解析し、治療前のplanningとしての有効性について検討したものである。初年度はワークステーションによる画像処理システムの構築から、二次元要素解析法を用いたコンピュータ温度シミュレーションを確立した。二年度は温熱治療症例の測温データから生体熱物性値を計算した。また、それとともに、効率の良い加温装置を開発し臨床治験をも行った。最終年度では、これまでのデータの集積からパラメータをより実際に即したものに変更し検討を加えた。とくに、再発グリオーマに対してシミュレーションを行った3例は、究めて実際の加温に近い信頼性の高いシミュレーションを経験した。本年度予定していた脳血流量の情報を得るためのSPECTを用いた画像処理は2例において行ったが、もう少し症例を重ねる必要があると考え、今回は報告できなかった。RF組織内加湿を行った脳腫瘍症例のコンピュータシミュレーションを用いて,その温度分布を検討した。13.56MHz,RF組織内温熱療法により加湿した転移性脳腫瘍および悪性神経膠腫症例を対象とした。温度分布シミュレーションは二次元有限要素解析法を用い,本年度購入したワークステーションにて計算した。高温域は同心円状に,42-40°Cの加温域では腫瘍の形状,浮腫,脳室等の影響をうけた温度分布が記録された。腫瘍サイズが4.0cm^2の転移性脳腫瘍症例では電極が1本、出力5Wの加温で、コンピュータシミュレーション上では>42°C領域は6.2cm^2であり、実際に臨床的にも充分な加温効果が得られた。サイズが9.8cm^2のグリオーマ症例では電極が2本,出力20Wの加温では>42°C領域は8.2^2であり,臨床上,局在的な効果が認められた。コンピュータシミュレーションにより温度分布の把握が容易となり治療プランニングにも有用と思われた。また,本年度は,ファントム実験にて実測値とシミュレーションによる理論値を比較し,精度を検討する予定であったが,先に各熱物性パラメータの適正値を実際の脳腫瘍症例で検討すべきであると考え,次年度に行うこととした。一方,画像処理に関しては,CTおよびMRIをシミュレーションに用いることは全く問題なく,さらにSPECTを用いた血流を考慮した画像処理を現在検討中である。我々の施設では,悪性脳腫瘍患者に対する集学的治療のひとつとして温熱療法についての研究を重ねてきた。組織内加温法では定位脳手術装置を用い1mmの針型電極を1数本,温度センサーカテーテルを23本腫瘍内に刺入し温度モニターを行いながら加温するが,安全かつ効果的な加温を行うためには二次元,三次元的な温度分布の把握が重要である。有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションを行うことにより,様々な形状の腫瘍に対して,二次元的に温度分布を推定し,電極の長さ,本数,位置を合理的に決定することが可能であるが,このシュミレーション法は画像処理,データ処理などの計算過程が繁雑で,なおかつ計算量が多いため生体におけるデータも少なく,現実に日常臨床で利用できる状況ではなかった。そこで我々はパーソナルコンピュータの高性能化が進んできている現在,基礎的なデータを含め検討を行いこのシュミレーションシステムを術前の治療ならびに加温中のモニター化に応用してゆくべく実用化することを目的とした。昨年度はワークステーションによる画像処理システムの構築を行い,二次元有限要素解析法を用いたコンピュータ温度シュミレーションを確立し得た。

本年度はパーソナルコンピュータ上で臨床において簡便に行うべく,治療計画法を確立するとともに精度,誤差の検定を行い,基礎的には各組織パラメータを検討した。引き続き温熱治療症例の測温データから生体熱物性値を計算した。本年度は6例のデータを得ることができた。次年度ではこれらのデータからシュミレーションシステムのパラメータを変更し,より正確なシステムへ進展させていく。我々はこれまでに悪性神経膠腫53例に対し、針状電極を用いた組織内温熱療法を施行してきた。初発例29例、再発例24例であり、CT上の奏効率は初発例62%、再発例42%であった。充分な加温を行う為には、より正確な加温領域の把握が必要であると考えている。これまで我々は電極に垂直に挿入したカテーテル内の温度センサーを引き抜くことにより、一次元的に温度分布を把握してきた。しかし複雑な形状の腫瘍を複数の針状電極で加温する場合、加温領域を一次元での測温により予測することは困難である。また温度分布は冷却因子である脳血流量に大きく影響されることが知られており、その把握には腫瘍や脳浮腫の血流量を考慮することが重要である。現在、より正確に温度分布を把握し、充分な加温を行うためにコンピュータシミュレーションを用いた治療計画法を考案中である。コンピュータシミュレーションは二次元有限要素解析法を用いたもので、導電率、誘電率、血流量等の生体熱物性値が腫瘍や脳浮腫、皮質、白質等で各々指定されている。今回左前頭葉神経膠芽腫再発例に対し、温熱治療前にシミュレーションによる治療計画を立て加温を行った。2本の針状電極を用いることによりCT上の増強部位を43°Cに加温できた。加温後の画像では43°C以上に加温された部位に壊死を認めた。コンピュータシミュレーションを中心とした治療計画法により、二次元の温度分布の把握が容易となり、より確実かつ安全な加温が可能になると思われた。
新しい関節内癒着防止剤としての架橋ヒアルロン酸ゲルに関する研究

関節内に手術操作を施すと術後に何らかの癒着が生じてくることは避けられない。この関節内癒着は、関節可動域を減少し疼痛の原因となるが、現時点では術後の理学療法により、関節内癒着を少しずつ剥離してゆくしかない。近年、ヒアルロン酸溶液が腱縫合などの腱手術後の癒着を防止する効果を有することが報告されてきているが、溶液状のヒアルロン酸では組織に滞留している時間が極めて短く、安定した癒着防止効果を得ることは困難である。そこで、本研究では、ヒアルロン酸に架橋結合を導入してゼリー状のゲルを作製、関節内における癒着防止効果を検討し、その作用機序を細胞レベルで検索した。家兎の膝関節を切開し、大腿骨顆部に5×10mmの軟骨下骨にいたる骨軟骨欠損部を作製する。術後は膝関節を3週間固定して、関節内癒着モデルを作製し、手術操作後に、膝関節内にヒアルロン酸ゲルを塗布し、術後3週での癒着防止効果を組織学的に検索した。その結果、架橋HAゲルを手術時に関節内に投与すると、術後、関節滑膜と連続する肉芽組織の発生が有意に防止され、関節内の癒着は明らかに抑制されることが判明した。架橋HAゲルでチェンバースライドの全面あるいはZ状に一部分をコーティングした後、ヒト皮膚由来の線維芽細胞を各チェンバースライドに播種し7日間培養後に細胞の接着状態や増殖に伴う細胞の移動を経時的に観察した。全面をコーティングした場合、細胞はHAゲル上には全く接着しなかったが、辺縁部のHAゲルでコーティングされなかった部分には接着し、伸展して紡錘形を呈していた。また、HAゲルでZ伏に部分的にコーティングしたものでは、HAゲルの部分には細胞は接着しなかったが、培養を継続するとHAゲルのない部分のみがHAゲルに接触することが観察された。ゼリー状に作製した架橋ヒアルロン酸ゲルは、細胞の基質への接着を阻害し、手術後に発生する癒着を防止するのに有用と考える。したがって、腱の手術後のみならず関節手術後にも生じる関節内の癒着の防止材としても臨床応用が可能であると思われる。本研究では、膜状に比べ、より操作し易いゼリー状の架橋ヒアルロン酸(HA)ゲルを使用し、外傷や手術後に発生する関節内癒着の防止効果について検討した。架橋ヒアルロン酸ゲルは、高純度のヒアルロン酸ナトリウムにケイ皮酸架橋基を導入した後に紫外線を照射し、ケイ皮酸架橋基同士を部分的に架橋させて調整した水和ゲルである。術後は膝関節を3週間固定して、関節内癒着モデルを作製し、手術操作後に、膝関節内にヒアルロン酸ゲルを塗布し、術後3週での癒着防止効果を力学的、ならびに組織学的に検索した。左の結果、架橋HAゲルを手術時に関節内に投与すると、術後、関節滑膜と連続する肉芽組織の発生が有意に防止され、関節内の癒着は明らかに抑制されることが判明した。また、術後3週間の固定を除去した直後の膝関節の可動域は、架橋HAゲル群では癒着群より良好で対照群と同等であることから、関節内の癒着による可動域の減少は防止されるものと考える。

以上のことから、ゼリー状に作製した架橋ヒアルロン酸ゲルは、手術後の関節内の癒着発生を抑制することから、本材は今後の関節手術に臨床応用可能と考える。本研究では、膜状に比べ、より操作し易いゼリー状の架橋ヒアルロン酸(HA)ゲルを使用し、外傷や手術後に発生する関節内癒着の防止効果について検討した。架橋ヒアルロン酸ゲルは、高純度のヒアルロン酸ナトリウムにケイ皮酸架橋基を導入した後に紫外線を照射し、ケイ皮酸架橋基同士を部分的に架橋させて調整した水和ゲルである。家兎の膝関節を切開し、大腿骨顆部に5×10mmの軟骨下骨にいたる骨軟骨欠損部を作製する。術後は膝関節を3週間固定して、関節内癒着モデルを作製し、手術操作後に、膝関節内にヒアルロン酸ゲルを塗布し、術後3週での癒着防止効果を組織学的に検索した。その結果、架橋HAゲルを手術時に関節内に投与すると、術後、関節滑膜と連続する肉芽組織の発生が有意に防止され、関節内の癒着は明らかに抑制されることが判明した。架橋HAゲルでチェンバースライドの全面あるいはZ状に一部分をコーティングした後、ヒト皮膚由来の線維芽細胞を各チェンバーに播種し7日間培養後に細胞の接着状態や増殖に伴う細胞の移動を経時的に観察した。全面をコーティングした場合、細胞はHAゲル上には全く接着しなかったが、辺縁部のHAゲルでコーティングされなかった部分には接着し、伸展して紡錘形を呈していた。また、HAゲルでZ状に部分的にコーティングしたものでは、HAゲルの部分には細胞は接着しなかったが、培養を継続するとHAゲルのない部分のみがHAゲルに接触することが観察された。ゼリー状に作製した架橋ヒアルロン酸ゲルは、細胞の基質への接着を阻害し、手術後に発生する癒着を防止するのに有用と考える。したがって、腱の手術後のみならず関節手術後にも生じる関節内の癒着の防止材としても臨床応用が可能であると思われる。関節内に手術操作を施すと術後に何らかの癒着が生じてくることは避けられない。この関節内癒着は、関節可動域を減少し疼痛の原因となるが、現時点では術後の理学療法により、関節内癒着を少しずつ剥離してゆくしかない。近年、ヒアルロン酸溶液が腱縫合などの腱手術後の癒着を防止する効果を有することが報告されてきているが、溶液状のヒアルロン酸では組織に滞留している時間が極めて短く、安定した癒着防止効果を得ることは困難である。そこで、本研究では、ヒアルロン酸に架橋結合を導入してゼリー状のゲルを作製、関節内における癒着防止効果を検討し、その作用機序を細胞レベルで検索した。架橋HAゲルでチェンバースライドの全面あるいはZ状に一部分をコーティングした後、ヒト皮膚由来の線維芽細胞を各チェンバースライドに播種し7日間培養後に細胞の接着状態や増殖に伴う細胞の移動を経時的に観察した。
企業家論に立脚した統合報告モデルの研究 －統合報告書公表の企業像の国際比較－

企業家たる経営者からの働きかけによって経済社会のサステナビリティが実現し,その働きかけこそが統合報告であるとの考えに基づき,本研究では,企業家論における経済とビジネスの考え方を手掛かりにして統合報告の研究に着手することで,企業家論に立脚した統合報告モデルの考察を行う。それは,経済・経営・会計の一体的な考察の可能性を追求するものである。そこでは,「統合報告書」(日本:統合報告書,英国:戦略報告書,米国:サステナビリティ報告書)の国際比較と公表企業へのアンケート調査を通して,企業家の機能(1ビジネスモデル発案機能,2危険(リスク)負担機能,3組織管理機能)と統合報告モデルの関係を検討する。
微小透析膜を用いての肝性脳症における脳内アミノ酸代謝異常の再検討

肝性脳症の原因を再検討すべくラットに高アンモニア血症を作成し、脳内アミノ酸代謝の動態およびそれに伴う脳エネルギー動態について検討した。Wistar系雄性ラットを抱水クロラールにて麻酔後、ラット用定位脳装置にラットを固定、microdialysis用の1×0.05mmの微小透析膜を右海馬および右大脳皮質に挿入した。まず、microdialysisを用いて潅流液を3mul/minの速度で潅流し、潅流が安定した30後の値を前値として採取した後、酢酸アンモニウム10、50mMを添加し、各2時間、4時間、6時間潅流後、直ちに断頭、脳局所アンモニアの影響を正常組織との間で比較検討した。[結果]1脳組織内アミノ酸とくにグルタミン、グルタミン酸の動態とエネルギー動態に関する検討:アンモニア添加により脳局所におけるグルタミン、グルタミン酸は時間経過とともにに著明に上昇し、6時間後では10mMで海馬のグルタミン72±12mmol/l,グルタミン酸34±11mmol/l、大脳皮質でもほぼ同様に上昇した。エネルギーチャージ(ATP+1/2ADP)/(ATP+ADP+AMP)はアンモニア添加後、海馬、大脳皮質ともに時間の経過とともに徐々に低下し、6時間後にはいずれも0.76前後に有意に低下した。50mMではグルタミン、グルタミン酸は10mMの約4倍、エネルギーチャージは0.63前後に低下した。2アンモニアが脳ミトコンドリア機能に与える影響に関する検討:断頭後、直ちに30度下に遠心分離法にてミトコンドリアを採取し、サクシネート、グルタミン酸を基質としてクラーク電極をもちいてキトコンドリア呼吸能を検討したところ、いずれの呼吸能も時間の経過とともに抑制され、6時間後のstate 3で10mM.50mMいずれも有意の呼吸抑制を認めた。以上よりアンモニア上昇をきたす肝性脳症ではその解毒に対するエネルギー消費が増大する一方、アンモニア増加に伴い、ミトコンドリアにおけるエネルギー産生が低下していることが判明した。
異なった時空間スケールの乱流間相互作用と輸送構造に関する研究

本研究では、内部輸送障壁など、昨今のトカマクを中心とした核融合プラズマで創出される様々な顕著な構造形成現象は「時空間スケールの異なった様々な階層の揺らぎが互いに相互作用することに引き起こされている」との着想に基づいて、乱流輸送過程における階層間の相互作用の基本原理を理論・シミュレーション手法により明らかにすることを目的とし、以下の成果を得た。1)ジャイロ流体モデルに基づくミクロスケールの電子温度勾配乱流とその乱流の非線形相互作用によって生成される層流(帯状流)のダイナミックスとスペクトル構造を明らかにした。特に、磁場構造(磁気シア)の制御によって電子温度勾配乱流における乱流成分と層流成分の配分を制御できることを見出すとともに、反転磁気シア放電等で実現する弱磁気シアプラズマ配位では急峻な温度勾配領域において揺らぎのエネルギーの多くが層流成分に転化され、温度勾配とともに輸送係数が増大する異常輸送特性が消失することを明らかにした。2)上記1)の過程で生成されたミクロスケールの層流成分は、よりマクロな時空間構造を有するイオン温度勾配乱流等のイオン系乱流に作用し、間欠的な輸送現象や抑制効果をもたらすことを新たに見出すとともに、波数・周波数空間の幅広いダイナミックレンジを統一的に扱う重要性を示した。3)乱流から二次的に生成される巨視的な対流渦(convective cell)と磁場構造の関係を明らかにするため、変調不安定性解析の理論研究を進め、乱流から二次的に生成される対流渦は乱流の空間構造の影響を強く受け、乱流が径方向に広がったストリーマ様の場合は、対流渦は"帯状流"に、また乱流がポロイダル方向に伸びた帯状流様の場合は、対流渦は"ストリーマ"が生成されることを見出し、乱流制御の基礎を発展させた。4)乱流成分と層流成分が混在した揺らぎの構造を特徴付けるため、フラクタル次元や確率密度分布関数(PDF)等の統計量に準拠した研究を進展させた。層流成分の増大とともに揺らぎの次元数が大幅に低下し少数自由度系としての特性を示すとともに、よりコヒーレントな過程により輸送が支配されていること等を明らかにした。本研究は、核融合プラズマにおいて創出される内部輸送障壁等の顕著な輸送現象を支配する物理過程を解明するため、トカマクプラズマ中に発生する幅広い時空間スケールの揺らぎと揺らぎ間の相互作用を解析する"多階層・複合系プラズマ"に関わる理論・シミュレーション手法を開拓することを目的としている。これを行うため本年度は、ジャイロ流体モデルに基づくミクロスケールの電子温度勾配乱流とその乱流の非線形相互作用によって生成される層流(帯状流)のダイナミックスとスペクトル構造を明らかにした。また、この過程で生成されたミクロスケールの層流成分は、よりマクロな時空間構造を有するイオン温度勾配乱流等のイオン系乱流に作用し、間欠的な輸送現象や抑制効果をもたらすことを新たに見出すとともに、波数・周波数空間の幅広いダイナミックレンジを統一的に扱う重要性を示した。

さらに、この乱流成分と層流成分が混在した揺らぎの構造を特徴付けるため、フラクタル次元や確率密度分布関数(PDF)等の統計量に準拠した研究を進展させた。層流成分の増大とともに揺らぎの次元数が大幅に低下し少数自由度系としての特性を示すとともに、よりコヒーレントな過程により輸送が支配されていること等を明らかにした。併せて、メソスケールのイオン系と装置全体に及ぶグローバルな電磁流体力学(MHD)不安定性を統一的に扱うことが可能なジャイロ流体モデルに基づくトロイダル配位のシミュレーションコードの開発に着手し、イオン温度勾配乱流とトロイダル性が強く関与した時間的に振動する帯状流の構造に関しての知見を得た。本研究は、核融合プラズマにおいて創出される内部輸送障壁等の送現象を支配する物理過程を解明するため、トカマクプラズマ中に発生する幅広い時空間スケールの揺らぎと揺らぎ間の相互作用を解析する"多階層・複合系プラズマ"に関わる理論・シミュレーション手法を開拓することを目的としている。平成15年度は、ジャイロ流体モデルに基づくミクロスケールの電子温度勾配乱流とその乱流の非線形相互作用によって生成される帯状流生成のシミュレーションを行い、乱流と層流の配分が磁場構造によって制御されること、また、弱い磁気シア配位では圧力勾配の増大とともに帯状流成分が増大し、熱輸送が低減されることを見出した。16年度はこれらのシミュレーション研究を進展させ、磁気シアを強くするとストリーマと呼ばれる径方向に伸びた構造が出現することを見出すとともに、磁気シアが帯状流やストリーマと云った対流渦(Convective Cell)の構造を規定する乱流制御の重要なパラメータであることを示した。また、この物理的な背景を明らかにするため対流渦生成に対する変調不安定性の解析を行い、乱流から二次的に生成される対流渦は乱流の空間構造の影響を強く受け、乱流が径方向に広がったストリーマ様の場合は、対流渦は"帯状流"に、また乱流がポロイダル方向に伸びた帯状流様の場合は、対流渦は"ストリーマ"が生成されることを見出し、乱流制御の基礎を発展させた。また、確率密度分布関数やフラクタル次元を用いた乱流統計に関する研究を15年度に引き続いて進め、帯状流に支配されたコヒーレントな3次的な揺らぎの輸送特性の背景が明らかとなった。また、ジャイロ流体モデルに基づくトロイダル配位のグローバルな乱流輸送コードの開発を進展させるとともに、イオン温度勾配による乱流シミュレーションを実現し、GAM(Geodesic Acoustic Mode)と呼ばれる振動する帯状流の生成と輸送特性の関係を明らかにした。特にGAMは磁場線のピッチに対応する安全係数の値に左右され、周辺領域の高い安全係数領域ではGAMが励起されやすく、帯状流の輸送低減効果が低下することを示した。本本研究は、核融合プラズマにおいて創出される内部輸送障壁等の送現象を支配する物理過程を解明するため、トカマクプラズマ中に発生する幅広い時空間スケールの揺らぎと揺らぎ間の相互作用を解析する"多階層・複合系プラズマ"に関わる理論・シミュレーション手法を開拓することを目的としている。本年度は、微視的乱流輸送に対する巨視的構造の役割とそのようなプラズマの統計的特性を明らかにするとともに、イオン温度勾配乱流によって生成される長波長の帯状流がよりミクロスケールの電子温度勾配乱流による帯上流生成に与える影響など、スケール間の異なった揺らぎ間の相互作用に関する理論・シミュレーション研究を進展させた。
ミュージアムのメディア史・メディア論的研究

平成21年度の研究成果に関しては、平成20年度に比して充分な成果が上がったと考えている。後述の研究発表欄にも記載通り、査読論文を2本を上梓し、学会発表を3回(うち国際学会での発表2回)行った。平成20年度の研究経緯を鑑み、同平成21年度に関しては、当初の研究実施計画を修正し、「ミュージアムをメディア」として把握するための方法論的な枠組みの提出を優先することとした。そのための具体的な取り組みとして、英米圏における来館者研究の歴史をコミュニケーション論の視点から批判的に再構成にした論文。及び、1990年代の英米圏のミュージアム研究が見落としてきた、同年代を代表するイギリスのメディア研究者のロジャー・シルバーストーンのミュージアム論を手がかりに、ミュージアムを「メディアコンプレックス」として概念化することに成功している。前者は、日本では実践的な概念として扱われる傾向の強かった「ミュージアムコミュニケーション」概念が持つ理論的な歴史的経緯を示した点で、今後日本で同概念を援用した実証研究が行われる際の指針となり得る。また後者に関しては、メディアコンプレックスという方法論的枠組みを提出したことで、ミュージアムを、空港やデパートといった異なるメディアによって構造化された空間の関係性のなかに布置し、メディアに媒介された空間の消費というメディア研究における新たな視座を提示することができたと考えている。これら両者の研究は、今後進める「ミュージアムというメディア」の実証研究と組み合わせることで、より包括的な「ミュージアムのメディア論」としての可能性を有している。平成20年度の研究課題として当初以下の二点を挙げた。1.1990年代に至るまでのミュージアムスタディーズにおけるコミュニケーション概念の理論的な限界を、メディア・オーディエンス研究の視点から明らかにする。2.ミュージアムをメディアとして概念化するための理論的な枠組みの構築。この両者の経過を示すことで概要としたい。まず前者に関しては、アメリカ・イギリスのミュージアムを扱う雑誌、学術誌を広く利用しながら、1930年代から70年代までのコミュニケーション概念の様相を明らかにすることができたと考える。とりわけ、1960年代後半のミュージアムコミュニケーション概念もまた、マーシャル・マクルーハンの影響を受けていたこと、そしてそのコミュニケーション概念が1970年代に行動主義的な「学び」の概念へと読み替えらたことを示した点はミュージアムスタディーズ・メディア研究両者の文脈において重要だと考える。残された1980年代は資料収集を終え現在論文を準備中である。後者に関しては、従来はあまり議論されることのなかったイギリスのメディア理論家、ロジャー・シルバーストーンのミュージアム論を丁寧に再検討し、シルバーストーンの議論のなかに、ミュージアムの重要な特徴であるメディアの重層性を眼差す視線が既に存在していたことを明らかにした。このシルバーストーンの研究を背景に、メディアコンプレックス(メディアの複合体)としてのミュージアムという新しい理論枠組みを提出し、論文の形でまとめた。前者は学会発表、及び論文としてまとめ発表した。後者は、英語による論文としてまとめ現在査読中(学会:Museum and Society)である。
効率的に対称錐計画法を利用するためのモデリングツールの開発

対称錐計画法を利用して現実問題を解くため、典型的な現実問題を効率良く解くためのモデル化とアルゴリズムの開発を行なった。また、金融数値計算と数式処理を統合したモデリングツールを開発した。開発したQuantOnlineは、インターネットを利用した簡単なモデリングによりオンラインで計算できる。さらに、条件数に関する制約を含んだ行列近似問題などを効率良く解くアルゴリズムの開発に成功した。本研究では、様々な形式で表現された最適化問題を自動的に対称錐計画問題に変換するためのモデリングツールを開発し、専門外の人が効率的に対称錐計画法を利用できるように支援することを目的としている。今年度は研究計画初年度であるため、情報収集を行なった。具体的に次の2点を行なっている。(1)多くの凸計画問題は対称錐計画問題に変換できることが知られている。対称錐計画問題の問題記述力について、文献の調査を通じ情報を収集した。(2)現在、最適化ソフトウェアのためのモデリング言語として、AIMMS、AMPL、GAMS、LINGO、OPL Studio、OPTIMAX、PROC NLPなどが開発されている。これらについて調査を行い、今回の目的に対し有効である技術について調査した。これらの成果を専門分野の研究者に紹介し、学術交流を通じてその意義を明らかにするため、オペレーションズ・リサーチ誌に解説記事を執筆した。また関連して、本研究で開発するモデリングツールが使用する予定の最適化ソフトウェアの開発と評価も行ない、その評価結果を1本の投稿論文と2本のテクニカルレポートにまとめた。対称錐計画問題は非常に強力な問題記述能力を持ち、主双対内点法により実用的に解くことができるという特徴を持った最適化問題である。よって本研究により、最適化を専門家としない研究者や実務家がこれらのソフトウェアを利用することが容易になることが期待できる。本研究の目的は、様々な形式で表現された最適化問題を自動的に対称錐計画問題に変換するためのモデリングツールを開発することである。平成23年度は次の研究を行なった。(1)大規模な応用問題を解くため、疎性や構造を利用することにより効率的に計算する様々なアルゴリズムが提案・実装されてきた。これらのアルゴリズムを実行するときの実際の計算時間は、使用ライブラリや計算機のアーキテクチャにも大きく依存する。そのため、自動チューニング技法を応用した計算時間の推定法を開発した。その結果、様々な環境下での正確な計算時間の見積もりができるようになった。これにより、モデリングの「効率性」の測定が可能となった。(2)実行可能内点解が存在しない対称錐計画問題を内点法で解くと、数値的に不安定になる現象が多くみられる。この原因を解決するために、拡張自己双対形に対する内点法で得られた近似最適解に対して、主問題変数の側のみを対象として拡張主双対法を施す手法を開発した。(3)様々な形式の最適化問題が与えられたとき、それを帰着させる問題の疎性や構造にも着目し、出来るだけ効率的に解けるような対称錐計画問題へ帰着する枠組みについて研究を進めた。これについては、今後プログラミング言語C++を用いたモデリングツールの実装に組み込み、マニュアルの作成やライブラリ化などの周辺整備も行う予定である。これらの成果を専門分野の研究者に紹介し、学術交流を通じてその意義を明らかにするため、2本の査読付き論文と1本のテクニカルレポートにまとめた。本研究により、専門外の人が効率的に対称錐計画法を利用できるようになる。本研究の目的は、様々な形式で表現された最適化問題に対するモデリングツールを開発することである。平成25年度は次の研究を行なった。(1)様々な現実問題に対し、それを効率良く解くためのモデル化とアルゴリズムの開発を行なった。具体的には、汎用的な労働条件を考慮したスタッフスケジューリング問題(勤務シフトや作業分担を決定する問題)のモデル化と、問題の適切な分割法や発見的解法の提案を行なった。また、大規模な商品推薦問題のモデル化を行い、確率的劣勾配を適用とデータ構造までを考慮した実装を行なった。さらに、年金に対する超長期の資産配分問題を現実的な計算時間で解くためのモデル化と擬似焼きなまし法の実装を行ない、日本の国民年金を例にシミュレーションを行なった。(2)幾つかの汎用問題に対する最適化アルゴリズムの開発と数値実験による評価を行なった。具体的には、まず正定値補完を利用した内点法を近年主流となっているマルチコアCPU上で効率よく計算するアルゴリズムを開発実装し、マニュアルを整備した上でインターネット上で公開した。次に、粒子群最適化(Particle Swarm Optimization)にNelder-Mead algorithmを導入することにより、幾つかのタイプの非線形最適化問題や組合せ最適化を効率良く解くことに成功した。さらに、前年度に開発した条件数に関する制約を含んだ行列近似問題を効率良く解くアルゴリズムを拡張し、様々な条件を含んだ行列近似問題までを解くことに成功した。