hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
HER2遺伝子変異肺がんにおける革新的なHER2標的治療法の開発

HER2遺伝子変異肺がんは、肺がんの1-2%程度とされ希少疾患であり、その治療法は現在のところ確立したものはなく未だ発展途上の疾患分野である。本研究は、1HER2遺伝子変異肺がんに対してこれまで行われた臨床試験の残余検体から次世代シークエンサー等の手法を用いて、HER2変異と共存する治療効果予測となる新たな因子を見出すこと、2HER2遺伝子変異肺がんにおけるそれらの因子の影響及び新規治療法の効果を基礎研究の手法を用いて検証することの2点を主目的としている。上述した研究の成果により、HER2遺伝子変異肺がんに対するHER2標的治療法のさらなる効果向上を目指す。
京都妙連寺蔵『松尾社一切経』の調査研究

平成五年の夏に、京都妙蓮寺宝蔵から発見された「松尾社一切経」四千巻調査・整理するのが、この目的である。このため、次のような作業を行った。(1)「松尾社一切経」の伝存状況は、虫・水損や物理的な破壊によって極めて悪い状態にあった。このため、従来の木箱(経檜)から全体を取り出して、埃を払ったうえで各巻を開巻し、和紙製の文書袋に入れて仮箱に納める作業をまず行った。(2)上記の経巻を順次に取り出して、文化庁の指導によって作成した典籍調査表を用いて、詳細な調査を実施した。この作業が大変で、延べ百名以上の大学院生の協力を得て、長期間に渡る作業を継続した。この助成金によって、ほぼ三千枚のカードを取り終えた。(3)既調査の経巻を部類別に分け、このうち大部のものを部類別に類集することによって、報告書と一切経目録の作成についての基本的な準備を整えた。この作業によって、大般若経が六百巻の内四百巻が残存し、その中に十一世紀から十二世紀にわたって書写されたものが混在していることがわかった。それは、この一切経の成立事情を物語るものである。(4)大般若経など、全体的な編成がわかる教典については、これを取り出して写真撮影を実施した。撮影箇所は、表紙・見返し・第一紙・第二紙・末尾など最低五コマとし、マイクロフィルムを用いた。この点は目下処理中であり、成果を出すにはなお時間を要する。(5)木製の経櫃については、典籍の保存という観点から調査を進めている。温・湿度の調整や防虫・鼠の施策など、提起された問題は多い。以上の作業を意欲的に進めたのであるが、何しろ四千巻という大量の経巻であるため、予定よりはるかに遅れて約四割の達成度である。残りは明年度をもって完成し、平成八年には一切経目録を刊行の予定である。平成五年の夏に、京都の妙蓮寺宝蔵から発見された「松尾社一切経」四千巻を調査・整理するのが、この目的である。このため、次のような作業を行なった。このため、従来の木箱(経櫃)から全体を取り出して、埃を払ったうえで各巻を開巻し、和紙製の文書袋に入れて仮箱に納める作業をまず行なった。この作業が大変で、延百名以上の大学院生の協力を得て、長期間に渡る作業を継続した。(4)大般若経など、全体的な編成がわかる経典については、これを取り出して写真撮影を実施した。撮影箇所は、表紙・見返し・第一紙・第二紙・末尾など最低五こまとし、マイクロ・フィルムを用いた。

この点は目下処理中であり、成果を出すにはなお時間を要する。(5)木製の経櫃については、典籍の保存という観点から調査を始めている。温・湿度の調整や防虫・鼠の施策など、提起された問題は多い。以上の作業を意欲的に進めたのであるが、何しろ四千巻という大量の経巻であるため、予定よりはるかに遅れて約四割の達成度である。残りは明年度をもって完成し、平成八年には一切経目録を刊行の予定である。
超大規模領域分割計算の高速化手法の産業応用推進

静磁場の有限要素近似から導かれる連立1次方程式を部分構造法のように内部自由度を消去したインターフェース問題を解くことに帰着させた時の前処理行列を、弾性問題や熱伝導問題で実績のあるMandel法のアナロジーで解いた時の性能向上は現在未解決の課題である。これに対し、一つの方法を提案し、その効果を実装することにより、確かめている。現時点では1パートの場合が中心であるが、BDD法のバリエーションとして知られているBDD-DIAG法が、フリーソフトウェアADVENTUREのデフォールト前処理であるDIAGと同様な効果を持つことが分かり、そのマルチパート化を現在進めている。1パート限定という制限があるが、静磁場のバランシング(BDD)前処理のうち簡易化されたBDD-DIAG前処理に限定されるが一通り実行できるようになり、限られた比較的小さい例題ではインターフェース問題の共役勾配法による反復回数が簡易対角スケーリング(DIAG)前処理と同じであるという結論を得た。足かけ6年の歳月を経て、ようやく、これから少しずつ改良していく段階に到達したと言ってよい。2016年度も静磁場のやり残し課題を解決しつつ、渦電流解析への展開を図っていく。さしあたり、静磁場でも部分領域にラグランジュ乗数を導入して直接法で解く試み(手法自体はこれまでに調査済みである)は早急に対応したいと考えている。さらには複数パートへの対応等も重要な課題として残っている。熱対流解析は特性曲線法を用いたときに境界で上流点が探索出来ない場合がある問題を田端正久(早稲田大学)のアイデアを活用することにより克服した。当初予定していた熱方程式の更なる高速化は2016年度以降に持ち越しになったが(こちらの方は技術的な問題はないと考えている)、中国の中山大学のYao准教授との共同研究を通して熱対流のアナロジーで水素漏洩問題を解析することの利点を更に明確にしていきたいと考えている。Yao准教授は2月に1か月間福岡に滞在し、今後の我々の研究方向を確認し、2016年度も8月に1か月間再来日する予定なので、ADVENTURE_sFlowに関する一層の研究推進が期待できる状況にある。本研究の目的は、領域分割法のインターフェース問題を記述する連立1次方程式を解く際の前処理行列の統一的構築方法を確立し、見通しのよい高速化を実現することにより、公開ソフトウェアとして研究成果を産業応用推進に結びつけることである。熱対流解析のほうは熱方程式のBDD前処理対応と規模の拡大だけを実現すれば良いところまできている。あと1年で公開できるところまでもっていけると思っていたので、2016年度は既存技術の水素拡散等の新規応用分野への適用に力を注いだ。実際、ソフトウェア開発の点から見れば、熱対流解析は熱方程式と流れの基礎方程式の弱連成解析として定式化しており、経験のある熱方程式の部分だけの改良が残っているので、あと1年あれば十分と考えている。熱方程式の部分の改良にはこれまでのADVENTURE_Thermal開発の経験が活かせると思っている。静磁場解析は2015年度までに、1コア処理に限定しているがBDD-DIAGという前処理が有効であることを確認した。これを受けて2016年度は、その内容の再確認に時間を割いた。その結果当初予定していたラグランジュ乗数付きの対応や渦電流解析への対応が後回しになったが、国際的にみてもこれまでにない成果が出つつあるので、静磁場解析でのBDD-DIAG前処理の有効性の再確認に時間を割いたほうがよいと判断した。その結果、反復回数では簡易対角スケーリング(DIAG)前処理とほぼ変わらないレベルの前処理ができていると言えるが、対象としているテスト問題が小さく、もっと大規模な問題での比較が必須と思われる。そのためにはマルチコア処理が必須なので、残された1年でそれを可能にしたい。2017年度前半に熱対流解析で規模拡大の経験を積むので、その経験で2017年度後半に、静磁場のBDD-DIAG前処理のマルチコア処理を実現し、産業応用につなげたいと考えている。静磁場解析および熱対流解析ともに、計算規模の拡大において、共通の問題点に遭遇し、産業応用推進にまで研究を進めることができていない。最後の1年で挽回したい。もう少し具体的に述べると、インターフェース問題を考えるときの連立1次方程式を前処理付き共役勾配法で解くことを中心に考えているが、その際に係数行列S(シュア補元行列)とベクトルpの積q=Spを求めることが必要になる。我々の開発しているADVENTUREシステムでは、Sを陽に作成せずにこれを行っているので、この積の計算はそれほど容易でない。そのため、現時点ではSを陽に作成するライブラリを使っているため、その結果として100万自由度以上の大規模問題が処理できない状況になっている。熱方程式ではADVENTURE_Thermalの開発経験があるので、2017年度前半でこの問題を克服し、その経験をもとに、2017年度後半で静磁場解析でもSを陽に作成しないやり方を可能にしたいと思っている。

この共通の問題点が克服できれば、100万自由度以上の大規模問題への応用が可能になるので、産業応用推進の道が一気に開けてくると考えている。本研究の目的は、領域分割法のインターフェース問題を記述する連立1次方程式を解く際の前処理行列の統一的構築方法を確立し、見通しの良い高速化を実現することにより、公開ソフトウェアとして研究成果を産業応用推進に結びつけることである。最終年度の2017年度は静磁場解析のマルチパート化を実現することに全精力を集中した。その結果、2パート問題だけは何とか目途をつけたが、予想以上に時間がかかり、4パート問題を含めたテスト問題も用意したのだが、有効性を確かめるだけの十分なテストを年度内に終了することができなかった。今後、機会を見つけて、開発したソフトウェア技術の有効性を定量的に示していき、産業応用に結びつけていきたい。このマルチパート化を実現する過程で、課題であったq=Sp(Sはシュアコンプリメント行列)の計算方法について本来のSを陽に作成しない方法についての知見が得られ、いくつかの方法でそれが可能になったことは大きな収穫と言える。これにより、100万自由度の壁を払い、更なる大規模化に道筋をつけることができた。磁場解析のマルチパート化に全精力を注ぎこんだため、実装できる目途の立っている熱対流解析のなかの熱解析の部分の高速化も後回しになった。これも目途は立っているので、機会を見つけて、実現していきたいと考えている。熱対流解析の部分は中国に戻った中山大学のYao准教授が九州大学の博士課程に在学中のころ開発した部分が主要部をなしているので、彼との共同研究を今後も続けていく予定である。静磁場の有限要素近似から導かれる連立1次方程式を部分構造法のように内部自由度を消去したインターフェース問題を解くことに帰着させた時の前処理行列を、弾性問題や熱伝導問題で実績のあるMandel法のアナロジーで解いた時の性能向上は現在未解決の課題である。これに対し、一つの方法を提案し、その効果を実装することにより、確かめている。現時点では1パートの場合が中心であるが、BDD法のバリエーションとして知られているBDD-DIAG法が、フリーソフトウェアADVENTUREのデフォールト前処理であるDIAGと同様な効果を持つことが分かり、そのマルチパート化を現在進めている。静磁場の前処理についてはCase Studyを増やし、DIAG前処理との比較例を増やす必要がある。静磁場で実績を積んでから、渦電流解析への応用も考える。流れ解析についてはYao准教授との共同研究を推進することにより、ADVENTURE_sFlowのレベルアップを図っていく。熱対流解析のほうは規模の拡大についての方針が固まっているので、この1年間で十分挽回できると思っているが、静磁場解析のほうはようやくBDD-DIAGという前処理が一つ見えてきた段階なので、これをベースに規模の拡大を図り、産業応用の推進に結びつけていく。偏微分方程式の有限要素近似による大規模計算2016年度の夏に中国人客員研究員に1か月間来日してもらい、水素漏えい問題を集中的に研究してもらう予定なので研究費20万円程度をそのためにプールした。2015年度に別途行ったJKA研究で購入した計算機等が有効に活用できている。
情報ネットワーク型環境植物シミュレータの開発

本研究の目的は,環境と植物の関係を表す環境-植物遺伝子モデル、農業における収量予測のための作物生育モデル、植生変化および収量変化の予測モデルなどの植物関連モデルと、気象データ・環境データベースを情報ネットワーク上で有機的に結合させて、様々な研究ニーズに対応するネットワーク対応型の環境植物シミュレータを試作開発し、多数の研究者がネットワーク上でモデルを評価、活用する実験的な環境を構築することである。内容は,システム設計開発、試作および実証実験で構成される。具体的には2つの内容について研究を行った。(1)植物モデルの収集、部品化の検討異なる2つのレベルのモデルを対象とした。1つは個体レベルである作物生育モデルである。もう1つは、環境が植物反応に及ぼす影響を評価、予測するための環境植物遺伝子モデルである。前者のモデルについて、既存のモデルを収集、解析し、モデルを柔軟に結合して応用モデルを構築するためのモデル部品化(コンポーネント化)の手法を検討し、設計を行った。実際に,既存の作物モデルをシミュレーションプログラムに記述し,WWWサーバ上に実装してプロトタイプを作成し,その動作試験を行った。(2)気象・環境データベースの構築既存のデータベースを収集し、再処理、データ変換、規格化を行い、植物モデルに必要なデータを検索し、入力値としてモデルに引き渡すための手法を検討した。実際には,アメダスデータの平年値データベースを、サーバ上で,シミュレーションプログラムから自由に参照できるように規格化し,(1)の生育モデルと連携させて,任意の観測地点のアメダスデータを用いてシミュレーションを実行するシステムを開発した。もう1つは、遺伝子発現・機能レベルのモデルであり、環境が植物反応に及ぼす影響を評価、予測するための環境植物遺伝子モデルである。実際に,Javaを用いて既存の作物モデルをシミュレーションプログラムに記述し,WWWサーバ上に実装してプロトタイプを作成し,その動作試験を行った。後者については,遺伝子発現の現象や酵素作用を組み込んだ生体反応のモデルの収集を行った。今年は,アメダスデータの平年値データベースを、サーバ上で,シミュレーションプログラムから自由に参照できるように規格化し,(1)の作物モデルと連携させて,任意の観測地点のアメダスデータを用いてシミュレーションを実行するシステムを開発した。本研究では,異なる2つのレベルのモデルを対象とする。1つは個体・群落レベルであり、作物生育モデル、地球温暖化問題における植生変化および収量変化の予測モデルなどの植物関連モデルである。もう1つは、遺伝子発現・機能レベルのモデルであり、環境が植物反応に及ぼす影響を評価、予測するためのモデルである。

今年度は,まずサーバ対応型の個体レベルの生育モデルシミュレーション実行システムを構築した。つぎに,作物に関して、従来の生理反応をベースにするプロセスモデルに遺伝子発現レベルの現象をモデル化して組み込む方法について検討した。その一例として,環境ストレスである大気汚染ガスが生理反応に影響を及ぼす現象のモデル化を検討した。具体的には,コマツナを材料とし,オゾンガス曝露レベルとオゾンガスにより生じる活性酸素の消去に関わる遺伝子発現に関する植物実験を行った。まず,活性酸素消去系酵素であるSOD, APX, CATの酵素活性を測定し,コマツナのオゾン耐性の品種間差は,定常状態における酵素活性の違いが一因との結論を得た。またこれら酵素を合成する遺伝子の転写レベルでの差異を調べるために,コマツナでは配列が未知であるこれらの遺伝子の塩基配列を近隣植物種から予測し,degenerateプライマーによりホモログを抽出し,その部分塩基配列を解読した。それを基に,mRNAの定量解析を試みた。本研究の目的は,環境と植物の関係を表す環境-植物遺伝子モデル、農業における収量予測のための作物生育モデル、植生変化および収量変化の予測モデルなどの植物関連モデルと、気象データ・環境データベースを情報ネットワーク上で有機的に結合させて、様々な研究ニーズに対応するネットワーク対応型の環境植物シミュレータを試作開発し、多数の研究者がネットワーク上でモデルを評価、活用する実験的な環境を構築することである。今年度は,すでに開発した生育モデルに,葉の出葉時期および葉一枚(個葉)ごとの成長を表すサブモデルを作成して追加した。つぎに,このモデルを,ネットワーク上でシミュレーションするためのシステムの開発を行った。実際にテストを行い,クライアントが設定する環境条件のもとで,ネットワーク上のサーバでシミュレーションを実施し,クライアントが結果を受け取るシステムの有効性を示すことができた。本モデルは,各葉の重量増加は出葉から最大展開までの間に行われると仮定する。つまり,個体光合成産物の葉への分配は,展開葉に対して行われるとしている。このモデルを用いて,光環境の変化やオゾンガス曝露時の生育中の個葉の重量成長をシミュレートすることが可能になった。このサブモデルは,短期・中期の環境変化やストレスで生じる生理現象の変化を,葉齢単位でシミュレートすることを目的とする。そこで,仮想ストレスとして,光環境変化などを与えたシミュレーションを実施し,実測結果と比較したところ,ドウズ量が等しくてもそのストレスの与え方,時期によって成長が異なることが明らかになった。
脳冷却機構と導出静脈血流動態

高体温時にみられるヒトの選択的脳冷却の機序を解明する目的でこの研究を行った。1、体位変換による導出静脈血流量と脳冷却効果の変化:立位では、抑臥位に比べ導出静脈の血流量が多く鼓膜温が低かった。6度頭部を下げる体位では、導出静脈血流が減少し、鼓膜温が高くなった。2、導出静脈の両側圧迫と片側圧迫による鼓膜温の左右差:片側で眼角静脈を、対側で尾翼のレベルで顔面静脈を圧迫すると、鼓膜温に左右差(前者側で高い)が出来た。3、胸腔内圧の変化と脳冷却効率:吸息側に気流抵抗をつけた呼吸弁を介して呼吸させ胸腔内圧をより陰圧にすると、導出静脈血流量が増加し、鼓膜温の上昇が減り、食道温の差が拡大した。陰圧にした大容量の空気だめを介して呼吸させてもほぼ同様の変化がえられた。呼気側の抵抗を介して呼吸させて胸腔内圧を陽圧側に近ずけると、導出静脈の血流が減り、鼓膜温は上昇し、鼓膜温と食道温との差が減少した。4、呼吸量の変化に起因する導出静脈血流量と脳冷却効率:過呼吸により呼吸量を増加させると、鼓膜温が対照より下降した。二酸化炭素の呼吸により呼吸量を増加させても同様の変化が認められたが、発汗量や皮膚血流量に差があり、その理由については今後の検討が必要であることが判明した。5、偏側鼻腔呼吸時の変化:片側の鼻孔を塞ぎ他側で呼吸した時、呼吸側の鼓膜温が僅かに低くなった。以上の結果から、高体温で胸腔内圧をより陰圧にして呼吸する時、あるいは単に換気量を増加させた時に導出静脈経由で頭蓋内に流入する静脈血量が増し、選択的脳冷却の効率の上昇が示唆され、ヒトの選択的脳冷却にも呼吸量の変化が大きく関与することが判明した。ヒトの選択的脳冷却の機序を解明するために、人工気象室内(20-30°C、40%)に置いた傾斜台上の加温装置で被験者(健康成人男子)の食道温を体加温前の値と較べて0.7-1.0°C上昇させた後、以下の実験を行った。1)水平位から半立位(30-60°head-up)へ、または頭部を水平より6°下げるまで(6°head-down)体位を変へ、導出静脈血流、鼓膜温、食道温などを連続測定した。2)head-upで、眼角-眼静脈の血流を静脈の直上の皮膚を機械的に圧迫することにより遮断し、鼓膜温と食道温の変化を観察した。3)水平位で、被験者自身の体重により背部の皮膚が圧迫されることが原因で選択的脳冷却の効率が減弱する可能性を、座位で体加温中の被験者の背部、側胸部の皮膚を圧迫することにより検討した。その結果、1)被験者の姿勢を、仰臥位から30°head-upあるいは6°head-downの位置に変化させたただけで導出静脈(乳突導出静脈および眼角-眼静脈の血流量が、増加(約2倍)あるいは減少(軽度)することが判明した。これらの変化と同期して鼓膜温は高温レベルから0.2-0.3°C下降あるいはごく僅か上昇したが、食道温は不変であった。2)眼角-眼静脈の血流遮断では鼓膜温が上昇し、顔面静脈を鼻翼のレベルで圧迫して眼静脈経由の血流量を増加させると、鼓膜温の上昇が抑えられた。

これらのことから、高体温時のヒトの脳が導出静脈経由で頭蓋内に流入する血液によって冷却されることが証明された。3)さらに背部が床に圧迫されることにより頭部の発汗が抑制されることが判明した。水平位の被験者で鼓膜温の下がりが少なかったのは、導出静脈経由で頭蓋内に流入する静脈血流量の減少の他に、皮膚圧反射による頭部の発汗量の減少による冷却効率の低下もその原因の一つであることが推測された。動物実験は次年度以降に行う予定である。高体温のヒトでみられる選択的脳冷却の機序を解明するため、人工気候室内(20-30°C、40%)に置いた体加温装置(各種)に被験者(健康成人男子)を入れ、食道温を体加温前の値と比べ0.71.0°C上昇させた後、以下の実験を行った。1、体位の変換による導出静脈血流量と脳冷却効率の変化:仰臥位(水平位)のに比べ垂直位では、どの導出静脈の血流量も多く(23倍)鼓膜温は低かった。2、人為的な導出静脈の両側圧迫の効果と片側圧迫による鼓膜温の左右差:眼角静脈の両側圧迫は鼓膜温の上昇を引き起こした。片側で眼角静脈を対側で尾翼のレベルで顔面静脈を圧迫すると、鼓膜温が前者側で高く、後者側で低くなった。3、胸腔内圧の変化と脳冷却効率:吸息側に気流抵抗をつけた呼吸弁を介して呼吸させ、胸腔内圧をより陰圧にすると、導出静脈血流量が増加した。食道温は変化しなかったので、鼓膜温と食道温の差が拡大した。この時の前額部の発汗量と皮膚血流量は増加した。呼気側の抵抗を介して呼吸させて胸腔内圧を陽圧側に近ずけると、導出静脈の血流量が減り、鼓膜温は上昇し、鼓膜温と食道温の差が減少した。この時の前額の発汗量と皮膚血流量は減少した。4、呼吸量の変化に起因する導出静脈血流量と脳冷却効率。呼吸量を増加させると鼓膜温は対照より下降した。二酸化炭素の呼吸により呼吸量を増加させても同様の変化が認められたが、この場合発汗量の変化や二酸化炭素の中枢刺激の効果を排除出来ず、この件については更に検討中である。5、偏側鼻腔呼吸時の変化:偏側の鼻孔を塞ぎ他側で呼吸した時、呼吸側の鼓膜温が僅かに低くなった。以上の結果から、高体温時に胸腔内圧を強く陰圧にするような呼吸の時、あるいは換気量の増加時には、導出静脈を経由して頭蓋内に流入する静脈血の量が増加し、選択的脳冷却の効率が上昇することが示唆された。高体温のヒトの選択的脳冷却の機序の解明を目的として以下の実験を行った。1、体位変換による導出静脈血流量と脳冷却効果率の変化:立位では、仰臥位に比べ導出静脈の血流量が多く鼓膜温が低かった。2、導出静脈の両側圧迫と片側圧迫による鼓膜温の左右差:片側で眼角静脈を、対側で尾翼のレベルで顔面静脈を圧迫すると、鼓膜温に左右差(前者側で高い)が出来た。3、胸腔内圧の変化と脳冷却効率:吸息側に気流抵抗をつけた呼吸弁を介して呼吸させ胸腔内圧をより陰圧にすると、導出静脈血流量が増加し、鼓膜温の上昇が減り、食道温の差が拡大した。陰圧にした大容量の空気だめを介して呼吸させてもほぼ同様の変化がえられた。呼気側の抵抗を介して呼吸させて胸腔内圧を陽圧側に近ずけると、導出静脈の血流量が減り、鼓膜温は上昇し、鼓膜温と食道温との差が減少した。4、呼吸量の変化に起因する導出静脈血流量と脳冷却効率:過呼吸により呼吸量を増加させると、鼓膜温が対照より下降した。二酸化炭素の呼吸により呼吸量を増加させても同様の変化が認められたが、発汗量や皮膚血流量に差があり、その理由について更に検討中である。5、偏側鼻腔呼吸時の変化:片側の鼻孔を塞ぎ他側で呼吸した時、呼吸側の鼓膜温が僅かに低くなった。以上の結果から、高体温で胸腔内圧をより陰圧にして呼吸する時、あるいは単に換気量を増加させた時に導出静脈経由で頭蓋内に流入する静脈血量が増し、選択的脳冷却の効率の上昇が示唆され、ヒトの選択的脳冷却にも呼吸量の変化が大きく関与することが判明した。目的とした非観血的脳温測定法の開発と中型動物での脳冷却の機序についてはさらに検討中である。高体温時にみられるヒトの選択的脳冷却の機序を解明する目的で以下の実験を行った。
Spreading depressionによる神経細胞死のメカニズムの検討

昨年度までの研究結果では、Spreading depression(SD)は異常なグルタミン酸の上昇を伴わないことが明らかになり、SDに伴う神経細胞障害にはグルタミン酸は直接的な障害作用を与えていないと考えられた。そこで本研究ではこれまでの研究を発展させ、SDに伴う他の細胞障害のメカニズムを検討した。虚血再灌流時に発生するFree radicalはSDに伴う神経細胞障害を引き起こしている可能性がある。SDは、細胞膜の脱分極が長く続く続く現象である。これが長引けばミトコンドリア膜も脱分極することが考えられる。このようなミトコンドリア膜電位の変化がFree radicalを発生させ、apoptosis関連蛋白も放出されるのである。SDに伴い、ミトコンドリアの膜電位の変化が起こり、Free radicalの放出が促進されるか、この仮説を確かめるために以下の実験を行った。2.ミトコンドリア膜電位の測定法の確立2では、ミトコンドリアの膜電位変化を虚血前後にレーザー顕微鏡にて捉えることに成功した。虚血に伴い,ミトコンドリアは脱分極した。しかし、短い虚血後再酸素化した場合にはミトコンドリアはATPの産生を再開し、急速に産生するために膜電位は過分極を呈した。一方、長い虚血になると膜電位は脱分極し、細胞および核は膨化していた.形態学的な変化が起こる前に脱分極しているものを観察する事はできなかった.以上の2系列の実験を遂行した。今後これらの方法論をSDの研究に応用したい。ラットを用い、虚血再灌流時のフリーラジカルの発生について検討した。フリーラジカルは反応が早く、定量化は困難であるが、グルタチオンがこれを捕捉し、還元型から酸化型に変化する。そこで、酸化型および還元型のグルタチオンを定量化する方法を用い、フリーラジカルの定量化を試みた。イソフルランによる麻酔下に両側総頚動脈結紮、脱血による25分の全脳虚血後、再灌流を行った。大脳皮質にmicrodialysisのプローブを刺入し、リンゲル液を2μ1/minにて灌流し、灌流液を持続的に採取した。採取した透析液を高速液体クロマトグラフィーにより分析し、酸化型グルタチオン(GSSG)、還元型グルタチオン(GSH)、NO2(nitrite),NO3(nitrate)の濃度を定量的に評価した。その結果、虚血中よりGSHの上昇が見られたが、再灌流30分後には、しだいに減少した。一方、GSSGは再灌流後、上昇し、持続的に上昇を続けた。Nitriteおよび、nitrateは、両者とも虚血再灌流後に一過性に上昇したが、再灌流1時間でコントロール値に戻った。以上の結果より、虚血再灌流時にはreactive oxygen speciesが上昇するが、還元型グルタチオンがこれらのフリーラジカルを捕捉し、1時間以内に酸化型に変化させることが示された。また、nitriteおよびnitrateは一過性に上昇するが、これらの変化はGSHおよびGSSGの変化とは平行しないことが示された。したがって、GSH/GSSGがフリーラジカルを捕らえるのに有効な測定法であると考えられた。これらの結果を踏まえて、この鋭敏な方法を利用してSpreading depression発生中のフリーラジカルの変動を検討する予定である。これまでの本研究室での結果ではSpreading depression(SD)は異常なグルタミン酸の上昇を伴わないことが明らかになり、SDに伴う神経細胞障害にはグルタミン酸は直接的な障害作用を与えていないと考えられた。虚血再潅流時に発生するFree radicalはSDに伴う神経細胞障害を引き起こしている可能性がある。

このようなミトコンドリア膜電位の変化がFree radicalを発生させ、apoptosis関連蛋白も放出されるのである。SDに伴い、ミトコンドリアの膜電位の変化が起こり、Free radicalの放出が促進されるか、この仮説を確かめるために以下の実験を行った。2.ミトコンドリア膜電位の測定法の確立2では、ミトコンドリアの膜電位変化を虚血前後にレーザー顕微鏡にて捉えることに成功した。虚血に伴い,ミトコンドリアは脱分極した。しかし、短い虚血後再酸素化した場合にはミトコンドリアはATPの産生を再開し、急速に産生するために膜電位は過分極を呈した。一方、長い虚血になると膜電位は脱分極し、細胞および核は膨化していた.形態学的な変化が起こる前に脱分極しているものを観察する事はできなかった.以上の2系列の実験を遂行した。今後これらの方法論をSDの研究に応用したい。
細胞内輸送経路における蛋白質の特異的修飾機構

I.プロ型前駆体のプロセシングに関与するプロテア-ゼについて。1)Furinのクロ-ニングと推定一次構造:ヒトおよびラット肝よりFurinのcDNAを単離しその塩基配列を決定した。Furinは794残基のアミノ酸で構成され,酵母のプロセシング酵素Kex2と高い相同性をもつ模結合性の糖蛋白質であることがわかった。2)Furinの細胞内局在とプロセシング活性:Furin遺伝子をCOSー1細胞に発現させ,免疫電顕レベルで細胞内局在を検討した結果,Furinはゴルジ装置に局在することがわかった。アルブミンおよび補体成分C3の遺伝子を導入しFurinと同時に発現させると,両分泌蛋白質のプロ型前駆体はFurinによって完全の成熟型にプロセスされた。この変換活性はPittsburgh型α_1ーProtease inhibitor変異体によって特異的に抑制された。3)以上の結果から,Furinはゴルジ装置に局在し,プロ型前駆体を成熟型に変換する酵素であることが強く示唆される。II.形質膜蛋白質の生合成,プロセシングおよび細胞内輸送について。1)GPIアンカ-型膜蛋白質:形質膜酵素であるAlkaline phosphatase(ALP)は,C末端に疎水性ペプチドをもつプロ型前駆体として合成させるが,小胞体で速やかにこの領域の切断とGlycosylーphosphatidylinositol(GPI)による置換が起り,安定した膜結合型になることを明らかにしたGPIの生合成を完全にブロックすると,ALPは前駆体のまま小胞体に長く滞るが,やがてC末端の疎水性ペプチドが切断され,分泌されるようになる。2)小胞体内蛋白分解による酵素欠損:形質膜酵素であるDipeptidyl peptidase IV(DPPIV)を欠損するラットについて,その遺伝子ならびに蛋白質レベルの解析を行なった。欠損ラットでは,1塩基置換によりDPPIVの活性部位を構成する。Gly^<633>がArgに置換されており,その結果,合成された変異DPPIVは小胞体内で極めて速やかに分解されることがわかった。I.プロ型前駆体変換酵素遺伝子のクロ-ニングと一次構造の解析.1)ヒトおよびラット肝cDNAライブラリ-からそれぞれ4.7kbおよび4.3kbのFurinに対するcDNAクロ-ンを得た。塩基配列から推定されるFurinの一次構造は,ヒトで794残基,ラットで793残基のアミノ酸から構成されており,N末端側に約300残基のズブチリシン類似の構造およびC末端近くに膜貫通部位に相当する配列をもつことがわかった。ヒトとラットの間には93.7%の相同性がみられた。2)アルブミンおよび補体C3のcDNAをトランスフェクトしたCOSー1細胞では,合成された各プロ型前駆体の約50%はプロセスされずに分泌された。これにFurinを発現させると,各プロ型前駆体は完全にプロセスされることがわかった。本研究で得たFurinはプロ型前駆体変換活性をもつエンドプロテア-ゼであると結論される。II.プロ型前駆体変換酵素に対する特異的インヒビタ-の調製と応用。1)ラット肝cDNAライブラリ-からα_1ープロテア-ゼインヒビタ-(α_1ーPI

)およびコントラプシンのcDNAクロ-ンを得た。部位特異的変異手法により,α_1ーPIの352番目のMetをArgに,またコントラプシンの359番目のLysをArg変えて,プロテア-ゼとの反応部位にArgーSerをもつ変異体をコ-ドするcDNAを調製した。2)COSー1細胞におけるトランフェクション実験の結果,発現された各変異型インヒビタ-はプロアルブミンおよびプロC3のプロセシングを完全に阻害することがわかった。正常のα_1ーPIやコントラプシンおよび反応部位に同じArgーSerをもつアンチトロンビンIIIにはこの阻害活性が認められないことから,本研究で得た変異型インヒビタ-はプロ型前駆体変換酵素に特異的なインヒビタ-として利用できることがわかった。I.GPIアンカ-型膜蛋白質のプロセシングに関する研究。ヒト悪性絨毛上皮腫細胞を用いて,Glycosylーphosphatidylinositol(GPI)アンカ-型蛋白質であるアルカリホスファタ-ゼ(ALP)のプロセシングについて検討した。プロ型前駆体を同定するために,C末端疎水性ペプチドと特異的に反応する抗Cペプチド抗体を調製した。1)ALPは,まずC末端に疎水性ペプチドをもつプロ型前駆体として合成されるが,合成後速やかに(5分以内)この領域が切断されGPIアンカ-型になり,30分後には細胞表面に発現されるようになる。2)2ーFluoroー2ーdeoxyglucoseでGPIの生合成を完全にブロックすると,ALPはプロ型前駆体のまま小胞体に蓄積され,やがて徐々にC末端領域の切断が起り,ALPは細胞外へ分泌されるようになる。3)以上の結果は,ALPが膜結合酵素として細胞表面に発現されるためには,小胞体におけるC末端の切断とGPIによる置換が必須であることを示唆する。II.ジペプチダ-ゼIV(DPP IV)の活性中心の同定とその欠損をもたらす変異体の解析。DPP IVは細胞表面に局在する膜結合酵素である。1)DPP IVは活性部位にGlyーTrpーSerーTyrーGly(N末端から629ー633番目)の配列をもつセリンプロテア-ゼであり,Trp^<630>以外のアミノ酸はいずれのアミノ酸を置換しても酵素活性を失なうことを明らかにした。2)DPP IV欠損ラットでは,cDNAの分離・塩基配列の決定により,本酵素のGly^<633>がArgに置換されていることがわかった。3)さらに,肝細胞における生合成の実験から,この変異酵素は生合成後極めて速やかに小胞体で完全に分解されることが判明した。4)従って,Gly^<633>→Argの置換は,単に本酵素を非活性型にするだけでなく,蛋白質としても欠損状態をもたらすものと結論される。
無線インターネットを利用したデジタル医用画像などの医療情報伝送システムの構築

本研究では通常時にはもちろのこと,非常時でも通常時の操作とほとんど変わらずに放射線医療担当者が作業できるシステムの構築を目的とした。システムは通常む144856時,非常時双方に対応できるようにするため,情報の伝送方式を有線・無線の2伝送方式を適宜,切り替えられるようにする。すなわち,通常時には,現在,院内LAN(Local Area Nework)などが一般に用いられているため,本研究に於いてもイーサーネットを利用した既構築システムで医用画像ならびに必要な情報を医用画像に付加し,病院等施設内の医療情報の伝送システム(有線伝送方式)により伝送する。一方,非常時には,通常時と同じ操作法にするが,衛星を用いた無線回線を利用した伝送方式に自動的に切り替わるようにシステム(無線伝送方式)を構成する。これらの医用情報の伝送時のセキュリティは読影所見の有無で行う。また,一般に画像は発生場所から読影診断所見作成場所へ伝送され,読影診断所見を付加され,依頼診療科へ再伝送される伝送経路を取る。情報は伝送の都度,付加される。したがって構築システムでは画像のみならず,あらゆる情報を連結し,ファイル公式で伝送できるようにした。これらの結果,伝送時間はカルテ情報や検査情報も画像と一緒にファイリングした読影診断所見を1つのファイルとし,その容量が1MBの場合,有線方式では5秒,無線LAN方式では13秒,ARA方式では625秒であった。有線方式,LAN方式ではファイル容量と伝送時間との間に比例関係が見られた。また,伝送距離依存性は,無線LAN方式では若干見られたが,他の2方式では見られなかった。今後本システムの運用上,セキュリティ問題などを解決しなければならないが,通常時も非常時も操作性を変えることなく情報の伝送が可能となり,1患者の全情報が鎖状に構成されているために情報の分散の全くない状態で,全情報が伝送できた。
細胞接着配列とのハイブリッド化によるインターフェロンτシグナル増強ペプチドの開発

本研究では、ウシインターフェロン(IFN)-τ構成アミノ酸配列の探索を目的として化学合成ペプチドによる活性化の可否を検討した。化学合成した11種のペプチドを単独、または混合して子宮内膜細胞に添加し、IFN活性化指標であるMX1, 2、ISG15の遺伝子発現よりIFN-τ活性を評価した。次に、組換えIFN-τとペプチドの同時添加でIFN-τの競合を評価した。組換えIFN-τ添加によりISGs発現量が増加したが、ペプチド単独添加、組換えIFN-τとペプチドの同時添加によるISGs発現効果は見られなかった。今回合成したペプチド配列は、立体構造の変化により受容体への結合能を失った可能性が示唆された。食肉処理場から採取したウシ子宮内膜より間質細胞を分離し、5% FBS-DMEMにて、5% CO2、38.5°Cの条件下にて培養した。IFNτの全アミノ酸配列192アミノ酸残基を27-28アミノ酸残基の7つのペプチド(Pe)に分けて化学合成し、DMSOに溶解して使用した。実験1、分離、培養した間質細胞を0h区、control区(無添加)、溶媒区(0.1% DMSO)、Pe1-7区(3.5μM)及び、IFNτ区に分け、0h区以外を3h培養した。実験2、分離、培養した間質細胞を0h区、control区、溶媒区、All区(Pe1-7、各0.5μMずつ)及び、IFNτ区に分け、0h区以外を3h培養した。実験3、分離、培養した間質細胞を0h区、control区、IFNτ区、IFNτ+DMSO区及び、IFNτ+All区に分け、0h区以外を3h培養した。上記実験1-3の条件で培養した各細胞よりtotal RNAを抽出し、cDNAを合成後、MX1及び、ISG15の発現をqPCRで定量した。全てのqPCRにおいて内部標準にはGAPDHを用いた。実験1、2:子宮内膜間質細胞へのIFNτ添加により見られたMX1、ISG15の発現誘導はペプチドの個別添加や同時全添加では見られなかった。実験3: IFNτで見られたMX1、ISG15の発現誘導はIFNτと全ペプチドを同時に添加することでは抑制されなかった。IFNτの受容体にはIFNAR1、IFNAR2があり、この両受容体と反応しなければISGsは誘導されないと考えられているため、単一ペプチドではどちらか片方の受容体としか反応しなかった可能性がある。しかし、1)全ペプチドの同時添加においてもMX1、ISG15の発現誘導が見られなかったこと、2)IFNτと同時に全ペプチドを添加しても、IFNτとの競合によるMX1、ISG15の発現抑制が見られなかったことから、今回合成したペプチドは受容体と反応する能力がないと考えられる。当初、192残基のIFNτ蛋白質をヘリックス構造を考慮して27残基程度に分けて合成を行い、子宮上皮細胞、間質細胞に添加したが、インターフェロンτによって誘導されるMX1 ISG15の誘導は観察されなかった。そのため、ヒトのIFNαを参照し、受容体結合想定部位の8残基程度に絞って合成したペプチドを添加したが、アゴニスト、アンタゴニストとも、両作用は確認できなかった。このため、結合と活性の領域を分けて解析する必要も生じている。インターフェロンτ(IFNτ)は反芻動物特有の妊娠認識に関与する重要なタンパク質であり、子宮内膜組織を介したシグナル経路により黄体退行を抑制することで妊娠の成立・維持に寄与している。IFNτはtype ΙIFNに分類されており、その受容体であるインターフェロンαレセプター(IFNAR)1、IFNAR2と反応することでインターフェロン活性化遺伝子(interferon-stimulated genes、ISGs)の発現を誘導する。しかし、IFNτのどのアミノ酸配列が受容体と反応をしているかは不明である。そこで、本研究は受容体と反応するアミノ酸配列である活性リガンド領域を明らかにすることを目的とした。IFNτの192アミノ酸残基全てを27-28アミノ酸残基の7つのペプチド(Pe)に分けて化学合成し、DMSOに溶解して単独、溶媒区(0.1% DMSO)、Pe1-7区(3.5mM)、全ペプチド添加及び、IFNτとの共添加区(500 IU)に分け、324時間培養した。ペプチドの作用については、IFN二より誘導されるMX-1,ISG15を指標としたところ、ペプチド自身によるアゴニスト、アンタゴニスト効果は見られなかった、次に、ヒトIFNαの受容体結合部位の4カ所について合成したペプチドについても細胞への単独、混合およびIFNτとの共添加による作用効果の検証を試みたが、いずれのペプチドについてもアゴニスト、アンタゴニスト効果は見られなかった。このことから、機能性部位に関しての配列構造は短鎖ペプチドとしては、単独立体構造の変化やタンパク全体の3次元構造が破壊されることで、受容体との結合、シグナル伝達に関する作用が失われることによると考えられた。

次に、組換えIFN-τとペプチドの同時添加でIFN-τの競合を評価した。組換えIFN-τ添加によりISGs発現量が増加したが、ペプチド単独添加、組換えIFN-τとペプチドの同時添加によるISGs発現効果は見られなかった。今回合成したペプチド配列は、立体構造の変化により受容体への結合能を失った可能性が示唆された。前年度よりも受容体との想定結合部位を短くし、蛍光を標識したインターフェロンτ活性領域ペプチドを合成し、子宮上皮細胞の受容体への結合とその活性を評価、探索する。家畜繁殖物品購入価格が当初よりも安く済んだため。次年度の物品購入費として研究試薬等の購入に充てる予定。
農業活動に由来するアンモニアの発生実態と生態系影響のインパクト解析

<発生>農業に由来するアンモニア発生量を発生源別にできるだけ正確に見積もり、これを1kmメッシュ地図として示すとともに畑地、水田、草地からの発生量実態を観測した。<実態>国内27地点の大気中アンモニア、アンモニウム塩濃度を観測するとともに、栃木県の集約酪農地帯において湿性沈着、乾性沈着を観測し、地域内発生量からみた「大気を介した窒素循環」の実態を推定した。<影響>北海道標津川流域を対象として河川水の濃度と投入窒素量の解析から、流域に投入された窒素の一部は河川へ流出するものの残りは硝酸態窒素となり、脱窒を介して河川への炭酸イオンを増加させることを推定した。1.農業系発生量の実態解析栃木県北部の畜産地帯において、畜産農家の位置、畜種のGISデータを作成し、これらに基づいて畜産農家の規模、飼養状況の現地調査を行った。堆肥化過程におけるアンモニア発生の国内外の文献を収集し、畜種、処理方式、気象等、条件別に整理した。この結果、我が国に適用できる発生係数の参考値がほぼ得られた。堆肥および化学肥料の施用に伴う畑からのアンモニア揮散調査を2回実施し、営農水田におけるアンモニアフラックスの長期モニタリングを開始した。草地において濃度勾配法によるアンモニアフラックスの通年観測を行った。尿素施肥に伴う水田からのアンモニア揮散について論文を発表した。これらにより農業系アンモニア発生量の解析が進捗した。2.窒素沈着の実態解析栃木県北部の畜産地帯に10カ所の観測地点を設置し、湿性沈着量、およびパッシブサンプラー法による大気中アンモニア濃度を観測した。これらの結果を研究所のweb最新情報として発表した(公表は5月以降)。アンモニア濃度の広域分布を求めるために、国内5県で、アンモニア、アンモニウム塩濃度測定を行った。畜産地帯がサンプリング地点に含まれる千葉県が、全地点(各県約5地点)平均濃度で、特に高濃度を示した。3.窒素沈着のインパクト解析陸域から河川への窒素の流出過程で、脱窒が大きな寄与を果たしている可能性が指摘されているが、標津川流域の調査の結果、流域余剰窒素の25%が流出した。無機炭素の流出量は、残りの75%の窒素が脱窒されるときに生成する量に匹敵した。草地から河畔林にかけての脱窒能には差がなかったが、土壌の違いにより脱窒量に有意な違いがあり、流域の河川水硝酸態窒素濃度と関係が認められた。すなわち、窒素沈着が流域全体の窒素動態に強く影響していることが示唆された。以上のように本課題は計画どおり順調に進捗している。1.農業系発生量の実態解析栃木県北部の畜産地帯において、前年度に作成した畜産農家GISデータ、土地利用データ等を用いて1kmメッシュ単位のアンモニア発生量算出のための活動量データを作成した。堆肥化以外のふん尿処理法についてアンモニア発生の国内外の文献を収集し、畜種、処理方式、気象等、条件別に整理した。施肥に伴うアンモニア発生の国内外の文献を収集し、肥料種別、施肥量、および土壌型等のメタデータを併せて整理した。これらのデータは今後のアンモニア発生係数の算定に有効なものである。堆肥および化学肥料の施肥に伴う畑からのアンモニア揮散調査をさらに2回実施し、営農水田におけるアンモニアフラックスの長期モニタリングを継続した。大気-水稲間のアンモニア交換について論文を発表した。2.窒素沈着の実態解析栃木県北部の畜産地帯の10ヵ所の観測地点において湿性沈着量、および大気中アンモニア濃度を観測した。送電線鉄塔にパッシブサンプラーを設置して大気中アンモニア濃度の鉛直分布の通年観測を行った。窒素沈着の広域分布を求めるために、パッシブ法で観測した国内27地点のアンモニア濃度から、インファレンシャル法を用いて乾性沈着量を推計した。最大値は千葉県の農地、次いで、北海道の森林であった。3.窒素沈着のインパクト解析草地から河畔域、河川への水の流動方向に沿った地下水管による硝酸態窒素濃度の挙動を追跡した結果、河畔林において硝酸態窒素濃度の上昇がある場合が認められた。濃度上昇後、河川に向かっては濃度減少し、河畔林内で脱窒や植物吸収などにより、窒素除去が行われたと考えられた。河畔林は窒素沈着に対して窒素負荷源となる場合、窒素除去源としての機能を発揮する二つの可能性が示唆された。4.今後の展開主要な発生源である家畜ふん尿処理との関係解析、地球温暖化への影響、東アジア域への展開等について検討する計画である。1.農業系発生量の実態解析前年度までに作成したアンモニア発生量算出のための活動量データおよび発生係数の値を用いてわが国のアンモニア発生量を1kmメッシュ単位で地図化し、発生源別の発生量を推定した。

文献および実測により収集した家畜生産におけるアンモニア発生量に関するデータから、畜舎、ふん尿処理、散布時における我が国のアンモニア発生係数を、畜種、ふん尿処理方法別に策定した。火山灰土のコムギ畑に対する硫安アンモニウムの表面散布に伴うアンモニア揮散調査を実施し、営農水田におけるアンモニアフラックスの長期モニタリングを継続した。既往文献を整理して、農耕地への施肥に伴うアンモニア揮散の発生係数の算定に資するデータセットを作成した。大気-陸域間のアンモニア交換について査読論文5本を発表した。2.窒素沈着の実態解析栃木県北部の畜産地帯で観測した湿性沈着量、大気中アンモニア濃度、および畜草研の草地で観測した乾性沈着量から、アンモニアを介した窒素循環量が発生量の5割を超えることを示した。窒素濃度の広域分布を求めるために観測した国内27地点のアンモニア、アンモニウム塩濃度によると、千葉県ではアンモニウム塩濃度は畜産地域では他地点の3倍程度、アンモニアは畜産地域では他地点の10倍以上、全アンモニアは畜産地域では他地点の5-7倍ときわめて高いことを明らかにした。3.窒素沈着のインパクト解析草地から河畔域、河川への水の流動方向に沿った地下水管による硝酸態窒素濃度の挙動を追跡した結果、河畔林においてNO3-N濃度が急激に低下する流域と、上昇する流域があった。NO3-N濃度が低下する流域では、NO3-Nの窒素の安定同位体比は、草地と河畔林の境界で最も高く、酸素の安定同位体比と傾き0.5の比例関係にあり、脱窒が濃度低下の要因であることが示された。4.シンポジウムの開催日本土壌肥料学会京都大会においてシンポジウム「農業起源のアンモニアの発生・沈着実態と環境影響評価」を実施し、上記の成果を発表した。
複雑系による構造変化・イベント生起の推定とリスク制御・オプション評価への応用

今回の基盤Bにおける新たな研究では経済・企業環境の中長期的な構造変化リスクの存在の予測とそのリアルオプションの可視化、ベイズ推定など理論的な背景をもつ複雑系分析である。本研究の最終年度においては、1)投資・企業間連係におけるリスクに関する研究成果公開のセミナーの開催と討論のまとめを実施した.2)本研究で得られた成果を具体的な解析ソフトウエアとして整備し、他のシステムへの移植を実施した.3)以上のシステムより得られた結果を日本オペレーションズリサーチ学会,電子情報通信学会、情報処理学会,日本経営工学会の学会誌等で随時公表した。情報システムの高度化や情報ネットワークの基盤整備,経済のグローバル化にともない,リスクが伝播し影響する範囲も拡大している。今回の基盤Bにおける新たな研究の必要性が存在するテーマは,1)経済や企業をとりまく環境などの変化を中長期的な構造変化と短期的なイベント生起に分類し推定する,2)リスクの存在の予測とそのリアルオプションの設定について可視化する,3)ベイズ推定など理論的な背景をもつ複雑系による分析である。本研究の第1年目においては複雑系理論の新分野・未開拓分野の集中的研究を実施し,これまで研究されてきた複雑系の基礎理論に加えて新たに提起されている新分野・未開拓分野について集中的な研究を実施した。1)非線形関数近似およびベイス手法による構造変化の推定:構造変化を観測されるデータから推定する手法として粒子フィルタおよびベイズ推定の手法を適用し,非線形関数の近似問題を遺伝的プログラミングの手法により求めた。2)イベントの共起現象の推定とブースティング手法の適用:事故や在庫の欠損など稀にしか生起しない,いわゆるレアイベントとしてとらえており,その検出において学習と共起現象の検出による方法を適用した。経済構造の変化を非線形ベクトル自己回帰モデルにより分析した。3)リスク分析の可視化:リスクの推定やその計量化リアルオプションの評価について,グラフィックスを用いた視覚的な提示を考察した。Kernel-based手法により大規模な判別分析を実施した。4)観測データからの因果関係と要因の抽出分析:アンケート調査など,さまざまな側面が含まれるデータから因果関係や影響する共通の要因を推定するベイズネットワークと呼ばれる図式を適用した。平成成25年度においてはリアル・オプション、リスク回避手法の適用を中心的なテーマとして進めてきた。今年度の研究実績は次のようにまとめられる。1)構造変化を分析で利用するデータを収集するため企業の動向調査を実施するとともに、公開されているマクロデータのデータ収集を行った。また、積極的に企業や組織に対するヒアリングを実施し、リスク分析のアプローチとその妥当性の検証や企業におけるリスク対策の現状との関連性を明らかにした。2)これまでの複雑系を用いたエージェント理論の基礎的な研究を拡張し、企業における社員の非社会的行動の分析、市場における消費者の心理、サービス施設を訪れる市民の心理、あるいは災害や緊急事態における変動的な環境、集団の挙動を抑制するメカニズムなどへの応用を考察した。3)自治体における基盤整備の効果分析を、非線形VARモデルによるショック分析を中心として実施し、この成果をこれまで行ってきた一般均衡モデルによる分析と比較し、政策実施おける民間資本の活用をリアルオプションによるリスク回避と定義し効果分析を進めた。今回の基盤Bにおける新たな研究の必要性が存在するテーマは,1)経済や企業をとりまく環境などの変化を中長期的な構造変化,イベント推定,2)リスクの存在の予測とそのリアルオプションの設定,3)ベイズ推定など理論的な背景をもつ複雑系による分析である。1)構造変化推定における複雑系の基礎理論の整備について、粒子フィルタによる状態推定とその方程式記述を複雑系の理論により行う円滑に適用できる環境を整備した。更にカオス・フラクタルによる力学系の定式化、予測・制御可能性の研究を深化させることができた。2)イベント生起の推定とリスク予測手法の確立については、今年度はこの方法の基礎を調査するとともにカオス力学系による状態変化とその同時進行を用いた分析に着手している。3)自己組織化を基礎とするエージェント理論の検証について、エージェントシミュレーションの手法を再点検することと同時に、エージェント行動を推定する方法論についても事例として考察した。多量のデータからリスク管理に有効な多段ファジイルールを構成する場合学習の基礎理論として,遺伝的アルゴリズムを用いた適応的最適化手法を開発した。具体的にはサプライチェーン形成における小売業者と製造業者の間における情報共有の効果をパターン化して分析した。4)ショック応答による投資・整備の波及効果分析について、ベクトル多変量自己回帰モデルにより記述される社会や経済のマクロ的な関係に基づいて短期的な政策実施に相当するショックを入力として加えた場合の応答を統計的に分析し,金融と株価の関係、投資と生産・雇用増加との関係分析に適用した。

今回の基盤Bにおける新たな研究では経済・企業環境の中長期的な構造変化リスクの存在予測とそのリアルオプションの可視化、ベイズ推定など理論的な背景をもつ複雑系分析である。本研究の最終年度においては、これまでの理論的、実践的な研究成果について広く研究会などにおいて公開すると共に、金融機関、地方自治体などに対して、体系化された複雑系によるリスク解析ソフトウエアとして提供した。1)投資・企業間連係におけるリスクに関する研究成果公開のセミナーの開催と討論のまとめを実施した。2)海外の専門家を含めた論点の整理と未解決課題の抽出を行い、年度内に解決できる問題と、早急には解決できない課題を整理した。3)本研究で得られた成果を具体的な解析ソフトウエアとして整備し、他のシステムへの移植を実施した。4)以上のシステムにより得られた結果を日本オペレーションズリサーチ学会,電子情報通信学会、情報処理学会,日本経営工学会の学会誌等で随時公表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。複雑系理論26年度が最終年度であるため、記入しない。学会での研究発表を多数行いこれを論文として投稿し、その多くが採録され学会の論文誌に掲載されている。また、研究内容に関しても今年度計画していた「新たな未開拓分野への挑戦」はほぼ達成されていると考える。今年度の研究成果については予定した計画にしたがった実績をあげることができていると認識している。したがってこの成果に基づいて最終年度である次年度も継続して研究を実施できる体制にあるといえる。学会の論文誌への掲載については今年度の成果は満足できるレベルであり今後の掲載予定論文も存在しており、成果を確認する件数としては十分である。したがってこの成果に基づいて次年度以降も継続して研究を実施できる体制にあるといえる。学会の論文誌への掲載については今年度の成果は年度内の掲載には間に合っていないが、成果を確認する件数としては十分である。本研究課題の今後の推進方策については、この科研の申請時に立案したとおりに実施することだけを念頭においている。現在のところ実施の初年度における実施目標はほぼ達成されており、分担者各位の研究が順調に進んでいる結果であると考えている。なお、研究実施の中間段階では新しい、しかも実現が困難な課題が出現する可能性もあるが、大幅な予算の組み替えをともなうものとは考えていない。今年までの実績を踏まえて、科研の採択時に計画している26年度(最終年度)の実施予定を着実に行っていく。今年までの実績を踏まえて、科研の採択時に計画している25年度の実施予定を着実に行っていく。