hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベント構造をもつ核酸の化学合成

本研究は、核酸分子を人為的に折り曲げる新しい手法を開発することを目的とするものである。まず、核酸に、ベント構造を組み込むため、ベントする位置にコンホメーションを固定したヌクレオチドユニットの合成が必要である。そのため、tRNAの三次元構造からヒントを得て、ウリジル酸の塩基部位の5位と5'リン酸基との間にリンカーを導入し、最もリボース部位がRNA型のC3'endo型に固定した環状ウリジル酸とその上流にさらに2'-O-メチルウリジンを縮合させ、環状構造を下流のウリジンに存在するUmpUm誘導体を合成した。この2量体にはリン酸トリエステル構造が生じるため、Rp体とSp体のジアステレオマ-が得られた。これらの立体異性体は各々分離精製することができた。それぞれの立体異性体の2量体の3'末端にアミダイト基を導入し、Rp体とSp体の2量体のアミダイト合成ユニットを合成した。このリン酸エステル結合の立体が固定された合成ユニットを通常のオリゴヌクレオチドの固相合成に用いることによって、デカチミジル酸とデカウリジル酸の真ん中の位置に導入し、Rp体とSp体の立体をもつデカチミジル酸とデカウリジル酸をそれぞれ合成することができた。相補的なdA_<10>とA_<10>とハイブリダイゼーション能力を調べる、その安定性比較することによって、Rp体とSp体の立体を決定した。この結果、Sp体の立体をもつオリゴヌクレオチドが核酸を曲げることのできる立体をもつことがわかった。
腫瘍の成長に伴う腫瘍微小環境の変化のシステム解析

腫瘍微小環境は、腫瘍を構成している細胞の種類と割合、構造から生じる低酸素などの物理的ストレス、環境によって誘導される細胞の遺伝子発現変化などが組み合わさったバランスの上に成り立っている。本研究では腫瘍微小環境をシステムとしてとらえ、腫瘍内のがん細胞、間質細胞の遺伝子発現およびストレス環境の局在が腫瘍の成長に伴ってどのように変化しているのかを明らかにし、腫瘍の状態を可視化する数理モデルを構築した。腫瘍微小環境は、腫瘍を構成している細胞の種類や割合、構造から生じる低酸素などの物理的ストレス、環境によって誘導される細胞の遺伝子発現変化など、さまざまな要因が組み合わさったバランスの上に成り立っている。本研究では、腫瘍内のがん細胞、間質細胞の種類や性質およびストレス領域の局在の変化が腫瘍の増殖とどのように連動しているのかを明らかにすることを目的としており、腫瘍微小環境システムを通して腫瘍の状態や薬剤の作用を評価する新しいモデルの構築を目指している。本年度は、成長期の腫瘍においてどのような細胞集団がどこで、どのような遺伝子を発現しているのかを明らかにするために、マウスの皮下に肺がん由来の培養細胞を移植した実験モデルを用い、移植直後から2週目までの腫瘍を構成する細胞をフローサイトメトリーによって解析した。その結果、がん細胞のほか、腫瘍への浸潤が最も多かったマクロファージや血管内皮細胞について、腫瘍の増殖に伴う数の変化の経時的なデータが得られた。これらの細胞は遺伝子発現を調べるためにセルソーターにより分離・収集したが、移植直後の腫瘍より得られる細胞の数はごく少ないことから、微量のRNAから次世代シーケンサーを用いて遺伝子発現を調べるための予備実験を行った。また、低酸素イメージングプローブを用いた組織免疫染色により、腫瘍内部のストレス領域である低酸素領域や腫瘍血管の局在を明らかにした。これらの解析により得られた腫瘍サイズ、細胞数、細胞の局在のデータを元に、腫瘍増殖および血管新生の数値シミュレーションの検討をはじめている。腫瘍微小環境は、腫瘍を構成している細胞の種類や低酸素などの物理的ストレス、環境によって誘導される細胞の遺伝子発現変化など、さまざまな要因が組み合わさったバランスの上に成り立っている。本研究では、腫瘍内のがん細胞、間質細胞の種類や性質およびストレス領域の局在の変化を調べ、これらが腫瘍の増殖とどのように連動しているのかを明らかにすることを目的としており、腫瘍微小環境システムを通して腫瘍の状態や薬剤の作用を評価する新しいモデルの構築を目指している。平成26年度は、単一細胞から遺伝子発現解析およびエクソーム解析を行う実験系を確立し、成長期の腫瘍内において個々の細胞がどのような遺伝子を発現しているのかを調べた。マウスの皮下移植モデルおよびスフェロイド培養細胞を用い、腫瘍を低酸素プローブにより標識した後に単離したがん細胞の遺伝子発現を調べた結果、低酸素領域にある細胞で活性化している遺伝子が低酸素応答、小胞体ストレス応答などの機構に関連していることを明らかにした。腫瘍の増殖や血管新生を誘導することが知られている既報の遺伝子の一部については定量PCRにより遺伝子発現の変化を確認し、組織免疫染色により腫瘍内でのタンパク質の局在や発現細胞の割合を明らかにした。また、実験により得られた生物学的データを利用した腫瘍微小環境のモデル化を目指し、腫瘍におけるがん細胞の増殖と血管新生について数値シミュレーションによる解析モデルを構築し、血管誘導因子の分布、低酸素領域の分布およびがん細胞の壊死の発生を再現し画像化することができた。数理モデルにより得られた結果は実験データと比較し、より実現象に近いシミュレーションのための条件設定を検討している。本研究では、腫瘍内のがん細胞、間質細胞の種類や性質およびストレス領域の局在の変化が腫瘍の増殖とどのように連動しているのかを明らかにすることを目的とし、C57BL/6マウスに肺がん由来3LL細胞を皮下移植した腫瘍モデルを用いて増殖する腫瘍細胞の経時的な変化と低酸素領域の局在を明らかにしてきた。また、これまでに構築した数理モデルは、腫瘍におけるがん細胞の増殖と血管新生の数値シミュレーションにより、血管誘導因子の分布、低酸素領域の分布およびがん細胞の壊死の発生を再現することができている。今年度は、マクロファージ、好中球や血管内皮細胞などの腫瘍浸潤細胞について血管新生および腫瘍増殖への影響を明らかにするため、腫瘍から各々の細胞を分取し遺伝子発現を解析した。低酸素プローブ陽性のがん細胞の割合は腫瘍の成長に伴って増加し、310%のがん細胞で低酸素応答や小胞体ストレス応答などのストレス応答に関わるシグナル伝達経路の活性化が見られる。マクロファージでは低酸素プローブ陽性の細胞が14%検出され、一部の細胞でVEGF, IL-10など腫瘍関連マクロファージのマーカー遺伝子の発現が認められた。個々の細胞を比べるとマクロファージの遺伝子発現はがん細胞に比べてゆらぎが大きく不均一であることが示された。また、低酸素プローブ陰性マクロファージにも小胞体ストレス応答が活性化している細胞があり、ストレス感受性の違いや低酸素以外の誘導因子が関与している可能性が示唆された。

本研究では腫瘍微小環境をシステムとしてとらえ、腫瘍内のがん細胞、間質細胞の遺伝子発現およびストレス環境の局在が腫瘍の成長に伴ってどのように変化しているのかを明らかにし、腫瘍の状態を可視化する数理モデルを構築した。次世代シークエンサー、フローサイトメトリー、シングルセル・ゲノム解析用の自動化ソリューションの立ち上げを行い、細胞の解析を効率的に進めることができた。組織免疫染色は条件検討を受託試験業者に依頼し、実験については専門家からのアドバイスを得て迅速に良好な結果を得ることができた。分子生物学腫瘍増殖および血管新生の数値シミュレーションについては、すでにモデルが構築されてストレス領域の画像化が可能になっており、腫瘍間質細胞の影響を考慮した腫瘍モデルの検討を予定よりも早く開始している。平成27年度には研究計画に従って、シミュレーションの結果と実験データとの比較検証を進め、間質細胞やストレス領域の局在の変化と遺伝子発現の変化および腫瘍増殖との関連について解析を進める予定である。マウスの皮下移植モデルを用いた実験では小胞体ストレス応答の活性化をあわせて解析する予定であったが、レポーター遺伝子を導入した培養細胞の移植実験の進捗が悪く、計画がやや遅れた。次年度使用額は今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。レポーター遺伝子を導入した培養細胞の移植実験については、専門家からのアドバイスを得て実験手技を改め、小胞体ストレス応答の活性化の測定において良好な結果が得られるようになった。腫瘍増殖および血管新生の数値シミュレーションについては、環境整備を進め、予定よりも早く予備検討を開始している。平成26年度も引き続き皮下移植モデルを用いた小胞体ストレス応答の活性化の測定を進めると同時に、研究計画に従い、腫瘍のストレス領域にある細胞のオミクス解析および腫瘍増殖シミュレータの検討を実施する。次年度使用額はシミュレーションの結果を検証するための分子生物学的実験に必要な経費として使用し、平成27年度請求額とあわせ、腫瘍微小環境を評価するモデルの構築と腫瘍微小環境の制御にかかわる分子機序の解析に使用する予定である。当初計画していたマウス皮下移植モデル実験の一部を次年度に延期したこと、また、数値シミュレーションのための環境整備を効率的に推進したことにより、次年度使用額が生じた。次年度使用額は、延期したマウス皮下移植モデル実験に必要な経費として平成26年度に使用すると同時に、平成26年度請求額とあわせ、平成26研究年度の研究遂行に使用する予定である。
前方視的無作為振り分け臨床試験による双胎間輸血症候群発症予防に関する研究

本研究の目的は一絨毛膜二羊膜性双胎妊娠無作為振り分けによる予後改善のための方策開発にあったが、要は双胎妊娠の重篤性を正しく理解し、適切な対応を取れるよう各周産期施設に適切な情報を提供することであった。その目的達成のために、できるだけ多くの医療機関に周知する必要があった。学術集会等を通じてアピールし、北海道産婦人科学会ならびに北海道産婦人科医会の全面的協力のもと、「北海道多胎妊娠登録制度」が2006年4月に開始された。全道各地から2008年3月現在で339例の双胎妊娠が登録された。膜性不明3例を除く、336例の胎盤膜性内訳は4例(1.2%)が一絨毛膜一羊膜性双胎、97例(28.6%)が一絨毛膜二羊膜性双胎、235例(69.3%)が二絨毛膜性双胎であった。不妊症治療後成立双胎が125例(36.9%、体外受精61例、クロミフェン35例、hMG-hCG29例)を占めた。339例中、168例について分娩週数の調査を行ったが、一絨毛膜双胎では二絨毛膜双胎に比し33週未満早産が多いことが明らかになった(9/46[19.6%]vs.11/122[9.0%])。単胎でのこれらは0.8%程度なので、双胎では早産が極めて多く、臨床的予後を悪くしている一大原因であることが明らかとなった。これら情報を登録施設で共有することにより、双胎妊娠が極めて予後不良であることが多くの周産期施設で認識され、基幹病院への双胎妊娠紹介が増加し、予後不良の改善に寄与している可能性が示唆された。症例数が不十分であったために、ランダム化比較試験には至らなかったが、十分、当初の目的が達成された。北海道で年間約400例弱の双胎妊娠があり約150ヶ所の医療機関で管理分娩が行われている。本研究を実施するに当たってできるだけ多くの医療機関から協力を得る必要があり「本研究の重要性」について学術集会等を通じてアピールした。その結果、北海道産婦人科学会ならびに北海道産婦人科医会より全面的協力が得られ「北海道多胎妊娠登録制度」が開始された。各施設から双胎妊娠15週までの症例でかつ一絨毛膜性双胎であった場合、「前方視的無作為振り分け臨床試験による双胎間輸血症候群発症予防に関する研究」参加への呼びかけを行っており、症例が蓄積されつつある。18年度中に一絨毛膜性双胎150例のエントリーを目指している。その結果、北海道産婦人科学会ならびに北海道産婦人科医会より全面的協力が得られ「北海道多胎妊娠登録制度」が2006年4月より開始された。2007年4月3日現在で232例の双胎妊娠が登録された。

その内訳は3例(1.3%)が一絨毛膜一羊膜性双胎、65例(28.0%)が一絨毛膜二羊膜性双胎、163例(70.3%)が二絨毛膜性双胎、膜性不明が1例(0.4%)であった。双胎妊娠では生殖補助技術後成立が多いが、一絨毛膜一羊膜性双胎の33.3%(1/3、クロミフェン)、一絨毛膜二羊膜性双胎の12.3%(8/65、体外受精4例、クロミフェン2例、hMG-hCG1例、その他1例)、二絨毛膜二羊膜性双胎の47.2%(77/163、体外受精36例、クロミフェン25例、hMG-hCG15例、その他1例)が生殖補助技術後成立であった。各双胎登録事業参加施設で双胎妊娠15週までの症例でかつ一絨毛膜性双胎であった場合、「前方視的無作為振り分け臨床試験による双胎間輸血症候群発症予防に関する研究」参加への呼びかけを行っているがまだこの検討に参加を表明した双胎妊婦はいない。学術集会等を通じてアピールし、北海道産婦人科学会ならびに北海道産婦人科医会の全面的協力のもと、北海道多胎妊娠登録制度」が2006年4月に開始された。全道各地から2008年3月現在で339例の双胎妊娠が登録された。膜性不明3例を除く、336例の胎盤膜性内訳は4例(1.2%)が一絨毛膜一羊膜性双胎、97例(28.6%)が一絨毛膜二羊膜性双胎、235例(69.3%)が二絨毛膜性双胎であった。不妊症治療後成立双胎が125例(36.9%、体外受精61例、クロミフェン35例、hMG-hCG29例)を占めた。すなわち、本邦における双胎中1/3例以上が不妊症治療後の双胎であること、また双胎中約30%が予後不良である一絨毛膜双胎であることが示唆された。339例中、168例について分娩週数の調査を行ったが、一絨毛膜双胎では二絨毛膜双胎に比し33週未満早産が多いことが明らかになった(9/46[19.6%]vs.11/122[9.0%])。単胎でのこれらは0.8%程度なので、双胎では早産が極めて多く、臨床的予後を悪くしている一大原因であることが明らかとなった。これら情報を登録施設で共有することにより、双胎妊娠が極めて予後不良であることが多くの周産期施設で認識され、基幹病院への双胎妊娠紹介が増加し、予後不良の改善に寄与している可能性が示唆された。北大病院産科には登録制度開始後多数例の双胎が紹介されるようになった。症例数が不十分であったために、ランダム化比較試験には至らなかったが、十分、当初の目的が達成された。また同期間中に胎児間輸血症候群(羊水過少児の羊水深度<2.0cm、羊水過多児の羊水深度>8.0cm)症例に対する胎児鏡下でのレーザーによる胎盤血管吻合凝固術の導入を決定し、国立成育医療センターの指導により、すべての準備を整えた。道内にはこの手術実施可能な施設は存在せず、大きな期待が寄せられている。
ニュ-ラルコンピュ-タ構築のための興奮性分子素子の研究

生体における情報処理は、(1)DNAなどの分子レベル,(2)神経膜・受容細胞などの、膜における情報変換、(3)多数の興奮性細胞からなるシステムでの情報処理、などの各レベルで行なわれている。本研究では、この(1)(3)の各レベルについて、研究を進めた。(1)巨大DNA分子の動的構造変化.蛍光顕微鏡を用いて、巨大DNA分子(数Mbp以上)の形態変化を計測することのできる、実験系を確立することができた。その結果、ポリアルギニン等の陽イオン系高分子を加えること、DNA分子は球形に縮んだ構造をとることが分った。又、ゲル中で電場を印加すると、DNA分子が特徴的な時定数でもって、伸縮を繰り返すことが明らかとなった。(2)膜、界面における情報変換について.非興奮性の通常の膜や界面に対して、補助的な電気回路を接続することにより、極めて一般的に、興奮性の素子を作れることを明らかにした。オレイン酸を修節した白金電極に対して、この新しい測定方法を応用した。その結果、発振の引き込み同調現象を利用すると、様々な化学物質の定性・定量が可能となることが明らかとなった。この測定系は、取り扱いが簡単であり、実験の再現性も極めて良好である。(3)興奮性素子の間の相互作用に関する研究.神経細胞は、非線形振動子であると見なせる。そこで、神経ネットワ-クのモデルとして、複数の化学的振動反応系の相互作用を調べた。その結果、3つの振動反応系が相互作用すると、互いに120゚位相のずれた3相モ-ドが出現することを見い出した。この3相モ-ドは、多安定であり、モメリ-としての機能をもつ。
変成岩中の流体移動に関する微細同位体地球化学的研究

炭素同位体比の累体構造を調べることによって、高変成度の岩石の形成のときに関与した、流体の起源や移動様式などを研究することに役立つことを示した。花崗岩のペグマタイトの黒雲母と共存する石墨の炭素同位体比の分析から火成作用のときの炭酸ガスから石墨が結晶成長して行く過程ではあまり大きな同位体分別を起こさないことを測定データから明かにした(論文2).Wada(1988)の微量安定同位体比の分析方法を使って、インド最南端のグラニュライト相変成岩であるチャルノッカイトに含まれる結晶石墨の炭素同位体の累体構造を求めた論文である。チャルノッカイトは先カンブリア紀に、地殻下部或いはマントルから炭酸ガスの流入によって形成されたとするモデルが提唱され、これを証明するのには炭素の同位体比を測定する必要があり、この結果が第1報である。チャルノッカイトに含まれる石墨はマグマ起源の同位体比を持つ炭素であり、石墨形成時には炭酸ガスから閉鎖系で石墨結晶成長をしたことが示された。南インドのケララ州を中心とした地域に特徴的な、コンダライトと言うアルミナ質の珪長岩を多量に含む変成岩類は、結晶度のよい石墨が普遍的に含まれている。この中には一部チャルノッカイトに変化しているものもあるが、変成岩に含まれる石墨の起源とその役割を炭素同位体比の分析から明かにしたものである。生物起源の炭素とマントル或は火成起源の炭素の2種類が同位体測定の結果からはっきりわかり、産状と同位体比が調和的であることも明らかにした(論文3)。南インドはかつてのゴンドワナ大陸を作っていた南極大陸、スリランカ、マダガスカル、アフリカの地質と緊密な関係にあり、変成作用も共通したものがある。石墨の炭素同位体の一連の研究成果をふまえ、石墨の産状とその同位体を整理し、地殻深部の流体の起源についての現在までの結果をまとめた。石墨の炭素同位体比の結果から、流体の移動様式に南インドに特有な結果が見られ、今後各大陸に分散した大陸破片の同様な研究によって大陸の特徴が区別できるようになると思われる(論文6)地下深部で炭酸ガス、水などの流体成分はどのような化学的な形で、どのようなメカニズムで移動集積をしているであろうか。変成石灰岩中の接触境界において結晶粒界と結晶内部で炭素と酸素の移動のメカニズムがそれぞれ異なり、それは、水と炭酸ガスの移動メカニズムが違うことを炭素と酸素の同位体比の精密測定によって明らかにした画期的報告である。この論文は、国際会議のExt.Abstractであり、本文は現在投稿準備中であるが、重要であるので加えた(論文4)。以上のような結果は、1994年度から1995年度にかけて公表される。

この論文は、国際会議のExt.Abstractであり、本文は現在投稿準備中であるが、重要であるので加えた(論文4)。以上のような結果は、1994年度から1995年度にかけて公表される。5年度の研究によって、飛騨変成帯の複変成作用を被った石灰岩の微細同位体分析を中心に分析を行なった。つまり、岐阜県宮川村の打保岩体の周辺部において石灰岩と花こう岩との接触部において方解石の微細な同位体比の分析を行なった結果、変成流体と石灰岩との反応フロント付近において、同位体比の変化は珪素やカルシウムの動きよりさらに早いこと、また方解石の結晶粒界の役割がこの飛騨変成岩に於いては重要な役割をしていること、また、結晶粒界に影響を与えた同位体的な影響は、酸素について大きく炭素については酸素の2分の1以下の影響の有った事が明らかにされた。これは、USA Adirondack山地の似た変成岩地帯の結果と比べるときわめて対照的であった。すなわち、USA Adirondackでは、粒界が同位体に対して殆ど結晶と同じ性格をしているが、飛騨の場合は結晶内部と粒界は全く異なった役割をしている事が明らかになった。インドの石墨の分析結果によれば、同位体の累帯構造が明らかになり、流体と石墨の結晶化との関係に全く新たな制約を与える事がわかった。上記の研究経過から明かのように、当初に計画された同位体の微小分析によって、今まで全く知られていなかった、変成流体の岩石中の結晶内部における移動経路が、変成作用の圧力条件によって全く違う事が明らかにされた。すなわち、天然における結晶粒界の役割が地球の深部の深さによっても大きく変わることがはっきりしたことは、本研究の主要目的の最も基本に関わる問題の一歩が大きく進展したことを示す。本研究の、微小部分の同位体分析の大きな成果という事ができる。研究の方法については、同位体研究の従来のどの方法より精密な議論が可能となった。今後は、同位体と、その他の元素の挙動とがどのような関係にあるのか、それは、元素のどのような性質が天然における流体と岩石との反応で重要であるのかといった問題が新たに生ずることになったと考えられる。グラニュライト相や角閃岩相の変成岩の中で炭素や酸素の同位体比の微量,微小領域での変化と分布を日本だけでなくインドやアメリカの試料について測定を行い,今までにない画期的な成果を上げることができた。こような結果は、1993年度と1994年度から1995年度にかけて公表される6編の論文によって公表される。簡単な内容をまとめると以下のようになる。地下深部で炭酸ガス,水などの流体成分はどのような化学的な形で,どのようなメカニズムで移動集積をしているであろうか。変成石灰岩中の接触境界において結晶粒界と結晶内部で炭素と酸素の移動のメカニズムがそれぞれ異なり,それは,水と炭酸ガスの移動メカニズムが違うことを炭素と酸素の同位体比の精密測定によって明らかにした。炭素同位体比の累体構造を調べることによって、高変成度の岩石の形成のときに関与した、流体の起源や移動様式などを研究することに役立つことを示した。Wada(1988)の微量安定同位体比の分析方法を使って、インド最南端のグラニュライト相変成岩であるチャルノッカイトに含まれる結晶石墨の炭素同位体の累体構造を求めた。チャルノッカイトは先カンブリア紀に、地殻下部或はマントルから炭酸ガスの流入によって形成されたとするモデルが提唱され、これを証明するのには炭素の同位体比を測定する必要がある。その結果,チャルノッカイトに含まれる石墨はマグマ起源の同位体比を持つ炭素であり、石墨形成時には炭酸ガスから閉鎖系で石墨結晶成長をしたことが示された。南インドのケララ
地域環境汚染問題の解決過程に関する総合的研究‐福島原発事故問題を基軸に‐

構造的な発生原因をもつ大規模な環境汚染問題では、問題顕在化後も解決を遅らせようとする動きが生じることが少なくない。本研究では、日本の公害および日米の放射能汚染問題などの代表的事例をふりかえり、こうしたネガティブな動きも含めて、環境問題の解決過程の共通点を考察した。たとえば問題の局所化、被害・リスクの過小評価、加害責任の曖昧化などの傾向である。福島原発事故に関しても、これらは無縁ではない。本研究では、地域でのヒアリング調査などから、地域再建・生活再建に向けた努力を当事者の自己責任に帰するのではなく、全体的な議論を広げることが、福島原発事故のより有効な解決につながるという見通しを示した。2015年6月に政府は、福島原発事故にかかわる居住制限区域の避難指示を2017年3月末までに一斉解除すると公表した。その際に調査対象地域で、多数の住民と村当局とのやり取りに時間がかかり、その間、住民自身も先行きに関する確かな情報を得られなかったため、本研究も現地調査計画の一部を2016年度に繰り越した。この政府方針によって帰還に向けた議論が加速した反面、現実の人口・産業等の復旧は進まず、集団ADRなどの補償問題にも停滞が見られる。また、この方針は「自主避難」への支援の打ち切りと深くかかわり、多面にわたる苦労を強いられている「自主避難者」がより厳しい状況に追い込まれる可能性がある。本研究では、長期的なコミュニティ形成に向けた展望を得るため地域リーダーなどへのヒアリング等を重ねた。一斉避難を経験した区域の中でも、比較的線量が低い地域では帰還する人数もそれなりに多い。少子高齢化が進んだとはいえ、それでも長期的な希望をもちやすく、新しい果樹栽培や伝統芸能の復活など、目に見える成果にもつながっている。他方、それが難しい地域では、帰還した住民が農業を再開するにしても軌道修正しやすい、短期的な取り組みを重視せざるを得ない状況がある。この格差は、今後も拡大する可能性がある。2015年度計画として行ったもう一つの柱は、放射線の不安をめぐる比較調査の枠組みづくりである。低線量の放射線による健康被害は、住民にとっては不安と危険をともなう選択を迫るものになる。マーシャル諸島のロンゲラップでは、ブラボー(ビキニ水爆)実験によって汚染された故郷に帰島するかどうか、今も住民の間で切実な議論が続いている。多くの科学者が否定してもぬぐい切れない低線量被ばくによる健康影響は、アメリカの核開発関連地域でも広くみられる。これらの不安は、個人的なものと考えられがちだが、地理や歴史を超えた共通点もある。居住制限区域の避難指示解除については、いくつかの自治体から疑問が示されたものの、結果として2017年4月1日までにほぼ全域で帰還が開始された。ただし、国としての帰還政策と各自治体ないし集落単位での動きとの間のギャップが拡大しつつある。復興を人口だけで測れば、除染や放射性廃棄物にかかわる施設を建設し、関連する流入人口を期待することもあるが、それは各集落にとっての「ふるさとの再生」にはならない。また、中心集落と周辺部集落との状況の違いも出てくる。現実の課題として、広大な汚染土壌「仮仮置き場」の存在も農業再生の大きな支障になっている。この経緯は、原発事故による地域復興がいかに長期的な取りくみになるかを再確認させるものである。とりわけ、年少人口の減少は厳しく、学校の再編も課題になりつつある。汚染源企業や行政の責任を含めて、「環境再生・地域再建の維持可能性」の課題に向けて、取り組みを強化していきたい。その点でも、アメリカなどとの比較研究は重要である。たとえば、マンハッタン計画の一翼を担ったハンフォードでは、1987年に広域的な汚染が公表され、地域再生事業が始まったが、その目標年度にあたる現在、達成度はほぼ半分だと言われている。この経緯や地域住民への影響などから、今後の研究課題を再検討している。今年度の調査研究は、福島原発事故による避難指示が解除された区域における地域再建、および、国内外の地域放射能汚染解決課題の事例比較の2点を中心に進めた。福島県内では2017年3月をめどに居住制限区域の指示が相次いで解除された。この月に行われた東日本大震災六周年追悼式における首相式辞は原発事故に言及せず、復興を強調するものだった。だが、実際に帰還する住民の数は少なく、とくに小中学校の前途についてはまだ見通しづらいものがある。さらに、こうした自治体では、原発関連の職場の喪失と農業への打撃などによって旧来の姿を取り戻すことが困難になっている。そのため、田園地帯に工業団地やソーラーパネルなどが出現するような光景もあり、地域の将来像をどうするか問われることになる。これら、新たな地域創建に向けた長期的課題に取り組むため、帰還後の村づくりが進んでいる川内村を中心に、地域間の比較などを含めた調査を進めている。原子力・放射能に関する地域環境問題の解決には長い時間を要することが多い。その一例として、マーシャル諸島共和国での調査を行った。同国のビキニ環礁とエニウェトク環礁では、1946年から1958年にかけて67回に及ぶアメリカの原水爆実験が行われ、中でも最大規模だった1954年3月1日の「ブラボー実験」では、多数が被ばくした。他の実験を含めて、同国の被害はきわめて大きい。だが、現在に続く被害に対するアメリカの補償は不十分であり、マーシャルでは国を挙げてその是正や世界の核兵器廃絶を訴え続けている。「核の遺産」から「核の正義」へという、同国の主張について、研究を進めているところである。

このほかにもアメリカでは複数の放射能汚染地域があり、ハンフォードなどで地域再建計画が継続されている。原子力開発の歴史と地域再建の現状比較を視野に、調査準備を進めている。発表論文等の研究業績は別記の通りである。全体的に、おおむね計画通りに進んでいる。ただし、上記のように福島の避難指示対象地域では、国が帰還・復興を強調する一方で、現実の課題も多い。訴訟やADRに関しても、大規模なものほど時間を要している。性急な動きはかえって問題を大きくする可能性もあり、長期的な取り組みも必要である。そのためには、地域ごとの歴史や伝統文化などについての理解も求められる。地域や個人による状況の多様性も増しているので、それらをどのように追っていくのか研究計画としても見直していきたい。関連して、いわゆる自主避難の人たちをめぐっても多様化が進んでおり、他方で、選択肢は減りつつある。そうした中で、とくに帰りたくても帰れない人、判断に迷う人の声にどう触れていくか、検討が求められる。事例比較の枠組みも、別記研究業績のようにかつての公害問題と福島原発事故をつなぐ試みを示すことができた。今後は、地域環境汚染のなかでの放射能問題の特徴を明らかにするとともに、アメリカなど国外の事例との比較についても考えていきたい。今年度は、福島原発事故後の避難に関する現地調査、アメリカの放射能汚染問題との比較、日本の地域放射能汚染問題における経験蓄積の取りまとめの3点を中心に行った。2017年春にいくつかの自治体で避難指示が解除されたが、そこで地域再建が進んでいるとは言えない。帰還する人たちは事故以前と同じような生活を希求しているが、現実には除染廃棄物仮置き場、ソーラーパネル、建設工事、荒れた農地、解体された家屋などによって景観も変わってしまっている。地域の将来像を話し合い、計画立案するための道筋が模索されている。その際、帰還住民数が少ない地域では、「通い復興」など域外居住者との連携維持も注目されている。本研究では、それらについて、帰還か他地域移住かの択一や建設工事中心の補助政策など、「復興」の背後に残る課題について調査・考察した。原子力・放射能汚染にかかわる問題が長期的なものであることは外国の事例からも明らかである。長崎原爆のプルトニウムが製造されたアメリカ・ハンフォードでは、194060年代に蓄積された汚染について1980年代末から浄化作業が開始されたが、30年後の今日ようやく主段階に入ろうとするところである。健康被害やリスクへの不安、今後の産業に関する懸念、放射性廃棄物をめぐる課題、問題の風化なども継続している。関連して、原子力産業の立地点・関係者における経済的メリットとリスクとの関係、「風下の人たち」のリスクと被害、アメリカ中西部における東西海岸部との地域格差、無関心層の存在などに関しても、日本との共通点が見られる。これらを含めて、原子力・放射能をめぐっては世界各地で多様な問題の歴史がある。それらはしばしば機密にされ、個別に取り扱われることが多かったが、実は、時代・地理・施設の種類などの違いを超えた共通性も多い。本研究でもその一端を示してきた。
WTO体制下での地域貿易協定の制度設計

本研究は、グローバリズムとリージョナリズムのインターフェース問題として、WTO体制下での「地域貿易協定」(regional trade agreement)の制度設計がどのようになされるべきかを考察するものである。わが国も従来の多数国間主義を転換し、すでに多くの経済連携協定を締結しているが、これらの協定のWTO整合性を確保するためにも、本研究は重要な意義を有する。本研究では、第1に、グローバルな自由貿易体制の構築を目指すWTO体制が一部の加盟国による地域貿易協定の締結を許可するとすると、それはどのような理論的根拠に基づき、またどのような条件の下に行われるのかを検討した。第2に、WTO法と地域貿易協定のインターフェース問題として、紛争解決手続のオーバーラップ問題をとりあげた。すなわち、ある事項が同時に地域貿易協定とWTO協定の双方によって規律されている場合に、いずれの協定が適用されるべきか、いわゆる準拠法選択の問題や、また、そのような紛争の解決は地域貿易協定とWTO協定の紛争解決手続のいずれによるべきか、といういわゆる法廷地選択の問題である。その結果、地域貿易協定において現在一般的に採用されている紛争解決手続は、WTOの紛争解決手続との競合および抵触問題を必ずしも解決しうるものではなく、なんらかの調整のための新たな制度設計が必要であるという意味で、問題点の指摘はできたと思う。しかし、地域貿易協定の紛争解決手続について、具体的にどのような制度設計が望ましいかについては、各紛争解決法廷間の司法礼譲が望ましいとしたが、それ以上のより具体的な提言を行うにはいまだ至っていない。さらに、紛争解決手続は地域貿易協定の個々の規定の実効性を確保するという意味で制度全体に関わる問題ではあるが、本研究は主としてこの点に集中している。地域貿易協定の実体的制度についての全般的な制度設計の問題は残された大きな課題である。1.研究の初年度であるため、WTO体制下での地域貿易協定の存立基盤を理論的に探求することに努めた。このため、地域的経済統合を肯定するGATT1947第24条の成立過程に関する文献資料の収集を、下記米国出張の際などに行い、文献資料の読解と分析に努めた。2.WTOの紛争解決手続に付託された地域貿易協定に関する紛争事例の収集とその分析に着手した。いまだ分析の継続中のため、その成果の公表は次年度以降を予定している。3.10月に「国際経済法と開発途上国」という統一テーマの下にワシントンで開催された米国国際法学会国際経済法部会年次大会に出席し、「グローバリゼーションと開発途上国の挑戦」、「開発途上国と国際経済法の役割」、および「開発途上国と地域主義」などのセッションに参加し、情報の収集と意見交換に努めた。4.上記米国出張の際、ジョージワシントン大学法律大学院を訪問し、国際経済法を担当しているRaj Bhala教授に面談する機会をもった。同教授とはとくにNAFTAの動向に関して意見交換を行い、今後も継続的に情報交換を行うこととした。5.地域貿易協定の制度設計に関連して、開発途上国を一方の当事国とするWTOの紛争事例を分析し、これを公表(英文)するとともに、とくに地域的経済統合としてのEUとWTOの関係について現況の分析に着手し、その成果の一部を簡単なノートとして発表した。6.地域貿易協定の制度設計に当たってもっとも問題となる農業問題を検討する前提として、WTO農業協定の内容を分析し、その成果の一部を2003年4月に出版予定である。1.WTO協定に整合的な地域貿易協定の制度設計のために、今年度はとくに、個別の実体的および手続的貿易制度ごとにWTO法と地域貿易協定の内容の整合性を検討することに努めた。

具体的には、(a)セーフガード制度、(b)アンチダンピング制度、(c)基準認証、(d)衛生植物検疫措置、(e)紛争解決手続などの個別制度について、WTO法とNAFTAや日本・シンガポール経済連携協定の内容を検討した。3.平成15年6月にジュネーブのWTO本部で開催されたWTO公開シンポジウムに出席し、WTOにおける多角体制と地域貿易協定のインターフェース問題に関する取組状況について情報の収集と意見交換を行った。4.地域貿易協定のWTO整合性問題の中で、もっとも問題となる農業問題についてWTO法の現況をまとめ、これを「国際経済法」という教科書の1章として発表することができた。1.今年度は本研究の最終年度であるが、近年の地域貿易協定の爆発的増加に伴い、各地域の経済統合の全体的状況を把握する必要性を痛感し、特に東アジア地域と南米地域の一般的動向を調査した。その成果は、一部を国際法学会編纂の国際法辞典の項目として公表した。2.平成16年8月に開催されたInternational Law Association(国際法協会)ベルリン大会に出席し、国際貿易法、国際仲裁および国際環境法のトランスナショナルな執行に関する部会に出席し、意見交換を行うと伴に、地域的経済統合に関する最新の学会動向の情報収集を行った。3.同8月に開催されたドイツ・フランクフルトでのポストILA-WTO会議に出席し、"Multilateral Environmental Agreements and the WTO Law"(「多数国間環境協定とWTO法」)というテーマで研究報告を行ったほか、EUとWTO法の関係に関する他の研究者の報告を聞き、討論に参加し、地域貿易協定とWTO法の関係について情報収集を行った。また、その帰途には、フランクフルトの弁護士事務所を訪問し、EUが域外諸国と締結している地域貿易協定の動向についてインタビューを実施し、情報の収集に努めた。その結果、とくに単に地域経済統合内部の貿易制限の問題だけではなく、複数の地域的経済統合相互間の貿易制限もWTO法との関連で問題となりうることを認識することができた。4.多くの地域貿易協定中に含まれる地域的環境保護条項に関連して、とくに「貿易と環境」の問題をWTO法の観点から考察し、その成果を公表した。5.以上の海外出張の研究成果は年度内に公表することができなかったが、次年度内には実現したい。また、全体の研究成果の公表も、諸般の事情から若干遅れているが、可能な限り速やかにまとまった形で実現したい。
微分作用素のスペクトル分布に対する精度保証とその応用

バンド構造の本質的スペクトルを持つ1次元シュレディンガー作用素の固有値非存在範囲を精度保証付きで求める手法を開発し,検証数値例を与えた。本質的スペクトルのギャップにおける離散スペクトル(固有値)の存在・非存在は,半導体理論とも密接に関連する重要な問題である。本研究では,線形常微分方程式の基本解を計算機援用解析により厳密に求める手法をもとに,固有値が存在しない範囲を数学的に厳密に保証する方法を提案した。平成18年度は、周期的ポテンシャルに摂動が加わった形の1次元シュレディンガー作用素の固有値の非存在範囲の精度保証についての研究を行った。これはバンド構造の本質的スペクトルを持つ作用素であり、スペクトルギャップにおいて離散スペクトルが存在するかしないかを数学的に厳密に保証することは大変重要な問題である。固有値の非存在を保証する方法として、調べたい区間を十分狭い幅として固定し、固有ベクトルのみについての線形方程式の解の一意性を示す手法を用いた。この線形方程式を不動点定式化する際に、摂動項なしのポテンシャルを持つ線形常微分方程式の基本解を用いる手法を提案した。さらに、解の候補者集合の設定についても、非有界領域を有界領域とその残りに分け、それぞれの無限次元部分・有限次元部分を効率的に評価する功名な手法も新たに導くことができた。これらの定式化のためには、まず二種類の異なる境界条件を付した二つの線形問題に対する基本解の数値的検証をそれぞれ行う必要があるが、これについては高精度な検証結果が既に得られている。これらの基本解を用いた固有値の非存在検証の具体的な数値計算については来年度に行う予定である。上記の研究内容について、2006年9月にKarlsruhe大学(ドイツ)のPlum氏を訪問し研究打ち合わせを行った。Plum氏との研究討論により、定式化についての改良を行うことができ、本研究の遂行にあたって有益な情報も多く得ることができた。また、同じく9月にドイツのDuisburgで開催された国際シンポジウム「SCAN2006(International Symposium on Validated Numerics 2006)」で招待講演を行い、固有値問題全般に関する解説を行うとともに、上記の研究成果についての最新報告も行った。さらに、Cardiff大学(イギリス)のBrown氏やSchmidt氏など、本研究に関連する研究者とのdiscussionも随時行い、本研究の来年度以降の更なる進展についての目処をたてることができた。平成18年度に引き続き, 1次元シュレディンガー作用素のスペクトル問題に取り組んだ。これはバンド構造の本質的スペクトルを持つ作用素であり,スペクトルギャップにおいて離散スペクトルが存在するかしないかを数学的に厳密に保証することは大変重要な問題であるが,理論的な解析は極めて困難であり,計算機援用による証明が期待されている。固有値の非存在を保証する方法として,調べたい区間を十分狭い幅として固定し,固有ベクトルのみについての線形方程式の解の一意性を示す手法を用いる。この線形方程式を不動点定式化する際に,摂動項なしのポテンシャルを持つ線形常微分方程式の基本解を用いる手法を昨年度提案した。今年度は精度保証付き数値計算法を用いてその具体的な計算を行い,本質的スペクトルのギャップにおいて離散固有値が存在しない範囲を厳密に証明することに成功した。(研究目的(1))これは現時点で相当する他の手法がないuniqueな結果であり,その意義は大きいと思われる。これらの検証アルゴリズムについては, Plum教授との研究討論により,昨年度に提案した手法を大幅に改良することに成功し,微小な摂動項の場合でしか成功しなかった計算について, 20倍程度大きな摂動項も扱えるようになった。研究目的(2)に関しては基本的な定式化に着手した段階であるが,昨年度・今年度の研究の進展により,効率的な検証アルゴリズムの構築の目処がたったところである。また,研究目的(3)に関しては, Maxwe11方程式に関する同種の問題について3次元空間における定式化および数値的検証法の根幹を成す誤差評価定数を構成的に導ぐことに成功した。(2),(3)の具体的な計算については来年度に行う予定である。(1)本質的スペクトルを持つ線形化作用素の固有値非存在範囲の数値的検証法の改良を行い,昨年度に比べ50倍大きな摂動項についても高速に検証可能となった(2)3次元Photonic Crystalのバンド・ギャップの存在検証の定式化に取り組んだ。Photonic Crystalにおける電場と磁場の状態は周期関数を係数に伴う3次元全空間におけるMaxwell方程式で記述される。Photonic Crystalは,誘電率の分布によってはある周波数を持つ電磁波を透過しない性質を持つことがあり,このような周波数帯はバンド・ギャップと呼ばれる。バンド・ギャップを確かに持つマテリアルをナノテクノロジーを用いてデザインすることは大変重要な問題であり,数多くの有益な応用がある。本研究では,与えられた誘電率に対してバンド・ギャップが存在することを,これまでに研究代表者らが開発してきた固有値非存在を保証する数値的検証法を拡張して適用することにより,数学的に厳密に証明する手法を開発した。

現時点で使用可能な計算機性能では良好な検証数値例を得ることができなかったが、誘電率の分布の工夫や計算アルゴリズムの更なる改良を目指して今後も研究を続けていきたい。(3)非線形微分方程式系の周期境界値問題に対する数値的検証法を提案した。特に、作用素が非対称な場合の複素固有値の包み込みに成功した。固有値が多重あるいは非常に近接している場合には,単純固有値の精度保証法は適用できない。本研究では,固有関数が周期境界条件を満たす場合の多重複素固有値および複数の単純(実または複素)固有値を精度保証付きで求める手法を開発し,良好な検証数値例を得た。
プログラム解析のための統一型理論の構築・検証とそれに基づく解析器の自動合成

本研究では、プログラム解析のための型理論の構築・検証(すなわち解析手法の正しさの証明)を統一的に行うための枠組みを構築し、さらにそれに基づき、構成的プログラミングの考え方を用いて解析器の自動抽出を行う手法の確立を目指している.本年度の研究成果は以下の通り.1.プログラム解析のための統一型理論の拡張・改良種々のプログラム解析を統一的に扱うための型システムとして、これまで研究してきた計算機資源使用法解析および並行プログラムの解析を拡張するとともに、並行プログラム解析器TyPiCalを実装し、そのソースプログラムをホームページ上で公開した.2.型理論に基づくプログラム解析器の抽出実験正しいプログラム解析器を自動抽出するための実験として、昨年に引き続き、一部をパラメータ化した汎用的型システムライブラリの定理証明支援器Coq上での定式化を行い、その上に単純型付きラムダ計算の定式化を行って汎用ライブラリの有効性を確かめた.昨年度に比べ、準同型写像を使ったライブラリ部分の拡充を行うなどしてライブラリの完成度を高めた.3.並行プログラムの検証のためのCoq用ライブラリの構築並行プログラムを定理証明器上で検証するためのCoq用ライブラリの作成を行った.今後は上記1番目の項目の並行プログラムの型に基づく解析の定式化を本ライブラリに組み込んでいく予定である.近年,プログラム解析の最も有望な手法の一つとして型理論に基づく手法が注目されている.本研究では,プログラム解析のための型理論の構築・検証(すなわち解析手法の正しさの証明)を統一的に行うための枠組みを構築し,さらにそれに基づき,構成的プログラミングの考え方を用いて解析器の自動抽出を行う手法の確立を目指している.本年度の研究成果は以下の通り.1.プログラム解析のための統一的型理論の拡張・改良種々のプログラム解析を統一的に扱うための型システムとしてこれまで研究してきた,(1)メモリやファイル,ネットワークなど計算機資源へのアクセス方法を統一的に解析するための型システム,(2)並行プログラムにおけるさまざまな通信・同期の整合性を統一的に解析するための型システムの改良を行い,より広い範囲のプログラム解析を扱えるようにした.具体的には,前者については,time regionと呼ぶ新しい概念を導入することにより,Javaバイトコードにおけるオブジェクトの初期化の解析なども統一的に扱えるようになった.2.型理論に基づくプログラム解析器の抽出実験正しいプログラム解析器を自動抽出するための実験として,ラムダ計算の(1)単純型システム,および(2)細部をパラメータ化した汎用的型システムを定理証明支援器Coq上で定式化し,Coqのプログラム抽出機能を用いてプログラム解析器(型推論器)の抽出実験を行った.3.並行計算モデルの定理証明器上での定式化並行プログラムのための統一的型システムの定式化の前準備として,並行計算モデルであるπ計算の構文および操作的意味,仕様を記述するためのプロセス論理の定式化をCoq上で行った.近年,プログラム解析の最も有望な手法の一つとして型理論に基づく手法が注目されている.本研究では,プログラム解析のための型理論の構築・検証(すなわち解析手法の正しさの証明)を統一的に行うための枠組みを構築し,さらにそれに基づき,構成的プログラミングの考え方を用いて解析器の自動抽出を行う手法の確立を目指している.本年度の研究成果は以下の通り.1.プログラム解析のための統一的型理論の拡張・改良種々のプログラム解析を統一的に扱うための型システムとして,これまで研究してきたメモリやファィル,ネットワークなど計算機資源へのアクセス方法を統一的に解析するための型システムの拡張,改良を行った.また,統一的型システムのさらなる拡張の必要性を探るため,これまでの理論では扱えない,順序付き線形型システムについて研究を行い,プログラム変換への応用を示した.2.型理論に基づくプログラム解析器の抽出実験正しいプログラム解析器を自動抽出するためめ実験として,昨年に引き続き,一部をパラメータ化した汎用的型システムライブラリの定理証明支援器Coq上での定式化を続けるとともに,その上に単純型付きラムダ計算の定式化をおこなって,汎用ライブラリの有効性を確かめた.3.並行計算モデルの定理証明器上での定式化並行プログラムのための統一的型システムの定式化の前準備として,並行計算モデルであるπ計算の構文および操作的意味,仕様を記述するためのプロセス論理のCoq上での定式化を昨年度に引き続き行った.本研究では、プログラム解析のための型理論の構築・検証(すなわち解析手法の正しさの証明)を統一的に行うための枠組みを構築し、さらにそれに基づき、構成的プログラミングの考え方を用いて解析器の自動抽出を行う手法の確立を目指している.本年度の研究成果は以下の通り.1.プログラム解析のための統一型理論の拡張・改良種々のプログラム解析を統一的に扱うための型システムとして、これまで研究してきた計算機資源使用法解析および並行プログラムの解析を拡張するとともに、並行プログラム解析器TyPiCalを実装し、そのソースプログラムをホームページ上で公開した.2.型理論に基づくプログラム解析器の抽出実験正しいプログラム解析器を自動抽出するための実験として、昨年に引き続き、一部をパラメータ化した汎用的型システムライブラリの定理証明支援器Coq上での定式化を行い、その上に単純型付きラムダ計算の定式化を行って汎用ライブラリの有効性を確かめた.昨年度に比べ、準同型写像を使ったライブラリ部分の拡充を行うなどしてライブラリの完成度を高めた.3.並行プログラムの検証のためのCoq用ライブラリの構築並行プログラムを定理証明器上で検証するためのCoq用ライブラリの作成を行った.今後は上記1番目の項目の並行プログラムの型に基づく解析の定式化を本ライブラリに組み込んでいく予定である.
一細胞シークエンシングによる、超早期発がん過程におけるがん細胞進化の解明

がんがどのように生成され、進展していくのかが解明されれば、がんの適切な予防法や治療法に将来つながっていく。がんの生成・進展は、細胞レベルで見れば1細胞が細胞分裂を経てより強いものが生き残っていくため、ダーウィン進化にたとえられる。この進化を解明するには、経時的に1細胞ごとの遺伝的変化を追っていけばよい。我々は本研究において、ヒト大腸癌の進展を模すマウス小腸発がん系において、がん進展3時刻点の各時刻点30細胞ほど、一細胞ごとのゲノムを抽出した。ゲノムを分析にするには変異を同定する分析アルゴリズムが必要であるが、我々はこれを、アルゴリズム調整用に測定した一細胞ごとのゲノムデータを用いて開発した。本年度は、来年度行う経時的な一細胞シークエンス実施のため、幾つかの準備を行った。まず一細胞シークエンス自体に関し、細胞株から得られた数細胞を使って、一細胞のエキソーム・シークエンスを行った。この過程で、micro-manipulationやFACSによる細胞分離と、それに引き続く全ゲノム増幅の実験技術を習得した。実際に一細胞のエキソーム・シークエンスデータを得、情報解析も行った。バルクセルでもシークエンスを行い、それらを比較して、一細胞のエキソームデータから点変異を検出できることを確認した。また情報解析については、エキソームデータから、点変異のみならずコピー数変異も検出できるアルゴリズムを開発した。実際のがん進化過程では点変異と同様、コピー数変異も重要な役割を果たすであろう事が予想されるからである。マウスを使った系に関しては、まず実験について、実際に腸管組織から細胞をFACSやmicro-manipulationで分離した。情報解析について、マウスのリファレンス配列を使った情報処理の解析基盤を確立した。前年度の研究の結果、1)1細胞分離、2)正確な変異コール、が技術上極めて重要なステップであることが分かった。最終年度はまずこれらの点に対処した。1)に対しては自動細胞分離・調整器C1を用いることで解決した。C1では微少流路によってばらばらになった細胞を1細胞に分離し、さらにRNA抽出および全トランスクリプトーム増幅までを一気に行う。最終年度夏頃には、C1はDNAにも適用可能となったため、1細胞エキソーム・シークエンスにも対応できるようになった。我々はC1を用い、研究計画通りヒトの大腸癌を模すマウス発がん再構成系において3時刻点各々に対し30細胞程度の1細胞分離を行い、さらに、増幅されたDNAの抽出を行った。また1細胞とは別に、バルクDNAの抽出も行った。2)に関しては様々な試みを行った。まず基盤として固まったのは、A.昨年度シークエンスした肺がん細胞株3細胞の1細胞エキソーム・シークエンスデータ、B.最終年度において(上とは別に)シークエンスしたマウス正常腸管細胞5細胞のエキソーム・シークエンスデータである。A.に対しては対応する正常細胞のバルク・シークエンスデータもあり、B.に対しては対応するバルク・シークエンスデータがある。その対応を使えば、A.をポジティブ・コントロールに、B.をネガティブ・コントロールにして、変異検出のアルゴリズムを調整できる。これを基盤にして、様々なアルゴリズムを試みた。結果、有望なアルゴリズムがほぼ開発できた。以上を踏まえると、本研究によって、これまで試みられたことのない、「経時的な一細胞シークエンス」の基盤が整備されたと言える。今後この基盤を基に、アプリケーションを発展・拡大していく予定である。バイオインフォマティクスバルクセル、および一細胞シークエンスを実際に実行して情報解析までを行い、また、マウス腸管組織からの細胞分離も行い、来年度の経時的な一細胞シークエンスに向けて、個々の工程をほぼ確立したため。今回の研究実施を通して、実験から情報解析への流れの中で細胞の分離ステップが技術上極めて重要であることを認識した。当研究所において、細胞分離をより効率的かつ高精度に実施できる機器が導入されたため、FACSやmicro-manipulationだけではなく、その機器を試す予定である。今年度、個々の工程ーすなわち、マウスのサンプル採取、細胞分離、全ゲノム増幅、次世代シークエンサーによるシークエンス、情報解析のパイプラインーは、(細胞分離を除いて)ほぼ確定したため、来年度はこれらをつなぎ合わせて、経時的な一細胞シークエンスを実行する。経時的な一細胞シークエンスは、サンプル採取および細胞分離の関係から、バルクセルおよびシングルセルの両方を一度にシークエンスした方が良い事が分かり、両方にかかる費用を次年度でのそれらシークエンス実施費用に回すため。次年度でのバルクセル・シークエンス、シングルセル・シークエンス、両方にかかるシークエンスのための消耗品代に使用する。