hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
印影鑑定アルゴリズムの開発

印影鑑定において鑑定人が用いている鑑定手法および鑑定に関する知識を明らかにした。鑑定人が用いている知識は、印面の彫刻方法や文字デザインなど工業製品としての印章に関する知識、押印行為に伴う色材の特徴に関する知識、押印条件の変化に伴う印影の個体内変動であった。スクリプト分析により鑑定プロセスを分析した結果、鑑定人はこれらの知識を状況に応じて優先順位を変化させて使用していることが分かった。印影鑑定では、犯罪に関係する書類に押印されている印影(鑑定資料の印影)と、どの印章から押印されたかが明らかな印影(対照資料の印影)を比較して、両者が同じ印章から押印されだかどうかを識別する。印影を識別するためには、両者の印影を重ね合わせてパターンの一致度から両者の異同を識別するが、押印条件の相違による変動や複製精度が良好な偽造印影が存在するため、パターンの一致度のみからは正しい鑑定結果が得られない。このため、熟練した鑑定人は、印影鑑定において、パターン以外の情報を利用して鑑定結果を得ていると考えられる。そこで、鑑定人が利用している印影情報を明らかにし、定量化することを本研究の目的とした。平成19年度は、印影鑑定書を調査し、鑑定人が鑑定に利用する情報を明らかにすること、真正印影を複製して種々の方法で偽造印影を作成し、偽造手法の相違と印影の相違の関係を明ちがにするための実験及び調査を行った。また、人間の情報処理の脳内メカニズムについても調香を行った。印影鑑定書の調査からは、鑑定人は印肉の付着状況を拡大検査し、着肉量、印章で押印されたかどうかの検討、押印圧などから押印状況を推定していることがわかった。また推定された押印状況をとパターン一致度を評価して鑑定結果を得ていることがわかった。偽造印影作成時毛件からは、偽造印影の作成手法と印影の再現状態とに相関があることがわかった。さらに、人間の認知特性をもとに筆跡特徴を数値化して類似する筆跡を分類する手法をもとに、印影の押印状況の定量化について検討した。平成20年度は、印影鑑定書を収集し、鑑定人の用いる鑑定手法を分析した。印影鑑定では従来から鑑定資料の印影と対照資料の印影とのパターンマッチングが用いられるが、現在においても鑑定人はパターンマッチングを有効な手法として用いていた。ただし、日常生活で主に用いられている大量生産の印顆については、識別不能の結果が多かった。このため、鑑定対象の印影が大量生産の印顆かどうかを識別することが重要である。鑑定人が大量生産の印顆かどうかを判断する手がかりについて調査したところ、文字デザインを手がかりに用いていることがわかった。そこで、大量生産の印顆どうしの異同識別が可能かどうか、市販のフォントと大量生産の印顆に用いられる文字が識別可能かどうかについて、パターンマッチングにより検討した。大量生産の印顆の異同識別には、大量生産による複数の印顆により印影を作成し、パターンマッチングを行った。印顆間の印影パターンの差と同一印顆間の印影パターンの差には有意味な差が見られなかった。次に、市販フォントと大量生産の印顆の文字のパターンマッチングを行ったところ、大量生産の印顆の一部については、印面の文字と市販フォントの間に有意味な差がなかった。このことから、鑑定人が文字デザインにより大量生産の印顆かどうかの識別を行うことには意味があることがわかった。ただし、市販フォントには、手書き文字を基にデザインされたものもあること、鑑定人は鑑定資料と市販フォントの比較を行わずに市販フォントの判断が行える事実から、鑑定人が市販フォントと手書き文字を識別する過程の分析が必要であることがわかった。平成21年度は、印影鑑定と同様、鑑定人の知識や経験が鑑定結果を導くプロセスに大きな影響を与えるといわれる筆跡鑑定における鑑定人の鑑定手法を分析し、印影鑑定への応用を試みた。筆跡鑑定では、筆跡の個人特徴のうち形態の特徴が最も重視されると考え、異なる筆者6人が繰り返し6回ずつ書いた「く」「つ」を筆者ごとに分類する試行を、再構成筆跡(字種ごとに位置計測箇所を定め、筆跡ごとに計測点のxy座標を測定し、測定点を結んで筆跡を再構成したもの)とオリジナルの筆跡を用いて、筆者ごとに分類する試行を行い、結果の正答率を比較した。再構成筆跡の分類は、クラスター分析および鑑定人1名の目視(パターン分類)で行った。オリジナル筆跡の分類は、パターン分類と同じ鑑定人1名が分類を行った。鑑定人は、パターン分類では、パターンの分類を行うという指示で分類を行った。オリジナル筆跡の分類試行は、パターン分類の1ヵ月後に行い、鑑定人には筆跡の分類を行うと指示した。分類結果の正答率を文字ごとにクラスター分析、パターン分類、オリジナル筆跡の分類で比較した結果、クラスター分析とパターン分析では正答率の平均は約40%であったが、オリジナル筆跡分類では、平均正答率は約88%であった。

鑑定人に分類の手がかりについて聴取した結果、形態以外に色材の階調から書字運動情報を取得し、筆跡特徴として分類に利用していることがわかった。この結果から、印影鑑定でも階調変化を鑑定に利用していると考え、真正印影、押印方法が真正と同じ偽造印影、押印方法が異なる偽造印影で階調分布を比較した。その結果、押印方法が異なる偽造印影では階調分布が真正印影とは相違していた。以上より、階調分布は識別の指標として有効であると考えられた。
ヒストン修飾間相互作用による遺伝子転写開始制御機構の解析

本研究ではメチル化とユビキチン化という二つのヒストン修飾が共役し、遺伝子転写を制御する機構の解明を目的とした。ヒストンH2Aの119番目アミノ酸であるリジンのユビキチン化と、ヒストンH3の4番目のアミノ酸であるリジンのメチル化のクロストークは既に明らかにしていた。本研究ではこのクロストークによる遺伝子転写制御にはヒストンH4のアセチル化が関与することを示唆する結果が得られた。本年度はヒストンH2Aのユビキチン化と、H3の4番目のリジンのメチル化によるクロストークが遺伝子転写を制御しているメカニズムの解明を試みた。H3の4番目のリジンのメチル化がヒストンH4のアセチル化を促進するというデータが既に得られている。そこでヒストンH4内でアセチル化の修飾を受け、遺伝子転写制御に関与すると知られている5番、8番、12番、16番目のリジンに変異を加え、アセチル化の修飾を受けなくした組換えタンパク質を作成した。この変異を持つヒストンを用いて作成したクロマチンからの試験管内での遺伝子転写実験を行うことにより、ユビキチン化・メチル化によるクロストークのヒストンH4のアセチル化への影響を確認することが可能であり、実験は現在進行中である。この結果によりヒストンのユビキチン化、メチル化、アセチル化という一連の三つの修飾による遺伝子転写制御のカスケードが明らかになる可能性がある。また、本年度は他研究室との共同研究において、polycomb複合体によって転写が抑制されている遺伝子群から、ZRF1がpolycomb複合体を解離させることによって遺伝子転写活性化を促進していることを明らかにした。このZRF1はUSP21によるH2Aの脱ユビキチン化活性を促進することも明らかにしている。USP21による脱ユビキチン化は我々が注目しているヒストン修飾のクロストークにおいて重要な役割を担っており、USP21とZRF1の関連性は、このクロストークの発生段階への関与を示唆するものである。本年度は昨年度に引き続き、ヒストンH2Aのユビキチン化とH3の4番目のリジンのメチル化によるクロストークが遺伝子転写を制御しているメカニズムの解明を試みた。昨年度はヒストンH4内でアセチル化の修飾を受け、遺伝子転写制御に関与すると知られている5番、8番、12番、16番目のリジンに変異を加え、アセチル化の修飾を受けなくした組換えタンパク質の作成を行っている。この変異を持つヒストンを用いて作成したクロマチンからの試験管内での遺伝子転写実験を行うことにより、ユビキチン化・メチル化によるクロストークのヒストンH4のアセチル化への影響を確認することが可能である。本年度はこのヒストンH4のアセチル化を行うアセチル化酵素の同定を試みた。既存のヒストンH4アセチル化酵素の組換えタンパク質を作成し、現在はその転写活性化への影響を解析している。また、本年度は試験管内での遺伝子転写解析手法の改良を行った。これまでは放射性ラベルをしたプライマーを用いてのプライマーエクステンション法により遺伝子転写量を定量していたが、RT-PCR法による検出を可能にしたことにより、より高い感度で正確な定量を行えるようになった。これはヒストン修飾のクロストークによる遺伝子転写制御機構の解析を進めるにおいて大変意義のあることである。我々はヒストン修飾間相互作用による遺伝子転写制御機構を解析する為に、試験管内で遺伝子転写系を再構築し各種実験を行っている。修飾部位に人工的に変異を加えたヒストンやヒストン修飾酵素を組合せ実験を行うことにより、ヒストン修飾の遺伝子転写への影響を解析している。本年度はより高感度かつ定量性の高い試験管内遺伝子転写系の構築を行った。以前は放射性同位体を用いたプライマーエクステンション法を用いていたが、感度・定量性共に十分ではなく改良する必要があった。そこで今年度はRT-PCR法を用いた試験管内遺伝子転写実験系を確立させた。この方法では微量な遺伝子転写サンプルをPCRで増幅できるため検出感度が高く、また定量PCR法を組み合わせることにより、より正確な定量を行うことが可能となる。しかしこの方法では転写の際に用いた細胞抽出液中のRNAも検出してしまう問題点が有る。そこで試験管内転写されたRNAだけを精製するステップを組み合わせた。試験管内遺伝子転写の際にRNAの基質としてBrUTPを取り込ませ、BrUTPに対する抗体で新生されたRNAだけを特異的に精製する方法を用いた。その結果、細胞抽出液中のRNAの影響を大幅に抑制することが可能となった。この実験手技と昨年度までに作製したヒストン修飾部位の変異体で作製したクロマチンを組み合わせることにより、ヒストン修飾の相互作用による遺伝子転写制御の試験管内における解析をより厳密に行うことが可能となった。目的を達成する為に必要な材料の準備と、有効な手法の改良が行えている。残り1年での計画通りの進展が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。

ヒストン変異体を含むクロマチンを作成し、脱ユビキチン化酵素、メチル化酵素、アセチル化酵素を組み合わせて反応を行った上でIn vitro転写を行う。転写産物をRT-PCR法で定量化する。この結果によりヒストン修飾間の相互作用による遺伝子転写制御機構を解析する。24年度が最終年度であるため、記入しない。
In vivo評価系を用いた天然由来新規抗真菌薬の創薬研究

重篤型深在性真菌症対策の一つとして、哺乳動物を用いない生体内評価系を利用し、微生物の培養液・キノコの抽出液どの天然資源を素材とした新規抗真菌剤の探索を行った。昆虫(カイコ)に病原真菌カンジダを感染させ、その治療効果を指標とした評価系により、微生物の培養液約7,500サンプルを評価した結果、カイコに毒性を示すことなく抗真菌活性を示す10サンプルを選択した。そのうち、交付期間内に4サンプルから生体内でも有効な抗真菌活性物質を単離した。本研究を行うに当り、まず、in vivoモデル動物として用いるカイコ(Bonbyx mori;系統:Fuyo Tukubane)の蚕種卵(1000個/週)を購入し、感染実験に使用可能な5齢虫まで約20日間飼育した。このカイコの背脈管(ヒトの血管に相当)に試験菌:臨床分離カンジダ・アルビカンス(Candida albicans TIMM1768株)を注射することでカンジダ感染モデルカイコを作成した。天然資源のスクリーニングは、1サンプルあたりカンジダ感染モデルカイコ3頭に、背脈管から投与し、試験菌液のみを注射したカイコより延命効果が認められるものを検討候補サンプルとして選択した。その結果、真菌の培養液中より1サンプル(FKI-4238株)に延命効果が確認された。なお、スクリーニングには、北里生命科学研究所において提供された真菌、放線菌および細菌の培養液あるいは、その分画濃縮液、約1,500サンプルを用いた。今回、延命効果が認められた真菌FKI-4238株の培養液はペーパーディスク法では抗真菌活性を示さず、カイコに投与した際にその効果を示すことから、プロドラック様成分が生産されている可能性が予想される。したがって、本スクリーニング系でのみ抗真菌活性を示すサンプルは、ペーパーディスク法など他の従来の評価方法では選択される可能性は低く、in vivo評価系を導入した本研究によってのみ選択されたことが言える。また、ペーパーディスク法において抗真菌活性を示したものも30サンプル存在したが、これらのすべてはin vivo評価系では抗真菌活性を示さず、中には毒性を示すものも存在した。このことから、スクリーニング初期の段階で、抗真菌活性を示す成分の代謝、安定性および選択毒性を同時に判断できる有効なスクリーニング系と考えている。現在、本真菌を再培養したものから抗真菌活性成分の単離精製を試みている段階で、今後、その構造を明らかにする予定である。またスクリーニングについても継続して実施する。昨年度に引き続き、真菌症対策の一環として、カイコを宿主とした簡易カンジダ感染モデル(臨床分離カンジダ・アルビカンスTIMM1768株を感染)を用い、天然資源より抗真菌剤のリードと成り得る新規化合物の発見を目的に探索研究を実施した。本年度はペーパーディスク法で抗真菌(カンジダ)活性を示した微生物の培養液(真菌および放線菌など)を中心にカンジダ感染モデルで評価し、治療効果(延命効果)が認められる培養液をスクリーニングした。北里生命科学研究所において提供された微生物の培養液5,972サンプルを評価した結果、10サンプル(真菌:8サンプル、放線菌:2サンプル)に延命効果が確認され、このうち真菌の選択株3サンプル(FKI-3987、4330および4850株)について検討した結果、各選択株より抗真菌活性を示す成分を単離した。FKI-3987株より単離した成分について、NMRを中心とした各種機器分析により構造解析を行った結果、1964年Godtfrdsonらにより発見されたtrichoderminと同定し(Acta.Chem.Scand.,19,1088-102,1965)、さらにカイコ感染モデルにおいて、50μg/幼虫の濃度で延命効果を示すことが明らかとなった。本化合物はトリコテセン類に属するマイコトキシンではあるが、カイコに対して毒性を示すことなく延命効果を示し、また類縁化合物が数多く存在することことから、これらのカンジダ感染モデルにおける抗真菌活性に興味が持たれる。なお本年度が最終年度となるが、現在、単離した活性成分については構造解析を進めており、他の選択株についても今後も順次検討を行う予定である。また、昨年度の報告書に記載した、真菌FKI-4238株についてはプロドラック様成分の可能性が予想されたが、培養の再現性が得られず、残念ながら検討を断念した。新規化合物を得ることができなかたが、本評価系を用いたスクリーニングは、抗真菌活性のみでなく、化合物の代謝、安定性および毒性を同時に判断可能なスクリーニング系と考えられ、より実用的な化合物の選択が期待できる。
太陽中性子・ガンマ線観測による粒子加速機構の研究

本研究では太陽γ線・中性子検出器の基礎開発およびその基礎特性の調査を行った。軽量化のため、プラスチック・LiI一体型シンチレータを作成し、その発光を1本の光電子増倍管から読み出した。出力波形の蛍光の減衰定数の違いと反応の違いを利用し、γ線、中性子、宇宙線粒子の弁別が可能であることが確認出来た。γ線のエネルギー分解能として約11%@661keVにであった。線源からの中性子スペクトルを測定し、シミュレーションと比較したところ、18MeVの領域に関しては良く一致する結果を得た。本研究は、太陽面爆発によって放出される高エネルギー中性子と加速された粒子と太陽大気が衝突することで放出される核ガンマ線を観測し、太陽面爆発による粒子加速機構を解明することを目的としている。太陽での粒子加速機構の解明は、銀河宇宙線加速に密接に関係し、宇宙線の初期加速から超新星爆発での加速限界までの統一描像の解明につながる。検出器は、ロシアで計画されている太陽探査衛星lnterHeliosに搭載する予定である。今年度は、主に、検出器開発としてプラスチックシンチレータとLilシンチレータの一体型検出器のプロトタイプを制作し、中性子とガンマ線を1本の光電子増倍管で波形弁別により粒子弁別可能性とその性能評価を行った。中性子とガンマ線の弁別については、いくつかの線源を同時に照射することで実際に弁別が可能であり、ガンマ線のエネルギー分解能は11%@661keVであること、また中性子については16MeVのエネルギー領域での計測を実証した。これにより、軽量かつコンパクトな検出器の開発が可能であることがわかった。また、これら実験結果とシミュレーションの比較によるシミュレーションコードの評価を行った。中姓子およびガンマ線の検出効率を計算し、期待されるスペクトルとの比較を行いよく一致することが明らかにされた。また、検出器内での中性子の熱化シミュレーションの計算結果と実験結果もよく一致していた。これらのことから本研究での使用におけるシミュレーションコードの信頼性を実証した。以上により、今後のフライトモデルの開発に向けたプロトタイプ検出器の基礎性能の実証を完了した。太陽表面の爆発現象によって放出される中性子およびガンマ線の観測は、太陽での荷電粒子加速だけでなく、銀河宇宙線の加速機構を解明する上でも重要な意味を持つ。本研究は、粒子加速の統一描像の解明を目指し、太陽近傍での太陽中性子・ガンマ線観測を目的とした太陽中性子・ガンマ線検出器の基礎開発研究を行う。今年度はLiIシンチレータをLaBr_3シンチレータに置き換え、中性子の検出効率を低下させることなく、ガンマ線のエネルギー分解能を向上させることを目指した。とくに、LaBr_3シンチレータの発光信号の読み出しにピンフォトダイオード(PPD)を用いることで、重量および消費電力の大幅な増加なしに実現可能かを検証するため、エネルギー分解能を光電子増倍管(PMT)との実験結果と比較することで評価した。PPDのカタログ値からの試算では分解能の向上が期待されたが、線源を使用した実験で、PPDとPMTを用いた場合で大幅な分解能の改善は得られなかった。この結果は低エネルギー領域ほど顕著に表れた。主な要因として、読み出し回路系ノイズであることが明らかにされ、回路計の改良により分解能の向上が期待されることが明らかになった。本研究は、粒子加速の統一描像の解明を目指し、太陽近傍での太陽中性子・ガンマ線観測を目的とした太陽中性子・ガンマ線検出器の基礎開発研究を行った。今年度の研究では、検出器内での中性子およびガンマ線の様子についてシミュレーションを行い、検出器応答を求めた。その結果、線源を用いた実験を再現することを明らかにした。また、中性子・ガンマ線スペクトル解析のための解析ツールの開発を行った。本研究で開発を行っている検出器は、中性子とガンマ線を1台の検出器で同時観測する。そのため、得られた1つのエネルギースペクトルから、中性子とガンマ線を同定・分離し解析を行う必要がある。この開発に対し、月探査衛星「かぐや」に搭載されたガンマ線分光計で得られた月面からのガンマ線および中性子の実際の観測データを用い、エネルギースペクトル上に現れるガンマ線および中性子の特徴的なピークの同時解析を行った。その結果、「かぐや」や他の月探査衛星で得られた結果とほぼ一致した結果が得られ、同一検出器で同時に観測された中性子・ガンマ線の観測データから同時解析によりそれぞれのデータが得られることを明らかにした。本研究により、中性子・ガンマ線を同一検出器による同時観測およびその解析が可能であることが明らかにされた。
高圧力振動分光法を利用した天然変性タンパク質の“機能構造”の予測

本研究では、標的分子なしに、遊離の天然変性蛋白質だけを用いて、“機能構造"(構造形成時のフォールド構造)を実験的に予測する方法を確立することを目指し、以下3つの課題を設定している:1.代表的な天然変性蛋白質をモデルに用いての圧力誘起αヘリックス形成の実証、2.新規の2次構造解析法としての高圧力ラマン分光測定法の開発、3.β構造に関する予測原理の確立のための予備研究。課題1では、実験のモデル分子として、転写因子CREBのpKID,およびAβ(11-25)ペプチドをターゲットとした。pKIDは比較的溶解度が高く、FTIRによる2次構造解析が可能な測定に成功した。1058 MPaまでの高圧力下でのアミドI'モードの測定から、圧力増加にともない水和ヘリックス構造が誘起された。Aβ(11-25)は、低い溶解度のため高圧力FTIR測定は成功しなかった。CD測定を用いて算出したコイルーヘリックス転移の自由エネルギーとpKIDのデータおよび既報のデータからAβペプチドの圧力誘起の可能性を評価した。また、S-peptideを用いた高圧力FTIR測定においても圧力誘起ヘリックス形成を実証した。以上の結果は、本研究の目的である「天然変性タンパク質におけるヘリックス形成予測に圧力を利用できる」ことを支持した。課題2に関しては、光学系にダイクロイックミラーを採用するとともに、DACに用いる金属ガスケットのデザイン変更による散乱強度の改善により、ペプチドの高圧力ラマン測定が可能となった。課題3では、4つのトリプトファンを疎水性コアとして有するβヘアピンペプチド(Trpzip4)およびその変異体(ヘアピン側Wの一残基置換体)をテスト分子とした。芳香族アミノ酸置換はいずれも圧力変性を示さず、Val置換体は圧力変性を示した。β構造の圧力応答は配列に依存することが明らかとなった。本研究では、標的分子なしに、遊離の天然変性蛋白質だけを用いて、“機能構造"(構造形成時のフォールド構造)を実験的に予測する方法を確立することを目標としている。具体的には、以下の3つを研究骨子としている:I.代表的な天然変性蛋白質(pKID, p53, Aβ蛋白)をモデルに用いて、高圧力下でαヘリックスが誘起されるかを実証する。II.新規の2次構造解析法として、高圧力ラマン分光測定法を開拓する。本年度は、上記のIおよびIIを計画に従って推進した。Iでは、実験のモデル分子として、転写因子CREBのpKID,およびAβペプチドをターゲットとした。一番目の研究ターゲットであるpKIDの構造形成後の構造は、ヘリックス・ループ・ヘリックスであり、2本のヘリックス(αA、αB)を有する。αAおよびαBヘリックス、さらに全長へリックを使って実験を進めることが最終目標であるが、本年度はαAペプチドの合成・精製を行った。合成にはFmoc固相合成法を用いた。常圧下での2次構造解析を進め、高圧力下での測定の準備を進めている。2番目のターゲットであるAβ;ペプチドでは部分ペプチドを用いることを想定しており、本年度はAβ(16-22)を対象に予備的な合成・精製を行った。IIでは、ダイクロイックミラーを用いたラマン分光器の利用およびダイヤモンドアンビルセル(DAC)のセッティング条件の変更により、ペプチドの2次構造解析ができるレベルまでのS/Nの向上に成功した。FTIRによる解析に加え、ラマン分光法による2次構造が今後利用可能である。さらに、ラマン分光法では、FTIRでは解析できない、芳香族アミノ酸など側鎖の振動も活用が可能であるため、高圧力下での限られた解析法の拡張に貢献できる。本研究では、標的分子なしに、遊離の天然変性蛋白質だけを用いて、“機能構造"(構造形成時のフォールド構造)を実験的に予測する方法を確立するめざし、以下3つの課題を設定している:1.代表的な天然変性蛋白質をモデルに用いての圧力誘起αヘリックス形成の実証、2.新規の2次構造解析法としての高圧力ラマン分光測定法の開発、3.β構造に関する予測原理の確立のための予備研究。課題1では、転写因子CREBのpKID,およびAβペプチドを対象とした。pKIDの構造形成後の構造は、ヘリックス・ループ・ヘリックスであり、2本のヘリックス(αA、αB)を有するが、本年度は昨年合成に成功したαAペプチドの基礎的な測定実験を行った。はじめに、ヘリックス誘起剤であるトリフルオロエタノール(TFE)の添加実験を行い、コイル-ヘリックス転移に及ぼす濃度化から転移のギブズエネルギー変化を求めることに成功した。このような基礎データに関する研究はこれまでほとんど報告例がない。さらに、高圧FTIR法を用いて、高圧下での二次構造測定を実施した。Amide I'モード領域のスペクトルから、加圧に伴いヘリックスが増加する傾向が観測された。Aβペプチドに関しては昨年度と同様にAβ(16-22)を対象に合成・精製を行ったが、分光測定ができるまでの十分な試料量は得られていない。課題2に関しては、昨年度までに、高濃度(15mg/ml程度)のサンプルで、ペプチドの2次構造解析ができることが確認できた。本年度は、課題3の課題とも関連する4つのトリプトファンを疎水性コアとして有するβヘアピンペプチド(Trpzip4)を研究対象とした。

ラマンスペクトルの優位性の一つに、芳香族アミノ酸の測定が可能である点であり、トリプトファン側鎖のラマン測定を中心に研究を進めている。課題1に関しては、昨年度までにpKIDのαAペプチドの合成・精製を行った。本年度は上記概要の通り、αAペプチドの基礎データ(コイル-ヘリックス転移のギブズエネルギー変化)の決定、および高圧FTIR法を用いて、高圧下での二次構造測定に成功した。しかしながら、より詳細な実験およびαBペプチド、αA+αBペプチドの合成・測定実験までは到達できていない。Aβペプチドに関しても、概要で述べた通り、精製段階で止まっている。課題1の目標達成には、一つの例だけはなく、複数の例で、圧力誘起ヘリックス形成を実験的に確認することが必要である。課題2に関しては、1年目に測定技術に関しての基本的な問題は解決した。本年度からサンプル測定を開始しており、これまでの進捗状況は計画通りであるといえる。サンプルもβヘアピンペプチドを用いたことから、実験の成果は、課題3の計画にも寄与することが期待できる。本研究では、標的分子なしに、遊離の天然変性蛋白質だけを用いて、“機能構造"(構造形成時のフォールド構造)を実験的に予測する方法を確立することを目指し、以下3つの課題を設定している:1.代表的な天然変性蛋白質をモデルに用いての圧力誘起αヘリックス形成の実証、2.新規の2次構造解析法としての高圧力ラマン分光測定法の開発、3.β構造に関する予測原理の確立のための予備研究。課題1では、転写因子CREBのpKID,およびAβペプチドを対象とした。pKIDの構造形成後の構造は、ヘリックス・ループ・ヘリックスであり、2本のヘリックス(αA、αB)を有する。本年度は断片ペプチドではなくαA+αBを対象とした。合成・精製にも成功し、常圧下でのCD測定、高圧下でのFTIR測定を行った。約1万気圧によるIRスペクトルの変化は非常に小さく、ヘリックスの誘起を判断するには至らなかった。Aβペプチドに関しては、昨年度と同様にAβ(16-22)を対象とした。本年度は常温常圧下でのCDスペクトル変化から、コイルーヘリックス転移自由エネルギーを決定した。FTIR法を用いた圧力効果実験では、加圧によりヘリックス構造が増加する傾向を観測した。しかしながら、試料濃度が高かったため、凝集も同時に発生しており、溶液条件等の検討が必要である。課題2に関する開発は昨年度で終了し、応用測定は課3に含まれる。課題3では4つのトリプトファンを疎水性コアとして有するβヘアピンペプチド(Trpzip4)およびその変異体を対象とした。疎水性コアのアミノ酸変異による圧力応答性をFTIRおよびラマン分光法により調べた。Trpzip4は1万気圧を超える圧力下でも2次構造は壊れず、一つのトリプトファンを脂肪族を側鎖持つアミノ酸に置き換えたものは、変性を示した。ラマン測定では、トリプトファン側鎖由来のバンドに着目して研究を進めている。課題1では、昨年度のpKIDのαAの結果を踏まえ、αA+αBを対象に広げた。合成・精製にも成功し、常圧下でのCD測定、高圧下での予備的なFTIR測定を行ったが、圧力誘起へリックス形成に関してする明確な結果は得られていない。Aβペプチドに関してはAβ(16-22)を対象とし、予備的な分光測定を行うことができた。
神経発生における遺伝子発現モードによる神経分化制御機構の解明

本研究では神経分化に伴うプロニューラル遺伝子Ngn2とその下流遺伝子の発現動態を明らかにし、細胞運命の決定におけるその意義を明らかにすることを目的としている。単一細胞レベルでの遺伝子発現の可視化によってNgn2とその下流遺伝子の発現は様々な発現動態を示すことが明らかとなった。またNgn2の発現を人工的に操作し、Ngn2を持続発現させると振動発現している時と比べて、神経分化が早まることが明らかとなった。以上の結果よりプロニューラル遺伝子と下流遺伝子の様々な発現動態を組み合わせることで、細胞分化のタイミングを制御している可能性が示唆された。以上の成果は第36回日本分子生物学会等の学会で報告した。私たちのこれまでの研究から神経分化を誘導するプロニューラル遺伝子は未分化な細胞においてはその発現が振動するのに対して、分化が誘導されると持続発現するという異なる発現モードを示すことが明らかとなり、このことは異なる発現ダイナミクスによって異なる細胞運命が誘導されることが示唆された。そこで本研究では神経分化の過程においてプロニューラル遺伝子およびその下流遺伝子の発現動態に着目し、遺伝子の発現動態が細胞の運命決定に果たす役割を明らかにすることを目的としている。これまでにプロニューラル遺伝子Ngn2とその下流遺伝子群は様々な発現ダイナミクスや安定性を示すことが明らかとし、このような多様性によって生み出されるNgn2と下流因子の発現の組み合わせによってニューロン分化のタイミングが決定されていることが考えられた。次にこれらの多様な遺伝子発現ダイナミクスが細胞の運命決定にどのように寄与しているか明らかにすることを試みた。そこでプロニューラル遺伝子Ngn2の発現ダイナミクスを人工的に操作し下流遺伝子の発現や細胞運命にどのような変化がもたらされるか解析を行った。Ngn2が振動しているフェーズである神経前駆細胞において人工的にNgn2を持続的に発現させると、下流因子であるTbr2の発現は早期に誘導され、早期に消失するということが明らかになった。このことは神経前駆細胞が早期にintermediate progenitorに分化したのちすぐにニューロンへと分化し前駆細胞として維持される時間が短縮したことを意味する。つまり正確な下流因子の発現誘導において遺伝子発現ダイナミクスが重要な役割を果たしていることが示唆された。今後はこの光誘導の系を用いて、ニューロンの最終分化のタイミングとそれを引き起こす因子群の発現の変化を明らかにしたい。以上の結果は第36回分子生物学会年会等の学会で発表を行った。私たちのこれまでの研究から哺乳類の神経発生過程において、神経前駆細胞ではNotchシグナルのエフェクターであるHes1の発現が振動し、これによって下流因子であるプロニューラル遺伝子が発現振動すること、ニューロンが分化する過程においてHes1の発現が低下しプロニューラル遺伝子が持続発現することが明らかとされた。すなわち、神経分化を誘導するプロニューラル遺伝子は前駆細胞では発現振動し、分化する細胞においては持続発現するという異なる発現ダイナミクスを示すことが明らかとなり、この発現モードの違いが細胞の運命決定に関与している可能性が示唆された。そこで本研究ではニューロン分化において、プロニューラル遺伝子およびその下流因子の発現動態に着目し、異なる発現動態が細胞の運命決定に果たす役割を明らかにすることを目的としている。まず培養細胞を用いてプロニューラル遺伝子Neurogenin2(Ngn2)の下流遺伝子の、Ngn2に対する反応性を調べたところ、下流因子群はNgn2に対して異なる反応性を示すことが分かった。次に、マウス終脳の神経前駆細胞において、プロニューラル遺伝子およびその下流因子群の発現をsingle cell levelにおいて可視化し定量を行うと下流因子群の発現は転写レベルで、様々な発現ダイナミクスを示すことが明らかとなった。また、それぞれの下流因子は異なるタンパク安定性を示し、タンパクの発現ダイナミクスも多様性を示すことが明らかとなった。私たちはこれまでに、神経分化を誘導するプロニューラル遺伝子は未分化な神経前駆細胞においては発現が振動するのに対して、分化が誘導されると持続発現するという異なる発現モードを示すことを明らかにした。この結果から異なる遺伝子発現ダイナミクスによって異なる細胞運命が誘導されることが示唆されたため、本研究では神経分化に伴うプロニューラル遺伝子およびその下流遺伝子の発現ダイナミクスを明らかにするとともに、細胞運命の決定における遺伝子発現ダイナミクスの役割を明らかにすることを目的としている。これまでにプロニューラル遺伝子Ngn2とその下流遺伝子の発現は、神経分化に伴って様々な発現ダイナミクスを示すこと、また下流遺伝子群は様々な安定性を示すことが明らかとなり、このような多様性とその組み合わせによってニューロン分化のタイミングが制御されていることが示唆された。

さらにNgn2の発現ダイナミクスの違いによって下流遺伝子の発現がどのように変化するのか明らかにするために、遺伝子発現を光誘導する系を用いてNgn2の発現を振動モードや持続発現モードで誘導し、Ngn2の標的遺伝子でありintermediate progenitorの分化マーカーであるTbr2遺伝子の発現がどのように発現誘導されるのか解析を行った。その結果、Ngn2を持続発現させると発現振動している時と比べてTbr2の発現は早期に発現誘導され、さらに早期に発現が消失することが明らかとなった。このことはNgn2が発現振動することでTbr2をゆっくりと発現誘導させ、intermediate progenitorとして維持される時間を稼いでいることが考えられた。つまり、プロニューラル遺伝子の発現モードの違いによって、下流因子群の発現のタイミングと持続時間を変化させ分化のタイミングを決定させている可能性が示唆された。発生生物学私たちはこれまでに、プロニューラル遺伝子Ngn2の下流因子群のNgn2に対する反応性やタンパクの安定性には多様性があることを明らかにすると同時に、神経前駆細胞においてNgn2とその下流因子Dll1、Tbr2、Neurod1、Neurod4、Neurod6の発現をリアルタイムイメージングすることによって、それぞれの因子の発現が様々な発現モードを示すことを明らかにした。これらの結果をふまえて、このような遺伝子発現ダイナミクスの多様性が細胞の運命決定にどのように寄与しているか明らかにするため、遺伝子発現を光誘導する系を用いて神経前駆細胞においてNgn2を様々な発現モードで発現誘導し、下流因子群の発現変化と細胞運命の変化を明らかにすることを目的として実験を行った。その結果、Ngn2が発現振動しているフェーズの神経前駆細胞においてNgn2を人工的に持続発現させると、下流因子であるTbr2の発現は早期に誘導され、早期に消失することが明らかとなった。これは未分化な神経前駆細胞から、intermediate progenitorへと早期に分化が誘導され、さらにTbr2陰性のニューロンへと早期に分化が誘導されたことを意味する。つまりNgn2が発現振動することで下流因子Tbr2はゆっくりと蓄積し、ゆっくりと蓄積を起こすことでintermediate progenitorとして維持される時間を稼いでいることが考えられた。このことは、下流因子を誘導するタイミングは上流因子の発現ダイナミクスに大いに寄与していることが示唆された。この結果は遺伝子発現ダイナミクスの多様性が細胞の運命決定において重要な機能を果たしていることを意味するものであり、これらの知見が得られたことは研究を発展させる上で非常に重要であると考えられる。本年度までに、以下の項目について検討を行った。まず培養細胞を用いてNgn2の下流因子のNgn2に対する反応性の違いを検討すると、Ngn2が発現し始めてからすぐに誘導されてくるものと、Ngn2を発現させた後しばらくたたないと発現が誘導されないものとがあることが分かり、下流因子によってその反応性には多様性があることが明らかとなった。
中国の経済発展と環境負荷を考慮した産業構造政策

エネルギー・環境分析を地域産業連関分析を用いて行う場合,問題となるのは,公刊されている地域産業連関表の地域区分と,エネルギー環境分析に適した地域区分とが異なることである。この場合,地域区分の変更を行うが,それに伴い地域間交易構造を推定し直す必要性が生じる。地域間交易構造の推定は容易ではなく,とくに交差輸送を排除しない推定は困難であると考えられてきた。そこで本研究では,数値が得られている地域間交易IRIOの情報を利用しながら,貿易論で標準的なグラビティモデルに基づき,希望する地域区分の地域間交易を,交差輸送を排除しないで推定する手法の開発を行い,中国の統計を用いて良好な結果を得ることができた。地域山号連関表の整備・推定:中国における地域間産業連関表を整備することを目的として,詳細な文献調査を行った結果,各省レベルの信頼できるデータの入手には至らなかったが,中国統計局による2002年,2007年17部門8地域間表を基本データとすることができた。ただし,この表はチェネリー型のMulti-regional Tableの形式であり,しかも交差輸送が無視されているため,これまでに実績のあるグラビティモデルを応用した方法で,交差輸送を排除しない地域間交易を推定するための調整を行っている。この方法の遂行のためには,地域間の距離を測定する必要があり,実績のある人口加重距離の測定のためのデータ整備に着手している。動学化に必要な固定資本形成については,今後推計が困難であることが予想され,代替案を検討している。また,人口動態についてのデータ整備に関する検討を行ったが,これも困難が予想され,代替案を検討している。エネルギー・環境情報の整備・推定:地域別産業別の生産技術の文献調査等を行い,エネルギー消費,それに伴う二酸化炭素排出について,排出原単位を獲得した。大気汚染物質については,信頼できる実測データが存在しないため,今後さらなる調査に加えて,排出原単位の推定方法を文献調査などで推進していくための予備的調査をおこなった。精華大学にて開催された中国投入産出学会にて,周辺研究の動向調査および研究発表を行った。本年度は、中国地域間交易の推定モデルの構築を行った。具体的には、2002・2007年中国地域産業連関表の地域間交易データにおける各地域の経済規模および、地図情報から取得した各地域間の人口加重平均距離より、グラビティモデルのパラメータを推定した。ただし,このパラメータに基づいて推定される地域間交易は実際のものとは異なるうえ、交易の整合性(移入量と移出量との齟齬)は担保されない。そこで,交易の整合性を達成するために、パラメータを、推定時の標準誤差のまわりで乱数を発生させながら,成績の良いものを探索するモンテカルロ手法を開発した。現段階では,100万程度のモンテカルロ試行の中から最も成績の良いものを選び,さらにそのパラメータを中心にモンテカルロ試行を繰り返す方法を用いており,この方法は3地域程度の問題には非常に有効であることを確認した。また,今後,より他地域の問題に対応するべく,マルコフ連鎖モンテカルロ的(とくにシミュレーテッド・アニーリング)手法が有効であることを確認した。地域産業連関表の整備・推定:中国における各省レベルの地域産業連関表を整備することを目的として,文献調査を行い,研究遂行のための一次資料が整備されつつある。一部の地域の地域産業連関表の推計については確立された方法にて、適宜RAS法を用いるなどして調整を行った。また,一部の地域については,中国国家統計局からの支援を得てさらに調整を行った。地域間交易推定にかんがみ、輸出入を先決する方法で地域別移輸入を全国表に整合させている。エネルギー・環境情報の整備・推定:地域別産業別の生産技術の文献調査を行い、エネルギー消費、二酸化炭素排出、大気汚染物質排出(SOx等)に関するデータの入手可能性を調査した。データ未整備部分が多いことがわかっており,必要に応じて、地域別産業別の生産技術の調査を行い環境負荷原単位(生産単位あたりに直接的に排出する環境負荷量)を推定しているが,終了には至っていない。とくに、新疆地区については、資源・エネルギー開発および環境保全についての詳細な調査を行った。地域間交易の推定:各省レベルの地域産業連関表の移出入に整合する産業部門レベルの地域間交易表の作成を行った。とくに環境負荷の地域間波及において交差輸送の効果が非常に大きいことから、交差輸送を排除しない方法で地域間交易表を作成する方法を開発した。また,必要に応じて、現地(文献)調査によって得られる地域間交易の基礎データに基づき各種ノンサーベイ手法を援用した。さらに,この手法に関する論文発表を行った。

本研究の趣旨に鑑み,地域産業連関分析を行う場合,問題となるのは,公刊されている地域産業連関表の地域区分と,エネルギー環境分析に適した地域区分とが異なることである。このような場合,地域区分の変更をすることになるが,そのことに伴い地域間交易構造を推定し直す必要性が生じる。地域間交易構造の推定は容易ではなく,とくに交差輸送を排除しない推定は困難であると考えられてきた。そこで本研究では,公刊された数値が得られている地域間交易(IRIO)の情報を利用しながら,貿易論で標準的なグラビティモデルに基づき,希望する(任意の)地域区分の地域間交易を,交差輸送を排除しないで推定する手法の開発を行い,良好な結果を得ることができた。具体的には,まず,公刊されている地域間交易のトランザクションと別途推計した地域間の人口加重平均距離を用いてグラビティ比のパラメータを推定した。トランザクション比はグラビティ比から計算される。推定されたグラビティ比を単純に用いた場合,推定すべきトランザクションが決定するが,行和および縦和に関する整合性は担保されない。本研究では,回帰分析から得られたグラビティ比のパラメータについて,推定値の周りで推定された分布にしたがう乱数を発生させることで,繰返し異なるトランザクションを作成し,その中から行和列和の整合性の高いものを選び出すという方法をとった。中国の地域産業連関表および地域間交易から得られるグラビティモデルを用いて,地域表を適当な3地域に再編集する事例について良好な結果を得ることができた。社会システム工学研究実施計画にある当該年度の予定について,未達成事項が存在する。具体的には,固定資本マトリクスの推定と人口動態についての基本データを整備することができなかった。今後は若干方針を転換し,動学モデル化よりも地域間特性に関する分析を重点化する。8地域を3地域に集計したバージョンではあるが、実際の地域間交易のデータを用いてグラビティモデルおよび、今回開発したモンテカルロ法を実装している。研究実施計画にある当該年度の予定について,未達成事項が若干存在する。具体的には、地域間交易の推定に関して、開発した手法を国際誌に学術論文として投稿していたが、予想より多くの時間が査読審査にかかったため、その手法を用いた具体的な交易計算手法の開発に時間をとることができなかった。また、予定していた現地調査について未達成の部分があった。〇引き続き,エネルギー・環境情報の整備と,地域間の交易の推定(特に交差輸送に関しての推定)を行う。〇動学モデルについては予定よりも簡略化したモデルの構築を行う。〇データ管理や数値計算を一元化する環境を構築する。最終年度となる平成26年度は,環境データを組み合わせることで,環境保全に関する地域間波及効果の分析を行う予定である。○引き続き、エネルギー・環境情報の整備と、地域間の交易計算手法の開発を行う。○動学モデルの定式化動学化のためのデータ整備・推定の準備、具体的には、固定資本マトリクスの推定手法を開発・推計を行う。地域別の固定資本マトリクスと人的資本の動態モデルから、各期の最終消費および地域産業投資量を政策変数とする、動的計画問題として産業構造モデルを定式化する。
RNA連結活性創出メカニズムを基盤にした逆翻訳系構築の試み

R3Cリボザイム(73ヌクレオチド)を部分的領域欠損して活性を失わせた49ヌクレオチドの変異体<A>、および、<A>とkissing-loopを形成する7ヌクレオチドからなるループ配列をもち、基質結合部位を持たないヘアピン状のRNAである<hairpin-ΔU>を作製し、<A>と<hairpin-ΔU>を混合することによる連結活性の変化を測定したところ、基質結合部位がないにも関わらず、基質の連結は<A>の側でなく、<hairpin-ΔU>の側に起こることが明らかになった。これは、2つの変異体の相補的な配列が、kissing相互作用を介して複合体を形成することにより、活性に必要な構造変化が誘因されたことが、その理由として考えられた。これらのkissing-loop配列の一部を非相補的配列に置換したところ、連結活性が失われたが、再度、別の相補的配列に戻したところ、活性が回復した。kissing-loopの構成ヌクレオチド数を7から、6、5と徐々に減らしたところ、連結効率が低下したり、連結活性を示さないものも出現したりした。kissing-loop部分の自由エネルギー的な考察から、kissing-loopを介した複合体の形成は、主として、熱力学的支配に依存しているが、一部は、速度論的支配にも依存し、連結活性の創出に寄与していることが示唆された。これらの成果に関して、学術論文発表や学会発表を行った。R3Cリガーゼリボザイム欠損変異体が、トランス系で活性上昇を引き起こすメカニズムに対して、ループ間相互作用のヌクレオチド数のその構成にまで迫っていくことができた。やや遅れ気味であった先年度に比べると、大きな進展が見られた。R3Cリガーゼリボザイムにおけるkissing-loop相互作用を介しての構造変化は大きな発見であるが、まだ、連結部位に直接作用する反応メカニズムが明らかでない。今後は、まず、その解明を優先する。さらに、基質結合部位へのペプチドの結合の可能性についても検討を加え、当初の目標である逆翻訳への道筋を明らかにすべく進めていく。R3Cリボザイムは、基質結合部位、グリップ、ハンマーという領域から構成されており(73ヌクレオチド)、ここから部分的領域欠損を行って大きく活性を失った縮小型R3Cリボザイム変異体とハンマーループ部分に相補的な配列をもつ別の変異体を共存させた際に、リガーゼ活性が著しく上昇するが、今年度は、まずこのメカニズムを明らかにするために、変異体を用いたリガーゼ活性測定を中心に研究を推進した。その結果、変異体R3Cと共通のループ部分を持ち、ステムは全て異なる配列を持つヘアピン状RNA(35ヌクレオチド)を、相補的ループを持つ元の変異体R3Cと混合しても、リガーゼ活性は上昇しないことが分かった。一方、2つの変異体R3Cの片方のステム領域に変異を加えたRNAを複数作製し、もう一方の変異体R3Cと混合すると、ステム領域の配列や長さによって、リガーゼ活性が大きく変化することを発見した。最終的に、このトランスの系での活性上昇に必要な分子は、ループ間相互作用を含むヘアピン状のRNAにまで、縮小できることが明らかになったが、ループ間相互作用を含むヘアピン状のRNAであっても、tRNAの原始形態であるミニヘリックスでは、リガーゼ活性上昇をもたらさなかったことから、ループの配列だけでなく、ステム領域の配列も影響を及ぼしており、特に、連結部付近の微細な構造の違いがリガーゼ活性に重要であることが示唆された。これらの成果に関して、学術論文や学会発表を行った。逆翻訳という究極の目標は極めて次元の高いものであるので、そこから見ると、進展はやや遅れているものの、トランス系でのR3Cリガーゼリボザイムの活性上昇に必要な最小要素に近いところまで限定できたことは、今後の展開が開けてきている。

やや遅れ気味であった先年度に比べると、大きな進展が見られた。先年度に明らかにしたR3Cリガーゼリボザイムの、トランスの系での活性上昇に必要なループ間相互作用を含むヘアピン状のRNAに焦点を当て、連結部付近の構造変異体を作製することによって、リガーゼ活性に重要なステム領域の配列を明らかにしていくことで、ペプチドへの導入(逆翻訳)の道筋を作っていきたい。R3Cリガーゼリボザイムにおけるkissing-loop相互作用を介しての構造変化は大きな発見であるが、まだ、連結部位に直接作用する反応メカニズムが明らかでない。今後は、まず、その解明を優先する。さらに、基質結合部位へのペプチドの結合の可能性についても検討を加え、当初の目標である逆翻訳への道筋を明らかにすべく進めていく。
移入超過程及びカタリチック超拡散に関する基礎研究

場所ごとの環境の良し悪しに応じて分枝状態が変化する状態を記述できる数理モデル(確率過程)を構成し、その一意性と正則性を調べた。そこでこの確率過程に基づいて免疫作用としてエフェクター細胞群による細胞障害性を取り入れた、ガン細胞に対する免疫応答の確率モデルを提案した。解析の結果、このモデルの局所消滅性という性質が、エフェクター群の効果によりガン細胞が局所的に駆逐される様子に対応するので応用上極めて重要であることが見いだされた。測度確率過程論の中で1つの特異なクラスを形成する、空間依存型パラメータをもつ分枝マルコフ過程の極限定理について研究をおこなう。(1)環境の善し悪しに応じて分枝率および分枝時間が変化する状況を記述できるモデルとしてのランダムな分枝粒子系から導出される空間パラメータ依存型の測度値分枝マルコフ過程について、長時間漸近挙動としてのある極限定理の導出を目指す。(2)特異な係数をもつ特異超過程(上記測度値確率過程の1種)に関して、長時間漸近挙動を示す極限定理の導出を目指す。たとえば、超過程の特徴付けに出現するログ・ラプラス方程式の言葉で表現すれば、その1次の係数関数をDiracのデルタ関数(シュワルツの意味での超関数)に変えた場合が、上述の特異係数に当たる。(3)これらの数学モデルは、その性質から自然に生命科学の研究対象である生化学や生理学における触媒作用やフィラメントの薬物反応と対応が付けられる。これら生命現象の簡潔な数理モデルとして、上述の超過程による確率モデルを提案して、その方面への応用を図る。1.超拡散過程に関して、(i)サポートの性質、(ii)長時問漸近挙動、(iii)再帰性・消滅性などの基本的な性質を研究すること塗目的としている。具体的な超拡散のモデルに対して、以下の2つの結果を得た。2.従属空間運動に付随した超過程のクラスを対象とし、対象過程のマルチンゲール問題による特徴付け妻考えて、そのマルチンゲール項の具体的表現を用いることにより、対象移入超過程に関する指数型重み付き期待値の上方評価の長時間漸近挙動を調べ、それに関する極限定理を証明した。3.発散型の2階の放物型偏微分作用素に対応するL拡散に付随して定まる超拡散過程を対象とする。質量生成機構に関係する項も考慮に入れた拡張型微分作用素に対する一般化第1個有値を定め、その具体的表現について調べた。またこの固有値が正を仮定した条件の下で、対象超過程の重み付き1次モーメント量の漸近挙動について研究し、その長時間退化性を示す極限定理を証明した。4.上記対象過程においてその第1固有値が正であるということは、その超過程が消滅性よりは少し弱い局所消滅性を持たないことを意味する。この状況下において、長時間挙動として対象確率過程が退化性をもつことは、再帰性・非再帰性による分類論の観点から大変興味深い結果である。1.測度値確率過程論の中の特別なクラスに属する、空間依存型パラメータを伴う測度値分枝マルコフ過程(超過程)に関する極限定理について研究を行った。2.この確率モデルの背景は、分枝粒子系として分枝率と分枝機構を与え、個別に独立な粒子がランダムな時間に分裂し、ランダムな個数の子孫を生成し、一般の2階楕円型偏微分作用素に従う拡散運動をしながら時間発展を繰り返していく状態を経験測度的に記述するものである。対象の超過程は、その粒子系において時間短縮高密度矮小化極限(一種のスケール変換手法)をとることにより極限過程として自然に導かれる。3.また空間依存型パラメータを伴うという意味は、環境の善し悪しに応じて分裂時間の長短や産出子孫数の増減が変化する様を記述できるモデルであることを指す。4.本研究では、背景にある粒子系を統帥する微分作用素Lが再帰的拡散に対応すること、並びに対象超過程に臨界性と時間一様性を仮定した。この設定の下で、臨界的作用素およびその随伴作用素の一般化最小固有値に対応する固有関数に関する領域積分発散性を仮定するとき、対象超過程の1次モーメントの時間平均量の長時間極限が退化するという極限定理を証明した。5.これはそれまでに得ている従属空間運動やコアレシング空間運動を伴う超過程の1次モーメントの指数的漸近挙動に関する極限定理の結果に続く成果である。また証明の途中段階で、背景にある再帰的拡散の滞在時間の平均量が支配的な量として出現し、仮定の発散積分条件がハスミシンスキーの再帰的拡散に対する境界値問題の非可解性と自然に絡み合うなど、確率論的に深い内容をもつ新しい知見に結びつき、興味深い結果である。本研究の対象過程は測度値過程の中で、空間依存型助変数とマルコフ性をもつ超過程で特別なクラスを形成している。その性質から自然に生命科学の研究対象である、生化学や生理学における触媒作用やフィラメントの薬物反応モデルで環境の善し悪し(場所ごとに状態が変化する)に応じて反応状況が変化する様を数理的に記述できるモデルの構成ができた。そこで、以下の結果を得た。

(1)対象過程の滞在時間に関する極限定理を得た。系の支配的な量として背景の再帰的拡散の滞在時間の平均量が出現し、過程の発散積分条件が拡散に関する境界値問題の非可解性と自然に対応するという知見がえられた。(2)ガン細胞に対するエフェクタ(NK細胞、キラーT細胞、マクロファージ)群の免疫作用に関する数理モデルとして分枝マルコフ過程に基づく確率モデルを提案し、ガン初期の形質転換期及び不規則増殖期における免疫応答を記述し、モデルの存在・一意性、正則性及び特徴付けに関する定理を導いた。(3)その際、予想される結果として、超過程モデルの局所消滅性が浮上してきた。これはガン細胞が免疫系の働きにより局所的に駆逐される状況に対応すると考えられるので、今後の研究上、モデルの重要な性質であると認識するに至った。空間依存型の分枝率を伴う測度値分枝マルコフ過程の構成を行い、その存在と一意性および正則性について調べた。これは場所ごとの環境の善し悪しに応じて分枝率が変化する対象を記述できるモデルであって、生化学や生理学における触媒作用やフィラメントの薬物反応に対して応用可能な潜在的能力を秘めた数理モデルである。そこでこの確率過程に基づいて、がん細胞に対する免疫応答に関する確率モデルを提案した。分枝機構には漸近優臨界性を仮定し、がん細胞の形質転換期およびその後の無秩序増殖期を記述できるように、モデルのランダム分枝粒子系には加速増殖性を仮定した。免疫作用としてはNK細胞、キラーT細胞、マクロファージ等のエフェクター群による細胞障害性の効果を分枝確率過程論の言葉で移入率として取り入れた。しかし前年の研究では定数移入率として扱ったため、現実的なモデルからはかけ離れたものになってしまった。今年度ではこの点を改良して(i)場所ごとに異なる効果、(ii)対象領域の場の蓋然性的実現、が記述できるように移入率の導入をより一般化して取り扱った。また前年度から懸案であった消滅性問題についても一応解決を見た。モデルである超過程の局所消滅性はエフェクター群の効果によりがん細胞が局所的に駆逐される様子に対応すると考えられるので応用上極めて重要な性質である。(i),(ii)についてはデインキンの方法によりランダム測度に付随する超過程を構成することにより実現できた。また消滅性に関しては、過去の経歴情報を保持するヒストリカル超過程に変換して論じることにより有限時間消滅性として証明に成功した。