hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストーマ保有者の生きる意欲とスキンケア行動にストーマ看護サービスが及ぼす影響

本年度は、要介護認定を受け、訪問看護ステーションの訪問看護サービスを利用しているストーマ保有者とその要介護者より聞き取り調査を実施した。特にストーマを緊急で造設した高齢の患者にはストーマの造設上の問題として位置不良、高さがないために装具の下に排泄物が潜りやすいなど手技に伴う術後合併症としてのスキントラブルの発生が多く、医原性の排泄機能障害が生きる意欲を低下させていることが明らかになった。2)ストーマと肛門周囲ケアニーズが高い若年発症型の炎症性腸疾患患者のなかで大腸、小腸切除または吻合、骨盤内パウチ造設を伴う外科手術群に質問紙調査を行った。メンタルサポートを含めた心身のケアニーズが顕在化しているにもかかわらず、専門職の不足から適切なケアが提供されていないことが課題として明らかになった。3)オストメイトの自己適応尺度(OSAS-J.前川1998)の英語版(OSAS-E)を作成し、英国のHertfordshire大学看護学部心理学教室との共同プロジェクトを立ち上げ、英国オストミー協会500名の協力を得て日英比較研究を進めている。平成16年度は本研究の最終年度と携え、「ストーマ保有者の生きる意欲とスキンケア行動にストーマ看護サービスが及ぼす影響」の諸問題について論文投稿と学会発表を行った。ストーマ看護は「手術が必要」と医師から病名を告げられた時が始発点であり、周手術期から回復期、退院後の生活維持期、終末期までのライフスパンを含む。ストーマ保有者への聞き取り、患者会への参加観察と質問紙調査票の解析を通して課題を掘り下げた。【概括】1)ストーマ保有者と災害対策:東海大地震が警告される中で、Kオストミークラブ会員を対象に災害対策への認識を調査した。2週間分の非常用ストーマ装具の備蓄率は20.4%と低かった。2)加齢に伴う課題:65歳以上の比率が60%を超え、生活課題は介護問題から緩和ケアまで拡大していた。虚弱・要介護状態にある高齢ストーマ保有者へのQOL保持、看看連携、訪問看護師と介護職の機能分担、ならびに在宅での終末期ケアの基盤整備が重要であった。3)炎症性腸疾患によるストーマ保有者の課題:平成15年全国患者会調査データの分析を進めた。2,175名中285名(13.1%)、平均年齢39.8±12.9歳で性比1.6:1であった。手術創、ストーマ周囲と肛門周囲皮膚ケアのニーズは81%であった。人生の「生きがいなし」と答えたものが30%を占め、継続ケア提供時にはメンタルサポートが不可欠と考えられた。4)ストーマ保有者のライフサイクルと課題:多様な価値観と人生経験や生活背景について配慮をしながら個別的なケアを提供する必要がある。5)QOL課題:ストーマ造設に関連した治療の成績は向上し、5年無再発生存率は高くなってきたが、主観的な健康状態とストーマの局所状況はQOLと密接な関連を持つので、ケア困難時のマネジメントについては事例の集積と人的資源の整備が必要である。
TTウイルスを小児期では臨床的に無害なウイルスとして良いか

新生児期、乳児期のTTV感染経路について、N22及びUTRに設定したプライマーを用いて臍帯血、母乳、唾液のTTVの検出率を調べた結果、感染経路として経胎盤、母乳、唾液によつ感染経路が示唆された。また小児の非AC型急性肝炎例で遺伝子型を検討すると、1型の関与が示唆された。UTR系でTTV陽性母、及び陰性母から生まれた児において経時的にTTV検出の有無を検討すると、前者では10例中9例が生後1.58ヶ月の間でTTVが陽転化したのに対し、後者では陽転化例は無かった。この事はTTV感染例の多くは1歳以内に母親から感染している事を示唆した。その場合、両者で検出されるウイルスの塩基配列の相同性を検討すると、極めて類似する場合と10%以上変異している場合があり、母親のminorな株が感染する頻度が高かった。しかしUTR系で見る限り肝機能異常との関連性は無かった。そこで最近新たにTTVの近縁ウイルスとして発見されたSEN-Vに関しても肝炎との関連性を検討するため、血清中のSEN-V検出の有無をPCR法を用いて検討した。非AC型の肝障害を有する児は劇症肝炎例、急性肝炎例、慢性肝炎例の3つのグループに分類し、それぞれコントロール群と比較した。SENV-D、SENV-Hのみが輸血関連非A-E型肝炎との強い関連性が指摘されており、今回はこの2タイプに限って検討を行った。SENV-Dに関して劇症肝炎群と、コントロール群の間に有意差(P<0.05)が認めが、その他の群の間には有意差は認めなかった。一方、SENV-Hに関しては各群間で有意差は認められなかった。すなわち小児期の非AC型劇症肝炎例の原因として、SENV-Dの関与が示唆された。新生児,乳児期のTTVの感染経路について,N22およびUTRに設定したプライマーを用いて臍帯血,母乳,唾液のTTVの検出率を調べると,N22系では0%,0%,50%(但し母親陽性例では100%),UTR系では11.8%,34.6%,96,2%(但し母親陽性例では100%)であり,感染経路は経胎盤感染以外の感染経路(母乳,唾液)が示唆された(Tohoku J. EXP. Med.,2000,191,203-207).また,N22系を用いて,小児の非AC型急性肝炎例で遺伝子型を検討すると,10例中8例が1型であったのに対し肝機能正常例では25例中8例が1型,他は全例1型以外であった.すなわち小児の非AC型急性肝炎例では1型の関与が示唆された(Tohoku J. Exp. Med.,2000,191,233-239).そこで,UTR系で10例のTTV陽性,2例のTTV陰性母親から生まれた児において経時的にTTV検出の有無を検討すると,前者では10例中9例が生後1.58ヵ月の間でTTVが陽転化したのに対し,後者では陽転化例はなかった.このことはTTV感染例の多くは1歳以内に母親から感染していることを示唆した.その場合両者で検出されるウイルスの塩基配列の相同性を検討すると,極めて類似する場合と10%以上変異している場合があり,母親のminorな株が感染する頻度が高かった.しかしUTR系でみる限り肝機能異常との関連性はなかった.

現在,N22系において多数例を対象とし,遺伝型1型と肝機能異常との関連性を示唆する成績を得ている(投稿予定).またTTVの1亜型であるSENVの1亜型(D型)では劇症肝炎例での検出率が高い成績を得ており,この点に関しても更に検討する予定である.現時点では,小児の非AC型急性肝炎例の一部の原因としてTTVが関与していることが示唆される.TTVが小児期では臨床的に無害なウイルスとして良いかを明らかにする必用がある。我々がこの問題に対する回答として、小児期の非AC型の急性肝炎例の一部の原因としてTTV1型の関与することを明らかにしてきた(Tohoku J EXP. Med.,2000,191,233-239)。このことは成人と異なり、小児期の肝障害の原因は多様なウイルスが関与することを示唆した。そこで最近新たにTTVの近縁ウイルスとして発見されたSEN-Vに関しても肝炎との関連性を検討するため、140名の小児を対象として血清中のウイルスの検出の有無をPCR法を用いて検討した。非AC型の肝障害を有する児は劇症肝炎例、急性肝炎例、慢性肝炎例の3つのグループに分類し、それぞれコントロール群と比較した。SENVは少なくともA-Hの8タイプに分類可能と報告されているが、その内SENV-D、SENV-Hのみが輸血関連非A-E型肝炎との強い関連性が指摘されており、今回はこの2タイプに限って検討を行った。コントロール群ではSENV-D、SENV-Hはそれぞれ60例中8例(13%)、60例中2例(2%)に検出されたのに対し、劇症肝炎群ではそれぞれ5例中3例(60%)、5例中に0例(0%)、急性肝炎群ではそれぞれ20例中1例(5%)、20例中1例(5%)、慢性肝炎群ではそれぞれ9例中1例(11%)、9例中0例(0%)に認められた。すなわちSENV-Dに関して劇症肝炎群と、コントロール群の間に有意差(P<0.05)が認めが、その他の群の間には有意差は認めなかった。一方、SENV-Hに関しては各群間で有意差は認めなかったられた。すなわち小児期の非AC型劇症肝炎例の原因として、SENV-Dの関与が示唆された。
同時代の知覚論・科学論を背景にしたベルクソンの知覚論と実在概念に関する体系的研究

ベルクソンの思想を理解するために、彼に理論的な影響を与えたと思われる同時代の思想状況を形成していた文献を調査した。一年目の19から20世紀初頭にかけての心理学及び哲学の思想状況に関する研究成果を踏まえて、ベルクソンが当時の思想状況の中で対峙していた哲学的な問題を取り出し、それに対する彼の立ち位置の特徴を明らかにした。具体的には、当時の心理学において人々の注目を引いた「オートマティスム」ないし「自動症」の現象が、人間を機械に還元する唯物論的な立場、あるいは意識のようなものを認めるとしても偶有的な現象としてのみ認める立場を増長させたのに対して、どのように反応するか、という問題を取り出した。この問題に対するベルクソンの取り組みの力点を正確に炙り出すために、A.フイエという補助線を引いた。そして、ベルクソンが単に既存の議論を反復しているに過ぎないところと、彼が何かを付け加えているところとを区別することで、ベルクソン自身の主張の力点を明らかにした。フイエが自動機械には還元できないリアリティを、あくまで与えられた観念の運動の中で、非機械的な秩序に従う観念の運動はあるかを問うという方法で求め、欲求を原理とした観念の運動を提示したのに対して、ベルクソンの独自性が、カントが用いたことで有名な「権利」と「事実」の対概念を用いて事に当たっている点にあることが明らかになった。ベルクソンは非機械的なリアリティを示すものとして純粋記憶を提示したが、それは、権利に関わるものなのであって、事実上成立している意識状態、イマージュとなっているものから抽象したり、それと形式的な相違(判明性であれ強度であれ)しかないものとして扱かったりすることは、許されない。この点が、フイエや当時の心理学者たちにはない、ベルクソンの哲学的議論の特徴であると言える。26年度が最終年度であるため、記入しない。ベルクソンの知覚と認識に関する理論について、主に次の二つについて研究を行った。1.ベルクソンの『意識に直接与えられたものについての試論』(1889)を対象に、彼の哲学において「概念的・非概念的」の差異にどのような意味が込められているのかを明らかにた。あるひとつの単純なもの(一つの意識状態、一つの姿勢、一つの知覚)も、すでに他の様々な項を含みこんだものとして初めて、そのものであることができる。このような、他のものとの含み込み合という含意関係こそが、あるものの本性を決めるという見解を取り出した上で、諸々の項が含むお互いの間の含意関係を、言語に基づくような仕方で「分割」し断ち切ることで得られるのが、その出自からして複数の外延と不変的な内包とを持つ「概念的なもの」である、と考えられていることを明らかにした。2.ベルクソンに理論的な影響を与えたと思われる、19から20世紀初頭にかけての心理学及び哲学の思想状況を形成していた文献を調査した。具体的には(a)当時の心理学者達の観念連合に関する論争と、(b)記憶に関する心理学的・病理学的議論として念頭に置かれていると思われるピエール・ジャネの議論とを検討した。(a)類似と近接という二つの連合原理の関係を巡る観念連合論者らによる論争の中で、諸項の意識的な関係づけの働きに先だって働くような何らかの関係づけの必要性が指摘されていたこと、こうした論争をベルクソンが引き受けていることを明らかにした。(b)ジャネにおいて記憶は、意識的な働きかけから独立に、「下意識」においてそれ自身で体系化され展開する力を持っていると見なされており、いわゆる観念連合は、記憶それ自身が持つ自らを展開する力と現在の感覚との相互規制の問題として扱われなければならないことになる、という点を明らかにし、ジャネとベルクソンとの親近性を指摘した。

26年度が最終年度であるため、記入しない。ベルクソンとの認識論を研究するための「概念」の概念という視点を見いだし、その基本的な理解を得たこと、また同時代の心理学的思想状況に関する調査を行い、記憶の問題の重要性を発見したことは、大きな進展と言えると思われる。しかし、心理学的思想状況の網羅的調査にはいたっていないこと、ドゥルーズの思想の研究に関しては成果を纏められていないことから、「おおむね順調」という評価が妥当と思われる。一年目の研究の結果重要性が明らかとなった記憶に関する心理学的議論には、まだ網羅的調査に至っていない点が残っているため、コーパスを広げて19・20世紀における記憶の問題を体系的に研究する。加えて、計画通り、メルロ=ポンティやバルバラスを中心とした現象学的知覚論、及びG. Evans, J. McDowellらの分析哲学的知覚論をベルクソンの知覚論とつきあわせ、その現代的意義の解明を行う。
東アジア印刷文化の複眼的研究―紙・墨・顔料などの特性分析を中心に―

本年度は、昨年度に引き続き、桜圃寺内文庫(山口県立大学付属図書館)に所蔵される史料を中心に、調査・分析を行った。史料のデジタル化や、それに伴う各種情報のデータベース化も進めた(これらの成果に関しては、出来るだけ早く、WEB上などにおいて広い範囲に公開していく予定である)。なお同文庫所蔵の史料のうち、とくに重視されるモノの一つである「好太王碑拓本」(2種)については、武田幸男氏らによる昨年来の調査成果が、山口県立大学国際文化学部の紀要で公表された(同25号)。以上の作業と並行して、昨年度は浮世絵職人の竹中健司氏(竹笹堂代表)にお願いして、印刷のワークショップを開催した。その場では、私蔵の木版を使った木版印刷の実施や、竹中氏に持参していただいた版木による浮世絵の木版刷りの実演など、さまざまなワークショップが実現した。こうした作業によって、木版印刷を研究するに当たっての、各種の詳細なデータを得ることが出来た。また、これ以外にも、中世近世に作製された印刷本である「高野版」の調査・分析や、コピー機が登場する以前の近代の印刷法の一種である「ジアゾ式」の複写印刷に関する検討なども進めた(これらの作業に関しては、現物の収集も含めて進めている最中である)。このほか、高良大社(福岡県)の所蔵する古文書の調査を実施し、古文書の内容だけでなく、物理的な各種の特性(とくに紙質の分析など)から、史料の成立年代を検討・想定する作業なども行った。これまでの調査によって、桜圃寺内文庫(山口県立大学附属図書館)の所蔵史料に、当初想定していたよりも多数の重要な史料が含まれていることが明らかとなりつつある。そのため、当初計画を部分的に変更し、次年度も当分この調査を中心として作業を進めていきたいと考えている。桜圃圃寺内文庫に所蔵される史料を主対象として調査・研究を進めるとともに、他所に所蔵される関連史料についても、必要に応じて調査・研究を進めていきたい。本年度は、寺内文庫(山口県立大学)に所蔵される各種の印刷関連の史料を対象とする調査を進めた。その結果、中国・朝鮮の印刷関連史料に関する調査・検討の作業を、計画通り進めることができた。そうした分析過程で、たとえば学界未紹介の好太王碑拓本(2種類)に関して、いずれも最初期の石灰拓本として重視される史料であることが判明した。この点に関しては、武田幸男氏ほか関連分野の複数の研究者にも直接調査していただき、史料性に関する確認を進めている最中である。また調査の過程で、寺内文庫の収蔵品のなかに朝鮮版の内賜本(国王から特別に下賜される良本)が確認されるなど複数の新発見もあり、次年度についても寺内文庫の調査を中心に進める必要性が生じているのが現状である(当初の予定では、次年度からは外部機関に調査重点を移行させていくはずであった)。日本の印刷に関しては、次年度以降に研究を展開させる前提として、寺内文庫の収蔵品のみに止まらない調査を進めた。具体的には、中世の印刷本や近世の版木に関する調査・検討作業に手を付けた。このうち中世に関しては、寺内文庫に所蔵される中世の古版経のほか、たとえば高野版『秘蔵宝鑰』の鎌倉・室町期の版本を独自に入手し、分析作業を開始した。また近世の版本に関しては版本の現物を検討するに止まらず、実際にその本を刷った木版を複数入手することに成功するなど、複眼的な分析を進める下地が整いつつある。29年度は4年間にわたる研究の開始年度に当たるが、まず手を付けた寺内文庫の調査に関しては十分な基礎的成果が蓄積できた。とくに研究を推進する過程において、「研究実績の概要」の欄で記したように、当初予想していなかった貴重な史料を発見したり、入手したりすることが度重なるなど、次年度以降の研究の展開をより膨らませることが可能となった。なお30年度に予定している3Dスキャナを用いた版木のデータ収集作業などに関しても、29年度のうちに各種の試行を進め、いくつかの重要な情報・経験を蓄積することに成功した。

このほか、高良大社(福岡県)の所蔵する古文書の調査を実施し、古文書の内容だけでなく、物理的な各種の特性(とくに紙質の分析など)から、史料の成立年代を検討・想定する作業なども行った。これまでの調査によって、桜圃寺内文庫(山口県立大学附属図書館)の所蔵史料に、当初想定していたよりも多数の重要な史料が含まれていることが明らかとなりつつある。そのため、当初計画を部分的に変更し、次年度も当分この調査を中心として作業を進めていきたいと考えている。「研究実績の概要」の欄で記したように、寺内文庫の収蔵品のなかで複数の重要な新発見があったことをふまえ、当初計画を変更して、次年度についても寺内文庫の調査を中心に進める予定である。また当初は予定していなかった内容だが、本研究を推進しつつある時期に、貴重な中世の版本を複数入手することに成功したことをふまえると、それらを対象とする研究・分析も並行して進めることが、研究成果をまとめる際に重要な意味を持つと考えられる。そこで、当初計画案に示したスケジュールを変更し、県文書館・県立図書館などの史料を対象とする本格調査に関しては31年度以降に実施することとして、30年度については29年度中の計画遂行の過程で生じた新たな課題の解決を中心に進めていきたい。なお30年度には、木版を刷る過程の検討を進めるために、浮世絵刷の職人に依頼してワークショップなどを実施するなど、多角的な分析を進める予定になっている。桜圃圃寺内文庫に所蔵される史料を主対象として調査・研究を進めるとともに、他所に所蔵される関連史料についても、必要に応じて調査・研究を進めていきたい。出張回数・日数が、当初計画していたほどに行わなくとも十分な成果が上がったことと、学生アルバイトの作業(データ入力)が、予想よりもスムーズに進んだために予算の一部が次年度に繰り越された。繰り越し分は、「今後の推進方策」で述べたような新たに生じた課題の解決に使用することで、研究全体をスムーズに進捗させていきたい。桜圃寺内文庫に所蔵される史料の調査・検討作業が当初計画よりも長引き、データのデジタル化にかかる費用や、他機関を対象とする遠距離の出張経費などが一部支出されななかった結果、残額が発生した。本年度は、この予算を利用して、とくにデータのデジタル化作業を積極的に進めていきたい。
ヒストン脱メチル化酵素の反応機構解析と阻害剤開発

ヒストンH3のリジン27のメチル化(H3K27me)は、遺伝子発現の抑制マークとして働き、多細胞生物の分化と発生に関与している。また、H3K27meレベルの異常は様々ながんと関連している。本研究は、H3K27脱メチル化酵素であるKDM6ファミリータンパク質の反応解析機構と阻害剤開発を目的としている。ハイスループットスクリーニングで得られた阻害剤候補化合物とKDM6Aとの複合体構造解析を行ったが、候補化合物の電子密度を見出すことは出来なかった。現在のKDM6Aの結晶系ではクリスタルパッキングの影響で化合物が活性中心に到達できなくなっている可能性を考え、異なる結晶系でKDM6Aを結晶化するべく、結晶化スクリーニングを再度行うと同時にKDM6Aの内部ディスオーダー領域を欠損した変異体を作成し結晶化を試みたが、異なる結晶系を見出すことは出来なかった。また、KDM6Aと同様の触媒反応機構を利用するKDM4、KDM7ファミリータンパク質とKDM6Bとの発現系を構築し精製を行ったが、残念ながら構造解析に至らなかった。一方、KDMタンパク質とヌクレオソームとの相互作用を詳細に解析するため、ヌクレオソームの再構成系を構築し、ヌクレオソーム上のヒストン脱メチル化アッセイ法を検討した。これらの成果を踏まえ、今後はスクリーニングを再度行うことでより親和性の高い候補化合物の取得を試み、またヌクレオソーム複合体の構造解析を目指したい。タンパク質の翻訳後修飾についての研究として、タンパク質ラムノース転移酵素EarPとその基質タンパク質との複合体の結晶構造を決定した。複合体構造をもとにした生化学的解析と分子動力学シミュレーションを合わせ、その反応機構を明らかにした。この結果は、感染症治療薬として有望なEarP阻害剤の開発に向けて有用な手掛かりを与える。KDM6Aはトリ/ジメチル化ヒストンH3 Lys27(H3K27me3/2)特異的脱メチル化酵素であり、多細胞生物の発生・分化において中心的役割を果たす。KDM6Aの変異やH3K27me3レベルの異常は様々な疾患に関係している。本研究では、KDM6Aの時分割X線結晶構造解析と阻害剤スクリーニングを行い、i)KDM6Aによる反応触媒機構の解明、ii)生物学的・医学的に有用なKDM6特異的阻害剤の開発を目指す。・これまでにin vitroアッセイの結果から得られていたKDM6阻害剤候補化合物について、細胞アッセイによる絞り込みを行った。ある種の脳幹グリオーマ細胞ではグローバルなH3K27me3レベル低下が見られ、それによる遺伝子発現異常ががんを引き起こすと考えられている。そのため、この種のグリオーマに対してH3K27脱メチル化酵素阻害剤を用いたH3K27me3レベル回復による治療戦略が提唱されている。我々が同定した8種類のKDM6阻害剤候補化合物を用い、その存在下でグリオーマ細胞株を培養したところ、1種類の化合物が増殖を抑制することを見出した。・KDM6の時分割X線結晶構造解析を行う際には、反応条件検討のためにKDM6Aとヒストンペプチドとの複合体の結晶が大量に必要となる。これまで使用していたKDM6Aの発現系は収量が十分でなかったため、新しい発現系を構築した。N末端側にSUMOを融合させた発現系を用いて、大腸菌における収量を数倍向上させることに成功した。この発現系から得られたKDM6断片の結晶化を行い、以前と同様の結晶化条件で結晶が得られることを確かめた。阻害剤開発については、細胞レベルで活性を持つ化合物を見出している。時分割X線結晶構造解析については、大量にKDM6A-ヒストンペプチド複合体結晶を得られる条件が整っている。ヒストンはメチル化・アセチル化・リン酸化などの様々な翻訳後修飾を受け、それによりゲノム機能が制御されている。本研究は、H3K27脱メチル化酵素であるKDM6ファミリータンパク質の反応機構解析と阻害剤開発を目的としている。反応機構解析については、KDM6Aと基質ペプチド複合体結晶について結晶内反応を進行させて中間体構造の捕捉を試みたが、現在までに新規の中間体構造を決定するには至っていない。結晶内反応が同期して起こらず、明瞭な電子密度変化を伴わないことが原因と考えている。また、すでに得られている阻害剤候補化合物とKDM6Aタンパク質との複合体の結晶構造解析を試み、共結晶化法または浸潤法を用いて様々な結晶を調製してX線回折データを解析したが、残念ながら阻害剤候補化合物に由来する電子密度は得られていない。本研究の本来の目的と関連するテーマとして、新奇タンパク質ラムノース転移酵素EarPの結晶構造解析を行った。EarPとその基質タンパク質との複合体の結晶構造を1.8オングストローム分解能で決定することに成功し、その基質認識機構と触媒機構についての構造的知見を得た。EarPは有望な創薬標的であり、本構造解析は阻害剤開発に有用な情報を提供する。KDM6の反応機構解析と阻害剤開発については、進捗がやや遅れている。これは様々な条件を試しても、新規反応中間体や阻害剤候補化合物の電子密度を観測できていないからである。一方、新規なタンパク質修飾(ラムノース化)を触媒するEarPタンパク質について、そのX線結晶構造決定に成功した。

ヒストンはメチル化・アセチル化・リン酸化などの様々な翻訳後修飾を受け、それによりゲノム機能が制御されている。ヒストンH3のリジン27のメチル化(H3K27me)は、遺伝子発現の抑制マークとして働き、多細胞生物の分化と発生に関与している。また、H3K27meレベルの異常は様々ながんと関連している。本研究は、H3K27脱メチル化酵素であるKDM6ファミリータンパク質の反応解析機構と阻害剤開発を目的としている。反応機構解明のため、KDM6Aと同様の触媒反応機構を利用するKDM4、KDM7ファミリータンパク質とKDM6Bとの発現系を構築し精製を行ったが、残念ながら構造解析に至らなかった。また、すでに得られている阻害剤候補化合物とKDM6Aとの複合体構造解析を引き続き行ったが、候補化合物の電子密度を見出すことは出来なかった。現在のKDM6Aの結晶系ではクリスタルパッキングの影響で化合物が活性中心に到達できなくなっている可能性を考え、異なる結晶系でKDM6Aを結晶化するべく、結晶化スクリーニングを再度行うと同時にKDM6Aの内部ディスオーダー領域を欠損した変異体を作成し結晶化を試みたが、異なる結晶系を見出すことは出来なかった。一方、KDM6とヌクレオソームがどのように相互作用するかを調べるため、ヌクレオソームの再構成系を構築した。一方、本研究の本来の目的と関連するテーマとして、ラムノース転移酵素EarPとその基質タンパク質EF-Pとの複合体の結晶構造を決定し、その反応機構を明らかにした。結晶内反応のモニターによる反応機構の解明には多くの結晶を準備し様々な反応条件の検討を行うことが必要であるが、再現よくKDMタンパク質の結晶を得ることが難しいことが問題になっている。阻害剤の最適化については、現在の候補化合物とKDM6Aとの複合体の構造を決定できていないことが問題である。おそらく現在の結晶系におけるクリスタルパッキングが低分子の結合を邪魔していると考えられ、他の結晶系を探索したが見つけることが出来なかった。一方、KDMタンパク質と同様にタンパク質の側鎖修飾を通して遺伝子発現制御に関与するEarP(アルギニン・ラムノース転移酵素)について、その動作機構を解明することができた。ハイスループットスクリーニングで得られた阻害剤候補化合物とKDM6Aとの複合体構造解析を行ったが、候補化合物の電子密度を見出すことは出来なかった。
新規疼痛関連リン酸化酵素情報伝達マップ:リン酸化プロテオミクスによる痛み表情解析

神経障害性疼痛および炎症性疼痛の新規薬物治療ターゲットとして、脊髄および感覚神経に発現するCK1δ/εが有望であることを示唆した。また、臨床応用により適切な新規CK1阻害薬を見出すことに成功した。候補化合物の1つTG003は、マウス炎症性疼痛モデルにおいて有効性を示し、さらに安全性も高いことが予備的検討から示唆されている。以上の結果から、TG003はCK1を標的にした新規鎮痛薬開発のリード化合物として期待できることが示された。本年度は、申請者らが最近脊髄および後根神経節において見出した新規疼痛関連プロテインキナーゼであるカゼインキナーゼ1ε(CK1ε)について、1)様々な疼痛モデルにおけるCK1εの発現調節機構、および2)CK1ε情報伝達系の下流タンパク質群の検索を集中的に行った。1)後根神経節においては、感覚神経損傷後3日目よりCK1εタンパク質の発現上昇が認められたが、急性炎症発症後6時間、あるいは遷延性炎症発症後3日、7日、14日においても、CK1εタンパク質の有意な発現変動は認められなかった。この結果から、CK1εタンパク質発現上昇機構には炎症関連メディエーターの関与は少ない可能性が考えられた。2)神経因性疼痛モデルマウス脊髄におけるリン酸化プロテオミクス解析を行い、CK1ε標的タンパク質群の検索を試みた結果、複数の標的タンパク質候補を同定できた。その内の1つの標的タンパク質候補に対する阻害剤が利用可能であったので、神経因性疼痛発症後2週間以上経たマウスの髄腔内に投与し、神経因性疼痛行動に対する効果を検討した。その結果、この阻害剤は10100pmolの用量で、濃度依存的に機械的アロディニア症状および熱性痛覚過敏症状を数時間にわたって寛解することが示された。現在このタンパク質の感覚神経損傷に伴う発現変動を検討中である。また、炎症性疼痛モデルマウス脊髄におけるプロテオミクス解析も進行中であり、炎症時に発現変動を示すタンパク質群の同定、神経因性疼痛との差異の検討を重ねている。近年我々は、マウスの末梢神経損傷後、後根神経節(DRG)ニューロンおよび脊髄後角ニューロンにおいてカゼインキナーゼ1ε(CK1ε)タンパクの発現量が上昇し、特にDRGニューロンで増加したεタンパクが感覚神経中枢端に運ばれ、脊髄後角において神経因性疼痛を促進的に調節することを報告した。そこで、このDRGニューロンにおけるεタンパク発現上昇に炎症は寄与するのか、また炎症性疼痛にCK1は関与するのかを検討した。急性炎症性疼痛にはカラゲニンモデル、遷延性炎症性疼痛には完全アジュバント(CFA)モデルを用い、それぞれ投与後6時間、あるいは3日の時点にδ/ε阻害薬IC261を髄腔内投与すると、両モデルにおける疼痛行動を濃度依存的に抑制した。しかし、カラゲニンあるいはCEAの投与は、脊髄およびDRGにおいて、δおよびεタンパクの有意な発現上昇をもたらさなかった。そこで、IC261の脊髄における作用メカニズムを検討するため、脊髄横断スライス標本を作製し、痛覚情報修飾に重要な脊髄後角膠様質ニューロンから膜電位固定下で自発性興奮性シナプス後電流(EPSC)、あるいは自発性抑制性シナプス後電流(IPSC)を、ホールセルパッチクランプ法を用いて記録した。コントロール群においては、IC261(1μM)の灌流適用はEPSC、IPSCの発生頻度、大きさ共に影響を与えなかった。一方、両炎症モデルにおいては、EPSCの頻度と大きさを有意に抑制したが(頻度をより顕著に抑制)、IPSCの頻度と大きさには影響しなかった。以上の結果から、カラゲニンあるいはCFAモデルマウスにおける脊髄痛覚伝達に、両起炎物質の炎症刺激がもたらすCK1δ/ε活性化が寄与し、IC261はこの活性化、特にEPSCの頻度をより顕著に抑制することから主にシナプス前における活性化を抑制することで鎮痛効果を示すことが推測された。我々の研究グループは、マウスの末梢神経障害性疼痛モデルおよび炎症性疼痛モデルを用い、市販のCK1δ/ε選択的阻害薬IC261の髄腔内投与が、両疼痛モデルマウスにおいて観察される機械的アロディニア現象および熱性痛覚過敏現象を抑制することを見出し、CK1δ/εは神経障害性疼痛および炎症性疼痛両者における新規薬物治療ターゲットになりうることを示唆した。しかし、IC261を用いたその後の検討では、CK1阻害とは無関係と考えられる細胞毒性の存在が示唆され、医薬品開発の障害となることが予想された。そこで臨床応用可能な新規CK1阻害薬のスクリーニングを試みたところ、in vitroで有効な候補化合物を複数種見出すことに成功した。本年度は、候補化合物の1つTG003のマウス炎症性疼痛モデルに対する効果を検討し、以下の結果を得た。1)TG003は各種CK1アイソフォームに対してほぼ同等の阻害活性を持つCK1阻害薬であった。2)急性および遷延性炎症性疼痛モデル(それぞれカラゲニンおよびCFAモデル)

マウス両者における機械的アロディニア現象および熱性痛覚過敏現象に対する抗侵害効果を検討すると、TG003はIC261と比較して用量比(髄腔内投与による)で10倍以上強力な効果を示した。3)両モデルマウスより脊髄横断スライスを作製し、膠様質ニューロンから記録される自発性興奮性シナプス後電流(sEPSC)に対する効果を検討すると、TG003はIC261同様、sEPSCの平均発生頻度を有意に低下させたが、平均振幅には影響を与えなかった。しかし、その頻度抑制効果は、IC261に比べ有意に強力であった。以上の結果から、TG003はCK1を標的にした新規鎮痛薬開発のリード化合物として有望であることが示唆された。神経障害性時や炎症性時の感覚神経および脊髄におけるCK1δ/εタンパク質の機能解析が進み、δ/ε阻害薬の髄腔内投与による鎮痛メカニズムの一端が明らかとなった。また現在、δおよびε選択的阻害薬の開発の共同研究に着手している。24年度が最終年度であるため、記入しない。CK1δ/εの標的タンパク質の同定と疼痛発現機序への関与に関する研究を進行させるとともに、CK1阻害薬が臨床応用可能であるか否かを検討するため、全身投与(経口、腹腔内投与)可能な選択的CK1阻害薬開発の基礎的検討を進める予定である。
練りきり(和菓子)の色が食嗜好・食行動に及ぼす影響について-食育実践の試み

食べ物のおいしさを感じる上で,視覚は大きな役割を果たしている。食における色の効果を大切にしてきた我が国には,和菓子という伝統的な菓子がある。和菓子には,季節や行事により種類・色・形・材料などが使い分けられるなど,他国の菓子には見られない特徴を持つ。一方,現代社会においては,食における色彩は軽視される傾向にある。また,和菓子の喫食頻度は減少傾向にあり,食文化の継承という面において懸念すべき状況にある。本研究室では,和菓子の中でも色の美しさが特徴であり,色の配色や形の変化により季節感や造形美を表現できる練りきりに着目し,研究を進めており,いくつかの知見を得ている。や造形美を表現できる練りきりに着目し,研究を進めており,いくつかの知見を得ている。視覚はおいしさを感じる上で大きな役割を果たしている。日本料理においては、色彩が鮮明で美しいことが大切にされるが、見た目の美しさは素材の天然色を生かす調理法、盛り付け方、食器の選び方など、視覚上の演出方法によるところが大きい。食における色の効果を大切にしてきた我が国には、和菓子という伝統的な菓子がある。和菓子には、(1)季節や行事により種類・色・形・材料などが使い分けられる、(2)形や色、テクスチャーが多様である、(3)カロリーが低い、(4)卵や小麦粉に起因する食物アレルギーの心配が少ないなど、他国の菓子には見られない優れた特徴を持つ。一方、現代社会においては、加工品の普及により、簡便性、合理性、利便性が重視され、食における色彩は軽視される傾向にある。また、食生活の洋風化により、和菓子の喫食頻度は減少傾向にあり、食文化の継承という面において懸念すべき状況にある。本研究室では、和菓子の中でも色の美しさが特徴であり、色の配色や形の変化により季節感や造形美を表現できる練りきりに着目し、研究を進めており、いくつかの知見を得ている。和菓子の色が食嗜好や食行動に与える影響については本研究室以外では全く研究が行われておらず、新規性のある研究といえる。加えて、健全な食嗜好・食行動・食習慣の形成や食文化の継承には幼少の頃から体系的に食教育を行なう必要があるが、実践例の報告はほとんどないのが現状であり、本研究は食文化の継承という面からも貢献できる。本年度では、練りきりの食嗜好と色嗜好について、基本的食習慣形成の重要な時期にあたる小学生を対象とした調査および実践研究を行なった。さらに、成長に伴う食嗜好や色嗜好の変化、および食行動への影響を追究するために、異なる年代についても調査を行なった。今後はこれらの調査をもとに、世代に応じた、練りきりの色彩を用いた新たな食育のあり方を検討していく。日本料理においては、色彩が鮮明で美しいことが大切にされるが、見た目の美しさは素材の天然色を生かす調理法、盛り付け方など、視覚上の演出方法によるところが大きい。和菓子には、(1)季節や行事により種類・色・形・材料などが使い分けられる、(2)形や色テクスチャーが多様である、(3)カロリーが低い、(4)卵や小麦粉に起因する食物アレルギーの心配が少ないなど、他国の菓子には見られない優れた特徴を持つ。また、食生活の洋風化により、柏菓子の喫食頻度は減少傾向にあり、食文化の継承という面において懸念すべき状況にある。本年度では、練りきりの食嗜好と色嗜好について、大学生を対象とした調査および実践研究を行なった。さらに、前年度に実施にした小学生の調査結果と比較しながら、成長に伴う食嗜好や色嗜好の変化、および食行動への影響を追究した。今後はこれらの調査をもとに世代に応じ左、練りきりの色彩を用いた新たな食育のあり方を検討していく。

日本料理においては、色彩が鮮明で美しいことが大切にされるが、見た目の美しさは素材の天然色を生かす調理法、盛り付け方など、視覚上の演出方法によるところが大きい。食における色の効果を大切にしてきた我が国には、和菓子という伝統的な菓子がある。和菓子には、(1)季節や行事により種類・色・形・材料などが使い分けられる、(2)形や色、テクスチャーが多様である、(3)カロリーが低い、(4)卵や小麦粉に起因する食物アレルギーの心配が少ないなど、他国の菓子には見られない優れた特徴を持つ。一方、現代社会においては、加工品の普及により、簡便性、合理性、利便性が重視され、食における色彩は軽視される傾向にある。また、食生活の洋風化により、和菓子の喫食頻度は減少傾向にあり、食文化の継承という面において懸念すべき状況にある。本研究室では、和菓子の中でも色の美しさが特徴であり、色の配色や形の変化により季節感や造形美を表現できる練りきりに着目し、研究を進めており、いくつかの知見を得ている。和菓子の色が食嗜好や食行動に与える影響については本研究室以外では全く研究が行われておらず、新規性のある研究といえる。加えて、健全な食嗜好・食行動・食習慣の形成や食文化の継承には幼少の頃から体系的に食教育を行なう必要があるが、実践例の報告はほとんどないのが現状であり、本研究は食文化の継承という面からも貢献できる。本年度では、練りきりの食嗜好と色嗜好について、大学生を対象とした調査および実践研究を行なった。特に色彩構成の変化と嗜好性の関係に着目し、男女間における食嗜好や色嗜好の変化を追究じた。
一般化された数域の総合的研究

行列Aに対し、Aと単位ベクトルxからつくられるエルミット形式のつくる値域(x^tAx:||x||=1)をAの数域と呼ぶが、これは複素平面上のコンパクト凸集合をつくっている。この数域の特性はスペクトルなどと共に行列の特徴を捉える上で重要さを増している。我々はこの一年間、数域の拡張であるc-数域、C-数域、q-数域について数多くの成果を得た。拡大数域も複素平面上のコンパクト単連結領域になるため、その特徴はその境界(閉曲線)に現れる。成果の例:1.c-数域の境界の滑らかでない点(non differential point)は必ずその近傍で扇形の要のような角をつくっている。2.滑らかな点であっても、その滑らかさの度合にはそれぞれの階級k-regular point)がある。3.境界曲線は高々有限個の点を除いて全ての点で十分滑らか(∞-regular)である。4.対角行列のq-数域は3次元の行列のq-数域の和に帰着させることが出来る。5.ある種の対角行列のq-数域の境界は、それぞれ特別ないくつかの代数弧の和になる。c-数域の境界曲線が代数曲線方程式で表されることを示し、実際に3行3列の行列の場合にマセマテカが描かせて、行列と境界曲線との関係を明らかにすることが出来た。その外、ここに書ききれない複雑な結果のいくつかが得られている。以上の結果は論文で発表したもの、投稿中のものなどであるが、高口と中里は、京都大学数理解析研究所の短期共同研究“ヒルベルト空間上の有界線形作用素の数域と数域半径"(95年6月12日-16日)で、それぞれ「行列の数域の境界について」、「C-数域のユニタリ不変式」を報告している。更に、96年8月6日-9日に札幌で開かれる国際研究集会“3rd workshop on Numerical Ranges and Numerical Radii"で高口と中里の報告がそれぞれ予定されている。
炎症性腸疾患病変部に共通する特異的本態の解明

炎症性腸疾患(IBD)には好発部位を認めるが、好発部位に発症する分子機構は不明である。しかし発症後の病変部における解析は炎症の修飾を伴った発症後の病態を反映するものであり、発症時の本態は埋伏されるため不明である。申請者の教室で独自に構築したマウス大腸オルガノイドを発展させ、同一患者由来の病変部・非病変部のオルガノイドを樹立することで生体内での炎症背景差異をリセットした状態での解析が可能になると着想した。つまり、病変部由来オルガノイドの解析は非病変部と比較することで発症時の本態を描出できると考える。さらに潰瘍性大腸炎の大腸・クローン病の小腸それぞれの病変部に共通する特異的因子を同定することはIBD本態の根幹に関わる因子の同定が期待でき、これまでと異なる腸管上皮細胞を標的とした治療薬の開発にまで発展できる計画である。本研究では1)IBD患者の病変部・非病変部の腸管上皮オルガノイドにおける機能差異、2)IBD病変部共通の特異的遺伝子の同定、3)IBD病変部特異的遺伝子における上皮細胞機能・疾患本態との関与解析を中心課題とし、炎症背景を除去した病変部特異的且つ疾患に共通する上皮細胞機能を抽出することによりIBD疾患の本態を明らかとすることを目的とする。1)病変部小腸・大腸オルガノイド機能解析においては、潰瘍性大腸炎患者同一人物病変部の直腸及び非病変部の上行結腸より大腸オルガノイドを樹立した。さらに、クローン病患者同一人物病変部の回腸末端と非病変部の空腸より小腸オルガノイドを樹立した。同一人物の病変部、非病変部由来のオルガノイドの機能解析を行う。具体的には増殖、幹細胞分画、炎症刺激応答、炎症刺激耐性を評価し、上皮細胞機能の部位別差異を解析した。2)病変部特異的遺伝子の抽出においては、両部位オルガノイドのマイクロアレイにより発現差異を認めた遺伝子を抽出した。倫理審査承認のもと、IBD患者由来のオルガノイドの樹立に成功している。さらに、同一人物内での病変部、非病変部由来オルガノイドを樹立し、特異的発現遺伝子を抽出できていることからおおむね順調に進展していると判断した。病変部特異的遺伝子の生体での確認を行うとともに、遺伝子機能解析を行うことでIBD病態との関与を評価する予定である。理由:試薬等が計画当初より廉価で購入可能であったため。使用計画:検討する数・種類を拡大して解析を行うため、試薬を増量して購入する予定である。
先天性筋ジストロフィーの分子病態解析と糖転移酵素を用いた治療法の開発に関する研究

α-ジストログリカンのプロッセッシングを解析するためにN末側およびC末側のコア蛋白質に対する特異的抗体を作製した。これらの抗体を用いて培養細胞における検討を行なったところ、α-ジストログリカンのN末端ドメインはプロプロテインコンバターゼによって切断された後ただちに細胞外へ分泌されることを明らかにした。さらにヒトの血清や髄液中にもこのα-ジストログリカンのN末端断片が存在することを示した。悪性腫瘍由来の培養細胞には分子量75kD前後の低分子量のα-ジストログリカンが発現していた。これらのα-ジストログリカンはラミニン結合能を持たないことから異常な糖鎖修飾を受けたα-ジストログリカンと考えられた。培養細胞に対してLarge遺伝子のトランスフェクションを行なうと、α-ジストログリカンの分子量は200kD前後にまで著明に増大するとともに、ラミニン結合能は著しく亢進した。このように培養細胞にLargeを過剰発現させることによりα-ジストログリカンの機能修復が生じることを示した。Largeを過剰発現するトランスジェニックマウスを作出した。同マウスは正常に誕生、発育し、交配も可能であり、外観上明らかな行動異常を示さなかった。同マウスの各臓器においてα-ジストログリカンの高分子量化とIIH6に対する反応性の著明な亢進を認めた。同マウスは明らかな障害を示さないことから、将来的にはLargeの全身的投与によるα-ジストログリカノパチーに対する治療への道が開かれたものと考えられる。α-ジストログリカノパチーの原因蛋白質の-つであるLargeはα-ジストログリカンの糖鎖を修飾することによりα-ジストログリカン(α-DG)のラミニン結合能を飛躍的に亢進させることが知られている。そしてLargeのこの作用にはLargeがα-DGのN末端ドメイン(α-DG-N)に結合することが必要であること、また、最終的にはα-DG-Nはプロプロテインコンバターゼにより切断されることが明らかにされている。本年度の研究ではLargeによるα-DGの糖鎖修飾の機序を明らかにするために、まずα-DG-Nのプロセッシングに関する検討を行った。その結果C2C12、HEK293、COS、HeLa、MCF7、DU145などの各種培養細胞系において、1)α-DG-Nは培養上清中に分泌されていること、2)プロプロテインコンバターゼ阻害剤であるCMKによりこの分泌が抑制されること、3)このα-DG-Nの切断はα-DGのラミニン結合能には影響を及ぼさないこと、4)α-DG-NはN-結合型糖鎖、0-結合型糖鎖、両者の糖鎖付加を受けていること、5)α-DG-Nは微量ながらヒトの血清中にも存在すること、などを明らかにした。また、Largeを用いた酵素補充療法の開発を目指して、本年度はLargeのリコンビナント蛋白質の作製を試みた。バキュロウイルスを用いた昆虫細胞への遺伝子導入とプラスミドベクターによる哺乳類培養細胞への遺伝子導入を平行して行った。現在までに培養上清中に分泌型のLargeが発現されることをウエスタンブロットで確認しているが、酵素補充療法に必要な量を確保するためには発現、精製効率を高め、スケールアップを図る必要がある。さらに本年度はLargeのトランスジェニックマウスの作製に着手しておりこの2月にはFounder mouseが誕生した。HeLaやMCF7など悪性腫瘍由来の培養細胞には分子量75kD前後の低分子量のα-ジストログリカンが発現していた。これらのα-ジストログリカンは糖鎖部分に対する抗体であるIIH6と反応せず、ラミニン結合能を持たないことから異常な糖鎖修飾を受けたα-ジストログリカンと考えられた。これらの結果から、悪性腫瘍は生化学的にα-ジストログリカノパチーとしての側面を有していることが明らかとなった。

次に各種培養細胞に対してトランスフェクションによるLarge遺伝子の導入を行なったところ、α-ジストログリカンの分子量は200kD前後にまで著明に増大するとともに、IIH6との反応性、ラミニン結合能とも著しく亢進した。これら培養細胞では糖転移酵素の異常は特定されていないわけであるが、このような場合においてもLargeの過剰発現によりα-ジストログリカンの機能修復が生じることを示した。さらに欠失コンストラクトを用いたトランスフェクションの実験から、α-ジストログリカンの機能修復にはLargeの管腔内ドメインのほぼ金長が必要であることが明らかとなった。また我々はin vivoにおけるLargeによるα-ジストログリカンの機能修復作用を検討するためにLargeトランスジェニックマウスを作出した。同マウスは正常に誕生、発育し、交配も可能であり、外観上明らかな行動異常を示さなかった。ウエスタンブロット法、免疫蛍光抗体法で解析したところ、同マウスの骨格筋、心筋、末梢神経、腎臓などを含む各種臓器においてα-ジストログリカンの高分子量化とIIH6に対する反応性の著明な亢進を認めた。またこれらの臓器を光学顕微鏡で観察したところ明らかな形態学的異常は認められなかった。同マウスは明らかな障害を示さないことから、将来的にはLargeの全身的投与によるα-ジストログリカノパチーに対する治療への道が開かれたものと考えられる。
ハイブリッド・セル・オートマトンを用いた生物系と化学系の解析と検証

昨年度より、グラフ書き換え系、特にグラフの構造が変化せず、各々のノードの状態だけが変化するシステムを、時相論理を用いて解析する方法に関する研究を進めている。このようなシステムには、いわゆるセル・オートマトンも含まれる。昨年度は、時相論理を用いてセル・オートマトンを解析する方法を定式化し、実際に一次元のセル・オートマトンや分散アルゴリズムの解析を試みた。今年度は、以上の方法を発展させるために、以下の二つの方向の研究を進めた。一つは、二次元のセル・オートマトンの解析を行うために、上下左右の4方向の様相を持つ時相論理である4CTL (computation tree logic)の定式化とその充足可能性判定方法を開発した。4CTLの充足可能性判定は決定不能であるため、Presburger算術を用いた近似的な判定方法を定式化した。そして、二次元のセル・オートマトンの例として、分子コンピューティングにおけるタイリングの解析を行った。もう一つは、セル・オートマトンのハイブリッド化と、その解析方法に関する研究を行った。セル・オートマトンのハイブリッド化とは、各セルに時間とともに変化する連続パラメータを導入することを意味する。解析のための時相論理の方も、連続パラメータに対処するために拡張しなければならない。本研究では、時相論理を包含する論理として、ガード付きフラグメント(guarded fragment)とその充足可能性判定に関する研究を進めた。また、ハイブリッド化されたセル・オートマトンの例として、簡単なニューラル・ネットワークの解析を行った。本年度は、ハイブリッド・セル・オートマトンの定式化に関する検討を進めた。その結果、セルをノード、セル間の隣接関係をエッジとするグラフに対する書き換え系としてセル・オートマトンを定式化することにより、グラフ書き換え系の枠組が利用できることを認識した。グラフを状態とする状態遷移系であるグラフ書き換え系は、ペトリネットや多重集合書き換え系の自然な発展となっており、セルの動的な生成や消滅、セルのトポロジーの動的な変化にも対応できる。さらに、グラフ書き換え系の検証を行うため、様相μ計算を基に、時相と空相の二種類の様相を持つ様相論理を提案した。空相はグラフの結合関係、時相はグラフの時間変化を表現する。様相論理式によってグラフ書き換え規則を形式化し、書き換え系の性質を検証するための推論規則を与えた。最後に、グラフの表現に関して様相論理の本質的な限界について検討し、様相論理の表現力を高めるために状態量化を導入することを提案した。次年度においては、グラフ書き換え系に連続変数を付加したハイブリッド・グラフ書き換え系の定式化を行う計画である。一方、ハイブリッド系(ハイブリッド・システム)としては、時間付き多重集合書き換え系(TMSRS)に関する研究を引き続き行った。これまでに、TMSRSに対する到達可能性・有界性・被覆性の決定可能性について、以下が成り立つことを示した。「不変制約を含むTMSRSについて、到達可能性・有界性・被覆性はいずれも決定不能。また、不変制約を含まないTMSRSについて、到達可能性は決定不能。有界性・被覆性はいずれも決定可能。」さらに、「不変制約に出現するクロック変数の多重度が書き換えにおいて有界な場合は、有界性・被覆性がいずれも決定可能となる」ことを示した。これにより、時間オートマトンにおける到達可能性の決定可能性を導くことができる。昨年度より、時相論理を用いてグラフ書き換え系の解析を行う方法について考察している。本年度はその簡単な場合として、グラフの構造が変化せず、各々のノードの状態だけが変化するシステムを、時相論理を用いて解析する方法を定式化した。我々は従来研究において、時相論理を用いて、互いにポインタで繋がれたセルから成るリンク構造を抽象化する方法を提案した。セルはあらかじめ指定された時相論理式の真偽の組み合わせを表す抽象セルによって抽象化され、リンク構造全体は抽象セルの集合によって抽象化される。本年度は、従来の方法を発展させ、時相論理を用いてセル・オートマトンを解析する方法を定式化した。従来研究の場合と違って、すべてのセルが同期して状態を遷移させるので、各抽象セルの次状態を計算することにより、抽象化されたリンク構造の次状態が求まる。この新しい状態を再び抽象化するために、抽象セルの分裂と融合の操作を導入した。以上の方法により、実際に一次元(および二次元)のセル・オートマトンの簡単なものを解析することができた。また、本研究では、本方法のベースとなっている時相論理である2方向CTL(computation tree logic)とその充足可能性判定方法の定式化も行った。これは、CTLに対するタブロー法を拡張し、2方向の様相に対処できるようにしたものである。ただし、素朴な実現方法を用いると速やかに指数爆発が起きてしまうので、BDD(binary decision diagram)を用いた実装方法について考察した。

一つは、二次元のセル・オートマトンの解析を行うために、上下左右の4方向の様相を持つ時相論理である4CTL (computation tree logic)の定式化とその充足可能性判定方法を開発した。4CTLの充足可能性判定は決定不能であるため、Presburger算術を用いた近似的な判定方法を定式化した。そして、二次元のセル・オートマトンの例として、分子コンピューティングにおけるタイリングの解析を行った。もう一つは、セル・オートマトンのハイブリッド化と、その解析方法に関する研究を行った。セル・オートマトンのハイブリッド化とは、各セルに時間とともに変化する連続パラメータを導入することを意味する。解析のための時相論理の方も、連続パラメータに対処するために拡張しなければならない。本研究では、時相論理を包含する論理として、ガード付きフラグメント(guarded fragment)とその充足可能性判定に関する研究を進めた。また、ハイブリッド化されたセル・オートマトンの例として、簡単なニューラル・ネットワークの解析を行った。