hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミオシンとキネシンの活性部位に存在する特徴的なループの役割

ATP駆動型の生体分子モーターであるミオシンとキネシンのエネルギー変換機構を考える上で、これらの2つの分子モーターの共通する構造とそれぞれ特有の構造に注目することは重要なことである。ミオシンとキネシンは相同性の極めて高いモータードメインを持っており、ATPが結合して加水分解が起こり化学的なエネルギーを引きだす共通の機構を示唆していると考えられる。一方それぞれの分子モーターに特有の構造は、ATPの化学的なエネルギーを変換して異なる変換機構でアクチンあるいは微小管上を滑走することに密接に関係すると思われる。このような考えに基づいて本研究計画では、ミオシンとキネシンのそれぞれに存在する特徴的なループに着目して、それらのATP加水分解に伴う構造変化を解析することにより、これらがエネルギー変換を行う上で重要な役割をしている可能性を示すことができた。ミオシンに存在する特徴的なループの中で、ATP結合部位の近傍に存在するLoop MはATP加水分解に伴い構造変化を起こし、またアクチン結合部位と情報伝達していることが示された。ミオシンのLoop Mは骨格筋ミオシン以外のconventionalミオシン(myosin II)においてよく保存されており、エネルギー変換部位の一つとして働いていると考えられる。これを裏付けるように、平滑筋ミオシンにおいてもLoop Mがアクチン結合の影響を受けることが、本研究から示された。キネシンに存在する特徴的なループL5はエネルギー変換機構に直接関与していることが、遺伝子操作で作製したキネシン変異体を用いた実験から明らかになった。このループL5はエネルギー変換ばかりでなく滑走する方向性も決定している可能性があり、極めて重要な役割をしていると考えられる。これらの分子モーターに存在する特徴的なループは独立した機能をもつ部位と考えることができ、生体分子機械において重要な役割を担っていると考えられる。たとえば、ミトコンドリアのADP/ATPキャリアーでは、ペアーになったループの協調的なスウィングによりヌクレオチドを輸送している機構が提唱されている。またミオシンがアクチン上を滑走しているとき、ミオシンモータードメインのアクチン結合部位にあるループだけがアクチンと接しており、何らかの機能的な働きが行われていると考えられる。ミオシンやキネシン以外の生体分子機械においても機能的な役割をもつ特徴的なループを見いだし、その機能が明らかにすることは生体分子機械の仕組みを明らかにする上で極めて重要なことであると思われる。1.Lys681を含むLoop MとTrp 130を含むLoop Nの特異的蛍光標識非特異的な結合を押さえるためにリン酸アナログであるフッ化ベリリウム(BeFn)を用いて蛍光性Mant-基をもつ光反応性のMant-8-N_3-ADPおよびMant-2-N_3-ADPをミオシンの活性部位にトラップして安定な複合体を形成させた後、紫外線照射を行ない特異的にloop MとNに光化学架橋させた。そして標識されたミオシンのサブフラグメント-1(Mant-S1)のATPase活性の測定およびアクチンとの相互作用を調べた。ループが蛍光で標識されたS-1の生理的性質は保たれていることが確認された。

これらのグループが標識されたS-1の蛍光偏光度とアクリルアミドによる蛍光消光度を測定してアクチンの結合に伴うループの構造変化を調べた。その結果、ループMはアクチンの結合により構造変化を起こすが、これに反してループNはATPのアデニン環結合部位に関与しているにもかかわらずアクチンの結合に伴いほとんど影響を受けないことが明らかになった。2.Mant-S1とTNP-ATPとの蛍光エネルギー移動Mant-基の蛍光スペクトルと極めてよく重なった吸収スペクトルをもつTNP-基を持つATP(TNP-ATP)を合成して、TNP-ATPがMant-S1で加水分解されているきに生じる蛍光エネルギー移動を測定した。また収縮サイクルにおいて異なるステップを形成することが示唆されているミオシン・ADP・リン酸アナログ(BeFn,GaFn,Vi,MgFn,ScFnそしてAlF_4)複合体をMant-S1とTNP-ADPを用いて形成させ、Mant・TNP間の蛍光エネルギー移動を測定し、各複合体におけるloop MおよびLoop Nとnucleotideとの相対的な距離を比較して、loop Mとloop Nが収縮サイクルにともない構造変化しているか検討を行った。Loop MにおいてはBeFnとAlF_4複合体の間で大きく蛍光エネルギー移動の効率が異なっており、収縮サイクルに伴い構造変化を起こしていることが示唆された。一方Loop NではBeFnとA1F_4複合体の間に大きな蛍光エネルギー移動の差は見られず、Loop Nはほとんど構造変化を起こさない部分であることが明らかとなった。このことは蛍光偏光の実験結果と一致していると思われる。1.キネシンモータードメインの大腸菌による発現と精製マウスKIF5Aの全長およびKIF5A,KIF5B,KIF5Cのモータードメイン領域(1-340)を含む領域にプライマーを作成し、マウス大脳cDNAをテンプレートとしてPCRを行い、KIF5Aの全長およびKIF5A,B,Cのモータードメイン領域を増幅させた。それらをそれぞれpET15b,21a,3bに導入してからE.coli(DE3)にトランスフォームしてIPTGで誘導発現させ、Niキレートカラムを用いて精製を行った。2.キネシン・ADP・フッ化金属複合体の性質キネシンATPaseサイクルの中間体を示すことが期待される、マウスキネシン・ADP・フッ化金属複合体を蛍光標識ADPアナログ,NBD-ADPを用い調べた。NBD-ADPの蛍光強度の変化から容易に複合体の形成がモニターできることが示された。さらにAlF_4複合体は、他のものと構造が違うことが示唆された。また複合体の形成速度と安定性はミオシンの複合体と大きく異なっており、このことはATP結合部位の入り口にある特徴的なループの違いに依存していると考えられる。3.Trp導入キネシンと蛍光標識ADP誘導体との蛍光エネルギー移動ループL5のVal105をTrpに置換したキネシンモータードメインをコードするcDNAを調製した。1.と同様に大腸菌で発現させ精製した。
行動遺伝学における高次積率を利用した統計モデルの開発

行動遺伝学とは,行動指標に関する1卵性双生児間の類似度と2卵性双生児間の類似度との違いを利用して,行動指標の個人差に対する4つの要因(相加的遺伝・非相加的遺伝・共有環境・非共有環境)の影響を推定し,結果から知見を述べる学問である。しかし,分散共分散までの情報を利用した現行のモデリングではこのうち,3つの要因までしか推定することができず,遺伝と環境の影響を正しく表現しているとは限らない。そこで,4要因のモデルを高次積率を使用した構造方程式モデリングの枠組みで開発し,シミュレーション研究によって,4要因が個人差に影響を与えている場合には現行のモデルよりも推定量のバイアスが小さいことを確認した(学会発表1件)。さらに,個人差に関する環境構造の精緻な理解を目指して,行動遺伝学における多変量モデルにおいて,各変数に影響する共有環境要因間と非共有環境間の因果方向推定モデルを提案した(論文1件)。また,行動遺伝学の分野でも使用されるマルチレベルモデルを高次積率を使って表現することで,行動遺伝学の統計モデル拡張の可能性を広げた(学会発表1件)。行動遺伝学は学際的学問であり,他分野の専門家との連携も重要である。今年度は,性同一性障害(論文1件)や発達心理学(学会発表2件)の専門家とともに行動遺伝学に関する共同研究を行う中で,統計モデル開発の方向性および,開発を目指す統計モデルの利便性に関して検討を行う機会も得た。
聴覚インタラクションの実現に向けた実環境ロボット聴覚の研究

人とロボットが実環境で,より自然にインタラクションを行う「人ロボット共生のための聴覚インタラクション」実現のため,実環境ロボット聴覚技術を開発することを目的とし,当該年度は,個別基礎技術の洗練化とその統合技術に取り組んだ.(1)実環境ロボット聴覚のためのセンサ同期技術については,自己雑音推定技術のロボット実機上での評価にフォーカスをあて研究を行った.非負値行列分解をノンパラメトリックベイズモデルを用いて拡張した自己雑音抑圧は,マイクロホン1本で,動作リファレンスを必要としない手法であるため,1マイクロホン間同期処理,2音ー動作間同期処理が不要になるというメリットがある.まず,移動台車付ヒューマノイドロボットHearboで,従来手法の中で高い性能が報告されているテンプレート法と比較を行ったところ,信号対雑音比,信号対妨害音比において,従来手法を上回る性能を確認できた.また,実際に人ロボット共生学のターゲットロボットの一つであるRovbovie Wを用いて評価を行ったところ,Hearboとほぼ同等の性能が得られた.Robovie Wは関節角情報が得られないため,従来法は適用できないことを考慮すると,提案法は,高性能かつ適用範囲が広いといえる.(2)よい聞き手ロボット構築のための実環境ロボット聴覚技術については,これまで研究開発を行ってきた,1音声の聞き分けを行うためのノンパラメトリックベイズモデルに基づく音源同定手法,および,2音環境理解のためのマイクロホンアレイを用いた定位・分離・認識の統合技術を構築し,オープンソースのロボット聴覚ソフトHARK上で動作可能とした.さらに,3可視化技術に関しては,千葉大学大武研究室と共同で,卓上型マイクロホンアレイ「くらげ君」を開発し,上述のHARKを動作させることで,発話の方向やタイミングを,直感的でわかりやすく視覚化するツールを構築した.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。人とロボットが実環境で,より自然にインタラクションを行う「人ロボット共生のための聴覚インタラクション」実現のため,実環境ロボット聴覚技術を開発することを目的とし,当該年度は,個別基礎技術の洗練化とその統合技術に取り組んだ.(1)実環境ロボット聴覚のためのセンサ同期技術については,自己雑音推定技術のロボット実機上での評価にフォーカスをあて研究を行った.非負値行列分解をノンパラメトリックベイズモデルを用いて拡張した自己雑音抑圧は,マイクロホン1本で,動作リファレンスを必要としない手法であるため,1マイクロホン間同期処理,2音ー動作間同期処理が不要になるというメリットがある.まず,移動台車付ヒューマノイドロボットHearboで,従来手法の中で高い性能が報告されているテンプレート法と比較を行ったところ,信号対雑音比,信号対妨害音比において,従来手法を上回る性能を確認できた.また,実際に人ロボット共生学のターゲットロボットの一つであるRovbovie Wを用いて評価を行ったところ,Hearboとほぼ同等の性能が得られた.Robovie Wは関節角情報が得られないため,従来法は適用できないことを考慮すると,提案法は,高性能かつ適用範囲が広いといえる.(2)よい聞き手ロボット構築のための実環境ロボット聴覚技術については,これまで研究開発を行ってきた,1音声の聞き分けを行うためのノンパラメトリックベイズモデルに基づく音源同定手法,および,2音環境理解のためのマイクロホンアレイを用いた定位・分離・認識の統合技術を構築し,オープンソースのロボット聴覚ソフトHARK上で動作可能とした.さらに,3可視化技術に関しては,千葉大学大武研究室と共同で,卓上型マイクロホンアレイ「くらげ君」を開発し,上述のHARKを動作させることで,発話の方向やタイミングを,直感的でわかりやすく視覚化するツールを構築した.人とロボットが実環境で,より自然にインタラクションを行う「人ロボット共生のための聴覚インタラクション」実現のため,実環境ロボット聴覚技術を開発することを目的とし,当該年度は,以下の2点の基礎技術の洗練化・高機能化に焦点を絞って研究を行った.センサ同期技術:ロボビーWの自己発生雑音と動作指令値の時刻ずれの性質を利用して,指令値ベースの自己雑音抑圧手法の提案を新規に行った.指令値は観測値よりも前に得られるため,従来の観測値ベース法より高速に自己雑音推定が可能であることをシミュレーションにより示した.また,同じ指令値/観測値に対する自己雑音の揺れに対処できる自己雑音推定のモデル化が可能かどうか予備検討を行った.この予備検討結果に基づき,H25年度は,動作情報自体を不要とする汎用性が高い自己雑音推定手法を構築予定である.実環境ロボット聴覚技術:混合音を扱うため,独立成分分析手法の発展形として,近年注目を浴びている音源分離手法である独立ベクトル分析(IVA)とマイクロホンアレイ分離処理に適した特徴量として知られるメルスケール対数スペクトラム(MSLS)を用いた音声識別器を構築した.この識別器を室内設置型マイクロホンアレイと合わせて利用することにより,話者名,話者位置,各話者の発話時刻を同時推定できるシステムを構築した.また,5名の話者が自由発話する状況で,雑音頑健性が高いことで知られるMUSIC法と比較し,良好な性能であることを実証した.さらに,話者名,話者位置,各話者の発話時刻を表示できるオフライン版ビューワーを構築した.

ビューワのオンライン処理化,タブレットデバイス等での音の可視化をH25年度は進める予定である.当該年度の目標は,ロボット動作に対応する基礎技術を確立するとともに,室内設置型マイクロホンアレイを用いて,実環境でロバストに定位・分離・認識を行い,結果を視覚化するシステムを構築することであった.ロボット動作に対しては,自己雑音と動作の非同期性を検証し,そのモデル化が可能である点まで明らかになった.また,実環境ロボット聴覚技術は,5名の話者が自由発話する状況でも,話者名,話者位置,各話者の発話時刻を同時推定できるプロトタイプシステムをビューワーとともに構築した.以上より,当初の目標がほぼ達成できたことから,計画通り研究を進めることができたと考える.H25年度は,自己動作雑音と動作に関する予備検討に基づき,近年注目を集めているノンパラメトリックベイジアンモデルを用いて,動作情報自体を不要とする汎用性が高い自己雑音推定手法を構築,その有効性を実証することを目指す.動作情報が不要となれば,特別なセンサを持たないロボットでも動作音抑圧が可能となるため,学術的にも,実用的にも価値が高い技術が構築できる可能性があるため,この技術の確立に注力する予定である.また,実環境ロボット聴覚技術については,話者名,話者位置,各話者の発話時刻取得のオンライン化,ポータブルな可視化技術の確立も同時に進める予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ブレオマイシンセンサー蛋白質を用いた遺伝子治療-癌化学療法へのニューアプローチ-

ブレオマイシン(Bm)は、放線菌Streptomyces verticillusにより生産される抗生物質であり、扁平上皮癌などの治療に用いられている。しかしながら、長期投与により、副作用として肺線維症を起こしやすく、その投与は慎重にならざるを得ない。私たちの研究グループは、Bm生産菌より、Bmを特異的に認識し、結合する蛋白質(BLMA)を発見し、その遺伝子(blmA)のクローニングに成功した。BLMAがBmに結合すると、BmのDNA切断作用は失われる。この機能に着目し、本遺伝子を肺組織中で発現させることができれば、Bm投与による肺線維症を防止できるものと考えた。本研究では、培養細胞におけるblmAの発現を試み、その機能を解析した。強力なEF-1αプロモーターの下流にblmAを連結し、構築したプラスミドをリポフェクションにより、NIH3T3細胞に導入した。その結果、Bm耐性を示すクローンを得ることに成功した。本クローンは、BLMAを確かに生産しており、その生産は1か月以上継続した。本クローンの薬剤耐性を調べたところ、Bm系抗生剤にのみ耐性を示し、その特異性の高さが示された。抗BLMA抗体を用いた免疫染色により、BLMAは核に局在することが明らかになった。このことは、核において、BmからDNAを保護するのに役立っているものと考えられた。本クローンは、Bm存在下でも野性型細胞と同等の増殖度を示し、形態的にも変化が認められなかった。以上の結果より、blmAは培養細胞において、Bm耐性因子として機能できることが明らかになった。従って、in vivoへの応用に一歩近づいたと思われる。なお、本研究で得られた成果について、現在、論文を作成中である。
逆プロトン交換を用いたバルク波フリー弾性表面波基板と低損失広帯域フィルタへの応用

情報通信の大容量化・多機能化に伴い,LiNbO_3結晶などの圧電性を利用した弾性表面波フィルタの低損失化・広帯域化が強く要請されている.逆プロトン交換層の形成によりプロトン交換層を埋め込んだLiNbO_3基板構造を,横波型リーキー弾性表面波や縦波型リーキー弾性表面波に適用すると,バルク波放射に起因する損失が減少し,その伝搬特性や共振特性が向上する条件が存在することを理論的、実験的に明らかにした.情報通信の大容量化・多機能化に伴い,LiNbO_3結晶などの圧電性を利用した弾性表面波フィルタの低損失化・広帯域化が強く要請されている.逆プロトン交換層の形成によりプロトン交換層を埋め込んだLiNbO_3基板構造を,横波型リーキー弾性表面波や縦波型リーキー弾性表面波に適用すると,バルク波放射に起因する損失が減少し,その伝搬特性や共振特性が向上する条件が存在することを理論的、実験的に明らかにした.情報通信の大容量化・多機能化に伴い,LiNbO3やLiTaO3の圧電性を利用した弾性表面波フィルタの低損失化・広帯域化が強く要請されている.本研究では,リーキー弾性表面波伝搬の損失の原因となるバルク波を抑圧する手法として,逆プロトン交換法により基板内部に埋め込んだプロトン交換層をバルク波のトラップ層として利用する方法を提案し,バルク波フリー,かつバルクと同等の結合係数を有する基板構造を実現させ,低損失・広帯域弾性表面波フィルタを実現させることを目的としている.本年度の実施内容と研究成果を以下に示す.1.逆プロトン交換層の作製条件:評価用基板として用いる41°Y-cut, 10°Y-cut LiNbO3基板を,220°Cの安息香酸中でプロトン交換,は300°CのLiNO3-NaNO3-KNO3溶液中で逆プロトン交換処理し,プリズムカップラ法により屈折率分布を決定し,逆プロトン交換層の深さと,埋め込まれたプロトン交換層の深さに対する作製条件依存性を得た.2.バルク波フリー基板構造の弾性表面波特性の解析:空気/逆プロトン交換層(LiNbO3バルク層)/弾性定数が低減したLiNbO3基板の3層構造モデルに対して,リーキー表面波における,位相速度,結合係数,伝搬減衰のカット角,層厚依存性を詳細に解析した.短絡表面ではゼロ減衰を示すY軸からの回転角が64°から5°までシフトすること,自由表面では速い横波を超える範囲が-30°95°に拡大し,その境界では伝搬減衰が消失することを明らかにした.3.バルク波フリー基板構造の実験的検討:41°Y-XLN基板上のLSAW伝搬損失を測定した結果,短絡表面ではプロトン交換層を埋め込むことによって,未処理の0.036dB/波長から0.015dB/波長に減少した.自由表面においても伝搬損失の減少が観測された.情報通信の大容量化・多機能化に伴い,LiNbO3やLiTaO3の圧電性を利用した弾性表面波フィルタの低損失化・広帯域化が強く要請されている.本研究では,リーキー弾性表面波伝搬の損失の原因となるバルク波を抑圧する手法として,逆プロトン交換法により基板内部に埋め込んだプロトン交換層をバルク波のトラップ層として利用する方法を提案し,バルク波フリー,かつバルクと同等の結合係数を有する基板構造を実現させ,低損失・広帯域弾性表面波フィルタを実現させることを目的としている.本年度の実施内容と研究成果を以下に示す.1.昨年度に確立した逆プロトン交換層の作製条件を用いて,3インチ10°Y-cut LiNbO3基板上に,プロトン交換層,および逆プロトン交換層を形成し,提案構造を作製した.日本電波工業株式会社の協力を得て,ウエハ上に波長3.6μmの電極を有する1.3GHzの弾性表面波遅延線を作製し,伝搬損失と結合係数を評価した.短絡表面ではプロトン交換層を埋め込むことによって,未処理試料の0.44dB/波長から0.01dB/波長に減少した.短絡グレーティングにおいても伝搬損失の減少が観測された.結合係数は未処理試料の約半分の値を有していた.

2.リーキー表面波よりも約2倍の高速な位相速度を有する縦波型リーキー表面波に対して,提案構造における位相速度,結合係数,伝搬減衰を解析した.比較的大きな結合係数を持つことで知られるX-cut36°伝搬LiNbO3基板上に,0.30.5波長の厚みの逆プロトン交換層を形成すると、短絡表面の伝搬減衰が完全に消失することを明らかにした.情報通信の大容量化・多機能化に伴い,LiNbO_3やLiTaO_3の圧電性を利用した弾性表面波フィルタの低損失化・広帯域化が強く要請されている.本研究では,リーキー弾性表面波伝搬の損失の原因となるバルク波を抑圧する手法として,逆プロトン交換法により基板内部に埋め込んだプロトン交換層をバルク波のトラップ層として利用する方法を提案し,バルク波フリー,かつバルクと同等の結合係数を有する基板構造を実現させ,低損失・広帯域弾性表面波フィルタを実現させることを目的としている.本年度(最終年度)は,昨年度の理論的検討に引き続き,Xカット36°Y伝搬LiNbO_3上を高速で伝搬する縦波型リーキー表面波の低損失化を目標として,基板表層に逆プロトン交換層を形成してプロトン交換層を基板内部に埋め込んだ基板構造を適用し,その伝搬特性を実験的に検討した.提案構造を形成すると,基板の圧電性がほぼ保持された状態で,バルク波放射に起因する損失が減少し,その伝搬特性や共振特性が格段に向上することを発見した.例えば,電極波長3.6μm,対数100,反射器50本の共振子の共振/反共振のアドミタンス比が,提案構造の形成によって7dBから28dBに増大した.ただし,特性が格段に向上した領域は,作製した試料上の一部の領域であるため,逆プロトン交換層を形成したにも関わらず圧電性が回復しない要因を特定し,試料上全面に圧電性が回復した領域を形成可能な作製条件を確立することが,新たに判明した今後の課題である.これらを解決すれば,例えば携帯電話用高周波SAWフィルタへの適用が可能な基板構造として十分に期待できる.
フォトニックDNAプロセッサの開発とその応用

ナノスケール領域で動作するセンサやアクチュエータ機能を有する極微小のプロセッサ-フォトニックDNAプロセッサ-を開発した.外部信号で起動と停止を制御可能な分子センサを搭載したプロトタイプを作製し,基本機能を実証した.プロセッサの機能を拡張するため,任意の論理演算を実装可能なDNAスキャッホルド論理を考案し,特性を明らかにした.また,液体マイクロリアクタの光操作による演算手法を構築した.暗号化画像分子メモリへの応用可能性を示したナノスケール領域で動作するセンサやアクチュエータ機能を有する極微小のプロセッサ-フォトニックDNAプロセッサ-を開発した.外部信号で起動と停止を制御可能な分子センサを搭載したプロトタイプを作製し,基本機能を実証した.プロセッサの機能を拡張するため,任意の論理演算を実装可能なDNAスキャッホルド論理を考案し,特性を明らかにした.また,液体マイクロリアクタの光操作による演算手法を構築した.暗号化画像分子メモリへの応用可能性を示した本研究では、ナノスケール領域において、情報に対する論理的プロセッシングに加え、センサやアクチュエータを介した物理的プロセッシングを実行する極微小のプロセッサ(フォトニックDNAプロセッサ)を構築し、バイオ情報計測への適用によりその有効性と実用化への課題を明らかにする。本年度はプロトタイプ実証、アーキテクチャ検討、分子情報の操作技術開発など関して以下の成果を得た。1.フォトニックDNAプロセッサプロトタイプとしてピンセット状のDNA構造体から構成される光制御型DNAナノマシンを構築した。光照射に従って特定分子の有無を検知し、その結果を蛍光信号により出力する一連の動作を実証した。また、安定した繰り返し動作が可能であることも確認した。2.フォトニックDNAプロセッサ間の協調動作を行うプロセッサグリッドを用いた暗号化画像分子メモリへの応用に関して、DNA反応の揺らぎを駆動力に利用する非同期セルラーオートマトンによる並列論理演算の適用を検討した。3.対象分子系の情報をフォトニックDNAプロセッサに効率的に入力する機構として、光による入出力特性制御が可能なDNAの変換・増幅反応系を検討し、光制御や増幅の方式を個別に評価した。4.分子状態検出法として検討を進めてきたDNAルーラを改良し、測定対象分子との反応効率を向上した。その結果、0nm12nmの長さの7種類のDNA分子を対象とした測定において、複数の蛍光分子の蛍光スペクトル情報から長さと濃度の情報を得ることができた。5.プロセッサ群の微小動作空間として利用する液滴を光制御するための方式として、ハイブリッド回折光学系に基づく液滴の並列マニピュレーション実験系を構築し、広い範囲で均一の操作性能が得られることを示した。本研究では、ナノスケール領域において、情報に対する論理的プロセッシングに加え、センサやアクチューエータを介した物理的プロセッシングを実行する極微小のプロセッサ(フォトニックDNAプロセッサ)を構築し、バイオ情報計測への適用によりその有効性と実用化への課題を明らかにする。本年度はフォトニックDNAプロセッサの機能実証、暗合化アルゴリズムの検討、分子情報取得技術の開発などを行い、以下の成果を得た。1.フォトニックDNAプロセッサの構成要素として、DNA構造の光制御に基づくリセット可能な分子センサを考案した。性能評価実験より、対象DNA濃度を光信号入力タイミングに従って繰り返し測定できることを確認した。2.スケーラビリティの高い演算の実装方式として、DNA構造体による分子配置と蛍光共鳴エネルギー移動に基づく信号伝送を組み合わせたDNA scaffold logicを考案し、基本ゲート動作と組み合わせ論理演算を実証した。3.DNA置換反応を利用した光入力型DNAオートマトンを構築し、光入力列に対して所望の出力が得られることを確認した。4.フォトニックDNAプロセッサ間の協調動作を行うプロセッサグリッドを用いた暗号化画像分子メモリへの応用に関して、NAND演算ベースによる暗号化アルゴリズムを構築し、DNA反応の繰り返し減衰性を利用する方法を検討した。5.分子系における分子の3次元的な分布を観察するために、波面符号化技術を利用した拡張被写界深度レンズアレイ(3×3要素、焦点深度±120μm、焦点距離1.1mm、レンズピッチ0.85mm)を開発した。また、深い被写界深度を実験により確認した。本研究では、ナノスケール領域において、情報に対する論理的プロセッシングに加え、センサやアクチュエータを介した物理的プロセッシングを実行する極微小のプロセッサ(フォトニックDNAプロセッサ)を構築し、バイオ情報計測への適用によりその有効性と実用化への課題を明らかにする。本年度はフォトニックDNAプロセッサの機能強化、DNA情報計測における特性評価、アーキテクチャ評価技術開発などを行い、以下の成果を得た。1.ナノスケール領域で分子情報を処理する手法として、DNA構造体による分子配置と蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく信号伝送を組み合わせたDNA scaffold logicを提案した。入力されるDNA情報に対して予め組み込んだ様々な論理演算を実現できることを実証し、バイオ情報計測に対する有効性を明らかにした。2.メモリ機能を実現するために、FRET経路に組み込み可能なセットリセットフリップフロップを提案した。光活性化蛍光分子を用いた系を作製し、メモリへの記録情報が繰り返し書き換えられることを確認した。3.特定の時間・場所で所望の演算を選択的に実行するための方式として、並列光マニピュレーションを用いたリポソーム内での分子演算システムを構築した。本手法は演算手順を適応的に構成するための基盤技術となる。4.光によるブロードキャスト通信と近傍相互作用の機能を有するDNAプロセッサグリッドによる自律分散型情報システムのアーキテクチャを実証するプロトタイプとして、光による並列入出力とプロセッサの3次元位置に基づく処理を可能とする新しい情報システム要素を開発した。5. DNAナノマシーンについて医学的応用についての検討を行った。ナノマシーンに封入可能な腫瘍マーカーを特定し、検討を行った。

これまでに、フォトニックDNAプロセッサの実装方式として、プロトタイプ、DNA scaffold logic、光入力型DNAオートマトンを考案・検証し、機能を実証した。また、液滴光トラップによるDNAプロセッサ輸送などの周辺技術の開発や、画像暗合化などのアルゴリズムの整備も進めた。光信号のブロードキャストによる多様なプロセッサ群の並列駆動の実証など課題はあるが、ほぼ当初の予定通り進展していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定どおり計画を進める。フォトニックDNAプロセッサの機能拡張のため、DNA応用技術に基づく蛍光出力機構の高機能化を進める。プロセッサ内部の情報のフィードバックや分岐伝達の機構を検討し、これらの機構をDNAプロセッサに組込む。また、プロセッサと外界(マクロ世界)をつなぐナノフォトニック通信技術を実装する。得られた成果を統合してバイオ情報計測に適用し、本プロセッサの有効性を評価する。なお、研究分担者の香川は主要な役割を終えたため、今後は研究連携者として参画する。
ジチオ酸金属錯体結晶における相転移の研究

メチルキサントゲン酸金属錯体につき,結晶成長,相転移の追跡およびX線結晶構造解析を行い,下記の結果を得た。(1)Zn錯体Zn(S_2COCH_3)_2は,ゆっくり成長させることにより安定な単斜晶(α形)が,速めることにより準安定な斜方晶(β形)が得られた。(2)Ni錯体Ni(S_2COCH_3)_2は,ゆっくり成長させることにより安定な単斜晶(α形)が,速めることにより準安定な三斜晶(β形)とα形との双晶が得られた。純粋な三斜晶はまだ得られていない。(3)Fe錯体Fe(S_2COCH_3)_3は,ゆっくり成長させることにより安定な単斜晶(α形)が,速めることにより不安定な斜方晶(β形)が得られた。2.Fe錯体結晶の相転移の追跡不安定な斜方晶(β形)から安定な単斜晶(α形)への相転移をX線回折写真を撮影して追跡し,常温では約2日間転移するが,液体窒素の冷気で約-50°Cに保つと転移しないことがわかった.3.安定形および準安定形結晶のX線結晶構造解析(1)Zn錯体の安定形(α形)では,2個の配位子がZn原子を架橋して2次元網目構造を形成し,準安定形(β形)では,1個の配位子が架橋し,他の1個はZn原子にキレ-ト配位して鎖状構造を形成している。(2)Ni錯体の安定形(α形)では,2個の配位子がNi原子にキレ-ト配位して錯体分子を形成している。(3)Fe錯体の安定形(α形)では,3個の配位子がFe原子にキレ-ト配位して錯体分子を形成している。
NMDA受容体機能イメージングのための核医学診断薬の開発

グルタミン酸受容体のサブタイプの1つであるNMDA受容体とヒトにおける核医学イメージング研究を可能ならしめるラジオリガンドの開発のため,NMDA受容体拮抗剤であるTCP分子を基本骨格として新規標識リガンドの合成と小動物における評価を行った。TCP分子のチオフェン環の5位に^<18>F-フルオロエチル基を導入したリガンドは,ラット脳内NMDA受容体にインビボで約50%の特異的結合を示した。また,シクロヘキサン環の2位にハイドロキシメチル基を有する脂溶性の低いリガンドは,インビトロ親和性が高い。そこで,ハイドロキシメチル基とフルオロエチル基の2つの官能基を有するTCPラジオリガンドは,優れたインビボイメージング剤として期待された。^<18>F標識合成を^<18>Fアニオンを用いる求核置換反応によって達成した。本リガンドのらっと生体内分布の検討から,血液からの消失は速く,脳組織に投与10分後で取り込みピークが観察された。脳局所分布では,NMDAは受容体の存在密度が高い大脳皮質において最も高い放射能集積を認めた。しかし,cis-HPTCなどを用いたブロック実験では,効果が認められず,受容体に対する特異的結合の割合が小さいことが示された。さらに,インビトロ親和性の評価においても同ように期待された親和性は認められなかった。さらに,TCP分子のチオフェン環の5位にヨウ素,カルボキシル基,メチル基などを導入したリガンドを創製した。いずれの誘導体も満足すべき親和性を示さなかった。しかし,シフロヘキサン環の2位にメチルオキシメチル基を有するTCP分子は,インビトロ下で非常に高いNMDA受容体親和性(IC50=28_nM)を示すことが明らかとなり,炭素-11による標識とサルを用いた評価を進行中である。N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)感受性受容体は、興奮性シナプス伝達物質L-グルタミン酸によって活性化される受容体のサブタイプの一つで、神経系の初期発生、シナプス適応性や脳いっ血等に深く関わっている。そのため、NMDA受容体は神経退行疾患、脳虚血等の治療標的とされている。本研究者はNMDA受容体拮抗剤として非競合的分子TCP(1-(1-(2-thienyl)cyclohexyl)piperidine)を選択し、これに^<11>Cおよび^<18>Fを標識核種とする合理的化学修飾を施すことにより、NMDA受容体の核医学的研究を推進させるためにインビボリガンドの創製を進めている。チオフェン環の5位にフルオロエチル基、およびシクロヘキサン環の2位にハイドロキシメチル基を導入した新しいTCP誘導体の非放射性合成は、2-ハイドロキシメチルシクロヘキサンを出発原料とするフッ素アニオンと求核置換反応を含む合成経路により達成し、さらにシクロヘキサン環上のCH_2OH基がチオフェン環に対してトランスあるいはシス位にある立体異性体の分離精製も高い化学的純度で得ることが出来た。現在、NMDA受容体に対するインビトロ下での親和性を評価するため、ラット脳ホモジネートを用いた[^3H]TCP結合を50%阻害するに要するIC_<50>値の算出を、本研究で得られた10種の新規化合物について検討している。メタンスルフォネート体を基質とする^<18>Fアニオン試薬を用いる2種類の新規リガンドの標識合成に関しては、HPLCによる分離精製後、比放射能500-1000Ci/mmol、化学的にも放射化学的にも高純度のラジオリガンドを得る技術の開発に成功した。

さらに、^<11>C標識リガンド創製のための合成反応を開発する研究において、CO_2あるいはCH_3Iを反応試薬とするTCP分子のアルキル化反応に着目し、TCP分子のチオフェン環の5位のカルボキシル基あるいはメチル基を短時間で高収率で導入することに成功した。このアプローチは標識合成に容易に適応できる。グルタミン酸受容体のサブタイプの一つであるNMDA受容体のヒトにおける核医学イメージング研究を可能ならしめるラジオリガンドの開発のため,NMDA受容体拮抗剤であるTCP分子を基本骨格として新規標識リガンドの合成と小動物における評価を行なった.TCP分子のチオフェン環の5位に^<18>F-フルオロエチル基を導入したリガンドは,ラット脳内NMDA受容体にインビボで約50%の特異的結合を示した.また,シクロヘキサン環の2位にハイドロキシメチル基を有する脂溶性の低いリガンドはインビトロ親和性が高い.そこで,ハイドロキシメチル基とフルオロエチル基の二つの官能基を有するTCPラジオリガンドは,優れたインビボイメージング剤として期待された.^<18>F標識合成を^<18>Fアニオンを用いる求核置換反応によって達成した.本リガンドのラット生体内分布の検討から,血液からの消失は速く,脳組織には投与10分後で取り込みピークが観察された.脳局所分布では,NMDA受容体の存在密度の高い大脳皮質において最も高い放射能集積を認めた.しかし,cis-HPTCなどを用いた結合阻害実験では効果が認められず,受容体に対する特異的結合の割合が小さいことが示された.さらに,インビトロ親和性の評価においても期待された受容体親和性は認められなかった.さらに,TCP分子のチオフェン環の5位にヨウ素,カルボキシル基,メチル基などを導入したリガンドを創製した.いずれの誘導体も満足すべき受容体親和性を示さなかった.しかし,シクロヘキサン環の2位にメチルオキシメチル基を有するTCP分子は,インビトロ下で非常に高いNMDA受容体親和性(IC_<50>=28nM)を示すことが明らかとなり,炭素-11による標識とサルPETを用いた評価を検討している.
成体神経新生を利用した脳血管障害の新規治療法の創出

申請者らは、中大脳動脈閉塞手術を用いて脳梗塞モデルマウスを作製し、梗塞2時間後の大脳皮質における梗塞巣との境界領域で発現が変化する遺伝子を、RNAシークエンシングによりスクリーニングした。そして、梗塞巣の境界領域で発現が増加する27個の遺伝子をISHにより、絞り込んだ。これらの中でも、神経活動依存的な転写因子Npas4は大脳皮質における興奮性ニューロンで顕著に発現誘導され、梗塞巣の境界領域に沿うような発現パターンを示した。更に詳細に解析した結果、Npas4やその関連因子は、健常時のみならず障害時においても、ニューロンの発達や生存を促進することで、神経回路の再建に関与している可能性が示唆された。嗅球介在ニューロンは側脳室周囲で生涯を通じて産生されているが、興味深いことに、通常嗅球へ移動する介在ニューロンは、脳梗塞モデルマウスでは移動先を変え、梗塞部位である線条体の神経回路に取り込まれる。しかしながら、梗塞部位に移動した多くの新生ニューロンは十分に発達できずに死んでしまう。そこで本研究では、中大脳動脈閉塞手術により脳梗塞を誘発させ、そのマウスの側脳室や梗塞部位にレンチウイルスを注入し、新生ニューロンに発達を促進する遺伝子を導入する。そして、遺伝子導入による神経回路レベルでの効果や、個体の行動レベルでの効果を検討している。A)新生ニューロンによる脳梗塞時の神経回路の修復:脳梗塞マウスの側脳室や梗塞部位に、レンチウイルスを用いて遺伝子導入を行う。そして、新生ニューロンの発達を促進する分子(5T4, Npas4など)を過剰発現させることにより、梗塞部位での新生ニューロンの生存や発達を促進し、失われた神経回路の修復を図ろうとしている。B)新生ニューロンによる梗塞した脳の機能回復:「活性化された新生ニューロンにより、梗塞で損傷した脳の機能がどのように回復するか?」を明らかにするため、上記A)で遺伝子導入を行った脳梗塞モデルマウスを用いて行動実験を行い、脳機能の変化を検討している。1脳梗塞により失われた線条体などの運動機能への効果、2新生ニューロンの本来の役割である嗅覚の情報処理に生じる影響について解析を行っている。平成27年度では、以下の研究を実施した。A)新生ニューロンによる脳梗塞時の神経回路の修復A-1)神経活動依存的な発達制御因子:申請者らは、神経活動により発現が誘導される膜蛋白質5T4と転写因子Npas4を、健常マウスの新生ニューロンに過剰発現させることで、樹状突起の発達とシナプス形成が促進されることを見出している(申請者ら、J Neurosci, 32, 2217, 2012;Cell Reports, 8, 843, 2014)。そこで、脳梗塞マウスの側脳室や梗塞層に、Npas4や5T4を搭載したレンチウイルスを注入することにより、新生ニューロンでこれらの遺伝子を発現させて、障害脳に対する神経回路レベルでの効果を検討している。また、Npas4や5T4遺伝子欠損マウスに関して、中大脳動脈閉塞を行い、野生型マウスと比較検討している。これ迄のところ、Npas4遺伝子欠損マウスでは、脳梗塞後の症状が悪化していることが見出されている(申請者ら、未発表データ)。A-2)血管と神経相互作用による発達制御:嗅球の新生介在ニューロンは血管形成因子を発現しており、そのレセプターは血管内皮にのみ存在している。申請者らは、血管形成因子を嗅球に注入すると、血管新生が促進され、その結果として新生ニューロンもより発達することを見出している(申請者ら、未発表データ)。そこで、レンチウイルスを用いて、新生ニューロンや梗塞部位に血管形成因子を遺伝子導入することにより、血管新生が促進され、更に神経回路の修復が促進されるかどうかを検討している。脳血管障害は、本邦の死因の4位となる極めて発生頻度の高い疾患である。しかしながら、虚血により脳組織が一度損傷を受けると失われたニューロンを再生させる効果的な治療法は、未だ確立されていない。脳梗塞により血流が阻害されると、梗塞巣の内部では、酸素や栄養の不足により大多数のニューロンは死滅する。一方、梗塞巣の境界には、血流が低下しながらも細胞死を免れている領域が存在し、ここでのニューロンの細胞死を防ぐことが、臨床医学上の重要課題となっている。申請者らは本研究において、中大脳動脈閉塞(MCAO: middle cerebral artery occlusion)を用いて脳梗塞モデルマウスを作製し、梗塞2時間後の大脳皮質における梗塞巣との境界領域(penumbra)で発現が変化する遺伝子を、RNAシークエンシング(RNA-Seq)によりスクリーニングした。そして、梗塞側のpenumbraで発現が増加する27個の遺伝子を絞り込んだ。これらの中でも、転写因子Npas4は大脳皮質における興奮性と抑制性のニューロンで顕著に発現誘導され、penumbraに沿うような発現パターンを示した(申請者ら,投稿準備中)。また最近、申請者らは、健常脳での嗅球介在ニューロンの神経活動依存的なスパイン形成に、Npas4が必須の役割を果たすことを見出した(Cell Reports 8, 843, 2014)。そこで、本研究ではさらに、脳梗塞モデルマウスを用いて、梗塞直後に発現が誘導される転写因子Npas4やその関連因子に着目して解析した。その結果、Npas4やその関連因子は、健常時のみならず障害時においても、ニューロンの発達や生存を促進することで、神経回路の再編に関与している可能性が示唆された。

脳血管障害は、本邦の死因の4位となる極めて発生頻度の高い疾患である。しかしながら、虚血により脳組織が一度損傷を受けると失われたニューロンを再生させる効果的な治療法は、未だ確立されていない。脳梗塞により血流が阻害されると、梗塞巣の内部では、酸素や栄養の不足により大多数のニューロンは死滅する。一方、梗塞巣の境界には、血流が低下しながらも細胞死を免れている領域が存在し、ここでのニューロンの細胞死を防ぐことが、臨床医学上の重要課題となっている。そこで申請者らは、中大脳動脈閉塞(MCAO)手術の2時間後に、大脳皮質での梗塞巣の境界予定領域からRNAを調製して、RNA-Seq解析を行い、梗塞・再灌流の直後に発現が変化する遺伝子を網羅的に探索して、27個の候補遺伝子を見出した。これらの中でも、転写因子Npas4は大脳皮質における興奮性と抑制性のニューロンで顕著に発現誘導され、梗塞巣の境界に沿うような発現パターンを示した。また、Npas4欠損マウスにMCAO手術を施すと、野生型の場合と比較して梗塞巣のサイズが拡大し、予後の運動機能も顕著に悪化した(申請者ら,投稿準備中)。これらの結果から、Npas4やその下流の遺伝子は、健常時のみならず障害時においても、ニューロンの発達や生存を促進することで神経回路の再編に関与している可能性が示唆されたので、今後のさらなる研究が期待される。申請者らは本研究において、中大脳動脈閉塞(MCAO: middle cerebral artery occlusion)手術を用いて脳梗塞モデルマウスを作製し、梗塞2時間後の大脳皮質における梗塞巣との境界領域(penumbra)で発現が変化する遺伝子を、RNAシークエンシング(RNA-Seq)によりスクリーニングした。そして、梗塞側のpenumbraで発現が増加する27個の遺伝子をin situハイブリダイゼーションにより、絞り込んだ。これらの中でも、神経活動依存的な転写因子Npas4は大脳皮質における興奮性と抑制性のニューロンで顕著に発現誘導され、penumbraに沿うような発現パターンを示した。また最近、申請者らは、健常脳での嗅球介在ニューロンの神経活動依存的なスパイン形成に、Npas4が必須の役割を果たすことを見出した(Cell Reports 8, 843, 2014)。そこで、本研究ではさらに、脳梗塞モデルマウスを用いて、梗塞直後に発現が誘導される転写因子Npas4やその関連因子に着目して解析した。その結果、Npas4やその関連因子は、健常時のみならず障害時においても、ニューロンの発達や生存を促進することで、神経回路の再建に関与している可能性が示唆された(申請者ら,投稿準備中)。
粒子法マルチエージェントシミュレーション開発に関する萌芽的研究

マルチエージェントシミュレーションの一例としてSugarscapeモデルを取り上げ、エージェントを粒子に置き換えることによりエージェント粒子と砂糖場の相互作用を解き進めることができるPSSシミュレーションを開発しその動作の妥当性を検証した。また、PSSシミュレーションを当研究グループで開発したAMRフレームワークに応用し、スーパーコンピュータの利用によりMASのマルチスケールシミュレーションへの拡張、マルチプロセスを用いたシミュレーションの並列化、大規模化に成功した。シミュレーション結果解析により、AMRフレームワークを用いた粒子法MASの妥当性を示すことができた。本研究では,複雑な社会の動きや経済システムの数値解析を行う手法として注目を浴びているマルチエージェントシミュレーション(MAS)にプラズマ物理分野で用いられる粒子法の応用を試みる.粒子法では、空間にランダムに存在する膨大な数の粒子の情報をそれぞれ近くの空間格子点に配分し,その情報をもとに格子システム全体で環境変位を求める。更新された環境情報は再度各粒子に反映され、それをもとに粒子情報を更新する.この繰り返しにより粒子群とそれらが存在するマクロ環境が自律的に変化する.本研究では、各粒子をエージェントに置き換えて,エージェントの自己組織化やマクロ環境の相互作用をよりセルフコンシステントに解き進めることにより,マルチエージェントシミュレーションの高機能化および大規模計算を目指す.25年度は、これまで行われてきたMASプロジェクトの調査を文献ベースで行った.特にエージェントの定義や判断条件の設定方法、関数の内容について調査を行い,プログラムの特徴やエージェントの数値的取り扱いに関する知識を得た.これらの知識をもとに, MASがどのように粒子法を応用できるかについて検討を開始した.本研究では、エージェントを粒子に見立て、エージェントの属性や判断条件、関数などが粒子の位置や速度情報に相当するものと考える.これらのエージェント情報を粒子法と同様の手法でマクロ環境の定義点に反映させることにより,システム全体での環境更新を行う.変化した環境の情報を再び個々のエージェントに反映させエージェント属性や関数の修正を行う.これを繰り返すことにより人工社会におけるエージェントの自己組織化や現象の動向について解析を目指す.現状ではまだテストプログラムの作成までに至っていないが,粒子法をMASに導入できるかどうかの検討を行った.本研究では,複雑な社会の動きや経済システムの数値解析を行う手法として注目を浴びているマルチエージェントシミュレーション(MAS)にプラズマ物理分野で用いられる粒子法の応用を試みる.粒子法では、空間にランダムに存在する膨大な数の粒子の情報をそれぞれ近くの空間格子点に配分し,その情報をもとに格子システム全体で環境変位を求める.更新された環境情報は再度各粒子に反映され,それをもとに粒子情報を更新する.この繰り返しにより粒子群とそれらが存在するマクロ環境が自律的に変化する.本研究では、各粒子をエージェントに置き換えて,エージェントの自己組織化やマクロ環境の相互作用をよりセルフコンシステントに解き進めることにより,マルチエージェントシミュレーションの高機能化および大規模計算を目指す.26年度は,代表的なMASとしてSugar Scapeモデルを採用した.まずは, 1次元空間の粒子シミュレーションと対応させるために,個々のエージェントである蟻を多数の粒子に置き換え,また砂糖を1次元空間の各格子点に空間的に分布させた.エージェントは現在位置における砂糖量の空間勾配に比例した力を受け,砂糖量が多い方向に力を受けるものとし,各時間ステップにおいて運動方程式を解きエージェントの速度変化および位置変化を逐次解き進める.これを繰り返すことによりエージェント群が時間的にどのような動きをするか確かめその妥当性を検証した.また,各領域とそこに存在するエージェント群を各プロセスに割り当てる領域分割型の並列計算も実施し,動作確認も行った.本研究では,複雑な社会の動きや経済システムの数値解析を行う手法として注目を浴びているマルチエージェントシミュレーション(MAS)にプラズマ物理分野で用いられる粒子法の応用を試みる.粒子法では、空間にランダムに存在する膨大な数の粒子の情報をそれぞれ近くの空間格子点に配分し,その情報をもとに格子システム全体で環境変位を求める.更新された環境情報は再度各粒子に反映され,それをもとに粒子情報を更新する.この繰り返しにより粒子群とそれらが存在するマクロ環境が自律的に変化する.本研究では、各粒子をエージェントに置き換えて,エージェントの自己組織化やマクロ環境の相互作用をよりセルフコンシステントに解き進めることにより,マルチエージェントシミュレーションの高機能化および大規模計算を目指す.本研究では代表的なMASとしてSugar Scapeモデルを採用し,個々のエージェントである蟻を多数の粒子に置き換え,また砂糖を2次元空間の各格子点に空間的に分布させた.エージェントは現在位置における砂糖量の空間勾配に比例した力を受け,砂糖量が多い方向に力を受けるものとし,各時間ステップにおいて運動方程式を解きエージェントの速度変化および位置変化を逐次解き進める.これを繰り返すことによりエージェント群が時間的にどのような動きをするか確かめる。本年度は、Sugarscapeモデルエージェントシミュレーションを粒子シミュレーション手法により再現し、スーパーコンピュータを用いた領域分割並列シミュレーションの実施、および結果の妥当性を検証した.また,適合格子細分化法の導入によるシミュレーションの局所高解像度化,および膨大な数のエージェント数の導入による大規模シミュレーションを実施した。同時に,シミュレーションの効率化にも目を向けプログラムチューニングも行った。Sugarscapeモデルエージェントシミュレーションを粒子シミュレーション手法により再現することができた。また、シミュレーションの領域分割並列化も実施し、大規模並列化への道筋をつけることが出来た。

宇宙理工学引き続きSugarScapeエージェントシミュレーションに着目し、適合格子細分化法の導入によるシミュレーションの局所高解像度化や空間の多次元化,および膨大な数のエージェント数の導入による大規模シミュレーションを実施する。同時に,シミュレーションの効率化にも目を向けプログラムチューニングも実施する予定である。MASに関する基本知識の取得は文献ベースではあるが進めることができた.同時に,粒子シミュレーションプログラムの改良についても検討を開始しており,次年度に向けての準備は着々と進めることができた.粒子シミュレーション実行のために京都大学のスーパーコンピュータ利用を計画し、そのための計算機CPU使用料を計上していたが、ローカルコンピュータおよび学内のスパコンを用いたプログラム開発およびその動作テストが主体となったため、今年度は大型スパコンを利用する必要がなかった。このため経費利用は最小限に抑えることが出来た。25年度の検討を元に, 26年度は簡単なモデルを用いて、MASへの粒子法の導入、実装を開始する.作成したシミュレーションプログラムの動作テスト,テストシミュレーション実施する.また並行して,プログラムの並列化を試みる.粒子法導入後のMASの分散並列,特にプロセス並列化への応用を検討し試みる.プロセス並列では一般に領域分割手法が用いられるが、各プロセスに割り当て足られた領域に存在する粒子数が一定でないためプロセス間負荷不均衡が生じる.この負荷不均衡は並列高速演算においては大きな問題であり,これに対して何らかの方法を検討する.次年度は、SugarScapeマルチエージェントシミュレーションを主体とした大規模並列シミュレーションの実行、解析を行う予定であり、そのために京都大学のスーパーコンピュータの計算機使用料を支出する予定である。シミュレーション用サーバーマシンの購入を予定していたが、当該年度は既存サーバーで代用することができたため新規購入を控えた.また,当該年度はMASに関する調査が主であったため,経費の利用は最小限に抑えることができた.