hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グラム陰性菌表層のリポ多糖(LPS)による単球・マクロファージの活性化機構

単球・マクロファージ細胞膜上のCDl4はグラム陰性菌の外膜に存在するリポ多糖(LPS)を初め、peptidoglycanなどの他の感染菌由来の物質、さらにはアポトーシスを起こした自己の不要な細胞を認識し、細胞の活性化を仲介する“pattern recognition receptor"であり、異物認識の鍵を握る分子と言える。今回我々は、CD14を介した異物認識機構を分子レベルで解明するため、メタノール資化性酵母Pichia pastorisを用いた可溶型ヒトCD14の発現系を構築し、その精製を行った。まず、glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor型膜結合シグナルとなる8アミノ酸を欠損したヒト可溶型CD14をコードするcDNAを、P.pastorisゲノム内のalcohol oxidase 1(AOX1)遺伝子プロモーターの下流に酸性フオスファターゼ(PHO1)の分泌シグナルとともに相同組み換えにより導入した。得られたtransformantをメタノールを唯一の炭素源として含む培地中で培養することにより発現誘導したところ、培養上清中に分子量55kDaと51kDaの可溶型CD14の発現が認められた。組み換え可溶型CDl4(_<rs>CD14)は、培養上清を硫安沈澱によって濃縮した後、イオン交換クロマトグラフィーにより精製した。精製_<rs>CDl4とLPSの結合をnativc PAGEによるgel shift法で検討したところ、LPSの存在下で_<rs>CDl4の移動度が変化し、実際に複合体を形成することが確認された。今後、CD14のLPS結合における構造機能相関について解析するとともに、他の感染菌由来物質、アポトーシス細胞の認識における特異性について検討する予定である。
2次性過眠症における抗アクアポリン4抗体の関与と髄液中ヒスタミン値の検討

(1)視床下部に病変がある2次性の過眠症で臨床症状及び髄液オレキシン値を検討した。検討した40例では髄液オレキシンは低値もしくは中間値であり、治療後にいずれも正常化した。視床下部周囲にはアクアポリン4が高発現し、この抗体を介した障害が生じ、同部位に存在するオレキシン神経も障害され、過眠症を来したと考えられた。(2)MSA(多系統萎縮症)、PSP(進行性核上性麻痺)、CBD(大脳皮質基底核変性症)における過眠症で髄液ヒスタミン値を検討した。平均ヒスタミン値はMSAに比し、PSPとCBDでは低値であった。MSAに比べPSPの過眠症状が強いことを反映していると考えられた。研究目的(1)オレキシン神経が障害されるために起こる2次性の過眠症の病態を検討し、アクアポリン4(AQP4)関連の疾患概念を確立すること。(2)視床下部に病変がある2次性の過眠症での髄液ヒスタミン値を検討し、過眠症状の指標となり得るか検討する。研究成果(1)これまでに20例を検討している。頭部MRIでは全例に間脳・視床下部周辺の両側性・左右対称性病変を認めた。睡眠学的にはいずれも過眠症状を呈していたが、情動脱力発作を呈した症例はいなかった(いずれの症例も早期に治療をしたことが情動脱力発作の発症を阻止した可能性がある)。髄液オレキシンは低値が6名、中間値が14名であった。これら髄液オレキシン値は、免疫抑制療法後にいずれも正常化した。間脳・視床下部と第四脳室周囲にはAQP4が高発現するため、この抗体を介した免疫学的機序による障害が生じ、さらに同部位に存在するオレキシン神経も二次的に障害され、ナルコレプシーを来している可能性が考えられた。症候性ナルコレプシーの原因としてAQP4抗体を考慮すべきであることを示すとともに、早期に診断し不可逆的な障害が生じる前に、ステロイドや免疫抑制療法などの治療介入することが重要であると考えられた。またVB1不足によって生じるWernick脳症において、間脳・視床下部周辺の両側性・左右対称性病変が生じることがある。そのような症例において過眠症状を呈して、髄液オレキシンも測定限界以下の低値を示した例を経験した。VB1の補充により画像所見、過眠症状とオレキシン値は改善を認めた。画像所見はAQP4抗体が陽性の群と似通っているとは考えていたが、病態機序については別個のものと考えていた。文献検索を行ったところ、Wernick脳症において認められる第3脳室周囲域の病変もAQP4に対するVB1不足によって起こりうるとの研究報告があり(Chan2004)、AQP4関連により2次性の過眠症が起こる病態の1つであると考えられた。研究目的(1)オレキシン神経が障害されるために起こる2次性の過眠症の病態を検討し、抗アクアポリン4(AQP4)抗体関連の疾患概念を確立する(2)視床下部に病変がある2次性の過眠症での髄液ヒスタミン値を検討し、過眠症状の指標となり得るか検討する。研究成果(1)これまでに40例を検討している。いずれも過眠症状を呈していたが、情動脱力発作を呈した症例はいなかった。髄液オレキシンは低値が15名、中間値が25名であった。間脳・視床下部と第四脳室周囲にはAQP4が高発現するため、この抗体を介した免疫学的機序による障害が生じ、同部位に存在するオレキシン神経も二次的に障害され、過眠症・ナルコレプシーを来している可能性が考えられた。稀にではあるがWernick脳症において、間脳・視床下部周辺の両側性・左右対称性病変が生じることがある。そのような症例において、過眠症状を呈して、髄液オレキシンも測定限界以下の低値を示した症例を経験した。VB1の補充によって、画像所見と過眠症状とオレキシン値は徐々に改善を認めた。Wernicke脳症において認められる第3脳室周囲域の病変もAQP4に対するVB1不足によって起こりうるとの研究報告があり(Chan2004)、AQP4抗体関連により2次性の過眠症が起こる病態の1つであると考えられた。

(2)ヒスタミンに関しては、パーキンソン症候群に含まれる、MSA(多系統萎縮症:59例)、PSP(進行性核上性麻痺:4例)、CBD(大脳皮質基底核変性症:3例)を検討した。オレキシン値は199-345pg/mlと正常範囲内であったが、ヒスタミン値はMSAが平均で2600pg/mlであったのに比べて、PSPは351pg/ml、CBDは306pg/mlと低値であった。またオレキシン値とヒスタミン値に相関は認められなかった。MSAに比べるとPSPの過眠症状は強いことを反映している可能性を考えている。睡眠研究成果(2)ヒスタミンに関しては、パーキンソン症候群に含まれる、MSA(多系統萎縮症:59例)、PSP(進行性核上性麻痺:4例)、CBD(大脳皮質基底核変性症:3例)を検討した。パーキンソン症候群に含まれる、MSA、PSP、CBDであるが、MSAはシヌクレオパチーであるのに対して、PSPとCBDはタウオパチーであり、その違いがヒスタミン値の差となって現れているのでは無いかと考えて現在検討を進めている。当初の計画よりは症例数は少なめではあるが、統計学的検討を行う症例数は集まっており、病態機序の検討は可能であると考えている。今後とも計画に沿って、多数例の症例を集積して、脳脊髄液中の測定実験等をすすめて行く予定である。症例数確保のために近郊の病院や国内の医療機関に協力を依頼する。
地域住民参加型・早期医療教育システムの構築

本研究は、地域と大学が連携し、地域住民と学生との直接的な交流を通し相互に貢献できる、地域住民参加型の実践的医療教育システムの構築を目指している。今年度の補助金は、主に本研究を遂行するための情報収集・意見交換を目的として、医学教育学会への参加費にあてた。平成28年度・29年度、学生が地域法人主催のイベントに参加し、地域住民を対象とした『医学生による健康チェックや一次救命法講習』を実施した。平成30年度はこの新たな試みである、教育のフィールドを学外に求め、実践的に学ぶ取り組みについて、地域住民を対象としたアンケート調査結果やイベント活動に参加した学生のレポートにより検証した。地域住民を対象とした健康意識調査で「医師に特に求めること」を二項目選択式で回答を得、1位「技術・知識」、2位「コミュニケーション力」、3位「痛みのわかる心」という結果が得られた。また地域住民のイベント活動に参加した学生は、年齢や背景・価値観も異なる多様な人々との交流において、医療についての率直な声に耳を傾け、地域住民の健康への関心の高さを改めて認識した。さらに、人間の多様性や医師に対する期待の大きさを実感する一方、医療に対する不信感にも触れた。また今後の課題として、ほとんど他人と交流せずに家の中で過ごしている住民や検診を受けない住民に、健康に関心を持ってもらう方策の必要性を感じ、地域を教育フィールドとした取り組みは、学生のコミュニケーション教育・モチベーション向上に効果があることが示唆された。以上により、地域住民参加型の医療教育は、実践的に意思疎通能力を学びながら、人の健康から疾病までを連続的に捉え、全人的な対処能力を身につけ、豊かな社会性をそなえた医療人育成に役立つと考えられる。本研究は、地域と大学が連携し、地域住民と学生との直接的な交流を通し、相互に貢献できる、地域住民参加型の実践的医療教育システムの構築をめざしている。社会福祉協議会の協力を得、学生と地域高齢者との交流を実施した。交流前後に学生の高齢者イメージについてアンケート調査を実施し比較した結果、交流前に比べ交流後は高齢者のイメージが肯定的に変化した。さらに高齢者とのコミュニケーションにより、身体能力の衰えをふまえ、一人ひとりに合わせた意思疎通の大切さを実感した。平成28年度は、新たな試みとして地域法人主催のイベントに学生が参加し、一般市民を対象とした医学生による『健康チェック』および『一次救命法講習』を実施した。学生は、地域住民の血圧や握力の測定や、AEDの使い方講習などを通じて、幅広い年齢層の地域住民とコミュニケーションをはかり、医療について感じていることに耳を傾けた。学生は、年齢や背景・価値観も異なる多様な地域住民との交流から、医師に対する期待の大きさを実感する一方、医療に対する不信感にも触れた。さらに地域住民、特に高齢者の健康に対する関心の高さなどから、医療が生活や社会と密接にかかわっていることを認識した。イベント終了後の感想では「医師という存在が、人々にこんなにも頼りにされていることを知って驚いた」「医師に求められるものは、病気を治すことだけではなく、患者の背景まで感じとれる想像力である」「病気は、医療従事者と患者とが一緒に治していくものだ」など、様々な気づきを得ることができ、またこのような機会があったら是非参加したいと述べている。また今後の課題として、ほとんど他人と交流せずに家の中で過ごしている住民や、検診を受けない住民に、自身の健康に関心を持ってもらう方策を考えていく必要性を感じ、モチベーションを高める機会となったと思われる。地縁団体協力のもと実施している医学部学生と地域高齢者との交流は、地域住民からの評価も高まってきている。28年度は新たに地域法人主催のイベントに学生が参加した。地域を教育フィールドとした今回の取り組みは、学生のコミュニケーション教育・モチベーション向上に効果があることが示唆された。本研究は、地域と大学が連携し、地域住民と学生との交流を通し、相互に貢献しあえる、地域住民参加型の実践的医療教育の構築を目指している。平成29年度は、28年度同様に地域法人主催のイベントに学生が参加し、一般市民を対象とした医学生による健康チェックや一次救命法講習を実施した。またその中で地域住民の健康意識に関するアンケート調査もおこなった。その結果、「健康に関する情報を得る方法」「医師に求められていること」に世代差があるということがわかった。さらに肝炎ウイルス検査やピロリ菌検査に関する知識の浸透が十分ではないという結果が得られ、地域住民の健康意識を高めていくために、学生が貢献できる課題が明らかになった。また29年度の新たな試みとして、地域NPO法人に協力し、地域の活性化・健康づくりを目的とした『ラジオ体操in SAGA弁(DVD版)』を作成した。ラジオ体操in SAGA弁は、活力あふれる地域づくりのために活躍している団体や地域住民とともに、佐賀大学医学部地域交流の会の学生も参加し、様々な場所で撮影した。学生は、地域住民と直接ふれあい、一つの事業を成し遂げていきながら、多様な人とのコミュニケーションなど多くの学びを得ることができたと考えられる。地縁団体協力のもと、医学部学生と地域高齢者との交流は、地域法人からも高い評価を得ている。地域を教育のフィールドとする取り組みは、学生のモチベーション向上、コミュニケーション力教条に効果があることが示唆された。

今年度の補助金は、主に本研究を遂行するための情報収集・意見交換を目的として、医学教育学会への参加費にあてた。平成28年度・29年度、学生が地域法人主催のイベントに参加し、地域住民を対象とした『医学生による健康チェックや一次救命法講習』を実施した。平成30年度はこの新たな試みである、教育のフィールドを学外に求め、実践的に学ぶ取り組みについて、地域住民を対象としたアンケート調査結果やイベント活動に参加した学生のレポートにより検証した。地域住民を対象とした健康意識調査で「医師に特に求めること」を二項目選択式で回答を得、1位「技術・知識」、2位「コミュニケーション力」、3位「痛みのわかる心」という結果が得られた。また地域住民のイベント活動に参加した学生は、年齢や背景・価値観も異なる多様な人々との交流において、医療についての率直な声に耳を傾け、地域住民の健康への関心の高さを改めて認識した。さらに、人間の多様性や医師に対する期待の大きさを実感する一方、医療に対する不信感にも触れた。また今後の課題として、ほとんど他人と交流せずに家の中で過ごしている住民や検診を受けない住民に、健康に関心を持ってもらう方策の必要性を感じ、地域を教育フィールドとした取り組みは、学生のコミュニケーション教育・モチベーション向上に効果があることが示唆された。以上により、地域住民参加型の医療教育は、実践的に意思疎通能力を学びながら、人の健康から疾病までを連続的に捉え、全人的な対処能力を身につけ、豊かな社会性をそなえた医療人育成に役立つと考えられる。29年度は、地域住民を対象としたシンポジウムを開催し、28年度実施したアンケート調査をもとに、低学年で学ぶ予防医学や高齢者援助方法等を伝える予定である。28年度と29年度に実施した地域住民の健康意識に関するアンケート調査の結果をもとに、低学年医学生が学ぶ予防医学や、高齢者援助方法を伝え、さらに肝炎ウイルス検査やピロリ菌検査の普及のために地域住民を対象としたシンポジウムを開催する予定である。研究初年度のため、当初予定していた調査のための旅費を、必要な物品や参考になる図書の購入にあてた。また地域地縁団体の協力者に謝金を予定していたが、地域主催のイベントでデータを取得でき謝金は発生しなかったため次年度に繰り越すこととした。(理由)29年度にシンポジウムを開催する予定であったが、地域住民の健康に関する意識調査データを充実させる必要があったため、開催を30年度に延期した。(使用計画)30年度には、情報収集と意見交換のため医学教育学会に参加を予定しているため、繰越金をあてることとする。29年度には、シンポジウムを予定しているため繰越金をあてることとする
光通信用ファイバコンポーネントを利用した周波数自由度による量子通信アーキテクチャ

現在、安全な通信の実現を目指した量子通信に関する研究が盛んに行われているが、その実現には専用ハードウエアの開発が必須と考えられている。本研究では、現行の光通信用ファイバーコンポーネントを流用するだけで量子通信が可能なことの検証を目指した。とくに従来の視点には欠如していた周波数自由度の量子通信への積極的利用を試み、周波数の縦割りにもとづく現行の光多重通信方式に異なる周波数間の電場干渉を導入することで時間ドメイン上の一光子干渉に依拠した新しい量子通信方式の原理の提案と検証を試みた。現行の波長多重WDM光通信方式は古典的な強度変調に過ぎず、量子通信には不向きである。本研究では、従来の光通信用ファイバコンポーネントを流用するだけで「安価」かつ「平易」に量子通信プラットフォームを構築可能な新技術体系の提案と検証を目指した。従来、量子通信等では全く注目されてこなかった光の「周波数重ね合わせ状態」の積極的利用を試みた。周波数ドメインは無限の広がりをもちながら物理的スペースを消費しないためファイバ最大のメリットであるインライン構成が維持でき、その一方でファイバ素子の特徴が周波数弁別を容易にする特徴がある。なによりも一般的なレーザ光源を流用できるのがポイントであり、量子計算への拡張の道筋も明確である。平成24年度には周波数基底における量子鍵配送プロトコル実装の原理の検証実験を行った。新規開発した差動周波数シフト方式の鍵配送が、先行研究である位相差シフト方式と等しく、単一光子レベルの微弱光源を用いて実行可能なことを示した。まず、0.1光子毎パルス程度の微弱コヒーレント光を光源としてワンタイムパッド鍵配送実験系を用意し、位相同期をとった2つの強度変調器によって周波数エンコード光パルス列を発生。Franson型遅延干渉計によって周波数差に応じた光の空間モード弁別を実行し、時間ゲート下で同期ビート信号を単一光子検出した。変調器の帯域に制限されながらも予測どおりに非対称な2空間モード光検出事象の発生を確認できた。また、この結果は、ヤングの2重スリットによる光の干渉を時間軸上、単一光子レベルで観測できたことを意味しており、量子物理の観点からも重要である。さらにこの周波数基底の要素技術を援用して量子ゲートの構築を試み、全ファイバ方式でこれが実装可能なことを検証した。またシミュレーションによって古典的にグローバーの量子アルゴリズムが90%超の忠実度で実装できることを示した。本研究では、光通信用ファイバコンポーネントを流用するだけで「安価」かつ「平易」に量子通信プラットフォームを構築可能な新技術体系の提案と検証を目指した。従来、量子通信等では注目されてこなかった光の「周波数重ね合わせ状態」の積極的利用を試みた。周波数ドメインは無限の広がりをもちながら物理的スペースを消費しないためファイバ最大のメリットであるインライン構成が維持でき、一方でファイバ素子の特徴が周波数弁別を容易にする特徴がある。なによりも一般的なレーザ光を流用できるのがポイントであり、量子計算への拡張の道筋も明確である。平成25年度では、前年度から継続して周波数基底による量子鍵配送プロトコル実装の検証実験を行った。その結果、差動周波数シフト方式の鍵配送が単一光子レベルの微弱光源を用いて実行可能なことを明らかにできた。0.1光子毎パルス未満の微弱コヒーレント光に対して20MHz同期の偏波変調器、強度変調器を用いることで周波数符号化光ビット列を発生、1ビット遅延干渉計によって周波数差を2検出器で振り分けることで弁別が可能なことの検証を試みた。変調パルスの遷移領域におけるクロストークによって弁別能が低下したが、理論予測との比較によって時間ゲート下でのビート信号の単一光子検出を行い、予測どおりの周波数弁別を達成した。また時間ドメインでのヤングの2重スリットによる単一光子干渉の位置づけで実験結果を精査し、周波数モードが異なる単一光子干渉の理論を構築、自己ヘテロダイン法による実験的検証に着手した。さらに量子ゲート構築への応用を試み、現行のファイバ部品の組み合わせによって基本量子ゲートが実装可能なことを検証するかたわら位相変調器を用いたコヒーレントな周波数重ね合わせ状態の発生法と量子ゲート構築法について検討した。本研究では、現存のファイバ光学部品のみを利用した量子通信ハードウエアの新構想の検証を目指す。初年度では、まず周波数基底におけるレーザー光の状態操作を試みるため、基本モジュールの精密設計と現有部品を流用したプロトタイプの構築を試みた。ターゲットは、専ら既存のシリカファイバ系光通信用部品のうち、とくにファイバブラッググレーティングを利用して、周波数多重のハードウエア群に大きな変更を加えることなく、周波数弁別機能をもつコムフィルタを構築することである。多重ストップバンドをもつ周波数コムフィルタをスペクトルの相互干渉なしに構築する上においては、C,Lバンドのブラッグレーティングの直列スプライシングが設計上も、実装においても有効であることを見いだした。

一方、よりコンパクトな構成にすべく多重グレーティングの基本設計を開始し、作成可能な委託先の検討を行った。これにより周波数重ね合わせ状態の発生ならびにその操作法の検証を行う実験系の準備が整いつつある。一方、周波数状態制御のための光学実験系の整備を行った。単一光子生成実験系としてBBO結晶にもとづく波長405nmの光の縮退パラメトリック下方変換2光子生成系を構築する一方、光子状態評価の目的で2光子同時計測系を構築した。さらに周波数ドメインを基軸として周波数を光から電波領域にまで拡張すべく、プリント基板上における周波数ドメイン電子回路を考案し、その原理の検証実験を行った。高精度のディスクリート回路素子の組み合わせによって、アナログ回路でありながら周波数重ね合わせ状態はもとより、量子ゲートに匹敵する高い忠実度(>90%)を有する周波数ゲートを構築できた。さらにGroverの量子検索アルゴリズムが搭載可能なアナログアーキテクチャをサーキットシミュレータのレベルで実現した。これらの結果は複数の国内学会で報告した。平成24年度の当初計画では、周波数基底における量子鍵配送プロトコル実装の原理の検証実験を行い、位相差シフト方式を発展させることによって単一光子レベルの微弱光源を用いても量子鍵配送プロトコルが実行可能なことの検証を目指した。さらにこの周波数基底の要素技術を援用して万能量子ゲート、すなわち回転ゲートと制御NOTゲートに相当する2ビット動作周波数量子ゲートを構築し、全ファイバ方式によってビット操作が実行可能なことの検証を目指した。実際、差動周波数シフト方式を新規開発し、量子鍵配送プロトコルの実装を、市販の光学コンポーネントだけを用いた実験系で示すことができた。さらに本研究で新規開発された周波数ベースの要素技術を発展させることによって、周波数アダマールゲートと周波数量子位相ゲートを構築し、これらの動作を実証した。これでほぼ当初の目的の多くの部分は達成できたことになる。それでもファイバコンポーネントのうち周波数弁別機能をもつコムフィルタの性能が予測と異なった影響で、全ファイバ方式の実験系構成を実証する部分には改善すべき課題が残った。その一方で、古典論にもとづたグローバーの量子アルゴリズムを周波数基底で動作できるなど、当初の予測を上回る成果も得られた。当初計画であったブラッググレーティングの多重化によるコムフィルタ形成では、プロトタイプ構築と相互干渉のないフィルタ形成は予定どおり進展した。しかし、周波数シフト量と既存品のバンド幅のスペックにGHzオーダの差があったため、このギャップを解消する方法論を模索するために予想以上に時間を要した。一方、当初計画から派生した重要関連項目として、周波数ドメインの拡張性を示す実験をエレクトロニクス基板上あるいはシミュレータレベルで実証し、光ファイバ構成での実証をおこなう上での準備が整った。平成24年度には、周波数基底における量子鍵配送プロトコル実装の原理の検証実験を行い、差動周波数シフト方式が位相差シフトと同様に単一光子レベルの微弱光源を用いて実行可能なことを示した。
対距離課金による道路整備を通じた道路容量と道路空間配分の最適化

本研究は、対距離課金を通じた最適道路容量の実現と、それに伴う道路空間の再配分の最適化について基礎的な知見を得ることを目的に実施したものである。最適道路容量の実現に関しては、必要な課金水準、政策課題についてシミュレーション分析を用いて明らかにした。道路空間の再配分に関しては、自動車以外の用途空間として自転車走行空間と歩行者通行空間の限界支払意思額についてコンジョイント分析などを用いて明らかにした。本研究の目的は、道路整備における受益者負担問題を道路利用者の「負担」を道路に係わる「費用」に一致させる最適化問題と捉え、諸外国で導入されつつある対距離課金による道路整備を通じて、最適道路容量の導出とそれに伴う道路空間配分の最適化の分析と提案を行うものである。この目的のため、本研究では、大きくわけて、下記の2つの政策シミュレーションを並行して実施することを計画している。(1)社会的限界費用課金理論に基づく道路容量の最適化に関する政策シミュレーション(2)表明選考法に基づく道路空間配分の最適化に関する政策シミュレーション最終的には、これらの連携的な実施から対距離課金を起点とした、これからの道路整備における計画論を提示する。このために、本度は、必要となる道路統計データの電子化作業などを行うとともに、対距離課金に基づく道路整備の計画論が依拠する課金理論として、「長期社会的限界費用課金」に着目し、理論的な考察とシミュレーション分析を実施した。シミュレーション分析の結果かちは、効率性の面では短期社会的限界費用課金に基づく計画論が優れているものの、公平性の面で長期社会的限界費用課金に基づく計画論も有用であることが示された。これまで道路整備の財源調達にあたっては、燃料税をはじめとする取得・保有・走行の各段階で課される税からなる自動車関係諸税が大きな役割を果たしてきた。しかしながら、それら諸税は道路走行にわらず収される平均費用課金と理解することがでる。本年度の研究で明らかになったことは、短期社会的限界費用課金に基づく計画論も長期社会的限界費用課金に基づく計画論も社会的平均費用課金に基づく現在の計画論より優位であるとともに、公平性を考慮すると、長期社会的限界費用課金に基づく計画論がより現実的に有用であるということである。このことは本研究で提示する計画論の主たる枠組みを構築した点で重要な成果であると考える。わが国では、一方では燃料税をはじめとした、取得・保有・走行の各段階で課される税からなる自動車関係諸税によって一般道路整備の財源調達を行うとともに、他方で、有料道路料金の徴収を基礎として高速道路整備の財源調達を行ってきた。すなわち、交通インフラとしての道路利用の費用負担は、一般道路と有料道路という2種類の道路整備制度を基礎として、それぞれ自動車関係諸税および有料道路料金として別の枠組みで捉えられてきた。この傾向は高速道路の整備管理主体の民営化を経て、弱まるどころか強まりつつもある。しかしながら、研究目的にも示したように、道路整備のニーズの変化、交通需要管理の必要性、課金技術の進展などを踏まえ、道路の新設が主たる課題であった時期に確立された財源調達制度を、今後の維持更新を主体とした時期にあったかたちに再構成していくことが求められている。昨年度は、上記の問題意識を踏まえつつ、土木学会等でみられる自転車交通に関する先行研究、ならびに日本都市計画学会等でみられる道路空間の再配分に関する先行研究のレビューと整理を実施した。また、過去に実施したアンケート調査のデータを活用して、道路空間の中でも、自転車走行空間の整備に関する費用対効果分析の試行を実施した。昨年度実施したレビューと整理および試行の再検討を通じて、本年度、道路空間配分についての実証分析を実施し、一定の条件の下での道路空間の最適配分に関する知見を導くこととしたい。わが国では、これまで取得・保有・走行の各段階の自動車関係諸税を中心とした財源調達によって一般道路の整備を、有料道路料金の徴収を基礎とした財源調達によって高速道路の整備を、それぞれ行ってきた。しかしながら、主たる自動車関係諸税である道路特定財源制度は2009年に一般財源化され、また高速道路も整備管理主体であった日本道路公団の民営化を経るなかで、財源調達における上記の役割分担は不明確になりつつある。さらに、研究目的にも示してきたように、道路整備のニーズの変化、交通需要管理の必要性、課金技術の進展などを踏まるなか、いわば道路の新設を主な課題としていた時代に確立した財源調達制度を、今後必要性が指摘されている道路の維持更新を主とした時代にあったかたちに再構成していくことが求められていると考える。昨年度は、上記の問題意識を踏まえつつ、一昨年度までに実施してきた先行研究のレビューならびに過去に実施したアンケート調査のデータを活用した「自転車走行空間の整備に関する費用対効果分析の実施」を基礎として、異なる側面からの道路空間配分の実証分析として、都市部居住者を対象としたアンケート調査を通じた「歩行者通行空間の整備の評価」を行った。近年、交通事故死者数が減少傾向にある一方で、歩行者が交通事故死者に占める割合は状態別割合で最も高くなっている。この原因のひとつは、歩行者の通行空間が確保されていないことである。しかしながら、財政赤字の増大を考えると、道路空間の幅員自体の拡幅による問題の解決は容易ではない。

このとき求められる考え方が、上述した道路空間の再配分であり、本研究で実施した、自転車走行空間と歩行者通行空間の経済評価は、道路空間の再配分、具体的には自動車走行空間から他の用途空間への再配分に関する議論の基礎となるものと考える。本研究の目的は、近年、諸外国で注目されるとともに導入が準みつつある「対距離課金」による道路整備スキームを通じて、最適道路容量を導出するとともに、それに伴う道路空間配分の最適化を目指すものであり、本年度までに、自転車交通ならびに道路空間の再配分に関連する先行研究のレビューと整理を行ってきた。これは、最適道路容量の下での空間配分の最適化に関する実証分析を実施するうえで有用なフレームワークとなり得ると考えている。以上の理由より、おおむね順調に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。研究3年目である本年度は、これまでの2年間の研究成果を踏まえ、本研究の最終とりまとめに向けた追加的研究およびその整理を行う。具体的には、昨年度実施した自転車交通ならびに道路空間の再配分に関連する先行研究のレビューと整理ならびに、自転車走行空間整備の評価の試行に基づき、最適道路容量の実証分析および道路空間配分のアンケート調査の本格実施を試みる。それとともに両者を組み合わせて考えるための追加的理論のレビューを実施する。
長期記憶を導入したニューラルネットモデルの提案と動的環境におけるロバスト性の検証

ダイナミックに変化する環境の下では,過去に得た知識が常に有効であるとは限らず,環境に適応するため絶えず修正を要求される.しかし,同じ環境が将来において再び現れるようなケースでは,過去に獲得したすべての知識を修正するのは必ずしも効率的とはいえない.つまり,ある時点で通用しなくなった知識であっても,長期的な記憶として保存し,その知識が有用となる環境が再び現れたときに想起・利用できるようなメカニズムをもつことが望ましい.また,学習期間に終わりのないlife-long学習としての性質をもつには,知識を効率よくメモリに蓄積できなければならない.本研究では,上記のような機能を有するニューラルネットモデルを提案した.このモデルは,(1)入出力関係を学習するニューラルネット部,(2)ニューラルネット部で抽出された知識を蓄える連想バッファ,(3)連想バッファにある知識のうち必要なものを長期的に保持するための長期記憶,(4)環境の変動を検知する検知部の4つのモジュールで構成される.平成14年度において提案したモデルでは,ロバストな環境変動の検知を行うためのメカニズムと高速な環境への適用を実現するための連想メカニズムを開発し,この機能を実装した.複数の異なる一次元関数が順次移り変わっていく単純な動的環境の下で提案モデルの適応能力をシミュレーション実験で調べた.その結果,提案したモデルは環境変動を正確に検知し,過去に経験した環境の知識を活かして,高速に環境に追従できることを確認した.また,動的環境の下であっても追加学習を安定に行えることを示した.平成15年度では,移り変わっていく個々の環境に特有の知識と不変な知識を区別して,共有知識を抽出・利用する知識移転のメカニズムを付加した.シミュレーション実験を通して,この知識転移の機能が正しく機能し,さらに高速な環境適応が可能となることを確認した.ニューラルネットの学習において訓練サンプルが逐次的に与えられたとき,新しい訓練サンプルの追加学習によって過去に学習した知識を忘却する問題が以前から指摘されている.この問題を解決する方法として,逐次的に学習される入出力関係の中から代表的なものを長期記憶として蓄積し,追加学習時において長期記憶に蓄えられた記憶アイテムを想起・学習することで忘却を抑制する方法を提案している.これまで教師あり学習に対して学習アルゴリズムを提案してきたが,本研究では,まずこれを強化学習に拡張し,報酬が逐次的にしか与えられない状況であっても忘却を抑制し,正しい行動価値関数の学習が行なわれることを示した.この研究成果は国際会議ICONIP2002において発表した.次に,複数の定常環境が次々と移り変わっていく動的環境を想定し,この動的環境の下で過去に経験した環境の知識を想起・学習することで,環境への迅速な適応が可能になる教師あり学習モデルを提案した.この成果は国際シンポジウムHART2002で発表した.なお,環境変動の検知アルゴリズムを改良したモデルを現在提案しており,この性能評価を国際会議IJCNN2003(筆頭著者Tsumori)で発表する予定である.提案している追加学習モデルはニューラルネットを利用したものであるが,その学習アルゴリズムは最急降下法に基づいており,学習スピードが遅いという間題があった.これを改良するため,ニューラルネットの学習を線形方程式の解法に帰着して行なう方法を適用した新しい追加学習方式を提案した.この性能評価を国際会議IJCNN2003(筆頭著者Okamoto)で発表する予定である.現在,備品として購入した小型移動ロボットKheperaに本学習アルゴリズムをインプリメントし,動作を確認しているところである.ダイナミックに変化する環境の下では,過去に得た知識が常に有効であるとは限らず,環境に適応するため絶えず修正を要求される.しかし,同じ環境が将来において再び現れるようなケースでは,過去に獲得したすべての知識を修正するのは必ずしも効率的とはいえない.つまり,ある時点で通用しなくなった知識であっても,長期的な記憶として保存し,その知識が有用となる環境が再び現れたときに想起・利用できるようなメカニズムをもつことが望ましい.また,学習期間に終わりのないlife-long学習としての性質をもつには,知識を効率よくメモリに蓄積できなければならない.本研究では,上記のような機能を有するニューラルネットモデルを提案した.このモデルは,(1)入出力関係を学習するニューラルネット部,(2)ニューラルネット部で抽出された知識を蓄える連想バッファ,(3)連想バッファにある知識のうち必要なものを長期的に保持するための長期記憶,(4)環境の変動を検知する検知部の4つのモジュールで構成される.平成14年度において提案したモデルでは,ロバストな環境変動の検知を行うためのメカニズムと高速な環境への適用を実現するための連想メカニズムを開発し,この機能を実装した.複数の異なる一次元関数が順次移り変わっていく単純な動的環境の下で提案モデルの適応能力をシミュレーション実験で調べた.その結果,提案したモデルは環境変動を正確に検知し,過去に経験した環境の知識を活かして,高速に環境に追従できることを確認した.また,動的環境の下であっても追加学習を安定に行えることを示した.平成15年度では,移り変わっていく個々の環境に特有の知識と不変な知識を区別して,共有知識を抽出・利用する知識移転のメカニズムを付加した.シミュレーション実験を通して,この知識転移の機能が正しく機能し,さらに高速な環境適応が可能となることを確認した.
炉心損傷(SFD)時におけるUO_2ペレットとジルカロイ被覆管の接触反応の解析

炉心損傷(SFD)に関連して、UO_2ペレットとジルカロイ被覆管の高温接触反応は極めて重要なテーマである。本研究では、UO_2ペレットとジルカロイ被覆管の反応挙動に関する基礎データを得ることを目的に、Zr(αーZr(O))/UO_2接触界面における反応及びUーZrーO三元系の平衝に関する実験的検討を主として行なってきた。ZrまたはαーZr(O)とUO_2の接触反応については、Zr板または、αーZr(O)板とUO_2ペレットの密着反応カップルの加熱実験(1000ー1300°C)を行い両者間のゆ着や界面反応層の生成について実験的に検討した。Zrまたは酸素濃度の低い(06.6at%)αーZr(O)とUO_2の反応では、ゆ着が生じ、界面反応層はUO_2側から[αーZr(O)+UーZr]→UーZr→αーZr(O)の三層構造をとることが確められた。αーZr(O)の酸素濃度を増加させると(11.516.0at%)ゆ着は生ずるが、もはや三層構造を示さない。酸素濃度が26.0at%の場合はゆ着は起らなかった。Zr/UO_2反応に及ぼすZr中の酸素濃度の影響に関する実験的成果はこれまでなく、本研究の結果は貴重な成果と考えている。UーZrーO三元系の平衝状態に関する研究としては、UO_2とZrまたはUO_2とαーZr(O)の粉末混合ペレットの加熱実験を1000°C及び、1400°Cで行い、X線回折法により反応生成物を同定した。特に、三相(UO_2,αーZr(O),UーZr)共存領域と二相(αーZr(O),UーZr)共存領域の境界を明確にすると共に二相領域内のタイ・ラインを推定した。以上の結果から、1000,1400°Cでのこの三元系の等温断面図を完成させた。またUーZrーO系状態図の計算を1000°Cで試みた結果、予測された相関係は実験で得られたそれと一致することが確められた。炉バ損傷(SFD)に関連して、U【O_2】ペレットとジルカロイ被覆管の高温接触反応はきわめて重要なテーマである。本研究では、U【O_2】ペレットとジルカロイ被覆管の反応挙動に関する基礎データを得ることを目的に、Zr(Zry-4)/U【O_2】接触界面における反応及びU-Zr-O三元系の平衡に関する実験的検討を行なってきている。ZrまたはZry-4とU【O_2】の接触反応については、Zr板又はZry-4板とU【O_2】ペレットをそれぞれ密着させた反応カップルの加熱実験(10001300°C)を行い両者間のゆ着や界面反応層の生成について実験的に検討した。

この結果、Zr板,Zry-4板いずれの場合でもU【O_2】とゆ着し、基本的に、U【O_2】側から〔α-Zr(O)+U-Zr〕→U-Zr→α-Zr(O)の三層構造をもつ界面反応層の形成されることが確認された。また界面反応生成物のX線マイクロディフラクトメトリィによる同定も行い、界面反応層の微小領域における構造についても検討した。U-Zr-O三元系の平衡状態に関する実験的検討としては、U【O_2】とZrの粉末混合ペレットの加熱試験を1000°Cで行い、X線回折法により反応生成物を同定した。特に、三相(U【O_2】,α-Zr(O),U-Zr)共存領域と二相(α-Zr(O),U-Zr)共存領域の境界を明確にすることを中心に、この境界附近に相当するZr/U【O_2】比を細く選んでその平衡を調べた。以上の結果から、1000°Cでのこの三元系の等温断面図を完成させた。U【O_2】ペレットとジルカロイ界面反応層の成長,形態に及ぼす酸素ポテンシャルの影響を調べるため、U【O_2】とZrまたはZry-4の反応をU【O_2】のO/U比、及びZr,Zry中の酸素濃度を変えて行ない、これらの因子の反応に及ぼす影響を検討する予定である。炉心損傷(SFD)に関連して, UO.ナ_<2.ニ>ペレットとジルカロイ被覆管の高温接触反応は極めて重要なテーマである.本研究では, UO.ナ_<2.ニ>ペレットとジルカロイ被覆管の反応挙動に関する基礎データを得ることを目的に, Zr(αーZr(O))/UO.ナ_<2.ニ>接触界面における反応及びUーZrーO三元系の平衡に関する実験的検討を行なってきている.ZrまたはαーZr(O)とUO.ナ_<2.ニ>の接触反応については, Zr板または, αーZr(O)板とUO.ナ_<2.ニ>ペレットの密着反応カップルの加熱実験(10001300°C)を行い両者間のゆ着や界面反応層の生成について実験的に検討した.Zrまたは酸素濃度の低い(06.6a/o)αーZr(O)とUO.ナ_<2.ニ>の反応では,ゆ着が生じ,界面反応層はUO.ナ_<2.ニ>側から[αーZr(O)+UーZr]→UーZr→αーZr(O)の三層構造をとることが確められた.αーZr(O)の酸素濃度を増加させると(11.516.0a/o)ゆ着は生ずるが,もはや三層構造を示さない.酸素濃度が26.0a/oの場合はゆ着は起こらなかった. Zr/UO.ナ_<2.ニ>反応に及ぼすZr中の酸素濃度の影響に関する実験的成果はこれまでなく,本研究の結果は貴重は成果と考えている.UーZrーO三元系の平衡状態に関する実験的検討としては, UO.ナ_<2.ニ>とZrまたはUO.ナ_<2.ニ>,ZrとZrO.ナ_<2.ニ>の粉末混合ペレットの加熱実験を1000,1400°Cで行い, X線回析法により反応生成物を同定した.特に,三相(UO.ナ_<2.ニ>,αーZr(O),UーZr)共存領域と二相(αーZr(O),UーZr)共存領域の境界を明確にするとともに,二相領域内のタイ・ラインを推定した,以上の結果から, 1000,1400°Cでのこの三元系の等温断面図を完成させた.炉心損傷(SFD)に関連して、UO_2ペレットとジルカロイ被覆管の高温接触反応は極めて重要なテーマである。本研究では、UO_2ペレットとジルカロイ被覆管の反応挙動に関する基礎データを得ることを目的に、Zr/UO_2,αーZr(O)/UO_2接触界面における反応及びUーZrーO三元系の平衡に関する検討を行なってきた。本年度は過去2年間に得られた実験結果を比較検討し、総合的にまとめると共にUーZrーO三元系の等温断面図の理論的計算を行い、実験等温断面図と比較した。UーZrーO三元系のUーZにZrO_2ーUO_2の組成範囲では5つの相が存在する。即ち、主成分がZrであるhcp相(α相)、主成分がUとZrのbcc相(β相)、液相(l相)、UO_2相、及びZrO_2相である。三元状態図はこれらの5つの相の自由エネルギーがわかれば計算することができる。
機能的磁気共鳴画像法と経頭蓋直流刺激による恋愛行動の認知神経基盤の解明

本研究の目的は、ヒトにおいて普遍的に観察される「一夫一妻的関係」が、どのような認知・神経機構によって支えられているかを包括的に明らかにすることであった。そうした関係の安定的・長期的維持には、パートナー以外の異性に対する「浮気的関心」の適切な抑制が重要であるとされる。本研究では機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging, fMRI)を用いた心理実験を通し、これまで提案されていた2つの抑制機構の作用が、文脈に依存した関係性を示すことを示唆する知見を得た。具体的には、非常に魅力的な異性に対する「浮気的関心」を抑制する上では、実行制御機能による能動的抑制単体では不十分であり、さらに浮気行為に対する強いネガティブな情動の喚起による、自動的な抑制機構も必要となることを示した。追加的検討の結果からはさらに、パートナーへの強いコミットメントや愛着が示される関係の初期では、能動的な抑制が伴わずとも「浮気的関心」が抑制されている一方、関係が長くなると、そうした能動的な抑制が必要となることを示唆する知見を得た。これらの結果は、これまで知見が個別に蓄積されていた、浮気的関心の2つの抑制機構の相互作用的関係性を明らかにするものである。今後の研究計画として、このような抑制機構の詳細なプロセスに関する心理モデルの構築と、その実験的検討を行っていくことを計画している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。一夫一妻的配偶形態はヒトの現代社会において多く観察されている一方、どのような認知神経機構がその維持を可能にしているかについては、依然として一貫した説明が行われていない状況にあった。本研究では、機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging, fMRI)を用いた心理実験を通し、そうした関係の維持を可能にする機構を、行動と脳の両面から明らかにすることを目指した。これまでの研究結果から、非常に魅力的な異性に対する「浮気的」な関心を抑制する上では、従来提案されていた能動的・顕在的な抑制機構に加え、「浮気的行為」に対するネガティブ情動の喚起による自動的・潜在的な抑制機構も必要になりうることが示された(Ueda et al., 2017,Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience)。また、これら2つの機構の関係性は交際段階によって変動しうることが示された(Ueda et al., 2018, Experimental Brain Research)。すなわち、パートナーに対する愛着やコミットメントが強く示される関係の初期では、能動的・顕在的な抑制が伴わずとも、浮気的関心が抑制される一方、長期的な関係になると、そうした機構が抑制に関与するようになることが示唆された。これらの検討を通し、「我々ヒトの社会において広く観察される一夫一妻的な関係が、どのようにして維持されているか」という文化人類学的問題に対し、実験的エビデンスに基づいた説明を提案することが可能となった。現在までの研究では、親密な関係の維持に関する認知神経機構を明らかにする研究を報告した。一方でこれまでの研究は、「脳のどの領域が関与するか」を検討するunivariate fMRIの手法に限定されており、間接的な考察にとどまっているという問題点があった。今後の研究では、機械学習を用いた先進的な手法であるmultivariate fMRIを用いることで、「脳のどの領域が関与するか」に加え、「その領域が、どのように認知機能を支えているか」をより直接的に明らかにすることを目指す。こうした手法は近年のfMRI研究で盛んに用いられ始めており、本研究の実施は、社会的認知の研究全般に応用可能な手法を提案することにもつながることが期待できる。fMRIを用いた神経機構の検討に加えて、非侵襲的に脳活動の局所的変化を誘発できる手法である経頭蓋直流刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)を組み合わせることで、特定の脳領域の活動変化が意思決定にどのように影響するかという、因果関係の検討も併せて行う。

これらの研究は、国内外の研究者との共同研究プロジェクトとして実施し、申請者は実験計画の立案と実験の実施、データ解析、および論文執筆のすべてにおいて中心的役割を果たす予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
形式言語上の演算の研究

言語の重複および一般重複演算に関して、研究分担者は与えられた正規言語の重複演算根および一般重複演算根の正規性に関しての研究を行った。その結果は、11.研究発表[雑誌論文]欄に記載されている論文として刊行された。さらに研究分担者は、言語の重複および一般重複演算閉包に関して語の書換え系の研究手法を用いて正規性の保存性に関しての研究を行った。この結果は、11.研究発表[学会発表]欄に記載されている論文のかたちで発表された。上記の研究課題に関して、研究代表者は平成19年度内に印刷されたかたちでの論文を刊行していないが、論文Duplication in DNA sequencesを投稿中である。研究内容は、一段階の重複演算の適用によるチョムスキー言語階層の保存性に関するものである。これら研究代表者および分担者による研究はそれ自身興味のあるものであるが、DNA計算理論に応用される。研究代表者のもうひとつの研究課題としては、非決定性有向オートマトンおよび最短の有向語の研究があり、11.研究発表[雑誌論文]欄に記載されている論文として受理されている。さらに11.研究発表[雑誌論文]欄には記載されていないが2編の論文が受理されている。言語の重複および一般重複演算に関して、研究分担者は語の書換え系の研究手法を用い言語クラスの正規性の保存に関しての研究を行った。研究内容は、研究発表欄記載の論文で公刊されている。上記の研究課題に関し、研究代表者も一段階の重複演算の適用によるチョムスキー言語階層の正規性および文脈自由性の保存に関する研究を行った。文脈自由性の保存に関しては最初の予想とは異なる意外な結果が得られた。研究内容は、研究発表欄の論文で公刊きれている。これら研究代表者および分担者による研究はそれ自身理論的に興味のあるものであるが、DNA計算理論に於けるアルゴリズムの研究にも応用され得る。研究代表者と研究分担者による共同研究として、ヘアピン演算に関する研究を行った。この研究もDNA計算理論にかかわるものであり、DNA計算アルゴリズムの研究に応用され得る。そのほかの研究として、研究代表者による原始語からなる言語がある種のマルクス文脈言語になることを証明した論文1編と非決定性有向オートマトンの最短語に関する2編の論文かおりDiscrete Mathematics 308(2008)およびActa Cybernetica 18(2008)に公刊された。さらに研究分担者により、新しいタイプのプッシュダウン・オートマトンが導入されその構造と言語受理能力の研究が行われた。この研究により、文脈自由言語と文脈依存言語のクラスの中間にある新しい言語クラスが導入された。研究内容は、研究発表欄に記載されている国際会議で発表された。
トランスポゾン技術を用いた男性型脱毛症ゲノム領域の機能解明

ゲノムワイド関連解析にてヒト男性型脱毛症との相関が報告されたPAX1-FOXA2遺伝子座間の非コードゲノム領域の機能を明らかにするため、マウスの当該ゲノム領域に対してトランスポゾンベクターを用いた機能解析を行った。その結果、広大なシス調節ゲノム領域の地図を作製し、多様なエンハンサーエレメントを同定した。またこれまでのところ、マウスの系ではPax1と脱毛との関連を支持する確実な所見は得られなかった。本研究は、ヒト・マウス間でシンテニーが保存されたPAX1-FOXA2遺伝子間ゲノム領域に着目してゲノム機能解析を行う。この約700kbに及ぶ区間内には既知の遺伝子はコードされていない。ところが、最近のゲノムワイド関連解析の結果、ヒト男性型脱毛症がこの領域に強い相関を示すことが報告された。そこで、研究代表者らが前研究課題(研究課題番号.: 18500327)から続けているマウスPaxl-Foxa2ゲノム領域の機能解析をさらに押し進め、非遺伝子領域であるにも関わらずphenotypeと相関しているメカニズムを解明し、非遺伝子ゲノム領域の汎用的モデル動物実験系を提案することを目的としている。今年度は、前研究課題で開発したローカルホッピング・トランスポゾンベクターによるシス調節ゲノム解析を発展させ、領域周辺のベクター挿入サイトをさらに数カ所増やすことにより解析精度を向上させた。この結果は、前研究課題の成果と併せて論文発表(Kokubu C. et al, Nature Genetics, 2009)するとともに、学会等で発表した。また、トランスポゾンベクターをES細胞内で転移させる方法に加えて、さらなる効率化を目指してマウス個体で転移させる方法を検討した。具体的には転移誘導酵素トランスポゼース(SB)を強発現するトランスジェニックマウスとの交配により、個体の生殖細胞系列での転移を誘導した。ROSA座位にノックインしたSBマウスではシングルコピーのトランスポゾンに対して数%の転移効率が得られた。現在、さらなる改良を行っている。以上、初年度に実施したトランスポゾンベクター挿入変異アリルの基盤整備と、SBトランスポゼースマウスの開発を踏まえて、次年度以降のゲノム機能解析に繋げてゆく。(1)エンハンサーエレメントの機能解析:昨年度までに同定された数カ所のエンハンサーエレメシトを用いてトランスジェニック・レポーターアッセイを行い、各々のエレメントが転写促進活性を示す部位、組織、発現時期を検索した。今年度はレポーター遺伝子の発現に対するゲノム挿入部位の影響を最小限に抑える目的で、新たにインシュレーターが組み込まれたベクターを使用した。(2) Pax1遺伝子の成体マウスにおける発現ドメインの明確化:Pax1遺伝子の発現は、これまで胎児期に比べて成体での解析が遅れていた。そこで、成体マウスの皮膚組織におけるPax1遺伝子の発現を切片のRNA in situ hybridization解析により検索した。また発現ドメインをより明確に描出するため、マウスPax1遺伝子座にLacZレポーターをノックインしたマウスを用いた解析を開始した。(3)ローカルホッピング法によるゲノム領域探索の精密化:本ゲノム領域のさらに多様な挿入・欠失アリルを効率的に獲得するため、トランスポゾンベクターのローカルホッピングをES細胞のみならず個体レベルで実現するシステムの開発を開始した。トランスポゾン転移酵素の活性をさらに向上させることが必要であるため、転移酵素発現カセットCAG-SB11を、恒常的にオープンなクロマチン構造を取るROSA26遺伝子座にノックインしたマウスを作製した。本プロジェクトは、2008年にゲノムワイド関連解析(GWAS)の結果、ヒト男性型脱毛症と強い相関が報告されたPAX1-FOXA2遺伝子座間の「非コード」ゲノム領域の機能解析を行い、併せて汎用的な非コードゲノム領域機能解析法の確立を指向するものである。プロジェクト開始後の3年間で、GWASに加えて全ゲノムシークエンス解析の急速な進展も加わり、一般的にも、予想を上回る多くの疾患がゲノム上の「非コード」領域にマップされることが分かってきた。ところが、多くの遺伝子の機能が解明されつつある現在においても、個々の「非コード」領域に対する機能アノテーションは、関連する疾患の機序を説明するに十分な質・量に達していないという現状があり、本プロジェクトのような研究の重要性はますます高まっている。そこで平成23年度は、過去2年間の成果を発展させ、1)ローカルホッピング・トランスポゾンシステムによるゲノム領域探索において、ベクター挿入サイトの異なるES細胞クローンの収集サンプル数を飛躍的に増大し、該当ゲノム領域への挿入サイトの詳細な分布マップを作製した。(2)公的データベースの異種ゲノム情報拡大に伴い、ニワトリ(G.gallus),軟骨魚類(Elephant Shark),ナメクジウオ(Amphioxus)等との比較ゲノム解析を追加し、進化的に保存された非コードゲノム領域の検索を強化した。

(3)(1)(2)の結果得られた新たな候補領域に対して、トランスジェニックアッセイによりエンハンサー活性を解析した結果、Pax1、Foxa2遺伝子の既知の発現ドメインのエンハンサーを新たに同定するとともに、どちらの遺伝子の内在性発現とも異なる新規の発現ドメインをコントロールするエンハンサー領域が同定された。