hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シミュレーションベースモデリングのための高性能最適化システム基盤の構築

本年度の主な研究成果は,以下の2点にまとめられる.1)昨年度までに構築したグリッド向けGAフレームワーク/実行環境(Grid-Oriented GA Platform ; GOGAP)を構成する4つのモジュールのうち,グリッド固有のプログラミングの煩雑さを隠蔽して並列プログラミングを容易にするためのJSGF (Java-based Simple Grid Framework)の問題点を克服したJSGF2を提案した.JSGF2では,JSGFの実装効率の問題点を克服するため,Javaプログラマになじみの深いスレッド,オブジェクト,メソッドコールの概念を分散環境に拡張したリモートスレッド,リモートオブジェクト,リモートメソッドコールを用いて並列システムをモデル化するプログラミングモデルを採用している.また,GAにおいて頻繁に用いられるマスタ・ワーカモデルもサポートしている.また,実行効率の問題点を克服するため,リモートメソッドコールはすべて非同期に行われるようになっている.2)昨年度までにGOGAP上に構築した社会シミュレーション用フレームワークSOMASの拡張を行った.従来のSOMASでサポートされていた順シミュレーション手法,逆シミュレーション手法,モデル選択手法に加えて,本年度は,パターン指向逆シミュレーション(Patten-oriented Inverse Simulation ; PIS)を提案し,SOMASで利用できるように実装した.PISは,生態学におけるパターン指向モデリング(Pattern-Oriented Modeling ; POM)の考え方を,エージェントシミュレーションにおける逆シミュレーションに導入したものである.SOMAS上に実装されたPISを,歴史シミュレーションに適用することにより,その有用性の検証を行った.本年度は,昨年度の成果であるグリッド向けGA実行環境/ライブラリの利便性向上を図った上で,社会科学の領域専門家が容易に社会シミュレーション実験を行えるようにするための実験環境SOMASを構築した.また,実際に,SOMASを歴史シミュレーションおよび組織シミュレーションへ適用し,その有効性を確認した.本年度の主な研究成果は以下のとおりである.グリッド向けGA実行環境/ライブラリの利便性向上:ユーザ端末がプライベートアドレスを有している場合でもシステムが動作するようにJava-based Simple Grid Frameworkモジコール(JSGF)の改良を行った.また,ジョブの起動順序の指定を行えるようにし,ノードの監視とノードへのジョブ割付スケジューラをバックグランドで実行するようにシステムを拡張した.社会シミュレーション実験環境SOMASの構築:社会科学の領域専門家が容易に社会シミュレーション実験を行えるようにするための実験環境SOMASを,グリッド向けGA実行環境/ライブラリの上に構築した.SOMASの歴史シミュレーションおよび組織シミュレーションへの適用:従来,1CPUでは困難であった実験を現実的な時間で終わらすことに成功した.また,現実的な時間内でより多くの実験を行えるようになった結果,従来よりも,より詳細なモデルおよびランドスケープを得ることができた.本年度の主な研究成果は,以下の2点にまとめられる.1)昨年度までに構築したグリッド向けGAフレームワーク/実行環境(Grid-Oriented GA Platform ; GOGAP)を構成する4つのモジュールのうち,グリッド固有のプログラミングの煩雑さを隠蔽して並列プログラミングを容易にするためのJSGF (Java-based Simple Grid Framework)の問題点を克服したJSGF2を提案した.JSGF2では,JSGFの実装効率の問題点を克服するため,Javaプログラマになじみの深いスレッド,オブジェクト,メソッドコールの概念を分散環境に拡張したリモートスレッド,リモートオブジェクト,リモートメソッドコールを用いて並列システムをモデル化するプログラミングモデルを採用している.また,GAにおいて頻繁に用いられるマスタ・ワーカモデルもサポートしている.また,実行効率の問題点を克服するため,リモートメソッドコールはすべて非同期に行われるようになっている.2)昨年度までにGOGAP上に構築した社会シミュレーション用フレームワークSOMASの拡張を行った.従来のSOMASでサポートされていた順シミュレーション手法,逆シミュレーション手法,モデル選択手法に加えて,本年度は,パターン指向逆シミュレーション(Patten-oriented Inverse Simulation ; PIS)を提案し,SOMASで利用できるように実装した.PISは,生態学におけるパターン指向モデリング(Pattern-Oriented Modeling ; POM)の考え方を,エージェントシミュレーションにおける逆シミュレーションに導入したものである.SOMAS上に実装されたPISを,歴史シミュレーションに適用することにより,その有用性の検証を行った.
日本人大学生に対するESPコース・デザイン法の実証的・体系的研究

本研究では、実証的データに基づき、ESP・コースデザイン法の体系化を試みた。当研究の結果、明らかになったことは以下の通りである。1.コースデザインをする場合は、デザインに影響を及ぼす要因を、ハード面の制約やソフト面の制約を考慮に入れながら特定し、これらの要因を考慮しながらコース内容や教材や教授法が決定される。特にESPの場合、専門分野教育が始まっているか始まっていないかが、最もデザインに影響を及ぼすことが分かった。このため、ESP教育に携わる英語教員は、専門教員との連携が不可欠である。2.ESPはオーサンティックな素材を利用するのが原則である。そこで、むやみ雑多な教材を提示することにならないように、大まかなフォーマットに従って、教材を提示しなければならない。具体的には、メイン素材の背景提示→メイン素材のインプットの準備となる練習問題→メイン素材の関連情報の提示→メイン素材のテキスト構造などマクロ構造の理解→メイン素材の語彙などの内容理解→メイン素材で得た情報の応用→さらに広域のアクティビティ(課外・補助教材)の流れに従って、教材を提示すると有効である。3.ESP教室内活動は、学習者の専門知識をいかに引き出し利用するかが授業の成否につながる。この目的のためには、グループワークが最大の効果を生む。そこで、当研究では、実証データに基づき、グループワークに影響を及ぼす要因(positive interdependence,individual accountability,group cohesiveness,intergroup competition,proximity,good leadership)を特定し、学生のグループワークにおける心理分析結果に基づきそれらの要因をどうコントロールすれば有効なグループワークになるかを明らかにした。「大学設置基準の大綱化」により、教養課程と専門課程の区分が取り除かれ、結果として、各大学は独自の教育方針を示す必要に迫られ、大幅なカリキュラム改革に乗り出さざるを得なくなった。英語教育においては、この独自性を打ち出すために、各大学は、専門教育に立脚した英語教育という方向性をとろうとしている。すなわち、ESP(English for Specific Purposes)教育の導入である。そこで、当研究では、全国大学のESP教育の進行状況及びその実態をシラバスにもとづき調査分析した。その結果、導入されているというESP教育は、ほとんど名ばかりの現状であることが明らかになった。その第一の原因はESP教育のスペシャリストの不足である。この状況を打開すべく、当研究では、スペシャリストでなくても行うことが可能なESP教授法をデザインし実践した。実験手続きは、まず、インターネットを利用した工学英語と法学英語のシラバスのモデルをデザインし授業を行い、授業の進行法・評価法,教材作成法などの観点から授業の有効性を検討した。具体的には、プレイスメントテスト、学力テスト、エゴグラムを用いた心理テストの結果を分析することで、モデル授業に対する学生の反応を分析した。また、武庫川女子大学、近畿大学でESP教育を行っている教員と協力してデータを収集し分析した結果、グループ学習がESP教育の授業形態として、特に効果があることが判明した。そこで、いかにグループ活動を活性化させるかということも含め、ESPコース・デザインの体系化を試みた。研究成果は、時事英語学会第41回年次大会と日本英語コミュニケーション学会第8回年次大会で発表した。

そこで、むやみ雑多な教材を提示することにならないように、大まかなフォーマットに従って、教材を提示しなければならない。具体的には、メイン素材の背景提示→メイン素材のインプットの準備となる練習問題→メイン素材の関連情報の提示→メイン素材のテキスト構造などマクロ構造の理解→メイン素材の語彙などの内容理解→メイン素材で得た情報の応用→さらに広域のアクティビティ(課外・補助教材)の流れに従って、教材を提示すると有効である。3.ESP教室内活動は、学習者の専門知識をいかに引き出し利用するかが授業の成否につながる。この目的のためには、グループワークが最大の効果を生む。そこで、当研究では、実証データに基づき、グループワークに影響を及ぼす要因(positive interdependence,individual accountability,group cohesiveness,intergroup competition,proximity,good leadership)を特定し、学生のグループワークにおける心理分析結果に基づきそれらの要因をどうコントロールすれば有効なグループワークになるかを明らかにした。
城郭石垣の構築に用いられた石工技術の基礎的研究

大規模災害の被害を受けたことで、城郭石垣に整備における伝統技術のあり方が問われている。しかし、城郭石垣の構築に用いられた石工技術とは何か、という問いに対して数々の発掘調査や解体修理が行われているにもかかわらず十分な検討がなされていない。この現状を踏まえ、本研究では石工技術の実態解明と多方面での分析を可能とする指標の確立とデータベースを構築することで「石工技術の可視化」を目指す。本研究は、文化財としての城郭石垣を継承するための伝統技術としての石工技術を具体的に明らかにする基礎的研究と位置付ける。
骨再生における生体電位と微小電気刺激に関する研究

圧電フィルムの歯科インプラント領域への新しい臨床応用を確立する目的で、インプラント体歯顎部の骨欠損に対して、圧電フィルムと従来からGTR法に使用されているGore-Tex^R膜とを使用し、骨欠損に誘導再生された骨量、骨質、その時間的な動態変化について病理組織学的に観察検討した。実験材料及び方法ビ-グル犬3頭を用い、下顎左右の第三、第四前臼歯を抜歯し一年経過した下顎骨に直径4mm,深さ8mmのインプラント窩形成後、チタンインプラント(ITI、Sタイプ)を埋入した。頬側歯頚部に4×3mmの骨欠損を形成し、実験A群はGTAM(Gore Tex augmentation material)で骨欠損部を被覆し、実験B群は圧電フィルムを欠損部に密着させ、フィルムの移動を防ぐ目的でその上をさらにGTAMで被覆した。対照群は窩洞形成のみとした。実験期間は術後、2、4、6周目とした。結果と結論圧電フィルムを使用した実験B群では対照群や実験A群に比べて最も早期に骨の再生が確認された。それは骨量、骨質の両方に認められた。圧電フィルムを使用した方法はインプラント周囲の骨欠損部でより確実に、かつ早期に骨の誘導再生を可能とすることが示唆された。したがって本圧電フィルムの利用は、臨床において骨量、骨質を改善し、骨内インプラントの適応範囲を広げ、早期に最終補綴を可能にする骨誘導再生法である。
トキシンの化学構造と活性部位

1)リピドAについて新たな成果を得た。サルモネラリピドAの構造が大腸菌に次いで合成的に確立された。大腸菌ではリピドAに結合する糖(KDO)の結合様式が明らかにされ、また変異株からリピドA生合成中間体のリピドX,Yが単離されその構造決定がなされた。これらりピドA類の種々の活性と構造相関の研究の結果、リピドAの菌種特異性、シュワルツマン活性構造の多様性、X,Yのマクロファージの抗腫瘍性活性上昇、IL-1産生誘導、TNF産生誘導能なども明らかにされた。この他MDP類縁物質も多数合成され感染防御活性等を指標にドラッグデザインが進められた。2)蛋白毒素では蛇毒と関連の深いホスホリパーゼ【A_2】6種がウミヘビの毒液から単離されそのアミノ酸配列が決定され、更に毒性発現にかかわるアミノ酸及び分子構造に検討が加えられた。ヒマ種子毒蛋白質リシンでは毒性発現機構を膜透過機構の面から追求され、endocytic vesicle内におけるpHの低下による分子表面の疎水領域の出現が膜透過の第1歩と考えられた。大腸菌易熱性腸管毒素(ヒト型LTh,ブタ型LTp),コレラ毒素では遺伝子の塩基配列、アミノ酸配列が明らかにされ、これら3種の毒素のオペロン構造、サブユニット遺伝子の塩基配列、シグナルペプチド、【A_1】,【A_2】フラグメント等の詳細な比較検討がなされた。3)低分子トキシンではペシロトキシンのエネルギー転換阻害作用、脱共役作用の2相性が示された。低分子耐熱性エンテロトキシン(ST)として新たにVibrio Choleraeの産生するSTの構造が解明され、合成アナログによる構造活性相関が検討された。ハチ毒マストパランでも種々の合成アナログを用い、ヒスタミン遊離、カルモジュリン活性抑制作用との構造活性相関が調べられた。Bufotoxin関連物質の構造活性相関の研究では抱合形式の差異およびステロイドA,C環の置換基が活性に大きく影響することが明らかとなった。
アンチセンスRNAによる概日リズムおよび非生物的ストレス応答の制御機構の解明

環境ストレス(乾燥、低温、塩)やABA処理条件下でのタイリングアレイデータ(Matsui et al. 2008)およびSteve Kayグループの概日リズム応答に関するタイリングアレイデータ(Hazen et al. 2009)を用いてデータ解析を行った。その結果、乾燥・塩などのストレスやABAに応答し、かつ概日リズムにも応答する遺伝子の内、概日リズム応答性のアンチセンスRNAが蓄積しているものはほんの一部であった。一方で、低温ストレスと概日リズムの両方に応答する遺伝子においては、概日リズム応答性のアンチセンスRNAが蓄積するものが幾らか存在していた。その中には、低温などの環境ストレスにより誘導される遺伝子としてよく知られているRD29A遺伝子および概日リズム制御の主要な因子であるLHYおよびCCA1遺伝子が存在していた。本研究ではLHYおよびCCA1遺伝子に解析対象を絞って進めた。まず、アンチセンスRNAの概日リズム依存的な発現プロファイル検出を目指して鎖特異的なRT-PCRの条件検討およびアンチセンスRNAのクローニングを目指してRACE-PCR条件の至適化を進めた。また、近年クロマチンリモデリングが概日リズム応答の制御に関与する事が示唆されてきている。上記アレイデータを用いて概日リズムにより発現制御されるクロマチンリモデリング関与遺伝子の候補を幾つか同定した。それら遺伝子のT-DNA挿入変異株を選抜し、野生株と異なる概日リズムを有する変異体を迅速に同定するためCCA1:LUCのトランスジェニック植物系統との交配を進めた。さらに、概日リズム解析のためのクロマチン免疫沈降実験のプロトコールの至適化を行った。今後、野生株と異なる概日リズムを有する変異体を同定し、変異体におけるクロマチン動態の解析を行う予定である。
神経細胞活動に付随する微視的な磁界分布の境界要素法による解析

海馬CA3スライスの微小SQUIDによる計測を想定し、スライスから2mm離れた線上の磁界の時間発展を改良コンパートメントモデルによって計算して、細胞の各部位の寄与を評価した。その結果、観測される磁界の起源は、従来考えられているEPSPよりはむしろ発火に伴う逆伝搬パルスにあり、その時空間的に微妙な相殺の仕方によって大きく変化することが明らかになった。空間配置としては、basal dendriteとapical dendriteがsomaをはさんでほぼ直線状に延びる典型的な状況を考えた。そして生理実験でbasal dendriteを刺激した場合(細胞外近傍電極による)にスライス全体で生成される3相の磁場を再現するようにフィッティングを行った。単一細胞が生成する総合的に観測される磁場B_<total>について、そのピークは時間的に遅く空間的に長いEPSPによるもの(3[fT])よりは、むしろ発火時(およびバースト時)に2つのdendritesを逆伝搬するパルスによるもの(1215[fT])であることが確認された。またその内訳はbasalによるものB_<basal>(30[fT])とapicalによるものB_<apical>(45[fT])であるが、それぞれを別々に考えたときの波高値は非常に大きく、しかし逆向きで互いに相殺するため、その微妙なタイミングによって、B_<total>の波高値が決定されることが明らかになった。この結果は、樹状突起の微細なチャネル密度分布が、発生磁場に大きな影響を与えることを意味している。また、軸索による磁場B_<axon>は2[fT]程度であり、観測系の時空間分解能が高い場合、無視できない値であると言えることも明らかになった。一方、それと同時に、新たに提案した2次元ダイナミクス方程式によって、微視的な膜電位の振舞いの解析を進めた。その結果、細胞体部分などの細胞膜が曲率を持つ部位(膜面積が電位進行方向に対して拡大・縮小を伴う部位)では、電位の伝達速度が大きく変化することを明らかにした。すなわち、膜面積拡大部分では速度が極端に遅くなり、逆に縮小部分では極端に速くなっており、この現象は発火を引起す膜上の位置に影響を与えていると考えられる。また伝達速度の伝導層厚み依存性が、曲率がゼロの場合にはν∝D^<1/2>(速度ν、厚みD)であるのに対し、細胞体の直径が50μmの場合、信号波面の拡大部分ではν∝D^<0.77>であり、より厚み変化に敏感であった。これらの結果は、細胞形状が膜電位ダイナミクスに大きな影響を与えることをはじめて明かにしたものである。さらに、細胞外の電位・電流を取り入れた理論を再構成し、数値的な評価を進めている。本研究は、神経細胞活動に付随する電流分布および磁界分布を解析し、その発生メカニズムを微視的に明らかにすることにより、脳磁界計測(脳磁図MEG計測)の基礎原理を明確にするとともに、計測誤差を定量的に明らかにしようとするものである。本年度(初年度)は、次の研究を行った。(1)境界要素法による神経細胞および周辺の電流・磁界解析の定式化:境界要素法を細胞内、細胞外の双方の領域に適用することにより、真に微視的な電磁界分布の解析が実現される。この方法を定式化するとともに、予備的な計算実験として仮想的な細胞に適用してソフトウエアを作製し、動作確認を行った。(2)生理実験結果との比較:現在、ニューメキシコ大学生理学研究室との共同研究として、少数神経細胞が発生する近傍磁場のマイクロSQUIDによる計測とその解析を進めている。この場合、微視的ないしメゾスコピックな解析が適当であり、コンパートメント・モデルによる細胞膜電位の数値計算と有限要素法による電流・磁界分布解析とを組合せた解析を行う。現在、計算システムの主要要素を組上げ、生理実験結果との突合せの準備を進めている。以上のように、本研究の目的に向って着実に研究を進めている。なお、これらの数値解析・計算には、本研究費で購入した計算機を使用した。またその内訳はbasalによるものB_<basal>(30[fT])とapicalによるものB_

<apical>(45[fT])であるが、それぞれを別々に考えたときの波高値は非常に大きく、しかし逆向きで互いに相殺するため、その微妙なタイミングによって、B_<total>の波高値が決定されることが明らかになった。この結果は、樹状突起の微細なチャネル密度分布が、発生磁場に大きな影響を与えることを意味している。また、軸索による磁場B_<axon>は2[fT]程度であり、観測系の時空間分解能が高い場合、無視できない値であると言えることも明らかになった。一方、それと同時に、新たに提案した2次元ダイナミクス方程式によって、微視的な膜電位の振舞いの解析を進めた。その結果、細胞体部分などの細胞膜が曲率を持つ部位(膜面積が電位進行方向に対して拡大・縮小を伴う部位)では、電位の伝達速度が大きく変化することを明らかにした。すなわち、膜面積拡大部分では速度が極端に遅くなり、逆に縮小部分では極端に速くなっており、この現象は発火を引起す膜上の位置に影響を与えていると考えられる。また伝達速度の伝導層厚み依存性が、曲率がゼロの場合にはν∝D^<1/2>(速度ν、厚みD)であるのに対し、細胞体の直径が50μmの場合、信号波面の拡大部分ではν∝D^<0.77>であり、より厚み変化に敏感であった。これらの結果は、細胞形状が膜電位ダイナミクスに大きな影響を与えることをはじめて明かにしたものである。さらに、細胞外の電位・電流を取り入れた理論を再構成し、数値的な評価を進めている。
新規発見された欠神様発作てんかんモデルとしてのトレモアラットの確立と薬理学的応用

自然発症てんかんラット(SER;zi/zi,tm/tm)の親系統であるトレモアラット(tm/tm)も欠神様発作を起こすことがわかり、この動物を欠神様発作モデル動物として確立し、薬理学的応用を可能とするため研究を行った。得られた結果は次の通りである。(1)生後7-8週より毎週6ヶ月にわたり脳波的検討を行った。欠神様発作時には5.7Hz棘徐波複合が認められ、この発作波はまず左海馬CA3野に認められ、生育と共に両側大脳皮質、右海馬CA3野に進展して行った。左海馬の発作波は他部位のそれよりも100-150msec先行して出現した。発作焦点は左海馬と考えられた。(2)人の欠神発作に有効なエトスキシミドとトリメサシオン、また人の欠神発作と強直-間代性けいれんに有効なハルブロ酸とフェノバ-ルは、この欠神様発作を抑制し、欠神発作に無効で、けいれん発作に有効なフェニトインはこの欠神様発作を抑制しなかった。このプロフィールはSERのそれと同様であり、この反応性から、トレモアラットの欠神様発作は人の欠神発作に相応すると考えられた。(3)海馬スライス標本を用い、苔状線維を単一刺激した場合、海馬CA3野錐体細胞に100msec以上持続する脱分極シフトと、頻回発火が得られた。この反応はニカルジピンにより抑制されたことから、この細胞の異常興奮はカルシウム電流の増大によると考えられた。(4)急性単離海馬細胞についてパッチクランプ法により検討したところ、ニカルジピンに感受性を示すカルシウム電流が得られた。欠神様発作は海馬細胞のカルシウムチャンネルの異常によると考えられた。以上、トレモアラットの欠神様発作の性状を明らかにでき、抗てんかん薬の急性および慢性評価に有用なモデル動物であり、欠神様てんかんの成因究明など多方面での薬理学的応用が期待できる。(1)トレモアラット(tm/tm)の増殖維持は順調に進み、各種研究に供給される段階になっている。(2)生後78週以降、各生育期に大脳皮質および海馬に慢性埋込み電極を設置し、行動を観察しつつ、同時に脳波を記録した。この結果、欠神様発作と思われる行動変化の認められる時に同期して、大脳皮質と海馬の両者に57Hzの棘徐波複合が認められた。この異常脳波の出現は20週以降に著明となった。またこの異常脳波は検索した扁桃核、視床、線条体などにも認められ、なお焦点部位は特定できていない。(3)トレモアラット海馬切片を作成し、CA3野錐体細胞の性状について微小電極を用い、電気生理学的に検討した。欠神様発作の十分に進展した動物において、GA3細胞には自発発火は認められなかった。苔状線維を単一矩形波を用いて刺激したとき、CA3細胞に活動電位に続き、30100msec持続する脱分極シフトとこれに伴った頻回の活動電位が発生した。一方、幼若8週未満のトレモアラットおよびトレモアラットヘテロ型(tm/t)の海馬CA3にはこのような持続的な脱分極シフトと活動電位の頻回出現は見られず、1個の活動電位のみが認められた。これらのことから欠神様発作発現には海馬CA3細胞の異常興奮が関与すると考えられる。この以上興奮は細胞内へのCa^<2+>の流入増大によると考えられる。(4)トレモアラットの欠神様発作に対する既存の抗てんかん薬の作用を、前述の慢性埋込み電極を用い、脳波学的に検討した。

脳波状に出現する5-7Hz棘徐波複合はフェノバルビタール、トリメサジオンによって抑制されたが、フェニトインによっては影響を受けなかった。したがって、このトレモアラットラットは自然発症てんかんラットよりも長命なことから、欠神様発作治療薬の開発に有効なモデルと考えられる。なお海馬細胞へのCa^<2+>流入測定については現在検討中である。トレモアラット(tm/tm)は自然発症てんかんラット(zi/zi,tm/tm)より長命であり、室温23±2°C、湿度55±5%の条件下にて30週以上生存することが判明した。この動物を用い、次の成績が得られた。(1)生後67週に慢性記録電極を左右海馬CA3野、左右大脳皮質に設置し、6ケ月間にわたり脳波を記録した。この結果、欠神様発作時に脳波上に認められる5-7Hzの棘徐波結合は最初に(8-9週令)左海馬に認められ、生育していく間に左大脳皮質、次いで右大脳皮質および右海馬に認められるようになった。すなわち、発作焦点は左海馬CA3野にあり、ここから生育していく間に発作波が対側へと進展していくと考えられた。(2)トレモアラットの欠神様発作がSERのそれと脳波的、薬理学的に同質のものであるか否かを明らかにするため、広く臨床使用されている抗てんかん薬に対する反応性を検討した。欠神様発作に伴って出現する5-7Hzの棘徐波複合は人の欠神様発作に有効なトリメサジオンおよびエトスキシシドによって抑制され、人の欠神様発作(小発作)と強直-間代性けいれん(大発作)に有効なバルブロ酸およびフェノバルビタールによっても抑制された。しかし、人の欠神様発作には無効なフェニトインはこの棘徐波複合を抑制しなかった。これらのことからトレモアラットの欠神様発作はSERのそれと同質のものであり、欠神様発作発現のメカニズム解明と、欠神様発作治療薬開発のために有効なモデルであることが明らかにされた。(3)海馬細胞を単離し、パッチクランプ法により、このカルシウムチャンネルについて検討した。この電位依存性カルシウムチャンネル電流は、少量のニカルジピンにより抑制された。以上、トレモアラットの欠神様発作の性状を明らかにすることができ、多方面への薬理学的応用が期待できる。
膜脂質動態に基づく破骨細胞融合機構の解明

生体内で骨を溶かす働きを持つ破骨細胞は、単核の破骨細胞前駆体同士が細胞融合することにより形成される。我々は、破骨細胞が融合する際に、リン脂質の一種であるホスファチジルエタノールアミン(PE)の生合成が増え、さらにPEが細胞表面に露出するようになることを見出した。細胞表面のPEの働きを止めると破骨細胞融合が阻害されたことから、PEの局在が細胞融合に重要であることがわかった。PEの量的・質的な変化を引き起こす分子を探したところ、LPEAT2とABCB4、ABCG1がその作用を担っていることを見出した。これらの結果から、PEの量的・質的変化が破骨細胞融合に重要な働きを持つことが明らかとなった。申請者は、破骨細胞分化における膜脂質動態に焦点を当て、脂質研究の視点から破骨細胞分化過程における破骨細胞の融合・多核化のメカニズムを解明することを目的としている。破骨細胞分化過程において、リン脂質の一種であるホスファチジルエタノールアミン(PE)が細胞膜二重層内層から外層へ移行し、このことにより膜曲率が変化して破骨細胞融合が促進されることを既に見出しており、PEの移行にリン脂質輸送トランスポーター・ABCB4が関与することを明らかにしてきた。本年度、PEの動態に関わる分子の探索をさらに進め、ABCB4だけではなく、脂質トランスポーターABCG1について次の知見を得た。破骨細胞分化融合過程においてABCG1の発現が顕著に上昇していた。さらに、ABCG1の発現ノックダウンにより細胞膜外層のPEが減少し、破骨細胞形成が抑制された。これらのことから、PEはABCG1によっても脂質二重層内層から外層へと移行することが明らかとなった。また、ABCB4とABCG1は破骨細胞融合時の偽足様突起に多く発現しており、その偽足様突起には破骨細胞融合関連分子・DC-STAMPやインテグリンbeta3が共在していた。このことから、ABCB4とABCG1が偽足様突起の形成に関わることによって破骨細胞融合に働いていることが示唆された。さらに申請者は、脂質代謝酵素の一種であるsPLA2-XIIAについて、本酵素のノックアウトマウスを用いて、K/BxN抗体誘導関節炎モデル実験を行った。XIIA欠損マウスはK/BxN抗体誘導関節炎が減弱することを見出していたが、本年度新たに、XIIA欠損マウスにおいて、IL17産生が著しく減弱していることを明らかにした。このことから、XIIAによる脂質代謝産物がTh17を介して骨関連疾患に関与することが示唆された。破骨細胞分化過程において、リン脂質の一種であるホスファチジルエタノールアミン(PE)が細胞膜二重層内層から外層へ移行し、このことにより膜曲率が変化して破骨細胞融合が促進されることを既に見出しており、PEの移行にリン脂質輸送トランスポーター・ABCB4とABCG1が関与することを明らかにしてきた。本年度、PEの動態に関わる分子の探索をさらに進め、ABCトランスポーターだけではなく、リン脂質生合成酵素の一種と想定されている機能未知タンパク質・LPEAT2について次の知見を得た。まず、破骨細胞分化融合過程においてLPEAT2の発現が上昇していることが明らかとなった。さらに、LPEAT2の発現ノックダウンにより細胞膜外層のPEが減少し、破骨細胞形成が抑制された。このことから、今までに明らかにしたABCB4とABCG1によるPEの局在変化のみならず、LPEAT2が、破骨細胞形成に重要な役割を持つことを示唆しており、今後さらにLPEAT2の生理機能などに関して解析を進める予定である。さらに申請者は関節炎との関連が予想される脂質代謝酵素の一種のsPLA2-XIIAについて、基質特異性を解析した。その結果、sPLA2-XIIAは、特に好んでPEを基質として、DHAをはじめとした高度不飽和脂肪酸を反応産物とすることが明らかとなった。このことから、高度不飽和脂肪酸、またはその代謝産物が関節炎発症に関与することが示唆された。当初26年度に予定していたsPLA2-XIIAの標的リン脂質とその代謝産物の同定は、本年度、評価系を確立し、さらに代謝産物を同定できたので、昨年度までの進捗状況の遅れを取り戻した。また、26年度と27年度にまたがって予定していたPE-DHA生合成経路に関わる分子の網羅的探索作業を完了し、新たにLPEAT2が破骨細胞形成に関与することを明らかにした。これにより、26年度までの段階ではABCB4とABCG1によるPEの局在変化が破骨細胞形成に関わることが明らかとなっていたのが、本年度の研究により、ABCトランスポーターに加えてLPEAT2が協調して破骨細胞融合過程におけるPEの動態を制御する可能性が見出された。このように本年度までの研究により、研究目的であるPE動態の責任分子の全貌の解明に向けて、大きな前進となった。さらに、sPLA2-XIIA欠損マウスについて関節炎モデルを用いた解析は、当初27年度以降に予定していた研究であったが、これについては、26年度に前倒しして遂行しており、ほぼ、申請時の予定通りに進捗している。以上のような理由により、現在までの達成度としては、当初計画とは遂行する順序が異なっているものの、概ね当初の計画どおりに進展していると判断している。

申請者は、破骨細胞分化における膜脂質動態に焦点を当て、分化過程における破骨細胞の融合・多核化の機構を解明することを目的としてきた。破骨細胞分化過程において、リン脂質の一種であるホスファチジルエタノールアミン(PE)が細胞膜二重層内層から外層へ移行し、このことにより破骨細胞融合が促進されることを既に見出しており、PEの移行にリン脂質輸送トランスポーター・ABCB4とABCG1が関与することを明らかにしてきた。本年度、さらに解析を進め、破骨細胞分化の際においてABCB4とABCG1を同時にノックダウンしたところ、ABCB4、ABCG1単独のノックダウンに比べて、PEの移行や破骨細胞形成が顕著に抑制された。このことから、破骨細胞分化過程におけるPEの細胞表面への移行はABCB4とABCG1が協調して行っていることが明らかとなった。次に、リン脂質生合成酵素の一種と想定されているLPEAT2について以下の知見を得た。まず、LPEAT2の発現ノックダウンにより細胞膜外層のPEが減少し、破骨細胞形成が抑制された。また、LPEAT2をノックダウンした細胞について、リン脂質分子種を定量したところ、ノックダウンしない細胞に比べて、PEが有意に減少した。このことから、破骨細胞分化過程におけるPEの生合成増加はLPEAT2が責任分子であることが明らかとなった。期間全体の研究成果をまとめると、破骨細胞の分化融合過程において、LPEAT2によるPEの生合成の促進と、ABCB4とABCG1によるPEの局在変化によるPEの量的・質的変化があることがわかった。そして、これら3つの脂質関連分子のノックダウン、ならびにPEの細胞表面上での動きを阻害することにより、破骨細胞融合が阻害されることを明らかにした。このことから、破骨細胞分化融合にPE動態が必須であることが明らかになった。生体内で骨を溶かす働きを持つ破骨細胞は、単核の破骨細胞前駆体同士が細胞融合することにより形成される。我々は、破骨細胞が融合する際に、リン脂質の一種であるホスファチジルエタノールアミン(PE)の生合成が増え、さらにPEが細胞表面に露出するようになることを見出した。細胞表面のPEの働きを止めると破骨細胞融合が阻害されたことから、PEの局在が細胞融合に重要であることがわかった。PEの量的・質的な変化を引き起こす分子を探したところ、LPEAT2とABCB4、ABCG1がその作用を担っていることを見出した。これらの結果から、PEの量的・質的変化が破骨細胞融合に重要な働きを持つことが明らかとなった。当初26年度に予定していたsPLA2-XIIAの標的リン脂質とその代謝産物の同定は、その評価系の確立に至らず、本年度は遂行できなかったので、来年度に遂行することにした。その代わりとして、当初27年度以降に予定していた破骨細胞融合時の偽足様突起形成に関わる新規分子の探索を前倒しして行い、新たにABCG1が関与することを明らかにした。これにより、従来までに申請者が明らかにしていたABCB4だけではなく、ABCG1とABCB4が協調して、破骨細胞融合過程におけるPEの動態を制御し、破骨細胞融合時の偽足様突起形成を促進することにより破骨細胞形成に関わることが明らかとなり、一定の成果を得ることができた。
三次元相対論的電磁流体シミュレーションで迫るガンマ線バーストジェットの正体

宇宙最大の爆発現象であるガンマ線バーストの正体は、光速の99.995%以上もの速さで運動する超相対論的ジェットだと考えられている。しかし、ガンマ線バーストジェットの力学進化が十分にわかっていないために、ジェットからの放射機構の全容解明には至っていない。特に即時放射期における時間変動性の起源は解明すべき謎の1つである。即時放射の時間変動性の起源としては、相対論的ジェットが駆動される際の中心エンジンの時間変動性に由来するものと、相対論的ジェットが伝搬する際に周囲の媒質との相互作用による流体不安定性の成長に由来するものが考えられている。そこで本研究では、これまで考えらえてこなかったジェット伝搬中にジェット境界で成長するRayleigh-Taylor不安定性の基本的な理論を構築した。ジェットは伝搬する際、周囲の媒質との圧力差によりジェット伝搬軸に対し垂直な動径方向に振動する。振動の復元力である圧力勾配力がRayleigh-Taylor不安定性のドライビングフォースとなる。この圧力勾配力と流体媒質の慣性力がつり合う擬似的な加速度を導入しジェット境界の安定性の線形解析を行うことで、Rayleigh-Taylor不安定性の波数と振動数に関する分散関係式を導き、不安定性が成長する条件、及び解析的な成長率を明らかにした。また、ジェット境界で成長するRayleigh-Taylor不安定性の数値シミュレーションを行い、解析的に得られる成長率とシミュレーション結果から得られる成長率が一致することを確認した。このジェット伝搬中の周囲媒質との圧力差に起因したRayleigh-Taylor不安定性の成長は相対論的ジェットの基本的な性質であるため、ガンマ線バーストジェットだけでなく活動銀河核ジェットの安定性にも影響を与える可能性がある。
超格子APDによる近赤外波長域フォトンカウンティング

本研究では、近赤外域において高い量子効率を持ち低雑音化が期待されるInAlGaAs/InAlAs超格子APDを用いたフォトンカウンティングの可能性を実験的に検討し、次の結果を得た。1)実験環境の整備として、APD熱暗電流の低減およびブレークダウン電圧の温度依存性の低減を目的として、ステンレスを主体とする液体窒素冷却装置を製作し、実用に十分な冷却能力と冷却持続時間を有することを確かめた。APD素子と光ファイバーの接続を行い、測定光導入のアライメントの容易さなどを実現した。2)薄膜化APDの暗電流の温度依存性の結果から、冷却の効果は特に低バイアス時において著しく、このことから低バイアス時の雑音は熱雑音が主であることが示された。また冷却によりキャリヤの平均自由行程が長くなり、ブレークダウン電圧が低電圧側へ移動することが示された。3)厚膜化APDの暗電流特性結果では、薄膜化素子と比較してブレークダウン電圧付近の暗電流値で10^<-11>A程度と約2桁の低減化が示され、厚膜化はトンネル暗電流の抑制に効果があることを実証した。入射光パワーで10^<-6>W10^<-12>Wまでの良好な出力電流特性を得た。4)厚膜化素子を用いてフォトンカウンティングを試みたがパルス波高分布特性に良好な結果が得られず、現段階でのフォトンカウンティングには適していないことが示された。原因として、トンネル暗電流や結晶品質の悪さにより発生するマイクロプラズマに起因した暗電流の抑制が不完全であることなどが考察された。特にこの現象はブレークダウン電圧付近で顕著であることが実験的に示された。超格子APDを用いた近赤外域でのホトンカウンティング実現のためには、超格子構造を多層化し厚膜化を行うなど、光計測に適した素子設計および製作のための技術開発が重要であることなど、今後の方向性について貴重な指針を得ることができた。従来良好な動作特性が得られていなかった、波長1.5μmを中心とした近赤外波長領域におけるフォトンカウンティングの実現のための基礎研究を行っている(平成8年・9年度)。検出素子として、雑音特性に優れた超格子構造を有するInAlAs/InAlGaAs APD素子を選んだ。近赤外波長領域では熱電子による暗電流が大きいため、液体窒素冷却装置を新たに試作した。熱伝導率(冷却効率)を高める工夫として、APD素子を液体窒素溜下部に銀漏付けした大型の銅ブロックに直接挟み込む構造を採用した。さらに光入射効率の向上と取扱の簡便さおよび実験の再現性を確保するため、APDと光ファイバーはボールレンズを介して一体化構造とされた。光源には1.5μmで発振する半導体レーザをNDフィルターで適当に減衰させて用いた。検出信号、バイアス電圧、冷却温度などはすべてマイコンにより制御・計測可能になっている。主な実験結果として、1)液体窒素冷却時の暗電流値は10^<-9>(A)程度で温度に対して敏感である、2)冷却時には増倍率の変化が急激になる、3)ブレークダウン電圧の温度依存性は28mV/1Kで実用上問題にはならない、4)12V以下の低バイアス電圧時には10^<-9>W以下(計測器の限界)、またブレークダウン電圧付近では10^<-6>10^<-7>W程度の入射光電力の検出が可能、などが得られた。

検討事項として、使用した素子固有(高速光通信用)の特性に由来する、高速化のための薄膜化構造によるトンネル暗電流が大きいこと、光ファイバーとの結合効率が極端に小さいことなどが実験的に示され、次年時以降の素子開発およびシステム化に向け、具体的で貴重な指針を得ることが出来た。本研究では、近赤外域において高い量子効率を持ち低雑音化が期待されるInAlGaAs/InAlAs超格子APDを用いたフォトンカウンティングの可能性を実験的に検討し、次の結果を得た。1)実験環境の整備として、APD熱暗電流の低減およびブレークダウン電圧の温度依存性の低減を目的として、ステンレスを主体とする液体窒素冷却装置を製作し、実用に十分な冷却能力と冷却持続時間を有することを確かめた。APD素子と光ファイバーの接続を行い、測定光導入のアライメントの容易さなどを実現した。2)薄膜化APDの暗電流の温度依存性の結果から、冷却の効果は特に低バイアス時において著しく、このことから低いバイアス時の雑音は熱雑音が主であることが示された。また冷却によりキャリヤの平均自由行程が長くなり、ブレークダウン電圧が低電圧側へ移動することが示された。3)厚膜化APDの暗電流特性結果では、薄膜化素子と比較してブレークダウン電圧付近の暗電流値で10^<-11>A程度と約2桁の低減化が示され、厚膜化はトンネル暗電流の抑制に効果があることを実証した。入射光パワーで10^<-6>W10^<-12>Wまでの良好な出力電流特性を得た。4)厚膜化素子を用いてフォトンカウンティングを試みたがパルス波高分布特性に良好な結果が得られず、現段階でのフォトンカウンティングには適していないことが示された。原因として、トンネル暗電流や結晶品質の悪さにより発生するマイクロプラズマに起因した暗電流の抑制が不完全であることなどが考察された。特にこの現象はブレークダウン電圧付近で顕著であることが実験的に示された。超格子APDを用いた近赤外域でのホトンカウンティング実現のためには、超格子構造を多層化し厚膜化を行うなど、光計測に適した素子設計および製作のための技術開発が重要であることなど、今後の方向性について貴重な指針を得ることができた。
２段階発光機能を搭載したアフィニティープローブの提案

生物活性化合物の作用メカニズムを理解する上で、標的タンパク質の同定が必要不可欠である。本研究課題では、生物活性化合物の標的タンパク質を高選択的にラベル化し、同定する技術の開発に取り組んできた。当初計画において、アジドフタルイミドを基盤とした新規のプローブ分子を提案し、検討の結果、期待通りの光反応性と発蛍光性を見出した。本プローブ分子設計により、大過剰の非標的タンパク質存在下において、標的タンパク質のみを特異的に蛍光ラベル化し、同定することに成功した。加えて、質量分析によりラベル化部位を特定することで、リガンド結合サイトの推定にも本手法が利用できることを見出した。本研究課題では、生物活性化合物の標的タンパク質を高精度に同定できる新しいアフィニティーラベル化法の創出を目指している。当初研究計画において、標的タンパク質を高精度かつ高感度に検出するため、2段階発光機能を搭載したプローブ分子を設計していた。本年度は、モデルの生物活性化合物および標的タンパク質を選定し、実際にプローブ分子の合成と機能評価(蛍光特性、反応性、標的タンパク質のラベル化、標的タンパク質ラベル化の選択性など)を実施した。その結果、以下のような成果が得られた。〔研究成果1〕計画通り、設計していたプローブ分子の合成に着手し、それを達成した。さらに、リンカー等を種々改変した誘導体の合成も行い、それを達成した。〔研究成果2〕基礎的な有機化学実験によってプローブ分子の反応性を評価し、標的タンパク質ラベル化に適した反応性を有することを明らかにした。また、プローブ分子の蛍光特性(蛍光波長や蛍光強度)についても評価を実施し、当初計画通りの蛍光特性をもつことを確認した。〔研究成果3〕緩衝液中、標的タンパク質にプローブ分子を添加し、ラベル化反応を検討した。その結果、期待通り標的タンパク質の蛍光ラベル化が進行することが分かった。また、本ラベル化反応は生物活性化合物と標的タンパク質の相互作用依存的に進行することが明らかになった。よって、複数の非標的タンパク質が混在する系中においても、標的タンパク質のみを選択的に蛍光ラベル化することが可能となった。以上の研究成果より、設計したプローブ分子が標的タンパク質を同定するのに有用であることが明らかとなった。研究計画にあったプローブ分子は想定通り数段階で合成できた。また、合成したプローブ分子の反応性や蛍光特性は期待通りのものであった。モデル実験ではあるが、標的タンパク質が選択的に蛍光ラベル化されることが明らかになり、その選択性も十分なものであった。以上のことから、本研究課題は順調に進行していると考えている。本研究課題では、生物活性化合物の標的タンパク質を高選択的にラベル化する技術の開発に取り組んできた。また、標的タンパク質の高感度検出を視野に入れ、2段階発光機能(蛍光能と化学発光能)を搭載したプローブ分子を設計し、合成と評価に取り組んできた。昨年度までの研究成果から、モデルの生物活性化合物と標的タンパク質を用いた系において、設計していたプローブ分子が期待通り機能し、標的タンパク質を高選択的に蛍光ラベル化できることを見出した。今年度は、標的タンパク質への選択性をさらに詳細に検証し、また、化学発光検出に向けた基礎的な研究も実施した。その結果、以下のような成果を得た。[研究成果1]複数のモデルに対し、設計したプローブ分子の機能を評価した結果、期待通り標的タンパク質が高選択的に蛍光ラベル化されることが明らかになった。[研究成果2]標的タンパク質のラベル化について、その効率を質量分析により評価した結果、高い効率(約30%)で標的タンパク質のラベル化が進行することが明らかになった。[研究成果3]ラベル化部位に関して、質量分析により解析した結果、リガンド結合サイト近傍でラベル化が進行したことが明らかとなった。よって、今回創出した手法は「標的タンパク質同定法」としてだけでなく、「リガンド結合サイト同定法」としても有用であることが明らかになった。[研究成果4]当初設計の通り、今回設計したプローブ分子は適度な反応性を有し、標的タンパク質の蛍光ラベル化後、化学発光にて検出するのに適した骨格であることが試験管内反応により明らかになった。以上の研究成果について、学術論文や学会にて発表を行った。未知の標的タンパク質を同定する場合、「標的タンパク質が選択的にラベル化されること」と「標的タンパク質が高感度に検出できること」が重要である。前者については、想定以上の早さで達成することができた。今後、後者の高感度化にむけて、更なるプローブ分子の改良を検討していきたい。有機合成化学、生物有機化学、ケミカルバイオロジー、創薬化学
演繹データベースの手法を用いたCADシステムの高機能化に関する研究

本研究では、前年度までに、演繹データベースの手法を応用することによる、従来型のデータベースシステムの高機能化に関する研究を行ってきた。CADデータベースに対する応用については所期の目的を達することができたので、今年度は、CADデータベースよりもさらに大規模で複雑なデータを持ち、高度な解析処理要求のあるゲノムデータベースについて、演繹データベースの手法を応用し、高機能化を図った。ゲノムデータは、実験結果、生物学的知識、関連文献などの多種多様のデータが複雑に関連し合っており、関係データベースでの管理は困難であり、オブジェクト指向データベースを用いて管理することが望ましい。そこで、本研究では、演繹データベースの手法をオブジェクト指向データベースに採り入れた演繹オブジェクト指向データベースの枠組みを構築した。演繹オブジェクト指向データベースについては、理論的な研究は多いが、本研究の様にそれを実際に開発した研究はほとんどない。本研究では、クラス・アトムとメソッド・タームという新しい概念を提案した。これにより、演繹データベースとオブジェクト指向データベースの統合が容易になった。さらに、演繹オブジェクト指向データベースの実用面での有効性、問題点について検討した。先ず、ゲノムをオブジェクト指向技術に基づいてモデル化し、ゲノムを表現するための80を超えるクラスを新しく作った。それらのクラスを用いて、米国のGenBankおよびGDBに集められているヒトゲノムデータ(約150MB)を演繹オブジェクト指向データベース上に実現し、評価した。その結果、演繹オブジェクト指向データベースはデータ表現および質問記述ともに高い自由度を有しており、CADデータ、ゲノムデータを始めとして、複雑なデータ構造を持ちかつ柔軟な検索処理を必要とするデータの管理に適していることが明らかになった。平成3年度は,CADシステムのための演繹デ-タベ-スのプロトタイプを作成し,それを実用規模の問題に適用し評価した.その結果,CADシステムの高機能化において,演繹デ-タベ-スの手法が有効であることを確かめることができた.以下に具体的な研究成果を示す.1.CADシステムにおいて,図面上の部品の条件付き・間接的接続関係を求める質問を記述する場合には,複合項の必要性が生じることがある.例えば,2つの部品間のすべての部品を列挙したい場合,列挙した部品を保持しておくために複合項(例えばリスト)を用いて処理することが考えられる.このような複合項を含む質問を処理するための効率化手法を提案した.2.演繹デ-タベ-スをCADシステムに応用する場合,演繹デ-タベ-スの専門家でないユ-ザにとって,再帰ル-ルを用いて質問を記述することは容易ではない.特に,条件つき接続関係を記述するためには,再帰ル-ル中に条件の記述を埋め込む必要があり,ユ-ザによる記述はさらに困難になる.そこで,条件付き接続関係検索のための質問を分類し,検索問題を適切に記述できるようにユ-ザを支援する枠組を提案した.この枠組に従えば,ユ-ザは論理的な条件の記述に集中できる.3.演繹デ-タベ-スにおける再帰質問(再帰ル-ルを用いて記述された質問)を効率よく処理するため,さまざまな質問処理手法が提案されている.ル-ルのボディリテラルの評価順序によって,これらの手法の適用可能性や効率が大きく変わる.我々は,再帰質問をよく処理するために有効な,ル-ルのボディリテラルの評価順序決定戦略を提案した.また,この戦略に基づいたル-ル変換手法を提案した.平成3年度までに,CADシステムのための演繹データベースのプロトタイプを作成し,CADシステムにおいて演繹データベースの手法が有用であることを明らかにした.平成4年度は,そのプロトタイプに対し,処理効率・ユーザインタフェースの点から改良を加えるための研究を行ってきた.さらに,平成4年度は,ゲノム情報を対象とした演繹オブジェクト指向データベースの構築についての研究も行った.ゲノムとは生物の遺伝

情報の総体のことである.ゲノム情報においても,大量のデータが相互に複雑に関連しており,CADシステムと同様に,多種多様なデータを効率よく管理する機能と高度な検索機能が必要である.CADデータベースとゲノム情報データベースとは,・階層的かつ複雑なデータ構造を持つ.・形状データと機能データとを共に扱う必要がある.・データ間の複雑な相互関係を検索する必要がある.という類似点があり、ゲノム情報のための演繹オブジェクト指向データベース構築で得た知見はCADシステムのためのデータベース構築に適用可能である.以下に,具体的な研究成果を示す.1.ゲノム情報処理の例として,DNAの塩基配列中の生物学的に意味のある配列の検索やDNAの2次構造の検索があげられる.本研究では,ゲノム情報のデータバンクであるGenBankに蓄積された,塩基配列に関する情報をデータベース化し、演繹データベースをこれらの検索に適用した.その結果,演繹データベースの有効性や問題点を明らかにすることができた.我々のシステムに固有の問題点についてはシステムの改良を行った.2.演繹データベースの推論エンジンにオブジェクトを扱う機能を与えることを検討中である.第一段階として,GenBankのデータをオブジェクト指向の概念で整理し,商用のオブジェクト指向データベースシステムを用いてゲノム情報処理のためのデータベースを実現した.次の段階としてこのデータベースに演繹機能を追加する予定である.本研究では、前年度までに、演繹データベースの手法を応用することによる、従来型のデータベースシステムの高機能化に関する研究を行ってきた。CADデータベースに対する応用については所期の目的を達することができたので、今年度は、CADデータベースよりもさらに大規模で複雑なデータを持ち、高度な解析処理要求のあるゲノムデータベースについて、演繹データベースの手法を応用し、高機能化を図った。ゲノムデータは、実験結果、生物学的知識、関連文献などの多種多様のデータが複雑に関連し合っており、関係データベースでの管理は困難であり、オブジェクト指向データベースを用いて管理することが望ましい。そこで、本研究では、演繹データベースの手法をオブジェクト指向データベースに採り入れた演繹オブジェクト指向データベースの枠組みを構築した。演繹オブジェクト指向データベースについては、理論的な研究は多いが、本研究の様にそれを実際に開発した研究はほとんどない。本研究では、クラス・アトムとメソット・タームという新しい概念を提案した。これにより、演繹データベースとオブジェクト指向データベースの統合が容易になった。さらに、演繹オブジェクト指向データベースの実用面での有効性、問題点について検討した。先ず、ゲノムをオブジェクト指向技術に基づいてモデル化し、ゲノムを表現するための80を超えるクラスを新しく作った。