hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫応答の成熟に伴う抗体の構造・機能変化とそのメカニズムの解析

形質細胞が産生している抗体遺伝子解析を解析することにより、T細胞依存性免疫応答におけるIgM型抗体のレパートリーを明らかにした。IgM型後期抗体レパートリーには初期抗体やIgG型後期抗体とは異なる配列的特徴を持つものが多く含まれていた。このタイプのIgMは非常に低い抗原親和性を示すが補体活性化やB細胞受容体としての機能は有しており、高親和性IgGと共に生体防御に重要であると考えられる。本研究では、二次免疫応答時に産生される後期抗体のうち、これまで研究が進んでいないIgM型後期抗体に注目し、免疫応答の成熟に伴う抗体の構造上の特徴や機能の変化、後期抗体の産生メカニズムを解明することを目的とする。これまでに行われている抗体レパートリーの研究は主にメモリーB細胞やハイブリドーマのレパートリーを解析しているが、本研究では実際に生体内で抗体を産生している形質細胞を分離して解析していることが特徴である。以下に24年度の研究成果を要約する。C57BL/6マウスをハプテンのNPを結合したトリガンマグロブリンを免疫したマウスの脾細胞から、形質細胞を磁気標識によって分離した。B6マウスの抗NP抗体はVH186.2重鎖とlambda軽鎖を用いているものが多い。そこで、得られた形質細胞を抗IgM抗体と抗lambda抗体を用いて細胞内染色し、lambda陽性細胞でかつIgM陽性細胞(IgM産生形質細胞)とIgM陰性細胞(クラススイッチした形質細胞)をセルソーターで分離した。ここからVH186.2遺伝子をPCRで増幅し、クローニングして塩基配列を解析した。その結果、二次免疫反応におけるIgM陽性形質細胞には、非常に低い親和性を示すと思われる配列と、クラススイッチした形質細胞と同様の高親和性と思われる配列が得られた。二次免疫直後には低親和性のものが多いこともわかった。得られた配列をIgM発現ベクターにクローニングして、lambda軽鎖を発現しているJ558L細胞株に導入することで、組換えIgMを作製した。その抗原親和性をELISA法によって解析した結果、二次免疫反応で産生される後期抗体レパートリーには実際に抗原親和性が低いものが多いことが明らかとなった。本研究では、二次免疫応答時に産生されるIgM型の後期抗体について、構造や機能の特徴と産生メカニズムの解明を目的とする。以下に25年度の研究成果を要約する。Affinity matrix法による形質細胞分離法を改良した。磁気ビーズを用いた選択と形質細胞マーカーによる染色を組み合わせることで、抗原特異的形質細胞をセルソーターで濃縮できた。純度は最大90%程度であり未だ改善の余地がある。組換えIgM型後期抗体の補体活性化をヒツジ赤血球溶血反応によって測定した。抗原親和性の低いIgMでも補体活性化が見られ、低親和性でありながらも機能的な抗体であることが示された。免疫したマウスの辺縁帯B細胞やB-1細胞をフローサイトメトリーで解析したが、抗原特異的BCR発現細胞は検出できず、このような細胞がIgM型後期抗体を産生するとは考え難い。記憶B細胞中に低親和性IgM型B細胞受容体(BCR)を発現している細胞の存在が示され、これがIgM型後期抗体産生に重要であると考えている。J558L細胞株を用いて低親和性IgM型BCR発現細胞株を作製した。抗原で刺激すると、高親和性BCRよりは弱いがCD79aとCD79bのリン酸化が見られ、BCRとして機能しうることが示された。研究期間全体としては、形質細胞の抗体遺伝子解析により、IgM型後期抗体レパートリーには初期抗体やIgG型後期抗体とは異なる特徴を持つものが多く含まれること、このタイプのIgM型抗体は非常に低い抗原親和性を示すこと、補体活性化能は高いことを明らかにした。このIgM型後期抗体は記憶B細胞に由来することが考えられ、このような低親和性IgM型BCRを発現する記憶B細胞の選択メカニズムと生体防御における役割の解明が今後の課題である。本研究は、免疫応答の成熟に伴う抗体の構造や機能の変化と後期抗体の産生メカニズムを解明することを目的とする。生体内で産生されている抗体の特徴を解明するためには、抗原特異的な抗体産生細胞を分離して解析する必要がある。ところが、抗体産生細胞へ最終分化したB細胞は細胞表面の抗原受容体の発現を失っており、それを選別して分離することは従来行われていない。そこで、抗体産生細胞の分離法の確立し、得られた抗体遺伝子の解析を行った。1、C57BL/6マウスの抗(4-hydroxy-3-nitrophenyl)acetyl (NP)抗体は、VH186.2の重鎖とλ軽鎖を用いているものが多い。NP-CGGで免疫したマウスの脾細胞から抗体産生細胞を磁気標識法によって分離し、抗IgM抗体と抗Igλ抗体で細胞内染色して、これらの抗体を発現している細胞をセルソーターで分離した。

ここからVH186.2遺伝子をPCRで増幅し、プラスミドベクターにクローニングして塩基配列を解析した。その結果、IgM陽性細胞からも高親和性抗体に特徴的な突然変異を含む遺伝子が多く得られた。2、細胞をNP化した後培養すると、抗NP抗体産生細胞では分泌された抗体が細胞上に結合する。この分泌抗体を検出すること(affinity matrix法)でNP特異的抗体産生細胞を標識することが出来た。しかし感度的に充分でなく、それをセルソーターで回収することは困難であった。次に、細胞を直接NP化するのではなく、ビオチンとNP化ストレプトアビジンを用いることで感度を増強できることを見いだした。これによってマウス脾細胞中のNP特異的抗体産生細胞を固定化すること無く標識することが出来た。ELISPOTによって抗NP抗体産生細胞が分離されたことを確認した。この方法はNP以外にも様々な抗原特異的抗体産生細胞を検出、分離する手段に応用できると考えられる。平成24年度は磁気標識法による抗体産生細胞の分離とその抗体遺伝子解析に集中し、重要なデータを得られた。また、遺伝子解析と並行して組換え抗NP IgMの発現ベクターの作製とIgM産生を行い、抗体精製を省略してELISA法により親和性解析を行うことで実験の迅速化を達成した。ほぼ予定通り進行している。当初抗原特異的抗体産生細胞の分離方法として、affinity matrix法を試みた。しかし十分なシグナル強度が得られず、信頼性のあるデータが取れなかった。そこでこの方法の改良を試みると同時に、代替手段として細胞内染色によるNP特異的抗体産生細胞の分離を行ったため、時間がかかった。現在いずれの方法からもデータを収集しつつある。次年度に予定していた組換え抗体の作製と並行して行うことで、遅れを挽回する。1、後期抗体の機能解析:抗体としての機能を解析するために、補体系古典経路の活性化を測定する。ヒツジ赤血球をNP化し、作製した組換えIgM抗体を結合させる。ウサギ補体成分を添加し溶血反応を起こさせることで、IgM抗体の補体経路活性化能を測定する。また、補体成分の沈着をELISA法で検出する。これらの実験により、低親和性IgM型後期抗体の機能を高親和性IgM抗体と比較検討する。2、後期抗体産生細胞とB細胞サブセットの関連:IgM型メモリーB細胞の解析の結果から、IgGとは異なりIgM型メモリーB細胞には低親和性のBCRを発現するものが多くいることがわかった。これらが本研究で明らかにしたIgM型後期抗体の元になっていると考えている。しかし、ナイーブB細胞やmarginal zone B細胞、B-1細胞の関与については明らかでない。セルソーターによってこれらの細胞を分離し、抗体遺伝子の構造的特徴を、後期抗体の特徴と比較して類似点があるのかを検索する。これにより、後期抗体を産生している細胞がどのような経路で分化しているのかを検討する。3、後期抗体型BCRの機能解析:24年度に得られた結果から、低親和性IgM型BCRを発現しているメモリーB細胞が二次免疫反応で抗体産生細胞へ分化していると考えられる。分泌型抗体だけでなく、低親和性のBCRも機能的に十分高いことが示唆された。
中枢神経系における脂肪滴蓄積の影響

精神疾患や神経変性疾患の発症リスクの一つとして、肥満や糖尿病などの代謝性疾患が明らかにされているように、食習慣は脳機能に大きく影響をする。アルツハイマー病発症において脳内での脂肪滴蓄積の関与が示唆されてきているが、依然として不明な点は多い。本研究では、中枢神経系のエネルギー代謝の中心を担うアストロサイトにおいて、脂肪酸による脂肪滴形成の機構を明らかにするとともに、食事誘導性肥満による脳機能への影響を検討した。昨年度までに、初代培養アストロサイトにおいて脂肪酸の中でもオレイン酸が脂肪滴蓄積を強く誘導することを明らかにしているが、その脂肪滴蓄積が脂質毒性を緩和していることを見出した。また、質量分析計を用いて神経細胞やアストロサイト、オリゴデンドロサイトの脂質分子を解析したところ、オレイン酸を含んだ脂質分子種(特にホスファチジルコリン)が豊富に存在していた。食事誘導性肥満モデルとして、油脂の異なる高脂肪食(ラードおよびオリーブオイル)/高ショ糖食を摂取させたラットでは、どちらの群も肥満が引き起こされるにも関わらず、ラード群においてのみ不安様行動が観察された。質量分析計を用いて血中の脂質を分析したところ、不安に関連する脂質分子としてリゾホスファチジルコリン群が見出された。以上のことから、本年度は1アストロサイトにおける脂肪滴合成が脂質毒性緩和に寄与すること、2飽和脂肪酸摂取による不安行動の惹起にリゾホスファチジルコリンが関与すること、が明らかとなった。肥満や糖尿病などの生活習慣病がアルツハイマー病の発症リスクを高めることが明らかとなってきている。初年度は、中枢神経系の初代培養細胞および高ショ糖/高脂肪食を摂取させたラットを用いて、中枢神経系を構成する細胞での脂肪滴蓄積が細胞の機能にどのような影響を及ぼすか、また食事誘導性肥満において脳内での脂肪滴蓄積や行動異常が生じるかどうかを検討した。その結果、初代培養アストロサイトに脂肪酸を負荷することで脂肪滴が蓄積することが明らかとなり、特にオレイン酸負荷により脂肪滴蓄積が誘導された。脂肪滴中のトリグリセリドの分子種をLC-MS/MSにより測定したところ、オレイン酸を含有するトリグリセリドの増加が顕著に確認された。脂肪滴を蓄積したアストロサイトでは、DNA合成量が低下する一方で、酸化ストレス曝露時の生存率は上昇した。また、高ショ糖/高脂肪食を摂取させたラットでは肥満が顕著に誘導され、オープンフィールドにおける自発的活動量およびY字迷路における記憶・認知機能が低下する傾向が見られた。以上のことから、初年度は1細胞レベルでは外因性の脂肪酸負荷によってアストロサイトにおいて脂肪滴が形成されること、2個体レベルでは高ショ糖/高脂肪食摂取が行動に影響することが明らかとなった。今後は脂肪滴蓄積と行動異常に関連があるかどうかを詳細に検討する予定である。初代培養アストロサイトで脂肪滴蓄積が確認されたこと、および高ショ糖/高脂肪食摂取が行動に異常を起こすことが明らかとなり、次年度以降の足掛かりが得られた。今後はこれらに関連があるかどうかを明らかにすることに焦点をあて研究を進める。肥満や糖尿病などの生活習慣病がアルツハイマー病の発症リスクを高めることが明らかになってきている。本研究では、中枢神経系のエネルギー代謝の中心となるアストロサイトに着目し、脂質の異常蓄積が中枢神経系に及ぼす影響を初代培養細胞および食事誘導性肥満モデル動物を用いて検討した。昨年度までに、脂肪酸の中でもオレイン酸がアストロサイトにおける脂肪滴蓄積を強く誘導することを明らかにしているが、その脂肪滴蓄積にはジアシルグリセロールアシルトランスフェラーゼが関与していることが明らかとなった。また脂肪滴を形成したアストロサイトでは、リポ多糖による炎症誘導が緩和されることを見出した。食事誘導性肥満モデルとして、油脂の異なる高ショ糖/高脂肪食を作製しラットに摂取させたところ、飽和脂肪酸を多く含むラード群ではオープンフィールド試験における活動量の低下が見られたが、オレイン酸を多く含むオリーブオイル群では観察されなかった。質量分析計を用いて血中の脂質を分析したところ、ラード群では特徴的な変化は見られず、オリーブオイル群ではオレイン酸を含有した各種脂質分子の増加が観察された。以上のことから、本年度は1アストロサイトにおける脂肪滴合成経路および脂肪滴が炎症緩和に寄与すること、2飽和脂肪酸摂取が活動量低下など行動異常を惹起すること、が明らかとなった。今後は、脂肪滴蓄積と行動異常の関係、および飽和脂肪酸が脳機能に及ぼす影響について検証する。平成29年度は初代培養アストロサイトにおける脂肪滴蓄積が炎症反応抑制に寄与するなど、新たな発見があった。しかしながら、育児休業および所属機関の移動が生じたため、予定していた高脂肪食摂取ラットにおける脳内脂肪滴の観察、脳内脂質分析、脳内への脂肪酸投与実験を実施できなかった。研究期間を延長し、上述の実験を遂行することで、脳内における脂肪滴蓄積の行動への影響を明らかにする。

昨年度までに、初代培養アストロサイトにおいて脂肪酸の中でもオレイン酸が脂肪滴蓄積を強く誘導することを明らかにしているが、その脂肪滴蓄積が脂質毒性を緩和していることを見出した。また、質量分析計を用いて神経細胞やアストロサイト、オリゴデンドロサイトの脂質分子を解析したところ、オレイン酸を含んだ脂質分子種(特にホスファチジルコリン)が豊富に存在していた。食事誘導性肥満モデルとして、油脂の異なる高脂肪食(ラードおよびオリーブオイル)/高ショ糖食を摂取させたラットでは、どちらの群も肥満が引き起こされるにも関わらず、ラード群においてのみ不安様行動が観察された。質量分析計を用いて血中の脂質を分析したところ、不安に関連する脂質分子としてリゾホスファチジルコリン群が見出された。以上のことから、本年度は1アストロサイトにおける脂肪滴合成が脂質毒性緩和に寄与すること、2飽和脂肪酸摂取による不安行動の惹起にリゾホスファチジルコリンが関与すること、が明らかとなった。行動に異常が見られた高ショ糖/高脂肪食摂取ラットの脳において脂肪滴が形成されているかどうかを検証する。また、初代培養アストロサイトを用いて、脳内における脂肪滴蓄積を抑制・分解する物質の探索を行う。さらに脂肪滴蓄積を抑制する成分が見つかった場合、その作用機序を明らかにすると共に、高脂肪食摂取で引き起こされる行動の異常を改善するかどうかを検証する。行動に異常が見られたのは脂肪滴が形成されやすいオレイン酸を多く含んだオリーブオイルではなく、飽和脂肪酸を多く含んだ高ラード食を摂取したラット群であった。アストロサイトにおける脂肪滴蓄積は、病態における脂肪滴蓄積を模倣できる可能性があるが、食事由来の肥満と認知機能低下に関与するかどうかは不明である。このような研究結果から、上述の試験を通じて脳内に脂肪滴が蓄積した影響を観察するとともに、飽和脂肪酸の多量摂取が脳機能に及ぼす影響を脳内脂質分析や各種栄養素の脳内への取り込み測定など、その他の可能性についても検討を行う。平成29年10月より育児休業を4か月近く取得したため、研究計画を延長し次年度も継続して実験を行うこととなった。平成30年度は、国立精神・神経医療研究センターにて、動物実験を中心に研究を遂行する予定である。
肝移植後慢性拒絶反応に対する救命措置としてのmTOR阻害薬の有用性評価

【研究目的】肝移植後の合併症として問題視される拒絶反応には、細胞性免疫による急性拒絶反応と液性免疫優位な慢性拒絶反応が知られている。慢性拒絶反応は不可逆的な病変進行を呈すること、有効な治療法が存在しないことから再移植の適応とされる。我々はこれまで、本邦未承認薬のシロリムスを適用した重度胆汁うっ帯を示す肝移植例において、劇的な症状の回復と寛解という転帰を経験し、慢性拒絶反応に対する一手段としてシロリムスの使用を検討するに至った。本研究では、シロリムスを使用した肝移植症例を対象に詳細な検討を行い、シロリムスの適正使用につなげることを目的とする。【研究方法】京都大学医学部附属病院にて肝移植を行った患者のうち、慢性拒絶反応と診断され、2005年10月-2011年9月の間にシロリムスを導入した患者10名を対象としてレトロスペクティブに調査を行った。慢性拒絶反応と診断された時点から転帰を調査し、シロリムスの臨床効果により対象を2群に分け、シロリムスの血中濃度や併用した免疫抑制剤、臨床検査値、肝硬変の指標となるChild-Pugh分類やModel for End-stage Liver Disease(MELD)score等について比較・検討した。【研究成果】慢性拒絶反応に対してシロリムス治療の効果が得られた5名中4名が小児であり、再移植を施行されたのは1名であった。一方、シロリムス治療が無効であった5名は何れも成人で、3名が再移植を受けた。また、シロリムスの効果が得られた群では、慢性拒絶反応の診断から比較的早期にシロリムスが導入され、その維持血中濃度も高い傾向を示し、MELD scoreも低い傾向を示した。シロリムス導入時点の総ビリルビン値、Child-Pughscoreは無効群に比していずれも有意に低かった。以上より、慢性拒絶反応に対してシロリムス治療の効果を得るためには、肝予備能がある程度期待できる早期段階からの使用が望ましいことが示唆された。
人体詳細モデルを用いた低・中間周波における接触電流と人体インピーダンスの解明

商用周波数領域において人体内部抵抗および体内電流密度分布の検討を行った。BMIが16.141.4 kg/m2の被験者26名に対して550 800Ωの人体内部抵抗値が得られた。これらの実測値は過去の同様な実測結果ともよく一致したが,詳細人体モデルを用いた数値解析値と比較すると1/31/2倍程度とかなり小さい。しかし,人体内部抵抗とBMIとの関係や電流経路に沿った相対的な人体内部抵抗の分布特性は数値解析値とよく一致した。また,BMI値が増加すると、人体内部抵抗値は減少すること,心臓周辺では、導電率の高い、肺や心臓などに電流が集中し、その電流の方向は感電経路に依存することが分かった。本年度の研究成果は以下の通りである。(1)昨年度開発した商用周波数における人体インピーダンスの計測システムを改良し,実測を人体で行なう場合の安全性の確保を行なうとともに,10μAという微小電流で計測できるように測定精度と感度を向上させた。(2)宮崎大学「医の倫理委員会」において本計測装置の構成や計測時に通電する電流などの申請を行い,人体インピーダンスの計測実験の実施が承認された。承認番号:第2012-017号(平成25年2月20日)。さらに,40Hz200kHzまで対象とできる人体インピーダンス計測装置を開発し,保護装置を含め,設計どおりの動作確認を行なった。さらに,複数のボランティアを対象に,低周波において予備実験を行い,人体インピーダンスとBMIの間に正の相関があることなどを確認した。本研究で目的としていた人体インピーダンス計測装置の開発が完了し,倫理委員会の承認も得られたので,H25年度には人体インピーダンスに関する本格的なデータ収集が行なえることになった。(4)変電所作業者の誘導電流の解析を行い,実測値との比較研究を行なった。解析値と実測値には両者には非常に良い一致が得られた。本成果は,本研究で開発したプログラムが電界誘導電流の解析にまで適用できることを示している。(5)日本人詳細モデルやヨーロッパの人体詳細モデルを用いて,様々な感電シナリオにおける人体内の接触電流分布特性や人体インピーダンスを数値解析した。さらに,数値解析結果と過去のデータとの比較検討を行うことで,数値解析を行う上での問題点の指摘を行った。以上から,今後の数値解析を実施する上での有用な知見を提供した。【最終年度の成果】昨年度までに開発した商用周波数における人体インピーダンスの計測システムを用いて,人体インピーダンスの実測を行った。その結果,低周波における人体インピーダンスのBMI依存性を実測し,BMIが大きくなると人体インピーダンスが小さくなることを明らかにした。この傾向は数値解析の結果と一致することを明らかにした。【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】(1)電磁界による誘導電流解析用に開発した数値解析プログラム(ボクセルデータを用いたSPFD法)を改良し,低周波・中間周波において,解剖学的に詳細な人体モデルを用いた人体内の接触電流分布の数値解析や人体インピーダンスの推定ができるようになった。日本人詳細モデルやヨーロッパの人体詳細モデルを用いて,様々な感電シナリオにおける人体内の接触電流分布特性や人体インピーダンスを数値解析した。さらに,数値解析結果と過去のデータとの比較検討を行った。その結果,数値解析を行う上で,組織や器官の導電率の選定を慎重に行う必要があること,ならびに人体インピーダンスの値は他の研究者の数値解析結果とは良い一致を示しているが過去の実測データとは23倍の違いがあることを示し,数値解析を続ける上での今後の課題を明らかにした。興奮性の組織として心臓に注目し,感電シナリオによって心臓を流れる電流の分布が著しく異なること,ならびに心臓には総接触電流の30%程度の電流が集中することを明らかにした。(2)商用周波数における人体インピーダンスの計測システムを開発し,低周波における人体インピーダンスのBMI依存性を実測した。その結果,BMIが大きくなると人体インピーダンスが小さくなることを明らかにした。さらに,この傾向は数値解析の結果と一致することを明らかにした。(1)電磁界による誘導電流解析用に開発した数値解析プログラム(ボクセルデータを用いたSPFD法)を改良し,ゼラチンで製作した模擬人体モデルを用いた実測結果と比較検討することでその適用性を確認した。その結果,低周波・中間周波において,解剖学的に詳細な人体モデルを用いた人体内の接触電流分布の数値解析や人体インピーダンスの推定ができるようになった。(2)上記1で開発したプログラムを用いて,日本人詳細モデルを用いて様々な感電シナリオにおける人体内の接触電流分布特性や人体インピーダンスを数値解析した。

さらに,数値解析結果と過去のデータとの比較検討を行った。その結果,数値解析を行う上で,組織や器官の導電率の選定を慎重に行う必要があること,ならびに人体インピーダンスの値は他の研究者の数値解析結果とは良い一致を示しているが過去の実測データとは23倍の違いがあることを示し,数値解析を続ける上での今後の課題を明らかにした。興奮性の組織として心臓に注目し,感電シナリオによって心臓を流れる電流の分布が著しく異なること,ならびに心臓には総接触電流の30%程度の電流が集中することを明らかにした。(3)商用周波数を対象とした人体インピーダンス計測装置の設計・開発を行い,装置を試作した。本計測装置は,生体計測用の二対の医用電極,定電流の注入回路,微小電位差の検出回路,人体保護回路(過電流防止回路や非常スイッチ等)などで構成される。計測系としては皮膚インピーダンスの影響を避けるために4端子法を採用した。通電電流の大きさは生体への安全性とマージンを考慮して選定した。ゼラチンで製作した模擬人体モデルを用いて,試作装置の動作特性や保護回路の動作を確認した。本装置を用いて,来年度に実際に人体インピーダンスの計測を行う予定である。本課題の研究目的は,(1)解剖学的に詳細な人体モデルを用いた人体内の接触電流分布や人体インピーダンスの数値解析プログラムを開発する,(2)数値解析結果に基づいて低周波・中間周波における接触電流分布特性を組織・器官レベルで明らかにするとともに,人体インピーダンスを推定する,(3)人体インピーダンスを実測することで人体インピーダンスに関する最新のデータを収集するとともに,数値解析結果との比較検討を行うことで過去の実測データの有効性や本数値解析モデルの適用性を議論することである。目的1に関しては,既にSPFD法に基づいた数値解析プログラムを開発し,その解析結果と既存の実測結果を比較・検討することで開発したプログラムの有効性を示した。今後,実験条件に合わせた接触電流や人体インピーダンスの解析が可能となった。したがって,おおむね研究目的は達成している。目的2に関しては,H23年度とH24年度に日本人詳細モデルやヨーロッパの人体詳細モデルを用いて様々な感電シナリオにおける人体内の接触電流分布特性や人体インピーダンスを数値解析した。さらに,数値解析結果と過去のデータとの比較検討を行うことで,数値解析を行う上での問題点の指摘を行った。以上から,今後の数値解析を実施する上での有用な知見を提供しており,おおむね研究目的は達成している。目的3に関しては,H24年度に40Hz200kHzまで対象とできる人体インピーダンス計測装置を開発し,保護装置を含め,設計どおりの動作確認を行なった。さらに,宮崎大学「医の倫理委員会」の承認を得て,複数のボランティアを対象に,低周波において予備実験を行い,人体インピーダンスとBMIの間に正の相関があることなどを確認した。したがっておおむね研究目的は達成している。以上の結果より,本年度の研究はおおむね順調に進展していると評価できる。
ラット小脳内細胞分化調節蛋白質V1の立体構造解析

研究題目にあるV1蛋白質の研究は、共同研究者の転勤等不測の事態のためにサンプル調製が遅れ現段階でその立体構造を決定するに至っていない。しかし、当該年度では、同じく立体構造が未知の蛋白質である、cystatin A(チオールプロテアーゼ阻害蛋白質)を題材としてその高精度の立体構造を明らかとする事ができ、cystain関連蛋白質研究上重要な知見を得ることができた。以下得られた研究成果を箇条書きする。1)現在まで立体構造が知られていなかったcystatin A(97残基)の溶液構造を2次元、3次元NMRを用いて決定した。計算により得られた15構造の間での8-93残基部分のrmsdは0.55 Aと高精度であり、生化学的な議論の土台とするに十分な質を持っている。2)cystatin Aの主鎖^<15>Nシグナルの緩和時間測定から、cystatin A内部の主鎖の内部運動を解析した。この結果からは、cystatin Aのプロテアーゼとの結合部位とされる部分に他の部分とは有意に異なる大きな内部運動性があることがわかった。3)高精度に得られたcystain Aの溶液構造を、アミノ酸配列上の相同性の高い(約50%)cystain Bと立体構造(パパインとの複合体として結晶構造が解かれている)を比較した結果、cystatin familyと呼ばれる相同性の高い蛋白質の間で極めてよく保存されているQVVAG配列部分のみに大きな構造上の相違が観測された。過去の分子生物学的な解析から、この部位のプロテアーゼとの結合に対する関与は、単純なアミノ酸側鎖の性質のみだけでは説明できないものであることが指摘されていたが、今回の結果からこの相同部位の立体構造変化が関与している可能性を指摘できた。また、やはりプロテアーゼとの結合に対して重要とされてきたN-末端領域を削除した変異体のNMRスペクトルから、N-末欠損により、このQVVAG配列部分にのみ局在したスペクトル変化が観測されたことから、この部位がN-末側の構造変化に特に鋭敏に変化する柔軟な構造をもっていることが解った。
女性の起業におけるやり甲斐、生き甲斐、働き甲斐と政策的支援のあり方に関する研究

女性の起業家活動は、女性の経済的自立や多様な働き方の実現など、経済・社会において重要な役割を担う。しかし女性を取り巻く環境などにより、起業が低調な国等も数多く存在し、女性の起業支援政策へのニーズは高い。だが、女性の起業の意義経済的なものだけではない。新たな視点として、女性の起業における起業家本人にとってのMeaningfulness(やり甲斐、生き甲斐、働き甲斐)も注目されている。本研究では、量的および質的な国際比較調査によって、コンテクストと女性の起業の関係を明らかにする。本研究の成果により、有効な女性起業支援政策の企画立案、実施に役立つ情報を提供し、女性の起業促進に資することを目指す。
半導体材料・デバイスの光弾性評価に関する研究

1、昨年で試作したインゴット用赤外光弾性装置ingot measuringscanning infrared polaris cope (IM-SIRP)に基づいて、改良バージョンのIM-SIRP装置を作製した。新装置には光源、光検出器の上下走査とインゴットの回転走査という新しい走査方式を採用した。インゴット回転走査のみの走査方式を採用するによって、より大直径(6インチまで)かつ重いインゴットをより安定した走査ができるようになった。光源と光検出器を上下同期走査することは、旧バージョン装置の重いインゴットの上下走査方式より快速な走査測定を可能にした。また、光検出器を前後可動型にし、インゴット表面の荒さによる影響も光検出器とサンプルを接近させることにより低減できた。2、同じLEC法、異なる成長条件で成長したLEC-GaAsインゴット(直径3インチ、長さ50mm)、およびVGF法で成長したVGF-GaAsインゴット(直径3インチ、長さ50mm)を評価した。LEC-GaAsインゴット中成長条件による歪みの違いがわかり、LEC法とVGF法という異なる成長方法で成長したインゴット中歪みの違いもわかった。3、エッチングのみで処理されたas-grown CZ-Siインゴット(直径4インチ、長さ300mm)を歪み評価することができた、インゴット成長方向で成長条件による歪み分布の違いがわかった。4、有転位と無転位CZ-Siインゴット(直径7インチ、長さ50mm)を比較測定した。転位の有無と一致する歪み情報を測定により得られ、IM-SIRP装置がインゴット中の転位発生位置を判別可能であることを示した。以上の結果から、本研究で提案したIM-SIRP装置による赤外光弾性測定法は、インゴット内部歪み評価に有効な非破壊評価手法として確立された。製作した改良バージョンのIM-SIRP装置もインゴット生産現場で評価できる装置により近いものになってきた。今後、より短い測定時間で、より大口径および長いインゴットに対応できる赤外光弾性装置IM-SIRPが実現すれば、IM-SIRPがインゴット成長現場で標準品質検査装置として使われることになると確信している。IM-SIRP装置とそれによる赤外光弾性測定法は、高品質大口径半導体結晶の成長に有効な武器になっていた。
家族性高コレステロール血症におけるLDL受容体の調節機構に関する研究

家族性高コレステロール血症(FH)モデル動物WHHLウサギを用いた研究から、肝臓がコレステロール代謝の中心臓器であり、そのLDL受容体の数の減少、欠損が血奬LDLコレステロールの産生過剰、異化低下を惹起することを我々は明らかにしてきた。全国に20万人と推定されているLDL受容体の半減したFHヘテロ接合体の治療がこの原理を逆利用することにより可能と考え以下の研究を行なった。WHHLウサギヘテロ接合体を用い、肝臓のコレステロール需要を高める事により、LDL受容体誘導を試みた。需要増大の方法として(1)コレステロール合成律速酵素であるHMG-CoAレダクターゼ阻害剤(2)胆汁酸吸収阻害剤の使用を行なった。〈結果〉(1)単独投与では、コレステロールの58%の低下が(1)+(2)併用では、81.5%の低下が惹起され、その低下のほとんどがLDLコレステロールであった。また肝細胞のLDL受容体の治性は、(1)単独では、対照の1.3倍、(1)+(2)併用では、1.9倍に誘導されていた。さらにウェスタンブロット法を用いた、LDL受容体の定量で上記事実が確認された。我々は、上記事実が明らかになった後、外来通院中のFHヘテロ接合体患者への臨床応用を試みた。投薬前エレステロール値の平均は、330mg/dlで、(1)単独投与では約15%の低下、さらに(1)(2)併用ではさらに20%の低下が認められた。その低下の大部分は、LDLコレステロールの低下に由来し、HDLコレステロールの低下は認められなかった。現在我国においては、【^(125)I】標識LDLの代謝回転率を直接患者で確認する事は不可能であるが、WHHLウサギヘテロ接合体の実験で明らかなように、ヒトFHヘテロ接合体患者においても、同様の現象が惹起され、LDL-コレステロールの低下がなされたと結論するに至った。今後さらに研究を進めたい。本研究は、モデル動物を利用して、ヒト疾患の治療法を発見し、臨床応用に成功できたという点において極めて成果があったと考える。
メカニカルストレスの骨芽細胞分化促進作用を担う遺伝子群解析と制御に関する研究

マウス頭頂骨縫合部にメカニカルストレス(MS)を加えると間葉系細胞の骨芽細胞への分化促進、ついでin vivoと同じ過程を経て骨形成が進行する。骨芽細胞の分化が顕著になる前のMS刺激負荷3時間後には、BMP-4、tetranectin、adaptin C等の既知遺伝子とともにJ9と名付けた未知遺伝子が誘導された。発現の経時変化とこれに続くCbfa1の誘導等から、BMP-4は、オートクリン・パラクリン的因子として骨芽細胞の分化を促進すると考えられた。Tetranectin遺伝子は、MC3T3-E1細胞の分化の比較的初期に発現しその後消失することを確認しているが、最近この遺伝子欠損マウスが脊柱後弯症を呈することが報告された。α-adaptin Cは、EGF-受容体(EGFR)やトランスフェリン受容体のエンドサイトーシスにかかわるタンパクであるが、MS負荷後3時間でタンパク発現の増加が認められるところから、遺伝子発現の増加はさらに早期に起こると考えられる。実際、in situ hybridizationの結果、本遺伝子は、MS負荷で伸長した頭頂骨縫合部の間葉系線維芽細胞様細胞にも誘導され、その発現はBMP-4よりも早期であった。本遺伝子はMC3T3-E1の分化状態によらず不変なので、MSに特異的に応答する遺伝子と考えられる。実際、MSがEGFRのエンドサイトーシスやEGFのシグナル伝達系に影響を及ぼすことが示され、このことが骨芽細胞の分化にかかわると予想される。また、J9は可溶性のIL-1RAcPと判明したが、この分子はIL-1のシグナル伝達を抑制すると考えられる。J9の発現レベルはMC3T3-E1の分化にともなって増加することも確認されており、骨芽細胞のアポトーシス等に関与している可能性がある。さらに、MS刺激により発現が低下する遺伝子のひとつは、石灰化の抑制に関わることが示された。マウス頭頂骨縫合部にメカニカルストレス(MS)を加えると間葉系細胞の骨芽細胞への分化促進、ついで骨形成が進行する。この骨形成過程は72時間程度で完了するが、in vivoで認められる骨形成過程を再現するものであることを確認している。そのメカニズムを明らかにするため、MS負荷により発現レベルの変化する遺伝子群を検索している。MS刺激負荷後3時間後に発現が増加する遺伝子として、BMP-4、tetranectin、adaptin C等の既知遺伝子とともにJ9と名付けた未知遺伝子が検出された。BMP-4は、骨折治癒過程に一過性に発現することが知られている遺伝子であるが、本実験系ではオートクリン・パラクリン的因子として骨芽細胞の分化を促進すると考えられる。間葉系細胞から分化した骨芽細胞は、骨基質を産生している状態ではBMP-4遺伝子を発現しているが、その後BMP-4遺伝子は消失する。Tetranectin遺伝子は骨の石灰化にかかわる可能性が示唆されているが、我々は、MC3T3-E1細胞の分化の比較的初期に発現しその後消失することを確認している。従って、骨芽細胞分化の比較的初期に発現する遺伝子であると考えられる。Adaptin Cは、EGF-受容体(EGFR)やトランスフェリン受容体のエンドサイトーシスにかかわるタンパクであるが、MS負荷後3時間でタンパク発現の増加が認められる(Western blot analysis)ところから、遺伝子発現の増加はさらに早期に起こっていると考えられる。本遺伝子はMC3T3-E1の分化状態にかかわらず不変なので、MSに特異的に応答する遺伝子であると予想される。

また、J9の発現レベルはMC3T3-E1の分化にともなって増加することも確認されている。これらの遺伝子の機能解析とMS刺激により変動する遺伝子の網羅的解析を進めている。マウス頭頂骨縫合部にメカニカルストレス(MS)を加えると間葉系細胞の骨芽細胞への分化促進、ついでin vivoと同じ過程を経て骨形成が進行する。骨芽細胞の分化が顕著になる前のMS刺激負荷3時間後には、BMP-4、tetranectin、adaptin C等の既知遺伝子とともにJ9と名付けた未知遺伝子が誘導された。発現の経時変化とこれに続くCbfa1の誘導等から、BMP-4は、オートクリン・パラクリン的因子として骨芽細胞の分化を促進すると考えられた。Tetranectin遺伝子は、MC3T3-E1細胞の分化の比較的初期に発現しその後消失することを確認しているが、最近この遺伝子欠損マウスが脊柱後弯症を呈することが報告された。α-adaptin Cは、EGF-受容体(EGFR)やトランスフェリン受容体のエンドサイトーシスにかかわるタンパクであるが、MS負荷後3時間でタンパク発現の増加が認められるところから、遺伝子発現の増加はさらに早期に起こると考えられる。実際、in situ hybridization結果、本遺伝子は、MS負荷で伸長した頭頂骨縫合部の間葉系線維芽細胞様細胞にも誘導され、その発現はBMP-4よりも早期であった。本遺伝子はMC3T3-E1の分化状態によらず不変なので、MSに特異的に応答する遺伝子と考えられる。実際、MSがEGFRのエンドサイトーシスやEGFのシグナル伝達系に影響を及ぼすことが示され、このことが骨芽細胞の分化にかかわると予想される。また、J9は可溶性IL-1RAcPと判明したが、この分子はIL-1のシグナル伝達を抑制すると考えられる。J9の発現レペルはMC3T3-E1の分化にともなって増加することも確認されており、骨芽細胞のアポトーシス等に関与している可能性がある。さらに、MS刺激により発現が低下する遺伝子のひとつは、石灰化の抑制に関わることが示された。
高精度テンプレートマッチング手法の開発と動画像の動き検出への応用に関する研究

本研究によって得られた成果を要約して示す.(1)ディジタル画像の補間モデルとして,(a)標本化関数に基づく理想的なモデル,(b)標本化関数と窓関数を併用するモデル,および(c)双一次補間に基づくモデルのそれぞれについて検討を行った.その結果,標本化関数に基づく理想的なモデルに基づいたテンプレートマッチングが,最も高い検出精度を保証できることが明らかとなった.また,双一次補間に基づくテンプレートマッチングにおいては,検出結果にオフセットが生じる(検出誤差の平均値が零とならない)問題があることが示された.(2)上記の(a)(c)のモデルによって記述される補間画像に対する連続的なテンプレートマッチングは積分形式で定式化される.この連続的テンプレートマッチングの問題は,標本値のみを用いた離散的なテンプレートマッチングの問題に等価的に変換でき,かつ画素の整数倍ではないような「見かけの平行移動ベクトル」を検出できることを理論的に明らかにした.また,そのための計算アルゴリズムを開発し,シミュレーション実験によって,その有効性を確認した.(3)静止画像を入力画像として,また入力画像に対して微小な位相推移を与えた画像をテンプレートとしてシミュレーション実験を行い,本手法の検出精度を検証した.その結果,画素間隔の1/101/100程度の高い検出精度が実現できることが明かとなった.(4)本手法を実動画像に適用する場合の演算量の増加を考慮して,従来手法による画素精度のテンプレートマッチングの結果に基づいて,±1画素の範囲で提案手法を適用する2段階手法を開発した.(5)本手法の動き検出以外の分野への応用として,データ埋め込みおよび検出手法としての可能性を検討した.本研究によって得られた成果を要約して示す.(1)ディジタル画像の補間モデルとして,(a)標本化関数に基づく理想的なモデル,(b)標本化関数と窓関数を併用するモデル,および(c)双一次補間に基づくモデルのそれぞれについて検討を行った.その結果,標本化関数に基づく理想的なモデルに基づいたテンプレートマッチングが,最も高い検出精度を保証できることが明らかとなった.また,双一次補間に基づくテンプレートマッチングにおいては,検出結果にオフセットが生じる(検出誤差の平均値が零とならない)問題があることが示された.(2)上記の(a)(c)のモデルによって記述される補間画像に対する連続的なテンプレートマッチングは積分形式で定式化される.この連続的テンプレートマッチングの問題は,標本値のみを用いた離散的なテンプレートマッチングの問題に等価的に変換でき,かつ画素の整数倍ではないような「見かけの平行移動ベクトル」を検出できることを理論的に明らかにした.また,そのための計算アルゴリズムを開発し,シミュレーション実験によって,その有効性を確認した.(3)静止画像を入力画像として,また入力画像に対して微小な位相推移を与えた画像をテンプレートとしてシミュレーション実験を行い,本手法の検出精度を検証した.その結果,画素間隔の1/101/100程度の高い検出精度が実現できることが明かとなった.(4)本手法を実動画像に適用する場合の演算量の増加を考慮して,従来手法による画素精度のテンプレートマッチングの結果に基づいて,±1画素の範囲で提案手法を適用する2段階手法を開発した.(5)本手法の動き検出以外の分野への応用として,データ埋め込みおよび検出手法としての可能性を検討した.動き検出を画素単位より高い精度で行うことの重要性は,近年,この分野の研究者に共通の認識になってきている.このような高精度の動き検出が大幅な演算量の増加なしに可能となれば,動画像符号化のみならず,動画像処理や画像認識などの分野においても広く活用することが可能になるものと期待できる.しかし,直接的に画素間の補間を行った後に高精度のテンプレートマッチング(以下TMという)を行うことはただちに大幅演算量の増加をもたらすため,何らかの高速計算手法が必要となる.明示的な形で画素間の補間を行うことなしに,すなわち直接的には標本化されたディジタル画像のみを用いて,見かけの平行移動ベクトルを高精度で検出するための手法の開発することが本研究の目的である.本年度の成果を以下にまとめて述べる.(1)ディジタル画像の補間モデルとして,(a)標本化関数に基づく理想的なモデル,(b)標本化関数と窓関数を併用するモデル,および(c)双一次補間に基づくモデルのそれぞれについて検討を行った.(2)上記の(a)(c)のモデルによって記述される補間画像に対する連続的なTMは積分形式で定式化される.この連続的TMの問題は,標本値のみを用いた離散的なTMの問題に等価的に変換でき,かつ画素の整数倍ではないような平行移動ベクトルを検出できることを理論的に明らかにした.またそのための計算アルゴリズムを開発した.(3)静止画像を入力画像として,また入力画像に対して微小な位相推移を与えた画像をテンプレートとしてシミュレーション実験を行い,本手法の有効性を検証した.電子情報通信学会総合大会(1997,1998),映像情報メディア学会年次大会(1997),および映像メディア処理シンポジウム(1997)などにおいて,これらの成果の一部を発表している(予定を含む).本研究によって得られた成果を要約して示す.(1)ディジタル画像の補間モデルとして,(a)標本化関数に基づく理想的なモデル,(b)標本化関数と窓関数を併用するモデル,および(c)双一次補間に基づくモデルのそれぞれについて検討を行った.その結果,標本化関数に基づく理想的なモデルに基づいたテンプレートマッチングが,最も高い検出精度を保証できることが明らかとなった.

また,双一次補間に基づくテンプレートマッチングにおいては,検出結果にオフセットが生じる(検出誤差の平均値が零とならない)問題があることが示された.(2)上記の(a)(c)のモデルによって記述される補間画像に対する連続的なテンプレートマッチングは積分形式で定式化される.この連続的テンプレートマッチングの問題は,標本値のみを用いた離散的なテンプレートマッチングの問題に等価的に変換でき,かつ画素の整数倍ではないような「見かけの平行移動ベクトル」を検出できることを理論的に明らかにした.また,そのための計算アルゴリズムを開発し,シミュレーション実験によって,その有効性を確認した.(3)静止画像を入力画像として,また入力画像に対して微小な位相推移を与えた画像をテンプレートとしてシミュレーション実験を行い,本手法の検出精度を検証した.その結果,画素間隔の1/101/100程度の高い検出精度が実現できることが明かとなった.(4)本手法を実動画像に適用する場合の演算量の増加を考慮して,従来手法による画素精度のテンプレートマッチングの結果に基づいて,±1画素の範囲で提案手法を適用する2段階手法を開発した.(5)本手法の動き検出以外の分野への応用として,データ埋め込みおよび検出手法としての可能性を検討した.
低分子量G蛋白質とその標的蛋白質による細胞内情報ネットワークの解折

細胞は種々のシグナルに応答して、細胞骨格などをダイナミックに変化させ、細胞形態、細胞の極性形成などの高次機能を遂行している。一方、低分子量G蛋白質であるRasとRhoファミリーが高次機能を制御していることが明らかになりつつある。私共はRhoの標的蛋白質としてセリン・スレオニンキナーゼPKN、Rho-kinase、myosin phosphataseのmyosin-binding subunit(MBS)を同定した。私共は、Rho-kinaseがMBSをリン酸化してmyosin phosphataseの活性を抑制するとともに、myosin light chainそのものも直接リン酸化することを見出した。Rho-kinaseはこの二つのpathwayによりmyosin light chainのリン酸化レベルを上昇させ、その結果myosin ATPase活性を上昇させることを見出した。また、Rho-kinaseの新たな基質として細胞膜裏打ち骨格蛋白質のひとつであるERMファミリーを見出した。ERMは、MBSと直接結合して、複合体を形成することによりリン酸化されやすくなることも見出した。また、Cdc42とRac1の標的蛋白質IQGAP1が、細胞間接着部位に濃縮されcadherin・cateninと直接結合することを見出した。IQGAP1をoverexpressするとcadherin依存性の細胞間接着が抑制されることや、IQGAP1の作用が活性型Cdc42によりreverseされることも見出した。私共はRasの新規標的蛋白質としてAF-6を同定し、AF-6が上皮細胞ではtight junctionに濃縮されることを見出している。AF-6はtight junctionのコンポーネントのひとつであるZO-1と直接結合することも見出した。本研究により明らかにされた細胞の細胞骨格や細胞接着の分子メカニズムは、細胞の高次機能を制御する機能探索分子を設計する上で極めて重要なものと位置づけられる。以上本年度の研究計画はほぼ達成することができたと考えている。
表皮細胞のアポトーシスにおけるp53遺伝子およびp53蛋白の発現

本年度、本研究代表者は、培養ヒト表皮細胞より、アポトーシスに密接に関与する酵素であるトランスグルタミナーゼのcDNAを、アポトーシスを媒介する膜表面蛋白であるFas抗原cDNAを、それぞれクローニングし、Biochem.Biophys.Res.Commun.に報告した。さらに表皮細胞のアポトーシスにおけるp53遺伝子、p53蛋白の発現について解析するために、培養ヒト表皮細胞に、ヒト細胞のDNA損傷を誘起することが知られている、各種波長の紫外線をさまざまの照射量で照射し、照射後経時的にそれぞれの表皮細胞より核酸蛋白同時抽出試薬ISOGEN-LSを用いてDNA、RNA、蛋白を抽出した。さらに今回抽出したDNAをアガロースゲルを用いて電気泳動しアポトーシスの指標であるDNA radder patternを今後検出する予定である。またRNAはホルムアルデヒドアガロースゲル電気泳動に供したのち、アイソトープで標識したp53 cDNAをプローブとしてハイブリダイゼーションを行い、バイオイメージングアナライザーBAS2000を用いてp53 mRNAの発現量を解析したい。今後、同様の方法で、アポトーシスを誘発する抗原で、我々が表皮細胞よりクローニングしたトランスグルタミナーゼcDNAおよびFas抗原cDNAをプローブとして用い、それぞれのmRNAの発現量を検討する。また今回抽出した蛋白を用いてSDS-ポリアクリルアミド電気泳動後、ウエスタンブロットを行い、抗p53抗体とペルオキシダーゼ結合二次抗体を用いてp53蛋白の発現量を今後ひきつづき検討する予定である。
哺乳類ポリコーム群による細胞増殖と細胞死制御の分子機序

ポリコーム群タンパクのひとつであるScmh 1を、Mph2/Edr2に結合するタンパクとして同定した。Scmh 1は、ショウジョウバエ・Sex comb on midleg(scm)のほ乳類ホモログであり、N端のmbtリピートとC端のSPMドメインにより特徴付けられ、Mph2/Edr2とはSPMドメインを介して結合する。Scmh 1の機能を明らかにするために、その欠損マウスを作成した。Scmh 1欠損マウスにおいては、中軸骨格系の後方化が観察された他、約半数のマウスにおいてオスの不妊が見られた。この不妊は、減数分裂前期におこる精子の品質管理に必須とされるプログラム細胞死の顕著な亢進によるものであることを示した。このプログラム細胞死の亢進は、がん抑制遺伝子であるInk4aの転写抑制の解除とそれにひき続いておこるp53の活性化によることを示した。これらの実験事実は、ポリコーム群によるInk4a遺伝子座のクロマチン構造の制御が、精細胞におけるプログラム細胞死に重大なインパクトを与えることを示した。そして、Ink4a遺伝子座は、精細胞におけるプログラム細胞死の感受性を決める、精子の品質管理のためのセンサー遺伝子座としても位置付けうる可能性が強く示された。また、Scmh 1を欠損した胎児性繊維芽細胞を用いて、Ink4a遺伝子座の抑制を介した細胞老化の抑制及びセントロメアへの結合を介した染色体の安定性の制御に必要であることを明らかにした。
数理計画法のアルゴリズムとその工学上の諸問題への応用に関する研究

(1)線形計画法と2次計画法における内点法の研究(小島、水野、田村)線形計画法に対するランク1更新法の開発、主・双対内点法の開発とその収束特性に関する吟味、非線形相補性問題に対する内点法の研究などを行なった。(2)理財工学における最適化法の研究(今野、白川)マ-コビッツのMVモデルの改良版でいあるMADモデルを開発し、その特性を調べた。またこのモデルを一般化したMADSモデルを開発し、その特性を検討した。これらのモデルの新しいところは、少ない手間で最適ポ-トフォリオの計算ができること、収益率分布の3次のモ-メント(歪度)の定量的取扱いを可能にしたことなどである。また、多期間ポ-トフォリオ・配当最適化問題を分析する一般的枠組みの構成を行うとともに、これらを解くためのアルゴリズムの開発を行った。これによって従来よりも複雑かつ大規模な問題を解くことが可能となった。(3)非凸型最適化問題の大域的最適解を求めるアルゴリズムの研究(今野、久野)数種類の非凸型最小化問題の効率的解法の開発に成功した。具体的には、線形乗法計画問題、分数関数の和と積の最小化問題、ランク2およびランク3の双線形計画問題、凸乗法計画問題、複数の凸関数の積の最小化問題、非凸型コスト関数をもつロット・サイズ問題、凸乗法制約式の下での凸関数最小化問題などに対する効率的な解法を提案した。これらの問題はポ-トフォリオ最適化、LSI設計、形算幾何学等の分野に広い応用をもつ非凸型問題であり、これらの問題が実用的に解けることは、工学上大きな意味をもつものと思われる。なお、これらのの研究成果は約30編の論文として公表されており、その大部分は世界の一流の専の門誌に掲載もしくは受理されている。研究内容は、(i)内点法の研究、(ii)特殊構造をもつ線形計画問題の高速解法、(iii)ポートフォリオ最適化モデルの3つの部分からなる。(i)内点法の研究ここ数年進めてきた内点法の理論的改良と解法の拡張を行った。具体的には、アフィン型内点法の線形相補性問題、2次計画問題への拡張、線形計画問題に対する主・双対形内点法の開発、双対形内点法の開発などを挙げることができる。こらの研究を1988年度に東京で開催された第13回国際数理計画法シンポジウムで発表し、一流専門誌に投稿しているが、今後の研究によって更に大きな発展が期待される。(ii)特殊構造をもつ線形計画問題の高速解法実用上重要な特殊構造をもつ線形計画に問題に対する理論上最高速のアルゴリズムの開発を行った。具体的には多数の1次関数の最大値を最小化する問題に対するGUB型解法、連続型ナップサック制約の下での線形マクシミン問題、連続型ナップサック制約下での分数関数最小化問題に対する線形オーダーの解法などの開発に成功した。(iii)ポートフォリオ最適化モデルポートフォリオ最適化においては、従来標準偏差をリスク指標とするマーコビッツ・モデルが主流を占めてきた。しかし、このモデルは計算上いくつかの難点を抱えているため大規模問題への適用が遅れていた。これに対して、われわれは絶対値偏差をリスク指標とする新しいポートフォリオ最適化モデルを提案し、その理論的諸性質と計算技法上のいくつかの利点を確認した。このモデルでは線形計画法の諸技法が使えるため、従来のモデルに比べてその実用性は格段に高まったものと考えられる。