hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウイルスナノカプセルを用いた新規DDSの開発

ノダウイルスはRNAを遺伝子として持つウイルスであるが、その構造はカブシド蛋白N、一種類が180分子集まってできた最も単純な構造を持っている。我々はその点に着目しノダウイルスのウイルス様粒子VLPを用いた新規DDSシステムの開発を目的として実験を行った。これまでの2年間にウイルスN蛋白質遺伝子を大腸菌で発現させVLPを作製した。さらに作製したVLPをEGTA存在下にバラバラに分解し、このバラバラに分解したN蛋白質を再びウイルス粒子に作り直すことを試験管内で成功した。この再構成時にウイルス粒子からウイルスゲノムを精製し加えることにより、ウイルス遺伝子を含んだノダウイルスの再構成に成功した。この再構成ウイルスは細胞に感染力を有している事を明らかにする事ができた。この成果は試験会内でウイルス成分を人工的に用いて感染性ウイルスを作り出したという点で世界で初めての成果である。本研究ではウイルスゲノム由来の遺伝子以外の遺伝子や蛋白質を人工ウイルス粒子内に封入する事を目的としてきたが、期間内には達成する事ができなかった。1.ウイルス粒子の分解条件の検討ウイルス粒子およびVLPをショ糖密度勾配遠心法により精製し、およそ30%の濃度の分画に高純度に回収した。ウイルス粒子はコート蛋白180分子からなるが、本分画で得られた精製粒子を10mMEDTA処理によりショ糖密度勾配遠心法によりおよそ22%のショ糖濃度分画に単一分子として回収できた。2.単一分子コート蛋白質からのウイルス様粒子の再構成EDTA処理により得られた単一分子コート蛋白質をCa存在下にインキュベーション後、ショ糖密度勾配遠心法により分画すると、ショ糖濃度約30%の位置に移動する事から、ウイルス様粒子の再構築に成功した。本粒子を電子顕微鏡で観察すると、正二十面体構造のウイルス様粒子であることが明らかになった。これらの結果から本研究計画の基盤が確立されたと考えている。平成22年度にはこのVLP再構成系にウイルス遺伝子や他のRNA,DNAの封入条件を検討することが可能となった。
高等動物におけるDNAのメチル化と脱メチル化に関する研究

本研究計画は、高等動物の染色体DNAのメチル化状態を規定する因子の一つであるDNAメチルトランスフェラーゼ(MTase)とメチル化の機能およびメチル化状態の調節に関わるタンパク質について理解を深めることを目的とする。研究期間、平成6年度から7年度にかけて以下のような成果が得られた。1.ニワトリ(鳥類)とXenopus laevis(両生類)のMTaseのcDNAを単離してその塩基配列を決定した。また、cDNAを発現ベクターにいれて培養細胞で発現させその性質を調べた。強制発現させたマウスのMTaseはニワトリのMTaseよりも高いde novoメチル化活性を示した。2.プロトオンコジーンc-Mycが結合するDNAモチーフをメチル化したとき特異的に結合するDNA結合タンパク質、MMBP-3を見つけた。このMMBP-3は細胞が増殖しているときに活性が高く、細胞の増殖を抑制するとその結合活性は低下した。3.筋芽細胞にMTaseを強制発現させると、筋管形成の終末分化が促進された。これは筋芽細胞が増殖しているときからMyoDの発現が促進していたためであり、このMyoDの発現促進は転写活性の上昇によるものであった。このときMyoD遺伝子の転写開始点付近の特定のCpG配列がメチル化されていた。4.培養繊維芽細胞を脱メチル化剤で処理したときに誘導される新しい遺伝子AZ1のcDNAを単離して構造を決定した。遺伝子のコードするAZ1タンパク質は精子細胞のアクロソーム前駆体内に局在した。本研究計画では、染色体DNAのメチル化状態を規定する因子である、DNAメチルトランスフェラーゼ(MeTase)とメチル化状態の調節に関わる蛋白質についてそれらの性質を理解することを目的とする。本年度は以下のような成果が得られた。1)MeTaseが細胞の増殖を停止させるような条件では活性と蛋白質量が低下し、DNA合成阻害剤のアフィディコリンではこの低下が抑えられるのは、MeTase蛋白質の安定性によるものであることを予想させる結果を得た。2)ニワトリ(鳥類)のMeTaseのcDNAを単離してその塩基配列を決定した。その結果、ニワトリのMeTaseの構造は哺乳類(マウスとヒト)と活性中心を含むC末端側領域では非常に良く似ていたが、N末端側250アミノ酸では殆どホモロジーがなかった。また、強制発現させたMeTaseではマウスのMeTaseよりも相対的に高いdenovoのメチル化活性を示した。3)プロトオンコジーンであるc-Mycが結合するDNAモチーフをメチル化した時に特異的に認識する3番目の蛋白質を見つけて部分精製を行なった。このDNA結合蛋白質は細胞が増殖しているときに特異的に発現して、細胞を分化誘導、低血清下等にさらして細胞の増殖を抑制するとその活性は低下した。4)筋芽細胞にMeTaseのcDNAを強制発現させると、予想に反してその終末分化が促進される株が非常に多く単離された。これら株では、細胞が増殖しているときでもMyoD1の発現が非常に高く、またMyoD1遺伝子の特定の領域がメチル化されていた。これら分化促進株では細胞が増殖しているときにもMyoD1遺伝子の転写活性が高かった。

2.プロトオンコジーンc-Mycが結合するDNAモチーフをメチル化したとき特異的に結合するDNA結合タンパク質、MMBP-3を見つけた。このMMBP-3は細胞が増殖しているときに活性が高く、細胞の増殖を抑制するとその結合活性は低下した。3.筋芽細胞にMTaseを強制発現させると、筋管形成の終末分化が促進された。これは筋芽細胞が増殖しているときからMyoDの発現が促進していたためであり、このMyoDの発現促進は転写活性の上昇によるものであった。このときMyoD遺伝子の転写開始付近の特定のCpG配列がメチル化されていた。4.培養繊維芽細胞を脱メチル化剤で処理したときに誘導される新しい遺伝子AZ1のcDNAを単離して構造を決定した。遺伝子のコードするAZ1タンパク質は精子細胞のアクロソーム前駆体内に局在した。
プラズマシート境界層における質量・エネルギー輸送の統計的研究

昨年度行った調査の結果、さらに3次元構造を解明する重要性が認識された。そこでTsyganenko and Fairfield[2004]の磁気中性面位置モデルを用いて新たにプラズマシート面に垂直な方向の分解を試みた。また今回の解析では惑星間空間磁場の南北成分の10時間平均値に加えて、太陽風風速、惑星間空間磁場の方位角によってもデータセットの分割を行い、個々の解析結果の比較からそれらの効果についても調べた。解析の結果、近地球プラズマシート外核部の数密度は北向き惑星間空間磁場が卓越しかつ太陽風速度が大きい場合には夕方側フランクのシース・プラズマシート境界層の赤道領域において強い太陽風数密度依存性を示し、これはケルビン・ヘルムホルツ渦の崩壊を介した質量流入を支持する。一方、低速度太陽風状態においては朝夕の両側フランク高緯度領域から低緯度領域にかけて強い太陽風数密度依存性を示し、これは高緯度磁気再結合による質量流入を示唆する。南向き惑星間空間磁場が卓越する状況下では、朝夕両フランクのさらに高緯度領域において強い太陽風数密度依存性が見られた。これは昼側磁気圏界面低緯度領域における磁気再結合に伴う質量流入を示唆する結果である。また、平行衝撃波下流において太陽風依存性が強い傾向が確認され、これは運動論的アルフベン波による拡散流入を支持する興味深い結果である。次に、得られた観測解析結果をNASA/GSFCのThomas E.Moore博士らによる広域MHD数値シミュレーション中におけるテスト粒子追跡解析の結果と比較した。彼らのシミュレーションでは惑星間空間磁場が南向きから北向きに反転する際に夕方側フランク高緯度磁力管に太陽風起源粒子が大規模に流入することが示されていたが、これに対応する構造が観測的に確認された。本研究によって太陽風依存性の広域空間構造が解明されたことにより、広域シミュレーション結果との対応をとることが可能となった。これまでのプラズマシート境界層における輸送過程の研究は局所的シミュレーションと一点観測の対応に依存して行われてきたが、本研究はこれに代わる新たな視点を与えるものである。多成分マックスウェル分布型成分分解アルゴリズムをプラズマシート境界層の三日月形速度分布に適したアルゴリズムに拡張・改良を行った。改良したアルゴリズムを用いて、ジオテイル衛星の低エネルギー粒子分析器(LEP-EAI)によるプラズマシート境界層の観測データを、低温度成分と複数の高エネルギービーム成分に分解した。分解した各成分の粒子モーメントをそれぞれ計算しデータベース化した。エース衛星、ウィンド衛星による太陽風の観測データから、1995年から2004年までの地球周辺における太陽風条件の10年間分のデータベースを構築した。構築した太陽風データベースと太陽風条件を入力とするチガネンコ・フェアフィールドの電流層位置モデルを用いて、ジオテイル衛星の粒子・電磁場観測を空間的に分類し、地球磁気圏近尾部赤道面プラズマシートの三次元構造を解析した。ポーラー衛星、イメージ衛星の遠紫外光カメラの観測によるオーロラサブストーム開始リストを用いて、ジオテイル衛星の観測データをサブストームの時間発展に対して時間的に分類した。作成したジオテイル衛星のデータセットによる磁気圏近尾部の時空間重畳解析を行い、サブストームにおける地球磁気圏尾部プラズマシートの時空間発展の観測的モデルを構築した。モデルの構造発展と磁気流体力学の支配方程式および電流保存の方程式からプラズマシート境界層を流れる沿磁力線電流系の時間発展を推定した。推定した沿磁力線電流を地球極域電離層に投影し、投影した沿磁力線電流と低高度衛星観測による沿磁力線電流との比較を行い、プラズマシート境界層を介して磁気圏から電離層へ輸送される電磁的エネルギーについて解析を行った。昨年度に構築したデータベースは粒子の計測エネルギー範囲が40keV以下に制限されていたため、地球周辺の高温高密度プラズマの粒子モーメントが適切に評価されていない可能性があった。これを改善するために同じくジオテイル衛星に搭載されている高エネルギー粒子計測器EPIC-STICSのデータを用いてより正確なモーメントの計算を行い、データセットの再構築を行った。次に改善したデータセットを用いてプラズマシートの数密度と同時に観測された太陽風パラメタとの相関解析を行った。解析の結果、プラズマシートの数密度は太陽風数密度、および惑星間空間磁場の南北成分に有限の時間差を持って依存していることが確認された。これは以前から指摘されてきたことであるが、本研究では新たにその依存性を赤道面プラズマシートの2次元構造として明らかにした。さらに惑星間空間磁場の南北成分とプラズマシート数密度の最適相関時間差の2次元分布も明らかにした。このことにより高緯度低緯度のプラズマシート境界層を介するマグネトシース粒子のプラズマシートへの流入経路について新たな観測的知見を得た。すなわち、南向きの惑星間空間磁場が支配的な状況下では遠地球領域における太陽風数密度への依存が強く、惑星間空間磁場への応答時間は遠地球領域から近地球領域に向かって増大しており、一方、北向きの惑星間空間磁場が卓越する状況下では低緯度プラズマシート境界層において惑星間空間磁場への応答時間が近地球領域から遠地球領域に向かって増大するという結果を得た。このことは南向きの惑星間空間磁場が支配的な状況下では高緯度のプラズマシート境界層を経由して中尾部からシース粒子が流入し、北向きの惑星間空間磁場が支配的な状況下では高緯度磁気再結合の結果、低緯度プラズマシート境界層を経由して粒子流入が起こるという説を支持するものと考えられる。

そこでTsyganenko and Fairfield[2004]の磁気中性面位置モデルを用いて新たにプラズマシート面に垂直な方向の分解を試みた。また今回の解析では惑星間空間磁場の南北成分の10時間平均値に加えて、太陽風風速、惑星間空間磁場の方位角によってもデータセットの分割を行い、個々の解析結果の比較からそれらの効果についても調べた。解析の結果、近地球プラズマシート外核部の数密度は北向き惑星間空間磁場が卓越しかつ太陽風速度が大きい場合には夕方側フランクのシース・プラズマシート境界層の赤道領域において強い太陽風数密度依存性を示し、これはケルビン・ヘルムホルツ渦の崩壊を介した質量流入を支持する。一方、低速度太陽風状態においては朝夕の両側フランク高緯度領域から低緯度領域にかけて強い太陽風数密度依存性を示し、これは高緯度磁気再結合による質量流入を示唆する。南向き惑星間空間磁場が卓越する状況下では、朝夕両フランクのさらに高緯度領域において強い太陽風数密度依存性が見られた。これは昼側磁気圏界面低緯度領域における磁気再結合に伴う質量流入を示唆する結果である。また、平行衝撃波下流において太陽風依存性が強い傾向が確認され、これは運動論的アルフベン波による拡散流入を支持する興味深い結果である。次に、得られた観測解析結果をNASA/GSFCのThomas E.Moore博士らによる広域MHD数値シミュレーション中におけるテスト粒子追跡解析の結果と比較した。彼らのシミュレーションでは惑星間空間磁場が南向きから北向きに反転する際に夕方側フランク高緯度磁力管に太陽風起源粒子が大規模に流入することが示されていたが、これに対応する構造が観測的に確認された。本研究によって太陽風依存性の広域空間構造が解明されたことにより、広域シミュレーション結果との対応をとることが可能となった。これまでのプラズマシート境界層における輸送過程の研究は局所的シミュレーションと一点観測の対応に依存して行われてきたが、本研究はこれに代わる新たな視点を与えるものである。
ドリップライン近傍での変形共存と新しいタイプの中性子ハローの研究

本研究では、中性子過剰核の核半径と変形に関する研究を行った。また、束縛限界に近い核で形成される中性子ハローにも注目した。理論手法として主に反対称化分子動力学を用いた研究を行い、次の様な成果を得た。(1)中性子過剰核で起こる原子核の大きな変形と反応断面積の間に強い相関があることを示した。(2)37Mgなどいくつかの原子核において中性子ハロー形成の可能性を指摘した。(3)中性子過剰核でのクラスター構造の発達と荷電変化断面積の間に相関がありうることを指摘した。今年度は、以下の2課題を行なった(1)35Mg, 37Mgの低励起スペクトルの解析と、1中性子ハロー核の性質解明反対称化分子動力学を用いて、35Mg, 37Mgの励起スペクトル、励起エネルギーおよび電磁遷移確率を求めることで、変形共存の様相を調べた。更に束縛状態に対しては共鳴群法を用いた解析を行ない、1中性子ハロー構造の存在の有無を検証した。その結果、37Mgではsおよびp波のハロー構造が現れる可能性を示した。得られた波動関数を元に、Mg同位体の反応断面積の系統的評価を行ない、実験との比較を行なった。(2) R-matrix法を用いた、酸素同位体の共鳴状態・散乱状態の記述反対称化分子動力学+共鳴群法で酸素同位体の非束縛核を記述し、R-matrix法を適用することで、非束縛核の共鳴状態・散乱状態の記述を試みた。今年度は、理論的枠組みの構築および必要となる計算プログラムの作成を中心に行なった。25Oについて実際に計算を実行し、その共鳴状態のエネルギーおよび崩壊幅の導出に成功した。ただし、観測されているデーターと理論結果との差が大きく、用いる相互作用に改善の余地があることを明らかにした。今年度は、1)NaおよびMg同位体の反応断面積の評価と1中性子ハロー核の解析2)荷電変化断面積に基づいた、不安定核の陽子半径の評価を行った。1)NaおよびMg同位体の反応断面積評価では、まずMg同位体の反応断面積の系統的評価を行った。その結果、以下の知見を得た。「核変形が大きくなることで、反応断面積が球形の形状から予想されるものよりも大きくなることを確認した」「魔法数N=20が消失し、大きな核変形が生ずる、いわゆる反転の島はN=19の系(31Mg)から始まっており、そのことは反応断面積の急激な増加となって現われる」「N=19系で始まるMg同位体の大きな変形はdrip-line核(40Mg)まで続いている。つまり、N>18のMg同位体は軒並み大きく変形している」「37Mgの反応断面積は、変形だけで説明できないほど際だって大きい。従って中性子ハローが形成されていると考えられる」。Na同位体に関しても反応断面積の計算を終え、論文出版準備中である。2)荷電変化断面積と陽子分布の半径との関係を、Be, B, C, N, O同位体に対して調べた。Be, B同位体では、中性子数の増加に伴ってクラスターが形成され、結果として陽子半径が増加すること。この陽子半径の増加は、荷電変化断面積の増加として観測できる事を示した。これらの結果は既に論文として発表済みである。また同様の解析をC,N,O同位体に対して行い、論文出版準備中であるH27年度は、1)中性子過剰なSi, S同位体における変形共存現象の研究と2)中性子過剰なネオン同位体における陽子半径の中性子数依存性に関する研究とを実施した。(1)中性子数過剰なSi, S同位体においては、安定核での魔法数N=28が消失し、それに伴って四重極相関が強くなることで様々な形状を持つ変形常態が低い励起エネルギーに共存することが予想されている。そこで、反対称化分子動力学を用いた数値計算を行い、中性子数が2630のSi, S同位体の低励起スペクトルを解析した。その結果、中性子数が27以上の系では、基底状態で魔法数28が消失しており、さらにプロレート型、オブレート型、三軸非対称型の3つの変形状態の共存が起こることを示した。また、魔法数消失を示す観測量として、磁気双極モーメントと電気四重極モーメントの値を求め、理論的予測を行った。(2)中性子過剰なNe同位体では中性子数20が消失し、基底状態で巨大変形が起こることがよく知られている。安定核である20Neはクラスター構造を持つため、中性子過剰なNe同位体は、巨大変形に伴って、クラスター構造がさらに発達する可能性がある。それを示すために、陽子半径に注目した。反対称化分子動力学を用いた数値計算により、中性子数の変化と共に陽子半径がどのように変化し、クラスターがどのように発達するのかを調べた。その結果、中性子数16までは陽子半径が減少するものの、それより多くなると、陽子半径は増加傾向に転じ、巨大変形が起こる中性子数20近辺の核では、クラスターが良く発達することを示した。

(2)37Mgなどいくつかの原子核において中性子ハロー形成の可能性を指摘した。(3)中性子過剰核でのクラスター構造の発達と荷電変化断面積の間に相関がありうることを指摘した。反応断面積の評価・研究は当初の計画よりも進展し、既にMg同位体より軽い系に対する研究を終えた。また、当初計画を超えて、荷電変化断面積を見ることで陽子半径の変化に対しても研究を行うなど、微視的構造模型に基づいた断面積評価は、計画よりも大きく進展している。一方、2中性子ハロー核の研究は、必要となる数値計算のコストが当初予想を上回っており、当初の計画とは異なった理論手法の開発が必要となった。そのため、当初の目的を達成するに至っていない。以上より、計画全体としてはおおむね順調に進展していると評価する原子核理論以下の2課題に取り組むa)2中性子ハロー核を記述するための理論模型の開発b)不安定核の陽子半径の系統的解析これまでの研究によって、1中性子ハロー核に対する研究手法はほぼ確立した。2中性子ハロー核の微視的記述を行うためには、数値計算のコストが膨大になるという問題を解決する必要がある。今後は、確率的変分法を採用することで、2中性子ハロー核を記述する方法を開発する。まず、6He等の質量数の小さな系を対象とし、プログラムの開発、ベンチマークテストを行う。その後、22C, 31Fなどより質量数の大きな2中性子ハロー核候補に対して研究を進める。また、これまでBeからOまでの軽い不安定核に対して荷電変化断面積の解析による陽子半径の議論を行って来た。今後、より大きな陽子半径の変化が期待されるNe, Mg同位体に対して同様の研究を行う予定である。今年度計画していた2課題のうち、(1)35Mg, 37Mgの低励起スペクトルの解析と、1中性子ハロー核の性質解明については、予定を上回って研究が進展した。一方、(2) R-matrix法を用いた、酸素同位体の共鳴状態・散乱状態の記述に関しては、当初計画は達成したものの、想定していなかった問題(有効相互作用を改善する必要性)が出てきたため、その対応が必要である。国内出張分として、使用を予定していたが、出張先より補助を受けることが出来たため、翌年度分として繰越したまず、有効相互作用をの改善を行なうことで、非束縛核の共鳴状態・散乱状態の正確な記述を達成することが必要である。その上で、当初の計画通り、(2)R-matrix法を用いた、変形した原子核の共鳴状態・散乱状態の記述を行なう。次年度は最終年度に当たるため、成果報告のための研究会出席費用として使用する予定。当初、計算機を購入予定であったが、設置場所の確保が間に合わなかったため、購入を次年度に繰越すこととした。設置場所を確保した上で、計算機購入に充てる予定
癌細胞浸潤における細胞運動とMT-MMPの協調的制御機構の解析

細胞外マトリックス分解と細胞運動が協調的に作用して癌の浸潤・転移が成立するが、その協調的制御機構については不明な点が多い。そこで本研究ではMT1-MMPの細胞運動における役割を解析した。HT1080細胞をI型コラーゲン上に接着させることでERK活性化、MMP-2活性化、MT1-MMP活性発現、細胞運動が誘導され、MT1-MMPの過剰発現は細胞運動およびERK活性化の亢進を誘導した。MMP阻害剤とMEK(MAPKK)阻害剤によりこの細胞運動とERK活性化は抑制され、活性型MEK発現により誘導される細胞運動とMMP-2の活性化はMMP阻害剤で抑制された。また、MT1-MMPのヘモペキシンドメインの過剰発現はI型コラーゲンによるERK活性化、MMP-2活性化、細胞運動を抑制した。これらの結果からI型コラーゲンによるERK活性化とMT1-MMP活性発現誘導間の正のフィードバック機構の存在が明らかとなった。また、本研究では4回膜貫通型分子CD63がMT1-MMPと結合し、MT1-MMPのリソゾームでの分解を促進することでMT1-MMP活性を負に制御すること、MT1-MMPが細胞膜接着分子Syndecan 1を切断することで細胞運動を制御していることも見出した。本研究ではインテグリン/FAK/p130^<cas>による細胞運動誘導情報伝達機構におけるアダプター分子Crkの役割も解析した。CrkIIは221番チロシンがリン酸化されるとSH2ドメインを介して分子内結合し、アダプター分子としての活性を失う。この221番リン酸化チロシンを脱リン酸化酵素の一つPTP1Bが脱リン酸化することが細胞運動亢進に重要であることを本研究で証明した。また、負の制御を受けないCrkIIのスプライシング変異体であるCrkIの発現が脳腫瘍組織で亢進しており、細胞におけるCrkI発現がP130^<cas>のリン酸化、Akt活性化を誘導することで細胞運動・浸潤能を増強させることも見出した。
動的クロマチン構造と機能

真核生物の生命活動は、クロマチンとして細胞核に収納されているゲノムDNAに記された遺伝情報によって制御されている。そのため本領域では、“動的クロマチン構造と機能"を解明することによって、生物がDNAを遺伝情報として利用する仕組みについて新しい概念を創出することを目指した。総括班として行う本研究課題は、研究領域全体が円滑に推進され、領域全体として最大の成果が得られるように、研究代表者である胡桃坂が、9名の連携研究者と協力して、様々な支援活動を行った。そして、生命活動の源である、遺伝情報の発現と収納を支える“動的クロマチン"の分子・構造基盤を理解することを目指して研究活動の支援を行った。本研究は、総括班として、新学術領域研究「動的クロマチン構造と機能」領域が円滑かつ効率良く推進され、最大の研究成果が得られるよう支援活動を行うことを目的とする。1)班会議の開催:2013年8月1日(木)、大阪大学コンベンションセンターにて、第1回班会議を開催した。班員および関連分野の研究者48名が参加して、クロマチン動構造研究の現状と今後の展開についての議論がなされた。2)公開シンポジウムの開催:2013年8月25日(日)、千里ライフサイエンスセンターにて、一般公開シンポジウム「DNAをあやつる生物のしくみ」を開催した。計画班員の中から9名が発表を行い、およそ120名の市民が参加した。3)若手研究者の会:2013年12月7日(土)、早稲田大学先端生命医科学センターにて、第一回若手研究者ワークショップ「海外で活躍する若手研究者が語る最先端クロマチンン研究」を開催した。海外ポスドクの6名の若手研究者と海外PIの1名を迎え、最先端クロマチン研究についての情報交換と議論を行った。4)ホームページ(HP)の開設、公開:本領域のホームページを開設した。5)サーキュラーの発行:本年度は、2013年8月19日(News Letter No.1)、2013年9月25日(News Letter No.2)、2013年11月11日(News Letter No.3)、2013年12月24日(News Letter No.4)、2014年2月6日(News Letter No.5)、2014年3月31日(News Letter No.6)の計6回のサーキュラーの発行を行った。6)第31回染色体ワークショップ・第12回核ダイナミクス研究会、第22回DNA複製・組換え・修復ワークショップの共催を行った。1)班会議の開催:2014年7月3日(木)5日(土)、サホロリゾートにて74名が参加して、第2回班会議を開催した。2)公開シンポジウムの開催:2015年1月12日(祝)、千里ライフサイエンスセンターにて、一般公開シンポジウム「生き物と細胞の設計図DNA・クロマチン・核」を開催した。班員の中から9名が、およそ80名の市民に最新のクロマチン研究成果を発表した。3)サーキュラーの発行:本年度は、2014年4月28日、2014年6月23日、2014年9月16日、2014年11月10日、2015年1月5日の計5回のサーキュラーの発行を行った。4)本領域が主催して、第14回日本蛋白質科学会年会ワークショップ「クロマチンの動的構造とDNA機能発現機構」(2014年6月25日-27日、横浜)、第52回日本生物物理学会年会シンポジウム「生命現象の基本に迫る動的クロマチン構造・機能研究の最前線」(2014年9月25日27日、北海道)、第87回日本生化学会大会シンポジウム「創薬や再生医療の基盤となる「動くクロマチン構造」を追う」(2014年10月15日18日、京都)を開催することで、領域研究を他分野の研究者へ広く紹介した。また、第32回染色体ワークショップ・第13回核ダイナミクス研究会(2014年12月15日17日、広島)、第8回日本エピジェネティクス研究会年会(2014年5月25日27日、東京)、および国際会議The 9th 3R Symposium (2014年11月17日21日)、静岡)を共催した。また、シンポジウム「DNAダイナミクスと遺伝情報の維持機構」(2014年3月7日、東京)の協賛を行った。1)班会議の開催:2015年5月7日(木)9日(土)、ルスツリゾートにて77名が参加して、第3回班会議を開催した。2)国際会議の開催:2015年8月23日(日)26日(水)、淡路夢舞台国際会議場にて、国際会議「International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function」を開催した。総括班にて招聘した海外からの研究者も含めて、国内外から約150名が参加し、最新のクロマチン研究成果の発表および情報交換を行った。また、国際シンポジウム「Chromatin and Epigenetics -Dr. Robert T. Sympson memorial meeting-」(2015年8月29日、東京)の開催も主催した。

3)サーキュラーの発行:本年度は、2015年4月13日、2015年7月3日、2015年10月6日、2015年12月28日、2016年2月23日の計5回のサーキュラーの発行を行うことにより、領域研究の情報の共有化を推進した。4)学会、シンポジウム、ミーティングなどの支援:エピジェネティクス研究会年会「エピジェネティクスと遺伝学」(2015年5月25日-26日、一橋講堂)、第53回日本生物物理学会年会「生命現象の基本に迫る動的クロマチン構造・機能研究の最前線」(2014年9月13日-15日、金沢大学)、第23回DNA複製、組換え修復ワークショップ(2015年10月19日-21日)、第33回染色体ワークショップ・第14回核ダイナミクス研究会(2016年1月12日-14日、宮城県松島)の開催を支援した。クロマチン動構造、若手の会シンポジウム「クロマチン研究最前線ー海外での研究生活で学んだことを活かしてー」(2015年7月29日、東京)の開催を支援し、若手育成を推進した。ヒストンバリアントミーティング(2016年2月28日)を本領域主催にて開催し、当該分野の発展に努めた。本年度は、淡路夢舞台国際会議場にて、国際会議「International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function」を2015年8月23日(日)26日(水)の日程にて開催した。国内外から一線級の研究者が集結し、最新情報の交換と共同研究のための議論の場を提供することができた。実際に、本会議以降に多数の共同研究が開始されている。また、2015年5月7日(木)9日(土)にルスツリゾートにて、77名が参加して第3回班会議を開催した。班会議は、活発な議論と積極的な情報交換がなされるように企画・推進され、実際に多くの共同研究を生み出すことができた。さらに、若手の会を継続的に支援することで、定例ミーティングの開催をサポートした。今回は、海外での研究経験を持つ中堅研究者を招聘し、若手研究者の海外進出のための情報交換の場を提供した。これらの活動を通して、領域内共同研究も円滑に進行し、多数の論文発表を行った。これらの観点から、当初の計画以上に進展したと考える。本研究は、総括班として、新学術領域研究「動的クロマチン構造と機能」が円滑かつ効率良く推進され、最大の研究成果が得られるよう支援活動を行うことを目的とする。1)班会議の開催:2016年5月7日(土)-9日(月)、ルスツリゾートにて84名が参加して、第4回班会議を開催した。2)一般公開シンポジウムの開催:2016年8月21日(日)、早稲田大学にて、一般公開シンポジウム「遺伝子のすがたーカラダの中でおこる不思議ー」を開催した。総括班にて招聘した講演者が、高校生や大学生、大学院生、教育関係者、企業関係者などの一般参加者約120名に対して最新のクロマチン研究成果を発表し、交流を行った。3)第4回ヒストンバリアントミーティング(2017年2月11日、東北大学)の開催を支援し、ゲストスピーカーとして沖縄科学技術大学院大学の柳田充弘教授を招聘し、当該分野の発展と交流に努めた。4)クロマチン動構造、若手の会シンポジウム「生命科学研究の最前線ーテニュアトラックサバイバル物語ー」(2016年12月17日、東京)を主催し、若手育成を推進した。
図形領域における解析的思考を涵養する中高接続の教材開発とその実践的研究

中学校数学教育において,高等学校への接続を意識した授業展開を行うことは重要なテーマである.特に,高等学校における微分積分の概念の習得に向けての中学校段階で解析的思考(無限と収束の概念)を涵養していくこと意義のあることだと考える.本研究では,二つの教材を用いて実践12を行うことで,中学生に放物線の接線の概念獲得をさせることができた.1放物線にy軸に平行にレーザー光線を照射し,すべての光線が焦点に集まる実験を通して,焦点の存在を確認する.更に,アクティブ・ラーニングを取り入れた授業により,理科における既習事項である光の反射の法則を関連付け,放物線の法線並びに接線の作図を行う.これにより,放物線の微小な曲面を拡大することで接線が得られることが理解できた.2iPadを用いた話し合い活動により,幾何学領域の定理(円に内接する四角形の定理と接弦定理)の関連付けを考察し,円の接線の概念を収束する2点の極限として捉え,それを放物線の接線の概念の獲得に発展させた.それにより,平均変化率や極限といった解析的な手法を用いることなく放物線の接線の概念の獲得することが可能であることが分かった.本実践は,接線の概念が,微分積分の概念よりもはるかに以前から存在しているという数学史の観点からも意義のある実践であると考えている.また,解析的思考の涵養を実現するための教材として, √2の連分数による表示をiPadを用いた反転学習による学習活動を行い, √2が無理数であることを班活動による話し合い活動で感覚的に理解することができた.さらに,動画作成アプリケーションであるShowMeを用いて,生徒自身による連分数の説明動画を作成し世界に向けて発信を行った.今回の研究で,中学校の学習者であっても接線,収束の解析的思考の涵養が教材の工夫により十分可能であることが分かった.今後は,解析的思考の涵養に関してさらに教材開発ならびに実践を行っていきたい.中学校数学教育において,高等学校への接続を意識した授業展開を行うことは重要なテーマである.特に,高等学校における微分積分の概念の習得に向けての中学校段階で解析的思考(無限と収束の概念)を涵養していくこと意義のあることだと考える.本研究では,二つの教材を用いて実践12を行うことで,中学生に放物線の接線の概念獲得をさせることができた.1放物線にy軸に平行にレーザー光線を照射し,すべての光線が焦点に集まる実験を通して,焦点の存在を確認する.更に,アクティブ・ラーニングを取り入れた授業により,理科における既習事項である光の反射の法則を関連付け,放物線の法線並びに接線の作図を行う.これにより,放物線の微小な曲面を拡大することで接線が得られることが理解できた.2iPadを用いた話し合い活動により,幾何学領域の定理(円に内接する四角形の定理と接弦定理)の関連付けを考察し,円の接線の概念を収束する2点の極限として捉え,それを放物線の接線の概念の獲得に発展させた.それにより,平均変化率や極限といった解析的な手法を用いることなく放物線の接線の概念の獲得することが可能であることが分かった.本実践は,接線の概念が,微分積分の概念よりもはるかに以前から存在しているという数学史の観点からも意義のある実践であると考えている.また,解析的思考の涵養を実現するための教材として, √2の連分数による表示をiPadを用いた反転学習による学習活動を行い, √2が無理数であることを班活動による話し合い活動で感覚的に理解することができた.さらに,動画作成アプリケーションであるShowMeを用いて,生徒自身による連分数の説明動画を作成し世界に向けて発信を行った.今回の研究で,中学校の学習者であっても接線,収束の解析的思考の涵養が教材の工夫により十分可能であることが分かった.今後は,解析的思考の涵養に関してさらに教材開発ならびに実践を行っていきたい.
帰納的定義を用いたプログラム合成

本研究の目的は、プログラムの性質を形式化して論じる事のできる論理体系TIDを構成する事と、この論理体系の証明環境を計算機上に実現する事の2点である。プログラムの性質を自然な形で表現するためには、帰納的定義および余帰納的定義(coinductive definition)が不可欠である。自然数、リスト、木などのデータおよびプログラムの繰り返しは、帰納的定義により自然に形式化でき、また、ストリームに関する性質は余帰納的定義により自然に形式化できるからである。本研究では、帰納的定義をもつ論理体系EON+mu,TID_0および余帰納的定義をもつ論理体系TID_<0nu>の性質に関する研究をいっそう進め、帰納的定義を用いたプログラム合成の基礎論理を進退させた。特に、帰納的定義および余帰納的定義両方に対して、単調条件の下での実現可能性解釈を与えた。非可述的原理を用いた帰納的定義および余帰納的定義に対する実現可能性解釈を与えた。また、初等的集合に対するプログラム合成に適した実現可能性解釈を与えた。合成システムを計算機上に実現するための準備として、基礎論理である論理体系の整備を行なった。また、国内、国外の証明システムの研究を調査することにより、帰納的定義を用いたプログラム合成のための証明システムを既存の証明システム上に構築する場合の問題点について考察し、新しい知見を得た。
量刑判断に至る影響因子について－ゲイン・ロス効果を踏まえた重回帰式モデルの作成－

本プロジェクトでは、量刑判断を下す上で影響する心理的要因を、ゲイン・ロス効果と重回帰式の作成など、多面的に明らかにしてきた。これまでも、服装や見た目が量刑判断に及ぼす影響などは検討されている。しかし、ゲイン・ロス効果が判決や心証に及ぼす影響は、申請者が行った危険運転致死傷罪を用いた研究にとどまっている。危険運転致死傷罪は、結果の蓋然性に基づく未必の故意による犯罪であるため、明確な殺意に基づいた殺人罪などとは、量刑判断に至るプロセスにおいて差異が生じると予測できる。こうした観点から、これまで様々な要因を操作し、平成30年度は、犯行態様を残虐さと身勝手さを操作した上で、Web調査を実施した。これは、同じ虐待致死であったとしても、被害者をより残虐な行為で死に至らしめた場合は、裁判員の心証はより悪化するため、検察側の陳述で抱く悪感情から、よりゲイン・ロス効果が顕著に表れると予測するからである。本年度も、Web調査の実施には、クロス・マーケティング社によるコーディネートを用いた。この会社はこれまでの研究で何度も利用しており、過去の研究に際しても、特に問題は指摘されていない。分析の結果、ゲイン・ロス効果に関する検討結果から、量刑判断の指標となる平均懲役年数に差は見られなかったものの、心証に関連する項目において、いくつか有意差が見られた。重回帰モデルについても、量刑判断に影響を及ぼしてはいなかったが、心証に対する影響は認められた。平成30年度も、シナリオの改良作業と調査の実施、前年度の研究成果の学会発表および、ここまで得られた成果の論集への執筆を行った。そのためおおむね順調に、計画通りに進捗していると判断した。ここまで、当初の計画通りにWeb調査を実施し、データを取得できたことから、最終年度となる今年度は、当初の計画通りに論文の執筆に専念する予定である。平成27年度は、通貨偽造・殺人・強盗罪などの、故意かつ重大な裁判について傍聴を行った上で、故意に行った重大犯罪について、裁判シナリオを作成した。これまで北折・油尾(2013)などでは、危険運転致死傷罪を素材としたシナリオを作成し、一部ゲイン・ロス効果の検討を行ってきた。危険運転致死傷罪を素材としたのは、自動車運転過失致死傷との境界が曖昧であり、蓋然性に基づく(未必の故意による)犯罪であることで、多様な判断ができると考えた事による。その結果、条件間の差異が一部に見られ、弱いゲイン・ロス効果の影響力が見られた。このように、一部にその影響が見られたにとどまった原因の一つには、危険運転致死傷罪は故意性が曖昧であり、明確な殺意や自己中心的な動機に基づくものでなく、ゲイン・ロス効果の影響を見えにくくしていたと考えられる。しかし、判断の多様性が期待できないシナリオでは、調査結果に天井効果が出てしまう(Ex:大量殺人など、ほぼ100%の確率で死刑の判断が下る)。そこで本プロジェクトの初年度では、これまでの問題点を修正する形で、明確な故意に基づいた犯行ながら、傷害致死と殺人罪で判断が分かれやすい、幼児虐待致死事案を裁判シナリオとして作成し、再度効果を検討した。27年度は被告の反省を強調した弁護を行い、ゲイン・ロス効果が顕現化されると予測し分析を行った。被告の反省の程度を強調するのは、弁護側の基本的な法廷戦術であるが、心証としてはよりポジティブになるため、その分ゲイン・ロス効果が増幅されると予測したが、そうした結果は見られなかった。平成27年度は、基本となる裁判シナリオの作成が課題であったが、これについては無事に作成する事に加え、調査を実施することが出来た。これは、初年度想定していた計画に、遅れることもなく遂行できている状況である。まず、通貨偽造・殺人・強盗罪などの、故意かつ重大な裁判について傍聴を行った上で、故意に行った重大犯罪について、裁判シナリオを作成した。しかし、判断の多様性が期待できないシナリオでは、調査結果に天井効果が出てしまう。そこで本プロジェクトでは、これまでの問題点を修正する形で、明確な故意に基づいた犯行ながら、傷害致死と殺人罪で判断が分かれやすい、幼児虐待致死事案を裁判シナリオとして作成し、再度効果の検討を進めている。27年度は被告の反省を強調した弁護は、ゲイン・ロス効果が顕現化されると予測していた。被告の反省の程度を強調するのは、弁護側の基本的な法廷戦術であるが、心証としてはよりポジティブになるため、その分ゲイン・ロス効果が増幅されると予測したが、結果は一部に見られたに過ぎず、効果を確認できたとはいえなかった。28年度は、被告の生育環境を操作する形で、調査を実施した。虐待は、世代間伝達が行われやすい犯罪(親から受けた虐待を、子供にもしてしまう)といわれる。一般に、そうした境遇は、「それなら子供の痛みもわかるはずだ」などと、心証としてマイナスに働く反面、「この人も辛い思いをしてきたのだな」と、プラスの心証をもたらす可能性もある。いずれに作用するのかは、被害者・加害者のどちらに共感するかによるが、一般市民の感情が、裁判にどのような影響を与えるのかはこれまで明らかになっておらず、当該年度で確認し、一部その影響が認められた。

平成28年度は、シナリオの改良作業と調査の実施、前年度の研究成果の学会発表を目的としていたが、全ての計画について遂行することができた。そのためおおむね順調に、計画通りに進捗していると判断した。本プロジェクトでは、量刑判断を下す上で影響する心理的要因を、多面的に明らかにしてきた。これまでも、服装や見た目が量刑判断に及ぼす影響などは検討されている。しかし、ゲイン・ロス効果が判決や心証に及ぼす影響は、申請者が行った危険運転致死傷罪を用いた研究にとどまっている。危険運転致死傷罪は、結果の蓋然性に基づく未必の故意による犯罪であるため、明確な殺意に基づいた殺人罪などとは、量刑判断に至るプロセスにおいて差異が生じると予測できる。こうした観点から、これまで様々な要因を操作し、平成29年度は、犯行態様を残虐にした上で、Web調査を実施した。これは、同じ虐待致死であっても、被害者をより残虐な行為で死に至らしめた場合、裁判員の心証はより悪化するため、検察側の陳述で抱く悪感情から、弁護側の弁論によるイメージ回復に至るまでのギャップが大きいため、よりゲイン・ロス効果が顕著に表れると予測するからである。本年度も、Web調査の実施には、クロス・マーケティング社によるコーディネートを用いた。この会社はこれまでの研究で何度も利用しており、過去の研究に際しても、問題は指摘されていない。分析の結果、ゲイン・ロス効果に関する検討結果から、その影響はおおよそ認められたといえる。これは、量刑判断の指標となる平均懲役年数に差は見られなかったものの、心証に関連する項目において、いくつか有意差が見られたことによる。重回帰モデルについては、引き続き要因を統制して検討中である。平成29年度は、シナリオの改良作業と調査の実施、前年度の研究成果の学会発表および、ここまで得られた成果の論集への執筆を行った。本プロジェクトでは、量刑判断を下す上で影響する心理的要因を、ゲイン・ロス効果と重回帰式の作成など、多面的に明らかにしてきた。こうした観点から、これまで様々な要因を操作し、平成30年度は、犯行態様を残虐さと身勝手さを操作した上で、Web調査を実施した。これは、同じ虐待致死であったとしても、被害者をより残虐な行為で死に至らしめた場合は、裁判員の心証はより悪化するため、検察側の陳述で抱く悪感情から、よりゲイン・ロス効果が顕著に表れると予測するからである。この会社はこれまでの研究で何度も利用しており、過去の研究に際しても、特に問題は指摘されていない。分析の結果、ゲイン・ロス効果に関する検討結果から、量刑判断の指標となる平均懲役年数に差は見られなかったものの、心証に関連する項目において、いくつか有意差が見られた。重回帰モデルについても、量刑判断に影響を及ぼしてはいなかったが、心証に対する影響は認められた。
回転機械設備のための次世代知能型精密診断装置システムに関する研究

本研究では知能型精密診断装置システムに適した(1)ノイズ除去法、(2)有・無次元特徴パラメータの選出法、(3)各状態の判定基準を決定する方法、および高精度な状態傾向管理法、(4)異常種類の精密識別法、(5)遺伝的アルゴリズムなどを用いて最適な予測開始点・関数・状態傾向を求める方法を提案し、実験データおよび現場データで提案した諸手法の有効性を検証した。(1)従来の設備精密診断装置システムの問題点を解決するために、「ノイズ除去法」、「診断・評価指標の決定法」、「状態判定基準の設定法」、「異常種類の精密判別法」及び「余寿命予測法」を確立する。(2)以上で得られた基本的な精密診断理論と重要な要素技術に関する研究成果に基づき、回転機械設備のための「次世代知能型精密診断装置システム」の構築法を確立すると共に、「次世代知能型精密診断装置システム」のプロトタイプの試作を行う。回転機械設備の精密診断法について基礎研究を行ない,次のような研究成果を得た。1)回転機械設備の異常種類は構造系異常(低周波数領域),自励系異常(中周波数領域)および磨耗系異常(高周波数領域)に分類できるから,設備の使用環境や運転条件を考慮して,異常信号を最も敏感に検出できる計測手法を検討した。2)現場で計測した診断信号に対して,従来のノイズ除去法の問題点を検討し,微小な異常信号を最も抽出し易い領域(時間、周波数領域)における解析を行い,統計情報量フィルタ,相関抽出法,遺伝的アルゴリズム、フィルタなどによる異常信号の早期抽出法を検討し,実データで検証した。3)抽出した異常信号の特徴を表すために,時間領域と周波数領域の特徴パラメータ(基礎特徴パラメータと呼ぶ)を網羅的に定義し,基礎特徴パラメータの異常識別感度を現場データで評価し,異常診断に使いうる基礎特徴パラメータを選出した。4)状態判定と精密診断を行うために,ファジィ、ニューラルネットワーク,多変量解析法,パターン領域変換法などの手法による基礎特徴パラメータの統合法について検討し,基礎特徴パラメータの再組織化による最適な統合特徴パラメータの自動生成法を検討し,諸方法を実行するためのプログラムを作成した。5)自動生成した統合特徴パラメータを診断指標として,可能性理論や統計理論により異常の有無と異常の程度(早、中、末期)の判定法(判定基準:正常,注意,危険)を確立し,簡易診断の結果として,構造系異常(アンバランス,ミスアライメント,緩み等),自励系異常(自励振動や共振等),摩耗系異常(軸受傷や歯車異常等),流体系異常(キャビテーション,流体異常振動等)の識別方法を検討し,実データで検証した。20年度には、19年度の研究成果を踏まえ、主要回転機械設備の基本的な精密診断理論と重要な要素技術を確立し、状態監視・精密診断システムのプロトタイプ構築に着手した。a)確立したノイズ除去法の状態監視・精密診断システムへの実用化のために、効率の良い信号処理モジュール(プログラム)の構築を行った。b)基礎特徴パラメータの再組織化による最適な特徴パラメータの自動生成法を状態監視・精密診断システムへ実用化するために、対象設備、異常種類および現場設備条件により統合特徴パラメータを迅速に選択・採用できるモジュール(プログラム)を構築した。C)状態判定基準の設定法について、現場で実測したフィールドデータに基づいて可能性理論と統計理論との結合により状態判定基準を客観的に決定する方法、および高精度な設備状態傾向管理法を提案・確立し、精密診断システムに適用した。d)主要異常種類に関する異常信号の発生メカニズムを理論的に解明すると共に、知的診断アルゴリズム(精密診断用特徴パラメータの逐次同定法、逐次推論法など)を用いて、異常種類の判定法を提案・確立した。e)回転機械設備の余寿命をより正確に予測するために、破壊力学や信頼性工学などの手法を部品の劣化メカニズム解析に適用し、点検データの正規分布変換および分段回帰などによる傾向予測法を用いて設備余寿命を高精度に予測する方法を提案・確立し、現場の回転機械設備へ適用を試みた。f)回転機械設備のための知能型精密診断装置システムのプロトタイプ構築を始めた。21年度には、20年度までの研究で得られた基本的な異常診断方法と重要な要素技術に関する研究成果の総括と共に、回転機械設備のための「次世代知能型精密診断装置システム」のプロトタイプの作成を行った。すなわち、知能型精密診断装置システムを実現するために、処理アルゴリズムが複雑である知的精密診断機能を、計算能力が高計算機(サーバ)に持たせ、計算機の中に構築された知的精密診断機能により状態判定を行い、診断の結果や設備管理情報を無線通信により携帯型診断装置に転送し、携帯型診断器を用いて迅速に設備状態を確認・把握するような方法を検討・実施した。また、無線通信機能を有する固定型診断器でオンライン状態監視・診断システムについてもその構築法を検討・企画した。さらに、確立した諸理論・手法・要素技術および最新知能型精密診断装置システムの構築法について学会や研究会で成果を発表し、広範囲での意見聴取を行い、その有効性の確認、大学に設置されている回転機械診断用実験設備、実験装置および生産現場設備から採集された点検データなどによる検証、アルゴリズムおよびプログラムの修正・改善に着手した。

21年度までの成果に基づき、確立した諸手法および試作した「次世代知能型精密診断装置システム」(以下、プロトタイプとよぶ)を現場へ実用化できるように検証・修正・改善を行った。すなわち、プロトタイプに組込まれている状態判定・精密診断アルゴリズムに対して、複数企業現場の実機ベース(発電機、モータ、攪拌機、ポンプ、コンプレッサ、タービン類など)にて回転機械の状態管理と診断へ試運用し、診断ロジックや計測結果の正確さを含めた新しいプロトタイプの現場有効性と適用性を検証した。精密診断・判定方法の問題点を把握・分析し、効果的な改良・改善を行った。実験室実機と現場実機テストを通じて、プロトタイプの精度と信頼性を評価し、長時間、複雑な環境の下でその弱点を洗い出し、将来の実用化を図った。なお、検証のために実験室実機(回転機械シミュレータ)を改めて整備し、静・動負荷がかけられるようにしたことにより現場実機に近い検証もできるようになった。さらに,回転機械設備のための「次世代知能型精密診断装置システム」の構築法を最終的に総括すると共に、本研究の成果を他種類の設備(静止設備や運輸設備など)へ拡張応用できる理論・学術体系についても検討した。また、学会や研究会で本研究の成果を社会・国民に発信し、国際学術会議(23rd International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management,Nara Japan,COMADEM2010)組織・実行委員会委員として開催に関する事業に参加すると共に、本研究の一部成果としてCOMADEM2010で7編の論文を発表した。