hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
家族法と進化論・行動遺伝学

本研究は、主として日本の家族法を素材としながら、「法とは何か?法の進化的基盤は何なのか?」を探求した。その中で、「第1章家族法と進化生物学」では、まず第1節で「離婚後扶養(義務)」を例として進化生物学的分析視角から、離婚後に元夫が元妻になお扶養義務を負うことの根拠を、男女の性差に注目して提示した。第2節では「集団狩猟=父子関係確信」仮説を立て、ヒトの男性が集団狩猟を行ったのは、良質なタンパク質を大量に取得するためだけではなく、父子関係の確信を得るためであることを提示した。さらに、「第2章家族法と進化心理学」では、第1節で、「夫婦間の貞操義務」は、「嫉妬」という近年の進化心理学で解明の進んだヒトの心理を根拠として正当化できることを示した。第2節では、「法定相続分」において配偶者のみが法定相続人である場合、その進化心理学的基盤は、「配偶者の遺伝子を残すためのinvestmentに既にコミットした本人の心理の必然的帰結である」ことを結論づけた。さらに、第3節では、家族法の範囲を超えて、一般的に(法的)行動における進化的心理を分析する仮説として、「自己の視野内/視野外で望ましいとされる、相手の行動についての仮説-- "DIMS"と"DOMS"」の分析を行った。最後に、「第3章『エレベーターのジレンマ』--倫理と法の発生過程--」では、倫理と法の発生過程の進化的基盤を考察するために、事例設定を行い、詳細な分析を行った。11.の[雑誌論文]では、人の家族関係には、生物学的要因と文化、文化による増幅、家族や集団の利益が法律においても複雑に絡みあっていることを踏まえ、本論文では、精子提子提供者Aの死後に体外受精で出生した子の法的父がAか否かについて、一判例を超えて、行動遺伝学の見地からも独自の新説を提示した。11.の[図書]では、日本におけるクローンベビー禁止法を踏まえ、今後のデザイナーチャイルド(受精卵の遺伝子操作を経て生まれたヒトの子)の是非、家族法上の親子関係の問題を、進化論・行動遺伝学の切り口も交え英語で論じた。(共著者の、世界的な生命倫理学者であるArthur Caplanからも、そのオリジナリティが高く評価された。)本研究は,家族法を素材としながら,「法とは何か?法の進化的基盤は何なのか?」を探究した。特に(1)ヒトが文字で書いて徹底させるルールだけが法である(2)ヒトにも他生物と共通する進化上の根源的基盤があり,ヒトの法・法律は,それのひとつの(文字と物理的強制手段上の)表出である。という(1)(2)の対立する命題の申で(2)の実証を試みた。法の一目的には,ヒトの行動の規定や規制がある。こうした内容を決定する要因や基盤を,進化・「適応度」を手がかりに説明を試みた。家族法は婚姻・親子関係や相続を規定し家族と生殖,進化と適応度をめじる動物の行動とも基軸を一にする部分があることを(包括)適応度を基準として実証した。
細胞内分子の選択的分解に関する研究

Sーグアニル化修飾の間接的導入による選択的オートファジー誘導の検討をおこなった。修飾を導入するタンパク質の種類を変えて、その一般性について確認した。続いて、オートファジー誘導能を有する合成誘導体の評価をおこなった。細胞内侵入細菌の排除においては、8-ニトロcGMPを上回る活性を示す誘導体は見出されなかった。オートファジー誘導能と細菌排除などの個々の機能との間の相関について、今後はさらに検討する必要があると考えられる。また、前年度までに見出したタンパク質凝集体を減少させる化合物について引き続き検討をおこなった。その結果、目的とする凝集体には、化合物が直接結合していないことがわかった。凝集体排除能力をさらに向上させるためには、化合物を凝集体に結合させる手法の開発が重要と考えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。細胞内の主要なタンパク質分解経路には、ユビキチン-プロテアソーム系とオートファジーが知られている。このうち後者は、隔離膜が周囲の細胞質を取り囲んで生成するオートファゴソームが、つづいてリソソームと融合することによって内容物を分解する。飢餓応答として、よく知られているが、タンパク質凝集体,傷ついた細胞小器官や病原体を分解するため、疾患予防や自然免疫応答の観点からも重要である。特に、最近では、選択的オートファジーと呼ばれる特定の積み荷を分解するプロセスが発見され、その機構の詳細や創薬への応用が研究されている。本研究課題は、選択的オートファジーによって認識される目印が、タンパク質の翻訳後修飾の種類や数によるという仮説を立てて、研究を進めている。これまでに、ある種の翻訳後修飾が「目印」の候補となっている。そこで、本年度は、この翻訳後修飾を、特定の積み荷に人為的に導入して、選択的な分解が起こるか検討した。その結果、予想したように人為的導入ののち積み荷のオートファゴソームへの取り込みが見られた。これは、翻訳後修飾の制御による疾患治療の可能性を示すものである。今回用いた手法を種々の疾患関連タンパク質を使って順次検討し、一般性について知見を得ることが次年度の課題となる。また、オートファジー受容体の関与を含め、積み荷選択の機構についても検討する必要がある。さらに、本翻訳後修飾を模した人工分子によってタンパク質修飾をおこない、オートファジー誘導が見られるかについて検討する。本研究の中心的なアイデアは、特定の翻訳後修飾が細胞内分子の選択的分解を支配しているというものである。26年度の検討では、このアイデアに沿った知見が蓄積されつつある。したがって、研究の方向性は27年度も変更する必要がなく、所期の目標に向かって既定の計画通り進めて行くことができるから。当初研究計画に従って、27年度も研究を継続する。創薬展開の基礎を築くため、合成誘導体を使った検討も実施する。
細胞膜結合型リドカインの合成とその局所麻酔作用に関する研究

これまでの研究から、局所麻酔薬はその分子中の窒素原子が陽性荷電を有し、神経細胞膜表面で陰性荷電を有する酸素原子との間で静電結合を示し、その結合力が局所麻酔薬としての強さと相関する事が分かっている。昨年度の科学研究費(課題番号08877301)による研究では局所麻酔薬分子中の窒素原子の持つ陽性荷電を減弱した非電荷型(中性)リドカイン誘導体を合成したところ、その局所麻酔作用はリドカインの1/5に減弱することを報告した。そこで、本研究ではリドカインの基本構造はそのままに、中間鎖に複数の脂肪族アミンNH=(CH_2)_nを導入し、塩基性と脂溶性を高め、神経細胞膜と結合しやすくした、多電荷型リドカイン誘導体を合成した。この誘導体の局所麻酔作用をウサギ摘出迷走神経の活動電位の抑制の程度から判定した。また、細胞膜との結合力を核磁気共鳴装置(^1H-NMR)を用いて検索した。この結果、リドカインの最小有効濃度が0.1%であるのに対して、Lido-1(n=1)の最小有効濃度は0.001%であり、作用持続時間もリドカインの7.6分に比べて、150分以上と極めて強い局所麻酔作用を示した。また、Lido-2(n=2),Lido-3(n-3)の作用持続時間もリドカインの3倍以上であった。^1H-NMRの結果でも多電荷型リドカインは膜との強い静電結合を示した。以上のことから、局所麻酔薬分子中の窒素原子の陽性荷電を増強すると、局所麻酔効果も増強することは、この窒素原子のもつ陽性荷電が局所麻酔薬作用の発現に必要不可欠である可能性が高いことがわかった。
超高密度磁気記録用六方晶フェライト薄膜の粒子ナノサイズ化と元素添加効果

本研究は、磁気異方性の大きな材料であり、化学的に安定な酸化物である六方晶フェライト薄膜を高密度垂直磁気記録媒体として、低雑音化・高記録分解能化のために磁性粒子の微細化を主な目的として行ったものである。具体的にはバリウムフェライトやストロンチウムフェライト薄膜に注目して、添加元素や下地層に関する検討を行ったものである。その結果、バリウムフェライト薄膜にビスマスを添加することにより、結晶化温度の低減化可能であり、しかも粒子の微細化が可能であることが明らかになった。保磁力は3.7kOe程度と比較的大きな値ではあるが、今後の高密度記録媒体としては不十分な値であった。従来は、バリウムフェライト薄膜の下地層としては基板界面における拡散層の影響をさけるため、非晶質層を用いていた。ここでは磁化容易軸である六方晶系のc軸配向を促進する目的で、ヘテロエピタキシ効果を期待できるc軸配向した窒化アルミ層を下地層として用いた。その結果、c軸配向性に優れ、粒子サイズも4060nmまで抑制された、バリウムフェラィト/窒化アルミ2層膜を形成できた。そして保磁力も4.5kOeと高保磁力化が可能となった。しかしながら下地層の窒素の拡散に問題点が見いだされた。そこで、下地層として非晶質の酸化アルミ薄膜を用いた場合、観察される粒子の大きさは2040nmにまで微細化が可能であった。これを磁気力顕微鏡で観察した結果40nm程度のクラスターとして観察された。粒子間の磁気的な結合は主に静磁結合であった。ビスマス添加のバリウムフェライト薄膜ハードディスクについては、記録分解能をD5Oで評価すると、210230frpiと高密度記録の可能性をが明らかになった。本研究は、磁気異方性の大きな材料であり、現在用いられている金属系薄膜磁気記録媒体に比して、熱的安定性に優れていると考えられる、六方晶フェライト薄膜を高密度記録媒体への適用を目的として行ったものである。具体的にはバリウムフェライトやストロンチウムフェライト簿膜に注目して、第3元素添加による磁性粒子の微粒子化を図ろうとしたものである。ビスマス添加バリウムフェライト薄膜では、結晶化温度の低減化が可能であり、しかも粒子の微細化が可能であることが明らかになった。実際の薄膜媒体への実用化を考えると、低温での薄膜形成が望まれる。ここでは基板加熱を施さずに、非晶質薄膜を形成し、赤外線加熱装置で高速熱処理を施し、結晶化を図った。超高密度磁気記録媒体では、磁性粒子の微細化は必須条件である。熱処理による結晶化において、結晶粒の成長は温度と時間の関数である。ここでは結晶粒子の成長を伴わなず。、しかも十分に結晶化した薄膜を得る条件を見いだすための実験を行った。その結果、750°C、30秒間程度の加熱処理で、十分な結晶性と3040nm程度にまで微細化された粒子を得ることが可能となった。ビスマス添加のバリウムフェライト薄膜ハードディスクについては、記録分解能をD50で評価すると、210230kfrpiと高密度記録が可能であった。またクローム添加を施したストロンチウム薄膜では、無添加のものに比較して、垂直磁気記録媒体として要求される特性のひとつであるc軸の配向性を向上できることが明らかになった。粒子サイズは80nm程度まで微細化が可能である事が明らかになっている。超高密度記録を達成するためには、より微細化した薄膜が必要である。実際の電磁変換特性の評価から、D50で185kfrpiてあり、より粒子の微細化が必要であることが明らかになった。今年度の研究では、主にターゲット中に元素を添加した場合について検討しているが、元素添加用の付加的なスパッタガンの装着がなされつつあり、より広範囲の元素種類・濃度について検討が可能となるので、これによって主にはストロンチウムフェライト薄膜の粒子微細化に焦点を絞って研究を展開する。

そこで、下地層として非晶質の酸化アルミ薄膜を用いた場合、観察される粒子の大きさは2040nmにまで微細化が可能であった。これを磁気力顕微鏡で観察した結果40nm程度のクラスターとして観察された。粒子間の磁気的な結合は主に静磁結合であった。ビスマス添加のバリウムフェライト薄膜ハードディスクについては、記録分解能をD5Oで評価すると、210230frpiと高密度記録の可能性をが明らかになった。本研究は、磁気異方性の大きな材料であり、現在用いられている金属系薄膜磁気記録媒体に比して、熱的安定性、機械的性質に優れていると考えられる、六方晶フェライト薄膜を高密度記録媒体への適用を目的として行ったものである。具体的にはバリウムフェライト薄膜に注目して、第3元素添加による磁性粒子の微粒子化を図ろうとしたものである。本研究では下地層が上部フェライト層の結晶学的性質や磁気的性質に重要な役割を果たすことを明らかにした。具体的には下地層からの元素拡散によって元素添加と同様の効果をもたらす下地層の検索を行った。六方晶フェライト薄膜のC軸配向性を向上する目的で六方晶の窒化アルミ薄膜、更には非晶質酸化アルミを下地層に用いて検討を行った。窒化アルミ層上のバリウムフェライト薄膜層にはアルミニウム、窒素の拡散領域が形成され、C軸配向性が向上することが明らかになった。また高保磁力化も可能であった。しかしながら窒素の同時拡散により非磁性層が形成されることも明らかになった。すわわち超高密度記録媒体として極薄のバリウムフェライトの薄膜の作製は不可能であった。一方、非晶質酸化アルミ層上のバリウムフェライト薄膜は、膜厚が20nmと極薄領域において、その粒子径が20nm程度にまで微細化され、保磁力も23kOeと高い値を得ることが可能となった。従来用いてきた非晶質Ba-Fe-O下地層(a-BaM)との比較では、結晶配向性はほとんど同じであるが、磁化曲線のおいて大きな相違が認められた。BaM/a-BaM薄膜では、面内の磁化曲線にヒステリシスが観察され、多少の面内磁化成分を含んでいた。しかし、BaM/a-AIO薄膜では、面内方向の磁化曲線にヒステリシスは観察されず、面内の磁化成分は極めて小さいことが明らかになった。これは現在検討中であるが、表面極近傍においてもC軸が膜面に垂直に配向しているためであると考えている。このことは、超高密度垂直磁気記録媒体としてふさわしい特性であり、記録分解能の大幅な向上が期待できる。以上のように元素添加を下地層からの熱拡散によって行うことにより、バリウムフェライト薄膜の特性を大幅に向上することができた。さらに粒界にアルミニウム酸化物を析出させ、磁性粒子間の磁気的結合を遮断するための検討が必要である。本研究は、磁気異方性の大きな材料であり、化学的に安定な酸化物である六方晶フェライト薄膜を高密度垂直磁気記録媒体として、低雑音化・高記録分解能化のために磁性粒子の微細化を主な目的として行ったものである。具体的にはバリウムフェライトやストロンチウムフェライト薄膜に注目して、添加元素や下地層に関する検討を行ったものである。その結果、バリウムフェライト薄膜にビスマスを添加することにより、結晶化温度の低減化可能であり、しかも粒子の微細化が可能であることが明らかになった。保磁力は3.7kOe程度と比較的大きな値ではあるが、今後の高密度記録媒体としては不十分な値であった。従来は、バリウムフェライト薄膜の下地層としては基板界面における拡散層の影響をさけるため、非晶質層を用いていた。
骨粗鬆症予防因子 : メナキノン-4の細胞内分布とその新しい生理機能の解明

ビタミンK_2の一種であるメナキノン-4(MK-4)には、破骨細胞のアポトーシス誘導作用などを介した骨粗鬆症予防効果があることが、最近になって確かめられてきた。したがってMK-4は、肝臓における血液凝固因子の活性化作用(凝固因子タンパク質のGla化)の他にも、骨組織におけると同様な細胞の維持に重要な生理機能を多くの組織において果たしている可能性が示唆されてきている。我々のこれまでの研究で、ナフトキノン骨格が共通しているあらゆるビタミンK同族体が組織内でその一部がMK-4に変換されることを示してきた。しかし、この変換の機構や生理的意義については、国の内外を問わずあまり検討されてきていない現状にある。そこで本研究は、主要臓器におけるMK-4の細胞内分布とその変換機構を探ることによって、MK-4の新しい生理機能を明らかにすることを目的に企画された。細胞内分布については、腎臓を細胞分画し各画分におけるMK-4生成能を、当教室で開発したin vitro反応系で調べることにより、MK-4生成活性の高いオルガネラとしてミクロソーム画分を推定した。新しい生理機能の解明は、この変換がどのような反応機構で行われているのかを明らかにすることと、変換酵素の単離ならびにその機能を調べることことによって進めてきたが、本年度までの研究では、変換の化学反応的機構の一部を明らかにすることができた。すなわち、ビタミンK_1は一旦還元型(ジヒドロキシK_1)になってから、そのフィチル側鎖をまるごと解離して、K_3,あるいはその還元型になり、組織内に存在するゲラニルゲラニルニリン酸(GGPP)を導入して行われるものと推定される結果が得られた。メナキノン4(MK-4)には、骨粗鬆症予防効果があることが最近確認されてきたことから、MK-4は肝臓における血液凝固因子の活性化作用(凝固因子タンパク質のGla化)以外の重要な生理機能を、多くの組織において果たしている可能性が強く示唆されてきている。これまでの研究で、MK-4は消化管内では存在しないかあるいは極めて少量にしか存在しないが(腸内細菌叢は、MK-6MK-13程度のイソプレン側鎖を持ったMK類を作っていることを証明した)、肝臓以外の主要組織中(脳、精巣、腎臓、膵臓など)では比較的多量に存在しているという興味ある知見を示してきた。最も不思議なことは、ML-4は凝固因子生成の場である肝臓には少なくて、その他の多くの臓器に比較的多量に存在していることである。このため今回、MK-4の生成機構を明らかにしたり、主要組織中のその細胞内局在を明らかにするための検討を行った。その結果、Wistar系ラットを用いて各組織内のMK-4の細胞内分布について検討したところ、膵臓ではミクロソーム画分に多く存在し、顎下腺ではミクロソーム画分とミトコンドリア画分に同量程度存在していることがわかった。このことから、特定の画分がMK-4の貯蔵部位である可能性は低いと考えられ、MK-4はそれぞれの細胞内部位で血液凝固以外の、細胞内で必須の基本的な機能を果たしているものと考えられた。また、MK-4が比較的多量に存在する顎下腺の組織学的観察結果から、ビタミンK欠乏時には粘液線と漿液線の両方の細胞ならびに組織構築に異常がみられたことから、MK-4の欠乏が各組織の細胞内機能を著しく損なうことが予測された。今後の研究では、細胞内機能の詳細について検討する必要があろう。

したがってMK-4は、肝臓における血液凝固因子の活性化作用(凝固因子タンパク質のGla化)の他にも、骨組織におけると同様な細胞の維持に重要な生理機能を多くの組織において果たしている可能性が示唆されてきている。我々のこれまでの研究で、ナフトキノン骨格が共通しているあらゆるビタミンK同族体が組織内でその一部がMK-4に変換されることを示してきた。しかし、この変換の機構や生理的意義については、国の内外を問わずあまり検討されてきていない現状にある。そこで本研究は、主要臓器におけるMK-4の細胞内分布とその変換機構を探ることによって、MK-4の新しい生理機能を明らかにすることを目的に企画された。細胞内分布については、腎臓を細胞分画し各画分におけるMK-4生成能を、当教室で開発したin vitro反応系で調べることにより、MK-4生成活性の高いオルガネラとしてミクロソーム画分を推定した。新しい生理機能の解明は、この変換がどのような反応機構で行われているのかを明らかにすることと、変換酵素の単離ならびにその機能を調べることことによって進めてきたが、本年度までの研究では、変換の化学反応的機構の一部を明らかにすることができた。すなわち、ビタミンK_1は一旦還元型(ジヒドロキシK_1)になってから、そのフィチル側鎖をまるごと解離して、K_3あるいはその還元型になり、組織内に存在するゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)を導入して行われるものと推定される結果が得られた。
溶存酸素動態を新機軸とする永続可能な河川ワンド環境のインテリジェントデザイン

水面のDOフラックスを正確に評価できるモデルの開発を進める。局所ガス輸送速度の計測方法とその理論を提案した。特に界面の境界層厚に注目して、一様流れにおいて底面起因の乱流と界面の濃度境界層の関係を定式化した。これはカルマンの運動量方程式にヒントを得たもので、DOの輸送方程式を鉛直方向に水面から境界層厚さに対応する地点まで積分することで、濃度境界層厚に関わる時空間の輸送方程式が得た。これを解いて、濃度境界層厚さと流れ構造の関係、濃度度境界層厚さの空間分布の解析解を導出した。この理論を検証すべく本年度では、実験室にて濃度境界層厚の実測を行った。この実測には、初年度に備品購入した極細の光学式DO計を用いた。DO濃度の鉛直方向プロファイルをexp関数にフィッティングさせて、局所の境界層厚を求める。これと物性値である拡散係数を使って、局所のガス輸送速度を正確に評価した。このような手法は一部海外のグループで試みられているが、開水路ではほとんどなく、新規性の高い話題である。この成果を土木学会論文集に投稿した(現在審査中)。この理論によってガス輸送の効率が、平均流構造と乱れ構造の両者にコントロールされることが示された。今後理論の2次元化も検討して、ワンドのような局所流れに適用すれば、流速場の情報から、ガス輸送特性、すなわちDOの分布が評価でき、インテリジェントなワンドデザインにとって強力な評価ツールとなりえる。また研究分担メンバーで、打ち合わせを行い、特に野外ワンドの現況と問題点を整理し、その解決の次年度の研究計画を立てた。2次元ガス濃度方程式に一部仮定を取り入れて、濃度境界層厚さ(ガス輸送効率の評価パラメータ)の解析解を得たこと。また、それを検証するための、高精度計測手法を開発し、理論の妥当性を証明した。これらの成果を土木学会論文集に投稿したことから、順調に進展していると判断した。今後の研究戦略としては、実際の河川管理の問題点を考慮した上で、課題とその対応策を明確化する。本年度までに流速構造とガス輸送の関係は一定の理解が得られたので、今後は野外ワンドの形状と開口部位置、さらには土砂輸送が流速構造に与える影響にも焦点を当てるする.分担者が得た個々のトピックの成果をカプリングして、DO輸送の主要な外的インパクトを組み込んだCFDシミュレータを開発したい。研究初年度では、室内水路の基礎実験によって、水面と主水路からの二重DOフラックスを評価できるモデルの開発に重点をおいた.まず水面フラックスのみを考えても、実水域での局所ガス輸送速度の直接計測は難しく,これを水面の流速情報(流速発散)で評価する実用モデルの開発が急がれる.水面ガス輸送フラックスは水面の流速発散値と大きく関わることがわかっている.本項目は研究代表者が長年継続しているテーマでもあるが、直線水路の一様流において流速の発散値とDO計測データを組み合わせて、水面発散強度とガス輸送速度の関係を調べた.このデータをもとに、有限水深効果を組み込んだ新しい水面発散モデルを提案した.次年度ではこのモデルをワンドのような止水域への適用も試みる.次にワンド流れにおけるDO動態の基礎研究を行った.特に直線水路に正方形キャビティゾーンを設けて,さらにワンドと低水路の開口部の閉塞率を可変とした.これは土砂堆積をモデル化したものである.通常の直線水路と異なり,ワンドのDO動態は2つのフラックス境界をもつ.すなわち、1つは自由水面(再曝気)で、もう1つは主水路との交換である.脱気したワンド内のDOの時間変化より、これらを定量評価した.開口部がわずか1%以下であっても,低水路からのDO供給の影響は大きいことがわかり,河川環境管理の観点から,主水路とワンドの連絡口の重要性が示唆された.また、局所的なDOフラックスの評価を目指して,その準備段階として超極細光学DO計(備品購入)によって,DOの界面濃度境界層厚さの計測に成功した.また濃度輸送方程式を水深積分することで、境界層厚さを理論的に計算した.さらに野外観測して自然共生研究センターのワンドゾーンにて、DOおよび熱フラックスの計測を継続している。また河畔域の植生の総合管理として、植生林による水流への影響に関しても成果をまとめた.当初の目標どおり、室内水路の基礎実験によって、水面と主水路からの二重DOフラックスを評価できるモデルの開発を行った.基礎ステージとして直線水路の一様流において流速の発散値とDO計測データを組み合わせて、水面発散強度とガス輸送速度の関係を調べた.このデータをもとに、有限水深効果を組み込んだ新しい水面発散モデルを提案した.ワンド流れにおけるDO動態の基礎研究を行った.直線水路に正方形キャビティゾーンを設けて,さらにワンドと低水路の開口部の閉塞率を可変とし、閉塞率とDO輸送の関係を定式化できた.また局所的なDOフラックスの評価を目指して,その準備段階として超極細光学DO計(備品購入)によって,DOの界面濃度境界層厚さの計測に成功した.また濃度輸送方程式を水深積分することで、境界層厚さを理論的に計算できた.野外観測して自然共生研究センターのワンドゾーンにて、DOおよび熱フラックスの計測を継続し、特に野外スケールと寺実験スケールのDO輸送を、無次元交換速度によって比較した.

また河畔域の植生の総合管理として、植生林による水流への影響に関しても成果をまとめた.植生樹木の問題は環境面と防災面の双方で議論する必要があり、ここでは防災の立場から植生樹木密度と洪水流のエネルギー減衰の関係を予測する半理論式を開発した。以上の研究の途中成果について、海外ジャーナルや国内学会等に掲載発表できた。以上よりおおむね順調に進展しているといえる。水面のDOフラックスを正確に評価できるモデルの開発を進める。局所ガス輸送速度の計測方法とその理論を提案した。特に界面の境界層厚に注目して、一様流れにおいて底面起因の乱流と界面の濃度境界層の関係を定式化した。これはカルマンの運動量方程式にヒントを得たもので、DOの輸送方程式を鉛直方向に水面から境界層厚さに対応する地点まで積分することで、濃度境界層厚に関わる時空間の輸送方程式が得た。これを解いて、濃度境界層厚さと流れ構造の関係、濃度度境界層厚さの空間分布の解析解を導出した。この理論を検証すべく本年度では、実験室にて濃度境界層厚の実測を行った。この実測には、初年度に備品購入した極細の光学式DO計を用いた。DO濃度の鉛直方向プロファイルをexp関数にフィッティングさせて、局所の境界層厚を求める。これと物性値である拡散係数を使って、局所のガス輸送速度を正確に評価した。このような手法は一部海外のグループで試みられているが、開水路ではほとんどなく、新規性の高い話題である。この成果を土木学会論文集に投稿した(現在審査中)。この理論によってガス輸送の効率が、平均流構造と乱れ構造の両者にコントロールされることが示された。今後理論の2次元化も検討して、ワンドのような局所流れに適用すれば、流速場の情報から、ガス輸送特性、すなわちDOの分布が評価でき、インテリジェントなワンドデザインにとって強力な評価ツールとなりえる。また研究分担メンバーで、打ち合わせを行い、特に野外ワンドの現況と問題点を整理し、その解決の次年度の研究計画を立てた。2次元ガス濃度方程式に一部仮定を取り入れて、濃度境界層厚さ(ガス輸送効率の評価パラメータ)の解析解を得たこと。また、それを検証するための、高精度計測手法を開発し、理論の妥当性を証明した。これらの成果を土木学会論文集に投稿したことから、順調に進展していると判断した。ここまでは基礎的研究がメインであった.今後の研究戦略としては、より現場の状況や特性を考慮したものへ発展させていきたい.実務に長けた分担者と協力して、現存するワンドの形状と開口部位置を整理分類して,実験条件に反映させていく.また土砂輸送にもフォーカスしワンド形状による土砂流入特性を明らかにする.得られた個々のトピックの成果をカプリングする必要がある.分担者との連携をより密にして、情報シェアおよびエクスチェンジに努めていく。DO輸送の主要な外的インパクトを組み込んだCFDシミュレータを開発して,永続的なワンド水域環境を可能とするデザイン指標を構築する.今後の研究戦略としては、実際の河川管理の問題点を考慮した上で、課題とその対応策を明確化する。本年度までに流速構造とガス輸送の関係は一定の理解が得られたので、今後は野外ワンドの形状と開口部位置、さらには土砂輸送が流速構造に与える影響にも焦点を当てるする.分担者が得た個々のトピックの成果をカプリングして、DO輸送の主要な外的インパクトを組み込んだCFDシミュレータを開発したい。
確率的手法を用いたTDC/ADC回路の最適設計とその設計自動化技術

本研究では、LSIチップ上でのテストを目的とした、オンチップサンプラ回路の信号取得部分にあたるアナログ・ディジタル変換器(ADC)と時間・ディジタル変換器(TDC)について、確率的手法を用いた回路の回路最適化手法の確立を目指して研究を行った。本研究では、確率的ADCの自動生成システムを提案した。提案システムは回路性能の設計パラメータ依存性を利用して回路を生成する。この自動生成フローは、ディジタル設計フローで実現されるため、他のCMOSプロセスに簡単に移行である。今後のより一層の集積回路製造プロセス技術の進歩により、より多くの回路素子や回路モジュールが1つのシステムLSIに実現可能となるが、製造テストがトータルコストに占める割合が大きくなる。特に、アナログ回路部分のテストは一般に非常に困難である。本研究では、LSIチップ上でのテストを目的とした、オンチップサンプラ回路の信号取得部分にあたるアナログ・ディジタル変換器(ADC)と時間・ディジタル変換器(TDC)について、確率的手法を用いた回路の回路最適化手法の確立を目的としている。平成27年度は、以下の3点について重点的に研究を行った。1.確率的ADC/TDC回路のアーキテクチャの設定と対象アーキテクチャでの各パラメータの性能、回路面積、消費電力への影響の評価の解析とシミュレーションによる評価を行った。ここでは、複数のアービタあるいはコンパレータを並列に並べた一般的なアーキテクチャの確率的TDCならびに確率的ADCを想定し、与えられた性能仕様、回路面積制約、消費電力制約のもとでの適切なパラメータ設定のために、各パラメータがそれぞれの性能にどのような影響を与えるか回路シミュレーションによって評価を行い、ADC/TDCの自動設計に必要なデータベースを構築するための結果を得た。2.広帯域サンプル・ホールド回路の提案と評価を行った。テスト目的にADCを用いる際のサンプル・ホールド回路について、広帯域な特性を持つ回路を設計し、帯域およびSNRについての評価を行った。3.参照電圧が不要な確率的ADCの提案と評価を行った。ディジタル設計で用いられるスタンダードセルのみを用いた確率的ADCを新規に提案し、評価を行った。提案回路ではアナログ参照電圧が不要なため、アナログ・ディジタル混載システムに用いるADCとして、非常に有用であると言える。交付申請書に記載した、確率的ADC/TDC回路のアーキテクチャの設定、および、対象アーキテクチャでの各パラメータの性能・回路面積・消費電力への影響の解析と回路シミュレーションによる評価については概ね順調に進んでいる。TDCについての評価が多少遅れているが、今後重点的に進めていく予定である。また、要素技術の新規提案についても、広帯域サンプリング・ホールド回路、参照電圧不要な確率的ADCなどいくつかの項目が提案できている。平成28年度は、以下の2点について重点的に研究を行った。1.確率的ADC回路の自動生成システムの構築と回路シミュレーションによる評価を行った。今年度は確率的ADCについて、要求される性能、設計制約を満たす回路の自動生成システムの構築を行った。このシステムでは、コンパレータはこれまでに本研究で提案したものを含めて3種類用いた。また、参照電圧を複数用いることによって、回路性能を高めることが可能である。回路シミュレーションによる実験結果より、設計者が要求する仕様を満たす確率的ADCを自動で設計できることが示された。このシステムではスタンダードセルのみを用いて回路を生成するため、異なるプロセスにも容易に移行可能である。2.参照電圧が不要な確率的ADCの提案と評価およびレベルクロッシングADC向けのコンパレータ回路の設計、試作、評価をおこなった。1つめの提案回路ではアナログ参照電圧が不要なため、アナログ・ディジタル混載システムに用いるADCとして、非常に有用であると言える。また、2つめの提案回路ではIoT向けのセンサノードでの信号処理に必須となる低消費電力サンプリング回路への応用が期待できる。いずれの回路についても、試作チップの評価により所望の性能が達成できたことを確認した。交付申請書に記載した、確率的ADC/TDC回路のアーキテクチャの設定、および、対象アーキテクチャでの各パラメータの性能・回路面積・消費電力への影響の解析と回路シミュレーションによる評価、確率的ADC回路の自動生成システムの構築については概ね順調に進んでいる。TDCについての自動生成システムが多少遅れているが、今後重点的に進めていく予定である。また、要素技術の新規提案についても、広帯域サンプリング・ホールド回路、参照電圧不要な確率的ADC、レベルクロッシングADC向けのコンパレータ回路などいくつかの項目が提案できている。平成29年度は、以下の2点について重点的に研究を行った。1.確率的手法を用いたADCの自動生成システムを構築した。従来のコンパレータ回路に加え、新たにNORベースのコンパレータと非対称コンパレータを提案することで、設計柔軟性を高めた。

自動生成システムでは、回路性能の設計パラメータ依存性を利用して回路を生成する。コンパレータとコンパレータアレイを最適化することによって、要求仕様を満たす特性を実現可能であることを示した。構築した自動生成システムは、要求仕様を満たす回路は複数生成し、設計者はその中から最適な回路を選択可能である。提案手法で生成された確率的ADCはディジタル設計フローで実現されるため、他のCMOSプロセスに簡単に移行可能である。2.レベルクロッシングADC向けのコンパレータ回路の設計、試作、評価をおこなった。この提案回路ではIoT向けのセンサノードでの信号処理に必須となる低消費電力サンプリング回路への応用が期待できる。ここでは、低電圧動作機器向けのレベルクロッシングADCに向け、低電源電圧動作かつ、ヒステリシス特性と、オフセット電圧の自己校正機能を持ったヒステリシスコンパレータ回路の設計、試作を行い、試作チップの評価により所望の性能が達成できたことを確認した。本研究では、LSIチップ上でのテストを目的とした、オンチップサンプラ回路の信号取得部分にあたるアナログ・ディジタル変換器(ADC)と時間・ディジタル変換器(TDC)について、確率的手法を用いた回路の回路最適化手法の確立を目指して研究を行った。本研究では、確率的ADCの自動生成システムを提案した。提案システムは回路性能の設計パラメータ依存性を利用して回路を生成する。この自動生成フローは、ディジタル設計フローで実現されるため、他のCMOSプロセスに簡単に移行である。平成27年度に検討した、確率的ADC/TDCにおける性能、回路面積、消費電力などの設計パラメータ依存性を利用した回路最適化手法の検討と提案を行う予定である。性能、回路面積、消費電力などの要求仕様を満たす設計パラメータの探索手法を提案し、その最適化手法自体の評価も行う。提案した最適化システムを用いて実際に様々なパラメータと設計制約の確率的ADC/TDC回路を設計し、回路シミュレーションによって動作を確認することで提案手法の有効性を示す予定である。また、あわせて、構築した確率的ADC/TDC回路の自動生成システムの有用性をさらに明確にするために、自動生成したADC/TDC回路をLSIチップに実装し、その評価を行う。平成28年度に構築した、自動生成システムの構築を継続して行う予定である。現在までに出来上がっているシステムについて、さらに設計者の手数を省けるように、より自動化を進め、その最適化手法自体の評価も行う。提案した最適化システムを用いて実際に様々なパラメータと設計制約の確率的ADC/TDC
腎MATEトランスポータによるドパミン輸送と体液量調節との関連解明

塩分負荷におけるNa排泄の50%以上が腎臓の近位尿細管で合成されたドパミンに由来すると言われているが、作用部位である管腔への分泌機構は不明であった。本研究では、Multidrug and toxin extrusion (MATE)を管腔へのドパミン分泌機構候補として着目し、輸送実験やvolume expansion実験を行った。MATEを介したドパミン輸送はMichaelis-Menten型の飽和曲線を示し、Mate1ノックアウトマウスの尿中ドパミン量、Na量が野生型マウスと比較して低下したことから、MATEが尿細管管腔中へのドパミン分泌を媒介しNa利尿を促進することが明らかとなった。Multidrug and toxin extrusion(MATE)は、2005年に単離されて以来H(+)/有機カチオン逆輸送を媒介する薬物トランスポーターとしての解毒機能を中心とした解析が行われてきた。しかし、内因性基質の膜輸送に絡むMATEの生理学的役割は未だ明らかにされていない。本研究は、腎MATE1の新しい生理機能として、腎組織内で生合成されたドパミンによるNa(+)利尿制御因子としての役割解明を目指す。平成25年度は下記3項目について検討した。1. MATEのドパミン輸送特性の解析:ヒト(h)MATE1, hMATE2K,マウス(m)MATE1を介した[(3)H]ドパミン輸送は濃度依存性を示し、それぞれのトランスポーターに対するVmax/Km値(μL per mg・protein・min-1) (mean ±S.E.)が7.70 ±1.67、3.44 ±0.78、17.20 ±2.72であったことから、ドパミンの輸送能力はmMATE1 >hMATE1 >hMATE2-Kであることが明らかとなった。2. MATEの尿中ドパミン排泄における役割の評価:volume expansion実験で回収した尿のドパミン量を定量した結果、野生型(WT)マウスで認められた尿中ドパミンは、Mate1ノックアウト(KO)マウスではほとんど認められなかった。また、WTマウスの尿中Na(+)及びCl(-)排泄量はvolume expansionに伴って、それぞれ12.3倍、10.4倍にまで増加したが、Mate1 KOマウスでは1.5倍、2.3倍にとどまった。3. Mate1 KOマウスの体水分量の評価:乾燥実験の結果、Mate1 KOマウスの体水分割合はWTマウスと比較して4%有意に高いことが判明した。Multidrug and toxin extrusion (MATE)は、2005年に単離されて以来H(+)/有機カチオントランスポーターとしての解毒機能を中心とした解析が行われてきた。本研究は、腎MATEの新しい生理機能として、腎臓組織内で生合成されたドパミンによるNa(+)利尿制御因子としての役割解明を目指す。平成26年度はMATE阻害剤の影響について検討した。1:ドパミン取り込みに対するイマチニブの効果ヒト(h)MATE1, hMATE2-K,マウス(m)MATE1を介した[(3)H]ドパミン輸送はイマチニブにより濃度依存的に阻害され、それぞれのトランスポーターに対する50%阻害濃度(μM) (mean ±S.E.)は、1.1 ±0.1、13.8 ±4.4、100.6 ±13.9だった。2:尿中ドパミン分泌に対するイマチニブの阻害効果イマチニブを経口投与した野生型マウスでvolume expansion実験を行い、回収した尿のドパミン量を定量した結果、イマチニブ投与群はvehicle投与群と比べて尿中ドパミン量が少なかった。また、尿中Na(+)排泄量もイマチニブ投与群で減少していた。医歯薬学平成25年度の計画として掲げていた、MATEのドパミン輸送特性の解析、MATEの尿中ドパミンにおける役割の評価、Mate1 KOマウスの体水分量の評価については、ほぼ達成できたため。MATE阻害剤が、MATEのドパミン輸送を阻害しNa(+)利尿を抑制するのか否かを明らかにするために、MATE阻害剤としてこれまで明らかにされた阻害薬を中心に検討を行う。まず、尿細管管腔中へのドパミン排泄が、阻害薬により抑制されるかを確かめるためにvolume expansion実験を行う。阻害薬投与野生型マウスとvehicle投与野生型マウスの尿を回収し、それぞれの尿中ドパミン量をLC-MS/MSで定量する。また、尿中Na(+)量をイオン電極法で定量する。

さらに、MATE阻害薬投与による体液貯留の有無を検討するため、安楽死させたマウスの体水分割合を評価する。MATE阻害薬の血中及び腎組織中濃度はLC-MS/MSを用いて数値化する。なお、検討すべきMATE阻害薬としてピリメタミン、シメチジン、レボフロキサシン、イマチニブを予定している。当初、秋に2つの国際学会に参加する予定だったが、その後薬剤部内で急な異動・退職に伴う薬剤師人数減があり病院の10月以降の薬剤業務に支障をきたすことになったため、1学会のみの参加に変更することとなったため。試薬、ガラス器具及び実験動物の購入費、動物飼育施設管理費、学会発表の参加費、論文投稿の費用として使用する計画である。
インテリジェント高分子の機能と構造ダイナミックス:乱れと秩序の解析と組織化

高分子の高機能化のうち一つの方向は、材料自体が環境や状況を認識して、それに応じて異なった応答をするインテリジェントマテリアルを目指すものである。単一機能の材料の開発においては、特定の物質構造あるいは分子運動を極度に発現させることが有効である。しかしながら、インテリジェントマテリアルにおいては、分子運動あるいは物質の高次構造の、より微妙な制御が要求される。本研究の目的は、特に高分子の高次構造、ダイナミックスに関与する研究者の協力によって、インテリジェントマテリアル開発への問題意識をまとめ、研究共同体制を作ることである。この目的を達成するために、研究代表者および分担者相互間における連絡の確保に努力し、種々学会の際に非公式の会合を行い、電子メール等による意見の交換を行った。さらに、平成11年2月1日から3日までの間、犬山市において代表者・分担者に若干の招待研究者を含む研究発表会を開催して、各自の研究の関係について理解を深めた。また、その際に二つの小討論会、機能材料設計討論会および複雑系物性討論会を開き、詳細な研究協力の検討を行った。これらの活動の結果、まず高分子の構造と運動性を機能性に関連付ける研究の協力のために研究会を発足させることとし、既存の学会に対して、学会付属の研究会として活動することを提案し、現在交渉中である。また、ミクロ相分離系における分子運動と機能性および界面の特性研究に関しては、国際協力が有効であるとみとめ、国内および国外それぞれ複数の研究機関が交錯して協力する体制を作るための分担を定め、活動を開始した。
映像メディア接触と社会的認知の発達

本研究では、映像メディア(コンテンツ)との接触経験がの社会的認知発達に与える影響について明らかにした。具体的には、発達途上にある乳幼児から成人までを対象とした認知脳活動計測実験をメディア接触環境と関連づけて縦断的に実施することで、社会的認知発達において重要な位置を占める模倣行動がどのように変化するのかを発達認知神経科学的に明らかにした。特に、模倣行動発達の脳内機序、長期的メディア接触の感情認知・社会認知への影響を明確にすることができた。本研究では、以下の3つの研究項目を実施している。【研究項目1】模倣行動発達の脳内機序に関する研究【研究項目2】長期的メディア接触経験を考慮した縦断研究【研究項目3】映像メディアの「見せ方」に関する研究平成22年度は、【研究項目1及び3】に関して、東大グループと帝京科学大学グループが共同して、テレビを介した模倣行動について幼児を対象とした行動実験を行った。具体的には、2、3歳児に、女性のモデルが玩具を操作する映像をテレビで提示し、模倣行動が生じるかどうかを検討した。映像提示の際に、通常通りテレビで提示する条件と、テレビに窓枠を設置する(つまり、子どもはテレビ映像を実際の出来事だと思って窓から覗く)条件で模倣行動の生起数を比較した結果、後者で模倣がより多く生起する傾向が見出された。今後は、実物を提示する条件でも実験を行い、幼児におけるテレビ認知について検討する予定である。また、【研究項目1】における子どもを対象とした研究の予備実験として、明治大学の嶋田グループが、メディアを介した自己および他者認識について成人を対象とした行動実験・脳機能計測実験を行った。数百ミリ秒程度の時間遅れを挿入した自己身体映像を呈示し、現在の自己の状態と一致しているかどうかを判定させたところ、約200-300ミリ秒の遅延を閾値として自他の区別が行われること、映像の回転が加わるとこの閾値が伸びることが明らかになった。新潟上越大学グループでは、幼児を対象に、社会的認知の基盤である認知的柔軟性の発達を、近赤外分光法を用いて計測した。その結果、3歳から4歳にかけて,脳機能の発達には個人差があることを示した。つまり、行動課題の成績は同じであっても、右の下前頭領域を活動させる子どもと、左の下前頭領域を活動させる子どもが見られた。【研究項目1】模倣行動発達の脳内機序に関する研究【研究項目2】長期的メディア接触経験を考慮した縦断研究【研究項目3】映像メディアの「見せ方」に関する研究平成23年度は、平成22年度に引き続き東大グループと帝京科学大学グループが共同でテレビを介した模倣行動について幼児を対象とした行動実験を行った。具体的には、2、3歳児に、女性のモデルが玩具を操作する映像をテレビで提示し、模倣行動が生じるかどうかを検討している。映像提示の際に、通常通りテレビで提示する条件と、テレビに窓枠を設置する(つまり、子どもはテレビ映像を実際の出来事だと思って窓から覗く)条件で模倣行動の生起数を比較した結果、後者で模倣がより多く生起する傾向が見出されている。これらの違いを説明するため、発達認知神経科学的手法を導入することを検討している。このための予備実験として上越教育大学では、が、メディアを介した自己および他者認識について成人を対象とした行動実験・脳機能計測実験を行った。新潟上越大学グループでは、成人を対象に,メディア認識の脳内機構を近赤外分光法を用いて検討した.具体的には,テレビおよびライブの他者の行動を観察する際の運動野を含めた前頭領域の活動を計測した.その結果,ライブ観察時の運動野の活動は,テレビ観察時の活動よりも強かった.また,同様の調査を幼児を対象に予備的に実施したところ,類似した傾向が認められた.同じく、明治大学のグループは、メディアを介した自己および他者認識について成人を対象とした行動実験・脳機能計測実験を行った。数百ミリ秒程度の時間遅れを挿入した自己身体映像を呈示し、現在の自己の状態と一致しているかどうかを判定させたところ、約200-300ミリ秒の遅延を閾値として自他の区別が行われること、身体映像に回転が加わるとこの閾値が伸びることが明らかになった。またこれに関連して身体映像の心的回転に関わる脳活動を計測したところ、物体よりも身体を心的回転しているときのほうが運動野が強く活動することがわかった。平成23年度に引き続き東大グループと帝京科学大学グループが共同でテレビを介した模倣行動について幼児を対象とした行動実験を行った。

具体的には、2、3児に、女性のモデルが玩具を操作する映像をテレビで提示し、模倣行動が生じるかどうかを検討している。実験条件には、通常通りテレビで提示する条件(TV条件)、テレビに窓枠を設置する(つまり、子どもはテレビ映像を実際の出来事だと思って窓から覗く)条件(窓枠条件)、実際の女性が玩具を操作している様子を呈示する条件(リアル条件)、テレビの中の女性と玩具が動かない条件(ベースライン条件)を設定した。模倣行動の生起数を分析したところ、ベースライン条件と比較して、窓枠条件とリアル条件で模倣がより多く生起する傾向が見出されている。脳活動計測に関しては、メディアを介した自己および他者認識について成人を対象とした行動実験・脳機能計測実験を行った。特に、画面上に提示された他者の不自然な運動を観察しているときに、ミラーシステムと呼ばれる脳領野の活動が不自然さの度合いに応じて変化することを明らかにした。また身体映像を心的回転しているときのミラーシステムの活動を計測し、その関与を明らかにした。これらの成果は学術論文誌および国内外の学会にて発表を行い高い評価を得ており、メディアを介した自己と他者の認識に関して重要な示唆を与えるものである。また,5ー6歳の幼児を対象に,メディア認識の脳内機構を近赤外分光法を用いて検討した.具体的には,テレビおよびライブの他者の行動を模倣する際の運動野を含めた前頭領域の活動を計測した.その結果,行動レベルでは,テレビおよびライブの他者の行動は同様に模倣することができた。一方,脳活動レベルでは,ライブの他者視聴時の運動野周辺の活動は,テレビの他者の観察時の活動よりも,有意に強かった。本研究では、映像メディア(コンテンツ)との接触経験が;子どもの社会的認知発達に与える影響について明らかにる。具体的には、発達途上にある乳幼児から学童までとその養育者を対象とした認知脳活動計測実験をメディア接触環境と関連づけて実施することで、社会的認知発達において重要な位置を占める模倣行動がどのように変化するのかを発達認知神経科学的に明らかにする。特に、模倣行動発達の脳内機序、長期的メデ;ィア接触の模倣行動への影響、養育者の役割の3点を明確にすることを目的とする。最終的目標として、本研究で得られる研究成果を体系し、映像メディアの制作現場と共同することで、子ど;もの発達とメディアの健全な関係構築を目指す。平成25年度(平成26年度に繰越)は、「暴力的テレビゲームとの接触経験と感情認知・表情認知の関わりについてEEGを用いた研究」および「テレビ映像に対する模倣行動をNIRSで調べた研究」を実施し、それらの研究成果はPlosOne誌およびTrends in Neuroscience and Education誌等にに公表済みである。26年度が最終年度であるため、記入しない。認知科学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の中核的実験である2歳児3歳児を対象とした模倣行動とメディアのとらえ方関連付ける認知科学的実験が順調に進んでいる。昨年の震災の影響で実験被験児数が若干少ないが、本年度中に実験を完遂させることができる範囲である。本研究では、以下の3つの研究項目を実施する計画であった。【研究項目1】模倣行動発達の脳内機序に関する研究
線虫初期胚の反応現象を記述・シミュレーションするための言語モデルと実装系の開発

申請者は、インタラクションとコミュニケーションの言語モデルとして作られたπ-calculusやjoin-calculusを基に、記述のルールの中に意味論(semantics)を選択できるsemantics-typeという項をもつ言語を提案してきた。本研究の目的は、この言語を基に、細胞内の分子反応から、細胞間の相互反応、さらには、細胞内の器官合成と移動という3次元的物理反応を統一して記述し計算機シミュレーションできる言語と実装系を開発することであった。この目的のため、線虫の初期胚における以下の3つの生命現象に対し研究を展開した。(1)蛋白質、遺伝子間などの分子間相互作用の現象、(2)初期胚における細胞運命決定の現象、(3)1細胞期における受精後の雄性前核と雌性前核が移動し接触する現象。前年度はこれらの現象を記述し計算機シミュレーションする過程で得た着想を、既に(1)に対して成果をあげている始めにあげた言語に還元し発展することで本研究の目的を達成した。本年度ではさらに、π-calculusやjoin-calculusなどを発展させることで得られていた研究成果と、(1),(2),(3)などの表現に適した表現ができるよう拡張した言語を、インタラクションとコミュニケーションを表現しシミュレーションすることができる言語モデルの一つであるペトリネットを拡張することでモデル化し実装を行った。このモデル化、実装系を開発する課程で得られた知見を、イタリアで行われたワークショップ(Computational Methods in Systems Biology 2003)で発表し、実際にこの言語が生命現象を記述、シミュレーションする上で有効であるという研究評価を得ることができた。また、同研究成果は国内、国外誌に投稿、掲載された。
有用アルカロイド生産性オウレン細胞のEST解析

イソキノリンアルカロイドは、植物アルカロイドの中でも最も大きな一群を構成しており、モルヒネやベルベリンなど、多様な生理活性を有する重要なアルカロイドである。同アルカロイド生合成系は、植物二次代謝系の中でも分子レベルでの解明が進んでいるものの1つであるが、未だ、その全容の解明には至っていない。これまでの個別の生合成酵素の単離・同定ではなく、網羅的に生合成関連遺伝子群を単離・同定することを目的に、これまでに我々が細胞選抜により確立したベルベリン高生産オウレン培養細胞において発現している遺伝子(EST)の配列決定を行なった。予備的に、約1000のEST配列を決定し、我々が従来法で決定してきた生合成酵素遺伝子の多くが、複数個(全体の数%相当)含まれていることを認めてきたが、今回、さらに約4000のEST配列を決定し、すくなくとも、これまでに単離した生合成遺伝子の全てが複数含まれることを認めた。従って、ほぼ十分な数のESTの配列決定ができたと考えられた。現在、得られたEST配列情報を元に機能解析を進めており、多くの転写因子候補遺伝子配列が含まれていることを認めた。一方、遺伝子機能を推定するために、異なるアルカロイド生産性を示す細胞株を用いた発現解析を行ない、アルカロイド生合成能と相関性をもつと考えられる遺伝子の絞り込みを行なった。さらに、絞り込んだ遺伝子の機能を、大腸菌において発現した組み換えタンパク質を用いて解析した。その結果、未同定の酵素反応に対する遺伝子の同定にも成功し、これら手法の有望が確かめられたと考えている。次年度以降は、さらに、現在開発中の一過的RNAiによる簡便な遺伝子機能同定法を用いて、遺伝子機能の同定をすすめたいと考えている。