hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質膜挿入・膜透過に関与する糖脂質酵素MPIaseの構造と機能に関する研究

大腸菌におけるタンパク質膜挿入・膜透過反応には、糖脂質MPIaseが重要な役割を果たしている。膜タンパク質の膜挿入反応はMPIaseによって触媒されるため、MPIaseは「糖脂質酵素(Glycolipozyme)」であるという概念を提唱している。CdsAはリン脂質生合成にかかわる因子であり、CTPとフォスファチジン酸(PA)からCDP-DAGを生合成することが知られている。大腸菌においてはCDP-DAGはすべてのリン脂質の前駆体となる。MPIase生合成中間体GlcNAc-PP-DAG(Compound I)は、CdsA上でCDP-DAGが生合成され、CdsAから解離する前にGlcNAc-Pが取り込まれることにより生成することを見出した。実際、CdsAとPAを含むプロテオリポソームにCTPとGlcNAc-Pを加えると、これらの因子に依存してCompound Iが生成することを、LC-MS解析で明らかにした。さらに、この反応を進行させるためには、大腸菌内膜由来の因子が必要であることを見出した。Compound I生成を指標にこの因子の精製を進めたところ、YncLタンパク質を同定した。YncLは分子量約3.5kDaの膜タンパク質であることが判明した。YncLを過剰発現した株では、MPIaseの発現量の増加が観察されたため、YncLはCDP-DAGのGlcNAc-Pを取り込んでCompound Iを生成するのに必要な因子であると考えられる。タンパク質膜挿入の再構成系では、自発的膜挿入を完全に排除した再構成系を確立した。この系を用いて解析した結果、すべてのタンパク質はMPIaseに依存して膜挿入すること、MPIase依存の膜挿入はYidCにより促進されることが判明した。さらに、YidCの変異体を用いた解析では、膜挿入促進効果が損なわれることが判明した。YidCには膜内部に親水的な溝があり、その中心部分にアルギニン残基が存在する。この部分に変異を導入した場合、MPIase依存の膜挿入を促進する効果が著しく低下した。この残基がYidC機能に重要であることを再構成系でも確認することができた。MPIase生合成酵素CdsAやYnbBに関する論文をまとめ、MPIaseがin vivoでもタンパク質膜挿入反応に必須であることを示すことができた。続いて、MPIase生合成酵素の一つ、YncLを同定できた。さらには、再構成系でYidCの機能解析を進めることに成功し、論文投稿した。そのほかにも7報の論文が出版・受理され、4報の論文が投稿中・改訂中である。MPIaseの生合成酵素の探索を続行して、MPIase生合成経路の全貌を明らかにする。前年度同定したYncLの変異株を構築し、MPIase生合成に及ぼす影響を調べる。精製MPIaseやSecYEG、YidCを用いて、それらの相互作用部位を決定する。MPIaseと基質膜タンパク質との相互作用についても調べる。大腸菌におけるタンパク質膜挿入・膜透過反応には、申請者らが発見・同定した糖脂質MPIaseが重要な役割を果たしている。特に、一部の膜タンパク質の膜挿入反応はMPIaseのみによって触媒されるため、「糖脂質酵素(Glycolipozyme)」という概念を提唱している。我々は、リン脂質生合成にかかわるCDP-ジアシルグリセロール(CDP-DAG)生合成酵素CdsAがMPIase生合成にも関与することを見出した。MPIase生合成反応におけるCdsAの作用を解析したところ、CdsAはフォスファチジン酸(PA)にGlcNAcリン酸(GlcNAc-P)を取り込む反応を触媒し、MPIase生合成中間体GlcNAc-PP-DAG(Compound I)を生成することが判明した。この反応には基質としてCTP、PA、GlcNAc-Pが必要であった。また、高pH条件でCDP-DAG生産に欠陥が生じるCdsA8変異体を用いて解析したところ、高pH条件ではCdsA8量のCDP-DAGが生成した後、Compound Iが生成する様子が観察された。さらに、この変異株を高pH条件で培養するとMPIaseの発現量が大幅に増加した。これらの結果から、CdsA上では、まずCTPとPAからCDP-DAGが生成し、CdsAから解離する前にGlcNAc-PがCMPと置換されCompound Iが生成する機構が明らかとなった。この系を用いて解析した結果、SecYEGやSRPを利用するしないにかかわらず、すべてのタンパク質はMPIaseに依存して膜挿入すること、MPIase依存の膜挿入はYidCにより促進されることが判明した。タンパク質膜挿入にかかわる糖脂質酵素MPIaseの生合成経路の一部を明らかにし、MPIase枯渇株を構築して、MPIaseがin vivoでも膜挿入反応に必須であり、その結果生育にも必須であることを証明することができた。再構成系においても、MPIaseは膜挿入に必須であることを示すことができ、さらにはYidCにより促進されることを発見した。これらについては、論文一報が公表されているが、二報分については現在改定中であるため「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。

CdsAはリン脂質生合成にかかわる因子であり、CTPとフォスファチジン酸(PA)からCDP-DAGを生合成することが知られている。大腸菌においてはCDP-DAGはすべてのリン脂質の前駆体となる。MPIase生合成中間体GlcNAc-PP-DAG(Compound I)は、CdsA上でCDP-DAGが生合成され、CdsAから解離する前にGlcNAc-Pが取り込まれることにより生成することを見出した。実際、CdsAとPAを含むプロテオリポソームにCTPとGlcNAc-Pを加えると、これらの因子に依存してCompound Iが生成することを、LC-MS解析で明らかにした。さらに、この反応を進行させるためには、大腸菌内膜由来の因子が必要であることを見出した。Compound I生成を指標にこの因子の精製を進めたところ、YncLタンパク質を同定した。YncLは分子量約3.5kDaの膜タンパク質であることが判明した。YncLを過剰発現した株では、MPIaseの発現量の増加が観察されたため、YncLはCDP-DAGのGlcNAc-Pを取り込んでCompound Iを生成するのに必要な因子であると考えられる。タンパク質膜挿入の再構成系では、自発的膜挿入を完全に排除した再構成系を確立した。この系を用いて解析した結果、すべてのタンパク質はMPIaseに依存して膜挿入すること、MPIase依存の膜挿入はYidCにより促進されることが判明した。さらに、YidCの変異体を用いた解析では、膜挿入促進効果が損なわれることが判明した。YidCには膜内部に親水的な溝があり、その中心部分にアルギニン残基が存在する。この部分に変異を導入した場合、MPIase依存の膜挿入を促進する効果が著しく低下した。この残基がYidC機能に重要であることを再構成系でも確認することができた。MPIase生合成酵素CdsAやYnbBに関する論文をまとめ、MPIaseがin vivoでもタンパク質膜挿入反応に必須であることを示すことができた。続いて、MPIase生合成酵素の一つ、YncLを同定できた。さらには、再構成系でYidCの機能解析を進めることに成功し、論文投稿した。そのほかにも7報の論文が出版・受理され、4報の論文が投稿中・改訂中である。MPIaseの生合成酵素の探索を続行して、MPIase生合成経路の全貌を明らかにする。再構成系では、すでに構築した再構成系に変異型MPIaseやSecYEG、YidCなどの変異体を導入し、さらに詳細に膜挿入機構を解明する。前年度同定したYncLの変異株を構築し、MPIase生合成に及ぼす影響を調べる。精製MPIaseやSecYEG、YidCを用いて、それらの相互作用部位を決定する。MPIaseと基質膜タンパク質との相互作用についても調べる。
仮想心理実験室を中核においた人間の発見過程に関する総合的研究

本研究では,まず仮想心理実験室の中核となるシミュレータを構築した.シミュレータは,「Wasonの2-4-6課題」という実験心理学で頻繁に取り上げられてきた課題を,2人の問題解決者(被験者)が協同して解決するプロセスをシミュレートする.本シミュレータは,2人の問題解決者に対応して,それぞれ設定される6つのパラメータ(各パラメータがそれぞれ数種類の値をとる)によってその動作が規定される.パラメータの組み合わせを理論的に計算すると数億のオーダーとなることからも,本シミュレータが十分複雑な対象を扱うものであることがわかる.研究の第1段階として,人間の協調問題解決プロセスのモデルとしてのシミュレータの心理学的妥当性を認知科学的実験手法を通して検討した.本年度は,開発されたVPLを,大学1年生を対象とした現実の授業場面に導入し,授業実践を行った.VPLのようないわゆるマイクロワールドを利用した学習は,多くのメリットを持つと同時に,その弱点も指摘されている.例えば,学習者は,マイクロワールド上での科学的活動に現実感を感じることができず,そこで種々の活動が,現実に結びつかない形式的,表層的な操作に終わってしまうことなどがあげられる.本研究では,そのような弱点を補うために,VPLを用いた仮想心理実験と,それを補う現実の心理実験とを組み合わせた授業デザインを提案し,実践活動を通してその有効性を検討した.授業実践の結果,良好な学習効果が得られた.本研究では,まず仮想心理実験室の中核となるシミュレータを構築した.シミュレータは,「Wasonの2-4-6課題」という実験心理学で頻繁に取り上げられてきた課題を,2人の問題解決者(被験者)が協同して解決するプロセスをシミュレートする.本シミュレータは,2人の問題解決者に対応して,それぞれ設定される6つのパラメータ(各パラメータがそれぞれ数種類の値をとる)によってその動作が規定される.パラメータの組み合わせを理論的に計算すると数億のオーダーとなることからも,本シミュレータが十分複雑な対象を扱うものであることがわかる.研究の第1段階として,人間の協調問題解決プロセスのモデルとしてのシミュレータの心理学的妥当性を認知科学的実験手法を通して検討した.本年度は,開発されたVPLを,大学1年生を対象とした現実の授業場面に導入し,授業実践を行った.VPLのようないわゆるマイクロワールドを利用した学習は,多くのメリットを持つと同時に,その弱点も指摘されている.例えば,学習者は,マイクロワールド上での科学的活動に現実感を感じることができず,そこで種々の活動が,現実に結びつかない形式的,表層的な操作に終わってしまうことなどがあげられる.本研究では,そのような弱点を補うために,VPLを用いた仮想心理実験と,それを補う現実の心理実験とを組み合わせた授業デザインを提案し,実践活動を通してその有効性を検討した.授業実践の結果,良好な学習効果が得られた.本研究は,計算機上に構築された仮想心理実験室を実験環境に用いて,人間の発見過程に関する実証的な検討を行なう。本年度は,まず,すでに先行研究において完成されていた認知シミュレータに簡便に操作可能なグラフィカルインタフェースを装備することによって,仮想心理実験室を実現した。問題解決者は,必ずしも,完全な研究計画を立案した後に実験を行うわけではない。不完全な作業仮説から始まり,実験結果のフィードバックを受けながら,いくつかの実験計画が系時的につながり,それらが組織化されて,全体としての一つの研究計画が構成される。とりわけ,研究対象が複雑な場合には,この傾向が強くなる。報告者らは,そのような状況下での実験をデザインするための探索的実験記述スキーマを提案した。次に,心理学を専攻しない一般大学生を対象に本実験環境を用いた実験を実施し,実験計画の推移パターンがどのように合理的に組織化されるのかを観察し,その特徴を同定した。さらに,学習が進むにつれて,そのパターンがどのように変化するのかを明らかにした(実験1)。さらに,心理学の大学教員に対して同様の実験を実施し,心理実験のエキスパートの実験プロセスがどのように展開するのかを観察した(実験2)。それを,実験1で明らかになった一般大学生の実験プロセスと比較し,初心者とエキスパートの行動の差異を検出し,そこよりエキスパートが獲得している知識に関する検討を行なった。本年度は、前年度に構築された仮想心理実験室を実験環境に用いて,その教育場面への展開を行なった。具体的には,計算機上に実現された仮想心理実験室を用いて,学習者が主体的に仮説形成,実験計画,仮説検証といったプロセスを体験し,学習するための環境をデザインする。本環境の特徴は,学習者が,自分自身の認知プロセスと関係つけて,仮想心理実験室上のエージェントの方略や能力を操作するように仕組まれていることにある。実際に一般の大学生に対して,構築された環境を用いた授業を半期にわたり実践し,その結果に基づき本学習環境の有効性を実証的に検討する。プレテストとポストテストを比較した結果,学習者は,本環境を用いた授業に参加することによって,より適切な心理実験計画の方略を用いることができるようになること,また自分自身の認知プロセスを明確に定義された心理学的概念を用いて自己省察する態度が生まれることなどが確認された。さらに,報告者らが提案してきたEBSと呼ばれる学習者の実験過程をトレースし,フィードバックするスキーマを用いて学習者の実験をサポートしたところ,同手法が学習者の実験過程の改善に有効に作用することが確認された。

本研究では,前年までに,仮想心理実験室の中核となる認知シミュレータを構築した.シミュレータは,「Wasonの2-4-6課題」という実験心理学で頻繁に取り上げられてきた課題を,2人の問題解決者(被験者)が協同して解決するプロセスをシミュレートする.本年度は,開発されたVPLを,大学1年生を対象とした現実の授業場面に導入し,授業実践を行った.VPLのようないわゆるマイクロワールドを利用した学習は,多くのメリットを持つと同時に,その弱点も指摘されている.例えば,学習者は,マイクロワールド上での科学的活動に現実感を感じることができず,そこで種々の活動が,現実に結びつかない形式的,表層的な操作に終わってしまうことなどがあげられる.本研究では,そのような弱点を補うために,VPLを用いた仮想心理実験と,それを補う現実の心理実験とを組み合わせた授業デザインを提案し,実践活動を通してその有効性を検討した.授業実践の結果,良好な学習効果が得られた.
スピンパイエルス転移の超音波による研究

本研究の目的は、強磁場中におけるスピンパイエルス転移と結晶格子の関係を超音波を用いて研究することにあった。超音波実験で測定される弾性定数は、系の自由エネルギーの歪による二階微分で与えられる熱力学量であり、その異常から転移温度の歪依存性等を定量的に議論するためには、同じく熱力学量の一つである比熱の振る舞いを測定すべき温度磁場領域で把握しておく必要がある。そこで、今年度は、強磁場中で測定可能な比熱測定システムの構築を超音波実験装置の設計と平行しておこなった。比熱の測定方法は、光加熱交流法を採用した。本方法は、断熱法等の従来の方法と比べて、温度分解能が10mK程度と極めて高い他、磁場を掃引しながら比熱を測定出来るため、磁場中での相転移の性質の研究に適している。また、応力をかけながらの測定も可能なため、格子の性質を探る上でも有利であると考えた。今年度構築したシステムでは、特に試料に照射する光強度の制御に配慮し、5Tの強磁場中で1mg以下の微小試料を用いた場合においても相対精度が0.1%という極めて高い精度を実現することができた。装置の評価のため、酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2Oy単結晶の比熱を磁場中で測定し、超伝導転移に伴う比熱異常を磁場中でも明瞭に捉えることが出来た。Bi_2Sr_2CaCu_2Oy単結晶に対するこのような高精度な比熱測定は他に例が無い。今年度は時間的問題からスピンパイエルス系CuGeO_3の測定に至ることはできなかったが、超音波測定装置も設計を完了しており、近い将来に比熱と弾性定数の測定を組み合わせ、磁場中でのスピンパイエルス系の格子の性質の解明という目的が完全に達成出来るものと考えている。
イオン液体ゲルを利用した多機能性バインダーによる空気電池の革新的正極の創製

イオン液体とポリマーから構成するイオン液体ゲルを,導電材のカーボンナノ粒子のバインダーとして利用した空気極を作製した.カーボンナノ粒子の薄膜を作製する工程において,超臨界二酸化炭素による乾燥を利用することで,ナノ粒子が均一に分散し,構造破壊を抑制した電極を作製した.カーボンナノ粒子間に,イオン液体ゲルをバインダーとして形成させる工程において,超臨界二酸化炭素による含浸を適用した.その結果,大気圧下でのゲル形成と比較して,高いリチウムイオン伝導度が確認された.以上の空気極を用いて,リチウム-空気電池の性能評価を行った結果,ポリマーバインダーと比較して約2.5倍の電気容量が得られた.イオン液体とポリマーから構成するイオン液体ゲルを,導電材のカーボンナノ粒子のバインダーとして利用した空気極を作製した.カーボンナノ粒子の薄膜を作製する工程において,超臨界二酸化炭素による乾燥を利用することで,ナノ粒子が均一に分散し,構造破壊を抑制した電極を作製した.カーボンナノ粒子間に,イオン液体ゲルをバインダーとして形成させる工程において,超臨界二酸化炭素による含浸を適用した.その結果,大気圧下でのゲル形成と比較して,高いリチウムイオン伝導度が確認された.以上の空気極を用いて,リチウム-空気電池の性能評価を行った結果,ポリマーバインダーと比較して約2.5倍の電気容量が得られた.リチウム/空気電池の革新的な正極を創製することを目的とし,イオン液体ゲルをバインダーとして用いた電極を作製した..イオン液体ゲルのガスの選択性,高溶解性・拡散性,高イオン伝導度といった特徴により,バインダー内における酸素の選択的な溶解,拡散,電解質からのリチウムイオンの移動経路などの機能性を正極が持つことが期待できる.これらの機能性により,酸素, Li+,電子の接触が,従来の正極における空気相/炭素相/電解質相の三相界面での接触から,イオン液体ゲル相/炭素相の二相界面での接触に変わり,電極反応の効率化が期待できる.本研究では,このような効率的な正極を作製する上で,超臨界二酸化炭素による含浸・乾燥を利用した方法を適用した.炭素微粒子であるカーボンブラックを分散させた溶液を調製し,カーボンシート上に塗布し,超臨界二酸化炭素中において乾燥を行った.その後,超臨界二酸化炭素中においてイオン液体の含浸を行った.作成した正極について,電気伝導度の測定を行った結果,超臨界二酸化炭素中における含浸過程でのイオン液相に対する二酸化炭素の溶解度が増大するにともない,電気伝導度が増大することが確認された.イオン液体相における二酸化炭素のモル分率が0.8付近となる条件での超臨界含浸において作製した正極について,カーボンのみの正極と同等の電気伝導度を示すことが確認された.これは,イオン液体相に超臨界二酸化炭素が溶解することにより,イオン液体の粘性が低下し,カーボンシード上に均一に分散し,イオン液体の偏在化が抑制されたためであると考えられる.イオン液体ゲルをバインダーとして利用した炭素電極の作製において,超臨界二酸化炭素による乾燥,ならびにナノ空間へのキャスティング効果について検証を行った.カーボンナノ粒子,polyvinlylidene fluoride (PVDF)を分散させたN-methylpyrrolidone (NMP)ペーストを作製し,導電材として用いるカーボンシート上へ塗布した後,超臨界二酸化炭素による乾燥を用いて,カーボンエアロゲル電極を作製した.超臨界乾燥を利用することで,カーボンシート上に均一に分散したカーボンエアロゲルを作製することができた.次に,カーボンエアロゲル電極上に,イオン液体を滴下し,超臨界二酸化炭素中において,カーボンエアロゲルのナノ空間へキャストする手法を図った.その結果,超臨界二酸化炭素によるカーボンエアロゲルのナノ空間への,イオン液体ゲルのキャスティングにより,作製した電極と,リチウムイオン伝導に用いられる電解質との界面抵抗を大幅に低減させることが確認された.さらに,本手法により作製したカーボンエアロゲル電極を,リチウムー空気電池の空気極として適用した結果,高分子であるPVDFをバインダーとして利用した場合と比較して,イオン液体ゲルをバインダーとして利用した場合の方が,電気容量が大幅に増大することも確認した.以上のように,イオン液体とPVDFから構成されるイオン液体ゲルをカーボン粒子同士のバインダーとして利用することにより,電解質からのリチウムイオン伝導において電極間との界面抵抗を低減することにより,リチウム空気電池の性能を向上させることを確認した.超臨界流体工学本研究では,イオン液体ゲルをバインダーとして用い,酸素, Li+,電子の接触が,従来の正極における空気相/炭素相/電解質相の三相界面での接触から,イオン液体ゲル相/炭素相の二相界面での接触に変わることで電極反応の効率化を達成する正極の創製を目的としている.イオン液体ゲルの機能性を利用することで,電極反応の効率化が期待できる一方,イオン液体は粘性が高いことから,電極への塗布・含浸過程において,イオン液体の偏在化が生じ,電極の電気伝導度が低下することが懸念される.そこで,超臨界二酸化炭素を含浸溶媒としたイオン液体の正極への含浸を利用することで,イオン液体相へ二酸化炭素が溶解し,イオン液体の粘性が低下し,カーボンシード上に均一に分散し,イオン液体の偏在化が抑制される効果が確認された.

これらの成果は,上記の多機能性を有するイオン液体ゲルを,炭素微粒子のバインダーとして利用する際に大きな障壁となっていた,イオン液体の偏在化による電極の電気伝導度が低下といった問題を克服できるため,本研究課題で提案するイオン液体ゲルバインダーを有するリチウム/空気電池の正極を作製する点において重要な知見となることが考えられる.以上より,イオン液体ゲルを,正極上の炭素微粒子のバインダーとして利用する上での問題点を解決する手法・知見を蓄積していることから,研究の達成度は順調に進展している.これまでの成果として,イオン液体ゲルをバインダーとして利用する正極を作製する上で,超臨界二酸化炭素を含浸溶媒とし,イオン液体ゲルをカーボンシート上へ含浸することで,イオン液体相に超臨界二酸化炭素が溶解することにより,イオン液体の粘性が低下し,カーボンシード上に均一に分散し,イオン液体の偏在化が抑制されることが確認された.今後は,本研究課題の目標を達成する上で,以下の2項目を念頭に研究を遂行していく.(1)イオン液体の選定方法の確立.イオン液体ゲルをバインダーとして用いる上で,イオン液体中における酸素の溶解度,拡散係数,ならびにリチウムイオン伝導度といった点からのイオン液体種の選定が重要となる.そのため,実験的かつ理論的アプローチによるイオン液体種の選定方法を確立する.(2)イオン液体ゲルバインダー正極を有するリチウム/空気電池の性能評価.本研究課題で提案するイオン液体ゲルバインダー正極を,リチウム/空気電池に組み込むことで,イオン液体ゲルバインダーが及ぼす影響について検討を行う.
小脳登上線維及び平行線維刺激から最初期遺伝子発現に至るシグナル伝達機構の解明

私は、小脳LTDから長期可塑的変化に至る分子機構を解析する目的で、登上線維刺激の代わりに8-bromo-cGMP(cGMP)を、平行線維刺激の代わりにAMPAを潅流して小脳スライスに長期脱感作を成立させ、最初期遺伝子(Immediate early gane;IEG)の発現をin situ hybridization,免疫組織化学的手法で調べた。その結果、長期脱感作を起こしたスライスでは、30分後に40.2%のプルキンエ細胞にJun-Bが、29.9%のプルキンエ細胞にc-Fosが、発現誘導されることを見いだした。c-Fos,Jun-B各々の発現誘導に対してcGMP及びAMPAはsynergisticに働き、同じプルキンエ細胞におけるc-Fos,Jun-Bの共発現は、脱感作を起こしたスライス上で約40%のプルキンエ細胞で観察された。また、c-Fosの発現はCNQXで阻害されたのでnon-NMDA受容体を介してシグナルが入ること、c-Fos,Jun-Bの発現ともBAPTA-AMの存在下又は低カルシウムリンゲル液中で阻害されたので細胞内カルシウムがc-Fos,Jun-Bの発現に関与していることが示唆された。non-NMDA受容体、カルシウム以外のc-Fos,Jun-Bの発現に関与する細胞内因子については、現在引き続き検討中である。他のIEGのうち、NGFI-Aは非処理スライスでもプルキンエ細胞に発現しており、またFos-B,Fra-1,Fra-2,c-Jun,Jun-D,NGFI-B,PC4の発現の程度は僅か(0-18%)で、いずれの場合も各パラダイム毎の変化は観察されなかった。本実験結果はLTD成立に必須であるプルキンエ細胞内カルシウム上昇が、核内にc-Fos/Jun-BからなるAP-1複合体を形成する際にも必要であることを示唆している。
〜アジア・ハイウェイ構想の動学的公共投資規準的考察〜

英仏海峡トンネル計画に続いて,アジア・ハイウェイ,第2パナマ運河,等多くの地球的巨大プロジェクトのプロポーザルがなされている.しかし,これらへの資金供給については東京湾横断道路でさえ思うにまかせなかった.一方,経済摩擦と表裏一体の民間投機資金はバブル崩壊後といえども基本的には潤沢である.これを何とか(公共の)設備投資資金化して巨大プロジェクトに着手して世界経済の成長軌道への牽引車として活性化に寄与せしめて人類の夢をかなえるための礎石の役割を果たさしめようというのが本研究の目的であった.本研究ではこのような巨大プロジェクトとしてアジア・ハイウェイ構想を選び,これを動学的公共投資規準論的観点から動学的限界機会費用原理に立脚して分析して,これを建設する場合の,しない場合に比してのアジアの際立った経済成長軌道の違いを浮き彫りにする.つまり,厖大な直接的間接的社会経済効果の形成を動学的最適化モデルに依拠して計量することが課題であった.最終年度の主な研究成果としては:a)改良されたアジア高速道路網最適投資計画評価モデル(動学的多部門多地域最適発展モデル)の構築;b)改良されたこの理論モデルを受けての,12地域5期間9産業2住宅5交通基盤施設モデル(具体化評価モデル)によるシミュレーション:c)中国を7地域に分割し,これら諸地域,東アジアの各国,およびその他世界の相互間のマクロ的貿易連関関係資料に基づくシミュレーション;d)その成果としてこれら地域(15地域)それぞれの主要産業の産出額,資本財,これら地域相互間の財貨流動表(期間別)の導出;およびe)債務残高の期間別上限値の諸変数(外生)の制約のもとでの結果の導出,等が得られ,With and Without Testの結果,計画期間の初期においては自然成長経路とか高速道路網以外に投資を振り向けた場合の成長経路の方が高速道路網を中心とした成長経路よりも高い成長を示すのであるが,計画期間の後半ではやがて,高速路道網「有り」の成長が圧倒的な優位性を発現するということ,すなわち離陸加速化効果が最も大きいということがここでのシュミレーションで実証された.つまり,派生需要としての交通サービスに関して高速道路サービスがその総合費用が最も低廉である,換言すれば,総合機会費用(社会的便益の代理指標)の最も有利な活動工程が選択されている(最適編成されている)ということが実証されたわけである.このようにして所定の成果を得た.英仏海峡トンネル計画に続いて,アジア・ハイウェイ,第2パナマ運河,等多くの地球的巨大プロジェクトのプロポーザルがなされている.しかし,これらへの資金供給については東京湾横断道路でさえ思うにまかせなかった.一方,経済摩擦と表裏一体の民間投機資金はバブル崩壊後といえども基本的には潤沢である.これを何とか(公共の)設備投資資金化して巨大プロジェクトに着手して世界経済の成長軌道への牽引車として活性化に寄与せしめて人類の夢をかなえるための礎石の役割を果たさしめようというのが本研究の目的であった.本研究ではこのような巨大プロジェクトとしてアジア・ハイウェイ構想を選び,これを動学的公共投資規準論的観点から動学的限界機会費用原理に立脚して分析して,これを建設する場合の,しない場合に比してのアジアの際立った経済成長軌道の違いを浮き彫りにする.つまり,厖大な直接的間接的社会経済効果の形成を動学的最適化モデルに依拠して計量することが課題であった.最終年度の主な研究成果としては:a)改良されたアジア高速道路網最適投資計画評価モデル(動学的多部門多地域最適発展モデル)の構築;b)改良されたこの理論モデルを受けての,12地域5期間9産業2住宅5交通基盤施設モデル(具体化評価モデル)によるシミュレーション:c)中国を7地域に分割し,これら諸地域,東アジアの各国,およびその他世界の相互間のマクロ的貿易連関関係資料に基づくシミュレーション;d)その成果としてこれら地域(15地域)それぞれの主要産業の産出額,資本財,これら地域相互間の財貨流動表(期間別)の導出;およびe)債務残高の期間別上限値の諸変数(外生)の制約のもとでの結果の導出,等が得られ,With and Without Testの結果,計画期間の初期においては自然成長経路とか高速道路網以外に投資を振り向けた場合の成長経路の方が高速道路網を中心とした成長経路よりも高い成長を示すのであるが,計画期間の後半ではやがて,高速路道網「有り」の成長が圧倒的な優位性を発現するということ,すなわち離陸加速化効果が最も大きいということがここでのシュミレーションで実証された.つまり,派生需要としての交通サービスに関して高速道路サービスがその総合費用が最も低廉である,換言すれば,総合機会費用(社会的便益の代理指標)の最も有利な活動工程が選択されている(最適編成されている)ということが実証されたわけである.このようにして所定の成果を得た.英仏海峡トンネル計画に続いて,アジア・ハイウェイ,第2パナマ運河,等多くの地球的巨大プロジェクトのプロポ-ザルがなされている。しかし,これらへの資金供給については東京湾横断道路でさえ思うにまかせなかった。一方,経済摩擦と表裏一体の民間投機資金はバブル崩壊後といえども基本的には潤沢である。これを何とか(公共の)設備投資資金化して巨大プロジェクトに着手して世界経済の成長軌動への牽引車として活性化に寄与して人類の夢をかなえるための礎石の役割を果たしめようとういのが本研究の目的である。

本研究ではこのような巨大プロジェクトとしてアジア・ハイウェイ構想を選び,これを動学的公共投資規準論的観点から動学的限界機会費用原理に立脚して分析して,これを建設する場合の,しない場合に比してのアジアの際立った経済成長軌道の違いを浮き彫りにする.つまり,厖大な直接的間接的社会経済効果の形成を動学的最適化モデルに依拠して計量することが課題である.本年度の主な研究成果としては:a)アジア高速道路網最適投資計画評価モデル(動学的多部門地域最適発展モデル)の構築;b)この理論モデルを受けての,12地域5期間9産業2住宅5交通基盤施設モデル(具体化評価モデル)の構築;c)要素値ファイル,エレメント作成ル-チン,入力ファイル作成ル-チン等からなる「大規模デ-タ・ファイル作成・入力システム」の構築,および最適化処理,中間の分析・判定,パラメ-タの修正等からなる大規模最適化システムの作成;d)中国を分割し,これらを諸地域,東アジアの各国,およぞその他世界の相互間のマクロ的貿易連関関係資料の蒐集;e)7地域にこれら地域(15地域)それぞれの主要産業の産出額,資本額,これら地域相互間の財貨流動のデ-タ・ベ-ス;およびf)シミュレ-ションの実施:債務残高の期間別上限値の諸変数(外生)の制約のもとで計算,等があげられ所定の成果を得ている。英仏海峡トンネル計画に続いて,アジア・ハイウェイ,第2パナマ運河,等多くの地球的巨大プロジェクトのプロポーザルがなされている。しかし、これらへの資金供給については東京湾横断道路でさえ思うにまかせなかった。一方,経済摩擦と表裏一体の民間投機資金はバブル崩壊後といえども基本的には潤沢である。これを何とか(公共の)設備投資資金化して巨大プロジェクトに着手して世界経済の成長軌道への牽引車として活性化に寄与せしめて人類の夢をかなえるための礎石の役割を果たさしめようというのが本研究の目的であった。本研究ではこのような巨大プロジェクトとしてアジア・ハイウェイ構想を選び,これを動学的公共投資規準論的観点から動学的限界機会費用原理に立脚して分析して,これを建設する場合の,しない場合に比してのアジアの際立った経済成長軌道の違いを浮き彫りにする。つまり,厖大な直接的間接的社会経済効果の形成を動学的最適化モデルに依拠して計量することが課題であった。最終年度の主な研究成果としては:a)改良されたアジア高速道路網最適投資計画評価モデル(動学的多部門多地域最適発展モデル)の構築;b)改良されたこの理論モデルを受けての,12地域5期間9産業2住宅5交通基盤施設モデル(具体化評価モデル)によるシミュレーション:
ネットワーク符号化向け誤り訂正符号の復号法とその性能解析

ネットワーク符号化は、ネットワーク通信路の効率的利用に関わる理論として近年盛んに研究されている。ネットワーク符号化の高信頼化のためには、効率化のために符号化されたデータを誤り訂正符号によりさらに符号化して、通信で生じる誤りを訂正する。本研究では、そのような状況における誤り訂正符号の復号法の考案及び性能解析手法の確立を目的とする。いくつかの復号法を示すとともに、符号の結合重み分布が性能解析に重要な役割を担っていることを明らかにした。結合重み分布を従来に比べて極めて効率よく計算するために、一般のネットワーク構成に適用可能なマックウィリアムズの等式を導出した。ネットワーク符号化における誤り訂正符号の復号法に関して、以下のように研究を行った。1.復号法の検討:ネットワーク符号化では、送信されたベクトルにより伝送経路が異なるため、受信ベクトルにより、含まれる誤りに差がある。また、演算がなされるため、誤りが独立ではない。そこで、所謂バタフライネットワークをはじめ、いくつかの基本的なネットワーク構造について、各エッジは2元対称通信路であるとして、最適(最尤)復号のアルゴリズムを考案した。また、いくつかの準最適復号法も検討した。例えば、2つの符号語が送信されたときに、独立の復号するのではなく、経路の短い方(誤りが少ない)を復号し、そこでの訂正を考慮して、他方の符号語を復号する方法などである。加法的白色ガウス通信路の場合についても、考察を加え、最適化するために中間ノードが送るべき軟値ベクトルを検討した。2.考案した復号法の性能評価:考案した復号アルゴリズムについて、復号アルゴリズムを実現するプログラムを作成し、シミュレーションにより性能評価を行った。また、各受信語毎に独立に復号する方法についても性能評価を行い、提案アルゴリズムの優位性を評価した。具体的には、符号長64以下のリード・マラー符号をはじめ、いくつかの符号について評価を行った。例えば、符号として符号長64の2次リード・マラー符号を用い、多数決復号法を基本復号法とした場合に,通信路のビット誤り率が10^<-3>の場合に、前述の準最適復号法で、誤り率について1割程度の改善がみられた。1.復号法の検討:前年度に考案した最尤復号法について、ソフトウェアによる実現方法を検討し、再帰的最尤復号法として実装を行った。また、各受信語の復号に最尤復号を用いた準最適復号法としていくつかの方法のクラスを考案し、そのクラスに属する復号法を網羅的に列挙した。準最尤復号については一般的なネットワークのトポロジに基づいており、最尤復号も一般のトポロジへの拡張は可能である。2.復号法の性能評価:ネットワークのノード間の通信路が2元対称通信路であるとして、上述の復号法について、符号長16や32のリード・マラー符号や拡大BCH符号を用い、いくつかの代表的なネットワークのトポロジに対して、シミュレーションにより評価を行った。ネットワークのトポロジにも依存するが、準最尤復号法の中に、最適にかなり近いものがあることを確認した。さらに、復号時に誤り検出のみとした場合の誤り見逃し確率が2重重み分布(bi-weight distribution)を用いて表すことができることを示し、式を導出した。具体的な符号に対してこの式を評価した結果、誤り見逃し確率が通信路のビット誤り率の増加に対して、単調でないことがわかった。また、その理由についても検討し、ほとんどの場合に単調でないことがわかった。3.線形ベクトル空間を符号語とする符号の重み構造の解析:線形ベクトル空間を符号語とする符号に対して、符号の重み構造の計算アルゴリズムの基本構造を考案し、いくつかの計算量削減法について検討し、性能評価の準備に着手した。ネットワーク符号化において各通信路が2元対称通信路であり、送信データを2元線形符号により符号化して、受信ノード(シンクノード)で誤り訂正を行う場合について以下の通り検討した。まず、送信符号語が3つ以上の場合に、多重重み分布と復号誤り確率の関係を明らかにした。次に、線形符号の2重あるいはそれ以上の多重重み分布(結合重み分布とも呼ばれる)について、双対符号の多重重み分布から計算するための方法を検討した。2重の場合は、調査の結果、既知であることがわかった。3重以上の一般の場合について、通常の重み分布に対するマックウィリアムズの等式を利用して、計算式を導出した。また、この計算式を用いて計算する場合の具体的かつ単純な計算アルゴリズムを導出した。そのアルゴリズムの計算量について評価を行った結果、ハミング符号など高符号化率の符号については、時間計算量より空間計算量が問題となりうるが、3重重み分布であれば、符号長64程度までは計算できることがわかった。線形ベクトル空間A,Bを符号語とする符号の場合は、2つの符号語間距離は、dim(A∩B)で定義される。

線形性をもつ符号については、距離分布の代わりにこの距離に対応する重み分布を考えることができる。一般の符号の重み分布の計算には、全ての符号語それぞれについてその重みを計算する必要があるが、符号の構造を利用して、重みを計算する必要のある符号語数を減らすことを検討し、いくつかの結果を得た。
セロトニンニューロンによるドーパミン作動性機能の解析

交感神経節前ニューロンは胸髄の側角に存在し、脳幹のセロトニンニューロン、ドーパミンニューロンおよびノルアドレナリンニューロンから神経終末を受ける。我々は酵素組織化学を用いて、ラット胸髄側角ニューロンの20%がB型モノアミン酸化酵素(MAO-B)を持ち、その他の胸髄側角ニューロンはA型モノアミン酸化酵素(MAO-A)もMAO-Bも持たないことを明らかにした。さらにMAO-Bを持つ側角ニューロンは、MAO-AもMAO-Bも持たない神経終末とシナプスをつくることを見い出した。脳幹ドーパミンニューロンはMAO-AもMAO-Bも持たないので、MAO-Bを持つ側角ニューロンにドーパミン神経終末が特異的にシナプスをつくることが考えられる。胸髄側角において神経終末から放出されたドーパミンは、B型MAOを持つ側角ニューロンに吸収されそこで分解される可能性が示唆された。ノルアドレナリンニューロンでは、細胞質で合成されたドーパミンは小胞に移行しそこでノルアドレナリンに変換され、放出されたノルアドレナリンは元のニューロンの細胞質に再吸収され再び小胞に移行する。我々は酵素組織化学を用いて、ラット青斑核ノルアドレナリンニューロンに、ドーパミンおよびノルアドレナリンを分解するMAOが存在することを明らかにした。さらに、MAO阻害剤投与ラットは対照群と比較して、青斑核ノルアドレナリンニューロンにおいてドーパミンおよびノルアドレナリンの免疫染色性が亢進したことを見い出した。これらの結果は、細胞質で合成されたドーパミンの一部は小胞に移行し他のドーパミンは内在性MAOによって分解され、また細胞外から再吸収されたノルアドレナリンの一部は小胞に移行し、他のノルアドレナリンは内在性MAOによって分解されることをが示唆された。モノアミン酸化酵素(MAO)はセロトニン、ドーパミンやノルアドレナリンなどのモノアミンの分解酵素である。我々はラット胸髄の側角ニューロンの細胞体にMAOが存在することを見い出した。電子顕微鏡観察によると、側角ニューロンはMAOを持っているものと持っていないものとに分けることができた。側角ニューロン細胞体のMAOはB型であり、ミトコンドリア外膜に局在していた。B型MAOを持つ側角ニューロン細胞体にシナプスを作る神経終末は、A型MAOもB型MAOも持っていなかった。A型MAOもB型MAOも持たない側角ニューロン細胞体には、A型MAO活性を持つ神経終末がシナプスを作っていた。一方、青斑核ノルアドレナリンニューロンはA型MAO活性を持ち、縫線核セロトニンニューロンはB型MAO活性を持っており、それぞれ胸髄側角に投射することが知られている。また視床ドーパミンニューロンも胸髄側角に投射するが、ドーパミンニューロンのMAO活性は非常に弱いことが知られている。ドーパミンはB型MAOで分解される。以上の所見から、(1)ノルアドレナリン神経終末は、A型MAOもB型MAOも持たない側角ニューロン細胞体にシナプスを作ること、(2)ドーパミン神経終末は、B型MAO活性を持つ側角ニューロン細胞体にシナプスを作ること、(3)胸髄側角において神経終末から放出されたドーパミンは、B型MAOを持つ側角ニューロンに吸収されそこで分解される可能性のあることが示唆された。側角ニューロンはアセチルコリンを神経伝達物質として持ち、交感神経節前ニューロンとして多くの器官の活動を調節している。

交感神経節前ニューロンにおけるB型MAOの機能を解析することは、自律神経系の調節機構の解明につながると考えられる。ノルアドレナリンニューロンは、その細胞質にチロシン水酸化酵素と芳香族アミノ酸脱炭酸酵素を持ち、小胞にドーパミンβ水酸化酵素を持つ。細胞質で合成されたドーパミンは小胞に移行し、そこでノルアドレナリンに変換される。放出されたノルアドレナリンは、元のノルアドレナリンニューロンの細胞質に再吸収され、再び小胞に移行する。また、ノルアドレナリンニューロンはモノアミン酸化酵素(MAO)を持つ。我々はノルアドレナリンニューロンにおけるカテコールアミンの代謝について調べた。MAOの酵素組織化学とチロシン水酸化酵素の免疫抗体法との二重標識法を用いて、ラット青斑核ノルアドレナリンニューロンに、ドーパミンおよびノルアドレナリンを分解するMAOが存在することを明らかにした。さらに、ラット青斑核ノルアドレナリンニューロンにおいて、MAO阻害剤投与によるドーパミンおよびノルアドレナリン量の変化を調べた。正常ラットに比較して、MAO阻害剤投与ラットではドーパミンおよびノルアドレナリンの免疫染色性が亢進した。以上のことから、細胞質で合成されたドーパミンの一部は小胞に移行し、他のドーパミンは内在性MAOによって分解されることを示唆する。さらに、細胞外から再吸収されたノルアドレナリンの一部は小胞に移行し、他のノルアドレナリンは内在性MAOによって分解されることを示唆する。細胞質のドーパミンおよびノルアドレナリンが小胞に移行するのか、それともMAOによって分解されるのか、を調節するメカニズムを究明する必要があると考えられる。
積雪寒冷地の小流域保全に関する農業土木的研究

流域内に展開する農地は、地域生態系全体に対して多様な影響を及ぼす存在である。例えば農地は、マイナスの環境因子を緩衝する性質を有する一方において、営農方法によっては汚濁物質の発生源ともなり得る。とまれ、永続的な農業生産を維持するためには、農地が流域のなかで安定した系として調和する必要がある。ここでは、土壌流亡問題を通じた農業流域保全、とくに積雪寒冷な条件下での保全上の課題を検討し、環境調和型北方農業基盤の確立に向けて考察を加えた。2ヵ年にわたる現地調査・観測等により、下記のごとき事項が明らかとなった。(1)傾斜農地での水食対策には、主要因である降雨の影響を定量化する必要があり、USLEの降雨係数Rはこの目的に沿うものである。しかし、AMeDS等で提供される雨量デ-タでは、USLE本来のR値が得られない。そこで種々のデ-タ型式を検討した結果、10分雨量が近似すること、また流亡土量との相関性も最大であることを確認した。(2)融雪流出による水食影響指数は、123月降水量を1.0倍することで評価されるが、北海道では過大な値となる。そこで枠試験によって修正値を求めた結果、比海道南西部で0.113,札幌で0.014と、かなり小さな値が得られた。これらは地盤凍結がない場合の値であるが、人工的に凍結させた札幌の試験区において0.081となり、約6倍の値を示した。(3)侵食土砂が河川へ流入することを防止するため、傾斜畑の周辺には種々の防災施設が設置されるが、懸濁態成分を完全に阻止することは不可能である。ここでは、水文条件や土地利用との関連で河川浮流土砂流送特性を検討したが、とりわけ融雪期の挙動が注目された。すなわち、この時期の河川浮流土砂は、気温融雪量流量の変動と強い相関性を示す。これは又、河川により、つまり土質、土地利用、水文条件などの流域特性によって、発現形態が大きく異なってくる。農業が環境に与える影響は、極めて多面的である。農地には、マイナス因子を吸収緩和する性質がある一方、営農は地域環境への負荷発生源ともなり得る。そして永続的な農業を営むためには、農地・農業が地域のなかで安定した系として存在する必要がある。ここでは、土壌流亡問題をとおして、農地を含む小流域の保全を考える。土壌はかけがえのない土地資源であるが、水系に流入した場合には汚濁物質として広範囲に影響を及ぼす。本研究は、積雪寒冷条件下での土壌流亡問題を検討し、北方域での持続的農業と農林小流域保全を考えるものである。以下は、これまでの現地観測と調査のなかで明らかになった知見である。傾斜農地の水食現象に対する影響因子は多いが、降水の流出状況が最も重要である。侵食流亡土量を予測するUSLEでは、これを定量化して対象地域の侵食性を評価している。積雪寒冷地では、冬期間降水量を係数化して降雨流出係数に加えているが、これには強い地域性が認められる。冬期間降水量から融雪流出係数を求めるための換算係数は、北海道南部の場合USLE設定値の0.015となり、極めて小さい値である。出水時の河川浮流土砂濃度は、降雨や流量などの水文量と強い相関性を呈する。融雪時の浮流

土砂流送挙動は、降雨時より概ねおだやかな傾向となり、例えば同程度の出水規模では降雨時の方が流送土砂量は大きい。ただし、融雪時に降雨が加わるときには、大量の土砂が流送される。また、融雪の支配的因子である気温条件が浮流土砂流送挙動にも関与し、ほぼ日単位であらわれる融雪出水に対応する積算気温は、そのときの流送土砂量と正の相関関係にあることが明らかになった。今後は、試験流域での調査・観測を続行して資料の収集につとめるとともに、積雪寒冷地の小流域保全に対して農業土木的見地からの検討を行う予定である。積雪寒冷地である北海道では、農地規模や営農方法と相まって特徴的な農地保全問題がみられる。本研究は、傾斜農地面での水食と流亡土砂の河川による流送現象を検討したものであり、前年度に引き続いて現地調査を実施した結果、以下の事項が明らかになった。(1)傾斜農地で水食抑制対策を実施するためには、侵食流亡土量に関する影害因子を定量的に評価する必要がある。USLEの降雨係数Rは、その地域の侵食ポテンシヤルを表わす指標である。Rの算室には、降雨の状況に対応した手法が決められているが、最近の降雨デ-タは一室時間々隔で積算された値として提供される。そして、AMeDASなどの時間雨量では本来の値とかけ離れること、10分などの短時間デ-タによる方が近似することもに流亡土量との相関性も高いことが確認された。(2)隔雪流出による水食への影害を評価する場合、USLEでは123月の降水量を10倍した値を設定して年間値(R)に加える。これを北海道に適用すると過大になるため、枠試験によって修正値を求めた。その結果、北海道西部で0.113、札幌で0.014と、かなり小さな値が得られた。これらはいずれも、地盤凍結のない条件下の値であるが、人工的に凍結させた札幌の試験地では0.081と6倍近い値を示した。(3)河川を流下する浮流土砂は、農地で発生した成分も多いと推定される。傾斜畑の周辺には沈砂地等の対策がなされるものの、懸濁能成分の完全阻止は因難である。ここでは、有効な手法を考える基礎資料として、様々な水文・土地利用等の条件と浮流土砂の関係を検討した。とりわけ隔雪期の挙動は特徴的であり、気温融雪流量の相関性のなかに浮流土砂も対応した挙動を示す。流送土砂量は夏季降雨時に比ベて少ないが、融雪時に降雨があると激増することになる。また、同じ北海道でも土質・土地利用・気象条件の違いによって、発現様式も異なる。
次世代ヒト全ゲノム・オミクスの解析方法論の開発と応用

本計画研究では、トランスオミクス統計解析手法を提案・開発し、各オミクス計測と応用の研究者と連携しオミクスデータを解析することで、トランスオミクスを読み解き、疾患や生体における代謝状態の変化を体系的網羅的に明らかにしている。知識型とし、ゲノムアノテーションによる因子候補の制約・絞り込みを行う方法を開発した。そのために発現(GTEx、GEO)とエピゲノムやTF結合(ロードマップ、ENCODE)、SNP/SNV/変異(WGS、WES、COSMIC、dbSNP)などの公共DBを用いた。因果・階層型とし、様々な細胞種のeQTL、GTEx(全身の各組織部位)による組織特異的なゲノム配列と遺伝子発現の階層構造を用いてトランスオミクス解析を行う方法、発現から免疫細胞プロファイルを推定する方法、ゲノム配列データからタンパク質・アミノ酸配列構造・修飾を高精度に予測する手法を開発した(Scientific Reports 2018, BMC Genomics 2019)。統合型とし、タンパク質間相互作用、パスウェイ、Gene Ontologyネットワークによって分子間相互作用を統合して解析する方法、またヒト-マウスオルソログテーブルによる種間統合を実現した。知識表現として、経路マッピング、分子ネットワーク、知識グラフの3つのアプローチについて論じた(Briefings in Bioinformatics 2018)。開発した手法を用いた実データの解析として、従来のゲノムワイド関連解析(GWAS)を発展させ、遺伝子発現などのオミクスデータとの統合、大規模国際化、分子データベース統合による機能メカニズムの解明という新しい方法論を展開し、アルツハイマー(Human Genetics 2018)、薬剤安全性予測(Life Science Alliance 2018)で成果をあげた。本年度は、トランスオミクス解析の方法論の実装を順調に進め、ヒトのデータを中心とした解析、そしてヒトとマウスのオミクスの統合解析まで成果を出すことができた。知識型解析手法、因果・階層型手法、統合型解析手法の開発では、それぞれ全体の枠組みの整理と、個々の手法開発を循環させながら進めており、個々の手法開発と、実データ解析の両方に関して論文の投稿と出版がなされている。特に、開発した手法を用いた実データの解析として、従来のゲノムワイド関連解析(GWAS)を発展させ、遺伝子発現などのオミクスデータとの統合、大規模国際化、分子データベース統合による機能メカニズムの解明という新しい方法論を展開し、アルツハイマー病、薬剤安全性予測で成果をあげ論文出版できたので、計画は順調に進んでいる。そして黒田班との連携に関しても、ヒトのゲノムワイド関連解析とマウスを用いた代謝疾患解析を領域内連携によって行い、実データ解析手法の確立を進めることもできたことから、現実世界への適用もさらに進んでいるといえる。今後、大規模データによる現象解析を、A01、A02と公募班との連携により進め、統計解析によるデータ駆動型解析を開始する。まず、トランスオミクス解析手法の本実装を行う。知識型解析手法では、エピゲノムやトランスクリプトーム、染色体構造などのアノテーションデータにより、ゲノムから代謝にいたる制約を見出すことでフィルタリングを行う体系的手法を開発する。また公共アノテーション情報や分子データを領域内外から収集する。因果・階層型手法では、領域内で得られる計測データを用い、ゲノムとトランスクリプトーム間から始まる層間の分子の依存関係を、代謝パスウェイへマッピングすることで、代謝に関わるゲノム多様性を同定する。統合型解析手法では、外部データベースや領域内の測定データから生物学的知見を入れ込み、疾患のヘテロ性と原因の相補性を解くため、高次元空間からの次元圧縮、特徴抽出、特徴選択を行う数学的手法と、多階層オミクスデータを同時に扱う枠組みを構築し、これらをパスウェイやネットワークで統合し、原因・関連を同定する手法を実装する。次に、多因子バイオマーカーの同定のため、疾患と正常細胞とでオミクスデータを比較し、知識型と因果・階層型で因子を絞る方法と、統合型で全層縦断的パタンを特定する方法、また、疾患特異的なネットワークを差分により構築し、中心の因子を統計学的に同定する方法を開発する。そして提案手法の実証を、A02計画班でのメタボローム(馬場)、ゲノム(鈴木)、エピゲノム(伊藤)、トランスクリプトーム(鈴木)、プロテオーム(中山)計測のデータを用いて行う。解析対象とし、A01計画班の2型糖尿病モデルマウスを用いた代謝疾患(黒田)、がん細胞(中山)、炎症の発症や慢性化(岡田)、薬剤耐性(松田)の代謝アダプテーションを、連携して研究する。また公募班と連携し、手法の改良と実データへの適用を進める。以下の3点を目的とする。(1)知識型、因果・階層型、統合型の3種類のトランスオミクス統計解析方法の開発と実証。(2)統計的解析による疾患の多因子バイオマーカーや多因子標的分子の候補の推定。(3)がん転移、炎症疾患、糖代謝、薬剤選択のアダプテーション解明と医学応用基盤の構築。本年度は、まず、連携体制の構築、計算環境の構築、そしてトランスオミクス解析手法のプロトタイプの実装を行なった。知識型解析手法では、エピゲノムやトランスクリプトーム、染色体構造などのアノテーションデータにより、ゲノムから代謝にいたる制約を見出すことでフィルタリングを行う体系的手法の最初の基盤を開発した。また公共アノテーション情報や分子データを領域内外から収集した。