hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動物モデルを用いた先天奇形の分子生物学的研究

アドリアマイシンを妊娠ラットに投与することにより、ヒト食道閉鎖・気管食道瘻を高率にかつ再現性よく発生するモデルを確立した。このモデルにて得られた発生異常を呈する胎児と、正常胎児とにおいて、前腸の正常発生と、食道閉鎖・気管食道瘻に至る発生異常とを、三次元構築画像を用いて形態的に観察した。正常では妊娠11日目に前腸腹側に肺芽が出現し、気管・食道気管は気管原基の尾側への延伸によってのみ形成され、両者の分岐部は気管食道中隔説で言われているように頭側へは移動せず、あたかも固定された分水嶺であるかのように観察された。一方ADMラットでは、妊娠11日目には正常と同様の場所に肺芽が形成されるが、正常状態での分水嶺に相当するものがないか、或いは脆弱であるかのように肺芽と背側の食道になる前腸部分が分離せず、共通前腸管として尾側に伸びていき、気管分岐部の高さで左右の気管支原基が分岐し、形態上三分岐になって気管食道瘻の形が形成されるものと思われた。また、正常と比較して際だった脊索の形態異常が観察され、これは肺芽が初めて形態上認められる妊娠11日目から明らかであった。これらのことから、正常状態での前腸の発生分化では、気管は肺芽の尾側への進展により形成されていき、また食道閉鎖・食道気管支瘻は、前腸がもっぱら気管様に分化してしまうことでその形成が行われることが考えられた。さらに正常でみられる気管・食道の分岐部の固定された間質様のものはみられず、また前腸と関連すると思われる脊索異常が発生当初からみられることより、食道閉鎖・食道気管支瘻の形成には前腸と、その周辺の間質組織との細胞間コミュニケーションの異常が関わっていることが示唆された。食道閉鎖症発症モデルを、アドリアマイシン投与ラットにおいて確立した。すなわち、アドリアマイシン2mg/kgを妊娠8および9日目のWistar雌ラットに連日腹腔内投与することにより、胎児の約50%に食道閉鎖症を発生せしめた。さらに、このモデルを使用して食道閉鎖症の発生状況を前腸の分化過程とともに3次元的に観察を行った。すなわち、妊娠11日目から14日目までの胎児胚を採取して、これを固定包埋後連続組織切片を作成し、HE染色後顕微鏡画像を三次元構築ソフト(TRIラトックシステム)を用いることにより観察、比較検討を行った。正常群では11日目には咽頭下部に肺芽が形成されるが、気管の発生分化は、前腸の両側壁が陥入し更に融合してできる隔壁が頭側に進展して気管と食道に分化していくのではなく、気管が胚の成長に伴い尾側に伸展していくのみであるように観察された。さらにアドリアマ花シン投与群では、11.5日には咽頭下部の胚芽が観察されるが、前腸は気管と食道に分化せず、一本の管のままで尾側に延長し、12日目には正常群の気管分岐部に相当する高さで前腸の腹側に左右に分岐する気管枝芽として観察された。また、13日目には気管分岐部附近から細い痩孔が下部食道以下の消化管に連続することが観察された。

現在のところ、我々の実験結果からは、食道閉鎖症の発生は、肺芽は正常通り咽頭下部に生じるが、これより頭側の前腸は気管と食道2者に分化せず、気管のみに分化するために発生することが示唆されている。アドリアマイシン投与ラット(アドリアマイシン2mg/kg妊娠8および9日目のWistar雌ラットに連日腹腔内投与する)において、胎児の50%に食道閉鎖症を発症するモデルを作成し、食道閉鎖症の成因に関連する遺伝子の発現を検討した。まず妊娠11日目から14日目までの胎児胚を採取して、これを固定包埋後連続組織切片を作成し、HE染色にてその形態を観察した。アドリアマイシン投与群では、11.5日には咽頭下部の胚芽が観察されるが、前腸は気管と食道に分化せず、一本の管のままで尾側に延長し、12日目には正常群の気管分岐部に相当する高さで前腸の腹側に左右に分岐する気管枝芽として観察された。また、13日目には気管分岐部附近から細い瘻孔が下部食道以下の消化管に連続することが観察された。さらに、notochord(脊索)は、正常ラットでは神経管と前腸との間に存在するが、アドリアマイシン投与ラットでは、これが細くなり、屈曲蛇行するのが観察された。肺芽分化に関わる可能性の高いSsh遺伝子の発現を、in situ hybridazationを用いて検討すると、正常ではその発現が観察される神経管腹側部と、脊索において、アドリアマイシン投与ラットではその発現が低下していることが観察された。現在のところ、我々の実験結果からは、食道閉鎖症の発生には、少なくともSsh遺伝子の発現異常が関っていることが示唆されている。
カルバマゼピンの経胎盤及び経母乳投与における胎児、児の肝薬物代謝酵素に与える影響

カルバマゼピン(CBZ)は抗てんかん薬として臨床上広く用いられる薬物であり酸化的肝薬物代謝酵素cytochrome P450(P450)、特にラットP450の分子種CYP2Bを最も強く誘導することが良く知られている。本研究では母ラットにCBZを投与し、それが経胎盤、経母乳的に児に移行したときの胎児、児の総P450量、CYP2B蛋白およびPROD活性(CYP2B活性)に対する影響について検討した。さらに胎児期から授乳中にCBZの暴露をうけて成長したラットにCBZを再投与したときの総P450量、CYP2B活性に対する作用についても同様に検討した。その結果、CBZの経胎盤投与では退治CYP2B蛋白およびPROD活性が上昇したことからCYP2B酵素誘導が認められたが、生後5日でその影響は消失していた。CBZの経母乳投与においても、離乳前の雄ラットにCYP2Bの酵素誘導を認めたが、離乳後5日ではその影響は消失していた。また胎児期から授乳中にCBZの暴露をうけて成長したラットにCBZを再び投与しても総P450量およびCYP2B活性に変化はなかった。以上より、CBZを妊娠、授乳中に母体に投与し続けても児の肝薬物代謝酵素、特にCYP2Bに対する酵素誘導は短く、今回の結果からは5日でその影響は消失し、成長してから再びCBZを投与してもCYP2B活性に違いを生じることはなかった。カルバマゼピン(以下CBZ)は抗てんかん薬として臨床上広く用いられる薬剤であり肝薬物代謝酵素であるcytochrome P450(P450)、特にラットにおいてはP450の分子種CYP2Bの誘導を最も強く引き起こすことが広く知られている。本研究で母ラットにCBZを投与し、それが経胎盤、経母乳的に児に移行したときの胎児、児の総P450量、CYP28に対する作用について検討した。さらに胎児期から授乳中にわたりCBZの曝露をうけて成長したラットにCBZを再投与した時の総P450量、CYP2Bに対する作用についても同様に検討した。その結果、CBZの経胎盤投与ではCYP2Bの誘導は胎児期に認められたが、生後5日でその影響は消失していた。CBZの経母乳投与においても、離乳前の雄ラットに酵素誘導を認めたが、離乳後5日でその影響は消失していた。また胎児期から授乳中にわたりCBZの曝露をうけて成長したラットにCBZを再び投与しても総P450量の誘導に変化はなかった。以上より、CBZを妊娠、授乳中に母体に投与し続けても児の肝薬物代謝酵素に対する影響は短く、我々の実験では5日でその影響は消失し、成長してから再びCBZを投与しても酵素誘導に違いを生じる事はなかった。
複合分子系素構造の金属錯体ポリマーの3次元空間構造制御

(1)錯体1のAgには一分子のdpan、二分子のベンゼンとClO_4^-が配位した四面体構造の単核錯体であった。Agにはdpanのアントラセンと一分子のベンゼンがη^2配位し、もう一分子のベンゼンは1個の炭素原子で配位している。この錯体でη^2配位したベンゼンの配位箇所のC=C間距離は1.42Åで約0.02Å長くなっている。1は絶縁体であった。(2)錯体2のAgにはrubがナフタセン骨格の2つの炭素でη^2配位、フェニル基は1つの炭素で配位、さらにClO_4^-とH_2Oが配位し、歪んだ四面体構造をとっている。freeのrubと錯体のC=C間距離を比較すると、Agが配位したナフタセン骨格は1.37Åでfreeのrubでは1.35Åと0.02Å長くなっている。注目されることは二重結合性の強い箇所で錯形成していることである。錯体全体としてはrubが8つのAgと結合し、これらのAgは四分子のrubに架橋した三次元構造を形成している。興味あることにrubのナフタセン骨格は30.5°ねじれている。2の微結晶はg=2.003に有機ラジカルによるシャープなESRシグナルと、g=2.146にAgによるブロードなシグナルが観測され、rubとAgとの間での電荷移動が明らかとなった。有機ラジカルについてのスピン量を測定した結果、0.18%であった。2の電気伝導率σ=1.9×10^<-6>Scm^<-1>であり、I_2ドープしたサンプルはσ=6.6×10^<-4>Scm^<-1>であり、二桁伝導度が増大した。高歪みrubreneを有する2は新しい機能を示すことが示された。1は絶縁体であった。
緑膿菌の多剤排出ポンプを利用した新規標的に対する抗菌剤のスクリーニング系の開発

近年、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、多剤耐性緑膿菌に加え、多剤耐性アシネトバクターやNDM-1産生型の多剤耐性腸内細菌が出現し社会衛生上大きな問題となっている。これらの多剤耐性菌による感染症の脅威に対抗するためには新規抗菌剤の継続的な研究開発が求められている。本研究では、最近見いだされた細菌界に広く保存されているが、動物細胞にはない新規なタンパク分泌系であるTAT系を標的とするハイスループットスクリーニング系を構築するために、緑膿菌の多剤排出ポンプ(MexAB-OprM)の機能をレポーターとする新規な評価系を構築した。ジェネラルなタンパク分泌系であるSec系を介して分泌されるポンプのサブユニットであるMexAのシグナル配列を、TAT系を介して分泌される緑膿菌の病原因子であるホスホリパーゼ(PlcH)のシグナル配列と交換したキメラmexA遺伝子を構築して、染色体上のmexA遺伝子が欠損した宿主細胞に導入した。宿主はポンプが機能しないため指標薬剤であるアズトレオナム(AZT)に高感受性を示すが、キメラmexAをもつ形質転換体はAZTに対し、野生株レベルの耐性度を獲得した。さらに、このキメラmexAの機能的発現がTAT系に依存するか否か評価するために、mexA欠損株にTAT系のコンポーネントであるtatC遺伝子の破壊を導入した二重変異株を作製した。この二重変異株にキメラmexAを導入した形質転換体のAZTに対する感受性はmexA欠損株と同様高感受性であり耐性度が回復しないことから、レポーターとして用いたMexAB-OprMポンプの機能発現がTAT系に完全に依存することが明らかとなった。以上より、本研究で構築した評価系は新規標的であるTAT分泌系に対するハイスループットスクリーニング系として機能することが明らかとなった。近年、過度の抗生物質の使用によりメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)、多剤耐性能を獲得した緑膿菌や結核菌、さらには「最後の切り札」と言われているバンコマイシンにも耐性を示す腸球菌やMRSAが出現し大きな社会問題となっている。これらの耐性菌問題を放置しておくとペニシリン発見以前の時代に逆戻りしてしまうと危惧されており、細菌感染症の脅威に対抗するためには新規骨格を有する抗菌剤、および新規標的を狙った新薬の継続的な研究開発が必須である。本研究では、最近見出された細菌界で広く保存されているが動物細胞は持たない新規タンパク質分泌系であるTAT系を標的とした新規抗生物質のスクリーニング系を開発するために、緑膿菌の各種抗菌剤に対する自然耐性ならびに獲得多剤耐性に深く関与している3つのコンポーネントからなる多剤排出ポンプ(MexA-MexB-OprM)のペリプラズム局在サブユニットMexAの遺伝子を改変し、TAT分泌系依存的にこの薬剤排出ポンプが機能する評価系の構築を試みた。その結果、この改変したMexA遺伝子を導入した評価系は、指標薬剤に対する感受性の低下(耐性値の上昇)が認められたことから、改変MexAは機能することが明らかとなった。TAT分泌系を標的としたハイスループットスクリーニング系を構築するために、今後はこの改変MexAの機能発現がTAT分泌系に依存していることのさらなる検証が必要である。
呼吸器疾患におけるHippoシグナル伝達の役割の検討

2018年度に、当初の予定通りMTsの発現調節に関する研究を行ったが、結果が一定しなかったため、中断する方針とした。一方で、肺発生において、Shh-Fgf10シグナルがYAPの調節を受けることを見出した。免疫組織染色によって、YAPコンディショナルKO肺における、Shhの発現低下およびFgf10の発現の増加を示した他、器官培養により、YAPコンディショナルKO肺の表現型が、Shh投与により改善することを示した。また、細胞実験によりYAPがShhの発現を調節することも示した。現在、論文投稿中である。当初の予定では、MTsの発現調節に関する研究を行う方針であったが、結果が一定しなかったため中断した。上述の通り、新たにShh-Fgf10に着目し、研究を進めた。結果が安定してないChIPアッセイを再度行い、YAPによるShhの発現調節に関しての、より強固なデータを蓄積する。現在、論文投稿中であり、追加のリバイス実験が必要になると考えられる他、ERS 2019での発表も予定している。本研究では、肺発生および呼吸器疾患(特に間質性肺炎)におけるHippoシグナル伝達の働きを、細胞株を用いたin vitro実験や遺伝子改変マウス、ヒト肺組織サンプルなどを用いて、解明することを目的としている。特にpathwayの重要なエフェクターである転写コアクチベーターTAZ(Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif)とYAP(Yes-associated protein)の働きの違いに着目した。TAZとYAPは相同性が高く、多くの機能が重複していることから、両者が区別して研究されることは殆どなかった。当該年度には、TAZ-floxedマウス/YAP-floxedマウスを、SPC-Creマウスと掛け合わせることにより、肺上皮特異的TAZ欠損マウス/YAP欠損マウスを作成した。前者は、コンベンショナルなTAZ欠損マウスと同様の肺胞形成不全の表現型を示したが、肺上皮特異的YAP欠損マウスは、より早期での気管分岐の異常を認め、胎生致死であった。二つの遺伝子欠損マウスの表現型の違いの原因として、発現部位の違いと機能の違いとを検討した。野生型の胎生肺の発現プロファイルを解析し、TAZとYAPの発現のピークが、それぞれ肺胞期と偽腺様期管腔期であり、異なっていることが判明した(形態異常が出現する時期に一致する)。また、下流遺伝子の探索により、YAPがShhの発現をコントロールしている可能性が示唆された。また、ヒト臨床サンプルを用いた解析も進めた。特発性肺線維症患者のfibroblastic fociにおいてYAPが高発現していることを示すことができた。これにより、TAZのみならず、YAPも肺線維症の病態に関与している可能性が考えられた。実験計画書に記載している通り、肺上皮特異的TAZ/YAP欠損マウスを作成するのに、当初はタモキシフェン誘導型のCreリコンビナーゼを使用予定であったが、Creリコンビナーゼを上手く作用させることができなかった(タモキシフェンの濃度調整などを行っていく予定)。そのため、現時点ではSPC-Creとの掛け合わせで解析を進めている。TAZとYAPは相同性が高く、多くの機能が重複していることから、両者が区別して研究されることはこれまでなかった。まず、TAZ-floxedマウス/YAP-floxedマウスを、SPC-Creマウスと掛け合わせることにより、肺上皮特異的TAZ欠損マウス/YAP欠損マウスを作成した。また、YAPの下流遺伝子の探索により、Shhに着目した。細胞株を用いた研究により、YAPがShhの発現に重要な役割を担っていることが示唆された。YAPの欠損肺では、Shhの発現低下、FGF10の発現増加を認め、Shh-FGF10のフィードバックループ機構の破綻が、気管分岐異常の原因であると考えられた。実験計画書に記載している通り、肺上皮特異的TAZ/YAP欠損マウスを作成するのに、当初はタモキシフェン誘導型のCreリコンビナーゼを使用予定であったが、Creリコンビナーゼを上手く作用させることができなかった。そのため、SPC-Creとの掛け合わせでの解析を優先させた。タモキシフェンの濃度調整などを行い、Creリコンビナーゼの発現を確認した。

一方で、肺発生において、Shh-Fgf10シグナルがYAPの調節を受けることを見出した。免疫組織染色によって、YAPコンディショナルKO肺における、Shhの発現低下およびFgf10の発現の増加を示した他、器官培養により、YAPコンディショナルKO肺の表現型が、Shh投与により改善することを示した。また、細胞実験によりYAPがShhの発現を調節することも示した。現在、論文投稿中である。当初の予定では、MTsの発現調節に関する研究を行う方針であったが、結果が一定しなかったため中断した。上述の通り、新たにShh-Fgf10に着目し、研究を進めた。まず、TAZ/YAPの機能の比較に関しては、主として転写コアクチベーターとしての働きに着目する。既によく知られているCTGFの発現調節能には、両者の違いを認めなかったが、YAPのみがShhの発現調節に寄与している可能性が考えられているため、ルシフェラーゼアッセイやChIPアッセイなどによる解析を進める。近年、YAPが成体における組織再生に重要な役割を担っていると報告されている。本研究で、TAZ/YAPが胎生肺の上皮にて重要な役割を担っていることから、これらの遺伝子の肺上皮幹細胞における役割を検討する。細胞株を用いて、幹細胞のマーカーがTAZ/YAPの過剰発現によりどのように変化するのかを確認すると共に、欠損マウスの肺上皮を分離して、その分化能を評価する。また、肺線維症や肺の組織再生のマウスモデルを作成するためには、タモキシフェン誘導型のCreリコンビナーゼを用いて、肺の成熟後にYAPの機能を欠損させる必要があるため、タモキシフェン誘導型のYAP欠損マウスの樹立を目指す。また、肺線維症や肺の組織再生のマウスモデルを作成するためには、タモキシフェン誘導型のCreリコンビナーゼを用いて、肺の成熟後にYAPの機能を欠損させる必要があるため、タモキシフェン誘導型のYAP欠損マウスを樹立する。結果が安定してないChIPアッセイを再度行い、YAPによるShhの発現調節に関しての、より強固なデータを蓄積する。現在、論文投稿中であり、追加のリバイス実験が必要になると考えられる他、ERS 2019での発表も予定している。主として、目的とする遺伝子改変マウスの樹立が当初の計画より遅れたため、飼育費用や解析に使用する費用が計上されなかった。初年度、マウスの樹立が遅れたことにより、マウス飼育のための費用が計上されなかった。
ワイドギャップ半導体結晶における歪の高感度空間マッピング

本研究では,可視紫外域発光素子,高パワー高周波デバイスなど次世代の高性能光・電子エレクトロニクス分野への多大な貢献が期待されている結晶材料であるGaNとZnOについて,基板材料との格子不整合に由来する歪のみならず,結晶のマクロ欠陥が引き起こす歪の空間分布を主に励起子の偏極度を通じて高感度2次元マッピングする計測手法を確立することを目的とした.具体的には,よく用いられる基板であるA面サファイア上に成長したGaN薄膜を試料として,スペクトル分解四光波混合法(FWM)による回折信号を,100ミクロン程度の空間分解能で取得した.FWMを用いる理由は,信号が励起子遷移の双極子モーメントの8乗に比例するため,微小な歪による励起子の偏極度変化が増幅されて検出できるためである.また種々の基板上に成長したGaN薄膜とバルク結晶について測定を行い、分裂エネルギーと強度比の相関から、検出された一軸歪の最小値として6H-SiC試料の結果を採用すると、10^<-5>のオーダーに達している。この値は一般的なX線回折装置で検出可能な最小歪量と同等であり、当初設定した目標値を達成した。対応する励起子の分裂エネルギーは100μeV、線形分光における強度比は1.1以下(FWM分光では強度比(1.1)^41.5に増幅)に相当しており、通常の光学測定では有無を議論することの難しい歪検出を実現したことになる。また同一試料内での測定では、空間的に異なる歪の存在を明らかにすることができた。
スタンダード表現のassociated varietyと巾零軌道の誘導

1.表現論的に意味があると考えられる、実Lie群における巾零軌道の誘導の候補が見つかった。意味があると考えられるのは、次のことが判ったことによる。(1)large typeと呼ばれるスタンダード表現のassociated varietyの生成的K軌道達が、この巾零軌道の誘導を用いて記述される。(2)A型の実Lie群の場合には、表現の誘導におけるinduction by stageに相当する事が、巾零軌道の誘導においてパラレルに成立している。2.1の巾零軌道の誘導を通じてlarge typeのスタンダード表現のassociated varietyの生成的K軌道達が、スタンダード表現のdata(q,H(R),δ,ν)の0-stableな放物型部分環qから一定の手続きで得られる事を示した。この構成の中で(q,H(R),δ,ν)に対応するlarge typeのスタンダード表現に対応するBorel部分環b⊂bのK軌道(旗多様体上のK軌道)とqを用いて誘導された巾零K軌道達の対応は、旗多様体上のK軌道と巾零K軌道達の対応に一般化されるように思われる。又、この対応はmoment mapを用いた別の記述も与えられると考えられる。これらのことは今後、研究の必要があると思っている。これらの結果はJ.Algebraに投稿中である。
笑気吸入後の痛覚過敏反応について--局所脳血流とNO環状GNPの関与

体重約350g前後のラットを使用した。大腿動脈と大腿静脈にPE50のカテーテルを挿入し、これらは血圧測定と薬剤の投与に使用した。気管を切開し筋弛緩剤(パンクロニュウム1mg/kg)の投与下で人工呼吸にて動物を管理した。麻酔は笑気を30%で維持した。人工呼吸管理の条件設定は血液ガスの所見を参考にした(PaCO_2=40mmHg)。一回換気量を2.02.5ml、換気回数70回/分の条件で約67時間の実験に耐えることができた。また脳局所血流量を測定するには蛍光マイクロスフェア(MS)を使用した。脳内の視床と視床下部の血流測定するには蛍光MSを大動脈起始部や左心室内に投与するのでは安定した結果を得ることができなかった。そこで左心房内にカテーテルを挿入することが必要なった。これにはPE10のカテーテルを左心耳から約0.51.0cm進めると左心房に確実に挿入することに成功した。また測定には血液を約1ml動脈から採血する必要があり、これにて循環系が抑制されたので、代用血漿剤の投与で対応した。このような実験条件の確立に多大な時間を使用したが現在脳血流量の測定が可能になり実験動物に疼痛刺激を加えることにより脳局所血流量が増加する傾向がうかがえている。しかし現在、実験例数が少ないがこれらの成果は平成9年度の歯科麻酔学会にて発表予定である。なお脳定位固定装置にラットを固定して視床や視床下部の局所グルタメート測定をおこなった。自発呼吸下のもとにテ-ルクランプにて疼痛刺激を加えたが結果を得て考察する段階にはいたっていない。今後はさらに実験を行いNO-cGMP系の関係を追求する研究を続ける予定である。
フエ歴代皇帝陵周辺集落との協働による歴史的環境のマネジメント手法

本研究の目標は、ベトナム・フエ歴代皇帝陵周辺における歴史的環境保全に関与する集落を対象にして,エコツアーを軸にして地元の生業の育成を含め歴史的環境マネジメントのあり方を検討することである。以下の4点について成果を得た。第1に、前年度までの成果を踏まえて、利水、治水システムと具体的な地域の適正技術など、この地域の環境資源の関係を地図化し、嘉隆帝陵の周辺集落を主対象に、環境マネジメントのための基礎資料を作成し、分析を行った。第3に、嘉隆帝陵の周辺集落において,地元の豊富な農作物やその生産景観をもブランディングする様々な地域資源を盛り込んだエコスタディツアーのプログラム、および関連資料を作成した。これを元に、2018年3月に社会実験としてのエコスタディツアーを主に海外からの観光客、滞在者、専門家の参加により行った。また、観光事業者、地区人民委員会がオブザーバーとして参加し、フエ遺跡保存センター及び、地元集落関係者、及び研究グループが実行者となり、参加者の満足度の高い実験が行われ、有効性と課題を共有することができた。第4に、上記の成果を取りまとめ、関係者による社会実装に関する検討を行い、地元に受け皿組織を設立し、観光事業者と共同して地元の経済活動にも資する仕組みなど、環境・景観マネジメントの次の段階に進める成果を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,ベトナム・フエの阮朝歴代皇帝陵とその周辺の水田が一体となった環境を当該地域の特徴的な歴史的環境と捉え,そのマネジメントの手法を提示することを最終的な目標としている.いわゆる構造物としての遺跡の管理を担当するフエ遺跡保存センターだけではなく,周囲の水田を日常的に管理している集落住民らの協働によってはじめて,当該地域における歴史的環境を持続的にマネジメントすることが可能となるが,そのマネジメントのベースとなるのは集落の定住である.初年度である平成28年度は,そうした周辺集落が水田耕作に利用する水利システムについて,集落住民及びフエ遺跡保存センターとの共同調査を実施し,歴史的水利環境の特徴を詳細に明らかにした上で,現在抱える問題の特定と原因の考察を重点的に行った.具体的には,乾季と雨季に現地調査を実施し,それぞれの季節における皇帝陵のエリア内外に造成された水利システムの実態と特徴,各水利施設の役割について詳細に調査した.そして年度末には,調査結果をフエ遺跡保存センターの所長他幹部スタッフへ報告し,遺跡周辺の水利システムとそれによって支えられる文化的景観に関するさらなる調査の必要性,景観保全に向けた取り組みの必要性について共通理解を深めることができた.当初計画では,集落の定住支援の一つの取り組みとして,住み替えや建て替えなどの住環境改善の方法の検討を予定していたが,研究を開始するにあたり,研究参加者及び,海外協力機関との意見交換を行った上で,皇帝陵の周辺に配された水利システムを利用した営農活動を支援することが,歴史的環境の管理とその担い手支援の方法として最も重要であるとの意見で一致し,予算の制限もあることから計画の工程を上記のように見直すこととなった.尚,住環境改善の方法に関しては,次年度以降,初年度の結果をふまえた上で検討を進める予定である.3つの大学の研究者と2つの大学の大学院生を中心とした広範囲の専門領域からなる研究チームが、連携研究者、研究協力者そして学生の極めて緊密な協働体制の元で、研究が推進されている。また、現地のカウンターパートであるフエ歴史保存センターもファンタンハイ所長の下での研究者との協働体制、対象集落のリーダー層などの全面的な研究協力のもとで、順調に研究が進められている。また、当初、想定していた以上に伝統的環境マネジメント技術が洗練されていて、さらなる調査が必要なことが明らかになった。これに関して集中的な調査研究活動を進めることができ、観光などの地場の産業振興の検討も、多様に展開する可能性が見えてきている。このような状況のもとで、適正技術としての伝統的な環境マネジメント技術に関してさらに精緻な調査を行うことにするなど研究計画の一部組み換えを行うが、研究目的の達成のためにより良い方向であり、概ね研究は順調に進展していると確信している。本研究の目標は、ベトナム・フエ歴代皇帝陵周辺における歴史的環境保全に関与する集落を対象にして,集落民の定住を前提とした新たな歴史的環境マネジメントのあり方を検討することである。本年度は、以下の三点について成果を得た。第1に、前年度までの成果を踏まえて、景観の保全・再生と水資源管理に関わるマネジメントシステムの全体像を把握するため、嘉隆帝陵,明命帝陵,紹治帝陵,嗣徳帝陵の周辺集落を対象に、皇帝陵及び周辺集落、周辺地域の利水、治水システムと具体的な地域の適正技術に関して掘り下げた調査研究をカウンターパートであるフエ歴史保存センターと協力して行い、修復の必要な地点の詳細な表現を含めてとりまとめを行った。第2に、嘉隆帝陵の周辺集落において,多様な観光スタイルを包摂することのできる地域としてHisotorical Eco-Museumの基本認識のもとで、オルタナティブツーリズムのプログラムを作成し、社会実験としてのツアーを2期にわたり行い、地元集落、地区人民委員会、HMCC及び、地元関係者間で、プログラムの有効性と課題を共有し、社会実装に向けての思考が可能なレベルにまで仕上げた。ここには、殆ど認知されていない歴代皇帝陵周辺の環境をエコミュージアムとして楽しんでもらう方法として、地元の豊富な農作物やその生産景観をもブランディングする内容を含んでいる。

第3に、上記の成果を取りまとめ、年度終わりの3月に、カウンターパートであるHMMCと共催で、中央政府、州政府の担当部局、Unesco関係者や、多くの関係者、研究者の参加を得て国際シンポジウムを開催し、上記を含むこれまでの研究成果を発表し、意見交換を行った。その結果、このような成果に元尽く提案を実行に移すための、文化的景観のマネジメント計画の検討、エコスタディツアーの実装に向けて、さらに共同研究を進めることを確認した。本研究では,第1に、歴史資産の保全に関与する集落の定住支援、第2に、地域資源の管理を担うコミュニティの再組織化、第3に、歴史資産を中心とした生態学的環境を体験するオルタナティブツーリズム、の3点から、研究を推進している。第1の定住環境支援に関しては、特に農業を中核にした生活安定のための収入確保が重要であるが、現在機能が悪化している農業水利などの水マネジメントに関して詳細な調査により、成果が得られ、定住支援の方法を共有できている。第2に、上記を通して地元の資源に価値を見いだすエコスタディツアーのプログラムと方法が、集落民の主体的参加により社会実験が進められており、コミュニティの活性化再組織化のきっかけになって居る。第3に、オルタナティブツーリズムの具体化として、エコスタディツアーのプログラムと方法を社会実験により隔離し、地元による社会実装の段階に進んでいる。第4に、上記を推進するため研究成果とそれに基づく提案が、上記の国際シンポジウムを通して、カウンターパートのHMCCはもとより、政府関係者、研究者、地元リーダー層に共有されており、大きな成果が順調に上がっているものと確信している。本研究の目標は、ベトナム・フエ歴代皇帝陵周辺における歴史的環境保全に関与する集落を対象にして,エコツアーを軸にして地元の生業の育成を含め歴史的環境マネジメントのあり方を検討することである。以下の4点について成果を得た。第1に、前年度までの成果を踏まえて、利水、治水システムと具体的な地域の適正技術など、この地域の環境資源の関係を地図化し、嘉隆帝陵の周辺集落を主対象に、環境マネジメントのための基礎資料を作成し、分析を行った。第3に、嘉隆帝陵の周辺集落において,地元の豊富な農作物やその生産景観をもブランディングする様々な地域資源を盛り込んだエコスタディツアーのプログラム、および関連資料を作成した。これを元に、2018年3月に社会実験としてのエコスタディツアーを主に海外からの観光客、滞在者、専門家の参加により行った。また、観光事業者、地区人民委員会がオブザーバーとして参加し、フエ遺跡保存センター及び、地元集落関係者、及び研究グループが実行者となり、参加者の満足度の高い実験が行われ、有効性と課題を共有することができた。第4に、上記の成果を取りまとめ、関係者による社会実装に関する検討を行い、地元に受け皿組織を設立し、観光事業者と共同して地元の経済活動にも資する仕組みなど、環境・景観マネジメントの次の段階に進める成果を得た。皇帝陵及びその周辺集落と一体となった環境マネジメントシステムに関して本年度の成果をもとにして得られた仮説的枠組みを検証するための調査を、フエ遺跡保存センター及び現地の集落のリーダー層との協力のもとで進め、その全体像を明らかにする。
日本近世食文化の実証的研究-食料残滓解体痕跡と食具使用痕跡の分析を中心として-

微小部測定形状測定変位計システム(高精度CCDレーザー変位計:.計測主体・コントローラー:KEYENCE社製LE-4000、ホストコンピュータ:NEC仕製LM40H13、2軸可動ステージ:中央精機株式会社製MMC-2・MMC-K/J、表面解析プログラム:三谷商事株式会社製Tres・Valle Lite ver,1.02)の構築に成功し、0.2ミクロメータの精度で微細な切創と食具使用痕跡の計測を実施した。さらに、このシステムを利用し、北海道・本州・四国・九州にわたる範囲でデータ収集を実施するとともに、今までに分析してきたデータを整理し、報告書を製作した。遺物類と切創や使用痕跡等の分析では、富岡・北野各研究室に装備された実体顕微競・生物顕微鏡や蛍光X線分析装置、ノギス等計測器具を使用し、詳細な属性データの蓄積を図った。分析した遺跡名と資料名を以下に掲げる。北海道:札幌市K501遺跡、千歳市オサツ2遺跡、同市ユカンボシC2遺跡、同市来広遺跡、平取町オパウシナイ1遺跡東北地方:宮城県仙台市青葉城二ノ丸跡、同市養種園遺跡、同市北目城跡中部地方:新潟県糸魚川市清崎城跡、同県同市鉄砲町遺跡、同県同市陣屋跡、同県神林村窪田・松蔭東遺跡隣接地、同県新発田市新発田城、同県朝日村所蔵民具近畿地方:兵庫県明石市明石城跡武家屋敷、同市鷹匠町遺跡、同県姫路市姫路城、同県伊丹市有岡城・伊丹郷町遺跡、京都府京都市近世遺跡群、大阪府大阪市住友銅吹所跡遺跡中国地方:岡山県倉敷市下津井城、同県岡山市岡山城二ノ丸跡、同市天瀬遺跡四国:香川県高松市高松城東ノ丸跡、同県同市中間西井坪遺跡、徳島県徳島市新蔵町3丁目遺跡九州:長崎県長崎市出島遺跡微小部測定形状測定変位計システム(高精度CCDレーザー変位計:.計測主体・コントローラー:KEYENCE社製LE-4000、ホストコンピュータ:NEC仕製LM40H13、2軸可動ステージ:中央精機株式会社製MMC-2・MMC-K/J、表面解析プログラム:三谷商事株式会社製Tres・Valle Lite ver,1.02)の構築に成功し、0.2ミクロメータの精度で微細な切創と食具使用痕跡の計測を実施した。北海道:札幌市K501遺跡、千歳市オサツ2遺跡、同市ユカンボシC2遺跡、同市来広遺跡、平取町オパウシナイ1遺跡東北地方:宮城県仙台市青葉城二ノ丸跡、同市養種園遺跡、同市北目城跡中部地方:新潟県糸魚川市清崎城跡、同県同市鉄砲町遺跡、同県同市陣屋跡、同県神林村窪田・松蔭東遺跡隣接地、同県新発田市新発田城、同県朝日村所蔵民具近畿地方:兵庫県明石市明石城跡武家屋敷、同市鷹匠町遺跡、同県姫路市姫路城、同県伊丹市有岡城・伊丹郷町遺跡、京都府京都市近世遺跡群、大阪府大阪市住友銅吹所跡遺跡中国地方:岡山県倉敷市下津井城、同県岡山市岡山城二ノ丸跡、同市天瀬遺跡四国:香川県高松市高松城東ノ丸跡、同県同市中間西井坪遺跡、徳島県徳島市新蔵町3丁目遺跡九州:長崎県長崎市出島遺跡初年度として、従来のデータの整理を図りデータベースの製作を開始している。特に近世遺跡からの出土量の多い貝類・魚類・鳥類・哺乳類と食具のデータを蓄積しており、岡山城二の丸跡(岡山県岡山市、江戸時代前中期)、下津井城跡(岡山県倉敷市、江戸時代前期)、高松城(香川県高松市江戸時代)、徳島県徳島市新蔵町遺跡(江戸時代前期)、的場遺跡(新潟県新潟市江戸時代)、新潟県朝日村伝世民俗資料、北目城跡(宮城県仙台市、江戸時代前期)、養種園遺跡(宮城県仙台市、江戸時代後期)、オサツ2遺跡・ユカンボシ遺跡(北海道千歳市、江戸時代)、京都市近世遺跡群(京都府、江戸時代)のデータ登録を実施している。被加工物である動物遺存体の切創と食具の微細な構造を分析するために導入した「微小部形状測定用システム(高精度CCDレーザー変位計:KEYENCE社製・処理ソフト:三谷商事社製、試料架台:シグマ社製)」の整備を終了し、非接触、非破壊で0.01μm単位の測定が可能であることを確認し成果を得ている。測定成果の一部は韓国で実施された日韓共催の国際学会「新石器時代貝塚動物遺體』において「動物遺存体出土遺跡の形成過程分析」の題で成果発表を行なった。脆弱遺物保存処理マニュアルについては、措置経過観察、曝露実験を実施し、その有効性を確認しながら草稿を編んでいる段階である。研究実績の概要初年度に実施したデータの整理と自然科学分析システムを利用したデータ収集を展開し、来年度の報告書にむけた分析を実施した。

切創や使用痕跡の分析では、初年度本研究課題で購入した微小部形状測定用高精度CCDレーザー変位計と富岡・北野各研究室に装備された顕微鏡類や科学分析装置類・計測器具を使用し、データの蓄積を図った。具体的には、北海道千歳市オサツ2遺跡、宮城県仙台市青葉城二ノ丸跡、同市養種園遺跡、同市北目城跡、新潟県糸魚川市近世遺跡群、同県日東道遺跡、同県新発田城、岡山県倉敷市下津井城、同県岡山市岡山城二ノ丸跡、同市天瀬遺跡、香川県高松市高松城、兵庫県明石市明石城跡武家屋敷、同県姫路城、京都府京都市近世遺跡群の資料について分析を実施した。分析結果のデータベース製作は、既に初年度にも開始しているが、引き続き平成810年度に実施した『遺存体データベースからみた縄文・弥生時代生業構造の変化』(富岡直人代表・研究経費総額230万円)で購入した情報機器類の資産を活用し、新データの登録を行なった。本課題において、特に上記遺跡出土の脊椎動物遺存体の種構成が明確となり、さらにそれらの残滓に残された切創類の微小形態データの蓄積が図られ、各遺跡での、「切る、削ぐ、叩き割る」といった加工処理工程のあり方が明確に把握された。本研究課題の成果は既に「動物遺存体出土遺跡の形成過程分析」『韓日新石器文化学術シンポジウム発表資料集』と「脊椎動物遺存体画像と切創に関するデータベース構築」『日本文化財科学会第19回大会発表要旨集』において逐次公表しており、今後も論文として学会誌に投稿する予定である。微小部測定形状測定変位計システム(高精度CCDレーザー変位計:計測主体・コントローラー:KEYENCE社製LE・4000、ホストコンピュータ:NEC社製LM40H13、2軸可動ステージ:中央精機株式会社製MMC・2・MMC・K/J、表面解析プログラム:三谷商事株式会社製Tres・Valle Lite ver.1.02)の構築に成功し、0.2ミクロメータの精度で微細な切創と食具使用痕跡の計測を実施した。さらに、このシステムを利用し、北海道・本州・四国・九州にわたる範囲でデータ収集を実施するとともに、今までに分析してきたデータを整理し、報告書を製作した。遺物類と切創や使用痕跡等の分析では、富岡・北野各研究室に装備された実体顕微鏡・生物顕微鏡や蛍光X線分析装置、ノギス等計測器具を使用し、詳細な属性データの蓄積を図った。分析した遺跡名と資料名を以下に掲げる。北海道:札幌市K501遺跡、千歳市オサツ2遺跡、同市ユカンボシC2遺跡、同市末広遺跡、平取町オパウシナイ1遺跡東北地方:宮城県仙台市青葉城二ノ丸跡、同市養種園遺跡、同市北目城跡中部地方:新潟県糸魚川市清崎城跡、同県同市鉄砲町遺跡、同県同市陣屋跡、同県神林村窪田・松蔭東遺跡隣接地、同県新発田市新発田城、同県朝日村所蔵民具近畿地方:兵庫県明石市明石城跡武家屋敷、同市鷹匠町遺跡、同県姫路市姫路城、同県伊丹市有岡城・伊丹郷町遺跡、京都府京都市近世遺跡群、大阪府大阪市住友銅吹所跡遺跡中国地方:岡山県倉敷市下津井城、同県岡山市岡山城二ノ丸跡、同市天瀬遺跡四国:香川県高松市高松城東ノ丸跡、同県同市中間西井坪遺跡、徳島県徳島市新蔵町3丁目遺跡九州:長崎県長崎市出島遺跡
異担子菌酵母の性フェロモン(ファルネシル・ペプチド)の生合成・分泌機構に関する研究

酵母の生活環において、接合型を異にする一倍体細胞は互いに接合型特異的情報分子(性フェロモン)を分泌しその情報を交換し、性接合を行う。異担子菌酵母Rhodosporidium toruloides,の性フェロモン、ロドトルシンAはファルネシル・ペプチド構造を有する極めて特異なシグナル分子である。ロドトルシンA生合成における前駆体のプロセシング(ファルネシル化およびペプチダ-ゼによる切断)ならびに分泌にはまったく新しい機構が関与していることが予想された。そこでロドトルシンA遺伝子をクロ-ン化し、その塩基配列を決定し、ロドトルシンA生合成の前駆体構造を推定し、生合成分泌の機構を予想することを目的とした。得られた成果は次のとおり:(1)ロドトルシンA遺伝子をクロ-ン化、その塩基配列を決定した。予想される性フェロモン前駆体には、性フェロモンペプチドを数個タンデムに含み、それぞれの単位の間には、成熟性フェロモンには存在しないスペ-サ-配列があった。また、分泌たんぱく質に普遍的に存在すると考えられていた分泌のためのシグナル配列が存在しないことが分かった。ロドトルシンAはペプチドファルネシル化による疎水性の賦与が関与した、まったく新しい機構により分泌が行われると予想した。抗体により、予想される分子量の前駆体が生産されていることを確認した。(2)ゲノムサザ-ン解析によりロドトルシンA遺伝子はコ-ドしているペプチドの繰り返し数が3、4または5の3種類存在することが分かった。(3)ロドトルシンA遺伝子はこの性フェロモンを生産する接合型Aの細胞にのみ存在し、その標的細胞であるa細胞には存在しないことが分かった。この結果は性フェロモン遺伝子がいずれの接合型細胞にも存在するというSaccharomyces cerevisiaeでの結果とは大きく異なっている。(4)固相法によりスペ-サ-配列を含むペプチドを合成しペプチドのファルネシル化酵素の検索を行った。酵母の性接合は接合型特異的拡散性情報分子(性フェロモン)によって調節される.異担子菌酵母Rhodosporidium toruloidesの性フェロモン,ロドトルシンAはファルネシル・ペプチド構造を有する特異なシグナル分子である.ロドトルシンAの生合成における前駆体プロッセシング(ファルネシル化およびペプチダーゼによる切断),ならびに分泌には全く新しい機構が関与することが予想される.ゲノム遺伝子およびcDNAをクローン化し,その構造からロドトルシンAの前駆体構造を推定することができた.四または五分子のロドトルシンAをコードする二種類の遺伝子(それぞれRHA 1およびRHA 2と命名)が存在した.転写開始点をS1マッピングおよびプライマー伸長法により決定した.これらの結果に基ずいてロドトルシンA前駆体の構造を推定した.二種類の前駆体はコードするロドトルシンAペプチドの数の違いを除き,極めて類似していた.個々のロドトルシンAペプチドはファルネシル化のシグナルと予想される4個アミノ酸より成るスペーサー配列(THRーVALーSERーLYS)を介して繋った構造をとっていた.また,前駆体における性フェロモン繰り返し配列のアミノ末端側には三個アミノ酸(METーVALーALA)が存在するだけで,分泌蛋白に普遍的に見られるシグナル配列が存在しなかった.

この特異な前駆体構造から,ロドトルシンAは既知の経路とは異なる経路で分泌されると推定した.性フェロモン生産細胞から単離したmRNAのin vitro翻訳産物中には合成ペプチドにたいし作成した抗体と反応し,遺伝子から予想される前駆体の大きさとよく一致する分子量約6万の蛋白質が存在した.ロドトルシンA遺伝子は性フェロモンを生産する接合型A細胞にのみ存在し,相手接合型(a)細胞には存在しなかった.異担子菌酵母Rhodosporidium toruloidesの生活環におけるハプロイド細胞間の性接合は世代交代の重要なエベントである。性接合は拡散性情報分子である性フェロモン(ロドトルシンA)による制御を受ける。ロドトルシンAはファルネシルペプチドの構造をもつ特異な情報分子である。ロドトルシンAの生合成における前駆体プロセシング(ファルネシル化およびペプチド切断)、並びに分泌には全く新しい機構が関与していることが予想される。昨年度、ロドトルシンAのゲノム遺伝子およびcDNAをクローン化し、その前駆体構造を推定することができた。4または5分子のロドトルシンAをコードする2種類の遺伝子(RHA1およびRHA2)が存在した。今年度新たに3分子のロドトルシンAをコードする遺伝子RHA3を見出した。いずれの遺伝子からも含まれる性フェロモンの分子数が異なることを除き、類似の前駆体が作られていることが分かった。前駆体には分泌のためのシグナル配列が存在しないことおよびファルネシル基導入のシグナルと考えられる配列が存在することが大きな特長である。ゲノムDNAのサザーン解析により本酵母の性フェロモン遺伝子は性フェロモン生産株であるA型細胞にのみ存在し、性フェロモン標的細胞であるa型細胞には存在しなかった。両接合型細胞の遺伝子の比較章、性フェロモンをコードする遺伝子周辺のみが異なっていた。これらの結果は性フェロモン遺伝子がいずれの接合型細胞の染色体にも存在し、接合型特異性は転写レベルで調節されているというSaccharo-myces cerevisiaeの結果とは大きく異なる。体酵母の染色体を電気泳動(OFAG)により分離しサザーン法により解析した結果、これら遺伝子は2本の染色体上に存在することが分かった。酵母の生活環において、接合型を異にする一倍体細胞は互いに接合型特異的情報分子(性フェロモン)を分泌しその情報を交換し、性接合を行う。異担子菌酵母Rhodosporidium toruloides、の性フェロモン、ロドトルシンAはフェルネシル・ペプチド構造を有する極めて特異なシグナル分子である。ロドトルシンA生合成における前駆体のプロセシング(ファルネシル化およびペプチダ-ゼによる切断)ならびに分泌にはまったく新しい機構が関与していることが予想された。昨年度までに性フェロモン遺伝子をクロ-ン化、その塩基配列を決定し、その結果予想される性フェロモン前駆体には分泌たんぱく質に普遍的に存在すると考えられていた分泌のためのシグナル配列が存在しないことが分かった。ロドトルシンAはペプチドファルネシル化による疎水性の賦与が関与した、まったく新しい機構により分泌が行われると予想した。そこで本年度はペプチドファルネシル化酵素の検索を行った。(1)ファルネシル化
広域自己反映計算にもとづく適応的並列計算系の実行時検証とそのための仕様記述方式

本研究課題では,アクターモデルを基盤とした自己反映的システムのための仕様記述および実行時検証のための仕組を提供することを目的とする.そのためのアプローチとして,広域自己反映計算(GWR)のための新しい手法を提案した.それにもとづき,プログラミング言語Erlangによる広域自己反映計算機構を実装し,並行文脈指向プログラミングシステムへの応用を通してその有効性を確認した.また,アクターモデルのための形式検証フレームワークおよびAkkaのための実行時検証ライブラリを開発した.特に後者については分散型Webアプリケーションおよびデスクトップアプリケーションを対象にその有用性を示すことができた.初年度は主に基盤となる個別技術についての研究にあてた.具体的には,(A)実行時検証に適した広域自己反映計算系の構成方式の実現と評価,および(B)安全性に関する性質の記述形式および検証手法の提案をそれぞれ行った.それぞれの詳細は以下の通りである.(A)研究代表者が前年度までに行ってきたアクターモデル上の自己反映計算モデルの研究にもとづき,プログラミング言語Erlangによる広域自己反映計算機構の実装とその評価を行った.具体的には,変化する実行環境への動的適応機構を対象に,そのオーバーヘッドを評価項目とした.本研究の特徴は,複数の計算主体(アクター等)からなる系に関する自己反映計算を扱うことにあるが,特にアクターモデルのような非同期通信にもとづく系の場合,通信の遅れを考慮する必要がある.本研究では複数個のアクターからなる系の動的適応を楽観的なアルゴリズムを用いて実装し,適応に伴う同期に必要なメッセージ数や再実行のオーバーヘッドが現実的な範囲内にあることを明らかにした.(B)アクターモデルにもとづく並行計算系を証明支援系Coqを用いて検証するためのライブラリActarioを実装し,例題を通してその有効性を明らかにした.アクターモデルではアクターの名前(アドレス)の一意性を仮定しているが,Coqのような証明支援系による検証を行う上で,その形式化が問題となることがある.Actarioではアクターの名前の生成方式を定め,その方式で生成される名前の一意性をCoqで証明している.これにより,複雑な系を表現する場合においても名前付けが問題とならないことを示した.加えて,現実的な分散システムについての実行時検証方式の提案に向けて,必ずしも信頼できない実行系(例えば人間等)に基づくシステムを並行計算系としてモデル化し,欠陥に対する耐性解析を行う手法を提案した.研究実績の概要で述べているように,基盤となる個別技術についての研究については順調に成果を得ている.これは当初に計画に沿ったものであるため,順調に進展していると判断した.初年度に引き続き基盤となる個別技術についての研究を遂行した.具体的には,(A)小規模計算機システムのための関数リアクティブプログラミング言語の実現方式,および(B)広域自己反映計算にもとづく分散文脈指向プログラミング方式の検討をそれぞれ行った.それぞれの詳細は以下の通りである.(A)本研究課題では,広域自己反映計算にもとづく文脈指向的なシステムの動作を実行時検証の対象としており,その典型的な応用として無線センサーアクターネットワーク(WSAN)を挙げている.個々のセンサーノードやアクターノードの動作も実行時検証の対象となるため,それらの動作を形式化する必要がある.典型的なセンサーノードはマイクロコントローラ等で構成される小規模なシステムであり,その上のプログラムはポーリングと状態機械の組み合わせやコールバック(割込みハンドラ等)で構成される.そのためプログラムの記述が分断されてモジュール化への障害となるとともに,形式的な扱いが難しくなる.本研究課題の第2年度の成果の一つとして,我々は小規模組み込みシステム向けの関数リアクティブプログラミング(FRP)言語を設計・実装し,実際にマイクロコントローラ上で評価を行ってその有用性を明らかにした.設計した言語は純粋な関数型言語であり,実行時検証のための動作の形式化を容易におこなることができる見通しを立てることができた.(B)前年度までに行ってきたアクターモデル上の自己反映計算モデルの研究にもとづき,プログラミング言語Elixirによる分散文脈指向計算機構の実装とその評価を行った.具体的には,文脈を管理するノードの階層化機構と,プログラム中で文脈依存の動作記述(レイヤー)を支援する機構を導入することで,文脈依存なふるまいを行うセンサネットワーク等の記述を容易にできることを確認した.これに関する成果は最終年度に発表する予定である.研究実績の概要で述べているように,基盤となる個別技術についての研究については順調に成果を得ている.これは当初に計画に沿ったものであるため,順調に進展していると判断した.最終年度は,これまでの成果をもとに,組込み・分散計算系をターゲットとして提案手法の有効性を示した.具体的には,(A)組込みシステムのための関数リアクティブプログラミング言語における自己反映計算およびアクターモデルとの統合方式を提案し,それらにもとづいて分散計算系における適応的実行方式の定式化を行った.加えて,(B)アクターモデルを用いたアプリケーションにおいて,これまでに提案してきた実行時検証方式の有効性を確認した.(A)

これまでの成果の一つとして,小規模組み込みシステム向けの関数リアクティブプログラミング(FRP)言語Emfrpを設計・実装し,実際にマイクロコントローラ上で評価を行ってその有用性を明らかにしてきた.本年度は,本言語の実行モデルにアクターモデルを採用することで,非同期性,割り込みや例外,分散処理等のFRPによる表現を可能にすることを示すとともに,自己反映計算機構の導入により,実行時文脈に依存した処理の適切なモジュール化が可能になることを示した.加えて,副作用のないFRP言語による宣言的な記述が,実行時にみたすべき性質の表現および検証に有効であることを確認した.(B)前年度までに行ってきたアクターモデル上の自己反映計算モデルおよび実行時検証の成果にもとづき,プログラミング言語Scalaによるアプリケーション(分散型Webアプリケーションおよびデスクトップアプリケーション)を対象とした実行時検証フレームワークを実装し,その有効性を評価した.本研究課題では,アクターモデルを基盤とした自己反映的システムのための仕様記述および実行時検証のための仕組を提供することを目的とする.そのためのアプローチとして,広域自己反映計算(GWR)のための新しい手法を提案した.それにもとづき,プログラミング言語Erlangによる広域自己反映計算機構を実装し,並行文脈指向プログラミングシステムへの応用を通してその有効性を確認した.また,アクターモデルのための形式検証フレームワークおよびAkkaのための実行時検証ライブラリを開発した.特に後者については分散型Webアプリケーションおよびデスクトップアプリケーションを対象にその有用性を示すことができた.平成28年度以降は,初年度の成果をもとに,いくつかの具体的な分散計算系をターゲットとして,提案手法の有効性を示す.また,初年度の(B)における検討結果をもとに(A)で実装したシステムの実行時検証方式を検討する.これにより提案している広域自己反映計算手法が適応的な分散・並行計算系に対する実行時検証の効率向上に寄与することを明らかにしていく.具体的な対象の一つとして,初年度の発表論文において例題として扱った適応的センサネットワークを扱う.これについては,現在までに設備備品費で購入した16台のマイクロプロセッサボード上に提案システムの実装と予備的な実験を行っている.最終年度は,これまでの成果をもとに,具体的な分散計算系をターゲットとして,提案手法の有効性を示す.また,初年度における検討結果をもとに実装したシステムの実行時検証方式を検討する.これにより提案している広域自己反映計算手法が適応的な分散・並行計算系に対する実行時検証の効率向上に寄与することを明らかにしていく.具体的な対象の一つとして,初年度の発表論文において例題として扱った適応的無線センサーアクターネットワーク(WSAN)を扱う.これについては,現在までに設備備品費で購入したマイクロプロセッサボード上に提案システムの実装と予備的な実験を行っている.プログラミング言語実験に用いるマイクロプロセッサーボードに用いるための周辺機器(センサーボード)について,当初予定していたものよりもやや低価格かつ高性能のものが発売されたため.WSANを構成する実験にもちいた機材(マイクロプロセッサボード等)について,当初予定していたものより低価格かつ高性能のものが発売されたため.今後計画している計算機(TSUBAME)使用料に充て,実験規模の拡大を検討する.より信頼性の高いデータを得られるよう,今後計画している計算機(TSUBAME)の使用料およびWSANによる実験規模のスケールアップに充てる.