hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小管プラス端集積因子（+TIPs）依存的な新規物質輸送機構の探索

細胞生物学培養細胞系とマウスの両面からの解析により、+TIPsに依存的な分泌因子の存在と、+TIPs機能の個体レベルでのインパクトが確認され、所期の目標をほぼ達成した。今後この研究成果を発展させるために重要な礎石となる発見であり、着実な進捗がある。さらにこの発見は、エイジングや妊娠時のホルモン調節に関わるものであり、少子高齢化問題を抱える現代人類の生活の質の向上に関係し重要性が高まっている領域に属する。将来の発展にも期待がかかる。次年度は、APCとLL5に関する解析結果をとりまとめ成果報告を行う。またCRUSPR/Cas9システムを利用したEB1ノックアウトマウスの作製を進め、解析を継続する。LL5はアンチエイジング作用を有する因子の分泌を促進するため、この経路の活性化は健康増進に役立つと期待される。これを実現するためには、まず、1)モデルマウスを用いてコンセプトの妥当性検証を行い、2)培養細胞系でLL5経路を活性化し得るメカニズムの探索を進めていく必要がある。1)については、現在RFP融合LL5ノックインマウスを作成中であるので、外来LL5の発現が十分に高ければLL5の過剰発現が結構増進に効果を及ぼし得るかどうかを検証することができる。また、エイジングに関するモデルマウスを利用して、LL5の変異又は過剰発現が症状に及ぼす効果の調査も有効である。LL5が有望であれば、その機能を制御する方法については培養細胞系で細胞生物学的手法を用いて詳細に調べ、創薬や治療の戦略を検討することができる。APCに関しても同様に、本研究で見出した新規機能が治療の標的として適しているかどうかの検証を行う。今後、本研究の成果を研究を継続・発展させる次プロジェクトのための資源獲得を進める。
Nitroalkane Anomaly:酸-塩基反応の異常性の解明

酸-塩基間のプロトン移動平衡におけるニトロアルカン類の異常性は古くから知られており、nitroalkane anomalyと呼ばれている。水中においてニトロメタンがニトロエタンよりも弱酸であるのも関わらずより大きなプロトン移動反応速度を示す現象は一つの典型的な例である(反応1)。もう一つのよりはっきりした例は、置換フェニルニトロメタンの反応(反応2)における異常なBronsted関係則(α=1.5)である。本研究では、ab initio計算(HF/6-31+G^*、B3LYP/6-31+G^*、MP2/6-31+G^*、MP2/6-311+G^<**>)によって、以下の幾つかの問題について考察した。(1)ニトロアルカンの示す酸塩基平衡の異常性はニトロアルカンの固有の性質に由来するか、すなわち気相で異常が起こるか。(2)溶媒の水はどのような役割をしているか。(3)不均衡遷移状態は、ニトロアルカンの反応で実際に存在するか。(4)異常性の原因は何か。気相中での計算結果については、昨年度に報告した。今年度は、塩基として水3分子クラスターのアニオンを用い、さらにNO2への水分子の水素結合を考慮したクラスターモデルで検討を行った。その結果水2分子で水和された水酸化物イオンを塩基とすることで、プロトン移動反応の遷移状態を決定することができた。反応1に関しては、単純なクラスターモデルではenergy profileが再現されているとは言いがたいが、R=H、CH_3に対する相対的なエネルギー変化は再現され、nitroalkane anomalyが認められた。この反応系では、遷移状態における電荷のimbalanceが存在しており、anomalyの現象が不均衡遷移状態の程度の大小によって支配されていると結論された。反応2に関しては、実験の異常性が再現されなかった。さらなる検討が必要である。酸塩基間のプロトン移動平衡におけるニトロアルカン類の異常性はnitroalkane anomalyと呼ばれている。水中においてニトロメタンがニトロエタンよりも弱酸であるのも関わらずより大きなプロトン移動反応速度を示す現象は一つの典型的な例である。本研究では、abinitio分子軌道法計算計算によって、(1)ニトロアルカンの示す酸塩基平衡の異常性はニトロアルカンの固有の性質に由来するか、すなわち気相で異常が起こるか、(2)溶媒の水はどのような役割をしているか、(3)不均衡遷移状態は、ニトロアルカンの反応で実際に存在するか、(4)異常性の原因は何か、という諸問題について考察した。具体的には、ニトロメタン、ニトロエタンおよび置換フェニルニトロメタンと水酸化物イオン(OH-)ならびにジアン化物イオン(CN-)との気相および水中でのプロトン移動反応をモデル化し、HF/6-31+G^*、B3LYP/6-31+G^*、MP2/6-31+G^*およびMP2/6-311+G^<**>レベルでの理論計算によって検討した。まず、塩基として水酸化物イオンを用い、気相での反応を検討したところ、遷移状態は検出されなかった。一方、より弱い塩基であるシアン物イオンとの反応では、いわゆるdouble-well potentialが観測されたが、酸塩基平衡の異常性は観測されなかった。これに対し、水のクラスターモデルを用いた計算では、水酸化物イオンとの反応においても遷移状態が存在し、しかもニトロメタン、ニトロエタンの反応系ではnitroalkane anomalyが検出された。解析の結果、このanomalyは、遷移状態のimbalanceに由来していることが分かった。同じくラスターモデルを用いても、置換フェニルニトロメタンの反応系では異常性は見いだせず、この反応系では、バルクの水の効果が重要であることが示唆された。

この反応系では、遷移状態における電荷のimbalanceが存在しており、anomalyの現象が不均衡遷移状態の程度の大小によって支配されていると結論された。反応2に関しては、実験の異常性が再現されなかった。さらなる検討が必要である。
心不全における認知機能低下の機序解明と予後との関連

【目的】高齢者心不全は超高齢化社会を迎えた我が国において主要な社会問題であり、不全心の問題だけではなく、心臓以外の合併症を多く抱えている。また、近年では軽度認知障害(MCI; mild cognitive impairment)が注目され、心不全管理においても、明らかな認知症よりもMCIをスクリーニングにより早期発見することが重要と考えている。認知症の原因として、終末糖化産物(AGEs)であるペントシジンが注目され、糖尿病、高血圧など生活習慣病との関連が報告されている。【方法】心不全入院した患者を対象に、退院前にMe-CDTによる認知機能のスクリーニングと血中ペントシジン濃度の測定を行った。また、退院後の心不全再入院、死亡など予後調査も行った。【結果】Me-CDTによる認知機能のスクリーニングを行なった心不全患者202例(70±11歳)のうち、130名(64%)が8.5点以下で認知症の疑い、9点以上の正常は72名(36%)であった。また、血中ペントシジン濃度は、再入院群の方が有意に高値(0.116±0.069, 0.041±0.017μg/ml, p=0.0007)であり、Me-CDTの点数とは負の相関関係を認めた(r=-0.52, p=0.02)。心不全患者の認知機能低下と再入院の関連について予後調査を施行し、3年間では関連を認めなかったが、1年以内での心不全再入院において、再入院群の方が有意差にMe-CDTの点数が低下していた(5.8±2.5, 7.1±2.4, p=0.04)【結論】心不全の再入院における認知機能低下は重要なファクターであり、かつAGEsであるペントシジンは認知機能や心不全再入院と関連を認めた。フレイルの一要素である認知症、特にMCIについては、まずはスクリーニングが重要であり、今後は前向きの介入により心不全再入院が可能かの検証が必要である。高齢者心不全は超高齢化社会を迎えた我が国において主要な社会問題であり、不全心の問題だけではなく、心臓以外の合併症を多く抱えている。本研究では軽度認知障害に注目し、その原因として、糖尿病、高血圧など生活習慣病の認知症との関連が報告されている終末糖化産物(AGEs)であるペントシジンについて検討する。特に、高齢者心不全は左室駆出率の保たれた心不全が多いのが特徴で、そのメカニズムは不明な点が多く、これまで多くの心不全治療薬において臨床試験が行われてきたが、いずれの薬剤においても予後改善効果はなく、本研究の結果が新たな治療戦略の1つになり得る可能性がある。急性心不全で入院している退院前の心不全入院患者を対象に、認知症の評価と終末糖化産物(AGEs)であるペントシジンの測定を行い、その関連について検討する。心臓超音波検査で心機能(左室駆出率、strain解析など)を測定し、左室駆出率の保たれた心不全を左室駆出率40%以上と定義する。初年度ではテーマ1を開始し、心不全における認知機能低下の機序について解明する。次年度以降では、テーマ2も開始し、心不全における認知機能低下が予後におよぼす影響について明らかにする。特に、高齢者心不全に特徴的な左室収縮機能の保たれた心不全に注目し、心不全と認知機能低下の機序解明、さらには心不全再入院との関連について検討し、心不全再増悪による再入院予防の新たな治療戦略の1つになり得る可能性がある。全3年間の計画とし、本研究から45編の学術論文の作成を目標とする。初年度のエントリーを50名と想定していたが、現在40名のデータが揃っており、おおむね順調に進展していると判断している。急性心不全で入院している退院前の心不全入院患者を対象に、心不全患者における認知症の機序解明について、認知症の評価と終末糖化産物(AGEs)であるペントシジンの測定を行い、関連について検討する。また、心不全再入院や心血管関連死などの心血管イベントの予後追跡調査を行う。本研究から45編の学術論文の作成を目標とする。データも揃ってきており、予後調査の段階になり、おおむね順調に進展していると判断している。

特に、高齢者心不全は左室駆出率の保たれた心不全が多いのが特徴で、そのメカニズムは不明な点が多く、これまで多くの心不全治療薬において臨床試験が行われてきたが、いずれの薬剤においても予後改善効果はなく、本研究の結果が新たな治療戦略の1つになり得る可能性がある。急性心不全で入院している退院前の心不全入院患者を対象に、心不全患者における認知症の機序解明について、認知症の評価とAGEsであるペントシジンの測定を行い、関連について検討する。また、心不全再入院や心血管関連死などの心血管イベントの予後追跡調査を行う。本研究から45編の学術論文の作成を目標とする。データも揃ってきており、予後調査の段階になり、おおむね順調に進展していると判断している。【目的】高齢者心不全は超高齢化社会を迎えた我が国において主要な社会問題であり、不全心の問題だけではなく、心臓以外の合併症を多く抱えている。また、近年では軽度認知障害(MCI; mild cognitive impairment)が注目され、心不全管理においても、明らかな認知症よりもMCIをスクリーニングにより早期発見することが重要と考えている。認知症の原因として、終末糖化産物(AGEs)であるペントシジンが注目され、糖尿病、高血圧など生活習慣病との関連が報告されている。【方法】心不全入院した患者を対象に、退院前にMe-CDTによる認知機能のスクリーニングと血中ペントシジン濃度の測定を行った。また、退院後の心不全再入院、死亡など予後調査も行った。【結果】Me-CDTによる認知機能のスクリーニングを行なった心不全患者202例(70±11歳)のうち、130名(64%)が8.5点以下で認知症の疑い、9点以上の正常は72名(36%)であった。また、血中ペントシジン濃度は、再入院群の方が有意に高値(0.116±0.069, 0.041±0.017μg/ml, p=0.0007)であり、Me-CDTの点数とは負の相関関係を認めた(r=-0.52, p=0.02)。心不全患者の認知機能低下と再入院の関連について予後調査を施行し、3年間では関連を認めなかったが、1年以内での心不全再入院において、再入院群の方が有意差にMe-CDTの点数が低下していた(5.8±2.5, 7.1±2.4, p=0.04)【結論】心不全の再入院における認知機能低下は重要なファクターであり、かつAGEsであるペントシジンは認知機能や心不全再入院と関連を認めた。フレイルの一要素である認知症、特にMCIについては、まずはスクリーニングが重要であり、今後は前向きの介入により心不全再入院が可能かの検証が必要である。研究を遂行するためのシステムはできており、更なるデータの集積を継続したい。蓄積したデータを集計し、統計解析をして、学会発表や論文作成でエビデンスを発信していきたい。参加予定であった国際学会が国際テロの直後であり、参加を取りやめたため、旅費を使用しなかった。また、人件費・謝金についても、使用せず、次年度に持ち越しとした。初年度の使用額が計画より少額であったことから、今年度だけではなく次年度使用額が生じた初年度の使用額が計画より少額であったことから、今年度だけではなく次年度使用額が生じた。初年度は症例のエントリーが予定よりは遅れていたが、今年度は研究体制も整備され、来年度内で使用が完了する見込み。初年度に参加できなかった国際学会に参加したり、助成金を使用して、効率良く、研究を遂行したい
工学系日本人大学院生の博士論文英語化推進ツールEJETの開発

工学研究における国際化が進み,「工学の共通語は英語」と広く認識されるようになって久しい。しかし,一方で,工学専攻の日本人大学院生の学位論文は,いまだにその多くが日本語で執筆されている。本研究では,工学系日本人大学院生が学位論文を英語で書く際の心理的・物理的・言語的障壁を解明し,工学学位論文作成支援ツールを開発して,工学系大学院生の学位論文の英語化を推進する。
ラット脳虚血モデルを使った血糖状態の脳障害に対する影響:拡散画像による評価

脳虚血発症時の血糖状態とその早期での虚血範囲の進展の関係についてrat reperfusion ischemic modelを用いて、拡散画像で明らかにすることを目的とした。Wistar ratの3つのgroupのうち、hyperglycemic groupは30分という非常に早い時期で、拡散画像による虚血巣の検出が可能であった。一方、normoglycemic groupとhypoglycemic groupは虚血巣の検出が30分でも可能であったが、その領域はhyperglycemic groupよりも有意に小さかった。normoglycemic groupとhypoglycemic groupの間でその描出に大きな違いはなかった。拡散強調画像での経時的変化では、各groupともに時間とともにその虚血領域は拡大していった。90分後の虚血領域はhyperglycemic groupでは大脳基底核と白質、皮質を含む広範囲な虚血巣の領域であったが、normoglycemic groupとhypoglycemic groupでは虚血巣は大脳基底核に制限されており、皮質の虚血巣は少なかった。T2強調画像では各groupとも、90分後においてもはっきりした高信号として描出されることはなかった。拡散画像を使った健側に対する病変部の平均比は90分後で、hyperglycemic groupが0.52±0.09,normoglycemic groupが0.1±0.02,hypoglycemic groupが0.12±0.03であった。hyperglycemic groupとnormo-およびhypoglycemic groupとの間には明らかな有意差を認めたが、normoglycemic groupとhypoglycemic groupとの間には明らかな有意差はなかった。結論として、虚血時にhyperglycemicである場合には、梗塞領域が広がる可能性を示した。このことは、臨床的に糖尿病患者の血糖controlの重要性、さらにこのような患者で血栓溶解療法を行う際の血糖値のレベルがその予後に影響することを示唆する。低血糖(68+13mg/dl)、正常血糖(145+20mg/dl)、高血糖(465+67mg/dl)のラット各群(各n=5)に対して一過性脳虚血(1時間の中大脳動脈閉塞後再循環)を作った。各群に対して30分毎に6時間までT2強調画像と拡散強調画像を撮像し、その虚血領域の体積を比較検討した。結果:1.低血糖ラット群と正常血糖ラット群では拡散強調画像で虚血後30分から大脳基底核を中心に虚血領域を反映した高信号を認めた。その高信号は再循環開始後にはいったん縮小したが、その後時間経過とともにまた現れ、大脳基底核を中心とした高信号として描出された。大脳皮質の虚血領域は少なかった。低血糖ラット群と正常血糖ラット群で、虚血部の体積に有意な差は認めなかった。一方、T2強調画像では6時間後においても、はっきりした高信号として異常を現さなかった。2.高血糖ラット群では拡散強調画像で虚血後30分から大脳基底核を中心とした高信号を認めた。再循環後は時間経過とともに高信号の虚血範囲はさらに頭頂葉皮質にまで及ぶ広範なものとなった。T2強調画像では3時間後から大脳基底核に淡い高信号が出始め、6時間後にはさらに頭頂葉皮質にまで及ぶ広範囲に高信号を認めた。3.各ラット群で、TTC染色による梗塞範囲と拡散画像の高信号領域はよく一致した。考察:高血糖は一過性脳虚血(虚血後再循環)において、虚血を増悪する因子として働くことが確認された。これを臨床例に当てはめるなら、高血糖症例の塞栓性脳虚血に対し、線溶療法はかえって虚血範囲の増大につながり、危険かもしれないという推察ができる。

このことは、臨床的に糖尿病患者の血糖controlの重要性、さらにこのような患者で血栓溶解療法を行う際の血糖値のレベルがその予後に影響することを示唆する。
近赤外分光イメージングによる食品製造現揚における混入異物検知技術の開発

分光照明装置及び近赤外カメラを組み合わせたスペクトルイメージングシステムを用いて、ブルーベリー果実及び毛髪のハイパースペクトルを1000-1600nmの範囲で計測した。ハイパースペクトルの各画素の値を吸光度に変換して平滑化処理を適用した後、画像の毛髪部分に対象領域(Region of Interest:ROI)を設定し、ROI内に存在する画素の平均スペクトルを算出して、毛髪群の吸光スペクトルとした。同様にして、果実群の吸光スペクトルも算出した。さらに、得られたスペクトルに対して主成分分析及び判別分析を適用した。その結果、誤判別率は0%であり、両群を正確に判別可能なことが示唆された。これは、画像にROIを適用することにより、毛髪部分のみ、果実部分のみの吸光スペクトルを抽出することが可能であり、吸光スペクトルに両者の違いに関わる情報が含まれていたためと考えられる。さらに、主成分分析で得られた固有ベクトルをハイパースペクトルの各画素に適用し、各画素の値が主成分得点となる主成分画像を作成した。また、主成分画像の各画素に判別分析で得られた判別式を適用して毛髪群と判定された画素を白、果実群と判定された画素を黒に彩色し、両者の判別画像を作成した。さらに、画像上のノイズを除去し、線分である特徴を持つ毛髪のみを抽出するため、メディアンフィルタとプルーニングフィルタを適用して、毛髪部分が白く表示される毛髪検知画像を作成した。その結果、毛髪部分をほぼ正確に抽出することが可能になった。機能性食品として関心が高く、輸入量も増加しているブルーベリー果実を供試材料とし、異物として消費者のクレームが多い葉及び枝を選択した。「葉・枝は、果汁と同じ色に染まって目視では検知が難しい」という果実加工工場の状況を再現するために、果汁に30分間浸漬し、果汁と同じ色に染色した。また、CCDカメラの前面に透過波長可変の液晶チューナブルフィルタを装着した分光画像撮影システムを構築し、400-720nmの範囲で、5nmおきにブルーベリー果実及び葉・枝の分光画像を撮影した。同じ条件で標準白色板の分光画像も撮影した。吸光度の定義に従い、得られた分光画像より果実及び葉・枝の可視吸光スペクトルを算出し、吸光特性の異なる波長帯を探索した結果、680nm近傍において、果実の二次微分吸光度が、葉・枝のそれよりも大きく、両者の値が明確に異なることが明らかとなった。そこで、680nm前後の3波長においてブルーベリー果実およびその上に設置した葉・枝を撮影し、得られた分光画像に対して差分処理を行い、各画素の680nmにおける二次微分吸光度を算出した。また、果実群及び葉・枝群の二次微分吸光度の平均値を算出し、両者の中間値を閾値とした。さらに、閾値以上の画素を黒、閾値以下の画素を白とする二値化を適用し、異物の検知画像を作成した。その結果、異物が実際に置かれた位置と画像上で異物と判定された位置は良好に一致し、本手法により異物を効率的に検知可能であることが示唆された。
食品タンパク質由来の脂質代謝改善ペプチドに関する基盤的研究

(1)超遠心法により脂質ラフトを単離し、脂質ラフトのマーカーであるFlotilin及びアルカリフォスファターゼをそれぞれ検出できたことから、脂質ラフト単離法を確立できた。さらに、ラクトスタチン受容体を単離・特定するための新規プローブとして、光親和性標識・蛍光標識IIAEKを合成した。新規プローブと脂質ラフトとを反応させ、ラクトスタチンと相互作用するラクトスタチン受容体候補を特定した。(2)大豆β-コングリシニン(以下BC)の吸収ペプチドを特定し、脂質代謝改善作用との関連性を解析することを目的とする。そこで、11週齢Wistar系雄ラットにBC100 mg/kg B.W.を経口投与した。投与後120分において門脈採血し、血漿を前処理後、九州大学でMALDI-MS、LC-MSを行った。さらに、同条件の血漿について、岐阜大学でUPLC-MSおよびMS/MSを行った。その結果、BC投与後120分の血漿において数種類の特異的ピークがMALDI-MSとLC-MSの両方で確認され、その内2つのピークはUPLC-MSおよびMS/MSで特定(アミノ酸配列非公開)された。現在、動物実験により、コレステロール代謝改善作用を評価中である。また、ヒト血漿中にも、BC投与後の血漿において特異的ピークが検出できた。(3)大豆β-コングリシニン由来の胆汁酸結合性ペプチドについて、ペプチドアレイにより評価し、比較的高い胆汁酸結合能を有する数種類のペプチドが存在することを明らかにした。これら胆汁酸結合ペプチドのうち、ペプチドX(アミノ酸配列非公開)は強力な胆汁酸結合能を有する医薬品コレスチラミンと同程度の能力であり、コレステロールのミセル溶解性を顕著に低下させたことから、コレステロール代謝改善作用に寄与するペプチドであることを明らかにした。当初計画申請した下記のいずれの研究内容においても、研究計画の内容が研究実績の概要のように、予想以上に進展しているためである。(1)ラクトスタチンの媒介する新規肝臓コレステロール(CHOL)分解調節系や新規腸CHOL吸収調節系に関与するラクトスタチン受容体特定(光親和性標識・蛍光標識ラクトスタチン使用)を含めた標的分子を解明する。そのため、ラットの細胞膜を超遠心などにより精密単離し、細胞膜画分と標識ラクトスタチンとの相互作用を種々の手法で解析する。(2)ペプチドアレイを活用したCHOL代謝改善ペプチド発見とその探索評価技術を創成する。(3)ヒトや動物で脂質代謝改善作用を発揮する大豆β-コングリシニン(大豆β)をヒトやラットに摂取させ、投与後に血中に出現する大豆β由来ペプチドをTOF/MSやLS/MSなどで特定する。申請時の計画で遂行することで問題はない。なお、超遠心法により精密単離した脂質ラフト画分を用いて、光親和性・蛍光標識ラクトスタチン(IIAEK)によるラクトスタチン受容体を特定する研究では、内容が極めて新規性が高く、独創性に富むため、実験の考え方の新発想や新規の実験方法が必要のため、これらの点に関する研究体制の強化を図る方針である。たとえば、研究をより高度なレベルで遂行するため、ラクトスタチン受容体(仮説)を特定する研究内容では、脂質ラフト研究者(岐大、北大、東工大)などとの共同研究を計画中であり、より新規性・独創性の高い考え方や方法でアプローチできる目途ができた点は強調すべき点である。(1)従来報告されている方法を参考に、超遠心法により脂質ラフトを単離する方法を構築した。濃縮後に脂質ラフトのマーカーであるFlotilinをWestern blotで、アルカリフォスファターゼの酵素活性測定により、それぞれ検出した。以上のように、脂質ラフトの単離法を確立した。さらに、ラクトスタチン受容体を単離・特定するための標識IIAEKと脂質ラフトとを反応させ、ラクトスタチンの作用と関連する分子Xを特定した。(2)ラットに大豆β-コングリシニンまたは、MilliQ水(対照群)を単回経口投与し、投与後30、60、120分において門脈採血を行った。採取した血液は遠心分離を行い、得た血漿はMALDI-MS分析およびLC-TOF/MS分析を行った。その結果、β-コングリシニン群に特異的なペプチドのピークが、30分、60分、120分において検出された。120分におけるペプチドのピークのうちの半分が複数のラット血漿検体から検出された。また、MALDI-MSで検出されたペプチドのピークのうち数本のペプチドのピークがLC-TOF/MSでも確認された。(3)米α-グロブリン由来の胆汁酸結合性ペプチドについて、ペプチドアレイにより評価し、米α-グロブリン中には、比較的高い胆汁酸結合能を有する5種類のペプチドが存在することを明らかにした。これら胆汁酸結合ペプチドのうち、特に、ペプチドX(特許の関係でアミノ酸配列非公開)は胆汁酸と結合し、ミセルの溶解性を低下させ、コレステロール代謝改善作用に寄与するペプチドであることを明らかにした。申請した下記のいずれの研究内容においても、研究計画の内容が研究実績の概要のように、おおむね順調に進展しているためである。(1)ラクトスタチンの媒介する新規肝臓コレステロール(CHOL)分解調節系や新規腸CHOL吸収調節系に関与するラクトスタチン受容体特定(標識ラクトスタチン使用)を含めた標的分子を解明する。

そのため、ラットの細胞膜を超遠心などにより精密単離し、細胞膜画分と標識ラクトスタチンとの相互作用を種々の手法で解析する。(2)ペプチドアレイを活用したCHOL代謝改善ペプチド発見とその探索評価技術を創成する。(3)ヒトや動物で脂質代謝改善作用を発揮する大豆β-コングリシニン(大豆β)をヒトやラットに摂取させ、投与後に血中に出現する大豆β由来ペプチドをTOF/MSやLS/MSなどで特定する。(1)超遠心法により脂質ラフトを単離し、脂質ラフトのマーカーであるFlotilin及びアルカリフォスファターゼをそれぞれ検出できたことから、脂質ラフト単離法を確立できた。さらに、ラクトスタチン受容体を単離・特定するための新規プローブとして、光親和性標識・蛍光標識IIAEKを合成した。新規プローブと脂質ラフトとを反応させ、ラクトスタチンと相互作用するラクトスタチン受容体候補を特定した。(2)大豆β-コングリシニン(以下BC)の吸収ペプチドを特定し、脂質代謝改善作用との関連性を解析することを目的とする。そこで、11週齢Wistar系雄ラットにBC100 mg/kg B.W.を経口投与した。投与後120分において門脈採血し、血漿を前処理後、九州大学でMALDI-MS、LC-MSを行った。さらに、同条件の血漿について、岐阜大学でUPLC-MSおよびMS/MSを行った。その結果、BC投与後120分の血漿において数種類の特異的ピークがMALDI-MSとLC-MSの両方で確認され、その内2つのピークはUPLC-MSおよびMS/MSで特定(アミノ酸配列非公開)された。現在、動物実験により、コレステロール代謝改善作用を評価中である。また、ヒト血漿中にも、BC投与後の血漿において特異的ピークが検出できた。(3)大豆β-コングリシニン由来の胆汁酸結合性ペプチドについて、ペプチドアレイにより評価し、比較的高い胆汁酸結合能を有する数種類のペプチドが存在することを明らかにした。これら胆汁酸結合ペプチドのうち、ペプチドX(アミノ酸配列非公開)は強力な胆汁酸結合能を有する医薬品コレスチラミンと同程度の能力であり、コレステロールのミセル溶解性を顕著に低下させたことから、コレステロール代謝改善作用に寄与するペプチドであることを明らかにした。当初計画申請した下記のいずれの研究内容においても、研究計画の内容が研究実績の概要のように、予想以上に進展しているためである。(1)ラクトスタチンの媒介する新規肝臓コレステロール(CHOL)分解調節系や新規腸CHOL吸収調節系に関与するラクトスタチン受容体特定(光親和性標識・蛍光標識ラクトスタチン使用)を含めた標的分子を解明する。おおむね申請時の計画で遂行することで問題はない。
染色体凝縮に必須な分裂酵母コンデンシンの活性制御機構の解明

我々の研究室では、真核生物のM期の染色体均等分配について研究を行っており、これまでに分裂酵母を用いて、染色体凝縮に必須なコンデンシン、染色体分離に必須なセパレースとセキュリンの各員電子産物の性質を明らかにしてきた。これらの機能をより深く理解するため、我々はこれまでにない新しいスクリーニング方法「Brute force strategy B」を考案し、セパレース・セキュリンとコンデンシンに適応した。具体的な方法は、まずおよそ1000株からなる分裂酵母の高温感受性変異体ライブラリーを構築し、その中に含まれる株全てに、セパレースなどを大量発現する多コピープラスミドを網羅的に導入し、生育の変化を記述するのである。そして差が見られた株について、その原因遺伝子をクローニングする。その原因遺伝子と、セパレースなどは、何らかの相互作用をするものと期待される。この方法により、我々は52株で何らかの生育の差を見いだした。そして、そのほとんど全てで、原因遺伝子(あるいは可能性が非常に高い遺伝子)を単離することができた。これらの中には、セパレース(Cut1)とコンデンシンサブユニット(Cut14)自身の変異体も複数含まれていた。もしこれらが既存の変異体と違った性質を示せば、セパレースとコンデンシンの機能の解明に役立つであろう。また、Cut14の大量発現で生育が悪くなる株の中には、意外にもDNAポリメラーゼαの変異体が含まれていた。さらに、セパレース・セキュリンの大量発現によって生育が悪くなる株が18株取得され、それらの中には姉妹染色分体合着因子コヒーシンや、セキュリン・サイクリンBの分解に必須なユビキチンリガーゼであるAPC/C複合体と26Sプロテアソーム局在化因子Cut8の変異体、さらには複数の転写因子、そして細胞骨格の維持に必須であると思われるTor複合体のサブユニットの変異体が含まれていた。これらの結果は、コンデンシンとセパレース・セキュリンの、これまでに知られていなかった機能の解析において、大きな助けとなることが期待される。
Kaluza-Klein理論(高次元場の理論)の量子論に関する研究

5次元が連続空間ではなく、離散的、つまり格子上にコンパクト化されていると5次元目に正多角形の対称性がごく自然に存在する。この正多角形の対称性がフレーバーの対称性になっていることを具体的に示し、素粒子の模型を構築した。フレーバー対称性は標準理論のフレーバーの構造を決めているだけではなく、標準理論が超対称化された場合に生ずるSUSYフレバー問題を解決する糸口になっている。さらに、有限群Q6に基づくフレーバー対称性を持つ超対称模型において、Flavor Changing Neutral Current(FCNC)反応(電荷を変えないで粒子の種類が変わる反応)と陽子崩壊ついての調査を行なった。一般に超対称模型は短かすぎる陽子の寿命を予言し、崩壊モードはフレーバーの構造を反映することも知られている。我々は、$Q_{6}$フレーバー対称性が陽子崩壊に及ぼす影響を調べた。その結果、この対称性によって対称性が無い場合と比べて陽子の寿命を約一万倍にすることができることや、実際に各種の崩壊モードが測定された場合、フレーバー対称性を実験的に検証することができる可能性があるとこを指摘した。これら結果は、標準理論を超える素粒子論の発展に大きな影響を与えるもであると期待できる。当研究の目的は、重力を含まないKaluza-Kleinの理論において、正則化依存性をコントロールすることができ、量子補正を計算することは、物理的に意味があることなのかを詳しく調査し、Kaluza-Kleinの理論が、量子論としてどういうふうにして意味のある予言をすることができるかを研究するのが目的である。今年度は、余分な次元(5次元目)が小さな円にコンパクト化されているSU(2)ゲージ理論を非摂動論的に解析することに挑戦した。一般には、4次元以上のゲージ理論はくりこみ不可能で、摂動論の計算がどれほど信用できるか分っていない。具体的には、理論を格子上で定式化し、Monte Carlo simutationを使って、スタティクなクォーク間のポテンシャルやストリングテンションを計算した。そして、円の半径が十分に小さいと、ポテンシャルやストリングテンションはスケーリング則を満たしていることを見い出した。この結果は、スケーリング則が成り立っている領域では、この摂動論的にくりこみ不可能な理論が、非摂動論的にはくりこみ可能な理論のように振る舞っていて、予言力のある理論であることを示している。また、半径を小さくしていくとスケーリング則が変化し、5次元の理論がしだいに4次元的に振る舞っていることを示している。これは世界で始めて得られた結果である。当研究の目由は、重力を含まないKaluza-Kleinの理論において、正則化依存性をコントロールすることができ、量子補正を計算することは、物理的に意味があることなのかを詳しく調査し、Kaluza-Kleinの理論が、量子論としてどういうふうにして意味のある予言をすることができるかを研究するのが目的である。さらに、具体的な高次元の素粒子の模型を考察し、その理論的・現象論的な性質を調査することである。一般には、Kaluza-Klein理論はくりこみ不可能である。くりこみ不可能な理論には、一般に無限個の独立なパラメータがあり、摂動論の枠組みでは予言力が著しく低い。このような理論を非摂動論的くりこみ群を使って解析し、その予言力について調べた。その結果、理論ができるだけ短い距離まで連続理論として振る舞うように要求すると、摂動論では独立なパラメータとして扱わなければならないものもの間に関係が生じ、その帰結として理論の予言力が向上することを見いだした。この結果は、先ず、4次元以上の空間がコンパクト化されていない場合に得られた。その後、4次元以上の空間がコンパクト化されている場合にも得ることことできた。この結果は、高次元スカラー場の理論で得られたものであるが、現実的なKaluza-Klein理論にも拡張することができ、今後の発展に大きな影響を与えるものであると期待できる。当研究の目的は、重力を含まないKaluza-Kleinの理論が量子論としてどういうふうにして意味のある予言をすることができるかを研究するのが目的である。

超対称大統一理論は、電磁相互作用、弱い相互作用と強い相互作用を統一的に記述することができる。しかし、超対称性の破れをコントロールすことが難しく、実験と無矛盾に統一模型をつくることは容易なことではない。一方、超対称性理論には赤外固定点が存在することが知られていて、SUSYフレバー問題の一つの解決方法として、この赤外固定点を利用する方法が考えられる。エネルギーの高いところでは、超対称性の破れをコントロールすことができなくても、低エネルギーになるにつれて、超対称性を破る項がある固定値に収束し、コントロールすことができるようになるという理論的現象である。もし理論に余分な次元が存在するとパラメータの値がより早く固定値に近づくことから、高次元大統一理論では、より優れたSUSYフレバー問題の解決が期待される。今年度は、ゲージ対称群SU(5)に基づく高次元超対称大統一模型を構築し、この可能性を具体的に調査した。期待どうりの結果を数値的に得ることができた。5次元が連続空間でなく、離散的、つまり格子状にコンパクト化されていると5次元目に正多角形の対称性がごく自然に存在する。この正多角形の対称性がフレーバーの対称性になっていることを具体的に示し、素粒子の模型を構築した。フレーバー対称性は標準理論のフレーバーの構造を決めているだけではなく、標準理論が超対称化された場合に生ずるSUSYフレバー問題を解決する糸口になっている。さらに、有限群Q_{6}に基づくフレーバー対称性を持つ超対称模型において、Flavor Changing Neutral Current (FCNC)反応(電荷を変えないで粒子の種類が変わる反応)と陽子崩壊ついての調査を行なった。一般に超対称模型は短かすぎる陽子の寿命を予言し、崩壊モードはフレーバーの構造を反映することも知られている。我々は、Q_{6}フレーバー対称性が陽子崩壊に及ぼす影響を調べた。その結果、この対称性によって対称性が無い場合と比べて陽子の寿命を約一万倍にすることができることや、実際に各種の崩壊モードが測定された場合、フレーバー対称性を実験的に検証することができる可能性があるとこを指摘した。これら結果は、標準理論を超える素粒子論の発展に大きな影響を与えるものであると期待できる。
爪遺伝子診断を利用する食育

本研究の目的は、爪遺伝子診断を利用することで食育の効果を高めることができるのかを明らかにすることである。今回は特に骨量獲得のための食育を実施するため、最大骨量に関与する因子の探索も同時に行った。結果、LRP5(rs376228)が最大骨量に関与する遺伝子多型の一つであること、運動経験の有無が骨量に影響することを明らかにした。遺伝子診断後に食育を実施したところ、自身の健康に対する意識が向上、食育の効果が上がった。従って、低侵襲性の爪を用いる遺伝子診断は、身体的負担をかけることなく、体質に対する意識を高める効果があり、食育を実施する際の新しいツールとして有用であると推察される。本研究の目的は、日本人若年女性の最大骨量に関連する遺伝子多型を明らかにし、遺伝的体質に応じた骨粗鬆症予防のための効率的方法を確立することである。最大骨量に関与する遺伝因子は十分な研究が成されていないため、データが不足している。初年度となる本年度では、遺伝因子を見出すことを主たる達成目標とした。他に、食生活状況を調査し、環境因子についても見当を行った。対象は武庫川女子大学の食物栄養学科に通う学生170名とし、爪のサンプリング、骨評価値の測定、食生活に関するアンケート調査を行った。採取した爪より、ゲノムDNAを抽出し、TaqMan-PCR法にて遺伝子多型の判定を行った。調べた遺伝子多型は、エストロゲン受容体(ESR)存在下のrs9340799(ESRX)とrs2234693(ESRP)、LDL受容体関連タンパク5(LRP5)rs376228、I型コラーゲンrs1800012(CLA1)である。アンケートは、SPSSにより解析を行った。遺伝子のタイプと食生活の内容を表現型である骨評価値と比較することで、関連性をみた。上記の解析から、最大骨量に関連する遺伝因子と環境因子との関連性を見出した。すなわち、以下の3点が明確になった。(2)ESRP(PP)×運動習慣、ESRP(PP)×日光浴⇒骨評価値が有意に低い。(3)LRP5(TT)×歩行習慣、LRP5(TT)×スナック摂取頻度⇒骨評価値が有意に低い。以上の結果は、次の3点の意義がある。第一に最大骨量に関与する遺伝因子が新たに見つけられたこと、第二に食生活(環境因子)によって遺伝因子の影響は増強されので、介入次第で骨量が変化する見込みが見出せたことである。昨年度は、一昨年度に引き続き最大骨量に関連する遺伝因子と環境因子の探索と、遺伝子多型のタイピングの効率化を図ることを目的に研究を行った。前者に関しては、骨評価値と単一の遺伝子においては有意な相関はみられなかった。1つの遺伝子では有意差をみいだせなかった結果から推察すると、複数の遺伝子多型が最大骨量に関係しているのではないかと考えられた。また、同じ遺伝子多型であっても環境因子によって骨量に差のあるケースも多くみられた。様々な要因が複雑に絡み合っている事実を得たことが最大の収穫であった。後者に関しては、爪ケラチンを効率よく分解するプロテアーゼをメロン由来抽出物中より新規に見出した。この新規酵素は、爪ケラチンからのDNA抽出法に用いると、DNA抽出効率を約3.6倍高めるができる。従来、爪組織は硬く消化が困難であるが故に、DNA抽出源として利用が難しかったが、今回の新規酵素によりその利用性を飛躍的に高めたといえる。この成果は、Molecular Biotechnologyに近日中に掲載される予定である。以上の昨年度の成果から、今年度は複数の遺伝子多型のタイプ判定と、環境因子との交互作用についての検討を行うことを計画している。骨量はすぐに変動するものではないため、予め運動経験のある者とない者とで比較することで、明確な環境要因と遺伝要因を探索したい。昨年度からの改良点としては、骨量の測定は従来の超音波による骨評価値ではなく、DEXAによる方法をとる。これは骨量判定の正確性を高めるためである。今年度の最終目標は、遺伝子診断により自らの食生活に対する意識を高め、それによる栄養教育効果を判定することで、新たな食育のツールとして確立することである。骨量は遺伝因子と環境因子によって規定され、若年時に最大骨量を高めておくことが将来の骨粗髪症を予防するとされる。そこで本研究では、遺伝子多型のタイプ判定と、環境因子についての検討を行った。更に、判定結果を被験者にフィードバックし、被験者の意識改善と同時に食育を行った。

日本人の若年女性における最大骨量関連遺伝子多型については報告が少ないため、引き続き最大骨量を規定する遺伝子多型の探索を行った。遺伝子多型の判定は、ビタミンD受容体遺伝子、エストロゲン受容体遺伝子、低密度リポタンパク受容体遺伝子(LRP5)について解析を行った。骨量は超音波骨評価装置を用いて測定した。結果、LRP5(rs376228)において最大骨量との関連を見出した。環境因子については、食事や運動等の生活習慣問うアンケートに回答してもらい、統計解析を行った。結果、小魚の摂取頻度と運動経験の有無が最大骨量に影響していた。更に、遺伝子多型判定結果を被験者にフィードバックし、同時にリーフレットによる食育を行った。遺伝子多型の判定結果は、被験者の体質に対する意識を高める効果があり、その後の食育に対しても自身の体質に応じた具体的な食べ方を知ろうとする積極的態度が観察された。このことから、遺伝子診断は食育に臨む前段階の意識づくりという点に於いて有効であった。一方で、遺伝子診断は将来の疾病に対する過剰な危機感を抱かせる一面もあるため、一定の年齢に達した者に実施すべきと考えられる。以上の結果より、爪という侵襲性の低い材料を用いた遺伝子診断は被験者に身体的負担をかけることなく、体質に対する意識、生活習慣に対する認識を高める効果があり、食育を実施する際の新しいッールとして有用であると推察される。
表面機能性微粒子高分子の合成と応用

表面にアミノ基やイミノ基およびカルボキシル基を有する微粒子高分子として、ビニルピリジン、アクリロイルモルホリン、ビニルイミダゾ-ルおよびアクリル酸とスチレンやメタクリル酸メチルとの共重合体微粒子を水系乳化重合により合成した。均一な粒子サイズ(0.2ー0.5m)の微粒子高分子が得られた。微粒子高分子の表面機能化として、Pd,Pt,Rh,Ag,Cu,Co,Ni等の金属化合物と微粒子高分子を水系およびエタノ-ル系で反応させることにより錯体化を試みた。その結果、表面に金属イオンが固定化された、高分子と金属が複合化した新規な微粒子高分子を得ることができた。固定化量をPIXE分析により調べた結果、アミノ基含有微粒高分子の場合、Pd,Rh,Cu,Agの固定化量が高いこと、カルボキシル基含有微粒子高分子の場合、NaOH水溶液で前処理することによりCo,Ni,Ag等の金属イオンの固定化量が増加することが明らかになった。金属イオンとそれぞれの高分子との反応性をポ-ラログラフィックアナライザ-により調べて行なった。微粒子高分子表面のアミノ基やカルボキシル基を介して固定化された金属イオンを,NaBH_4,エタノ-ル、ホルマリン等の種々の還元剤で還元することによる、粒子サイズの均一なPd,Rh超微粒子が生成することをTEM観察による見出し、これらの一連の反応により、超微粒子金属を表面に均一に担持する微粒子高分子の合成に成功した。PdやRh超微粒子には酸化還元反応における触媒活性が期待できるため、Pd超微粒子担持微粒子高分子の1ーHexeneに対する水添触媒としての機能を調べた結果、活性が認められた。過酸化水素の分解に対する触媒機能を調べた結果、市販のPdーCarbon触媒に匹敵する活性を有することが明らかになった。
多数の参加者の選好を考慮する多目的最適化と協調問題解決および制度設計手法の融合

本研究課題では,コラボレーション支援,電力スマートグリッド,交通や物流の制御,医療施設への搬送計画などで想定される資源割り当てにおいて重要な,多数の参加者の選好の調整を考慮する協調問題解決と制度設計に注目し,それらを融合した問題とその解法について検討している.本年度は,エージェントの選好を考慮する多目的非対称分散制約最適化問題の非集中型解法として緩和法を適用する手法について検討した.エージェントの最大コストを最小化する問題を対象とした.元の問題に罰金法を適用する緩和問題をエージェントに分解し,エージェント間の情報交換により準最適化を行う手法を適用した.緩和法を適用した間接的な問題に基づく解法を用いる場合においても,従来の合計コストの最小化よりも,最大コストを抑制できる例が示された.その一方で非凸な問題における局所解への収束の影響などの課題について今後の検討課題も示唆された.また,複数のエージェントの協調行動を試行錯誤的に獲得する集中型の強化学習において,エージェントの最悪コストと公平性を考慮する指標の導入の可能性について検討した.複数のハンターが逃避的に移動する対象を追い込む追跡問題を題材とし,協調行動の学習過程を変更した貪欲的な手法を適用した.問題が決定論的である場合や雑音が比較的小さい場合は,公平性が比較的改善する結果が示された.その一方で,貪欲的手法が局所解の影響を受ける場合や雑音が大きい問題では効果が小さいなど今後の検討課題も示唆された.本研究課題では,コラボレーション支援,電力スマートグリッド,交通や物流の制御,医療施設への搬送計画などで想定される資源割り当てにおいて重要な,多数の参加者の選好の調整を考慮する協調問題解決と制度設計に注目し,それらを融合した問題とその解法について検討している.初年度の検討として,協調問題解決と多目的最適化を融合した問題とその解法の検討を進めた.多目的最適化問題の解法のアプローチである対話型解法を複数の参加者が交渉を行なう場として捉え,その枠組について検討した.従来の対話型解法は,ユーザからのパラメータ入力にもとづきソルバが解を返す手順を反復することにより,望ましい解を得る.このユーザを複数の参加者の集合,ソルバを調停者とする際の課題を検討した.特に,多目的最適化の指標として公平性を考慮する指標を導入する方法とその影響の基礎的な評価を行なった.また,動的環境における資源割り当てのための,マルチエージェント強化学習に含まれる協調的な行動選択で,参加者の公平性を考慮する方法について検討した.従来の目的が系全体の利益を最大化することに対して,個々の参加者の不平等さの改善を期待し,行動選択の指標を変更することの影響と効果について調査した.特に分散センサ網における観測資源の動的な割り当て問題における未観測領域の削減を例題とした.また,協調問題解決のための分散最適化問題について,公平性を考慮する手法および確率的な解法の改良を検討した.多目的最適化問題の対話型解法のアプローチを,複数の参加者の利益の調整の場として適用する枠組の検討では,公平性を改善することを意図する指標であるleximinに加重した指標を目的とする最適化問題を導入し,パレート最適性と加重による解品質への影響を実験的に評価した.これにより導入した指標が選好の調整における公平性の改善に寄与する一方で,加重の調整の方法についての課題が明らかとなった.動的環境におけるマルチエージェント強化学習において,協調的な行動選択に公平性を導入する方法については,行動選択のための最適化の指標を置き換えた解法を評価した.幾つかの簡単な問題設定においては,最貧者の利益を改善する効果が得られた一方で,より複雑な設定に対応するための,学習側における経験の正規化などの課題が明らかとなった.これらの結果は一定の知見を得るものであり,今後の本研究の改善の方向を示すと考えられる.本研究課題では,コラボレーション支援,電力スマートグリッド,交通や物流の制御,医療施設への搬送計画などで想定される資源割り当てにおいて重要な,多数の参加者の選好の調整を考慮する協調問題解決と制度設計に注目し,それらを融合した問題とその解法について検討している.本年度は,多目的最適化における公平性を考慮するスカラ化の指標を経路最適化問題に導入する手法を検討した.従来の経路最適化では,最短経路を求めることが基本的であるが,その一方で,実際的な場面では,配送等の車両が通過する近隣住民の不満や,経路上の設備の余命の程度など,コストやリスクが極端に高い特定の個所を避けつつ,全体のコストを平準化することが望まれる場合が考えられる.そこで,部分経路コストの最悪値と全体のコストの不平等さを改善する指標であり,かつ動的計画法に分解可能な指標を従来型の経路最適化手法に導入し,このような要件を満足する経路最適化手法を提案した.さらに,このような手法を探査と学習を伴うオンライン型探索に導入する際の問題点を指摘し,その緩和策となる発見的手法について検討した.また,制度設計と分散制約最適化手法の融合の初期検討として,複数の参加者の利益を考慮する非対称な制約最適化問題において,一部の参加者が系の最適化に協力せず,発見的な貪欲戦略に基づく場合の影響を実験的に分析した.このような非厳密解法の視点には系の規模や問題の複雑さの程度が増大した場合の必要性が考えられる.また,勤務時間割スケジューリング問題に,参加者の公平性を考慮する指標に基づく最適化手法を適用した.さらに大規模問題のために,解法に確率的山登り法を適用する際の影響を実験的に分析した.

これにより,指標の種類に固有の探索空間の形状が解品質に影響することや,非厳密解法を用いる場合でも公平性などの性質の一部がある程度は合理的に反映されることが示唆された.多目的最適化における公平性を考慮するスカラ化の指標を経路最適化問題に導入する手法の検討では,最悪コストと不平等性を改善する指標であるleximin/leximaxを可変長の目的ベクトルに拡張し,動的計画法に基づくA*アルゴリズムに適用することにより,この指標のもとで合理的な経路を得ることを示した.また,動的計画法にもとづく,探索と学習を伴う未知の環境下での試行錯誤的な最適化への展開として,オンライン型探索への適用を模索し,探査における単調性が問題となることを示し,これに対する緩和策としての発見的探査を伴うエピソード型学習手法を提案した.これらは,従来の経路最適化手法の指標を置換する拡張の方向性とともに,強化学習等への展開における課題を模索する上での基礎的な成果と考えられる.制度設計と分散制約最適化手法の融合の初期検討である,複数の参加者の利益を考慮する非対称な制約最適化問題における非協力的な参加者の影響についての検討では,ごく基本的な貪欲的戦略による非協力的行動の利害への影響の程度,非協力的な参加者の発見的な選択について検討した.本質的に単純なアプローチが容易ではないことから,基礎検討に留まったが,これらは今後の検討の準備と考えられる.また,勤務時間割スケジューリング問題に,参加者の公平性を考慮する指標に基づく最適化手法を適用する検討では,確率的山登り法にもとづく非厳密解法が局所解の影響を受ける一方で,指標によっては合理的な解を得ることが実験的に示唆されたことに意義があると考えられる.以上の結果は一定の知見を得るものであり,今後の本研究の改善の方向を示すと考えられる.本研究課題では,コラボレーション支援,電力スマートグリッド,交通や物流の制御,医療施設への搬送計画などで想定される資源割り当てにおいて重要な,多数の参加者の選好の調整を考慮する協調問題解決と制度設計に注目し,それらを融合した問題とその解法について検討している.本年度は,エージェントの選好を考慮する多目的非対称分散制約最適化問題の非集中型解法として緩和法を適用する手法について検討した.エージェントの最大コストを最小化する問題を対象とした.元の問題に罰金法を適用する緩和問題をエージェントに分解し,エージェント間の情報交換により準最適化を行う手法を適用した.緩和法を適用した間接的な問題に基づく解法を用いる場合においても,従来の合計コストの最小化よりも,最大コストを抑制できる例が示された.その一方で非凸な問題における局所解への収束の影響などの課題について今後の検討課題も示唆された.また,複数のエージェントの協調行動を試行錯誤的に獲得する集中型の強化学習において,エージェントの最悪コストと公平性を考慮する指標の導入の可能性について検討した.複数のハンターが逃避的に移動する対象を追い込む追跡問題を題材とし,協調行動の学習過程を変更した貪欲的な手法を適用した.問題が決定論的である場合や雑音が比較的小さい場合は,公平性が比較的改善する結果が示された.
雅楽の伝承過程における「唱歌」の教材に基づく日本音楽の指導法開発

1研究目的本研究は、小学校音楽科における日本音楽の指導について、雅楽の伝承過程にみられる唱歌の教材価値に基づいた授業開発を試み、実践場面における児童の音楽行為を省察することで、この学習がもたらす学びの特質を明らかにする実践研究である。2研究方法雅楽の伝承現場では、口頭性を重視した伝承過程が継承され、楽譜に記された旋律に一定の音節をあてて口頭で唱える唱歌を覚えることが必須とされる。学習者は師が範として示す唱歌を繰り返し模倣することで旋律を身体に記憶させていくのである。この方法論を授業の場に適用することで児童の音楽的観察力を高め、他者〓の積極的な関わりを広げて技を獲得する力を育成することができると考えた。3研究成果(1)旋律の演奏法を身体でとらえることができること主に吹き物の習得において、唱歌を歌うことと、それに伴う手の所作を模倣する過程で、雅楽の伸縮するリズム感覚と、アナログ的に移行する旋律の装飾法を児童自身の身体性でとらえることができた。(2)合奏における楽器相互の関係が理解できること唱歌を通して身体にきざまれた技をもとに合奏に参加することで、他の楽器との旋律の異同関係を把握でき、状況の変化に対応して演奏を調整する力が育まれた。(3)唱歌を歌い合わせることで合奏時の響きを体感できること雅楽の合奏に用いられる全ての楽器を揃えることができなくとも、各楽器の唱歌を歌い合わせることを通して、雅楽独特のヘテロフォニックな響きを体感的に理解することができた。