hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自然災害は政府の質にどのような影響を与えるか？：国際パネルデータによる検証

本研究の目的は、自然災害が政府の質にどのような影響を与えるのかをデータを用いて実証分析することである。初年度は「関連する文献のサーベイ」、「関連データの整理」、「実証分析」を行った。「実証分析」では整理されたデータを用いて、クロスカントリー・パネルデータによる回帰分析を行い、自然災害の頻度が各国の政府の質にどのような影響をあたえているのかについての実証分析を試みた。その結果、自然災害の頻度が多い国ほど政府の質が向上する傾向があり、特にその傾向は地震などの地質的災害に顕著に見受けられるものであった。また得られた実証結果の解釈・議論を行い、今後の分析の方向性を検討した。2年度は昨年度得られた回帰分析結果から、更なる分析のために必要となったデータの収集・整理を行った。「論文の作成・発表」については得られた実証結果を議論し、まず論文構成に関する打ち合わせを行った。その後、論文のアウトラインを作成し、今後の論文執筆の方向性の確認をした。発表については最終年度に行う予定である。本年度は研究課題の最終年度であり、共同研究者であるMark Skidmore教授の所属するミシガン州立大学に滞在し、「論文の改訂および完成」、「作成したデータの公表」を予定していたが、代表者が病気をしてしまったため、研究は主に電子メール等によるやりとりで行った。また予定していた国内外の学会・研究会の発表は、代表者の渡米が中止となり実現できなかった。この発表を翌年度に行う予定であり、発表で得られたコメントに基づいて、論文の改訂作業を、共同研究者とともに議論しながら進めて論文を完成させていく。完成した論文は、海外査読付雑誌に投稿し、全世界にむけて公表していくことを目指す。代表者が病気のため予定していた渡米ができず、共同研究者であるMarkSkidmore教授の所属するミシガン州立大学に滞在しての共同研究ができなかった。このため電子メール等によるやりとりとなり、研究に遅れが出た。研究計画では本年度は「論文の改訂および完成」、「作成したデータの公表」を予定していたが、代表者の病気により遅れが出ている。翌年度は研究計画に沿って、本年度に予定していた「論文の改訂および完成」、「作成したデータの公表」を行う予定である。本年度は私が共同研究者であるMarkSkidmore教授の所属するミシガン州立大学に2017年3月10日から3月23日まで滞在し、研究計画に沿って以下の研究活動を行った。1)関連文献のサーベイ:ミシガン州立大学に滞在中、ともに議論を重ねて必要な文献を確認、参照した。2)関連データの整理:ミシガン州立大学滞在中に、分析を行う際にどのようなデータが適切であり必要であるのかについての議論を行った。そして一般公表されている複数のwebサイトから「政府の質に関するデータ」と「自然災害に関連したデータ」を入手し、およそ200か国における1996年ー2000年、2000年ー2004年、2004年ー2008年、2008年ー2012年、2012年ー2015年の5期間パネルデータを作成した。3)実証分析:整理されたデータを用いて、分析の基礎となるクロスカントリー・パネルデータによる回帰分析を行い、自然災害の頻度が各国の政府の質にどのような影響をあたえているのかについての実証分析を試みた。その結果、自然災害の頻度が多い国ほど政府の質が向上する傾向があり、特にその傾向は地震、雪崩、地滑り、火山活動などの地質的災害に顕著に見受けられるものであった。本年度は、1)関連する文献のサーベイ・整理、2)関連データの整理、3)実証分析、4)理論的背景の考察の4項目を行う予定であったが、1)、2)に関しては作業がほぼ完了した。3)については、基礎的な回帰分析を行い、今後の方向性を議論している。4)については、3)の実証分析と関連させながら、分析をすすめていく方針である。本年度は私が共同研究者であるMarkSkidmore教授の所属するミシガン州立大学に2017年7月21日から8月14日まで滞在し、共同研究を行った。今回は、研究プロジェクトの2年目であり、昨年度に行った研究を踏まえた上で、1)データの収集および整理、2)実証分析、3)論文の作成の3点を中心に行った。1)データの収集および整理に関しては、昨年度得られた初歩的な回帰分析結果から、更なる分析のために必要となったデータの収集・整理を行った。具体的には、自然災害の発生が各国の政府の効率性に与える影響を考慮する際に、どの程度国民が自由に意見を表現できるか、またその表現手段が充実しているかが重要であると考え、世界各国の「国民の表現の自由度」や「インターネットなどのメディアの自由度」のデータを重点的に検証・収集し、整理した。2)実証分析に関しては、自然災害の発生が各国の政府の効率性に与える影響について、約200か国のパネルデータを用いた推計を行った。得られた結果は、自然災害の回数は政府の効率性にプラスの影響を与えていることを示し、その効果はより表現の自由度が高い国ほど大きいことを示すものであった。

3)論文の作成については、得られた実証結果を議論し、まず論文構成に関する打ち合わせを行った。その後、論文のアウトラインを作成し、今後の論文執筆の方向性の確認をした。本年度は、「論文の作成・発表」を行う予定であったが、論文作成中に追加の実証分析やデータの追加による再検証等が必要となることが判明し、論文の完成・発表までには至らなかった。しかしながら、論文の作成は概ね順調に進行しているので、来年度は、「論文の完成・発表、改訂、査読誌への投稿」を行う予定である。本研究の目的は、自然災害が政府の質にどのような影響を与えるのかをデータを用いて実証分析することである。初年度は「関連する文献のサーベイ」、「関連データの整理」、「実証分析」を行った。「実証分析」では整理されたデータを用いて、クロスカントリー・パネルデータによる回帰分析を行い、自然災害の頻度が各国の政府の質にどのような影響をあたえているのかについての実証分析を試みた。その結果、自然災害の頻度が多い国ほど政府の質が向上する傾向があり、特にその傾向は地震などの地質的災害に顕著に見受けられるものであった。また得られた実証結果の解釈・議論を行い、今後の分析の方向性を検討した。2年度は昨年度得られた回帰分析結果から、更なる分析のために必要となったデータの収集・整理を行った。「論文の作成・発表」については得られた実証結果を議論し、まず論文構成に関する打ち合わせを行った。発表については最終年度に行う予定である。本年度は研究課題の最終年度であり、共同研究者であるMark Skidmore教授の所属するミシガン州立大学に滞在し、「論文の改訂および完成」、「作成したデータの公表」を予定していたが、代表者が病気をしてしまったため、研究は主に電子メール等によるやりとりで行った。また予定していた国内外の学会・研究会の発表は、代表者の渡米が中止となり実現できなかった。この発表を翌年度に行う予定であり、発表で得られたコメントに基づいて、論文の改訂作業を、共同研究者とともに議論しながら進めて論文を完成させていく。完成した論文は、海外査読付雑誌に投稿し、全世界にむけて公表していくことを目指す。代表者が病気のため予定していた渡米ができず、共同研究者であるMarkSkidmore教授の所属するミシガン州立大学に滞在しての共同研究ができなかった。このため電子メール等によるやりとりとなり、研究に遅れが出た。研究計画に沿って、引き続き研究を行っていく。平成29年度は、これまで行ってきた実証分析結果を整理しまとめた上で、論文の作成を行い、国内外の学会で発表していく。平成30年度は、学会等で得られたコメントをもとに改訂し、海外査読付雑誌に投稿していく。また作成されたデータを電子メールやインターネットを用いて公表していきたい。研究計画に沿って、引き続き共同研究を行っていく。平成30年度は、研究論文の初稿を完成させ、研究会や学会等で論文報告を行い、そこから得られたコメントをもとに改訂し、海外査読付雑誌に投稿していく。また作成されたデータ等を電子メールやインターネット等を用いて公表していきたい。
ペロフスカイト型複合酸化物における層状構造化機構と物性変化に関する研究

2年間にわたる本研究において、主に以下の2つの系を取り上げ、陽イオン置換とキャリアドーピング及び層状構造変化の密接な関係を明らかにしてきた。まず、Bカチオンとして銅の他にチタン、ルテニウム等の異種のイオンを含む一連の化合物(A_n(Cu,Ti,Ru)_nO_<3n-δ>:nは単位胞中のペロフスカイト単位数)を取り上げた。一般に、酸化物高温超伝導体はペロフスカイト構造(組成式)ABO_3)を基本とし、CuO_2超伝導面を有するために2次元性の強い結晶構造を持っているが、我々の研究により発見した2つの新しい銅チタン酸化物系、Ln_2CaBa_2Cu_2Ti_3O_<14>(Ln_2=La_2Tb_2,LaYTbY)及びLn_2Ca_2Ba_2Cu_2Ti_4O_<17>(Ln_2=Pr_2Tb_2)においては、Ti^<4+>サイトへのCu^<2+>置換によりCuO_2面へホールドーピングを行った場合、置換量の増大とともにCuO_2面の多い相から少ない相への相変化が起きることを明らかにした。また、この相変化によってCuO_2面へのホールのドープ量も変化することを見出し、層状構造化・陽イオン比とホールドーピングの間には非常に興味深い関係があることが判明した。また、銅ルテニウム酸化物系において、新規超伝導体RuSr_2EuCu_2O_yを発見し、この系において話題となっている「強磁性と超伝導の共存」について、その是非を議論した。また、高温超伝導体は一般に酸化物であるが、本研究では同様な層状構造を持つ新たな系として、層状硫化酸化物(一般式:(Cu_2S_2)(Sr_<n+1>M_nO_<3n-1>))を取り上げ、新物質探索を行った。Mサイト金属置換を行うことにより3つの新規層状硫化酸化物、(Cu_2S_2)(Sr_2CuO_2)、(Cu_2S_2)(Sr_2NiO_2)および(Cu_2S_2)(Sr_3Sc_2O_5)を発見し、その構造および磁性について議論した。また、この系においても他価数金属置換によりキャリアドープが可能であることを示し、今後の物質開発における指針を得た。本年度は、Bサイト陽イオン(Bカチオン)として銅の他にチタン等異種のイオンを含む一連の化合物(A_n(Cu,Ti)_nO_<3n-δ>:nは単位胞中のペロフスカイト単位数)を取り上げ、これまでの研究結果をもとに、陽イオン置換とキャリアドーピング及び層状構造変化の密接な関係を明らかにした。一般に、酸化物高温超伝導体はペロフスカイト構造(組成式ABO_3)を基本とし、CuO_2超伝導面を有するために2次元性の強い結晶構造を持っている。CuO_2面を分けるブロック層に化学的修飾(酸素量制御(ABO_<3-δ>)、陽イオン置換((A、A')(B、B')O_3)等)を施し、キャリア(正孔)を導入(ドーピング)することにより超伝導が発現する。我々の研究により発見した2つの新しい化合物系、Ln_2CaBa_2Cu_2Ti_3O_<14>(Ln_2=La_2Tb_2,LaYTbY)及びLn_2Ca_2Ba_2Cu_2Ti_4O_<17>(Ln_2=Pr_2Tb_2)において、Ti^<4+>サイトへのCu^<2+>の置換によりCuO_2面へホールドーピングを行った場合、陽イオン置換量が増すにつれ、CuO_2面の多い相から少ない相への相変化が起きることを明らかにし、結果を論文としてまとめた。。この相変化によって、CuO_2面へのホールのドープ量も変化し、層状構造化・陽イオン比とホールドーピングの間には非常に興味深い関係があることが分かった。

また、銅ルテニウム酸化物系において、新規超伝導体RuSr_2EuCu_2O_yを発見し、この系において話題となっている「強磁性と超伝導の共存」について、その是非を議論した。また、高温超伝導体は一般に酸化物であるが、本研究では同様な層状構造を持つ新たな系として、層状硫化酸化物(一般式:(Cu_2S_2)(Sr_<n+1>M_nO_<3n-1>))を取り上げ、新物質探索を行った。Mサイト金属置換を行うことにより3つの新規層状硫化酸化物、(Cu_2S_2)(Sr_2CuO_2)、(Cu_2S_2)(Sr_2NiO_2)および(Cu_2S_2)(Sr_3Sc_2O_5)を発見し、その構造および磁性について議論した。また、この系においても他価数金属置換によりキャリアドープが可能であることを示し、今後の物質開発における指針を得た。
精度保証のための高性能計算技術の創成

高精度行列-行列積(HP_GEMM)の新実装方式の開発と性能評価を行なった。HP_GEMMを実現するスレッド並列化において疎行列化を行い演算量を削減する高性能実装方式を開発した。既存のスーパーコンピュータで複数の方式の実装評価を行った。これらの方式は、疎行列格納方式CRS、ELL、密行列積DGEMM方式、および、疎行列-ベクトル積の実装を問題特性を利用しスレッド実行効率を高める。性能評価により各実装方式の性能を明らかにした。HP_GEMMの精度面について理論検討・実装・評価を行った。特に、行列積のエラーフリー変換を用いて隣接浮動小数点丸めを達成するアルゴリズムを開発した。本年度は、以下の実績が達成できた。(1)高精度行列-行列積(HP_GEMM)実装方式と性能評価:HP_GEMMについて、最先端のスーパーコンピュータFX100において基本的な性能を評価した。また、HP_GEMM中の行列が疎行列化する場合に、高速化のために疎行列化して塩酸する実装方式に関して、疎行列データ構造の1つであるELL方式を利用した新規の実装方式を開発した。(2)HP_GEMMのアルゴリズムの検討:高精度な行列・行列積について、目標となる精度を設定し、それを厳密に達成するアルゴリズムについて検討を行った。提案する手法は分散処理の数値計算ライブラリPBLASにおいて、特にPDGEMMルーチンに大きく依存するために、高速・高並列化効率が期待される。また、倍精度よりも少々高い精度に特化された高精度計算法のプログラムを分散メモリ環境用に試作した。(3)ベンチマーク方式の検討:精度保証付き数値計算の観点に基づくベンチマークを設計するため、線形問題について高性能計算環境に適用可能な高精度計算法を開発した。この方法は、反復改良法をベースとしており、問題の難しさに応じて適応的に計算精度を変化させ、最終的な結果精度を達成するためのものである。また、計算精度を変化させて線形計算を実行するためには、行列ベクトル積、ベクトルの内積の計算について高精度化が必要であり、これを高性能計算環境で達成するためのアルゴリズムを内積計算ベースで試作し、次年度に向けての準備を整えた。本年度の目標については、実際の最新スーパーコンピュータを用いて以下の研究を行うことであった:(1)高精度行列-行列積(HP_GEMM)実装方式と性能評価、(2)HP_GEMMのアルゴリズムの検討、(3)ベンチマーク方式の検討。この全項目において、全てを達成できたため、進捗はおおむね順調と考える。一方、次の項目については、本年度中の検討ができなかった:(1)ハイブリッドMPI/OpenMPの新方式の検討、(2)通信削減方式の検討、(3)自動チューニングの適用。しかしこれらの項目は、来年度の研究課題とすることで、ほぼ計画通りの研究遂行が可能となると考えている。本年度は、以下がの項目が達成できた。(1)高精度行列-行列積(HP_GEMM)実装方式と性能評価:HP_GEMMを実現するスレッド並列化において、疎行列化を行い演算量を削減する高性能実装方式の開発を行った。さらに、既存のスーパーコンピュータで、複数の方式(疎行列格納方式CRS、ELL、密行列積DGEMMによる方式、および、疎行列-ベクトル積の実装について、問題特性を利用してスレッド実行効率を高める方式)を実装し、スレッド実行時の性能評価を行った。また、開発した複数のHP_GEMM実装に対する各精度について、任意精度ライブラリを用いて4倍精度相当の演算結果と比較した。このことで、精度の検証だけではなく、実行時間の観点からみた有効性評価を総合的に行うことが可能となり、総合的な性能評価の観点から、どの実装方式が有効かを明らかにすることができた。(2)高精度アルゴリズムの検討:本年度は高精度行列積の精度面についての理論・実装・評価を行った。隣接浮動小数点丸めとは、真値に隣り合う浮動小数点数のどちらかを返す丸めであり、非常に高精度なことが知られている。この精度保証法および性能評価を行った。問題が良条件な場合、近似計算の7倍程度の時間で隣接浮動小数点丸めが達成されることを数値実験により示した。(3)ライブラリ公開:(1)で開発した複数のHP_GEMMのスレッド実装について、コードの整備を行った。このことで、フリーソースコードとしての無償公開に貢献した。現在までの進捗状況に示した、本年度中の検討ができなかった事項である、以下を中心に研究を進める。(1)ハイブリッドMPI/OpenMPの新方式の検討、(2)通信削減方式の検討、(3)自動チューニングの適用。高性能計算
新規Parenting（育児）マニュアル作成に向けた親子介入支援の客観的効果検証

発達障障害児とその保護者12組を対象にしたペアレントトレーニングを基にした親子支援による1年間の介入実験を行い、いくつかのパラメーターを用いてその効果を検証した。2017年8月(第1回)、2018年2月(第2回)、2018年8月(第3回)の3回にわたりプロトコルに従い、各種生理学・心理学・脳科学測定を行った。さらに被検者親に対しては、1年間の実験期間中、定期的に「イライラの鎮め方」、「ストレス対処」、「親子の会話術」など独自のワークショップを行い、その内容を家庭内で実践し、正しいペアレンティングをもとにした親子関係を構築するよう指導した。一方、子に対しては、1年間に定期的に独自の子ども対象のワークショップに参加することを義務付け、ゲームや身体を動かすリラクセーションメソッドを行いながら、医師、公認心理師、学生が行動観察を行い、記録した。各被検者には、事前に実験の流れおよび主旨を説明し、承諾を得た上で実験を行った。2018年度は、実験および得られたデータの入力と解析を行った。1年間の変化を量的な分析とともに、個々の変化も分析し、現在も継続中である。結果の一部ではあるが、描画法のS-HTP法では、描画得点(統合性、自己評価、エネルギー水準、内的豊かさ、社会性)の上昇が認められた。また、標準抽象言語理解力検査を実験期間の前(2017年8月)後(2018面8月)を行った結果、全体では発達障害児の平均誤答数において有意な減少が認められた。実験計画通りに、2017年8月(第1回)、2018年2月(第2回)、2018年8月(第3回)の3回にわたりプロトコルに従い、各種生理学・心理学・脳科学測定を行うことができた。また、1年間の介入についても、親子それぞれに実施できた。2019年度、2010年度は、これまでの実験結果を学会発表および論文にて広く公表していく予定である。これまでに研究代表者らが蓄積した研究成果を踏まえて、今回の研究では、新規Parenting(育児)法を作成して実験的長期実践的介入を行い、その効果を生理学的・脳科学的・心理学的に検証したのちにマニュアル化して、広く告知していいくことを目指している。平成29年度は、親子で共有できる怒りとストレスの制御、対処法の効果の検証および新しいParenting(育児)法の長期的実践とその効果の検証を目的とした。被検者は、自分の意志で実験に参加した、親子14組(子ども7-14歳、親30-47歳)である。8月に1主観的評価、2生理学的評価:速度脈波計パルスアナライザープラス(以下TAS9)、3心理学的評価:P-Fスタディ、STAI、短縮版POMS2、S-HTP、エゴグラム、親子関係テスト、4脳科学的評価:近赤外線酸素モニター(NIRS)、stroop、5発達障害特性検査:PARSADHDスケールなどを実施しベースラインとなる数値を測定した。その後、継続的な親子へのストレス対処に関連するワークや親面接などを実施した。平成30年2月に、6ヶ月後にその効果を評価するために、1生理的評価:TAS9、2心理学的評価:STAI、短縮版POMS2、S-HTP、4脳科学的評価:近赤外線酸素モニター(NIRS)、stroop、5発達障害特性検査:PARS ADHDスケールを実施した。その後、同様のワークや親面接などを継続的に実施している。平成30年8月には、1年後の効果測定を予定している。今後は、現在集積したデータを解析し、その介入の効果を検討していく予定である。本研究においては、平成29年度はまず、研究に参加する意思を得られた被験者家庭に対し、ストレスを制御する方法を親子で一定の期間実践を行い、前後で生理学的、心理学的、脳科学的なパラメーターにより、それぞれの方法での効果を比較検討することが目的である。被検者によっては、継続的なワークへの参加が難しくなっていたり、検査データがすべて揃っていない場合があるが、おおむね当初の研究目的に沿い、効果測定に必要なデータは蓄積されているため、進捗状況としては、おおむね順調であると考えられる。

結果の一部ではあるが、描画法のS-HTP法では、描画得点(統合性、自己評価、エネルギー水準、内的豊かさ、社会性)の上昇が認められた。また、標準抽象言語理解力検査を実験期間の前(2017年8月)後(2018面8月)を行った結果、全体では発達障害児の平均誤答数において有意な減少が認められた。実験計画通りに、2017年8月(第1回)、2018年2月(第2回)、2018年8月(第3回)の3回にわたりプロトコルに従い、各種生理学・心理学・脳科学測定を行うことができた。また、1年間の介入についても、親子それぞれに実施できた。介入前後の効果の評価を目的に、平成29年度の実験で集積したデータの解析行う。また、介入1年後の効果測定を平成30年8月に実施する予定である。2019年度、2010年度は、これまでの実験結果を学会発表および論文にて広く公表していく予定である。平成29年度は、予定していた学会(国際学会)への参加が出来なかったため、旅費の予算が次年度使用額が210708円となった理由である。2018年度は、学会活動による旅費の支出が少なかった。2019年度は、これまでの実験結果の解析をすすめ、学会発表を行う予定である。また、結果の考察の裏付けととなるような研究報告などを国内外の学会に参加して知見を深めることを予定している。場合によっては、追加の実験も予定しているため、旅費や実験に関わる人件費などに助成金を使用する予定である。
有限変形理論に基づいた正規圧密および過圧密粘土の変形・破壊機構の解明に関する研究

研究の主な目的は次の(1)と(2)であった。(1)飽和粘土の挙動を水土骨格連成の弾塑性有限変形境界値問題の解として捉らえる立場で、特に境界条件が整備された三軸圧縮試験を題材に、載荷速度の違いと関連した破壊前後の分岐解析、ひずみの局所化と進行性破壊の追跡を行うこと。(2)カムクレイモデルに下負荷面モデル(橋口ら、1990)を新たに組込むことにより、正規圧密粘土のみならず超過圧密粘土の安定・不安定挙動を説明すること。(1)については、カムクレイモデルを用いて、供試体の変形・「強度」の非排水条件下での軸ひずみ速度依存性が、供試体内の間隙水の移動の程度の違いによる供試体の壊れ方(分岐モード)の違いで説明できた。また、分岐後、供試体内部での土要素の破壊の進展の様子を明示した。(2)については、まず第1に、カムクレイモデルの自然な拡張により、一般に負の後に正のダイレイタンシー特性を有するとされる超過圧密粘土(あるいは軟岩)の挙動(非排水試験では、正の後の負の過剰水圧の発生のこと、排水試験では圧縮から膨張に転ずる時の軸ひずみよりも後で軸差応力がピークを迎え「残留状態」を示すこと)を見事に説明できた。また、ダルシー則と連立して解く時、実験で得られるような応力ひずみ挙動に及ぼす載荷速度依存性がほぼ説明でき、また荷重劣化(不安定挙動)の計算が安定して行えることを示した。さらに、(2)で示される吸水軟化現象によって、泥岩のスレ-キング現象すなわち、「小さな荷重による超過圧密粘土の正規圧密粘土化」が生じると示唆した。
圧電セラミックス薄膜を用いた応力および破壊センサーの開発

圧電セラミックスは,脆性材料として取り扱うことはできる他のセラミックスとは異なり,分域反転機構により金属の延性機構に似た非線形挙動を示す.近年,結晶方位を同定する手法としてEBSP(後方散乱電子線回折)法の普及は著しく,金属材料評価への適応例は多く報告されているが,絶縁材料である上に固溶体であるPZTの研究報告は皆無である.平成17年度は,昨年度に確立したEBSP観察用試験片調整法を活用してドメインスイッチングのその場観察を行った.さらに,より粒子内でのスイッチング挙動を直接的に観察するためTEMによる観察手法の確立にも挑戦した結果を併せて報告する.1.『圧電セラミックスのその場観察』観察ステップが0.4μm,プローブ径が20nm程度で,粒径等を検討するには十分な分解能であるが,粒子内のドメインを同定するには分解能が不十分であるため,ステップをプローブ径と同等の20nmとして観察を行った.その結果,層状の結晶構造が観察でき,境界が方位差90度で構成されている90゚ドメインであることを直接的に示すことに成功した.また,ビッカース圧子によってき裂を導入し,引張り荷重負荷前・後での分域反転をマッピング表示によって視覚的に示し,その場観察の今後の展開へ新たな可能性を示した.2.『TEMによる分域観察』PZTのTEMによる観察(評価)は,これまで多結晶焼結体に関する報告はほとんど皆無である.TEMの試料ホルダーを外力負荷が可能となるように改造し,その場観察に挑戦した.電圧印加よるドメインスイッチングの観察を試みたが,PZTが絶縁材料であるが故に様々な問題が発生した.導電膜のコーティングにより材料本来の圧電挙動を観察することが出来ず,また,電子ビームに電界発生による効果も同調してしまい,更なる改良が必要であると痛感した.しかしながら,暗視野像では90°ドメインの観察が可能であったことから外力負荷による分域壁の移動観察への可能性を見出せたと言える.圧電セラミックスは,脆性材料として取り扱うことはできる他のセラミックスとは異なり,分域反転機構により金属の延性機構に似た非線形挙動を示す.近年,結晶方位を同定する手法としてEBSP(後方散乱電子線回折)法の普及は著しく,金属材料評価への適応例は多く報告されているが,絶縁材料である上に固溶体であるPZTの研究報告は皆無である.平成17年度は,昨年度に確立したEBSP観察用試験片調整法を活用してドメインスイッチングのその場観察を行った.さらに,より粒子内でのスイッチング挙動を直接的に観察するためTEMによる観察手法の確立にも挑戦した結果を併せて報告する.1.『圧電セラミックスのその場観察』観察ステップが0.4μm,プローブ径が20nm程度で,粒径等を検討するには十分な分解能であるが,粒子内のドメインを同定するには分解能が不十分であるため,ステップをプローブ径と同等の20nmとして観察を行った.その結果,層状の結晶構造が観察でき,境界が方位差90度で構成されている90゚ドメインであることを直接的に示すことに成功した.また,ビッカース圧子によってき裂を導入し,引張り荷重負荷前・後での分域反転をマッピング表示によって視覚的に示し,その場観察の今後の展開へ新たな可能性を示した.2.『TEMによる分域観察』PZTのTEMによる観察(評価)は,これまで多結晶焼結体に関する報告はほとんど皆無である.TEMの試料ホルダーを外力負荷が可能となるように改造し,その場観察に挑戦した.電圧印加よるドメインスイッチングの観察を試みたが,PZTが絶縁材料であるが故に様々な問題が発生した.導電膜のコーティングにより材料本来の圧電挙動を観察することが出来ず,また,電子ビームに電界発生による効果も同調してしまい,更なる改良が必要であると痛感した.しかしながら,暗視野像では90°ドメインの観察が可能であったことから外力負荷による分域壁の移動観察への可能性を見出せたと言える.
GPUを用いた衝突計算コードの開発

研究代表者がこれまでに開発してきたCPUベースの天体衝突コードをGPUベースに改良した。幾つかの工夫を施し、最終的にはCPUベースで達成していた速度の30倍以上の演算性能を出せるようになった。応用例として、高解像度の月形成衝突計算を行ったところ、原始月円盤に低解像度の計算では見られなかった腕状構造が現れたが、角運動量輸送はあまり起こらず、現在の月が形成可能な円盤が形成された。また、衝突実験グループとの共同研究も行い、本計算コードの有用性を示せた。GPU(Graphics Processing Unit)を用いて、惑星科学の分野において極めて重要なプロセスである天体衝突現象を、これまでにない高解像度でシミュレーションを可能にするコードを開発することが本研究の第一の目的である。そして、このコードを用いて、解像度の点で決着のついていない月形成問題の解決を図り、本コードの有用性を示すことが第2の目的である。本年度は、第1の目的を果たすために、研究代表者がこれまでに開発してきたCPUベースの天体衝突コードを、CUDAと呼ばれる汎用性の高いプログラミング言語を用いてGPUベースのコードに改良した。また、これまでは相互重力専用計算機であるGRAPEを想定してコードを開発してきたため、重力相互作用は、全粒子間の重力を計算するという膨大な計算を行っていた。今後、極めて大きな粒子数を扱う際にボトルネックになると考えられるので、相互重力の計算を近似的に求めるツリー法(Barnes & Hut 1986)を用いるなどの工夫を行った。さらに、理想気体の状態方程式のみ取り扱いができたGodunov SPH法(Inutsuka 2002)を、非理想気体の状態方程式(水、岩石、鉄など)にも使えるように拡張した。これは、実際の物質を扱う惑星科学の諸問題にとって極めて重要である。また、強い衝撃波を計算しても、タイムステップが細かくならないというGodunov SPH法の利点をそのまま生かし、さらに高速化を試みた。最終的には、最新のGPUであるTeslaボードを用いて、通常のコンピュータの30倍以上の演算性能を出せるようになった。惑星科学の分野において極めて重要なプロセスである天体衝突現象を、GPU(Graphics Processing Unit)を用いて、これまでにない高解像度でシミュレーションを可能にするコードを開発することが本研究の第1の目的である。そして、このコードを用いて、解像度の点で決着のついていない月形成問題などの解決を図り、本コードの有用性を示すことが第2の目的である。第3の目的として、衝突計算コードを用いて日本の衝突実験グループと共同研究を行うことである。平成23年度は、これまでに作成した衝突プログラムコードを用いた高解像度の衝突シミュレーションと、衝突プログラムコードの改良を行った。100万粒子を超える高解像度の月形成衝突シミュレーションを行ったところ、原始月円盤に腕状の構造が現れたが、Wada et al(2006)で示されたような角運動量輸送はあまり起こらず、現在の月を説明するような質量と角運動量をもった円盤が形成された。また、申請者が作成した計算コードで、高解像度の衝突シミュレーションをすることによって、衝突天体本体だけでなく、衝突時にばらまかれる破片についても定量的に議論ができるようになった。例えば、ばらまかれる破片のサイズ分布や速度分布といったデータは、惑星形成の力学的側面だけでなく化学的側面にとっても極めて重要な情報である。研究代表者は、これまでに開発してきたCPUベースの天体衝突コードをGPUベースのコードに改良し、粒子間の相互重力の計算にTree法(Barnes & Hut 1986)を用いるなどの工夫を行ってきた。さらに、Godunov SPH法(Inutsuka 2002)を拡張し、コードに組み込むことによって、さらに高速化を試みた。平成24年度は、これまでに作成した衝突プログラムコードを用いた高解像度の衝突シミュレーションを行い、衝突実験グループ(杉田研・東大)との共同研究を行い、衝突計算コードの有用性を示すことが出来た(Sekine & Genda 2012)。また、地球型惑星形成の最終ステージに頻繁におこる巨大天体衝突を高解像度でシミュレーションをすることによって、衝突時にばらまかれる破片についても定量的に議論ができるようになった。これらの破片は、現在観測で報告されている高温デブリ円盤の起源である可能性が高いことがわかった。

衝突計算コードの開発もおおむね順調に進んでおり、衝突実験グループとの共同研究の成果および業績もではじめているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。衝突計算コードを様々な問題に適用し、研究成果・業績を積み重ねる。また、衝突実験グループとの共同研究も、これまで通り行っていく。
RNA-小分子間相互作用解析法の開発と、RNA配列-小分子構造の相関情報の体系化

申請者はRNA小分子間相互作用評価法の確立を目指し研究を行った。蛍光分子を指示薬としたディスプレイスメントアッセイの開発申請者は遊離時とRNA結合時で蛍光強度が変化する蛍光分子を指示薬として、RNA、リガンド双方共非標識のまま相互作用を調べるディスプレイスメントアッセイ法の確立を目指し、研究を行った。本手法は試薬を混ぜるだけで行え、大規模スクリーニングに応用可能な簡便さを有している。今年度はこれまでに合成した指示薬をより定量的に評価するため、それぞれの指示薬がRNAに結合するときの見かけ上の解離定数を求め、指示薬間の性質の違い明らかにし、クロモフォアだけでなくリンカー構造が指示薬の性質に大きく影響することを示した。(2)5'末端標識可能なRNAの酵素合成(1)で述べた手法は化合物の結合の有無をスクリーニングするのには適しているが、結合様式や強度についての情報を得ることはできない。スクリーニングで得られた相互作用を評価するには別の手法が求められる。様々な二次構造、機能を持つRNAを固定化したチップは、このようなRNA相互作用情報を集めるにあたり、非常に有用である。しかしRNAはDNAと比べ不安定であり、二次構造をとるRNAの化学合成は難しい。一方、酵素合成では複雑な二次構造を持つ長鎖RNAを容易に合成できる。またT7RNAポリメラーゼは5'末での塩基選択性が低く、グアノシン構造さえあれば大きな置換基をリン酸上に有していても取り込むことが報告されている。そこで私は5'末端にアルキンを持つグアノシン-リン酸(GMP)誘導体を合成し、それを酵素反応に利用することで5'末端に標識可能なアルキンを持つRNAを酵素合成した。RNAを標的とする薬剤候補化合物のスクリーニングを可能とする手法の確率を目指し研究を行った。1.RNAと小分子の相互作用を検出する、汎用性の高いディスプレイスメントアッセイの確立を目指した。本研究室で合成した蛍光分子2,7-ビス(2-アミノエトキシ)キサントンは、RNAとの相互作用によりその蛍光が消光され、さらにRNA結合リガンドの添加によりRNA結合部位から追い出されその蛍光を回復する性質を持つ。このような性質を持つ分子はRNAと小分子の相互作用を検出する指示薬としての有用であると考えられる。私はこの分子の誘導体を合成し、蛍光強度、RNAによる消光効率、蛍光量子収率、RNA結合リガンドとの置換効率について確認した。その中で最も指示薬として適していると考えられた2,7-ビス(2-アミノエトキシ)キサントンを指示薬としたスクリーニングを行い、RRE(Rev response element)RNAおよびTar RNA結合リガンドを得た。そのうちRRE結合性が示唆されたリガンドについてITC測定によりその結合を確認した。上で用いた指示薬はRNA結合性を示し、選択的にループ構造に結合することが明らかとなっていた。そこでHIV-1ウイルス阻害活性を調べた所、ウイルス阻害活性を示す前に細胞毒性を示した。Vitroでのスクリーニングではこのような問題を排除することは難しい。そこで大腸菌の生産するレポータータンパク質を指標としたスクリーニング法の確立を目指し、組み替えプラスミドの構築を行った。私はRNAと小分子の相互作用を検出する手法の確立を目指している。RNAは重要な創薬標的として認識されていながら、構造の可塑性が高く、配列から構造を予測し結合リガンドを合理的に設計するのは困難である。そのため、RNA結合リガンドを素早く、簡便にスクリーニングする手法があれば、RNAを標的とした創薬を大きく推進すると考えられる。私はこれを、蛍光分子を指示薬としたディスプレイスメントアッセイで達成しようと考えた。今回、これまで用いていたキサントンをクロモフォアとする指示薬に加え、同じく環境応答性があるチオキサントンをクロモフォアとする指示薬を合成し、ディスプレイスメントアッセイ指示薬としての性質を評価した。その中で、2,7-ビス(N,N'-ジメチルアミノエトキシ)キサントンが最も二本鎖との非特異結合が少なく、ループ構造に選択性よく結合していることが示唆された。現在この化合物を指示薬としたスクリーニングを行っている。ディスプレイスメントアッセイではRNAと結合リガンドの双方が非標識の状態で相互作用を確認できるという大きな利点が有る。その一方、指示薬との置換が起こらない相互作用は検出できないという問題点もある。そこで、それを補償するために、またディスプレイスメントアッセイで検出された相互作用を確認、評価するために、別の相互作用評価法も必要と考えた。RNA固定化チップを簡便に作る手法が有れば、それを利用したスクリーニングも行えると考え、現在その手法の確立を目指している。

(2)5'末端標識可能なRNAの酵素合成(1)で述べた手法は化合物の結合の有無をスクリーニングするのには適しているが、結合様式や強度についての情報を得ることはできない。スクリーニングで得られた相互作用を評価するには別の手法が求められる。様々な二次構造、機能を持つRNAを固定化したチップは、このようなRNA相互作用情報を集めるにあたり、非常に有用である。しかしRNAはDNAと比べ不安定であり、二次構造をとるRNAの化学合成は難しい。一方、酵素合成では複雑な二次構造を持つ長鎖RNAを容易に合成できる。またT7RNAポリメラーゼは5'末での塩基選択性が低く、グアノシン構造さえあれば大きな置換基をリン酸上に有していても取り込むことが報告されている。そこで私は5'末端にアルキンを持つグアノシン-リン酸(GMP)誘導体を合成し、それを酵素反応に利用することで5'末端に標識可能なアルキンを持つRNAを酵素合成した。
多中心活性部位を含む新しい修飾ヘテロポリ酸塩の分子設計と合成

平成12年度の交付申請書に従って研究を行い、以下のような新しい知見・成果を得た。1.バナジウム(V)八面体三個が稜共有したV_3表面を含むKeggin型タングストポリ酸塩を担体として、カチオン性有機金属種Cp^*Rh^<2+>基がV_3表面に担持された新しい化合物の合成を行った。この化合物の相手カチオンにはBu_4N基は含まれておらず、代わりに[Cp^*Rh(DMSO)_3]^<2+>が含まれていた。2.Keggin型タングストポリ酸塩のチタン(IV)の位置選択的な三置換体と二置換体のカリウム塩を合成した。二つの結晶構造をX線解析で決め、超遠心沈降平衡法による水溶液中の分子量測定を行った。三置換体は二つのα-Keggin型unitが三本のTi-O-Ti結合で結ばれた二量体構造を取っていた。溶液中の分子量測定も二量体の分子量を示した。一方、二置換体は固体状態では二つのα-Keggin型unitが二本のTi-O-Ti結合で結ばれた二量体構造であるが、中性付近の水溶液中では単量体の分子量を示した。二置換体は二つのTi(IV)八面体が頂点共有した新しい化合物である。3.ニオブ(V)三置換およびバナジウム(V)三置換Dawson型タングストポリ酸塩を担体としてカチオン性有機金属種(cod)Pt^<2+>基およびCp^*Rh^<2+>基をそれぞれ担持した化合物の合成を行った。同じ有機金属種に対するポリ酸塩担体(NbとV)の効果の違いを明らかにした。4.Keggin型およびDawson型の位置選択的なバナジウム(V)置換体を触媒前駆体に用い、30%過酸化水素存在下でのトルエンおよびニトロベンゼンの酸化反応を調べた。反応生成物のGC/MSスペクトルパターンからポリ酸塩による反応がイオン的な機構で進行するグループとラジカル的な機構で進行するグループに分類できた。ベンゼン酸化の機構に対する新しい知見が得られた。平成10年度の交付申請書に従って、置換金属イオンによる多中心活性部位を含む新しい修飾へテロポリ酸塩の分子設計と合成を行い、以下のような新しい知見・成果を得た。2.これらのアルカリ金属塩について、全元素分析、熱分析(TG/DTA)、FABMSスペクトル、FT-IR、溶液中の^<183>WNMRおよび^<29>SiNMRおよび固体状態の^<29>SiNMRスペクトルによるキャラクタリゼーションを行った。3.このポリ酸塩の相手カチオンに依存する性質、すなわち熱的安定性、永和水分子の数、溶解性、結晶化の容易さなどを明らかにした。4.以上の結果は学術雑誌に論文として掲載された。5.相手カチオンがK^+イオンの化合物について、単結晶X線回折による構造解析を行うことができた。6.チタン(IV)三個を位置選択的にDawson型のポリ酸塩骨格中に置換した修飾ポリ酸塩の分子設計を行い結晶化可能なpureな化合物K_7H_5[P_2W_<15>Ti_3O_<62>]・11H_2Oを得ることができた。

この化合物は全元素分析、TG/DTA、FT-IR、UV-vis、溶液中の^<31>Pおよび^<183>WNMR、固体状態の^<31>PNMRによりキャラクタリゼーションした。以上の結果は投稿原稿にまとめることができた。7.バナジウム(V)を位置選択的にKeggin型およびDawson型ポリ酸塩骨格中に置換した種々の修飾ポリ酸塩について、ベンゼン酸化反応に対する触媒作用を調べた。平成11年度の交付申請書に従って、置換金属イオンによる多中心活性部位を含む新しい修飾ヘテロポリ酸塩の分子設計と合成を行い、以下のような新しい知見・成果を得た。1.バナジウム(V)三個を位置選択的にDawson型タングストポリ酸塩骨格中に置換した修飾ポリ酸塩(Bu_4N)_9[P_2W_<15>V_3O_<62>]を担体として、カチオン性有機金属種Cp^*Rh^<2+>基二つが担持された新しい化合物の合成法を明らかにした。これは従来のニオブ(V)三置換Dawson型ポリ酸塩の場合とは全く異なる合成法である。2.バナジウム(V)を位置選択的にKeggin型およびDawson型ポリ酸塩骨格中に置換した種々の修飾ポリ酸塩を触媒前駆体に用い、過酸化水素によるベンゼン酸化反応に対する触媒作用を調べた。turnover-時間曲線において誘導期間を示すポリ酸塩と示さないポリ酸塩があり、後者の反応ではポリ酸からはずれたバナジウム種上で反応が進行することを明らかにした。3.モリブデン骨格のポリ酸塩のバナジウム(V)置換体としてPettersson法によるポリ酸塩と従来から行われているエーテル抽出法により得られるポリ酸塩を用いたベンゼン酸化反応を調べた。反応性の観点からモリブドポリ酸塩バナジウム置換体の組成構造を考察した。4.チタン(IV)三個を位置選択的にDawson型のポリ酸塩骨格中に置換した修飾ポリ酸塩[P_2W_<15>Ti_3O_<62>]^<12->のK塩およびBu_4N塩について分子量測定を行った。これらは当初考えられていた単量体ではなく、T_d対称の四量体であることを明らかにした。5.これらの結果はいずれも学術論文に掲載される予定になっている。平成12年度の交付申請書に従って研究を行い、以下のような新しい知見・成果を得た。1.バナジウム(V)八面体三個が稜共有したV_3表面を含むKeggin型タングストポリ酸塩を担体として、カチオン性有機金属種Cp^*Rh^<2+>基がV_3表面に担持された新しい化合物の合成を行った。この化合物の相手カチオンにはBu_4N基は含まれておらず、代わりに[Cp^*Rh(DMSO)_3]^<2+>が含まれていた。2.Keggin型タングストポリ酸塩のチタン(IV)の位置選択的な三置換体と二置換体のカリウム塩を合成した。二つの結晶構造をX線解析で決め、超遠心沈降平衡法による水溶液中の分子量測定を行った。三置換体は二つのα-Keggin型unitが三本のTi-O-Ti結合で結ばれた二量体構造を取っていた。溶液中の分子量測定も二量体の分子量を示した。一方、二置換体は固体状態では二つのα-Keggin型unitが二本のTi-O-Ti結合で結ばれた二量体構造であるが、中性付近の水溶液中では単量体の分子量を示した。二置換体は二つのTi(IV)八面体が頂点共有した新しい化合物である。3.ニオブ(V)三置換およびバナジウム(V)三置換Dawson型タングストポリ酸塩を担体としてカチオン性有機金属種(cod)Pt^<2+>基およびCp^*Rh^<2+>基をそれぞれ担持した化合物の合成を行った。同じ有機金属種に対するポリ酸塩担体(NbとV)の効果の違いを明らかにした。
プラント・オパール中の遺伝情報を利用した稲作史研究手法の構築に向けた学際的研究

本研究は、稲作の存否や水田や畑(畠)といった生産遺構の探査に利用されてきたイネのプラント・オパール中の遺伝情報を抽出する技術を用いて、稲作史研究の進展を制約してきた「時間と空間を網羅したイネ情報の体系的な蓄積」を克服する研究手法の構築を目指す。具体的には、「日本の主要な時代と地域のイネの遺伝情報の収集と分析」と「考古学・歴史学・農学における稲作史研究の成果との連携ならびに相互補完の枠組み作り」の2つの取組を両輪として研究を行う。イネ科植物等の表皮細胞に由来するガラス質の微化石であるプラント・オパールから遺伝情報を抽出する技術を用いて、日本の主要な時代と地域のイネの遺伝情報の収集・分析を行う研究である。時間と空間を網羅したイネ情報の蓄積は、考古学や農学そして歴史学等の関連諸学と連携かつ相互に補完させることで、新たな稲作研究史を進展させる。これまでの研究によって裏付けされた遺伝情報抽出技術を用い、弥生から近世までのイネの遺伝情報の把握は学術的に重要な知見を有するものである。本手法の確立はアジア地域へも展開が期待できる。学際的な体制による研究成果は従来の稲作研究では成し得なかった進展をもたらすばかりか、これらの遺伝情報の蓄積は今後の農業等関連分野への波及効果も大きい。
がんのバイオインフォマティクスと遺伝統計学的解析

がんを体系的網羅的解析により理解し、個々の患者の体質や状態、環境要因を鑑みた医療を実現することを目的とした。そのため、次世代シークエンサー等の最新のオミックス観測技術の解析方法の確立、オミックス情報と臨床像や薬剤応答との関係の解明、マーカー同定、オミックスの因果関係を解明、予測手法の開発を行った。それらを用い、世界初の日本人ゲノムの解析、がん全ゲノムデータの解析、肝内胆管癌の全ゲノム解析、がんのドライバー変異・遺伝子の同定、がん発症のメカニズムの解明を行う新たな方法や、診断や薬剤応答などの予測システムの構築などを達成した。従来より稀な原因を狙ってゲノムワイド関連解析を行うため,ピーク検出アルゴリズムと,ブートストラップ法による帰無分布の取得方法を考慮したKolmogorov-Smirnovの検定法を用いたホモ接合体マッピングに基づく手法を開発した(リバイス論文投稿中).次に,複数の遺伝子の相互作用によるゲノムワイド関連解析ツールを開発した.これには,モデルベースによって全組合せの尤度を求める方法と,ロジスティック回帰分析を基本としpermutation testによる帰無分布をimportance samplingによって高速化した関連解析手法を用いる方法との2種類の実装を行い,並列化した.そしてコピー数多型や変異の解析のためのハプロタイプフェージング手法を,SNPを含む複雑な場合も解決できるEM-PLアルゴリズムで開発し,具体例として,全ゲノム中でのSNPとの連鎖不平衡の関係という,原因探索に重要な問いに答えた.そして次世代シークエンサーデータ解析には,高精度なマッピング,ベイズ推定や尤度比検定によるSNVコール,ペアエンド/メイトペア間の距離とリードの深さの組合せによるコピー数多型/変異や,ペアエンド/メイトペア間の距離や向きによりゲノム再編成の特定を行うアルゴリズムを,それぞれ開発した.またアセンブルソフトにより新規配列を同定する解析手法を確立した.これらをまとめて並列パイプライン化し,世界初の日本人ゲノムの多様性の包括的解析として報告を行った.そしてこれらの手法を国際がんゲノムコンソーシアムのデータに適用し,変異のカタログを報告した.現在,同手法を,より多くのサンプルに適用中である.また次世代シークエンサーとタイリングアレーによる転写発現データを比較し,特性の比較を行い,メリットとデメリットを報告した.本年度は,昨年度に遺伝的背景を解析するために開発した,Kolmogorov-Smirnovの検定法,ピーク検出アルゴリズム,ブートストラップ法による帰無分布の取得方法を用いたホモ接合体マッピングに基づく手法を,実際のデータに適用した結果を示し出版した.また複数の遺伝子が相互作用を起こすことによって生じる疾患に関連する遺伝子を特定するために開発してきた相互作用解析ツールをさらに高速化した.コピー数多様性のフェージングに関しては,全ゲノム上のアレーデータに適用可能な確率モデルを提案し,出版した.そして次世代シークエンサーデータ解析のために開発してきた,ベイズ推定や尤度比検定によるSNVコール,ペアエンド/メイトペアとリードdepthの組合せによるコピー数多型/変異やゲノム再編成の特定アルゴリズムを,27症例の肝臓がんと正常細胞由来のDNAのゲノム解析に適用し,変異の検出を行ってカタログ化した.そして,症例間での共通の変異パタンや,異なる変異のパタンを検出し,統計学的有意性を検証の上,実験的に検証を行った.また全遺伝子と疾患との関連を確率的に求め,さらにそれらをパスウエイでまとめ,疾患に関連するパスウエイを遺伝統計学的に見いだす方法を確立してパイプライン化し,これら27症例の肝臓がんのデータに適用した(論文投稿中).ゲノムワイド関連解析を駆使することによって,HCVキャリアの肝臓がん進展や,前立腺がん,乳がんのタモキシフェン治療,DLBCL,そして大腸がんへの感受性遺伝子の発見に貢献した.また発現解析に基づく卵巣がんの高精度な予後予測のシステムの構築を行ったとともに,エピゲノム状態を変化させる遺伝子をsiRNAにより抑制させた場合の,ゲノムワイドな発現変化とパスウェイを解析するシステムを構築し,重要なパスウェイの発見に貢献した.平成25年度は,これまで構築してきた高精度ながんゲノムシークエンス解析パイプラインを,国際がんゲノムコンソーシアムの一環として得られる数百例の全ゲノムシークエンスデータに適用し解析を行い,全症例の全ゲノム上の変異を網羅的にカタログ化するとともに,中川班,宮野班,柴田班と協力し,RNA-seqやChip-seqを用いたオミックスデータの統合的解析を行うための基盤を整えた.それらオミックスデータおよび公共データベースを用いてドライバーを絞り込む方法を開発している.また,多症例のがんゲノムシークエンスの網羅的解析,ネットワーク構造解析,統計的推論を行うため,東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターのスーパーコンピュータを,連携によって用いることを可能にした.そして独自に開発してきた全ゲノムシークエンス解析パイプラインを,小川班の泌尿器腫瘍のデータに適用し,変異のコールに用いた結果が論文出版された.かつ,同手法により,エクソームデータでも高精度の解析が行えることを実験によって検証し,論文化するとともに,解析ソフトウェアを公開した(VCMM).ゲノム以外のオミックス階層として,エピゲノムと遺伝子発現の関係性に関し,がん化に関わるエピゲノム修飾酵素の下流遺伝子を,ノックダウン系とマイクロアレーによって調べる系を構築してきたが,それをヒストン脱

メチル化酵素やヒストンメチル基転移酵素などに適用し,下流の遺伝子群とパスウェイの同定をし,論文化した.これらは新たな標的分子の探索のシーズになるものである.そして予測のための手法を開発するステップとして,ゲノムマーカーに機械学習を適用した場合のフィージビリティ研究を行い,ベイズによる手法の頑健性や,機械学習と通常のゲノムワイドな検定との関係など,新たな成果が得られ論文化できたので,今後応用予定である.国際がんゲノムコンソーシアム計画の一環として解読している数百例の肝がんの全ゲノムシークエンスデータに,これまで構築してきた高精度ながんゲノムシークエンス解析パイプラインを適用し解析を行い,全症例の全ゲノム上の変異やコピー数,発現,エピゲノム情報を網羅的にカタログ化してきた.今年度は,その統合的解析の成果をまとめ,論文投稿準備を行った.特に新たな解析手法とし,オミックス情報とタンパク質間相互作用等の外部のデータベース,そしてシステム的アプローチの活用により,症例のクラスタリングによる病態分類を行う手法と,それらの結果と臨床情報の関係を調べる方法を開発した.それとともに,その一部の症例群となる肝内胆管癌30例の特徴を,全ゲノム上の変異パタンの主成分分析によりとらえることで,個体と環境等の背景との関係を数学的に明らかにした.それらの結果をまとめ,論文を出版した.およびゲノム再編成の機序の共同研究を行った.また,オミックス解析の一例となる,発現とメチル化との関係をとらえる解析とし,マイクロアレー発現解析により,メチル化酵素の下流遺伝子群の同定を行い,がん発症メカニズムの解明に寄与した.そして予測に関し,大規模臨床検体コホートで臨床病理学的データと遺伝要因とを組合せた関連解析により,病態や薬剤応答などの表現型の予測を行う方法の基礎となる手法を提案,実装,システム化した.これらシステム的アプローチにより,転移の予防,薬剤応答の予測や薬剤耐性獲得の予防,抗がん剤の新規ターゲットの発見・血液診断法の開発などのための基盤構築を行い,次世代のがん医療の産業化とし,個人ごとのクリニカルシークエンスによる薬物の有効性や副作用の予測などの個別化医療への基盤を確立した.生物情報学分野の研究者の育成に関しては,共同研究および論文執筆過程を通じ,研究室間受け入れや議論のための交流の場を設けた.平成24年度は,正常ゲノム上の一塩基多様性,コピー数多様性,構造の多様性,新規配列,およびがんゲノム上の点突然変異,コピー数変化,構造変化,またHBVなど外来ゲノムの挿入といった現象の検出精度をより高め,またがんのdriverとなる変化を絞り込む解析手法をより高度化した.かつそれらをスーパーコンピュータ上の解析パイプラインプログラムをより普遍的に整備することを行い,全ゲノム配列解析,エクソーム解析を,共通した基準で解析できるように基盤を構築し,公開を行っている.