hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
健康行動あるいは自殺行動に関連した行動要因の研究

2011年度から2012年度における若手研究Bにおいて、第1の研究では、(1)米国における青少年とその家族における社会関係資本と心理的なウェルビーング、(2)多様性のある社会関係資本の役割、心理的ウェルビーングについて、第2の研究では、(1)多文化の視点からみた自己批判とうつ傾向、(2)多様性のある自己批判とうつ傾向の役割について、第3の研究では、(1)大学生における心配や不安感に関する因子構造ついて検証した。山口とキムが行った2011年から2012年度の若手研究Bでおこなった2つの主要研究についての研究結果、考察、発展をここに説明する。本稿は、1多文化の視点からみた自己批判とうつ傾向に関する経緯と現状、2問題の概要を紹介し、3多様性のある自己批判とうつ傾向の役割について述べることを目的とする。本稿は、文化的自己観というものを使い、日米の大学生の自己批判行動がうつ傾向にどのように影響しているのかを、日米の大学生にサンプルを取り、分析、検証した。統計解析の結果、自立的自己観のレベルが高い日米の学生は、比較的自分自身を批判する傾向があるため、周りと常に自分を比べ批判し、最終的にはうつ傾向が高くなるということが分かった。しかしながら、他者依存的レベルの高い日本の大学生は、自分自身を批判する傾向があり、自分の中で批判する傾向があり、最終的にはうつ傾向が高くなるということが分かった。したがって、本稿の結論として、文化的自己観が自己批判傾向に影響があるということを指摘した。多様性のある自己批判傾向について、社会心理学、コミュニケーションの立場から取り組む一助となれば幸いである。本稿は、大学生における心配や不安感に関する因子構造ついて述べることを目的とする。本稿は、660人の日米の大学生にサンプルを取り、構造モデルを検証した。探索的因子分析を行った結果、日本の男子学生だけが、ユニークな因子構造を示した。第1因子には私的な心配や不安要因を示し、第2因子には公的な、社会的な心配や不安要因を示した。日本人の男子学生は女子の学生と違って、就職することに対して大変負荷がかかり、社会的プレッシャーを感じる傾向にある。本稿の結論として、日本人男子学生の心配・不安感に関してユニークな因子構造を発見した。多様性のある心配や不安構造について、社会心理学、コミュニケーションの立場から取り組む一助となれば幸いである。本研究では、個人の文化的要因や社会環境的要因がうつ傾向や自殺傾向のコミュニケーション行動パターンやあるいは社会心理行動パターンとどのような関係があるのかを包括的に探索しながら明らかにし、モデル化することが目的である。さらには、それらの重要な要因が人間の健康観や幸せに関するコミュニケーション行動パターンやあるいは社会心理行動パターンとどのような関係があるのかを包括的に探索しながら明らかにし、こちらに関してもモデル化することが目的である。具体的には以下の3本柱で進める。(1)ミクロレベルでの分析:うつ傾向、自殺傾向のコミュニケーション行動パターン、社会心理行動パターンと個人の文化的要因、あるいは社会環境的要因との関連調査分析結果として日米の調査結果から、さまざまな共通事項や違いを発見することができた。さらに、日米の比較研究をすることで、日本人のうつ傾向や自殺傾向の人のコミュニケーション行動パターンを見つけることができた。この研究成果を発展させて次の研究につなげるよう、成果報告をめざす。(2)ミクロレベルでの分析:人間の健康観や幸せに関するコミュニケーション行動パターン、社会心理行動パターンと個人の文化的要因、あるいは社会環境的要因との関連調査分析結果として日米の調査結果から、さまざまな共通事項や違いを発見することができた。(3)ミクロ、メゾ、マクロレベルでの分析:社会関係資本からみたうつ傾向、自殺傾向、人間の健康観や幸せに関する調査研究分析こちらのデータは米国のみの青少年のデータである。結果として、米国でとても興味ある社会的なつながりと健康観や幸せについて様々な発見をすることができた。3本柱で調査を進めているが、思ったよりもデータ回収や統計分析にも時間がとられなかったため、予定以上に進むことができた。この研究の共同研究者であるハワイ大学大学院Min-Sun Kim教授と1年に何度も研究調査に関する分科会を行った。Kim教授のおかげで調査を順調にしっかりと進めることができたことが背景にあるため、予想以上に調査を進めることができたといえる。さらに、こういった3本柱研究結果をすでに国際コミュニケーション学会、全米コミュニケーション学会で発表している。それらの発表の機会をいただいて、international networkingsを行うことができて、とても感謝している。こういった様々な理由から、(1)とした。残りの期間は、これらの3本柱の研究結果を、学会発表の時のコメントを元に、Kim教授とともに論文をまとめて、投稿していくしだいである。今回の研究からわかった点について次の研究につなげるようにしていくつもりである。

さらに、包括的な視点から質的調査という新しい調査方法を取り入れることにより、人の健康観や幸せ、うつ的傾向、自殺傾向などに関してコミュニケーション行動パターンや社会行動パターンの側面から調査をしていくことをめざす。(1)ミクロレベルでの分析:うつ傾向、自殺傾向のコミュニケーション行動パターン、社会心理行動パターンと個人の文化的要因、あるいは社会環境的要因との関連調査分析:研究の成果については、論文投稿を日本、アジア、米国かあるいは国際誌に掲載されるようめざす。この研究成果を発展させて次の研究につなげるよう、成果報告をめざす。さらに、質的調査という新しい調査方法からのアプローチにより、うつ傾向やあるいは自殺傾向の人のコミュニケーション行動パターンや社会行動パターンを調査していくことをめざす(2)ミクロレベルでの分析:人間の健康観や幸せに関するコミュニケーション行動パターン、社会心理行動パターンと個人の文化的要因、あるいは社会環境的要因との関連調査研究分析:研究の成果、(1)と同様に、論文投稿を日本、アジア、米国かあるいは国際誌に掲載されるようめざす。この研究成果を発展させて次の研究につながるよう、成果報告をめざす。さらに、質的調査という新しい調査方法からのアプローチにより、人間の健康観や幸せに関するコミュニケーション行動パターンや社会行動パターンを調査していくことをめざす。(3)ミクロ、メゾ、マクロレベルでの分析:社会関係資本からみたうつ傾向、自殺傾向、人間の健康観や幸せに関する調査研究分析研究の成果については、(1), (2)と同様に、論文投稿を日本、アジア、米国かあるいは国際誌に掲載されるようめざす。研究成果を発展させて次の研究につながるよう成果報告をめざす。さらに、質的調査という新しい調査方法からのアプローチにより、社会資本からみた人間の健康観や幸せについて調査していくことをめざす。次年度の研究費の使用計画は、先ほど記載した今後の研究の推進方策を遂行するために、研究費の使用計画を立てていく。3本柱からの研究成果を発表し、論文を投稿していくために必要な経費を使用する。下記に示すもの以外にも論文投稿に必要なものであれば必要経費として使用する。参考までに下記に示す。(1)海外出張:国際コミュニケーション学会や全米コミュニケーション学会で論文を発表するための海外出張費や、Kim教授との研究の打ち合わせ、分科会、講習会参加など(2)国内出張:量的調査や質的調査についての研究の打ち合わせ、分科会、講習会参加など(3)その他、論文投稿関連など:論文投稿にかかる費用、文献費、論文にかかわる経費、交通費など
ヨーロッパ統合と中小国の民主的ガヴァナンス―ポルトガルの事例研究

今年度は9月と3月の2度にわたる現地調査・資料収集を中心に研究活動を進めた。調書に記載した当初計画には、初年度の研究目的として、「ポルトガルの権威主義体制の構造と動態、20世紀ポルトガルにおいて、民主化のモメントが弱かった理由などを、歴史的に跡づけるためのサーベイを中心に研究を進める」とあるが、社会科学の諸分野において、ポルトガル研究の現状は依然として発展途上の段階にあり、現地での研究動向を把握し、遂行可能な研究計画を事前に練るという基本的作業に関してさえ、かなりの労力を伴う。史料館へのアクセスは十分とは言えなかったが、この2度の調査を通じて、国立図書館および提携図書館の所蔵文献に関する情報を網羅的に把握することができ、将来的な研究への手がかりが多くつかめたことは大きな収穫であった。秋の調査旅行の副産物として生み出されたポルトガルの社会保障制度に関するエッセイは、小品とはいえ現地での資料収集がなければ成立しなかったものの1つである。ポルトガルの社会保障に関する知識を、他国との比較を通じてある程度体系的に得る機会を得たことは、単なる現状把握に留まらない意味を持ったと考える。ポルトガルの社会保障は、他国が学習すべきモデルを提供しているわけではないが、ポルトガルの国内政治とEUにおける共通政策の展開は、ポルトガル政府自身がここ数年の方針として強調してきた「社会的ヨーロッパ」の観点を通じて密接に結びついており、この分野がマルチ・ガヴァナンス研究の焦点となり得ることが改めて浮かび上がったからである。今後ともこの分野について継続的に資料を収集し、研究を深めていきたいと考える。なお、この研究と並行して進めてきた千葉大学・小川有美研究代表科研の設備品購入に際し、20世紀初頭からサラザール体制崩壊期に及ぶ膨大なポルトガル議会資料を立教大学社会科学系図書室に納品できたことは、本研究の遂行にとっても予想外の収穫であったが、上記のような研究上の物理的制約を前提とするならば、長期的には日本におけるポルトガル現代政治研究に貢献する貴重な資産となり得るであろう。
皮膚変形レベルでの質感解明：質感を際立たせる触覚テクスチャ合成法の確立

1)触感空間の基底を認知言語学的アプローチによって特定質感を多階層・多次元の情報空間とみなし、触覚にとっての質感である触感の基底構造を認知言語学的アプローチによって明らかにした。特に、触感空間の内、対象物の物理的特性の知覚に近い、材質感と呼ばれる層について、基底は5種類と捉えられるとした。得られた材質感の基底構造は心理物理学および神経生理学的な知見によって裏付けされた。その結果、触の材質感は、マクロな粗さ感・細かい粗さ感・摩擦感・硬軟感・温冷感の5次元構造で表現することが妥当であると結論付けた。2)触感空間と皮膚変形空間の対応計算1)にて特定された触感空間の一部と、前年度に特定された皮膚変形の基底を多変量解析の計算手法によって対応させた。また、それを実現する計算手法の開発を継続して行っている。このように、触感という質的な空間と、皮膚変形という物理的な空間の対応が実現すれば、質感の再生および計算と理解に大いに役立つ。触感空間から、皮膚変形空間への射影は、触感の提示に相当する。逆方向の射影は、素材の触感を予想する行為に相当する。両空間の対応関係が妥当であるかどうかの検証を開発した振動触覚テクスチャ・ディスプレイを用いて開始し、良好な結果を得ている。一例を示すと、皮膚変形空間にて2種の素材を表現する素材を合成し、その合成された仮想素材をディスプレイを用いて再生したところ、2種の素材の特徴を合わせたような触感が得られたことを心理学実験によって確認した。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)触感の素材らしさに対応する皮膚変形の基底を特定布や紙などの十種類程度の素材(テクスチャ)をなぞった時に生じる皮膚変形の時系列データを近似的に計測した.この変形データの振幅スペクトラムから,触覚に関する機械受容器の周波数応答特性を考慮した特徴量ベクトルを生成した.これらのベクトルを固有ベクトル分解によって,直交基底へと分解した.これらの基底で定義される空間に,素材を配置した.この空間の中で,テクスチャを加工する手法を開発した.この手法を用いれば,テクスチャを素材の名称を用いて加工することできるようになる.例えば,テクスチャを「木材らしく」や,「布らしく」加工するなどと,特定の素材の性質を規範とすることが可能である.加工された仮想テクスチャは,振動を用いた触覚ディスプレイ(平成23年度に開発)を用いて,実験の被験者に提示された.その結果,予備実験のため,小数の例についてではあるが,テクスチャが特定の素材を規範に加工されることが明らかになり,手法の有効性が確認された.2)テクスチャの情報圧縮技術の開発触覚の知覚特性を陽に組み込んだ,テクスチャの非可逆情報圧縮技術を開発した.平成23年度は特に,テクスチャをなぞった時に生じる皮膚変形の時系列データ(先と同様に近似的に計測されたもの)を周波数空間で量子化する手法を開発した.圧縮の効果を,振動触覚ディスプレイを用いて検証した.その結果,この手法は,主観的品質を維持したまま,そのデータサイズを元の1/4程度に圧縮可能であることを確認した.1)触感空間の基底を認知言語学的アプローチによって特定質感を多階層・多次元の情報空間とみなし、触覚にとっての質感である触感の基底構造を認知言語学的アプローチによって明らかにした。初年度は当初の予定通り,実験装置の開発・改良および,核となるアイディアの実装と,小数サンプル(小数の例と小数の実験被験者)での予備実験による検証を行った.その結果,開発した実験装置を用いて,アイディアの有効性を確認することができた.この点において,交付申請書の研究目的を順調に遂行している.24年度が最終年度であるため、記入しない。予備実験の結果の詳細な解析と,サンプルの追加による実験結果の統計的検証が必要である.

次年度は,開発した手法を用いて,仮想テクスチャの質感をどの程度加工可能であるかを調査し,その有効性と制限を統計的根拠を伴って明らかにする.また,平成23年度に開発した振動所覚ディスプレイが摩擦により推力を発生させられない事例があることを発見したが,これの改良を行う計画である.
ジェンダー化されたケア労働の形成に関する理論的・実証的研究

本研究は、横浜市の大規模在宅介護事業者で雇用されているホームヘルパーのうち、労働組合に所属するホームヘルパーを対象として行なった郵送調査の結果を基礎として、ホームヘルプ職の労働問題を分析したものである。調査結果からは、柔軟で安価な雇用形態のもとでの、階層化・断片化されたサービスの担い手としての働き方や、登録型ヘルパーを大幅に組み入れたサービス体制下での、ホームヘルプ職の価値の切り下げの実態などが明らかとなった。介護保険制度のもとで、非営利組織といえども収益性が意識されるようになり、ホームヘルプ職の労働過程もその影響を被っている。しかし、その職務上の特質により経営によるヘルパーの労働への統制形態は、工場労働において見られるものとは異なったものになっていた。また、ケア労働においては感情労働的な要素が非常に重要な役割を果たしているという点も特徴的である。ホームヘルプ労働は、身体的な疲労だけでなく精神的な疲労を伴う。にもかかわらず、ホームヘルプ職の労働組織は、そのような精神的な疲労に対して組織的な対応が難しいものとなっていた。精神的なストレスの回避・緩和にはインフォーマルな職場での相互サポートが有効であるが、現行の組織形態では需要対応の柔軟性を重視し、結果として孤立した労働をヘルパーに強いている。特に登録型ヘルパーは、賃金や労働形態のみならず、感情労働から生じるストレス対処の面でも、非常に脆弱な立場におかれている。調査結果をふまえた政策提言としては、雇用形態(常勤/パート/登録型など)による労働条件の格差を是正し、等待遇原則を確立すること、具体的には正規短時間労働制度を導入すること、そして、ケアワークにおける専門性が社会的に認知されるようにすることが挙げられる。本研究の目的は、対面的な相互コミュニケーションを通して遂行されるケア行為のなかで、雇用労働者が行っているものを「ケア労働」と規定し、そのあり方を労働過程論の観点から理論的・実証的に研究することによって、ケアが女性職のケア労働として編成されつつある現代日本社会の特質を究明することにある。社会福祉法人横浜市福祉サービス協会(以下、協会と省略)に所属するホームヘルプ職を対象とした調査を行ない、その結果を分析した。協会に所属するホームヘルパーは、常勤の嘱託から非正規ではあるが一定程度の労働時間が保障されているパートタイム、そして、労働時間の保障がない登録型まで多様な雇用条件のもとで働いている。介護保険制度の導入に伴って、労働条件の切り下げが発生しており、特にそれは常勤型のヘルパーに強く表れている。ホームヘルパーの不満は、労働条件に関するものだけでなく、仕事の内容に係わるものにも起因している。現在の仕事に対する不満点として職種を問わず挙げられているのが、「精神的なストレスが大きい」という点である。ケア労働が対人関係の調整という「気を遣う」労働であること、在宅介護支援という職の形態が持つ労働の孤独性がその原因であるが、それに加えて、自由回答欄の記述の分析からは、そのストレスが介護保険制度におけるホームヘルプサービスという仕事についての利用者、社会からの無理解に起因するものがあるということが明らかになった。

ホームヘルプ労働は、身体的な疲労だけでなく精神的な疲労を伴う。にもかかわらず、ホームヘルプ職の労働組織は、そのような精神的な疲労に対して組織的な対応が難しいものとなっていた。精神的なストレスの回避・緩和にはインフォーマルな職場での相互サポートが有効であるが、現行の組織形態では需要対応の柔軟性を重視し、結果として孤立した労働をヘルパーに強いている。特に登録型ヘルパーは、賃金や労働形態のみならず、感情労働から生じるストレス対処の面でも、非常に脆弱な立場におかれている。調査結果をふまえた政策提言としては、雇用形態(常勤/パート/登録型など)による労働条件の格差を是正し、等待遇原則を確立すること、具体的には正規短時間労働制度を導入すること、そして、ケアワークにおける専門性が社会的に認知されるようにすることが挙げられる。
偏性細胞内寄生原虫トリパノソーマの生き残り・宿主支配としてのアポトーシス抑制

2. cFLIPのmRNAレベルはT.cruzi感染により上昇し、Fas刺激後、alternative splice variantsの転写が増加していた。cFLIPの全長をコードするcFLIP_LmRNAの他に、variantsとしてFLAME1および低分子量のパンドが検出された。しかしながら、タンパク質としてはcFLIP_Lのみが発現しており、そのタンパク質含量は非感染細胞に比べ感染細胞ではおよそ11倍増加していた。またsiRNAによりcFLIP_Lのノックダウンを試みたところ、siRNA導入感染細胞群ではcFLIPタンパク質の発現量は非導入コントロールと比較し、およそ60%まで減少した。この時、Fasによりアポトーシスを誘導すると、siRNA導入感染細胞群ではアポトーシス抑制はかなり解除された。3.ラットにT.cruziを感染させ、動物モデル系を作製している。急性期モデルはすでに完成し、心臓組織切片を作製した。現在、慢性期の病態を確立中である。
遺伝子導入ハエを用いたDNA複製関連遺伝子の発現制御に関する研究

個体を用いたDREFの機能解析に必要な遺伝子導入ハエを樹立し、DREFの異所的な発現によってもたらされDNA複製や細胞増殖の異常を詳細に解析し、以下の結果を得た。(1)DNA結合活性および二量体形成活性の両者を有するDREFのN端125アミノ酸残基は、dominant-negativeな効果をもつことが明らかとなった。(2)唾腺においては、dominant-negative型DREFを発現させると、この組織におけるDNA複製が阻害され、DNAの多糸化の程度が抑えられたことから、DREFはendo cycleにおけるDNA複製に必須であることが証明された。(3)glass遺伝子のプロモーターを利用して、複眼原基のpost-mitoticな分化過程にある細胞で野生型DREFタンパク質を発現させると、異所的なDNA複製とアポトーシスが誘導され、秩序だった複眼の形態形成は乱されて、rough eye phenotypeを示した。また、正常な分化も乱されて、光受容細胞R1,R6,R7の形質を示す細胞が形成されなかった。このことは、DREFは、細胞増殖と分化の接点で機能する転写因子であることを意味する。(4)DREFの哺乳類細胞におけるホモログを単離する準備として、Drsosophila melanogasterの近縁種であるDrosophila virilisよりDREFホモログの遺伝子を単離し、よく保存された領域が3つ(CR1,CR2,CR3)あることを明らかにした。(5)DREFと相互作用する因子の遺伝子を単離するための、遺伝学的スクリーニングの準備を整えた。
森林時空間情報解析による流域変動履歴に関する研究

北方圏の未開発森林流域において、崩壊・土石流・火山泥流など土砂移動を伴う斜面・河床の地形・森林情報の解析によって、流域変動履歴の解明における森林時空間情報の有効性の検証を行った。また新たに流域変動時空間情報の抽出・収集を行うとともに、これらの時空間解析によって流域変動履歴特性の解析を行った。1.山地上流域(三紀層・変成岩流域)における斜面の火山灰層序解析によって、斜面土砂生産現象の時系列化が可能であることが明らかとなった。また既往治山施設土砂堆積年代を堆砂地樹齢分布から特定し、これらを中短期的な土砂生産と流出に関する指標年代とし得ること、またこれら年代の水系的空間分布解析から地質分布と対応した流域動態履歴特性を解明することが可能となった。2.十勝川、石狩川上流域における河畔林の森林構造(種・齢構成)解析によって、既存河畔林の破壊・変形・再生の空間規模が、土砂移動の年代ごとの変動規模と河床地形に対応して規定され、パッチモザイク構造が形成されることを明らかした。また丘陵性流域の低地湿原域(釧路)の変動情報である不定根発生年代の空間分布が、湿原流入土砂の量と質に係る時系列変化解析に供し得ることを実証した。3.火山性扇状地河川流域(利尻)において樹木年輪幅変化に関する指標化・クロスデ-ティングによって、土砂氾濫による樹木群落生長低減年代と河畔林初期再生年代の対応とを連結させることによって、樹木年輪の時空間情報としての有効性がより増大することが確認された。4.河畔・山麓埋没炭化木(木片)の^<14>C年代測定から、活火山雌阿寒岳における新たな火山活動(小規模噴火・水蒸気爆発による小規模降灰・泥流)年代ならびに十勝岳(富良野川)における新たな火山泥流発生年代が特定された。5.活火山十勝岳火山泥流発生後の森林再生過程を解析し、現存森林構造が再生表土の物理性、散布種子量、侵入樹種の環境耐性、との関連から規定されていること、さらにに駒ヶ岳火山にあっては周辺造林樹種カラマツを母樹とする特異な純林景観形成過程にあること、などが明らかとなった。人文記録の乏しい北方圏未開発流域において、土石流・火山泥流など土砂移動を伴う斜面・河床の地形・森林変動情報の解析によって、流域変動履歴の解明における森林時空間情報の有効性を検証するとともに、新たな変動時空間情報の抽出・収集と時空間解析によって流域変動履歴特性の解析を行った。また既往治山施設土砂堆積年代を堆砂地樹齢分布から特定し、これらを中短期的な土砂生産と流出に関する指標年代とし得ること、またこれら年代の水系的空間分布解析から流域動態履歴特性を解明することが可能となった。2.十勝川、石狩川上流域における河畔林の森林構造(種・齢構成)解析によって、既存河畔林の破壊・変形・再生の空間規模が、河川洪水・土砂氾濫の各年代ごとの変動規模に対応して規定され、パッチモザイク構造は形成されることを明らかした。また丘陵性流域の低地湿原域(釧路)の時空間情報である不定根発生年代の空間分布が、湿原流入土砂の量と質にかかる時系列変化解析に供し得ることを実証した。

3.さらに火山性扇状地河川流域(利尻)において樹木年輪幅変化に関する指標化・クロスデ-ティングによって、土砂氾濫による樹木群落生長低減年代と河畔林初期再生年代の対応とを連結させることによって時空間情報としての有効性がより増大することが確認された。4.河畔・山麓埋没木の^<14>C年代測定から、活火山雌阿寒岳における新たな火山活動(小規模噴火・水蒸気爆発による小規模降灰・泥流)年代ならびに十勝沖(富良野川)における新たな火山泥流発生年代が特定された。5.活火山十勝岳火山泥流発生後の森林再生過程を解析し、現存森林構造が再生表土の物理性、散布種子量、侵入樹種の環境耐性、との関連から規定されていること、さらにに駒ヶ岳火山にあっては周辺造林樹種カラマツを母樹とする特異な純林景観形成過程にあること、などが明らかとなった。北方圏の未開発森林流域において、崩壊・土石流・火山泥流など土砂移動を伴う斜面・河床の地形・森林情報の解析によって、流域変動履歴の解明における森林時空間情報の有効性の検証を行った。また新たに流域変動時空間情報の抽出・収集を行うとともに、これらの時空間解析によって流域変動履歴特性の解析を行った。1.山地上流域(三紀層・変成岩流域)における斜面の火山灰層序解析によって、斜面土砂生産現象の時系列化が可能であることが明らかとなった。また既往治山施設土砂堆積年代を堆砂地樹齢分布から特定し、これらを中短期的な土砂生産と流出に関する指標年代とし得ること、またこれら年代の水系的空間分布解析から地質分布と対応した流域動態履歴特性を解明することが可能となった。2.十勝川、石狩川上流域における河畔林の森林構造(種・齢構成)解析によって、既存河畔林の破壊・変形・再生の空間規模が、上砂移動の年代ごとの変動規模と河床地形に対応して規定され、パッチモザイク構造が形成されることを明らかした。また丘陵性流域の低地湿原域(釧路)の変動情報である不定根発生年代の空間分布が、湿原流入土砂の量と質に係る時系列変化解析に供し得ることを実証した。3.火山性扇状地河川流域(利尻)において樹木年輪幅変化に関する指標化・クロスデ-ティングによって、土砂氾濫による樹木群落生長低減年代と河畔林初期再生年代の対応とを連結させることによって、樹木年輪の時空間情報としての有効性がより増大することが確認された。4.河畔・山麓埋没炭化木(木片)の^<14>C年代測定から、活火山雌阿寒岳における新たな火山活動(小規模噴火・水蒸気爆発による小規模降灰・泥流)年代ならびに十勝岳(富良野川)における新たな火山泥流発生年代が特定された。
ＮＥＤＤ８修飾された癌遺伝子ガンキリンのプロテアソーム活性化による卵巣癌発生機序

卵巣癌細胞株においてがん遺伝子ガンキリンとubiquitin like modifierのひとつであるNEDD8はたんぱくレベルで高発現していた。in vitrogankyrin neddylation assay(バクテリアで発現、精製したrecombinant E1, recombinant E2, NEDD8, ATP, E3としてガンキリンと複合体を形成するMDM2を使う)でガンキリンのNEDD8修飾が起こるかどうかを抗ガンキリン抗体と抗NEDD8抗体でのウエスタンブロットで検討したところ、ガンキリンはNEDD8修飾(mono-neddylationだけでなく、polyneddylationも)をうけた。Gali Pragらが2011年のEMBO journalで報告しているsynthetic biology methodをガンキリンのNEDD8化にも使ってみることにした。Affinity-tagged substrate(Gankyrin)とNEDD8、E1、E2、E3をバクテリア中でco-expressionすると、in vitro gankyrin neddylation assayと同様にガンキリンはNEDD8修飾(mono-neddylationだけでなく、polyneddylationも)をうけた。HEK293T細胞に3FLAG-tagged GankyrinとHis6-Tyg-tagged NEDD8を共発現させ、抗FLAG抗体で免疫沈降、3XFLAGpeptideでelute、さらに、His-resin beadsで精製したところ、抗FLAG抗体および抗Tyg抗体でのウエスタンブロットにて、3FLAG-Gankyrinがmononeddylationおよびpolyneddylationをうけていることがわかった。分子腫瘍学MIS2Rの遺伝子のプロモーター領域の下流にCre-recombinaseをつないだ発現ベクターを作ったところで、実験が止まっている。来年度に卵巣表面上皮細胞(ovarian-surface-epithelium, OSE)特異的にCre-recombinaseを発現するトランスジェニックマウスのラインを得るところから、実験をスタートさせることになる。その後、卵巣のノーザンブロット、抗Cre-recombinase抗体を用いた卵巣のウェスタンブロットと免疫組織化学染色により、卵巣におけるCre-recombinaseのRNAとタンパクレベルでの発現を確認する。EF1&#61537;&#61472;promoterの下流に、loxP-Stop-loxP cassetteを配置し、さらにその下流に、FLAG-tagged NEDD8修飾ガンキリン代替分子をつないだconstructを作製するところまでは終了しているが、来年度は卵巣表面上皮細胞特異的(OSE)にNEDD8修飾ガンキリン代替分子がコンディショナルに過剰発現するtransgenic linesを得るところから、始めることになる。これらのマウスと上記のOSE特異的にCre-recombinaseを発現するトランスジェニックマウスをcrossさせて、OSE特異的にNEDD8修飾ガンキリン代替分子を過剰発現するマウスを得る。野生型ガンキリン、NEDD8修飾されないリジン・アルギニン置換変異型ガンキリン、ガンキリンのC端部分にdi-glycine(GG)を除いたNEDD8を融合した分子(NEDD8修飾ガンキリンの代替分子)の3分子の細胞癌化能を比較する。ガンキリンの活性に対するNEDD8修飾の効果を見る。NEDD8修飾ガンキリンの活性化の機序を検討する。OSE特異的にNEDD8修飾ガンキリン代替分子を過剰発現するマウスを得る。NEDD8修飾系のE1-NEDD8、E2-NEDD8、E3(MDM2)-NEDD8、NEDD8修飾ガンキリン代替分子-S6ATPase相互作用を阻害する有機低分子化合物をスクリーニングする。PIPであるガンキリンのNEDD8修飾が26Sプロテアソームの機能に与える影響を調べる。NEDD8修飾ガンキリンに関与するE3、DUBを同定する。新規の抗NEDD8修飾系阻害剤、NEDD8修飾ガンキリン阻害を介したプロテアソーム阻害剤と考えられる有機低分子化合物について、characterizeする。OSE特異的にNEDD8修飾ガンキリン代替分子を過剰発現するマウスの卵巣癌発生のプロセスを観察する。種々の時期の卵巣癌のgene-expression-profilesをDNA-microarrays、miRNA-microarraysの受託サービスで検討する。種々の時期の卵巣癌のタンパク質のprofileを2次元電気泳動によるproteomicsで解析する。抗NEDD8修飾系阻害剤、NEDD8修飾ガンキリン阻害を介したプロテアソーム阻害剤の効果をトランスジェニックマウスの卵巣腫瘍に直接注入して効果を検討する。該当なし。
シュワン細胞の膜骨格構造における蛋白複合体の解析

シュワン細胞で膜骨格蛋白4.1ファミリー4.1Gが髄鞘内シュミット・ランターマン切痕の形態に関与し、遺伝子欠損でシグナル蛋白Membrane protein palmitoylated (MPP) 6と接着分子Cell adhesion molecule (CADM) 4の局在化消失、癌関連蛋白Srcのリン酸化を明らかにした。生体内凍結技法により、伸展した末梢神経線維は数珠状となり切痕部位での緩衝機構を直接可視化できた。この凍結技法でアルブミンも保持でき正確な局在を明らかにした。また神経で見出した4.1とMPPファミリー複合体をマウス腸管上皮細胞でも検討した。末梢神経系シュワン細胞のシュミット・ランターマン切痕SLIの神経線維の伸展状態に対応した形態変化について、膜骨格蛋白4.1Gやシグナル蛋白MPP6を指標として、生きた状態を反映した標本作製がおこなえる、生体内凍結を用いて検討した。神経線維は、伸展状態で数珠状に変化し、その数珠形態の細い部分にSLIが円錐台の高さを伸ばして局在し、外力に対抗したSLIの緩衝作用を可視化することができた。さらに同様の生体内凍結技法を用いて、末梢神経の血管から間質へのアルブミンの局在を指標として、細胞間の空間配置を検討した。これまでランビエ絞輪部の間質液の拡散状態が不明であったが、傍絞輪部を境にバリアー機構があることが明らかとなり、国際誌に発表。さらに傍絞輪部が変化する病態下での分布変化の検討を継続している。またSLIにおける膜骨格4.1ファミリーと関連した蛋白複合体の検索については、シグナル蛋白MPP6を中心に、免疫沈降法、ノックダウン法の条件を検討している。その中で新たなシグナル蛋白SrcもSLIにMPP6を介しての複合体形成を見出し、国際誌に発表した。さらに4.1ファミリーの密着結合(tight junction)との形態形成過程が上皮細胞においても注目されており、このSLIにおいてどのように細胞膜接着装置が形成されていくかについて、蛋白相互作用としての複合体を明らかにすることが重要と考えている。この接着装置の視点からは、上皮組織腫瘍のひとつである4.1ファミリーがマウスおよびヒトメラノーマでも発現・局在することを見出して学会発表したが、さらに複合体蛋白、正常メラノサイトとの比較を検討している。以上のように、本研究の「膜骨格構造に関連する4.1G結合蛋白を探索し、光顕・電顕による3次元的局在さらにそれら新規蛋白の機能解析する」という、当初の目的に沿って研究を進めている。我々は跳躍伝道に関わる末梢神経系シュワン細胞のミエリンにあるシュミット・ランターマン切痕に膜骨格蛋白複合体プロテイン4.1G-MPP6-CADM4を見出して論文、総説として発表した(Springer Book)。この複合体の破綻は、シャルコー・マリー・ツース症候群の原因の一つとしても注目されている。このシグナル蛋白で細胞膜直下で接着分子とも結合するMAGUKファミリーであるMPP6蛋白の細胞局在とその機能を明確にするために、比較的細胞極性が明瞭なマウス腸管の単層円柱上皮に着目して研究を進めた。MPP6はマウス小腸で上皮細胞側面の細胞膜直下に局在することを免疫電子顕微鏡法で明らかにし、E-cadherinの接着帯に2重免疫染色により共局在していた。一方、タイト結合のZO-1との共局在は認めなかった。既に我々はSLIで4.1GがMPP6の局在を規定することを見出したこと、また腸管単層円柱上皮にはプロテイン4.1Bが局在することを報告していたので、作製した4.1B欠損マウスを用いてMPP6の4.1Bの関与について検討した。野生型と比較して局在や蛋白発現に変化を認めなかったことから、腸管上皮ではMPP6に4.1Bは必須ではないことがわかった。その一方で、膜骨格蛋白複合体を明らかにする目的で、免疫沈降法によって腸管上皮で他のMAGUKファミリーであるCASK蛋白がMPP6と結合することを明らかにし、今後これら蛋白の相互関係による複合体形成過程を明確にする必要がある。以上のように上皮側面の細胞膜直下に局在する蛋白複合体を明らかにしたことで、さらにこれらの機能を個体レベルでの変化を含めて解析するために、上皮培養系やマウス遺伝子改変動物作製を開始して本課題を継続している。末梢神経のシュワン細胞が形成するミエリン内にあるシュミットランターマン切痕(以下SLI)に新たな膜骨格蛋白複合体4.1G-MPP6-CADM4-Src複合体を見出し、このSLIの生体内での機能を検討するために、坐骨神経に液体窒素冷却液性混合寒剤(-193°C)を直接かけて瞬時に凍結する“生体内凍結技法"を用いて、種々伸展下マウス坐骨神経のSLI形態を4.1Gの免疫染色を指標に解析した。この生体内凍結技法は血行動態を反映したSLIの機械的伸長に対応した形状変化を明らかにし、4.1GーMPP6を含むSLIの外力に抗する緩衝作用の役割が考えられた。さらに従来報告されていた可溶性蛋白アルブミンがSLIに浸透する現象は、生体内凍結技法による標本では観察されず、生体の神経線維内の正確な分布を明らかにした。

さらにこの末梢神経系で見出したMPPファミリーと4.1ファミリーの蛋白複合体を他の組織でも検討するために、種々の上皮細胞でのMPP6の局在を免疫組織化学的に検索したところ、マウス小腸の腸陰窩から腸絨毛における上皮細胞側底面の細胞膜直下にMPP6が局在することを見出した。この局在はE-cadherinと腸上皮全体で、4.1Bとは腸絨毛部分で一部が類似していた。しかし免疫染色による4.1B欠損マウス小腸におけるMPP6の免疫染色性や局在部位は野生型マウスと変わらず、Western blotによる蛋白発現量でも変化は認めなかった。このことから、末梢神経の4.1G-MPP6とは異なって小腸上皮において4.1BはMPP6の局在化に必須ではないことが明らかとなった。一方、免疫沈降法によって抗MPP6抗体で得た沈降物に、シグナル蛋白Calcium/calmodulin dependentserine protein kinase (CASK)の分子量を示すWestern blotによるラインが得られたことから、CASKとMPP6の結合が明らかとなった。この新たなMPPファミリーの役割について今後検討する必要がある。シュワン細胞で膜骨格蛋白4.1ファミリー4.1Gが髄鞘内シュミット・ランターマン切痕の形態に関与し、遺伝子欠損でシグナル蛋白Membrane protein palmitoylated (MPP) 6と接着分子Cell adhesion molecule (CADM) 4の局在化消失、癌関連蛋白Srcのリン酸化を明らかにした。生体内凍結技法により、伸展した末梢神経線維は数珠状となり切痕部位での緩衝機構を直接可視化できた。この凍結技法でアルブミンも保持でき正確な局在を明らかにした。また神経で見出した4.1とMPPファミリー複合体をマウス腸管上皮細胞でも検討した。1)新たにマウス腸管でのMPP6の上皮細胞局在を明らかにして既に学会発表を行い、さらに現在英文論文を投稿中である。2)この蛋白の遺伝子改変マウス作製に着手している。細胞組織学1)遺伝子改変マウスの作製個体レベルでの機能を明らかにする。2)腸管培養系での機能解析1)と合わせて、腸管組織形成における関連を検討する。3)蛋白複合体の検索細胞膜直下の膜骨格の観点から、接着蛋白やシグナル蛋白との機能連関を明らかにする。1)末梢神経系シュワン細胞における膜骨格蛋白複合体の解析SLIにおけるシグナル蛋白Srcの局在とMPP6との蛋白複合体の発見、末梢神経系の伸展に対応した形態変化に関して、国際誌に発表した。2)凍結技法を用いた膜骨格、膜内蛋白および可溶性蛋白の局在検討さらに末梢神経系での可溶性蛋白分布を検討した生体内凍結技法の有用性についても、国際誌に発表した。実際の購入価格に差額が生じたため。1)膜骨格蛋白複合体の検索蛋白複合体の役割を明らかにするためには、構成している蛋白の各々の発現や機能を変化させながら相互作用を検討することが必要である。作製した4.1蛋白欠損マウスはもとより、関連蛋白についてもshRNAやノックアウトなどの細胞やマウス作製を推進している。2)形態と機能を反映した試料作製上での蛋白複合体の局在や機能の解析これらの細胞-組織-臓器-個体の形態と機能を、生体を反映した試料作製法である凍結技法も併用しながら、膜骨格を含む蛋白複合体について検討を行う。差額を含めて適切に次年度に使用する。当初計画より安価で研究が遂行できたため、次年度使用額が生じた。
光応答性ヘアピン型核酸を用いた転写制御法の確立

標的核酸配列に対して、ワトソン-クリック塩基対、フーグスティン塩基対を形成する2つのペプチド核酸を可視光応答性のアゾベンゼンにより架橋したヘアピン型ペプチド核酸を合成し、標的核酸への会合をアゾベンゼンの幾何異性を用いて制御することを目指した。その結果、ヘアピン型ペプチド核酸の架橋部位にアゾベンゼンを導入すると相補鎖への会合特性が高くなり、アゾベンゼンに加えてスペーサー分子を導入すると、相補DNA鎖に対して効果的に1:1の会合体を形成することがわかった。また、ヘアピン型ペプチド核酸の架橋部位のアゾベンゼンのアゾ骨格を光異性化させたところ、シス型に比べてトランス型の方が相補DNA鎖に効果的に結合すること、さらにインフルエンザウイルスのヘマグルチニン(HA)蛋白質と緑色蛍光蛋白質(GFP)をコードするプラスミドの転写開始領域にヘアピン型ペプチド核酸を作用させHeLa細胞中での転写発現を蛍光顕微鏡にて解析したところ、シス型では転写に影響作用を与えず、トランス型では転写を抑制することが明らかになった。以上のことから、ヘアピン型ペプチド核酸のユニットの構造を制御することで、細胞内の遺伝子発現を光制御することも可能になると期待された。二重鎖DNAは、核酸塩基であるアデニン(A)とチミン(T)、グアニン(G)とシトシン(C)がワトソン-クリック塩基対を形成し、安定な二重鎖構造を形成している。細胞の核内では、この二重鎖DNAが遺伝子の情報源となっており、必要に応じて転写関連因子が遺伝子をコード配列の上流(プロモーター領域)に位置する二重鎖を解離させることにより、ポリメーラゼが遺伝子の転写を行うことで遺伝子の発現がなされる。本課題では、光応答型ペプチド核酸という非天然核酸分子を利用し、二重鎖DNAを光刺激により解離させ、遺伝子の転写を調節する人工転写因子の開発を目指している。ペプチド核酸(PNA)は、DNAやRNAの糖とリン酸が2-メチルアミノグリシンに置換された非天然核酸アナログであり、電価的に中性であることから、標的DNAに対する静電反発がなく、安定なワトソン-クリック塩基対を形成する。また、DNA上の標的配列に対して、ワトソン-クリック塩基対を形成するPNA鎖と、フーグスティン塩基対を形成するPNA鎖を架橋分子でつないだ"ヘアピン型PNA"は、二重鎖DNA中の標的DNA鎖とDNA/PNA/PNAの三重鎖を形成して、本来PNAの標的DNA鎖と会合していた他方のDNA鎖を解離させることができる。本年度は、可視光に応答して異性化する新規アゾベンゼン誘導体を合成し、ヘアピン型PNAにの架橋分子として導入した。そして、この"可視光応答性ヘアピン型PNA"を用いて、標的二重鎖DNAの解離を光制御することを目指した。その結果、可視光応答性ヘアピン型PNAは、アゾペンゼンの幾何構造がシス型のときには標的配列に対する結合が弱いこと。一方で、可視光を照射してアゾベンゼンの幾何構造をトランス型にした場合は、標的二重鎖DNAと効率的に会合し、さらに二重鎖DNAを解離させることが明らかになった。以上の成果から、"可視光応答性ヘアピン型PNA"は、光照射により標的二重鎖DNAの会合を望むべきタイミングで解離させる遺伝子調節ツールになりうることが期待された。H23年度はGFPをコードしたプラスミドDNAの転写開始部位の下流にプリン塩基の連続配列を導入した。そして、プラスミド上に導入したポリプリン配列に対してワトソン-クリック塩基対、およびフーグスティン塩基対により三重鎖を形成できる2つのピリミジン連続配列からなるPNA鎖を架橋したヘアピン型ペプチド核酸を設計した。プラスミドDNA上の標的配列に対してヘアピン型PNAを作用させたときの会合挙動を確認したところ、ヘアピン型PNAのピリミジン連続配列が10塩基以上になると、標的核酸配列に1つ目のヘアピン型PNAが配列選択的に結合した後、もう1分子のヘアピン型ペプチド核酸が配列非特異的に結合してしまうことがゲルシフトアッセイ、および質量分析によりあきらかになった。そこで、ヘアピン型PNAを構成するポリピリミジン配列の塩基数を155塩基まで変えたところ、ポリピリミジンが9塩基である場合にDNA:PNA=1:1で結合することがわかった。

本検討により、DNAとヘアピン型PNA間の非特異的結合に対する課題を克服できた。次に、HeLa細胞内にヘアピン型PNAの標的配列を含むGFP発現プラスミドをトランスフェクションして、細胞内においてGFPが安定に発現することを確認した。そこで、ヘアピン型PNAとGFP発現プラスミドを同時にHeLa細胞ヘトランスフェクションしてGFPの発現を評価した。その結果、ヘアピン型PNAにより細胞内でのGFP遺伝子の発現レベルが抑制されることは確認できた。そこで次年度は細胞内のGFP発現をヘアピン型PNAによりコントロールすることを目指す予定である。ヘアピン型ペプチド核酸(PNA)は、標的遺伝子に対してワトソンークリック塩基対、およびフーグスティン塩基対を形成する2つのPNA鎖をリンカー分子で架橋したものであり、標的遺伝子を挟み込んでその発現を抑制する分子として知られている。本研究では、ヘアピン型PNAのリンカー分子に、独自に開発した可視光応答性アゾベンゼン型アミノ酸(AZO)を導入し、標的遺伝子の転写を光制御することを目指した。まず、ヘアピン型PNAのリンカー分子を従来型のアミノエチルエトキシ酢酸からAZOに変更したところ、相補鎖への会合特性が約10倍向上した。しかし、標的配列にポリプリン配列が含まれる場合、2分子のヘアピン型PNAが1分子のDNAに会合してしまう問題が生じた。鋭意検討の結果、ヘアピン型PNAのリンカー分子にAZOに加えてβ-アラニン(b-Ala)をスペーサーとして用いると、1分子のヘアピン型PNAが標的DNAのポリプリン配列を挟み込んで安定なPNA:DNA=1:1の会合体を形成することを見出した。また、ヘアピン型PNA-AZO-(b-Ala)のアゾ骨格をトランス型からシス型に幾何異性化させると、PNA/DNA間の会合体形成能が低下することを確認した。トランス型のヘアピン型PNA-AZO-(b-Ala)は、インフルエンザウイルスゲノムをマウス白血病ウイルス由来のポリメラーゼにより逆転写する過程を効果的に阻害するだけでなく、イヌ腎臓培養細胞内でのインフルエンザウイルスのゲノム増幅を抑制することを見出した。そこで、インフルエンザウイルスのヘマグルチニン蛋白質とGFP蛋白質をコードするプラスミドを作成し、ヘアピン型PNA-AZO-(bata-Ala)と共に細胞内へトランスフェクションしたところ、アゾ骨格をトランス型に光異性化させた場合にのみGFP蛋白の発現が抑制されることを明らかにした。相補DNAとの効率的に会合体を形成するヘアピン型PNAの分子構造の最適化を検討した。そして、ヘアピン型ペプチド核酸の2つのPNA鎖間に約18Aのリジッドな構造を持つリンカーであるアゾベンゼンを導入するとDNAに対する会合能が向上することを見出した。一方、次年度に予定している緑色蛍光タンパクをコードするプラスミドの転写開始領域下流にヘアピン型ペプチド核酸の標的配列を導入し、細胞内におけるGFP発現を確認し、ペプチド核酸によりGFPの発現を抑制することを確認した。以上のことから、当初の計画通りに研究を推進できたと評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、GFP遺伝子にインフルエンザウイルスのヘマグルチニン蛋白(HA)の遺伝子をコンジュゲートしたキメラ蛋白をコードしたプラスミドを作成する。
海馬神経細胞でのNMDA受容体分子の動態解析

1)培養海馬神経細胞では、培養後10日から20日の間に活発なdendritic spine(棘突起)でのシナプス形成が起こる。シナプス後肥厚部(PSD)の形態を観察するために、PSDのマーカー分子であるPSD-95に、クラゲ由来の蛍光蛋白質GFPの長波長変異体であるYFPを結合したPSD-95-YFPを作成した。この分子を、GFPの短波長変異体であるCFPと共に培養海馬神経細胞に組み換えアデノウィルスを用いて発現させ、CFPとYFPの蛍光を取得することにより、spine形成に伴い、短時間の内にPSD-95が選択的にシナプス部位に集積する過程を可視化した。この実験から、海馬でのspine部位におけるシナプス形成は、シナプス機能分子の時間的に急速な集積によって起こる事がわかった。2)シナプス形成の過程を更に解析するためには、シナプス後部構造の中で機能的に最も重要な分子であるグルタミン酸受容体の分布変化を直接観察する必要がある。この目的の為に、NMDA受容体を構成するNR2サブユニットのうち、NR2A,NR2B,NR2Dのそれぞれに、GFP分子の波長変異体であるYFP分子を結合させたキメラ分子をコードする遺伝子を作成し、その性質を解析した。YFP分子を結合させたNR2サブユニットは、アデノウィルスを用いた培養神経細胞での発現系において、シナプス部位に集積した。また、この分子の動的な分布変化を、培養細胞系で経時的に追跡することも可能であった。この系を用いて、更にシナプス形成の際における機能分子集積の分子機構を明かにしていく事を今後の研究では試みる予定である。
イノベーション普及理論を活用した地域における人工呼吸器装着者の安全確保体制の推進

医療の技術革新とともに在宅人工呼吸器装着者が増加し、安全確保の体制整備が求められている。2015年医療事故調査制度が施行となり、医療機関の事故は、当該機関において調査し、医療事故調査・支援センターが収集・分析する整備がされた。一方、地域での事故は、支援チームや各事業所に任せられており、居宅における事故の発生状況は不明である。本研究は、在宅人工呼吸器装着者の事故発生状況、在宅医療の安全確保体制の現状を明らかにし、分析から得られた示唆とともに先駆的な取り組みを、保健・医療・福祉関係者に採用されやすいパッケージとして普及、地域包括ケアシステムにおける安全確保の体制整備を推進することである。
大規模遺伝子ネットワークに適した階層型グリッドレイアウトアルゴリズムの研究

本年度は次の4つの成果を得た.(1)生物ネットワークの可視化では,見た目の美しさだけでなく,生物学的な理解が目的であることから,各生体内分子の細胞内局在情報を考慮することが重要であるが,力学的ばねモデルでは,トーラス構造状の細胞内局在情報を扱うことが難しい問題があった.そこで,グリッドレイアウトに力学的ばねモデルの損失関数を導入することでトーラス構造等の複雑な細胞内局在情報を容易に扱うことが可能なレイアウト手法を開発した.(2)ベイジアンネットワークによる遺伝子ネットワーク推定では,計算効率化のため,遺伝子群を選び出し,推定される.条件付き独立性の検定によりベイジアンネットワークの構造推定を行う際,遺伝子群から欠落した遺伝子からの制御により,検定結果に矛盾が生じる問題があった。そこで,検定結果に矛盾が生じた場所から欠落遺伝子の存在を同定する手法を提案した.(3)同じパスウェイや機能に属するタンパク質をコードする遺伝子同士は制御関係が密であり,逆の場合,疎であることが想定される.そこで,密に制御関係で連結された遺伝子群をモジュールと定義し,HofmanとWigginsの統計的モデリングによるグラフからのモジュール推定法とベクトル自己回帰モデルを変分ベイズ法の枠組みから階層型モデリングを行うことで,時系列遺伝子発現データから遺伝子モジュールと高精度な遺伝子ネットワークを同時に推定する手法を提案した.(4)時系列遺伝子発現データからの遺伝子群間のGranger因果律を正準相関分析により同定する場合,Grander因果律の検出においてブートストラップ法によりp値が計算されていたため計算コストがかかり,また高精度にp値を求めることが困難であった.そこで,Bartlett補正により尤度比検定の結果を補正することで少サンプルデータの場合でも正確なp値を高速に計算する手法を提案した.本年度は次の3つの成果を得た.(1)生体内パスウェイに対するグリッドレイアウトアルゴリズムのためのsweep calculationと名付けた新規探索手法を提案し大幅な計算コストの削減を本年度に達成した(Bioinformatics,2000).このアルゴリズムによりノード数n,エッジ数mからなるパスウェイの場合,平均約(m/n)^2倍のオーダーで時間計算量が改善し,従来は20分かかっていた200ノード800エッジ程度からなるパスウェイを数秒でレイアウトすることが可能となった.(2)数千ノードを有する大規模遺伝子ネットワークのレイアウトを,betweenness centralityに基づきモジュール構造へ分解されるように損失関数を定義し,その最適化について焼きなまし法を用いたnode and edge betweenness based fastlayout algorithm(BFL)を提案した(BMC Bioinformatics,2009).BFLは大規模生体内パスウェイを対象にした既存の手法よりも高速,かつ,生物的な理解度を損なうことなくレイアウトを可能とするものであった.(3)上記(2)で開発したレイアウトアルゴリズムからの情報抽出により生命システムの理解・知識発見を行うためには,対象となる遺伝子ネットワークが,高精度に推定されたものである必要がある。時系列遺伝子発現データからGranger因果律を概念とするL1正則化ノンパラメトリックベクトル自己回帰モデルによる遺伝子制御ネットワーク推定手法を提案した.(Genome Infomatics,2008).この方法により,パラメータ数がデータサンプル数を超過した場合でも有効なパラメータ推定が可能となり大規模かつ高精度な遺伝子ネットワークを推定することができる.本年度は次の3つの成果を得た.(1)ベクトル自己回帰モデルを状態空間モデルの形で表現することで,既存のモデルの問題点である非等間隔時点の時系列データへの適用,測定誤差の考慮,推定ネットワークのモジュール性を仮定しないことの三点を可能とした統計モデルを提案し,遺伝子制御ネットワークの推定を行った.提案したモデルはパラメータ数がデータ数を越えるため,L1正則化によるスパース学習法をEMアルゴリズムに組み込んだ方法を導出し安定したパラメータの推定が可能にした.提案モデルの有効性は,ヒト正常肺細胞と,EGF受容体刺激により癌細胞を模倣したヒト肺細胞にイレッサを投与したものから測定された遺伝子発現データに適用することで評価した.(2)エッジの候補である上位構造が与えれたもとで,上位構造の部分グラフとなる最適ベイジアンネットワークを探索する新規アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは上位構造を30ノード前後のグラフに分割し,先祖制約と呼ばれる有向閉路を防ぐ制約条件の全ての組み合わせにおいて分割された上位構造での最適ネットワークを探索し,枝刈りを行いながら組み合わせ効率的に最適な部分グラフを得ることができる.条件付き最適構造推定問題において今までより一桁大きいネットワークの推定に成功した.(3)これまで時系列遺伝子発現データから遺伝子制御ネットワークを推定する方法としてGranger因果律に基づいたベクトル自己回帰モデルを用いる手法が提案されている.しかしながら,遺伝子集合間の制御ネットワークをGranger因果律に基づき推定する手法は,その定義さえも提案されていなかった.そこで,遺伝子集合間におけるGranger因果律を新たに定義し,偏正準相関分析を用いることで遺伝子集合間におけるGranger因果律の仮説検定を行う統計量とブロックブートストラップ法によるp値計算手法を提案した.本年度は次の4つの成果を得た.(1)生物ネットワークの可視化では,見た目の美しさだけでなく,生物学的な理解が目的であることから,各生体内分子の細胞内局在情報を考慮することが重要であるが,力学的ばねモデルでは,トーラス構造状の細胞内局在情報を扱うことが難しい問題があった.そこで,グリッドレイアウトに力学的ばねモデルの損失関数を導入することでトーラス構造等の複雑な細胞内局在情報を容易に扱うことが可能なレイアウト手法を開発した.