hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
左右の手を用いる動作の神経回路メカニズムの解明

左右の手を用いた動作の制御過程に高次運動野がどのように関わるかを検討するため、ボタン押し課題を遂行中のマカクザルの細胞活動と局所場電位を記録した。その結果、補足運動野は主に反対側の手の運動の実行過程に関与するのに対して、帯状皮質運動野尾側部は反対側と同側の手の運動の実行過程に同等に関与することが明らかとなった。また、複数動作の順序制御過程は、これらの領域よりも、前補足運動野や帯状皮質運動野吻側部といった、より吻側部の領域が関与することが明らかとなった。左右の手を適切な順序で用いる行動は極めて基本的なものであるが、どのような神経細胞のネットワークがこの行動を実現させているのかは明らかではない。本研究課題では、複数細胞を同時に記録することが可能な多点電極を用いて、「左右の手の使い分け」と「複数動作の順序制御」が、どのような細胞間の相互作用によって実現されているのか明らかにすることを目的とする。実験課題として、左手のみ、右手のみ、あるいは両手で当時にボタンを押すことを1回もしくは2回連続で実行させる課題を用いて、細胞間ネットワークを検討する。当該年度においては、上記の課題を作成し2頭のサルに学習させた。行動課題の訓練が完了した後に、外科的手術を施した。その後、前頭葉内の高次運動野の内側面にある補足運動野および帯状皮質運動野後部より、多点電極を用いて細胞活動の記録を行った。当該年度は、左手または右手のみでボタン押しを1回だけ行う試行のみについて、補足運動野と帯状皮質運動野後部の細胞活動の特徴の比較を行った。各細胞をその活動のパターンに基づいて、1同側の手の運動を表現するもの、2反対側の手の運動を表現するもの、3同側と反対側両方の手の運動を表現するものに分類した。その結果、以下の点が明らかとなった。1補足運動野の細胞は同側の手よりも反対側の手の運動を反映する細胞が多い、2帯状皮質運動野後部の細胞は同側の手の運動と反対側の手の運動を反映する細胞の数が同程度存在する。さらに、多点電極によって同時に記録された細胞の空間的な分布を検討した結果、補足運動野はそれぞれ同タイプの細胞が近くに分布し集団を形成していた。一方、帯状皮質運動野後部はそれぞれのタイプの細胞はバラバラに分布していることが明らかとなった。これらの結果は、帯状皮質運動野後部の細胞表現は、同側と反対側の手の運動を機能的および構造的に平衡していることを示唆する。本研究課題では、複数細胞を同時に記録することが可能な多点電極を用いて、「左右の手の使い分け」と「複数動作の順序制御」が、どのような細胞間の相互作用によって実現されているのかを明らかにすることを目的とする。実験課題として、左手のみ、右手のみ、あるいは両手で同時にボタンを押すことを1回もしくは2回連続で実行させる課題を用いて、細胞間ネットワークを検討する。当該年度においては、前年度までにすでに上記の課題を学習済みのサルの、前頭葉内の高次運動野の内側面にある補足運動野および帯状皮質運動野尾側部より、多点電極を用いて細胞活動の記録を行った。課題の中の左手のみもしくは右手のみでボタン押しを1回だけ行う試行に着目し、2領域の活動の違いを検討した。それぞれの領域で、1同側の手の運動を表現する細胞、2反対側の手の運動を表現する細胞、3同側と反対側両方の手の運動を表現する細胞が見出された。それぞれの細胞の割合について調べたところ、1補足運動野は同側よりも反対側の手の運動を反映する細胞が多い、2帯状皮質運動野尾側部は同側の手の運動と反対側の手の運動を反映する細胞が同程度存在する、ということが明らかとなった。さらに、多点電極によって記録されたこれらの細胞の空間的な分布を検討した結果、補足運動野は同じ種類の細胞が近くに分布してクラスターを形成していることがわかった。一方、帯状皮質運動野尾側部の細胞は、同側・反対側・両側の手の運動を表現する細胞が混在していた。これらの結果は、補足運動野は機能的、構造的に組織化が進んでおり、帯状皮質運動野尾側部は未分化であることを示すものである。左右の手を適切に用いる行動は極めて基本的なものであるが、どのような神経メカニズムによってこの行動が実現されているのかは未知の点が多い。本研究課題では、左右の手の使い分けが、どのような神経メカニズムに基づいて実現されているのかを明らかにすることを目的とした。実験課題として、左手もしくは右手でボタンを押す課題をサルに学習させた。前頭葉の高次運動野内側面にある補足運動野および帯状皮質運動野尾側部より、多点電極を用いて細胞活動の記録を行った。課題の中の左手もしくは右手で1回のみボタンを押す試行に着目し、2領域の細胞活動の違いを検討した。それぞれの領域において、(1)同側の手の運動を表現する細胞、(2)反対側の手の運動を表現する細胞、(3)両側の手の運動を表現する細胞が見出された。それぞれの割合について検討したところ、(1)補足運動野は同側よりも反対速の手の運動を表現する細胞が多い、(2)帯状皮質運動野

尾側部は同側と反対側の手の運動を表現する細胞が同程度存在する、ということが明らかとなった。さらに、細胞活動と同時に局所フィールド電位(LFP)を記録し、解析を行った。ボタン押し動作に関連し、高ガンマ帯(80-120 Hz)およびシータ帯(3-8 Hz)においてパワーの増加、ベータ帯(12-30 Hz)においてパワーの減少が確認された。これらのパワーについて左右の手の選択性について検討したところ、高ガンマ帯において補足運動野は反対側の運動に選択的に応答したが、帯状皮質運動野尾側部はどちらの手の運動にも同等に応答した。また、これら高ガンマ帯の選択性はシータ帯の選択性とは独立であった。これらの結果は、どちらの領域にも運動一般に関する入力があるが、帯状皮質運動野尾側部は両側、補足運動野は反対側の手の運動の情報を主に出力することを示唆するものである。左右の手を用いた動作の制御過程に高次運動野がどのように関わるかを検討するため、ボタン押し課題を遂行中のマカクザルの細胞活動と局所場電位を記録した。その結果、補足運動野は主に反対側の手の運動の実行過程に関与するのに対して、帯状皮質運動野尾側部は反対側と同側の手の運動の実行過程に同等に関与することが明らかとなった。また、複数動作の順序制御過程は、これらの領域よりも、前補足運動野や帯状皮質運動野吻側部といった、より吻側部の領域が関与することが明らかとなった。現在までに、左手・右手・両手によるボタン押しを1回または2回連続で実行させる行動課題を作成し、2頭のサルへの学習を完了し、外科的手術を施した後に、前頭葉の高次運動野の内側面にある帯状皮質運動野尾側部および補足運動野の細胞活動を記録した。当該年度は、左手または右手のみでボタン押しを1回のみ行う試行に限定して、補足運動野と帯状皮質運動野尾側部の細胞活動の特徴を比較した結果、1補足運動野の細胞は同側の手よりも反対側の手の運動を反映する細胞が多い、2帯状皮質運動野尾側部の細胞は同側と反対側の手の運動を反映する細胞が同程度存在することが明らかとなった。さらに、それぞれの細胞の空間的な分布を検討した結果、補足運動野の細胞は構造的および機能的に組織化が進んでおり、帯状皮質運動野尾側部は未分化であることを示す結果が見られた。これらの結果は、欧文誌への掲載が決定している。さらに現在は、同じ課題を遂行中の前補足運動野や帯状皮質運動野吻側部からの記録も行っており、前述の領域との活動の特徴の差異を検討している。多点電極を用いた細胞活動の記録システムの構築に成功し、またそれぞれの領域の細胞活動の特性と、複数の細胞間の分布を検討することができているため、現時点で研究の目的はおおむね順調に進展していると考えられる。認知神経科学最終年度も、同じ行動課題を遂行中のサルより細胞活動の記録を継続する。前補足運動野および帯状皮質運動野吻側部の記録が終了次第、大脳基底核の細胞活動の記録を行う。左右の手の運動の解析のみならず、複数動作の順序制御に関わる神経細胞活動の解析を行う。細胞活動の解析と同時に、複数の細胞間の関係、さらに局所フィールド電位の解析を行う。これらの結果がまとまり次第、欧文誌への投稿に向けて準備を行う。現在までに、左手・右手・両手によるボタン押しを1回もしくは2回連続で実行させる行動課題を作成し、2頭のサルへの学習が完了し外科的手術を施した。そして、前頭葉の高次運動野の内側部より細胞活動を記録した。
気管支鏡検体を用いたｍｉｃｒｏＲＮＡによる非小細胞肺癌の組織型診断

2003年から2011年に当院で気管支腔内超音波断層法(EBUS-GS法)を用いた気管支鏡検査にて肺癌と診断された203例を対象としてデータの解析を行った。EBUS-GSで扁平上皮癌(Sq)と診断された40例のうち、37例(93%)が手術でSqと診断された。一方、EBUS-GSでnon-Sq(SqとSmを除いたもの)と診断された159例中、術後Non-Sqであったのが151例(95%)、Sq6例、Sm2例であった。免疫染色は全部で48例に行われ、頻度しては、TTF-1が最も多く37例(18%)に施行された。2006年2010年に当院で気管支鏡検体によりNSCLCの診断がなされ、切除術が施行された159例。125例で経気管支生検、117例で気管支擦過細胞診、5例で経気管支針生検による診断が行われた。気管支鏡検体にて扁平上皮癌(Sq)と診断された37例のうち,術後Sqと診断されたものが34例、Sq以外のNSCLCが2例,小細胞癌(Sm)が1例であった。一方、気管支鏡でSqとは診断されなかったNSCLC(non-Sq)122例のうち、術後Sq以外のNSCLCであったものが112例、Sq9例、Sm1例であった。Non-Sqの肺癌が、気管支鏡でSqと診断されない感度(Sqと診断されることの特異度)は97.4%であった。またSqが気管支鏡でSqと診断される感度(Sqと診断されないことの特異度)は79.1%であった。気管支鏡で得られた検体のうち、細胞診(n=117)による気管支鏡でSqと診断されない感度(Sqと診断されることの特異度)は98.8%であった。またSqが気管支鏡でSqと診断される感度(Sqと診断されないことの特異度)は63.6%であった。これらの診断に用いられた免疫染色はTTF-1, p63を用いて行ったが、その主な目的は転移性肺腫瘍との鑑別を目的として行われたものであった。現在、これらの組織を系統的に免疫染色する方針で検体の収集を計っている。また、microRNAによる判別が可能か検討を行うため、気管支鏡細胞診検体からRNAを保存するためのバッファーへの適切な処理方法、保存方法などの検討を行っている。2006年から2010年に当院で気管支鏡検査を行い非小細胞肺癌(NSCLC)の診断がなされ、切除術が施行された159例を対象として解析したデータを元に後ろ向きの解析を行った。以上のデータをまとめ論文報告する予定であったが、異なる気管支鏡手技が混在していることで、メッセージ性に乏しいと判断した。そこで気管支鏡手技を気管支腔内超音波断層法(EBUS-GS)に絞り、新たにデータの抽出を行った。また非小細胞肺癌と気管支鏡で診断されて、手術となった症例の中に最終的に小細胞肺癌と診断された症例が存在するために、対象を原発性肺癌とすることとした。新たな対象は2003年から2011年に当院でEBUS-GS法にて肺癌と診断された203例。EBUS-GSでSqと診断された40例のうち、37例(93%)が手術でSqと診断された。以上の内容を現在、論文として投稿中である。一方、気管支鏡検体を用いて、microRNAによる判別が可能か検討を行う予定であるが、安定した結果が得られずにデータの収集が進んでいない。

EBUS-GSで扁平上皮癌(Sq)と診断された40例のうち、37例(93%)が手術でSqと診断された。一方、EBUS-GSでnon-Sq(SqとSmを除いたもの)と診断された159例中、術後Non-Sqであったのが151例(95%)、Sq6例、Sm2例であった。免疫染色は全部で48例に行われ、頻度しては、TTF-1が最も多く37例(18%)に施行された。2006年2010年に当院で気管支鏡検体によりNSCLCの診断がなされ、切除術が施行された159例。125例で経気管支生検、117例で気管支擦過細胞診、5例で経気管支針生検による診断が行われた。気管支鏡検体にて扁平上皮癌(Sq)と診断された37例のうち,術後Sqと診断されたものが34例、Sq以外のNSCLCが2例,小細胞癌(Sm)が1例であった。一方、気管支鏡でSqとは診断されなかったNSCLC(non-Sq)122例のうち、術後Sq以外のNSCLCであったものが112例、Sq9例、Sm1例であった。Non-Sqの肺癌が、気管支鏡でSqと診断されない感度(Sqと診断されることの特異度)は97.4%であった。またSqが気管支鏡でSqと診断される感度(Sqと診断されないことの特異度)は79.1%であった。気管支鏡で得られた検体のうち、細胞診(n=117)による気管支鏡でSqと診断されない感度(Sqと診断されることの特異度)は98.8%であった。またSqが気管支鏡でSqと診断される感度(Sqと診断されないことの特異度)は63.6%であった。これらの診断に用いられた免疫染色はTTF-1, p63を用いて行ったが、その主な目的は転移性肺腫瘍との鑑別を目的として行われたものであった。現在、これらの組織を系統的に免疫染色する方針で検体の収集を計っている。また、microRNAによる判別が可能か検討を行うため、気管支鏡細胞診検体からRNAを保存するためのバッファーへの適切な処理方法、保存方法などの検討を行っている。2006年から2010年に当院で気管支鏡検査を行い非小細胞肺癌(NSCLC)の診断がなされ、切除術が施行された159例を対象として解析したデータを元に後ろ向きの解析を行った。以上のデータをまとめ論文報告する予定であったが、異なる気管支鏡手技が混在していることで、メッセージ性に乏しいと判断した。そこで気管支鏡手技を気管支腔内超音波断層法(EBUS-GS)に絞り、新たにデータの抽出を行った。また非小細胞肺癌と気管支鏡で診断されて、手術となった症例の中に最終的に小細胞肺癌と診断された症例が存在するために、対象を原発性肺癌とすることとした。新たな対象は2003年から2011年に当院でEBUS-GS法にて肺癌と診断された203例。EBUS-GSでSqと診断された40例のうち、37例(93%)が手術でSqと診断された。以上の内容を現在、論文として投稿中である。呼吸器内科学ホルマリン固定された検体からのRNAの採取が困難。新たに採取した気管支鏡検体からのRNAの抽出のための検体保存などが難しい。
膵癌根治を目指した人工膵癌幹細胞株の作製とマイクロＲＮＡによる制御

本研究は、癌幹細胞を標的とした画期的な治療法を開発することを最終目標として人工膵癌幹細胞を作製し、microRNAによってその特性を制御できるかを検討することを目的とした。正常膵管細胞に活性型K-ras発現ベクターを導入するとsphereの形成能はコントロールに比べ上昇したが、癌幹細胞マーカー陽性数は増加しなかった。Warburg効果に関与するPKM2の役割を膵癌で検討すると、膵癌では正常組織に比べPKM2の高発現がみられ、発現を抑制すると膵癌細胞増殖が低下した。また、膵癌の幹細胞特性に関与するmicroRNAを同定する過程でmiR-483-3pが膵癌組織で高発現することを明らかにした。癌幹細胞としての性質にEMTやWarburg効果が関与することに着目し、膵癌幹細胞を標的とした画期的な治療法を開発するために以下を計画した;1)正常膵管細胞にEMT関連遺伝子とWarburg効果誘導遺伝子を癌化関連遺伝子とともに導入することで人工膵癌幹細胞を作成し;2)癌幹細胞の個々の性質をコントロールしている分子を同定し性質の異なった人工癌幹細胞を作製する;3)その癌幹細胞で特異的に発現するmicroRNAと細胞表面タンパクを同定し、micro RNA制御による膵癌幹細胞に対する治療効果を遺伝子改変膵癌マウス上で確認する;4)さらに同定した細胞表面タンパクが普遍的な膵癌幹細胞マーカーと成り得るかを検討する。正常膵管細胞株にK-ras遺伝子を導入し正常膵癌細胞を作製し、正常膵管細胞との違いをメタボローム解析にて検討した。その結果、K-ras遺伝子の導入によって解糖系が亢進することが判明した。また、膵管内腫瘍と膵癌から抽出したtotal RNAを用いてmicroRNAarrayを行いその発言プロファイルを比較した。その結果、膵癌においてmiR126の発現低下とmiR197の発現上昇がみられていた。これらmicroRNAは膵癌におけるEMT誘導に関連していた。癌幹細胞としての性質にEMTやWarburg効果が関与することに着目し、膵癌幹細胞を標的とした画期的な治療法を開発するために以下のことを目的として研究を施行した。1)正常膵管細胞にEMT関連遺伝子とWarburg効果誘導遺伝子を癌化関連遺伝子とともに導入することで人工膵癌幹細胞を作成し;2)癌幹細胞の個々の性質をコントロールしている分子を同定し性質の異なった人工癌幹細胞を作製する;3)その癌幹細胞で特異的に発現するmicroRNAと細胞表面タンパクを同定し、micro RNA制御による膵癌幹細胞に対する治療効果を遺伝子改変膵癌マウス上で確認する;4)さらに同定した細胞表面タンパクが普遍的な膵癌幹細胞マーカーと成り得るかを検討する。現在正常膵管細胞に、活性型K-ras遺伝子を導入し、人工膵癌細胞を樹立した。この細胞に、EMT関連遺伝子、Warburug効果誘導遺伝子の導入を試行中である。膵管内腫瘍と膵癌から抽出したtotal RNAを用いたmicroRNAarrayを行い、その発現プロファイルの比較より、膵癌のEMTを誘導するmicroRNAを同定中である。本年度はヒトの膵癌細胞にWarburg効果関連遺伝子群を段階的に様々な組み合わせで、遺伝子導入し、自己複製能、多分化能、高腫瘍形成能などを検討する。遺伝子導入の組み合わせによって、variationのある人工膵癌幹細胞株を樹立し、目的とする実験系に合わせ使用する。完全型の人工膵癌幹細胞に特異的に発現するmicroRNA、RNAを網羅的に解析し、特異的に発現するmiRNA、細胞膜表面タンパクを同定する。この同定したmiRNAのprecursorあるいはanti-microRNAを遺伝子改変マウス導入し、その治療効果を確認する。また、前記で同定した細胞表面タンパクが、普遍的な膵癌幹細胞マーカーとなりえるか、ヒト手術検体を用いて検証する計画で研究を行った。人工膵癌細胞に癌遺伝子とともに導入する遺伝子の候補でWarburg効果に関与していることが知られるpyruvate kinase type M2 (PKM2)の膵癌細胞における役割についてまず検討した。膵癌細胞株(AsPC1, MIAPaCa2, Panc1, BxPC3)において、PKMの発現をreal-time RT-PCRにて確認すると、検索した全ての細胞株でPKM1と比べPKM2が優位に発現していた。ヒト膵癌組織よりMicrodissectionにて抽出した癌細胞と正常膵管上皮でPKM2の発現を比べると、癌部で有意に発現が亢進していた。AsPC1とMIAPaCa2にPKM2のshRNAを導入しPKM2発現抑制細胞を作製し、その機能を検討すると、PKM2の発現抑制により、乳酸生成が低下しており、Warburg効果も抑制されている可能性がみられた。また、PKM2発現抑制細胞は、in vitroの細胞増殖能並びに免疫抑制マウスの皮下での細胞形成能が低下していた。

消化器内科学人工膵癌細胞とWarburg効果との関連を解明し、EMT関連microRNAを同定できた。樹立された膵幹細胞株を用いることにより、正常膵管細胞を自ら樹立する時間が短縮され人工癌細胞は作成できた。膵癌幹細胞を制御するmicroRNAを選別するべく、癌幹細胞の性質に寄与するEMT関連microRNAをmicroRNAarrayを用いて現在責任遺伝子を確認中である。それらの点から概ね計画通り研究が進展していると考えられる。網羅的遺伝子検索と癌幹細胞としての性質確認のための各種試薬、免疫不全マウスが必要となる。人工膵癌細胞にEMT関連microRNAならびに、Warburg効果誘導因子を導入し人工膵癌幹細胞を作製する。その細胞樹立後、癌幹細胞としての性質を有しているか検討していく。遺伝子導入に関して主要な癌遺伝子数種類のみ終了しているが、計画している遺伝子数より少ないことによる。頻回の遺伝子導入や網羅的遺伝子解析、メタボローム解析が必要となる。頻回の遺伝子導入並びに、癌幹細胞としての性質を確認するために、各種試薬、免疫不全マウスが相当数必要となる。
オルガノイド培養法を用いた、腫瘍上皮細胞の幹細胞性を恒常的に維持する機構の解明

がんは様々な種類の細胞集団により構成されることが知られている。その中には、自己複製と多分化能をもつ「がん幹細胞」が存在すると考えられている。がん幹細胞は抗がん剤や放射線治療に対する抵抗性を持つため、治療後の再発の原因となり、がん幹細胞を標的とした新たな治療薬の開発が進められている。しかし、がん幹細胞を特異的に除去しても、分化したがん細胞が、がん微小環境由来の刺激に応じて幹細胞性を獲得し、がんを再構築することが示唆されている。従って、がん細胞の幹細胞性を制御する機構の解明が求められている。本研究では、腫瘍上皮細胞のオルガノイド培養法を用いて、幹細胞性の亢進に寄与する因子を同定すると共に、同定した因子による腫瘍上皮細胞での恒常的な幹細胞性維持機構を個体レベルで解明する。当該年度においては、前年度に選出した腫瘍オルガノイドの幹細胞性制御に関与することが予測された転写因子について、その役割を個体レベルで解析した。具体的には、腫瘍モデルマウスに当該転写因子の遺伝子欠損を導入し、腫瘍形成・腫瘍増殖、並びに腫瘍幹細胞性に対する遺伝子欠損の影響を解析した。その結果、当該転写因子は腫瘍モデルマウスにおける腫瘍形成、並びに腫瘍増殖を正に制御することが明らかとなった。一方で、腫瘍細胞における幹細胞マーカーの遺伝子発現量には有意な差が認められなかったことから、当該転写因子はin vivoにおいては幹細胞性制御には寄与せず、他の要因により腫瘍形成を正に制御する可能性が予想された。そこで、形成された腫瘍組織のマイクロアレイ解析を実施した結果、当該転写因子が炎症促進型の遺伝子群を正に制御することが明らかとなった。炎症反応は腫瘍形成を正に制御することが知られるため、当該転写因子は炎症反応を促進することで腫瘍形成を促進する可能性が考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、独自に樹立した腫瘍オルガノイドの幹細胞性の亢進に寄与する因子のスクリーニングを実施した。具体的には、がん組織で高発現することが知られる液性因子を複数選定し、単一、もしくは複数因子の組合せとして培地に添加し、腫瘍オルガノイドの増殖や幹細胞・分化マーカーの発現量を指標としたスクリーニングを行った。その結果、幹細胞マーカーの発現亢進と、分化マーカーの発現低下、腫瘍オルガノイドの増殖亢進の誘導能が単一の液性因子に同定され、腫瘍オルガノイドの幹細胞性の亢進因子である可能性が示された。そこで、当初は次年度に計画していた、当該液性因子による幹細胞性制御機構の解明を目的とした実験を前倒しで実施した。その結果、この液性因子の刺激により腫瘍オルガノイドでの発現が亢進する転写因子が同定され、さらに、その転写因子の発現抑制により、腫瘍オルガノイドの増殖が顕著に抑制されることが明らかになった。既に、当該転写因子の遺伝子欠損マウスの解析を進めており、腫瘍上皮細胞での恒常的な幹細胞性維持機構を個体レベルで解析する準備は整った。当初の計画通り、腫瘍オルガノイドの幹細胞性の亢進に寄与する液性因子を同定した。また、当初は次年度に計画していた当該液性因子による幹細胞性制御機構の解明に向けた解析を実施し、当該液性因子の下流で腫瘍オルガノイドの幹細胞性制御に関与すると考えられる転写因子を同定した。

その結果、当該転写因子は腫瘍モデルマウスにおける腫瘍形成、並びに腫瘍増殖を正に制御することが明らかとなった。一方で、腫瘍細胞における幹細胞マーカーの遺伝子発現量には有意な差が認められなかったことから、当該転写因子はin vivoにおいては幹細胞性制御には寄与せず、他の要因により腫瘍形成を正に制御する可能性が予想された。そこで、形成された腫瘍組織のマイクロアレイ解析を実施した結果、当該転写因子が炎症促進型の遺伝子群を正に制御することが明らかとなった。炎症反応は腫瘍形成を正に制御することが知られるため、当該転写因子は炎症反応を促進することで腫瘍形成を促進する可能性が考えられた。同定した転写因子の遺伝子欠損マウスを用いて、腫瘍上皮細胞での恒常的な幹細胞性維持機構の解析を実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
マウス亜種間コンソミック系統に基づくゲノム機能解析

本研究では、進化的起源を異にする2種のマウス亜種系統より作出したコンソミック系統を用いて、高次表現型の遺伝解析を行うプラットフォームを構築した。これを利用した解析により、形態、エネルギー代謝、行動に関する200か所以上のQTLを抽出することに成功した。さらに、各種表現型の多様性情報や、基盤ゲノム支援班との連携によるMSM/MsとC57BL/6J間のSNP情報は、それぞれ表現型データベース、ゲノムデータベースとして構築し、公開した。(1)コンソミック系統による表現型データの収集:形態学的パラメータと体重の週齢による成長曲線について、各コンソミック系統のデータを収集した。成長曲線については、すでに複数のコンソミック系統がC57BL/6J系統より低い成長を示し、体重増加を支配する遺伝子が複数の染色体に存在することが明らかになっている。また、下顎骨の形態特性のデータ収集を行った。得られた基礎データを元に主成分分析やフーリエ記述子を用いた数理解析を現在進めている。血液関連の臨床生化学的指標や尿成分については、各コンソミック系統の10週齢個体を用いたデータ収集を行った。また、皮下脂肪と臓器脂肪の分布を各系統の10週齢個体を用いて測定した。この結果、13染色体コンソミック系統など、特定の系統で極端に加齢依存性に体脂肪率が増加する系統と15番染色体のように、体脂肪率が低下する系統が存在することが明らかになった。行動特定の解析項目としては、おおまかに自発活動性、情動性、痛覚感受性などを解析対象とした。コンソミック系統全体の約1/3程度に関して解析が終了しているが、これまでの段階で既にいくつかの染色体を導入した系統が行動表現型に顕著な違いを示し、その染色体上に該当する行動表現型に関与する遺伝子が存在する事を示している。(2)コンソミック系統の染色体供与系統である日本産野生マウス由来MSM/MsのSNP解析:1.表現型の染色体マッピングとして以下の成果があった。(1)形態学的特性と脂肪蓄積生後10週齢の個体を対象にして、形態学的パラメータの収集を行い、多くのコンソミック系統で体重に関する有意な差異が存在することが確認された。さらに、皮下脂肪や内臓脂肪などの脂肪蓄積をはじめ体重に影響を及ぼす量的形質を支配する染色体が多数判明した。(2)血液生化学的パラメータ生後10週齢、25週齢の個体を対象にして、血液生化学成分のデータ収集を行った。特に、脂肪代謝に係わるサイトカインであるアディポネクチンやレプチン、さらに糖代謝に係わるインスリンなどのパラメータを重点的に解析した。いずれのパラメータについても、コンソミック系統間に顕著な系統間差異が認められた。(3)行動学的パラメータ自発活動性、不安行動、痛覚感受性について複数の行動テストを用いて解析した結果、いずれの行動テスト項目においても、コンソミック系統間で有意な差が見られた。同じ行動性質を扱うテストでも、複数のテストに共通な遺伝因子に加え、テストごとに独自の遺伝的要因も関与していることが明らかになった。MSM/Ms系統のゲノムDNAのwhole genome shotgun (WGS) sequencingを行い、約1000万リードを解読した。これらの配列がマウスゲノムのユニーク配列に対しておよそ75%をカバーしていることが判明している。さらに、C57BL/6系統のゲノム配列との比較によって、約973万個のSNPsを検出した。3.表現型制御遺伝子のマッピング形態学、代謝関連、さらに行動特性の内情動性関する表現型に顕著な差異を示す染色体を特定することができたので、これらの表現型を制御する遺伝子を明らかにするため、数種のコンソミック系統を用いて、体重、脂肪蓄積、情動性等について詳細な連鎖解析を行った。1.コンソミック系統の表現型データの収集遺伝的背景となっているB6系統と染色体供与系統であるMSM/Ms系統、並びに繁殖・維持が困難な系統を除いたコンソミック28系統に関して、体系的な表現型解析を行い、系統毎の表現型データを収集・解析した。以上の包括的な表現型収集により、量的形質遺伝子座として、少なくとも雄で244座位、雌で218座位に昇る多数のQTLを検出した。2.表現型責任遺伝子の探索B6-Chr3^<MSM>系統は有意に脂肪蓄積に抵抗性を示すことが判明した。さらに、加齢、摂餌条件による肥満傾向に関連した表現型スクリーニングでは、B6-Chr13T^<MSM>系統が高脂肪食に依存した顕著な肥満形質を呈することが明らかになった。コンソミック系統の中でも顕著な不安様行動の亢進を示す系統、B6-Chr17MSMについて、17番染色体領域を14のブロックに分けたコンジェニック系統を作成した。これにより、不安様行動の指標である危険評価行動の増加に関わる染色体領域を6.5Mbの領域に絞り込むことに成功した。

基盤ゲノム支援班と連携して解析した結果、系統ゲノムのWGS解読配列のB6系統の非リピート領域に対するカバー率は、当初の目的を超える80%に達した。得られたデータに関して、無作為に抽出した200か所以上の染色体領域のバリデーションを行い、本プロジェクトによるWGSが非常に高い品質を保持していることを確認した。80%のゲノム領域について両系統の塩基配列を比較して、1,300万種以上の候補SNPsを検出した。また、アミノ酸置換を起こすSNPを25,000種以上、遺伝子発現に関与する調節領域に存在するSNPを10万種近く同定した。これらの情報をデータベース化して公開した。以下の研究成果があった。1.コンソミック系統の表現型解析(1)基本形質と糖・脂質代謝関連表現型データの収集コンソミック全系統の包括的な表現型収集により、多因子で制御される量的表現形質を支配する遺伝子群を遺伝的に分離して個々の遺伝子座に分けて解析できることが明らかとなっている。このシステムを利用して脂肪蓄積をコントロールする複数の遺伝子がマップされる染色体を特定した。(2)行動学的パラメータの表現型スクリーニング自発活動性や不安様行動に関して顕著な効果を有する染色体を明らかにし、国際誌に発表した。更に多数のサブコンソミック系統の解析から自発活動に関わる遺伝子座及び不安関連行動に関わる遺伝子座をそれぞれ6番と17番染色体上の狭い領域に特定し候補遺伝子の発現解析を進めた。脳脊髄液の圧力調節異常により生じる水頭症の原因遺伝子座の一つをゲノムワイドにマッピングして国際誌に発表した。2.表現型原因遺伝子の同定MSM/Ms系統の3番染色体上に脂肪蓄積抑制遺伝子、13番染色体遠位に脂肪蓄積促進遺伝子、17番染色体領域に不安様行動亢進関連遺伝子が存在することを明らかにした。候補となる染色体領域が狭められたものに関しては、BAC DNAの遺伝子導入による表現型再現実験を開始した。4.表現型データベースの構築と公開本研究では、進化的起源を異にする西ヨーロッパ産亜種マウス(M.m.domesticus)と日本産亜種マウス(M.m.molossins)由来の二つの系統間で染色体を1本ずつ置換したコンソミック(Consomic)系統を用いて、マウスの個体レベルで現れる様々な高次表現型を制御する単一因子や多因子を体系的にゲノム上にマップし、原因遺伝子を同定するための解析系の開発とゲノム機能解析への応用を目的とする。当該年度には、全染色体を対象としたコンソミック系統を使用して、形態学的特性(身長、体重、成長曲線等)、皮下脂肪・内臓脂肪蓄積、血液生化学的パラメータ(血中電解質、糖代謝関連、脂質代謝関連)、行動学的パラメータに関する表現型収集を行い、200か所以上のQTL(量的形質座位、Quantitative trait locus)を抽出することに成功した。さらに、各種表現型の多様性情報は、表現型データベース(NIG Mouse Phenotype Database)として構築、公開した。このデータベースは表現型の収集のみならず、データベース内部のデータやウェブ閲覧者のデータも比較して統計解析を行うことが可能である。
タンザニア内陸地域における地下水の涵養機構とその開発に関する研究

本年度は、研究計画の最終年に当たり、今までの研究の総括を行う。具体的には、平成元年度より平成3年度まで、3年度に渡って毎年出版してきた英文報告書をとりまとめて、研究成果のまとめを最終報告書として出版する。タンザニアの新しい首都であるドドマの水道水源として利用されている、ドドマ北方30kmのマクタポ-ラ盆地の地下水を対象として、地下水涵養量の推定のため各種の調査を実施してきた。年間の降水量が500mm程度の半乾燥地域では、地下水の揚水量が補給量を上回ると、直ちに地下水の枯渇を招く。地下水の枯渇を防止しつつ、地下水の利用を行うためには、地下水の涵養量(補給量)に対応した揚水を行うことが必要になる。そのためには、涵養量を推定するとともに、降雨が地下水に変換される降雨浸透過程の地中水の移動機構、すなわち地下水の涵養機構をも把握しなければならない。このような観点から、マクタポ-ラ盆地周辺部から盆地へ流入する河川水(地表水)および地下水の流量を測定するため各種の測定器を配置し、それらのデ-タ収集に務めてきた。その他、盆地周辺の地形や地質などの調査、地下水の一般水質や放射性同位体(トリチウム)、安定同位体(水素と酸素)の分析、浸透能試験、土砂生産や移動の測定、人工降雨による現場やライシメ-タによる浸透過程の追跡などを行ってきた。以上の現地での観測や調査に加えて、帰国後の研究室においては、現地で収集したデ-タの検証と現象の理解のため、コンピュ-タを用いた水収支シミュレ-ションや地下水流動のシミュレ-ション、人工衛星(ランドサット)のMSSデ-タに基づく雨期ー乾期の植生変化の解析などを行ってきた。これらの研究成果の概要は、いかのようになる。1.本研究の対象地域であるマクタポ-ラ盆地の地下水涵養は、広域地下水流動系のもとで生じる成分と、局地流動系のもとで生じる成分の2つに明瞭に区分される。広域流動系とは、盆地北方のチェネネ山地に降った雨水を起源とする、滞留時間の長い地下水であり、一方、局地流動系とは、盆地に近い南西方などに見られる上部平原で浸透する雨水を起源とする、滞留時間の短い地下水である。2.後者の局地流動系による地下水涵養量は、水収支シミュレ-ションの計算によれば、降雨量の15ー20%程度となる。3.トリチウム濃度から推定されるこの地域の地下水の滞留時間は、盆地の深層被圧地下水で数十年程度、浅層地下水で数年から20年程度であり、被圧地下水は盆地から数km以内で涵養された、比較的循環の早い地下水であるといえる。4.ライシメ-タにおける土壌水分の観測や、人工降雨実験による現場の浸潤前線の進行状況から、当地のような乾燥地域での浸透機構が次のように明らかになってきた。雨期の始めの浸透は、部分的あるいは選択的に進行する。その後、土壌が充分湿るようになると、全体に一様に浸透が進む傾向が認められた。この現象は、実験室におけるカラム実験では、部分流あるいは"フィンガ-リング"としてある特殊な条件のもとでの、土粒子と水と空気の三相がおりなす界面現象として知られているが、乾燥地域でも相当な涵養を可能にする機構として注目される。すなわち、乾燥地域では潜在蒸発散量は降雨量の数倍あるため、蒸発を免れて地下水を涵養するためには、流れ易い経路を速やかに降下することが必要となる。5.マクタポ-ラ盆地では、浸透性の良い土壌に覆われた上部平原で地下水涵養が生じており、この上部平原と北方のチェネネ丘陵からの二系統の地下水が集まる、水文地質学的に優れた特性を持っていることが明らかとなった。

以上の現地での観測や調査に加えて、帰国後の研究室においては、現地で収集したデ-タの検証と現象の理解のため、コンピュ-タを用いた水収支シミュレ-ションや地下水流動のシミュレ-ション、人工衛星(ランドサット)のMSSデ-タに基づく雨期ー乾期の植生変化の解析などを行ってきた。これらの研究成果の概要は、いかのようになる。1.本研究の対象地域であるマクタポ-ラ盆地の地下水涵養は、広域地下水流動系のもとで生じる成分と、局地流動系のもとで生じる成分の2つに明瞭に区分される。広域流動系とは、盆地北方のチェネネ山地に降った雨水を起源とする、滞留時間の長い地下水であり、一方、局地流動系とは、盆地に近い南西方などに見られる上部平原で浸透する雨水を起源とする、滞留時間の短い地下水である。2.後者の局地流動系による地下水涵養量は、水収支シミュレ-ションの計算によれば、降雨量の15ー20%程度となる。3.トリチウム濃度から推定されるこの地域の地下水の滞留時間は、盆地の深層被圧地下水で数十年程度、浅層地下水で数年から20年程度であり、被圧地下水は盆地から数km以内で涵養された、比較的循環の早い地下水であるといえる。4.ライシメ-タにおける土壌水分の観測や、人工降雨実験による現場の浸潤前線の進行状況から、当地のような乾燥地域での浸透機構が次のように明らかになってきた。雨期の始めの浸透は、部分的あるいは選択的に進行する。その後、土壌が充分湿るようになると、全体に一様に浸透が進む傾向が認められた。この現象は、実験室におけるカラム実験では、部分流あるいは"フィンガ-リング"としてある特殊な条件のもとでの、土粒子と水と空気の三相がおりなす界面現象として知られているが、乾燥地域でも相当な涵養を可能にする機構として注目される。すなわち、乾燥地域では潜在蒸発散量は降雨量の数倍あるため、蒸発を免れて地下水を涵養するためには、流れ易い経路を速やかに降下することが必要となる。5.マクタポ-ラ盆地では、浸透性の良い土壌に覆われた上部平原で地下水涵養が生じており、この上部平原と北方のチェネネ丘陵からの二系統の地下水が集まる、水文地質学的に優れた特性を持っていることが明らかとなった。本年度は研究計画の中間年の年に当たり、前年度の調査の補充とデ-タの収集を行なうべく、重点調査地域の精査・水質分析サンプルの採取と雨期における表面流出の諸過程の観察と記録に力点をおいた。2班編成にして、第1班は地形・地質学的調査(1)を、第2班は水文学的調査(2)を中心に行った。(1)については、従来の現地観察に加えて物理探査法を併用し、被覆層の厚さ・基盤の形状を解明した。(2)においては、テストピット・ライシメ-タ・観測井・テンシオメ-タの継続観測の充実を図るとともに、人工降雨実験によって浸透現象の観察を行い、また広域に水質を分析するほか、放射性同位体(トリチウム)、安定同位体(水素・酸素)の分析を行い、地下水の涵養と滞留機構の解析を行った。その結果、以下のような成果が得られた。1)地表流の流出特性は基盤の岩質に強く支配され、ペデイメントの形成過程解明につながる良い資料であると思われる。2)マクタポ-ラ盆地の地下水の涵養は、広域地下水流動系のもとで行われる成分と局地的な流動系のもとで行われる成分に明瞭に区分された。3)地下水の浸透機構は地表水の集水域の地形・表層地質・地質構造にほぼ対応している。しかし、人工降雨実験によれば局所的には流出過程は自然降雨によるそれとは異なる結果が得られ、再検討を要することがわかった。今後はリモ-トセンシング技術を駆使し水文地形地質図を完成させるとともに、計算機処理によって地下水の流動系に関するシミュレ-ションモデルを完成させる。さらにこれまで成果をまとめ、出版(英文)する予定である。
児童養護施設における集団的逸脱行動に対応する実践モデル開発に関する研究

児童養護施設においては、児童の逸脱行動が発生し、多くは児童自立支援施設への措置変更という手段が採用される。これまで、その要因として、「高年齢の被虐待児童の増加」といった文脈で語られていたが、実際は、幼少期より長期間児童養護施設に入所していた児童が措置変更になる傾向が強いことが分かった。また、児童養護施設ではマニュアルが形骸化し、十分に活用されないことから、施設職員が自ら作成するマニュアル等が効果的である、それは、マニュアルとしての意味以上に、そのプロセスにおいて、本研究で明らかになった「暴力等の逸脱行動を強化する施設システム」を変化させる効果が示唆された。本研究の目的は、児童養護施設に入所する児童による身体的、性的暴力など暴力行為を中心とした逸脱行動によって、危機的な状況となっている児童養護施設において、その緩和あるいは解決に向け、児童相談所(措置機関)・児童養護施設(当事者)等が実施する介入的アプローチの方法を、M-D&D(Modified Design and Development)の手続き(芝野松次郎:2005)に沿って開発しようとするものである。本研究は、量的、質的調査によって「実践モデル」を導き出し、具体的な手続きを記した「実践マニュアル」の形で提示する。1児童養護施設職員に対するインタビュー調査兵庫県・沖縄県・千葉県の児童養護施設(16箇所)に対して、「暴力等逸脱行動」・「発生要因」・「対応状況」等についてのインタビュー調査を実施した。インタビュー調査は、ターゲットとなる課題(児童養護施設における児童間暴力)の緩和、あるいは解消を目指した実践モデル(マニュアル)を開発するための実践例の収集、および、本研究への協力(インタビュー調査・モデル策定への協力実践モデルの試行など)施設を探索することを目的としたものであった。2児童養護施設から児童自立支援施設に措置変更になった児童に関する調査これまで、全国58箇所の児童自立支援施設のうち、55箇所(国立2箇所、実質的には自立援助ホームである施設1箇所を除いた)に対して、質問紙を用いた郵送調査法による調査を行った。調査対象は、2009年度2011年度の期間に児童養護施設から措置変更された児童で、各児童について担当職員が43項目の設問に対して単一回答した。55箇所のうち36箇所から回答を得て、324名の措置変更児童に関するデータが集約された。本研究の主要な課題は、児童養護施設に入所する児童による暴力的集団逸脱行動への介入的アプローチの方法を「実践マニュアル」の形で提示しようとするものである。平成24年度においては、児童養護施設への調査を実施するための予備的な情報収集として、複数の児童養護施設(3県)を訪問し、施設長、児童指導員へのインタビューを実施した(対象は過去に暴力事案が発生し対処に苦慮した経験を有しいる施設)。その結果、先行研究あるいは研究者の実践および研究から、研究者が集団的逸脱行動の要因として挙げている施設内システム(支配ー被支配関係、フラットな組織、職員集団の孤立など)が一定程度共通して存在していることが分かった。また、ある施設は当該施設内システムに着目し、改善する試みを実施したところ施設集団が安定していった事例もあった。今回のインタビュー結果はエビデンスに乏しく、一般化することはできないが、今後実施する質的、量的調査の予備調査としては必要十分なものであった。また平行して、暴力的逸脱行動の結果として、従来、一般的方法としてとられてきた「児童自立支援施設への措置変更」に関して、全国的調査(量的)を行うべく、複数の児童自立支援施設の訪問調査、調査票の設計、A学園における予備調査を実施した。中には入所児童の1/3を超える措置変更を受け入れている児童自立支援施設もあり、措置変更児童への支援は喫緊の課題であることが分かった。また、地域間格差も大きく、児童養護施設から児童自立支援施設への支援の連続性も十分に担保されていないのが現状であった。本研究の目的は、児童養護施設に入所する児童による身体的、性的暴力など暴力行為を中心とした集団的逸脱行動によって、危機的な状況となっている児童養護施設において、その緩和、あるいは解決に向け、児童相談所(措置機関)・児童養護施設(当事者)等が実施する介入的アプローチの方法を開発しようとするものである。これまでの調査で多くの児童養護施設においては、児童の暴力(特に性的暴力)の対応に苦慮しており、実践場面で活用できるマニュアルの必要性も認識しているが、マニュアルがない、あるいはあったとしても形骸化している場合も多く、特に経験の浅い職員が不安を抱えながら職務に就いていることが分かった。これまで実施してきた調査、分析を通じて、児童間の暴力を誘発される要因は個人要因にとどまらず、施設システムそのものにも存在し、施設システムを変容されることで暴力のリスクを軽減することも可能であることが示唆された。また、児童の暴力をきっかけに施設運営そのものが危機的な状況になった施設では、初期対応が不十分であった事例が数多くみられた。したがって、今後はいくつかの児童養護施設と協働で、実践場面で活用できる各施設独自のマニュアルをワークショップ形式で策定する予定である。これまでに4か所の児童養護施設とワークショップを通じたマニュアル策定の予備的協議を終了しており、1か所においてモデル実施した。2015年年度はこれまでの調査結果を精査し、ワークショップの基礎的データに関して客観的な指標を抽出するととともに、ワークショップのプログラムを確定させたうえで、児童養護施設において実施していきたい。児童養護施設において、児童の暴力は重大な問題であり、時として、児童の集団的暴力によって、児童および職員の安心・安全な暮らしが奪われ、施設の運営さえも危うくさせる事態が生じている。

昨今、児童養護施設関係者からは、「虐待を受けた結果として、行動上の問題を呈する児童の入所が増えたとして、入所直後から施設に適応できず、短期間で児童自立支援施設へ措置変更せざるを得ない」との意見が数多く出されている。つまり、「虐待→児童の問題行動→措置変更」といった文脈である。本研究では、このような前提のもと、児童養護施設から児童自立支援施設へ措置変更になった児童の調査を行った。その結果、前述のとおり、入所時から行動上の問題があった比較的高年齢の児童が措置変更される傾向も一定程度認められたが、それ以上に、児童養護施設に長期間(幼少時から)入所していた児童が、いわゆる「思春期の壁」を乗り越えることができず、施設不適応を起こす例が数多く認められた。このような現状を受け、児童の集団的逸脱行動により、施設運営が危機的な状態となった児童養護施設にインタビュー調査を行った。調査結果から、その要因と集団的暴力の因果関係は明らかではないが、児童集団が暴力的構造を強化させる「施設システム」が存在すること、あるいは、特に「性暴力」が混乱の大きな要因となることを見てとることができた。本研究の成果を生かし、この「施設システム」を体系化し、その体系に即した実践モデルを開発し、児童養護施設において試用、検証することを目的とした研究を2016年度以降に実施する予定である。さらに、これまでの研究は大規模生活集団を想定しているが、実践モデルが小規模生活集団には適さないことが判明しており、新たな研究は両集団の援助システムの相違ににも留意をした上で、実践的な支援モデルの構築を目指したい。児童養護施設においては、児童の逸脱行動が発生し、多くは児童自立支援施設への措置変更という手段が採用される。これまで、その要因として、「高年齢の被虐待児童の増加」といった文脈で語られていたが、実際は、幼少期より長期間児童養護施設に入所していた児童が措置変更になる傾向が強いことが分かった。また、児童養護施設ではマニュアルが形骸化し、十分に活用されないことから、施設職員が自ら作成するマニュアル等が効果的である、それは、マニュアルとしての意味以上に、そのプロセスにおいて、本研究で明らかになった「暴力等の逸脱行動を強化する施設システム」を変化させる効果が示唆された。これまで児童養護施設の児童間暴力を中核とした集団的逸脱行動の実態を把握するため、10か所の児童養護施設に対して、のべ19回のインタビュー調査を実施した。インタビュ内容は了解を得た上で録音し、後日、逐語化している。その中で特に本研究テーマに適合する逐語録複数を分析し、児童の逸脱行動を強化する施設所システムを抽出しようとしている。
大規模ソフトウェアモデリングのための近似的モデリング手法の研究

ソフトウェア開発で使われるモデルは、年々詳細化、厳密化されその構築コストが大きくなり有効活用を阻害している。本研究では、本来の意図よりも概略化あるいは局所化した近似モデルを構築すること、ならびにモデル間の整合化を近似的に行うことによりモデル構築コストを低減させる近似的モデリング手法を考案した。本手法では表現する情報量が低減するため、それを後工程で補うなどのペナルティが発生する。そこでモデル群の構造をモデリングアーキテクチャとして捉え、メトリクスを用いてペナルティの少ない適用箇所を推定する方法をあわせて提案した。本研究は、大規模モデリングにおいては厳密な整合性を常に要求するモデリングは現実的でないという仮説に基づき、緩やかな整合性を許容する近似的モデリング手法の確立を目指すものである。今年度は昨年度までの成果を見直し、近似的モデリングならびに近似的整合化の基本的な手法、近似的モデリングを支える近似度や整合度といった概念尺度をリファインし、それに基づいて近似的モデリングの枠組みを再整理した。この枠組みに基づき、実際の企業での組込みソフトウェアのモデルベーステストを事例に、近似的モデリングの枠組みについて検討した。モデルベーステストでは対象の抽象であるモデルに基づいてテストケースを作成するが、どの程度の抽象モデルを作成し、どの程度のテストケースを作成・実施するかという問題を、近似的モデリングと近似的整合化の問題と捉えて、限られたリソースの中で効果的なテストを行うための近似の程度を考える方法を検討した。その結果基本的な枠組みとしての有効性は確認できたが、現実に検討を行うためは近似度や整合度という概念尺度をどのようなメトリクスで得るかという観点などに課題があることがわかり、その扱いについての検討を深めている段階である。さらに、モデルはメタモデルに基づいて定義されるため、近似の議論はモデル間だけでなく、モデルとメタモデルの間にも発生する。メタモデルは不変のものではなく、モデル駆動開発などにおいてはビジネスや技術の変換に応じて進化するため、それに応じてモデル(さらにはモデル変換)との整合化の問題が発生する。メタモデル進化に伴いモデルやモデル変換を整合性ある形にする際の手法や課題を検討したが、メタモデルとモデルの間の整合性の問題に近似化の考えが適用可能なのかどうかについても、検討を進めている段階である。本年度は、プロダクトライン開発における製品導出を題材に検討を進めた。プロダクトライン開発の製品導出においては、フィーチャモデルから求めるフィーチャを含むフィーチャ群を導出し、次にアーキテクチャモデル中で、導出されたフィーチャに対応するバリアントを特定し、実際の製品を得る。しかし現実にはフィーチャモデルが大きくなりモデルの維持や導出作業が高コストになる問題がある。我々は既存研究を拡張し、製品導出を短いステップで行う手順を作成した。フィーチャモデルが具体的なバリアントを特定するだけの情報量を持っていれば、フィーチャモデルに本手順を適用すると製品が導出される。一方フィーチャモデルを近似すると導出のステップ数は減るが、バリアントがすべて特定できないため、アーキテクチャモデルに対して同様の手順をさらに適用する必要がある。つまり近似化によるフィーチャモデル側のステップ数の減少と、アーキテクチャモデル側のステップ数の増加のトレードオフを考えることで、近似化の適用を検討できると考える。我々はトレーサビリティリンクによって起因するデッドフィーチャの過多等が近似化の導入を判断する指標になるという観測を得て、それらを推定するメトリクスを提案した。さらに製品導出やメトリクス計測を行うツールを開発した。これらにより、大規模なモデリングにおいて、複数のモデル間のマクロな構造をモデリングアーキテクチャとして捉え、メトリクスに基づいてその特性を推定し、近似的モデリングを適用するという、新たなアプローチを見出せたことが本研究の成果である。ソフトウェアモデリングの重要性は一層増しているが、モデル駆動開発などでは従来以上に厳密かつ詳細なモデリングが求められ、大規模化、短納期化している現実のソフトウェア開発においてはモデリング自体の時間やコストが大きくなりすぎている。本研究は「多くの情報量を持ったモデルを整合性のある形にするためのモデリングコストは多大であり、ソフトウェアの大規模化、開発サイクルの短縮、変化の速さなどを考慮すると、厳密な整合性を常に要求するモデリングは現実的でない」という仮説に基づき、アーキテクチャ設計、検証を主対象に、緩やかな整合性を許容する近似的モデリング手法の確立を目指すものである。今年度はまず、モデル間の整合性に関わる問題を整理するとともにモデル間の不整合を扱う過去の研究の調査を行い、基本的な概念について整理した。その中で、モデル間の不整合の状態を示す概念的な尺度として、整合の範囲と整合の強さを定義した。整合の範囲とは複数のモデルの中でどれだけのモデルの間で整合がとれているかを示すものである。一方整合の強さとは二つのモデルがどの程度整合しているかを示すもので、二つのモデルに定義されている概念の対応関係に基づき定義される。

こうした範囲と強さを検討するために、モデル間の整合性を俯瞰するモデルマップという手法を提案した。これらを活用し、整合をとるモデルの範囲と強さを調整することにより、最初は狭く弱い整合性で近似的な整合をとり、徐々に整合の度合いを高めるという整合化の戦略を示した。さらに組込みシステムのプロダクトライン開発という状況における具体例を設定し、近似的モデリングを支えるメカニズムに対する基本的な整理を行い、その具体例において必要となるメカニズムの基本的な定義を行った。本年度は昨年までの検討結果の再整理を行い、近似的モデリングの概念を明確にすることができた。特に近似度と整合度という概念尺度に基づいて近似的モデリングの枠組みをまとめることができ、当初漠然としていた近似的モデリングの考え方が明確になった点は研究のベースとして有用であった。昨年よりも具体的な実事例に基づいて、企業の方との議論を含めた事例検討ができた点も大きな成果であった。どういうモデルを作りどこまでのテストケースを作成、実施するかという、モデルベーステスト運用の場で発生する日常的な課題に対して近似的モデリングや近似的整合性という考え方が当てはまり、テスト方針の判断を近似的モデリングにおける近似化の判断として扱うことができる見通しを得たことは大きな成果であった。一方、適用においては概念的尺度を実際のメトリクスなどで置き換える必要があるが、それが例えばテストにおけるカバレッジなどの概念とどのような関係にあるのか等、さらに検討を深めるべき点が明らかになってきた。また研究開始当初は明確に意識していなかったが、メタモデルと近似化の関係についても立場を明らかにする必要があることが明らかになった。現在のモデリング技術はメタモデル階層の考えに基づくものが多く、特にモデル駆動開発などにおいてはメタモデルの進化の問題があるため、メタモデルとモデルの間の整合化の課題があることがわかってきた。こうした整合化の方法の検討などを行うなかで、この整合化も大きなコストを伴いうることがわかり、ここに近似化の概念をいれることが可能かどうか検討を進めている。このように近似的モデリングの事例研究や研究観点の広がりを得られたことは成果であった。一方、実際のモデリング環境については、近似化の実際の支援機能についての検討がやや遅れており開発の着手は次年度に持ち越した。これらを踏まえ総合的にはおおむね順調という判断をした。本年度は課題や関連研究の調査を踏まえ、近似的モデリングの概念整理を行い、そのモデリングアプローチがどのような戦略でなされるものであるかを明確化できた。さらに具体的な例題に沿ってモデリングメカニズムに対する要件や基本的な定義を行うことができた。