hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非可換空間上の場の理論とその応用

この理論には,可換な場合と同様にさまざまな古典解が存在することが知られている。非可換空間でこれらの解を求めるには代数的手法を使うが、この方法の基礎となっているのがNahm双対性と呼ばれる対称性である。非可換ユークリッド空間のインスタントン解などが、この双対性を使ったADHM構成を適用して構成されている。この時、非可換性のため新しい解が存在するが、そのような解の双対性変換は自明ではない。一方この双対性は、弦理論においてはTarget space双対性として現れる対称性である。弦理論においても非可換空間の現れる状況が知られている。この場合のT.双対性と非可換空間上のゲージ理論でのNahm双対性の関係を解析することによって、非可換インスタントンの双対性変換での性質を解析中である。江澤は非可換幾何学の物理的検証及び応用として量子ホール系を解析した.量子ホール系では電子のxy座標は非可換になり,連続体上の場の理論は存在しない。この系に内部対称性を導入して,対称群がSU(N)拡大W_∞になる事を導出した.非可換幾何学上の演算子を定義し,クーロン相互作用する非可換電子に対する有効ハミルトニアンを求めた.これは低エネルギー極限でSU(N)非線形シグマ模型になるが,この模型に現れる係数(stiffness)を代数的に初めて導出した.さて,ランダウ準位は内部対称性のためにN個の準位に別れる.この内,k個の準位が埋まっている量子ホール状態はグラスマン多様体G_<N,k>で記述されることを指摘した.この帰結として,二層量子ホール系の占有率v=2における位相的励起は,グラスマンG_<4,2>ソリトンであることを論証した.グラスマン・ソリトンはかなり昔から知られていたが,実際の物理現象に現れることを示したのは私の研究が世界で最初である.成果は国際会議(Hawai, USA, Dec.1-5,2002)で発表し,4編の原著論文として国際的著名誌に発表した.綿村は非可換空間上での古典解の解析を行った.非可換空間で古典解を求めるには代数的方法を使う必要があるが,この方法の基礎となっているのがトーラス上のNahm dualityと呼ばれる対称性である.非可換ユークリッド空間のインスタントン解の構成に適用されているADHM構成は,開いた空間の場合へのNahm duality変換の拡張と考えられるが,非可換の場合にはこのように単純に理解できない.結果的には何らかの非可換空間上のバンドル間のdualityになっているはずであり,この構造を解析し理解することは非可換空間上の場の理論の本質に迫ると考え,非可換インスタントンのduality変換での性質を解析している.特に非可換インスタントンにおけるADHMの逆変換に相当するReciprocityについてその部分的結果を国際会議(Beijin, China, 4-7 2002およびChennai, India, Jan.10-15,2003)で発表した.江澤は非可換幾何学の観点から量子ホール系を解析した。量子ホール系は最低ランダウ準位に束縛された電子の作る世界であるが,この世界の電子のx座標とy座標は交換しない,という著しい特徴を持つ.その結果,2層量子ホール系の内部対称性は,W_∞をSU(4)拡大したW_∞(4)で与えられる.先ず,クーロン相互作用する非可換電子を支配する微視的ハミルトニアンを導き,電子・空孔対の励起エネルギーを厳密に導出した.2層系では,スピンと擬スピンの自由産があるが,交換相互作用エネルギーの違いで,一般に擬スピンの方が励起されやすいことを厳密に示した.
認知症高齢者の意思決定能力の特徴と評価方法の検討

本研究の目的は、認知症高齢者の意思決定能力の特徴を明らかにし、意思決定能力の評価方法を検討することである。食事に関する仮想設問をMacCAT-Tに基づいて作成し、意思決定に必要な4つの機能的能力(「理解」「認識」「選択の表明」「論理的思考」)を評価した。認知症高齢者35人と認知症ではない高齢者35人へ面接調査を実施した結果、認知症高齢者の「理解」は認知機能障害の影響を受けて有意に低かったが、「認識」と「選択の表明」は両群でほぼ差がなく高得点を示した。「論理的思考」は認知症高齢者が有意に低く、とくに選択肢を比較することや結果を推測することが難しい傾向を示唆した。本研究は、認知症高齢者の意思決定を支援するためのアプローチとして、認知症高齢者の意思決定能力をどのように評価することが可能であるのか、また、そうした評価方法によって認知症高齢者の意思決定能力の特徴がどのように描き出されるのかを検討することを目的としている。本研究は、認知症高齢者との個別面接によってデータを収集するものであり、初年度(前年度)は、これまでの研究で継続して使用してきた面接用質問紙の問題点等を検討し、内容を再構成した質問紙α版を作成した。第2年度にあたる平成25年度では、質問紙α版による試用調査をふまえて、内容の妥当性や使いやすさを吟味して質問紙β版を作成するところまでを計画としていた。試用調査の結果と調査に関わった調査協力員(面接者)たちとのディスカッションから、質問紙の文言の修正に加えて、面接時に対象者へ提示する資料の作成やその提示方法について検討する必要性が生じた。具体的には、質問紙の文言では、似たような質問が続く場合に前の質問と後の質問の違いがわかりにくい可能性があるなどの問題に対して、認知症高齢者にわかりやすい表現となるように、簡単で短い表現でありながらも違いが伝わるような工夫を検討した。また、面接者が口頭説明で用いる言葉や表現方法についても検討した。さらに、面接時に提示する資料として、面接者が質問をして対象者がそれに回答している風景のイラストを作成し、そこに吹き出しでセリフのように質問内容を文字で示した。資料は、紙芝居形式で示せるように電子ファイルで作成し、タブレット端末(iPad)で提示することとした。タブレット端末を選択した理由は、個別面接を行う場所が、対象者の居室や小さな個室を想定しており、資料を広げるだけの十分なテーブルや机を確保できないことが多いためである。本研究は、認知症の人の意思決定能力の特徴を描き出すとともに、意思決定能力の評価方法を検討することを目的としており、対象者への面接調査によってデータを収集・蓄積して分析するものである。初年度である平成24年度は、これまでに収集したデータを再分析することによって面接調査で使用する質問紙を再構成することに重点を置いた。これまでの質問紙は、日常生活ケアの場面として「食事」「入浴」「排泄」「人との関わり」という4場面にちなんだ質問を通して意思決定能力を評価しようというものであった。この面接は1回に30分程かかり、その面接を同一対象者に2回行って回答数や一貫性を評価するものであったため、対象者の負担の大きさが気がかりであった。そこで、これまでに蓄積したデータを使って質問紙にある4場面間の回答の傾向を再分析した結果から、面接に使用する場面を1つに限定する方向で検討をすすめた。使用する場面は、臨床で遭遇する頻度が高い意思決定場面であり、かつ、倫理的な課題も多い「食事」にすることとした。質問紙の構成は、治療に関する意思決定能力を評価する面接ツール(MacArthur Competence Assessment Tool-Treatment:MacCAT-T)に従った。質問紙の再構成は、今回の作業をベースにして申請期間を通して段階的に進めていく予定であるが、意思決定能力の評価方法を検討する本研究において、今後のデータ収集を左右する質問紙の構成を初年度に十分検討できた意義は大きい。本研究は、認知症高齢者との個別面接によってデータを収集するものであり、前年度(第2年度)までに面接で使用する質問紙および面接方法について検討を重ねてきた。第3年度にあたる平成26年度では、前年度までに検討してきた質問紙を用いた面接調査を実施してデータ収集を本格的に開始した。また、認知症高齢者の意思決定能力の特徴を描き出すために、認知症ではない高齢者(対照群)への面接調査も同時にすすめた。69人の対象者に面接調査を実施した結果、認知機能障害の重症度に応じて意思決定するために必要とされる能力の一部が減弱していることを示唆する結果を得た。意思決定する際に必要な情報を理解することや、決定がもたらす生活への影響について説明することは、認知機能障害の影響を受けて困難になっていく可能性がうかがえた一方で、設定された状況を問題として認識することや、その状況で自分なら何を選択するかを表明することについては、認知症ではない高齢者と同様の回答を示す傾向であった。これは、これまで使用していた質問紙での面接調査においても認められた傾向であり、本研究において対象者にわかりやすいよう工夫して準備した質問紙および面接方法が妥当であったことを示しているともいえる。

本研究は、認知症高齢者の意思決定を支援するためのアプローチとして、認知症高齢者の意思決定能力をどのように評価することが可能であるのか、また、そうした評価方法によって認知症高齢者の意思決定能力の特徴がどのように描き出されるのかを検討することを目的としている。本研究は、認知症高齢者との個別面談によってデータを収集するものであり、前年度(第3年度)から認知症高齢者と認知症ではない高齢者(対照群)への面接調査をすすめてきた。最終年度でもある今年度(第4年度)は、同一対象者に対して、半年間隔で複数回面接し、意思決定能力が認知症の進行やその他の影響を受けてどのように変化していくのかを検討した。前年度に実施した1回目の面接調査の対象者70人のうち、半年もしくは1年後に2回目の面接調査を実施した対象者は58人であった。さらに、そのうちの42人に対しては、半年間隔で3回実施した。対象者の減少は、入院や転居などが主な理由であった。調査では、認知症高齢者でも、認知機能を高い水準で維持していた者は意思決定に必要な各能力も維持していた。認知機能が低下した者は、意思決定に必要な情報を「理解する能力」が低下する傾向を示唆しているが、低下は一律ではないため影響要因を検討していく必要がある。また、中等度からやや重度の認知機能障害が生じていると思われる対象者では、面接結果(得点)が低くなるケースばかりではなく、維持したり高くなるケースもあった。このような対象者は、自身のコンディションや環境の変化に強く影響を受ける可能性があり、意思決定能力の評価では慎重な対応が必要となるため、今後さらに詳しい分析をすすめていく。本研究の申請当初計画では、評価スケールの作成までを目指していたが、臨床での試用と検討の機会が得られず到達できなかった。臨床で役立つデータを示すために、本成果を十分に分析して今後の課題を検討していく。本研究の目的は、認知症高齢者の意思決定能力の特徴を明らかにし、意思決定能力の評価方法を検討することである。食事に関する仮想設問をMacCAT-Tに基づいて作成し、意思決定に必要な4つの機能的能力(「理解」「認識」「選択の表明」「論理的思考」)を評価した。認知症高齢者35人と認知症ではない高齢者35人へ面接調査を実施した結果、認知症高齢者の「理解」は認知機能障害の影響を受けて有意に低かったが、「認識」と「選択の表明」は両群でほぼ差がなく高得点を示した。「論理的思考」は認知症高齢者が有意に低く、とくに選択肢を比較することや結果を推測することが難しい傾向を示唆した。平成26年度は、前年度までに検討を重ねてきた質問紙β版を完成版へ仕上げつつ、臨床への活用へつなげていくために実践者からのフィードバックを受けるところを目標としていた。前年度において、質問紙β版作成および面接方法の検討に当初の予定よりも時間が必要になり、本格的なデータ収集にまで至らなかった影響を受けて、実践者からのフィードバックを十分に得られたとは言い難い状況ではあったが、ケアマネージャーや介護職員たちから面接時に用いる言葉や表現方法の工夫について意見をもらうことはできた。それによって、臨床場面での活用に展開していくための留意点などの検討は始められ、検討した質問紙および面接方法に問題も認めないため、全体的にはおおむね順調に進展している。
高強度レーザーの組み合わせによる真空の構造の解明

「真空」に潜む構造を明らかにするための研究である。現代の素粒子物理学から得られた知見では、真空は何もない空間ではなく、仮想粒子の飛び交う複雑な量子状態を持った場であると考えられている。高強度光源を用いて真空の場をポンプし、別の高精度光源によってプローブする。X線自由電子レーザー、軟X線自由電子レーザー、大強度フェムト秒レーザーを組み合わせ、衝突させることで、真空に潜む弱結合未知粒子の場の探索や、量子電磁気学の究極の検証をおこなう。
先天性水頭症におけるBenzodiazepine receptorの変化

難治性水頭症の病態解明の一つとして、ベンゾジアゼピン受容体の放射性リガンドであるRo-16-0124を用いて、水頭症における受容体の分布を脳血流との関連から明らかにする目的で、in vivo double autoradiographyを行なった。実験には先天性水頭症発症HTXラットを用い、生後3週間目で水頭症発症群と非発症群とにわけて検討を行なった。静脈確保後に^<125>I-Ro-16-0124(Ro)を投与し、その88分後に^<123>I-iodoamphetamine(IMP)を2分間かけて投与し、その後に脳を採取し、クリオスタットにて薄切し、オートラジオグラフィーを行なった。Roの投与時間については60分、120分も検討したが、90分後が脳血流の影響が少なく、かつ、観察可能なRI濃度が得られる至適条件と考えられた。水頭症発症群ではRo,IMPともに大脳皮質、基底核で瀰慢性に低下しており、その低下は統計的にも有意であった。またRo,IMPの相関係数はr=0.64であったが、統計的には有意であった。生後3週目で髄液短絡術を施行した4週目のラットと非施行群とでは短絡術施行群でRo.IMPともに上昇傾向を認めたが、いずれも統計的に有意のものではなかった。しかし、この実験でもRoとIMPは高い相関を示していた。本研究を通じて、ベンゾジアゼピン受容体のinvivo autoradiographyが可能であることが明らかとなったが、血流の影響を最小限とし、至適撮影条件を得るためには90分後の撮影がよいと考えられた。また、水頭症では脳血流の低下とともに、ベンゾジアゼピン受容体は瀰慢性の低下をしめし、局所的な変化を認めなかった。血流とベンゾジアゼピン受容体の分布の間には密接な関係があり、神経伝達物質のRl imagingを行なうに際しては、脳血流を常に考慮に入れる必要があると考えられた。難治性水頭症の病態解明を目的として、^<125>I-Ro16-0154(Ro)と^<123>I-IMP(IMP)を用いて、先天性水頭症ラットにおける中枢ベンゾジアゼビンレセプター分布と局所脳血流の差異について検討した。実験には生後4週のHTXラットを用い、対照として、同週の水頭症非発症HTXラットを用いた。ベントバルビタール麻酔下に経静脈的にRoとIMPを投与した。Ro投与はsacrificeの60分前と90分前の二群に分け、IMPは両群とのsacrificeの2分前とした。IMPのオートラジオグラフィーには直後より24時間の露光とし、Roのそれは7日後に48時間の露光とした。幼若ラットではRo投与後60分で血流の影響が残存しており、尾状核で大脳皮質と同程度のRoの活性を認めた。90分では大脳皮質よりも明らかに低下し、in vitroのオートラジオグラフィーと同様の所見を認めた。このことより、Roのレセプターイメージングには少なくとも90分以後が適当と考えられた。90分後における水頭症における中枢ベンゾジアゼビンレセプターの分布は対照群と比較して全般的な低下を認めたが、局所的差異はなく、水頭症で受容体の機能低下が考えられた。また、in vivoでのレセプターイメージングには脳血流の影響を考慮する必要があることが示唆された。

先天性水頭症における髄液短絡術の効果がBenzodiazepine(BZ)receptor分布に影響を及ぼすか否か、また、このBZ receptorの変化が脳血流と関係しているか否かを先天性水頭症発症HTXラットを用いて検討した。実験には生後3週目のHTXラット5匹を用い、ハロセン麻酔下に細いシリコン管を用い、脳室腹腔吻合術を行った。1週間後にハロセン麻酔下に、股静脈にカニュレーションを行い、BZ receptorのradioligandである^<125>I-Ro-16-0154を静脈内投与し、ついで90分後に血流トレーサーである^<123>I-iodoamphetamine(IMP)を投与した後、断頭にて脳を採取し、クリオスタットで薄切片を作成し、^<125>I-と^<123>I-とのダブルオートラジオグラフィーを行った。同様の操作を髄液短絡術を施行しなかった生後4週目の先天性水頭症発症ラット5匹においても行い、両群を比較検討した。(結果)髄液短絡術施行群ではBZ receptorの分布は大脳皮質で均等で、基底核部よりもより高濃度で、その比は2.3±1.3であった。一方、短絡術施行群でのBZ receptorの分布は2.0±0.9で、その比は短絡術施行群でより高い傾向を認めたが、統計的には有意差はみられなかった。脳血流についても同様で短絡術施行群に血流改善の傾向を認めたが、統計的には有意ではなかった。脳血流と皮質BZ receptorのRI濃度の相関係数は短絡術施行群でr=0.72、非施行群でr=0.80で両者ともに高い相関を示した。(考察・結論)今回の所見では短絡術によって脳血流量の改善傾向とともに、BZ receptorの増加傾向がみられたが、いずれも統計的に有意なものではなかった。この原因には水頭症に個体差があり、短絡術に対する反応性にも個体差があるためと思われた。しかし、大脳皮質においては、脳血流とBZ receptorの間には密接な関係が認められた。
プロテオーム解析で見出した抗癌剤耐性関連蛋白質の構造機能相関の解明とその応用

5-Fluorouracil (5-FU)耐性株において発現が亢進していたHSPB1のオリゴマー構造とリン酸化の解析を行った。耐性株において感受性株とは異なる分子量のオリゴマー構造をとること,それぞれの分子量のオリゴマーでリン酸化状態やオリゴマーの解離しやすさが異なっていることを見出した。さらに,共免疫沈降法を用いてHSPB1と相互作用するタンパク質としてCytokeratin 8, 18, 19を同定した。抗癌剤5-fluorouracil (5-FU)に対する耐性を獲得したDLD-1細胞株において,発現が増加するタンパク質の一つにHSPB1を同定した。HSPB1はモノマー・ダイマーから500 kDa以上の高分子オリゴマー構造をとること,そのオリゴマー化の調節にリン酸化が関与していることが報告されているが,その詳細は不明である。耐性獲得との関連を明らかにするために実験を行った。1.抗癌剤paclitaxel (Pac)耐性株におけるプロテオーム解析5-FU耐性によって発現の増加したHSPB1であるが,これが抗癌剤に特有のものなのか,もしくは耐性獲得に一般的な事象なのかを調べるために,他の抗癌剤によるプロテオーム解析を行った。すなわち,乳癌細胞MCF-7とそのPac耐性株MCF-7/Pacを用いて,等電点二次元電気泳動法によるタンパク質の発現比較と質量分析による同定を行った。用いた耐性株はPacに対して耐性を示したが,5-FUに対して交叉耐性は示さなかった。MCF-7細胞は元々HSPB1の発現量が顕著に多く,Pac耐性株では逆に発現が低下していた。HSPB1のsiRNAでノックダウンしても耐性能にはあまり影響しなかった。2.HSPB1の翻訳後修飾とオリゴマー構造オリゴマー構造を維持したまま泳動できるBlue-Native-PAGEとWestern blot法を用いて解析した結果,オリゴマー形成にはリン酸化が必須であること,どの部位がリン酸化されるかで高分子オリゴマーの解離しやすさが変わることがわかった。さらにMCF-7細胞におけるHSPB1のリン酸化状態を詳しく解析したところ,DLD-1細胞とは異なるリン酸化が観察された。抗癌剤5-fluorouracil (5-FU)に対する耐性を獲得したDLD-1細胞株を用いたプロテオーム解析によって,耐性獲得と関連してその発現が増加するタンパク質の一つにストレス応答タンパク質であるHSPB1を同定した。HSPB1はモノマー・ダイマーから500 kDa以上の高分子オリゴマー構造をとること,高分子オリゴマーは様々なタンパク質と相互作用してその機能を発揮すること,オリゴマー化の調節にリン酸化が関与していることが報告されているが,その詳細は不明である。相互作用するタンパク質を同定するために抗HSPB1抗体を用いた共免疫沈降実験を行ったところ,SDS-PAGEで数本のバンドを検出しIn-gel消化後MALDI TOF/TOFによる質量分析の結果,細胞骨格蛋白質であるサイトケラチン(CK)のサブタイプ数種類を同定した。これらはプロテオーム解析において5-FU耐性獲得で発現が変動したタンパク質であり興味深い結果である。一方,タキサン系抗癌剤であるPaclitaxel耐性株でのプロテオーム解析及び耐性獲得で増加したタンパク質のsiRNAによる確認実験を継続中である。HSPB1の耐性獲得マーカーとしての有用性確認では,タキサン系抗癌剤の後に5-FUを用いた患者血清などを用いて血清中HSPB1濃度を測定し,耐性獲得の有無による値の変動が観察されたが検体数が少ないのが現状の問題点である。HSPB1の翻訳後修飾とオリゴマー構造5-FU耐性大腸癌細胞のプロテオーム解析によって,耐性獲得と関連するタンパク質の一つとしてHSPB1を見出した。HSPB1はモノマー・ダイマーから800kDa以上の巨大オリゴマー構造をとること,そのオリゴマー化の調節にリン酸化が関与していることが報告されているが,その詳細は不明である。耐性獲得細胞におけるHSPB1のリン酸化部位はMALDIによって決定していたので,リン酸化部位認識抗体を用いた1D,2D-Western blot法を行い,Ser-15とSer-82がmajor型でさらにSer-78もリン酸化されたものもminor型として検出できた。次に耐性獲得とオリゴマー構造の関連を探るため,23年度はまずオリゴマーを分離するためにBlue Native-PAGEを検討し,種々の大きさのオリゴマーのリン酸化状態を解析できた。巨大オリゴマー構造を維持できる条件下でLysisしたものをBlue-Native PAGEによって分離,二次元目にSDS-PAGEを行うことでダイマーから800kDa以上の巨大オリゴマーを検出でき,それらオリゴマーが異なるリン酸化を受けていることを明らかにした。結果は分子生物学会年会で発表した。5-FUとは別の作用機序の抗癌剤パクリタキセル耐性株を用いたプロテオーム解析も進んでいる。

患者血清を用いた耐性マーカーの可能性5-FUを第一選択薬として用いる大腸癌・乳癌で耐性を示した患者血清を用いてHSPB1をELISA法によって定量した。耐性獲得と血清中のHSPB1量にある傾向が見られたので,さらに患者血清の数を増やし耐性マーカーとなりうるかを検討する予定である。抗癌剤5-Fluorouracil(5-FU)に対する耐性を獲得した細胞株のプロテオーム解析によって,耐性獲得と関連する蛋白質として低分子ストレス応答蛋白質HSPB1と細胞骨格蛋白質のCytokeratin(CK)8を同定した。本研究の目的は,これら蛋白質が耐性獲得においてどのような役割をしているかを,翻訳後修飾・オリゴマー化・蛋白質相互作用を解析することで明らかにする。さらに耐性マーカーとしての有用性を確認することである。5-FU耐性株におけるHSPB1のオリゴマー化とリン酸化の関連を解析したところ,150 kDa以下の小さなオリゴマーと500 kDa以上の大きなオリゴマーとして存在しそれぞれのオリゴマーのリン酸化部位が異なっていること,150 kDa以下のオリゴマーの発現が5-FU耐性株で増加していることがわかり,HSPB1のリン酸化とオリゴマー形成の関連性が示唆された。5-FUとは異なる作用機序をもつ抗癌剤であるPaclitaxel(PTX)の耐性株プロテオーム解析を行ったところ,23個の蛋白質の発現が変動していたが,HSPB1は耐性株で発現が減少しており,siRNAによるノックダウン実験でも耐性能に影響なかった。一方,HSPB1と細胞内で相互作用する蛋白質を調べるために,5-FU耐性株を用いて共免疫沈降実験を行ったところ,CK8, CK18, CK19を同定した。そして,このCK8とCK18の発現がPTX耐性株で変動しており,さらに5-FU耐性株と同様に,全長CK8に加えて限定分解を受けたCK8も発現変動していた。CK8とCK18はアポトーシスが起こった結果限定分解を受けることがわかっている分子であり,抗癌剤共通の耐性マーカーとして有用と考えられ,患者血清を用いたCKの定量実験で興味深い結果が得られた。生物学本研究の最終目的は次の二つである。1. HSPB1が抗癌剤耐性獲得の機構においてどのような役割を果たしているかを,翻訳後修飾・オリゴマー構造・他のタンパク質との相互作用を解析することで明らかにする。2.これが耐性獲得マーカーとしての有用であるかを確認する。前者については,リン酸化状態とオリゴマー構造についての知見は得られた。しかし,免疫沈降法によってHSPB1と相互作用するタンパク質の同定については,用いる抗体の選定などに手間取ったこともあり予定よりやや遅れている。後者は,解析の手法は確立したが判定に十分な数の患者血清がまだ集まらないので,収集を続行している。昨年度より遅れていた「相互作用するタンパク質の同定」を行い研究実績で示した結果を得たが,更なる検討が必要である。また,耐性獲得マーカーとしての有用性確認は,患者血清のサンプル数を増やし更に測定を行う。本研究の最終目的は次の二つである。1. HSPB
フレミング-ヴィオ過程の系図学

研究代表者は、地理的構造をもつフレミング-ヴィオ過程の系図学を研究し次の結果を得た。このモデルを表す拡散過程の定常状態から、遺伝子を2個無作為抽出したとき、これらの遺伝子が共通の祖先をもつ確率が(2粒子の運動である)双対過程の合体時刻が有限である確率にが等しいことが証明できる。集落の集合がd次元格子点全体であること、および移住の運動が酔歩であることを仮定すると、確率1で共通の祖先をもつための必要十分条件は、dが2以下であることが分かる。共通の祖先にさかのぼるまでの両者に起こった突然変異の総数がs個である平均確率はポアソン分布の混合で表される。研究代表者はまた、横浜国大工学部の大学院生、曽雌隆洋とともに、有限個の遺伝子のサンプルの中に存在する対立遺伝子の総数の平均をあきらかにするという問題を、地理的構造をもつフレミング-ヴィオ過程の場合に研究し移住率が非常に大きいときの結果を得ることができた。これは、地理的構造のない場合に良く知られている結果の拡張となっている。研究分担者の今野紀雄は、無限粒子系の研究において多くの成果をあげた。とりわけ、接触過程や向きのあるパーコレーションにおいて新しい相関不等式を見出したことをはじめ応用面でも成果をあげている。研究分担者の宮原孝夫はカノニカル・マルチンゲ-ル測度の研究において、研究分担者の三澤哲也は確率力学系の保存量の導出において成果をあげている。集団遺伝学における地理的構造をもつ無限アリルモデルをあらわす数学モデルであるstepping stoneFleming-Viot過程の定常状態について研究し、成果をあげることが出来た。本研究においては、次の問題を研究した。有限個の集落から有限個の遺伝子を無作為に抽出したとき、その中に何個の対立遺伝子が平均的に存在するかという問題である。地理的構造をもたない通常の無限アリルモデルの場合はこれに相当する問題は解決されており、それはEwensのsampling formulaと呼ばれていて、集団遺伝学および確率論において良く知られている。我々の問題は、地理的構造のある場合に対応する問題を検討することである。我々の結果は次のように説明することができる。有限個の遺伝子のsampleのなかの平均対立遺伝子数は、dual processであるマルコフ連鎖を用いて表現出来ること、Feynman-Kac formulaを用いるとこの量を更に深く解析できること、移住率が非常に大きいときこの量の漸近的挙動を明らかにすることができること。この結果の一部分は既にシンポジウム等において発表済みであるが論文としては現在準備中である。なお、研究分担者は別記のように各分野において業績をあげている。1.地理的構造をもつフェミング-ヴィオ過程の系図学的研究を行い次の成果を得た。地理的構造をもつフェミング-ヴィオ過程の定常状態において、2個の遺伝子を無作為抽出する(異なる集落から選んでも、同一の集落から選んでも良い)。この2個の粒子に共通の祖先があるかどうか、共通の祖先にさかのぼるまでに何回の突然変異を経ているかについて考察を行い次の結果を得た。地理的構造が1あるいは2次元格子点であるときは、確率1で共通の祖先があり、3次元以上の格子点のときは共通の祖先をもたない確率が正である。共通の祖先に到着するまでの総突然変異数はポアソン分布の混合で与えられる。この結果は論文として、発表予定である。2.地理的構造をもつフェミング-ヴィオ過程の定常状態において、有限個の遺伝子を無作為抽出したとき、そのサンプルの中に何個の対立遺伝子があるかについて研究し結果を得た。この結果については投稿準備中であり研究成果報告書に記載する。3.Utah大学のS.N.Ethier教授を招き研究交流を実施した。今後のこのテーマ、即ち集団遺伝学に関連した測度値拡散過程(フレミング-ヴィオ過程)の研究の発展方向について知見を得ることが出来た。研究分担者は裏面のリストにあるように、無限粒子系の研究、確率力学系の研究において研究成果をあげることができた。
HGFによる骨髄移植での樹状細胞制御を介した免疫寛容誘導機構の解析

培養した樹状細胞(DC)またはマクロファージを用いて、HGFによる免疫抑制機構について解析した。免疫寛容の誘導と関わりの深い2つのオキシダーゼならびに炎症抑制性サイトカインについてHGFおよびHGF断片分子Xの効果を解析した。その結果、親分子であるHGFはDCやマクロファージに対して、ヘムオキシダーゼ1(HO-1)ならびにIDO(インドールオキシゲナーゼ)の誘導を促進した。この効果は抗炎症性サイトカインとして知られているIL-4, IL-10に依存している可能性について検討を加えた。実際、HGFはHO-1, IDOの発現誘導に先立ってIL-10の発現を高める事、IL-10中和抗体を事前に培養系に添加しておくと、HGFによるHO-1, IDOの誘導が有意に抑制される事が明らかとなった。次いで、ラット骨髄由来DC細胞に対するHGF断片分子Xの機能を解析した。その結果、IL-4刺激したM2型のDC細胞に対して、断片分子Xは免疫抑制サイトカインであるIL-10の産生を転写レベルで約50倍増強させる事を見出した。この事象はIL-10の転写を促進するStat3に対する活性化に依存していた。すなわち、IL-4によるStat3活性化にはERKによるStat3 727番目セリン残基リン酸化ならびにJAK1,2,3によるStat3 706番目チロシン残基リン酸化が必要であるが、断片分子XはERKそのもののリン酸化を顕著に高める事が分かった。さらに断片分子XはJAK1,2,3のリン酸化も増強させる機能を有していた。IL-4-IL4受容体によるシグナル伝達系カスケードに対し、断片分子Xとその受容体(Y)は増強作用といったクロストークを示すことで効率よくStat3核内移行を促進し、IL-10の誘導を高める事を明らかにした。HGFによる免疫作用を解析する過程で、炎症組織では好中球などの浸潤白血球が放出するプロテアーゼ酵素によりHGFそのものが断片化を受ける。この断片化の意義を培養細胞で明らかにする事ができたのは新たな収穫と言える。今後はin vitroで得られた知見がどの程度in vivoで反映されているかについて、より詳細な解析を深めてゆく。さらにHGF-c-Met受容体の下流で起こるイベントの中でとりわけIDO誘導機構についてその分子機構を解析してゆく予定である。骨髄移植のマウスモデル(骨髄キメラマウス)をKuroiwaら(2001)の方法に準じて作製し、移植片対宿主病(GVHD)に対するHGFの産生変動とHGF受容体の発現変化を解析した。血中HGF値の変化をELISAにより解析したところ、腸炎や肝炎の進展に一致して血漿HGF値が有意な上昇を示すことが判明した。HGFの産生部位を明らかにすべく、リアルタイムPCRを行ったところ、GVHD発症に前後して、肺や脾臓、腎臓、肝臓などの各臓器でHGF mRNA, HGF receptor/c-Met mRNAが有意に上昇していた。血中HGF上昇に伴い、各臓器の上皮系組織においてHGFおよびc-Metのタンパク発現が上昇する事もELISAやウエスタンブロット解析により明らかとなった。パラフィン包埋した各臓器について免疫組織化学的にc-Metの局在を調べたところ、肝細胞や小腸粘膜細胞といった上皮系組織において強い発現が確認された。またマクロファージや樹状細胞と思われる細胞にc-Metの発現が誘導されている事も判明した。今回の検討により、GVHD進展に関して内因性HGF-c-Metシステムが動員される事によりGVHDによる組織傷害が抑制されている可能性が示唆された。初年度の目的であった骨髄移植マウスモデルの作製に成功している(大西、水野ら、J.Vet.Med.Res.2015に報告済み)。現在HGFおよびその受容体であるc-Metの産生変動を解析している。骨髄移植(BMT)における移植片対宿主病(GVHD)の発症をHGFが抑制する事が明らかとなっているが、その分子機構、特に免疫寛容に関わる機序はよくわかっていない現状である。そこで本年度はDC細胞およびマクロファージ株化細胞(Raw264)を用いてHGFおよびその断片分子Xに対する免疫抑制機能を解析した。その結果、LPS刺激したマクロファージやRaw264細胞ではHGF受容体/c-Metの発現が高る一方、断片分子Xに対する受容体Yの発現も維持される事がわかった。まずHGFをこれらの細胞に添加すると、ヘムオキシゲナーゼ1 (HO-1)やインドールオキシゲナーゼ(IDO)といった免疫寛容を誘導する酵素の発現が高まる事が明らかとなった。さらにレギュラトリーT細胞の誘導に関わるサイトカイン(IL-10など)の発現が誘導される反面、IFN-gamma, IL-17といった免疫を高めるサイトカインの発現が抑制される事が明らかとなった。ついでHGF分子内断片-Xについても解析を行ったところ、IL-4によるIL-XX誘導系において著明な効果が観察された。すなわち、IL-4単独によってもIL-XX産生は惹起されうるが、この系に断片分子Xを添加するとIL-XX mRNAの発現が劇的に高まる事を見出した。この事象は受容体Yのノックダウンによって顕著に抑制される事から、c-Metに依存しない活性であることもわかった。さらにIL-4+断片Xの同時添加の系についてIL-XX転写開始に関わる転写因子Zのノックダウンを行なうと、IL-XX産生が損なわれる事も明らかとなった。

これらの結果から、温存されたHGFはc-Metを介して免疫抑制効果を発揮する一方、分解されたHGF断片分子は別の受容体、異なるシグナル伝達系を利用し、免疫抑制性サイトカインを誘導している可能性が新たに浮上した。研究代表者は過去20年にわたるHGF研究、細胞生物学研究、生化学研究の蓄積により解析系をほぼ確立している。以上の背景をもとに比較的順調に研究を進めつつある。培養した樹状細胞(DC)またはマクロファージを用いて、HGFによる免疫抑制機構について解析した。免疫寛容の誘導と関わりの深い2つのオキシダーゼならびに炎症抑制性サイトカインについてHGFおよびHGF断片分子Xの効果を解析した。その結果、親分子であるHGFはDCやマクロファージに対して、ヘムオキシダーゼ1(HO-1)ならびにIDO(インドールオキシゲナーゼ)の誘導を促進した。この効果は抗炎症性サイトカインとして知られているIL-4, IL-10に依存している可能性について検討を加えた。実際、HGFはHO-1, IDOの発現誘導に先立ってIL-10の発現を高める事、IL-10中和抗体を事前に培養系に添加しておくと、HGFによるHO-1, IDOの誘導が有意に抑制される事が明らかとなった。次いで、ラット骨髄由来DC細胞に対するHGF断片分子Xの機能を解析した。その結果、IL-4刺激したM2型のDC細胞に対して、断片分子Xは免疫抑制サイトカインであるIL-10の産生を転写レベルで約50倍増強させる事を見出した。この事象はIL-10の転写を促進するStat3に対する活性化に依存していた。すなわち、IL-4によるStat3活性化にはERKによるStat3 727番目セリン残基リン酸化ならびにJAK1,2,3によるStat3 706番目チロシン残基リン酸化が必要であるが、断片分子XはERKそのもののリン酸化を顕著に高める事が分かった。さらに断片分子XはJAK1,2,3のリン酸化も増強させる機能を有していた。IL-4-IL4受容体によるシグナル伝達系カスケードに対し、断片分子Xとその受容体(Y)は増強作用といったクロストークを示すことで効率よくStat3核内移行を促進し、IL-10の誘導を高める事を明らかにした。HGFによる免疫作用を解析する過程で、炎症組織では好中球などの浸潤白血球が放出するプロテアーゼ酵素によりHGFそのものが断片化を受ける。この断片化の意義を培養細胞で明らかにする事ができたのは新たな収穫と言える。骨髄移植マウス(アロ系統)でのGVHD病態進展におけるHGF-c-Met系の生理的機能を明らかにすべく、HGF中和抗体を投与する。またリコンビナントHGF製剤を投与し、GVHD病態改善に作用を示すとともに、樹状細胞に対するHGFの機能を解析してゆく予定である。(1)In vitro解析系:免疫寛容に関わりの深いIDOやTDO, HO1といった酸素添加酵素(オキシゲナーゼ)に対するHGFの誘導機構についてシグナル伝達系や転写因子を中心に解析を進めてゆく予定である。(2)In vivo解析系:BMTモデルに対するHGFの臓器保護効果、免疫寛容誘導効果について上記酵素の関わりを各種阻害剤を用いて解析してゆく。
東アジア域における大気汚染物質排出インベントリの構築と検証

本研究の目的は以下のとおりである。1.中国を対象とする排出インベントリを相互比較する。最新の統計データを用いて排出量を推計する。2.中国における各種データをもとに、国立環境研究所などが開発した排出インベントリREASを改良する。3.衛生データ等の観測エータを用いたインバース手法を用いてREASを検証・改良する。本年度は、中国を対象とした排出インベントリの相互比較を行うとともに、排出量の時間変動の設定方法について検討した。1.国立環境研究所と海洋研究開発機構地球環境フロンティア研究センター(FRCGC)などの研究グループが開発したアジア域排出インベントリ(REAS)、外国人特別研究者Tianらが開発した排出インベントリ、及びその他のインベントリを相互比較した。また、これらの排出インベントリ間の違いの原因について検討した。2.中国における排出量の季節変動、週内変動、日内変動を設定するための方法論について検討した。また、これらの時間変動を設定するために必要な統計データを収集した。
地域における骨折・骨粗鬆症予防対策の有効性に関する実践的看護アウトカム評価モデル

保健センターを対象に保健師が実践している検診、健康教育、保健指導がエビデンスに基づいて実施されているか明らかにするために検討した。検診と健康教育のアウトカム指標は、事業の企画、実施、事業評価について詳細に設定し、検討した。健康教育では、受講率の算出、食習慣や運動習慣の変化などを検討した結果、受講率の算出が最も多かった。また、健康教育の項目では、牛乳製品、カルシウム摂取、運動、転倒予防は実施率が高かった。これらから、エビデンスに基づいた看護モデルを構築した。従来老人保健法に基づいて行われていた骨折・骨粗鬆症予防対策は、1次2次予防においては市町村の責任で行われている。地域看護職による骨折・骨粗鬆症予防対策として地域看護職によって行われている健康教育や保健指導がどの程度科学的根拠に基づいて行われているかは明らかではなく、骨折・骨粗鬆症予防の現行施策が科学的に証明されている訳ではない。この状態を改善するために、本年度は市町村保健センターを対象に調査を行い、骨粗鬆症予防健康教育や検診の企画、実施、事業評価の実態と保健指導の内容を把握した。具体的には骨折・骨粗鬆症予防活動を行っている市町村における検診と健康教育プログラム開発や運営、実施状況を包括的にアセスメントするためのプロセス評価の概念を活用し、検診実施率、アウトカム評価の方法などを検討した。今年度はこれらのデータベースを作成し、地域看護職が行っている検診活動、健康教育事業のプロセスを評価した。その結果、骨粗鬆症検診は7割、健康教育は6割の実施率であったが、市町村別に差があった。健康教育のアウトカム評価として、受講率、食習慣や運動習慣の変化、リスク要因の変化等を設定し評価した。検診のアウトカム評価としては、対象選定の妥当性、検診プログラム等を設定し評価した。保健指導内容では、牛乳・カルシウム摂取、運動、転倒予防等の指導実施率が高かった。さらに、他の栄養素、嗜好品、体重管理など骨量減少に影響する要因を検討する必要性が示された。健康日本21計画の柱の1つに科学的根拠のある対策に実施が挙げられ、本研究の骨折・骨粗鬆症予防活動においても同様である。同疾患の予防は現在行政において展開されている。この状態を改善するために、2年次では保健師が実施する検診や健康教育(保健指導)の有効性を評価するために、市町村における骨折・骨粗霧症予防活動の運営、実施状況を包括的に評価した。また、保健指導のアウトカムの設定と評価を行った。有効性評価では、検診における対象選定の妥当性、検診プログラムの問題点の抽出、検診結果の反映はいずれも高く、検診の有効性が確認できた。健康教育では、対象選定の妥当性、教育内容の妥当性はいずれも有効であった。アウトカム設定と評価では、検診アウトカムは受診率・受診者の満足度・要精検者等の受診状況・リスク要因の変化・骨密度変化等を設定した。健康教育(保健指導)アウトカムは受講率・食習慣および運動習慣の変化・満足度の得変化・リスク要因の変化などを設定した。検診のアウトカム評価項目として、受診率、要精検・要治療者の受診状況という項目が高く、リスク要因の検討や骨密度変化の算出等は低かった。健康教育のアウトカムでは、受講率が高いものの、食習慣の変化、運動習慣の変化、満足度の変化、リスク要因の変化などは低かった。骨粗鬆症とそれによる骨折を予防し、もって現在の健康日本21の取り組みである健康寿命の延伸と高齢期の高いQOLの維持に貢献するべく各種の地域看護調査を積み重ねてきた。健康日本21の柱でもある科学的根拠に基づいた対策の実施のために、申請者らは要介護高齢者の要因の1つである骨折とそれを起こす骨粗鬆症予防に焦点をあて、地域保健における骨折・骨粗鬆症対策がエビデンスに基づく検診や保健指導が実施されているかどうかを検討した。無作為抽出した施設において、骨粗鬆症予防対策のアウトカムについて、現場の保健師による評価を行い、保健師が実施する保健指導の有効性を評価した。科学的根拠に基づいたガイドライン有効性評価では、主要アウトカムをエビデンスに基づく程度とし、評価した。その結果、牛乳・乳製品、カルシウム摂取指導、ビタミンD摂取指導、運動指導、転倒予防における足腰筋トレーニングなどの指導はエビデンスに基づいた指導対策が取られていた。しかし、その他の生活指導や運動指導などでは改善されない項目が多かった。また、ガイドラインの有効性評価では、体格対策、カルシウム摂取、牛乳・乳製品、ビタミンD、ビタミンK、マグネシウム、イソフラボン、大豆製品、運動習慣の形成、喫煙対策、転倒対策において有効性が高かった。

これらのことから、骨折・骨粗鬆症予防対策で、保健師が行う保健指導の個々の指導内容のアウトカムが設定でき、エビデンスに基づいた看護アウトカム評価モデルがデザイン出来た。
MAXI-Swift の連携による突発/時間変動天体の研究

本研究は様々な発見が続くと注目されている"Time-domain Astronomy" (突発/時間変動天文学)を我が国でリードしていくために、X線(2 keV)からガンマ線(200 keV)という2桁にわたる広帯域で高エネルギー天体現象を監視するを突発天体モニターの構築が目的である。国際宇宙ステーションに搭載されているMAXIとNASAのガンマ線バースト探査衛星Swiftのデータを自動解析し、106個の高エネルギー天体について、光度曲線を作成した。その光度曲線は、世界中の研究者が閲覧可能なウェブサーバーで公開している。本研究はX線領域、そして硬X線領域でそれぞれ全天を監視しているMAXIとSwiftのデータを連携させる事で2 keVから200 keVという2桁にもわたる広帯域で高エネルギー天体現象を監視する枠組みを構築するという目的で進められている。初年度である平成25年度は、解析用のコンピュータ3台の購入とウェブサーバーマシンの購入などの解析を始めるための環境構築をまず行った。データ解析を始めるのに先駆けて、Swift衛星の過去約10年分のデータを準備したコンピュータにアメリカのNASAのサイトからダウンロードするという作業を行った。このダウンロードしたSwift衛星のデータは準備した青学のウェブサーバーから誰でもアクセスできるようにした。また、Swiftの最新の観測データは自動的にNASAのサイトからリアルタイムでダウンロードするスクリプトを現在、走らせており、常に最新のデータに青学からアクセスできる体制を整えた。データ解析のパイプラインの開発であるが、過去のSwift衛星のデータを解析する自動スクリプトは完成し、そのスクリプトを用いて、約1年分のデータ解析は終了した。MAXIは2009年8月から運用を開始したため、残り3.5年分のデータを3台の準備した解析マシンをパラレルに使って解析を進めている。今のペースで解析を進めれば、後2-3ヶ月で過去のデータの解析は終了できる。本年度は解析環境を整備する事に予想よりも多くの時間を費やす結果となってしまったが、環境が整った今後はデータ解析パイプラインの本格的な開発に集中できると考えている。本研究は、MAXI/GSCとSwift/BATのデータを連携させる事で、2 keVから200 keVという2桁にもおよぶ広帯域で高エネルギー天体を監視する枠組みを構築するのが目標である。初年度はデータ解析環境の構築を中心に行い、2年目である平成26年度はMAXI/GSCとSwift/BATの運用が重なる2009年9月から2014年12月までのデータ解析を完了した。解析を完了したデータを用いて、2-200 keV帯域で明るく時間変動する数十天体について広帯域でのライトカーブを作成し、その成果をイタリア、ローマで行われたSwift会議、そして、日本天文学会(春季年会)にて発表した。本研究は、MAXI/GSCとSwift/BATのデータを用いる事で、2 keVから200 keVという2桁にもおよぶ広帯域で高エネルギー天体を監視する枠組みを構築する事が目標である。最終年度である平成27年度は、この広帯域トランジェントモニターを完成させ、リアルタイムでライトカーブデータの公開を世界中の研究者へ青山学院大学吉田研究室のウェブサーバー(http://yoshidalab.mydns.jp/bat_gsc_trans_mon/)から行っている。MAXI/GSCのデータを用いて、2-4 keV, 4-10 keV, 10-20 keVという3エネルギー帯域、そして、Swift/BATのデータを用いて、14-24 keV, 24-50 keV, 50-100 keV, 100-195 keVという4エネルギー帯域、合計7エネルギー帯域のライトカーブが閲覧できる。また、スペクトルの時間変動が分かるよう、Swift/BATの50-100 keVとMAXI/GSCの2-5 keVでのカウントレートの比の時間変化も表示するようにした。現在、106個の高エネルギー天体のライトカーブを自動生成し、誰でも閲覧できるようになっている。個々の天体のライトカーブはユーザーが自由にプロットできるようにデータ自体もダウンロードでき、また、インタラクティブにライトカーブの拡大などができる機能も実装してある。この研究の詳細をまとめた論文を執筆し、Publication of Astronomical Society of Japanへ投稿し、受理されている。この研究の鍵となっていた、過去5年分のデータ解析が終わり、来年度の一般公開に向けての準備が整った。ただし、本年度中に一般公開に向けたウェブページの作成を行う予定であったが、その部分がまだ完了していない。高エネルギー突発天体現象今後は、リアルタイムでデータを解析する自動スクリプトの作成、そして一般公開するためのウェブページの作成を早急に進める。今年の夏にSwiftチームが所属するNASA Goddard Space Flight Centerへ出張し、開発している突発天体モニターについての話し合いの場を設ける。新任として青学に着任した年であったため、解析環境の構築に予想していた以上の時間がかかり、データ解析の鍵となる解析パイプラインの開発を始めるのが当初の計画より遅れた。

ただし、解析環境が整った後の過去のデータ解析はスムーズに進んでおり、遅れは取り返しつつある。今後は残りの過去3.5年分のデータ解析を早急に進め、リアルタイムにデータ解析を進めるためのベンチマーク計測、モニターをする天体の選定、そして平成26年度の目標である突発天体モニターの試験運用を開始する。今年の夏は、Swiftチームが所属するNASA Goddard Space Flight Centerへ出張し、開発を進めている突発天体モニターについて問題点や改善点などを議論する予定である。
機械学習ソフトウェアの高信頼化に関わるデータセット多様性の研究

手書き数字分類(MNISTデータセット)の教師あり学習を行うニューラル・ネットワークを対象として、データセット多様性に基づくメタモルフィック・テスティングの一つの方法を提案し、その有効性を実験によって確認した。データセット多様性の考え方を導入する目的で、既存のメタモルフィック・テスティングのフォローアップ入力生成法の定義を拡張した。この方法をメタモルフィック・テスティングの考案者であるT. Chen教授を訪問して議論し、今後、共同研究を進めることになった。MNISTデータセットに対する具体的な方法では、フォローアップ入力の生成に、グラフ探索アルゴリズムを用いた。訓練済み学習モデルをグラフとみなし、特定の出力値(分類結果)に大きな影響を与える入力属性を決定論的なアルゴリズムで求めるものである。得られた入力属性値に摂動値を加えることで、特定の入力属性の値を変更した新たな入力ベクタを得ることができる。この方法を当初の訓練データセット(MNISTデータセット)の全ての入力ベクタに適用することで、摂動を加えた新しいデータセットを得る。このデータセットは、もとの学習問題の特徴(手書き数字)を保存する一方で、当初のMNIST訓練データセットとは異なる数値情報を持つ入力ベクタから構成される。すなわち、データセット多様性の考え方にしたがうフォローアップ入力となる。上記の方法は、グラフ探索によることから、フォローアップ入力生成データを、効率良く得ることが可能である。上記の実験結果をまとめた研究成果を、国際ワークショップSOFL+MSVL2018で発表した。提案したデータセット多様性に基づくニューラル・ネットワークのメタモルフィック・テスティングの実験が成功した。おそらく正しいと信じられるプログラムと、それに欠陥を意図的に混入したプログラムを用いた比較実験(バグインジェクション法)によって、欠陥を混入したプログラムが奇異な振舞いを示すことを確認した。その研究成果を、国際ワークショップSOFL+MSVL2018で発表し、会議後に出版されるselected papers集に収録され、2月に発刊された。今年度の方法が対象としてニューラル・ネットワークは、古典的な学習モデルであって、比較的単純な構造を持つ。採用したグラフ探索による方法は、その単純な構造に依存した方法になっていた。次年度以降は、構造情報を用いない抽象レベルの高い方法の検討を進め、より複雑なニューラル・ネットワークにも適用が容易な方法を考案し、実験によって、提案方法の効果を考察する。
絶滅危惧植物サクラソウの保全遺伝生態学的研究

【目的】本研究では、サクラソウ用い、動物媒花クローン植物の空間構造(物理的、遺伝的な植物の分布)とポリネーターの訪花行動が受粉される和合花粉の量や質(潜在的花粉親数)を介し、雄性および雌性繁殖成功に与える影響を調べ、個体群の存続に重要な条件を明らかにすることを目的とする。空間構造腿外の要因が繁殖成功に与える影響を排除するため実験個体群での実験と、空間構造(特にジェネットサイズ)が実際にどの程度繁殖成功に影響をしているのかを調べるため自然個体群での実験を行った。【1.実験個体群】(1)雌性繁殖成功について:花粉の持ち越しモデルと訪花履歴を組み合わせることで、柱頭に受粉される花粉量や質のシュミレーションを行った。株当たり結果率は和合花粉率が、株当たり平均結実数は和合花粉率と潜在的父親数が有意に影響していた。(2)雄性繁殖成功について:シュミレーションでは、花のディスプレイサイズが大きく、和合な交記相手の少ない空間構造を持つ個体群の場合、受粉される和合花粉の割合や潜在的花粉親数は減少した。この傾向を確かめるためにマイクロサテライトマーカーを用いた親個体の遺伝子型の決定と種子の父性解析を行った。その結果同様の傾向を示した。【2.自然個体群】様々な環境に生育し、広いジェネットサイズレンジを持ち、比較的孤立した局所個体群を選定し、ラメットマップを作成した。(1)雌性繁殖成功について:6局所個体群内の開花ラメット((2,029ラメット)から全ての果実(10,631果実)を採集し、全ての種(284,003個)をカウントした。和合な交配相手株が近隣に多いと種子生産量が多い傾向を示した。この傾向を確かめるために2個体群において、再び果実を採取し、同様の作業を行っている。(2)雌性繁殖成功について:2個体群を選定し、マイクロサテライトマーカーを用いた親個体の遺伝子型の決定を行っている。【目的】本研究では、空間構造のうち、特にジェネットサイズ(そのジェネットを構成するラメット数)の違いがサクラソウの雄性および雌性繁殖成功に与える影響を調べ、個体群の存続と異型花柱性の維持に重要な条件を明らかにすることを目的とする。空間構造以外の要因が繁殖成功に与える影響を排除するため実験個体群での実験と、空間構造(特にジェネットサイズ)がどの程度繁殖成功に影響をしているのかを調べるため自然個体群での実験を行う。【1.実験個体群での雌性・雄性繁殖成功度の測定】(1)雌性繁殖成功について結果率・結実率はともに、ジェネットサイズが大きい場合、並びに和合な交配相手の存在比率が偏る場合に有意に減少した。(2)雄性繁殖成功についてマイクロサテライトマーカーを用いた親個体の遺伝子型の決定を行った。現在採集した種子の遺伝子型を解析中である。【2.自然個体群での雌性・雄性繁殖成功度の測定】様々な環境に生育し、広いジェネットサイズレンジを持ち、比較的孤立した6局所個体群を選定し、ラメットマップを作成した。(1)雌性繁殖成功についてこの6局所個体群内の全ての開花ラメット((2,029ラメット)から全ての果実(10,631果実)を採集し、それらの全ての種(284,003個)をカウントした。ジェネットサイズはラメット当りの平均種子数に対し、有意に負の影響を及ぼしている事が分かった。(1)雌性繁殖成功についてマイクロサテライトマーカーを用いた親個体の遺伝子型の決定を行っている。得られたデータから6局所個体群の内で最も効率よく父性解析を行える個体群を選定し、種子の遺伝解析を行う予定である。