hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢化社会における循環器疾患患者への身体機能向上のための包括的プログラムの構築

効用値については、心疾患患者においては、その実態についても明らかではなかった。そのため、まず、心疾患患者における効用値の実態について、65歳以上と未満の2群に分け、年齢による差異について調査された。その結果、高齢群の効用値は壮年群に比し、低い値を示した。以上のことから、今年度は、サルコペニアの有無別による身体機能および身体活動の差異に加え、年齢層別による、効用値の差異、およびそれらの実態について明らかとなった。平成29年度は、当初の計画である、心大血管患者における身体機能、身体活動および効用値について、パイロットスタディとして、調査することが可能であった。それら各指標について、サルコペニア群は非サルコペニア群に比し、サルコペニアの診断基準とされる握力、歩行速度、筋肉量のみならず、片脚立位時間、膝伸展筋力、そして日常生活における身体活動量(1日あたりの平均歩数および運動時の消費エネルギー)についても低い値を示した。また、対象者の健康に関する主要アウトカムとして、健康関連Quality of lifeの指標であるSF-36より算出されるSF-6Dについて、その実態について明らかとなった。その効用値は年齢層により、65歳以上と65歳未満の2群により比較検討された。その結果、高齢群は壮年群に比し、低い値を示すことが明らかとなった。今年度の研究成果としては、パイロットスタディではあるものの、上記について研究成果を示すことが可能であった。以上のことから、本研究では、現在までの進捗状況としては、概ね順調に進展しているものと思われた。超高齢社会に伴い心大血管疾患者は増加している。そのため、疾患発症後の社会保障費の増加および要介護高齢者の増加が懸念される。また、心大血管疾患に他の疾患を併存あるいは重複することにより、身体機能や身体活動の低下をもたらす可能性がある。ゆえに、心大血管疾患患者の介護予防を積極的に推進していく上でも、身体機能および身体活動の実態について明らかにする必要があった。これまでの検討では、サルコペアの有無により身体機能や身体活動の差異、そして年齢層による効用値に差異があることが明らかとなった。しかし、それらの継時的な変化については明らかではなかった。そこで、平成30年度は、まず、心大血管患者における年齢層別の身体機能および効用値の継時的変化について調査した。具体的な身体機能指標には、運動耐容能と相関関係にある最長発生持続時間(Maximum Phonation Time; MPT)が用いられ、その年齢層別の実態について調査された。また、効用値の指標には、健康関連Quality of lifeの指標であるSF-36より算出されるSF-6Dが用いられた。さらに、維持期における睡眠の質と効用値との関係についても調査された。まず、高齢心大血管患者の退院後、回復期におけるMPTと効用値について年齢層(65歳以上の高齢群と65歳未満の壮年群)により選別された。その後、両群における各指標について比較検討された。その結果、退院後、回復期心臓リハビリテーション開始時において、高齢群は壮年群に比し、MPTおよび効用値は低値を示すことが明らかとなった。
プラナリアのRNAiとDNAマイクロアレイによるシグナルカスケードの解析

転写因子プロモーターモチーフの検索ゲノム情報から遺伝子の発現制御を予測することは大量シークエンスの時代にますます要求されることとなっている。発現の制御は多くの因子によってなされているが、遺伝子に直接関与するのはシスエレメントであり、遺伝子領域の近傍に存在する。これらプロモーターモチーフは数塩基から数十塩基の長さで転写因子と結合するが、モチーフ配列は相同性にある程度の幅があるため単純な一致性ではモチーフを決定することは難しい。ここで、本研究においては免疫型システムによる解析によってモチーフの検索を行った。免疫型システムとは、最初に大量のバリエーションの情報を生成し、そのご条件に適合するデータを選別していく手法であり、パターン認識などで用いられている。免疫型システムで問題となるとは当初のバリエーションをどの程度そろえればよいか、またその後より正しい回答を得るにはどのようにすればよいかという点である。ここで、組み合わせ論を用いて、4種の要素からなるDNA配列を用いた場合、どの程度のスケールの実験を行えば良いか計算を行った。この結果、もし70%の相同性を持つモチーフを検索するのであれば、14塩基以上の長さのモチーフでなければ偶然の相似と区別できないこと、また、真のモチーフに類似した配列を見つけた場合、その配列を一塩基ずつ改善していくことで真のモチーフが特定できることが分かった。より長い配列を得るためには検出された配列のうち、数塩基シフトしたものを次々に組み合わせることで行える。上記の手法を用いてコンピュータでシミュレーションを行ったところ、相同性検索だけでは判明しないモチーフの検出を行えることを示すことができた。
12P13転座型白血病の分子機構の解析

急性骨髄性白血病に観察されるinv(12)(p13q13)より3'-RACE法を用いて新規キメラ遺伝子TEL/PTPRRをクローニングした。得られたキメラcDNAはTEL遺伝子の第4エクソンにPTPRR遺伝子の第7エクソンが融合していた。PTPRRはTEL転座の相手遺伝子としては初めての受容体型チロシン・ホスファターゼ遺伝子であった。TEL/PTPRR遺伝子から転写されるmRNAには10種類のisoformが存在し、短縮型TELとTEL/PTPRRキメラに翻訳されると考えられた。野生型TELは核内に存在するが、短縮型TELおよびTEL/PTPRRキメラは細胞質内に存在していた。これらの異常分子は野生型TELとヘテロダイマーを形成することにより、その核移行を抑制すると推測された。短縮型TELとTEL/PTPRRキメラには野生型TELに認められるコリプレッサーmSin3Aとの結合能が保存されていた。また、短縮型TELとTEL/PTPRRキメラはETS結合部位に対するDNA結合能および転写抑制能を示さなかったが、野生型TELの転写抑制能をドミナントに阻害した。TEL/PTPRRキメラにはボスファターゼ活性は認められなかった。TEL/PTPRRはGM-CSF依存性に増殖するヒト白血病細胞株UT7/GMをGM-CSF非存在下でも増殖させた。短縮型TELには同様の機能は存在しなかった。さらに、短縮型TELあるいはTEL/PTPRRキメラを発現させたUT7/GM細胞はGM-CSF除去後もSIAT3のリン酸化状態を維持していた。inv(12)型白血病ではがん抑制因子TELが機能的に失活し、STAT3シグナルが恒常的に活性化していると考えられた。白血病関連転写制御因子遺伝子TELは12p13転座で再構成を受ける遺伝子であるが、造血制御にTELが果たす役割は不明である。今回はTELのMEL細胞における赤芽球分化に果たす役割を検討した。TEL発現MEL細胞はHMBAあるいはDMSOで分化を誘導するとモック細胞に比してベンチジン陽性細胞がより高率に出現することが明らかになった。TEL発現細胞はモック細胞に比して、分化前及び分化の過程でδアミノレブリン酸合成酵素及びβグロビンのmRNAがより強く発現していた。このことは、TELには赤芽球の分化を促進する効果が存在することを示している。一方、FLI-1及びGATA-1の発現レベルには変化はなかった。TELは検討したコリプレッサー(mSin3A,SMRT,CtBP,SnoN,c-Ski)の中で、mSin3Aとのみ共沈した。ヘリックス・ループ・ヘリックス領域を欠いた欠失変異体(ΔHLH)はmSin3Aとの結合能を失っていたことから、TELはヘリックス・ループ・ヘリックス領域依存性にmSin3Aと結合すると考えられた。ΔHLHはTELと同様のETS結合部位(EBS)への結合能を示したが、EBSを介する転写抑制能は消失していた。さらに、ΔHLHはTELのEBSを介する転写抑制能をドミナント・ネガティブに抑制した。ΔHLH発現MEL細胞をHMBAあるいはDMSOで処理しても全くベンチジン陽性細胞は出現しなかった。さらに、TEL発現MEL細胞にΔHLHを共発現させるとその分化促進効果は完全に消失した。TELはHMBAあるいはDMSO存在下での赤芽球分化を促進することが明らかになった。しかも、この効果はGATA-1あるいはFLI-1の発現変化を介さないものであった。1.inv(12)(p13q15)のクローニングinv(12)は急性骨髄性白血病で観察される稀な染色体異常である。FISH解析の結果、12p13の切断点はTEL遺伝子のイントロン4あるいは5に存在することが明らかになった。そこで、白血病細胞のmRNAを鋳型に3'RACEを行い、キメラの相手遺伝子をクローニングした。相手遺伝子は12q15にマップされているprotein phosphatasereceptor type R (PTPRR)であった。TEL/PTPRRキメラmRNAはTELのエクソン4とPTPRRのエクソン7が融合していたが、TEL遺伝子内のalternative splicingにより7種類のmRNAが存在することが明らかになった。6種類はTELの短縮型、1種類はhelix-loop-helix領域を有するTELのN末部分とホスファターゼ領域を有するPTPRRのC末部分からなるキメラ蛋白質を発現すると考えられた。2.ERKによるTELの機能制御正リン酸ラベルの実験により、TELはERKの活性化に伴い誘導性にリン酸化されることを証明した。主なリン酸化部位はSer257であった。TELはin vitroでERKと会合し、ERKにより直接的にリン酸化された。高リン酸化型TELは本来低リン酸化型TELが有するETS結合部位を介する転写抑制能を失っており、しかも低リン酸化型TELの機能をドミナント・ネガティブに抑制した。この効果の分子基盤はDNA結合能を失った高リン酸化型TELが低リン酸化型TELとヘテロダイマーを形成することによると考えられた。高リン酸化型TELは低リン酸化型TELが有する赤芽球分化の促進効果及び線維芽細胞の増殖抑制効果に対してもドミナント・ネガティブ効果を発揮した。1.TELの骨髄球系細胞での機能解析TEL導入32

D細胞は、培養上清中のIL-3をG-CSFに変更すると、親株のように分化せず急速にアポトーシスが誘導され死滅することが明らかになったTEL発現細胞では、p53のDNA結合能が増強し、Bcl-xLの発現が消失していることから、これらがアポトーシス誘導に関与していると考えられた。事実TEL導入32D細胞に誘導されるアポトーシスはミトコンドリアを介するものであり、Bcl-2の過剰発現でレスキューされた。以上の結果から、TELは骨髄球にアポトーシスを誘導すると考えられた。2.inv(12)型白血病の発症機構の解析inv(12)(p13q15)は急性骨髄性白血病で観察される稀な染色体異常である。白血病細胞のmRNAを鋳型に3'RACEを行い、TELキメラをクローニングした。相手遺伝子は12q15にマップされているprotein phosphatasereceptor type R (PTPRR)であったTEL/PTPRRキメラmRNAはTELのエクソン4とPTPRRのエクソン7が融合していたが、TEL遺伝子内のalternative splicingにより7種類のmRNAが存在することが明らかになった。6種類はTELの短縮型、1種類はhelix-loop-helix領域を有するTELのN末部分とホスファターゼ領域を有するPTPRRのC末部分からなるキメラ蛋白質を発現すると考えられた。TEL/PTPRRはETS結合部位に対するDNA結合能を示さず、また、転写抑制能も示さなかった。しかしながら、TEL/PTPRRはTELの有するETS結合部位に対する転写抑制能を容量依存性にドミナント・ネガティブに抑制した。inv(12)型白血病は、TEL/PTPRRの発現による癌抑制遺伝子TELの機能的失活が発症機構であると考えられた。急性骨髄性白血病に観察されるinv(12)(p13q13)より3'-RACE法を用いて新規キメラ遺伝子TEL/PTPRRをクローニングした。得られたキメラcDNAはTEL遺伝子の第4エクソンにPTPRR遺伝子の第7エクソンが融合していた。PTPRRはTEL転座の相手遺伝子としては初めての受容体型チロシン・ホスファターゼ遺伝子であった。TEL/PTPRR遺伝子から転写されるmRNAには10種類のisoformが存在し、短縮型TELとTEL/PTPRRキメラに翻訳されると考えられた。野生型TELは核内に存在するが、短縮型TELおよびTEL/PTPRRキメラは細胞質内に存在していた。これらの異常分子は野生型TELとヘテロダイマーを形成することにより、その核移行を抑制すると推測された。短縮型TELとTEL/PTPRRキメラには野生型TELに認められるコリプレッサーmSin3Aとの結合能が保存されていた。また、短縮型TELとTEL/PTPRRキメラはETS結合部位に対するDNA結合能および転写抑制能を示さなかったが、野生型TELの転写抑制能をドミナントに阻害した。TEL/PTPRRキメラにはボスファターゼ活性は認められなかった。TEL/PTPRRはGM-CSF依存性に増殖するヒト白血病細胞株UT7/GMをGM-CSF非存在下でも増殖させた。
集積度の飛躍的な向上を目指した有機負性抵抗トランジスタの開発

有機フレキシブル素子を次世代IoT素子に活用するためには軽さと柔軟性に加え、高い計算能力を兼ね備える必要がある。このためには微細加工できないという有機材料の弱点を克服して集積度を向上させなければならない。そこで本研究では処理データの「多値化」による高集積化に着目した。具体的には負性抵抗を利用した多値論理演算デバイスを提案する。既に独自のトランジスタで負性抵抗を観測し、さらに3値インバーターの動作を実証できた。こうして従来の2値演算から3値演算にすれば、その集積度を2のN乗から3のN乗に比例して増加できる。このように負性抵抗トランジスタを中心に多値演算デバイスを設計して大幅な集積度の向上を図る。研究代表者が行った有機半導体での負性抵抗の発見を基に、有機半導体の集積度を向上させる。3値演算の実証に裏付けられた次世代多値論理演算デバイスを実現することで、次世代IoT素子に資するフレキシブル有機エレクトロニクス分野を発展させる。研究代表者らは有機半導体の研究を系統的に進め、pnヘテロ界面を中心にした独自のトランジスタで画期的な負性抵抗現象を発見した。この現象を基に集積化への道筋をつけることで、Siデバイスの概念の延長ではない、革新的なフレキシブルデバイスの創製が期待できる。
D-臨界的双有理幾何学の確立とDonaldson-Thomas不変量の圏論化

3次元カラビヤウ多様体上の連接層の導来圏の安定対象のモジュライ空間の幾何構造やそこから定義されるDonaldson-Thomas不変量の性質を明らかにするため、「D-臨界的双有理幾何学」や「圏論的Donaldson-Thomas理論」といった概念を導入し、詳細に調べていく研究計画である。特に圏論的DT理論が安定性条件の変化によってどの様に振る舞うかに焦点を当てて研究し、従来までのDT不変量の壁越え公式の圏論化を与える事を目標とする。
皮膚電気活動による精神的ストレス評価方法

本研究は、精神性発汗に伴う皮膚電気活動(EDA)を用いた精神的ストレスの評価方法を確固たるものにすることであった。EDAのキャパシタンス(容量成分)と直流コンダクタンス(抵抗成分の逆数)に注目した。ストレス負荷に対する有意な応答と低い変動係数から、キャパシタンスの有効性が示された。さらに個人間の再現性の低さは、手厚とタイプA行動パターンに起因することが明らかとなった。精神性発汗に伴う皮膚電気活動(EDA)のインピーダンスによる評価方法を詳細に検討した。一般的にインピーダンスはリアクタンスのうち誘導成分が無い場合は抵抗成分Z'と容量成分Z''から、周波数をfとするとZ(f) = Z'-jZ''(f)となる。昨年度実験で精神性発汗の評価指標としてのリアクタンスの有効性がケースサンプルとして示唆されたため、本年度はより定量的に検討するための実験を以下の要領で行った。実験目的:バルサルバタスク(息こらえ)によって誘発される手掌の精神性発汗を電気的に計測し、いくつかの電気的パラメータと被験者属性(BMIや性格特性など)との関連を検討すること。被験者数15名。測定内容:一般的な直流コンダクタンスおよび周波数スイープによる複素インピーダンス。これら2つを左右の手に割り振り、両手で測定した。1試行は安静とバルサルバタスクのセットから成った。左右の手を交互に入れ替え(電極クリップを付け替えて)全部で4試行計測した。その結果、従来の直流コンダクタンスでは安静(R)とバルサルバ(T)条件で、変動係数は35.7と50.1であり有意に(t検定、p<0.05)T条件が高かったこれは従来の知見通りであった。一方Z'はおよそ10kHz以上で有意差が見られるが1kHz以上近辺から変動係数は50を超え個人差が周波数とともに大きくなることが顕著であった。1kHz以下の低周波では変動係数は小さいが有意差は認められなかった。一方高周波のZ''は変動係数が大きく、有意性もZ'よりも劣った。しかし1kHz前後のZ''は有意差は見られなかったものの変動係数は全測定の中で最小(R条件19.8、T条件22.4)であった。このように各被験者の平均値を用いた個人間解析では、最も有効な周波数帯域を見出すことができなかった。精神性発汗に伴う皮膚電気活動(EDA)のインピーダンスによる評価方法を検討した。この時、実数成分を横軸、虚数成分を縦軸にとるCole-Coleプロットでは、周波数が無限大から0まで変化した場合に複素平面上に円弧状の軌跡が現れる。この軌跡から周波数特性も含めたインピーダンスを検討することが可能である。実験では、200kHzから20Hzまでの範囲で拇指球掌側と小指中手指節間関節掌側の間のインピーダンスを計測した。安静(R条件)とバルサルバタスク(T条件)を交互に3回ずつ行った。バルサルバ法は深く息を吐いたあとにそのまま止めてこらえると精神性発汗が出現するものである。Cole-Coleプロットの結果は、R条件でZ(20)=95k-j56k、Z(100)=27k-j40k、Z(1k)=2.6k-j7.2k、T条件でZ(20)=48k-j10k、Z(100)=27k-j19k、Z(1k)=3.1k-j6.5k程度であった。これらから、抵抗成分にタスクが与える影響は比較的低周波数では認められるが、およそ100Hz以上ではほとんど見られず、1kHzを超える程度からは逆転することもあった。一方リアクタンス成分については広い周波数範囲でタスクの影響が明瞭であり、精神性発汗によって容量成分が減少する様子が顕著であった。精神性発汗の評価指標としてのリアクタンスの有効性が示唆された。本研究の目的は、精神性発汗に伴う皮膚電気活動(EDA)によるストレス評価方法を確固たるものにすることであった。手掌の皮膚表面インピーダンスによる評価方法を検討した。一般的にインピーダンスは抵抗成分と周波数異存のリアクタンス成分からなる。24年度はリアクタンスの有効性がケースサンプルとして示唆された。25年度から26年度にかけていくつかの実験を行った。EDAとしてリアクタンスのうちキャパシタンス(容量成分)と直流コンダクタンス(抵抗成分の逆数)の比較に注目した。周波数は50 Hzから10 kHzまでスイープした。精神性発汗誘発刺激は30秒間のバルサルバタスクとし、安静と刺激を繰り返した。被験者特性として、身長、体重、特性・状態不安点数(STAI)、タイプA行動パターン

点数(東海大式生活健康調査表)を測定した。その結果、直流コンダクタンスには安静時と刺激時で有意差はなかったが、広帯域でキャパシタンスに有意差があった。キャパシタンスの変動係数は全周波数で直流コンダクタンスよりも小さかった。周波数50 Hzから1 kHzの時のキャパシタンスと手厚に強い正の相関(r≧0.7)があった。また全周波数においてキャパシタンスとタイプA行動パターン点数に弱い正の相関(0.7>r≧0.4)があった。結論として、電流到達深度を浅くするために高周波を避け、安静時と刺激時の測定値に有意差がありかつ変動係数が直流コンダクタンスよりも小さいものとして、皮膚キャパシタンス測定に適した周波数は1000から126、63.1から50.1 Hzであると考えられた。さらに、個人内でのストレスに対するEDAの反応は相対的には同じだが、個人間の再現性の低さの原因となる被験者特性は、手厚とタイプA行動パターンであることが明らかとなった。生理人類学本研究の目的は、新しい皮膚電気活動(EDA)の測定方法を開発し、被験者属性ーストレスーEDAの3者の関係を体系化してEDAによるストレス評価方法を確固たるものにすることである。昨年度にリアクタンス成分の有効性が示唆され目的の遂行に早い段階で近づけたが、本年度の実験の結果から個人差の影響はやはり大きく、周波数にともなっての変動係数と有意性の一貫した挙動が認められない様子である。実験手技に工夫を要し時間を費やしたため解析結果は上記進捗のとおりであり、個人属性との関連の解析に至っていないため、研究全体の進捗としてはやや遅れているとの認識である。本研究の目的は、新しい皮膚電気活動(EDA)の測定方法を開発し、被験者属性ーストレスーEDAの3者の関係を体系化してEDAによるストレス評価方法を確固たるものにすることである。当初目的では最初に従来方法を用いてストレス同期波形の詳細な分析を行う計画であったが初期段階でインピーダンス解析をすることで効率的にパラメータを絞り込むことができ、従来技術とも明確に比較検討できると考えた。その結果リアクタンス成分の有効性が示唆されたことは目的の遂行に早い段階で近づけたと考えている。ただし個人差の範囲などはまだ不明であるため、研究全体の進捗としてはおおむね順調との認識である。第2年度はバルサルバタスクによる被験者実験を実施しデータ蓄積を行った。特に有効な周波数を明らかにすることに注力して解析を行ったが、個人間の平均値解析では明らかにならなかった。最終年度はこのデータセットを用いて個人内での再現性の検討や個人属性を取り入れた多変量解析を行い、最終的にコンダクタンス波形上は一過性変動がみられない(おそらく3割から半数程度の)被験者について、EDAの測定を可能にするか、もし不可能であることが判明した場合は電気生理学的に説明することで、EDAによるストレス評価方法として確立する。初年度に複素インピーダンスの有効性について手応えが得られたため、第2年度はバルサルバタスクによる被験者実験を実施し、パラメータの絞込みとデータ蓄積を行う。その際に測定する指標は、従来の最も一般的な直流バイアスによるコンダクタンス、201kHz程度の可変周波数におけるリアクタンスとレジスタンスである。高速の周波数スイープや多重周波数波形による方法はEDAの一過性変動を検出するには遅く、しかし定常的成分を検討するには精度が高くはないため、最初の実験では特に有効な周波数を明らかにすることに注力する。
イネにおける葉の極性分化・生長の遺伝的制御機構に関する進化発生学的解析

単子葉植物で最も特殊化の進んだイネ科植物のイネを材料に,その葉の向背軸の極性決定に関する遺伝的機構を解析し,以下のことが明らかになった.1.双子葉植物で葉の向背軸決定を制御するHD-ZIPIIやKANADI相同遺伝子の機能は,イネでもある程度保存されており,葉の向背軸決定機構は被子植物の間で保存されている.2.イネにおいても,向軸側と背軸側の境界領域が,葉の横方向への成長を促進する.3.HD-ZIPIII遺伝子は,単子葉植物の進化過程で,REVOLUTAサブファミリーとPHABULOSAサブファミリーが,向軸側の異なる組織で機能するよう進化した.4.YABBY遺伝子族の一つであるDL遺伝子は,イネの進化過程で,遺伝子発現およびタンパク質機能のレベルで,葉の中肋形成という新規機能を獲得した.また,この機能は,少なくともユリ類以降の単子葉植物で保存されている.5.葉の変縁部の発生を制御するPRESSED FLOWER遺伝子は,単子葉植物の進化の過程で遺伝子重複し,それらの機能部位が植物依存的に多様化した.6.AUXIN RESPONSE FACTOR 3遺伝子は,単子葉植物において,側生器官の背軸側で特異的に機能し,葉の裏側決定を制御する.7.イネにおけるRTFL遺伝子群は,シロイヌナズナとの間で,そのタンパク質機能が保存されている.本研究により得られた成果は,単子葉植物の葉の極性決定機構解明の基本となる物であり,これらの結果を発展させた,葉の発生進化学的研究を展開中である.本年度は,イネの葉の極性分化・生長を解明するために,いくつかの鍵となる遺伝子群に着目し,それらに関する基礎的解析を行った.着目したのは双子葉植物のモデル植物において,葉の極性分化・生長を制御することが明らかにされている遺伝子群であり,具体的には葉の表側決定を制御するPHABULOSA (PHB)様遺伝子群,葉の裏側決定を制御するKANADI (KAN)様遺伝子群およびYABBY (YAB)様遺伝子群,そして葉の縦方向への生長を制御するROTUNDIFOLIA (ROT4)様遺伝子群である.まずこれらのイネ相同遺伝子をデータベース検索により全て同定し,いくつかの代表的遺伝子について,RT-PCR法によりクローン化した.次にRT-PCR法による発現解析を行い,これらの遺伝子群はイネにおいても葉の発生過程中に発現し,その形態形成過程において何らかの機能を果たしている事を明らかにした.また,PHB様遺伝子群についてはin situハイブリダイゼーション法により時間的・空間的発現パターンを解析し,イネにおいても表側に特異的な組織分化に関与している可能性を明らかにした.次にこれら遺伝子群のタンパク質機能の保存性を検証するために,シロイヌナズナにおいて,これらのイネ遺伝子群を構成的に発現させた植物体を作成し表現型を解析した.その結果,これら遺伝子の構成的発現体の表現型は,シロイヌナズナにおける相同遺伝子群の構成的発現体の表現型に非常に類似しており,タンパク質レベルでこれら遺伝子群の機能が保存されていることを示すことに成功した.現在イネにおけるこれら遺伝子群の詳細な発現観察および構成的発現体を作出しており,これらの解析から,イネにおける葉の極性分化・生長機構さらには形態進化をもたらした遺伝的背景について明らかにできる物と考えている.本年度は,イネの葉の極性分化・生長を解明するために,いくつかの鍵となる遺伝子群に着目し,以下のようなタンパク質機能の保存性およびイネにおける機能解析を行った.イネのPHB様遺伝子を単離し,イネで構成的に発現させた植物体を作成したところ,葉身組織の向背軸に関する極性異常,葉鞘背軸側に異所的な向軸側組織の発生,などの表現型を示した,したがって,イネにおいてもPHB様遺伝子は葉の表側組織の決定を制御している事が示された.また,その表現型や,野生型におけるPHB様遺伝子の発現パターンから,イネPHB様遺伝子は,葉の表側を一様に決定するというよりは,葉の表側の一部の組織決定に特に重要な機能を持つ事,そして,葉の向軸側と背軸側の境界部において,葉の横方向への生長が促進される事が示唆された.また,PHB様遺伝子の発現制御に関与しているmiRNA(miR166)の活性部位を解析し,イネPHB様遺伝子の発現は,miR166の相補的な活性により制御されている事が明らかになった.イネのROT4様遺伝子を単離し,まずシロイヌナズナで構成的に発現させた所,シロイヌナズナのROT4遺伝子の構成的発現体と同様に,葉の縦方向への細胞増殖が抑制され,短い葉を持つ植物体が得られた.したがって,イネのROT4様遺伝子は,タンパク質レベルでその機能がシロイヌナズナのROT4と保存されている事が明らかになった.次に,イネにおけるROT4様遺伝子の構成的発現体を作成した所,葉がわずかに短くなったが,その表現型は非常に弱かった.イネの葉は,縦方向への細胞供給により,葉の形態形成の大部分が制御されているが,その細胞増殖機構はシロイヌナズナと比較して,ある程度多様化している事が示唆された.イネのKAN様遺伝子を単離し,イネにおける構成的発現体を作成したが,シュート形成に異常を示し,再分化個体が得られなかった.

そこで現在葉で特異的にKAN様遺伝子を構成的に発現する形質転換体を作成している.単子葉植物で最も特殊化の進んだイネ科植物のイネを材料に,その葉の向背軸の極性決定に関する遺伝的機構を解析し,以下のことが明らかになった.1.双子葉植物で葉の向背軸決定を制御するHD-ZIPIIやKANADI相同遺伝子の機能は,イネでもある程度保存されており,葉の向背軸決定機構は被子植物の間で保存されている.2.イネにおいても,向軸側と背軸側の境界領域が,葉の横方向への成長を促進する.3.HD-ZIPIII遺伝子は,単子葉植物の進化過程で,REVOLUTAサブファミリーとPHABULOSAサブファミリーが,向軸側の異なる組織で機能するよう進化した.4.YABBY遺伝子族の一つであるDL遺伝子は,イネの進化過程で,遺伝子発現およびタンパク質機能のレベルで,葉の中肋形成という新規機能を獲得した.また,この機能は,少なくともユリ類以降の単子葉植物で保存されている.5.葉の変縁部の発生を制御するPRESSED FLOWER遺伝子は,単子葉植物の進化の過程で遺伝子重複し,それらの機能部位が植物依存的に多様化した.6.AUXIN RESPONSE FACTOR 3遺伝子は,単子葉植物において,側生器官の背軸側で特異的に機能し,葉の裏側決定を制御する.7.イネにおけるRTFL遺伝子群は,シロイヌナズナとの間で,そのタンパク質機能が保存されている.本研究により得られた成果は,単子葉植物の葉の極性決定機構解明の基本となる物であり,これらの結果を発展させた,葉の発生進化学的研究を展開中である.
里山ランドスケープにおける地域資源循環システムの評価と地域計画への応用

伝統的な里山ランドスケープを対象に、(1)里山の地域資源の利用に関わる伝統知識、技術の把握および評価(2)里山ランドスケープの継承と創造のための社会・生態的な枠組み、(3)「在地リスク回避」概念の地域計画への応用を行った。地域固有の地域資源の利用の現代的な価値および課題に関する定量的、定性的な調査結果を統合し、検討した。里山ランドスケープの継承、活用では、NPO等の市民組織や都市住民の関わりが求められ、里山との関わりには行動原理の把握が重要であった。また、地域資源としての利用や関わりを通し、自然災害に対する認識や対応能力を高めることが、今後のリスク管理社会において不可欠であった。研究対象地として、丹後半島(京都府)、若狭湾沿岸(福井県)、琵琶湖西岸(滋賀県)の森-里-海(湖)をユニットとした伝統的な里山ランドスケープを設定した。それぞれの里山ランドスケープにおける資源利用にみられる伝統知識、技術とその変容を聞き取り調査および資料収集を行った。伝統的民家としては、若狭湾沿岸の福井県おおい町名田庄納田終地区を事例として調査を行い、農山村集落の茅葺屋根維持に関する持続可能性を検討した。また、都市農村交流事業における茅葺民家の活用として、福井県おおい町名田庄・集楽庵の事例を分析した。さらに、都市近郊で里山ランドスケープに関わる市民グループ・NPOについて、活動概況、果たしている機能を整理するとともに、里山とのふれあいを求める人々に関する社会経済的分析のためにアンケート調査を行った。丹後半島の里山ランドスケープでは、森林、農地、河川などの主要構成要素について、土地利用の変化の分析、現存植生の量的・質的な把握を行うための植生調査、林分構造および聞き取り調査を行った。その中で特に丹後半島山間部に特徴的な湧水が農業のみならず、希少種の分布や生物多様性の保全において重要な役割を果たしていることが明らかになり、生態系サービスという観点からの意義が示された。丹後半島にいて近年の自然災害を事例として、災害発生時に必要な情報の種類と、その伝達経路について、住民と行政機関への聞き取り調査を行った。アンケート調査の結果と組み合わせることにより、被災経験よりも自然環境接触度の方が防災意識に大きく影響する傾向がみられた。現状では被災経験から得られた情報や災害伝承が災害対策に十分に活かされておらず、被災経験や災害伝承を有効な形で整理・記録し今後に活かしていくことが課題であることが明らかになった。里山ランドスケープを構成する重要な要素の1つとなり、地形に由来する多様な水環境が存在することが指摘されている丹後半島山間部の棚田、および過疎化などによって放棄されている水田を対象に、植生と水環境の関係を明らかにした。その結果、乾性から湿性の様々な植生が成立していることに加え、RDB記載種や湿原環境に特有の種を含めた様々な湿生植物が生息することが明らかとなった。放棄後30年以上が経過した棚田放棄水田においても、土地の湿潤状態が優占する植生を規定する大きな要因であることが示された。さらに、このような人と自然の相互作用によって成立する生態系としての意義ある里山ランドスケープの要素を保全、活用するための新たな社会的枠組みとして、市民グループ・NPOを取り上げ、活動概況、果たしている機能を把握するとともに、形成動機、活動経緯、地域共同体的組織との関係等について資源動員論の視点から検討を行った。リスク管理に必要な各種情報については、非常時と平常時、あるいは外部からの情報入手と里山ランドスケープに対応した地域コミュニティー内部での伝達(周知)に分けて考え、外部からの入手が必要な情報の種類と確保されるべき入手経路を明示するとともに、地域コミュニティー内で継承、周知されるべき情報について、実態に即した形で地域に提示し、防災マップを作成した。また、丹後、若狭、湖西地域それぞれの里山ランドスケープにおける資源利用にみられる伝統知識、技術とその変容を聞き取り調査および資料収集を前年度から継続して行った。対象地は丹後半島、若狭湾沿岸、琵琶湖西岸の森ー里ー海(湖)をユニットとした里山ランドスケープである。里山ランドスケープの現代的な価値および課題に関する定量的、定性的な調査結果を統合し、検討した結果、持続可能社会においては、都市-農村間のつながりを深めながら地域資源に関する情報を広く社会に発信することの重要性が明らかになった。

また、里山ランドスケープに関連する活動や商品の付加価値を高めるとともに、地域資源としての利用や関わりを通し、自然災害に対する認識や対応能力を高めることが、今後のリスク管理社会において不可欠であることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。造園学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画に基づいて、研究者それぞれが対象地を選定し、調査を開始するとともに、得られたデータや資料に基づく分析を行うことができたため。対象地における現地調査を計画したそれぞれの研究項目にそって進めるとともに、学会や課題に関する先進地域での情報収集を行った。来年度にとりまとめを行う上で必要なデータの分析も進めることができた。地域資源の分布、林分構造などを把握するためのさらなる現地調査を行い、空間特性の分析、生態機能の定量的な分析を行うとともに、地域ごとの伝統的な知識や技術をふまえた上で、里山ランドスケープに関わる文化や機能を現代に活かすためのニーズをアンケート調査等により把握する。また、災害等の非常時を想定した資源管理に関する経験的な知見を聞き取り調査や地形解析を行い、さらに地域の生態学的特性や水文学的特性等に関する調査・解析を行うことにより、得られた情報の根拠やメカニズムを検証した上で科学的な情報として再構築する。来年度にとりまとめにむけて、必要なデータの収集、分析をさらに進めるとともに、研究者間での情報共有やディスカッションを行う。これらの結果に基づき、持続的な資源利用、リスク回避に有効な地域計画のためのシナリオ分析などを行い、地域住民や行政の担当者らも参加したワークショップをふまえた地域計画を提示する。2012年の調査結果をふまえ、3地域における里山ランドスケープの地域資源利用、生態機能、リスク回避などについての現地調査や聞き取り調査、アンケート調査を進め、得られたデータの解析を行う。また、成果の取りまとめに向けて国内外の関連事例からの情報収集やヒアリングを行うとともに、関連学会に参加し、成果の発表を順次行っていく。学会で研究成果の発表予定をしていたものが、業務の都合で参加できなかったため。またアンケート調査や聞き取り調査に関わる費用が予定よりも安価でできたため。研究成果を学会で発表するとともに、アンケート調査や聞き取り調査をさらに充実させる。
がん薬物療法の超早期の治療効果予測における拡散光イメージングの有用性について

我々はDiffuse optical spectroscopic imaging (以下DOSI)の装置を浜松ホトニクス中央研究所の支援で乳房のヘモグロビン濃度や酸素飽和度をマッピングするシステムを開発し臨床研究に取り組んだ。原発性乳がんの組織ヘモグロビン濃度はがんの組織学的悪性度と相関し、代謝の高い乳がんほどヘモグロビン濃度が高いことを示した。また術前化学療法における早期治療効果を観察し、組織ヘモグロビン濃度の抗がん剤投与前の変化値を求め、変化の高い乳がんほど病理学的完全奏効率が高いことを示した。DOSIによる腫瘍のヘモグロビン濃度の計測はがんの予後予測や治療効果予測に役立つこと証明した。乳がん患者さんに対しTRSイメージングシステムを用いて、乳房の光イメージングにより乳がん組織のヘモグロビン濃度、酸素飽和度を計測した。平成25年4月から平成26年4月までの間、約200名の患者の両側乳房の計測を実施した。担癌乳房と正常乳房のそれぞれの光パラメーターを比較した結果、対側の正常乳房に比べて、担癌乳房のヘモグロビン濃度は有意に高いことが分かり、また乳癌組織のヘモグロビン濃度はがんの組織学的悪性度や腫瘍径、脈管侵襲因子との相関が認められた。この結果を患者118名におけるデータにまとめ、平成26年4月に欧文雑誌Cancerscienceに掲載を受理された。またこの結果は平成26年度日本乳癌学会総会で発表する予定である。また、一部の手術症例約30症例のパラフィン包埋切片から免疫組織化学的手法により、乳がん組織のヘモグロビン濃度とVEGF-A発現との相関を検討した。術前乳癌症例を118例登録し、DOSイメージングによって測定した乳癌腫瘍総ヘモグロビン濃度と乳癌悪性度の相関を論文に発表した。アバスチンの治療効果モニターリングに有効か、DOSイメージング装置を用いて、局所進行乳がんで術前化学療法の適応のある患者に対して、化学療法開始前、治療中、治療終了後に測定し、得られた光の特性を分析して、これらが治療効果予測のための有用かどうかを調べた。目標症例30例のうち、16例の登録が終了し、研究の実行可能性について、論文報告を3編、学会報告をH27.2に1回実施した。我々はTRS法により、乳がん術前化学療法における早期治療効果判定の有用性について100例の乳がん患者さんを登録し、病理学的奏効率との相関を検討した。この結果は平成27年度日本癌治療学会総会で口演演題と平成27年度サンアントニ乳癌シンポジウムでポスター演題で報告した。また乳がん患者さんへ単剤ベバシズマブ投与後数時間数日で、腫瘍組織のtHbが著明に減少する現象を観察した。また治療反応群はベースラインにおける腫瘍のSO2が高く、また治療開始後24時間以内にSO2が上昇する症例が多い一方、治療非反応群はベースラインのSO2がそもそも低く、また治療開始後24時間以内にSO2が有意に減少することが分かった。この観察研究はベバシズマブ単剤による血管リモデリングと組織酸素化を光学的な血液動態の側面から解明できる可能性を示唆している。またベッドサイドで簡単なスキャンでわずか数時間から数日の変化を捉えることができるため、治療効果を予測することができる可能性がある。これらの研究成果は平成27年度日本乳癌学会総会において研究奨励賞を受賞した。我々はこの研究を継続し、症例集積を更に進めている。症例は順調に登録されている。研究の実行可能性について検証ができ、論文や学会で中間報告をしたが、内容について高い評価をいただいた。癌残り1年かけて症例登録に尽力する。採血サンプルや組織サンプルを用いた分子生物学的(ELISA法)検討を実施する。すでに臨床研究の結果の一部が欧文雑誌Cancer scienceへの掲載が決まった。またさらに抗がん剤の治療効果モニターリングへの応用を進めており、すでに52例の患者の登録を終えて、治療効果との相関を見るため、手術結果を待っている状態である。昨年度は分子生物学的実験と解析に予算の多くを配分したが、その残額および支払い請求額の合計が次年度使用額である。今後は抗がん剤の治療効果モニターリング、早期治療効果予測へのTRS光イメージングシステムの応用について検討したい。さらに分子標的療法に応用できるか、検討ている。現在、浜松医大放射線科・乳腺外科との共同臨床研究も立ち上げ、症例集積を進めている。検査技師の人件費に昨年と同程度の予算を確保する。次年度使用額の残額は分子生物学的検討(ELISAなど)に予算を重点配分する。交付前にすでにTRS光イメージング装置の一部を購入したため、物品費が低くなった。学会報告が平成26年度での発表が多くなったため、旅費が低くなった。人件費は、実際に測定技師を雇用したのが7月以降であったため、実際よりも低くなった。
地球環境変動下の水文・水資源のための山岳地帯での降雨-流出過程に関する研究

平成13年度までは、これまで詳細な観測がほとんどなかった熱帯山岳域の降水分布特性に関して、綿密な現地調査と解析を行った。平成14年度は、領域大気数値モデルによりその実証的な現象の解明を行った。数値モデルとしてはRAMSと呼ばれるシステムを利用し、鉛直2次元非静水圧・圧縮モデルとして、バルク雲物理過程が組み込まれた状態で使用した。1998年68月に関するGAME再解析データの平均値を初期値として5日分のシミュレーションが実行された結果、次のような主に3つの現象が当該領域の降水分布を特徴づけていることが示唆された。1.山岳の力学的効果により山体風上側に雲低高度2km程度の小さな対流雲が頻繁に励起され、ちょうどこの雲低高度程度の標高を持つ当該地域の標高の高い部分で雲に覆われ降水が観測されやすくなる。2.日周期に伴う山谷風と大規模循環(ここでは夏の南西モンスーン)との相互作用により、風上側で励起された積雲が風下側で発達し、力学的な跳水現象と下層収束とによって強い降水がもたらされる。3.大気中層56km付近の層状雲からの降水粒子が、下層雲通過の際に強化されて地表に達し易くなる。これらのうち、1.は直接降水頻度の標高依存性に直結し、また、下層雲分布は地形に強く規定されていて、下層雲がない場合には上層雲から落下する降水粒子が途中で蒸発してしまって地表に到達しない状況が見られるなど、3.も降水頻度、継続時間の標高依存性に寄与している。本研究での数値実験は5日間の計算結果であるため、雨季平均の観測結果との対応付けは必ずしも適切ではないが、平均降水強度、頻度、継続時間に関してその地形との対応は数値計算結果と現地観測結果とで良い対応をみせ、数値シミュレーション中で示されたメカニズムの現実性が支持されている。この様に本研究は、困難な調査を成し遂げて熱帯山岳域における高時間高空間分解能データを取得し、丁寧な解析により降水強度ではなく降水頻度と継続時間とに標高依存性があることを見出し、さらに数値モデルによってそれを再現してそのメカニズムを明らかにするなど、これまで研究が遅れていた熱帯山岳域の降水現象の理解に大きく貢献するとともに、また、長期的には熱帯山岳域の降水パラメタリゼーションの改善を通じて気象予測、気候予測精度の向上にもつながる社会的にも極めて意義深い優れた研究成果を上げた。
分裂酵母におけるrasの分子機能の解析

1.分裂酵母で接合を不能にする遺伝子として知られていたste6遺伝子の産物が、rasタンパク質の活性化に関わる因子であることを示した。塩基配列決定の結果、ste6は出芽酵母のRAS活性化因子CDC25とC末端に相同性をもっていた。このste6遺伝子の転写はcAMPカスケ-ドの支配下にあり、外界の窒素源の欠乏により誘導された。2.活性型rasl変異と同様の表現型を示す分裂酵母突然変異株を13株分離し、遺伝解析を進めた。それらの中に動物細胞のGAP(GTPase Activating Protein)に対応する遺伝子(gaplと命名)の突然変異が含まれていることをクロ-ニング・塩基配列決定によって確認した。3.出芽酵母ではrasタンパク質の標的になっているアデニル酸シクラ-ゼの、分裂酵母における性状に検討を加えた。まずこの酵素に対する分裂酵母遺伝子をクロ-ニングし、全塩基配列を決定した。つぎにアデニル酸シクラ-ゼ遺伝子が破壊された分裂酵母細胞を作製した。出芽酵母と大きく異なり、このような細胞は、cAMPレベルがゼロでありながらも生育可能であった。またそれらは有性生殖に対して常に脱抑制されていた。4.分裂酵母の接合型特異的接合不能変異の解析から、接合フェロモン受容体の遺伝子クロ-ニングに成功した。また、分裂酵母より2種類のGタンパク質αサブユニット遺伝子をクロ-ン化し、そのひとつが接合フェロモン認識に関わっていることを示した。分裂酵母のrasタンパク質の分子機能の解明には、分裂酵母が接合フェロモンを認識する情報伝達経路の分子レベルでの理解が必須であり、rasタンパク質の標的の同定にむけて、これらの成果は重要なものということができる。
火山灰による森林生態系へのカルシウム供給－その重要性と普遍性の評価－

本研究では、カルシウム(Ca)供給能が低い地質の地域において森林の植物が良好に生育するのは森林土壌中に混入している火山灰が植物へのCa供給に大きく寄与しているため、という仮説を確かめる。森林の植物および渓流水に含まれるCaの起源を火山灰・基盤岩・大気に分け、それぞれの寄与率を評価する。その際にCaと動態が類似したストロンチウム(Sr)に着目し、その安定同位体比が起源毎に異なることを利用した解析を行う。この手法を用いて、火山灰量や基盤岩が異なる様々な地域で、植物や渓流水に含まれるCaの起源解析を行い、どのような地域でも普遍的に、植物に対する火山灰起源のCa供給が見いだされることを示す。
有機分子・金属極低温共蒸着膜のin-situ電気伝導度測定

C_<60>やペンタセンをはじめとする有機薄膜やSiやAgをはじめとする無機薄膜の構造及び電気伝導度、さらにそれらの共蒸着混合薄膜における有機-金属界面での新奇物性発現およびその解明を目的として研究を行った。まず、有機電界効果トランジスタ(OFET)のチャネル材料として最も応用が期待されているペンタセン分子が、OFET特性向上に欠かせない自己組織化膜(SAM)表面上において自発的に凝集することを見出し、このペンタセン分子の自発的凝集は基板とペンタセン薄膜との表面エネルギのバランスによって引き起こされるというメカニズムを、低速電子顕微鏡(LEEM)を用いて明らかにした。さらにin situ原子間力顕微鏡(AFM)とFET測定システムを構築し、この現象がFETの性能を著しい影響を与えることを明らかにした。この自発的凝集は、OFETを実用化するに当たって最大の問題となっている不安定性・低再現性の主要な原因の一つであると考えられ、基礎応用両面から重要な結果である。また昨年度までに開発した温度可変マイクロ4端子プローブ伝導度測定システムを用いて、特にSilico-on-Insulator(SOI)の表面準位による電気伝導のメカニズムの解明を試みた。SOIは全てのキャリアがSiO_2との界面準位にトラップされるにもかかわらず、電気伝導特性を示すことが知られている。このSOIの電気伝導度の温度依存性を4端子プローブを用いて測定し、表面準位が金属的伝導特性を示す可能性を見出した。さらにin situ有機無機複合薄膜の原子レベル解析に必要となる高性能プローブ開発のために、AFMの開発者であるGerber教授の研究室(スイス・バーゼル大学)にてピエゾ抵抗読み取り方式の次世代プローブ開発研究を行い、従来のレーザー読み取り方式を凌ぐ性能を実証することに成功した。有機物と金属との低温基板上への共蒸着膜の示す特異な構造および電気伝導度に着目して本研究を開始した。はじめに、未だ詳細が明らかになっていない、無機基板上における有機薄膜のヘテロ界面形成初期過程を明らかにするため、低速電子顕微鏡(LEEM)を用いて、各種有機薄膜形成過程のリアルタイムその場観測を行った。この結果、有機薄膜はヘテロ界面を形成する際に、バルク単結晶構造とは大きく異なる構造を取ることが明らかになった。有機物は分子間におけるπ電子軌道の重なり度合いによって、電気伝導度が大きく変化することが知られており、有機-金属共蒸着系においても、ヘテロ界面における構造の変化が電気伝導度に大きな影響を及ぼしていることが示唆された。また、これと同時に、STMを用いて局所電気伝導度の測定を行った。STMの探針を一つの電極と見なし、探針を試料表面にわずかに接触させることで、silicon-on-insulator (SOI)基板の表面準位による電気伝導度の測定を行い、その絶対値を見積もった。これにより、表面に局在した準位によっても十分に電気伝導が行われることが明らかとなり、有機-金属共蒸着系においても、金属から移動した電荷が、有機層内でヘテロ界面付近に局在しているような場合でも、十分電気伝導が起こりうることが示唆された。これらの現象を総合的に観測可能となる、温度可変マイクロ4端子プローブ伝導度測定装置とSTMの複合システムを構築した。これにより、構造と電気伝導度の関係をより詳細に明らかにすることが期待される。また、原子間力顕微鏡の改良を行い、低温やその場観察と言った特殊条件下における原子レベルでの構造解析も試みる予定である。
代数仕様アプローチによる制的モデル検査手法の研究

ソフトウェア自動検証の技術として注目を集めているモデル検査法は有限の状態空間を網羅的に探索して時相論理式で表現した性質を満たすか否かを判定する。データ値が制御の流れに影響する場合、データ値の範囲が大きい等の理由により状態爆発の問題が発生する。本研究では状態爆発を避けるために、「制約記述を用いた値評価の遅延方法」をモデル検査法と統合するための技術を検討した。変数が取りえるデータ値を具体的に扱うのではなく、データ値に関する性質を記号的な制約として表現することで状態爆発を避ける方法である。さらに、データの性質表現を簡明に行うために代数仕様の方法を導入し、代数仕様言語Maudeを用いてデータ制約とモデル検査法を統合する技術に関する研究を進めた。具体的には、1.ソフトウェアデザインで用いられるMealy型オートマトンに制約概念を導入した「制約オートマトン」の定式化とMaude上での実現方法の考案、2.区間制約、分散ソーティング、ホテル鍵問題、の3つの例題を用いての提案方式の確認、特に、ホテル鍵問題については公表されているAlloyによる記述と解析の方法との比較により提案方法の有用性を確認、3.RT-Maudeを用いて制約オートマトンを実現することでリアルタイム・ソフトウェアへの応用検討、を行った。また、今後の研究の展開に関する計画として、定理証明を基礎とするEvent-Bの振舞い解析への応用について整理した。さらに、アウトリーチの試みとして、形式手法技術を概観するサーベイを公表した。ソフトウェア自動検証の技術として、モデル検査法が注目を集めている。検証対象の振舞い仕様が構築する有限の状態空間を網羅的に探索することによって、時相論理式で表現した性質を満たすか否かを判定する。この時、取り扱うデータ値の範囲が大きい等の理由によって起こる状態爆発の問題に対応することが課題になっている。本研究では、明示的にデータ値を扱うのではなく、データ値に対する制約記述を管理し、必要になった時点で制約を解くことで値を決定する「制約記述を用いた値評価の遅延方法」を組み込むことを検討した。特に、表現力の高い代数仕様アプローチを用いることで、従来の方法では取り扱いの難しかった複雑な構造に対する制約記述を統合することを目標とした。初年度は代数仕様言語Maudeの時相論理(LTL)モデル検査ライブラリの調査を行い、同ライブラリを用いて基本的なLTLモデル検査の予備実験を行った。また、制約概念を導入した拡張有限オートマトン(制約オートマトン)を定義し、Maudeで表現する方法を考案した。制約オートマトンは、新たな制約記述追加を可能とし、状態遷移の進行にそって、制約充足性判定を行う。充足不能であることが判明すればデッドロックとして停止する。充足可能であって値の解が求まれば正しい結果を得る。状態遷移が実現する振舞い仕様とデータ制約を統合した考え方にたつ。なお、制約オートマトンは一般的なモデルであり具体的な制約系を前提としない。次年度以降は、具体的な決定可能な制約系をMaude上で実現し、特定の応用問題に適用することで、提案方式の有効性を示す計画である。前年度行った代数仕様言語Maudeを用いた制約オートマトンの予備実験の成果をもとに、制約オートマトンの定義を明確化し、Maudeが提供する状態空間探索法の制約オートマトン解析への適用方法を整理した。また、具体的な例題を記述することで制約オートマトンの有用性を考察した。最初に、整数リストをソートする「分散ソート」の例題を扱い、具体的な値を与えなくても、整数に関する大小関係という制約条件を与えるだけで解析が可能なことを示した。

2番目に「ホテル鍵問題」と呼ぶデータ制約と共に状態遷移の考え方の双方が必要になる例題を、制約オートマトンの考え方で記述・解析した。これはデータ制約を中心とする形式仕様記述ならびに解析ツールAlloyで取り扱っている例題である。本研究の方法との記述・解析の比較を行い、制約オートマトンの有用性を考察した。また、他の性質を持つソフトウェアデザインに制約オートマトンの考え方を適用できるかの調査を行い、解説記事として整理して公表した。この調査の一貫として調べたEvent-Bと呼ぶ形式手法は、本質的に振る舞い仕様が重要であるにも関わらず、現在のツールは扱っていないことがわかった。Event-Bはデータ制約が重要な役割を果たす形式仕様言語であり、制約オートマトンで興味ある解析が可能と考えられる。来年度、この方向の研究を進める。自動検証の方法として注目されているモデル検査法では「状態爆発の問題」への対応が不可欠である。本研究課題では、変数が多くの値をとりえる場合の状態爆発問題を解決するためにデータ制約の方法を提案した。個別の値に対する網羅的な検査を行う替わりに、変数値に対する条件を代数的な方法で表現した記号制約を対象としてモデル検査を行う。複数の値を取りえる可能性がある場合であっても記号表現した制約ひとつだけを検査すればよい。具体的な方法としてMaudeを用いた。平成19年度は前年度までの成果を論文としてまとめて公表した。また、ソフトウェアのデザイン検証への応用に関する研究を進め、特に、リアルタイム性を持つ分散ソフトウェアのタイミング解析への適用法を検討した。従来のモデル検査法ではシステム全体にわたって抽象化を行うことで状態爆発の問題を回避していた。ところが、外部とのインタラクションが重要なリアルタイムソフトウェアでは、外部入力データを抽象化すると情報がなくなるという問題がある。外部とのインタフェースだけは抽象化しない方法が望ましい。本研究では、外部インタフェースにデータ制約の方法を導入することで、入力データ値に依存した振舞い解析を精度よく行う方法を実験した。Real-Time Maude上で行った簡単な事例を用いた実験結果を国際会議で発表した。さらに、同様なインタフェース抽象化への応用が重要となるようなソフトウェアのデザイン記述法についての調査研究も並行して行い、Event-B要求仕様記述の解析が課題になっていることがわかった。