hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
扁平上皮癌細胞の低酸素におけるアポトーシス回避の機序に関する分子生物学的検討

株化口腔扁平上皮癌(OSC)細胞を用いて、低酸素、さらには、抗癌剤および放射線によるアポトーシス誘導における低酸素誘導因子(HIF-α)の関わりについて検討し、以下の結果を得た。(1)OSC-4を1%O_2の低酸素で24時間処理すると、HIF-1αの発現が誘導される一方でアポトーシスが誘導されたが、HIF-1αを強発現させたOSC-4では低酸素によるアポトーシス誘導がコントロールに比べ強く抑制された。コントロール細胞では、低酸素処理によりBcl-2およびBcl-X_Lの発現低下、BaxおよびBakの発現増強が誘導され、ミトコンドリアからのチトクロームCの放出が認められたが、HIF-1αを強発現させたOSC-4ではBcl-2およびBcl-XLの発現が亢進し、逆に、BaxおよびBakの発現は低下するとともに、チトクロームCの放出も抑制された。(2)HIF-1αを強発現させたOSC-4ではPI3キナーゼ、pAktおよびpERK発現の亢進、Badのリン酸化、さらには、Badと14-3-3との複合体形成の促進が認められる一方で、BadとBcl-2との複合体およびBadとBcl-X_Lとの複合体形成の減弱が認められた。(3)抗癌剤や放射線に対する感受性は、HIF-1αの発現が強いOSC-5および-6では弱く、逆に、HIF-1αの発現が弱いOSC-2および-4では強く、HIF-1αの発現程度とこれらに対する感受性との間には負の相関が認められた。OSC-5にHIF-1αのsiRNAを導入すると、抗癌剤や放射線に対する感受性が増強し、より強くアポトーシスが誘導され、逆に、OSC-2にHIF-1αのcDNAを導入すると、抗癌剤や放射線に対する感受性が減弱した。(4)OSC-5におけるHIF-1aの標的遺伝子であるMDR1の転写活性およびその産物であるP糖蛋白質の発現は、OSC-2のものより高く、抗癌剤細胞内濃度は低値であった。さらに、OSC-5における抗酸化作用を有するHIF-1aの標的遺伝子産物であるHeme oxygenase-1およびCeruloplasminの発現はOSC-2のものより高く、γ線処理後の細胞内活性酸素レベルは低下していた。以上より、HIF-1αはPI3キナーゼを介してAktを活性化し、Bcl-2ファミリー蛋白質の発現、リン酸化およびComplex形成を制御することにより、アポトーシスを抑制し、細胞を生存へと導くことが示唆された。さらには、HIF-1αは癌細胞の抗癌剤や放射線に対する感受性を減弱させることより、HIF-1αの発現抑制は癌治療の新しい戦略となりうると考えられた。

株化口腔扁平上皮癌細胞を用いて、低酸素、さらには、抗癌剤および放射線によるアポトーシス誘導における低酸素誘導因子(HIF-1α)の関わりについて検討した。<結果>1.株化口腔扁平上皮癌細胞OSC-4を1%O_2の低酸素で24時間処理すると、HIF-1αの発現が誘導される一方でアポトーシスが誘導されたが、HIF-1αを強発現させたOSC-4では低酸素によるアポトーシス誘導がコントロールに比べ強く抑制された。コントロール細胞では、低酸素処理によりBcl-2およびBc1-XL,の発現低下、逆に、BaxおよびBakの発現増強が誘導され、ミトコンドリアからのチトクロームCの放出が認められたが、HIF-1αを強発現させたOSC-4ではBcl-2およびBcl-XLの発現が充進し、逆に、BaxおよびBakの発現は低下するとともに、チトクロームCの放出も抑制された。2.HIF-1αによるアポトーシス誘導抑制の機序を検討すべく細胞の生存シグナルについて検討したところ、HIF-1αを強発現させたOSC-4ではPI3キナーゼ、pAktおよびpERK発現の亢進、Badのリン酸化、さらには、Badと14-3-3とのComplex形成の促進が認められる一方で、BadとBcl-2とのComplexおよびBadとBcl-XLとのComplex形成の減弱が認められた。3.抗癌剤や放射線に対する感受性は、HIF-1αの発現が強いOSC-5および-6では弱く、逆に、HIF-1αの発現が弱いOSC-2および-4では強く、HIF-1αの発現程度と抗癌剤や放射線に対する感受性との間には負の相関が認められた。HIF-1αの発現が強い細胞株にHIF-1αのsiRNAを導入すると、抗癌剤や放射線に対する感受性が増強し、より強くアポトーシスが誘導され、逆に、HIF-1αの発現が弱い細胞株にHIF-1αのcDNAを導入すると、抗癌剤や放射線に対する感受性が減弱した。<結論>以上より、HIF-1αはPI3キナーゼを介してAktを活性化し、Bcl-2ファミリー蛋白質の発現、リン酸化およびComplex形成を制御することにより、アポトーシスを抑制し、細胞を生存へと導くことが示唆された。さらには、HIF-1αは癌細胞の抗癌剤や放射線に対する感受性を減弱させることより、HIF-1αの発現抑制は癌治療の新しい戦略となりうると考えられた。株化口腔扁平上皮癌(OSC)細胞の抗癌剤・放射線に対する抵抗性獲得における低酸素誘導因子(HIF-1α)の関わりを検討し、以下の結果を得た。1.HIF-1αの発現程度と抗癌剤・放射線に対する感受性との関連についてHIF-1αの発現と抗癌剤(5-FU、CDDP)・γ線に対する感受性との間には負の相関が認められ、HIF-1α高発現OSC株は抗癌剤およびγ線に抵抗性であったのに対し、HIF-1α低発現OSC株はそれらに対する感受性が高く、より強くアポトーシスが誘導された。そこで、低発現株にHIF-1α発現ベクターを、高発現株にHIF-1αに対するsiRNAを導入したところ、低発現株の感受性は減弱し、高発現株の感受性は増強した。2.HIF-1αによるOSC細胞の抗癌剤・放射線に対する抵抗性獲得の機序についてHIF-1α高発現株におけるHIF-1αの標的遺伝子であるMDR1の転写活性およびその産物であるP糖蛋白質の発現は、HIF-1α低発現株のものより高く、高発現株を抗癌剤で処理した時の抗癌剤細胞内濃度も低発現株のものより低値であった。
光音響法による大気中フリーラジカルの検出と反応追跡に関する研究

本年度は赤外光音響法に必要とされるパルスレーザ光を発生し、安定分子による光音響法の評価を行なった。1)赤外レーザ光の発生:赤外パルス光音響法に必要とされる赤外レーザ光をNd:YAGレーザの基本波(1064nm)と、色素レーザ光(810nm)をLiNbO_3結晶中で差周波混合する事によって発生させた。発生した赤外レーザはメタンのν_3バンドの吸収から3.18-3.43μmの波長可変、1.1cm^<-1>の線幅が確認された。出力は0.1μJ程度であり、十分な感度を得るためには、改善を必要とすると考えられる。2)光音響法の評価:光音響法の評価をメタン分子を試料気体とし、2種類の光音響セル(内径:13.6mm,長さ:180mm,内径:5.4mm,長さ:15mm)を用いて行なった。得られた光音響信号強度は、メタン分圧15Torrで1mVp-p程度であり、外来音響ノイズ・電気的ノイズレベルとの比較から、検出限界は5Torr程度と見積もられた。検出感度が期待されていたよりも低い理由としては、励起光強度が期待よりもはるかに小さい(0.1μJ)ことが大きいが、これは用いているNd:YAGレーザの空間ビーム形状と偏光特性が悪いことによると考えられる。さらに高出力(1mJ pulse^<-1>)で狭線幅(0.1cm^<-1>)のレーザ光が得られたとすると、光音響信号は吸収されたレーザ強度に線形に依存する為、検出限界は0.05mTorr(10^<12>molecules cm^<-3>)程度まで向上することが期待される。
バタニック諸語の言語学的位置を明らかにするための基礎資料の収集

フィリピンと台湾の間に点々と浮かぶ小島に行われるバタニック諸語の言語学的位置を明らかにするために必要な基礎資料を,バタニック諸語および周辺言語について,昭和60年度の第I回本調査に引き続き現地調査によって採集する.前年度は語彙調査を主体としたが,今年度は次の2点を主たる目標とした:(i)各言語の比較を容易にするため,前年度調査した語彙のうち特に基礎的と考えられる約200項目について例文を準備し,その翻訳を行った.(ii)文法調査.これも比較を容易にするため,調査すべき文法項目を約200項目選び,それぞれの項目を織り込んだ例文を作り(全部で440例),翻訳を行った.(i)(ii)の項目選定と例文の作成はフィリピン国立大学のコンスタンティーノ教授に依頼した.土田は前年度に引続きヤミ語と並んでルカイ語の調査を行う予定だったが,土田が現地調査を行う直前に台湾の他の研究者がルカイ語調査を行ったことが判明したので,急遽予定を変更し,これまた今まで調査されていなかった日月潭のサオ語の調査を行った.土田以外のメンバーの調査は予定通り行われた.今年度調査して得られた成果は63年度に総括として出版する予定である.フィリピンと台湾の間に点々と浮かぶ小島に行われるバタニック諸語の言語学的位置を明らかにするために必要な基礎資料を,バタニック諸語および周辺言語について,昭和60年度の第I回本調査に引き続き現地調査によって採集する.前年度は語彙調査を主体としたが,今年度は次の2点を主たる目標とした:(i)各言語の比較を容易にするため,前年度調査した語彙のうち特に基礎的と考えられる約200項目について例文を準備し,その翻訳を行った.(ii)文法調査.これも比較を容易にするため,調査すべき文法項目を約200項目選び,それぞれの項目を織り込んだ例文を作り(全部で440例),翻訳を行った.(i)(ii)の項目選定と例文の作成はフィリピン国立大学のコンスタンティーノ教授に依頼した.土田は前年度に引続きヤミ語と並んでルカイ語の調査を行う予定だったが,土田が現地調査を行う直前に台湾の他の研究者がルカイ語調査を行ったことが判明したので,急遽予定を変更し,これまた今まで調査されていなかった日月潭のサオ語の調査を行った.土田以外のメンバーの調査は予定通り行われた.今年度調査して得られた成果は63年度に総括として出版する予定である.
肝癌幹細胞の細胞死回避機構の解析

本研究では抗癌剤の肝癌細胞に対する影響を先天免疫および細胞死シグナルの両面より明らかにすることを目的としている。今回転移性肝癌モデルマウスを用いて5-FU投与により先天免疫が活性化されることを示した。先天免疫を活性化するaGalCerと5-FUを併用し5-FU単独治療を上回る治療効果が認められた。またソラフェニブ添加下では肝癌細胞におけるネクロプトーシス関連分子の発現が上昇すること、ネクロプトーシス阻害剤存在下ではソラフェニブの効果が減弱することが示された。本研究により抗癌剤治療が先天免疫および細胞死シグナルに与える影響が明らかとなった。前年度に我々は転移性肝癌モデルマウスを用いて、5-FUの投与により腫瘍部のNK細胞活性化レセプターNKG2DのリガンドであるRae-1/H60の発現が上昇することを明らかにした。またaGalCerと5-FUにより併用治療実験を行ったところ、a-GalCer/5-FU併用治療群がa-GalCer単独もしくは5-FU単独治療と比較して治療効果が優れていた。今回我々は5-FU投与がMC38細胞に対するNK細胞傷害活性に与える影響について検討した。5-FU投与群のMC38細胞においてはNK細胞に対する感受性が亢進しており、その効果は抗Rae-1抗体もしくは抗H60抗体により減弱した。続いて転移性肝癌腫瘍モデルマウスを用いてNK細胞除去実験を行ったところ、NK細胞除去群においては5-FUの効果減弱が認められ、5-FUの効果への先天免疫の関与が示唆された。今回の我々の検討により5-FU治療時における先天免疫の関与が明らかとなり、a-GalCer/5-FU併用治療の可能性が示された。前年度にソラフェニブが肝癌細胞に細胞死を誘導する機序としてネクロプトーシスの関与について検討し、ネクロプトーシス阻害剤添加もしくはネクロプトーシス関連分子であるRIPK1に対するsiRNAにより生細胞が増加することを明らかにした。今回我々はソラフェニブがネクロプトーシスへ与える影響について検討するため関連分子であるRIPK3の発現を検討した。ウェスタンブロット法によりRIPK3の蛋白発現量を検討したところ、ソラフェニブを添加後6時間よりRIPK3の発現上昇が認められた。mRNAの発現量についても検討したところ、ソラフェニブ添加後早期よりRIPK3 mRNAの発現上昇が認められた。今回の我々の検討により、ソラフェニブが肝癌細胞に細胞死を誘導する機序としてネクロプトーシスの関与が示唆された。本研究においては抗癌剤が肝癌幹細胞に細胞死を誘導する分子的機序および肝癌幹細胞の抗癌剤や先天免疫に対する抵抗性の機序を両面より明らかにすることにより肝癌幹細胞を標的とした新規治療法を開発することを目的としている。今回我々は転移性肝癌の抗癌剤治療時における先天免疫の関与を検討するため、転移性肝癌モデルマウスを作成し5-FUによる治療実験を行った。5-FU投与群の転移性肝癌においてはPBS投与群と比較してNK細胞活性化レセプターNKG2DのリガンドであるRae-1/H60の発現上昇が認められ、5-FU投与により先天免疫が活性化しているものと考えられた。そこで、先天免疫を活性化させることが知られているalfa-galactosylceramide (a-GalCer)と5-FUによる併用治療実験を行ったところ、a-GalCer/5-FU併用治療群はa-GalCer単独もしくは5-FU単独治療群と比較して優位に治療効果が優れていた。今回の我々の検討により、5-FU治療時における先天免疫の活性化が明らかとなりa-GalCer/5-FU併用治療の可能性が示された。抗癌剤が肝癌細胞に細胞死を誘導する分子的機序については、ネクロプトーシス阻害剤存在下において肝癌細胞株にソラフェニブを添加し検討を行った。ネクロプトーシス阻害剤添加群においては非添加群と比較して優位に生細胞数が多く、ソラフェニブが誘導する細胞死にネクロプトーシスが関与している可能性が示唆された。ネクロプトーシス関連分子であるRIPK1の関与を検討するためsiRNAによるノックダウン実験を行ったところ、同様の結果が得られた。ネクロプトーシス阻害剤添加によるオートファジーへの影響は認められなかった。本研究においては抗癌剤が肝癌細胞に細胞死を誘導する分子的機序および肝癌細胞の抗癌剤や先天免疫に対する抵抗性の機序を両面より明らかにすることを目的としている。本年度の検討により先天免疫については5-FU治療時における先天免疫の活性化が明らかとなりa-GalCer/5-FU併用治療の可能性が示された。

抗癌剤の細胞死誘導機序については、本年度の検討によりソラフェニブの細胞死誘導機序としてネクロプトーシスの関与が示唆された。これらの結果より研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。先天免疫の検討ついては本年度明らかとなった5-FU治療時における先天免疫の活性化やa-GalCer/5-FU併用治療の効果について、各種先天免疫細胞の関与やその分子的機序について検討していく。抗癌剤が肝癌細胞に細胞死を誘導する分子的機序については本年度明らかとなったネクロプトーシスの関与の分子的機序を検討するとともに、オートファジーの関与についても検討していく予定である。またソラフェニブはRafを阻害することが知られており、MAPK-ERK経路やAkt/mTOR経路など各種シグナル伝達に与える影響についても検討していく。研究経費は本年度同様細胞培養、生化学的実験、RI実験に関連した消耗品、動物関連費用に使用する予定である。本研究においては肝癌における細胞死誘導治療および免疫治療の開発を目的としており、様々な分子生物学的解析や免疫学的解析を必要とする。研究経費の多くはそのために必要な細胞培養や生化学的実験関連の消耗品に使用する予定である。
ヒト脳運動野の脳溝面の機能の解明

平成19年度に当科で行った言語野および運動野近傍腫瘍に対する覚醒下手術は7例で、研究計画通り全例に術前機能評価としてfMRIによる脳機能マッピング、MEGによる脳機能マッピングおよび高次脳機能評価(WAIS-R, WAB, SLTA)を行った。今後更に症例を積み重ね、脳回表面と脳溝面の閾値の違いを明らかにして行きたいと考えている。平成19年度に当科で行った言語野および運動野近傍腫瘍に対する覚醒下手術は7例で、研究計画通り全例に術前機能評価としてfMRIによる脳機能マッピング、MEGによる脳機能マッピングおよび高次脳機能評価(WAIS-R,WAB,SLTA)を行った。この結果は11月に神戸で行われた第5回日本awake surgery研究会で発表した。
微小結晶場分裂を持つCe及びYb化合物の探索

本研究では小さな結晶場を持つと期待されたCaBe_2Ge_2型のCe化合物CePt_2Sn_2とCeRh_2Sb_2について、低温物性と結晶歪みとの関係を研究した。Yb化合物についても物質探索を行ったが、CaBe_3Ge_2型の単相試料はまだ得られていない。(1)単結晶CePt_2Sn_2のスピングラス転移我々の育成した単結晶は低温まで正方晶のままで、T_G=0.38Kでスピングラス転移を起こした。この結果は東大物性研武田,石川との共同研究で行った交流帯磁率と比熱の測定によって得られた。一方、多結晶試料は室温付近で正方晶から単斜晶に歪み、T_N=0.8Kで反強磁性転移を起こす事が知られている。この比較から、低温での巨大な比熱係数には、重い電子状態の形成よりも、Ceの局在スピン間の短距離磁気秩序の寄与が大きいと判断された。(2)ミュウオンスピン緩和で視た単結晶CePt_2Sn_2のスピン揺らぎG. M. Luke,植村(コロンビア大)らと行ったミュウオンスピン緩和の実験によって、1K以下ではCeのスピン揺らぎが急に緩やかになるものの、20mKでも動的に揺らいでいることが判った。これは上記のスピングラス的振る舞いと一致する。(3)新化合物CeRh_2Sb_2の低励起結晶場準位と近藤効果この化合物は、約250Kで正方晶から三斜晶に歪み、さらに1.1Kで反強磁性転移を起こす事を見いだした。磁気的エントロピーの見積もりから、T_K=2Kの近藤温度と30Kの結晶場分裂幅とが求められた。従って、この系ではT_K=2Kの近藤効果とT_N=1.1Kを導くRKKY相互作用が競合している事が判った。我々の育成した単結晶は低温まで正方晶のままで、T_G=0.38Kでスピングラス転移を起こした。
反応場における熱分解を利用する機能性高分子材料の新しい解析法の開発

まず、超臨界流体場での反応熱分解を利用した、高分子材料の構造解析システム開発のための基礎検討として、現有の熱分解ガスクロマトグラフを利用して、化学試薬の種類および反応温度などの化学反応場における熱分解の諸条件の最適化を進めた。その結果、これまで分光学的な手法などの従来法による解析が極めて困難視されていた、主鎖中にヘテロ原子を含む、下記の機能性高分子材料などの精密な組成分析や詳細な構造解析を行うことができた。・共重合型ポリカーボネートの末端基濃度および共重合組成の同時定量・絹中の含硫黄アミノ酸残基の高感度定量法の開発と、その方法を応用した絹の光劣化過程の解析・天然樹脂シェラックの迅速・簡便な組成分析法の開発と、その方法を応用したシェラックの産地間識別さらに、上述した基礎検討を受けて、反応温度や反応時間などの分解条件を制御でき、超臨界流体状態をも達成できる、マイクロカプセルを利用した新しい反応熱分解法の開発も試みた。その結果、紙中の微量添加剤分析に際して、カプセル内で反応熱分解を行うことにより、紙マトリックス中のセルロースの分解が著しく促進されることを利用して、微量の添加剤分析をより高感度に行うことのできる手法を開発することができた。また、これまでは解析が困難であった、ポリカーボネート中の不溶性微小異物(いわゆるフィッシュアイ)を分析することが初めて可能になり、その架橋化学構造に関する直接的な知見を得ることも出来た。本年度は、超臨界流体場での反応熱分解を利用した、高分子材料の構造解析システムの開発のための基礎検討として、現有の熱分解ガスクロマトグラフを利用して、化学試薬の種類および反応温度などの反応熱分解の諸条件の最適化を進めた。その結果、これまで反応熱分解法では定量的な検出が困難視されていた脂質中の多不飽和脂肪酸を、新しい反応試薬を用いて高感度に定量する方法を開発することができた。また、ここで得られた最適条件下での反応熱分解を利用して、分光学的などの従来法による解析が極めて困難視されていた。主鎖中にヘテロ原子を含む下記の機能性高分子材料の微細構造解析を行った。・共重合型ポリカーボネートの共重合組成および数平均分子量の同時分析法の開発・キチン/キトサン材料のアセチル化度の迅速・簡便定量法の開発・紙中の強化型ロジングリセリンを主成分とするサイズ剤の高感度定量法の開発以上の研究成果は、いずれも研究論文として国際学術誌に掲載されている。さらに、反応温度や反応時間などの分解条件を制御できる、マイクロカプセルを利用した新しい反応熱分解法の開発も試みた。その結果、紙中の微量添加剤分析に際して、カプセル内で反応熱分解を行うことにより、紙マトリックス中のセルロースの分解が著しく促進されることを利用して、微量の添加剤成分をより高感度に検出する手法を開発することが出来た。本年度は、反応場における熱分解を利用した、高分子材料の構造解析の基礎検討として、現有の熱分解ガスクロマトグラフを利用して、化学試薬の種類および反応温度などの反応熱分解の諸条件の最適化を進め、分光学的手法などの従来法による解析が極めて困難視されていた、主鎖中にヘテロ原子を含む下記の機能性高分子材料の微細構造解析などを行った。・天然樹脂シェラックの迅速・簡便な化学組成分析法の開発と、この方法を応用したシェラックの産地間識別・ポリ塩化ビニルおよびエチレン-塩化ビニル共重合体中の短鎖分岐の高感度定量法の開発・アクリロニトリル-ブタジエンゴム中の可塑剤の拡散挙動を微量の試料で高感度に解析する手法の開発・動物プランクトン1個体中の脂質の脂肪酸組成と、餌である植物プランクトン中の組成との相関解析・臭素-アンチモン系難燃剤を用いた難燃化ポリマー材料の難燃化機構の解析・加熱炉熱分解装置を用いる発生ガス分析における選択的試料導入装置の開発以上の研究成果は、いずれも研究論文として国際学術誌に掲載されている。

さらに、反応温度や反応時間などの分解条件を制御できる、マイクロカプセルを利用した新しい反応熱分解法の開発も試みた。その結果、これまでは解析が困難視されていた、ポリカーボネート中の不溶性微小異物(いわゆるフィッシュ・アイ)を分析することが初めて可能になり、その架橋化学構造に関する直接的な知見を得ることができた。本年度は、熱分解ガスクロマトグラフィー(Py-GC)の試料の熱分解過程に、酸やアルカリなどの各種の化学試薬共存下での化学反応場を導入した手法を利用して、分光学的手法などの従来法では詳細な解析が極めて困難視されていた、主鎖中にヘテロ原子を含む下記の機能性高分子材料などの組成分析や微細構造解析を行った。・絹中の含硫黄アミノ酸残基の高感度定量法の開発と、その方法を応用した絹の光劣化過程の解析・木材中に含まれるリグニン成分の高精度定量法の開発と、その手法を応用したリグニン成分の樹幹内分布の解析・多不飽和脂肪酸成分を含む天然油中に含まれる脂肪酸残基の組成分析・環状ポリ-2-ビニルピリジンの構造キャラクタリゼーション・錠剤中に含まれるベンゾジアゼピンの定量以上の研究成果は、いずれも研究論文として国際学術誌に掲載されている。さらに、溶融法により工業的に合成されたポリカーボネート(PC)の微細構造解析に反応熱分解法を適用した結果、得られたパイログラム上には、主鎖部や末端部由来のピークに加えて、分岐・架橋構造を反映するピークが観測され、PCの重合の際に、合成法によっては、重合槽内の局所的な高温部分で、分岐・架橋反応が重合反応と競争的にある程度進行していることが明らかとなった。
低次元磁性体のマグノン対が織り成すスピン伝導・熱伝導現象

通常の磁気秩序系では、磁気励起はスピン波を量子化したマグノンによって記述され、角運動量1を運ぶマグノンが結晶中を伝播することでスピン流や熱流が生じる。一方、スピンネマティック状態では、2つのマグノンが束縛状態を作るため、角運動量2を運ぶマグノン対がスピン伝導・熱伝導に寄与すると考えられる。本研究は、マグノン対の流れによるスピン伝導・熱伝導の特性を明らかにすることを目的としている。スピン伝導を特徴付ける物理量として、スピン伝導度のゼロ周波数成分であるスピンドルーデ重みの温度・磁場依存性を数値対角化により解析した。磁場を印加すると、スピンドルーデ重みは一旦増加してピークを生じた後減少すること、そのピーク構造は特に低温で顕著に現れることを見出した。この低温での振る舞いは、絶対零度でスピンネマティック状態が発現する前駆現象として理解でき、スピンネマティック状態で形成されるマグノン対がスピン伝導に寄与することを示唆している。スピン伝導・熱伝導のメカニズムを視覚的に捉えるアプローチとして、マグノン対の波束の伝播ダイナミクスを時間依存密度行列繰り込み群により解析した。磁場依存性の解析にあたって、密度行列繰り込み群で通常用いる自由境界条件では端の効果で磁化構造が誘起されて一様な基底状態が得られないため、周期境界条件を適用した。マグノン対がコヒーレンスを保って伝播してスピン伝導・熱伝導に寄与することの証左として、全マグノン対密度が一定の値に収束していくことを見出した。飽和磁場近傍では、四極子励起スペクトルのギャップレスモードの底広フラット構造を反映して、マグノン対波束は時間発展しても局在構造を保って初期位置にとどまるが、磁場が小さくなるにつれて、ギャップレスモードは底狭の線型に近い分散構造へと変化するため、伝播速度は次第に速くなることを明らかにした。磁場中強磁性フラストレート鎖のスピンネマティック状態の動的四極子構造因子を動的密度行列繰り込み群により解析した結果、スピン相関関数を特徴付ける波数が磁場に応じて変化するのとは対照的に、四極子励起スペクトルには磁場に依らず波数パイの位置にギャップレスモードが現れることが明らかになった。従来、磁性実験の一般的な手法ではスピンネマティック状態を直接検出することは困難とされるが、四極子励起スペクトルを電子スピン共鳴実験で観測できるという理論的な提案もあり、四極子励起スペクトルの知見を得ることが強く望まれている状況である。今後さらに系統的な解析を進めて、磁場依存性・相互作用パラメータ依存性の詳細を明らかにしたい。四極子励起スペクトルにおけるギャップレスモード出現は、2倍の量子であるマグノン対の励起エネルギーがゼロであり、マグノン対の流れがスピン伝導や熱伝導に寄与することを示唆している。この仮説を検証するために、スピン流の動的相関関数から求まるスピン伝導度、および熱流の動的相関関数から求まる熱伝導度のドルーデ重みを数値対角化により解析した。これまでに、20サイトまで計算を実行して、高温極限ではスピンドルーデ重みと熱ドルーデ重みがゼロになること、磁場を加えるとスピンドルーデ重みが増大することを示唆する結果が得られている。特に後者は、マグノン対が流れる効果の特徴の片鱗が見えたと期待しているが、有限サイズ効果が顕著なため、さらにシステムサイズを大きくした計算を遂行して注意深くサイズ外挿する必要があり、計算を進行中である。これらの結果をまとめ、論文発表を行う予定である。幅広い波数・エネルギー領域での四極子励起スペクトルを動的密度行列繰り込み群によって解析して、ギャップレスモードや分散関係の特徴を捉えた。また、数値対角化で輸送係数を計算するための大規模並列計算プログラムの開発が進展して解析が加速し、スピン伝導度と熱伝導度の温度・磁場依存性について解析結果がまとまりつつある。国際会議や学会で成果発表も行った。磁場中強磁性フラストレート鎖のスピンネマティック状態の四極子励起スペクトルについて、動的密度行列繰り込み群による系統的な解析を進めて、磁場・相互作用パラメータ依存性の詳細を調べた。その結果、磁場が減少するにしたがって、ギャップレスモード近傍の分散が底広の放物線型から底狭の線形に近い構造へと変化することが分かった。また、最近接強磁性交換相互作用の増加に伴い、飽和磁場近傍でのギャップレスモードの底広フラット構造が顕著になり、磁気フラストレーションの効果で多くの状態が擬縮退する特徴を見出した。マグノン対の流れによるスピン・熱伝導に関して、スピン・熱ドルーデ重みの数値対角化による系統的な解析を進めて、温度・磁場依存性の詳細を調べた。スピンドルーデ重みは磁場を加えると一旦増加してピークを生じた後減少するのに対して、熱ドルーデ重みは、交換エネルギー流の寄与による増大が磁気熱補正で打ち消されて、全体として熱ドルーデ重みは単調に減少することを見出した。また、有限温度でのドルーデ重みとは相補的に、絶対零度基底状態でのスピン流と熱流の静的・動的相関関数の解析も新たに進行中である。スピン・熱伝導のメカニズムを視覚的に捉えるアプローチとして、マグノン対やマグノンの波束の時間発展を時間依存密度行列繰り込み群によって解析するためのプログラムを開発整備して、予備的な計算を行った。飽和磁場近傍では、四極子励起スペクトルのギャップレスモードの底広フラット構造を反映して、波数piのマグノン対波束が局在構造を保つ様相を捉えることができた。本研究と関連して、S=1ハルデン鎖において斜方晶型の単一イオンにより誘起される量子相転移、

擬一次元XXZ反強磁性体BaCo2V2O8の横磁場中の磁気励起についても解析を行い、論文発表した。マグノン対形成を特徴付ける四極子励起スペクトルについて着実に成果が得られ、論文発表できた。スピン・熱伝導特性に関して、有限温度でのドルーデ重みに加えて、絶対零度基底状態でのカレント相関関数の解析も順調に進んでいる。また、研究計画通り、マグノン対の波束ダイナミクスの解析にも着手して、予備的結果を得ている。国際会議や学会で成果発表も行った。通常の磁気秩序系では、磁気励起はスピン波を量子化したマグノンによって記述され、角運動量1を運ぶマグノンが結晶中を伝播することでスピン流や熱流が生じる。一方、スピンネマティック状態では、2つのマグノンが束縛状態を作るため、角運動量2を運ぶマグノン対がスピン伝導・熱伝導に寄与すると考えられる。本研究は、マグノン対の流れによるスピン伝導・熱伝導の特性を明らかにすることを目的としている。スピン伝導を特徴付ける物理量として、スピン伝導度のゼロ周波数成分であるスピンドルーデ重みの温度・磁場依存性を数値対角化により解析した。磁場を印加すると、スピンドルーデ重みは一旦増加してピークを生じた後減少すること、そのピーク構造は特に低温で顕著に現れることを見出した。この低温での振る舞いは、絶対零度でスピンネマティック状態が発現する前駆現象として理解でき、スピンネマティック状態で形成されるマグノン対がスピン伝導に寄与することを示唆している。スピン伝導・熱伝導のメカニズムを視覚的に捉えるアプローチとして、マグノン対の波束の伝播ダイナミクスを時間依存密度行列繰り込み群により解析した。磁場依存性の解析にあたって、密度行列繰り込み群で通常用いる自由境界条件では端の効果で磁化構造が誘起されて一様な基底状態が得られないため、周期境界条件を適用した。マグノン対がコヒーレンスを保って伝播してスピン伝導・熱伝導に寄与することの証左として、全マグノン対密度が一定の値に収束していくことを見出した。飽和磁場近傍では、四極子励起スペクトルのギャップレスモードの底広フラット構造を反映して、マグノン対波束は時間発展しても局在構造を保って初期位置にとどまるが、磁場が小さくなるにつれて、ギャップレスモードは底狭の線型に近い分散構造へと変化するため、伝播速度は次第に速くなることを明らかにした。マグノン対の流れによるスピン伝導・熱伝導を視覚的に捉えるアプローチとして、波束の時間発展を時間依存密度行列繰り込み群を用いて数値計算する。数値対角化による輸送係数の結果とも比べ合わせて、スピンネマティック状態でのマグノンの流れ、マグノン対の流れの効果を調べる。また、時間変動する外場や温度勾配がある非平衡定常系の研究を展開するため、有限温度に対する密度行列繰り込み群の方法論に関する技術開発に取り組み、計算プログラムを整備する。スピンネマティック状態の磁気熱効果について、ドルーデ重み、カレント相関関数の解析を進めていく。磁気励起と輸送特性の関連性について、束縛マグノン数への依存性を明らかにするため、これまで解析してきた四極子励起スペクトルに加えて、八極子励起スペクトルの解析を行い、四極子相と八極子相の性質を比較する。
多発性外骨腫(ガン抑制)遺伝子のポジショナルクローニングと発がん機構

多発性外骨腫症(EX)遺伝子の位置的単離の目的で以下の検討を行った。平成6年度研究で単離した4個の切断点相当クローンから設計したPCRプライマーを用いて、エクソントラッピング、エクソン結合、3′RACE、および5′RACE解析を行い、成人精巣細胞で発現している転写物K37を単離、さらに計7個のエクソン様配列から成るcDNA (CD37)を単離した。エクソン13領域に相当するゲノムDNA役42kbの塩基配列を決定した。エクソン1と2はL1およびAlu配列だったので、この領域中に他のエクソンが存在する可能性を考え、コンピュータ解析により、同領域配列中のエクソン候補を探索したが発見されなかった。一方、エクソン7と8はalternativeスプライシングされていた。RT-PCRによる検討では、エクソン4、5に相当する配列は精巣と同様に軟骨細胞でも発現していたが、5′側エクソン様配列は発現していなかった。Zoo blottingによる解析では、牛、豚および鶏でバンドを検出したが、マウスやラットでは検出されなかった。単離したcDNAは外骨腫遺伝子の候補だと考え、現在完全なCD37-cDNA配列を構築中である。cyk8-12の3′側にマップされたもう1つのYAC (cyk8-163)内にもエクソン様配列(k-219)を見いだしたので、もう1つの候補遺伝子として現在その解析も行っている。
口腔扁平上皮癌におけるPKCεの役割と薬剤感受性への関与について

Ad-βgalをコントロールウイルスとして用い、50MOIでそれぞれ感染させた。感染24時間後にのSCC4、SCC15およびIMC-2については100nMのPMA(PKCのactivator)を加えた。MTT assayにより24時間後の生細胞数を測定したところAd-PKCεを感染させた細胞はAd-βgalを感染させたものに比べていずれの細胞株でもおよそ30%の細胞数の減少が認められ細胞死が誘導された。この細胞死は形態的にアポトーシスではなく胞体内に空胞化を生じたネクローシスに近いものであった。つぎにwestern blottingによりcaspase-3のcleavageについて調べたが、いずれの細胞株でもcleavageはみとめられなかった。さらにこの細胞死がcaspaseの活性化を介しているのかどうか明らかにするため、caspase inhibitorであるz-VAD-FMK, DEJD-CHOおよびIETD-FMKを用いたが細胞死の抑制は認められなかった。従って、本研究により、PKCεが口腔扁平上皮癌細胞株にcaspaseを介さない細胞死を誘導することが明らかになった。2.1.で作成したcDNAをPaxCAwt2 Cosmid Vector(Adenovirus Expression Vector Kit、Takara)のSwaI制限酵素部位にblunt end ligationを行い挿入した。さらにDNA-TPCとともに293cellにリンサンカルシウム法でco-transfectionした。相同組換えにより得られたウィルスCVLの上滑を再度293cellに感染させウエスタンブロットによりPKC epsilon蛋白の発現を確認した。プラーク法により単一ウィルスを採取し、再度293細胞に感染後、ウエスタンブロットによりPKC epsilonの発現を確認した。さらに293 cellで増幅後、プラーク法によりウィルス力化を測定した(2x10^9pfu/ml)。4.現在感染後のPMA刺激をしてERKs,MKPなどの細胞内伝達因子の発現について検索中である。
藻類によるヒ素のメチル化を促進する浸透圧調節機構の役割

環境中の有機金属化学種は人為起源と捉えられがちであるが、自然サイクルの中で藻類の一次生産によってもσ結合性金属化学種が多く生成する。本研究では、水生植物が「自然水中においてヒ素を有機化し蓄積・放出する作用」と「塩分ストレスに対する浸透圧調節機能という細胞レベルの主要代謝経路」との直接的な繋がりを証明し、特定の水生植物のみが毒性のあるヒ素を有機化したり生体内に蓄積する理由を明らかにする。
大気圧低温プラズマによる液中タンパク質反応の機構解明

アルツハイマー病と関連する老人班の主要成分であるアミロイドβ線維をターゲットに、大気圧プラズマの作用の新たな利用原理を開発することを目的に実験を行った。実験はプラズマを照射する時間を変えて行い、照射時間に伴うアミロイドβ線維の変化を種々の方法で観察した。その結果の1つ目として、プラズマ照射にしても線維には形状や線維長、分子量、線維量といったマクロな変化は観察されなかった。次に、マクロな変化は起きていないアミロイドβ線維のプロテアーゼ耐性を調べた。0-30minプラズマ照射したアミロイドβ線維にトリプシンを加え、24h常温で静置した後の波長350nmにおける吸光度を調べると、プラズマ照射時間に伴って吸光度が減少しており、20および30minでその値は約30%減少していた。この結果はプラズマ照射されたアミロイドβ線維のみがトリプシンの分解を受けたことを意味しており、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失してことを示している。実際に30minプラズマ照射したアミロイドβ線維をトリプシン分解後にAFMにて観察すると球状の凝集体となっていた。したがって、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失することを発見した。プロテアーゼ耐性が喪失したメカニズムを調べるため、0-30minプラズマ照射したアミロイドβ線維の2次構造をCDスペクトルで、βシート含有量をThT蛍光強度で、線維表面の親水-疎水性をANS蛍光スペクトルで測定した。すると、アミロイドβ線維のβシート含有量および線維表面の疎水性が減少していることが示唆された。以上のようなアミロイドβ線維の性質変化はアミノ酸側鎖の官能基における酸化反応に起因していると考えられ、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失した機構であると言える。以上の結果から、大気圧プラズマの作用の新たな利用原理としてアルツハイマー病と関連する老人班の主要成分であるアミロイドβ線維を除去するのを促進することに利用できることを提案した。(抄録なし)本年度は、低pH法によるプラズマ殺菌の機構の実証を試みた。この機構において殺菌因子として溶液中に供給されたHOO・とO_2^-・(HOO・+O_2^-・)が想定される。3種の生菌に対する低pH法によるプラズマ殺菌の速度のpH依存性と計算から求めたHOO・とO_2^-・、(HOO・+O_2^-・)の濃度のpH依存性を比較すると、すべての殺菌速度のpH依存性は溶液中HOO・濃度のpH依存性と似た傾向を示し、非常によく相関していた。この結果は低pH法によるプラズマ殺菌においてHOO・が支配的に寄与していることを示唆している。低pH法によるプラズマ殺菌において、O_2^-・は殺菌因子ではなく、HOO・のみが殺菌因子であるのは膜透過性に起因するのではないかと考えた。低pH法によるプラズマ殺菌において、化学的にほとんど同じ性質を持つO_2^-・は殺菌因子ではなく、HOO・のみが殺菌因子である理由が、細胞内での化学反応量に起因することを証明するために、殺菌実験に加えて色素内包ミセルによる細菌モデルを用いた実験を行った。色素内包ミセルは膜の内部にのみ色素が存在しているので、プラズマ照射により色素の脱色が起きれば、それはO_2^-・やHOO・がミセルを透過して色素と化学反応したことを意味する。実際、色素内包ミセルを用いた脱色速度のpH依存性はHOO・濃度のpH依存性と似た傾向を示し、非常によく相関していた。この結果は、プラズマ照射により溶液中に供給されたO_2^-・とHOO・のうち、HOO・だけが高確率でミセルを透過して、ミセル内部で色素に化学反応を誘起したことを示唆している。以上のように、本年度は殺菌速度および脱色速度のpH依存性とHOO・濃度のpH依存性を比較することで、殺菌機構のうち中性HOOの膜透過性に関する機構を実証した。

以上のようなアミロイドβ線維の性質変化はアミノ酸側鎖の官能基における酸化反応に起因していると考えられ、プラズマ照射によってプロテアーゼ耐性が喪失した機構であると言える。以上の結果から、大気圧プラズマの作用の新たな利用原理としてアルツハイマー病と関連する老人班の主要成分であるアミロイドβ線維を除去するのを促進することに利用できることを提案した。本年度は、低pH法によるプラズマ殺菌の機構の実証を試みて、殺菌速度および脱色速度のpH依存性とHOO・濃度のpH依存性を比較することで、殺菌機構のうち中性HOOの膜透過性に関する機構を実証したため。今後は計画通りタンパク質反応量の液中空間分布を測定する。プラズマにより気・液界面から供給されるラジカルは数n数秒程度の寿命であるため、液面からの距離(深さ)に応じてラジカル量が減少し、タンパク質反応量も変化する。本年度では、そのタンパク質反応の空間分布の詳細を実験的に明らかにする。測定には右図のようなポリアクリルアミドゲル(PAG)と緑色蛍光タンパク質(GFP)を用いる。ゼリー状のPAGで空間的に固定されたGFPにプラズマ照射し、消光したGFPの消光量からタンパク質反応量の液中空間分布を定量化する。(抄録なし)
エルゴード理論と複素解析を用いたKlein群論の再構成

昨年度に引き続き,Athanase Papadopoulosと共同で,laminationの空間への写像類群の作用の剛性の研究を行った.geodesic laminationの空間に非対称なHausdorff収束により位相を入れたものの自己同相群が(拡張された)写像類群に一致することを示した.この位相はTeichmuller空間のThurstonの非対称距離の接空間に自然に現れる.従ってこの成果はThurstonの非対称距離についての局所等長変換の研究の基礎となると考える.Klein群の発散の仕方についての研究を継続し,Thurstonの"only windows break"の定理の主張はそのままでは成立しないことを示した後,正しいstatementを与えた.この新しい主張でもHaken多様体のuniformisation theoremの証明は可能であることを示した.Klein群の変形空間の位相をTeichmuller理論の一つの応用としてとらえる研究に着手した.MinskyらによるEnding Lamination Theoremの解決は,双曲多様体のendがpleated surfaceが作るTeichmuller空間の点列を曲線複体の階層構造を用いて解析することにより得られた.そこでこの曲線複体の階層構造をTeichmuller空間の計量とみなし,それに関する測地線振る舞いや,幾何的極限を分析することにより,変形空間の漸近的な幾何を分析できると考えた.この研究は一部金沢大学の宮地秀樹と共同で進めているが,現在まで変形空間の境界の擬等角変形を持たない部分の位相の解析を行った.極限集合間の同変連続写像,いわゆるCannon-Thurston写像についての研究を行った.Thurstonの提出した重要な問題として,「変形空間でCannon-Thurston写像が連続に振る舞うか」というものがある.Mj-Seriesは擬Fuchs群が強収束するときはCannon-Thurston写像は一様収束することを示している.一方幾何的極限が代数極限より真に大きい場合は,各点収束すらしない例があることも,Mj-Seriesにより与えられている.今回Mahan Mjとの共同研究で,擬Fuchs群で変形空間の境界の群に代数収束する列について,Cannon-Thurston写像が各点収束するための必要十分条件を与えることができた.具体的には以下のことを示した.Cannon-Thurston写像が各点収束しないのは次の条件が満たされる時のみである:(1)代数極限がpartially degenerateであり,(2) simply degenerate endで,幾何的極限のcoupled endに持ち上がるものがあり,(3) (2)のendの近傍の境界にはuntwisted cuspがあり,(4) (2)のendのending laminationと(3)のcuspのparabolic curveが作るcrown domainがcoupled endの片割れで実現できる.Mj-Seriesの反例は典型的にこの状況になっているが,その他にも様々な種類の反例を具体的に構成することもできる.さらにこのような各点収束が成り立たない状況で,収束が崩れるのは上のような実現を持つcrown domainのtipsにおいてのみであることも示せた.この結果は2017年2月に中国科学院の研究集会で紹介した.今後論文として出版する予定である.Cannon-Thurston写像に関する重要な問題を解決することができた.これは従来の3次元幾何的方法のみに頼っていては,解けなかったものであり,本研究の重要な成果である.Klein群の変形空間で,連続に動くもの,不連続に動くものを考え,それを元に変形空間の位相的構造を解析することを行った.不連続なものとして重要なのは,end invariantとCannon-Thurston写像である.end invariantの不連続性を幾何的極限の様子を用いて記述することに成功した.Cannon-Thurston写像については,Tata研究所のMahan Mjとの共同研究において,不連続点の制すつが明らかにされた.これを用いて変形空間に幾何的極限が及ぼす影響が解析された.特に射影的lamination空間の力学系的構造が不連続点の存在の有無に影響を及ぼすことが明らかにされた.これを契機にStrasbourg大学のPapadopoulos氏とlaminationの空間の対称群を決定する仕事を始めた.最初はmeasured lamination spaceに幾何的交点数で決まる形式を考え,それを保つ全単射の全体について考察し,それが拡張された写像類群に一致することを証明した.これは宮地によるTeichmuller空間のextremal lengthを用いた解析的コンパクト化での剛性と符合する結果である.つぎにはHausdorff収束の非対称のものを考え,これを保つ群が拡張された写像類群であることをしめすことに取り組んでいる.この結果は本物のHausdorff位相の場合の対称群を決定するという,未解決問題に取り組むための重要なステップであると考えられる.このような剛性の研究はその他の境界構造にも広げることにより,Teichmuller空間の様々なコンパクト化の比較についての結果を導いた.複素解析的,エルゴード理論的考察を随所で行い,Klein群と写像類群についての新しい成果をえることができた.これまでの3次元多様体論に大きく依存した研究方法とは異なる,新しい視点を持ち込むことに成功した.これは今後のこの分野の発展につながる大切なステップであると考える.今のところこの研究方法は順調に成果を挙げているといえる.昨年度に引き続き,Athanase Papadopoulosと共同で,laminationの空間への写像類群の作用の剛性の研究を行った.geodesic laminationの空間に非対称なHausdorff収束により位相を入れたものの自己同相群が(拡張された)写像類群に一致することを示した.

この位相はTeichmuller空間のThurstonの非対称距離の接空間に自然に現れる.従ってこの成果はThurstonの非対称距離についての局所等長変換の研究の基礎となると考える.Klein群の発散の仕方についての研究を継続し,Thurstonの"only windows break"の定理の主張はそのままでは成立しないことを示した後,正しいstatementを与えた.この新しい主張でもHaken多様体のuniformisation theoremの証明は可能であることを示した.Klein群の変形空間の位相をTeichmuller理論の一つの応用としてとらえる研究に着手した.MinskyらによるEnding Lamination Theoremの解決は,双曲多様体のendがpleated surfaceが作るTeichmuller空間の点列を曲線複体の階層構造を用いて解析することにより得られた.そこでこの曲線複体の階層構造をTeichmuller空間の計量とみなし,それに関する測地線振る舞いや,幾何的極限を分析することにより,変形空間の漸近的な幾何を分析できると考えた.この研究は一部金沢大学の宮地秀樹と共同で進めているが,現在まで変形空間の境界の擬等角変形を持たない部分の位相の解析を行った.Cannon-Thurston写像の収束についてはさらに,一般の場合の問題が残っているので,これを推進したい.またCannon-Thurston写像のnon-injective pointsの解析についての研究にも取り掛かる.Laminationの空間の対称群の研究,特にその剛性については,今後より深く空間の様々な構造について解析を続ける.さらにKlein群については,skinning mapについての研究の重要なステップとなる,bounded image theoremの一般邸な形での証明を与える.これはThurstonによってannounceされたにもかかわらず,現在までまだ証明が与えられてない結果で,本研究によりこの証明が与えられれば,我々の研究手法の有効性を大きく示すものとなる.今年度開始した韓国,インドとの共同研究は,現地に赴き研究を推進するつもりであったが,相手国の都合と合わせることができなかったため,韓国,インドへの出張は次年度に行うことにした.研究の主要な部分をなす,Strasbourg大学のPapadopoulosとの共同研究が先方の都合により,3月から4月と年度をまたいで行われたため,4月以降の研究を次年度予算に回す必要が生じた.
スパースモデリングを促進する可視化基盤の強化

本研究は,スパースモデリングにより抽出された高次元データの十数から数十次元の説明変数を,可視化を用いてさらに2,3,4次元まで圧縮し,所与の問題を記述する物理スペースにおけるデータの挙動を視覚的に理解させる情報スペースに変換する基盤技術を構築した.ここでは,そのデータ解析処理に対し明示的に解析者の視覚的フィードバックを取り込み,スパースモデリングに基づく高次元データの解析処理において,人の対話処理が可能となるHuman-in-the-Loopを実現し,データ駆動科学に対し大幅な促進を図ることを目指した.本計画研究では,スパースモデリングにより十数数十次元に圧縮されたデータを,24次元の視覚表現に変換する可視化技法を定式化し,データが定義されている物理スペースと可視化画像が定義される情報スペースとの相互関係を明確化し,その物理的意味の理解を助ける可視化基盤技術を構築する.特に,解析者(人)を視覚データ解析処理に明示的に取り込むHuman-in-the-Loopを実現することを目標とする.初年度である本年度は,この目標に向かって,スパースモデリングによる高次元データ駆動科学の促進に必要な可視化周辺技術全般に関する徹底した調査から開始した.続いて,既知の多変量データ可視化と商写像表現に多用されてきた視覚メタファとグリフを再精査し,既存の次元削減手法の発展的適用により,深化の下地となる基本可視化基盤のプロトタイピングを実施した.実際,高次元データの可視化で広く用いられ,次元間の相関を効果的に把握できる表現の一つである平行座標系を照準として採り上げ,データのサンプル数および次元数の増加に伴い,データに対応する折れ線同士が重なる視覚的乱雑さを解決するために,変数間の相関性をグラフスペクトル解析により分析し,複数の座標軸を縮約する過程を系統樹で表現する,軸縮約平行座標系の処理系を開発した.さらに,本計画研究の基軸とする三課題,すなわち【課題1】最適商写像選択過程の機械学習,【課題2】商写像表現変換のための潜在変数モデリング,【課題3】次元圧縮写像の視覚メタファとグリフ設計にそって,各種の支援技術の開発にも着手している.2年目となる本年度は,初年度に選択した視覚メタファである平行座標系を用いたスパースモデリング向け基本可視化基盤のプロトタイプを,新たな商写像変換原理としてバイクラスタリングを導入することで,高次元データの特徴的な部分空間を視覚探索する処理の枠組みに洗練化した.高い相関をもつ次元とデータサンプルを同時にクラスタリングするために,基本的なバイクラスタリングアルゴリズムに球面k-means法を組み合わせ,非対称バイクラスタリング手法を提案した.その際,次元削減法を用いて相関の高い次元のデータサンプルを単一の合成軸へ射影することで,相関の高い次元を自動的に部分空間へグルーピングする.相関の高い次元とデータサンプルは特定の色を割り当てて表示,あるいはブロック行列として表現することで,データの商写像表現を視覚的にわかりやすい画像情報として可視化する.それに対して,部分空間の視覚探索とともに相関の小さい部分空間を段階的に取り除く対話的処理により,低次元データ表現を効果的に導くことができ,それらはさらに視覚的乱雑さを低減した既知のedge bundlingやstrip rendering等の拡張平行座標系表示,他で効果的に可視化される.加えて,前年度に引き続き,本研究の基軸とする三課題,すなわち【課題1】最適商写像選択過程の機械学習,【課題2】商写像表現変換のための潜在変数モデリング,【課題3】次元圧縮写像の視覚メタファとグリフ設計にそって,各種の支援技術も継続的に開発している.本年度からは,元の3課題,すなわち【課題1】最適商写像選択課程の機械学習,【課題2】商写像表現変換のための潜在変数モデリング,【課題3】次元圧縮写像の視覚メタファとグリフ設計の各対合をとることにより,複合課題AからCまでを設定して研究を実施した.以下,複合課題ごとに成果の概要を示す.【複合課題A (課題1と2の対合):商写像推定の高可用性】混合von Mises-Fisherモデルにブロックモデルを導入することにより,非対称バイクラスタリング法に対する確率モデルを開発し,変分ベイズ推論アルゴリズムを導出した.これを,既開発の拡張平行座標系表示に適用し,最適な軸クラスタ数やデータサンプルクラスタ数の推定に活用し,その効果を実証した.【複合課題B (課題2と3の対合):視覚メタファ設計】非対称バイクラスタリングを用いた拡張平行座標系表示環境および多対多(一)拡張平行座標系表示環境を実装し,宇宙班との協同により,超新星分類問題に適用し,その視覚分析効果を実証した.また,多変数時系列データをアニメーションを用いずに幾何学的に可視化できるTimeTubes法の環境を実装し,同様に宇宙班との協同により,ブレーザ分類問題に適用し,その視覚分析効果を実証した.【複合課題C (課題3と1の対合):履歴学習】関節体制御,音楽演奏,群衆移動,スポーツゲーム等の相異なる問題に共通して現れる(時系列)多変量データとその特徴解析タスクを分析し,可視化出自管理環境VIDELICETが管理する多次元可視化技法候補の最適利用シナリオを推薦するための基本オントロジーを開発した.本年度から設定した複合課題にそって,研究はおおむね順調に進展している.課題の複合化により,新たな可視化技法の提案とその利用分析を有機的に結合させて研究を推進できているだけでなく,本新学術領域に属する他の計画研究との共同研究により,応用実証評価も実施できている.