hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マントルの不均質性の解明：どのように，どの程度，そしていつ？

上部マントルの不均質性は固体地球の物性,ダイナミクス,マグマ生成等に関連し,第一級の課題である。マントル不均質性の成因に迫るために,顕著は不均質性を示す,オマーンオフィオライト(白亜紀)のマントルセクション基底部の岩石学的研究をを行なった。同オフィオライトのマントルセクションの多くの部分はほぼ単調なハルツバーガイト(スピネルのCr#,0.50.6)よりなることが特徴であるが,基底部のみ著しい不均質性を示し,枯渇度がかなり低い(スピネルのCr#, 0.04)レールゾライトまで認められる。この顕著は不均質性は今まで知られている海洋底かんらん岩全体の変化を凌駕するものである。このマントル不均質性は,基本的に部分溶融度の異なる溶け残りとして説明が可能である。さらに,レールゾライトにはホルンブレンドが生成され,さらに単斜輝石および全岩において流体により移動しやすい元素の付加も認められる。これは,メタモーフィック・ソールより放出された流体によるもので,マントル・ウェッジ下底のアナログ現象である。これらのマントル不均質性は,部分溶融時(海嶺)の温度勾配による溶融度の不均質性,残存メルトの存否(存在度の不均質性)およびスラブからの放出流体のメタソマティズムがもたらしたと考えられる。さらにオマーンオフィオライトにおいて,溶け残りダナイトの存在を示唆する特異なスピネルを欠くダナイトも見いだされ,さらに幅広い部分溶解度の達成が明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。オマーン・オフィオライト(白亜紀)のマントルセクション基底部の野外調査およびサンプリングを行なった。いままでの調査で得られた試料と合わせ,詳細な岩石学的解析を行なった。同オフィオライトのマントルセクションの多くの部分はほぼ単調なハルツバーガイト(スピネルのCr#, 0.50.6)よりなるが,基底部のみ著しい不均質性を示し,枯渇度がかなり低い(スピネルのCr#, 0.04)レールゾライトまで分布する。この大きな不均質性は基本的に部分溶融度の異なる溶け残りとして説明が可能である。この大きな部分溶融度の幅をもたらしたのは,拡大中心からの距離であろうと思われる。さらに,不思議なことに様々な変化図において2つの異なった溶け残りトレンドが認められる。レールゾライトには単斜輝石の偏在が認められ,クリノパイロクシナイト的な部分も存在する。これは溶け残りマントル中の残存メルトからの晶出物であろうと考えられる。さらに,単斜輝石および全岩において, B, Li, Cs, Pb, Rbなどの流体により移動しやすい元素の付加が認められる。モーダルなホルンブレンドも認められ,同様の元素群に富んでいる。これは,メタモーフィック・ソール形成時の累進変成作用により放出された流体によるもので,マントル・ウェッジ下底のアナログ現象である。さらに,オマーン・オフィオライトとの比較のために,原生代のパンアフリカン・オフィオライトのマントル部の不均質性の研究を開始した。データが順調に出され,解釈も十分進んでいる。成果の一部は論文として公表することができた。また,平成26年度に特別研究員(M. Khedr)が成果の一部を米国の国際学会で発表する予定である。更に解析を進める。特に同位体組成を是非早めに明らかにしたい。
クライオ電子顕微鏡を用いた転写伸長超複合体の構造解析

mRNAの転写を司るRNAポリメラーゼII(PolII)は,真核生物による遺伝子発現において中核的な役割を果たすタンパク質複合体である.PolIIによる転写伸長は,転写伸長因子をはじめとする様々なタンパク質群によって高度に制御されていることが知られており,その過程を分子レベルで理解してゆくことは,遺伝子発現やその制御に関わる謎を解明するために,非常に重要である.本年度は,Spt4/5, Spt6, Elf1, Paf1C等の転写伸長因子について,発現系の作成と,精製条件の検討を行い,それらの多くについて,大量かつ高純度のタンパク質試料の調製に成功した.また,複合体の構造解析に向けた準備として,それらの転写伸長因子と,転写伸長因子を模擬した核酸,及びPolIIとの間で,結合条件の検討などを行った.さらに,転写因子の中には,リン酸化によって制御を受けるものがあるため,キナーゼの調製,およびキナーゼによるリン酸化条件の検討なども行った.これらに加えて,精製したタンパク質を用いたin vitroでの転写伸長実験を様々な条件下で行ったところ,Elf1という転写伸長因子が,その他の転写因子と協働することで,ヌクレオソームDNAの転写を強く促進する,ということを新しく発見することができた.それらの転写因子群が結合したPolIIが,ヌクレオソームを転写している途中の複合体を調製し,Cryo-EM単粒子解析を行うことで,それらの因子がヌクレオソームDNAの転写を促進する分子メカニズムを明らかにすることができた.様々な転写伸長因子のサンプル調製や,それらとPolIIとの複合体形成実験については,概ね予定通りに進んでいる.その過程において,Elf1とヌクレオソームとの関わりについて予期せぬ発見があり,構造解析も併せて大きな成果とすることができた.さらに多くの種類の転写伸長因子について,サンプル調製を行い,PolII等との安定な複合体形成を試みる.有望なもの,興味深いものから,クライオ電顕を用いた構造解析を行う.mRNAの転写を司るRNAポリメラーゼII(PolII)は,真核生物による遺伝子発現において中核的な役割を果たすタンパク質複合体である.PolIIによる転写伸長は,転写伸長因子をはじめとする様々なタンパク質群によって高度に制御されていることが知られており,その過程を分子レベルで理解してゆくことは,遺伝子発現やその制御に関わる謎を解明するために,非常に重要である.本年度は,Spt4/5, Spt6, Elf1, Paf1C等の転写伸長因子について,発現系の作成と,精製条件の検討を行い,それらの多くについて,大量かつ高純度のタンパク質試料の調製に成功した.また,複合体の構造解析に向けた準備として,それらの転写伸長因子と,転写伸長因子を模擬した核酸,及びPolIIとの間で,結合条件の検討などを行った.さらに,転写因子の中には,リン酸化によって制御を受けるものがあるため,キナーゼの調製,およびキナーゼによるリン酸化条件の検討なども行った.これらに加えて,精製したタンパク質を用いたin vitroでの転写伸長実験を様々な条件下で行ったところ,Elf1という転写伸長因子が,その他の転写因子と協働することで,ヌクレオソームDNAの転写を強く促進する,ということを新しく発見することができた.それらの転写因子群が結合したPolIIが,ヌクレオソームを転写している途中の複合体を調製し,Cryo-EM単粒子解析を行うことで,それらの因子がヌクレオソームDNAの転写を促進する分子メカニズムを明らかにすることができた.様々な転写伸長因子のサンプル調製や,それらとPolIIとの複合体形成実験については,概ね予定通りに進んでいる.その過程において,Elf1とヌクレオソームとの関わりについて予期せぬ発見があり,構造解析も併せて大きな成果とすることができた.さらに多くの種類の転写伸長因子について,サンプル調製を行い,PolII等との安定な複合体形成を試みる.有望なもの,興味深いものから,クライオ電顕を用いた構造解析を行う.予想以上に研究が進捗し,論文執筆等を優先したため,次年度使用額が生じた.本年度は,研究成果発表のための旅費を多く見込む他,実験に必要な備品や消耗品を購入する予定である.
相反定理に基づくグリーン関数と観測記録を駆使した高精度地震動予測手法の構築

本研究課題では、地盤構造モデルに基づいて有限差分法により計算された理論地震動と、中小地震時に観測された地震動の記録を組み合わせることで、任意の震源による地震動を高精度に予測する手法を開発した。理論地震動の計算にあたっては、グリーン関数の相反性を利用することにより、計算量を大幅に削減する方法を採用した。中京地域の地盤モデルと紀伊半島沖の2地震および東南海地震の震源モデルを用いて検討を行った結果、本手法によって精度よく地震動を推定することができることが分かった。特に、実体波と表面波の距離減衰特性の違いを反映して、後続波の振幅が異なる結果となった。平成25年度は、2年間の研究の基礎となる、相反定理に基づいて計算したグリーン関数の比(伝達関数)を用いて地震動観測記録を補正することの妥当性を確認した。この検討は、中小地震による地震動観測記録が得られている地点に限定して行った。また、中小地震の記録を補正しながら壇自身の震源モデルを用いて波形合成を行い、その結果について検証を行った。まず、伝達関数による地震動観測記録の補正の妥当性を検証するにあたって、名古屋市を中心とする中京圏を採用した。この地域に関しては、堀川ら(2008)のモデルを改良した詳細な地盤構造モデルが作成されており、3次元有限差分法による理論地震動の計算を高精度で行うことができた。震源としては2004年9月8日に三重県南東沖で発生したふたつの地震を対象とし、一方による地震動記録と伝達関数を掛け合わせることによって、他方の地震動記録をおおむね模擬することに成功した。次に、伝達関数による補正を行った地震動を用いた波形合成法については、濃尾平野近傍の大地震として、東南海地震を材料に妥当性の検討を行った。これには、中小地震による地震動記録を伝達関数を用いて補正する本手法による合成波形と、従来の経験的グリーン関数法による合成波形とを比較した。結果、従来のグリーン関数法による合成波形と比較して、特に表面波の距離減衰について、明らかな違いが生ずることが確認された。平成26年度は、平成25年度の成果を継承し、相反定理に基づいて計算した地震動のグリーン関数の比(伝達関数)を用いた大地震による地震動の推定方法について、その適用範囲を検討するとともに、これをいくつかの実際の震源モデルへ適用することを行った。まず、中小地震の地震動記録をグリーン関数の比(伝達関数)によって補正することで別の地震による地震動を推定することについては、平成25年度にすでに行っているが、その適用範囲については明らかではなかった。平成26年度は補正を行う両地震の震源間の距離に着目し、その適用範囲について検討を行った。検討には中京地域の地盤構造モデルと強震観測点、志摩半島付近の2地震と紀伊半島南東沖の1地震を用い、それぞれの間を伝わる地震波についてグリーン関数の比(伝達関数)を計算して、観測記録との比較を行った。その結果、中京地域から見て比較的近い位置にある志摩半島の2地震同士の推定では、おおむね良好に地震動を推定できることが確認された。一方で、志摩半島付近の地震による記録を用いて紀伊半島南東沖の地震による地震動を推定する際には、両震源間に付加体を挟んでいることもあり、推定精度が低下することが分かった。ただし、この傾向には用いる地盤構造モデルの正確さが影響する。次に、相反定理に基づいて計算したグリーン関数を用いて大地震の地震動を予測することを行った。養老・桑名・四日市断層帯の地震による地震動をはじめとし、中京地域の活断層と南海トラフの地震による地震動の予測に着手した。一部はすでに計算が完了しており、相反定理を用いてグリーン関数を計算することによる効率化が達成された。26年度が最終年度であるため、記入しない。地震工学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は平成25年度から平成26年度までの2ヶ年にわたるものである。平成25年度は、中小地震による地震動観測記録が存在する地点について、本研究の基礎となる伝達関数を用いた地震動の補正方法について、その妥当性について検討を行い、さらに波形合成法に適用することを試みる計画であった。平成26年度は、伝達関数を用いた地震動の補正方法を、中小地震による地震動観測記録が存在しない地点にも拡張することを考える。平成25年度の達成度としては、まず、3次元有限差分法の計算を行うコンピュータプログラムの作成を行った。これについては、当初は応用地質株式会社の林宏一博士によるプログラムを譲り受け、一部改変の上で使用する計画であった。しかしながら、差分格子の生成法や計算速度、および動作安定性の面で本研究課題の遂行に用いるにはやや難点があったことから、新たなプログラムを自作したものである。その上で、中小地震による地震動観測記録を、3次元有限差分法とグリーン関数の相反定理を利用して計算した伝達関数によって補正することの妥当性を確認した。

また、従来の経験的グリーン関数法による波形合成結果との比較を行った。当初予定にはなかったプログラムの作成を行ったことにより少し時間を消費したが、研究計画からの大幅な遅れはなく、現在のところ研究の遂行にあたって大きな障害は発生していない。以上より、現在までの達成度として、「おおむね順調に進展している」と判断した。平成25年度において、本研究課題の骨子となる伝達関数を利用した地震動記録の補正方法と、それを利用した波形合成法の可能性について検討を行った。平成26年度には、平成25年度の成果をより盤石なものとしつつ、さらに任意の地点で地震動を予測する手法を構築することを試みる。また、相反定理を利用して計算したグリーン関数をデータベース化しておくことで、あらゆる地震に対して高精度・高効率な地震動予測が可能となることを、モデルケースを作成して示す。平成25年度の成果をより盤石なものとするには、現行では伝達関数を作用させる際に単純な理論通りの計算方法を用いているが、3次元有限差分法によって計算されたグリーン関数の性状によっては、補正された波形に乱れが生じることがある。これについて、一部分に従来の経験的グリーン関数法で用いられている補正法を取り入れるなどして、改善を図る。任意地点での地震動予測については、地震動記録を2段階で補正する必要があるため、制度の低下が予想される。この場合は、補正が有効となる震源間・観測点間の距離の目安を明らかにすることを目標とする。グリーン関数のデータベース化については、名古屋市に位置する名古屋大学東山キャパスにおいて構築する。これは、濃尾平野において詳細な地盤構造モデルが作成されていることと、当該地点で数多くの地震動記録が得られており、本研究で提案する高精度・高効率な地震動予測を実践するに当たり都合が良いためである。想定する地震としては、南海トラフの巨大地震を対象とし、強震動生成域の位置など、震源モデルの違いが地震動に与える影響について考察することを目標とする。
クラウドサービス利用者の安心感を高めるセキュアマルチパーティ簡易計算

1.簡易秘密計算法と組み合わせた機械学習手法の提案(1)分散表現法:機械学習を行う上で必要な情報を複数のサーバに分散して記憶する。(2)基本演算処理:加法的または乗法的分散表現を用いて、各サーバにおける並列計算により機械学習に必要な計算を行う、という特徴をもつ、簡易秘密計算法と組み合わせた機械学習のアルゴリズムの提案を行った。提案手法においては、各サーバは計算結果のみを出力し、内部に記憶された情報そのものは外部に出力されない計算アルゴリズムが行われる。これにより、各サーバに分散して記憶された情報に対する安全性が高められると考えられる。2.エッジシステムに対する安全な機械学習手法の提案クラウドコンピューティングにおける計算処理の効率化手法の一つとして、エッジシステムが提案されている。このシステムは、クラウドコンピューティングにおいてエッジと呼ばれるサーバを配置することにより、処理の効率化を図るものである。本研究では、簡易秘密計算法と組み合わせることで、高速かつデータの安全性を考慮したエッジシステムに対する機械学習手法の提案を行った。3.提案手法に対する能力評価(1)提案手法の能力について、数値実験により、データの安全性を考慮しない従来の機械学習方法と同等の能力を持つことを確かめた。(2)簡易秘密計算法と組み合わせた機械学習手法について、提案手法において、サーバに分散させて記憶させた情報が元の情報の特徴を有していないことを、数値実験により確かめた。特に、(1)、(2)により、簡易秘密計算法と組み合わせた機械学習手法の提案手法が能力の高さと情報の安全性を両立する手法であることを確かめた。4.研究成果を、国内学会および国際学会の場において発表した。5.研究成果を論文としてまとめた。また、それらの論文が論文誌において掲載された。本研究では、クラウドコンピューティングにおいてデータを安全かつ安心して利用するシステムの提案を目的としている。平成30年度においては、基礎的な機械学習手法を簡易秘密計算法と組み合わせることで、データの安全性を確保する手法のアルゴリズムの提案を行った。また、新たな取り組みとして、エッジシステムに対して効率的かつデータの安全性を高めた機械学習手法についての研究を行った。従来のクラウドコンピューティングにおいては、クライアントの数が膨大となるとサーバの処理能力が低下するという問題点があった。この問題を解決する手法の一つとして、エッジシステムが提案されている。エッジシステムは、クラウドコンピューティングのシステムにエッジと呼ばれる計算機サーバを加えるもので、データの管理や計算の一部をエッジが負うことにより、サーバの負担を軽減する手法である。本研究では、簡易秘密計算法の場合と同様にデータの分散管理と秘匿データに対する計算を行うことで、データの安全性を高めることを目的としている。平成30年度においては、いくつかの基本的な機械学習手法について、エッジシステムにおける高速かつデータの安全性を高める手法のアルゴリズムの提案を行った。各提案手法については、数値実験により能力の高さと情報の安全性についての検証を行った。また、それらの成果を学会発表および論文として発表した。以上のように、基礎的な技術の提案および成果の発表を行い、成果を次年度の研究に役立てることができると考えられるため、おおむね順調に進展していると判断した。1.簡易秘密計算システムの高度化平成30年度までに、簡易秘密計算法と組み合わせた機械学習手法について、いくつかの手法の提案を行った。今後も文献調査や数値実験などを通して簡易秘密計算法やクラウドシステムに対する知見を深め、研究を進めていく。2.エッジシステムに対する安全な機械学習アルゴリズムの研究平成30年度において、エッジシステムに対する高速かつ安全な機械学習のアルゴリズムをいくつか提案した。今後も文献調査や数値実験を通してエッジシステムについての知見を深め、研究を進めていく。また、簡易秘密計算法についての研究成果と組み合わせることで、より安全なシステムの構築を目指す。3.安心・安全性理論の高度化文献調査を進め、安全性評価に対する知見を深め、(1)安心・安全性理論の高度化:外部からの攻撃に対する安心・安全性の評価やk-out-of-n秘密分散法を含む一般化された理論の構築(2)システム評価への応用(i)k-out-of-n秘密分散法を用いたシステムの安全性評価(ii)分散表現のデータを非一様に分散したシステムの安全性評価(iii)ダイナミックシステムの安全性評価、また、機能別の学習方法による安全度の違いを明らかにする。4.基盤技術の確立とまとめ研究の成果を研究協力者の間で共有し連携しながらプロトタイプシステムの開発とその評価を進め、実証実験等を行い、簡易秘密計算システムの基盤技術を確立する。5.前述の1-3の成果を総括し、実際のアプリケーションの開発を行う。また、開発したシステムの動作実験を行い、提案手法の良い点と悪い点を明確化する。1.簡易秘密計算と組み合わせた機械学習システムの構築(1)分散表現法:機械学習を行う上で必要な情報を複数のサーバに分散して記憶する。具体的な手法としては、広く用いられている階層型ニューラルネットワーク、簡略型ファジィ推論法、k-means、ニューラルガスについて、(1)、(2)により学習用データの安全性を高めた学習アルゴリズムの提案を行った。また、強化学習手法であるQ-

learningおよびProfit Sharingについて、(1)、(2)によりQ値などの状態行動価値の安全性を高めたアルゴリズムの提案を行った。2.提案手法に対する能力評価(1)提案手法の能力について、数値実験により、データの安全性を考慮しない従来の機械学習方法と同等の能力を持つことを確かめた。(2)提案手法において、サーバに分散させて記憶させた情報が元の情報の特徴を有していないことを、数値実験により確かめた。(1)、(2)により、提案手法が能力の高さと情報の安全性を両立する手法であることを確かめた。3.研究成果を、国内学会および国際学会の場において発表した。4.研究成果を論文としてまとめた。また、それらの論文が論文誌において掲載された。本研究では、クラウドコンピューティングにおいてデータを安全かつ安心して利用するシステムの提案を目的としている。平成29年度においては、基礎的な機械学習手法を簡易秘密計算法と組み合わせることで、データの安全性を確保する手法のアルゴリズムの提案を行った。(1)ニューラルネットワークやファジィ推論法などの教師あり学習においては、学習が進むとシステムの出力が学習用として与えられているデータの出力に近づいてく。そのため、教師あり学習と簡易秘密計算法を組み合わせた提案手法においては、学習用データとともにシステムの出力についても安全性を高めた学習アルゴリズムの提案を行った。(2)k-meansやニューラルガスなどの教師なし学習においては、学習用データは参照ベクトルにより近似される。そこで、学習用データの情報の秘匿を目的として、本研究では学習用データとともに参照ベクトルの安全性についても高めるアルゴリズムの提案を行った。(3)強化学習の目的は、与えられた環境における最適な行動選択を行うことである。行動選択の際には、状態行動価値と呼ばれる値が用いられる。強化学習においては教師あり学習や教師なし学習のように学習用データは与えられていないが、本研究においては行動選択の重要な指針である状態行動価値が重要な情報であるとみなし、これの安全性を高めた学習アルゴリズムの提案を行った。各提案手法については、数値実験により能力の高さと情報の安全性についての検証を行った。また、それらの成果を学会発表および論文として発表した。以上のように、基礎的な技術の提案および成果の発表を行い、成果を次年度の研究に役立てることができると考えられるため、おおむね順調に進展していると判断した。1.簡易秘密計算法と組み合わせた機械学習手法の提案(1)分散表現法:機械学習を行う上で必要な情報を複数のサーバに分散して記憶する。
老年期脳損傷患者の自発話における喚語困難の分析

失語症患者の多くは、話し言葉の表出における障害を持っており、日常生活におけるコミュニケーションも著しく阻害されている。そのなかでも、喚語困難(人や物の名前が出てこないという現象)は多くの失語症患者に共通してみられる症状である。本研究の目的は、喚語困難の認知心理学的メカニズムを探るとともに、その言語治療方法を確立することにある。メカニズムを探るという側面では、「喚語には、言おうとする内容が決定される意味表象活性化の段階と、その音が想起される音韻表象活性化の段階がある」という仮説に基づき、昨年度は、意味表象の活性化と音の想起の関係について検討した。その結果、定義呼称(説明を聞いて名前を言う)課題において、説明の理解すなわち意味表象の活性が弱いと喚語困難が生じやすくなること、また、系列再生(単語を複数聞いて、直後にそれを繰り返す)課題において、単語の有意味度がなくなると言い誤りが生じること、などが明らかにされ、意味表象の活性化の程度が音の想起に影響を及ぼすという結果を得た。また今年度は、意味表象の活性化に影響を及ぼす単語属性として、単語の心像性/具象性の問題について検討し、漢字書取において抽象語の書取が具象語に比べ成績が悪く、文字の想起にも意味表象の活性化の程度が影響を及ぼすという結果を得た。また今年度は治療方法の検討にも着手し、絵を見せ名前を言わせる呼称訓練が喚語困難の治療法として有効であるか否かを検討した。今回は、呼称不可能な絵に対し漢字で名前を書かせたり、それを音読させたりする書字音読訓練を補助的に用いたところ、呼称成績が改善するとともに定義呼称課題の成績も上昇するという結果が得られ、呼称訓練の有効性が示唆された。
人口オーナス下の地域経済社会の分析

人口オーナスは現に進行しつつあり、大都市の一部においては今後一時的に改善するものの、再び悪化が見込まれる。人口オーナスは、生産年齢人口比率の低下によって生産を抑制し、税収も減少させる一方、社会保障給付の拡大をもたらす。不況による保険料収入の低迷もあって財政への負担は一層高まっており、地方の負担割合は上昇しつつある。また、高齢者割合の上昇と高齢者の高い投票率とによって、高齢者優先の政治的意思決定を前倒しで実現してしまう可能性が高い。2009年度においては、人口オーナス下での労働市場、地域における産業政策、医療介講サービスの在り方について研究を深めた。人口オーナス下では労働力不足となることが予想され、今後、女性や高齢者を活用することが積極的に求められることになる。また、高齢者割合が高まることにより、行政め施策に関して、高齢者の意向が施策に反映されやすくなる。このため、インターネットによるアンケート調査を実施し、人口オーナス下での労働市場の在り方、人々の働き方、社会保障負担等についての意識を調査した。また、人口オーナスは全国的に進んでいくが、特に、中山間地域における影響は大きい。公共事業が削減されるなか、観光を中心とした産業育成も重要であると考えられることから、観光による地域活性化を図っている地域を調査した。先進国ではほとんどの地域で人口減少に直面しており、特に中山間地において種々の施策が展開されていることから、イギリスにおける、大学を中心としたインキュベーションの実態を調査した。人口オーナスが進行している地域では人口増に向けた取り組みが重要視されていることから、少子化対策や若い年代層の住民の移住促進、交流人口の増加について、具体的事例を調査した。また、日本と同様、少子高齢化が急速に進行している韓国の少子化対策を調査した。さらに、高齢化が進むなかで、人口オーナスが進む地域での介護サービスの提供の在り方について、中山間地域における具体的事例を分析した。本研究では、人口が重荷となる「人口オーナス」が今後、地域経済、地域住民の生活、政治課題・行政課題に対する地域住民の意識、行政施策の遂行に及ぼす影響を、数量分析およびアンケート調査により分析を行う。本年度は、昨年度および今年度、Webを通じて実施した意識調査の分析を行った。人口オーナスに関連して、社会保障負担、労働力人口減少に対する代替労働力、雇用形態、若年層の就職活動、政治的意思決定、定年後の生活、多様性(ダイバーシティ)、時間利用、貯蓄・消費の状況などを主な内容としている。その結果、雇用形態により家族構成に違いが見られること、困難な社会保障の現状は認識しつつも自己負担増には消極的であること、性別、年齢、住んでいる都市の規模などによって人々の意識にはかなりばらつきがみられることが明らかになった。これは、人口オーナスの進行による年齢構成の変化や都市規模の変化が、地域の意思決定にバイアスを与えることを意味し、地方財政支出にも影響を与えうることを示唆している。海外事例調査においては、どの国も大部分の地域の主要産業は農業であるとの認識から、スウェーデンの人口密度の低い地域やフランスのノルマンディ地域において、その農業がどのように営まれているのか、とくに過疎地域や中山間地でどのように成立可能なのかを調査した。また、韓国においては、少子高齢化総合対策「セロマジプラン」、地方自治体における少子高齢化の推移と地方行政の再編について調査した。長期的視野で見たとき、日本経済社会にとっての最大の問題は人口問題である。本研究では、人口が重荷となる「人口オーナス」が今後、地域経済、地域住民の生活、政治課題・行政課題に対する地域住民の意識、行政施策の遂行に及ぼす影響を、数量分析およびアンケート調査により分析を行うことを目的とする。人口が経済に及ぼす影響については多くの研究があるが、本研究では「人口構成の変化」に着目する。人口構成については「少子化」「高齢化」などのアプローチがあるが、本研究では、人口に占める生産年齢人口(または労働力人口)の比率に着目する。分析概念としては、日本が、人口に占める生産年齢人口の比率が高まる「人口オーナス」の時代から、同比率が低下する「人口オーナス」の時代に入ったことをキーとして考えていく。本年度はこれまでに実施したアンケート調査、聞き取り調査(国内、海外)の補足調査を実施し、数量分析(人口オーナス進行度、政策決定の優先順位、地方財政への影響)の結果とあわせて取りまとめた。その結果は以下の通り:人口オーナスは現に進行しつつあり、大都市の一部においては今後一時的に改善するものの、再び悪化が見込まれる。
量子情報理論と量子バイオロジーに立脚した計算知能論の確立と知的センシング処理応用

本課題では、量子情報理論と量子バイオロジーに立脚した計算知能手法を確立し、これらの技法が優位に働くシステム応用を新しい工学体系として構築することが目標であった。最終年度においては、昨年度の課題として残っていた1.四元数表示拡張型量子ビットニューロンによる深層学習ネットワーク構築を引き続き検討するとともに、2.量子ダイナミクス手法による知的タスク処理システムの構築を行ってきた。1.に関しては、四元数表示のニューラルネットワークの性能をさらに明らかにし得てきたものの、量子ビット融合の多層ネットワークの性能向上の達成はできておらず、四元数表現の利点を生かした量子ビットニューラルネットワークの応用を探ることが課題として残す結果となった。2.に関しては、昨年度の試みをさらに発展させることができ、シュレディンガー方程式を基盤とする量子ダイナミクスに基づく群ロボットの搬送システム応用への性能評価などを多面的に行い得た。また、実際に簡易な搬送ロボットの作成も試み、運動制御における量子ダイナミクスの効果の実際上の問題点なども検討し得た。これらに関する研究成果の一部はいくつかの学会にて発表を行い得た。また、量子力学的手法の計算知能への適用がいかに効果的であるかを量子計算知能として普及させるべく研究活動を研究全期間中行なってきたが、これに関しては、機会を得て講演などで「量子計算知能」の研究紹介を数回行い得た。さらに計測自動制御学会のテクノロジーシリーズとして「量子力学的手法によるシステムと制御」を出版(2017/12)し得た。量子ビットニューラルネットワークの応用事例が近年文献上で多く見られ、引用度数も増加しているので、普及活動の目的も果たし得たものと考えている。本課題では、量子情報理論と量子バイオロジーに立脚した計算知能手法を確立し、これらの技法が優位に働く知的センシングシステム応用をめざして以下の3点の研究:1.量子状態の完全記述としての四元数極表示を検討し、その優位性を明かにすること、2.多次元動的システムの状態変化に適用可能な量子粒子群最適化法を開発すること、3.上記1、2および量子バイオロジーを基盤とした機能モデルの優位性を実システムにて示すこと、を進め、当該年度においては、上記13に対し、主に以下の研究成果を得た。1.に関しては、量子ビットニューロンの量子状態の完全記述である四元数極表示の定式化を試みた研究成果を得た。しかし、その成果をさらに進展させる前に、これまでに研究代表者が提唱した複素数表示量子ビットニューロンのさらなる効能・利点やその表現機能の量子的役割を吟味し直した。その結果、複素数表示モデルによる量子ビットニューラルネットワークは、従来モデルでは予測が困難なカオス時系列予測問題においても優れた予測を行いうることを確認し得た。また複素数表示量子ビットニューロンモデル単体でもXORなどの非線形分離問題解法に有効であることを示せた。これは量子もつれ効果を間接的に示した試みとして量子計算知能研究において意義深いものと考えている。2.に関しては、量子粒子群最適化法の急激な動的変化への追随性の精査およびシュレディンガー方程式における量子ポテンシャルを2重量子ポテンシャルに拡張した場合の性能評価などを行い得て新手法の端緒を得た。3.に関しては、量子バイオロジー関連の文献に注目して嗅覚に関する量子現象の文献精査をするとともに、まずは現状のセンサーシステムでどの程度の臭気識別が可能かを探った。以上が当該年度に行い得た研究成果の概要である。研究代表者らの複素数表示量子ビットニューロンモデルを引用した文献やレビューが近年増加し、多くの実応用においてその有用性が示されてきている。そこで四元数極表示の量子ビットニューロンモデルをさらに進展させる前に、複素数表示によるモデルの性能を精査するべく、複素数表示量子ビットニューロンの単体素子における性能精査とカオス時系列予測性能を調べた。そのため、量子状態の四元数による完全記述については試論に留まった。しかしながら、研究発表欄に記載したように、研究成果の一部を国内外に発表し得て、当初の研究計画はおおむね達成できたものと考える。本課題では、量子情報理論と量子バイオロジーに立脚した計算知能手法を確立し、これらの技法が優位に働くシステム応用を新しい工学体系として構築することをめざしている。該当年度においては、1.昨年度からの課題であった量子状態記述としての複素数値表示や四元数表示を検討した。さらにそれらの優位性を明かにすべく、拡張型量子ビットニューロンによる深層学習ネットワーク構築を試みた。2.量子ダイナミクス手法による知的タスク処理を試論した。また、3.量子力学的手法の計算知能への適用がいかに効果的であるかを量子計算知能として普及させるべく研究活動を行なった。その結果、上記13に対し、主に以下の研究成果を得た。1.に関しては、複素数表示量子ビットニューロンにさらに重みを付随させた拡張型量子ビットニューロンを提案し、これを畳み込みニューラルネットワークに融合させた多層ネットワークを構成して、従来の多層ニューラルネットワークとの性能比較をMNISTデータを通じて行った。その結果、従来モデルに比して性能向上は見られたものの顕著な差異は見いだせず、今後の精査を課題として残す結果となった。四元数表示においては、連想記憶型やExtreme(EL)学習における四元数導入効能の吟味を行ない、それらの性能特徴を明らかに示し得た。しかし、四元数表示による量子ビットニューラルネットワークの性能評価には至らなかった。2.に関しては、シュレディンガー方程式を基盤とする量子ダイナミクスを構築し、群ロボット制御における性能評価などを行い得た。

ミクロマクロを問わず、運動系の制御に量子ダイナミクスを効果的に導入しうる新手法の端緒を得た。3.に関する成果としては、共著で「量子力学的手法によるシステムと制御」をコロナ社より出版することができた。以上が当該年度に達成し得た研究実績の概要である。研究代表者らの複素数表示量子ビットニューロンモデルを引用した文献やレビューが近年増加し、多くの実応用においてその有用性が示されてきている。また深層学習研究も急速に進展している。そこで、複素数表示によるモデルの性能を精査し、量子ビット深層学習を考察するべく、量子ビットニューロンの発展モデルを畳み込みニューラルネットワークに融合し、その性能を調べた。しかしながら、さらなる性能向上のためには、これまでの3層型構造とは異なり、深層型構造における量子ビットニューロンの活性化関数や学習を見直すことなどが今後再検討しなければならない課題として残った。量子状態の四元数による完全記述についても試論の段階に留まっている。これらの点が当初の計画に比してやや遅れている。しかしながら、新たに量子ダイナミクスによる知的処理の新手法の端緒を得たことや、研究発表欄に記載したように研究成果の一部を発表するとともに、計測自動制御学会の計測・制御テクノロジーシリーズの一巻として「量子計算知能」や「量子最適フィードバック制御」などをまとめることができ、全体の研究計画はおおむね達成できたものと考える。本課題では、量子情報理論と量子バイオロジーに立脚した計算知能手法を確立し、これらの技法が優位に働くシステム応用を新しい工学体系として構築することが目標であった。最終年度においては、昨年度の課題として残っていた1.四元数表示拡張型量子ビットニューロンによる深層学習ネットワーク構築を引き続き検討するとともに、2.量子ダイナミクス手法による知的タスク処理システムの構築を行ってきた。1.に関しては、四元数表示のニューラルネットワークの性能をさらに明らかにし得てきたものの、量子ビット融合の多層ネットワークの性能向上の達成はできておらず、四元数表現の利点を生かした量子ビットニューラルネットワークの応用を探ることが課題として残す結果となった。2.に関しては、昨年度の試みをさらに発展させることができ、シュレディンガー方程式を基盤とする量子ダイナミクスに基づく群ロボットの搬送システム応用への性能評価などを多面的に行い得た。また、実際に簡易な搬送ロボットの作成も試み、運動制御における量子ダイナミクスの効果の実際上の問題点なども検討し得た。これらに関する研究成果の一部はいくつかの学会にて発表を行い得た。また、量子力学的手法の計算知能への適用がいかに効果的であるかを量子計算知能として普及させるべく研究活動を研究全期間中行なってきたが、これに関しては、機会を得て講演などで「量子計算知能」の研究紹介を数回行い得た。さらに計測自動制御学会のテクノロジーシリーズとして「量子力学的手法によるシステムと制御」を出版(2017/12)し得た。
ビフィズス菌を用いた経口がんワクチンの小児がんに対する抗腫瘍効果の検討

本研究の目的は、ビフィズス菌をプラットフォームとしたWT1経口がんワクチンがどういったがん種に有効であるかの検討と、WT1経口がんワクチンの抗腫瘍効果に関わる免疫学的解析である。本研究で用いるWT1経口がんワクチンは、がん抗原であるWT1タンパクのアミノ酸配列のほぼ全域を、ビフィズス菌固有のGL-BP配列に連結させ、菌体の表層にGL-BP - WT1融合タンパクという形で発現させたビフィズス菌である。本研究では、小児がんにおいて頻度の高い脳腫瘍と、免疫療法による治療成績の向上が望まれる膵がんをターゲットとして、WT1経口がんワクチンの抗腫瘍効果の検討を行っている。また、近年免疫療法が注目されている肺がんも本治療のターゲットとして検討している。マウス神経膠腫細胞株(GL-261)はWT1を強制発現させ、ウエスタンブロッティングでWT1タンパクの発現を確認した。GL261を接種したマウスに、WT1経口がんワクチンを内服させたところ、腫瘍縮小効果が認められた。また抗腫瘍効果が認められたマウスにおいてWT1特異的キラーT細胞が認められ、RAMSを標的としたキリングアッセイにおいて有意にキリングすることが明らかになった。膵がん細胞株(Pan-02)、および肺がん細胞株(3LL)については、WT1タンパクの発現が認められないため、遺伝子編集技術によってWT1タンパクを強制発現させた細胞株を現在作製している。作製した細胞株を用いて、マウスに接種する腫瘍細胞数や適切な実験期間等の検討、標準化を行い、WT1経口がんワクチンの治療効果の確認を行う予定である。WT1タンパクは約400アミノ酸あり、遺伝子の構造上、マウス細胞株への導入に難渋している。また、作成された細胞株間において増殖のスピードに差があり、抗腫瘍効果の検討ためにマウスに接種する腫瘍細胞数や適切な実験期間等の標準化をin vitroにおいて行い、その結果をもとにマウスを用いておこなう必要がある。GL-261、Pan-02、3LLなどの各がん細胞株を用いて、各々の細胞株の増殖をin vivoで確認後、マウスに接種し、適切な接種細胞数を決定する。その後、WT1経口がんワクチンを投与しマウスモデルでの有効性を確認する。具体的な方法として、day0にC57BL/6マウスの皮下に腫瘍細胞株を接種し、day1より経口ゾンデを用いてWT1経口がんワクチンを連日内服させる。定期的に腫瘍サイズの測定を行い、PBS内服群、また既存のWT1ペプチドワクチン皮内注射群と比較して、治療の有効性が認められるかを観察する。また、観察期間終了後には、各個体の血液、脾臓、腸管などを用いて、WT1特異的キラーT細胞の検出や血清中のサイトカイン産生などの免疫学的解析を行う。さらに抗腫瘍効果を高めるためにこうした各細胞の機能、働きを明らかにする。免疫学的解析では、WT1経口がんワクチンを28日間内服させた非担癌マウスにおいて、腸間膜リンパ節ではCD8+/IFN+細胞の数、割合ともに上昇していた。この事より、WT1経口がんワクチンによる抗腫瘍効果にCD8陽性細胞が関与している事が示唆されるが、CD8陽性細胞のみによるものなのか、抗CD8抗体を用いてWT1特異的キラーT細胞を除き、他の免疫細胞の関与についても確認する。マウスモデルにおいてWT1経口がんワクチン内服の有効性が確認されたがん種においては、抗PD-1抗体や抗CTLA-4抗体、抗CCR4抗体等との併用により、抗腫瘍効果を増強させる治療法を探索する。WT1経口がんワクチンの内服により抗腫瘍効果が確認されているC1498細胞株を投与したマウスモデルを用いて、さらに免疫学的解析を進めていく予定である。本剤投与後のマウスの腸間膜リンパ節においてCD8陽性T細胞の活性化に加えてCD4陽性細胞の数も増加していた事より、WT1経口がんワクチン内服により腸管免疫、特に獲得免疫系が賦活化されている事が示唆された。今後さらに免疫学的機能解析を進めていく予定である。

作製した細胞株を用いて、マウスに接種する腫瘍細胞数や適切な実験期間等の検討、標準化を行い、WT1経口がんワクチンの治療効果の確認を行う予定である。WT1タンパクは約400アミノ酸あり、遺伝子の構造上、マウス細胞株への導入に難渋している。また、作成された細胞株間において増殖のスピードに差があり、抗腫瘍効果の検討ためにマウスに接種する腫瘍細胞数や適切な実験期間等の標準化をin vitroにおいて行い、その結果をもとにマウスを用いておこなう必要がある。GL-261、Pan-02、3LLなどの各がん細胞株を用いて、各々の細胞株の増殖をin vivoで確認後、マウスに接種し、適切な接種細胞数を決定する。その後、WT1経口がんワクチンを投与しマウスモデルでの有効性を確認する。具体的な方法として、day0にC57BL/6マウスの皮下に腫瘍細胞株を接種し、day1より経口ゾンデを用いてWT1経口がんワクチンを連日内服させる。定期的に腫瘍サイズの測定を行い、PBS内服群、また既存のWT1ペプチドワクチン皮内注射群と比較して、治療の有効性が認められるかを観察する。また、観察期間終了後には、各個体の血液、脾臓、腸管などを用いて、WT1特異的キラーT細胞の検出や血清中のサイトカイン産生などの免疫学的解析を行う。さらに抗腫瘍効果を高めるためにこうした各細胞の機能、働きを明らかにする。免疫学的解析では、WT1経口がんワクチンを28日間内服させた非担癌マウスにおいて、腸間膜リンパ節ではCD8+/IFN+細胞の数、割合ともに上昇していた。この事より、WT1経口がんワクチンによる抗腫瘍効果にCD8陽性細胞が関与している事が示唆されるが、CD8陽性細胞のみによるものなのか、抗CD8抗体を用いてWT1特異的キラーT細胞を除き、他の免疫細胞の関与についても確認する。マウスモデルにおいてWT1経口がんワクチン内服の有効性が確認されたがん種においては、抗PD-1抗体や抗CTLA-4抗体、抗CCR4抗体等との併用により、抗腫瘍効果を増強させる治療法を探索する。WT1経口がんワクチンの内服により抗腫瘍効果が確認されているC1498細胞株を投与したマウスモデルを用いて、さらに免疫学的解析を進めていく予定である。本剤投与後のマウスの腸間膜リンパ節においてCD8陽性T細胞の活性化に加えてCD4陽性細胞の数も増加していた事より、WT1経口がんワクチン内服により腸管免疫、特に獲得免疫系が賦活化されている事が示唆された。今後さらに免疫学的機能解析を進めていく予定である。本年度に予定していた研究が目標まで到達できていないため、次年度使用額が生じている。本年度内に予定していたマウスモデルの標準化や使用する細胞株の準備を進め、WT1経口がんワクチン内服による抗腫瘍効果の確認と、他の免疫療法との併用による最適な治療法の探索を進めていく。
高血圧感受性遺伝子群の同定

主に候補遺伝子アプローチから、高血圧に感受性を示す遺伝子の探索・同定を行った。300種の候補遺伝子をスクリーニングしたところ、高血圧と強く関連する遺伝子Aを同定した。遺伝子Aと高血圧との関連は、年齢、性、BMIを調整後オッズ比で1.30(1.13-1.48)であり、アレルあたり収縮期血圧で1.5mmHg、拡張期血圧で0.75mmHgの上昇と相関した。この遺伝子について、英国を中心とする疾患感受性遺伝子解析コンソーシアム(Grobal BPgen)と共同で、Caucasianにおける高血圧感受性を検討した。その結果、高血圧に対する調整済みオッズ比は1.13(1.05-1.21)、p=5.9*10-4であり、Caucasianにおいても当該SNPは高血圧と関連することが明らかとなった。我が国では、ミレニアム・プロジェクトにおいて世界に先駆けてGWASに取り組み、その成果をベースとした本研究において高血圧感受性遺伝子を同定した。しかし、最近の遺伝子解析技術の進歩は当時の技術を遙かに凌駕しており、より網羅的な遺伝子解析からは更なる感受性遺伝子が同定されることが強く期待される。今後、より網羅的かつ大規模な遺伝子解析を進めることで高血圧をはじめとする多因子疾患の遺伝的背景を明らかにし、予防/臨床医学的にはハイリスク者の同定や疾患の層別化、医科学研究的には病態理解の深化と治療・創薬ターゲットの導出を進めていくことが必要であろう。ミレニアム・プロジェクト高血圧等循環器疾患感受性遺伝子解析グループにおいて、候補遺伝子アプローチを行い、シグナル伝達系に焦点を絞って約300遺伝子をゲノム網羅的に抽出し、1次スクリーニングした結果として38個の陽性SNPを得た。1次スクリーニングは、厳密な基準で全国から収集した700例ずつの高血圧/正常血圧サンプルを用いて行った。2次スクリーニングでは、14,000例を超える大規模集団サンプル(地域・職域集団由来)を用いた。このサンプルは、日本有数のゲノム疫学コホートを統合したものであり、510年程度の経年的な臨床データや心血管系イベントの発症データなどが整っている。一連の研究成果として、再現性をもって高血圧と強い相関を示す2つの遺伝子が得られている。このうち遺伝子Aについては、1次スクリーニングサンプルで10^<-5>レベル、2次スクリーニングサンプルを含めると10^<-11>レベルの極めて強い相関を示したことから、当該遺伝子の機能ドメインを含むエクソン10のコンディショナルノックアウトマウスを作成し、血圧値や血管内皮機能との関係などについて検討を進めることとした。一方、2つめの候補遺伝子は、前駆型心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)を切断し活性型ANPを産生するセリンペプチダーゼCORINであり、これまでに黒人を中心として幾つかのアミノ酸置換を伴うSNPが高血圧や心肥大と相関することが報告されている。これらの成績を含め、これまでに世界的に報告されてきた疾患感受性遺伝子解析研究の成果は、いずでも断面的に疾患との相関をみたものが殆どである。そこで同定された2つの候補遺伝子や、肥満などの関連疾患の感受性遺伝子について、大規模集団サンプルを用いたゲノム疫学的な長期縦断解析から、今後、環境因子の交絡を調整した上で疾患の新規発症との相関を明確化する予定である。
KOマウスを用いたCavolin1及びAK2による皮膚発生制御機構の解明

細胞分裂軸制御と皮膚発生には重要な相関がある。培養細胞を用いた分裂軸制御因子の探索によって得られたCaveolin1とAk2、Pank2の分裂軸制御における共通の分子機構を仮定し、その解明と皮膚発生への影響についてKOマウスを用いて検証を行った。培養細胞レベルで糖・脂質代謝阻害が分裂軸異常を引き起こすことを見出したが、共通の分子機構の存在は解明に至らなかった。Caveolin1KOでの皮膚発生時の細胞分裂軸異常は明らかとなったが、Ak2KOマウスのホモ個体を作出することができなかった。分子機構の解明にはより詳細な代謝解析が必要であろうと思われる。これまでにCaveolin1の発現抑制によって分裂方向が異常になること、Caveolin1の局在位置が分裂方向とよく一致することを見出している。以前の分裂方向を制御する因子の網羅的解析によりAK2及びPank2が制御因子の候補として見出された。これらの遺伝子AK2、Pank2の発現抑制によって、Caveolin1の局在の偏りがコントロールに比べてブロードになることが見出された。分裂期のCaveolin1の局在位置の細胞膜を電子顕微鏡で観察したところ、間期細胞のカベオラ様の構造物が観察されたことから、分裂期の細胞膜には脂質の偏りがあり、AK2、Pank2が脂質の生合成を通じて脂質の偏りに関与している可能性が見出された。AK2、Pank2を発現抑制した際の脂質の偏りをカベオラの細胞外側の膜に局在するスフィンゴミエリンに特異的結合を示すライソニンを用いて検出を行ったが、顕著な差は見られなかった。AK2、Pank2の発現抑制による脂質の変化は、おそらく間期での生合成と状態が大事であり、細胞の調子やメディウムのロット、発現抑制の具合等、表現型を安定させるのが難しい。Cripsperシステムを使ったノックアウト細胞ラインの構築を代替案として計画中である。培養細胞による脂質制御の表現形が安定せず、生体の解析に重点をシフトして研究を行った。AK2のfloxマウスのホモ個体を得ようとしたが、体外受精法を試してみてもホモ個体を得ることはできなかった。AK2ノックアウトマウスは胎生致死であることが報告されている。floxed ES細胞選択用に組み込まれたFlp NeoがAK2発現を阻害している可能性が考えられた。そこでFlpマウスと交配させ、Neoを飛ばそうと試みたが、Neoを飛ばすことに未だ成功していない。現在、理研よりFlpマウスを新規にもらいうけ交配を行っている。一方、カベオリンノックアウトマウスを用いた、胎児期での皮膚基底細胞の分裂軸は、野生型に比べて分裂軸がランダムに乱れることを見出した。しかし、皮膚形成そのものに影響を与えている証拠は得られなかった。これは以前のABL1ノックアウトマウスでも同様であったことから、分裂軸異常だけでは、皮膚形成異常は起こらない、ロバストな皮膚形成機構であると考えられる。皮膚においては、胎児期E10ステージの子宮内に高濃度のレンチウイルスを注入することで皮膚特異的にウイルス感染させることができることが知られている。AK2のコンデショナルノックアウトマウスがどうしてもできない場合はこの系を用いることも計画している。AK2floxマウスが思うように動かず苦戦している。Neoを飛ばすことで先にすすめると思われる。一方でcaveolinマウスでの分裂軸制御の乱れが見られたことは進展と思われる。今後はAK2との関わりを精査していくつもりである。細胞が細胞外基質との接着を起点とした分裂軸制御機構を用いた全キナーゼの遺伝子発現抑制のスクリーニングの結果得られた候補遺伝子AK2は、ATP + AMPから2 ADPの両方向を触媒するミトコンドリア膜間腔に局在するキナーゼである。もう1つの候補遺伝子Pank2はパンテトン酸リン酸化酵素であり補酵素CoA生合成経路の初段階を触媒する。近年、癌細胞における解糖系依存は脂質合成や核酸合成経路を活性化していることが明らかとなってきた。Pank2の発現抑制はcaveolin-1及びGαi1の局所的偏在を消失させ、分裂軸異常を引き起こした。膜ドメイン形成には脂質であるコレステロールやGM1等の糖脂質や糖タンパク質が重要であり、分裂期の膜の不均一性にも重要であろうと推察された。糖代謝を2DG(糖取込阻害)及びLonidamine(Hexokinase阻害剤)による糖代謝経路を阻害によってもcaveolin-1及びGαi1の局在の消失と分裂軸異常が観察された。セラミドに糖を添加し糖脂質合成の初段階の阻害剤AMP-Doxynjirimycin処理によっても同様であった。しかし経路を組み合わせた検証を行ったが糖代謝経路とAK2、Pank2の分裂軸制御に共通機構があるという強い証拠は得られなかった。培養細胞による脂質制御の表現形が安定しなかった為、生体の解析にシフトして研究を行った。AK2のfloxマウスのホモ個体作出を試みたが、通常交配では得られず、PCR法やqPCR法、サザン等の検出方法の改善を試みたが、結果に変化はなかった。体外受精法も試みたが、ホモ個体は得られなかった。AK2のKOマウスは既に胎生致死である。floxed ES細胞選択ように組み込まれたNeoの発現がAK2の発現阻害している可能性が考えられた2種類のFlpマウスとの交配によっても、なぜかNeoを飛ばすことはできなかった。

培養細胞を用いた分裂軸制御因子の探索によって得られたCaveolin1とAk2、Pank2の分裂軸制御における共通の分子機構を仮定し、その解明と皮膚発生への影響についてKOマウスを用いて検証を行った。培養細胞レベルで糖・脂質代謝阻害が分裂軸異常を引き起こすことを見出したが、共通の分子機構の存在は解明に至らなかった。Caveolin1KOでの皮膚発生時の細胞分裂軸異常は明らかとなったが、Ak2KOマウスのホモ個体を作出することができなかった。分子機構の解明にはより詳細な代謝解析が必要であろうと思われる。培養細胞での実験に加えて、AK2のコンディショナルノックアウトマウスでの結果をだしていく予定である。皮膚をメインに、他の臓器も候補にいれて解析を行っていく予定である。どうしてもうまく行かない場合の代替案として以下を考えている。AK2KOマウスは胎生致死であるが、皮膚発生時より少し早く死んでしまう。致死になる以前の臓器での細胞分裂軸、細胞運命を調べることも研究成果をまとめる現実的な手段であろうと考えている。特に造血細胞は、Ak2の機能が報告されており有望である。こちらの研究も並行して行うことを計画中である。細胞生物学Ak2マウスの交配、維持、及び皮膚以外の臓器での実験系の確立も視野に消耗品を中心に使用していく予定である。