hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バーチャルリアリティーを用いた海洋構造物からの脱出シミュレーション

(1)海洋構造物や船舶からの緊急脱出装置として有望視されている自由落下式救命艇の挙動計算法に関する研究を行い、数値シミュレーションプログラムを開発した。また、数値シミュレーション結果を模型実験結果と比較し、開発した計算法が実用上十分な精度を持つことを確認した。(2)昨年度に引き続き、海洋構造物や船舶において火災その他の緊急事態が生じた場合の避難行動を擬似シミュレーションする手法について検討した。検討の結果、多数の乗員や乗客がとるマクロ的な挙動の把握のためには、待ち行列理論を応用したシミュレーション法が有効であることが分かった。数ケースの災害シナリオを想定し、大型客船からの脱出シミュレーションを行った結果、避難経路の一部が通行困難となるような事態を仮定すると、階段幅を規定したIMOの基準だけでは、安全確保が十分でないことが明らかになった。また、避難者に対し事前に避難経路等の情報を与えることにより避難時間が大幅に短縮されることを定量的に示すことができた。(3)上述の、待ち行列シミュレーションの結果をウォークスルーの技術を使って可視化し、災害現場の状況を詳しく観察できるようにした。今後、本研究で開発した技術を使って多数の被験者に災害現場を擬似的に体験してもらい、災害時に被災者がとる行動を分析することにより、安全な避難方法についての提言等を行う予定である。(1)災害時の構造物の安全を確保するために提案されている国内外の安全基準を調査した。船舶の脱出経路(廊下、階段等)に関しては、脱出経路の幅に関するIMOの基準があるが、安全上極めて重要な要素と考えられる居住区と脱出デッキとの位置関係に関する基準はない。今後、本研究によって現行基準の不十分な点についても検討・評価して行く予定である。なお、緊急脱出に関連する通路幅、脱出経路長、居住区と脱出デッキとの位置関係等に関するデータベースを作成した。(2)救命艇や救命筏の機能、性能を調べるための数値計算モデルの検討を行った。特に、海洋構造物からの緊急脱出装置として有望視されている自由落下式救命艇については、その挙動検討法が確立されていないことが分かったため、緊急脱出時の運動を模擬するための計算法を開発した。(3)海洋構造物や船舶において火災その他の緊急事態が生じた場合に、どのような現象が発生するかを疑似シミュレーションする手法を検討した。多数の乗員や乗客がとるマクロ的な挙動の把握のためには、待ち行列理論を応用したシミュレーション法が有効であることが分かった。(4)以上の検討結果を踏まえて、平成8年度には、災害現場の実際をさらに詳しく検討できるシミュレーション・システムを構築し、IMOの基準等の評価を行う予定である。(1)海洋構造物や船舶からの緊急脱出装置として有望視されている自由落下式救命艇の挙動計算法に関する研究を行い、数値シミュレーションプログラム開発した。(2)昨年度に引き続き、海洋構造物や船舶において火災その他の緊急事態が生じた場合の避難行動を疑似シミュレーションする手法について検討した。
温熱耐性獲得における細胞核ダイナミクス変化の解明

温熱処理においてγH2AXに比べてATMのフォーカスの減衰が速いこと、DNA-PKcs、Chk2のフォーカスは遅れて認められることを明らかにした。また、NHEJ修復欠損株に比べてHR修復欠損株は温熱感受性になることを明らかにした。温熱耐性にPolβが関与していることを明らかにした。さらに、温熱耐性獲得時にγH2AXおよびその他のDSB認識リン酸化タンパク質のフォーカス形成率が減ることを明らかにした。本年度は各種欠損細胞を用いたDNA損傷認識および修復機構関連遺伝子と温熱感受性および温熱耐性獲得の関連性についての解明を試みた。【結果】今回調べた中でPOLβ欠損細胞のみが部分的に温熱耐性を抑制することを明らかにした。【総括】温熱によるDSB生成にPolβが部分的に関与しており、温熱耐性の獲得はあらかじめの温熱で誘導されたHspが分子シャベロン機能によって失活したPolβの活性をとり戻させることでDSB生成量を少なくし、細胞死を免れていると推測している。今後、さらなるがん細胞の温熱耐性獲得機構の解明により、その耐性を抑制することで、がん治療効果の増進を自指したい。これまでにPOLβ欠損細胞のみが部分的に温熱耐性を抑制することを明らかにしている。従来、温熱によってタンパク質が変性することで細胞は死に至り、あらかじめの温熱処理によって誘導されたHSPがタンパク質の熱変性をレスキューすることで、温熱耐性が獲得されると考えられてきた.しかし、HSPがレスキューするタンパク質は何かということについて未解決のままであった。一方、我々は温熱誘導DNA二本鎖切断(DSB)形成率と温熱感受性との間に高い相関性があることを明らかにしてきた。温熱によって塩基除去修復過程にかかわるポリメラーゼβ(Polβ)が失活すると、塩基損傷が修復されずにDNA一本鎖切断(SSB)が残存し、このSSBが異なった鎖上の近傍に起これば、温熱でもDSBが生じるというモデルを提唱している。温熱耐性獲得のメカニズムは、あらかじめの温熱で誘導されたHSPがPolβの熱変性による失活をレスキューすることでDSB生成量が少なくなるためではないかと考えるに至った。本研究によって、HSP阻害剤KNK437を増感剤として用いることで温熱による耐性獲得を抑制することができ、高い殺細胞効果があることを見出した。また、Polβ欠損細胞では部分的に温熱耐性が解除されることを明らかにした。さらに、免疫沈降法によって、あらかじめの温熱処理後にPolβとHSP70が結合していることを示した。これらのことから、HSP阻害剤による温熱増感メカニズムは、あらかじめの温熱によるHSP誘導を阻害したことでHSPのレスキューの標的の一つであるPolβが熱変性によって失活したため、DSB生成量が多くなり、細胞死に至ったことを明らかにした。がん温熱治療療法の問題点として温熱耐性が知られている。温熱耐性とは、あらかじめ温熱処理された細胞がその後の温熱に対して死ににくくなるという現象である。そこで温熱によるがん治療効果の増強を目指し、温熱耐性獲得メカニズムの解明を本申請の目的とした。温熱耐性におけるDNA損傷の認識機構や修復機構に関わる遺伝子の影響や、これらタンパク質や核内ドメインの温熱処理後の生きた細胞内における挙動を観察することで、温熱耐性獲得の分子機構を明らかにすることを狙ってきた。放射線ではDNA二本鎖切断(DSB)認識リン酸化タンパク質とDSBの指標として知られるγH2AXのフォーカスの局在がよく一致していたが、温熱処理では部分的にフォーカスの局在が認められたが、γH2AXのフォーカスに比べてATMの減衰が速いこと、DNA-PKcs、Chk2はX線と比べて遅れてフォーカスが認められることを明らかにした。これらのことは温熱でDSBが出来ていたとしても、X線とは違う反応こそに、温熱応答メカニズムを解く鍵があると考えるに至った。そのひとつとして、DSB修復との関係について、様々なDSB修復欠損株とその親株の温熱感受性と放射線感受性を比較したところ、NHEJ関連遺伝子の欠損株は温熱感受性にはまったく無関係であることを明らかにした。一方、HR修復欠損は放射線と同様、温熱でも感受性に差が認められ、温熱処理によってHR活性が高まることを確認した。また、温熱耐性獲得時にγH2AXおよびその他のDSB認識リン酸化タンパク質のフォーカス形成率が減ることを明らかにした。
東アジア亜熱帯島嶼域におけるヤモリ属の分化・分散史の解明

琉球・台湾地域のヤモリ属のサンプルについてmtDNAの部分配列を決定し,系統地理解析を行った.その結果,この地域のヤモリ属は,1)オキナワヤモリ・アマミヤモリ(以下,種名の「ヤモリ」は省略)の系統と,2)それ以外の系統とに大別され,後者の中にはさらに,2-1)ヤク・タカラ系統,2-2)台湾東北部の未記載種の系統,2-3)ミナミの系統の3つが認識された.このうち1と2,あるいは2-3と2-1,2-3は分布範囲が大きく重複する.さらに,2-3のなかには少なくとも3つの亜系統が認識され,それらも互いに分布域が広く重複していた.一方,一地域に異なる亜系統が混在するケースは見出せなかった.これらの結果から,ヤモリ属は東アジア島嶼域において少なくとも5度に渡って分化と分散を繰り返し,そのなかで同種内の亜系統や異種の間で2次的接触が頻繁に起こってきたと推定された.2次的接触に対する当該集団の反応について,アロザイム法の結果もあわせて解釈すると,a)集団の共存が果たされたケース,b)競争排除が起こったケース,c)集団が融合し,mtDNAだけが浸透したケースが想定され,それぞれの例として,a)沖縄諸島におけるオキナワとミナミ,大隅諸島におけるヤクとミナミ,b)奄美諸島の一部におけるアマミとミナミ,トカラ諸島におけるアマミとタカラ,沖永良部島におけるミナミ内の2つの亜系統,c)台湾や南琉球,トカラ諸島北部の一部の島嶼におけるミナミの亜系統,などが挙げられる.また,前年度に詳しい分布調査を実施した屋久島のミナミについては,異なるmtDNA亜系統に属する2集団が認められ,この種が独立に2度,同島に侵入した可能性が示唆された.今のところ,これらの亜系統間の接触は認められないが,ミナミとヤクの間では交雑が進行しており,現在進行中の2次的接触の例として,今後の集団の動向に興味が持たれる.奄美諸島の4つの無人島と台湾に渡航し,ヤモリ類の採集を行った.標本の分析の結果,奄美諸島の2島嶼にはミナミヤモリのみが,残る2島嶼にはタカラヤモリ型未記載種のみが生息し,その地理的配置も不連続であることが明らかになった.2種の生息環境は島をこえて大幅に重複していたことから,競争排除がこのような分布パターンの形成に強く寄与したと考えられた.一方,台湾の調査では台中県の山岳地から通常のミナミヤモリと体色が異なる標本が得られた.これらは2つのアロザイム遺伝子座(PgdhとPep-lp)において特異な遺伝的特徴を示したことから,その分類学的な扱いをめぐって形態的にも検討がなされるべきものである.しかし同時に,台湾西部の丘陵地ではヤモリ属の生息密度が極めて低く,多数の地域標本に基づき集団間の直接的な干渉を調査するのが困難であることも分かった.翻ってこれは,上述の遺伝型がパッチ状に隔離されて生じた可能性を示唆しているともいえる.琉球-台湾地域のミナミヤモリ種群を対象としたmtDNAの分析の結果,塩基置換率が数パーセントに及ぶ深いレベルのハプロタイプ多型が認められた.しかし,変異の地理的パターンは複雑で,トカラ諸島や先島諸島,台湾の一部の集団が地理的に入り交じるなど,アロザイム分析の結果との齟齬が見られた.このような状況は,本種群がいったんは地理的に分化しながらも,その後,複数次に渡って分散し,部分的に集団の融合を起こしてきた可能性を強く示唆している。次年度のさらなる分析により,その全貌を解明する必要がある.この他,密な採集により台湾東北部の遺伝型と通常のミナミヤモリの北側の分布境界を特定した.そこには,南側の境界と異なり,河川などの地理的障壁は存在していなかった.したがって両遺伝型の維持は,外的あるいは内的な自然選択が介在した雑種不和合性によっていると推察された.奄美諸島の2つの無人島でヤモリ類の採集調査を行った.標本分析の結果,江仁屋離島の標本は全てタカラヤモリ型未記載種,木山島の標本は全てミナミヤモリと同定された.これに前年度の調査結果と併せると,奄美諸島では,面積が大きな島に2種が,小さな島には一種だけが分布すると言うことができ,さらに,両種の分布パタンに地理的な規則性がないことから,全体として不規則なチェス盤型分布になっている見なすことができる.このような状況から,奄美諸島においては2種間の競争排除がヤモリの分布パタンの形成に大きく寄与してきたと考えられた.mtDNAの変異分析の結果は,島嶼集団間の分化程度がミナミヤモリでより小さいことを示しており,この種が後からの侵入者であることを示唆している.従って,このチェス盤型分布は,タカラヤモリ型未記載種によるミナミヤモリの侵入の制限と,ミナミヤモリによるタカラヤモリ型未記載種の駆逐がその要因だと捉えることができる.一方,沖縄諸島に分布する2種(ミナミヤモリとオキナワヤモリ[仮称])では,少なくともオキナワヤモリのみが分布する島は知られていないうえ,非常に小さな島でも両者が共存しているケースもあることが分かっている.mtDNAの分析結果から,やはりミナミヤモリが新しい時代の侵入者であることが示唆されたが,この地域ではオキナワヤモリの存在はミナミヤモリの侵入の妨げにはならなかったと推測される.

2種が共存する小島嶼ではオキナワヤモリの体サイズが大型化していることから,沖縄諸島で接触した2種はなんらかの資源分割によって共存を果たしていると予想される.この他,台湾東北部の遺伝型と通常のミナミヤモリの関係について遺伝分析を進めたところ,両者の間には非常に狭い交雑帯が存在することが示唆された.この結果から,両者は雑種崩壊が起きている狭い地域を介して,その境界が保たれていると考えられた.琉球・台湾地域のヤモリ属のサンプルについてmtDNAの部分配列を決定し,系統地理解析を行った.その結果,この地域のヤモリ属は,1)オキナワヤモリ・アマミヤモリ(以下,種名の「ヤモリ」は省略)の系統と,2)それ以外の系統とに大別され,後者の中にはさらに,2-1)ヤク・タカラ系統,2-2)台湾東北部の未記載種の系統,2-3)ミナミの系統の3つが認識された.このうち1と2,あるいは2-3と2-1,2-3は分布範囲が大きく重複する.さらに,2-3のなかには少なくとも3つの亜系統が認識され,それらも互いに分布域が広く重複していた.一方,一地域に異なる亜系統が混在するケースは見出せなかった.これらの結果から,ヤモリ属は東アジア島嶼域において少なくとも5度に渡って分化と分散を繰り返し,そのなかで同種内の亜系統や異種の間で2次的接触が頻繁に起こってきたと推定された.2次的接触に対する当該集団の反応について,アロザイム法の結果もあわせて解釈すると,a)集団の共存が果たされたケース,b)競争排除が起こったケース,c)集団が融合し,mtDNAだけが浸透したケースが想定され,それぞれの例として,a)沖縄諸島におけるオキナワとミナミ,大隅諸島におけるヤクとミナミ,b)奄美諸島の一部におけるアマミとミナミ,トカラ諸島におけるアマミとタカラ,沖永良部島におけるミナミ内の2つの亜系統,c)台湾や南琉球,トカラ諸島北部の一部の島嶼におけるミナミの亜系統,などが挙げられる.また,前年度に詳しい分布調査を実施した屋久島のミナミについては,異なるmtDNA亜系統に属する2集団が認められ,この種が独立に2度,同島に侵入した可能性が示唆された.今のところ,これらの亜系統間の接触は認められないが,ミナミとヤクの間では交雑が進行しており,現在進行中の2次的接触の例として,今後の集団の動向に興味が持たれる.
β遮断薬のシトクロムP450自殺基質としての作用機構と肝初回通過代謝における意義

β遮断薬プロプラノロール(PL)をラットに5日間経口投与し、肝ミクロゾーム画分(Ms)を調製した。同Msの薬物代謝酵素活性を、P450各分子種の特異性の高い基質を用いて測定したところ、PL連続投与により、PL4、5、7位水酸化、デブリソキン4位水酸化等、CYP2D酵素の関与する活性が選択的に低下した。一方、Western blot法により各P450分子種含量を測定したところ、CYP2D酵素を含む測定したいずれの分子種についてもPL連続投与による顕著な含量低下は認められなかった。このことかPL連続投与により、CYP2D酵素が選択的に、しかも含量変動を伴わずに活性低下することが示され、同酵素の不活性化が示唆された。そこで、精製CYP2D酵素を含む再構成系を用いて、PLの阻害効果を検討したところ、同酵素のPL4、5および7位水酸化活性は、NADPH存在下においてのみ、PLとの反応時間に伴い、一次速度に従って低下することが示された。また、同条件で^3H標識PLの代謝物のタンパクへの共有結合が認められ、SDS-PAGEにより、結合タンパクは主にP450自身であることが示された。さらに、CYP2D酵素の活性低下は、同酵素に対する共有結合量と良く対応していることから、CYP2D酵素により生成した活性代謝物が同酵素の活性部位に共有結合し、不活性化すること、即ち、PLがCYP2D酵素の自殺基質となることが示唆された。次に、ラット肝灌流法を用いてPL代謝を測定したところ、PL連続投与したラット肝では、定常状態下におけるPLの肝除去率が顕著に低いこと、またこの肝除去率の低下は、肝MsのPL代謝kineticパラメータから定量的に予測しうることが示された。この結果から、PLによるCYP2D酵素の不活性化は、PLを含むCYP2D酵素の基質となる薬物の初回通過代謝に影響を及ぼす可能性が示された。
プラスミノーゲン・アクティベータ・インヒビター-1の眼内血管新生に対する効果

プラスミノーゲン・アクティベータの阻害剤、アミロライドを用いて眼内血管新生に対する効果を検討する実験を行った。低酸素網膜症モデルは、C57b1/6 wild typeマウスを生後7日目に母マウスと一緒に酸素濃度を75%に保った箱に5日間入れ、再び大気酸素濃度下に取り出してアミロライドあるいは溶媒のみを眼内注入した後5日間生育させ、仔マウスに低酸素網膜症を作った。眼球摘出後に厚さ10μmの薄切切片を作製してlectin染色を行うと、90%以上の眼球で硝子体腔内に伸展する網膜新生血管が観察された。この網膜新生血管はアミロライドを眼内注入した群と対照群の間で有意差はみられなかった。脈絡膜新生血管モデルでは、生後6週のC57b1/6 wild typeマウスにアミロライドあるいは溶媒を眼内注入した後、波長527μm、出力100mW、スポットサイズ100μmのレーザーを用いて1眼あたり3か所に強度レーザー光凝固を行ってBruch膜を断裂させ、2週間後に脈絡膜新生血管を計測した。厚さ10μmの連続薄切切片を作成してlectin染色を行い、容積を測定して比較するとアミロライドを眼内注入した群では対照群より大きな脈絡膜新生血管が観察された。VEGF誘導網膜新生血管モデルとして、Rho/VEGFのheterozygousにC57b1/6マウスを掛け合わせ、Rho/VEGFとwild typeの仔を得る。生後5日目にアミロライドを眼内注入し、低酸素網膜症モデルと同様に網膜下新生血管の個数と総面積を測定した。対照群に比べて、アミロライドを眼内注入した群では有意に網膜下新生血管の個数が少なく、総面積は小さかった。線溶系酵素であるプラスミノーゲン・アクティベータの活性を、その阻害剤であるアミロライドを用いて抑制することによって眼内新生血管を抑制しうる可能性が示された。プラスミノーゲン・アクチベーター・インヒビター-1(PAI-1)遺伝子組み替えマウスを用いた実験を行った。低酸素網膜症モデルはPAI-1遺伝子欠損マウス(PAI-1 -/-)とC57bl/6 wild typeマウス(PAI-1 +/+)を掛け合わせてPAI-1 -/+を作成し、これをPAI-1 -/-と掛け合わせてPAI-1 -/+とPAI-1 -/-の仔マウスを得た。またPAI-1遺伝子過剰発現マウス(PAI-1tg)のヘテロ体をC57bl/6 wild typeマウスと掛け合わせ、PAI-1tgとwild typeの仔を得た。生後7日目に母マウスと一緒に酸素濃度を75%に保った箱に5日間入れ、再び大気酸素濃度で5日間生育させ、仔マウスに低酸素網膜症を作った。この網膜新生血管はPAI-1 -/+とPAI-1 -/-およびPAI-1tgとwild typeの間で有意差はみられなかった。脈絡膜新生血管モデルでは、PAI-1 -/-とPAI-1 -/+を掛け合わせてPAI-1 -/+とPAI-1 -/-の仔マウスを生後6週まで生育させ、波長527μm、出力100mW、スポットサイズ100μmのレーザーを用いて1眼あたり3か所に強度レーザー光凝固を行ってBruch膜を断裂させ、2週間後に脈絡膜新生血管を計測した。厚さ10μmの連続薄切切片を作成してlectin染色を行い、容積を測定して比較するとPAI-1 -/-ではPAI-1 -/+よりも大きな脈絡膜新生血管が観察された。またPAI-1tgではwild typeより大きな脈絡膜新生血管が観察された。脈絡膜新生血管モデルではPAI-1欠損でも過剰発現でも大きな新生血管が観察された。

VEGF誘導網膜新生血管モデルとして、Rho/VEGFのheterozygousにC57b1/6マウスを掛け合わせ、Rho/VEGFとwild typeの仔を得る。生後5日目にアミロライドを眼内注入し、低酸素網膜症モデルと同様に網膜下新生血管の個数と総面積を測定した。対照群に比べて、アミロライドを眼内注入した群では有意に網膜下新生血管の個数が少なく、総面積は小さかった。線溶系酵素であるプラスミノーゲン・アクティベータの活性を、その阻害剤であるアミロライドを用いて抑制することによって眼内新生血管を抑制しうる可能性が示された。
脂質過酸化物による細胞老化メカニズムと細胞内抗酸化系

現在、日本を始め世界中で高齢社会を迎えており、高齢者疾患である老人性認知症が問題となっている。本研究目的は、老化メカニズムを明らかにし、認知症への対応策への足がかりとすることである。その目的のため、神経細胞モデルのPC12細胞への脂質過酸化物添加による影響を検討した。その結果、脂質過酸化物は細胞、特に細胞膜を損傷させた後、微小管の機能を抑制していた。また、細胞膜に影響を及ぼした脂質過酸化物はさらに細胞内抗酸化系酵素活性を上昇させることが明らかとなった。実験目的としては、in vivoでの研究を目指し、リン脂質過酸化物が動物細胞にどのような影響があるかを細胞膜並びに抗酸化系に注目し実験計画を立てた。本年は、リン脂質過酸化物(PO)を添加した培地でのPC12細胞への細胞体・細胞膜およびチューブリン-微小管系への影響を検討した。PC12細胞は、神経成長因子を添加すると分化して神経突起を伸展させるため、分化前細胞と分化後細胞の両方への影響を検討した。まず、具体的方法としては、細胞体の生育状態を位相差顕微鏡により観察した。すると、50μMのPOを添加すると分化前細胞では細胞数の減少が見られたが、生細胞も多数確認された。しかし、分化後細胞では、同じPO濃度を添加すると添加する前には伸展していた神経突起の崩壊が見られた。また、細胞が凝集しており、多くの死細胞が確認された。このことより同じPO濃度の添加でも分化後細胞のほうがより損傷をうけやすいことが観察された。次に、WST-8法により、細胞の生育割合を測定した。すると分化前細胞ではPO70μM以上で生育割合が減少しており、分化後細胞ではPO50μM以上で生育割合が減少した。次にPO添加による細胞膜への影響をみるために、LDH活性測定法により膜損傷率を算出した。LDH活性測定法は、乳酸脱水素酵素を測定する方法で、細胞に障害を受けると培地中にLDHが逸脱するため、細胞膜に損傷を受けた細胞の割合を算出することができる。この方法で膜損傷率を算出すると、分化後細胞では、PO濃度依存的に膜損傷が見られた。分化前細胞では高濃度のPO添加で膜損傷が見られた。これらの結果より、細胞は細胞膜に損傷を与えて、細胞生育ならびに形態維持に障害をあたえていると考えられた。また、分化前細胞と分化後細胞を比較すると、分化後細胞のほうがより損傷を受けていることから、POのターゲットは神経突起に多く存在している微小管であることが示唆された。リン脂質過酸化物が動物細胞にどのような影響があるかを明らかにすることを目的として細胞,細胞膜並びに抗酸化系に注目し実験計画を立てた。昨年度はリン脂質過酸化物(PO)を添加した培地で生育したPC12細胞への細胞体・細胞膜およびチューブリン-微小管系への影響を検討し, POのターゲットが微小管であることを明らかにした。そこで本年度は, POが細胞内抗酸化酵素に及ぼす影響について検討した。活性酸素を消去する酵素として,スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)とカタラーゼ(CAT)並びにグルタチオンペルオキシダーゼ(GPH Px)を採りあげた。PO濃度が0, 50, 70, 100μMとなるよう培地に添加して24, 48時間培養し,それぞれの活性を測定した。まずスーパーオキシドを消去するSODの活性はPO50, 70, 100μMで有意に上昇した。過酸化水素を水と酸素に分解する酵素であるCATの活性は, PO濃度依存的に有意に上昇した。過酸化水素を水に還元する他,過酸化脂質を還元する機能を有した酵素であるGPH Pxの活性も濃度依存的に上昇した。これらの結果を去年の結果と合わせると, POは細胞膜に損傷を与えて,細胞生育ならびに形態維持に障害をあたえていると考えられた。また, POのターゲットは神経突起に多く存在している微小管であることが確認された。そして細胞内に入った脂質過酸化物が,細胞内抗酸化酵素を活性化させていることが明らかとなった。最終年度には, DNAへの影響とタンパク合成への影響並びに抗酸化剤の効果について検討する。リン脂質過酸化物が動物細胞にどのような影響があるかを明らかにすることを目的として細胞、細胞膜並びに抗酸化系に注目し実験計画を立てた。昨年度までの結果ではリン脂質過酸化物(PO)は細胞膜に損傷を与えて、細胞生育ならびに形態維持に傷害を与えていることが考えられた。また、POのターゲットは神経突起に多く存在している微小管であることが確認された。そして細胞内に入った脂質過酸化物が、細胞内抗酸化酵素を活性化させていることが明らかになった。そこで本年度は最終年度であるので、老化予防も考慮して細胞に抗酸化剤を添加することによる影響について検討した。

抗酸化剤としては、ケルセチンとエピカテキンとアスタキサンチンの3種類について調べた。POにより劣化させた細胞に抗酸化剤を添加させることによる生細胞数の検討を行った。その結果、POにより劣化していた細胞は抗酸化剤添加により回復していた。次に、POにより劣化させた細胞のGTPase活性を測定した。GTPase活性測定とチューブリンの重合とが連動していることはすでに報告されているため、GTPase活性を測定することはチューブリン機能発現の指標となる。そこでPOで劣化させた後、抗酸化剤を添加した細胞のGTPase活性を測定した結果、ケルセチン・エピカテキン共に濃度依存的に活性の比活性は上昇した。アスタキサンチンは濃度依存的ではなかったが10μMで比活性は上昇した。GTPase活性測定が上昇した結果より、チューブリン-微小管系が回復したことを示唆している。本年度の結果をまとめると、POによって劣化した細胞への抗酸化剤添加は、細胞の生育阻害を緩和し、その時、チューブリン-微小管系の回復が見られた。この事実は、抗酸化剤の摂取は老化予防に有効であることを示唆するものである。
フレイル高齢者における交感神経の特性及びバイオマーカーとしての有用性に関する研究

本研究の目的は3つあり、交感神経がフレイル高齢者に心身の機能改善を示した作用機序を解明すること、フレイル高齢者にとって交感神経活性化は認知機能にも保護的作用を示すかを研究すること、これまでのフレイル診断基準より、申請者の手法を用いたフレイルバイオマーカーの方が臨床的応用範囲が広く、世界で汎用されるものとなりうるか検討することであった。まず、フレイル高齢者は交感神経機能が低下し、大動脈弓や頸動脈に存在する圧受容体反射異常が起こり、血圧調整機構が破綻していることを示した。これにより、起立時、運動時など本来血圧上昇が起こる状況においても血圧上昇が起こらず、リハビリテーションや運動介入時に身体機能改善効果が乏しいことを解明した。次に、交感神経機能低下は認知症診断の一助となっているが、認知症患者において、日光浴、起居時間延長など交感神経機能改善効果をもたらす介入によりリハビリテーション効果が高まることを示した。この研究で同時に認知機能(Mini-mental state examination)も緩やかに改善し、交感神経の改善が認知機能に保護的役割がある可能性を示唆した。さらに、血清レプチン値を測定し、視床下部-血清レプチン値-交感神経のフィードバック機構がフレイル高齢者では破綻している可能性を示した。健常者で認められる血清レプチン値と交感神経の関連がなくなり、フレイル高齢者の食欲低下、栄養不良を引き起こし、さらなるフレイル状態を引き起こす負のサイクルに陥っている可能性を示した。様々な角度からフレイル高齢者に対する交感神経の役割を解明し、バイオマーカーになりうる可能性を示すことができた。なお、これらの成果として平成29年度から平成30年度に査読付きの英語論文6本を発表し、国際学会発表8回、国内学会発表9回行った。その他、ガイドラインの作成・出版を行った。目的は3つで、1.交感神経がフレイル高齢者に心身の機能改善を示した作用機序を解明すること、2.交感神経活性化が認知機能にも保護的作用を示すかを研究すること、3.交感神経に着目したフレイルバイオマーカーの臨床的応用性を検討することである。1.ホルター心電図を用いた周波数解析を行い、交感神経を測定し、24時間血圧計にて自律神経の指標を測定した。フレイルとの関連のある血清レプチン濃度等と、交感神経機能とフレイルとの関連を検討した。69人の高齢者のうち、フレイル高齢者はフレイルでない高齢者より、血清レプチン濃度が有意に高値であった。さらに本来血清レプチン濃度が高値になると、視床下部を介した交感神経活性化が起こり、脂肪細胞燃焼、高代謝状態となることが知られているが、フレイル高齢者では交感神経の活性化が起こらず、フィードバック機構が破綻していることを示した。24時間血圧計と血清レプチンならびに交感神経との関連も認められず、フレイル高齢者では交感神経を含む自律神経機能の破綻を来たしている可能性を示した。これにより血清レプチンのフィードバックが起こらず、慢性炎症や筋の消耗が起こり、さらにフレイルを加速する可能性が示唆された。2.認知機能との関連では、交絡因子の影響を除いても、Mini-Mental State Examinationと血清レプチンは有意な負の関連を示し、交感神経の破綻が血清レプチンの高値状態を維持し、認知機能低下を促進する因子である可能性を示した。3.交感神経が低値であると、日中や、運動時など、本来交感神経が活性化され、血圧上昇が起こる状況であっても、フレイル高齢者において血圧上昇が認められず、縦断研究にて死亡率上昇の指標にもなっていることを明らかにした。これらにより交感神経はフレイルバイオマーカーとしての有用性を持つことが示され、実臨床で応用できる可能性を示した。平成29年度に予定していた1.老化関連因子との関連を解析(横断研究)、2.認知機能と交感神経との関連を解析(横断研究)、3.交感神経の長期的作用の解明(前向きコホート研究)の3つの研究計画について、進捗は概ね順調である。1.に関して、英文論文にて発表を行った。2.については学会報告を終了し、英文論文投稿中である。3.については平成30年度をまたがる研究であり、現在進行中であるが、データ収集と症例の追跡は順調に行えている。

さらに、血清レプチン値を測定し、視床下部-血清レプチン値-交感神経のフィードバック機構がフレイル高齢者では破綻している可能性を示した。健常者で認められる血清レプチン値と交感神経の関連がなくなり、フレイル高齢者の食欲低下、栄養不良を引き起こし、さらなるフレイル状態を引き起こす負のサイクルに陥っている可能性を示した。様々な角度からフレイル高齢者に対する交感神経の役割を解明し、バイオマーカーになりうる可能性を示すことができた。なお、これらの成果として平成29年度から平成30年度に査読付きの英語論文6本を発表し、国際学会発表8回、国内学会発表9回行った。その他、ガイドラインの作成・出版を行った。今後の推進方法は、交付申請書通りに行う。健常高齢者とフレイル高齢者での交感神経の有用性を縦断研究で確認中である。1次エンドポイントである死亡、2次エンドポイントであるフレイル状態への移行、要介護状態への移行、認知症の発症、肺炎、大腿骨近位部骨折、脊椎圧迫骨折、嚥下障害(経管栄養の開始)の発生があるか追跡を行っている。また、平成29年度の横断研究において、すでに英文論文に発表を行ったが、これとは別の横断研究結果のうち、学会報告を済ませたデータについて、英文論文を投稿中である。
民主化支援の国家・国際機関・NGO-総合的枠組の構築をめざして

90年代以降、多くの国・国際機関・NGOが民主化支援に取り組むようになり、民主化支援は援助の主要な目標の一つとなった。本研究は、民主化支援が国家のみでなく国際機関・NGOによって、幅広く行われている点に着目すし、ドナー国・国際機関・NGOの民主化支援の取り組みの実態とその背景を分析した。海外出張などによる聞き取り調査・資料収集等によって得られた現時点での知見を述べると以下の2つを挙げることができる。一つは、民主化支援が自由選挙実施後などのポスト民主化の段階に入ると、中心となるのは国家機構の整備(政府、国会、裁判所など)を行うガバナンス支援となる。民主化支援の観点からは、いかにして民主化の方向をガバナンス支援の中にインプットするかが課題となる。特に重要なのは、政治システム全体の中での政府、国会、裁判所の位置づけをそれぞれ明らかにして(政治システムが大統領制なのか議院内閣制なのかに応じて)、国家機構の整備がいかに政治の一層の民主化と整合的に行えるかを、支援全体の見取り図の中で検討することである。第二に、紛争の予防・復興を課題とする平和構築においても、民主化の視点が重要となっている。一方では、民主化支援を含めた開発援助において、紛争予防・解決の視点をいかに取り入れるかが課題となっている。他方、民主化支援の視点を平和構築(特に紛争後社会の復興において)にどのように生かしていくかが求められている。この面で多くの活動を行っているEU(欧州連合)およびUNDP(国連開発計画)においては、組織的に紛争への対処を行う部局と開発援助担当の部局の間の調整が課題として残っており、組織論の視点からの分析も重要である。本年度は研究初年度であるため、民主化支援の現状と研究動向の把握に努めた。特に民主化支援の動向をみる上で最も重要な主体の1つである欧州連合(EU)に関する調査を実施するめどがついたため、フィレンツェの欧州大学研究所(EUI)への調査を実施した。そこで得られた知見を要約すると以下のようになる。EUの民主化支援は、もとより加盟各国が行う二国間によるものが中心をなすが、国際組織としてのEU自体も無視し得ない重要な役割を演じている。人権に関する事項は、共通外交の一環として位置づけられており、EUの政策が加盟各国の政策となっている。民主化それ自体に関しても、次第にEU共通の政策文書が採択されるようになってきており、EU自体が政策決定の主要な主体としての役割を果たしている。具体的な民主化支援のプログラムについては、特に中・東欧向けのものが重要である。ポーランドとハンガリーの加盟候補国(当時)に対する民主化促進支援プログラム(PHARE)がその中でも中心的な役割を果たした。E加盟を実現させるための行政機構の整備を支援する技術協力プログラムは、民主化支援の一環としても重要な位置をしめている。アフリカなどヨーロッパ諸国による植民地化を経た諸国(ACP諸国)に対しては、コトヌー協定によって開発援助の枠組みが定められているが、その中で民主化が一つの優先事項として取り上げられており、選挙支援・議会支援などの具体的な支援プログラムが実施されてきている。残された研究課題としては、EU加盟国による民主化支援とEU自体による民主化支援の関係について分析を深めることがある。(了)本年度は研究2年目であり、初年度に行ったEUによる民主化支援政策の分析を更に進めるとともに、他の国際機関による民主化支援政策の分析をも進めることを意図した。そのため、本年度はベルギー等での現地調査を実施した。EU関係者などからの聞き取り調査によって、前年度の課題であったEU委員会による支援とEUメンバー国の支援の関係について研究を深めることができた。その結果、EU委員会と、メンバー国諸国の外交政策の調整を担当する理事会事務局の間でほとんどコミュニケーションがなく、EU内部においても調整が必ずしも十分に行われていないことが明らかになった。

EUによる民主化支援政策の分析にあたっては、EU委員会・理事会・メンバー国という三層構造に着目しなければいけないことが明らかになった。他の民主化支援に関わる主体として、国連開発計画(UNDP)が重要であるが、本年度は上記海外出張において、極めて短期間であったが国連開発計画オスロ・ガバナンス・センターを訪れ、同センターの活動の概要について同センターの所長をはじめとするスタッフと意見交換を行った。その結果、同センターは、現在ではUNDPの柱の一つとなっている「民主的ガバナンス支援」において、特に紛争と民主的ガバナンスの関係に最近注目が集まっていることが理解できた。またUNDPにおいて民主的ガバナンスを援助プログラムの中でメインストリーム化することがいかに困難であるかも判明した。(了)本年度は、近年問題となっている紛争後社会における民主化の課題に国際社会はいかにこたえたらよいのかという問題を中心に研究を進めた。民主化支援の総合的枠組みを構築するためには、国際社会にとって焦眉の課題である復興支援・平和構築における民主化支援の意義と限界を明らかにすることが必要と考えられたからである。幸い本年度はかねてより準備してきた欧州委員会の支援による「EUインスティテュート関西」が発足したため、副代表としてその統括業務にあたるとともに、オープニング記念国際シンポジウムとして「人道危機と市民社会の役割」(2005年10月3日開催)を企画し、モデレーターを務めた(英語による報告書あり)。このシンポジウムでは、東ティモールなど紛争後社会における民主化の過程においてNGOなど市民社会の国際的なネットワークが果たした役割を議論すべく、内外の著名な研究者・実務家と協議を重ねるなどして準備を進めた。この国際シンポジウムによって、民主化支援における諸国家・国際機関・NGOの複雑な関係がかなりの程度明らかになり、また今後更に探求すべき課題が浮き彫りになったと考えている。また内外の専門家とのネットワークを形成することができ、今後の本研究の進展に大いに有益であった。本年度はこうした一連の業務のため、予定していた海外出張を延期せざるをえなかった。したがって、本研究の成果の公表は、本年度予定していた海外出張を来年度に行い、インタビューなどによる最終的なデータ収集を行った後にせざるをえなくなった。本年度は、研究最終年度であったが、予定していた海外での調査を実施して最終的な調査を行うことができた。その概要は以下の通りである2006年6月11日から18日まで米国のニューヨーク、ワシントンへの出張による調査を実施した。ニューヨークでは国連開発計画(UNDP)にて、民主化支援を担当する部局である開発局の局長、開発局民主的ガバナンス・グループの責任者、危機回復・復興局の担当者らから聞き取り調査を実施した。特にハーバード大学から出向した民主的ガバナンス・グループの責任者とは研究者同士ということもあり、つっこんだ意見交換もできた。またワシントンでは、ブルッキングス研究所、米州開発銀行を訪問し、民主化・ガバナンス支援について調査を実施した。これらの調査を通して、得られた点を概括的に述べると次の通りである。
タンパク質マップの類似度によるカブトガニ類の系統解析

本研究は、カブトガニ類の系統関係を調べる一つの方法として、筋肉組織などのタンパク質組成を網羅的に比較することを目的とするものであった。そのために二次元電気泳動で得たアクリルアミドゲル製のタンパク質マップにパーソナルコンピューターを使用して画像処理をほどこし、2つのマップの類似度を求めることを第一の目標とした。しかしながら、次の2つの重大な難問が存在し現在までのところ画像処理したマップから類似度を求めることに成功していない。1.染色・脱色後のアクリルアミドゲル上のバックグラウンドの除去が、現有のソフトウェアーでは困難であること。2.画像処理比較の可能な状態(画像合成などが可能な状態)に、2つのタンパク質マップを仕上げることがほとんど不可能なこと。「1」については、バックグラウンドのほとんどない染色法(Picrate染色法)を試み、肉眼的にほとんどバックグラウンドを意識しない程度のマップを作くれた。しかしこのようなマップでもタンパク質スポットの密な部域と粗な部域では、前者のバックの輝度(濃度)が後者のスポットの輝度と差がないかあるいは後者の方が輝度が高く(この場合は、濃度が低い)なっていて、正しく画像処理が行なえなかった。この輝度(バックグラウンド)の問題はソフトウェアの改良により解決が可能と思う。「2」については、電気泳動法そのものの技術的な問題なので解決は困難と思われる(ただし大型コンピューターでは、ソフトウェア的に処理が可能かもしれない)。2つのマップの類似度をスポットの網羅的比較で求めることは、「1」の問題が解決すれば、両者を混ぜて泳動した第三のマップを作れば、現在の電気泳動の技術レベルでも可能である。
近世社会における地図作製・流通過程の研究

本年度は、本研究計画のまとめとして博士学位請求論文を執筆することを主たる目標とし、主に次の3つの研究を遂行して、各種の成果を得た。一つ目は、英語圏における歴史地理学研究の動向を踏まえた、地図の社会史的研究の方法論的検討である。これまで進めてきた、英語圏における歴史地理学研究の入門書Key Concepts of Historical Geography (Sage, 2014)の共同翻訳が成った。その結果、「自然」という概念の批判的再検討が包括的な災害(史)研究にとって有効であること、また、地図を含む図像資料の歴史的な構成過程の分析が、視覚化された地理の批判的な再解釈に有効であることを確認できた。これらの議論は、日本の地図史研究においても理論的基盤をなすものであるということができ、学位請求論文においても言及した。二つ目は、出版地図資料の補充調査である。学位請求論文としてとりまとめるにあたり、刊行大坂図・刊行災害図の未調査資料の現物調査をおこない、書誌学的分析のデータとした。その際に得られたデータは、基本的には、これまでの調査で得られた内容を支持するものであった。ただし、1802年の淀川水害において刊行された水害図については、これまで未発見であった異本を確認できた。そのため、当該の資料の存在に基づき、出版の経緯を検討し直した。三つ目は、河川流域および山地を対象とした手描き地図資料に関する補充調査である。水利・治水に関する絵図および関連資料については、河内国狭山池に関する「池尻田中家文書」の資料を追加調査した。その結果、18世紀後半から19世紀初頭における、絵図に留まらない文書・記録類の収集の様相を把握した。また、上方地域との比較として、愛媛県南予地域における17世紀中頃に作製された山地絵図・模型を調査し、作図に際して作製された測量記録や当該期の山地管理関係資料を収集した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、1、大坂の板元による地図出版の分析、2、大阪狭山市周辺地域における河川(溜池)図類と関連史料の分析を課題に設定し研究をすすめた。1は、刊行大坂図の記載情報と板元の販売戦略との関係を分析した。これにより、本屋仲間に所属する地図板元が仲間制度の下で寡占的に大坂図を出版し、その板元間関係が刊行地図の情報に影響を与えた点を明らかにした。また、同じく大坂の板元が関与した、1802年刊行の水害図『摂河州水損村々改正絵図』の出版過程を『大坂本屋仲間記録』から検討した。この事例は、刊行大坂図において確認できる上記の地図出版の特質が、異なるスケール・対象を描く刊行地図においても見出せること、また、板元が自店の商品ラインナップとして、異なるスケール・対象を描く地図と関連付けて特定の地図を出版していた可能性を示すものとして重要といえる。さらに、大坂の板元が関わった刊行地図の調査の一環で、香川県高松市の屋島名勝調査に参画し、屋島を描く近世・近代地図、そしてその記載情報との関係が想定される地誌・名所案内記を分析した。それにより、刊行大坂図出版の特質と共通する、地図と地誌・名所案内記との相互関連を見出すことができた。2は、狭山池(大阪府大阪狭山市)の近世における管理関係史料群「池尻田中家文書」を取り上げ、絵図資料の悉皆的調査、複数回にわたる関連史料・実地の調査をおこなった。その結果、狭山池の管理を担った池守が、狭山池の支配・水利に関連して、幕府・領主、あるいは流域の村々が作製した地図を、意図的に収集・蓄積するよう活動していたことが明らかになった。この調査の過程で、「池尻田中家文書」から、狭山池の支配・管理に関与した狭山藩・大坂町奉行所の交渉過程の記録を複数見出すことができ、それらを翻刻・分析した。これにより、狭山池関連絵図の作製背景をなす、江戸幕府上方治水の政治史的過程を把握できた。大坂の板元による地図出版の分析については、刊行大坂図・水害図ともに、地図資料そのもの、及び本屋仲間関連史料の分析が予定通り進められた。刊行河川図・国絵図などほかの事例についても分析を広げておく余地があるが、屋島関連絵図の分析をおこなったこともあり、特に刊行大坂図・水害図と関連する範囲では、必要な分析を概ね満たしているものと思われる。大阪狭山市周辺地域における河川(溜池)図類と関連史料の分析については、地図資料の悉皆的調査を予定通り終えることができた。関連史料の分析は滞りなく進められ、当初2年目に予定していた、河川図作製の背景をなす幕府政治史の動向についても分析にすでに着手することができている。次年度はこれをさらに深め、議論のとりまとめを優先して図りたい。計画に比べ、刊行水害図の議論に関する論文投稿に向けたとりまとめがやや遅れているが、これは、上記の河川図作製の背景の分析と重なる領域について、調査研究を深める必要があるためである。その領域の分析自体が予定年次より先行して着手できている状況からすれば、次年度にはそれを踏まえて議論を取りまとめ、論文を投稿することが可能な状況と判断される。本年度は、手描き河川図の作製背景にある幕藩領主による広域支配・河川管理そのものについて、主に検討を進めた。

まず、前年度までの成果を踏まえて、「池尻田中家文書」の河内国狭山池の管理関係史料に含まれる、狭山池治水をめぐる狭山藩と幕府(大坂町奉行所、幕府勘定所)・岸和田藩との交渉記録をより詳細に分析した。その結果、18世紀初頭の上方地域における治水制度の再編期に、個別領主である狭山藩側は池の治水の改善による自領の存立維持を求め、幕府側は河川管理の管轄区域再編を含めて奉行所の政務負担軽減と治水の強化を目指していたこと、そして、その両者の目的を達するため、幕府が大名預所制度を介して狭山藩に広域的な河川支配の一区域を担当させていたことを明らかにした。次に、本年度は、河川流域や山地など広域におよぶ地域の支配に関わる手描き地図資料の残存状況を把握するため、諸地域の資料所蔵機関などで調査をおこなった。この一環で、京都府舞鶴市による市域に関わる絵図資料の調査研究に参画し、幕府・藩による海の把握に関係する国郡・藩領絵図について概観するとともに、特に重要な資料について調査分析をおこなった。なお、前年度に予定していた、大坂町奉行などの作成にかかる河川支配関連資料の収集・調査については、より広い地域間比較に適した事例収集のほうが有効であると判断し、上記の調査に代替した。一方、刊行地図との関連という点においては、1802年の淀川水害にかかる水害図の作製・出版過程をさぐるため、沿岸の各自治体史の記載を参照し、水害そのものの被害状況や幕府および村々の対応を把握する作業をおこなった。また、三井文庫・刈谷市中央図書館ほか各種機関に所蔵されている災害図・摺物などの資料を調査し、災害図・摺物の全体的な出版動向と、そのなかでの水害関係出版物の位置づけを評価するための基礎的な作業をおこなった。手描き地図とその作製の背景をなす支配・行政に関する調査・分析に関しては、主たる対象地である大阪狭山市周辺地域について、論文として成果を公表することができた。また、他地域の事例についても、愛媛県南部地域などで関係資料を広範囲に調査・確認することができ、特に、舞鶴市域については一部資料の分析をおこなうことができた。これにより、本研究課題の総まとめに必要な、主要対象地域(大坂周辺地域を中心とした畿内)の成果と比較対照できる事例を見出すことができた。刊行水害図の議論に関しては、前年度に課題としていた治水・河川管理の実態との関連について、上記の分析により概ね明らかにすることができた。刊行水害図を災害図全般の出版動向のなかに位置づける作業については、なお残されてはいる。しかし、刊行図を所蔵する主要な機関における所在調査については大部分を済ませることができた。また、災害摺物コレクションを所蔵する機関での調査もおこなうことができ、次年度に、災害図の出版動向を検討するための基礎的作業を十分に実施できたといえる。以上から、前年度の課題をおおよそクリアしつつ、次年度におこなう予定の手描き地図における他地域との比較、また、災害図の出版動向における刊行水害図の位置づけ作業の準備を一定程度おこなうことができたと判断できる。本年度は、本研究計画のまとめとして博士学位請求論文を執筆することを主たる目標とし、主に次の3つの研究を遂行して、各種の成果を得た。一つ目は、英語圏における歴史地理学研究の動向を踏まえた、地図の社会史的研究の方法論的検討である。これまで進めてきた、英語圏における歴史地理学研究の入門書Key Concepts of Historical Geography (Sage, 2014)の共同翻訳が成った。
木質構造体の動的応答に及ぼす接合部の「あそび」の影響

まず、接合部の「あそび」が生じるメカニズムを実験的に把握する目的で、集成材による木質構造体の接合部の静的加力試験を行った。この結果、小荷重においても接合部には微少な「あそび」が必ず存在し、「あそび」の量は前段階最大荷重と関係があることが明らかになった。この結果に有用性があると判断されたので、日本木材学会40周年記念大会(1995年4月、東京)において口頭発表し、「橋梁」(1995年6月号,P. 88-91)に投稿した。接合部の「あそび」が生じるメカニズム及び強度発現機構を理論的にモデル化する目的で、在来軸組構法における接合部の模型を加力試験に供し、非線形領域に及ぶ荷重変位履歴曲線を得た。独自に考案した変位戻遅延係数αおよび前履歴最大荷重を導入して、実際に同接合部に適用した結果、接合部の「あそび」の挙動およびそれが生じる様子をかなり忠実に再現でき、数値化に成功した。本手法が有用性の高いものであると判断されたので、木材学会誌に投稿準備中である。次に、接合部にボルト併用挿入金物を用いた木質構造壁体模型に対して振動実験を行い、接合部の「あそび」の大小が固有振動数には影響が少なく、減衰定数に大きく影響することを明らかにし、その実験式を提案した。本実験結果は有用性が高いものであると判断されたので、日本木材学会40周年記念大会(1995年4月、東京)において口頭発表した。また、在来軸組構法による耐力壁体模型について接合部の「あそび」が発生するメカニズムを考慮に入れた動的応答解析手法を考案し、実際の地震力に相当する衝撃力が作用した場合に適用し、構造体の動的応答値を推定した。その推定結果は実験結果とよく一致し、本手法が妥当性の高いものであることが裏付けられた。本手法の有用性は極めて高いものであると判断されたので、木材学会誌へ投稿準備中である。さらに、在来軸組構法による実大構造躯体について構造実験を実施し、接合部の「あそび」と固有振動数をはじめとする動的応答との関係を明らかにした。本実験結果は有用性が高いものであると判断されたため、第46回日本木材学会大会(1996年4月、熊本)において口頭発表を行う予定である。
進化的計算アルゴリズムのゲノム情報工学への応用

本研究は,遺伝子発現アレーによって観測される遺伝子の挙動から、生化学ネットワークのモデルを推定するツールを開発した。まず、数理モデル化の前提として比較的低次のネットワークに適用可能な汎用性の高いモデルを選択し、感度解析や情報量規準、専門知識の導入などによるモデル選択基準を準備した。それらを踏まえ観測データに基づき数理モデルのパラメータを最適化するヒューリスティクスを開発した。この手法は分布推定アルゴリズム(EDA)に基づき、数十ノード程度のネットワークへ応用に適す。EDAは目的関数の景観を解析しながら探索を行うことが可能であり、非線形モデルの推定に適している。人工データ、パブリックデータ(大腸菌のトリプトファン反応発現データ)の解析を行った結果、正しいモデル・既存知識と概ね一致するモデルを高い確率で生成し、手法の妥当性が示された。このアルゴリズムはクラスタリング、視覚化ツールと共に、遺伝子発現データ解析ツールとして提供している。さらに実用的な数百ノードの遺伝子ネットワーク推定に向け、理論的な準備を行った。まず、超高次数理モデルのリバースエンジニアリングの解を比較的低次の部分問題の解からヒューリスティックに再構成できることを示した。さらに人工データにおいて部分問題が、非線形性、非分離性、多峰性等の特徴を持つことを複数の探索手法によるランドスケープ解析を適用して得た。これを踏まえ、多峰性関数の最適化を効率的に行う遺伝的アルゴリズムを開発した。多数のベンチマークにおいて手法の有効性が示された。現在、高並列アーキテクチャへの実装を準備している。本研究は遺伝子発現データを基にした生化学ネットワークのモデル化を目的とするが、今年度の実施した計画では発現データを離散時間系、微分方程式系モデルへ効率的にフィッティングする逆問題の解法アルゴリズムの部分構造を推定する部分にもっとも大きな進展があった。これは拡張した分布推定アルゴリズム(EDA)のコードを新しく開発したことによる。この探索手法では探索点集合を用いて目的関数の景観を分析しながら最適化を行うため、定式化されていない、遺伝子ネットワークのようなドメインを探索するのに適している。本手法では複雑な景観に対応できるようスプラインを用いた分布推定を採用した結果、関数最適化のベンチマークおよび遺伝子発現シミュレーションの解析において成績の向上が見られた。また、他の部分では、モデル選択基準として複数の情報量基準を比較した結果から、目的に適した最適化関数を選択し、アルゴリズムに必要な修正を加えた。さらに課題であった既存知識の挿入による探索の効率化をドメイン内での人為的なアトラクタの生成という形で実装し、有効性を確認することができた。さらに、実装したアルゴリズムのベンチマークとしてパブリックデータである大腸菌のトリプトファン反応における遺伝子発現データの解析を行った。結果は既存の知識とおおむね一致し、生物学的な妥当性を確認することができた。現在、新しく開発したコードを既存のインターフェイスで利用できるようによりポータブルな言語への移植作業も進行中である。