hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北方圏における地域企業の産業クラスター形成に関する研究

北海道から極東ロシアまでの北方圏における、北海道地域企業の産業クラスター形成と極東ロシア地域とのリンケージ・需要搬入による継続的活性化、地域ブランド強化の現状と方策を究明した。その結果、次のような知見が得られた。(1)産業クラスター形成における企業家活動、地域オープン・イノベーションのユニークな重要性。(2)地域ブランド・マネジメントにおける新規顧客とリピート顧客の異質性、各々で異なったアプローチを適用することの重要性。(3)北海道と極東ロシアとの地域間国際交流に関して、特に住宅・住宅建材分野でのロシア極東地域の現状の厳しさと長期的視点の重要性。1地域企業研究の包括的レビュー経営組織論、経営戦略論、マーケティング、管理会計論の分野から地域企業を分析対象とした研究をレビューし、研究チームによる研究打合せを重ね、地域企業研究の今後の方向性を明示的に提起した。また、道内クラスターに関する一次資料・二次資料を網羅的に収集し小樽商科大学附属図書館に保管した。2北海道の地域企業および研究機関・団体への聞き取り積雪寒冷地域特有の事業を展開している北海道の地域企業や関連団体への聞き取り調査を実施した。とくに、極東ロシアとのリンケージを実行ないしは模索している住宅関連企業4社に対して重点的に聞き取り調査を実施した。この4社は、これまでの調査によってわかる限りであるが現在北海道内においてロシア関連ビジネスを展開する企業の5社のうちの4社である。さらに、北海道内とロシアとのビジネス交流を促進させているHIECC(旧北方圏センター)およびNPO法人ロシア極東研、フード特区機構に対するインタビューおよび意見交換会も実施した。その結果、現在における北海道とロシアのビジネス交流の実態と今後の展開の見通しが明らかとなった。3極東ロシア地域への現地調査次年度以降の現地調査に向けた情報収集に努めた。具体的には平成25年度内にサハリンで展開する住宅関連企業の現地調査の実現に目途がついた。4行政機関・研究機関との連携の模索HIECC(旧北方圏センター)およびNPO法人ロシア極東研との綿密な連携を図り、意見交換および次年度以降のワークショップの開催とシンポジウムの開催に向けて合意した。5研究成果の公表地域ブランディングおよびクラスターの資料整理に関する研究成果を適宜公表した。1地域企業研究の包括的レビュー:経営組織論、経営戦略論、マーケティング、管理会計論の分野から地域企業を分析対象とした研究をレビューし、研究チームによる研究打合せを重ね、地域企業研究の今後の方向性を明示的に提起した。また、クラスター形成において重要な企業家活動に関する研究レビューも行った。さらに、道内クラスターに関する一次資料・二次資料を網羅的に収集・整理し小樽商科大学の地域連携機関、ビジネス創造センターにて保管した。2北海道の地域企業および研究機関・団体への聞き取り:積雪寒冷地域特有の事業を展開し極東ロシアとのリンケージを実行している北海道の地域企業や関連団体への聞き取り調査を実施した。とくに、道内でクラスター形成を主導する団体、NPO法人札幌ビズカフェへの聞き取りをおこなった。さらに、北海道内とロシアとのビジネス交流を促進させている各種団体に対する意見交換会も実施した。その結果、現在における北海道とロシアのビジネス交流の実態と道内のクラスター形成に関する今後の展開の見通しが明らかとなった。3極東ロシア地域への現地調査:モスクワおよびサハリンへの現地調査を実施した。サハリンでは、日本との連携を行っている住宅メーカー、住宅関係の協会、行政、北海道銀行の現地駐在事務所への聞き取り、道北物産展への現地視察を行った。その結果、サハリンと北海道のリンケージの実態が明らかとなった。4研究成果の公表:地域企業および企業家活動に関する研究成果を適宜実施した。また、その成果のうち、査読論文としての公表が1本、その他論文が1本、さらに、道内のクラスター形成、地域企業の分析成果を書籍として公表した。北海道における地域企業の産業クラスター形成に関して、笹本・加藤(2015)は、北海道において「食クラスター」等で近年注目される6次産業化のケーススタディを行った。具体的には「パイオニアジャパングループ」の事例分析を行った。同社は、「惣菜の総合メーカー」という企業ドメインに基づき、地域の「食」資源を活用しながら1次、2次、3次産業を掛け合わせて一貫体制となった6次産業化のビジネスシステムを形成していた。北海道の地域資源を活用した6次産業化といった産業クラスターの実態が明らかとなった。また、小田(2015)は、平成25年度に実施したロシア現地調査(ロシアサハリン州、モスクワ地域)および関連資料に基づいて、サハリン住宅建設企業の動向を取りまとめた。まず、近年のサハリン州およびユジノサハリンスク市における住宅建設実績に関して、減少の年(2012年)と増大の年(2013年)がみられ、変動的である。さらに、住宅建設企業4社を取り上げ、事例分析を行った。砂利・砕石業を本業とするF社は、住宅建設のみならず食品、サービス業等の分野に積極的に多角化している。また、国際的な提携関係の形成にも力を入れている。サハリンの建設業界のリーダーと目されるS社は、国際的な石油ガス開発プロジェクトへの参画によって実力をつけ、住宅建設や住宅ライフライン整備等の分野に事業展開している。経営は、3人の経営者による仲間型経営である。いち早くコンクリート一体成型多層住宅建築時術を導入したE社は、近年プレファブ低層住宅建設のための生産ラインを設置・稼働させた。経営は、親子関係を中心とした同族経営である。木材加工分野から発展した生産協同組合M社は、木質枠組みパネルや木造住宅に力を入れている。経営は、コリア系同族経営である。

一部の高品質建材が北海道から輸出されており、今後の動向が注目される。(1)地域オープン・イノベーションの分析地域企業の産業クラスター形成において重要となる地域オープン・イノベーションに関して北海道企業の事例分析を行った。地域オープン・イノベーションとは「地域企業にとって地域独自の資源を活用しながら企業の枠組みを超え地域の多様な主体と有機的に協働することで新たな価値を生み出していくこと」(加藤,2015a: p.1)と定義される。本事例分析では、地域オープン・イノベーションという手段を通じて一地域企業の枠組みを超えて地域の多様な主体と連携しながらクラスターとなっていくことの必要性が提示された。(2)2015年秋のサハリン現地調査によって解明されたこと第一に、2014年・2015年のサハリン州の住宅建設は、全体としては堅調である。サハリン州政府が力を入れ、重点的に資金投入をしている。第二に、民間主体のサハリン低層住宅市場や沿海地方の建築資材市場、モスクワの住宅市場では総じてロシア経済全体の景気悪化の影響を受け、需要減少や取引量減少等の停滞現象が生じている。ルーブル安・原油安・経済制裁と逆制裁という悪条件の中で、ロシア経済の喫緊の課題は、輸入代替産業の速やかな発展、輸入に代わる国内生産の拡大、イノベーションの加速化である。このことは、住宅業界も例外ではない。従って、北海道の住宅関連産業にとって、ロシアへの住宅関連資材の輸出拡大つまりロシアからの需要獲得の点では当面不利な状況が続くことが予想される。ロシアでの輸入代替の動向に対応して、ロシア国内での住宅関連資材の生産拡大や技術開発にビジネスチャンスを見出していくことが当面必要であり、そのことは、長期的にはロシアの住宅関連の需要を北海道に搬入することにつながるであろう。北海道から極東ロシアまでの北方圏における、北海道地域企業の産業クラスター形成と極東ロシア地域とのリンケージ・需要搬入による継続的活性化、地域ブランド強化の現状と方策を究明した。その結果、次のような知見が得られた。(1)産業クラスター形成における企業家活動、地域オープン・イノベーションのユニークな重要性。(2)地域ブランド・マネジメントにおける新規顧客とリピート顧客の異質性、各々で異なったアプローチを適用することの重要性。(3)北海道と極東ロシアとの地域間国際交流に関して、特に住宅・住宅建材分野でのロシア極東地域の現状の厳しさと長期的視点の重要性。適宜、文献レビュー、インタビュー調査、学会報告、論文による成果の公表は予定通り進行しており、おおむね順調に進展している(ただし、昨年後半以降に、主な対外的調査対象であるロシアの経済的変調が生じ、今年度に追加の現地調査が必要になった)。27年度が最終年度であるため、記入しない。
末梢神経損傷における再生神経・再生軸索の伸長機構の分子生物学的解析

本研究で神経細胞の培養法および培養神経細胞の免疫電顕法を確立することができた。特に培養神経細胞の免疫電顕法は従来存在しなかった新しい手法であり、しかも金コロイド銀増感法を用いることにより目的とする物質の定量化が可能となった。再生神経、特に成長円錐における微量タンパク質の検出およびその動態の検討に今後も必要不可欠な手法といえる。以上の手法を用いて再生神経、再生軸索の伸長機構の解析をおこなっさた。その結果、培養神経細胞の成長円錐におけるPKC各分子種とGAP-43との関連を検討し、PKC各分子種の局在の相違、またGAP-43のリン酸化に関与するのはPKCβまたはδの可能性が高いという新しい知見を得た。そしてPKCとの関連が注目されている神経栄養因子受容体、Trk familyの成長円錐における機能解析も行った。成長円錐にTrk A、Trk B、Trk Cの各神経栄養因子受容体が発現していることを確認し、主に成長円錐の糸状足でその機能を果たしていることが判明した。さらにはシナプス小胞膜蛋白質であるシンタキシンやSNAP-25を分解するボツリヌス毒素を培養神経細胞に作用させると、成長円錐に巨大な小胞が蓄積され神経伸長の阻害、糸状足の退縮が生じることも明かとなり、シナプス小胞膜蛋白質が神経伸長に強く関与していることを示す結果も得た。また成長円錐に発現する接着分子としてインテグリンα6の存在も確認している。以上のように本研究で新しい手法の確立および超微細構造である神経成長円錐における機能タンパク質の解析という成果を得た。再生神経、特に成長円錐の伸長機構の研究は、まだまだ不明な点が多く、しかも成長円錐で確認されている分子と伸長機構の関連に関する研究は数少ない。本研究は再生神経、特に成長円錐の伸長機構の解明と伸長促進因子の検索を主課題として、培養神経細胞から伸長してくる成長円錐を用いて、免疫組織化学、二重蛍光抗体法並びに免疫電顕法による様々な伸長関連分子の局在とその機能の解明、培養液中のNGFの有無によるTrkなどのNGFレセプターとMAPキナーゼ、チロシンキナーゼなどの関連分子との相互関係の解明を目指した。その結果、平成7年度には、培養神経細胞の成長円錐におけるPKC各分子種とGAP-43との関連を検討し、PKC各分子種の局在の相違、またGAP-43のリン酸化に関与するのはPKC bまたはdの可能性が高いという新しい知見を得た。PKCとの関連が注目されているTrk familyの成長円錐における機能解析も進行中であり、研究の成果が期待できる。さらに成長円錐にTrk A,Trk B、Trk Cの各神経栄養因子受容体が発現していることも明かとなり、現在検討中である。また培養液中のNGFを除くことによりNGFレセプターが一時的に増加することを予測させる所見も認められている。シンタキシンを分解するボツリヌス毒素を培養神経細胞に作用させることにより、成長円錐に巨大な小胞が蓄積され神経伸長の阻害、糸状足の退縮が生じることも明かとなり、シナプス小胞膜蛋白が神経伸長に強く関与していることを示す結果も得ている。成長円錐に接着分子としてインテグリンα6、またシンタキシン、シナプトブレビンといったシナプス小胞膜蛋白の存在も明かとなった。
軸索損傷による中枢神経細胞の逆行性変性の抑制と再生促進にかかわる機構の解明

中枢神経の再生をめざして、neurotrophins、neural cytokine、接着因子などのいわゆる神経成長栄養因子が、また一方で多彩な潜在能力を持つさまざまな幹細胞の治療への応用の可能性が報告されている。しかしながら、損傷されたmotoneuronの機能回復に関しては、いまだ治療へのbreakthroughが得られていない。我々は、定位脳的手技により顔面神経軸索損傷を脳幹内で作成した。頭蓋骨外の末梢部分での軸索損傷では顔面神経細胞は9割以上が生存しているにもかかわらず、脳幹内損傷ではほぼすべての顔面神経細胞は逆行性変性に陥った.その経時的生存率は,健常側に比して第14病日で25±3%,第28病日で3±1%であった。この顔面神経核の逆行性変性モデルの変性過程における一酸化窒素(NO)と内在性エリスロポエチン(EPO)ならびにEPO受容体(EPO-R)の発現の詳細を調べ,さらに遺伝子組み替えヒトエリスロポエチン(rhEPO)の腹腔内投与による神経細胞保護効果の可能性を検討した.組織学的検討にでは,正常組織では星状膠細胞膜がEPO陽性,顔面神経細胞膜がEPO-R陽性,かつそれぞれの細胞はNADPH-diaphorase陰性であった.顔面神経軸索損傷により,顔面神経核周辺にEPO陽性星状膠細胞が集積した.一方,生存顔面神経細胞に占めるNADPH-diaphorase陽性細胞の比率は,第4病日で20±3%,第7病日で47±3%,第14病日で99±7%,第28病日で91±3%であった.rhEPOを連日腹腔内投与(5000U/kg)することにより,NADPH-diaphorase陽性顔面神経細胞の比率は有意に低下し,第7病日で35±1%,第14病日で75±5%,第28病日で81±5%であった。一方、生存神経細胞は,第7病日で61±3%,第14病日で43±7%,第28病日で8±1%と有意に増加した.以上の結果より,ラット顔面神経脳幹内損傷軸索に対してrhEPOを外因性に投与することで,顔面神経細胞の逆行性変性,脱落を抑制することができた.これは,脳幹内損傷顔面神経細胞の逆行性変性・脱落にNOによる酸化ストレスが関与し,外因性rhEPOがこれを抑制することにより神経保護作用を示すことが推察された。今後さらに逆行性変性の過程の詳細を検討し、その抑制機構と再生促進因子の作用機序を追及することで、単に神経脱落の現象を理解するにとどまらず、再生能力に乏しい中枢性軸索の生存保持・再生の糸口をつかむことが可能となると考えられた。

最近確立した脳幹内において定位脳的に選択的に顔面神経路(脳幹内根)を切断するモデルの検討により、同じ顔面神経軸索損傷であっても脳幹から末梢までの間の損傷の部位により、顔面神経核の神経細胞の生存率には大きな隔たりがあることがわかった。すなわち、頭蓋骨外の末梢部分での軸索損傷では軸索再生を伴わなくとも顔面神経細胞は依然9割以上が生存しているにもかかわらず、脳幹内損傷では顔面神経核に逆行性変性が急速に進行し、損傷後1週で30%、1ヶ月でわずか2%に満たない顔面神経細胞が生存するにすぎない。この早期からの神経脱落の差異は中枢性軸索と末梢性軸索の再生能力の差のみで説明しうるものではなく、損傷部位特異性を持ったグリア、ターゲットからのシグナルを含む複数の因子の関与が想定される。脳幹内損傷部位に自家末梢神経を移植、造血因子であるエリスロポイエチン、筋肉組織等の移植操作を加えることで、それぞれの操作により、この逆行性神経細胞脱落現象を異なった程度に抑制できることを見出した。脳幹内損傷操作単独後1ヶ月では約2%の顔面神経細胞生存率であるのに対し、自家末梢神経移植では、20%、エリスロポイエチン腹腔内投与で8%、自家筋肉組織移植で7%であった。ただし筋肉組織移植操作は、損傷後2週間の生存率は3群中で最高値を示した。現在、移植組織自体の組織学的変化、移植組織内の軸索再生の有無、ドン食細胞の浸潤の有無、周囲組織との反応の評価を加えるとともに、電顕観察、アポトーシス関連因子の発現を検討中である。中枢神経の再生をめざして、neurotrophins、neural cytokine、接着因子などのいわゆる神経成長栄養因子が、また一方で多彩な潜在能力を持つさまざまな幹細胞の治療への応用の可能性が報告されている。しかしながら、損傷されたmotoneuronの機能回復に関しては、いまだ治療へのbreakthroughが得られていない。我々は、定位脳的手技により顔面神経軸索損傷を脳幹内で作成した。頭蓋骨外の末梢部分での軸索損傷では顔面神経細胞は9割以上が生存しているにもかかわらず、脳幹内損傷ではほぼすべての顔面神経細胞は逆行性変性に陥った.その経時的生存率は,健常側に比して第14病日で25±3%,第28病日で3±1%であった。この顔面神経核の逆行性変性モデルの変性過程における一酸化窒素(NO)と内在性エリスロポエチン(EPO)ならびにEPO受容体(EPO-R)の発現の詳細を調べ,さらに遺伝子組み替えヒトエリスロポエチン(rhEPO)の腹腔内投与による神経細胞保護効果の可能性を検討した.組織学的検討にでは,正常組織では星状膠細胞膜がEPO陽性,顔面神経細胞膜がEPO-R陽性,かつそれぞれの細胞はNADPH-diaphorase陰性であった.顔面神経軸索損傷により,顔面神経核周辺にEPO陽性星状膠細胞が集積した.一方,生存顔面神経細胞に占めるNADPH-diaphorase陽性細胞の比率は,第4病日で20±3%,第7病日で47±3%,第14病日で99±7%,第28病日で91±3%であった.rhEPOを連日腹腔内投与(5000U/kg)することにより,NADPH-diaphorase陽性顔面神経細胞の比率は有意に低下し,第7病日で35±1%,第14病日で75±5%,第28病日で81±5%であった。一方、生存神経細胞は,第7病日で61±3%,第14病日で43±7%,第28病日で8±1%と有意に増加した.以上の結果より,ラット顔面神経脳幹内損傷軸索に対してrhEPOを外因性に投与することで,顔面神経細胞の逆行性変性,脱落を抑制することができた.これは,脳幹内損傷顔面神経細胞の逆行性変性・脱落にNOによる酸化ストレスが関与し,外因性rhEPOがこれを抑制することにより神経保護作用を示すことが推察された。
ベイズ式モデル平均化による操作変数へのアプローチ

この研究の成果は、操作変数回帰モデルにおけるベイズ式モデル平均化のアルゴリズムである。この手法は、使用する操作変数や説明変数が不確実なときに有用である。もうひとつの成果として、以下の2つのデータセットにこの手法を適用したことが挙げられる。まず、教育が賃金に及ぼす影響に関するデータ(Card(1995)と同一のデータを利用)を分析し、さらに、援助が発展途上国の成長率に及ぼす影響を分析した。1年目に、私は本研究で使用するアルゴリズムを説明する理論を書き上げた。また、推定のためのGaussコードもほぼ書き終えた。言い換えれば、階数関連事項を除き、使用する操作変数およびその他のあらゆる制約事項に関する不確定要素を考慮に入れるコンピュータープログラムをほぼ書き終えている。書き上げたGaussコードが人工データに対してよく機能することも確認済みである。2年目は、Gaussコードを書き終え、実際のデータに対してよく機能することを確認する必要がある。論文は2本書くことを予定しており、そのうち1本では、G.KoopおよびR. Strachanの両名と共にアルゴリズムについて詳しく述べ、その使用について実際のデータ(原則としてClarida他(2000)と同じデータセットを使用する予定)を利用して説明してゆく。もう1本の論文では、D. Montolioと共に、開発途上国の成長率に対する国際援助の効果を分析してゆく。この領域の文献の著者の多くが操作変数を使用しているが、異なる操作変数を選択した結果、たどり着いた結論にも差異が認められる(例: Burnside & Dollar(2000)、Daalgard & Hansen(2001))。モデル選択とベイズ式モデル平均化に関する7本の学術論文を執筆し、4度の国際会議にて発表を行った。"Stochastic Search VariableSelectionin Vector Error Correction Models with an Application toa Model of the UK Macroeconomy"では、いわゆる「誤差修正モデル」におけるベイズ式モデル平均化について述べた。このモデルは、本研究の目的である操作変数モデルと数学的に同等のものである。しかし、申請時に説明したように、RJMCMCではなく、「確率的探索変数選択法」と呼ばれる技術を採用した。また、他の論文は、他の種類の計量経済モデルにおけるモデル選択とモデル平均化を扱っている。例えば、"A Correction Function Approach to Solve the Incidental Parameter Problem"では、いわゆる「ダイナミック・パネルデータ・モデル」におけるベイズ式モデル平均化のRJMCMCアルゴリズムを紹介している。2008年度には、操作変数モデルのためのRJMCMCアルゴリズムの開発を行った。そして、RJMCMCアルゴリズムは、人工的に作成されたデータを扱うのに適していることが明らかにされた。しかし、2009年度には、RJMCMCアルゴリズムは実際のデータではうまく機能しないことがわかった。そこで、実際のデータを扱える新たなアルゴリズムを開発した。使用した実際のデータセットは、教育が賃金に及ぼす影響を分析したCard(1995)が用いたのと同じものである。今後、操作変数モデルにおけるRJMCMCアルゴリズムの詳細について解説した論文、この手法を国際援助が発展途上国の成長率に及ぼす影響の分析に用いる論文を執筆予定。現時点で、この分野の研究は完了してはいないが、2度の国際会議で発表した。現在、結果をまとめており、2010年11月までに書き上げる予定。
ピアツーピア技術を用いた安全な高信頼マルチキャスト通信に関する研究

インフラストラクチャのサポートが不必要なため,導入が容易なP2Pマルチキャストが一対多通信の現実解として注目を集めている.P2Pマルチキャストでは,送信データはホストの中継により全受信者へ配信される.このため,配信経路上の中継ホストの故障や離脱等によって通信が切断される状況が頻繁に発生し,信頼性が大きく低下する.この技術課題は,無線チャネルの通信品質の変動ならびにホストの移動性によって一時的な離脱が頻繁に発生するモバイルワイヤレスネットワークにおいて,特に顕著となる.また,マルチキャストグループに参加していない第三者が中継ホストとなりうるP2Pマルチキャストにおいて安全な通信を実現するためには,データの盗聴.改ざんを防ぐための暗号化が必須となる.本研究では,P2Pマルチキャストの信頼性および安全性向上に主眼を置き,モバイルワイヤレスネットワーク環境下において中継ホストの振る舞いの影響を最小化する複数配信経路設定法およびパケットロス発生時の効率的なロス回復手法の開発を行った.続いて,対称暗号を利用した分散型暗号化マルチキャストについて検討した.具体的には次の成果を得た.(1)複数配送経路を利用した高信頼P2Pマルチキャストの開発複数の情報配信経路を構築する経路設定法を提案し,その伝送性能(スループット,ロス率,遅延)の点での有効性を計算機シミュレーションにより明らかにした.また,P2Pマルチキャストの効率的なロス回復手法としてTornado型符号を用いた誤り訂正方式を開発した.(2)対称暗号を利用した分散型暗号化P2Pマルチキャストの提案第三者によるデータの盗聴・改ざんを防ぐ分散型暗号化マルチキャスト方式を提案し,その基本性能(暗号化負荷,遅延,消費帯域)を確認した.インターネットアプリケーションの多様化に伴い、同一情報を同時に多数のユーザへ伝送する、一対多通信への要望が急速に高まってきている。普及容易性の観点から有力視されている一対多通信技術としてP2Pマルチキャストがある。P2Pマルチキャストでは、バケツリレーに似た方式で情報が第三者を経由して伝達されるため、通信を行うホスト同士の通信に第三者が介入する。そのため、第三者の故障等によって通信が切断される状況が発生し信頼性に課題が残る。本研究では、P2Pマルチキャストの信頼性向上に主眼を置き、データを中継する第三者の振る舞いに影響されない安定した通信路を提供する通信経路設定法ならびに通信路切断時のパケットロス回復制御技術の開発を試みた。具体的には、以下の結果を得た。中継を行う第三者の影響を最小化する情報配送経路として、平衡木状の情報配送経路を構築する経路設定法を提案し、その伝送性能(スループット、ロス率、遅延)の点での有効性を計算機シミュレーションにより明らかにした。(2)ワイヤレス環境下におけるパケットロス回復技術の開発P2Pマルチキャストに無線ホストが参加する場合、無線ホストのハンドオーバによって、その無線ホスト自身および、無線ホストの中継に依存するホストにおいてパケットロスが発生する。上記(1)の情報配送経路設定法において、中継点となる無線ホスト数を最小化する最適化制御を行い、無線ホストの影響を最小限に抑える方式、およびハンドオーバロス発生時に移動前後のアクセスポイント間でパケット転送を行い効率的にロス回復を行う方式を提案し、その有効性を計算機シミュレーションにより明らかにした。インフラストラクチャのサポートが不必要なため,導入が容易なP2Pマルチキャストが一対多通信の現実解として注目を集めている.P2Pマルチキャストでは,送信データはホストの中継により全受信者へ配信される.このため,配信経路上の中継ホストの故障や離脱等によって通信が切断される状況が頻繁に発生し,信頼性が大きく低下する.この技術課題は,無線チャネルの通信品質の変動ならびにホストの移動性によって一時的な離脱が頻繁に発生するモバイルワイヤレスネットワークにおいて,特に顕著となる.また,マルチキャストグループに参加していない第三者が中継ホストとなりうるP2Pマルチキャストにおいて安全な通信を実現するためには,データの盗聴.改ざんを防ぐための暗号化が必須となる.本研究では,P2Pマルチキャストの信頼性および安全性向上に主眼を置き,モバイルワイヤレスネットワーク環境下において中継ホストの振る舞いの影響を最小化する複数配信経路設定法およびパケットロス発生時の効率的なロス回復手法の開発を行った.続いて,対称暗号を利用した分散型暗号化マルチキャストについて検討した.具体的には次の成果を得た.(1)複数配送経路を利用した高信頼P2Pマルチキャストの開発複数の情報配信経路を構築する経路設定法を提案し,その伝送性能(スループット,ロス率,遅延)の点での有効性を計算機シミュレーションにより明らかにした.また,P2Pマルチキャストの効率的なロス回復手法としてTornado型符号を用いた誤り訂正方式を開発した.(2)対称暗号を利用した分散型暗号化P2Pマルチキャストの提案第三者によるデータの盗聴・改ざんを防ぐ分散型暗号化マルチキャスト方式を提案し,その基本性能(暗号化負荷,遅延,消費帯域)を確認した.
ミエリンイメージングと拡散MRIによる小児・成人もやもや病の認知機能障害病態解明

もやもや病は脳主幹動脈の進行性狭窄と慢性脳血流障害により小児および若年成人に認知機能障害を生じる。ミエリンイメージングと拡散MRIはミエリン(髄鞘)含有量や神経細胞密度、ネットワーク構造の複雑さを画像化する技術である。本研究は、小児・成人のもやもや病患者・健常人において、ミエリンイメージングと拡散MRIを撮影するとともに、認知機能検査を行う。これにより、小児・成人もやもや病患者のミエリン障害・神経細胞障害の病態および認知機能障害の関連を明らかにする。
阿蘇山・伊豆大島火山における比抵抗構造異方性の解明

平成30年度においては、当初の計画通り、阿蘇山におけるACTIVE観測システムの全自動化に成功した。伊豆大島ですでに運用されているACTIVE連続観測システムを参考にしながら、阿蘇山ではトランスミッタ1台、インダクションコイルレシーバ3台を導入した。必要なソーラーパネル等のバッテリー充電設備、及び、データ転送設備を整え、平成30年10月にACTIVE全自動観測がスタートしている。観測データの転送については、携帯用データ転送simカードを採用し、トランスミッタ・レシーバのデータ転送が無事成功している。データ保管用のサーバについては、京都大学宇津木充助教にグローバルIPを持つサーバを準備していただき、レシーバ・トランスミッタからのリモートアクセスによるデータ転送が実現した。連続観測は、平成30年10月から始まったが、残念ながらトランスミッタが平成30年11月中に故障したため、それ以降はレシーバのみによる連続観測が継続している状態である。また、平成30年度中には、ACTIVE観測に続き阿蘇におけるAMT稠密観測を予定していたが、ACTIVE連続観測に不具合が発生したこともあり、平成30年度中の実施は断念した。また、平成30年度中には、比抵抗の異方性を考慮可能なMTとACTIVEのジョイントインバージョンコードを開発する予定であった。平成30年度中に理論的枠組みが整ったため、現在実際のコード開発が始まった段階である。平成30年度は、阿蘇でのACTIVEの全自動化が成功し、連続観測がスタートした点は大きな前進であった。一方で、全自動観測の維持に大きな労力がかかっており、その他の研究計画が当初の予定通りには進まなかった。ACTIVE連続観測の維持にかかる人的・時間的コストの読みが甘かった点が、進捗の遅れの大きな原因である。平成30年度に計画していた阿蘇山におけるAMT観測、並びに、MTとACTIVEのジョイントインバージョンツールの開発は、再度計画を立案し、進めていく必要がある。平成31年度には、伊豆大島において、ACTIVEのシグナルをAMT機器で受信するカルデラ内の稠密観測を行う。現状、伊豆大島では、東京大学地震研究所の小山崇夫助教の尽力により、2つのトランスミッタと5つのレシーバを用いたACTIVEの連続観測が行われている。小山崇夫助教、並びに、MT観測機器に精通した上嶋准教授と連携しながら、大島での観測計画を立て、実行する。現段階では、平成31年11月に伊豆大島において約20点のAMT観測の実施を計画している。また、当初の計画では、平成31年度に、阿蘇で取得されたデータを比抵抗異方性の可能性を含めて解析し、結果を国際誌に投稿する予定であった。しかしながら、現状AMT観測が終わっていないため、今後は、阿蘇でのACTIVE連続観測を維持する努力を続けながら、AMTの稠密観測の実施までを平成31年度中の目標としたい。ここで、ACTIVEのトランスミッタのシグナルをAMT観測機器で受信することが重要であるので、ACTIVE観測の維持は非常に重要である。また、平成31年度中には、平成30年度に完成できなかったACTIVE・MTジョイントインバージョンコードについても、開発を終わらせる予定である。

現段階では、平成31年11月に伊豆大島において約20点のAMT観測の実施を計画している。また、当初の計画では、平成31年度に、阿蘇で取得されたデータを比抵抗異方性の可能性を含めて解析し、結果を国際誌に投稿する予定であった。しかしながら、現状AMT観測が終わっていないため、今後は、阿蘇でのACTIVE連続観測を維持する努力を続けながら、AMTの稠密観測の実施までを平成31年度中の目標としたい。ここで、ACTIVEのトランスミッタのシグナルをAMT観測機器で受信することが重要であるので、ACTIVE観測の維持は非常に重要である。また、平成31年度中には、平成30年度に完成できなかったACTIVE・MTジョイントインバージョンコードについても、開発を終わらせる予定である。平成30年度は、阿蘇山におけるAMT観測を予定していたが、都合により実施できなかったことが、次年度使用額が発生した主な要因である。平成31年度中に、阿蘇山でのAMT観測を実施予定であり、次年度使用額は当初の予定どおり、観測に必要な旅費などに充てられる予定である。
精巣特異的RNA・DNAハイブリッドの解析とアンチセンス工学への応用

生体内で効果的に機能するアンチセンスオリゴヌクレオチド(AS ODN)をデザインすることを目的として,生体内RNA・DNAハイブリッドの特性や内在性のRNase Hとの関連,およびDNAハイブリッド形成部位について検討した。(1)生体内RNA・DNAハイブリッドの特性...大腸菌RNase HによるRNA分解は当初精巣特異的であると思われたが,酵素量の増加あるいは反応時間を延長することにより,調べる限りすべての組織のRNAが感受性を示すことが明らかとなった。また,分解産物はノーザンブロット上で複数の明確なハンドとして検出されることや,RNase Hに対する感受性はmRNAにより異なることなどから,DNAはmRNA上の特定部位にハイブリダイズしていることが示唆された。さらに,プライマーを外部から加えなくても逆転写酵素によりcDNA合成が可能であったことから,RNA・DNAハイブリッドの存在がより明確となった。(2)哺乳動物RNase Hの局在解析...哺乳動物細胞で報告されている2つのRNase Hについて,それぞれに特異的な抗体を作製し解析した結果,RNase H1がおもに核とミトコンドリア画分に存在するのに対し,RNase H2は細胞質に局在していた。RNase H2の細胞質でのRNA・DNAハイブリッド分解への関与を明らかにすることを目的として,遺伝子欠損マウスの作製を試みた。2ラインの変異ES細胞に由来するヘテロ変異マウスが得られ,それぞれのヘテロマウス間での交配を行なったがホモ変異産仔は得られなかった。したがって,胎生致死であることが考えられ,RNase H2がRNA・DNAハイブリッド分解を介して,個体発生あるいは細胞機能の発現に必須な役割を果たしていることが示唆された。(3)ハイブリッド形成部位の同定...アクチンmRNAについて,reverse ligation-mediated PCRにより切断産物のcDNAを増幅した。それらの末端塩基配列を決定した結果,ハイブリッド形成部位にはある程度の傾向性が存在することが示された。今後は,切断部位の配列情報にもとづいて合成したAS ODNの標的遺伝子に対する発現抑制効果を解析することにより,このアプローチのAS ODNのデザインに対する有効性を検証する予定である。哺乳動物の精子形成においては,転写のみならず細胞質での転写後および翻訳段階での調節が,遺伝子発現を制御するうえできわめて重要である。申請者は,少なからずの精巣RNAが低分子DNAとハイブリッド形成していることを示唆する知見を得ている。この現象は精巣特異的であることから,翻訳抑制あるいは内在性のRNase Hによる分解を介して転写後レベルで遺伝子発現を制御することにより,精子形成で重要な役割を果たしているものと思われる。今年度は,RNA・DNAハイブリッド形成の精子形成における役割およびアンチセンス治療への応用を目的として以下の項目について検討した。(1)RNase Hの発現様式...哺乳動物細胞には,RNase HIIとRNase HIIという少なくとも2種類のRNase Hが存在することが知られている。RNA・DNAハイブリッドが細胞内で分解されるためには,これら酵素が必要である。それぞれの発現の組織分布および精子形成過程における時期特異性について検討した結果,RNase HIは普遍的かつほぼ同レベルで発現しているのに対し,RNase HIIの発現量は精巣において他の組織の約20倍であり,生後14日齢以降の精巣すなわちパキテン期精母細胞以降の精子形成細胞で過剰発現していた。また,それぞれの細胞内局在を明らかにするために特異的抗体を作製した。(2)RNase HIIノックアウトマウスの作製...RNase HIIがパキテン期精母細胞以降で著量に発現していることから,本酵素が精巣特異的なRNA・DNAハイブリッドの分解に関与し,転写後レベルでの遺伝子発現制御に関与していることが考えられた。そこで,精子形成過程におけるその機能を明らかにするために,ノックアウトマウスの作製を行っている、活性残基を含む領域をネオマイシン耐性遺伝子で置換したようなターゲティングベクターを用いて,変異ES細胞を得た。現在,キメラマウスの交配を行っている。(3)ハイブリッド形成部位の同定...RNase Hにより消化されたRNAの3'末端にRNAリンカーを連結し,分解を受けることが判明しているアクチン等複数のmRNAについて,reverse ligation-mediated PCRにより切断産物を増幅した。それらの末端塩基配列を決定した結果,ハイブリッド形成部位にはある程度のコンセンサス配列が存在することが示唆された。(2)哺乳動物RNase Hの局在解析...

哺乳動物細胞で報告されている2つのRNase Hについて,それぞれに特異的な抗体を作製し解析した結果,RNase H1がおもに核とミトコンドリア画分に存在するのに対し,RNase H2は細胞質に局在していた。RNase H2の細胞質でのRNA・DNAハイブリッド分解への関与を明らかにすることを目的として,遺伝子欠損マウスの作製を試みた。2ラインの変異ES細胞に由来するヘテロ変異マウスが得られ,それぞれのヘテロマウス間での交配を行なったがホモ変異産仔は得られなかった。したがって,胎生致死であることが考えられ,RNase H2がRNA・DNAハイブリッド分解を介して,個体発生あるいは細胞機能の発現に必須な役割を果たしていることが示唆された。(3)ハイブリッド形成部位の同定...アクチンmRNAについて,reverse ligation-mediated PCRにより切断産物のcDNAを増幅した。それらの末端塩基配列を決定した結果,ハイブリッド形成部位にはある程度の傾向性が存在することが示された。今後は,切断部位の配列情報にもとづいて合成したAS ODNの標的遺伝子に対する発現抑制効果を解析することにより,このアプローチのAS ODNのデザインに対する有効性を検証する予定である。
コムギ動原体領域の機能解析

FISH法を用いて単離したコムギ動原体領域にはレトロトランスポゾンに関連した反復配列が存在している。本研究では、植物染色体における動原体の機能を明らかにするために、コムギ動原体領域を含むバイナリーコスミドクローンCENT14をイネ及びタバコに導入することを試みた。イネは昨年度作出した形質転換体について、PCRなどにより導入遺伝子の有無を調べたが、結果はネガティブであり、全てエスケープであることが分かった。従って、選抜用抗生物質のジェネティシンの濃度を再度検討しながら今春形質転換を行った。その結果、選抜培地上で増殖するカルスを1クローンのみ得た。この1クローンは、再分化培地に移したが、増殖するのみで再分化しなかった。このクローンのカルスから簡易的にDNAを単離しPCRを行ったところ、選抜マーカーのNPTII遺伝子やコムギ動原体関連配列の存在が確認された。つまり、このクローンには確かにCENT14が導入されているが、細胞分裂に少し異常があったために再分化できないものと考えられた。現在このクローンの染色体像をとらえるために、カルスを前処理して押しつぶし標本の作製を行っているところである。タバコについては、導入時にアセトシリンゴンを加えてみることを試みたが、濃度が高くなりすぎると形質転換効率が落ちたことから、高濃度のアセトシリンゴン添加は悪影響であると思われた。様々な条件で作出した形質転換タバコについて、サザンブロット分析を行い、推定コピー数が多いものをピックアップし、成葉から核溶液を調整した。それらを材料にDNAファイバーFISHを2色で行うことを試みた。コンストラクト全体とベクター部分の色分けすることにより、2つのコンストラクトが同じ方向にタンデムに並んでいるシグナルが確認できた。FISH法を用いて単離したコムギ動原体領域を含むR11Hクローンにはレトロトランスポゾンに関連した反復配列が存在している。本研究では、植物染色体における動原体の機能を明らかにするために、コムギ動原体領域を含むバイナリーコスミドクローンをイネ及びタバコに導入することを試みている。本年度は、R11Hクローンと同等の配列を持ち、インサートの大きさから形質転換の容易であると考えられたCENT14クローンについて、アグロバクテリウムDH5αに導入し、イネやタバコの形質転換に用いた。イネは品種ヤマホウシを用いて、1回の実験で160粒の種子を用い、胚盤由来カルスにアグロバクテリウムを感染させ、ジェネティシン入りの培地で選抜した。予備実験から、選抜時のジェネティシン濃度は25mg/1が適当であると考えた。全部で5回感染させたうち、2回についてはアセトシリンゴンの量を2倍にすることを試みた。コンストラクトが導入されていると予想される33個体を現在栽培中である。タバコはSR1を用いて、64リーフディスクずつ3回に分けてアグロバクテリウムを感染させ、カナマイシン入りの培地で選抜した。3回目の実験では、アセトシリンゴンを加えてみることも試みた。アセトシリンゴンなしの2回の実験では、47個体の形質転換体が得られ、サザンブロット分析により14コピーの遺伝子が導入されていることが確認できた。アセトシリンゴンを加えたものについては、現在栽培中である。今後、アセトシリンゴンがコピー数に与える影響を調べ、予想どおりタンデムに並んでいるかどうかをファイバーFISHにより明らかにしたい。導入した動原体反復配列の存在はPCRにより確認した。今後は、イネとタバコ両方において、さらなる形質転換体を出しつつ、細胞分裂時の染色体の挙動を調べる予定である。
格子QCDによる重いクォークの物理の研究の展開

素粒子の標準模型において小林・益川行列の決定は重要であり、現在も多くの理論的計算、精密測定実験が行われている。特に、ボトムクォークを含む重いB中間子の物理が重要であり、日本のKEKやアメリカのSLACのBファクトリーで精力的な実験が行われている。その実験結果から小林・益川行列を決定するには格子QCDによる理論的な弱電磁行列要素の非摂動的な計算が必要である。しかしながら、格子上では格子カットオフより重いクォークを取り扱うことには理論的な困難があり、精密な計算が難しかった。本研究では、この困難を解決するために格子作用の改良という考えを重いクォークの場合に適用した新しい方法を用いて研究を行った。昨年度の成果に加えて今年度は以下のような結果を得た。1.重いクォークの0(a)改良された作用とカイラル対称性を持つドメインウォールフェルミオンの軽いクォーク作用を組み合わせてカレントの繰り込み及び改良係数を計算した。カイラル対称性のおかげでベクトルカレントと軸性ベクトルカレントの係数が等しくなることを証明した。この結果を論文として発表した。2.重いクォークの0(a)改良された作用を使って、B中間子のBパラメタの計算に必要な4体フェルミ演算子の繰り込み定数と改良係数を摂動の1ループで計算した。組み合わせるべき、軽いクォークは通常のウィルソン型のものとドメインウォールフェルミオンの両方で計算を行っている。繰り込み定数の計算はほぼ完成し、現在、改良係数の計算を遂行中である。改良係数の計算は、両方が軽いK中間子の場合でもその複雑さのためにまだ行われていないので、この計算は世界初となる重要なものである。3.今までチャームクォークに適用してきた「1ループで改良係数を決めた重いクォークの作用」をボトムクォークに適用可能かどうかを研究した。クエンチ近似ではあるが、4つの格子間隔で計算を行い、回転対称性の回復等の様子を研究した。その結果、4つの改良係数のうち、1つを非摂動的に決定したものを用いるとスケーリングの振る舞いが格段に良くなることがわかってきたので、その改良係数を数値計算で非摂動的に決定した。その結果、重いクォーク2つからなる中間子に関しては、従来の方法である非相対論的QCD作用と比べて、空間対称性の回復等や物理量のスケーリングの振る舞いが格段に良くなっていることが示された。1つの重いクォークと1つの軽いクォークをからなる中間子の場合は、非相対論的作用と同じようなスケーリングの振る舞いが観測されたが、この作用は連続極限を取ることが可能な相対論的な定式化なので、非相対論的QCD作用より優れていることが分かった。この結果は2005年の夏にアイルランドのダブリンで開催された格子関係の国際会議で発表された。現在、最終結果をまとめて論文を執筆中である。4.我々が提案した作用をボトムクォークを含む系に適用するには非摂動的な繰り込みや改良係数の決定が重要となりそうなので、その可能性を検討し、今後、実用化の研究を進める予定である。本研究では、この困難を解決するために格子作用の改良という考えを重いクォークの場合に適用した新しい方法を用いて、以下のような結果を得た。1.重いクォークの格子作用やカレントのO(a)改良に必要な理論のパラメタを摂動展開の1次で計算した。2.1の計算で決定したパラメタを用いて、格子QCDのクエンチ近似モンテカルロ計算で、我々の方法の有効性をテストした。従来の方法に比べて、連続極限で成り立つべき粒子の分散関係や崩壊定数などの相対論的不変性の回復が非常に良いという肯定的な結果を得た3.同じ作用を用いて、2つの軽い力学的クォークを含んだ場合に、チャームクォークを含んだ中間子のスペクトラムの超微細構造や崩壊定数を計算した。3つの異なった格子間隔での結果を使って連続極限への外挿を行なった。従来、クエンチ近似では超微細構造の質量差が実験に比べてはるかに低いという問題があったが、今回の結果は連続極限で実験値とほぼ一致するものであり、力学的クォークの効果で超微細構造が正しくでることを世界で初めて示した。また、今までの方法では大きな系統誤差のため、力学的クォークを含んだ計算では崩壊定数の連続極限への外挿が出来なかったが、新しい方法によるO(a)改良の効果で連続極限への外挿が可能になり、また、誤差の少ない結果を得ることができた。4.重いクォークのO(a)改良された作用とカイラル対称性を持つドメインウォールフェルミオンの軽いクォーク作用を組み合わせてカレントの繰り込み及び改良係数を計算した。

特に、ボトムクォークを含む重いB中間子の物理が重要であり、日本のKEKやアメリカのSLACのBファクトリーで精力的な実験が行われている。その実験結果から小林・益川行列を決定するには格子QCDによる理論的な弱電磁行列要素の非摂動的な計算が必要である。しかしながら、格子上では格子カットオフより重いクォークを取り扱うことには理論的な困難があり、精密な計算が難しかった。本研究では、この困難を解決するために格子作用の改良という考えを重いクォークの場合に適用した新しい方法を用いて研究を行った。昨年度の成果に加えて今年度は以下のような結果を得た。1.重いクォークの0(a)改良された作用とカイラル対称性を持つドメインウォールフェルミオンの軽いクォーク作用を組み合わせてカレントの繰り込み及び改良係数を計算した。カイラル対称性のおかげでベクトルカレントと軸性ベクトルカレントの係数が等しくなることを証明した。この結果を論文として発表した。2.重いクォークの0(a)改良された作用を使って、B中間子のBパラメタの計算に必要な4体フェルミ演算子の繰り込み定数と改良係数を摂動の1ループで計算した。組み合わせるべき、軽いクォークは通常のウィルソン型のものとドメインウォールフェルミオンの両方で計算を行っている。繰り込み定数の計算はほぼ完成し、現在、改良係数の計算を遂行中である。改良係数の計算は、両方が軽いK中間子の場合でもその複雑さのためにまだ行われていないので、この計算は世界初となる重要なものである。3.今までチャームクォークに適用してきた「1ループで改良係数を決めた重いクォークの作用」をボトムクォークに適用可能かどうかを研究した。クエンチ近似ではあるが、4つの格子間隔で計算を行い、回転対称性の回復等の様子を研究した。その結果、4つの改良係数のうち、1つを非摂動的に決定したものを用いるとスケーリングの振る舞いが格段に良くなることがわかってきたので、その改良係数を数値計算で非摂動的に決定した。その結果、重いクォーク2つからなる中間子に関しては、従来の方法である非相対論的QCD作用と比べて、空間対称性の回復等や物理量のスケーリングの振る舞いが格段に良くなっていることが示された。1つの重いクォークと1つの軽いクォークをからなる中間子の場合は、非相対論的作用と同じようなスケーリングの振る舞いが観測されたが、この作用は連続極限を取ることが可能な相対論的な定式化なので、非相対論的QCD作用より優れていることが分かった。この結果は2005年の夏にアイルランドのダブリンで開催された格子関係の国際会議で発表された。現在、最終結果をまとめて論文を執筆中である。4.我々が提案した作用をボトムクォークを含む系に適用するには非摂動的な繰り込みや改良係数の決定が重要となりそうなので、その可能性を検討し、今後、実用化の研究を進める予定である。
細胞質ダイニンの集団運動に特徴的な揺らぎの解析とその生物学的意義の解明

モータータンパクの少数集団の運動性について研究を行っている。本研究では、細胞内輸送やアンカーの役割を担う細胞質ダイニンの数個程度の集団(ダイニン少数集団)の微小管上での運動を解析した。ダイニン少数集団は微小管のマイナス端方向に一方向性に運動するが、左右軸上ではバイアスされたランダムウォークをすることが分かった。得られた運動の軌跡に対して時系列解析とモンテカルロシミュレーションを行い、ダイニン同士の立体障害により左右へのバイアスが生じるが、ダイニンが微小管と結合解離することにより運動を駆動するモーター分子の実効的な数と配置がランダムに変化するために左右へのランダム性が生じることが示唆された。細胞質ダイニンを複数結合させたビーズが微小管上を移動する様子をxyzの3次元で観察したところ、ビーズは、進行方向と垂直な短軸方向では、ときに微小管を一周するほどゆらいでいることを発見した。このダイニンの集団運動に特徴的なゆらぎの分子メカニズムやその生物学的意義は不明である。そこで、集団運動のゆらぎの構造を解析することでこの運動を特徴付けるモデルを構築し、細胞内小胞輸送の運動解析への応用を目指して、組換え細胞質ダイニンを用いた研究を行った。ダイニンの集団運動において瞬間速度分布は正規分布よりも指数分布で良く近似できたことから、運動に対して加算ノイズに加えて乗算ノイズが効いていることが示唆された。短軸方向の運動の平均二乗変位は、15°Cで秒以下の時間スケールではsubdiffusionを、また15°C以上で秒以上の時間スケールではsuperdiffusionを示した。秒以下の時間スケールで見られたsubdiffusionはダイニンと微小管との相互作用による分子摩擦を、秒以上の時間スケールで見られたsuperdiffusionは運動方向のバイアスを意味する。ダイニンの集団運動における乗算ノイズは分子摩擦の変動に由来すると考えられる。この分子摩擦の変動は少数集団の数ゆらぎにより生じたと考えている。さらに、分子モーターの集団運動を模したモンテカルロシミュレーションから、モーター分子の配置により立体障害が起こり、左右のバイアスが生じ得ることが確認できた。また、少数性の数ゆらぎにより速度分布が指数型になることも再現された。以上の結果から、実験において観察されたダイニンの集団運動のゆらぎは、集団の少数性による数ゆらぎに由来する分子摩擦の変動が運動に対して乗算ノイズとなり、そしてビーズ上のダイニンの配置によって左右方向へ運動がバイアスされたことで説明できる。xyzの3次元で観察した細胞質ダイニンの集団運動における短軸方向の運動ゆらぎの時系列解析から、ダイニンと微小管との結合解離による分子摩擦の変動が集団運動に対して乗算ノイズとなり、分子摩擦のゆらぎは少数性の数ゆらぎにより生じたことを見出した。さらに、ダイニンの集団運動を模したモンテカルロシミュレーションからビーズ上に結合したダイニンの配置によって左または右のバイアスが生じることが分かった。これらの結果から、ダイニンの集団運動を特徴付けるゆらぎの構造が明らかとなってきた。ダイニン、キネシン、ミオシンなどの分子モーターは同じ小胞に結合したり束化したりすることで、互いにリンクされて1つの集団として機能することがある。キネシン・ファミリーの中には分子数によって運動方向が異なるものもある。このような分子モーター集団の運動解析はまだ知見が少ない。特に数個から十個程度の比較的少数の集団では、運動に関わる分子数の変動の影響が大きく少数集団特有の運動を示すと考えられる。細胞質ダイニン(以下ダイニン)を複数結合させたビーズの微小管上での運動を3次元で計測すると、左右方向へのバイアスされたランダムウォークが観察された。このランダムウォークの時系列解析から、加算性ノイズに加えて乗算性ノイズで駆動されることが示唆された。この乗算性ノイズは、シンプルな運動モデルでの考察からモーター分子の少数性による数ゆらぎを原因とした分子摩擦の変動だと考えられる。さらに、左右へのバイアスは、ダイニン分子同士の立体障害により分子の配向に偏りが生じたからだと考えられる。モンテカルロシミュレーションを行ったところ、分子集団の配向が進行方向に対して一定の角度を保てる場合には左右へのバイアスが生じた。以上から、細胞質ダイニン集団による左右へのバイアスされたランダムウォークは、微小管と相互作用するダイニン分子数の変動とそれに伴う分子配置の変動によると示唆された。さらに解析を進めるために、プローブの位置と角度を高い時空間分解能で計測できる光学系と分子数を制御できるDNA origamiを利用したアッセイ系の導入を進めている。また、ダイニンに加えて運動能が異なる複数のキネシンファミリーにて同様の計測を行うことで、分子モーターの集団運動の解析を進める予定である。細胞質ダイニンの集団運動において、少数性による数ゆらぎを原因とした分子摩擦の変動と分子配置による左右へのバイアスが明らかとなった。

しかし、モンテカルロシミュレーションにおいて、モーター分子集団の配向がレールの進行方向に対して常に一定である場合にのみ、左または右のバイアスが生じた。力のモーメントにより集団の配向が回転する場合には左または右のバイアスが消えた。実験ではダイニン集団の配向を計測できていないため、実際にダイニン集団の配向が微小管の長軸に対して固定した上で運動しているのか不明である。そこで、DNA origamiを用いた実験系によりこの点について実証していく。また、本研究で行ってきた運動のゆらぎの解析をキネシンへ適用していくことを計画している。生物物理