hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レチノイン酸による接着分子の発現調節(歯髄細胞系と歯肉上皮三次元培養系を用いて)

切歯先端部歯髄組織からの歯髄細胞株はBMP抗体を用いた免疫染色の結果、BMP-2,-4,-に陽性で、BMP-5に陰性であることがわかった段階である。Gingival epithelium(GE)1とGE6細胞はSV40ラージT抗原トランスジェニックマウスの歯肉上皮由来の細胞株で、SV40ラージT抗原の発現によって不死化している。さらに継代せずに比較的長期間培養することで、重層扁平上皮としての三次元構造を形成する。この際、基底層から上層にむかうケラチノサイトしての細胞分化を示すことを、電子顕微鏡学的所見およびサイトケラチン蛋白の免疫組織染色で明らかにした。この三次元構造を構築しているGE1とGE6細胞の細胞間には電顕的に多数のデスモゾームが存在し、免疫組織学的染色で、E-カドヘリン、β-カテニン、デスモゾーム構成分子であるデスモグレイン、デスモプラキンが陽性を示した。レチノイン酸処理(1μM、2日以上1週間の比較的長期処理)によるGE1とGE6細胞の三次元構造の変化を解析した。その結果、電子顕微鏡写真上で、細胞一個当たりのデスモソーム数は有意に減少してほとんど消失し、重層化の層が5層から2層へ減少した。RT-PCRでデスモゾームカドヘリンの変化を見ると、デスモグレイン、デスモプラキンの発現が減少していた。さらに、無処理のGE細胞では、電顕所見で、デッシュ面との間にヘミデスモゾームが形成されていたが、レチノイン酸処理を行うと観察されなくなった。これらの結果を、2001年6月幕張(千葉)で開かれたInternational Association for Dental Researchの学会と同9月の歯科基礎医学会で発表した。現在、論文作成中である。切歯先端部歯髄組織からの歯髄細胞株はそれらの細胞特性について検討中である。レチノイドは上皮性組織の分化に不可欠とされており、レチノイン酸類縁体は既に皮膚や口腔病変の薬として臨床応用されている。しかし、レチノイン酸の上皮性組織の分化と形態維持に対する多面的な調節機能の全容は完全には明らかにされていない。歯周炎や白板症などの様々な口腔病変の発症における上皮細胞の関与とその役割の解明に有用なin vitro系として、SV40ラージT抗原トランスジェニックマウスの歯肉上皮から、不死化細胞株(GE1)を樹立した(J Oral Pathol Med.30:296-304,2001)。この細胞はSV40 large T抗原の発現により不死化していると同時に、機能保持細胞として通常の培養条件の下で重層する特徴をもち生理的粘膜上皮の性状をあらわす。この細胞系で、レチノイン酸による細胞増殖および重層化に関わる接着分子(デスモゾームカドヘリン)の発現制御について解析した。レチノイン酸はデスモゾームを構成するデスモグレインとデスモコリンのmRNA発現を有意に阻害し、細胞の重層化に必須のデスモゾーム形成を阻害した。また既にできあがっているデスモソームを構成分子の供給阻害を介して崩壊させることを超微形態とRT-PCRから明らかにした。レチノイン酸はサイトケラチン13mRNAも有意に減少させ、電顕所見においても、細胞内のトノフィラメントは減少していた。
小学校英語教育におけるプロジェクト重視の英語学習の可能性

本研究は小学校新学習指導要領の外国語の目標となる4技能によるコミュニケーション能力の基礎的資質・能力の育成へのプロジェクト重視の英語学習の可能性を探ることであった。プロジェクト重視の英語学習の基となるProject-Based Approach (PBA)の長所を生かし、すべての活動がトピックに関連づけられ重層的にゴールにつながり、児童にとってゴールを達成するための意味のある「読む書く」学習となるようデザインした12回の英語活動を初めて「読む書く」活動を体験する6年生68人に行った。量的質的分析結果からプロジェクト重視の英語学習は、4技能統合のための指導方法として有効であることが示された。平成28年度は、平成29年度実施予定のプロジェクト重視の英語学習「自分の行きたい国を発表しよう!」の指導案・教材の準備と本プロジェクトを検証するための「聞くことクイズ」「Can-doアンケート」(量的調査)と「読むこと書くことアンケート」(量的・質的調査)のデータ収集と分析の準備を以下のように行った。まず、指導案とデータ収集準備のための文献研究として、本研究に関連のある最新の実践的研究を書籍やインターネット等で集め研究と分析を行った。次に、「聞くことクイズ」「Can-doアンケート」「読むこと書くことアンケート」実施に向けた最終準備として、同専門領域の研究者(協力者)3名に平成28年度6年生を対象に第1次分析として実施した「聞くことクイズ」「Can-doアンケート」「読むこと書くことアンケート」の妥当性・信頼性の検証を依頼し、これらのクイズとアンケートのデータ分析方法に修正の必要のないことを確認した。さらに、最新の文献研究と平成24年度から蓄積したデータから平成29年に実施予定の「自分の行きたい国を発表しよう!」12回の指導案・教材を作成し、作成した指導案と教材に関して同専門領域の研究者や英語教育実践者(協力者)計11名とそれぞれ協議を重ね、様々な視点からアドバイスを得た。特に、第1次分析時と同じトピックのプロジェクトに平成29年度新たに加えた「読む」「書く」の学習については、次期学習指導要領に鑑みて音声で十分慣れしたトピック関連語句を「読む」「書く」の対象とするよう修正を加え、平成29年度実施のプロジェクト重視の英語学習「自分の行きたい国を発表しよう!」に向けた最終準備を行った。平成29年度実施のプロジェクト重視の英語学習「自分の行きたい国を発表しよう!」の指導案と教材に関して、同専門領域の研究者や英語教育実践者(協力者)からアドバイスを得て修正を加えることができた。また、平成28年度に第1次分析として実施した「聞くことクイズ」「Can-doアンケート」「読むこと書くことアンケート」の妥当性と信頼性の検証が終わり、データ分析の準備が整ったことから、28年度予定していた研究実施計画はおおむね順調に進展していると考える。平成29年度研究では、平成28年度実施した(1)指導案・データ収集準備のための文献研究、(2) 2種類のクイズと3種類のアンケートの第1次分析と同専門領域の研究者(協力者)によるそれらのデータ分析の妥当性等の検証、(3)指導案・教材作成と同専門領域の研究者(協力者)からのアドバイスによる指導案の修正を経て、平成29年度1学期に6年生を対象にプロジェクト重視の英語学習「自分の行きたい国を発表しよう!」の12回の授業を担任とTeam Teachingで実践した。実践した本プロジェクト重視の英語学習を検証するため、プロジェクトの事前事後で前年度検証した(1)「聞くことクイズ」(2)「活動アンケート」(3)「Can-do自己評価アンケート」(4)「読むこと書くことアンケート」(5)「アルファベットクイズ」を実施し、それらのデータを量的に分析した。さらに事後には、児童にプロジェクト活動への自己評価として(6)「行きたい国アンケート」と研究代表者と一緒にTeam Teachingを行った担任教員に(7)「担任アンケート」も実施し、自由記述によるデータを質的に分析し量的分析の補完的資料とした。得られたこれらの結果を基にして、プロジェクト重視の英語学習が児童の読み書こうとする意欲・態度も含めた4技能にどのような影響を与えたかを考察したところ、本実践が参加児童に効果的であった可能性が高いことが分かった。よって本研究実践とその成果を取りまとめ、プロジェクト重視の英語学習の4技能における児童のコミュニケーション能力の基礎育成に与える効果とその可能性について学会発表を行った。またこれらの研究成果を津田塾大学紀要に発表するとともに、小学校教員対象のワークショップでは、現在取り組みが模索されている移行期の5,6年生児童へのプロジェクト重視の英語学習の具体的活用方法を提案した。まず、平成29年度1学期に6年生を対象にプロジェクト重視の英語学習「自分の行きたい国を発表しよう!」12回の授業を担任教員とTeam Teachingで実施する。その間、本プロジェクト重視の英語学習を検証するためにプロジェクトの事前事後に、(1)「聞くことクイズ」、(2)「Can-doアンケート」、(3)「読むこと書くこと

アンケート」を実施し、そのデータを量的・質的に分析する。また、研究代表者とTeam Teachingを行う担任教員にも(4)「自由記述アンケート」を実施し、そのデータを質的に分析し(1)から(3)の補完的資料とする。得られた結果を基にして、プロジェクト重視の英語学習が児童の読み書こうとする意欲・態度を含めた4技能にどのような影響を与えるかを考察し、得られた結果を取りまとめ、プロジェクト重視の英語学習が児童のコミュニケーション能力の基礎育成に与える効果について学会発表を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。英語教育29年度が最終年度であるため、記入しない。
甲状腺ホルモンの脳内への輸送機構の解明及び甲状腺疾患と輸送機構との関連の考察

甲状腺ホルモン(TH)は脳の発達・分化・機能維持に重要な働きをしており、胎児期・新生児期でのTHの不足は精神遅滞を引き起こす。脳は生理的な重要性から血液脳関門により循環血から隔てられており、これまでの研究から、血液脳関門には能動的なTHの取り込み機構が存在しており、THトランスポーター(Oatplcl,Oatpla4,LATI)が発現していることが明らかになっている。本年度は、Oatplc1およびOatpla4ノックアウト(KO)マウスの表現型の解析を行い、輸送系の働きについて検討を行った。i.v.単回投与後8時間での脳内へのTH(T4,T3)の分布を調べたところ、Oatplcl KOマウスにおいてT4の脳内濃度/血漿中濃度比(Kp,brain)が36%低下していた。一方、Oatpla4 KOマウスにおいてT4のKp,brainの有意な低下はなかった。T3のKp.brainは、両KOマウスともに野生型と比べて有意な差はなかった。T4の脳取り込みの低下による影響をみるために、脳内のTHの活性化酵素であるD2の酵素活性を測定した。Oatplcl KOマウスにおいてのみ、D2酵素活性の上昇が見られ、脳内のT4濃度の低下が示唆された。しかし、両KOマウスともに血清中のT4,TSH濃度に変化はなかった。以上により、Oatplclは脳内へのT4の取り込みに40%程度寄与していることが明らかとなった。更に、その機能欠損はD2の酵素誘導により代償されていることが示唆された。また、Oatpla4の寄与は小さいと考えられた。また、血液脳関門にMCT8が発現していることを見出し、T4,T3の脳取り込みにおける寄与率を速度論的に見積もったところ、それぞれ、60,90程度関与していることが示唆され、このことから、血液脳関門を介したT4の輸送はOatplclとMCT8により行われていることが示唆された。甲状腺ホルモン(TH)は身体の代謝の調節、脳・神経系の分化・発達・機能維持に重要な働きをしている。血中のTHは甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンや甲状腺刺激ホルモンと協調することでその血中濃度が厳密に制御されている。血液中にはプロホルモンとなるT4のほか、T3が存在するが、脳へはT4として供給され、脳内でT3へと変換されると考えられている。私はin situ脳灌流法を用いて、T4の脳内への取り込みに一部有機アニオントランスポーター(Oatp1c1)が関与していることを見出した。Oatp1c1の発生段階での発現変動を定量的PCR法により測定したところ、発生初期では発現しておらず、周産期に発現量の増加していること、また、その発現量は成熟期まで維持されていることを明らかにした。生理的な重要性を明らかにするために、Oatp1c1のノックアウトマウスの作出を行ってきた。開始コドンを含むエキソン2からエキソン3をIRES-lacZ/MC1neoカセットに置換することによりOatp1c1のノックアウトを行い、現在、129系マウス由来のキメラマウスの作成が終了しており、C57BL6への戻し交配を開始している。表現型の解析については、戻し交配過程でホモ作出を行っており、甲状腺ホルモンであるチロキシン(T4)の脳内への取り込みが有意に減少(約30%)していることが明らかになった。Oatp1c1は一部有機アニオンを基質とするが、有機アニオン(E_217βG、pitavastatin)の脳取り込みには変動が見られなかった。この中枢への甲状腺ホルモンの取り込みの減少が生理的にどのような影響を及ぼすかについて、現在血中の甲状腺ホルモン濃度や脳内の甲状腺ホルモン濃度の測定を行っている。昨年度、私はin situ脳灌流法を用いて、血液脳関門を介したT4の脳内への取り込みに有機アニオントランスポーター(Oatp1c1)が一部関与していることを見出した。血液脳関門にはOatp1c1以外にも有機アニオントランスポーター(Oatp1a4)が発現しており、T4を基質とすることからT4の脳内への取り込みに関与していることが考えられた。そこで、Oatp1a4ノックアウトマウスと野生型マウスの脳内へのT4の取り込みクリアランスをin situ脳灌流法により測定し、Oatp1a4の関与を調べた。Oatp1a4ノックアウトマウスにおいてT4の脳内への取り込みが有意に減少(30%程度)していることが明らかになった。今回の結果からOatp1c1のみならずOatp1a4も血液脳関門を介したT4の取り込みに関与していることが明らかになった。中枢への甲状腺ホルモンの輸送機構の生理的働きを明らかにするために、現在Oatp1c1/Oatp1a4ダブルノックアウトマウスの作製を行っている。

脳は生理的な重要性から血液脳関門により循環血から隔てられており、これまでの研究から、血液脳関門には能動的なTHの取り込み機構が存在しており、THトランスポーター(Oatplcl,Oatpla4,LATI)が発現していることが明らかになっている。本年度は、Oatplc1およびOatpla4ノックアウト(KO)マウスの表現型の解析を行い、輸送系の働きについて検討を行った。i.v.単回投与後8時間での脳内へのTH(T4,T3)の分布を調べたところ、Oatplcl KOマウスにおいてT4の脳内濃度/血漿中濃度比(Kp,brain)が36%低下していた。一方、Oatpla4 KOマウスにおいてT4のKp,brainの有意な低下はなかった。T3のKp.brainは、両KOマウスともに野生型と比べて有意な差はなかった。T4の脳取り込みの低下による影響をみるために、脳内のTHの活性化酵素であるD2の酵素活性を測定した。Oatplcl KOマウスにおいてのみ、D2酵素活性の上昇が見られ、脳内のT4濃度の低下が示唆された。しかし、両KOマウスともに血清中のT4,TSH濃度に変化はなかった。以上により、Oatplclは脳内へのT4の取り込みに40%程度寄与していることが明らかとなった。更に、その機能欠損はD2の酵素誘導により代償されていることが示唆された。また、Oatpla4の寄与は小さいと考えられた。また、血液脳関門にMCT8が発現していることを見出し、T4,T3の脳取り込みにおける寄与率を速度論的に見積もったところ、それぞれ、60,90程度関与していることが示唆され、このことから、血液脳関門を介したT4の輸送はOatplclとMCT8により行われていることが示唆された。
抗体の結合空間を利用した特異的反応制御システムの構築

ジフェニルホスフィンとシクロオクタジェンを配位子とするアキラルなロジウム錯体を特異的に結合するモノクローナル抗体IG8を得た。そのうちのl種、抗体1G8はロジウム錯体と最も強く結合し、2.3x10^<-7>Mの解離定数を有することがわかった。アラニン前駆体の水素化反応では、抗体非存在下D-体とL-体の両者のラセミ体が得られるのに対して、抗体存在下ではレ体のみが生成していることがわかった。ロジウム錯体と抗体lG8との複合体を触媒としたときに見られたエナンチオ選択性はロジウム錯体が抗体の結合部位に取り込まれることによりはじめて発現されたものであると考えられる。抗体lG8はロジウム錯体のみならずイリジウム錯体とも複合体を形成した。このモノクローナル抗体とイリジウム錯体との複合体を用いてケトン類およびイミン類の移動水素化を行った。本抗体は3Mギ酸ナトリウム存在下でもイリジウム錯体と安定な複合体を形成することがわかった。ギ酸ナトリウムを水素源とするアセトフェノンの移動水素化反応において、イリジウム錯体のみではラセミ体が得られるのに対して、抗体存在下では67%eeで水素化生成物が得られた。抗体がアキラルな配位子を有する遷移金属錯体に結合することによりケトンの移動水素化反応において立体選択性を付与することができた。比較としてビロゲンを分子末端に有するイリジウム錯体を合成し、別途作製した抗ビオロゲン抗体のビオロゲン部位に金属錯体が固定された複合体を合成した。その抗体と錯体との複合体を用いてアセトフェノンの移動水素化を行った結果、イリジウム錯体のみの系と同様、生成物はラセミ体となることがわかった。つまり本研究において見出された触媒反応の立体選択性はモノクローナル抗体がアキラルな遷移金属錯体に対して「直接」結合することによりはじめて発現されたものであることがわかった。
レーザー駆動衝撃波と圧電素子を用いた体腔内へ挿入可能な超小型X線源の開発

パルスエネルギー30mJのNd:YAGレーザー2倍高調波を用いて大気中での衝撃波発生実験を行った.当初のレーザー照射系では集束レンズの焦点距離が300mmと比較的長く,レーザー集束点における照射パワー密度不足から,圧電素子で高電圧を発生するのに十分な強度の衝撃波を生成することが出来なかった.そこで,より短い焦点距離の集束レンズを用いたレーザー照射系を新たに構築し,衝撃波強度の増大を図った.一方,電子ビームおよびX線発生実験を行うために,前年度に構築した真空排気系とは別に,小型の真空容器を用いた新しい真空排気系の構築を行った.カーボンナノチューブ陰極を貼り付けたセラミック圧電素子を絶縁体フォルダに固定し,真空容器内に配置した.カーボンナノチューブ陰極に対向する陽極には,銅を用いた.銅陽極を直線導入端子の先端に取り付けることで,電極間距離を0.1mmの精度で調整した.電流導入端子を介して銅陽極をオシロスコープに接続し,X線ダイオードで発生する電子ビーム電流をモニターした.10^<-6>Torrの真空下でレーザーを圧電素子の裏面に照射し,電子ビーム電流の計測を行ったが,現時点では信号とノイズの判別が難しく,十分な強度の電子ビーム電流信号の検出には成功していない.原因としては,圧電素子で発生した高電圧が予想より低く,カーボンナノチューブの先端において電子の電界放出が十分に起きていないことが考えられる.一方,上記のX線ダイオード試験と並行して,より実用化レベルに近いサイズのX線ダイオードの試作も行った.集束レンズ,レーザー窓,圧電素子等を直径約10mm,長さ約3cmの円筒内に収めた.光ファイバーやレーザー窓でのレーザー光の損失により末端では十分な強度のレーザーが得られていないが,レーザーをパルスエネルギーのより高いものに更新することで,この問題は容易に解決出来ると考えられる.レーザー駆動衝撃波による高電圧発生実験のため,小型YAGレーザー,圧電素子,真空容器等を準備した.YAGレーザーについては,フラッシュランプと冷却水用イオン交換樹脂のオーバーホールを行った後,発生パルスエネルギー,繰り返し再現性,最大エネルギーを得るために必要なQスイッチ遅延時間等について詳細に調べた.これにより,当初の目標に近いパルス当たり30mJのレーザーの発生を確認し,さらにレンズで集束することで圧電素子表面において十分な強度の衝撃波を生成できる見通しが得られた.また,高出力レーザー輸送用の光ファイバー,光ファイバーへのレーザー導入用の光学レンズ,レーザー出力端の集束レンズを準備し,それらを光学台上で組み立ててレーザー軸のアライメントを行った.圧電素子については,直径5mm,厚さ1mmのディスク形状のものを両側から金属電極で挟み込んだものを製作した.カーボンナノファイバーを圧電素子表面に接着し電子発生用の電極とした.さらに,圧電素子中を伝播する衝撃波により圧電素子端面に発生する高電圧を利用した電子ビームおよびX線の発生実験を行うため,真空容器および真空排気系を新たに構築した.上記の機器を組み合わせることで,次年度から本格的に原理実証実験を行うための準備を完了した.さらに,衝撃波伝播シミュレーション用のコンピュータおよびコンパイラを用意し,数値流体計算コードの開発に必要な開発環境を構築した.パルスエネルギー30mJのNd:YAGレーザー2倍高調波を用いて大気中での衝撃波発生実験を行った.当初のレーザー照射系では集束レンズの焦点距離が300mmと比較的長く,レーザー集束点における照射パワー密度不足から,圧電素子で高電圧を発生するのに十分な強度の衝撃波を生成することが出来なかった.そこで,より短い焦点距離の集束レンズを用いたレーザー照射系を新たに構築し,衝撃波強度の増大を図った.一方,電子ビームおよびX線発生実験を行うために,前年度に構築した真空排気系とは別に,小型の真空容器を用いた新しい真空排気系の構築を行った.カーボンナノチューブ陰極を貼り付けたセラミック圧電素子を絶縁体フォルダに固定し,真空容器内に配置した.カーボンナノチューブ陰極に対向する陽極には,銅を用いた.銅陽極を直線導入端子の先端に取り付けることで,電極間距離を0.1mmの精度で調整した.電流導入端子を介して銅陽極をオシロスコープに接続し,X線ダイオードで発生する電子ビーム電流をモニターした.10^<-6>Torrの真空下でレーザーを圧電素子の裏面に照射し,電子ビーム電流の計測を行ったが,現時点では信号とノイズの判別が難しく,十分な強度の電子ビーム電流信号の検出には成功していない.原因としては,圧電素子で発生した高電圧が予想より低く,カーボンナノチューブの先端において電子の電界放出が十分に起きていないことが考えられる.一方,上記のX線ダイオード試験と並行して,より実用化レベルに近いサイズのX線ダイオードの試作も行った.集束レンズ,レーザー窓,圧電素子等を直径約10mm,長さ約3cmの円筒内に収めた.光ファイバーやレーザー窓でのレーザー光の損失により末端では十分な強度のレーザーが得られていないが,レーザーをパルスエネルギーのより高いものに更新することで,この問題は容易に解決出来ると考えられる.
圧負荷ラット肥大心におけるコラ-ゲンマトリックスの心筋細胞肥大に及ぼす影響

圧負荷ラット(1群)およびSHRラット(2群)にβaminoーpropionitrile(BAPN)を投与、投与後3週目に体重測定後、心臓を摘出し、心室重量を計測、走査電顕および透過電顕試料を、また光顕用心臓輪切り切片を採取しこれらにて組織学的および心筋微細構造レベルの検索をそれぞれ行なった。1.肉眼所見:1、2群共にBAPN投与されたものの体重の増加は明らかに減少し、BAPN10gr投与群はさらに減少した。また心室重量についてもBAPN投与群では非投与群に比しその重量は少なく、2群にあってはそれは著明だった。しかし心室重量を体重にて補正すると1、2群ともにその数値は非投与群より5gr投与群、5gr群より10gr投与群で大となり、2群ではそれが著明であった。2、組織学的所見:心筋直径は1群では実測径では変化がないが、体重補正にて増加傾向、2群では心室重量同様BAPN投与群では径は小さくなり、しかしこれを体重補正すると投与量増加に伴い径も大きくなる。心筋面積比は1群ではBAPN投与されたものは心筋の占有比が大となるが、2群にあっては逆に減少する結果が得られた。3、微細構造変化:strut個々の太さはBAPNの投与に関係なく大小の不同があったがその密度は投与群では疎になる傾向が強い。weaveについては心筋細胞周囲をとりまく密度は明らかにBAPN投与群で疎になっていた。透過電顕にてコラ-ゲンの性状に大きな変化をみなかった。4、結論:BAPNによりコラ-ゲンマトリックスは微細構造上その形成は抑えられたが、一方体重補正にて肥大の傾向は得られるも有意のものではなく、圧伝達機構としてのその役割を証明するに至らなかった。しかし今回の実験系の中でSHRラットの反応は圧負荷ラットとそれを異にし、今後に興味がもたれた。
セプチン重合・脱重合機構の探索と解析

セプチン系の分子動態解析を目的として、生化学的解析、超微形態解析に加えて培養神経細胞の細胞膜直下に集積したGFP-septin融合蛋白質に対するFRAP(光退色後蛍光回復)法を行った。膜蛋白質分子や細胞膜直下のアクチン分子に比べてセプチン分子のターンオーバーは緩慢であり、細胞膜直下のセプチン集合体の安定性が示唆された。この特性は細胞膜形状の保持や、膜蛋白質のスカフォールドないし拡散障壁としての役割に適したものと考えられる。RNAiでセプチンを枯渇させた細胞で関連分子の動態を調べたところ、cortical actinの動態に有意な変化が見られない条件で、syntaxin-1(膜貫通型tSNARE)やGLASTのターンオーバーが有意に促進した。したがって、細胞膜直下のセプチン系がこれらの分子のスカフォールドないし拡散障壁として局在や安定化に寄与する可能性が支持された。生化学的解析、超微形態解析に関する論文は現在執筆中である。セプチンは進化的に保存された重合性GTP結合蛋白質ファミリーであり、微小管系/中間径フィラメント系/アクチン系に次ぐ細胞骨格系を構成する。しかし、微小管やアクチンの重合・脱重合機構や機能が詳細に研究されているのに対し、セプチンが自己集合・形状変化・脱重合する際の制御機構や生理機能には未知の領域が多い。高等動物のセプチン系は、アクチン系や微小管系と協調して細胞分裂や小胞輸送などに関わる一方、悪性腫瘍におけるセプチン遺伝子増幅や転座、神経変性疾患におけるセプチン蛋白の異常凝集が報告されているが、詳細は謎に包まれている。本基盤研究は小グループによる短期間のプロジェクトではあったが、分子レベル/細胞レベル/個休レベルでの多面的アプローチにより、セプチン系の生理的・病理的意義とその背景となる分子基盤の一端を明らかにすることに成功した。本研究の主要な成果は1)培養細胞を用いてセプチン分子のダイナミクスを定量解析するFRAP系を確立し、細胞膜直下のセプチン動態を変化させる培養条件、セプチン変異体、関連蛋白質の同定に成功したこと(田中ら、投稿準備中)、2)微細形態学的手法によってセプチン分子の詳細な細胞内分布を明らかにしたこと(萩原ら、改訂中)、3)Sept4遺伝子欠損マウスを利用してセプチン系の生理機能と病理学的役割の一部を解明したことである(猪原ら、Neuron 2007;祝迫ら、J Hepatology 2008)。セプチンは、チューブリンやアクチンと並ぶ普遍的なヌクレオチド結合性細胞骨格蛋白質であるが、阻害剤がないことや、サブユニット間の機能重複などが解析を阻んできた。本研究では、生化学、RNA干渉、逆遺伝学、超微形態解析、行動解析などの手法を融合し、セプチン集合体が細胞分裂装置やシナプス近傍における超分子複合体の局在や安定化のための足場ないし拡散障壁として機能することを明らかにした。この知見に基づいて臨床検体を探索し、セプチン系の破綻が神経変性疾患の病態に関わることを見いだし、マウスモデルを用いて病態メカニズムを検証した。一連の解析により、セプチン・スカフォールドが単細胞レベルから高次脳機能まで多彩な生命現象を支える重要なシステムであることを確立した。具体的な成果の一部を挙げると、GFP-septin発現培養神経細胞株を用いて、FRAP(光退色後蛍光回復)法により細胞膜直下のセプチン構造と動態を解析し、アクチンより代謝回転が数倍緩慢(すなわち安定)な構造体を形成していることを明らかにした。さらに、細胞膜直下のセプチン系とアクチン系が相互依存的な関係にあることを細胞薬理学的手法やRNAiを用いて明らかにした。ラット培養神経細胞抽出物からセプチン複合体会合蛋白質を精製し、マススペクトロメトリー(フィンガープリンティング法)で同定した。このうちセプチン系の制御に関与する可能性のある少数の候補因子に関して、個々にRNAiで枯渇させた場合のセプチンの異常、逆にセプチン系を破綻させた際の候補因子の異常を蛍光顕微鏡・電子顕微鏡を用いて観察した。
重力レンズで探る宇宙の構造形成

今年度の主な研究実績のひとつは、観測データ解析法を確立したことである。本研究では大量の撮像データを解析する必要がありその自動化は研究の実施において必要不可欠なものである。データ自体は決まったフォーマットで出来ていて、データ解析も基本的には決まった処理をするのであるが、データごとの観測条件の違いに応じて適切なパラメーターを入力する必要がありこのことがデータ解析の自動化を困難なものとさせていた。私はパラメーターを自動的に決定するプログラムを設計し、観測データの解析の大部分を自動化することに成功した。また本研究の成果を論文にまとめ、雑誌にて発表した。この論文では、まず観測手法を解説し、その観測の精度の評価結果を示した。次にデータの解析手法を詳しく説明した。この研究の主な結果は宇宙モデルのパラメーターの値に対して緩やかな制限を与えることが出来たことである。観測的な研究と平行して、理論的な研究も行った。今年度は、宇宙の大規模が引きおこす重力レンズ現象に伴って生じる増光効果について、その宇宙論的観測への影響を詳しく研究した。まずこの増光効果を記述する理論的モデルを構築した。このモデルを基に銀河-QSO相関関数の観測への影響を研究し従来考えられていたものより2倍以上大きな影響があることを明らかにした。また大規模構造の運動の進化を数値シミュレーションを用いて研究し、その進化の特徴を物理的に説明し、さらにそれを記述する理論的モデルを構築した。今年度の主な研究実績は、本研究の初期成果を論文にまとめ、雑誌にて発表したことである。得られた観測精度は、我々の理論計算の予想と同程度であり、予定通りの測定が行えることを示した。解析手法自体は、過去に他のグループによって開発されたものを採用したが、我々の観測データに最適な解析が行えるように細部を修正した。その結果、制度のよい解析を、効率よく行うことが可能となった。さらに、初期観測データの解析結果を発表した。初期データから得られた結果は、観測量が少ないせいで、統計的な誤差が大きく、理論モデルの予想値との詳細な比較をすることは出来なかったが、理論モデルのパラメーターの値に対して緩やかな制限を与えることが出来た。この初期成果より、観測が予定通り進み、データが予定通り増えていけば、我々の研究によって、宇宙の大域的性質を決めるパラメーターの値に強い制限を与えることが可能であることが、はっきりと示された。今年度は、宇宙の大規模が引き起こす弱い重力レンズ効果と呼ばれる現象の基礎的な性質を検証した。その結果、この現象の統計的性質がlog-normal分布と呼ばれる統計モデルでよく再現できることがわかった。これにより弱い重力レンズ現象から、宇宙の大規模構造の形成進化史を探ることが可能であることが示された。
教員は評価アイデンティティをどう形成するのか

本研究課題は3カ年の研究期間であり、平成30年度は第二年次に相当する。主な研究活動として、昨年度に引き続き、作業課題(2)「設定した分析枠組にもとづき質問紙を作成し、教職志望者や現職教員を対象に量的調査を実施する」の遂行にあたった。研究の進展に伴い、当初の予想以上に関連資料が多いと判明した。それらの整理および分析枠組の設定が、当初の予定よりも遅れた。加えて、年度前に想定しなかった本務が、年度後半に突発的に発生したため、結果的に質問紙の作成及び量的調査の実施には至らなかった。本研究課題は個人研究として組織しているため、年度を通じたエフォート管理が課題となった。具体的な作業として、「評価者としての教師」研究の参考とすべく、英国のカリキュラム研究者Stenhouse, L.の名とともに知られる"teacheras researcher"概念に注目した。主な研究成果は、日本カリキュラム学会第29回大会(北海道教育大学旭川校)、および日本教師教育学会第28回研究大会(東京学芸大学)の口頭発表により報告した。あわせて、外国語による論文1編を公刊した。最終年度は作業課題(2)を修正し、質的な調査による分析枠組みの構築を目指すこととする。日本では報告の乏しい「評価する側の懸念」について、評価研究者Scriven, M.による"valuephobia"概念を参照し(収集済)、分析枠組を構築する一助としたい。あわせて、作業課題(3)「作業課題(1)(2)の分析結果をもとに、試行を視野に入れつつ、教職課程及び現職教育のプログラム案を構想する」に着手し、まとめとする予定である。当初の想定以上に資料の量が多く、文献の収集と整理に想定外の時間を要した。また、年度前に想定しなかった本務が年度後半に発生したため、エフォート管理が難しくなった。当初の計画からやや遅れ気味の作業課題(2)を見直し、量的調査から小規模の質的調査へと切り替える。分析枠組の構築を優先して進め、当初の作業課題(3)をまとめの作業と再定位する。本研究課題は3カ年の研究期間であり、平成29年度は第一年次に相当する。主な研究活動として、まず作業課題(1)「文献調査及び質的調査により、教員の評価活動の実態や経験を把握し、教員による評価アイデンティティに関する分析枠組を設定する」の遂行にあたった。前提となる概念「評価者としての教師」はこれまで検討が乏しかったため、関連する「(実践)研究者としての教師」(teacher as researcher)概念を参照し、各種資料の収集と整理に努めた。次に作業課題(1)の成果を発信した。具体的には、本研究課題と密に関連する専門学会へ新規入会した。以降の参加や研究発表を計画している。また、複数の研究会(招待)や、日本カリキュラム学会第28回大会の課題研究(指名)で、関連する研究成果を発表した。「(実践)研究者としての教師」概念は、歴史的にみて、1960-70年代の英国カリキュラム開発、とくに"The Humanities Curriculum Project"やその主導者Stenhouse, L.と深い関係にあった。この知見から、本研究課題で注目する「評価者としての教師」もまた、日々の評価実践と不可分と考えられる。さらに、作業課題(2)「設定した分析枠組にもとづき質問紙を作成し、教職志望者や現職教員を対象に量的調査を実施する」に着手した。個人情報を含む調査を実施するため、オンラインでCITI JapanおよびINFOSS情報倫理講習を受講した。また所属機関の研究倫理審査を申請し、審査を経て承認された(2017年6月1日付)。現在、量的調査の予備段階として、複数の教員を対象とした聴き取りを計画している。なお作業課題(1)の結果、「(実践)研究者としての教師」概念が想定外に豊富だったため、単独の論文に収まらなかった。第二年次は、作業課題(2)の各種調査に着手する予定である。第一年次の作業課題(1)は順調に進んでおり、現在、作業課題(2)へと移行しつつある。

日本では報告の乏しい「評価する側の懸念」について、評価研究者Scriven, M.による"valuephobia"概念を参照し(収集済)、分析枠組を構築する一助としたい。あわせて、作業課題(3)「作業課題(1)(2)の分析結果をもとに、試行を視野に入れつつ、教職課程及び現職教育のプログラム案を構想する」に着手し、まとめとする予定である。当初の想定以上に資料の量が多く、文献の収集と整理に想定外の時間を要した。また、年度前に想定しなかった本務が年度後半に発生したため、エフォート管理が難しくなった。第二年次は質的・量的調査研究に着手する。必要に応じ、研究倫理審査の申請ないし計画変更を行う。当初の計画からやや遅れ気味の作業課題(2)を見直し、量的調査から小規模の質的調査へと切り替える。分析枠組の構築を優先して進め、当初の作業課題(3)をまとめの作業と再定位する。申請時の予算が採択時に減額されたため、第一年次の研究は、当初の計画よりも規模を縮小して実施した。また、調査研究用のノートパソコンの購入を、第二年次に延期した。結果的に、一定の次年度使用額が発生した。第二年次は、各種調査研究の手続きや論文投稿等、研究の進捗に伴う相応の費用発生が見込まれる。次年度使用額は、第二年次のこれらの経費に充当する予定である。2018年度分の研究費は概ね順調に執行できたが、研究の遅れにより、2017年度分の繰越分を部分的に使用できず、次年度使用額が発生した。次年度使用額は、未実施の調査費用や、研究のまとめなどに充当する予定である。
関節リウマチの遺伝要因の解明

我々は、HTLV-I遺伝子を導入したTgマウスを作製し、このウイルスが関節リウマチによく似た自己免疫性の関節炎を引き起こすことを見いだした。また、この関節炎の発症にはIL-1やIL-6などのサイトカインの過剰発現が重要な役割を果たしていることを示し、さらにIL-1レセプターアンタゴニスト(IL-1Ra)KOマウスも同様の自己免疫性の慢性関節炎になることを示した。これら何れのモデルにおいても発症はBALB/c背景で非常に高く、C57BL/6背景ではほとんど発症しない。本研究ではこれらの結果をふまえ、1)IL-1Raの機能不全がヒトの関節リウマチでも病因となっているか2)関節炎の発症に対する系統間の感受性に関与している遺伝子は何か、を明らかにすることを目的とした。その結果、1)については、患者の了解の元にの500検体の血清中のIL-1Ra蛋白質の量を定量した結果、15検体が異常に低い値を示した。そこで、今後は遺伝子の発現量や構造などに変化がないか解析を行っていきたい。また、2)については、いくつかの染色体に連鎖が見いだされたので、今後その領域を詳細にマップしていく予定である。
三次元形状計測による姿勢操作可能な手モデルの構築

手が18つの指節から構成されているとみなし,さまざまな姿勢で三次元計測を行うことによって,各指節の形状を個別に獲得する技術を開発した.また,データグローブによる姿勢操作を実現するため,グローブのセンサ値に対応する各指節の配置を収集し,これを基に手の骨格を推定する技術を開発した.これらの技術を組み合わせることで,写実性が高く,データグローブによって姿勢操作が可能な手形状モデルを構築することができた.本研究では,さまざまな姿勢において手の三次元形状計測を行い,関節角度を指定することで姿勢操作が可能な,写実性の高い三次元モデルを構築することを目的とする.姿勢変化による手の形状変形を表現できるよう,手が複数の節から構成されているとみなし,各指節の三次元形状を獲得する.これらの各指節の形状モデルをそれぞれ適切に配置することによって,さまざまな姿勢における手の形状を表現することが可能となる.各指節の三次元形状を獲得するため,平成24年度は三次元形状計測システムにワンショットスキャン法を導入し,さまざまな姿勢における手の三次元形状のリアルタイム計測を実現した.この計測システムを利用することにより,さまざまな姿勢における手の三次元形状を大量に獲得することが可能となった.ワンショット法により形状計測を行った際,システムに設置されたカメラで,手の三次元形状に応じた距離画像が獲得される.また,手にいくつかのマーカを貼付し,それをシステムに設置された複数台のカメラで観測することで,それらの三次元位置を計測することができる.これら2種類の情報を用いることによって,手を構成する複数の節それぞれの三次元形状を自動的に獲得することができる手法を提案した.具体的には,10台のカメラを用いて手を計測し,290姿勢において距離画像2,900枚を獲得した.これと同時に,手に添付した72点のマーカ位置を290姿勢分で獲得した.各距離画像では,1,0003,000点の三次元位置が獲得されており,全データで合計62万程度の点を対象に処理を行った.手を18の指節から構成されているとみなし,以上のデータから各指節の三次元形状を獲得した.これを基に,計測時に取っていた290姿勢での手全体の三次元形状を再構成することができた.以上の成果について,MIRU2012,3DimPVT2012において発表を行った.本研究では,さまざまな姿勢において手の三次元形状計測を行い,関節角度を指定することで姿勢操作が可能な,写実性の高い三次元モデルを構築することを目的としている.姿勢変化による手の形状変形を表現できるよう,手が複数の節から構成されているとみなし,各指節の三次元形状を獲得する.各指節の形状モデルをそれぞれ適切に配置することによって,さまざまな姿勢における手の形状を表現することが可能となる.最終年度は,(A)「姿勢操作の実現に必要なスケルトンの推定」について,国際会議3DV2013において発表を行った.また,(B)「姿勢変化による各節の非剛体的変形のモデル化」として,各節の非剛体変形を定量的に算出した後,これと姿勢を表現する数値パラメータとの関係について分析を行い,情報処理学会グラフィクスとCAD研究会において発表を行った.また,非剛体変形のモデル化については,さらに顔における表情変化を対象とした手法についても検討を行い,その成果について同研究会にて発表を行った.研究期間全体の成果として,さまざまな姿勢において手の三次元形状計測を行い,関節角度を指定することで姿勢操作が可能な,手の三次元モデルを構築することができたことが挙げられる.関節角度については,数値入力によって指定することができるだけでなく,手の姿勢を計測するデバイスであるデータグローブからの入力を受け取って,手の姿勢を再現する三次元モデルを実現した.成果物の1つとして,データグローブを装着して手の姿勢を変えることにより,対応した三次元モデルをリアルタイムで生成したり表示したりするソフトウェアを開発した.また,この三次元モデルの応用事例の一つとして,より自然な仮想物体操作を実現する枠組みについて関西学院大学の角所教授と共同で検討を進め,その成果についてCyberworld2013において発表を行った.手が18つの指節から構成されているとみなし,さまざまな姿勢で三次元計測を行うことによって,各指節の形状を個別に獲得する技術を開発した.また,データグローブによる姿勢操作を実現するため,グローブのセンサ値に対応する各指節の配置を収集し,これを基に手の骨格を推定する技術を開発した.これらの技術を組み合わせることで,写実性が高く,データグローブによって姿勢操作が可能な手形状モデルを構築することができた.本研究では,さまざまな姿勢において手の三次元形状計測を行い,関節角度を指定することで姿勢操作が可能な,写実性の高い三次元モデルを構築することを目的とする.姿勢変化による手の形状変形を表現できるよう,手が複数の節から構成されているとみなし,各指節の三次元形状を獲得する.これらの各指節の形状モデルをそれぞれ適切に配置することによって,さまざまな姿勢における手の形状を表現することが可能となる.姿勢操作を実現するため,平成23年度はデータグローブを装着して計測された関節角度に応じて,各指節の適切な配置を決定する技術を開発した.具体的には,姿勢事例(手の各指節の配置と関節角度の組)の獲得し,これを補間することによって,任意の関節角度に対する各指節の配置をモデル化したスケルトンを推定する技術を開発した.まず,関節角度を表わすデータグローブのセンサの値と,各指節の配置を表わす各指節の剛体変換の関係を明らかにするため,両者の組をさまざまな姿勢で同時にかつ大量に獲得した.

通常これは困難であるが,データグローブを装着した状態で各指節の剛体変換を取得できるよう,データグローブの各指節に相当する部分にプラスチックの薄板を取り付け,これにマーカを貼付した.この特殊なグローブを装着してさまざまに手の姿勢を変化させることで姿勢事例を大量に獲得できるようになり,センサ値を変数とした2次多項式により,剛体変換のパラメータ精度よく表現できることが明らかになった.また,7種類の基準物体を導入し,これを介して姿勢を再現させることとした.データグローブのセンサ値の計測と形状計測時における各指節の配置の獲得を別々に行い,22種類の姿勢事例を収集した.収集した姿勢事例を2次多項式による回帰を用いて補間し,三次元手モデルの姿勢操作が実現できることを確認した.本研究では,さまざまな姿勢において手の三次元形状計測を行い,関節角度を指定することで姿勢操作が可能な,写実性の高い三次元モデルを構築することを目的としている.平成23年度は,(A)「姿勢操作の実現に必要なスケルトンの推定」を実現するため,(A-1)「姿勢事例(手の各節の配置と関節角度の組)の獲得」と「(A-2)姿勢事例の補間に基づくスケルトン推定」をサブテーマとして挙げていた.また,(B)「姿勢変化による各節の非剛体的変形のモデル化」を達成するため,平成24年度は(B-1)「ワンショットスキャン法の導入による計測の完全自動化」を,平成25年度は(B-2)「各節の配置に基づく非剛体変形のモデル化」をサブテーマとして挙げている.(A)および(B-1)について,本年度までで概ね達成できており,(B-1)については国内での大きなシンポジウム,国際会議において対外発表を行った.本研究では,さまざまな姿勢において手の三次元形状計測を行い,関節角度を指定することで姿勢操作が可能な,写実性の高い三次元モデルを構築することを目的としている.平成23年度は,(A)「姿勢操作の実現に必要なスケルトンの推定」を実現するため,(A-1)「姿勢事例(手の各節の配置と関節角度の組)の獲得」と「(A-2)姿勢事例の補間に基づくスケルトン推定」をサブテーマとして挙げていた.また,(B)「姿勢変化による各節の非剛体的変形のモデル化」を達成するため,平成24年度は(B-1)「ワンショットスキャン法の導入による計測の完全自動化」を,平成25年度は(B-2)「各節の配置に基づく非剛体変形のモデル化」をサブテーマとして挙げている.本年度は,当初より平成23年度に計画していた「姿勢操作の実現に必要なスケルトンの推定」を順調に達成できたことに加え,次年度に計画していた「ワンショットスキャン法の導入による計測の完全自動化」に向け,ワンショットスキャン法の導入に向けた準備を進めることができた.当初の計画に従って(B)「姿勢変化による各節の非剛体的変形のモデル化」を達成するため,平成25年度は(B-2)「各節の配置に基づく非剛体変形のモデル化」に取り組む.この達成に向けて,今年度取得したさまざまな姿勢における手の距離画像の分析を進めているが,手の三次元形状が複雑であることも起因して,姿勢によってはどうしても観測できない部分があり,非剛体変形を十分にモデル化できているかどうかの検証が十分にできない可能性がある.
日本語によるゲノム情報の検索と理解を助けるポータルの開発

本研究の目的は,ゲノム研究成果を日本人が活用するために,英語と日本語の間にある「ことば」の壁を低くすることである。本研究では日本語で記述された学術論文および総説における用語の頻度および共起関係を解析したデータに基づいて専門用語を選出し,ゲノム関連の事物や事象を記述する専門用語の英日対応20万語シソーラス(概念の上下関係を含む類義語辞書)を世に提供した。英語と日本語を含めた網羅的なシソーラスによる語彙の解析と問題点の指摘は,ゲノム科学教育や研究成果の社会還元における相互理解を促進し,ゲノム科学の説明責任を果たすことに大きく貢献したと考える。さらにそのように構築したオントロジーを具体的に情報検索で活用する具体的な方策およびツールの開発を行った。その結果,ゲノム科学の研究成果論文やデータベースを日本人の初学者や一般人が検索する場合に,入力したキーワードと密接に関連する別のキーワードを同時に提示することによって情報検索を容易にする連想検索サーバを開発,公開した。さらに,検索結果として表示されるWeb英語ページにおいて,利用者が求める箇所でオンデマンドに専門用語の対訳および解説を表示し,利用者の理解を助ける2種類の汎用マウスオーバー辞書ツールを開発し,いずれも無償で公開した。英語で書かれたゲノム科学情報のあらゆるWebページを日本語で検索して内容を理解できるサーバを無料で公開することは,ゲノム科学の研究成果を広く社会に提供する実用的なインターフェースとして幅広い利用と応用が見込める。これまでに,ライフサイエンス辞書に収録された約18万語の英日対訳の専門用語をMeSH DescriptorおよびSupplemental Conceptsに準じた2.5万語の統制語に集約することで対訳シソーラスとシノニム辞書を制作し,すべての統制語について日本語化を完了した。続いて, PubMedより代表的な学術誌に過去10年間に掲載された論文抄録(600Mバイト)を収集し,シノニム辞書によってテキスト中に最長一致で統制語のタグを施した。次に,同一抄録中で共起する統制語のペアを収集することによって合計143万対の共起頻度を求め,出現した2万語の統制語ごとに上位30対までの共起概念データを得た。このリストを目視によって検討し,曖昧性の排除と統制語の最適化を行い, 2万語の統制語に対して約30万語の共起概念を整理した。このようにして得た共起概念をシソーラスに関連づけることによって,検索された日本語あるいは英語を自動的に統制語に直して表示するとともに関連性の高い共起概念を表示し,外部リンクにより既存ポータルに検索語を渡せるデータを制作した。これらはオンライン版ライフサイエンス辞書WebLSDのサブセットとして,ある統制語に対して付与される同義語,概念ツリー,共起概念を一覧できるシソーラスとして公開した。その結果,従来より公開している英和・和英およびKWIC形式での英語共起表現辞書へ新たにシソーラスが加わり,その間を相互に行き来しながら,専門用語の階層性や同義語を調べることができる我が国はじめてのオンライン専門用語辞書が完成した。また,共起概念を用いる連想検索によって,特定の遺伝子や生体分子に対して関連する現象,疾患,医薬品,手法,並列概念などと併せてEntrezなどの外部データベースを絞り込み検索できるゲノム科学ポータルを構築した。
対称錐上の線形計画問題と大域的最適化

今年度も多項式計画(大域的最適化)に関する研究と,2次錐計画に対するピボットアルゴリズムという2本をテーマに研究を行なった。両方とも対称錐上の線形計画問題に密接に関係するテーマである。前年より続く東工大の小島教授,韓国Ewha Women's UniversityのKim教授,それに大学院生の脇氏らと共同研究をさらにすすめた。SDP緩和問題を作る際に,その疎性を利用して解くべき最適化問題のサイズを小さくするアイデアを論文にしたものはSIAM JournalonOptimizationに受理された。これにより,変数の数が多い大域的最適化問題(多項式計画問題)を解けるようになった。また,そのアイデアに基づくソフトウエアSparsePOPをMATLABで実装し,公開している。従来の多項式計画のソフトウェアが15変数程度の問題までしか解けないのに比べ、SparsePOPは条件によっては1000変数の問題まで解くことができるようになった。一方,対称錐計画問題の一種である2次錐計画に対しても,ピボットを用いたアルゴリズムの研究は続けている。理論的には,複数の2次錐を持つ場合の解析を行ない,ピボットアルゴリズムをすっきり記述できるようにした。この結果は現在投稿中である。また1つの錐の場合の実装を大学院生の栗田氏と共同で行ない、アルゴリズムの挙動を観察した。その結果,実装に関する様々な問題点が浮かび上がった。この結果は日本語の論文としてまとめ,統計数理に受理・掲載された。本年度は、対称錐線形計両と多項式計画の関係について、基本的なことを勉強し、研究した。成果としては、2本の論文が刊行または受理された。投稿中の論文は一本あり、またそれ以外に一本の論文を執筆中である。学会発表は多数ある。1番目の論文は、対称錐線形計画を用いた大域的最適化の例である。対称錐線形計画が大域的最適化に実際に有効であることを示すことができた。2番目の論文は、対称錐線形計画の一種である半正定値計画について、反復解法を用いずに解けるようなクラスを明らかにしたものである。このような研究は、対称錐線形計画の基本的性質を明らかにするものである。次に、やはり対称錐線形計画の一種である2次錐計画について、ピボットを用いる新しいアルゴリズムを提案した。対称錐線形計画に対する単体法あるいはピボットを用いるアルゴリズムは、本研究の目標である大域的最適化を行う場合、分枝限定法などを行うことを考えると、必ず必要になる技術である。まだまだ萌芽的な結果であるが、初めて2次錐計画に対する実用的なピボット・アルゴリズムを提案した意味は大きい。さらに後半には、多項式最適化を研究し、対称錐線形計画上の多項式最適化問題を考えてその基本的な性質に関する研究に着手した。その準備的な発表はすでに行い、論文を執筆中である。本年度前半は,前年に得た知見から,Lasserreの多項式最適化問題に対するSDP(半正定値計画)緩和問題を用いた大域的最適化の枠組みを,対称錐上の多項式最適化問題に拡張することに成功した.ここで,特に基本補題であるPutinarの補題を対称錐上に拡張できたのは重要な結果である.これは東工大の小島政和教授との共同研究である.さらに,東工大の小島教授,韓国Ewha Women's UniversityのKim教授,それに大学院生の脇くんらと共同研究をすすめ,SDP緩和問題を作る際に,その疎性を利用して解くべき最適化問題のサイズを小さくすることを提案した.通常のLasserreによる方法では,解くべきSDPのサイズが元々の多項式最適化問題の変数の数や次数に対して爆発的に増えてしまい,現在のコンピュータでは15変数くらいの大域的最適化問題を解くのが精一杯と言われている。これに対し,多項式の疎性を使うことで,数百変数から,1000変数の多項式最適化問題を解くことも可能になった.この論文は現在投稿中である.一方,対称錐計画問題の一種である2次錐計画に対しても,ピボットを用いたアルゴリズムの研究は続けており,理論的には2次錐が複数ある場合について解析し,カナダで開かれたCORS/INFORMSなど各地で発表した.また,実装も行なっており,2次錐が1つの場合については動くようになってきている.その結果については,OR学会秋の研究発表会にて発表している.最後のものは大学院生の栗田くんとの共同発表である.今年度も多項式計画(大域的最適化)に関する研究と,2次錐計画に対するピボットアルゴリズムという2本をテーマに研究を行なった。

この結果は現在投稿中である。また1つの錐の場合の実装を大学院生の栗田氏と共同で行ない、アルゴリズムの挙動を観察した。その結果,実装に関する様々な問題点が浮かび上がった。この結果は日本語の論文としてまとめ,統計数理に受理・掲載された。