hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海馬歯状回形成における形態形成因子の役割の解明

哺乳動物の大脳皮質の形成においては、適切な時期に適切な数の細胞が増殖・分化することが重要である。近年、終脳背側においてはradial glialcell(RGC)のほかに、intermediate progenitor cell(IPC)が存在していることが報告されている。我々は終脳背側のHedgehogシグナルが神経幹細胞の増殖や生存、分化を制御していることを報告し、さらに本研究では、特にRGCのIPCや神経細胞への分化、さらにはIPCから神経細胞への分化を調節していることを示した。その作用は胎生16. 5日においてより顕著であり、細胞周期を調節することによってRGCからIPC、さらには神経細胞への分化を制御している可能性がある。ヒトの大脳皮質では2、3層が高度に発達している。IPCは主にこの領域の神経細胞を産生することから、本研究は高次脳機能の形成や精神疾患の発症のメカニズムの解明に寄与することができる。本研究課題では、高次脳機能の中枢である大脳皮質と、同様に層構造を形成し記憶・学習に重要な海馬歯状回の形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。これらの領域の形態形成には、神経幹細胞や中間前駆細胞の増殖や神経新生が適切に制御されることが重要である。形態形成因子のなかでも中枢神経系や四肢、肺の発生に重要であるヘッジホッグシグナルに着目しその機能の解析を行った。発生の時期特異的に終脳背側においてヘッジホッグシグナルを阻害する時期・領域特異的遺伝子改変マウスを作製した。このマウスに対し複数のチミジン類似物質を使い、段階的に神経幹・前駆細胞をラベルすることにより、ヘッジホッグシグナルは大脳皮質を構成する神経細胞を産生する中間前駆細胞の産生や分化を制御している可能性を見出した。終脳背側における神経新生は、神経幹細胞から前駆細胞、そして神経細胞へと変遷していくことが知られており、その時機や数は細胞周期によって制御していることも分かっている。ヘッジホッグシグナルは細胞周期を調節することによって、神経新生を調節している可能性が示された。これらの結果から、本研究で用いている遺伝子改変マウスは精神疾患、あるいは発達障害モデル動物として、これらの疾患の病態や発症メカニズムの解明にも用いることができると考えられる。中間前駆細胞は高等動物で発達するII、III層を構成する神経細胞の産生に深くかかわっていることが示唆されていることから、中間前駆細胞の産生・維持のメカニズムの一端を明らかにすることによって、ヒトの高次脳機能の形成、さらには発達障害や精神疾患の発症メカニズムの解明にも寄与出来ると考えられる。哺乳動物の大脳皮質の形成において、適切な時期に適切な数の細胞が増殖・分化を行うことは重要である。マウスでは胎生中期以降、終脳背側の脳室面で神経幹/前駆細胞が増殖と分化を繰り返し、分化した神経細胞は脳表面に向かって法線状に移動することで、6層構造を持つ大脳皮質が形成される。大脳皮質の発生は様々なシグナルが複雑に関与することで、神経細胞の分化や移動、分布、神経ネットワークの構築が調節されている。Sonic hedgehog(Shh)は胎生中期以降に終脳背側に発現し、重篤な脳神経系の先天異常である全前脳胞症の原因遺伝子の一つであることから、大脳皮質の発生・発達異常を引き起こす分子メカニズムの解析を行った。終脳背側特異的にShhシグナルの介在因子であるSmoothenedの発現を抑制したコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを作製し、大脳皮質の形態形成について詳細な解析を行ったところ、Shhシグナルが神経幹細胞の増殖や生存、分化を制御しており、特に細胞周期を調節することによって神経幹/前駆細胞の分化を制御していることを示した。この細胞周期の調節異常は、Shhシグナルの下流で作用するサイクリンD1、Eの発現が減少し、細胞周期が延長することによって起きていることを示した。また、このcKOマウスはサブプレート(6B層)が低形成であり、そこを通り大脳皮質に投射するドパミン作動性ニューロンが減少していることを明らかにした。つまり、Shhシグナルは神経幹/前駆細胞におけるサイクリンの発現を制御することによって細胞周期を適切に調節し、神経新生、さらには大脳皮質の層構造の形成に関与している。このことは大脳皮質へのドパミン作動性ニューロンの投射にも影響しており、機能的な成熟にも影響している。これらのことから、終脳背側に発現しているShhシグナルは細胞周期の調節を介して、大脳皮質の形態的、機能的な成熟に重要な役割を果たしていることが明らかになった。
遺伝子情報から探る未知の窒素固定微生物の生態と生物肥料としてのポテンシャル

Streptomyces属放線菌の植物-微生物間相互作用や生物肥料としてのポテンシャルに関する基盤的知見を得ることを目的に、(i)酸素非感受性の窒素固定能の検証と、(ii)大気水素の利用能と植物成長促進の関係性の検証を実施した。その結果、Streptomyces属放線菌は空中窒素の利用能は有しておらず、極度に限られた窒素存在下でも増殖する別の機構を持つ可能性が考えられた。また、栄養制限下や胞子の状態での長期生存に大気水素酸化が関与しており、植物とStreptomyces属放線菌の共生関係の維持に寄与する可能性を初めて示した。本研究は、イネの体内から分離したStreptomyces属放線菌株の生物肥料としてのポテンシャルに関する基盤的知見を獲得することを目的とする。まず当助成初年度は、以下の研究を実施した。1.全ゲノム解析:次世代シーケンサーHiseqを用いて、対象とするStreptomyces属放線菌株のドラフトゲノムのシーケンス情報を獲得し、MiGAPを用いたアノテーションを行った。得られたゲノム情報から窒素固定関連遺伝子の探索を行ったが、検出されず、既知のものとは異なる遺伝子情報を持つ可能性が示唆された。2.微生物培養試験:窒素源を含まない培養液中で何世代も安定的に増殖することを確認した。さらに、窒素固定能を検証するために、安定同位体比質量分析により培養菌体中の重窒素(15N)の同位体比を解析しているところである。3.植物接種試験:イネおよびシロイヌナズナの発芽種子に分離株を接種して無菌土耕栽培を行ったところ、約1ヵ月後に植物体内の局在が観察された。さらに、地上部および根の長さや乾燥重量が未接種個体と比較して増大することを確認した。植物の生育促進に関連することが知られる、リン酸可溶化能やシデロフォア及びインドール酢酸様基質の生産能を試験したが、分離株はいずれの活性も持っておらず、他の要因が植物の生育促進に関係する可能性が考えられた。4.遺伝子工学実験の準備: Streptomyces属放線菌用のトランスポゾンベクターをドイツの研究者から入手した。さらに、2015年春に、Streptomyces属の高効率なゲノム編集技術であるCRISPR-Cas9ベクターが報告されたことを受けて、遺伝子破壊株の作製試験に用いる目的で、開発研究者から当該ベクターを入手した。接合伝達による分離株へのこれらベクターの導入条件の検討を行った。当該年度に開始した新規課題であるが、「ゲノム解析」「微生物培養試験」「植物接種試験」といった異なる実験を同時並行的に推進した。トランスポゾンベクターの入手に時間がかかったために、遺伝子工学実験に着手することは出来なかったが、次年度以降の展開に向けた予備試験を着実に実施した。実施2年目にあたる当該年度は以下の研究を行った。1.窒素固定能の検証:当該菌株は窒素源を含まない培養液中で何世代も安定的に増殖することを確認しているが、安定同位体比質量分析により菌体中の重窒素(15N)の同位体比を解析したところ、有意な窒素の取り込みは見られなかった。したがって、当該菌株は空中窒素の利用能は有しておらず、極度に限られた窒素存在下でも増殖する別の機構を持つ可能性が考えられた。2.ゲノム情報を基盤とした水素酸化遺伝子破壊株の作製:当該菌株は大気水素を酸化する特異な能力を有する。昨年度に獲得したドラフトゲノム情報から、当該菌株は高親和性ヒドロゲナーゼ遺伝子をゲノム中に1コピー持つことを明らかとした。そのシーケンス情報を参考に、昨年度に入手したStreptomyces属放線菌のゲノム編集用CRISPR-Cas9ベクターを用いて、ヒドロゲナーゼ遺伝子の小サブユニットと大サブユニットを欠失した遺伝子破壊株を作製した。ガス分析によって、破壊株は水素酸化活性を完全に喪失したことを確認した。3.遺伝子破壊株の植物接種試験と生理学的試験:土耕栽培試験により、当該菌株はイネおよびシロイヌナズナの地上部および根の長さや乾燥重量を増大させることを確認している。一方、水素酸化能を欠失した遺伝子破壊株では、野生株と比較してこの生育促進効果の低減が見られた。植物の生育促進に関連する既知の生理学的特性を野生株と破壊株で比較したところ顕著な違いは見られず、他の要因が考えられた。次年度は、Streptomyces属放線菌が宿主植物の生育に及ぼす正の効果と水素酸化能の関係性について、そのメカニズムの解明に取り組む予定である。昨年度に準備した研究素材・情報・経験を活用して、研究計画の見直しなど柔軟な対応を行いながら、「遺伝子工学実験」「植物接種試験」「生理学的試験」といった異なる実験を同時並行的に推進し、新知見を獲得した。昨年度の結果から、対象菌株が空中窒素を利用しない可能性が示唆されたため、当初の研究計画を見直し、窒素固定ではなく空中水素の利用能と植物生育促進の関係性に着目した研究にシフトした。最終年度は以下の研究を実施した。1.水素酸化遺伝子の発現レポーター株の作製:対象とするStreptomyces属放線菌株の高親和性ヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター下流にGFP遺伝子を部位特異的に挿入した組換え体を作製した。

人工培地中で、胞子でのみGFP蛍光が観察され、菌糸体では蛍光が検出されず、放線菌の形態分化と水素酸化活性の関連が示唆された。2.植物共生時の水素酸化能の検証:無菌土耕栽培したイネの土壌部分に発現レポーター株を接種したところ、接種4週間後に植物に局在する主に胞子でGFP蛍光が観察された。微生物が共生した植物では、フィールドの観測報告値と同等の水素酸化活性が確認された一方、無菌植物では水素の減少が全く見られなかったことより、植物に共生するStreptomyces属放線菌の胞子によって大気水素が消費されると考えられた。3.大気水素酸化と植物共生の関係性の検証:高親和性ヒドロゲナーゼ遺伝子の破壊株と野生株の植物体での生細胞数を経時的に調べた結果、接種4週間後に破壊株はイネ体内から完全に消失した。当該菌株と植物との共生関係の維持に大気水素の取り込みが寄与すると考えられ、植物への定着率の減少によって植物生育促進効果が低減したと推察された。以上より、本研究は、大気水素酸化がStreptomyces属放線菌の生物肥料としてのポテンシャルに関与する可能性を初めて示した。Streptomyces属放線菌の植物-微生物間相互作用や生物肥料としてのポテンシャルに関する基盤的知見を得ることを目的に、(i)酸素非感受性の窒素固定能の検証と、(ii)大気水素の利用能と植物成長促進の関係性の検証を実施した。その結果、Streptomyces属放線菌は空中窒素の利用能は有しておらず、極度に限られた窒素存在下でも増殖する別の機構を持つ可能性が考えられた。また、栄養制限下や胞子の状態での長期生存に大気水素酸化が関与しており、植物とStreptomyces属放線菌の共生関係の維持に寄与する可能性を初めて示した。引き続き本研究課題にかかる実験に専念するとともに、国際誌および学会での成果発表を行う。安定同位体比質量分析の結果から、本研究の試験菌株が空中窒素を利用しない可能性が示唆された。Streptomyces属放線菌で窒素固定が唯一報告されていたStreptomyces thermoautotrophicusが空中窒素を利用できていないことが科学誌Scientific Reportに今年報告されており、本研究結果を指示するものである。そこで、昨年度のゲノム解析情報や入手ベクターを有効に活用して、当初の研究計画を見直し、窒素固定ではなく空中水素の利用能と植物生育促進の関係性に着目した研究にシフトしている。引き続き本研究課題にかかる実験に専念することで、大気水素酸化がStreptomyces属放線菌の生物肥料としてのポテンシャルに及ぼす影響について研究を進める。微生物学当該年度に計画していた比較トランスクリプトームの委託解析の実施時期が次年度に延期されたため。主な延期の理由は、当解析を行うにあたって必要なリファレンス配列となるドラフトゲノム情報の取得を優先させたことと、試験条件の予備検討に時間を要したためである。研究計画の見直しを行い、比較トランスクリプトームの委託解析等を実施しなかったためである。次年度使用額は、当初の予定通り、実験試薬やガスボンベ等の消耗品費や委託解析費、および国内外の学会参加旅費等に使用する。助成額は、研究の進展状況に応じて柔軟に使用し、助成期間内にすべて使用予定である。
日本人におけるヒト乳頭腫ウイルス5型のvariationの研究

ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)5型の遺伝子配列の差違は,HPV16型に比べてかなり多く,HPVの中でも多種多様性に富んだ型であるといわれている.さらに,HPV5型は転写をコードするE6の塩基配列の相同性によって3つの亜型に分類されており,人種別にみるとヨーロッパ人は5aと5c型が,アフリカ人は5b型が多いが,日本人においてはその塩基配列が同定されている報告が少ない.疣贅状表皮発育異常症の患者さんの皮疹から検出されたHPV5型のL1領域の塩基配列を同定して,日本国内におけるHPV5型のvariationを調べ,日本人は5型のなかでもどの亜型が多いのか,外国と比較した時の日本の位置づけを研究することを目的として実験を始めた.平成12年度に疣贅状表皮発育異常症患者の皮疹部の組織や生検時のパラフィン切片からDNAを抽出し,当教室でHPV5型のL1領域の一部の遺伝子配列をもとに作成したプライマーを用いてPCRを施行したところ,3例に陽性が認められた.平成13年度は,このPCRで陽性が認められた症例についてpGEMvectorキットを用いてサブクローニングを行ったのち,キットのPCR断片の外側のプライマーを用いてサイクルシークエンスを行い,型の同定および5型内での塩基配列の比較,解析を行った.3症例をプロトタイプであるHPV5a型と比較した.1症例目は6175,6265,6502の3ケ所でC→Gに,2症例目は6175,6265,6502の3ケ所でC→Gに,6186でT→Cに,3症例目は6265,6502の2ケ所でC→Gに,6446でA→Gに塩基配列が置換されていた.3症例とも変異は少なくHPV5a型のバリアントであった.ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)5型の遺伝子配列の差違は,HPV16型に比べてかなり多く,HPVの中でも多種多様性に富んだ型であるといわれている.さらに,HPV5型は転写をコードするE6の塩基配列の相同性によって3つの亜型に分類されており,人種別にみるとヨーロッパ人は5aと5c型が,アフリカ人は5b型が多いが,日本人においてはその塩基配列が同定されている報告が少ない.HPV5のL1における系統樹もE6と同様に作製できる事が報告されており,我々は,ヨーロッパ人やアフリカ人のHPV5型の遺伝子配列を同定した時に用いたプライマーと同様のものを作成し,polymerase chain reaction(PCR)法を行い,それをサブクローニングしたのちシークエンスによってL1領域の塩基配列を知る方法を確立している.疣贅状表皮発育異常症の患者さんの皮疹から検出されたHPV5型のL1領域の塩基配列を同定して,日本国内におけるHPV5型のvariationを調べ,日本人は5型のなかでもどの亜型が多いのか,外国と比較した時の日本の位置づけを研究することを目的として実験を始めた.平成12年度は,疣贅状表皮発育異常症患者の皮疹部の組織や生検時のパラフィン切片からDNAを抽出し,当教室でHPV5型のL1領域の一部の遺伝子配列をもとに作成したプライマーを用いてPCRを施行した.その結果,3例に陽性が認められた.平成13年度は,このPCRで陽性が認められた症例についてpGEMvectorキットを用いてサブクローニングを行ったのち,キットのPCR断片の外側のプライマーを用いてサイクルシークエンスを行い,型の同定および5型内での塩基配列の比較,解析を行う予定である.また,疣贅状表皮発育異常症の症例が集まれば随時PCRをかけて陽性に出たものは同様にシークエンスを行い症例の集積に努める.ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)5型の遺伝子配列の差違は,HPV16型に比べてかなり多く,HPVの中でも多種多様性に富んだ型であるといわれている.さらに,HPV5型は転写をコードするE6の塩基配列の相同性によって3つの亜型に分類されており,人種別にみるとヨーロッパ人は5aと5c型が,アフリカ人は5b型が多いが,日本人においてはその塩基配列が同定されている報告が少ない.疣贅状表皮発育異常症の患者さんの皮疹から検出されたHPV5型のL1領域の塩基配列を同定して,日本国内におけるHPV5型のvariationを調べ,日本人は5型のなかでもどの亜型が多いのか,外国と比較した時の日本の位置づけを研究することを目的として実験を始めた.平成12年度に疣贅状表皮発育異常症患者の皮疹部の組織や生検時のパラフィン切片からDNAを抽出し,当教室でHPV5型のL1領域の一部の遺伝子配列をもとに作成したプライマーを用いてPCRを施行したところ,3例に陽性が認められた.平成13年度は,このPCRで陽性が認められた症例についてpGEMvectorキットを用いてサブクローニングを行ったのち,キットのPCR断片の外側のプライマーを用いてサイクルシークエンスを行い,型の同定および5型内での塩基配列の比較,解析を行った.3症例をプロトタイプであるHPV5a型と比較した.1症例目は6175,6265,6502の3ケ所でC→Gに,2症例目は6175,6265,6502の3ケ所でC→Gに,6186でT→Cに,3症例目は6265,6502の2ケ所でC→Gに,6446でA→Gに塩基配列が置換されていた.
Interleukinの体温、体液および循環調節に対する作用。

平成4年度計画1脳室内にインターロイキン(IL-1β)投与の血中バゾプレッシン(AVP)、心房性Na利尿ホルモン(ANH)、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)、体温、血圧および心拍数に対する作用:ラット脳室内にIL-1βを投与すると血中AVP、ACTHおよびANH濃度はほぼ用量依存的に増加した。この時、血圧および体温は少量および中等量のIL-1βでは増加するが、高濃度ではむしろ減少した。心拍数はIL-1βのいずれの用量にても一定の変化を示さなかった。計画2 IL-1βの上記諸作用に対するインドメサシン(IM)の作用:脳室内にIL-1β投与前にIMを腹腔内に投与するとIL-1βのAVP、ACTH分泌および体温に対する作用は完全に抑制された。しかし、血圧およびANH分泌に対する作用は抑えられず、むしろIM投与により増強した。平成5年度計画1 IL-1βの末梢投与による血中AVP、ANP、ACTH濃度、体温、血圧、心拍数に対する作用:IL-1βは血中AVP、ANP、ACTH濃度を上昇させるが、その変化は濃度依存的ではない。体温、血圧は比較的低濃度(で上昇するが、高濃度では低下するが、脈拍は有意な変化を示さなかった。上記の変化の内、AVP、ACTH、体温の変化はIM投与にて抑えられた。計画2 IL-1βの末梢作用に対するPGとEDRF(NO)の作用:PGの関与については計画1で行った。NOの合成阻害剤(LNAME)と共にIL-1βを投与しても、IL-1βによるAVP、ANP分泌作用、体温および心拍数の変化は影響されなかった。しかし、IL-1βによる血圧の一過性の低下はLNAMEにより抑制された。計画3 IL-1βの末梢投与による腎水電解質代謝に対する作用:IL-1βによるナトリウム利尿作用は血中ANP分泌の増加に一致して生じた。ANPの特異的拮抗剤であるHS142-1の末梢投与はIL-1βによる血中ANP濃度の増加にもかかわらず、ナトリウム利尿を完全に抑制した。実験I:脳室内にインターロイキン(IL-1β)投与の血中バゾプレッシン(AVP)、心房性Na利尿ホルモン(ANH)、副賢皮質刺激ホルモン(ACTH)、体温、血圧および心拍数に対する作用。ラット脳室内にIL-1βを3、30、150ng・100g^<-1>・体重で投与すると血中AVP、ACTHおよびANH濃度はほぼ用量依存的に増加した。この時、血圧および体温は少量および中等量のIL-1βでは増加するが、高濃度ではむしろ減少反応を示した。また、中枢に投与したIL-1βは末梢血中に証明されない事から、これらの諸作用はIL-1βの中枢神経系を介して生じたものと考えられた。実験II:IL-1βの上記諸作用に対するインドメサシン(IM)の作用。脳室内にIL-1β投与前にIM1.0mgを腹腔内に投与するとIL-1βのAVP、ACTH分泌および体温に対する作用は完全に抑制された。

考察:上記実験I、IIの結果によりIL-1βは中枢性に間脳下垂体系に作用してAVP、ACTH分泌を高め、血圧や体温調節に関与する事を示している。また、これらの作用の内、血圧とANP分泌を除いた諸作用はプロスタグランデンの産生を介して生ずるものと考えられた。本実験の事実は炎症時にはサイトカインが発熱のみならず内分泌および循環係に作用し種々の病態に影響する事を示唆している。計画1 IL-1βの末梢投与による血中AVP、ANP、ACTH濃度、体温、血圧、心拍数に対する作用:IL-1βは血中AVP、ANP、ACTH濃度を上昇させるが、その変化は濃度依存的ではない。体温、血圧は比較的低濃度(30ng/100g・BW)で上昇するが、高濃度(750μg/100g・BW)では低下する。脈拍は有意な変化を示さなかった。上記の変化の内、AVP、ACTH、体温の変化はPGE_2の合成阻害剤Indomethacin投与にて抑えられた。これらの結果はIL-1βが中枢のPGE_2の産生を介して、上記の諸因子に作用するものと考えられた。血圧に関しては中枢以外に血管平滑筋に対するIL-1βの直接作用の関与も考えられた。計画2 IL-1βの末梢作用に対するPGとEDRF(NO)の作用:PGの関与については計画1で行った。NOの合成阻害剤(LNAME)と共にIL-1βを投与しても、IL-1βによるAVP、ANP分泌作用、体温および心拍数の変化は影響されなかった。しかし、IL-1βによる血圧の一過性の低下はLNAMEにより抑制された。これらの結果はIL-1βによるNOの産生が血圧調節に一部関与する事を示唆すると思われた。計画3 IL-1βの末梢投与による腎水電解質代謝に対する作用:IL-1β(7.5μg・kg^<-1>・BW)によるナトリウム利尿作用は血中ANP分泌の増加に一致して生じた。ANPの特異的拮抗剤であるHS142-1(3mg・kg^<-1>・BW)の末梢投与はIL-1βによる血中ANP濃度の増加にもかかわらず、ナトリウム利尿を完全に抑制した。この事は、IL-1βによるナトリウム利尿にはANPが関与する事を示唆するものと思われた。
脳出血によるCholinergic Pathwayの障害とその積極的治療法の開発

目的:大脳基底核部出血、大脳皮質下梗塞などの皮質下脳卒中によりさまざまな神経線維が障害を受ける。その結果、病変部から離れた部位にまで影響がおよび神経回路網障害ともいえる病態が出現すると考えられる。その中でもCholinergic systemに注目しその変化について実験的に検討した。結果:コンピューター画像解析装置にて定量的にAChE陽性神経線維の変化を検討した。shamcontrolではfrontal cortex lmm^3あたり10.6mのAChE陽性神経線維を認める。大脳皮質下損傷後1週間では2.2mに減少するが、3ヶ月後では3.3mと回復の傾向を示す。12ヶ月後では3.2mと3ヶ月後をほぼ同じでさらに回復は認めないことが明かとなった。顔面刺激施行中のautoradiographyでは刺激によりactivateされる大脳皮質の領域を定量的に検討すると、lesion作成後1週間ではcontrolに比べいちじるしく減少するものの、3ヶ月後ではcortical activationの改善を認めた。また、各種免疫組織化学染色により皮質下病変であっても大脳皮質に脳浮腫やグリアなどの組織反応を生じていた。コメント:今回の研究では皮質下脳卒中の病態を形態学的、および神経機能の面で急性期から慢性期へと経時的に検討した。コンピュ-タ-画像解析装置を用いてAChE組織化学染色標本を定量的に評価することが可能となった。これにより,microballoonによるmass lesionモデル,およびMCA閉塞による皮質下梗塞モデルにて,急性期(1週間)および慢性期(1ー3ヶ月)での大脳皮質のAChE陽性神経験線維の変化を検討した.急性期では患側前頭葉のAChE陽性神経線維は反対側に比べ80ー90%余りも減少した.ところが慢性期になるとこの障害されたAChE陽性神経線維が回復する傾向を示すことが明らかとなった.一方,これらの慢性期皮質下脳卒中ラットモデル(microballoonモデル,MCA閉塞による皮質下梗塞モデル)のNucleus Meynert BasalisをAChE組織化学染色,抗ChAT抗体を用いた免疫組織化学染色にて検討するとcholinergic neuronの減少,変性の傾向を示すことが明らかとなった.またMCA閉塞による皮質下梗塞モデルを使用し,知覚刺激下でのDeoxyglucose autoradiographyにより検討するとtrigeminal nucleusーthalamusーsomatosensory cortexのmetabolic activationが慢性期(3ヶ月)では急性期に比べ有意に回復していることが明らかとなった.すなわち皮質下脳卒中では自然経過中,機能回復を生じることが動物実験で明らかとなった.SHRを用いmicroballoonによるmass lesionモデルの作成を試みたが,SHRでは動物により脳室拡大を生じているものがあった.この事実についてこれまでの文献を調査するとSHRの脳室拡大については最近いくつかの報告があるが,その病態についてはまったく未解決であることが判明した.すなわちSHRでのモデル作成について,当初考えていた高血圧の影響のみでなく他のまだ明らかとなっていない重大な要因の影響を受ける可能性が明らかとなった。平成2,3年度にラット中大脳動脈(MCA)閉塞による皮質下梗塞モデルにて1週間後および3ヶ月後のAcetylcholinesterase(AChE)染色にて大脳皮質(frontal cortex)AChE陽性神経線維を検討し1週間では80%のAChE陽性神経線維の減少がおきるが3ヶ月後にはこのAChE陽性神経線維が回復する傾向があることを明らかにした.平成4年度ではさらにMCA閉塞後12ヶ月まで生存期間を延長しAChE陽性神経線維を検討した.コンピューター画像解析装置を用いてAChE陽性神経線維を定量的に評価すると,sham controlではfrontal cortex 1mm^3あたり10.6mのAChE陽性神経線維が存在するが皮質下梗塞後1週間では2.2mに減少し,3ヶ月後になると3.3mと回復の傾向を示すが,12ヶ月後においても3.2mと3ヶ月後とほとんど変化はなくある一定のレベルまで達すればさらなる回復は困難であることが明かとなった.皮質下梗塞モデルでは線条体を中心として梗塞に陥るが,抗ラットlgG抗体を用いた免疫組織化学染色では梗塞後1週では皮質下梗塞巣のみならず,視床,梗塞巣周辺部大脳皮質,Nucleus Basalis Meynert(NBM)などかなり広範にlgGのラベリングを認め,脳浮腫が及んでいることが明かとなった.
中核技術を保有しない企業の論理

これまでの戦略論において、RBVを中心として、企業が保有する経営資源が競争優位の源泉となり、それを活用する結果として競争優位が構築されるという議論が多くの研究者によって行われてきた。他方、中核的な資源を保有することが、競争優位の構築にとって弊害となることも指摘されている。しかし近年、中核的な経営資源を保有せずとも競争優位を構築する企業が多く見受けられる。本研究では、この中核技術を保有しない企業の優位性に関する論理を構築する。事例として、デジタルカメラ産業のカシオ計算機、薄型テレビ産業のソニー、家庭用ゲーム機器産業の任天堂の事例を取り挙げた。これらの事例分析の結果、本研究では、2つの発見事項が挙げられる。第一に、3事例に共通したロジックとして抽出した中核技術を保有しない企業の優位性である。その源泉とは、中核技術を保有しないがゆえに環境変化に臨機応変に対応できる柔軟性(経済的優位性)と、既存とは異なる競争要因を見つけ出すことができる独自性(組織的優位性)である。経済的優位性とは、企業のコスト的な要因に着目し、企業外部との関係性を築く中での優位性のことてある。これは中核技術を保有しない企業のコスト面での優位性である。ただし、優位性はコスト的な部分だけではない。コストとは別に、組織的にも優位性を発揮することができる。組織的優位性とは、企業の組織行動上の要因や心理的要因に着目したときに明らかになる企業内部の意志決定・行動やモチベーションによる優位性のことである。この2つの優位性を享受することによって、中核技術を保有しない企業は優位性を構築する可能性があると主張する。第二に、3事例の相違として、研究対象製品以前の製品開発の歴史までを分析することで、企業の製品開発の歴史が、研究対象製品の開発に与える影響を明らかにした。そして、同じ中核技術を保有しない企業であっても、中核技術の非保有から発生する優位性の追求の志向パターンは異なることを発見した。
Photodynamic therapyによる脳腫瘍幹細胞の根絶

脳腫瘍幹細胞モデルを用いたxenograftにおいては、vitroではよく蛍光発色した。vivoでは蛍光発色は限局的であり、さらなる検討を要した。vitroとvivoの解離のみならず、本研究ではパラフィン切片ではなく、生細胞を用いる必要があり、これを薄くスライスし、PDDさらにPDTまで行うには、技術的課題の克服が必要と考えられた。ヒト悪性神経膠腫サンプルから脳腫瘍幹細胞(BTSC)細胞株の樹立と長期安定培養はすでに細胞株として確立しているBTSCのcell lineを複数用い、EGF,FGF,LIF添加(血清非添加)培養液にてadhesion monolayer cell cultureで培養を継続可能となっている。また、新たなcell lineも樹立できており、現在まで15lineほど初期培養に成功している。BTSCをsingle cell suspensionし、1mMの5-ALAを投与し4時間放置し、これらが十分な赤色蛍光を発することを確認した。ABCG2トランスポーターの実験も行い、BTSCとその分化誘導した細胞で比較検討したが、ABCG2トランスポーターの発現に明らかな差はみられなかった。5-ALAをwash outしエキシマ・ダイ・レーザー(浜松ホトニクス)を照射する実験も行った。照射の線量に関してはあらかじめpilot studyを行い、20J照射で5-ALAを投与していないcellは死滅せず、投与したcellはほとんどが24時間後に死滅することをMTT assayで確認した。これにより、vitroでは90%以上のBCSTが5-ALA+レーザー照射で死滅することを確認した。現在、このレーザー照射によって細胞死が起こる現象を実際のmouse脳腫瘍モデルを用いて検証するため、mouseの脳へBTSCを移植している。これらのモデル完成には半年程度必要とするため、現在腫瘍の育成待ちの状態である。本研究では、脳腫瘍幹細胞に対してPhotodynamic Therapyを行い、脳腫瘍幹細胞を死滅させることができることをin vitro、in vivoで明らかにし、脳腫瘍幹細胞をターゲットとした脳腫瘍治療において、Photodynamic Therapyが効果的な治療になり得ることを示すことが目的である。その後、これをNOD-SCIDmouseの脳に移植し、xenograftを多数作製した。移植から20-25週程経過した後、5-ALAを尾静脈に投与してから4時間経過後にsacrificeを実施し、脳を一塊として摘出した。摘出した脳より腫瘍部分を選択的に取り出し冠状断切片を作成することでPpIXの発現を蛍光顕微鏡で調べたところ、5-ALAからPpIXに至る赤色蛍光を確認することができた。またホルマリン固定後に、HE標本や免疫染色標本を作製することで、同じ範囲で蛍光することまで確認できた。glioma stem cell lineを用いてmouse脳腫瘍モデルを作成し、十分な腫瘍形成を確認した。mouse脳腫瘍モデルに5-ALAを投与後、4時間後にsacrificeし、脳を摘出した。即座に凍結し、100μmの厚さで切片を作成、その後蛍光顕微鏡にて赤色蛍光発色の確認を行った。蛍光顕微鏡より励起光を照射し、赤色蛍光を確認したが、後にHE染色にて確認した腫瘍の一部分のみしか赤色蛍光を発していなかった。脳腫瘍幹細胞モデルを用いたxenograftではin vitroではよく蛍光発色したものの、in vivoでは蛍光発色は限局的であった。本研究で用いた5-ALAは、ミトコンドリア内でPpIXとなり、経時的に蛍光を失うため、ホルマリンや凍結で固定された状態での蛍光確認はできず、生切片での傾向確認が必要なため、この作業が困難であった。Photodynamic diagnosis (PDD)がうまくいかなかったため、さらに予定していた、Laserを照射し、蛍光発色した腫瘍のみを傷害するPhotodynaminc therapy (PDT)への応用は難しかった。vitroとvivoの解離のみならず、本研究ではパラフィン切片ではなく、生細胞を用いる必要があり、これを薄くスライスし、PDD、さらにPDTまで行うのは技術的に困難であった。以前の研究で用いられた古典的cell lineより作成された脳腫瘍モデルは、充実性のため、蛍光確認が容易であるが、本研究のようにglioma stem cell lineを用いると浸潤性の腫瘍となり、in vivoにて細胞レベルで蛍光確認を行うのは困難な可能性がある。今後は固定した状態でPpIXが確認できる技術を模索し、検討する必要があると考えた。予定の通りマウス脳腫瘍モデルを用いた実験を順調に実施し、photodynmic diagnosis(PDD)に関する重要なデータを取得することが出来た。悪性脳腫瘍BTSCを移植したマウス脳腫瘍モデルに対するphotodynmic diagnosis(PDD)の検討を進める。平成25年度の施行予定でBTSCの安定培養、cell lineの樹立、ABCG2トランスポーターの発現の確認、さらにin vitroでのPDTまで達成し、結果を得ることができたため、概ね順調に経過していると評価した。使用した試薬が予定の消費量に満たなかったために、残額が生じたため。安定した細胞培養を行い、また新規cell lineの樹立も進めていく。NOD-SCID

mouseを用い、BTSCを植えた脳腫瘍モデルを多数作成し、その組織学的検討を行うと共に、脳腫瘍モデルの生切片に対してPDTを行い、脳腫瘍細胞の死滅が可能かどうか検討する。また死滅するのであればTUNEL染色などを行い、apoptosisが起こっているかなど検討する。PDTを行う前の組織とも比較し、どのような免疫組織学的特徴を持つ細胞がより死滅してるかも合わせて検討していく。次年度においても細胞培養試薬のための購入費用として用いる予定である。培養が的確に進み、順調にstockを確保することができた。そのため、細胞培養にかかる培養液、supplement、ホルモン剤、特殊なdishなどの費用が大幅に削減できた。また実験も順調に進み最小限のcellで行うことができたため。Vivoの実験で移植するmouseの数を増やし、vivoのdataを多くそろえるため、実験動物購入費や実験試薬の費用と併せて使用する。
東アジア諸国における都城及び都城制の比較を通じてみた日本古代宮都の通時的研究

中国・韓国の研究者と研究協力体制を組み、比較史的研究方法と遺跡の現地踏査に基づき、多面的な観点から日本の古代宮都を通時的に検討した。特に東アジアに共通し、日本の古代で特徴的な複都制に重点をおいて検討した結果、複都制は中国では両都制と五京制に代表される多様な在り方を示し、また朝鮮では複都制が10世紀にまで下り日本の古代に影響を与え得ず、これらの事実などを前提として日本古代の複都制は、中国や朝鮮などに見られない独自の特徴を持つことが明らかになった。本年度は、以下の三方面から共同研究を進めた。(1)都城遺跡の調査(1)宮都遺跡の踏査9月・11月に、海外研究協力者2名を招いて、日本古代宮都遺跡のうち飛鳥・難波宮・大津宮・「藤原」京と恭仁京・甲賀宮・保良宮の踏査を一週間以上に亘って行った。この踏査を通じて、日本の古代宮都遺跡の現況と発掘調査の成果を、海外研究協力者には認識してもらい、また研究分担者と国内の研究協力者には日本古代宮都の通時的研究のための現状を把握してもらった。(2)3月に、研究分担者と研究協力者併せて4名で中国西安周辺の秦・漢・北朝・隋唐・明清の都城遺跡と関連遺跡の調査を行った。(2)研究会の開催(1)9月・11月の日本古代宮都遺跡の踏査に併せ、「7世紀の宮都遺跡の研究状況」及び「日本古代の複都制を繞る諸問題」の二つの課題について、発掘調査担当者らを交えて研究発表及び討論を行う研究会を各々一日開催した。この研究会を通じて新たに協力者を得ることができ、日本の古代宮都を通時的に考えるために必要な研究組織を強化することができた。(2)1月には、二日間に亘って共同研究会(第9回東亜比較都城史研究会)を開催した。海外研究協力者1名を招き、「都城内の諸施設」という共通課題について開催し、研究代表・分担者それぞれが専門とする地域と時代について研究報告を行った上で討論した。また来日中のソウル大学校朴漢済教授に遊牧社会の都城について講演していただき、討論を行った。(3)史料のPC入力(1)(2)と並行して、東アジアのうちベトナムの都城遺跡について検討するために必要な基礎史料である『大越史記全書』を、OCRソフトを使ってPCに入力し、ほぼ50%の入力を終えた。(1)都城遺跡の調査(1)宮都遺跡の踏査11月に、海外研究協力者1名を招いて、日本古代宮都遺跡のうち後期の宮都である長岡・平安両京の踏査を行った。この踏査を通じて、日本の古代宮都遺跡の現況と発掘調査の成果を、海外研究協力者には認識してもらい、また連携研究者と国内の研究協力者には日本古代宮都の通時的研究のための現状を把握してもらった。(2)海外調査3月に、連携研究者と研究協力者併せて6名で、韓国各地の大学・国立博物館・国立文化財研究所などの協力の下、百済都城遺跡と関連遺跡の調査を行った。(2)研究会の開催(1)11月の日本古代宮都遺跡の踏査に併せ、「「日本古代後期都城の発掘調査成果と課題」の課題で、発掘調査担当者らを交えて研究発表及び討論を行う研究会を開催した。この研究会を通じて新たに協力者を得ることができ、日本の古代宮都を通時的に考えるために必要な研究組織をさらに強化することができた。(2)1月には、二日間に亘って共同研究会(第10回東亜比較都城史研究会)を開催した。「東アジアの複都制」なる共通課題について開催し、研究代表・連携研究者に加え、ゲストスピーカー2名を迎え、それぞれが専門とする地域と時代について研究報告を行った上で討論した。本年度は、以下の二方面から共同研究を進めた。(1)都城遺跡の調査(1)国内宮都遺跡の踏査11月に、日本古代宮都遺跡と深い関わりを持つ、大宰府跡とその関連遺跡の踏査を、研究代表者・連携研究者・研究協力者で行った。この踏査を通じて、大宰府跡とその関連遺跡の現状を把握することとに、これまで二年間に亘って実施してきた日本の古代宮都遺跡の踏査の成果と比較しつつ、通時的に日本古代宮都遺跡の現状把握と課題を認識した。(2)海外都城遺跡の調査11月に、山口大学人文学部の研究プロジェクトと連携し、中国の西北大学文博学院考古系および中国社会科学院考古研究所、陜西省考古研究院のなどの協力の下、漢長安城と深い関連を持つ前漢皇帝陵十一陵のの調査を行い、その成果の一部を「前漢皇帝十一陵の踏査」として公表した。(2)研究会の開催

(1) 11月の太宰府跡とその関連遺跡の踏査に併せ、「太宰府跡及び関連遺跡の発掘調査成果と課題」の課題で、発掘調査担当者らを交えて研究発表及び討論を行う研究会を開催した。この研究会を通じて新たに協力者を得ることができ、日本の古代宮都を通時的に考えるために必要な研究組織をさらに強化することができた。(2) 1月には、二日間に亘り、近世東アジア研究会(代表・山形大学人文学部新宮学)と合同で共同研究会を開催した。「近世東アジアの複都制」なる共通課題で開催し、研究代表・連携研究者に加え、ゲストスピーカー3名を迎え、それぞれが専門とする地域と時代について研究報告を行った上で討論した。
遺伝子導入を制御するためのマイクロパターン材料の設計と作製

2018年度は、大きさ(直径)およびアスペクト比が異なるマイクロパターンを作製し、細胞を培養し、細胞骨格の変化および外部遺伝子導入効果を調べた。まず、細胞非接着分子ポリ(ビニルアルコール)(PVA)と光反応性化合物であるアジド安息香酸とエステル化反応させることにより、光反応性のPVA誘導体を合成した。次に、フォトマスクを用いて、この光反応性PVAを細胞培養用ポリスチレン基板の表面にマイクロパターン状にグラフト固定化した。ここで、フォトマスクの設計により、大きさが20、40、60、80μmの円形、面積(5,027平方μm)一定でアスペクト比が1、2、4、8の楕円のマイクロパターン材料を作製した。本マイクロパターン材料でヒト骨髄由来の間葉系幹細胞(MSCs)を培養したところ、MSCsの大きさと形状を単一細胞レベルで制御することができた。また、細胞が大きくなるにつれて、より多くのアクチンファイバーが形成され、ファイバーは放射状かつ同心円状に集合していた。他方、アスペクト比の増大にともなって、アクチンファイバーは楕円の長軸に沿って配向した。また、細胞のメカニカル特性、細胞への蛍光標識マイクロ粒子、および細胞核へのBrdUの取り込みをそれぞれ計測した結果、細胞のヤング率、マイクロ粒子の細胞への取り込み、DNA合成活性は細胞の大きさおよびアスペクト比が増加するにつれて大きくなった。さらに、マイクロパターン化した細胞に、緑色蛍光タンパク質GFP遺伝子をコードしたプラスミドDNAをリポフェクションした。蛍光顕微鏡による観察の結果、MSCsの大きさやアスペクト比が大きいほど、遺伝子導入効率は高くなった。このような遺伝子導入効率の増大は、アクチンファイバーの組織化によるカチオン性複合体の取り込み能の増大およびDNA合成活性の上昇によるものと考えられる。2018年度は、マイクロパターン化の方法を確立し、大きさが異なる円形およびアスペクト比が異なる楕円形のマイクロパターン材料を作製できた。開発したマイクロパターン材料でヒト骨髄由来の間葉系幹細胞を培養し、単一の細胞の大きさおよびアスペクト比を制御することができた。培養した単一細胞の細胞骨格の変化やDNA合成活性、外来遺伝子の取り込みおよび発現を評価した。以上のように、当初の計画通りに研究成果を挙げることができたと評価する。2019年度は、大きさ、アスペクト比に加えて、形状、キラリティーが異なるマイクロパターン化材料を作製し、細胞骨格の変化および外来遺伝子の導入効果を調べる。2018年度で確立した方法で、面積が一定で形状が異なるマイクロパターン、直径が異なる円状のマイクロパターン、面積が一定でアスペクト比が異なるマイクロパターン、および面積が一定でキラリティーが異なるマイクロパターンをそれぞれ作製する。作製したマイクロパターン化材料の構造を原子力顕微鏡(AFM)で調べる。これらの材料のポリスチレン領域にフィブロネクチンをコーティングし、マイクロパターンの細胞接着性を高め、ひとつの領域内に単一のMSCsを培養できるようにする。培養した細胞の細胞骨格アクチンフィラメントを蛍光標識ファロイジンで染色し、細胞核を4′,6-diamidino-2-phenylindoleで染色する。このようにして作製したサンプルを共焦点レーザー顕微鏡で観察し、マイクロパターンの違いによるアクチンファイバーの組織化への影響を調べる。また、AFMを用いたナノインデンテーションにより、細胞のヤング率を計測する。さらに、BrdUの取り込み実験により、MSCsのDNA合成活性を調べる。マイクロパターン材料で培養した細胞にGFPプラスミドDNAをトランスフェクションし、その導入効率を調べる。遺伝子導入効率と細胞骨格の組織化およびDNA合成活性を考察し、遺伝子導入効率と細胞の大きさ、アスペクト比、形状およびキラリティーとの関係を総合的に評価し、遺伝子導入のための最適条件を探索する。

2018年度は、マイクロパターン化の方法を確立し、大きさが異なる円形およびアスペクト比が異なる楕円形のマイクロパターン材料を作製できた。開発したマイクロパターン材料でヒト骨髄由来の間葉系幹細胞を培養し、単一の細胞の大きさおよびアスペクト比を制御することができた。培養した単一細胞の細胞骨格の変化やDNA合成活性、外来遺伝子の取り込みおよび発現を評価した。以上のように、当初の計画通りに研究成果を挙げることができたと評価する。2019年度は、大きさ、アスペクト比に加えて、形状、キラリティーが異なるマイクロパターン化材料を作製し、細胞骨格の変化および外来遺伝子の導入効果を調べる。2018年度で確立した方法で、面積が一定で形状が異なるマイクロパターン、直径が異なる円状のマイクロパターン、面積が一定でアスペクト比が異なるマイクロパターン、および面積が一定でキラリティーが異なるマイクロパターンをそれぞれ作製する。作製したマイクロパターン化材料の構造を原子力顕微鏡(AFM)で調べる。これらの材料のポリスチレン領域にフィブロネクチンをコーティングし、マイクロパターンの細胞接着性を高め、ひとつの領域内に単一のMSCsを培養できるようにする。培養した細胞の細胞骨格アクチンフィラメントを蛍光標識ファロイジンで染色し、細胞核を4′,6-diamidino-2-phenylindoleで染色する。このようにして作製したサンプルを共焦点レーザー顕微鏡で観察し、マイクロパターンの違いによるアクチンファイバーの組織化への影響を調べる。また、AFMを用いたナノインデンテーションにより、細胞のヤング率を計測する。さらに、BrdUの取り込み実験により、MSCsのDNA合成活性を調べる。マイクロパターン材料で培養した細胞にGFPプラスミドDNAをトランスフェクションし、その導入効率を調べる。遺伝子導入効率と細胞骨格の組織化およびDNA合成活性を考察し、遺伝子導入効率と細胞の大きさ、アスペクト比、形状およびキラリティーとの関係を総合的に評価し、遺伝子導入のための最適条件を探索する。
リスクベース最適化による制御システムの解析と設計

リスクベース最適化による制御システムの解析と設計に関して、基礎と応用の両面より研究を行った。逐次的ランダマイズドアルゴリズムについては、確率近似と確率最適化を対象に、リスク解析を行い、厳密な停止則を与えた。シナリオアプローチについては、平均制約とロバスト制約を同時に扱い得る手法を構築した。また、入出力データに含まれるノイズに強いモデル検証アルゴリズムを構築するとともに、可変サンプリング周期システムへのランダマイズドアルゴリズムの適用を検討した。本研究課題「リスクベース最適化による制御システムの解析と設計」では,研究代表者らがこれまでに行ってきた制御システムの解析と設計のためのランダマイズドアルゴリズム・確率的手法を,リスクベース最適化という観点から整理・体系化し,研究をさらに進めて,広範囲の制御問題に対して適用可能な実用的な解析・設計手法を確立することを目指している.そのために、基礎と応用の両面から、研究を実施している.計画2年目となる平成24年度には,リスクベース最適化の基礎について,シナリオアプローチの適用範囲を広げることを目指し,平均制約を含むロバスト最適化問題のためのランダマイズドアルゴリズムについて研究を進め,萌芽的な研究成果を得た.また,未知方程式の解を確率的雑音が含まれる残差より求める反復解法の一つである確率近似法については,リスク解析に関する研究を進めた.そして,確率最適化で用いられる有限差分確率近似および同時摂動確率近似に対して,厳密な停止則を導出した.一方,リスクベース最適化の応用に関しては,有限長の入出力データにより構成される共分散行列に基づいて,モデル検証を行う方法について,研究成果をまとめた.そこでは,リフティング信号に対する共分散行列で表現されたH無限大ノルムの解析条件を経由することにより,入出力データにノイズが含まれる場合でも妥当な結果を得ることができるような,ノイズに強いモデル検証アルゴリズムを構築した.これらの成果は,雑誌論文および学会発表として研究発表している.本研究課題「リスクベース最適化による制御システムの解析と設計」では,研究代表者らがこれまでに行ってきた制御システムの解析と設計のためのランダマイズドアルゴリズム・確率的手法を,リスクベース最適化という観点から整理・体系化し,研究をさらに進めて,広範囲の制御問題に対して適用可能な実用的な解析・設計手法を確立することを目指している.そのために、基礎と応用の両面から、研究を実施している.計画3年目となる平成25年度は最終年度であり,これまでの研究成果をまとめることに注力するとともに,今後の展開につながる新たなアイデアの発掘を行った.まず,リスクベース最適化の基礎については,平均制約を含むロバスト最適化問題のためのランダマイズドアルゴリズムについて,研究成果をまとめた.そこでは,不確かなパラメータに依存する線形行列不等式制約のもとで線形関数を最小化する問題を取り上げた.そして,不確かさを確率変数とみなすことで,平均制約とロバスト制約を定式化し,行列版のHoeffdingの不等式を援用することで,シナリオアプローチにより確率的に厳密な保証のある解を求めることが可能であることを明らかにした.また,確率最適化のリスク解析についても,有限差分確率近似および同時摂動確率近似のための厳密な停止則について,研究成果をまとめた.さらに,平均化を用いる確率近似法のリスク解析について,萌芽的研究成果を得た.一方,リスクベース最適化の応用に関しては,可変サンプリング周期をもつ制御システムの設計に対して,ランダマイズドアルゴリズムが有効であることを確認した.これらの成果は,雑誌論文および学会発表として研究発表している.リスクベース最適化による制御システムの解析と設計に関して、基礎と応用の両面より研究を行った。本研究課題「リスクベース最適化による制御システムの解析と設計」では,研究代表者らがこれまでに行ってきた制御システムの解析と設計のためのランダマイズドアルゴリズム・確率的手法を,リスクベース最適化という観点から整理・体系化し,研究をさらに進めて,広範囲の制御問題に対して適用可能な実用的な解析・設計手法を確立することを目指している.そのために、基礎と応用の両面から、研究を実施している.計画1年目となる平成23年度には,リスクベース最適化の基礎について,確率近似法のリスク解析に関する研究成果を得た.確率近似法とは、未知方程式(例えば変分方程式)の解を,確率的雑音が含まれる残差より求める反復解法の一つである.研究代表者らは,線形方程式に対する確率近似法について,厳密な停止則を導出した.ここでは,残差が平均零で共分散が有界な独立同分布の加法的雑音とともに観測される場合を考えた.そして,アルゴリズムの出力する解の推定値の確率的な精度を任意に指定するとき,精度とそれを達成する反復回数との関係を,具体的に示した.また,この停止則を用いる場合,確率近似法で実行される反復回数は問題サイズの多項式であることを明らかにした.

一方,リスクベース最適化の応用に関しては,有限長の入出力データにより構成される共分散行列に基づいて,モデル検証を行う方法を研究し,萌芽的な研究成果を得た.これらの成果は,雑誌論文および学会発表として研究発表している.リスクベース最適化の基礎について,計画1年目に得られた結果について引き続き計画2年目も研究を進めるとともに、新たな萌芽的な研究成果も得て学会発表している.また,リスクベース最適化の応用について,一つ目の研究成果を雑誌論文としてまとめている.以上より,現在までの達成度はおおむね順調であると考える.リスクベース最適化の基礎について,一つ目の研究成果を雑誌論文としてまとめ,その後の進展を含め学会発表している.また,リスクベース最適化の応用について,萌芽的な研究成果を得て,学会発表している.以上より,現在までの達成度はおおむね順調であると考える.計画3年目もこれまでと同様,リスクベース最適化による制御システムの解析と設計について,基礎と応用の両面から課題を設定し,研究を進める.特に,基礎については,計画2年目に萌芽的な研究成果が得られた平均制約を含むロバスト最適化問題のためのランダマイズドアルゴリズムについて研究を進めるとともに,確率近似法のリスク解析を精密化する.また,応用については,計画2年目に研究成果をまとめた有限長の入出力データにより構成される共分散行列に基づくモデル検証をもとに,入出力データに基づく制御系設計への展開について,検討を進める.計画2年目以降も,リスクベース最適化による制御システムの解析と設計について,基礎と応用の両面から課題を設定し,研究を進める.特に,基礎については,計画1年目に研究成果が得られた確率近似法のリスク解析を,確率最適化に直接適用することを考え,研究を進める.また,応用については,計画1年目に萌芽的な研究成果が得られた有限長の入出力データにより構成される共分散行列に基づくモデル検証を精密化し,制御系設計への展開を考える.計画1年目における震災の影響が残り,計画2年目でも未使用額が生じたが,全体としての研究計画に基本的な変更点はない.これまでに実施できなかった資料収集・研究発表・情報交換についても順次実施し,全体として当初予定通りとなるよう計画を進めて行く.震災に関わる状況の変化により,予定していた資料収集・研究発表・情報交換ができなくなるなどの影響があり,未使用額が生じたが,全体としての研究計画に基本的な変更点はない.実施できなかった資料収集・研究発表・情報交換については,これから順次実施し,全体として当初予定通りとなるよう計画を進めて行く.