hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人類および近縁霊長類の遺伝的多様性と遺伝的未来

本年度は、以下の3点に焦点をあてて研究を行った。(1)分子レベルからみた人類進化に関する一般書の執筆ドイツマックスプランク生物学研究所のヤン・クライン博士と共に計画してきた人類進化に関する一般書「Where do wecome from?:The molecular evidence for human descent」の今年度中の執筆完成を目標にしてきた。3月には最終打ち合わせのためドイツに3週間滞在し、執筆内容を詳細にわたり議論した。本書は10章から成り、本年中には脱稿する運びである。(2)MHC遺伝子座の周辺領域の多型MHC遺伝子座の周辺領域ではMHC遺伝子座に働く平衡選択のため塩基多様度が他の領域と比較して著しく上昇している。この塩基多様度は自然選択の標的部位との組み換え頻度に大きく依存している。このことを利用してヒトMHC遺伝子座の周辺領域の組み換え率の推定を行った。その結果ヒトMHCの領域内は組み換え率に関してモザイク状態になっている。ことが明らかになった。(3)ヒト・チンパンジー・ゴリラの系統関係1997年には遺伝子座の塩基配列から霊長類各種の分岐時間と当時の祖先集団の遺伝的多様性の推定を行った。本年度はこの研究の発展を進めた。ヒト・チンパンジー・ゴリラに関しては共通した45遺伝子座の比較が可能となっている。その結果、ヒトに一番近い霊長類はチンパンジーであることが確かとなったがこの結論をうるには遺伝子内組み換えを考慮することが不可欠であることを示した。この研究はこれまでの分子系統学において完全に見過ごされてきた遺伝子進化の一断面を初めて指摘した点に特色がある。(1)シベリア民族の343個体に関しHLAクラスIIDRB1,DQA1,DQB1によるハプロタイプの解析を行った。各遺伝子座の対立遺伝子はいずれも他の地域集団にも普遍的に存在する。それにもかかわらず、シベリア集団では、総数121ものハプロタイプが見い出された。この内94はシベリア特異的で、この数は今までに世界中で同定されてきたハプロタイプの総数をしのぐ。その原因は、通常ではヘテロ二量体を形成できないDQA1とDQB1の対立遺伝子の組み合せから成るハプロタイプが、ここ数世代の間に遺伝的組換えにより形成されていたことによる。一方残りの27ハプロタイプは、シベリアと他の地域集団に共通に存在した。これらの共有ハプロタイプは、地域集団間での遺伝的交流によるよりも4万年以前にシベリア集団が形成されて以来伝達されてきたことが明らかになった。(2)ヒトと比較のできるチンパンジー・ゴリラ・旧世界猿・新世界猿の入手可能な遺伝子のDNA配列の相違と集団遺伝学の理論からこれらの霊長類各種の分岐年代と分岐時の集団の繁殖個体数の推定を行った。その結果、ヒト系統が新・旧世界猿から分岐した時期は、最新の古霊長類学の知見と一致し、また5500万年にわたるヒト系統の世代当りの繁殖個体数には大きな変動があったことを示した。これらは、DNA配列データから生物の歴史を復元する一つの新しい視点を開拓した。(3)現代人(ホモ・サピエンス)の起源に関する仮説である多地域起源説の定量化を行いその妥当性を検討すると共に、ミトコンドリアDNAの解析を未調査のシベリア・東南アジア・オセアニアの先住民族に広げた。どちらの研究からも、対立仮説である単一起源説を支持する結果を得た。(4)本年度予定していたチンパンジーのゲノムライブラリーの構築に先がけ、まずゴリラゲノムライブラリーを作成した。人類集団が保有する遺伝的多様性および近縁霊長類との遺伝的差異を明らかにする目的で、現在でき得る最大のDNA塩基配列データベースの構築を行った。このデータベースは、自然選択に関して中立な遺伝子群と免疫系関連の明らかに自然選択の作用を受けた遺伝子群から成る。これらを、分子進化学及び集団遺伝学観点から解析し、次のことを明らかにした。

(1)霊長類内の比較では分子時計が存在し、従ってDNA塩基配列の相違から霊長類の分岐年代を推定できること。(2)論争中の新世界猿や旧世界猿の分岐は、従来の説よりも相当古いこと。(3)新世界猿と分岐して以来5000万年に及びヒト集団の歴史を探る方法を提案し、祖先集団の個体数の推定を行った結果、大集団であったこと。(4)人類の祖先がアフリカから世界へ拡散しはじめた以降、個体数に大きな減少があったこと。こうした成果はオリジナル論文の他に、ゴ-ドン会議(ベンツーラ1月25日31日)や国際シンポジウム(マドリッド2月23日24日)で発表した。現代人の起源と拡散に関しては、これまでのミトコンドリアDNAの解析成果を取りまとめ、岩波科学ライブラリーから出版した。また、モンゴロイドの拡散や日本人の起源を探るため、広範囲のサンプリングを行い、ミトコンドリアDNAの塩基配列を決定中である。免疫系の主要な遺伝子座の多様性創出機構及びこれらの遺伝子の起源に関する研究を行った。その結果、多様性創出にはエキソンの一部が遺伝子変換を受けていることが確からしくなり、自然選択と共にその異常性の原因であるとの結論を得た。また、免疫系の起源は古くカンブリア紀にさかのぼるといわれていたが、それは当時起きたと思われる大規模な遺伝子重複の結果であるとの知見を得た。この推測が正しければ、シンテニ-を利用した免疫系の元祖遺伝子の同定が可能であり、このことは、我々の生体防御系の理解に役立つと期待している。最後にヒトの顕著な個別性と人類の未来に関する試論を発表した。調和のとれた未来を期するための考察である。全関連遺伝情報の集団遺伝学に基づく解析から、(1)ヒトに最も近縁な霊長類はチンパンジーであること、(2)その分岐は500-600万年の間であること、(3)そのとき共通祖先集団が保有していた遺伝的多様性の程度は現在ヒト集団の約5倍であることを示した。(1)では、相同な遺伝子の系図が組換えの影響を受けており、従来の分子系統学的研究では不十分であることが明らかになった。(2)は進化速度の一定性を検定した結果であるが、霊長類ではこれまで言われてきたような類人猿での速度の低下を否定する。(3)は、現在ヒト集団の遺伝的特徴と関連する。このことを一層明確にするために、チンパンジーを直接比較する実験を行った。これまでに結果では、ヒト集団の遺伝的多様性はチンパンジーの一つの地域集団に相当するほど小さい。ヒトは種としては大変若く、民族を特徴づける遺伝的要素はあってもごく限られていることを示している。また、本年は遺伝的組換え率の推定のため、ヒト主要組織適合性抗原(MHC)遺伝子領域の多様性解析を広範囲に行った。その結果、平均的な組換え率は0.1%-1%/Mb/世代であることが明らかになった。
戦後核関連科学技術政策に関する日米関係の実証的研究

この研究の発端となったのは,1994年放映のNHKの番組,「原発導入のシナリオ冷戦下の対日原子力戦略」である.原子力問題に関する柴田秀利(『戦後マスコミ回遊記』)の役割を,その番組ではじめて知ることができた.初年度は,アイゼンハワー図書館の資料を調査整理することに費やされた.同図書館で得られた重要な資料は,国家安全保障会議の原子力関係文書である.翌年,国立公文書館で国務省関係の資料を収集した.これらの資料から,アメリカ政府はビキニ事件の直後から,日本への原子力の平和利用計画を積極的に展開しようとしていたことを理解することができた.目的は,ビキニ事件で日本国内の反米,原水爆禁止活動を相殺することだった.柴田秀利の活動は,このアメリカの戦略に助けられたのではないかというのが,その時の感想だった.第3年度には,柴田秀利氏が残した文書の調査を行った,日米の資料をつき合わせることで,柴田秀利の活動の背後に,アメリカ政府の対日政策が存在していた事実をあらためて実証的に確認できた.また,柴田の『戦後マスコミ回遊記』で,柴田とアメリカとの橋渡しをしたとされているダニエル・スタンレー・ワトソン氏が,当時,国連軍の指揮官の任務に就いていたジョン・ハルの部下であった事実も明らかにできた.この関連で,柴田秀利氏の手紙から,氏の「毒をもって毒を制する」(原子力{平和利用}という毒によって日本国内の原水爆禁止運動と反米感情という毒を牽制するという意味)発言の時期が,1954年12月末であったことがほぼ確定できた.この研究の発端となったのは,1994年放映のNHKの番組,「原発導入のシナリオ冷戦下の対日原子力戦略」である.原子力問題に関する柴田秀利(『戦後マスコミ回遊記』)の役割を,その番組ではじめて知ることができた.初年度は,アイゼンハワー図書館の資料を調査整理することに費やされた.同図書館で得られた重要な資料は,国家安全保障会議の原子力関係文書である.翌年,国立公文書館で国務省関係の資料を収集した.これらの資料から,アメリカ政府はビキニ事件の直後から,日本への原子力の平和利用計画を積極的に展開しようとしていたことを理解することができた.目的は,ビキニ事件で日本国内の反米,原水爆禁止活動を相殺することだった.柴田秀利の活動は,このアメリカの戦略に助けられたのではないかというのが,その時の感想だった.第3年度には,柴田秀利氏が残した文書の調査を行った,日米の資料をつき合わせることで,柴田秀利の活動の背後に,アメリカ政府の対日政策が存在していた事実をあらためて実証的に確認できた.また,柴田の『戦後マスコミ回遊記』で,柴田とアメリカとの橋渡しをしたとされているダニエル・スタンレー・ワトソン氏が,当時,国連軍の指揮官の任務に就いていたジョン・ハルの部下であった事実も明らかにできた.この関連で,柴田秀利氏の手紙から,氏の「毒をもって毒を制する」(原子力{平和利用}という毒によって日本国内の原水爆禁止運動と反米感情という毒を牽制するという意味)発言の時期が,1954年12月末であったことがほぼ確定できた.本年度は主として米国側の資料収集にあたった。戦後の日米原子力政策関係の資料は、カンザス州アブリーンにあるアイゼンハワー図書館と、メリーランド州カレッジ・パークの国立公文書館IIに所蔵されている。アイゼンハワー図書館では、国家安全保障会議資料の中に、大量の関係資料が存在することが判明し、2000年夏の訪問により約8千ページの複写を得た。内容的には、1954年末のアイゼンハワーの「平和のための原子」演説の成立過程に関する資料や、演説後の日本との原子力協定に関する資料が存在し、現在、整理を進めている。なお、これは当初計画では、マイクロフィルムで入手する予定であったが、同図書館がマイクロフィルム化のサービスを行っていなかったため、やむを得ず通常のゼロックス・コピーで入手した。国立公文書館関係では、2回の短期訪問によって、とりわけ国務省関係の資料数千ページの所在を確認し、一部の複写を行った。原子力協定関係、第五福竜丸事件に関するものなどが重要と思われる。この資料については、来年度の予算で複写する予定で、すでにこの点での準備を済ませたところである。以上の資料に基づいて、現在、口頭による研究発表を準備中である。なお、この研究は、東アジア地域の戦後原子力政策に関係するため、中国を訪問した際に、清華大学、中国原子能開発機構などで、共同研究の可能性を検討し一定の反応を得た。(資料収集と整理)本年度に収集された資料は,主として米国国立公文書館(メリーランド州カレッジパーク)に所蔵されている国務省関係のもので,以下のような内容である.これらには1950年代初期から60年代初頭における米国の日本の原子力政策関係に対する基本資料が収められている.これらの資料は,昨年度に収集したアイゼンハワー図書館資料と相補的な関孫にあり,これらの入手により米国側の公式資料の大半が収集されたことになる.入手資料については,昨年の場合と同様に,整理の上,資料リストなどを作成した.(資料分析)サンフランシスコ条約締結から科学技術庁の成立期までの過程については,大枠的な分析を行い,日本科学史学会の年会(早稲田大学)その他で口頭発表を行った.

現資料によって明らかになった事実は,冷戦初期の厳しい東西対立の中で日米政府によって行われた,民主主義科学者協会(民科)所属の左翼的科学者の組織的排除,とりわけ彼らの日本学術会議での動きへの牽制,ビキニ被爆から生まれた日本の原水爆禁止運動の高揚を押さえ込むために政治的に仕組まれた日本への原子炉の強行的導入などである.(資料収集)昨年度までに米国にある基本資料の収集を終えたので、本年度は国内資料の収集に努め、特に正力松太郎初代原子力委員会委員長、科学技術庁長官関係の資料を中心的に調査を行った。正力と米国との連携は、日本テレビの取締役を務めた柴田秀利氏の役割が大きかったことが知られるようになってきている。ご遺族と連絡をとったところ、幸いにも米国関係者との往復書簡などの関係書類が残されていることが判明し、泰子夫人と資料を管理されている奥田謙造氏のご厚意で、資料の閲覧及び一部資料の複写物の入手が可能になった。この資料は、国際的に見ても第一級の資料と考えられる。(資料分析)日米の双方の基本資料が収集されたので、その相互の関係を再現できるようになった。特に両者の動きが本格化する1954年3月のビキニ事件以降については、おおよその関係を明らかにすることができた。とりわけ柴田氏がビキニ後の原水禁運動の沈静化を狙って原子力の平和利用を進めたとする最近の理解に対し、米国は国家安全保障会議のレベルで、日本国内外の世論の動向の懸念から原子炉導入を構想していた事実が確認できた意義は大きい。また、正力側の提案とされてきてきた1955年11月の原子力博覧会の開催についても、財界、学界などの関係者との交流を含むより広い視野に立った政策の一環として、すでに前年から米国側が構想していたことが判明した。これらの点については、現在投稿論文を準備中である。
木造継手・仕口を用いた図面理解から製作まで一貫した教育プログラムのための教材試作

1.背景木造建築物において、部材の接合には継手・仕口が用いられてきたが、近年では社寺仏閣など特殊な例を除き、継手・仕口が用いられることは少なく、また種類も限られており、知識・技術の継承が課題となっている。また、それらは規矩術と呼ばれる図法で表わされている場合が多く、図面の理解が難しい。2.研究目的初学者(学生等)にとって、視覚的に理解しやすい木造継手・仕口の教材の試作を行う。(1)図面の読み取り(2)図面の製作(3)縮小模型の加工を行える教材を試作する。またこれらの教材を用いて図面理解から製作まで一貫した教育プログラムも想定する。3.研究方法下記(1)(3)の教育プログラムを想定し、それに必要な成果物を製作した。(1)まず、規矩術で表わされた図面から実物(立体)をイメージ出来るように模式動画(アニメーション)を製作した。(2)次に3DCADを用いて図面を製作した。(3)そのCAD図面を3Dプリンタ対応のデータに変換し、樹脂製縮小模型を製作した。縮小模型はヤスリ等で形状の微調整が可能であり、部材同士のかみ合せや加工の検討を行った。4.研究成果継手・仕口の図面理解のために、3DCAD図面や、自身が製作した図面からの縮小模型を用いた。そうすることで視覚的に分かりやすい図面理解や立体物の把握に繋がった。今回は試作のため、今後は実際に使用してもらいフィードバックを行うなどしていきたい。
青少年の身体トレーニングの呼吸循環系機能に及ぼす影響に関する研究

1<目的>19-23才の男子陸上長距離選手について,低圧環境制御装置による高所順応トレーニングを実施し,呼吸循環系機能および運動能に及ぼす影響を,対照群との比較で明らかにしたい.2<方法>男子長距離選手10人を実験群および対照群各5人に分けた. (トレーニング前のVo_2maxは各群共平均7576ml/kg/分), 20°C, 60%の低圧環境制御装置を用いて4,000m相当高度(462Torr)下で7080%Vo_2maxで30分間のトレッドミル走行(8.6%勾配,平均速度124m/分)を週23回で約10週間(平均23回)継続した.一方対照群はトラック走またはロード走を毎日56km実施した.3<結果と考察>1)4,000mにおけるトレッドミル走行速度に対するRPE(主観的運動強度)は,対照群では変化がないのに対して実験群ではトレーニング後の120/180m/分の各走行速度に対し有意な低減を示した. 2)Vo_2maxはトレーニング後に4,000mで両群共に56%の増加傾向を示し差が認められない.3)トレーニング後のVo_2に対する血中乳酸濃度は, 4,000mにおいて対照群ではトレーニング前値とほぼ同値であるが,実験群では低下を示し右方移行傾向にあった.すなわち4mMol/l乳酸濃度に対するOBLA=Vo_2は,トレーニング後に実験群は7%の増加傾向を示した.4)血中2, 3DPG量は実験群では常圧下および4,000mの安静時で7.2%, 5.1%の増加傾向を示した.5)10km走行記録は,トレーニング後,実験群では,トレーニング前の平均記録298m/分に対し312m/分と約5%の有意な改善を示した.一方,対照群ではトレーニング前後で明らかな変化が認められなかった.本高所順応トレーニングによる酸素解〓曲線の右傾化に伴う組織への酸素供給の改善が,無気的作業〓値(AT)のOBLA-Vo_2および2, 3DPGの各約7%の増加傾向と10kmの走行記録への改善をもたらしたものと考えられる.〔目的〕当体育科学系低圧環境制御装置を用いて、4000m相当高度の低圧低酸素環境下にシミュレートし、当環境下で青年男子に高所順応トレーニングを実施させその呼吸循環系に及ぼす影響を検討することを目的とする。〔方法〕当大学陸上競技部に所属する19-23才の男子中長距離選手10人を用い、5人を実験群、他の5人を対照群とした。実験群は4000m相当高度で7080%【VO_2】maxにおける30分間のトレッドミル走行を、週2-3回で約10週間(平均23回)継続する高所順応トレーニングを行い、有気的作業能、血液性状および競技能力に及ぼす影響を対照群と比較検討した。〔結果と考察〕1)【VO_2】maxはトレーニング後に低圧下で両群ともに増加傾向(56%)を示したが、両群間に差は認められなかった。2)OBLA-【VO_2】では実験群はトレーニング後に、低圧下で絶対値3.6%、体重当り6.7%で増加傾向を示し、トレーニング前後でほぼ同値の対照群との差が認められた。3)血液性状では赤血球数,白血球数,ヘモグロビン,ヘマトクリット共に有意な変化は示さなかったが、2,3-DPG量では実験群の常圧下および低圧下安静時で増加傾向(57%)を示し、対照群との差が認められた。4)低圧下走行時RPEは、実験群のトレーニング後に120180m/分の走行時で有意な低減を示した。5)10.000m走行記録は、トレーニング後に実験群で約5%の有意な改善を示したが、対照群では明らかな変化は認められなかった。このように実験群で走行記録の改善を示した生理的背景としては、実験群での無気的作業閾値(OBLA-【VO_2】)および2,3DPGの各約7%の増加傾向が一部貢献しているものと考えられる。さらに心理的背景としては、実験群の同一走行強度における運動時RPEのトレーニング後の有意な低減現象から、心理的限界の閾値上昇が一部寄与しているものと考察される。1<目的>19-23才の男子陸上長距離選手について,低圧環境制御装置による高所順応トレーニングを実施し,呼吸循環系機能および運動能に及ぼす影響を,対照群との比較で明らかにしたい.2<方法>男子長距離選手10人を実験群および対照群各5人に分けた. (トレーニング前のVo_2maxは各群共平均7576ml/kg/分), 20°C, 60%の低圧環境制御装置を用いて4,000m相当高度(462Torr)下で7080%Vo_2maxで30分間のトレッドミル走行(8.6%勾配,平均速度124m/分)を週23回で約10週間(平均23回)継続した.一方対照群はトラック走またはロード走を毎日56km実施した.3<結果と考察>1)4,000mにおけるトレッドミル走行速度に対するRPE(主観的運動強度)は,対照群では変化がないのに対して実験群ではトレーニング後の120/180m/分の各走行速度に対し有意な低減を示した. 2)Vo_

2maxはトレーニング後に4,000mで両群共に56%の増加傾向を示し差が認められない.3)トレーニング後のVo_2に対する血中乳酸濃度は, 4,000mにおいて対照群ではトレーニング前値とほぼ同値であるが,実験群では低下を示し右方移行傾向にあった.すなわち4mMol/l乳酸濃度に対するOBLA=Vo_2は,トレーニング後に実験群は7%の増加傾向を示した.4)血中2, 3DPG量は実験群では常圧下および4,000mの安静時で7.2%, 5.1%の増加傾向を示した.5)10km走行記録は,トレーニング後,実験群では,トレーニング前の平均記録298m/分に対し312m/分と約5%の有意な改善を示した.一方,対照群ではトレーニング前後で明らかな変化が認められなかった.本高所順応トレーニングによる酸素解〓曲線の右傾化に伴う組織への酸素供給の改善が,無気的作業〓値(AT)のOBLA-Vo_2および2, 3DPGの各約7%の増加傾向と10kmの走行記録への改善をもたらしたものと考えられる.
高齢ラットを用いた術後認知機能障害の分子生物学的解明とその治療法の確立

高齢者での手術後の認知機能障害の発症は術後の生活状況の質の低下や日常生活の制限、患者予後悪化に導く。術後認知機能障害の発症の詳細なメカニズムはまだ解明されておらず、そのメカニズムを分子生物学的に明確にし、認知機能障害が軽減可能かどうかをin vitroとin vivo研究により高齢ラットを用いて検討する。本研究課題では若年ラットと高齢ラットを用いて手術侵襲由来の脳内サイトカイン炎症メディエーターの発現量、amyloid proteinの蓄積、パッチクランプ法を用いた大脳皮質神経細胞内の神経細胞活動の変動、について分子生物学的見地から比較検討しその治療法を確立することを主目的とする。
外国刑事管轄権からの免除に関する現代国際法の検証

国家元首や公務員には外国の裁判権に服することを強制されない、いわゆる管轄権からの免除(immunity)があることが伝統的国際法の時代から認められてきたが、その条件や内容等の詳細については争いがある。本研究では免除に関する理論的問題を国連国際法委員会における法典化作業の検討を通じて明らかにした。また免除に関する慣習法についての見解の対立が国際的紛争を生じさせている状況を分析した。特にアフリカ諸国は外国刑事管轄権であろうが国際刑事裁判所の管轄権であろうが人的免除と事項的免除の絶対性は慣習法で確立しているとの主張を強め国際社会との対立を深めている。本研究は、政府首長や公務員といった特定の地位にある個人が外国国家の刑事管轄権に服することを強制されない免除の原則に注目し、同原則の性質、内容、条件、役割などを明らかにすることを意図している。研究初年度は、まず基礎分析として、免除に関する原則の内容を明らかにすることに専念した。今年度は、国家行為を行う地位にある者が享有する免除についての国際規則の法典化作業を試みている国連国際法委員会の作業の検証を中心的に行った。特別報告者の報告書の内容を検証し、委員会内での議論を追い、委員会が作成している条文案の妥当性を国連総会での議論も加えて分析をした。最新のHernandezの第4報告書では、特に免除の要件の定義を定めた第2条案が検討され、事項的免除が認められるためには当該行為が「公的資格で遂行された行為」でなければならないという要件があることに鑑みこの要件の認定条件について検証されている。特別報告者は事項的免除の該当対象である公的資格で遂行された行為を、1犯罪的な行為であり、2国家のために遂行された行為で、3主権の行為又は政府権力の要素が関わるものであると性格づけている。また、特別報告者は個人責任と国家責任との関係を「単一行為、二重責任」モデルで説明し、個人責任と国家責任が重複的に発生するとの見解を採用し、その理由として免除が行為の国家への帰属性が必要であり、事項的免除は公務員により遂行された行為と国家との関係が存在する場合にのみ正当化されるからと説明されている。しかしこの点については、二重責任どころか国際責任が追及不可となる場合等、国家責任との関係において賛否両論があり、免除の例外の検証とともに熟考が必要とされている。このように国連国際法委員会内での議論の現状では理論的分析が完結したとは言い難い状況にあり、今後の特別報告者の報告書とそれに関わる議論も注目して研究を進めたい。本研究に対する科研費の使用が可能となったのが11月を過ぎてからであったため研究1年目は学会出張や資料の入手が十分に行うことができなかった。国連国際法委員会における免除に関する議論の最新状況については分析を行うことができたが、上記の理由から免除に関わる理論的諸問題の研究に必要な資料の入手が遅れたため、研究に着手できない箇所もあった。今年度は刑事管轄権からの免除に関する国際法規則の内容と現状を明らかにするため、国内裁判所及び国際司法裁判所並びに国際刑事裁判所(ICC)の判決や動向を検討した。国内裁判所判決としては、ICCからのバシール大統領逮捕状に反して逮捕を行わなかった南アフリカの最高裁判所が、ICCに協力する国が行使する管轄権に対しても国家元首等が享有する特権免除は有効であるのか否かの判断において、強行規範(ユス・コーゲンス)違反の行為について免除の原則の例外とする慣習法規則が確立したとまでは言えないと判示した点に注目した。同様に慣習法の内容についての疑義が多様な場で表明されていることを確認した。外国刑事管轄権からの免除に関する特別報告者の第5報告書を、国連国際法委員会における審議内容とともに研究した。特に国際犯罪の場合には人的免除は影響はないが事項的免除は否定されると定めた法典第7条案については、法典草案と議論の動向を引き続き追いたい。また、アフリカ連合(AU)が新設を計画しているAUの国際刑事管轄権ではAUの国家元首及び政府首長が管轄権から免除されることを明文で定めていることに注目して、公的地位無関係の原則を定めているICCと比較して検討を行った。この点に関する研究成果は、「アフリカ連合(AU)のアフリカ国際刑事裁判所の概要と特徴」と題して『金沢法学』第59巻1号に論説として発表した。さらに、学術的な論争状況においても最新情報を得るため、管轄権からの免除に関する国際法規則が流動的な状態にあることを多角的に分析し議論した国際法学会(ベルギーのゲントにて開催)に参加して見識を得た。以上の研究を通じて、免除に関する国際法規則内容について各国及び裁判所間に見解の相違があることが明らかになり、理論構造の再構築を行う必要性を感じた。注文した専門書の入手や海外の学会出張など順調に資料収集を行うことができ、研究をおおむね順調に進展させることができた。本研究は、政府首長や公務員といった特定の地位にある個人が外交国家の刑事管轄権に服することを強制されない免除の原則に注目し、同原則の性質、内容、条件、役割などを明らかにすることを目的とした。研究最終年度は、国連国際法委員会における外国刑事管轄権からの免除に関する法典案の審議を追いつつ、法典案に対する各国の反応を分析し、免除に関する諸原則の規範性に関する論点と対立について明確にする研究を行った。

免除に関する諸原則についての見解対立を明らかにする上では、国際法委員会構成員を含む学者の見解及び各国の見解とともに、種々の国際刑事裁判機関にて実務を担っている国際刑事法の法曹実務者の見解についても国際法曹実務家団体の会合に参加して調査を行った。また、研究最終年度であることから、分析を深めつつも研究成果の公表にも努めた。金沢法学60巻2号に論説を発表した。国際法協会(ILA)から依頼され2017年度研究大会(東京大学本郷キャンパス開催)にて研究報告を行い、国家元首や政府要人が刑事管轄権からの免除を享有することが慣習法上のルールであるとの見解をアフリカ諸国が採用した上で制度を構築している点について、アフリカ国際刑事裁判所構想に盛り込まれた原則にからめて説明し問題点を指摘した。報告内容の要旨は英文でJapanese Yearbook of International Lawに公表した。また、刑事裁判と免除に関するロンドンとオランダの学会に出席して議論に参加した後、ロンドンの学会主催者から招待され英語による論文を執筆した。同論文は他の報告者の論文とともにInternational Human Rights Law Review(国際人権に関する学術雑誌)の学会特集号として2018年5月に掲載されるための査読にかかっている。国家元首や公務員には外国の裁判権に服することを強制されない、いわゆる管轄権からの免除(immunity)があることが伝統的国際法の時代から認められてきたが、その条件や内容等の詳細については争いがある。本研究では免除に関する理論的問題を国連国際法委員会における法典化作業の検討を通じて明らかにした。また免除に関する慣習法についての見解の対立が国際的紛争を生じさせている状況を分析した。特にアフリカ諸国は外国刑事管轄権であろうが国際刑事裁判所の管轄権であろうが人的免除と事項的免除の絶対性は慣習法で確立しているとの主張を強め国際社会との対立を深めている。上記の理由によって研究初年度に着手できなかった理論的分析を行い研究の遅れを挽回する。具体的には、伝統的国際法の時代からの諸学説も分析を加え、人的免除と事項的免除の相違の整理、国家の国際責任と個人の国際責任との関係それらの責任追及において問題とされる免除の意義、免除の例外の有無と範囲など、数々の論点に取り組む予定である。また、最新の議論を追いつつ、研究2年目は、免除の原則が現代国際法において発展した新原則と緊張関係にあり、その結果として現実に国際紛争が生じている点に注目して研究を行う予定である。国際的刑事裁判機関では公的地位無関係の原則を定めた規程条文を根拠としているが、公的地位無関係の原則の本質について、判例と学説を分析して検証する。公的地位無関係の原則が古典的な免除の原則を排除する根拠は、対象者が犯す犯罪の重大性にあるのか、それとも管轄権を行使する主体たる裁判機関の国際性にあるのか、判例と学説を検証して考察する。「2000年4月11日付け逮捕令状事件」や、「フランスにおける刑事訴訟事件」、「刑事司法共助問題事件」、「訴追か引渡しの義務に関する問題事件」といった国際司法裁判所の事件を検討する。また、国際刑事裁判所(ICC)と比較して、国家元首等の免除の原則を優先させて裁判管轄権の行使を否定する司法制度の導入を決定したアフリカ連合のシステムに注目して分析を行う予定である。「現代国際法における個人の管轄権免除原則の問題分析」本エンドは研究最終年度となる。研究最終年度として理論的分析を重点的に行いたいと考えている。
時間分解光電子顕微鏡による超高速磁気応答現象の観測

磁気円2色性を利用した放射光光電子顕微鏡において実現していた磁気イメージング観察をさらに発展させ、ポンプ&プローブ観察手法と組み合わせ、磁気応答のサブナノ秒領域のダイナミクスの実空間観察に成功した。微小磁性ドットの磁場パルスに対する応答を観測し、さらに、ドットが近接して配置されている場合の相互作用に関しても観測に成功した。磁場パルスのみならず、電場パルス、光パルスなどの外場を与えたときの応答ダイナミクスの可視化も実現した。放射光光電子顕微鏡において現在実現している磁気イメージング観察をさらに発展させ、ポンプ&プローブ観察手法と組み合わせる。磁場パルス、電場パルス、光パルスなどの外場を与えたときの応答ダイナミクスの可視化をサブナノ秒の時間分解能で実現する。エネルギー&空間&時間を分解した究極の顕微鏡となる手法を開発し、磁気ダイナミクスの研究を進展させる。本年度は、SPring-8で所有していたピコ秒チタンサファイアレーザーをフェムト秒仕様に改造するとともに、パルスピッカーによる任意の周波数への変換、また、再生増幅器による低周波数(5kHz)高出力紫外線レーザーパルスを発生させる設備を導入した。(申請額よりも減額された交付金額であったためこの措置をとることとした。)装置は、SPring-8の軟X線ビームラインBL25SUに設置した。2006年度前半は、レーザー導入に向け、レーザーブースまた光電子顕微鏡までのレーザーパスの設計を行った。2006年11月の装置導入後、光電子顕微鏡で見る直径100μm視野内に集光されたレーザーが照射されるのを確認、また、放射光パルスとの同期テストを行った。SPring-8のバンチモードは、等間隔シングルバンチとバンチトレインの組み合わせであり、パルスピッカーを用いることで、この等間隔シングルバンチにフェムト秒レーザーを同期した。さらに、最近SPring-8で開発されたトリガークロック遅延装置を導入し、レーザー光と放射光のパルスとのタイミングを任意に取ることができるようになった。また、バンチトレインからのシグナルを光電子顕微鏡で検出しないために、検出器(MCP)にかける高電圧をトレインの周期に合わせ降下させるシステムを設計した。実際、高速の電圧オフのタイミングと、バンチのタイミングをずらしていくことにより、連続バンチの箇所の信号を排除できることを確かめた。これらの準備を進めつつ、実際に観測する系(微小強磁性体、スピンバルブ系薄膜)などの磁区観察の予備実験を進めた。なお、高出力紫外線レーザーパルスは、本装置は2007年度以降、レーザーによる逆ファラデー効果を用いた磁化反転、反強磁性体のスピン反転、光誘起相転移を起こさせるためのポンプ光として使用する予定である。光電子顕微鏡とX線磁気2色性を組み合わせることで、微小領域の磁気構造観察を行うことが近年盛んであるが、さらに、時間分解測定の技術を組み合わせ、外部磁場に対する磁区運動の様子をストロボスコピックに撮影することを目的に研究を進めた。前年度導入したフェムト秒レーザー、再生増幅器が安定に動作するように、励起用の半導体レーザーを更新し、SPring-8の放射光バンチとの同期を取るようなシステムを構築した。フェムト秒レーザーを1.5Mhzの周波数で、リソグラフィーで作成した微小磁気回路に接続したフォトダイオードに照射することで、放射光と磁場パルスの同期を取り、その磁場パルスに対応するミクロンサイズの微小磁性ドットの磁区運動の様子をストロボ写真として観測することに成功した。与えた磁場パルス幅は約300 p Sであり、数百ナノ秒ごとの繰り返し現象としてイメージを取った。現在その運動の詳細を解析中である。システムの詳細やプレリミナリーな結果をいくつかの学会で紹介した。また、今後は光誘起によってスピン反転を起こし、その様子を観測すること、交換バイアスが生じるような界面の磁区のダイナミクスを観測することを目的としているため、その静的な磁区観察を行い、その結果も報告した。光誘起磁化反転の観測を目指し、再生増幅器からの強力なレーザーパルスを5kHzで発振し、放射光との同期が取れていることを観測した。この条件では、放射光のバンチが蓄積リングを42周する間に一度同期が取れるという、非常に弱い信号しか来ないことになる。実際の予備実験でも、かなり厳しい結果が出ており、より強い放射光パルスが必要である。これは、エネルギー分解能を若干犠牲にしてでも達成しなければならず、現在放射光ビームラインBL25SUにおいて、その準備を進めている。昨年度までに、測定のための基本システムはほぼ完成し、レーザーと放射光パルスとの同期、再生増幅器からの強力レーザーパルスと放射光パルスとの同期(5kHz)などがほぼできるようになった。そして、フォトダイオードにレーザーパルスを照射することで、放射光パルスと同期を取った高速磁場パルスに対するメソスコピック磁性体の磁気ダイナミクスの観測を行っている。また、光誘起によって生じる磁化反転のダイナミクス観測へ向けて、NiOなどの磁区観察も詳細に行っている。H20年度には、ここまでの研究成果をLEEM/PEEM国際会議で報告したほか、一部は論文発表も行った。

さらに、高速パルスのインピーダンス整合をより適切に取ることにより、磁場パルスに生じていた反射パルスの影響も極力抑えることに成功し、より精度を上げた観測が行えるようになりつつある。また、孤立ドットだけでなく、相互作用が働いていると思われる近接ドットの観測にも成功し、ドット間に相互作用が働いている様子が観測できている。光誘起によるダイナミクス観測のために、5kHzでの強力レーザーパルスと放射光パルスとの同期を実現している。しかし、この繰り返し周波数では、非常に弱い光電子顕微鏡像しか取れないことが予想される。少しでも放射光の光束密度を上げる必要があり、前年度から準備を進めていた、高光束密度対応の回折格子を新たにビームラインに導入した。その結果、それ以前の10倍程度の強度を稼ぐことに成功し、今後実際の測定に応用していく予定である。前年度までに、測定のための基本システムはほぼ完成し、レーザーと放射光パルスとの同期、再生増幅器からの強力レーザーパルスと放射光パルスとの同期(5kHz)などがほぼできるようになった。そして、フォトダイオードにレーザーパルスを照射することで、放射光パルスと同期を取った高速磁場パルスに対するメゾスコピック磁性体の磁気ダイナミクスの観測を行っている。また、光誘起によって生じる磁化反転のダイナミクス観測へ向けて、NiOなどの磁区観察も詳細に行っている。H21年度には、ここまでの研究成果をICESS国際会議で報告したほか、一部は論文発表も行った。前年に導入した高光束密度対応の回折格子を利用した結果、それ以前の10倍程度の強度を稼ぐことに成功し、実際のPEEM観測に応用可能であることをNiO反強磁性磁区について実証した。この強力パルスレーザーを用いた実験の準備として、光による磁化反転が起こるGdFeCo薄膜を準備し、磁化反転が起こり、しかも組成変化が起こっていないことをPEEM観測によって確かめた。平成22年度は、これまでに構築してきた時間分解光電子顕微鏡測定のためのシステムを用い、レーザーと放射光パルスとの同期、再生増幅器からの強力レーザーパルスと放射光パルスとの同期(5kHz)などに関する実験を進める一方で、取得したデータ解析、外部発表を行った。放射光パルスと同期を取った高速磁場パルスに対するメゾスコピック磁性体の磁気ダイナミクスの観測では、近接したドット間に相互作用が働いており,ダイナミクスもその影響を受けていることを見出した。また、光誘起によって生じる磁化反転のダイナミクス観測へ向けて、NiOなどの磁区観察や、電流駆動による磁壁移動観察に向けた研究も詳細に行っている。
堆積平野における不整形地盤構造のモデル化精度が強震動予測に及ぼす影響の評価

堆積平野の高精度な強震動予測には、3次元地下構造モデルが必要となる。このモデルの構築に用いる探査手法のうち微動探査手法を対象として、地盤媒質の不整形の度合と観測データの処理に用いる解析パラメータが地下構造モデルの推定精度に及ぼす影響を数値実験に基づいて評価した。解析パラメータの違いは、推定されたS波速度構造のばらつきとして見られた。ところが、全ての構造の推定結果をアンサンブル平均することによって求めたモデルは、不整形の度合が大きい領域を除けば、ターゲットとなる地盤構造モデルに対応する傾向が見られた。本研究プロジェクトでは、2次元および3次元不整形地盤構造モデルに基づいて微動波形を生成し、各種微動探査手法や同一手法におけるデータ処理過程の違いが解析結果に及ぼす影響を確認・検証することを目的としている。プロジェクトのスタートアップとして、ごく簡単な不整形地盤構造モデルを用いて、地盤の不整形性の度合いと1次元近似の適用性との関係を概略的に確認した。具体的には、水平成層2層媒質の堆積層厚さが異なる2つの層を傾斜基盤面で接続したモデルを設定し、微動波を生成する数値シミュレーションを実施した。次に、生成波形を観測記録と見なしてSPAC/CCA法及びFK法で2つの水平成層部と傾斜部の位相速度を解析した。次に、その結果と1次元モデルに基づく理論値とを比較した。得られた疑似観測波形にSPAC/CCA法を適用してレーリー波の位相速度を推定した。その結果、定性的には期待通りの結果が得られた。すなわち、水平成層部の解析結果は少なくとも基本モードについては1次元モデルと概ね整合的であった。一方、不整形地盤直上については、傾斜5°ならば1次元近似は一定のレベルで妥当と言えたが、傾斜を10°にすると低周波数帯域でやや食い違いが見られた。さらに傾斜を90°とすると、1次元近似は著しく破綻した。一方、FK法を適用し得られた位相速度は、傾斜角5°および10°の場合には水平成層構造を仮定して得られる理論値と比較的良く対応したが、傾斜角90°の場合には一致しなかった。当該年度では今後の現実的でかつ複雑な地層境界形状を有する堆積地盤モデルにおける微動場の検討を行う前に、不整形地盤の微動の振る舞いを把握するため、単純な傾斜基盤構造モデルを対象に検討を行った。しかしながら、シミュレーション波においても、アレイ配置の選択の仕方、継続時間や位相速度の分析処理過程の違いにより、位相速度の評価結果結果に比較的大きなばらつきが生じた。これらの問題を解決すべく、次年度の前半においても当該年度の検討を引き続き、行う予定である。当該年度は微動を用いた速度構造推定手法のパフォーマンスを確認するため、微動アレイ探査(上下成分)の観測データ分析手法や設定パラメータの違いによる、評価関数(位相速度分散曲線)のばらつきとバイアスの評価を行った(ベンチマークテスト)。ベンチマークテストに用いた構造は、堆積層厚さが異なる2つの水平成層構造とそれら構造を一様な基盤面傾斜角を持つ不整形構造で繋ぐ速度構造モデルである。このモデル周囲に地表点加振を分布させることで、3次元模擬微動場を差分法により生成し、得られた地表応答波形を観測波波形と見なした。微動位相速度分散曲線の評価には、空間自己相関係数(SPAC)法と周波数-波数スペクトル(FK)法の2つの系統を対象とした。これら系統によって求められた位相速度分散曲線の妥当性や誤差を評価するため、ターゲットとなる実体波を含む全波動場の見かけの位相速度分散曲線を離散化波数(DW)法によって求めた。以下の結果を得た。水平成層構造における、理論位相速度分散曲線として、見かけの位相速度は、高次モードを含む表面波理論に基づく位相速度分散曲線とは高次モードの影響が現れる周波数付近より低周波数域において実体波の寄与によって、大きく異なる結果となった。ベンチマークテストの結果として、模擬観測点直下の構造を水平成層構造と見なした場合のS波共振周波数fo付近より高周波数域では、設定パラメータの違いによる位相速度のバラツキやバイアスは非常に小さかった。一方、fo付近より低周波数域のバラツキは比較的大きく、これらの帯域では上記の見かけの位相速度の評価結果から実体波の影響が現れていることが分かった。従って、位相速度分散曲線から速度構造モデルを推定する際には、低周波数域の位相速度に適合する理論位相速度の算出において実体波の影響も加味する必要があると考えられる。位相速度分散曲線において、既往の表面波理論に基づく理論値はベンチマークテストにおいて共通して見られたレイリー波の高次モードから基本モードへの位相速度の滑らかな接続が再現できず、ギャップが生じた。この原因を確認するため、FK領域において実体波を含む全波動場を理論的に考慮できる、DW法による模擬微動場を生成し、見かけの位相速度分散曲線を算出した。その結果、表面波理論では再現できなかった上記の位相速度分散曲線の滑らかな接続を再現することができた。この評価に多くの時間を要した。本課題では,微動アレイなどによる速度構造推定手法の不整形地盤領域におけるパフォーマンスを評価することを目的としている.これまで,堆積層厚さが異なる二つの水平成層構造を傾斜基盤面で繋いだ単純な不整形地盤モデルに対して生成した模擬微動データを用いて,分析手法などの違いによる位相速度のバラツキ及び水平成層構造仮定による理論値からのバイアスについて評価した.本課題へ参加したチームの分析コードや各種設定パラメータの違いによる位相速度算出への有意な影響がないこと,不整形性の度合いによる位相速度への影響が低周波数帯域ほど顕著に現れることが確認できた.

当該年度は上記を踏まえ,1次元速度構造推定のブランドテストを行った.具体的には,より現実的なモデルである3次元大阪堆積盆地速度構造を用いて生成した模擬微動波形から,基盤面深度や基盤面不整形性の度合いが異なる10サイトでの模擬アレイデータを課題参加者へ配布し,ターゲットとなるアレイ中心点での1次元速度構造を推定する課題を設定した.提出された1次元速度構造を集計した結果,同構造はチーム(推定手法)によるばらつきがあるものの、それらをアンサンブル平均することにより、不整形性が強い領域を除けばターゲットの速度構造に収束する傾向が見られた。このことは異なる条件下で数多くのインバージョンを実施し,それらの平均値をとることによって,意味のある結果が得られる可能性があることを示していた。また,位相速度のみを用いてインバージョンした結果よりH/Vスペクトルも併用した同結果の方がターゲットに近くなった.各チームが速度構造の同定に利用した位相速度のデータについても提出された.その集計結果から,ターゲットの1次元速度構造から理論的に算出した位相速度よりも推定された位相速度がやや速くなる傾向が見られた.この傾向は,各サイトの不整形性の度合いとも関連していた.堆積平野の高精度な強震動予測には、3次元地下構造モデルが必要となる。このモデルの構築に用いる探査手法のうち微動探査手法を対象として、地盤媒質の不整形の度合と観測データの処理に用いる解析パラメータが地下構造モデルの推定精度に及ぼす影響を数値実験に基づいて評価した。解析パラメータの違いは、推定されたS波速度構造のばらつきとして見られた。ところが、全ての構造の推定結果をアンサンブル平均することによって求めたモデルは、不整形の度合が大きい領域を除けば、ターゲットとなる地盤構造モデルに対応する傾向が見られた。次年度の前半では、今年度作成した傾斜基盤面を持つモデルを用いて、より継続時間を長くした微動場のシミュレーションを行うと共に、アレイ配置(格子状)が任意に選択できるよう、波形を出力した地点間を補間することを行う。また、分析過程の違いよって位相速度の評価結果が異なる原因についても検討を行う。これらの評価を踏まえた上で、次年度後半には、大阪堆積盆地モデルなどを用いた既往の水平成層構造モデルに基づく地下構造推定手法の不整形地盤域での適用性評価を行う。これまでの成果として、単純な不整形地下構造モデルを対象とした模擬微動波形を用いた位相速度分散曲線に対するベンチマークテストの結果から、実体波の寄与が大きくなる周波数帯域を除けば、分析手法や設定パラメータの違いによる結果のばらつきは地下速度構造推定上、大きくはないことが推察できた。今後は、より現実的な地盤モデルである大阪堆積盆地モデルに対して生成した模擬微動データから、水平成層領域、不整形性の弱い領域、不整形性の強い領域の三つに分類した各領域に対応するデータを先ず抽出する。次に、それら各領域毎のデータセットを本課題への参加者に配付する。
分子個性を彫り出すシステム生物学の探求

開いているか/閉じているか,結合しているか/離れているか,といった有限個で連続的でない飛び飛びの値をもつ分子の時系列データから,分子の状態をネットワークという表現を用いて客観的に評価し,分子が将来取り得るデータ出力を予想する新しい解析手法を開発することなどに成功した。また、背後のモデルをあらかじめ想定しない汎用なデータ解析手法を開発し、細胞内“エネルギー通貨"であるアデノシン三リン酸(ATP)を合成するタンパク質F1-ATPaseにおける高効率なエネルギー変換の重要な仕組みを解明した。ATPの加水分解反応が反応順序を制御する“鍵"の役割をすることを新規に発見した。分子の状態をネットワークという表現を用いて表し、分子の時系列データから、ネットワークを構成するノードがどれくらいの数存在し、どのノードとどのノードが強くつながっているかを客観的に評価する数学的な手法を開発した。時系列データは一次元の、非常に限定された情報であるため、それらの評価には恣意性が入り込む余地が高いことが知られている。我々は、考え得るすべてのネットワークにおいて、観測されたデータが保証していない情報がどれくらい組み込まれているかを定量化する新しい指標を考案し、その指標を最小化する(データに忠実、かつ最も客観的な)ネットワークを時系列データから抽出するアルゴリズムを開発することに成功した。この手法を一分子酵素反応の一分子計測データ(EnglishらNature Chem. Bio. 2006)の解析に適用した。その結果、反応する相手の基質分子の濃度に依存してネットワークが動的に変化し、分子個性の是非が基質濃度に依存すること、最小限の過剰情報量をもつネットワークを導入することによって、どのようなデータを取得すると正しいネットワークに最も近い答えを導き得るかに関する知見が得られることを新規に明らかにした。このほか、細胞膜上の上皮成長因子受容体(EGFR) )とアダプタータンパク質であるAsh/Grb2 (MorimatsuらPNAS, 2007)の分子認識過程のin vitro再構成系の二値化された一分子時系列データから背後に存在する階層的な状態遷移ネットワークを抽出し、ネットワークの状態、経路に依存して自己相関の時間スケールが不均一であること、EGFRとAsh/Grb2が解離すると、辿ってきた経路の情報が“消去"されること、などを新規に明らかにした。蛍光共鳴エネルギー移動一分子計測では,分子が発する蛍光強度を通して分子の動きの経時変化を観察する。しかしながら,一つの分子が発する蛍光は微弱であり,かつ数百回程度の有限回数しか観測することができないため,有限のサンプル数及び計測そのものに由来する測定誤差を有している。そのため,現在,これらの誤差を正しく評価し背後に存在する分子の情報の詳細を正しく抽出する解析手法が必要とされている。我々は、有限個のサンプルから多数の“観察データ"を疑似的に発生させるブートストラップ法と呼ばれる統計手法を用いて,実験誤差存在下におけるデータの不確実さを定量化し,データの各切片を個々の分子状態に分類し,その分類の確実さを同時に同定するソフトクラスタリングと呼ばれる情報科学的手法を導入した新しい解析方法を開発した。この新しい手法を中枢神経系における情報の伝達を仲介するタンパク質として知られるAMPA受容体の蛍光共鳴エネルギー移動一分子計測における時系列データに適用した。基質が結合するAMPA受容体のドメインが“閉じた構造"で安定であるほど,情報伝達を媒介するカルシウムイオンが細胞膜を横切って移動すると考えられていたが,安定性だけでなく,受容体と基質が結合している際にいくつの異なる分子状態を有しているか,また,それらの分子状態の間の行き来のしやすさがイオンの膜透過活性に大きく影響していることを明らかにすることに成功した。ATPase(以下F1)はアデノシン三リン酸(ATP)加水分解に駆動されて回転する分子モーターであり,分子構造変化と複数の中間反応を巧妙に組み合わせることで,効率よく化学エネルギーを回転の力学エネルギーに変換することができる分子機械として知られている。その際に, F1に結合したATP(以下、結合ATP)の加水分解については,反応生成物の結合解離過程と比べて回転に必要なトルク発生への寄与が少なく、放出エネルギーも全体から見て僅かであり、結合ATPの加水分解がF1の反応サイクルのなかでの役割、寄与度については,よくわかっていなかった。本研究では、恣意性をできるだけ挟まない形で、F1の回転時系列データから回転停止時間とその間の回転角度揺らぎの統計を解析するため、ノイズの性質をできるだけ仮定しない変化点解析とファジークラスタリングを組み合わせた手法を開発した。その手法とマイクロ秒時間分解能でのF1一分子の回転観察を組み合わせて、回転時系列データの回転停止プロセスのキネティックスを詳細に調べた。その結果、結合ATP加水分解反応は、トルクやエネルギー発生量が少ないにもかかわらず、回転角度が20度ほど変化させることで、リン酸解離反応の反応障壁を大きく減少させていること、すなわち、リン酸解離反応にかけられていた「ロック」を「解除」して(ATP加水分解→リン酸解離といった)正しい反応順序を維持するための「鍵」としての役割を担っていることを明らかにすることに成功した。このほか、反応ネットワークにおいて、あるノードとあるノードを繋ぐ経路の多重性を考慮に入れつつ、ネットワークを縦断する任意の分断面のなかから、往来する時間スケールがもっとも遅い分断面をネットワークの遷移状態として定義し、既存の遷移状態理論を複数の素反応から構成される、より複雑なネットワーク系へ拡張することに成功した。

また、背後のモデルをあらかじめ想定しない汎用なデータ解析手法を開発し、細胞内“エネルギー通貨"であるアデノシン三リン酸(ATP)を合成するタンパク質F1-ATPaseにおける高効率なエネルギー変換の重要な仕組みを解明した。ATPの加水分解反応が反応順序を制御する“鍵"の役割をすることを新規に発見した。実データに基づいて計測誤差および有限個のデータ点から生じる数揺らぎの誤差を考慮にいれたデータ駆動型数理モデリングに関しては十分な成果を得るに至り、今後、分子個性から細胞個性へも展開できる目処が立ったことは大きい。一方、分子個性を論じるうえで必要となる構造間遷移に要する時間スケールの定量化に関しては、論文化が若干遅れている。化学物理・生物物理今年度、開発した蛍光共鳴エネルギー移動1分子計測の光子列のデータに内在する実験誤差や有限個のデータ点から生じる数揺らぎの誤差を考慮にいれたネットワーク構築のアルゴリズムを1細胞ラマンスペクトルの動態解析に展開し、細胞個性を分子レベルで定量化する新しいデータ駆動型数理モデリングを開発する。初年度は離散的1分子時系列情報から抽出する反応ネットワーク理論の探求を掲げて、客観性の尺度を新たに導入し、観測されたデータ(統計分布)が保証しない過剰情報量を定義し、その情報量を最小にする反応ネットワークを導出するアルゴリズムを開発することに成功した(PRL2013)。また、当初、予定していた次年度の計画の一部である、分子記憶を保持する経路と忘れる経路の同定可能性の検討も細胞のシグナル伝達系であるEGFRとGrb2の結合過程のネットワークに対して検証することに成功した(JCP2013)。当初、会議費として残額相当を計上していたが、会議が次年度に持ち越されたため。分子個性を論じるうえで必要となるのは構造間遷移に要する時間スケールの定量化である。そのため、反応ネットワークに内在する時間スケールを考慮に入れた自由エネルギー地形の階層構造を抽出するアルゴリズムを開発する。また、実データに基づいた、データ駆動型数理モデリングを行うために、例えば、蛍光共鳴エネルギー移動1分子計測の光子列のデータに内在する実験誤差や有限個のデータ点から生じる数揺らぎの誤差を考慮にいれたネットワーク構築のアルゴリズムを検討する。会議費を予定している。任期が切れるポスドクおよび院生に対する謝金・人件費250,000円を予定していたが、ポスドクが転出できたこと、しかしながら、情報収集・研究成果発表のため、研究代表者、院生の旅費が予定した以上に掛かった。結果として、112,685円が次年度使用額として生じた。次年度使用額112,685円は旅費に組み込むことを予定している。