hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ界面プラズマ制御による多電子還元機能表面を持つ高感度可視光応答性光触媒の創製

本研究は、多電子還元性金属を含む有機金属化合物ガスによるプラズマイオンプロセスにより、多電子還元性金属イオンを酸化物半導体表面層に確実にグラフトさせ、かつ炭素ドーピングを起こさせる手法を開発し、高感度可視光応答性光触媒を創製することを目的として、本年度は以下の成果を得た。1.プラズマイオンプロセスの理論解析電子温度5eV・電子密度10^<15>10^<16>m^<-3>のプラズマ状態、パルス周波数150Hz・パルス幅10μsのパルス条件において、パルス電圧印加中にTiO_2薄膜/プラズマ界面に定常イオンシースが形成される。プラズマ中でアセチルアセトナト銅が完全分解する場合のイオン電流密度は定常イオン形成後ではパルス電圧に依存せず一定値を示すが、電子密度に伴って増加する。イオン照射によるTiO_2薄膜の温度上昇は電子密度及びパルス電圧に伴って増加し、入射イオンと薄膜表面との間で表面反応が起こる可能性が増加することを明らかにした。2.パルス電圧印加によるTiO_2薄膜のプラズマイオンプロセス処理アセチルアセトナト銅プラズマ雰囲気で、TiO_2薄膜に印加されるパルス電圧の増加に伴って、可視光吸収が顕著となった。プラズマイオンプロセス処理によりTiO_2薄膜表面には元素Cu、C、Oから構成される堆積層が形成され、さらにC_<1s>XPSデプスプロファイルによりTiO_2への炭素ドーピングを確認した。パルス電圧を印加することで、可視光応答性は顕著となった。光励起によりTiO_2価電子帯からCu(II)に界面電子移動が起こることに加えて、炭素ドーピング準位からTiO_2伝導帯に光励起された電子がCu(II)を還元すると考えられる。プラズマイオンプロセス処理TiO_2薄膜を空気中473Kにて熱処理してもCu含有と炭素ドーピングは残存するが、堆積層が炭化してTiO_2表面に到達する可視光強度が減少するために、可視光応答性が低下することが明らかになった。本研究の目的は、プラズマイオンプロセスによりTiO_2表面への多電子還元性イオンのグラフト及び炭素ドーピングを実現させ、高感度可視光応答性光触媒を創製することであり、本研究の推進によりおおむね達成している。さらに本研究では、プラズマイオンプロセスの理論解析を行い、可視光応答性発現のためのアプローチについて明らかにした。高感度可視光応答性光触媒を創製するためのプラズマイオンプロセスによるナノ界面プラズマ制御法を開発する。さらに照射イオンと光触媒表面層のプラズマナノ界面の定量解析を行うことで、光触媒の表面機能化のためのプラズマナノ界面の理論構築を行う。本研究は、多電子還元性金属を含む有機金属化合物ガスによるプラズマイオンプロセスにより、多電子還元性金属イオンを酸化物半導体表面層に確実にグラフトさせる手法を開発し、高感度可視光応答性光触媒を創製することを目的とし、本年度は以下の成果を得た。1.パルス電圧印加機能を付加した低温プラズマ装置の製作プラズマイオンプロセスを行うために、現有の低温プラズマ装置に高圧パルス電源を導入し、アノード電極に高圧パルスを印加できるように改造した。酸化チタン薄膜をアノード電極に固定し、窒素プラズマ中の窒素イオンの酸化チタン薄膜へのドーピングがパルス電圧の上昇に伴って増大することを確認し、プラズマイオンプロセスの有効性を明らかにした。これより、多電子還元性金属イオンを酸化チタン半導体表面に確実にグラフトできる見通しが得られた。2.酸化チタン半導体薄膜のプラズマイオンプロセス処理パルス電圧印加の場合と比較するために、有機銅化合物(アセチルアセトナト銅)の昇華ガスを用いて低温プラズマを発生させ、酸化チタン薄膜にパルス電圧印加せずにCVD層を形成させた。酸化チタンへの炭素ドーピングが起らず、かつCVD層にCuが含有しており、可視光応答性が発現することを明らかにした。CVD層形成後の吸収端は500nm付近にあることから、酸化チタンの価電子帯からCVD層のCuへ直接に界面電子移動が起こることで、可視光応答性が発現すると考えられる。パルス電圧印加条件を検討することにより、可視光応答性の高感度化を実現できる見通しが得られた。プラズマイオンプロセス処理によりTiO_2薄膜表面には元素Cu、C、Oから構成される堆積層が形成され、さらにC_<1s>

XPSデプスプロファイルによりTiO_2への炭素ドーピングを確認した。パルス電圧を印加することで、可視光応答性は顕著となった。光励起によりTiO_2価電子帯からCu(II)に界面電子移動が起こることに加えて、炭素ドーピング準位からTiO_2伝導帯に光励起された電子がCu(II)を還元すると考えられる。プラズマイオンプロセス処理TiO_2薄膜を空気中473Kにて熱処理してもCu含有と炭素ドーピングは残存するが、堆積層が炭化してTiO_2表面に到達する可視光強度が減少するために、可視光応答性が低下することが明らかになった。本研究の目的は、プラズマイオンプロセスによりTiO_2表面への多電子還元性イオンのグラフト及び炭素ドーピングを実現させ、高感度可視光応答性光触媒を創製することであり、本研究の推進によりおおむね達成している。さらに本研究では、プラズマイオンプロセスの理論解析を行い、可視光応答性発現のためのアプローチについて明らかにした。高感度可視光応答性光触媒を創製するためのプラズマイオンプロセスによるナノ界面プラズマ制御法を開発する。さらに照射イオンと光触媒表面層のプラズマナノ界面の定量解析を行うことで、光触媒の表面機能化のためのプラズマナノ界面の理論構築を行う。
象牙芽細胞分化決定遺伝子の分子生物学的分離

ウシ永久歯歯髄培養細胞の培養1週目(歯髄細胞)および培養4週目(前象牙芽細胞)よりAGPC法を用いてRNAを分離し、オリゴ(dT)セルロースを用いてpoly(A^+)RNAを抽出した。後者のcDNAをオリゴ(dT)をプライマーとして作製し、前者のpoly(A^+)RNAとハイブリさせ、ハイドロキシアパタイトクロマトグラフィによりハイブリしなかったcDNAを回収した。このcDNAより、lambdaZAPIIベクターおよびUni-Zap XRキット(Stratagene)を用いてサブトラクションライブラリーを作製した。ファージcDNAライブラリーはEx Assist 1 SOLRsystem(Stratagene)を用いてpBluescript phagemid cDNAライブラリーに交換した。自動DNAシーケンサを用いて無作為に選択した50個のクローンの部分DNAシーケンスを決定した。シーケンスホモロジーはGen BankデータベースおよびPIRプロテインデータベースで検索した。そのうち、15個はデータベースのものと一致し、5個は転写因子や細胞表面受容体のような遺伝子と類似していた。25個は未知の遺伝子であった。このうち5個をPGEM-Tベクター(Promega)にサブクローニングし、SP-6およびT7ポリメラーゼを用いてRNAプローブを作製した。ウシ永久歯歯胚パラフィン切片を用いて、in situ hybridizationを行い、mRNA発現部位を検索した。しかしながら、目的とする象牙芽細胞に特異的に発現されているクローンは見つけられなかった。現在、他の20個の未知の遺伝子に関してin situ hybridizationにて検索中である。
ヒト胎盤チップ開発の挑戦

ヒト胎盤内の微小環境の構造と機能を再現するためにヒト胎盤チップを開発した。ヒト胎盤内の絨毛間腔と胎児血管を模擬するメディア流路の間に、生体外マトリクスを模擬する3本のゲル流路を並べて配置した。また、チップ内の酸素濃度を制御するために、メディア流路の鉛直上方に混合ガスを供給するガス流路を配置した。チップ内でヒト絨毛がん細胞(JEG3)とヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)の単層を形成する方法と、その物質透過性を計測する方法を確立した。さらに、JEG3とHUVECの共存培養下で酸素濃度を制御した結果、細胞の形態と細胞間接着の変化が観察され、酸素濃度が細胞間の相互作用に影響を与える可能性を示した。平成27年度は、ヒト胎盤の構造と機能を有する生体外モデル「ヒト胎盤チップ」を設計し、その内部で細胞性栄養膜細胞と血管内皮細胞を培養して細胞性栄養膜と血管内皮細胞層をそれぞれ形成する方法について研究を行った。ヒト胎盤チップの設計においては、ヒト胎盤の層構造を再現する流路パターンを有し、母体血液と胎児血液中の酸素濃度の差を模擬した酸素濃度勾配を生成できるようにした。具体的には、ヒト胎盤内の絨毛間腔(母体血貯留)を模擬するメディア流路(細胞培養液の流路)と胎児血管を模擬するメディア流路に、生体外マトリクスを模擬する3本のゲル流路1,2,3が挟まれている構造とした。2本のメディア流路は独立しており、異なる培地を還流させたり、ゲルの両側に圧力差を発生させたりすることができる。また、中央のゲル流路2を最初は空洞にし、母体側のメディア流路に接するゲル流路1の表面で細胞性栄養膜細胞の培養を、胎児側のメディア流路に接するゲル流路3の表面で血管内皮細胞の培養を、異なる細胞間の相互作用のない状態で別々に同時に行えるようにした。各細胞の増殖後、中央のゲル流路2にゲル溶液を注入してゲル化させることで、細胞間の相互作用の観察を行うことができる。また、酸素濃度の制御については、制御性能(酸素濃度と制御応答時間)に関する数値解析を行い、ガス流路をメディア流路の上方または下方に3次元的に配置することにした。その結果、酸素濃度1%未満の均一な低酸素状態や、ゲル流路において線形の酸素濃度勾配の生成が可能になった。さらに、各細胞の単層を形成する方法について、特に血管内皮細胞を用いて実験条件(細胞を播種する際の細胞密度,ゲルの密度とpH,流路のコーティング,細胞培養日数)の検討を行った。細胞播種時にコラーゲンゲル上に細胞を定着させることが重要であり、細胞の接着を促進するためのノウハウを蓄積した。ヒト胎盤チップの構造の設計に時間を要したため、チップの内部で細胞性栄養膜細胞と血管内皮細胞を実際に共培養する今年度の当初の目標の全てを達成するまでには至らなかった。考案した「ヒト胎盤チップ」を用いて、ヒト胎盤の微小環境の構造と機能を模擬する方法を検討した。ヒト胎盤チップは、ヒト胎盤の層構造を再現する流路パターンを有し、母体血液と胎児血液中の酸素濃度の差を模擬した酸素濃度勾配を生成できる。ヒト胎盤内の絨毛間腔(母体血貯留)を模擬するメディア流路(細胞培養液の流路)と胎児血管を模擬するメディア流路の間に挟まれて、生体外マトリクスを模擬する3本のゲル流路1,2,3が並ぶように配置されている。メディア流路の鉛直上方には、チップ内の酸素濃度を制御するために、混合ガスを供給するガス流路が配置されている。細胞実験には、細胞性栄養膜細胞のモデルとしてヒト絨毛がん細胞(JEG-3)を選定し、血管内皮細胞としてヒト正常臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)を用いた。各メディア流路にそれぞれ細胞性栄養膜と血管内皮細胞の単層を形成するため、常酸素条件下で最適な実験条件と手順(細胞培養液の種類と交換のタイミング、細胞播種時の細胞密度,ゲルの密度とpH,流路のコーティング,細胞培養日数)について検討した。母体側のゲル流路1と胎児側のゲル流路3にコラーゲンゲルを注入し、中央のゲル流路2は空洞の状態のままにし、母体側のメディア流路にヒト絨毛がん細胞を、胎児側のメディア流路に血管内皮細胞をそれぞれ播種して培養した。この際、播種した細胞が流路内腔上に接着したタイミングで細胞培養液を交換することが各細胞層の形成にとって非常に重要であることがわかった。本方法により、同一チップ内で異なる細胞を相互作用のない状態で単一培養することができ、中央のゲル流路2にコラーゲンゲルを後から注入することで、細胞間の相互作用が開始するタイミングを制御することが可能になった。また、メディア流路に蛍光デキストランを注入し、そのゲル内への拡散を解析して細胞層の物質透過性を定量評価する方法を確立した。当該年度までにヒト胎盤の構造と機能を模擬するためのヒト胎盤チップを考案し、細胞性栄養膜細胞(ヒト絨毛がん細胞)と血管内皮細胞(ヒト正常臍帯静脈血管内皮細胞)を実際に共培養できた。しかし、チップ内部の酸素濃度を制御することで低酸素環境を生成し、細胞間の相互作用を観察するという今年度の当初の目標のすべてを達成するまでには至らなかった。

ヒト胎盤チップ内で、ヒト胎盤の微小環境の構造と機能を模擬する方法についてさらなる検討を行い、ヒト胎盤を構成する細胞間の相互作用の酸素濃度依存性を調べた。まず、前年度に引き続き、ヒト胎盤内の絨毛間腔(母体血貯留)を模擬するメディア流路(細胞培養液の流路)に細胞性栄養膜細胞のモデルとしてヒト絨毛がん細胞(JEG-3)を、胎児血管を模擬する別のメディア流路に血管内皮細胞のヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を培養し、各細胞の単層を形成するための実験条件と手順を最適化した。ヒト胎盤チップ内には、3本のゲル流路1,2,3が隣接して設けられており、それらを2本の独立したメディア流路が並行して挟んでいる。中央のゲル流路2は空洞の状態のまま、母体側のゲル流路1と胎児側のゲル流路3にコラーゲンゲルを配置し、マトリゲルを用いてメディア流路をコーティングした。JEG-3またはHUVECの高密度(500万個/ml)の細胞懸濁液を準備し、それぞれ所定のメディア流路に注入して1晩以上培養することで単層の形成が可能になった。単層の形成後、ゲル流路2にコラーゲンゲルを注入してゲル化させることで、JEG-3とHUVECの細胞間の相互作用を開始させた。それと同時に、メディア流路の鉛直上方に設けたガス流路に酸素濃度を調整した混合ガスを供給することで、チップ内の酸素濃度を制御して細胞培養を行った。1日以上培養を行った後、JEG3とHUVECを固定して細胞間接着や細胞骨格を担うたんぱく質の免疫蛍光染色を行い、共焦点顕微鏡を用いて観察した。その結果、細胞の形態と細胞間接着の変化と、胎盤内の合胞体性栄養膜の形成過程で生じる細胞性栄養膜細胞同士の融合が、酸素濃度に依存して生じることを見出した。ヒト胎盤内の微小環境の構造と機能を再現するためにヒト胎盤チップを開発した。ヒト胎盤内の絨毛間腔と胎児血管を模擬するメディア流路の間に、生体外マトリクスを模擬する3本のゲル流路を並べて配置した。また、チップ内の酸素濃度を制御するために、メディア流路の鉛直上方に混合ガスを供給するガス流路を配置した。チップ内でヒト絨毛がん細胞(JEG3)とヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)の単層を形成する方法と、その物質透過性を計測する方法を確立した。さらに、JEG3とHUVECの共存培養下で酸素濃度を制御した結果、細胞の形態と細胞間接着の変化が観察され、酸素濃度が細胞間の相互作用に影響を与える可能性を示した。引き続き、開発したヒト胎盤チップ内に、胎盤を構成する主な細胞である細胞性栄養膜細胞と血管内皮細胞を播種し、ゲル表面にそれぞれの単層を形成する方法の確立に取り組む。具体的には、実験条件(細胞を播種する際の細胞密度,ゲルの密度とpH,流路のコーティング,細胞培養日数)の最適化を行う。胎盤を構成する細胞性栄養膜細胞と血管内皮細胞をそれぞれ単一培養し、常酸素状態および一様な低酸素状態、酸素濃度勾配下において各細胞の観察を行う。その結果に基づいて2つの細胞の共培養を行い、細胞性栄養膜細胞同士が融合する合胞体性栄養膜の形成と血管内皮細胞による血管新生の胎盤形成過程に対して酸素濃度が与える影響を明らかにする。ここでは、ヒト胎盤チップ内で細胞性栄養膜細胞と血管内皮細胞を播種して培養し、左右のガス流路に酸素濃度の異なるガスを供給して母体側と胎児側の酸素濃度の差異を模擬し、酸素濃度勾配下において時系列の細胞観察を行う。そして、細胞性栄養膜細胞と血管内皮細胞の挙動と、それらの細胞間の相互作用を調べる。
珪藻の性成熟を司る遺伝的因子の探索

本研究は有性生殖の誘導が可能な珪藻Pseudostaurosira trainoriiの雌雄株を材料として用い、性差や有性化の遺伝的制御機構の解明を目的として行われた。比較ゲノム解析の結果、核ゲノム中に雌雄差が見出され、現在網羅的遺伝子発現パターンとの比較解析を進めている。オルガネラゲノムは完全長配列が得られた。葉緑体ゲノムでは水平伝搬による外来DNA断片の挿入を経てサイズが巨大化した可能性が示唆された。さらに両オルガネラゲノムが片親遺伝していることが明らかとなった。また珪藻の有性化に際し、培養株に存在しているMarinobacter属細菌が性成熟に強く影響を与えている可能性が示された。珪藻は10万種以上が存在する多様なグループだが,その性成熟には普遍的なメカニズムが存在していると考えられている.本研究では珪藻性成熟を司る遺伝的因子を突き止め,また遺伝子改変によって性成熟のコントロールを試みる.本研究の材料である無縦溝珪藻Pseudostaurosiratrainoriiの有性生殖は、1)雌の栄養細胞が放出するフェロモン1を感知した雄の栄養細胞が生殖細胞に分化、2)雄の生殖細胞が放出するフェロモン2を感知した雌の栄養細胞が生殖細胞に分化、3)雌の生殖細胞が放出するフェロモン3に向かって雄の生殖細胞が遊泳し接合する、という3段階のステップから成る。H27年度は、上記ステップ1と同様の現象を、雄の栄養細胞培養株中に共存している細菌へのストレス供与によって誘導可能であることを明らかにした。細菌へのストレスとしてアミノグリコシド系抗生物質の投与が有効であるが、抗生物質の使用は珪藻細胞自体への影響も懸念されるため、これにより得られた結果の解釈が容易でないことが難点であった。このことから各種ストレス源を用い珪藻生殖誘導の可否を試験した結果、従属栄養性プロティストが産生する消化酵素が、珪藻への影響を最小限に留めた状態で細菌にストレスを与えることが明らかになった。細菌と珪藻性成熟との関連については当初想定していなかったため、この結果を受け新たな実験を計画・遂行した。そのため、予定していた課題については多少の遅れがみられるものの、全体を通してみると順調に進展しているといえる。H27年度分の計画研究に関しては、各生活史段階の細胞を調整し、それらの分裂サイクル同調および大量培養は順調に進展したものの、RNA抽出に際し若干の遅れが見られた。これは供試株の多糖含有量が高いことが原因であることが判明し、これに対応した手法を用いることで対処できたが、このプロセスでも若干の遅れが生じた。今日の生態系において大いに繁殖している珪藻の性に関する理解は、性の進化といった生物学的疑問を解くうえでの大きなヒントとなるだけでなく、珪藻が養殖稚仔魚や貝類の餌料やサプリメントの原料として使用されている点を鑑みると、養殖業への貢献といった産業的なメリットも見込まれる。本研究では有性生殖の誘導が可能な珪藻Pseudostaurosira trainoriiの雌雄株を材料として用い、これらの株間におけるゲノム構造や遺伝子発現パターンの違いを明らかにすることを目的として行った。次世代シーケンサーを用いた配列解読により、これまでに両株の葉緑体およびミトコンドリアゲノム配列がほぼ完全長で得られた。また核ゲノム配列についても、得られたスキャフォルドをもとに雌雄間の比較ゲノム解析を行い、雌雄差を見出すことができた。さらにRNA-Seq解析により雌雄株の栄養世代、および各性成熟段階における網羅的遺伝子発現パターンが得られた。これらをもとに性決定や性成熟を司る遺伝的因子の特定を目標とし、特に雌雄差や生殖に関係する領域に着目して遺伝子予測やその機能推定を進めている。また本種珪藻の生殖誘発と、培養株内に共存しているバクテリアとの関連が明らかになった。共存バクテリアに各種ストレスを与えることで珪藻培養株の性成熟を誘発することが可能となり、これにより交配実験を通じたアプローチとは全く異なる視点で珪藻生殖メカニズムの解明を目指すことができる。実験供試株が多糖等の夾雑物を大量に生産することから、核酸抽出法の条件最適化に予想以上の時間を費やした。複数方法を試験した結果、抽出プロトコルの最適化に成功し高純度の核酸を得ることが可能となったものの、これにより計画に若干の遅れが生じた。本研究では有性生殖の誘導が可能な珪藻Pseudostaurosir trainoriiの雌雄株を材料として用い、これらの株間における有性化メカニズムの解明や性決定に関わる遺伝的因子を明らかにすることを目的として行った。次世代シーケンサーを用いた配列解読により、これまでに両株の葉緑体およびミトコンドリアゲノム配列が完全長で得られている。

また本種珪藻の生殖誘発と、培養株内に共存しているバクテリアとの関連が明らかになった。共存バクテリアに各種ストレスを与えることで珪藻培養株の性成熟を誘発することが可能となり、これにより交配実験を通じたアプローチとは全く異なる視点で珪藻生殖メカニズムの解明を目指すことができる。本研究は有性生殖の誘導が可能な珪藻Pseudostaurosira trainoriiの雌雄株を材料として用い、性差や有性化の遺伝的制御機構の解明を目的として行われた。比較ゲノム解析の結果、核ゲノム中に雌雄差が見出され、現在網羅的遺伝子発現パターンとの比較解析を進めている。オルガネラゲノムは完全長配列が得られた。葉緑体ゲノムでは水平伝搬による外来DNA断片の挿入を経てサイズが巨大化した可能性が示唆された。さらに両オルガネラゲノムが片親遺伝していることが明らかとなった。また珪藻の有性化に際し、培養株に存在しているMarinobacter属細菌が性成熟に強く影響を与えている可能性が示された。各種生活史段階の細胞から得られたトランスクリプトームの比較解析を重点的に行う。さらに珪藻有性化と共存細菌のストレスとの関連について、この系でもトランスクリプトームを得ることにより、珪藻有性化の遺伝的因子の解明を目指す。本研究で得られた知見をもとに、珪藻性成熟メカニズムの遺伝的な理解が進むことと期待される。またそこから珪藻生活環のコントロールや人為改変といった技術開発へと発展するだろう。さらに本研究ではPseudostaurosira trainoriiの雌雄株から葉緑体およびミトコンドリアのゲノム配列が得られている。これらの比較ゲノム解析により雌雄間における構造多型も判明しており、生殖誘発が可能な本種の系を用いることで、珪藻ではほとんど知られていない細胞質遺伝様式についても研究が進むことと思われる。藻類学H27年度中に予定していたRNA-seqデータ納入が遅れ、支払いが今年度に繰り越されたため。RNA-Seq解析に供するRNA試料調整に時間を要したため、使用計画を変更した。具体的にはサンプル性状解析から、実験対象が生育状態により異なる多糖成分を分泌することが明らかになったためで、これにより比較トランスクリプトーム解析に耐え得る均質なRNA試料を得ることが困難であった。RNA抽出方法をサンプル状態にあわせて最適化することに成功したため、次年度にRNA-Seq解析を行うこととした。研究計画に従い、予定していたRNA-Seq解析を行う。
農業政策の国際比較に関する数量経済学的研究

ある国の農業政策を分析する場合、その影響が国内で完結することは稀であり、国際農産物市場との関係を考察することが必要となる。本研究は、先進国および途上国から構成される国際農産物市場と、そこに参加する国々の国内農業政策との相互依存関係を分析した研究成果である。具体的には、以下の事例に関して研究を行った。(1)経済自由化が進展する下で、農産物貿易の障壁を取り除いた場合の影響を分析した。複数の市場不完全性が存在する場合では、自由化が必ずしも厚生水準を改善させるわけではない点を明らかにした。(2)EUの砂糖輸出補助金を取り上げ、WTOにおける紛争処理と国際市場に与える影響の問題を分析した。また、多くの農産物において国内農業政策が輸出促進的な役割を果たす可能性を論じている。(3)アジア地域のコメ輸出国(タイ、インド)の農業政策をレビューし、国内政策と国際市場との相互依存関係を考察した。インドにおける穀物の公的分配システムは、貧困層の穀物確保と生産者保護の二面から理解することができ、どちらの目的でも、国内価格の下方硬直性をもたらすことを明らかにした。国際価格の下落期において、インドからの穀物輸出が増大する理由を明らかにしている。一方、タイでは経済発展に伴って農業部門が保護の対象になりつつあり、その傾向は国際価格の動向にも規定されていることを指摘した。(4)国際農産物市場に対する我が国からの輸出可能性を、畜産物を対象として試論的に展開した。(5)最後に、アジア諸国の農産物に関する各種弾力性パラメータを既存研究等に基づき整理した。資料的な価値を持つと同時に、今後の分析での活用が期待される。各研究は個別の事例を分析したものであるが、理論的・実証的な分析を通じて、国内農業政策の影響を理解するためには、国際市場との相互依存関係を十分考慮しなければならないことを明らかにした。本研究の課題は、これまでの農業政策・貿易政策研究が一国内にとどまりがちであったことを反省し、先進国だけではなく途上国も含む多数の地域や国から構成される国際農産物市場と、それに参加する国々の国内農業政策・貿易政策との相互依存関係と諸政策の経済効果を数量的に把握することである。本年度は、(1)まず、対象各国の農業政策・農産物貿易政策について既往の定性的な分析を検討すると同時に、生産要素賦存量、各国の発展段階、国民の消費嗜好に関するデータ整理を行った。さらに、各国の農業生産構造や農産物消費構造を数量的に解明する鍵となる各種弾力性についてサーベイを開始した。このうち最も早く文書としてまとまった日本についてのサーベイ結果は、Chino, Kato & Kodamaにまとめられている。(2)次に、国内農業政策を組み込んだ部分均衡分析による農業政策評価モデルとして、小林のモデルをアップデートしつつ、このモデルの構造を詳細に検討し同モデルの各国への適用方法を探った。小林モデルは日本の畜産部門を対象としており、OECDで採用されているPEMモデルと同構造を持っており、農業政策の国際比較分析のためにはもっとも適したものの一つである。(3)また、各国別の農業政策モデルを国際市場でリンクさせるためには、国際市場モデルも必要である。これについては、大賀の作成によるIFPSIMモデルの推定とシミュレーションをパソコン上で簡易に実行できるようなプログラムの移植作業も進行中である。本年度は、3年計画の2年度目である。前年度に引き続いて、アジアを中心に農業政策と統計資料の整理、PEMモデルと国際市場モデルの構築のための作業を続けた。(1)アジア各国の農業政策と統計資料の整理の成果の一部は、茅野「経済発展に伴う米消費構造の変化」(清水・小林・金田『コメ経済と国際環境』第6章)として、一般に公表した。

(2)部分均衡分析による農業政策評価モデルであるPEMモデルについては、その基本構造についての共通理解のもと、各国への適用方法を探る作業を進めた。これについては日本への適用事例も交えた形で、小林「農産物貿易交渉と政策評価」(前掲書第9章)として、一般に公表した。(3)各国別の農業政策モデルを国際市場でリンクさせるためには、国際市場モデルも必要である。これについては、大賀の作成によるIFPSIMモデルを、パソコン上のVisual BASICで開発した分析システム(AGNESS)および計量モデル構築システムを使って、効率のよい推定とシミュレーションがパソコン上で簡易に実行できるように作業を進めた。この作業は、大賀を中心にFAOとも協力しながらおこない、すでにプログラムは稼働している。(4)農産物貿易モデルの基盤となる貿易理論面での研究成果もある。齋藤「農産物貿易政策の変更と経済厚生」(前掲書第13章)や、裏面に掲載した齋藤・齋藤「嗜好と比較優位」や齋藤・齋藤「自由貿易協定とWTO体制についての考察」などである。国内の農業政策と国際市場における相互関連性を明示的に考察し、各国の農業政策の持つ影響を正確に理解するため以下の研究を行った。(1)経済の自由化が進展する下で、財(農産物)の国際貿易に関する障壁を取り除いた場合の影響を分析した。要素移動の可能性を含む理論モデルにより、市場において複数の不完全性が存在するケースでは、単純な貿易自由化が必ずしも自国の厚生水準を改善させるわけではない点を明らかにした。(2)EUの砂糖輸出補助金を取り上げ、WTOにおける紛争処理と国際市場に与える影響の問題を理論的な観点から分析した。(3)アジア地域におけるコメの輸出国(タイ、ベトナム、インド)の農業政策をレビューし、コメの国際市場との相互関連性を考察した。インドにおける穀物の公的分配システムは、貧困層への穀物確保と生産者保護の二面から理解することができ、どちらの目的においても国内価格の下方硬直性をもたらすことが明らかにされた。国際市場との関連では、とりわけ、国際価格の下落期においてインドからの輸出が増大する傾向にあり、この背景には公的分配システムの存在が重要な役割を果たしている点を指摘できる。一方、ベトナムでは、農業政策はほぼ完全に自由化されているが、国内の市場間、あるいは国際市場と国内市場の間で、必ずしも完全な市場統合が果たされているわけではないことが示された。以上のような事例に基づく理論的・実証的な研究を通じて、国内農業政策の影響を理解するうえでは、国際市場への影響とそのフィードバックを十分に考慮しなければならない点を明らかにすることができた。また、多くの場合、国内農業政策の帰結は、当該市場のみならず、国際市場や他の国内市場(要素市場など)の特質に依存しており、注意深い考察が望まれる点も確認された。
グルココルチコイド作用メカニズム解析による新しい免疫難病治療戦略の構築

本研究では、これまでに培ってきた核内受容体転写修飾因子複合体の精製法と核内エピゲノム制御メカニズム解析の知見を生かし、代表者がこれまでに明らかにしたリガンド依存性のSumo化による転写制御の全貌の解明を目指すとともに、免疫難病に対する画期的な治療法の開発への突破口を見つけることを目指している。初年度は、核内受容体GRによるAP-1転写抑制メカニズムにおけるc-JunのSumo化の意義とそのメカニズムの詳細を明らかにしようとした。マクロファージ由来THP-1細胞や、Raw 264.7細胞内で、グルココルチコイド依存性のc-JunのSumo化が認められ、これがGRを介して行われていることがすでに明らかになった。次にGRがどのようにリガンド依存性にc-JunをSumo化するのかを明らかにした。その結果GRは、Sumo化リガーゼをcJunに呼びこむアダプターとして機能することを明らかにすることができた。次にSumo化依存性にリクルートされる因子を生化学的に同定した結果、抑制型ヒストンメチル化酵素EZH2を含む複合体がリクルートされることを明らかにした。以上のような解析により、核内クロマチンレベルにおけるグルココルチコイドの抗炎症作用メカニズムを明らかにできたと考えられ、核内でのタンパク修飾されたGR特異的に作用する抗炎症薬の開発という新しい創薬開発の道が切り開かれたと考えられ、今後は様々な疾患に対する応用面での進歩が期待される。
大強度陽子加速器とそれによる理学・工学・医学の研究

本年は昨年にひきつづき大強度陽子ライナック,陽子シンクロトロンの設計,検討を行うとともに、それを用いることによって発生する二次粒子、特にΠ中間子,K中間子,ミュウオン,中性子,反陽子,ニュートリノ等によって出来る素粒子原子核物理,物性科学,医学等の学際的研究について具体的な調査検討を行った。陽子ライナックに関してはRFQ,アルバレ型,ディスクアンドワッシヤー型ライナックについてそれぞれ研究調査を行い、そのパラメターの最適値を求めた。陽子シンクロトロンについては東大原子核研究所を中心として進められている大型ハドロン計画と協力して検討を進め、上記二次粒子の発生に最もよい加速器の設計を行った。特にコンプレッサー・リングと、ブースター・シンクロトロンの利害得失,ストレッチャー・リングによる連続ビーム発生法等についての調査を行った。これらの成果の一部は「大強度陽子加速器による学際シンポジウム」の報告書にもまとめられた。大強度陽子加速器による学際的研究については、それぞれの分野別に、重要性を調べると共に、具体的プランを策定した。二次中性子ビームを用いる研究は高エネルギー物理研のブースターシンクロトロンを用いて進められ、偏極中性子によるパリティ非保存の実験や、高分子の構造研究に大きな成果をあげた。又シンチレーション・フアイバーによる散乱粒子飛跡検出装置の開発を行い、大強度加速器における希現象の発見に有用である事が確認された。陽子,中間子によるガン治療についてはその実行計画について討論した。これらは成果報告書にまとめられる。
癌幹細胞性を有する循環腫瘍細胞を標的とした個別化医療の開発

肺癌患者から採血を行い、循環腫瘍細胞の分離を行っている。また、遺伝子解析に関しては、whole genome amplificationの技術を用いて、single cellからのEGFR遺伝子変異の検出やMET増幅などの定量を行った。同様にsingle cellからの遺伝子発現解析も行うことが可能であった。また、免疫チェックポイント阻害薬の効果予測を行うPDL1の発現をsingle cellレベルで確認した。今後上記で得られた研究成果を更に発展させ、肺癌患者の分子標的薬の耐性機序を確認するための新たな臨床試験を立案し、実臨床での有用性を評価する予定としている。細胞チップを用いてsingle CTCを捉え、現在22例の解析が終了している。細胞チップでの解析においては、single CTCのみで、CTC clusterを検出することが難しかったことから、現在filtration技術を基盤とした新たなCTC分離法の確立を目指している。プロトタイプの新たなチップはモデル細胞を用いた場合にほぼ100%の捕捉率を達成している。今後も出る細胞から臨床検体を用いた解析を開始する予定である。その一方で、遺伝子解析に関しては、これまで使用していた増幅キットを用いてCTCのマーカーであるサイトケラチンの発現を調べてみたところ、実際に発現が認められるものの、Ct値としては検量線の定量性が非常に低い領域での検出であり更なる改善が必要と考えられた。近年発売された新たな増幅キットであるREPLI-R&reg; WTA Single Cell Kitを用いたところ、これまで用いていた増幅キットよりもより低いCt値で安定して検出可能であった。さらに、モデル細胞を用いて癌幹細胞マーカーと言われているCD133のタンパク発現やmRNAの発現を検討したところ、蛍光染色並びにreal-time PCRにて検出が可能であった。今後は更にREPLI-g Single Cell Kitを用いたsingle cellでのDNA解析を行い、EGFR等の遺伝子変異を検討する予定である。細胞チップを用いた解析ではCTC clusterの検出が困難であったことと、モデル細胞での1細胞解析に難渋しており、その点の改善を行っていたため。細胞チップを用いてsingle CTCを捉えているが、CTC clusterの検出が困難であったことから、現在filtration技術を開発し、今後臨床検体を用いた解析を開始する予定である。癌幹細胞性を有する細胞の分離として、申請者らが以前より検討している成長因子を添加した無血清培地での足場非依存性培養で癌幹細胞の選択的な培養を行い、癌幹細胞性を有する細胞塊の形成を行った。従来の足場非依存性培養による方法では、CTCからの培養が成功確率が低かったため、新たな細胞培養ディッシュを用いるなど、異なる培養法を試みている。今後上記で得られた研究成果をさらに発展させ、肺癌患者の分子標的薬の耐性機序を確認するための新たなを臨床試験を立案し、実臨床での有用性を評価する予定としている。新たに開発したfiltrationを基盤とした細胞分離法を用いて、CTC clusterの解析を行うことと、1細胞解析をすすめる予定である。肺癌
2次元構造を持つ複合カルコゲナイド混合導電体の合成と伝導機構

MCrX_2(M=Ag、Cu、Li、Na、K;X=S、Se)は、CrX_2が2次元層を形成する混合導電体である。M原子1個当り2つの4配位サイトと1つの6配位サイトがあるが、Ag、Cuは前者に存在するのに対し、L、Na、Kは後者を占める。前者においては、1価陽イオンの位置についての規則ー不規則相転移が存在する。本研究では、これらの系の構造と伝導機構および物性との関連を明らかにし、各種電極材料の開発と機能性向上のための基礎的研究を行うことを目的とした。まずAgCrS_2およびCuCrS_2について、真空封入したガラス管内で高純度単体を反応させることにより良質の試料を合成し、インピーダンス測定、断熱型熱量計による低温熱容量測定および交流法による高温熱容量測定を行い、詳細な比較検討を行った。AgCrS_2では673Kに、CuCrS_2では691Kに規則ー不規則相転移を観測した。この熱異常は、低温側に大きな裾を引き、高温側では急激に減少する典型的な2次相転移の特徴を示している。この転移点近傍で臨界指数を求めて検討した。また熱異常の低温側の過剰熱容量を解析して格子欠陥の生成エンタルピーの値を得た。さらに約40Kに反強磁場性相転移を見いだした。熱異常は広い温度範囲にわたっており、これが弱い1次の相転移であることを確認した。転移エントロピーの値を求めて、相転移の低温側ではCr^<3+>の磁気スピンはほぼ完全に規則化していることを示した。次にAg_XCu_<1-X>CrS_2混合系の相関係をDTAおよび粉末X線回析により調べ、室温では相分離することを示した。さらにNaCrS_2について、Na_2SーS系融剤を用いた単結晶合成法により良質な試料を合成し、粉末X線回析、DTAおよび熱容量測定を行い、詳細な検討を行った。MCrX_2(M=Ag,Cu,Li,Na,K;X=S,Se)は,CrX_2とMがつくる2次元層が重なり合った構造を持つ混合導電体である.M原子がつくる2次元層内には,M原子1個当り2つの4配位サイトと1つの6配位サイトがあり,Ag,Cuは前者に位置しLi,Na,Kは後者を占める.このように明確にサイトが種別化されている2次元系の固溶体をつくれば,単なる混合効果のみならず,サイト混在効果など各種イオンの伝導機構について多面的な解析が可能となる.本研究では,これらの系の構造と伝導機構および物性との関連を明らかにし,各種電極材料の開発と機能性向上のための基礎的研究を行うことを目的としている.本年度は,まず良質の試料合成の試みとその評価および装置の製作を行った.真空封入したガラス管内で高純度単体の混合物を1270Kで反応させることによりAgCrS_2を合成し,粉末X線回折,DTAおよび熱容量測定を行った. 42.02Kに反強磁性相転移による鋭い熱異常を観測した.極低温領域における異常に大きな熱容量値は,イオン伝導性とも関連すると考えられるAg層のずれ振動の軟らかさに対応している.室温から770Kに至る温度範囲でのAC法による測定では,673Kに銀イオンの4配位サイトにおける規則ー不規則転移による熱異常をとらえた.

相転移の低温側に大きな裾を持ち,高温側では急速に減少する典型的な2次相転移の特徴を示した.転移エントろピーをはじめ,相転移機構に関する重要な知を得た.また中高温電気伝導率測定装置を製作し,室から800Kの温度範囲で測定した.その結果,673Kに2次相転移による異常を観測した.さらにCuCrS_2についても同じ手法で合成し,同様の研究を進めている.低温での熱容量測定からは,37.42Kに反強磁性相転移を見い出した.昨年度はAgCrS_2について、真空封入したガラス管内で高純度単体を反応させることにより良質な試料を合成し、インピーダンス測定、断熱型熱量計による低温熱容量測定および交流法による高温熱容量測定を行い、詳細な解析を行った。本年度は、まず同様の手法で合成したCuCrS_2について行った熱容量測定の結果をもとに、AgCrS_2との詳細な比較検討を行った。両者とも約40Kに反強磁性相転移が存在し、広い温度範囲にわたって熱異常が現れ、これが弱い1次の相移転であることが明らかとなった。またこの相転移の転移エントロピーの値を得て、転移温度の低温側ではCr^3^+の磁気スピンはほぼ完全に規則化していることを示した。デバイ特性温度の考察により、CuCrS_2では室温付近ですでに非調和振動あるいは他の要因よる過剰の熱容量が存在することを見いだした。高温でのDTAを行い、Cuイオンの4配位サイト間での規則-不規則相転移が691Kに存在することを見いだした。この熱異常は低温側に大きな裾を引き、高温側では急激に減少する典型的な2次相転移の特徴を示しており、AgCrS_2と同じ機構の相転移であることが明らかとなった。相転移温度近傍で臨界指数に関する解析を行い、陽イオンの不定比性に起因すると考えられる熱異常のラウンディング現象を見いだした。またAg_XCu_1_-_XCrS_2について、DTAおよび粉末X線回析により相関係を調べ、室温では相分離しているが、高温では規則-不規則相転移温度付近で複雑な相関係を示し、さらに高温では完全固溶体になることを明らかにした。さらにNaCrS_2についても良質の試料合成を試み、Na_2S-S系フラックスを用いた単結晶合成法により満足できる試料を得た。粉末X線回析、DTA、熱容量測定を行い、これまでの結果と合わせて詳細な検討を行っている。
イオン選択性電極界面における物質収支の測定と応答に関する基礎的研究

本研究では、固液、液液のイオン選択膜界面における、イオンの輸送、分配をいくつかの分光法により測定し、2相間物質収支を調べた。それにより、なぜイオン選択的に膜界面で電荷分離が生じ電位が発生するか、検出下限は、膜物質の溶出と推定されてきたが、実際本当に、またどれ程溶出しているか、superないしsub Nernstian応答の原因、応答時間を支配する因子などにつき、いくつかの新しい知見を得た。また溶媒抽出の機構と液膜イオン選択性電極は前者が膜バルクでの電荷中性に立脚しているのに対し、後者は膜界面での電荷分離をとくに取り出して観測(電位として)していると思われるので、両方法論の比較を組織的に行った。本期間中に行った研究項目は以下の通りである。1.液膜イオン選択性電極と溶媒抽出法との方法論的比較研究2.金属緩衝液/硫化同(II)固体膜界面の物質収支と膜電位3.ニュートラルキャリア液膜界面でのイオン輸送と膜電位4.結晶面を規定したCdSイオン選択性電極の応答特性5.光応答性クラウン化合物をプローブとする液膜々電位の研究6.LaF_3単結晶界面の化学量論と膜電位のXPS、ICP、ISE及びイオンクロマトグラフィーによる研究本研究では、固液、液液のイオン選択膜界面における、イオンの輸送、分配をいくつかの分光法により測定し、2相間物質収支を調べた。1.液膜イオン選択性電極と溶媒抽出法との方法論的比較研究2.金属緩衝液/硫化同(II)固体膜界面の物質収支と膜電位3.ニュートラルキャリア液膜界面でのイオン輸送と膜電位4.結晶面を規定したCdSイオン選択性電極の応答特性5.光応答性クラウン化合物をプローブとする液膜々電位の研究6.LaF_3単結晶界面の化学量論と膜電位のXPS、ICP、ISE及びイオンクロマトグラフィーによる研究
ベーチェット病の遺伝子解析の改良

ベーチェット病の疾患感受性遺伝子を網羅的に同定するため、日本人ベーチェット病患者300検体および日本人健常者300検体を対象に、全染色体を網羅する23,465個のマイクロサテライトマーカーを用いた遺伝子スクリーニングを行い、ベーチェット病と有意に相関する疾患感受性候補領域を6領域に絞り込んだ。本研究は、ゲノム内に散在する数塩基単位の反復配列であるマイクロサテライト(MS)を用いて全染色体を網羅的にスクリーニングすることにより、ベーチェット病の疾患感受性遺伝子および疾患特異的遺伝変異を同定することを目的としている。得られた遺伝情報をもとに、正確な疾患自身の診断、予後の予測、および疾患発症のリスク(相対危険率)の予測を可能とする迅速遺伝子診断キットを作製する。さらに、疾患に関わる蛋白を同定し、その標的分子薬の開発を行う。平成18年度までに23,465個の全てのMSマーカーについて3段階のpooled DNAスクリーニングを完了し、P値0.05未満で147個の陽性MSマーカーが得られている。147個の陽性MSマーカーから偽陽性を除外して最終的な真の陽性MSマーカーを決定するため、平成19年度はpooled DNAスクリーニングで得られた陽性波形データの総合的な解析・検討後、pooled DNAに使用した検体と同一の300検体を用いたindividual DNAスクリーニングを行った。その結果、本病と真に相関を示す陽性MSマーカーを6個検出した。6個の陽性MSマーカーのうち3個が6番染色体に位置し、HLAクラスI領域に存在する2個のMSがP値0.0001未満と本病と顕著に相関していた。また、3番、12番および22番の各染色体に陽性MSマーカーが1個ずつ存在した。今後、絞り込まれた疾患感受性候補領域の網羅的なSNP解析を進め、多因子性遺伝疾患であるベーチェット病の病因遺伝子を網羅的に明らかにしていく。本研究では、MSスクリーニングにより疾患感受性領域を絞り込んだのち、絞り込まれた領域を対象に詳細なMSおよびSNP(single nucleotide polymorphism)解析を行い、ベーチェット病感受性遺伝子および特異的遺伝変異を排他的に同定する。我々はこれまでに、ベーチェット病患者300検体および健常者300検体を対象として、全染色体を網羅する23,465万個のMSマーカーを用いた遺伝子スクリーニングを行ってきた。平成19年度までに、ベーチェット病の疾患感受性候補を6領域まで絞り込んでいる。平成20年度は、絞り込まれた6領域のうち、3領域を対象に詳細なMSおよびSNP解析を行った。いずれの領域においてもベーチェット病と有意に相関する遺伝子が同定された。今後は残りの3領域を対象に解析を行い、ベーチェット病感受性遺伝子の同定を行う。さらに、すでに解析済みの3領域についてもより詳細な解析を行い、ベーチェット病発症のメカニズムの解明を試みる。本研究は、ゲノム内に散在する数塩基単位の反復配列であるマイクロサテライトマーカーを用いて全染色体を網羅的にスクリーニングすることにより、ベーチェット病の疾患感受性遺伝子および疾患特異的遺伝変異を網羅的に同定することを目的としている。本研究では、3段階のマイクロサテライトスクリーニングにより疾患感受性領域を絞り込んだのち、絞り込まれた領域を対象に詳細なマイクロサテライト多型解析およびSNP(一塩基多型:single nucleotide polymorphism)解析を行い、ベーチェット病感受性遺伝子および特異的遺伝変異の排他的な同定を試みる。日本人ベーチェット病患者300検体および日本人健常者300検体を対象として、全染色体を網羅する23,465個のマイクロサテライトマーカーを用いた遺伝子スクリーニングを行い、ベーチェット病の疾患感受性候補を6領域に絞り込んだ。平成21年度までに、絞り込まれた6候補領域を対象とした詳細なマイクロサテライト多型解析およびSNP解析を完了し、3領域においてベーチェット病と有意な相関を確認した。本研究の遺伝情報は、ベーチェット病発症のメカニズム解明の一助になるとともに、正確な疾患自身の診断、予後の予測、および疾患発症のリスク(相対危険率)の予測を可能とする迅速遺伝子診断キットの作製に繋がる。さらに、疾患に関わる蛋白を標的としたゲノム創薬開発の道を開くと考えられる。
非凸型関数の大域的最少化とその社会システムへの応用に関する研究

社会システムにおける最適化問題は、多くの場合多目的最適化モデルとして定式化される。そしてこれから複数の目的をバランス良く達成するためには、いくつかの関数の幾何平均を最大化したり、複数の目的関数が定めるパレート最適集合上での最適化が必要とされる。ところが、これらの問題には複数の局所最適解が存在するため、真の最適解(いわゆる大域最適解)を求めることは、事実上不可能であるものと考えられてきた。しかし、我々のグループは、2つの1次式の積の凸多面集合上での大域的最小点を求める効率的解法を発見したのをきっかけに、2つの分数関数の和と積、2つの凸関数の積などの最小点を求める効率的アルゴリズムを作ることに成功した。ここで用いられたのは、パラメトリック・プログラミングと外部近似法(切除平面法)などの技法であるが、過去2年間の研究は、これらの手法が3個以上の凸関数の積の最小化問題、一般的凸乗法関数の最小化問題、低ランク双線形計画問題、凸乗法制約化での凸関数最小化問題などにも応用可能であることを示した。我々は更に、上記のアルゴリズムが予想以上に効率的であることに注目し、このアルゴリズムがある条件の下で、平均多項式オーダーアルゴリズムであることを立証した。また、上記の手法を計算幾何学上の問題に応用し良い結果を得ることができた。これらのほか、非凸型問題に対する双対理論を用いて、階層構造を持つ大規模な大域的最小化問題に対する一般化Dantzig-Wolfe分解法と、非凸次数が小さなD.C.最小化問題に対する外部近似法を提案した。また、今後の大域的最適化の理論的発展を可能とするため、非凸関数および非凸集合の非凸度、D.C.最小化問題に対する双対理論、準凸関数最小化における一般化凸関数と変分不等式の役割などについても研究を行った。標記の課題の研究で本年度に得られた最も大きな成果は以下の3つである(1) PardalosとVavasisは1991年初頭にランク1の凹2次関数最小化問題がNP完全であることを示したが、われわれはこの問題がパラメトリック単体法で効率的に解けること、およびこの方法が平均多項式オ-ダ-の算法であることを証明した。因みに、NP完全な問題に対して平均多項式オ-ダ-の厳密解法の存在が立証されたのは、これが最初である(2)われわれのグル-プは、既に1990年にランク3の凹2次計画問題およびランク3の双線形計画的題の高速解明を提案しているが、今年度はこの解明をランク6までの問題に拡張することに成功した。これによって、実用上重要な一般の凹2次計画問題の効率的な近似解法の設計が可能になるものと期待される(3)長期間にわたるポ-トフォリオ最適化に関わる漸近的効率フロンティアを求める問題は、凹2次間数最小化問題を解くことによって得られるが、われわれはこの問題を効率的に解く方法を開発した。これは(2)で述べた解法を応用したものであるが数値実験の結果、実用上十分な糖度で大域的最小値が生成されることが確認された。以上のほか、今年度或る程度の成果が得られたテ-マとしては、(4)一般化凸乗法計画問題およびこの逆問題に対する効率的解法(5)3次元空間の凸多面集合の最小被覆球を求める効率的解法(6) 2次割当問題の効率的解法などを挙げることがてきる。なお、これらの成果は現在Hoang Tuy氏と共同で執筆中の書物Glohal Optiwization with Special Structureなどに掲載する予定である。

本年度の研究でわれわれが得た成果は次の4つである。第1は、低ランクの双線形計画問題に対する有限収来性をもつ実用的解法の構築である、数値実験の結果によれば、この方法は目的関数のランクが5以下であれば十分実用的である。この結果われわれはランク5以下の凹2次計画問題を厳密に解くことができるようになった。この種の問題はポートフォリオ最適化、最適配置問題に応用可能である。第2は階層構造をもつ非〓型最適化問題に対する実用的な分解原理算法を提案したことである。分解原理のアイディアは、1960年のDantzig-Wolfe以来、階層構造をもつ大規模な〓計画問題を解くために用いられてきたが、われわれはこのアプローチが非〓型問題にも適用可能であることをはじめて示すことに成功した。第3は非〓型関数および非〓集合の次数(degree)という概念を導入し非〓型最適化問題は、この次数の大小によって規定されることを明らかにしたことである。一見きわめて複雑な非〓型問題も、この次数が5以下であれば実用的な意味で解けるものと考えられる。第4は、空間上の与えられた点から、複数の線形目的関数によって規定されるパレート最適曲面への最短距離点を求める実用的解法を提案したことである。パレート曲面はある〓集合の境界の一部をなす非〓型集合であり、従来この種の問題は仲々解けないものとされてきたが、われわれは最近Thachが証明した非〓型問題に対する双対定理を用いて、この問題を解くことに成功した。この種の問題は社会システムの最適化においてしばしば出現する問題であり、実用的な意義は大きいものと考えられる。このほか、現在〓多面集合の最小被覆球問題、非〓型ロットサイズ最適化問題に対しても、いくつかの実用的な結果を得ている。
周術期管理における低酸素応答と免疫応答を指標とした生体侵襲回復能の評価

交通事故や脳卒中等の周術期管理において、損傷を受けた脳や臓器の生体応答は、急性期離脱後の回復を大きく左右すると考えられ、その評価は重要である。その際、血圧や血ガス等の変動をモニターするのみならず直接、生体細胞を解析対象とした生体応答の評価法を確立することができれば、周術期管理に非常に有用と思われる。本研究では、臓器損傷に対する生体応答を、血管破綻による血流障害によって生じる「低酸素に対する生体応答」、組織損傷によって作動する「炎症応答の主要転写因子NFkB経路」の2つの生存シグナルを評価項目として解析することにより、臓器損傷時の生体侵襲応答評価を行い、臨床現場の管理に役立てたいと考える。