hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オンライン局所的手法を組み込んだ分散システムの構築

本研究では、分散システムの性能と信頼性の向上および拡張可能性の確保を目的として、オンラインで動作するネットワーク構造の分散システムを対象に以下の5項目について理論的および実験的に考察した。1.オンラインルーティング・スケジューリングアルゴリズムの開発(主として上土井)分散システムで効率良く負荷を分散するためマシン上での負荷と通信オーバヘッドの和の最小化を目的としたオンラインルーティング・スケジューリング問題を定式化した。理論的解析をもつアルゴリズムを基に一般的に用いられている貪欲法よりも良質な解を高速に求めるオンラインスケジューリング手法を提案し、オンラインルーティング・スケジューリング問題に対するアルゴリズムに拡張した。2.合意問題に対する局所アルゴリズムの開発(主として吉田)分散環境で複数の非同期なプロセスの同期化に重要な応用をもつ合意問題に対する局所アルゴリズムである共有メモリアルゴリズムを開発した。提案アルゴリズムでは複数のプロセスが協調し、かつ、停止故障したプロセスが存在しても故障していないプロセスが同じ合意を得ることを理論的に証明した。3.応用分野でのオンラインルーティング・スケジューリング手法の適用課題に対する考察(主として上土井)オンラインルーティング・スケジューリング手法を実際に適用する際に有用な2つの課題(1),(2)について考察した。(1)負荷の存続時間の考慮:1.の研究では負荷を永続負荷とみなしていたが、実際的な未知有限の存続時間をもつ負荷に対するオンラインアドミッションコントロールアルゴリズムを提案した。(2)ネットワーク分割手法の開発:提案手法を局所アルゴリズムとして実現する場合のネットワークを複数の部分ネットワークへ分割する問題をグラフ分割モデルとして解析し、それに基づいた高速アルゴリズムを提案した。4.データマイニング技法の局所アルゴリズム化に対する実験的考察(主として吉田)データマイニング技法に対して、分散アルゴリズム化を目的として、データ間の類似性に基づく重要な技法であるκ近傍探索と、クラスタリングにおいて単純なデータ格納方法である固定格子による効率的な手法を開発した。また、実験的に分散アルゴリズム化における分散実行の粗さに着目し、格子の粗さによる提案手法の性能変化について実験的に考察した。5.耐故障性をもつ局所アルゴリズムの故障検出問題への適用(主として吉田)共有メモリを介して情報を通信する局所アルゴリズムを非同期故障検出問題に対して適用した。提案手法がある時刻前に実際に発生した故障だけをすべての正常なプロセスに知らせる完全非同期故障検出を行うことを理論的に証明した。本研究では、分散システムの性能と信頼性の向上および拡張可能性の確保を目的として、オンラインで動作するネットワーク構造の分散システムを対象に以下の2項目について理論的および実験的に考察した。1.オンラインルーティング・スケジューリングアルゴリズムの開発(主として上土井)分散システムで効率良く負荷を分散するためマシン上での負荷と通信オーバーヘッドの和の最小化を目的としたオンラインルーティング・スケジューリング問題を定式化した。理論的解析をもつアルゴリズムを基に貪欲法よりも良質な解を高速に求めるオンラインスケジューリングアルゴリズムを提案した。さらに、提案スケジューリングアルゴリズムをオンラインルーティング・スケジューリング問題に対するアルゴリズムに拡張した。提案アルゴリズムでは複数のプロセスが協調し、かつ、停止故障したプロセスが存在しても故障していないプロセスが同じ合意を得る。

提案非同期共有メモリ合意アルゴリズムが耐故障性をもつことを理論的に証明した。上記1.、2.で開発提案したアルゴリズムを本研究者所属の研究室と学科共有設備としての現有の40台のワークステーションにより構成される分散環境上に実現し、計算機実験により提案手法の有効性を確認した。実験精度の向上と多次元測定評価手法を実現するため、実施における初期設定および各実験段階の運用監視とデータ収集制御のため、運用制御用PC(移動型)2台および運用・監視データ表示用液晶プロジェクタ1台を付設した。本研究では、分散システムの性能と信頼性の向上および拡張可能性の確保を目的として、オンラインで動作するネットワーク構造の分散システムを対象に以下の5項目について理論的および実験的に考察した。1.応用分野でのオンラインルーティング・スケジューリング手法の適用課題に対する考察(主として上土井)オンラインルーティング・スケジューリング手法を実際に適用する際に有用な2つの課題(1),(2)について考察した。(1)負荷の存続時間の考慮:昨年度の研究では負荷を永続負荷とみなしていたが、実際的な未知有限の存続時間をもつ負荷に対するオンラインアドミッションコントロールアルゴリズムを提案した。(2)ネットワーク分割手法の開発:提案手法を局所アルゴリズムとして実現する場合の相互通信の効率化を目的として、ネットワークを複数の部分ネットワークへ分割する問題をグラフ分割モデルとして解析し、それに基づいた高速アルゴリズムを提案した。2.データマイニング技法の局所アルゴリズム化に対する実験的考察(主として吉田)大規模な入力データを扱うデータマイニング技法に対して、分散アルゴリズム化を目的として、固定格子による2つのデータマイニング技法を提案した。具体的には、データ間の類似性処理技法として重要なκ近傍探索と、クラスタリングにおいて単純なデータ格納方法である固定格子による効率的な手法を開発した。また、実験的に分散アルゴリズム化におけて性能を左右する分散実行の粗さに着目し、格子の粗さによる提案手法の性能変化について実験的に考察した。3.耐故障性をもつ局所アルゴリズムの故障検出問題への適用(主として吉田)
近接場単一分子分光によって明らかにする表面・界面における高分子鎖の物性

高分子材料表面の摩擦(ラビング)によって誘起される高分子鎖の配向を詳細に評価した。試料としてペリレンで蛍光ラベルされたポリメタクリル酸メチル(PMMA)のフィルムを用い、その表面をラビングした後、走査型近接場光学顕微鏡(SNOM)による観察を行った。SNOM画像から鎖全体のコンホメーションを評価したところ、ラビング前後でほとんど変化していないことが分かった。一方、励起異方性によって鎖のセグメント配向を評価したところ、ラビング方向に強く配向していることが分かった。このことから、ラビングによって鎖めセグメントのみが局所的に配向することが明らかとなった。蛍光ラベル鎖を表面からの深さを精密に制御して配置することで、ラビングの影響が表面からどの程度の深さにまで影響するか検討を行った。その結果、セグメント配向が誘起されるのは表面近傍から10nm程度までの領域に存在する鎖であることが分かった。ラビングによるセグメント配向はPMMAのガラス転移点(100°C)より低い30°Cにおいても配向が起こることが分かった。これは最表面における高分子鎖の運動性が向上しているためであると考えられる。また超解像光学顕微鏡の導入についても検討した。超解像顕微鏡では高分子鎖全体のコンホメーションを20nmの分解能で観察することができたものの、セグメントレベルの局所的な配向状態を十分に捉えることはできず、上記のラビングした薄膜における高分子鎖の配向を超解像顕微鏡で評価するには至らなかった。本研究では回折限界を超える分解能を有する光学イメージング技術によって、表面/界面における高分子鎖の物性を単一分子レベルで明らかにすることを目的としている。これまでの研究により、分子配向状態の観測を実現する励起偏光変調顕微鏡の開発を行った。本年度ではこの手法を用いて、高分子鎖のコンホメーションとともに局所的なセグメント配向状態を可視化することで単一高分子鎖のダイナミクスを評価した。膜厚300μmのポリメチルメタクリレート(PMMA)のフィルムを作製し、表面近傍に蛍光ラベルしたPMMA鎖を分散することで単一のPMMA鎖の形態を評価した。フィルムに全体に対して外力を加えて延伸したところ、延伸に伴って単一分子レベルでも伸張した形態をとっていることが確認された。その後の応力緩和過程における鎖のコンホメーション変化を追跡したところ、応力が減少しているにもかかわらず鎖は初期の伸張した形態を維持していることが明らかとなった。一方、偏光変調観察によって測定された局所的なセグメント配向度は応力とともに緩和していることが分かった。このことから延伸後の高分子鎖はセグメントレベルの局所的な速い緩和と遅いコンホメーション緩和を示すことを実験的に明らかにした。また表面のみをラビングした際に誘起される高分子鎖の配向についても評価を行い、ラビングによってはコンホメーションの大きな変化は起こらず、セグメントレベルの局所配向のみが誘起されること明らかにした。一方で、従来以上の高分解能観察を目指して新しい顕微鏡技術の開発に着手し、4nmの分解能で単一高分子鎖の末端間距離の計測に成功した。
近代日本における都市行政と政治秩序－明治前期の東京を事例として－

首都かつ大都市であるという特殊な〈地方〉東京へ地方自治制度が導入され、同地の政治秩序が輪郭を得る過程を考察するため、以下の作業を行った。第一に、市街不燃化・改造政策の進展過程の検討を通じた、当該期の東京府庁と府庁ー中央省庁関係の分析である。東京府の場合、府の課題は時に国家的課題でもあるから、中央ー地方の境界は他府県以上に一定しない。大蔵省による火災保険取調を契機に、東京府の市街不燃化・改造政策が進展し、同時に府庁の役割限定が進む過程を、東京都公文書館所蔵の東京府文書、国立公文書館や憲政資料室など所蔵の関連文書などを通じて検討した。成果は執筆中である。第二に、町・区といった下部単位において住民結合が生まれる契機とその機能の検討であり、2つの視角から接近を試みた。ひとつは、区単位の住民結合が生成する過程を、組織化を進める医師集団と有力住民の関係から考察することで、近世期の人名録、東京府文書、医師・衛生関係団体の機関紙などを収集し、成果は国内学会において口頭報告した。いまひとつは、区単位の住民結合と町単位の住民結合の異同や重心の変化を論じることで、各種住民団体の沿革誌や調査報告を収集し、成果は国外学会において口頭報告した。第三に、初期東京府会における指導者の交代過程の検討である。初代東京府会議長の福地源一郎が、明確な破綻は見せない一方で、自由民権運動の旗手である沼間守一に府会指導者としての地位を譲っていく過程を、「官」たる東京府庁と、議事機関外の「民」たる東京商法会議所の間で福地が試みた位置取りを検討することで描く計画である。府会議事録、各種メディアの論説、関係者の書簡などを収集し、成果は学会において口頭報告した。27年度が最終年度であるため、記入しない。特別研究員採用1年目となる本年度は、以下の諸点について研究の進展を見た。1.明治前期東京の区レベルにおける資産家層の組織化を、衛生・教育行政の展開との関わりにおいて検討した。(1)貧民施療東京都公文書館が所蔵する府・区の行政文書、東京大学医学部・慈恵会医科大学付属図書館が所蔵する各種医師団体・施療団体の機関誌などを横断的に検討し、総じて衰微へ向かうとされてきた維新後の東京における施療体制の再考察を、明治10年代を通じた施療事業の再編過程に着眼して試みた。その結果、官民をまたぐ西洋医に媒介にされ、新設された東京府下十五区における行政活動と、地域の資産家層による寄付行為が、施療を焦点として相互規定的に制度化されていく模様を観察することができた。(2)公立小学校の運営上掲の行政文書や、東京都文京区内公立小学校の所蔵史料などに依拠しつつ、公立小学校の維持に要する資金徴収の論理が段階的に変化する過程を辿ろうと試みた。その結果、地域の資産家の資力や権威に依拠した資金徴収の論理が、明治11年前後に深刻な行き詰まりを迎えたとの理解を得た。これに続く時期の、収入構造は授業料中心へと移行する一方、資産家層が小学校横断的な初等教育後援体制を築いていく過程について、目下考察を進めている。2.住民の組織化および結合のあり方を深く規定する貸地・貸家経営の構造に対して接近を試みた。大小地主層の経営史料の収集を、三井家記録文書(三井文庫所蔵)、服部家文書(東京都中央区立郷土天文館所蔵)、西方町阿部家文書(東京都文京区立ふるさと歴史館所蔵)、大崎家文書(個人蔵)などにアクセスして進めている。このうち大崎家文書についての現時点での検討結果は、Jordan Sand "An Alternative History of Housing in Tokyo"(the American Historical Association、2014年1月開催)において、東京周縁部における粗悪な長屋経営の実態として紹介された。明治維新後、地方自治制度があらたに導入されていくにあたり、東京がいかに自らのなかへ制度を位置づけ、またいかに制度のなかへ位置づけられたのかを、具体的な政策課題との関わりを通じて考察している。2014年度は、主に以下の2つのテーマについて研究を進めた。(1)1878年に東京の基礎的自治・行政区画として設けられた15の区が、小学校の建設・維持という政策課題に相対するなかで、いかなる性格を有するに至ったのかを考察しようとした。東京府庁が収受・作成した文書を中心に、関係する史料の収集・検討を行った。その結果、区が第一義的には、初等教育事業を側面から支える寄付の単位として住民の間に求心力を高め、明治地方自治制下の市政構造を特徴づける存在となっていくとの理解を得た。研究成果は学会において報告した。(2)大都市かつ首都という特殊な地方政府であった東京府が、1880年代初頭に国営火災保険の制度化準備に参画するなかで、準備を主導する大蔵省との間にいかなる関係を築いたのかを考察しようとした。東京府庁・太政官などの行政機関、大隈重信・品川弥二郎などの個人が作成・収受した文書を中心に、関連する史料の収集・検討を行った。その結果、火災保険制度と、建築規制をはじめとした防火制度を連結させ、全国法令として整備しようと構想する大蔵省を、防火事業を含む都市改造という政策課題に取り組む東京府が警戒し、少なからぬ緊張が生じたとの理解を得た。首都かつ大都市であるという特殊な〈地方〉

東京へ地方自治制度が導入され、同地の政治秩序が輪郭を得る過程を考察するため、以下の作業を行った。第一に、市街不燃化・改造政策の進展過程の検討を通じた、当該期の東京府庁と府庁ー中央省庁関係の分析である。東京府の場合、府の課題は時に国家的課題でもあるから、中央ー地方の境界は他府県以上に一定しない。大蔵省による火災保険取調を契機に、東京府の市街不燃化・改造政策が進展し、同時に府庁の役割限定が進む過程を、東京都公文書館所蔵の東京府文書、国立公文書館や憲政資料室など所蔵の関連文書などを通じて検討した。成果は執筆中である。第二に、町・区といった下部単位において住民結合が生まれる契機とその機能の検討であり、2つの視角から接近を試みた。ひとつは、区単位の住民結合が生成する過程を、組織化を進める医師集団と有力住民の関係から考察することで、近世期の人名録、東京府文書、医師・衛生関係団体の機関紙などを収集し、成果は国内学会において口頭報告した。いまひとつは、区単位の住民結合と町単位の住民結合の異同や重心の変化を論じることで、各種住民団体の沿革誌や調査報告を収集し、成果は国外学会において口頭報告した。第三に、初期東京府会における指導者の交代過程の検討である。初代東京府会議長の福地源一郎が、明確な破綻は見せない一方で、自由民権運動の旗手である沼間守一に府会指導者としての地位を譲っていく過程を、「官」たる東京府庁と、議事機関外の「民」たる東京商法会議所の間で福地が試みた位置取りを検討することで描く計画である。府会議事録、各種メディアの論説、関係者の書簡などを収集し、成果は学会において口頭報告した。初年度度から取り組んできたテーマ(「研究実績の概要」の(1))を学会において報告したほか、新たなテーマ(「研究実績の概要」の(2))を発見したことで、研究課題に応える議論の基本的な枠組みを固めることができた。しかし両テーマとも、研究成果を論文として投稿・刊行するには至らなかった。前者に取り組むなかで研究課題へのアプローチを再考し、「研究実績の概要」冒頭に述べたアプローチへ行きつくのに、多くの時間を割いたことが原因といえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は個別テーマ間の有機的な繋がりに随時注意を払いつつ、それぞれの実証水準と議論枠組みの強度を上げることに努める。研究成果を得られるかいなかは、検討対象とする政策課題の適切な選択にかかっている。したがって、前年度の経験も踏まえて、研究課題への(予測しうる範囲での)寄与度と、関連史料の一定度以上の豊富さ、以上2点を、選択に際しては慎重に考慮することとする。そのうえで、行政文書、個人文書、新聞・雑誌記事などの関連史料を、広範囲に求め、丹念に検討する。東京府庁の作成・収受した文書を中心としつつも、新史料を含めた他史料の探索にも注力する。分析視角の絞り込み、基礎史料の発掘などを順調に進めることができたが、研究成果の包括的なアウトプット、および京阪地方での史料調査は次年度以降の課題として持ち越された。今後はまず、上の述べた資産家層の結合形態が、1貸地・貸家構造、2府会・区会などの代議機構の性格、との間にいかなる相互規定的な関係を有していたかを検討し、明治前期東京の政治行政と社会経済を貫く論理の発見に努める。
サービス業における原価企画的実務の効果的なサプライチェーンでの活用の研究

2018年度の研究成果について、その概要と具体的な業績を示す。本研究課題では、サービス業における原価企画および原価企画に類する活動のサプライチェーンでの活用について研究対象としている。その中でも、2018年度は公共サービスに着目した。その理由は以下の通りである。公共サービスにおいても、その提供するサービスの価値を高めていくことが必要である。特に、税収に依存し市場で評価がされない公共サービスは、対策を行わなければ単に税収の減少に比例してサービスが低下してしまうことになる。そのような背景から、サービス業の中でも特に公共サービスにおいて、原価企画およびそれに類する活動が求められることになる。上記理由に基づき公共サービスに着目して研究活動を行った。具体的には、公共サービスでの管理会計活用や官民連携の取組に関する文献研究を中心に行いつつ、学会の参加やインタビュー調査を通じて、文献以外の知見も収集した。このような研究活動の結果、2018年度は本研究課題に関連して、以下のような業績を上げることができた。業績の一点目は、関(2018)「サービス原価企画の課題と展望」『早稲田商学』(第453号、pp.59-87)という論文である。この文献では、サービス業における原価企画の活用に関して全体的な先行研究のレビューを行い、その課題と展望を示した。業績の二点目は、「我が国公共サービスにおける原価企画活用の論点整理」『経営論集』(第54巻第2号)という研究ノートである。この文献では、我が国の公共サービスにおける原価企画研究に対象を限定して、詳細な先行研究のレビューを行った。【研究実績の概要】で説明した通り、2018年度は本研究課題に関連して二点の研究成果の公表を行った。研究の途中成果の報告が一定の形として公表できたので、最終年度ではない2018年度の時点での進捗状況としては、概ね順調であると判断する。一方で、2018年度の研究実績に関して、懸念事項も存在している。それは、本年度の成果公表は途中成果の公表として行ったため、学会報告の形では行っていないことである。今後は研究成果を確定させ、整理してまとめる段階になるため、まとまった成果を学会等で報告する必要があると認識している。上記懸念事項に関しては、詳細は以下の【今後の研究の推進方策】に記載するが、最終年度である2019年度に解決を試みたい。2019年度が最終年度となるため、今後の研究の推進方策は、2019年度の推進方策となる。2019年度までに、本研究課題の基礎となる文献研究については概ね終了している。必要に応じてある程度は追加的な文献研究も実施するが、2019年度には主にインタビュー調査等の実施による、本研究課題に関する実務の実態調査や、学会や論文での研究成果の報告を中心に行っていく。具体的な調査対象としては、基本的には公共サービスに限定する予定である。【研究実績の概要】で説明した通り、本研究課題の研究対象とする具体的な業界は、公共サービスが望ましいと現段階では判断している。そのため、他の業界も含め手広く調査を行っていくのではなく、公共サービスに集中して研究資源を投入することで、成果につなげることを目標としている。特に、2019年度では少なくとも日本原価計算研究学会の全国大会において、学会報告を行い、一旦の本研究の区切りとなる成果を報告する予定である。その上で、学会報告に基づいて「原価計算研究」誌への論文投稿を予定している。研究の進捗が予定よりも順調で多くの成果を得ることができた場合は、国外の学会も含め、その他の学会でも報告を行い、論文の投稿を行う可能性も検討している。本研究課題「サービス業における原価企画的実務の効果的なサプライチェーンでの活用の研究」に関する、平成29年度の研究実績を以下にまとめる。はじめに、平成29年度に行った研究活動の内容について示す。平成29年度においては、文献研究を中心的に活動した。サービス業の各種業界について、それぞれ業界の現状や特色について文献研究を行い、本研究課題において具体的に研究対象とするサービス業の見極めを行った。それ以外にも、管理会計やサプライチェーンマネジメント関連の文献について、本研究課題と関係がありそうな文献を発見次第、その内容を確認した。それに加えて、各種学会でサービス業関連の報告や原価企画関連の報告を聴講し、本研究課題に関する最新の研究動向を追った。次に、上記のような活動を行ってきたことによる、具体的な研究実績について示す。多様な業界についての調査を行った結果、本研究課題の対象とするのに適合するサービス業の業界が、公共サービスなのではないかという結論に至った。公共サービスは、一般的な企業と比べると、経営活動の効率性や価値を高める活動が、比較的遅れている傾向にある。そこにおいて、原価企画という概念を新しく導入することにより、今までよりも公共サービスの効率性や価値を高めることが期待できる。特に、近年においては公共サービスでも他組織との連携が重視されているため、サプライチェーンという観点でも公共サービスを本研究の対象とすることで有益な成果につながる可能性が期待できる。ただし、公共サービスと一般企業での性質の差異として、公共サービスは必ずしも利益目的で利用者に製品やサービスを販売するわけではないことに留意する必要があることも明らかとなった。本研究課題の進捗に関してまとめる。全体として本研究課題の進捗は、若干遅れている状況にあると判断できる。具体的な進捗について、望ましい点と望ましくない点に分けて説明する。

はじめに、進捗の望ましい点であるが、対象とするサービス業の業界が、概ねサービス業に固まったことがある。本研究はサービス業全体を対象としているとはいえ、全てのサービス業の業界に対して深い研究を行うのは困難である。そのため、具体的な研究対象とするサービス業の業界を限定する必要が生じる。研究一年目に、文献研究等によって、公共サービスについて中心的に研究すると決定したのは、研究進捗として望ましい点である。一方で、進捗の望ましくない点が二つ存在している。一点目として、インタビュー調査によるサービス業の実態調査が進んでいない点を指摘できる。本来は、一年目の時点で文献研究以外にも、わが国サービス組織に対して広くインタビュー調査等を実施する予定であった。しかし、インタビュー対象とする組織の選定の遅れなどにより、調査を精力的に実施することができなかった。二点目として、実施してきた文献研究の成果をまとめ、公表できていない点を指摘できる。文献研究により、公共サービスにおける原価企画の重要性や可能性を確認できた。本来は、早急にその結果を論文等の成果物として公表すべきである。しかし、研究結果が整理しきれておらず、成果物として公表する段階に至っていない。この二点が、進捗に関する望ましくない点である。上記を踏まえ、総合的に本研究の進捗は若干遅れている状況にあると判断する。2018年度の研究成果について、その概要と具体的な業績を示す。本研究課題では、サービス業における原価企画および原価企画に類する活動のサプライチェーンでの活用について研究対象としている。その中でも、2018年度は公共サービスに着目した。その理由は以下の通りである。公共サービスにおいても、その提供するサービスの価値を高めていくことが必要である。特に、税収に依存し市場で評価がされない公共サービスは、対策を行わなければ単に税収の減少に比例してサービスが低下してしまうことになる。そのような背景から、サービス業の中でも特に公共サービスにおいて、原価企画およびそれに類する活動が求められることになる。上記理由に基づき公共サービスに着目して研究活動を行った。具体的には、公共サービスでの管理会計活用や官民連携の取組に関する文献研究を中心に行いつつ、学会の参加やインタビュー調査を通じて、文献以外の知見も収集した。このような研究活動の結果、2018年度は本研究課題に関連して、以下のような業績を上げることができた。業績の一点目は、関(2018)「サービス原価企画の課題と展望」『早稲田商学』(第453号、pp.59-87)という論文である。この文献では、サービス業における原価企画の活用に関して全体的な先行研究のレビューを行い、その課題と展望を示した。業績の二点目は、「我が国公共サービスにおける原価企画活用の論点整理」『経営論集』(第54巻第2号)
磁化プラズマ中の帯状流によるイオン拡散抑制の実験的研究

以下の成果を得た.(1)電極に負電圧を印加することにより、円筒磁化プラズマの中心軸上の電位を負にし、中心に集まるイオン流を観測した.この装置の利点は,中心に集まるイオンはすべて円筒プラズマの外周部で生成されているので,磁場を横切って中心に集まるイオン流を明瞭に観測できることにある.中心軸上の負電位を増すに従い,(A)衝突イオン流の形成,(B)径方向イオン流の増大とらせん波の励起,(C)径方向イオン流の減少と偏心運動,(D)イオン流の制限と局所低密度リングの形成,の4領域が存在することを見出した.(2)中心に集まるイオン流が増加し,中心部の密度が増大すると,急速にm=1または2モードの回転するらせん構造が発達する。その結果,プラズマは周辺部にらせん構造を広げ、イオンが拡散していく.この構造を明らかにするために,Rosenbulth&Simonが導いたイオンのラーモア半径効果を考慮したイオン密度変動の式と、磁場に平行方向の波数を持つ場合の電子の密度変動の式を用いることにより、衝突性ドリフト波不安定性に起因するらせん型の固有解を理論的に導いた.理論は、実験を線形の範囲内でよく説明する.(3)さらに、円筒磁化プラズマの中心軸上の負電位を大きくすると、帯状流を示す低密度リングが現れて、不安定揺動が弱くなり、イオン拡散流が抑制される.この時、中心部周辺には強い不均一電場に起因する速度シアーが存在する.この時の衝突性ドリフト波不安定性を上記の方程式を用いて解析した結果.ある程度電場が強ければ、すべてのモードの不安定性が抑制され,結果的に中心軸へのイオン拡散流が減少することを説明できる。以下の実験および理論的検討を行った。1)電子補給を制御した状態で帯状流形成とイオン流抑制の実験を行った。その結果,電子補給を制御しない時と同様に,プラズマの回転数の増大に伴い,A)衝突回転イオン流の形成,B)イオン流の増大とらせん波の励起,C)イオン流の抑制と偏芯運動,D)局所低密度リングの形成の4領域が存在した。2)上記のA,B, C, Dの領域を詳細に検討した結果,電子の補給量が多い場合の現象は,ガス圧が低い場合の現象に対応していた。この事実は,ガス圧が多くなると電子の軸方向の補給が十分でなくなる事を意味しており,ドリフト波の不安定性メカニズムと直接関係していることが明らかになった。3)最も重要な実験結果は,径方向電場による径方向イオン流抑制効果である。実験的には衝突が多い時,または電子の補給量の多い時に抑制効果が明確に現れた。4)さらに,B)とC)の状態の間に,2つの準安定な状態の間を行ったり来たりする遷移状態が存在することも明らかになった。この時,プラズマは,まず中心部に集まり中心部のプラズマ密度が増大するとらせん波が増大し,腕に沿ってイオンが径方向に放出され中心部のプラズマ密度は減少し,再び中心部にプラズマが集まるという過程を繰り返した。5)またm=1,2のらせん波の非線型現象を観測した。すなわちm=2のらせん波は安定に存在するわけではなく,m=2の2本の腕が次第に近づき,ついには1本の腕になることによりm=1からm=2に遷移した。6)これらの実験結果を説明するため,Rosenbluth-Simonの導いた低周波波動方程式に,磁場に平行方向の電子補給効果,中性ガス衝突効果を取り入れた。この結果,方程式はフルート波から,安定なドリフト波までの広い範囲の低周波波動を記述できるようになった。Kono-Tanakaの式に比べてもイオンラーモア効果が取り入れられ,磁場方向の波数領域が広げられたことになる。

7)上記の拡張された低周波波動方程式を用いることにより,径方向局所電界が抵抗性ドリアト波不安定におよぼす影響を理論的に調べた。現在までに得られた初期的な計算結果は,電界がない時,プラズマの密度勾配はドリフト波不安定に起因する径方向輸送により崩れるが,局所電界があるとこの密度勾配は崩れずに保たれることを示している。14年度に得られた実験結果をさらに詳細な実験により精密化するとともに,理論的研究をも推し進めることにより,以下のような新たな実験データを得、その物理的な意味を明らかにした。1、化物陰極を円とリングに分割することにより放電拡散プラズマに径方向の電界を印加し,装置内のプラズマ端に配置した酸化物陰極から放出される電子の補給を制御することにより,フルート波型からドリフト波型までプラズマの変動を制御した。この結果、イオン拡散流の電子補給量依存性は,ガス圧依存性と同様な特性を示した。不安定の原因が衝突性ドリフト波不安定性であるとすれば、この依存性は説明できる。2、この時、同時にリング周辺の直流的なプラズマフロー,イオン拡散流の詳細な実験データを得た。観測された低密度リングの形成時には、低密度リングが帯状流を形成し、イオン拡散流を制限していることを示している。3、一方,拡散イオン流はプラズマ中に励起される変動に直接関係しているので、昨年度に購入したA/D変換ボードを追加することに強化された多点プローブによる磁場に垂直な2次元密度変動を観測した。らせん波が励起されると同時にイオン流が増大する。励起されたらせん波は安定ではなく、絶えず消滅、再励起を繰り返す。同時に測定した径方向の拡散イオン流も減少、増大を繰り返す。これは、衝突性ドリフト波不安定波が十分に発達した結果、非線形性により消滅、再励起を繰り返すものと考えられる。4、帯状流形成とイオン拡散流抑制効果の関係を理論的に明らかにするために,昨年度に得た,Rosenbluth-Simonの論文を基に磁場に平行方向の波長領域を拡張しプラズマ中の低周波波動を記述する微分方程式を用いて具体的に計算した結果,帯状流が存在することにより径方向イオン流の抑制を示唆する計算結果を得た。具体的には、局所径方向電場を増すことにより、方位角方向モードm、径方向モードnにかかわらず、角周波数固有値の虚数部は減少し,衝突性ドリフト波不安定性は抑えられることが分かった。すなわち、帯状流が形成されることにより、衝突性ドリフト波不安定性が抑えられ,それに伴って径方向イオン拡散流が抑制されることになる。5、さらに、この計算の過程で,密度勾配がないときに径方向電場を印加することによって生じる,イオン音波ラーモアー半径ドリフトモードが電場の強い場所で,局所的に励起されうることも理論的に見出した。
エピジェネティックな機序を介したNAD代謝による脂肪細胞分化制御機構の解明

脂肪細胞分化におけるNADの必要性に関する検討として、3T3-L1細胞にsiRNAを用いてNamptをノックダウン、またCRISPR/Cas9を用いてNamptをノックアウトする実験を行った。いずれもNamptの発現はある程度低下したものの、NADレベルや脂肪細胞分化についてはほとんど影響がみられなかった。この原因としてFK866による薬理学的なNampt阻害と比較し、Namptの作用の抑制が不十分であったためと考えられる。また、NMNを加えて3T3-L1を培養したところ細胞内NMNおよびNADレベルは増加したもののそれだけで3T3-L1が分化することはなかった。これらの結果から、NAD合成亢進は脂肪細胞分化の必要条件になっているものの十分条件ではないことが明らかとなった。また、脂肪細胞分化を抑制するには、一定以上Namptの活性を抑制しNAD合成を低下させる必要があることが示唆された。次にNADが脂肪細胞分化に関わる機序を検討するためαケトグルタル酸(aKG)およびaKGがコファクターとして機能する脱メチル化の関与を検討した。ヒストンリジン脱メチル化酵素阻害剤を添加すると3T3-L1細胞分化は抑制されたことから、分化に脱メチル化が寄与することが示唆され、既報に矛盾ない結果だった。抗ヒストンH3K9me3抗体を用いてクロマチン免疫沈降を行い、リアルタイムPCRによりPPARγプロモーター領域の脱メチル化を評価したところ、通常分化に伴いH3K9me3の脱メチル化が生じること、この脱メチル化がaKGレベルに依存して起こることが明らかとなった。さらにこの脱メチル化によってPPARγの発現が亢進すること、結果として脂肪滴の蓄積が進むことが明らかとなった。これまでの研究から3T3-L1細胞分化にNAD合成亢進が必要となること、NAD合成亢進が代謝の変化と脱メチル化を介してPPARγの発現を制御するという機序を示すことができた。当初、gain-of-functionの実験としてアデノウイルスベクターを用いたNampt過剰発現を行うことを計画したが、NMNを添加することによりNMNの上昇が得られたため現時点ではさらに過剰発現実験を行う意義は少ないと判断した。3T3-L1細胞に代えて、野生型C57BL/6の脂肪組織から抽出した前駆脂肪細胞を含むStromal Vascular fraction(SVF)を用いた実験はまだ行えていないが、後述の遺伝子改変マウスを用いたEx vivo実験と合わせて行うことを検討している。タモキシフェン誘導性前駆脂肪細胞特異的NamptKOマウス(PDGFRα-CreERT2 Nampt flox/flox)を作製したが、タモキシフェン投与によるNamptのノックアウトが十分でなかった。このため同ノックインマウスを作製し同様の検討を予定している。現在作製中のPDGFRα-CreERT2 Nampt flox/floxノックインマウスを用いて生体での脂肪細胞分化におけるNADの役割について当初の計画通り解析を行う。NAD代謝およびaKGのエピジェネティクスへの影響に関してはChIP-qPCRにより一定の成果が得られたが、ChIP-seq、バイサルファイト法等を用いてさらに広範な領域でのエピジェネティクスの変化を検討する。

3T3-L1細胞に代えて、野生型C57BL/6の脂肪組織から抽出した前駆脂肪細胞を含むStromal Vascular fraction(SVF)を用いた実験はまだ行えていないが、後述の遺伝子改変マウスを用いたEx vivo実験と合わせて行うことを検討している。タモキシフェン誘導性前駆脂肪細胞特異的NamptKOマウス(PDGFRα-CreERT2 Nampt flox/flox)を作製したが、タモキシフェン投与によるNamptのノックアウトが十分でなかった。このため同ノックインマウスを作製し同様の検討を予定している。現在作製中のPDGFRα-CreERT2 Nampt flox/floxノックインマウスを用いて生体での脂肪細胞分化におけるNADの役割について当初の計画通り解析を行う。NAD代謝およびaKGのエピジェネティクスへの影響に関してはChIP-qPCRにより一定の成果が得られたが、ChIP-seq、バイサルファイト法等を用いてさらに広範な領域でのエピジェネティクスの変化を検討する。遺伝子改変マウスの解析、ChIP-seq等の実験を次年度に行う予定としたため。
cAMPセンサーによる新たな開口放出の分子機構

昨年度、申請者らは1)新規cAMPセンサー、cAMP-GEFIIがRab3標的分子Rim2を介して、cAMP依存性であるが、PKA非依存性であるインスリン分泌を担うことを明らかにした。また2)cAMP-GEFIIを中心とした分子間ネットワークを明らかにするために、yeast two-hybrid法を用いてインスリン分泌細胞株MIN6のcDNAライブラリーを探索したところ、cAMP-GEFIIと相互作用する新たな分子としてPiccoloを同定した。Piccoloはシナプス前膜のactive zoneに局在し、開口放出装置の構築に関与することが示唆されているが、膵β細胞での機能は全く知られていない。そこで本年度はcAMP-GEFIIによる新たな開口放出の分子機構の解明を目的として、Piccoloの役割を検討した。まず、1)Piccoloに対するアンチセンスオリゴヌクレオチド処置した膵β細胞を用いて、cAMPによるインスリン分泌増強を検討したところ、有意に抑制された。2)また、PiccoloはcAMP-GEFIIを介するインスリン分泌に関与していた。3)さらにPiccoloはカルシウム依存性にPiccolo/Piccoloホモダイマー、あるいはPiccolo/Rim2ヘテロダイマーを形成することから、インスリン分泌におけるカルシウムセンサーとして機能していることが予想された。以上のことから、PiccoloはcAMP-GEFII/Rim2とともに複合体を形成することによって、cAMP-GEFIIを介したインスリン分泌機構に関与することが示された。本研究で得られた知見はcAMPによる開口放出機構の全容の解明に大きく寄与するものであり、cAMPによる神経伝達物質の放出及びインスリンなどのホルモン分泌の分子機構とその破綻による病態を解明する上でも極めて重要である。
DNA複製開始部位を利用しての高効率形質発現ベクターの作製と遺伝子治療への応用

この2年間に次の遺伝子上にDNA複製開始領域を同定した。ヒトc-myc,ヒトN-myc,ヒトhsp70,マウスp53,マウス免疫グロブリンH鎖(IgH)である。これらのDNA複製開始領域はいずれも転写調節領域(エンハンサー、プロモーター)と重複し、転写と複製の密接な関係を示していた。これらはいずれも自律増殖配列として機能するので本研究目的に沿った形質発現ベクターとしての可能性を示し、現実にその線で実験が成された。更にその必須配列にはタンパク質が複合体形成して結合し複製活性を調節していた。その幾つかを同定あるものはcDNAクローニングを行い、複製必須配列とカップルしたベクター開発を検討している。以下その研究内容を概略する。c-myc遺伝子上のHindII-PstI(H-P)領域は培養細胞のみならずトランスジェニックマウス個体で自律増殖する。このcore配列にはc-mycタンパク質と複合体形成してMSSPと名ずけたタンパク質が結合する。この2種MSSP-1,-2のcDNAクローニングを行った。MSSPはRNPコンセンサス配列を有し、1本鎖及び2本鎖DNAに塩基配列特異的に結合する。MSSPは転写と複製の調節因子として機能した。hsp70遺伝子転写プロモーターの2カ所にc-mycタンパク質複合体が結合し、そこはDNA複製開始領域のみならずc-mycによる転写調節領域として機能した。この配列に結合するタンパク質としてHSBPのcDNAクローニングを行った。マウスIgH遺伝子のJ-CイントロンはDNA複製開始領域として機能することを明らかにした。この配列には2本鎖のOTF-1が、一本鎖プラス鎖には3種類のタンパク質が結合し、転写と複製の調節をしていた。マウスp53遺伝子最終エキソン下流にDNA複製開始領域が存在し、この配列中にはp53結合配列とDNA折れ曲がり領域が存在し、典型的な複製開始領域構造であった。DNA折れ曲がり領域には3種のタンパク質が結合していた。N-myc遺伝子はエキソン上流1000塩基対の存在した。形質発現ベクターとしていままで動物細胞においては動物ウイルスベクターが使用されてきたが、この場合使用できる細胞種が限定されるなどの制限があり満足ゆくものではなかった。我々は動物細胞におけるDNA複製研究を行っており、各種遺伝子上に複製開始領域及び自律増殖配列を同定してきた。自律増殖配列(ARS)は培養細胞やマウス個体で染色体外で自律複製するので形質発現ベクターとして利用できる。今回、更にこれらを詳細に解析した。我々はヒトc-myc遺伝子、マウス遺伝子などよりARSを単離してきたが、更にヒト熱ショックタンパク質70(hsp70)遺伝子、ヒトN-myc遺伝子、マウスp53遺伝子上にARSを同定し単離した。これらのARSは短期間の培養は勿論のこと、長期間に渡ってARSとして機能している。これらはいづれも、転写調節配列であるエンハンサーやプロモーターを含んでいた。c-myc、hsp70遺伝子、マウスイムノフロブリンH鎖上のARSはその必須配列が同定され、そこに結合して機能するタンパク質が同定された。c-mycタンパク質/MSSP、c-mycタンパク質/HSBP、OctIがそれぞれ結合した。MSSP、HSBPと名付けたタンパク質はc-mycタンパク質と複合体形成するタンパク質として同定したもので、そのcDNAをそれぞれ2種、1種単離した。この発現系を用いて、c-myc上のARSへの複製への影響を調べたところ、増強活性を示したので今後更に詳細な解析をする予定である。

一方、c-mycARS導入トランスジュニックマウスより回収された複製増強配列(512塩基)の必須配列は約30塩基であり、ここには分子量40Kのタンパク質が結合した。これらのタンパク質はいづれも1本鎖及び2本鎖DNAに塩基配列特異的に結合した。今後、このcis配列、trans因子cDNAを組み合わせてのベクター化を計画している。昨年までにc-myc,免疫グロブリンH鎖、hsp70遺伝子上にDNA複製開始領域を同定し、それらを含むプラスミドDNAが自律増殖配列として機能することを明らかにしてきた。今年度これらを更に詳細に解析すると同時にp53,N-myc遺伝子上にも自律増殖配列が存在することを明らかにした。p53に関しては最終エキソン下流1000-2000塩基対に自律増殖配列を同定した。この全塩基配列を決定したところ、上流にp53結合配列が存在し、そこより1500塩基対下流にDNA折れ曲がり構造が存在した。DNA折れ曲がり構造は原核細胞から動物細胞遺伝子DNA複製開始領域にしばしば観察される。またこの配列中にp53認識配列が存在することは我々が以前にp53が複製因子であるという結果を指示するものといえる。このDNA折れ曲がり構造には3種のタンパク質が結合することが明らかとなった。一方N-myc遺伝子転写エンハンサーと重複して自律増殖配列が存在した。この配列はより神経細胞に高い複製活性を示し興味ある配列であった。これら及び以前より報告している各種自律増殖配列は形質発現ベクターとして有用であり、その結合タンパク質発現系とカップルした形で高効率発現ベクターを構築している。その例としてc-myc遺伝子上の配列に結合するMSSPcDNAをクローニングし詳細に検討した結果、MSSPが複製因子として機能することが明らかとなり今後の応用が期待された。
薬剤性肺障害・特発性肺線維症急性増悪の遺伝学的研究

本研究は,薬剤性肺障害および特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子の同定を目的としている.現時点までに薬剤性肺障害,特発性肺線維症急性増悪を含む400例(かなりの部分がまだ臨床データ未収集で最終分類できていない)を超えるサンプルが収集できた.200例以上の症例でSNP6.0解析, 60例でexome解析が終了した.Exome解析を行った18例のgefitinib肺障害症例で,症例に集積し,日本人に特異的に見られ, Tyrosine kinasepathwayに存在する2つの遺伝子を同定した.今後この遺伝子の機能解析を行っていく予定である.本研究は,薬剤性肺障害および特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子の同定を目的としている.現時点までに薬剤性肺障害,特発性肺線維症急性増悪を含む400例(かなりの部分がまだ臨床データ未収集で最終分類できていない)を超えるサンプルが収集できた.200例以上の症例でSNP6.0解析, 60例でexome解析が終了した.Exome解析を行った18例のgefitinib肺障害症例で,症例に集積し,日本人に特異的に見られ, Tyrosine kinasepathwayに存在する2つの遺伝子を同定した.今後この遺伝子の機能解析を行っていく予定である.本研究では、(1)薬剤性肺障害に関与する遺伝子が「」comtnon disease-common variant-common origin仮説」に従い日本人に広がった。(2)特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子もcommon disease-Common variant-common origin仮説」に従い日本人に広がった、という作業仮説のもと、両者が同一である可能性、異なる可能性を共に考慮に入れながら、ホモ接合ハプロタイプを用いた全ゲノム関連解析」を始めとする各種解析手法により両者の遺伝子を特定する。両者の遺伝子が同一か否か、比較対照しながら平行して研究する。本年度は、検体収集を開始した。各協力施設から送られてくる加ヘパリン末梢血サンプルより有核細胞を分離し、EBウィルスとともに培養してリンパ芽球細胞株とし、常にDNAを継続採取出来るように準備するとともに末梢血より直接DNAを採取した。各検体に対して同様の処理を行った。薬剤性肺障害、特発性肺線維症急性増悪ともに80例程度の症例を収集することができた。また、アルゴリズムの開発も継続し、HH-GWAS法(投稿中)、HMonHH法(投稿準備中)を開発することができた。HMonHH法は、わずか2名の個人から疾患遺伝子の存在場所を推定する手法である。また一部全ゲノムSNP解析もAffvmetrix社SNPアレイ6.0を使用し開始している。本研究では.(1)薬剤性肺障害に関与する遺伝因子が「common disease-common variant-common origin仮説」に従い日本人に広がった,(2)特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子も「common disease-common-variant-common origin仮説」に従い日本人に広がった,という作業仮説のもと,両者が同一である可能性,異なる可能性を共に考慮に入れながら,「ホモ接合ハプロタイプ法」を応用したさまざまな少数例解析手法により,両者の遺伝因子を特定することを目的としている.本年度は,検体収集を継続しながら.Affymetrix社SNP6.0アレイによる解析を行っている.現時点で検体の集積数は300例以上,画像情報収集症例が150例以上,SNPアレイ解析症例が200例以上となっている.これらのデータを整理し,原因遺伝子同定を目指して解析していく予定である.本研究は,薬剤性肺障害および特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子の同定を目的としている.近年,日本人肺の脆弱性が指摘されている.(1)薬剤性肺障害が他国(西洋や他のアジア人)より高頻度で見られ,高率に致死的な経過をたどること,(2)肺線維症を有する患者で他国より高頻度に急性増悪が起こり,高い致死率を示すと推定されることが典型例である.薬剤性肺障害や特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子は多数あると想定されるが,その中でも特に強く関与する遺伝因子を1つ想定すると,民族差を説明しやすい.この考察を支持するものとして,集団の中で良く見られる疾患でも,一人の先祖から生じ集団内に広がった遺伝因子が関与しているという「common disease-common variant-common origin仮説」がある。本研究では,(1)薬剤性肺障害に関与する遺伝因子が「common disease-common variant-common origin仮説」に従い日本人に広がった,(2)特発性肺線維症急性増悪に関与する遺伝因子も「common disease-common variant-common origin仮説」に従い日本人に広がった,という作業仮説にて研究を行っている.サンプル採集は,薬剤性肺障害および特発性肺線維症急性増悪が疑われる呼吸器疾患患者より,末梢血リンパ球を採取,DNAを分離するとともに,EBウイルスを感染させてB細胞を不死化し,再度のDNA調整に備えている.現時点までに薬剤性肺障害,特発性肺線維症急性増悪を含む400例(かなりの部分がまだ臨床データ未収集で最終分類できていない)を超えるサンプルが収集できた.200例以上の症例でSNP6.0解析,60例でexome解析が終了した.Exome解析を行った18例のgefitinib肺障害症例で,症例に集積し,日本人に特異的に見られ,Tyrosine kinase pathwayに存在する2つの遺伝子を同定した.今後この遺伝子の機能解析を行っていく予定である.
担子菌のリグニン分解酵素系の分子生物学的解析と自律複製型ベクターの開発

1. MnP遺伝子のクローニング種々のペルオキシダーゼ間で、局部的に保存されているアミノ酸配列を元に混合プライマーを合成し、ヒラタケの染色体DNAを鋳型にしてPCRを行なって、特異的に増幅されるDNA断片をクローニングした。塩基配列を決定したところ、P. chrysosporiumのMnP遺伝子とアミノ酸レベルで60%程度の相同性を持ち、互いに酷似した複数のクローンが得られた。これらのクローンは、ヒラタケのMnP酵素群の遺伝子ファミリーであると考えられる。これらのクローンのうち代表的な1つのクローンをPOP1と名付け、ヒラタケゲノムライブラリーからサザンハイブリダイゼーションによりスクリーニングを行なったところ、約15000個の1クローンの中から、56個の陽性クローンを得た。これは単核体あたり、約10個の遺伝子ファミリーが存在していることを示すものである。現在、塩基配列の決定を行いN末端のアミノ酸配列情報により、MnPアイソザイムとの照合を行なっている。2.高形質転換効率ベクターの構築担子菌類で有用なベクターの構築の際に必須の前提条件となる、優性のマーカー遺伝子を単離するため、種々の薬剤に対する耐性を調査した結果、カルボキシアミド系の抗菌剤フルトラニルが野生型のヒラタケの成長を特異的に阻害することが明かになった。そこで突然変異処理を行うことによってフルトラニルに耐性の優性の遺伝形質を与える変異株を多数単離し、その性質を調べた。それらの中で耐性度の強かったMA206株から抽出した全DNAを用いて野生型のヒラタケを形質転換処理したところ、薬剤添加培地上で成育可能な複数のコロニーが単離された。現在、これらのクローンのDNAレベルでの解析を行っている。