hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算アクセラレータによる高効率なネットワークサービス基盤の実現

また,MIC (Many Integrated Core)を用いた性能最適化研究に向けた環境構築を行った.これまでの性能評価結果から,HTTPリクエストなど,本研究が対象とする比較的上位のネットワークレイヤにおける処理を効率化するためには,プロセッサ(コア)の性能活用は当然のこと,同種リクエストのキャッシングや,サービスプログラムやリクエストに対するレスポンスを可能な限りオン・メモリで行う必要がある.近年の高性能計算システムでは,これまでのメモリより,データの読み込みや書き込み速度(帯域)を大幅に高めたHBM (High Bandwidth Memory)が活用されている.当初計画において,HBMは計画予算で調達できる製品範囲においての製品化が不透明であったことから,その活用を当初計画に入れることができなかったが,本年度に製品化されたため,今後,MICとHBMの組合せによる評価が必須であると考え,これらを利用した研究環境の構築を行った.当初計画においては,本年度が最終年度であったが,一部研究機材の調達スケジュールが半年以上遅延したため,研究期間の延長を申請し認められた.また,本年度に行った環境構築において,当初計画時には利用可能性が不透明だったHBM (High Bandwidth Memory)を利用したシステムを採用したため,これの活用を考慮した最適化が必要である.評価用ウェブ・アプリケーションの基盤となるオープンソースのソフトウェアスタックの開発も活発であるため,最新のフレームワークのアップデートにあわせたウェブ・アプリケーションの実装変更も必要である.本研究計画は,クラウドサービスを始めとする社会の様々な情報サービスの基盤であるネットワークサービスを,高性能計算技術を活用することによって効率化するものである.最終年度となる平成29年度は,本研究計画を通じて構築したネットワークサービス基盤上において,試作ウェブアプリケーションを用いた負荷測定実験を行った.
コンターライト堆積物の堆積学・有機地球科学調査による古海洋環境変動の復元

IODPexp.339によって回収されたイベリア半島周辺の海洋堆積物コアの有機分子組成を詳細に検討し,微化石および花粉記録と比較することで,有機分子組成に記録された環境・堆積システム変化の解読を行った.また,上総層群黄和田層と2013年の富士川洪水堆積物を用いた比較研究を行い,有機分子組成が記録する半遠洋地域の堆積プロセスについて検討を行った.昨年までの成果から,中極性カラムを用いたガスクロマトグラフィー分析をイベリア半島周辺の海洋堆積物に適用することで,詳細なハプト藻起源長鎖アルケノン分析が可能になることが判明していた.本年度はこの分析方法の用いて,より詳細なアルケノン組成の変化を検討した.その結果,C37/C38アルケノン比が鮮新世のGephyrocapsa属出現以降に上昇すること,C38アルケンジオンが絶滅種のReticulofenestra属によって生成されていたことが世界で初めて示唆された.また,海洋堆積物コア中の高等植物テルペノイド組成をボルドー大学による詳細な花粉分析と比較した結果,テルペノイド組成が過去の植生変化を詳細に記録していることが明らかとなった.黄和田層の重力流堆積物には木質起源の有機分子が多く保存され,有機分子の分解程度は半遠洋性堆積物よりも低い傾向にあることが示唆された.一方,イベリア半島周辺では,コンターライト堆積物に比べ重力流堆積物が卓越する層準ほど分解程度が大きい傾向があることが判明している.これらの相違は,重力流の規模や発生要因などの違いに起因していると考えられるが,詳細な解明には研究例を増やしていく必要がある.また,富士川の洪水堆積物の有機分子分析の結果,洪水時には定常的には供給されない山岳地域の植生が海洋まで運搬されることが明らかとなった.これらの結果は,半遠洋地域堆積物の有機分子組成が個々の堆積プロセスを詳細に記録していることを示している.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。総合深海掘削計画(IODP)exp. 339(地中海流出水(Mediterranean Outflow)航海)で採取されたカディズ湾(U1387サイト)とイベリア半島西沖(U1391サイト)の堆積物コア試料についてバイオマーカー分析を行い,地中海流出水の変動がイベリア半島周辺の古海洋環境に与えた影響について考察した.これらの堆積物試料から,ハプト藻に由来する長鎖アルケノン,渦鞭毛藻類に由来するディノステロール,真正眼点藻類に由来する長鎖1,13-ジオールや1,15ジオール,珪藻の湧昇種(Proboscia)に由来する長鎖1,14-ジオールなど各種の海生藻類バイオマーカーが検出され,これらの量や組成変化からイベリア半島周辺の海洋生物生産の復元を行った.その結果,カディズ湾の海洋生物生産はジブラルタル海峡の開放後に増加していることが明らかになった.また,全球的に寒冷化した時代として知られる330万年前(MIS M2)ごろの堆積物から1.14-ジオールが多く検出された.そのため,寒冷化に伴う表層海流の変化や地中海流出水の活発化がカディズ湾の鉛直混合を促進したことが示唆された.一方,イベリア半島西沖の堆積コア試料では210200万年前を境にして,湧昇強度の代替指標として知られるジオール指標(Diol Index)が高い値を示した.そのため,イベリア半島西沖の湧昇がこの時期を境に強化されたことが示唆される.U1391サイトは地中海流出水が原因となって形成される地中海水レンズ渦が湧昇域を拡大させる海域に位置しているため,地中海流出水の変動による地中海水レンズ渦の発達が関係していると考えている.これらの結果は長期的な地中海流出水の変動が海洋表層に与えた影響を評価した初めての成果である.IODPexp.339によって回収された堆積物コアの有機分子分析を行い,後期中新世更新世におけるイベリア半島周辺の海洋表層環境の変動について考察した.分析の結果,カディズ湾における海洋生物生産は3.4ー3.2 Maにおいて増加することが明らかとなった.先行研究と比較検討の結果から,鮮新世における地中海流出水の発達がアゾレスフロントをカディズ湾へ貫入させたことで,カディズ湾の海洋生物生産が増大したと結論づけた.この結果は,鮮新世における地中海流出水の発達が北大西洋の海洋表層環境に与えた影響を評価した初めての結果である.また,ハプト藻起源長鎖アルケノンによる古水温分析を行った結果,報告例の少ないC37:2アルケノンの異性体(炭素骨格の二重結合がシス型のアルケノン)が通常のC37:3アルケノンと同量程度に検出され,従来の分析方法では精確な古水温復元ができないことが明らかとなった.そのため,従来のアルケノン分析を改良し,より精度の高いアルケノン古水温分析の方法を提案した.また,MIS12ー10におけるイベリア半島西部の海洋生物生産の変動を評価したところ,湧昇指標であるDiol Idex 1 (DI1)およびDI2は間氷期において高い値を示した.この結果は微化石などの先行研究の結果とは合わず,DI1やDI2は地中海渦の形成頻度の増加など異なるシステムを示している可能が高いと解釈している.これらの研究に加え,陸上高等植物に由来する有機分子分析の結果から,堆積プロセスにおける陸源有機物の挙動について検討を行った.

その結果から,地中海流出水の強化が河川から供給された細屑物の側方運搬を活発化させたことを指摘した.さらに,北海道中新統川端層で見られる重力流堆積物の堆積構造の変化と有機物組成の変化を詳細に調べることで,重力流内における植物片の挙動を明らかにした.これらの結果は,詳細な堆積過程の解明に有機分子組成の解読が有効であることを強く示している.IODP exp.339によって回収されたイベリア半島周辺の海洋堆積物コアの有機分子組成を詳細に検討し,微化石および花粉記録と比較することで,有機分子組成に記録された環境・堆積システム変化の解読を行った.また,上総層群黄和田層と2013年の富士川洪水堆積物を用いた比較研究を行い,有機分子組成が記録する半遠洋地域の堆積プロセスについて検討を行った.昨年までの成果から,中極性カラムを用いたガスクロマトグラフィー分析をイベリア半島周辺の海洋堆積物に適用することで,詳細なハプト藻起源長鎖アルケノン分析が可能になることが判明していた.本年度はこの分析方法の用いて,より詳細なアルケノン組成の変化を検討した.その結果,C37/C38アルケノン比が鮮新世のGephyrocapsa属出現以降に上昇すること,C38アルケンジオンが絶滅種のReticulofenestra属によって生成されていたことが世界で初めて示唆された.また,海洋堆積物コア中の高等植物テルペノイド組成をボルドー大学による詳細な花粉分析と比較した結果,テルペノイド組成が過去の植生変化を詳細に記録していることが明らかとなった.黄和田層の重力流堆積物には木質起源の有機分子が多く保存され,有機分子の分解程度は半遠洋性堆積物よりも低い傾向にあることが示唆された.一方,イベリア半島周辺では,コンターライト堆積物に比べ重力流堆積物が卓越する層準ほど分解程度が大きい傾向があることが判明している.これらの相違は,重力流の規模や発生要因などの違いに起因していると考えられるが,詳細な解明には研究例を増やしていく必要がある.また,富士川の洪水堆積物の有機分子分析の結果,洪水時には定常的には供給されない山岳地域の植生が海洋まで運搬されることが明らかとなった.これらの結果は,半遠洋地域堆積物の有機分子組成が個々の堆積プロセスを詳細に記録していることを示している.前年度から続けてきた有機分子分析の結果を先行研究と比較検討することで,鮮新世における地中海流出水の強化に応答した北東大西洋の海洋表層環境の変動を明らかにした.また,新たな試料の分析結果から更新世における氷期ー間氷期スケールでの海洋生物生産の変動についても評価を行った.これらの結果から,研究目標である地中海流出水の変動が海洋表層環境に与えた影響は順調に解明されつつある.さらに,陸上高等植物起源の有機分子組成に着目することで,コンターライト堆積システムにおける堆積粒子の運搬過程についても評価を行うことができている.これらの研究結果に加え,カディズ湾におけるアルケノン古水温計分析の問題点を指摘し新たな分析方法の確立を行うなど,当初の目的以上の成果についても得られている.これらの結果の一部は国内および国際学会で公表しており,国際誌への論文投稿準備も投稿直前まで終了している.
離散力学系に基づいたカオス生成回路とその応用に関する研究

A:アナログ回路による実現に関してアナログ素子の非理想要因や不可避な雑音に対しても頑健で,定常的にカオスを生成可能な区分線形N型写像に基づいて,回路設計およびチップ試作を下記のように行った.(A-1)まず,区分線形N型写像を実現する電流モードのスイッチトカレント技術を用いたアナログCMOS回路を設計した.(A-2)設計したアナログCMOSカオス回路について,SPICEシミュレーションにより,リターンマップ特性や生成されたカオス系列の統計的性質の評価,および2値化のための閾値補正の有効性について検討した.その結果,一様なカオス実数値系列および無相関なカオス2値系列が生成可能であることを明らかにした.(A-3)設計したアナログCMOSカオス回路を,東京大学大規模集積システム設計教育センター(VDEC)によりチップ化するために,レイアウトツールMAGICを用いてレイアウト設計を行った.これをVDECに提出し,オンセミコンダクタ社の1.2μmCMOSプロセスでチップ試作を行った.B:ディジタル回路による実現に関してカオス写像をディジタル回路で実現するために,カオス写像を有限精度の1対1写像で実現し,それより得られる最大周期系列を生成し,その性質を以下のように検討した.(B-1)既存の線形フィードバックシフトレジスタ系列(M系列,Gold系列)を一般化した非線形フィードバックシフトレジスタは,カオス写像の一つである2進写像(ベルヌイ写像)を有限精度で実現したものであり,これより生成される最大周期系列(ド・ブルジン系列)が2進写像の性質を反映していることを確認した.(B-2)2進写像以外のカオス写像として,4進写像,テント写像,4区分テント写像,および3つの部分区間をもつ区分線形onto写像を取り上げ,これらを有限精度で実現した1対1写像を構成し,それらより生成される最大周期系列の性質を調べた.その結果,いずれも所望の自己相関特性をもつ最大周期系列が多数生成できることを明らかにした.また,これらの写像を実現する非線形フィードバックシフトレジスタの構成についても検討した.A:アナログ回路による実現に関してアナログ素子の非理想要因や不可避な雑音により、写像の設定の仕方によっては、信号が設定区間外に飛び出し、回路がうまく動作しないことが予想されるので、これを考慮した写像の設定が必要である。そこで、以下のような検討を行った。(A-1)まず、対称な不変密度を有するような写像の構成を考察し、計算機シュミレーションで、そのカオス領域や不変密度の形状を確認した。(A-2)次に、その写像に基づいて2値系列を生成させ、その統計的性質(0と1の等頻度性や相関関数)を計算機シュミレーションにより調べた。その結果、そのような写像から独立(i.i.d.)2値乱数を得ることは困難であることがわかった。(A-3)一様な不変密度をもつ区分線形N型写像を設計し、さらにこれより得られる2値系列となるための条件を理論的に明らかにした。B:ディジタル回路による実現に関してカオスをディジタル回路で実現する場合の、演算ビット数と得られた2値系列の性質との関数に関して、以下のような検討を行った。(B-1)まず、固定小数演算によりカオス軌道を計算し、その相関関数等の統計的性質を調べた。さらにこれより得られた2値系列の性質を調べ、演算ビット数との関係を検討した。その結果、白色雑音とみなせる2値系列を得るために何ビット程度の演算ビット数が必要かを明らかにした。(B-2)既存の線形フィードバックシフトレジスタ系列(M系列、Gold系列)を含む、有限ビットのカオス写像に対応する非線形フィードバックシフトレジスタの構成法を提案し、これより生成される系列の評価を行った。その結果、Gold系列と同等の性質をもつ多種類の系列が生成可能であることが明らかになった。A:アナログ回路による実現に関してアナログ素子の非理想要因や不可避な雑音に対しても頑健で,定常的にカオスを生成可能な区分線形N型写像に基づいて,回路設計およびチップ試作を下記のように行った.(A-1)まず,区分線形N型写像を実現する電流モードのスイッチトカレント技術を用いたアナログCMOS回路を設計した.(A-2)設計したアナログCMOSカオス回路について,SPICEシミュレーションにより,リターンマップ特性や生成されたカオス系列の統計的性質の評価,および2値化のための閾値補正の有効性について検討した.その結果,一様なカオス実数値系列および無相関なカオス2値系列が生成可能であることを明らかにした.(A-3)設計したアナログCMOSカオス回路を,東京大学大規模集積システム設計教育センター(VDEC)によりチップ化するために,レイアウトツールMAGICを用いてレイアウト設計を行った.これをVDECに提出し,オンセミコンダクタ社の1.2μmCMOSプロセスでチップ試作を行った.B:ディジタル回路による実現に関してカオス写像をディジタル回路で実現するために,カオス写像を有限精度の1対1写像で実現し,それより得られる最大周期系列を生成し,その性質を以下のように検討した.(B-1)既存の線形フィードバックシフトレジスタ系列(M系列,Gold系列)を一般化した非線形フィードバックシフトレジスタは,カオス写像の一つである2進写像(ベルヌイ写像)を有限精度で実現したものであり,これより生成される最大周期系列(ド・ブルジン系列)が2進写像の性質を反映していることを確認した.(B-2)

2進写像以外のカオス写像として,4進写像,テント写像,4区分テント写像,および3つの部分区間をもつ区分線形onto写像を取り上げ,これらを有限精度で実現した1対1写像を構成し,それらより生成される最大周期系列の性質を調べた.その結果,いずれも所望の自己相関特性をもつ最大周期系列が多数生成できることを明らかにした.また,これらの写像を実現する非線形フィードバックシフトレジスタの構成についても検討した.
分子コンテナ法を利用した巨大ナノグラフェンの高機能化集積構造の構築と精密制御

分子合成の技術進歩は著しく1つの分子に多くの機能を導入できるようになったが,構造の巨大化・複雑化に伴い溶媒への溶解度が著しく低下するため分子機能の評価や機能発現への展開は限界に直面している。そこで本研究では,水溶性のミセル型カプセルを利用した「分子コンテナ」法により種々のナノグラフェンの配向制御とその選択的集積化,ナノグラフェン機能化による新奇なパイ電子機能や物性の精密な制御にチャレンジする。電気化学的手法,査型プローブ顕微鏡によるナノスケール可視化,ラマン分光など多角的に情報を収集し,固液界面から巨大ナノグラフェンの組織化と集積化,および機能化法を確立する。
計算機の内部構造・動作を可視化するビジュアルシミュレータの開発と評価

計算機アーキテクチャ教育支援ツール,ビジュアルシミュレータVisuSimは,コンピュータの内部構造や動作を視覚的に示すことで,学習者(特に初心者)の理解を促すことができる.その効果を具体的に評価し,結果を国内学術雑誌(情報処理学会論文誌,電子情報通信学会論文誌D)などに掲載し,また欧州や北米で開催された国際会議などでも積極的に研究発表したことで,一定の評価を得ることができた.また,学会発表を通じて,欧米の先進的研究を行っている研究者・教育者との密接な情報交換が可能となり,より進んだ研究を今後も継続していくための貴重な知見を得ることができた計算機アーキテクチャ教育支援ツール,ビジュアルシミュレータVisuSimは,コンピュータの内部構造や動作を視覚的に示すことで,学習者(特に初心者)の理解を促すことができる.その効果を具体的に評価し,結果を国内学術雑誌(情報処理学会論文誌,電子情報通信学会論文誌D)などに掲載し,また欧州や北米で開催された国際会議などでも積極的に研究発表したことで,一定の評価を得ることができた.また,学会発表を通じて,欧米の先進的研究を行っている研究者・教育者との密接な情報交換が可能となり,より進んだ研究を今後も継続していくための貴重な知見を得ることができたプロトタイプとして作成した計算機アーキテクチャ教育支援ツール、ビジュアルシミニレータVisuSimは、Javaで作成し、アプレットでアプケーションでも使用でき、計算機の内部構造や動作を視覚的に示すことで、学習者(特に初心者)の理解を促すことができる。そめ効果を具体的に評価し、結果を国際会議などで報告し、一定の評価を得た。また、諸外国、特に、欧米の先進的研究を行っている研究者と情報交換することで、より進んだ研究を行うための知見を得ることができた。その1つの効果として、ビジュアルシミュレータVisuSimの組込みメイル機能が挙げられる。この機能により、学習者は指導者とメイル交換を行い、より適切な指導(個別指導&遠隔指導)を受けことが可能となる。この機能を用いることで、誰でも何時でも利用できるWebベースの教材であると同時に、個別の学習者の理解レベルを指導者が的確に把握し、指導を行える教材としての特徴を持たせることが可能となった。計算機教育。特にアーキテクチャ教育において重要なことは、ブラックボックス化する傾向の高いCPU内部の構造や動作を可視化し、その機能をアゼンブリプログラミングなどで具体的把握させることであるが、その点においても本ビジュアルシミュレータは実際の教育において活用することで、その定性的かつ定量的評価を行い、好ましい結果を得ることができた。これは教育効果の改善という重要課題においても一定の成果があったと言える。昨年度の特記すべき成果である情報処理学会と電子情報通信学会への論文採録を受けて,2ヵ年計画の研究で目指していた目標の半分以上を効率良く達成できた.本年度は,上記の昨年度実績を受けて,プロトタイプの機能充実,指導者・研究者との情報交換,プロトタイプを拡張・機能充実させた教育ツール(アーキテクチャ教育用e-Learning環境)の国内外への広報活動を中心に行った.本年度の研究成果として,以下の述べる国際会議での6件の発表,国内研究会での1件の発表,および国内外の研究者からの共同研究の提案などである.国際会議発表:7月ウィーン開催ED-MEDIA2008にて2件,10月フライブルグ開催ICWI2008にて2件(補助金にて出張),12月ウィーン開催iawtic2008にて1件(補助金にて出張),3月リスボン開催CSEDUにて1件.国内研究会発表:3月香川大開催信学会ET研究会にて1件.具体的実績(広報効果)として,次の2件を例示する.まず国内では,岡山大学からの共同研究の申し出があった.また,国際会議発表において,研究内容に興味を持った海外研究者との共同研究合意があった。前者は,これまでの論文発表効果であり,次年度に向けて,科研費補助金申請を行いつつ,共同研究準備を始めている.一方,後者は,補助金での出張.発表の成果であり,ICWI2008において報告者発表時の座長でもあったスタンフォード大学Bebo White教授と,次年度米国学術雑誌への共著論文投稿を実現すべく共同研究をスタートさせたいと考えている.
W.B.イェイツの文化観-文化的混交の限界と可能性-

本研究の当初の目的は、W.B.イェイツのアイルランド文化観のもつ限界と可能性を様々な角度から検討することであった。その成果として3編の論文を発表した。概略は次の通りである。1."Yeats's Subject Positions on Irish Cultures in his Poems, with Special Reference to theDeixis that"という題名の既刊論文において、イェイツが詩で愛用した指示代名詞の"that"の機能を分析した。結論として、南北アイルランドの統一を構想する上院議員イェイツが夢想していた「全アイルランドを代表する文化体系」が、混交的なものであることを強調した。2.既刊論文「文化混交論序説」と「イェイツ-アイルランド文化の雑種性-」(『英文学の内なる外部-ポストコロニアリズムと文化の混交-』所収)において、イェイツの文化混交に対する態度を検討した。前者では、19紀以来の否定的な文化混交論と近年における内外の肯定的な文化混交論とを比較検討し、両者が似て非なるものであることを論証した。後者では、プロテスタント支配体制の文化の代表者とみなされてきたイェイツが、実は、終生、アイルランドの文化が混交であることの現実を直視し続け、この現実に対してアンピヴァラントな姿勢を示したことを実証した。結論として、イェイツは、一方で、19世紀的な否定的混交論に類似した見を抱きながらも、他方で、平和理に南北の統一を実現して、アイルランドの真の独立を達成するために、混交の現実から調和した文化体系の創造を夢想したことを力説した。"Yeats's Subject Positions on Irish Cultures in his Poems, with Special Reference to the Deixis'that'"という題名で、アイルランド文学研究国際学会(IASIL)(於平成13年7月31日、ダブリン市立大学)において研究発表を行った。この論文では、アイルランド独立の前後に書かれたイェイツの詩に頻出する指示代名詞"that"の機能には、指示対象の共有感を読者に喚起する共同的機能と、指示対象から語り手が距離を置いていることを示唆する遠隔的機能が同時に備わっていることを主として実証した。結論として、南北アイルランドの統一を構想する上院議員イェイヅが夢想していた「全アイルランドを代表する文化体系」が、混交的なものであることを強調した。筆者が編著者として準備している「英文学の内なる外部-文化混交を中心に』という共著本のために、「文化混交論概説」と「イェイツとアイルランド文化の雑種性」という題名の論文を執筆した。前者の論文では、19世紀以来の否定的な文化混交論と近年の肯定的な文化混交論とを比較検討し、両者が似て非なるものであることを論証した。後者の論文では、前者の論文をふまえて、プロテスタント支配体制の文化の代表者とみなされてきたイェイツが、実は、終生、アイルランドの文化が混交であることの現実を直視し続け、この現実に対してアンビヴァラントな姿勢を示したことを実証した。結論として、イェイツは、一方で、19世紀的な否定的混交論に類似した見解を抱きながらも、他方で、アイルランドの現実に根ざした優れた詩を書くために、あるいは、平和理に南北の統一を実現して、アイルランドの真の独立を達成するために、混交の現実から調和した文化体系の創造を夢想したことを力説した。本研究は、W.B.イェイツのアイルランド文化観にかかわる以下のような6つの課題を検討することにより、イェイツの文化観を解明することを目指した。1.「文化の統合」("Unity of Being")の概念規定。2.「文化の統合」の可能性についてのイェイツの見解。3.イェイツの文化観と「大衆文学」観。4.「プロテスタント支配体制」とアイルランド文化との相互関係。5.ポストコロニアル批評と文化的混交

6.文化的混交と文化の統合との相互関係以上の課題を検討した結果、プロテスタント支配体制の文化の代表者とみなされてきたイェイツが、実は、終生、アイルランドの文化が混交的であることの現実を直視し続け、この現実に対して二律背反的な姿勢を示したことが裏づけられた。彼は、一方で、民族文化的な混交を差別視する19世紀以来の否定的混交論にも似た見解を抱きながらも、他方で、アイルランドの混交的な現実に直面することなしには優れた詩は生まれないとも考えた。また平和理に南北の統一を実現して、アイルランドの真の独立を達成するためにも、文化的混交の現実から調和した文化体系(=文化の統合)を創造することを夢想してやまなかった。彼が、同時代の大衆文学を嫌悪したのも、それが、概して、混交的な現実に甘んじて、調和を希求しようとしないリアリズム文学であったからだ。彼のアイルランド文化観はその文学観(詩学)と軌を一にしていたと言える。
ポリプテルスの外鰓形成から解き明かす、脊椎動物の呼吸器官の進化

脊椎動物の肺は硬骨魚類の祖先で咽頭弓と関連して形成される形で獲得され、条鰭類の系統で肺から鰾へと進化したと考えられている。系統樹上で鰓呼吸する真骨類と肺呼吸する羊膜類の中間に位置する生物は、幼生期に外鰓をもつ。ポリプテルスの外鰓形成を実験発生学的に調べ、外鰓形成と咽頭弓のパターニングが密接に関係していることを明らかにした。本研究では、RNAseqによりポリプテルスの外鰓形成にかかわる分子機構を解析した。本研究は、古代魚ポリプテルスの外鰓形成の分子機構を明らかにし、咽頭弓のパターニングや肺形成との関係性を調べることによって、脊椎動物の肺の進化的起源や咽頭弓の進化の道筋を実験的に検証することを目的とする。これまでに、ポリプテルスの外鰓形成を実験発生学的に調べ、神経胚期の「表皮外胚葉」の限られた領域が外鰓の形成を誘導する能力があることを明らかにしている。本年度は、「1RNAseq解析によって、ポリプテルスの外鰓形成に関与する候補遺伝子を選び出す」「2ポリプテルスの外鰓形成と肺形成について組織学的に解析する」ことを計画していた。1について、外鰓形成を誘導する遺伝子を特定することを目的として、その「表皮外胚葉」の組織片のRNAseq解析を進めた。RNAseq解析をおこなう上で、まずレファレンスとなるゲノム情報が必要になる。一般的な魚である真骨類のゲノムサイズが1Gb弱であるのに対し、ポリプテルスのゲノムサイズは3倍大きい。参画しているポリプテルスゲノム解読のコンソーシアムでは、ポリプテルスのゲノム塩基配列情報を次世代シークエンサーによって解読し、ゲノム上に存在する全遺伝子を特定している。これらポリプテルスのゲノム情報について、論文発表の準備を進めた。次年度以降、このゲノム情報および遺伝子情報を用い、RNAseq解析によって得られた候補遺伝子について、胚を使って実験的に検証する予定である。2については、飼育しているポリプテルスの発育状態が悪く、胚サンプルを取得することができなかったため、進めることができなかった。改善に努め、ようやく胚サンプルを得ることができるようになったため、次年度おこなうこととした。使用する胚サンプルは、研究室で繁殖飼育することによって取得する計画である。飼育しているメスのポリプテルスの発育状態が悪く、胚サンプルを取得することができなかった。理由としては、水槽部屋の建物が老朽化しており、水環境が悪かったためであると考えている。年度末に水槽部屋を別建物へ移設し改善を図ったところ、繁殖に成功し、胚サンプルを取得することができた。予備実験の結果として、ポリプテルスの外鰓形成を実験発生学的に調べ、神経胚期の「表皮外胚葉の限られた領域」が外鰓の形成を誘導することを明らかにしている。そこで、H27年度に「1RNAseq解析によって、ポリプテルスの外鰓形成に関与する候補遺伝子を選び出す」「2ポリプテルスの外鰓形成と肺形成について組織学的に解析する」ことを、H28年度に「3候補遺伝子の発現解析と機能解析をおこない、外鰓形成の分子機構を明らかにする」「4外鰓形成と、咽頭弓のパターニングや肺形成との関係性を実験的に検証する」ことを計画し、目的を達成する予定であった。1に関して、外鰓形成を誘導する遺伝子を特定することを目的として、「表皮外胚葉の限られた領域」の組織片のRNAseq解析をおこなっている。RNAseq解析をおこなう上で、まずレファレンスとなるゲノム情報が必要となるが、参画しているポリプテルスゲノム解読のコンソーシアムによって、ポリプテルスのゲノム解読は完了したものの、アノテーションについて情報が出揃うまで時間を要していた。遅れているものの、現在、RNAseq解析をおこなっているところである。2に関しても、繁殖に問題があったが改善を図り、胚サンプルの取得がようやく可能となったので、現在、組織発生学的な解析をおこなっているところである。計画よりも遅れているものの、引き続き34を遂行することによって、目的を達成する予定である。「1RNAseq解析によって、ポリプテルスの外鰓形成に関与する候補遺伝子を選び出す」に引き続き、次年度は、得られるようになった胚サンプルを使って、「2ポリプテルスの外鰓形成と肺形成について組織学的に解析する」「3候補遺伝子の発現解析と機能解析をおこない、外鰓形成の分子機構を明らかにする」をおこない、最終的に、「4外鰓形成と、咽頭弓のパターニングや肺形成との関係性を実験的に検証する」ことを目指す。進化発生年度内に予算を執行したものの、会計処理が4月に持ち越されたため。既に執行している。
コロイドフォトニック結晶のバルク体形成に対するせん断配向法の有効性の検討

本研究は、コロイド粒子から構成されるフォトニック結晶の、バルク単結晶体を短時間で形成するための高速プロセスとなりうる、新しい製造原理の特性を明らかにし、フォトニック結晶材料の現実化に貢献することを目的とする。バルク単結晶体を形成するための本提案の原理は、多結晶体のコロイド結晶を出発状態として、これを強く流動させることによりせん断速度の場を発生させ、単結晶的に配向させるものである。均一なせん断速度場を形成するオリジナル装置を用いて、せん断配向法による単結晶化が、ミリサイズの厚さの試料に有効に働きうるかどうかを調べた。せん断処理したコロイド結晶を、スペクトル測定により評価したところ、せん断速度の関数として、ストップバンド以外の波長帯における透過率の劇的な上昇と飽和現象が確認された。さらに、試料厚さを変えて、その依存性を調べたところ、厚さの効果は単純な透過率の減少として現れ、同程度の減衰係数を持つ組織が形成されているとして解釈しうるものであった。すなわち、厚さを増しても結晶品質の低下がないことが示唆された。これらのことより、バルク体と考えうるほど厚い試料においても、せん断法による単結晶化処理が有効であることが強く支持されたことになる。一方、せん断処理したコロイド結晶を固定化するための光開始ゲル化処理が、試料が厚いが故による、光強度の減衰による特性劣化を起こすことが確認された。これは、単純な光強度の増大では解決されないことがわかった。つまり、一定以上の強度の光照射が、返って特性の悪化をもたらす結果を与えた。最終的にバルク体のコロイド結晶ゲルとして高品質のものを得るためには、単純に光照射強度を増すのではない、なんらかの工夫を要するわけであり、今後の課題として残された。平成18年度は、均一なせん断速度場を形成するオリジナル装置を用いて、せん断配向法による単結晶化が、ミリサイズの厚さの試料に有効に働きうるかどうかを調べた。せん断処理したコロイド結晶を、動的スペクトル測定により評価したところ、せん断速度の関数として、ストップバンド以外の波長帯における透過率の劇的な上昇と飽和現象が確認された。このことは、ミリサイズの厚い試料についても、せん断処理が有効に働いていることを強く支持している。ただし、飽和状態における透過率が、単結晶的配向の完成を意味しているかどうかの定量的な検討は、さらに進めていかなければならない。せん断処理された厚い試料の、光開始重合によるゲル固定化も試み、自立するゲル体にすることができた。しかし、ゲル化前後において、明らかな光学特性の劣化が認められ、ゲル固定化による粒子配列の乱れを生じてしまっているようである。薄膜試料による実験から、光照射が不十分である場合にこのような現象が起こることが明らかになり、結晶が厚いことによる光の減衰が、今回のゲル化による特性劣化を引き起こしているものと考えている。ゲル固定した試料によって、せん断処理の効果を評価するためには、より光照射効果を向上させることが必要である。この点は、今後の検討課題として残された。

バルク単結晶体を形成するための本提案の原理は、多結晶体のコロイド結晶を出発状態として、これを強く流動させることによりせん断速度の場を発生させ、単結晶的に配向させるものである。平成18年度に、ミリサイズの試料に対しても、せん断処理が有効に働いていることを、せん断速度を変数として調べたが、平成19年度は、さらに、試料厚さを変えて、その依存性を調べた。実験の範囲内において、厚さの効果は透過率の減少として現れたが、これは、結晶の単結晶性の低下ではなく、同程度の減衰係数を持つ組織が形成されているとして解釈しうるものであった。すなわち、厚さを増しても結晶品質の低下がないことが示唆された。従って、バルク体と考えうるほど厚い資料にいても、せん断法による単結晶化処理が有効であることが強く支持されたことになる。また、平成18年度に課題として認識された、ゲル化による特性劣化に関して、高強度の光照射を行うことで、光の減衰効果を補うことを期待した。しかしながら、ゲル化時の光照射強度を変えた実験結果は、一定以上の強度の光照射が、返って特性の悪化をもたらす結果を与えた。最終的にバルク体のコロイド結晶ゲルとして高品質のものを得るためには、単純に光照射強度を増すのではない、なんらかの工夫を要するわけであり、今後の課題として残された。
超高速イメージングのための高出力超音波プローブの開発

超音波による機能イメージングは循環器系疾患の診断に有用であり,その機能評価のためには組織動態計測が必須である.組織動態の高精度計測のため,本申請者は超音波断層法の長所である時間分解能を向上させる手法の開発に取り組んできた.本研究では,より高出力の超音波を照射し血球など散乱強度が小さい対象からの超音波エコーを検出するため,高い電圧を印加できる配列型超音波プローブの開発を行った.また,超音波プローブへの電気的入力も増強する必要があるため,多チャンネル高出力送信回路の開発も行った.さらに,受信信号の高コントラスト化手法なども開発し,血球からの超音波エコーを超高速に描出することに成功した.本研究者はこれまで,拡散超音波ビームを用いた超高速超音波イメージングを実現した.本研究では,拡散ビームを用いた際の音圧低下に対応するため,高出力超音波プローブの開発を行っている.本年度は,振動子材料や超音波音場に関する検討を行い,高出力アレイ型超音波プローブの仕様の決定およびプローブの試作を行った.高出力超音波プローブの仕様としては,心臓のイメージングを念頭に素子数96,素子ピッチ0.2 mm,超音波中心周波数約3 MHzと決定した.高出力化を行っても超音波音場特性(超音波断層像の空間分解能に対応)が劣化しないよう,素子のピッチは従来と同じ0.2 mmを採用した.また,本プローブは従来の診断用プローブより高出力で使用するため,従来よりも大きい熱の発生が想定される.そのため,空冷機構を採用することにより発熱量の増大に対応し,想定する超音波振幅,波連長,送信繰り返し周波数などの超音波照射条件下で安全基準である表面温度43°C以下を達成した.さらに,高出力超音波プローブを用いて超音波を送受信するためのシステムも必要となるため,多チャンネル超音波送受信システム用の高出力化ユニットの開発も行った.電源を強化することにより,従来の最大85 Vppの2倍である最大170 Vppの超音波励振信号を超音波プローブに印加することが可能となった.試作した高出力超音波プローブおよび高出力化ユニットを備えた超音波送受信システムを用いてイメージングを行うためには,送信音場制御用ソフトウエアおよび得られた受信超音波信号から超音波断層像を構築するためのビームフォーミングソフトウエアが必要であり,それらの構築も行った.研究を順調に遂行できたため,次年度の課題である超音波イメージングの高空間分解能化にも取り掛かることができた.本年度はまず,前年度に製作した高出力超音波プローブの動作確認を行った.金属平板に対する超音波送受信実験を行い,金属平板からの超音波反射波を測定したところ,所望の超音波送受信特性(中心周波数2.9 MHz,比帯域55.7%)が実現されていることが確認できた.また,高出力化した96チャンネル超音波送受信システムに接続して動作確認を行ったところ,高出力化前のプローブ印加電圧80 Vppの2倍にあたる160 Vppの電圧を印加しても超音波振動子が破損しないことを確認した.以上の基礎特性評価を行った上で,細径ワイヤーターゲットを用いて超音波音場の評価実験を行った.評価実験では,超音波振動子アレイの内部-30 mmの位置に存在する点音源からの超音波波面(球面拡散波)を,超音波振動子アレイを用いて実現するような超音波振動子の駆動タイミングを理論的に設定し,超音波送受信を行うことにより得られた受信信号から超音波断層像を構築した.その結果,対象として用いた細径ワイヤーターゲットが正しく結像され,理論通りに超音波音場が形成されていることが確認された.本研究で使用する球面拡散波のような非集束ビームの場合,送信ビームの低指向性により空間分解能が,不要エコーの増加によりコントラストが劣化する.このような問題を解決するため,本研究では,受信信号をもとに適応的に超音波ビーム形成に関わるパラメータを更新する適応ビームフォーマの開発を行った.超音波プローブの各素子の指向性まで考慮して適応ビームフォーマに関する理論的検討を行い,計算機シミュレーションによる検討を行ったところ,従来法よりも高分解能・高コントラストを実現しながら,計算量を約1%に低減することに成功した.これは画期的な成果である.当初計画していた,開発した高出力超音波プローブの動作確認および基礎特性評価を行い,当該プローブを用いた細径ワイヤターゲットの画像化に成功した.さらに,当初計画していた超音波断層像の空間分解能・コントラスト向上手法の開発にも成功し,その計算量も従来の約1%程度と大きく低減できたことから,当初の計画通り順調に進展していると言える.(1)高速超音波イメージング法の高空間分解能・高コントラスト化高速超音波イメージング法では,送信波に無指向性ビームを用いるため,方位分解能が劣化するとともに不要エコーが増加してコントラストが低下する.このような問題に対応するため,受信信号の情報をもとに適応的にビームフォーミングのパラメータを調整する適応ビームフォーマに関して,計算量を50分の1程度に削減するとともに,アポダイゼーションの最適化により空間分解能およびコントラストを向上させることに成功した.これは,適応ビームフォーマの実用化に貢献する重要な成果である.(2)血流速度推定法の開発毎秒約6,000フレームの超高速で計測した心臓内血球からの超音波散乱波を解析することにより血流速度ベクトルを推定する手法の開発を行った.

受信超音波信号の周波数スペクトルの位相を用いて高精度に速度ベクトルを推定する手法を開発し,ファントムを用いた評価実験により,従来の速度推定法であるスペックルトラッキング法よりも高精度な推定が行えることを示した.また,計算負荷もスペックルトラッキング法の10%未満であり,毎秒約6,000フレームという膨大なデータの処理のための重要な成果である.(3)ヒト心臓内の血流速度ベクトルの推定毎秒約6,000フレームの超高速超音波イメージングにより計測したヒト心臓からの超音波散乱信号から,血球由来のエコーをクラッタフィルタにより抽出し,血球エコーに開発した速度ベクトル推定法を適用した.その結果,心臓収縮期には大動脈方向に駆出される流れが,心臓拡張期には左心室に血液が流れ込む際に発生する渦流などが観察され,複雑な心臓内血流動態を非侵襲的に可視化できることを示した.超音波による機能イメージングは循環器系疾患の診断に有用であり,その機能評価のためには組織動態計測が必須である.組織動態の高精度計測のため,本申請者は超音波断層法の長所である時間分解能を向上させる手法の開発に取り組んできた.本研究では,より高出力の超音波を照射し血球など散乱強度が小さい対象からの超音波エコーを検出するため,高い電圧を印加できる配列型超音波プローブの開発を行った.また,超音波プローブへの電気的入力も増強する必要があるため,多チャンネル高出力送信回路の開発も行った.さらに,受信信号の高コントラスト化手法なども開発し,血球からの超音波エコーを超高速に描出することに成功した.本年度の目標は,高出力アレイ型超音波プローブの開発および多チャンネル超音波送受信システムの高出力化であった.本年度,高出力アレイ型超音波プローブの試作を完了させるとともに,多チャンネル超音波送受信システムを高出力化するためのユニットの試作も完了させており,当初の目標を達成したと言える.さらに,次年度の研究課題である超音波イメージングの高空間分解能化手法の開発にも着手しており,当初計画よりも研究が進んでいると言える.平成27年度に開発して計算機シミュレーションによる評価を行った高空間分解能化・高コントラスト化手法(適応ビームフォーマ)について,超音波画像評価用ファントムを用いた評価実験を行い,現実の対象物に対して画像化が行えるかどうか検証を行う.ファントム内の細径ワイヤからのエコーの半値幅をもとに空間分解能を評価するとともに,ファントム内実質部の超音波画像輝度と,病変を模擬した無エコー部の輝度の比からコントラストを評価することにより従来のビームフォーミング手法との性能比較を行い,開発した手法の有効性を実際の実験により示す.また,超高速超音波イメージングによる心臓内血流計測法の開発を行う.本申請者はこれまでに,血球からの超音波エコーを超高速で描出することにより,血流動態を詳細に観察できることを示している.心臓は体深部に存在するため超音波の減衰が大きく,また,超高速心臓イメージングを実現するためには送信超音波音圧が低下する球面拡散ビームを用いる必要があるため,超音波散乱強度の小さい血球からの超音波エコーを描出することが難しい.送信
自由意志信念や認知の社会心理学的帰結：哲学との協同による統合的検討

当年度は、次の3つのプロジェクトを軸に、研究を進めた。1)自由意志信念と道徳的判断に関わる実証的研究。2)AIやロボットの心、自由意志に関する、実証的、哲学的検討、3)自由意志概念と道徳、責任概念との関わりに関する規範的議論。1)については、従来の実証的知見の再現性の確認や、新たな関連変数の同定を進めた。特に、自由意志を保持しているという信念が、自己制御行動を生み出すのか、または「自由な行動」を志向し、非自己制御行動につながるのかという問題について、検討を加えた。その結果、他者の自由意志に基づくとされる行為の原因帰属が一定の役割を持つことが示唆さえされた。ただし、複数の実験結果には一貫性がなく、実験パラダイムの検討や他の調整変数を同定する必要が明らかとなった。2)については、AI・ロボットの心の知覚とそれに対応した道徳的立場の付与との関係や、AIに責任を負わせることと科学技術開発との関係について議論を行った。ここで明らかになったのは、素朴な責任認知や道徳的立場の付与が、自律的意思決定の認知に依存することであり、その意味のおいて、素朴認知のレベルでは、自由意志信念よりも、意思決定のメカニズムに関する「アルゴリズム」認知が影響をもつ可能性が示唆された。一方で、責任を「とれない」存在としてのAIやロボットが浮かび上がり、社会制度として、誰が問題を解決する責任を負うのかが、重要な課題になることも示唆された。3)については、2)で得た結果も踏まえつつ、行為の自律性と責任とが連結していた従来の責任論について、科学哲学の立場から、その再構築が必要であるという論点が提出された。また、自由意志が責任・道徳論の基盤になっていることの是非、また、自由意志が仮に否定された場合に、いかに責任や道徳という概念を維持するのが論点になることが示唆された。当初計画していた実験は、概ね順調に進み、今後の検討課題が明らかとなるような成果を得ることができた。加えて、自由意志信念が関わる課題について、応用的な側面からの検討も進める研究も進み、対人判断や社会的行動に関する幅広い示唆のみならず、AIやロボットなどのエージェントに関する議論も進めることができた。その成果は、書籍、複数の査読付きの学術誌や、論壇に影響力を持ち、かつ一般読者も含む雑誌への論文掲載という形で公開されている。また、学会発表等についても、実証的に得たデータについては、なるべく速やかに、心理学や哲学に関わる学術コミュニティに対して、その成果を示す活動を積極的に進めてきた。加えて、規範的な議論も含み、学会のワークショップなどでも議論の場を設け、多様な視点からのフィードバックを得て、次年度の研究計画に生かすことができた。海外の研究者とのリエゾンという観点からは、当該研究の成果に関する情報交換を基盤に、自由意志のみならず、責任や道徳、知識などを含む、広範囲な文化比較に基づいた、概念分析に関する実験哲学プロジェクトにもつながっている。加えて、AIやロボットに関する研究では工学関連の研究者や、開発に関わる企業との議論も始まっている。当該研究の成果が、社会心理学にとどまらず、実験哲学という分野の日本における開拓や、課題解決のための文理融合につながる可能性を示すものである。当該年度に得た成果に基づき、次年度は次のようなサブプロジェクトを中心に具体的な研究を進める計画である。1)自由意志、決定論に関する科学コミュニケーションに関する研究:これまでは、自由意志信念の影響についての検討を中心としてきたが、研究期間の後半は、当初の計画の目的である科学コミュニケーションを主軸に、実証研究を進める。具体的には、科学的知見を通俗的に使用した、様々な決定論的なコミュニケーション(例:脳決定論、遺伝子決定論)の影響を検討した上で、しかるべき科学コミュニケーションのあり方に関する議論につなげるための基礎的データを得たい。そのためには、通俗的な決定論信念を明らかにする記述的研究と、通俗的なコミュニケーションを受けた際の自由意志信念、また道徳的判断の変容に関する検討を進める必要がある。2)AI、ロボットに対する判断研究:これまでの議論より、AI、ロボットを対象とした場合、自由意志と道徳的立場の付与の関係に関して、極めて興味深い実証的知見と規範的示唆が得られる可能性が見えている。またこれらは、Society5.0など、現代の日本社会の方向を示す議論を前提にすると、今後の科学コミュニケーションに対しても、実践的な含意を持つ。従って、これらを対象にして、自由意志や心の機能の認知、道徳的判断、立場の付与などの関係を実証的に明らかにする知見を蓄積するとともに、これらに関する道徳構築がどうある「べき」かについての議論を、哲学を中心に推進する。本年度は以下の3点に関する研究を実施した。1)自由意志信念の構造の解明:自由意志信念が道徳的判断や行動に与える影響を検討するためには、信念を測定する妥当な尺度が必要となるが、これまでに行ってきた研究から、人々が自分自身の自由意志と他者一般の自由意志に対して保持する信念の程度が異なっていることが示唆されている。この点を踏まえて、一般的・個人的自由意志尺度を開発するための調査研究を実施し、一定の妥当性と信頼性を持つ尺度を構築した。2)エージェントに対する意図や意志の推論が道徳的判断や行動に与える影響の検討:個人に対して、またさらには人工物に対して、当該のエージェントが「自律性」、「自由意志」を持ち、意図的に行為しているかどうかに関わる認知が、そのエージェントが行ったミスコンダクトに対する判断に影響することを実験的に検討した。

その結果、意図、またそれを可能とする心の機能に関する認知はもちろんのこと、エージェントがミスコンダクトの後にとった行為(謝罪、支援的行為、攻撃など)も影響すること、加えて両要因の間には相互依存関係が存在し、行為の連鎖に関する推論が重要な役割を果たす可能性が示唆された。一方、攻撃行動や犯罪行為が関わるときには、一貫した知見が得られず、関連要因を整理しつつ、さらなる検討が必要である。3)道徳的判断や行動の基盤としての自由意志:自由意志概念について哲学領域が従来行ってきた議論を展望し、社会心理学的知見との整合性を保ちながら、自由意志概念を再構築する可能性について考察した。その中で、決定論との関係、自由意志に対する人々の信念の役割について、実証研究を参照しつつ、統合的なモラル・サイコロジー研究の枠組みの中に自由意志を位置づける可能性を今後の論点とすべきという示唆を得た。本研究を遂行するにあたり必要となる基盤的な知見(尺度構築、概念分析)を整えることができ、また、その成果を論文や学会発表として提出した。また自由意志信念が様々な道徳的判断に与える影響については、心の知覚に関する研究領域の従来の知見と整合する結果を得ており、対人判断や人工物への態度を分析する際に、自由意志信念に着目する妥当性が示された。哲学的検討に関しては、学会などの議論を通して、社会心理学と哲学の交流が進んでおり、概念工学的な視座での検討の必要など、今後の方向性を明確にすることができた。一方で、実験的検討の中で、従来の知見とは矛盾する結果も得ており、その解決が課題として残っている。自由意志信念の実験的操作についての洗練が必要な状態であると考える。当年度は、次の3つのプロジェクトを軸に、研究を進めた。1)自由意志信念と道徳的判断に関わる実証的研究。2)AIやロボットの心、自由意志に関する、実証的、哲学的検討、3)自由意志概念と道徳、責任概念との関わりに関する規範的議論。1)については、従来の実証的知見の再現性の確認や、新たな関連変数の同定を進めた。特に、自由意志を保持しているという信念が、自己制御行動を生み出すのか、または「自由な行動」を志向し、非自己制御行動につながるのかという問題について、検討を加えた。その結果、他者の自由意志に基づくとされる行為の原因帰属が一定の役割を持つことが示唆さえされた。ただし、複数の実験結果には一貫性がなく、実験パラダイムの検討や他の調整変数を同定する必要が明らかとなった。2)については、AI・ロボットの心の知覚とそれに対応した道徳的立場の付与との関係や、AIに責任を負わせることと科学技術開発との関係について議論を行った。ここで明らかになったのは、素朴な責任認知や道徳的立場の付与が、自律的意思決定の認知に依存することであり、その意味のおいて、素朴認知のレベルでは、自由意志信念よりも、意思決定のメカニズムに関する「アルゴリズム」認知が影響をもつ可能性が示唆された。一方で、責任を「とれない」存在としてのAIやロボットが浮かび上がり、社会制度として、誰が問題を解決する責任を負うのかが、重要な課題になることも示唆された。
腫瘍拒絶抗原(MAGE)による癌特異的免疫療法の開発

1.MAGE発現の検討:消化器癌で比較的高率に発現している事を報告してきたが、さらに肝癌で約60%に発現している事を見出した。またMAGE-1から-12までの発現を検討したが胃癌、食道癌等でいずれか1つを80%から90%の症例で発現している事を認めた。2.ペプチドによる特異的細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導:健常人末梢血(PBMC)よりMAGEペプチドを用いて特異的CTLを誘導しうる簡便な方法を開発した。この方法を用いて癌患者PBMCより特異的CTLを誘導する事が出来た。3.新しい抗原ペプチドの同定:ペプチドを用いた特異的免疫療法の適応を拡大するために、日本人に多いHLA-A24拘束性のMAGEベプチドの同定を試みた。結合モチーフからペプチドを選択し、このうちの結合能の高いベプチドについて、私共が開発した方法を用いて健常人PBMCからの特異的CTLの誘導を行った。その結果、MAGE-3でHLA-A24拘束性の免疫原性の高いベプチド、IMPKAGLLI、を同定し、また同様に免疫原性の高MAGE-1でHLA一A24拘束性のベプチド、NYKHCFPEI、をも同定した。、4.MAGEぺプチドを用いた癌ワクチン療法の試み:自家PBMCより樹状細胞(DC)を作製し、これにペプチドをパルスしたDCワクチンを消化器進行癌患者に投与する療法を、当研究所倫理委員会に申請し、承認されたので、3例の患者に施行した。その結果、進行胃癌の1例で療法後、腹壁腫瘤に炎症所見がみられ、PBMCより特異的CTLの誘導が可能であった。また、食道癌再発の1例で頚部転移性腫瘤の縮小を認め、この療法の有効性が示唆された。主として消化器癌患者に対して,腫瘍拒絶抗原、特にMAGEによる癌特異的免疫療法の開発について、その可能性を検討してきた。まず、基礎的研究としてヒト末梢血単核球により、MAGEペプチドを用いて特異的キラーT細胞(CTL)を誘導する試みを行った。HLA-A2健常人のPBMCをKLH,IL-7存在下でMAGE-3,A2ペプチドで刺激することによりペプチドをパルスした標的細胞のみならず、A2でMAGE-3を発現した培養癌細胞をも障害する特異的CTLの誘導に成功した。そこで、この方法を用いてHLA-A2でMAGE-3を発現している各種癌患者のPBMCについて特異的CTLの誘導を試みたが、4例中全例ペプチドをパルスした標的細胞を障害する特異的CTLを誘導でき、このうちの2例ではMAGE-3を発現した培養癌細胞をも障害しえた。このように比較的簡便な方法により培養癌細胞をも障害する特異的CTLを誘導しうることが明らかとなった。そこで、この様な結果に基づいて、各種癌患者に対するMAGEペプチドを用いた癌ワクチン療法を施行すべく、本研究所の倫理委員会に申請したところ許可を得た。その方法はMAGEを発現した腫瘍をもつ患者の末梢血より樹状細胞を採取してGM-CSF.IL-4存在下で培養し、これにMAGE-ペプチドをパルスし、これをワクチンとして3週間隔で4回静脈内に投与する療法である。現在胃癌再発の1例に本療法を試行中であるが、今後更に症例を重ね免疫学的効果、すなわちin vivoでのCTLの誘導さらに抗腫瘍効果について検討を進める予定である。