hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域人材の顕在化を目指すｅポートフォリオによる学習成果の社会的活用研究

(1)理論的枠組みの研究:海外での事例調査や国内の関係機関の調査をふまえ、地域の中核的な生涯学習支援機関を拠点とした地域スキームを構成した。(2)ショーケース機能の向上:学習成果活用支援プログラムを開発し、試行評価によってショーケースを用いた社会的・教育的機能の可能性を明らかにした。(3)学習成果の社会的活用システムの試行:上記をふまえ地域人材の認定と活動支援を試行し、地域モデルの効果や課題を実証的に評価した。本研究の成果は、地域で実現可能な枠組みを導き出し、効果や課題を実証的に評価したことにある。社会的な通用性についての可能性や、地域を越えた通用性を確保するための課題も明らかにした。本研究は、eポートフォリオを地域人材の社会参加を促進する機能に発展させることを目的として研究するものである。平成25年度は、eポートフォリオの発展的活用の理論的枠組み形成に向けて、次の通り研究を進めた。1先行研究の文献調査と国内外における先進事例調査(1)文献や学会の研究大会への参加を通じて、国内の先行研究調査を行った。(2)国外での先進事例調査として、欧米におけるeポートフォリオ研究の国際会議(EPIC)主宰者の紹介を受け、フランスの3つの事例調査を行った。(パリ市大学連合によるeポートフォリオ利用、雇用促進のための国の教育・スキル認定機構、ロレーヌ連合大学と教育局によるeポートフォリオの地域共通システム)これらの調査を通して、地域の教育行政、大学、企業等が共通にeポートフォリオを利用し、公開を希望する高校生から大学生、企業人材の相互に学習成果や人材情報を活用し合う、eポートフォリオの発展的利用の枠組みを検討した。2学習成果を活用した社会参加に関する社会人の意識調査(1)現在学習活動を行っている社会人を対象に、学習成果の記録の状況、学習成果の活用の意向、活用するにあたっての課題等をアンケート調査した。(2)現在の枠組みでの問題点を把握するため、働き盛りからシニアを対象に参加者を募集し、学習成果の活用を支援するプログラムを設計し試行した。その結果、学習者側には、学習成果を生かした社会参加の目標や、その根拠を社会に示すこと(ショーケース)に課題が多いことが分かった。また、支援機関・教育行政側には、相談対応の質的向上や活動場所への紹介のための情報の充実等の効果が見られるものの、学習単位制度や人材データベース等、現状の枠組みに起因する課題が多いことが分かった。本研究は、eポートフォリオを地域人材の社会参加を促進する機能に発展させることを目的とするものであり、平成26年度は次のとおり研究を進めた。1)前年度に行った現状の枠組み(富山県民生涯学習カレッジ等)による試行プログラムで明らかとなった課題の分析を行った。課題分析にあたって、試行プログラム参加者への追跡調査を行い、地域人材としての活動の継続状況や課題についてアンケート調査を実施した。その結果、前年度にショーケースを公開した市民のうち、約6割が地域人材としての活動に結びついている一方、約2割は活動に結びついていないことがわかった。その理由として社会参加のプラン等の課題や、地域の公民館や学校等におけるショーケースの周知が十分でないことも分かった。これらの課題分析について、日本教育工学会全国大会で研究発表を行った。2)学習成果を生かして社会参加することへの動機づけについての考察するため、インターネット市民塾利用者の協力により意識調査を行った。市民講師などの活動を始めようとした動機については、知識や経験を生かしたいとするものが最も多かった。その知識・経験を記録するために、eポートフォリオは重要な機能となる可能性を確認することができた。一方、eポートフォリオの記録を活用して新たな社会活動のプランを作成するためには、メンター等の役割が重要であることもわかった。3)EU各国におけeポートフォリオの共通的なフレームワークとなっている"Euro-portfolio"プロジェクトと、全英の支援機関であるCRAの取り組みを調査するため、イギリスへの調査を行った。日本とは社会的な背景が異なるものの、理論的枠組みの検討に参考にできることが多かった。本研究は、eポートフォリオを地域人材の社会参加を促進する機能に発展させることを目的とするものでありる。平成27年度は、富山県民カレッジ、富山インターネット市民塾の利用者を対象に行ってきた実証評価に対し、さまざまな角度から考察を加え、地域人材の社会参加におけるeポートフォリオの活用の可能性をまとめた。また、学会等での発表を通して、研究成果に対する意見・評価を得た。1)学習成果を活用する動機付けに対して、eポートフォリオの活用評価と課題を考察した。2)学習成果を活用した活動による意識・行動の変容に対して、eポートフォリオの活用評価と課題を考察した。3)学習成果を活用する動機付けや活動の支援の方略としてeポートフォリオの活用と課題を考察した。4)これらをまとめ、国内外の学会の研究会等で3件の発表を行った。(日本生涯教育学会第36回大会、日本学習社会学会第12回大会、英国CRAインターナショナルセミナー)学習成果を地域・社会の活動に生かす地域人材の顕在化に、eポートフォリオを効果的に活用する枠組みについて、当初の研究目標は概ね達成できたと言える。地域の社会人を対象とした実践的な研究をもとにしており、再現性の高いものである。本研究は、eポートフォリオを地域人材の社会参加を促進する機能に発展させることを目的とし、1)eポートフォリオの社会的・教育的機能への発展に向けた枠組みにおける課題の研究、2)学習成果と社会を結ぶショーケース機能を発展させる研究、3)eポートフォリオを用いた学習成果の社会的活用システムの地域モデルの考察を行ったものである。

1)枠組みの研究にあたり、フランスにおける地域人材の顕在化に活用する事例や、イギリスにおける学習・業績記録の促進と自己開発を支援する枠組みなどを参考とした。一方国内では、学習成果を生かそうとする市民と、その支援を行う側の関係機関のそれぞれへのアンケート調査をふまえ、eポートフォリオの記録からショーケースを通した学習成果の公開、学習成果を活用した社会的活動に結びつくための阻害要因や、支援システムと運用に求められる課題を整理した。2)一人ひとりのeポートフォリオを、社会的な活動に結びつけるショーケースの発展的機能について研究を行った。社会的な通用性については、ショーケースに掲載された学習成果や業績、社会的な活動への目標、コンピテンシー等について、地域の産学官から構成する評価・認定機構による人材認定の枠組みをもとに、ショーケースの発展的活用を図る学習成果活用支援プログラムを試行評価し、効果と課題を考察した。3)上記をふまえ、支援プログラムやそのプログラムを効果的に運用する地域体制のあり方、支援人材の役割など、eポートフォリオとショーケースを活用する地域モデルを検討し、それらの効果や課題を実証的に評価した。本研究の成果は、地域の中で実現可能な枠組みを導き出し、地域人材の顕在化を図るeポートフォリオの可能性を示したことにある。同時に学習成果や業績をもとにした人材認定では、地域を超えた通用性を確保するための課題も明らかにした。(1)理論的枠組みの研究:海外での事例調査や国内の関係機関の調査をふまえ、地域の中核的な生涯学習支援機関を拠点とした地域スキームを構成した。(2)ショーケース機能の向上:学習成果活用支援プログラムを開発し、試行評価によってショーケースを用いた社会的・教育的機能の可能性を明らかにした。(3)学習成果の社会的活用システムの試行:上記をふまえ地域人材の認定と活動支援を試行し、地域モデルの効果や課題を実証的に評価した。本研究の成果は、地域で実現可能な枠組みを導き出し、効果や課題を実証的に評価したことにある。社会的な通用性についての可能性や、地域を越えた通用性を確保するための課題も明らかにした。発展的枠組みの検討にあたって、知識や経験を生かす市民の動機づけや支援の枠組みについて、踏み込んで考察することができた。先行事例調査では、共通のフィレームワークの存在が大きいことをあらためて確認することができ、日本における枠ぐみの検討に有益な情報を得ることができた。これまで行ってきた研究成果は、国内外の学会での論文として発表を予定している。研究成果は、今後、大学や都道府県の学習相談における支援プログラムや、支援人材の育成カリキュラムの研究に生かす。生涯学習本研究の成果をまとめ、学会発表等を通じて各方面での知見の活用に資する。1)eポートフォリオ・システムのプラットフォームに関する役割と課題2)実践の枠組みとしての地域人材認定機構に関する役割と課題
家賃補助制度に関する比較・総合研究

(1)わが国における家賃補助制度の胎動とその実態、では1980年代後半以降の急激な地価高騰は大都市中心市街地における居住空間と定住人口の減少とそれに基づく地域社会の衰退をもたらした。その結果多くの自治体で地域住民に対する居住支援の一環として家賃補助制度が導入されてきた。東京都特別区のうち18の区について家賃補助の運用実態を把握した。急速に普及してきた半面、緊急避難的であり将来的には予断を許さないこと、典型的には家賃補助は行政投資としてモノに残らないのでその効果を危ぶむ自治体も出てきていること、などが明らかになった。また、一方で国による家賃補助的な性格をもつ「特定優良賃貸住宅制度」が発足し、これについての運用状況を全面的に把握しきれていないが、モノとして残ることに対する期待があり、今後の展開を注目する必要がある。(2)諸外国の家賃補助制度の実態、ではイギリスやドイツ、フランスなどにおける家賃補助制度は「対物支援から対人支援へ」という大きな流れの中で位置づけることができること、単に住宅製作というばかりでなく、社会保障あるいは福祉政策的な側面としての蓄積を踏まえていることなどが特徴である。イギリスについてはバ-ミンガム大学の研究者のレポートや住宅運動団体(シェルター)の論文などを翻訳し、現在の制度がもっている問題点などを明らかにした。ドイツについては社会住宅制度の蓄積から現政権になって住宅手当制度にシフトしてきている傾向にあるが、社会住宅制度のもっていた役割を代替できない側面があることなど、現在議論になっていることなどを検討した。(3)結論および今後の課題では、諸外国の実績を教訓として踏まえながらわが国における家賃補助制度の今後の展開はそれに対する自治体と国との役割をさらに明確にすることや民間賃貸住宅経営についての社会的規範の成熟などの課題などに大きく規定されていくことなどを示唆した。(1)わが国における家賃補助制度の胎動とその実態1990年以降、大都市部自治体を中心に高齢者などを対象にした家賃補助制度が急速に普及し始めている。これらの補助制度が今後安定的な制度として確立していくかどうかについて各方面から注目を浴びている。本研究では平成4年度、東京都新宿区および江戸川区においてヒアリング調査を行い、家賃補助制度の運用状況についての把握を行なった。その結果、(1)地下高騰のあおりを受けた激変緩和措置としての性格が強いこと、(2)補助を受ける高齢世帯の資格条件、補助額上限の設定などではそれぞれ独自の判断のもとに興味ある違いを見せている、(3)江戸川区では資格条件や補助額上限を設けていないが、これには地域の不動産幹施業者との連携など、住宅政策としての広がりのあるシステムが展開されつつあること、しかし(4)やはり、賃貸住宅の住宅水準の向上という視点と世帯の条件との対応のあり方についてはなお今後の課題として残されていること、などが明らかになり、平成5年度以降の研究の視点を具体的に設定することにつながっている。上述したように、建築学会などでも家賃補助制度についての議論が活発になってきており、これらの研究動向を把握することにも努めた。(2)各国家賃補助制度の歴史と枠組み平成4年度は研究組織のメンバーによるこれまでの研究内容を紹介しあうことに留まった。とくに佐藤による「民間賃貸住宅の経営管理および家賃制度の国際比較-ドイツにおける民間借家に対する公的支援制度」は、その他の諸国の家賃補助制度を分析していく場合の基本的な視点を用意しているものとして、今後の作業の指針を与えた。わが国では「特定優良賃貸住宅」制度の発足にみるように、従来の建設費補助に加えて家賃減額のための助成措置など、家賃補助政策が徐々に拡充されつつある。本研究は、家賃補助制度が今後のわが国の住宅政策において基本的な政策として位置づけられていくと考え、諸外国の事例との比較を通して、その政策のあるべき枠組みを提起していこうというのもである。

今年度はイギリス、ドイツ、フランスなどの諸外国の家賃補助制度の枠組みと運用の実態について比較研究を行ってきた。とくにイギリスについてはバーミンガム大学地域・都市研究所(CURS)の住宅政策研究者に家賃補助制度についてのレポートを依頼し、今日的な課題を引き出してきた。これまでの家賃補助制度についての比較検討の中で確認できることは以下の諸点であり、今後の研究課題としておきたい。(1)家賃補助制度は一般的な所得再配分政策とは異なり住宅政策としての目的を明確にしておく必要がある。(2)家賃補助政策は民間賃貸住宅そのものや維持管理の質的水準を高めることと連動することが重要である。(3)したがって家賃補助政策は水準の高いストックが形成されること密接に結びついていくことが重要である。(4)政府・自治体が家賃補助制度を運用する上で、諸外国にみられるようなNPOが先導的な役割を果たすことが効果的であり、わが国ではこの点での政策的、戦略的な枠組みを検討することが重要な課題になりつつある。(5)家賃補助制度「対人助成」として個別世帯の所得状況などにコミットしていくことになり行政需要の増加が予想され、この点についての創意工夫も必要になろう。本年度は、とくに(1)わが国における家賃補助制度の運用状況とその評価、(2)イギリスにおける住宅給付制度(housing benefits)の運用とその評価、の2点を中心に研究を進めた。(1)わが国における家賃補助制度の運用状況とその評価東京都特別区のうち家賃補助制度を発足させている18の区について家賃補助制度についての基本的な枠組みを把握した上で、新宿区、渋谷区、江戸川区の3区について担当者へのヒアリングを行った。それぞれ発足してまだ数年であるが担当部局による制度そのものについての評価が微妙に差異を生じていることがわかった。つまり、なおその有効性を積極的に受けとめ今後も維持していくことが重要であるという区の他に、公営住宅等のように公共投資の成果がモノとして残らないことについて不安を抱き始めている区が出始めている。家賃補助と民間賃貸住宅の質向上が明確な形で連動していないこと、さらに賃貸住宅経営についての社会的なコントロールが形成されていないことによる家賃補助制度の確かな効果が把握し切れないという弱点があることを示しているといえるであろう。イギリスの家賃補助は住宅給付制度として展開されているが、公営住宅居住者に対する家賃割引と民間賃貸住宅居住者に対する家賃手当とに分れている。現在この家賃補助制度に対して、次のような問題点が指摘されている。(1)貧困の罠(poverty trap)-所得上昇にともなう家賃補助率が傾斜的に低減されるが、それが急激な低減率のために所得を上げようという労働意欲を減退させてしまうというもの。(2)資産評価(capital test)-資産評価には預金が含まれ、これについても預金額の上昇にともなう補助率の低減があるため、貧困の罠が待ち受けている。(3)非扶養者の同居による補助削減
感性プロセスにおける階層構造の実験的検証

本研究では,感性プロセスとして,下位から(1)基礎感性→(2)快適感性→(3)嗜好感性→(4)芸術感性→(5)絶対感性という階層構造を有する計算モデルを仮定した.それと並行する「記憶・経験を蓄積した知識データベース」と相互作用を行いながら感性情報処理は進められ,より上位の感性プロセスの処理結果が「最終的な感性」を決定し,それが必要に応じて言葉を通して表現されると考えた.平成15年度は,上記の仮説の妥当性を,感性表現語を用いた二つのシリーズ実験により検証した.シリーズ1は,評価語を実験者が与える実験であり,被験者(60名)に感性表現語215語の使用頻度を評価させて代表的な100語を選定した.続いて,それらの各語の間について主観的距離を測定し,結果を多次元尺度構成法によって解析した.解析結果から,仮定した階層構造は概ね妥当であり,さらに「情緒感性」の階層があることが明らかとなった.シリーズ2は,評価語を被験者に想起させる実験であり,刺激として34枚の写真を被験者(11名)に提示し,感性評価語を自由に想起させた.この実験結果をシリーズ1で得た階層構造にマップしたところ,「芸術感性」の階層が欠落している被験者が見られた.平成16年度は,知識データベースが感性プロセスに及ぼす影響について検討した.感性を想起させる刺激として音楽を用い,それに影響する知識として演奏者情報を与えた.音源と演奏者情報の組合せから成る8刺激について,被験者(14名)が12種類の感性評価語に関して評価を行った.その結果,同じ音源であるにもかかわらず,与えられた演奏者情報によって,曲に対する感性が統計学的に有意に変化する場合が見られた.このとき,知識データベースが影響するのは,感性レベルの中位以上に限定されることが示された.以上から,本研究で仮定した階層構造の妥当性が実証された.本研究では,感性プロセスとして,下位から(1)基礎感性→(2)快適感性→(3)嗜好感性→(4)芸術感性→(5)絶対感性という階層構造を有する計算モデルを仮定した.それと並行する「記憶・経験を蓄積した知識データベース」と相互作用を行いながら感性情報処理は進められ,より上位の感性プロセスの処理結果が「最終的な感性」を決定し,それが必要に応じて言葉を通して表現されると考えた.平成15年度は,上記の仮説の妥当性を,感性表現語を用いた二つのシリーズ実験により検証した.シリーズ1は,評価語を実験者が与える実験であり,被験者(60名)に感性表現語215語の使用頻度を評価させて代表的な100語を選定した.続いて,それらの各語の間について主観的距離を測定し,結果を多次元尺度構成法によって解析した.解析結果から,仮定した階層構造は概ね妥当であり,さらに「情緒感性」の階層があることが明らかとなった.シリーズ2は,評価語を被験者に想起させる実験であり,刺激として34枚の写真を被験者(11名)に提示し,感性評価語を自由に想起させた.この実験結果をシリーズ1で得た階層構造にマップしたところ,「芸術感性」の階層が欠落している被験者が見られた.平成16年度は,知識データベースが感性プロセスに及ぼす影響について検討した.感性を想起させる刺激として音楽を用い,それに影響する知識として演奏者情報を与えた.音源と演奏者情報の組合せから成る8刺激について,被験者(14名)が12種類の感性評価語に関して評価を行った.その結果,同じ音源であるにもかかわらず,与えられた演奏者情報によって,曲に対する感性が統計学的に有意に変化する場合が見られた.このとき,知識データベースが影響するのは,感性レベルの中位以上に限定されることが示された.以上から,本研究で仮定した階層構造の妥当性が実証された.本研究では,感性プロセスとして,以下に述べる階層構造を有する感性計算モデルを仮定した.感性プロセスは,下位から(1)基礎感性→(2)快適感性→(3)嗜好感性→(4)芸術感性→(5)絶対感性という階層をなしており,それと並行する「記憶・経験を蓄積した知識データペース」と相互作用を受けながら感性情報処理は進められる.そして,より上位の感性プロセスの処理結果が「最終的な感性」を決定し,それが必要に応じて言葉(語彙という知識データベースII)を通して表現されると考える.本年度は,上記の仮説の妥当性を,感性表現語を用いた二つの実験を通じて検証した.シリーズ1:評価語を実験者が与える実験(1)実験1:種々の感性表現語を文献・論文から215語を収集した.被験者(60名)に,それらの感性表現語の使用頻度を7段階で評価させた.その結果から,使用頻度,及び各階層への関連度の二つの基準によって100語を選定した.(2)実験2:選定された100語の各々について,被験者に以下の4尺度について7段階で評価させた.(a)具体的-抽象的,(b)単純-複雑,(c)客観的-主観的,(d)困難-容易(3)実験2の結果を集計し,その評点の相違を距離データとみなして,多次元尺度構成法により解析を行った.その結果,本研究で仮定した階層構造は概ね妥当であり,さらに「情緒感性」の階層があることが明らかとなった.シリーズ2:評価語を被験者に想起させる実験

(1)刺激として34枚の写真を被験者に提示し,感性評価語を自由に想起させた.被験者:11名.(2)実験結果を集計し,シリーズ1の結果である階層構造に各ペアをマップしたところ,例えば「芸術感性」の階層が欠落している被験者が見られ,本研究で仮定した階層構造の妥当性が確認できた.本研究では,以下に述べる階層構造を有する感性計算モデルを仮定した.感性プロセスは,下位から(1)基礎→(2)快適→(3)嗜好→(4)芸術→(5)絶対という階層をなしており,それと並行する「記憶・経験・知識を蓄積した知性データベース」と相互作用を受けながら感性情報処理は進められる.そして,より上位の感性プロセスの処理結果が「最終的な感性」を決定し,それが必要に応じて言葉を通して表現されると考える.本年度は,以下の2点について検討を行った.一つは,昨年度からの継続として行った,34種類の画像を感性想起刺激として用いた実験による検討である.各画像については,下位の感性は必ず想起されるが,しかし固有の上限があることが示された.このことから,下位の感性を踏まえて上位の感性が想起されるという,本研究の提案モデルの妥当性が示された.もう一つは,知性データベースが感性プロセスに及ぼす影響にういての検討である.感性を想起させる刺激として音楽を用い,またそれに影響する知識として演奏者情報を与えた.具体的には,ピアノのソロ演奏曲について,「プロの演奏」,「MIDIによる自動演奏」などの4音源を用意した.また,演奏者情報としては,「プロのピアニストによる演奏」および「コンピュータによる演奏」の2種類を用意した.これらの音源と演奏者情報の組合せから成る8刺激について,シェッフェの一対比較法によって,被験者14名が12種類の感性評価語に関して7段階評価を行った.実験の結果,同じ音源であるにもかかわらず,与えられた演奏者情報によって,曲に対する感性が統計学的に有意に変化する場合が見られた.このとき変化が見られたのは,嗜好感性,芸術感性に関する評価語に限られた.以上の結果から,知性データベースが感性プロセスに影響するのは,感性レベルの中位以上に限定されることが示された.
液中プラズマを用いた炭素系膜の成膜・改質反応の実時間計測による解明

液中プラズマは新たなプラズマ源として期待されている。液体中での反応のため,これまでプラズマ科学の分野で開発されてきた計測手法では扱いにくく,反応の詳細が分からないという側面があった。そこで,多重内部反射赤外分光法というシリコンの内部に赤外光を透過させシリコン表面の状態を計測する手法を応用し,液中プラズマの反応プロセスを計測する手法を確立した。液中プラズマによる溶液の化学結合状態の変化および液中プラズマによる堆積物の化学状態の計測に成功した。さらに,この手法を応用し,液中プラズマによる生体モデル物質との反応の解析に成功した。液中プラズマのバイオ・医療応用の反応計測にも有効であることを示した。液中プラズマは材料合成や滅菌・殺菌をはじめ様々な分野での応用が期待されているが、気相のプラズマあるいはプラズマを使わない化学的手法に勝るまでには至っていない。液中プラズマは反応系の理解が十分ではないことが深刻な要因の一つである。もちろん、液中プラズマ生成前後での溶液のpHや溶液中分子の変化などについては調べられている。しかし、これまでの方法では反応前と反応後の様子を調べているものであるため、液中プラズマでの反応プロセスの詳細について推測するしかなかった。研究代表者はこれまで気相プラズマに関してプラズマ-固体表面相互作用の解明という観点から、反応過程について,多重内部反射赤外吸収分光法を用いた「その場」「実時間」計測に成功し、これまで未解明であった反応過程を様々明らかにしてきた。この経験と技術を活かして、本研究では様々な条件下での液中プラズマの反応を多重内部反射赤外吸収分光法を使って、液中プラズマの反応を「その場」「実時間」計測し、液中プラズマに特有な反応化学を解明することをめざした。その上で、この反応化学の理解を利用して、これまで用いられてきた手法よりも効率的に炭素系膜の成膜および表面改質に適した反応を、液中プラズマを用いて創成することを目的として研究を進めた。本研究では,エタノール中,エタノール・TEOS混合溶液中および純水中において液中プラズマの生成に成功し,液中プラズマ生成によるエタノールの分解過程および堆積物の生成過程について明らかにできた。液中プラズマを用いたナノカーボン生成等にインパクトを与えることができると考えられる。純水中に入れたたんぱく質を模擬した自己組織化膜への液中プラズマの曝露により,自己組織化膜中のアミン基が優先的に分解されていくことを明らかにできた。液中での滅菌・殺菌等に大きな知見を与えることができたと考えられる。これまで液中プラズマは材料合成や滅菌・殺菌をはじめ様々な分野での応用が期待されてきたが、気相のプラズマあるいはプラズマを使わない化学的手法に勝るまでには至っていない。そこで,本研究では,多重内部反射赤外吸収分光法を用いた液中プラズマの反応,液中での固体表面の反応を「その場」「実時間」計測システムを構築し,これを用いて液中プラズマに特有な反応化学を解明することを目的とする。この研究の推進により,多重内部反射赤外吸収分光法用の光学系を備えた測定装置が構築できた。また,発光分光およびプラズマが生成する際の電流電圧特性を測定する測定系も構築できた。その結果,エタノール中でプラズマを生成し,その反応プロセスを「その場」・「実時間」計測できた。さらに,TEOSとエタノールの混合溶液中でプラズマを生成し,酸化ケイ素を含んだ炭素膜堆積過程およびその混合溶液の変化について計測できた。その他,様々な膜への液中プラズマの照射及びその効果について検討を加えた。さらに,表面改質・バイオ応用を見据え,この計測系で,原子・分子レベルでの液中プラズマとバイオ分子との反応解析を行った。バイオモデル物質となる化学物質と液中プラズマの反応が解析できた。液中プラズマにより,膜中の炭素ー炭素結合は酸化されながら,エッチングされることがわかった。本研究により,多重内部反射赤外吸収分光法により液中プラズマの反応プロセスの計測および膜の堆積,さらにはその応用に位置づけられる液中プラズマのバイオ応用の解明に貢献できた。本研究は,今後の液中プラズマによる反応診断には欠かせない計測ツールとなる可能性を示唆でき,挑戦的萌芽研究にふさわしいこれまにない研究成果を得られた。液中プラズマは反応系の理解が十ではないことが深刻な要因の一つである。本研究では,多重内部反射赤外吸収分光法を用いた反応の「その場」「実時間」計測により、液中プラズマに特有な反応化学を解明することを目的とした。

第1に,多重内部反射赤外吸収分光法用の光学系を備えた測定装置の構築を行った。半導体プリズムの両方の端面のみを液から出した形で、他の部分のプリズムを液中に浸した状態になるようなシールつきの容器を作製した。さらに、プリズムが固定された容器も固定して、赤外光を集光してプリズムを入射し、サンプルから出てきた赤外光を検出器に再び集光する光学系を構築した。第2に,発光分光装置およびプラズマが生成する際の電流電圧特性を測定する測定系の構築を行った。プラズマを生成した際の電極間の電流-電圧特性を調べた。その結果,バリア放電がおこり,数秒ごとにアーク放電がおこっていると考えられた。発光分光法によりプラズマを調べた結果,水素ラジカルなどの発生が観察できた。第3に,液中プラズマ中で多重内部反射赤外吸収分光法を用いた反応を「その場」・「実時間」計測を試した。液体には,膜ができやすいことをすでに報告しているケイ酸エチル(TEOS)を4倍にエタノールで希釈した溶液を用いた。赤外分光により計測を行った結果,プラズマの照射により溶液中の炭素ー水素の結合が分解されていく様子を「その場」「実時間」で計測することに成功した。本研究では,エタノール中,エタノール・TEOS混合溶液中および純水中において液中プラズマの生成に成功し,その反応過程について明らかにできたことは評価できる。液中プラズマを用いたナノカーボン生成等にインパクトを与えることができる。純水中の自己組織化膜の液中プラズマ分解ではアミン基が優先的に分解されていくことは滅菌・殺菌等に大きなインパクトを与えることができたと考えられる。しかし,当初予定した,炭素膜の表面修飾については,エタノール溶液を他の溶液にかえるなどもう少し検討するところがある。「その場」「実時間」での計測法の開発において,その端緒がつかめた。液中プラズマの反応計測の今後の発展が期待できる。本研究は当初,パルス電源を用いたプラズマ生成を予定していたが,期待通りの効果が得られず,低周波高圧電源を用いた液中プラズマの生成を行っている。パルス電源にこだわることなく,大出力高圧低周波電源を用いて液中プラズを生成し,反応解析の研究を進める。そのために,反応解析システムを新たに構築し,研究のスピードを高める。赤外分光法と,発光分光法・電流-電圧特性の同時測定が可能になる大型の測定系を構築する。さらに溶液の状態が変化しないように,常に新鮮な溶液を供給する装置を取り付ける。パルス電源にこだわることなく,大出力高圧低周波電源,および計測システムについて増強しする。そのために,大出力高圧低周波電源,および計測システムの購入を行う予定である。プリズムを液中に浸すシールつきの大型容器の作製費および,プラズマへ供給する安定した電源,測定に用いるテスター等に支出する予定である。
ライトフィールドによる質感情報の定量評価と認知との関連

本研究では,ライトフィールド(LF)画像から視覚的に物体の材質や質感を定量的に記述する方法を提案することを目的としている.従来の物体の材質認識では,単一画像からの認識では,精度的に限界があったり,BRDFなど反射率を計測する手法では,ラボ環境において時間をかけて計測する必要があった.本研究で用いるLFカメラは,ワンショットで簡便に,ライトフィールドを計測出来ることから,材質認識をより幅広い応用に運用できる.本年度までに,この様な応用を実現するために,ライトフィールドによるBRDFの計測手法とライトフィールドによる物体の反射率と形状復元について研究を行った.その結果,BRDF計測に関しては,従来のゴニオメータによる計測に対してデータ量を75%削減したにもかかわらず,同程度の反射率再現ができるとこが示された.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,ライトフィールド(LF)画像から視覚的に物体の材質や質感を定量的に記述する手法の提案を目的としている.従来の材質認識では,単一画像からの認識には精度的に限界があったり,BRDFなど反射率を計測する方法ではラボ環境などで時間をかけて計測する必要があった.本研究で用いるLFカメラは,ワンッショットで簡便に計測できるため,より幅広い応用に適用できる.また,提案する質感特徴量と被験者実験による主観評価との関係を明かにすることで,人の認知を反映した特徴量へと拡張する.これにより,提案する質感特徴量を質感自動認識のような工学応用はもとより,脳科学や認知科学の実験で用いられる刺激画像の合成や評価に用いることができ,同領域のB01やC01班にも貢献できる.本研究では,ライトフィールド(LF)画像から視覚的に物体の材質や質感を定量的に記述する方法を提案することを目的としている.従来の物体の材質認識では,単一画像からの認識では,精度的に限界があったり,BRDFなど反射率を計測する手法では,ラボ環境において時間をかけて計測する必要があった.本研究で用いるLFカメラは,ワンショットで簡便に,ライトフィールドを計測出来ることから,材質認識をより幅広い応用に運用できる.本年度までに,この様な応用を実現するために,ライトフィールドによるBRDFの計測手法とライトフィールドによる物体の反射率と形状復元について研究を行った.その結果,BRDF計測に関しては,従来のゴニオメータによる計測に対してデータ量を75%削減したにもかかわらず,同程度の反射率再現ができるとこが示された.26年度が最終年度であるため、記入しない。物体の反射率であるBRDFは,CGや物体の材質認識に用いられてきた.しかしながら,BRDFは4次元の高次元情報であり,その取得には莫大なコストと計測時間がかかることが問題であった.本年度の研究では,この問題を解決するために,BRDFデータの冗長性を特定して最適なBRDFサンプリングを検討した.具体的には,DSBRDFと呼ばれるBRDF近似モデルを用いて,実際のBRDFを少ないパラメータでフィッティングした.さらには,このモデルで実際のBRDFと遜色ないBRDFを再現するために,どのぐらいのサンプリング点が必要であるかを検討した.その結果,それらのサンプルを効率的に撮像するためのサンプリングモデルを検討し,示した.本年度の研究において,DSBRDFモデルを用いてBRDFをモデル近似し,どのサンプリングがユニークでどのサンプリングが冗長であるかと言うことを検討した.また,BRDFを効率的に表現できるサンプリングを特定し,効率的なBRDFの撮像手法を検討した.次年度では,このデータサンプリングを効率的に実現するカメラシステムの構築を目指す.また,このカメラシステムで撮影したDSBRDFモデルのモデルパラメータと物体の材質や質感の関係を明らかにする.具体的には,学習的識別手法を用いてモデルパラメータから物体を自動認識する手法を検討する.最終的に,ワンショットで撮影したDSBRDFモデルを用いて,画像から物体の材質や質感を識別できるシステムを構築する.
都市排水に含まれるナノ粒子の廃水処理での阻止性能と処理影響

工業利用でのナノ粒子の利用とともに、家庭製品でのナノ粒子の利用が急速に広がっている。これらの利用後に、最終的に廃棄物となるが、一部は下水として排出されることが考えられる。下水処理では、生物処理が行われており、微生物が利用されている。このように、ナノ粒子の人体あるいは生態系への影響を考えるとき、水を経由した暴露経路を考えることも必要であり、その際下水道がナノ粒子の環境排出の抑制に果たす役割に関心がもたれる。国内外の研究ナノ粒子の生態影響の基礎的研究が行われ始めている。しかし下水処理を構成する活性汚泥への影響は研究報告がない。水中でのナノ粒子の挙動は、溶解、凝集、沈殿、反応が複雑の起きることが予想され、下水処理でどのような挙動をとるかは、ナノ粒子の分析がネックになり、国内外を通じて全く研究がなされていない。本研究では、ナノ粒子の水を経由した暴露経路として重要となる、下水処理でのナノ粒子の除去機能、下水処理で利用されている処理微生物への毒性影響の視点からナノ粒子の評価を実験的に行うことである。(1)ナノ粒子の分析法フローランをモデルとして水中のナノ粒子のHPLCによる測定方法を開発し、二次処理水に適用した。(2)水中のナノ粒子の存在粒子濃度フローレンを標準物質から水(純水、純水、下水処理水)に投与した際のナノ粒子の分布を把握した。(4)活性汚泥の吸着と毒性影響フローレンを対象に下水処理場の活性汚泥を回分式で活性汚泥への吸着による除去性を評価した。また硝化細菌が優先となるよう活性汚泥を連続培養した硝化細菌群を用いて硝化阻害特性を評価した。このように、ナノ粒子の人体あるいは生態系への影響を考えるとき、水を経田した暴露経路を考えることも必要であり、その際下水道がナノ粒子の環境排出の抑制に果たす役割に関心がもたれる。水中でのナノ粒子の挙動は、溶解、凝集、沈殿、反応が複雑の起きることが予想され。下水処理でどのような挙動をとるかは、下水や活性汚泥のナノ粒子の分析ガネックになり、国内外を通じて全く研究がなされていない。本研究では、ナノ粒子の水を経由した暴露経路として重要となる下水道での機能を調べるため、下水処理でのナノ粒子の除去機能、下水処理で利用されている処理微生物へ毒性影響の視点からナノ粒子の評価を実験的に行うことを目的とする。本年度は、対象とするナノ粒子を最新の文献情報をもとに、有機系対象として検討対象とするモデル物質を絞り込んだ。水や活性汚泥中のナノ粒子の測定方法はまだ開発されていないため、過去の文献を参考に、LC/MS/MSでの分析法を検討した。
天然mRNAを利用した全長蛋白質ディスプレーと蛋白質相互作用解析

天然型mRNAを荷札として用い、かつ、全長蛋白質を提示できる改良型リボソームディスプレー法の開発を目標とする。具体的には、終止コドンを読み飛ばし、その後に続く非翻訳領域をリンカーとして利用可能な改変翻訳系の構築を目指した。昨年度においては原核系翻訳システムにおけるコンセプトレベルでの具現化を実施、RNAの安定性、リボソームディスプレー後のRNA回収率から再構成蛋白質翻訳系を用いた改変翻訳系の構築を検討した。また、3種の終止コドンを効率的に読み飛ばすことが可能なサプレッサーtRNAの探索を行ない、サプレッション効率、また、3種の終止コドンに対する適応性の点からtRNAserを基本とする3種サプレッサーが本系の目的を満たすことを見出している(サプレッション効率向上のため、Release Factor非含有翻訳システムを利用した)。また、天然型と同じ配列の(かつ、様々な長さの)3'側非翻訳領域を有する擬似天然型Dihydrofolate Reductase mRNAを人工的に準備し、作成した改変翻訳系でのリボソームディスプレーを実施した。終始コドンより3末端側にT7-tagを組み込んでおいたところ、T7抗体によるタグ釣り上げが可能であり、この結果より、本系において終始コドンの読み飛ばし、3'-UTRのリンカーとしての利用が可能であることが示された。また、DHFRの配列を標的とする抗体を用いた実験も実施した。併せて、終結因子を取り除いた非再構成型タンパク質翻訳システムの調整を目的とし、RF1に対するRNAアプタマーを取得、サプレッション効率を上昇させる系の構築にも成功した。まず、原核系翻訳システムにおけるコンセプトレベルでの具現化を行った。市販の蛋白質翻訳溶液を用いたT7-tagセレクション系を構築した結果、RNAの安定性、リボソームディスプレー後のRNA回収率から再構成蛋白質翻訳系が最も本目的に適していることが確認された。また、3種の終止コドンを効率的に読み飛ばすことが可能なサプレッサーtRNAの探索を行った。面倒な化学的アミノアシル化過程を除去するため、内在性のアミノアシル化酵素によって効率的にアミノアシル化される終止コドンサプレッサーtRNAsの探索を行った。当初の計画に従いtRNALeuを基盤としたシステムの構築にチャレンジしたが、サプレッション効率、また、3種の終止コドンに対する適応性の点で効果が低いことが判明した。最終的にtRNAserを基本とする3種サプレッサーが本系の目的を満たすことを見出した(サプレッション効率向上のため、RF1-翻訳システムを利用した)。
M期染色体上におけるエピジェネティック情報の継承機構

細胞周期のM期(分裂期)には、DNAは凝縮した染色体の形に詰め込まれ、転写因子はDNAから脱落し、全遺伝子の転写が停止する。このため、M期の染色体の凝縮はDNA関連のすべての代謝活動を不可能にしていると想定されてきた。しかし、M期におけるDNA修復活性について検討したところ、意外なことに、DNA修復は効率よく起こること、すなわちDNA修復因子は凝縮した染色体上でも働きうることが明らかになった。高等真核生物の細胞では、細胞周期のM期には、すべての遺伝子の転写が停止し、活性遺伝子のプロモーターなど転写関連装置の構築は失われ、転写因子などの核タンパク質の多くも脱落する。しかし、不活性なM期染色体上においても、もともと活性であった遺伝子には何らかのマークが付いており、M期終了後、マーク付きの遺伝子のみ構築を再建し転写を再開すると考えられている。本研究では、これらの現象の機構の解明を目的とするが、本年度は、M期における転写関連装置構築の消失と核タンパク質の脱落が、ヒストン化学修飾の変動によって指示されている可能性を検討した。検討した作業仮説は、「ヒストンの隣接部位の二重修飾による制御」、具体的には、「ヒストンH3のリジン4、リジン9のメチル化、アセチル化が当該部位における転写関連装置の成立/不成立、核タンパク質の結合/脱落を指示しており、隣接部位(スレオニン3、セリン10)のM期特異的リン酸化がその細胞周期における変動を指示している」というものである。実験操作としては、HeLa細胞を薬剤もしくはsiRNA処理し、M期特異的なヒストンH3スレオニン3もしくはセリン10のリン酸化を阻害した場合に、転写因子などのDNA結合核タンパク質(TATA-binding protein、Heat shock factor 1、CTCF、Ku70)のM期における脱落が妨げられるか否かを、蛍光抗体法で調べた。結果は、M期特異的ヒストンリン酸化を阻害しても、核タンパク質の脱落は妨げられないというものであり、上記作業仮説を支持しないものとなった。すなわち、M期特異的ヒストンリン酸化は、ヘテロクロマチンタンパク質HP1の脱落を指示しているとされているが、同様の機構は必ずしも転写因子など他の核タンパク質の場合には当てはまらないと考えられる。高等真核生物の細胞では、細胞周期のM期には、DNAは高度に凝縮した染色体の形をとる。この時期、すべての遺伝子の転写は停止し、活性遺伝子のプロモーターなど転写関連装置の構築は失われ、転写因子などの核タンパク質の多くも染色体から脱落する。しかし、凝縮した不活性なM期染色体上においても、もともと活性であった遺伝子には何らかのマークが付いており、M期終了後、マーク付きの遺伝子のみ構築を再建し転写を再開すると考えられている。本研究では、これらの現象の機構の解明を目的とするが、本年度は、M期における核タンパク質の脱落が、M期の染色体凝縮機構そのものによって指示されているという、以前からある仮説の正否について検討した。具体的な実験操作としては、染色体凝縮にもっとも重要な役割を果たしているふたつのタンパク質、コンデンシンとDNAトポイソメラーゼIIの機能をHeLa細胞においてsiRNAもしくは薬剤によって阻害する。この処理によって、M期染色体は膨潤もしくは伸長した形態を示すようになるが、この場合に、転写因子などのDNA結合核タンパク質(TATA-binding protein、Heat shock factor 1、CTCF、Ku70)のM期における脱落が妨げられるか否かを、蛍光抗体法で調べた。結果は、M期染色体凝縮を阻害しても、核タンパク質の脱落は妨げられないというものであり、上記仮説を支持しないものとなった。M期における核タンパク質の染色体からの脱落は、染色体凝縮機構と直接関連はしていない可能性が高いと考えられる。少なくとも、以前推測されていたように、「濡れた布を絞る時のように、タンパク質が絞り出される」のではないと考えられる。前年度の研究により、細胞周期のM期における転写因子の染色体からの脱落が、この時期の染色体の凝縮によって引き起こされるわけではないことが示された。このことは、M期には、染色体の凝縮のためにDNAにさまざまな機能タンパク質がアクセスすることができず、DNAの代謝活動はすべて不可能になっているはずであるとするこれまでの通念に疑問を呈するものと考える。DNAの代謝活動のうち、転写、DNA複製については、M期に起こらないことが証明されている。一方、DNA修復については、そのように想定されているが実験的証拠はほとんどない。そこで、M期におけるDNA損傷修復の定量的解析を行い、そのほかの時期(間期)の場合と比較した。M期のHeLa細胞に紫外線照射後の(6-4)光産物の修復をELISA法で定量したところ、間期の場合と同様に非常に効率のよい修復が見られた。このことは、M期の高度に凝縮した染色体においても、ヌクレオチド除去修復系(とくにglobal genome repairと呼ばれる系)の酵素はDNAの損傷部位に効率よくアクセスし酵素活性を発揮することができることを示している。つぎに、M期細胞に放射線照射後のDNA二本鎖切断の修復をstatic-field gel electrophoresis法で定量したところ、間期の場合よりは遅いもののやはりかなり効率よく修復されることがわかった。

このことは、ふたつある二本鎖切断修復の主経路(homologous recombinationおよびnon-homologous end joining)のうち少なくともひとつはやはりM期の凝縮した染色体において作動可能であることを示唆している。以上のように、凝縮したM期染色体はDNAの代謝活動に関して不活性なものであるとするこれまでの通念を否定する結果が得られた。
マクロファージの一酸化窒素合成におけるアルギニン輸送の役割について

マクロファージは、アルギニンを前駆体として、一酸化窒素(NO)を合成する。本研究では、アルギニンの供給経路として重要と考えられる形質膜上でのアルギニン輸送について注目し、その活性の変動がNO産生にいかに関わっているかということを明らかにする目的で実験を行い以下のような知見を得た。2)マクロファージをLPS有無の条件下で培養し、細胞内外のアルギニン濃度を測定したところ、LPSによってアルギニン輸送活性が誘導された細胞の方が細胞内アルギニン濃度は、約2倍高くなっていた。また、細胞外に対する細胞内アルギニン濃度比も輸送活性が誘導された方が高くなっていた。1)マクロファージの産生を培養液中に蓄積するNO_2量として測定したところ、10ug/m1のLPSを添加した場合、培養に伴ってNO_2の蓄積量が上昇した。また、アルギニン輸送活性も培養に伴って誘導され、12-24時間でピークとなった。3)アルギニン輸送活性、NO産生酵素活性が、十分発現している時点(12時間目)において、アルギニンの輸送をリジンによって拮抗阻害すると単位時間当たりのNO産生は低下した。また、この時、細胞内アルギニン濃度を測定したところ、リジンを共存させた方がリジンを添加していない場合に比べて約半分に低下していた。以上のようなことから、NO産生は、細胞内アルギニン濃度の影響を受けることが明らかとなった。また、細胞内アルギニン濃度は、アルギニンの輸送活性によって変化することが示された。したがって、マクロファージにおいては、NOの前駆体であるアルギニンの輸送活性の上昇は、NOを産生するうえで重要なステップであることが示唆された。尚、本研究に関する論文は、現在投稿準備中である。
薬理ゲノミクスによる甲状腺疾患の創薬ターゲット探索法の開発

甲状腺疾患は内分泌疾患の中でもっとも頻度の高い疾患であり、その中でも、バセドウ病は我が国において約36%を占める最大の甲状腺疾患である。バセドウ病患者の約88%に抗甲状腺薬による薬物療法が実施されているが、その予後については2年間の内服で約30%の寛解が得られるのみである。また、抗甲状腺薬による薬物療法には無頼粒球症などの重篤な副作用が存在する。したがって、薬理ゲノミクスによる甲状腺疾患の創薬ターゲット探索により、効果的で副作用のない薬物療法を開発することは極めて重要である。我々は、世界に先駆けて、甲状腺に選択的に発現する環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ(PDE)8BのcDNAクローニングに成功した(Biochem. Biophis. Res. Commun. 250, 751-756, 1998)。さらに我々は、ヒトPDE8Bのゲノムシークエンスを解析し、エクソン-イントロン構造および複数のスプライシングバリアントの存在を明らかににした(Biochem. Biophis. Res. Commun. 297, 1253-1258, 2002)。さらにプロモーター領域の転写調節活性を検討し、甲状腺選択的発現制御に関与する転写調節領域を同定した。また、スプライシングバリアントのPDE活性を検討し、選択的スプライシングの機能的意義を明らかにした。これら薬理ゲノミクス研究の成果により、ヒトPDE8B遺伝子発現制御による新しいバセドウ病治療戦略の基盤を構築することができた。また、抗甲状腺薬による薬物療法には無顆粒球症などの重篤な副作用が存在する。我々は、世界に先駆けて、甲状腺に選択的に発現する環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ(PDE)8BのcDNAクローニングに成功した(Biochem.Biophis.Res.Commun.250,751-756,1998)。さらに我々は、ヒトPDE8Bのゲノムシークエンスを解析し、エクソン-イントロン構造を明らかにした。現在、プロモーター領域のクローニングを行い、甲状腺選択的発現の制御機構を解析中である。また、我々はマウスPDE8BのcDNAクローニングにも成功し、ヒトPDE8B cDNAとの比較により、選択的スプライシングが存在することを見い出し、その機能的意義について検討している。さらに我々は、ヒトPDE8Bに対する特異的抗体の作製に成功した。今後、免疫組織染色などにより、細胞内局在などについて検討する予定である。これらの研究成果を基盤に、ヒトPDE8B遺伝子発現制御による新しいバセドウ病治療戦略の構築を計画している。我々は、世界に先駆けて、甲状腺に選択的に発現する環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ(PDE)8BのcDNAクローニングに成功した(Biochem. Biophis. Res. Commun. 250,751-756,1998)。

さらに我々は、ヒトPDE8Bのゲノムシークエンスを解析し、エクソン-イントロン構造および複数のスプライシングバリアントの存在を明らかにした(Biochem. Biophis. Res. Commun. 297,1253-1258,2002)。さらにプロモーター領域の転写調節活性を検討し、甲状腺選択的発現制御に関与する転写調節領域を同定した。また、スプライシングバリアントのPDE活性を検討し、選択的スプライシングの機能的意義を明らかにした。これら薬理ゲノミクス研究の成果により、ヒトPDE8B遺伝子発現制御による新しいバセドウ病治療戦略の基盤を構築することができた。
細胞膜分子動態数理モデリングによるがん悪性化メカニズムの解明

がん細胞悪性化および悪性伝播の分子レベルのメカニズムを,生物医学の問題として解明する事を目指した.その結果NFkBによるシグナル伝達, Metによる薬剤耐性獲得機序,骨代謝モデルにおける動的平衡崩壊のメカニズムを理論的に明確に解明することができた.基本的方法としては,数理モデリングという数理解析法の適用である.がん細胞悪性伝搬の分子レベルでのメカニズムは極めて複雑で,これまで生物医学の問題として難題と言われてきたが,生物医学的定性的解析と数理科学的定量的解析の相互フィードバックにより僅かずつ歩を進めた.従来は,細胞核での遺伝子変異を調べようとする,遺伝子解析が主な研究対象であったが,本課題では,最新の研究成果を踏まえて,がん細胞悪性化および悪性伝播を引起こすシグナル伝達系を対象とし,数学的方法で上記の騎乗を解明した.さらにデータを用いて,細胞膜上で受容体が受けたシグナルが細胞膜内分子へ伝達され、細胞膜内で複数のシグナル伝達系統のクロストークを経て悪性化したシグナルが細胞膜へ再びフィードバック遡上する経路(下流分子経路),および,遡上してきたシグナルが細胞膜上に存在する隣接細胞との接着剥離分子を通じて悪性を伝播してしまう経路(上流経路)を数理モデリングし,さらに数学解析を用いて生命動態の本質を解明することを試みた.これらの試みによって,少数のパラメータと次元解析によってモデルを定量化すること,生命動態を空間的に分布したイベントとして記述したうえで,揺らぎを含む有効な計算法などの新しい数理的手法も開発した.数理モデリングと数値シミュレーションによって細胞分子,細胞,組織を横断する腫瘍悪性化因子を分析した.ウェットの研究室とディスカッションを重ね,微分方程式を用いた方法によって様々な例題を解き,数学と生命科学,データ科学の融合を目指す統合数理腫瘍学研究を進め,特に細胞膜分子動態に着目した薬剤耐性と,マルチスケールモデリングを用いた骨代謝を研究した.薬剤耐性ではゲフィチニブを対象とし,膜分子動態から,下流への悪性化シグナルが発生するメカニズムを明らかにした.ここではEGFRとERBB3の2種類の膜分子に注目し,重合によるリン酸化によって生存,増殖の2種類のシグナルが発生するという細胞生物学の知見を数理モデルによって忠実に記述した.ゲフィチニブによってEGFRのリン酸化が抑えられてシグナルが消滅すること, METによってERBB3のリン酸化が回復してシグナルが再発生することを,数理的に明らかにした.細胞分子の結合・解離とリン酸化・脱リン酸化の2つの反応の達成時間の相違をどのように再現するかが問題となったが,細胞の大きさ,細胞膜上の分子数,イベントの時間スケールから,反応係数や各分子の密度の大まかなオーダーをすべて決めてしまう次元解析の方法を確立し,実測値と一致すること,シミュレーションによって結合・解離,リン酸化・脱リン酸化の時間スケールが正確に再現できることを示した.骨代謝モデリングでは分子間の相互作用を記述するボトムアップモデルと,細胞間の相互作用を記述するトップダウンモデルを連立させるマルチスケールモデリングを行い,力学系理論によって動的平衡が壊して大理石骨症に行かずに骨粗鬆症に至る理由を明らかにした.数学研究では,細胞膜分子動態を動機として一般形を導入し,その完全可積分性を厳密に証明した.結合解離や分化の厳密な記述や,次元解析によって反応係数や初期値のオーダーを決定する方法,動的平衡の定義と力学系理論を用いたその崩壊の解明など,細胞生物学と数理モデリングの融合の方向が確定した.血管新生をはじめとして,組織レベルでの生命動態を数値シミュレーションで予測,制御する方法論についても,コンピュータプログラミングも含めてより実用化の方向に向かって進んでいる.数理医学関連図書も出版し,題材の広がり,方法の深まりは予定通り進行している.がん細胞悪性化および悪性伝播の分子レベルのメカニズムを,生物医学の問題として解明する事を目指した.その結果NFkBによるシグナル伝達, Metによる薬剤耐性獲得機序,骨代謝モデルにおける動的平衡崩壊のメカニズムを理論的に明確に解明することができた.基本的方法としては,数理モデリングという数理解析法の適用である.がん細胞悪性伝搬の分子レベルでのメカニズムは極めて複雑で,これまで生物医学の問題として難題と言われてきたが,生物医学的定性的解析と数理科学的定量的解析の相互フィードバックにより僅かずつ歩を進めた.従来は,細胞核での遺伝子変異を調べようとする,遺伝子解析が主な研究対象であったが,本課題では,最新の研究成果を踏まえて,がん細胞悪性化および悪性伝播を引起こすシグナル伝達系を対象とし,数学的方法で上記の騎乗を解明した.さらにデータを用いて,細胞膜上で受容体が受けたシグナルが細胞膜内分子へ伝達され、細胞膜内で複数のシグナル伝達系統のクロストークを経て悪性化したシグナルが細胞膜へ再びフィードバック遡上する経路(下流分子経路),および,遡上してきたシグナルが細胞膜上に存在する隣接細胞との接着剥離分子を通じて悪性を伝播してしまう経路(上流経路)を数理モデリングし,さらに数学解析を用いて生命動態の本質を解明することを試みた.これらの試みによって,少数のパラメータと次元解析によってモデルを定量化すること,生命動態を空間的に分布したイベントとして記述したうえで,揺らぎを含む有効な計算法などの新しい数理的手法も開発した.細胞生物学実験のデータは大きな揺らぎがあり,数理モデリングの有用性もそこにある.一方でデータの活用は数理腫瘍学の今後の展開にとって重要な要因となる.細胞膜分子の信号は下流でクロストークし,核内での転写を通して悪性化にフィードバックされる.