hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
壁乱流のマルチスケールダイナミクスの解明とLESに適した壁面境界条件モデルの開発

本研究ではLES、およびDNSを併用したハイブリッドLESを適用することで壁乱流の空間構造を解析し、ミクロスケールからマクロスケールに至る乱流構造の相互作用に着目し、そのマルチスケールメカニズムを解明することを目的とする。得られた知見を基に、LESに適した人工的壁面境界条件モデルの開発を目指す。最終年度の本年度は、昨年度までに得られた壁乱流外層域構造の普遍性と内層構造の相互作用に関する知見やLES/RANSハイブリッドモデルにおける既存モデルの問題点をもとに、壁面から離れた領域にある乱流構造が壁面摩擦応力に与える影響を考察し、この結果を基に壁面近傍に採用したRANSモデルを修正することで壁面の数理モデル化を目指した。具体的には円管流を対象に、SpalartらのDESハイブリッドモデルに対して、モデルに対して、モデルに含まれるモデル係数と長さスケールに対して検討を行い、マルチスケールダイナミクスの観点から外層構造の再現性に対する最適化を行った。この乱流数理モデルの構築に加えて、安定化スキームを利用した擬似DNSの壁面近傍モデルとしての有用性に着目し、乱流数理モデルと数値スキームの双方を考慮に入れた統括的モデルを構築し、その効果をまずチャネル流において検討した。次により実用的な視点から自動車空力解析にこの手法を適用し、壁面摩擁応力の予測精度の観点から風洞実験データとの比較によりモデルの評価を行い、その高精度化を図った。これらの結果より、産業応用を前提としたLESにおいて重要課題である壁面境界条件モデルとして、乱流モデルと安定化数値スキームの併用による壁面処理が有効な解決策となりうることを示した。
中膜平滑筋細胞脱落に注目した脳動脈瘤増大機構の解明

本検討では、社会的に重要な疾患であるくも膜下出血の主な原因疾患となる脳動脈瘤を対象としその破裂に直接寄与すると推定される中膜の菲薄化、平滑筋細胞脱落機構の解析を先に報告した脳動脈瘤モデル動物を使用し行った。その結果、脳血管壁の炎症反応が中膜の変性・菲薄化に深く寄与することを明らかとした。そして、一連の検討の中で、強い炎症反応と相関する所見として脳動脈瘤壁への脂質修飾を見出し、また、炎症反応を制御する機構としてプロスタグランジンF2a-FP経路やTNF-alphaの寄与を示唆する結果を得た。これら一連の検討から、脳動脈瘤形成および中膜変性の制御因子としての炎症反応の重要性が明らかとなった。致死的なくも膜下出血の原因疾患でありかつ有病率も高いことから社会的に重要な疾患である脳動脈瘤を対象として、その増大の分子機構の解明と実験的知見に基づく新規創薬を目指し研究を計画した。平成24年度には、血行力学的ストレス負荷に基づく脳動脈瘤モデル動物を使用し、瘤の破裂すなわちくも膜下出血発症と密接に関係する脳動脈瘤壁中膜平滑筋細胞の脱落機構に関し以下に列挙する5点を明らかとした。1.脳動脈瘤モデル動物において脳動脈瘤誘発術後、中膜平滑筋層は経時的に菲薄化する。また、菲薄化に伴い中膜に存在する平滑筋細胞も進行性に脱落していく。2.中膜平滑筋細胞の脱落の機序としてアポトーシスによる細胞死の可能性を考え、Tunnel染色等により検討した。しかし観察されるアポトーシス陽性細胞は極少数であり、中膜平滑筋細胞脱落の主要な要因ではないと示唆された。3.電子顕微鏡による解析の結果、脳動脈瘤壁では中膜平滑筋細胞は著明に進展をされており形態学上一部脱分化を示唆する所見を呈していた。ただし、細胞外基質の形態については脳血管壁の正常部位と明らかな差異を指摘できなかった。4.脳動脈瘤壁で中膜菲薄化が生じる時期にはすでにマクロファージ浸潤等炎症反応が生じていた。5.選択的プロスタグランディン受容体拮抗薬によりモデル動物に誘発した脳動脈瘤壁の中膜菲薄化が促進された。また、受容体拮抗薬投与群においてマクロファージ浸潤等の血管壁の炎症反応が著明に亢進していた。以上の本年度の検討から、脳動脈瘤中膜平滑筋脱落には脳血管壁に生じる炎症反応が寄与していることが示唆された。本検討では、くも膜下出血の原因疾患である脳動脈瘤を対象としその破裂(くも膜下出血発症)に直接寄与すると推定される中膜の菲薄化、平滑筋細胞脱落機構の解析を先に報告した脳動脈瘤モデル動物を使用し行った。まず、脳動脈瘤壁中膜菲薄化は経時的に進行する事を明らかとした。また、菲薄化や中膜平滑筋細胞脱落の機序をプロスタグランジンF2a-FP経路に注目し解析した。結果、選択的FP受容体拮抗薬投与下では脳動脈瘤壁へのマクロファージの浸潤の悪化、炎症反応の亢進がもたらされその結果として脳動脈瘤壁の菲薄化が進行する事が示唆された。合わせて、大動脈でも同様の炎症反応の増悪が生じ弾性板の断裂・壁変性に伴い大動脈解離を来たす事を明らかとした。また、その他中膜の菲薄化に寄与し得る因子として細胞外基質の産生低下、増殖因子の産生低下、中膜平滑筋細胞の細胞死の可能性を考えそれぞれ検討を行うも化合物投与による変動を見出す事はできなかった。さらに、ヒト脳動脈瘤壁への脂肪沈着と瘤壁の退行性変化の関連を示唆する報告を参考に、脳動脈瘤壁への脂肪蓄積と中膜菲薄化の関連につきモデル動物を使用し検討した。結果、脳動脈瘤壁外膜部に限局して脂肪蓄積が検出できる事、脂肪蓄積を有する瘤ではマクロファージ浸潤や中膜の菲薄化が増悪している事さらにマクロファージの浸潤数と中膜菲薄化の間に有意な相関のある事を明らかとした。また、ヒト脳動脈瘤壁に発現している事が報告されているTNF-alphaに注目しモデル動物で解析を行ったところ、病変部でのTNF-alpha含有量が脳動脈瘤形成とともに有意に増加し、その受容体の欠損マウスで炎症反応の減弱とともに脳動脈瘤形成が抑制される事も確認した。以上の検討より脳動脈瘤壁での中膜の菲薄化は炎症反応の結果もたらされる事が示唆された。また、脳動脈瘤の破裂予防のための治療戦略として抗炎症を提唱する事が出来た。

本年度、研究計画書に従い脳動脈瘤壁での中膜平滑筋細胞の脱落機構につき脳動脈瘤モデル動物を使用し検討を行った。結果、脳動脈瘤壁での中膜平滑筋細胞脱落の時間経過を明らかとする事が出来たと共に、電子顕微鏡解析や分子生物学的解析を駆使し脳動脈瘤壁で生じている炎症反応が中膜平滑筋細胞脱落に寄与していることを示唆する事が出来た。あわせて、プロスタグランディン受容体の脳動脈瘤形成過程での中膜平滑筋細胞保護効果につき受容体拮抗薬を使用し明らかとし、脳動脈瘤増大を抑制するための創薬標的候補分子として位置付ける事が出来た。以上の点から、本年度はおおむね当初の研究計画通り研究を遂行できたと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の検討から、脳動脈瘤壁での中膜平滑筋細胞脱落機構につき少なくとも炎症反応が寄与する事は示唆できた。しかし、炎症反応の内でどの経路が最も重要であるかといった点やプロスタグランディン受容体の脳動脈瘤形成過程での中膜平滑筋細胞保護効果の機序の詳細については明らかではない。そのために、平成24年度に施行できなかったモデル動物に誘発した脳動脈瘤壁標本を使用した網羅的解析を通し上記の点につき解明を目指したい。更に、本年度の検討はあくまでモデル動物を使用したものであり、実際今回見出した知見がヒトの脳動脈瘤病変で再現できるかや実際に創薬標的となり得るかについては明らかではない。そのため、次年度はヒトの脳動脈瘤標本も使用しモデル動物での知見がヒト脳動脈瘤にも適応できるか確認する。
FTVとSHV向けの超高速視差/動き予測アーキテクチャの研究

HDTVとステレオ3DVの実用化が可能になったことで、FTV(自由視点テレビ)とSJV(スーパーハイビジョン)の二つの新しいビデオアプリケーションは、現在、次世代ビデオ応用の研究対象となってきている。これらの新しいアプリケーションを実用化させるために、差分/動き予測(DME)をキーコンポーネントとした超高スループットのビデオエンコーダVLSIの実現が極めて重要である。FTVとSHVの要件を満たすためには、この研究は、従来最先端の設計より10倍も早い、2Gピクセル/秒のスループットを持つDMEアーキテクチャを開発した。HDTVとステレオ3DTVの実用化が可能になったことで、FTV(自由視点テレビ)とSHV(スーパーハイビジョンテレビ)の二つの新しいビデオアプリケーションは、現在、次世代ビデオ応用の研究対象となってきている。これらの新しいアプリケーションを実用化させるために、差分/動き予測(DME)をキーコンポーネントとした超高スループットのビデオエンコーダーVLSIの実現が極めて重要である。FTVとSHVの要件を満たすためには、この研究は、従来最先端の設計より10倍も早い、2Gピクセル/秒のスループットを持つDMEアーキテクチャを目指している。H23年度は、我々は主にDMEアーキテクチャに適用できるアルゴリズムの提案に取り組んだ。データ解析サーバに、レファレンスソフトウェア(JMVC)に基づくソフトウェアモデルを確立した。このソフトウェアモデルの性能を評価するには、様々な拡張マルチビューとモノスコピックのビデオシーケンスは使用された。我々は、ビデオデコーダのために提案した手法に対し、DMEに使用できるように調整をしてから、新しいビデオエンコーダのために開発したアルゴリズム(インタレース予測範囲の割り当て方式、水平スライディング動き予測中心方式、ひし形検索ウィンドウなど)に、上記のモデルを用いて評価した。これらの技術の効果的な部分を統合し、最終的に総合フレームワークを提案した。ソフトウェアモデルの評価より目標スループット(2Gピクセル/秒)が達成できたことを確認した。HDTVとステレオ3DTVの実用化が可能になったことで、FTV(自由視点テレビ)とSHV(スーパーハイビジョン)の二つの新しいビデオアプリケーションは、現在、次世代ビデオ応用の研究対象となってきている。FTVとSHVの要件を満たすためには、この研究は、従来最先端の設計より10倍も早い、2Gピクセル/秒のスループットを持つDMEアーキテクチャを目指していた。H24年度では、我々は主にDMEエンジンの回路設計のに取り込んだ。前年度確立したソフトウェアモデルを基にして、DMEエンジン用の予測アルゴリズムを統合し、最終的に総合フレームワークを決定した。総合フレームワークをもとに、ハードウェア設計の課題(パイプライン処理、データ依存性)に取り組み、最大のスループットを達成するアーキテクチャも決定した。また消費電力とDRAMバンド幅の削減に向けて、フレームデータのオンライン再圧縮方式と複数のDMEエンジン間で探索領域を再利用が可能なアーキテクチャを開発した。得られたアーキテクチャを基にして、HDLコードを記述し、RTLシミュレーションと検証を行った。DMEエンジン機能のLSIプロトタイプの実装にも取り込んだ。DMEエンジンの予測アルゴリズムとハードウェアアーキテクチャについて、得られた結果を取りまとめ、国際学会へ投稿、採択された。合理的な研究計画の策定を行った。遭遇した問題も順調に解決された。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度からは、ソフトウエアモデルをもとに、ハードウェア設計に関する問題点(データ依存性など)の解決できるパイプライニング方式とスケジューリング方式の課題に取り組み、最大のスループットを達成するアーキテクチャを決定する。また消費電力とDRAMバンド幅の削減に向けて、フレームデータのオンライン再圧縮方式と複数のDMEエンジン間で探索領域を再利用が可能なアーキテクチャを開発する。DMEエンジンの機能のFPGA実装にも取り組む。
血管内皮細胞分化におけるエピジェネティクス解析

本研究では、血管内皮細胞に焦点をあて、その分化機構を転写因子とエピゲノム修飾因子の視点から解析し、新たな分化制御因子を発見するのが目的である。マウスES細胞からの血管内皮細胞分化系を用いて、経時的なtranscriptome解析及びヒストン修飾解析を行った。その結果、特徴的なヒストン修飾パターンから、Gata2、Fli1、Sox7、Sox18を見出した。これら4つの転写因子をそれぞれノックダウンするとGata2のみでも内皮細胞分化は約50%阻害され、4つの転写因子を全てノックダウンすると顕著に阻害される結果となった。本研究により、血管内皮細胞分化の新たな転写因子ネットワークを提唱した。マウスES細胞を分化誘導させ、VEGF(血管内皮増殖因子)受容体2(Flk、別名Kdr)陽性の中胚葉群をソート後、VEGFを48時間作用させることで血管内皮細胞を高い効率で誘導できる。平成24年度は、この実験系において、経時的なマイクロアレイ解析及び、ヒストン修飾抗体を用いたChIP-sequence解析を行い、Gata2, Fli1, Sox7, Sox18の4遺伝子を血管内皮細胞分化に重要な転写因子として抽出した。最終年度はまず、これら4遺伝子をそれぞれ個別にノックダウンした場合、及び同時に4遺伝子をノックダウンした場合に分けて、マイクロアレイ解析を行った。その結果、Gata2の下流にある遺伝子は細胞表面の形質維持に必要な遺伝子が多く含まれており、実際に形態が変化する様子が観察された。Fli1, Sox7, Sox18もそれぞれ標的とする遺伝子は異なっており、ノックダウンした際の形態変化も異なるという結果であった。更に4遺伝子全てをノックダウンすると、内皮細胞特異的遺伝子のほとんどが発現抑制され、内皮細胞は本来の形態を失い、小さく丸い形態となった。上記結果より、細胞分化は一つの転写因子で決定づけられるわけではなく、認識配列の異なる転写因子の組み合わせで形作られていくことを見出し、血管内皮細胞における新たな転写因子ネットワークを提唱する結果を得た。最終年度は更に、内皮分化時の非翻訳RNAに着目し、RNA-sequence解析を行った。その結果、VEGF刺激後6時間、12時間といった早期に上記Gata2やSox7と同じように、特異的に誘導されてくるlong noncoding RNAを同定した。これまで細胞分化では転写因子が注目されているが、本結果は、非翻訳RNAによる細胞運命決定の新たなメカニズムを解き明かす可能性を示している。この実験系において、ES細胞、Flkソート直後、VEGF刺激後6、12、24、48時間後のRNAを回収し、マイクロアレイ解析を行い、VEGFを作用させない群と比較して、有意に発現上昇する遺伝子群を経時的に抽出した。この中には、血管内皮細胞分化に必要であることが既に報告されているEtv2が含まれていることからも妥当な実験結果が得られている。特に早期に発現が誘導されてくる遺伝子は血管分化にとって重要であることが推測され、超早期群としてT, Etv2、早期群としてGata2, Fli1, Sox18等を抽出した。更に、上記分化系においてヒストン修飾抗体を用いたChIP-sequence解析を行った。アクティブなマークであるH3K4me3、抑制系マークであるH3K27me3修飾の両者が同時に入るbivalentgeneは分化におけるマスター因子である可能性が高いことから経時的なbivalent geneの同定を行っている。上記マイクロアレイで抽出した遺伝子、及びbivalent geneの変動からGata2, Fli1, Sox7, Sox18といった遺伝子が協調的に血管内皮細胞を形成している可能性が示唆された。この可能性を検証するために、si-RNAを用いたノックダウン実験を行ったところ、4つの因子を阻害すると、有意差をもって内皮分化を阻害され、更に4因子を同時にノックダウンすると血管内皮細胞分化はほぼ完全に抑制されることを見出した。これらの結果は、特定の分化系において、遺伝子発現パターンとヒストン修飾変化から、マスター因子を同定する可能性を示唆している。本申請書の研究目的は、血管内皮細胞分化におけるエピゲノム情報を取得すること、転写因子GATA2の役割を解析すること、血管内皮細胞分化におけるマスター因子を同定すること、である。当初の計画では初年度は、分化における経時的なマイクロアレイ解析を行い、ヒストン修飾抗体を用いてChIP-sequenceを行うことであった。平成24年度は実際にマウスES細胞からの血管内皮細胞分化系を立ち上げ、マイクロアレイ解析、ChIP-sequence解析を既に終えている。

更に、それらデータを統合することで、転写因子GATA2以外にEts転写因子ファミリータンパク質であるFli1, Erg, Sox転写因子ファミリーであるSox7, Sox18を新たにマスター因子候補として同定した。更に、これら因子をsi-RNAを用いてノックダウンすることで、内皮細胞分化効率が下がることも見出した。以上の実験を平成24年度に完了したことにより、当初の計画以上に進行している。平成25年度は上記知見を更に発展させ、ヒストン修飾抗体を用いたChIP-sequenceをより詳細なタイムコースで行う。具体的には、H3K4me3, H3K27me3修飾のみならず、H3K4me1, H3K27ac,及びFAIRE-seqを行う。このことにより、内皮細胞が構築されて行く際の機能的なエンハンサーを同定することが期待できる。更に、本申請書の目的の一つである転写因子GATA2については、成熟血管内皮細胞ではその結合領域がほとんど非遺伝子部分であることからも、分化においても非遺伝子部分を制御しているという仮説を立てている。従って、上記仮説を検証するために、非遺伝子部分のエンハンサー、及び、non coding RNAを網羅的に解析し、GATA2のChIP-sequenceデータと統合する予定である。本研究における実験はマウスES細胞を用いる。細胞の培養には増殖因子を含む専用の培地が必要であり、特に使用頻度が高い。また、クロマチン免疫沈降に用いるビーズ等の試薬、各種ヒストン抗体が必要である。更に本研究で用いるillumina社のsolexa高速シークエンサーに検体をかけるためには、特にフローセルと呼ばれるガラス表面に結合させるためのリンカー結合の試薬、またフローセル自体を購入する必要がある。また、ES細胞分化に関して連携研究者の所属する京都大学とデータ及び実験の相談をするための打ち合せ費用も計上した。本年度は最終年度にあたり、上記にあるように、分化系において経時的なヒストン修飾変化を解析する。従って、結果を発表するための学会費用、出版費用も計上している。
人工集中域における望ましい自然・緑地生態系の維持管理

1.名古屋市内やその周辺の二次林について、リターフォールの季節変化、構成樹種の葉緑素の充実と成長、フェノロジー、現存量などの調査。その生産力が、貧立地にもかかわらず予想外に大きいことを確認した。名古屋市近郊里山の具体的な保全利用計画立案に参画した。(只木)2.都市樹林地で、その活動による土壌気相中のCO_2濃度の垂直分布を調べ、樹林地の環境保全効果の実態を解明した。また、外気のCO_2濃度に応じた樹木のガス交換能力、すなわち光合成、呼吸、体内蓄積(成長)などの挙動を実験的に検討し、樹木や森林の存在と空中水分の関係についても実測した。(萩原)3.都市域と里山で、鳥類の種構成、個体数の相対出現頻度および両地区の類似度を比較した。都市域の鳥類相の大部分は、里山の鳥類相に起源を持ち、都市鳥類化は、里山→農村域→都市域の順に生じたと考えられる。これを確認するためには、さらに農村域の鳥類相を調査する必要がある。(斎藤)4.都市域およびその周辺域の緑地において、豊かな自然を維持するために土壌表層の管理が重要であるが、千葉・神奈川・東京の3都県下の緑地における65地点において「自然の豊かさ」の評価を行った。その結果、評価点は自然樹林地で高く、次いで人工林や竹林、草地では評価点は低かった。(青木)5.ヨシ原実験圃場での生物群集の変遷と水質の変化について追跡調査。植物相のみならず、実験圃場に飛来する昆虫類の季節的変化も観測した。諏訪湖湖畔の再自然化計画の立案にも参画。ヨシ原実験圃場その他の研究成果を生かして、湖内に生育する水生生物の視点からの造成計画を進めた。(沖野)6.過去3年間の研究成果を踏まえて、人工集中域の自然や緑地の望ましい姿を討議し、各人の研究成果とともに研究成果報告書(「人間地球系重点領域研究B008-EK23-18」)を刊行した。(全員)1.名古屋市内やその周辺の二次林について、リターフォールの季節変化、構成樹種の葉緑素の充実と成長、フェノロジー、現存量などの調査。(全員)
抗原蛋白感作樹状細胞による免疫細胞療法のトランスレーショナルリサーチ

癌免疫反応においてCD4^+T細胞によるCD8^+T細胞の活性化が重要と考えられる。CD4ヘルパーエピトープを含む多価性ワクチンとしてHER2短縮型蛋白(N末端より146個のアミノ酸よりなる)と疎水化多糖類との複合体(CHP-HER2)を作製し、BALB/cマウスモデルにおいてin vitro, in vivoでの免疫応答の解析を行った。その結果HER2特異的IgGの誘導が誘導されると同時にp63-71ペプチド特異的なCTLも誘導された。またそのペプチド特異的CD8^+T細胞の誘導はCHP-HER2免疫においてHER2p63ペプチド単独に比較して増強していた。さらにはHER2陽性腫瘍細胞肺転移モデルにおいてCHP-HER2処理樹状細胞で免疫したマウスではペプチドパルス樹状細胞免疫マウスにくらべてより著明な腫瘍拒絶が得られた。ヒトでのCHP-HER2癌ワクチン臨床試験である"HER2抗原発現腫瘍でHLA-A2402を有する患者に対するコレステリル疎水化多糖類・HER2蛋白複合体(CHP-HER2複合体)による免疫的治療-第I相試験-"を開始した。本試験はCHP-HER2の安全性と免疫反応能をエンドポイントとする試験で、HER2蛋白300μgに相当するCHP-HER2を2週間隔で3回皮下投与するものである。現在の1例の登録例では注射部位の発赤・腫脹を一過性に認めるがその他有害事象は観察されていない。登録症例9例の予定で試験を行っている。マウスMHCclass II I-A^d拘束性の二種のヘルパーエピトープによるCTLエピトープHER2p63特異的CD8^+T細胞への増強効果およびHER2発現肉腫CMS7HEのin vivo腫瘍拒絶における効果につき検討した。これまでに我々が同定したHER2_<16-30>ヘルパーエピトープとHER2とは無関係のトリ卵白アルブミンOVA_<323-339>ヘルパーエピトープを各々CTLエピトープHER2p63と共免疫することにより、HER2p63CTLエピトープ単独投与マウスに比して、いずれかのヘルパーエピトープとの共免疫でも、約23倍のCTLエピトープ特異的CD8^+T細胞を脾細胞中に検出した(IFN-γ産生細胞検出用ELISPOTアッセイ)。このように、ほぼ同一の活性を示す二種のヘルパーエピトープのCMS7HE肉腫の肺転移阻止における活性につき検討した。転移予防実験では、非免疫コントロールマウスおよびCTLエピトープ単独投与マウスにおいては100数十個の肺転移結節を検出したが、OVAヘルパーエピトープとHER2 CTLエピトープの共免疫群では約100個の転移結節を、また、HER2ヘルパーエピトープとCTLエピトープの共免疫マウスでは数個以下の結節を検出した。腫瘍の尾静脈投与4日後から免疫を開始した実験群においても、ほぼ同様の肺転移結節数が確認された。これらのグループの約二ケ月間に渡る観察により、非免疫群およびCTLエピトープ単独免疫群では、腫瘍細胞投与後25日以内に、またOVAヘルパーエピトープとCTLエピトープの投与群においては27日以内に、全ての動物が死亡したが、HER2ヘルパーエピトープとCTLエピトープの投与を受けたマウスは全てのマウスが生存を続けた。腫瘍拒絶の誘導における、腫瘍由来のヘルパーエピトープの重要性を明らかにするために、マウスMHCクラスII IA^d拘束性の2種のヘルパーエピトープ、HER216-30及びOVA_<323-339>を用いて検討した。2種のヘルパーエピトープはHER2p63ペプチド特異的CD8^+T細胞に対して、腫瘍非存在化ではほぼ同レベルのヘルパー効果を示した。

肺転移を示すCMS5m肉腫に、HER2cDNAのみ、HER2及びOVAcDNAの両者を導入し発現するCMS5mHE及びCMS5mHEOVAを作製し、CTLエピトープ及びヘルパーエピトープによる転移阻止実験を行った。CMS5mHEを用いた実験では、HER2p63CTLエピトープとHER216-30ヘルパーエピトープの両者を投与した宿主においてのみ、転移予防が可能であった。また腫瘍の尾静脈内投与4日後から免疫を開始した実験群においても、このグループでのみ肺転移結節数が極端に抑制され、全てのマウスが生存を続けた。HER2p63CTLエピトープ単独、HER2p63CTLエピトープとOVA_<323-339>ヘルパーエピトープの両者、又はいづれかのヘルパーエピトープを投与されたマウスでは、いずれも多数の肺転移結節が確認されると共に、宿主は30日以内に全て死亡した。一方、HER2及びOVA発現のCMS5mHEOVAを用いた実験では、HER216-30ヘルパーエピトープ及びOVA_<323-339>ヘルパーエピトープを各々CTLエピトープと共免疫することにより、ほぼ同様の肺転移の強い抑制が確認され、両実験システムにおいて、腫瘍に由来するヘルパーエピトープの重要性が強く示唆された。癌免疫反応においてCD4^+T細胞によるCD8^+T細胞の活性化が重要と考えられる。CD4ヘルパーエピトープを含む多価性ワクチンとしてHER2短縮型蛋白(N末端より146個のアミノ酸よりなる)と疎水化多糖類との複合体(CHP-HER2)を作製し、BALB/cマウスモデルにおいてin vitro, in vivoでの免疫応答の解析を行った。その結果HER2特異的IgGの誘導が誘導されると同時にp63-71ペプチド特異的なCTLも誘導された。またそのペプチド特異的CD8^+T細胞の誘導はCHP-HER2免疫においてHER2p63ペプチド単独に比較して増強していた。さらにはHER2陽性腫瘍細胞肺転移モデルにおいてCHP-HER2処理樹状細胞で免疫したマウスではペプチドパルス樹状細胞免疫マウスにくらべてより著明な腫瘍拒絶が得られた。ヒトでのCHP-HER2癌ワクチン臨床試験である"HER2抗原発現腫瘍でHLA-A2402を有する患者に対するコレステリル疎水化多糖類・HER2蛋白複合体(CHP-HER2複合体)による免疫的治療-第I相試験-"を開始した。本試験はCHP-HER2の安全性と免疫反応能をエンドポイントとする試験で、HER2蛋白300μgに相当するCHP-HER2を2週間隔で3回皮下投与するものである。現在の1例の登録例では注射部位の発赤・腫脹を一過性に認めるがその他有害事象は観察されていない。登録症例9例の予定で試験を行っている。
味蕾細胞内の味覚シグナル伝達機構におけるグルタミン酸デカルボキシラーゼの役割解明

グルタミン酸デカルボキシラーゼ(GAD)は、L-グルタミン酸を脱炭酸しγ-アミノ酪酸(GABA)を合成する酵素である。本研究ではGADの基質であるグルタミン酸がうま味の成分でもあることからGADの味覚への関与について調べることを目的としている。これまでに、味蕾細胞の中でも唯一神経と接続しているIII型細胞にGAD67が発現しGABA合成酵素として機能していることを確認してきた。また、Cl^-チャネル型のGABA_A受容体とCl^-とNa^+を共輸送するGABA輸送体の発現も認められたことから、GABAが産生されることで塩味にも影響を与えているのではないかと推察した。そこで、次に、細胞内でGAD67を介したシグナル伝達機構がどのように形成されているのかを調べるために、細胞内でGAD67を中心に相互作用するタンパク質群をマッピングすることを試みた。まずはサル脳を用いた。サル脳からタンパク質を抽出し、イオン交換クロマトグラフとゲル濾過クロマトグラフによってタンパク質を分離・精製し、それらを表面プラズモン共鳴法(Biacore)を用いてGAD67との相互作用の有無を確認した。そして、3つの候補タンパク質を見つけた。その中からglyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)とL-lactate dehydrogenase(LDH)がGAD67と確かに結合し、GAD67の酵素活性を上昇させるということを確認した。今後さらにGAD67を介した味覚の味蕾細胞内シグナル伝達機構を明らかにし、細胞内でGAD活性をコントロールすることが可能となれば、将来、味物質の量をコントロールするのではなく、GAD活性をコントロールすることで味覚を調節することが可能となり、肥満や高血圧、味覚障害の患者さんの食事の問題に大きく貢献できるのではないかと期待される。本研究ではGADの基質であるグルタミン酸がうま味の成分でもあることからGADの味覚への関与について検討している。当研究費申請以前に、味蕾細胞の中でも唯一神経と接続しているIII型細胞にGAD67が発現しGABA合成酵素として機能していることを確認してきた。また、産生されたGABAが何らかの機能を果たす可能性を示唆するGABAレセプターの存在も示した。そこで、特別研究員一年目の平成19年度では、GADが基質とするグルタミン酸の供給経路と、産生されたGABAの動向、及び細胞内でのGADの働きについて検討した。これらの検討から味蕾の味孔部分に細胞膜グルタミン酸トランスポーターの発現が認められ、外来性のグルタミン酸が味蕾細胞内へ取り込まれている可能性が示唆された。次に、GABAトランスポーターの発現が認められ、その発現部位はGAD67を発現する細胞と隣接する細胞であったことから、産生されたGABAが細胞間でやりとりされる可能性が示唆された。さらに、本研究室で以前にGAD67とglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)が相互作用することを見出したが、今回、味蕾組織上でも同様な現象が見られるかを確認するために二重免疫組織化学染色を行ったところ、2つは共存しており味蕾でも相互作用する可能性が示唆された。今後、GAD67と相互作用する他の物質をさらに探索する予定である。そして、味蕾細胞内でGAD67を中心にタンパク質レベルで相互作用するものをマッピングしていくことで味蕾細胞内での味覚シグナル伝達機構がどのように形成されているのかを調べていきたいと考えている。
外部刺激に対して多段階に応答する水溶性高分子の精密ラジカル重合による合成

本研究では,温度,pH,イオン強度,光などの外部刺激に応答して,多段階に会合状態の変化する水溶性のブロック共重合体を精密ラジカル重合で合成して,外部刺激に応答した会合挙動の変化を調べることを目的とした。ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)は室温ではポリマー側鎖のアミド基と水の水素結合により,水に溶解するが32°Cより高い温度で水素結合が壊れるため,疎水性相互作用による脱水和で,相分離を起こすことが知られている。この温度は下限臨海溶液温度(LCST)と呼ばれる。温度刺激応答性のPNIPAMを可逆的付加-開裂連鎖移動(RAFT)型のリビングラジカル重合により合成した。さらにこのPNIPAMを高分子型の連鎖移動剤として用いることで,pH応答性のアクリル酸を重合して,水中で温度とpHの刺激に応答して会合挙動の変化するブロック共重合体(PNIPAM-b-PAA)を合成した。NIPAMおよびアクリル酸のRAFT重合におけるモノマーの転化率と分子量の関係を調べたところ,この重合はリビング的に進行して構造の制御されたブロック共重合体を合成できることを確認した。PNIPAM-b-PAAは室温でpH5以上の水に溶解したが,温度を上昇するとLCSTを示して沈殿を生じた。また水溶液のpHが5より低い場合,LCSTの低下が観測された。酸性ではPAAブロックのカルボキシル基がプロトン化してカルボン酸を生じる。このカルボン酸がPNIPAMブロックのアミド基と水素結合をするため,LCSTが低下したと考えられる。本研究では,このようにpHおよび温度の2種類の外部刺激に応答して会合状態の変化する水溶性ブロック共重合体を合成した。このような外部刺激応答性ブロック共重合体はドラッグデリバリーシステム(DDS)における制御放出システムのモデルなどとして応用できると期待される。室温で水に溶解するが、温度を上昇させた時、下限臨界溶液温度(LCST)以上で相分離を起こすことが知られているポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)および、生体適合性の高い水溶性のポリ(N-ビニルピロリドン)(PNVP)のブロック共重合体の合成を試みた。N-ビニルピロリドンは非共役性のビニルモノマーで重合の制御が困難であることが知られている。そこでNVPの重合を有機テルル化合物を用いたリビングラジカル重合法(TERP)およびRAFTで行い、両者の比較を行った。その結果TERPで重合を行った場合、RAFTで得られたPNVPと比較して分子量分布がせまいことを確認した。次にTERPで重合したPNVPをプロモーターとして、N-イソプロピルアクリルアミドを重合することで構造の制御されたブロック共重合体(PNMP-b-PNIPAM)を合成した。回収したブロック共重合体は室温では水に単一ポリマー鎖であるユニマー状態で溶解するが、水溶液の温度を上昇させると、PNIPAMブロックをコア、PNVPブロックをシェルとするコアーシェル型の高分子ミセルを形成し、水溶液の温度を室温に戻すと再びユニマーに戻ることを確認した。さらに、ブロック共重合体の水溶液と金コロイドの水溶液を混合することで、金コロイドの分散安定性を増加させることができた。これはPNVPブロックが金コロイド表面に配位結合的に結合するためだと考えられる。このように調製したポリマーで保護した金コロイドは温度の変化により、金コロイド間の会合状態を制御することが可能で、金コロイドの表面プラズモン吸収由来の色調を温度により制御できた。以上の結果を多段階に応答する刺激応答性ブロック共重合体の設計と合成にフィードバックすることで構造の最適化を行う。
映像文化史の構築：複合メディア環境におけるスクリーンの遍在を理解するために

19世紀末の映像文化について歴史的な調査を行い、映画前史の投影装置や上映形態の詳細を明らかにした。その成果については研究書を刊行するとともに、博物館での展示やカタログの刊行、復元上映会を開催することで、広く一般に公開するよう努めた。また歴史研究の成果を、現代のメディア環境における多様な映像の形態の分析と合わせることで、映画史やテレビ史といった個別メディア史に代わる「映像文化史」の枠組みを示すとともに、新しい映像研究の方法の提案を行った。(1)写し絵・幻燈の調査:早稲田大学演劇博物館、江戸東京博物館、日本カメラ博物館等に所蔵されている写し絵・幻燈の調査を行い、19世紀から20世紀初頭のスライドと投影装置の特徴を分析した。また錦絵や歌舞伎の番付、幻燈の販売目録など関連資料の調査も行い、写し絵と幻燈というプロジェクション・メディアが同時代の視覚文化に与えた影響の大きさを、具体的な資料を通じて明らかにした。(2)データベースの公開:演劇博物館所蔵の幻燈スライドについて調査した成果の一部は、演劇博物館デジタル・アーカイブ・コレクション内の「幻燈デジタル・アーカイブ」に反映させ、公開した。また今回、演劇博物館デジタル・アーカイブ室と協力し、デジタル化の方法を詳しく検討することで得られた、新たなスライドの整理や撮影の手法も一つの成果と言える。(3)研究成果の刊行:平成25年度に受理された博士学位論文の成果と、平成26年度におこなった写し絵・幻燈についての研究成果を合わせて、青弓社より単著『映像のアルケオロジー:視覚理論・光学装置・映像文化』を刊行した。また演劇博物館での幻燈調査の成果を踏まえ、共編著『幻燈スライドの博物誌:プロジェクション・メディアの考古学』(青弓社)を刊行し、その成果を広く一般に公開することができた。(4)展覧会の企画:平成26年度の研究成果をもとに、早稲田大学演劇博物館春季企画展「幻燈展:プロジェクション・メディアの考古学」の企画と展示構成を行った。平成26年3月までに展示資料の選定と図録の編集を終えた。また平成27年度以降、展覧会のオープンにより、研究者に限定されないかたちで研究成果をより広く一般に公開するとともに、研究成果を生かしたワークショップや、写し絵・幻燈の復元上映など、さまざまな形で成果の発信が行われる予定である。(1)写し絵・幻燈、連鎖劇の調査:平成26年度に引き続き、早稲田大学坪内博士記念演劇博物館に所蔵されている写し絵、幻燈スライドの調査を行い、同時代の錦絵、引き札、番付やスライドの販売目録、寄席文化・大衆芸能などの関連資料との関係を分析した。また同館に所蔵されている連鎖劇台本の調査を行い、博士論文では検討できなかった東京以外の各地の連鎖劇の上演の実態について調査を行った。(2)展覧会の実施:これまでの調査結果を全面的に活用し、早稲田大学演劇博物館で「幻燈展:プロジェクション・メディアの考古学」を企画、平成27年4月から8月にかけて開催し、研究成果を広く一般に公開した。過去の映像文化にかんする資料の展示を行うだけでなく、若手美術作家の協力の下、プロジェクションの仕組みを用いた現代のメディア・アートの展示も併せて行うことで、映画以前/映画以後を横断する「映像文化史の構築」という本研究課題のコンセプトを展示という形で実現することができた。(3)データベースの改善と復元上映会の実施:調査結果に基づき、「幻燈デジタル・アーカイブ」のデータの更新を行い、成果を公開した。またデジタル化した写し絵スライドの画像に基づき、19世紀末当時の写し絵の復元を行い、7月に当時のスタイルでの上映を行った。この上映会により、広く一般に研究成果を公開するだけでなく、復元された当時の上映スタイルから資料ベースの調査では明らかでなかった映像文化の詳細が判明した。(4)研究成果の刊行:平成27年度までの成果をまとめ、西垣通・伊藤守編『よくわかる社会情報学』ミネルヴァ書房、石田英敬・吉見俊哉・マイク・フェザーストーン編『デジタル・スタディーズ第3巻メディア都市』東京大学出版会に論考の寄稿を行った。展覧会や復元上映会の開催が当初の予想以上の規模と反響を呼び、研究成果の公開としては想定していた以上の成功となった。また現代の映像作家やアーティスト、劇団等の協力を得ることで、単なる過去の映像文化の展示、上映ではなく、現代のテクノロジーや文化との影響関係が明らかになり、映画以前/映画以後にまたがる「映像文化史の構築」という本研究課題の目標にとっても大きな示唆があった点も計画以上の成果であった。資料の調査・分析だけでなく、研究成果をベースにした展示の企画、復元上映会、ワークショップ等の開催、書籍の刊行、データベースの構築など実践的な研究(アクション・リサーチ)による分析と成果の公開が有機的に結びつき、上述したような成果が得られた。研究プロジェクトにご協力いただいた方々、早稲田大学演劇博物館、東京藝術大学社会連携センターをはじめ関係機関にあらためて感謝したい。(1)19世紀の映像文化史の調査:前年度までに引き続き、早稲田大学演劇博物館に所蔵されている19世紀のプロジェクション・メディアとその周辺資料の調査を行なった。最終年度は特に演劇やパフォーマンスとの関係に焦点をあて、日本の19世紀の写し絵や幻燈などの多様な上映形態と、西欧の映画前史・初期映画期の上演的な要素を含む上映形態との関係や、その理論化の可能性について分析を進めた。(2)現代のメディア環境における映像の位置:日本科学未来館、インターコミュニケーションセンター、東京都写真美術館、国立新美術館、インターメディアテク等の施設において、映像やその基体としてのスクリーンが展示や情報の視覚化にいかに用いられているか分析を行なった。

またチームラボやライゾマティクス・リサーチ、あるいは若手のメディアアーティストらの作品・展示において、作品や作品の提示のための媒体として映像がいかなる位置を占め、そこにいかなる技術が導入されているか調査を行なった。(3)研究成果の発表と公開:これまでの調査結果をまとめ、映像文化史の研究方法や、映画・テレビなど個別の映像メディアを前提としない横断的な映像研究/スクリーン・スタディーズの方法について成果の発表と公開を行なった。具体的には、マスコミュニケーション学会メディア史部会、表象文化論学会、Association for Cultural Studies年次大会等で研究報告を行ない、また長谷正人編『映像文化の社会学』(有斐閣)に2本の論考を、学会誌『映像学』に調査内容を踏まえた書評1本を寄稿した。(4)学会奨励賞の受賞:初年度までの研究成果に基づき刊行した『映像のアルケオロジー:視覚理論・光学メディア・映像文化』(青弓社)が日本社会学会において評価を受け、第89回大会(於九州大学)において、第15回学会奨励賞(著書の部)を受賞した。19世紀末の映像文化について歴史的な調査を行い、映画前史の投影装置や上映形態の詳細を明らかにした。その成果については研究書を刊行するとともに、博物館での展示やカタログの刊行、復元上映会を開催することで、広く一般に公開するよう努めた。また歴史研究の成果を、現代のメディア環境における多様な映像の形態の分析と合わせることで、映画史やテレビ史といった個別メディア史に代わる「映像文化史」の枠組みを示すとともに、新しい映像研究の方法の提案を行った。博士学位論文の成果に、博論以降に進めた調査で得られた知見を合わせて単著『映像のアルケオロジー:視覚理論・光学メディア・映像文化』(青弓社)を刊行した。本書の中で、(1)19世紀転換期の映像文化が現代の映像環境を準備したことを示し、(2)「スクリーン・プラクティス」と「メディア考古学」の視座をベースにした「映像文化史」の方法を提示することができた。未だ対象は「19世紀のプロジェクション・メディア」に限定されるものの、本研究課題の目的は当初の計画以上に達成できたと言える。今後は現代の映像文化にまで射程を広げて、研究課題を進めて行く予定である。また研究成果の公開の方法として、単著の刊行だけでなく、データベースの構築と公開、研究成果をベースとした展覧会の企画、共編著『幻燈スライドの博物誌:プロジェクション・メディアの考古学』(青弓社)の刊行などが実現した点も、当初の計画以上の成果であった。(1)現代の映像環境の分析:引き続き、現代における写真・映画・テレビにとどまらない映像メディアの利用の広がりについて調査を進める。ミュージック・ビデオ、ライブ会場、現代美術における映像の利用といったエンターテイメント・アート寄りの分野だけでなく、報道や科学、教育といった分野における映像の利用にまで対象を広げ、分析を進めていく予定である。(2)映像研究の方法論の再検討:映画史、テレビ史等の個別メディア史に代わる「映像文化史」という枠組みで映像の歴史を捉える必要性については、これまでの研究から裏付けを行うことができた。
全部床義歯の設計の違いによる顔貌の変化が患者自身による顔貌評定に与える影響

この研究は、全部床義歯患者が義歯の形態に左右される顔貌をどのように評定するのかについて研究したものである。評定対象は、様々な実験義歯を装着した無歯顎患者の2種類の画像である。1つは、2次元画像であり、デジタルカメラで撮影した正貌と側貌のペアであり、もう一つは3次元画像を回転表示したものである。顔貌評定は、呈示された顔貌について、自然さを指標にして、numerical scaleを用いて患者自身が評定した。実験義歯は4段階のリップサポートと3段階の咬合高径に調整した。前歯部では以下のリップサポートを付与した。適正、適正より5mm後方、適正より5mm前方、リップサポート無し。臼歯部は以下の3種類とした。適正、適正より5mm高い、適正より5mm低い。3次元画像では、標準的な咬合高径、リップサポートがもっとも自然と評定され、標準から外れるとスコアは低下した。特に、咬合高径が低くなるとスコアの低下が大きかった。一方、デジタルカメラ画像では、咬合高径が高い方がスコアは総じて高かったが、リップサポートの違いによる差は一定の傾向を示さなかった。また、患者の感想として、デジタルカメラの画像は、正貌と側貌を総合して考えることの困難さを挙げていた。以上の結果は、標準的なリップサポートで標準的な咬合高径の義歯を装着した顔貌が自然と判断される傾向を示しており、患者の主観的な視点からも義歯作製の指標が有効であることを示している。また、患者は2次元画像では、顔貌の評定が困難である可能性が示唆された。有床義歯患者であっても審美的満足度は、患者のQOLに影響するが、不正な義歯を使用している患者の心理的な影響は明らかではない。本研究の目的は,使用義歯の咬合高径やリップサポート不正によって生じる不自然な顔貌を、患者自身がどのように認識するか明らかにすることである。平成16年度は、顔貌の呈示方法と実験義歯の検討を行った。1)顔貌撮影法ならびに提示法の検討顔貌の呈示法は、これまで行ってきた2次元画像(正貌と側貌)に加え、新たに3次元画像を用いた動画を検討した。2次元顔貌画像提示法は、研究代表者の鎌下らが開発し臨床応用してきたデジタルカメラ顔貌画像分析法を、近年高性能化が著しいデジタルカメラを高解像度のものに更新し、規格写真が容易に撮影できるように、頭部固定装置も改良した。3次元顔貌画像提示法は、研究分担者の長岡が平成15年度の科学研究費で開発した3次元術後顔貌予測システムを応用し、3次元の顔貌画像をモニター上で顔貌を回転表示させるソフトを開発した。また、これらの画像を呈示するためのシステム(ノートパソコンと画像投影装置)を構築した。2)実験義歯の作製咬合高径やリップサポートを段階的に変化させた実験義歯の条件は以下の通りとした。リップサポート3種類:適正、適正より5mm後方、適正より5mm前方咬合高径3種類:適正、適正より10mm高い、適正より10mm低い3)顔貌撮影上記1)に記載したデジタルカメラ顔貌画像分析法と3次元術後顔貌予測システムを用いて各種条件の実験義歯を装着した患者の顔貌を撮影した。全部床義歯患者の顔貌は、義歯の出来具合に大きく左右されるが、その違いを患者がどのように評定するのかは明らかではない。本研究の目的は,咬合高径やリップサポートを段階的に変化させた実験義歯を装着した顔貌について、自然さを指標にして、患者自身がどのように評定するかを検討することにより、全部床義歯患者において義歯の設計の違いによる顔貌の変化と患者自身による審美的評価の関連を明らかにすることである。

平成16年度までに、顔貌撮影法の改良と顔貌評価の呈示法を検討してきた。平成17年度は、前年度までの検討に基づき、以下のようにデータを集積した。1)被験者の収集適正な義歯を装着し、機能的、審美的に問題のない無歯顎患者を被験者とした。被験者には、研究の趣旨を充分説明し、患者の同意を得たうえで実施し、また得られたデータから個人が特定されたり、個人情報が漏れることのないよう、厚生労働省の「臨床研究に関する倫理指針」ならびに本学の倫理規定に基づき行った。2)実験義歯の作製咬合高径やリップサポートを段階的に変化させた実験義歯の条件は以下の通りとした。リップサポート3種類:適正、適正より5mm後方、適正より5mm前方咬合高径3種類:適正、適正より5mm高い、適正より5mm低い3)顔貌撮影デジタルカメラ顔貌画像分析法と3次元術後顔貌予測システムを用いて各種条件の実験義歯を装着した患者の顔貌を撮影した。目的全部床義歯患者の顔貌は、義歯の出来具合に大きく左右されるが、その違いを患者自身がどのように感じているのかは明らかではない。本研究の目的は,全部床義歯患者において義歯の咬合高径やリップサポートの違いによる顔貌の変化と患者自身による審美的評価の関連を明らかにすることである。方法被験者は、適正な義歯を装着し、機能的、審美的に問題のない無歯顎患者を被験者とした。実験義歯は、咬合高径やリップサポートを段階的に変化させ、条件は以下の通りとした。リップサポート3種類:適正、適正より5mm後方、適正より5mm前方。咬合高径3種類:適正、適正より5mm高い、適正より5mm低い。各種条件の実験義歯を装着した患者の顔貌は、デジタルカメラ顔と3次元画像計測装置を用いて撮影した。撮影した顔貌は、パーソナルコンピュータのモニター上に、それぞれ所定の方法で呈示した。すなわち、デジタルカメラ画像は、正貌と側貌のペアで、3次元画像は、上下左右一定の順序で回転表示させた。顔貌評定は、実験義歯を装着した顔貌について、自然さを指標にして、numerical scaleを用いて患者自身が評定した。結果3次元画像では、標準的な咬合高径、リップサポートがもっとも自然と評定され、標準から外れるとスコアは低下した。特に、咬合高径が低くなるとスコアの低下が大きかった。一方、デジタルカメラ画像では、咬合高径が高い方がスコアは総じて高かったが、リップサポートの違いによる差は一定の傾向を示さなかった。また、患者の感想として、デジタルカメラの画像は、正貌と側貌を総合して考えることの困難さを挙げていた。
情報ネットワークのスケジューリングのためのm-バランス列とその拡張に関する研究

本研究の課題は,複数種類の文字を並べて無限に長い文字列を構成する際に,各文字に対して列の中で現れる割合(出現率)が与えられているときに,それを満足しながら如何にバランス良く(なるべく均等に)文字を並べるかという問題への取り組み,ならびにその情報ネットワーク等のスケジューリングや制御への応用についてです.この課題の遂行,およびこれに関連するテーマとして,今年度は以下の研究を行いました.これまでに研究代表者の研究室では,上記の問題に対して「m-バランス列」という概念を提唱しています.これは,mに0以上の整数値を代入することによって,各文字が任意の出現率を持つ任意の(半)無限列に対してバランスの良さの指標を与える(mの値が小さい程バランスが良い)ものです.また,このm-バランス列を生成するアルゴリズムとして,ビリヤード列(billiard sequences)と呼ばれる文字列を生成するものを考え,N種の文字からなるビリヤード列は必ず(N-1)-バランス列になることを示しています.しかし,このアルゴリズムの問題点として,与えられた出現率の組によっては,よりバランスの良い列が存在するかもしれないにもかかわらず,それが実現されない場合がありました.これは,生成される文字列のバランスの良さが,アルゴリズムの初期値に大きく依存することに依ります.この問題に対して,文字の出現率が有理数であるときには,生成される文字列が周期列になることを利用し,確率的なアルゴリズムによって,ビリヤード列を生成するアルゴリズムに良い初期値を与えることに成功しました.尚,この研究成果は現在,海外の学術論文誌に投稿中です.上記に加えて,応用に関する課題として,ネットワークのスケジューリングにおいて重要な待ち行列システムの並列推定に関する研究も行いました.また,インターネットにおける性能や通信品質の推定法に関する研究も行っています.本研究の課題は,複数種類の文字を並べて無限に長い文字列を構成する際に,各文字に列の中で現われる割合(出現率)が与えられているときに,それを満足しながら如何にバランス良く(なるべく均等に)文字を並べるかという問題への取り組み,ならびにその情報ネットワーク等のスケジューリングや制御への応用についてです.この課題の遂行,およびこれに関連するテーマとして,今年度は以下の研究を行いました.これまでに研究代表者の研究室では,上記の問題に対して「m-バランス列」という概念を提唱しています.これは,mに0以上の整数値を代入することによって,各文字が任意の出現率を持つ任意の(半)無限列に対してバランスの良さの指標を与える(mの値が小さい程バランスが良い)ものです.また,このm-バランス列を生成するアルゴリズムとして,ビリヤード列(billiard sequences)と呼ばれる文字列を生成するものを考え,N種の文字からなるビリヤード列は必ず(N-1)-バランス列になることを示しています.しかし,このアルゴリズムの問題点として,与えられた出現率の組によっては,よりバランスの良い列が存在するかもしれないにもかかわらず,それが実現されない場合がありました.これは,生成される文字列のバランスの良さが,アルゴリズムの初期値に大きく依存することに依ります.この問題に対して,文字の出現率が有理数であるときには,生成される文字列が周期列になることを利用し,目的関数の値のみを用いて最適化を行う手法であるパターン・サーチ法を適用することによって,ビリヤード列を生成するアルゴリズムに最も良い初期値を与える方法を提案しました.これによって,出現率の組が与えられたときに,実現できる最もバランスの良い文字列を生成することが可能になりました.尚,この研究成果は現在論文にまとめているところです.上記に加えて,応用に関する課題として,生産/通信システム等のモデルである待ち行列システムの定常特性に関する研究も行いました.本研究の課題は,複数種類の文字を並べて無限に長い文字列を構成する際に,各文字に対して列の中で現れる割合(出現率)が与えられているときに,それを満足しながら如何にバランス良く(なるべく均等に)文字を並べるかという問題への取り組み,ならびにその情報ネットワーク等のスケジューリングや制御への応用についてです.この課題の遂行,およびこれに関連するテーマとして,今年度は以下の研究を行いました.これまでに研究代表者の研究室では,上記の問題に対して「m-バランス列」という概念を提唱しています.これは,mに0以上の整数値を代入することによって,各文字が任意の出現率を持つ任意の(半)無限列に対してバランスの良さの指標を与える(mの値が小さい程バランスが良い)ものです.また,このm-バランス列を生成するアルゴリズムとして,ビリヤード列(billiard sequences)と呼ばれる文字列を生成するものを考え,N種の文字からなるビリヤード列は必ず(N-1)-バランス列になることを示しています.しかし,このアルゴリズムの問題点として,与えられた出現率の組によっては,よりバランスの良い列が存在するかもしれないにもかかわらず,それが実現されない場合がありました.これは,生成される文字列のバランスの良さが,アルゴリズムの初期値に大きく依存することに依ります.この問題に対して,文字の出現率が有理数であるときには,生成される文字列が周期列になることを利用し,確率的なアルゴリズムによって,ビリヤード列を生成するアルゴリズムに良い初期値を与えることに成功しました.尚,この研究成果は現在,海外の学術論文誌に投稿中です.上記に加えて,応用に関する課題として,ネットワークのスケジューリングにおいて重要な待ち行列システムの並列推定に関する研究も行いました.また,インターネットにおける性能や通信品質の推定法に関する研究も行っています.
シグナル伝達ダイナミクスの一細胞計測と数理解析による細胞応答決定メカニズムの解明

本研究ではMAPK/ERK, PI3K/AKT経路の上流タンパク質(p52Shc(SHC), Grb2, PI3K)と下流タンパク質( ERK, AKT)に着目し、同一細胞内において刺激後の反応の時間変化を同時計測する。そして同一細胞内で得られたそれぞれの反応の時間変化の相関性、上流から下流に伝達される情報量を解析する。これらによりMAPK/ERK, PI3K/AKTの二つの経路が、伝達されたシグナルをどのように調節制御し応答を決定しているのかを明らかにする。なお、顕微鏡を用いた実験は理化学研究所・佐甲細胞情報研究室にて行い、すべての実験を申請者自身が実施する。