hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工多能性幹細胞を用いた絶滅危惧種・希少種の保全に関する研究

絶滅危惧種や希少種の個体保全のモデルとして、ハタネズミを用いた人工多能性幹細胞(iPS細胞)株の樹立と樹立された細胞株の性質について検討した。レトロウイルスベクターを用いて。4種の多能性関連遺伝子を導入した。多能性細胞様の多くのコロニーが得られ、細胞分化能も有していたが、樹立された細胞株の多能性は限定的なものであり、体細胞のリプログラミング誘導に関するより詳細な研究が必要と考えられた。希少な哺乳動物を保全するため、それらの体細胞から人工的に多能性幹細胞を誘導するとともに、この細胞由来の個体生産を可能にする技術の開発を試みた。このために、人工多能性幹細胞(iPS細胞)樹立技術を応用し、希少動物の体細胞からiPS細胞を樹立し、キメラ形成、生殖細胞への分化誘導、顕微授精(ICSI)などの技術を応用し、個体生産の可能性を検討し、将来的には、この技術の希少種・絶滅危惧種・有用資源動物の保全への足掛かりを得ることを目的とした。レトロウイルスベクターを用いて、ロシアハタネズミの尾部表皮体細胞へOct3/4, Sox2, Klf4およびc-Mycを導入したところ、マウスES細胞様のコロニーの形成が確認された。これらのコロニーでは、多能性マーカーであるOCT3/4、NANOG、SSEA4を発現し、内因性のOCT3/4やKLF4の遺伝子発現も認められた。体外で胚様体の形成を試みると、三胚様性の細胞群に分化することから多能性を持っていることが明らかとなった。しかし、レトロウイルスによって導入した外因性の多能性遺伝子の発現も同時に認められることから、これらの遺伝子の発現によって多能性を維持している可能性も示唆された。上記と同様の方法を用いて、ホンドハタネズミおよびユーラシアハタネズミの体細胞をレトロウイルスにより、リプログラミング誘導を試みたところ、亜種であるこれらのハタネズミでは、ロシアンハタネズミのようなコロニーは出現せず、体細胞への多能性誘導は亜種であっても大きな差異があることが明らかとなった。そこで、マウスの体細胞を用いて、iPS細胞の誘導条件を詳細に検討したところ、iPS細胞の樹立には培養液中のpHが重要であることを明らかにし、特許の出願を行った。希少な哺乳動物を保全するため、それらの体細胞から人工的に多能性幹細胞を誘導するとともに、この細胞由来の個体生産を可能にする技術の開発を目指す。このために、人工多能性幹細胞(iPS細胞)樹立技術を応用し、希少動物の体細胞からiPS細胞を樹立し、キメラ形成、生殖細胞への分化誘導、顕微授精(ICSI)などの技術を応用し、個体生産の可能性を検討し、将来的には、この技術の希少種・絶滅危惧種・有用資源動物の保全への足掛かりを得る。本課題では、まず、わが国で準絶滅危惧種に指定されているホンドハタネズミを用いて、その体細胞からiPS細胞株を樹立し、その細胞生物学的性質をマウス由来のiPS細胞と比較しながら、異種であるマウス胚への細胞移植によるホンドハタネズミを再生する。さらに、ここで樹立されるiPS細胞や精巣由来の生殖幹細胞を用いて、これらを生殖細胞へ分化誘導後、免疫不全マウス精巣内での精子形成、ICSI技術を用いた個体生産の可能性について検討する。3種類のハタネズミについてiPS細胞株を樹立した。細胞株の樹立効率や難しさは異なっていたが、ロシアハタネズミにおいて、多能性を維持した細胞株を樹立できたことから、順調に研究は進んでいると判断できる。ホンドハタネズミ、ロシアハタネズミ、ユーラシアハタネズミの尾部より繊維芽細胞をえた。レトロウイルスベクターにより、iPS細胞を誘導するために多能性関連遺伝子を導入したところ、ロシアハタネズミの体細胞で最も効率に細胞株が得られた。得られた株は、マウスの胚性幹細胞のような形態のコロニーを形成した。この細胞株について、多能性マーカーについて検討したところ、アルカリフォスファターゼー陽性で、また免疫蛍光染色によってNANOG, OCT3/4, SSEA-4といったマーカーの発現も認められた。これらの細胞株が、どのような遺伝子群によって、その多能性を維持しているのかについての検討が今後必要である。昨年度作製したロシアハタネズミの多能性分化能について、体外での胚葉体形成能、ヌードマウスでのテラトーマ形成能、細胞株由来の細胞をマウス胚に導入してキメラの形成能について、それぞれ検討する。さらに、これまでに得られた成果を取りまとめて、学会発表や論文発表として公表を行う。消耗品の購入にあたって、予定外の値引きによって年度末に残予算(4,887円)が生じたが、本年度に消耗品によって予算執行を行う予定にしている。本年度の研究費については、以下のような支出を予定している。テラトーマ形成能を検討するために、ヌードマウスの購入、3胚葉性の細胞を分化を確認するための特異抗体、細胞株を維持するための培養液などが必要。キメラを作成するために、マウスの購入、微小ピペットを作製するためのガラス管などを購入にあてる。
日本の報酬格差とその正当化メカニズムの比較実証研究

本研究は,日本社会における就業者間の報酬格差が,どのように,またどの程度正当化され,ひとびとに「受容」されているのかを,格差の実態そのものと併せて,国際比較の観点から明らかにしようとするものである.研究期間の3年目となる平成30年度には,本研究プロジェクトの柱となる国際比較ヴィネット調査を無事実施することができ,得られたデータに基づく分析とその成果の発表を進めた.本年度においてはまず,前年度に実施した第2次プリテスト(予備調査)のデータ分析等を通じ,本調査の質問項目の最終検討を行った.質問項目の確定後,英語・韓国語への調査票の翻訳を行い,日本・米国・韓国において,様々な就業者の適正所得や就業関連意識に関する質問からなるウェブ調査を実施した.その後,研究メンバーが分担し,データのコーディング・クリーニング作業を行った.本年度後半には,メンバー各自の問題意識に基づきつつ,得られたデータの分析を進め,その結果を検討するための研究会を4度開催した.これらを通じ,米国では性別や雇用形態の違いによって適正所得の水準が異ならないのに対し,日本や韓国では女性や非正規雇用の適正所得がより低いという結果が認められ,さらに日本ではそれらの格差がより強く受容されている可能性が示された.またこれらの結果をふまえつつ,それぞれの社会における報酬格差を正当化している要因の解明にも着手し,その一端を明らかにすることができた.これらの知見を基に,国際社会学会RC28(社会階層論部会),数理社会学会等において成果報告を行い,多くの有益なフィードバックを得た.またこれらのフィードバックを活かしつつ,研究成果のとりまとめを進めた.当初の計画通り,さまざまな就業者の適正所得に関する国際比較ウェブ調査を平成30年度に無事実施することができた.適正所得に関するヴィネット調査は海外ではこれまでも行われていたが,日本では先例がなく,また本調査は韓国・米国との比較調査であることから,日本における報酬格差の正当化の実態と特徴について理解する上で貴重なデータとなる.調査の実施後,特に適正所得回答において桁違い等のエラーが予想外に多いという問題が発覚したが,研究メンバーの尽力により,データのコーディングとクリーニングが比較的短時間のうちに完了した.実際このデータからは多くの重要な知見が得られており,それらの知見に基づく国際学会への報告申請もアクセプトされている.当初の計画通り,調査実施,分析,ならびに成果の公表が順調に進んでいるものと評価できる.本研究プロジェクトの最終年度となる本年度には,引き続き調査データの分析,ならびに学会等における分析結果の報告を行っていく.国際学会・ワークショップに関してはすでに2件の報告機会が確定しており,さらに国内学会にも複数の報告申請を行う予定である.これらを通じて成果の公表を進めるとともに,関連する研究者からより多くのフィードバックを得ていくことを目指す.さらに得られたフィードバックを活かしつつ,国際雑誌への論文投稿や成果報告書の刊行などの形での研究成果のとりまとめを進める.また得られた知見をより広く社会に還元するための方策も検討していく.同時に,本年度後半には本研究プロジェクトの内容を基にした研究集会を実施し,これまで得られた知見を公表し,今後の発展可能性を検討するための機会とする.本研究は、日本における就業者間の報酬格差が、どのように、またどの程度正当化され、ひとびとに受容されているのかを、格差の実態自体とともに、比較の観点からあきらかにしようとするものである。研究初年度である平成28年度にはまず、本研究の目的と意義、さらに最終的な到達目標とそれに至るためのプロセスについて、メンバー間での意見交換と情報共有を行い、本研究の具体的な計画を詳細な形で定めた。これをふまえ、本年度はまず、適正所得調査とヴィネット調査に関する先行研究の網羅的なサーヴェイを行った。これにより、本調査の課題を遂行するためにいかなる調査手法を用いることができるのか、またその結果は国際的にいかなる学術的意義を持ちうるのかを検討した。このサーヴェイを通じ、ひとびとが考える適正所得の水準、あるいは受容してもよいと考える格差の水準を捕捉するために最適な調査手法はいまだ十分に確定されておらず、どのような手法を用いるか自体が重要な研究課題となっていることがあきらかになった。これを受け、本年度急きょ、小規模なプリテスト(第1次プリテスト)をウェブ調査の形式で実施し、どうすれば適正所水準、あるいは受容してもよい格差の水準を適切に測定できるのかを検討することとした。このために、先行研究も参考にしつつ、メンバー各自が質問案を検討し、調査票案を作成した。この調査票を用いて、3群の対象者に対してそれぞれ異なるパターンの調査を実施し、調査方法による回答傾向の違いを分析するための基礎データを得た。このほか、それぞれのメンバーが独自の報酬格差研究を遂行し、その成果についての報告・議論を行った。また海外における調査実施の可能性についても情報収集を行った。ひとびとの考える適正な所得水準や受容しうる報酬格差の水準の測定方法について広く検討した結果、平成30年度に実施予定の本調査で用いる測定方法を、早い段階で確定しておく必要が浮上した。このため、当初平成29年度に実施する予定であったプリテストのうち、適正所得水準や受容格差水準の測定にかかわる部分については、計画を前倒しし、平成28年度にプリテスト(第1次)を行うこととした。プリテストの本年度中の一部実施は、先行研究のサーヴェイが予想以上に早く進んだことによる時間的余裕と、プロジェクトメンバーの尽力によって可能となった。

本研究は,日本社会における就業者間の報酬格差が,どのように,またどの程度正当化され,ひとびとに受容されているのかを,格差の実態自体とともに,国際比較の観点からあきらかにしようとするものである.研究期間の2年度目となる2017(平成29)年度には,主に(1)前年度に行った第1次プリテストデータの分析,(2)ヴィネット調査の実施方法に関する文献サーヴェイと検討,(3)具体的な質問項目の検討と第2次プリテストの実施等の諸課題にあたった.まず,(1)前年度に,3つの異なる方法を併用して実施した第1次プリテストのデータ分析を通じ,ひとびとの考える具体的な就業者の「適正所得」を適切に捕捉するための方法を確定することができた.またヴィネット調査によって得られた適正所得回答のデータ構造と分析方法についても習熟することができた.(2)ヴィネット調査の実施方法に関する文献のサーヴェイと検討を通じては,適正所得を尋ねる仮想就業者ヴィネットを,その構成要素のすべての組み合わせの中から絞り込む方法を確定することができた.さらに(3)本調査で尋ねるべき具体的な質問項目についての検討作業を進め,それに基づき,本調査の予備調査としての性格を持つ第2次プリテストを実施した.これらを通じて,2018(平成30)年度に実施予定の国際比較調査(本調査)の準備は十分に整ったといえる.このほか,報酬格差とその正当化に関する各自の研究成果を,国内外の学会等において報告し,本研究プロジェクトに対する関心を喚起した.当初の計画では,「適正所得」に関するヴィネット調査データの分析とその成果の発表は,2018(平成30)年度においてはじめて可能となる予定であったが,前年度に前倒しして実施した第1次プリテストデータを集中的に分析することで,ヴィネット形式による適正所得の調査とそのデータの分析方法に関して一定の知見を得ることができた.これに基づき,当初の計画に1年先んじて,3つの学会報告を行うことができた.このほか,調査対象者に提示するヴィネットの絞り込み方法について,この分野の第一人者であるドイツ人研究者と直接議論し,助言を受ける機会を得たことなどにより,調査の実施方法についても当初の計画以上に知見の蓄積がなされた.本研究は,日本社会における就業者間の報酬格差が,どのように,またどの程度正当化され,ひとびとに「受容」されているのかを,格差の実態そのものと併せて,国際比較の観点から明らかにしようとするものである.研究期間の3年目となる平成30年度には,本研究プロジェクトの柱となる国際比較ヴィネット調査を無事実施することができ,得られたデータに基づく分析とその成果の発表を進めた.本年度においてはまず,前年度に実施した第2次プリテスト(予備調査)のデータ分析等を通じ,本調査の質問項目の最終検討を行った.質問項目の確定後,英語・韓国語への調査票の翻訳を行い,日本・米国・韓国において,様々な就業者の適正所得や就業関連意識に関する質問からなるウェブ調査を実施した.その後,研究メンバーが分担し,データのコーディング・クリーニング作業を行った.本年度後半には,メンバー各自の問題意識に基づきつつ,得られたデータの分析を進め,その結果を検討するための研究会を4度開催した.
フィジカルファクターを活用した軟骨、骨、腱の再生医学に関する基礎的研究

高齢化社会を迎え、延長した寿命の中で、より高い生活の質(QOL)を維持することに社会的関心が高まっている。なかでも軟骨、骨、腱などの支持組織は、加齢、外傷や腫瘍などにより障害を受けやすく、QOLを著しく悪化させる原因となる。本研究では、骨や軟骨、腱などの支持組織が、メカニカルストレスや磁気刺激、あるいは足場素材(Scaffold)による刺激などのフィジカルファクターを敏感に感受し、迅速に反応することに注目して、これらのフィジカルファクターを活用し骨、軟骨、腱を再生させ、頭蓋顎顔面領域の疾患あるいは運動器疾患の治療に利用可能な再生組織を創生することを試みた。まず、再生組織作成のための細胞供給源として、ヒト軟骨細胞を用いて細胞の増殖、分化条件を最適化した。まず、増殖については、(1)安全性の面からFBSを使用しない、(2)軟骨細胞の特性を維持した状態で1000倍以上の増殖を獲得する、(3)すでに臨床応用実績のある増殖因子を使用する、という観点から、各種増殖因子の組み合わせの最適化を図り、FGF-2、insulinあるいはIGF-1の組み合わせが最適であることを明らかとした。ついで、軟骨細胞増殖培養に伴って生じる細胞の脱分化という問題に対処すべく、脱分化型軟骨細胞を再分化させるための液性因子の組み合わせを網羅的に検索したところ、BMP-2とinsulin、甲状腺ホルモン(T3)の組合せ(BIT)が理想的な再分化誘導法であることを見出した。また、臨床応用が期待される、いくつかのハイドロゲルについて、軟骨再生における足場素材としての特性を明らかにすることを目的として、軟骨細胞に対する増殖、基質産生効果を評価した。さらに、これらの研究成果を利用して作成された再生組織をマウス皮下に移植し、再生組織および周囲の組織反応を組織病理学的に解析すると共に、移植後の再生組織の物理学的特性を検討した。(795字)高齢化社会を迎え、延長した寿命の中で、より高い生活の質(QOL)を維持することに社会的関心が高まっている。(795字)骨や軟骨、腱などの支持組織は、メカニカルストレスや磁気刺激、あるいは足場素材(Scaffold)による刺激などのフィジカルファクターを敏感に感受し、迅速に反応する性質を有する。本研究では、フィジカルファクターを活用し骨、軟骨、腱を再生させ、頭蓋顎顔面領域の疾患あるいは運動器疾患の治療に利用可能な再生組織を創生することを目的とする。本年度は、組織幹細胞の分離と至適増殖条件の設定、軟骨、骨への分化誘導における至適分化条件の設定、再生組織の三次元構造の構築、に関する基礎研究を行った。組織幹細胞の分離と至適増殖条件の設定に関しては、細胞をマウスの骨髄、脂肪、皮膚、筋肉などから得られる間葉系の組織幹細胞の至適増殖条件を検討した。その結果、FGF-2等の増殖因子の他、細胞接着性の促進などが細胞増殖に対し有効であることが明らかとなった。現在、軟骨再生を念頭におき、軟骨由来の細胞に関しても同様の検討を行っている。至適分化条件に関しては、マウス由来の細胞を用いた軟骨再生において高密度培養が分化に対し促進的に作用することが明らかとなった。再生組織の三次元構造の構築に関しては、コンピュータ支援デザインによる三次元造型法を導入し、組織再生に利用する足場素材に3次元形態を付与し、再生組織の三次元構造を構築するシステムを開発した。このシステムを用いて、PGA、PLLA、PLGAなどの生分解性ポリマー製三次元足場素材を作製し、組織再生に活用する予定である。

本年度は、三次元再生組織の作製と力学特性および生体親和性の評価、および実験動物を用いた自家細胞由来再生組織の移植、などを行った。1.三次元再生組織の作製と力学特性および生体親和性の評価に関しては、ヒト由来軟骨細胞をアテロコラーゲンに混和し、足場刺激を加えた後に、多孔体PLLAに投与し、直径10mm高さ2mmの三次元再生軟骨をin vitroで作製した。この再生組織をヌードマウスの皮下に移植した。2ヶ月後、再生軟骨および周囲を組織学的に評価したところ、炎症所見は見られなかった。再生軟骨は組織学的にはトルイジンブルー染色で強いメタクロマジーを示し、軟骨組織に類似した形態を呈していた。力学的特性については、圧迫強度を測定したところ、ヒトの軟骨組織に匹敵する強度を示した。一方、生体組織の形態に一致した三次元再生組織の作製に関しては、コンピューターにリンクしたデザインシステムによって作製した三次元再生軟骨、三次元再生骨の試作を行った。ヒトあるいはイヌのCT画像をSTLファイルに変換し、三次元造型装置により、光硬化樹脂あるいは石膏を原料とした三次元形状の再現に成功した。2.実験動物を用いた自家細胞由来再生組織の移植実験に関しては、ウサギから採取した軟骨細胞で再生軟骨組織を作製し、同一固体の皮下に移植した。移植後2ヶ月で、形状は不変であったが、組織学的には再生軟骨は骨へと変化した。生体力学的にも骨に匹敵する強度を有していた。ウサギの軟骨細胞に特異的な現象である可能性があるものの、再生軟骨組織がin vivoで形状を変えずに骨組織へと置換されており、軟骨細胞を利用した骨再生医療の可能性が示唆された。高齢化社会を迎え、延長した寿命の中で、より高い生活の質(QOL)を維持することに社会的関心が高まっている。なかでも軟骨、骨、腱などの支持組織は、加齢、外傷や腫瘍などにより障害を受けやすく、QOLを著しく悪化させる原因となる。本研究では、骨や軟骨、腱などの支持組織が、メカニカルストレスや磁気刺激、あるいは足場素材(Scaffold)による刺激などのフィジカルファクターを敏感に感受し、迅速に反応することに注目して、これらのフィジカルファクターを活用し骨、軟骨、腱を再生させ、頭蓋顎顔面領域の疾患あるいは運動器疾患の治療に利用可能な再生組織を創生することを試みた。まず、再生組織作成のための細胞供給源として、ヒト軟骨細胞を用いて細胞の増殖、分化条件を最適化した。まず、増殖については、(1)安全性の面からFBSを使用しない、(2)軟骨細胞の特性を維持した状態で1000倍以上の増殖を獲得する、(3)すでに臨床応用実績のある増殖因子を使用する、という観点から、各種増殖因子の組み合わせの最適化を図り、FGF-2、insulinあるいはIGF-Iの組み合わせが最適であることを明らかとした。ついで、軟骨細胞増殖培養に伴って生じる細胞の脱分化という問題に対処すべく、脱分化型軟骨細胞を再分化させるための液性因子の組み合わせを網羅的に検索したところ、BMP-2とinsulin、甲状腺ホルモン(T3)の組合せ(BIT)が理想的な再分化誘導法であることを見出した。また、臨床応用が期待される、いくつかのハイドロゲルについて、軟骨再生における足場素材としての特性を明らかにすることを目的として、軟骨細胞に対する増殖、基質産生効果を評価した。
ニオソームを利用した抗がん剤の新規デリバリーシステムの設計と開発

ニオソームは、非イオン性界面活性剤により構成された二重膜に被われた閉鎖小胞であり、リポソームと同様の構造的な特徴を有する分子集合体であることから、薬物キャリアとしての応用が期待されている。そこで本研究では3種類の異なる基本骨格ならびに様々な物理化学的特性を有する計10種類の非イオン性界面活性剤を用いて種々のニオソームを調製し、それらの物理化学的特性および体内動態特性に関して多面的な評価を加えた。さらに抗がん剤ドキソルビシン(DOX)を内封したDOX内封ニオソームを調製し、それらの体内動態特性ならびに抗腫瘍活性に関しても評価を加えた。検討の結果、ニオソーム表面をPEGで修飾することにより、静脈内投与後の血中滞留性が顕著に増大することが明らかとなった。さらにこれらPEG修飾ニオソームにDOXを内封した各種製剤を調製し、固形がんモデルマウスに静脈内投与したところ、経時的な腫瘍組織への移行と有意な抗腫瘍効果が認められた。ニオソームは、主に非イオン性界面活性剤とコレステロールにより構成された二重膜で形成される閉鎖小胞であり、リポソームと類似した構造的特徴を有する分子集合体の総称である。合成品である非イオン性界面活性剤は、リン脂質とは異なり、純度が高くかつ安価であることから、ニオソームの調製は、リポソームに比べて遥かに低コストで可能となることから有望な薬物キャリアであると考えられる。しかしながら、非イオン性界面活性剤は、その基本骨格あるいは物性により、棒状ミセル、球状ミセル、二重膜構造といった様々な形態の分子集合体を形成することが知られており、二重膜構造に覆われた閉鎖小胞であるニオソームを形成するために、非イオン性界面活性剤が具備すべき条件に関しては、不明な点が多いのが現状である。そこで本研究課題では、多くの非イオン性界面活性剤を用いてニオソームの調製を試みることにより、ニオソームを形成するために、非イオン性界面活性剤が具備するべき条件について体系的に整理することを試みた。本年度の検討により、安全性が高く有用なニオソームとして5種類の処方を見出し、ニオソーム調製に際し非イオン性界面活性剤が具備すべき要件に関して、非イオン性界面活性剤の骨格ごとに一定の理解を得た。次年度は、有用性が高いことが示されたこれらニオソームに、抗がん剤であるドキソルビシンを内封し、その体内動態特性、及び抗腫瘍効果に関して多面的な評価を加えることにより、有効且つ安全なドキソルビシン内封ニオソーム製剤の設計・開発を行う予定である。合成品である非イオン性界面活性剤は、リン脂質とは異なり、純度が高くかつ安価であることから、既に臨床応用されているリポソームに比べ、ニオソームの調製は遥かに低コストであり、有望な薬物キャリアであると考えられる。そこで本研究課題では、多くの非イオン性界面活性剤を用いてニオソームの調製を試みることにより、ニオソームを形成するために、非イオン性界面活性剤が具備するべき条件について体系的に整理することを目標として設定した。本年度は、前年度の検討により安全性が高く有用なニオソームを形成可能であることが示された非イオン性界面活性剤を用いて、抗がん剤であるドキソルビシンを内封した5種類のニオソーム製剤を調製した。更に、それらの体内動態特性、及び抗腫瘍効果に関して多面的な評価を加えることにより、有効且つ安全なドキソルビシン内封ニオソーム製剤の設計・開発を行った。その結果、検討を加えた製剤のうち、Brij52あるいはショ糖エステル(S-970)を基本成分として用いたニオソーム製剤において、優れた体内動態特性と顕著な抗腫瘍効果を示すことが明らかとなった。
汎ネットワークな生命系の秩序形成

転写物とタンパク質を含む遺伝子制御系について、構成要素の因果関係をベイズネットワークで記述した。そこでは、mRNA発現量がタンパク質を介して、単位時間経過後のmRNA発現量を帰還制御するが、タンパク質発現量は環境ストレス変動の影響を受ける。このタンパク質発現には環境刺激に対する最大・最小応答可能レベルが有ることから、対応できる環境刺激の範囲が限定される。この関係を、mRNA発現量とタンパク質発現量の時間変化波形の類似度に相当する相互情報量、及びmRNA発現量の時間変化波形の無秩序さに相当するシャノンエントロピーの削減量で測った系の制御性能について、環境刺激レベルの増分との関係性を定式化した。これらの成果については、学会発表1(2018 SIAM Annual Meeting、口頭発表)及び2(第41回日本分子生物学会年会、ポスター)で発表した。捕食者-被食者生態系における捕食者と被食者のバイオマス間の関係性について、情報理論的モデルによる定式化及びシミュレーションを実施した。この成果は学会発表3(日本応用数理学会2019年研究部会連合発表会、口頭発表)で発表した。本研究用に代謝ネットワークシミュレーションプログラムを開発してきたが、そのシミュレーションプログラムを発生初期段階に湿害ストレスを受けるダイズの代謝系解析に適用した。その結果から、複数の酵素タンパク質の改変を組み合わせることで、湿害ストレスの影響を緩和できることが示唆された。この結果は、酵素タンパク質の発現を測定したプロテオーム解析結果と共にまとめ、欧州学術誌Int.J.Mol.Sci.(インパクトファクタ3.6)にてオープンアクセス論文として発表した。遺伝子制御系及び捕食者-被食者生態系のモデル化に見通しがついた。また、それらの成果を纏めているが、そのうち一報は論文作成がほぼ完了した。また、もう一報は2019年度内に開催される国際学会において、口頭発表としてアクセプトされた。これまでの研究で見通しが得られたモデルの詳細解析および、そのモデルに基づいた詳細なシミュレイションを進め、研究成果を論文及び国際学会にて発表する。転写ネットワーク、食物網、神経網モデルを集約・一般化し、ネットワーク状態を2つの変数で表すモデル(自己分解項と相互作用項を含む連立微分方程式モデル)をネットワークモデルとして設定した。また、転写系については準備研究において実験データから推定したネットワークのパラメータと文献調査により、食物網と神経網については文献調査によりモデル内のパラメータの存在範囲を調べた。ネットワーク安定性・秩序の解析を行った:(1)設定したネットワークモデル上で数学的な操作、即ち相互作用の生成・消失・特性変化(促進か抑制)に相当する数式操作を加えることで相互作用エッジの変化による安定性への影響を数学的に解析した。(2)微分方程式モデルから計算されるネットワークシステムの状態変数x,yから情報エントロピーを計算するプログラムを開発した。このプログラムの計算手順は以下の通りである。1要素の状態(x,y)を微分方程式から時系列で計算する。2前記の計算を、状態空間を網羅する初期値について行って、時系列の状態分布を得る。3状態分布から系のエントロピーを計算する:H=ΣPij×log2Pijここで、Pij=状態分布=(ij番目のビン中の点の数)/(全体の点の数)。(3)ネットワークを表す微分方程式モデルのパラメータを、相互作用エッジの変化を模した変化をさせ、それぞれのケース毎に情報エントロピーを計算して、相互作用エッジの変化による秩序への影響を解析している。生物ネットワークシステムが外部からの刺激をうけたときのシステム状態の揺らぎを解析した研究論文が受理、刊行された。ヒト転写因子の発現時系列プロファイルデータから得られた1600個の転写因子を含むシステムワイドな相互抑制型ネットワーク構造について、ヌルクラインと固定点の安定性解析を行った。文献調査の結果、生態系でも転写系の相互抑制構造と類似した形状のヌルクラインが観察されることが分かった。また、固定点の安定性解析および情報エントロピーの遷移解析を行い、転写系と生態系の間で動特性を比較した。この結果は、日本応用数理学会2017年度年会で口頭発表した。ヒト転写因子ネットワークとダイズ代謝ネットワークにおいて、制御性能の劣化が共通に観察されていた。実験的に得られた転写および代謝の時系列プロファイルを精査したところ、出力を飽和させる(制御工学でいうところの)リミッターと呼ばれる非線形要素の存在が示唆された。フィードバック情報がリミッターで制限される系として遺伝子制御系をモデル化し、相互情報量の変化を数式解析した結果、過度の環境刺激下で情報エントロピーと制御性能の同時劣化が起こることが説明できた。この結果は、The IV International AMMCS Interdisciplinary Conference(国際学会)で口頭発表した。フィードバック情報がリミッターで制限される系として遺伝子制御系をモデル化することにより、過度の環境刺激下における情報エントロピーと制御性能の同時劣化が説明できることが明らかになり、モデルの妥当性に見通しが付いた。また、上記を含む成果の発表を、国際学会1件を含む2件の学会発表(いずれも口頭発表)として実施することが出来た。

この関係を、mRNA発現量とタンパク質発現量の時間変化波形の類似度に相当する相互情報量、及びmRNA発現量の時間変化波形の無秩序さに相当するシャノンエントロピーの削減量で測った系の制御性能について、環境刺激レベルの増分との関係性を定式化した。これらの成果については、学会発表1(2018 SIAM Annual Meeting、口頭発表)及び2(第41回日本分子生物学会年会、ポスター)で発表した。捕食者-被食者生態系における捕食者と被食者のバイオマス間の関係性について、情報理論的モデルによる定式化及びシミュレーションを実施した。この成果は学会発表3(日本応用数理学会2019年研究部会連合発表会、口頭発表)で発表した。本研究用に代謝ネットワークシミュレーションプログラムを開発してきたが、そのシミュレーションプログラムを発生初期段階に湿害ストレスを受けるダイズの代謝系解析に適用した。その結果から、複数の酵素タンパク質の改変を組み合わせることで、湿害ストレスの影響を緩和できることが示唆された。この結果は、酵素タンパク質の発現を測定したプロテオーム解析結果と共にまとめ、欧州学術誌Int.J.Mol.Sci.(インパクトファクタ3.6)にてオープンアクセス論文として発表した。遺伝子制御系及び捕食者-被食者生態系のモデル化に見通しがついた。また、それらの成果を纏めているが、そのうち一報は論文作成がほぼ完了した。また、もう一報は2019年度内に開催される国際学会において、口頭発表としてアクセプトされた。生物ネットワークの解析・シミュレイションに研究を集中し、1年目の研究で見通しが得られた研究結果を論文あるいは研究発表の形に纏めて発表する。12年目の研究で見通しが得られたモデルの詳細解析および、そのモデルに基づいた詳細なシミュレイションを進め、研究成果を論文あるいは学会にて発表する。これまでの研究で見通しが得られたモデルの詳細解析および、そのモデルに基づいた詳細なシミュレイションを進め、研究成果を論文及び国際学会にて発表する。生物ネットワークのモデリング・シミュレイションに研究を集中した為、消耗品費等の物品費が予想よりも掛からなかった。博士研究員の作業を効率的に見直す事により、人件費も予想より少なくて済んだ。(理由)モデル構築と数理的なモデル解析に研究を集中した為、消耗品費等の物品費が予想よりも掛からなかった。また、作業を効率化して、当初予定にあった博士研究員の人件費を削減できた。(使用計画)研究成果の論文投稿と国際会議での発表を行う。(使用計画)研究成果の論文と国際会議での発表を行う。
サイロ内充填穀粒層のダイナミックス

カントリエリベ-タの貯蔵サイロ(容量:600t)の1/15スケ-ルであり,中心軸を含む前面を透明なガラスで構成した半割りモデルサイロ(全高:19602140mm,直径:470mm)を試作し,穀粒層上の物体の沈降埋没挙動に関する実験を行った。コ-ン角は50°および70°,排出口径は50mmおよび70mmの各々2水準とした。籾をモデルサイロのホッパ-部上1400mmの高さまで層高さを種々変えて充填し,ホッパ-排出口の開放にともなう充填籾層の上表面に静置したウエイト(接地圧or約2059g/cm^2)の沈降埋没挙動ならびに,上表面の中央に負荷を有する充填籾層のフロ-パタ-ンをビデオカメラにより記録した。記録したビデオ画像より時間経過にともなうウエイトの沈降変位およびトレ-サの降下変位を数値化し解析を行った結果,1)コ-ン角が70°に比べ50°の場合,サイロの中心軸に沿ったマスフロ-領域が広く,重力流下する層上ウエイトの籾層への沈降埋没現象が,サイロ円筒部において生じにくい傾向を示した。2)籾層上に置いたウエイトの接地圧により籾層のフロ-パタ-ンに変化が認められる一方,排出開始後の時間経過にともない,接地圧が大きいほどサイロの中心軸に沿った籾層の降下速度は大きくなる傾向が認められた。3)コ-ン角50°の場合,ウエイトの沈降埋没現象がホッパ-部直前において生ずるのに対し,70°においてはファネルフロ-の領域が広く,その影響により,排出開始後の比較的早期の段階で沈降埋没現象が認められたこと等を明らかにした。穀類用サイロ,特に籾・麦の共同乾燥調製貯蔵施設に設置されているサイロの利用実態を詳細に調査した結果,次の問題点が明らかとなった。(1)サイロからの穀類排出において,排出用ホッパ-の排出口(サイロ断面中央部)の直上部分の穀類が先ず排出され,サイロ内壁面近くの穀類がそれよりも遅れて排出される現象がある。このことがテンパリング乾燥過程において数回繰り返されると,それが穀類の乾燥ムラの原因となる。(2)サイロ内に堆積された穀類が前項のように張込み層順序に排出されないおもな原因は,サイロに穀類を投入する方法に問題がある。これらの問題を解決するために,実物大のサイロの1/15の模型(直径47cm,高さ214cm)を作製し,供試穀類として籾を用いて穀類の排出時における流動特性を実験的に解明しつつある。実験条件として,次のような要因を設定した。(1)ホッパ-のコ-ン角度を50゚と70゚の2種類に設定した。(2)籾水分を2515%の範囲に変化させた。(3)排出穀粒層の流下特性を確認するため,トレ-サ-粒子(プラスティック粒子)を層状に堆積させた。(4)排出口径の影響を検討するために,30,50,70mmの口径について測定した。(5)流下穀粒層の支持力の変化をみるために,穀粒層上部にウエイトを置き,ロ-ドセルに連結することにより解析を行なった。(6)着色トレ-サ-粒子およびモデルウエイトの沈降挙動をハイスピ-ドカメラ等を用いて撮影した。以上の実験条件に基づいて,現在一連の実験を継続中である。なお,次年度においてこれらの実験結果の分析・整理を行ない,取りまとめる予定である。

カントリエレベ-タの貯蔵サイロ(容量:600t)の1/15スケ-ルの半割りモデルサイロ(全高:19602140mm,直径:470mm)を試作し実験を行った。同サイロは中心軸を含む前面を透明なガラスで構成し,穀粒の流下挙動の目視観察を可能とするとともに,コ-ン角および排出口径の異なるホッパ-を種々変えて実験可能とした。コ-ン角は50°および70°の2水準,排出口径は50mmおよび70mmの2水準とした。籾(コシヒカリ,水分13.6%w.b.)をモデルサイロのホッパ-部上1400mmの高さまで層高さを種々変えて充填し実験を行った。ホッパ-の排出口を開放する(流量0.380.46kg/s)とともに,人間の踏圧をモデル化し,充填籾層の上表面でサイロ横断面の中心の近位点に静置したウエイト(接地圧約2059g/cm^2)の沈降埋没挙動,すなわち重力流下する籾層との相対的変位挙動をビデオカメラにより記録した。またホッパ-部上0110cmの間で5層のトレ-サ粒子(プラスチックビ-ズ平均直径6.0mm,比重1.04)層を置き,上表面の中央に負荷を有する充填籾層のホッパ-開放にともなうフロ-パタ-ンを,同じくビデオカメラで記録した。以上の実験を,ホッパ-のコ-ン角および排出口径が異なる条件のもとで,繰り返して行った。また,記録したビデオ画像より時間経過にともなうウエイトの沈降変位およびトレ-サの降下変位を数値化し,人間の踏圧をモデル化したウエイトの定性的な沈降埋没挙動の解析を行った。
キトサンを母体とする農薬の制御徐放製剤及び高性能吸着剤の開発

本研究では、海老や蟹の外殻成分であるキチンを脱アセチル化して得られるバイオ新素材であるキトサンを母体に用いて、キトサンに銀や白金族元素を分子スケールで分散させた貴金属担持キトサン微粒子及びキトサン膜を合成し、これを用いた有機リン系農薬の吸着及び徐放特性について研究した。(1)銀担持キトサン微粒子吸着剤の合成農薬の高性能微粒子吸着剤の合成は、2種類の架橋剤を用いて、キトサンを溶解させた希酢酸水溶液を、乳化剤を含む有機溶媒中へ超音波照射によって微粒子化分散を行い、グルタルアルデヒドあるいはエピクロロヒドリンを加えて微粒子の架橋を行った。その後、微粒子を取り出し水洗後、凍結乾燥させた。構造の観察をIRと電子顕微鏡を用いて行ったところ、形状及び性状が全く異なった微粒子が得られた。また、この2種類のキトサン微粒子を用いて銀担持キトサン微粒子を調製したところ、エピクロロヒドリンで架橋した微粒子への銀の担持量が大きいことが明らかになった。(2)銀担持キトサン微粒子吸着剤への農薬の吸脱着平衡実験水溶液中にメチルパラチオン有機リン系農薬を溶解させた水溶液の中に、2種類の銀担持キトサン微粒子吸着剤を分散懸濁させ、吸着平衡に達せ占めることによって、薬剤の吸着飽和量と水溶液pH、薬剤濃度及び微粒子合成時における銀の担持量との関係を研究した。2種類のキトサン微粒子を比較すると、グルタルアルデヒドで架橋したキトサン微粒子は、銀の担持量は少ないにも関わらず、農薬の吸着量は大きく、かつ、脱着率も大きいことが明らかになり、農薬の徐放製剤として有効であることが明らかになった。(3)カラム法による銀担持キトサン微粒子吸着剤への農薬の吸・脱着速度実験ガラス製の固定床型吸着カラムを用いて農薬の吸着速度実験を行い、吸着速度と吸着飽和量、水溶液pH、農薬濃度及び微粒子合成時における銀の担持量との関係を明らかにした。さらに、農薬の吸着飽和に達したキトサン微粒子吸着剤から農薬の徐放速度実験を行い、吸着剤の再利用効率について研究した。この実験結果より、農薬の吸脱着操作は可逆的に行え、かつ、耐久性に優れていることが明らかになった。本研究では、海老や蟹の外殻成分であるキチンを脱アセチル化して得られるバイオ新素材であるキトサンに銀や白金族元素を分子スケールで分散させた貴金属担持キトサン微粒子を合成し、これを用いた有機リン系農薬の制御徐放製剤及び高性能吸着剤をとしての応用を以下に従って研究した。1.銀担持キトサン微粒子吸着剤の合成合成は、キトサンと硝酸銀(I)を溶解させた希酢酸水溶液を、乳化剤を含む有機溶媒(主としてヘキサン)中へ分散させ、超音波照射を行うことによって油中水滴型乳化液を形成させ微粒子化した。これにグルタルアルデヒドを加えて微粒子の架橋安定化を行う。その後微粒子を取り出し水洗後、凍結乾燥させた。2.銀担持キトサン微粒子吸着剤への農薬の吸脱着平衡実験実験方法はバッチ法で行った。

すなわち、予め水溶液中に有機リン系農薬(メチルパラチオン)を溶解させた水溶液の中に、銀担持キトサン微粒子吸着剤を分散懸濁させ、吸着平衡に達せ占める。分析は、紫外可視分光光度計を用いて行った。この実験から、水溶液pHが上昇すると農薬の吸着量が上昇する傾向を示した。また、農薬の吸着実験に使用した溶液の一部を取り出し、原子吸光々度計により銀濃度を測定し、担持した銀の微粒子からの漏洩の有無を調べたところ、機器分析の精度以下の漏出であることが分かった。以上の結果から、本銀担持キトサン微粒子吸着剤は、農薬の高性能な吸着剤であることを明らかにした。この研究成果は、平成10年6月1112日大分県別府市で開催される第12回キチン・キトサン・シンポジウムで発表予定である。3.人工脂質をコーティングした有機リン系農薬内包キトサン微粒子の合成合成は、1.とほとんど同様であるが、有機リン系農薬(メチルパラチオン)を同時に溶解させて行うところが異なる。さらに、合成した微粒子を人工脂質のエタノール溶液中へ分散させ、エタノールを留去した後、水中へ分散させて脂質の相転移温度以上に暖めることによって脂質の多重層を再構成させることによって合成した。人工脂質をしては、農業用であるため、春期から夏期の気温付近でゲル-液晶相転移温度を有するジオレイルリン酸エステル誘導体(Tc=1725°C)を用い、微粒子にコーティングした人工脂質の相転移挙動の測定は、示差走査熱量計(DSC)を用いて行った。本研究では、海老や蟹の外殻成分であるキチンを脱アセルチル化して得られるバイオ新素材であるキトサンを母体に用いて、キトサンに銀や白金族元素を分子スケールで分散させた貴金属担持キトサン微粒子及びキトサン膜を合成し、これを用いた有機リン系農薬の吸着及び徐放特性について研究した。(1)銀担持キトサン微粒子吸着剤の合成農薬の高性能微粒子吸着剤の合成は、2種類の架橋剤を用いて、キトサンを溶解させた希酢酸水溶液を、乳化剤を含む有機溶媒中へ超音波照射によって微粒子化分散を行い、グルタルアルデヒドあるいはエピクロロヒドリンを加えて微粒子の架橋を行った。その後、微粒子を取り出し水洗後、凍結乾燥させた。構造の観察をIRと電子顕微鏡を用いて行ったところ、形状及び性状が全く異なった微粒子が得られた。また、この2種類のキトサン微粒子を用いて銀担持キトサン微粒子を調製したところ、エピクロロヒドリンで架橋した微粒子への銀の担持量が大きいことが明らかになった。(2)銀担持キトサン微粒子吸着剤への農薬の吸脱着平衝実験水溶液中にメチルパラチオン有機リン系農薬を溶解させた水溶液の中に、2種類の銀担持キトサン微粒子吸着剤を分散懸濁させ、吸着平衡に達せ占めることによって、薬剤の吸着飽和量と水溶液pH、薬剤濃度及び微粒子合成時における銀の担持量との関係を研究した。2種類のキトサン微粒子を比較すると、グルタルアルデヒドで架橋したキトサン微粒子は、銀の担持量は少ないにもかかわらず、農薬の吸着量は大きく、かつ、脱着率も大きいことが明らかになり、農薬の徐放製剤として有効であることが明らかになった。(3)カラム法による銀担持キトサン微粒子吸着剤への農薬の吸・脱着速度実験ガラス製の固定床型吸着カラムを用いて農薬の吸着速度実験を行い、吸着速度と吸着飽和量、水溶液pH、農薬濃度及び微粒子合成時における銀の担持量との関係を明らかにした。さらに、農薬の吸着飽和に達したキトサン微粒子吸着剤から農薬の徐放速度実験を行い、吸着剤の再利用効率について研究した。この実験結果より、農薬の吸脱着操作は可逆的に行え、かつ、耐久性に優れていることが明らかになった。
パスウェイ・ネットワークの絶対定量による動態解析

細胞内のシグナル伝達のパスウェイは、多くのシグナリング分子は互いに相互作用し、複合体を形成しパスウェイを生み出す。このようにパスウェイを構成する相互作用をネットワークとして捉えるため、統一的な方法論で網羅的相互を定量する技術開発を行った。また、開発したシステムを用い、新たなパスウェイを発見した。タンパク質は、相互作用の結果生じる複合体として機能する場合が殆どである。これは細胞内のシグナル伝達のパスウェイにおいても例外ではなく、多くのシグナリング分子は互いに相互作用し、複合体を形成しパスウェイを生み出す。またこれらの相互作用はシグナルの伝達に伴ってダイナミックに変化する可能性があり、これらの動態を捉える技術開発が生命システム解明に必須である。本研究課題では、パスウェイに関わる全cDNAに共通のタグを融合し培養細胞に遺伝子導入し、その発現タンパク質のタグを介して相互作用複合体を細胞より抽出し、そこに含まれているコンポーネントを一網打尽的に同定している。検証実験として、古典的MAPキナーゼカスケードに関係する25程度の遺伝子を用いた相互作用のマッピングを終了した。その結果、約90の相互作用と、それに関わる65のタンパク質を同定した。そのうち、85%ほどは既に報告された相互作用であり、残りの25%は予想されていたが、未報告のものであった。また、シグナルのカスケードは受容体から核内のイフェクターに至るまで、ほぼ網羅的に相互作用が検出された。さらに、新規と思われる相互作用も数個検出され、その一つは、新規なErkイフェクターであることが予想された。このErkイフェクターの生物学的な意義に関する、個別の検証研究を開始し、リン酸化により相互作用の制御メカニズム解明と相互作用ドメインの同定などに着手した。それとともに、安定同位体ラベル用いた、シグナルの休止期と刺激時の相互作用の動態を相対定量する予備実験も遂行中である。タンパク質は、相互作用の結果生じる複合体として機能する。ゲノム機能解析の一貫として、このようにパスウェイ構成する相互作用を高次機能として捉えるには、統一的な方法論での網羅的な相互作用解析を行うことが急務である。その為に、タンデム質量分析(MS/MS)技術を駆使し、タンパク質の内部アミノ酸配列情報とペプチドのイオン化強度から、パスウェイ全体の動態解析を行い(パスウェイに関わるタンパク質の網羅的相互作用リンケージマッピングと、その動態変化の記載)、生物情報科学の深化に供することを目指している。質量分析を用いたパスウェイの動態定量を行うため、検出されたペプチドイオンの強度比からの相対定量法をDQN法(Direct Quantitation of Non-labeled proteome)と名付けた。このDQN法を精度良く置こう為、independentに行う解析の各サンプルの質量分析計への導入量と、クロマトグラフィの再現性を高くするための技術開発を行った。評価として既にbaitとして古典的マップキナーゼカスケードの最下流にあたるErkを用いた。定常時、EGF刺激時と恒常的活性型MEK遺伝子導入時とを比較し、Erk相互作用分子の変化を定量した。その結果、刺激・非刺激時で100倍程度までシグナルが変化するタンパク質が検出された。それらの定量性の再現性を検討したところ、変化のあったペプチド77本中75本(97%)が4回の繰り返し実験においてCV値が1幌以内であった。また10%のCV値に収まらなかったペプチドは全てイオンカウントが30以下の弱いシグナル強度であり、S/N比などの問題から再現性が得られなかった。よって、シグナル強度が十分高く且つ、ダイナミックレンジが2桁の範囲であれば、再現性の良い相対定量が出来ることが確認できた。さらにDQN法を行うためのデータ処理を自動化するプログラムの開発にも着手した。これは各ペプチドのクロマトの溶出時間、分子量と価数の情報から複数のクロマトグラフィ上から同一種のペプチドピークを自動抽出するシステムである。質量分析を用いたパスウェイの動態定量を行うため,サンプルの質量分析計への導入と,クロマトグラフィの再現性を高める技術開発を前年度までに行い,検出されたペプチドイオンの強度比から相対定量を行う方法をDQN法(Direct Quantitation of Non-labeled proteome)と名付けた。今年度は,このDQN法を自動化し,システムの評価を行った。クロマトグラフィとサンプルの同定結果の再現性の評価のため,4回の繰り返し解析を,多重パラメトリック検定で行い各データの再現性が極めて高く,ベイトが異なる場合の各特異的な相互作用が極めて低い危険率でほぼ自動的に抽出可能であることを確認した。そこで,当初計画で掲げた課題である古典的MAPキナーゼカスケードの動態解析に追加し,神経細胞でのカルシウムシグナルに関わる分子もbaitとして用いパスウェイの解析を行った。具体的にはCa2+依存的キナーゼであるCaMKのサブファミリー全てを用い網羅的なネットワーク解析を行った。その結果,CaKIが小分子量Gタンパク質であるbeta-PIXと相互作用しリン酸化し活性化していることを明らかにした。

beta-PIXはGTP交換因子であるRacとそれにより制御されるキナーゼであるPAKらと共にsignalosomeを形成している。活性化したbeta-PIXはRacを介してSAKを活性化し,PAKは細胞骨格であるミオシンを制御するMLCをリン酸化し細胞骨格のダイナミクスに変化を与え,神経突起の形成を引き起こすことが明らかとなった。さらにCaMKIはやはりカルシウム依存的キナーゼであるCaMKKにより活性化されることも明らかにした。CaMKKは神経活動によってNMDA受容体などを介して流入するカルシウムイオンによって活性化する。従って神経活動によりダイナミズムが変化する神経突起形成されるが,その新規で重要なパスウェイの全貌を明らかにすることに成功した(Neuron 57,94-107,2008)。従って,我々が開発してきた手法が,既知のパスウェイの動態を定量することにとどまらず,新規なパスウェイの発見にも貢献できることを示すことが出来た。細胞内のシグナル伝達のパスウェイは、多くのシグナリング分子は互いに相互作用し、複合体を形成しパスウェイを生み出す。このパスウェイを構成する相互作用を高次機能として捉えるには、統一的な方法論での網羅的相互作用解析を行う必要がある。そのために、質量分析を用いシグナル伝達分子複合体の相対・及び絶対定量を行うことを目指し、サンプルの質量分析計への導入とクロマトグラフィの再現性を飛躍的に高め、検出されたペプチドイオンの強度比から相対定量を行う方法をDQN法(Direct Quantitation of Non-labeled proteome)の開発を行っている。DQN法によるデータ再現性を評価するために、37の異なるbaitタンパク質を用い4回の繰り返し実験を行った(合計148解析)。これらのbaitは全て小胞体内のレドックスタンパク質であり、非常に多くのタンパク質と相互作用し酸化還元と基質タンパク質のフォールディングに関わっている。従って、baitと伴に同定されるPreyタンパク質の総数は791に及び、合計14,432のペプチドが検出された。この検出されたペプチド数を確率論に基づきダンダムにペプチドが出現するモデリングを行った。また、実際のペプチドが4回の繰り返し実験によって揺らぎなく出現した場合から、4回とも全て揺らぎがあった場合までを14と数値化した。これらを用い実験結果から等分散と見なされる割合をランダムモデルと比較検定を行った。その結果、実験データ中の等分散と見なされるタンパク質とランダムモデルにおける等分散数の有意差はp<10^<-21>という驚異的な差が認められ、生物データとしては極めて高い再現性があると判定された。また開発したシステムを評価するため、神経細胞におけるカルシウムシグナルに関わる分子(CamK)のパスウェイ解析を行い、CaMKと相互作用する186個の新規な分子を発見し、そこから8つの新たなCaMK機能複合体を発見した。
ゲーム理論に基づく社会システムシミュレーションの実現と分析

ゲーム理論における主要な研究課題の一つである社会的ジレンマを取り上げ、その解消を試みている.従来研究において欠けていたジレンマ状況における対戦相手の選択をグループ形成として捉え、N人ゲームとして定義している.ジレンマ状況では各個人の意思決定と社会全体の挙動が影響し合うため、数理的な解析が困難である。そのため、グループ形成の解析に個人と全体の相互作用をボトムアップに記述するマルチエージェントシミュレーションを採用している.どのようなグループ形成機構が個人と全体の利得の増加に対して有効であるかについて考察している.本研究では、高い利得を獲得した個人のみが次世代に生き残れる進化的な環境において、相互選択を導入し、各個人は自分が選択したグループが認めればそのグループに参加できるというグループ形成の枠組みを構築した.この状況において各個人は「裏切り者とのグループ形成を拒否せよ」と「裏切り者とゲームをする者とのグループ形成を拒否せよ」の2つの相互選択機構に基づいてグループ形成をおこなう.相互選択機構の導入により、プレイヤーはジレンマゲームにおいて、わずかでも裏切ったプレイヤーとのグループ形成を拒否され、フリーライダーの出現が防止され社会全体の利得が増加することをシミュレーションにより確認した.この結果は、関係を持つ相手を選択できる状況において、相互選択機構が高い効用をもたらすという情報を広めさえすれば、相互選択機構が適切に機能し、社会全体の協力関係を確立させ、個人と社会全体の効用を共に上昇させることができることを示している.ゲーム理論における主要な研究課題の一つである社会的ジレンマを取り上げ、その解消を試みている.従来研究において欠けていたジレンマ状況における対戦相手の選択をグループ形成として捉え、N人ゲームとして定義している.ジレンマ状況では各個人の意思決定と社会全体の挙動が影響し合うため、数理的な解析が困難である。そのため、グループ形成の解析に個人と全体の相互作用をボトムアップに記述するマルチエージェントシミュレーションを採用している.どのようなグループ形成機構が個人と全体の利得の増加に対して有効であるかについて考察している.本研究では、高い利得を獲得した個人のみが次世代に生き残れる進化的な環境において、相互選択を導入し、各個人は自分が選択したグループが認めればそのグループに参加できるというグループ形成の枠組みを構築した.この状況において各個人は「裏切り者とのグループ形成を拒否せよ」と「裏切り者とゲームをする者とのグループ形成を拒否せよ」の2つの相互選択機構に基づいてグループ形成をおこなう.相互選択機構の導入により、プレイヤーはジレンマゲームにおいて、わずかでも裏切ったプレイヤーとのグループ形成を拒否され、フリーライダーの出現が防止され社会全体の利得が増加することをシミュレーションにより確認した.この結果は、関係を持つ相手を選択できる状況において、相互選択機構が高い効用をもたらすという情報を広めさえすれば、相互選択機構が適切に機能し、社会全体の協力関係を確立させ、個人と社会全体の効用を共に上昇させることができることを示している.