hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
震源断層の幾何形状と地下構造の三次元性による強震動生成機構の解明

震源断層の三次元形状と地下の三次元速度構造という強震動生成に関わる2つの重要な三次元性に着目した。震源断層幾何形状を時空間的なすべり分布と同時推定する非線形インバージョン解析法を新たに開発した。三次元差分法により、既存の全国規模三次元速度構造モデルによる理論グリーン関数を計算し、観測点間グリーン関数との比較を行った。2011年東北地方太平洋沖地震について、プレート境界面の三次元形状と速度構造を考慮し、4つの強震動生成領域からなる震源モデルを構築した。本研究は、震源断層の三次元形状と地下の三次元速度構造という強震動生成に関わる2つの重要な三次元性に着目し、観測された強震波形データから、震源断層の詳細な三次元形状をすべり分布とともに推定する新しい震源過程解析手法を構築することにより、震源断層の三次元形状と三次元地下速度構造と強震動生成機構との関係を解明することを目的としている。平成22年度は震源断層面の三次元的な幾何形状を時空間のすべり分布と同時推定する新しい震源過程解析手法を定式化し、計算機コードを開発した。ここでは、震源断層面の形状を定義するため、control pointにおける走向と傾斜の少数のパラメータをモデルパラメータに追加することで実現した。本手法の妥当性・有効性を確認するため、モデル断層による予測波形を用いたテストを行った後、この手法を2008年岩手・宮城内陸地震の強震記録データセットに実際に適用した。すべりの大きい領域での走向はCMT解に基づく平面断層モデルと似ていた。結果として得られた断層幾何形状の特徴は稠密余震観測による震源分布から見られる震源断層面のイメージと調和的であった。また、三次元速度構造モデルを震源インバージョンに取り込むため、single forceによる理論地震動を差分法で計算するためのコードを整備した。また、地震波干渉法により得られる観測点間グリーン関数を用いて既存の三次元地殻速度構造モデルの検証を開始した。平成23年度の研究成果は以下の通りである。1.平成23年度に開発した震源断層面の幾何形状を断層面上の時空間的なすべり分布と同時推定する非線形インバージョン解析の解析手法と計算機コードの改良と実地震記録への適用を継続した。2.三次元地殻速度構造モデルの説明力検証及び改良のため、F-net広帯域連続記録に地震波干渉法を適用し、観測点間グリーン関数を抽出するとともに、差分法により計算された理論グリーン関数との比較検討を行い、既存モデルの問題点を明らかにした。3.M9巨大プレート境界型地震である2011年東北地方太平洋沖地震を対象として、経験的グリーン関数法を用いた広帯域強震動シミュレーションによって、4つの強震動生成領域からなる震源モデルを同定した。震源のモデル化に際してプレート境界面の三次元形状と速度構造を考慮することで、高精度化を図ることができた。このモデルにより東日本沿岸域で観測された周期0.110秒の帯域の強震動をよく再現することができた。4.2007年能登半島地震を対象に震源インバージョン結果の不確かさの検討を行った。これらの成果について国内学会で発表するとともに、国際会議のProceedingsや査読雑誌論文としてこれまでの成果を取りまとめ公表した。平成24年度の研究成果は以下の通りである。1.平成22年度より開発している震源断層面の幾何形状を断層面上の時空間的なすべり分布と同時推定する非線形インバージョン解析の解析手法と計算機コードの改良と実地震記録への適用を継続した。2.三次元地下構造を用いた理論波形の計算必要となる三次元差分法による計算コードにM-PML境界条件を導入するととともに、MPIおよびOpenMPを用いたハイブリット並列プログラムに機能拡張した。上記コードを用い、地震本部による全国1次三次元地下構造モデル(暫定版)を用い、理論グリーン関数を計算し、地震波干渉法解析によって得られた観測点間グリーン関数と比較を行った。3.マグニチュード9の巨大プレート境界型地震である2011年東北地方太平洋沖地震を対象として、プレート境界面の三次元形状と速度構造を考慮し、経験的グリーン関数法を用いた広帯域強震動シミュレーションによって推定した強震動生成領域のモデルを学術雑誌に公表した。

このモデルにより東日本沿岸域で観測された周期0.110秒の帯域の強震動をよく再現することができた。4.海溝型巨大地震の断層面積、アスペリティ総面積、強震動生成領域の地震規模に対するスケーリングについて検討した。これらはいずれも既往のM7M8の海溝型地震から得られたスケーリング関係式がM9の超巨大地震にも適用可能であることを確認した。震源断層の三次元形状と地下の三次元速度構造という強震動生成に関わる2つの重要な三次元性に着目し、観測された強震波形データから、震源断層の詳細な三次元形状をすべり分布とともに推定する新しい震源過程解析手法を構築するために必要な手法開発や計算機コードの整備は概ね順調に進展している。学会発表や査読論文投稿も行ってきた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度までの進捗を踏まえ、研究計画に沿って研究を継続するとともに、新たな研究成果を査読雑誌論文として投稿する。
転写因子およびシグナル伝達因子の光による活性制御法の開発とその発生分野での応用

動物や植物の光受容体システムを用いて、転写因子および細胞質effector蛋白質の活性化を光で制御する動物植物系を作製することを目的として、研究をおこなった。新規光受容体として、動物の光受容体であるオプシンの一つであるオプシン5をクローニングし、その光特性を調べた。その結果、オプシン5は紫外線に反応するオプシンで、脳と眼に発現していることがわかった。イチゴの光センサーである青色光受容体フォトトロピンをクローニングし、その光特性を調べた。これらの光受容体を用いてトランスジェニック動物、植物の作製を試みた。まだ成功していないが、これら光受容体をまず神経特異的に発現させる方法を確立したい。動物や植物の光受容体システムを用いて、転写因子および細胞質effector蛋白質の活性化を光で制御する系を作製することを目的として、研究をおこなっている。まず、動物の光受容体であるオプシンの一つであるオプシン5をクローニングし、その光特性を調べた。一方、トランスポゾンコンストラクトUAS-LOV2-J alpha helix-homeobox-RFPおよびUAS-LOV2-J alpha helix-G protein alpha subunit-RFPを作製するための準備を行った。actin-Gal4 driver lineまたはeyeless-Gal4 driver lineのトランスジェニック(TG)コオロギを作製したが、UAS-GFPラインと交配しても特異的にGFPを発現するラインを得ることができなかった。そのため、通常のGal4を改変した、Gal4-shortを用い、また基本プロモーターにコオロギのアクチンのプロモーターを利用してトランスジェニックラインを作製した。しかし、この系についてもGFPの発現が観察されなかった。現在、その原因を究明するために、qPCRを用いて、遺伝子の発現量を解析している。ゲノム中に組み込まれたコンストラクトの配列は、問題なかったので、ゲノムに組み込まれた位置の効果の可能性があるが、検討中である。このGal4-UASラインが作成できないと、次のステップに進めないので、早急にこのラインを完成させる予定である。動物や植物の光受容体システムを用いて、転写因子および細胞質effector蛋白質の活性化を光で制御する系を作製することを目的として、研究をおこなってきた。まず、新規光受容体として、動物の光受容体であるオプシンの一つであるオプシン5をクローニングし、その光特性を調べ、さらにその発現パターンを調べた。これらの成果から、このオプシンを用いると紫外線に応答するシステムを構築できることがわかった。さらに、植物光受容体システムを用いて、蛋白質の活性化を光で制御する系を作製する目的で、光に応答して赤色化するイチゴのシステムを調べた。イチゴの光センサーは青色光受容体フォトトロピンであることがわかった。このフォトトロピンをクローニングし、その光特性を調べている。これらの光受容体を用いた細胞活性化システムを作製するために、トランスジェニック動物、植物の作製を試みてきた。しかし、コオロギにおいて、神経特異的に発現させるため、actin-Ga14 driver lineまたはeyeless-Ga14 driverlineを得ることを試みたが、現在のところ期待しだトランスジェニック個体は得られていない。トランジェントな発現では期待された効果が得られるのであるが、ゲノムに組み込まれると活性がなくなることがわかった。挿入されるゲノムの位置効果の可能性がある。引き続き、さらに検討を重ね、これら光受容体をまず神経特異的に発現させる方法を確立したい。
糖代謝制御を基軸としたARONJに対する分子医学的予防戦略の開発

ビスホスホネート(BP)製剤は,骨粗鬆症をはじめ,悪性腫瘍に伴う高カルシウム血症,多発性骨髄腫などの骨疾患に広く用いられ,臨床的に有効性の高い薬剤である.その一方,歯科治療を契機とした顎骨壊死が問題とされている.また,その他の骨吸収抑制剤でも顎骨壊死の報告があり,ARONJとも近年は呼ばれている.本邦でもインプラント治療によるBRONJの発症の報告もあり,大きなリスク因子であるが,その発症機序は未だ明確でなく,またBP製剤服用中の積極的な予防法は確立されていないのが現状である.そこで本研究では,糖代謝改善効果を持つ薬剤の,BP製剤による骨代謝異常に対する影響を明らかにし,BRONJの新規予防法を開発することを目的とする.まず,BP製剤投与により影響が及ぶ可能性が高いと考えられる糖代謝に関連する血液成分,ホルモン,代謝活性,組織の評価をする.それぞれ作用機序の異なる糖代謝改善効果を持つ薬剤を同時に投与することで,各種の変化を検証する.現段階として,体内で糖を取り込む最大の組織である骨格筋を想定し,筋芽細胞を用いて骨ー糖代謝の関連を調べた.分化誘導した筋芽細胞に対し,骨基質タンパクであるオステオカルシンで刺激すると糖代謝の主経路であるAktシグナルが活性化することが判明し,相互作用の存在が示唆された.今後,マウスでの実験を行う予定である.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。
ナイト的不確実性の国際的波及構造の分析

2国間モデルを採用し国際投資家と、それぞれの国に国内投資家が存在するモデルを考える。国際投資家は、両国の資産を保有しているので、一方の国のリスクやナイト的不確実性の変化によるポートフォリオ・リバランスを通じ、他方の国の資産市場に影響をもたらすと考えられる。理論研究から得た含意より、リスクとナイト的不確実性が国際投資家の行動を通じて他国に波及するメカニズムや、波及の先行、遅行関係などが明らかになる。これら理論モデルから得た条件や制約式を、資産収益率やファクターからなる変数ベクトルを用いた計量モデルに当てはめ、無制約VARモデルとのWald検定を行うことにより、理論モデルの妥当性を検証していく。
ＰＦＩ事業における意思決定要素の体系化に関する研究

本研究では、PFI事業及びPFI類似事業について、過去の失敗・破綻事例を取り上げ、破綻原因の構造化を試み、様々な破綻原因を引き起こす中核要因を抽出することを通じて、重要な意思決定要素について分析を行ってきた。具体的には、英国ロンドン地下鉄PPP事業と福岡市臨海工場余熱利用施設整備事業を取り上げて分析を行った。さらに、需要リスクを伴うPFI/PPP事業の意思決定上の問題を分析した。需要リスクには、定量化できない不確実性としての性格を有するものが存在し、需要の不確実性と意思決定の偏向による過大な需要予測が結びつくと、事業の財務リスクを著しく高めてしまうことを明らかにした。平成24年度は、まず、PFI破綻・失敗事例に関する研究論文として、英ロンドン地下鉄のケースを取り上げ、「PFI/PPP事業における意思決定問題ーロンドン地下鉄PPP事業のケースー」として取りまとめ、公表した。さらに、英国と日本における失敗・破綻事例のうち、需要リスクの顕在化によって失敗・破綻した事例に関する分析をもとに、需要リスクを伴うPFI/PPP事業の意思決定上の問題を整理し、体系化し、日本管理会計学会全国大会及び、日本組織会計学会研究会において、研究報告を行った。本報告ではまず、定量化できない要素(不確実性)が事業の継続性を大きく左右する可能性があることから、リスクと不確実性を区別したうえで、意思決定にあたっては不確実性をも適切に考慮する必要があると論じた。その上で、需要リスクは定量化できるとは限らず、「不確実性」としての性格を有する需要リスクが存在し、需要の「不確実性」が高い場合、公的機関・民間事業者の思惑に基づく意思決定のバイアス(偏向)が過大(楽観的)な需要予測を生じさせうると論じた。そして、『需要の「不確実性」』と意思決定のバイアスによる『過大(楽観的)な需要予測』が結び付くと、事業の財務リスクを著しく高めてしまうと主張した。さらに、事業者の収支計画に対する金融機関のチェックが働かない場合、事業者選定時と契約交渉時における、公的機関による収支計画のチェックが決定的に重要となると主張した。最終年度では、PFI事業及びPFI類似事業について、具体的な事例をもとに意思決定問題について考察を進めてきた。そして、我が国ではじめて破綻に至ったPFI事業である、福岡市臨海工場余熱利用施設整備事業の意思決定問題についての論文を執筆した。本事業は、公的資金による一定額の支援があるものの、それが損失補填を目的としておらず、利用者からの収入と一定額の財政支援のみを収益源として運営しなければならない「部分独立採算型事業」であり、需要リスクは全面的に民間事業者に移転されている。このような事業においては、過大(楽観的)な需要予測が過大な収益見積もりを引き起こすとともに、過剰キャパシティ(規模・処理能力・仕様等)とそれに基づく過大な費用見積もりを正当化することで、財務リスクを高め、事業の継続性を危うくしてしまう。つまり、事業者による過大な需要見込みに基づく過大な需要リスクの引き受けが、事業リスクを高めてしまうのである。本事業が破綻した原因は、発注者である市が、事業者選定段階における各種意思決定によって、過大な需要リスクを抱えた事業提案を誘発するとともに、このような提案を失格とせずに了承してしまったことである。そして、このような破綻原因を引き起こした中核原因を分析し、「二札入札方式という審査方法」、「厳しい期間制約」、「市による収支計画チェックの不履行」という3つの意思決定問題を抽出することができた。これら中核要因はいずれも意思決定プロセスの構築に関する問題であるといえる。本事業の分析を通じて、需要リスクを伴うPFI事業及びPFI類似事業においては、需要リスクの規模を決定する事業スキームの組成と、需要リスクの適切な管理を促す意思決定プロセスの構築が重要であることが明らかとなった。本年度は、まず、PFI事業及びPFI類似事業について、政府関係機関や地方公共団体の発注業務を支援しているコンサルティング会社への聞き取り調査を行い、主に廃棄物処理事業における意思決定問題について考察を進めてきた。次に、過去の失敗・破綻事例として、英国ロンドン地下鉄PPP事業の破綻事例を取り上げ、破綻原因の構造化を試み、様々な破綻原因を引き起こす中核要因を抽出することで、本事業における意思決定上の問題点について分析を行ってきた。その結果、本事業が破綻に至った中核要因として、(1)資産の現状把握の不備に起因する契約の不完備性、(2)債務保証に起因する債権者によるモニタリングの機能不全、(3)独立した強力なガバナンスの不在、という3つの要因を抽出することができた。そして、これら中核要因はそれぞれ独立したものではなく相互に関係性を有しており、最大の中核要因は(1)であり、(1)が(2)や(3)を引き起こす一因となっていることを明らかにした。なお、本分析については既に論文として執筆を完了しており、平成24年度中に公表する予定である。

さらに、我が国ではじめて破綻に至ったPFI事業である、福岡市臨海工場余熱利用施設整備事業の破綻原因について、主に需要リスクと事業リスクの関係を中心に分析を行っている。PFI破綻・失敗事例に関するケース分析を着実に行うとともに、ケース分析をもとに、需要リスクを伴うPFI事業における意思決定問題の体系化について整理を行い、学会報告を行うことができた。当初計画通り、PFI破綻・失敗事例に関する文献・資料を収集し、1つ1つの事例ごとに破綻・失敗原因に関する分析を行っている。研究最終年度である平成25年度は、PFI破綻・失敗事例についての調査・分析及び、国内の自治体等及びコンサルティング会社に対する聞き取り調査を継続するとともに、これまでの調査結果を踏まえて、意思決定要素の抽出と体系化を図っていく。特に、平成24年度に学会報告を行った、需要リスクを伴う事業における意思決定要素の体系化に関する研究成果を論文としてまとめ、公表する予定である。今後は、本年度から進めてきたPFI破綻・失敗事例についての調査・分析を進めるとともに、PFI事業を実施している国内の自治体等及びこれを支援しているコンサルティング会社に対し、聞き取り調査を行っていく。聞き取り調査は、破綻・失敗事例に関する文献研究のフォローアップと、破綻・失敗事例に関わらず、PFI事業の意思決定にあたって重視した要素や、意思決定の各段階に発生した問題点等を把握することを目的としている。本研究は文献研究と聞き取り調査をメインとしている。使用する文献のうち、論文や報告書等のうち、電子ジャーナル、他大学等への文献複写依頼、インターネット等を通じて入手するものについては、印刷のための用紙代、文献複写料金、USBメモリ代が必要となる。また、書籍については必要に応じて購入するため、書籍購入代が必要となる。さらに、聞き取り調査、学会での情報収集、学会・研究会等での研究成果の発表のために旅費が必要である。なお、次年度使用額が発生しているが、予定していた聞き取り調査の日程を組むことができなかったために発生したものであり、これは今年度の聞き取り調査に充てる予定である。次年度は聞き取り調査等、情報収集のための旅費を中心に使用していく。本年度は聞き取り調査の件数が少なかっため、若干の執行残が生じたが、次年度にはこれら執行残も含めて、使用する予定である。
ホームヘルパーによる高齢者に対する看取りの体制づくりと支援のあり方に関する研究

ホームヘルパーの支援による在宅介護での看取りをどのように支援していくのかについて実態調査を行った。調査分析の結果、1利用者は死に近いという部分でのデリケートさが求められる。2利用者と家族のニーズの把握、調整のむずかしさがある。3利用者と家族の接し方、コミュニケーションのむずかしさがある。4ホームヘルパーがケアを担当することによる精神的負担がある。そして、訪問介護現場における看取りをするための課題の整理と理論化の作業を行った。理論化したものを実際に訪問介護現場で用いることができるように内容を再構成して小冊子を作成した。完成した物は関係機関に配布した。ヒトはいずれ死を迎えるが、ホームヘルパーは看取りを前提とした学びがないため十分な対応をすることができていない。そこでホームヘルパーが在宅で亡くなることを希望する利用者に対する課題を明らかにするため、千葉、滋賀、奈良、大阪、福岡、大分で看取り経験者に聞き取り調査を行った。その結果、できる限り利用者、家族の意向を聞くことに徹した、できる限り死を意識しないような振る舞いをしていた、利用者が亡くなる寸前はどのような対応をしていいのか非常に悩んだ、医療職との連携をしっかりとしたという回答が得られた。しかし、ホームヘルパー自身は、特に利用者自身から要望が聞けない場合はどのような対応方法をすればよいのかは非常に悩ましく、最終的には後悔、ジレンマを抱えることも少なくないようである。今回は実態調査を行い、報告書の作成を行った。この報告書は調査協力者の中で受け取りを希望する者全員に配布をした。これに基づいて、平成26年度はこの研究報告の結果に基づいて理論化する作業を進める予定である。その際に、平成25年度に聞き取り調査で協力を得た日本ホームヘルパー協会関係者を中心としたホームヘルパーに対して、実践で使える看取りケアについて助言を得る予定である。(調査実施時に平成26年度研究における助言を得る確約を得ている。)本研究は理論と実践の融合を目指すものであり、実態から見えてきた課題を実践で活用できるようにする基礎づくりを行っている。平成26年度は聞き取り調査を行った結果を理論化と実用化することを行った。ホームヘルパーによる高齢者の看取りの支援をするための方法論の確立は、家族構成や住宅環境によって大きく異なり基準作りをすることが困難であることが平成25年度の結果から明らかになった。そのため、様々な場面に対応できるように聞き取り調査結果内容から共通した場面を抽出した。これがホームヘルパーによる高齢者の看取りの支援をするために必要なポイントであることから、内容を整理した。1看取りとは何か、死とは何かを学ぶことについて2ホームヘルパーが看取りの支援の依頼を受けて担当する際の課題、3支援期間中の高齢者と家族それぞれに対して気を付ける事柄、4高齢者が亡くなった直後の対応、5高齢者の葬儀終了後の対応、6事業所による担当ホームヘルパーに対するメンタルケアといった場面を設定した。いずれもホームヘルパーが担当するケース内容や事業所の状況も違うため、少なくとも押さえておくべきポイントとして内容を整理し、体系化を行った。上記の研究成果として、パンフレット(冊子版)とリーフレット(簡易版)を作成した。パンフレットは1から6までのポイントを押さえ、リーフレットはこれを簡略化したものである。研究成果物を作成するに当たっては調査協力をいただいた日本ホームヘルパー協会副会長、理事、各支部長や訪問介護事業を手掛ける民間事業者に内容確認をしてもらい助言を得て完成している。また、同協会を通じて各支部に配布してもらった。それだけでは不十分であるのでホームページでの公開もしていく予定である。今回の研究成果は自分が望む場所で最期を迎えることを希望する者がさらに増えることから、その方法論となる土台を提供できたと考えている。少なくとも訪問介護団体を通じたホームヘルパーの能力向上(研修内容の強化)にもつながったと言える。ホームページは5月末までに研究成果として公開予定。そのほかに、研究成果物としてパンフレット、リーフレット(「訪問介護事業所のみんなで考える看取りケア」)を作成した。社会福祉学平成25年度に予定していた計画は滞りなく終えることができた。報告書の作成も行った。平成26年度はこの成果に基づいて理論化の作業を進める予定である。本年度は昨年度行った調査に基づいて看取りケアの実践方法を構築するための理論化をする作業を行う。関連する領域として死生学、スピリチュアルケアという概念を用いて、介護現場で用いることができるような理論を検討する。その際に机上の空論とならないように日本ホームヘルパー協会関係者に助言を受けながら理論をより質の高いものとなるようにしていきたい。調査結果をより広く社会に提供するため、インターネットでの公開、印刷物の作成をするために多くの予算が必要と考えられるため。インターネットホームページの作成、印刷物の作成と頒布をする。
脳で働く,運動欲求に関連した遺伝子・タンンク探索システムの開発

ヒトや動物においてみられる内発的な運動欲求には個体差があり,動物では自発運動量の大きな個体差として現れる.この理由は不明だが,我々は,脳内の特定遺伝子の発現(ON/OFF)あるいは,それにより生成されるホルモンの作用に起因するのでは,という作業仮を立て,それを検証すると共に,実際にそうした遺伝子・タンパクを探索できる動物モデルを開発することを目的とした.具体的には,雄ラットで明らかに異なる活動量を示す高活動群(HA)と低活動群(LA)とを3週間の輪回し走運動テストで選び出し,それらのラットの脳を摘出,大脳,海馬,中脳,視床下部,脳幹と5つの部位に分け,部位別の総mRNAを抽出する.抽出したmRNAをFDD(蛍光differential display)法(日立ライフサイエンス社と共同)で分析し,既知,未知の遺伝子を解析する。今回は,うつ病の発症,脳の覚醒,抗重力筋のトヌス維持などに関与する脳幹部を主に調べる.とりわけ,既知の遺伝子の中で,うつ病の発症に関与する遺伝子群を探索した.脳幹からは既知遺伝子が56個、未知遺伝子が3個、機能未知遺伝子が51個みつかった。未知遺伝子については更なる解析が必要であり、現在その解析を進めている。既知遺伝子の解析は終了した。中でも興味深いのは、低活動群の脳幹において、抗うつ薬投与に応じて前頭部で発現する遺伝子ADRG123や睡眠誘発に関連したprostaglandin D合成酵素の遺伝子発現が増加したことである。詳細な機能は今後の課題だが、こうした遺伝子発現のon-offはラットのもつ低活動性に何らかの関係がある可能性が示唆される。また、アルツハイマーの原因遺伝子関連や神経可塑性に関与する遺伝子発現の低下もみられた。現在、いくつかの遺伝子について定量するためにリアルタイムPCRを確立し、輪回し活動の高いラットと低いラットでどうなるか検証中である。
正常細胞およびガン細胞の交通におけるマクロファージのC型レクチンの役割

免疫担当細胞のトラフィッキング(交通)は、白血球の炎症局所での浸潤、リンパ球のホ-ミングなど生理的な重要性を持つ一方、病理的にも癌細胞の転移や、自己免疫疾患、アレルギー疾患にかかわる免疫細胞の標的臓器への移動など明かにすべき課題が多い。細胞の交通に糖結合性タンパク質(レクチン)と糖鎖の相互作用が不可欠な要素であることが近年確立されてきた。本研究では、マウスのマクロファージ上に存在するカルシウム依存型レクチン(MMGL)に焦点を合わせ、異なった糖鎖を発現した細胞が組織内でMMGLを発現したマクロファージにより受動的に選別される可能性を検討すると共に、MMGLを発現した細胞が能動的に生体局所を識別する機構の研究を行うことを目標とした。これらの目的に添って(1)MMGLに対するモノクローナル抗体の作製のため、レクチン活性を簡便に評価できるELISA法によるアッセイ系を新たに開発した。(2)MMGLに対するラットのモノクローナル抗体を複数作製した。(3)作製したモノクローナル抗体を用いてマウスの各組織におけるMMGLの発現を生化学的・免疫組織学的手法により統計的に調べ、結合組織内の組織マクロファージにおける選択的な発現を明らかにした。(4)MMGLのcDNAを発現ベクターに組み込み、マウスT細胞株CTLL-2にトランスフェクトした。MMGLの発現をモノクローナル抗体を用いて確認した。(5)糖鎖性の腫瘍関連抗原の一つであるTn抗原の免疫担当細胞による認識において、マクロファージ上のMMGLが関与することを細胞生物学的に明らかにした。(6)マウス卵巣癌肺転移巣内の腫瘍浸潤マクロファージにおいて、MMGLの発現が認められることを明らかにした。(7)MMGLをトランスフェクトしたT細胞株が、マウス卵巣癌の肺転移巣に選択的に移行することを認めた。免疫細胞および癌細胞の交通におけるマクロファージレクチン(MMGL)の役割を調べる目的で,マウス組織内マクロファージにおけるMMGLの発現を生化学的・免疫組織学的方法で調べた。まず,MMGLに対するポリクロナル抗体およびラットモノクロナル抗体を作製した。特に,モノクロナル抗体では,可溶性リコンビナントMMGL(rML)に対する合成糖リガンド(ガラクトース・ポリリジン)の結合を阻止する抗体の取得に成功した。また,モノクロナル抗体は,マクロファージ表面のMMGLを検出できることを螢光抗体法により確認した。一方,発現ベクターに組込んだMMGLのcDNAをマウスT細胞株CTLL-2にトランスフェクトし,安定なトランスフェクタントの取得に成功した。イムノブロットによりMMGLタンパクの発現を,螢光抗体法により細胞表面での発現を確認した。マウスの各臓器の抽出物を用いてイムノブロット法によりMMGLの存在を調べると,限られた臓器(心臓・骨格筋・リンパ節・胸腺・皮膚・肺等)にのみ強い発現が認められた。また,作製したモノクロナル抗体のうちの1つLOM-14を用いて免疫組織化学的検討を行うと組織内のマクロファージ全体に発現が見られるのではなく,一部の亜集団にのみ存在することが明らかとなった。マクロファージの多様性を見分けるマーカーの1つとなりうることが考えられる。また特に,リンパ節においては,辺縁洞・皮質洞・髄洞といった輸入性リンパ管から細胞が移動する際の通り路にMMGLを持つマクロファージが存在しており,移動して来た細胞と相互作用しうる位置を占めていることが判明した。細胞交通における糖認識分子の役割を調べることの一環として、移動性の細胞が細胞表面の糖認識分子を利用して能動的に生体局所を識別する機構について研究を行った。

まず、マクロファージ上の糖認識分子であるMMGLの機能をマクロファージ上の他の細胞接着分子の機能と切り離して調べるため、マクロファージ以外の細胞に人工的にMMGLを発現させることを試みた。すなわち、マクロファージレクチン(MMGL)のcDNAを真核細胞用の発現ベクターに組み込み、マウスT細胞株CTLL-2およびマウスアロ反応性キラーT細胞株OE4にトランスフェクトし、安定なトランスフェクタントの樹立に成功した。MMGLの発現は、我々の作製したMMGLに対するモノクローナル抗体を用いてフローサイトメトリーおよびイムノブロットにより確認した。さらに、ラクトースを共有結合させた蛍光性のマイクロスフィアーを用いて、トランスフェクタント細胞上のレクチン活性の検出に成功した。一方、モノクローナル抗体を用いたマウスの各組織におけるMMGL陽性マクロファージのマッピングは、ほぼ完了した。その結果、結合組織性のマクロファージに選択的に発現していることが判明した。例えば、肺組織においては、血管や気動周囲の結合組織内への局在化が認められ、いわゆる肺胞マクロファージを含め、肺胞領域のマクロファージは陰性であった。ところが、マウス卵巣癌OV2944-HM-1細胞の転移結節を有する肺組織では、転移結節内に多数のMMGL陽性細胞を認めた。この肺組織内における選択的な局在化の変化において、MMGLが関与している可能性を調べるため、前述のCTLL-2トランスフェクタントを蛍光標識しOV2944-HM-1細胞の転移結節を有するマウスに投与すると、ベクターのみのトランスフェクタントと比べ、転移結節内への移行性が高い事が明らかとなった。
中継端末にバッファを用いた無線分散ネットワークの高信頼かつ低遅延プロトコル

ワイヤレス通信システムにおいて、分散ノード群が協調して動作することでネットワーク全体の通信品質が向上する協調通信技術が知られている。本研究では、分散ノードの物理レイヤにおいてこれまで本格的に利用されてこなかったデータバッファを最大限活用することにより、システム設計自由度を上げ、従来の性能限界を上回ること目的とする。これにより、周波数帯域を増大させることなく実効送信レートと信頼性を向上させる。特に、オーバヘッドとパケット遅延を削減しながら、高いダイバーシティ効果が得られるバッファ利用協調通信プロトコルを提案し、将来の超高速高信頼無線ネットワークを実現するための研究基盤確立に貢献する。初年度である平成29年度は、6か月間事業を延長し、パケット遅延、およびシステムオーバヘッドを実用的な範囲内に動作するバッファ利用無線分散ネットワークを開発した。ここでは特に、従来方式が単一リンクの選択に限定しているのに対して、複数のリンクを含むリンクサブセットを選択できるようプロトコルの自由度を拡張した。具体的には、リンク選択をブロードキャストフェーズと中継フェーズの2フェーズに分け、ブロードキャストフェーズでは陽にリンク選択を行わず、電波のブロードキャスト性を利用して一定レベル以上の品質のリンクをすべて活用する。これにより、すべてのリンク選択を集中的に行うのではなく、一部のリンクサブセットは選択しなくても活用できるようにプロトコルが設計可能となる。さらに、各バッファの状態に応じたリンク選択制御を行うことで、ネットワークのポテンシャルを最大限に引き出すことが期待できる。以上のアイデアを検証するために、システムの誤り特性、パケット遅延、オーバヘッドを評価可能な基本的な数値解析フレームワークを構築した。これらの成果の一部についてはIEEEジャーナルへの投稿を行っており、既に複数が採択に至っている。これを踏まえて、当初の計画以上に進展しているとした。計画通り、理論解の導出を含めた解析と提案方式のさらなる改良を行う予定である。
血中分子シグネチャ解析法の開発と難治性呼吸器腫瘍診断への応用

本研究では、悪性胸膜中皮腫と肺癌のマーカー候補タンパク質の同定を目指して先進的なプロテオミクス技術の中核をなす質量分子装置を応用した網羅的なタンパク質発現解析を進めた。その結果、正常組織と発現差を認めるタンパク質群を数百種類特定することに成功しており、今後の悪性胸膜中皮腫、肺癌病態分子診断の基盤となる成果を得たと考えられる。また、本研究期間中に、当該成果に基づいて特許の出願を2件完了している。本研究では、1000種類にも及ぶ目的タンパク質の個々の発現情報を、精密且つハイスループットに同時解析可能なポテンシャルを持つMultiple Reaction Monitoring(MRM)技術を基盤とした先進的プロテオミクス技術を、バイオインフォマティクス解析手法とともに統合的に応用することにより、革新的に高精度な分子診断システムの開発による超早期発見及び治療の個別化を実現し、この10年間に大きな生存率の向上をみていない難治性固形がんの治療成績を大きく改善することを目的とする。本年度は、肺癌マーカー候補タンパク質の網羅的発現情報の取得を進め、一度の試料調整により約3000-5000種類のタンパク質に関して比較定量が可能なシステムの確立を完了した。すでに肺癌及び正常肺組織の新鮮凍結組織から抽出したタンパク質を解析試料とした網羅的タンパク質発現プロファイリングを開始しており、約3000種類のタンパク質の発現情報を取得し、癌と正常組織間に平均+2SD以上の大きな発現差を認める50種類のマーカー候補タンパク質の存在を確認している。さらに、血液中マーカータンパク質の精密定量解析の条件を最適化する目的で、組織中のタンパク質発現情報を基にして、発現量の異なる(高・中等度)タンパク質を対象に、三連四重極型MS装置を用いたMRM解析に必要なチャンネル設定を進め、iTRAQ標識を加えることによる検出感度向上が確認され、結果的に定量精度の向上にもつながることが明らかとなった。現在は、血液中マーカー候補タンパク質の特定を進行中である。本研究では、先進的なプロテオミクス技術を用いて、組織検体を対象とした網羅的タンパク質発現解析を遂行し、疾患特異的分子群を特定し、新規診断法の開発へと昇華させることを目指している。さらには、精密且つハイスループットに複数の診断マーカー分子を同時解析可能なポテンシャルを持つMRM技術を基盤とした先進的プロテオミクス技術を、バイオインフォマティクス解析手法とともに統合的に応用することにより、発現プロファイルに基づいた革新的診断システムを開発し、疾患の超早期発見及び治療個別化の実現を目指している。本年度は、悪性胸膜中皮腫組織試料を対象とした、タンパク質発現解析を行い、診断マーカー候補分子を8種類特定した。これらの分子に対してMRM解析系の構築を進め、中皮腫症例由来の血液試料を用いた検討を行ったところ、1分子について診断マーカーとしての有用性が強く示唆される結果を得た。このため、実地臨床に広く還元可能な特異的高感度解析法であるELISA系の構築を行い、悪性胸膜中皮腫21例、肺癌116例、非癌呼吸器疾患56例由来の血清試料を対象とした検証実験を進めた結果、悪性胸膜中皮腫の診断感度81.0%、特異度93.6%と、高い診断有用性が示唆される結果を得た。また、肺癌マーカー候補タンパク質の同定を目指して、76例の肺癌及び正常肺新鮮凍結組織から抽出したタンパク質を解析試料とした網羅的タンパク質発現解析を行った。約5000種類のタンパク質の発現情報を取得し、癌と正常組織間に平均±2SD以上の発現変動を認めるマーカー候補タンパク質に加えて、肺がん術後予後との関連が示唆されるタンパク質群の存在を確認している。これらのマーカー候補タンパク質の存在量を、血液試料中で精密に定量する目的で、個々のマーカー候補分子対してMRM解析系の構築を進め、現在100種類以上の分子の解析法を確立している。前年度までに、悪性胸膜中皮腫組織試料対象とし、質量分子装置を応用した網羅的なタンパク質発現解析を進めた結果、疾患・正常組織中に存在する621種類のタンパク質に関して発現プロファイル情報を取得することに成功している。これらの情報を基盤として、疾患組織中において発現増強を認める診断マーカー候補分子の探索を進めるため、候補分子全てに対する精密定量測定法であるMRM解析系を構築して、中皮腫症例と対照疾患症例由来の血液試料を用いて検討を行ったところ、中皮腫症例由来の血液試料でのみその存在が確認される分子を発見するに至った。このことから、当該分子の診断マーカーとしての有用性が非常に高いものであると考えて、実地臨床に広く還元可能な特異的高感度解析法であるELISA系の作製を進めた。構築したプロトタイプの解析系を用いて悪性胸膜中皮腫21例、肺癌116例、非癌呼吸器疾患56例由来の血清試料を対象とした検証実験を進めた結果、悪性胸膜中皮腫の診断感度81.0%、特異度92.6%と、高い診断有用性が示唆される結果を得た。

さらに、他臓器由来の腫瘍性疾患(大腸癌、胃癌、膵臓癌、肝臓癌など)症例由来の血液試料を加えて検証をすすめた結果、感度・特異度ともに90%以上と良好な精度が得られたことなど、新規中皮腫診断法の開発につながる成果を得る事に成功した。当該分子関しては、期間中に特許の出願を1件完了している。並行して、予後情報などの臨床情報が完備した肺癌組織試料(腺癌111例、扁平上皮癌40例、大細胞癌20例、腺扁平上皮癌8例)について、組織試料の酵素消化とペプチド標識に引き続く質量分析装置による定量的かつ網羅的なタンパク発現解析を遂行し、それぞれの患者の肺癌腫瘍組織が示す蛋白発現プロファイルデータの採取を完了し、肺非小細胞癌の術後予後の予測を可能とする診断法開発の基盤構築を完了した。当該研究では、難治性呼吸器腫瘍の新規血液分子診断法の開発を主たる目標としており、現在までに、悪性中皮腫を対象とした研究において、新規診断マーカー候補分子の特定とその精密解析系の構築に成功している。また、プロファイルに基づいた分子診断法開発に関して、基盤情報である肺癌を対象とした網羅的タンパク質発現解析をほぼ完了しており、血液中のマーカー分子解析系の構築も若干の遅れはあるものの進捗が認められる。24年度が最終年度であるため、記入しない。悪性胸膜中皮腫新規診断法の開発に関しては、他癌腫症例から供与を受けた試料を対象にして、新規診断マーカー分子の発現解析を進めることにより、疾患特異性の評価を行う。それに並行して、多施設共同で新規診断法の臨床開発を目指した研究を立案し、十分な中皮腫症例の蓄積を行い、有用性を確認した後に、実地臨床への導入を進める計画である。プロファイルに基づいた肺癌術後予後推定法の開発に関して、血液中のマーカー分子のプロファイル解析を可能とするMRM解析系の構築を完了し、血液試料を対象とした発現解析を行い、バイオインフォマティクス解析による診断プロファイルの抽出から、検証実験へと進める計画である。
inーsitu光堆積法によるInPMIS電界効果トランジスタ用ゲ-ト絶縁膜の研究

前年度までに、比較的良好な特性をもつInP MISFETの試作に成功したので、今年度は実用化に向けて一層の特性改善をはかるために、FETに用いる絶縁膜の種類、作製プロセスでの諸条件によるInP表面の特性の変化を検討した。評価の手法としては、評価のための電極形成等により特性が変化することを避けるために、レ-ザラマン分光法とフォトルミネセンス法の光学的手法を用いた。まず、レ-ザラマン分光法により測定されるフォノンの波数シフトからは、半導体に蓄積した応力の評価が可能であることを利用し、InP上にSiO_2、Si_3N_4またはPN膜を形成した場合のInP中の応力を評価した。その結果、SiO_2またはSi_3N_4膜を形成した場合には、InP中に10^9dyn/cm^2オ-ダ-の引張応力が発生するのに対し、光CVD法でPN膜を形成した場合は、InP中の応力は検出限界以下であることが明らかになった。次に、レ-ザラマン分光法で測定されるLOフォノンープラズモン結合モ-ドの解析により、InP表面の表面再結合速度を評価した。その結果、SiO_2またはSi_3N_4膜を形成した場合は、InPの表面再結合速度は10^5cm/sec以上で、特に改善はされないのに対し、表面をいわゆる硫黄処理した後150°C程度の低温で光CVD法によりPN膜を形成すると、InPの表面再結合速度は、12×10^4cm/sec程度まで改善されることが明らかになった。これらとほぼ同様の結論はフォトルミネセンス法によっても得られた。さらに、これらの結果は前年度までに行ったCーV特性に基づいて求めたPN膜の良好な堆積条件とも一致しており、今後PN膜を用いたInP MISFETの最適作製条件を明らかにする上で、重要な指針が得られた。1.in-situ光励起絶縁物堆積装置の組立て光励起絶縁物堆積チェンバ、電子分光分析チェンバ、およびそれらを結合するトランスファチェンバより成る標記装置の組立てを行った。光励起絶縁物堆積チェンバはタ-ボモレキュラ・ポンプおよびロ-タリ・ポンプで排気される超高真空チェンバとそれに光励起用の低圧水銀ランプ、ガス導入管加熱部を含む原料ガス流量制御系が附加され、超高真空チェンバ内には試料表面近傍における反応ガス圧を高くするための反応ガス閉じ込め用容器が設置されている。窒化燐堆積用原料としては、PCl_3とNH_3を使用し、PCl_3は水素または窒素ガスをキャリア・ガスとしてニ-ドル・バルブでガス流量を調整して、PCl_3ガスの供給量を制御した。なお分析チンェンバ内ではマニピュレ-タにより試料位置の微細な制御が可能になったので、オ-ジェ電子分光、X線光電子分光がin-situで可能になった。2.InP基板上の絶縁膜の特性評価有機超音波洗浄および塩酸系エッチング液によるエッチングをしたInP表面を更に堆積チェンバ内でHCl、PCl_3、NH_3による気相エッチングをしたものと(NH_4)_2Sxによる表面安定化したものについてInP表面のオ-ジェ電子分光分析を行い(NH4)_2Sxにより気相エッチングと同程度の清浄表面が得られることを確認した。次にPCl_3とNH_3をキャリア・ガスを水素又は窒素として窒化燐の堆積を行った所、共に炭素や酸素の含有がオ-

ジェ電子分光分析、X線光電子分光分析では検出できない程度の窒化燐膜が形成できることが判明し、さらにNH_4Clの生成を極力抑制するためにはキャリア・ガスを窒素とすべきことが結論された。この窒化燐を用いてMIS電界効果トランジスタを作成した所、室温で4200cm^2/vsの移動度を得ることができた。1.InP基板エッチング條件及び絶縁膜堆積條件の検討昨年度組み上げた光CVDチャンバ-を用いて、InP表面及びその上に堆積した窒化燐膜の組成分析を、X線光電子スペクトルスコピ-及びオ-ジェ電子分光分析により行った。窒化燐の堆積はPCl_3とNH_3をH_2をキャリアガスとしてチャンバ-に供給することにより行い、窒化燐膜の堆積速度と屈折率のチャンバ-圧力依存性、基板温度依存性を求め、チャンバ-圧力が2Torrにおいて堆積速度も屈折率も最大になること、堆積時の基板温度が100°Cから250°Cに増加するに従い、堆積速率は低下するが、屈折率は増加することを確めた。また化学エッチングした表面、HF処理をした表面、スパッタエッチした表面、硫黄処理をした表面についてオ-ジェ分光分析及びX線光電子スペクトル・スコピ-による分析を行い、HF処理をした表面が最も清浄であるが、まだ自然酸化膜が数原子層残っていることが判明した。2.MIS電界効果トランジスタの作成とその特性の作成プロセス條件との関連の検討MISダイオ-ドを試作し、350°C、30分のアニ-ルによりCーV特性に顕著な改善がみられること、フラット・バンドの経時変化は窒化燐膜自身や窒化燐膜とInP基板界面にあるのではなく、ゲ-ト電極と窒化燐膜界面にあり、ゲ-ト電極をAuにすることにより経時変化は抑制できること、絶縁性の改善もみられることがあることが判明した。更にMIS電界効果トランジスタを試作し、250°C350°Cで30分アニ-ルすることにより、閾値電圧が正になり、エンハンスメント型デバイスを得ることができた。チャネル中の電子移動度としては最高で1700cm^2/VoSが得られた。前年度までに、比較的良好な特性をもつInP MISFETの試作に成功したので、今年度は実用化に向けて一層の特性改善をはかるために、FETに用いる絶縁膜の種釣、作製プロセスでの諸条件によるInP表面の特性の変化を検討した。評価の手法としては、評価のための電極形成等により特性が変化することを避けるために、レ-ザラマン分光法とフォトルミネセンス法の光学的光法を用いた。まず、レ-ザラマン分光法により測定されるフォノンの波数シフトからは、半導体に蓄積した応力の評価が可能であることを利用し、InP上にSiO_2、Si_3N_4またはPN膜を形成した場合のInP中の応力を評価した。その結果、SiO_2またはSi_3N_4膜を形成した場合には、InP中に10^9dyn/cm^2オ-ダ-の引張応力が発生するのに対し、光CVD法でPN膜を形成した場合は、InP中の応力は検出限界以下であることが明らかになった。次に、レ-ザラマン分光法で測定されるLOフォノンープラズモン結合モ-ドの解析により、InP表面の表面再結合速度を評価した。その結果、SiO_2またはSi_3N_4膜を形成した場合は、InPの表面再結合速度は10^5cm/sec以上で、特に改善はされないのに対し、表面をいわゆる硫黄処理した後150°C程度の低温で光CVD法によりPN膜を形成すると、InPの表面再結合速度は、12×10^4cm/sec程度まで改善されることが明らかになった。これらとほぼ同様の結論はフォトルミネセンス法によっても得られた。さらに、これらの結果は前年度までに行ったCーV特性に基づいて求めたPN膜の良好な堆積条件とも一致しており、今後PN膜を用いたInP MISFETの最適作製条件を明らかにする上で、重要な指針が得られた。
局所的適合度景観に基づく進化型多目的組合せ最適化手法の開発

多目的組合せ最適化問題のパレート最適解集合を効率的に探索するための,多目的遺伝的アルゴリズムの汎用性の高い手法を開発した.本手法は複数の目的関数のそれぞれのランドスケープの局所的特徴を考慮した多段階の内挿探索および外挿探索からなる.多くの組合せ最適化問題が帰着される多目的NKモデルを用いて,各目的関数のランドスケープの局所的な起伏の激しさの度合いに対する性能を検証した.また,本手法を画像の雑音除去フィルタ設計に適用した.多目的組合せ最適化問題のパレート最適解集合を効率的に探索するための,多目的遺伝的アルゴリズムの汎用性の高い手法を開発した.本手法は複数の目的関数のそれぞれのランドスケープの局所的特徴を考慮した多段階の内挿探索および外挿探索からなる.多くの組合せ最適化問題が帰着される多目的NKモデルを用いて,各目的関数のランドスケープの局所的な起伏の激しさの度合いに対する性能を検証した.また,本手法を画像の雑音除去フィルタ設計に適用した.多目的組合せ最適化問題のパレート最適解集合を効率的に探索するための,多目的遺伝的アルゴリズム(多目的GA)の汎用性の高い交叉手法,およびそれと親和性の高い世代交代モデルを開発することが本研究の目的である.具体的には,複数の目的関数のそれぞれのランドスケープの局所的特徴を考慮した交叉の開発に重点を置き,単一目的の組合せ最適化問題において,汎用かつ強力な交叉である多段階探索交叉を多目的最適化問題に拡張する.平成22年度は設計空間が単純な多目的NKモデルを対象として,局所探索をベースとした内挿交叉の有効性を検証した.多目的GAで一般的に用いられる一様交叉と比較して,多様性,均一性の優れた解探索が可能であることを示した.多目的GAでは交叉に加え,選択手法も探索性能に大きな影響を与える.ここでは単一目的のGAで用いられる世代交代の枠組みのもと,生存選択に着目し,局所探索における遷移個体の選択に局所的非劣個体選択,次世代の母集団を形成する個体選択にはHypervolumeの差分が最大となるような個体を選択するHV入れ替え選択を採用することで,より多様性を保持した探索が可能であることを示した.一方,収束性については大きな性能向上が見られないため,今後,内挿探索における局所選択のさらなる検討が必要である.また,実際の応用として画像処理における雑音除去フィルタ設計に多段階探索交叉を適用した.本研究で対象としたモルフォロジカルフィルタ設計に用いた目的関数ではAR(1)ランドスケープの特徴が観測された.AR(1)ランドスケープで有効な探索が可能な多段階探索交叉を交叉手法として適用することにより,より性能の高いフィルタが設計できることを示した.フィルタは単一目的の関数で設計したが,雑音除去性能および原信号保存性能にはトレードオフの関係がある.今後,多目的に拡張した多段階探索交叉を適用し,これらを同時に最適化する設計手法についても検討する予定である.多目的組合せ最適化問題のパレート最適解集合を効率的に探索するための,多目的遺伝的アルゴリズム(多目的GA)の汎用性の高い交叉手法,およびそれと親和性の高い世代交代モデルを開発することが本研究の目的である.具体的には,複数の目的関数のそれぞれのランドスケープの局所的特徴を考慮した交叉の開発に重点を置き,単一目的の組合せ最適化問題において,汎用かつ強力な交叉である内挿・外挿領域における多段階探索交叉を多目的最適化問題に拡張する.本年度は多段階内挿交叉の相補的な探索として,局所探索をベースとした多段階の外挿交叉を併用することの有効性を検証した.設計空間が単純な多目的NKモデルを用いて検証した結果,多目的最適化問題において,内挿交叉+外挿交叉は内挿交叉と比較して,エピスタシスが高い複雑な問題ほど探索性能の大きな向上が得られることを示した.また,一般的な多目的GAの手法と比較して,局所探索をベースとした内挿交叉+外挿交叉は単一目的のGAで用いられる世代交代の枠組みのもとで,多様性,均一性および収束性の優れた解探索が可能であることを示した.ただし,非常に局所性の高い選択を用いているため,母集団内に劣解が多く残存し,パレート解への収束速度は非常に遅い.そのため,単一目的のGAの枠組みに対して,さらに多目的最適化の上位の選択スキームを用いて母集団全体の収束性の向上を図る必要がある.実際の応用として画像処理におけるインパルス性雑音除去フィルタ設計に本多目的最適化手法を適用した.フィルタ設計では原信号保存性能と雑音除去性能がトレードオフの関係であるため,それらを目的関数とし,多目的最適化問題として解くことで多様な性能バランスのフィルタ群が得られることを示した.
多座硫黄配位子を用いたバイオミメティック配位空間の構築と機能化

システイン(チオラート)と遷移金属の結合部位はタンパク中に広く存在し、電子移動やイオン濃度の制御に関与する、あるいは酵素活性中心として小分子活性化を触媒する。本研究ではシステインを模倣する多座の硫黄配位子を用いて、酵素活性中心にある種々の金属チオラート/スルフィドクラスターを合成化学的に構築し、その性質や反応性から酵素活性部位の構造と機能の本質に迫るべく、特にアセチルCoA合成酵素と[NiFe]ヒドロゲナーゼに注力して研究を進めた。N_2S_2型配位子を有するニッケル錯体とNiBr_2の反応から得られるNi-Ni-Ni三核錯体に、テトラメチルチオ尿素(tmtu)の存在下、4倍当量のAg(OTf)を反応させ、さらに1倍当量のMeMgC1とKSDmpを順次反応させたところ、一方のNi上にメチル基とチオラートを併せ持つNi-Ni二核錯体が得られた。これは室温で一気圧のCOと速やかに反応し、還元的脱離を経てNi(0)カルボニル錯体と、チオラートがアセチル化されたアセチルCoA類縁体であるCH_3C(0)SDmpを収率80%で与えた。本反応の結果は、実際の酵素活性中心においても、二つあるニッケル中心のうち末端ニッケル側だけで反応が進行することを示唆している。水素の発生と消費に関わる[NiFe]ヒドロゲナーゼの活性部位を再現する無機合成は困難を極めており、構造と機能の関係に迫る研究は世界的にも進んでいない。我々は、多座チオラートを組み込んだカルボニル/シアノ鉄錯体を鍵前駆体としてFe-Ni二核錯体の合成に取り組んだ。反応条件、特に空気と熱の両方に不安定な化合物の取り扱いについて種々検討し、[NiFe]ヒドロゲナーゼ活性部位の構造を模倣するモデル化合物の合成にも成功した。我々は酵素活性中心モデルとなる種々の金属チオラート/スルフィドクラスターを人工的に構築し、その性質を明らかにすることによって、生体内酵素の活性部位の機能に迫るべく研究をすすめている。今年度は、二核Niユニットと[4Fe-4S]クラスターが複数のシステインチオラートで連結された構造をもつアセチルCoA合成酵素の活性中心のモデル構築をめざし、複数の金属中心を適切な位置に固定できるような多座硫黄配位子を設計、合成して金属クラスター合成を行った。まず、二核ニッケル部位のモデル錯体の構築を検討した。N2S2配位子をもつ単核ニッケル錯体として既知のNi(dadt^<Et>(H_2dadt^<Et>=N,N'-diethyl-3,7-diazanonane-1,9-dithiol)を用いることにした。NiBr_2(EtOH)_4との反応を行ったところ、生成物は三核ニッケル錯体{[Ni(dadt^<Et>)]_2Ni}[NiBr_4]であったが、本錯体に2当量のカリウムベンゼンチオラートを加えると、二核ニッケルチオラート錯体Ni(dadt^<Et>)Ni(SPh)_2が収率90%で得られ、[NiBr_4]^2を対アニオンとするこの三核ニッケル錯体は二核ニッケル錯体合成の良い前駆体となることを見いだした。そこで同様の手法によってニッケル上に中性配位子であるテトラメチルチオ尿素(tmtuと略)を導入し、これを用いたACSモデル反応を検討した。三核ニッケル錯体にtmtu存在下でAgOTfを2当量作用させたところ、2つのブロミドの脱離にともなって2つのtmtuが末端ニッケル上に配位した錯体[Ni(dadt^<Et>)Ni(tmtu)_2]^<2+>が収率56%で得られた。この錯体にTHF中-60°Cで1当量のMeLiを加え、引き続き1当量のKSDmpを作用させたところ、ニッケル上にメチル基とSDmp基をあわせ持つ錯体が得られた。本錯体は、結晶構造解析されたACSの二核ニッケルクラスター部位と極めてよく似た構造を有している。またこの錯体にCOを作用させると、ACSモデル反応が進行することもわかった。水素の発生と消費に関わる[NiFe]

ヒドロゲナーゼの活性部位を再現する無機合成は困難を極めており、構造と機能の関係に迫る研究は世界的にも進んでいない。我々は、多座チオラートを組み込んだカルボニル/シアノ鉄錯体を鍵前駆体としてFe-Ni二核錯体の合成に取り組んだ。反応条件、特に空気と熱の両方に不安定な化合物の取り扱いについて種々検討し、[NiFe]ヒドロゲナーゼ活性部位の構造を模倣するモデル化合物の合成にも成功した。