hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
呼吸器感染症がもたらす慢性呼吸器疾患増悪の分子基盤の解明

申請者は慢性炎症によって誘導された遺伝子の発現はエピジェネティクスにより制御されていることに着目し、慢性呼吸器疾患モデル(気管支喘息、肺気腫、肺線維症)におけるヒストンH3K9(9番目のリジン)のメチル化酵素の一つであるSET domain, bifurcated 2(SETDB2)の役割を引き続き検討している。昨年度にSETDB2をsiRNAにてノックダウンすると気道粘膜の保護に重要な上皮成長因子であるAmphiregulinの有意な上昇が見出したため、AmphiregulinはSETDB2の1つのターゲットと考え、詳細のメカニズム解析を目指した研究を進めている。まずマウスモデルにおいては、慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症(肺炎球菌やインフルエンザウイルス感染)モデルでの検討を繰り返し行い、感染のみのマウスと比較して、慢性呼吸器疾患モデルに感染を誘導したマウスでは、肺組織における明らかな病態の悪化や、サイトカインの過剰産生(サイトカインストーム)が見られ、さらにはAmphiregulinの有意な低下のみならず、SETDB2の過剰な発現上昇も見られた。また臨床検体を用いた検討では、特にインフルエンザウイルス感染を起こすと、血清中のSETDB2値が有意に上昇することから、慢性呼吸器疾患の有無ならびに重症度などとの関連性を検討している。上記の結果からSETDB2制御による慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症マウスモデルと、臨床検体を用いたSETDB2の疾患との関連性について、更なる研究を進めている。今年度、実験に必要なマクロファージ特異的にSETDB2を欠損したマウスを確保できたため、現在解析を進めているが、まだ有意な差が得られていない。現在、Setdb2に対する抗体を作成中であり、慢性呼吸器疾患の呼吸器感染症に対する新規予防ならびに治療の可能性を検索すること、また臨床検体を用いて慢性呼吸器疾患患者のサンプル数を増やすことにより、慢性呼吸器疾患におけるSETDB2濃度と疾患の重症度や感染リスクとの関連性調査をさらに推進し、最適な治療介入ならびに感染予防を判断する指標としてのSETDB2測定の有用性を調査していく。申請者は慢性炎症によって誘導された遺伝子の発現はエピジェネティクスにより制御されていることに着目してきた。そこで、慢性呼吸器疾患モデル(気管支喘息、肺気腫、肺線維症)における炎症機構を制御するエピジェネティクス関連因子をマイクロアレイにより網羅的に解析した。その結果、各疾患モデルに共通して有意な上昇を認めた唯一の因子として、ヒストンH3K9(9番目のリジン)のメチル化酵素の一つであるSET domain, bifurcated 2 (SETDB2)を見出した。SETDB2により誘導されるH3K9のメチル化は遺伝子の転写活性化能を抑制することが知られている。そして、これら慢性呼吸器疾患モデルにおける組織学的検討では、特に気道上皮細胞ならびにマクロファージでSETDB2の発現とH3K9のメチル化が強く見られた。SETDB2遺伝子発現を制御する因子として、申請者らは細胞株(気道上皮; MLE-12、マクロファージ: RAW264.7)を用いてtype-Iインターフェロン(IFN-α,IFN-β)が関与していることを見出した。現在、H3K9メチル化がどの因子のプロモーター領域に起こり、その発現を調節しているのかを解明するために、ChIP(クロマチン免疫沈降)-sequence法を用いて結合領域の同定を行っている。さらには、慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症(肺炎球菌やインフルエンザウイルス)モデルの作成ができ、現在、病理組織・肺内炎症細胞分画・サイトカイン産生量・気道過敏性・気道クリアランスの評価解析を行っている。申請者は慢性炎症によって誘導された遺伝子の発現はエピジェネティクスにより制御されていることに着目し、慢性呼吸器疾患モデル(気管支喘息、肺気腫、肺線維症)におけるヒストンH3K9(9番目のリジン)のメチル化酵素の一つであるSET domain, bifurcated 2 (SETDB2)の役割を引き続き検討している。本年度はH3K9メチル化がどの因子のプロモーター領域に起こり、その発現を調節しているのかを解明するために、ChIP(クロマチン免疫沈降)-sequence法を用いて結合領域の同定を行ったが、有意な結果が得られなかった。しかし、SETDB2をsiRNAにてノックダウンすると気道粘膜の保護に重要な上皮成長因子であるAmphiregulinの有意な上昇が見られたため、AmphiregulinはSETDB2の1つのターゲットと考え、研究を進めている。さらにマウスモデルにおいては、慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症(肺炎球菌やインフルエンザウイルス)モデルの作成が確実にできることが確認でき、感染のみのマウスと比較して、慢性呼吸器疾患モデルに感染を誘導したマウスでは、肺組織における明らかな病態の悪化や、サイトカインの過剰産生(サイトカインストーム)が見られると同時に、気道粘膜の保護に重要なAmphiregulinは低下していた。上記の結果から現在はSETDB2制御による慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症マウスモデルの詳細な病態解析を進めている。細胞特異的にSETDB2欠損を誘導するマウス(SETDB2-floxマウス)の繁殖が遅れたため申請者は慢性炎症によって誘導された遺伝子の発現はエピジェネティクスにより制御されていることに着目し、慢性呼吸器疾患モデル(気管支喘息、肺気腫、肺線維症)におけるヒストンH3K9(9番目のリジン)のメチル化酵素の一つであるSET domain, bifurcated 2(SETDB2)の役割を引き続き検討している。

昨年度にSETDB2をsiRNAにてノックダウンすると気道粘膜の保護に重要な上皮成長因子であるAmphiregulinの有意な上昇が見出したため、AmphiregulinはSETDB2の1つのターゲットと考え、詳細のメカニズム解析を目指した研究を進めている。まずマウスモデルにおいては、慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症(肺炎球菌やインフルエンザウイルス感染)モデルでの検討を繰り返し行い、感染のみのマウスと比較して、慢性呼吸器疾患モデルに感染を誘導したマウスでは、肺組織における明らかな病態の悪化や、サイトカインの過剰産生(サイトカインストーム)が見られ、さらにはAmphiregulinの有意な低下のみならず、SETDB2の過剰な発現上昇も見られた。また臨床検体を用いた検討では、特にインフルエンザウイルス感染を起こすと、血清中のSETDB2値が有意に上昇することから、慢性呼吸器疾患の有無ならびに重症度などとの関連性を検討している。上記の結果からSETDB2制御による慢性呼吸器疾患ならびに併発する呼吸器感染症マウスモデルと、臨床検体を用いたSETDB2の疾患との関連性について、更なる研究を進めている。今年度、実験に必要なマクロファージ特異的にSETDB2を欠損したマウスを確保できたため、現在解析を進めているが、まだ有意な差が得られていない。遺伝子改変マウスを中心とした生体モデルでの慢性呼吸器疾患モデルや慢性呼吸器疾患併発モデルの解析ならびに、Setdb2で誘導されるH3K9meに対する阻害薬による慢性呼吸器疾患の呼吸器感染症に対する新規予防ならびに治療の可能性を検索する精力的に進めていくこと、そして臨床検体を用いて慢性呼吸器疾患患者における喀痰や血清、あるいは単球のSETDB2濃度と疾患の重症度や感染リスクとの相関性の調査を開始することにより、最適な治療介入ならびに感染予防を判断する指標としてのSETDB2測定の有用性を調査していく。現在十分なSETDB2-floxマウスを確保できたため、遺伝子改変マウスを中心とした生体モデルでの慢性呼吸器疾患モデルや慢性呼吸器疾患併発モデルの解析ならびに、Setdb2で誘導されるH3K9meに対する阻害薬投与あるいは、現在作成中のSetdb2に対する抗体による慢性呼吸器疾患の呼吸器感染症に対する新規予防ならびに治療の可能性を検索すること、さらには臨床検体を用いて慢性呼吸器疾患患者における喀痰や血清、あるいは単球のSETDB2濃度と疾患の重症度や感染リスクとの相関性調査の開始も本格化でき、最適な治療介入ならびに感染予防を判断する指標としてのSETDB2測定の有用性を調査していく。現在、Setdb2に対する抗体を作成中であり、慢性呼吸器疾患の呼吸器感染症に対する新規予防ならびに治療の可能性を検索すること、また臨床検体を用いて慢性呼吸器疾患患者のサンプル数を増やすことにより、慢性呼吸器疾患におけるSETDB2濃度と疾患の重症度や感染リスクとの関連性調査をさらに推進し、最適な治療介入ならびに感染予防を判断する指標としてのSETDB2測定の有用性を調査していく。
ケロイド・肥厚性瘢痕治療に向けての基礎的研究(VEGFと血管形成)

1.手術時に切除されたケロイド・肥厚性瘢痕を第8因子抗体、VEGF抗体、PCNA抗体で免疫染色し、染色された血管および血管内皮細胞を観察して組織内部での循環状態について考察した。2.結果(1)血管数100視野のdefinite area(8.1×10<^-2>mm^2)における血管数は、ケロイドが1.35±1.7(SD)で一番少なく、次に赤い肥厚性瘢痕が2.59±2.1で、白い成熟瘢痕は3.16±1.7で一番多かった。(2)血管内腔の断面積ケロイドの血管内腔の断面積は3.51±9.7(10<^-4>mm^2)で一番小さく、赤い肥厚性瘢痕は6.18±18.4(10<^-4>mm^2)で、白い成熟瘢痕は6.51±0.8(10<^-4>mm^2)で、各群間に有意差を認めた。(3)ケロイドでは狭小化し、押しつぶされたように観察される血管が観察され、血管内皮全体がVEGF抗体で染色されており、陰性のものと比較することができなかった。さらに狭小化された血管のなかに重なり合った核が染色され、PCNA陰性核と比較することが不可能であった。肥厚性瘢痕でも同様の結果が得られた。成熟瘢痕では、VEGF抗体で染色された血管内皮膚細胞およびPCNA陽性の血管内皮細胞核は観察されなかった。3.考察今回の結果では、ケロイドや肥厚性瘢痕内部ではVEGF抗体陽性の内皮細胞やPCNA抗体陽性の分裂中の内皮細胞が観察され、虚血が刺激となり、内皮細胞が増殖していると考察されるが、その周りを膠原線維が取り囲んでおり、血管の拡張を阻んでいる様子が観察された。成熟瘢痕では虚血が改善されており、内皮細胞の分裂は生じていないと考えられる。手術時に切除されたケロイド・瘢痕組織を第8因子抗体で免疫染色し、染色された血管を計測して組織内部での循環状態について考察した。光学顕微鏡を用いて免疫染色された血管を観察したところ、ケロイドでは血管の内腔が閉塞し、押しつぶされたような像が観察され、赤い肥厚性瘢痕では縮小している血管内腔が観察され、白い成熟瘢痕では拡がっている血管内腔が観察された。計測結果(1)血管数無作為に選んだ100視野のdefinite area (8.1×10^<-2>mm^2)における血管数は、ケロイドが1.35±1.5(SD)で一番少なく、次に赤い肥厚性瘢痕が2.59±2.1で、白い成熟瘢痕は3.16±1.7で一番多かった。それぞれの各群間に有意差を認めた。(2)血管内腔の断面積200倍の倍率で無作為に100個の血管を選択し、マイクロメーターを用いて血管内腔の長軸と短軸を測定し、内腔が楕円であると仮定して断面積を計算した。

その結果、ケロイドの血管内腔の断面積が3.51±9.7(10^<-4>mm^2)で一番小さく、赤い肥厚性瘢痕は6.18±18.4(10^<-4>mm^2)で、白い成熟瘢痕は6.51±0.8(10^<-4>mm^2)で、それぞれの各群間に有意差を認めた。考察今回の結果では、ケロイド内部では血管数が少なく、かつ血管内腔の断面積が小さいという結果が得られた。一方で、瘢痕組織では赤い肥厚性瘢痕から白い成熟瘢痕になるにつれて血管数が増加し、かつ血管内腔の断面積が増加する傾向が見られた。われわれの他の研究結果で、手術時に切除されたケロイドや赤い肥厚性瘢痕のアデノシン3燐酸(ATP)は高く、乳酸はケロイドで高いという結果が得られ、ケロイド内部で嫌気的解糖が行われている可能性が考えられた。これらの結果と今回の結果を総合するとケロイドの内部で血液の循環が十分に行われていない可能性が考えられる。手術時に切除されたケロイド・肥厚性瘢痕をCD31抗体で免疫染色し、染色された血管を計測して組織内部での循環状態について考察した。デジタル光学顕微鏡を用いて免疫染色された血管を観察し、画像解析ソフト(Act2U)を用いて血管内腔の長径を測定し、形態から細動脈、細静脈、毛細血管に分類したところ、ケロイドでは肥厚性瘢痕と比較して、毛細血管の数が多く、細静脈と細動脈の数が少なかった。計測結果血管数5症例のケロイドおよび肥厚性瘢痕それぞれについて無作為に選んだ10視野の合計50視野のdefinite area(縦220μm×横294μm)における細動脈、細静脈、毛細血管を同定、計測した。(1)細動脈数ケロイドでは50視野あたり平均1.2個、肥厚性瘢痕では6.2個の細静脈が観察された。Mann-WhitneyのU検定でp=0.03で有意差を認めた。(2)毛細血管数ケロイドでは平均65.4個、肥厚性瘢痕では48.4個の毛細血管が観察された。Mann-WhitneyのU検定で有意差を認めなかった。(3)細静脈数ケロイドでは平均1.0個、肥厚性瘢痕では6.4個の細静脈が観察された。Mann-WhitneyのU検定でp=0.01で有意差を認めた。考察今回の結果では、ケロイド内部では細動脈や細静脈が少なく、毛細血管が多いという結果が得られた。一方で、肥厚性瘢痕ではケロイドに比較して有意に細動脈や細静脈の数が多い結果が得られた。われわれの他の研究結果で、手術時に切除されたケロイドの乳酸の値が、肥厚性瘢痕と比較して有意に高いという結果から、ケロイド内部で嫌気的解糖が行われている可能性が考えられた。手術時に切除されたケロイド・肥厚性瘢痕をVEGF抗体、PCNA抗体で免疫染色し、染色された血管および血管内皮細胞を観察して組織内部での循環状態について考察した。デジタル光学顕微鏡を用いて免疫染色された血管を観察し、画像解析ソフト(Act2U)を用いて、血管内皮細胞のうちVEGF陽性細胞を同定し、陰性のものとの比率を求める。血管内皮細胞のうちPCNA抗体陽性細胞をカウントし、陰性のものとの比率を求める。それぞれのデータをケロイド、肥厚性瘢痕、成熟瘢痕に分類して、比較する。結果ケロイドでは狭小化し、押しつぶされたように観察される血管が観察され、血管内皮全体がVEGF抗体で染色されており、陰性のものと比較することができなかった。さらに狭小化された血管のなかに重なり合った核が染色され、PCNA陰性核と比較することが不可能であった。肥厚性瘢痕でも同様の結果が得られた。成熟瘢痕では、VEGF抗体で染色された血管内皮膚細胞およびPCNA陽性の血管内皮細胞核は観察されなかった。考察今回の結果では、ケロイドや肥厚性瘢痕内部ではVEGF抗体陽性の内皮細胞やPCNA抗体陽性の分裂中の内皮細胞が観察され、虚血が刺激となり、内皮細胞が増殖していると考察されるが、その周りを膠原線維が取り囲んでおり、血管の拡張を阻んでいる様子が観察された。成熟瘢痕では虚血が改善されており、内皮細胞の分裂は生じていないと考えられる。
植物の小胞輸送を介した防御応答反応を抑制する青枯病菌エフェクターの解析

ナス科作物に甚大な被害を及ぼす青枯病の原因細菌Ralstonia solanacearumは、III型分泌系を用いて宿主植物の細胞内に病原性因子(エフェクター)を注入して感染を成立させる。本研究では、青枯病菌が約70種類ものエフェクターを有していることを世界で初めて明らかにした。エフェクターを発現する形質転換植物並びに酵母を用いてエフェクター機能を詳細に調べた結果、真核細胞の小胞輸送系を阻害すると考えられるエフェクターを複数見出した。これまでの研究から同定した青枯病菌Ralstonia solanacearumの44種類のエフェクター遺伝子をは構成的プロモーターを用いて酵母細胞内で発現させた。酵母カルボキシペプチダーゼYの液胞への選択的小胞輸送をモニターする系(CPY-Inv系)を用いて、小胞輸送を阻害する活性を有するエフェクターを探索し、7つのエフェクターを見出した。これらのエフェクターを誘導的に発現する形質転換植物をシロイヌナズナを材料にして作出したところ、エフェクターの発現により植物の生育が著しく阻害されることを見出した。小胞輸送は植物の生理機能と密接に関連しており、また、酵母と植物の小胞輸送に関わるタンパク質群はよく保存されている。以上の理由から、これらのエフェクターは植物細胞内においても小胞輸送を阻害している可能性が考えられた。また、上記実験において酵母内で構成的に発現させると酵母細胞の生育を阻害する活性を有するエフェクターを同定した。形質転換植物の表現型解析から、このエフェクターは植物に対しても同様に致死効果を示すことが明らかになった。植物病原細菌においてはじめて見出されたIII型エフェクタートキシンと考えられる。並行して、44種類のエフェクターを形質転換したシロイヌナズナラインの選抜を行い、次年度以降に実施する植物に対するエフェクター機能の表現型解析の材料となる基盤整備を進めた。今年度、新たに構築した新規なエフェクター遺伝子探索システムを用いて、青枯病菌Ralstonia solanacearumのIII型エフェクター遺伝子をほぼ全て同定することに成功した。これまでの解析から見出していた44種類のエフェクター遺伝子に加え、新しく28種類のエフェクターを新規に同定した。総数で72種類のエフェクターを同定し、エフェクターの存在が明らかとなっている動植物病原細菌の中で最も多数のエフェクターを有することを世界で初めて明らかにした。このエフェクター数の多さが本菌の広範な宿主域とそれが変化しやすい原因となっていると考えられる。新規同定したエフェクターについても形質転換シロイヌナズナラインの選抜を行い、エフェクター機能の表現型解析の材料となる基盤整備を進めた。新規同定した28種類のエフェクター遺伝子をカセット化し、これらを酵母細胞内で発現させて小胞輸送を阻害する活性を有するエフェクターを探索したところ、新たに1つの小胞輸送阻害エフェクターを見出した。自然宿主であるナス科作物に対する小胞輸送阻害エフェクターの機能を調べるために青枯病菌のエフェクター遺伝子破壊株を作出した。これら変異株の病原性は野生株とほぼ同じであることから、重複欠損変異株の構築を行った。また、一過的発現系を用いて各種のナス科作物で小胞輸送阻害エフェクターを発現させたところ、宿主特異的な作用(毒性)を示すエフェクターを見出した。新たなタイプのエフェクターとして注目しており、来年度集中的に解析する。これまでの解析でほぼ網羅に成功した青枯病菌Ralstonia solanacearumのIII型エフェクター(総数72種類)に関して、遺伝子をカセット化し、酵母並びに植物の細胞内で発現させて機能解析を行った。酵母構成的発現系を用いた解析から、酵母細胞の液胞への選択的小胞輸送を強力に阻害する活性を持つエフェクターを8種類同定した。これらの中には、R. solanacearumで大きな遺伝子ファミリーを構成しているエフェクターが含まれており、ファミリーメンバーすべてが同じ活性を有していることが明らかになった。類似エフェクターはXanthomonas属細菌にも分布しており、大変興味深い。植物細胞内でこれらのエフェクターを一過的に発現させたところ、植物に壊死様反応が見られた。誘導発現系を利用して形質転換植物を作出したところ、小胞輸送阻害エフェクターのほとんどで、形質転換植物の生育阻害が観察された。一過的発現系を利用して、植物の小胞輸送を介した抵抗反応へのこれらエフェクターの作用効果を検討した結果、PAMPによるカロース蓄積を阻害する活性を有するエフェクターを見出すことに成功した。小胞輸送阻害活性を有するエフェクターの遺伝子を欠損した遺伝子破壊株を作出した。上述のエフェクターファミリーのメンバー全てを欠損させた重複遺伝子破壊株を作出したが、宿主ナス植物に対する病原性は大きく変化しなかった。機能的に重複したエフェクターがほかに存在することから、現在、これらのエフェクターをすべて欠損させた菌株の作出を進めている。
部分転置ダブル配列ngram言語モデルの構築高速化と深化

本研究は以下の2つのテーマで研究を行っているが、2018年度はそれぞれ以下の項目についての検討・評価実験を行った。【I.モデル構築の高速化】(I-1)子ノード配置順のランダム化。子ノードをダブル配列にランダムな順で配置すると高速化できるが、ダブル配列が長くなってしまう。しかし、部分転置手法と組み合わせることにより(特に子ノード数が多い子ノード配列を小さく分解できる)、配列長の増加を抑えながらランダム順配置による高速性を活かす手法を提案した。配列長を小さくできる子ノード数順に配置する手法に比べ、配列長が同等で約20倍の高速化を達成した。(I-2)細粒度の並列アルゴリズム。子ノード列の配置手順は、(a)子ノードがぶつからない位置を探す手続きと、(b)見つかった位置を確保する手続きの2つに別れ、かつぶつからない位置を探す手続き(a)がほとんどの時間を使っている(10000:1程度)。(a)について並列化すると投機的となるが(他のプロセスが同じ場所を見ている可能性)、(b)の手続きで排他的に再確認することにより破綻させないアルゴリズムを開発した。ダブル配列を単純に分割しそれぞれを並列に構築する単純な手法に比べ、10億エントリーのモデルの構築時に、約2倍の高速化を達成した。【II.ダブル配列言語モデルのさらなる圧縮】これまでノードの子ノードの配置場所探索を順方向(indexが大きくなる方)のみとしていた所を逆方向も探索し可能な限り逆方向に配置することで子ノード数の多いノードでもすでに配置された配列の空き要素を埋めることができるようにする「双方向配置」手法を新たに考案した。この手法によって、10億エントリーのモデルに対して約30%のサイズ削減を達成した。また、副次的な効果として、モデル構築時間も約20%の削減を達成した。モデル構築の高速化については、当初の計画通りにランダム配置手法と細粒度並列化のアルゴリズムを提案し、それぞれ大幅な高速化を達成できることを確認した。ダブル配列のさらなる圧縮については、当初の計画にはない「双方向配置」手法を新たに考案し、これまで大きな圧縮率の劣化が確認されていた分割されたダブル配列言語モデルにおいても圧縮の劣化が起きにくいことを確認した。さらに、この手法はモデル構築の高速化も同時に達成しており、計画以上の成果があったと考える。2018年度に当初計画していたアイデアのおおよそ半分についてアルゴリズムの具体化と性能評価を終えたので、今後は残りの半分について検証を行うとともに、新たに考案した「両方向配置」手法の発展を考える。具体的には以下のような計画である。ようにsuffixベースの文字列マッチングアルゴリズムを用いれば配置に失敗したときの次候補へのスキップ幅を大きくできる。これを応用した高速化手法を開発する。(I-4)ダブル配列の分割構築手法。従来の分割構築手法は分割された各部分毎に独立にダブル配列を構築してきた。細粒度並列化アルゴリズムと組み合わせることにより、全体を1本の配列として管理しながら(最適配置を維持しながら)、分割による高速化を適用できるアルゴリズムの開発を行う。【II.ダブル配列言語モデルのさらなる圧縮】単語IDの最適付与を検討する。ダブル配列に挿入すべき子ノード配列中で他の子ノード配列の値とぶつかってはいけない場所は単語のIDによって変化する。圧縮率が高くなるような単語IDを付与する手法を検討する。現時点では、単語IDを単語の出現頻度順で付与するとランダムに付けた場合よりもはるかに圧縮率が高くなることが分かっている。単語出現頻度ではなく、元となるトライのエッジとして出現する回数の頻度順で単語IDを付与すると子ノード配列がよりコンパクトになりより高い圧縮率が得られると考えている。また、さらに子ノード配列のコンパクト性に基づいた指標を考案し、この指標を最適化する手法も検討する計画である。また、2018年度に考案した「双方向配置」の配置方法をさらに発展させる手法も検討予定である。【II.ダブル配列言語モデルのさらなる圧縮】

これまでノードの子ノードの配置場所探索を順方向(indexが大きくなる方)のみとしていた所を逆方向も探索し可能な限り逆方向に配置することで子ノード数の多いノードでもすでに配置された配列の空き要素を埋めることができるようにする「双方向配置」手法を新たに考案した。この手法によって、10億エントリーのモデルに対して約30%のサイズ削減を達成した。また、副次的な効果として、モデル構築時間も約20%の削減を達成した。モデル構築の高速化については、当初の計画通りにランダム配置手法と細粒度並列化のアルゴリズムを提案し、それぞれ大幅な高速化を達成できることを確認した。ダブル配列のさらなる圧縮については、当初の計画にはない「双方向配置」手法を新たに考案し、これまで大きな圧縮率の劣化が確認されていた分割されたダブル配列言語モデルにおいても圧縮の劣化が起きにくいことを確認した。さらに、この手法はモデル構築の高速化も同時に達成しており、計画以上の成果があったと考える。2018年度に当初計画していたアイデアのおおよそ半分についてアルゴリズムの具体化と性能評価を終えたので、今後は残りの半分について検証を行うとともに、新たに考案した「両方向配置」手法の発展を考える。具体的には以下のような計画である。ようにsuffixベースの文字列マッチングアルゴリズムを用いれば配置に失敗したときの次候補へのスキップ幅を大きくできる。これを応用した高速化手法を開発する。(I-4)ダブル配列の分割構築手法。従来の分割構築手法は分割された各部分毎に独立にダブル配列を構築してきた。細粒度並列化アルゴリズムと組み合わせることにより、全体を1本の配列として管理しながら(最適配置を維持しながら)、分割による高速化を適用できるアルゴリズムの開発を行う。【II.ダブル配列言語モデルのさらなる圧縮】単語IDの最適付与を検討する。ダブル配列に挿入すべき子ノード配列中で他の子ノード配列の値とぶつかってはいけない場所は単語のIDによって変化する。圧縮率が高くなるような単語IDを付与する手法を検討する。現時点では、単語IDを単語の出現頻度順で付与するとランダムに付けた場合よりもはるかに圧縮率が高くなることが分かっている。単語出現頻度ではなく、元となるトライのエッジとして出現する回数の頻度順で単語IDを付与すると子ノード配列がよりコンパクトになりより高い圧縮率が得られると考えている。また、さらに子ノード配列のコンパクト性に基づいた指標を考案し、この指標を最適化する手法も検討する計画である。また、2018年度に考案した「双方向配置」の配置方法をさらに発展させる手法も検討予定である。2019年3月15日に学会発表を行ったが、旅費の計算に誤差が生じたためその残額を繰り越すこととなった。
テキストの可読性を高める構造的書換えモデルの研究

本研究は、テキストによる情報伝達の高度化に向けて、可読性を高める構造的書換え法を明らかにすることを目的とする。従来の研究が単語数や文数などに着目するのに対し、文の並び方や論理構造などのテキスト構造に着目する。国民年金法の条項などを分析し、要件効果構造を明確にし機械的に書換えるという視点から構造的書換えの枠組みを決めた。同法の約300条項を対象に、元文、構造的書換え、形態素構造、要件効果構造などからなるコーパスを作成した。4段階からなる構造的書換え法を提案し、前半部に機械学習を適用し、実験により可能性を示した。可読性の被験者実験を行い構造的書換えの有効性及び問題点を確認した。本研究は、1次元制約のあるテキストによる情報伝達の高度化に向けて、可読性を高める構造的書換えモデルを明らかにすることを目的とする。ここで構造と言うのは、テキストにおける文の並び方、談話標識、論理的関係、並列性などに関する構造である。従来の可読性に関する研究はテキスト構造の捉え方が不十分であることから、本研究は構造的書換えに着目し構造的書換え法を明らかにする新しいアプローチに挑戦するものである。平成27年度は、計画に沿って、国民年金法の条項を対象に、構造的書換えの具体化やコーパス作成などを主に進めた。具体的には、構造的書換えの原則を考え、その説明書や手順書の検討、テキスト属性との関係の分析や注釈コーパスの作成、可読性評価のための被験者実験の検討を行った。この他、国民年金法以外に新聞の経済記事を対象として構造的書換えの可能性を検討した。これらの研究により構造的書換えが明確になり、今期以降の研究の展開が可能になる。構造的書換えの明確化は、報告者らが過去に人手で行った国民年金法の書換え(島津明、国民年金法の構造的書換え、JAIST Press、2009)を手がかりに、様々な可能性を検討した。過去に行った被験者実験の結果を考慮し、機械化を目指す立場から、形態素構造や構文構造を踏まえた構造的書換えを基本とすることにし、構造的書換えの説明書や手順書を作成した。手順書に基づいて、研究協力者が国民年金法の条項を書換え、注釈コーパスを作成した。本研究では、テキストをどのように構造的に書換えるか明確にし、テキストを構造的に書換えたコーパスを作ることが基本となる。これがあって、構造的書換えの自動化や可読性の評価ができる。本研究の1年目は、この構造的書換えの明確化とコーパスの作成が主である。コーパスは目標の7割程度を作成した。構造的書換えの明確化では、様々な検討に基づいて構造的書換えの原則を考え、その説明書や手順書に従って、研究協力者が国民年金法の第2章から第6章の7割の条項を書換え、注釈コーパスを作成した。注釈コーパスは、元条項と書換え結果からなり、それらには、語分割情報、主題、要件、効果などの付加情報が加えられている。構造的書換えを明確化するために、要件効果構造などの論理的骨子が論理記号により陽に分かるようにするスタイル、テキストを囲む枠やアンダーラインなどの図形を利用するスタイル、長い句を記号により置き換え、主文の論理的骨子が簡素にするスタイル、重要部分とそれ以外のフォントの大きさを変えるスタイル、重要部分の主辞を太文字にするスタイル、これらの組み合わせなどを検討した。幾つかの条項にこれらのスタイルを適用し、読みやすさを研究協力者とともに評価し、過去に行った被験者実験の結果も参考にして、コーパス化する構造的書換えの基本を決めた。従来の可読性に関する研究はテキスト構造の捉え方が不十分であるとの立場から、本研究は主に法律条項を対象に構造的書換えに着目して構造的書換え法を明らかにする新しいアプローチに挑戦するものである。平成28年度は、前年度に引き続き、国民年金法の条項を対象に、構造的書換えの枠組みをさらに明確にし、具体的に構造的書換えを行い、コーパス作成を行うとともに、構造的書換えの自動化の検討などを行った。構造的書換えの枠組みについては、平成27年度に基本を決めた。具体的には、本研究の代表者らが過去に人手で行った国民年金法の書換え(島津明、国民年金法の構造的書換え、JAIST Press、2009)を手がかりに、様々な可能性を検討し、過去に行った被験者実験の結果を考慮し、機械化を目指す立場から、形態素構造や構文構造を踏まえ、条項の要件効果構造的を基本とした。平成28年度は、対象条項を広げてテキスト分析をさらに進め、構造的書換えの枠組みをより明確にした。具体的には、様々な条項表現に対応して、埋め込み文や長い名詞句を記号で置き換えることなどにより長文へ対処する書換えをより明確化した。個別の言語表現についても分かりやくする書換えをより明確化した。このような枠組みに基づき、平成27年度に行った分と合わせて、国民年金法の主要部分である第1章から第9章について、コーパスを作成した。

自動化については、構造的書き換えのベースである要件効果構造の要素の認識に関して、深層学習の適用を試み、有望な結果を得た。本研究では、テキストをどのように構造的に書換えるか明確にし、テキストを構造的に書換えたコーパスを作ることが基本となる。これがあって構造的書換えの自動化や可読性の評価ができる。平成28年度は、前年に分析しなかった条項についても、構造的書換えを試み、コーパスの作成を進め、枠組みをより明確にし、平成27年度に分析した部分の見直しも行い、目標のコーパスを作成した。法律条項以外の対象は、経済記事について見出しを手掛かりにした構造化を検討した。構造的書換えでは、分析対象を広げ、元文の形態素構造や構文構造を基本としつつも、条項の要件効果構造を分かりやすくし、個別の言語表現を簡素化する枠組みをより明確化した。具体的には、条項の要件効果構造については、長文を避けること、適当に改行すること、数式を利用することなどによる書換えを一層明確化した。言語表現の簡素化については、対象の言語表現を増やし言語表現の書換えを一層明確化した。書換えは書換え規則として表現され、現時点で約80ある。注釈コーパスは、平成27年度に続き研究協力者とともに作成し、平成27年度分と合わせると、国民年金法の主要部分である第2章から第9章をカバーする。構造的書換えの自動化は、手続き的方法と機械学習による方法の研究を進めた。手続き的方法については、これまでの分析に基づいて条項の言語的特徴と構造的書換えの関係の体型化が必要である。機械学習による方法については、構造的書き換えのベースである要件効果構造の要素の認識に深層学習の適用を試み、有望な結果を得た。具体的にはベトナムのビジネス法を対象に幾つかの方法を取り上げ、recurrent neural networkによる方法が最先端の結果と遜色ないことを示した。本研究は、1次元制約のあるテキストによる情報伝達の高度化に向けて、可読性を高める構造的書換え法を明らかにすることを目的とする。構造と言うのは、テキストにおける文の並び方、談話標識、論理的関係、並列性などに関する構造である。従来の可読性に関する研究に対してテキストの構造面から捉える点に特徴がある。国民年金法の条項を主な対象に分析して、構造的書換えの枠組みを定め、条項の構造的書換えのコーパスを作成した。条項を構造的に書換える変換法を明確化するとともに、構造的書換えコーパスを用いて、可読性を評価する被験者実験を行い、有効性や問題点を明らかにした。構造的書換えの変換法については、前期に決めた構想的書換えの枠組みに基づき、4段階からなる方法を提案した。条項の構造的書換えの枠組みは、条項の要件効果構造の明確化、節への分割、標準的な言い回しへの置き換え、構成素から構造的書換えへの変換からなる。第1段と第2段については、深層学習に基づく方法を提案し、構造的書換えコーパスを利用して実験を行い、第1段は約80%、第2段は約85%程度の精度を得た。第3段、第4段については、類似の言語表現を標準化する規則をまとめるとともにアルゴリズム化を検討した。被験者実験については、被験者が元文または構造的書換えの条項を読んで条項に関する質問に回答のテキストを入力し、回答時間を計測する実験を行った。質問は7つ、被験者は元文、構造的書換え、各12名である。構造的書換えは上記コーパスの一部である。統計的検定により、解答時間に有意差がない場合が4、構造的書換えが速い場合が2であった。不正解は、元文が15、書換えが13あった。
iPS細胞と点変異修復技術を融合させたアミロイドニューロパチーの肝細胞置換療法

平成21年度から23年度にかけて、家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)の肝移植に変わる根治療法を開発するために、FAP患者およびヒト異型TTR(ATTRV30M)遺伝子を組み込んだトランスジェニックマウスの皮膚より採取した線維芽細胞からiPS細胞を作製し、single stranded oligonucleotides(SSOs)による点変異修復を活用したFAP1の肝細胞置換療法の可能性の検討を行った。今後は、本細胞を用いたFAPの病態解析、遺伝子変換効率の向上、我々が開発したトランスジェニックラットを用いたin vivoの肝細胞置換療法研究に移る予定である。家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)は、肝臓から産生される遺伝的に変異を起こしたトランスサイレチン(TTR)により起こる予後不良の疾患である。このため治療法として肝移植が確立されているが、これにはいくつかの問題点がある。そこで患者からFAP患者から得られた皮膚線維芽細胞をin vitroでiPS細胞化し、single stranded oligonucleotides(SSOs)を用い、異型TTR遺伝子を正常化した後、これを肝細胞に分化させ、肝臓などのTTR産生臓器から異型TTRの産生を抑制させることを最終目的として研究を行った(FAP患者の線維芽細胞をまず遺伝子組み換えを誘起した後、iPS細胞化しこれを遺伝子変換する方法の可能性も検討する)。本年度は、FAP患者ATTR V30M遺伝子を導入したトランスジェニックマウスATTR V30Mを用い、肝細胞を採取し、iPS細胞化を試みたところ、これに成功し、TTRの分泌も確認された。さらに、FAP患者ATTR V30Mの皮膚線維芽細胞および肝移植時に採取された細胞をセンダイウイルスなどを用い、iPS細胞化を試みたところ、これに成功した。これらの細胞はヘテロな遺伝子を持つ細胞であるため、次年度はこれを用いて、産生されたTTRのアミロイド形成能を検討すると共に(これまで大腸菌などを用いて得られた細胞はホモの異型TTRを産生する細胞であるため本細胞は、実際の患者で起こるアミロイド形成機構を解析するツールとして価値がある)、アテロコラーゲンに包埋したSSOsでTTR遺伝子の正常化を図り、組み替ったiPS細胞をセルソーターで分別し、これを肝細胞に分化させる予定である。家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)では、肝移植が現在唯一の治療手段となっているが、これにはいくつかの問題点がある。そこで患者からFAP患者(FAP ATTR V30M, ATTR Y114C)から得られた線維芽細胞、および肝細胞を採取し、iPS細胞化した。本年は、本細胞を用いて、肝細胞に分化させた後、機能解析を行ったところ、TTRの発現(アルブミンはこれに遅れて発現する)はごく早期から認められ、本細胞が肝細胞として利用できることが判明した。本細胞は、ヘテロ接合体のFAP患者から採取した細胞であるため、これをアテロコラーゲンで包埋したsingle stranded ohgonucleotides (SSOs)で遺伝子変換を行ったところ、約1-2%の遺伝子変換が認められた。本年度は、FAP患者の細胞を安定してiPS細胞を介し、肝細胞に分化させることが出来るようになり、遺伝子変換も低率ながら可能になったことから、この系を用いて、肝細胞置換療法に向けて、確かな展望が開ける状況が得られた。次年度はこれを用いて、産生されたTTRのアミロイド形成能を多角的に検討すると共に(これまで大腸菌などを用いて得られた細胞はホモの異型TTRを産生する細胞であるため本細胞は、実際の患者で起こるアミロイド形成機構を解析するツールとして価値がある)、我々が開発したトランスジェニックラットを用いたin vivoの肝細胞置換療法研究に移る予定である。そこでFAP患者(FAP ATTR V30M, ATTR Y114C)の皮膚から採取した線維芽細胞をiPS細胞化し、FAPの肝細胞置換療法の可能性の検討ならびに細胞レベルでFAPの病態解析を行った。本年の研究結果から、FAP患者から樹立したiPS細胞は、健常人由来のiPS細胞と同様の肝細胞分化パターンを示すことが明らかとなり、本細胞が肝細胞への分化能を有していることが判明した。また、肝細胞の分化過程において、既知の肝細胞マーカー(アルブミンなど)の発現に比べTTRの発現はごく早期から認められ、肝細胞への分化後、異型TTRがmRNAレベルで発現していることが確認された。

本細胞はヘテロ接合体のFAP患者から採取した細胞であるため、これをアテロコラーゲンで包埋したsingle stranded oligonucleotides (SSOs)で遺伝子変換を行ったところ、低率ながらも遺伝子変換が認められ、iPS細胞の安定培養法の確立後、SSOsおよびsiRNA TTRなどの核酸を対象に様々な遺伝子導入法を用いた導入効率の改善を行った。さらに、マウスを用いたiPS細胞の移植実験を行い、細胞数は少ないながらも肝臓への生着が確認できた。本年度の結果から、FAP患者由来のiPS細胞を安定的に肝細胞に分化させることが可能となり、遺伝子変換および細胞置換も低率ながら可能になったことから、これらの系を用いて、肝細胞置換療法に向けて、確かな展望が開ける状況が得られた。今後は、本細胞を用いた異型TTRの細胞内挙動・アミロイド形成能の解析と共に(これまでの異型TTRの高発現細胞株はホモの異型TTRを産生する細胞であるため、ヘテロ接合体のFAP患者から採取した本細胞は実際の患者で起こるアミロイド形成機構を解析するツールとして価値がある)、遺伝子変換効率の向上、我々が開発したトランスジェニックラットを用いたin vivoの肝細胞置換療法研究に移る予定である。
月磁気異常に基づく月地殻古応力場の復元

月磁気異常の特徴を用いた月地殻古応力場の研究を行った。本研究で新たに開発したSVM法を適用し、月面上の全球磁気異常図を作成・公開した。多くの磁気異常は伸長した形状であり、伸長方位は表面の地形、地質と相関していない。したがって、伸長磁気異常は月地殻内の貫入岩に起因するものであり、かつ、伸長方位は約40億年前の月地殻応力場を記録していると考えられる。磁気異常伸長方位の全球的分布から、月の自転速度減少と自転軸移動に関連した応力場を推定可能なことを示した。(1)月面上の3成分を推定するインバージョンコードのチューニングを行った(Surface Vector Mapping; SVM)。予察時コードからの主な改良点は、動径成分から水平2成分を求めるプロセスにおいて、動径成分の水平勾配分布を考慮して精度を上げたことである。(2) KG及びLP各々の観測データにつき、強い磁気異常地域(月裏側South Pole-Aitken Basin北西部)と弱い磁気異常地域(月表側南半球南東部)を解析し、比較検討した。その結果、1度角程度まで両者が一致するパターンが得られ、解析法の信頼性を確認した。(3)強い磁気異常地域(South Pole-Aitken Basin北西部)につき、KGおよびLPデータセットの高度分布に相補性があることから、両方のデータセットを合わせて解析した。その結果、より詳細な月面磁気異常図を得られた。(4) 15度×15度の領域で区分した月全球に対し、0.2°グリッドの広域マッピングを行った。次にそれらの広域図を接続し、月全球の月面磁気異常図を作成した(投稿準備中)。さらに、月面動径成分を用いて、磁気異常の球関数展開(最大450次)を行い、SVM法の結果と比較した。主成分分析の結果、両者とも全体としてはほぼ等しいパターンになるものの、球関数展開法では高次項打ち切りによるGibbs現象が現れていて、人工的なパターンが付加されてしまうことがわかった。このGibbs現象は、月磁気異常が1-3度の幅を持つ細かな構造でピークが立っていることに由来しており、球関数展開法よりもSVM法が適していることがわかった。平成26年度の研究において、KaguyaおよびLunar Prospectorの月磁場観測データを用いて、月裏側South Pole-Aitken (SPA)盆地の北西地域、及び月表側南東部地域の観測データを解析し、次の成果を得た。(1)SPA盆地の北西地域は強い磁気異常群が存在する地域(30km高度で15nT以上)であり、月表側南東部地域は弱い磁気異常地域(30km高度で5nT以下)である。磁気異常の線状構造を定量的に扱う方法として、月面磁気異常3成分マッピング法(Surface Vector Mapping; SVM法)による水平成分から偏角を求め、ローズダイアグラムに投影することを行った。その結果、SPA盆地北西部は2ないし3つの偏角集中方位が見られ、月表側南東部地域では北西・南東方位の偏角集中が見られた。このことから、平行性の高い線状磁気異常の存在が示された。(2)SVM法による高空間分解能磁気異常分布と、月地質図、月地形図とをS上記2つの地域で比較し、一部を除きほとんど相関がないことがわかった。このことから、月磁気異常の磁化ソースは表面物質ではなく月地殻内部の物質であると推定され、貫入岩である可能性が示唆された。さらに、線状重力異常と比較したところ明確な対応はなく、ソース深度の相違があること可能性を示した。(3)SVM法により全球の磁気異常月面マッピングを行い、線状磁気異常構造、磁化ソースについて検討し、国際誌へ投稿中である。(4)月の磁気異常から磁化方位さらに磁極を求めたところ、磁極が2つの地域に集中することがわかった。このことは、月の双極子磁場があり、月地殻が自転軸に対して相対的に数十度回転したことを示唆する。平成27年度の研究において、KaguyaおよびLunar Prospectorの月磁場観測データを用いて、月磁気異常のグローバルマッピングを行い、次の成果を得た。(1)全磁力最大値はCA地域の磁気異常にあり、700nT以上である。一方、雨の海、東の海地域ではゼロに近い。(2)月磁気異常の全体的な特徴として、細長く伸びていることがあり、幅は約2度である。(3)従来の研究で指摘されたクレータにおける消磁効果が、SVM磁気異常図ではより明瞭に見え、クレータ半径の1-2倍程度の範囲である。(4)33ー35億年前の年代が推定されているクレータをSVM法で解析した結果、いくつかのクレータには中央磁気異常がある。磁気双極子近似で磁化を推定し、月磁極を計算すると3つの地域にまとまる。(5)従来の研究で指摘されていうように、顕著な高アルベド地域と磁気異常は月表面磁気異常図でもよく対応する。ライナーガンマ磁気異常の詳細検討と他地域の磁気異常から、表面磁場の伏角が水平に近い場所に、高アルベド地域が分布することがわかった。(6)伸長磁気異常は、ばらばらに分布しているのではなく、系統的な方向性を持っている。このことは、岩脈など貫入岩が磁気異常ソースとして考えられ、約40億年前の月古応力場を記録していることが示唆される。

月磁気異常の特徴を用いた月地殻古応力場の研究を行った。本研究で新たに開発したSVM法を適用し、月面上の全球磁気異常図を作成・公開した。多くの磁気異常は伸長した形状であり、伸長方位は表面の地形、地質と相関していない。したがって、伸長磁気異常は月地殻内の貫入岩に起因するものであり、かつ、伸長方位は約40億年前の月地殻応力場を記録していると考えられる。磁気異常伸長方位の全球的分布から、月の自転速度減少と自転軸移動に関連した応力場を推定可能なことを示した。交付申請書に記載した平成26年度計画事項をほぼ達成した。地球惑星電磁気学計画に特に変更無く、当初の方針に沿って続行する。交付申請書に記した平成25年度計画事項(1)-(4)を全て達成した。投稿論文の掲載料を2014年度内に請求される可能性があったが、2015年度に持ち越したため。計画に特に変更なく、当初の方針に従って続行する。主な使用計画は、次の通りである。(1)国際会議参加旅費(アメリカ・サンフランシスコ、25万円×2)50万円、(2)論文掲載料(オープンアクセス)30万円。今年度に雇用した研究員が中途で異動となったため、人件費が少なくなった。主な使用計画として(1)国際会議参加旅費(アメリカ、サンフランシスコ:25万円×3名=75万円)、(2)国内学会参加旅費(長野県松本市:5万円×3名=15万円)、(3)物品費(45万円)、(4)その他(論文チャージ等:20万円)、(5)間接経費(42万円)を予定している。
教育補助政策が世代間階層移動、所得格差、そして経済成長に与える影響

教育補助政策は熟練労働者数を増加させ、賃金格差を縮小させることがわかった。シミュレーション分析によって、教育補助政策は上方移動(低収入の親の子供が高等教育を受け、将来熟練労働者になるケース)を促すことがわかった。また、所得再分配政策についても同様に分析した結果、シミュレーション分析によって、再分配政策は格差を縮小させるが、下方移動(高収入の親の子供が高等教育を受けず、将来未熟練労働者になるケース)を促すため、熟練労働者数を減少させる可能性があるとわかった。以上より、再分配政策よりも教育補助政策のほうが、格差の縮小と経済成長の実現という点で望ましい政策であることがわかった。本研究の目的は、教育補助政策が、世代間階層移動、所得格差、そして経済成長に与える影響について動学的に分析することである。平成25年度の主な研究計画は、本研究の基礎となる理論モデルを構築することであった。理論モデルの構築は、世代間階層移動を動学的に分析している代表的な先行研究のモデルに教育補助政策を導入する形で進めた。その結果、教育補助政策が経済成長を促進し、所得格差を縮小させることを理論的に示すことができた。また、教育補助政策が世代間階層移動に与える影響については数値解析を用いて分析を行った。その結果、教育補助政策が上方移動(低収入の親の子供が高等教育を受け、将来高収入の職に就くケース)を大きく促すことによって、経済成長の促進と所得格差の縮小をもたらすことが明らかになった。上方移動を促すことによって経済成長の促進と所得格差の縮小を実現するという点で教育補助政策が有益な政策であることがわかったが、それだけではなく他の政策と比較してより望ましい政策であるかどうかについても検証する必要がある。そこで、今後の研究の展開として、所得再分配政策が世代間階層移動、所得格差、そして経済成長に与える影響についても分析し、得られた結果を教育補助政策の場合と比較する。所得再分配政策よりも望ましいことがわかれば、教育補助政策の重要性がさらに高まると考えられる。世代間階層移動を理論的に分析している先行研究において、教育補助政策が経済に与える影響を動学的に分析した研究はほとんど存在しないため、本研究で得られた結果は当該分野における新しい結果であり、それゆえ重要な結果であると考えられる。また、成長戦略として教育補助政策が重要な政策であることを示している点で意義のある研究成果だと考えられる。本研究の目的は、教育補助政策が社会階層の流動化、所得格差の縮小、そして経済成長を実現することができるかどうかを明らかにすることであった。また、平成26年度の研究実施計画は、平成25年度において構築した理論モデルから得られた結果をより明白にするために、シミュレーションソフトを用いて分析を行うことであった。平成25年度では研究が順調に進み、本来平成26年度に行う予定であったシミュレーション分析を前倒しで行うことができた。そのため、平成26年度では、研究をさらに進めるために、所得再分配政策の影響を分析し、教育補助政策と比較するという研究を行った。その結果、教育補助政策は上方移動(低収入の親の子供が高等教育を受け、将来高収入の職に就く)を促し、所得格差の縮小と経済成長の促進を実現することができるが、所得再分配政策は所得格差を縮小させるが、下方移動(高収入の親の子供が高等教育を受けず、将来低収入の職に就く)を促してしまうため、経済成長を阻害してしまうことがわかった。したがって、格差の縮小と経済成長の促進という観点からみた場合、教育補助政策のほうが所得再分配政策よりも望ましい政策であることがわかった。本研究の重要性は、教育補助政策と所得再分配政策が社会階層、所得格差、そして経済成長に与える影響を動学的に分析し、これら二つの政策を比較していることである。同様の分析をしている先行研究としてSchneider(2010)などがあるが、動学的に分析している研究はほとんどない。マクロ経済学平成25年度の達成目標は、本研究の基礎となる理論モデルを構築することであった。現在、モデルの構築は終わり、当初平成26年度に行う予定だった研究計画を前倒しで行っている。したがって、研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。今後の研究の推進方策として、まず、最新の世代間階層移動・所得格差・経済成長及び教育補助政策関係の研究書籍を購入し、分析の参考にする。そして、途中経過を含めた研究成果を学内外の研究会で発表し、研究の方法や進むべき方向について、より多くの研究者の方よりご意見・ご批判を頂きながら研究を続ける。
褐虫藻とサンゴの細胞共生の成立・維持・破綻に関する微細形態学的研究

サンゴ-褐虫藻の共生系の成立、維持、破綻における微細構造を明らかにした。細胞の膜系を明瞭に観察できる適切な化学固定法および凍結固定法を開発した。共生系の破綻は短時間の高水温処理で誘導され、胃層組織中の褐虫藻を含まないサンゴ細胞が先ず自己消化し、それに続いて褐虫藻を含むサンゴ細胞が胃層から脱落した。加圧凍結法および凍結割断法により、サンゴ細胞内で共生膜に包まれた褐虫藻の表層周辺構造と分裂前後の形態変化を明らかにし、褐虫藻の嬢細胞のサンゴ細胞への分配により共生系を維持する機構の存在を示した。発生初期のサンゴは自由遊泳する褐虫藻をポリプの胃腔へ誘引し、胃層細胞内に取り込むことで共生系が成立した。本研究目的はサンゴ-褐虫藻の共生系の成立、維持、破綻における微細形態を明らかにすることである。前年度では、サンゴ-褐虫藻の共生系が維持される機構として,サンゴ細胞内で分裂する褐虫藻の微細構造の変化を明らかにした。本年度は主にサンゴ-褐虫藻の共生系の破綻の過程に注目し,短時間の高水温処理がサンゴおよび褐虫藻の細胞微細構造に及ぼす影響を明らかにした。高水温処理によるサンゴ組織の微細構造変化には2つの様式があった。1つはサンゴ外側の皮層組織(褐虫藻と共生しないサンゴ組織)の空胞化に続いて内側の胃層組織(褐虫藻と共生するサンゴ組織)が崩壊する様式であり,高水温処理後数時間で,まず皮層細胞に液胞が出現した。液胞は皮層細胞のほとんどの体積を占めるほどに拡大し,それに伴って細胞小器官が崩壊し,皮層細胞は細胞周縁部にのみ薄い細胞質が分布する空胞化した形態になった。その結果,皮層組織は薄い細胞質が網目のようにつながったスポンジ状の構造を呈した。その後,細胞の空胞化は胃層組織に進行したが,空胞化は褐虫藻を含まない胃層細胞で顕著であった。褐虫藻を含む胃層細胞は周りの空胞化した胃層組織から脱落した。高水温処理によるサンゴ組織の微細構造変化のもう1つの様式では,皮層組織は影響を受けず,胃層組織が崩壊した。高水温処理後数十分で,褐虫藻を含まない胃層細胞に電子密度の高い物質を含む多胞体が多数現れ,多胞体をもつ細胞の細胞質のほとんどは消化された。細胞質が消化された細胞が崩壊し,隣接していた細胞組織が断片化した結果,褐虫藻を含む胃層細胞が胃層組織から脱落した。2つの様式ともに,褐虫藻の細胞微細構造の変化は観察されなかった。短時間の高水温処理は褐虫藻を含まないサンゴ細胞の空胞化または崩壊を誘導し,それによってサンゴ-褐虫藻の共生系の破綻をもたらすことが明らかになった。初年度では、サンゴおよび褐虫藻の細胞・組織を適切に保存する種々の固定法を検討し、サンゴ組織中の褐虫藻の共生部位と共生構造を明らかにし、サンゴ細胞内で分裂する褐虫藻の微細構造の変化について新たな知見を得た。過マンガン酸カリウム固定法により、褐虫藻がサンゴの胃層細胞内のみに限定して共生することが明らかになった。急速凍結置換固定では、共生褐虫藻は、原形質膜の内側に微小管で裏打ちされた扁平な小胞(アンフィエスマ小胞)が分布する渦鞭毛藻類特有の細胞外被をもつが,原形質膜の外側には,褐虫藻細胞を取り囲む連続する2枚の膜様構造(外側から膜様構造1,膜様構造2)が存在し、それら膜様構造1と2の間に膜断片の積層構造が所々で観察された。さらに、膜様構造1はサンゴの食胞膜由来と考えられる生体膜であるのに対し,膜様構造2は生体膜ではないことがフリーズフラクチャー法によって明らかになった。サンゴ細胞内で褐虫藻が細胞分裂するとき、褐虫藻の細胞質分裂が完了後,膜様構造2が細胞質分裂面に向かって貫入してそれぞれの娘細胞を取り囲んだ。その後,膜様構造1が分裂面に向かって貫入し始め,最終的に,膜様構造1および2に囲まれた2つの娘細胞が1つのサンゴ細胞の中に存在した。褐虫藻を取り囲む膜様構造が狭窄・分離することが共生褐虫藻の細胞分裂に特有の現象であることが判明した。