hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
iPS細胞誘導因子を用いた受精前後における全能性獲得機構の解明

まず、受精前後における4因子のmRNAの発現を調べたところ、すべての発現を検出できたが、Oct3/4とc-Mycの発現量が多いことが示唆されたため、まずこの2つの因子に着目して研究を行うことにした。次いで、免疫染色法により、Oct3/4とc-Mycのタンパク質の局在を調べたところ、いずれも受精直後の1細胞期胚で核内への強い局在が認められた。次いで、Oct3/4のsiRNAを作成し、これを成長卵に顕微注入して発現抑制を行ったところ、2細胞期への分裂が阻害され、1細胞期で発生を停止していた。さらにこれらの胚では、1細胞期に発現する遺伝子の発現量が低下していることが明らかとなった。受精前の卵は生殖細胞として最終分化した状態にあるのに対し、受精後の胚はどのような細胞にも分化できる全能性を有している。また分化した体細胞の核を未受精卵あるいは受精直後の胚の細胞質に移植することによって作成された体細胞核クローン胚は、全能性を獲得している。このように受精前後の卵あるいは胚の細胞質中には、分化した細胞核を全能性のあるものに変換する因子が存在するものと考えられる。一方、近年、分化した体細胞に4つの因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc)を強制発現させるだけで、多能性を持つ胚性幹細胞様の細胞に変化させることができることが示された。そこで本研究では、これら4つの因子の受精前後における全能性獲得機構への関与を明らかにすることを目的とした。本年度はまず、4つの因子の受精前後における発現について調べた。その結果、RT-PCRではすべての発現を検出できたが、Oct3/4とc-Mycの発現量が多いことが示唆されたため、まずこの2つの因子に着目して研究を行うことにした。免疫染色法により、これらのたんぱく質の局在を調べたところ、いずれも受精直後の1細胞期胚で核内への強い局在が認められた。特に、Oct3/4は受精後に著しく核局在が増加することから、まずOct3/4のsiRNAを作成し、これを成長卵に顕微注入し、in vitroで卵成熟させた後に、受精後の発生への影響を調べた。その結果、siRNAによりOct3/4のmRNAは分解され、受精後のタンパク質の核局在は著しく減少していた。そしてこのような胚では、2細胞期への分裂が阻害され、1細胞期で発生を停止していた。今後は、どのような機構で分裂停止が起こっているかを解析することで、Oct3/4のリプログラミングへの関与を明らかにしていく予定である受精前の卵は生殖細胞として最終分化した状態にあるのに対し、受精後の胚はどのような細胞にも分化できる全能性を有している。昨年度の結果より、4つの山中因子のうちOct3/4とc-Mycの発現量が受精前後に多いことが明らかとなった。そして、まずOct3/4の発現をRNAiで抑制したところ、受精後の発生が阻害された。そこで本年は発生停止の原因を解明するため、RNAiでOct3/4の発現を抑制された胚での胚性遺伝子発現(Zygotic genea ctivation : ZGA),を調べた。その結果、ZGA遺伝子の発現量が低下しているものが見られた。この結果は、Oct3/4が受精後の遺伝子発現リプログラミングに関与していることを示唆するものである。さらに、発生を停止した胚の染色体を詳細に調べた結果、微小染色体が多くの胚にみられ、Oct3/4が染色体分配にも関与していることが示唆された。以上の結果は、これまでほとんど明ちかにされていなかった受精後の遺伝子発現プログラムのメカニズムについて分子レベルでの解明に大きく寄与するものと考えられる。
北極海表層の窒素栄養塩の時間変動とその要因の解明

北極海の一次生産量は、窒素栄養塩の供給量によって決まる。2週間の定点観測から、窒素栄養塩は夏季上層では常に低濃度であるが、渦の通過などによって短期的な供給があることが分かった。また、北極海中央部では窒素栄養塩は1年を通じて低濃度であったが、それにもかかわらず、春先に太陽光が入る時期から1か月程度にわたって一次生産のピークがみられた。つまり、窒素栄養塩が不足しているにもかかわらず、何らかの方法で一次生産が維持されていることが分かった。この一次生産への窒素栄養塩供給源は現段階では不明である。H26年度は、当初の計画通り、定点観測と広域観測を実施した。また、時系列採水器と各種センサーを取り付けた係留系2系を海盆域に設置した。まず、海洋地球研究船「みらい」による北極海における2週間の定点観測に参加し、窒素栄養塩およびプランクトン色素組成分析および顕微鏡観察用試料を採取した。観測の結果、表層水のリン酸塩およびケイ酸の濃度は比較的高いが、窒素栄養塩濃度は非常に低く、通常測定法では検出限界付近であることを確認した。今後、窒素栄養塩濃度のナノモルレベルでの測定を行い、詳細な変動を明らかにする。また、物理観測の結果やプランクトン試料の解析を行うことで、窒素栄養塩濃度変動と物理環境および生物環境との対応を明らかにする予定である。また、カナダ沿岸警備隊の砕氷船による広域観測に参加し、栄養塩の広域分布を調べた。同時に、CTD、XCTD、流速などの物理観測、溶存酸素、溶存無機炭素、アルカリ度、クロロフィル濃度、酸素同位体比などの多項目化学観測、ネットによるプランクトン採取、氷厚観測などの多角的な観測が行われた。同航海ではさらに、海盆域2点の表層付近に係留式の採水装置を設置した。また硝酸塩、クロロフィル、水温、塩分、濁度を測定するためのセンサーを併せて設置した。これらにより、1週間に1度の自動採水と継続的なセンサー観測を1年間継続することが可能である。H27年度9月に装置を回収し、採水された試料の栄養塩、塩分、アルカリ度、酸素同位体比などの測定およびデータの解析を行う予定である。H26年度の「みらい」による2週間の定点観測で採取した北極海水試料について、低濃度レベルの栄養塩測定を行った。北極海におけるナノモルレベルの栄養塩測定は本研究が初めてである。測定の結果、窒素栄養塩は夏季上層では一様に低濃度であり、リン酸塩にみられるような上層上部と下部の濃度差はみられないこと、渦の通過などにより一時的に窒素栄養塩が供給されることがあり、生物生産を促進していることなどが分かった。また、カナダの砕氷船による広域観測に参加し、化学成分の観測ならびに係留系の回収・再設置を行った。係留式の採水装置で採取された1年分の海水試料分析と他項目センサーのデータ解析を行った結果、まだ厚い氷におおわれている4月初旬から、表層の生物生産が急速に増加すること、1か月後には窒素栄養塩濃度が減少して生物生産は急速に衰退し、より栄養塩の豊富な下層での生産が始まることが明らかとなった。予定通りの観測を終え、試料分析ならびにデータ解析を順調に進めている。北極海カナダ海盆に時系列採水器と他項目センサーを設置し、通年の観測を実施した。南北の2側点のいずれも、表層に海氷が存在するにも関わらず、光の入り始める初春に生物生産が始まることが分かった。しかし、その開始時期とピークの時期は北の点よりも南の点で約1か月早かった。この差は、緯度による光量の違いでは説明できなかったことから、海氷厚や海氷密接度などの影響を受けたものと考えられる。春先の生物生産を支えるのは栄養塩であるが、夏季表層水では窒素栄養塩が枯渇しているため、何らかの方法で春までに窒素栄養塩を供給する必要がある。そこで、冬季の鉛直混合について調べるため、時系列採水器のサンプルの塩分と酸素同位体比を用いた解析を行った。その結果、南の点では結氷による塩分増加、北の測点では下層の水との混合による塩分増加がそれぞれ見られた。下層の水との混合は表層に栄養塩を供給することができるが、結氷のみでは栄養塩濃度は変化しない。つまり、同じような塩分増加がみられた場合でも、そのメカニズムによって表層への栄養塩供給が全く異なることが推察された。北極海カナダ海盆における冬季の混合や栄養塩供給について現場の化学データから解析した例はほとんどなく、本研究で得られた知見は今後の北極海における生物生産や物質循環の予測において重要なものとなることが期待される。予定通りの観測を終えることができた。H28年度もカナダの砕氷船航海に参加して広域観測を行うと同時に、係留系の回収を行い、試料分析とデータ解析を進める。

28年度が最終年度であるため、記入しない。化学海洋学H27年度もカナダ沿岸警備隊の砕氷船観測に参加して広域観測を行うと同時に、係留系の回収を行う。
非石綿化処理による石綿改質材料の生体影響評価

発がん性のある石綿の使用がほぼ全面禁止され、今後は石綿含有建材を用いた建物の解体により増加する石綿含有廃棄物の安全な非石綿化処理技術の開発と普及が緊急の課題である。しかし、これまでに、最も多く使用された石綿であるクリソタイルを非石綿化処理したフォーステライトなどの石綿改質材料について、動物実験による信頼性の高い発がん性評価は行われていない。そこで、本研究では、石綿による肺がん・中皮腫の発がん過程で重要な酸化的DNA損傷のバイオマーカーである8-hydroxydeoxyguanosine(8-OHdG)に注目し、石綿改質材料について気管内注入試験を行い、クリソタイルと比較評価を行うことを目的とした。動物実験は、フォーステライトおよび未処理のクリソタイル試料(陽性対照)について、一定量の生理食塩水懸濁液をラット気管内単回注入した。陰性対照群には生理食塩水のみを注入した。注入後、高速液体クロマトグラフィー電気化学的検出器(HPLC-ECD)法による肺組織中の8-OHdG濃度の変化、免疫染色による8-OHdG発現の変化を経時的に検討し、病理検索結果と比較した。投与後1.5年まで解析した結果、陽性対照のクリソタイルでは細気管支炎、肉芽腫などの病変および線維化巣の周囲の気道上皮や炎症細胞で8-OHdGの発現が認められ、肺組織中の8-OHdG濃度は投与後1.5年まで陰性対照に比べて有意に増加していた。一方、フォーステライトでは、炎症性変化が一過性に軽度みられ、8-OHdGの発現も一過性で弱く、肺組織中の8-OHdG濃度も陰性対照に比べて有意な増加はみられなかった。このことから、フォーステライトは発がん性のあるクリソタイルに比べて酸化的DNA損傷が一過性で軽度であることが示唆された。しかし、これまでに、最も多く使用された石綿であるクリソタイルを非石綿化処理したフォーステライト、繊維状シリカゲルなどの石綿改質材料について、動物実験による信頼性の高い発がん性評価は行われていない。投与後6ヶ月まで解析した結果、陽性対照のクリソタイルでは細気管支炎などの病変および周囲の気道上皮や炎症細胞で8-OHdGの発現が認められ、肺組織中の8-OHdG濃度は投与後6ヶ月まで陰性対照に比べて有意に増加していた。一方、フォーステライトでは、炎症性変化がわずかで、8-OHdGの発現は一過性で弱く、肺組織中の8-OHdG濃度も陰性対照に比べて有意な増加はみられなかった。

このことから、フォーステライトは発がん性のあるクリソタイルに比べて酸化的DNA損傷が一過性で軽度であることが示唆された。次年度は、他の酸化的DNA損傷マーカーを用いた検索、さらに繊維状シリカゲルについても同様に検討していく予定である。発がん性のある石綿の使用がほぼ全面禁止され、今後は石綿含有建材を用いた建物の解体により増加する石綿含有廃棄物の安全な無害化処理技術の開発と普及が緊急の課題である。しかし、これまでに、最も多く使用された石綿であるクリソタイルを焼成処理したフォーステライトなどの石綿改質材料について、動物実験による信頼性の高い発がん性評価は行われていない。そこで、本研究では、石綿による肺がん・中皮腫の発がん過程で重要な酸化的DNA損傷のバイオマーカーである8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)に注目し、石綿焼成改質材料について気管内注入試験を行い、クリソタイルと比較評価を行うことを目的とした。動物実験は、フォーステライトおよび未処理のクリソタイル試料(陽性対照)について、一定量の生理食塩水懸濁液をラット気管内単回注入した。陰性対照群には生理食塩水のみを注入した。注入後、高速液体クロマトグラフィー電気化学的検出器(HPLC-ECD)法による肺組織中の8-OHdG濃度、免疫染色による8-OHdG発現の変化を経時的に検討し、病理検索結果と比較した。昨年度から継続して、投与後1.5年まで解析した。その結果、陽性対照のクリソタイルでは投与後早期に生じた細気管支炎、肉芽腫などの病変だけでなく、投与後3ケ月以降はとくに線維化巣の周囲の気道上皮や炎症細胞でも8-OHdGの発現が認められた。肺組織中の8-OHdG濃度は投与後1.5年まで陰性対照に比べて有意な増加を示した。一方、フォーステライトでは、炎症性変化が一過性に軽度みられ、8-OHdGの発現も一過性で弱く、肺組織中の8-OHdG濃度も投与後1.5年まで陰性対照に比べて有意な増加はみられなかった。
強皮症線維化モデルマウスにおけるFcγレセプターIIBの役割の検討

全身性強皮症は皮膚および内臓諸臓器の線維化をきたすが、皮膚と肺の線維化は患者の生活の質と生命予後に強く関連するため、病態の解明と治療法の確立が課題である。IgGのFc部位と結合する受容体であるFcγRのうち、FcγRIIBは抑制型の機能を有する唯一のFcγRであり、免疫応答を負に制御している。一方、活性型FcγRに共通する構造としてFcR共通γ鎖(FcRγ)があるが、これらFcγRの線維化における役割は明らかになっていない。本研究ではFcγRIIBの発現を欠損したマウスとFcRγを欠損したマウスを用いて線維化におけるFcγRの役割を検討する。
表現型性と遺伝子型性が一致しないサクラマスの出現要因および維持機構の解明

本研究では、生殖腺から判別した性は雌であるにも関わらず、遺伝子解析による性判別は雄になる性が不一致になる個体の出現パタンおよび維持機構に関する研究を行った。その結果、不一致個体の分布は中国地方および東北地方の集団を解析したものの出現しなかったことから、北海道の日本海側にのみ現在は分布している個体であることが示された。また、不一致個体を用いた交配実験の結果、多くの遺伝的な雄個体が出現したことから常染色体上に遺伝子マーカであるGHYが転移した可能性が考えられた。さらに、リアルタイムPCRでGHYの遺伝子量を定量化することを試みているが、現在のところ技術が確立していないのが現状である。本研究では、生殖腺から判別した性はメスであるにもかかわらず、遺伝子解析による性判別はオスであるサクラマス個体の出現パターン、出現要因および維持機構を解明することを目的として行っている。当該年度では、中国地方で3河川、東北地方で2河川、北海道内において10河川の天然河川からサクラマスをサンプリングして、遺伝子解析並びに生殖腺から性判別を行った。その結果、北海道における日本海側の河川において不一致個体が出現したが、他の河川では性判別マーカーにおける不一致は確認されなかった。一方で、本州の河川では、これまで遺伝的性判別に用いていたマーカー(成長ホルモンの偽遺伝子)では性判別が出来ない個体が15尾出現した。考えられる要因の一つとして、近縁種であるアマゴとの交雑が考えられる。本プライマーは、アマゴでは性判別できないことがZhangら(2010)によって報告されていることから、近年多くの河川で放流されているアマゴが偶発的に天然河川に侵入して、交雑を起こしていることにより、性判別が行えなかった可能性が考えられた。また、FISH法を用いた不一致個体の出現要因の解明するため、最初に細胞培養を行っており、染色体標本の作製までは可能となった。その後、プローブを用いてハイブリダイゼーションを行ったが望ましい結果は現在得られていない。さらに交配実験による不一致個体の有利性を調べるために、交配させて個体を世話し続けることが必要であるが、当該年度では、今年度に行う実験のために使用する許可を頂いた。これまで北海道河川を中心に表現型性と遺伝子型性が一致しない個体を捕獲してきたが、稚魚期における不一致個体の出現割合に対して高い割合で繁殖期には出現することが示された。また、年度によってもその出現率が変化することから、不一致個体にとって好適な環境があることが示唆された。これらの結果は、Journal of Fish Biologyに投稿し、現在リバイスしている状況であり、近いうちに掲載される予定である。また、性が一致しない個体の多くは、表現型性が雌であるのに対し、遺伝子型性が雄であることがこれまで示されてきたが、26年度ではこれら個体の卵サイズに着目し、正常個体と比較分析を行った。その結果、正常な雌と大きな差はなく、支流内の物理的な環境である礫サイズなどによって卵サイズは大きく影響を受けていることが明らかになった。これらの成果は、第62回日本生態学会において発表を行った。さらに、研究協力者より送られてきた東北地方に生息するサクラマスの鰭を一部分析した結果、北海道の集団とは大きく異なることが示唆される結果が得られた。今後は、河川数を増やし、不一致個体の分布ならびにメカニズムについて詳細な分析を行いたいと考えている。これまで生殖腺および形態から雌であると判別したサクラマス個体の一部において、Y染色体上特異的な遺伝子マーカによって性判別すると雄個体である個体(不一致個体)が北海道の日本海側に流れ込む河川で多く出現することがこれまでの研究によって明らかになっている。平成27年度では岩手県および秋田県にてサクラマスの集団を現地でサンプリングし、表現型による性と遺伝子型による性を実験室にて調べた。約200個体を調べた結果、少なくとも本州の2個体群においては不一致個体は認められなかった。また、北海道ビシャベツ川に遡上してきた不一致個体を用いて人工授精を行い、それらの子供の遺伝子型による性判別を行った結果、遺伝子型性が雄である個体が雌個体よりも明らかに多く出現することが示された。このことから、マーカーとしている偽成長ホルモン遺伝子が常染色体上にも存在することが示唆された。そのため、リアルタイムPCR法を行い、一つの細胞に偽成長ホルモン遺伝子がいくつの場所にあるのかを調べる研究を行った。現在のところ確かな結果は得られてはいないものの、実験方法において改良を行い、遺伝子座数を数えることを試みている。さらには、表現型性と遺伝子型性が一致しない不一致個体が海洋期において成長が低下することがこれまで報告されているから、外洋での回遊履歴を明らかにするため耳石に含まれる元素(ストロンチウムおよびカルシウム)の濃度分析を行った。その結果、一致しない個体は他個体と異なった回遊を行っていないことが示された。現在、Journal of Applied Ichthyologyに投稿しておりマイナーリビジョンで査読中である。

さらに、リアルタイムPCRでGHYの遺伝子量を定量化することを試みているが、現在のところ技術が確立していないのが現状である。雌雄の性判別のマーカーとしているニセ成長ホルモン遺伝子(GHp)がどの染色体上に位置するのかを解明するため、染色体標本の作製に取り組んでいるが、思うように安定したサンプルが作れていないため、計画書に対してやや遅れている。今年度は海外の研究者の協力も得ながら、挑戦する予定としている。保全生態学今年度は、上記に示した染色体標本さらにはFISH法によりマーカの場所を特定することを急ぐ。また、全国的な不一致個体の分布調査のため、東北地方を中心に夏の期間に調査を行う予定である。さらには、不一致個体を用いた交配実験の子の性比および不一致個体の出現割を分析することから、どのようなメカニズムであるのかを解明する予定である。FISH法による出現要因の解明のため染色体標本を作成したが、プローブを用いたハイブリダイゼーションが昨年度はうまくできていないことから、やや遅れていると考える。原因としては、プローブの場所として選んだ塩基配列が適切ではないことが十分に考えられる。今年度は、海外の研究者に相談しながら新たな場所を候補として作成し、出現要因を解明したいと考えている。それ以外はおおむね計画通りであると考えられる。性判別マーカの位置を特定するためにFISH法を行う予定としていたが、染色体標本の作製に時間がかかってしまっているために一部の助成金を翌年度分とした。今年度は、本州においてもう少し広域にヤマメのサンプリングを行いたいと考えている。特に九州では、ほとんどの場所にて放流が行われていることから天然河川は無いと考えられるが、九州地方の中で放流されている河川を選び、不一致個体出現が全国的にどのようになっているのかを解明することを試みる。FISH法に関しては、プローブの開発のためカナダのFisheries and Oceans CanadaにおられるDevlin博士に共同研究の依頼を行い、既にサケ科魚類で行われているプローブの使用をお願いして実験を継続されたいと考えている。さらに、交配実験による不一致個体の有利性では、北海道水産試験場にて飼育する手配が出来ているため、今年度には交配を行いたいと考えている。今年度は、FISH法まで行い、染色体の位置を特定できるように、海外の研究協力者にも協力して頂きながら進めていく予定としている。当該年度では、プローブを用いたハイブリダイゼーションを多数行う予定であったが、現在のところ模索段階であるために多検体を行うことは出来ないと判断し、助成金を次年度に繰り越すこととした。今年度は、海外の研究者への協力依頼を行い、多検体を用いてFISH法を行う予定としていることから、繰り越した金額を使用する予定である。
クロロフィルを用いた自己集積型光応答ナノデバイスの構築

緑色光合成細菌の膜外アンテナ部=クロロゾーム中では、クロロゾーム型クロロフィル分子が自己会合することによって、アンテナ色素部を形成している。このクロロゾーム型クロロフィルのモデル分子として有効であることが判明している「3^1-ヒドロキシ-13^1-オキソクロリン亜鉛錯体」の7・8位に様々な置換基を導入して、その自己会合に対する効果を検討した。π共役系の官能基を導入しても、単量体の最長吸収波長帯(Qy帯)にほとんど影響を与えなかった。これは、7・8位がQy遷移と直交したQx軸上にあるためであると考えられる。一方、自己会合体では、大きな平面性を有する置換基において、約10nmのより大きな長波長シフトが見られた。そのような置換基が会合体内で効果的に相互作用して、超分子構造を安定化していることが判った。また、配位能のあるホルミル基を導入しても、自己会合体形成の邪魔にならないことが判った。ホルミル基の電子吸引性のために可視吸収スペクトルには大きな摂動を与えるので、新たな領域での吸収帯を有する自己会合体の構築が可能になり、光エネルギー収穫とエネルギー伝達の両機能に対しても、微妙な調整が行うことが可能となった。次に、光機能性界面デバイス構築のために、クロロフィル分子を固体界面に修飾することを試みた。クロロフィル分子に-S-S-基を導入し、その溶液を金板上にさらすことで、自己集積膜の調製を行った。S-Au結合に基づいて、クロロフィル分子が金上に修飾されたことが、化学反応性ならびに可視吸収スペクトルから判明した。3^1-ヒドロキシ-13^1-オキソクロリン亜鉛錯体の7、8位に様々置換基を導入して、その自己会合に対する効果を検討した。配位能のあるホルミル基を導入しても、自己会合体形成の邪魔にならないことが判った。ホルミル基の電子吸引性のために可視吸収スペクトルには大きな摂動を与えるので、新たな領域での吸収帯を有する自己会合体の構築が可能になり、光エネルギー収穫とエネルギー伝達の両機能に対しても、微妙な調整を行うことが可能となった。可視吸収スペクトルへの影響は、クロリン骨格への置換基導入よりも、テトラピロール骨格の共役度を変化させたほうが大きいことが知られているので、クロリン骨格よりも飽和度の高いバクテリオクロリン骨格の化合物と、不飽和度の高いポルフィリン骨格の化合物を合成した。いずれの化合物も、水酸基と配位性の中心金属とカルボニル基とが直線上に配列したときに、秩序正しい自己会合体を形成することが判明した。また、バクテリオクロリン型自己会合体では、従来のクロリン型に比べて低エネルギーの発光体となるが、ポルフィリン型自己会合体では、高エネルギーの発光体となる。従って、ポルフィリン型自己会合体では、新たなエネルギー需要体に、収穫した光を基にした高いエネルギーを与えることが可能であり、光デバイスとしての利用価値が高まった。光機能性界面デバイス構築のために、クロロフィル分子を固体界面に修飾することを試みた。S-Au結合に基づいて、クロロフィル分子が金上に修飾されたことが、安定性ならびに可視吸収スペクトルから判明した。
器物の「伝世・長期保有」・「復古再生」の実証的研究と倭における王権の形成・維持

本研究は、さまざまな器物の「伝世・長期保有」と「復古再生」の実態を考古学的に把握するとともに、弥生・古墳時代の王権の形成・維持と器物の生産・保有との関連性から、日本列島における古代国家形成過程を明らかにすることをめざすものである。そのため、1器物の「伝世・長期保有」を認定し、その保有主体を特定する方法を確立する、2器物の「復古生産」の具体的な様相を把握する、3「伝世・長期保有」および「復古再生」がいかなる歴史的意義を有するのかを異なる器物の様相の比較検討をとおして明らかにする。そのうえで、日本列島における「伝世・長期保有」および「復古再生」がいかに王権の形成・維持と関連するかを議論する。
動物レンチウイルスのリボソームフレームシフト効率を決定する機構の解析

レンチウイルスのpol遺伝子は、genomicsizeのmRNAの翻訳過程中、gag/pol重複領域内で、ある一定の頻度で翻訳フレームがgagからpolへと移動し(フレームシフト)、Gag-Pol融合蛋白として発現する。また、シフト部位下流で、mRNAが高次構造をとる必要があると考えられている。そこで、FIVのgag/pol間でのフレームシフトを昆虫細胞と哺乳類細胞で比較すると、いずれもmRNAのシフト部位下流の高次構造(pseudoknot)に完全に依存していた。一方、HIV-2のgag/pol間でのフレームシフトを、同様に両細胞系で解析すると、前者では、mRNAのシフト部位下流の高次構造に依存しないでgagからpolframeへシフトするのに対し、後者では、高次構造に強く依存してフレームシフトした。また、シフト配列のgagframeのUUAコドンのAを他の塩基と置換するとフレームシフト効率が異なったが、昆虫細胞と哺乳類細胞では、置換の影響は若千異なった。HIVのフレームシフトの機構としては、シフト配列(UUUUUUA)のgagframeをリボソームが解読中、リボソームのP部位がUUU-tRNA^<Phe>、A部位がUUA-tRNA^<Leu>のとき同時に5′側に1塩基滑るモデルが提唱されているが、以上の結果から、A部位のコドン-tRNAがフレームシフト効率を決定する要因の一つであると思われる。また、両細胞系でフレームシフト効率、下流構造への依存度が異なるのも、tRNAの量的、質的な違いによると考えられる。FIV,HIV-2で高次構造への依存度が異なるのは、シフト配列自身のシフトし易さ違いによると思われる。両ウイルスとも、ウサギ網状赤血球ライセ-トでの翻訳系でシフト部位近辺でリボソームの停止が特異的に認められたことから、高次構造はリボソームのscanningを遅延、停止する働きをすると考えられる。tRNA等の関与に関しては今後検討したい。
励起状態ダイナミックスのシミュレーションを可能とする量子分子動分学法の開発と応用

化石エネルギー資源の枯渇等環境問題の観点から、クリーンで安全なエネルギー獲得技術の確立が急務となっている。その中で、膨大なエネルギー源である太陽光エネルギーの有効利用技術は最も期待されており、そのキーテクノロジーとしての光触媒に注目が集まっている。一方、最近では計算化学が種々の触媒材料に適用され、触媒反応機構や被毒機構の解明に大きな成果を挙げている。しかし従来の計算化学は、実験的に理解されている現象の理論的解釈をその主目的としており、新規な触媒の開発に役立った例は殆どない。研究代表者らは計算化学にコンビナトリアルケミストリーの概念を導入した「コンビナトリアル計算化学」という新しい概念を提案し、実質的に役立つ計算化学による触媒設計を実現してきた。そのさらなる推進のため、従来の第一原理量子分子動力学法に比較し5000倍高速な新規高速化量子分子動力学法プログラムColorsの開発に成功している。研究代表者らは既に、上記Colorsプログラムを用いて、大規模系での静的励起状態の計算に成功している。本研究では、上記Colorsプログラムを有限温度下での励起状態ダイナミクス計算が可能となるよう拡張し、世界に先駆けて光触媒反応の大規模シミュレーションが可能な高速化量子分子動力学プログラムの開発に成功した。より具体的には、まず開殻系の取り扱いを可能とするため、α,β電子でハミルトニアンの対角要素がHartree-Fock-Roothaan方程式でのα,β電子に対するFock演算子の対角要素の差となるように拡張することで(非対角要素についても同様に拡張)、自己無撞着的な電子状態決定を行うことに成功した。次に、励起状態については、励起させる電子の軌道と励起後の軌道をあらかじめ指定し、その電子配置についての電子状態計算を行うことでその取り扱いを可能とすることに成功した。
ＨＬＡ遺伝子群の多様性と疾病解析

最新の多型解析技術を用いたゲノム全域関連解析(GWAS)や各々のHLA遺伝子の多型解析、連鎖不平衡・ハプロタイプ解析などを、最大規模の収集検体について実施することによって、ナルコレプシーなどの過眠症、B型およびC型肝炎ウイルス関連疾患、1型糖尿病、原発性胆汁性肝硬変、関節リウマチ、重篤な薬剤副作用であるスティーブンス・ジョンソン症候群などの各種免疫関連疾患の発症に関わるHLA遺伝子と非HLA遺伝子を多数特定し、またそれらの相互効果についても解析した。得られた知見により、疾患発症の分子機序の理解が大いに進んだ。本研究では、HLA領域およびゲノム全域における最新の多型解析技術を用いたゲノムワイド関連解析(GWAS)、各々のHLA遺伝子の多型解析、およびリシークエンシングを行い、ナルコレプシーなどの睡眠障害、肝炎などの感染症、1型糖尿病などの免疫関連疾患について病因HLA遺伝子および非HLA遺伝子を特定する。22年度は、ナルコレプシーに関連する真性過眠症において、既知リスク因子であるHLA-DRB1*1501-DQB1*0602ハプロタイプと、2009年に発表した新規リスク遺伝子TCRA(T細胞リセプターα)のリスクアリルの間に統計学的相互作用が認められた。また、ナルコレプシー患者血清中ではTRB2タンパクに対する自己抗体が高率に観察された。さらにスタンフォード大学グループとの共同研究によってナルコレプシーの新規リスク遺伝子P2RY11を発見した。この遺伝子も免疫担当細胞の増殖や走化性の制御に関わっており、以上の知見を合わせると、興味深いことに、ナルコレプシーなど過眠症の発症に自己免疫機序が関与していると推定された。一方、2008年に発表したゲノムワイド関連解析のデータを、バイオインフォマティクスと組み合わせて解析することにより、NFATC2、SCP2などの新たな感受性候補遺伝子を同定した。他の疾患に関するおもな成果:インドネシア人における結核とHLA遺伝子群の関連解析を行った結果、結核の再発と関連するHLA-B1802、抵抗性と関連するDRB1*1202を見いだした。また、B型慢性肝炎とHLA-DPB1/DPA1遺伝子が有意に関連することも確認した。平成23年度は、小児の1型糖尿病患者における詳細なHLA遺伝子群多型の解析結果、NK細胞受容体およびHLA遺伝子多型の組み合わせとマラリア感受性の関連解析結果、および関節リウマチについての大規模な多施設共同GWASの成果について論文発表した。また、日本人健常群試料について最新のSNP解析技術によるゲノムワイド多型解析およびHLA遺伝子群のタイピングを実施し、HLA領域のSNPハプロタイプとHLAアリルの関係・連鎖不平衡構造を解析するとともに、HLAに働く自然淘汰に関して興味深い結果が得られ、論文投稿中である。また、ナルコレプシー、1型糖尿病、インスリン自己免疫症候群、Stevens-Johnson症候群のゲノムワイド関連解析(GWAS)を実施し、HLA領域および非HLA領域において疾患と強く関連する候補SNPsを検出した。現在これらのreplication studyおよび第一義的感受性遺伝子の特定を実施中である。さらに、ゲノムワイドSNPアレイのデータよりCNV(コピー数変異)の解析法を確立し、ナルコレプシーについてゲノムワイドなCNV解析を行ったところ、興味深い結果が得られ、現在論文執筆中である。平成25年度は、B型肝炎ウイルスの排除や病態進展、およびスティーブンス・ジョンソン症候群(SJS)の発症についての多施設共同GWASおよびHLA遺伝子群の詳細な多型解析を実施し、新たな感受性遺伝子・アリルを同定して論文発表した。またSJSについてはin silico立体構造推定を行い、原因薬剤候補とHLA分子の結合性予測を行って論文発表した。関節リウマチに関する最大規模の国際共同研究にも参加し、100種類以上の感受性遺伝子を報告した。これらの成果により、発症・病態の分子機序について理解が深まり、また創薬のターゲットも見出された。また、ナルコレプシーについても最大規模のHLA遺伝子群多型解析を実施して新たな感受性アリルを見出すとともに、コピー数変異(CNV)解析により有意な関連を検出した。すでにGWASで同定した疾患感受性遺伝子(CPT1B)の機能検討により、risk SNPがナルコレプシー群のCPT1機能を有意に低下させること、またCPT1機能低下が臨床症状とも関連することを見出した。

自己免疫機序についての検討では、TRIB2自己抗体陽性の患者血清から精製したIgGを脳室内投与すると、マウスのオレキシン細胞の著減が観察された。ナルコレプシーの大規模検体収集を実現し、既知のDQB1感受性アリルDQB1*06:02に加えて新たな感受性アリルDQB1*03:02を同定するとともに、DQB1*06:02と抵抗性アリルDQB1*06:01あるいはDQB1*05:01のヘテロ接合体は抵抗性を示すことを明らかにした。拡大版ゲノムワイド関連解析(GWAS)も修了しており、新規の有望な関連遺伝子を見出している。さらに、HLA-DP遺伝子多型もナルコレプシー感受性と関連することを見出した。また、情動脱力発作を伴わないナルコレプシーについてHLA-DQB1遺伝子の多型を解析した結果、HLA-DQB1*06:02と有意に関連することを確認した。非HLA遺伝子の探索に関しては、真性過眠症のGWASにより、ゲノムワイドな有意水準を満たすSNPをCRAT遺伝子近傍に見出した。既に報告した疾患感受性遺伝子CPT1Bについては、ナルコレプシーおよび過眠症患者でCPT1活性を促進するL-カルニチンの効果を睡眠脳波で検証する臨床研究を行った。睡眠ステージ遷移確率を用いた解析でCPT1活性促進が特に睡眠後半にみられる結果が得られた。共同研究者の宮寺浩子は、HLA-DQタンパク質の安定性がHLA-DQA1アリルおよびDQB1アリルの組み合わせによって大きく異なることを見出し、この安定性が1型糖尿病などの自己免疫疾患の発症に機能的に関わることを提唱した。感冒薬に関連するStevens-Johnson syndromeについては、既に報告したHLA-A*02:06との関連を韓国人において確認するとともに、新たな感受性アリルB*44:03を検出し、インド人、ブラジル人において確認することができた。さらにGWASを実施することにより、新たな感受性遺伝子IKZF1を同定した。本研究では、HLA領域およびゲノム全域における最新の多型解析技術を用いたゲノムワイド関連解析(GWAS)、各々のHLA遺伝子の多型解析、およびリシークエンシングを行い、ナルコレプシーなどの睡眠障害、肝炎などの感染症、1型糖尿病などの免疫関連疾患について病因HLA遺伝子および非HLA遺伝子を特定する。平成24年度は、関節リウマチの発症、B型肝炎ウイルスの排除、および原発性胆汁性肝硬変の発症についての大規模な多施設共同GWASを実施し、それぞれ9種類、1種類、2種類の新たな感受性遺伝子を同定して論文発表した。これらの成果により、発症感受性や抵抗性の機序について理解が深まった。B型肝炎の感受性遺伝子であるHLA-DPがウイルス排除にも関わることがわかり、一方、原発性胆汁性肝硬変の発症にはTH1細胞およびB細胞の分化・増殖が関与すると推定された。さらに、日本人およびタイ人結核についてGWASメタ解析を実施し、1個の新規感受性遺伝子を同定して論文発表した。
死細胞から発信されるメッセージの制御に基づく移植免疫寛容誘導

本研究は、臓器移植における免疫寛容の誘導に対する関係も調べられ始めているが、未だその役割が十分に解明されていない「死細胞から発信されるメッセージ」に着目し、補助的役割を担う治療法の標的候補として検討する。本研究の目的は、死細胞由来の「自然免疫惹起物質」の臓器移植に対する免疫寛容誘導における役割と制御を明らかにする事である。そのために、死細胞由来の「自然免疫惹起物質」による「生体内での移植抗原特異的免疫制御環境の構築と、移植抗原特異的免疫寛容誘導法の確立」に対する検討を行う。移植臓器特異的免疫寛容を成立させる手技を樹立する。
FLT3リガンド/FLT3シグナルの着床における機能解析

本研究は、FLT3リガンド/FLT3シグナルの着床へ関与するメカニズムを明らかにし、その着床促進効果の有無について確認することを目的とした。マウスを用いて着床に関わる同シグナルの機能解析について以下のことを明らかにした。1着床に関わる各種細胞におけるFLT3リガンド、FLT3の経時的、空間的発現を検証し、同シグナルの標的細胞を明らかにする2同シグナルの胚着床促進作用の分子基盤を明らかにする3ヒト着床モデルを用いて子宮内膜とのクロストークを明らかにし、胚着床マーカーを定量し同シグナルの着床促進効果を評価する。本研究により、FLT3リガンド/FLT3シグナルの着床への関与の可能性を見出した。本研究は、着床促進作用を有する培養液の開発の臨床応用を目標に、着床におけるFLT3リガンド/FLT3シグナルの機能解析を行うことを目的としている。着床におけるFLT3リガンド/FLT3シグナルの機能解析を行う上で、まず細胞増殖作用について確認した。本実験は、最終目標である着床促進作用を有する培養液の開発において非常に重要であると考え、提出した研究実施計画に含まれていなかったが追加して行うこととした。具体的には、単一の2細胞期胚を拡張胚盤胞まで培養した後、FLT3リガンドを添加し培養した。その結果、FLT3リガンドの添加によって、拡張胚盤胞期胚における内部細胞塊の細胞数は増加した。一方、FLT3リガンドおよびFLT3阻害剤であるTCS359の添加により、細胞数の増加は認めなかった。さらに、FLT3リガンドおよびFLT3阻害剤(TCS359)の添加によりアポトーシスの発生は抑制されないことを確認した。以上より、FLT3リガンドは細胞増殖促進作用を有するが、アポトーシスの抑制効果は認めないことが示唆された。本年度は追加実験を行ったため、当初の研究実施計画を完遂することができなかった。これまでに申請者らは、FLT3リガンド/ FLT3シグナルの着床前期胚における胚発育促進作用について報告している(Nishijima et. al. JMOR, 2014)。さらに妊娠マウスの卵管および子宮においてFLT3リガンドの遺伝子発現は増加しており、同時期の着床前期胚においてFLT3の遺伝子発現が増加していることを明らかにしてきた。このことから臨床的にも着床を促進する培養液の開発を目指すことが可能であると考えた。本研究では、マウスを用いてFLT3リガンド/FLT3シグナルの着床へ関与するメカニズムを明らかにし、その着床促進効果の有無について確認することを目的とした。体外受精の成績向上のためには、胚の質の向上および胚の着床促進が必須である。FLT3リガンド/FLT3シグナルの着床への関与の可能性を見出した。本研究課題における生殖管由来の着床促進に関わるオートクライン、パラクライン因子を含むin vitroの培養液開発を目標に、マウスを用いて着床に関わるFLT3リガンド/ FLT3シグナルの機能解析について、以下のことを明らかにしてきた。着床促進作用を有する培養液の開発の臨床応用を目標に、着床におけるFLT3リガンド/FLT3シグナルの機能解析を行ことを目的として以下の項目について研究を行った。1着床に関わる各種細胞におけるFLT3リガンド、FLT3の経時的、空間的発現を検証し、FLT3リガンド/ FLT3シグナルの標的細胞を明らかにする。2マウスにおけるFLT3リガンド/FLT3シグナルの胚着床促進作用の分子基盤を明らかにする。3ヒト着床モデルを用いて子宮内膜とのクロストークを明らかにし、胚着床マーカーを定量することでFLT3リガンド/FLT3シグナルの着床促進効果を評価する。以上のことについて検討を行った。本年度は、研究実施計画に入れていなかった実験を追加したため、研究計画は完遂できなかった。そのため、エフォートを40%に上昇して研究計画の完遂に務めたい。生殖医療本年度に行った実験は前もって私費で物品を準備しており、予定していた物品費を消費しなかった。本年度施行予定であった実験計画が完遂できていないため、生じた次年度使用額は本年度施行予定であったが完遂できなかった実験に充てる。
野生シロイヌナズナの大規模解析から探る気孔制御によるC/Nバランスの最適化機構

シロイヌナズナエコタイプの大規模解析によって見いだした、低窒素条件で高成長を示すE244系統(独自の管理番号)について、その体内で起こっている生理学的・遺伝学的な変化を調べた。まず地上部および根に含まれる炭素と窒素の割合を測定した。その結果、標準系統のCol-0に比べて地上部の乾燥重量あたりの炭素含有率の増加傾向が見られた。これはE244では光合成能力が向上しているために、炭酸同化量も増加していることを指し示していると思われる。次に、育成培地中の窒素濃度を変えたときの、地上部のクロロフィル含量を測定した。Col-0では窒素十分条件に比べて、低窒素条件ではクロロフィル含量が少なくなっているのに対し、E244では低窒素条件のときでもロロフィル含量が多いことがわかった。この結果から、E244が低窒素条件でもクロロフィル量が十分にあるため、光合成を活発に行えることが示された。また、マイクロアレイおよびqRT-PCRによって、E244の根における窒素応答関連遺伝子の発現量をCol-0と比較したところ、硝酸輸送体、硝酸還元酵素、硝酸代謝関連転写因子等の遺伝子の発現が、低窒素条件においてCol-0に比べてE244で高くなっており、E244は低窒素条件において高い窒素吸収・同化能力を持つ事が示唆された。以上のことより、シロイヌナズナエコタイプE244系統が特徴的なCO2・窒素応答性を示すことが生理学的・遺伝学的にも確かめられた。この形質をもたらす主動遺伝子を同定することで、植物のCO2・窒素応答クロストークに関する新たな知見が得られると考えられる。さらにE244系統の詳細な表現型解析の結果、この系統でみられた低窒素条件における根の高成長は、地上部が受ける光が影響していることが明らかになった。よって今後は光・CO2・窒素応答のクロストークについても詳しく解析していく。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。まずシロイヌナズナエコタイプの窒素応答性の大規模解析を行うために最適な生育条件を探った。育成培地の組成、植物育成室の光条件、温度等を厳密に検討した結果、植物体が健康に生育する範囲内で、エコタイプ間の応答性の差が出る条件を見いだした。この生育条件を用いて、低窒素育成時のバイオマスを指標にして、シロイヌナズナエコタイプ集団の窒素応答性を比較した。まず、以前に気孔コンダクタンスを指標にして気孔のCO2応答性を順位付けしたエコタイプ(PLoS ONE, 2015)を中心とした57系統について低窒素応答性を調査し、高CO2応答性との間に相関があるかを調べた。その結果、高CO2応答性と低窒素応答性の間には弱い正の相関がある可能性が示唆された。次に解析数を240系統まで大幅に増やし、エコタイプの低窒素応答性を調査した。その結果、シロイヌナズナの標準系統であるColumbia-0(Col-0)と比べて、低窒素育成時に高いバイオマスを示す系統を発見した。またこの系統(研究を進めるにあたり独自に設定したエコタイプ管理番号において、E244と呼称)では、主根長・側根数においても低窒素育成時にCol-0と有意な差が見られた。さらにE244系統のCO2応答性をサーモグラフィおよび蒸散測定装置を用いて解析した結果、Col-0と比べて高いCO2取り込み能力をもつことが示唆された。このことから、E244系統はCol-0とは異なるCO2・窒素応答性をもつと考えられた。またその他にも特徴的なCO2・窒素応答性を示す系統を複数発見した。これらの成果については、国内外の学会において意欲的に発表を行った。窒素応答とCO2応答の間にある相関関係を、シロイヌナズナエコタイプ集団の解析を通して確認でき、また特徴的なCO2・窒素応答性を示すシロイヌナズナエコタイプを見いだすことができたため。

この形質をもたらす主動遺伝子を同定することで、植物のCO2・窒素応答クロストークに関する新たな知見が得られると考えられる。さらにE244系統の詳細な表現型解析の結果、この系統でみられた低窒素条件における根の高成長は、地上部が受ける光が影響していることが明らかになった。よって今後は光・CO2・窒素応答のクロストークについても詳しく解析していく。E244系統を中心とした解析を行い、シロイヌナズナにおけるCO2・窒素応答性のクロストークを探る。まず、育成培地の窒素濃度を変えたときの、植物体内の炭素・窒素含量を測定する。また、マイクロアレイおよびリアルタイムRT-PCRによって、CO2・窒素関連の遺伝子に発現変動が見られるか調査する。さらにCol-0系統とのかけあわせを行い、QTLマッピングを行うための準備を進める。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
血中成分による凝固トリガーを特徴とする天然物基盤の新規脳血管治療材料

主に天然高分子化合物の混合物を用い、血中成分と素早く反応して塞栓効果を発揮するための組成物創出を目的とする本課題について、2017年度においては、当初計画のとおり、天然物基盤の塞栓材料組成のスクリーニング、および、血管内壁接着特性など評価した。具体的な成果としては、(i)基本的な要求性能を満たし得る多糖系塞栓剤組成を見出し、(ii)血管モデルを用いる内壁接着特性評価装置を制作、(iii)左記(ii)の装置により、血管モデル内壁への最大接着力200-220 mmHgに到達する塞栓剤を試作することができた。さらに(iv)シルクタンパク質の化学リン酸化により、カルシウムイオン応答性を有する新規塞栓剤素材を創出し、また、(v)セルロース酸化物の化学反応性を利用する接着力向上のための化合物を作成した。これらの成果により、次年度以降の研究課題推進において必要な要素部材を揃えることができたと考えている。研究業績の概要において記載した各項目における進捗を記す: (i)主に酸性多糖とセルロース誘導体の組み合わせにより、塞栓剤として求められる血管内壁接着力を満たし得る強度、マイクロカテーテルから血管内注入可能な粘性抵抗、かつ、血中カルシウムイオン濃度における即座の凝固能、を併せ持つ組成を特定できた。(ii)血圧センサーと小型タッチスクリーンパネル操作・データ表示と記録が可能な装置を設計し、動物血管モデル系としておもにアクリルアミドゲルを利用する評価システムを試作した。(iii)塞栓剤体積1 mL以下、かつ、モデル血管内径2 mmにおいて、表記の接着力を有する組成を見出した。(iv)化学リン酸化方を複数施行し、規格化リン酸化率30-40%の化学修飾シルクフィブロインを創出した。(v)セルロースを過ヨウ素酸により酸化し、ジアルデヒドセルロースに誘導した修飾体を試作した。アルデヒドと血管内壁タンパク質との化学反応により、塞栓剤の接着力を向上できると期待される。現在までの進捗に記載したように、(i)-(v)の実験用部材および素材を利活用しつつ、当初計画のとおり推進する。2017年度において挿入した設備備品である血管モデル、および、血管内皮細胞との親和性評価のための蛍光顕微鏡装置を用い、(vi)上記(i)-(v)の組成からなる塞栓剤について、マイクロカテーテルからの注入操作における問題、凝固性能、シリコンモデル内壁への接着特性、などのパラメータを評価し、さらに(vii) 2017年度において、上記(iv)のリン酸化フィブロインが骨芽細胞に対し良好な親和性を示した結果を受け、上記(i)-(v)の組成からなる塞栓剤の血管内皮細胞培養系における特徴を明らかにする。酸性多糖を基盤とする塞栓剤組成物については、引き続き、権利化のための手続きを進める。
ウェブを情報源とした用語辞典の自動編集

本年度は、与えられた用語から、その用語に関連する10個程度の用語(関連用語)をウェブから自動的に収集する方法を確立し、システムとして実装した。作成したシステムは、(1)コーパス作成、(2)重要語抽出、(3)フィルタリング、の3つのステップから成る。コーパス作成では、与えられた用語tに対して、サーチエンジンを用いて、その用語を含む文を収集し、用語tに対するコーパスを作成する。重要語抽出では、作成したコーパスから、中川の方法に基づいて、重要語を30個抽出する。これらを関連用語の候補とする。最後に、フィルタリングでは、候補のそれぞれに対して、専門用語性のチェックと関連性のチェックを行い、両方にパスしたものを最終的な関連用語とする。この2つのチェックには、サーチエンジンのヒット数を用いる。作成したシステムを用いて、実際にウェブから関連用語を収集する実験を行った。5つの異なる分野の総計50個の用語(入力)に対してシステムを動作させたところ、総計で610個の関連用語が収集された。このうち、関連用語として適切なものは、519個(85%)であった。また、入力の50語のそれぞれに対して、収集されるべき関連用語を数語づつ総計210語設定し、それらの用語が実際に収集できているかどうかを調べたところ、実際に収集されていたのは43語(20%)であった。これらの実験結果から、関連用語の収集の精度は十分であるが、網羅性には問題があることがわかった。
機械学習アルゴリズムのための離散データ上の関数に対する解析的最適化数理の構成

本研究は,自然言語データからの機械学習に対して,学習結果の意味解釈が難しいベクトルデータ表現を介ぜずに,言語データの持つ係り受け構造や構文木などの自然な構造を直接扱うための最適化数理を構築することを目的としている.一方で,既存の離散最適理論の多くは自然数を対象にしているが,理論上はすべての離散構造は自然数に埋め込めるものの,それでは学習結果に意味解釈可能性を与えるという本研究の動機を達成しない.昨年度に得られた研究成果として,一階述語論理における確定節形式の論理式に対してて順序関係による完備束を定義した上で,機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムの開発を行ったが,本年度はその理論を洗練した上で,帰納論理プログラミング国際会議に論文を投稿した結果,採択され,発表を行った.20年以上にわたって開催されっている国際会議において,確定節形式の論理式の持つ自然な完備束構造を利用しながらZDD・BDDを構築するアルゴリズムが認知された.さらに一階述語論理は,数学の文書を形式化することに端を発しているため,構文解析が一意に可能な文だけを対象とし,構文解析木を直接扱うようなデータモデルである.昨年度のもう一つの成果においても文脈自由文法もこの範疇のモデルである.この制約を弱くして,構文解析を行わずに単語列や文字列を直接扱うようなモデルも提案されているが,機械学習の結果が完備束にならない,という問題点が古くから指摘され,機械学習アルゴリズムの設計を困難にしていた.そこで,列の長さに着目した新たな順序構造を定義した上で,機械学習アルゴリズムの設計を行った.アルゴリズムは動的計画法に基づく最適化アルゴリズムとなっている.さらにこのアルゴリズムは,最近提唱され注目されている強指数時間仮説(SETH)を認めれば,これ以上の改良が困難であることも示した.一階述語論理を節形式論理に制限して順序関係による完備束を定義した上で,機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムをまとめた論文が国際会議に採択され,初期の成果は達成した.さらに年度当初の計画のうちの一つは達成された.さらに,長年問題とされていた,構文解析を行わずに文からの機械学習の手法について,長さという新たな視点を導入することで,強指数時間仮説との関係を明確にすることができた.この成果は,本件研究の目標である離散データ解析の基礎手法の定式化について,今後の展開方法について一つの方向性を与えたものと考えている.一階述語論理を利用して機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムをまとめた論文は国際会議に採択され,一応の国際的評価を受けたが,さらに学術雑誌論文としてまとめあげたい.また,Galois対応を利用した完備束解析を応用することにより.離散データ解析の理論を深化させたい.一方,構文解析を行わずに単語列や文字列を直接扱うモデルによる機械学習アルゴリズムについては,動的計画法を用いることで強指数時間仮説を用いた理論的限界を示したが,このときには順序関係として「列の長さ」を利用したことがポイントであった.そこで,「列の長さ」によるGalois対応を明確にすること目指すとともに,構文木モデルにおけるGalois対応において「列の長さ」に対応する概念は何なのか,列モデルと構文木アルゴリズムの解析手法の違いを明確にし,理論を見通しの良いものにしたい.本研究は,自然言語データからの機械学習に対して,学習結果の意味解釈が難しいベクトルデータ表現を介ぜずに,言語データの持つ係り受け構造や構文木などの自然な構造を直接扱うための最適化数理を構築することを目的としている.一方で,既存の離散最適理論の多くは自然数を対象にしているが,理論上はすべての離散構造は自然数に埋め込めるものの,それでは学習結果に意味解釈可能性を与えるという本研究の動機を達成しない.そこで,既存の理論において,データ構造が再帰的に定義できる点とデータ集合の表現に順序関係による完備束を定義できる点に着目した上で,穂年度は,離散データ解析の基礎手法の定式化と,具体的な最適化手法としてデータ圧縮を利用した場合の完備束の扱いについて研究を行った.結果として,自然言語データのモデルの一つである文脈自由言語と一階述語論理言語を対象とした.文脈自由言語については,与えられた語または文を導出するすべての構文木を圧縮形であるZDDを用いて構成するアルゴリズムの開発を行った.一階述語論理言語については節形式論理に制限して順序関係による完備束を定義した上で,機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムの開発を行った.他の自然言語データのモデルと比較して,文脈自由言語と一階述語論理の言語には,それぞれ形式言語理論と数理論理学による意味が厳密に与えられているので,本研究の動機である学習結果もまた形式言語理論と数理論理学を用いて解釈することが可能である.このような機械学習は前者は文法推論,後者は帰納論理プログラミングとよばれていて,20年以上にわたって研究されているが,自然な完備束構造を利用しながらZDD・BDDを構築するアルゴリズムは本研究で初めて開発されたものであり,本研究の目的を達成する一つの成果と考えている.文脈自由言語において,与えられた語または文を導出するすべての構文木を圧縮形であるZDDを用いて構成するアルゴリズムの開発,および一階述語論理を節形式論理に制限して順序関係による完備束を定義した上で,機械学習の結果をBDDを用いた圧縮形で構成するアルゴリズムの開発を行ったので,年度当初の計画のうちの一つは達成された.