hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オセアニア地域に適応進化したイネ属の分布と適応機構の解析

葯長も進化方向を決める形質であり,同時に短い葯長についての戻し交雑集団から座乗染色体領域を推定している.これらの詳細位置が明らかになり次第,クーインズランド大学のヘンリー博士が構築しているJpn2ならびにメリディオナリスのゲノム情報から候補遺伝子の同定に入ることとなった.現地調査もオーストラリアでは順調に進行しており,PNGについても交渉先機関と円滑な協議を行うことができた.現地研究者のイネ遠縁遺伝資源のデータについて論文化についての意見交換を行うとともに来年度の現地調査のサポートを依頼することができた.オーストラリアとは以前から緊密な連携がとれており,今回の固有種と新種の形態形質の候補遺伝子の解析において共同研究としてすすめることが合意できた.さらに,先方の研究者を日本に招いて,日本側の技術を習得することのサポートを行うことができた.このサポートにより,オーストラリア国内の遺伝資源の解析において利用してもらうことにしている.これまで栽培種近縁種についての現地調査やゲノム解析をすすめてきたが,オーストラリアでは遠縁のオーストラリエンシス種が生息している.今回,現地の詳細な生態調査が行えるとともに,サンプル採取を行えた.これから,ツマグロヨコバイの耐虫性を有する遠縁種の多様性評価を進める基礎を作ることができたことは意義深い.ベトナムでは,ベトナムアカデミー南ベトナム農業研究センターとの共同プロジェクトとして,低リン酸耐性野生種のゲノム解析を進めることができたことと,新たに耐性野生種の近隣機関としてアンザン大学との協定を申請者の所属する機関との協定をすすめることができた.このことが来年度以降の研究を推進することにつながると考えられる.オーストラリアの野生イネのゲノム分化を検証し,核と細胞質置換が生じていることを明らかにしてきた。そのための生態調査はクイーンズランドを中心に行って採取年度はパプアニューギニアにおいてラエ工科大学の協力を得て遂行した。これらの成果は2018年6月27日にオーストラリア・クイーンズランド州ジェームスクック大学において開催された第3回オーストラリア野生イネシンポジウムにおいて現地研究者と意見交流を行った。レークランド地区の自然集団ではメリデイオナリス種とともにルフィポゴン種が共存しているとともに,中間的な形質を示す個体も共存していた。そのため,両種の識別に利用される葯長,芒の鋸歯密度を計測して明らかに両種とともに中間型が存在していることを見出した。これらの中間型は花粉稔性を低くする傾向もみられた。葯長についてはQTL解析から3座の主要なQTLが存在していること,これらのQTL座近接の遺伝子型では,葯長の中間型にヘテロ型がみられる連関が見いだされた。さらに,コアコレクションを比較対照として,20座のSSRによる集団構造解析を行った。その結果,種間混合集団が存在した.それらは中間的な形質を示す傾向にあること,両既知の種とみられた個体群にも交雑タイプが見出されることがわかった。遺伝子座のヘテロ型とホモ型の混合比率において,ヘテロ型が多くなるにしたがって不稔程度が増加することから,戻し交雑的な他殖が進行していることが推測された。
振舞仕様に基づく問題モデルの構築と検証

安全性を重要な要件として問題モデル(問題領域や応用領域のモデル)を構築しそれを検証する技術は,21世紀のネットワーク社会において最重要のソフトウェア技術となりつつある.こうした技術は,ソフトウェア工学分野における,要求獲得技術,仕様技術,検証技術といったカテゴリに属するが,「安全性が議論できる程度に厳密に問題モデルを構築しかつ検証する技術」はいまだに確立されていない.本研究では,このような現状を打破すべく,研究代表者のグループが今まで研究成果を蓄積してきた振舞仕様技術に基づき,実用的な問題モデルの構築技術と検証技術を研究開発しようとするものである.問題モデルの構築法や検証法は,具体的な問題領域や応用領域を特定せずに議論出来ない.本研究では,研究代表者のグループが研究成果を蓄積している,鉄道信号システム,分散オブジェクト,コンポーネントウェア,並行分散システム,認証プロトコル(authentication protocol)などの問題領域を取り上げ,各々の成果を精密に比較分析することで,実用的な問題モデルの構築技術と検証技術を研究開発する.問題モデルが適切な抽象度を持つことの重要性,安全性の確保のための問題モデルの性質の検証の重要性に焦点を絞り以下の2点を明らかにした.1.適切な抽象度を持った問題モデルの構築法を問題領域ごと比較分析し,複数の問題領域にまたがって汎用化できる部分と,問題領域に依存する部分を明らかにした.2.探索型検証法と推論型検証法をどのように使い分けることで効果的な問題モデルの検証が出来るかを問題領域ごとに比較分析し,複数の問題領域にまたがって汎用化できる部分と,問題領域に依存する部分を明らかにした.各々の問題領域に対しより実用的な問題モデルの構築法と検証法を開発し,新たな問題領域にも有効なより汎用的な技術の開発を行った.安全性を重要な要件として問題モデル(問題領域や応用領域のモデル)を構築しそれを検証する技術は,21世紀のネットワーク社会において最重要のソフトウェア技術となりつつある.こうした技術は,ソフトウェア工学分野における,要求獲得技術,仕様技術,検証技術といったカテゴリに属するが,「安全性が議論できる程度に厳密に問題モデルを構築しかつ検証する技術」はいまだに確立されていない.本研究では,このような現状を打破すべく,研究代表者のグループが今まで研究成果を蓄積してきた振舞仕様技術に基づき,実用的な問題モデルの構築技術と検証技術を研究開発しようとするものである.問題モデルの構築法や検証法は,具体的な問題領域や応用領域を特定せずに議論出来ない.本研究では,研究代表者のグループが研究成果を蓄積している,鉄道信号システム,分散オブジェクト,コンポーネントウェア,並行分散システム,認証プロトコル(authentication protocol)などの問題領域を取り上げ,各々の成果を精密に比較分析することで,実用的な問題モデルの構築技術と検証技術を研究開発する.問題モデルが適切な抽象度を持つことの重要性,安全性の確保のための問題モデルの性質の検証の重要性に焦点を絞り以下の2点を明らかにした.1.適切な抽象度を持った問題モデルの構築法を問題領域ごと比較分析し,複数の問題領域にまたがって汎用化できる部分と,問題領域に依存する部分を明らかにした.2.探索型検証法と推論型検証法をどのように使い分けることで効果的な問題モデルの検証が出来るかを問題領域ごとに比較分析し,複数の問題領域にまたがって汎用化できる部分と,問題領域に依存する部分を明らかにした.各々の問題領域に対しより実用的な問題モデルの構築法と検証法を開発し,新たな問題領域にも有効なより汎用的な技術の開発を行った.平行分散アルゴリズム,認証プロトコルなどの問題領域において蓄積してきた振舞仕様の検証事例を,「適切な抽象度を持った振舞仕様の作成」ならびに「探索型と推論型の検証法の融合」の観点から分析し,以下の成果を得た.1.適切な抽象度を持った振舞仕様の作成に関しては,どのような性質を解析・検証したいのかが仕様の抽象度の決定に大きく影響する点に着目し,以下の成果を得た.(1)ブール代数や自然数などの,基本データ型は,いかなる抽象度の振舞仕様においても,特にその解析・検証において重要な役割を演ずることが明らかになった.これを受け,ブール代数や自然数を,その検証法(具体的にはCafeOBJの証明譜)と共に,基本ライブラリとして整理した.(2)振舞仕様の安全性の検証が,状態遷移の回数に関する帰納法で行える事は,今までに蓄積した例題から実証されていた.これを発展させ,典型的な帰納法の検証パターンを整理体系化し,それに基づき帰納法の検証をモジュール化する技術を開発した.2.探索型検証と推論方検証の融合に関しては,CafeOBJで書かれた振舞仕様をSMVまたはMaudeなどのモデルチェック器に変換する方法に焦点を当て.以下の成果を得た.(1)SMVモデルチェッカに変換可能な観測遷移機械(OTS)のクラスを同定し,CafeOBJで記述されたOTS仕様からSMVへの変換プログラムを開発した.将来的には,この変換プログラムを使って,検証しようとしている命題が成立しないことを端的に示す反例の発見に役立てる計画である.(2)cafeOBJで記述されたOTS仕様を,Maude言語のモデルチェッカに変換する変換システムの検討を行い,SMVへの変換に比べより効果的な検証補助になりうる可能性が高いとの知見を得た.認証プロトコルの安全性検証などの事例研究を通して得られた知見をもとに「適切な抽象度を持った振舞仕様の作成」「探索型と推論型の検証法の融合」に関して以下のようなアプローチで研究を遂行した.1.適切な抽象度を持った振舞仕様の作成A)OTS/CafeOBJ

仕様による事例研究を通して得られた知見をもとに,昨年度から引き続き行われているbuilt-in基本データ型のライブラリの充実に加え,共通して用いられることが多いユーザ定義の抽象データ型についても分析し,その検証法と共に整理した.B)OTS/CafeOBJ仕様による認証プロトコルの安全性検証は,仕様で用いられる各データ型について共通する部分が明確になってきており,検証においては状態遷移の回数に関する帰納法が有効であることがすでに分かっているため,その方法論はある程度確立できたと言える.本年度もこうして得られた方法論をもとに認証プロトコルの安全性検証を行った.2.探索型と推論型の検証法の融合A)昨年度から引き続き,OTS/CafeOBJ仕様からの各種モデル検査器への変換手法の研究を行った.特に同じ系統の代数型仕様言語であることからMaudeモデル検査器への変換手法について焦点をあてて研究を行った.B)推論型検証法(OTS/CafeOBJ)における検証作業の自動化を充実させた.現在のところ探索型検証法(Maude, SMV)と推論型検証法(OTS/CafeOBJ)の見た目上の最も大きな違いは計算機による検証の自動化の部分である.完全自動な探索型検証法に対して推論型検証法は手作業に負う部分が大きいが,まだ自動化の余地が多く残されている.推論型検証法の自動化を充実させることにより探索型検証法と推論型検証法のより本質的な違いを明確にできる.最終年度である本年度は、2年間を通じてその有効性が明らかとなったOTS/CafeOBJ方法論の有効性を高めるために、「適切な抽象度を持った振舞仕様の作成」と「探索型と推論型の検証法の融合」の二つのテーマについて以下のような研究を行い、本研究の成果を取りまとめた。1.適切な抽象度を持った振舞仕様の作成:OTS/CafeOBJ方法論では,問題領域で観測可能なデータ型をCafeOBJ言語における抽象データ型として定義し,それに基づきシステムの振舞を観測されるデータ値の変化としてモデル化する。これまでの研究からデータ型の部分は比較的汎用的に利用でき,観測値の変化を定義する部分は問題領域に依存することが多いことが分かっている。これらの成果に基づき、基本データ型については汎用型として、OTSモデルに基づく状態型については問題領域への依存型として、検証事例を整理し、適切な抽象度を持った振舞仕様を作成するガイドラインを示した。2.探索型と推論型の検証法の融合:これまでの研究結果から,OTS/CafeOBJ方法論では,モデル検査器を用いた自動検証・反例発見と推論型検証を適切に使い分けることが特に有効であるとの知見が得られた。これに基づき、モデル検査器と推論型検証の適切な使い分けを支援する、Maude言語のモデル検査器への変換システム開発し、いくつかの例題についてその有効性を確認した。
MGC材料のバルクおよびファイバーによる耐熱強度材応用新規複合材料の開発

本研究は、一方向凝固酸化物共晶体(MGC料)を対象材料とし、結晶作製技術の確立、結晶の形状制御、新素材探索等を核として推進してきた。まず、結晶作製技術の確立に関しては、当研究室独自開発のマイクロ引き下げ法(μ-PD法)に、坩堝・断熱材・hot zoneの構造などの改良を加え、2000°C域の高融点をもつY_3Al_5O_<12>(YAG,融点1930°C)などのガーネット型酸化物とAl_2O_3(sapphire,融点2050°C)との共晶体を安定的に作製する技術を確立した。MGC材料を構造材料として用いる場合、結晶作製時にバルク体やファイバー状などに成型できることは、コスト面で大きなアドバンテージとなる。そこで坩堝先端のメニスカス部に着目し、メニスカス形状とファイバー径の間に強い相関関係が存在することを見出した。この解析結果から、坩堝形状に改良を加えた改良型μ-PD法を開発し、ロッド状、ファイバー状、リボン状などの種々の形状の共晶体結晶の作製技術を確立した。バルク結晶としては5mmφまでのロッド及び幅10mmまでの板状結晶、ファイバーとしては直径150μmφまでの細径化に成功した。Sapphire/YAG二元系において、Bridgman法で作製した材料を上回る特性を達成したが、更なる高特性化を目指して三元共晶組成の探索を行った。その結果、sapphire/YAG/zirconia三元系において、sapphire/YAG二元系を上回る強度を示すことを見出した。この材料の高温強度特性を評価したところ、これまでに、室温(大気中)で1730MPa、1200°C(アルゴン中)で970MPaという世界最高強度値を得た。この値は、自動車等のエンジンパーツなどに要求される水準を達成しており、今後の実用化に向けた大きな前進と言える。本開発研究は、一方向凝固酸化物共晶体(MGC材料)を対象材料とし「結晶作製技術の確立(バルクの形状制御法とファイバーの細径化)」、「新素材探索(三元系共晶体への展開)」、「複合化プロセスの最適化」の3つが核をなす研究課題であるが、初年度にあたる12年度はバルク体の形状制御法の開発と新素材の探索として三元系共晶体への展開を図り、それらの作製法を確立した。具体的には、新素材探索として、Al_2O_3/YAG/ZrO_2という三元系共晶体の最適組成を突き止め、強度に最も大きく影響を与える微細組織の凝固速度依存性を明らかにした。また、バルク作製に関しては坩堝形状を改造し、フラットな底面に複数の穴を等間隔に開け、それぞれの穴から融液を引き出すこと(マルチホール化)により、径方向に温度勾配の極めて少ない固液界面を実現させた。この方法により、Al_2O_3/YAG、Al_2O_3/YAG/ZrO_2のバルク作製(10mmφ)に成功した。得られたバルク材、ファイバーに対しては、常温、高温における強度評価を行い、特に新たに開発した三元系共晶体において、1200°C、1000MPaが得られた。この値は1200°Cにおける従来の世界最高値の約2倍であり、特筆すべき成果である。一方で、1400°C以上の温度下において強度の劣化が見られた。

これは三元系にしたことによる融点の低下が原因と考えられるので、次年度からは更に高融点の三元系共晶体(YAlO_3/YAG/ZrO_2、Al_2O_3/LuAG/ZrO_2、Lu_2O_3/Lu_4Al_2O_9/ZrO_2)へ展開することで解決を図り、目標物性1500°C、1000MPaの達成を目指す。今現在のところ、省Energy問題は全世界的関心の焦点になっていて、省Energy関する技術の開発のために世界中で数多の科学技術者が研究に没頭している。本開発研究は、一方向凝固酸化物共晶体(MGC材料)を対象材料とし、「結晶作製技術の確立(バルクの形状制御法とファイバーの細径化)」、「新素材探索(三元系共晶体への展開)」、「複合化プロセスの最適化」の三つを核として推進している。今年度の研究では、その微細構造の制御、バルク及びファイバー径の制御法の確立、高晶質・安定成長条件、高温強度特性等について基礎から応用まで幅広く研究を行づた。さらに新規共晶組成を探索しsapphire/YAG/zirconia三元系の共晶体の作製にも成功した。特に以下のような結果が得られた。1.新素材探索:既存の二元系共晶組成に止まらず、さらに優れた機械的熱的特性をもつ新規共晶組成を探索し、世界最初にsapphire/YAG/zirconia三元系の共晶体の作製技術を確立した。2.バルクの形状制御:結晶作製時には坦塙先端にメニスカスを保持するが、この堆塙先端の形状と結晶の形状の間に強い相関関係が存在するのを見出しており、この解析結果を応用し、5mmφまでのロッドおよび幅10mmの板状の形状をもっバルク結晶の形状制御に成功した。3.高温強度特性:引っ張り強度を室温(大気中)および1500°C(アルゴン中)において評価し、これまでに、室温(大気中)で1730MPa、1200°C(アルゴン中)で970MPaという世界最高強度値を得た。本研究は、一方向凝固酸化物共晶体(MGC材料)を対象材料とし、結晶作製技術の確立、結晶の形状制御、新素材探索等を核として推進してきた。まず、結晶作製技術の確立に関しては、当研究室独自開発のマイクロ引き下げ法(μ-PD法)に、坩堝・断熱材・hot zoneの構造などの改良を加え、2000°C域の高融点をもつY_3Al_5O_12(YAG,融点1930°C)などのガーネット型酸化物とAl_2O_3(sapphire,融点2050°C)との共晶体を安定的に作製する技術を確立した。MGC材料を構造材料として用いる場合、結晶作製時にバルク体やファイバー状などに成型できることは、コスト面で大きなアドバンテージとなる。そこで坩堝先端のメニスカス部に着目し、メニスカス形状とファイバー径の間に強い相関関係が存在することを見出した。この解析結果から、坩堝形状に改良を加えた改良型μ-PD法を開発し、ロッド状、ファイバー状、リボン状などの種々の形状の共晶体結晶の作製技術を確立した。バルク結晶としては5mmφまでのロッド及び幅l0mmまでの板状結晶、ファイバーとしては直径150μmφまでの細径化に成功した。Sapphire/YAG二元系において、Bridgman法で作製した材料を上回る特性を達成したが、更なる高特性化を目指して三元共晶組成の探索を行った。その結果、sapphire/YAG/zirconia三元系において、sapphire/YAG二元系を上回る強度を示すことを見出した。この材料の高温強度特性を評価したところ、これまでに、室温(大気中)で1730MPa、1200°C(アルゴン中)で970MPaという世界最高強度値を得た。この値は、自動車等のエンジンパーツなどに要求される水準を達成しており、今後の実用化に向けた大きな前進と言える。
脂肪細胞の初期分化に関する分子医学的研究

1.脂肪細胞分化と肥満発症におけるレニンアンジオテンシン系の生理的・病態生理的意義高脂肪食負荷では標準食の場合と比較して、対照マウスの体重と脂肪組織重量と脂肪細胞肥大が認められたが、1型アンジオテンシン受容体欠損マウス(AT1a-KO)では明らかに抑制されていた。以上より、AT1a-KOマウスでは高脂肪食誘導性肥満症の発症が抑制されることが明らかになり、肥満症におけるAT1aの病態生理的意義が示唆された。2.「脂肪組織リモデリング」の分子機構独自に開発した脂肪細胞とマクロファージの共培養系を用いて、脂肪細胞に由来する飽和脂肪酸がマクロファージの炎症性変化を誘導し、これによりマクロファージにおけるTNFαの産生が増加して脂肪細胞における脂肪分解と炎症性変化を増大するという「悪循環」の存在を提唱した。更に、飽和脂肪酸は「TLR4の内因性リガンド」としてマクロファージに炎症性変化を誘導すること、TLR4シグナルの阻害により肥満の脂肪組織における炎症性変化と糖代謝障害が改善することを証明した。一方、代表的なn-3多価不飽和脂肪酸であるEPAは飽和脂肪酸により誘導される炎症性変化に強力に拮抗すること、メタボリックシンドローム患者において高感度CRPや動脈硬化惹起性リポタンパクを減少すること、脂肪組織の炎症性変化を抑制することにより血中アディポネクチン濃度を増加することを見出した。又、脂肪細胞の肥大化によりMCP-1やIL-6の発現が亢進し、アディポネクチンの発現が減少することを明らかにし、脂肪細胞の肥大化に伴うMCP-1の発現亢進にはMAPKの負の制御因子であるMKP-1の発現低下によるERKの活性化が関与することを見出し、肥大化した脂肪細胞にMKP-1遺伝子導入することにより、MKP-1の増加とともにERKの活性とMCP-1産生が減少することを証明した。レニンアンジオテンシン系の脂肪細胞分化と肥満発症における生理的・病態生理的意義を明らかにするために、1型アンジオテンシン受容体欠損マウス(AT1a-KO)を用いて、レプチン抵抗性として知られる高脂肪食負荷における摂食量と体重の変化を検討した。6週齢雄性AT1a-KOマウスと野生型C57BL/6マウスに8週間の通常食(脂質12%、3.57kcal/g)あるいは高脂肪食負荷(脂質60%、5.56kcal/g)により肥満の誘導を試みた。マウスの摂食量と体重の経時変化を検討し、高脂肪食負荷前と負荷8週間後に副睾丸周囲、腹壁皮下および腸間膜脂肪組織の重量を測定した。画像解析装置を用いて副睾丸周囲脂肪組織の脂肪細胞面積と細胞径を定量化した。標準食では、AT1a KOマウスの摂食量は、対照マウスと比較して有意な増加が認められた。しかしながら、高脂肪食負荷時には両者の間に摂食量に明らかな差は認められなかった。又、標準食の場合には、AT1a-KOマウスでは対照マウスと比較して、体重や脂肪組織重量に明らかな差を認めなかった。一方、高脂肪食負荷では標準食の場合と比較して、対照マウスの体重と脂肪組織重量の著しい増加が認められたが、AT1a-KOマウスではそれぞれ約40%と約80%に抑制されていた。脂肪細胞面積と細胞径に関しては、標準食ではAT1a-KOマウスと対照マウスの間に明らかな差を認めなかった。一方、高脂肪食負荷時では、対照マウスにおいて著しい脂肪細胞肥大が認められたが、AT1a-KOマウスでは明らかに抑制されていた。

以上より、AT1a-KOマウスでは高脂肪食誘導性肥満症の発症が抑制されることが明らかになり、肥満症におけるAT1aの病態生理的意義が示唆された。アンジオテンシンII(AII)のエネルギー代謝調節作用の分子機構を明らかにするために、1型アンジオテンシン受容体欠損マウス(AT1a-KO)を用いて、高脂肪食負荷における摂食量とエネルギー代謝の変化を検討した。更に、培養脂肪細胞を用いてAIIの脂肪細胞分化とアディポサイトカイン産生に及ぼす影響を検討した。6週齢雄性AT1a-KOマウスと野生型C57BL/6マウスに8週間の通常食(脂質12%、3.57kcal/g)あるいは高脂肪食負荷(脂質60%、5.56kcal/g)により肥満の誘導を試みた。マウスの摂食量と体重の経時変化を検討し、交感神経活動とエネルギー代謝の指標として、直腸温、尿中カテコラミン排泄、酸素消費量、褐色脂肪組織におけるUCP-1遺伝子発現を検討した。更に、AT1a-KOマウスと野生型マウスより得られたマウス胎性線維芽細胞(MEF)と野生型マウスより得られた成熟脂肪細胞を用いて、AIIの脂肪細胞分化とアディポサイトカイン産生に及ぼす影響を検討した。AT1a-KOマウスと対照マウスの間に明らかな摂食量の差はなかったが、AT1a-KOマウスでは、直腸温の上昇と尿中カテコラミン排泄の増加、酸素消費量の増加、褐色脂肪組織におけるUCP-1遺伝子発現の亢進などエネルギー代謝の亢進が認められた。培養条件下では、AIIは脂肪細胞分化に直接影響を及ぼさなかったが、AT1を介してIL-6やMCP-1などのアディポサイトカイン産生を誘導した。本研究により、AT1a-KOマウスでは、高脂肪食誘導性肥満に対して抵抗性を示し、この少なくとも一部は交感神経活動の亢進によるエネルギー代謝亢進によることが示唆された。更に、AIIは脂肪細胞直接作用することにより、一部のアディポサイトカイン産生調節に関与するものの、脂肪細胞の増殖・分化には関与しないと考えられた。従来、前駆脂肪細胞がマクロファージ様細胞に分化することが報告されており、脂肪細胞とマクロファージの関係の検討は脂肪細胞の増殖・分化の分子機構の解明につながることが期待される。一方、肥満の脂肪組織ではマクロファージの浸潤が増加することが報告されており、脂肪組織における炎症性変化がメタボリックシンドロームの基盤病態として注目されている。本研究では、3T3-L1脂肪細胞とRAW264マクロファージの共培養系を新たに確立し、脂肪細胞とマクロファージの相互作用の分子機構と病態生理的意義を検討した。脂肪細胞とマクロファージの共培養により、両細胞における炎症性サイトカインの産生増加が認められ、脂肪細胞とマクロファージの相互作用が炎症性変化を誘導することが示唆された。この炎症性変化の増加は両細胞の接触の有無にかかわらず認められ、主に液性因子の関与が示唆された。実際には、脂肪細胞に由来する遊離脂肪酸がマクロファージを活性化すること、これによりマクロファージにおけるTNFα産生を増大して遊離脂肪酸の産生を増大する「悪循環(vicious cycle)」の存在が明らかになった。興味深いことに、遊離脂肪酸のうち飽和脂肪酸はマクロファージの活性化作用を有するが、多価不飽和脂肪酸には炎症促進作用は認められなかった。本研究により脂肪組織局所において脂肪細胞とマクロファージが相互に活性化することにより脂肪組織の炎症性変化が増大することが示唆され、脂肪組織におけるアディポサイトカイン産生調節の破綻がもたらされると考えられた。
有機モリブデン錯体を用いる選択的有機合成反応の開発

1.ビスシクロペンタジエニルジヒドリド錯体Cp_2MoH_2(Cp=η^5-C_5H_5)およびその誘導体の各種有機基質との反応。(1)Cp_2MoH_2と種々のアリルアルコール類との、p-トルエンスルホン酸存在下での反応により、カチオン性のη^3-アリル錯体と、γ-ヒドロキシプロピルモリブデン誘導体が得られた。後者は塩基での処理でモリブデナオキサシクロペンタン錯体に誘導された。上記2種の生成物の選択性は、アリルアルコールの種類およびプロトン酸の種類に依存した。(2)Cp_2MoH_2はプロトン酸共存下にアルデヒド、ケトン、およびイミン類を還元し、それぞれ相当するアルコール、アミンを与えた。ケトンの還元では、完全なジアズテレオ選択性が実現され、また、若干の不斉誘導が観察された。アニリン由来のイミンは、メタノール中でプロトン酸なしで容易に還元され、高い官能基選択性が認められた。(3)モノメチル置換シクロペンタジエニル錯体(MeCp)_2MoH_2を合成し、上記の反応についてメチル置換基の影響を検討した。(4)水酸基架橋複核錯体[Cp_2M(μ-OH)_2MCp_2]^<2+>(M=Mo,W)が合成され、構造解析とルイス酸に対する反応性の検討がなされた。(1)[MoH_4(dppe)_2]と有機アミド化合物との光照射下での反応で新規のヒドリドアミド錯体が合成された。この錯体はメタノールとの反応で反応性の高いジメトキソ錯体[MoH_2(OMe)_2(dppe)_2]に誘導された。(2)[MoH_4(dppe)_2]とマロン酸エステル類との反応を詳細に検討し、選択的なC-C結合の切断を伴う新しい反応が見いだされた。モリブデンの各種の有機金属錯体を、合成試薬として、あるいはまた錯体触媒として用いる方法を開発することを目的とした本研究において、本年度は以下の成果を挙げることができた。1.有機モリブデン錯体としてシクロペンタジエニル(Cp)配位子をおよびその誘導体をもったCp_2MoH_2の系統の錯体の合成と反応。(1)Cp_2MoH_2と、アリルアルコール類との反応により、カチオン性のη^3ーアリル錯体と環状のγーヒドロキシアルキル錯体が生成することが見いだされ、さらに後者の塩基との反応でオキサモリブデナシクロペンタン誘導体を生ずることが明らかになった。おなじ錯体による有機カルボニル化合物の環元反応について、その対掌体選択性が検討され、現在のところ、アセトフェノンの還元において37%eeの不斉誘導が観測されている。また、イミンの選択的な還元についての検討も加えている。(2)モノメチル置換のCp配位子を有する新規錯体(MeCp)_2MoH_2を合成単離し、これと上記の反応を行い、Cp配位子上のメチル置換基がこれらの反応性に及ぼす影響について検討した。(3)2個の水酸基で架橋した2核錯体、〔Cp_2Mo(μーOH)_2MoCp_2〕^<2+>を合成単離し、これと三級ホスフィンや水酸化ナトリウムなどの塩基との反応を行い、種々の新規錯体を得た。

三級ホスフインを配位子としてもつヒドリド錯体MoH_4(Ph_2PCH_2CH_2PPh_2)_2の関与する反応。(1)この錯体と有機アミド化合物との反応で生成する新規アミド配位錯体を合成し、そのアミド配位子のlabilityを利用して、メタノールをはじめ種々のアルコールとの反応によるアルデヒドの生成について検討した。(2)この錯体とアリルマロン酸エステルとの間でビニル位のC-C結合の開裂をともなう反応がおき、新規のアルキル錯体が生成することが見いだされた。モリブデンの各種有機金属錯体を、合成試薬として、あるいはまた錯体触媒として用いる方法を開発することを目的とした本研究において、昨年度に引き続き、本年度は以下の成果を挙げることができた。1.Cp_2MoH_2(Cp=η^5-C_5H_5)とアリルアルコール類とのプロトン酸存在下での反応において、クロチルアルコールについても無置換アリルアルコールの場合と同様の反応が進行し、カチオン性のη^3-アリル錯体と環状-γ-ヒドロキシプロヒル錯体とが生成することが認められた。ホモアリルアルコールでは二重結合の移動を伴って、クロチルアルコールの場合と同一の生成物を与えた。さらに、これらの系で、アリル二重結合の還元が観察されたが、今後この点を詳細に検討し、金属をテンプレートとした、アリル二重結合の立体選択的還元反応の可能性が期待される。2.Cp_2MoH_2はプロティック条件下でイミン類を還元することが明らかとなった。なかでも、窒素原子にフェニル基の結合した、アニリン由来のイミンに対する反応性は格別高く、メタノール溶媒中の反応では、プロトン酸の存在を必要としない。このようなイミンとケトンが共存する系では、イミンのみを選択的に還元することが可能となった。さらに、プロトン酸として酒石酸など、キラルな酸を共存させると若干の不斉誘導が観測された。3.三級ホスフィンを配位子として持つビドリド錯体MoH_4(Ph_2PCH_2CH_2PPh_2)_2は、アミド化合物と反応して新規ヒドリアミド錯体を生成することをさきに見出したが、こうして得られたアミド錯体が種々の求電子試薬に対して極めて高い反応性を示すことが観測された。なかでも、メタノールとの反応で収率良く得られるジヒドリドジメトキソ錯体のさらに高い反応性は、新しい各種の有機モリブデン錯体の前駆体として有望であることが認められた。
医工連携による心室細動の発現メカニズムの解明と新たな心臓突然死の予知指標の開発

本研究の目的は、医工連携によって心室細動(VF)の発現メカニズムを解明すると共に、心臓突然死(SCD)を予知する電気生理学的指標を確立させることである。コンピュータシミュレーションでVFの発生に関与する電気生理学的因子を評価した結果、再分極異常と脱分極異常が関与することが示された。心筋梗塞あるいは心筋症患者において、ホルター心電図を用いて脱分極異常指標、再分極異常指標、自律神経活動異常指標を同時解析で評価したところ、心イベント(致死性心室不整脈・心臓死)をきたした患者では、これらの指標が陽性と判定されることが多く、総合的にこれらの指標を活用することでSCDの予知が可能になると考えられた。今研究の目的は、Holter心電図などの既存の医療機器を応用して簡易で利便性の高い不整脈による臓突然死の予知手法を開発することである。研究手法としては、大きく工学的アプローチとしての大規模なコンピュータシミュレーション解析と医学的アプローチとしての臨床での電気生理学的異常指標の評価に分けられる。平成27年度では、工学的アプローチとして大規模なコンピュータシミュレーション解析を国立循環器病センター研究所に設置されてあるスーパーコンピュータを用いて行った。スーパーコンピュータ上に心筋細胞の最新数学モデルとされるLuo-Rudy(Phase 3)モデルを用いて、仮想心臓モデルを構築した。そして、電気刺激で心室細動を誘発した後、シミュレーション解析を行った。得られたデータを詳細に解析することで、心室細動がどのようにして発現するかについて検討した。具体的な方法としては、心筋細胞の活動電位を再現することが可能なユニットを約2000万個組み合わせ、心室形状モデルを作成した。モデルには心室壁内における組織の不均一性(心室較差)を組み込んだ。心筋組織の電気的活動に影響を及ぼす脱分極(伝導)異常、再分極異常、自律神経活動異常に関与するパラメータを操作して変化させることで、どの操作(変化)が、最も心室細動の発現に関与するかを検討した。その結果、心室細動が発現・維持するには、脱分極異常、再分極異常、自律神経活動異常のいずれもが関与することが示された。現在、どのような操作(変化)であれば、心室細動がより発現しやすくなるかについて評価を進めているところである。初年度に当たる平成27年度では、工学的アプローチとして大規模なコンピュータシミュレーション解析を中心に本研究を進めていくことを予定していた。本研究を遂行する上での主要な設備、すなわちスーパーコンピュータについては、分担研究者である中沢一雄氏が勤務する施設(国立循環器病センター研究所)に設置されていたため、比較的スムーズに本研究を開始することができた。スーパーコンピュータを用いての数値解析は高度な専門的知識が必要であるため、この領域を専門とする分担研究者である芦原貴司氏と連携研究者である稲田慎氏の協力を得て進めており、研究の統括は研究代表者である池田隆徳が担っている。以上のような理由で、研究は概ね順調に進展していると判断した。工学的アプローチとしては、スーパーコンピュータを用いて、仮想心臓モデルによる心室細動の電気生理現象シミュレーション解析を行った。その結果、再分極異常および脱分極異常によって旋回性興奮の誘発が高まり、これらに自律神経活動異常が絡むことで、心室細動の持続が容易となることが明らかとなった。平成28年度では、このような工学的アプローチで得られた研究成果を臨床的アプローチに応用した。具体的には、24時間Holter心電図を用いて、脱分極(伝導)異常、再分極異常、自律神経活動異常の指標の測定を実際の患者で行った。今後、患者の経過を追うことで、どの電気生理学的指標が心室細動と最も関連があるかを前向きに評価する。そして、得られたデータを個別に活用するのではなく、統合的かつ多階層的な活用を行う予定である。本研究の学術的な特色は、工学的アプローチと医学的アプローチの両面から心室細動の発現メカニスムを解明し、それを基に心臓突然死を予知する臨床指標を開発しようとしているところにある。中間年度である平成28年度では、前年度の工学的アプローチであるコンピュータシミュレーションの結果を参考に、臨床的アプローチとしての実際の患者におけるデータ収集に取りかかることが出来た点が「研究の進捗状況がおおむね順調に進展している」とした理由である。24時間Holter心電図を用いて、約100例の心筋梗塞あるいは心筋症患者において、心室レイトポテンシャル、再分極異常指標としてT波オルタナンス、自律神経異常指標として心拍タービュランスと心拍減速キャパシティの計測ができたことが研究の推進に繋がっている。スーパーコンピュータを用いての工学的アプローチとして、仮想心臓モデルによる心室細動の電気生理現象シミュレーション解析を行った結果、再分極異常および脱分極異常によって旋回性興奮の誘発が高まり、これらに自律神経活動異常が絡むことで、致死性不整脈(心室細動)の持続が容易となることが明らかとなった。工学的アプローチで得られた研究成果を基に、臨床的アプローチとして24時間Holter心電図を用いての脱分極(伝導)異常、再分極異常、自律神経活動異常を反映する指標の同時測定を実際の患者で行った。対象としたのは、心筋梗塞または拡張型心筋症によって左室心筋障害をきたした患者であった。以上の結果から、自律神経活動異常を反映する心拍タービュランスが、心筋梗塞あるいは拡張型心筋症によって左室心筋障害をきたした患者のリスク層別化に最も有用な予知指標であると考えられた。

本研究の目的は、医工連携によって心室細動(VF)の発現メカニズムを解明すると共に、心臓突然死(SCD)を予知する電気生理学的指標を確立させることである。コンピュータシミュレーションでVFの発生に関与する電気生理学的因子を評価した結果、再分極異常と脱分極異常が関与することが示された。心筋梗塞あるいは心筋症患者において、ホルター心電図を用いて脱分極異常指標、再分極異常指標、自律神経活動異常指標を同時解析で評価したところ、心イベント(致死性心室不整脈・心臓死)をきたした患者では、これらの指標が陽性と判定されることが多く、総合的にこれらの指標を活用することでSCDの予知が可能になると考えられた。本研究課題の今後の推進方策としては、平成27年度に立案した研究計画がおおむね順調に進展していることから、平成28年度では当初から予定されていたように、工学的アプローチとしてのコンピュータシミュレーション解析に加えて、医学的アプローチとしての臨床での電気生理学的異常指標の評価を開始する。具体的な方法としては、24時間Holter心電図を記録し、脱分極異常指標と再分極異常指標を同時に計測し、自律神経活動異常を反映する指標を評価手法に導入することを考えている。脱分極異常指標、再分極異常指標、自律神経活動異常指標のいずれが、心室細動の発現と最も関連しやすいかを実臨床で評価する。臨床において疑問が生じた場合は、コンピュータシミュレーション解析を再度行い、矛盾点を解決する。平成27年度、28年度において、おおむね順調に研究が進展したことから、平成29年度においても、これを維持する方向で研究を推進する。平成29年度は最終年度に当たるため、患者数を蓄積することにも主眼を置く。最も有用な電気生理学的異常指標を選出するのと同時に、これまでとは性質が異なる新たな指標(パラメータ)の開発とこれら指標の統合的かつ多層階的な活用を目指す。臨床研究は、東邦大学の阿部敦子氏(分担研究者)が中心となって、データの収集・解析を行う。その過程において、工学的シミュレーションを専門とする国立循環器病センター研究所の中沢一雄氏(分担研究者)、稲田慎氏(連携研究者)、滋賀医科大学の芦原貴司氏(分担研究者)から方向性について助言していただく。総括は、研究代表者(池田隆徳)が中心となって行う。途中経過ではあるが、得られた知見を国内・国際学会で発表する予定である。循環器内科学次年度使用額が生じた理由は、大阪で開催する予定であった分担研究者との会議が急遽、大学での緊急会議が入ったことで使用できなかったことによる。次年度使用額が生じた理由は、名古屋で行う予定であった会議が、急遽、東京、大阪、滋賀の自施設において、Skypeを利用して行ったことによる。使用計画としては、平成27年度に行うことができなかった分担研究者との会議(国内旅費)に使用する予定である。使用計画としては、国内学会参加のための旅費、作成する英語論文のnative English speakerへのチェック料、データ解析にまつわる事務用品に当てる予定である。
モリブデン酵素の活性化を調節する新規タンパク質の反応機構

モリブドプテリンコファクター(MoCo)を活性中心とするモリブデン酵素は種々の生物に存在する。補酵素である(MoCo)生合成過程では、15種類以上の遺伝子が関与し、これらの遺伝子がすべて正常に機能して活性型モリブデン酵素は生合成される。本研究課題では、これらコファクター合成に必要な遺伝子のうち、モリブデンコファクタースルフラーゼ(MCS)に着目し、解析した。MCSはMoCoへの硫黄転移反応を触媒して、モリブデン酵素を活性化する酵素と考えられている。動物や植物のモリブデン酵素、XOR(キサンチン酸化還元酵素)及びAO(アルデヒド酸化酵素)の活性の発現にはMCSが必須である。ヒトのMCS欠損症例は申請者らが初めて報告した。本研究課題期間中にMCS大腸菌内発現系の構築を目指し、全長cDNAを用いて発現させた。大量に発現させた組換え体酵素は、不溶性の封入体画分に回収され不活性であると考えられた。次にMCS活性を検討する系として、XORとMCSを大腸菌内で供発現させて調べた。好気的な培養条件ではXORの有意な活性化は見られなかったが、微好気的な培養条件ではXORの活性上昇が見られた。このときにXORに正常なMoCoが含まれるかどうかを解析するために、XORの結晶構造解析を行った。さらにXORのMoCo結合部位近傍のアミノ酸残基をAOに近づける形で変えた変異型酵素を作製し,野生型酵素と比較した。野生型酵素ではMoCoを持たない酵素として、変異型酵素ではMoCoを保持した酵素として、それぞれ立体構造を決定できた。以上の成果の一部は学術誌に投稿し、掲載が決定している。XORとAOのMoCo近傍の構造は近似しており、モリブデン酵素において活性型酵素が合成される過程では、MCSとモリブデン酵素間での相互認識機構が重要であることを示唆している。今後はこの視点からも研究を発展させていきたい。モリブデンコファクタースルフラーゼ(MCS)は,モリブドプテリン(MPT)をコファクターにもつキサンチン酸化還元酵素(XOR)およびアルデヒド酸化酵素(AO)の活性化に必要なタンパク質として遺伝子が同定された。その活性はMPTに硫黄原子を付加させることで,XORやAOを活性化することと考えられているが,その反応機構など詳細は不明である。MCSの機能を解析するため,その生化学的性質の解析に着手した。本年度は,MCS大量発現系の構築を目指し,大腸菌において組換え酵素の発現を行った。cDNAの全長及びN-末ドメイン部分をそれぞれ種々のベクターを用いて,培養条件を変えて発現させたが,発現酵素は不溶性の封入体画分に回収された。この発現系におけるMCS活性の有無を調べるため,XORとMCSを供発現するベクターを開発してXORの活性化の有無を調べたところ,XORの有意な活性化は見られず,MCSが活性を有する形で発現していないことが考えられた。MCSが活性を示さない原因として,基質であるMPTの不足が考えられたので,XORを精製しこのXORにMPTが含まれるかどうかを解析した。モリブデン原子の定量結果とXORの結晶化によるMPTコファクターの状態を調べたところ,このXORのMPTにモリブデン原子が結合していないことを示唆する結果が得られた。MCSの活性はMPTに結合したモリブデン原子に硫黄を付加する反応であるので,MCSの活性が観察できないのは,大腸菌内において不完全なモリブデンコファクターが蓄積していることによるものと考えられた。この結果は,モリブデン酵素においてモリブデンコファクターが合成される経路に関して重要な示唆を含んでおり,今後このXOR-MCS供発現系を利用した解析を続ける予定である。本年度は,MCS大腸菌内発現系の構築を目指し,cDNAの全長を種々のベクターを用いて,培養条件を変えて発現させた。前年度の結果から,大量に発現させた組換え体酵素は不溶性の封入体画分に回収されたので,MCS活性の有無の検討を,XORとMCSを供発現するベクターを用いて調べた。好気的な培養条件ではXORの有意な活性化は見られず,MCSが活性を有する形で発現していないことが考えられたが,やや嫌気的な培養条件ではXORの活性上昇が見られた。MCSの基質であるMPTは嫌気状態の大腸菌内で合成されるとの報告があるため,XORを活性上昇はMPT供給量に依存することが考えられる。また,XORに正常なMPTが含まれるかどうかを解析することを目的にXORの結晶化を行い,X線による構造解析を行っており,詳細は解析中である。これとは別にXORのモリブデンコファクター(MoCo)結合部位近傍のアミノ酸残基をAOに近づける形で変えた変異型酵素を作製し,野生型酵素の解析結果と比較したところ,変異型酵素ではMoCoの挿入に差がみられた。XORとAOのMoCo近傍の構造は近似しており上記の結果は,モリブデン酵素においてMoCoが合成される過程で,MCSの活性にMCS-XORまたはMCS-AOの相互認識機構が深く関与することを示唆しており、今後この視点からさらに解析を続ける予定である。

モリブドプテリンコファクター(MoCo)を活性中心とするモリブデン酵素は種々の生物に存在する。補酵素である(MoCo)生合成過程では、15種類以上の遺伝子が関与し、これらの遺伝子がすべて正常に機能して活性型モリブデン酵素は生合成される。本研究課題では、これらコファクター合成に必要な遺伝子のうち、モリブデンコファクタースルフラーゼ(MCS)に着目し、解析した。MCSはMoCoへの硫黄転移反応を触媒して、モリブデン酵素を活性化する酵素と考えられている。動物や植物のモリブデン酵素、XOR(キサンチン酸化還元酵素)及びAO(アルデヒド酸化酵素)の活性の発現にはMCSが必須である。ヒトのMCS欠損症例は申請者らが初めて報告した。本研究課題期間中にMCS大腸菌内発現系の構築を目指し、全長cDNAを用いて発現させた。大量に発現させた組換え体酵素は、不溶性の封入体画分に回収され不活性であると考えられた。次にMCS活性を検討する系として、XORとMCSを大腸菌内で供発現させて調べた。好気的な培養条件ではXORの有意な活性化は見られなかったが、微好気的な培養条件ではXORの活性上昇が見られた。このときにXORに正常なMoCoが含まれるかどうかを解析するために、XORの結晶構造解析を行った。さらにXORのMoCo結合部位近傍のアミノ酸残基をAOに近づける形で変えた変異型酵素を作製し,野生型酵素と比較した。野生型酵素ではMoCoを持たない酵素として、変異型酵素ではMoCoを保持した酵素として、それぞれ立体構造を決定できた。以上の成果の一部は学術誌に投稿し、掲載が決定している。XORとAOのMoCo近傍の構造は近似しており、モリブデン酵素において活性型酵素が合成される過程では、MCSとモリブデン酵素間での相互認識機構が重要であることを示唆している。今後はこの視点からも研究を発展させていきたい。
ランドスケープ描像に基づくガラス転移理論と非平衡統計力学

1.2次元ソフトスフェアの過冷却状態のインタラクテイブMDシミュレーションにより、協調緩和領域の存在を世界で初めて視覚的に示した。2.エネルギーランドスケープで記述できる非平衡系の比熱を求める理論的枠組みを用いて、モデルランドスケープをもつガラス形成物質の比熱の温度依存性を様々な冷却過程について求めた。ガラス転移点で観測される比熱の異常がアニールド平均からクエンチド平均への転移であることを示した。3.アニールド平均からクエンチド平均への転移を定量的に表す秩序変数を導入し、その有効性を示した。4.エネルギーランドスケープのベイスン間のジャンプ率がトラッピング拡散模型と同じべき分布に従う系について、比熱の温度依存性を求め、ガラス転移点における比熱の変化が実験で見られる変化と定性的に一致することを示した。5.種々のモデル二原子分子の過冷却状態の分子動力学シミュレーションにより、Johari-Goldstein過程と高振動ウイングが、分子内振動と回転運動および並進運動の相関によって現れることを示した。6.振動数領域における非ガウス性パラメーターを導入し,そのガラス転移点付近における振舞いを明らかにした.また、緩和時間の波数依存性から、遅い緩和の均一描像と不均一描像を判定する方法を考案した.1.2次元ソフトスフェアの過冷却状態のインタラクテイブMDシミュレーションにより、協調緩和領域の存在を世界で初めて視覚的に示した。6.振動数領域における非ガウス性パラメーターを導入し,そのガラス転移点付近における振舞いを明らかにした.また、緩和時間の波数依存性から、遅い緩和の均一描像と不均一描像を判定する方法を考案した.1.2次元平面内の2成分ソフトスフェアー系の計算機シミュレーションによって、協調緩和領域の存在を具体的に明らかにした。協調緩和領域の大きさを温度の関数として求め、その温度依存性がアダム・ギブズ理論と矛盾しないことを示した。協調緩和領域の解析からランドスケープが求められること、またその解析からランドスケープ間のダイナミックスの情報が求められることを示した。2.エネルギーランドスケープで記述できる系の比熱を求める方法を開発した。ランドスケープの一つのベイスン内のダイナミックスをアインシュタイン模型で表し、ベイスン間のダイナミックスを記述するランダムウォークマスター方程式を解いて、観測時間の関数として比熱を求めた。観測時間が短いときは、クエンチド平均となり、観測時間が十分長いとすべてのベイスンが平均されるアニールド平均となること、さらに与えられた観測時間における比熱は,緩和時間が観測時間を超えるところで急激に変化する事を示し、ガラス転移において観測される比熱の異常がアニールド平均からクエンチド平均への転移として理解できることを示した。3.アニールド平均からクエンチド平均への転移の秩序変数としてアニール度を定義し、アニール度の変化によってガラス転移が記述できることを示した。1.エネルギーランドスケープで記述できる非平衡系の比熱を求める理論的枠組みを用いて、モデルランドスケープをもつガラス形成物質の比熱の温度依存性を様々な冷却過程について求めた。2.エネルギーランドスケープのベイスン間のジャンプ率がトラッピング拡散模型と同じべき分布に従う系について、比熱の温度依存性を求め、ガラス転移点における比熱の変化が実験で見られる変化と定性的に一致することを示した。3.種々のモデル二原子分子の過冷却状態の分子動力学シミュレーションにより、Johari-Goldstein過程と高振動ウイングが、分子内振動と回転運動および並進運動の相関によって現れることを示した。4.振動数領域における非ガウス性パラメーターを導入し,そのガラス転移点付近における振舞いを明らかにした.また、緩和時間の波数依存性から、遅い緩和の均一描像と不均一描像を判定する方法を考案した.
データ同化による交通現象の解析と交通調査・マネジメン トへの展開

計算機能力の進展に伴うシミュレーションの発達と合わせて,交通状態に関する様々な観測データが得られるようになってきた.両者にはいずれも長所と短所があり,これらを融合することで,より精度の高い予測や,観測が不可能な領域の交通状態の推計が可能になると考えられる.本研究では,様々な観測データとして既存のPTだけでなく,携帯電話の基地局データ,プローブカーデータ,スマートフォンデータ,ETCなど様々なデータの活用を検討した.あわせて,行動シミュレーターや,歩行者シミュレーター,交通シミュレーターなどをこれらのデータに同化する事例を通じて,その枠組みを一般化し,交通の調査とマネジメントへの適用を示した.本研究の目的は,時系列的なデータ更新を前提として,モデルによる予測と観測による状態更新というデータ同化の枠組みでの交通需要予測・交通現象解析手法の構築である.本年度の進捗を確認するために,年度末に研究分担者全員による研究会を公開で開催した.そこでは以下のような成果報告がなされた.「Origin-Destination Matrix Estimation Using Coarse-grained Mobile Phone Data」「混雑統計データを用いた流動人口予測モデルの検討」「メッシュ人口データを用いたメッシュの状態推定」「シミュレーションと観測データによる所要時間予測」「逐次データ同化による歩行者挙動の予測と観測」「プローブデータを用いた交通量の補間推定」「オンライン交通オペレーションの可能性」上記課題はプローブカー,プローブパーソン,モバイル統計データ,画像データ等の時系列的で大量の交通関連データを前提とした交通解析であり,本研究課題の枠組みに沿った成果である.また,いずれも特定の交通課題,例えばイベント時の交通流動のマネジメントや,事故等の突発事象の検知とマネジメント,交通渋滞予測を対象にしており,いずれも実務的な問題解決を目的としている.特に混雑統計データの活用を研究計画では挙げているが,イベント時の人の流れの推計,都市圏の交通ネットワークの状態のモニタリング,パーソントリップの中間年次補正等,様々な使い方が提案されそれらの実現可能性が示された.以上のように本研究課題の1年目の実績として,具体的な課題に対しての既存の時系列的な詳細・大量データの活用についての方向性とその実現可能性が示された.本年度は,先の年度に引き続き,データ同化アプローチでは交通ネットワーク上の交通状態分析についての進展がなされた.1.状態空間モデルを用いた,季節・時間変動を考慮した時間交通量の分析,2.ミクロシミュレーションと観測断面交通量の同化によるパラメータの更新,3.高速道路の交通密度等の推定問題,4・混雑データを用いたイベント周辺人口予測,等に研究の成果が出ている.また帰納的アプローチとして,マイニング系の研究がすすめられた.1.オンラインテキスト情報の解析による行動分析,2.ガイドブックと口コミの解析による行動分析等が行われた.これらの研究発表時に指摘された,既存のアプローチに対してのアドバンテージが何かを示すために既存のモデル分析なども行われている.これらの成果の一部として,雑誌交通工学のビッグデータ特集号において,代表者の佐々木が巻頭言,分担者の布施が論説を担当し,交通ビッグデータ時代の分析手法としての有効性について記述した.また土木学会の土木計画学研究委員会のビッグデータ小委員会主催のワンデーセミナーにおいて代表者の佐々木と布施がデータ同化について解説し,分担者の3名が関連する発表を行った.本年度の研究実績としては,研究実施計画にある観測データの活用から状態推定を行う帰納的アプローチ,行動原理や関係性のモデルからシミュレーションを活用して状態を推定する演繹的アプローチ,更にその融合の3分類である.本年度は研究の最終年度であることから,主に融合についての研究成果が中心となる.その例として,高速道路の所要時間には様々な要素が含まれることから,渋滞などの現象自体を明確にできないが,所要時間分布を状態変数として,シミュレーションと観測データからその分布の状態推定を行った.さらに提案モデルの有効性の確認を目的とした従来型モデルとの比較を行った.さらに,歩行者挙動モデルのパラメータを状態とした推定などの研究もおこなわれた続いての成果として,データの活用についての研究である.帰納的なアプローチとして,観測データの活用についてはまだ多くの課題が残されていたことから,テキストデータからの交通情報の抽出や,モバイル機器等の各種デバイスへの搭載センサを用いた位置等の状態推定,PT調査や流動人口データを用いた交通需要変動分析,複数データからの車両挙動推定,観測データからの異常検知などが行われた.更に演繹アプローチとしてのシミュレーション(構造)モデルの高度化も進められた.特にパラメータ変化に着目した自動車の自由流と渋滞流の違いや,同じく歩行者の挙動の変化に対するパラメータの役割,Hyper-pathモデルを用いた複雑なネットワークでの推計モデルの高度化などがこの成果にあたる.これらから,本年度の成果は研究の実施計画から,おおむね予定通りであり,これらの成果の実務的活用についての広報は,昨年度土木学会のセミナーにおいて,研究グループから4件の発表を行うなどの協力によるものと,28年度の土木計画学研究発表会において企画セッションを行うことで社会に公表する.計算機能力の進展に伴うシミュレーションの発達と合わせて,交通状態に関する様々な観測データが得られるようになってきた.両者にはいずれも長所と短所があり,これらを融合することで,より精度の高い予測や,観測が不可能な領域の交通状態の推計が可能になると考えられる.本研究では,様々な観測データとして既存のPTだけでなく,携帯電話の基地局データ,プローブカーデータ,スマートフォンデータ,ETCなど様々なデータの活用を検討した.