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制約条件を伴った半線形方程式の適切性の研究とその応用

半線形発展方程式の適切性の研究をリプシッツ作用素半群の生成定理の研究を通して行った。従来の準縮小半群の生成定理を拡張し、この結果の応用として複素ギンツブルグ-ランダウ方程式、半導体に関連した移流拡散方程式、2次元ナヴィエ-ストークス方程式、強退化放物型方程式の適切性を示した。また、近似理論の研究も行い、従来の準縮小半群に対する収束定理、近似可解性定理、チャーノフ型積公式をリプシッツ作用素半群の場合に拡張した。本年度は、以下の成果が得られた。1.伊田明弘氏、連携研究者の大春愼之助氏と、integrated analytic semigroupの非線形摂動に付随する発展作用素の収束定理、近似可解性定理の研究を行った。これらの定理は、偏微分方程式の解を数値的に求める際の近似解の収束に関するものである。報告者らによる従来の特徴付け定理を用いることで、かなり一般的な増大条件の下での収束定理、近似可解性定理の証明が得られた。(論文準備中)2.連携研究者の田中直樹氏と、半線形放物型方程式に応じるLipschitz半群の特徴付け定理の拡張を行った。特徴付け定理は、解作用素となるLipschitz半群が存在するための必要十分条件を与えるものである。本研究の結果、報告者らの従来の結果の条件を緩和することが出来た。これにより、従来の理論では扱えなかった偏微分方程式もLipschitz半群で扱うことが可能となった。応用例として、半導体素子のモデル方程式であるdrift-difusion方程式の適切性の別証明を与えた。この成果は、日本数学会実函数論分科会で口頭発表した。(論文準備中)3.連携研究者の田中直樹氏と、複素Ginzburg-Landau方程式のL^p適切性の研究を行った。従来の研究は、初期値の滑らかさ、非線形項のべきが3次、pが2以上で弱解、のいずれかを仮定するものであった。本研究では、Lipschitz作用素半群の生成定理を用いて、pが1より大の有限な実数の場合に、L^p空間において複素Ginzburg-Landau方程式の強解の適切性を証明した。これは、非線形項のべきが臨界指数の場合も含むものである。(論文投稿中)1.連携研究者の田中直樹氏と、半線形放物型方程式に対する近似理論の研究を行い、チャーノフ型の積公式を得た。この結果の応用として複素ギンツブルグーランダウ方程式の解が、線形部分の微分作用素が生成する半群と非線形項が生成する半群の積の極限として表されることを示した。これは、線形項のみの偏微分方程式と、非線形項のみの常微分方程式を交互に短時間ずつ繰り返し解くことによって元の方程式の解が得られるという部分ステップ法が複素ギンツブルグーランダウ方程式に対して有効であることを意味し、数値シミュレーションの観点からも興味ある結果である。(論文準備中)2.研究分担者の小林良和氏と田中直樹氏は、非線形リプッツ作用素半群の生成定理を2次元ナヴィエーストークス方程式の弱解の一意存在に応用した。準縮小半群論で用いられているべニランの積分解に関連した新しい弱解を導入し、この新しい弱解が従来の弱解になっていること並びにリプシッツ作用素半群の生成定理を用いて新しい弱解の一意存在を示した。弱解の一意存在は既知の結果ではあるが、ここで用いられた方法は、流体の研究において従来用いられているものとは異なる新しい方法であり、流体の研究にリプシッツ作用素半群が有用なツールである可能性を示すものである。(論文発表済み)3.田中直樹氏と平滑化効果を持つ非線形半群の研究を進めている。ヒルベルト空間において劣微分作用素で表すことができる微分方程式は、平滑化効果を持つことが知られている。一般のバナッハ空間では、半線形放物型方程式を除いては対応する結果はないものと思われる。現在、劣微分作用素の結果を含み、昨年度の研究で示した複素ギンツブルグーランダウ方程式のLp空間での平滑化効果にも適用できるような形に定式化できている。非線形偏微分方程式の解の正則性の研究に役立つ意義深いものと思われる。1.伊田明弘氏、連携研究者の大春愼之助氏と、積分化半群の非線形摂動に付随する非線形発展作用素に対するチャーノフ型積公式の研究を行った。ここで得られた積公式は準縮小的でない発展作用素に対するものであり、従来の積公式の特別な場合の拡張にあたる。積公式は半線形放物型方程式の解を数値的に求める際、ある種の近似解の収束を保証するものであり、応用上も重要なものである。歯のインプラントに関連した骨改造現象を記述する数理モデルの適切性についても示した。2.研究分担者の小林良和氏と連携研究者の田中直樹氏は、チャーノフ型積公式を非線形リプシッツ作用素半群の場合へと拡張した。

得られた積公式は、近似作用素が多価の場合も許容する一般的なものである。また、この積公式を2次元ナヴィエーストークス方程式の弱解の存在証明に応用した。これは、ナヴィエーストークス方程式の弱解の存在証明で用いられる射影法を非線形半群の近似理論の立場から考察したものであり、リプシッツ作用素半群が流体の研究にも有用なツールである可能性を示すものである。3.非線形境界条件である無流れ境界条件を伴った半導体の方程式の研究を進めている。非線形境界条件を方程式に取り込むことにより、解析的半群の非線形摂動問題として定式化できることが解った。但し、線形部分の作用素が生成する解析的半群は時刻0での特異性を持つものであり、既存の非線形半群論は適用できないため、今後半群の生成理論の拡張に取り組む予定である。4.連携研究者の大春愼之助氏と渡邉紘氏は、多孔性媒質の方程式と保存則の方程式を合わせたタイプの強退化放物型方程式をノイマン境界条件の下で考察した。BVエントロピー解と呼ばれる弱解の概念を導入し、非線形半群論を用いてこの弱解の一意存在を示した。
故障・攻撃・盗聴に対する耐性を備えた移動無線センサネットワーク構成手法の研究

多数の移動無線ノードから構成されるアドホックネットワークでは,移動無線ノードの故障,悪意のある移動無線ノードによる攻撃,盗聴に対して耐性を持つことが求められる.本年度は以下の研究成果を挙げた.(1)ビザンチン故障移動ノードの検出と通知:データメッセージのマルチホップ配送時における故障無線ノードの検出と通知に加え,マルチホップ配送経路の探索,検出時における故障移動無線ノードの検出手法を考案した.ここでは, GPSR等の無線ノードの位置情報を用いる経路探索プロトコルについて,ブラックホールノード攻撃を試みる無線ノードの偽装した位置情報通知制御メッセージを検出する手法を考案した.また,実験により誤った配送経路を検出する可能性の高い偽装メッセージを高い確率で検出し,検出に失敗する場合には偽装制御メッセージによる影響を受ける可能性が低いという良好な性質を備える手法であることを確認した.(2)ノイズ無線信号の協調的送信によるデータメッセージの盗聴妨害:追加のノイズ信号による電力消費を低減する手法として,並行転送送信されるデータメッセージが互いにノイズとして機能する配送手法を考案した.ただし,データメッセージ配送経路とデータメッセージ送信タイミングを独立に決定する手法であるために妨害効果の向上の余地があることが明らかになった.そこで,これらを同時に決定する手法としてのひとつのヒューリスティックを検討し,実験により従来よりも妨害効果が向上することを明らかにした.(3)故障耐性を持つ移動無線ノード位置情報取得手法:カメラ画像を活用することで,簡易で精度の高い無線ノード位置取得を可能とする手法について実験評価を行い,その有効性を明らかにした.提案手法では協調する3台の無線ノードのうち2台を一時停止するため,これを1台とする手法を検討した.多数の移動無線ノードから構成される移動無線アドホックネットワークでは、移動無線ノードの故障、悪意のある移動無線ノードによる攻撃、盗聴に対して耐性を持つことが求められる。本年度は、理論的検討を中心とした以下の研究成果を挙げた。(1)ビザンチン故障移動無線ノードの検出と通知:データメッセージの改ざんを行なう故障中継無線ノードを検出するウォッチドッグ手法を基礎として、誤った故障検出通知を行なう故障中継無線ノードを検出、特定し、故障通知を正しく行なう手法を考案した。ここでは、無線マルチホップ配送経路に含まれない連続する3ホップの中継無線ノードと隣接する監視無線ノードを各中継無線ノードに対して定めることにより、上記課題を解決する協調ウォッチドッグ手法を考案した。さらに、経路検出率の改善のために、監視無線ノードの充足するべき条件を緩和する手法を考案した。(2)送信電力低下時における改ざんデータメッセージ転送中継移動無線ノードの検出と通知:従来手法が各中継移動無線ノードが定められた送信電力を常時用いることを前提としているのに対して、中継無線ノードの送信電力がバッテリー電力量の低下にともなう送信電力の低下や意図的な送信電力の低下がある環境においても故障中継無線ノードを検出、特定し、送信元無線ノードへと通知する手法を考案した。(3)ノイズ無線信号の協調的送信によるデータメッセージ盗聴妨害:無線マルチホップ配送されるデータメッセージをその存在を隠した盗聴無線ノードに取得させない手法を考案した。中継移動無線ノードの1ホップおよび2ホップ隣接無線ノードが協調的にノイズ信号を送出する。また、これらに関連して、盗聴したデータメッセージ群を暗号解読のための高性能コンピュータへ配送することを妨害する手法、計算能力の低いコンピュータへ適用可能な暗号通信手法等に対する新しい研究の方向性を得た。各課題について、当初の計画に従った検討がなされ、一定の成果を挙げることができた。また、各課題が複合的に存在するシステムへの対処方法の検討、新しい課題の発見とその解決方法の検討への方向性が得られたことなど、理論的検討はおおむね順調に進展している。また、研究成果の適用にむけたソフトウェアの開発についても基礎検討が進んでおり、次年度に向けて、小型コンピュータデバイスにカメラを搭載して、近隣無線ノードをカメラ画像により検出する方法を提案手法の実現のために行なうことなどのプロトタイプシステム構築への準備も進んでいる。多数の移動無線ノードから構成されるアドホックネットワークでは,移動無線ノードの故障,悪意のある移動無線ノードによる攻撃,盗聴に対して耐性を持つことが求められる.本年度は以下の研究成果を挙げた.(1)ビザンチン故障移動無線ノードの検出と通知:昨年度考案した協調ウォッチドッグ手法を実装し,その性能評価を行ない,提案手法の有効性を明らかにした.これまでの提案手法が配送経路を構築した後のデータメッセージ配送時の故障,攻撃を対象としていたのに対して,配送経路構築時の故障,攻撃への対処が必要であるが,従来は送信先無線ノードの偽装であるブラックホール問題のみしか検討されていない.この点に注目し,中継無線ノード,送信元無線ノードの偽装を検出する手法についての基礎検討を行ない解決の方向性を得た.(2)ノイズ無線信号の協調的送信によるデータメッセージ盗聴妨害:昨年度までに考案した手法をAODVルーティングプロトコルへの機能追加によって実現する手法を考案して実装した.また,当該手法の基本的な考え方をセンサネットワークにおけるセンサデータ配送に応用する手法を考案した.ノイズ無線信号の送信には隣接無線ノードの電力消費が伴うためにバッテリー残量の低減が問題となる.ここでは,隣接無線ノード対によるセンサデータの転送が互いにノイズ無線信号として機能するようにすることで,電力の有効利用を図る手法としている.(3)故障耐性を持つ移動無線ノード位置情報取得手法:無線センサネットワークでは,センサノードの位置情報を正確に取得する必要があるが,ノードの故障や偽装情報送信による攻撃に耐性を持つ必要がある.そこで,カメラ映像を用いた簡易で精度の高い協調的位置情報取得手法と衛星電波を用いた位置情報取得手法に故障,攻撃耐性を持たせる手法を考案した.

各課題について当初の計画に沿った検討が進捗しており,予定されていた成果を挙げることができている.理論検討に加えて,シミュレーション実験評価,実機実装が順調に進んでいる.また,これまでの検討から新たな問題点の発見とその解決への基礎検討がなされた小課題,これまでの成果の適用を広げるためのアイディアが生まれた小課題など,それぞれの小課題について有効な進捗があった.多数の移動無線ノードから構成されるアドホックネットワークでは,移動無線ノードの故障,悪意のある移動無線ノードによる攻撃,盗聴に対して耐性を持つことが求められる.本年度は以下の研究成果を挙げた.(1)ビザンチン故障移動ノードの検出と通知:データメッセージのマルチホップ配送時における故障無線ノードの検出と通知に加え,マルチホップ配送経路の探索,検出時における故障移動無線ノードの検出手法を考案した.ここでは, GPSR等の無線ノードの位置情報を用いる経路探索プロトコルについて,ブラックホールノード攻撃を試みる無線ノードの偽装した位置情報通知制御メッセージを検出する手法を考案した.また,実験により誤った配送経路を検出する可能性の高い偽装メッセージを高い確率で検出し,検出に失敗する場合には偽装制御メッセージによる影響を受ける可能性が低いという良好な性質を備える手法であることを確認した.(2)ノイズ無線信号の協調的送信によるデータメッセージの盗聴妨害:追加のノイズ信号による電力消費を低減する手法として,並行転送送信されるデータメッセージが互いにノイズとして機能する配送手法を考案した.ただし,データメッセージ配送経路とデータメッセージ送信タイミングを独立に決定する手法であるために妨害効果の向上の余地があることが明らかになった.そこで,これらを同時に決定する手法としてのひとつのヒューリスティックを検討し,実験により従来よりも妨害効果が向上することを明らかにした.(3)故障耐性を持つ移動無線ノード位置情報取得手法:カメラ画像を活用することで,簡易で精度の高い無線ノード位置取得を可能とする手法について実験評価を行い,その有効性を明らかにした.提案手法では協調する3台の無線ノードのうち2台を一時停止するため,これを1台とする手法を検討した.研究実績(1), (2)については、これらを複合的に用いる方法の検討、提案手法の適用性の改善(移動無線ノードが疎に分布する環境への適用)の課題を解決する。研究実績(3)については、1ホップおよび2ホップ隣接無線ノードによるノイズ無線信号送信の開始、一時停止、終了のタイミングを適切に定める手法の検討を行なう。また、今年度に方向性を見いだすことができた盗聴されたデータメッセージの配送を妨害する手法、配送された後に暗号解読コンピュータによる解読を困難にする手法についても検討を進める。
レトロウイルスのゲノムRNA発現とスプライシング機構との関係

レトロウイルスは、複製のために、スプライスRNA (envメッセージ)と非スプライスRNA(gagとpolのメッセージであると共に、ウイルスゲノムともなる)との両方を発現しなければならない。この調節のメカニズムは分かっていない。マウス白血球ウイルスの野生型ゲノムから、スプライスアクセプター(SA)を含む441塩基を欠失すると、スプライシングがなくなると共に、非スプライスRNAの発現量も減少することを、昨年報告した。本年は、このSA部配列のRNA発現に与える効果が、転写後のどのステップで起きるのか明らかにした。野生型ウイルスは、再感染によりコピー数が増えて解析しづらいので、pol領域内にフレームシフト変異(4塩基挿入)又は306塩基インフレーム欠失を持つ、ほぼウイルス全長のDNA(前者をfswt,後者をΔwtと記す)を用いた。fswt, Δwt共に、SA部欠失によりmRNAの発現量が減少する。1. RNAの新規合成を止めて、mRNAの安定性を検討した。fswt, Δwt共に、SA部の有無で、mRNAの安定性には変化を認めなかった。「細胞質に出たmRNAについては、SA部の有無によって安定性に変化がない」と結論した。2.次に、核と細胞質を分離してRNAを抽出し、mRNAレベルを比較検討した。ΔwtではSA部の有無で核内レベルは不変,fswtではSA部がないと核内で既にRNA量減少が見られた。以上より「SA部を欠失したmRNAは、細胞質に出る以前に、核内で壊れてしまいやすい」と結論した。3.また、gagだけをコードするRNAの発現は、やはりSA部の欠失により低下するが、更にgag遺伝子の3'半分を欠失することで回復することが分かり、この部分がRNA発現をSA部依存にしている可能性がある。以上の結果は、レトロウイルスRNA発現の転写後調節に新しい知見だった。
射影多様体の埋め込みの構造と定義方程式

Xを次数d,次元n,余次元eの非特異射影多様体とする.Xの非双有理中心点とは,そこからの射影が像と双有理とならない点のことで,Xの外,内の非双有理中心点の集合をそれぞれB(X),C(X)と表す.本研究では,第一に,C(X)が1次元以上のXのカステルヌーボーマンフォード正則数は,ほとんどの場合に,d-e+1以下を証明した.第二に,C(X)が1点で,そこからの点射影像が有理スクロールのとき,二重点因子は基点を持たないことを証明した.第三に,B(X)が1次元以上の2つの既約成分を持つ多様体を,射影空間束の中の完全交叉として構成した.本研究では,次数d,次元n,余次元eの射影多様体Xに対し,「Xを含む次数(d-e+1)次以下の超曲面の共通部分はXと一致する」「(d-e)次以上の超曲面が作る線形束はX上で完備」ということを示すことを目標に設定し,代数幾何学や射影幾何学の新たな知見を得ることを目指している.射影多様体Xの非双有理中心点とは,点からの線形射影がXとその像の間の双有理写像とならない中心点のこととし,B(X),C(X)を,それぞれ,Xの外,Xの内の非双有理中心点の集合とする.今年度前半には,昨年度後半に引き続き,空でないC(X)を持つ非特異な射影多様体について,C(X)を分離するXの定義方程式を,代数的な手法で,構成する方法について研究した.特に,C(X)が1次元以上の集合となっている非特異なX(ロス多様体と呼ぶ)のカステルヌーボマンフォード正則数の上限の評価を引き続き検討した.昨年度,得られた評価を改良する研究を行った.ある不変量が真に降下すれば,全ての場合について,(d-e+1)-正規といえることが分かり,他方で,単項式で生成される線形系で埋め込まれた場合には,不変量が真に降下することが分かった.全ての場合について,不変量が真に降下するかを調べることは,次年度の課題となった.今年度後半では,C(X)が正則な射影多様体の2重点因子の基点になるかどうかを研究した.これまでの研究で,正則な射影多様体の2重点因子はC(X)以外に基点を持たないことが示されていた.結果として,C(X)が1点集合となる正則な射影多様体で,その点からの点射影の像が有理スクロールとなる場合について,2重点因子に対応する完備な線形系が基点を持たないことを証明した.この結果やここで得られた手法をまとめるとともに,残る場合に適用していくことが,次年度の課題となった.本研究では,次数d,次元n,余次元eの射影多様体Xに対して「Xを含む次数(d-e+1)以下の超曲面の共通部分はXと一致する」「(d-e)次以上の超曲面が作る線形束はX上で完備である」を示すことを目標に設定し,代数幾何学や射影幾何学の新たな知見得ることを目指している.射影多様体Xの非双有理中心点とは,その点からの線形射影がXとその像との間の双有理写像を引き起こさない中心点のこととし,B(X), C(X)をそれぞれXの外,Xの内の非双有理中心点の集合とする.これまでの研究により,射影多様体Xを含む次数(d-e+1)以下の超曲面の共通部分は,B(X),C(X)とXの特異点集合を除き,Xと一致することがわかっているので,B(X), C(X)について研究することが課題となっていた.今年度前半では,昨年度に引き続き,C(X)が1次元の直線からなる非特異多様体Xのカステルヌーボマンフォード正則数の上限についての研究のまとめを行った.さらに,C(X)で,非特異射影多様体の2重点因子が基点を持つかどうかの研究を継続するとともに,これまで得られていた結果,C(X)が1点でありその点からの線形射影像が有理スクロールとなる場合にはC(X)は基点とならないことのまとめも行った.今年度後半では,B(X)が1次元以上の2つの既約成分を持つ射影多様体Xの例の構成や特徴付けについて研究した.先行研究においては,このような多様体の例として,2つの超曲面錐体の完全交叉となっている多様体のみしか知られていなかった.本研究において,これら以外の例を構成した.さらに,ある条件のもとでは,このような射影多様体Xは,射影空間束の中の完全交叉多様体の双有理像となることがわかった.Xを次数d,次元n,余次元eの非特異射影多様体とする.Xの非双有理中心点とは,そこからの射影が像と双有理とならない点のことで,Xの外,内の非双有理中心点の集合をそれぞれB(X),C(X)と表す.本研究では,第一に,C(X)が1次元以上のXのカステルヌーボーマンフォード正則数は,ほとんどの場合に,d-e+1以下を証明した.第二に,C(X)が1点で,そこからの点射影像が有理スクロールのとき,二重点因子は基点を持たないことを証明した.

第三に,B(X)が1次元以上の2つの既約成分を持つ多様体を,射影空間束の中の完全交叉として構成した.本研究では,次数d,次元n,余次元eの射影多様体Xに対し,「Xを含む次数(d-e+1)次以下の超曲面の共通部分はXと一致する」「(d-e)次以上の超曲面が作る線形束はX上で完備」という問題の解決を目指している.点からの線形射影がXとその像の間の双有理写像とならないような中心点を,非双有理中心点と呼ぶ,B(X)はXの外の,C(X)はXの内の,非双有理中心点の集まりとする.今年度前半に,これまでに得られている結果「C(X)を射影多様体Xから分離する定義方程式の構成」と「射影多様体Xの内点からの線形射影で,Xの因子が例外因子となる場合の特徴付け」について点検するとともに,論文としてまとめた.これをもとに,講演を行って,専門家との議論を行った.これにより,更にこの方向を進め,特に前者の結果については,定義方程式の次数の評価を行うが今後の課題となった.今年度後半には,上にあげた第一の問題を,C(X)が空集合でない非特異な射影多様体Xについて,C(X)を分離するXの定義方程式を,その次数の上限を評価しながら,代数的な手法で構成することを研究した.更に,この考え方により,C(X)が1次元以上の集合となっている非特異なX(ロス多様体と呼ぶ)のカステルヌーボマンフォード正則数の上限を評価することもできた.実際,ロス多様体は,直線を頂点集合に持つ次数aのスクロールのm(>1)次の因子となっていることを昨年度までに示してあるので,この事実をもとに今年度さらに研究を行って,Xは(d-e+1+((1-e)m+a-2))-正則であることを証明した.この結果は,ほとんどの場合((1-e)m+a-2)<0)に,期待された評価になっており,上の2つの予想(問題)の状況証拠を得ることができた.第一の問題「Xを含む次数(d-e+1)次以下の超曲面の共通部分はXと一致する」については,空でないB(X)やC(X)を持つ射影多様体Xの構造を捉え,B(X)やC(X)を分離する方程式を構成することが本質的な問題である.今年度までの研究により,非特異な射影多様体について,C(X)が一次元以上の集合となっている場合やB(X)が点集合の場合について研究が進んでいる.また,第一の問題を特殊な場合に解決できることが,第二の問題「(d-e)次以上の超曲面が作る線形束はX上で完備」と関係していることも分かってきた.更に,C(X)を持つ射影多様体について,2重点因子を通して新たな構造が分かった.これらのことから,おおむね順調に進展していると判断できる.研究目的にあげた第一の問題「Xを含む次数(d-e+1)次以下の超曲面の共通部分はXと一致する」を調べるためには,空でないB(X)やC(X)を持つ射影多様体Xについて,これらの集合を分離する方程式を構成することが本質的な問題となることは,昨年度までの研究で分かっていた.このうち,Xが非特異でC(X)が一次元以上の集合となっている場合について,今年度の研究により,中間的な結果を得ることができた.また,第一の問題を特殊な場合に解決できることが,第二の問題「(d-e)次以上の超曲面が作る線形束はX上で完備」と関係していることも分かってきた.これらのことから,おおむね順調に進展していると判断する.今年度の結果は,まだ改善の余地があり,この点を研究することが目標達成のために必要であり,25年度の課題である.また,B(X)やC(X)が0次元集合となる射影多様体について,線形束の正規性を調べることが,今後の課題である.今年度の結果は,一部の場合に,まだ改善の余地があり,この点を研究することが24年度以降の課題である.また,今年の研究方法を適用して,B(X)やC(X)が0次元集合となる射影多様体についても,調べることも今後の課題である.H24年度の残額が生じたのは,予定していた図書が年度内に入手できなかったためで,H25年度に購入予定である.本研究では日常的な研究考察を柱にするが,そのうちで,計算可能な例を作成し計算機を用いた計算を行うために,計算機を導入する.更に,まとまった時間の取れる時期に,問題意識を共有できる研究者と共同のセミナーやワークショップを行って,これまで得られた結果を再点検するとともに,問題の新たな展開を探る(7ー8月頃または2ー3月頃に,佐賀大学とKAIST(韓国)へ出張予定).
上気道粘膜における好酸球性炎症の病態とその治療

上気道における代表的慢性炎症性疾患である慢性副鼻腔炎、中耳炎の中に、従来の保存治療や手術療法に非常に抵抗を示す一連の疾患群の存在が明らかとなり,それぞれ好酸球性副鼻腔炎、好酸球性中耳炎と呼ばれ非常に難治な病態を形成している。私共は慢性副鼻腔炎と慢性中耳炎症例においてこれらの粘膜組織を免疫粗織学的に調べ、特に好酸球遊走因子の発現に関して検討を加えた。慢性副鼻腔炎症例の鼻茸組織には、下甲介粘膜に比べて多数の好酸球が見られ、特に喘息合併例で著明であった。またエカレルチン陽性細胞、RANTES陽性細胞も粘膜下組織に存在し、EG2陽性細胞数と正の相関が見られた。一方好酸球性中耳炎症例においては中耳貯留液中に有意に高濃度のIL-5が存在した.また中耳粘膜ではIL-5,エカレクチンやRANTES陽性細胞が多数観察され、特にエカレクチン陽性細胞数とEG陽性細胞数の間に正の相関がみられた。さらにin situ hybridization法により、エカレクチンのmRNAの発現を副鼻腔粘膜と中耳粘膜において調べたところ、好酸球浸潤が多い症例にてこのmRNAの発現が認められた。気管支喘息症例のようなTh2優位の個体において、副鼻腔粘膜や中耳粘膜にある種の異物刺激が起こることにより、局所でT細胞が増殖、活性化される。その結果II-5が産生され好酸球が局所に集積し、さらに局所におけるIL-5やエカレクチンなどのケモカインの産生で好酸球は活性化あるいは寿命が延長し,好酸球性炎症による難治な病態を形成するものと考えられる。また好酸球性中耳炎症例ではその背景に耳管開放症が存在することも明らかにした.一般に好酸球性炎症の制御にはステロイドが用いられる。そこでこれらの症例に対し、ステロイド薬を局所投与し、その前後の粘膜を免疫組織学的に検討したところ、好酸球遊走因子の発現が減少するとともに好酸球数の減少も認められた。またapotosis陽性細胞細胞も投与後に有意に増加していた.上気道における代表的慢性炎症性疾患である慢性副鼻腔炎、中耳炎の中に、従来の保存治療や手術療法に非常に抵抗を示す一連の疾患群の存在が明らかとなり,それぞれ好酸球性副鼻腔炎、好酸球性中耳炎と呼ばれ非常に難治な病態を形成している。またapotosis陽性細胞細胞も投与後に有意に増加していた.近年、上気道粘膜に多数の好酸球の浸潤がみられる病態が増加していることが指摘されている。一般に好酸球の集積はアレルギー疾患によく見られる現象であるが、副鼻腔炎やある種の中耳炎でも観察されこれが難治な病態を形成している。そこで私共は慢性副鼻腔炎と慢性中耳炎症例において、組織学的に好酸球の浸潤の有無を調べ、それらの症例の臨床像と比較した。またこれらの粘膜組織を免疫組織学的に調べ、特に好酸球遊走因子の発現に関して検討を加えた。慢性副鼻腔炎症例の鼻茸組織には、下甲介粘膜に比べて多数の好酸球が見られ、特にアレルギー素因のある症例、喘息合併例で著明であった。これらの好酸球はEG2陽性であり、より活性化されていると考えられた。一方慢性中耳炎症例では喘息を合併し粘調な貯留液を有するいわゆる好酸球性中耳炎症例において多数の好酸球、EG2陽性細胞が観察されたが、これらの中耳粘膜においてもエカレクチンやRANTES陽性細胞が多数観察され、特にエカレクチン陽性細胞数とEG陽性細胞数の間に正の相関がみられた。

これらの結果から上気道粘膜における好酸球の遊走、集積にはこれらのエカレクチンやRANRTESなどの好酸球遊走因子が重要な役割をになっており、特にエカレクチンは好酸球の遊走に特異的に関与していると考えられた。副鼻腔炎や中耳炎において好酸球浸潤が優位な病態があり、それぞれ好酸球性副鼻腔炎、好酸球性中耳炎と呼ばれ非常に難治な病態を形成している。そこで私共は慢性副鼻腔炎と慢性中耳炎症例において、組織学的に好酸球の浸潤の有無を調べ、それらの症例の臨床像と比較した。またこれらの粘膜組織を免疫組織学的に調べ、特に好酸球遊走因子の発現に関して検討を加えた。慢性副鼻腔炎症例の鼻茸組織には、下甲介粘膜に比べて多数の好酸球が見られ、特にアレルギー素因のある症例、喘息合併例で著明であった。これらの好酸球はEG2陽性であり、より活性化されていると考えられた。またエカレルチン陽性細胞、RANTES陽性細胞も粘膜下組織に存在し、EG2陽性細胞数と正の相関が見られた。一方慢性中耳炎症例では喘息を合併し粘調な貯留液を有するいわゆる好酸球性中耳炎症例において多数の好酸球、EG2陽性細胞が観察されたが、これらの中耳粘膜においてもエカレクチンやRANTES陽性細胞が多数観察され、特にエカレクチン陽性細胞数とEG陽性細胞数の間に正の相関がみられた。さらにin situ hybridization法により、エカレクチンのmRNAの発現を副鼻腔粘膜と中耳粘膜において調べたところ、好酸球浸潤が多い症例にてこのmRNAの発現が認められた。一般に好酸球性炎症の制御にはステロイドが用いられる。そこでこれらの症例に対し、ステロイド薬を局所投与し、その前後の粘膜を免疫組織学的に検討したところ、好酸球遊走因子の発現が減少するとともに好酸球数の減少も認められた。以上から好酸球の局所集積にはエカレクチンやRANTESなどの好酸球遊走因子が深く関与していると考えられた。
染色体分配に関与するMukBタンパクのモーター蛋白としての機能の研究

本年度の研究目的であるMukB蛋白のATP加水分解活性を明らかにすることができた。放射性標識化ATPを用いこの加水分解産物であるADPを薄層クロマトグラフィーによって分離、検出しさらに検出したADPを定量することによって精製MukBタンパクのATP加水分解反応を明らかにすることができた。まず、このATP加水分解反応はMg2+依存性であることを明らかになった。すなわち、MukBタンパクのATP加水分解活性は1mMのMg2+存在下でみられるが、Mg2+のキレート剤である1mMEDTAをこの反応液へ添加することによりMukBタンパクのATP加水分解反応は阻害された。さらに、この中にMg2+を加えてキレート剤の影響を打ち消すと再びATP加水分解反応が観察され、このEDTAの阻害効果は見られられなくなった。MukBタンパクの精製はこのタンパクを過剰生産する菌株から行い、その検出の指標には電気泳動によるタンパクの分子量を用いてきた。MukBタンパクの精製過程の一つであるゲルろ過クロマトグラフィーで分離精製した分画でATP加水分解反応見てみたところ、MukBタンパクの溶出ピークと一致してATP加水分解反応のピークが観察された。このことからもMukBタンパクがATP加水分解活性を持つことが示唆された。酵素学的に測定したところMukBタンパクの最大反応速度(Vmax)とミカエリ定数(Km)はそれぞれ、8.4nmol/min/mg、0.13mMでありATP加水分解酵素としての活性は弱いものであった。この活性を増強させる因子の存在を探索するため野生株から細胞質画分と細胞膜画分を抽出しこれをさらにゲルろ過クロマトグラフィーで細かく再度分画した。これらの各分画を精製MukBタンパクに加え、MukBタンパクのATP加水分解活性を増強させる分画があるか調べた。しかしながら、細胞質画分と細胞膜画分ともにMukBタンパクのATP加水分解活性を増強させる分画を検出することができなかた。MukBタンパクはオペロンを形成しているMukE,Fタンパクと相互作用している可能性があらたに示唆されている。MukBタンパクのATP加水分解活性に対するこれらタンパクの影響を引き続き検討中である。
ゲノム多型検出法の開発:可変部位・多型部位の検出からゲノム構築論理の理解へ

相同性検索結果から挿入欠失・置換といった多型を選び出す、データベース検索対応型のゲノム多型検索手法を作成した。相同領域をブロックとして検出し、そのブロック同士の位置関係の組み合わせで、多型のパターンを判定した。多型領域に機能既知遺伝子と対をなしている機能未知遺伝子を探索した。この検索手法により、完全ゲノム配列以外の配列情報に加えメタゲノム配列データも対象とした多型検索や、特定の近縁ゲノムの組み合わせ(多対多)にとどまらない多対配列データベースレベルの比較ができるようになった。通常のゲノム多型の表示・検索方法では、特定の配列を多くの場合ペアで指定して、その組み合わせの間で行う。それに対し、本研究では、配列データベースに相同性検索を行って、そこから挿入欠失・置換といった多型を選び出すというデータベース検索対応型のゲノム多型検索手法を開発している。平成21年度は、ゲノム比較ソフトCGATのデータ構築プログラムを元に、多型検索プログラムの概要を作成した。塩基配列レベルのオーソログ判定を行い、相同領域をブロックとして検出し、そのブロック同士の位置関係の組み合わせで、多型のパターンを判定するようにし、拾うべき多型を絞り込む条件検討を行った。配列データベースには、通常の塩基配列データベースに加えメタゲノム配列データベースなど利用できるデータベースをあわせたデータベースを使用することとした。このデータベース検索対応型のゲノム多型検索プログラムを使い、修飾酵素遺伝子を足場に、通常それと対をなす制限酵素遺伝子がどの程度検出できるか検討した。本研究のデータベース検索対応型のゲノム多型検索手法の特徴として、完全ゲノム配列以外の配列情報に加えメタゲノム配列データ対象とした型が可能になる、特定の近縁ゲノムの組み合わせ(多対多)にとどまらず、多対配列データベースレベルの比較ができる、種レベルの近縁性からは予期しない発見が可能になる、といった点が挙げられ、ゲノム比較全般に大きく貢献すると考えている。1.配列データベースに相同性検索を行って、そこから挿入欠失・置換といった多型を選び出すデータベース検索対応型のゲノム多型検索手法を開発した。本プログラムは、塩基配列レベルのオーソログ判定を行い、相同領域をブロックとして検出し、そのブロック同士の位置関係の組み合わせで、多型のパターンを判定して拾うべき多型を絞り込む。通常修飾酵素遺伝子が制限酵素遺伝子と対をなすことから、この多型検索プログラムを使い、多型領域に修飾酵素遺伝子と対をなしている機能未知遺伝子から制限酵素遺伝子を探索した。得られた候補からは実際に制限酵素活性を持つ新規遺伝子が実験的に同定されている(Khan,Furuta,Kawai et al.,Nucleic Acids Research,2010)。この検索手法により、完全ゲノム配列以外の配列情報に加えメタゲノム配列データも対象とした多型検索や、特定の近縁ゲノムの組み合わせ(多対多)にとどまらない多対配列データベースレベルの比較が可能になった。2.ゲノム同士の対応する遺伝子の分布パターンから機能的に関係する遺伝子を抽出する系統プロファイル法を、近縁生物種間で特徴的な進化パターンを示す遺伝子の探索に応用した。遺伝子の有無だけでは差が出にくいので、相同遺伝子の数の違いや遺伝子が分断しているか否かを数値化して用いた。種もしくは属相当の生物群で、群内の2つ以上のサブグループそれぞれで複数株のゲノムが決定されているものを用いて検証した。本手法をピロリ菌のサブタイプのゲノム比較に適用して、東アジア型のピロリ菌では酸化還元に関わる特定の経路(モリブデン補酵素を利用する経路)が崩壊していることを明らかにし(Kawai et al.,BMC Microbiology,2011)、また、ゲノムの逆位に伴う遺伝子重複というゲノム進化パターンを見いだしている(Furuta*,Kawai*et al.(*: equal contribution),Proceedings of the National Academy of Sciences,U.S.A.2011)。
一般集団における軽度認知機能障害と動脈硬化との関連に関する疫学研究

本研究は地域住民に対して認知機能検査を行い、軽度認知機能障害と動脈硬化性変化などとの関連を検討するものである。平成25年度は、当初の計画目標(400名)を大きく上回る751名に検査を行うことができた。予備解析としてそのうち約540名の解析を行い、慢性腎臓病が悪化するにつれ認知機能が低下する可能性が示唆され、その結果を第49回日本循環器予防学会・日本循環器管理研究協議会総会(平成25年6月15日)にて発表した。また採点者での系統的な差を認めず、非常に高い一致性も確認した。今後は、これらの結果を基に、新たに加えたデータも含め詳細な解析を行い論文化を進めていく。平成24年度は、平成23年度に構築した「調査・認知機能評価」→「対象者への結果返却」→「データの蓄積」などの枠組みに沿って、認知機能検査(CASI: Cognitive Assessment Screening Instrument)順調に行うことができた。その結果、当初の計画目標であった400名を大きく上回る対象者に認知機能を施行することができた(平成25年4月11日現在、約560名)。認知機能の結果にて得点(スコア)が一定の基準に満たず、認知症の可能性のある場合などの専門医療機関への紹介なども引き続き行っている。これを受けて、平成24年度は、研究・解析用のデータベース作成、データクリーニング、および予備解析に着手した。潜在性動脈硬化指標としての冠動脈石灰化スコア、上腕ー足踝脈波伝達速度(brachial-ankle pulse wave velocity: baPWV)、ABI(足関節・上腕血圧指数)などに加え、慢性腎臓病関連項目(推定糸球体濾過量および半定量タンパク尿)、その他の関連因子、具体的には診察室血圧・家庭血圧、血糖、リポタンパク分画を含む脂質(総コレステロール、HDLーコレステロール、LDL-コレステロール)や肝機能検査、C-反応性タンパク(CRP)やフィブリノーゲンなどの炎症性マーカーおよび飲酒・喫煙、身体活動度、食習慣、(高血圧、糖尿病、脂質異常などの)薬物治療状況などのデータを突合させた。このようにして作成した、突合データを用いて65歳ー81歳の対象者約540名を予備的に解析した。成果は第49回日本循環器病予防学会に採択され、発表予定である(口演:平成25年6月15日)。本研究は現在進行中の潜在性動脈硬化に関するコホート研究対象者に認知機能検査の一つであるCognitive Assessment Screening Instrument (CASI)を行い、軽度認知機能障害と動脈硬化性変化などとの関連を検討するものである。平成25年度も引き続き認知機能検査を行い、当初の計画目標であった400名を大きく上回る対象者に検査を施行することができた(平成26年3月31日現在合計751名)。平成25年度はデータ整備(潜在性動脈硬化指標としての冠動脈石灰化スコア、上腕ー足踝脈波伝達速度(brachial-ankle pulse wave velocity: baPWV)、ABI(足関節・上腕血圧指数)などの指標を突合)後の予備解析、学会発表、採点者間の一致性検討などを行った。65歳ー81歳の対象者約540名を対象とした解析の結果、認知機能の低下と慢性腎臓病(推定糸球体濾過量および尿タンパクの両者とも)との関連が示唆され、その成果を第49回日本循環器予防学会・日本循環器管理研究協議会総会(平成25年6月15日石川県金沢市金沢市文化ホール)にて発表した(口演)。また採点者間(3名)に系統的差がないかを検討する目的で、20名の対象者の面接録音を再度他2名の採点者に採点してもらい一致性を検討した。その結果、採点者間での系統的な差(バイアス)がなくPearson相関係数および組内相関係数ともに0.95以上と非常に高い一致性が確認された。この結果を基に、予備解析以降に新たに加わえた対象者データも含めたうえで、再度詳細な解析を行い論文化を進めていく方針である。平成23年度は、認知機能検査(CASI:Cognitive Assessment Screening Instrument)施行のための枠組み作りが完成した。具体的には、検査の標準化として、(1)検査マニュアル作成、(2)検査(面接)の際に使用する所見記録用紙の開発、(3)面接者のトレーニングをおこなった。特に、(3)面接者のトレーニングは、および数回の模擬面接によるトレーニング期間をへて、実際の面接を開始。さらに録音による面接者へのフィードバックを行う、という方法を順守した。関係者による会議も中間段階でおこないquality controlに努めた。

次にデータベース作成として、(4)採点(CASIスコア計算)、(5)結果入力、(6)被験者へ適切なアドバイスを加えた結果返却プログラムの開発を行った。また、(4)結果入力(採点)においても、オリジナルのマニュアルに想定外の回答が得られることが少なくなかったため、先行研究を行っている施設(放射線影響研究所)から、このような場合の対応に関して情報を得た。また採点者間で協議しその際の採点判断・基準をログとして回覧できるシステムを作り上げた。また、(6)においても、得点(スコア)が一定の基準に満たない場合は必要に応じて専門医療機関への紹介を行った。これらの枠組みのもとで、約300名の対象者に検査を施行することができた。またその結果をデータベース化に着手することができた。上述のごとく、対象者数は計画目標400名をはるかに上回り500人を超え、データベースの整備などを行うことができた。また、予備解析ではあるが、横断研究の成果が学会に採択された。以上より、ほぼ計画どおりの進捗状況であると考える。上述のごとく、検査の標準化、面接から対象者への結果返却までのシステムの構築、データベース作成を全て行うことができた。これはほぼ計画どおりの進捗状況である。また、認知機能検査を施行した対象数者もほぼ予定通りである。前年度(平成23年度)同様、今年度も新たなCASI(認知機能試験)面接者の人材確保の必要がある。それに伴い、面接者トレーニングおよび人件費が必要である。また(全体の対象者数は予定を超えたが)、当初の予定であった60歳以上の対象者でまだ調査依頼を行っていない方もおり、今年度も調査は継続しサンプル数を増やしていく予定である(当初の計画にも、最終年度まで調査を行う旨記載している)。一方、現在の予備解析から、慢性腎臓病に関連した指標などの追加測定が有用である可能性が示唆されており、今年度の研究費にて測定することを検討する。(必要に応じて生体指標の測定を考慮することは、昨年度の推進方策でも報告している)。連携研究者である椎野(脳神経外科、認知症)から必要な助言を得て、予備解析結果を学会で発表予定である(第49回日本循環器病予防学会:平成25年6月15日予定)。また、現時点で検討していないその他の生体指標に関してもさらに検討を行い、それらの結果を踏まえて学術誌への投稿を行うことを目標としている。前年度(平成23年度)にCASI面接を担当していた者のうち、今年度から研究協力ができなくなったもの、あるいは今年内にその予定のものがおり、新たな人材を確保する必要がある。それに伴い、あらたな面接者トレーニングおよび人件費が必要である。Quality Controlに必要な会議を一年に一回予定しており、今年度も行う予定である。また、今年度は、解析に必要な母体となる研究の初回調査時データを現在作成中のCASIデータと統合し、予備的解析を行う。その際に、データのクリーニングに伴う入力・確認作業などが必要となってくる。潜在性動脈硬化指標としては、冠動脈石灰化スコア、頚動脈内膜中膜肥厚・プラーク計測、脈波伝達速度、ABIとその関連因子(血圧、血糖、リポタンバク分画を含む脂質、CRPなどの新興バイオマーカー、飲酒・喫煙、身体活動度)のデータを突合させる。場合によりバイオマーカーの測定あるいは既存データの加工などを考慮する。連携研究者である椎野(脳神経外科、認知症)から必要な助言を得て、予備解析の結果を学会で発表する予定である。
プラズモニックウィスパリングギャラリーモードを利用した有機材料の量子状態制御

励起子のゆらいだ量子状態(発光のスペクトル幅)を集約し、そのエネルギー(発光波長)を制御する技術を開発する。具体的には、円筒状の金属からなる共振器の周囲を表面プラズモンが周回するウィスパリングギャラリーモードを利用し、このモードと共振器近傍にある有機分子の励起子を結合することで、発光スペクトルを先鋭化する。共振器の二次元パターンにより、先鋭化が起こる波長を制御し得ると考える。この技術は、直接のハンドリングが困難な分子スケールの量子状態を100 nm程度のバルクスケールに拡大して制御する点に特徴がある。
深部腫瘍の中性子捕捉療法に関する総合的研究

本研究班が昭和43年来行ってきた中性子捕捉療法は世界唯一のもので,脳の悪性膠腫のような浸潤性腫瘍に対し最も選択的に有効な治療法の一つであることを立証しつつある.一定の中性子個数(おおよそ3×1012n/Cm^2以上)を与えれば根治的に有効であることが実証されつつある.腫瘍の最深部に対し如何にして必要量の中性子を与えるかが決定的に重要な課題として科されている.これを解決するため以下の検討を行った.1)熱外中性子の利用:現在本邦には熱外中性子を得ることのできる設備がなく,弥生炉も速中性子を分離すると線束が減少し過ぎるため充分な研究成果があげられないままとなっている.2)脳内水分の重水による置換:小動物に対し経口,静注,腹腔内注など異るルートでO2Oを投与した. LD50によって表現される急性毒性はD2OもH2Oも全く同じ値を示した. (マウス腹腔内注射でLD50はD2O, H2Oともに, 235ml/kg). D2Oを長期間使用した場合,ことに投与量を増やした場合に,予め負荷したフェノバルビタールの排泄遅延がみられた.中性子治療効果をたかめるためのD2O使用を妨げる程度の所見は得られていない.3)術中金線により脳深部での中性子結束を測定すること:この実測により得られるヒト脳での半減層は2.73.0cmという値が得られた.この値は,従来の実験モデルで得られたく2.0cmに比べて35%以上大きい値となっている.この差は,頭蓋腔内での反射,開頭部の直径が大きいことなどによるものと思われる.このデータは重水を用いずに得られたものであるので,熱中性子の深達性が従来考えてきたよりも良いことを示している.1968年87年の間に92名の脳腫瘍を治療し,うち3人が既に10年を越え元気に働いている.これら3人の腫瘍は脳表に近かったために中性子が充分量到達したものと考えられる.本研究班が昭和43年来行ってきた中性子捕捉療法は世界唯一のもので,脳の悪性膠腫のような浸潤性腫瘍に対し最も選択的に有効な治療法の一つであることを立証しつつある.一定の中性子個数(おおよそ3×1012n/Cm^2以上)を与えれば根治的に有効であることが実証されつつある.腫瘍の最深部に対し如何にして必要量の中性子を与えるかが決定的に重要な課題として科されている.これを解決するため以下の検討を行った.1)熱外中性子の利用:現在本邦には熱外中性子を得ることのできる設備がなく,弥生炉も速中性子を分離すると線束が減少し過ぎるため充分な研究成果があげられないままとなっている.2)脳内水分の重水による置換:小動物に対し経口,静注,腹腔内注など異るルートでO2Oを投与した. LD50によって表現される急性毒性はD2OもH2Oも全く同じ値を示した. (マウス腹腔内注射でLD50はD2O, H2Oともに, 235ml/kg). D2Oを長期間使用した場合,ことに投与量を増やした場合に,予め負荷したフェノバルビタールの排泄遅延がみられた.中性子治療効果をたかめるためのD2O使用を妨げる程度の所見は得られていない.3)術中金線により脳深部での中性子結束を測定すること:この実測により得られるヒト脳での半減層は2.73.0cmという値が得られた.この値は,従来の実験モデルで得られたく2.0cmに比べて35%以上大きい値となっている.この差は,頭蓋腔内での反射,開頭部の直径が大きいことなどによるものと思われる.このデータは重水を用いずに得られたものであるので,熱中性子の深達性が従来考えてきたよりも良いことを示している.1968年87年の間に92名の脳腫瘍を治療し,うち3人が既に10年を越え元気に働いている.これら3人の腫瘍は脳表に近かったために中性子が充分量到達したものと考えられる.○当面、国内で唯一のエピサーマル中性子照射可能な装置である東京大学弥生炉で、犬照射実験を従来に引続いて行った。深部腫瘍の中性子捕捉療法を可能にする一つの方途としてのエピサーマル中性子を実際治療に用いるための基礎データを得るため健常犬を用いて大腿その他に能照を行った。結果については次年度にまとめることが可能と思われる。○重水で脳その他の組織内水分を置換すれば熱中性子の深部透過が改善されるので、重水の体内組織分布を調べるため、経口その他の方法で小動物(ラット)に99.9%重水を与えた。一定期間、飲ませた後血液,脳,その他の組織を採取し重水含有量を測定することを試みた。投与方法、投与時間などの差で変化することが考えられるので、体内分布を知ることが治療目的のため重水を投与する前に重要な第一ステップである。○重水による毒性を確認することは上記の分布測定になさるべきものであり、次年度に予定されている。重水で水を置換することにより組織内の一定深度においての熱中性子到達可能度を理論的に計算した。これによりもし水の50%を重水で置換した場合、同じ中性子強度が、2cm深い所で得られることが示唆された。○従来に引続いてヒト脳腫瘍の治療経験の増大に努めた。

61年度中に欧洲人1人を含め計5人の治療照射が行われ、これ迄に通算82例となった。本療法により治療された患者のうちすでに3人が10年以上生存を果たし、最長生存は15年に達した。この患者には腫瘍、再発は全く見られず、完全治愈と広く考えられている。
無機陰イオンおよび金属陽イオンの同時分析に用いるキレート化剤の特性と最適条件

研究目的:金属陽イオンは適当なキレート化剤を用いると水溶液中で金属キレー卜陰イオンとして存在する。このことを利用するとイオン交換クロマトグラフィーにおいて陰イオン交換カラム一本で無機陰イオンと金属陽イオンを同時に分析することが可能であると考えられる。そこで、各種金属キレート試薬を用いたときの金属陽イオンと無機陰イオンの分離特性および分離の最適条件を検討することを目的とした。研究方法:約0.1から0.5mMの各種キレート試薬に水酸化リチウムを加えてpHを調節し、この溶液をイオン交換クロマトグラフィーの溶離剤とした。試料溶液としてカルシウム、マグネシウム、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、コバルト等の塩化物、硝酸塩、あるいは硫酸塩の溶液を注入し、各溶離剤の濃度およびpHを変えたときの陽イオンおよび陰イオンの保持比、分離能を測定した。検出器には電気電導度検出器を用いた。研究成果:入手可能な10種類のキレート試薬について検討したところ金属陽イオンに対してキレート能を持たないもの、アルカリ土類金属が極めて良好に溶出するもの、およびアルカリ土類金属は溶出しないが遷移金属等が溶出するものがあることが分かった。分離能を示さないキレート試薬は検討したキレート試薬のなかで、ジアミノプロパノール四酢酸、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、二トリロ三プロピオン酸であった。アルカリ土類金属(カルシウムイオン、マグネシウムイオン)の溶出が良好なキレート試薬はエチレンジアミン四酢酸、ジアミンシクロヘキサン四酢酸であった。アルカリ土類金属の溶出に最適のpHは約4.4であった。遷移金属等が良好に溶出するキレート試薬はジエチレントリアミン五酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、二トリロ三酢酸、ジアミノヘキサン四酢酸であった。遷移金属等の溶出に最適なpHは約3.3であった。その中でもジアミノヘキサン四酢酸は銅イオンのみが選択的に溶出する極めて特異なキレート試薬であることを見いだした。
「個性」はどのように変化するか？

私たちは、細胞接着分子プロトカドヘリン(Pcdh)の発現は、個々のニューロンごとに異なることを発表した。Pcdhは音楽的才能やタバコ嗜好性、自閉症、統合失調症やうつ病への関与が報告されている。したがって、Pcdhは「個性」創発に関わると考えられる。本研究では私達の実験結果をもとに立てた仮説「Pcdh発現の変動が個性を変える」を検証する。本研究により、自閉症、統合失調症やうつ病の新規な脳病態が明らかになると期待される。