hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト腫瘍の放射線および抗癌剤感受性とアポトーシス誘導の遺伝子伝達系の解析

腫瘍に対する放射線および抗癌剤の感受性を左右する因子として、最近、アポトーシスによる細胞死が重要であることが判明してきた.そこで、放射線感受性が高いラット卵黄嚢腫瘍細胞株(NMT-1)およびラット卵黄嚢腫瘍細胞を繰り返し照射し放射線抵抗性を獲得した細胞株(NMT-1R)を使用し、新抗癌剤のパクリタキセルに対する感受性、アポトーシス誘導能との関係および放射線とパクリタキセルの併用による効果を調べることを目的とした.両細胞の照射後のアポトーシス細胞の出現は異なり、NMT-1で明らかにアポトーシス細胞の出現が認められている.放射線および薬剤に対する感受性は、コロニー形成能から細胞生残率を調べる方法をもちいた.細胞に対する薬剤の接触時間を24時間とし、薬剤濃度を変化させて細胞生残率を調べた結果、D_0はNMT-1で5.15nM、NMT-1Rで5.02nMであり、両細胞で薬剤に対する感受性は同程度であった.両細胞に薬剤を接触後、細胞の形態学的変化をHoechst33258で核染色し調べた結果、クロマチンの凝集、断片化した核を持つアポトーシス細胞の出現が24時間後にみられた.DNAの電気泳動でも薬剤投与24時間後に両細胞でラダー形成がみられアポトーシス細胞の出現を確認できた.薬剤投与後のDNAの断片化率を両細胞で調べた結果、未処置細胞の断片化率は、NMT-1で1.7±0.5%、NMT-1Rで1.0±0.5%、24時間後はそれぞれ、12.4±3.3%、13.0±1.9%で、DNAの断片化率は、24時間後に有意に増加しており、その頻度は両細胞で同程度であった.以上から両細胞で薬剤に対する感受性が同程度であるのは、アポトーシス細胞の出現が同程度にみられることと関係していた.薬剤と照射の併用では、薬剤投与後G_2/M期の細胞が最大となる12時間後に照射を施行した場合、その効果は相加以上の効果をしめした.腫瘍に対する放射線および抗癌剤の感受性を左右する因子として、最近、アポトーシスによる細胞死が重要であることが判明してきた.そこで、放射線感受性が高いラット卵黄嚢腫瘍細胞株(NMT-1)およびラット卵黄嚢腫瘍細胞を繰り返し照射し放射線抵抗性を獲得した細胞株(NMT-1R)を使用し、新抗癌剤のパクリタキセルに対する感受性、アポトーシス誘導能との関係および放射線とパクリタキセルの併用による効果を調べることを目的とした.両細胞の照射後のアポトーシス細胞の出現は異なり、NMT-1で明らかにアポトーシス細胞の出現が認められている.放射線および薬剤に対する感受性は、コロニー形成能から細胞生残率を調べる方法をもちいた.細胞に対する薬剤の接触時間を24時間とし、薬剤濃度を変化させて細胞生残率を調べた結果、D_0はNMT-1で5.15nM、NMT-1Rで5.02nMであり、両細胞で薬剤に対する感受性は同程度であった.両細胞に薬剤を接触後、細胞の形態学的変化をHoechst33258で核染色し調べた結果、クロマチンの凝集、断片化した核を持つアポトーシス細胞の出現が24時間後にみられた.DNAの電気泳動でも薬剤投与24時間後に両細胞でラダー形成がみられアポトーシス細胞の出現を確認できた.薬剤投与後のDNAの断片化率を両細胞で調べた結果、未処置細胞の断片化率は、NMT-1で1.7±0.5%、NMT-1Rで1.0±0.5%、24時間後はそれぞれ、12.4±3.3%、13.0±1.9%で、DNAの断片化率は、24時間後に有意に増加しており、その頻度は両細胞で同程度であった.以上から両細胞で薬剤に対する感受性が同程度であるのは、アポトーシス細胞の出現が同程度にみられることと関係していた.薬剤と照射の併用では、薬剤投与後G_2/M期の細胞が最大となる12時間後に照射を施行した場合、その効果は相加以上の効果をしめした.腫瘍に対する放射線および抗癌剤の感受性を左右する因子として,最近,アポトーシスによる細胞死が重要であることが判明し,治療にたいする感受性もアポトーシスが深く関与していることが証明されてきている.腫瘍の放射線に対する感受性とアポトーシスの誘導との関係および新抗癌剤であるタキソ-ルに対する感受性とアポトーシスの誘導との関係について,ヌードマウスに移植されたヒト腫瘍を用いた実験を計画しているが,その予備実験として当科で樹立し系代しているラットのヨ-クサック腫瘍由来の細胞,NMT-1とこの細胞を繰りかえし照射することで,放射線抵抗性を獲得したNMT-1R細胞を用い,腫瘍の放射線およびタキソ-ルに対する感受性とアポトーシス細胞の出現との関係を調べた.この両者についての放射線照射によるアポトーシス細胞の出現は,すでに報告されており,NMT-1細胞で明らかにアポトーシス細胞の出現が認められている.タキソ-ルに対する両細胞の感受性は,DOが4.7nMと同程度であり,照射にたいする感受性と異なった結果をしめした.タキソ-ル投与後24時間後のDNA断片化率もNMT-1で12.4%,NMT-1Rで13.0%とほぼ同程度であり,ゲル電気泳動法でラダーパターンが認められた.

ヘキストによるクロマチン染色でも核内クロマチンの凝集,断片化のみられる細胞が出現しており,アポトーシス細胞の出現と考えられた.以上から両細胞のタキソ-ル感受性が同程度であるのは,アポトーシス細胞の出現が同程度にみられることと関係していた.現在,二種類のヒト肺癌細胞株,こう芽細胞腫株を用い,照射およびタキソ-ルに対する感受性とアポトーシス細胞の出現との関係を調べており,同時にp53,waf-1,bcl-2タンパクの発現を調べているところである.今後は,この結果から細胞をヌードマウスに移植し,in vivoの実験を施行する予定である.腫瘍に対する放射線および抗癌剤の感受性を左右する因子として、最近、アポトーシスによる細胞死が重要であることが判明してきた。そこで、放射線感受性が高いラット卵黄嚢腫瘍細胞株(NMT-1)および同細胞を繰り返し照射し放射線抵抗性を獲得した細胞株(NMT-1R)を使用し、新抗癌剤のパクリタキセルに対する感受性、アポトーシス誘導能との関係および放射線とパクリタキセルの併用による効果を調べることを目的とした。両細胞の照射後のアポトーシス細胞の出現は異なり、NMT-1で明らかにアポトーシス細胞の出現が認められている。放射線および薬剤に対する感受性は、コロニー形成能から細胞生残率を調べる方法をもちいた。細胞に対する薬剤の接触時間を24時間とし、薬剤濃度を変化させて細胞生残率を調べた結果、D_0はNMT-1で5.15nM、NMT-1Rで5.02nMであり、両細胞で薬剤に対する感受性は同程度であった。両細胞に薬剤を接触後、細胞の形態学的変化をHoechst33258で核染色し調べた結果、クロマチンの凝集、断片化した核を持つアポトーシス細胞の出現が24時間後にみられた.DNAの電気泳動でも薬剤投与24時間後に両細胞でラダー形成がみられアポトーシス細胞の出現を確認できた。薬剤投与後のDNAの断片化率を両細胞で調べた結果、未処置細胞の断片化率は、NMT-1で1.7±0.5%、NMT-1Rで1.0±0.5%、24時間後はそれぞれ、12.4±3.3%、13.0±1.9%で、DNAの断片化率は、24時間後に有意に増加しており、その頻度は両細胞で同程度であった。以上から両細胞で薬剤に対する感受性が同程度であるのは、アポトーシス細胞の出現が同程度にみられることと関係していた。薬剤と照射の併用では、薬剤投与後G_2/M期の細胞が最大となる12時間後に照射を施行した場合、その効果は相加以上の効果をしめした。
C-mos原がん遺伝子産物によるMPF活性化機構

1.Xenopus卵巣cDNAライブラリーを検索することにより、従来報告されていないcdc25ホモログのcDNAクロンを得ることができた。全長の塩基配列を決定したところ、ヒトcdc25のA型に対応するクロンであることが示された。また、Xenopusでも既に知られているC型よりも、本研究で新たに得られたA型は種間におけるアミノ酸変異の小さいことが明らかとなり、細胞周期制御における機能の重要性が示唆された。2.Xenopuscdc25A型およびC型のタンパク質産物を大腸菌内で合成させ、免疫原として抗血清を調製した。これを用いてXenopus卵細胞周期の進行に伴うcdc25産物の挙動を解析した結果、成熟前にすでにA型、C型共に合成されたタンパク質産物の存在すること、M期への移行に伴ってリン酸化を含めた分子修飾を受けることが明らかとなった。また、このリン酸化の少なくとも一部に、Mosの活性が必須であることも示された。3.このcdc25A型、C型cDNAからin vitroで合成したmRNAあるいは大腸菌内で合成したタンパク質産物それぞれが、微小注入によって卵母細胞の成熟を誘導できることが明らかとなった。さらにこの活性には必ずしもN末端の領域は必要ではないことも示唆された。4.原がん遺伝子産物Mosによる体細胞のがん化に対するcdc25産物の関与について解析するため、MosとXenopus cdc25クロンとをNIH3T3に共発現させたところ、これらのcdc25産物はMosのがん化能に対して顕著な影響を与えないことが明らかとなった。このことから、Mosによる細胞のがん化には、別個のシグナル伝達経路が働いていると考えられる。
プラズモン局在場による放射圧クーリング

金属ナノギャップ構造のプラズモン局在場において、熱運動するナノ粒子や分子に発生する放射圧の振る舞いを、世界に先駆けて理論的・実験的に解明した。金属ナノギャップにおける電場分布を高精度に解析する手法を開発し、これまで単一のスポットと考えられていたプラズモン局在場が、高次の多重極モードの重ね合わせとして、複雑な形状を持つことを明らかにした。また、ナノ粒子に作用する放射圧を定量的に解析する計測システムを開発し、金属ナノダイマー構造において、従来の集光ビームに比べて3桁以上強い放射圧が発生することを解明すると共に、2次元ポテンシャルを観測して、超解像トラッピグの実証に初めて成功した。金属ナノギャップ構造のプラズモン局在場において、熱運動するナノ微粒子や分子に速度依存放射圧が発生し、クーリング(冷却)効果が顕在化する現象を、世界に先駆けて理論的・実験的に解明することを目的とする。このクーリング放射圧は、ギャップモード局在プラズモンと強くカップリングした微粒子・分子がナノ空間で移動すると、局在増強場のエネルギーが急激に変化することによって発生する。本年度は、昨年に開発した数理シミュレーション解析手法を共振器系に適用し、ミラーに作用する速度依存放射圧を求めてクーリング効果を定量的に解析した。その結果を理論解析により見積った放射圧と比較し、放射圧冷却現象の解析に必要な電磁場の計算精度、空間・時間のサンプリング条件等を精査した。共振器系での検証に基づき、ギャップモード局在プラズモン場と強くカップリングした微粒子・分子の運動によって誘起される電場変化から放射圧冷却効果を解析した。また、プラズモン局在場の急峻な電場勾配によるトラッピング放射圧をクーリング放射圧と共に計算し、ナノ空間における流体力学的相互作用も組み入れて、微粒子・分子の運動状態の時空間展開を精密にシミュレーション解析した。さらに、半導体ナノ微粒子や芳香族有機分子を対象として、放射圧クーリング効果、局在プラズモンとのカップリング効果、金属ナノ構造との相互作用等が、微粒子・分子の発光・吸収・散乱ダイナミクスに与える影響ついて分析し、新奇な光物理・光化学現象の探索に展開する。本年度は、ナノ微粒子・分子が運動する金属ナノギャップ構造における電磁場分布の時空間展開を数値計算した。ナノ微粒子・分子が運動する金属ナノギャップ構造における電磁場分布の時空間展開を数値計算し、局在プラズモン増強場のダイナミックなエネルギー変化を解析する新しいシミュレーション手法を開発した。本手法を用いて、微粒子・分子に作用する速度依存放射圧を、トラッピング放射圧と共に求め、プラズモン局在場のクーリング効果を定量的に解析した。具体的には、既存の3次元電磁場分布解析手法では構造体の複素屈折率分布を固定して設定するのに対し、運動する物体に作用する速度依存放射圧を解析するために、複素屈折率の3次元構造を時間の関数として変化させながら、電磁場の時空間展開を数値計算する新しいシミュレーション解析手法を開発した。また、微粒子・分子のサイズや分極率・複素屈折率、金属ナノ構造の形状や大きさ・ギャップ距離、照射する光の波長や強度分布等をパラメータとして数理シミュレーション解析を行い、放射圧を増強するための金属ナノ構造体の設計や最適な実験条件の探索を行った。金属ナノギャップ構造のプラズモン局在場における放射圧は最近盛んに研究が成されているが、速度依存放射圧によるクーリング効果のアイデアは我々独自のものであり、全く新しい研究領域を切り拓こうとしている。そのため、シミュレーション解析の手法やプログラム等、新規に作成し性能向上を図る必要があるため、多くの時間を費やしている。かなりのエフォートをこの研究に注ぎ込むことによって、ナノ微粒子・分子が運動する金属ナノギャップ構造における電磁場分布の時空間展開を数値計算し、局在プラズモン増強場のダイナミックなエネルギー変化を解析する新しいシミュレーション手法を開発することができた。これは、大きな成果と自己評価している。ただし、クーリング効果の解析には未だ至っていないことから、「おおむね順調に進展している」との達成度と判断した。開発した数理シミュレーション解析手法を共振器系に適用し、ミラーに作用する速度依存放射圧を求めてクーリング効果を定量的に解析する。その結果を理論解析により見積った放射圧と比較し、放射圧冷却現象の解析に必要な電磁場の計算精度、空間・時間のサンプリング条件等を精査する。共振器系での検証に基づき、ギャップモード局在プラズモン場と強くカップリングした微粒子・分子の運動によって誘起される電場変化から放射圧冷却効果を解析する。

また、プラズモン局在場の急峻な電場勾配によるトラッピング放射圧をクーリング放射圧と共に計算し、ナノ空間における流体力学的相互作用も組み入れて、微粒子・分子の運動状態の時空間展開を精密にシミュレーション解析する。さらに、半導体ナノ微粒子や芳香族有機分子を対象として、放射圧クーリング効果、局在プラズモンとのカップリング効果、金属ナノ構造との相互作用等が、微粒子・分子の発光・吸収・散乱ダイナミクスに与える影響ついて分析し、新奇な光物理・光化学現象の探索に展開する。電子線描画装置を用いたリソグラフィー技術により、金ナノギャップ構造体を設計に基づいて作製する。作製した金ナノギャップ構造体に半導体ナノ微粒子や温度に敏感な芳香族有機分子を含有した溶液を滴下し、顕微鏡下で試料にレーザー光を照明して局在プラズモン増強場を生成する。ナノ微粒子・分子からの発光・散乱光のスペクトルやダイナミクスを観測し、ピーク幅、波長シフト、ラマン強度、光子相関等によりクーリング効果を実証する。また、実験結果からクーリング放射圧やトラッピング放射圧を定量的に解析し、数理シミュレーションとの整合性について考察し、得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。経費の節減・効率的使用により生じた未使用額について、高性能解析コンピュータの機能向上装置の追加に使用する。
行動や体験の記録にもとづく時空間表現メディアの研究

人類は長い歴史のなかでさまざまなメディア技術を発明し,メディアをつかって体験したことや思考を表現し人と交換したり共有して,創造活動をおこなってきた.本研究テーマでは,実世界での行動や体験をさまざまなセンサを使って記録し,相互理解のためのコミュニケーションメディアとして利用する方法について検討した。とくに体験記録時のインタフェースとして,パートナの視点を持つ優位性を想定してぬいぐるみ形状の記録装置を考え、システム設計と評価実験などを進めた。まず、カメラ・マイク・タッチセンサを有するぬいぐるみ形状の記録装置とそのデータビューワを試作し、研究室環境で体験記録の予備実験を行った。その結果、パートナの視点による記録データが、ユーザの視点とは必ずしも一致しない状況があることを得た。現在ぬいぐるみは特に自律的な動きを持たせていないが、身体性が結果的に他者の視点をもたらしているという興味深い議論を導いている。パートナ対照群としてウェアラブル体験システムを使って得られるデータとの対比も行った。今後はこれらの実験をさらに進めて他者の視点による記録と自己の記憶との関連づけを調査する。また、システムの設計を進めながら,記憶支援について考察し,収集した記録を人間にとっての拡張人工記憶として活用し,回想的記憶補助手段として利用したり,記憶の誤りを正すために利用する応用にむけた考察を行った。
遺伝子転換食糧の多面的分子設計に関する基礎研究

人口増大、環境悪化、食源性疾患増大、高齢化社会到来に起因する食糧を巡る問題を解決するために、バイオテクノロジー技術を駆使することによって遺伝子転換食糧を作出することが望まれる。そこで、このような観点からの特定領域研究を発足させるための企画調査を行った。本企画調査の申請に際するコンセプトに基づき、遺伝子転換食糧の分子設計に関する研究班、および遺伝子転換食糧の安全性評価と実用性に関する研究班の2班体制で調査した。この一環として、「遺伝子転換食糧の多面的分子設計に関する基礎研究-多面的機能形質の作物間導入と品質評価-」と題して公開シンポジウムを開催し、産官学及び一般市民より約200名の参加を得て活発な討議を行った。これらの調査及び討議の結果、以下のことを踏まえる必要性が明確となった。(1)消費者にとって安全性が最も重要なポイントである。(2)現在市販されつつある遺伝子転換食糧は微生物由来の遺伝子を包含している点に心理的な不安がある。(3)導入する遺伝子は、人類が食している生物起源でなければならない。(4)付与する特性は、生産者にではなく、消費者の利益となるものが望ましい。(5)既存食糧に不足している生理機能性、嗜好性、加工性など食糧の多面的な質的向上を図る。(6)安全性、健全性の検証を徹底する。これらに基づき、(1)食品受容性、(2)健康保全性、(3)分子設計、(4)遺伝子転換作物作出、(5)アレルゲン性評価、(6)安全性評価、の6班体制、5年間のプロジェクト「遺伝子転換食糧の多面的分子設計基盤」を特定領域研究(B)として申請した。
小児喘息患者におけるゲノムＤＮＡメチル化異常の実態調査

大気環境がより汚染されている地域(東京)と、汚染が少ない地域(伊那)、両者の中間地域(甲府)の3地域での、喘息児と非喘息児のFoxp3およびAlu-1でのメチル化状態を調査した。Foxp3は東京地域で一部のCpG siteで喘息群のメチル化頻度がコントロール群と比較して有意に低下し、甲府地域では有意に上昇していた。伊那地域では有意差がなかった。一部のCpG siteでは、3地域間に有意な差がみられた。Alu-1は、東京地域では喘息群が一部のCpG siteで有意に上昇し、一部のCpG siteでは有意に低下した。甲府地域と伊那地域では、喘息群とコントロール群間に有意な差はみられなかった。本研究では、汚染物質のばく露によりgDNAのメチル化異常が発生し、これにともなう免疫異常が喘息発症に関与する、と仮説を立てた。その上で、小児喘息患者におけるgDNAのメチル化異常の実態と大気環境との関連性を明らかにする調査を計画した。小児の喘息患者は近年増加傾向にあり、化学物質など環境因子の関与が推測されるが、現在まで科学的知見が不足し、因果関係など詳細は不明である、のが現状である。一方で、大気汚染地域に居住する小児喘息患者は対象地域に居住する患者に比し、制御性T細胞(Treg)のFoxp3プロモーター領域が高メチル化状態にあり、これによってTreg機能抑制、異常免疫が発生した、とし、大気汚染と喘息との関連を示唆する報告がなされている。又、汚染物質ばく露によるゲノムDNA(gDNA)のグローバルな低メチル化状態の発生が複数の研究で報告されている。グローバルな低メチル化は炎症性サイトカインの生産増加や、自己免疫疾患への関与が推測される。こうした背景から、既報を参考にメチル化解析の条件検討を行い、メチル化解析プロトコールの検討を進めている。また、調査対象者のリクルートについて、対象地域の病院の小児科と打ち合わせを行い、比較的短期間で一定の数のリクルートを行えるようになった。本研究では汚染物質ばく露によりgDNAのメチル化異常が発生し、これにともなう免疫異常が喘息発症に関与すると仮説を立て、小児喘息患者におけるgDNAのメチル化異常の実態と大気環境との関連性を明らかにする調査を計画した。小児の喘息患者は近年増加傾向にあり、化学物質など環境因子の関与が推測されるが、現在まで科学的知見が不足し、因果関係など詳細は不明である。しかし、大気汚染地域に居住する小児喘息患者は対象地域に居住する患者に比し、制御性T細胞(Treg)のFoxp3プロモーター領域が高メチル化状態にあり、これによってTreg機能抑制、異常免疫が発生したとの報告があり、喘息との関連を示唆している。こうした背景から、既報を参考にメチル化解析の条件検討を行い、メチル化解析プロトコールの検討を行った。また、調査対象者のリクルートについて、対象地域の病院の小児科と打ち合わせを行った。本研究では、汚染物質のばく露によりゲノムDNA(gDNA)のメチル化異常が発生しこれにともなう免疫異常が喘息発症に関与する、と仮説を立てた。その上で、小児喘息患者におけるgDNAのメチル化異常の実態と大気汚染との関連性を明らかにする調査を計画した。小児喘息患者は近年増加傾向にあり化学物質など環境因子の関与が推測されるが、現在までに科学的知見が不足し、因果関係など詳細は不明であるのが現状である。一方で、大気汚染地域に居住する小児喘息患者は対照地域に居住する患者に比し、制御性T細胞(Treg)のFoxp3プロモーター領域が高メチル化状態にあり、これによってTreg機能抑制、異常免疫が発生した、大気汚染と喘息との関連を示唆する報告がなされている。又、汚染物質ばく露によるgDNAのグローバルな低メチル化状態の発生が複数の研究で報告されている。こうした背景から、既報を参考にメチル化解析の条件検討を行いメチル化解析プロトコールを作成し、予備実験を行った。また、それと並行し、協力医療機関とのリクルートに関する打ち合せを施行した。国立成育医療研究センター病院にて喘息児32名および対象児(非喘息児)22名の頬粘膜検体を採取した。国立成育医療研究センター病院で採取した検体を昭和大学医学部衛生学公衆衛生学講座の協力にてgDNA抽出後、本学にてFoxp3のメチル化解析を施行した。伊那中央病院と市立甲府病院での検体採取の準備を行った。本研究では、汚染物質のばく露によりゲノムDNA(gDNA)のメチル化異常が発生し、これに伴う免疫異常が喘息発症に関与する、と仮説を立てた。一方で大気汚染地域に居住する小児喘息患者は対照地域に居住する患者に比し、制御性T細胞(Treg)のFoxP3プロモーター領域が高メチル化状態にあり、これによってTreg機能抑制、異常免疫が発生した、大気汚染と喘息との関連を示唆する報告がなされている。

又、汚染物質ばく露によるgDNAのAlu-1などのグローバルな低メチル化状態の発生が複数の研究で報告されている。グローバルな低メチル化は炎症性サイトカインの生産増加や、自己免疫疾患への関与が推測される。1.伊那中央病院にて喘息児20名および対照児(非喘息児)15名、市立甲府病院にて喘息児18名および対照児14名の頬粘膜検体を採取した。2.採取検体を昭和大学医学部衛生学公衆衛生学講座の協力にてgDNA抽出後、本学にてFoxP3のメチル化解析を施行した。3.また、すべての検体Alu-1のメチル化解析を本学にて施行した。4.対象児のデータベース登録を行った。5. FoxP3とAlu-1のメチル化解析結果と対象児のデータベースを用いて、解析を行った。大気環境がより汚染されている地域(東京)と、汚染が少ない地域(伊那)、両者の中間地域(甲府)の3地域での、喘息児と非喘息児のFoxp3およびAlu-1でのメチル化状態を調査した。Foxp3は東京地域で一部のCpG siteで喘息群のメチル化頻度がコントロール群と比較して有意に低下し、甲府地域では有意に上昇していた。伊那地域では有意差がなかった。一部のCpG siteでは、3地域間に有意な差がみられた。Alu-1は、東京地域では喘息群が一部のCpG siteで有意に上昇し、一部のCpG siteでは有意に低下した。甲府地域と伊那地域では、喘息群とコントロール群間に有意な差はみられなかった。メチル化解析のプロトコール確定まで予定よりも若干検討が遅れていた。また、調査対象者のプロトコール確定と準備に少し時間を要した。プロトコールが確定し、一部協力医療機関での検体採取は終了し、gDNA抽出およびメチル化解析が終了した。また、残りの協力医療機関での検体採取の目途が立っており、研究計画を遂行する予定である。環境疫学国立成育医療研究センター病院で採取した検体から抽出したgDNAのグローバルなメチル化解析を行う。また、平行して伊那中央病院と市立甲府病院にて喘息児と対象児(非喘息児)の頬粘膜検体採取を行う。検体を採取したらすみやかに昭和大学医学部衛生学公衆衛生学講座の協力にてgDNAを抽出後、本学にてFoxp3およびグローバルなメチル化解析を施行する。実験終了後は、統計解析等を行い、環境汚染物質のばく露に伴うゲノムDNAのメチル化異常と喘息発症との関連を明らかにしていくとともに、どの程度メチル化異常が発生すると喘息の発症リスクが高くなるのかを推測する。さらに、以上の結果をまとめ論文化する。メチル化解析のプロトコール確定まで予定よりも若干検討が遅れている。また調査対象者のプロトコール確定と準備に少し時間を要した。プロトコールが確定し、研究計画を3カ年以内に遂行する予定である。メチル化解析プロトコールの検討、ならびに調査対象者のリクルートについて協議を重ね、おおむね予定通り進んでいる。平成26年度に、メチル化解析を行い、論文作成を行う予定であったが、メチル化解析担当や、各関連施設、協力医療機関との調整に時間がかかったため研究が遅れ、未使用額が生じた。最終年度に採取した検体の処理を開始し、メチル化解析を実施する。
小学校の幾何教育における意義ある"算数的活動"の教材開発に関する実践的研究

本研究では,小学校の幾何教育における意義ある"算数的活動"の教材開発を行うことを目的とし,小学生にとって意義ある算数的活動について検討するとともに,小学校における幾何の体系的な教材の開発を試みた。実際には,まず,意義ある算数的活動について,先行研究の成果などをもとに検討し,教材を開発した。さらに,公立小学校の300人の児童に関して,論証の認識の子どもの実態をみるために,文章題作成調査を行うとともに,変換の認識の子どもの実態を見るために,2年間の継続的な立体描画調査を行うことから,子どもの実情を明らかにした。これらの調査,及び先行研究の成果をもとにして,小学校低学年,中学年,高学年における,"論証"と"変換"を中心とした教材を算数的活動の内容を含め開発した。開発した教材の一部について,実際に教育実践等を行い,その妥当性を検討した結果,妥当性があるという一定の成果を得た。本年度は,幾何領域における「論理(論証)」に焦点をあてて,小学校段階における簡単なカリキュラム試案の作成及びそれらの教材開発の検討を行った。実際の内容は次の通りである。低学年では「素朴的論証(論理)の数学」として,素朴的に帰納的,類推的な考えを行う活動が必要となるため,それに見合った教材を検討した。中学年では「帰納的-演繹的論証(論理)の数学」として,この段階では児童がすでに,数学的にさまざまな図形やその性質を理解しているため,的確な帰納的及び容易な演繹的証明を行う内容の教材を検討した。高学年では,「演繹的論証(論理)の数学」として,この段階では児童が抽象思考段階となり,抽象思考を発展させるような教育内容が必要となるため,的確な演繹的証明を行う内容の教材を検討した。また,小学校段階で子どもの論理の実際を探るため,大阪府の公立小学校1年から6年生で約300人の児童を対象に文章題の作成調査(生活に関わる簡単な文章題作成と最も難しいと考える文章問題作成の調査)から,小学校段階の子どもの論理の実際を検討した。さらに,現在までに明らかにされている小学校段階における空間認識の発展の様相を,さらに詳細に探るため,小学校以前の幼児(4歳児,5歳児)を対象として実際に調査し,その傾向を明らかにした。一方で,学校算数において,子どもにとって意義ある"算数的活動"の検討を行った。その中で,算数的活動の種類は,目的・形態・段階によって分類できることが示された。そして特に「応用」段階に関する,意義ある算数的活動の実践(一部が幾何領域)を示し,検討することから,それらの実践に意義があることを示した。新学習指導要領では,"算数的活動"が強調された。現在まで算数的活動に関わるような研究・実践は多く行われてきたが,残念ながら系統的なものは少なく,トピック的なものが多い。また学習指導要領でも指摘されているように主目的が"身体を動かす"だけにとどまる内容も多いように感じる。したがって,新学習指導要領実施に伴い必要となってくる,系統的でかつ数学の内容(より高度な内容)をも学習できるような具体事例が少ないのが実情であり,現場の教員が困惑しているのは事実である。また,一方で,幾何(図形)分野が苦手という学力調査等のデータも数多くある。そこで,本研究では,幾何(図形)領域において,現在を生きる子どもにとって意義ある算数的活動(系統的で高度な数学内容をも学習できる)の教育内容・教材の開発を目的とする。本年度は,幾何領域における「関係(変換)」に焦点をあてて,小学校段階における簡単なカリキュラム試案の作成及びそれらの教材開発を行った。具体的な内容は次の通りである。低学年では「素朴的3次元空間-2次元平面変換の数学」,中学年では「アフィン変換の数学」,高学年では,「射影変換の数学」として,その段階における子どもの認識を調査し,それに見合った教材を開発,検討した。実際に,大阪府の公立小学校1年から6年生で約300人の児童を対象に描画調査を行い,昨年度の同様の調査と比較することから,子どもの認識の系統的な発展の傾向を検討した。そして,先行研究の成果等をふまえ,学校算数において,子どもにとって意義ある"算数的活動"の検討を行い,実際に教材開発を行った。その一部の内容を,実際に教育実験等を行うことから妥当性を検討した結果,妥当性があるという一定の成果を得た。
侵襲時再生治療の新たな展開：幹細胞移植と新規若返り因子・長寿ホルモン補充の有効性

我々は、クラッシュ症候群と熱中症の2つの急性期炎症モデルにおいて、骨髄由来単核球細胞(BMMNCs)移植の有効性をさらに検討した。健常ラットの大腿骨、脛骨より骨髄液を採取し、BMMNCsを単離した後、各モデルに静注投与した。なお、ラットクラッシュ症候群モデルでは、ラットを仰臥位とし、両下肢にはそれぞれ2.5kgの重りと専用器具の板の計3.0kgで6時間圧迫した。圧迫解除1時間前からは大量輸液(生理食塩水10ml/kg/h)を持続投与し、圧迫解除後3時間まで継続した。一方、熱中症モデルの作成は、全身麻酔下に直腸温を連続測定しながら、小動物用保温機(BWT-100A; Bio Research Center)を用いて暑熱暴露を開始した。加温中の直腸温は5分間で1.0度上昇するように、また直腸温が41.8度に到達した時点から30分間は41.8度±0.2度を維持するように、保温機の温度を調整した。いずれのモデルにおいても、BMMNCs移植群は7日間生存率が有意に高く、また移植後3、6、12時間後の血清IL-6、TNF-α、Histone H3、ICAM-1、Syndecan-1の濃度は有意に低かった。またコントロール(非移植)群の肺組織には間質浮腫、血管内皮障害などの著明な炎症所見を認めたが、BMMNCs移植群ではいずれも軽減されていた。また、熱中症モデルでは、コントロール群の暑熱暴露6時間後の肺組織において、血管内皮グリコカリックス層の主要成分であるSyndecan-1の発現は、sham群と比較して著明に低下していたが、BMMNCs移植群では、Syndecan-1の発現が保たれていた。以上の結果より急性炎症病態に対するBMMNCs移植は、過剰な炎症反応の抑制し、血管内皮傷害・臓器障害や生命予後を著明に改善する可能性が示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度の研究として、重症病態における脂肪細胞由来の生理活性物質adiponectinの動向を評価した。その結果、多発外傷などの重症急性期患者では、血漿中adiponectinの有意な変化は見られなかったが、単球上のadiponectinはICU患者において健常人に比べ有意に低いことがわかり、米国外傷外科学会などで報告した。このことは、単球とadiponectinの結合能が低下することを示し、adiponectinの炎症組織への運搬能が低下する可能性を示す。また炎症性のM1様単球の比率はICU患者で有意に高く、単球上のadiponectinと負の相関が認められた(R = -0.749, p < 0.001)。さらにICU患者においてM1様単球上のadiponectinは、M2様単球に比べて有意に低かった。また、若返り因子として敗血症患者における血中GDF11蛋白を測定した。その結果、敗血症患者における血中GDF11値は、1日目と2日目のHMGB-1値と有意な関連が認められた。これより、敗血症において損傷細胞から血中へ流入するHMGB-1と、血中GDF11蛋白産生シグナル系との関連が示唆された。しかしながら、血中GDF11値は敗血症患者と健常人において明らかな差異はなく、敗血症患者における血中GDF11値はHMGB-1以外の炎症性メディエーター、重症度、予後との関連は認められなかった。敗血症モデルにおける細胞移植の有効性をさらに解析するため、盲腸結索穿刺モデルに対して骨髄単核球細胞を移植し、生存率の改善を得た。各臓器障害に及ぼす効果、炎症性サイトカイン産生への影響などを評価する目的で各臓器組織および血清を採取した。また、同モデルにおいて、盲腸結索穿刺直後にGDF11(1mg/kg)を腹腔内に単回投与して効果を検証したが、生存率の有意な改善は得られなかった。本研究の目的は、侵襲時再生応答からみた新たな治療戦略として、血管内皮および腸管上皮の修復・再生効果をもつ幹細胞移植に加え、新規若返り因子、長寿ホルモンの補充療法の有効性を評価するため、以下の2点に目標を絞り実施することである。1外傷、敗血症、two-hit modelの異なる多臓器障害モデルにおいて、骨髄間葉系幹細胞、骨髄由来単核球細胞、腸管上皮幹細胞の細胞移植に加え、新規若返り因子GDF(成長差別化因子)11および長寿ホルモンadiponectin補充療法の効果を評価する。2細胞移植に加え、GDF11、adiponectinを補充し、血管内皮および腸管上皮における再生応答の発現をマイクロアレー法及びメタボローム解析を用いて明らかにする。平成28年度は、重症病態における脂肪細胞由来の生理活性物質adiponectinの動向を評価し、若返り因子GDF11値の動向も確認した。今後、adiponectinおよびGDF11を投与して有効性の評価を行うことが可能な状態である。おおむね順調に研究は進んでいると評価できる。本研究の目的は、侵襲時再生応答からみた新たな治療戦略として、血管内皮および腸管上皮の修復・再生効果をもつ幹細胞移植に加え、新規若返り因子、長寿ホルモンの補充療法の有効性を評価することである。以下の2点に目標を絞り研究を進めてきた。

1外傷、敗血症、two-hit modelの異なる多臓器障害モデルにおいて、骨髄間葉系幹細胞、骨髄由来単核球細胞、腸管上皮幹細胞の細胞移植の効果を評価した。新規若返り因子GDF(成長差別化因子)11投与の効果を評価した。2各種細胞移植、GDF11の補充にともない、血管内皮および腸管上皮における再生応答の発現変化を評価した。その結果、平成29年度は、骨髄由来単核球細胞(BMMNCs)移植が抗炎症作用、組織修復作用を発揮して急性炎症侵襲モデルにおいて有効性を示すことを見出し、以下の知見を得た。12週齢ラットの熱中症モデルを用い、健常ラットの大腿骨、脛骨より骨髄液を採取し、BMMNCsを単離した後、侵襲暴露直後に静注投与した、一個体に対して1×107個を静注投与した。BMMNCs移植群、コントロール群の7日間生存率、血清サイトカイン、組織学的検討を行った。その結果、BMMNCs移植群は7日間生存率が有意に高く(80% vs 48%)、また暴露後3、6、12時間後の血清IL-6、TNF-α、Histone H3などの炎症マーカー、ICAM-1、Syndecan-1の血管内皮マーカーの濃度は有意に低かった。またコントロール群では侵襲暴露後6時間後の肺組織に間質浮腫や炎症細胞浸潤、血管内皮障害などの著明な炎症所見を認めたが、BMMNCs移植群ではこれらの所見が抑制されていた。以上の結果から、BMMNCs移植は、過剰な炎症反応の抑制を通して侵襲反応を制御し、臓器障害や生命予後を改善する可能性が示された。本研究は、以下の2点に目標を絞り実施している1外傷、敗血症、two-hit modelの異なる多臓器障害モデルにおいて、骨髄間葉系幹細胞、骨髄由来単核球細胞、腸管上皮幹細胞の細胞移植に加え、新規若返り因子GDF(成長差別化因子)11および長寿ホルモンadiponectin補充療法の効果を評価する。2細胞移植に加え、GDF11、adiponectinを補充し、血管内皮および腸管上皮における再生応答の発現をマイクロアレー法及びメタボローム解析を用いて明らかにする。現在、1に関して各種細胞移植と新規若返り因子の評価が既に進んでおり、今後有効な組み合わせの評価を予定通り進める。2に関して腸管上皮の再生応答の評価、腸管内容のメタボロームが既に進んでおり、今後血管内皮も含めた評価を予定通り進める。以上より、本研究はおおむね順調に進展している。我々は、クラッシュ症候群と熱中症の2つの急性期炎症モデルにおいて、骨髄由来単核球細胞(BMMNCs)移植の有効性をさらに検討した。健常ラットの大腿骨、脛骨より骨髄液を採取し、BMMNCsを単離した後、各モデルに静注投与した。なお、ラットクラッシュ症候群モデルでは、ラットを仰臥位とし、両下肢にはそれぞれ2.5kgの重りと専用器具の板の計3.0kgで6時間圧迫した。圧迫解除1時間前からは大量輸液(生理食塩水10ml/kg/h)を持続投与し、圧迫解除後3時間まで継続した。一方、熱中症モデルの作成は、全身麻酔下に直腸温を連続測定しながら、小動物用保温機(BWT-100A; Bio Research Center)を用いて暑熱暴露を開始した。加温中の直腸温は5分間で1.0度上昇するように、また直腸温が41.8度に到達した時点から30分間は41.8度±0.2度を維持するように、保温機の温度を調整した。いずれのモデルにおいても、BMMNCs移植群は7日間生存率が有意に高く、また移植後3、6、12時間後の血清IL-6、TNF-α、Histone H3、ICAM-1、Syndecan-1の濃度は有意に低かった。
超伝導回転機へ向けた高温超伝導線材の交流損失の推定手法および低減技術の確立

希土類系高温超伝導テープ線材の交流損失特性は、温度(4.2-77.3 K)、印加磁界振幅、印加磁界角度、線材積層枚数などの運転環境に依存する。本研究では、それら様々な運転環境における希土類系高温超伝導テープ線材の交流損失の簡便な予測手法の確立を目的とした。交流損失特性をピックアップコイル法により評価し、それらを理論解析に取り込み、実験・理論の両面から検討した。本年度は、昨年度の研究成果に基づき、最終年度として下記を遂行した。(1)中心到達磁界未満の磁界振幅の領域において、k枚積層した線材の交流損失は1枚の線材の交流損失の1/kとなることを測定結果より見出し、反磁界係数を用いてその理論的な解釈を行い、定量的に明らかにした。さらに導出した理論表式より予測手法を確立し、実測値と照らし合わせることで予測手法の妥当性を確認した。これにより1枚の線材の交流損失を測定することで、多数枚積層した線材の交流損失を予測でき、また温度スケーリング則と併用することで様々な温度と積層枚数の組み合わせにおける交流損失を容易に予測可能となった。(2)線材を多数枚積層し円筒状に巻き線したコイル試料の交流損失特性を評価する測定システムを立ち上げた。電圧-電流特性の勾配(n値)および反磁界係数を考慮した、2枚および3枚積層した場合におけるコイル試料の交流損失の理論表式を導出した。理論計算値と実測値は概ね一致し、理論表式が妥当であることがわかった。(3)上記の予測手法により算出した予測値および実測値を用いた超伝導回転機の交流損失を計算する解析手法を確立し、電気推進航空機へ向けた超伝導回転機の交流損失を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。超伝導線材により構成される超伝導回転機などの交流機器を設計する際、その巻線部で発生する交流損失量を正確に見積もる必要がある。また交流損失量は必要な冷却システムの冷却能力や使用電力量に反映されるため、交流損失を低減することで冷凍機を含む機器全体の軽量化およびランニングコストの低下につながる。超伝導線材の交流損失は温度や磁界などの運転環境に依存し、各運転環境の交流損失を実験により評価するには、膨大なコストと時間が必要となる。そこで本研究では、希土類系高温超伝導テープ線材における交流損失の簡便な推定手法の確立を目的とした。本年度は、異なる温度(25-77 K)、印加磁界(0.01-5 T, B⊥テープ面)、磁界印加角度、および線材積層枚数(1-16枚)における超伝導線材の交流損失をピックアップコイル法により評価した。実験に使用した線材は無分割線材とレーザースクライビング法により分割した線材(2、4、8分割)である。それら線材試料は産業技術総合研究所から提供していただいた。いずれの線材積層枚数の無分割線材および分割した線材における交流損失の磁界振幅依存性は温度によりスケーリングすることを明らかにした。線材の中心到達磁界以上の磁界振幅の領域においては異なる線材積層枚数の交流損失[J/m3 cycle]は同程度であることを確認した。一方で、中心到達磁界未満の磁界振幅の領域においては、積層枚数の増加に伴い交流損失が小さくなることがわかった。これは反磁界効果により定性的に説明されることを明らかにした。希土類系高温超伝導テープ線材のフィラメント分割数および積層枚数によらず、温度スケーリング則が成り立つことを見出した。これにより積層かつ分割した線材の交流損失を簡便に推定することが可能となった。現在、本研究課題を発展させ、積層した超伝導線材を巻線しコイルとした場合の交流損失を評価するため、新しく測定システムを立ち上げつつある。よって、本研究課題は計画以上に進展していると判断される。

(3)上記の予測手法により算出した予測値および実測値を用いた超伝導回転機の交流損失を計算する解析手法を確立し、電気推進航空機へ向けた超伝導回転機の交流損失を明らかにした。当初の計画通り、各運転環境における短尺の希土類系高温超伝導テープ線材の交流損失を既存の測定システムにより評価し、推定手法を確立する。さらに積層した超伝導線材で構成されるコイルの交流損失を評価するために、新しく測定システムを構築する。またその理論解析に必要な電圧-電流特性を四端子法により評価するための測定システムも立ち上げる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
対話性と響鳴に基づく伝達言語の発話構築と認知のメカニズム：認知語用論的研究

認知言語学と談話分析とを基盤にした認知語用論的研究の新たなアプローチの一環として、本研究では、対話性を基盤にして日常言語の自然な発話間に潜む響鳴を明示的にマッピングすることにより、様々な発話が響鳴により構築されるプロセスとその認知的背景を実証的に解明することを目的として研究を進めた。隣接対話だけでなく時空間を隔てた伝達・被伝達発話間の響鳴を追跡することで、発話構築プロセスにより多角的にアプローチすることを目指す。特に、スキーマ化、拡張、連鎖、焦点移動、発話間類似性に基づく響鳴のマッピング、スタンス、間主観性に焦点を当てた。本年度は研究初年度であり、情報の流れと相互行為における発話連鎖を記述する基盤研究、フィールドワーク、英語と日本語の発話データの基礎分析、に着手した。特に、(1)響鳴の縦列連鎖をダイアグラフにマッピングしスキーマ化と拡張による発話間連鎖を図示する方法を精査した。(2)対話の相互作用の中での談話展開における、現行談話スペース間の焦点移動の連鎖のマッピングをより正確に明示する方法を探った。(3)発話の連鎖からスキーマを抽出し、構造、語彙、意味、音声、内容、のあらゆるレベルで先行発話との響鳴によって拡張がなされる流れを順に検証した。(4)拡張において平行性が効果的に用いられるケース、話者間提携の保持、潜在的響鳴、等について分析した。以上のように、対話性と響鳴に基づく伝達言語の発話構築と認知のメカニズムを解明するために研究を進めた。国外の大学との研究協議を進める中で、研究協力体制を更新・強化した。このことで、フィールドワークの際の資料提供や施設利用他に関して多くの協力が得られ、また、貴重な助言やフィードバックが得られることとなった。本研究では、伝達言語の発話構築メカニズムを解明するため、あらゆるレベルの人間関係と場面設定を含む自然言語データ(英語・日本語)を収集し談話分析・定量分析する。ダイアグラフにマッピングするとともに、CDSとStance triangleにより談話展開、焦点移動、スタンス、提携を明示し、発話構築と認知背景を説明する。日常言語データ収集と整理、分析を進める。当初予定していた機器購入を次年度に延期したため、当初予定額より抑えて執行した。この分を次年度に執行する予定である。また、研究協力により、当初予定していた施設利用費他の支出が抑えられた。今後さらに研究を充実させるために支出する。
密度行列繰り込み群を用いた多自由度二次元量子多体系の数値的研究

多自由度量子多体系に対する優れた計算法である密度行列繰り込み群の計算法に最適化された並列計算機環境を構築することで、ソフトウェアーとハードウェアーの双方の技術を融合させ、これまでの計算技術では不可能であった多自由度量子多体系の研究を行った。特に、二層量子ホール系やグラフェン等の磁場中の電子状態の計算を行い、半導体界面やグラフェン等で実現する多自由度二次元量子多体状態を実験的に検証するために必要な定量的理論予測を得た。強磁場中の二次元電子系では全ての電子が同じサイクロトロン運動を行うことにより、一電子状態のエネルギーが全て同一となるランダウ準位が形成され、マクロな縮退が基底状態に現れる。この縮退は電子間のクーロン相互作用によって解かれ、ランダウ準位の占有率によって多彩な基底状態が実現すると考えられている。しかし、このような強相関電子系の極限に相当する系の基底状態を理論的に決定するためには、膨大な自由度をもつ量子多体問題を解かなければならない。本研究では従来の計算手法では十分な解析が困難であったこのような巨大自由度をもつ量子多体問題を解くための計算手法の開発と、そのための効率的な計算機環境を構築し、内部自由度をもつ量子ホール系の基底状態と低エネルギーの性質を明らかにすることを目的としている。本年度は主に多自由度二次元量子系をターゲットとした計算手法の開発と、そのための計算機構成の最適化を行い、さらに、その有効性の検証をするために、核スピン制御の観点から注目されている電子スピンの自由度を考慮した量子ホール系の占有率2/3の基底状態の計算を行った。具体的な成果としては、まず、密度行列繰り込み群の多自由度二次元量子系に対する最適化により、計算時間をほぼ半減させ、同時にプログラムに適した計算機構成に変更することで、従来の約34倍の規模の計算が実行できるようになったことが挙げられる。これにより、厳密対角化法や量子モンテカルロ法といった伝統的計算手法では困難であった占有率2/3の分数量子ホール状態におけるスピン非偏極状態からスピン偏極状態へのスピン転移にともなうスピンドメインの形成を世界で初めて理論的に確認することができた。このスピンドメインの形成は核スピン制御に利用することが可能である。この成果は論文として直ちに発表する予定である。強磁場中の二次元電子系では一電子状態のエネルギーが全て同一となるランダウ準位が形成され、マクロな縮退が基底状態に現れる。この縮退は電子間のクーロン相互作用によって解かれ、分数量子ホール状態をはじめとする多彩な電子状態が実現するが、この電子状態を理論的に解明するためには、膨大な自由度をもつ量子多体問題を解く必要があり、未解明の問題が数多く残っている。本研究では従来の計算手法では十分な解析が困難であったこのような巨大自由度をもり量子多体問題を解くための計算手法の開発と、そのための計算機環境の整備、さらに量子多体問題の典型といえる内部自由度をもつ量子ホール系の基底状態と励起構造の解明を目的としている。本年度は前年度に開発した計算法に最適化された計算機環境を作製し、その有効性の検証をするために、近年注目を集めている単層グラファイト(グラフェン)の基底状態と励起構造を調べた。具体的な成果としては、まず、最適化されたクラスタ計算機を作製することで従来の2倍の規模の計算が可能になり、グラフェンに内在するバレーの自由度を考慮した計算が可能になったことが挙げられる。また、この計算により、これまで明確な結論が出ていなかったグラフェンにおける分数量子ホール状態とそこからの素励起であるバレースカーミオン励起、さらにストライプ、バブルといった様々な電荷秩序状態の存在を理論的に明らかにすることができた。これらの結果により、従来の半導体界面で形成される二次元電子系と単層グラファイトで形成される二次元電子系との相違点が明らかになり、二次元電子系で実現する電子状態のより深い理解と、実験的検証への道筋を与えることができた。強磁場中の二次元電子系では電子の運動エネルギーが全て同一となるマクロな縮退が基底状態に現れる。この縮退は電子間のクーロン相互作用によって解かれ、分数量子ホール状態をはじめとする多彩な電子状態が実現する。この電子状態を理論的に理解するためには、膨大な自由度をもつ量子多体問題を解く必要があり、電子相関の本質に関わる多く問題がこの系において未解決の状態で残されている。本研究は、従来の計算手法では困難であったこのような巨大自由度をもつ量子多体問題を解く計算手法の開発と計算機環境の整備を行い、量子ホール系の基底状態と励起構造を明らかにすることを目的としている。本年度はこれまでに開発してきた並列計算機のさらなる高性能化を図るとともに、近年注目を集めている単層および二層グラファイト(グラフェン)の磁場中の基底状態と励起構造を調べた。

その結果、計算機については、CPUを高性能化させ主記憶領域を拡張することで、前年度と比較して1.5倍の規模の計算が可能となる計算環境を整えることができた。また、グラフェンに内在するバレーの自由度に加えて層の自由度が存在する二層グラフェンの基底状態、およびそこからの低エネルギー励起の構造を調べ、二層グラフェンに非常に安定な分数量子ホール状態が存在することを明らかにした。二層グラフェンの分数量子ホール状態における素励起は単層グラフェンで現れるバレー・スカーミオン励起と異なり、バレー偏極したラフリン型の素励起であることも分かった。これらの成果により、従来の半導体界面やグラフェンにおいて実現する二次元電子系の特徴が明らかになるとともに、二次元電子系のより深い理解と、実験的検証に必要な定量的理論予測を可能にする環境が整備された。
天体観測用中間赤外線検出器の開発研究

1.試作検出器評価装置の整備本研究で開発を目指している外因性シリコン半導体による赤外線検出器は、絶対温度10K程度で動作させる必要があるため、液体ヘリウムデュワ-内に試作検出器を取り付けて試験が行えるように整備を行った。2.以前の試作検出器の波長感度特性の評価本研究の参考とするため、数年前に京都大学により試作されたSi:P検出器の波長感度特性の測定を行った。この検出器は期待通りの効率が得られなかったものであるが、相対的な波長感度特性についてはSi:Pとして正常な特性が得られた。効率が悪いことの原因は、燐以外の不純物濃度が高く、キャリアの移動度や寿命が小さいことであると思われる。3.検出器の試作燐の濃度が510×10^<16>cm^<-3>のSi:P結晶を入手し、検出器を試作した。この結晶は純度も高く、かなり高い性能が期待できる。但し、本補助金の執行が12月からであったため、今年度は性能評価までには至っていない。平成3年度に評価及び改良を行う予定である。
膵臓の自律神経支配に関する組織学的研究

1.迷走神経背側核から膵及び十二指腸に投射された神経の相関について逆行性神経標識物質であるcholera toxin B subunitおよび1、1'-Dioctadecy1-3、3、3',3'-tetramethylindo carbocyanine perchlorate(Dil)をラットの膵(十二指腸葉)または胃に注入して、迷走神経背側核(DMV)から各部位への投射を検討した。当初、膵へのDMVからの神経投射が比較的多数見られたため(日本消化器病学会第34回大会にて報告)、一つの神経細胞が膵と消化管(十二指腸・胃)へ分布するのではないかと推察し、今回の実験を行ったが、両者を同時に支配する神経細胞は認めなかった。NOの合成酵素であるNitric oxide synthase(NOS)が中枢および末梢神経に存在し、NOがneurotransmitterとして作用していることが最近注目されている。NOS活性を検討する手段としてNADPH-diaphorase組織化学が一般に用いられている。中枢神経ではHopeらによってそれらが一致することがしめされているが、末梢神経では検討が必要である。今回、ラットおよびイヌの膵・十二指腸のNOS陽性構造の分布について抗NOS抗体を用いた免疫組織化学とNADPH-diaphorase組織化学による検討をおこなった。膵・十二指腸において,これらの活性は血管内皮および血管周囲や膵管周囲の神経線維、腺房やラ氏島に分布する神経線維、膵内や腸管の神経節に認められ、NOS活性とNADPH-diaphorase活性は完全に一致していた。しかし、ラットでは、腺房に比してラ氏島にNOS陽性神経が多く分布しており、ラ氏島の細胞自身もNOS活性をもつなどイヌでは見られない特徴があり、膵内の神経節におけるNOS陽性のneuronの比率もイヌに比して多かった。イヌでは膵管周囲にきわめて豊富なNOS陽性神経の分布認めることが特徴的であった。このようにNOS陽性神経の分布には明らかに種差が認められ、NOS陽性神経の膵おける作用にも種差が存在することが示唆された(第24回膵臓病学会大会、第98回日本解剖学学会総会にて報告)。