hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔癌の顎骨浸潤と浮腫・炎症の鑑別に有効な客観的画像診断指標の確立

CTに関しては昨年までの顎骨ファントムの基礎的な撮像実験の結果から金属アーチファクトをソフトウェア的に低減する手法を用いることで視覚的になアーチファクトの低減効果は得られるが、CT値の正確性は担保されないことがわかったが、本年度は管電圧の違い(120 kVと135 kV)、再構成手法による違い(フィルタ補正逆投影法と逐次近似応用再構成法)についても追加で検討した。高管電圧の方が、低管電圧よりもROI内のCT値のばらつきが減少したが、視覚的な評価での差は軽微であった。一方、フィルタ補正逆投影法に比して、逐次近似応用再構成法ではROI内のCTのばらつきが明らかに減少し、高線量(7.3 mGy)の場合よりも低線量(4.0 mGy)で高い効果が得られた。ファントムを撮像断面に対して+10度あるいはー10度傾けることでアーチファクトの低減効果が高いことも確認できた。MRIに関しては金属からのアーチファクトの影響は歯科治療に使用された金属の種類により大きく変化していた。多くはバンド幅を広げたり、拡散強調画像に関しても金属からアーチファクトの影響を低減できるspin echo系の撮像を行って対応しているが、解析に利用不可能な画質の症例が一定数あり、症例を増やしていく予定である。また体動や嚥下などの患者さんの動きにも対応することで、画質向上に寄与できる余地がありそうで、バイトブックなどを咬んだ状態での撮像、あるいは頚部の固定具を利用した状態での撮像も考慮している。口腔癌の症例は高齢の患者さんが多いこともあり、手術を施行されずに緩和医療となったり、手術された場合も腫瘍切除にとどまり、顎骨を合併切除される症例は限られているの現状で、症例の蓄積が遅れている。MRI撮像プロトコルに関して、歯科治療後の金属充填物からのアーチファクトによる画像の歪みの影響はバンド幅を大きくするなど撮像パラメータの工夫で低減させている。許容できる範囲に抑えられない場合も一定数含まれるため、さらなる症例の蓄積が必要と考えている。CTに関してはファントムによる撮像実験で得られた知見を活用し、実際の患者さんで歯科治療後の金属アーチファクトを低減する効果的な手法を検討していく。具体的には腫瘍と顎骨の位置関係に応じて、CT撮像の際の頭部の固定法を変化させることや、歯科金属の分布に応じたガントリーの角度の調整などを検討していくことになる。MRIに関しては、病理との対比、画像統計解析への応用を両立するような3D撮像プロトコルを取り入れていくことにしている。さらなる症例の蓄積に努め、ゴールドスタンダードである病理との対比を行っていく。CTに関してはファントムによる撮像実験で得られた知見を活用し、腫瘍の進展範囲を評価していく。MRIに関しては、撮像条件は概ね確立しているが、体動や嚥下などの患者さんの動きにも対応し、画質の改善に努めることにしている。具体的にはバイトブックなどを一定の力で咬んでもらった状態での撮像、あるいは頚椎損傷で利用するような固定具を利用した撮像も考慮している。画像解析用コンピューターおよび統計解析用のソフトウェアの購入を次年度に購入予定である。研究の遅延があり、画像統計解析用のワークステーションやソフトウエアの購入などの必要物品の購入が次年度にずれ込んでいる。
銅タンパク質による酸素活性化と量子化学計算の新展開

メタンモノオキシゲナーゼ(MMO)は不活性なメタンをメタノールに転換する酵素で,可溶型のsMMOと膜結合型のpMMOの2つの型が知られている.sMMOはX線構造解析から鉄活性中心の構造が明らかにされ,その反応メカニズムは明らかにされつつある.それに対して, pMMOに関する研究例は少なく,pMMOのX線構造解析から二核銅及び単核銅を活性点に有する多核の金属活性点を持つことが明らかとなったものの,その活性化の仕組みや反応機構は分子レベルでは未だによく分かっていない.我々は,X線構造のモデル計算の結果から二核銅酸素錯体の電子状態が+1価と+2価の混合原子価のときにメタンと効率よく反応することを明らかにした.最近の分光学的研究からも二核銅錯体が反応の活性部位であることが明らかになり,その反応機構や膜タンパク中での挙動に注目が集まっている.メタンモノオキシゲナーゼ(MMO)は不活性なメタンをメタノールに転換する酵素で,可溶型のsMMOと膜結合型のpMMOの2つの型が知られている.sMMOはX線構造解析から鉄活性中心の構造が明らかにされ,その反応メカニズムは明らかにされつつある.それに対して, pMMOに関する研究例は少なく,pMMOのX線構造解析から二核銅及び単核銅を活性点に有する多核の金属活性点を持つことが明らかとなったものの,その活性化の仕組みや反応機構は分子レベルでは未だによく分かっていない.我々は,X線構造のモデル計算の結果から二核銅酸素錯体の電子状態が+1価と+2価の混合原子価のときにメタンと効率よく反応することを明らかにした.最近の分光学的研究からも二核銅錯体が反応の活性部位であることが明らかになり,その反応機構や膜タンパク中での挙動に注目が集まっている.メタンモノオキシゲナーゼ(MMO)は不活性なメタンをメタノールに転換する酵素で,可溶型のsMMOと膜結合型のpMMOの2つの型が知られている。sMMOはX線構造解析から鉄活性中心の構造が明らかにされ、さらに、分光学的手法や理論的手法からも、その反応メカニズムは明らかにされつつある。それに対して、銅活性点をもつpMMOに関する研究例は少なく、pMMOのX線構造解析から二核銅及び単核銅を活性点に有する多核の金属活性点を持つことが明らかとなったものの、その活性化の仕組みや反応機構は分子レベルでは未だによく分かっていない。申請者らは、量子化学計算の結果から反応中心は二核銅活性点であると提案してきた。さらに詳しい電子状態の解析し、二核銅酸素錯体の電子状態とメタンとの反応性について理論計算により考察した。反応物,遷移状態,中間生成物及び生成物の構造最適化を実行した。計算方法はBecke3LYP^*法、基底関数は銅の基底関数にはWachters-Hay基底,銅以外にはD95^<**>基底を用いた。活性点の銅酸素錯体はオキソ状態としてCu^<III>Cu^<III>とCu^<III>Cu^<II>の2つの状態を、パーオキソ状態としてはCu^<II>Cu^<II>とCu^<II>Cu^Iの2つの状態を考慮した。それらのスピン多重度はそれぞれ1,3重項状態と2重項状態とした。その結果、中心の銅二核錯体が+2価と+3価のときに反応性が高いことが明らかとなった。これらの結果は論文、ならびに学会発表に成果として報告されている。今後は本研究課題をさらに発展させるために、QM/MM計算を行い、酵素の反応機構の解明にチャレンジする予定である。今回は主に金属錯体のスピンクロスオーバー現象と原子価互変異性に関する理論研究をおこなった。トリス(2-アミノメチルピリジン)鉄(II)イオン錯体[Fe(2-pic)_3]^<2+>の磁気的性質は、121 Kを境にして変化する。この錯体は、121 K以下の温度では主配置として低スピン状態(一重項状態)をとり、それ以上の温度では高スピン状態(五重項状態)をとる。スピン転移現象は、熱の他に、光の照射や圧力の変化などによっても生じる。熱によるスピン転移現象のメカニズムを理論的に解析している例は少ない。そこで本研究では、[Fe(2-pic)_3]^<2+>錯体の熱的に生じるスピン転移現象のメカニズムを、B3LYP^*法を用いて理論的に検討した。外部刺激により錯体の中心金属と配位子の間で電子のやり取りが行われ、金属価数とスピン状態同時に変化する現象は原子価互変異性と呼ばれ、1980年にコバルト錯体において初めて確認された。しかし、その機構の詳細は、未だに明らかといない。そこで我々は、原子価互変異性の機構を量子化学計算により検討した。特に、ポテンシャルエネルギー曲面の交差領域に着目し、その最小点(MECP)について考察した。これらの結果はすでに論文として発表済みである。遷移金属元素は,触媒では活性点として,生体内では酵素の活性中心として働き,高い選択性や温和な条件で反応をコントロールし,極めて高効率で物質の変換を行っている.このように遷移金属元素は微量ながら,触媒や酵素の活性点できわめて重要な役割を果たしている.それらの反応は一見すると単純な反応であっても複雑な素反応の組み合わせで進行していると考えられている.

そのため,反応機構を明らかにするためには,素反応レベルでの理解を欠かすことができない.しかし,優れた実験手法を用いたとしてもその反応機構を実験的手法のみで完全に解明することは困難であり,理論化学,特に量子化学計算のサポートが必要とされている。本年度までに研究の目的である金属酵素の二核銅活性点による反応がほぼ明らかとなった。とくにメタン酸化酵素がどのように安定なメタンを活性化させるかを理論的に解明した。これらの結果は学会発表、論文投稿を通じて公開された。これらの知見をもとに他の金属酵素についても同様の解析を今後行う予定である。メタンモノオキシゲナーゼ(MMO)は不活性なメタンをメタノールに転換する酵素で、可溶型のsMMOと膜結合型のpMMOの2つの型が知られている。我々は、pMMOのモデル計算の結果から、二核銅酸素錯体の電子状態が通常の+3価、+3価のビスμオキソ錯体よりも+2価と+3価の混合原子価のときにメタンと効率よく反応することを明らかにした。最近の分光学的研究からも二核銅錯体が反応の活性部位であることが明らかになり、その反応機構や膜タンパク中での挙動に注目が集まっている。本研究では、同様の電子状態であると予想されるプロトン付加体である二核銅μヒドロキソ錯体について検討を行い、二核鉄錯体についてもOH架橋型オキソ種の反応性を検討した。最初にCuICuIの還元状態に酸素が挿入されてCuIICuIIパーオキソ錯体が生成し,次いで水素の移動によりCuICuIIヒドロパーオキソ錯体、最後に酸素の解裂によりCuIICuIIIμ-オキソμ-ヒドロキソ錯体(OXO)を生成する.エネルギー解析の結果、OXOはCuIICuIIパーオキソ錯体やbis(μ-オキソ)CuIIICuIII錯体よりも安定に存在できることが明らかとなった。さらに、OXOはbis(μ-オキソ)CuIICuIII錯体と同様にメタンと容易に反応しメタノールを生じることが明らかとなった。研究計画通りに研究が進展し、学会や論文誌に成果を発表した。24年度が最終年度であるため、記入しない。特に問題点が発生していないため、研究計画にのっとり研究を遂行する。
環境汚染物質曝露による学習障害の早期検出のための新生児動物モデルの確立

まず、仔マウスに使用可能な早期検診を調べられる空間学習テストを確立することができた。DEおよびDE-SOAを曝露された群は対象群と比べ、嗅球に基づいた学習能力の低下が認められた。嗅球におけるAC3、GOLFのmRNA発現量の増加、海馬における記憶関連遺伝子、炎症性マーカーなどのmRNA発現量の増加がDE-SOA群で見だした。DE-SOAの発達期曝露は、嗅球と海馬における神経・免疫バイオマーカーを介して仔マウスの学習行動に影響を及ぼすことが示唆された。SOAの神経免疫毒性のメカニズムを明らかにするために、免疫細胞欠損マウスを用いて調べた結果、TLR4シグナル伝達が関わる可能性が認められた。発達期における環境汚染物質曝露は、小児、あるいは次世代の健康に対する主な危険要因となる可能性があることが報告されている。これまでに、環境汚染物質の発達期曝露が成人の脳神経系、特に、学習行動に及ぼす影響に関しては一部報告されているが、新生児の学習行動への影響についてはまだ不明である。小児や次世代の健康を維持するためには早期検診による評価が必要であるが、成人の学習、および記憶機能を調べる評価法は多く開発されているが、新生児における影響を評価できる試験方法はまだ少ない。そこで、本研究ではOlfactory-based spatiallearning testを用いて、学習能力に対する影響を早期検出できる新生児マウスモデルを確立することを目的とした。H25年度は、Computer-assisted video tracking systemを用いて、出生後10日目のBALB/c新生児マウスの学習行動を観察した。最終試験24時間後に解剖を行い、嗅球における神経バイオマーカー(AC3, GOLF)の遺伝子発現変化を調べた。その結果、学習能力が低い新生児マウスの嗅球におけるAC3, GOLFの発現は、学習能力が高い新生児マウスと比べ低い傾向が認められた。これより、新生児における学習行動が評価可能なOlfactory-based spatial learning新生児モデルを確立した。平成26年度には、早期検診を調べられる空間学習テストを確立し、その仔マウスモデルを用いて、大気中の汚染物質であるDE-SOAの学習行動に及ぼす影響を調べた。その結果、胎児期乳児期におけるDE-SOA曝露は嗅球のcAMPシグナル経路に関わるAC3, GOLFを介して嗅覚に基づいた空間学習に影響を及ぼすことが考えられる。さらに、DE-SOAが嗅球に炎症を誘導する可能性も考えられる。このような学習能力に影響を及ぼすDE-SOA中の成分はまだ同定されていないが、有力候補である有機物等が、血液循環あるいは嗅神経を介して脳に入り、脳神経系に影響を引き起こす可能性が考えられる。このような影響を示す成分の同定およびその作用機序について、今後詳しく検討していく必要がある。脳発達期における環境汚染物質の曝露は、子供や次世代の健康において、主な危険因子となる可能性がある。幼少期曝露後の学習能力や、脳内のさまざまな領域における神経科学的変化のメカニズムは、未だ解明されていない。本研究では、環境汚染物質としてsecondary organic aerosol(SOA)を用い、SOAの発達期曝露による神経毒性影響を明らかにする。妊娠13日のBALB/cマウスを妊娠14日目から出生後10日目までディーゼル排気(DE)、DEにオゾンを加えたDE-SOA、または除粒子(Gas)の曝露(5時間/日,5日/週)を行った。出生後11日目に仔マウスの学習行動能力を観察した。最終試験24時間後に解剖を行い、麻酔下で嗅球と海馬を採取し、嗅球におけるcAMPシグナル経路に関わる嗅覚の感覚ニューロンに存在するバイオマーカー(AC3,GOLF)、海馬における記憶関連遺伝子、嗅球と海馬における炎症性サイトカイン、脳内炎症マーカー、免疫担当細胞ミクログリアマーカーなどの発現変化をリアルタイムRT-PCR方法で調べた。まず、我々は仔マウスに利用可能な早期検診を調べられる空間学習テストを確立することができた。学習行動の結果では、DEおよびDE-SOAを曝露された群は対象群と比べ、嗅球に基づいた学習能力が低いことが認められた。嗅球における嗅覚の感覚ニューロンに存在し、情報伝達に重要な役割を果たしているAC3,GOLFのmRNA発現量の増加がDE-SOA群で見られた。一方、海馬における記憶関連遺伝子NR1,NR2B、炎症性マーカーTNF-alpha, COX2, Iba1などのmRNA発現量の増加がDE-SOA群で見だした。DE-SOAの発達期曝露は嗅球と海馬における神経・免疫バイオマーカーを介して仔マウスの学習行動に影響を及ぼすことが示唆された。胎児期乳児期におけるDE-SOA曝露は嗅球のcAMPシグナル経路に関わるAC3, GOLFを介して嗅覚に基づいた空間学習に影響を及ぼすことが考えられる。

さらに、DE-SOAが嗅球に炎症を誘導する可能性も考えられる。このような学習能力に影響を及ぼすDE-SOA中の成分はまだ同定されていないが、有力候補である有機物等が、血液循環あるいは嗅神経を介して脳に入り、脳神経系に影響を引き起こす可能性が考えられる。その結果だったので順調で進んでいる。環境学H25年度の計画であった新生児マウスモデルを用いた学習能力の評価系が確立できた。H26年度には、発達期における環境汚染物質曝露による学習行動を調べるために、H25年度研究で確立したOlfactory-based spatiallearning testを用いて、近年大気汚染物質としてその健康影響が懸念されている二次生成有機エアロゾル(secondary organic aerosol; SOA)の発達期曝露が新生児の学習能力や、嗅球や海馬における神経免疫バイオマーカーの遺伝子発現に及ぼす影響について検討する。
音韻論的言語類型論における新しい分析概念装置「拡張韻」の提案

音韻論的言語類型論の領域に「拡張韻」という新しい音韻的単位を導入することによって、南部アフリカのコイサン諸語と東アジア・東南アジアの一部の言語を横断する類型論的言語比較を試みた。これによって、従来は広く認識されていなかった当該言語群間にある構造的な類似性が観察された。この観察から、あらためてコイサン音韻論がもつ世界の言語における独自の特徴を再認識することが可能になった。そのための分析概念装置、1通コイサン子音チャートと2通コイサン音素配列テンプレートを整備した。さらに、今後のコイサン言語学の発達のための調査指針を具体的にコイサン横断的比較音韻論の研究調査票として発表した。前年度に着手し、やや進捗が遅れていたグイ語パタンコン語諸方言パタンの変異の連続帯の解明を進めるために、コン語諸方言の資料の追加的分析を進めた。そのためにマックスプランク進化論人類学研究所言語学部門を訪問し、クリストフリート・ナウマン氏およびトム・グルデマン氏らトゥー語族の専門家との詳細な討議を行った。その結果、現時点で研究代表者がたてているコイサン拡張韻にかかわる一般化(約20の暫定的仮説)について、批判的かつ建設的なコメントを受け、その改訂を行った。これと平行して、コエ語族ナロ語を対象とした調査をコン語と同様の方法で進める試みをした。ただし、協力を期待していたボツワナ共和国在住のナロ語専門家ヘセル・フィセル氏との討議が氏の健康上の理由で期待通りには実現できず、文献資料にもとづく分析を行った。ラオ語の専門家である柳村裕氏の協力を得て、東南アジア声調言語の事例としてラオ語の1音節語を対象とした拡張韻的分析に着手した。また氏には、アフリカの声調言語の現象も詳細な観察を要請し、そこに拡張韻という分析装置がどこまで適用可能かについて分析を試みてもらった。今年度の具体的な研究実績としては、研究代表者による3つの論文と2つの国際学会発表、研究協力者の柳村氏による1つの論文が生み出された。4月にデンマークのオーフス大学での研究集会に参加し、昨年までの成果をふくむコイサン音韻論における類型論的視点からの新研究領域を提案した。7月には南ア共和国のウィットウォータースランド大学での国際学会においてコイサン諸語にみられる類型論的音韻論的にみた拡張韻(2モーラ語根)の音素配列論的特徴について基調講演を行った。本研究が提案する「拡張韻」的な分析装置がBeach (1938)の"fianal"という概念(語根内単位)にその萌芽を再発見できるという研究史的新知見も報告し、アフリカ言語学における類型論的音韻論の新展開法を提案した。さらにボツワナ共和国のハンシー県でのフィールド調査により南西カラハリ・コエ諸語の追加資料を収集した後に、同県在住のナロ語専門家ヘセル・フィセル氏と面会し、拡張韻によるナロ語根の分析について、フィセル氏が蓄積してきたナロ語の大規模な語彙データベースをふまえて具体的な検討を行った。そして、拡張韻という音韻ユニットの適用がナロ語の音素配列論および声調の構造的特徴を捉える上で有効かつ妥当であるという見解を共有した。8月中旬から9月中旬にかけて、マックスプランク進化論人類学研究所言語学部門を訪問し、彼らとの昨年度までの考察結果をさらに敷衍する調査に着手した。ベルリン大学トム・グルデマン教授およびクリストフリート・ナウマン博士とはとくにTaa語群について、アンネマリー・フェーン研究員とは彼女が調査中の東カラハリ・コエ諸語について、それらの音韻論における拡張韻の有効性を具体的に検証するための分析を開始した。さらに3月にナウマン博士を日本に招聘し、本研究の成果にもとづく新プロジェクトのための類型論的音韻論分析のツール(一連の仮説と検証のための調査票)を試作した。京都大学での国際セミナーでともに研究成果を発表した。今年度はコイサン諸語全体における2モーラの語彙的形態素がもつ音韻構造を従来の分析とはことなる新しいアプローチで再分析し、再解釈するため、代表者がもっとも詳細なデータをもっているコエ語族ナロ・ガナ語派グイ・ガナ語群のグイ語およびガナ語の方言連続帯の諸変種を対象にして精査を行った。C1V1C2V2, C1V1V2, C1V1N構造からなるこの語彙的形態素の音韻的ユニット(伝統的な用語では「強語根」)の内部を、素性の分布の非整合性という点から精密に観察しなおした。注目すべき点は、dorsal featuresとnon-dorsal featuresの排他的ともいうべき非対称的な分布であった。これを調音音声学的な視点から説明する解釈を提案した。

さらに、この観察と解釈をもとに、C1[Dorsal]--V1[Non-Dorsal]--C2[Non-Dorsal]--V2[Dorsal]という調音位置分布が、拡張韻を設定すると音声学的に納得のゆく対称的分布であることを発見し、このグイ・ガナ事例の一般化モデルをコイサン全般に拡大することができるだろうという仮説をたてた。この仮説を検証するために、トゥー語族(南コイサン)コン語諸方言、ジューホアン語族(北部コイサン)ホアン語、コエ語族コエコエ諸方言の専門家と討議をし、情報の交換を行う段階にはいった。2012年4月には彼らの参加する研究集会に出席しコイサン総合的なフィードバックを得て仮説を敷衍的に整備する計画(実際、この報告書を作成の時点では、計画は実施され、成果をおさめている)。また、東アジアや東南アジアの声調言語の「単音節語」における「韻母」との声調メロディーの領域としての類似点についても専門家と討議をはじめた。やや遅れぎみだったグイ語パタンコン語諸方言パタンの変異の連続帯の解明が、ベルリン大学およびマックスプランク人類進化論研究所のコン語研究者(トム・グルデマンおよびクリストフリート・ナウマン)との詳細な情報交換と討議によって格段の前進をした。ただしナロ語の分析は、海外協力者のヘセル・フィセルの健康上の都合により、主として文献資料によるものだけが先行した。とはいえ、次年度の半ばまでには当初の目的を実現できる見込みである。コイサン諸語の強語根に関する再分析と再解釈は、コイサン通言語的な検証の段階にはいっており、しかも、その検証に用いる言語事実は、すべて先端的な調査者達(ベルリン大学のトム・グルデマン、クリストフリート・ナウマン、マックスプランク進化論人類学研究所のリンダ・ゲアラッハ、ファルコ・ベアトホルド、ライデン大学のクリスチアン・ラポルド)からの最新の詳細な資料の提供によるものであり、現時点では、本研究の提案する仮説はおおきな改訂をせずして、その有効性が認められそうである。アジアの声調言語の事例に関しても、もっとも重要な声調の現象についての専門家を研究協力者とすることができており、2012年度以降も協力をひきつづき得られることが確約されている。最終年度となる2013年度は、これまでの分析と考察の総括と同時に、現時点までの成果発表して、挑戦的萌芽研究に相応しい、新しい視点の提案を積極的に行う。また、コイサン言語学における先端的研究を進めている研究者たちにひろく現時点での成果を知らせ、拡張韻に関する斬新な視点をもちいたコイサン比較音韻論という領域の新しい研究動向を生み出すための研究ネットワークをつくる。(すでにこの拡張韻をふまえたコイサン比較音韻論研究へは、ドイツ、デンマーク、ボツワナから10人の参加の同意を得ている。)2011年度に着手はしたものの、比較的進捗が若干遅れ気味だったグイ語パタンコン語諸方言パタンの変異の連続帯の解明を進める。この若干の部分的遅滞は、2011年度の成果をより精密に発展させて、2012年度にあらためて推進する、コン語諸方言の資料の追加的分析をより円滑にするための時間的余裕を生む。
火星隕石の岩石学的研究

本研究では、火星隅石の岩石学的・鉱物学的研究を行った。特に火星阻石中の主要鉱物(数mmの班晶状のオリビンや輝石)に取り込まれている10100μm程度の小さな「マグマ包有物」に着目して、その化学組成や鉱物組成を調べ、親マグマの化学組成を推定し、火星隕石の互いの成因関係を明らかにする事を主要な目的とした。2つの沈積岩的火星隕石(ALH77005隕石やY-793605隕石)では、多少異なった岩相を示すが鉱物組み合せは同一であり、基本的には、共に、シャーゴッタイト隕石に類似した化学組成を持つ「玄武岩質親マグマ」より沈積した鉱物から形成されたことが分かった。なお、これらの隕石では、オリビン中のマグマ包有物と輝石中のマグマ包有物に相違が存在することが発見され、その相違はマグマの結晶分化作用の分別度に対応することが明らかになった。更に、これらの沈積岩的阻石中のマグマ包有物には、含水鉱物である角閃石(ケルスータイト)が発見されたが、共生するマグマの水蒸気圧は1000気圧よりかなり低かったことが判明した。これは、これらの隕石が、火星の地表近く(深さ数キロ以内)のマグマ溜りにおいて沈積岩として形成されたことを意味する。また、マグマ包有物中のガラスを検討した結果、これらの隕石の形成時に、マグマ混成作用が存在することが推定された。玄武岩的火星隕石(DaG735隕石、Dhofar378隕石など)中に存在するマグマ包有物では、沈積岩的火星阻石中のマグマ包有物と異なり、角閃石が存在せず、非平衡状態における複雑な結晶分化過程を示している。即ち、マグマ包有物中において、同一の結晶粒に存在する場合においても、マグマ包有物の鉱物組み合せに変化がある。これは、結晶中の粒子において、その局部の冷却速度に微妙な違いがあり、それに対応して極めて微妙な核形成と結晶成長が生じた事が原因である。以上の成果により、火星のマグマ活動の詳細がかなり判明した。本研究では、火星隕石の岩石学的・鉱物学的研究を行うが、特に沈積岩質の火星隕石中の主要鉱物(オリビンと輝石)に取り込まれている小さなマグマ包有物に着目して、その化学組成や鉱物組成を調べ、親マグマの化学組成を推定し、火星隕石の互いの成因関係を明らかにする事を主要な目的とする。平成10年度においては、沈積岩質火星隕石(ALH77005隕石、及びYamato793605隕石)について、詳細な岩石学的・鉱物学的研究を行った。特に、オリビンや輝石中のマグマ包有物の観察を充分に行った。化学組成分析装置として、茨城大学のX線マイクロアナライザーを用いて、各隕石について2000点以上の化学分析を行った。平成10年度に購入した蒸着装置を用いて、X線マイクロアナライザー用の試料とするため、予め、隕石試料に炭素またはアルミニウム蒸着を行った。沈積岩質火星隕石では、輝石やクローム鉄鉱の化学的累帯構造を詳細に調べ、その結晶作用を研究した。また、斜長石(現在はマスケリナイト又は斜長石ガラス)の化学的累帯構造も調べ、その結晶作用と衝撃作用を研究した。副次的鉱物として産する硫化鉱物、リン酸塩鉱物、炭酸塩鉱物、酸化鉱物などについても研究した。特に炭酸塩鉱物は、火星隕石中では、斜長石ガラスを置換して産する場合や、脈状に産する場合など、その産状は複雑であり、詳細な研究を行った。ALH77005隕石の研究成果については、国際隕石学会の学会誌である「Meteoritics & Planetary Science」に掲載された。この研究では、オリビン中のマグマ包有物と輝石中のマグマ包有物には大きな相違があることが判明した。オリビン中のマグマ包有物は、マグマの結晶作用の初期にオリビン中に取り込まれメルト包有物がさらにオリビンを析出したものであり、ライオライト的ガラスを含んでいた。一方、輝石中のマグマ包有物は、マグマの結晶作用の後期に輝石中に取り込まれたメルト包有物であり、トラカイト的ガラスや角閃石などを含んでいた。本論文では、オリビン中と輝石中のマグマ包有物の違いについて、火星表層部での急激な結晶作用で説明できることを示した。

更に、これらの沈積岩的阻石中のマグマ包有物には、含水鉱物である角閃石(ケルスータイト)が発見されたが、共生するマグマの水蒸気圧は1000気圧よりかなり低かったことが判明した。これは、これらの隕石が、火星の地表近く(深さ数キロ以内)のマグマ溜りにおいて沈積岩として形成されたことを意味する。また、マグマ包有物中のガラスを検討した結果、これらの隕石の形成時に、マグマ混成作用が存在することが推定された。玄武岩的火星隕石(DaG735隕石、Dhofar378隕石など)中に存在するマグマ包有物では、沈積岩的火星阻石中のマグマ包有物と異なり、角閃石が存在せず、非平衡状態における複雑な結晶分化過程を示している。即ち、マグマ包有物中において、同一の結晶粒に存在する場合においても、マグマ包有物の鉱物組み合せに変化がある。これは、結晶中の粒子において、その局部の冷却速度に微妙な違いがあり、それに対応して極めて微妙な核形成と結晶成長が生じた事が原因である。以上の成果により、火星のマグマ活動の詳細がかなり判明した。本研究では、火星隕石の岩石学的・鉱物学的研究を行っており、特に沈積岩質の火星隕石中の主要鉱物(オリビンと輝石)に取り込まれている小さなマグマ包有物に着目して、その化学組成や鉱物組成を調ベ、親マグマの化学組成を推定し、火星隕石の互いの成因関係を明らかにする事を主要な目的としている。本年度は、沈積岩質火星隕石(ALH77005隕石、Yamato793605隕石)について、詳細な岩石学的・鉱物学的研究を行った。特に、オリビンや輝石中のマグマ包有物の観察を充分に行った。この結果、2つの隕石中のマグマ包有物中には角閃石が存在していることが判明した。しかし、Yamato793605隕石中では、角閃石が衝撃によりかなり破壊されており、火星を脱出する際の衝撃が強烈であったことを示している。沈積岩質火星隕石に角閃石が存在する事実は、マグマが水成分を含んでいたことを示しており、火星におけるマグマ活動の状況を推測させるものである。最近、ポリミクト・ユレイライト隕石中にもマグマ包有物が存在し、同様に角閃石が存在する可能性があることを本研究代表者が発見した。このため、火星のマグマ活動とユレイライト母天体のマグマ活動に関し、比較検討を鋭意行っている。また、斜長石(現在はマスケリナイト又は斜長石ガラス)の化学的累帯構造も調べ、その結晶作用と衝撃作用を研究している。副次的鉱物として産する硫化鉱物、リン酸塩鉱物、炭酸塩鉱物、酸化鉱物などについても研究している。特に炭酸塩鉱物は、火星隕石中では、斜長石ガラスを置換して産する場合や、脈状に産する場合など、その産状は複雑であり、詳細な研究が必要である。火星隕石は、世界中で21個の隕石が存在していて、その全てが火成岩であり、4つのタイプに分類されている。このうち、シャーゴッタイト・タイプは、さらに、2つのサブタイプ(玄武岩質とレルゾライト質)に区分されている。しかしながら、玄武岩質サブタイプ以外の全ての火星隕石は沈積岩であり、その元のマグマ(親マグマ)の化学組成については不明である。特に沈積岩タイプの火星隕石の岩石学的研究を行い、火星隕石の互いの成因関係を明らかにする事を主要な目的とした。本研究では、特に沈積岩質の火星隕石中の主要鉱物(オリビンと輝石)に取り込まれている小さなマグマ包有物に着目して、その化学組成や鉱物組成を調べ、親マグマの化学組成を推定した。本年度では、沈積岩タイプのレルゾライト質隕石であるYamato793605隕石」を用いて、そのオリビン中に存在するマグマ包有物を詳細に調べた。
両大戦間期パリにおける環大西洋文学の形成をめぐる語圏・地域横断的研究

本研究は、両大戦間期パリにおけるアフリカ・カリブ海の文学の形成過程を(1)ブラック・モダニズム、(2)パン・アフリカニズム、(3)ハイチ民俗学と〈土着主義運動〉という3つの側面から調査・研究をおこなうことにより、ヨーロッパ、アメリカ、アフリカの三大陸を結びつける〈環大西洋文学〉という言語圏および地域を横断する総合的研究の視座を切り拓くことを課題としている。
マスト細胞の接着及び生存における新規細胞膜貫通分子SgIGSFの役割

代表者は最近SgIGSF(Spermatogenic Immunoglobulin Superfamily)をマスト細胞の新規接着分子として単離し、その発現にはmicrophthalmia転写因子(MITF)が必須であることを示した。即ち、野生型マウス由来培養マスト細胞(+/+-CMC)はSgIGSFを豊富に発現するが、MITF遺伝子の実質的なnull変異のホモtg/tgマウス由来の培養マスト細胞(tg/tg-CMC)はSgIGSFを発現しない。CMCをNIH/3T3線維芽細胞と共生培養すると、+/+-CMCは相当数が線維芽細胞に接着するが、tg/tg-CMCの接着細胞数は4分の1程度である。またCMCをマスト細胞欠損W/W^Vマウスに腹腔内投与すると、+/+-CMCは生存するが、tg/tg-CMCは全て死滅する。この2つの欠陥がSgIGSFの発現低下によるものかを調べるため、外来性にSgIGSFを発現するtg/tg-CMCを、1)レトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入、2)SgIGSFトランスジェニックマウスの作製とtg/tgマウスとの交配により樹立した。これら2種類の、外来性にSgIGSFを発現するtg/tg-CMCはいずれも線維芽細胞への接着能が正常化し、W/W^Vマウスの腹腔内での生存能についても有意な改善を示した。従って、SgIGSFが媒介するCMCの接着が腹腔内での生存に寄与すると考えられた。SgIGSF(SpermatogenicImmunoglobulin Superfamily)は最近単離されたマスト細胞の接着分子で、その発現にはbasic-helix-looP-helix-Zip型転写因子MITFが必須である。従って、野生型マウスの脾細胞や骨髄細胞をインターロイキン3の存在下に1ヶ月培養して樹立される培養マスト細胞(+/+-CMC)はSgIGSFを豊富に発現するのに対して、MITF遺伝子の実質的なnull変異のホモtg/tgマウス由来の培養マスト細胞(tg/tg-CMC)はSgIGSFを発現しない。CMCをNIH/3T3線維芽細胞と共生培養すると、+/+-CMCは相当数が線維芽細胞に接着するが、tg/tg-CMCの接着能は有意に低い。この2つの欠陥がSgIGSFの発現低下によるものかを調べるため、外来性にSgIGSFを発現するtg/tg-CMCを、1)レトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入(トランスフェクション)、2)SgIGSFトランスジェニックマウスを作製し、そのマウスとtg/tgマウスとの交配、により樹立した。外来性にSgIGSFを発現する2種類のtg/tg-CMCはいずれも線維芽細胞への接着能と腹腔内での生存能の両方が改善していた。SgIGSFが媒介するCMCの接着が腹腔内での生存に寄与すると考えられた。またCMCをマスト細胞欠損W/W^vマウスに腹腔内投与すると、+/+-CMCは生存するが、tg/tg-CMCは全て死滅する。

この2つの欠陥がSgIGSFの発現低下によるものかを調べるため、外来性にSgIGSFを発現するtg/tg-CMCを、1)レトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入、2)SgIGSFトランスジェニックマウスの作製とtg/tgマウスとの交配により樹立した。これら2種類の、外来性にSgIGSFを発現するtg/tg-CMCはいずれも線維芽細胞への接着能が正常化し、W/W^vマウスの腹腔内での生存能についても有意な改善を示した。従って、SgIGSFが媒介するCMCの接着が腹腔内での生存に寄与すると考えられた。
HCV IRESによるヒトリボソーム・ハイジャック新機構の構造生物学的解明

C型肝炎ウィルス(HCV)などのウィルスは、mRNAの翻訳領域の上流にinternal ribosome entry site (IRES)と呼ばれる配列を有し、IRESの働きにより宿主のリボソームにウィルスタンパク質を合成させる。所属研究室で明らかにされた電子顕微鏡構造から、HCV IRESは、従来考えられていたよりもはるかに効率の良い機構でヒトリボソームを乗っ取ることが示唆された。本研究では、この新機構の詳細を1分子蛍光観察・電子顕微鏡解析等によりさらに解明する。
リウビル・ゲルファント型問題の解の正則性理論の新展開と関連する放物型力学系

本研究計画の目的は、リウビル・ゲルファント型非線形固有値問題の解の正則性と特異性に関して、現在まで長く解き残されている未解決問題の解決を目指すことであった。特に極解と呼ばれる解の正則性と特異性について、幾何学的変分問題におけるアイデアと非線形解析の手法を組み合わせることで、領域や解の対称性に依らない統一的な解明を目指してきた。研究成果は、本研究課題推進期間である201213年度中に発表した研究代表者・研究分担者の論文数20編(掲載予定論文含む)、学会発表7回、研究代表者の研究講演回数(海外での講演を含む)21回となる。本研究計画の目的は、古典的な研究課題として広く扱われてきたリウビル・ゲルファント型非線形固有値問題の解の正則性と特異性に関して、新しい視点からアプローチを行い、当該分野で長く解き残されてきた未解決問題の解決を目指すことである。特に極解(extremal solution)と呼ばれる解の正則性と特異性について、幾何学的変分問題におけるアイデアと非線形解析の手法を組み合わせることで、領域や解の対称性に依らない統一的な解明を目指す研究を行った。また、付随する放物型方程式の「瞬間爆発現象」および放物型力学系の観点からの極解の「片側不安定性」についても考察を加えた。研究計画最終年度には、非線形Neumann境界条件を持つリウビル・ゲルファント型固有値問題の極解の正則性・一意性・スペクトル解析的性質について、Brezis-Caznave-Martel-Ramiandrisoa, Brezis-Vazquez, Martel, Cabre-Martel達の先行結果と同様な結果を得ることに注力し、関連論文2本にまとめた(Comm. Contemp. Math.およびMath. Bohemicaに掲載確定済み)。この2論文の他に、研究計画の2年間を通じて、研究代表者を主たる著者とする論文7編を発表し、また、掲載確定済み論文2編、投稿中論文2編を作成、さらに研究分担者による発表済み論文7編等の研究業績を挙げた。研究代表者は、研究計画年度中に9th AIMS, Equadiff13等の大型国際集会で研究成果を発表し、国内外での講演回数は21回に及んだ。本研究課題の主たる目的は、リウビル・ゲルファント型非線形固有値問題の極解と呼ばれる弱解の正則性と特異性、及び付随する放物型力学系の観点からの極解の強い片側不安定性について、特に幾何学的変分問題からのアイデアと非線形解析の手法を組み合わせた従来にない新しいアプローチで、現在まで未解決のままで残されている問題の解明を目指すものである。本年度は特に領域や解に球対称性などの仮定を課さずに、一般の非線形項・領域に対してリウビル・ゲルファント問題を考察し、極解の正則性についての解明を目指した。まず基本文献であるBrezis-Vazquez, Brezis-Cazenave-Martel-Ramiandrisoa論文の徹底的な読み直しを行い、その議論がNeumann境界条件に非線形反応項を持つリウビル・ゲルファント型固有値問題に適応可能かどうかを検討した。現在のところ、いくつかの難点が生じて、既存の議論そのままでは突破できない部分があるが、弱解の定義を修正することで克服することを模索中である。また、境界条件を第3種(Robin)境界条件に一般化したGazzola等による研究論文を検討し、そこでは取り扱われていなかった負の指数を持つ非線形項に関して、領域が球領域の場合に検討を加えた。これらの作業と並行して、非線形Neumann境界データにべき型非線形項を持つ2次元楕円型方程式の解の、非線形指数を無限大にした際の漸近挙動に関する研究を行い、解のクラスを最小エネルギー解に限定したものではあるが、部分的結果を得て現在論文を投稿中である。高橋は本年度においてAIMS (Florida), Chileで開催された国際研究集会で研究講演を行い、参加していたJ. Davila教授をはじめとするチリの研究グループと積極的な討議を行って研究の方向について示唆を得た。本年度までに基礎的文献の調査・検討作業はほぼ終了したが、現在のところ、研究課題の最大目標である、最も古典的なリウビル・ゲルファント問題の極解の高次元領域での正則性を証明するための突破口を見いだせていない状況である。Nedevは極解の半安定性と楕円型正則性およびテスト関数の素朴な方法で3次元以下での極解の正則性定理を証明したが、この結果を4次元領域に拡張するのに、Cabreは新規な幾何学的不等式を要した。このように目標達成のためには幾何学的変分問題からのアイデアが有効となるであろうが、現在はまだ研究分担者・連携研究者とのアイデアの交換の段階にとどまっている。また、対応する放物型力学系との関連の研究も端緒についたばかりであり、研究の加速化を行う必要があると考えている。

境界条件・方程式を一般化したリウビル・ゲルファント型非線形固有値問題の極解の正則性について、まず低次元でのNedevの結果の類似物の証明を目指すのが現実的であろう。現在取り組んでいる非線形Neumann境界値型のリウビル・ゲルファント問題に当面注力して、正則性に関する研究成果を得ることを目指す。また、領域や非線形項を限定して問題を考察する方向も取る必要がある。この方向では、第3種境界条件を付した負の指数型非線形項を持つ問題に対して、球領域上で高橋が見出した具体的な特異極解を手がかりに研究を深める予定である。研究分担者の杉山・佐藤とは、高橋が主催する「南大阪応用数学セミナー」で議論する機会はあるものの、佐藤が25年度より東京工業大研究員として転出する等の事情があり、高橋は佐藤との研究連絡を密にして研究組織の効率的運営と緊密化を図る。本年度3月に、高橋は国際研究集会「量子凝集と爆発ー数理物理的視点」(於いて大阪大学)の組織を行ったが、その際に招聘予定であったイタリアの研究者1名が来日キャンセルとなり、次年度への繰越金が生じた。この研究費は当該の研究者(またはチリ・スペイン等の当研究課題に係る研究者)を再度招聘する際に使用する予定である。
有機分子立体配座コードプログラムの開発

2)CCOMプログラムを用いた3Dフラグメントデータベースの構築昨年度開発した密度汎関数法(DFT)計算のための初期構造を自動生成するRingFragGenerationプログラムを用いて、1万を超えるキラル有機分子の立体配座解析を行った。実測の赤外円二色性(VCD)スペクトルを再現できた立体配座構造の中から、DFT振動数計算で得られたギブズ自由エネルギー値がおよそ1 kcal/molの範囲に収まる877個の安定な有機3Dフラグメントをデータベースに収集した。これにより、分子量300程度の有機分子であれば最大共通部分構造(MCS)を選択して初期構造を自動生成できることがわかった。さらに、プログラムの検証のためエリスロマイシン、エベロリムス、テムシロリムス、ブリオスタチン1のマクロライド分子の立体配座探索を行った。昨年度報告したラパマイシン分子のオキサリル基の新規水素結合様式について、これまでの核磁気共鳴(NMR)を用いた溶液の解析ではX線結晶構造とよく似た構造をとると帰属されていることから議論になり、NMR解析との比較を含めた詳細な解析を再度行った。実測のVCDスペクトルから重クロロホルム溶液と重ジメチルスルホキシド溶液では明らかに構造に違いがみられ、重クロロホルム溶液では分子内水素結合により構造変化が起こり、オキサリル基の新規水素結合様式をとることが検証できた。さらに、NMRのDFT計算を行い、majorな異性体についてオキサリル基の新規水素結合様式をもつ立体配座とよい一致を示すことを確認した。また、立体配座コード文字列を出力するConfCodeView3プログラムを改良し、X線結晶構造データと比較するためcifファイルにも対応できるようにし、本解析に用いた。1)構造解析データ連携CCOMプログラムの開発アミノ酸などではL-システインのようにR/S表記の代わりにD/L表記が一般に使われている。これは、L-システインのみR-配置になり、それ以外のアミノ酸はS-配置となるためである。このように、D/L表記とは違い、R/S表記は異なる分子の比較には適さない。立体配座の命名法の規則であるIUPAC Rule E-5.6にR/S表記の規則が一部含まれており、三次元フラグメント構造検索に不具合が生じていた。そこで、IUPAC Rule E-5.6に代えて、決定できるなら、たとえ原子番号が大きくなくとも中心の結合から近い順に二面角決定のための原子を選択するという解決策を見出し、新たな規則を提案した。これにより、実用上問題なく三次元フラグメント構造検索が可能になった。さらに、共通するSMARTS記法で表されるフラグメントをもち自由度が高い分子にむけて、フラグメント分子のデータベースの中から立体配座探索を行い、密度汎関数法計算のための初期構造を自動作成するConfFragGenerationプログラムを完成させた。応用例として、フラグメント分子であるcyclohexyl nonanoateの立体配座データからキラル分子であるcholesteryl pelargonateの初期構造を自動作成し、コレステリック液晶状態のVCD解析に利用できることを示した。1.構造解析データ連携CCOMプログラムの開発について、本科研費採択直前にコアとなるCCOMプログラムに関する論文が国際誌に受理され、採択後最大の難関であった二面角を決定するための4個の原子の選択において、データベースに保存された分子と検索を行うフラグメントとの間で選択される原子が違ってくる問題を解決することが出来た。さらに、7月には有機分子立体配座コード化変換、SMARTS 3D探索(CCOM)デモプログラム、及びタンパク質超二次構造コード(SSC)変換プログラムを公開したことから、達成度として1と判断した。1)構造解析データ連携CCOMプログラムの開発昨年度、SMARTS記法を活用して密度汎関数法(DFT)計算のための初期構造を作成するConfFragGenerationプログラムを報告した。ところが、環構造の場合には共有結合を自由に回転させることが出来ず、立体配座を発生させることが出来なかった。そこで、大員環構造に焦点を当て一旦環上の特定の共有結合を切断し、有機3Dフラグメントデータベースの構造データを共通化させ、DFT計算のための初期構造を自動生成するRingFragGenerationプログラムを開発した。開発したプログラムを用いて、ラパマイシン等のマクロライド分子の赤外円二色性(VCD)分光法を利用した立体配座解析を行い、これまで報告されていなかったオキサリル基の水素結合様式を見出した。立体配座の命名法として、IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)命名法が広く利用されているが、その中のRule P-94.2は同一の分子にのみ適用可能であり、異なる分子の共通部分構造には適用できなかった。プログラム開発を進める中で新たな規則を思いつき、創薬の置換基最適化など産業応用において汎用性の向上が期待されることからIUPACに提案した。命名法委員会の会長との議論の結果、議題としてIUPACの機関紙であるChemistry Internationalへの掲載が認められた。1.構造解析データ連携CCOMプログラムの開発について、プログラムが順調に開発できただけでなくその応用として、臓器移植に重要なマクロライド分子のもつオキサリル基の水素結合様式を見出すことができた。さらに、IUPAC Rule P-94.2に代わる新たな規則の提案に関して議題として認められ国際的な波及効果が期待されることから、達成度として1と判断した。

実測の赤外円二色性(VCD)スペクトルを再現できた立体配座構造の中から、DFT振動数計算で得られたギブズ自由エネルギー値がおよそ1 kcal/molの範囲に収まる877個の安定な有機3Dフラグメントをデータベースに収集した。これにより、分子量300程度の有機分子であれば最大共通部分構造(MCS)を選択して初期構造を自動生成できることがわかった。さらに、プログラムの検証のためエリスロマイシン、エベロリムス、テムシロリムス、ブリオスタチン1のマクロライド分子の立体配座探索を行った。昨年度報告したラパマイシン分子のオキサリル基の新規水素結合様式について、これまでの核磁気共鳴(NMR)を用いた溶液の解析ではX線結晶構造とよく似た構造をとると帰属されていることから議論になり、NMR解析との比較を含めた詳細な解析を再度行った。実測のVCDスペクトルから重クロロホルム溶液と重ジメチルスルホキシド溶液では明らかに構造に違いがみられ、重クロロホルム溶液では分子内水素結合により構造変化が起こり、オキサリル基の新規水素結合様式をとることが検証できた。さらに、NMRのDFT計算を行い、majorな異性体についてオキサリル基の新規水素結合様式をもつ立体配座とよい一致を示すことを確認した。また、立体配座コード文字列を出力するConfCodeView3プログラムを改良し、X線結晶構造データと比較するためcifファイルにも対応できるようにし、本解析に用いた。平成28年度の研究テーマにおいて優先則の問題点が解決でき、想定以上に研究が進捗したことから、平成30年度の研究計画における研究テーマを先に行い、プログラムの公開を優先させる。具体的には、X線結晶構造解析から得られる構造データは水素原子の情報が含まれていない。特にタンパク質に取り込まれたキラル分子のX線結晶構造データとVCD解析から得られた構造データとの立体配座の比較はリガンドータンパク質間相互作用を考察する上で重要である。現在はpdb構造データからリガンドの構造データを手作業で切り出した上で水素原子付加などの作業をしており、自動化変換プログラムはできていない。また別の構造データファイル形式であるcifファイルには未対応であるため、それらの自動化変換プログラムを作成する。さらに、ConfFragGenerationで使用しているSetTorsion機能は、環構造ではbondを回転させることが出来ず、初期構造を発生させられない問題がある。そこで、大員環構造に焦点を当て一旦環上の特定の共有結合を切断し、有機3Dフラグメントデータベースの構造データを共通化させ、密度汎関数法計算のための初期構造を作成するプログラムを開発する。同時に、マクロライドであるタクロリムス、ラパマイシン、エリスロマイシンなどのVCD解析にプログラムを応用する。