hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高分解能時間分解X線吸収微細構造法の開発と金属担持酸化物触媒の電子移動機構の解明

そこで、まずは定量的にCu(II)状態で存在する触媒試料をイオン交換法によって調製し、それを反応セル中で真空環境下に置いた後、COガスを迅速導入することによって開始される銅の還元反応過程を時間分解DXAFS装置を用いて追跡した。その結果、Cu(II)→Cu(I)→Cu(0)のように銅の還元反応が進行することを直接観測した。更に、得られた結果を反応速度論を用いて解析することによって、少なくとも2種類のCu(I)状態が存在することを明らかにした。また、構成化学種の構造解析から、最初の還元過程でフラグメント化されたCu(I)種が生成した後、それらの自己会合によってCu_2O類似状態になり、引き続く2段階目の還元過程でCu(0)状態へ至ることが明らかになった。その結果を基に、Cu(II)の触媒試料へCOとNOの混合ガスを迅速に導入する反応を種々の条件下で観測し、反応過程でCu(I)状態が生成するものの、その後にCu(II)状態が再生する触媒反応過程を直接観測することに成功した。その反応速度のCOまたはNOガス圧に対する変化から、COによって生じるフラグメント化されたCu(I)化学種がNOを還元する活性化学種であることを証明することに成功した。
トランスジェニック動物を用いたABO血液型物質に対する抗体産生機序の解明

臓器移植の実験が可能な実験動物として最も小型なラットにヒトABO糖転移酵素を遺伝子導入することによって,AあるいはB型の発現のみが遺伝的に異なるトランスジェニック動物を作製し、ABO式血液型に対する自然抗体産生と輸血移植医療におけるABO抗原の不一致のモデルとなりうるかどうかを検討した。まず、ラットのABOオーソログをクローニングするとともに、ABH抗原のラット各臓器における発現を免疫染色によって明らかにした結果、Wistar系ラットは、四つのパラロガス遺伝子群としてABOオーソログをゲノムにコードしており、そのうち3つはA型の糖転移酵素活性を、1つはB型糖転移酵素活性を持つことが判明した。また、ラット7系統は、ストレイン間でABOオーソログの遺伝子数が異なっていることが明らかになった。このことから、不等交差やパラロガス遺伝子間での組み替えによって多彩な対立遺伝子や遺伝子数の変異が生じた可能性が示され、ヒトのAおよびB遺伝子の進化を考える上で重要な示唆を与えうる発見であると考えられた。免疫染色ではwild Wistarラットの唾液腺、腸管、膀胱の上皮のみにA型抗原を認め、B型抗原は全ての臓器で認めることはできなかった。そこで、pCAGGSペクターに挿入したヒトのAあるいはB糖転移酵素を遺伝子導入し、免疫染色によってABH抗原の発現を検討した。その結果、ヒトA型遺伝子を導入したラットは、唾液腺、小腸、膀胱に加えて、脳、肺、膵臓外分泌腺、表皮に新たにA抗原の発現を認めた。また、ヒトB型遺伝子を導入したラットは、唾液腺、小腸、膀胱、脳、肺、膵臓外分泌腺、表皮にB抗原の発現を認めた。これらの事実から、ラットではABO糖転移酵素の基質となるH抗原の発現は、ヒトと異なり、上皮系のみに限られていることが判った。現在、これらのトランスジェニック動物間での移植実験で、AおよびB抗原はラットにおいても移植片拒絶抗原として機能しうることが判明しつつある。ABO式血液型の抗原側の理解はこの10年で大きく進歩し、糖鎖抗原や遺伝子構造が生化学的および遺伝学的にほぼ解明された。しかし、それに対する抗体産生の謎は残されたままである。また、ABO抗原の不一致は、輸血だけでなく移植医療においても、免疫抑制剤が大きく進歩した現在なお大きな問題として残っている。これらを解決するために、移植実験が可能な実験動物として最も小型なラットにヒトABO糖転移酵素を遺伝子導入することによって、AあるいはB型の発現のみが遺伝的に異るトランスジェニック動物を作製した。まず、ラットのABOオーソログをクローニングするとともに、ABH抗原のラット各臓器における発現を免疫染色によって検討した。その結果、ラットは、四つのパラロガス遺伝子群としてABOオーソログをゲノムにコードしており、そのうち3つはA型の糖転移酵素活性を、1つはB型糖転移酵素活性を持つことが判明した。しかし、wildラットの免疫染色では唾液腺、腸管、膀胱の上皮のみにA型抗原を認め、B型抗原は全ての臓器で認めることはできなかった。そこで、このラットにCAGGSベクターに挿入したヒトのAあるいはB糖転移酵素を遺伝子導入し、免疫染色によってABH抗原の発現を検討した。また、ヒトB型遺伝子を導入したラットは、唾液腺、小腸、膀胱、脳、肺、膵臓外分泌腺、表皮にB抗原の発現を認めたが、A抗原も唾液腺、小腸、膀胱にwildラット同様の発現を認めた。

これらの事実から、ラットではABO糖転移酵素の基質となるH抗原の発現は、ヒトと異り、上皮系のみに限られていること、また、ABOオーソログの発現は唾液腺、小腸、膀胱に局在していることが判った。これらのデータをもとに、現在、移植実験を進めており、部分的であるが、AおよびB抗原はラットにおいても移植拒絶抗原として機能しうることが判明しつつある。今後は、抗AあるいはB抗体の産生機序についても検討を重ねる予定にしている。臓器移植の実験が可能な実験動物として最も小型なラットにヒトABO糖転移酵素を遺伝子導入することによって,AあるいはB型の発現のみが遺伝的に異なるトランスジェニック動物を作製し、ABO式血液型に対する自然抗体産生と輸血移植医療におけるABO抗原の不一致のモデルとなりうるかどうかを検討した。まず、ラットのABOオーソログをクローニングするとともに、ABH抗原のラット各臓器における発現を免疫染色によって明らかにした結果、Wistar系ラットは、四つのパラロガス遺伝子群としてABOオーソログをゲノムにコードしており、そのうち3つはA型の糖転移酵素活性を、1つはB型糖転移酵素活性を持つことが判明した。また、ラット7系統は、ストレイン間でABOオーソログの遺伝子数が異なっていることが明らかになった。このことから、不等交差やパラロガス遺伝子間での組み替えによって多彩な対立遺伝子や遺伝子数の変異が生じた可能性が示され、ヒトのAおよびB遺伝子の進化を考える上で重要な示唆を与えうる発見であると考えられた。免疫染色ではwild Wistarラットの唾液腺、腸管、膀胱の上皮のみにA型抗原を認め、B型抗原は全ての臓器で認めることはできなかった。そこで、pCAGGSベクターに挿入したヒトのAあるいはB糖転移酵素を遺伝子導入し、免疫染色によってABH抗原の発現を検討した。その結果、ヒトA型遺伝子を導入したラットは、唾液腺、小腸、膀胱に加えて、脳、肺、膵臓外分泌腺、表皮に新たにA抗原の発現を認めた。また、ヒトB型遺伝子を導入したラットは、唾液腺、小腸、膀胱、脳、肺、膵臓外分泌腺、表皮にB抗原の発現を認めた。これらの事実から、ラットではABO糖転移酵素の基質となるH抗原の発現は、ヒトと異なり、上皮系のみに限られていることが判った。現在、これらのトランスジェニツク動物間での移植実験で、AおよびB抗原はラットにおいても移植片拒絶抗原として機能しうることが判明しつつある
プログラミング言語実装に則した意味論の構築と分析

プログラミング言語の実装モデルに焦点を当てたプログラム意味論を研究した.特に,圏論的な意味論の整備を行った.主な結果は以下のとおりである.(1)計算資源の共有・複製を表現する線形冪余モナドを非可換なテンソル圏において定式化した.(2)巡回共有や再帰計算,および相互作用の幾何の実装レベルの意味論に必要なトレース付きテンソル圏の理論を研究し,トレース付きテンソル圏への埋め込み可能性等について,新しい結果を得た.3)トレース付きテンソル圏からコンパクト閉圏への埋め込みに関する新しい定理を示し,それを用いて古典線形論理に対応する線形ラムダ計算から巡回共有構造を持つラムダ計算への翻訳を与えた.プログラミング言語の実装モデルに焦点を当てたプログラム意味論の構築を目指し、必要となる基礎的な数学構造の研究を行った。特に、効率的なプログラム実装の意味論において重要となる線形論理の圏論モデル、および位相的量子計算において重要な可換性(対称性)を弱めたモノイダル圏に共通する線形冪コモナドの概念を、従来の対称性を仮定した場合から一般化し特定した。この成果を論文にまとめ、投稿した。また、理論計算機科学の代表的な国際会議ICALPとLICSを京都で開催し、関連分野の多くの専門家と本研究課題に関する議論を行った。LICS/ICALPの直後に開催された集会では、トレース付きモノイダル圏に関する、Selingerによる予想について講演した。非対称な線形冪コモナドをはじめとする、非対称なモノイダル圏や関連する構造の研究が順調に進展している。プログラミング言語の実装モデルに焦点をあてたプログラム意味論の構築を目指し、前年度に引き続き必要となる数学構造の研究を行った。前年度に開始した、効率的なプログラム実装の意味論の基礎となる線形論理の圏論モデルの研究では、位相的量子計算など、可換性(対称性)が成り立たないか制限されているような計算モデルを念頭に置き、対称性を必ずしも持たないモノイダル圏における線形冪コモナドの概念および例を調べ、国際研究集会LINEARITY2017およびそのポストプロシーディングスにて発表した。まだ、対称性を仮定しないモノイダル圏における巡回構造・再帰構造を捉えるトレースについて研究した。これについては、以前得ていた、対称性をもつ場合にトレースと弱い双対性(*-自律性)から強い双対性(コンパクト閉性)が導かれるという結果を、対称性がない場合に拡張することを目指した。この問題については最終的な結果には至らなかったが、具体的に強い双対性(の候補)をつくる構成や証明の方針など、多くの新しい知見を得ることができ、得られた成果を内外のセミナー・研究会にて発表した。さらに、対称性をもつモノイダル圏がトレース付きモノイダル圏に埋め込められるかどうかを問う20年来の未解決問題について研究し、これについても部分的な成果を得た。特に、Selingerの予想が成り立たないことを、星野直彦らとともに確認し、埋め込み可能性の様々な必要条件を見出した。対称性を仮定しない意味論の構築が順調に進んでいる。線形冪コモナドについては基礎的な理論整備が済み論文が出版された。トレースと*-自律性についても、新しい知見が多く得られた。トレース付きモノイダル圏への埋め込み問題についても、星野直彦らの協力を得て、顕著な進展が見られた。プログラミング言語の実装モデルに焦点をあてたプログラム意味論の構築を目指し、そのために必要な数学構造の研究を行った。特に、トレース付きモノイダル圏を中心とする、モノイダル圏及びその意味論への応用の研究に取り組んだ。効率的なプログラム実装の意味論の基礎となる線形論理の圏論モデルについては、巡回共有構造を持つラムダ計算の圏論的なモデルから線型論理のモデルを構築する一般的な方法を見出した。また、このモデル構成技法から、線型論理に対応するラムダ計算から巡回共有構造を持つラムダ計算への翻訳を与えた。これは、従来のトレース付きモノイダル圏に基づく「相互作用の幾何」の流れに属するものであるが、線型冪コモナドの構成がこれまで知られていなかったものであり、非線形な項の翻訳が名前呼び継続渡し方式(CPS)変換と完全に一致していることが特徴である。純粋に圏論的な考察から応用上よく知られているCPS変換が得られることは、このアプローチの妥当性・有用性を示していると考えられる。この成果を論文にまとめた(投稿中)。また、前年度に引き続き、対称モノイダル圏がトレース付きモノイダル圏に埋め込み可能かを問う未解決問題について研究を進めた(論文準備中)。さらに、双対性を持つモノイダル圏とトレース付きモノイダル圏との間に位置する、弱い双対性を持つモノイダル圏の概念に着目し、その基礎的な結果をまとめた(論文準備中)。プログラミング言語の実装モデルに焦点を当てたプログラム意味論を研究した.特に,圏論的な意味論の整備を行った.主な結果は以下のとおりである.(1)計算資源の共有・複製を表現する線形冪余モナドを非可換なテンソル圏において定式化した.(2)巡回共有や再帰計算,および相互作用の幾何の実装レベルの意味論に必要なトレース付きテンソル圏の理論を研究し,トレース付きテンソル圏への埋め込み可能性等について,新しい結果を得た.3)トレース付きテンソル圏からコンパクト閉圏への埋め込みに関する新しい定理を示し,それを用いて古典線形論理に対応する線形ラムダ計算から巡回共有構造を持つラムダ計算への翻訳を与えた.

引き続き、本研究の基礎となるモノイダル圏等の研究を進める。あわせて、プログラミング言語の具体的な実装の分析と、それに即した意味論の構築に力を入れていく。引き続き、これまでに得られたモノイダル圏等に関する研究を進める。特に、トレースと*-自律性の問題、及びトレース付きモノイダル圏への埋め込み問題について、早期解決を目指す。あわせて、プログラミング言語の実装の意味論の構築を進めていく。理論計算機科学ノートパソコンの購入を検討していたが、予算に余裕がなく見送った。ノートパソコンなどの購入に充てる。
中性子誘起即発X線検出による非破壊状態分析

中性子捕獲に伴い発生するX線の状態分析への応用の可能性を実験的に明らかにすることを本研究の目標とした。まず、測定系の設計と製作について基礎的検討を行った。測定系の設計に際しては、従来の即発γ線分析システムを基本とした。これにX線スペクトル測定に必要な回路類を組み合せて、全体の測定系とした。金属箔等を対象に中性子ビームの照射と同時にX線スペクトルを積算したところ、良好な効果を得ることが出来た。即発γ線スペクトルも合わせて測定し、測定系を最適化した。各元素の検出感度をX線測定とγ線測定の場合で相互比較した。半導体検出器の検出効率の入射フォトン依存性にもよるが、X線検出でむしろ良好な感度が得られる元素が見出された。しかし、定量分析に適用するためにはマトリックス補正なども必要となった。また、X線の自己吸収についても補正が必要であった。このような留意点もあるが、定量分析法としてのX線検出のメリット及び特徴が明らかとなった。これに付随して、X線スペクトルのサテライトピークの強度変化の解析のためのスペクトル解析ルーチンの作成と改良を実施した。γ線スペクトルの解析などにも適用し、放射化分析などに応用して成果を得た。酸化状態、化学結合における共有結合性、配位数などによるX線スペクトルの構造変化については、検出器の分解能に関して改良の余地があることが示された。これは将来の研究課題として残されたこととなる。しかし、分子軌道計算などに関する検討は順調に進行し、スペクトル解析結果を解釈し得る状態に導くことが出来た。
神経細胞の極性形成におけるRap1の作用機構と生理機能

神経細胞は形態的、機能的に異なる軸索と樹状突起を持つ極性細胞であり、その極性形成の一過程である軸索の形成に低分子量G蛋白質の一つであるRap1の関与が示唆されている。本研究では神経細胞の極性形成、および軸索伸長にRap1のGDP/GTP交換因子(GEF)として機能するMR-GEFとPDZ-GEFの関与につき解析を行った。神経細胞の軸索形成や伸長のモデル細胞であるN1E-115細胞は、血清存在下の培養では神経様突起の伸長が抑制され、血清非存在下の培養では突起伸長を示すことが知られている。そこでN1E-115細胞にMR-GEFおよびPDZ-GEFの過剰発現を行い、神経様突起の伸長、細胞形態に対する影響を検討した。その結果、MR-GEF、PDZ-GEFの過剰発現により神経様突起伸長と細胞の伸展の亢進が血清存在下において認められた。また、MR-GEFおよびPDZ-GEFによる神経様突起伸長と細胞の伸展の亢進はRap1GAPとの共発現により抑制されたことから、これらのGEFがRap1の活性化を通じて神経様突起伸長と細胞の伸展を制御することが示唆された。さらに、MR-GEFおよびPDZ-GEFによる神経様突起伸長と細胞の伸展の亢進は、アクチン骨格系の制御分子であるCdc42およびRacのドミナントネガティブ変異体との共発現によって部分的な抑制が認められた。本研究により、MR-GEF、PDZ-GEFがRap1を介してアクチン骨格系を制御し、神経軸索の形成・伸長に関与する可能性が示唆された。
機能性ポリフェノールによる炎症性サイトカイン誘導性脂肪細胞機能障害の抑制作用機構

本研究では、炎症性サイトカインによる脂肪細胞機能障害の抑制作用をもつ食品由来の機能性ポリフェノールに着目し、その抑制作用機構の検討を行うことを目的とした。マウス由来脂肪細胞株である3T3-L1を分化誘導剤により分化させた後、食品由来のポリフェノール類を細胞に投与した。その後インスリン抵抗性作用を持つ炎症性サイトカインTNF-αを添加し、数時間培養した細胞の培養上清中のIL-6を測定したところ、クルクミノイド類にIL-6分泌抑制作用が見られた。また、クルクミノイド類に炎症関連物質の生成抑制作用が認められた。現在、DNAマイクロアレイを行い、クルクミノイド類などのポリフェノール類に炎症関連遺伝子発現の抑制作用機構の違いについて、詳細な解析を進めている。脂肪細胞から分泌されるアディポネクチンは、抗糖尿病作用を有する。アディポネクチンの発現は、インスリン抵抗性惹起分子であるTNF-αによって負に制御されていることから、TNF-αによるアディポネクチンの発現低下を抑制することが出来れば、糖尿病の改善につながることが期待される。本研究では、炎症性サイトカインによる脂肪細胞機能低下を抑制しうるポリフェノールに着目し、その作用機構の解析を行った。マウス由来脂肪細胞株3T3-L1に炎症性サイトカイン類を作用させたところ、アディポサイトカインの一種であるIL-6の分泌が増加することを確認した。炎症性サイトカインIL-6の分泌を低下させる種々のポリフェノールをスクリーニングしたところ、クルクミノイド類に強い活性がみとめられた。次年度はこの作用機構の詳細を解析する予定である。本研究では、炎症性サイトカインによる脂肪細胞機能障害の抑制作用をもつ食品由来の機能性ポリフェノールに着目し、その抑制作用機構の検討を行うことを日的とした。マウス由来脂肪細胞株である3T3-L1に分化誘導剤を添加することにより分化させた後、食品由来の数種類のポリフェノール類を細胞に投与した。その後、炎症性サイトカインの一種であるTNF-αを添加し、数時間培養した細胞からtotal RNAを回収した。このtotal RNAを用いて、DNAマイクロアレイを行い、遺伝子プロファイルの解析を行った。その結果、クルクミノイド類などのポリフェノール類に炎症関連遺伝子発現の抑制傾向がみられた。また、実験に使用したポリフェノール類により、炎症関連遺伝子の発現プロファイルに違いがあることが明らかになった。現在、ポリフェノール類による脂肪細胞における炎症抑制作用機構の違いについて、詳細な解析を進めている。
肝細胞癌における血管内皮細胞のVEGF受容体発現制御因子の同定

ヒト肝細胞癌組織におけるVEGF受容体flt-1、KDRの発現は非癌部肝組織に比べ著明に増加しているが、これは肝癌細胞が産生ずる血管新生因子を含むなんらかの調節因子によって誘導されていると考えられる。この調節因子同定にため血管新生を強く誘導する低酸素条件下で肝癌細胞を培養し産生増加する因子(蛋白質)を検討した。この結果、蛋白質としては以前より報告されているVascular endothelial growthfactor(VEGF)の産生誘導しか確認できなかった。低酸素下で誘導されたmRNAの拾い上げのため、通常条件培養時の肝癌細胞発現mRNAを用いサブトラクション法で検討を行ったが、これでは蛋白質と同様にVEGFと低酸素時誘導される転写因子であるHIF-1のmRNAが検出された。HIF-1は転写因子で分泌蛋白でないため肝癌細胞の産生する血管内皮細胞のVEGF受容体flt-1.KDRの制御因子とは考えられない。そこで血管新生に強く関与すると言われ、最近そのメカニズムが明らかにされつつあるangiopoietion-1、-2と血管内皮細胞に特異的に発現し、その受容体であるTie-2に着目し検討を行った。まず、ヒト肝細胞癌組織でその発現を検討すると非癌部肝組織に比べ肝癌組織でangiopoietin-2、Tie-2が強く発現し、臨床上の血管新生度と相関していた。また、その局在はangiopoietin-2は肝癌細胞に、Tie-2は癌組織内血管内皮細胞であった。以上よりangiopoietin-2、Tie-2が肝細胞癌の血管新生に関与していることが示唆され、この機構が血管内皮細胞のVEGF受容体flt-1、KDRの発現に影響を与えている可能性が考えられた。今後in vitroで培養血管内皮細胞を用いてangiopoietin一2、Tie-2とVEGF受容体flt-1、KDR関係について検討する予定である。ヒト肝細胞癌組織におけるVEGF受容体flt-1、KDRの局在の検討の為免疫組織染色、in situ hybridizationを行った。ともに主に癌結節周囲間質の血管内皮細胞また癌組織内血洞内皮細胞に認められた。RNase protection assay法ではflt-1、KDRのmRNAの発現は非癌部肝組織に比べ肝癌組織で強い傾向にあった。低酸素条件下で肝癌細胞内に誘導される物質の同定の為にHLE、HLF、Huh7-3種類の培養肝癌細胞を通常酸素濃度および3%の低酸素濃度で24時間培養した。各々蛋白質を抽出、ポリアクリルアミドゲルに電気泳動後、銀染色を行い互いの蛋白質バンドを比較した。低酸素条件下で増幅誘導された蛋白質バンドの一つはVEGFであった。またいくつか増幅誘導された蛋白質のバンドを認めた。現在70から80kDa近辺のものに注目し、まずいくつかのVEGF以外の血管新生作用を持つ蛋白質について検討した。酸性FGF、塩基性FGF、PDGF、PIGF、TGF-αに対する抗体を用いてWestern blotを行ったがこれらの蛋白ではなかった。また、最近発見された血管新生に関与すると言われているangiopoietin-1、-2について検討を行う為これらに対する抗体の入手を試みている。また、上記同様の方法で肝癌細胞培養後mRNAを抽出しサブトラクション法を用いて低酸素条件下で誘導されたmRNAを拾い上げcDNAに変換後plasmid vecterへ導入、現在シークエンスを行いmRNAからの同定をも行っている。
ゲルマニウム基板上に構築した金属ナノワイヤ構造とその電子物性

本研究では、半導体基板上に形成されるナノ構造として、ゲルマニウム(001)および(111)表面に金を1原子層程度蒸着することで形成されるナノワイヤ(1次元)構造および2次元構造について、その原子構造と電子状態を明らかにした。ナノワイヤ構造においては、構造から予測される1次元電子系ではなく、ワイヤ垂直方向に小さい有効質量をもつ金属的な表面状態があることを明らかにした。また2次元構造においては、大きなスピン軌道相互作用にともなうラシュバ型のスピン分裂した電子状態をもつことを明らかにした。単原子層以下の金属を蒸着した半導体表面で実現される(擬)1次元構造は、特有の相転移現象(パイエルス不安定性による金属・絶縁体転移)や1次元電気伝導を担う点で興味深く、最近Ge(001)表面にAuを1原子層程度蒸着した系において1次元構造形成が報告された。本研究ではこのナノワイヤ構造について、その電子物性を明らかにすることを目的とした。22年度は予備研究(Nakatsuji et al., Physical ReviewB 80(2009)081406(R).)で明らかになった異方的2次元金属状態の起源を探るため、光電子分光(PES)と走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて、原子構造と局所電子状態の知見を得た。原子構造は先行研究にていくつかのモデルが提案されていたが、STM観察ではナノワイヤ間に数原子層深さの溝が観察され、(111)マイクロファセットを含むモデルを支持する結果を得た。ただしPESによるGe 3dコアレベル測定からは、マイクロファセットモデルが正しいとしても、モデルがもつGeダイマー列は存在しないことがわかった。一方STM観察から、ナノワイヤ頂上の原子配列を明らかにした。ナノワイヤ平行方向に下地ユニットセルの8倍周期の構造があることを明らかにした。これに対応して、異方的2次元金属状態の電子状態密度も8倍周期を示すことと、ワイヤ垂直方向にも広がりがあることがわかった。これが電子状態の2次元性に寄与していると考えられる。これに関連して、Au/Ge(111)√3×√3表面の電子状態を角度分解光電子分光(ARPES)で調べた。4つの金属的なバンドがあり、2つはホール的、2つは面内の対称性をもつ電子的バンドであること、また第一原理計算で求めたバンド構造との比較により、電子的バンドはフェルミレベル直下でラシュバ型のスピン分裂を示すことを明らかにした。本研究ではGe(001)表面にAuを1原子層程度蒸着して形成されるナノワイヤ構造の電子物性を明らかにすることを目的とした。昨年度までにこの系が異方的2次元金属バンドをもつことが分かっていたが、ナノワイヤに平行又は垂直のどちらに電気伝導しやすいかは不明のままであった。そこで23年度は、微傾斜(001)基板を用いてナノワイヤ構造のシングルドメイン試料を作成し、走査トンネル顕微鏡(STM)観察および角度分解光電子分光(ARPES)測定することで、電子状態の異方性とナノワイヤ構造の相関を明らかにした。まずSTM観察で、シングルドメイン試料の形成条件を明らかにした。次にARPES測定で、異方的2次元金属バンドの有効質量が小さい(電気伝導しやすい)方向が、ナノワイヤに平行ではなく垂直方向であることを明らかにした。ワイヤ方向に伝導しやすいという予想と異なっており、電子状態を正確に評価することの重要性を示す結論となった。一方Au/Ge(111)√3×√3表面についてのSTM観察を行うと、1原子層以下ではAu吸着領域に一定割合の三角形構造(欠陥)が観察されたが、Auの平均膜厚が1原子層を越えるとその数が急激に増加した。これはARPES測定した金属バンドの結合エネルギーが、Au1原子層以上で急激に高エネルギー側にシフトすることに対応しており、この欠陥構造が金属バンドに対する電子ドナーであり、バンド内の電子数を制御できることが明らかになった。また、Ge(111)面についても微傾斜基板を用いて新しい1次元構造の形成を試み、ステップに平行方向に延びる1次元鎖構造が形成されることを明らかにした。ARPES測定からは金属的なバンドは見つからなかったものの、この構造由来のバンドが1次元鎖平行方向に有効質量の小さい異方的2次元バンドであることを明らかにした。
難吸収性薬物の経口投与剤形の開発

分担課題:培養細胞による薬物吸収評価系の確立、及び本研究の全体の統括Caco-2培養細胞単層膜を使用する吸収評価系を確立した。またヒトの結腸の透過性ともよく相関した。これを用いて、明治製菓グループにより開発された粘膜接着性マイクロスフェア-(MS)からの吸収を検討した。MSのコーティングに使用するPolycarbophil(PCP)自身に吸収促進作用が認められた。またPCPと吸収促進剤であるdecanoyl carnitineをコーティングしたMSは、対照に比して10倍以上の吸収性を示し、本法の有望性が示された。また塩基性ポリアミノ酸が、吸収促進作用を有する接着物質として使用できる示唆を得た。分担課題:ポリペプチド及びそのプロドラッグのパイエル板吸収性ウサギ小腸パイエル板(PP)に指向性があると考えられるレクチンの一種concavalin A(Con A)とBSAとを1:1で架橋したconjugateを純度よく合成することに成功した(マレイミド法)。これのパイエル板透過性は単独のものよりも増大した。これにより蛋白質の透過性を改善するプロドラッグの可能性が示された。パイエル板指向性の剤形としてポリ乳酸-ポリグリコール酸共重合体を用いたMSを調整し、これにBSA,HRP,SODなどを封入して、パイエル板透過性を検討したが、透過量の定量に今後の課題が残された。分担課題:粘膜接着性マイクロカプセル(MC)及びパイエル板指向性のマイクロスフェア-の開発上記のMCの調製を検討したが、封入する吸収促進剤の界面活性作用のためこれは成功しなかった。MSでも目的にはかなうので、これの調製を検討した。基剤として先ず、PVP検討したが、形状がそろわなかった。ゼラチンを基剤とし、PCPで表面をコーティングすることにより、放出性の良好な目的とするMSの調製に成功した。【.encircled1.】ヒト大腸由来の培養上皮Caco-2細胞を用いて吸収評価系の確立を行った。漿膜(血液)側には1mMのCaCl_2の存在が必須で、さらにGlucoseを含む緩衝液が最適と考えられた。粘膜側に関しては、実際の管腔を想定して空腸部での吸収評価にはGlucose含有、結腸部での評価には、Glucose freeの緩衝液が適していると考えられる。難吸収性薬物のモデルにFD-4Kを用いた。EDTA、sodium caprate(C10)、acylcarnitineはFD-4Kの膜透過性を顕著に改善し、この結果はラット結腸の結果と類似していた。さらに、外科手術で摘出されたヒト結腸においても上記促進剤は有効であり、ラット、Caco-2、ヒトでの良い相関が示された。【.encircled2.】粘着付着性マイクロカプセルを製造するにあたり付着性を持つPolycarbophil(PCP)の有用性を検討した。その結果、PCPは付着性のもとになる保水効果に優れ、ラットの摘出消化管粘膜を用いた検討から、pH3の胃及びpH7の小腸への付着率は各々97%、84%といずれも高い値を示した。以上から、PCPは製剤化に有用であることが示されたがマイクロカプセルへのコーチング及びPCPと粘膜表面のムチン層との相互作用等の検討は次の課題として残された。【.encircled3.】ウサギ小腸パイエル板(PP)を用いたIn Situ閉鎖型灌流法の結果、レクチンの一種コンカナバリンA(ConA)は効率よく吸収され血中に出現することが分かった。

この結果は従来のIn Vitroチャンバー法の結果を反映していた。また、チャンバー法により、マンノース存在下あるいはコルヒチン存在下、その吸収は有意に抑制されるところから、ConAの吸収はPP中M細胞表面のマンノース認識結合部位を介したエンドサイトーシスによることが示唆された。また、BSAのプロドラッグとしてConAとのコンジュゲートを純度よく合成する方法を確立し、合成品の吸収を検討したところ、BSAとしての吸収が増大することが示された。以上、【.encircled1.】-【.encircled3.】に関する今年度の研究は、一部課題が残されたが、全体的にほぼ当初の計画通りに進行し、次年度につながる成果が得られた。分担課題:培養細胞による薬物吸収評価系の確立、及び本研究の全体の統括評価系は平成5年度において確立したので、これを用いて、明治製菓グループにより開発された粘膜接着性マイクロスフェア-からの吸収を検討した。マイクロスフェア-のコーティングに使用するPolycarbophil(PCP)自身が吸収促進作用があることを見出した。またこれをコーティングした粘膜接着性マイクマイクロスフェア-に吸収促進剤であるdecanoyl carnitineをコーティングしたマイクロスフェア-は、対照に比して10倍以上の吸収性を示すに至った。これにより本法の有望性が示された。分担課題:ポリペプチド及びそのプロドラッグのパイエル板吸収性ウサギ小腸パイエル板(PP)で、レクチンの一種concavalin A(Con A)とBSAが架橋したものは単独のものよりもよく吸収されるが、BSAとCon Aとの架橋はグルタールアルデヒドよりもマレイミドを使用した方が、1:1の結合比のものが効率よく合成された。これにより蛋白質の透過性を改善するプロドラッグの可能性が示された。パイエル板指向性の剤形としてポリ乳酸-ポリグリコール酸共重合体を用いたマイクロスフェア-を調整し、これにBSA,HRP,SODなどを封入して、パイエル板移行性を検討したが、透過量の定量に今後の課題が残された。分担課題:粘膜接着性マイクロカプセル及びパイエル板指向性のマイクロスフェア-の開発吸収促進剤を含有するマイクロカプンセルの調整は、促進剤の界面活性作用のため困難であったので、前年に引き続き、粘膜接着性マイクロスフェア-の開発を行った。前年度に検討した、PVPを基剤とするものは、均一な形状を与えなかったが、ゼラチンを基剤とすることにより、目的とするマイクロスフェア-の調整に成功した。
子どもを主体とした学校をめぐる法関係の基礎理論の確立とその応用に関する研究

本研究は、学校関係法の体系を構築するにあたって、学校・教師・親などといった教育主体間の権限配分ルールを確立することを急務と考え、その際、子どもの権利を基底に据えた体系化の可能性を模索することを目的としてきた。2年間にわたる研究代表者・研究分担者の共同研究(研究開始前における準備作業と、研究終了後における成果の刊行に向けた共同作業を含む)の結果、当該研究目的はかなりの程度で達成できた。理論的には、学校制度と子どもの権利の関係に関する体系的理解が得られた点が重要な成果と言える。すなわち、公教育の正当化に関し、二つの道筋が区別される。子どもの権利実現の文脈で正当化される場面と、社会の側からの子どもに対する期待を実現するためのものとして一定の社会的・民主的価値との関係で正当化される場合との二つである。この両者の正当化方法は、子どもの権利との関係で異なった位置づけが必要になる。子どもの権利実現のために公教育が正当化される場面では、本人利益に合致しているか否かが正当化根拠の妥当性を判断する基準となる。それに対して、社会的・民主的な価値の実現を目的とする場合には、公教育における強制は子どもの権利に対する制約と捉えられ、目的実現のために必要な制約と判断できるか否かが正当化根拠の妥当性判断の基準となる。それぞれの正当化根拠に関して、国家観・人間観・社会観によって正当化可能範囲に広狭あることが確認されるとともに、日本国憲法が想定する個人主義の社会モデルに基いた場合に、基本的に倫理的働きかけが公教育の射程外と位置づけられることが明らかになった。以上の点は、研究代表者が発表した複数の論文や書籍において展開されている。その上で、民主教育がどの程度で子どもの権利を制約できるのかについては、研究分分担者間でなおも論争が続いている。この間の成果は、戸波・西原編著の書籍に示される。本研究は、複合的な視点から、学校を取り巻く法主体の関係について、子どもを再度、権利主体として位置づけなおすことを通じて、基礎的な法理論の再構築を目指すとともに、そこで確認された基礎理論を踏まえて、現状において十分に解決されていない法問題を解く鍵を提供しようとするものである。本年度は、数回の共同研究会をもつことにより、この基礎的な理論の再構築に向けて、具体的な問題状況の共有につとめた。さらに、各研究分担者は、担当する問題領域ごとに作業を重ね、2005年度中における成果の取りまとめに向けて、理論的・実践的な提言の準備を進めている。具体的には、研究代表者・西原は、子ども教育を受ける権利をもつという場合の「教育」概念を問う作業を手がかりに、教育における公共性が目指すところを整理しなおし、子どもの権利主体性が具体的にどのような関係の中で浮き上がってくるのかを類型化した(2004年5月に日本教育法学会の研究総会にて発表)。その作業を受けて、現在、子どもの権利性を中心にした理論枠組を明示するべく、作業を継続中。研究分担者・戸波は、憲法価値の伝達をめぐるジレンマに切り込み、子どもに価値に従属させず、なおかつ憲法の下で必要な価値伝達を学校で図るための、信頼に値する評価枠組を構築。研究分担者・後藤は、教育において進む地方分権化の動きの中で、国家が担わなければならない点を析出する作業に従事。研究分担者・今関は、教育改革における改革手法の動態的分析に従事。研究分担者・斎藤は、多文化教育の問題を扱い、ドイツ・アメリカをフィールドとした比較研究に従事するとともに、日本におけるマイノリティ教育の現状を分析し、その改善の方向性を探る。2005年度においては、知見を共有し、成果の取りまとめに向かう予定。

本研究は、複合的な視点から、学校を取り巻く法主体の関係について、子どもを再度、権利主体として位置づけなおすことを通じて、基礎的な法理論の再構築を目指すとともに、そこで確認された基礎理論を踏まえて、現状において十分に解決されていないほう問題を解く鍵を提供しようとするものである。本年度は、前年度における共同研究の成果を踏まえて、それを発展させて各研究分担者が成果の取りまとめ作業を行い、並行して数次の共同研究会を開催することによって、共有された認識の深化を目指した。現時点において、各共同研究者が分担課題を扱う論文を完成させ、あるいは執筆の最終段階にある。2006年度前半には、単行本の形で共同研究の成果を世に示すことができる予定である。研究代表者・西原は、思想・良心の自由という基本的人権を手がかりに、子どもの信条形成に関わって親に優先的教育権が帰属する範囲を明らかにし、価値教育に際して学校の教育権限に一定の限界が組み込まれることを明らかにするとともに、前年度に検討した教育の公共性の諸相をめぐる研究を深め、教育の公共性が教育の受け手本人の利益とアンビヴァレントな関係に立つことを明らかにし、本人利益の制約根拠としての正当性が公共性論の機能ごとに分化して成り立つことを論証した。研究分担者・戸波は、子どもの権利の実質化という観点から、教育内容に対する教育行政の介入権限が正当に成り立つ範囲を新たな形で線引きし直す作業を行った。後藤は、教育特区の分析など、教育改革における地方の役割を分析した。今関は、改革における実験的手法の分析を試みた。斉藤は、子どもの多様なニーズに対する多元的援助という観点を深め、機会均等原理から要請される規範内容の明示を試みた。
ファジィ理論と代謝反応モデルを用いた培養状態認識法の開発

発酵プロセスにおいては、菌体の増殖活性や副生成物の生成の有無など菌体の生理活性をオンラインでよく認識した上で運転操作を行うことが望ましい。しかし、実際にはオンライン計測できる情報が限られているため、菌体の状態を直接判断することが困難である場合も多い。本研究では、ファジィ理論と代謝反応モデルを利用して、菌体の培養状態をオンラインで認識することおよび代謝反応モルフラックスを計測することを目的とした。酵母培養系において、元素バランス量論式を基礎にエラーベクトルという概念を新たに考案した。エラーベクトルは菌体が糖の供給に見合って理想的に増殖する場合はほとんどゼロであるが量論式に存在しない物質が生産されるような場合やダイナミクスが変化する場合はゼロから離れて培養状態に特徴的な傾向を示すことが明かとなった。そこで、実験データをエラーベクトルを通して整理し、培養状態の特徴付けを行った。次に、特徴付けられたエラーベクトルの分布を逆に利用し、増殖状態、およびエタノール生産状態に関する培養状態をオンラインで認識するシステムの構築を試みた。エラーベクトルの基軸に対する頻度分布からファジィメンバシップ関数およびファジィ規則を構築した。新たな実験において構築された認識システムを評価したところ、培養状態は正確に認識されることが確認された。特に、従来数式モデルでは評価することが困難であった増殖とエタノール生産がアンバランスな、菌体にとっては異常な状態を正確に認識できた。認識された培養状態に応じて菌体内の代謝反応モデルにおける酸化的リン酸化反応の効率を表すパラメータを推定し、菌体内代謝反応モルフラックスを計算した。菌体増殖を表すフラックスはオフラインで計測された菌体増殖データからその精度が検証され、パラメータおよび菌体内代謝反応モルフラックスが正確に推定されたことが示された。
臓器移植における拒絶現象の解析と特異的免疫抑制法の確立

臓器移植における拒絶現象は主要組織適合複合体により決定される。本研究では主要組織適合系の明らかな近文系ラットを用い、拒絶モデルを作成し、そのモデルから拒絶現象の解析と特異的免疫抑制法の確立を検討した。1.拒絶モデルの作成2.生着延長の試み(1)抗Ia抗体の使用:donerをF344、recipientをWKAとした腎移植においてdoner腎をdoner抗Iaモノクロ-ナル抗体4B4で濫流すると、9.83±1.47日で急性拒絶されるが有意の生着延長を示す。更にdoner腎を4B4で濫流し、抗recipient Ia抗体(1E4)をrecipientへ静注投与すると、10.4±1.95の生着延長を示した。(2)脾細胞前投与:移植1週前にdoner脾細胞投与し前〓作することによりTO→WKAHへの腎移植では著明な生着延長が得られた。(3)Deoxyspergualinの短期投与:非特異的免疫抑制度剤であるdeoxyspergualinを腎移植後4日目より4日間の短期投与により、TO→WKAHの腎移植で著明な生着延長効果が得られた。3.生着延長機序の解明脾細胞前投与ラットの血清、細胞成分をリンパ球混合培養に添加し、その抑制活性を検討した。早期には血清中に非特異的抑制因子が出現し、移植後4週頃には特異的にMLRを抑制する細胞性因子が誘導されており、これは抑制性T細胞の可能性が示唆された。また、deoxysprgualin投与では移植後2週目よりdoner特異的な免疫学的寛容状態にあることが、皮膚移植により証明された。ラット主要組織適合抗原であるRTIを指標として、ラット腎移植を行った。RTI完全不適合であるDonorがTO、LEW、recipientがWKAHとした腎移植では、各々14.57±7.85(n=7)、8.25±0.46(n=8)で急性拒絶された。ただしTO→WKAH腎移植で1例に200日以上の長期生着ラットを得た。次いで同じ組み合わせのdonorがTO、recipientがWKAHで、移植1週間前にdonorであるTOの脾細胞をWKAHに静脈内投与し、腎移植を行った。2例が18日、41日で拒絶されたが、6例では192日以上の長期生着が得られ、TOで免疫したWKAHでは有意の長期生着が得られることが判明した。しかし、donorがLEWの場合には同様の処置を行っても長期生着ラットは得られず、RTI完全不適合の中にも多様性が存在することが示唆された。拒絶現象における抗原認識過程をブロックして生着延長をもたらせようとする試みがある。そこでdonorにF344、recipientにWKAHを用い、それにdonorに対する抗Ia抗体である4B4と、recipientに対する抗Ia抗体である1E4を腎の灌流時と移植直後に静注投与した。対照群の生着日数は7.86±1.07(n=7)、4B4灌流群の生着日数は9.83±1.47(n=6)と有意に生着延長を示した。さらに4B4灌流+1E4静注群では10.40±1.95(N=5)と生着延長を示し、他に2例の長期生着ラットが得られた。しかし長期生着は有意の出現率とは言えなかった。以上のように抗Iaの抗体により生着延長効果は認めたものの、移植抗原のbarrierを越えた長期生着は得られず、抗原認識課程の複雑さがうかがわれた。

ラット主要組織適合抗原であるRT1を指標とし、RT1完全不適合であるDonorがTOラット、recipientがWKAHラット間で腎移植を行った。無処置WKAHラットにTOラット腎を移植すると14.57±7.85(n=7)で急性拒絶される。次いで同じ組み合わせのdonorがTO,recipientがWKAHで、腎移植1週前にTOラットの脾細胞をWKAH静脈内投与し、腎移植を行なうと、2匹が18日、41日で拒絶されたが、6匹で192日以上の長期生着が得られた。TOラットで免疫したWKAHラットの血清とWKAHラット脾細胞をリンパ球混合培養(MLR)に添加しその抑制効果を検討した。その結果TOラットで免疫したWKAHラット(以下WKAH(TO)と略す)血清は腎移植後2週目にMLRを抑制したが、その後の抑制は認められなかった。WKAH(TO)脾細胞の分画中OX8陽性細胞は、腎移植後4週以後にdonor特異的にMLRを抑制していた。このOX8陽性細胞はサプレッサ-T細胞であることが推測される。次いで、FACScanを用い移植腎へ浸潤するリンパ球のsubpopulationを検討した。無処置WKAHラットへTOラット腎を移植したものでは、移植腎へ浸潤するリンパ球のCD4/CD8比は0.57±0.17(n=3)と低値をとるのに対し、WKAH(TO)への移植では0.91とやや高値をとる。しかし、未だ例数が少なく、現在更に検討中である。上記MLRの結果からサプレッサ-T細胞の重要性が推測されるが、今後adoptive transferを用いて証明すること、より容易にサプレッサ-T細胞誘導法を研究する予定である。ラット主要組織適合抗原であるRTIの完全不適合である,TO(RTI^u)とWKAH(RTI^k)の腎移植では10.17±2.79日で急性拒絶を来たすことが明らかとなっている。また,その拒絶反応は腎移植後4日目より出現することが判明した。従来TOの脾細胞前投与により特異的免疫抑制状態が誘導されることも明らかにされて来た。比度は,donorにTO,recipientにWKAH(従前と同一近交系ラット)を明いた腎移植モデルに,新しい免疫抑制剤であるdeoxyspergualinを腎移植後4日目より4日間の短期投与を行なった(DSG群)。その結果無処置群の移植腎生着日数は10.17±2.79日(n=6)であったのに対しDSG群のそれは197.1±82.8(n=12)と著明な生着延長を示した。次いで,そのkineticsを解析するために各種処置を施したWKAHをrecipientとし,TO,SDJ,LEJ,BUFラットをdonorとする皮膚移植実験を行なった。その結果SDJ,LEJ,BUFラット皮膚はrecipientの処置法にかかわらず急性拒絶された。しかし,TOラット皮膚片は無処置WKAH,DSG投与WKAHにおいて急性拒絶されたが,TOラット腎移植を以前に受け,4日目より4日間DSG投与を受けたWKAHラットは,TOラット皮膚移植片を許容することが判明した。またTOラット皮膚片の許容は腎移植後1週目より明らかで,その許容は免疫抑制なしに長期に継続することも明らかとなった。すなわち腎移植後4日目より4日間の短期DSG投与により,特異的な免疫学的寛容状態が誘導されたものと結論した。その機序としてsuppressor T細胞,移植片のadaptationなどが推定された。なお,脾細胞投与による抑制性T細胞誘導の証明としてのadoptive transferの実験は行ない得なかった。
自然淘汰の働く座位に連鎖したDNA領域の進化と多様性の集団遺伝学的研究

分子進化においては,1つの遺伝子のある塩基(またはアミノ酸)座位に突然変異が起こるとタンパク質の機能を失うが,対応したある座位に再び突然変異が起こると機能が回復する例が報告されている.このような2つの座位間の相互作用を互助的相互作用という.まず,互助的相互作用による分子進化を集団遺伝学的に考察し,この分子進化には2つの座位間の組み換え率が重要な役割を持つことなどを明らかにした.さらに,中間状態にある程度の有害性が存在した方がdouble mutantの集団への平均固定待ち時間が短くなるという一見逆説的に思われる現象が観察されたが,これを数理的解析を用いて説明した.逆に,中立遺伝子座の遺伝的多様性に対する持続型確率的淘汰遺伝子座の影響に関する研究を行った.最近のDNAレベルの実験集団遺伝学の研究により,自然淘汰に関して中立なDNA塩基座位の集団内多様性に,この塩基座位に連鎖した自然淘汰の働く塩基座位の影響が存在することを示唆するデータが蓄積されつつある.例えば,組み換えが抑制されている領域でDNA多型の減少が見出される例が報告されている.ここでは,持続型確立的自然淘汰に着目し,自然淘汰に関して中立な塩基座位の集団内多様性に対する持続型確率的淘汰の働く塩基座位の影響についての理論的研究を2遺伝子座2対立遺伝子モデルを用い,中立な遺伝子座の遺伝的多様性に対する自然淘汰の強さ,環境の変動率,突然変異率,遺伝子座間の組み換え率,集団の大きさの効率(遺伝的多様性の減少)を明かにした.その効果は自然淘汰の強さ,集団の大きさの増加と共に増大し,また効果を最大にする最適の環境変動率が存在することが分かった.しかし,定量的にはその効果は大きくなく,報告されているデータを説明するには不十分であることも分かった.そのため,中立遺伝子座に存在し得る対立遺伝子数を無限大とした場合の解析を今後行う計画である.分子進化においては,1つの遺伝子のある塩基(またはアミノ酸)座位に突然変異が起こるとタンパク質の機能を失うが,対応したある座位に再び突然変異が起こると機能が回復する例が報告されている.このような2つの座位間の相互作用を互助的相互作用という.まず,互助的相互作用による分子進化を集団遺伝学的に考察し,この分子進化には2つの座位間の組み換え率が重要な役割を持つことなどを明らかにした.さらに,中間状態にある程度の有害性が存在した方がdouble mutantの集団への平均固定待ち時間が短くなるという一見逆説的に思われる現象が観察されたが,これを数理的解析を用いて説明した.逆に,中立遺伝子座の遺伝的多様性に対する持続型確率的淘汰遺伝子座の影響に関する研究を行った.最近のDNAレベルの実験集団遺伝学の研究により,自然淘汰に関して中立なDNA塩基座位の集団内多様性に,この塩基座位に連鎖した自然淘汰の働く塩基座位の影響が存在することを示唆するデータが蓄積されつつある.例えば,組み換えが抑制されている領域でDNA多型の減少が見出される例が報告されている.ここでは,持続型確立的自然淘汰に着目し,自然淘汰に関して中立な塩基座位の集団内多様性に対する持続型確率的淘汰の働く塩基座位の影響についての理論的研究を2遺伝子座2対立遺伝子モデルを用い,中立な遺伝子座の遺伝的多様性に対する自然淘汰の強さ,環境の変動率,突然変異率,遺伝子座間の組み換え率,集団の大きさの効率(遺伝的多様性の減少)を明かにした.その効果は自然淘汰の強さ,集団の大きさの増加と共に増大し,また効果を最大にする最適の環境変動率が存在することが分かった.しかし,定量的にはその効果は大きくなく,報告されているデータを説明するには不十分であることも分かった.そのため,中立遺伝子座に存在し得る対立遺伝子数を無限大とした場合の解析を今後行う計画である.分子進化においては,1つの遺伝子のある塩基(またはアミノ酸)座位に突然変異が起こるとタンパク質の機能を失うが,対応したある座位に再び突然変異が起こると機能が回復する例が報告されている.このような2つの座位間の相互作用を互助的相互作用という.平成6年度は,互助的相互作用による分子進化を集団遺伝学的に考察した.N個の個体からなる二倍体生物の集団を考える.2つの座位に着目し,第1(2)の座位では野生型A_1(B_1)から突然変異型A_2(B_2)へ不可逆的に突然変異が起こるとする.自然淘汰の様式としてはA_1B_1,A_1B_2,A_2B_1,A_2B_2の相対適応度を1,1-s,1-s,1+_<22>とし,s>0かつs+s_<22>>0を仮定する.この淘汰様式は,野生型(A_1B_1)にそれぞれ1個の突然変異(A_1B_2,A_2B_1)が起こると有害であるが,二重の突然変異(A_2B_2)により有害効果が軽減,消失,有利に転換されることを意味している.A_2B_2が集団中に固定するまでの待ち時間の長短を考察することによって,互助的相互作用による進化の一般性を議論することができる.

ここでは,平均固定待ち時間の解析を拡散モデルの数値解析を中心として行い,諸パラメータ依存性等を明かにした.一連の数値解析の結果,平均固定待ち時間を最小にするs(A_1B_2,A_2B_1の有害度)は0ではないことが分かった.すなわち,中間状態(A_1B_2,A_2B_1)にある程度の有害性が存在した方がA_2B_2の固定が速いことになる.一見逆説的に思われるこの現象を弱突然変異極限における漸近解析とコンピュータ・シミュレーションを用いて考察した.最近のDNAレベルの実験集団遺伝学の研究により,自然淘汰に関して中立なDNA塩基座位の集団内多様性に,この塩基座位に連鎖した自然淘汰の働く塩基座位の影響が存在することを示唆するデータが蓄積されつつある.例えば,組み換えが抑制されている領域でDNA多型の減少が見出される例が報告されている.平成7年度は,自然淘汰の一つの様式である持続型確率的自然淘汰に着目し,自然淘汰に関して中立な塩基座位の集団内多様性に対する持続型確率的淘汰の働く塩基座位の影響についての理論的研究を行った.任意交配をする半数体生物集団を考え,2つの遺伝子座に着目する.第1の遺伝子座には中立な2つの対立遺伝子A_1,A_2が存在するとする.第2の遺伝子座には2つの対立遺伝子B_1,B_2が存在し,次の自然淘汰が働くとする.第n世代におけるB_1のB_2に対する相対適応度をexp{sn}とする.ここでsn,n=0,1,2,...はP(so=s)=P(so=-s)=0.5,P(sn+1=sn)=p,P(sn+1=-sn)=1-pなる確率過程とする.s(s>0)は自然淘汰の強度,p(0≦p≦1)は環境の持続確率である.u_A,u_Bをそれぞれの遺伝子座での突然変異率,cを2つの遺伝子座間の組み換え率とする.集団の大きさを2Nとする.コンピュータ・シミュレーションと強淘汰,弱突然変異極限における漸近解析を行い、中立な遺伝子座の遺伝的多様性に対するs,p,c,u_A,u_B,Nの効果(遺伝的多様性の減少)を明かにした.その効果はs,Nの増加と共に増大し,また効果を最大にする最適のp(0<p<1)が存在することが分かった.しかし,定量的にはその効果は大きくなく,報告されているデータを説明するには不十分であることも分かった.そのため,中立遺伝子座に存在し得る対立遺伝子数を無限大とした場合(無限アレルモデル)の解析を今後行う計画である.