hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活性水素噴射マイクロニードルの作製とピンポイント癌治療への応用

パラジウム-ニッケル合金の組成の違いによる水素の放出特性および放出される水素種を調べるために、水素を吸蔵させた種々のパラジウム-ニッケル合金を、40°C、pH約7.0の生理食塩水中に配置し、合金から放出される水素ガスの体積および生理食塩水のpHの時間変化を測定した。その結果、純パラジウムからは水素ガスの放出及びpH変化はほとんど観察されなかったが、Pd-5at%NiおよびPd-11at%Ni合金では、水素ガスの放出及びpHが減少する変化が観察された。また、Pd-5at%Ni合金では長時間にわたり水素が放出され、Pd-11at%Ni合金では比較的短時間で水素の放出が完了することがわかった。これは、それぞれの合金の平衡水素圧に対応していると考えられる。捕集された水素ガスの体積から、合金から放出された水素のほとんどは気体として放出されるが、一部は水素イオンとして生理食塩水中に残留し、pH変化を生じたことがわかったが、活性水素の存在を確認することはできなかった。しかし、水素ガスおよび水素イオンのいずれも合金から放出された活性水素を経由して生成したと考えられるので、次に水素を吸蔵させたパラジウム-ニッケル合金を、種々の培養細胞中に配置して、放出される水素が細胞に及ぼす影響について調べた。その結果、細胞種により影響の程度は異なるが、比較的短時間で明らかに水素によると見られる細胞の増殖の抑制または死滅が観察され、その影響が及ぼされる範囲が存在することが確認された。したがって、パラジウム-ニッケル合金をニードル状等に加工して癌細胞近傍に配置することにより、有望なピンポイント癌治療法の確立の可能性が示唆され、水素吸蔵合金を利用した癌治療技術に関する特許の出願に至った。今後は、放出水素が細胞に及ぼす影響及びそのシステムについてより詳細に調査し、新規癌治療法の確立を目指す予定である。最近、医療の分野で注目されている活性水素は、癌細胞を通常の細胞のように寿命のある細胞に還元することにより死滅できる効果があることが報告されている。本申請課題では、水素吸蔵合金から放出される活性水素に注目し、癌細胞のピンポイント治療器具としての応用を目指す。そのために、水素吸蔵合金として生体適合性に優れ加工しやすいVおよびPd合金を用い、脱蔵時の水素放出を調べることを目的どした。合金の最適組成を調べるために、V-2,3,4at%TiおよびPd-11,12at%Ni合金のPCT曲線を測定した。その後、活性化処理を行ったPd-Ni合金をガラス製注射器に入れ放出水素を測定した。V合金は活性な金属であるため、表面性状の悪化の問題から正確なPCT曲線を得ることはできなかったが、Pd合金では、水素分圧1気圧近傍で水素の放出が可能な最適組成は、Pd-11at%Ni合金であることがわかった。そこで、Pd-11at%Ni合金を用いたマイクロニードル水素放出実験を行った。生理食塩水にPd-Ni合金を直接入れて測定すると、水素気泡の発生とpHの減少が確認できたことから、Pd合金から水素が放出され、その一部は活性水素として放出されたことが示唆された。しかし、予想された水素放出量よりも少なかったことから、活性化処理後から水素放出実験にいたるまでに水素が放出している可能性が示唆された。そこで、今後は取扱を容易にし、より多くの水素を放出できるように、より低い水素分圧で水素を放出可能な合金組成のPd合金を作製して実験を進める必要があることがわかった。
金属イオンとモノマーによる免疫担当細胞の酸化ストレス,炎症反応とDNA損傷の評価

(1)酸性チタンイオンを細胞培養液で中和し蛋白複合体にするとマクロファージが活発に貪食し酸化ストレスを惹起した。(2)単球はトリエチレングリコールモノマーを還元系酵素で化学代謝し生体防御することが遺伝子発現解析から明らかとなった。(3)マクロファージはチタン微小粉を貪食し酸化ストレスから炎症性サイトカインを産生し炎症と溶骨に繋がることが示唆された。(4)好中球による活性酸素産生は銅イオンによって濃度依存的に増加した。(1)PIXE法(粒子励起X線分光法)によって10%牛胎児血清を配合した細胞培養液(MEM)と同培地で培養したマウスマクロファージ様細胞RAW264の元素分析を行ったところ、培地には血清由来と考えられる微量金属元素(Ti, Mn, Fe, Ni, Zn, Cu)が0.01から0.3ppm程度含まれ、20継代培養後のRAW264にはこれらの微量金属元素が101000倍程度増加した濃度で含有されることを確認した(Tiは9.3ppm)。さらに、チタン定量用標準液を希釈しチタンイオンを1ppm配合した細胞培養液でRAW264を2日間培養したところ、チタンイオン配合量が115ppmとなり対照細胞に比べ12.4倍増加することを確認した。この際、細胞生存率が55%低下し、TNF-α生成量が70%増加し、活性酸素除去酵素量が2倍に増加することを確認した。従って、細胞培養液中のチタンイオン錯体は貪食によって容易にマクロファージ内に移行するものの、酸化ストレスによってイオン化され細胞内の解毒蛋白質と結合し、細胞内貯留によって無毒化されると類推された。1.昨年に引き続き、化学発光法による活性酸素(スーパーオキシドアニオンラジカル)の測定に関する研究を行った。ヒト細胞HL-60を6日間G-CSFとDMSOを配合した培地で培養し好中球様に分化させた。この細胞は200nMのPMA(フォルボールエステル)で刺激すると多量の活性酸素を産生することを確認した。PMA刺激時にニッケルイオンと銅イオンを少量添加(50μmol/L)すると活性酸素産生量の増加が生じ、少量の遷移金属イオンによって(自己)細胞傷害性の昂進が生じると考えられた。ヒトオプソニン化ザイモザンの添加は活性酸素産生増加の効果が小さかった。2.ヒト単球様細胞THP-1を2日間PMA刺激しマクロファージに分化させてチタン・サブミクロン微粒子を貪食させ細胞の形態変化や生化学的性質に検討を加えた。LPS刺激の有無の影響も調べた。マクロファージはファゴソーム中にチタン粉を凝集捕集した。マクロファージの細胞生存率(DNA量)はチタン微粒子の貪食とLPS刺激の影響を受けず一定であった。マクロファージをLPS刺激すると炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-1βとIL-6)の産生量が対照に比べ著しく増加した。チタン微粒子貪食によっても3つの炎症性サイトカインの産生量は著しく増加したため、チタン微粒子の貪食がマクロファージに活性化をもたらしたと判断された。LPS刺激とチタン微粒子の貪食が重なると炎症性サイトカインの産生量は-層増加した。活性酸素除去酵素SODの産生量もLPS刺激とチタン微粒子の貪食で増加する傾向が見られた。その増加量は小さいものの、活性酸素によるチタン微粒子の細胞内分解・細片化活動を反映すると考えられた。マクロファージ自身はチタン微粒子の貪食によってほとんど細胞障害を受けないものの、大量の炎症性サイトカインを分泌し組織障害を招くことが示唆された。最終年度においては、特に、2価の銅イオンが好中球とマクロファージの細胞生存率と酸化ストレス及びDNA損傷に及ぼす影響に検討を加えた。1.好中球としてマウス腹腔にチオグリコレートを注射し12時間後にPBS(-)で回収した多形核白血球(PMN)とヒトHL-60細胞を6日間G-CSFとDMSOで誘導培養した好中球様細胞を用いた。細胞生存率の測定にはCell Counting Kit-8(同仁化学)を用い、PMA刺激直後の活性酸素(O_2-)の測定には、MPEC試薬と化学発光測定装置(アトー)を用いた。2種類の好中球(培養1時間)では銅イオンに対して濃度依存的な細胞生存率の減少傾向と活性酸素量の増加傾向が認められた。また、高濃度の銅イオンが好中球に作用すると多量の活性酸素を生じ、組織障害と歯科用合金の腐食に繋がると考えられた。2.マクロファージには200nMのPMA(フォルボールエステル)で2日間誘導培養したヒトTHP-1細胞を用いた。試験培地には塩化第2銅由来の2価銅イオンを最大500マイクロモル/L配合させた。細胞生存率と活性酸素測定以外に、HEL免疫染色、抗8-OHdG免疫染色とTEM/EDX観察を行った。

マクロファージ(培養1日)の細胞生存率も銅イオンに対して濃度依存的に減少したが、活性酸素の産生は微弱で検出できなかった。しかしながら、高濃度の銅イオンを吸収したマクロファージは酸化ストレスに起因する抗HEL免疫染色(脂質の酸化的損傷)や抗8-OHdG免疫染色(DNAの酸化的損傷)に陽性であり、細胞内(細胞質と核内)に多量の銅イオンを取り込むことが確認された。従って、高濃度の銅イオンがマクロファージに作用すると酸化ストレスによって細胞障害が生じると考えられた。核内に運搬された銅イオンがDNAを障害するためと考えられた。
膵癌に対する造血幹細胞ミニ移植における肝細胞増殖因子を用いたGVHD抑制の研究

膵癌の新たな治療としてのミニ移植の合併症回避におけるHGFの有効性を検討する目的の研究である。当初はヒト膵癌移植マウスにミニ移植を行いHGF投与によるミニ移植時の免疫抑制剤減量の可否にて評価する予定であったが、この実験系ではT,B cellともに機能障害があるために事前の免疫抑制剤の投与は不要で最終評価項目であるHGF導入による免疫抑制剤減量の可否の評価ができない。そこで本実験開始の前に担癌マウスのモデルを検討した。平成15年度はミニ移植に重点をおきレシピエントをB6C3F1、骨髄移植のドナーとしてはC3H/Heを用いることとした。腫瘍を移植する位置は外部から観察可能なように背部の皮下とした。ミニ移植日を0dayとし、ドナーの大腿骨より骨髄、脾臓よりリンパ球を採取しレシピエントの尾静脈より注入する予定で腫瘍移植を-7dayに行った。シクロスポリン、フルダラビンの投与も-7daysから0dayまで連日行った。培養したSUIT-2細胞をマトリゲルとともに1腫瘍に対して細胞を1×10^7個としてB6C3F1の背部に皮下移植した。しかし骨髄移植の0dayになっても腫瘍の生着はみられなかった。解決策としてSCID/BL-6の膵癌移植モデルを用いることとした。この場合免疫抑制剤が不要になるが、HGFのGVHDとGVT効果に与える効果を直接比較することとした。実験は次の4段階で行った。(1)ヒト膵癌をSCID/BL-6皮下に移植しその生着状況を観察する。(2)SCID/BL-6に野生型マウスの骨髄と脾リンパ球を移植しそのGVHD発症を観察する。(3)実験(1)(2)の結果をふまえ膵癌移植モデルに骨髄と脾リンパ球の移植を行いGVHDとGVT効果を観察する。(4)実験(3)にHGFを導入しHGFのGVHDとGVL効果に及ぼす影響を検討することとした。結果はGVHDの発症率とその程度にばらつきが大きく、GVT効果の定量化に問題を生じた。パイロット実験ではHGFの導入によりGVT効果を相殺することなくGVHDを軽減させることが確認されたので、現在までの結果を解析すると同時に実験を継続中である。平成15年度は、ヒト膵癌移植マウスにミニ移植を行ないその抗腫瘍効果(GVT)と移植片対宿主病(GVHD)の程度を評価することであった。当初はSCID/BL-6マウスにヒト膵癌細胞株であるSUIT-2を皮下移植し担癌モデルを作成し、ミニ移植を行う予定であった。しかしこの実験系ではT,B cellともに機能障害があるために事前の免疫抑制剤の投与は理論上不要になる可能性がある。その場合16年度に予定しているHGF導入による免疫抑制剤減量の可否が評価できないことになるために実験開始の前にマウスの可否を検討した。ミニ移植に重点をおきレシピエントをB6C3F1、骨髄移植のドナーとしてはC3H/Heを用いることとした。

使用するマウスはドナー、レシピエントともに7から12週齢のものとした。ミニ移植日を0dayとし、ドナーの大腿骨より骨髄、脾臓よりリンパ球を採取しレシピエントの尾静脈より注入した。腫瘍移植は-7dayに行った。シクロスポリン、フルダラビンの投与も-7daysから0dayまで連日行った。培養したSUIT-2細胞をマトリゲルとともに1腫瘍に対して細胞を1×10^7個としてB6C3F1の背部に皮下腫瘍として移植した。腫瘍サイズの評価は一週毎に行った。GVHDの評価は経時的に犠死させ腸管、肝の細織像で検討する予定であったが、腫瘍の生着はみられなかった。このために現在、SCID/BL-6に免疫抑制剤を使用しない方法とハムスター発癌モデルでの研究継続を検討中である。膵癌の新たな治療としてのミニ移植の合併症回避におけるHGFの有効性を検討する目的の研究である。当初はヒト膵癌移植マウスにミニ移植を行いHGF投与によるミニ移植時の免疫抑制剤減量の可否にて評価する予定であったが、この実験系ではT, B cellともに機能障害があるために事前の免疫抑制剤の投与は不要で最終評価項目であるHGF導入による免疫抑制剤減量の可否の評価ができない。そこで本実験開始の前に担癌マウスのモデルを検討した。平成15年度はミニ移植に重点をおきレシピエントをB6C3F1、骨髄移植のドナーとしてはC3H/Heを用いることとした。腫瘍を移植する位置は外部から観察可能なように背部の皮下とした。ミニ移植日を0dayとし、ドナーの大腿骨より骨髄、脾臓よりリンパ球を採取しレシピエントの尾静脈より注入する予定で腫瘍移植を-7dayに行った。培養したSUIT-2細胞をマトリゲルとともに1腫瘍に対して細胞を1×10^7個としてB6C3F1の背部に皮下移植した。しかし骨髄移植の0dayになっても腫瘍の生着はみられなかった。解決策としてSCID/BL-6の膵癌移植モデルを用いることとした。この場合免疫抑制剤が不要になるが、HGFのGVHDとGVT効果に与える効果を直接比較することとした。実験は次の4段階で行った。(1)ヒト膵癌をSCID/BL-6皮下に移植しその生着状況を観察する。(2)SCID/BL-6に野生型マウスの骨髄と脾リンパ球を移植しそのGVHD発症を観察する。(3)実験(1)(2)の結果をふまえ膵癌移植モデルに骨髄と脾リンパ球の移植を行いGVHDとGVT効果を観察する。(4)実験(3)にHGFを導入しHGFのGVHDとGVL効果に及ぼす影響を検討することとした。結果はGVHDの発症率とその程度にばらつきが大きく、GVT効果の定量化に問題を生じた。パイロット実験ではHGFの導入によりGVT効果を相殺することなくGVHDを軽減させることが確認されたので、現在までの結果を解析すると同時に実験を継続中である。
メソ細孔内担持ナノ構造カーバイド触媒の生成に関する研究

本研究は,近年注目を集めているメソポーラスシリカであるMCM-41,SBA-3などの規則的ハニカム細孔に着目し,これを担体として新規なカーバイド触媒の設計を試みたものである.すなわち細孔内部に前遷移金属カーバイド種を構築し,キャラクタリゼーション・触媒作用について検討するというものである.調製したMCM-41を担体とし五塩化ニオブより担持Nb触媒を調製した.この触媒をメタン・水素混合気流中,1273Kまで比例昇温させることで,担持型のNbC種へと転換した.XRDとTEMによるキャラクタリゼーションの結果,1273Kという高温処理を施してもMCM-41のハニカム構造を保持させることができた.EXAFSにより解析を行ったところ,NbCの粒径は2nm程度であることがわかった.細孔構造を持たないシリカにNbC種を調整すると粒径は3nmを超えることから,NbC種はメソ細孔内に高分散していることが示唆される.NbC種のさらなる高分散化を意図し,メソポーラス細孔壁内にNbを組み込み(Nb-SBA-3),これをカーバイド種へと転換したところ,同様に細孔構造を保持したまま高分散NbC種が調製できた.このようにして得られた触媒上でプロピルアミンからのアンモニア生成反応を行ったところ,メソ細孔内担持カーバイド触媒は通常のシリカに担持した触媒と比べるとNbあたりで2倍近い活性を示したが,空気中に露出した際に酸化を受けやすかった.一般に表面が酸化されてしまうと低活性となるため,再炭化処理が前処理として必要となってしまう.そこで,カーバイド化処理を強く行い炭素種を過剰に析出させたところ,表面酸化は見られず,高温還元処理を施すことで高活性を示すようになった.前処理前後のラマン解析から,表面炭素種がカーバイド種の酸化を防いだことがわかった.メソ細孔を利用することで高分散担持種が調製できた.また,表面炭素種を詳細に解析することで除去しやすい炭素種に関する知見を得,これを制御して析出させることが有効であることを見いだした.前遷移金属カーバイドは触媒材料として注目されているが,従来の研究対象はカーバイド化処理温度の低さから,Mo_2C,WCなどがほとんどであった.一方,NbCは処理温度1370Kと高いことから凝集により比表面積低下を招きやすく,研究例が少ない.そこで新たにシリカ担持型のNbを調製し,カーバイド化を行ったところバルク型に比較して1073Kという低温で生成することを見いだした.Nbの担持量を1.4から12wt%の間で変化させ,処理温度1273Kとしてカーバイド触媒を調製しEXAFS測定を行ってみたところ,4wt%以上の担持量ではバルクNbC種に類似構造が認められたが,それ以下の低担持量では,バルクのカーバイド種とは異なりオキシカーバイド的な構造を有していることが明らかになった.2wt%の触媒で処理時間を30minと180minとにしたものについてTEM測定を行ってみたところ,NbC平均粒径は両者とも2.3nmと変化がなかったが,CO酸化反応活性は前者で75.8×10^<-6>mol・min^<-1>・g_<Nb>^<-1>,後者で42.7×10^<-6>mol・min^<-1>・g_<Nb>^<-1>と大きく減少した.ラマン測定の結果から,過剰なカーバイド化処理は活性サイト上にグラファイトを析出させ活性低下の要因になることが判明した.含浸・カーバイド化を2度行う逐次カーバイド化法を考案し応用することで,高担持域でも高分散化した表面NbC種を構築することができた.この時の触媒は.TEMによるとNbC粒子を中心にグラファイトが成長していることが観測された.このグラファイト種のために高分散性が維持されたと考えられ,析出炭素による表面カーバイド種の設計について指針が得られたと考えられる.現在,これを基に細孔構造を持つシリカを担体として高担持量での薄層化NbC種の設計を進行させているところである.本研究は,近年注目を集めているメソポーラスシリカであるMCM-41,SBA-3などの規則的ハニカム細孔に着目し,これを担体として新規なカーバイド触媒の設計を試みたものである.すなわち細孔内部に前遷移金属カーバイド種を構築し,キャラクタリゼーション・触媒作用について検討するというものである.調製したMCM-41を担体とし五塩化ニオブより担持Nb触媒を調製した.この触媒をメタン・水素混合気流中,1273Kまで比例昇温させることで,担持型のNbC種へと転換した.XRDとTEMによるキャラクタリゼーションの結果,1273Kという高温処理を施してもMCM-41のハニカム構造を保持させることができた.EXAFSにより解析を行ったところ,NbCの粒径は2nm程度であることがわかった.細孔構造を持たないシリカにNbC種を調整すると粒径は3nmを超えることから,NbC種はメソ細孔内に高分散していることが示唆される.NbC種のさらなる高分散化を意図し,メソポーラス細孔壁内にNbを組み込み(Nb-SBA-3),これをカーバイド種へと転換したところ,同様に細孔構造を保持したまま高分散NbC種が調製できた.

このようにして得られた触媒上でプロピルアミンからのアンモニア生成反応を行ったところ,メソ細孔内担持カーバイド触媒は通常のシリカに担持した触媒と比べるとNbあたりで2倍近い活性を示したが,空気中に露出した際に酸化を受けやすかった.一般に表面が酸化されてしまうと低活性となるため,再炭化処理が前処理として必要となってしまう.そこで,カーバイド化処理を強く行い炭素種を過剰に析出させたところ,表面酸化は見られず,高温還元処理を施すことで高活性を示すようになった.前処理前後のラマン解析から,表面炭素種がカーバイド種の酸化を防いだことがわかった.メソ細孔を利用することで高分散担持種が調製できた.また,表面炭素種を詳細に解析することで除去しやすい炭素種に関する知見を得,これを制御して析出させることが有効であることを見いだした.
着床不全の病態解明と治療薬の開発：着床を誘起する胚由来サイトカインの同定と応用

野生型胚盤胞を宿すマウスの子宮腔内洗浄液を、β-catenin完全欠損胚のみを宿すマウスの子宮腔内に注入したところ、着床かつ正常な胚発生が誘導された。以上より野生型胚盤胞が、着床を促進する因子を放出している可能性が示唆された。そこでβ-catenin完全欠損胚盤胞とコントロール胚盤胞を比較したマイクロアレイ遺伝子発現解析を行ったところ、β-catenin完全欠損胚盤胞で発現が低下する4つのサイトカインが候補因子として明らかとなった。サイトカインの機能解析として、マウス子宮腔内にサイトカイン4因子を注入したのち、子宮内腔液を回収し、ウエスタンブロット(WB)によりLIFの分泌の有無を検出した。陰性コントロールとしては、ハンクス溶液(HBS)を子宮腔内に注入した。サイトカイン4因子を注入した群において、LIFの分泌が検出された。また、HBSの注入群においてもLIFの分泌が検出されたが、その分泌量は少量であった。理由として、子宮腔内注入時の物理的な刺激によるLIF分泌の可能性が考えられたが、サイトカイン4因子を注入した群において、有意に分泌量が多いとの結果が得られた。続いて、各々のサイトカンのLIFの分泌における関与を解析するため、1因子ずつ減らしたサイトカインの混合液を子宮腔内に注入したところ、2因子を除いた群において、LIFの分泌が減少するとの結果が得られた。以上より子宮からのLIFの分泌には胚盤胞から分泌されるサイトカイン2因子による刺激が重要であるとの結果が得られた。LIF分泌を認める子宮内膜上皮細胞および間葉系細胞の共培養系構築に時間を要しているため。特定したサイトカインが、着床に果たす役割を解明するため、子宮内膜上皮細胞および間葉系細胞の共培養系によるさらなる解析を行う。また特定した着床促進因子の遺伝子発現がWnt/β-cateninシグナル経路によって制御されることを明らかにするため、ルシフェラーゼアッセイを行う。ルシフェラーゼ遺伝子の上流に、特定した因子のエンハンサー領域を挿入したベクターを構築する。共発現させるβ-cateninおよび4種類のTCF/LEF発現ベクターはすでに構築済みである。(理由)試薬の納品が年度内に間に合わなかったため(使用計画)消耗品費として使用する。
染色体操作による酵母の育種

1.細胞融合における染色体交差の誘導Saccharomyces cerevisiae(sta°)とS.diastaticus(STA1)との無性的細胞融合時の染色体挙動を,2種類のグルコアミラ-ゼ遺伝子(STA1:第4染色体,SGA:第9染色体)をプロ-プとして追跡した。PEG融合法および電気融合法でえた融合株(PEGーfusantsおよびElcーfusants)の染色体核型を電気泳動法で分析したところ,PEGーfusants間に,類同性は高いがElcーfusants間では可成り有意な変動が認められた。特に,STA1の3つの領域をプロ-プとして染色体上の分布を精査したところ,Elcーfusants(Sta^+)の中にSTA1が第9染色体に移動している株の存在が実証された(第4染色体から欠失)。すなわち,電気融合処理はSGAとSTA1のホモロ-ジ-を利用する特異な染色体交差を誘導するものと推定した。人工染色体の必須構成要素として複製起点,セントロメアおよびテロメアがある。ここではS.cerevisiaeと類似するが,ゲノムDNAの塩基配列に相同性の乏しいS.bayanusのセントロメアを5種類クロ-ニングし,生理活性と塩基配列を解析・決定した。S.bayanusセントロメアは何れもS.cerevisiaeで機能発現し,廣い宿主域をもつものと判断された。なをCDE塩基配列は、CDEIに相同性が認められるもののCDEIIとCDEIIIには相同性に乏しかった。3.染色体改変法の開発Zygosaccharomyces roxiiからえられたプラスミド(PSR1)がもつ部位特異的組換え系を利用する染色体改変法を開発し,その汎用性をテスト中である。4.その他CHーcelluloseを発酵しアルコ-ルを生成するS.cerevisiaeの育種に成功したが,効率はブドウ糖を発酵する場合の10%前後であった。1酵母染色体DNAの分離・単離酵母Saccharomycescerevisialの各種研究室株および醸造用実用株についてTAFE電気泳動による染色体DNAの分離を行い、分離パタ-ンの株特異性を明らかにした。アガロ-ス・ゲルを支持体とする同電気泳動で3本の染色体DNAの単離に成功した。目下ゲル中からの染色体DNAの溶出条件を検討している。2相同組換えを利用した染色体強化による酵母の育種所謂δ配列を含むインテグレ-ション・ベクタ-を作成利用して、異種遺伝子挿入による強化染色体の作成を行った。異種遺伝子としてGLU1(グルコアミラ-ゼ遺伝子)、ALP1(αアミラ-ゼ遺伝子)およびBGL1(セロビア-ゼ遺伝子)を含むインテクレ-ション・ベクタ-の導入で新しい染色体バンドの形成が認められた。しかし、挿入遺伝子の発現は弱かった。理由は、多コピ-の異種遺伝子がタンデムに並び挿入された点にあると考えられた。目下遺伝子挿入条件の改良し、高率発現株の育種をすすめている。3酵母細胞核の単離、ならびに細胞ー細胞間、細胞ー核間、核ー核間の電気化学的融合による染色体の特異化。凍結細胞の破砕にはじまる新しい核単離法を確立し、通電・電気パルス法によるプロトプラスト・プロトプラスト間融合、プロトプラスト・核間融合。核・核間融合の条件設定を試みた。プロトプラスト間融合で生じたヒュ-ザントは、染色体DNA分析の結果、アニュ-プロイド(異数体)が多く、特別な染色体が強化または弱化された。

異数体の形成機構と安定化機構について推論した。1.相同組換えを利用した染色体強化による酵母の育種電気融合による無性的細胞融合株では,<STA1>___ー遺伝子(第4番染色体)を指標とするとき,遺伝子転座が認められ,第9番染色体への移動がおこった。第9番染色体には<SGA>___ー遺伝子があり,<STA1>___ーと<SGA>___ーの構造遺伝子は同じ構造を持つので(発現調節は異なる),相同性を利用した転座と推定した。また,融合株における染色体の安定性を継代培養による欠落試験により検定,第5および8番染色体に変化が認められた。3.核導入し(カリオダクション)による酵母の育種カリオダクションはプロトプラストに単離核を導入する育種法で,染色体強化に著しい特徴がある。カリオダクタント形成はマ-カ-遺伝子の相補性から判断し,電気パルス処理を利用するカリオダクション條件を明らかにした。得られたカリオダクタントの染色体パタンは,プロトプラストおよび核由来染色体の混合を示唆するものであったが,傾向としては核(単離核)由来の染色体パタンに近い。4.人工染色体の必須ユニットとしてのセントロメア遺伝子のクロ-ニング<Saccharomyces>___ー<bayanus>___ーのセントロメア遺伝子とおもわれる4つの異った遺伝子をクロ-ン化できた。目下,セントロメア遺伝子であることの検証をすゝめている。1.細胞融合における染色体交差の誘導Saccharomyces cerevisiae(sta^O)とS.diastaticus(STA1)との無性的細胞融合時の染色体挙動を,2種類のグルコアミラ-ゼ遺伝子(STA1:第4染色体,SGA:第9染色体)をプロ-ブとして追跡した。PEG融合法および電気融合法でえた融合株(PEGーfusantsおよびElcーfusants)の染色体核型を電気泳動法で分析したところ,PEGーfusants間に類同性は高いがElcーfusants間では可成り有意な変動が認められた。特に,STA1の3つの領域をプロ-ブとして染色体上の分布を精査したところ,Elcーfusants(Sta^+)の中にSTA1第9染色体に移動している株の存在が実証された(第4染色体から欠失)。すなわち,電気融合処理はSGAとSTA1のホモロ-ジ-を利用する特異な染色体交差を誘導するものと推定した。人工染色体の必須構成要素として複製起点,セントロメアおよびテロメアがある。ここではS.cerevisiaeと類以するが,ゲノムDNAの塩基配列に相同性の乏しいS.bayanusのセントロメアを5種類クロ-ニングし,生理活性と塩基配列を解析・決定した。S.bayanusセントロメアは何れもS.cerevisiaeで機能発現し,廣い宿主域をもつものと判断された。なをCDEの塩基配列は,CDEIに相同性が認められるもののCDEIIとCDEIIIには相同性に乏しかった。3.染色体改変法の開発Zygosaccharomyces roxiiからえられたプラスミド(pSR1)がもつ部位特異的組換え系を利用する染色体改変法を開発し,その汎用性をテスト中である。4.その他CMーcelluloseを発酵しアルコ-ルを生成するS.cerevisialの育種に成功したが,効率はブドウ糖を発酵する場合の10%前後であった。
ドラッグリポジショニング手法を用いた新規心肺蘇生後脳症治療薬の探索

本研究では、初年度に創薬ツールおよび実際の患者データを含む医療情報データベースを用いて既存承認薬の中から蘇生後脳症治療薬候補を抽出する。抽出された候補薬剤に関して、虚血時に特に障害を受けやすい脳海馬由来の細胞を用いて、神経保護効果を評価する。細胞実験において有効性が認められた候補薬剤は、実際に心肺停止モデル動物を用いて神経学的予後および生命予後に与える影響を評価する。動物モデルで有効性が検証できた薬剤は、遺伝子発現データベース(GEO)を用いたパスウェイ解析やiPS細胞由来ヒト神経幹細胞を用いた実験により作用機序を同定する。
次世代シーケンサーによる系統解析の革新

次世代シーケンサーを用いて、系統学的に枢要な位置にある生物の転写産物とゲノム両方のシーケンシングを行う事で、これまで困難であった古い分岐順序を統計的に高い信頼性をもって推定する事ができるようにすることを目指して研究を進めた。ゲノムサイズが400 Mb以下程度の生物については核ゲノムまで決定する事が現実的に可能であることがわかった。ゲノム配列を決定する事は、発現量の低い遺伝子、全長の長い遺伝子までデータを取得する事を考えるとかえって安価であるかもしれない。代表的な陸上植物(裸子植物のクロマツ、イチョウ;シダ類のリチャードミズワラビ;コケ植物タイ類のオオホウキゴケ・コマチゴケ;コケ植物ツノゴケ類のホウライツノゴケ)および緑藻類メソスティグマについて、イルミナのPaired-Endライブラリーを調整し、次世代シーケンサーに依る解読を行った。またクロマツ、スギナについてメイトペアライブラリーを作成する実験をおこなった。このデータを用いて色素体およびミトコンドリアのオルガネラゲノムの配列とrRNA遺伝子のアセンブリーが出来るかを検討することにより、系統解析が画期的に容易になることを示せると期待している。ストレプトファイツ類は陸上植物と、陸上植物に近縁なシャジクモ藻類を含む分類群であるが、特に陸上植物に最も近縁な藻類が何であるか、陸上植物の最初の分岐はどういう順であったかについて諸説があり、定説が定まっていない。本研究では、一種の生物を徹底的に解析するゲノム科学と、一部特定領域だけを多種間比較する系統学を融合し、ゲノムワイド系統解析手法の確立を目指す。新型シークエンサーを用いて、画期的に高スループット低コストで、系統解析に用いる事ができるデータを取得する方法を開発し、陸上植物の基部系統という難題の解決を目指した。当初、RNA-seqデータを中心に解析すること目指していたが、比較的ゲノムサイズが小さい生物については、全ゲノムを決定したほうがかえって効率が良い可能性が高まり、タイ類の基部で分岐したオオホウキゴケJungermannia infuscaについてPaired-end library, Mate-pairライブラリーを作製しシーケンシングを行った。オオホウキゴケについては、Total scaffold 383 Mb, Scaffold N50 245 kb, Contig N50 14kbのアセンブリーが得られた。CEGMAによる超保存的248遺伝子の評価でも、complete 91%, partial 95%に達した。RNA-seqのデータと合わせて、全ゲノムのアノテーションと系統解析につなげる予定である。ツノゴケ類のホウライツノゴケ、茎葉性のタイ類のオウホウキゴケ,シダ類のスギナ,裸子植物のイチョウのRNAを用意し,次世代シーケンサーを用いた網羅的cDNAシーケンシング(RNA-seq)用ライブラリーの調整に着手した。RNA-seqライブラリーの調整法について標準的には真核型mRNAの3'末端に存在するpolyAを利用して精製する方法が従来用いられていたが、この方法だと5'側領域の出現頻度が相対的に低下するおそれがある。そこで、oligo dTを利用したpolyA RNAの精製に変わり、rRNAを除去する方法についても比較検討することとした。rRNAを除去する方法にも複数のメーカーの異なる製品があるが、現在対象にしようとしている広汎な植物に適応可能かどうかについては情報がないため、実際に試してみる必要がある。このため、従来キャピラリーシーケンサーによって一部の配列を決めてあるスギナの遺伝子とrRNAについて各方法で精製後の遺伝子5'領域3'領域、rRNAの回収率を定量PCRによって定量することによって進めることとした。さらにタイ類の基部で分岐したコマチゴケについてRNA, DNAを取得した。データ取得後の解析に向けて,RNA-seqデータを参照配列無しでde novo assemblyする方法について検討し,Trinityに改良を加えることにより,大幅にメモリー使用量を削減できる事を見いだした。RNAシーケンシングによる核ゲノムにコードされているタンパク質をコードする遺伝子の解析が遅れている。これは、鎖特異的なシーケンシングが容易になる見通しにもとづいてさらなる技術開発が必要だったためである。1つのレーンに入れる6つのライブラリー全てが完成にいたらず、シークエンスを実行するにいたらなかった。RNAシーケンシングによって核にコードされている遺伝子の配列決定を加え、ゲノムシーケンシングによる色素体ゲノム、ミトコンドリアゲノム、リボゾームRNAの配列抽出とあわせ総合して系統解析を行う方法を完成させる。ライブラリーが揃い次第シークエンスを実行する。鎖特異的RNAシーケンシングによってRNAシーケンシングによって核にコードされている遺伝子の配列決定を行う。なるべく早急にシークエンスを実行し、十分なデータ量が得られているかどうかを検証する。また、単純なRNA-seqで不十分な場合、Duplex specific nucleaseを用いた平均化を検討する。そのうえで、なるべく多くの種を解析するようにする。
手書き文字の固有変形の抽出とその文字認識における利用に関する研究

本研究課題に関する本年度の研究実績は以下の通りである.1.タブレット等を介して時系列データとして入力される,いわゆるオンライン手書き文字データに対して,本手法(固有変形法)の適用を試みた.これに伴い,認識問題の新たな定式化ならびにアルゴリズムの開発を行った.2.上記1のアルゴリズムをさらに発展させ,オンライン文字認識問題を,パターン認識の分野で広く用いられているベイズ識別の枠組みにおいて定式化することに成功した.従来,ベイズ識別は固定次元数のパターンを対象としていた.このため,筆記速度等によりパターン次元数が変動するオンライン文字はその対象とされていなかった.これに対し,本研究では弾性マッチングによりパターン次元数の正規化処理を行なうことで,ベイズ識別理論の適用を可能にした.3.オンライン手書き文字ならびにオフライン手書き文字(スキャナ等で画像として入力される文字データ)の代表パターン選定法として,弾性マッチングとクラスタリング法を組み合わせた手法を開発・実装した.それにより得られた各カテゴリの代表パターンを辞書パターンとして認識実験において利用した.4.以上の技術をすべて利用し,実際のオンライン文字データの認識実験を行なった.実験には,世界的に公開されているデータベース(UNIPEN)を利用した.このデータベース中の文字は非常に乱雑に書かれたものが多いということで知られているが,我々の方法では,約98%の認識率を達成した.これは当分野で最も権威ある学術雑誌に最近掲載された関連論文の認識率を上回るものであった.5.本手法(固有変形法)と,パターン認識で頻繁に利用される部分空間法との併用形態を幾つか検討し,その問題点を把握した.6.適宜国内外での発表を行なった(雑誌論文6件,国際会議4件,紀要2件,研究会9件,他に全国大会,支部大会など多数).本研究課題に関する本年度の研究実績は以下の通りである。1.当研究室で自主研究として継続的に取り組んできた弾性マッチング法(区分線形2次元ワープ法)を利用し、手書きによる文字の変形を自動採集した。なお対象文字種としては、解析の容易な英語大文字(ETL6文字データベース)を選定した。2.採集した変形に対する主成分分析により、各文字種固有の変形特性を抽出した。その結果、通常よく見られるような変形(例えばアルファベット「A」ついては全体的な傾き変形や水平ストロークの上下動など)が、固有変形として適切に自動抽出されることが判明した。3.弾性マッチングに基づく認識系において、合わせ過ぎ(過変形)による誤認識を回避することを目的とした、固有変形の利用形態を検討した。具体的には、弾性マッチング処理の事後評価において固有変形を利用することを提案し、実装した。4.固有変形に基づく事後評価を付加した認識系について実際に認識実験を行ったところ、付加しない場合に比較して、非常に高い認識率が得られることを確認した。具体的には、誤認識数を2/3程度まで低減することに成功した。5.認識結果を定量的および定性的に評価した。その結果、固有変形を認識処理の事後評価において利用することで、当初の目的とするところの過変形による誤認識の低減効果が得られることを確認した。6.適宜国内外での発表を行った。具体的な事例については、次項「研究発表」において示す。本研究課題に関する本年度の研究実績は以下の通りである.1.固有変形(各文字種において,頻繁に起こる変形の方向)の利用形態について,これまでの事後処理における利用を発展させ,弾性マッチングの過程に直接埋め込んで利用する形態を開発した.具体的には,ある文字種の変形パターンを,その文字種の固有変形の線形加重和により表現したモデルを生成し,その重みを制御することで文字パターン間の最適整合を図る方法を定式化した.2.この新しい利用形態を用いて認識系を実現する際には,上述の重みの非線形最適化問題を解く必要がある.本年度はその最適化技法について,調査および実装を行った.具体的には線形近似解法と共役勾配法の2通りを採用した.前者は最適化問題の近似を伴うが,その近似解を解析解として求めることができる.後者はそうした近似を行わず,最適化問題を直接解こうとするものであるが,解は数値的に求めることになる.3.手書き英語大文字(26文字種)の認識実験を行い,その効果を確認した.特に共役勾配法を用いた結果から,固有変形を利用した場合の性能限界に関する知見を得た.4.以上のオフライン型(文字は画像として認識する枠組み)に加え,オンライン型(文字を筆点の時系列として認識する枠組み)について,固有変形の利用の検討を開始した.本年度は,オンライン型文字における固有変形の定義,およびその推定式の導出,ならびに認識における利用形態を検討した.さらに,実際にオンライン型手書き数字パターンを対象として,固有変形推定実験ならびに認識実験も行い,その有用性を確認した.5.適宜国内外での発表を行った。具体的な事例については裏面の「研究発表」に示す.本研究課題に関する本年度の研究実績は以下の通りである.1.タブレット等を介して時系列データとして入力される,いわゆるオンライン手書き文字データに対して,本手法(固有変形法)の適用を試みた.これに伴い,認識問題の新たな定式化ならびにアルゴリズムの開発を行った.2.上記1のアルゴリズムをさらに発展させ,オンライン文字認識問題を,パターン認識の分野で広く用いられているベイズ識別の枠組みにおいて定式化することに成功した.従来,ベイズ識別は固定次元数のパターンを対象としていた.このため,筆記速度等によりパターン次元数が変動するオンライン文字はその対象とされていなかった.

これに対し,本研究では弾性マッチングによりパターン次元数の正規化処理を行なうことで,ベイズ識別理論の適用を可能にした.3.オンライン手書き文字ならびにオフライン手書き文字(スキャナ等で画像として入力される文字データ)の代表パターン選定法として,弾性マッチングとクラスタリング法を組み合わせた手法を開発・実装した.それにより得られた各カテゴリの代表パターンを辞書パターンとして認識実験において利用した.4.以上の技術をすべて利用し,実際のオンライン文字データの認識実験を行なった.実験には,世界的に公開されているデータベース(UNIPEN)を利用した.このデータベース中の文字は非常に乱雑に書かれたものが多いということで知られているが,我々の方法では,約98%の認識率を達成した.これは当分野で最も権威ある学術雑誌に最近掲載された関連論文の認識率を上回るものであった.5.本手法(固有変形法)と,パターン認識で頻繁に利用される部分空間法との併用形態を幾つか検討し,その問題点を把握した.6.適宜国内外での発表を行なった(雑誌論文6件,国際会議4件,紀要2件,研究会9件,他に全国大会,支部大会など多数).
硬い常微分方程式が与える連続力学系の周期解の数値計算

カオスに代表される複雑な非線形現象を体系的にとらえるためには,システムの基本的な状態(平衡点,周期解など)の安定性を調べる必要がある.本研究では,常微分方程式で与えられるシステムの周期解の安定性を,コンピュータを用いて数値的に精度良く調べる方法を提案した.代表的な常微分方程式に対して提案手法を適用した結果,従来の手法ではかなり誤差が大きくなる条件でも,精度の良い計算結果が得られることがわかった.カオスに代表される複雑な非線形現象を体系的にとらえるためには,システムの基本的な状態(平衡点,周期解など)の安定性を調べる必要がある.本研究では,常微分方程式で与えられるシステムの周期解の安定性を,コンピュータを用いて数値的に精度良く調べる方法を提案した.代表的な常微分方程式に対して提案手法を適用した結果,従来の手法ではかなり誤差が大きくなる条件でも,精度の良い計算結果が得られることがわかった.カオスを含む複雑な非線形現象のメカニズムを体系的に調べるためには,現象の本質をモデル化した方程式を数値的に解いて,力学系理論の観点から考察することがしばしば有効である.本研究の目的は,力学系の数値計算の目的に適した計算方法,すなわち解の位相的性質(安定性など)を正確にとらえる計算方法を開発することである.そのためには,対象としている方程式だけでなく,解の摂動の時間変化を支配する方程式(変分方程式)の適切な計算方法を考えることが重要である.本研究では,常微分方程式の周期解の安定性に焦点を当て,精度の高い計算方法を考えている.まず,非線形振動のモデルとしてよく用いられるVan der Pol-Duffing方程式を例にとり,従来の計算方法で周期解の安定性を調べた.その結果,平衡点付近を通過する周期解に対して,安定性の計算結果に大きな誤差が含まれる場合があることがわかった.平衡点付近を通過する周期解は,時間変動が非常に遅い部分と非常に速い部分が含まれるため,微分方程式の離散化と数値計算には注意が必要である.特に,数値的な安定性解析では,対象としている微分方程式に対応する変分方程式の計算結果の精度が重要である.そこで,本研究では,変分方程式の解がみたすべき条件を整理し,それらの一部を境界条件として採用する新しい計算方法を提案した.その結果,従来の計算方法では安定性の結果の誤差が大きい場合でも,提案手法を用いると精度よく計算できることを数値実験で確認した.今後は,適当な変数変換を用いて変分方程式を境界値問題として定式化し,計算結果の精度を定量的に評価する方法を開発する予定である.カオスに代表される複雑な非線形現象を体系的にとらえる手法の1つとして,分岐解析がある.微分方程式でモデル化される現象に対しては,平衡点と周期解の安定性を数値的に調べることにより分岐解析を行うことができる.常微分方程式の周期解の安定性は,変分方程式とよばれる微分方程式を解くことにより調べることができるが,既存の数値計算方法を適用すると計算結果に含まれる誤差が無視できないほど大きくなる場合があることが,初年度の研究によりわかった.特に,状態空間において周期解が平衡点付近を通過するとき,方程式は「硬い」常微分方程式の条件をみたし,精度の良い数値計算を行うことが難しい場合がある.この問題のポイントは,常微分方程式の解である周期解の計算結果の精度は良くても,対応する変分方程式の解である安定性の結果の精度が悪い場合があることである.そのため,硬い微分方程式に対する既存の高精度な計算方法を適用しても,周期解の精度を上げることはできるが,安定性の結果の精度を上げることはできなかった.本研究では,2年目の課題として,変分方程式に対する精度の良い数値計算法を開発することを考えた.既存の変分方程式の計算方法の問題点は,初期値問題として定式化しているため,誤差が時間とともに蓄積し,その制御が難しいことにある.そこで,本研究では,周期解の性質を利用して,変分方程式を反復法で解くことにより,誤差を制御できる数値計算方法を提案した.また,常微分方程式である変分方程式の初期値を適切に設定することにより,数値計算中に発生する丸め誤差を軽減できることを示した.計算例として,Mathieu方程式とFitzHugh-Nagumo方程式に対して本研究で提案した方法を適用し,その有効性を確認した.`
少子高齢化および情報化時代に対応した「看護ベンチャー」教育プログラムの開発

本研究では、「看護ベンチャー」を必要とする将来の少子高齢化社会の実態に着目し、看護師のベンチャースピリッツと起業知識を育成する教育プログラムを看護教育に取り入れるための調査を平成20年度に引き続き実施した。平成21年度は、女性起業家あるいはベンチャー起業家へのインタビューを更に分析し、マネジメントやアントレプレナーシップ等の能力開発、各大学のMOTカリキュラムを分析し具体的な看護ベンチャー教育カリキュラムについての検討から成果が得られたので報告する。女性企業家あるいはベンチャー起業家へのインタビューからは、特にアントレプレナーシップは強くあるが、資金をどのようにして獲得するかが困難であったことがわかった。その後、公的機関からの支援やビジネスコンテストの存在を知り、公的機関と関わることで社会的な信頼を得ることができ、その後の資金の獲得や融資につながっていた。このような公的機関からの支援は、特に初めて起業する女性や若手にとって社会的信用を得るために有利に働いていることがわかった。そのため、女性が起業したりアントレプレナーシップを持つ若手の起業家に対する教育では、看護ベンチャー教育プログラムの中に、公的機関からの支援の情報や新しいベンチャーコンテストの用意と参加などを組み込んでいくことが重要である。このような公的機関と連携したビジネスモデルを構築しながら、教育プログラムの科目設定を行っていくことが次の段階であるといえる。今後、岡山大学病院など看護職者の継続教育に位置付けられているキャリアパス構築の講義などを研究者自身が実施することが決まっている。現実の看護職者のキャリアパスとして新たな段階へ向けて意義のある調査であった。本研究では「晴護ベンチャー」を必要とする将来の少子高齢化社会の実態に着目し、看護師のベンチャースピリッツと起業知識を育成する教育プログラムを看護教育に取り入れるための調査を実施した。平成20年度は、女性起業家あるいはベンチャー起業家のマネジメント能力を明確化すること、さらに各大学のMOTカリキュラムを分析し、看護ベンチャー教育カリキュラムの構築を図るために、以下のような研究を実施し成果を得たので報告する。1.インタビュー調査と分析女性企業家あるいはベンチャー起業家へのインタビュー調査を、7件実施した。インタビュー内容の質的記述的分析により、特に女性起業家の成功要因や起業時の困難を中心に抽出した。看護ベンチャーとしての成功要因を分析する中で、看護教育カリキュラムへの応用の検討を進めている。調査にあたっては、インタビュー対象者の人権擁護に十分に配慮して研究をおこなった。今回のインタビュー調査の分析により、看護ベンチャーとしてのビジネスモデルを想定し、一定のシミュレーションを研究者問で検討する必要性があることを明確化でき、次の段階へ向けて意義のある調査であった。2.MOTコース資料収集と分析日本の各大学で実施されているMOTコースの現状と教育カリキュラムの情報を、便覧・電子データなどを利用して収集した。カリキュラム内容の分析は現在も進行中であるが、看護ベンチャーモデルを枠組みとして、実際にどのようなカリキュラムの優先度が高いのかを検討する基礎資料となる。
格子QCDによる素粒子標準模型を越えた物理の探索

素粒子の標準模型では記述されない、未発見の相互作用があるかという問題を解決するため、標準模型内での理論的予言、特に原子核や中間子などのハドロンの力学に関する物理量を第一原理から解き明かす格子色力学(QCD)の数値的な研究を行った。本研究の成果はカイラル対称性と呼ばれる対称性をよく保ったドメインウォールクォークの正準作用(運動放方程式)を用いることによって、時空を格子に切ったことによる離散化誤差や非物理的な演算子間の混合を非常に小さく出来るという理論的期待を実証するという格子の理論形式に関する研究がまずあげられる。次にこのカイラル対称性をよく保った格子クォークが真空中で粒子・反粒子生成する効果(真空の分極効果)を世界で始めて取り入れるシミュレーションを行っい、クエンチ効果と呼ばれる重大な理論的矛盾が出てこないユニタリな格子理論を実現し、その理論的な諸側面、中間子や核子の質量や崩壊定数の決定、さらに未知の相互作用の発見に重要な関わりのあるK中間子-反中間子間の混合のパラメータB_Kを計算することによって先行研究の系統誤差を小さくした(文献?)。初期の研究は動的効果が大きなアップ・ダウン・ストレンジの3種類のクォークの内2種類だけを動的に扱っていたが最新の研究では3種類全て取り入れた研究結果を出しているところである。シミュレーション上で実現できるクォークの質量は軽いほど計算量が多くなり、本研究で出来たのは自然界のそれに比べて約3-10倍程度重いクォークのシミュレーションであることから、物理量の予言にはクォーク質量の軽い方向への外挿が以前として必要であり、この外挿の系統誤差が今後の課題となっている。以上の研究でカイラル対称性や動的クォークによるユニタリティの保証など物理量を計算する上で無くてはならない基礎的な性質を実証できたので、その応用としてクォークの電荷や質量がアップとダウンで違うことによるアイソスピンやSU(3)フレーバーと呼ばれる対称性の破れの効果を取り入れたQCD+QEDシミュレーションさらにその応用となるミュー粒子の異常磁気能率の計算の研究を行っている。これらや、フレーバーの破れに重要な重いクォークbクォークの崩壊や粒子・反粒子混合の研究を通して未知の相互作用の発見へ貢献する研究成果が上がったと思われる。アップ/ダウンクォークの真空偏極の効果を取り入れた量子色力学(QCD)の格子シミュレーションとその成果物であるQCD真空配位上でのハドロンの関与する物理量の解析を終了させ本論文としてまとめ国際会議の招待講演で報告した。基本物理量の中でもクォーク反クォーク間のポテンシャルエネルギー、擬スカラー、ベクトル中間子、核子の質量等真空配位の定量的計算に欠かすことのできない数値を計算した結果期待通り真空偏極のない計算(クェンチシミュレーション)に比べ、実験の測定結果に10%内に近づくという結果を得た。ストレンジクォークから作られるK中間子からアップ/ダウンクォークから作られるπ中間子への崩壊はクォークのフレーバー対称性を破った過程であり、小林/益川によるCP対称性を破ったクォークフレーバー間の混合に対する理論を定量的な検証と、素粒子の標準模型を越えた物理の探索のために最も有望な物理現象の一つである。今年度はこのK中間子の崩壊実験の結果から小林/益川のクォークの混合行列を引き出すのに必要不可欠のK中間子に関する電弱相互作用の遷移振幅(行列要素)BKとKl(3)を計算しアップ、ダウンクォークの真空偏極の効果がどのくらい小さいかを調べることに成功し今までクゥエンチ計算で20%程度と見積もられていた系統誤差を大きく(10%以下)改善した。その他に、最近計算の手軽さから注目を集めている格子上のクォーク場として異なる二つの理論形式を混ぜて使った場合にどのような病的な振る舞いが起るのかを解析しまたアップクォークとダウンクォークへ電磁場の効果がハドロン物理をどのように変化させるかを計算する新展開を進めている。さらに最近米国ブルックヘブン国立研究所で行なわれたミュー粒子の異常磁気能率の精密実験の結果が標準理論と合致しているかを調べるために磁気能率へのQCDの補正を調べる研究を開始している[10]。またカイラル対称性の量子異常への興味からeta'中間子をカイラル対称性を保った格子フェルミオンを使って調べその結果が共同研究者によって博士論文となりつつある。予定通りストレンジクォークの真空偏極をも取り入れたカイラル対称性を良く保ったドメインフェルミオンを用いたシミュレーションを開始した。クオティエント力場と名付けたアルゴリズムの改良で従来より10倍弱効率のよい改良が共同研究者によってなされ、格子QCDの最終計算とも言えるシミュレーションが進行している。この計算の最初の本論文を準備中である。次にこのカイラル対称性をよく保った格子クォークが真空中で粒子・反粒子生成する効果(真空の分極効果)を世界で始めて取り入れるシミュレーションを行っい、クエンチ効果と呼ばれる重大な理論的矛盾が出てこないユニタリな格子理論を実現し、その理論的な諸側面、中間子や核子の質量や崩壊定数の決定、さらに未知の相互作用の発見に重要な関わりのあるK中間子-

反中間子間の混合のパラメータB_Kを計算することによって先行研究の系統誤差を小さくした(文献?)。初期の研究は動的効果が大きなアップ・ダウン・ストレンジの3種類のクォークの内2種類だけを動的に扱っていたが最新の研究では3種類全て取り入れた研究結果を出しているところである。シミュレーション上で実現できるクォークの質量は軽いほど計算量が多くなり、本研究で出来たのは自然界のそれに比べて約3-10倍程度重いクォークのシミュレーションであることから、物理量の予言にはクォーク質量の軽い方向への外挿が以前として必要であり、この外挿の系統誤差が今後の課題となっている。以上の研究でカイラル対称性や動的クォークによるユニタリティの保証など物理量を計算する上で無くてはならない基礎的な性質を実証できたので、その応用としてクォークの電荷や質量がアップとダウンで違うことによるアイソスピンやSU(3)フレーバーと呼ばれる対称性の破れの効果を取り入れたQCD+QEDシミュレーションさらにその応用となるミュー粒子の異常磁気能率の計算の研究を行っている。これらや、フレーバーの破れに重要な重いクォークbクォークの崩壊や粒子・反粒子混合の研究を通して未知の相互作用の発見へ貢献する研究成果が上がったと思われる。