hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺水腫における血管透過性亢進のメカニズムの解明

肺水腫における肺血管透過性の亢進は、種々のchemical mediatorの関与が示唆されている。著者らは、Fibrin肺水腫モデルを使った一連の実験において、交感神経終末からnorepinephrineと共に遊離されるneuropeptide Y(NPY)や知覚神経に存在することが知られているneurokinin Aが肺血管透過性を亢進させることを報告してきた。特にNPYについては摘出肺灌流標本を用いて、交感神経刺激による血管透過性の亢進の原因物質であることを世界で始めて実証した。また、NPYを気道内に投与すると、摘出肺灌流標本において血管透過性を用量依存性に亢進させることを明らかにした。さらに本研究によって、免疫組織学的にも水腫液や肺胞マクロファージ中にNPYが確認され、その濃度は血中のそれに比べ1000倍も高かった。このことは、上記の仮説を裏付けるものである。本年度は、肺水腫発生に対するNOの関与を詳細に調べた。結果から明らかにFibrin肺水腫ではNOは肺では誘因的に、中枢神経系では抑制的に働く可能性が示唆された。神経を介する肺水腫の場合その治療に当たってこの点を十分考慮に入れている必要があることを示すものである。その一端として、迷走神経切断を数日前に行って見る実験を行った。その結果、予備的実験結果ではあるが100%完全な予防ができた。このメカニズムについては未だ不明ではあるが、Fibrin肺水腫の発生過程が非常に速やかであり、しかも発生するかしないかを決定的にするものは体血圧で見る限りではあるが肺内血管収縮に伴う肺内毛細血管内圧の増加だけでは説明できない。NPYのような神経伝達物質の関与が大きな可能性として考えられる。麻酔管理上の大きな問題の一つに肺内血管透過性亢進に伴うガス交換の不良がある。血管透過性亢進の機序の一つに神経を介するものがあることは、中枢性肺水腫の場合に肺水腫の水腫液中の蛋白濃度の高いことや高分子化合物の血管外への漏出が電子顕微鏡像等によって示されてきた。しかし、関与する神経伝達物質については不明な点が多い。本研究課題で行った実績を次に示す。1)ラット脳室内へのfibrinogen,thrombinを投与することによって生じるfibrin肺水腫モデルを用いて、neuropeptideY(NPY)が肺内血管透過性を亢進させることをその肺内分布と水腫液中の存在の免疫組織学的証明と水腫液中NPYの定量により行った。その結果、NPYは気管支周辺に見られるいわゆる気管支動脈を支配する交感神経に存在し、肺水腫液中にも抗NPY抗体に反応する物質が確認され、水腫液中のNPY濃度は10-500ng/mlで存在し血液中のそれに比べて100-500倍高いことが分かった。2)このfibrin肺水腫の発生には中枢神経系内の神経伝達機構の解明が必要であり、その目的でNO-神経の役割を調べた。これによって、肺組織におけるNPY神経との関係を調べる基盤を得ることにつながると考えた。現在、脳室内にL-arginineを前もって投与したときの肺水腫の起こり方について検討している。L-arginineの濃度に応じて抑制され、L-NAMEによって逆に増強される傾向があり、現在例数を増やして検討している。また、それぞれの場合の水腫液中のNPYの濃度についても調べている。今後、NOとNPY神経相互の関係を明確にする必要がある。

3)肺水腫発生時の血行動態変化が、気管支循環に局在するNPYの肺血管到達にいかに影響しているのかを明らかにできると考えて、右心房内圧の2段的上昇と水腫発生との関係を調べた。ウサギの胸部正中切開では壁側胸膜を破らない利点があり、無傷の動物として血行動態を調べることができる。その結果、これら2者の間に相関があることを明らかにした。神経原性肺水腫におけるneuropeptide Yの関与、NO(nitric oxcide)の役割、毒素によって生じる肺水腫における神経系因子の関与を調べる目的で、研究を行った。肺血管透過性に関わる問題の解決に役立てるため、肺血管透過性を制御している神経伝達物質・その合成阻害薬・拮抗薬の作用を調べ、免疫系で得られた知見と総合して臨床応用を検討した。1 Neuropeptide Yは、交感神経終末にnorepinephrineと共存するが、交感神経系の緊張と平行して生じる神経原性肺水腫の場合、水腫液中に漏出する可能性について検討した。ラットの第4脳室にfibrinogenとthrombinを投与すると生じる肺水腫を神経原性肺水腫モデルとして用いた。対照として、生食水をoverloadして生じる肺水腫を用いた。その結果、neuropeptide Yは神経原性肺水腫の場合、約200nMの濃度(血清中は10-100pM)で検出されるが、水力学的肺水腫の場合は神経原性の1/3-1/10程度であった。このことから神経原性肺水腫ではneuropeptide Yが高濃度に水腫液中に遊離されていると言えた。免疫組織学的にも確認できた。2 NOの関与について、NO-donorであるl-arg、NOS阻害剤であるl-NAMEを脳室内投与或いは静脈内投与し、神経原性肺水腫の発生率及び重症度の変化を調べた。その結果、l-argは肺水腫の発生を抑制し、l-NAMEは増強した(静注は抑制)。NOは肺では誘因的に、中枢神経系では抑制的に働くことが分かった。3 Na-channel activatorであるacebotoxinを側脳室内に投与すると肺出血を起こすことが分かっている。そこで第4脳室内投与を行い、l-arg,l-NAMEの効果を同様に検討した。l-NAMEによって肺水腫の増強が見られ、acebotoxin側脳室内投与の場合と反対の結果が得られたが、このことについてさらに現在究明している。肺水腫における肺血管透過性の亢進は、interleukin,leukotrien,bradykinin,NO,消化酵素などの関与が示唆されてきている。著者らは、Fibrin肺水腫モデルを使った一連の実験において、交感神経終末からnorepinephrineと共に遊離されるneuropeptide Y(NPY)や知覚神経に存在することが知られているneurokinin Aも肺血管透過性を亢進させることを報告してきた。特にneuropeptide Yについては神経原性肺水腫が交感神経緊張と平行して生じることから、摘出肺灌流標本を用いて、交感神経刺激による血管透過性の亢進を世界で始めて実証した。また、NPYを気道内に投与すると、摘出肺灌流標本において血管透過性を用量依存性に亢進させることを明らかにした。このことから、NPYは神経原性肺水腫発生に大きく関与する可能性を示唆した。さらに本研究によって、免疫組織学的にも水腫液や肺胞マクロファージにNPYが確認され、その濃度は血中のそれに比べ1000倍も高かった。このことは、上記の仮説を裏付けるものである。本研究では、肺水腫発生に対するNOの関与を詳細に調べた。
多品種流・施設配置・ネットワークデザインの理論とアルゴリズム

本研究課題の主な成果としては,グラフ上の施設配置問題(最小ゼロ拡張問題)に対する多項式時間可解なグラフの分類を完成させたことである.また,その証明中にグラフ上の離散凸関数という新しい概念を導入し,多品種流や施設配置問題に対する「離散凸性」というこれまでになかった新しい研究の方向性を切り開いた.これは本研究課題が目的としていた多品種流,施設配置問題,ネットワークデザイン問題に対する統合的理論の構築に向けた大きな一歩である.古典的なネットワークデザイン問題であるネットワーク合成問題について,60年代にGomoryとHuは,単純なグリーディアルゴリズムによって半整数の最小解が求まることを示しているが,この古典的な結果を,ある特殊な歪劣モジュラ関数による最小カバーリングに拡張した.これを論文「On Half-integrality of Network Synthesis Problem」に纏めた(タングエンハウ,土村展之との共著).本研究課題の期間全体を通して得られた主な成果は目標としていた多項式時間可解な最小ゼロ拡張問題の特徴付け問題の解決である.この解決の際.導入した新しい離散凸関数は最小ゼロ拡張問題のみならず,多品種フロー問題の双対として表れる最適化問題の多くが,この新しい意味での離散凸関数最適化とみなせることがわかってきた.これにより,期間内に出来なかった最小費用型一様多品種流に対する簡明なアルゴリズム設計への道が開けてきた.本年度4月には,マルセイユのマトロイドの研究集会で研究発表を行った際に,メトリックグラフ理論の第一人者であるV.Chepoi教授とディスカッションする機会に恵まれた.10月のコルシカ島での劣モジュラ性に関するワークショップに参加する際に,再びマルセイユのChepoi教授を訪ね,モジュラグラフの幾何学について研究討論した.これは共同研究へと発展し,現在,共著論文を執筆中である.1月には,人工知能学会の研究集会で,この新しい離散凸関数に関して招待講演をして,機械学習の研究者と研究交流をした.本研究課題の主な成果としては,グラフ上の施設配置問題(最小ゼロ拡張問題)に対する多項式時間可解なグラフの分類を完成させたことである.また,その証明中にグラフ上の離散凸関数という新しい概念を導入し,多品種流や施設配置問題に対する「離散凸性」というこれまでになかった新しい研究の方向性を切り開いた.これは本研究課題が目的としていた多品種流,施設配置問題,ネットワークデザイン問題に対する統合的理論の構築に向けた大きな一歩である.本研究の主な目標である最小ゼロ拡張問題の可解性について大きな進展があった.研究計画当初からの狙いであった「最小ゼロ拡張問題における離散凸性」を見いだすことに成功した.これにより,多品種流の組合せ的双対問題を含む重要なクラスの最小ゼロ拡張問題がある新しいタイプの劣モジュラ関数そしてL凸関数の最小化問題となることがわかった.その帰結として,2004年の論文で提唱されたKarzanovの予想の1つ「あるクラスの最小ゼロ拡張問題は多項式時間で解ける」を肯定的に解決した.そして,もう1つの予想「そのクラスから外れた最小ゼロ拡張問題はNP困難である」に対し,「良い特徴付け」を持つクラスを見いだし,部分的であるが否定的な回答を与えた.現在この結果を論文に纏めている最中である.有向距離のタイトスパンの理論と有向多品種流への応用を展開した小市俊吾氏との共著論文"On tight spans fordirected distances"が受理(accept)された.点容量付き多品種流と領域型施設配置問題の双対関係を論じた"Half-integrality of node-capacitated multiflows ..."が受理された.要求グラフがK3+K3である多品種流問題を論じた論文"Boundedfractionality ... "が受理された.また多品種流に関する自分のこれまでの研究成果に関して国外・国内で招待講演を行った.本研究の目標であった最小ゼロ拡張問題の可解性分類に成功したこと,また,その解決方法が本研究課題が目指す「多品種流・施設配置・ネットワークデザインを統合する理論」への確かな具体的一歩であること.またネットワークデザインに関しては列生成単体法の実験評価がやや遅れているが,論文「On Half-integrality ...」を執筆するなど理論的には前進した.以上により順調に進展しているといえる.上に述べたように平成23年度の研究で見いだした「最小ゼロ拡張問題の離散凸性」は,研究計画当初からの狙いであり,これが達成されたことにより,本研究課題が目指す最小ゼロ拡張問題の可解性問題の解決,そして「多品種流・施設配置・ネットワークデザインを統合する理論」へ向けて,より具体的な前進を示したと考えている.自由多品種流問題への組合せ的多項式時間アルゴリズム開発は若干遅れているが,基礎的部分を論じた「Half-integrality ..」がacceptされ,またG. Pap氏との共著"Tree metrics and edge-disjoint S-paths"も現在改訂中であり,Publicationにおいては順調であると考えている.最小ゼロ拡張問題の可解性分類の解決に用いた手法は,向き付け可能モジュラーグラフ上にL凸関数の類似物を定義し,ゼロ拡張問題をL凸関数最小化とみなすというものである.この手法を数学的に洗練させることが第一の目標である.最小自由多品種流問題など多くのクラスの多品種流問題の双対問題がこの意味でL凸関数最小化となるので,このアプローチに基づくアルゴリズム構築を目指す.またValued CSPに対しても調査研究を行う.ネットワークデザインに対して,ハンガリー学派が中心になって発展させてきた連結度増大問題と枝スプリッティングの理論を調査研究を行う.平成23年度の研究で発見した最小ゼロ拡張問題の離散凸性を重点的に研究する.

特に,最小ゼロ拡張問題に現れる新しいタイプの劣モジュラ関数・離散凸関数について詳しく研究する.特に,多品種流,その他の離散構造との関連性も重視する.自由多品種流のアルゴリズムに関しては,単純な降下タイプのアルゴリズムから考察を進める.これは上に述べた離散凸性とも深く関係している.ネットワークデザイン問題に関しては,その分数緩和でもあるネットワーク合成問題に対する古典的なGomory-Huの列生成単体法の実験評価と理論評価を行う.平成24年度研究費の繰り越し分は,4月にMarseilleで開かれる会議Combinatorial Geometries: matroids, oriented matroids and applications (CG13)に参加するための渡航費のためである.その他,本年度の研究費の使用計画としては,国内・国外の学会に参加するための旅費や,研究に必要な図書の購入,論文執筆の補助のための文具・PC類・ソフトの購入がある.平成23年度研究費の繰り越し分は,5月にAtlantaで開催されるGraph Theoryの会議に出席するための渡航費のためである.その他,本年度の研究費の使用計画としては,国外・国内の学会,国内では日本オペレーションズリサーチ学会や日本応用数理学会,に参加するための旅費や,研究に必要な図書の購入,論文執筆の補助のための文具・PC類・ソフトの購入,がある.
高等植物遺伝子のタッギングの為の基礎研究

一定のDNA断片を高等植物染色体上の遺伝子内に挿入して不活性化させ、挿入DNA断片を不活性化された遺伝子と連鎖させる遺伝子タッギング法は未知の遺伝子の同定、マッピング、クロ-ン化、遺伝子発現調節機構の解明などのための有効な手段になり得ると考えられている。本研究では、プロモ-タ-を持たない薬剤耐性標識遺伝子を含むDNA断片や、トウモロコシの転移因子<Ac>___ー/<Ds>___ーをタバコヤイネのプロトプラストに直接法で導入し、形質転換体を得て植物個体を再生させてトランスジェニック植物を作出し、種子繁殖を行い、再生個体や次世代及び三世代植物中での導入DNA断片の安定性を検討して、高等植物タッギングのための基礎的デ-タを得ようとするものである。(1)遺伝子タッギングにおいて、導入DNA断片と不活性化された遺伝子の両者が共に安定に次世代に伝達されることは重要な要件である。プロモ-タ-を持たぬ導入薬剤耐性標識遺伝子が植物遺伝子のエキソンに挿入された場合の安定性を検討するためのモデル実験として、ハイグロマイシン耐性(Hm^r)とカナマイシン耐性(Km^v)の両耐性遺伝子がbiーcistronic mRNAの生成により発現されるようなプラスミドを導入したトランスジェニックタバコを作出、次世代及び三世代への両耐性の伝達を検討したところ安定に伝達されていた。現在三世代目において希に起る不定性を検出できるか否かを検討中である。(2)トウモロコシの転移因子<Ac>___ーや<Ds>___ーを遺伝子タッギングに利用するため、これらの転移因子が転移に伴って切り出されるとHm^r遺伝子が活性化されるようなプラスミドを導入し、Hm^r形質転換体よりトランスジェニックタバコやイネを作出、導入転移因子の転移を確認した。現在転移因子の体細胞における転移と生殖過程での転移を比較検討している。
メディア時代の現代美術と「生命形態」の関わり

近年、西欧諸国では『制作学研究』が話題となり、美術制作者を射程にした博士課程が新設されている。作品創建の場を主眼に置いた「新たな学問体系」は、「作られつつある芸術の学」を通してArtsの概念を明らかにし、「創造性、霊感、芸術的系統、開かれた作品、反芸術」等を主題に、舞台学、映画学などの芸術諸学をも包含したものであり,国際的に注目されている。しかし日本ではこれまで『制作学』の研究は、制作の技術、手法、道具、材料などを主題にしたものが多く、いまだ上記の広がりのなかで確立していないのが現況であろう。本研究では、『制作学』を基盤に、美術制作と論文執筆,大学での絵画実技指導の問題等を関連させながら、美術の表現と鑑賞のもつ両義的な意味を「生命形態」をテーマに捉え直したものである。また実制作で、「肌膚」を主題にし、舞踏家の大野一雄氏をモデルにした作品群や論文研究を、国内外の美術館、学会で発表してきた。Artの概念は「美術」だけに限定されるものではなく、宗教、言語、神話、哲学、科学技術、習俗と法、政治など、作品の観念に包摂しうる人間的活動とも深く関わっている。そのため本研究では、人間の創造的活動のなかでの「ART」の概念とその意味を、米国や連合王国などの諸外国の現況と比較しながら考察してきた。具体的には、映像メディアやインスタレーション,「型取り」や「版表現」等の「現代美術」の動向との関わりをもつ最先端の美術の概念や指導方法を提案する執筆や発表活動を行ってきた。狭義の絵画や彫刻などの現代美術のみならず土方巽や大野一雄の舞踏、パフォーマンス・アートの「身体」が、諸芸術を生み出すうえで原動力となってきたことも提示してきた。結果、本研究は「美術」を「生命形態」にたいする認識を現代美術の表現との関わりから再考察したことに加えて、医学、自然科学、哲学等の他の研究領域と重ね合わせてモデル化した実験的な研究をも加えることができた。さらに『制作学』を通した日本独自の文化、芸術、教育体系を位置づけ、日本において懸隔が著しい現代美術の「実技」領野と、「理論」研究の結びつきを提示するうえで、一定の成果が得られたと確信している。「生命形態」の認識と現代美術の表現との関わりを通して、諸外国のArt概念の比較検討し、日本独自の文化、芸術、教育体系をあらためて<制作学>から位置づけることが、本研究の目的である。本年度の具体的な研究内容は下記の学会で報告した。1)第25回美術科教育学会横浜国立大学「現代美術の「身体」と「場」との関係-英米の《美術》の現況とその制作背景から-」英国の現代美術家、ゴームリー(Antony Gormly)、ナッシュ(David Nash)を中心に、現代美術における「制作学」の意義を「身体」と「場」との関わりから考察した。2)日本美術教育連合研究発表会聖心女子大学鈴木美樹(福島学院短期大学)との共同研究、英国のロンドンで開催された展覧会『Family & Frontier』の企画内容から。本展で収集された子ども達が描いた「家族」の作品から、日本と米国、英国の美術と「家族」にたいする意識を比較検討した。3)大学美術教育学会北海道教育大学旭川校「<型取り>はなぜARTになったのか?現代美術における身体とメディアとの関わりからの一考察」「型取り」作品を、写真などの映像メディアに焦点をあてて、「身体」との関わりから再考察した。4)第26回美術科教育学会広島大学「"A"レベルの「スケッチブック」英国の《美術》の現況とその制作背景から」英国の中学、高等学校で制作された「スケッチブック」を通じて、日本における美術教育と比較検討し、現代美術の<制作>と美術教育との関わりを考察した。具体的には、「スケッチ」「ドローイング」の概念、「スケッチブック」のBrain Storms、現代美術と英国の美術教育カリキュラムと評価など。結果、日本において懸隔が著しい現代美術の「実技」領野と、「理論」研究の結びつきを、具体的に提示したいと考えた。「消費される芸術の学」=<享受学>と峻別された「作られつつある芸術の学」=<制作学>は、英国の現代美術を主題にすると密接な結びつきがみられるものである。<制作学>は「芸術」分野に限定するものではなく、宗教、言語、神話、哲学、科学技術、習俗と法、政治など、作品の観念に包摂される数多くの活動とも関わることから、結果、制作することと語ることに横たわる<制作学>固有の「身体」知を再構築することが可能であると考えられた。以上、標題の研究の第一段階とし、次年度に続く一応のまとめを行なった。2004年、プラスティネーションが東京で展示され、多数の来館者を迎えた。この人体実物標本は、体内の水分をプラスチックに置換したものであり、人体構造を学ぶうえで価値ある教材となる反面、「個人の身体」の意味性が希薄な状態で展観されるなどの、多くの社会的問題をも内包している。「生命形態」をいかに認識するかという問題は今日、写真、ビデオカメラ、テレビ、映画等の「メディア」が身体認識に与えた影響と重ねても考えられよう。マスメディアを介して大量に伝達される視覚情報は現在、生命に対する認識や、自己の身体に対する意識をも大きく変化させていることが予想できる。

そこで本研究では現代美術と「生命形態」、とりわけヒトの身体との関わりを、制作学の視点から「映像メディア」に焦点をあてて、諸外国のArt概念の比較研究を通じて考察したものである。そのため「美術作品」のみならず、自然科学や哲学などの領域とも連動させながら、現代美術の「実技」領野と「理論」の結びつきを示すなかで、日本の文化、芸術、教育における新たな体系を模索してきた。特に本年度は具体的に以下の研究を行った。1,身体認識とメディアとの関わりについて、現代芸術を自然科学と照らし合わせる中で考察した。2,現代美術の制作や発表を通じて、「生命形態」の認識に関わる知識や表現を「映像メディア」に関する理論との結びつきのから具体的に措定した。3,英国と米国における現代美術の表現と「生命形態」の認識との関わりを再調査した。以上、次年度につづく研究は、標題の研究の第二段階とし、一応のまとめを行った。近年、西欧諸国では『制作学研究』が話題となり、美術制作者を射程にした博士課程が新設されている。作品創建の場を主眼に置いた「新たな学問体系」は、「作られつつある芸術の学」を通してArtsの概念を明らかにし、「創造性、霊感、芸術的系統、開かれた作品、反芸術」等を主題に、舞台学、映画学などの芸術諸学をも包含したものであり,国際的に注目されている。しかし日本ではこれまで『制作学』の研究は、制作の技術、手法、道具、材料などを主題にしたものが多く、いまだ上記の広がりのなかで確立していないのが現況であろう。本研究では、『制作学』を基盤に、美術制作と論文執筆,大学での絵画実技指導の問題等を関連させながら、美術の表現と鑑賞のもつ両義的な意味を「生命形態」をテーマに捉え直したものである。また実制作で、「肌膚」を主題にし、舞踏家の大野一雄氏をモデルにした作品群や論文研究を、国内外の美術館、学会で発表してきた。Artの概念は「美術」だけに限定されるものではなく、宗教、言語、神話、哲学、科学技術、習俗と法、政治など、作品の観念に包摂しうる人間的活動とも深く関わっている。そのため本研究では、人間の創造的活動のなかでの「ART」の概念とその意味を、米国や連合王国などの諸外国の現況と比較しながら考察してきた。具体的には、映像メディアやインスタレーション,「型取り」や「版表現」等の「現代美術」の動向との関わりをもつ最先端の美術の概念や指導方法を提案する執筆や発表活動を行ってきた。狭義の絵画や彫刻などの現代美術のみならず土方巽や大野一雄の舞踏、パフォーマンス・アートの「身体」が、諸芸術を生み出すうえで原動力となってきたことも提示してきた。結果、本研究は「美術」を「生命形態」にたいする認識を現代美術の表現との関わりから再考察したことに加えて、医学、自然科学、哲学等の他の研究領域と重ね合わせてモデル化した実験的な研究をも加えることができた。さらに『制作学』を通した日本独自の文化、芸術、教育体系を位置づけ、日本において懸隔が著しい現代美術の「実技」領野と、「理論」研究の結びつきを提示するうえで、一定の成果が得られたと確信している。
酸性オルガネラによるV-ATPaseを介した新規腎線維化機序の解明

本研究の予備実験として、腹膜中皮細胞におけるTGF-β刺激に対するVATPaseの役割について検討し、本試験における実験手技およびプロトコールの確立を行った。この研究成果をまとめ英国科学誌に投稿、追加研究を行い報告した。また予備実験として、糸球体ポドサイトや尿細管や集合管細胞におけるTGF-β刺激の線維化形態について検討し、TGF-βの容量を検討した。文献的にVATPaseの抑制メカニズムを調査し、試験的にsiRNAや薬剤による抑制を検討した。夫の留学により、2017年度中に日本での研究が減り、海外での論文調査や作成を行い、帰国時に研究を行った。2019年度は最終帰国予定であり、尿細管細胞や糸球体上皮細胞、内皮細胞に線維化の誘導を行い、VATPaseの抑制による形態変化を評価し、腎線維化における酸性オルガネラの機序を明らかにする。研究代表者帰国後より研究を再開し既に報告している論文の内容をもとに尿細管細胞でも実験を行っていく予定である。細胞内蛋白輸送に関わる酸性オルガネラを構成するV-ATPaseの線維化に対する役割について腎内構成細胞(腎集合管細胞および糸球体上皮細胞)で検討した。腎集合管細胞におけるV-ATPaseの役割を検討:腎集合管細胞(M-1細胞)の市販の細胞株を培養後TGF-β1もしくはTGF-β1+バフィロマイシンA1(V-ATPase阻害薬)を投与した。線維化蛋白フィブロネクチンの免疫染色でTGF-β1によりM1細胞にfibronectinの発現が確認され、これはV-ATPaseの抑制により減少した。糸球体上皮細胞(C7細胞)におけるV-ATPaseの役割を検討:培養糸球体上皮細胞においても同様にTGF-β1刺激をした所、免疫染色におけるフィブロネクチンの細胞周囲への増加が認められたが、リアルタイムPCRやウェスタンブロット法によるmRNAおよびタンパク発現は増加しなかった。一方、α-smooth muscle actinはTGF-β1によりmRNAの発現が増加していた。これらのフィブロネクチンやα-smooth muscle actinの反応はbafilomycinで抑制された。さらに、V-ATPase活性をLysotracker redで検討した所、TGF-β1刺激により糸球体上皮細胞のV-ATPaseは上昇し、bafilomycinの投与により改善した。これらの結果よりV-ATPaseは腎内細胞の線維化に関与することが示された。腎内構成細胞を集合管細胞および糸球体上皮細胞の複数で検討しており、多くの条件検討を要している。しかしながら、どちらの細胞でもTGF-β1による線維化が観察され、これにバフィロマイシンA1による抑制が確認され、免疫染色、リアルタイムPCRおよびウェスタンブロット法などから、線維化タンパクが細胞外に発現し、V-ATPaseが関与することが明らかにすることができた。V-ATPaseをより選択的に抑制するために、siRNAによる遺伝子抑制の実験系を確立することができ、おおむね順調に進展している。複数の腎内構成細胞でV-ATPaseを介した腎線維化を確認するとともに、V-ATPaseの発現をオルガネラ別に検討し、酸性オルガネラを介した線維化タンパク輸送機序を解明する。V-ATPase特異的な遺伝子抑制により、線維化タンパクの細胞外への輸送がバフィロマイシン同様に抑制できるかを確認する。さらに、細胞外への輸送が阻害されたタンパクがライソゾームなどで代謝されるかどうかを検討する。また、実験動物を用い、生体内でV-ATPaseが腎線維化に関与しているかを遺伝子抑制もしくはV-ATPase阻害薬の投与により検証する。2017年11月よりダルハウジー大学(カナダ、ハリファックス)の腎臓内科Michael West医師のもとへ留学中である。2017年11月より夫の留学に伴って海外渡航したため、研究計画が遅れ2020年3月までに研究期間を延長していただいたため。
細胞老化による炎症発がんスパイラルの遺伝学的解析

近年、感染を含めた様々な細胞ストレスによって細胞老化が誘発され、がんの発生・進展に重要な役割を果たしている可能性が示されつつある。具体的には、細胞老化を起こした細胞が炎症性サイトカイン等の様々な分泌性因子を放出し、さらにこれが細胞老化を促進するという炎症反応の負のスパイラルを引き起こし、がんの進展に寄与する可能性が考えられている。本研究では、ショウジョウバエ上皮において、ミトコンドリアの機能障害とがん遺伝子Rasの活性化を起こした変異細胞が細胞老化様の表現型を呈するという研究代表者らの予備的知見に基づき、細胞老化を介した炎症反応の負の連鎖によるがん微小環境の構築原理を解明することを目的とする。ショウジョウバエ上皮組織において、Rasの活性化とミトコンドリア機能障害を起こした変異細胞(RasV12/mito-/-細胞)は炎症性サイトカインを放出して周辺細胞の増殖を促進する。これまでの本研究により、RasV12/mito-/-細胞は一連の細胞老化の表現型を呈することが分かった。また、細胞老化に伴うSASP現象の誘発(炎症性サイトカインの放出)に、細胞周期停止機構が重要な役割を果たすことが分かった。平成26年度は、細胞老化表現型とSASP現象をつなぐ機構の遺伝学的解析を行い、SASP誘導に必要なJNKシグナル活性化と細胞周期停止とが互いを増幅するポジティブフィードバックループを形成することを見いだした。現在、炎症性サイトカインによる細胞老化ー炎症反応の負の連鎖機構の遺伝学的解析を進めており、その分子基盤を明らかにすることでがん微小環境の構築原理の理解を目指す。26年度が最終年度であるため、記入しない。近年、感染を含めた種々の細胞ストレスによって細胞老化が誘発され、これががんの発生・進展に重要な役割を果たしている可能性が推察されている。具体的には、細胞老化を起こした細胞が炎症性サイトカイン等の様々な分泌性因子を放出し、これがさらに細胞老化を促進しつつ炎症性サイトカイン等を放出し続けるという炎症反応の負のスパイラルを引き起こして、がんの進展に寄与している可能性が考えられている。本研究では、ショウジョウバエ上皮において、ミトコンドリアの機能障害とRasシグナルの活性化を起こした変異細胞が細胞老化様の表現型を呈するという研究代表者らの予備的知見に基づき、細胞老化を介した炎症反応の負の連鎖によるがん微小環境の構築原理、およびこれを基盤とした細胞非自律的な腫瘍悪性化機構を生体レベルで明らかにすることを目的とする。ショウジョウバエ複眼原基の上皮組織において、がん遺伝子Rasの活性化とミトコンドリア機能障害を同時に起こした変異細胞(RasV12/mito-/-細胞)は、炎症性サイトカインの放出を介して周辺細胞の増殖を強く促進する。平成25年度は、各種哺乳類細胞老化マーカーを用いて、RasV12/mito-/-細胞が一連の細胞老化の表現型を呈することを明らかにした。具体的には、RasV12/mito-/-細胞においてSA-b-gal活性の上昇、ヘテロクロマチン化誘導、Cdk inhibitorの発現誘導、細胞の肥大化などが引き起こされることが分かった。また、これらの細胞老化表現型およびそれに伴うSASP(Senescence-associated secretory phenotype)現象の誘発に、細胞周期停止機構が重要な役割を果たすことが明らかとなった。本研究は、ショウジョウバエ上皮をモデル系として用い、細胞老化を介した炎症反応の負の連鎖によるがん微小環境の構築原理、およびこれを基盤とした細胞非自律的な腫瘍悪性化機構を生体レベルで明らかにすることを目的とするものである。

これまでの本研究により、がん遺伝子Rasの活性化とミトコンドリア機能障害を同時に起こした変異細胞(RasV12/mito-/-細胞)は炎症性サイトカインの放出を介して周辺細胞の増殖を強く促進すること、およびRasV12/mito-/-細胞が一連の細胞老化の表現型を呈することを明らかにしてきた。これらの結果は、無脊椎動物で初めての細胞老化現象の発見を意味するものと考えられ、研究はおおむね順調に進展しているといえる。本研究ではこれまでに、RasV12/mito-/-細胞が一連の細胞老化の表現型を呈すること、および細胞老化表現型とそれに伴うSASP現象の誘発に細胞周期停止機構が重要な役割を果たすことを明らかにしてきた。そこで今後は、まずこの細胞周期停止機構と細胞老化表現型、さらにはSASP現象をつなぐ分子基盤を遺伝学的に明らかにする。具体的には、これまでの本研究で関与が見いだされてきたCycline E, p21/p27, JNK, p53などの分子に着目しつつ、これらの細胞老化表現型/SASP現象誘導時における関係を遺伝学的に解析する。これにより、細胞老化を介した炎症反応(SASP現象)の負の連鎖によるがん微小環境の構築原理、およびこれを基盤とした細胞非自律的な腫瘍悪性化機構の解明を目指す。
遺伝子ターゲッティングの組換え頻度の調節機構の解析-次世代の遺伝子治療への基礎的アプローチ-

我々の目標は、クリーンな遺伝子治療法の開発、すなわち遺伝子ターゲッテイング法による遺伝子治療の実用化である。その第一歩として、動物細胞ではほとんど起こらない遺伝子相同組み換え(ターゲッテイング機構そのもの)をいかにして実用的なレベルに引き上げるかを目標に、本研究を開始した。現在、その目標は未だ達成されていないが、その研究手段の一つとして、動物細胞で相同組み換えの中心機構をになうと考えられる、Rad遺伝子群(Rad51,Rad51B,Rad52,Rad54,)を欠損した細胞株を作成した。それら相同組み換え遺伝子欠損細胞株の解析により、相同組み換えは、ターゲッテイングやDNA修復において予想されていた機能のみならず、細胞増殖に必須な機能があることが明らかとなった。相同組み換えは、1.動物細胞の増殖に必須であり、この機能を欠損した細胞株は、その一部またはすべての細胞が、染色体断裂を伴い死亡する。2.主としてG2期におけるDNA修復に関与しており、Gl期では、非相同組み換えに関与するKu蛋白が主として機能している。3.最初から予想されていたように、遺伝子ターゲッテイングに必須であり、上述した相同組み換えに関与するどの分子の欠損株でもターゲッテイング頻度は低下する。4.動物細胞で染色体不安定性の指標として用いられる姉妹染色体分体交換(SCE)を生成する主要な機構であることが判明した。結論として、相同組み換えは、複製中にできるゲノム上の傷を常時修復しており、その結果の一部がSCEとして出現する。またその欠損は染色体断裂による細胞死を引き起こすことが明らかとなった。これは、動物細胞の増殖において相同組み換えが常に機能していることを意味する重要な観察所見であるのみならず、その機構の微調整により遺伝子ターゲッテイングを効率よく引き起こすことができる可能性がでてきた。
ラジオ波温熱刺激を用いた変形性関節症の疼痛抑制効果に関する研究

Hartley guineapigは膝関節OAが自然発生する。guinea pigの右膝関節を動物用小型ラジオ波発信器でラジオ波照射した。経時的に膝関節を採取し、細胞の老化、細胞死と関連しOAの進展防止に重要であるautophagyのマーカーであるULK1およびBeclin1の免疫組織化学を行った。正常軟骨ではautophagyが見られるのに対し、OA軟骨では軟骨の変性程度と関連して低下していた。照射によりautophagyが活性化し、OA治療効果につながる可能性を見いだした。また1カ月に1回、6カ月間ラジオ波照射を行い、OAの組織学的重症度を評価したところOAの進行が抑制された。前年度に変形性関節症(OA)動物モデルの膝関節に対するラジオ波照射によって、関節軟骨のautophagyが活性化しOA治療効果につながる可能性を明らかにした。この結果に基づき、自然発症OAモデルHartley guineapigで初期OAが出現する4カ月齢に右膝関節に対して動物用小型ラジオ波発信器(13.56MHz、0500W、山本ビニター社製)でラジオ波照射した。経時的に3日間まで右膝関節を採取し、脱灰後組織切片を作成した。関節軟骨の燐酸化JNK(細胞内メッセンジャー)の免疫組織をおこなったところラジオ波によって発現が亢進していた。autophagyが活性化しているメカニズムと考えられた。また、ラジオ波照射6カ月後に右膝関節を採取し、対照である左膝関節と比較すると、右膝関節では軟骨変性が軽減する傾向を認めた。日本整形外科学会および日本抗加齢医学会に参加し本研究知見に関する発表を行った。前年度までに自然発症変形性関節症(OA)モデルHartley guinea pigの膝関節に動物用小型ラジオ波発信器(13.56MHz、0500W、山本ビニター社製)でラジオ波を照射することで、加齢にともないOAが進行した関節軟骨で減少しているautophagyが再活性化すること、ラジオ波照射後6カ月でOAの進行が抑制する可能性を明らかにした。本年度はまずラジオ波により関節軟骨内に主要な熱ショックタンパク質であるheat shock protein 70 (HSP70)の発現が上昇することを免疫組織学的に明らかにした。次にOA進行抑制効果をさらに検討するために、まだOA変化のない3カ月齢のHartley guinea pigの右膝に対し1カ月に1回、6カ月間ラジオ波を照射した。関節内の温度が20分間にわたり約40°Cとなるようにラジオ波出力を調整した。9カ月齢で膝を採取し組織学的な評価を行ったところ、温熱療法を行っていない左膝関節軟骨と比較し右膝関節軟骨は統計学的に有意にOAの組織学的重症度が低下していた。本研究の目的の一つであったラジオ波のOAに対する除痛効果のメカニズムについてはラット靱帯切離モデルが安定せず、解析を行えなかったが、自然発症OAモデルの使用により、有意な病態進行抑制効果を明らかにした。そのメカニズムは研究代表者らがこれまでに軟骨保護作用があることを報告しているHSP70の軟骨での亢進とautophagyの活性化が関与してる可能性を示した。この知見をイタリアで行われた第8回合同整形外科基礎学会議で発表した。予定していた靱帯切離による使用する変形性関節症(OA)モデルでなく自然発症OAモデルを用いた。Hartley guinea pigは4カ月齢頃から膝関節OAが自然発生し18カ月で末期OAとなると報告されている。予定していたラット外傷OAモデルより安定してOAが進展することを膝関節の切片を作成しサフラニンO染色を行うことにより確認した。このモデルは3カ月齢ですでに初期OAを発症し、この組織像はマウス、ラットの外傷OAモデルと比較してヒトのOAと近く、fibrillationおよびcluster形成が認められた。そこで3カ月齢時に右膝関節を動物用小型ラジオ波発信器(13.56MHz、0500W、山本ビニター社製)でラジオ波照射した。ラジオ波照射によって関節内温度が目標の40°Cに上昇できる条件(出力、時間、照射方法)を見いだした。経時的に右膝関節を採取し、脱灰後組織切片を作成した。軟骨細胞の老化、細胞死と関連しOAの進展防止に重要であるautophagyのマーカーであるULK1およびBeclin1の免疫組織化学を行った。変形性関節症の国際学会およびハイパーサーミア学会に参加し、実験に関する最新の情報を得た。本研究知見に関連する国際発表を行った。H24年度はラジオ波照射による軟骨変性抑制効果の有無とそのメカニズム、除痛効果を解析する予定であった。

軟骨変性抑制効果とそのメカニズムの解析は順調に進展し、成果を得られた。一方除痛効果に関しては、測定する方法が確立できていない。また温熱によって誘導され、軟骨保護作用があるHSP70の検出が行えず異なる抗体を数種類使用して解析を継続している。H23年度は至適ラジオ波照射条件の検討を行う予定であった。これまでの研究で関節内温度を40°Cに加温すると軟骨基質の主要成分であるproteoglycanおよびtype II collagenの発現が強く亢進することを見いだしている。動物用小型ラジオ波発信器(13.56MHz、0500W)でOA動物モデル膝関節(Hartley guinea pig)にラジオ波を様々な電圧、時間、アプリケーターで照射後、安定して関節内温度を上昇させることに成功し。さらにOAに関連した因子の変化を免疫組織化学で確認することができた。OA関節に対するラジオ波の治療効果に焦点をしぼり、OA自然発症モデルを用いて軟骨変性抑制効果について個体数を増やし、さらに解析していく。温熱によって誘導されるHSP70および細胞内メッセンジャーについて解析を継続する。OAは高齢者に多いため、老化したOAモデルに対するラジオ波の反応についても解析する。OA動物モデルに平成23年度で設定したラジオ波を照射後除痛効果を検討する。さらにOA進展抑制効果の有無を確認する。これまでの研究でヒトOAと同様にOA動物モデルの関節軟骨、滑膜、軟骨下骨で疼痛の原因となりうる炎症性サイトカインやプロスタグランジンの発現が亢進していることを確認している。ラジオ波照射によりこれらの発現が変化しうるか検証する。平成25年度はラジオ波を照射後、HSP70および細胞内メッセンジャーである燐酸化JFKに関する免疫組織化学、軟骨変性抑制効果を引き続き解析する。18カ月齢のOAモデルに対してラジオ波照射を行い、老化による反応性の有無に関して解析する。関連学会に参加し、研究成果を発表するとともに、最新情報を収集するための経費を使用する。論文作成のため翻訳、校正の経費が必要である。平成24年度はラジオ波を照射後温熱によち軟骨細胞抑制効果を発揮するHSP70および細胞内メッセンジャーである燐酸化JFKに関する免疫組織化学を行う。後根神経節において疼痛を伝達する小型神経細胞マーカーであるcalcitonin gene-related peptide (CGRP)陽性神経細胞数を検討する。免疫組織化学の抗体などの経費が必要である。また関連学会に参加し、研究成果を発表するとともに、最新情報を収集するための経費を使用する。国際的な発信のため翻訳、校正の経費が必要である。
両大戦間期インドにおける金融制度の「再編」と中央銀行の役割

本プロジェクトは両大戦間期のインドにおける中央銀行設立の過程とそれに伴うインド国内の金融制度の「再編」について研究するものであったが、総じて研究計画が立ち遅れたために、成果の刊行がプロジェクトの終了に間に合わなかった。しかしながら、成果を発表するためのデータ整理や先行研究の分析、関係する金融史・銀行史研究については、当初の想定以上に進み成果を発表することができた。今後、出来るだけ早い段階でインドの中央銀行(インド準備銀行)と国内金融機関や決済のシステムに関する本プロジェクトの成果をワーキングペーパー(英語)で発表する予定にしている。本年度は、海外出張を中心に資料収集を図る予定にしていたが、既に収集していた資料の分析等に時間を要したため、本科研費を用いた出張等ができず、次年度に課題を持ち越す事となった。本年度は、インド準備銀行が設立される過程で、インド帝国銀行あるいはインド省において、どのような議論が展開されていたのか、旧インド省文書館の史料を中心にして、他には英国議会文書や同時期に刊行された経済雑誌も参照しながら、情報の整理に取り組んだ。本科研費を申請した段階よりも情報が多く、そのために今後の議論を考えて行く上での「交通整理」に時間を要した。そのため新たな一次史料を求めてインドやイギリスに赴く時間がなかった。そのような既に手元にあった史料の分析に多くの時間を割いたが、そのなかでも本科研が採択された後に知り得た二次文献のなかで引用されていた一次史料について、本科研費で取り組む研究の目的を深化させる上で大変有益なものであることを見出した。次年度はこの史料を収集・分析するところから始めたい。今のところ、この史料も大英図書館の旧インド省文書館に所蔵されていることがわかっており、本科研費を用いてオンラインを通じて早々に入手したいと考えている。その結果、次年度は本科研費の研究目的に沿ったワーキングペーパーを書ければと考えている。本科研費の意義は、申請時に述べた通り、伝統的に農村部で活躍していた在来の金融業者や19世紀末から活躍していた近代銀行業が、両大戦期にインド準備銀行という中央銀行が設立される事で、どのように統合されていったのか、あるいは統合されなかったのか、実証的に明らかにするところにある。当該年度では、その議論の基盤を整備する事にほぼすべての時間を傾注した。次年度はこの基盤を踏まえて更に議論を深めていく予定である。本年度は、両大戦間期のインドにおける国際銀行業の展開を軸に研究を進めた。中央銀行設立に密接に関係していた国際銀行の役割を見る事で、最終年度に向けた重要な研究視角を得る事が出来た。とくに香港上海銀行(Hongkong and Shanghai Banking Cooperation)や横濱正金銀行のインド各支店の一次資料を見ていくなかで、両大戦間期のインド経済がどのように世界経済のなかに組み込まれたかを認識できたことは大きかった。そうした国際銀行の活動が活発化するなかで、どのように中央銀行設立の機運が高まっていったのか、その一端を知る事が出来たことも、今後の研究のなかで重要な知見となることは確かである。次年度は、こうした国際銀行業の研究を更に進めるとともに、両大戦間期の中央銀行設立の具体的なプロセスの研究に、これまで研究してきた通貨政策の観点や貿易環境の変化の側面に国際銀行業の観点を加える事で、新たな研究成果を挙げる事を次年度の目標としたい。1935年に設立されたインド準備銀行の中央銀行としての機能については、多くの研究者が、その成り立ちについて様々な議論を展開してきていた。本年度までに概ねそのような研究成果についてはサーベイ出来たものと思われる。また一次資料についても、British Libraryの旧インド省文書館にあるものに関しては、概容は把握できたと考えている。インド国立文書館にある一次資料については、未だ不十分の感が歪めないが、これまでの研究成果を見る限り、旧インド省文書館の一次資料すら十分に活用されているとは言い難いことから、最終年度も引き続き、旧インド省文書館の一次資料の分析を優先して取り組み、次年度末までには成果の一端を英語でまとめ、少なくともDiscussion Paperのかたちで発表したいと考えている。両大戦間期のインドにおける金融状況を把握し、中央銀行を基軸とした決済システムの再構築に関する研究を続け、その成果の一端をWorld Economic History Congressで発表した。また同じ会議でフリーバンキングに関するセッションでも報告し、決済システムの国際比較の観点でタイの事例の報告を行った。また9月にはLSEにおいてアジア経済史の国際会議に参加し、英系国際銀行の発表も行った。英領インドにも幾つかの主要な英系国際銀行が進出していたが、ここではアジア全域の活動を概観したものを発表した。論文としては決済システムの国際比較の観点で上海の倉庫業に着目して成果をまとめた。こちらも概観的なもので終始しているが、今後はさらにアジアの他の貿易港における倉庫業との比較を通じて研究を深めていきたいと考えている。翻訳としては、グローバル・ヒストリー研究において、最も世界中で読まれている研究の一つであるポメランツ氏の『大分岐』の翻訳に携わった。家庭の事情により、研究スケジュールが大幅に遅れているため、昨年度の後半から少しずつ研究計画に戻れるように努めている。本年度は、申請時には論文としてまとめる作業に充てる事になっていたが、諸事が重なり資料収集とデータの分析に終始してしまった。

しかしながら、インドの中央銀行研究を進める過程で周辺の外国為替銀行研究で新たな発見があり、そちらの方が先に論考としてまとめることができた。そのため本年度はその成果を発表することが先行する結果となった。データ分析としては、インド紙幣局の年次報告書の分析と並行して、当時のインド帝国銀行の関係者の個人文書の分析、インド準備銀行設立時のインド省とインド総督府の間の往復書簡の分析を行った。内容としては、これまでBagchiが明らかにしてきた事例を追跡する事になったが、その解釈については新たな論点が見出された。この点については2017年度にワーキングペーパーのかたちで公表したいと考えている。大雑把に言えば、Bagchiの解釈がイギリスの植民地支配の観点に重きを置いているのに対して、インドの農村部のインフォーマルな金融制度と銀行制度をはじめとするフォーマルな金融制度の相互補完的な仕組みを確立させるために中央銀行をどのように位置付けるべきかと言う点も重要な論点として議論されており、むしろ独立後のインド金融を考察した場合、その連続性の観点からこちらの側面もしっかりと議論するべきと考える。この論点にしっかりとフォーカスを当てて議論して行く。本年度の成果としては、上記のデータ分析の他にはインド中央銀行史研究の昨今の研究動向を、インド経済史やアジア経済史という大きな枠組みから再考したことにある。これらは本プロジェクトの初年度にも行ったが、研究を進めて行く上で先行研究がイギリスの植民地支配の枠組みに強く規定されていることが改めて認識されたことから、改めて議論を再構築する事に努めた。この点も近日中にワーキングペーパーのかたちで公表したいと考えている。本プロジェクトは両大戦間期のインドにおける中央銀行設立の過程とそれに伴うインド国内の金融制度の「再編」について研究するものであったが、総じて研究計画が立ち遅れたために、成果の刊行がプロジェクトの終了に間に合わなかった。しかしながら、成果を発表するためのデータ整理や先行研究の分析、関係する金融史・銀行史研究については、当初の想定以上に進み成果を発表することができた。今後、出来るだけ早い段階でインドの中央銀行(インド準備銀行)と国内金融機関や決済のシステムに関する本プロジェクトの成果をワーキングペーパー(英語)で発表する予定にしている。本年度は、これまでのインド準備銀行の研究成果をサーベイする事と主にBritishLibraryの旧インド省文書館に所蔵されている関連する一次資料の状況を把握する事に、当初の予定より時間を要した。加えて、先述の国際銀行業の研究、両大戦間期の主として統計資料を駆使した貿易環境の研究、またフンディや日本商社の現地における棉花買付の事例研究等で時間を要し、それらの研究時間でインド準備銀行の研究時間が減った事も歪めない。しかし、次年度は、そのような研究成果から得られた知見を活かし、当初の構想では見出されていなかった研究成果を発表できると考えており、具体化出来る様に鋭意努める予定である。今のところ、これまでの研究成果をしっかりとサーベイし、主に旧インド省文書館に所蔵されている一次資料については把握できているが、インド国立公文書館の一次資料の把握については未だ不十分であることは歪めない。
超小型シリコンフォトニック結晶光変調器の高速化と高度な変調方式への展開

近年のクラウドサービスの普及に伴い,短距離光通信のための高速な小型シリコン(Si)光変調器の研究開発が急務になっている.本研究はナノメートル程度の微細な周期構造である,フォトニック結晶が生み出す,伝搬の遅い光,スローライトを利用した「フォトニック結晶光変調器」の高速化を目指すものである.スローライトは光と物質の相互作用を強める効果があり,変調器のサイズを通常のおよそ1/10にすることができる.一方でスローライトと変調に用いる電気信号の位相のずれが動作速度を低下させることが分かっている.この対策として,電気信号の位相を制御するメアンダライン電極や分割電極を導入し,高速化を図る.近年のクラウドサービスの普及に伴い,短距離光通信のための高速な小型シリコン(Si)光変調器の研究開発が急務になっている.本研究はナノメートル程度の微細な周期構造である,フォトニック結晶が生み出す,伝搬の遅い光,スローライトを利用した「フォトニック結晶光変調器」の高速化を目指すものである.スローライトは光と物質の相互作用を強める効果があり,変調器のサイズを通常のおよそ1/10にすることができる.一方でスローライトと変調に用いる電気信号の位相のずれが動作速度を低下させることが分かっている.この対策として,電気信号の位相を制御するメアンダライン電極や分割電極を導入し,高速化を図る.
計算物理学ー物性研究における新展開ーA02相関の強い量子系

本研究班は、通常の解析的手法のみでは解決因難な「相関の強い系」をス-パ-コンピュ-タ-やワ-クステ-ションを利用した数値的方法いよって解決すること、並びにその為の新しい手法やアルゴリズムの開発を目的としている。まず、希土類などの磁性不純物による近藤効果の中で未解決の課題、(1)f軌道の内部構造が重要な場合(2)不純物間の相互作用が重要な場合(3)超伝導体の場合、について数値繰り込み群の開発、発展がなされ世界的に見て、高い成果を上げた(酒井、斯波)次に、現在多くの研究者の興味を引いている「一次元量子系」について当班の研究が大きい寄与をした。新しい厳密解をもつモデルの発見とコンピュ-タ-を用いた証明が提出され、計算機利用の新しい方向を提示した。(倉本)一次元Hubbardモデル、tーJモデルの相関関数の新しい数値的研究(斯波)と量子モンテカルロ法の応用(今田)は、共形場理論へのサポ-トと共に、新しい結果も含んでいる。これに関係して、一次元整数スピン反強磁性体の相関関数(久保)、Haldane gapの磁場依存性(高橋)、trimerigation(斯波)などス-パ-コンピュ-タ-の活用により、他の方法では因難な課題の過展に寄与した。高温超伝導のメカニズムの解明と関係した二次元電子系の研究も当班で進められ、次年度への足がかりを築した。フェルミ粒子持有の負附号問題の解析(今田)、二次元Hubbardモデルが一次元とどう違うかについて調べられ、両者のある面での類似性を示唆する結果がかられている。(今田)その他、強磁場下の二次元電子系(永長,吉岡,安藤)についても新しい展開が各分担者によってなされた。