hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体量子ドットにおける光子から電子スピンへの量子状態転写

平成23年度は、以下の3点について研究を行った。1.量子ドット-エッジチャネル間スピン依存伝導のトンネル確率比の増強本研究では、量子ドット中の単一電子スピンの読み出しに、量子ドットとエッジチャネルとの間のスピン依存伝導を利用する。このとき、高忠実度の測定には、異なるスピン間で大きなトンネル確率比が必要である。そこで、トンネル確率比の増強の手法として、量子ドットと電子溜めの境界近傍に追加した金属ゲートによる電子密度勾配制御を考案し、試料作製および測定を行った。測定の結果、面直磁場下でクーロン振動強度がスピン状態を反映して変調され、その変調の大きさが追加金属ゲート電圧によって5倍以上変化した。この手法は単一電子スピン読み出しの忠実度向上に有効であることが示唆された。2.量子状態転写を用いた単一電子スピン状態トモグラフィ手法の提案本研究の目指す量子状態転写ではg因子の小さな量子ドットを想定している。転写された電子スピン状態のトモグラフィの手法としては、電子スピン共鳴を用いたものが考えられるが、g因子が小さいときは高い忠実度を得ることは難しいと予想される。そこで本研究では量子状態転写を用いた単一電子スピン状態トモグラフィの手法を提案した。測定対象となる単一電子スピン状態を初期状態とし、そこに量子状態転写によってもう一つ電子スピンを注入し、二電子スピン状態を励起する。二電子スピン状態射影の偏光依存性から、測定対象の電子スピン状態を同定する。この手法では位相緩和が初期状態の準備から光照射までの時間に限られるため、高忠実度のトモグラフィが可能となる3.単一円偏光から単一電子スピンへの角運動量転写実験前年度の研究では、測定中に試料位置が動いてしまい、集光した光の照射は困難であった。この問題は、波長1550nmのダイオードレーザーとInGaAsのCCDカメラを用いて試料を観察することにより解決した。また、遮光マスク上のアパーチャ作製の際に、電子線蒸着後のリフトオフの成功確率を上げるために、遮光マスクの厚さを100nmと薄くした。この試料を用いて、単一円偏光励起単一電子スピン検出実験を行った。スピン一重項状態が励起されたときの単一光子検出回数はスピン三重項状態のそれより大きく、これは単一円偏光から単一電子スピンへの角運動量転写を示唆する結果である。当初の計画では、角運動量転写達成後、g因子制御量子ドットにおいて量子状態転写実験を行う予定であったが、角運動量転写実験までしか進展しなかった。この理由としては、第一にノイズの少ない良質の試料作製二向けて酸化アルミニウム等の絶縁膜を用いた試料の試作および評価等長い時間を要してしまった。第二に、測定用配線等の試料準備の際の静電気による試料破壊や、低温下での光学系構築等の問題解決に時間を要してしまった。改良した試料および測定系において、安定した単一光子検出および角運動量転写実験を行う。このとき、量子状態転写を用いたトモグラフィの予備実験として、二光子吸収信号について二電子スピン状態判定を行う。次にg因子制御量子ドットにおいて量子状態転写実験を行う。二光子転写によるトモグラフィに加え、傾斜磁場を利用した電子スピン共鳴によるトモグラフィも試みる。平成22年度の研究画平成22年度は、まず横型単一量子ドットにおける単一光子検出の特性向上を目的とし、ノイズの少ない試料作製を行った。絶縁膜を、それまでの電子線描画したカリックスアーレンから、原子層堆積法で作製したアルミナ膜に変更した。これにより、基板-絶縁層界面の不純物準位の密度が減少することが期待され、測定の結果、ノイズの低減が確認された。しかし、静電放出に対して壊れやすくなってしまったため、改善が必要である。すでに窒化シリコンを絶縁膜として用いた試料を作製しており、平成23年度に測定する予定である。次に、アルミナ絶縁膜を使用した試料を用いて単一光子検出実験を行った。ドットに隣接する量子ポイントコンタクト(QPC)を流れる電流を実時間観測し、光照射後のドットの電子数変化を測定した。単一光子検出を示唆する信号が得られたものの、理論値より10倍位以上大きな量子効率が得られた。これは観測された信号は単一光子検出ではなく、光照射によってゲート電圧が変化し、電子溜めから電子が流入した結果得られたものであると考えられる。ドット直上の遮光マスク形状を改良等による解決が必要である。次に、横型二重量子ドットにおけるスピンプロッケード用いた単一円偏光励起単一電子スピンの検出を目指し、共同研究者が作製した試料を用いて光照射実験を行った。円偏光または直線偏光したパルス光で、一方のドットに単一電子を励起し、他方のドットまたは電子溜めへのトンネリングを実時間観測した。光励起された電子がドットに滞在している時間が10ms以上であった回数を計測したところ、一方の円偏光において最も多く観測され、他方の円偏光において観測回数が最も少なかった。これは単一円偏光励起単一電子スピンの検出を示唆する結果である。外部磁場の向きと偏光の関係から、今回の実験におけるスピン検出の原理はスピンブロッケードではなく、電子溜めのエッジ状態へのスピン依存トンネリングであると考えられる。

そこで、トンネル確率比の増強の手法として、量子ドットと電子溜めの境界近傍に追加した金属ゲートによる電子密度勾配制御を考案し、試料作製および測定を行った。測定の結果、面直磁場下でクーロン振動強度がスピン状態を反映して変調され、その変調の大きさが追加金属ゲート電圧によって5倍以上変化した。この手法は単一電子スピン読み出しの忠実度向上に有効であることが示唆された。2.量子状態転写を用いた単一電子スピン状態トモグラフィ手法の提案本研究の目指す量子状態転写ではg因子の小さな量子ドットを想定している。転写された電子スピン状態のトモグラフィの手法としては、電子スピン共鳴を用いたものが考えられるが、g因子が小さいときは高い忠実度を得ることは難しいと予想される。そこで本研究では量子状態転写を用いた単一電子スピン状態トモグラフィの手法を提案した。測定対象となる単一電子スピン状態を初期状態とし、そこに量子状態転写によってもう一つ電子スピンを注入し、二電子スピン状態を励起する。二電子スピン状態射影の偏光依存性から、測定対象の電子スピン状態を同定する。この手法では位相緩和が初期状態の準備から光照射までの時間に限られるため、高忠実度のトモグラフィが可能となる3.単一円偏光から単一電子スピンへの角運動量転写実験前年度の研究では、測定中に試料位置が動いてしまい、集光した光の照射は困難であった。この問題は、波長1550nmのダイオードレーザーとInGaAsのCCDカメラを用いて試料を観察することにより解決した。また、遮光マスク上のアパーチャ作製の際に、電子線蒸着後のリフトオフの成功確率を上げるために、遮光マスクの厚さを100nmと薄くした。この試料を用いて、単一円偏光励起単一電子スピン検出実験を行った。スピン一重項状態が励起されたときの単一光子検出回数はスピン三重項状態のそれより大きく、これは単一円偏光から単一電子スピンへの角運動量転写を示唆する結果である。当初の計画では、角運動量転写達成後、g因子制御量子ドットにおいて量子状態転写実験を行う予定であったが、角運動量転写実験までしか進展しなかった。この理由としては、第一にノイズの少ない良質の試料作製二向けて酸化アルミニウム等の絶縁膜を用いた試料の試作および評価等長い時間を要してしまった。第二に、測定用配線等の試料準備の際の静電気による試料破壊や、低温下での光学系構築等の問題解決に時間を要してしまった。改良した試料および測定系において、安定した単一光子検出および角運動量転写実験を行う。このとき、量子状態転写を用いたトモグラフィの予備実験として、二光子吸収信号について二電子スピン状態判定を行う。次にg因子制御量子ドットにおいて量子状態転写実験を行う。二光子転写によるトモグラフィに加え、傾斜磁場を利用した電子スピン共鳴によるトモグラフィも試みる。
日本の戦後美術批評の成立-一九五〇年代の現代美術批評

戦後の日本で使われてきた「現代美術」という語は、時代区分、様式、手法によって確定されるものではないが漠然とした価値概念を含んでいる。「現代美術」は、普通名詞ではなく、敗戦後10年ほどして生まれ、展開し、そして消えつつあるひとつの領域を指す、固有名詞なのではないだろうか。各公募団体が内部審査を行ない、ヒエラルキーを再生産する制度が画壇だとしたら、1950年代初めにそこから脱して自由な活動を行おうとする動きが生まれた。ふたつの日本アンデパンダン展(1947年、日本美術会主催)・(1949年63、読売新聞社主催)と、タケミヤ画廊(1951年57年に瀧口修造がキュレーター役を務める)に代表される、画廊での発表が、反画壇運動の場だった。これらが「現代美術」領域の揺藍である。一方「現代美術」草創期に重要な役割を果たしたメディアとして、『美術批評』誌を挙げねばならない。同誌は、美術批評の刷新と反画壇・美術界変革を意図した編集方針を持ち、数々の論争を仕掛けると同時に、美術批評の新人たちを輩出した。彼らは同誌上で画壇外の新人作家たちを対象に、同時代的なリアリティを見い出し、評価を与えるて「現代美術批評」とも呼ぶべきものを生み出した。画壇外での発表の場所が確保され、それが美術ジャーナリズムの批評対象になって公認されたことで、「現代美術」領域が成立したと言える。それはいわば、作家と批評の新人たちの共同作業だった。『美術批評』誌でデビューした針生一郎、東野芳明、中原佑介、大岡信、ヨシダヨシエらは、その後の現代美術批評を半世紀にわたって担う中軸となった。彼らが評価した作家たちが「現代美術作家」なのだともいえる。「現代美術作家」は市場および画壇の外側にある作家たちだったが、「現代美術批評」が評価を支えた。この背景には、国際展に出品できるようになり、同時代の海外作品と同等に認められねばならないという、戦後初めて出現した状況があった。世界標準の「近代」性が前提になると、新潮流を輸入し学習する、戦前的な批評スタンスの無効さがあらわになり、画壇的内部審査では作品選定の機能が果たせないことがはっきりする。こうして内部的審査に内向する画壇と海外動向に敏感な「現代美術」は並存するようになった。「現代美術」を生み出したのは、反画壇意識をもち、海外美術との同時代意識を持とうとした美術関係者の、言説空間の共有であったと考えられる。
3者の相互作用による相性の生じ方:各々は仲の良い霊長類3者がなぜうまくいかないか

本研究では、霊長類のどのような3者が頻繁に三角形に位置して互いに身体接触させるかを記録し、3者のくっつきやすさに影響する要因を解析して、3個体に相性の起こるしくみを考察した。チベットモンキーやニホンザルなどの霊長類は特に寒冷時の泊り場において暖をとるめに何頭かが互いに身体を接触させて「さるだんご」と呼ばれるかたまりをつくる。さるだんごの配置や日中の社会交渉における親密さから予想される各2者のくっつきやすさから、さるだんご内で各3者が三角形にくっつく期待値を算出して実測値と比較した。すなわち、2者のくっつきやすさの割に頻繁にくっついている3者と、逆に2者のくっつきやすさの割にはあまりくっついていない3者を洗い出した。その分析によって以下の結果を得て、著書(小川1999)及び論文((Ogawa,H.& Takahashi,H.Triadic positions of Tibetan monkeys in huddling at sleeping sites.投稿中)にまとめた。(1)3者中の各2者の組み合わせがいずれもくっつきやすい3者ではくっつく頻度が多かった。それに対して、いずれかの組み合わせにくっつきにくい2者を含む3者ではくっつく頻度が少なかった。(2)性別に分けると、交尾期にはおそらくメスを巡るオス間の競合のためにオスとオスの2者がくっつくことは少なくないにもかかわらず、オスーオスーメスのくっつき方は少なくなった。それに対して、出産期にはおそらくメスを巡るオス間の競合が低くなるために、オスーオスーメスのくっつき方が多くなった。現在もニホンザルで更なる分析を継続中である。上記の発見は人間関係にも応用できる発想につながると期待される。うまく行っていない2者を含む複数個体内で円滑な人間関係を形成させて行くためのヒントを他の霊長類の社会交渉からどのように得るかは今後の課題である。チベットモンキーやニホンザルなどの霊長類は特に寒冷時の泊り場において暖をとるめに何頭かが互いに身体を接触させてかたまる。このかたまりをさるだんごと呼ぶ。さるだんごの配置や日中の社会交渉における親密さから予想される各2者のくっつきやすさから、さるだんご内で各3者が三角形にくっつく期待値を算出して、実測値と比較した。その分析によって以下の結果を得て著書で報告した。1.3者中の各2者の組み合わせがいずれもくっつきやすい3者ではくっつく頻度が多かった。2.性別で分析すると、交尾期にはおそらくメスを巡るオス間の競合のために、オスとオスの2者がくっつくことは少なくないにもかかわらず、オス-オス-メスのくっつき方は少なくなった。それに対して、出産期にはおそらくメスを巡るオス間の競合が低くなるために、オス-オス-メスのくっつき方が多くなった。この発見は人間関係にも応用できる発想につながると期待されるが、うまく行っていない2者を含む複数個体内で円滑な人間関係を形成させて行くためのヒントを他の霊長類の社会交渉からどのように得るかは今後の課題である。

うまく行っていない2者を含む複数個体内で円滑な人間関係を形成させて行くためのヒントを他の霊長類の社会交渉からどのように得るかは今後の課題である。
リーシュマニア原虫無鞭毛型虫体特異的蛋白を標的とした診断法およびワクチンの開発

リーシュマニア原虫は、脊椎動物宿主においてはマクロファージ内で無鞭毛型虫体(アマスティゴート)として増殖する。ヒトでの増殖型であるアマスティゴートが発現する分子がリーシュマニア原虫の病原性、あるいは宿主応答性に中心的な役割を演ずることは明瞭である。最も重要なことは目的にあった適切な標的分子の選択である。つまりアマスティゴート特異的発現分子の探索に基く診断、疾病予防法の開発はリーシュマニア症のコントロールを考える上で最も確かなアプローチと言える。本研究において1)感染動物(BALB/cA-RAG2 KOマウス)を用いることにより、リーシュマニア原虫の宿主寄生型の研究に有用なアマスティゴートの簡便かつ迅速な調整法を確立した。2)培養プロマスティゴートおよび精製アマスティゴートの構成タンパクの相違をSDS-PAGEおよび二次元電気泳動により解析し、多くのアマスティゴート特異的発現分子の存在を確認した。3)2D SDS-PAGEにて展開したタンパクのアミノ酸配列の解析により、peroxidoxin(PXN)がアマスティゴート特異的発現分子であることが示された。本分子はアマスティゴートのマクロファージ内での増殖能、すなわち回避機構を考える上で興味深い。さらにリーシュマニア原虫タンパクLm-PXNの組換えタンパクを作製し原虫感染イヌ血清を用いELISAにより検討したところ、Lm-PXNはリーシュマニア症の血清学的診断に有用であることが示された。4)また、精製したアマスティゴートを免疫原として3種のアマスティゴート特異的マウスモノクロナール抗体およびウサギポリクロナール抗体を作製し、性状解析を行った。本研究によりもたらされた成果は、免疫学的診断、治療およびワクチンの標的分子の探索に新たなアプローチを提供することができ、現在有用なコントロールの行われていないリーシュマニア症の防圧に大きく寄与するものと考える。リーシュマニア原虫は、脊椎動物宿主においてはマクロファージ内でのみアマスティゴートとして増殖する。従ってアマスティゴートを得るためには、感染動物より回収する、あるいはマクロファージのin vitro培養を利用することが考えられる。axenic cultureの成功例も報告されているがin vivoアマスティゴートとの性状の違いが示されている。我々はこれら全ての手技に永年の経験を有するが、最も自然に近い状態のアマスティゴートを用いることを第一選択とし、あえて感染動物(BALB/cA-RAG2 KOマウス)よりのアマスティゴートの回収を行った。その結果、潰瘍形成の起こる直前の感染4週目に病変部位を摘出、破砕し、ポリカーボネート製アイソポアメンブレンフィルターを使用することによりマウス一匹より、おおよそ3X10^8個のアマスティゴートを回収することが可能であった。本法は簡便かつ迅速なアマスティゴート調整法として利用価値が高いと考えた。精製したアマスティゴートを抗原として3種のアマスティゴート特異的マウスモノクローナル抗体(特許出願予定)およびウサギポリクローナル抗体を作製した。また培養プロマスティゴートおよび精製アマスティゴートの構成蛋白の相違をSDS-PAGEおよび二次元電気泳動により解析し、8、14、25、27、45kD等多くのアマスティゴート特異的発現蛋白を確認した。アマスティゴート特異的ウサギポリクローナル抗体を用い二次元電気泳動で展開したアマスティゴート蛋白のwestern blottingを行い、反応するスポットを切り出しアミノ酸配列の解析を行った。得られた10アミノ酸よりなる配列は近年(1998、2001)リーシュマニア原虫のゲノム解析により報告されているperoxidoxinの一部配列と一致し、peroxidoxinがアマスティゴート特異的発現分子であることが示された。peroxidoxinはantioxidasnt familyに属する分子であり、アマスティゴートのマクロフアージ内での増殖能、すなわち活性酸素よりの回避機構を考える上で興味深い。

本研究によりもたらされた成果は、免疫学的診断、治療およびワクチンの標的分子の探索に新たなアプローチを提供することができ、現在有用なコントロールの行われていないリーシュマニア症の防圧に大きく寄与するものと考える。リーシュマニア原虫は媒介昆虫であるサシチョウバエの中腸内ではプロマスティゴートとして発育するのに対し、宿主動物に感染した際にはアマスティゴートとして宿主のマクロファージ内で増殖する。本研究ではL. majorのアマスティゴート抗原で免疫したマウスの脾臓細胞とミエローマ細胞P3-X63-Ag8細胞を融合することにより、L. majorのアマスティゴートおよびプロマスティゴート両者に反応するモノクローナル抗体(mAb)を作製した。得られたモノクローナル抗体のうちB8D(lgG1κ)およびC11C(lgG1κ)はELISAによりアマスティゴートおよびプロマスティゴート両抗原に強く反応することが示されたため、さらに詳細な解析を行った。ウエスタンブロットによる解析の結果、B8DおよびC11Cはアマスティゴート抗原のうち21kDaの抗原を認識した。B8Dはプロマスティゴート抗原のうち17,23,24kDaの抗原を認識し、C11Cは23,24kDaの抗原を認識した。IFAの結果、B8DおよびC11Cはアマスティゴートの細胞膜に局在する抗原を認識するのに対して、プロマスティゴートにおいては細胞質に局在する抗原を認識した。現在これら抗原の局在および一部アミノ酸配列につき解析を行っている。我々は昨年度までにリーシュマニア原虫の無鞭毛型蛋白のうち強い免疫原性を持つものとしてペルオキシドキシン(Lm-PXN)の同定を行った。本年度は、Lm-PXNの組換え蛋白を作製することにより、Lm-PXNを用いたリーシュマニア症の血清学的診断の開発を目的とした。まず、すでに報告のあるPXNの遺伝子配列を元に、L.major RM2のゲノム遺伝子より目的遺伝子のORF全領域を増幅するプライマーの作製を行った。PCR産物を大腸菌組換え蛋白作製用のベクターに組み込み、大腸菌による発現、目的蛋白の精製を行ったところ、予想される分子量に相当する25kDaの組換えLm-PXN (rLm-PXN)が得られた。次に、リーシュマニア症の重要な保虫宿主の一つであるイヌにおける血清学的診断を目指して、実験的にL.major RM2を感染させたビーグル血清およびリーシュマニア症の汚染地域であるトルコで採取したイヌ血清におけるrLm-PXNへの反応性をELISAにより検討した。その結果、非感染時におけるビーグル血清は反応性が低いのに対して、感染後4週のビーグル血清は著しく強い反応性を示した。また、トルコイヌ血清においてはバイオプシーによる直接診断で陽性だった検体において、rLm-PXNに対する強い反応性を示した。rLm-PXNに対する血清の反応性と原虫感染の間に正の相関が見られたことから、この強い免疫原性をもつリーシュマニア原虫蛋白Lm-PXNはリーシュマニア症の血清学的診断に有用であると考えられる。
ダイズおける自然発生RNA干渉の器官特異性決定メカニズムの解明

食用ダイズの黄色い種皮では自然発生RNA干渉によりアントシアニン合成が抑制されている。しかしこのRNA干渉は種皮のみでおこり、胚乳や葉ではアントシアニンやイソフラボンが合成されており、この器官特異性を決定づける因子は明らかになっていない。申請者はこれまでシロイヌナズナやアブラナを用いてRNA干渉において最重要酵素であるダイサータンパク質DCL3, DCL4が器官特異的に制御されていることを明らかにしてきた。本研究ではダイズの重要形質を決定する器官特異的RNA干渉の発生メカニズムを明らかにするものである。
国際教育市場をめぐるアジア諸国の高等教育戦略に関する国際共同研究

平成17年度は、2年目(最終年度)として(1)関連学会での発表、(2)先行研究および資料・情報の収集継続、(3)国際共同研究のネットワークの拡充、ならびに(4)最終報告書の作成を行った。こうした国内外の学会を通じ、留学政策に興味を持つ研究者との交流の機会を得た。その結果、前年度に開設した中国、マレーシア、ベトナムの海外共同研究者とのメーリングリストに加え、韓国、タイの研究者にも参加を呼びかけ、日本への招聘、研究会への参加発表を実現した。さらにこのような研究交流をもとに最終報告書を作成した。報告書(160ページ)は中国(3編)、ベトナム(2編)、マレーシア(1編)、韓国(1編)、タイ(1編)、日本(2編)の計10編の論文から成り、当事国の研究者がアジアにおける高等教育変革の状況をふまえながら各国の留学政策の歴史的展開と動向・課題を分析している。今回の共同研究を通じ、留学政策は、効率に優れた人材確保や地域社会におけるプレゼンスの向上といった政治・経済的側面と、相互理解や交流を深める文化的側面の両方の意義をあわせもつものであり、トランスナショナル・プログラムなど、新たな教育交流の出現により留学のもつ戦略性がより高まっていることが明らかとなった。平成16年度は、初年度として(1)国際共同研究のネットワーク構築、(2)アジア諸国の高等教育戦略及び留学政策に関わる先行研究や資料・情報の入手、ならびに(3)関連学会等での発表を行った。国際共同研究のネットワーク構築については、中国、マレーシア、ベトナムの海外共同研究者の間にメーリングリストを開設し、中国(北京)での研究打ち合わせ(2004年8月)、及びベトナム(ハノイ)での研究打ち合わせ(2004年11月)を行った。また、共同研究者5名(曲徳林、崔世広、高益民、Vu Thi Minh Chi、Lrong Lim)を招聘し研究の進捗状況を確認した。(2005年1月)。この東京会合では、研究内容の中間報告を行ったほか、上智大学および早稲田大学を事例とした日本の大学の国際戦略に関する調査、日本学生支援機構東京日本語教育センターへの訪問調査を実施し、日本の留学政策について検討を行った。また上智大学では留学生及び日本人学生による留学政策懇談会を開催し、あわせて早稲田大学アジア太平洋研究科でも今回の中間報告を「国際教育市場をめぐるアジア諸国の留学政策」というテーマで口頭発表し意見交換を行った。他方、関連学会での発表としては、日本比較教育学会(2004年6月、名古屋大学)において「マレーシアの高等教育戦略と国民統合をめぐる課題」について発表した。また、日本中国留学生教育交流セミナー(国際教育交流協議会及び中国高等教育学会外国留学生教育管理学会主催、2004年9月、上海)においても「高等教育戦略としての留学政策と日中間の留学交流」というテーマで論文参加したほか、共同研究者の曲徳林教授(北京語言大学学長)も「中日における留学生受け入れ政策の現状、比較及び展望」と題して基調講演を行った。こうした初年度の活動を通じ、高等教育戦略及び留学政策における双方向性及び教育の質の重要性が指摘され、今後、情報・資料の収集と研究を継続すると同時に、その成果を次年度の研究報告書にまとめることが確認された。
高精度3次元数値計算による、銀河中心の非一様・多相星間ガス構造と活動性の解明

活動的銀河中心核(AGN)や銀河中心領域の爆発的星生成は、銀河形成や銀河の進化にとって、非常に重要なプロセスであるが、その発生の原因、進化過程については観測的にも、理論的にも多くの未解決の問題があった。本研究では、銀河中心領域での星形成とガスダイナミクスと、AGNとの関連について注目した。これまで、AGNのモデルとして「ダストトーラスモデル」が広く受け入れていたが、このトーラスの正体、すわわちその構造、サイズ、成因と構造の維持メカニズムは全く分かっていなかった。われわれは、高精度の3次元流体シミュレーションにより、銀河中心近傍の巨大ブラックホール(太陽質量の100万1億倍)近傍100パーセク以内の星間ガス構造の大局的シミュレーションを行った。超新星爆発からのエネルギーフィードバックを考慮し、基礎方程式(質量、運動量、エネルギー保存式、ポアソン方程式)を、256×256×128格子点を用いて解いた。エネルギー保存式では、星間ガスの現実的な冷却関数を用いて、低温ガスから高温ガスまで正しく扱った。その結果、銀河中心の巨大ブラックホールのまわりに両面がくぼんだ凹レンズ状のガス構造が準定常的に形成されること、その非一様な複雑な内部構造(高密度のガス塊やフィラメント、低密度のホールから成る)、そして爆発的星形成からのエネルギーフィードバックにより、銀河中心ブラックホールへの質量降着率が数倍大きくなることを明らかにした。また、このようなガス構造が形成されるため、ブラックホールとそのごく近傍の熱い降着円盤からなる、AGN本体に対する遮蔽効果は、視線方向と円盤との角度によることを定量的に明らかにした。この結果から、爆発的星形成を伴った、2型Seyfertの観測で示唆されるの水素原子の柱密度を再現するためには、視線方向が、円盤の極方向から60±10度以上であればいいこと、ただし、視線方向に対して柱密度に2桁にもなる大きな分散がある、ということを始めて明らかにした。星間ガスを支配する基礎方程式を高分解能かつ高精度のスキームを用いて数値的に解くことで、銀河中心領域および銀河円盤領域の2次元、3次元自己重力ガスダイナミクスを10.1パーセクの高空間分解能でシミュレーションを行うことができた。われわれの開発した数値流体シミュレーションコードは、ベクトルパラレル型のスーパーコンピュータで性能を発揮できるようにチューニングされている。我々のモデルでは、非一様かつ動的な星間ガス中の超新星残がいの進化を追うことができるため、星形成とそのエネルギーフィードバックの影響を、現象論的なモデルを導入せずに、表すことができる。その結果、星間ガスは熱的、重力的不安定性の非線形成長の結果、局所的には乱流的で、かつ大局的には安定な構造をつくることが明らかになった。その空間構造は、高密度低温のclumpやfilamentと低密度高温のholeからなる複雑な構造を示す。そのような構造は観測結果をよく再現する。一方、統計的な構造はシンプルはLog-Normal分布を呈し、これは構造形成が、非線形性の強い現象の結果であることを示唆する。このような非一様、乱流的な星間ガス中で、超新星爆発によって星形成が準周期的に引き起こされることがあきらかになった。3次元構造は、2次元構造と基本的に同じであるが、clump/filament/hole構造に加えて、膜状の中間的な密度構造が形成されることがわかった。
３ＤホロＴＶを用いた三次元光空間再生の視覚機能による評価

ホログラフィの原理を用いた3DホロTVは理想の立体表示技術と考えられ、次世代の立体映像システムとして実用化が期待されてきた。本研究では、3DホロTVの作り出す三次元光空間を視覚機能より評価を行うために、輻輳と調節の視覚機能を測定可能な専用の3DホロTVを開発し、実験を行った。この結果、静止立体画像においてはシステムによって表示された立体映像と、同じ奥行きにある実物体の指標とでは、視覚生理的な反応に統計的に差がないことが明らかになった。また、動的立体映像を用いた実験でも、同様な傾向が見られ、実機においても3DホロTVは視覚面からは理想的な表示装置であることが明らかになった。1.研究の目的本研究では、理想の立体映像の原理と言われているホログラフィを用いた3DTVシステム(3DホロTV)を製作し、実機を用いて再生される三次元光空間の特性を視覚機能の面から評価し、人間の視覚系から見た3DTVとしての能力を明らかにすることを目的とする。2.平成23年度の研究実績の概要3DホロTVの表示装置にあたる電子ホログラフィ装置の設計および製作を行った。本装置は本研究のために全く新たに設計されたもので、特に、両眼による画質評価を可能とするため,電子ホログラフィ装置としては世界トップクラスの大きな立体像の表示領域を持っている。光学系と液晶パネル(空間光変調器)装置、電子部品、パーソナルコンピュータなどから構成され、製作に当たっては、市販品の組み合わせだけでなく、光学部品・構造部材の製作、これらをコントロールする電子回路の製作、ソフトウェアの開発などが行われた。製作された装置にを用いて、装置の基本性能の確認を行い、表示された立体像の形状および立体視に重要な視差、輻輳など正しく表示できただけでなく、表示領域や分解能などにおいて理論設計で求められた性能を発揮することが確かめられた。また,従来の3DTV装置では満足することのできなかった,表示された立体像までの距離による焦点調節にも対応した、電子ホログラフィとしての優越性を示すことができた。これにより,平成24年度以降の実験に置ける表示装置の準備が整った。また、立体視での疲労の原因や、表示される物体の実在感等を三次元光空間の特性より探る。具体的には、以下の点を明らかにする。(1)3DホロTVの立体画質の視覚機能面からの評価を輻輳、調節等を測定し、生理的な反応としての画質の評価を明らかにする。(2)3DホロTVを用いて、最高空間周波数、解像度、視差の連続性などを変えた場合の様々な立体映像を表示、再生された三次元光空間の何れの特徴がどの様に視覚機能へ影響を与えるかを明らかにする。(3)上記(2)の結果より得られた視覚機能面から見た三次元光空間の再生特性を持つコンテンツを開発する。2.平成25年度の研究実績の概要平成23年度平成24年度に構築した覚機能測定装置(オートレフケラトメータ)を備えた3DホロTVシステムを用い、平成25年度は表示された立体映像に対する人間の眼の生理的反応の測定を主に行ってきた。この実験では、特定位置に表示された立体映像と指標(物体)の奥行き認識の精度を主観評価するとともに、上記測定装置を用い輻輳角、調節機能の反応を測定し客観評価のデータも得てきた。これらの静的画像を用いた実験とともに、簡単な動画による動的な反応の測定も行い、視覚機能に関する基礎的なデータを得た。これらの実験結果より3DホロTVが静的画像の表示においては、輻輳角、調節機能に関して実物体と同様の生理的反応を誘発することが明らかになった。また,これらの結果を統計的に解析を行い,3DホロTVが0.5Dの範囲において同等性のを確認した.1.研究の目的本研究では、理想の立体映像の原理と言われているホログラフィを用いた3DTVシステム(3DホロTV)を製作し、実機を用いて再生される三次元光空間の特性を視覚機能の面から評価し、人間の視覚系から見た3DTVとしての能力を明らかにすることを目的とする。2.平成24年度の研究実績の概要平成24年度は開発した電子ホログラフィ装置に視覚系生理の特性の同時測定装置を組み込み、これに3D撮影装置と3D画像処理装置を接続することにより,視覚系生理を測定可能な3DホロTVを構成した。

3D撮影装置は奥行きを測定することが可能な複数のカメラと組み合わせることによって構築し、撮影されたデータより3D構造を推定するアルゴリズムを開発した。この装置を用いた基本実験により、対象物体の3次元形状とそのテクスチャを同時に得ることができることを確かめた。この3D撮影装置で撮影した3Dデータから電子ホログラフィ装置に送るホログラフィデータに変換を行う必要があり、このために高速ハードウェアであるグラフィックプロセッシングユニットを用いた3D画像処理装置を構成し、この上で必要とされるホログラフィ用の計算ソフトウェアの開発を行った。これらの装置を用いて、3DホロTVとして立体映像表示の原理確認した。また、新たな光学構造の設計と製作を行い、視覚系の生理的反応測定装置(オートレフラクトメータ)の組み込みを行った。この装置を用いた基本実験により、電子ホログラフィによって表示される立体映像に対する人間の眼の生理的反応を測定可能であることを確かめた。1.本研究の目的理想の立体映像の原理と言われているホログラフィを用いた3DTVシステム(3DホロTV)を製作し、実機を用いて再生される三次元光空間の特性を視覚機能の面から評価し、人間の視覚系から見た3DTVとしての能力を明らかにすることを目的とする。また、立体視での疲労の原因や、表示される物体の実在感等を三次元光空間の特性より探る。2.平成26年度研究結果平成23年度平成24年度に構築した覚機能測定装置(オートレフケラトメータ)を備えた3DホロTVシステムを開発し、平成25年度は表示された静止立体映像に対する人間の眼の生理的反応(輻輳角、調節機能の反応)を測定し、3DホロTVが輻輳角、調節機能に関して実物体と同等の生理的反応を誘発することが明らかになった。平成26年度は、動的立体映像に対する生理的反応の測定実験、3D映像撮影装置の改善、本研究の総括を行った。動的立体映像の実験では、次の二つの移動形式において同一指標を実物体、3DホロTV再生像で被験者に提示し、輻輳角、調節機能の反応の測定を行った。(1)一定速度での指標の往復運動: 3DホロTVと実物体の指標に対する反応は近い結果となったが、大きな個体差があり同一とは結論づけることが出来なかった。(2)指標のステップ移動:二つの奥行きに置かれた指標を交互に表示し、反応を見るものであったが、3DホロTVの再生像、実物体とも個人差が大きいと共に再現性に乏しい結果であった。3.総括本研究において、3DホロTVシステムは静的立体画像においては実物体と同等な生理的反応を得ることができ、理想的な立体表示システムであることが示された。一方、動的映像においては結論を出すことが出来なかった。今後、3DホロTVの画質の向上、個人差のモデル化とともに生理的反応の実験方法、測定方法の検討が必要であることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。情報メディア学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の実施予定であった,3DホロTVの表示装置にあたる電子ホログラフィ装置の設計および製作は終了し、平成24年度以降の実験に置ける表示装置の準備が整い、ほぼ予定通りに順調に進んでいると言える。平成23年10月に他の研究グループより従来の3D装置において3D動画の視覚系生理に関する新たな知見が発表された。これには、動画と視覚系生理の各特性の同時測定の重要さが示唆されていたが,本システムではこれらの点に関して、不十分な点があった。
電子スピン状態検出を目指したホイスラー合金‐カーボンナノチューブ接合の作製

本研究の成果は、電極として採用したハーフメタル系強磁性材料Co2MnSi、Co2MnGe、Co2Cr0.6Fe0.4Alのエピタキシャル成長に成功したこと、またその高いスピン偏極率を、強磁性トンネル接合の電気伝導特性を通して明らかにしたことである。電子スピン検出を行うには、高い偏極率を有する強磁性材料を単結晶成長することが重要であり、本研究においてCo系ホイスラー合金の潜在的な能力の高さを示すことができた。本研究は、ハーフメタル強磁性体とカーボンナノチューブからなる磁気抵抗素子を作製し、その磁気抵抗効果を利用したスピン状態検出プローブ応用を目指すものである。平成19年度はその目的に対し、Co系ホイスラー合金のなかでも理想的な磁気特性を得やすいと考えられるC0_2MnSi、およびC0_2MnGeの成長と基本的な磁気特性、結晶構造を調べる事を主に行なった。良好な磁気特性をもつ強磁性金属材料を得ることは、目的のデバイス性能の向上に対して必須の技術だからである。これまで本研究ではMgO基板とCo系ホイスラー合金の格子定数が比較的に近い事に着目し、マグネトロンスパッター法によるエピタキシャル成長の可能性を検討してきた。その結果、今回の研究からC0_2MnSi、およびC0_2MnGeがMgO基板上に単結晶成長する事が確認された。さらに、これらのホイスラー合金を磁性電極として用いた磁気抵抗トンネルデバイス(Magnetic Tunnel Junction)の作製をも行なった。これはスピン検出プローブの主要な性能を決める要素デバイスである。結果として室温でも十分高いトンネル磁気抵抗比を得た。これらの成果は、ナノチューブと組み合わせた接合デバイスの完成に向けて非常に意義のある結果である。本研究の成果は、平成19年度において論文9編と学会30件(うち国際会議8件)に発表された。また現在論文として投稿中のものもある。本研究の平成20年度の成果は、前年までに確立していたCo系ホイスラー合金Co_2MnSi、およびCo_2MnGeの成長条件をもとに、非常に大きな磁気抵抗比をもつ強磁性トンネル接合を作成することに成功し、また、その電気伝導特性から、ハーフメタルであると考えられているこれらの物質の電子状態を系統的に調べることに成功した。特にCo_2MnSi/MgO/Co_2MnSi接合では、室温で182%(極低温で705%)[論文: J. Appl. Phys. 105(2009)07B110.]の、また、Co_2MnGe/MgO/CoFe接合では室温で160%(極低温で376%)[論文: J. Phys. D42(2009)084015.]の大きなトンネル磁気抵抗比を得ることができ、Co系ホイスラー合金のハーフメタル特性の潜在的な能力の高さを示すことができた。さらに、これらの接合の微分電気伝導度のバイアス電圧依存性から、MgO界面付近に形成される界面電子状態と接合作製プロセスとの関係が明らかになり、現実のデバイス中における電子状態に関する知見を得ることができた。この成果は、カーボンナノチューブと組み合わせた接合デバイスのスピン検出能力を高める意味で、非常に重要な結果である。本研究の成果は、平成20年度は、これらの研究の成果として、査読付論文11編、学会発表30件(うち国際会議13件)に発表された。なお国際会議では4件の招待講演、国内会議においても4件の招待講演を行なっている。
新規の有用フラボノイドを見つけるための仮想代謝マップの構築

植物由来の代謝成分フラボノイド類は、抗酸化作用、抗ガン作用、ホルモン様作用などの生理活性を示すものが多く、機能性食品や医薬品への利用が期待されている。申請者らは、質量分析によるメタボローム解析とバイオインフォマティクスを駆使し、約7000種のフラボノイドを高感度に判別できるフラボノーム解析基盤(FlavonoidSearch)を構築し、新規のフラボノイドが身近な野菜などにも多数存在することを確認した。本研究では、50種以上の様々な植物でフラボノームを比較し、生合成経路の共通性・差異を一覧できるフラボノイド仮想代謝マップを構築する。この仮想マップは、新規フラボノイドとその生合成遺伝資源を探索する基盤となり、分子構造改変による有用フラボノイドの創出への活用が期待できる。平成30年度は、国立遺伝学研究所への移籍に伴い、当初予定していたフラボノイド生合成経路遺伝子の単離に代えて、新規フラボノイド成分の単離精製および構造決定のための準備を進めた。昨年度までに整備した約100種の植物種(部位含む)に関するノンターゲットメタボローム解析結果およびデータ検索APIを備えたデータベース(食品メタボロームレポジトリ)を用いて、新規フラボノイドの候補の選抜を行った。MS2またはMS3スペクトルが取得され、そのFlavonoidSearch検索結果のスコアが0.3以上のものを絞り込んだところ、特定の植物種や食品に含まれているピークを見出した。このうち、既存の化合物データベースにプレカーサーの質量値で検索してヒットが見いだせないものが100以上みつかり、そのうちいくつかは、例えばマメ科植物などに共通に検出されていた。これらには新規フラボノイドが含まれる可能性が高い。候補フラボノイドの単離・構造決定までには至っておらず、計画は若干遅れている。一方、現研究機関におけるウェット系実験環境は、本年度でおおむね整えることができた。選抜された新規フラボノイド候補について、さらなる精査による候補の絞り込みと、単離・構造決定を実施する。また、本年度作成した植物種特異的なフラボノイド候補の分布をもとに、生合成経路の特異性を可視化できる情報処理ツールを完成させる。平成29年度は、フラボノームの取得と仮想代謝マップを描くための基盤データの構築を実施した。市販の野菜や、モデル植物であるヒメツリガネゴケ、ゼニゴケ、ポプラ等を含め、20目以上に渡る100種以上の植物(部位)に関して、液体クロマトグラフィー(LC)-質量分析(MS)およびエレクトロスプレーイオン化(ESI)法によるポジティブイオン分析を実施した。質量分析では、イオントラップ型MSにより、MS2およびMS3フラグメントを取得し、FlavonoidSearchによるフラボノイドアグリコンの推定に供試した。食品としての植物試料の一部の推定結果については、本年度構築した食品メタボロームレポジトリ(http://metabolites.in/foods)より公開した。一方、既知のフラボノイド構造をもとに、配糖体等の置換基のバリエーション情報を整理し、仮想的な配糖化の経路を表データとして取りまとめた。この情報から、ウェブに掲載する代謝マップを自動作成するため、代謝マップを描画するSVGの仕様を検討した。フラボノームの取得は、当初の想定以上に進捗した。未知アグリコンを探索するための情報学的手法の開発や、代謝マップの具体的な作成は、予定よりやや遅れているが、平成30年度以降十分に達成できる範囲である。

このうち、既存の化合物データベースにプレカーサーの質量値で検索してヒットが見いだせないものが100以上みつかり、そのうちいくつかは、例えばマメ科植物などに共通に検出されていた。これらには新規フラボノイドが含まれる可能性が高い。候補フラボノイドの単離・構造決定までには至っておらず、計画は若干遅れている。一方、現研究機関におけるウェット系実験環境は、本年度でおおむね整えることができた。申請者が別機関へ移籍することに伴い、想定していた技術員の協力を得ることができなくなるため、平成30年度以降に予定していた生合成経路遺伝子の単離は断念せざるを得ない。一方、新規フラボノイド成分の単離精製および構造決定は、外注により実施可能であるので、遺伝子単離に見込んでいた予算をそこに充当する。初年度、データ取得が想定以上に進んだため、情報処理による仮想代謝マップの構築・公開に注力して行く。選抜された新規フラボノイド候補について、さらなる精査による候補の絞り込みと、単離・構造決定を実施する。また、本年度作成した植物種特異的なフラボノイド候補の分布をもとに、生合成経路の特異性を可視化できる情報処理ツールを完成させる。
項書き換え理論，証明論，及びそれらの計算量理論における未解決問題への応用

定義される関数の計算時間量との密接な対応関係から,項書き換えシステムの複雑さは典型的には書き換え列の長さにより測られる.ボローニャ大学M. Avanzini博士,インスブルック大学G. Moser准教授との共同研究で項書き換えシステムに対する多項式級の解析法及び多項式時間計算可能関数に対する新しい特徴付けを開発した.関数の計算時間量と項書き換えシステムの複雑さの間に密接な対応関係がある一方で木構造上のような一般化された再帰原理を表現する項書き換えシステムについては,書き換え列の長さの最小上界が定義される関数の計算時間量の最小上界とは必ずしもならない.正確な対応関係を得るためにU. Dal Lagoらによって考案された「展開グラフ書き換え規則」という無限グラフ書き換えシステムの概念を抽象化し,昨年度に開発を開始した無限グラフ書き換えシステムに対する多項式級の解析法を論文にまとめ上げた.項書き換えシステムは非決定的な計算モデルなので書き換え列の長さに多項式的上界が存在する場合でも,入力項を根として全ての可能な書き換え列からなる導出木のサイズは指数的になりうる.この理由により項書き換えシステム自身の複雑さと停止性証明の間には指数的なギャップが存在し,そのギャップが解消しうるのか否かは明らかでなかった.プログラム意味論で知られている不動点解釈の概念を援用し,導出木の代替物として適当な不動点を弱い形式体系内で近似的に構成することにより制限的な条件下では指数的なギャップが解消できることを証明した.その例として項書き換えシステム,形式体系,及び多項式領域計算量を関連づけることに成功した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,項書き換え理論や証明論の基礎研究,及びそうした手法によりP(多項式時間), NP(非決定性多項式時間), PSPACE(多項式領域), EXP(指数時間)等の「計算量クラス」に計算機モデルとは独立な数学的特徴付けを与えることである.またそれにより,実際的計算可能性について新たな知見を得ることである.当該年度は研究計画にしたがいUniversity of InnsbruckにてGeorg Moser准教授, Martin Avanzini博士らと共同研究を行い, PとEXUの中間的なクラスであるETIE関数にちょうど対応する停止性順序を考案し, P, ETIME, MXPの三クラスが項書き換え理論の手法により一様に特徴付けられることを示した.また「可述的辞書式経路順序」という停止性順序を考案し,原始再帰的関数の閉方条件に関する古典的な事実について既知のものより簡明な証明を与えた.それにより項書き換え理論の手法が計算量クラスなどの関数クラスへ応用しうることが一層明らかになった.こうして得られた成果は国際研究会にて報告し,論文を会議録に投稿した.証明論的手法による計算量理論へのアプローチとして,二階限定算術による計算量クラスの特徴付けに取り組んだ.有限モデル理論によるP, PSPACE等の特徴付けを十分に形式化できる集合存在公理の発見を目指し「不動点公理」(帰納的定義の公理)を二階限定算術上で導入し,そうした特定の公理がPとPSPACEに対して必要であることを示した.進行中の研究成果は国際研究会で報告した.項書き換えシステムの複雑さは,定義される関数の時間計算量との関係性より典型的には書き換え列の長さにより測られるが,木構造上のような一般化された再帰原理を表現する書き換えシステムについては書き換え列の最小上界が定義される関数の計算量の最小上界とは必ずしもならない.正確な対応関係を得るために考案された展開グラフ書き換え規則という無限グラフ書き換えの概念を抽象化し,ある制限的なリダクション順序で順序付け可能な無限グラフ書き換えシステムは多項式解釈が可能であり,したがって書き換え列の長さと標準形の(グラフ表現による)サイズは多項式上界をもつことを示した.たとえ項書き換えシステムの複雑さの(最小)上界の存在が示されても,(多項式上界など)上界がべき乗に関して閉じていない多くの場合は証明中にその上界を超越した数学的概念が必要になる.「最小関数グラフ」(minimal function graphs)のようにグラフ表現を明示的に使うことなくメモ化を実現する方法を形式化することにより,そうした指数的なギャップを解消できる可能性を発見した.上記以外の研究成果として,多項式時間計算可能な関数に対して健全かつ完全なリダクション順序についての研究成果を発展・精密化し論文にまとめ上げた.また項書き換えによる計算量解析の応用として,原始再帰的関数が制限的な多重再帰法に関して閉じているという古典的な事実を導くリダクション順序を考案した.特別研究員奨励費を使用して国内では唯一の項書き換え理論専門の研究集会を開催した(第42回TRSミーティング,2015年2月7日9日,東京都中央区晴海グランドホテル).定義される関数の計算時間量との密接な対応関係から,項書き換えシステムの複雑さは典型的には書き換え列の長さにより測られる.ボローニャ大学

M. Avanzini博士,インスブルック大学G. Moser准教授との共同研究で項書き換えシステムに対する多項式級の解析法及び多項式時間計算可能関数に対する新しい特徴付けを開発した.関数の計算時間量と項書き換えシステムの複雑さの間に密接な対応関係がある一方で木構造上のような一般化された再帰原理を表現する項書き換えシステムについては,書き換え列の長さの最小上界が定義される関数の計算時間量の最小上界とは必ずしもならない.正確な対応関係を得るためにU. Dal Lagoらによって考案された「展開グラフ書き換え規則」という無限グラフ書き換えシステムの概念を抽象化し,昨年度に開発を開始した無限グラフ書き換えシステムに対する多項式級の解析法を論文にまとめ上げた.項書き換えシステムは非決定的な計算モデルなので書き換え列の長さに多項式的上界が存在する場合でも,入力項を根として全ての可能な書き換え列からなる導出木のサイズは指数的になりうる.この理由により項書き換えシステム自身の複雑さと停止性証明の間には指数的なギャップが存在し,そのギャップが解消しうるのか否かは明らかでなかった.プログラム意味論で知られている不動点解釈の概念を援用し,導出木の代替物として適当な不動点を弱い形式体系内で近似的に構成することにより制限的な条件下では指数的なギャップが解消できることを証明した.その例として項書き換えシステム,形式体系,及び多項式領域計算量を関連づけることに成功した.集合の要素は「探索可能でない」(一つの要素を選ぶアルゴリズムがない)という理由で集合関数への素朴な応用は難しいことが分かった.27年度が最終年度であるため、記入しない。展開グラフ書き換え規則に基づいた無限グラフ書き換えシステムに対する計算量解析法の深化可能性,項書き換えシステムの複雑性証明における指数的ギャップの解消可能性,及びそうした複雑性証明の限定算術上での形式化可能性を調査し,「11.現在までの達成度」で述べた研究テーマ(i), (ii)の完成を目指す.そのために例えば,論理と計算量についてのワークショップ16th International Workshop on Logic and Computational Complexity (2015年7月京都市)にて,項書き換えシステムの複雑性証明の形式化についての萌芽的な成果を報告し,関連研究者と研究交流を行う.平成26年度は学内での旅費の精算が著しく滞り研究費の使用額が交付額を超過したので,平成27年度は担当事務局との連携を緊密化し過不足無く研究費を使用する.研究計画で挙げた目標のうち,項グラフ書き換えシステムの計算量解析を除きおおむね順調に進展し,計画になかった成果も得られた.項グラフ書き換えの研究についてはunfolding graph rewritingという特殊な無限グラフ書き換えに注目し,本格的な進展の足がかりは得られた.27年度が最終年度であるため、記入しない。項書き換え理論の手法によるETIME関数の特徴付けについての結果を深化,発展させ論文にまとめあげる。証明論による計算量クラスの特徴付けについては,導入した不動点公理を推敲,改良し, P, PSPACE等の計算量クラスについて必要性だけでなく十分性も成り立つことを証明する.また項グラフ書き換えの多項式計算解析を構築し,新井敏康, A. Beckmann, S. Bussらによる実際計算可能な集合開数への応用可能性を調査する.研究計画にしたがい平成26年9月まではUniversity of lnnsbruckに滞在し,必要に応じてGeorg Moser准教授らと共同で研究を遂行する.
クリスタリン制御因子突然変異マウスを用いた細胞分化の制御機構の研究

胚発生の途上で起きる細胞分化の典型例として水晶体の分化をとりあげ、研究した。とくに、水晶体分化の初期にはじまるδ-クリスタリンの発現が分化過程に密接に関連していると考え、ニワトリのδ-クリスタリン遺伝子の発現制御機構を研究の中心に据えた。まず、δ-クリスタリン・エンハンサーのDC5と呼ぶ30bpの領域が遺伝子の水晶体特異的な発現に中心的な役割を果たすこと、DC5に結合する3種類の因子(δEF1、δEF2、δEF3)の作用が水晶体特異的なエンハンサー活性をもたらすことを結論した。δEF2、δEF3は協同的に作用して水晶体特異的な遺伝子の転写活性化をもたらす。δEF2はcDNAクローニングによってSoxファミリーのなかのサブファミリーに対応することが明らかになった。δEF1は抑制因子としてδEF2、δEF3の作用を調節するとともに、水晶体以外でのδ-クリスタリンの発現を抑制している。δEF1の作用機構の解析やδEF1欠損突然変異マウスの作製によって、δEF1はさまざまな組織の分化過程に重要な役割を果たす因子であることも明らかになった。これらの因子は、水晶体分化にどのような役割を果しているのであろうか。この点を明らかにするために、Sey(Small eye)突然変異マウスの原因遺伝子であるPax-6の発現と、Soxの発現を比較検討した。その結果、頭部外胚葉に広く発現されるPax-6が水晶体への分化可能性を与え、次いで、おそらく眼胞からの誘導に応じて発現されるSoxがその領域の水晶体への分化を規定し、さらにδEF3をはじめとするいくつかの転写制御因子の発現がその領域にもたらされて、水晶体分化が実現されると考えられる。δ-クリスタリン発現の水晶体特異性は遺伝子第3イントロンのなかにあるエンハンサーのDC5領域によって規定されている。DC5領域の活性は2種類の活性化因子と、一種類の抑制因子によって制御されている。まず、抑制因子δEF1がニワトリからクローン化され、そのマウスホモログも単離された。ニワトリ、マウス胚におけるδEF1の発現は、水晶体以外でも器官形成期の筋節や神経系の組織などで特に発現が高かった。筋節において同じ時期に発現されるMyoDファミリーの結合配列のなかにδEF1の結合配列が含まれており、δEF1は、筋節でMyoDファミリーに対する抑制因子として作用することが予想された。ジーンターゲッティング法により、δEF1遺伝子欠損マウスの作製を行った。まずδEF1のDNA結合に重要なC末端側のZn-フィンガードメインを欠損するように、ターゲッティングベクターを構築し、相同組み換えを起こしたδEF1欠損ES株を単離した。キメラマウスをへて、δEF1欠損突然変異体マウスを得た。ホモ変異個体の多くは胚性致死であり、一部出生するが生後1、2日以内に死亡した。DC5領域の活性化因子の1つδEF2のcDNAをクローニングしたところ、Soxファミリーに属することが明らかになった。クローン化されたδEF2を強制発現することによって、δEF2のエンハンサー活性化能が確認された。ニワトリδ-クリスタリン遺伝子のエンハンサーのなかで、水晶体特異性を規定するDC5領域をとりあげて解析した。DC5領域は2つの活性化因子δEF2、δEF3と抑制因子δEF1によって制御されている。DC5を中心とした領域をルシフェラーゼ遺伝子につなぎ、トランスジェニックマウスマウスを作製したところ、ルシフェラーゼ遺伝子の水晶体得異的な発現が確認できた。δEF2は幾つかの分子種からなるが、クローニングの結果Soxファミリーに属するものであることが明かになった。