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複素領域における非局所擬微分方程式の代数解析的研究

本科学研究費による研究は交付申請書および研究計画書に記載した以下の3つの目標に従って進められた:[1]複素領域における非局所擬微分方程式論の代数解析的研究。[2]正則関数解の構成と演算子法の研究。[3]複素領域における無限階微分差分方程式の代数解析的研究。このうち[1]については、1点における正則関数の芽に作用する非局所擬微分作用素のクラスをコホモロジーを用いて定式化し、それらの間の合成、関数への作用を定めることができた。さらに、非局所擬微分作用素を層の超局所理論、具体的にはFourier-Sato変換を用いて定式化し、それらの間の合成を関手的に証明した。これらの結果はそれぞれ論文にまとめているところである。さらに、[2]では正則解の構成方法において形式的部分のみに先ず注目し、形式的に作用素の逆作用素を定めることができるが、定数係数の場合に形式的逆作用素による解が具体的に構成できることが証明できた。これは複素領域の擬微分方程式の特殊階を与える演算子法の公式と考えることができる。さらに、特に有限階の場合に一般解を考える為に、対応する斉次方程式を正則関数に対して考察し、その解空間の生成元(generator)を具体的に得ることができた。最後に[3]については、[2]で得られた演算子法公式を用いて、定数係数の無限階微分差分方程式に対し、その特殊解を与える方法をより簡明に与えることができた。これらの結果をExistence and continuation of the non-local differential equations of infinite ordreというタイトルで現在投稿中である。[2]については、さらに、一般の変数係数の場合の非局所擬微分方程式の正則解を積分公式として具体的に与えることを現在引き続き研究中である。本年度の研究は交付申請書および研究計画書に記載した以下の3つの目標に従って進められた:[1]複素領域における非局所擬微分方程式論の代数解析的研究。このうち[1]については、昨年度までの研究により、非局所微分作用素のクラスをコホモロジー的定義、作用素の合成、関数への作用の定式化、擬微分作用素の表象による表現を定式化ができており、またこれらの議論を用いて、作用素の特性集合を自然に定義し、非局所擬微分作用素の可逆性定理が証明されている。そこで、この結果を用いて正則関数に対し非局所擬微分方程式を考えることができるが、可逆性定理を指数解析を用いることでより精密な評価とともに再証明し、これを用いて方程式の特性集合に対する条件の下で、解の具体的な構成を行うことができた。さらに、[2]では[1]における正則解の構成方法において形式的部分のみに先ず注目し、形式的に作用素の逆作用素を定めることができるが、定数係数の場合に形式的逆作用素による解が具体的に構成できることが証明できた。これらの結果をというタイトルで現在投稿中である。本年度の研究には、2003年6月8-11にヴェネチア国際大学において開催された「代数解析学研究集会」に、本研究費により出席し、世界の多くの研究者と討論できたことが貢献している。本年度の科学研究費による研究は、昨年度に引き続き、交付申請書に書いた3つの具体的研究自標に従って行われた:

[1]複素領域における非局所擬微分方程式論の代数解析的研究、[2]正則関数解の構成と演算子法の研究、[3]複素領域における無限階微分差分方程式の代数解析的研究。[1]については、1点における正則関数の芽に作用する非局所擬微分作用素のクラスをコホモロジーを用いて定式化し、それらの間の合成、関数への作用を定めることができた。さらに、非局所擬微分作用素を層の超局所理論、具体的にはFourier-Sato変換を用いて定式化し、それらの間の合成を関手的に証明した。これらの結果はそれぞれ論文にまとめているところである。次に、[2]については定数係数の非局所擬微分方程式に対し、形式的に定まる逆作用素を用いて、作用素の特性集合にかかわらず、方程式の正則解が積分表示によって具体的に構成できることが証明された。これは複素領域の擬微分方程式の特殊解を与える公式と言う意味で、演算子法の公式と言える。さらに、通常の有限階の微分方程式の場合には、対応する斉次方程式の解空間を決定することができるが、これを、具体的に双対空間において考察することにより、逆作用素の共役作用素を用いた積分表示により求めることができた。[3]については、[2]で得られた演算子法公式を用いて、定数係数の無限階微分差分方程式に対し、その特殊解を与える公式がより具体的に与えられた。これらの結果を「Existence and prolongation of analytic solutions of the non-local differential equations」というタイトルで投稿中である。[2]については、一般の変数係数の場合の非局所擬微分方程式の正則解を積分公式として具体的に与えることを現在引き続き研究中である。
電気化学反応が駆動する有機分子触媒反応の開発

本研究はレドックスにより触媒の機能(活性)をコントロールすることにより、化学反応の反応速度を「触媒の量」により制御する新しい反応プロセスの制御法の提出を主眼とするものである。とくに、有機カチオン前駆体と有機カチオンを電気化学的な酸化・還元により相互変換することにより、レドックスに応答して触媒反応のスイッチオン・オフが可能な有機分子触媒反応系の実現をめざして研究を推進した。昨年度までに、レドックス可逆性をもつ有機カチオン前駆体と有機ジカチオンの相互変換を行うことにより、向山アルドール反応において反応のスイッチオンとオフを繰り返し行うことができることが可能となった。H27年度はこのレドックス応答性の触媒系が、他の反応に応用できるかどうかを中心に検討を行った。その結果、Nazarov環化反応やシアノシリル化反応においても、反応のスイッチオンとオフを繰り返し行うことができることが明らかになった。この反応制御法は従来の温度や濃度といった反応速度制御因子ではなく、「触媒の量」により反応速度をコントロールできるという全く新しい方法論を提供できた点において極めて意義深い。とくに、有機物のみからなる触媒を用いてレドックス応答性分子触媒系を実現した系は初めてである。さらに、多様な有機カチオンの構造と触媒活性の相関についても引き続き検討を行い、カチオン中心の電子状態と基質の触媒へのアクセシビリティーの両方が触媒活性に極めて大きな影響を与えることがわかった。アミン系の有機触媒と電気化学を組み合わせた新しい触媒反応系の構築についても検討したが、きれいな反応系を構築するには至らず、その点に課題が残った。27年度が最終年度であるため、記入しない。レドックス(酸化・還元)に応答して機能や物性が変化する有機化合物が材料科学の観点から注目を集めている。最近では、レドックスにより触媒の機能(活性)をコントロールしようとする試みも行われるようになってきた。この方法が実現できれば、化学反応の反応速度を「触媒の量」により制御する新しい反応プロセスの制御法になりうる。一方、我々は、これまでに電気化学的な酸化・還元反応により創製した高活性な化学種を用いた新規有機反応の開発に取り組んできた。たとえば、ある種の化合物を低温で電気化学的に酸化すると炭素ー炭素結合が選択的に切断され、対応する有機ジカチオン(カチオンプール)を蓄えることに成功している。このような背景のもと、本年度は昨年度までに引き続いて、有機カチオン前駆体と有機カチオンを電気化学的な酸化・還元により相互変換することにより、レドックスに応答して触媒反応のスイッチオン・オフが可能な有機分子触媒反応系の実現をめざして研究を推進した。昨年度までに結果、向山アルドール反応において反応のスイッチオン・オフができることが可能となったが、有機カチオン前駆体と有機カチオンのレドックスによる相互変換が必ずしも可逆的ではないこともわかった。本年度は触媒活性があり、かつ、レドックス可逆性をもつ有機カチオン前駆体を新たに設計し、これを用いることにより、ほぼ可逆的に反応のスイッチオン・オフができるようになった。また、多様な有機カチオンの構造と触媒活性の相関についても検討を行い、触媒活性が発現するメカニズムに関して興味深い知見を得た。これまでに有機カチオン前駆体と有機カチオンを電気化学的な酸化・還元により相互変換することで、レドックスに応答して触媒反応のスイッチオン・オフが可能な有機分子触媒反応系の構築に成功しており、この点についてはほぼ目標を達成した。もう一つの研究ターゲットであるアミン系の有機触媒と電気化学を組み合わせた新しい触媒反応系の構築については、有用な知見はあるものの、その具現化には至っておらず、その点が課題である。レドックス応答性触媒については、適用可能な反応のバラエティーについて探索する。同時に、有機カチオンの構造と活性の相関をさらに精査することにより、より効率的で活性の高いレドックス応答性触媒についても引き続き探索を行う。

アミン系の有機触媒と電気化学を組み合わせた新しい触媒反応系の構築については還元系や酸化・還元を組み合わせた反応系についても検討を行い、その可能性を模索する計画である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
複合体構造解析によるＡＤＰリボシル化毒素の標的タンパク質認識機構の解明

ウェルシュ菌由来の二成分毒素Iota毒素(モノADPリボシル化酵素:Iaサブユニット)はアクチンを標的としてモノADPリボシルを起こし、Arg177を修飾する事でアクチンの重合を阻害し、細胞毒性を示すことが知られている。我々はその機能を理解するために毒素とヒト基質タンパクであるアクチンの複合体の結晶構造を非水解性の基質アナログβTADを挟んで、明らかにしている(Tsuge et al. PNAS 2008)。しかしながら、本来の基質であるNAD+が結合した状態またモノADPリボシル化の反応が進んだ反応後の構造はわかっていなかった。今回我々はアポIa-アクチンの複合体の大きな結晶を作成し、結晶を凍結させるべく使用した、エチレングリコールを含んだ母液がモノADPリボシル化反応を抑える事を見いだした。これを利用して結晶をソーキングし、反応の前と後に相当するNAD+-Ia-actinとIa-ADP-ribosylated (ADPR)-actinの複合体結晶構造を高い分解能で明らかにした(1.7および2.2オングストローム)。また、反応に重要なアミノ酸E378とE380の点変異体を作り、このNAD+-Ia(mutant)-actinでの結晶構造も明らかにした(Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Mar 12;110(11):4267-72.)。その反応は、まずNAD+からSn1反応により、ニコチンアミドが切れ、オキソカルベニウムカチオン中間体ができ、さらに第2の中間体を経て、アクチンのアルギニン177に近づき、ADPリボシル化の修飾反応が起きると考えられた。第一中間体では構造的緊張(strain)した状態であり、此れが緩和(alleviation)する事により反応が進むstrain-alleviation modelを提唱した。24年度が最終年度であるため、記入しない。多くの病原性細菌はモノADPリボシル化毒素(ADPRT)を持ち、ヒトの重要な蛋白質を標的にモノADPリボシル化することで,その機能を不全にする。これら修飾酵素と基質蛋白質の構造と機能は複合体構造解析なしには理解できない。我々はウェルシュ菌ADPリボシル化毒素Iaとアクチン複合体の結晶構造(βTAD-Ia-actin)を2008年に明らかにしている。この系で新たにNADやβTADを含まない、apo-Ia-actin複合体で結晶が得られ構造を明らかにした。またapo-Iaの結晶構造が得られた。既に我々が構造を得ているNADH-Ia,βTAD-Ia-actinと合わせて詳細に構造変化検討することにより、一連のADPリボシル化反応に伴う構造変化を明らかにした。機能に重要なEXE loop上のGlu378が2つのコンフォメーションをとる事、βTAD-Ia-actinでのみ1つのヘリックスが大きく動く事が明らかになってきた。ボツリヌス菌C3毒素は低分子量GタンパクであるRhoAのAsn41をADPリボシル化する。C3毒素とその標的のタンパクであるRhoAの複合体の結晶構造解析を目的として基質RhoAの大量発現を試みた。この結果、RhoAの安定化したF25Nの大量発現に成功し、c3毒素による活性化が見られた。HisタグおよびGSTタグでの発現し、精製をそれぞれ行い、複合体での安定する結晶化条件の探索を行っている。いくつかの条件で微結晶が得られている。今後より精密化して回折データを取れるように大きくする必要があり、さらに複合体結晶かどうかを見極めていく必要がある。サルモネラ菌SpvBのC末端(ADPRT)ドメインの発現に成功して、SpvB-アクチンの複合体結晶化を行っている。さらに複合体の結晶解析、および機能解析に必要なためアクチンの変異体の発現を酵母で進めている。

その反応は、まずNAD+からSn1反応により、ニコチンアミドが切れ、オキソカルベニウムカチオン中間体ができ、さらに第2の中間体を経て、アクチンのアルギニン177に近づき、ADPリボシル化の修飾反応が起きると考えられた。第一中間体では構造的緊張(strain)した状態であり、此れが緩和(alleviation)する事により反応が進むstrain-alleviation modelを提唱した。24年度が最終年度であるため、記入しない。ウェルシュ菌ADPリボシル化毒素Iaとアクチン複合体で一連のADPリボシル化反応に伴う構造変化を明らかにした。一方C3-RhoA複合体結晶はいくつかの条件で微結晶が得られているが、複合体かどうか未定である。C3-RhoA複合体結晶はいくつかの条件で微結晶が得られている。今後より結晶化条件を精密化して回折データを取れるように大きし、さらに複合体結晶かどうかを見極めていく必要がある。サルモネラ菌SpvB-アクチンの複合体結晶化を進める。さらに複合体の結晶解析、および機能解析に必要なためアクチンの変異体の発現を酵母で進める。
びまん性間質性肺炎及び慢性汎細気管支炎におけるレトロウィルスの関与

呼吸器疾患中、慢性汎細気管支炎及びびまん性間質性肺炎の臨床病態についてはほぼその全容が明らかにされつつある。しかしこれらの疾患の発症要因及び病因については未だ十分解明されていない。一方近年ATL病因ウィルスであるHTLVーI感染症の多様性が明らかにされるにつれ、本ウィルスキャリア中に上記疾患発症の報告が相次いで認められる。本研究はこれら呼吸器疾患へのHTLVーI関与を抗HTLVーI抗体検出による疫学、in vitro実験による免疫学的機序からの病態解明、HTLVーIプロウィルスDNA組み込みの多様性と病態との関連等を明らかにすることを目的として行われた。プロウィルスDNA組み込み様式の相違による細胞DNA合成への影響をtーRNA修飾塩基である1ーメチルアデノシン及びシュ-ドウリジンに対するモノクロ-ナル抗体(AMA,Apu)を用いて、HTLVーI感染樹立細胞(HuTー102)の同調培養の酵素免疫学的染色法を行い、tーRNA、rーRNAの転写、翻訳を指標に解析し、HUTー102ではコントロ-ルに比してAMA,ApuのRNAに対する染色が著明であることが確認できた。又正常抹消血リンパ球のPHA刺激でも著明なRNA染色がみられ、細胞増殖におけるDNA合成に付随した現象と思われた。ウェスタンブロット法による解析では慢性汎細気管支炎4例全例にp40バンドが他の基礎疾患に比べて高率に検出され、その中3例にリンパ球減少、異型リンパ球の出現を認めた。HTLVーI感染肺の線維化等の病態機序としては、本ウィルスのT4リンパ球以外の血管内皮細胞、線維芽細胞、肺細胞への親和性と、それら感染細胞間の免疫応答の関与が示唆された。更に^<131>Iーアルブミンの経動脈投与を行った際、気道からの漏出が慢性緑膿菌感染症合併例では極めて顕著であることを明らかにし、本疾患の病因究明と臨床的予防法の確立の重要性を強張した。A)臨床的研究:(1)各種呼吸器疾患者の腔HTLV-I抗体保有率は急性気管支炎48%(63例中3例)、慢性閉塞性肺疾患9.0%(67例中6例)、肺線維症100%(1例中1例)肺癌20%(15例中3例)であった。(2)EIA法による抗HTLV-I抗体をウェスタン・ブロット法で解析した結果、p40^xは65例中27例に認められ、ATLを除き、慢性汎細気管支炎(4例)、HAM(3例)に高率に認められた。p40^x陽性例に特徴的な免疫学的所見は、末梢血リンパ球数の減少、異型リンパ球及び骨髄球の出現、CD7とCDI_a1の増加であった。(3)慢性気管支、汎細気管支炎における感染様式解明の一法として、これら患者に^<13>I-アルブミンを静注し、喀疾中への移行率を経時的に追跡した結果、P.aeruginosa(殆んどがムコイド型菌)感染群で有意に高く、気道粘膜破壊が顕著であると共に、これら疾患群の中に細菌感染への免疫反応が異なる群が存在することが明らかにされた。B)基礎的研究:(1)ウェスタン・ブロット法による抗HTLV-I抗体検出の基礎検討として精製ウィルス粒子とMTー2細胞破砕を抗原とした場合の反応を比較した結果、p40^xへの反応は、細胞破砕にのみ認められ、p40^xが細胞由来タンパクであることが判明した。

(2)オ-RNA,及びγ-RNAの修飾塩基であるシュ-トウリジンおよび1-メチルアデノシンに対するモノクロ-ラル抗体で、HTLV-I感染樹立細胞のDNA合成と、オ-RNAの転写制御の関係をフロ-サイトメ-タ-と酵素免疫学的方法で解析を進めている。これらの実験用としてベイキング専用小型恒温装置と乾式ブロック恒温装置を購入使用している。HTLVーIキャリアの感染細胞の大部分は、HTLVーIプロウィルスDNA1分子をもつのみであり、すべての細胞に12分子のDNAが存在する細胞遺伝子や、細胞に多数の遺伝子が存在する他のウィルス感染細胞とは異なり,極めて高感度の検出法が要求されることがわかった。この解決法の一つとしてはHTLVーIが持続的ウィルス血症であり、ほぼ全例が抗HTLVーI抗体を有することから、血清中のみならず肺細胞洗浄液中の抗体を検出することが有用であり、抗体検査の中ではウェスタンブロット法が最も感度、特異度に優れ、又その抗体パタ-ンの多様性より病態解析が可能と思われた。もう一法としてキャリア体内のHTLVーI感染細胞はポリクロ-ナルであるが、HTLVーIプロウィルスの5′LTR,gag pXの各増巾領域を各々の部位の既知プライマ-を用い、HTLVーI感染樹立細胞株におけるHTLVーI遺伝子の検出を試みている。ATLに限らずHTLVーI感染症ではpXの発現がウェスタンブロット法による抗体解析でも注目されているが、今後オリゴプライマ-種類を更に増やし、この領域の詳細な解析をする必要がある。呼吸器疾患中、慢性汎細気管支炎及びびまん性間質性肺炎の臨床病態についてはほぼその全容が明らかにされつつある。しかしこれら疾患の発症要因及び病因については未だ十分解明されていない。一方近年ATL病因ウィルスであるHTLVー1感染症の多様性が明らかにされるにつれ、本ウィルスキャリア中に上記疾患発症の報告が相次いで認められる。本研究はこれら呼吸器疾患へのHTLVーI関与を抗HTLVーI抗体検出による疫学、in vitro実験による免疫学的機序からの病態解明、HTLVーIプロウィルスDNA組み込みの多様性と病態との関連等を明らかにすることを目的として行われた。プロウィルスDNA組み込み様式の相違による細胞DNA合成への影響をtーRNA修飾塩基である1ーメチルアデノシン及びシュ-ドウリジンに対するモノクロ-ナル抗体(AMA,Apu)を用いて、HTLVーI感染樹立細胞(Hutー102)の同調培養の酵素免疫学的染色法を行い、tーRNA、rーRNAの転写、翻訳を指標に解析し、HUTー102ではコントロ-ルに比してAMA,ApuのRNAに対する染色が著明であることが確認できた。又正常抹消血リンパ球のPHA刺激でも著明なRNA染色がみられ、細胞増殖におけるDNA合成に付随した現象と思われた。ウェスタンブロット法による解析では慢性汎細気管支炎4例全例にp40バンドが他の基礎疾患に比べて高率に検出され、その中3例にリンパ球減少、異型リンパ球の出現を認めた。HTLVーI感染肺の線維化等の病態機序としては、本ウィルスのT4リンパ球以外の血管内皮細胞、線維芽細胞、肺細胞への親和性と、それら感染細胞間の免疫応答の関与が示唆された。更に^<131>Iーアルブミンの経動脈投与を行った際、気道からの漏出が慢性緑膿菌感染症合併例では極めて顕著であることを明らかにし、本疾患の病因究明と臨床的予防法の確立の重要性を強張した。
離散原像問題の解析と応用

今年度は以下の研究を行った。(1)ニューラルネットワークについての原像問題に取り組み、学習した階層型ニューラルネットワークに対し、出力ベクトルから入力ベクトルを求める問題を混合整数線形問題(MILP)として定式化し、MILPソルバーを用いて入力ベクトルを計算する手法を開発した。この手法を実装し、Core i5 1.8GHz CPU上でCPLEXソルバーを用いた予備的な計算機実験を行った結果、入力層が200頂点、中間層(一層)が200頂点、出力層が1頂点の場合に2秒以内で計算結果を得ることができた。(2)ニューラルネットワークの応用面についても研究を行い、遺伝子発現データと他の情報を統合して解析するための2種類の手法を開発した。一つは遺伝子発現データとタンパク質相互作用ネットワークデータを統合して解析する手法であり、タンパク質相互作用ネットワークデータをグラフらプラシアンを用いて2次元点集合に変換し、遺伝子発現データを対応する点の強度とすることにより、各サンプルのデータを画像データとして扱えるようにし、それに対し深層学習による画像解析技法を適用することにより腫瘍細胞の分類を行う。もう一つは遺伝子発現データと遺伝子間の進化的距離を統合して解析する手法であり、進化的距離データに多次元尺度構成法を適用することにより各遺伝子を2次元点集合に変換し、前者と同様の手法を適用することにより、腫瘍細胞のサブタイプの分類を行う。いずれも公開データから取得した遺伝子発現データを用いた計算機実験により、その有用性を示した。(3)木構造に対する離散原像問題に取り組む事前研究として、無順序木の包含問題(Unordered Tree Inclusion)問題の計算量改善に取り組み、最大次数に関する指数時間依存性を改良することに成功した。当初の予定とは少し異なる進展をしているが、有用な研究成果が得られつつあり、順調に進展していると判断できる。特に階層型ニューラルネットワークに関して、短期間に実際に逆問題を厳密に解く手法が開発できたことは有用な成果であると考えている。与えられた特徴ベクトルからのグラフ推定問題、特に化学構造の推定問題についても研究は大きく進展しているが、アルゴリズムの複雑さのために、その実装や検証に時間を要している。また、少数の頂点に対する時系列データからの内部状態の推定については、内部状態の推定ではなく、状態の制御という方向で別の展開を示しているが、興味深い成果が得られつつある。よって、「おおむね順調に進展している」と判断できる。階層型ニューラルネットワークの逆問題に関しては、実際の化学構造データ・化学活性データを用いて、その有用性の評価や手法の改良を進めている。また、ニューラルネットワークの活性化関数としてReLU関数を用いた場合は厳密解を得ることができるが、シグモイド関数を用いた場合にはそれを線形区分関数で近似することが必要であるので、どのように近似するか試行錯誤が必要である。特徴ベクトルからのグラフ推定問題については実装や検証に時間を要していたが目途がたちつつあるので、成果をまとめる方向で研究を進めていく。少数の頂点に対する時系列データからの内部状態の推定については前述のように別の展開を示しつつあるが有用な結果が得られそうなので、その方向で研究を進展させる。

また、ニューラルネットワークの活性化関数としてReLU関数を用いた場合は厳密解を得ることができるが、シグモイド関数を用いた場合にはそれを線形区分関数で近似することが必要であるので、どのように近似するか試行錯誤が必要である。特徴ベクトルからのグラフ推定問題については実装や検証に時間を要していたが目途がたちつつあるので、成果をまとめる方向で研究を進めていく。少数の頂点に対する時系列データからの内部状態の推定については前述のように別の展開を示しつつあるが有用な結果が得られそうなので、その方向で研究を進展させる。
花崗岩類におけるき裂のフラクタル性と岩石組織の関係解明に関する研究

地熱エネルギー開発の際には,熱交換面として地下に水圧破砕による人工き裂を作成する。したがって、その抽熱性能を評価するためには、Channnel flowなどの水圧破砕き裂面内の熱水の流動特性ならびにそれによる熱移動を明らかにする必要がある。一方、地下岩盤中のき裂は巨視的に閉じていても微視的には間隙が生じており、この間隙の空間分布が熱水の流動特性さらにはき裂の透水性を支配している。地殻応力下の水圧破砕き裂の透水特性を明らかにするためには、まず、水圧破砕き裂面の形状,特に,間隙分布を明らかにする必要がある。その間隙分布の特性を明らかにするためにフラクタル幾何学に着目し、間隙分布のフラクタル性について研究を行ってきた。本研究では、粒径が異なり、かつ、構成鉱物の組成比の異なる数種類の花こう岩の水圧破砕による破面の三次元形状測定を行い、求められた間隙分布のパワースペクトルの平坦化波長に及ぼす岩石組織および構成鉱物の影響を解明することを目的とした。本年度は,6産地の花崗岩(稲田花崗岩,白馬花崗岩,吾妻花崗岩,磐梯花崗岩,花塚花崗岩,飯館花崗岩)を用いてき裂表面形状および初期間隙分布の測定を行い,そのフラクタル性と粒径との関係を求めた。得られた知見は以下のとうりである。1)き裂の表面形状はいずれもフラクタル的であり,そのフラクタル次元は上記の岩石試料にかかわらず1.4091.445とほぼ同じ値となっており,鉱物組成の差および鉱物粒径の影響はみられなかった。2)初期間隙分布はフラクタル的でなく,パワースペクトル密度関数が長波長側で直線関係から外れる波長(折れ曲がり波長)は,粒径の標準偏差と共に増加する傾向にあった。3)平均初期間隙および,その標準偏差はある程度のばらつきはあるものの粒径の標準偏差と共に増加傾向にあった。
走査型電気化学トンネル分光法による金属及び半導体/電解質溶液界面の電子物性

固体/溶液界面での電子構造を決定する事を目的に、本研究を行っている。本年度は昨年度開発に成功した電気化学トンネル分光装置を水平方向に走査可能とするとともに、リアルタイムでSTM像の測定を可能にし、走査型電気化学トンネル分光システムを実現した。ついで当装置をいくつかの系に適用した。半導体電極についてはトンネル電流の電極電位依存性を種々の試料について測定した結果、(i)順バイアス領域では表面キャリア濃度に比例したトンネル電流が流れる、(ii)フラットバンドより逆バイアス側ではトンネル電流は流れない、(iii)非常に逆バイアスにすると僅かながら逆方向のトンネル電流が流れる事を見出した。これらの結果をバンドモデルに基づいて半定量的に説明する事に成功した。金属電極については単結晶をそのまま試料とするためのセルの改造を行うとともに、測定中の雰囲気制御のための工夫をする事によって再現性の高い測定が可能となった。金や白金の単結晶についてトンネル電流の距離依存性を測定したところみかけのトンネル障壁高さ約0.6eVを得た。この値は真空中での値に比べるとかなり小さく、その原因について現在検討中である。
肺癌増殖における炎症反応の関与と新たなマーカー・治療法の開発

肺扁平上皮癌臨床検体におけるマイクロアレイ解析の結果から、正常肺組織と比較して有意に発現の低下を認めたいくつかのmicroRNA群を抽出した。そのうちのひとつであるmiR-1/133a clusterは膀胱癌、頭頸部癌等でも発現の低下が報告されており、本研究では肺扁平上皮癌においても腫瘍抑制効果があることを明らかにした。またその標的遺伝子の抑制が癌細胞の遊走及び浸潤抑制機能に深く関与していることを示唆する結果を得た。さらにmiR-206が肺癌における重要な遺伝子の阻害作用を有することを明らかにした。その腫瘍抑制機構の解明は将来的に新たな治療法の開発につながる可能性があると考えられた。本研究では、肺の気腫化や線維化の病態と密接に関連するサイトカインIL-13を中心とした免疫炎症反応が、肺癌の発生、転移・浸潤に関わっているのではないかという発想を証明することを目的としている。昨年度までの研究に引き続き、IL-13 KOマウス、IL-13経気道投与マウスから肺を採取し、RNAを抽出してマイクロアレイで各種microRNAの発現を解析した。また発現の変化がみられたmiRNAに関しては、realtime PCRで定量を行った。さらにマウス線維芽細胞(MEF)/マウス培養気道上皮細胞(TGMBE)/肺胞上皮細胞をそれぞれIL-13で刺激し、miRNAの発現を解析した。同様にヒト肺由来の線維芽細胞/気道上皮細胞/肺胞上皮細胞/血管内皮細胞を培養し、IL-13で刺激後のmiRNAを解析した。今年度はIL-13で処理したマウス/ヒト肺構築細胞の培養上清を濃縮後、癌細胞株に投与し、その癌増殖効果の確認に時間を費やしている。この過程では安定した結果が得られず、再検を繰り返している。また肺癌細胞株をIL-13 KOマウス、IL-13経気道投与マウス、IL-18高発現マウス(肺でIL-13が高発現することを確認済)、コントロールマウスの各々に投与し、腫瘍の増殖・転移への効果を検討した。再現性の確認が必要であるが、IL-13高発現マウスでは癌増殖効果が認められる可能性がある。腫瘍が増殖した肺は今後miRNAの発現を検討する予定である。本研究では、肺の気腫化や線維化の病態と密接に関連するサイトカインIL-13を中心とした免疫炎症反応が、肺癌の発生、転移・浸潤に関わっているのではないという発想を証明することを目的としている。IL-13KOマウス、IL-13経気道投与マウスから肺を採取し、RNAを抽出してマイクロアレイでmicroRNA発現を解析した(in vivo)。また発現の変化が見られたmicroRNAに関しては、realtimePCRで定量を行った。さらに“マウス"線維芽細胞(MEF)/マウス培養気道上皮細胞株(TGMBE) /肺胞上皮細胞株を、IL-13で刺激し、RNAを抽出後にマイクロアレイでmicroRNA発現を解析した(in vitro)。同様に、“ヒト"肺由来の線維芽細胞/気道上皮細胞/肺胞上皮細胞/血管内皮細胞を培養し、IL-13で刺激後、RNAを抽出しマイクロアレイでmicroRNA発現を解析した。そのうち発現の変化したmicroRNAに関し、realtime PCRで定量した。上記の結果から、定量的に発現の変化したmicroRNAを、miRandaおよびTargetScanアルゴリズムで、発現の変化したmicroRNAのターゲットを予測し、癌抑制性microRNAや発癌/癌増殖性microRNAの候補を検討している。そのうちのひとつであるmiR-1/133a clustarは膀胱癌、頭頸部癌などでも発現の低下が報告されており、本研究では肺扁平上皮癌においても腫瘍抑制効果があることを明らかにした。さらにmiR-206が肺癌における重要な遺伝子の阻害作用を有することも明らかにした。これらの腫瘍抑制機構の解明は将来的に新たな治療法の開発に繋がる可能性があると考えられた。医歯薬学当該年度で研究は終了予定であったが、IL-13 KOマウス、IL-13経気道投与マウス、IL-18肺高発現マウスなどの各種マウスの安定して準備ができず、研究の進行が遅れている。また昨年度からの癌増殖に影響すると思われるmiRNA候補の決定に難渋したことも遅延の原因である。また本研究は前ステップの実験の結果次第で次の工程が決定するため、初期段階の遅れがかなり影響している。

本年度は、IL-13で処理した肺構築細胞の培養上清を濃縮後、癌細胞株に投与し、その癌増殖効果を確認する予定であった。またSCID(severe combined immunodeficiency disease)マウス、IL-13 KOマウス、IL-13経気道投与マウス、IL-18の肺高発現マウス、IL-33経気道投与マウスを準備する予定であった。これらの過程まで進行しておらず、やや遅れていると評価する。現在、癌増殖に影響するmicroRNA候補の決定に難渋しており、遅延の原因と考える。遅延している研究を推進する。IL-13 KOマウス、IL-13経気道投与マウス、IL-18肺高発現マルスなどの実験動物の供給を安定させ、肺癌細胞の移植を繰り返し確認する。その上でmicroRNAの発現の変化を解析する予定であるが、これも繰り返しの解析が必要と考える。最終的にはIL-13の癌増殖に関与するmicroRNAを明らかにする。本研究の過程において、癌増殖に関与すると思われるmicroRNA候補の決定が肝要であり、必要に応じて再度の候補の検討が必要と考える。癌増殖に影響するmicroRNAの選定を行い、IL-18の肺高発現マウスやIL-33経気道投与マウスでは、上記特定のmiRNAの発現変化を解析する。さらにこれらのモデルマウスに高転移性肺癌細胞(NCI-H460-LNM35)を移植し、腫瘍の増殖/転移の変化を比較する。最終的にはIL-13による癌抑制性microRNAの発現制御のメカニズムを明らかにする。研究の進行の遅延により、実験動物や物品の購入が遅れたため。実験動物や検査キットの購入に用いる予定である。次年度はさらに研究を推進するため、実験動物の購入や抗体などの薬品の購入に研究費が必要である。さらに成果を学会等で発表するための旅費にも用いる予定である。
ゾル-ゲル法による動物及び昆虫産生蛋白質と水酸アパタイトとのハイブリット被覆

ゾルはカルシウムジエトキシド、亜リン酸トリエチル、エチレングリコール、脱水エタノール、水、ジエチレングリコールから作製したものに、ポリビニルピロリドン(PVP)の他、食用コラーゲンまたは絹微粉末を添加したものを用いた。〔PVP-水酸アパタイトハイブリット被覆〕皮膜の微小押し込み試験から、PVP未添加のゾルの場合は塑性変形率が84%、弾性変形率が13%であったのに対し、PVPを0.25gまで添加すると各々28%、66%となり皮膜が柔軟化すると同時に高弾性化した。同じ被覆を施したチタン基板の引張試験の結果、基板の伸びが33%に到って始めてゴムが弾けたような亀裂が観察され、それまでは皮膜も基板に追従して伸びることから、皮膜の優れた密着性が確認された。さらに、皮膜の細胞毒性試験からは、PVPの添加量に関わらず未被覆の純Ti板同程度の細胞活性、すなわち低い細胞毒性を示すことが判った。〔PVP-コラーゲン-水酸アパタイトハイプリット被覆〕被覆に先立ち紫外線照射による基板表面温度の照射時間依存性を調べた結果、基板の裏側から冷却した場合の基板温度は、14.4ksの照射においても310Kを超えなかったが、未冷却の場合は410K以上まで達することが確認された。また、ゾルの紫外線吸収スペクトルを測定したところ、コラーゲン粉末は184.9nmと253.7nmのいずれの波長の光もほとんど吸収せず、一方、PVPを添加したゾルやPVP未添加のゾルは各々の光を吸収することが判った。また、皮膜のFT-IRスペクトルからは、水酸アパタイトのPO4^<3->、OH^-、CO3^<2->の吸収に混じり、コラーゲン蛋白質のN-H変角振動による1550cm^<-1>付近の吸収とヘリックス構造またはランダンダム構造に起因した1647cm^<-1>付近の吸収が検出された。疑似体液への浸漬実験からは、コラーゲンが分散したハイプリット皮膜の場合、7日間の浸漬において微細な析出物が観察されたが、コラーゲン未添加のPVP-水酸アパタイトハイブリット皮膜や未被覆のチタンの場合は、この析出物は観察されなかった。〔PVP-絹フィブロイン-水酸アパタイトハイプリット被覆〕皮膜のFT-IRスペクトルから、絹フィブロイン蛋白質のβシート構造に起因した1632、1697cm^<-1>付近における吸収が確認された。また、皮膜表面のXRDにより結晶性に優れた絹に起因したピークが検出された。疑似体液への浸漬実験では、コラーゲン-水酸アパタイトハイプリット皮膜と同様に7日間の浸漬において水酸アパタイトの微細な析出物が観察されたが、3日以降の浸漬において絹の配向性に起因するものと推定される絹粒子同士を繋ぐ新たな析出物からなる網状組織が観察された。さらに、皮膜の細胞付着試験からは、絹繊維には劣るものの、比較的良好な細胞付着性を示すことが判った。

〔PVP-絹フィブロイン-水酸アパタイトハイプリット被覆〕皮膜のFT-IRスペクトルから、絹フィブロイン蛋白質のβシート構造に起因した1632、1697cm^<-1>付近における吸収が確認された。また、皮膜表面のXRDにより結晶性に優れた絹に起因したピークが検出された。疑似体液への浸漬実験では、コラーゲン-水酸アパタイトハイプリット皮膜と同様に7日間の浸漬において水酸アパタイトの微細な析出物が観察されたが、3日以降の浸漬において絹の配向性に起因するものと推定される絹粒子同士を繋ぐ新たな析出物からなる網状組織が観察された。さらに、皮膜の細胞付着試験からは、絹繊維には劣るものの、比較的良好な細胞付着性を示すことが判った。食用コラーゲン粉末または絹微粉末と水酸アパタイトが複合化した皮膜をゾルーゲル法によりチタン基板上に作製した。ゾルはカルシウムジエトキシドと亜リン酸トリエチルから作製したゾルに、ポリビニルピロリドン(PVP)、コラーゲン粉末、絹微粉末を添加したものを用いた。最初に、PVPのみを添加したゾルを用いた皮膜の微小押し込み試験から、PVP未添加のゾルの場合は塑性変形率が84%、弾性変形率が13%であったのに対し、PVPを0.25gまで添加すると各々28%、66%となり皮膜の高弾性化が確認された。また、皮膜の細胞毒性試験から、PVPの添加量に関わらず未被覆の純Ti板と同程度の細胞活性、すなわち低い細胞毒性を示すことが判った。次に、コラーゲン粉末を分散させたハイブリット皮膜のFT-IRスペクトルから、水酸アパタイトのPO_4^<3->、OH^-、CO_3^<2->の吸収に混じり、コラーゲン蛋白質のN-H変角振動による1550cm^<-1>付近の吸収とヘリックス構造またはランダンダム構造に起因した1647cm^<-1>付近の吸収が検出された。疑似体液への浸漬実験からは、コラーゲンが分散したハイブリット皮膜の場合、7日間の浸漬においてXRDにより水酸アパタイト(Ca_5(PO_4)_3(OH)と同定された微細な析出物が観察されたが、コラーゲン未添加の皮膜や未被覆のチタンの場合は、この析出物は観察されなかった。一方、絹を分散させたハイブリット皮膜の場合は、ATR法によるFT-IRスペクトルから、絹フィブロイン蛋白質のβシート構造に起因した1632、1697cm^<-1>付近における吸収が確認された。疑似体液への浸漬実験では、コラーゲンを分散させた皮膜と同様に7日間の浸漬において水酸アパタイトの微細な析出物が観察されたが、3日以降の浸漬において絹の配向性に起因するものと推定される絹粒子同士を繋ぐ新たな析出物からなる網状組織が観察された。細胞付着性に優れる絹フィブロイン蛋白質は、Ca^<2+>やHPO_4^<2->を供給できる水酸アパタイトが共存すればコラーゲン蛋白質と同様、骨様組織の結晶核となることが報告(1)されている。本研究では、医科歯科用インプラント材料の開発を指向した、絹微粉末と水酸アパタイトが複合化した皮膜をゾル-ゲル法によりチタン基板上に作製し、その骨様組織の形成について調査することを目的とした。ゾルはモル比でカルシウムジエトキシド:亜リン酸トリエチル:エチレングリコール:脱水エタノール:水:ジエチレングリコール=10:6:359:942:2.5:10の割合に調整した中性のゾル1mlに対し、ポリビニルピロリドンを00.25g、さらに絹微粉末(平均粒径:815μm)を00.268g添加したものを用いた。絹微粉末は農業生物資源研においてアルカリ処理の後、機械的粉砕法により結晶性を損なわずに微粉化したものを用いた。
巨大分子ネットワークに基づくナノスケール多端子確率共鳴デバイス

今年度は、(1)ナノトランスファープリンティング法でのナノギャップ電極の作製の継続、(2)シトクロムC3と呼ばれる酸化・還元準位を3つ含むタンパク質の電気伝導経路に関する考察を行った。(1)については、試料への電極の付着が困難であり、今後、何らかの対処法が必要で、今後の課題となった。(2)については、新しく考察結果が得られたので、以下に記述する。シトクロムC3、シトクロムC、マンガン12核錯体の電気伝導の温度依存性の結果を比較したところ、100K未満の温度領域では、電流-電圧特性の全ての結果は、低次元クーロンブロッケードで記述可能であることが分かった。これら3種類の物質は、ポテンシャルが異なるにも関わらず、実験結果から見積もられたチャージングエネルギーおよび活性化エネルギーは、ほぼ同程度であった。これらの結果から、電荷輸送経路は、分子間では無く、DNAと分子のイオンペアサイト間であることが示唆された。今年度は、マンガン12核錯体(Mn12)とDNAの複合体ネットワークをシリコン基板上に固定化後に、二端子のナノギャップ電極を取り付けてデバイスを作製し、熱雑音をエネルギー源とした確率共鳴実験を行った。1075 Kまでは、入力した方形波信号に対して出力信号が得られなかった。しかし、90300 Kの範囲では、出力信号が得られ、温度上昇に伴って出力信号の強度が大きくなることが分かった。入力信号と出力信号に関する相関係数と出力信号のSN比を見積もったところ、両値は、温度の増加に伴って上昇し、飽和する傾向があった。これらの結果は、熱雑音をエネルギー源とした確率共鳴現象を再現したことを示唆している。興味深い結果としては、熱雑音を用いた場合と4 Kで方形波とホワイトノイズを用いた場合の相関係数とSN比の変化の結果である。両確率共鳴実験の相関係数の変化の程度は、類似傾向である。しかし、SN比においては、熱雑音を利用した場合、ホワイトノイズを用いた場合よりも、SN比が約7倍も向上することが分かった。この結果から、熱雑音が効果的に作用したことを意味しており、超低消費電力デバイスの指針が得られた。また、上記の実験結果は、二端子電極の結果であるが、一定の方形波信号の入力に対して、加算器を用いずに独立に熱ノイズを加えているため、今後、多端子電極を利用した確率共鳴実験の実現性を明確に示すものと考えられる。今年度は、(1)ナノトランスファープリンティング法での電極作製の継続、(2)シトクロムC3と呼ばれる酸化・還元準位を3つ含むタンパク質を用いて素子を作製して、電気伝導の温度依存性を調べた。(1)については、シトクロムCとDNA試料への電極の付着が困難で、現在も継続して実験を行っている。(2)については、非常に興味深い結果が得られたので以下に記述する。100 k以下の温度領域で、閾値電圧を有する電流-電圧特性の結果が得られた。そして、この結果は、低次元クーロンブロッケードモデルで説明可能であった。ここまでは、シトクロムCと類似の結果であるが、再現性を調べたところ、シトクロムC3を用いた場合、電気伝導経路の数を示唆するゼータ値がサンプルに依存して変化することを見出した。また、ゼータ値は、シトクロムC3と相互作用させたDNAの種類にも依存して変化することが分かった。理由として、形態変化に基づく次元の変動やシトクロムC3がDNAと相互作用してシトクロムC3の酸化・還元準位に影響を及ぼしたためと考えられる。今後、検証を行う予定である。ナノトランスファープリンティング法での電極作製は現在も難航しているが、昨年度に作製した素子に対して、入力信号と独立に熱ノイズを加えて、確率共鳴の信号処理実験に既に成功したため。また、シトクロムC3と呼ばれる酸化・還元準位を3つ含むタンパク質を用いて電気伝導の温度依存性を調べて解析したところ、サンプルや相互作用させたDNAの種類に依存して、電気伝導の経路を示唆する値が変動することを新規に見出したため。大阪大学理学部化学科、松本研究室ホームページ、研究業績現在も難航しているナノトランスファープリンティング法での電極作製を継続する。また、電気伝導経路の数を示唆するゼータ値の変動理由を光電子分光法で検証する予定である。当初の研究計画では、ナノトランスファープリンティング法を用い、多端子電極作製に基づく確率共鳴実験を10Kで行う予定であったが、まず、二端子電極を用い、熱ノイズを利用して確率共鳴実験を実施した。

熱ノイズを加えて、確率共鳴現象の再現に分子系で初めて成功し、SN比も著しく向上することを見出した。理由は、主に以下の2点からなる。(1)今年度もUV-オゾンクリーナーを購入せず、研究室に備え付けのプラズマ処理装置を代替として使用したため。(2)研究の議論に対して必要な旅費を講演依頼者の方に負担して頂いたため。現在、難航しているナノトランスファープリンティング法での電極作製の継続と用いている分子のマンガン12核錯体とシトクロムc以外の分子での電流ー電圧特性に関する基礎研究を今後の研究の推進方策として考えている。シリコン基板、原子間力顕微鏡用のカンチレバー、タンパク質、ナノトランスファープリンティングで使用する純正モールドなどを購入予定である。理由は、主に以下の4点からなる。(1) UV-オゾンクリーナーの装置を購入する予定であったが、研究室に備え付けのプラズマ処理装置を代替として用いたため。(2)温度コントローラも購入予定であったが、コントローラーを使用しなくても研究がスムーズに進展したため。(3)、ノート型のパソコンを購入する予定であったが、デスクトップ型のパソコンを購入したため。(4)研究成果発表において、共同研究者や講演依頼者の方に旅費を負担して頂いたため。(5)科研費以外の研究費を2013年3月31日までに完全に使い切らないといけない制約があり、消耗品などをそちらの研究費で使用したため。UV-オゾンクリーナーの装置と解析用のノートパソコンは、今年度、購入予定である。
心筋で高い発現をする細胞外マトリックスTN-Xの心筋の発生・分化における役割

我々は主要組織適合性抗原遺伝子群(MHC)のクラスIII領域の構造解析を行っている際に、細胞外マトリックスタンパク質・テネイシン(テネイシンC:TN-C)と構造上の類似性の高いタンパク質(テネイシンX:TN-X)の遺伝子を見いだした。このTN-Xの心筋の発生・分化における役割を明かにすることを目的に、相同遺伝子組換えを利用した遺伝子の機能破壊(ジーン・ターゲティング)によりTN-X欠損マウスを構築することを行なっている。現在までに以下のことを完了した。1.ES細胞由来のゲノミック・ライブラリーより、既に得ているTN-XのcDNAをプロープとして、TN-X遺伝子の5'プロモタ-領域及び5'コーディング領域の約30kbのクローニングを行なった。次にNeo遺伝子(ポジティブ・セレクション用)とDT-A遺伝子(ネガティブ・セクション用)を用い、相同領域の異なった3種類のターゲティング・ペクターの構築を行なった。2.エレクトロポレーション法によりES細胞にターゲティングペクターの導入を行ない、サザーン・ハイブリダイゼーション法により、約250個のG418耐性細胞のうち、相同組換えを起こした1種類のES細胞を得た。次にこの相同組換えの起こったES細胞を用い、桑実胚とのサンドイッチによる凝集法により、キメラマウスの作成を行ない、今までのところ10ピキのキメラマウスを得ることができた。現在、得られたキメラマウスと選別用マーカーをもつマウスとの交配中であり、germline transmissionが起こりヘテロ接合体が得られ次第、ヘテロ接合体同士の交配によりホモ接合体を得る予定である。このホモマウスについて、発生の各段階の組織の形態異常を組織化学的に詳細に調べ、特に心筋に関しては、プライマリ-・カルチャーをおこない、細胞の形態及び接着能力の変化を解析することを計画している。
日本における劇場産業化政策の課題

本研究は、日本における劇場産業化政策の課題を検討することを第一の目的とする。それを踏まえた上で、文化・観光・産業等を一体として捉えた新たな政策の提言を行う。2020年東京オリンピック・パラリンピック競技大会の開催は、日本の文化力を世界に向けて発信する大きなチャンスであり、文化による新たな価値を創出して広く示していく好機でもある。それに加え、2020年以降も見据え、文化芸術の積極的な鑑賞、主体的な参加、創造に関わる劇場環境の整備も必要である。本研究では主に舞台芸術に着目し、国内外の関連事例及び先行研究の徹底的な調査・分析を通じて、劇場産業化政策の課題を検討する。
がん細胞の結合と脱離の機構

がん細胞の脱離機構を解明する研究の一環として以下のことを明らかにした。(1)肺がん細胞株PC4子ドヘリンを発現するにも関わらず、互いに接着できない。この細胞はカドヘリンに結合するタンパク質の一つα-カテニンを欠失しているので、これが原因であると考え、α-カテニンのcDNAを導入してみた。その結果、カドヘリンの機能が回復し細胞が集合すると同時に、上皮のシストが形成された。この発見は、α-カテニンの存在がカドヘリンの機能にとって必須であることを証明し、さらに、カドヘリンとα-カテニンの複合体が、上皮形成のために中心的な役割を果たすことを始めて示した。また、がん細胞が分散する要因の一つとして、α-カテニンの欠失、機能異常が考えられ得ることを示した。(2)HGFは細胞分散活性をもつことが知られている。HGFの作用の一つとして、カドヘリンの機能阻害を相定し調べてみた。その結果、HGFは、カドヘリンの機能は強くは阻害しないことが明らかになった。しかし、カドヘリンの機能を抗体により阻害した上でHGFを作用させると、細胞の分散度が著しく高まることが分かり、HGFの存在とカドヘリンの機能低下は、細胞の浸潤性を協調的に高めることが示された。(3)細胞の接着阻害の機構の一つとして、変異カドヘリンによるドミナント・ネガティブ効果の存在を明らかにした。すなわち、細胞外ドメインの大部分を除去したカドヘリンを上皮細胞に導入すると、細胞間接着が破壊された。この現象は、細胞間境界において変異カドヘリンが正常カドヘリンと置き変わることにより起きると説明された。
ヒト型マウス皮膚を用いた新規メラノーマモデルの開発とがん幹細胞の同定への応用

メラノーマは色素細胞系譜から発生する悪性腫瘍であるが、そのもととなる色素細胞の幹細胞を同定し、その維持において周囲の微小環境ニッチが色素幹細胞運命の決定に重要であることを示してきた(Nature 2002)。これまでのがん幹細胞研究では腫瘍から取り出したがん細胞やがん細胞株を免疫不全マウスに移植してがん幹細胞性を評価しているが、同種または異種の免疫不全マウスの皮下という、がん病巣内の環境や発生母地からも全く異なる環境へと人為的に移植されて評価している点で、環境依存性という大きなバイアスがかかっている。さらに、既知のメラノーマの動物モデルでは、腫瘍細胞は真皮において増殖し、実際のヒトでみられる表皮内での特徴的な広がりや腫瘍細胞の胞巣形成やメラノーマ細胞の浸潤は認めず、組織学的にはヒトのメラノーマとはほど遠い。そこで、ヒト型の皮膚をもつマウス(:K14-SCF tg)に変異型Rasを色素細胞特異的に発現するtransgeneを導入し、さらに、Ink4aおよびArfがん抑制遺伝子の欠損アレルの導入により、自然発症かつヒトのメラノーマに酷似する像が得られるのかどうか検討中である。Ink4aおよびArfがん抑制遺伝子の代わりにP53の欠損導入にて生後2-3ケ月頃より急速に増大するメラノーマの発生を確認している。また、色素細胞系譜のマーカーにて色素細胞の分布を示すことにも成功した。(本萌芽研究は、平成19年度の若手研究Sへと移行することになったため、約半年間にて中止となった。)メラノーマは色素細胞系譜から発生する悪性腫瘍であるが、そのもととなる色素細胞の幹細胞を同定し、その維持において周囲の微小環境ニッチが色素幹細胞運命の決定に重要であることを示してきた(Nature 2002)。)
「自由時間活動関連消費」に関する計量分析

本研究の目的は、自由時間活動を家計支出の側面からとらえた「自由時間活動関連消費」に関する計量分析を行い、その規定要因を明らかにすることである。従来、自由時間活動に関連する消費としては教養娯楽費のみを対象とすることが多かったが、本研究では実態をより詳細に把握するため、いわゆる「自由時間活動関連財・サービス」(『国民生活白書』に依拠)の各項目を対象とし、所得、価格の経済的要因とともに、近年の国民のライフスタイルの変化を示すと考えられるいくつかの社会的要因を取り入れた動学モデルを用いて分析を行った。計測結果及び考察は以下のとおりである。自由時間活動関連財・サービスの多くは所得弾力性が大きく、所得水準の上昇に伴って購入量が増加してきた。社会的要因では、自由時間の代理変数として、労働時間、休日日数等を用いて計測をおこなったが、正の効果があった項目は少なく、本計測結果からはこれまでの自由時間活動関連財・サービスの購入量の増加に単なる自由時間の増加が影響していたとはいいがたい。また、主婦の就業率は自由時間活動関連財において正の効果を示した。20歳代人口比率は多くの項目で有意でなかった。60歳以上人口比率は多くの項目では有意であった。従来、高齢者はあまり活動的でないと考えられてきたが、この結果から浮かび上がってくるのは積極的に活動する高齢者像である。これまでの自由時間活動関連財・サービスの購入量は、社会的要因の中では高齢化の進展に伴って増加してきたものが多いことが分かった。今後、高齢化がより進展して行くのは確実であり、これに伴い、自由時間活動関連財・サービスの購入量が一層増加していくことが予想される。
カトリック説教集に基づく18世紀ウィーン・ドイツ語の言語規範研究

本研究の目的は、統一ドイツ文章語成立の過程において相対的後進地域だった上部ドイツ語圏に注目し、その東部の中心地ウィーン市における出版物を調査して、言語模範システムの変化、システム動態化のメカニズム、またそれに付随する言語的諸現象を解明する点にあった。まず、調査の対象となる原資料については、17世紀から18世紀にかけて市内で出版されたカトリック説教集に的を絞り、計19点を入手した。これらは、オーストリア国立図書館の協力を得てマイクロフイルム化したものを、さらに日本において焼き付けたものである。内訳は、17世紀後半のもの6点、18世紀前半のもの6点、同後半のものが7点で、著者は計7人、出版社は計11社であるため、同一著者異なる出版社、同一出版社異なる著者の言語規範の揺れも調査することができた。次に、入手した資料コンピュータ処理するため、機械可読化を開始した。ただし、原資料が膨大な量にのぼるため(約9000頁分)、現時点での入力は予備調査に必要な量に限られている。言語範囲の分析は、書記素論・音韻論・形態論にかかるものについては、おおよその結果が得られている。17世紀の後半において見られた範囲の揺れは、18世紀の前半において多くの部分が解消し、その傾向は同後半において、幾分かの地域的特徴を保ちながらも最後の段階へといたることが、ほぼ明かとなった。なお、本研究は、機械的分析の難しい統語論・語彙論等の分野も含め、引き続き鋭意入力・分析・考察の作業を継続する予定である。現段階での研究結果は、年度末にハイデルベルク大で行われる日本学術振興会日独協力セミナーで発表する。