hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人体・食品中に高頻度高濃度で検出される恒常性攪乱物質が有する経世代毒性影響の解明

具体的には、免疫実験で汎用される雌のBALB/C(6週齢)を用いて、賦活化剤を用いないで、TCDDのみを0500ng/kgの6段階の濃度で投与した結果、3週目以降から5ng/kg以上の投与群で糞中にIgAが、一方、血中にIgGの顕著な抗原(OVA)特異的な抗体産生が観察されるとともに追加免疫効果が認められた。食品等から人体に微量に摂取された、環境汚染物質によるヒトの内分泌や免疫系等の高次機能への毒性影響に関して未だ不明な点が多い。本研究では、食事試料中の高濃度汚染物質及び高毒性物質としての、PFOS及びTCDDをマウスに投与した時の性ホルモン系への攪乱影響について評価を行った。その結果、PFOSやTCDDが有する性ホルモン攪乱作用は、CholesterolからProgestinを経由するAndrogenやEstrogenへの生合成経路において、両化合物の阻害作用点は、その合成系の上流に位置するProgestinよりも下流のAndrogen合成系側に存在する可能性が推察された。予想以上に、性ホルモンの高感度測定が確立したことより、マウスの微量の血液モニタリングが可能となったため、同時に採取してあるサンプルを用いて、他の生化学パラメーターを測定する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境学研究最終年度である平成27年度は、本研究課題の完全遂行を目指して、研究グループ内で過去2年間の計画の進捗状況を十分に精査、協議を行い、必要な修正を加えながら、精力的に研究を推進する。最終年度も同様に、検討対象物質の次世代健康影響試験を行う。また、過去2年間の検査結果において、顕著な恒常性攪乱(測定値の増加や現象及び異常現象)が観察された化合物を2種ずつ混合し、同様にマウスに自然摂取させて、種々の検討実施する。そして最終的に、人体・食品中に高頻度高濃度で検出される恒常性攪乱物質の健康影響評価の総括を行う。性ホルモンの定量系の確立は順調にいっているものの、甲状腺ホルモンの確立は若干遅れている。その理由は、当研究室現有のGC/MSが、昨年度後半にコンピュータ基盤が壊れ、その部品の発注や修理等にかなり時間が費やされてしまい、甲状腺ホルモンの検討する時間がなかったためである。しかし、現在では、その問題も解決され、今後の研究課題の進捗状況に大きな懸念はない。一方、動物実験の方は、経世代影響試験の際に、授乳期の雌マウスが気が荒れて、しばしば仔マウスを食べてしまうトラブル(被検物質によって現象が異なるが?)が観察されたので、その対策を賦しつつ、研究遂行を行っていく予定である。その他については問題なく進んでいる。平成26年度は、上記した研究実績の概要に記載した通り、動物実験の結果、興味深い現象が観察された環境汚染物質の再現性の確認、並びに、新たに数種類の臭素系難燃剤を被検物質として、動物実験に供する予定にしている。ただし、上記の達成度の項において、授乳期の雌マウス対策として、大きなゲージに変更したり、ケージの清掃頻度を少なくする等の改善を試みながら、実験を遂行する。また、本年度は、甲状腺ホルモンの定量システムを完成させ、前年度の動物実験でサンプリングし、冷凍保存してある試料を、早急に定量を行う。更に、平成27年度に計画している検討の予試験として、保存している臍帯の一部を用いて、それに蓄積している環境汚染物質の定量を試みる予定である。
ウイルス・マイクロＲＮＡによる宿主細胞の自然免疫反応への対抗機構の解明

本研究ではSV40ウイルスのマイクロRNAであるmiR-S1のウイルスDNAの複製や免疫応答における役割について調べた。SV40がコードするmiR-S1-3pとmiR-S1-5pのうち安定した発現や機能を有するのはmiR-S1-3pであるが、このmiR-S1-3pはシード配列を介した作用より全長にわたる相補的配列を介した抑制作用が強くsiRNA様に働く特徴をもつ。SV40ゲノムベクターを導入した細胞内でのウイルスDNA複製や炎症性サイトカインの発現を解析した結果、miR-S1-3pは標的であるT抗原の発現を抑制することで間接的にDNA複製や炎症性サイトカイン発現を調節することが明らかになった。SV40ゲノムにはマイクロRNAのmiR-S1-5pとその相補鎖に相当するmiR-S1-3pがコードされているが、HEK293細胞へのSV40ゲノムのトランスフェクションによりいずれのmiR-S1の発現もqPCRにより確かめられた。miR-S1-3pの発現量はトランスフェクション後から増加し、96時間後には12時間後の発現量の約100倍に増加するのに対し、miR-S1-5pの発現量はトランスフェクション後時間経過による有意な変化は認められなかった。つぎにmiR-S1-5pとmiR-S1-3pのマイクロRNAがタンパク質の発現抑制効果を実際にもつか否か、さらにどの配列が抑制効果において重要なのかをルシフェラーゼ・レポーターアッセイを用いて検討した。その結果、miR-S1-3pの相補配列をもつレポーターの活性は約20%までに減少するのに対し、miR-S1-5pの相補配列をもつレポーターは約90%まで減少するにすぎなかった。したがって、miR-S1-3pの方がより有効な抑制効果をもつと考えられた。さらに、miR-S1-3pのどの配列が抑制効果に重要であるかを調べたところ、5'端のGCCTGTTTCAの配列が必要であった。このことはマイクロRNAがその5'端2bp-8bpにシード配列をもち抑制に重要であることに一致する。したがって、miR-S1-3pのシード配列はCCTGTTTであると予想される。以上の結果から、細胞内に感染したSV40は時間経過とともにmiR-S1-3pを発現を増加させ、miR-S1-3pのシード配列であるCCTGTTTを通して細胞内タンパク質の発現を抑制する可能性がある。この結果から、このシード配列の相補配列AAACAGGをもつタンパク質がmiR-S1-3pの標的タンパク質候補として絞ることができたという点で非常に重要な結果が得られたと言える。宿主細胞の自然免疫応答に対するSV40ウイルスのマイクロRNAーS1の役割について明らかにすることが本申請研究の目的であるが、今年度は少し視点を変えて、マイクロRNA-S1は宿主細胞に自然免疫応答を起こさせないあるいは応答反応を減少させる役割を果たしているという観点から研究を行った。具体的には、宿主細胞に自然免疫応答反応を誘導するであろうSV40ウイルスタンパク質のT抗原やVP1の産生をマイクロRNA-S1が抑制するか否かについて解析をおこなった。その結果、マイクロRNA-S1はT抗原の産生は抑制するが、VP1産生は抑制しないということが明らかになった。T抗原はVP1のプロモーター制御領域に結合しVP1の転写を促進することが知られているが、マイクロRNA-S1によって減少したT抗原をもつ細胞のVP1発現とマイクロRNA-S1をもたず前者より多いT抗原をもつ細胞のVP1発現とタンパク質レベルにおいて比較したところ有意な差は認められなかった。成果の意義や重要性として2つの点があげられる。一つは、SV40ウイルスはマイクロRNAーS1を介してT抗原の発現を自己制御して宿主細胞の免疫応答を抑えているのではないかということ。もう一つは、臨床的により重要な意義をもつと考える。SV40のT抗原は細胞を癌化する癌化因子と考えられているが、今年度の成果として外から導入したマイクロRNAーS1がT抗原の発現を著しく抑制することを明らかにした。この結果はSV40ウイルスによる癌に対してマイクロRNAーS1が治療薬として使える可能性を示唆するものである。さらにこれは他のマイクロRNAをもつDNAウイルスによる癌化に対しても応用できると考える。たとえば、EBVウイルスによるバーキットリンパ腫の治療としてEBVウイルスのマイクロRNAを使うことなどがあげられる。SV40がもつマイクロRNAであるmiR-S1の役割として当初感染細胞の自然免疫反応に対する抵抗性の作用を想定しmiR-S1によるサイトカインの発現制御について昨年度途中まで検討した。しかしながらサイトカイン発現制御に対するmiR-S1の直接作用は予想以上に小さく実際的でないことが明らかになったため、今年度はmiR-S1がウイルスのDNA複製を制御することで間接的にTLR9などを介した自然免疫の応答性を低下させているという観点に切り替えた。そこでまずmiR-S1のSV40のDNA複製における役割を検討した。miR-S1をもつSV40ベクターとmiR-S1発現が欠損する変異SV40ベクターをHEK293細胞にトランスフェクションし、それぞれのSV40のDNA複製についてqPCRにより検討した結果、miR-S1欠損のSV40においてDNA複製の有意な増加が認められた。このDNA複製の増加は、miR-S1欠損によるT抗原の増加を伴っていた。そこで、T抗原の発現量とDNA複製との関係を調べたところ、十数倍程度までのT抗原の増加はDNA複製の増加となるが、T抗原の数十倍の過剰発現は逆にDNA複製を阻害することが明らかになった。

逆にSV40ベクターとmiR-S1をHEK293細胞で共発現させると、T抗原の発現量は著しく低下しそれに伴いDNA複製も著しく低下することが明らかになった。以上のことから、miR-S1がT抗原の発現を抑えることでDNA複製を抑制し、ウイルスDNAに特徴的な非CpGメチル化CpGDNAを減らし、この特徴的ウイルスDNAを感知するTLR9の監視を免れていることが考えられた。これにより、SV40ウイルスの潜伏性も保障されているのかもしれない。当初の計画ではmiR-S1の宿主細胞の自然免疫に対する直接作用を縦断爆撃的に検討していたために時間がかかった。さらに、直接作用が少ないあるいはないとして見切りをつけるまでが遅かったことと、miR-S1と自然免疫との関連性に関する新たな着眼点を見出すことや、焦点を絞り込むのにも時間がかかったので遅れてしまった。最終年度に、本研究の目的であるSV40マイクロRNA・miR-S1が宿主細胞の自然免疫応答に与える影響についての知見を得ることができた。野生型SV40ウイルスベクターとmiR-S1発現が欠如するSV40ウイルスベクターをHEK293細胞にトランスフェクションし、炎症性サイトカインであるIL8,IL17F,TNFαの発現をqPCRにより半定量化し、それぞれのベクターがサイトカイン発現に与える影響を調べた。その結果、野生型SV40ウイルスベクターの発現細胞よりもmiR-S1発現欠損のSV40ウイルスベクター発現細胞においてTNFαとIL17Fのサイトカインの発現が有意に高くなった。この原因として、miR-S1発現によるサイトカイン発現の抑制あるいはT抗原の発現がサイトカインの発現の増加を促していることが考えられた。そこで、miR-S1発現ベクターをトランスフェクションすることで前者の可能性について検討した結果、miR-S1発現によりIL17Fの発現は増加し、IL8やTNFαの発現に変わりはなかった。次に、後者の可能性についてsmall T抗原あるいはlarge T抗原発現ベクターをトランスフェクションし同様にサイトカインの発現について検討した。その結果、smallならびにlargeT抗原発現によりTNFαやIL17Fの発現は有意に増加した。さらにT抗原の発現量とそれぞれのサイトカイン発現量との相関を調べるために、トランスフェクションするT抗原発現ベクターの量を変えることでサイトカイン発現量を検討した。その結果、TNFαやIL17Fの発現量はT抗原の発現量増加とともに上昇した。以上の結果から、SV40マイクロRNA・miR-S1は、直接的に宿主細胞のサイトカイン発現を抑制するのではなく、T抗原の発現を抑制することで間接的に宿主細胞のサイトカイン発現を抑制していることが明らかになった。本研究ではSV40ウイルスのマイクロRNAであるmiR-S1のウイルスDNAの複製や免疫応答における役割について調べた。
1-ナフチルメチルアミン塩の形成する有機層構造を用いた分子計算機

我々は、1-ナフチルメチルアミン(NaMe)が固い構造モチーフに基づく層構造を形成することや、この構造モチーフを鋳型として用いることにより多成分からなる有機固溶体の形成について報告した。また、類似の構造モチーフを形成する4-ベンジルアミン塩の結晶において、分子構造から階層的に結晶構造を理解することにより、超分子キラリティーに対する新たな概念を示した。本年度は、硬い構造モチーフによって得られた有機固溶体を用いて、その構造的特徴から分子構造をインプットとし、得られるXRDの層間距離(d値)をアウトプットとして得る平均化演算について研究を行った。・等モル固溶体による平均化演算昨年度の研究から、NaMe・脂肪酸塩が形成する固溶体の形成範囲が明らかになっているため、固溶体を形成する鎖長差が6以下の物について、得られた固溶体のd値をCNへ変換し、脂肪酸の炭素数から予想される平均値と比較した。その結果、CNの値は平均値とほぼ一致していた。例えばC4s(ブタン酸塩)とC8s(オクタン酸塩)の固溶体ではCN=6.0±0.2となり、C10s(デカン酸塩)とC14s(ミリスチン酸塩)の固溶体ではCN=12.0±0.5となる。また、多成分からなる固溶体からも同様の結果を得ることができた。つまりNaMe塩の形成する固溶体は、複数の自然数を平均化する演算子となることが示された。・混合比率の変化による加重平均化演算NaMe塩の固溶体は、無機の合金と同様にベガード則に従う。これはモル分率に関する関数として、加重平均のための演算子となる可能性を示している。C6s(ヘキサン酸)とC8s(オクタン酸)との固溶体について、脂肪酸の混合比率を連続的に変化させた固溶体のd値をCNに変換し、モル分率に対してプロットしたところ良い直線関係を示した(r^2=0.985)。混合した脂肪酸の炭素数とモル分率から計算される加重平均値と良い一致を示した。これらの結果から、NaMe塩の固溶体は、混合するモル分率に関する関数として、加重平均の演算子となることも示された。本研究の目的は、有機分子の自己組織化を利用して、分子を用いた演算システムを構築することである。本研究における系では、1-ナフチルメチルアミン塩の形成する硬い構造モチーフをテンプレートとして用いることによって、広範囲の有機分子に対して多成分有機固溶体の形成が可能である。この固溶体の分子パッキングからアウトプット情報を得ることにより分子を用いた演算が行えると考えた。初年度の目的としては、有機固溶体の分子パッキング様式を決定することと、コンビナトリアル的手法を用いることによって、固溶体の形成範囲を明らかにすることである。本年度の成果を以下に列挙する。1.1-ナフチルメチルアミンと様々な長さの異なる脂肪酸を用いて、固溶体の形成範囲を系統的にスクリーニングした。本研究は有機固溶体の形成に有機塩を用いている。それにより、煩雑な有機合成を伴わず、ハイスループットなスクリーニングを行うことができた。この手法に従い大量の有機塩を作成した。2.作成した有機塩を様々な有機溶媒を用い、結晶化を行った。得られた結晶を、赤外吸収分光法、熱重量分析法、粉末X線回折法、単結晶X線回折法などにより調べた。これらの測定の結果より、有機固溶体の構造を決定できた。この構造は、相補的な分子対を層間にランダムに配列させた構造であることを見出した。3.系統的な調査の結果、有機固溶体の形成範囲を明らかにした。この結果、脂肪酸の長さの違いが固溶体形成に大きく影響していることを見出した。4.混合する脂肪酸の比率を変化させることによって、置換型合金のように連続固溶体を形成することを明らかにした。・混合比率の変化による加重平均化演算

NaMe塩の固溶体は、無機の合金と同様にベガード則に従う。これはモル分率に関する関数として、加重平均のための演算子となる可能性を示している。C6s(ヘキサン酸)とC8s(オクタン酸)との固溶体について、脂肪酸の混合比率を連続的に変化させた固溶体のd値をCNに変換し、モル分率に対してプロットしたところ良い直線関係を示した(r^2=0.985)。混合した脂肪酸の炭素数とモル分率から計算される加重平均値と良い一致を示した。これらの結果から、NaMe塩の固溶体は、混合するモル分率に関する関数として、加重平均の演算子となることも示された。
フォトニック結晶型フィルタアレイと圧縮センシングの融合による分光偏光イメージング

本研究では,フォトニック結晶と圧縮センシングの融合により,対象物の分光画像と偏光画像を同時にワンショットで取得できる撮像系の実現を目指す.提案法では,フォトニック結晶を用いたフィルタアレイを従来のモノクロCCDに搭載することでグレイスケール画像をワンショットで撮影し,その画像からL1ノルム最小化による復元問題を解くことで,様々な波長情報と偏光情報を復元する.本研究期間では,フィルタ感度と復元手法の双方を圧縮センシングに基づき新たに開発し,計算機上でワンショット撮影画像から無偏光分光画像,直線偏光強度画像,RGB画像を復元可能であることを示すとともに,16バンド4偏光角度を想定した上で,それらの復元誤差を5%以内に収めることを目標とする.本年度は,分光偏光画像の撮影およびフィルタアレイの感度設計を実施した.当初はハイパースペクトルカメラの購入を予定していたが,研究協力者からの機材提供により無償で撮影を実施することが可能となり,当初の予定よりも精密な121バンド4偏光の分光偏光画像を撮影することができた.また,フィルタアレイの感度設計においては,シミュレーションによる感度設計およびCADデータの作成が完了し,さらに予定されていなかったデバイス試作のための検討を進めることができ,当初の予定以上の成果が得られた.本年度の成果はOptics Expressに採択され,さらに当論文はEditors' Pick(採択論文のうち上位3%程度の注目論文)に選ばれた.加えて,分光偏光イメージングに関する招待講演を複数件実施した.分光偏光画像の撮影,および分光偏光フィルタアレイのための感度設計を,当初の予定よりも早く実施することができた.また,当該成果に関する招待講演依頼が多く,高い注目度を得ることができた.今後は引き続きフィルタアレイの感度設計を進め,実機における感度制約を明確化する.特に初年度は研究協力者による機器提供が効果的に行われたため,予定されていた物品購入費用の一部をデバイス試作に補填することが可能となり,実機における感度検証を行えるようになった.よって,次年度では実デバイスを試作した上で感度設計および評価を進める予定である.L1ノルム最小化を用いた画像復元に関しては,当初の予定通り次年度以降に検討する予定である.本研究では,フォトニック結晶と圧縮センシングの融合により,対象物の分光画像と偏光画像を同時にワンショットで取得できる撮像系の実現を目指す.提案法では,フォトニック結晶を用いたフィルタアレイを従来のモノクロCCDに搭載することでグレイスケール画像をワンショットで撮影し,その画像からL1ノルム最小化による復元問題を解くことで,様々な波長情報と偏光情報を復元する.本研究期間では,フィルタ感度と復元手法の双方を圧縮センシングに基づき新たに開発し,計算機上でワンショット撮影画像から無偏光分光画像,直線偏光強度画像,RGB画像を復元可能であることを示すとともに,16バンド4偏光角度を想定した上で,それらの復元誤差を5%以内に収めることを目標とする.本年度は,分光偏光画像の撮影およびフィルタアレイの感度設計を実施した.当初はハイパースペクトルカメラの購入を予定していたが,研究協力者からの機材提供により無償で撮影を実施することが可能となり,当初の予定よりも精密な121バンド4偏光の分光偏光画像を撮影することができた.また,フィルタアレイの感度設計においては,シミュレーションによる感度設計およびCADデータの作成が完了し,さらに予定されていなかったデバイス試作のための検討を進めることができ,当初の予定以上の成果が得られた.本年度の成果はOptics Expressに採択され,さらに当論文はEditors' Pick(採択論文のうち上位3%程度の注目論文)に選ばれた.加えて,分光偏光イメージングに関する招待講演を複数件実施した.分光偏光画像の撮影,および分光偏光フィルタアレイのための感度設計を,当初の予定よりも早く実施することができた.また,当該成果に関する招待講演依頼が多く,高い注目度を得ることができた.今後は引き続きフィルタアレイの感度設計を進め,実機における感度制約を明確化する.特に初年度は研究協力者による機器提供が効果的に行われたため,予定されていた物品購入費用の一部をデバイス試作に補填することが可能となり,実機における感度検証を行えるようになった.よって,次年度では実デバイスを試作した上で感度設計および評価を進める予定である.L1ノルム最小化を用いた画像復元に関しては,当初の予定通り次年度以降に検討する予定である.初年度にハイパースペクトルカメラの購入を予定していたが,研究協力者から共用機材提供の申し出があり,カメラの購入費用および撮影実験に必要な費用に余剰が発生した.本余剰金は,次年度のフィルタアレイ設計を速やかに遂行するために,フィルタアレイのデバイス試作に使用する予定である.当初の予定では,本年度および次年度のフィルタアレイ感度設計はシミュレーション上での検証を予定していた.しかし余剰金でデバイスの試作および評価を行えるため,実機上での制約を加味した感度設計を行えることから,当初の予定よりもさらに多くの成果が期待できる.
ヘルパーエピトープを含むマルチエピトープアプローチによる新規癌ワクチン治療の開発

EV法による免疫後のCTL反応を詳細に検討するために、モデル抗原としてOVA蛋白由来のKb拘束性エピトープであるSIINFEKLをコードする遺云子を合成した後、これを組み込んだプラスミドを作製した。プラスミドは哺乳動物由来の細胞で発現し得るpcDNA3(Invitrogen社)を用いた。ワクチンは以下の方法で行った。まず、プラスミド200μgを全身麻酔下のマウス(C57BL/6)両大腿四頭筋内に半分づつ注射する。その後同注射部位にin vivoエレクトロポレーションを行う(BTX社ECM830)。2-Needle Array Elect rodeを注射部位をはさんで挿入して、100V,50msec,6pulsesの設定で通電を行う(一度re-poleを行い計2回通電)。免疫回数を1回と2回で比較する。免疫後7日、14日、21日の3タイムポイントでマウスを儀死させ、所属リンパ節と脾臓を採取する。CD8+T細胞中のCTL細胞数をKb/SIINFEKLテトラマー(PE conjugated)(Coulter社製)で検出する。テトラマーによる染色は同時に抗ClassII/FITC抗体、抗CD8/PerCP抗体を用いて行い、FACSCaliburで解析する。テトラマーのみの評価では実際の殺細胞効果の検討を行うことができないので、各タイムポイントにおける機能面の解析をin vivo cytotoxic assay法で行う。同アッセイの方法は、同系マウス(CD90.1発現,BL6PLマウス)から採取した同種脾細胞を2群にわけ、一方に高濃度(50mM)CFSE染色を、他方に低濃度(5mM)CFSE染色を施した後、高濃度染色群のみペプチドパルスを行っておく。そして2群の細胞数を同数づつ混ぜ合わせたものを尾静脈から経静脈投与し、48時間後に回収した脾臓から、細胞浮游液を調整して、その中に存在する両群の細胞数の比を取って、殺細胞効果を検討する。免疫されたマウスでは誘導されるCTLによって、高濃度群(ペプチドパルス群)の細胞が殺傷される事により、相対的に低濃度群の細胞が増加する。結果としては、モデル抗原であるOVA特異的な免疫反応を確認する事ができた。In vivo cytotoxic assayではコントロール群と比較して優位な殺細胞効果を確認する事ができた。次のステップとしては以下の実験を順次行って行く予定である。OVAに由来するMHCクラスII拘束性ペプチドであるOVA_<323-339>(ISQAVHAAHHAEINEAGR)をコードするプラスミドを同様に作製してマウスを免疫し、ヘルパーT細胞の活性を測定する。測定には免疫マウスのCD4T細胞をエフェクター細胞として、OVAタンパクもしくはOVA32_<323-339>ペプチドでパルスした脾細胞をターゲット細胞とした細胞増殖活性を測定して評価する。OVAに由来するMHCクラスII拘束性ペプチドであるOVA_<323-339

>(ISQAVHAAHHAEINEAGR)をコードするプラスミドを同様に作製してマウスを免疫し、ヘルパーT細胞の活性を測定する。測定には免疫マウスのCD4T細胞をエフェクター細胞として、OVAタンパクもしくはOVA32_<323-339>ペプチドでパルスした脾細胞をターゲット細胞とした細胞増殖活性を測定して評価する。
ヒトおよび動物細胞内増幅遺伝子の分離とその解析

目的)ある種の癌細胞、癌細胞、体細胞等に薬剤耐性を導入した際見られることのある特定DNAの選択的部分的増幅の細胞遺伝学的、生化学的、分子生物学的解析を行うものである。方法)癌細胞の培養系、動物移植系、薬剤耐性培養細胞系等を用い、染色体観察、DNAプロ-ブのinsituハイブリド法、クロマチン構造の解析、DNAの制限酵素切断、サウザンブロットへのプローブハイブリド形成を用いた。結果)新しく樹立したヒト癌細胞培養系に銀による核小体形成部位の染色により特異な染色性を示し核小体形成部位の増幅を示唆する2例を見出した。薬剤耐性系では多数のDMsを有する系においてもDMsは染色体とは獨立して自由に行動するものではなく、動原体を有しなくとも染色体に密接に関連して娘細胞核に移行することを見出した(宇多小路)。【10^(-6)】Mメソトレキセート耐性細胞(【MTX^R】-CHL)ではDMsが平均90ヶ存在し、葉酸脱水素酵素DHFR遺伝子が130コピー存在するここと、この細胞の親株(感受性細胞、【MTX^S】-CHL)にも約10コピー存在すること、これらの増幅遺伝子は耐性株においても感受性株と同様のクロマチン構造を有していること、メチル化修飾の状態も両細胞株の間に大きな変化はないことが認められた(水野)。神経芽細胞腫(NB)については、ヌードマウス移植株9例、培養株7例、これらを経ない直接の臨床例24例についてDNAのサウザンブロット・ハイブリド法によう解析、一部には染色体in situハイブリド法による解析を行い、移植系では8例に、培養系では5例に臨床例では7例にN-mycの増幅を認めた。染色体にHSR,DMsを認めない1例にもN-mycの増幅を認め、またHSR,DMsを有し、これらにN-mycの増幅が見られるのと同時にこれら以外の部位にも増幅したN-mycが存在している例も見出された(神田)。
極低温量子固体中でおこるトンネル反応の分光学的研究

本研究の目的は、固体パラ水素をマトリックスとするマトリックス分離法を用いると、気相と同程度あるいはそれ以上の分解能で溶質分子の振動および回転分光が可能であるという固体水素の特性を生かし、化学的に活性な状態を持つ分子を固体パラ水素内に生成し、その分子とまわりの水素分子との極低温におけるX+H_2→XH+Hの型の反応素過程のダイナミックスを高分解能レーザー分光法を用いて追跡することにより、反応に寄与するトンネル現象などの量子効果の寄与を分光学的に研究することにある。本年度は、1)メチルラジカルと水素分子との反応および、2)エチルラジカルの関与する反応を主として研究した。固体水素中に捕捉したヨウ化メチルの光分解により生成するメチルラジカルと水素分子との反応を赤外分光法により追跡し、メチルラジカルは基底状態では水素分子と反応しないが、重水素化したメチルラジカルでは純粋なトンネル反応によって基底状態でも水素分子と反応してメタンを生成することを明らかにし、そのトンネル反応の速度を決定した。この反応速度には媒質の量子性が影響していると考えられることから、現在さらに反応速度の温度依存性の観測を試みており、その解析から媒質の量子性がトンネル反応に及ぼす影響を明らかにしたいと考えている。一方、エチルラジカルの関与する反応では、まずエチレンが水素原子と反応してラジカルになるプロセスが光のない状態で進行するが、一方でラジカルがさらに水素原子と反応してエタンになる過程は非常に遅く観測できないことを明らかにした。これらの反応は星間における分子進化の過程で重要な役割を果たすと考えられていることから、これら一連の反応の動力学解析を現在進めているところである。
脂肪蓄積による筋と骨のネットワーク破綻メカニズムの解明

超高齢化社会を迎えた本邦において、骨粗鬆症や筋量と筋機能の両方が低下するサルコペニアへの対応が臨床的に喫緊の問題となっている。近年、骨粗鬆症とサルコペニアの病態が、筋内・骨髄内を含む脂肪組織の増加によって悪化することが示唆されており、その機序の解明が強く望まれている。また、筋と骨の相互作用機構が注目されてきたが、その生理的・病態生理的役割は未だ不明である。今回の研究では、脂肪組織が筋組織と骨代謝におよぼす影響とその機序について、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨のネットワーク機構の視点から明らかにすることを目的とする。これまでに、後肢のメカニカルストレス免除によって減少した筋量と骨量の再荷重による回復に及ぼす肥満の影響について検討し、肥満は再負荷による下腿筋量、腓腹筋重量、筋力、脛骨海綿骨密度の回復を促進することを見出している。今年度は、腓腹筋、ヒラメ筋、皮下脂肪、内臓脂肪において、肥満による筋量と骨量の回復に寄与する体液性因子について検討した。内臓脂肪および皮下脂肪におけるアディポカイン発現解析において、再荷重後の肥満マウスでは対照群と比較してレプチン、MCP-1の発現量に有意な増加が見られた。実験に用いたマウス検体での単相関分析の結果、骨密度回復率とレプチン発現量との間でのみ有意な正相関を示した。さらに、再荷重後の肥満マウスでは、血中レプチン濃度の有意な増加がみられ、血中レプチン濃度は、脛骨海綿骨密度、全身筋量、握力の回復率と有意な正相関を示した。一方、ヒラメ筋および腓腹筋での筋と骨のネットワークに関連する因子の発現レベルと骨密度との間には有意な相関はなかった。以上より、肥満は非荷重によって減少した骨量、筋力、筋量の再荷重による回復を促進させることが示唆された。さらに、アディポカインとしてのレプチンが肥満による筋と骨の回復促進に寄与するものと考えられた。超高齢化社会を迎えた本邦において、ロコモティブシンドロームの原因である骨粗鬆症や筋量と筋機能の両方が低下するサルコペニアへの対応が臨床的に喫緊の問題となっている。本年度は、高脂肪食を8週間給餌させて肥満を誘導したマウスと通常食を給餌させたコントロールマウスを用いて、3週間の尾部懸垂による後肢のメカニカルストレス免除によって引き起こされる筋量と骨量の変化を検討した。定量的CT解析において、尾部懸垂による脛骨周囲部筋量と脛骨海綿骨密度の低下に肥満は影響を及ぼさなかった。また、ヒラメ筋と腓腹筋において、尾部懸垂によって発現量が変化する筋・骨連携因子をいくつか見い出している。続いて、尾部懸垂を解除することで後肢へのメカニカルストレスの再負荷を行い、筋と骨の回復過程を検討した結果、肥満は再負荷による脛骨周囲部筋量、腓腹筋重量、筋力、脛骨海綿骨密度の回復を促進した。以上より、肥満は後肢免荷による筋量と骨量減少に影響を及ぼさないが、後肢へのメカニカルストレスの再負荷による筋量と骨量の回復を促進することが示唆された。今年度の研究計画では本研究課題の最も基本部分である、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨の相互作用に寄与する因子を明らかにし、さらに肥満の影響を明らかにすることであった。これまでに、肥満は後肢免荷による筋量と骨量減少を及ぼさないことが示唆されたが、後肢免荷によって影響をうけることが示唆される筋と骨の組織間ネットワーク因子を見出している。さらに、肥満は後肢への再負荷による筋量、骨量の回復を促進させることが示唆され、現在は、筋量と骨量の回復を促進する重要な筋と骨の組織間ネットワーク因子を探索している。従って、本研究課題は当初の研究計画の通りおおむね順調に進展していると考えられる。超高齢社会を迎えた本邦において、ロコモティブシンドロームの原因である骨粗鬆症や筋量と筋機能の両方が低下するサルコペニアへの対応が臨床的に喫緊の問題となっている。また、筋と骨のネットワーク機構が注目されてきたが、その生理的・病態生理的役割は未だ不明である。本研究課題では、脂肪組織が筋組織と骨代謝におよぼす影響とその機序について、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨のネットワーク機構の視点から明らかにすることを目的とする。高脂肪食を8週間給餌させて肥満を誘導したマウスと通常食を給餌させたコントロールマウスを用いて、3週間の尾部懸垂による後肢の非荷重による筋量と骨量の減少に関連する筋由来の体液性因子を探索した。

その結果、非荷重によって後肢の骨格筋で発現量が減少し、骨密度と有意に正の相関関係を示す因子としてアイリシンを見出した。また、後肢骨格筋におけるアイリシン遺伝子発現量は、破骨細胞形成に重要な因子であるRANKLの脛骨における遺伝子発現量と負の相関関係を示した。さらに、坐骨神経切断による後肢不動モデルマウスにおいても同様の結果が得られた。また、マウス骨髄細胞での検討より、アイリシンは骨髄細胞において破骨細胞形成を抑制したことから、非荷重による骨量減少に骨格筋でのアイリシン産生低下の関与が示唆された。本研究課題の目的は、脂肪組織が筋組織と骨代謝におよぼす影響とその機序について、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨のネットワーク機構の視点から明らかにすることである。本年度は、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨のネットワーク機構に寄与する因子としてアイリシンを見出し、その作用機序としてアイリシンは破骨細胞形成を抑制することを明らかにした。本成果は既に海外の学術雑誌に掲載されている(Kawao N, MoritakeA, Tatsumi K, Kaji H. Roles of Irisin in the Linkage fromMuscle to Bone During Mechanical Unloading in Mice. Calcif Tissue Int. 2018. doi: 10.1007/s00223-018-0387-3.)。さらに、肥満は後肢への再負荷による筋量、骨量の回復を促進させることを既に見出しており、現在は、筋量と骨量の回復に寄与することが期待されるアディポカインについて、筋と骨の組織間ネットワークに及ぼす影響を中心にその作用機序の検討を進めている。従って、本研究課題は当初の研究計画の通りおおむね順調に進展していると考えられる。超高齢化社会を迎えた本邦において、骨粗鬆症や筋量と筋機能の両方が低下するサルコペニアへの対応が臨床的に喫緊の問題となっている。近年、骨粗鬆症とサルコペニアの病態が、筋内・骨髄内を含む脂肪組織の増加によって悪化することが示唆されており、その機序の解明が強く望まれている。また、筋と骨の相互作用機構が注目されてきたが、その生理的・病態生理的役割は未だ不明である。今回の研究では、脂肪組織が筋組織と骨代謝におよぼす影響とその機序について、メカニカルストレスによって誘導される筋と骨のネットワーク機構の視点から明らかにすることを目的とする。これまでに、後肢のメカニカルストレス免除によって減少した筋量と骨量の再荷重による回復に及ぼす肥満の影響について検討し、肥満は再負荷による下腿筋量、腓腹筋重量、筋力、脛骨海綿骨密度の回復を促進することを見出している。今年度は、腓腹筋、ヒラメ筋、皮下脂肪、内臓脂肪において、肥満による筋量と骨量の回復に寄与する体液性因子について検討した。内臓脂肪および皮下脂肪におけるアディポカイン発現解析において、再荷重後の肥満マウスでは対照群と比較してレプチン、MCP-1の発現量に有意な増加が見られた。実験に用いたマウス検体での単相関分析の結果、骨密度回復率とレプチン発現量との間でのみ有意な正相関を示した。さらに、再荷重後の肥満マウスでは、血中レプチン濃度の有意な増加がみられ、血中レプチン濃度は、脛骨海綿骨密度、全身筋量、握力の回復率と有意な正相関を示した。一方、ヒラメ筋および腓腹筋での筋と骨のネットワークに関連する因子の発現レベルと骨密度との間には有意な相関はなかった。以上より、肥満は非荷重によって減少した骨量、筋力、筋量の再荷重による回復を促進させることが示唆された。さらに、アディポカインとしてのレプチンが肥満による筋と骨の回復促進に寄与するものと考えられた。
爆発作用を想定した超高速載荷時の地盤の不安定化現象の解明

本研究では、防衛大学校内にある爆破実験棟において、斜面地盤を対象とした高速載荷実験を実施して、超高速載荷時の地盤の不安定化現象を解明することを目的とする。本研究では、斜面地盤の高速載荷実験、高速載荷時の地盤材料の変形強度特性の把握、斜面安定解析を実施する。平成30年度では、高速載荷時の地盤材料の変形強度特性を把握するため、手動による重錘落下試験と、防衛大学校内の爆発実験棟において、爆発による高速載荷を実施した。重錘落下試験では、地盤材料の拘束圧を4種類設定して、5kgの重錘を50cmの高さから落下させて高速に載荷した。爆発載荷実験では、昨年度製作した耐爆性能の高い鉄製セル内に、拘束圧を一定の状態で保持した供試体に対して、鉛直方向に高速載荷した時の荷重ー変位を計測した。重錘落下試験の結果、静的載荷試験結果から得られた強度定数と比較すると、高速載荷試験で得られた強度定数は、内部摩擦角が減少して、粘着力が増加する結果となった。爆発作用による高速載荷試験では、試験装置の底盤を爆発ピット内の地盤に埋設して反力をとったものの、爆発による衝撃により試験装置全体が振動した。爆発作用による高速載荷試験では、爆発による衝撃により応力が振動しているものの、振動の基線は静的載荷や重錘落下試験結果とほぼ同じであることが確認できた。以上より、爆発作用による高速載荷では、明確な載荷速度依存性は確認できなかった。また、同時に行われた斜面の載荷試験では斜面は崩壊しなかった。静的・高速載荷試験から得られた強度定数を用いて斜面の安定解析を実施した結果、盛土高さが低い場合には、粘着力の大きい高速載荷試験から得られた強度定数を用いた方が、安全率が高くなった。一方、高速載荷試験で得られた強度定数は相対的に内部摩擦角が小さいため、盛土高さが高さに応じた強度増加率が相対的に小さいため、安全率が小さくなった。本研究では,防衛大学校内にある爆破実験棟において,斜面地盤を対象とした高速載荷実験を実施して,超高速載荷時の地盤の不安定化現象を解明することを目的とする.本研究では,斜面地盤の高速載荷実験,高速載荷時の地盤材料の変形強度特性の把握,斜面安定解析を実施する.平成29年度の当初の研究計画は,防衛大学校内で管理しているプラスチック爆薬の一種であるC4爆薬を用いて,斜面地盤の高速載荷実験を実施することであったが,載荷試験の安全性を確認するため,重錘落下試験を実施して,高速載荷時の地盤材料の変形・強度特性を把握することとした.まず,爆風を広い面積で受けられるように載荷軸を直径50mmとして,爆風に耐えられる鋼製の三軸セルを設計・製作した.さらに,高速載荷時の挙動観察のため,防衛大学校所有の変位計と耐G性能を有する毎秒5,000コマの高感度デジタルハイスピードカメラを用いて,重錘落下試験における地盤材料の変形挙動を観察した.載荷速度依存性の検討のため,一般的に実際されている載荷速度(1mm/min)と若干速い載荷速度(50mm/min)において,飽和状態,空気乾燥状態における三軸圧縮試験を実施した.平成30年度に実施予定の内容を平成29年度に実施しており,おおむね順調に進展している.今後は,防衛大学校内にある爆破実験棟において,斜面地盤を対象とした高速載荷実験を実施する予定である.本研究では、防衛大学校内にある爆破実験棟において、斜面地盤を対象とした高速載荷実験を実施して、超高速載荷時の地盤の不安定化現象を解明することを目的とする。

平成30年度は,平成29年度で得られた知見に基づいて爆薬を用いた高速載荷試験を実施する.爆発作用は斜面地盤に対して,超高速載荷となるため,数10kHz程度の応答速度の速い加速度計とデータロガーを用いて実施する.着目する実験条件として,1斜面勾配,2地盤強度定数,3作用力の大きさ,4作用位置として,それぞれ3ケースずつ変化させて,合計12ケースの高速載荷実験を実施する.さらに,模型斜面地盤で得られた不安定化現象を説明するため,上記要素実験で得られた強度定数を用いて極限釣り合いに基づいた安定解析を実施する.非高速載荷時と高速載荷時の地盤強度定数を用いて,従来法との比較を行うとともに,模型斜面地盤の高速載荷実験の妥当性を検証する.次年度使用額が生じた理由は,消耗品の購入等が計画より少なかったため.
クラスリン及びリポソームによる分子系超構造の構築と新機能の探索

蛋白質クラスリンは、pH7以上では基本単位トリスケリオンとして存在するが、pH7-6ではC_<60>等のフラーレン様の超構造・バスケットを、脱衣小胞が共存するとそれをバスケット構造が包接する超構造・被覆小胞を形成する。我々は、さらにクラスリンがpH6以下では凝集体を、リポソームが共存すると膜内分子集合体を形成し、そのリポソームとの超構造が膜融合能を獲得することを見出した。本研究においては(1)pH7-6において、高級及び巨大フラーレンひいてはナノチューブに匹敵する種々の形態をもつバスケットを、また、リポソームを用いて種々の形態のクラスリン被覆リポソームを、クラスリンより人工的に構築し、それらの物性を調べることにより新機能を探索する、(2)pH6以下において、リポソーム膜内におけるクラスリン分子集合体の分子形態及びクラスリン/リポソーム超構造の形態を探索、膜融合誘起及び制御機能との関連性を把握することを目的とした。本年度は主に、(2)に関する研究を推し進めた。(1)まず、クラスリン/リポソーム超構造によって誘起される膜融合及び融合リポソームサイズについて調べた。その結果、高温や低イオン強度あるいは高脂質/蛋白質比では、膜凝集・膜融合レベルが低く融合リポソームサイズも小さいこと、低温や高イオン強度あるいは低脂質/蛋白質比では、膜凝集・膜融合レベルが高く、融合リポソームサイズが大きいことが判明した。(2)(1)の融合リポソームサイズを規定する要因を探るため、次に、両親媒性ヘリックス形成が可能な主としてLys及びLeuの繰り返し配列からなるモデルペプチドを合成し、ペプチド/リポソーム超構造によって誘起される膜融合の融合リポソームサイズについて検討を加えた。その結果,酸性燐脂質を含むリポソームの場合、クラスリンの場合と同様、脂質/ペプチド比の増加に伴って融合レベル及び融合リポソームサイズが増大し、脂質/ペプチド比をさらに増加させると両者共減少するという結果が得られ、ペプチド/リポソーム超構造におけるペプチド解離状態の膜上密度が融合リポソームサイズを規定することが判った。(3)以上の結果より、クラスリン/リポソーム超構造の形態と膜融合誘起機能との関連性を考察した。今後膜融合過程におけるクラスリン/リポソーム超構造の形態の実態論的把握を行い、それを通じて、蛋白質による膜融合誘起機構の完全解明を目指す。また、(1)の研究課題、クラスリンバスケット及びクラスリン被覆リポソームの構築とその物性の検討及び新機能の探索をも精力的に進める。
心理的変動が運動スキルに及ぼす影響に関す脳神経科学的研究

本研究は、あがりや心理的重圧(プレッシャー)、失敗の不安、筋運動感覚の変容などの心理的変動が、スポーツ等の運動スキルに及ぼす影響を解明することを目的として行なわれた。研究1では、基準負荷でのポインティング動作の直前に異なる負荷の動作を行わせ、動作感覚や実際の筋活動や動作の変化を検討した結果、事前に高(低)負荷での動作を行った場合、被験者は負荷が軽く(重く)なった、動作が速く(遅く)なったと感じ、実際に主働筋活動と動作速度が増加(減少)することが明らかとなった。研究2では、移動標的を指定位置で捕捉するターゲットキャッチング課題を用い、時間と空間の誤差から算出される得点が基準に達しなければ獲得得点をゼロにして課題達成要求度を高めた結果、失敗時の不安レベルと力の誤差が増大し、タイミング誤差が減少した。fMRIにより、扁桃体と補足運動野の活動亢進と前頭前野前下部の活動低下が見られたことから、心理的プレッシャーや不安の亢進が、前頭前野による時間の作業記憶を阻害し、視覚刺激に注意を集中させる結果、力発揮のコントロールが乱れるという、運動の計画立案過程の変容機序が示唆された。研究3では、Go-NoGo反応課題を用いて、判断の正確さ及び反応の素早さに対する影響を検討した。失敗数が許容限度を超えると最初からやり直しとなるstress条件で、不安、心拍数、失敗率、主働筋活動が増加した。また、目標得点を越えた者に報賞を与えてmotivationを高めると、筋の拮抗筋共同活動、心拍数、MSRが増加した。fMRIにより、失敗率が増加した被験者で不安レベルの上昇に関与する前帯状皮質(ACC)の活動増加が見られ、逆にパフォーマンスが向上した被験者では、前頭前野の誤反応抑制活動が認められたことから、視覚判断課題においては、高度の課題達成要求は刺激の認知及び運動のプログラミングを司る脳活動に影響を及ぼすことが明らかとなった。スポーツをはじめとする運動のスキルでは、あがりやプレッシャーによる動作の乱れがしばしば観察される。また、経験的には、重い野球のバットを振ってから軽いバットに持ち替えると、バットが軽く感じられ、バットの操作性が向上するような感覚が得られることが知られている。本研究は、このような心理的プレッシャーや運動感覚の変化などの心理的変動が運動スキルに及ぼす影響を、バイオメカニクス的・運動神経生理学的に明らかにすることを目的としている。初年度である本年度は、まず心理的変動の効果を見るために最適な課題動作を検索するための予備的実験を行った。負荷の等しい動作において事前に高重量、低重量の異なる負荷での動作を行うことで、動作に対する感覚や実際の筋活動や動作が実際にどのように変化するかを検討した。被験者は、ある一定の基準負荷での動作(Pre動作)を行い、次に異なる負荷(条件負荷)を用いた動作を行った後、再び基準負荷を用いて動作(Post動作)を行う課題を行なった。基準負荷を1kg、条件負荷を2kg(高負荷)もしくは0.5kg(低負荷)の2種の重力負荷とし、動作は肘関節の自由伸展による最大速度での負荷の引き上げ動作とした。その結果、条件負荷2kgでの動作を行ったHeavy課題では、被験者は、Post動作時に,Pre動作に比べ「負荷が軽くなった」、「動作が速くなった」と感じたと報告した。また、Post動作時にはPre動作に比べて主働筋である上腕三頭筋の筋活動が増加し、実際の動作速度の増加が観察された。

反対に、条件負荷が0.5kgと軽い負荷での動作を経験したLight課題では、被験者はPost動作ではPre動作に比べ「負荷が重くなった」、「動作が遅くなった」と感じていたことが確認された。その時に得られた主働筋の筋活動は減少し、実際の動作速度も減少した。このように、どちらの課題においても、Pre動作とPost動作の負荷は同じ1kgであったにもかかわらず、動作に対する感覚や動作そのものに変化が見られ、それらの変化は対応していることが明らかとなった。本年度は、被験者の心理的状態を変動させる課題達成に関する要求度の違いが、判断の正確さ及び反応の素早さに与える影響を、Go-NoGo課題(NoGo刺激には反応せず、かつGo刺激には定められた制限時間以内に反応する)を用いて検討した。実験1では、許容範囲内の失敗数で規定試行数を達成できるまで何度もやり直しがありうるstress条件では、失敗を気にせずに規定試行数をこなせばよいcontrol条件にくらべて、STAI、心拍数、失敗率の増加が見られ、第二指屈曲の拮抗筋である総指伸筋及びストレス状況下でtonicに活動するとされている僧帽筋に筋電図増強が見られた。また、失敗直後にVASスコアが増加し、失敗が一時的な不安を引き起こすことが示唆された。実験2では、被験者に反応時間・失敗数に応じた得点を随時feedbackし、かつ設定された目標得点を越えた者には賞金を与えてmotivationを高めた上で、得点・失点が通常の3倍の配当となるtriple条件と通常条件を比較した。その結果、課題要求度がより高いtriple条件で、実験1より多くの筋の活動増加、co-contractionの促進、心拍数・MSRの増加が見られたが、不安レベル及びパフォーマンスは変化せず、motivationによる補償が示唆された。実験3では実験2の課題を用い、fMRIによって課題要求度の高い状況での脳活動を検討した。triple条件で、反応時間は変わらないが失敗率が増加した被験者2名において、刺激認知に関わる視覚関連領域および失敗による不安レベルの上昇に関与する前帯状皮質(ACC)の活動増加が見られた。また、失敗率を増加させずに反応時間の短縮に成功した被験者においてはこれらの他に、間違った反応を抑制する機能を持つとされる前頭皮質の活動が認められた。以上のことから、視覚判断課題においては、心理的ストレスは刺激の認知過程及び運動のプログラミング過程に影響を及ぼし、課題要求度の高い状況下におけるよいパフォーマンスの発揮に関して、視覚関連領域及び前頭皮質の活動が重要であることが示唆された。本年度は、被験者の心理的状態を変動させる課題達成に関する要求度の違いが、課題動作の正確さに与える影響を、インターセプティヴ・タイミング課題(移動する標的を指定位置でキャッチするターゲットキャッチング課題)を用いて検討した。実験課題は、本研究費で作製した移動視標呈示装置によってコンピューター画面上を左から右へ一直線に一定速度で動く視標(ターゲット)が、ある特定の位置に到達する時刻に、その位置を通り移動コースと直交する軌道上を移動するカーソルで素速く視標を捕捉することである。カーソルの移動距離は、等尺性握力によって線形制御し、スタートから視標補足地点までのカーソル移動距離が10%MVCとなるように調節した。被験者の心理的
葉層構造における指数定理の展開

第一に,カントール集合やシェルピンスキーガスケットなどのフラクタル集合上へ指数定理を拡張した.第二に,非可換幾何の枠組を用いてAtiyah-Patodi-Singer指数定理を境界付多様体の正規被覆空間上に拡張し,一般の巡回コサイクルとK群のペアリングを与える指数定理を証明した.第三に,Gerbeの特性類であるDixmier-Douady類と葉層の特性類であるGodbillon-Vey類が,Cheeger-Chern-Simons不変量を通じて結びつくことを明らかにし,円周の微分同相群の中心拡大をCalabi不変量を用いて記述することに成功した.平成25年度においては,本研究組織を導出部担当と展開部担当の2つのグループに分け,指数定理の一般化を目指し,次いで展開部における基礎知識の充足を図ることを目的とした.この計画に沿って導出部担当グループと定期的に研究討論を行い,フラクタル集合上への指数定理の拡張が可能となった.フラクタル集合は多様体とはかけ離れた構造をもつと考えられ,そのような集合上で指数定理を導出することは,導出部担当グループの大きな成果といえる.そしてこの結果を,平成25年6月に長春で開催されたChina-Japan Conference on Noncommutative Geometry and K-Theoryにおいて発表し,この国際研究集会に参加した研究者と本研究主題についての討論も行った.さらに非可換幾何湯谷研究集会を愛知県新城市で開催し,シンプレクティック幾何学・ポアソン代数・変形量子化理論,素粒子論における研究者と密接な研究討論を行った.さらに東北大学で行われた国際研究集会:Topological phases in spintronicsで招待講演を行い,この機会を利用して展開部担当グループにおける研究連絡を密接に行った.平成26年度においては,非可換幾何学の枠組による指数定理の導出,葉層多様体上での指数定理の展開という研究目的の完遂を目指して,計画の進捗を図った.まず一昨年度に本研究組織を導出部担当と展開部担当の2つのグループに分けたが,これに基づき導出部担当グループと展開部担当グループが定期的に研究討論を行い,フラクタル集合上への指数定理の拡張が可能となった.その結果として,昨年度は非可換幾何の枠組を用いたカントール集合上の指数定理を定式化することができた.加えて,非可換幾何の枠組を用いてAtiyah-Patodi-Singer指数定理を境界付多様体の正規被覆空間上に拡張する研究(A. Gorokhovsky and P. Piazzaとの共同研究)を完成させた.さらに,Gerbeの特性類であるDixmier-Douady類と葉層の特性類であるGodbillon-Vey類との関連性を明らかにする研究を展開した.その成果の一部として,シンプレクティック微分同相群において重要な役割を果たすCalabi不変量と円周の微分同相群の中心拡大との関連性を新たに見出した.とくに,円周の微分同相群の中心拡大をCalabi不変量を用いて記述することに成功し,これをプレプリントとしてまとめた.この結果を,国際研究集会"Workshop Geometry and Dynamics of Foliations", Madrid, September 1--5, 2014および第10回日中友好幾何学研究集会,2014年9月6--12日,上海復旦大学・蘇州にて発表した.また一昨年度に続いて愛知県新城市において小規模な研究集会を開催し,シンプレクティック幾何学・ポアソン代数・変形量子化理論,素粒子論における研究者や展開部担当グループのメンバーと密接な研究討論を行った.また2014年6月にはイタリアのコルトナで行われた国際研究集会"Analysis and Topology in interaction"に参加し,さらにこの機会を利用して海外共同研究者であるP. Piazza(ローマ大学)との研究連絡を行った平成27年度においては,非可換幾何学の枠組による指数定理の導出を終えて,葉層多様体上における指数定理の展開を完遂することができた.まず本研究組織の2グループ,導出部担当と展開部担当が引き続き定期的に研究討論を行い,フラクタル集合上への指数定理を確立した.その結果,非可換幾何の枠組を用いてカントール集合のみならずシェルピンスキーガスケット上でも指数定理を証明することができた.加えて,非可換幾何の枠組を用いてAtiyah-Patodi-Singer指数定理を境界付多様体の正規被覆空間上に拡張する研究(A. Gorokhovsky and P. Piazzaとの共同研究)を一般の巡回コサイクルへ拡張した.この結果は,Journal of Noncommutative Geometryに受理された.さらに,Gerbeの特性類であるDixmier-Douady類と葉層の特性類であるGodbillon-Vey類が,Cheeger-Chern-Simons不変量を通じて結びつくことを明らかにし,シンプレクティック微分同相群において重要な役割を果たすCalabi不変量と円周の微分同相群の中心拡大との関連性を明確にした.とくに,円周の微分同相群の中心拡大をCalabi不変量を用いて記述することに成功した.この結果は`Geometry and Topology of Manifolds', Springer Proceedings in Mathematics & Statisticsに掲載予定である.また和歌山県白浜において小規模な研究集会を開催し,非可換幾何・コース幾何・シンプレクティック幾何学における研究者や展開部担当グループのメンバーと密接な研究討論を行い,コース幾何学における指数定理に関して結果を得た.第一に,カントール集合やシェルピンスキーガスケットなどのフラクタル集合上へ指数定理を拡張した.