hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯髄炎の病態形成におけるAlarmin放出・産生機構の解明

歯髄炎はう蝕に継発する感染症であり、最終的には歯髄壊死に至る疾患である。この原因は細菌であり、本研究ではう蝕関連細菌やその構成成分が歯髄に与える影響を解析した。特に生体内で産生されるAlarminと呼ばれる炎症を惹起する物質に焦点を当て、う蝕細菌が歯髄に作用する際のAlarminの産生・放出機構について検討した。その結果、歯髄炎におけるAlarminの産生・放出が確認され、歯髄炎の病態形成や進行においてAlarminが重要な役割を担っている可能性が示唆された。本研究では歯髄炎におけるAlarminsの産生・放出機構を解明することを目的とし、歯髄炎発症時の生体防御機構において細菌性因子と宿主側(歯髄細胞)との相互作用の見地より解析しようとするものであり、まず第一に各PRR特異的リガンド(TLR-2; Pam3CSK4, TLR-4; E. coli LPS)あるいは炎症性サイトカイン(IL-1β,TNF-α,IF-γ)またはStreptococcus mutansによる刺激を受けた歯髄細胞におけるAlarmins(HMGB1,HSP60,HSP70)の産生・放出をWestern blot法にて解析した。その結果、各刺激物質により刺激後24時間で培養上清中にHMGB1の放出が認められた。また、このHMGB1の放出はカテキンの一種であるepigallocatechin-3-gallate(EGCG)の添加により抑制された。また、上記刺激後24時間で細胞内タンパクレベルにおいてHSP60およびHSP70の産生上昇が認められたが、HMGB1と同様にカテキンの添加によりそれらの産生は抑制された。さらにHMGB1の遺伝子レベルでの発現をRT-PCRにて解析したところ、各刺激物質によるHMGB1mRNAの発現は無刺激の状態と変わらず、恒常的であった。本研究では歯髄炎におけるAlarminsの産生・放出機構を解明することを目的とし、歯髄炎発症時の生体防御機構において細菌性因子と宿主側(歯髄細胞)との相互作用の見地より解析しようとするものであり、まず第一に各PRR特異的リガンド(TLR-2; Pam3CSK4,TLR-4; E.coli LPS)あるいは炎症性サイトカイン(IL-1β,TNF-α,IFN-γ)またはStreptococcus mutansによる刺激を受けた歯髄細胞におけるAlarmins (HMGB1,HSP60,HSP70)の産生・放出をWestern blot法にて解析した。また、このHMGB1の放出はカテキンの一種であるepigallocatechin-3-gallate (EGCG)の添加により抑制された。さらにStreptococcus intedmedius由来タンパクであるHistone-like protein (HLP)、E.coliおよびPorphilomonas gingivalis由来のLPSを用いて単芽球細胞株であるTHP-1細胞を刺激したところ、S.intermedius HLP刺激によりHMGB1が培養上清中に放出される傾向が認められた。またこれらのHLPあるいはLPS刺激による培養上清中へのHSP60およびHSP70の放出は認められなかった。
江戸前期作家の書写活動についての研究-浅井了意・居初つなを中心に-

本研究は、江戸時代前期における作家の書写活動について、浅井了意・居初つなという二人を中心として調査・研究し、その活動の実態を明らかにした上で、その作家活動を問い直したものである。日本古典文学の作家は、特に江戸時代中期以前の人物については、ほとんど不明といってよい。井原西鶴以前の散文の作家は、作品に署名しないという事情もあり、誰が作品を創作したのかも、さらには、それを誰が写したのかも、不明であることが多い。そういった中で、最大の仮名草子作家である浅井了意が、多くの写本や奈良絵本・絵巻を書写していたことが明らかになった。また、一世代後の女流往来物作家である居初つなも、同じように、多くの写本や奈良絵本・絵巻を書写していたことが明らかになった。居初つなについては、三百年以上前に、女性が絵師と本文の書家を兼ねていたことが、あらためて注目されてきた。そのかわいらしい絵とあいまって、世界的にも珍しい女流絵本作家として、その存在意義を増していくものと思われる。本研究は、江戸時代前期における作家の書写活動について、浅井了意・居初つなという二人を中心として調査・研究し、その活動の実態を明らかにした上で、その作家活動を問い直そうとするものである。この二人の書写本は、現段階でも次々と現れているのが現状である。まずは、それらの書写本をデジタル化し、整理した上で、二人の書写活動をまとめ、筆跡を詳細に調べることにより、二人がいかにして作家になりえたかを考察した。平成21年度においては、資料図書をそろえた上で、各地に原資料を求めて調査に赴いた。また、研究代表者と連携研究者の計5人で、夏休みにアイルランドのチェスタービーテイ図書館に調査に赴いた。また、春休には、奈良絵本・絵巻国際会議ベネチア大会を主催し、研究代表者と連接携研究者の計5人が発表を行った。平成22年度においては、資料図書をそろえた上で、各地に原資料を求めて調査に赴いた。また、研究代表者と連携研究者の計4人で、夏休みにイギリスのオックスフォード大学図書館に調査に赴いた。

また、一世代後の女流往来物作家である居初つなも、同じように、多くの写本や奈良絵本・絵巻を書写していたことが明らかになった。この二人の書写本は、現段階でも次々と現れているのが現状である。まずは、それらの書写本をデジタル化し、整理した上で、二人の書写活動をまとめ、筆跡を詳細に調べることにより、二人がいかにして作家になりえたかを考察した。まず、浅井了意については、新出筆写本を整理した上で、特に奈良絵本・絵巻については、祝儀物という、目出度い作品が多いことが判明した。しかも、その多くが浅井了意以前に作成された筆写本を確認できない作品なのである。もともと、それらの作者は判明していなかったが、たまたま浅井了意が書写しただけではなく、浅井了意自身が内容を作成した可能性も出てきた。つぎに、居初つなについては、三百年以上前に、女性が絵師と本文の書家を兼ねていたことが、あらためて注目されてきた。そのかわいらしい絵とあいまって、世界的にも珍しい女流絵本作家として、その存在意義を増していくものと思われる。
光吸収層を持つ新規圧電体の開発とレーザ誘起衝撃波・電界パルスによる遺伝子導入

レーザ誘起衝撃波(LISW)は光吸収材中を超音速で伝搬する衝撃波である.我々は,この衝撃波から圧電効果により高パルス電界を発生させる素子構造を提案した.この電界パルスは遺伝子導入においてエレクトロポレーションのような効果を与える.本研究ではLISWによる電界パルスの発生条件を明らかにした.また厚さ0.05mmの黒色ターゲットを用いた閉じ込め構造において0.4 J/cm2程度の低いレーザフルエンスでも衝撃波が発生すことを実験的に示した.さらに薄膜黒色ゴムターゲット(厚0.07mm)による衝撃波を用いて細胞種ごとの導入効率を実験的に検証し,導入効率の向上が期待できるレーザ照射条件を明らかにした.これまでの研究からレーザエネルギーは黒色ゴムに含まれるカーボンブラック(CB)で吸収されることが分かっている.平成25年度はスパッタ装置を用いた黒鉛薄膜を素子に利用する計画であったが,CBを用いた方が簡便に期待した素子が作製できることから,今回はCBを用いた光吸収層と圧力保持のためのゴム層を分離した新たな「confined型」構造を提案し,その効果を実験的に検討した.検討した「confined型」構造は,(a)厚さ約0.07 mmの黒色エチレン・プロピレン(EPDM)ゴム(ダイコーゴム, 10 mm角)と厚さ約1 mmのポリエチレンテレフタレート(PET, 10 mm角)をエポキシ系接着剤で貼り付けた従来型,(b)CBを添加した接着剤でPETと厚さ0.07 mmの黒色エチレンプロピレンゴム(EPDM)を貼りあわせた構造,(c)CBを添加した接着剤で半透明シリコンゴム(厚さ0.04 mm)を貼りあわせた構造,の三種類である.実験結果から,CBを20 %添加した構造(b)では従来構造(a)と同様のピーク圧力が得られた.一方,CB添加量が2 %の場合にピーク圧力は低かった.以上から,CB添加量は黒色ゴム中のCB添加量と同じ程度(20%)が必要であることが分かった.また半透明シリコンゴムを用いた構造(c)の場合,平均ピーク圧力値は36.6 MPaであり,これは同日測定した従来構造(a)の平均ピーク圧力(37.4 MPa)に近く,圧力波強度の時間波形もほぼ同じであった.こられの結果から,CBを添加した接着層を用いても黒色ゴムを用いることなく従来と同様な応力波を形成できることが分かった.前述の成果以外に本年度は,ターゲットの薄膜化実験,黒色ゴムを用いない新素子構造の提案と作製および評価,高速度カメラを用いた応力波伝搬現象の観察なども行い,本研究から派生した新たな知見も多く得られた.レーザ誘起衝撃波(LISW)は光吸収材中を超音速で伝搬する衝撃波である.我々は,この衝撃波から圧電効果により高パルス電界を発生させる素子構造を提案した.この電界パルスは遺伝子導入においてエレクトロポレーションのような効果を与える.本研究ではLISWによる電界パルスの発生条件を明らかにした.また厚さ0.05mmの黒色ターゲットを用いた閉じ込め構造において0.4 J/cm2程度の低いレーザフルエンスでも衝撃波が発生すことを実験的に示した.さらに薄膜黒色ゴムターゲット(厚0.07mm)による衝撃波を用いて細胞種ごとの導入効率を実験的に検証し,導入効率の向上が期待できるレーザ照射条件を明らかにした.平成24年度は圧電体と光吸収材との組み合わせとレーザ誘起衝撃波および電界パルスの測定を通して「光吸収層を持つ圧電体」の基本特性を把握した。また従来構造のレーザ誘起衝撃波素子を用いた実験を行い、細胞生存率や導入効率など細胞に与える影響を検証した。研究目的を遂行するためには、生体に衝撃波(パルス応力)と同時にパルス状の電界を印加する必要がある。本研究では、生体を2枚の圧電体(音響インピーダンスが生体に近いPVDFを用いる)で挟み込み、一方の圧電体に光吸収材として黒色ゴムを用いた衝撃波発生素子を取り付けた構造を提案した。実験では、電極が付いたPVDF圧電膜(各厚さが9、40、200μm)を用いて擬似生体(厚さ0.5mmPET膜)に印加される電界強度を測定した。厚さ200μmのPVDF膜を用いた構造に、レーザフルエンス2.8 J/cm2のパルスレーザ照射により発生した衝撃波を加えたところ、ピーク強度がおよそ84kV/m、時間幅がおよそ1μsの電界パルスが擬似生体に印加できることを確かめた。またPVDF膜は厚いほど大きな電界を印加でき、かつこの電界パルスは2枚のPVDF間を電気的に短絡することで発生できることなどが分かった。以上のことから提案した構造は、衝撃波と電界パルスの同時発生に有効であると結論した。次に従来構造のレーザ誘起衝撃波素子において、光吸収材(黒ゴム)の厚みを薄くした場合に発生する衝撃波の特性を調べた。黒ゴムの厚みを従来の0.5mmから0.05mmまで薄くしたところ、同一レーザ照射条件においてピーク強度を約2倍、波形立ち上がり時の傾きを約2.5倍大きくすることに成功した。衝撃波による細胞への物質導入において、本研究結果は大変重要である。本研究では、厚さ0.07mmの黒ゴムを用いたHeLa細胞へのFITCデキストラン導入実験において、取り込み作用の亢進を確認した。

今年度,研究代表者はレーザ誘起衝撃波(LIESW)の影響が小さいと考えられる箇所にも高効率で外来物質が導入されるという新しい知見について,時間領域有限差分法による波動伝搬シミュレーションを用いて検討した.カバーガラスと水との境界面に平行な方向の圧力を計算したところ,音源直上では規格化圧力0.12程度の最大圧力が加わり,音源直上から離れるに従い減少した.一方で音源直上から32Δd(Δdは空間離散間隔)の箇所で最大圧力値の50 %程度,さらに62Δdの箇所で最大圧力値の90 %程度の圧力が局所的に加わることがわかった.これは,実際の実験系において圧力源から離れた箇所でも,大きな圧力が加わる可能性を示唆している.またLIESWの連続生成を目的に純水中にレーザ吸収材としてカーボンブラック(CB)を分散させた黒色液体ターゲットの音響特性を調べた.プラズマ照射で作製したCB分散溶液(濃度6%,CB平均粒径10-20μm)の平均音速はおよそ1.59 km/sであり,この値はこれまでにターゲットに使用してきた黒色ゴムの音速値(1.6 km/s)とほぼ同じであった.研究分担者は,細胞に対する外来物質の導入はLIESWの圧力値が高くなると向上するが,細胞の剥離率も増加するという矛盾があり,またアブレーション領域では導入率が高いが,周辺領域では低いという問題に対して,LIESWが細胞に伝搬する方向を変化させ,細胞の剥離を防ぎ,かつ物質の導入率を向上させた結果,培養領域全体の平均導入率が40%となった。研究期間全体を通してレーザ誘起衝撃波・電界パルス発生実験から遺伝子導入法の問題点解決につながる新しい実験事実の発見があった.一方,細胞への電界パルス効果については十分に解明できたとはいえない.この点についは平成27年度以降得られる科学研究費補助金により解明していきたい.固体電子工学平成25年度は,1光吸収層をもつ圧電体の開発および2細胞腫による最適構造およびレーザ条件の決定を行うこと、を研究計画としていた.1に関しては概要に記載した通り,カーボンブラックを用いた新規構造を提案し,その有効性を実証した.一方,計画に記載した圧電体への光吸収層の形成に関しては効果や有効性をまだ確認できていない.2に関しては4種類の細胞について実験を行い,細胞の状態(接着,浮遊)や細胞の種類によって細胞内への導入効率が異なることや必要なレーザ条件を明らかにできた.平成24年度の研究計画は、1「光吸収層を持つ圧電体」の検討と基本特性の把握と2従来構造との比較実験から細胞への影響を実験的に検証することであった。1に関しては、2枚の圧電体を生体で挟み込む新構造を提案し、その有効性を確認した。2に関しては、従来よりも薄い光吸収材とすることで、細胞への物質取り込みに有利なピーク強度と圧力勾配の増加に成功した。また薄い光吸収材による素子を用いたHeLa細胞へのFITCデキストラン導入実験を行い、デキストランの取り込み作用の亢進を実験的に確認した。本研究において得られた新たな知見も含めたこれまでの研究成果をまとめ,細胞への物質導入におけるレーザ誘起衝撃波・電界パルス印加の有効性を実証する.前年度の研究成果からレーザ誘起衝撃波の発生に伴い培養液中に細胞剥離を誘起する流れが生じることが分かった.本研究目的の達成には流れの影響を無視できる環境での実験が必要である.
肥満コントロールのための褐色脂肪細胞研究

PRIPは、Ins(1,4,5)P3結合性タンパク質として発見された分子である。本研究において、PRIPノックアウト(Prip-KO)マウスを用いてエネルギー消費メカニズムの解明を行った。Prip-KOマウスでは野生型マウスに比べて個体レベルのエネルギー代謝の亢進が起きていることが明らかとなった。またPRIP遺伝子を欠損させることで褐色脂肪細胞の非ふるえ熱産生の亢進のみならず、白色脂肪組織から分化するベージュ細胞でのエネルギー消費が亢進することが明らかとなった。よって、本実験からPRIPが生体のエネルギー代謝に関わる新しい調節分子であることが分かった。PRIP(PLC-related catalytically inactive protein)は、タンパク質脱リン酸化酵素であるプロテインホスファターゼと複合体を形成し細胞機能を調節している分子である。平成27年度の研究において、PRIPノックアウト(Prip-KO)マウスを用いた実験で、サーモニュートラルな環境下(30°C)または寒冷条件下(4°C)での飼育で、野生型のマウスよりPrip-KOマウスで、褐色脂肪組織の脱共益タンパク質1(UCP1:熱産生タンパク質)の遺伝子とタンパク質の発現量が、有意に増加していることが示された。さらに、初代培養褐色脂肪細胞のβアドレナリン受容体刺激実験で、UCP1の遺伝子とタンパク質発現量はPrip-KOマウスで有意に増加していた。また、ホルモン感受性リパーゼや脂肪滴表面タンパク質ペリリピンのリン酸化レベルも亢進している事より、Prip-KOマウスの褐色脂肪細胞では、脂肪分解による脂肪酸の産生亢進が、UCP1の活性化やPPARα(熱産生関連遺伝子)などの発現上昇を引き起していると結論づけ、この結果を雑誌に投稿した。また、寒冷刺激やノルアドレナリン刺激による熱産生には褐色脂肪細胞だけではなく白色脂肪組織内から分化する褐色脂肪組織様細胞(ベージュ細胞)による働きも大きく影響している。そこで、Prip-KOマウスの白色脂肪組織から単離した前駆脂肪細胞を分離培養し、分化誘導をかけて褐色化を起こし、褐色化や熱産生能にPRIPが影響しているかどうか調べることとした。Prip-KOマウスの白色脂肪組織から単離した前駆脂肪細胞の褐色化は野生型マウスより単離したものと同程度であった。しかし、褐色化したベージュ細胞のβアドレナリン受容体刺激によるUCP1などの熱産生関連遺伝子やタンパク質の発現量はPrip-KOマウスのベージュ細胞で有意に上昇していた。Prip-KOマウスの褐色脂肪細胞では、細胞内での脂肪分解による脂肪酸の産生亢進が、UCP1の活性化やPPARα(熱産生関連遺伝子)などの発現上昇を引き起していることが実験により示された。しかし、一方で褐色脂肪細胞のUCP1の発現調節には、PKAによるCREBやp38-MAPKのリン酸化が関与する事が知られる。PRIPとprotein phosphatase複合体は、HSLやperilipinの脱リン酸化を制御したが、CREBやp38-MAPKの脱リン酸化を調節しているかは依然不明のままである。また、ベージュ細胞の分化誘導やエネルギー消費の分子メカニズムにPRIPがその調節にどのように関与しているかに関してもまだ解明できていないので、今後の実験で明らかにしていきたい。PRIP(PLC-related catalytically inactive protein)は、Ins(1,4,5)P3結合性タンパク質として発見された分子で、プロテインホスファターゼと複合体を形成し細胞機能を調節している。平成28年度の研究において、Prip-KOマウスを用いて生体のエネルギー恒常性の維持における分子メカニズムの解明を行った。個体における脂肪代謝が変動しているかを調べるために、血液中の総トリグリセリド濃度(TG)を測定した。野生型マウスに比べてPrip-KOマウスでTGは高く、VLDLやLDL分画でのTGが高値を示すことが分かった。しかしながら、Prip-KOマウスは血糖値の異常や耐糖能異常を示さなかった。また、寒冷環境下(4 °C)において、野生型マウスとPrip-KOマウスの摂餌量は同程度であったが、直腸温はPrip-KOマウスで有意に高かった。この結果に一致して、褐色脂肪組織におけるuncoupling protein1(UCP1)のタンパク質発現の亢進が見られ、また皮下の白色脂肪組織においてもUCP1発現量が亢進していた。寒冷刺激やノルアドレナリン刺激による熱産生には褐色脂肪細胞だけではなく白色脂肪組織内から分化する褐色脂肪組織様細胞(ベージュ細胞)による働きも大きく影響している。そこで、Prip-KOマウスの白色脂肪組織から単離した前駆脂肪細胞を分離培養し、分化誘導をかけて褐色化を起こしてβアドレナリン刺激によるPRIPの影響を調べた。UCP1などの熱産生関連遺伝子やタンパク質の発現量はPrip-KOマウスのベージュ細胞で有意に上昇していた。PRIP遺伝子を欠損させることで褐色脂肪細胞の非ふるえ熱産生亢進のみならず白色脂肪組織から分化するベージュ細胞でのエネルギー消費が亢進することが明らかとなった。これらの結果を、学術雑誌や学会などで発表した。またPRIP

遺伝子を欠損させることで褐色脂肪細胞の非ふるえ熱産生の亢進のみならず、白色脂肪組織から分化するベージュ細胞でのエネルギー消費が亢進することが明らかとなった。よって、本実験からPRIPが生体のエネルギー代謝に関わる新しい調節分子であることが分かった。褐色脂肪細胞のUCP1の遺伝子発現調節におけるPKAを介したCREBやp38-MAPKのリン酸化の制御にPRIPが関与しているかどうか調べる。i)Prip-KOマウスから単離培養した褐色脂肪細胞を用いて、アドレナリン受容体刺激によるCREBやp38-MAPKのリン酸化の違いを野性型と比較する。この実験は、リン酸化認識抗体を用いてウエスタンブロット解析で検討する。さらに、その下流でUCP1の転写因子Atf2やPGC1αのリン酸化レベルもPrip-KO細胞と野生型細胞で比較検討する。ii)Prip-KOマウスの褐色脂肪細胞では、UCP1の遺伝子発現を調節するPPARα、PGC1α遺伝子発現がアドレナリン受容体刺激後に有意に亢進した。アドレナリン刺激とPPARαのアンタゴニスト(GW6471)を組み合わせて、PGC1αやUCP1遺伝子発現に与える影響を検討し、PRIPが仲介するUCP1の発現制御がCREBやp38-MAPKによる活性化経路か脂肪酸増加に依存する活性化経路なのかを検討する。白色脂肪組織でのアドレナリン受容体刺激誘導性に起こる褐色(Brite)化へのPRIP分子の関与についてさらに検討する。i)Prip-KOと野生型マウスを寒冷環境下で飼育し、鼠径部の皮下白色脂肪組織における褐色化を、分化誘導の遺伝子マーカーの発現変化を定量的リアルタイムPCR法で検討する。ii)Prip-KOと野生型マウスの皮下白色脂肪組織から単離した前駆細胞を分離培養する。そして、アドレナリン刺激によるUCP1や褐色化の分化誘導遺伝子マーカーの発現量変化を定量的リアルタイムPCR法にて解析する。野生型と異なる発現変化を示す分子を過剰発現したり、遺伝子ノックダウンしたりしてPRIP分子の下流で白色脂肪組織の褐色化に関与するか検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学外科系歯学歯科麻酔学28年度が最終年度であるため、記入しない。
時間概念を導入したAmbient Calculusによる物流システムの記述

多数の貨物を扱う時間制約を含む物流計画の形式記述のための枠組みという観点から、Ambient Calculusの拡張について検討を行った。時間制約記述のため、ケーパビリティに有効期限付きのものを導入し、時間経過遷移を導入することにより、タイムアウト動作などが記述できる時間付きAmbient Calculusを提案した。一方、多数の類似する貨物を扱う物流を適切に表現するため、プロセス式の組により物流システムを記述する多重Ambient Calculusを提案した。また、それらの拡張を施したAmbient Calculusにおけるモデル検査、および記述に基づいて物流管理を行う物流監視システムの構築について検討した。物流管理システムの構築への応用を想定し、動的に変化するオブジェクトの階層関係の記述に適したプロセス代数であるAmbient Calculusの時間拡張について考察を進めた。まず、従来のAmbient Calculusのケーパビリティアクション(in, out, open)に加えて、制限時間付きケーパビリティアクション、待機ケーパビリティを導入した時間付きAmbient Calculusの構文規則と遷移規則を定めた。時間付きAmbient Calculasでは指定した時間に必ず行わなければならない動作、指定した時間にのみ許可される動作を記述できるほか、タイムアウト処理を記述することができる。次に、時間付きAmbient Calculusの記述性を確認するために、陸上競技場においてランナーがトラックを周回している間に、スタート時にランナーが使用したスタートブロックを作業員が撤去するシステムを記述した。ランナーが周回に要する時間の下限、作業員が撤去に要する時間の下限と上限を指定し、タイムアウト表現を用いることで、ランナーと作業員が同時にスタートゴールゾーンを表すAmbientに存在することがないような式を自然に記述することができた。また、時間付きAmbient Calculusによる物流記述をもとに、実際の物流が記述どおりに行われているかどうかを監視するシステムの構築方法についても考察し、物流監視のみならず、信号機などを用いて記述通りの物流を誘導するシステムの構築方法を与えた。昨年度に引き続いて、物流管理システムの構築への応用を想定し、動的に変化するオブジェクトの階層構造の記述に適したプロセス代数であるAmbient Calculusの拡張に関する研究を進めた。昨年度定めた時間付きAmbient Calculusの構文規則、遷移規則に基づく直接実行系の実装を進めた。一方Ambient Calculusないしは時間付きAmbient Calculusで実際の海上物流などの物流システムを記述しようとする場合、取り扱う貨物の数が膨大なものとなるためプロセス式が複雑なものとなってしまう。物流システム記述の正当性確認のためのモデル検査、あるいは記述に基づく物流管理システムの構築を考えると、なるべく単純な構造のプロセス式により物流システムの持つ対称性、並行性を適切に表現することが重要になる。そこで本研究では、単純な構造での大規模プロセス式の記述を可能とするため、Ambient Calculusの拡張として、複数のプロセス式の組で物流システムを表現する多重Ambient Calculusを提案した。さらに多重Ambient Calculusのプロセス式間の等価関係として弱双模倣関係に着目し、この関係がプロセス式の追加操作について閉じているなどのいくつかの性質を示した。さらに弱双模倣等価性を活用して、多数の貨物を扱う物流システムの正当性確認のためのモデル検査を、より少数の貨物のモデル検査と、それらの間の弱双模倣等価関係の確認に帰着する方法を考案した。さらに考案した方法に基づくモデル検査システムを実装し、検証実験によりその有効性を確認した。一昨年度、昨年度に引続いて、物流監視システムの構築への応用を想定し,動的に変化するオブジェクトの階層構造を記述するためのプロセス代数であるAmbient Calculusの拡張に関する研究を進めた。主として一昨年度に検討した時間付きAmbient Calculusの構文規則、遷移規則の策定については、一昨年度の提案を大幅に見直し、指定した時間内に指定した動作が行われなかったことを表す特別なアンビアントを導入し、さらに通信を含む動作にも対応するような,構文規則、遷移規則を与えた。また、タイムアウト動作や、指定した時間以内に実行しなければならない動作を簡潔に記述するためのマクロ構文を与え、それらを用いて海上物流や交通信号などのシステムの記述を行い、良好な記述性を確認した。また、主として昨年度検討した多重Ambient Calculusについては,多重Ambient Calculusで記述した物流計画が所期の性質を満たしていることを確認するモデル検査法について検討を進めた。具体的には、まず多重Ambient Calculusによる物流計画に対するモデル検査システムのための公理系の策定した。次に、多数のコンテナを運ぶような大規模な物流計画のモデル検査を,少数のコンテナを運ぶ物流計画のモデルに対する検査に帰着させるための弱双模倣等価関係を用いた検証法を考案した。また、考案した手法に基づいて多重AmbientCalculusのプロセス式間の弱双模倣等価性を検証するシステムの構築,そしてそれらの成果を利用したモデル検査システムの構築および実証実験を行った。実験の結果、貨物の種類が数種程度であれば、その数がいくつであっても、一般的なPCで数十秒で物流計画の正当性が検証できることを確認した。

当初の計画はAmbient Calculusに時間概念を導入することであったが、物流システムへの適用を想定した場合大規模な物流計画を適切に記述することが重要になることに鑑み、本年度は大規模物流計画の取扱いがより容易になる多重Ambient Calculusを導入し、その理論的性質を示し、モデル検査技法の検討を行った。当初の予定とは研究の方向が若干異なっているものの、ほぼ想定通りの成果をあげているといってよい。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず構文規則、遷移規則の定義から始め、理論的性質の解明、物流計画記述、物流検査システムの構築方法の考察、効率的なモデル検査技法の検討を進めていく。
上皮細胞特異的な増殖停止関連遺伝子eti-1の構造と機能

正常細胞の増殖停止機構を明らかにし,がん細胞がいかにしてこの制御機構を乗り越えるかを解明することは,発がん過程の究明に重要である.我々は,従来の問題点を克服した独創的な正常ヒト上皮細胞のoutgrowth培養系を開発し,可逆的増殖停止誘導法(topoinhibition)を確立した.この系を用いて,発癌のターゲットである上皮細胞特異的な増殖停止機構の分子生物学的解析を行っている.本研究ではサブトラクションクローニングによって得られたeti-1 (epithelial topoinihibition inducible)遺伝子の構造と機能を解析した.1.サイトメガロウイルスのプロモーターによる過剰発現系より,全長のeti-1 (epithelial topoinihibition inducible)遺伝子がある種のがん細胞の増殖を抑制することが示唆された.2Rbのリン酸化を増殖指標として正常ヒト上皮細胞と正常ヒト線維芽細胞における増殖停止機構比較し,上皮細胞でtopoinhibitionが,また線維芽細胞では血清飢餓が有効な増殖停止誘導刺であることを明らかにした.3.ノーザンブロットの結果,eti-1のmRNAは正常ヒト心臓,骨格膵臓,前立腺,小腸,大腸で発現されていることを示した.4.eti-1には5bpの欠失のある転写物が存在するが,この5bpの欠失部位は第二イントロンと第三エクソンの境界に位置し,アルターナティブスプライシングによるものであることを明らかにした.5.ショウジョウバエの癌制遺伝子であるwarts/large tumorsuppresserはeti-1の機能不全から期待される上皮の異常増という表現型を示し,eti-1との相同領域を有することを明らかにした.これまでの研究からeti-1はがん抑制遺伝子である可能性が高いと考えている.正常細胞の増殖停止機構を明らかにし,がん細胞がいかにしてこの制御機構を乗り越えるかを解明することは,発がん過程の究明に重要である.我々は,従来の問題点を克服した独創的な正常ヒト上皮細胞のoutgrowth培養系を開発し,可逆的増殖停止誘導法(topoinhibition)を確立した.この系を用いて,発癌のターゲットである上皮細胞特異的な増殖停止機構の分子生物学的解析を行っている.本研究ではサブトラクションクローニングによって得られたeti-1 (epithelial topoinihibition inducible)遺伝子の構造と機能を解析した.1.サイトメガロウイルスのプロモーターによる過剰発現系より,全長のeti-1 (epithelial topoinihibition inducible)遺伝子がある種のがん細胞の増殖を抑制することが示唆された.2Rbのリン酸化を増殖指標として正常ヒト上皮細胞と正常ヒト線維芽細胞における増殖停止機構比較し,上皮細胞でtopoinhibitionが,また線維芽細胞では血清飢餓が有効な増殖停止誘導刺であることを明らかにした.3.ノーザンブロットの結果,eti-1のmRNAは正常ヒト心臓,骨格膵臓,前立腺,小腸,大腸で発現されていることを示した.4.eti-1には5bpの欠失のある転写物が存在するが,この5bpの欠失部位は第二イントロンと第三エクソンの境界に位置し,アルターナティブスプライシングによるものであることを明らかにした.5.ショウジョウバエの癌制遺伝子であるwarts/large tumorsuppresserはeti-1の機能不全から期待される上皮の異常増という表現型を示し,eti-1との相同領域を有することを明らかにした.これまでの研究からeti-1はがん抑制遺伝子である可能性が高いと考えている.
児童書に見る文化的スクリプトとその媒介者としての親：日中米の比較研究

認知的枠組みとしてのスクリプトの獲得・発達プロセスには、周囲の人との直接的なやりとりに加え、子ども時代に聞く物語も影響していることが示唆されている。本研究では、日本を含む3カ国の児童書(絵本や童話)に描かれる物語を取り上げ、スクリプト(物語スキーマ)の普遍性と文化固有性について検討を行う。また、書物を媒介する大人として、親に着目し、親の読書(読み聞かせ)に対する信念や実践、物語スキーマについても調査を行う。これらのことにより、子どもを取り巻く発達環境のマイクロシステム(書物、親)、メゾシステム(書物を媒介する親)、マクロシステム(文化)の関係性を明らかにする。
西北インドにおける仏教文化の展開過程に関する考古学的研究

本研究により、ガンダーラ彫刻の制作時期に関する情報が収集された。ガンダーラ彫刻の制作時期について、考古学的な情報から考察した結果、ガンダーラ彫刻がつくられていた期間中における大きな画期が3世紀前半頃に求められることが判明した。なお、これまでの研究成果は、博士論文として執筆し、2014年度に京都大学に提出した。また、博士論文は『ガンダーラ彫刻と仏教』として、2015年度に京都大学学術出版会より出版された。この著書は、第6回三島海雲学術賞に選定され、高い評価を受けている。本年度は、西北インドの仏教文化の解明に向けて、以下の研究活動をおこなった。まず、7月にスウェーデンのストックホルムで開催された第22回南アジア考古学美術史学会に参加し、彫刻の様式の年代学について、英語による口頭発表をおこなった。その発表内容は、1月に同学会の会誌に英文の論文として投稿した。これら一連の活動により、現段階における彫刻の様式の年代観を示すことができた。西北インドの複数地域において、同様の様式の変化が確認されることを明らかにした点で重要である。7月のヨーロッパ渡航の際には、2011年度に1年間滞在したオーストリアのウィーンを訪れ、指導教官との研究打ち合わせ、および同僚との情報交換をおこなった。また、ウィーン大学のデジタル・アーカイブを訪問し、研究に必要な写真の選出をおこなった。さらに、大学および博物館の図書館を訪れ、新に公刊された図書を確認した。また、本年度は、京都大学に保管されるチャナカ・デリー遺跡から出土した土器の予備的な検討をおこない、遺跡がたどった大まかな歴史を整理した。現段階における土器の検討結果については、3月に京都大学人文科学研究所で開かれた研究会において口頭で発表した。そして、これまでの研究成果をまとめ、博士論文として、京都大学文学研究科に提出した。博士論文の中には、本年度の検討による成果も盛り込まれている。これらの活動以外にも、10月に京都大学人文科学研究所で開催された人文研アカデミーに講師として参加することにより、社会・国民への研究成果の発信に努めた。本年度における最も重大な成果として、パキスタン現地への渡航が実現した点があげられる。渡航した際には、本研究をおこなう上で最重要の地域の1つであるタキシラ地方を訪問し、ダルマラージカー遺跡やシルカップ遺跡などをはじめとする遺跡をみてまわることができた。地域の環境や風土を知ることができた点も、本研究を進める上での大きな手がかりとなってこよう。遺跡群から出土した多数の遺物についても、博物館にて実見・観察することができた。遺跡の調査も、また、遺物の検討も、まだ予備的な段階のものでしかないものの、遺跡の残存状況や遺物の保管状況を知ることができたことは、今後どのように研究を進めていくかを検討する上で役に立つ。タキシラ地方以外には、ハザーラ地方、インダス川上流域、パンジャーブ州の遺跡を踏査した。ハザーラ地方においては、かつて東京国立博物館が発掘調査したザール・デリー遺跡を訪れ、遺跡がどのような状態にあるかを確認した。研究の成果としては、これまでの検討によって得られた見解を単著『ガンダーラ彫刻と仏教』にまとめ、出版した。また、チャナカ・デリー遺跡の土器の調査の途中経過の報告として、日本オリエント学会大会にて口頭発表し、また論文にまとめて公開した。さらに、パキスタン渡航時には、ハザーラ大学でガンダーラ彫刻の様式についての講演をおこない、現地の研究者および大学生と議論する機会を得た。そして、京都大学で開催された国際ワークショップでもガンダーラ彫刻の技法について発表しており、国内外の研究者との連携も進めている。これまでに複数回、パキスタン現地への渡航計画を立ててきたが、いずれも安全面の事情により実現することはなかった。そのような中で、今回、パキスタン現地への渡航が実現したことは、予想外の出来事であった。また、昨年度執筆した博士論文が、本年度に募集のあった出版助成の対象として認められたため、単著として出版することができた。研究内容が広く世に開示され、より多くの人々によって知られるようになることにより、西北インドにおける考古学研究や関連する研究の議論がより活発におこなわれるようになることが期待される。以上の2点の成果を重要視して、本年度の研究が「当初の計画以上に進展している」と判断した。本年度は、これまでの研究成果の公表に努めるとともに、海外での資料調査をおこなった。まず、7月には、イギリス・ウェールズのカーディフ大学で開催された国際学会European Association for South Asian Archaeology and Artの第23回大会に参加した。The chronological order of the Gandharan sculptureswithinscriptionsincluding dates.と題して、英語による口頭発表をおこなった。なお、この学会で発表した内容は英文による論文としてまとめ、2月に同学会の雑誌に投稿済みである。このカーディフでの学会の後、イギリス・ロンドンに滞在し、大英博物館およびヴィクトリア&アルバート美術館において南アジアおよび中央アジアの考古資料を調査した。とくに、中央アジアで紀元後500年前後に活躍したクシャノ・サーサーンの発行した、特徴的な金貨を実見する機会が得られた点は、クシャーン以後の中央アジア史を概観する上で重要である。また、ロンドン滞在後には、オーストリアのウィーンを訪れ、かつての指導教官や同僚との意見交換をおこなった。同時に、ウィーン大学やオーストリア科学アカデミー、美術史博物館を訪れ、新出の研究関連書籍などの情報を確認した。12月には中国・北京の中国人民大学が開催した国際シンポジウムThe Second Oriental Renaissanceに招待され、参加した。

このシンポジウムでは、Four Gandharan Sculptures with Inscriptions Including Dates.と題して英語による研究発表をおこなった。なお、12月の北京渡航の際には、中央美術学院において現地の学生向けの講義もおこなった。今年度の現地調査として、9月に中国の甘粛省南部の石窟寺院の調査に参加した。ガンダーラ彫刻にみられる仏教図像が、中国に伝わった後にどのような展開をみせるかを検討するために必要なデータが得られた。計画当初に予定していた、海外における資料調査の実施状況も順調である。研究成果の公表にかかわっては、国際学会や国際シンポジウムに積極的に参加することで、国内だけでなく国外の研究者と活発な意見交換がおこなえている。以上から、研究がおおむね順調に進展していると判断した。本年度は、インドでクシャーン朝期の遺跡の踏査と博物館資料の調査をおこなった。訪れたのは、デリーの国立博物館、パンジャーブ州のサンゴール遺跡、チャンディガルの政府博物館、マトゥラー近郊に所在するソンク遺跡、マトゥラー市内にある遺跡群、マトゥラーの考古学博物館、コルカタのインド博物館などである。チャンディガル政府博物館やコルカタ・インド博物館では主にガンダーラ彫刻の調査をおこない、デリー国立博物館やマトゥラー考古学博物館では、ガンダーラ彫刻と同時期につくられたマトゥラー彫刻の調査を主におこなった。また、イギリスに出張した際には、ロンドンの大英博物館、オクスフォードのアシュモレアン博物館、エディンバラの国立博物館などを訪れ、ガンダーラ彫刻の調査をおこなった。本年度の大きな成果として、著書『ガンダーラ彫刻と仏教』が三島海雲学術賞に選定されたことが挙げられよう。その元となった博士論文を提出した2014年度も、その内容を改訂しながら著書を準備し、出版した2015年度もまた、本研究課題の研究期間に含まれるため、今回の受賞は本研究課題の成果として位置づけられる。本年度はまた、様々な学会や研究会、講演会で、研究発表や講演をおこなった。3月にはイギリスのオクスフォード大学で開催された国際ワークショップ"The Geography of Gandharan Art"に招待され、研究発表をおこなった。国内的に研究の成果が認められるとともに、国際的に研究を発信するための足がかりを得ることのできた、研究上の重要な年度であったと言えよう。本研究により、ガンダーラ彫刻の制作時期に関する情報が収集された。ガンダーラ彫刻の制作時期について、考古学的な情報から考察した結果、ガンダーラ彫刻がつくられていた期間中における大きな画期が3世紀前半頃に求められることが判明した。なお、これまでの研究成果は、博士論文として執筆し、2014年度に京都大学に提出した。
ミューオンのレプトンフレーバー非保存現象からの新物理検証

本年度は、ほぼ本実験と同様の環境下で実際のミューオンビームを用いて、読み出し回路や時間較正方法も含めた試験を行った。前年度に見つかった読み出し回路からのノイズやデッドチャンネルが多いという問題も解決し、期待した時間分解能を得た。取得したデータとシミュレーションを組み合わせた詳細な調査により測定器の理解を深め、分解能や検出効率を悪化しうるテールイベントの削減にも成功した。また、陽電子タイミングカウンターのSiPMがはずれてしまうという問題を物理ランの前に発見することができた。追加試験や強化作業によりスケジュールに遅れが出たが、カウンターの強化作業が済めば、陽電子タイミングカウンターはすぐに安定した測定を開始できる状態となっている。本年度後半にはドリフトチェンバーとタイミングカウンター全体での再構成法も確立し、シミュレーションによる研究でMEG実験に比べて性能が向上することを示した。このように陽電子再構成アルゴリズムは全工程の準備が整い、データが取れ次第すぐに解析を行える状況である。MEG II実験全体では、他国グループが進めるドリフトチェンバーの建設が遅れているため、エンジニアリングランと物理ランは再来年度の夏に行われる予定である。今後、陽電子タイミングカウンターは、前述したように強度を上げるための追加作業とカウンターの組み立てを続け、並行して時間較正のためのレーザー試験を4月末から実施する。2017年末にはすべてのカウンターの組み立てが終わり、液体キセノンガンマ線検出器とともにエンジニアリングランを行う予定である。その後、測定器の調整を行って、2018年に物理ランを開始する。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、MEG II実験に用いる陽電子タイミングカウンターのうち1/4を作成・インストールし、動作確認および性能評価を行った。陽電子タイミングカウンターはシンチレーターと半導体光検出器を用いた小型カウンターを512個ならべたものである。本年度前半には、この小型カウンター130個の大量生産を行った。シンチレーターと半導体光検出器それぞれの性能評価を行ってから組み立てを行い、作成した小型カウンターすべてについて70-80ピコ秒の時間分解能を達成した。本年度後半には、陽電子タイミングカウンターのインストールと実際のミューオンビームを用いた試験を行い時間分解能の評価を行った。小型カウンターを支持構造体に設置し、超電導磁石の中へインストールすることに成功した。小型カウンター一つ一つのシグナルチェックも行い、全カウンターが正常に動作することが確認できた。読み出し回路については、ノイズやデッドチャンネルが多くあるという問題が見つかっており、現在改良を進めている。データ取得は、実際にMEG II実験で用いられる静止ミューオンレート、7×10^7 μ/secで行われた。ミューオンの通常崩壊から放出される陽電子を磁場で曲げ、陽電子タイミングカウンターに当て、実際に再構成したヒット情報からその様子を確認した。陽電子のヒット時間再構成も行い、2つのカウンターで60-80ピコ秒の時間分解能を達成した。予測される時間分解能より5-10%の悪化が見られるが、読み出し回路のノイズによる影響と見られ今後改善される。来年度5月には、読み出し回路を直した状態でもう一度同じ測定を行い、より詳細な調査をする予定である。読み出し回路に問題は見つかったが、陽電子タイミングカウンターの実機作成は順調に進み、適切に動作することが確認できた。また、実際のミューオンビームでのデータ取得にも成功し、時間解析も行うことができた。読み出し回路の問題により時間分解能に若干の悪化が見られたため5月に同じセットアップで改良を加えた読み出し回路を用い、より正確な陽電子の時間測定を行う。同時に残りの小型カウンターの作成も行い、データ取得後に全カウンターのインストールを行う。また、飛跡検出器やガンマ線測定器のインストールも完了し、エンジニアリングランで動作確認・性能評価を行い、物理ランを開始する予定である。
三国遺事の史料的価値について -三国史記との比較を中心にしてー

河は、『韓国古代史入門』3を共同執筆し、そのなかで、「韓国古代の土俗信仰と密教」に関して、三国遺事などの史料の分析を中心に、今までの韓国古代の龍神、山神、初期密教に関する論争を新羅を中心にまとめた。そして、研究史検討をした上で、その論争の問題点やこれからの課題を提示した。また、河は共著者3名とともに「韓國神をまつる日本の神社」をまとめた。5-6世紀には、韓半島の高句麗、百済、新羅、加羅などから渡来人が日本へきて、定着するようになったが、その際に、自分の祖先をまつるために神社や氏寺を建てたことがあり、その神社や氏寺を整理紹介した。それらはいまだに日本のあちらこちらに残っているが、それに関しては韓国の学会などに紹介されたことはあまりなかった。そこで、このようなタイトルの共同研究を経て、本の編集が始めた。分担執筆であるが、河は関西地方を中心に朝鮮からの神様を祭っている神社を訪ねて、その史料や写真など整理して報告した。直接に三国遺事と関わるものではないが、もともと韓半島にいた人たちが、日本に渡り、どのような精神生活をしたかについて考えることは、古代に韓半島における思想史的な問題を扱う上で参考になるものである。さらに河は、『三國遺事史料批判』という単著をまとめた。これは、いままでの三国遺事関係の論文を博士学位論文を中心にして、修正し再考したものである。三国遺事の成立過程を編者、時代、校勘、三国史記、異体字、補充、後注、一貫性などのキーワードを中心に外的また内的な史料批判を行った結果をまとめた。1三国遺事の日本原典について韓国古代史の主な資料である三国遺事には数多くの原典が引用されている。しかし、それについての研究は未だに少ないと言っても過言ではない。特に日本の原典に関する研究は一つもないぐらいである。そして、三国遺事の中で引用されている日本の原典を整理、分析するしてみた結果、日本帝記と日本帝紀という二つの本が三国遺事に引用されていることを確認した。両本は日本にも同じ名前の本の存在があって、それも日本書紀、古事記などにも引用されているは周知の事実である。それを時代や内容を史料批判して、その性格が違う者であることを明らかにした。2宋高僧伝元暁関連記事の性格韓国古代を代表するほど、有名な僧侶である元暁は三国遺事にも主役である。しかし、いまだに元暁についてはその人生も大部分が詳しくはわからない。なぜならば、関連資料が少ないからである。なお、現存している史料に関してのも史料批判も十分ではないと言えるほどである。そして、三国遺事と共に元暁についての重要な史料である宋高僧伝にある元暁関連記事を分析して、その資料的な価値を論じた。そして、宋高僧伝元暁関連記事は今まで知られたような資料的な価値が低い史料ではなく、替えって、新羅時代からの遺伝をそのまま保っている信憑性がある者であることを明らかにした。3百済をもう一度考える上記の本は三国史記と三国遺事を中心に百済史を再現した韓国でベストセラーになって有名な本である。韓国における百済関係の著名な学者や研究者が一般人のため、概論的な内容で書いた者で、新聞に連載したものを集めた本である。しかし、日本には百済に興味をもっている人は多いが、その実体に迫る信頼できる概論書はすくない。それゆえ、この本を翻訳した。
ヘガード分解を用いた結び目のフレアーホモロジー理論の研究

有理数係数ホモロジー3次元球面に対しd-不変量と呼ばれる不変量がヘガードフレアー理論において定義されている。この不変量を(p,p-1)型と(p,p-2)型のレンズ空間に対して計算しpの多項式として表すことができた。この計算結果を使って3次元球面内の結び目に沿ったデーン手術により(p,p-1)型または(p,p-2)型のレンズ空間が得られるとき自然数pに対していくつかの制限があることを示した。つまり3次元球面内の結び目に沿ったデーン手術では得られない(p,p-1)型や(p,p-2)型のレンズ空間が存在することを具体的に示した。今後は他の型のレンズ空間やザイフェルト空間に対してもd-不変量を計算しデーン手術に関する同様の結果を得ていきたい。自明な結び目の閉組み紐表示について安定化操作を有限回うまく施すと,得られた閉組み紐を軸としてみたとき元の軸は新たに閉組み紐とみなせることを示した。またこの安定化操作を施す具体的な方法も示した。これは1つの絡み目が異なる複数個の閉組み紐として表されるときこれらの閉組み紐の間の関係を調べる研究の第一歩となっている。それぞれの閉組み紐の軸を自明な結び目とみたとき有限回の安定化操作の後互いに閉組み紐の位置にあるようにできることを上記の研究が示している。合田氏との共同研究で構成しているヘガード分解を使った結び目の不変量について行列を使って定義することができた。これにより無限級数として定義されている不変量の収束性などを議論できるようになった。今後は結び目補空間のヘガード分解と結び目補空間の基本群の表現とを使った不変量を構成していきたい。1次元ホモロジー群の階数が1以上である閉3次元多様体に対するサイバーグ-ウィッテン方程式の解に1つの幾何的な解釈を与える不変量をハッチングス氏とリー氏やマーク氏が構成していた。彼らの解釈によるとサイバーグ-ウィッテン方程式の解は1次元ホモロジー群の生成元から自然に誘導されるベクトル場に関して、その特異点をつなぐ軌道の本数と閉軌道の本数とを数えそれらをうまく掛け合わせることにより得られる。しかし彼らの不変量を具体的な例について計算することは一般には不可能である。結び目補空間という境界付き3次元多様体に対して彼らの構成と同様の考えに基づいて具体的な例について計算できる不変量を構成した。より詳細には結び目補空間の1次元ホモロジー群は結び目のメリディアンにより生成されるという事実と、結び目補空間のヘガード分解から自然に誘導されるベクトル場を使い、結び目補空間の不変量、つまり結び目の不変量を定義した。ここで構成した不変量の特徴は結び目補空間のヘガード図式を描くと計算できるということである。いくつかの結び目について不変量の計算を実行しこの不変量の計算方法を示した。結び目の閉組み紐表示と標準的接触構造の入っている3次元球面内の横断的結び目との間に関連があることは既に知られていた。これに類似した関連として結び目のアーク表示とルジャンドル結び目との間に1対1の対応があることを示した。この対応と接触トポロジーにおいて得られていた結果を使うことにより、アーク表示が定義された時からの未解決問題であったトーラス結び目のアーク指数を決定するという問題を完全に解決することができた。
多方向進化タンパク質群による硬組織形成システムの創出と理解

本研究では、"Multi-Directed Protein Evolution(多方向タンパク質進化)"を提唱する。これはダイナミックなゲノム進化・再編を試験管内で模倣し、様々な機能性人工タンパク質を並行して創出する試みである。将来的には、得られるタンパク質同士が相互作用し、例えば硬組織形成のような一つのシステムが、自発的に創発するような反応場を設計したい。本研究では、概念実証例として、ハイドロキシアパタイト(HA)の結晶成長を制御するタンパク質群を創出する。これらを組み合わせて硬組織類似有機無機複合材料を構築し、医工学や再生医学分野に貢献する。具体的には、ゲノムのダイナミックな変化を、多数の構造および機能モチーフを組み合わせることで模倣する。そして、HAの結晶成長を制御するタンパク質群を、並行的に創出する。具体的には(1)HA核生成能をもつ、骨や歯で発現するhuman dentin matrix protein1の機能モチーフ2種類、(2)human bonesialoproteinとhuman osteopontinがもつ、2種類のコラーゲン結合モチーフ、(3)球状蛋白質の疎水性コアを形成する二次構造として、barnase由来の2種類の二次構造形成ペプチド、(4)進化分子工学的手法により取得されたチタン結合ペプチドである。計7種類のペプチドをRandom Multi-recombinant PCR法を用いてランダムにシャッフリングし、人工蛋白質のコンビナトリアル集団を構築した。得られた蛋白質を発現・精製し、それらのHA形成に及ぼす影響を調べた。HAの形成はpH変化を指標に調べた。その結果、集団の中からHA形成を促進する蛋白質と抑制する蛋白質のそれぞれを得ることが出来た。本研究では、"Multi-Directed ProteinEvolution(多方向タンパク質進化)"を提唱する。これはダイナミックなゲノム進化・再編を試験管内で模倣し、様々な機能性人エタンパク質を並行して創出する試みである。本年度はまず、組み合わせるbuilding blockを選定した。それらは1、HA核生成能をもつ、骨や歯で発現するhuman dentin matrix proteinlの機能モチーフ2種類、2、human bonesialoproteinとhuman osteopontinがもつ、2種類のコラーゲン結合モチーフ、3、球状蛋白質の疎水性コアを形成する二次構造として、barnase由来の2種類の二次構造形成ペプチド、4、進化分子工学的手法により取得されたチタン結合ペプチドである。計7種類のペプチドをRandom Multi-recombinant PCR法を用いてランダムにシャッフリングし、人工蛋白質のコンビナトリアルライブラリーを構築した。構築した遺伝子群の塩基配列を確認し、設計通りの遺伝子群が得られていることを確認した。また、結晶形成を観測する時間分割pH測定計をセットアップした。