hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵癌の発癌・進展に関わる骨髄由来leading cellの同定と新規治療法の開発

胃癌や乳癌において、癌細胞の増殖を支持するニッチが骨髄由来間葉系幹細胞であるとの報告があることから、膵癌においても癌細胞を支持するニッチの形成や、膵癌細胞の進展にも骨髄細胞が関与していると考え、膵癌細胞の進展への骨髄由来細胞の関与とそのメカニズムを解明する。そこで膵癌自然発症モデルマウスにGFP陽性の骨髄細胞を移植した。末梢血、骨髄、膵臓、肝臓のいずれにもGFP陽性細胞を認め、リンパ球系細胞、単球/マクロファージであることが分かり、その分布には偏りがあった。骨髄由来細胞との三次元共培養実験により、膵癌細胞の浸潤能と遊走能を促進した。癌細胞の浸潤に骨髄細胞が関与している可能性を見出した。最近の膵癌研究の知見で、癌細胞だけでなく周囲の微小環境や癌間質相互作用の重要性が注目されている。胃癌や乳癌において、癌細胞の増殖を支持するニッチが骨髄由来間葉系幹細胞であるとの報告があることから、膵癌においても癌細胞を支持するニッチの形成や、膵癌細胞の進展にも骨髄細胞が関与していると考えられるが、その機序については未だ不明である。本研究では、膵癌細胞の進展と骨髄細胞の役割に焦点をあて、膵癌細胞の増殖、浸潤、転移への骨髄由来細胞の関与とそのメカニズムを解明し、最終的には関連分子を標的とした新規治療法を開発する。そこで、ヒトの前癌病変であるPanINやPDACに類似した腫瘍性病変の再現が可能である、膵癌自然発症モデルマウスのKPC/KPCLマウスを用い、放射線照射による前処置を行った後、GFPで標識された骨髄細胞を移植した。急激な体重減少や腫瘤増大が見られた際に、解剖解析を行った。末梢血、骨髄、膵臓、肝臓、血性腹水、腹膜播種などをFCM解析した。いずれの組織にもドナー由来のGFP陽性骨髄細胞が生着していた。また、詳細なFCM解析により、生着した骨髄由来のGFP陽性細胞は、CD44陽性細胞、CD3陽性T細胞、NK細胞、マクロファージであることが分かった。主に末梢血や骨髄、腹水で癌幹細胞マーカーであるCD44陽性細胞が確認できた。これは血行性に膵癌が転移していることを示唆していると考える。各組織における免疫組織染色を実施したところ、FCM解析結果と同様に骨髄由来GFP陽性細胞が確認できた。腫瘍細胞やADMを起こしている領域にGFP陽性細胞が存在していることが確認でき、その分布には偏りがあった。癌細胞のニッチ形成や浸潤に関与している骨髄細胞の分画を同定するため、いくつかの分画を分けて共培養実験を進めている。効率よく骨髄移植モデルを作製する為に、KPCマウス由来の骨髄細胞にGFPをレンチウィルスにて導入したドナー細胞を用いる手法から、GFPマウスの骨髄細胞をドナー細胞として移植する方法へ変更した。レシピエントマウス由来の末梢血、骨髄、膵臓、肝臓、血性腹水、腹膜播種をFCM解析した結果、いずれの組織にもドナー由来のGFP陽性骨髄細胞が生着していた。生着した骨髄由来のGFP陽性細胞は、CD44陽性細胞、CD3陽性T細胞、NK細胞、マクロファージであることが分かった。また、免疫組織染色により腫瘍細胞やADMを起こしている領域にGFP陽性細胞が存在していることが確認でき、その分布には偏りが見られた。癌細胞のニッチ形成や浸潤に骨髄細胞が関与している可能性を見出した。本研究の進捗としてはおおむね順調に進展しているといえる。腫瘍細胞の増殖・進展には、癌細胞だけでなく周囲の微小環境や癌間質相互作用の重要性が注目されている。そこで、ヒトの前癌病変であるPanINやPDACに類似した腫瘍性病変の再現が可能である、膵癌自然発症モデルマウスのKPCマウスを用い、放射線照射による前処置を行った後、GFPで標識された骨髄細胞を移植した。急激な体重減少や腫瘤増大が見られた際に、解剖解析を行い、末梢血、骨髄、膵臓、肝臓、血性腹水、腹膜播種などをFCM解析した。いずれの組織にもドナー由来のGFP陽性骨髄細胞の生着が認められ、GFP陽性細胞は、T細胞、NK細胞、単球/マクロファージであることが分かった。各組織における免疫組織染色では、FCM解析結果と同様に骨髄由来GFP陽性細胞が確認できた。三次元共培養実験により、骨髄由来細胞が癌細胞の浸潤能と遊走能を促進することが確認できた。

胃癌や乳癌において、癌細胞の増殖を支持するニッチが骨髄由来間葉系幹細胞であるとの報告があることから、膵癌においても癌細胞を支持するニッチの形成や、膵癌細胞の進展にも骨髄細胞が関与していると考え、膵癌細胞の進展への骨髄由来細胞の関与とそのメカニズムを解明する。そこで膵癌自然発症モデルマウスにGFP陽性の骨髄細胞を移植した。末梢血、骨髄、膵臓、肝臓のいずれにもGFP陽性細胞を認め、リンパ球系細胞、単球/マクロファージであることが分かり、その分布には偏りがあった。骨髄由来細胞との三次元共培養実験により、膵癌細胞の浸潤能と遊走能を促進した。癌細胞の浸潤に骨髄細胞が関与している可能性を見出した。骨髄移植後の膵癌組織を用いてGFPおよび膵星細胞のマーカーであるα-SMAでの蛍光免疫二重染色を行い、骨髄由来GFP陽性細胞が膵癌細胞を先導するleadingcell様の細胞に形態変化しているかどうかの検討を行う。また、いくつかの分画を分けた骨髄細胞と癌細胞を共培養することにより、骨髄細胞のどの分画の細胞が癌細胞のニッチ形成や浸潤に関与しているかを解明する。分子腫瘍学研究計画はおおむね順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。抗体、培養用試薬類、マウス飼育、培養器具等
マウス遺伝資源の保全に対応した高度生殖工学技術の開発と体細胞核移植技術への応用

卵巣内に存在する未成熟な卵子の利用は、今後生殖補助医療分野への展開へ繋がる技術として考えられている。申請者は未成熟卵子を用いた体外成熟操作の改善と体外受精方法を検討し、近交系マウスを用いた産児作出に成功した。また成熟操作培地の開発を進め、卵子初期の遺伝子発現がアミノ酸構成要素により影響を与えることを認めた。さらに小型げっ歯類を供試して体細胞の樹立を検討し、得られた体細胞ストックは、体細胞核移植により再構築卵子を作成し活性化処理後、クローン胚の作出に成功した。本研究課題として、昨年度実績に基づき引き続き実験動物としてマウスを供試し、卵巣内から回収した卵子(未成熟卵子)を用いて、体外成熟操作により発生した卵子(M2期)を、高度生殖工学技術を駆使して効率的な受精卵の作出および産子獲得方法を検討した。また、卵子成熟操作に掛かるin vitro系における培地の改良を施すことで卵子形態のみならず細胞質内の活性化維持におよぼす効果を検討し、卵子成熟と受精後の発生能の改善を検討した。さらに遺伝子資源の保存を目的に、野生小型げっ歯類を供試し、実験動物種で確立されている体細胞の取得および体細胞核移植技術による細胞機能の検定をおこない遺伝資源の効率的な保存・増殖方法を検討した。申請者は、昨年報告した5%血清添加修正TaM培地の改良を進め、L-カルニチン添加修正TaM培地を開発し体外成熟後の体外受精および初期胚発生の向上を示し、血清代替をおこなうことで、体外成熟由来卵子の発生率改善が期待できることを示した。今回、血清代替として高純度アルブミン添加修正TaM培地を開発し、体外成熟操作および体外受精とその後の発生能を検討した結果、受精後の胚盤胞期への発生が向上することを確認した。また、それら体外成熟卵子の動態をGDF9因子にて観察した結果、早期の遺伝子発現低下を抑制していることを示した。次に、遺伝子資源の保存に有効な手段として生殖細胞の保存と合い並び体細胞の保存技術の確立も有効である。特に野生動物では個体数の減少から低侵襲的な方法が望まれる。申請者は、野生小型げっ歯類を供試して体細胞の樹立を検討し、細胞ストックおよび機能解析をおこなった。さらに得られた体細胞ストックは、体細胞核移植により再構築卵子を作成し活性化処理後、クローン胚の発生に成功した。本研究課題として、申請最終年度として昨年度実績に基づき、卵巣内に存在する未成熟な卵子を用いて、体外成熟操作により発生した卵子の解析を進めた。さらに、野生小型げっ歯類の遺伝資源保存を目的に線維芽細胞の樹立とそれら細胞の機能動態体細胞核移植技術により検証した。申請者は、これまで報告した修正TaM培地による体外成熟により近交系マウスからのマウス産児の作出を可能にした。またこの修正TaM培地に種々のアミノ酸構成要素を含む高純度アルブミンを添加したところ、胚盤胞期への発生の改善を認めた。さらに、この培養液により体外成熟された卵子を免疫蛍光染色により、抗酸化作用を認めることを明らかにした。一方、遺伝子発現による卵子成熟機構の解析をReal-time PCRにより定量解析を行ったことろ、GDF9およびNpm2いづれも早期発現低下の抑制効果が認められ、体外成熟培養液の開発が進展した。また、凍結精子と発生した体外成熟由来卵子との体外受精および産児の作出には、レーザー穿孔法およびグルタチオン添加体外受精培地での媒精が効果的であることを本研究で明らかにした。次に、遺伝資源の保存に有効な手段として体細胞の保存技術の確立を検討し、野生マウスへ応用することで希少な野生小型げっ歯類の細胞保存を検討した。申請者はアカネズミおよびカヤネズミを用いて樹立した線維芽細胞を用いた体細胞核移植により、クローン胚の作出に成功し、細胞機能動態を異属間核移植により検証できることを見出した。さらにそれらクローン胚からゲノム抽出により単一クローン胚からの各野生マウスの塩基情報を確認することに成功した。本研究では、卵巣内に存在する未成熟卵子を用いた高度な生殖工学技術の開発を進め、より効率的で実用的である産子作出方法を検討し、さらに動物種間にて卵母細胞内における卵成熟促進因子の活性化機序を探り、卵成熟と発生能を改善することで、実験動物のみならず野生のげっ歯類における生殖細胞や体細胞を対象とした遺伝資源の効率的な保存・増殖方法を検討した。申請者は先ず、近交系マウス由来卵巣内卵子を用いた効率的な受精方法の確立を検討し、体外成熟卵子のレーザー穿孔処理法および媒精時における精子濃度の調整により、体外受精率が向上することを確認した。

次に、新たに開発を行う卵巣組織の回収方法を検討し、麻酔下による外科的処置等により動物個体を殺処分することなく一部の卵巣組織のみを低侵襲的に回収し体外成熟操作により効率的な個体の作出方法を開発した。一方、これら体外成熟操作に用いられる体外成熟培地の改良も試み、従来のTaM培地に血清を添加した修正TaM培地を開発し、近交系マウスへの体外成熟および体外受精成績の向上を認めたが初期胚の発生について低率であった。これらの改善のため、体外成熟培地へ卵子の細胞質内運搬経路として密接な関係を示す、L-カルニチンを添加した体外成熟培地を開発し、初期胚の発生向上を確認した。さらに、得られた体外成熟由来卵子からの初期胚作製後における個体作製に係る検討を行ない、凍結保存(ガラス化法)および冷蔵保存(4°C下保存)いずれの操作およびこれらの形態で輸送された胚からの個体作製に成功した。以上の検討結果から、体外成熟卵子の発生能をより現実的に向上させることが期待され、様々な動物種あるいは系統間の特性に応じた繁殖技術を提供し、さらに生殖補助医療分野における、先進的な生殖工学技術を提供できると考えられる。本申請で述べた研究計画では、マウス卵巣由来未成熟卵子を用いた高度生殖工学技術の開発およびそれら未成熟卵子の遺伝子発現動態の研究そしてマウス組織由来体細胞株の樹立の3要素から構成されている。本研究の実施に際しては、いずれも動物実験を伴うが、動物福祉には最大限に配慮し実施されている。各検討課題の詳細は、先ず卵巣内未成熟卵子のを用いた受精卵の作成技術の構築として当該年度はマウス凍結精子を用いて体外成熟卵子との体外受精および初期胚発生能を検討した結果、先に開発した透明帯穿孔処理とGSH添加したmHTF培地の開発により新たな高度生殖工学技術の開発を進め、受精卵の作出および産子発生に成功した。一方、体外成熟培地の更なる改良を進めており、血清代替として高純度アルブミンを添加した修正TaM培地を開発し初期胚の発生率の向上を示すと共に卵子細胞質内における成熟因子としてGDF9因子の早期発現低下を抑制していることを明らかにした。これらの成果は、実験動物科学技術2012および日本受精着床学会へ報告された。マウス遺伝資源の保全に対応した有用なな手段として、体細胞の保存技術の確立も有効である。申請者は、野生小型げっ歯類を供試して体細胞の樹立をおこない、低温保存により得られた体細胞を組織学的に解析し、染色体数およびDNAシーケンスによる相同性の確認により正常であることを認めた。次に体細胞核移植により体細胞の機能性を確認した結果、電気融合法により再構築されたクローン胚の作成に成功し、得られたクローン胚を同様に解析したことろ、DNAシーケンスによる相同性を単一クローン胚で示された。これらの成果は、日本実験動物技術者協会および日本分子生物学会にて報告された。以上のことより、いずれも本研究の進展は極めて効率的に機能していると考える。本申請で述べた研究計画は、マウス卵巣由来未成熟卵子を用いた高度生殖工学技術の開発およびその未成熟卵子の遺伝子発現研究そしてマウス組織由来体細胞株の樹立の3つの要素から構成されている。本研究の実施はいずれも動物実験を伴うが、動物福祉には最大限に配慮し実施されている。各検討課題には、卵巣内に存在する未成熟な卵子を用いた体外成熟方法および受精操作技術の確立を検討し、いずれの検討課題について、体外成熟培地の更なる改良を検討しレーザー穿孔装置による透明帯穿孔法を開発したことで、受精率が向上および初期胚の発生率の向上が明らかとなった。本結果は、日本実験動物技術者協会へ報告した。
環境汚染金属の血液脳関門通過メカニズムの解明

1)脳内に存在するMnの存在形態を明らかにするために、種々のMn化合物をマウスに12か月間過剰に経口投与した。脳の線条件をホモジェネートし、超遠心により細胞分画を行った。細胞分画中のMn分布をみ、更に可溶性画分をゲルクロマトグラフィーによって分離し、各分子量画分中のMn濃度を測定した。その結果、ミクロゾーム画分では対照群に比べMn過剰投与群で対照群に比べMn濃度の増加傾向が見られた。ゲルクロマトグラフィーによる分画では、高分子量画分(Mr.80,000-30,000)でのMn濃度が対照群に比べMn過剰投与群で増加傾向が見られた。しかし、この分画でMnに結合している蛋白質がトランスフェリン(Mr.約75,000)であるかどうかは明らかではない。2)初代培養ウシ脳毛細血管内皮細胞におけるマンガンのDose Responceについて検討したところ、当大学の原子吸光光度計で測定可能な濃度(≧20muM)では、細胞内取り込み速度がplateauであり、更に低濃度での検討が必要であった。そこで、アイソトープを用いての実験を検討したが、施設の機器が不十分であったため遂行が困難であった。従って、Ca,Cu,Ni等との相互作用については、時間の関係で残念ながら検討できなかった。Mn^<3+>の合成を試みたが、生成物は非常に不安定で、細胞の培養時間中、十分な安定性が得られなかったので、細胞毒性を検討するまでには至らなかった。従って、Mn^<2+>との比較、更にFe,Al,トランスフェリン等との相互作用については検討できなかった。
イオン液体を用いたソフトマテリアルの創成

本研究では、イオン液体と高分子からなるソフトマテリアルの創成について検討を行った。様々のイオン液体中での高分子の相挙動の観察から、その溶解性支配因子を整理し、クーロン相互作用に加え、ファンデルワールス力、水素結合、カチオンーπ相互作用の重要性を指摘した。また、UCST及びLCSTを示すポリマーのブロック共重合体を用いて、温度誘起ゾルゲル転移、水ーイオン液体のシャトリング現象、光刺激による相転移現象を実現した。さらに、スルホン酸化ポリイミド等をマトリックスとしたイオン液体複合膜を作製し、真空下でも駆動するアクチューエーター、無加湿中温形燃料電池用電解質膜の創製に成功した。高分子、コロイドなどからなるソフトマテリアルは、その構成成分のほとんどが液体である場合が多い。このことが物質内の大きな内部自由度を生み、外部刺激の微細な変化に応答して的確に機能するスマートマテリアルとしての期待も大きい。これまでこの液体(分散媒)としては水や有機溶媒のような分子性液体が用いられてきた。そのために、ソフトマテリアルは液体と共存下かつ溶媒の揮発が顕著とならない温度域がその使用・利用条件の常識であった。本研究では、不揮発性で熱安定性も高いイオン液体という水、有機溶媒に続く第三の液体を用いたソフトマテリアルの創成を図る。イオン液体を分散媒に用い、高分子およびコロイドを分散質とするソフトマテリアルの生成、構造、機能を精査することが本研究の目的である。本年度は、イオン液体を用いた新しいソフトマテリアルを創成するために、高分子-イオン液体系、コロイド-イオン液体系の研究を並行して行った。高分子系では、イオン液体中への高分子の溶解性を支配するパラメータの整理を行い、相溶系で複合膜を形成する系を多く提示した。相分離型の高分子では、イオンゲルとしたときの体積相転移挙動、ブロック共重合体としたときの刺激応答性自己組織体形成を、イオン液体の構造形成溶媒和の役割も含め精査した。コロイド系は、SiO_2微粒子をモデルとして、イオン液体中で粒子間に働く引力/斥力の起源を明らかにして行った。引力が働く系ではコロイドゲルを、斥力が働く系ではコロイドガラスを形成させ、新しいソフトマテリアルとして提案した。本年度は、イオン液体/高分子からなるソフトマテリアルについて、相溶系と温度変化に伴って相分離する系の研究を中心に推進した。相溶系に関しては、プロトン性イオン液体とスルホン化ポリイミド(SPI)からなる固体高分子膜が、無加湿かつ100°C以上の温度でも作動する燃料電池用の電解質膜になることを報告しているが、本年度はプロトン性イオン液体の構造と燃料電池活性の関係を精査した。その結果、水素/酸素燃料電池の起電力はプロトン性イオン液体を構成する酸と塩基の⊿pKaによって大きく変化し、この値が17ー18程度で極大値を与え1.0V以上の起電力となることを示した。また非プロトン性イオン液体とSPIからなる高分子膜がアクチュエータに適用可能であることを報告した。特にこの高分子膜は力学特性が良好なため薄膜化が可能、印刷技術を用いることにより成形可能な高性能なアクチュエータを与えることを示した。さらに、従来から提唱している駆動モデルへの適合性を詳細に調査し、適用可能であることを示した。また温度変化により相分離を伴うイオン液体/高分子系については、低温溶解/高温相分離を示すLCST型相分離のポリベンジルメタクリレート、低温相分離/高温溶解を示すUCST型相分離のポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(PNIPAm)について、高エネルギーX線と分子動力学シミュレーション、動的光散乱と小角X線散乱などの手法を用いて相分離過程の分子レベルでの理解を図った。また、LCST型相分離を起こすセグメントと相溶性セグメントからなるABA型ブロック共重合体を精密合成することにより、低温ゾル/高温ゲルを示す系の提示、さらにポリエチレンオキシド修飾したPNIPAmナノゲルを合成することにより、イオン液体/水界面を往復するシャトルシステムの構築に成功した。本研究は、不揮発性で熱安定性が高いイオン液体という、水、有機溶媒に続く第三の液体を用いたソフトマテリアルの創成を図る事を目的としている。具体的には、イオン液体を分散媒に用い、高分子およびコロイドを分散質とするソフトマテリアルの生成、構造、機能を精査している。汎用イオン液体中への高分子の相溶・相分離を整理し、現在までに明らかになっている支配因子を纏めた総合論文を発表することが出来た。例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリエチレンオキシドなどはイオン液体に相溶するが、ポリオレフィン、ポリスチレン(PSt)、芳香族系高分子などの高分子はイオン液体と相溶しない。当該年度は、相溶系高分子と非相溶系高分子とのブロック共重合体などを精密合成し、イオン液体との複合膜を創製した。

イオン液体に非相溶なPStと相溶するPMMAからなるブロック共重合体は、イオン液体が選択的にPMMA部分に相溶し、ミクロ相分離構造を持つ複合膜を形成することを見出した。これらの複合膜を、高分子アクチュエータ、無加湿燃料電池などの電気化学デバイスの固体電解質に適用する研究を展開した。さらにブロック共重合体に用いるセグメントをLCST型あるいはUCST型相挙動をとる構造とすることにより、温度可逆あるいは光可逆なゾル・ゲル転移が生起することを見出した。また、イオン液体中のコロイドは、粒子間に引力が働く場合にはコロイドゲルを、斥力が働く場合にはコロイドガラスを形成すること明らかにして来ている。コロイド粒子間に斥力が働くと粒子が配列し、最終的には籠効果によって動けなくなったコロイドガラスを形成する。一部のコロイドガラスが構造色を呈することを見出している。本年度はコロイド間に斥力を働かせるために高分子修飾したシリカナノ粒子を合成し、そのイオン液体への分散性、さらに構造色発色に及ぼす、イオン液体構造効果を明らかにした。研究計画の予想が的中し、有用な実験結果が多く得られた。イオン液体中への高分子の溶解性に関しては、日本化学会欧文誌に総合論文(Accounts)を、イオン液体中でのコロイドの安定性に関してはアメリカ化学会、Langmuir誌に招待注目論文(Invited Feature Article)を掲載することができた。両論文とも表紙を飾るCover Articleに選ばれた。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、イオン液体を溶媒とする高分子系ソフトマテリアル(Bull. Chem. Soc. Jpn., 85, 33 (2012))およびコロイド系ソフトマテリアル(Langmuir, 27, 9105 (2011))に関する総合論文をいずれもCover Articleとして公表することができた。またPolym. J. 43, 242 (2011)が高分子学会Polym.J.賞論文に選ばれ表彰された。イオン液体と相溶するセグメントと非相溶のセグメントからなるブロック共重合体を合成し、これとイオン液体を複合化することにより、熱可塑性のイオンゲルの創製を提案した。このイオンゲルを高分子アクチュエータに適用(Macromolecules, 45, 401 (2012); J. Phys. Chem. B, 116, 5080 (2012))した。さらにスルホン化ポリイミドを用いたイオンゲルのプロトン伝導性、無加湿燃料電池の発電特特性の関係を明らかにした(ACS Appl. Mater. Interfaces, 4, 1753 (2012))。化学架橋型のイオンゲルに関しては、東大グループと共同でTetra-PEGイオンゲルの均一網目構造がその力学強度を増大させることを明らかにした(Soft Matter, 8, 1756 (2012); Macromolecules, 45, 3902 (2012))。以上のように現在までの所、予想以上の多くの成果を出すことができたと総括している。今後もイオン液体を用いたソフトマテリアル創成のための基礎研究の積み重ねを行う。さらに研究後半に向けて有用なソフトマテリアルを提案して行く。
悪性胸膜中皮腫の進展・浸潤メカニズムの解析：病理診断への応用と新規治療法の開発

悪性中皮腫は、胸腔内を埋め尽くすように増殖し胸壁をびまん性に浸潤する特徴を持ち、予後不良である。悪性中皮腫における胸腔内進展や胸壁浸潤のメカニズムの解明を目指して、その遺伝子発現プロファイルを中皮細胞と比べると、発現が増強していた遺伝子の中に、エピジェネティクスに働くEZH2が見出された。siRNA導入法により、EZH2発現を抑制した悪性中皮腫細胞では、細胞増殖能が低下した。悪性中皮腫におけるEZH2発現を免疫染色で調べると、EZH2を強く発現する悪性中皮腫の患者ほど全生存率は低かった。悪性中皮腫の胸腔内進展や胸壁浸潤などの生物学的特性にエピジェネティクス機構が深く関与していると考えられる。悪性胸膜中皮腫の発生や進展・浸潤メカニズムを解明する目的で、我々が樹立した悪性中皮腫細胞株や培養中皮細胞を用いて中皮腫細胞と中皮細胞の遺伝子発現プロファイルを比較し、悪性中皮腫におけるPcGの発現について検討した。その結果、多くの中皮腫細胞では中皮細胞に比べて、EZH2の発現が増強していることがわかった。また、病理組織標本を用いて、悪性胸膜中皮腫および反応性中皮におけるEZH2の発現を免疫組織化学で調べると、多くの悪性胸膜中皮腫の症例でEZH2の発現が亢進していた。EZH2は悪性中皮腫と反応性中皮との鑑別に有用なマーカーになると考えられる。また、EZH2は悪性胸膜中皮腫の発生や進展・浸潤に関与していると考えられ、EZH2を標的にした新規治療法の開発が期待される。Polycomb遺伝子群(PcG)はクロマチン構造を変化させ、遺伝子の発現を抑制する遺伝子群であり、polycomb repressive complex (PRC)を形成して機能する。PRC2の構成分子であるenhancer of zeste homolog(EZH2)は、ヒストンH3のメチル化を促進して様々な遺伝子の発現を抑制する。我々は、悪性胸膜中皮腫の発生や進展・浸潤メカニズムを解明する目的で、これまでに悪性中皮腫細胞株と培養中皮細胞の遺伝子発現プロファイルを比較し、多くの中皮腫細胞では中皮細胞よりもEZH2の発現が増強していることを見出してきた。また、胸膜生検や肺摘出術の病理組織標本を用いて、悪性胸膜中皮腫では反応性中皮よりもEZH2の発現が亢進していることを示した。本年度は、胸膜肺全摘術により摘出された腫瘍組織の病理組織標本を用いて、悪性胸膜中皮腫におけるEZH2発現の強度・局在を調べるとともに、その特性と臨床所見との関連性について検討した。その結果、EZH2発現の強い症例ほど予後は悪く、EZH2が腫瘍の辺縁部(進展部)に強く発現する症例ほど死亡率が高いことを見出した。EZH2は、悪性胸膜中皮腫と反応性中皮との鑑別に有用なマーカーになるばかりでなく、悪性胸膜中皮腫の進展・浸潤に深く関与していると考えられる。EZH2を標的にした悪性胸膜中皮腫の新規治療法の開発が期待される。悪性胸膜中皮腫の進展・浸潤メカニズムを解明する目的で、我々が樹立した悪性中皮腫細胞株や初期培養中皮腫細胞を用いて上皮型中皮腫と肉腫型中皮腫の遺伝子発現プロファイルを比較した。その結果、肉腫型中皮腫では上皮型中皮腫に比べて、E-cadherin (CDH1)の発現が有意に低下し、twist1の発現が増強していることが明らかになった。悪性中皮腫の組織像(上皮型或いは肉腫型)には、上皮間葉転換が深く関与していると考えられる。また、肉腫型中皮腫は上皮型中皮腫に比べて、胸壁浸潤が強く予後が悪いことが知られており、twist1などの上皮間葉転換関連分子が中皮腫細胞の進展・浸潤に深く関わっている可能性がある。悪性中皮腫細胞株と培養中皮細胞を用いて中皮腫と中皮細胞の遺伝子発現プロファイルを比較し、中皮腫に強く発現する細胞接着因子を探索した。その結果、中皮腫では中皮細胞に比べて、leukocyte homing-associated cell adhesion receptor (CD44)が強く発現していることを確認した。平成23年度、肉腫型中皮腫では上皮型中皮腫に比べて、E-cadherin (CDH1)の発現が有意に低下し、bHLH型転写因子であるtwist1の発現が増強していることを見出し、悪性中皮腫の組織像(上皮型或いは肉腫型)に上皮間葉転換が関与することを示した。

平成24年度、悪性胸膜中皮腫では中皮細胞に比べて、EZH2の発現が亢進していることを見出した。EZH2は、癌抑制遺伝子として機能するp16INK4a遺伝子の転写を抑制することから、EZH2の高発現が悪性胸膜中皮腫の発生や増殖に重要な役割を果たしている可能性がある。また、twist1を過剰発現させるとEZH2の発現が増強することから、肉腫型中皮腫で高発現するtwist1がEZH2を介して細胞増殖を促し、予後を不良にしている可能性がある。このように悪性胸膜中皮腫の発生や進展・浸潤メカニズムを紐解く知見が見出されている。悪性中皮腫の組織像(上皮型或いは肉腫型)に上皮間葉転換関連分子が深く関与することを示した。また、上皮間葉転換関連分子以外においても、上皮型中皮腫と肉腫型中皮腫、中皮腫と中皮細胞との間で差が見られる分子を見出し、研究基盤を構築した。EZH2を高発現する中皮腫細胞にshRNA(或いはsiRNA)を導入してEZH2の発現をノックダウンし、その細胞における増殖能やアポトーシスを調べる。また、EZH2の下流シグナル伝達経路に存在する分子の発現や活性化、遺伝子の発現(転写)を調べ、EZH2を介した悪性胸膜中皮腫の増殖機構について検討する。twist1を高発現する中皮腫細胞についてもshRNA(或いはsiRNA)を導入してtwist1の発現をノックダウンし、その細胞における増殖能やアポトーシスを調べる。また、twist1ノックダウン細胞におけるEZH2の発現を調べ、twist1とEZH2の分子間作用について検証する。更に、同所移植モデルにEZH2やtwist1のshRNA(或いはsiRNA)を導入して、中皮腫細胞の増殖能および進展・浸潤能について検討する。In vitro実験系により抽出された分子の生物学的作用(進展や浸潤など)について、同所移植モデルを用いて検討する。悪性中皮腫細胞株をヌードマウスの胸腔内に移植し、胸水中に浮遊する中皮腫細胞(浮遊細胞)、胸腔表層で増殖・進展する中皮腫細胞(進展細胞)、胸壁に浸潤する中皮腫細胞(浸潤細胞)における遺伝子発現プロファイルを比較し、上皮間葉転換関連分子や細胞接着分子の進展や浸潤における関与を検証する。また、同所移植モデルの進展部位や浸潤部位における発現を免疫組織化学染色やin situハイブリダイゼーション法により調べ、上皮間葉転換関連分子や細胞接着分子の進展や浸潤における関与を検討する。細胞培養のための試薬、遺伝子の発現および機能解析のための試薬、蛋白質の発現および機能解析のための試薬、移植用のマウスなどの購入に使用する。細胞培養のための試薬、移植用のマウス、遺伝子組換えのための試薬などの購入に使用する。
大規模データストリームからの超高速データマイニングの研究

ネットワーク上を時間的に変化しながら流れる大量半構造データストリームから有用な情報を効率よく獲得する超高速オンライン型データマイニング・システムの研究開発を行った.最終年度である平成17年度は,前年度までに研究開発した基礎理論の深化と,ネットワークデータへの応用の両面から,ストリーム指向パターン照合と半構造データマイニング,さらに,応用としてネットワーク不正侵入検出などの問題について,以下のように研究開発を行った.また,3年間の研究成果の発表・出版を行った.(1)半構造データストリームマイニングの調査と定式化:ネットワーク侵入検出やデータストリームマイニング等の実際のデータストリーム応用を解析し(池田・笠原・喜田),ストリームマイニングに関する最新の技術動向の調査を行った.また,昨年度までの調査結果を出版した(喜田・有村).(2)ストリーム指向半構造パターン照合技術の開発:データストリームを左から右へ一方向逐次走査に基づいた新しいストリーム検索技術について研究した.特に,XMLテキスト高速な木パターン照合処理技術と,シソーラアスやアノテーション等のメタデータを附加したストリームデータ検索技術を開発することに成功した(竹田・篠原・石野・喜田).(3)系列パターン発見に関して,長大な系列データを対象とした効率よいパターン発見アルゴリズムを開発した(篠原・竹田・有村).また,部分文字列の頻度に基づくパターン抽出手法について,そのパターン抽出性能と計算性能の改良を行った(池田・笠原・喜田).さらに,前年度に開発したワイルドカードをもつ極大パターンに対する高速パターンアルゴリズムに関する研究成果が出版された.また,昨年度の研究で開発した系列パターン発見アルゴリズムがH17年6月に,2004年人工知能学会研究会優秀賞を受賞した(篠原・竹田・有村).さらに,前年度までに,研究項目2と3で開発した半構造パターン照合技法とオンライン発見手法を元に開発した,ストリームデータに関する半構造データ族に対する高速半構造パターン発見アルゴリズムの研究成果の論文集への採択が決定した(有村・喜田).(4)応用研究として,現実の大規模高速ネットワークにおいて,実際に大量ネットワークデータに対するオンラインデータ収集と解析を行い,ネットワーク不正侵入検出に関する研究を行った(笠原・池田).ネットワーク上を時間的に変化しながら流れる大量半構造データストリームから有用な情報を効率よく獲得する超高速オンライン型データマイニング・システムの研究開発を行った.最終年度である平成17年度は,前年度までに研究開発した基礎理論の深化と,ネットワークデータへの応用の両面から,ストリーム指向パターン照合と半構造データマイニング,さらに,応用としてネットワーク不正侵入検出などの問題について,以下のように研究開発を行った.また,3年間の研究成果の発表・出版を行った.(1)半構造データストリームマイニングの調査と定式化:ネットワーク侵入検出やデータストリームマイニング等の実際のデータストリーム応用を解析し(池田・笠原・喜田),ストリームマイニングに関する最新の技術動向の調査を行った.また,昨年度までの調査結果を出版した(喜田・有村).(2)ストリーム指向半構造パターン照合技術の開発:データストリームを左から右へ一方向逐次走査に基づいた新しいストリーム検索技術について研究した.特に,XMLテキスト高速な木パターン照合処理技術と,シソーラアスやアノテーション等のメタデータを附加したストリームデータ検索技術を開発することに成功した(竹田・篠原・石野・喜田).(3)系列パターン発見に関して,長大な系列データを対象とした効率よいパターン発見アルゴリズムを開発した(篠原・竹田・有村).また,部分文字列の頻度に基づくパターン抽出手法について,そのパターン抽出性能と計算性能の改良を行った(池田・笠原・喜田).さらに,前年度に開発したワイルドカードをもつ極大パターンに対する高速パターンアルゴリズムに関する研究成果が出版された.また,昨年度の研究で開発した系列パターン発見アルゴリズムがH17年6月に,2004年人工知能学会研究会優秀賞を受賞した(篠原・竹田・有村).さらに,前年度までに,研究項目2と3で開発した半構造パターン照合技法とオンライン発見手法を元に開発した,ストリームデータに関する半構造データ族に対する高速半構造パターン発見アルゴリズムの研究成果の論文集への採択が決定した(有村・喜田).(4)応用研究として,現実の大規模高速ネットワークにおいて,実際に大量ネットワークデータに対するオンラインデータ収集と解析を行い,ネットワーク不正侵入検出に関する研究を行った(笠原・池田).ネットワーク上を時間的に変化しながら流れる大量半構造データストリームからの情報獲得が緊急の課題となっている.本研究では,このような高速半構造データストリームから有用な情報を効率よく獲得する超高速オンライン型データマイニング・システムの研究開発を行った.平成15年度は,オンライン半構造パターン照合と半構造データマイニングの2つの情報獲得問題について,以下のように基本的なアルゴリズムを設計・開発した.(1)ネットワーク侵入検出と,移動ロボット群の動画ストリーム解析,XMLデータストリーム検索・配信等の実際のデータストリーム応用を解析し,オンライン型データマイニング・システムに必要なパターン照合問題とデータマイニング問題の洗い出しを行った(全員).(2)標準的なXPathパターンの線形時間計算可能な部分族に焦点を絞り,一方向逐次走査に基づくデータストリーム指向の半構造パターン照合手法を開発した.パターン照合のためのさまざまな有限状態機械と高速実装法を開発し,標準的なXMLストリームに直接適用可能な手法を実現した(竹田・石野,有村).さらに,Hedgeモデルに基づく新しいXMLデータ変換手法とその高速な実現法を開発した.(3)オンラインパターン発見について,滑り窓や指数的忘却技法を取り入れ,ストリームの時間変化に柔軟に追従する半構造データ向けの適応的パターン発見手法を開発した(篠原・竹田・有村).研究項目2と3で開発した半構造パターン照合技法とオンライン発見手法を元に、申請者等が開発した高速半構造パターン発見アルゴリズム

FREQTをより現実的なクラスの半構造データの族が扱えるよう拡張し,データストリーム指向の高速な半構造パターン発見アルゴリズムを開発した(有村).(4)並行して,開発したアルゴリズムの計算量の理論的解析を行い,個々のアルゴリズムの最適化をおこなった(全員).ネットワーク上を時間的に変化しながら流れる大量半構造データストリームから有用な情報を効率よく獲得する超高速オンライン型データマイニング・システムの研究開発を行った.平成16年度は,オンライン半構造パターン照合と半構造データマイニングの2つの情報獲得問題について,以下のように基本的なアルゴリズムを設計・開発した.(1)半構造データストリームマイニングの調査と定式化:ネットワーク侵入検出やXMLデータストリーム検索・配信等の実際のデータストリーム応用を解析し,ストリームデータマイニングに関する最新の技術動向の調査を行った(有村・喜田・池田・笠原).(2)ストリーム指向半構造パターン変換技術の開発:データストリームを左から右へ一方向逐次走査に基づいた新しいXMLテキスト走査技術ASAXと,高速な軽量XMLデータ処理系XMatchを開発し,実データ上で従来の主記憶にデータ木を展開するタイプのXpath処理系に対して10数倍以上の高速化と著しい記憶効率の改善を得た(有村・喜田).本成果に関する発表に対して,第一著者が情報処理学会山下記念研究賞をH16年11月に受賞した.(3)系列パターン発見について,複数のパターンのブール結合をマイニングする効率よいアルゴリズムを開発した(篠原・竹田).さらに,前年度に引き続き,ストリームの時間変化に柔軟に追従する半構造データ向けの適応的パターン発見手法を開発した(有村).(4)研究項目2と3で開発した半構造パターン照合技法とオンライン発見手法を元に、申請者等が開発したアルゴリズムFREQTを拡張し,より現実的なクラスの半構造データ族に対する高速半構造パターン発見アルゴリズムを開発した(有村).これに関連して,電子情報通信学会第14回データ工学ワークショップ優秀論文賞をH16年7月に受賞した.(5)並行して,開発したアルゴリズムの計算量の理論的解析を行い,個々のアルゴリズムの最適化をおこなった(全員).ネットワーク上を時間的に変化しながら流れる大量半構造データストリームから有用な情報を効率よく獲得する超高速
ファイトアレキシン類の微生物代謝に関する研究

ファイトアレキシン類の代表としてプレニル化イソフラボン類及び関連化合物を選び、Botrytis cinerea及びAspergillus fluvusによる解毒代謝の様式を究明した。研究成果は以下のように要約される。(1)基質として、化学誘導した7-0-methyl-luteone(1)、7-0-methyl-2,3-dehydrokievitone(2)、Lupinusluteusから得たtopazolin(3)、Piscidia erythrina由来のpiscidone(4)その他の、二種のカビによる代謝反応を行った。その結果、フラボン骨格の3も両菌によりluteoneと同様の代謝を受けた。4の代謝実験により、プレニル基は6、8又は3'位に加えて、6'位でも環状エ-テルへの変換反応を受けることが判った。(3)化合物2はA flavusによっては全く代謝されなかったが、B.cinereaにより速かに酸化され、プレニル二重結合がエポキシ化されたもの、その加水分解で生成したと考えられる側鎖部のグリコ-ル誘導体を与えた。グリコ-ルの不斉炭素はオスメ-トエステルのCD測定によりS配置と決定された。一方、エポキシドを立体保持で加水分解したら、代謝産物のグリコ-ルと立体化学を含めて同じものを与えたので、エポキシドの不斉中心もS配置と決定された。本研究によって、カビによるプレニル側鎖の環状エ-テルやグリコ-ルへの変換反応の基質特異性及び変換反応の立体化学がより詳細に解明され、代謝反応の中間体としてエポキシドが存在することが証明された。また、ホワイトル-ピン(Lupinus albus)の構成イソフラボノイドを精査し、本植物中では、カビによるプレニル化イソフラボンの代謝と同様にプレニル基のエポキシ化中間体を経て生成したと予想させる部分構造を有する複合イソフラボン類が多数見出された。本研究の主要な部分は、ファイトアレキシン及びその構造関連物質の植物病原菌あるいは非病原菌による代謝様式の追究と、代謝実験に使用するための基質の調製よりなっている。プレニル化イソフラボン(例えばluteone=5,7,2',4'-tetrahydroxy-6-prenyl-isoflavone)のカビによる代謝は、側鎖二重結合部を攻撃点とした低毒性化合物への変換であることを明らかにしてきた。代謝産物の環状エーテルや側鎖部ジオール構造より、代謝反応の第一ステップは二重結合のエポキシ化であろうと推測されていた。この反応様式は、類似構造を有する天然物(ロテノイドやクマリン類他)の生合成過程に於ても予想されていたものであったが、実験的証明即ち代謝中間体エポキシドを単離し構造を確認するには至っていなかった。今回、プレニル基のオルト位に水酸基を持たない基質を使用することによって、代謝反応の初期に反応中間体として基質のエポキシ変換物を単離し、その構造を解析することに成功した。さらに、生成したエポキシ誘導体不斉中心の立体化学を解析した。中間体は、穏やかな酸性条件下、立体保持で加水分解し反応生成物の1,2-グリコールをオスメートエステルに誘導して、円二色性スペクトルの測定を行ない観察されたコットン効果の符号より、絶対配置がSであると決定した。この立体化学解析は、先に単離していたプレニル化イソフラボンのカビによる代謝産物の絶対配置と考え併せると、代謝反応の立体化学そのものの理解を可能にするものであった。

マメ科植物のファイトアレキシンあるいはその関連化合物を、代謝実験の基質にするため大量調製を計画、ウオトリマメ(Piscidia erythrina)及び近縁のLonchocarpus guatamalensisの根皮の成分を分画し、プレニルイソフラボン、プレニルフラバノン等をそれぞれ数100mg数gずつ単離することができた。これらを基質とする代謝実験は次年度に実施する。ファイトアレキシン類のモデル化合物としてプレニル化イソフラボン類及び関連化合物を選び、それらのBotrytis cinerea及びAspergillus flauusによる代謝の基質特異性ならびに代謝産物の構造解析を行なった。(1)前年中に単離、あるいは化学誘導した基質:ウオトリマメのpiscidone(6'-プレニルイソフラボン)、イエロウル-ピンのtopazolin(プレニル化フラボン)Lonchocarpus guatamalensisのlupinifolinol(8-プレニルフラバノノ-ル)luteone及び2,3-dehydrokievitoneの7-0-メチル化物即ち、7-0-methy1-luteone、7-0-methy1-2,3-dehydrokievitoneの上記二菌による代謝実験を行ない、代謝産物の構造解析、代謝中間体の捕捉を行なった。(2)PiscidoneはB.cinereaによりジヒドロピラン型の代謝産物を与え、topazolinはA.Havusにより主としてhydrateへ、B.cinereaによっては、ジヒドロピラン型、ジヒドロフラン型、側鎖部グリコ-ルへ代謝された。lupinifolinolは両菌によっては全く代謝されなかった。(3)7-0-Methy1-luteoneのB.cinereaによる主代謝産物は5-OHとジヒドロピラン環を形成したもので、新たに生じた不斉中心のため右旋性を示した。(4)7-0-Methy1-2,3-dehydrokievitoneはA.flavusによっては、全く代謝されなかったが、B.cimereaにより側鎖エポキシドを経由してグリコ-ルに代謝された。このエポキシドは、プレニル側鎖から環状エ-テル誘導体への代謝中間体で、従来存在が予想されていたが、今回はじめて単離し、その存在を確認した。不斉中心の立体化学も解析することができ、プレニル側鎖を攻撃点とするプレニル化イソフラボノイドのカビによる解毒代謝様式が明らかにされた。(5)ホワイトル-ピンの複合イソフラボノイドを精査し、新たに20余種の新規化合物を単離、構造解析した。これらの構造をもとに、ホワイトル-ピンのイソフラボノイドのバイオジェネシスを提案することができた。
軌道の存在確率密度の一意性に関する研究

本研究の目的は,軌道同士の振舞いに関する局所的な条件から,軌道の存在確率密度に関する次の大域的な性質(1)と(2)を導くことである:(1)すべての軌道の存在確率密度が決まるならば,この存在確率密度は一意的に決まる.(2)有限時間での軌道の存在確率密度と無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差は,エントロピーとポテンシャルという2つの値を用いて具体的に表示できる.特に,本研究では,互いに異なる軌道の組に対して,一方の軌道の近くから他方の軌道の近くに移動する別の軌道がある,という局所的条件のみから上の性質(1)と(2)を導くことを目的とする.更に,本研究の応用として,次の結果を導く:(3)稠密な軌道をもつ可微分力学系が,摂動を加えてもその性質を失わないならば,(1)と(2)を満たす.(1)について平成30年度は,多様体の次元が4次元以下もしくは13次元以上のとき,互いに異なる周期軌道の組に対して,一方の安定集合と他方の不安定集合がそれぞれ位相多様体となり,更に位相的横断性を満たす交点をもつならば,軌道の存在確率密度は一意的に決まることを示した.この結果により,多様体の次元にある程度の制約はあるものの,存在確率密度の一意性を導く位相不変な十分条件が得られた.この結果はRIMS共同研究「力学系-理論と応用の融合-」,研究集会「The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications」(国立台湾大学),研究集会「エルゴード理論とその周辺」(大阪大学)などにおいて講演した.この結果は現在論文として投稿準備中である.本研究の目的は,軌道同士の振舞いに関するある局所的な条件から,軌道の存在確率密度に関する次の大域的な性質(1)と(2)を導くことである:(1)すべての軌道の存在確率密度が決まるならば,この存在確率密度は一意的に決まる.(2)有限時間での軌道の存在確率密度と,無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差は,エントロピーとポテンシャルという2つの値を用いて具体的に表示できる.特に,本研究では,互いに異なる軌道の組に対して,一方の軌道の近くから他方の軌道の近くに移動する別の軌道がある,という局所的な条件のみから上の性質(1)と(2)を導くことを目的とする.更に,本研究の応用として,次の結果(3)を導く:(3)稠密な軌道をもつ可微分力学系が,摂動を加えてもその性質を失わないならば,性質(1)と(2)を満たす.(1)について平成27年度は,3次元以下の多様体について,すべての周期軌道に対して上の局所的条件を満たせば,存在確率密度は一意的に決まることが証明できた.また,3次元以下の多様体について,明記性を満たせば,存在確率密度は一意的に決まることが示せた.これらの結果は,韓国と中国で開催された国際研究集会で講演し,その内容は論文として投稿中である.(3)に関連して,明記性をもつ微分方程式のクラスを考えたとき,幾何学的ローレンツアトラクターはこのようなクラスに入らないことを示した.この結果は論文にまとめて発表した.研究実績の概要で述べたとおり,3次元以下の多様体について,研究目標を達成することができたため,おおむね順調に進展していると考えられる.本研究の目的は,軌道同士の振舞いに関するある局所的な条件から,軌道の存在確率密度に関する次の大域的な性質(1)と(2)を導くことである:(1)すべての軌道の存在確率密度が決まるならば,この存在確率密度は一意的に決まる.(2)有限時間での軌道の存在確率密度と無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差は,エントロピーとポテンシャルという2つの値を用いて具体的に表示できる.特に,本研究では,互いに異なる軌道の組に対して,一方の軌道の近くから他方の軌道の近くに移動する別の軌道がある,という局所的な条件のみから上の性質(1)と(2)を導くことを目的とする.更に,本研究の応用として,次の結果(3)を導く:(3)稠密な軌道をもつ可微分力学系が,摂動を加えてもその性質を失わないならば,(1)と(2)を満たす.(1)について平成28年度は,3次元多様体上の力学系に対して,ある特定の周期軌道の組に対して上の局所的条件を満たせば,存在確率密度は一意的に決まるということを証明した.具体的には,(位相的に定義された)双曲型周期軌道の組に対して,それらの安定多様体と不安定多様体が,各々の次元の和が空間の次元以上になるときに交点をもつ,という条件のもとで一意性を示した.また(3)に関連して,ここで与えた条件は,Maneによって構成された稠密な軌道をもつ可微分力学系の例に対して成立していることを示した.これらの結果は,中国で開催された国際研究集会で講演した.研究実績の概要で述べた通り,局所所的条件をより精密化することで,定理の応用可能な範囲を広げることができたので,おおむね順調に進展していると考えられる.本研究の目的は,軌道同士の振舞いに関するある局所的な条件から,軌道の存在確率密度に関する次の大域的な性質(1)と(2)を導くことである:(1)すべての軌道の存在確率密度が決まるならば,この存在確率密度は一意的に決まる.

(2)有限時間での軌道の存在確率密度と無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差は,エントロピーとポテンシャルという2つの値を用いて具体的に表示できる.特に,本研究では,互いに異なる軌道の組に対して,一方の軌道の近くから他方の軌道の近くに移動する別の軌道がある,という局所的な条件のみから上の性質(1)と(2)を導くことを目的とする.更に,本研究の応用として,次の結果を導く:(3)稠密な軌道をもつ可微分力学系が,摂動を加えてもその性質を失わないならば,(1)と(2)を満たす.(2)について平成29年度は,基本集合を2つもつような公理A系力学系が,部分双曲型であり,かつ上記の局所的な条件を満たすならば,有限時間での軌道の存在確率密度と無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差は,エントロピーとポテンシャルという2つの値を用いて具体的に表示できることを示した.これまでは基本集合が1つの公理A力学系でしか,このような結果は示されていなかった.また,今回の結果を導くために,強横断性条件を満たす公理A系力学系が,上記の局所的条件を満たすならば,一方通行明記性を満たすことを示した.これらの結果は連携研究者である山本謙一郎氏との共同研究であり,現在論文として投稿準備中である.研究実績の概要で述べた通り,いくつかの条件を満たす公理Aに対して大域的な性質(2)を示したが,部分双曲型という条件をはずすことができなかったためである.本研究の目的は,軌道同士の振舞いに関する局所的な条件から,軌道の存在確率密度に関する次の大域的な性質(1)と(2)を導くことである:(1)すべての軌道の存在確率密度が決まるならば,この存在確率密度は一意的に決まる.(2)有限時間での軌道の存在確率密度と無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差は,エントロピーとポテンシャルという2つの値を用いて具体的に表示できる.特に,本研究では,互いに異なる軌道の組に対して,一方の軌道の近くから他方の軌道の近くに移動する別の軌道がある,という局所的条件のみから上の性質(1)と(2)を導くことを目的とする.更に,本研究の応用として,次の結果を導く:(3)稠密な軌道をもつ可微分力学系が,摂動を加えてもその性質を失わないならば,(1)と(2)を満たす.(1)について平成30年度は,多様体の次元が4次元以下もしくは13次元以上のとき,互いに異なる周期軌道の組に対して,一方の安定集合と他方の不安定集合がそれぞれ位相多様体となり,更に位相的横断性を満たす交点をもつならば,軌道の存在確率密度は一意的に決まることを示した.この結果により,多様体の次元にある程度の制約はあるものの,存在確率密度の一意性を導く位相不変な十分条件が得られた.この結果はRIMS共同研究「力学系-理論と応用の融合-」,研究集会「The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications」(国立台湾大学),研究集会「エルゴード理論とその周辺」(大阪大学)などにおいて講演した.この結果は現在論文として投稿準備中である.今年度も引き続き,研究実績の概要で述べた局所的条件から,大域的条件(1)と(2)を導くこと,並びに,本研究の応用として,上記の結果(3)を導くことを目標とする.特に,(1)については,局所的条件をより精密化し,定理の応用可能な範囲を広げることを目標とする.(2)については,支配的分解をもつ力学系に対して,有限時間での軌道の存在確率密度と,無限に時間が経過した軌道の存在確率密度との差を評価する.(3)については,中心方向が1次元部分空間となるような支配的分解をもつ力学系の,安定多様体と不安定多様体の交差の仕方を調べる.