hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高次元表現型解析を駆使した遺伝情報による細胞の動作原理の解明

遺伝情報による生命体の動作原理、すなわち遺伝型という「原因」が表現型という「結果」にどのように結びつくかという原理を解き明かすことは、遺伝学の中心課題のひとつである。我々は、遺伝型と表現型との関係を明らかにするために、単細胞真核生物の出芽酵母(S. cerevisiae)の優れた遺伝学的ツールを駆使し、蛍光顕微鏡で得られる細胞画像を画像解析システムCalMorphにより解析し、形態プロファイリングと形態異常度の二つの観点から高次元表現型を定量的に解析することによって遺伝子機能と形態表現型の間に密接な関係があることを発見した。その関係を用いて、薬剤の細胞内標的を同定することに成功した。今年度は、出芽酵母の必須遺伝子破壊株の解析を行った。研究材料として1,112ある必須遺伝子全てについて2倍体で2コピーある遺伝子のうち1コピーのみ破壊された株(ヘテロ2倍体)を用いた。実験方法としては、顕微鏡に基づく高次元表現型情報が取得できるCalMorph画像解析ソフトを用いて、細胞形態、アクチン、核DNAの形態情報を取得した後、501ある表現型パラメータそれぞれに最も適した確率分布を決定し、一般化線形モデルに組み込んで形態データを標準化して高次元表現型解析を行った。優性遺伝子と劣性遺伝子の両方を持つヘテロ二倍体では、多くの場合優性遺伝子が支配する形質が表現型となり、これはメンデルの「優性の法則(第一法則)」と呼ばれている。ただし、ごく少数ながら明らかな例外があることが知られており、それはハプロ不全性と呼ばれてきた。つまりハプロ不全性を示す遺伝子では劣性側の表現型が現れてくる。ショウジョウバエの羽の形態を指標にした場合には6%、出芽酵母の増殖を指標にした場合には8%程度ハプロ不全性が観察されていた。今回、501の観点から出芽酵母のヘテロ二倍体必須遺伝子破壊株の形態表現型を一般化線形モデルに組み込んで解析したところ、全体の約半数にあたる657の必須遺伝子でハプロ不全性が認められた(FDR=0.01)。不適切な統計処理の結果としてこのような高い頻度のハプロ不全性が認められたのでないことは、100回以上繰り返し取得した野生型酵母のデータでは、そのような形態異常株が検出されないことから明らかになった。さらに、1調べる表現型の観点を501まで増やした結果として高い頻度のハプロ不全性が認められたこと、2ランダムに選抜した100の非必須遺伝子で調べると33%しかハプロ不全性が認められないことから、超高次元の表現型解析をにより、高い頻度のハプロ不全性が見られたことが示された。高速高次元CalMorphシステムを使うとともに一般化線形モデルを導入して、より質の高い必須遺伝子破壊株のヘテロ二倍体の高次元表現型解析を行うことが予定通り、可能になった。本年度は、Ca2+とCa2+感受性に関与するCLS遺伝子間の相互作用を、増殖だけでなく形態表現型の面から多次元的に捉えることにした。そのために、cls変異株について通常および高濃度Ca2+条件下の細胞形態を画像解析プログラムCalMorphにより高次元形態表現型として定量化し、一般化線形モデルを適用することで、正または負のCa2+-cls変異間相互作用を定量的に評価した。正(表現型を回復させる)および負(表現型を悪化させる)のCa2+-cls変異間相互作用を定義することにより、62 cls変異株それぞれで209次元の正または負のCa2+-cls変異間相互作用の組み合わせからなるプロファイルを作成した。62 cls変異株において、Ca2+-cls変異間相互作用プロファイル間の相関係数に基づく階層クラスタリングを行ったところ、62中49 (79%)のcls変異株が9つのクラスに分かれた。そのうち6クラスでは、既知の機能的に関連する遺伝子の変異株が集まっていた。このように、クラスタリング解析によって細胞内Ca2+恒常性維持やCa2+によって制御される機構の機能ユニットが9つ同定でき、また同時にCa2+-cls変異間相互作用プロファイルの特徴に各ユニットの機能に関する情報が現れていることが示唆された。最後にクラスタリング解析により同定された機能ユニット間に見られる相互関係を理解するために、Ca2+-cls変異間相互作用プロファイルの類似度に基づくネットワークを構築した。クラスIIIからIXのCa2+-cls変異間相互作用プロファイルの間には正の相関が見られる傾向にあり、クラスIおよびIIのプロファイルは他の機能ユニットのプロファイルとの間に負の相関が見られる傾向にあった。本研究により、初めて化合物(Ca2+)と遺伝子(CLS)間の相互作用を高次元的に調べることができた。高次元表現型解析に一般化線形モデルを適用することで、パラメトリックな統計学的解析が可能になり、次々に新しい生物学的知見が得られている。当初この研究を計画した時よりも、はるかに研究成果が上がっている。出芽酵母の必須遺伝子に関する動作原理を明らかにすることを目的にして、本年度は必須遺伝子の条件致死変異株の形態表現型解析を行なった。高速高次元CalMorphシステムを使ってデータを取得した後に一般化線形モデルを導入することで、質の高い高次元形態表現型解析を行った。まず670の必須遺伝子を網羅する774のTS変異株(Ben-Aroya et al. 2008; Li et al. 2011; Costanzo et al. 2016)について、非制限温度条件下で培養した細胞からCalMorphシステムを使って形態表現型情報を新たに取得した。

次に「形態異常度」と「形態プロファイル」の二つの観点から必須遺伝子TS株の形態表現型解析を行なった。解析したほとんどの必須遺伝子TS変異株は非制限温度条件下であっても、意外なことに顕著な形態異常を示すことがわかった。なぜそれほどまでに大きな形態異常を示したのかを明らかにするために、形態異常度と遺伝子属性の間の関係を調べたところ、両者の間に有意な相関は見られなかった。従って、TS変異株の形態異常度の強さは、遺伝子の機能的特徴を示すというよりも、変異アレルによる機能欠損の影響を反映していると考えられた。一方必須遺伝子のTS変異株が示す形態プロファイルに関しては、ほとんどの場合、既知の遺伝子機能によって説明できるということがわかった。TS変異株間の形態プロファイルの類似度の相関は遺伝子間の機能的関係を反映していることが示唆された。今後の展望として、これまで抗真菌薬などの薬剤標的の形態プロファイリングには非必須遺伝子欠損株の形態情報が用いられてきたが、増殖に必須な遺伝子産物が標的になる場合には、必須遺伝子TS変異株の形態プロファイルを用いることでより正確な標的予測が可能になることが期待される。遺伝情報による生命体の動作原理、すなわち遺伝型という「原因」が表現型という「結果」にどのように結びつくかという原理を解き明かすことは、遺伝学の中心課題のひとつである。我々は、遺伝型と表現型との関係を明らかにするために、単細胞真核生物の出芽酵母(S. cerevisiae)の優れた遺伝学的ツールを駆使し、蛍光顕微鏡で得られる細胞画像を画像解析システムCalMorphにより解析し、形態プロファイリングと形態異常度の二つの観点から高次元表現型を定量的に解析することによって遺伝子機能と形態表現型の間に密接な関係があることを発見した。その関係を用いて、薬剤の細胞内標的を同定することに成功した。引き続き研究テーマ1である、「出芽酵母の必須遺伝子に関する遺伝情報による動作原理の研究」を行うとともに、研究テーマ2である「化学遺伝学的アプローチによる遺伝情報による動作原理の研究」について研究を進める。今までの方針通りに研究を進め、最終年度の研究課題の研究取りまとめを行う。特に研究を遂行する上での問題点はない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
持続的森林資源管理のための森林域でのGNSS技術の応用に関する研究

GNSS技術を活用し,森林内におけるGNSS信号の分断状況から林分情報を推定する技術を確立するとともに,森林資源情報の取得のために実用化を試みた。京都大学フィールド科学教育研究センター芦生研究林および和歌山研究林において,ヘリコプターLiDARデータとGNSS受信データを取得,解析した。LiDARデータ取得が1ヶ月順延し落葉後となったため,想定した相関が見られなかった一方,SIPについては林分条件と高い相関が見られたほか,GPSだけでなくGLONASSやGalileo,Beidouなど様々なGNSSを組み合わせることによって,測位確率,測位精度,Fix解取得確率が向上することが明らかとなった。本研究はGNSS(日本のQZSS,米国のGPS,ロシアのGLONASS,EUのGalileo,中国のBEIDOUなど)技術を活用し,森林内におけるGNSS信号の分断信号から林分蓄積や立木密度などの林分情報を推定する技術を確立するとともに,持続的森林管理のための森林資源情報の取得のために実用化使用とするものである。本年は初年度として,既存のGPSおよびGLONASSを用いた受信システムにおけるGNSS信号受信状況を解析するとともに,次年度に予定するヘリコプターLIDARデータ取得に合わせて行う受信試験に用いるGNSS受信機の準備作業を行った。当初の予定では,既存のGNSS受信機のファームウェアをアップデートし,対応する受信アンテナを購入する予定であったが,業者との打ち合わせ中に,最新型GNSS受信機が新たに発売されるという情報を得たため,予定を変更して試験に用いるGNSS受信機の選定から改めて行った。結果として新たに発売される機種はまだ世界でもほとんど販売されていないすべてのGNSSに対応する機種であることから,この機種を購入することとした。ただし予定額を大幅に上回ることから,他の経費と合算して購入することとした。なお,この機種は本研究が国内導入第一号で,3月にようやく納入されることとなったため,受信試験は年度内に開始することができなかった。そのかわり,既存の機種を用いた受信試験を実施し,森林内におけるGPSおよびGLONASS信号の到達,受信状況について,改めて解析を実施した。本研究はGNSS(日本のQZSS,米国のGPS,ロシアのGLONASS,EUのGalileo,中国のBeiDouなど)技術を活用し,森林内におけるGNSS信号の分断状況から林分蓄積や立木密度などの林分情報を推定する技術を確立するとともに,持続的森林管理のための森林資源情報の取得のために実用化しようとするものである。本年度は本研究におけるメインの試験として,京都大学フィールド科学教育研究センター和歌山研究林において,ヘリコプターLiDARデータの取得と同時にGNSS受信試験を行った。LiDAR取得時期は,秋期の紅葉開始時期とし,同時に取得されるオルソフォトによる林相判別が行いやすい時期として準備を行った。また前年度に購入したGNSS受信機を用いた受信および基線解析テストを行った。さらに和歌山研究林内8地点にGNSS測位地点を設定した。林況は土場,尾根上平地スギ疎林分,尾根上平地スギ密林分,谷筋大径スギ林分,モミ・ツガ天然林,谷筋林道,北向き斜面スギ疎林分,北向き斜面スギ密林分であった。受信試験はLiDAR計測が実施される見込みとなった10月末に9日間実施した。林内8地点で90分の測位(1Hz)を4回ずつ行い,GPSのみの場合、GLONASSを加えた場合,Galileoを除くすべての衛星を使用した場合の3通りについて,受信衛星数およびPDOPの推移と,観測時間を変化させた場合の静止測位時の測位精度を検討した。斜面や谷沿いなどGPSでは十分な衛星数が得られない場所において,ほぼ常に5個以上の衛星が捕捉でき,またFloat解の精度およびFix解の取得確率も大幅に向上していることが明らかとなった。これらの結果は,森林利用学会(於:鹿児島大学)および日本森林学会(於:日本大学)において発表した。前年度はGNSS受信機の購入が遅れたため,やや研究が遅れていたが,本年度は精力的に受信試験および解析を行い,ほぼ想定通りの結果を得たことによって,遅れを取り戻した。ただし解析ソフトウェアのバグによって遅れている解析箇所もあり,今後,より一層の解析の進展,特にLiDARデータとGNSS受信試験結果との照合を行う必要がある。本年度は,昨年までに京都大学フィールド科学教育研究センター和歌山研究林において取得した,ヘリコプターLiDARデータと,GNSS受信試験データの解析を行った。LiDARデータ取得においては,秋期の紅葉開始時期を想定していたが,航測会社の機材の都合によって想定よりも1ヶ月順延したため,すでに落葉広葉樹が落葉した後となり,比較予定であったGNSS受信試験データは落葉前に取得したものであったため,想定したような相関が見られなかった。一方,上記のデータとは別に,和歌山研究林の一部である11林班(41.5ha)において,固定翼UAV(eBee)を飛行させ,空中写真データの取得を試行した。20分の飛行で取得された空中写真からトゥルーオルソフォトを作成した。

トゥルーオルソフォトは,GCP(Ground Control Point)の設置の有無,グローバル座標決定方法,解析ソフトウェア,撮影回数を変えて数種類作成し,ヘリコプターLiDARデータと比較し水平精度および樹高計測精度の検証を行った。今後,これらのデータについての分析をさらに進めるとともに,GNSS受信に関する追加試験を行うことによって,林分情報の推定手法を検討を行い,さらにUAVを用いたデータ更新手法についても検討する予定である。GNSS技術を活用し,森林内におけるGNSS信号の分断状況から林分情報を推定する技術を確立するとともに,森林資源情報の取得のために実用化を試みた。京都大学フィールド科学教育研究センター芦生研究林および和歌山研究林において,ヘリコプターLiDARデータとGNSS受信データを取得,解析した。LiDARデータ取得が1ヶ月順延し落葉後となったため,想定した相関が見られなかった一方,SIPについては林分条件と高い相関が見られたほか,GPSだけでなくGLONASSやGalileo,Beidouなど様々なGNSSを組み合わせることによって,測位確率,測位精度,Fix解取得確率が向上することが明らかとなった。受信試験に用いるメインの測量用GNSS受信機を変更し,その納期が3月となったことから,受信試験の一部が実施できなかった。そのかわり,予定していたよりも多くの信号を受信できる機種である(予定ではGPSおよびGLONASSのL1およびL2であったが,導入した機種はこれらに加え,GPSのL5,BEIDOUのB1およびB2,GALILEOのE1およびE5,QZSSのL1,L2,L5等が受信可能)ことから,研究・解析の幅が格段に広がることが期待できる。なお,本年度実施した解析結果は,学術誌に投稿中である。今後,LiDARデータの解析を進めるとともに,GNSS受信試験結果とLiDARデータとの照合を進める。ただし,LiDARデータの取得時期が,業者側の機材準備等の理由により,GNSS受信試験から約1ヶ月遅れたため,GNSS受信試験の際には着葉していた落葉樹が,LIDAR計測では落葉してしまった観測地点が生じた。本研究の目的である,GNSS衛星信号の分断からの林況推定には,致命的となる可能性があり,今後,地点ごとの状況に合わせ,慎重に分析を進める予定である。森林利用学受信試験の遅れを取り戻すために,納入された新たなGNSS受信機を用いた受信試験を集中的に実施する。またLIDARおよび林内レーザースキャナデータの取得も予定通り実施し,本年度実施したSIPに関する分析を,各種のGNSS信号すべてに適用して,解析を行う。これらの受信試験と同時に,新たなGNSS受信機を業者から短期間貸与できることとなったため,信号受信に関する試験だけでなく,後処理補正時の測位精度に関する試験も同時に実施し,次年度以降のLIDARデータの解析に役立てる。
鳥類の下垂体前葉における黄体形成ホルモンとプロラクチンの合成機構に関する研究

本研究は、ニワトリの下垂体前葉における黄体形成ホルモン(LH)とプロラクチン(PRL)の合成機構を明らかにすることを目的として、mRNA量を高感度に定量できる方法として知られているSolution Hybridization-RNase protection assayによるニワトリのLHβsubunitとPRLのmRNA測定法を確立し、さらに、この方法を用いて排卵周期中のニワトリと休産中のニワトリにおいて、一日のいろいろな時間に下垂体前葉におけるLHβsubunitとPRL LH βsubunit LH βsubunitのmRNA量を測定すると同時に、下垂体前葉と血中におけるPRLとLH濃度をRIA法を用いて測定した。Solution Hybridizationによって、ニワトリLHβsubunitとPRLのmRNAを0.8pg400pgの用量の範囲で、特異的に測定できる方法が確立された。この方法を用いて測定した下垂体前葉におけるPRL濃度とPRL mRNA濃度は、産卵ニワトリと休産ニワトリの何れにおいても一日のうちで有意な変動は認められなかったが、それらの濃度は測定した何れの時期においても休産ニワトリに比べ産卵ニワトリの方が高かった。また、血中PRL濃度は産卵ニワトリと休産ニワトリの何れにおいても点灯開始直前に増加が認められ、しかもその増加は産卵ニワトリの方が休産ニワトリに比べ長く持続した。これらのことから、産卵ニワトリの方が休産ニワトリに比べPRLの合成と放出が多く行われている可能性が推察された。これに対して、産卵ニワトリでは排卵前のLHの急激な放出に先立ち、下垂体前葉中のLH濃度とLHβsubunit mRNA濃度の増加が認められ、LHの放出に先立ちLHの合成が促進されていることが明らかとなった。ニワトリにおいて、黄体形成ホルモン(LH)とプロラクチン(PRL)の下垂体前葉における合成と放出が、排卵との関連でどのように変動しているのかを明らかにしようとして、排卵周期中のニワトリを3時間毎に供試し、下垂体前葉中のLHβmRNAとPRLmRNA濃度をSolution hybridization法により、また下垂体前葉と血清中におけるLHとPRL濃度をそれぞれラジオイムノアッセイ法によって測定した。その結果、LHに関しては、排卵7時間前に急激なLH放出が認められ、それに先立ち下垂体前葉中におけるLHβmRNA濃度とLH濃度の増加が見出されたことから、LHの放出に先立ちLHの合成が促進されていることが明らかとなった。これに対して、下垂体前葉中におけるPRLmRNA濃度とPRL濃度には排卵周期中において有意な変動が認められなかったことから、下垂体前葉におけるPRL合成は排卵周期中で顕著な変動を示さないと推察された。また、排卵4時間前に相当する午前4時に血中PRL濃度の増加が認められたが、この時間には休生鶏の血中においてもPRL濃度の増加が報告されているので、照明開始直前も午前4時に認められたPRLの放出は明暗周期などの環境条件によって調整されていると推察された。前年度の研究において、ニワトリの下垂体前葉においてLHの排卵前の放出に先立ち、LHの合成が促進されていることが明らかとなった。これに対して、PRLの合成は排卵周期中において見かけ上有意な変動は見出されなかったが、産卵鶏と休産鶏において共に、一日の午前4時にPRLの放出が認められた。そこで、本年度の研究においては、このPRLの放出機構を明らかにする一つの手段として、鳥類のPRLの放出に対する生理的意義の大きいと思われるVIPとAVTにおいて灌流培養系を利用してニワトリ下垂体前葉の前部腺体と後部腺体からのPRL放出に対する効果を検討し、さらにPRLの放出に影響を与えると思われるいくつかのペプチドについてもその効果を検討した。

また併せてGHの放出に対する効果を検討することによって、PRLとGHの放出物質の関連についても明らかにしようとした。その結果、ニワトリ下垂体前葉の前部腺体と後部腺体からのPRLおよびGHの放出はPRLにおいては後部腺体に比べ前部腺体、GHにおいては前部腺体に比べ後部腺体の自然放出量が高いことが明らかとなり、さらにPRLは視床下部抽出液、VIPおよびAVTの添加による放出の刺激は前部腺体にのみ認められ、GHは視床下部抽出液の添加による放出の刺激は後部腺体にのみ認められたことから、PRLの放出は前部腺体、GHの放出は後部腺体に依存していることが明らかとなった。さらにPRLの放出はVIPとAVTのみならずTRHおよびAngiotensin-IIによっても影響を与えることが示唆された。またこれらのPRL放出に関与するペプチドはGHの放出に影響は与えないことが示唆された。
オルガネラ創造の基盤構築を目指したゼニゴケ油体形成機構の研究

苔類にのみ存在する油体の形成機構とその進化的意義を明らかにすることを目指して,油体細胞の単離と油体プロテオームを計画し条件検討を進めていた.その過程で,並行して進めていた順遺伝学的な解析により油体形成のマスター転写因子の単離に成功した.この転写因子の発現誘導により,油体の形成を自在に制御することが可能となったため,当初の予定を変更してこの転写因子の下流で機能する遺伝子群をRNA-seq解析により網羅的に単離した.その候補因子の中から,転写因子,膜タンパク質,分泌型可溶性タンパク質を選抜し,さらなる発現解析と細胞内局在解析を進めた.その結果,油体膜で機能するABCトランスポーターや油体内に蓄積する代謝酵素を見いだすとともに,マスター転写因子と協調してはたらく第2の転写因子を同定することに成功した.さらにマスター転写因子の制御下にある遺伝子群のプロモーターを用いて,油体膜や油体内腔に自在にタンパク質を局在化させることが可能となった.さらに,マスター転写因子の発現誘導系を構築することにより,油体形成を任意のタイミングで誘導することが可能となった,この系を用いて油体形成における細胞骨格の関与を調べたところ,油体の融合には微小管が必要であることが明らかとなった.これらの結果から,油体が植物の細胞質分裂を担う細胞板と極めて類似した方法によって形成されることのみでなく,油体への輸送が転写レベルの制御により実行されていることが示された.油体は苔類のみに存在するオルガネラで,内部にMarchantinなどの様々な生理活性物質を蓄積する.この油体が獲得された仕組みを明らかにし,それを将来のオルガネラ創造の基盤とするため,平成29年度にはまずゼニゴケの油体を単離するための方法論の確立を目指した.油体を単離するためには,まず油体を含む細胞である油体細胞を単離することが必要となる.そこで,ゼニゴケの葉状体を構成する細胞を機械的処理や酵素処理により分離させる方法を模索した.これまでの実験により,シロイヌナズナなどで用いられる酵素処理の条件ではゼニゴケ葉状体のプロトプラスト化は出来ないことが分かっている.そこで酵素濃度や機械的処理の条件を検討した結果,ブレンダーで葉状体を破壊し,濾過した後に酵素処理することで,油体細胞を含む葉状体細胞を解離させることが出来るようになった.この細胞の解離の効率を向上させるため,現在も引き続き条件の検討を進めている.また,本研究課題と並行して進めていた油体形成が異常となる変異体の順遺伝学的探索の過程で,過剰発現により油体細胞分化を高進させることが出来る転写因子の単離に成功した.この転写因子の機能欠失変異体では,油体細胞の分化が全く起こらない.そこで,油体過剰蓄積変異体および油体欠失変異体を用いてRNAseq解析をおこない,油体形成に関わる因子の網羅的探索をおこなった.その結果,膜局在型の輸送体を含む多くの膜タンパク質を同定することが出来た.これらの中には,油体に局在するタンパク質が多く含まれると期待される.そこで現在,それら候補タンパク質をコードする遺伝子のクローニングを進めるとともに,ゲノム編集技術を用いた機能欠失変異体の作成準備を進めている.油体の単離に向けた条件検討が進んでいる.また,並行して進めていた順遺伝学的な研究の成果から,油体を構成するタンパク質の候補が多く得られたため.その知見も取り入れつつ研究を進めることが可能となった.苔類にのみ存在する油体の形成機構とその進化的意義を明らかにすることを目指して,油体細胞の単離と油体プロテオームを計画し条件検討を進めていた.その過程で,並行して進めていた順遺伝学的な解析により油体形成のマスター転写因子の単離に成功した.この転写因子の発現誘導により,油体の形成を自在に制御することが可能となったため,当初の予定を変更してこの転写因子の下流で機能する遺伝子群をRNA-seq解析により網羅的に単離した.その候補因子の中から,転写因子,膜タンパク質,分泌型可溶性タンパク質を選抜し,さらなる発現解析と細胞内局在解析を進めた.その結果,油体膜で機能するABCトランスポーターや油体内に蓄積する代謝酵素を見いだすとともに,マスター転写因子と協調してはたらく第2の転写因子を同定することに成功した.さらにマスター転写因子の制御下にある遺伝子群のプロモーターを用いて,油体膜や油体内腔に自在にタンパク質を局在化させることが可能となった.さらに,マスター転写因子の発現誘導系を構築することにより,油体形成を任意のタイミングで誘導することが可能となった,この系を用いて油体形成における細胞骨格の関与を調べたところ,油体の融合には微小管が必要であることが明らかとなった.これらの結果から,油体が植物の細胞質分裂を担う細胞板と極めて類似した方法によって形成されることのみでなく,油体への輸送が転写レベルの制御により実行されていることが示された.

今後も油体の単離方法の確立を目指すとともに,油体を過剰に蓄積する変異体からの油体の単離にも挑戦する.また,RNAseq解析により得られた油体タンパク質候補についても,引き続き解析を進める.本年度はゼニゴケ葉状体からの細胞単離の実験を重点的に進めたため,試薬等の購入の必要が無かった.現在は細胞単離方法の確立の目途が立ち,さらに油体の構成タンパク質の候補が多く得られていることから,平成30年度には分子生物学的実験,細胞生物学的実験を一気に進めることが必要となり,さらに研究成果や共同研究者との意見交換のための旅費も必要となるため,当該年度分と合わせて必要額を執行する予定である.
ヒト胸腹部の損傷メカニズムの解明による災害発生時の安全ガイドラインの作成

胸腹部へ衝撃力が加わる状況として,運転席乗員でシートベルト着用者の前面衝突時のシートベルトによる胸部骨折の受傷状況をCT像を用いて解析した.その結果,胸部骨折の大多数はシートベルトパスの範囲外の側胸部で多発していることが分かった.胸部損傷は直接的な外力ではなく,外力を受け骨が変形することによるたわみで骨折が発生すると考えられた.次に群集事故によって胸腹部へ圧迫が加わった場合の呼吸変動を観察するための実験モデルを構築した.圧迫による苦しさの増加に伴い,一回換気量と肺活量は減少傾向を示した.本研究の結果,胸部への圧迫が20kg以上で20分以内に呼吸困難が発生する可能性があることが分かった.胸部や腹部に外力が加わる受傷機転は,動的な負荷として自動車事故や歩行者事故などの交通事故,準静的な負荷として災害発生時に地下鉄出入り口,電車内などで人がパニック状態で密集する群集事故がある.我が国では年間の交通事故の2割にあたる約1万人が胸部・腹部を受傷して死傷している.群集事故では世界各国で数百人規模の死亡者が発生している.胸腹部の傷害は,負荷エネルギと傷害,その負荷持続時間の定量的な関係が分かっておらず,十分な安全対策を講じることができないのが死傷者発生の原因である.平成26年度は次に示す2項目の研究を実施した.1.胸腹部へ衝撃力が加わる状況の調査として,交通事故による車体変形と乗員傷害の解析を目的として46件の交通事故実態調査を実施した.その結果,シートベルト等の乗員拘束装置の影響や骨年齢の影響を受けて胸腹部の傷害が発生していることが分かった.2.胸腹部へ静的な負荷が作用した場合を想定し,動物実験と被験者実験を実施した.動物実験は2頭を用いて体重の1倍,2倍,3倍の負荷が作用した状況を再現し,そのときのバイタルサインを計測した.また被験者実験は18人の被験者を用いて,体重の0.5倍から1倍までの連続的負荷を加える実験と段階的に荷重を増加する実験を実施した.この結果,体重の2倍を越えると胸腹部負荷の影響により傷害が発生する可能性のあることが分かった.胸部や腹部に外力が加わる受傷機転は,動的な負荷として自動車事故や歩行者事故などの交通事故,準静的な負荷として災害発生時に地下鉄出入り口,電車内などで人がパニック状態で密集する群集事故がある.我が国では年間の交通事故の2割にあたる約1万人が胸部・腹部を受傷して死傷している.群集事故では世界各国で数百人規模の死亡者が発生している.胸腹部の傷害は,負荷エネルギと傷害,その負荷持続時間の定量的な関係が分かっておらず,十分な安全対策を講じることができないのが死傷者発生の原因である.平成27年度は平成26年度に引き続き次の研究を実施した.1.胸腹部へ衝撃力が加わる状況の調査として,交通事故による車体変形と乗員傷害の解析を目的として47件の交通事故実態調査を実施し,平成26年度と合計して93件の調査件数となった.93件について解析した結果,シートベルト等の乗員拘束装置の影響や骨年齢の影響を受けて65%が胸部傷害,35%は腹部傷害が発生しており,胸部か腹部どちらかの傷害が発生している乗員は73%と高い割合を占めることが分かった.2.胸腹部へ静的な負荷が作用した場合を想定し,動物実験と被験者実験を実施した.動物実験は平成26年度に引き続き平成27年度は2頭を用いて体重の1倍,2倍の負荷が作用した状況を再現し,そのときのバイタルサインを計測した.本年度の実験では人工換気時の酸素を大気と同じ濃度で実施した.また被験者実験は,平成26年度18人の被験者に加え,平成27年度は19人の被験者実験を実施した.被験者実験では体重の1倍までの負荷を連続的負荷を加える実験とし,胸部荷重または腹部荷重を基準として,荷重割合を1倍以内になるようにして実験を実施した.実験の結果,胸部と腹部では胸部荷重が肺活量や一回換気量に与える影響が支配的であり,呼吸様式に胸部荷重が及ぼす影響が明らかになった.93件の交通事故調査,群集事故に関する4頭の動物実験,37人の被験者実験を実施しており,最終目標である胸腹部の安全ガイドラインに必要な多数の基礎実験と解析を実施できたため.胸部や腹部に外力が加わる受傷機転は,動的な負荷として自動車事故や歩行者事故などの交通事故,準静的な負荷として災害発生時に地下鉄出入り口,電車内などで人がパニック状態で密集する群集事故がある.我が国では年間の交通事故の2割にあたる約1万人が胸部・腹部を受傷して死傷している.群集事故では世界各国で数百人規模の死亡者が発生している.胸腹部の傷害は,負荷エネルギと傷害,その負荷持続時間の定量的な関係が分かっておらず,十分な安全対策を講じることができないのが死傷者発生の原因である.平成28年度は平成26-27年度に引き続き次の研究を実施した.

1.胸腹部へ衝撃力が加わる状況の調査として,交通事故による車体変形と乗員傷害の解析を目的として47件の交通事故実態調査を実施し,平成26-27年度と合計して総計140件の調査件数となった.対象となった181人について解析した結果,シートベルト等の乗員拘束装置の影響と骨年齢の影響を受けて60.8%が胸部傷害,26.5%は腹部傷害が発生しており,胸部か腹部どちらかの傷害が発生している乗員は68.5%と高い割合を占めた.また超音波式骨強度測定を実施したところ骨強度低下が胸部傷害の重症化に影響を及ぼし,胸部傷害では側胸部骨折が頻発することが明らかになった.2.胸腹部へ静的な負荷が作用した場合を想定した被験者実験を実施した.平成26年度延べ18人,平成27年度延べ19人を実施し,今年度28年度では延べ33人の被験者実験を実施した.特に今年度は同じ女性被験者を用いて胸部と腹部荷重の割合を変化させて,それら荷重の影響を解析するための実験に主眼をおいて実施した.実験の結果では,胸部と腹部を比較すると胸部荷重が肺活量や一回換気量に与える影響が支配的であり,負荷荷重が体重の50%であっても胸腹部の負荷により1時間以内に呼吸不全に至る可能性が明らかになった.胸腹部へ衝撃力が加わる状況として,運転席乗員でシートベルト着用者の前面衝突時のシートベルトによる胸部骨折の受傷状況をCT像を用いて解析した.その結果,胸部骨折の大多数はシートベルトパスの範囲外の側胸部で多発していることが分かった.胸部損傷は直接的な外力ではなく,外力を受け骨が変形することによるたわみで骨折が発生すると考えられた.次に群集事故によって胸腹部へ圧迫が加わった場合の呼吸変動を観察するための実験モデルを構築した.圧迫による苦しさの増加に伴い,一回換気量と肺活量は減少傾向を示した.本研究の結果,胸部への圧迫が20kg以上で20分以内に呼吸困難が発生する可能性があることが分かった.46件の交通事故調査,2頭の動物実験,18人の被験者実験を実施しており,最終目標である安全ガイドラインに必要な多数の基礎データを得ることができているため.交通事故の実態調査では,平成26,27度に引き続き,日本大学と日本医科大学による交通事故実態調査を継続し,年間50件の重症,死亡事故の事故調査解析を実施する.特に胸腹部に顕在化する傷害を詳細に調査し,胸腹部の傷害解析のために骨密度計により骨密度を調査し,骨強度の低下が胸部・腹部傷害に及ぼす影響を詳細に解析する.次に胸部腹部傷害(群集事故)の被験者および動物実験では,過去2年間に引き続き,胸腹部圧迫による窒息を模擬した被験者実験と動物実験を実施する.軽度の圧迫では被験者,窒息死に至る高負荷の圧迫は実験動物を用いて実験を行う.被験者実験ではより耐性の低い成人女性を対象とした被験者実験を実施する.呼吸は胸部と腹部の境界にある横隔膜の運動が重要な役割をしているが,胸部荷重,腹部荷重の負荷割合に基づく衝撃耐性を明らかにする.そして交通事故解析と胸腹部圧迫実験に基づく安全ガイドライン作成のために,被験者と動物実験に基づき,人体重の何倍の荷重が負荷されるまで人体は許容できるのか,圧迫死の防御のための耐性限界を胸腹部圧迫の耐性リスクカーブを用いて提案する.28年度が最終年度であるため、記入しない。工学まず交通事故の実態調査では,平成26年度に引き続き,医工学の連携による日本大学と日本医科大学による研究として,年間50件の重症,死亡事故の事故調査解析を実施する.特に胸腹部に顕在化する傷害を詳細に調査し,動物実験の基礎データを収集する.胸腹部の傷害が実年齢のみならず骨年齢にも影響すると予測しており,骨密度も詳細に調べ骨強度の低下が胸部・腹部傷害に及ぼす影響を詳細に解析する.次に胸部腹部傷害(群集事故)の被験者および動物実験では,昨年度に引き続き,群集事故で胸腹部圧迫による窒息を模擬した被験者実験と動物実験を実施する.軽度の圧迫では被験者,窒息死に至る高負荷の圧迫は実験動物(豚)を用いて実験を行う.被験者
日本人の楽観/悲観の二重性を支える自己推論

欧米では極めて堅固な証拠によって、自分の将来に対する非現実的なまでの楽観傾向がみられている。これに対して、日本人を対象にした研究では、反対に悲観傾向がみられるか、楽観性がみられるにしても微弱であり、しかもその結果は安定していない。本研究ではまず、改めて楽観性と悲観性がえられるかを検討することから始めた。大学生を対象に、「親友」「自分」「一般の大学生」について将来のできごと(よいできごと、および悪いできごと)の予測をおこなわせた。その結果、自分と一般の大学生の比較では、自分のほうによいできごとが生起しやすい、または悪いできごとが生起しにくいと考える楽観傾向は明確にはみられなかった。もっとも明瞭な結果は、親友への楽観性が極めて顕著であったことである。つまり、親友に対してはよいことが生起し、悪いことは生起しないと判断する傾向がみられたのである。そこで、研究2では親友と自分との友人関係が、他の人たちの友人関係と比較して、関係が長続きするか否かについての判断、および関係持続についての要因に関する推論をおこなわせた。その結果、「われわれ」の関係を積極的に肯定し、関係持続を予測する楽観性を示し、さらに関係持続に関する要因については自分たちの関係に適合するものを重要視し、逆に適合しないものについては重要でないと判断する傾向がみられた。これらの結果から、日本人は個人という単位でみると高揚や楽観傾向が危ういが「われわれ」という単位にまで拡大すると楽観性を顕著に示し、自分たちの関係を肯定するような推論を行うのではないかと示唆された。
代理人の忠実義務規範の明確化

金融商品は、その提供に際して、提供者側(いわゆる金融サービス提供者)がいかなる義務を負うのかを明確する必要があるところ、昨今の金融商品の多様化を前に、その必要性はさらに重要度を増している。そこで、金融サービス提供者が負う義務、なかでも、忠実義務に焦点を当てつつ、民法上は代理人あるいは受任者たる地位に就くことも多いことに鑑みて、代理人・受任者の忠実義務規範の明確化を目指した研究である。忠実義務とは、一般的には、その義務を負う者に対して、利益相反行為の禁止を義務付ける規範として理解されている。しかしながら、それ以上に具体的にいかなる行為を義務付ける規範であるのかについては、確立した理解がなされているとは言い難い。しかしながら、昨今の規制緩和や金融技術の進歩を背景に、金融取引は一段と多様化・複雑化の様を呈し、それにより、いわゆる金融サービスの提供者が、顧客との関係で、利益相反行為に相当すると懸念されうる状況に陥ることが、様々な場面で生じるようになっている。このような社会状況にあっては、金融サービス提供者と顧客との間において発生しうる、いわゆる利益相反状況下での、金融サービス提供者に対する行為規範を明らかにすることが重要となる。そこで、本研究では、利益相反行為規制を目的とする忠実義務について、とりわけ他の諸義務との概念上の関係を整理しつつ、忠実義務規範を明らかにすることを、本研究の目的とした。本研究では、民法の視点から、代理人が負う忠実義務に焦点を当てつつも、他の類似の法分野たる信託法における受託者の忠実義務についても考察を加えることで、代理人の忠実義務規範について、類似の法分野と平仄をとりながら、具体化することを試みている。その過程で、代理人の利益相反行為規制及び受任者の忠実義務について、法制審議会から提示された民法(債権法)改正案についても考察し、論稿を発表している。また、受託者の忠実義務についても考察を加え、それと平仄を合わせた代理人の忠実義務の具体化を試みている。また、本研究では、コモンロー圏における忠実義務の進展との比較法的考察もなしているところ、この点については、2013年3月にイギリス(オックスフォード大学・ケンブリッジ大学)にて、関連分野を研究する学者との意見交換をしており、これを踏まえて、別途論稿として公表することを予定している。平成23年度上半期は、民法における代理人・受任者が負う忠実義務規範の内容について、現在進行中の法制審議会民法部会での民法改正論議も視野に入れながら、現行民法における問題点について研究した。早稲田大学・明治大学・一橋大学の有志研究者で構成される国際取引法研究会(7月)、及び明治大学での「『民法改正を考える』研究会」にてその研究成果を報告し(7月、9月)、後者の研究会から発行される著書に論文として寄稿している。下半期は、日本信託法における受託者の忠実義務に関する文献(体系書、単行書、大学紀要寄稿論文等)の収集と分析を行い、受託者の忠実義務の内容及び法的性質について考察し、民法・信託法を横断する忠実義務規範の基礎理論についての研究を行った。受託者の忠実義務規範については、財団法人トラスト60研究会において報告している(3月)。また、比較考察の対象として、イギリス信託法上の忠実義務規範について文献収集を行い(体系書、単行書、大学紀要寄稿論文)、イギリス信託法における受託者の忠実義務の内容・法的性質についての比較考察を行った。この点に関連して、イギリス・オックスフォード大学において、Dr. Birke Haeckerと意見交換を行い、併せて同大学にて文献収集を行った(3月)。本研究出張は、「法の国際化における民事責任の総合的・比較法的研究」(基盤研究(B)課題番号22330035)からの経費によりなされてはいるも、それは、本基盤研究の個別テーマの一つである「民事責任の公正性」に研究協力者として参加しているためである。本個別テーマでは、忠実義務違反の効果についての研究を進めている。そのため、本研究出張では、忠実義務の内容・法的性質と併せ義務違反の効果についても検討対象として面談を行い、忠実義務規範の全体像についての意見交換を行った。日本民法における代理人の忠実義務・受任者の忠実義務の内容及び法的性質については、概ね予定通りに進展しているといえる。また、日本信託法における受託者の忠実義務の内容及び法的性質についても、概ね予定通りに進展している。当初より、平成23年度は日本法の研究に重点を置くことを予定していたため、その点では全体の研究は概ね予定通りに進展しているといえる。もっとも、外国法研究に関しては、イギリス法を中心としつつも他のコモンロー諸国の忠実義務規範も検討に加える予定であったところ、イギリス法における忠実義務規範の検討に重心が若干傾いている。そのため、平成24年度は、他のコモンロー諸国についての検討の比重を重くすべきであると考える。また、海外研究者との意見交換に関しては、当初はMatthew Conaglen教授との面談を予定していたところ、日程の調整がつかず、Birke Haecker教授との面談とはなった。

しかしながら、Haecker教授はイギリス信託法とドイツ信託法との比較研究を行っているため、Haecker教授との面談では、イギリス法のみならずドイツ法の視点からも比較考察ができる意見交換となったため、成果は大きかったといえる。もっとも、それがために、イギリス以外のコモンロー諸国すなわちオーストラリア・カナダ法についての疑問点が解消されるには至らなかった。この点については、平成24年度にこれらコモンロー諸国の忠実義務規範の研究により比重をおくことで、文献収集・分析を通して解消する、あるいはこれらの分野に精通する学者との面談を通して解消できるよう努めたい。上半期は、平成23年度に収集した資料の分析を継続するとともに、新たな資料の収集・分析も行う。新たな資料収集に関しては、とりわけオーストラリア・カナダ・アメリカの忠実義務規範に関する文献を中心に行う。これらの主要コモンロー諸国における忠実義務規範を明らかにすることで、それにアメリカ法における忠実義務規範がいかなる影響を及ぼしているかを明らかにする。そして、これらの主要コモンロー諸国が、この「アメリカの法的浸透」によっていかなる問題を抱えているかを考察し、「アメリカの法的浸透」を批判的に検討する。それによって、アメリカ法の忠実義務規範が有する問題点を浮き彫りにし、これら主要コモンロー諸国と同様に「アメリカの法的浸透」をうける日本法がいかなる問題点を有するかを明らかにする。また、アメリカにおいて国内で収集困難な資料の収集を行うとともに、アメリカ信託法・代理法の最新の議論状況を学ぶべくDeborah A. DeMott教授(デューク大学)との面談を予定する。イギリスにおいて国内で収集困難な資料の収集を行うとともに、「アメリカの法的浸透」の批判的研究を行うMatthew Conaglen准教授(ケンブリッジ大学)との面談を予定する。平成23年度における日本法の分析・検討と、平成24年度におけるアメリカの法的浸透についての分析・検討とを総合的に比較考察することで、日本法におけるあるべき忠実義務規範についての取りまとめを行う。この点については、早稲田大学の民事法研究者を中心とした有志メンバーで構成される研究会「民事法アモルフ」にて研究報告を行う。併せて、早稲田大学・明治大学・一橋大学の有志研究者で構成される国際取引法研究会にても報告を行う。上記の研究成果を論文にまとめ大学紀要、法律雑誌へ寄稿する。報告資料作成のための印刷費を計上する6千円(報告1回につき3千円:報告書10頁×10円×30人分)。アメリカへの資料収集旅費として資料収集旅費160千円、滞在1週間として宿泊費80千円を確保する。イギリスへの資料収集旅費180千円、滞在1日間として宿泊費80千円を確保する。残額を資料収集費として計上する(39千円)。
マトリックス単離法による分子イオンの高分解能分光検出

本研究の目的は、固体パラ水素マトリックス中では捕捉した分子が気相と同程度かそれ以上の分解能で分光ができるという特徴を生かして、固体パラ水素分子中に捕捉した電荷を持った化学的活性分子の赤外および可視・紫外領域の高分解能分光を行うことによりその構造や電子状態を明らかにすると共に、固体内での反応性を明らかにすることにある。特にプロトン付加した分子イオンおよびラジカルイオンを研究対象にして、その分光を行うことを試みた。イオン化の方法としては前年に確立した放射線照射法を用いた。固体水素を放射線照射することによりまず媒質である水素分子がイオン化され、生成したH_2^+はその後、電荷移動反応H_2^++H_2→H_2+H_2^+とイオン分子反応H_2^++H_2→H_3^++Hとを競合的に起こすと考えられるが、前者で移動する正電荷はその一部が単離した溶質分子をイオン化してラジカルカチオンをつくると期待される。一方後者で生成したH_3^+は回りの水素分子とH_3^+(H_2)_nというクラスターをつくり安定化すると見られるが、その一部は溶質分子と反応して水素陽イオンの付加した分子を生成すると考えられる。そこで、系内にイオンが生成するとその強い電場によって水素分子が赤外活性になる原理を応用して固体水素内のイオンの状態を調べ、赤外吸収の偏光依存性などから、固体内のイオンの分布を得ることができた。またスペクトル強度からイオンの密度がおよそ10^<13>cm^<-3>であることを明らかにした。一方でイオンを直接観測する方法として外部電場を変調することによる検出が有効であることを明らかにし、それによってイオンの周りの水素分子の状態を明らかにした。現在さらにイオン自身の構造を明らかにするために赤外スペクトルを詳しく検討しているところである。本研究の目的は、固体パラ水素マトリックス中では捕捉した分子が気相と同程度かそれ以上の分解能で分光ができるという特徴を生かして、固体パラ水素分子中に捕捉した電荷を持った化学的活性分子の赤外および可視・紫外領域の高分解能分光を行うことによりその構造や電子状態を明らかにすると共に、固体内での反応性を動力学分光法により明らかにすることにある。特にプロトン付加した分子イオンおよびラジカルイオンを研究対象にして、その分光を行うことを試みている。本年度はまず固体水素中にイオン分子を生成する方法として放射線照射法の確立を行った。そこで、まず純粋な固体水素の結晶に放射線照射をすることにより起きるプロセスを赤外分光法を用いて観測した。系内にイオンが生成するとその強い電場によって水素分子が赤外活性になる。このことを利用して、水素の吸収変化を照射前と照射後で比較したところ、放射線照射によるイオンの生成が確認された。また水素の吸収の偏光依存性などから、固体内のにイオンの分布を得ることができた。イオンの分子構造を知るために現在さらに赤外スペクトルを詳しく検討しているところである。
離散力学系を生成する母関数及びその高次導関数の解析的性質

力学系の変数を複素数に拡張したとき,力学系がどのように深く理解されるようになるかを考察した.本研究では,そのため力学系を生成する母関数を考えた.又初期値に依存する力学系の性質を見るために,母関数をその初期値で微分した導関数及びそれより高階の導関数もあわせて考えた.母関数の展開パラメタを複素化し,母関数の解析的性質から力学系の静的な諸性質が導き出せることを示した.同時に高次の導関数の解析的性質から,母関数のそれからでは得られなかった力学系の動的性質,例えば軌道不安定性,が見い出せることを示した.母関数に対する関数方程式を調べることにも興味がある.しかし詳しい解析をするまでにいたらず,これからの問題とした.新たに高次導関数の従う関数方程式も見い出し,将来の発展が期待される.また母関数の物理的意味を考えるために,一次元力学系を新たに増やし,二次元力学系を考えた.母関数は,その二次元系のbasin baundaryとして与えられることを示した.さらに関数の零点を求めるニュートン法を力学系とみなし,その収束速度と母関数の収束半径とに何らかの関係があるのではないかと考え,その一例を示しながら考察を行った.最後に,力学変数を複素化する考え方を可積分な方程式のソリトン解に応用し,ソリトン間に働く非誄形相互作用について新しい知識が得られた.これは本研究課題と直接関係がないが,同じ基本思想から訓生したもので, kdv方程式について詳しく議論した.力学系の変数を複素数に拡張したとき,力学系がどのように深く理解されるようになるかを考察した.本研究では,そのため力学系を生成する母関数を考えた.又初期値に依存する力学系の性質を見るために,母関数をその初期値で微分した導関数及びそれより高階の導関数もあわせて考えた.母関数の展開パラメタを複素化し,母関数の解析的性質から力学系の静的な諸性質が導き出せることを示した.同時に高次の導関数の解析的性質から,母関数のそれからでは得られなかった力学系の動的性質,例えば軌道不安定性,が見い出せることを示した.母関数に対する関数方程式を調べることにも興味がある.しかし詳しい解析をするまでにいたらず,これからの問題とした.新たに高次導関数の従う関数方程式も見い出し,将来の発展が期待される.また母関数の物理的意味を考えるために,一次元力学系を新たに増やし,二次元力学系を考えた.母関数は,その二次元系のbasin baundaryとして与えられることを示した.さらに関数の零点を求めるニュートン法を力学系とみなし,その収束速度と母関数の収束半径とに何らかの関係があるのではないかと考え,その一例を示しながら考察を行った.最後に,力学変数を複素化する考え方を可積分な方程式のソリトン解に応用し,ソリトン間に働く非誄形相互作用について新しい知識が得られた.これは本研究課題と直接関係がないが,同じ基本思想から訓生したもので, kdv方程式について詳しく議論した.1.力学系を複素化し、その解析的性質より力学系の性質を調べる新しい方法として、力学系を生成する母関数の展開パラメタを複素化し、その母関数及びその形式的導関数の解析的性質より力学系が示す規則及び不規則性を考察した。外部パラメタaを持つ力学系を【x_(n+1)】=4(a,xn)で与える。それを生成する母関数をFo(t,xo)=Σxm(xo)【t^n】で、その形式的k階導関数を【F_R】(t,xo)=Σ【d^k】xm(xa)/d【xo^k】【t^n】で与える。まずFoと【F_1】の解析的性質を主にパラメタaが【2^n】の周期倍化を起す領域で調べた。周期【2^n】を示すパラメタ領域ではFoは複素t平面上|t|=1の円周上に【2^n】個の位数1の極を偏角(2π/【2^n】)N(N=0,1,2,【2^n】-1)の位置に持つ。又【F_1】は極を【2^n】個持つがその位置はパラメタaにより|t|=1の円周上から|t|=∞まで偏角(2π/【2^n】)Nで変化し、その後偏角(2π/【2^n】)N+2π/【2^(n+1)】で|t|=∞から|t|=1まで戻ってくる。そしてそれらの極が|t|=1の円周上につくと分岐し【2^(n+1)】の周期に移る。Feigenbaum極限では|t|=1の円周上が自然境界をつくるものと予想される。次に軌導の安定性を表わす【F_1】の収束半経【t_1】(xo)が力学系のリヤプノフ指数λ(X0)と入=1n【t_1】の関係で与えられることが示された。最後にFoのフラクタルな性質について議論した。Foの収束半経toと【F_1】の収束半経【t_1】が、もし【t_1】<【t_0】の関係にあれば【t_1】<|t|<【t_0】の領域でFoはtについて連続であるが、xoについて微分不可能になる。

このようなtの領域ではFoはxoに関してフラクタルな性質を持つことが示された。2変数を複素化し、その力学系をその解析的性質から調べる考え方をソリトン間に働く相互作用に応用して調べた。可積分な非線形波動方程式のソリトン解は独立変数の1つを複素化すると、その複素平面上で極の無限個の組として表わされる。ソリトンの相互作用は、その複素平面上で三種類の振舞の異なる極を用いて理解できることが示された。3以上力学系の複素化が有効な解析的手段であることが示された。
神経回路形成における軸索入力の役割

発達初期の哺乳類の脳では神経細胞は過剰に神経突起を伸ばしており、次第にその形態を再編成することで成熟した神経回路を獲得する。この発達期における形態の再編成は末梢神経細胞軸索からの分泌型、膜貫通型タンパクや神経活動などの入力を受けて行われることが知られているが、これら2つのシグナルがどのようにして神経細胞の形態再編成を制御してるのかはよくわかっていない。そこで本研究ではマウス嗅覚系をモデルとして、この形態再編成の分子メカニズムを解明することを目的とした。今年度の研究ではマウス嗅球の僧房細胞を対象として、発達期に起こる樹状突起再編成に関わる分泌型、膜貫通型タンパクを同定するためのノックアウトスクリーニングを行った。その結果BMPシグナルが僧房細胞の樹状突起再編成に必要であることを発見した。BMPシグナルは複数の経路を介して細胞内にシグナルを伝えるが、その中でもアクチン細胞骨格を制御する非古典的経路が関わっていることを明らかにした。また最近私の所属する研究グループは神経活動が僧房細胞の樹状突起再編成に必要であることを明らかにしている。そこで私が発見したBMPシグナルと神経活動が協調して樹状突起再編成を行っている可能性を検証するために、神経活動の下流で働いていると言われているRho-GTPaseファミリーを試した。その結果、Rac1というタンパクが樹状突起再編成に関わっていることを発見した。以上の発見は分泌型、膜貫通型タンパクと神経活動の入力がアクチン細胞骨格を協調して制御することで、神経細胞形態再編成に寄与していることを示唆する結果である。当初の予定では僧房細胞の樹状突起伸長に関わる分泌・膜貫通型タンパクをスクリーニングにより同定する計画であったが、同定するまでに至らなかった。しかし、その過程で発見したBMPシグナルを足掛かりに、樹状突起再編成の分子メカニズムに迫ることができた。さらにBMPシグナルと神経活動が協調してアクチン細胞骨格を制御することで、樹状突起再編成が行われている可能性まで示唆することができた。BMP受容体を僧房細胞においてノックアウトすることでBMPシグナルが樹状突起再編成に必要であることは示せたが、まだリガンドであるBMPがどの細胞由来かわかっていない。したがって今後の実験でBMPがどこから来ているのかを調べる必要がある。また、神経活動がRac1を介してアクチン細胞骨格を制御している可能性が見えてきたが、その検証は十分ではない。そのため更なる検証が必要である。