hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン起電力による磁気エネルギー利用法の理論研究

スピン起電力の出力増大に向けて、スピン軌道相互作用と磁気交換相互作用を組み合わせた系の理論解析を行った。具体的には、磁性多層膜のような反転対称性の破れた強磁性体に存在する磁気スキルミオンが並進運動した際のスピン電場を導出し、様々なスピン軌道相互作用の組み合わせに対する解析的な表式を得た。本成果は論文投稿して査読中であり、その内容をIrelandで行われた第53回黎明国際研究会“New Excitations in Spintronics"において口頭発表した。近年、反強磁性スピントロニクスに注目が集まっている。東北大学電気通信研究所主催の国際会議“New-Concept Spintronics Devices"と題する研究会において、反強磁性体におけるスピントルク効果に関する招待講演を行った。また、日本磁気学会からの依頼により、反強磁性体におけるスピントルクとスピン起電力に関する解説記事を執筆した。強磁性薄膜の中を高速に伝播する磁壁の運動を電圧で制御する研究を東大・電通大と共同で実施した。磁壁の高速駆動は磁気メモリの高性能化に不可欠であり、電圧印加による制御手法はそれを省エネルギーで実現するものとして期待されているが、これまでわずか秒速1ミリメートル以下という極めて遅い速度領域の実証報告しかなかった。本研究ではそれよりはるかに高速な秒速100メートル超の領域において、磁壁速度の電圧変調に成功した。被評価者は、得られた実験結果が、強磁性薄膜の界面に生じる反対称交換相互作用(ジャロシンスキー・守谷相互作用)の電界制御で説明できる事を理論的に示した。研究計画に掲げた研究内容のうち、磁壁や磁気スキルミオンのような磁気構造の運動とスピン軌道相互作用の組み合わせで生じる効果を特に解明し、外部発表を行った。このほか、招待講演等を通じて国内の反強磁性スピントロニクスに関する研究ネットワークを構築した。本研究の目的であるスピン起電力の出力増大に向け、基礎的な要素が揃ってきた。これらの研究要素を組み合わせることで、出力電圧をこれまでの十倍にするという数値目標の達成を目指す。同時に、スピン起電力を生成するための新規材料として、反強磁性体を中心にこれまでのコリニアな磁化配置からノンコリニアな磁化配置に対象を拡大することで更なる研究展開に結びつける。本研究は、磁性体の磁化ダイナミクスが電力を生み出す機構である「スピン起電力」の基礎学理を追求し、その出力増大の指針を理論的に見いだすことを目的としている。本年度は以下の課題を実施した。・強磁性体において研究されてきたスピン起電力を反強磁性体の場合に理論拡張した。反強磁性体における副格子磁化の運動と副格子間の伝導電子の飛び移りを系統的に取り扱う摂動展開手法を開発し、先行研究ではその存在が否定されていた反強磁性体の磁化運動からの電力生成が可能であることを理論的に予言し、磁壁運動と反強磁性磁気共鳴に対する起電力の公式を得た。マインツ大との国際共同研究(Electric voltage generation by antiferromagnetic dynamics, Y. Yamane, J. Ieda, and J. Sinova, Phys. Rev. B Rapid Communications)。・上記の研究で開発した理論手法に基づき、反強磁性磁気テクスチャーに対する電流の影響を調べ、反強磁性体におけるスピントルクの一般形を導出した。これまでに行われた研究では議論できなかった物質パラメータへの依存性を明らかにし、スピントルクの効率を評価する式を導出した。また、反強磁性スピン波の電流によるドップラー効果の存在を理論的に予言した。マインツ大との国際共同研究(Spin-transfer torques in antiferromagnetic textures: efficiency and quantification method, Y. Yamane, J. Ieda, and J. Sinova, Phys. Rev. B)。・Oxford Univ. Pressから出版されている教科書の版改訂に際し、スピン起電力の章を新たに書き起こした。今世紀に発見されたスピン起電力に関するこれまでの研究成果を網羅した入門的解説を提供している。研究目的に掲げたスピン起電力の出力増大に向けて、反強磁性体を用いる新しい切り口を提出した。スピントロニクスの可能性を反強磁性体に広げる取り組みは、スピンを介したエネルギー変換の効率を高めるためにもさらに発展させる余地がある。・強磁性体/非磁性体界面におけるRashba効果を反強磁性体の場合に理論拡張した。反強磁性体では、界面における反転対称性の破れ方に応じて、大きく分けて2種類のRashba効果が生じる。この2種類のRashba効果をそれぞれ記述する有効格子模型に基づき、反強磁性直に対する磁気異方性の解析的な表式を得た。その結果、Rashba効果のタイプによって、垂直磁気異方性と面内磁気異方性が生じ、Rashba結合の強さを電界で変調することで磁気異方性も電界制御できることが明らかになった。米国マイアミ大学との国際共同研究。・近年、反強磁性スピントロニクスに注目が集まっている。応用物理学会スピントロニクス研究会主催の「反強磁性スピントロニクスの新展開」と題する研究会において、反強磁性体におけるスピン起電力の招待講演を行った。また、東北大学電気通信研究所の共同プロジェクト研究会では、反強磁性体におけるRashba効果の招待講演を行った。・インドコルカタのIndian Statistical Instituteで行われた国際研究会において、スピントロニクスによるエネルギー生成というテーマで招待講演を行った。インドの若手研究者と活発な意見交換を行った。

今世紀に発見されたスピン起電力に関するこれまでの研究成果を網羅した入門的解説を提供している。・一般企業を対象とした機構とJST共催の新技術説明会において、スピン起電力を用いた取得済み特許「磁気メモリ」の技術紹介を行った。スピン起電力の出力増大に向けて、これまでの強磁性体を中心とした研究を反強磁性体に拡張している。特に、スピン起電力の出力安定化に必要な磁気異方性の制御に関して、反強磁性体におけるラシュバ効果が有効であることを理論的に示した。スピン起電力の従来出力を10倍にするという研究目標に向けた要素技術がそろってきており、研究はおおむね順調に進展している。スピン起電力の出力増大に向けて、スピン軌道相互作用と磁気交換相互作用を組み合わせた系の理論解析を行った。具体的には、磁性多層膜のような反転対称性の破れた強磁性体に存在する磁気スキルミオンが並進運動した際のスピン電場を導出し、様々なスピン軌道相互作用の組み合わせに対する解析的な表式を得た。本成果は論文投稿して査読中であり、その内容をIrelandで行われた第53回黎明国際研究会“New Excitations in Spintronics"において口頭発表した。近年、反強磁性スピントロニクスに注目が集まっている。東北大学電気通信研究所主催の国際会議“New-Concept Spintronics Devices"と題する研究会において、反強磁性体におけるスピントルク効果に関する招待講演を行った。また、日本磁気学会からの依頼により、反強磁性体におけるスピントルクとスピン起電力に関する解説記事を執筆した。強磁性薄膜の中を高速に伝播する磁壁の運動を電圧で制御する研究を東大・電通大と共同で実施した。磁壁の高速駆動は磁気メモリの高性能化に不可欠であり、電圧印加による制御手法はそれを省エネルギーで実現するものとして期待されているが、これまでわずか秒速1ミリメートル以下という極めて遅い速度領域の実証報告しかなかった。本研究ではそれよりはるかに高速な秒速100メートル超の領域において、磁壁速度の電圧変調に成功した。被評価者は、得られた実験結果が、強磁性薄膜の界面に生じる反対称交換相互作用(ジャロシンスキー・守谷相互作用)の電界制御で説明できる事を理論的に示した。研究計画に掲げた研究内容のうち、磁壁や磁気スキルミオンのような磁気構造の運動とスピン軌道相互作用の組み合わせで生じる効果を特に解明し、外部発表を行った。このほか、招待講演等を通じて国内の反強磁性スピントロニクスに関する研究ネットワークを構築した。反強磁性体に対するモデル計算で示したスピン起電力とスピントルクの理論予言を、数値計算に組み込み解析を進める。
抗体薬物複合体の開発基盤：ヒト由来細胞内侵入抗体の迅速創製システムの構築

本申請課題は、理論上あらゆる抗原に対するモノクローナル抗体を取得可能な新規ヒトファージ抗体ライブラリを自ら構築し、その中から抗体薬物複合体(Antibody-Drug Conjugate; ADC)開発に有望な、ヒト由来細胞内侵入抗体を迅速単離可能なシステムの構築を、3年の計画で構築しようとするものである。本システムで開発されるヒト由来細胞内侵入抗体は、標的細胞特異的なターゲティングのみならず、その細胞内への薬物デリバリーをも達成可能なツールとなるため、ヒト由来ADCの開発過程を一挙に短縮可能である点で、他を圧倒する競争力を提示できるものと考えられる。初年度の達成目標は、高品質なヒト合成ファージ抗体ライブラリの構築にあった。近年、この抗体ライブラリのデザインにおいて、ライブラリを構成する抗体の可変領域VHおよびVLの組み合わせ(VH-VLペア)が、得られる抗体のin vitro、in vivoでの安定性に大きく寄与することが判明し、天然に起こり得ないVH-VLペアの存在によって、抗体ライブラリの品質が大きく損なわれる可能性が指摘されている。本観点から我々は、ヒトの体内で安定的に存在可能な4種のVH-VLペアに着目し、抗原結合部位(CDR)をランダム化した130億種類の一本鎖抗体(scFv)からなる、新規の非免疫ヒト型ファージ抗体ライブラリを構築した。本ライブラリからは、試験した15種全ての抗原に対する抗体が取得でき、scFvでありながら、解離定数10-8 Mの高親和性抗体が取得されるなど、高品質なライブラリであることが判明した。現在、より多種類の抗原に対する抗体取得など、更なる有用性を検証中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。
新規ナノサイクリン・ナノロッドおよびナノチューブの合成、物性および機能開発

近年、有機合成化学のめざましい進歩にともない、ナノスケールの分子が合成できるようになり、その新しい物性に大きな注目が集まっている。その中で、形状固定型のヘテロ大環状化合物は分子機能化学の観点から魅力的な目的化合物となっており、非常に活発に研究がなされ機能性材料創製へと発展しつつある。このような状況のもと、本研究課題は半形状固定型分子であるヘテロアレーンサイクリンと形状固定型分子であるアレーンアザアレーンサイクリンに焦点を当て研究を進めた。これら新規環状化合物の合成は、鍵反応として薗頭-Pd縮合反応を用いることにより効率的に行うことが出来た。合成したアレーンサイクリン類に見出された機能および化学特性は次のようにまとめられる。チアアレーンサイクリン:銀(I)イオンと反応し、興味ある環状型の錯体を形成した。アレーンアザアレーンサイクリン:(1)合成したすべての分子が、メター置換様式により共役π電子が切断されているにもかかわらず、強発光機能を示した。しかも励起一重項状態においても非常に剛直なコンフォメーションであることが明らかとなった。(2)合成した分子中最も小さなキャビティーを持つサイクリンが特異的なSb(V)イオン認識能を有し、将来Sb(V)イオンのセンサー材料としての利用可能である。(3)2個のCu(fhfa)2をキャビティー内に取り込む機能を有.し、強発光性の遷移金属錯体を形成した。これまで、化学の中心テーマは合成・構造そして性質に関する研究であった。しかしながら最近では、新規の各種(生物学的、化学的あるいは物理的)機能を持つ有機そして有機金属の化合物あるいは分子集合体の創製を目指している分子機能化学が非常に注目された分野となっている。その意味で、本研究課題において見出された分子機能は学術的にも実用的にも非常に価値のあるものである。平成14年度は、まず電子供与基としてベンゼン環・ピリジン環を併せ持つ新規サイクリン(アレーンアザアレーンサイクリン)を分子設計して、それら3種の合成に成功し、単結晶X線結晶構造解析によりそれぞれの構造を明らかにした。いずれのサイクリンも平面構造を有していたが、結晶および溶液中での自己集積化は見られなかった。しかしながら、興味あることにこれらサイクリンはベンゼン環の置換様式がメタ型でありその部分でπ電子共役系が切断されているにもかかわらず発蛍光性を有し、さらに特異的にSbCl_5を認識することも明らかとなった。しかも得られたSbCl_5錯体は、もとのサイクリンの比べ約2倍の量子収率を持つ強発光体であった。今後、SbCl_5錯体の新しい機能開発を目指して研究を進めていく予定である。次に、電子供与基としてベンゼン環・硫黄原子を併せ持つ新規サイクリン(チアアレーンサイクリン)を分子設計して、それら2種の合成に成功し、単結晶X線結晶構造解析によりそれぞれの構造を明らかにした。3種の電子供与基を持つこれらサイクリンが、銀イオンとどのような相互作用をするのかに興味を持ちAgOTfとの反応を行った所、銀イオンは硫黄原子と選択的に相互作用し2種の錯体(サイクリンと銀イオンが交互に配列したポリマー錯体とサイクリン2分子が銀イオンで架橋された環状二量化錯体)を含む単結晶が得られた。2種の錯体は結晶中でそれぞれの層を形成し、その層が交互に配列していることが明らかとなった。さらにこれらチアアレーンサイクリンの熱反応(ペリレン骨格の形成)およびC_<60>との錯体形成(構造未決定)についても研究を行った。

最後に電子供与基としてベンゼン環・窒素原子を併せ持つ新規サイクリン(アザアレーンサイクリン)を分子設計して、そのN-保護誘導体の合成に成功した。選択的脱保護にも成功し、現在二量化(ナノロッドへの変換)を進めている。サイクリン類(三重結合を複数個有する環状化合物)は自己組織化・各種金属との錯体形成などの性質を示す。本研究課題では、先例のないベンゼン環・三重結合およびピリジン環を併せ持つ新規サイクリン類を合成し、それらの機能に関する研究を集中的に行うことを目的とした。また、それらをナノロッドおよびナノチューブへと展開し、その化学特性を明らかにすることを目的とした。合成した新規サイクリン類の機能に関する研究を行ったところ、すべて発蛍光性を示すことが明らかとなった。また最も環員数の少ないサイクリンが特異的にSb(v)イオンを認識し、蛍光性の増大が観測された。従って、このサイクリンは、将来有毒なSb(v)イオンのセンサーとして利用可能であると期待される。さらに、驚くべきことに,最も環員数の大きなサイクリンの銅(II)錯体が母体のサイクリンよりも強い発光性を示した。遷移金属錯体は通常スピン-軌道相互作用により量子収率が低下するが,この場合には逆に増大している。現在のところその理由は明らかではないが,環内に2個存在する珍しい5配位状態の銅(II)の配位子が非常に嵩高いため、全体の剛直性がサイクリンそのものより銅(II)錯体の方が高く,励起一重項状態からの内部転換が抑えられたことが一因と考えられる。このように、今回合成された新規サイクリン類は、発蛍光性を中心に多様な機能を発現する化合物であるが、X線結晶構造解析から非常に高い平面性を持つことが明らかとなっており、発光材料以外にも新規機能性材料創製の観点から魅力的な化合物群であると言える。ピリジン環の代わりに窒素原子を導入したサイクリンの合成にも成功したので、今後、窒素原子の特性を利用してそれらの縮合を行い、ナノロッドおよびナノチューブを合成し、その化学特性を明らかにする予定である。
平均時性能と最悪時性能の両方に理論保証をもつオンラインアルゴリズムの開発

オンライン最適化は,機械学習や人工知能をはじめとする広い分野において用いられており,基盤技術としての役割を担っている.本課題では,オンライン最適化問題に対するアルゴリズム(オンラインアルゴリズム)の性能を理論保証するための基盤技術について,研究を進めている.特に,ナップサック問題や,割当問題,劣モジュラ最大化などの組合せ最適化に関するオンライン最適化を中心として研究を行っている.当該年度に得られた,主な研究成果は以下の通りである.1.安定マッチング問題における受け入れ保留方式を動的なメカニズムととらえることにより得られる均衡(部分ゲーム完全均衡)についてその性質を明らかにした.この成果はMATCH-UP2019に採択された.2.逐次的に企業からのオファーがくる状況において均衡計算の計算複雑度を明らかにした.この成果はEC2018に採択された.3.目的関数が未知であるようなロバスト最適化問題に対し,汎用的なフレームワークを2種類考案した.また,それを用いて,ロバスト劣モジュラ最大化問題などに対して近似アルゴリズムを提案した.提案したフレームワークの1つは乗算型重み更新法と呼ばれるオンライン最適化の技法を元にしたものである.この成果はAAAI2019に採択された.4.劣モジュラ関数の一般化であるXOS関数の最大化に対して,関数には値オラクルでしかアクセスできない状況を考え,近似アルゴリズムを提案し,その最適性を示した.当初は計画になかったが,動的な状況でのゲーム(展開型ゲーム)に対する均衡解析をオンライン最適化で培った技術の応用として行った.2人完全情報展開型ゲームに対する(部分ゲーム完全)均衡は,最適なオンラインアルゴリズムと最悪の入力のペアに対応している.この研究により,経済学と計算機科学の境界領域におけるトップ会議であるECに採択されるなど,国際的に高い評価も得た.そのほかにも人工知能分野のトップ会議であるAAAIに採択されるなどしており,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.引き続きオンラインアルゴリズムの最悪時性能や平均時性能に対する理論保証の研究を進める.また,展開型ゲームに対する均衡の性質の分析や均衡計算の計算複雑度についても解析を行う.得られた成果は国際会議,学術雑誌などにおいて発表する.本課題ではオンラインアルゴリズムの性能の理論保証について最悪解析と平均解析の両面から研究を進めている.得られた主な研究成果は以下の通りである.(i)ビデオ広告の割当に関するオンラインアルゴリズムの設計について最悪解析と平均解析の両面から取り組んだ.ビデオ広告割当問題は,Youtubeなどの動画配信サイトにおいて,どの広告をユーザーに割り当て,広告主にいくら請求するかを決めるオンライン問題である.ビデオ広告割当は,割当可能な時間枠というナップサック制約をもつオンライン最適化問題であり,通常の広告割当問題に対するオンラインアルゴリズムをそのまま適応することはできない.そこで,従来の枠組みを,時間枠制約がある場合に適用できるように拡張を行った.また,この拡張により,無羨望性を満たすような割当を求めるアルゴリズムの設計もおこなった.さらに,数値実験により提案アルゴリズムの有効性を確認した.本研究の成果は人工知能の難関国際会議IJCAIにおいて採録されている.(ii)新たな展開として,予算制約(ナップサック制約)をもつ安定マッチング問題に対するアルゴリズムの設計を行った.安定マッチング問題はオンライン問題とは独立に研究が行われている分野であるが,この研究で初めて,除去可能オンラインナップサック問題に対するオンラインアルゴリズムの技法の応用を行った.この研究成果も国際会議IJCAIにおいて採録されている.当面の課題であったオンラインナップサック問題について,ビデオ広告割当問題を通じて,最悪解析による評価と数値実験による実用面の評価の両方において有用なアルゴリズムの設計ができた.また,安定マッチング問題に対しオンラインアルゴリズムのアイデアが応用できることを発見することができた.以上より,おおむね順調に研究が進んでいると言える.オンライン最適化は,機械学習や人工知能をはじめとする広い分野において用いられており,基盤技術としての役割を担っている.本課題では,オンライン最適化問題に対するアルゴリズム(オンラインアルゴリズム)の性能を理論保証するための基盤技術について,研究を進めている.当該年度に得られた,主な研究成果は以下の通りである.1.オンライン最適化の自然な確率的入力のモデル化として,12種類を考察し,それぞれにモデルに対しアルゴリズムが達成できる理論性能についての関係を明らかにした.2.サンプルアクセスのみ可能な未知の離散確率分布が,陽に与えられた確率分布に等しいかどうかを判定する問題を扱った.既存研究では,二つの分布が与えられた距離以上離れているかを判定するアルゴリズムが提案されていたが,本研究では未知の距離に従って停止時間を自動調整するようなオンラインアルゴリズムを構築した.この成果は査読付き国際会議ESA2017に採録された.3.予算制約をもつ安定マッチング問題に対して,近似的に安定なマッチングを求めるアルゴリズムの設計を行った.この問題そのものはオフライン問題であるが,除去可能オンラインナップサック問題に対するアルゴリズムをサブルーチンとして利用することにより,解の性能に理論保証をもつアルゴリズムの設計に成功した.この成果は人工知能系のトップ会議であるAAAI2018に採録された.4.未知の予算制約をもつ劣モジュラ最大化問題に対して,解の性能に理論保証をもつアルゴリズムの設計を行った.この成果は査読付き国際会議LATIN2018に採録された.オンラインアルゴリズムの最悪時性能や平均時性能を評価するための枠組みとして,オンライン最適化の枠組みを整備することが完了した.「平均時性能」には様々な定義が可能であるが,このモデル化により,自然に定義できるいくつかの「平均時性能」に対して関係を明らかにするに成功した.

また,オンラインアルゴリズムの技術を用いて周辺分野に対する問題を解決することにより,AAAIやESAなどのトップレベル会議に採択されている.以上のことから,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.オンライン最適化は,機械学習や人工知能をはじめとする広い分野において用いられており,基盤技術としての役割を担っている.本課題では,オンライン最適化問題に対するアルゴリズム(オンラインアルゴリズム)の性能を理論保証するための基盤技術について,研究を進めている.特に,ナップサック問題や,割当問題,劣モジュラ最大化などの組合せ最適化に関するオンライン最適化を中心として研究を行っている.当該年度に得られた,主な研究成果は以下の通りである.1.安定マッチング問題における受け入れ保留方式を動的なメカニズムととらえることにより得られる均衡(部分ゲーム完全均衡)についてその性質を明らかにした.この成果はMATCH-UP2019に採択された.2.逐次的に企業からのオファーがくる状況において均衡計算の計算複雑度を明らかにした.この成果はEC2018に採択された.3.目的関数が未知であるようなロバスト最適化問題に対し,汎用的なフレームワークを2種類考案した.また,それを用いて,ロバスト劣モジュラ最大化問題などに対して近似アルゴリズムを提案した.提案したフレームワークの1つは乗算型重み更新法と呼ばれるオンライン最適化の技法を元にしたものである.この成果はAAAI2019に採択された.4.劣モジュラ関数の一般化であるXOS関数の最大化に対して,関数には値オラクルでしかアクセスできない状況を考え,近似アルゴリズムを提案し,その最適性を示した.当初は計画になかったが,動的な状況でのゲーム(展開型ゲーム)に対する均衡解析をオンライン最適化で培った技術の応用として行った.2人完全情報展開型ゲームに対する(部分ゲーム完全)均衡は,最適なオンラインアルゴリズムと最悪の入力のペアに対応している.この研究により,経済学と計算機科学の境界領域におけるトップ会議であるECに採択されるなど,国際的に高い評価も得た.そのほかにも人工知能分野のトップ会議であるAAAIに採択されるなどしており,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.まず,平均時性能の解析についての理解を深める.「平均時」の定義は様々なものを考えることができるので,これを整理しまとめを行う.その祭,オンライン最適化の枠組みを抽象化したリクエストアンサー
フラストレートしたジョセフソン接合配列におけるジャミング-ガラス転移

ジョセフソン接合配列は、ジョセフソン接合によって結合した超伝導素子のネットワークである。これに垂直磁場を掛けると、強い幾何学的フラストレーションが生じるo我々は、正方格子状の磁場中ジョセフソン接合配列における電流電圧特性、および静的性質にっいて、解析的・数値的研究を行った。その結果、縦、横方向のジョセフソン接合の強さを制御することにより、ある種のジャミング転移が起こることを発見し、さらにそのメカニズムを明らかにした。磁場中ジョセフソン接合配列におけるジャミング-ガラス転移について、(1)計算機シミュレーションによる非線形IV特性(レオロジー特性)の数値解析、(2)異方性の強い極限からの摂動計算による基底状態、低励起状態についての解析計算を行った。いずれも、垂直磁場下におかれた正方格子状のジョセフソン接合配列について、位相自由度に注目した理論模型を用いた。プラケットあたりの磁束量子の数密度fが非有理数の場合、単純な磁束格子が組めなくなり、ある種のガラス状態が実現する可能性が以前から指摘されていた。我々の着眼点は、Frenkel-Kontorova模型や、松川-福山模型との関連に着目し、縦、横方向のジョセフソン接合を異方的にし、その強度を制御パラメータとしてあらわに考える事にある。数値シミュレーション、解析計算の結果、磁束はある種のランダムネスをもったストライプ構造を自発的に形成することが明らかになった。ストライプは、弱結合方向に伸びているが、「うねり」を持っている。このうねったストライプが、形を変えずに、強結合方向にそのまま積み上げられている。この系に外部電流をかけると、強結合方向に平行な外部電流に対しては、磁束が動かず(ジャミング)巨視的な超伝導状態が保たれる。反対に、弱結合方向に平行な電流に対して磁束は絶対零度でも滑らかに動き(スライディング)散逸が生じる(常伝導)ことが明らかになった。今年度は、磁場中ジョセフソン接合配列におけるジャミング-ガラス転移について、基底状態、低励起状態についての数値解析を本格的に行った。我々の理論研究では、垂直磁場下におかれた正方格子状のジョセフソン接合配列について、超伝導オーダーパラメータの位相自由度に注目した理論模型を用いている。プラケットあたりの磁束量子の数密度fが非有理数の場合、単純な磁束格子が組めなくなり、ある種のガラス状態が実現する可性が前から指摘されていた。我々の着眼点は、Frenkel-Kontorova模型や、松川-福山模型などとの関連に着目し、縦、横方向のジョセフソン接合を異方的にし、その強度を制御パラメータとしてあらわに考える事にある。昨年度に、ジョセフソン接合の異方性の強い極限からの摂動展開によって基底状態、励起状態についての解析計算を行ったが、この解析方法は異方性が非常に強い場合に限られていた。そこでこの計算をより高次まで進めるために有効な数値計算手法を新たに開発した。これによって、ジョセフソン接合が等方的な場合を含めた解析を行うことが出来るようになった。その解析を実際に行った結果、ジョセフソン接合が等方的な場合、系はジャミング転移点直上にあることが明らかになった。これは昨年度まで行っていた非線形電気伝導特性の数値シミュレーションに基づく研究から既に予想していたことではあるが、これが静的な解析からも確かめられたことになる。本研究では、磁場中におかれた正方格子状のジョセフソン接合配列おいて、幾何学的フラストレーションにともなって起こるある特異なジャミング転移の理論解析を行っている。正方格子のプラケットあたりの磁束量子の数密度fが非有理数の場合、単純な磁束格子が組めなくなり、ある種のガラス状態が実現する可能性が以前から指摘されていた。我々の着眼点は、Frenkel-Kontorova模型などの摩擦模型との数理的な関連に着目し、縦、横方向のジョセフソン接合を異方的にし、その強度を制御パラメータとしてあらわに考える事にある。今年度は、まず(1)ジョセフソン接合の縦/横方向の異方性の弱い領域での基底状態および励起状態の数値解析を詳細に行った。また、(2)外部電流駆動下でのスライディング運動の解析をHull関数の方法に基づいて行った。(1)昨年度開発した、異方性の弱い領域でも有効な数値解析の手法を用いて、基底状態、励起状態の性質を解析した。その結果、等方的になるほど、基底状態がより長周期の構造を持つようになり、静的構造因子のパワースペクトラムがベキ的になること、等方的極限で発散する長さスケールが存在することが明らかになった。このある種の臨界現象は、基底状態のみならず、これを含む連続的な低励起状態のバンドで起こっている事がわかった。この結果について論文をまとめた。(投稿中)(2)昨年度に、ジョセフソン接合の異方性の強い極限からの摂動展開によって、基底状態、励起状態について解析計算を行ったが、これを電流駆動下での定常状態に拡張することができた。

具体的には、運動方程式の定常解を記述するHull関数を、(a)異方性の強い極限からの摂動展開(b)高速度極限からの摂動展開によって構成することができた。その結果、磁束がある種のスティック・スリップ運動を繰り返しながらスライディングをすることが明らかになった。(投稿準備中)
慢性肉芽腫症マウスを用いたPEG-DAO酵素補充療法の開発

H28年は熊本大震災で動物実験が実施できず、実験用CGDマウスを揃えることの出来た年度末と、7月、11月に行うことができた。いづれも、カンジダ死菌負荷したCGDマウスでは体重減少したコントロールに比べ、PEG-DAO酵素補充療法が実施できたCGDマウスでは、体重減少が軽減され、解剖した肺組織でも炎症の軽減が確認されている。カンジダ死菌負荷とPEG-DAO補充の間隔スケジュールについては、3回目の実験では死菌投与後最短の3日目で、最も炎症が極期になると考えられる時期に酵素補充療法を開始するもので、全2回の実験と同様な結果が得られていたものの、前回の1週間間隔の結果と大きな差は認められなかった。論文作成を考えると、此のようなDrug Delivery Systemを用いた酵素補充療法はまだ論文も多くなく、PEG-DAOの特許申請が論文にする前に必要であると協議の結果なったため、宮崎大学の知財部と相談して、PEG-DAOのPK/PD基礎データが必要であるという結論になり、本年度から炎症有り無しの条件でのPEG-DAOの血中活性を経時的に測定した上でPK/PDを作成し、特許申請後に、臨床応用が可能な感染後1週後の酵素補充するというスケジュールで再度実験を行い、論文とする予定である。そのため急遽PEG-DAOの特許申請が必要となり、現在PEG-DAOの体内動態などのデーターが必用になってきており、現在進行中である。PEG-DAOの基質特異性が、現在使用していたD-prolineより、D-Phenylalanineで活性も基質濃度もより高い活性が得られており、D-prolineとD-phenylalanineでの条件を変えた動物実験で、効果判定を繰り返し確認しているところである。これらの条件が今年度早期に決定できれば、再度実験条件を固定して、確認実験をする予定である。現在、PEG-DAOの特許申請のための体内動態などの基礎実験を行っているところであり、その結果を踏まえて、特許申請をする。並行して、CGDマウスの頭数を増やして、統計的有意差を検討する予定である。研究目的:慢性肉芽腫症は活性酸素産生欠損による肉芽腫性、慢性炎症を特徴とする免疫不全症である。これまで抗生物質や骨髄移植の発達により予後も改善してきたが、肉芽腫病変は、現在も難治性で、治療に時間もかかり、骨髄移植の時に悪影響をおよぼしている。今回のPEG-DAO酵素補充療法は、PEG粒子の大きさによる生体の炎症局所への選択的集積性が有り、後にD-アミノ酸を投与することで、活性酸素(H20O2)を産生することが可能で、菌の殺菌消化を促し、骨髄移植の時のような前処理の必要もなく、より安全性で、広い意味での慢性肉芽腫症の治療法と考えられる。この研究は、最近よく代謝性疾患に用いられている酵素補充療法の一つとも考えられ、骨髄移植や将来の遺伝子治療をより安全に実施する中間的な治療法として重要であると考えている。研究実施計画:慢性肉芽腫症マウス(gp91phox欠損マウス)を用いたin vivoにおけるPEG化D-アミノ酸酸化酵素補充療法実験(PEG-DAO)を計画している。具体的には、1)分子量の違う数種類のPEG-DAOを大量作成し、2)慢性肉芽腫症マウスのカンジダ死菌の経鼻感染コントロール実験による肉芽腫様病変の作成確認と、3)感染モデルマウスに対するPEG-DAO補充療法の効果の確認実験を行う。具体的には、平成28年度に上記1)2)の準備を終わり、3)のPEG-DAO補充療法を終わらせ、平成29年度には論文作成にかかる予定である。当初CGDマウスの実験が平成28年度内で終了する予定であったが、実験の主体となる熊本の崇城大学薬学部が熊本大震災に見舞われ、マウスの導入が遅れ、マウスの数が十分に増やせず、カンジダ死菌を使った肉芽腫様病態の予備実験を行うにとどまっている。予備実験はほぼ再現できたので、PEG-DAOを用いた実験に取り掛かれる状態となっている。PEG-DAOの作成については、ほぼ終了している。しかし、崇城大学の前田浩教授の突然の退官に当たり、PEG-DAOの作成についても、今後試行が必要になるかもしれない。引き継ぐ形で、同じ崇城大学の松倉誠教授にお願いし、マウス実験が続行されている。本年度中に結果が出てくるものと思われる。

論文作成を考えると、此のようなDrug Delivery Systemを用いた酵素補充療法はまだ論文も多くなく、PEG-DAOの特許申請が論文にする前に必要であると協議の結果なったため、宮崎大学の知財部と相談して、PEG-DAOのPK/PD基礎データが必要であるという結論になり、本年度から炎症有り無しの条件でのPEG-DAOの血中活性を経時的に測定した上でPK/PDを作成し、特許申請後に、臨床応用が可能な感染後1週後の酵素補充するというスケジュールで再度実験を行い、論文とする予定である。そのため急遽PEG-DAOの特許申請が必要となり、現在PEG-DAOの体内動態などのデーターが必用になってきており、現在進行中である。PEG-DAOの基質特異性が、現在使用していたD-prolineより、D-Phenylalanineで活性も基質濃度もより高い活性が得られており、D-prolineとD-phenylalanineでの条件を変えた動物実験で、効果判定を繰り返し確認しているところである。これらの条件が今年度早期に決定できれば、再度実験条件を固定して、確認実験をする予定である。現在CGDマウスでのカンジダ死菌による肺肉芽腫様症状の惹起が確認されており、今年度中にマウスの数を揃えて、PEG-DAOを腹腔内投与することによる、治療効果を確認していく予定である。本年度内に実験は終了する予定であり、論文作成に書かれると思われる。現在、PEG-DAOの特許申請のための体内動態などの基礎実験を行っているところであり、その結果を踏まえて、特許申請をする。並行して、CGDマウスの頭数を増やして、統計的有意差を検討する予定である。昨年熊本大震災があり、共同実験している熊本崇城大学薬学部も被害を受け、マウスの導入がおくれ、基礎実験の確認とPEG-DAO作成までに終わったことにより、CGDマウスの維持とPEG-DAO酵素補充療法の予算を平成29年度に一部持ち越している昨年、特許取得のためPEG-DAOの体内動態測定が必要になり、CGDマウスの動物実験が一時中断された為、やや進行が遅れているが、今年度も予定通り、CGDマウスの頭数を増やし、追加実験動物実験を行う予定である。本年度はCGDマウスの数を増やし、PEG-DAO酵素補充療法実験を実施する計画である。
風俗歌・東遊歌を中心とする平安朝宮廷歌謡のテキスト生成に関する基礎的研究

2018年度は、神宮文庫・静岡県立図書館・鍋島徴古館・本居宣長記念館等における、主として基礎的データ(平安期のテキスト、中世のテキスト、近世国学者が関与して生成したテキストと注釈)の調査・収集と、既存(既刊)のテキストデータの収集、研究動向の把握のための学会出席につとめた。その結果、風俗歌・東遊歌に関する、より古い時期の書写を示唆する新しい資料の発見は得られなかった。これは当初よりある程度予測できたことで致し方ない。ただし、それによって、『承徳本古謡集』および鍋島家本『東遊歌神楽歌』同『東遊歌風俗歌』がより古いテキストを示すものであることが明らかになった。これは今までの研究では自明のこととされて、あらためて問われることのなかった知見である。当初予想されなかった顕著な知見としては、近世国学者による風俗歌・東遊歌のテキスト作成の営為が、一つの系統は賀茂真淵→本居宣長→宣長の弟子の国学者達という流れで多数のテキスト生成が行われて来たことと、村田春海→小山田与清(『楽章類語抄』のテキスト)という系統の二つがあったことがほぼ明白で、その他の流れがほぼないということが分かってきたことが挙げられる。しかも、近代にいたっての歌謡研究に大きな影響を与えたのは、前者の系統の写本テキストが圧倒的に多数であるにもかかわらず、後者の『楽章類語抄』テキストだったのである。今後は賀茂真淵自筆本の発見と、高野辰之の関わった風俗歌・東遊歌のテキスト生成の様態を明らかにすることと、当初の目論見通りの平安期以来の動的なテキスト生成の在り方を探っていくことに注力することになる。具体的には諸本調査が当初の予定よりはやや進んでいないことが大きい。個別的には、国立国会図書館の高野辰之本や筑波大学図書館の賀茂真淵自筆本とおぼしき写本の調査にまだ臨めていない。これは、本居宣長系統の風俗歌・東遊歌写本が思いのほか多数出現していて、整理に手間取っているせいである。しかし全体としては、近世国学者が多数のテキストを派生させてはいるが、より古い形でのテキストの動的生成の様態を描ける材料は揃ってきているので、特にひどく遅れているというわけではない。より古い時代の風俗歌・東遊歌のテキストについては、すでに報告されているもの以外には存在しないだろうということがほぼ明らかになったので、これからはそれらの材料の中で、風俗歌・東遊歌のテキストの動的生成の様態を明らかにしていく。また国学者の二つの写本系統をより明確に描くことに努める。ただし、調査の過程で、本居宣長の新出の自筆自選歌集『しきのうた』が出現した。これは書物自体の存在はかつて報告されたことがあるが、内容については『本居宣長全集』にも収録されていないものである。これによって、風俗歌・東遊歌が宣長の国学者としての営為にどのような影響を与えたかを探る新たな方法が出現したことになる。当初の計画には風俗歌・東遊歌のテキストが国学に対してどのような影響を与えたかという命題までは入っていなかったが、城崎陽子が特にこれに当たって、風俗歌・東遊歌のテキスト生成の動的様態の一端を明らかにすることとする。

より古い時代の風俗歌・東遊歌のテキストについては、すでに報告されているもの以外には存在しないだろうということがほぼ明らかになったので、これからはそれらの材料の中で、風俗歌・東遊歌のテキストの動的生成の様態を明らかにしていく。また国学者の二つの写本系統をより明確に描くことに努める。ただし、調査の過程で、本居宣長の新出の自筆自選歌集『しきのうた』が出現した。これは書物自体の存在はかつて報告されたことがあるが、内容については『本居宣長全集』にも収録されていないものである。これによって、風俗歌・東遊歌が宣長の国学者としての営為にどのような影響を与えたかを探る新たな方法が出現したことになる。当初の計画には風俗歌・東遊歌のテキストが国学に対してどのような影響を与えたかという命題までは入っていなかったが、城崎陽子が特にこれに当たって、風俗歌・東遊歌のテキスト生成の動的様態の一端を明らかにすることとする。図書資料の購入額が予定通り年度内には支出できなかったことと、予定より調査に出かける回数が少なく、旅費を支出できなかったことが大きい。繰り越した金額は、次年度には新出の宣長自筆歌集『しきのうた』の購入費用に主に宛てることとする。
厳密解の許容誤差を考慮した制御系設計のためのBMI問題の厳密解法の研究

厳密解の許容誤差を考慮した制御系設計のためのBMI問題の厳密解法の研究を行った。厳密解の許容誤差と制御対象のモデル誤差の関係を導くために、平成15年度は具体例として2自由度PID制御系設計問題を扱った。一般的なBMI問題を解くには、その問題から派生するBMI最大固有値最小化問題を繰り返して解く必要がある。BMI問題の解を固定し、BMI最大固有値最小化問題を解いたとき、得られた解が0以下であれば、元のBMI問題に解が存在することがわかる。ことのき、BMI最大固有値最小化問題の最適解が0以下出なく、ある値ε(<0)以下であるようにとけば、BMI問題の許容誤差をある程度大きくしても良い解が得られることがわかった。また、このようにして得られた解の精度はBMI問題のラグランジュ緩和問題を導くことである程度見積もれることもわかった。しかし、一般的な厳密解の許容誤差と制御対象のモデル誤差の関係を導くには至らなかった。これは今後の課題である。本研究では多くのBMI問題を解く必要があったため、本研究に付随する研究として並列分枝限定法の研究を行い、並列分枝限定法を実装した。これにより複数のPCを用いて並列にBMI問題が解けるようになった。8台のPCで解いた場合、1台のPCで解くよりも5倍程度の速さで解ける。この並列分枝限定法の実装により、BMI問題の厳密解法の研究効率の向上が期待される。本研究は制御系における双線形行列不等式問題(BMI問題)に対し、効率の良い解法を与える研究である。BMI問題に対しては、すでに分枝限定法による厳密解法が提案されている。しかし、問題の大きさに対し計算量が指数的に増加するという問題がある。そこで本研究では、分枝限定法の計算を打ち切る指標である許容誤差に注目している。許容誤差を大きくすれば早い時間で計算を打ち切ることができ、計算速度の向上が期待できる。ただし、許容誤差を大きくすれば得られた解の精度は低くなってしまう。実際の制御対象の数理モデルを作る際には、モデル化誤差が含まれ、BMI問題の解の精度を上げても意味がないと考えられる。そこで本年度は、制御対象の数理モデルの精度と解の精度の関係、つまり、モデル化誤差と分枝限定法における厳密解の許容誤差の関係を調べた。2つの誤差の関係を調べる方法として、厳密解の許容誤差を制御対象のモデル化誤差として扱う方法と、制御系への外乱として扱う方法の2つが考えられる。本年度は、前者のモデル化誤差として扱う方法に注目した。具体的には、BMI問題に対する感度解析を用いて、モデルのパラメータの誤差と最適解の誤差の関係を調べた。BMI問題の感度解析を行うのは実際には難しいため、BMI問題の緩和問題であるSDP緩和問題の感度解析を用いて関係を調べる手法を提案した。しかし、実際にBMI問題のパラメータを変動させて厳密解を求めたシミュレーション結果に比べ、提案した手法から得られた解の変動の値の見積もりが大きすぎるという結果を得た。この問題は来年度以降に解決する予定である。
「時間」表現の「空間」構造-絵画における視覚要因の分析を通して-

静止した空間表現の中に時間の印象を感じることがある。例えば、1枚の絵画や写真の中に、時間の経過や、スピード感、過去などを感じることができる。こうした印象が、描かれた「内容」ではなく、表現された「形式」によって喚起される場合、どのような空間要因が時間印象の生起に関わっているのであろうか。本研究は、画面から感じられる時間印象の生起因を明らかにするとともに、感性情報処理の一端を考察したものである。昨年度の研究成果を踏まえ、1)鑑賞時における生起因の要因分析および、2)表現時における空間要因の分析の双方から検討を行った。以下にそれぞれの結果を示す。1)昨年度の研究では、画面から得られる時間印象には、a:時間軸のある時点、b:持続する時間、c:停止した時間、d:動き・変化・スピード感の4種があること、それらは、a:色彩、b:構図、c:余白、d:空間周波数に関わりのあることが示唆された。本研究では、このうち、aおよびdに関し、さらに検討を行った。その結果、色調を変化させることにより、未来的・現代的な印象を過去的な印象に変え得ること、高空間周波数成分を除去することにより速度感の低下を導き得ることを確認した。これは、先の結果を支持するものである。2)表現時にも鑑賞時と同様の空間要因が使用されるのかを、芸術大学生に課した表現課題から検討した。その結果、鑑賞時に示された空間要因に加え、概念的・抽象的表現に重点の置かれることが示された。例えば、時間軸を矢印(方向性)で表現したり、未来を白で現わすなどである。これらの表現が別の鑑賞者に正しく伝わるかどうかを検討したところ、一部に特徴的な理解の不一致が示され、文化に関わる視点の導入が示唆された。検討に値する興味深いテーマであり、引き続き研究を行いたい。
Bachプログラム失調としての造血幹細胞老化の理解とその治療戦略への展開

造血幹細胞の老化過程を解析し、高齢発症の様々な疾患を予防/改善する治療戦略の基盤作りを目的とする。老化に伴う造血幹細胞の表現型変化とBach因子の機能を解明する。その為に、申請者ら独自に作成したBach1/Bach2二重欠損マウス、及び研究協力者から分与済みのKuOマウス(蛍光マウス; Kusabira-Orangeで全身の細胞が標識され、本マウスから分取した造血幹細胞を移植する事で、赤血球や血小板を含めた全てのドナー造血細胞を追跡可能)などを用いた各種解析の準備を進めた。Bach1とBach2遺伝子の二重変異マウス(B1B2 DKO)の解析を進め、同マウスの骨髄幹細胞は赤血球やリンパ球への分化不全など、骨髄異形成症候群様の異常を示すことを確定した。さらに、骨髄異形成症候群患者検体の解析から、病勢の進行とともに造血幹細胞におけるBACH2の発現が低下することを見いだした。ヒト骨髄異形成症候群の伴う貧血や免疫不全にはBACH2の機能障害が関わることが考えられた。これらをまとめて英文論文として発表した。さらに、幹細胞分化の転写制御ネットワークについて文献考察も含めて総説論文をまとめた。B1B2 DKOではTリンパ球の異常活性化によると思われるサイトカインストーム様の状態が生じることを見いだした。これも造血幹細胞の異常に寄与することは否定できない。そこで細胞外在性要因の影響を除いて検討していくために、B1B2 DKOマウスとRAG2ノックアウトマウスを交配し、サイトカインストームを来さないマウスを作出した。造血幹細胞自体の変化を長期にわたって追跡する為、KuO蛍光マウスとBach1とBach2遺伝子の二重変異マウス(B1B2 DKO)の交配を進めた。骨髄異形成症候群は急性骨髄性白血病などの前駆疾患であり特に高齢者で発症する。その発症にはゲノムの変異が深く関わることが報告されているが、なぜ造血幹細胞の分化障害が生じるのか、については理解が進んでいない。今回の研究から、BACH2の発現低下が骨髄異形成症候群の病態形成に関わることが示されたと考えている。また、造血幹細胞の赤血球やリンパ球への分化には、BACH2やBACH1による骨髄球(単球、マクロファージ、顆粒球など)で働く遺伝子の抑制が重要であることも示すことができた。これは、長年提唱されてきたものの分子的基盤が薄弱であった「ミエロイド基軸説」を転写因子とその標的遺伝子からなるネットワーク(GENE REGULATORY NETWORK, GRN)から説明するものである。すなわち、BACH因子群がミエロイド分化を抑制することで赤血球やリンパ球への分化が進むと考えられる。昨年末、ホヤの造血系遺伝子制御の論文が報告されたが、ホヤでは赤血球やリンパ球はなく、ミエロイド系細胞と幹細胞からなることが示された。このような脊索動物の造血系にBACHのようなミエロイド系抑制転写因子が追加されたことで、多様な造血細胞の形成が可能になったことが想像される。高齢者の造血ではミエロイド優位になることは、分化制御系の乱調によると考えるこの計画は、進化学的にも興味深いものになりつつあると考える。1)液性免疫応答の加齢変化におけるBach2の関与加齢マウスにおいてBリンパ球の抗原応答性が変化することが最近報告された。抗体クラススイッチや体細胞突然変異が低下し、液性免疫の機能が低下する。一方、代表者らはBach2が抗体クラススイッチにも体細胞突然変異にもほぼ必須であることを既に報告している。本年度の計画の中で、加齢マウスに現れるBリンパ球集団(加齢関連Bリンパ球)を解析したところ、Bach2の発現が有意に低下していることを見いだした。この知見をさらに確定する。2)造血幹細胞加齢におけるBach1およびBach2の関与本年度の研究から、Bach1およびBach2の二重変異マウスでは貧血が生じること、この貧血は造血幹細胞・前駆細胞の分化方向が赤血球からミエロイド細胞(マクロファージや顆粒球などの自然免疫系細胞)へと偏向することによることを見いだした。さらに、炎症や感染症に伴うサイトカインに応答してBach1およびBach2の発現が低下し、貧血が生じることを見いだした。貧血や上に述べた獲得免疫の低下は、加齢に伴う造血系変化の主徴とされていることから、Bach1およびBach2の変化が加齢変化の原因となることが予想される。しかし、Bach1およびBach2の二重変異マウスでは獲得免疫系異常に由来するサイトカインストームが生じること、それにより短命となることを見いだしており、同マウスを加齢研究に用いることには限界もある。そこで本年度に、Bach1/Bach2/Rag2の三重欠損マウスを作成し、同マウスではサイトカインストームによると思われる様々な症状が消失し、二重変異マウスよりも全身状態は改善することを確認した。そこでこの三重欠損マウスを用いて、造血幹細胞・前駆細胞に加齢に類似する異常か、などを骨髄移植なども組み合わせて検討する。

その為に、申請者ら独自に作成したBach1/Bach2二重欠損マウス、及び研究協力者から分与済みのKuOマウス(蛍光マウス; Kusabira-Orangeで全身の細胞が標識され、本マウスから分取した造血幹細胞を移植する事で、赤血球や血小板を含めた全てのドナー造血細胞を追跡可能)などを用いた各種解析の準備を進めた。Bach1とBach2遺伝子の二重変異マウス(B1B2 DKO)の解析を進め、同マウスの骨髄幹細胞は赤血球やリンパ球への分化不全など、骨髄異形成症候群様の異常を示すことを確定した。さらに、骨髄異形成症候群患者検体の解析から、病勢の進行とともに造血幹細胞におけるBACH2の発現が低下することを見いだした。ヒト骨髄異形成症候群の伴う貧血や免疫不全にはBACH2の機能障害が関わることが考えられた。これらをまとめて英文論文として発表した。さらに、幹細胞分化の転写制御ネットワークについて文献考察も含めて総説論文をまとめた。B1B2 DKOではTリンパ球の異常活性化によると思われるサイトカインストーム様の状態が生じることを見いだした。これも造血幹細胞の異常に寄与することは否定できない。そこで細胞外在性要因の影響を除いて検討していくために、B1B2 DKOマウスとRAG2ノックアウトマウスを交配し、サイトカインストームを来さないマウスを作出した。造血幹細胞自体の変化を長期にわたって追跡する為、KuO蛍光マウスとBach1とBach2遺伝子の二重変異マウス(B1B2 DKO)の交配を進めた。骨髄異形成症候群は急性骨髄性白血病などの前駆疾患であり特に高齢者で発症する。その発症にはゲノムの変異が深く関わることが報告されているが、なぜ造血幹細胞の分化障害が生じるのか、については理解が進んでいない。今回の研究から、BACH2の発現低下が骨髄異形成症候群の病態形成に関わることが示されたと考えている。また、造血幹細胞の赤血球やリンパ球への分化には、BACH2やBACH1による骨髄球(単球、マクロファージ、顆粒球など)で働く遺伝子の抑制が重要であることも示すことができた。これは、長年提唱されてきたものの分子的基盤が薄弱であった「ミエロイド基軸説」を転写因子とその標的遺伝子からなるネットワーク(GENE REGULATORY NETWORK, GRN)から説明するものである。すなわち、BACH因子群がミエロイド分化を抑制することで赤血球やリンパ球への分化が進むと考えられる。昨年末、ホヤの造血系遺伝子制御の論文が報告されたが、ホヤでは赤血球やリンパ球はなく、ミエロイド系細胞と幹細胞からなることが示された。このような脊索動物の造血系にBACHのようなミエロイド系抑制転写因子が追加されたことで、多様な造血細胞の形成が可能になったことが想像される。高齢者の造血ではミエロイド優位になることは、分化制御系の乱調によると考えるこの計画は、進化学的にも興味深いものになりつつあると考える。1)液性免疫応答の加齢変化におけるBach2の関与加齢マウスにおいてBリンパ球の抗原応答性が変化することが最近報告された。抗体クラススイッチや体細胞突然変異が低下し、液性免疫の機能が低下する。一方、代表者らはBach2が抗体クラススイッチにも体細胞突然変異にもほぼ必須であることを既に報告している。本年度の計画の中で、加齢マウスに現れるBリンパ球集団(加齢関連Bリンパ球)を解析したところ、Bach2の発現が有意に低下していることを見いだした。この知見をさらに確定する。