hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経病理学的新規アプローチによる弧発性・遺伝性認知症の大脳白質小血管病変の解明

血管性認知症や変性型認知症における,大脳白質血管病変の関与を,剖検例を用いた病理形態学的に,1)遺伝性脳血管疾患CARASILの検討,2)認知症性疾患における血管性認知症と変性型認知症の意義,3)大脳白質における小血管形態病理,に関して施行した.その結果1)CARASILは頭蓋内血管で弾性板の年輪様多層化,中膜菲薄化,小血管の壁分離が特徴,2)認知症性疾患における脳血管疾患の頻度が高いこと,しかし高齢になるとその頻度が低下すること,3)アルツハイマー病に関連する神経原線維変化の進展と,皮質下白質の小血管の狭窄度が関連することが判明した.認知症と脳血管病変との関連を多角的に解析した.平成24年度は、平成23年度に到達できていなかった過去の症例抽出を継続して施行した。同時に、申請時の研究計画通り、前方視的症例蓄積も継続した。前方視的にみる場合は、ブレインカッティングの際に、通常当ブレインバンクでのルーチン標本に追加し、積極的に大脳白質の標本を追加し検討を行うことは変わらず施行した。遺伝性脳血管疾患は、現在本邦で多く報告されている、常染色体劣性遺伝性脳血管疾患で白質病変を有するCARASIL3例の検討がほぼ終了し、現在学会発表、論文発表にむけて準備中である。過去の症例を検討する中で、認知症をきたす状態においては、脳血管疾患だけではなく、他の神経変性疾患の病態が存在する頻度が、予想以上に高いことが判明した。例えば、アルツハイマー病、レヴィ小体病(LBD)、神経原線維変化優位型疾患、嗜銀顆粒性疾患、海馬硬化症などである。この実態を把握することが研究の主眼からも重要であると考え、特に、認知症が進行してしまった段階よりも、早期の状態あるいは軽度認知機能障害の段階における、病理学的状態が重要で有り検討した。特にCDR 0.5の症例284例に限った場合、脳血管性疾患単独で認知症の原因となったと考えられた頻度が34%、脳血管性疾患に他の神経変性疾患を合併したと考えられた頻度が6%であった。両者をあわせると40%になった。さらに高齢になると、脳血管疾患の頻度が低下することも明らかになった。すなわち、認知症の基礎疾患としての、脳血管疾患の重要性だけではなく、同時に合併している神経変性疾患の重要性が明らかになった。上記の結果を、第53回日本神経学会総会の教育講演や第3回日本血管性認知障害研究会で発表した。以上、24年度は全体としてはほぼ予定通りであるが、新たに判明してきた脳血管性認知症と神経変性疾患に関連する病理所見を検討した。本研究では神経病理学的手法を用い,認知症と関連する白質小血管病変の検討を行った.認知症はアルツハイマー病などの変性疾患以外に,血管性認知症も多い.また変性型認知症と血管性認知症の合併も少なくない.近年,小血管病変と認知障害との関係は,様々な生活習慣病との関連からも注目されている.23年度は,遺伝性脳血管疾患で本邦で報告が多い,白質病変を有するCARASIL3例を検討した.特に1例は,長期追跡できた稀少例で,詳細な病理学的検討を検討し,単純な動脈硬化ではないことなどを明らかにした.24年度はCARSILの検討を継続し,最終的に頭蓋内血管で弾性板の年輪様多層化,中膜菲薄化,小血管の壁分離などの所見を明らかにした.また,血管性認知症との関連から,高度に認知症が進行する前段階(CDR0.5)における病理学的状態を剖検284例で検討し,脳血管性疾患単独が原因の頻度は34%,脳血管性疾患に他の神経変性疾患を合併した頻度が6%,また加齢により脳血管疾患の頻度が低下していた.25年度は白質の小血管径と変性型認知症病理との関連を検討した.前向き集積した検討可能164例で,Elastica-masson染色で,被殻背側と島回皮質下白質において血管径が400μm未満のものを,1例あたり,両部位3本づつ顕微鏡画像で血管内腔狭窄,血管周囲腔(PVS)を測定し,新規導入した指標(%lumen=血管内腔面積/血管外周面積,PVS ratio=(PVS面積ー血管外周面積)/PVS面積で検討.特にアルツハイマー病と関係する神経原線維変化の拡がりと,白質血管内腔の狭小化,老人斑の拡がりと白質PVSの減少が関連した.以上,認知症性疾患における遺伝性脳血管疾患の形態病理を明らかにした.また皮質下白質小血管病理は,アルツハイマー病に代表される病理変化とも一定の関与が示唆された.血管性認知症や変性型認知症における,大脳白質血管病変の関与を,剖検例を用いた病理形態学的に,1)遺伝性脳血管疾患CARASILの検討,2)認知症性疾患における血管性認知症と変性型認知症の意義,3)大脳白質における小血管形態病理,に関して施行した.その結果1)CARASILは頭蓋内血管で弾性板の年輪様多層化,中膜菲薄化,小血管の壁分離が特徴,2)認知症性疾患における脳血管疾患の頻度が高いこと,しかし高齢になるとその頻度が低下すること,3)アルツハイマー病に関連する神経原線維変化の進展と,皮質下白質の小血管の狭窄度が関連することが判明した.

認知症と脳血管病変との関連を多角的に解析した.平成23年度は,当初予定されていた症例の選定を中心に行った.代表者が在籍する高齢者ブレインバンクにおける症例を後方視的・網羅的に探索しており,現在約300例程度の臨床的認知症と神経病理学的脳血管病変が存在した症例を抽出している.高齢者が多いことから,アルツハイマー病は,レヴィ小体病(LBD)の合併も多い.同時に,strategic infarctと言われる,基底核や視床などの小血管病変を合併している症例もあることから,それら合併例をどのように検討するかが課題である.組織サンプリングに関しては,ルーチン病変に加え,前方視的に集積している症例に関しては,ブレインカッティングの際に,白質病変(皮質直下白質から深部)のパラフィンブロックを抽出している.また,それらの通常染色及び加齢性変化を抽出するための免疫染色に関しても,順調に進行している.遺伝性脳血管疾患は,現在本邦に比較的報告されている,常染色体劣性遺伝性脳血管疾患で白質病変を有するCARASIL3例を検討中である.保存条件などが一律でないこと,従来報告されている,本疾患に特定的な抗体を用いた免疫染色が,必ずしも一定の結果を得ないことなど,解釈には慎重でなければならない点が多いことが判明してきた.この中で,特に1例に関してはその臨床経過を長期に追跡し,剖検まで確認できた症例であり,皮質下梗塞と白質脳症を伴う常染色体劣性脳動脈症(CARASIL)の54歳男性剖検例として,第98回日本神経病理学会関東地方会(2011.08.07)で報告した.また,必携脳卒中ハンドブック改訂第2版に,「脳血管性認知症」を,雑誌神経内科に「ラクナ梗塞の病理と発症機序」を執筆した.以上,23年度は予定通り組織標本検索の下準備を施行しながら,遺伝性疾患の検索平行して開始している.申請時における、平成24年度研究計画の中で、前方視的研究に関しては、24年度の剖検症例に関して、病理学的検討を施行中であり、剖検数も目標数に達している。大脳白質の血管サイズに関する検討に関しては、組織自体は準備できており、検討を開始できる状況であるが、研究実績の概要および本稿最後と関連するところとして、脳血管性認知症と神経変性疾患の位置づけに関して、優先して検討したため、孤発性疾患は25年度に集中して施行することとなった。この点に関しては予定の研究順序と逆になったが、認知症における背景神経病理において、単独の疾患ではない症例が予想以上に多いこと、年齢による違いもあることから、明らかにしておく必要があったためである。遺伝性脳血管疾患に関しては、常染色体劣性遺伝性脳血管疾患で白質病変を有するCARASIL3例の検討を継続しており、現在学会発表、論文発表にむけてのデータが準備された。他の遺伝性脳血管性疾患を示唆する、あるいは疑われる症例は現段階では認めていない。計画書において、その他の病変の検討として予定していた、神経変性型疾患との関連に関しては、認知症早期あるいは軽度認知機能障害の段階における、病理学的状態を検討し、脳血管性疾患単独で認知障害を呈したものの頻度が34%、脳血管性疾患に他の神経変性疾患を合併したと考えられた頻度が6%と、両者をあわせると40%であったこと、加齢とともに脳血管性認疾患に関連する認知症が減少することが明らかになった。同時に合併している神経変性疾患として、アルツハイマー病やレヴィ小体病の初期、神経原線維変化優位型疾患、嗜銀顆粒性疾患、海馬硬化症などの共存と重要性が明らかになった。以上、一部研究順序や物品購入予定の変更などもあるが、本研究の基盤となる方向性にそって継続できており、上記自己評価が妥当と考慮される。
メゾ位にホウ素を含む新規ポルフィリノイドの合成

新規π電子系化合物の合成において、最近特に注目を集めているのがヘテロ原子のπ電子骨格への導入である。これらの原子の特徴としてπ共役系との特異な軌道相互作用、配位数や価数の多様性、特異な構造をとることがあげられる。一方、ポルフィリンは機能性π電子系の代表的なもので、様々な分野で研究されている。したがってヘテロ原子を導入する基本骨格としてポルフィリンを用いることで、優れた物性をもつ分子の構築が期待できる。特にホウ素を導入した場合には、ホウ素の空のp軌道に由来する特異な軌道相互作用や高いルイス酸性により、その電子物性を大幅に変調できると考えられる。本研究は、そのようなホウ素を含む新規ヘテロポルフィリン類縁体の合成および物性の解明、機能性の探求を目的として行った。すでに合成に成功していたケイ素を含むポルフィリン類縁体を前駆体とし、そのケイ素をホウ素へと変換することで目的とするホウ素を含むポルフィリン類縁体が得られた。得られた化合物はNMRにより明確な反芳香属性を示した一方で、ホウ素上に嵩高い置換基を導入することで容易に単離が可能であった。また最終的にはX線結晶構造解析にも成功し、化合物の詳細な構造を明らかにすることができた。得られた含ホウ素ポルフィリン類縁体はホウ素の影響により通常のポルフィリンとは大きく異なる電子物性を示した。さらにホウ素上にルイス塩基が配位することを見出し、ホウ素のルイス酸性について評価した。以上の結果はポルフィリン化学のみならず、これまで例のなかった大きな共役中へのホウ素の導入の効果を明らかにしたものであり、構造有機化学や有機典型元素化学の発展にもつながると期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。有機エレクトロニクス分野の発展にともなって、新たなπ電子系化合物の開発の重要性が高まっている。具体的にはすでに合成に成功している他のヘテロポルフィリン類縁体を前駆体とすることでホウ素を含むポルフィリン類縁体の合成に成功した。得られた化合物はNMRおよび質量分析、X線結晶構造解析からその構造を明らかにした。この化合物はホウ素上の空のp軌道を含む共役により、明確な反芳香族性を示した。さらにホウ素上でのルイス塩基の配位挙動について調べ、配位/脱配位に伴って化合物の電子物性が大きく変化することを明らかにした。本研究により得られた化合物はポルフィリン骨格の共役上にホウ素を導入した初めての化合物であり、導入したホウ素の影響によりポルフィリン骨格の電子物性を大きく変化させることに成功した点で重要な成果である。本課題で報告者はホウ素を含むポルフィリンに関する研究を精力的に進めている。これまでに全く報告例のなかったメゾ位にホウ素を導入したポルフィリンの合成を達成したことは大きな成果である。この化合物は明確な反芳香族性やルイス塩基との反応性など興味深い性質をもつことを明らかにし、そのほかの物性、機能性についても詳細に解析を進めている。ポルフィリンのように大きな共役中にホウ素を導入した例はほとんどなく、その性質について明らかにしたことはポルフィリン化学のみならず含ヘテロ機能性π電子系の設計指針に重要な知見を与えるものである。報告者はこれらの成果を多くの学会で発表しており、多くの研究者から高く評価された。以上の点から「当初の計画以上の進展」があったと考える。

得られた化合物はNMRにより明確な反芳香属性を示した一方で、ホウ素上に嵩高い置換基を導入することで容易に単離が可能であった。また最終的にはX線結晶構造解析にも成功し、化合物の詳細な構造を明らかにすることができた。得られた含ホウ素ポルフィリン類縁体はホウ素の影響により通常のポルフィリンとは大きく異なる電子物性を示した。さらにホウ素上にルイス塩基が配位することを見出し、ホウ素のルイス酸性について評価した。以上の結果はポルフィリン化学のみならず、これまで例のなかった大きな共役中へのホウ素の導入の効果を明らかにしたものであり、構造有機化学や有機典型元素化学の発展にもつながると期待できる。今後は得られた含ホウ素ポルフィリン類縁体の各種金属錯体の合成に取り組む。反芳香族化合物を配位子として用いた金属触媒反応はこれまで例がない。反芳香族π電子系は高いHOMOおよび低いLUMOをもつことから、中心金属の酸化状態に大きな影響を及ぼすはずである。このため酸化反応、還元反応に用いることで、金属の価数の変化によりこれまでにない反応性を示す可能性がある。様々な遷移金属錯体を合成し、その電気化学測定から酸化還元特性を明らかにする。その結果に基づき、酸化反応や還元反応への利用を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
アルドステロン生合成の分子機構

鉱質コルチコイドのアルドステロンは副腎の球状層において特異的に産生される。しかし、ウシ副腎では11β水酸化とアルドステロン合成の両活性をもつP-450(11β)が全細胞層に存在することから、束・網状層におけるP-450(11β)の潜在的アルドステロン合成能を抑制している機構としてP-450(scc)とP-450(11β)の特異的な相互作用が働いていると考えられている。ウシ副腎細胞層から単離したミトコンドリア内膜を用いてP-450(scc)とP-450(11β)間の相互作用の差異を調べるために、P-450(scc)抗体の添加による内在性P-450(scc)の影響について調べた。デオキシコルチコステロン(DOC)の11β水酸化活性は球状層に比べて束・網状層の方が阻害効果は大きいが、アルドステロン合成活性は球状層に比べて束・網状層で著しい促進効果が見られた。光反応性2価ヘテロ架橋試薬を用いてP-450(scc)とP-450(11β)間の複合体の形成を解析したところ、球状層に比べて束・網状層に多くの複合体の形成が観測された。従って、両P-450の相互作用の程度が細胞層間で異なることが実証された。P-450(11β)はTween20共存下でDOCの11β水酸化活性を増大させると共にアルドステロン合成活性を消失させる。この特性はP-450(scc)の共存効果に類似していることから、両者をそれぞれ共存させたP-450(11β)の反応機構を比較解析した。その結果、TweenあるいはP-450(scc)共存下では、アルドステロン合成の連続的水酸化反応の中間体であるコルチコステロンはP-450(11β)から容易に解離するため、アルドステロン合成が遮断され、逆にコルチコステロン合成の11β水酸化活性が促進されることが示された。この機構はウシ副腎の束・網状層におけるP-450(11β)のアルドステロン合成能の抑制機構を充分に説明することができる。鉱質コルチコイドのアルドステロンは副腎球状層において特異的に合成される。ウシ副腎においては11β水酸化とアルドステロン合成の両活性をもつP-450(11β)が全細胞層に存在していることから、束・網状層におけるアルドステロン産生の抑制機構としてP-450(SCC)とP-450(11β)の特異的な相互作用が働いていることが、リポソーム再構成系の解析から知られている。この機構をミトコンドリアのレベルで明かにするために、ウシ副腎皮質の球状層及び束・網状層からミトコンドリア内膜を調製し、両細胞層間のP-450(SCC)とP-450(11β)の相互作用の差違について究明した。

1.P-450(SCC)抗体を用いて、P-450(11β)の活性に与える膜内在性P-450(SCC)の影響について解析した。デオキシコルチコステロン(DOC)からコルチコステロンを生成する11β水酸化活性は球状層に比べて束・網状層の方が抗体による阻害効果が大きい。一方、アルドステロン生成活性は抗体添加で束・網状層で著しい促進効果が見られるが、球状層では影響されなかった。2.光反応性2価ヘテロ架橋試薬を用いて蛋白質間の架橋反応によるP-450(11β)とP-450(SCC)間の複合体の形成を解析した。架橋処理を行ったミトコンドリア内膜からP-450(SCC)抗体カラムにより複合体を単離したのち、電気泳動とイムノブロットにより両P-450を同定した。その結果、球状層に比べて束・網状層に多くの複合体の形成が観測された。以上、抗体阻害と架橋反応の実験から、両P-450の相互作用の程度が細胞層間で異なることがミトコンドリアのレベルで証明された。3.リポソーム再構成系を用いて、P-450(SCC)の共存によって、代謝中間体のコルチコステロンがP-450(11β)から遊離し、DOCからアルドステロン生成の連続反応が遮断される機構を反応速度論的に解析している。P-450(llβ)はTween20の共存下でデオキシコルチコステロン(DOC)の11β水酸化活性が著しく増大すると共にアルドステロン合成能が消失する。この特性はP-450(llβ)に対するP-450(scc)の効果に類似していると考えられので、TweenあるいはP-450(scc)共存下のP-450(llβ)の反応を比較解析することにより、ウシ副腎の束・網状層に局在するP-450(llβ)の潜在的なアルドステロン合成能を抑制する機構を明らかにした。1.ステロイド基質による吸収スペクトルの滴定から、P-450(llβ)プロテオリポソームのDOCおよびコルチコステロンに対する解離定数はそれぞれ0.05μMおよび13μMであるが、Tween20共存下ではDOCおよびコルチコステロンに対して4μMと>2500μMの値を示した。従って、コルチコステロンはTween共存下では容易にP-450(llβ)から解離することが示された。2.P-450(scc)共存下ではP-450(llβ)スペクトルの基質滴定が困難であるため、P-450(llβ)のDOC代謝に対するコルチコステロンの阻害定数から親和性を測定した。コルチコステンはP-450(llβ)のDOC代謝を競争阻害し、19μMのKi値を示した。これに対して、P-450(scc)共存下では、コルチコステロンはP-450(llβ)のDOC代謝を全く阻害しなかった。従って、コルチコステロンはP-450(scc)共存下のP-450(llβ)に全く結合しないことが示された。以上の結果から、TweenあるいはP-450(scc)共存下では、アルドステロン合成の連続的水酸化反応の代謝中間体であるコルチコステロンはP-450(llβ)から容易に解離するため、アルドステロン合成が庶断され、逆にコルチコステロン合成が促進されると考えられる。
測度の集合論的研究

非可算無限を可算無限から区別する決定的な事実は,非可算集合の部分集合に対して定常性の概念が定義できることである.大雑把にいって,定常性とは組合せ論的な意味での測度正のことである.P_κλの組合せ論は,定常集合を最も一般的に取り扱う.ここでκは正則な非可算基数,λはκ以上の基数である.κをλ-超コンパクト基数とするときP_κλ上の超フィルタは重要な研究対象である.κをλ-超コンパクト基数とするときP_κλ上の正規な超フィルタで性質χをもつものが必ず存在するか?はいまだに未解決である.論文[3]ではこれより少し弱い性質をもつものを構成した.その証明から一般連続体仮設を仮定すると性質χをもつものが存在することがわかる.この結果は相対的無矛盾性証明に活用できる.Shelahとの共同研究[2]ではκがω1より真に大きく,λがκより真に大きいときP_κλの定常反映原理は成り立たないことを示した.さらに定常集合の反映原理の応用面についても進展があった.論文[4]ではP_<ω1>λ上のDiamond原理を証明したShelahの結果を2通りに拡張した.論文[5]では」%λ上のクラブフィルタは前飽和的になりうるというForeman-Magidor-Shelahの有名な結果を拡張することができた.非可算無限を可算無限から区別する決定的な事実は,非可算集合の部分集合に対して定常性の概念が定義できることである.大雑把にいって,定常性とは組合せ論的な意味での測度正のことである.P_κλの組合せ論は,定常集合を最も一般的に取り扱う.ここでκは正則な非可算基数,λはκ以上の基数である.κをλ-超コンパクト基数とするときP_κλ上の超フィルタは重要な研究対象である.κをλ-超コンパクト基数とするときP_κλ上の正規な超フィルタで性質χをもつものが必ず存在するか?はいまだに未解決である.論文[3]ではこれより少し弱い性質をもつものを構成した.その証明から一般連続体仮設を仮定すると性質χをもつものが存在することがわかる.この結果は相対的無矛盾性証明に活用できる.Shelahとの共同研究[2]ではκがω1より真に大きく,λがκより真に大きいときP_κλの定常反映原理は成り立たないことを示した.さらに定常集合の反映原理の応用面についても進展があった.論文[4]ではP_<ω1>λ上のDiamond原理を証明したShelahの結果を2通りに拡張した.論文[5]では」%λ上のクラブフィルタは前飽和的になりうるというForeman-Magidor-Shelahの有名な結果を拡張することができた.正則非可算集合上の組合せ論的測度としてのクラブフィルタの持つ様々な性質について調べた。可算無限ωに対するラムゼイの定理は有名だが、最小の非可算無限ω_1はラムゼイの性質とは対極的な性質をもつことがTodorcevicによって示され、それはさらにP_κλ上に拡張された。ここではλの共終数が小さいときにさらに強い結果を得た。"P_κλ上の超フィルタには性質χをもつものが必ず存在するか"という問題に対して部分的な解答を得た。またこの結果を用いて、加茂氏の最近の結果に見通しのよい証明を与えた。P_κλの定常集合の反映原理は、κ=ω_1のとき整合的であることが知られていて、応用も数多い。それ以外の場合の反映原理はすべて成り立たないことを示した。シェラッハによる次の基本理の証明の誤りを修正し、同時に簡易化した:P_κλの非有界集合と定常集合の最小濃度は一致する。超コンパクト基数をリービ崩壊させたモデルの中で成り立つクラブフィルタの種々の性質が、定常集合の反映原理から導かれることを示した。正則非可算集合上の組合せ論的測度としてのクラブフィルタの持つよい性質について調べた。可算無限ωに対するラムゼイの定理は有名だが、最小の非可算無限ω_1はラムゼイの性質とは対極的な性質をもつことがTodorcevicによって示され、それはさらP_κλ上に拡張された。P_κλのダイアモンドとよばれる組合せ論的原理が、実は定常集合の反映原理から従うことを示した。超コンパクト基数をリービ崩壊させたモデルの中で成り立つクラブフィルタの種々のよい性質が、定常集合の反映原理から導かれることを示した。非可算無限を可算無限から区別する,決定的な概念が集合の定常(stationary)性である.これは組合せ論的な意味での測度正の集合のことである.定常集合を取り扱う,最も一般的な枠組みがいわゆるP_κλの組合せ論である.ここでκは正則な非可算基数,λはκ以上の基数である.論文

[2]では反映原理の成り立たないP_κλの定常集合をκ,λの可能な組合せのすべて(つまりκはω_2以上の正則な基数,λはκより真に大きい基数)について構成することができた.(Shelahとの共同研究)κを超コンパクト基数とするときP_κλ上の超フィルタは重要な研究対象である.正規な超フィルタのなかで最も望ましい、いわゆる「性質_Χ」をもつものが必ず存在するか?はいまだに未解決である.論文〔3]では「性質_Χ」より少し弱い「性質σ」をもつものを構成した.その証明から一般連続体仮設(GCH)を仮定すると「性質_Χ」をもつものが存在することがわかる.この結果は無矛盾性証明の仮定を弱めるために使うことができ,すでに応用例もある.論文[2]をきっかけにして,定常集合の反映原理の応用面についても進展があり,論文[4][5]にまとめられた.論文[41はP_κλ上のいわゆるDiamond原理を証明したShelahの結果を拡張し,さらに反映原理を用いてそれ以外の場合でもDiamond原理を示すことができた.論文[5]ではP_κλ上のクラブフィルタに関してForeman-Magidor-Shelahの有名な結果を(反映原理を用いて見通しよく)拡張することができた.
ヒト多能性幹細胞の細胞死・生存をモデルとした細胞接着情報の細胞内伝達機序の解明

ヒト多能性幹細胞の生存は細胞間接着に厳密に依存し、細胞間接着の喪失、すなわち分散操作に伴うヒトES細胞死は、低分子量GTPase制御因子Abrの活性化が契機となる。そこで、Abrの機能解析を通じて、ヒト多能性幹細胞の生存を維持するシグナル伝達機能の解明を目指した。その結果、分散培養条件下とは異なり、細胞間接着を維持した状況ではAbrは細胞の生死に関与しないこと、一方で正常な細胞増殖に必須であることが判明した。現在はその詳しい分子機構の解析を進めている。ヒトES/iPS細胞はin vitro環境下で無限に増殖でき、また個体を構成する全ての細胞へ分化する能力を備えた多能性幹細胞である。ヒトES/iPS細胞がin vitro環境下で生存し、活発に増殖することは、医療的・産業的応用の必須条件となると考えられる。ヒトES/iPS細胞の生存と増殖は、個々の細胞同士の接着に厳密に依存しており、接着維持機構の破綻は細胞死を導く。研究代表者らは、ヒトES細胞の分散操作時に起こる細胞死の分子機構解析を進める過程で、細胞間接着の異常により活性化されるシグナル伝達経路のメディエーターとしてRho-GEF/Rac-GAP活性を有する分子Abrを同定した。本研究では、Abrの機能解析を切り口とし、ヒトES細胞の生存を保証する新たなシグナル伝達経路の解明を目指した。まず、レンチウイルスベクターを用いた誘導型shRNA発現システムを導入し、Abrノックダウンを薬剤依存的に誘導できるヒトES細胞を調製した。この細胞を用いてAbrノックダウン細胞の経時観察を行ったところ、Abrは細胞間接着を維持した通常培養条件下ではヒトES細胞の生存に関与しないことがわかった。一方で、ドキシサイクリン添加後、ヒトES細胞の増殖が著しく阻害されることを見出した。また、新たにAbr特異的ポリクローナル抗体を作製し、これを用いた免疫染色解析によりAbrの細胞内局在を検討したところ、細胞質での比較的均一なシグナルに加え、一部のAbrの中心体への局在が認められた。これらの結果から、Abrは細胞接着情報の有無に応じて異なる生理的役割を担う可能性を示すものと考えられた。つまり、隣接細胞との接着の喪失を感知して活性化し、細胞死を誘起する機能と、細胞間接着存在下に細胞増殖を保証する機能を有していることが示唆された。申請者は、ヒトES細胞において、Rho/Racの活性制御因子Abrが細胞接着状況に応じた活性化を受けることを見出しているが、その制御機構に関してはほとんど分かっていない。本研究では、Abrの細胞内局在とそのダイナミズムを解析し、またAbr結合分子を網羅的に探索することにより、Abr活性制御の分子機構の解明を試みている。Abrの細胞内局在を明らかとするために抗Abr抗体の作製を試みた。4つのペプチド抗原を作製し、それぞれウサギ2羽、モルモット2羽に免疫して、合計16種の抗血清を得た。それぞれをヒトES細胞株KhES-1で免疫染色を行ったところ、12種の抗血清でシグナルが検出できた。これらをさらに精製し、さらにKhES-1細胞を用いて評価した結果、2種の抗体でシグナルが検出できた。現在この抗体が内在性Abrを検出できるのかどうかにつて、Abrノックダウン細胞を陰性コントロールとして用いて、性能評価を行っている。また、ライブイメージング解析に向けて顕微鏡システムの改良を行い、蛍光分子の挙動を秒単位で観察できるような実験条件を整えた。平行して、H2B-ECFPとvenus-Abr発現ベクターを作製し、トランスポゾンシステムを応用してゲノムに挿入し、H2B-ECFP/venus-Abr発現ヒトES細胞群を調製した。ヒトES細胞におけるAbrの活性制御のメカニズムを明らかとするため、Abr結合分子の探索を行った。タグ標識したAbrをKhES-1細胞に発現させた後に免疫沈降を行い、共沈してきた分子を質量分析により同定した。3つの候補分子が得られたため、それぞれの抗体を入手し、免疫沈降により内在性Abrとの結合を検討した。しかし、現時点ではどの分子も内在性Abrとの結合を検出できていない。この3つの候補分子に関しては擬陽性である可能性が高いと考えられる。研究遂行に必要な実験材料(抗体や蛍光分子発現ヒトES細胞)の調製と実験系の整備(ライブイメージング技術の改良)は順調に進行した。特に抗体に関しては、まだ性能評価段階ではあるが、特異的な局在を示唆する興味深い染色像が得られている。また、申請時には予定していなかったが、レンチウイルスベクターを応用して、薬剤刺激依存的にshRNA発現を調節できる実験系の構築に成功した。現在では任意の分子を任意のタイミングでノックダウンできるようになっており、機能阻害実験がより精密に行うことができるようになった。さらに、トランスポゾンシステムを導入することで、比較的短時間でかつ容易にヒトES細胞の恒常発現群を得る技術を確立できた。

この技術により、様々な蛍光分子を発現する細胞群を調製できるようになり、一過性発現系では難しかった長期間のライブイメージングを行うことが可能となった。また、トランスポゾンシステムを応用した遺伝子導入技術により、薬剤刺激により発現量を調整した遺伝子発現誘導が可能となったため、過剰な発現量に起因した非特異的な現象を低減することができるようになった。Abr結合分子の探索に関しては、少なくともAbrを過剰発現させた場合の結合分子を同定することはできている。現時点ではこれらが内在性Abrと相互作用するというデータは得られていないが、発現量を内在性Abrと同等に調製して同様の解析を行う、あるいは、今回作製した抗体を用いて内在性Abrによる免疫沈降を行うことで、より有力な候補分子を絞り込むことができると考えられる。引き続き、今回作製したAbr抗体の抗原特異性と基本性能を検証を進める。抗原特異性に関しては、RNAiを用いたAbrノックダウン細胞を陰性コントロールとして検証を進める。現時点で免疫染色には使用可能であると考えられるが、免疫沈降にも使用可能かどうかを確認する。その後、ライブイメージング解析によるvenus-Abrの細胞内挙動との相関を確認しながら、内在性Abrの細胞内局在と細胞接着との関連を検討する。また、今回抗原に用いた配列はマウスAbrでも保存性が高いので、マウスAbrを検出することが可能と考えられる。まずはマウスES細胞やマウスEpiStem細胞での反応性及び細胞内局在を確認する。さらに、マウス初期胚における局在を検討し、とくにICM組織とepiblast組織での局在の違いの有無を確認する。Abr結合分子の探索に関しては、過剰発現系を用いた免疫沈降法では擬陽性が得られやすいため、内在Abrと同等の発現レベルに抑えたタグ標識Abr発現細胞の調製を行い、再度免疫沈降/質量分析を行う。また、作製抗体が免疫沈降に使用可能であれば、この抗体を用いた内在性Abrの免疫沈降/質量により結合分子を同定する。結合分子の細胞内局在と細胞接着との関連を確認した後、分子間結合によるAbrの局在変化や活性変化が認められるかどうかを検討し、接着状況に応じたAbr制御の分子的実体を明らかとする。分子生物学試薬としては、cDNA/shRNA発現ベクター作製のための制限酵素やPCR関連試薬、抗体やプラスミド/RNA抽出キットなどを含む。プラスチック製品としては、遠沈管やフラスコなどのほか、培養シャーレや培養液ボトルなど培養関連のものにも使用する予定である。培養試薬としては、基本培地やリコンビナントタンパク質、各種阻害剤等の添加物など、細胞培養のための消耗品に使用する予定である。実験動物のための経費は、マウス初期胚を得るために妊娠マウス購入費に使用する予定である。
自律した英語学習者の統合的理解に基づいた学習支援とその有効性検証

本研究では,自律学習の先導的研究者であるBensonの定義(Benson, 2011)を参考とし,自律学習が包含する概念を3つの観点(動機づけ,学習方略,学習内容)から統合的に捉え,自律的に学習に取り組み成果を上げる学習者をいくつかのパターンにプロファイリングすることを試みる。具体的に,2018年度は前年度に開発した「自律性診断基準尺度」を用いた実践的教育介入を行い,自律的に英語学習に取り組み成果を上げる学習者をいくつかの観点から統合的に捉え,学習者の特性に基づいた新たな学習支援のあり方について検討することとした。プレテストの実施,プレテストの結果に基づいたフィードバック(教育介入),ポストテストの実施といったデザインに基づいた調査の結果,学習者の自律性が発達・変化するプロセスにはいくつかのパターンがあること,別の言い方をすれば,学習者の自律を高めるためのフィードバックの効果には個人差があること,さらに自律性が変化・発達するには学習内容に対する認識が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。学習者の自律を高めるには,「今現在,どれくらい自律しているか」という一時点的な視点だけではなく,「これから先,どうなりたいか。そのために何が必要か」という縦断的な視点が必要であると考えられる。このように学習者の現状に加え,将来の目標なども考慮に入れることで,より多角的な観点から,一人ひとりの学習者にマッチした効果的な介入が可能になる。今後の研究では,学習の「なぜ」,「何を」を明確にすることによって,「どのように」学習すべきかを自ら考えられるように,より具体的かつ個々の学習者に寄り添ったフィードバックによる教育介入を実践し,そのことが学習者の自律に与える影響を検証する必要がある。研究計画を踏まえ,順調に進んでいるため。自律的に学習に取り組み成果を上げる学習者をいくつかの観点から統合的に捉えることは,学習者の特性に基づいた新たな学習支援のあり方について提案できる可能性を意味する。今回,研究の対象となったのは高校生英語学習者だったが,この結果がより幅広い学習者集団にも当てはまるものなのかを検証するため,今後(2019年度)は中学生,大学生なども対象とし,より幅広い調査協力者に実際に教育介入を伴う調査等を通じて,そのことを実証的に検討していく。具体的に,2017年度は先述した3つの観点から自律した学習者を診断的に測定・評価する「自律性診断基準尺度」の暫定版を作成し,その妥当性の検証を行った。実際の調査は2つのステップを踏んで行われた。調査1では,英語学習における「自律性診断基準尺度」の暫定版を作成し,関東近郊の高等学校で英語を学ぶ高校1,2年生(計118名)を対象に予備調査を行った。その結果を踏まえ,調査2では,上記で作成した尺度の妥当性(基準関連妥当性)を検証した。具体的には,自律性の程度が高ければ高いほど,授業外で自主的に学習する傾向が高くなり,結果として学力(本研究の場合,英語力)も向上すると仮説を立てた。結果として,尺度によって得られる自律性の指標と自主的な学習時間,英語力の間には正の相関が見られることを確認した。

今後(2018年度)は,実際に教育介入を伴う調査等を通じて,そのことを実証的に検討していく。自律的に学習に取り組み成果を上げる学習者をいくつかの観点から統合的に捉えることは,学習者の特性に基づいた新たな学習支援のあり方について提案できる可能性を意味する。今回,研究の対象となったのは高校生英語学習者だったが,この結果がより幅広い学習者集団にも当てはまるものなのかを検証するため,今後(2019年度)は中学生,大学生なども対象とし,より幅広い調査協力者に実際に教育介入を伴う調査等を通じて,そのことを実証的に検討していく。海外出張が校務と重なってしまいキャンセルせざるを得なかったこと,またデータ入力,文字起こしの作業などを研究代表者自身が行ったため,人件費・謝金の支出が抑えられたため。海外出張(具体的には,2019年3月に米・アトランタで開催されたアメリカ応用言語学会の国際大会など)が校務と重なってしまいキャンセルせざるを得なかったこと,またデータ入力,文字起こしの作業などを研究代表者自身が行ったため,人件費・謝金の支出が抑えられたため。
超音波計測融合解析による血管粘弾性特性の臨床用解析アルゴリズム

本研究は、動脈硬化の機序や進展を考える上で重要な情報である生体内の血管特性を再現するため、複雑な実血管の力学的挙動を表すモデルの定式化により超音波計測融合解析による圧力と形状変形の情報をもとに血管特性を推定することを目的とした。平成30年度は、前年度に導出した厚肉円筒弾性シェルの動的モデルの検証を行うとともに、先行研究で問題となった慣性項のパラメータの精度について原因を調査した。また、血流の血管動特性に与える影響について関連研究より報告があり、血流の血管に対する壁せん断応力を考慮した弾性円筒シェルモデルの波動特性を導出し、このモデルの弾性特性および密度の推定精度を検証した。まず、関連研究の血管ー血流連成波動理論に基づき弾性円筒シェルモデルの波動特性を導出した。さらに、先行研究の拍動実験で用いたゴム材料(S500とNR-Latex)の混合比を変えた5種の弾性円筒管を対象として、角振動数を与えて波動特性を定めた。測定データの圧力値と波動特性をもとに血管変形を算出しつつ、多次元変数の最適化手法により血管変形が測定データと最も一致する血管弾性および密度の推定を行った。結果として、弾性率はS500100%では97%、NR-Latex100%では78%の精度で推定され、他の混合比の推定精度については、いずれも78%97%の範囲で推移した。密度は全ての材料で実験値よりかなり小さい値で推定された。密度の推定精度の要因として、実験モデル作成時の管の厚みの不均一性および血管モデルを無限遠長と仮定していることによる影響が検証結果より示唆された。今後は、実験で作成した血管に合わせて有限長として境界条件を与えて連成系の振動解を導出することで、密度の推定精度を再検証する。一身上の都合により研究を一時中断していたため。また、関連研究の報告により新たに導入した血管ー血流連成モデルに関する検討を実施したため。当該年度の血管ー血流連成モデルを基に境界条件の検討を行いつつ、主に血管の弾性率分布の推定手法の確立を目指す。また、引き続き超音波計測融合解析の圧力の再現性に関して各種解析パラメータによる影響を検証する。血管粘弾性特性解析アルゴリズムの構築を行うため、血管形状を再現する粘弾性筒状シェルの数式モデルによる血管粘弾性特性解析のアルゴリズムを提案し、数値実験により粘弾性特性の解析精度を検証することを目的とした。当該年度においては、円形断面の筒状シェルの振動理論に基づく複雑形状を再現可能な粘弾性血管の数式モデルを導出する前段階として、厚肉弾性円筒シェルによる静的血管力学モデルの構築を行った。特に、先行研究で採用されていた肉厚を無視した薄肉円筒シェルモデルを、今後予定している複雑形状に対応できるよう、厚肉円筒シェルモデルに変更して数式の導出を行った。まず、ヒト総頸動脈の形状および物性値を有する粘弾性血管モデルに対して内壁に静的圧力を付加した有限要素解析を行い、厚肉弾性円筒シェルに基づく静的血管力学モデルの理論解を近似関数の次数や圧力と応力の関係に着目して複数の条件で導出した。さらに、数値解と理論解を比較することで各種理論解の妥当性について検証した。その結果、平面ひずみ状態において付加圧力と血管内壁の半径方向応力の誤差を最小にする条件により導出した理論解が、数値解に最も良く一致した。今回新たに提案した肉厚を有する円筒弾性シェルの静的モデルについては、数値解に対して15%の変位誤差を生じることが明らかとなった。粘性を考慮することで再現精度が向上することが考えられるため、厚肉円筒粘弾性シェルの動的モデルにより検証する必要がある。

一身上の都合により研究を一時中断していたため。また、関連研究の報告により新たに導入した血管ー血流連成モデルに関する検討を実施したため。当該年度に導出した厚肉円筒粘弾性シェルの動的モデルの検証を行うとともに、先行研究で問題となった慣性項のパラメータの精度について原因を明らかにする。多面的な原因究明を行うことにより誤差要因の特定を急ぐ。また、平成31年度に予定していた超音波計測融合解析の圧力解析の再現性に関して当該年度に着手しており、シェルモデルに関する検討と並行して推し進める。当該年度の血管ー血流連成モデルを基に境界条件の検討を行いつつ、主に血管の弾性率分布の推定手法の確立を目指す。また、引き続き超音波計測融合解析の圧力の再現性に関して各種解析パラメータによる影響を検証する。一身上の都合により研究を一時中断していたため、その遅れの研究進捗に合わせて使用する予定である。研究を一時中断したことから、その期間の出張費および研究費用を次年度に持ち越す必要が生じたため。次年度の繰り越し分は、主に出張費と英語論文の投稿費および校正費として使用する予定である。
超低温環境下での円偏波ＥＳＲ法の開発

磁性体のキラリティを評価する新しい手法として,円偏光(円偏波)を用いた磁気分光法は有望と考えられるが,実用レベルの測定法はまだ確立していない.本研究では,円偏波マイクロ波を用いた電子スピン共鳴の新手法として,円偏波マイクロ波の照射下で定常的な縦磁化の変化量を検出できる装置を設計・試作した.磁化の測定には,市販のSQUID磁束計を用い,電磁場シミュレーションに基づいて設計・製作した円筒導波管を組み合わせることで,測定システムを組み立てた.アキラルな有機ラジカルを標準試料として,円偏波による電子スピン共鳴を観測することができたが,信号強度の分析から,だ円偏波成分の混入が認められた.キラリティをもつ磁性体には,特異な磁気キラル効果が期待される.従来のキラル磁性研究は,もっぱら光学遷移に現れる効果(磁気光学効果)を指向して調べられてきたが,本研究ではスピンを直接捉えつつキラリティを磁気分光学的に評価できる,実用レベルでのキラルな電子スピン共鳴(ESR)法を提案した.マイクロ波を円偏波(円偏光)化して試料に照射しつつ,定常的な縦磁化を検出することにより,ESRの共鳴信号を縦磁化の変化量として測定することとした.初年度である今年度は,まず,電磁場シミュレーションを行ない,純粋な円偏波を試料に照射するために最適な導波管の形状を探索した.一般に,円筒導波管の一端に円偏波を励振した場合は,円筒内の中心軸上では横波としての円偏波が進行するが,中心から離れ内壁に近づくにつれて,だ円偏波成分の混入や振動面の傾斜が生じると予想される.これらは,有限の大きさをもつ試料の一部で静磁場と振動磁場の直交性が保たれない,あるいは,直線偏波成分が混入しただ円偏波が照射されるといった不具合が生じることを意味する.導波管の内径と長軸方向の長さは,既存の磁化率測定系の試料空間の実寸に合わせた範囲とし,マイクロ波の波長は,導波管の管内波長に応じた範囲で調節するパラメーターとした.シミュレーションで得られた振動磁場の複素振幅から,導波管内部のだ円率を空間分布として算出した.円筒導波管の一部にコーン状の内径傾斜を与えて,いわゆるホーンアンテナ状のコネクタを経由させることにより,だ円偏波成分の混入が著しく軽減されることがわかった.導波管内径(=試料の最大外寸)が6 mmの場合,マイクロ波周波数を69 GHzとすると,だ円偏波成分の混入はtan(だ円率)<0.05程度まで低減できた.電磁場シミュレーションにより,円筒導波管の基本的な形状設計を当初の予定どおりに行なうことができた.円筒導波管の一部にコーン状の内径傾斜を与えると,だ円偏波成分の混入が低減できたことは,予想の範囲内であったが,ヒーターやヘリウムガス導入のための開口部の形状はこのシミュレーションでは考慮されていないため,これらの微小な構造に由来するマイクロ波の反射波の干渉の影響については,今後さらに検討する必要がある.また,導波管の先端に電波吸収材または無反射終端を取り付けた場合に,どの程度まで反射波の影響を抑えることができるか,定量的な見積りが必要である.キラリティをもつ磁性体には,特異な磁気キラル効果が期待される.従来のキラル磁性研究は,もっぱら光学遷移に現れる効果(磁気光学効果)を指向して調べられてきたが,本研究ではスピンを直接捉えつつキラリティを磁気分光学的に評価できる,実用レベルでのキラルな電子スピン共鳴(ESR)法を提案した.マイクロ波を円偏波(円偏光)化してそのESR信号を検出するには,これまでいくつかの技術的な困難があったが,マイクロ波照射下で定常的な縦磁化を検出するという斬新な方法をとることでこれを克服する.さらに,この円偏波の磁気共鳴実験を,熱エネルギーが磁場のエネルギーとほぼ同じ桁になる,またはひと桁小さくなるような超低温環境で行なえるシステムを設計,製作することを目的とする.前年度におこなった,円筒導波管を兼ねた細径クライオスタットの形状設計に引き続いて,今年度は,その最適化をおこなった.電磁場シミュレーションを援用した形状探索(コーン構造の挿入を含む)の結果,円筒導波管の管端での反射の影響を抑えることが当初の想定を超えて困難であることがわかった.マイクロ波のだ円率の低下,すなわち直線偏波成分の混入は不可避であることがわかった.24 Kの低温ヘリウムガス雰囲気にした試料空間に,金属円筒を挿入するという本アプローチでは,円筒導波管内のマイクロ波(円形TE11モード)を用いる限りは,この直線偏波成分の混入を抑えるのは難しい.電波吸収材を適切な位置に配するなど,より積極的なだ円率維持のための方策を検討する必要がある.研究開始時にすでに想定していた困難(のひとつ)ではあったが,導波管の管端など微細な構造に由来するマイクロ波反射波の干渉が,だ円率(円偏波の純度)に対して当初の想定以上に大きな影響を与えることがわかった.過去の研究で得られていた円偏波純度を圧倒的に凌駕する「高純度」円偏波は,本課題の中心テーマであることから,進捗状況としては遅れていると評価せざるを得ない.電波吸収材などを用いれば反射波の低減は図れるはずだが,その発熱により必然的に低温環境は乱されることになる.

しかし,実験が可能な最低到達温度(base temperature)を少々犠牲にしてでも,円偏波の純度を優先した方策を今後検討することとする.キラリティをもつ磁性体には,特異な磁気キラル効果が期待される.従来のキラル磁性研究は,おもに光学遷移に現れる効果(磁気光学効果)に注目して調べられてきたが,本研究では電子スピンを直接捉えつつキラリティを磁気分光学的に評価できる,キラルな電子スピン共鳴(ESR)法を提案した.円偏波(円偏光)化したマイクロ波を使ってESR信号を検出するには,技術的な困難があったが,定常的な磁化の静磁場と平行な成分(静的な縦磁化)の変化量をマイクロ波照射下で検出するという新しい方法をとることで克服することを提案し,測定系を製作した.基準試料を用いて,Vバンド(69 GHz帯)での円偏波ESRを測定した.この基準試料は,結晶中に反転中心と映進面をもつアキラルな構造をもつもの(ピリジン置換のニトロニルニトロキシド)を選び,静磁場の印加方向,すなわちラーモア歳差運動の回転方向の効果のみが現れる条件下で,ESRを測定した.試料のg値から予想される磁場範囲で,定常的な磁化の減少,すなわち,ESR共鳴吸収が起こることがわかった.強度のマイクロ波パワー依存性により,観測しているESR遷移に飽和は起こっていないことを確かめた.左右それぞれの円偏波を照射した時の強度比は,およそ1 : 0.6であった.静磁場の印加方向を逆転させると,ほぼ同じ強度比で左右円偏波に対する大小関係のみが逆転したことから,ラーモア歳差運動の回転方向の反転の効果が現れていると考えられる.本システムのマイクロ波ではだ円偏波成分が大きい,すなわち直線偏波成分が混入していることが明らかになった.磁性体のキラリティを評価する新しい手法として,円偏光(円偏波)を用いた磁気分光法は有望と考えられるが,実用レベルの測定法はまだ確立していない.本研究では,円偏波マイクロ波を用いた電子スピン共鳴の新手法として,円偏波マイクロ波の照射下で定常的な縦磁化の変化量を検出できる装置を設計・試作した.磁化の測定には,市販のSQUID磁束計を用い,電磁場シミュレーションに基づいて設計・製作した円筒導波管を組み合わせることで,測定システムを組み立てた.アキラルな有機ラジカルを標準試料として,円偏波による電子スピン共鳴を観測することができたが,信号強度の分析から,だ円偏波成分の混入が認められた.導波管の管端やヘリウムガス導入口でのマイクロ波の反射の影響を電磁場シミュレーションによって調べる.また,これらの反射が,電波吸収材でどの程度抑えられるかも,併せて検討する.最適化した形状設計にもとづいて,円筒導波管クライオスタットを試作する.材質は高純度チタン材とするが,内壁表面での散乱が円偏波の振幅の影響を与える可能性があるため,内面の研磨加工を検討する.また,壁面の導体損失による発熱を抑えるために,管材の一部を銅・シリコン合金に置換することを検討する.導波管の先端に電波吸収材または無反射終端を取り付けたモデル系を用いて,マイクロ波の反射の影響を電磁場シミュレーションによって調べる.また,導波管内壁表面での散乱が円偏波の振幅の分布に影響を与えることが考えられる.そのため,内壁表面の研磨を検討する.構造既知のラジカルを基準試料として用いて,円偏波ESRを測定する.基準試料は,結晶中に反転中心をもつアキラルな構造をもつニトロキシドと,アキラルな空間群に属するキラル結晶を選び,その各々について,左右円偏波および直線偏波の照射によるESRスペクトルを比較検討する.マイクロ波の強度(パワーまたは振幅)の空間分布として評価してきた円偏波の純度と,実際のラジカル試料で得られるESRスペクトルの変化との関係を評価する.29年度が最終年度であるため、記入しない。物理化学・磁気化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
有限体上の歪アダマール型差集合および円分強正則グラフの存在性の解明

本研究の目標は,有限体上の歪アダマール差集合および円分強正則グラフの存在またその関係を明らかにすることであった.先行研究において,歪アダマール差集合の例として,平方剰余差集合でない例がいくつか知られていた.歪アダマール差集合と円分強正則グラフは異なる組合せ構造であるが,散在的な円分強正則グラフの例と歪アダマール差集合の例が存在する体の位数が一致しており,その関係性を明らかにすることが研究の出発点であった.研究成果として円分強正則グラフから歪アダマール差集合が無限個生成できることを証明し,得られた歪アダマール差集合が平方剰余差集合と非同値なものを無限個含んでいることを示した.本年度の研究目的は,有限体上の「円分強正則グラフ」と「歪アダマール差集合」と呼ばれる離散構造の関係を明らかにし,円分強正則グラフの存在性を仮定した,歪アダマール差集合の新たな構成法を提案することであった.歪アダマール差集合が基本可換群上で存在すれば,それらは平方剰余差集合と同値であるという予想が知られていたが,近年, Ding-Yuan(2006)らがこの予想の反例を発見した.この研究を境に,既に多くの研究者が更なる反例を与えてきたが, Feng-Xiang(2013)らが与えたいくつかの反例が,Schmidt-White(2003)らが発見した散在的な円分強正則グラフと存在性が一致しているという点に着目し,その関係を明らかにすることを課題とし研究を行った.今回,この研究課題を計画通り遂行することができ,円分強正則グラフの存在を仮定し,歪アダマール差集合の存在性を証明することに成功した.この結果は,一見関係のない二つの離散構造の間に強い結びつきがあることを示した興味深い結果であると思われる.この結果は,既に国際学術誌に掲載された.また, 3年目の研究計画の一部であった歪アダマール差集合の非同値性の問題にも取り組んだ.この問題が困難であったのは,他の差集合と違い既存の同値性の不変量がパラメータのみで決定してしまうという点であり,新たな不変量を導入する必要があった.今回,この問題にも取組み,新たな不変量として「素数を法とする三重交差数」というものを提案し, Feng-Xiang(2013)が発見した歪アダマール差集合が平方剰余差集合と非同値なものを無限個含んでいることを示した.この研究成果は,既に国際学術誌に掲載された.また,この結果について,国内外の3つの研究集会で講演を行った.本年度の研究目的は,円分強正則グラフに属さない有限体上の一般の強正則ケーリーグラフと歪アダマール差集合との関係について明らかにすることであった.この研究課題については,既に昨年の私の研究およびChen-Feng(2014)によって,部分的ではあるが肯定的な解決がなされた.また,本年度は更なる進展として,円分類が3種の指標値を持つ場合(円分強正則グラフの自然な一般化)の分類についても研究を行った.さらには,強正則ケーリーグラフの一般化としての有限体上のトランスレーションスキームについて,新たな構成法の提案・特徴づけを行った.これらの研究は,円分強正則グラフの概念を一般化した枠組みの中で捉え直すことで,本研究課題の一つであった円分強正則グラフの存在性を決定するという大きな問題の解決につながるという点で研究意義がある.本年度の研究目的は,歪アダマール差集合の非同値性に関する研究で,新たな不変量の導入と計算を行うことであった.また,この研究課題については,既に一昨年の私の研究(2013)によって,素数を法とする三重交差数という概念を導入し,部分的ではあるが肯定的な解決がなされた.今年度は,新たなクラスとしてChen-Feng(2014)によって与えられた歪アダマール差集合のあるクラスが平方剰余差集合と非同値なものを無限個含むことを,同様の同値性の不変量を計算し証明できた.この結果については現在論文として執筆中である.また,円分強正則グラフの存在を仮定して,新たなパラメータをもつ強正則グラフを構成する手法を考案した.特に,円分強正則グラフの中でもある特別な条件をもつものから,その構成法によって,新たな強正則グラフの無限系列を得ることができた.この結果は,既に論文として執筆し,国際学術誌Finite Fields and Their Applicationsに出版された.その他, m-ovoidやhemisystemと呼ばれる幾何構造について,強正則グラフや差集合を構成するための手法を応用し,新たな無限系列を構成することに成功した.この結果は,これまで存在性の判定が難しいとされてきた幾何学的構造に対し,この研究課題で扱った手法が類似の離散的幾何構造の構成問題に応用できることを示した結果である.その結果はJournal of Combinatorial Theory, Series Aという国際学術誌に掲載された.また,これらの結果について,国内外の5つの研究集会・国際会議で講演を行った.