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『宗鏡録』の研究--唐から宋への仏教思想の展開--

(3)(2)で作成した系統図の成果をもとに、延寿の没後、その形象がいかに変遷したのかを解明した。これにより、今日において延寿を形容するのに屡々用いられる「禅浄一致」という見方が、禅と蓮宗が中国仏教の二大潮流となる後世の問題意識を反映したものであり、延寿の思想の全体を捉えたものではないことを明らかにした。本研究の目的は、唐と宋を結ぶ五代の時代に延寿が編んだ『宗鏡録』を分析することで、唐から宋にかけて一変する中国仏教の思想展開の様子を明らかにすることにある。採用第3年度目にあたる平成26年度の研究は、主に(1)『宗鏡録』の思想体系の解明、(2)現代中国における延寿と『宗鏡録』の評価の調査、(3)出版物の刊行、の三点で以下の成果を得た。(1)『宗鏡録』に引かれる先行の文献の精査、ならびにその原義と延寿の解釈との差異の分析を通じて、延寿が唐代以前の仏教思想を如何に組み替えたのかを分析した。その結果、従来仏説(経典)は階層的に整序されていたのに対し、延寿は禅宗の視点からあらゆる仏説は一心を説示する点で同じと看ることで、それまでの階層的仏教解釈論を解体し、単層的・一元的仏教解釈論を構築したことが明らかになった。(2)延寿がかつて住持した杭州の浄慈寺・霊隠寺を訪れ、両寺の住職と会談し、現代中国に対する延寿と『宗鏡録』の影響について状況をうかがった。この結果、両寺において延寿は今でも非常に尊ばれていること、浄慈寺では民国期に延寿を祀る永明塔院が建設され、現在でも在家信者が日々集まり念仏を行っていること、霊隠寺では毎年秋に二回の研究会が開催され、そこで延寿の研究が盛んに為されていることを知った。会談に際し、両寺より日本では入手困難な論文集など複数の資料を寄贈された。また延寿研究で専著と複数の論文を発表されている黄公元氏(杭州師範大学教授)とも会談する機会を得、現代の中国仏教における延寿の評価について話をうかがった。(3)日本学術振興会の平成26年度科学研究費助成事業(研究成果公開促進費)(課題番号265005)の助成を得て、これまでの3年にわたる研究内容をまとめ、法藏館より『永明延寿と『宗鏡録』の研究』と題する拙著を公刊した。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。当初計画していた『観心玄枢』の調査を実行したこと、ならびに仏説を能詮に一括するという延寿の思想的特徴を解明したことに加え、当初の計画には無かった後代における延寿の評価が高まる様子も明らかにできたことから、研究が計画以上に進展していると判断する。当該年度の研究において、当初計画していた『宗鏡録』の仏説論と実践論の解明を果たすことができた。これに加え、稀覯本『方丈実録』の分析により、後世における延寿像の変遷を文献学的に跡付けることにも成功した。以上の研究成果に鑑みて、当初の計画以上に研究が進展していると判断する。引き続き延寿が撰述した文献の調査を進めるとともに、宋代以降の仏教典籍における『宗鏡録』の引用状況を分析し、『宗鏡録』が後代の仏教思想に与えた影響を明らかにしていく。今後の研究は、(1)『宗鏡録』の思想体系の解明、(2)現代中国における延寿と『宗鏡録』の評価の調査、の2点を中心に進めていく予定である。(1)思想体系の解明では、『宗鏡録』に引かれる先行の文献の精査、ならびにその原義と延寿の解釈との差異を分析することで、延寿が従来の仏教思想を如何に組み替えているのか、それによりどのような仏教理解を呈示するに至ったのかを明らかにする。(2)現代中国における延寿と『宗鏡録』の評価の調査するため、延寿にゆかりのある杭州の各寺院を訪れ、各寺院の僧侶との交流、刊行物の調査などを行う。
脳内ユビキチン陽性病変のイメージングを目的としたPET用HDAC6プローブの開発

パーキンソン病や筋萎縮性側索硬化症は、それぞれα-シヌクレインやTDP-43といった蛋白質からなるユビキチン陽性封入体の形成を病理学的特徴としている。一方、ヒストンデアセチラーゼ6(HDAC6)という蛋白質はヒストンの脱アセチル化を担う酵素群の一員であるが、別の機能としてポリユビキチン化された蛋白質をアグリソームに運ぶ役割を有する。近年の研究から、HDAC6は上記ユビキチン陽性封入体の形成にかかわり、病変内に集積していることが明らかとなった。本研究課題では、陽電子断層撮像法(PET)によるユビキチン陽性病変イメージングのための脳内HDAC6イメージングプローブ開発を目的とする。PETによるHDAC6イメージング技術は、パーキンソン病や筋萎縮性側索硬化症の発症機序の解明や、新規治療薬の開発にも応用できる可能性がある。本年度の主たる研究実施計画は、新規18F-標識HDAC6プローブの放射性標識合成法の確立である。本研究では脳内移行性が報告されているピリミジン誘導体のHDAC6選択的阻害剤について、そのベンゼン環への直接18F-標識を試みた。非放射性の標品については文献情報を参考に合成することが出来た。しかしベンゼン環への直接18F-標識の前駆体として、19F-体を原料としたボロン酸エステル体の合成を試みたが、目的物は得られなかった。一方、研究代表者が既に開発していた18F-標識HDAC6プローブについて、その脳内移行性に関する評価を行った。本化合物はHDAC6選択的阻害薬であるツバスタチンAの類縁体である。正常マウスにおいて、小動物PET撮像試験を行った結果、脳内における放射能集積は周辺組織に比べ低く、本化合物は血液脳関門透過性に乏しいことが示された。一方で、P-糖蛋白質阻害条件下においても脳内取込量の改善は認められず、従ってP-糖蛋白質の基質ではないことが示唆された。平成30年度の本研究課題の主たる計画内容は、新規HDAC6イメージングプローブの18F-標識合成法の確立である。18F-標識を行う化合物としては、脳内移行性を有することが論文報告されているピリミジン誘導体を選択した。本化合物はフルオロフェニル基を有しているため、そのフッ素をフッ素18に変換することにより、化学構造を変えずに放射性標識することが出来、HDAC6選択性や体内動態も変化しないと期待できる。18F-標識法に関しては、芳香族への直接18F-標識法として近年注目を集めている、ボロン酸エステル体を前駆体として銅触媒を活用する18F-化法を計画した。標品である非標識については合成できたため、ボロン酸エステル体の前駆体についてはNiwaらにより報告された19F-体からニッケル触媒を使用し、ワンステップで合成する方法を試みた。しかしながら本化合物についてはボロン酸エステル化が進行せず、計画に沿った前駆体合成を行うことが出来なかった。ボロン酸エステル体の別の合成ルートとして、ブロモフェニル基を有する原料からの合成を試みたが、反応ステップが多いために途中で複雑な副反応が進行してしまい、この合成ルートからも目的とする前駆体は合成できなかった。以上の結果から、本年度の目標である新規プローブの18F-標識合成法の確立はできなかったため、当初の計画よりも研究の進捗状況はやや遅れていると判断した。令和元年度は引き続き、新規HDAC6イメージングプローブの18F-標識合成法の確立を進める。上記ピリミジン誘導体はHDAC6選択性を有し、かつ脳内移行性も有することが報告されているため、PET用プローブとして期待できると言えるが、その合成ステップが多く、最終目的物の合成のための労力が大きいというデメリットがある。そこで本研究ではピリミジン誘導体の前駆体合成を進めると同時に、別のテトラヒドロキノリン誘導体のHDAC6選択的阻害剤の18F-標識法についても研究を進める。本化合物についても類縁体が脳内移行性を有することが報告されているが、市販の原料からの合成がより簡便であるため、目的とする標品や前駆体を合成しやすいというメリットがある。ピリミジン誘導体と同様に芳香環へのフッ素18の導入を計画しているが、前駆体としてはボロン酸エステル体だけでなく、ハロゲン化体やニトロ体の前駆体についても検討を行う。本研究では脳内移行性が報告されているピリミジン誘導体のHDAC

6選択的阻害剤について、そのベンゼン環への直接18F-標識を試みた。非放射性の標品については文献情報を参考に合成することが出来た。しかしベンゼン環への直接18F-標識の前駆体として、19F-体を原料としたボロン酸エステル体の合成を試みたが、目的物は得られなかった。一方、研究代表者が既に開発していた18F-標識HDAC6プローブについて、その脳内移行性に関する評価を行った。本化合物はHDAC6選択的阻害薬であるツバスタチンAの類縁体である。正常マウスにおいて、小動物PET撮像試験を行った結果、脳内における放射能集積は周辺組織に比べ低く、本化合物は血液脳関門透過性に乏しいことが示された。一方で、P-糖蛋白質阻害条件下においても脳内取込量の改善は認められず、従ってP-糖蛋白質の基質ではないことが示唆された。平成30年度の本研究課題の主たる計画内容は、新規HDAC6イメージングプローブの18F-標識合成法の確立である。18F-標識を行う化合物としては、脳内移行性を有することが論文報告されているピリミジン誘導体を選択した。本化合物はフルオロフェニル基を有しているため、そのフッ素をフッ素18に変換することにより、化学構造を変えずに放射性標識することが出来、HDAC6選択性や体内動態も変化しないと期待できる。18F-標識法に関しては、芳香族への直接18F-標識法として近年注目を集めている、ボロン酸エステル体を前駆体として銅触媒を活用する18F-化法を計画した。標品である非標識については合成できたため、ボロン酸エステル体の前駆体についてはNiwaらにより報告された19F-体からニッケル触媒を使用し、ワンステップで合成する方法を試みた。しかしながら本化合物についてはボロン酸エステル化が進行せず、計画に沿った前駆体合成を行うことが出来なかった。ボロン酸エステル体の別の合成ルートとして、ブロモフェニル基を有する原料からの合成を試みたが、反応ステップが多いために途中で複雑な副反応が進行してしまい、この合成ルートからも目的とする前駆体は合成できなかった。以上の結果から、本年度の目標である新規プローブの18F-標識合成法の確立はできなかったため、当初の計画よりも研究の進捗状況はやや遅れていると判断した。令和元年度は引き続き、新規HDAC6イメージングプローブの18F-標識合成法の確立を進める。上記ピリミジン誘導体はHDAC6選択性を有し、かつ脳内移行性も有することが報告されているため、PET用プローブとして期待できると言えるが、その合成ステップが多く、最終目的物の合成のための労力が大きいというデメリットがある。そこで本研究ではピリミジン誘導体の前駆体合成を進めると同時に、別のテトラヒドロキノリン誘導体のHDAC6選択的阻害剤の18F-標識法についても研究を進める。本化合物についても類縁体が脳内移行性を有することが報告されているが、市販の原料からの合成がより簡便であるため、目的とする標品や前駆体を合成しやすいというメリットがある。ピリミジン誘導体と同様に芳香環へのフッ素18の導入を計画しているが、前駆体としてはボロン酸エステル体だけでなく、ハロゲン化体やニトロ体の前駆体についても検討を行う。平成30年度の本研究課題の主たる研究内容として、新規HDAC6イメージングプローブの18F-標識合成法の確立を計画していた。
Ao層を用いた酸性雨に起因する森林土壌の酸性化防止技術

森林土壌の鉱質部分を被覆する落葉落枝の堆積層(Ao層)の酸性雨に対する緩衝能を明らかにするため,スギ,ヒノキ,ブナ,シラカンバ,カラマツ,アカエゾマツ林下のAo層を採取し,いろいろと酸性度の異なる溶液を用いてそれらのAo層の抽出を行い,抽出液のpHや電気伝導度(EC)の測定,及び抽出液中の塩基性カチオンの分析等を行い,各種森林のAo層の酸性物質に対する緩衝能について考察を加えた。抽出のpHでは,いずれのAo層も抽出液のpHは原液より高い値を示したが,その程度はスギ,シラカンバ,ヒノキで高く,ブナがこれに続き,カラマツとアカエゾマツが最も低い値を示した。抽出液中のカチオンに関しては,先ずNaではスギでも最も高くシラカンバがこれに続き,ヒノキ,ブナ,カラマツ,アカエゾマツ,が低い値を示し,Kではブナが最も高い値を示し,シラカンバやスギがこれに続き,ヒノキ,カラマツ,アカエゾマツが低い値を示した。Caではシラカンバが最も高い値を示し,ヒノキやスギがそれに続き,アカエゾマツ,カラマツ,ブナが低い値を示し,Mgではシラカンバが最も高い値を示し,スギやヒノキがこれに続き,カラマツ,ブナ,アカエゾマツが最も低い値を示した。いずれの樹種に由来するAo層も酸性雨が鉱質土層に浸入する前に塩基性カチオンによるそれらをある程度中和する能力を備えていたが,その能力は抽出液中のCaやMg等の二価のカチオンの濃度の高かったシラカンバ,スギ,ヒノキで高く,それらの含量の低いブナ,カラマツ,アカエゾマツで低い傾向を示した。酸性雨による土壌の酸性化をできるだけ未然に防止するためには,酸性雨に対する緩衝能の低い樹種から構成される森林では,できるだけ同能力の高い樹種との混交を進めるなど,Ao層の質的向上を図ることが大切である。わが国の代表的な森林である、暖温帯常緑広葉樹林として東京大学愛知演習林内でカシ・シイ林を、冷温帯落葉広葉樹林として鰺ケ沢営林所管内の白神山地及び田沢湖営林所管内の金倉沢国有林内でブナ林を、及び亜高山帯常緑針葉樹林として東京大学秩父演習林内でヒノキ天然林をそれぞれ調査し、測定・分析用の有機物堆積層(Ao層)及び鉱質土壌試料を採取した。採取したAo層中のCa,Mg,Na,Kなどの酸性雨を中和する能力のある塩基類の単位重量当たの総量は、暖温帯常緑広葉樹林>冷温帯落葉広葉樹林>亜高山帯常緑針葉樹林の順であったが、各森林下のAo層は気温の低い寒冷なところ程厚く堆積しているので、単位面積当りの総塩基量はその逆の傾向を有することを明らかにした。しかし、分解不良が主な原因で厚く堆積したAo層では各種の有機酸が生成され、鉱質土壌を酸性化する傾向が強いとされている。そこで、調査地で採取した各種Ao層をカラムに充填し、現地と同じような水分環境下で透水試験を行い、流出する有機酸の種類と量を新規に購入したイオンクロマトグラフィーを用いて明らかにし、鉱質土壌の酸性化との関連を解明するための試験を開始した。また、同時に採取したAo層の未攪乱試料を風乾した後、真空含浸装置で不飽和ポリエステル樹脂を注入して固め、ダイヤモンドカッターで切断後自動研磨装置やガラス板研磨により厚さ25-30μの土壌薄片を作製し、Ao層の微細形態や分解変質による腐植質物質生成状況を調べ、各森林構成樹種別の有機物の分解特性を明らかにしたり、Ao層直下の鉱質土壌の微細構造や鉱物組成及びその風化変質状況を調べ、Ao層からもたらされる有機酸が与える影響を明らかにする研究を継続中である。わが国の森林下に発達する主として落葉落枝からなる有機物堆積層(Ao層)の酸性雨に対する緩衝能を明らかにするための基礎データに資するため、各種森林下において採取したAo層に、pHの異なる人工酸性雨を添加し、pHや電気伝導度(EC)の変化、及び溶出するカリウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム量を測定した。実験に用いたAo層は、東京大学農学部附属千葉演習林内の広葉樹天然林、広葉樹・モミ混交林、スギ人工林、ヒノキ人工林で採取した。人工酸性雨は、脱イオン水に1:1硫酸・硝酸混合溶液を加え、pHを3.0,3.5,及び4.0に調整した。生の試料5g(風乾重換算)に150mlの各人工酸性雨を添加し、25°Cで1時間振盪した後、それらの濾過液のpH、EC、K、Ca、Mg、Na量を測定する操作をそれぞれ10回繰り返し行った。その結果いずれのpHの人工酸性雨添加においても、抽出液のpHは実験開始直後の高い値から低い値へ徐々に低下する推移を示したが、スギ林のAo層で最も高く、広葉樹天然林と広葉樹・モミ混交林のものがそれに次ぎ、ヒノキ人工林で最も低い値を示した。抽出液のECの推移もpHのそれとほぼ同様であったが、スギ林、広葉樹天然林及び広葉樹・モミ混交林でほぼ銅じ値であったが、ヒノキ人工林では格段に低い値を示した。

添加された人工酸性雨を中和するために溶出した塩基性イオンは、いずれのAo層でもMgやNaが少なくKやCaが多い傾向を示したが、KとCaの比較では、スギ林と広葉樹・モミ混交林ではほぼ同様であり、広葉樹天然林ではKが多くなり、ヒノキ人工林ではほとんどKで占められていた。森林土壌の鉱質部分を被覆する落葉落枝の堆積層(Ao層)の酸性雨に対する緩衝能を明らかにするため,スギ,ヒノキ,ブナ,シラカンバ,カラマツ,アカエゾマツ林下のAo層を採取し,いろいろと酸性度の異なる溶液を用いてそれらのAo層の抽出を行い,抽出液のpHや電気伝導度(EC)の測定,及び抽出液中の塩基性カチオンの分析等を行い,各種森林のAo層の酸性物質に対する緩衝能について考察を加えた。抽出のpHでは,いずれのAo層も抽出液のpHは原液より高い値を示したが,その程度はスギ,シラカンバ,ヒノキで高く,ブナがこれに続き,カラマツとアカエゾマツが最も低い値を示した。抽出液中のカチオンに関しては,先ずNaではスギでも最も高くシラカンバがこれに続き,ヒノキ,ブナ,カラマツ,アカエゾマツ,が低い値を示し,Kではブナが最も高い値を示し,シラカンバやスギがこれに続き,ヒノキ,カラマツ,アカエゾマツが低い値を示した。Caではシラカンバが最も高い値を示し,ヒノキやスギがそれに続き,アカエゾマツ,カラマツ,ブナが低い値を示し,Mgではシラカンバが最も高い値を示し,スギやヒノキがこれに続き,カラマツ,ブナ,アカエゾマツが最も低い値を示した。いずれの樹種に由来するAo層も酸性雨が鉱質土層に浸入する前に塩基性カチオンによるそれらをある程度中和する能力を備えていたが,その能力は抽出液中のCaやMg等の二価のカチオンの濃度の高かったシラカンバ,スギ,ヒノキで高く,それらの含量の低いブナ,カラマツ,アカエゾマツで低い傾向を示した。酸性雨による土壌の酸性化をできるだけ未然に防止するためには,酸性雨に対する緩衝能の低い樹種から構成される森林では,できるだけ同能力の高い樹種との混交を進めるなど,Ao層の質的向上を図ることが大切である。
コリン特異的グリセロホスホジエステル-ホスホジエステラーゼNPP6の生理機能解析

グリセロホスホコリン(GPC)はグリセロール骨格のα位にリン酸基を介しコリンが結合した化合物であり、生体内において細胞内、細胞外に広く存在している。GPCは細胞内の浸透圧調整物質(オスモライト)として機能していることが知られているが、細胞外のGPCについてはその機能は不明である。以前当研究室においてNucleotide Pyrophosphatase Rhosphodiesterase(NPP)familyに属する新規分子NPP6がコリン特異的ボスホジエステラーゼとして同定された。NPP6は細胞外に活性部位を持つエクト型の酵素であり、GPCに対し高い親和性を示したことからNPP6は生体内でGPCの代謝を介し何らかの機能を発揮している可能性が示唆された。今回、NPP6が中枢神経系においてミエリン形成細胞オリゴデンドロサイトに特異的に発現しており、新規分化マーカーとなることを見いだした。NPP6はオリゴデンドロサイトが前駆細胞から分化していくのに伴い発現し始める。この時期はオリゴデンドロサイトが細胞膜を伸展させる時期にあり、ホスファチジルコリン(PC)、スフィンゴミエリン(SM)などのリン脂質の合成に大量のコリンが必要とされる。実際コリン関連遺伝子はこの時期に発現が上昇した。肝臓以外の細胞はコリンをほとんど合成できないため、細胞外の遊離コリンを、コリントランスポーターを介し取り込んでいる。コリンは遊離コリンとしてだけでなく、PC、SM、リゾボスファチジルコリン、GPC、ホスホコリンなどの形で生体内に存在するが、これらのコリン前駆体が細胞に利用されるためには、遊離コリンまで代謝される必要がある。しかし、コリン前駆体の代謝経路ならびに代謝酵素の実態は未解明であった。本研究によって、NPP6を介した細胞外のGPCの機能として、脳内におけるコリン源としての新たな可能性が示唆された。今後NPP6の研究を通じオリゴデンドロサイトにおけるGPCの重要性が明らかになるとともに、脳内のGPCの機能が解明されていくものと期待される。
データベース化を目指したヒトメラノーマ特異的ＲＮＡ干渉分子療法の開発

メラノサイトとメラノーマの増殖と生存に関与する遺伝子"Mitf"を標的にしたCRISPR/Cas9-Mitfを6種類合成した。CRISPR/Cas9-Mitf-4をヒトメラノーマ細胞株のHMV-IIに導入すると、生存能は約13%に抑えられた。定常状態でのMitfのメッセンジャーRNA発現レベルは、無色素性メラノーマ細胞株のSK-Mel 28と色素性メラノーマ細胞株のG361では低く、色素性メラノーマ細胞株のHMV-IIでは高かった。特定のヒトメラノーマ細胞株では、Mitfを抑制すれば抗腫瘍効果の得られる可能性がある。一方メラノーマ細胞株のMitf発現レベルは色素産生能に相関しない可能性がある。研究代表者は、メラノーマにおける新規で有効な治療法として、世界に先駆けてMitf特異的siRNAをマウスのメラノーマに導入し、アポトーシスを誘導することで抗腫瘍効果を確認した(Gene Therapy 2007)。それを発展させ、本研究では種々の色素性もしくは無色素性ヒトメラノーマ細胞株や申請者が患者検体から樹立したヒトメラノーマ細胞株でMitfの発現レベルを調べた後、より有効と考えられるヒトMitf-M特異的siRNAを細胞株に導入し、Mitf発現抑制による抗腫瘍効果を確認する。治療効果が腫瘍のMitfレベルと相関していることがわかれば、それを将来のデータベース作成の礎とする。患者腫瘍のMitfレベルを予め調べることでsiRNAの治療効果が予測できる。治療適応となる患者の選択が可能な新規創薬の開発につなげることが研究の目的である。ヒトMitf-Mを標的にしたsiRNAの構築は委託会社からの回答では不可能であった。そのためsiRNAではなく、近年開発されたCRISPR/Cas9を用いて標的の遺伝子を不活性化させることにした。ヒトMitfのvariant4を標的としたsingle guide RNAを3種類合成した。ヒトメラノーマ細胞であるHMV-II、G-361、SK-MEL-28の3種類の細胞株に前述の3種類のCRISPR/Cas9-Mitfをin vitroで導入した。導入後72時間の細胞数とcell viabilityを測定した。結果として、細胞数とcell viabilityに乖離があり、明らかに有意と判断できる腫瘍細胞増殖抑制効果はみられなかった。進行期メラノーマは化学療法や放射線治療に抵抗性で死亡率は高い。切除不能の進行期の患者に対し、新規の有効な治療を開発することが切望されている。そこで研究代表者はメラノーマやメラノサイトに特異的で増殖や生存に関与する転写因子であるmicrophthalmia-associated transcription factor (Mitf)-Mに着目した。ヒト色素性メラノーマ細胞株と無色素性メラノーマ細胞株の定常状態でのMitfの発現レベルを確認した上で、ヒトMitf-MをターゲットにしたsiRNAを複数合成し、メラノーマ細胞株にカチオニック・リピッドを用いてin vitro導入し、最もサイレンシング効果の高く抗腫瘍効果の高いsiRNAを選択する。それら細胞株をマウスに皮下移植し樹立した腫瘍塊においてもMitf-siRNAを導入することで遺伝子サイレンシングと抗腫瘍効果がみられることを確認し、さらに個々の細胞株のMitf発現レベルと治療効果に相関関係があることを検討することを平成24年度に計画した。しかしながら複数のヒトメラノーマ細胞株の入手経路を絞り込むことができず、また安定したノックダウン効果を発揮するsiRNAの取得経路を絞り込めなかったため研究の成果として示すことのできる内容はまだ行えていない。それを発展させ、本研究では種々の色素性もしくは無色素性ヒトメラノーマ細胞株でMitfの発現レベルを調べ、一方で、より有効と考えられるヒトMitf-M特異的siRNAを細胞株に導入し、Mitf発現抑制による抗腫瘍効果を確認する予定であった。治療効果が腫瘍のMitfレベルと相関していることがわかれば、患者腫瘍のMitf発現レベルを予め調べることでsiRNAの治療効果が予測できる。すなわち治療適応となる患者の選択が可能な新規創薬の開発につなげることを研究の目的とした。ヒトMitf-Mを標的にしたsiRNAの構築は不可能であった。そのためCRISPR/Cas9システムを用いてMitfをノックアウトすることにした。ヒトMitfのvariant4を標的としたCRISPR/Cas9-Mitfを6種類(No.1-6)合成した。HMV-II、G-361、SK-MEL-28のヒトメラノーマ細胞株にNo.1-6をリポフェクション法を用いin vitroでそれぞれ導入した。

細胞数と細胞のヴァイアビリティに有意な差はみられなかった。そこで導入効率の高い電気穿孔法を用いてNo.1-6を導入した。No.4のCRISPR/Cas9-MitfをHMV-IIに導入したところ、ヴァイアビリティはコントロールCRISPR/Cas9の約13%に抑えられた。上記3種のメラノーマ細胞株の定常状態でのMitfの発現をヒトメラノサイトを基準として比較したところ、無色素性メラノーマであるSK-MEL-28では発現が低く、色素性メラノーマであるHMV-IIでは発現が高かった。しかし色素性メラノーマであるG-361では発現が低かった。ヒトメラノーマにおいてもMitfを抑制することで、細胞株によっては抗腫瘍効果の得られる可能性はあると考えられた。一方、メラノーマ細胞株のMitfの発現レベルは色素産生能によらない可能性もあると考えられた。皮膚悪性腫瘍Mitf-M特異的siRNAを合成できず、それに代わる媒体を模索していたため研究の進度が遅れた。1、臨床業務、教育業務が予想されたものより忙しく、申請書に記載したエフォート(%)の時間を研究に注げなかったため。2、実験に必要な複数のヒトメラノーマ細胞株の取得経路を絞り込めなかったため。3、安定したノックダウン効果を発揮するsiRNAの取得経路を絞り込めなかったため。使用した導入試薬を用いて、コントロールプラスミドDNAをメラノーマ細胞へ導入したところ、その導入効率は20%程度であった。導入効率を上げるために導入方法を変更することや、Mitf遺伝子のvariant4内での標的部位を変えたCRISPR/Cas9-Mitfを作成する。1、申請書に記載したエフォート(%)の時間を研究に注ぐ。2、ヒトメラノーマ細胞株の取得経路と安定した培養条件を整え、実験に必要なヒトメラノーマ細胞株とその安定した数をそろえる予定である。3、安定したノックダウン効果を発揮するsiRNAを取得し、選別する予定である。4、1ー3の条件を整備した後、ヒト色素性メラノーマ細胞株と無色素性メラノーマ細胞株の定常状態でのMitfの発現レベルを確認した上で、ヒトMitf-MをターゲットにしたsiRNAを複数合成し、メラノーマ細胞株にカチオニック・リピッドを用いてin vitro導入し、最もサイレンシング効果の高く抗腫瘍効果の高いsiRNAを選択する。それら細胞株をマウスに皮下移植し樹立した腫瘍塊においてもMitf-M siRNAを導入することで遺伝子サイレンシングと抗腫瘍効果がみられることを確認し、さらに個々の細胞株のMitf発現レベルと治療効果に相関関係があることを検討する。5、4で治療効果に相関関係があることを確認した後、平成25年度に予定していた実験として、研究代表者らが樹立した患者由来メラノーマ細胞株にin vitroとin vivoでヒトMitf-M siRNAを導入し、腫瘍のMitf発現レベルと腫瘍細胞増殖抑制効果に相関関係があるか否かを検討する。ヒトMitf-Mを標的としたsiRNAの合成が不可能であったため、研究が先へ進まなかった。
佐渡の森林における強風倒木被害の研究

本研究は、1991年9月27日から28日にかけて佐渡島沖を通過した台風19号のもたらした同島の森林被害のなかで、特に倒木被害に関する調査研究である。被害発生以来調査を続けた結果、最終的には風に対する地形の影響を研究したことになる。平地においては、気象観測記録やスギの塩害調査などから、強風の時間的変化は台風の通過に伴う一般的な様相として理解され、特に異常な現象は見られなかったが、山地においては、低地での風の経緯を当てはめると、全く理解できない風害状況が多く見られた。地形的影響であることは明らかであるが、地形が単に乱流を発生させるだけではなく、被害を増大させる働きのあることを見いだした。地形解析を行うとともに根倒れ木の重なりの順序や中折れ木の飛散の状況から、被害に遭い易い以下の三地形を明らかにした。1.深い谷があると、それに平行に沿う強風は速度を増加させ、風の道を作る。比較的平行な谷が合流する箇所では、風の流れが収斂して強風を起こす。そこに生育していた樹木が大きな被害を受ける。2.周囲が開けていて、いずれの方向からも強風が吹き抜ける風衝地形が存在する。通常は尾根部を意味するが、尾根部は生育条件が悪いため高木が少なく、特定の強風によって大きな被害が発生することは少ない。高木の存在するなだらかな斜面かやや窪地に強風に晒される地形があり、そこで大きな被害が起こる。3.通常の弱い風のときは山頂へ吹き抜けるが、強風になると山腹下方へ落ち込む流れになる地形が存在する。このとき下降流は垂直的な渦の一部となり全体で渦を形成する。渦流が下降流として斜面の樹木に作用するとき倒木を引き起こす可能性が高くなる。佐渡における1991年台風19号の状況について当時の現地気象測定記録を分析した結果、気温が高く湿度の低い希にみる強風が通過したことが確認された。洋上から吹き上げられた塩水は陸部内遠くまで運ばれ、スギの塩害を大きくした。付着後の塩水が乾燥により濃度を高めたことが被害を大きくしたと考えられる。塩害の発現は、当時の風の状況を示す有力な指標になった。佐渡全域のスギ塩害図を作成した意義は大きい。幹折れ、根倒れの風害もスギの優良人工林に多く見られる。破壊力の強い風の通過跡は、国仲平野の中心を通る南西から東北へ抜ける巾数kmの帯状地帯に集中していた。また、樹木の集団としての森林の被害については、相川町南方辺及び矢柄地区のスギ林の破壊状況が激甚で、地形の影響が強く認められる。この台風による破損木の多くはスギとアカマツであったが、幹および枝を試料としたスギの室内曲げ試験では、通常のスギ材の試験値に比べて、ヤング係数が低く破壊強度値がやや高いという結果を得た。それらの値をもとに、風による枝・幹の曲がりを考慮した変形計算を行った結果、強風に対してしなりやすく折れにくいという佐渡のスギのイメージが認識された。演算の過定で変形計算が収束せず振動現象の起こる場合のあることがわかり、樹形や樹幹の力学的条件次第では比較的弱い風力によっても破壊されるという固有振動の問題が浮かんできた。ただし、この問題は、樹幹の変形計算のみならず運動方程式を基礎から見直す必要があり、研究の緒についたばかりである。試行的な計算で得たもう一つの成果は、風圧の計算としてこれまでの伝統的な簡便計算では実際の幹折れの状況に適合せず細かく区分計算する必要のあることを明確にしたことである。

本研究は、1991年9月27日から28日にかけて佐渡島沖を通過した台風19号のもたらした同島の森林被害のなかで、特に倒木被害に関する調査研究である。被害発生以来継続して調査を続けて来たが、最終年度は特に地形の影響に焦点を当てた。平地においては、気象観測記録やスギの塩害調査などから、強風の時間的変化は台風の通過に伴う一般的な様相として理解され、特に異常な現象は見られなかったが、山地においては、低地での風の経緯を当てはめると、全く理解できない風害状況が多く見られた。地形的影響であることは明らかであるが、地形が単に乱流を発生させるだけではなく、被害を増大させる働きのあることを見いだした。地形解析を行うとともに根倒れ木の重なりの順序や中折れ木の飛び散り状況から、被害に逢い易い以下の三地形を明らかにした。(i)深い谷があると、それに平行に沿う強風は速度を増加させ、風の道を作る。比較的平行な谷が合流する箇所では、風の流れが収斂して強風を起こす。そこに生育していた樹木が大きな被害を受ける。(ii)周囲が開けていて、いずれの方向からも強風が吹き抜ける風衝地形が存在する。通常は尾根部を意味するが、尾根部は生育条件が悪いため高木が少なく、特定の強風によって大きな被害が発生することは少ない。高木の存在するなだらかな斜面かやや窪地に強風に晒される地形があり、そこで大きな被害が起こる。(iii)通常の弱い風のときは山頂へ吹き抜けるが、強風になると山腹下方へ落ち込む流れになる地形が存在する。このとき下降流は垂直的な渦の一部となり全体で渦を形成する。渦流の流速は大きくなくても下降流は倒木を引き起こす可能性が高い。
骨代謝における血小板活性化因子 (PAF) の役割に関する研究

本研究は最近注目を集めている炎症のケミカルメディエーターであるPAFの骨代謝における役割を明らかにすることを目的として行われた。昭和62年度の研究結果からは、骨芽細胞様細胞MC3T3-E1にはアセチルハイドラーゼ活性が存在し、PAFは一時間以内に約90%が分解代謝されることが示された。一方PAF生成活性はほとんどないことがわかり、PGE_2のように骨芽細胞由来の因子としてPAFが骨代謝に関与している可能性は少いと考えられた。そこで、本年度はまずPAFが、同じ細胞膜リン脂質由来のオータコイドであるプロスタグランディンやロイコトリエンにみられるような強力な骨吸収活性を有するか否かということについて調べてみたが、本実験結果は、そのような活性はかなり低いのではないかと思わせるものであった。しかし、実験方法や条件等については再検討しなければならず、結論は現時点では明確にはできない。次に、PAFの骨芽細胞に及ぼす作用については、本研究結果からPAFには骨芽細胞様細胞MC3T3-E1による石灰化を抑制する作用があり、その作用は内因性PGE_2を介するものではないことが示唆された。この結果は、培地中に10%の血清を含む条件下で得られた10^<-6>MのPAFの作用であることを考慮すると注目に値する。しかし、この作用がPAFに特異的であるか否かについては今後検討が必要である。62年度の主目的のうち,ウサギ洗浄血小板と血小板凝集計を用いたPAFの微量定量法の確立については達成された.また細胞培養系についても強いコラーゲン合成能と石灰化能を有する骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1を分与されたため,当初の目的にかなう細胞を実験に供することが可能となった.そこでMC3T3-E1のPAF代謝に関する基礎的実験を行った.1.MC3T3-E1のPAF合成活性に関する実験:実験にはコンフルエント直前の状態の細胞を用いハンクス液中で37°Cで30分間インキュベートした.その後PAFを抽出し血小板凝集計で定量を試みた.しかしながら10^<-6>MのCa^<++>イオノフォアA23187の刺激によってもPAFは検知されなかった.従って今後はPAF合成反応の基質であるアセチルCoAを添加する等の条件下で再検討する必要があると考えられた.2.MC3T3-E1のPAF分解活性に関する実験:実験には1.と同じ状態の細胞を用い10^<-7>MのPAFを含むハンクス液中で37°Cで060分間インキュベートし, 1.と同様にPAFを定量しした.その結果インキュベーション60分間で約90%のPAFが代謝されることがわかった.さらに放射性PAFを用いて同様に60分間インキュベートし,抽出物をTLCで分離して放射能分布を調べた.その結果PAF分解産物であるlysoPAFのピークがみられ, MC3T3-E1のPAF分解活性が確認された.今後は放射性PAFを用いた実験を追加し, PAF代謝の概要を経時的に把握したいと考えている.本年度の結果を考慮すると,骨芽細胞による内因性PAFを追うことを中心とした当初の計画では目的を達成し難いため,今後はPAFの骨吸収能の測定等についても検討していきたい.本研究は最近注目を集めている炎症のケミカルメディエーターであるPAF(血小板活性化因子)の骨代謝における役割を明らかにすることを目的として行われた。まずPAFが同じ細胞膜りん脂質由来のオータコイドであるプロスタダグランディンヤロイコトリエンにみられるような強力な骨吸収活性を有するか否かということについては、本実験結果は、そのような活性はかなり低いものではないかと思わせるものであった。しかし、本研究で用いた実験方法や条件等については再検討しなければならず、結論は現時点では明確にはできない。

次に、PAFの骨芽細胞に及ぼす作用については、本研究結果からPAFには骨芽細胞様細胞MC3T3-E1による石灰化を抑制する作用があり、その作用は内因性PGE_2を介するものではないことが示唆された。この結果は、培地中に10%の血清を含む条件下で得られた10^<-6>MのPAFの作用であることを考慮すると注目に値する。しかし、この作用がPAFに特異的であるか否かについては今後検討が必要である。本研究結果からはさらに、骨芽細胞様細胞MC3T3-E1にはアセチルハイドラーゼ活性が存在し、PAFは一時間以内に約90%が分解代謝されることが示された。一方PAF生成活性はほとんどないことがわかり、PGE_2のように骨芽細胞由来の因子としてPAFが骨代謝に関与している可能性は少いと考えられた。
超低損失パワー半導体デバイス実用化のための回路・実装技術の開発に関する研究

シリコンカーバイドショットキーバリアダイオード(SiC-SBD)半導体を用いることによる電力変換器の損失低減効果について定量的に評価した。本研究では定格電圧・電流が600V/6AのSiC-SBDについて実験による評価をおこなった。はじめに,現状の電力変換器に使用されているシリコンPiNダイオード(Si-PiN)とSiC-SBDのスイッチング損失を比較した。スイッチング電圧300V,電流6A,スイッチング電流変化率(di/dt)400A/μsの動作条件において,SiC-SBDのスイッチング損失はSi-PiNと比較して,動作温度25°Cにおいて約13%,150°Cにおいては約.3%の値まで減少することが明らかとなった。つぎに,SiC-SBDを用いることによるスイッチングデバイスの損失低減効果を調査した。スイッチングデバイスにはSi-IGBTを使用した。スイッチング電圧300v,電流10A-20Aの動作条件において,Si-PiNを用いた場合と比較して,SiC-SBDを適用するとSi-IGBTの全スイッチング損失(ターンオン損失+ターンオフ損失)は,50%程度の値に低減することが分かった。この結果から,SiC-SBDを用いることにより,Si-IGBTのスイッチング周波数は現状の2倍程度まで高くできることが予測できる。本研究により,SiC-SBDを用いることによるデバイス損失の低減効果が定量的に明らかとなった。また,本研究成果は太陽光発電などの分散電源システムや電気自動車等のパワエレシステムにニーズのある超低損失・小型電力変換器を実現するためには,SiC-SBDの適用が不可欠であることを示唆する。インバータなどの電力変換器の小型化のためにはパワーデバイスの高周波スイッチング動作が必要であり,高速スイッチング特性が重要となる。本研究では市販のシリコンカーバイドショットキーバリアダイオード(SiC-SBD)の,di/dt=300A/μs2500A/μsの範囲での高速ターン・オフ・スイッチング特性を評価し,理論的に解析した。また,同レベル定格の超高速タイプSi-PNDと比較した。本研究により,SiC-SBDのターン・オフ特性はSiC-SBDの接合容量の充電現象で説明ができ,従来のSi-PNDのようなダイオードのターン・オフ損失は発生しないことが明らかとなった。しかし,高速スイッチングでは,SiC-SBDの接合容量と回路の寄生インダクタンスによる電圧・電流波形の振動が発生しており,電磁ノイズ源やスイッチングデバイスの誤動作の原因のとなり得るので,振動を抑制する必要がある。SiC-SBDを使用することによりIGBTのターン・オン損失はSi-PNDを使用した場合の45%以下になり,損失の低減効果はdi/dtが高いほど大きいことが明らかとなった。これより,高di/dt動作はSi-IGBTのスイッチング損失低減に有効であることが示された。本研究結果から,SiC-SBD使用は,電力変換器の小型化に必要不可欠であると結論される。今後は,電圧・電流波形の振動の原因であるパワーデバイスの寄生容量と回路の寄生インダクタンスとの関係について調査し,これらの寄生パラメータの相互関係の最適化という視点から,高速スイッチング動作に必要とされる回路技術について検討し,パワーデバイスの高周波スイッチング化のための基礎技術を開発する。本研究成果はH15年度電気学会産業応用部門大会で発表しており,現在,電気学会論文誌へ投稿中である。
思考における選好語順：認知脳科学からのアプローチ

日本手話は音声として話される日本語と異なる文法をもつ言語で、単語は主に手指動作で、文法情報(語順も含む)の多くは手以外の動き(非手指動作、例えば、視線、表情、頭部動作など)で表現する。日本手話の場合、日本語と同様、その語順における自由度はかなり高く、二項動詞の場合、「主語<目的語<動詞」の語順(基本語順)だけではなく、「目的語<主語<動詞」の語順も「目的語<動詞<主語」の語順も許される。金(2019)では、「SOV vs. OSV」と「OSV vs. SOV」の直接比較で、前者の比較では統計的に有意な賦活領域が見られなかったが、後者の比較ではL.MFGとL.IFGに賦活が観察されたと報告している。この結果は、OSVのほうがSOVよりも統語構造が複雑であるとする理論言語学や心理言語学の仮説を支持するものである。また、先行研究のほとんどが英語のWH構文やドイツ語のかき混ぜ語順文を用いて行われていたが、手話言語におけるOSV語順文でもSOV語順文の文処理時に比べ、ブローカ野の活動がより強くなることが確認できたことから、WH移動とかき混ぜ構文のような移動の統語構造の相違や個別言語の違いにかかわらず、統語構造の複雑さとブローカ野の脳活動の相関はすべての言語で共通することを支持する結果である。しかし、統語構造を持たないジェスチャーと手話という形を使って表現した日本語対応手話、日本手話の文理解(処理)には何らかの相違がみられることが予測される。そこで、本年度は1日本手話(Japanese Sign Language: JSL)と日本語対応手話(Signed Japanese)の文処理(理解)の相違と、2非言語的に事象を把握する際にも個別言語の基本語順が選好されるかを心理言語学と認知脳科学の観点から明らかにする。研究協力者(手話話者)の諸事情と刺激文の再検討に時間がかかり、予定していたスケジュールより遅れているが最終年度には問題なく遂行できる見込みである。fMRI実験の日程調整は現段階では問題なく予定通り実施可能で、研究協力者(手話話者)からも夏以降には協力に問題がないことを確認しているので年度内に計画通りの研究遂行が可能である。私たちが普段使うことば(手話を含む)には決まった語順(基本語順)があり、特別な理由がない限りその語順に沿って言語活動を行っている。日本語と日本手話はSOVを基本語順とし、英語はSVOを基本語順とする言語である。両言語は主語が目的語より先行するSO言語という共通点を持つが、動詞の位置に違いが見られる言語でもある。このことから、日本語母語話者と英語母語話者の語順処理には何らかの違いがあることが予測される。そこで、本研究課題ではジェスチャーに着目し、非言語的に事象を把握する際にも個別言語(日本語、英語、手話)の基本語順が選好されるかを認知脳科学の観点から明らかにすることを目的とする。また、瞬時に呈示された出来事を理解(処理)する際の脳内処理が、母語の選好語順(基本語順)と関連性があるかどうかを解明する。初年度の本年度は、研究課題に関する先行研究を調査すると同時に、刺激文の作成に重点を置き研究活動を行った。特に、手話話者が日本手話(Japanese Sign Language: JSL)と日本語対応手話(Signed Japanese)のそれぞれを脳内でどのように理解(処理)するか、さらにはジェスチャーの理解(処理)とはどのような相違、あるいは共通するところがあるかを明らかにするため、刺激文作成に十分な時間をかけて検討を行った。また、刺激文作成の際は、ジェスチャー研究の専門家からのアドバイスのもと(研究趣旨と刺激文との整合性と注意事項等)、細心の注意を払いながら取り組んだ。最初に作成した刺激文の問題点を改善・再検討に予定より時間がかかり、当初予定していた初年度のスケジュールよりやや遅れている。

そこで、本年度は1日本手話(Japanese Sign Language: JSL)と日本語対応手話(Signed Japanese)の文処理(理解)の相違と、2非言語的に事象を把握する際にも個別言語の基本語順が選好されるかを心理言語学と認知脳科学の観点から明らかにする。研究協力者(手話話者)の諸事情と刺激文の再検討に時間がかかり、予定していたスケジュールより遅れているが最終年度には問題なく遂行できる見込みである。手話とジェスチャーの専門家と十分な議論を行い、刺激文がほぼ完成し最終確認段階にある。また、fMRI実験の日程調整も現段階では問題なく予定通り実施可能で、被験者との日程調整に問題がなければ2年目のスケジュール通り研究課題を遂行できる見込みである。fMRI実験の日程調整は現段階では問題なく予定通り実施可能で、研究協力者(手話話者)からも夏以降には協力に問題がないことを確認しているので年度内に計画通りの研究遂行が可能である。初年度に予定していた調査が、刺激文の調整に時間がかかり実施できなかったので、調査の協力者に支払う予定だった謝金経費が残る状況に至った。初年度の繰越金は2年目の調査とfMRI実験の謝金として支出予定である。一年目と二年目に予定していた調査が、刺激文の調整等の諸事情で実施できなかったため、実験参加者と研究協力者に支払う予定だった謝金経費が残る状況に至った。繰越金は最終年度の調査とfMRI実験の謝金として支出予定である。
大質量星重力崩壊による天体現象の極限物質科学に基づいた系統的解明

太陽の10倍以上の質量を持つ星の進化の最期には、重力崩壊が起こり超新星爆発のような華々しい天文現象へと繋がる。本研究では、大質量星の違いが天文現象へもたらす影響を数値シミュレーションにより明らかにした。崩壊後にブラックホールが誕生する条件を系統的な研究から発見した。超新星と異なり、ブラックホール形成過程で短いニュートリノ放出を伴うことを予測した。ニュートリノ観測によりブラックホールを同定し、中心部の高温高密度物質の性質を探ることが可能であることを示した。本研究では、重力崩壊の数値シミュレーションを段階的に行い、大質量星の重力崩壊現象を系統的に解明する。極限物質科学による不定性を定量的に決定した上で、一般相対論のもとでの第一原理計算による最終的な答えを求める。主な研究項目として(1)大質量星の質量の関数として、シナリオを決定して、高密度天体形成・超新星ニュートリノの予測データを提供する。(2)極限状況下での物質・ニュートリノ反応の研究を行い、爆発現象や超新星ニュートリノへの影響を探る。(3)ニュートリノ観測シグナルの予測イベント数を提供して、地上における観測可能性を明らかにする。ことが計画である太陽の10倍以上の質量を持つ星の進化の最期には、重力崩壊が起こり超新星爆発のような華々しい天文現象へと繋がる。大質量星の進化の最期に起こる重力崩壊は、超新星爆発やガンマ線バーストなど激しい天体現象の引き金であり、その跡に中性子星やブラックホールなどの高密度天体を残すと考えられている。しかし、どのような大質量星が中性子星・ブラックホールの起源となるのかは、爆発メカニズムとともに未だに定かではない。我々は、一般相対論的ニュートリノ輸送流体計算により、長い時間スケールに渡り数値シミュレーションを行なうことにより、星の重力崩壊から高密度天体形成までのダイナミクスを系統的に解明する研究を行なっている。特に、ニュートリノ輻射輸送を厳密に取り扱うことにより、放出されるニュートリノの性質を予測して、ニュートリノ観測による高密度天体誕生のダイナミクスを探ること、高温高密度状態にある極限物質の性質をプローブできることが特徴である。今年度の研究により、通常の超新星爆発を起こす星よりも重い(太陽の40倍)大質量星の重力崩壊による天体現象の性質が明らかになった。こうした星では、鉄のコアが大きすぎるため爆発を起こす事ができず、降着物質のため原始中性子星の質量が増加して最大質量を超えてしまい再度重力崩壊を起こしてブラックホールとなってしまう。この様な、ブラックホール形成に至る場合のダイナミクスやニュートリノ放出シグナルの特徴を解明することに成功した。ブラックホール形成に至る時間は約1秒であること、超新星ニュートリノのエネルギー・光度が急激に増加することを明らかにした。これらは超新星ニュートリノ(約20秒)とは明確に異なる。さらに高温高密度状態方程式による違いがニュートリノ放出時間の違い(約2倍:バウンス後0.6秒と1.3秒)として顕著に現れることを発見した。これにより、地球上でブラックホール形成ニュートリノを検出することにより、放出継続時間を元に高温高密度物質を探ることが可能であることを確実なものとした。大質量星の進化の最期に起こる重力崩壊は、超新星爆発やガンマ線バースト等の源であり、その全容の解明は宇宙・原子核物理にまたがる重要な課題である。中でもブラックホールの形成過程を解明することが、根本的な問題として残されている。本研究では、大質量星重力崩壊によるブラックホール形成ダイナミクスを理解するため、ニュートリノ輻射流体計算により大質量星の重力崩壊数値シミュレーションを系統的に行ない、コアバウンス・原始中性子星誕生・ブラックホール形成の様子を明らかにする。今年度の研究では、主にブラックホール形成時におけるニュートリノ放出シグナルの定量的な予測をもとに高温高密度状態方程式の性質を引き出すことを目的として、太陽質量の40倍程度の大質量星の重力崩壊からブラックホール形成に至るまでの一般相対論的ニュートリノ輻射流体数値シミュレーションを系統的に行なった。異なる質量・進化の大質量星モデルを採用してブラックホール形成過程が親星の性質の違いによらず共通であるかどうかを検証した。その結果、親星の違いは放出されるニュートリノの性質の大きな違いには繋がらず、状態方程式による違いをニュートリノシグナルから探ることが定量的に可能であることを示した。さらに、高温高密度における新たな自由度の粒子出現の影響を探るため、新たに構築されたストレンジバリオンを含むハイペロン核物質の状態方程式テーブルを用いて数値シミュレーションを行なった。その結果、ハイペロンはコアバウンスの時点では出現せず、ブラックホールへの崩壊直前に中心からずれた高温領域で出現し始めることが判った。ハイペロンを含まない場合と比較して、ニュートリノ放出の様相は極めて類似しており、放出時間のみが短くなることが判明した。これにより、ハイペロン物質の出現をニュートリノシグナルから検出することができる可能性を新たに提案した。中でも中性子星・ブラックホールの形成過程を解明することが、根本的な問題として残されている。

本研究では、大質量星重力崩壊による爆発メカニズム・ブラックホール形成ダイナミクスを理解するため、ニュートリノ輻射流体計算により大質量星の重力崩壊数値シミュレーションを系統的に行ない、コアバウンス・衝撃波伝搬・高密度天体形成・ニュートリノ放出の様子を明らかにする。今年度は、ブラックホール形成に伴う短いニュートリノ放出現象の性質を用いて、高温高密度物質状態方程式をニュートリノ地上観測で探る可能性についての研究、超新星爆発における衝撃波伝搬の復活メカニズムに関わる磁場の影響・ミクロ物理の研究、を行うため、ニュートリノ輻射流体計算の数値シミュレーションを新たに行ったほか、得られた計算データをもとに現象の分析や新たなシナリオの吟味を行った。ブラックホール形成について、クォーク・ハドロン相転移を考慮した状態方程式を用いた最新シミュレーションにより、クォーク物質の影響がブラックホール形成直前に現れることを発見した。核子・ハイペロン・クォークの自由度全てをカバーする状態方程式データ体系を構築できたと共に、ブラックホール形成ニュートリノへの影響について系統的な解明が行われたことは特筆すべきことである。さらに、ニュートリノ振動の影響を考慮した地上観測施設における検出イベント数の予測計算を行い、この現象がニュートリノ天文学の観測ターゲットとして有力な候補であることを明確に示した。大質量星の進化の最期に起こる重力崩壊は、超新星爆発やガンマ線バースト等の源であり、その全容の解明は宇宙・原子核物理にまたがる重要な課題である。中でも中性子星・ブラックホールの形成過程を解明することが、根本的な問題として残されている。今年度は最終年度であり、大質量星重力崩壊の現象から極限物質の性質について知見を得ることができるかどうか、ニュートリノ地上観測から探ることを観点に総仕上げとしての研究を行なった。主に、ブラックホール形成の場合について、前年度までの数値シミュレーション結果のデータを活用して、ニュートリノ振動の効果を取り入れ、地上観測でのイベント数を予測して、統計的に解析することを行なった。その結果、状態方程式の柔らかさが違う場合とハイペロン粒子の出現の場合を比較した場合、2つの場合は統計的に有意な違いを持っており、ハイペロン粒子の高温高密度物質への混入を区別して同定できることを明らかにした。また、将来に起こる天体現象の頻度も現実的な範囲にあることを示した。このことは、ストレンジネス自由度を持つハドロン・原子核を研究する上で重要であり、他分野からも新たな探索方法として注目されている。