hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加水分解酵素による殺虫剤の解毒代謝を解明してヒトと実験動物との種差を検証する

ヒトの肝臓で発現する種々の加水分解酵素の遺伝子組換えタンパク質を、バキュロウイルス-昆虫培養細胞発現系を用いて作製し、ライブラリー化した。ピレスロイド系殺虫剤および蛍光色素を含むピレスロイド系殺虫剤誘導体を用いてスクリーニングした結果、新規のピレスロイド系殺虫剤加水分解酵素を発見した。当該酵素について生化学的解析を行った。エステル結合やアミド結合を構造中に含む殺虫剤は、その多くが体内で加水分解されて解毒される。しかし、殺虫剤の毒性評価に用いる実験動物とヒト間では加水分解に関わる薬物代謝酵素の分子種数や発現組織の分布が大きく異なっており、各々の酵素に関しても代謝活性や基質選択性が異なる可能性が大きい。そこで本研究では、ヒトでの安全性をより正確に評価するために、遺伝子組換えヒト加水分解酵素を用いて殺虫剤の加水分解的解毒代謝に関わっている酵素種を同定し、その酵素機能を解析して、ヒトと実験動物における加水分解的薬物代謝の種差を明らかにすることを目的とする。まず、ヒト肝臓で発現している種々のエステラーゼおよびアミダーゼ遺伝子を、cDNAライブラリーを鋳型としてPCR法により単離した。大腸菌発現系では多くの遺伝子組換え酵素が活性体として得られず、得られても極微量であったため、バキュロウィルスー昆虫培養細胞発現系を用いて遺伝子組換え酵素を調製し、精製した。その後、エステル結合やアミド結合を構造中に含む種々の殺虫剤を遺伝子組換え酵素に対してスクリーニングを行った。その結果、これまでに報告されていない3種の新規のピレスロイド系殺虫剤の加水分解酵素を発見した。この新規酵素の加水分解能はピレスロイド系殺虫剤の立体構造に大きく左右されることが判明した。また、新規酵素は低濃度のピレスロイド系殺虫剤を加水分解することが可能であり、ヒトでの効率的な代謝分解に大きく寄与すると考えられる。その結果、これまでに報告されていない新規のピレスロイド系殺虫剤の加水分解酵素を発見した。現在、当該酵素の詳細な機能解析を進めている。また、酵素種特異的阻害剤を用いてヒト肝臓S9画分に対して同様にスクリーニングを行った結果、更なる新規ピレスロイド系殺虫剤の加水分解酵素の存在が示唆された。研究計画調書に示した研究計画どおりに今年度の研究が進んだため。研究計画調書に示した研究計画に沿って研究を進める予定である。研究計画調書に示した研究経費の使用予定どおりに使用する計画である。
乳癌患者自己抗体を用いた術後補助化学療法選択システムの開発

乳癌の癌組織と非癌部組織を用いて二次元電気泳動を行い、乳癌患者血清あるいは非担癌患者血清を反応させて10個の陽性スポットを比較した。癌患者血清において有意に発現が認められるスポットを質量分析で同定したところ、peptidyl-prolyl cis-transisomerase Aなど3スポットの蛋白質は同定することができたが、他の7スポットの蛋白質同定はできなかった。今後はさらにこれらの同定できなかった蛋白スポットの同定を続けていく必要がある。40症例の乳癌の癌組織と非癌部組織から抽出した可溶性蛋白を二次元電気泳動で展開した後に蛋白質をPVDF膜に転写し、血清(乳癌患者血清あるいは非担癌患者血清)を一次抗体として膜上のタンパク質と結合させ、洗浄後、horse radish peroxidase (HRP)標識抗ヒト二次抗体を反応させて一次抗体に結合させた後に膜を洗浄し、ECL反応によって検出された陽性スポットを乳癌患者と非担癌患者の血清で比較し、癌患者血清において有意に発現が認められる自己抗体反応スポットを検出した。自己抗体が反応する蛋白質の同定のために二次元電気泳動を行い、See Pico CBB Kitを用いて染色し、血清と反応した自己抗体と比較して対応する蛋白スポットを10スポット選定しゲルから切り出した後にCBB色素を脱色後、脱水した後にインゲル消化して質量分析で同定したところ、peptidyl-prolyl cis-trans isomerase A、triosephosphate isomerase、ubiquitin-conjugating enzyme E2Nの3スポットの蛋白質は同定することができたが、他の7スポットの蛋白質同定はできなかった。今後は血清自己抗体による化学療法要不要群の選別システム(患者血清中に発現する複数の自己抗体の種類と、患者の臨床背景因子(癌の組織型、リンパ節転移の有無、腫瘍マーカーの値、脈管浸潤の有無、再発の有無、予後など)を詳細に照会して、予後に密接に関連する予後因子としての抗体の組み合わせを見出し、化学療法の必要な群と不要な群の選別)の開発を検討する。1.試料の収集および調製:40症例の乳癌の癌組織と非癌部組織から抽出した蛋白と、40人の患者から採取した血清を入手し、組織からNP40蛋白溶解液にて可溶性蛋白を抽出した。2.二次元電気泳動による乳癌特異的スポットの検出:蛋白量200μgを載せたIPGストリップを等電点電気泳動装置にセットして、500 Vで1時間、1,000 Vで1時間、さらに8000 Vで2時間通電する。泳動終了後、平衡化したIPGストリップは、15% SDS-ポリアクリルアミドゲルを用い、15 mA/gelの定常電流で通電した。ゲルはSee Pico CBB Kitを用いて染色した。3.イムノブロットによる血清中自己抗体の検出:二次元電気泳動の後ゲル中に展開されたタンパク質をPVDF膜に転写し、血清(乳癌患者血清あるいは非担癌患者血清)を一次抗体として膜上のタンパク質と結合させ、洗浄後、horse radish peroxidase (HRP)標識抗ヒト2次抗体を反応させて一次抗体に結合させた後に膜を洗浄し、ECL Plusによって検出された陽性スポットを乳癌患者と非担癌患者の血清で比較し、癌患者血清において有意に発現が認められる自己抗体を同定した。4.自己抗体に対するタンパクの同定:二次元電気泳動を行い、See Pico CBB Kitを用いて染色し、血清と反応した自己抗体と比較し、対応する蛋白スポットを10スポット選定した。5.ゲル内消化:切り出された蛋白スポットゲルからCBB色素を脱色後、脱水した後に10μg/mlの濃度にトリプシン(シーケンス用、Promega V5111)を加えた50 mM重炭酸アンモニウムと5 mM DTTを含む30%アセトニトリル中で30°Cのもと再膨潤しながら、ゲル内のタンパク質を消化した。質量分析で同定の段階まで来たが、質量分析装置を調整中であり、同定には至っていない。乳癌患者の組織、血清は40例程既に入手し、既に二次元電気泳動と患者血清との反応で10スポットを選定した。また、その10スポットに相当するSeePico染色二次元電気泳動ゲル上のスポットを切り抜いて脱色・脱水後にトリプシンでのゲル内消化を行っている。あとは、質量分析での同定を行なえば、乳癌患者血清中の患者特異的な自己抗体が反応する抗原蛋白を同定することができる。質量分析装置を調整中であり、まだ同定には至っていないものの、研究目的の達成度としては、おおむね順調に進展していると考える。1.昨年同様、乳癌患者血清と組織を入手して、サンプル数を倍増させて患者血清中の、さらなる自己抗体スポットを選定する。

2.質量分析:現有設備の質量分析装置LC/MSD Trap XCT(Agilent Technologies)の調整ができ次第、peptide sequence tag(PST)分析によって乳癌患者血清において発現が増強した自己抗体に対するタンパク質の同定を行う。3.peptide sequence tag(PST):ゲル内消化した後に、現有設備のLC/MSD Trap XCT(Agilent Technologies)を用いて,PST分析を行う。タンパク質の同定は、ProteinProspector web site (http://prospector.ucsf.edu/)のMS-Fitデータベース検索によって行う。4.血清自己抗体による化学療法要不要群の選別システムの開発:患者血清中に発現する複数の自己抗体の種類と、患者の臨床背景因子(癌の組織型、intrinsic subtype、リンパ節転移の有無、腫瘍マーカーの値、脈管浸潤の有無、再発の有無、予後など)を詳細に照会して、予後に密接に関連する予後因子としての抗体の組み合わせを見出し、化学療法の必要な群と不要な群の選別を検討する。当初の予定どおり、成果発表・英語論文校閲・論文投稿費に500,000円程度充て、それ以外は、二次元電気泳動の消耗品であるIPG用ドライストリップ、IPG用試薬、電気泳動用ゲル、電気泳動用試薬と、自己抗体スポット検出のためのイムノブロット用試薬、特異抗体、リコンビナント蛋白の購入にほとんどの研究費を充てる予定である。前年度の未使用額は、調整中であった質量分析装置での同定のための試薬を購入予定であったことから生じたものであり、調整ができ次第、次年度に購入する予定である。
1cm分解能合成開口レーザレーダのための広帯域高精度遅延制御デジタル発振器の開発

レーザーレーダはレーザ光を広帯域マイクロ波で強度変調することにより、高い空間分解をもつ距離測定が可能とり、これまでには観測できなかったような微細な構造物を遠方から観測できることが期待されている。本研究ではレーザレーダをさらにはレーザSARへと発展可能なような超広帯域のマイクロ波掃引発振器の開発を目指した。開発した発振器の出力信号は非常に高時間確度で制御できること、4GHzの広帯域マイクロ波の生成を確認し、レーザレーダに利用する準備が整った。1cm級分解能を有するレーザレーダに必要不可欠な超広帯域高精度遅延制御デジタル発振器を開発すべく1年度目の研究開発を進めた。発振器はデジタル制御部とRF部より構成される。申請時に15GHz超の帯域幅を持つRF部の回路構成について設計を終えていたが、予算の都合もあり、設計上4GHzの帯域幅へと減らした。ただし、設計変更されたRF部に4逓倍器を付け加えることで簡単に15GHz超の発振器にできるように今後の発展性を考慮してある。発振器の各部において、デジタル制御部はFPGAの開発ボードを利用し安価になるようにした。RF部は狭帯域デジタル発振器と周波数変換器より構成されるが、デジタル発振器は回路基板を新たに製作した。周波数変換器部は市販のマイクロ波回路コンポーネントを組み合わせて製作した。デジタル制御部と狭帯域デジタル発振器を1つのNIMケースに、周波数変換器部をもう1つのNIMケースに実装した。2月に回路が納品され、現在はデジタル制御部と狭帯域発振器間の組み込み通信プログラムの開発を行っている。発生する超広帯域FMパルスは、レーザレーダを搭載する航空機の移動及び揺動に対応し、初期周波数および発生タイミングを高速で制御する必要がある。上記通信ではシリアル通信を利用するが、少なくとも50MHzの動作クロックでシリアル通信が行えることを確認できた。これは1μ秒でFMパルスのパラメータを変更できることを意味しており、FMパルス幅は10μ秒以上の幅を持つことから、十分な速度を有していることが確認された。設計変更に伴い、納品が若干遅延したが、概ね計画通りに研究は進展している。本研究は、センチメートル級分解能を有するリモートセンシング画像を取得可能なレーザレーダ用超広帯域マイクロ波帯発振器を開発することを目的としている。センチメートル級分解能にするべく、デジタル制御発振器と周波数変換器を用いて、16GHz(サブセンチメートル分解能)の発振帯域を持つシステムを設計および提案した。その後予算的な都合もあり、16GHz発振帯域への拡張も容易な4GHz(分解能4cm)帯域の発振器システムへと設計を変更し開発を進めた。さらに、デジタル制御発振器はレーザレーダにおける複数パルスの受信信号のコヒーレント性を確保し、合成開口レーザレーダ運転が可能なように、プラットフォームの揺動を高速に補正できる高速パラレル制御回線で発振波形制御器とデジタル発振器間を結ぶ設計へと変更した。実際の実験を、制御回線をパラレル化する前のシリアル通信制御器およびデジタル制御発振器評価基板を用いて、狭帯域FM出力実験を実施した。繰り返し等間隔で出力されるFMパルス出力波形を超高速デジタルオシロスコープで観測したところ、同一波形のFMパルス波が繰り返し出力することを確認した。レーザレーダの分解能を性能通り実現するには、繰り返し出力されるFM波の位相を数度以内の高時間確度で決定する必要があり、この性能はオシロスコープではノイズがあるため正確に評価できない。そこで、計画通り10kmの長さを持つファイバスプールを用いた模擬レーダ実験を実施した。発振したFMパルスがスプールを伝播し戻ってくるタイミングで同一波形に設定したローカルFMパルスを発振し、2つの波形を混合することで一定周波数の中間周波数信号(IF)を得る。繰り返しパルスを出力し、オシロスコープで観測したところIF信号の位相はパルスごとに変化せず、少なくともピコ秒オーダで発振波形を制御できることが分かった。実績の概要に記載したように、FM発振波形の制御方法を計画当初はシリアル通信で行うことを予定していた。これは、レーザレーダのプラットフォームをレール上の移動物体などを採用することを想定していたためである。レール上のプラットフォームは移動速度が遅いため、シリアル通信を用いてもプラットフォームの移動に伴う発振波形の補正を高精度に行うことができる。研究を開始してから、このプラットフォームを飛翔体なども想定したほうが良いと連携研究者間で話し合い、そこで発信器制御をより速く移動する飛翔体にも対応できるパラレル通信方式に変更することになった。そこで、これまでにも実績のあるシリアル通信の制御基板と新たなデジタル制御発振器を用いて発振波形の制御に関する問題点を洗い出し、それからパラレル化基板を製作することを計画した。前年度までに当初の計画であったシリアル通信方式を用いたデジタル発振器の開発と性能評価を進めたため、追加したパラレル化計画はその分だけ遅れている状況である。今年度の開発目標はパラレル制御できるデジタル制御発振器の製作と、距離測定の実証実験であった。今年度に開発したシリアル制御デジタル制御発振器はWINDOWS PCから発振器モジュール内部の制御器に周波数やチャープレート、FM出力の発振間隔時間等をUSBインターフェースを用いて送信し、さらに制御器からデジタル制御発振器間はシリアル通信を行い、発振出力が始まる。このシリアル制御デジタル発振器の性能評価を電波暗室内における近距離レーダ模擬実験を用いて行った。送信アンテナを固定し、受信アンテナを移動しながら電波を送受信し中間周波数信号の位相解析を行った。ターゲットはアルミ板を用いた。

解析の結果、中間周波数信号の位相は送信アンテナーターゲットー受信アンテナ間の距離に対応する位相が得られ、位相がアンテナの位置変化に伴い連続的に変化することから、繰り返し同一波形のFM信号を出力できることが確認できた。また、FM信号をファイバースプールおよび対向する送受信アンテナ間を伝送させて同様の位相解析を行った。ここで送受信アンテナ間の距離を光学ステージを用いてスイープしたとき、伝送距離の変化に対応した位相変化が解析により確認され、1mm以下の精度でFM信号の出力タイミング制御が可能なことを実証した。以上の結果を基に、パラレル制御デジタル制御発振器モジュールを設計製作を行った。高速にFM波形情報を書き換えることができるように、PCからLAN配線により波形情報が記録されたファイルおよび出力トリガを制御器に送信する。制御器はパラレル回線を用いてデジタル制御発振器に高速で波形情報を送信し、高頻度の波形変更を可能にした。レーザーレーダはレーザ光を広帯域マイクロ波で強度変調することにより、高い空間分解をもつ距離測定が可能とり、これまでには観測できなかったような微細な構造物を遠方から観測できることが期待されている。本研究ではレーザレーダをさらにはレーザSARへと発展可能なような超広帯域のマイクロ波掃引発振器の開発を目指した。開発した発振器の出力信号は非常に高時間確度で制御できること、4GHzの広帯域マイクロ波の生成を確認し、レーザレーダに利用する準備が整った。研究計画書に述べたとおり、実験室内において超広帯域FMパルス(送受信波パルス)を発生させ、発信出力のスプリアス評価を行う。次に、高精度に遅延量を制御できるか確認を行うが、具体的には、信波パルスを既存の光変調・復調器により光ファイバー遅延線路(長さ10 km、既存)を伝搬させる。透過してくる受信波パルスと、発振器により再生成される参照波パルスをミキサにより干渉させ、オシロスコープで観測する。発振器の設定を固定動作させた場合は、位相が固定された単一周波数成分を持つ干渉信号を確認することで発振器の動作を評価できる。発振器の設定を模擬的に変化させた場合は、遅延量の変化に伴い、観測される周波数と初期位相が時々刻々と変化する。観測される初期位相と、発振器に与えた座標情報から計算できる干渉信号の初期位相の推定値を比較し、遅延量制御の評価を行う。また、上記光ファイバーの伝搬実験において、発振器出力のスプリアスがオシロスコープの観測波形に与える影響についても検討を行う。研究期間の1年延長を認めていただいたので、現在はパラレル化基板の製作を発注した。シリアル通信方式で製作したデジタル制御プログラムを若干書き換えてパラレル通信対応とし、研究実績の概要で記述した手法を用いて、製作される予定のデジタル制御発振器の出力発振波形の高時間確度での可制御性の実証実験を行うとともに、パラレル通信の特長を活かした高頻度の出力発振波形を可変する実証実験を行う予定である。
島状側頭筋移行術を用いた顔面神経麻痺再建術における神経可塑性と神経再支配機序

顔面神経麻痺に対する動的再建術である、島状側頭筋移行術を想定したラットモデルの確立・ならびにそれを用いた顔面表情筋と側頭筋との間に形成される可塑性やその神経再生過程におけるメカニズムの解明を行った。過去に報告のない動物モデルを用いるため、モデル作成の確立に時間を要したため、当該研究期間中に可塑性獲得のメカニズムを明らかにし、論文作成・投稿を行うには至らなかったが、未知であったラット側頭筋の解剖ならびに栄養血管・支配神経における新たな知見を得ることで、今後の側頭筋を用いた動物モデルの作成・ならびにそれを用いた研究に役立てることができると思われた。初年度である26年度はプロジェクトを開始するにあたって、動物モデルを安定して作製できるようにするための予備調査、実験を行った。文献的にも過去に報告のないモデルであるため、モデル作製における、側頭筋周囲の解剖の理解、モデル作製における工夫は研究において基礎となる部分であるため、充分に時間をかけて進めていく予定である。一方で関連分野の研究者との情報・意見交換、当該分野の最新の情報収集のため、形成外科・整形外科・耳鼻咽喉科・マイクロサージャリー領域の学会に出席した。本研究と重なる、顔面神経麻痺の治療、末梢神経再生、ならびにその可塑性に関する研究の一成果としては、2014年に以下の5論文を発表した。1.松田健、柴田実松代直樹頭髪生え際皮膚切除による眉毛挙上術Facial Nerve Research Japan 34(1) : 126- 128, 2014. 2.松田健、垣淵正男ループ型神経移植を利用した顔面神経再建PEPERSNo. 92「顔面神経麻痺の治療update」: 7-12, 2014. 3.林礼人、山本有平、垣淵正男、松田健、古川洋志、橋川和信、渡辺頼勝、上田和毅ラットの側頭筋を血流・神経支配を保ったまま移行させるという、前例・報告のないモデルであるためにノウハウが全くないこともあり、初年度からのある程度の進捗はあるものの、依然としてモデル作成における手技的問題、不安定性は完全には解決できておらず、当初の計画からは遅れている。H27年度の研究計画に沿ってラット側頭部解剖の調査、予備実験を引き続き行った。電気生理学的評価を行うための機器の整備ならびにその使用法、データ採取法の検討、試行も行っている。一方で関連領域・分野の研究者との意見交換、最新の知見の情報収集を目的に関連学会に参加、発表を行った。本研究と重なる、マイクロサージャリー領域の論文として、2.形成外科の基本手技:第五章:神経縫合法松田健215-221克誠堂出版2016を発表・出版した。ラットの側頭筋をその血流・神経支配を保ったまま移行させるという、前例・報告のないモデルであるためにノウハウが全くなく、一定の進捗はあるものの、モデル作成における手技的問題、不安定性は解決できておらず、当初の計画からは遅れている。最終年度H29年度も引き続き研究計画に沿ってラット側頭部解剖の調査、予備実験、ならびに側頭筋移行術モデルの作成を行った。側頭筋の電気生理学的評価を行うための機器の整備ならびにその使用法、データ採取法の検討、試行も行い、これらに関して少量のデータを得たものの、側頭筋移行術モデルにおいての定性・定量的な評価・解析を行うまでには至らず、最終年度までに当研究課題の当初予定していたところまでの実験結果を学術論文にまとめるには至らなかった。しかし、今後の関連領域の研究に役立つと思われるラットモデルでの側頭筋の解剖やその栄養血管・支配神経に関する知見を得ることができた。側頭筋移行術を想定したラット側頭筋の詳細な解剖を記載した文献は見当たらず、今後の研究に生かし得るものと考えている。実際の臨床において島状側頭筋移行術の有用性はすでに確立されたものとなっているが、その詳細なメカニズムにはいまだ不明な点が多い。動物モデルを用いた評価法に関しては改善の余地はあるが、ラットでは評価を行う側頭筋が非常に小さいというところが問題となっているため、将来的にはより大きな動物を用いたモデル作成が有用とも考えられた。一方で研究機関を通じて関連領域・分野の研究者との意見交換、最新の知見の情報収集を目的に関連学会に参加、得られたラット側頭筋の解剖に関するpreliminaryな知見を含んだ、顔面神経麻痺の治療やマイクロサージャリー領域関連の学会発表・論文執筆を行った。本研究においてはラット側頭筋をその血流と支配神経を保ったまま、顔面に移行させる必要があり、側頭筋の栄養血管、支配神経に関する局所解剖の把握が必須である。文献的にも過去に報告のないモデルであるため、モデル作製における手技的問題・課題が生じそれの解決に向けてさらに調査・予備実験を行っている段階である。側頭筋の栄養血管・支配神経に関する局所解剖の把握

・安定した手技による均一なモデルの作成は本研究の核心部であるために、これを解決しない限り、研究を進めることが不可能である。電気生理学的評価を含めた、評価方法に関しては研究代表者が豊富な経験を有する、過去に用いられた方法を用いる計画であるため、計画の遅れもある程度は取り戻せるものと考えている。側頭筋弁の確実な移行、神経支配の把握・安定したモデル作成は本研究に核心部であり、これを解決しない限りは研究を進めることが不可能である。モデル確立後の各種の評価法に関しては研究代表者が豊富な経験を有している、既存の方法を用いるため、モデル確立後はある程度の遅れは取り戻せるものと考えている。形成外科学側頭筋の栄養血管、支配神経に関する局所解剖の把握は安定した動物モデルの作製に必須であり、これは本研究の基盤となる部分であるため、多少の時間がかかるとしても手技的問題を解決する必要がある。評価の手法等に関してはある程度確立された、過去に用いられたものを使用する予定であり、一旦モデルが安定して作製できるようになれば、多少の遅れは取り戻せるものと考えている。当該年度の多くの部分を動物モデル作成の予備実験、確認実験に費やしたため、高額の物品、器具等を必要とせず、多くは既存の物品で行えたため。当該年度の多くの部分を予備実験、確認実験に費やしたため、高額の物品・器具を必要とせず、多くを既存の物品・設備で行えたため。モデル作製に先立って予備実験・調査が26年度の主なプロジェクトの内容となった。それに伴い評価等に用いる機器、試薬等の購入が比較的少量で済んだことにより次年度使用額が生じた。今後はモデルの評価に用いる薬品・抗体、その他消耗品・機器の購入・整備が必要となってくる見込みである。今後モデル評価に用いる薬品・抗体、その他消耗品・機器の購入・整備が必要となってくる見込みである。モデルの作製を安定して行えるような体制となれば、機器の購入、試薬の購入等で使用予定である。
複合ストレスに対するサンゴ-褐虫藻共生系の応答

本研究では、様々な生活史特性を持つサンゴのストレス応答を、特に初期生活史に焦点を当てて調べた。褐虫藻の存在がプラヌラ幼生のストレス感受性を高めること、褐虫藻のタイプによりサンゴ幼群体のストレス応答が異なること、ストレス特異的に反応して発現が変化する遺伝子があることを発見した。さらに群体型や遺伝子型などの違いによるサンゴのストレス応答の違い、各種ストレスによる群体死亡要因や新規加入の変動などを解析し、野外の群集モニタリング結果と関連づけた。本研究課題では、生殖様式、褐虫藻獲得様式など生活史戦略の異なるサンゴについて、それぞれ代表的なサンゴ種を用いて、そのストレス応答を各生活史段階において調べることを目的とする。ストレス要因としては、高温、強光、海水pH、栄養塩濃度をとりあげ、生残や栄養状態、成長の他、褐虫藻の光合成能、骨格の微細形態と微量元素組成、そして細胞内酸化ストレス、石灰化、細胞死関連の遺伝子発現に着目して解析する。また、細胞内酸化ストレスの指標を測定することにより、さまざまなストレスの強度や持続時間とストレス応答の関係を解析し、サンゴ礁の複合ストレス応答モデル作成のための基礎データを得る。さらに、サンゴ-褐虫藻共生体において、宿主と褐虫藻それぞれが、協調的に遺伝子発現をコントロールし、共生体としてのストレス防御能を高めているというモデルを構築し、検証する。本研究課題では、生殖様式、褐虫藻獲得様式など生活史戦略に基づいてサンゴを幾つかのカテゴリーに分け、そのストレス応答を各生活史段階において調べることを目的とする。今年度は、その準備段階として、放卵放精型の生殖様式を示し、毎世代外界より褐虫藻を獲得する水平伝播型のサンゴを材料として、プラヌラ幼生や一次ポリプに異なるタイプの褐虫藻を感染させ、そのストレス応答を調べる実験系を開発した。多くのサンゴ種で、プラヌラ幼生の段階で単離褐虫藻や培養褐虫藻を感染させストレス応答を調べることが可能であることを明らかにした。また、ストレス応答を遺伝子レベルで調べるために、ウスエダミドリイシ、ハナヤサイサンゴを用いて、ストレス応答、石灰化、共生などに関連する遺伝子の単離を試みた。その結果、サンゴの骨格形成に関与すると考えられている炭酸脱水素酵素(CA)を3種同定した。また、細胞内酸化ストレスシグナルの伝達に関与し、細胞の酸化ストレス状態の指標となると考えられるチオレドキシン遺伝子を単離することに成功した。さらに、共生体としてのストレス防御機構に重要な役割を果たすと考えられる硫酸イオンやアスコルビン酸の輸送体遺伝子についても、real time PCRで発現解析を行う準備を整えた。サンゴの長期ストレス応答を調べる目的で、ユビエダハマサンゴの脂質含量および脂質組成を解析し、主要な貯蔵脂質がトリアシルグリセロールであることを明らかにした。またサンゴ骨格および組織の多元素精密定量法を確立するために、キレートディスク濃縮法が有効であること、ウスエダミドリイシ骨格の部位別定量に適用できることを示した。今年度は、放卵放精型の生殖様式を示し、毎世代外界より褐虫藻を獲得する水平伝播型のミドリイシ属サンゴを対象として、プラヌラ幼生や一次ポリプなど初期生活史段階におけるストレス暴露実験を行い、生残率、蛍光色素量、脂質組成、骨格形成などのパラメータを測定した。また、骨格形成、脂質代謝、共生に関与する遺伝子およびストレス関連遺伝子の発現をリアルタイムPCR法により解析した。ウスエダミドリイシー次ポリプの蛍光タンパク質量はサンゴに共生する褐虫藻の種類により異なること、高水温(32°C)下で蛍光タンパク質量が増加することがわかった。蛍光タンパク質(GFP, RFP)のmRNA発現量は、高温下で増加した。サンゴの蛍光タンパク質量は共生する掲虫藻との共生関係やストレス環境により変動することが考えられ、ストレス応答の指標(ストレス分子マーカー)として有用であることが示唆された。サンゴの骨格形成に関与する炭酸脱水素酵素(CA)のmRNA発現量は、高温下で減少するが、共生する褐虫藻のタイプによりその発現量は大きく変化した。サンゴー褐虫藻の組み合わせにより、成長やストレス耐性が異なるメカニズム解明の端緒となる発見である。高温下や低pH海水中で飼育したミドリイシー次ポリプ骨格の微細構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果、結晶構造の凹凸が減少して平坦化する傾向が見られた。ユビエダハマサンゴを異なる環境に移植し、その脂質含有量と組成、骨格生長量を調べた結果、季節変動を考慮すれば、脂質含有量はサンゴのストレス応答の良い指標となることが分かった。骨格表面微細構造や脂質組成(貯蔵脂質と細胞構成脂質の比)は、サンゴの成長や繁殖能力を予測するストレスマーカーとして利用可能と思われる。様々な種類のストレスは、共通して細胞内酸化ストレスを上昇させる。

サンゴの細胞内酸化ストレスマーカーとして、チオレドキシンに着目し、ウスエダミドリイシのチオレドキシンの113アミノ酸配列を決定した。造礁サンゴでチオレドキシンの全アミノ酸配列を決定した初めての研究である。チオレドキシン遺伝子の発現量は、褐虫藻が共生しないポリプでは高温ストレス下で増加した。褐虫藻の有無により、チオレドキシンのストレス応答性が異なることが示唆された。サンゴ組織内チオレドキシンの定量を試みる目的で、ウスエダミドリイシのチオレドキシンに対する抗体を作製した。ウスエダミドリイシでは、褐虫藻を感染させたプラヌラ幼生は、褐虫藻をもたない幼生に比べストレス感受性が高かった。一方、親群体より褐虫藻を受け継ぐハナヤサイサンゴのプラヌラ幼生は、高密度の褐虫藻をもつにもかかわらず、ウスエダミドリイシの幼生に比べてストレス耐性が顕著に高かった。種間のストレス耐性の違いをもたらすメカニズムを解明する端緒となる発見である。高温下でハナヤサイサンゴ幼生の褐虫藻密度が変化する前に緑色蛍光タンパク(GFP)量が低下したことから、サンゴのGFP量は、白化の前兆を検出できる高感度なストレスマーカーと考えられた。ウスエダミドリイシ幼ポリプの骨格試料(約10mg)を用いて、ICP-MS法によりFe,Co,Ni,Cu,Znなどの成体元素を定量できた。ユビエダハマサンゴの脂質含有量の月変動パターンを明らかにするとともに、ストレス処理や環境の異なる場所への移植によりサンゴ片の脂質量が変化することを確認した。白化、台風、オニヒトデなどによる撹乱後のサンゴ群集の回復過程を解析し、サンゴ幼生の加入量、着底基盤の適否、幼サンゴの生残率などの要因が重要であること、それぞれの要因の重要性が地点により異なることを明らかにした。本研究では、生殖様式や褐虫藻獲得様式などの生活史特性の異なるサンゴ種の、様々な生活史段階における単独および複合ストレス応答を調べることを目的とした。また同種内でも遺伝子型や生息環境によってストレス応答が異なる可能性を検討した。高温ストレス下でサンゴ幼生のストレス応答関連遺伝子の発現が最初上昇するがその後低下するという二相性を示すことを見出した。遺伝子発現のストレス応答を調べる際には、ストレスの強度と処理時間の最適化が必要である。抗サンゴチオレドキシン抗体を用いたウェスタンブロットにより明確なバンドを得ることができ、今回作成した抗体が特異性を持ち、チオレドキシン定量に有効であることが示唆された。酸化型および還元型のチオレドキシンを定量することにより細胞内酸化ストレスマーカーを開発する道が開かれた。サンゴ2種の幼生と成群体で呼吸の温度依存性を調べたところ、幼生は成群体に比べてQ_<10>(温度依存性を示す値)と呼吸速度のどちらも低く、幼生はエネルギー消費を抑えて高温ストレス耐性を高めている可能性が示唆された。高温ストレス処理したサンゴ幼生では、アポトーシス細胞死の頻度が皮層よりも褐虫藻を含む胃層で高く、ストレス下で褐虫藻により産生された活性酸素が宿主細胞のアポトーシスを起こしている可能性が示唆された。
高効率高公平性を有する次世代高機能ネットワークプロトコルに関する研究開発

近年、IP(Internet Protocol)によるネットワークの統合が進んでいるが、そのようなIPネットワーク上でアプリケーションやサービスが要求する多くの機能を実現するためには、現在の通信プロトコルの抜本的な機能強化が必要であり、特に高信頼性通信を提供するTCP(Transmission Control Protocol)に代わる新たな高機能輻輳制御プロトコルの開発が重要である。本研究では、(1)リンクやバッファなどのネットワークリソースの有効利用、(2)同一リンクで競合するコネクション間の公平性の確保、(3)高ビットエラー環境における高速通信、の3つを実現するプロトコルを設計した。(1)から(3)のような高機能性を実現するためには、ネットワークの中間ノードで観測されるトラフィック情報を利用するのが効果的である。しかしながら、中間ノードから送信ノードへ情報をフィードバックする機構が必要になるため、既存ネットワークへの変更要求が大きく、実装展開の点において課題が残されていた。そこで本研究では、既存のTCP/IPのフレームワーク内でフィードバックが可能な情報だけを用いて(1)から(3)を実現するプロトコルを設計した。提案プロトコルの特徴は、その高機能性はもとより、既存ネットワークへの導入が他手法と比較して容易な点にある。シミュレータによる実験では、(1)から(3)の性能が確認された。また、TCPヘッダを利用したフィードバック方式の場合は、送信ノードにおけるレート調節アルゴリズムを改良することにより、1Gbps程度の広帯域ネットワークにおける高速通信が可能であることも明らかにした。本研究の意義は、既存のTCP/IPのフレームワークを前提としつつ、その高機能化を実現したことにあり、類似研究との大きな違いである。本年度は、リンクやバッファなどのネットワークリソースの有効利用、同一リンクで競合するコネクション間の公平性の確保、の2つを実現する技術について研究を行った。これらを実現するためには、ネットワークの中間ノードだけが知り得るトラフィック状態に関する情報を利用した通信レート制御メカニズムが必要になる。そこで、まずは中間ノードからの情報のフィードバックを利用する制御方法について幅広く調査を行った。次に、調査結果を参考にしながら提案手法に改良を加え、ネットワークシミュレータによる性能評価を行い、提案手法の有効性を確認した。評価実験により、提案手法により高リンク利用率と高公平性を実現できることが明らかになった。さらに、単純なネットワークトポロジーにおいては、エラー率が高い無線リンクを含む場合であってもTCPの性能改善が期待できることを示した。なお、中間ノードから送信側に情報をフィードバックする方法についても調査を行った。既存のプロトコルに対する変更を抑制し、情報を効果的にフィードバックするための方法について検討した。既存ネットワークへの導入が容易なフィードバック方式の確立は、提案手法を始めとするフィードバックによる制御法の普及を考える上で大変重要であり、今後の課題の1つである。
紐の数理モデルを用いた不均一トポロジカルゲルの計算理論の構築

高分子・コロイド系において、高分子鎖および構造のポロジーが関与する問題として,以下の諸問題を理論的に定式化し、計算機シミュレーションによって解析した。1.環状高分子濃厚系の自己無撞着場理論昨年度に引き続き、環状高分子濃厚系を自己無撞着場理論をもちいて定式化する手法として、トポロジー不変量をもちいて記述する方法の定式化とシミュレーションを進めた。従来もちいていた自己無撞着場理論にガウスの絡み目数を導入する方法では、高次元系のシミュレーションを実行する際に、必要となる計算機のメモリー量が確保できなくなるため、新たに自己無撞着場理論と鎖のバネビーズモデルのモンテカルロシミュレーションを組み合わせる方法を提案し、計算機シミュレーションを実行した。2.高分子をグラフトしたコロイド系のトポロジー的相転移ブロック共重合体からなる高分子ブラシを表面にグラフトした球状コロイド粒子の濃厚系において、従来知られていなかった紐状のトポロジーをもった秩序相が存在することを、分子シミュレーションによって明らかにし、相図を計算によって求めた。また、この紐状相がパーコレーション転移と関係していることを明らかにした。また、グラフト高分子鎖に対して静的な自己無撞着場理論を適用することで、上記の粒子シミュレーションにもちいた粒子間ポテンシャルが、現実的なものであることを証明した。高分子のメソスケールの構造とダイナミクスをモデル化する有力な手法である自己無撞着場理論は、鎖の絡み合い効果を無視した幽霊鎖の仮定に立脚しているため、互いに絡まり合った環状高分子系や高分子同士がリング状のジョイント分子で結びつけられたトポロジカルゲルのような、鎖のネットワークのトポロジーが保存する系に対しては従来の自己無撞着場理論は適用できなかった。我々は、この困難を克服するために、環状高分子同士の絡まり合いを記述するトポロジー不変量として、ガウスの絡まり合い数を自己無撞着場に導入した。まず環状高分子もモデル化するために、従来の自己無撞着場理論で用いられていたセグメント濃度場の他に、ボンドベクトルの分布の作るベクトル場と、ボンド分布の共分散に相当するテンソル場をモデルに導入することで、絡み合い数を保存する条件の下で、高分子の鎖配位のエントロピーを自己無撞着場理論を用いて計算する手法を開発し、シミュレーションを行った。この手法を、環状高分子のメルト(いわゆるオリンピックゲル)に適用することで、トポロジカルな拘束のある場合に、系に刷り変形を加えたときの弾性定数が飛躍的に増大することを確認した。これは、モデルにおいて絡み合い効果が正しく取り入れられていることを示している。
アラニン線量計によるIMRTの線量評価技術の開発

平成30年度は、アラニン線量計に対する高エネルギー光子線照射を想定したモンテカルロ計算、計算と比較するためのアラニン線量計の照射用治具の設計、ESR測定の高精度化のための治具の設計を行った。アラニン線量計は1度に複数のペレットに照射するため、各ペレットに照射される線量のばらつきが少ないことが望ましい。また、本研究ではIMRT(強度変調放射線治療)を対象としているため、異なる角度から高エネルギー光子線が照射された際の、アラニン線量計の角度依存性が問題となる。以上のことから、アラニンペレットの適切な配置、また、アラニン線量計の角度依存性を検討する必要がある。本研究では、ペレットを縦に4つ並べた場合と、同じ深さにおいて十字状に5つペレットを配置した場合の2つの配置について検討した。上記2つのアラニンペレットの配置を再現し、リニアックからの6,10,15MVの高エネルギー光子線を照射したときのアラニンペレットに付与されたエネルギーをそれぞれモンテカルロ・シミュレーションで計算した。その結果、前者では相対標準偏差が0.07%から0.12%、後者では0.05%から0.11%となった。このため、どちらの配置でも同等なペレット間のばらつきを有していると考えられる。実験においてもペレットの配置を検証する必要があるため、十字状に5つペレットを配置でき、かつ、角度依存性を検証できるような治具を設計した。また、実験においてアラニン線量計に照射された線量を正確に測定するため、電離箱線量計と同時に照射できるような治具の設計を行った。ESR測定を行う際の基準物質(Cr(III)やMn(II))は通常キャビティ内に固定されているが、研究を進めていく中で基準物質を交換する可能性があった。基準物質の位置によって得られる信号が異なるため、交換前後で基準物質を高精度に固定できるような治具を設計した。当初は平成30年度に実験を行う予定であったが、どのようなアラニンペレットの配置が良いか、あらかじめモンテカルロ・シミュレーションを用いて確認してから実験を行ったほうが効率が良いと考えられた。本年度のモンテカルロ・シミュレーションの計算結果により、本年度提案した2つの配置のどちらでも問題なく測定が可能であることが確認された。計算結果を実験でも確かめるため、アラニンペレットを水ファントムに固定できる治具を設計した。また、ESR測定用の基準物質の高精度固定具を導入することにより、基準物質を付け替えたときの位置決めをより正確に行えるようになった。本年度行ったことは、当初では次年度行う予定の計画であったため、計画が前後しているものの、実験や測定のための治具は一通り完成し、次年度はいつでも実験を行える状況であり、研究はおおむね順調に進展している。次年度は、リニアックからの高エネルギー光子線をアラニン線量計に照射して実験を行う。本年度設計したアラニンペレット固定治具にペレットを封入し、水ファントム中で公称X線エネルギー6,10,15MVのビームの照射を複数回繰り返し、再現性を確認する。また、角度を変化させて照射を行い、角度依存性を検証する。角度依存性について、モンテカルロシミュレーションで計算を行い、実験値との比較を行う。

本年度のモンテカルロ・シミュレーションの計算結果により、本年度提案した2つの配置のどちらでも問題なく測定が可能であることが確認された。計算結果を実験でも確かめるため、アラニンペレットを水ファントムに固定できる治具を設計した。また、ESR測定用の基準物質の高精度固定具を導入することにより、基準物質を付け替えたときの位置決めをより正確に行えるようになった。本年度行ったことは、当初では次年度行う予定の計画であったため、計画が前後しているものの、実験や測定のための治具は一通り完成し、次年度はいつでも実験を行える状況であり、研究はおおむね順調に進展している。次年度は、リニアックからの高エネルギー光子線をアラニン線量計に照射して実験を行う。本年度設計したアラニンペレット固定治具にペレットを封入し、水ファントム中で公称X線エネルギー6,10,15MVのビームの照射を複数回繰り返し、再現性を確認する。また、角度を変化させて照射を行い、角度依存性を検証する。角度依存性について、モンテカルロシミュレーションで計算を行い、実験値との比較を行う。アラニンペレット用ホルダーが予定より安価に購入できたため。次年度の学会発表のための旅費に使用する。
ニワトリ種卵の発生停止と再開機構の分子メカニズムの解明

動物が多くの子孫を残すために獲得した種卵の保存機構(貯卵)は、よく分かっていない生命現象でその詳細な分子メカニズムは不明である。本研究では、ニワトリ種卵の貯卵機構に着目しステージ35までのニワトリ種卵における胚発生の停止と再開は、種卵を低温保存することにより人工的にコントロール可能で有ることを示した。さらに、網羅的な遺伝子発現解析によりニワトリ種卵の胚発生の停止と再開時に関与すると推察される148個の遺伝子の抽出を行った。このうち細胞周期に関与する遺伝子について検討し、1遺伝子が種卵の胚発生の停止と再開に関与している可能性を明らかにした。多くの子孫を残すために動物が獲得した種卵の保存機構(貯卵)は、よく分かっていない生命現象でその詳細な分子メカニズムは不明である。そこで本研究では、ニワトリ種卵の発生停止と再開機構を明らかにするために、まずニワトリ種卵における胚の発生停止と再開がどの発生時期(ステージ)でまで人為的に可能であるのかを検討し、ステージ35までの全てのステージで発生停止と再開の人為的コントロールが出来る事を明らかにした。そこで平成25年度は、さらにステージ40までの種卵について孵卵中に15度、湿度75%の低温処置(貯卵)を与えたところ、孵化率は低下するものの発生停止と再開の人為的コントロールのできる可能性が示唆された。次に、ニワトリ種卵の発生停止と再開に関わるシステム因子を単離するために、種卵に貯卵処置を24時間与えた後(0時間)、孵卵3、6時間後、さらに24時間の貯卵を行った際の4ポイントの種卵を用いて網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、経時的な遺伝子の発現様式から6のグループに分類できる148個の遺伝子が発現変動していた。さらに発生の停止と再開に関与していると推察される細胞周期の調節は、タンパク質のリン酸化、脱リン酸化が重要な役割を持つことから、ニワトリ種卵の発生停止と再開時におけるリン酸化タンパク質について検討を行った。貯卵後(0時間)、孵卵処置0.5、1、2、3、6時間後、さらに24時間の貯卵を行った際の7ポイントに関してリン酸化タンパク質を検討したところ、孵卵処置開始初期の0.5、1時間においてリン酸化されるタンパク質が存在する可能性が示唆された。これらのことから、ニワトリ種卵の発生停止と再開機構には、遺伝子の発現調節と孵卵期間初期の修飾タンパク質が重要である可能性が推察された。多くの卵を産み就巣する鳥類は、抱卵時の危険性やエネルギー供給から種卵(受精卵)の数が揃うまで1日1個の卵を産み続け貯えたのち抱卵を行い同時期に孵化させている。孵卵場においては、雛の生産効率から種卵を集めて冷蔵貯蔵(貯卵)し、数が揃ったところで孵卵させている。この様に種卵は、適切な管理により胚の発生を停止、再開できる高度に分化した機構を備えているが、動物が多くの子孫を残すために獲得した貯卵時における種卵の保存機構は、よく分かっていない生命現象でその詳細な分子メカニズムは不明である。本研究では、ニワトリ種卵の発生停止と再開機構を明らかにするために、まずニワトリ種卵における胚の発生停止と再開がどの発生時期(ステージ)でまで人為的に可能であるのかを検討した。種卵は、孵卵開始日から21日目に孵化するが、孵卵開始2日目(ステージ12)には心臓は形成され拍動し始めることから、最もよい孵化率が維持できる15度、湿度75%で4日間貯卵した種卵を孵卵開始日から3日目(ステージ19)に孵化最適温度の37.5度に移した後、再度15度、湿度75%で24時間の冷蔵貯卵を行った。その後、再び37.5度で24時間孵卵させNile blue A生体染色と目視により胚の細胞死と生存を観察した結果、調べた全ての個体で生存した。さらにこれらの固体の孵卵日は、無処理の種卵に対して1日遅れて孵化した。すなわち1日間の発生の停止が可能となった。このことから、3日間(ステージ19)までは、発生停止と開始の人為的コントロールが出来る事が明らかになった。そこで、さらに孵卵開始3日目から9日目までの各種卵について上記と同様の条件で低温貯卵処理し発生停止と再開の検討を行ったところ、9日目(ステージ35)までの全てのステージで発生停止と再開の人為的コントロールが出来る事が明らかになった。

そこで本研究では、ニワトリ種卵の貯卵機構に着目し種卵の発生停止と再開機構を明らかにするために、まずニワトリ種卵の発生停止と再開が孵卵9日目(ステージ35)までの全てのステージで人為的コントロールが出来る事を明らかにした。そこで、ニワトリ種卵の発生停止と再開に関わるシステム因子を単離するために、孵卵8日目の種卵に低温刺激(15°C、湿度75%)と孵卵刺激(37.5°C、湿度75%)を与え発生停止と再開の処理を行った際の経時的な種卵の心臓を用いて網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、発現様式から6のグループに分類できる148個の遺伝子が経時的に発現変動していた。これらの遺伝子の中には、オントロジー解析により細胞周期に関与する遺伝子が含まれていたことから、孵卵8日目の肝臓初代培養細胞に低温刺激と孵卵刺激を与えたところ、低温刺激は細胞周期をG0期/G1期に移行させ細胞増殖を停止させていることが明らかになった。さらに細胞周期に関与する遺伝子(13個)について低温刺激と孵卵刺激を与えた孵卵8日目の心臓と肝臓および肝臓初代培養細胞における経時的な遺伝子発現様式を比較解析したところ、2遺伝子がニワトリ種卵の発生停止と再開機構に関与する遺伝子であることが推察された。さらに細胞周期の調節は、タンパク質のリン酸化、脱リン酸化が重要な役割を持つことから、低温刺激と孵卵刺激を与えた際の経時的なリン酸化タンパク質について検討を行ったところ、経時的にリン酸化されるタンパク質が存在していた。これらのことから、ニワトリ種卵の発生停止と再開機構には、細胞周期に関わる遺伝子の発現調節と孵卵期間初期の修飾タンパク質が関与している可能性が示唆された。時間生物学平成25年度の実施計画である、1.ステージ35以上の種卵を用いて貯卵耐性能の検討、2.発生停止と再開に関わる遺伝子のホールトランスクリプトームによるシステム因子の解析、3.プロテオーム解析から明らかにする発生停止と再開おける修飾タンパク質の同定(3は、平成2526年度にわたり実施計画)について、2.に関しては平成25年度の結果より他の組織についても検討する必要があるが、3.の研究を遂行しているところでおおむね順調に進展している。研究実施の前に本研究を遂行する上で必要不可欠な設備備品の低温恒湿器の購入が2011年のタイ王国の洪水の影響を受け入手の目処が付かなくなり、類似性能を持つ低温恒湿器を特注で受注したため、研究開始の時期が遅れた。平成24年度は、1.発生ステージにおける発生停止と再開ステージの同定、2.発生停止と再開に関わる遺伝子のホールトランスクリトームによるシステム分子の解析(2は、平成2425年度にわたり実施計画)の実施計画で1.発生ステージにおける発生停止と再開ステージの同定を行ったところ、計画したステージにおける種卵の発生停止と再開の人為的コントロール可能なステージの同定が出来たが、それ以上に発生の進んだステージ(ステージ35まで)においても発生停止と再開の人為的コントロールが明らかになり、知見は得られたものの今後ステージ35以上の発生の進んだ種卵についても検討をする必要性が有るため。平成25年度の実施計画である2.発生停止と再開に関わる遺伝子のホールトランスクリプトームによるシステム因子の解析から、148個の遺伝子を単離する事に成功したが、その中には用いた心臓組織特異的に発現する遺伝子も含まれていたことから、148個の中からさらに温度刺激に応答する遺伝子を絞り込む必要がある。そこで、148個の遺伝子の中から肝臓においても心臓と同様な発現様式を示す遺伝子の抽出を行う。3.平成25年度に引き続いて、3.プロテオーム解析から明らかにする発生停止と再開おける修飾タンパク質の同定を行う。4.発生停止と再開に関わる鍵分子の同定と分子ネットワークの作成25年度に得られた胚の発生停止と再開に関与していると考えられる148個の遺伝子の中から鍵分子を抽出する。
ハドロン場の理論と宇宙ハドロン物理

不安定核の構造の研究とあいまって、超新星爆発に使う為の核物質の状態方程式の研究は当初の目標に達した。相対論的平均場理論を使って、不安定核の構造を核子のドリップラインまで計算した。既存のデータとの比較は満足できるもので、理論の予言として、不安定核の半径やドリップラインの位置を与えた。さらに、超新星爆発の為の核物質の状態方程式を計算し、その数値テーブルを作って発表した。このテーブルは今後超新星爆発のシミュレーションに使われる。現在、その計算の為の準備を始めている。クォークの閉じ込めに対しては金沢グループの提唱したマグネチックモノポール凝縮(MM)に注目して研究を行ない、双対ギンツブルグ-ランダウ理論を作り上げた。クォークの閉じ込め及びカイラル対称性の破れがMMに応じて起こることを示した。一方、MJL模型を使って得たパイ中間子の構造関数を計算した。低エネルギーでの構造関数をアルタレリ-パリジ方程式を使って運動量発展を行ない、高エネルギーでの構造関数を計算した。実験との一致は非常に良い。この結果は、NJLの有用性を意味しており、今後クォークの閉じ込めの導入を行なう際の大きな自身となる。ビックバンの際のQCD相転移を取り扱う際に、これまではメソンやバリオンにたいして、既存の質量や半径などの情報を使って議論してきた。しかし、相転移の温度では、ハドロンの性質が既存のものとは違っているはずである。NJLの計算結果や格子QCD理論での計算結果を適用して、ハドロニゼーションのシミュレーションを行なっている。以前のものに比べるとその速度が、大きく変わり、クォーク星などの存在の可能性をも示唆している結果を得ている。さらに有限温度での真空の性質を双対ギンツブルグ-ランダウ理論で計算し、興味深い結果を得た。既存のデータとの比較は満足出来るもので、理論の予言として、不安定核の半径やドリップラインの位置を与えた。さらに、超新星爆発の為の核物質の状態方程式を計算しその数値テーブルを作って発表した。クォークの閉じ込めの研究は金沢グループの提唱したマグネチックモノポール凝縮(MM)に注目して思考錯誤している。MMとインスタントンを結合させることを目標に研究を進めているが、まだすっきりした形にはなっていない。さらに次年度もこの方向で考えていく予定である。一方、NJL模型を使って得たパイ中間子の構造関数を計算した。低エネルギーでの構造関数をアルタレリ-パリジ方程式を使って運動量発展を行ない、高エネルギーの構造関数を計算した。この結果は、NJLの有用性を意味しており、今後クォークの閉じ込めの導入を行なう際の大きな自信となる。(p,α)反応は天体核物理では重要な反応である。その理論的理解のためにいくつかのケースでDWBA計算を行ない、実験との比較を行なった。入射エネルギーが30MeV位の時にはDWBAで実験の絶対値までもを再現できることを確かめた。さらに、実験の存在するケースを調べたのち、エネルギーを下げて、天体核物理のデータを提供していく予定である。ビッグバンの際のQCD相転移を取り扱う際に、これまではメソンやバリオンにたいして、既存の質量や半径などの情報を使って議論してきた。以前のものに較べるとその速度が、大きく変わり、クォーク星などの存在の可能性をも示唆している結果を得ている。

以前のものに比べるとその速度が、大きく変わり、クォーク星などの存在の可能性をも示唆している結果を得ている。さらに有限温度での真空の性質を双対ギンツブルグ-ランダウ理論で計算し、興味深い結果を得た。
事前情報に基づく統計的推測とその応用

統計的推測方式においては母集団についての既存の事前情報を利用する推測方式がベイジアン学派によって研究されてきた。そこでは既存の知識を母数の事前分布として導入しこれを標本の提供する情報に組み合わせる推測方式が研究されてきた。本研究においては標本の提供する情報と既存の事前情報を推測方式としてベイズ的な立場と異なる統計的推測方式の研究を行った。従来の研究においては母数に関する事前情報が点で与えられていたが、この研究では母数に関する事前情報が区間で与えられる場合について研究を進めた。このために、カリフォルニア大学のGokhale教授が提案した最小判別情報量規準を適用し新しい推測方式が得られた。この推測方式は平均2乗誤差を推測の良さの基準としたとき従来の推測方式より優れているが示された。初めは1標本に基づく推測方式について研究してきたが、2回標本抽出法に基づく推測方式についても研究を進めた。つまり2回に分けて標本抽出できるという条件のもとでの推測方式を与えた。ここでは、母数に関する事前情報が区間情報で与えられるとき、第1に2回標本抽出法によってどれだけの標本の大きさの減少が期待できるか、その標本の大きさの節約を検討した。第2に事前情報を利用しない通常の推定量との比較を平均2乗誤差を用いて行った。これらの研究の結果の一部は、平成6年12月15日に平成6年度文部省科学研究費総合研究(A)「統計推測における統計モデルの役割に関する総合研究」のシンポジウムで発表した。