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原子分子を光学的プローブとする超流動ヘリウムの量子物性検出実験

その結果、Caでは圧力と伴にスペクトルのピークが移動し、その幅が増大するのに対し、Mgではほとんど変化が無い。また、同位体^3Heでも同様な結果が得られた。このことから、液体・固体ヘリウム中でMgがエキサイプレックスを形成することが確認された。Ba^+-Heの2体断熱ポテンシャルを理論的に計算し、Ba^<+*>-Heエキサイプレックスからの発光スペクトルを予想し、実験において低温ヘリウムガス中でのBa^+の発光スペクトルのからBa^<+*>、Heのスペクトルを分離した。また、Ba^<+*>とHeとの衝突によるエキサイプレックスの形成、振動緩和などのレートが求められた。低温ヘリウムガス中にMg原子,Ba^+イオンを生成し、そのレーザースペクトルを測定することにより、不純物原子・イオンとその周りのヘリウムとの相互作用を調べた。1.低温ヘリウムガス中のMg原子の分光液体ヘリウム中の不純物原子はパウリの排他律に基づく斥力により周りのヘリウム原子を遠ざけることにより真空の空洞を形成することが知られている。Mgではそのスペクトルの広がりがバブルの形成だけでは説明出来ず、励起状態でMg^*-He_n(nは10程度の大きさ)のエキサイプレックスを形成している可能性があることを指摘していた。温度4-30K、圧力0.1MPa以下の範囲でヘリウムガスを導入し、そのヘリウムガス中にMg原子を生成、分光できる実験容器を作成し、低温ガス中でのMg原子の発光スペクトルを温度、圧力をパラメータとして調べた。ヘリウム温度の低下と伴に、発光スペクトルの線幅が拡大し、さらに低下させると長波長側に新たに明確なスペクトル構造が現れ、温度の低下と伴にこの構造は明確となることが分かった。このことから、低温ヘリウム中ではMgがエキサイプレックスを形成することが検証された。分子構造を明らかにするためにはさらに理論解析を進める必要がある。2.Ba^<+*>-Heエキサイプレックスの形成・解離ダイナミックスBa^+-Heの2体断熱ポテンシャルを理論的に計算し、Ba^<+*>-Heエキサイプレックスからの発光スペクトルを予想し、実験において低温ヘリウムガス中でのBa^+の発光スペクトルのからBa^<+*>-Heのスペクトルを分離し、Ba^<+*>とHeとの衝突によるエキサイプレックスの形成、振動緩和、解離などのレートが求められた。さらに、これらの過程を説明するためのモデル計算を行った。
遷移金属触媒を用いる新しい重縮合法に関する基礎的研究

芳香族ジハライドと、芳香族ジアミン、およびアミン末端ポリジメチルシロキサンを、パラジウム触媒による一酸化炭素の挿入反応で反応させることにより、芳香族ポリアミドーポリジメチルシロキサンブロック共重合体の合成を試みた。そこで、高分子量のブロック共重合体を得るために次のような反応条件を詳細に検討した。1)重合溶媒の種類。2)パラジウム触媒の種類。3)添加するアミンの種類。4)モノマ-濃度。5)一酸化炭素の圧力。その結果、得られたブロック共重合体は、フィルム形成能を有する高重合体であることが明かとなった。一方、ブロック共重合体の合成とは別に、パラジウムよりも安価な金属であるニッケルを使用して、縮合系高分子の合成を試みた。その第一の課題は、ニッケル触媒を使用するカルボニル化反応であり、パラジウムを用いたときほどではないが、高分子量の芳香族ポリアミドを合成する技術はほぼ確立できた。さらに、ニッケル触媒と亜鉛の存在下、ジェミナルなジハライドをカップリングさせることによる、フェニル化ポリフェニレンビニレンの合成を計画し、モノマ-であるジクロロジフェニメタンを合成して、重合を試みたが十分高分子量のポリマ-を得るには至らなかった。しかし、全く新しい重合反応系で、オリゴマ-ではあるが高分子が得られた意義は大きいと考えられる。1)重合溶媒の種類。4)モノマ-濃度。芳香族ジハライドと、芳香族ジアミンまたは芳香族ビフェノ-ルとを、パラジウム触媒による一酸化炭素の挿入反応で反応させることにより、高分子量の芳香族ポリアミドおよび芳香族ビフェノ-ルを合成する反応条件はすでに確立している。しかし、カルボキシル基や水酸基で置換されたハライドおよびアミノ等、異種官能基を有するモノマ-を使用して選択的にアミドまたはエステルを合成した例は、低分子の反応においてもあまり多くはない。そこでまず低分子のモデル反応で官能基の反応選択性を検討した。具体的には、ブロモフェノ-ルや、アミノ安息香酸を使用して選択的にアミドが生成する条件を検討した。その結果、アミノ基とフェノ-ル性水酸基との反応性を区別することはかなり困難であることがわかったが、アミノ基とカルボキシル基との反応性には大きな差があり、区別できることが明らかとなった。そこで、3,5-ジアミノ安息香酸とm-ジブロモベンゼンの反応を一酸化炭素とパラジウム触媒の存在下に行ない、カルボキシル基を有する芳香族ポリアミドの合成を検討した。その時、1)重合溶媒の種類。4)モノマ-濃度。等を詳細に検討したが、条件によってはゲル化が進行し、目的である可溶性のポリマ-が得られないことが明らかとなった。しかし、ゲル化することなく重合が進行する場合もあり、高分子量のポリマ-が得られる条件の検討が次年度に残されたと言える。1)重合溶媒の種類。4)モノマ-濃度。さらに、ニッケル触媒と亜鉛の存在下、ジェミナルなジハライドをカップリングさせることによる、フェニル化ポリフェニレンビニレンの合成を計画し、モノマ-であるジクロロジフェニルメタンを合成して、重合を試みたが十分高分子量のポリマ-を得るには至らなかった。
銀触媒によるエチレンの部分酸化反応の電子的メカニズムに関する理論的研究

本研究では、エチレンの部分酸化反応における銀の触媒作用の電子的オリジンを、量子化学的なアプローチにより解明することを目指し、以下のテーマを実行した。表面-分子相互作用系のモデルには、先に我々が提案したDipped Adcluster Model(DAM)を用いた。(1)エポキシ化反応の電子的メカニズムの解明:銀の清浄表面には、エチレンは吸着しないことが知られている。そのため、エポキシ化反応は、吸着酸素種と気相中のエチレンとの間で進行すると考えられる。そこで本研究では、先に申請者らが理論的に存在を確認した4種の吸着酸素種について、それぞれエチレンとの反応を調べた。その結果、スーパーオキソ種から導かれる非常に活性な反応中間体の存在が確かめられた。この中間体を経る反応は、気相中での反応に比べ殆どバリアーなく進行し、銀の触媒作用が理論的に示された。他に原子状酸素種からもエチレンオキサイドが生成することが示された。これにより、実験的に示唆されている選択率の上限(6/7)は存在しないことになり、理想的には100%の選択率をもつ触媒設計が可能であることがわかった。(2)燃焼反応の電子的メカニズムの解明:エチレンの燃焼反応は、部分酸化の副反応として起こり、結果として選択性を減少させる。触媒開発では、この燃焼反応を如何に抑えるかが鍵となっている。本研究では燃焼反応の第1ステップであるアセトアルデヒド生成反応を調べた。その結果、分子状吸着酸素種からこの反応は起こらないが、原子状吸着種からは比較的容易に起こることが示された。すなわち、原子状酸素種からはエポキシ化反応と燃焼反応が競争的に起こっていることがわかる。従って、前者をより起こり易くするような触媒設計が今後必要となろう。また、エポキシ化反応に最も有効なスーパーオキソ種が他の吸着酸素種に移行しないようにすることも、重要な触媒設計の指針である。
演算子変換による効率的で汎用的な新奇時間発展法の開発：3項間漸化式法

本研究では、汎用的で効率的な時間発展法として、演算子変換により導出された3項間漸化式に基づく時間発展法(3項間漸化式法)を開発することを目的としている。これまでに(A) Schroedinger方程式や量子Liouville方程式に対する3項間漸化式法の開発と拡張(B)拡散方程式や反応速度方程式への3項間漸化式法の応用の2つの研究を行ってきた。今年度は、このそれぞれについて研究を進めた。(A)については、まず、電子ダイナミクスにおけるイオン化等の記述の際に必要になる非エルミート演算子の場合への拡張に関する研究を行った。これまでの定式化に基づいてプログラムの実装を進めた。開発中のプログラムを用いて計算を行い、非エルミート演算子の場合も3項間漸化式法による時間発展が可能であるという予備的結果が得られた。また、強レーザー場等を想定したシミュレーションを行う際に必要だと予想される時間依存演算子の場合への拡張については、継続して式の検討を行った。また、研究実施計画にはないが、3項間漸化式法が虚時間発展法にも応用できる可能性があることがわかり、虚時間発展法への拡張にも着手した。(B)については、昨年度行った双曲線関数を用いた定式化に基づき、プログラムの実装に着手した。また、研究実施計画にはないが、星間分子の解離性再結合反応過程において、電子ダイナミクス計算を用いて電子の捕獲過程を考慮する応用研究も行った。特に、indirect processと呼ばれるRydbreg軌道を経由する過程について、カチオン分子のRydberg軌道に電子を追加した状態から電子ダイナミクス計算を行うことにより、電子捕獲過程を記述する方法を提案した。第1子の妊娠・出産に伴い成27年度中に提出した「産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書」に記載した研究計画に沿って研究を進める予定であったが、その後、第2子を妊娠・出産したため、研究にやや遅れが生じた。具体的には、第2子を平成29年に妊娠し、体調面等から一部の研究を進めることが少し困難になった。平成29年10月の第2子出産に伴って産前産後休暇を取得し、その後保育所に入れず待機児童になったため平成30年3月まで育児休業取得することになり、この期間は研究を中断しなければならなかった。平成30年4月に復職後したが、二人の子の養育による多忙のため、十分な研究時間の確保が難しく、研究を十分に進めることができなかった。このような状況下で、3項間漸化式法の非エルミート演算子や時間依存演算子の場合への拡張、拡散方程式・反応速度式等への拡張を進めてきたが、研究の進捗はやや遅れており、補助事業期間を1年延長して研究を継続することになった。今後は、これまでに取り組んできた非エルミート演算子・時間依存演算子の場合への拡張の研究を進め、式の検証とプログラム実装・数値検証の続きを行う。また、拡散方程式や反応方程式への応用についてもプログラムの実装を進め、数値検証を行う。また、虚時間発展への応用や、星間分子の解離性再結合反応への応用の研究も引き続き行う。(産前産後休暇の取得による補助事業の中断(期間:2015年6月15日9月1日)及び1年間の期間延長あり)本研究では、汎用的で効率的な時間発展法として、演算子変換により導出された3項間漸化式に基づく時間発展法(3項間漸化式法)を開発することを目的としている。今年度は、開発中の3項間漸化式法を確立するため、下記の3つの研究を主に行った。1.時間の変換の式の導出:3項間漸化式法では、arcsin関数を用いて時間微分方程式の演算子を変換するため、エネルギーも同様に変換される。これに伴い、時間も変換されると考えられるが、演算子変換前後の時間発展の明確な関係はわかっていなかった。そこで本研究では、変換前後の関数が一致するという条件から、変換前の時間tと変換後の時間t'の関係式を導出した。これにより、3項間漸化式を用いてt'軸上での時間発展を計算した後に、元の時間tに戻す逆変換が可能なことを理論的に示した。この関係式には系のエネルギーが含まれるが、3項間漸化式法における時間変換は、先行研究である実核波束発展法よりもエネルギーに対する依存性が小さく、エネルギーが大きくない場合には線形の変換に近似できることを明らかにした。2.演算子変換におけるパラメータの検証:3項間漸化式法において演算子変換をする際に、演算子をarcsin関数に入れるため、スケーリングパラメータaとシフトパラメータbが必要になる。上記1.で導出した時間変換の式を基に、これらについて検証した。aは時間刻みに関係する量であり、bは0に設定することで時間変換の式が線形変換に近似できることがわかった。3.誤差の蓄積と時間刻みの大きさ:現在検証中であるが、3項間漸化式法ではノルム誤差はほとんど出ないことを確認した。取り得る時間刻みの大きさについては、3項間漸化式法の初期値の近似や、演算子の時間依存性を無視する近似が影響している可能性があることがわかったので、今後も研究を続ける。

平成27年度中に提出した「産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書」に記載した研究計画では、今年度中に、1.変換前後の時間の関係式の導出、2.パラメータの物理的意味の検証、3.時間刻みの大きさや誤差の蓄積についての検証、の3つの内容を予定していた。1と2については順調に進展しており、また3についても研究を行い、時間刻みの大きさには近似が影響している可能性を突き止めたので、今後も引き続き研究を行う予定である。以上の理由からおおむね順調に進展していると考えられる。本研究では、汎用的で効率的な時間発展法として、演算子変換により導出された3項間漸化式に基づく時間発展法(3項間漸化式法)を開発することを目的としている。今年度は、下記の2つの研究を主に行った。1. 3項間漸化式法のユニタリー性の検証:ユニタリー性を有する時間発展法は安定な時間発展が可能であるため、ユニタリー性を有するかどうかは時間発展法を評価する際の重要な観点である。ユニタリー性を有する場合、ノルムが保存する、逆向きの時間発展も可能であるという2つの特徴がある。昨年度までの研究から、3項間漸化式法では、ノルム誤差がほとんど出ないことがわかっていた。また、時間発展を記述する3項間漸化式を変形すると簡単に逆向きの時間発展の式が得られることを確認した。そこで、ユニタリー性について理論的に検証を行った。まず数値的安定性を検証するための式を導出し、演算子がエルミートである場合にはノルムが必ず保存する無条件安定であることを明らかにしたが、同じ式からユニタリー性を示すことはできなかった。しかし、3項間漸化式を導出する際に現れる余弦関数を使った式を合わせて考えることにより、3項間漸化式法がユニタリー性を有することを示すことができた。2. 3項間漸化式法の理論的な拡張:前年度まではエルミート演算子の場合のみを想定していたが、今年度は非エルミート演算子の場合にも3項間漸化式法を拡張する研究を行った。最初はスケーリング係数に複素数を用いる複素スケーリングの方法を検討していたが、非エルミート演算子の固有値が複素数であることから、3項間漸化式を導出する過程で現れる指数関数、正弦関数、余弦関数等を複素関数に拡張して考えると、非エルミート演算子の場合も同様の式が導出されることがわかった。また、時間依存演算子の場合の3項間漸化式法の式の導出にも着手し、現在研究を進めている。平成27年度中に提出した「産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴う科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書」に記載した研究計画では、今年度中に、3項間漸化式法の理論的拡張として、非エルミート演算子及び時間依存演算子の場合へ拡張する研究を予定していた。非エルミート演算子の場合については、まず予定通り複素スケーリングの方法を検討し、さらに来年度に予定していた指数関数や三角関数を複素関数として扱う方法も検討して、後者の方法で式が導出できることを明らかにした。また、時間依存演算子の場合についても式の導出に着手しており、定式化にはまだ至っていないが今後も引き続き研究を行う予定である。また、当初は予定になかった3項間漸化式法のユニタリー性についても今年度検証を行い、ユニタリー性を有することを明らかにした。
運動負荷後の弱毒性病原菌に対する非特異的免疫機構の相互連関

我々の生体防御機構のうち第一次防御ラインには白血球があり、このうち好中球は貧食機能や殺菌機能を有し、病原微生物の侵入を防いでいる。運動負荷時には好中球、単球などが上昇するが、好中球は、侵入してきた病原微生物を捕食し活性酸素で殺菌する一方で、非酸化的にリゾチームやラクトフェリンを分泌し、抗菌作用を発揮する。急性運動負荷後の白血球の顕著な増加は、これらの液性因子も上昇し、生体防御機能を高めている可能性がある。本研究では、生体防御機構のうち第一次防御ラインにある細胞性および液性免疫因子が運動負荷によってどのようなネットワークを構築し、運動後の免疫機能に影響を及ぼしているかを検討した。研究Iでは、身体鍛練と非特異的免疫因子の関連について検討し、水泳群の血清コルチオール濃度が非鍛練群に比べ有意差(p<0.05)に高値を示したが、白血球数、リンパ球数、好中球数、単球数などには差は認められなかった。非特異的免疫機能は身体鍛練の影響を受けにくいものと考えられた。研究IIは、400m水泳時の非特異的免疫因子の関連について検討し、水泳運動後に血清リゾチーム濃度の有意な減少、血清コルチゾール濃度、白血球数、リンパ球数および単球数の有意な上昇を認めた。また、血清IL-6濃度と単球数との間にr=0.373(p<0.05)有意な関係を認めた。以上の結果から、運動直後には、血清リゾチーム濃度からみた好中球の抗菌機能は抑制されたが、リンパ球や単球による細胞性免疫の亢進とIL-6の作用による急性相反応の亢進が示唆された。研究IIIでは、リゾチームおよびラクトフェリンを指標に運動時の口腔局所免疫反応を検討した。運動強度の増加に伴い、唾液リゾチーム濃度およびラクトフェリン濃度は比例的に増加した。50%VO2max.で20分間の運動では、唾液分泌量に変化なく、また、唾液ラクトフェリン濃度に有意な上昇が認められた。以上の結果から、中等度の強度の運動では口腔局所免疫機能の亢進が示唆され、いわゆる弱毒性病原菌に対する抗菌力の上昇する可能性が示唆された。我々の生体防御機構のうち第1次防衛ラインには「リゾチーム」や「補体」などがあり、比較的弱毒性の病原菌に対し抗菌作用を発揮している。白血球の中の好中球からはリゾチームが分泌され、異物消化や局所炎症の過程で働く。好中球は運動によって上昇し、その上昇はカテコールアミンやコルチゾールなどのホルモンによって調節されている。本研究では、身体鍛練の違い及び運動負荷時の「リゾチーム」と「好中球」の相互関連などについて検討した。先ず運動実施群として、大学水泳部員9名、陸上運動部員8名、運動を行っていない対照群8名を用いた。その結果、リゾチーム濃度は運動実施群で低値傾向にあり、一方、血清コルチゾール濃度は運動実施群で高値を示す傾向にあったが、いずれも有意な差ではなかった。血清リゾチーム濃度と好中球数との間には有意(r=0.462、p=0.0190)な正の相関関係が得られた。

したがって、血清リゾチーム濃度は、身体鍛練度より好中球数に依存し変化することが示唆された。次に、水泳部員6名を対象に行った400m水泳運動を2回実施したときの血清リゾチーム濃度、白血球数、好中球数、リンパ球数及び血清コルチゾール濃度の変化について検討した。運動負荷後の血清リゾチーム濃度は1回目の水泳運動直後に有意(p<0.01)に低下し、2回目の水泳運動後でも低下傾向(p=0.0536)を示した。逆に、好中球数は1回目の運動直後に有意(p=0.0133)に上昇し、2回目の運動後ではさらに上昇(p=0.0009)した。運動負荷後の好中球数と血清リゾチーム濃度の変化は相反する変化であり、この原因については明かではない。両者の時間のずれ(time lag)などを考える必要があるのかもしれない。好中球は、侵入してきた病原微生物を捕食し「活性酸素」で殺菌する。また、好中球は非酸化的に「リゾチーム」や「ラクトフェリン」などを分泌し、抗菌作用を発揮することも知られている。好中球から分泌されるリゾチームやラクトフェリンは、口腔などの粘膜などからも分泌され、局所免疫機能の一端を担っている。最近、リゾチームがエイズウイルスの増殖を抑制することやリゾチームおよびラクトフェリンが口腔感染症であるカンジダ症(candidiasis)と関連していることが報告され、リゾチームおよびラクトフェリンは非特異的免疫機構の液性因子として重要な役割を演じていることが示唆される。本研究では、運動時の唾液リゾチーム濃度および唾液ラクトフェリン濃度を調べ、運動と口腔局所免疫機能との関連を検討した。短時間の運動では、唾液分泌量に一定の傾向は認めなかったが、屋外でのランニングでは走スピードの上昇に伴い唾液分泌量は減少した。また、短時間の自転車運動でも最大運動に近い強度の運動では、唾液分泌量は減少傾向を示した。一方、唾液リゾチーム濃度およびラクトフェリン濃度は運動強度の増加に伴い比例的に増加した。しかし、高い強度の運動では唾液リゾチーム分泌量およびラクトフェリン分泌量が低下した。50%VO_2max.で20分間の運動では、唾液分泌量に変化はなかったが、唾液ラクトフェリン濃度に有意な上昇が認められた。以上の結果から、中等度の強度の運動では、口腔局所免疫機能の亢進が示唆され、いわゆる弱毒性病原菌に対する抗菌力の上昇する可能性も示唆された。
TNF-α誘発視神経障害における軸索輸送物質とマイクログリアの分子生物学的関係

軸索内物質としてNmnat1とその下流物質であるNADが、TNF-α誘発視神経障害に先行し視神経内で減少すること、しかしそれらは網膜では変化がないことが判明した。外因性のNADにより、TNF-αによる軸索数減少は有意に抑制され、microtubulesの構造も保たれた。NADによりTNF-αによるマイクログリアの活性は有意に抑制された。一方、軸索の周りのオリゴデンドロサイトのp-CREBとBDNFが軸索保護機構に関わっていることが判明した。このように軸索保護機序を軸索側の因子と周りのグリア側の因子から解明した(J Neuropathol Exp Neurol, 2009; Acta Neuropathol, 2009)。本研究ではTNF-α誘発視神経障害モデルを用い、軸索変性に関与する因子を、microtubulesを含む軸索側の因子と、マイクログリアやオリゴデンドロサイトなど周りのグリア側の因子とそれぞれ明らかにする目的がある。TNF-α硝子体注射後、視神経においてはNmnat1 mRNAが1日後とかなり早期に減少し、Nmnat1蛋白も1週間後には減少していた。このNmnat1は視神経においてはニューロフィラメントと共存していたことより軸索に関与する因子であることが分かった。網膜においては神経節細胞と共存しており、この細胞の生存や死に関与している可能性が考えられた。しかしながら網膜をサンプルにしたmRNAや蛋白の結果は、いずれもTNF-α硝子体注射後Nmnat1は有意な変化を認めなかった。このことは細胞体死と軸索変性の機序は異なると報告されていることに関係があるかもしれない。Nmnat1は酵素であり、その減少は下流の因子であるnicotinamide adenine dinucleotide(NAD)の減少につながることが予想されたため、HPLCでNAD量測定を視神経及び網膜をサンプルに試みている。このように軸索側の因子の一つが明らかになりつつある。一方グリア側の因子として、オリゴデンドロサイトに神経栄養因子であるBDNFが豊富に発現していることを確認した。BDNFの網膜神経節細胞に対する保護効果はすでに報告されているが、その軸索に対する効果はほとんど知られていなかった。我々はTNF-α硝子体注射後、早期には内因性のp-CREBとBDNFが一過性に増加し、それらの部位は軸索ではなくオリゴデンドロサイトであることを確認した。また、外因性のBDNFは軸索に対し保護効果を発揮したが、それには内因性のp-CREBとBDNFの関与があり、となりにある軸索に働きかけていることが示唆された。このNmnat1は視神経においてはニューロフィラメントと共存していた。さらにNmnat1の下流の因子であるnicotinamide adenine dinucleotide(NAD)量を視神経と網膜においてHPLCで測定した。一致して、視神経でのみ減少を認め、網膜では減少を認めなかった。視神経でのNAD減少は1週間で認められ、Nmnat1の発現の減少とNAD量の減少は組織学的な視神経障害に先行しており、それらの減少は軸索障害に関与していると考えられた。また、外因性のNADによりTNFによる軸索減少が有意に抑制された。NADの軸索保護効果は電子顕微鏡レベルでも確認しmicrotubulesの構造も保たれていた。さらにTNF-αによるマイクログリアの活性は、外因性NADにより有意に抑制されたため、NADの軸索保護効果にはマイクログリアの活性抑制が関与していることが示唆された。一方、TNF-αにより軸索のTrx1は減少し、エストロゲンによりTrx1は増加、さらに軸索減少もほぼ抑制された。エストロゲンの軸索保護効果はTrx1の抑制により打ち消された。このようにNmnat1のみならずTrx1も軸索保護に関与していると考えられた。
新規白内障治療薬の開発を目指したアクアポリン0の機能解明

本研究では、水晶体特異的な水チャネルであるアクアポリン0 (AQP0)の物質透過能および、細胞接着能について検討した。(1)物質透過能解析は、AQP0を恒常的に発現させたL細胞(L-AQP0)および、アフリカツメガエルの卵母細胞を用いて検討した。その結果、AQP0は水だけではなくアスコルビン酸を透過することが明らかとなった。また(2)細胞接着能解析の結果、L-AQP0とベクターコントロールあるいは、L-AQP0とAQP1安定発現L細胞の間で接着は認められなかったが、L-AQP0同士の組み合わせでのみ接着細胞が観察された。本研究の最終目標は、“AQP0を標的とした新規抗白内障薬を開発"することである。本科研費プロジェクトでは、AQP0のもつ物質透過と細胞接着機能の調節制御機構を解析し、ジャンクションとしての役割を解明することで水晶体透明性維持機構および、水晶体内物質輸送機構を明らかにする。そこで、「1A Q P 0のチャネル機能の解明」・「2A Q P 0の細胞接着能、およびジャンクション機能の解析」の二本の柱を立てて、解析を行った。平成28年度は、「1A Q P 0のチャネル機能の解明」の柱では、AQP0と相互作用する新規タンパク質の存在を二次元電気泳動により明らかにした。平成29年度は、このタンパク質相互作用が、AQP0の水透過能にどのような影響を与えるのかアフリカツメガエルの卵母細胞を用いた検討、および、L細胞を用いた検討により考察する。また、「2A Q P 0の細胞接着能、およびジャンクション機能の解析」の柱では、AQP0の持つ細胞間接着能をGST pulldown法、およびフローサイトメーターを用いた検討より明らかにした。これらの結果は、水晶体透明性維持にAQP0の水透過機能だけではなく、細胞接着機能もまた重要であること、また、新規白内障発症メカニズムの可能性を示唆している。平成29年度は、AQP0を介した物質輸送が行われているか否かを探索し、AQP0チャネルが“細胞間ジャンクション"としての役割を持つことを考察する。本年度は、AQP0の持つ細胞接着能について主に検討し、以下の3点を明らかにした。1、AQP0同士の接着をGST pulldown法をもちいて検討した。その結果、AQP0同士の結合には、細胞外領域であるC-loopを介して行われていることが明らかとなった。2、接着に必要なアミノ酸を検討した。その結果、C-loopの中のPro-Proアミノ酸配列が重要であることが明らかとなった。3、C-loopの中のPro-Pro配列に変異を加えると、接着能は有意に低下するが、アフリカツメカエルの卵母細胞を用いた水透過能検討より、水透過能はほとんど変化しないことが明らかとなった。本研究により、AQP0同士が直接結合することで、向かい合う細胞同士の接着をより強固にし、水晶体透明性を維持していることが示唆された(Current eye research;掲載決定済み)。上記の検討は、本年度の研究が順調に進展していることを示している。本採択課題では、水晶体に特異的に発現している水チャネルであるアクアポリン0 (AQP0)に着目し、AQP0の持つ物質透過と細胞接着機構の調節機構の解明を試みて研究を行ってきた。AQP0の物質透過性は、アフリカツメカエルとL-cellを用いて検討した。その結果、ルシファーイエロー(カチオン性低分子)、DAPI(アニオン性低分子)ともに透過しないことが明らかとなり、その他の低分子化合物も検討したがいずれもAQP0チャネルポアを透過しなかった。次に、AQP0の機能を制御する新規候補タンパク質の検討を行った。その結果、水晶体に発現している中間径フィラメントであるフィレンシンが直接の相互作用を介してAQP0の物質透過能を負に制御することが明らかとなった。さらに、細胞接着能について検討した。古くよりAQP0は、物質透過能と細胞間接着能の二つの機能を持つことが推察されていたが、直接的なデータはいまだ報告されていなかった。そこで本採択課題では、AQP0の各細胞外ループ領域(A-loop, C-loop, E-loop領域)をグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)に融合させた発現ベクターを作成し、GST pulldown法により結合部位を同定した。その結果、AQP0はC-loopを介して互いに結合することが明らかとなった。さらにAQP0の細胞接着能をL細胞を用いて検討した。その結果、AQP1およびベクターコントロールに比べ、AQP0発現L細胞で有意な細胞接着が認められた。さらにC-loopの中で細胞接着に関与するアミノ酸の同定を目指し、いくつかの変異を導入したAQP0を用いて検討した。その結果、C-loopのV109, V110が深く関与していることが示唆された。一方でこの領域に変異を入れても水透過能に影響を与えないことが明らかとなった本研究では、水晶体特異的な水チャネルであるアクアポリン0 (AQP0)の物質透過能および、細胞接着能について検討した。また(2)細胞接着能解析の結果、L-AQP0とベクターコントロールあるいは、L-AQP0とAQP1安定発現

L細胞の間で接着は認められなかったが、L-AQP0同士の組み合わせでのみ接着細胞が観察された。平成28年度に明らかとなった“AQP0と相互作用する新規タンパク質がAQP0チャネルに与える影響"をアフリカツメガエルの卵母細胞を用いた検討、および、L細胞を用いた検討により考察する。また、"AQP0を介した物質輸送が行われているか否か"をラジオアイソトープラベルされた低分子化合物あるいは、蛍光色素をもちいて検討する。医療薬学、生物学消耗品をより安価な業者から購入したこと、また平成28年度初頭において実験作業を優先させたため、学会参加を見送り、また論文執筆の時期を遅らせたことにより、当初予定より支出が少なかったことが挙げられる。消耗品代として、主として動物代(ラット代およびアフリカツメガエル代)とキット代を計上する。内訳は、GST pulldown法もしくは、免疫沈降法にラット水晶体抽出物を用いるための動物代あるいは、細胞接着性を検討するに用いる蛍光色素やラジオアイソトープ代である。さらに、研究成果を学術論文に報告するための論文校閲料、あるいは、研究成果を国内外の学会にて報告するとともに、情報収集を行うための旅費を計上する。
ヒトヘルペスウイルス8型の感染病理に関する研究

1.ヒトヘルペスウイルス8型のコードする癌蛋白の同定とカポジ肉腫発症機構の解明ヒトヘルペスウイルス8型がコードする蛋白のうちLatency-associated nuclear antigen(LANA)は潜伏感染時に発現し、染色体との結合性やp53,Rbなどの癌抑制蛋白と結合することが知られている。われわれはカポジ肉腫や原発性体腔液性リンパ腫の細胞株を用いて、この蛋白の感染細胞内における局在がp53の局在と一致することを明らかにした。これらの細胞ではp53も少なからず発現しており、LANAとp53の関連がin vivoにおいても証明された。また、HHV-8が潜伏感染を維持させる機構として、感染細胞内ではHHV-8の前初期蛋白であるORF50蛋白の発現が抑えられていること、初期蛋白であるK8蛋白が細胞の核内構造物であるND10に局在するものの、他のヘルペスウイルスと異なり、ND10に対して破壊などの作用を及ぼさず、増殖感染になりにくい機構があることを示唆するデータを得た。これらの知見はHHV-8の潜伏感染と腫瘍造性を考える上で重要な知見と考えられる。2.ヒトヘルペスウイルス8型の血清疫学前年度の研究でわれわれはヒトヘルペスウイルス8型に対する血清抗体検査系(ELISA)を開発し、日本人における血清抗体の陽性率を明らかにした。この系を用いて、我々は日本国内の各地域(沖縄、九州)、ガーナ、ルーマニア、中国新彊ウイグル地区などの血清を検索した。その結泉ガーナや新彊ウイグル地区では正常人においても約5割の感染率があることが判明した。これらのデータはこのウイルスの起源や各地域の保健衛生を考える上で有益なものと考えられる。1、ヒトヘルペスウイルス8(HHV-8)の血清診断系の確立HHV-8はエイズに合併したカポジ肉腫から発見された新しいウイルスである。感染した人には血清中にこのウイルスに対する抗体ができるが、我々はHHV-8の高感度な血清抗体検査を開発する目的で血清抗体が認識する蛋白の同定を試みた。HHV-8感染細胞株のcDNAライブラリーから免疫スクリーニングでカポジ肉腫患者血清と反応する14個の蛋白の遺伝子を増幅した。そこから蛋白を人工合成し、ウエスタンブロットで患者血清と反応させた結果、K8.1,ORF59,ORF65,ORF73の4つが抗原蛋白であることが明らかになった。我々はこの蛋白をELISAの抗原に用い、高感度な血清抗体検査の系を完成した。このELISAを用い日本人正常人1004名の血清を検索した結果、1.4%が陽性であることが明らかになった。また、カポジ肉腫患者では100%、他の疾患の患者では1.9%であり、HHV-8とカポジ肉腫の関連が血清疫学的にも明らかになった。2、カポジ肉腫、原発性体腔液性リンパ腫、多巣性キャッスルマン病におけるHHV-8関連蛋白の発現HHV-8はカポジ肉腫の他に原発性体腔液性リンパ腫primary effusion lymphoma(PEL)、多巣性キャッスルマン病multicentric Castleman's disease(MCD)から検出される。我々はHHV-8のコードする9つのウイルス蛋白に対するウサギポリクローナル抗体を開発し、これらの疾患の病理組織切片上でウイルス蛋白の発現を検索した。その結果、カポジ肉腫、PELではHHV-8の潜伏感染蛋白が主に発現しているのに対し、MCDでは増殖感染蛋白の発現が目立った。これらの結果からHHV-8の潜伏感染がカポジ肉腫、PELの形成に関わっている可能性が示唆された。
鎌倉幕府守護・地頭制度立史の研究

鎌倉幕府の権力構造の根幹である守護・地頭制度の成立過程について、本研究では、第一に、当該制度に関する幕府と朝廷の交渉内容、第二に、この交渉の前提となる源平の内乱期における武士の行動の特質、第三に、地頭設置が正当な行為として受容されるに至った背景、の三点を具体的な検討課題とした。まず、第二の課題については、内乱が全国的に展開するなかで、源頼朝勢力による源義仲余党や平家方の武士の所領の没収と給付が広範に行われていることに注目した。また、第三の課題に関して、中世社会においては、刑事犯人の財産は検断権の行使者がこれを没収しうるという慣習が存在し、それゆえ朝廷が謀叛人と認定しその追討を頼朝に命じた国家的反逆者の所領を頼朝勢力が没収することは正当な行為であったことを確認した。しかしながら、重層的な土地所有を特質とする荘園公領体制下においては、上記の頼朝勢力の行動は、荘園領主の権限(とくに壮官の任免権)を侵害するものであったから、謀叛人所領の没収・給付問題は、荘園領主層を主たる構成要素とする朝廷と平家追討戦を遂行する武士を統括する鎌倉幕府の間の政治的な争点の一つとなった。以上の理解を前提に、第一の課題に関して以下の成果を得た。当初幕府は朝廷に大幅に譲歩していたが、源義経の要求に屈して頼朝追討宣旨を発給した朝廷の態度に激怒した頼朝は、1185年末、義経追討を目的とした惣追捕使の設置とともに、それまで譲歩してきた謀叛人所領の全面的な没収と当該地への地頭設置を朝廷に認めさせた。しかし、それ以後も地頭の設置やその権限をめぐって各地で紛争が頻発したため、頼朝は一転して譲歩の姿勢をみせ、両者の間に和解が成立、さらに地頭の権限を謀叛人である前司の有していた権限に限定した1186年10月の太政官符により、地頭制度は荘園公領体制下において安定的な位置を占めるに至ったのである。鎌倉幕府の権力構造の根幹である守護・地頭制度について、「国地頭論」を基本的な枠組みとしてきた従来の研究を一旦精算して新たな守護・地頭制度成立史を構築するため、本研究では、第一に、当該制度に関する朝幕間の政治交渉の過程の再検討、第二に、上記の政治交渉の前提となる治承・寿永の内乱期における武士の行動の確認、第三に、地頭設置が正当な行為として受容されるに至った背景の解明、の三点を具体的な課題とした。このうち、本年度はとくに第二の課題を中心に研究を行った。その結果、まず、内乱が進展するなかで、戦闘地域および戦闘が終息した地域を中心に、武士による敵方所領の没収や源頼朝に代表される武士の棟梁による配下の武士に対する敵方所領の給付が広範に行われている事実を確認した。次にこうした敵方所領の没収や給付の意味について考察を加え、武士の立場からすれば、それは軍事的な占領行為として正当化しうるものであるが、他方、重層的な土地所有を特質とする荘園公領体制下においては、こうした武士の行動は、荘園領主の荘園支配権、とくに荘官補任権を侵害するものであることを明らかにし、このような相反する意味をもつゆえにこそ、敵方所領の没収・給付に関わる問題が、荘園領主層を主たる構成要素とする朝廷と平家追討戦を遂行する武士を統括する鎌倉幕府の政治交渉において主要な争点となったとする理解を得た。以上の理解を前提に、第一の課題についても研究を進めた。その結果、源頼朝によって現実に支配されている東国においては頼朝およびその配下の武士による平家方の所領没収と給付を朝廷が公認しているが、西国においては遅くとも1185年末までは幕府側が朝廷・荘園領主側に大幅に譲歩していることを確認した。

しかし、それ以後も地頭の設置やその権限をめぐって各地で紛争が頻発したため、頼朝は一転して譲歩の姿勢をみせ、両者の間に和解が成立、さらに地頭の権限を謀叛人である前司の有していた権限に限定した1186年10月の太政官符により、地頭制度は荘園公領体制下において安定的な位置を占めるに至ったのである。
質感における感覚間統合の発達

本年度では、以下の2つの実験を実施した。1乳児における素材情報の視・触覚統合神経基盤の発達感覚間連合の神経基盤の発達を調べるため、実験1では、定常状態視覚誘発電位(SSVEP)を用い、乳児被験者において視覚情報と触覚情報の一致が視覚処理を促進するかを検討した。実験では、金属で作られた棒で乳児の手の甲を擦る動きを7.5Hzで点滅させたフリッカ映像を視覚刺激として呈示した。フリッカ映像を乳児に観察させ、映像に同期して実際の接触がある(触覚刺激あり)条件と、まったく接触しない(触覚刺激なし)条件でSSVEP誘発量を比較した。4ヶ月児12人と8ヶ月児12人を対象に実験を実施した。その結果、8ヶ月児では触覚刺激なし条件と比べ、触覚刺激あり条件のSSVEP誘発量が高いことが判明した。一方で、4ヶ月児では条件間の差がなかった。これらの結果から、8ヶ月児において視・触覚情報の同期による視覚処理の促進がみられ、生後4-8ヶ月の間に発達することが示唆された。2乳児における視触覚統合による身体表象の寄与実験1で開発した課題を応用し、乳児を対象に視触覚統合による身体表象の寄与を検討した。実験2では、倒立呈示により身体表象が喚起されにくい条件で、実験1でみられた視覚処理の促進効果がなくなるかを調べ、視触覚統合による身体表象の寄与を検討した。仮説として、実験1の促進効果が身体表象を介するならば、倒立呈示により身体表象が介在しないため、触覚刺激あり・なしの条件差がなくなると予測された。12名の8ヶ月児を対象に実験した結果、触覚刺激あり条件と触覚刺激なし条件の差がみられなかった。この結果から、実験1で見られた視覚処理の促進には、身体表象の寄与があり、身体表象の寄与が生後8ヶ月で既に発達している可能性が示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、乳児期の質感における感覚間統合の発達プロセスを解明することを目的とする。初年度では、乳児における材質弁別実験で応用できる課題を開発し、パイロット実験を行った。物体への視触覚の経験が、乳児の素材弁別にどのように影響するかを検討するために、刺激提示の際に、同じ装置で視覚情報のみと触覚情報のみを提示するという特殊な実験装置が必要になる。Goldsmiths University of LondonのAndrew Bremner教授の指導下で、リアル物体の弁別実験で応用できる課題を開発し、触覚課題で刺激を目視できないように工夫した刺激提示装置を作成することに成功した。初年度に3人の8ヶ月児にパイロット実験を実施した。実験では、乳児に金属あるいは毛布で作られた物体を繰返し視覚あるいは触覚で呈示し馴化させた。テスト試行では馴化した物体と新しい素材の物体を継時に呈示し、新しい素材への選好率を算出した。テスト試行での新しい素材への選好率を馴化前後で比較し、乳児が素材のテクスチャを弁別できるならば、馴化後に新しい素材に対し新奇選好を示すことが予測される。パイロット実験では、金属あるいは毛布に馴化させた後、被験者3人とも新しい素材をより長く注視した。この結果から、素材を弁別する視覚能力は生後8ヶ月で既に発達したことが示唆され、開発した実験方法が有効であることが期待される。素材弁別実験のほかに、言語獲得前の11ヶ月児を対象に、近赤外分光法(NIRS)を用いたブーバ/キキ効果の脳内処理を探る実験を行った。音象徴に関わる脳活動を右半球に発見し、生後11ヶ月ごろから視聴覚情報が言語表象レベルまで統合し始めることが示された。また、昨年度に実施した乳児における鮮度知覚の実験結果を取りまとめ、現在査読付きの国際誌に投稿している。多感覚知覚発達の研究テクニックを習得するために、2016年8月24日より7ヶ月イギリスGoldsmiths University of LondonのAndrew Bremner教授の研究室に渡航した。Bremner研究室で蓄積してきたノウハウを生かし、新しい実験課題を開発し、特殊な刺激提示装置を作成することに成功したが、想定以上の時間が要したため、本年度の研究達成度が計画よりやや遅れている。今年度では、リアル物体を使用し、乳児における素材の視・触覚弁別の知覚発達実験を行った。実験では、乳児に金属あるいは毛布で作られた物体を繰返し視覚あるいは触覚呈示し、馴化させた。テスト試行では馴化した物体と新しい素材の物体を継時呈示し、新しい素材への選好率を算出した。乳児はより新しいものを選好することが知られている。テスト試行での新しい素材への選好率を馴化前後で比較し、乳児が素材のテクスチャを弁別できるのであれば、馴化後に新しい素材に対し新奇選好を示すことが予測される。4ヶ月児と8ヶ月児それぞれ12人に実験した結果、8ヶ月児は視覚・触覚ともに金属と毛布を弁別できるものの、4ヶ月児は触覚でのみ金属と毛布を弁別できることが分かった。この結果から、乳児の素材知覚では、触覚弁別の方が視覚弁別より早く発達することが示唆された。

素材弁別実験のほかに、感覚間連合の神経基盤の発達を調べるため、定常状態視覚誘発電位(Steady State Visual Evoked Potentials: SSVEP)と呼ばれる生理指標を用い、乳児において触覚情報が視覚処理に影響するかを検討する実験を考案した。パイロット実験では、棒で乳児の手の甲を擦る動きを点滅させた動画を視覚刺激として呈示した。棒を視覚刺激と同期させて被験者の手の甲を擦った触覚刺激あり条件と、触覚刺激なし条件のSSVEPを比較した。パイロット実験から、触覚刺激なし条件と比べ、触覚刺激あり条件のSSVEP誘発量がより高いことがわかった。この結果から、視・触覚統合神経基盤が生後7ヶ月で既に発達すると考えられ、開発した実験方法が有効であることが期待される。計画2年目の実験は終了し、予測通りの結果が得られ、そして脳波実験のパイロットが成功した点から、本研究は順調に進展していると考えられる。本年度では、以下の2つの実験を実施した。1乳児における素材情報の視・触覚統合神経基盤の発達感覚間連合の神経基盤の発達を調べるため、実験1では、定常状態視覚誘発電位(SSVEP)を用い、乳児被験者において視覚情報と触覚情報の一致が視覚処理を促進するかを検討した。実験では、金属で作られた棒で乳児の手の甲を擦る動きを7.5Hzで点滅させたフリッカ映像を視覚刺激として呈示した。フリッカ映像を乳児に観察させ、映像に同期して実際の接触がある(触覚刺激あり)条件と、まったく接触しない(触覚刺激なし)条件でSSVEP誘発量を比較した。4ヶ月児12人と8ヶ月児12人を対象に実験を実施した。その結果、8ヶ月児では触覚刺激なし条件と比べ、触覚刺激あり条件のSSVEP誘発量が高いことが判明した。一方で、4ヶ月児では条件間の差がなかった。これらの結果から、8ヶ月児において視・触覚情報の同期による視覚処理の促進がみられ、生後4-8ヶ月の間に発達することが示唆された。2乳児における視触覚統合による身体表象の寄与実験1で開発した課題を応用し、乳児を対象に視触覚統合による身体表象の寄与を検討した。実験2では、倒立呈示により身体表象が喚起されにくい条件で、実験1でみられた視覚処理の促進効果がなくなるかを調べ、視触覚統合による身体表象の寄与を検討した。仮説として、実験1の促進効果が身体表象を介するならば、倒立呈示により身体表象が介在しないため、触覚刺激あり・なしの条件差がなくなると予測された。12名の8ヶ月児を対象に実験した結果、触覚刺激あり条件と触覚刺激なし条件の差がみられなかった。この結果から、実験1で見られた視覚処理の促進には、身体表象の寄与があり、身体表象の寄与が生後8ヶ月で既に発達している可能性が示された。計画2年目では、実験の遂行に重点を置いて研究を行う予定である。パイロット実験では、刺激提示装置の有効性が示唆されたため、乳児被験者数を増やし,視覚と触覚による材質の弁別は同じ時期に発達するかを検討することと、材質の弁別課題を遂行するときの乳児の脳波を計測することで、視覚と触覚の脳内情報統合過程を検討する。得られた研究成果について、国内と国際学会で発表を行う予定である。計画3年目では、計画した脳波実験を遂行する予定である。パイロット実験では、実験課題の有効性が示唆されたため、乳児被験者数を増やし、視覚と触覚の脳内情報統合過程を検討する。
高発がん変異の遺伝機構

体細胞を中心に研究されてきた発がん機構の研究に対し,生殖細胞の変異が次世代での高発がんにつながることを見出し,この変異が個体レベルで発がん過程上,どのような役割りを演じているか研究した.1.他系統マウスでの確認:この発見の普遍性を確認するために, ICR以外のマウスで実験を行っている.LTおよびN5マウス雄にX線504radを急照射した後,正常雌と交配し, F_1を観察したところ,肺腫瘍,卵巣腫瘍ともにICRを用いた時と同じ誘発率で発生していることがわかった.また,肺腫瘍を高発する変異はICRと同様に,優性に遺伝している.このような遺伝性は,自然発生腫瘍では認められず新しい変異が誘発されたことが判明した.2.誘発された腫瘍の病理学的特徴: F_1に誘発された腫瘍46例中肝腫瘍等を除く41例(肺腫瘍24,白血病6,各関腫6,未分化癌3)は可移殖性であり,殆んどが悪性腫瘍であることがわかった.3,がん遺伝子の関与:化学発がん物質および放射線の体細胞的処理により誘発された腫瘍119例からRNAを抽出し調べたところ, 63例に既存のがん遺伝子の発現が認められた.しかし,そのうちDNAレベルでの増幅があったのは12例(いずれもmyc)であり,放射線誘発腫瘍には,全くDNA増幅は見出せなかった.一方,放射線誘発遺伝性腫瘍では, 9例中3例に, ras, myc, fos, sis等.複数のがん遺伝子の増幅がみとめられた.しかも, DNA増幅の見出せなかったもののうち4例をゴールデンハムスター細胞にトランスフェクションし新しいがん遺伝子を見出した.4.高発がん変異の遺伝:肺腫瘍および白血病高発系を利用し,高発がんに関与する遺伝子の同定を行っている.リンパ性白血病とリンパ球枯死に遺伝的相関のあることが判明した.体細胞を中心に研究されてきた発がん機構の研究に対し,生殖細胞の変異が次世代での高発がんにつながることを見出し,この変異が個体レベルで発がん過程上,どのような役割りを演じているか研究した.1.他系統マウスでの確認:この発見の普遍性を確認するために, ICR以外のマウスで実験を行っている.LTおよびN5マウス雄にX線504radを急照射した後,正常雌と交配し, F_1を観察したところ,肺腫瘍,卵巣腫瘍ともにICRを用いた時と同じ誘発率で発生していることがわかった.また,肺腫瘍を高発する変異はICRと同様に,優性に遺伝している.このような遺伝性は,自然発生腫瘍では認められず新しい変異が誘発されたことが判明した.2.誘発された腫瘍の病理学的特徴: F_1に誘発された腫瘍46例中肝腫瘍等を除く41例(肺腫瘍24,白血病6,各関腫6,未分化癌3)は可移殖性であり,殆んどが悪性腫瘍であることがわかった.3,がん遺伝子の関与:化学発がん物質および放射線の体細胞的処理により誘発された腫瘍119例からRNAを抽出し調べたところ, 63例に既存のがん遺伝子の発現が認められた.しかし,そのうちDNAレベルでの増幅があったのは12例(いずれもmyc)であり,放射線誘発腫瘍には,全くDNA増幅は見出せなかった.一方,放射線誘発遺伝性腫瘍では, 9例中3例に, ras, myc, fos, sis等.複数のがん遺伝子の増幅がみとめられた.しかも, DNA増幅の見出せなかったもののうち4例をゴールデンハムスター細胞にトランスフェクションし新しいがん遺伝子を見出した.4.高発がん変異の遺伝:肺腫瘍および白血病高発系を利用し,高発がんに関与する遺伝子の同定を行っている.リンパ性白血病とリンパ球枯死に遺伝的相関のあることが判明した.
スパース性を利用した大自由度非線形システムのデータ解析とモデリング

近年の計測技術の進歩により、様々な大自由度システムから多量のデータが得られているが、データの背後にあるシステムは、非自明な非線形ダイナミクスを有することが多く、力学系の観点を取り入れた解析手法が望まれる。大自由度非線形システムの本質を理解するには、システムの枝葉を無視し、少数自由度の本質的部分に絞った解析が有効だと考えられる。特に、解析対象のシステムが比較的低次元のアトラクタを有するならば、少数のスパースなモードが、システムの振る舞いにおいて支配的な役割を持つものと考えられる。本研究では、非線形力学系の縮約理論の観点より、計測データからスパースな支配的モードを抽出して大自由度非線形システムをモデリングする新しい手法を提案することを目的としている。昨年度に引き続き、今年度は、大自由度システムの情報を縮約してスパースな表現を得るために、Koopmanモード分解を用いた手法に着目した。特に、時系列データから観測量の時間発展を表すKoopman作用素を推定する手法として、流体分野を中心に発展しているDynamic Mode Decomposition(DMD)について、カーネル法を用いた拡張を試みた。これにより、従来手法によるDMDに比べ、Koopman作用素の固有値および固有関数の推定精度が向上することを確認した。さらに、カーネル法を適用するにあたり、カーネルの幅を表すパラメータを適切に決めることが重要となるが、そのアルゴリズムを提案した。また、関連する研究として、振動的な流体現象を数値計算する格子Boltzmann法に対する低次元の位相方程式の導出法の提案や、対称性を有する結合振動子ネットワークにおける集団同期解の安定性の解析などを行った。得られた結果は論文誌、国際会議、研究会等にて公表した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、近年の計測技術の進歩により得られるようになっている大自由度で非線形性を有する複雑なシステムからの多量のデータに対する力学系の観点を取り入れた解析手法を発展させることである。特に、非線形力学系の縮約理論の観点から、計測データからスパースな支配的モードを抽出して大自由度非線形システムをモデリングする新しい方法論を確立することを目指す。平成26年度は本研究計画の初年度であり、スパース性を利用した大自由度非線形システムのデータ解析とモデリングに関して以下の各テーマに関する研究を実施した。(i)反応拡散系や熱対流系等の無限次元の力学系における安定なリミットサイクル解に対する位相縮約理論の発展。従来の低次元力学系における理論を拡張して、反応拡散系におけるスパイラル波やターゲット波等の時間周期的な空間パターンに対して適用可能な理論を発展させた。その種の時空パターンは化学や生命科学において様々な実例が知られており、その機能的意義や制御法等に感心が持たれている。この理論を用いて、ふたつの結合した時空パターン間に生じる同期現象等を解析した。得られた結果の一部は、国内外の学会および国際学術論文誌にて発表した。(ii)本計画では力学系から位相的な自由度を見出すためにKoopmanモードに着目するが、時系列データからKoopmanモードを効率的に抽出する手法として、統計科学におけるカーネル法に基づく手法について理論的に考察した。その結果、従来の手法に比べて効率的にKoopmanモードを求められる可能性が示唆されており、今後この手法の有効性を数値シミュレーション等により確認してゆく予定である。(iii)その他、非線形力学系の縮約理論に関係する研究を実施した。無限次元力学系に関する位相縮約理論は順調に進んでおり、その成果の一部は研究会や論文等で既に発表している。Koopman解析については理論的な枠組みを発展させてきており、その有効性について今後数値計算等により確認してゆく予定である。

平成26年度に引き続き、スパース性を利用した大自由度非線形システムのデータ解析とモデリングに関する研究を進め、ダイナミクスの制御等への応用についても考察し、成果を公表する。27年度が最終年度であるため、記入しない。