hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザー共鳴イオン化法による超低速ミュオンの開発とその応用

超低速ミュオン生成の骨子は第1に、真空中での熱エネルギーミュオニウム(記号Mu;(μ^+e^-))生成から始まり、第2にこの真空中に漂いでてきたMuを真空紫外レーザー光(ライマンα光)によって効率良くイオン化し、電子を剥ぎ取り、第3に生成した超低速ミュオンを効率よく引き出すというものである。本科研費の研究計画は、超低速ミュオン生成に向けて、既存の静電四重極レンズ、静電ミラー、質量分離用磁石等のパーツを利用し、バックグランドの小さい測定を可能とするTOF測定の為の装置を組み上げる事に始まった。続いて、生成したライマンα光をシリンドリカルレンズ等で、引き出し電極周辺でのレーザー光のサイズの最適化を行う技術開発。そのためにライマンα光の絶対強度と効率的なアラインメントを可能にするNOセルを製作・開発を計画した。最終的には、標的の表面条件や、温度条件の最適化を計り、低速ミュオンの収率を上げ、強度を強化したライマンα光を用いての超低速ミュオン生成実験を行うことを目標としていた。波長121nm近辺の真空紫外光(VUV光)を直接発振するレーザーは、今現在世の中に存在しない。そこで、Marangos等によって提案されたクリプトン(Kr)の四波共鳴差周波混合法を導入した。この手法では、Krの4p^55p[1/2]_0準位に対応する2光子共鳴波長212.55nm(ω_r)と、その共鳴準位と実際に必要なライマンα光の差に相当する差周波(ω_t)を、Krガス中で時間的にも空間的にも重ね合わせることによってライマンα光(ωvuv=2ω_r-ω_t)が生成される。Muの共鳴イオン化し、超低速ミュオンを得るためには、差周波の波長を820.3nm近傍で掃印し(ライマンα光122.09nmに相当)、且つMass/Qの操引を1/9周辺で行えば理論的は良いはずである。2001年8月に最初のテスト実験を行い、加速器で得られる高エネルギーの表面ミュオンビームを減速して超低速ミュオンの発生に成功した。正のミュオンは、寿命が2.2μsで、100%スピンが偏極しており、陽子の1/9の質量を持っている。これらの特徴を生かして、陽電子のように物性を調べるプローブとして幅広く磁性研究などに用いられている。また、H,D,Tの軽い同位体としてそれ自身の拡散や、反応性自体がおもしろい研究の対象となり得るという特徴をも兼ね備えている。加えて、μsオーダーの特異なタイムスケールで時間情報を得るというユニークな側面をも有している。従って、最近注目を浴びている表面・界面の研究、精密な原子物理の研究、触媒等水素のダイナミクスを調べる研究にも大いに貢献でき得るポテンシャルを持っていると言える。しかしながら、その為には、もっと低速で、物質表面に止まるミュオンが不可欠で、その要望は日に日に声高くなりつつある。

本研究の目的は、超低速正ミュオンビームの強度を物性実験に供する事ができる程度に上げ、超低速ミュオンの特徴を生かして、物質表面界面の磁性原子スピンのダイナミクスを調べる新しい物性研究、金属表面での触媒反応における水素状原子の役割を解明する表面・界面科学研究等への新しい展開を図る事である。現在、既存の静電四重極レンズ、静電ミラー、質量分離用磁石等のパーツを利用し、バックグランドの小さい測定を可能とするTOF測定の為の装置を組み上げて、従来の取り出し効率を2桁程度上回る3%程度を得るに至っている。こちらでの最終チェックを終わり次第、英国ラザフォード研究所に持参する。既に、OPO、TiSレーザーシステムは、英国のラザフォード研究所にある大強度ミュオン施設に搬入・据え付けが終了し、ライマンα光の生成の準備が整っている。本年6月21日からのビームタイムに向けて着々と準備が進んでいる。正のミュオンは、寿命が2.2μsで、100%スピンが偏極しており、陽子の1/9の質量を持っている。これらの特徴を生かして、陽電子のように物性を調べるプローブとして幅広く磁性研究などに用いられている。また、H,D,Tの軽い同位体としてそれ自身の拡散や、反応性自体がおもしろい研究の対象となり得るという特徴をも兼ね備えている。加えて、マイクロ秒オーダーの特異なタイムスケールで時間情報を得るというユニークな側面をも有している。従って、最近注目を浴びている表面・界面の研究、精密な原子物理の研究、触媒等水素のダイナミクスを調べる研究にも大いに貢献でき得るポテンシャシャルを持っていると言える。しかしながら、その為には、もっと低速で、物質表面に止まるミュオンが不可欠で、その要望は日に日に声高くなりつつある。既に、英国ラザフォード研究所に搬入し、実験ポートへの設置が完了した。電気並びに冷却水、電源の準備もほぼ整ったので、いよいよタングステン標的の加熱試験を始めるところである。またOPO、TiSレーザーシステムは、英国のラザフォード研究所にある大強度ミュオン施設に搬入・据え付けが終了し、ライマンα光の生成の準備が整っている。本年5月1日からのビームタイムに向けて着々と準備が進んでいる。超低速ミュオン生成の骨子は第1に、真空中での熱エネルギーミュオニウム(記号Mu;(μ^+e^-))生成から始まり、第2にこの真空中に漂いでてきたMuを真空紫外レーザー光(ライマンα光)によって効率良くイオン化し、電子を剥ぎ取り、第3に生成した超低速ミュオンを効率よく引き出すというものである。本科研費の研究計画は、超低速ミュオン生成に向けて、既存の静電四重極レンズ、静電ミラー、質量分離用磁石等のパーツを利用し、バックグランドの小さい測定を可能とするTOF測定の為の装置を組み上げる事に始まった。続いて、生成したライマンα光をシリンドリカルレンズ等で、引き出し電極周辺でのレーザー光のサイズの最適化を行う技術開発。そのためにライマンα光の絶対強度と効率的なアラインメントを可能にするNOセルを製作・開発を計画した。最終的には標的の表面条件や、温度条件の最適化を計り、低速ミュオンの収率を上げ、強度を強化したライマンα光を用いての超低速ミュオン生成実験を行うことを目標としていた。波長121mm近辺の真空紫外光(VUV光)を直接発振するレーザーは、今現在世の中に存在しない。
妊娠における表皮幹細胞の運命制御と生殖における役割の解析

表皮幹細胞の増殖・分化制御は、生体の恒常性維持に重要である。皮膚は、ライフステージごとの体型変化に伴い表面積を変化させるが、それを担う表皮幹細胞の制御機構や生理機能は不明である。申請者は、胎児の成長に伴って拡張する妊娠マウスの腹部皮膚において、表皮幹細胞から高い増殖能を持つ細胞群が産生されることを見出した。本研究では、妊娠に適応するための表皮幹細胞の増殖・分化制御機構を明らかにする。また、妊娠に伴う「真皮」の再編機構を解析し、表皮と真皮の相関を解明する。
細胞外環境に応答した段階的スクラップ＆ビルドによる樹状突起形成機構の解明

脳内における情報処理は、特定の脳領域に配置された神経細胞が作り出す1方向性の情報の流れが基本単位となる。神経細胞が1方向性の情報伝達を行うためには、発生期に誕生した神経細胞が、未成熟な神経突起を情報の入力を司る複数の樹状突起と出力を担う1本の軸索へと分化させる必要がある。個体脳における樹状突起の形成は、段階的なスクラップ&ビルドを介した複雑な過程を経るため、軸索の決定やガイダンスと比較して、その分子機構は不明な点が多い。本研究では、発生期の大脳皮質をモデルとして、神経細胞の移動に伴って起きる樹状突起の段階的なスクラップ&ビルドの各段階を制御する分子を同定し、それらの関係を理解することを目指す。前年度まで研究において、段階的スクラップ&ビルドの初期段階である、未成熟突起の形成には細胞接着分子N-カドヘリンが重要であること、その後に起きる未成熟突起の退縮には、Caveolin-1がN-カドヘリンを細胞内に取り込むことにより、その機能を抑制することが必要であることが明らかとなった。H30年度の研究により、Caveolin-1は別の細胞接着分子L1のエンドサイトーシスに関与していることが分かった。N-カドヘリンと同様に、L1も未成熟突起の形成を促進しており、Caveolin-1はこれらの接着分子を細胞膜から取り込むことにより、未成熟突起の未成熟突起の退縮(創造的崩壊)を制御していることが示された(iScience 2018)。しかし、レスキュー実験の結果から、未成熟突起のスクラップ&ビルドについて、L1よりもN-カドヘリンが中心的な役割を果たすことも分かった。また、今年度の研究において、未成熟突起の形成に必要なp27の細胞内動態に関する新たな知見も得ることができた(Front Cell Dev Biol 2019)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度(H29年度)では、段階的スクラップ&ビルドの初期段階である、未成熟突起の形成と退縮に着目をして研究を行った。これまでに我々は、細胞接着分子N-カドヘリンの機能抑制により、未成熟突起の形成が阻害されることを報告していることから(Neuron 2010)、N-カドヘリンの活性を抑制的に制御する分子を中心に探索を行った。その結果、クラスリン非依存性エンドサイトーシス経路関連分子が未成熟突起の退縮を起こす神経細胞に強く発現していることが分かった。また、クラスリン非依存性エンドサイトーシス経路によりN-カドヘリンの細胞表面量が減少すること、個体脳においてクラスリン非依存性エンドサイトーシス経路を抑制すると、未成熟突起の退縮(創造的崩壊)が阻害されることが明らかとなった。神経成熟におけるスクラップ&ビルドのメカニズムの解析を行い、初年度においてクラスリン非依存性エンドサイトーシスの重要性を明らかにできたことから、本研究課題は概ね順調に進んでいると考える。

クラスリン非依存性エンドサイトーシスの制御機構などを明らかにし、H30年度に論文としてまとめることを目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
縫合不全”O”を実現する高難度肝胆膵内視鏡外科手術シミュレータ開発

内視鏡外科手術シミュレータを用いたトレーニングに関する研究は世界的に行われているが、専ら若手外科医や医学生に対する内視鏡外科手術の基本操作のトレーニングを目的とした研究が多く、一方で消化器外科領域における高難度疾患に対するトレーニングモデルの作成の試みはほとんど行われていない。実際の手術と遜色なく忠実に再現された肝胆膵外科領域の縫合・吻合に特化した疾患特異的シミュレータを開発し、簡便にかつ安価に繰り返し修練出来る環境を広く外科医に提供し、縫合不全"0"を目指した内視鏡外科手術の技術向上および手術成績の向上に寄与することを本研究の目的とする。
マルチメディア通信におけるマルチキャストIP光ネットワークに関する研究

近年,1ユーザから複数のユーザに対し同一の情報を転送するトラヒック,すなわちマルチキャストトラヒックを扱う重要性が高まっている.一方で,インターネットトラヒックの急増に伴い,既存のATMネットワーク,あるいは次世代の光ネットワークである光バースト交換網において,IPトラヒックに柔軟に対応する必要性がある.そこで第一に,LANに有効なWDMシングルホップネットワークにおいてマルチキャストトラヒックを考慮し,同時にスケジューリングを行う複数のデータパケットに対し,重複する目的アドレスを多く持つデータパケットの送信を遅らせることにより,送信までに要する待ち時間が短いデータパケットの数を大きくできるスケジューリングアルゴリズムを提案し,計算機シミュレーションにより,平均パケット遅延特性およびスループット特性を改善できることを示した.第二に,ATMのVOQ(Virtual Output Queuing)スイッチにおいて,可変長IPパケットを考慮し,IPパケットを構成するセルが到着しているバッファをアクティブバッファとし,アクティブバッファを優先するスケジューリング方式を提案する.計算機シミュレーションにより,提案方式がパケット棄却率特性を大幅に改善できることを示す.第三に,光バースト交換網において,バーストを送信することによって生成されるデータチャネルの未使用容量(Void)を最小にするスケジューリングアルゴリズムを提案する.提案するスケジューリングアルゴリズムは,ある時刻にコアルータに到着したバーストがデータチャネルの未使用容量(Void)を利用して送信可能な場合それらのデータチャネルの中でバーストを送信することによって新たに生成されるVoidが最も小さくなるチャネルを選択する.計算機シミュレーションによる特性評価の結果,提案スケジューリングアルゴリズムは,従来方式と比較してバースト棄却率特性を改善できることが示された.本研究により,近年需要が高まっているマルチキャスト通信,およびATMや光バースト交換網において急増するIPトラヒックを柔軟に扱うことが可能となると考えられる.近年,1ユーザから複数のユーザに対し同一の情報を転送するトラヒック,すなわちマルチキャストトラヒックを扱う重要性が高まっている.一方で,インターネットトラヒックの急増に伴い,既存のATMネットワーク,あるいは次世代の光ネットワークである光バースト交換網において,IPトラヒックに柔軟に対応する必要性がある.そこで第一に,LANに有効なWDMシングルホップネットワークにおいてマルチキャストトラヒックを考慮し,同時にスケジューリングを行う複数のデータパケットに対し,重複する目的アドレスを多く持つデータパケットの送信を遅らせることにより,送信までに要する待ち時間が短いデータパケットの数を大きくできるスケジューリングアルゴリズムを提案し,計算機シミュレーションにより,平均パケット遅延特性およびスループット特性を改善できることを示した.第二に,ATMのVOQ(Virtual Output Queuing)スイッチにおいて,可変長IPパケットを考慮し,IPパケットを構成するセルが到着しているバッファをアクティブバッファとし,アクティブバッファを優先するスケジューリング方式を提案する.計算機シミュレーションにより,提案方式がパケット棄却率特性を大幅に改善できることを示す.第三に,光バースト交換網において,バーストを送信することによって生成されるデータチャネルの未使用容量(Void)を最小にするスケジューリングアルゴリズムを提案する.提案するスケジューリングアルゴリズムは,ある時刻にコアルータに到着したバーストがデータチャネルの未使用容量(Void)を利用して送信可能な場合それらのデータチャネルの中でバーストを送信することによって新たに生成されるVoidが最も小さくなるチャネルを選択する.計算機シミュレーションによる特性評価の結果,提案スケジューリングアルゴリズムは,従来方式と比較してバースト棄却率特性を改善できることが示された.本研究により,近年需要が高まっているマルチキャスト通信,およびATMや光バースト交換網において急増するIPトラヒックを柔軟に扱うことが可能となると考えられる.B-ISDN環境下においては,ユニキャストとマルチキャストが混在したトラヒックに対応可能なマルチキャストATMスイッチの構築が求められている.これまで,小モジュール化したノックアウト集線網を拡張バンヤン網により多段接続したスイッチモデルが提案されているが,解析的な手法による特性評価が行われていない.一方,通信品質の異なるトラヒックを同一のネットワーク上で扱う要求が高まっているが,従来のスイッチモデルでは異なる優先権を持ったトラヒックに対するスイッチングが考慮されていない.そこで,第1に,大規模化が可能なノックアウト拡張バンヤンマルチキャストATMスイッチの特性解析を行い,その結果がシミュレーション結果と一致することから,特性解析の妥当性を示した.第2に,GFRサービスをサポートするIP over ATMネットワークにおいて,まず単一FIFOバッファに到着した複数のセルをランダムな順序で入力させるときの,単一FIFOバッファのしきい値を変化させた場合における,各コネクションのパケットレベルでみたスループット特性や棄却率特性について評価を行った.さらに,優先度を付加したスケジューリング法を提案し,計算機シミュレーションによりその有効性を示した.第3に,送受信機のチューニング時間を考慮したWDMネットワークにおいて,送受信機のチューニング時間による遅延特性の劣化を改善するために,連続するタイムスロットにおいてデータパケットの送信あるいは受信を行うノードに対して,同波長を割り当てる波長割当てアルゴリズムを提案した.計算機シミュレーションにより,提案方式はシステム遅延特性を大幅に改善できることを示した.本研究により,優先メディアを含むマルチキャスト通信に適したATMスイッチの構成がより明らかになり,より高効率で信頼性の高いネットワークを構築できると考えられる.近年,1ユーザから複数のユーザに対し同一の情報を転送するトラヒック,すなわちマルチキャストトラヒックを扱う重要性が高まっている.一方で,インターネットトラヒックの急増に伴い,既存のATMネットワーク,あるいは次世代の光ネットワークである光バースト交換網において,IPトラヒックに柔軟に対応する必要性がある.本研究では,第一に,LANに有効なWDMシングルホップネットワークにおいてマルチキャストトラヒックを考慮し,同時にスケジューリングを行う複数のデータパケットに対し,重複する目的アドレスを多く持つデータパケットの送信を遅らせることにより,送信までに要する待ち時間が短いデータパケットの数を大きくできるスケジューリングアルゴリズムを提案し,計算機シミュレーションにより,平均パケット遅延特性およびスループット特性を改善できることを示した.

第二に,ATMのVOQ(Virtual Output Queuing)スイッチにおいて,可変長IPパケットを考慮し,IPパケットを構成するセルが到着しているバッファをアクティプバッファとし,アクティブバッファを優先するスケジューリング方式を提案し,計算機シミュレーションにより,提案方式がパケット棄却率特性を大幅に改善できることを示した.第三に,光バースト交換網において,バーストを送信することによって生成されるデータチャネルの未使用容量(Void)を最小にするスケジューリングアルゴリズムを提案した.提案するスケジューリングアルゴリズムは,ある時刻にコアルータに到着したバーストがデータチャネルの未使用容量(Void)を利用して送信可能な場合,それらのデータチャネルの中でバーストを送信することによって新たに生成されるVoidが最も小さくなるチャネルを選択する.計算機シミュレーションによる特性評価の結果,提案スケジューリングアルゴリズムは,従来方式と比較してバースト棄却率特性を改善できることが示された.本研究により,近年需要が高まっているマルチキャスト通信,およびATMや光バースト交換網において急増するIPトラヒックをより柔軟に扱うことが可能となると考えられる.
Toll-like receptorとオートファジーを介した微生物排除機構の解析

今回の研究により、オートファジーと自然免疫誘導能の関係について検討した。オートファジーのプロセスに重要なレギュレーターであるAtg5-Atg12複合物もウイルスに対する免疫反応に有用な役割を果たしていることが判明してきた。オートファジーでの重要な蛋白であるAtg5をノックアウトさせたマウス胎仔線維芽細胞(MEF)に大量の、vesicular stomatitis virus(VSV)を感染させたが、感染させた細胞の中ではウイルスが増殖されなかった。それは主にウイルス由来二本鎖RNAウイルスがAtg5がノックアウトされたMEF細胞の中でインターフェロンの過剰産生されウイルスの増殖が抑えられたためである。また、この現象は、Atg7ノックアウトされたMEF細胞でも認められた。従って、今回の研究により、オートファジーが起こることにより、ウイルスが細胞内で増殖しやすくなっていることを示している。一方、Ate5又はAtg12遺伝子をMEF細胞に導入させ、これらの蛋白を細胞内に過剰発現させると、Atg5-Atg12複合体形成が活発となり結果として、バクテリアを殺す過程におけるその重要な役割に対して、オートファジー装置の部分は、抗ウイルス自然免疫すなわちI型インターフェロン産生を抑制し、それにより宿主細胞におけるウイルス複製に寄与することが判明した。更に我々が、分子間相互作用を詳細に検討した結果、Atg5-Atg12複合体形成は、レチノイン誘導遺伝子I(RIG-1)のCARD部位、及びインターフェロン-βプロモーター活性化因子(IPS-1)とが結合し、結果として、I型インターフェロンの産生が抑制されていることが判明した。今後、この一見感染防御と相反すると思われる現象が、生体内でどのように働いているかを更に詳細に検討していく。
タンパク質合成系の再構成に向けたコムギ胚芽翻訳因子の分画

将来,人工細胞の構築など,合成生物学的な研究を進めるために,再構成された無細胞タンパク質合成系は,中心的な役割を果たすと期待される.タンパク質合成系はバクテリアと真核細胞とでは著しく異なるので,真核細胞型の再構成タンパク質合成系の実現が望まれる.コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系の成分は極めて頑丈であり再構成に適していると考えられるが,その元になる抽出液は非常に高価であり,このことが再構成系の実現を妨げている.前年度までに,安価に入手できるコムギ胚芽から翻訳伸長因子等を精製し,それらと高価な胚芽抽出液からのリボソームとを用いてポリフェニルアラニン合成が可能であることを示した.今年度は,安価な胚芽からのリボソームと高価なリボソームとを比較した.安価な胚芽からのリボソームは,胚乳由来因子によって化学的に損傷を受けている可能性が考えられたが,高価なリボソームよりもわずかに活性が低いだけで,損傷は受けておらず,また,タンパク質合成の正確さにおいても高価なものと同程度であることが明らかになった.これにより,再構成に向けての最大の障害が回避できることがわかった.研究を進めるうちに,コムギリボソームは,他の生物由来のリボソームと比べて,サブユニットに解離しにくいことが判明した.そこで,リボソームをサブユニットに解離させる因子eIF6を大腸菌で発現させ,可溶性の試料として大量に得ることに成功した.これにより,他の翻訳因子の活性を測定するための基礎が確立した.将来,人工細胞を構築するなど,合成生物学的な研究を進めるために,再構成された無細胞タンパク質合成系は,中心的な役割を果たすものと期待される.タンパク質合成系はバクテリアと真核細胞とでは著しく異なっているので,真核細胞型の再構成タンパク質合成系の実現が望まれている.コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系が,それを適切に維持すれば2週間以上反応を触媒し続けることからわかるように,その成分は極めて頑丈である.そこで,コムギ由来のタンパク質合成系を再構成するための第一歩として,安価に入手できるコムギ胚芽からタンパク質合成に関わる因子を精製した.まず,伸長因子のうち, eEF1AおよびeEF2を,従来法および,本研究で改良した方法によって精製した.一方,従来法を少々改変した方法で,通常の無細胞タンパク質合成系に用いられる胚芽抽出液からリボソームを調製した.これらと,ポリウリジル酸,アミノアシル化した酵母のフェニルアラニンtRNAを混ぜて,ポリフェニルアラニンの合成が効率よく起こることを確認した.一方,昆虫由来の翻訳開始因子を必要とせずに翻訳反応を起こすと報告されているmRNA配列からの翻訳開始が,開始因子なしでは極めて低い効率でしか起きないことが確認された.以上より,さらに,翻訳開始因子を調製して再構成系を目指すための土台ができた.将来,人工細胞の構築など,合成生物学的な研究を進めるために,再構成された無細胞タンパク質合成系は,中心的な役割を果たすと期待される.タンパク質合成系はバクテリアと真核細胞とでは著しく異なるので,真核細胞型の再構成タンパク質合成系の実現が望まれる.コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系の成分は極めて頑丈であり再構成に適していると考えられるが,その元になる抽出液は非常に高価であり,このことが再構成系の実現を妨げている.前年度までに,安価に入手できるコムギ胚芽から翻訳伸長因子等を精製し,それらと高価な胚芽抽出液からのリボソームとを用いてポリフェニルアラニン合成が可能であることを示した.今年度は,安価な胚芽からのリボソームと高価なリボソームとを比較した.安価な胚芽からのリボソームは,胚乳由来因子によって化学的に損傷を受けている可能性が考えられたが,高価なリボソームよりもわずかに活性が低いだけで,損傷は受けておらず,また,タンパク質合成の正確さにおいても高価なものと同程度であることが明らかになった.これにより,再構成に向けての最大の障害が回避できることがわかった.研究を進めるうちに,コムギリボソームは,他の生物由来のリボソームと比べて,サブユニットに解離しにくいことが判明した.そこで,リボソームをサブユニットに解離させる因子eIF6を大腸菌で発現させ,可溶性の試料として大量に得ることに成功した.これにより,他の翻訳因子の活性を測定するための基礎が確立した.
急性期病院における腰痛対策看護管理実践支援ツールの開発

本研究は、申請者が開発した「急性期病院における腰痛対策看護管理実践モデル」を基に、1実践項目の促進/阻害要因の抽出、2支援ツール試案の作成、3現場での適用と改訂作業の手順を経て、看護管理実践現場での適用を可能にするための支援ツールを作成するものである。
新規催炎症分子DAPK3による炎症性腸疾患制御機構の解明

本研究では、Death associated protein kinase (DAPK)3が消化管の炎症性反応誘導を介して炎症性腸疾患の進展やさまざまながんの進展に関わると仮説を立て、その制御メカニズムを検討した。DAPK3は腸間膜動脈血管平滑筋細胞においてPDGF-BBによる増殖および遊走をp38/HSP27シグナルの活性化を介して促進することを明らかにした。また、DAPK3はERK/c-Mycシグナルを介して非小細胞肺がんの進展を制御することや、乳がん細胞株MCF-7においてオートファジー促進因子Beclin 1のセリン90のリン酸化を制御することを明らかにした。Death associated protein (DAPK)ファミリー蛋白質はアポトーシスやオートファジーを制御することが知られている。申請者はこれまで、血管系においてDeath-associated protein kinase (DAPK)ファミリー蛋白質のDAPK3がTNF-αによる炎症性障害を介して高血圧症進展に関わることを明らかにした。DAPK3は消化管の炎症性反応誘導を介して炎症性腸疾患の進展に関わる可能性が十分に考えられるが、これまで全く検討されていない。また、様々ながんにおけるDAPK3の役割についてもほとんど明らかになっていない。そこで本研究ではDAPK3が炎症性腸疾患を制御するメカニズムとがん進展における役割を明らかにすることを目的とする。本年度は炎症性腸疾患および大腸がんの初期病変として重要な腸上皮細胞の炎症性反応におけるDAPK3の役割を調べた。がん遺伝子H-RasV12を安定的に発現するマウス腸上皮細胞(aMOC1)を作成し、DAPK familyの蛋白質発現およびリン酸化(活性化)解析を行なった。H-RasV12発現細胞においてDAPK3のリン酸化および各種細胞内シグナル(Akt, ERK, p38など)が有意に亢進した。しかし、DAPKs阻害薬によってこれらの亢進は抑制されなかった。また、炎症性反応時に重要なタイトジャンクション崩壊に及ぼすDAPK3の影響についてTER法を用いて検討した。しかし、DAPK3は炎症時のタイトジャンクション崩壊にはほとんど影響を及ぼさなかった。大腸以外のがんにおけるDAPK3の役割を検討したところ、肺がん細胞株A549においてDAPK3がRas活性の制御を介して、細胞の増殖および遊走・浸潤を促進し、肺がんの進展に重要な役割を果たすことが明らかになった(2015年、日本薬理学会年会において口頭発表)。申請者はこれまで、血管系においてDAPKファミリー蛋白質のDAPK3がTNF-aによる炎症性障害を介して高血圧症進展に関わることを明らかにした。そこで本研究ではDAPK3が消化管の炎症性反応誘導を介して炎症性腸疾患の進展やさまざまながんの進展に関わると仮説を立て、その制御メカニズムを検討することを目的とした。昨年度は炎症性腸疾患および大腸がんの初期病変として重要な腸上皮細胞の炎症性反応におけるDAPK3の役割を調べたが、DAPK3はがん遺伝子の発現による炎症性反応や炎症時のタイトジャンクション崩壊には影響を及ぼさなかった。しかし、さまざまながん細胞株を用いてDAPK3の役割を検討したところ、肺がん細胞株A549においてDAPK3がERK/c-Mycシグナルの制御を介して細胞の増殖、遊走、浸潤および腫瘍形成能を促進することが明らかになった。本年度は正常組織およびがん細胞におけるDAPK3のオートファジー制御メカニズムに着目して検討を行った。その結果、DAPK3がBeclin-1 Ser90のリン酸化を促進することでさまざまな細胞のオートファジーを誘導することを明らかにした(Fujiwara et al., J Biol Chem. 2016)。私は、DAPK3の炎症性腸疾患における役割とさまざまながんにおける機能を明らかにすることを目的として研究を行なった結果、DAPK3が肺がんを制御するメカニズムを詳細に検討することが出来たと考えている。学会においてもその研究成果を発表し、高い評価を受けた。従って期待以上の研究の進展があったと評価している。農学今後は今年度の研究結果を発展させるために、三次元がんモデルであるオルガノイド培養法を用いて新規肺がんモデルの作成をスタンフォード大学に留学して行う予定である。そのシステムを用いてDAPK3を含めた様々ながん関連遺伝子の機能、薬剤感受性や放射線抵抗性の新たな分子メカニズムを明らかにする。
レックリングハウゼン病に対するナノバブルを用いた遺伝子導入による治療法の開発

MPNST由来の細胞に対するIFN-α, IFN-γ遺伝子を導入したところ、著明な細胞数の減少が得られたMPNST由来の細胞に対するIFN-α, IFN-γ遺伝子を導入したところ、著明な細胞数の減少が得られた平成22年度の計画であった「NF1遺伝子を長期発現治療用プラスミドDNAに組み込む研究」に一年間かけて挑戦したが予定どおりに運ばなかった。これは、NF1遺伝子が非常に大きな遺伝子で予想以上に扱うのが困難であったためによる。平成22年度はほぼその作業に費やされたが、発現を確認することはできなかった。そのため、研究方針を再考するため日本レックリングハウゼン氏病学会に参加。その後も他機関からの情報を集めた。結果、導入する遺伝子をインターフェロンβ(IFNβ)とインターフェロンγ(IFNγ)の遺伝子に変更し、再挑戦する方針に変更した。IFNβとIFNγは悪性神経鞘腫(MPSNT)の治療に効果が期待できるものである。MPNSTはレックリングハウゼン氏病に伴う通常の神経線維腫から発生する悪性腫瘍である。そのMPSNTに対するIFNβとIFNγの遺伝導入による効果を検証することから、レックリングハウゼン氏病にともなう神経線維腫の遺伝導入治療につなげる方針とした。そこでまず、我々のもつ長期発現治療用プラスミドDNAであるレンチウイルス骨格のプラスミドDNAにIFNβとIFNγの遺伝子をそれぞれ組入れて、長期発現治療用プラスミドDNA(pIFNβ)、長期発現治療用プラスミドDNA(pIFNγ)を作製できるか試作を行ったところ、作成可能であることが分かった。今後、このpIFNβとpIFNγの妥当性を検証するとともに、疾患モデルであるMPSNTをもつマウスの作製を行う予定である。MPNSTは肉腫の510%を占め、そのうちの約半数がvon Recklinghausen's diseaseに合併しているとされている。その多くは体表面近傍に発症し、現在の唯一の治療法である広範切除では整容的な問題を生じることがある。われわれが開発したnano/microbubbleと超音波による遺伝子導入の手法は、ウィルスベクターを使うことなく、体表面に近い局所に限定した範囲して、高効率で遺伝子を導入することが可能であり、整容的な問題を生じない新しい治療法となる可能性がある。まず、von Recklinghausen's diseaseに対する有効性を示唆されているIFNα、IFNγのMPNSTへの有効性を検証するためvitro実験を行った。MPNST由来の2種類の細胞株を24well plateに培養し、翌日IFNα、IFNγ遺伝子をそれぞれ導入した。遺伝子導入後1・3・5日における細胞数を定量したところ、非導入群に対して有意な細胞数減少を認めた。今後は培養細胞をマウスに接種して作製した腫瘍に対する遺伝子導入効果の検証を行う方針である。
後天性FGF23関連低リン血症性骨軟化症の病因鑑別法の開発

FGF23は成熟骨細胞が産生する内分泌因子であり、腎尿細管でのリン再吸収とビタミンDの活性化を抑制することで血中リン濃度を低下させる作用をもつ、生理的な血中リン濃度の調節因子である。FGF23の産生が不適切に増加すると慢性低リン血症を惹起することで、骨の石灰化が抑制され骨軟化症を発症し、偽骨折や骨折といったQOLを著しく低下させる病態に繋がる。後天的にFGF23の産生が不適切に増加する疾患としてはFGF23産生腫瘍による腫瘍性骨軟化症がよく知られており、1-10万人に1名の発症頻度と考えられている。FGF23産生腫瘍は骨腫瘍や軟部組織腫瘍であることが多く、サイズが小さいこともあるため局在診断が困難な場合があるが、ソマトスタチン受容体シンチグラムや全身静脈のFGF23サンプリングを施行することで局在診断の精度は近年向上している。しかしながら原因腫瘍がみつからない後天性FGF23関連低リン血症性骨軟化症症例も少なくない。そこで、このような症例で腸骨生検を行い、FGF23の免疫染色を施行することで、FGF23が腫瘍から産生されているのか(FGF23免疫染色陰性)、骨全体で産生されているのか(FGF23免疫染色陽性)を鑑別する手法を想起した。ただし実際にはFGF23の発現量が非常に少ないことから、より正確に鑑別するために高感度で定量的な免疫染色が可能なPID(Phosphor Integrated Dot nanoparticles)というナノ粒子を用いた高感度免疫染色法を利用することとした。2018年度は7名の変形性股関節症患者さんの股関節置換時の骨手術検体を利用して、正常骨でのFGF23免疫染色でのFGF23発現定量を行い、高感度FGF23免疫染色定量の基準範囲を定めた。2018年度は7名の変形性股関節症患者さんの股関節置換時の骨手術検体を利用して、正常骨でのFGF23免疫染色でのFGF23発現定量を行い、高感度FGF23免疫染色定量の基準範囲を定めることができた。2019年度は更に追加で7名の変形性股関節症患者さんの股関節置換時の骨手術検体を入手し、正常骨でのFGF23免疫染色でのFGF23発現定量値の基準範囲を定めるとともに、既に入手している腫瘍性骨軟化症症例のFGF23産生が抑制されていると予想されている手術骨検体3検体、と慢性の高リン血症によりFGF23の発現が著明に亢進していると考えられる血液透析患者さんの手術時の骨検体2検体において、実際に高感度免疫染色でのFGF23発現量が基準範囲を超えて抑制または亢進しているかを確認する。以上を確認したうえで、病院での臨床研究の倫理申請を行い、実際に原因腫瘍が見つかっていない後天性FGF23関連低リン血症性骨軟化症症例での腸骨生検による原因の鑑別を行う。2019年度は更に追加で7名の変形性股関節症患者さんの股関節置換時の骨手術検体を入手し、正常骨でのFGF23免疫染色でのFGF23発現定量値の基準範囲を定めるとともに、既に入手している腫瘍性骨軟化症症例のFGF23産生が抑制されていると予想されている手術

骨検体3検体、と慢性の高リン血症によりFGF23の発現が著明に亢進していると考えられる血液透析患者さんの手術時の骨検体2検体において、実際に高感度免疫染色でのFGF23発現量が基準範囲を超えて抑制または亢進しているかを確認する。以上を確認したうえで、病院での臨床研究の倫理申請を行い、実際に原因腫瘍が見つかっていない後天性FGF23関連低リン血症性骨軟化症症例での腸骨生検による原因の鑑別を行う。高感度ナノ免疫染色(PID)の施行を委託しているコニカミノルタ株式会社への費用の支払いを、低リン血症のない症例の股関節置換術から得た手術検体14症例が集まった時点で行う予定であり、2018年度末までに7症例でしか当該の免疫染色を行っていないため、当初予定していたFGF23免疫染色での発現量基準値作成までの検査料の支払いが済んでいない。そのため当初の使用予定額の一部が2019年度に持ち越しとなった。
不凍・抗菌タンパク質の構造解析を利用した有用タンパク質作成のための基礎研究

本研究の目的は、同じファミリーに属していながら異なる機能を持つ二種のタンパク質の立体構造を明らかにし、構造学的知見から二つのタンパク質の機能の違いを明らかにすることである。小麦由来の抗菌性タンパク質WAS3は、冬ライ表で報告されている不凍タンパク質の一つと相同なアミノ酸配列を持っている。しかしながら、これらのタンパク質の機能は、抗菌活性と不凍活性で示されるように全く異なるものである。平成15年度は、これらの機能の違いを明らかにするための第一段階として、WAS3の立体構造の解析を試みた。平成16年度も引き続きWAS-3の構造解析を行い、0.050.1M Lithium nitrate、20% PEG3350、0.1M HEPES(pH6.76.9)の条件で得られた結晶について1.4Å分解能まで精度を上げることができた。回折データの位相決定は分子置換法により行い、WAS3の立体構造モデルが明らかになった。また、WAS3の比較対象物である不凍活性を持つタンパク質の立体構造を明らかにするために、低温処理した冬小麦実生由来の不凍タンパク質の単離を行った。小麦実生を約2ヶ月低温処理した後、アポプラストを抽出し、不凍活性を指標としてカラムクロマトグラフィーにより精製を行った。SDS-PAGEで単一のバンドになるまで精製したものについて、アミノ酸配列の決定を行い、タウマチン様タンパク質であることを確認したほか、WAS3のほかに4種類のアイソフォームをコードする遺伝子をcDNAライブラリからスクリーニングした。単離した遺伝子を小麦培養細胞発現系に導入し、形質転換体を作成したが、現在の所、形質転換体が分泌する組み換えタンパク質に不凍活性は検出できていない。最終年度は、不凍活性が発現するような培養系を構築するとともに、これらの発現タンパク質について構造解析を行っていきたい。本研究の目的は,同じファミリーに属していながら異なる機能を持つ二種のタンパク質の立体構造を明らかにし、構造学的知見から二つのタンパク質の機能の違いを明らかにすることである。小麦由来の抗菌性タンパク質WAS3は、冬ライ麦で報告されている不凍タンパク質の一つと相同なアミノ酸配列を持っている。そこで、平成15年度は、これらの機能の違いを明らかにするための第一段階として、WAS3の立体構造の解析を試みた。小麦培養細胞を用いたタンパク質発現系により、WAS3を大量調整し、陽イオン交換カラム、ゲルろ過カラムクロマトグラフィーを用いて精製を行った。この精製標品を30 40mg/mLになるまで濃縮し、X線構造解析のための結晶化試料とした。結晶化条件のスクリーニングを行い、得られた条件を精密化した結果、0.1M Lithium nitrate、20% PEG3350、0.1M HEPES(pH6.7)で解析可能な結晶が得られた。X線回折の結果、2.2Å分解能の回折データを収集することができた。位相決定は分子置換法により行い、WAS3の立体構造モデルが明らかになった。今後は、WAS3の比較対象物である不凍活性を持つタンパク質の立体構造を明らかにするために、低温処理した冬小麦実生由来の不凍タンパク質の単離と構造解析を行う予定である。そのための準備として、低温処理した冬小麦実生由来のcDNAライブラリの作成も行った。このcDNAライブラリを用いてWAS3に相同な不凍タンパク質の単離を試みる予定である。
転写環境の構築とアミノ酸代謝のクロストーク制御

メチル化反応のメチル基供与体であるS-アデノシルメチオニン(SAM)は、メチオニン代謝回路で産生される。本研究は、メチオニン代謝と転写環境のメチル化修飾のクロストークを解明することを目的とした。まず生体内のメチオニンやSAMを高感度に検出する測定系を確立した。またモデル動物として線虫を用いることで、食餌中のメチオニンがSAMに代謝されてヒストンのメチル化に影響することや、SAMを大量に消費するリン脂質合成酵素の1つが、寿命の調節に関わることを明らかにした。平成23年度は、SAMを介したメチオニン代謝と転写環境構築のクロストーク制御機構の解明を目的として、線虫・マウスを用いて以下に示すような生化学的・分子細胞生物学的解析を行った。栄養・食餌、ストレスによるSAM生成量とメチル化への影響:まず、SAMメチル化修飾による転写環境の構築と個体機能制御線虫・SAM合成酵素sams-1,3,4,5遺伝子変異体を用いて、表現型の解析を行った。その結果、SAMS-1が限定的条件下で熱ストレス耐性の獲得に必須であることを明らかとした。本計画研究では、代謝と転写環境をつなぐ生命素子の1つとして、メチル化修飾反応のメチル基供与体であるSAMに着目している。SAMは生体内において、必須アミノ酸であるメチオニンとATPからSAM合成酵素(線虫ではSAMS [SAM synthetase]、哺乳類ではMAT [methionine adenosyltransferase])を介して生成されることから、「食餌・栄養の摂取」や「メチオニン代謝サイクル」などがSAM量を規定する律速段階であると予想される。この可能性を線虫を用いて検証すると共に、SAM量の変動がメチル化修飾を介して転写環境、さらには個体機能に与える影響についても解析を進めてきた。具体的には、平成25年度は、以下の3つの柱に関して研究を行ってきた。[1]栄養・食餌・メチオニン代謝サイクルがSAM生成量に与える影響:メチオニン及びSAM定量系に関して、HPLCやLC-MS/MSを用いた定量系の確立に成功した。[2]SAM合成経路がメチル化修飾に与える影響:メチオニン制限条件下において、線虫のタンパク抽出液を調製し、ヒストンのメチル化修飾レベルを解析した。その結果、メチオニン制限によって特定の修飾が減弱する事を見いだした。[3]メチル化修飾による転写環境の構築と個体機能制御:アルギニンメチル基転移酵素PRMT-1の活性制御メカニズムについて解析を行い、活性を制御する候補遺伝子を同定した。SAMを起点として、代謝反応と転写環境を一体として捉えることにより、メチオニン代謝と転写調節のクロストーク制御機構について解析を行った。特に、研究を進める上で必須である代謝物の定量実験に関して、線虫抽出物からの定量系の確立に成功した。代謝と転写環境をつなぐ生命素子の1つとして、メチル化修飾反応のメチル基供与体であるSAMに着目してきた。この可能性をモデル生物や培養細胞を用いて検証すると共に、SAM量の変動がメチル化修飾を介して転写環境、さらには個体機能に与える影響についても解析を進めてきた。[I]生体における生命素子の分析技術の確立SAMとメチル化の関係性に加え、脱メチル化反応の補酵素であるα-ケトグルタル酸にも着目し、その分析・定量方法の確立に成功した。この技術を用いて、生体サンプルのα-ケトグルタル酸量やアセチルCoA量等を測定することができた。[II]メチオニン代謝回路の制御とその個体解析メチオニン代謝回路を制御する遺伝子を同定する事ができた。ノックダウンやトランスジェニック等の手法を用いて、この遺伝子のメチオニン回路に及ぼす役割やそれが個体機能に与える影響について解析を行った。本計画研究では、タンパク質の翻訳後修飾を介した転写環境の変化と代謝に伴う修飾基供与体や補酵素の産生経路の有機的な連動を「転写代謝ネットワーク」と捉え直し、線虫やマウスなどのモデル生物を用いた遺伝学・分子生物学的手法、さらには化学分析技術を駆使してその分子基盤の解明を目指してきた。本年度は、以下の2点について主に解析を進めてきた。1)アセチルCoA量の制御とその破綻クエン酸合成酵素は、アセチルCoAの酢酸残基をオキサロ酢酸に付加する反応を触媒し、クエン酸を合成する。この反応は、クエン酸合成であると同時にアセチルCoAの異化反応でもある。我々はこの反応に着目し、この反応の破綻が生体にどのような影響を及ぼすかを解析し、線虫の発生において必須の機能を担っていること、さらにその分子制御機構を明らかにした。SAMは、メチル化修飾のメチル基供与体として機能する。我々は、栄養や食餌がSAM量に及ぼす影響を解析すると共に、その個体機能を明らかにした。また、SAM依存的メチル化酵素であるPRMTファミリーが各組織で果たす役割を解析し、その新規機能を解明した。

またモデル動物として線虫を用いることで、食餌中のメチオニンがSAMに代謝されてヒストンのメチル化に影響することや、SAMを大量に消費するリン脂質合成酵素の1つが、寿命の調節に関わることを明らかにした。平成24年度は、メチオニン代謝経路の制御、および老化と代謝産物のクロストーク制御機構の解明を目的として、以下の解析を行った。1.栄養・食餌、ストレスによるアミノ酸代謝とメチル化修飾への影響#8232;:線虫を糖・アミノ酸・脂肪・核酸・ビタミン類で構成された合成食餌で飼育し、栄養素変化がヒストンのリジン残基メチル化に及ぼす影響について、生化学的手法を用いた解析を行った。その結果、メチオニン量の変化がヒストンの特定の残基のメチル化を減弱させることを明らかにした。また、このメチル化の減弱は、メチオニンやSAMの添加で回復することを示した。2.転写因子によるメチオニン代謝の制御:SAM合成酵素sams-1は、メチオニン代謝経路の律速酵素の一つのため、その遺伝子の転写制御はSAM合成に密接にリンクする。そこで、sams-1遺伝子プロモーターをGFPレポーター遺伝子に連結した融合遺伝子を線虫に導入し、スクリーニング系を確立した。さらに、約600個の転写因子ノックダウンライブラリーを作製し、フィーディング法を用いたノックダウンスクリーニングを行った。その結果、sams-1遺伝子の発現を制御する2つの転写因子を同定した。#8232;3.メタボローム解析と老化に伴い変化する代謝産物の機能と制御:線虫の老化に伴い変化する代謝産物を同定するため、野生型および遺伝的に生殖巣を形成しない変異体(glp-1変異体)を入手した。寿命などの老化関連要因について解析を行い、メタボローム解析に用いる線虫の時期などを詳細に決定した。線虫のDNA結合モチーフを持つ因子・約600個について、ノックダウンスクリーニング用ライブラリーを構築することができた。また、これを用いて、実際にスクリーニングを行い、ポジティブ因子を同定した意義は大きいと考える。今後はこの結果を糸口に研究を展開させていくことが期待できる。当初計画した「生体における生命素子の分析技術の確立」については、α-ケトグルタル酸やアセチルCoA量などの分析・定量実験法を確立することに成功しており、計画した研究内容はすでに完了した。現在は、生命素子を産生する代謝経路に分析範囲を拡大し、代謝物の分析・定量法の確立のために研究を進めている。具体的には、TCA回路やアミノ酸代謝経路の解析に着手しており、順調に進行している。また、確立してきた分析技術をもとに生体サンプルでの代謝物量を測定し、その結果から代謝酵素の発現量との相関を評価できるようになった。さらに、分析範囲の拡大により、遺伝子機能が代謝に与える影響について詳細な議論が可能となった。また、「メチオニン代謝回路の制御とその個体解析」についても、メチオニン代謝回路を制御する遺伝子の同定に成功している。
準凸な汎函数に対応する勾配流方程式および作用積分のラグランジュ方程式の解析

本件は主に以下の点を解明するために計画された研究であった。1.典型的な準凸汎函数に対する勾配流の構成2.典型的な準凸汎函数に対応する作用積分のラグランジュ方程式の研究3.凸汎函数と準凸汎函数との違いを示す現象の発見。本件の研究期間中,研究代表者菊地は各種の研究集会に参加して関連する分野の専門家らと研究連絡を行った。また第2年目には中国上海市復旦大学において研究集会Workshop on spectral theory and differential operatorsが開催され研究代表者菊地が参加し成果発表及び情報収集を行った。各分担者も国内外の研究集会に参加し研究に必要な情報を収集した。その結果以下のような研究成果を得ることができた。上に挙げた目的のうちもっとも目覚しい進展がみられたのは2に関しての研究である。まずuに対しF(D u (x))の積分値を対応させる汎函数の作用積分のラグランジュ方程式を中心に線形近似についての研究を行いFが準凸で一次増大度を持つ場合について結果を得た。またこの結果に先立ち同じ方程式について,汎函数が凸の場合に得られている結果,即ち,近似解をRotheの方法で求めその極限がエネルギー保存則を満たせば弱解になるという定理を準凸の場合にも拡張することに成功した。ここで研究目的の3とも関連するが,エネルギー不等式を得るのに従来は汎函数の凸性を用いていたためそのままではこの方法が適用できず,近似解を成分ごとに構成するという準凸独自の考察を用いることで結論を得ることができた。これは凸汎函数と準凸汎函数との違いをかなりはっきりと示す事実であると思われる。このほか研究目的の1に関する研究では勾配流の構成を完遂することは出来なかったものの,その目的達成のための鍵となりうる恒等式を発見することに成功した。本件の研究目的のうち、今年度は、uに対しF(Du(x))の積分値が対応するという汎函数に対応する作用積分のラグランジュ方程式のうちFが準凸で一次増大度を持つ場合についての研究で進展がみられた。スカラー値の場合には膜の振動方程式と呼ばれる2階準線形双曲型方程式が典型的なものであり,この方程式については研究代表者菊地がすでにいくつかの結果を得ているが,今回の結果はこれらを方程式系に拡張したものである。結論は単独の場合と同様近似解を離散的勾配流の方法で求めその極限がエネルギー保存則を満たせば弱解になるという定理であるが,単独の場合には現れなかったいくつかの困難点が浮かび上がっている。特にエネルギー不等式を得るのに従来は汎函数の凸性を用いていたためそのままではこの方法が適用できないのであるが,近似解を成分ごとに構成することによりエネルギー不等式を得ることができた。しかしながらベクトル値有界変動函数の取り扱いはスカラー値の場合と比べ非常に複雑となるため弱解の定式化自体にもっと考察が必要な様である。本件の他の研究目的についても,研究代表者菊地は北海道大学や愛媛大学などを訪問し,北海道大学儀我教授,利根川助教授,愛媛大学坂口教授ら関連する分野の専門家らと研究連絡を行った。また分担者根来には慶応義塾大学等を,分担者久保にはドイツ,イタリアを訪問してもらい関連する研究者と研究連絡を行ってもらった。本件の研究課題は従来の結果からは結論が予測できない部分が多々あるので,今後は計算機を用いた数値実験などが重要になると考えられる。そのため今年度は数値計算ソフトを購入し第2年目の研究に活用する予定である。本件の研究目的を達成するため研究代表者菊地は慶應義塾大学菊池紀夫教授,東北大学堀畑和弘助手ら関連する分野の専門家らと研究連絡を行った。

分担者久保(大阪大学助教授)とは大学院生の協力も得て数回研究連絡を行った。また分担者根来には千葉大学等を,分担者中島には東北大学等を訪問してもらい関連する研究者と研究連絡を行ってもらった。さらに数値解析との関連の可能性を考えて菊地は本件の研究課題とともに数値解析にも造詣の深い金沢大学小俣正朗助教授とも研究連絡を行った。準凸な汎函数に関連する発展方程式は困難点が多くなかなか研究が進展しないが,線型方程式の場合には解の存在などの基本的な結果はすべて得られている。そこで今年度は一次増大度のエネルギーを持つ場合の作用積分のラグランジュ方程式を中心に線形近似についての研究を行い成果を得ることが出来た。エネルギーが一次増大度である場合は汎函数をソボレフ空間上で取り扱うのは不十分であり,有界変動函数の空間で取り扱わなくてはならない。このことに応じて初期値も有界変動函数で考えるのが自然であるが,現時点では初期値がソボレフ空間に属する場合に限って線形近似が成立することがわかった。関連する結果を神戸大学や名古屋大学などのセミナーで発表したほか,復旦大学(中国)における研究集会Workshop on spectral theory and differential operatorsや慶應義塾大学で行われたCOEプロジェクトによる研究集会Modeling・Mathematics・Computationにおいても発表し,参加した海外の研究者たちからも関心を寄せていただいた。