hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
配位キラリティーの動的変換とタイムプロファイル制御

ここで、R=Meの誘導体は脱シリル化の速度は十分に速く、観測されるヘリシティー反転速度は、もともとのZn3La錯体の反転速度そのものと同程度であったが、より反応性の低いR=Ph誘導体の場合には、ヘリシティー反転速度が、律速段階(速度調節ステップ)である脱シリル化に支配されていることを見出した。これは「調節酵素型」のタイムレスポンスを示すとなる応答型人工らせん分子の初めての例となる。キラルなカルボン酸イオンの配位によるオリゴオキシムZn3Laのヘリシティーは、右巻きになるか左巻きになるか、分子構造からの予測は比較的困難であり、脱シリル化によって逆のヘリシティーを与える系を見出すために相当の試行錯誤が必要と研究開始当初は想定していたが、最初に試したシロキシカルボン酸が想定していたように、シリル体とヒドロキシ体が逆のヘリシティーを安定化するという理想的な特性を示すことが明らかとなり、これにより一気に研究が進展したため。本研究では、外部刺激に応答して「配位キラリティー」の変化や逆転が起こる動的変換錯体系の開発を目指し、各種刺激に応答した配位キラリティーの精密制御や刺激を与えてから配位キラリティーの発現・変換が起こるまでのレスポンス速度の精密設計を行うことを目標として研究を行なった。本年度は、トリス(saloph)三重らせん型コバルト(III)錯体を合成し、キラルアミンの導入によるヘリシティー誘導について検討を行った。らせん型錯体のコバルト上にアキラルアミンであるジメチルアミンやピペリジンを導入しておいた場合、らせん型錯体はラセミ混合物として得られてくる。この錯体のコバルト上の軸配位子は数分から数時間オーダーのタイムスケールで置換反応を起こす。そこで、ここにキラルアミンである1-フェニルエチルアミンや3-アミノ-1,2-プロパンジオールを加えたところ、実際に配位子置換が進行し、それに伴ってヘリシティーの偏りが生じた。このときのヘリシティーの偏りが生じる際の初期速度は、初めに導入しておいたアミンと加えるアミンの組み合わせによって最大60倍の違いがあり、平衡に達したときのヘリシティーの偏りにも大きな差があった。さらに、逆のヘリシティーを安定化するアミン同士の交換では、時間とともにヘリシティーが反転していく様子が観察された。このときの反転の速度も、用いるアミンの組み合わせによって大きな違いが見られた。従来の多くのらせん構造では、ヘリシティー誘起や反転の速度が、骨格本来が持つ構造の柔軟性のみで決まることが一般的であったが、本システムでは、加える化合物との反応性によって速度を変えることができた。すなわち、キラリティーの変化のプロファイルを制御する新しい手法となることが明らかとなった。キラルアミンの交換を用いた「配位キラリティー」制御法を本研究の推進の過程で発案し、これが配位キラリティー変換の時間プロファイル制御の有効な手法となることをが明らかとなったため。一重らせん型錯体に加え、カゴ型三重らせん錯体や大環状キラル錯体についても合成し、これらの配位キラリティー制御およびタイムプロファイル制御について検討を行う。複数のキラル部位が相互に影響しあう系でのヘリシティー反転の時間応答を中心に検討を行う計画である。配位キラリティーの変換において、複数点での反応を連続して行えば、各ステップの速度が異なるために特異な時間プロファイルを実現できる可能性がある。この多段階反応を使った配位キラリティー誘導を中心に検討を行う。
英語教育におけるプログラム・デザインのモデル化:ヨーロッパ共通言語参照枠の応用

今年度は、まず英語教育プログラムの立案モデルに必要なパラメターを設定するための基礎研究として文献研究を行い、ヨーロッパ共通言語参照枠を設定するために考察された項目、CEFRの応用例を考察した。今年度は、CEFR(ヨーロッパ言語共通参照枠)を基にした高等教育における英語教育プログラムが構築方法に関して、まず文献調査した。次に文献調査の成果を基礎にして、実際にCEFRをもとに高等教育用の英語教育プログラムを構築して実施しているヨーロッパの高等教育機関のうち、2つの大学を選び、実地調査を行った。まず、アイルランドのUniversity College Dublinの応用言語センターを訪問し、センター長のMary Ruane氏と会い、ダブリン大学の言語教育におけるCEFRの応用可能性および問題点などについて説明を受けた。さらに、CEFRの高等教育機関における英語教育プログラム構築の可能性について意見交換を行った。次に、イギリスのThe University GloucestershireのCheltenham International Language Centreを訪問し、CEFRを基に構築された英語プログラムの授業を見学した。さらに、プログラムを構築したセンター長のPiers Wall氏およびスタッフと面談し、CEFRを基にプログラムを構築する際の手順、工夫、問題点などについて説明を受け、意見交換を行った。さらに、茨城大学での総合英語プログラム構築の経験を紹介し、CEFRの高等教育での英語教育の応用可能性、および応用する際に考慮すべき点などについて助言や示唆を受けた。以上の文献調査および、実地調査をもとにCEFRに基づく日本の高等教育における英語教育プログラムの構築方法の基本的アウトラインを作成した。今年度は、Can-doリストに基づいたカリキュラム構築方法を検討した。まず、Council of Europe(2002)で提示されているカリキュラム構築用の6つのパラメター、およびそれぞれのパラメターに含まれる検討カテゴリー、そしてそれぞれのカテゴリーに含まれる具体的な検討項目を日本の学士課程教育における英語教育のカリキュラム構築という視点から精査した。Council of Europe(2002)が提示しているパラメターや検討すべきカテゴリーは、特定のカリキュラム構築のためというより、どのような場合にでも応用可能なように、網羅的なものとなっている。さらに、検討項目もさまざまな場面を想定した、汎用性の高い記述となっている。そこで、21年度の研究では、茨城大学で行ったカリキュラム構築の経験や知見をもとに、また、日本の学士課程教育における英語教育の目的や日本語の英語の教育環境、および日本の学生の資質等を勘案し、6つのパラメターに含まれるを検討カテゴリーを選択し、それらのカテゴリーに含まれる検討項目を精選した。その上で、構築するカリキュラムの成果(アウトカム)を「ができる」というCan Do記述文でで示すとどのようなリストになるのかを代表的なリストを作成した。この成果について9月17日から19日にイタリアのパドバ大学で開催されたCercleSSeminarに参加し、ヨーロッパの大学でCEFRに基づきカリキュラム改革を行っている研究者と意見交換を行い、貴重な示唆を得た。さらに、成果は、11月23日から25日に開催されたJALT2010で発表した。
サイトカインによる細胞の増殖調節機構-PDGFとTGFBの作用-

PDGF,TGFBおよびFGFは、多くの種と細胞種にひろく分布し、その作用も細胞増殖、増殖阻害、生存維持等多岐にわたっていることが明らかになった。それらが実際の治療薬になる可能性も実験的に確認することができた。以下要約する:1.ヒト線維芽細胞の無血清培養系を確立した。基礎培養液にMEDB104を用い、インシュリン、トランスフェリン、デキサメサゾを添加すると、細胞は無血清でも長期間生存した。これに種々のサイトカインを作用させ、サイトカインの役割を検討することが可能になった。2.ヒト線維芽細胞では、PDGF、FGF、EGFが細胞増殖促進因子として作用していることがわかった。これに対しTGFBは逆に増殖を抑制した。促進と抑制は、細胞内で異なる2次シグナルを介して起ることが示唆された。3.ヒト血管内皮細胞の培養法を確立した。この細胞ではFGFが必須なサイトカインであった。基礎培養液はMCDB-104で血清を加えた。この条件で内皮細胞は70-100POLに達した。4.ヒト内皮細胞の増殖を、TGFB、TNFが条件により抑制した。特に、TGFBではそのアイソフォーム(B1,B2)では異なった抑制パターンを示した。そこで、TGFBのレセプターの解析を行ない、それぞれのアイソフォームを特異的なレセプターを同定した。5.ヒト内皮細胞はFGFを除くと、アポトーシスが誘導された。FGFが内皮細胞の生存維時因子として働いていることがわかった。成体内でも同様なことが起こっていることが示唆された。6.FGFは、イヌの心筋梗寒の修復に際し、血管新生を促進した。サイトカインが、治療薬として脚光をあびる生鞭をつけることとなった。ヒト由来の血管内皮細胞および肺由来線維芽細胞,TIGー7細胞を用いた。本年度は,ヒトPDGFとTGFβ1の単離精製,ならびにそれらの抗体の作成に取りくみいずれも十分な成果をあげた。1.細胞の無血清培養法の確立TIGー7細胞の無血清培養法を確立した。合成基礎培地,MCDBー104に,インスリン,トランスフェリン,デキサメサゾンを加えると,TIGー7細胞の生存維持が可能になった。これにPDGF(1020ng)を加えると著しい細胞増殖がみられ,この増殖促進作用は,510ng/mlのTGFβ1によって阻害された。PDGFとTGFβ1によって細胞の増殖が調節されることが明らかになった。血管内皮細胞の無血清培養法を現在検討している。2.ヒト由来PDGFおよびTGFβ1の精製有効期限切れの血小板濃縮血漿を出発材料として,ヒト血小板からPDGF(AB),TGFβ1の十分量の単離精製に成功した。3.PDGFの抗体の作成PDGFは,Aー鎖,Bー鎖のサブユニットのダイマ-であり,AA,AB,BBの3つのアイソフォ-ムがある。それぞれのアイソフォ-ムは生物活性を異にする。2.で得られたPDGF(AB)および,A鎖,B鎖の合成ペプチドを抗原として,多くの抗体を得た。それらの特異性を検討中であるが,A鎖,B鎖に特異的な抗体が得られたことが確認された。また,PDGF(AB)の中和抗体が得られた。4.TGFβ1の抗体の作成ヒトTGFβ1サブユニットの合成ペプチドを抗原として,その抗体の作成に成功した。本年度は,実験系の確立を計り,ほゞそれを達成することができた。

来年度以降,それらを用いて当初の計画にしたがって研究をすすめる予定である。1TGFβsのヒト血管内皮細胞への作用とレセプタ-解析ヒト血管内皮細胞の増殖に及ぼす作用は,細胞の種類,培養条件(細胞外基質の添加の有無),さらにTGFβのアイソフォ-ム(β_1およびβ_2)によっても異なった。それらの作用を細胞のレセプタ-を解析する方向から検討した。TGFβ_1を^<125>I標識し,アフィニディラベル法を用いた。さい帯静脈ならびに肺静脈由来内皮細胞は,約80kDaと180とkDaのアイソフォ-ム特異的な結合性を示すTGFβ結合成分を発現している。180kDa成分はタイプIIIレセプタ-とは関連のない親規のTGFβレセプタ-(または結合蛋白)であろう。大網微小血管由来の内皮細胞では180kDaの成分は検出されず,双方のアソフォ-ムを結合する約300,80,および60kDaのタイプIII,II及びIレセプタ-に相当するTGFβ結合成分の発現を認めた。180kDaTGFβレセプタ-/結合蛋白の性状と情報伝達系における役割を検討中である。2ヒト線維芽細胞に及ぼすサイトカインヒト線維芽細胞,TIGー7,WIー38細胞の無血清培養法を確立した。この培養系において,PDGF,FGF,EGF等は増殖促進因子として,TGFβが阻害因子として作用していることが明らかになった。TGFβを加えると,細胞はG_1期に停止した。また,アクチン束の顕著な発達がみられた。これらのTGFβの作用は可逆的であった。3ヒトPDGFアイソフォ-ムの同定ヒトPDGFのA鎖,B鎖を特異的に認識する抗体の作成に成功した。これを用いて,SKーMGー1細胞(ヒトアストロサイト-マ)に新規の長鎖型PDGF(AA)の存在を確認した。TGFβはさい帯静脈由来内皮細胞(HUVEC)の増殖を阻害するが,HUVECのTGFβ応答性は細胞外基質の添加の有無,TGFβの濃度ならびにアイソフォームによって異なった。TGFβはHUVECのDNA合成を阻害しなかったので,増殖阻害は細胞外基質の調節を介した機構によると考えられた。また、継代を重ねた細胞ではTGFβ感受性の低下が認められた。一方,大網微小血管内皮細胞(HOMEC)においてはTGFβは若干の増殖阻害と顕著な細胞形態の変化を誘起した。アイソフォームによる違いはなかったが,TGFβの有効濃度は、1ng/ml程度以下であり,これ以上の濃度では効果がなかった。HUVECにはIIおよびVI型の,HOMECにはI,IIおよびIII型のTGFβレセプターの発現を認めた。HUVECからFGFを除去するとアポトーシス様の細胞死(プログラム死)を誘導できる。死にコミットされた細胞は,基質からはく離し,クロマチン凝集や180bpの整数倍のDNA断片化をともない,再び通常条件に戻してももはや接着,増殖はしない。また,この細胞死はミクロヘキシミドによって抑制されることから,細胞死のために新たなタンパク合成が必要と思われた。この細胞死におけるコミットメントポイントの存在を調べた。この結果,(I)細胞死にコミットメントポイントが存在する,(II)細胞周期との間に密接な関連は見いだせなかった,(III)細胞死誘導時の細胞密度がコミットメントポイントに影郷した。
初期近代英国演劇における少年俳優と舞台上の効果をめぐる研究

平成30年度は学術論文(査読付)2本(査読無)1本、学会発表要旨1本を発表した。本研究と特に関わりの深い「『モルフィ公爵夫人』における少年俳優の舞台上の効果」(関東英文学研究11号)は平成29年度に行った第56回シェイクスピア学会での発表原稿を発展させたものである。同悲劇の女性主人公を演じたと思われる少年俳優に焦点を当て、その思春期の身体と他の俳優との関係性が女性主人公の表象にどのような影響を与えたかを論じた。「『アントニオの復讐』と『ハムレット』における夫の亡霊と寡婦の記憶」(Shakespeare Journal 5号)ではマーストンとシェイクスピアの悲劇を宗教改革以降の死者の弔いと亡霊をめぐる言説と、中世・初期近代のテクストにおける夫の亡霊と寡婦の表象との関わりから論じた。「『英雄の証明』における『コリオレイナス』解釈の新たな可能性」(英語圏文化研究UTokyo12号)は査読無の論文だが、2011年公開の映画『英雄の証明』(原題Coriolanus)がカメラワークを通じてシェイクスピア劇では描かれないコリオレイナスの心理に焦点を当てることで、同戯曲の新しい魅力を発見していることを指摘した。学会発表要旨は平成29年度に行った日本英文学会関東支部第15回秋季大会での発表原稿に関するものである。今年度は夏季休暇を利用した渡英も実現し、大英図書館ならびに国立公文書館で調査を行った。取り組んだ課題の一つは、国王一座の少年俳優Richard Robinsonと17世紀初頭に人気を博した子供劇団の経営陣の一人James Robinsonに血縁関係があったのではないかというもので、James Robinsonの伝記的事項がわかりそうなアーカイヴを調査したが、残念ながら血縁関係を断定することはできなかった。今後も引き続き調査したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は本研究に関わりのある学会発表を二回行った。10月7日、8日開催の第56回シェイクスピア学会(於近畿大学東大阪キャンパス)では「モルフィ公爵夫人と少年俳優」と題して、本研究の柱であるジョン・ウェブスターの悲劇と少年俳優というテーマを取り上げ発表を行った。内容としては、まず初演で公爵夫人を演じた可能性の高い少年俳優を1623年に出版された戯曲の版本を含む一次資料から導き出し、この人物がどんな俳優だったかを同時代に上演された複数の戯曲から明らかにした。特に『モルフィ公爵夫人』よりも少し後に上演されたジョンソン『悪魔は頓馬』はリチャード・ロビンソンが魅力的な容貌と演技力を兼ね備えた人気の俳優だったこと、そして背の高い俳優だったことを示すメタシアトリカルな言及を含んでおり、そこから思春期の少年俳優の男性としての身体(背の高さや声の低さ)が舞台上で男勝りな女である公爵夫人の表象にどのような影響を与えたかを論じた。後半ではロビンソンの公爵夫人に対し、国王一座きっての名優リチャード・バーベッジがファーディナンドを演じたこと、バーベッジとロビンソンが師弟関係にあった可能性が高いことを当時の遺書などから明らかにし、二人の関係が舞台上で公爵夫人とファーディナンドの関係に及ぼした影響、ならびに公爵夫人がファーディナンドに象徴される抑圧的な男性権力に反抗する姿が、師匠である名優を超えようとする少年俳優の挑戦と重ねられている可能性を指摘した。10月28日開催の日本英文学会関東支部第15回大会では「初期近代演劇における寡婦表象と喪服の意味の多層性」と題し「モルフィ公爵夫人と少年俳優」で前景化した寡婦の存在をめぐるリミナリティについて、当時の舞台表象で繰り返し寡婦と結びつけられた喪服をめぐるパラドックスー死んだ夫への忠誠を示すと同時に寡婦の性的利用可能性を示す記号でもあるーとの関連で論じた。平成29年度は本研究と関わりのある学会発表を行った一方で、本研究の柱である『モルフィ公爵夫人』の俳優リストをめぐる二つの問いについては糸口を見つけることができなかった。平成30年度こそは渡英を実現し、糸口になるような文献を見つけたい。

今年度は夏季休暇を利用した渡英も実現し、大英図書館ならびに国立公文書館で調査を行った。取り組んだ課題の一つは、国王一座の少年俳優Richard Robinsonと17世紀初頭に人気を博した子供劇団の経営陣の一人James Robinsonに血縁関係があったのではないかというもので、James Robinsonの伝記的事項がわかりそうなアーカイヴを調査したが、残念ながら血縁関係を断定することはできなかった。今後も引き続き調査したい。今年度については昨年度から取り組んでいる『モルフィ公爵夫人』の俳優リストをめぐる二つの問いについて糸口を発見すると同時に、シェイクスピア作品における少年俳優に関する記述の洗い出しを進めていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
発光性メカノクロミズム特性を示す金イソシアニド錯体の合理的分子設計

最終年度として、50を超える新規金イソシアニド誘導体を合成し発光特性とメカノクロミズム特性の評価を行った。その結果、40種以上の新規錯体がメカノクロミズムを示すことを見出した。詳細な調査の結果、アミノ基やニトロ基など含窒素置換基が導入された錯体では、メカノクロミズム特性が現れないことがわかった。また、発光波長に関しては、置換基の電子的効果よりも結晶構造に強く依存することを見出した。つまり、金錯体の発光特性のチューニングするためには、置換基の電子的な効果ではなく、結晶構造をデザインすることが効果的であることが明らかとなった。発光性メカノクロミズム現象とは、機械的な刺激によって可逆的に発光特性を切り替える現象である。センサーや新規記録材料に応用可能であると期待され、近年その研究報告例が増加傾向にある。一方では、メカノクロミズム現象のメカニズムに関しては未解明な点も多く現象の発現そのものが偶然の発見に依存しているのも事実である。そのため、基礎的な知見を蓄積し合理的な分子設計指針に基づいてメカノクロミック分子の創出に成功すれば、当該分野の発展が大いに期待できる。当研究室では2008年にメカノクロミズム現象を示す新規金(I)イソシアニド錯体誘導体を報告している。しかしながら、この錯体の発見も偶然に達成されたものであり、メカノクロミズム現象の発現の鍵となる分子骨格や発光特性が変化するメカニズムに関しては未解明な点が数多く残されていた。このような背景のもと、申請者は発光性メカノクロミズム特性を示す金(I)イソシアニド錯体の分子骨格とその発光及びメカノクロミズム特性の関連を体系的に調査し、メカノクロミック分子の合理的分子設計指針を打ち立てることを目的とし研究を開始した。初年度、申請者がもっとも力を注いだのは入手容易な合成前駆体から誘導される新規金イソシアニド錯体をできるだけ多く合成し、その物性をスクリーニングすることである。特に電子吸引性・供与性置換基の導入によるメカノクロミズム現象への影響を精査した。現在のところ、電子的パラメータとメカノクロミズム現象の発現の有無に関して明確な相関は得られていない。一方では、基質許容性の高い金(I)イソシアニド錯体の新規合成法を確立することができた。これまで困難であったカルボニル基を有するpi共役系への金原子の導入が可能となり、更に多くの誘導体の合成が可能となった。発光性メカノクロミズム現象とは、機械的な刺激によって固体の発光特性を切り替える現象である。センサーや新規記録材料に応用が期待されている。しかし、メカノクロミズム現象のメカニズムに関しては未解明な点が多く現象の発現そのものが偶然の発見に依存しているといえる。当研究室では2008年にメカノクロミズム現象を示す新規金錯体を世界に先駆けて報告している。しかしながら、この錯体の発見も偶然に達成されたものであり、その鍵となる分子骨格や発光特性が変化するメカニズムに関しては長い間未解明なままであった。このような背景のもと、申請者は発光性メカノクロミズム特性を示す金錯体の分子骨格とその発光及びメカノクロミズム特性の関連を体系的に調査し、メカノクロミック分子の合理的分子設計指針を打ち立てることを目的とし研究を開始した。初年度、基質許容性の高い金錯体の簡便な新規合成法を確立することができた。これにより、これまで困難であったカルボニル基やエステル基を有するpi共役系への金原子の導入が可能となった。つまり、金錯体の発光特性をチューニングするためには、置換基の電子的な効果を利用するのではなく、結晶構造をデザインすることが効果的であることが明らかとなった。金(I)イソシアニド錯体の分子骨格とメカノクロミズム特性の相関を見出し、一般的なメカノクロミック材料創出のための合理的分子設計指針を打ち立てることが本研究の主たる目的である。これに関しては、上述の通り当初の予定より遅れをとっている。しかしながら、この過程で多種誘導体の合成→その物性評価という一連のフローを迅速に処理することが可能となり、予想もしていなかったような興味深い現象を発見した。

例えば、ベンゾチオフェニル基を有する金(I)イソシアニド錯体が白色発光を示すことを見出した。これは、複数の結晶構造がミクロスケールで共存していることに由来しており、白色発光を得る手法としては前例がない。これらの成果についてはすでに論文2報にまとめ投稿済みであり、その審査結果が待たれている。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでは置換基の導入により分子の電子状態を変化させていた。一方、来年度はヘテロ原子や典型元素をpi共役系そのものに直接導入することで電子状態の制御された新規金(I)イソシアニド錯体の合成を試みる。共役系に直接分子修飾を行うことで、分子表面の形を大きく変えることなく電子物性を変化させることが可能である。前年度の結果も含め機能ー構造特性の相関に関してより詳細に精査する。特定の相関関係を見いだすことができたら、それに基づきメカノクロミズム特性の発現や発光波長の変化に必須の分子骨格を突き止める。更に、合理的な分子デザイン基づき新規メカノクロミック分子の開発に取り組む。
数理と数値物理の融合で挑む素粒子論と宇宙論

真空は、まるで何らかの物質のように環境や理論パラメータに応じて性質を劇的に変化させる。特に興味深いのが真空の「角度」パラメータθへの応答である。θは理論のトポロジカルな性質を通じて物理に現れ、CP対称性の破れ、カラー閉じ込め、アクシオン暗黒物質、インフレーション、トポロジカル絶縁体など、様々な物理現象に登場する。しかしながら、長い研究の歴史を経てもなお、ゲージ理論のθ依存性の全貌は相構造を含め未だ明らかになっていない。本研究では、近年発展している数理的手法と格子ゲージ理論に基づく数値的な手法を融合し、ゲージ理論のトポロジーに関する理解を深め、素粒子現象論・宇宙論における重大問題の解決を図る。格子ゲージ理論による数値シミュレーションと最近進展している数理的手法とを用い、ゲージ理論のトポロジーに関連した素粒子現象論・宇宙論における問題にチャレンジする。ゲージ理論の拡張による強いCP問題の新しい解の探索、強いCP問題の解であるゼロ質量クォークとアクシオン模型の整合性など、多岐にわたる研究を素粒子現象論・格子ゲージ理論・弦理論の観点から統合的に研究する。ゲージ理論のラグランジアンは単純であるが、その真空構造はトポロジカルに非自明なゲージ場の配位のために複雑である。このゲージ理論のトポロジカルな性質を新しい現代的な視点から解明することにより、強いCP問題、その解であるアクシオンの関連した暗黒物質・インフレーションなど、素粒子現象論・宇宙論における基本的諸問題に対する新しい理論的可能性を得ることが期待される。
対流項を持つ準線形放物型方程式の解の挙動

研究期間で,peaking solutionを持つような非線形項がsupercriticalである方程式u_t-Δu^m=u^pin R^NのCauchy問題の非負解の挙動について、詳しい結果を得る事ができた。それらを簡単に述べると次のようになる。同様の結果はm=1で初期値がcompact supportを持つ場合は溝口氏(学芸大学)によって示されている。しかし,そこでは(Type II,III)においてt→∞の時のu(t)のdecay orderについての結果は得られてない。我々の結果は初期値が球対称で、さらに"peaking solution"が存在するようなpの範囲しか考えていない。従って、その他の場合はどうなるのかという問題が残っている。本年度は,次の事を行なった。1,昨年度出したu_t-△u^m=K(x)u^pの形の方程式のCauchy問題の大域解の存在・非存在についての結果を論文としてまとめた。2,いわゆるpeaking solutionを持つような非線形項がsupercriricalである方程式u_t-△u^m=u^pの非負解の挙動について考えた。これについては,学芸大学の溝口氏がm=1で初期値が球対称でコンパクトなsupportを持つ時解空間の構造について結果を得ている。我々は,この結果をm【greater than or equal】1またはゆっくりと減衰するような初期値に対して拡張する事,更に解の挙動についてより詳しく調べる事,についていくつかの新しい結果を得る事ができた。研究課題は,対流項をもつ準線形放物型方程式u_t-△u^m+a・▽u^q=u^pの有界領域ΩでのDirichlet Problemの非負解の挙動について研究する事が目的であり,上の二つの仕事はa=0の場合にあたる。従って,今年度の結果とその証明の方法はa≠0の場合の対流項をもつ準線形放物型方程式の非負解の挙動について調べる上でに非常に役立ち示唆も与えた。本年度は,peaking solutionを持つような非線形項がsupercriticalである方程式u_t-Δu^m=u^p in R^NのCauchy問題の非負解の挙動について、昨年度得られた結果を更に精密化することができた。研究課題は,対流項をもつ準線形放物型方程式u_t-Δu^m+a・▽u^q=u^pの非負解の挙動について研究する事が目的であり,上の結果はa=0の場合にあたる。
各種エントロピーを巡る展開および可測力学系と位相力学系との作用素論的基礎研究

2015年度から2019年度までの期間で研究を進めている「各種エントロピーを巡る展開および可測力学系と位相力学系との作用素論的基礎研究」について、当初の計画を2018年度もおおむね達成することができた。2018年7月15-21日にポーランドのベドレボ研究所で開催されたBedlewo 2018,18th Workshop「Noncommutative probability, Operator algebras, Random matrices and related topics with applications」に於いて,「Matrices over algebras and UCP maps」のタイトルで発表を行い,Andrzej LuczakやMarek Bozejko等から論文依頼を受け早急に完成させると共に,さらに発展させた結果を導く事を目的とする。Doublestochastic行列と各種エントロピーを巡る展開において、各要素はすべて非負である行列に対して、各行および各列の和が共に1であるものはDouble stochastic行列と呼ばれる。n次複素行列上の正線形写像Φが単位元を単位元に移し、標準トレースを保存するならば、その写像から必然的にDouble stochastic行列T(Φ)が浮上してくる。従って上記の性質をもつ写像Φに対する議論とDouble stochastic行列T(Φ)に対する議論を平行に進めることができる。このことに注視してT(Φ)にエントロピーを定義することにより、その値がゼロであることによる写像Φの性質の特徴付けを行った。この結果はソウル大学において開催された研究集会KOTAC 2018において、7月18日の午後「Linear operators on a Banach space」の題名で研究発表を行った。さらに「作用素論的基礎研究」においては昨年度に引き続き、ヒルベルト空間上の有界線形作用素に対してcomplex-symmetric operatorの一般化と、スペクトルの特徴について研究を進めていて、幾つかの結果を得たので、論文として纏める作業を行っている。科研費による研究によって非常に多くの研究成果を得ることができた。それらの成果を韓国で開催された研究集会で「Linear operators on a Banach space」の題名で発表を行った。さらに、拓殖大学文京キャンパスで開催された第57回実関数論・関数解析学合同シンポジウムにおいては「線形作用素のconjugationに係る話題」の題名で講演行い、京都大学数理解析研究所で10月24日26日間で開催された研究集会「作用素平均を利用した作用素の構造解析の研究と関連する話題」においては3つの研究発表を行った。最後に、2019年3月16日にフランス・リール第一大学において「Topics of linear operators」の題名で講演を行った。特にリール第一大学における研究発表では多くの研究者が集まり、好評であった。2019年度の研究ではell^1(Σ)のイデヤルの構造。C*(Σ)では力学系がtopologically freeのときにその部分環C(X)がそのイデヤルの構造を反映するのは以前から知られていたが、一般の系でell^1(Σ)まで含めてその可換子環、C(X)',C(X)'_1がそれぞれの閉イデヤルの構造を反映していることが判明し、その結果それぞれの単純性と力学系の極小性の同値性が判明した。さらにこの結果はell^1(Σ)においてそのすべての閉イデヤルが自己共役であることと力学系が自由(周期点が無い)であることとの同値性の証明にも使われる。ここでC(X)'_1とell^1(Σ)の構造とは(Hermite性の問題などを通じて)さらに深い関係があるので引き続きこの面を研究する。ちなみにell^1(Σ)がHermite Banach algebraなのかどうかは部分的な解決以外一般にはまだ解決されていない。作用素が不変部分空間を持つか否かについては、V. Lomonosovにより新たな展開となったが、今も作用素論の重要な問題である。この問題をhyponormal作用素に拡張するために色々な研究がなされているので、さらに一般的な作用素に拡張することを試みる。2015年度から2019年度までの期間で研究を進めている「各種エントロピーを巡る可測力学系と位相力学系との作用素論的基礎研究」について当初の計画をおおむね達成することができた。この結果は「Around Bistochastin Matrices」の題名で, Acta Phis. Pol. B46(2015),1883-1896で発表した。さらに「作用素論的基礎研究」においてはヒルベルト空間上の有界線形作用素に対して(m,C)-isometric operatorを導入しこの作用素の特徴について研究を進めた。主な結果は作用素Tが(m,C)-isometricのとき、Tnも(m,C)-isometricであり、T*がsingle value extension propertyをもてばTもsingle value extension propertyをもつことを示した。さらにpower boundedな(m,C)-isometri作用素TがT*CTC &#8211; IがnormaloidであればTは(1,C)-isometricであることを示した。

従って、power boundedな(m,C)-isometri作用素TがTC=CTを満たすときTはisometricであることになる。これはonlineでComplex Anal. Oper. Theoryより発表された。「各種エントロピーを巡る可測力学系と位相力学系との作用素論的基礎研究」でn次複素行列上の正線形写像が単位元を単位元に移し標準トレースを保存するときDouble stochastic行列が出る。この性質をもつ写像とDouble stochastic行列の研究が関連しているので、これによってエントロピーを定義する。そして、その値がゼロである写像の特徴付けを行った。Doublestochastic行列と各種エントロピーを巡る展開において、各要素はすべて非負である行列に対して、各行および各列の和が共に1であるものはDouble stochastic行列と呼ばれる。n次複素行列上の正線形写像Φが単位元を単位元に移し、標準トレースを保存するならば、その写像から必然的にDouble stochastic行列T(Φ)が浮上してくる。従って上記の性質をもつ写像Φに対する議論とDouble stochastic行列T(Φ)に対する議論を平行に進めることができる。このことに注視してT(Φ)にエントロピーを定義することにより、その値がゼロであることによる写像Φの性質の特徴付けることができた。さらに作用素TとSが∞-isometricのとき、TとSのテンソル積も∞-isometricであり、Nagy-Foias-Langer分解を示した。Tがm-complex symmetricであればTのn乗もm-complex symmetricであり、Tがdecomposableである必要十分条件はTの*乗が性質(δ)をもつことであることを示し、m-complex symmetric operatorのスペクトルの性質を明らかにした。p-wA(s,t)作用素の研究を行い、スペクトルの孤立点に対応するRiesz idempotentはself-adjointであり、その値域は像に等しいことを示した。また、∞-complexsymmetric作用素のスペクトルの性質を調べ、二つの∞-complex symmetric作用素のテンソル積も∞-complex symmetric作用素であることを示した。Semi-Fredholm作用素とFredholm作用素の性質を示した。
日本の差別に対するAffirmative Actionの導入に関する憲法学的研究

1.アメリカ合衆国におけるアファーマティヴ・アクションの運用実態につき、合衆国で発刊された資料・文献を中心として調査・整理した。また、合衆国と同様の政策を導入しようとしているオーストラリアの実例についても、一定の検討を行った。この結果、合衆国では、特に女性の雇用差別解消において、この政策が一定の役割を果たしていることが確認された。しかし、同時に、黒人の差別の解消については、これまであまり効果があがっていないことも明らかとなったが、その理由についても検討を加えた。また、この政策が全面的に導入されるに従って、レーガン大統領をはじめとしてこの政策に対する「逆差別」の非難が高まっていることも注目されたが、その一般的理由、法的理由を整理した。しかし、連邦最高裁判所は、八○年代になっての諸判決で、原則的にこの政策を合憲としていることも注目された。2.日本における差別、特に被差別部落、アイヌ民族、女性に対する現在の差別実態を、最新の資料や差別を受けている人たちからの聞きとりによって調査、整理した。共通の問題として、特に雇用差別・教育差別が今日の重要問題であることがあらためて明らかとなったが、それだけにアファーマティヴ・アクションを日本に導入することに、一定の意味があるのではないかということが確認された。しかし、部落差別については、差別理由の固有の問題から、この政策をただちに導入していくことについては、疑問点があることも明確になった。しかし、逆に、、女性差別については、今後かなり有効な差別解消策になりそうであることも明らかになった。また、この政策を導入することが、日本国憲法と矛盾しないことも明確となった。なお、検討にあたっては、「部落解放基本法」構想との関連も考慮され、総合的に検討された。
ヒメトビウンカの生殖様式を操作する共生細菌2種と病原性ウイルスとの相互作用の解明

本課題はヒメトビウンカに感染し、宿主の生殖様式を操作する2種の共生細菌スピロプラズマとボルバキア、さらにイネ縞葉枯ウイルス(RSV)が相互にどのような影響を及ぼすか明らかにすることを目的とした。まず、スピロプラズマがヒメトビウンカに及ぼす正の影響を明らかにするため、スピロプラズマとボルバキアの二重感染系統と、ボルバキア単独感染系統、スピロプラズマ単独感染系統、どちらにも感染していない非感染系統を、テトラサイクリン処理により作出した。これらの系統の幼虫期間、成虫寿命、生涯産卵数および殺虫剤抵抗性を比較した結果、スピロプラズマの感染が生涯産卵数に対して負の影響を及ぼすことが示唆された。このスピロプラズマの負の影響はボルバキアが共存する場合に、共存しない場合に比べて弱められていた。そこで、二重感染系統およびスピロプラズマ単独感染系統の若齢幼虫成虫にかけてのスピロプラズマ感染密度の推移をリアルタイムPCRによって定量した結果、老齢幼虫期以降は二重感染系統のスピロプラズマ密度が単独感染の場合に比べて顕著に抑制されていることが明らかとなった。この結果は、異なる生殖操作戦略を持つこれら2種の共生細菌間で競合が生じていることを示唆している。RSV保毒系統として継代飼育している系統を用いて、保毒虫を放飼するイネの播種後日齢、および保毒虫の日齢や放飼期間の検討を行ったが、いずれも伝播は確認できなかった。そのため、野外からRSV感染イネ株を採取し、そこへスピロプラズマ・ボルバキア二重感染系統の幼虫を放飼した。その結果、RSV保毒二重感染系統の作出に成功した。現在はRSV保毒二重感染系統から、テトラサイクリン処理によりスピロプラズマ単独感染系統および非感染系統を作出済みである。今後はこれらの系統を用いて感染実験系を確立し、各共生細菌がRSVの伝播に及ぼす影響について明らかにしていく予定である。共生細菌や病原性ウイルスに感染することで、ヒメトビウンカの生活史形質にどのような影響を及ぼすか検証した。共生細菌ボルバキア(Wobachia)とイネ縞葉枯ウイルス(RSV)の両方に感染している個体を野外から採集し、作出した(R(+)W(+)系統)。その系統の個体の一部に、抗生物質を処理し、ボルバキアを除去した系統を作出した(R(+)W(-)系統)。また、イネ縞葉枯ウイルスは経卵感染によって次世代に伝搬するが、仔の10%程度はウイルスが伝わらないため、それぞれの仔世代から、ボルバキアのみに感染している系統(R(-)W(+)系統)とボルバキアにもウイルスにも感染していない系統(R(-)W(-)系統)を作出した。これら4系統について1)繁殖能力:メスの産卵数と仔の性比と数、2)生存能力:幼虫期間と成虫寿命について調査した。実験の結果、生存能力については、雌の成虫寿命(平均±標準偏差(日))がR(-)W(+) (19.3 ±6.6)>R(+)W(-) (15.2 ±5.5)>R(-)W(-) (14.4 ±6.8)>R(+)W(+) (13.3 ±5.2)となり、R(-)W(+)系統の寿命がR(+)W(+)系統よりも有意に長かった(Steel-Dwass法、P<0.05)。その他の系統間では有意な違いは見られなかった。幼虫期間はR(-)W(-)(14.3 ±2.3)<R(+)W(+) (14.4 ±2.2)<R(-)W(+) (15.9 ±2.9)<R(+)W(-) (16.4 ±3.5)となり、R(-)W(-)の幼虫期間はR(+)W(-)よりも有意に短く、R(+)W(+)の幼虫期間はR(-)W(+)より有意に短かった。今回の結果は、同一系統から4つの感染組み合わせを作出した繰り返し1回の実験結果のみのため、さらに繰り返しの実験を行う必要がある。平成28年度の研究計画は、SW系統・S系統・W系統・NI系統のそれぞれについて,イネ縞葉枯ウイルス感染系統・非感染系統を作出し、合計で8系統の組み合わせで,生活史形質を比較することとしていた。現在のところ、野外から採集したW系統とRSVの両方に感染しているR(+)W(+)系統に抗生物質処理をして、RSVのみに感染したR(+)W(-)系統を作出した。また、これら2系統の仔世代から、ウォルバキアのみに感染しているR(-)W(+)系統、どちらにも感染していないR(-)W(-)系統をそれぞれ作出した。これらの4系統について,1)繁殖能力:メスの産卵数と仔の性比と数,2)生存能力:幼虫死亡率と成虫寿命についてデータを収集することができ、生存能力については解析済みである。生存能力については、全体的な傾向としてRSVに感染することで負の影響をヒメトビウンカに与えている可能性が示唆されたが、繰り返しが1回の実験結果のため、さらに繰り返しを行って検証する必要がある。また、繁殖能力については、データが膨大なため、現在解析中である。

SW系統・S系統については、RSVに感染した野外系統を得ることができなかったため、今後はRSV感染イネをこれらの系統に吸汁させ、人為的にRSV感染系統を作出し、残る4系統について実験を行う必要がある。共生細菌や病原性ウイルスに感染することで、ヒメトビウンカの生活史形質にどのような影響を及ぼすか検証した。昨年度までに、共生細菌ボルバキアWolbachia(W)とイネ縞葉枯ウイルスRSV(R)に感染した系統と非感染系統を作出し、生活史形質(成虫寿命、幼虫期間)を比較した結果、ウイルス感染がヒメトビウンカの生活史形質に負の影響を与えることが示唆された。本年度は、これまで作出することができなかった共生細菌スピロプラズマSpiroplasma(S)のみに感染した系統(W(-)S(+)系統)を、野外で採集したボルバキアとスピロプラズマに二重感染した系統(W(+)S(+)系統)に抗生物質テトラサイクリンを吸汁させ、ボルバキアだけ除去することで、その作出に成功した。さらに、この野外系統から、両方とも感染していない系統(NI系統)の作出し、これら3つの組み合わせで生活史形質(成虫寿命、幼虫期間、産卵数)を比較した。また、野外で採集したボルバキアのみに感染した系統(W(+)S(-)系統)からもテトラサイクリン処理でNI系統を作出し、これら2つの系統で生活史形質を比較した。その結果、最初の3つの組み合わせの比較では、幼虫期間が、W(+)S(+)系統>W(-)S(+)系統> NI系統の順で長くなった。一方、成虫寿命、産卵数に違いは見られなかった。もう一方の組み合わせ、W(+)S(-)系統とNI系統の比較では、両者の間に幼虫期間、成虫寿命、産卵数のいずれにも系統の間で違いは見られなかった。これらの結果から、スピロプラズマに感染すると、幼虫期間に負の影響を与え、その負の効果は、ボルバキアと二重感染するとさらに増大されることが示唆された。一方、ボルバキアのみの感染ではヒメトビウンカの生活史形質に負の影響を与えないことが示唆された。平成29年度には、当初の研究計画どおりに、野外から採集したボルバキアとスピロプラズマに2重感染しているW(+)S(+)系統から、テトラサイクリン処理によって、スピロプラズマのみに感染したW(-)S(+)系統を作出することに成功した。これらの系統について、生活史形質を計測し、スピロプラズマの感染がヒメトビウンカの幼虫期間に負の影響を与えていることを明らかにすることができた。計画は概ね順調に進捗している。一方、それぞれの系統にイネ縞葉枯ウイルスに感染させ、ウイルスと共生細菌の両方に感染させた系統を長期間維持していることが大変難しく、その生活史形質の測定までには至っていない。原因の一つとしては、ウイルスの経卵感染率が90%程度となっていて、経代している過程で感染率が低下してしまうことであり、実験に供試する際に再度、感染率を高めておかなければならないなど実験の実施に大きな労力が必要なことである。もうひとつの原因としては、スピロプラズマ感染系統を維持する場合、オスについては感染していない系統から導入しなければならないため、交尾のタイミングを外してしまうなどでうまく増殖できないことがある。そのため、スピロプラズマ感染系統の維持も難しい。しかし、本年度末までには順調に増殖する系統を作出することができたため、ウイルス感染系統を作出する準備も整備することができ、この点についても概ね順調に進捗している。本課題はヒメトビウンカに感染し、宿主の生殖様式を操作する2種の共生細菌スピロプラズマとボルバキア、さらにイネ縞葉枯ウイルス(RSV)が相互にどのような影響を及ぼすか明らかにすることを目的とした。まず、スピロプラズマがヒメトビウンカに及ぼす正の影響を明らかにするため、スピロプラズマとボルバキアの二重感染系統と、ボルバキア単独感染系統、スピロプラズマ単独感染系統、どちらにも感染していない非感染系統を、テトラサイクリン処理により作出した。
卵巣を対象としたHTLV1感染動態の解析

前年度に動物モデルキャリア卵巣においてプロウイルスが検出されたこと、CD3陽性細胞が検出されたことから感染細胞が含まれている可能性があることが示されたことを受け、感染細胞の局在を特定するためにウイルス転写産物をターゲットとした特異的プローブの設計、合成を行った。また培養細胞へのエストラジオール17βおよびプロゲステロンの添加では明確なmRNA発現量の変化がみられないことを受け、in vivoにおいて卵巣から分泌されるホルモンが性周期によって変動することに着目し、性周期による変化に伴うCD3陽性細胞の変動を検討するため、マウス非感染モデルを用いて各周期の卵巣をサンプリングしCD3 mRNAの発現量解析を行った。同時にマーカーとなる複数の遺伝子についてmRNAの発現およびタンパク発現についても検討を行った。その結果、hCG投与によりCD3 mRNA発現量は増加し、性周期の変動に伴い卵巣内のCD3陽性細胞が増加する可能性が示唆された。動物モデルを用いた解析により、卵巣においてもCD3陽性細胞に一定の割合で含まれると考えられる感染細胞が存在することがわかり、CD3の免疫染色による発現パターンは組織における感染細胞の局在の一部を示していると考えられた。一方で卵巣中の感染細胞が循環血液中から浸潤したものである可能性も否定できない。すなわち卵巣由来のホルモンが感染細胞の集簇、活性化に関与するとの明確な結論には至らなかった。卵巣におけるHTLV1の感染動態を解析するため、ヒト化マウスおよびニホンザルを動物モデルとして解析を行った。マウスを用いた解析では、肝臓に臍帯血造血幹細胞を投与して作成した雌ヒト化マウスに対して、HTLV1の細胞株であるMT2を腹腔投与し感染させた。その後一定期間ののちに卵巣の摘出を行い、摘出群と非摘出群の間でPVL(細胞100個あたりの感染細胞の比率)を経時的に測定することにより、卵巣の存在が感染動態に及ぼす影響を解析しようと試みたが、両群の間に明確な差は認められなかった。また同様に感染させた雄個体に対しては性ホルモンの影響を解析するため、エストラジオール17βを皮下投与し、PVL等へ影響し得るかを検討したが、溶媒コントロール区と比較して有意な差は認められなかった。また主な感染細胞であるリンパ球の卵巣内での局在を明らかにするため、非感染個体を含む卵巣の組織切片を作製し、免疫染色等を行った。一方で、ニホンザルはHTLV1と類縁性を有するSTLV1に感染していることから、STLV1に感染したニホンザルの卵巣を解析することによりHTLV1感染に外挿し得る知見が得られることを期待して、STLV1感染個体の解剖、サンプリングを行った。サンプルは組織切片の作製、DNAやRNAを抽出後、real-time PCRによるプロウイルスの検出および遺伝子発現解析を行った。感染個体の卵巣からはPVLが検出され、CD3抗体を使用した免疫染色ではCD3陽性細胞が血管周辺部に認められたことから、卵巣中に感染細胞が存在していることが示唆されたが、その局在については更に解析が必要である。ヒト化マウスを用いた解析では計画通り、卵巣を摘出し非摘出群と比較することができた。real time PCRを用いたPVLの測定や遺伝子発現レベルの解析などの実験系も整い、非摘出群との間で明確な差は無いという結果ではあったが知見を得ることができた。ニホンザルを用いた解析では、real time PCRにより卵巣組織抽出DNAからプロウイルスを標的とした増幅産物が得られたことから、感染個体の卵巣に感染細胞が存在することを示唆する結果が得られた。組織内での感染細胞の局在については、CD3陽性細胞の血管周辺部への集簇が認められたが、感染細胞の局在とは必ずしも一致しているとは言えないため、in situ hybridizationによってプロウイルスDNAまたは特異的な転写産物の局在が判明すれば、より直接的な証拠になりうると期待される。卵巣組織内の感染細胞の局在を解析するため、マウスでも固定試料から作製した組織切片を用いて種々のマーカー抗体染色またはin situ hybridizationを試みる。研究の進捗状況に応じて適宜学会発表、論文投稿の準備を進める予定である。

組織切片を使用したin situ hybridizationによるプロウイルスまたはウイルス特異的遺伝子転写産物の検出系の検討を行ったため、実際に使用するprobeの合成発注に至らなかった。次年度の発注に備え繰り越す。
アルツハイマー性神経回路変調発生・伝搬過程の可視化

アルツハイマー性神経障害の発生,伝搬過程を可視化する細胞培養マイクロデバイスを開発した.多数のマイクロ電極を集積化した基板上にシリコンゴム製の立体構造物を利用して複数の細胞培養区画を配置し,区画間をトンネルで連絡する構造とした.ラット海馬から採取した神経細胞を培養し,アルツハイマー性障害発生原因物質の有力な候補とされているβアミロイド投与による神経変性障害発生・伝搬の様子を電気活動,細胞内Ca濃度変化計測により評価し,Caの細胞内過剰流入を示唆する結果を得た.平成24年度に設計・製作した複数の細胞培養マイクロ区画を有する電極アレイ基板を利用し,アルツハイマー性神経障害原因物質の有力な候補であるアミロイドβ投与の影響を調べることに主眼を置いて実験を実施した.海馬分散培養神経回路が安定する3週間以降の試料について電気活動及び細胞内Ca濃度変化を指標に評価を行なった.培養開始後24日の時点で2つの区画のうち一方だけにアミロイドβ42を投与した(区画間はマイクロトンネル構造を介して連絡しているが,溶液間の相互作用は大きくないことが報告されている).薬物投与操作当日から1週間の自発電気活動を記録したが,薬物の有無による有意な差異は検出されなかった.他方,細胞内Caイオン濃度変化については薬理操作群の試料が優位に濃度が上がっているという結果になった.本研究で検証を目指す仮説(synaptic scaling;神経変性障害に伴うシナプス伝達機能低下を補償するためにアセチルコリン作動性の調節機能が活性化して細胞内Ca代謝系が変化,短期的には神経回路活動レベルの変化を防ぐが,長期的には系全体の障害を生じる)との関係を示唆する結果と考えられ,今後,調節系を含めた培養システムに今回の手法を適用して計測を実施することにより,より明確な結果を得ることが期待できる.アルツハイマー性神経障害の発生,伝搬過程を可視化する細胞培養マイクロデバイスを開発した.多数のマイクロ電極を集積化した基板上にシリコンゴム製の立体構造物を利用して複数の細胞培養区画を配置し,区画間をトンネルで連絡する構造とした.ラット海馬から採取した神経細胞を培養し,アルツハイマー性障害発生原因物質の有力な候補とされているβアミロイド投与による神経変性障害発生・伝搬の様子を電気活動,細胞内Ca濃度変化計測により評価し,Caの細胞内過剰流入を示唆する結果を得た.平成24年度の研究実施計画として設定した検討課題に対して以下の成果を得た.複数の細胞培養マイクロ区画を有するデバイスの設計・製作非侵襲・長期の細胞電気活動計測が可能という特徴を有する微小電極アレイ基板(MicroElectrode Array; MEA)にシリコンゴム(poly dimethyl siloxane; PDMS)製の立体構造を集積化し,複数の細胞培養区画を有する細胞培養皿を製作した.具体的には,6角形の区画を3×3 mmの方形区画3個が取り囲むパターンとし,各区画に16個の微小電極を配置した.周囲区画から中央区画へは神経突起のみ進入可能なトンネル(幅50 um,高さ5 um,長さ150 um)で連絡する構造とした.フォトリソグラフィとソフトリソグラフィの組み合わせにより,電極アレイおよびガイド構造を形成するプロセスおよびその最適条件を確立した.周囲区画に播種したラット海馬神経細胞の神経突起がトンネル構造内に侵入し,中央区画に到達することをbeta 3 tubulinをマーカとする免疫組織化学染色により確認した.細胞電気活動計測上記設計・製作したMEA基板上で培養したラット海馬神経回路の自発電気活動を記録した.培養開始後11日目の段階で,培養海馬神経回路に特徴的な同期活動が観測され,今回製作したデバイスの動作が確認できた.周囲3箇所の培養区画で観測された活動パターンは,各区画内では明確な同期性が見られ,異なる区画間では「類似性が認められる」程度となり,中央区画での相互作用を解して活動が伝播することを示唆する結果が得られた.新たなフォトリソグラフィ用マスクを製作し,「64個のマイクロ電極を4つの細胞培養区画に16個ずつ配置し各区画間は神経突起のみを介する弱い結合を導く」という基本構想に対応する計測デバイスの製作プロセスが確立できた.このデバイス上で問題なく細胞培養が可能であることが確かめられたことから,本研究が目指すアルツハイマー様の病態の誘導,神経突起の相互作用を介したその広がりの観測に向けた電気活動計測実験に進む準備が整ったと判断した.海馬培養神経回路に対してbetaアミロイド(amyloid-beta peptide; Abeta)投与によりアルツハイマー様の病態を誘導し,正常な神経回路との比較,神経突起を介した相互作用による病態の伝播を観測することが次のステップである.さらに,本研究でこの過程の制御に重要な役割を果たすと考えるコリン作動性ニューロン群の作用を可視化することを目指し,実験を進める.具体的には,Abeta投与による自発電気活動の変化とその広がりを1ヶ月間の遷移過程として観測することを目標とする.並行してコリン作動性細胞群を含む神経核として前脳基底部のニューロン群を採取し培養する条件の検討を進め,海馬神経細胞との共培養によりその調節作用可視化を目指す.計画初年度の平成24年度は,複数の細胞培養区画を集積化したデバイスの設計とその最適化を重点的に進めたため,デバイスの試作と細胞培養の予備的実験が多くの割合となった.

平成25年度は計画目標の達成に向けて細胞培養,電気活動計測実験が本格化する.主として実験動物と細胞培養試薬,電気生理実験関係消耗品が主たる支出項目となると予想しており,計画的に研究費の使用を実施する.また研究計画最終年度であることを勘案し,論文誌,学会などを通じた成果発表を積極的に行い,必要な経費を支出する.