hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パーキンソン病および関連神経変性疾患のＰＥＴ酸化ストレスイメージング

PET用核種標識化合物である62Cu-ATSMよって,ミトコンドリア呼吸鎖不全による過還元状態が惹起する活性酸素種の発生増加(酸化ストレス)を生体にて画像化することを可能にした.孤発性パーキンソン病(PD)患者において,62Cu-ATSM PETでの脳線条体での集積増加と,集積と臨床的重症度に正の相関関係を報告している.平成25年度は,PD関連神経変性疾患と筋萎縮性側索硬化症(ALS)での酸化ストレスの関与を検討した.現在までに,1多系統萎縮症(MSA)患者9名と2ALS患者12名(年齢平均65.2歳,罹病平均期間25.8月,重症度スケールALSFRS-R平均30.9/48点),3Parkin遺伝子変異を有する家族性PD患者2名と家族性PD患者2名(順天堂大学脳神経内科との共同研究)を検討した.その結果,1MSA患者群では今のところ明らかな集積増加は認められず,PD患者との差は見出されなかった.2ALS患者群では,両側大脳皮質運動野に集積の有意な増加傾向が認められ(p<0.001),臨床重症度との相関(p<0.05),加齢との正の相関(p<0.05)が認められ,酸化ストレスの病態への関与が認められた.また,3Parkin遺伝子変異を有する家族性PD患者では,線条体への集積を認めた.また,脳神経疾患における酸化ストレスの基礎研究として,ミトコンドリア病患者の血中の酸化ストレスの検討を行った.ミトコンドリア病の原因となるミトコンドリア遺伝子A3243G変異を有する患者14名と,健常者34名に対し採血を行い,d-ROMsによる酸化ストレスと,BAPによる抗酸化力の測定を行った.その結果,d-ROMsは,健常者群に比べて患者群で有意に増加していた(P<0.005).25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。PET用核種標識化合物である62Cu-ATSMよって,ミトコンドリア呼吸鎖不全による過還元状態が惹起する活性酸素種の発生増加(酸化ストレス)を生体にて画像化することを可能にした.孤発性パーキンソン病(PD)患者において,62Cu-ATSM PETでの脳線条体での集積増加と,集積と臨床的重症度に正の相関関係を報告している.平成25年度は,PD関連神経変性疾患と筋萎縮性側索硬化症(ALS)での酸化ストレスの関与を検討した.現在までに,1多系統萎縮症(MSA)患者9名と2ALS患者12名(年齢平均65.2歳,罹病平均期間25.8月,重症度スケールALSFRS-R平均30.9/48点),3Parkin遺伝子変異を有する家族性PD患者2名と家族性PD患者2名(順天堂大学脳神経内科との共同研究)を検討した.その結果,1MSA患者群では今のところ明らかな集積増加は認められず,PD患者との差は見出されなかった.2ALS患者群では,両側大脳皮質運動野に集積の有意な増加傾向が認められ(p<0.001),臨床重症度との相関(p<0.05),加齢との正の相関(p<0.05)が認められ,酸化ストレスの病態への関与が認められた.また,3Parkin遺伝子変異を有する家族性PD患者では,線条体への集積を認めた.また,脳神経疾患における酸化ストレスの基礎研究として,ミトコンドリア病患者の血中の酸化ストレスの検討を行った.ミトコンドリア病の原因となるミトコンドリア遺伝子A3243G変異を有する患者14名と,健常者34名に対し採血を行い,d-ROMsによる酸化ストレスと,BAPによる抗酸化力の測定を行った.その結果,d-ROMsは,健常者群に比べて患者群で有意に増加していた(P<0.005).PET用核種標識化合物である62Cu-ATSMよって,ミトコンドリア呼吸鎖不全による過還元状態が惹起する活性酸素種の発生増加(酸化ストレス)を生体にて画像化することを可能にした.孤発性パーキンソン病(PD)患者において,62Cu-ATSM PETでの脳線条体での集積増加と,集積と臨床的重症度に正の相関関係を報告している.平成24年度は,PD関連疾患と筋萎縮性側索硬化症(ALS)での酸化ストレスの関与を検討した.現在までに,1多系統萎縮症(MSA)患者7名(年齢平均64.7歳,罹病期間1-11年,重症度スケールSARA平均18.9/40点)と2ALS患者10名(年齢平均64.6歳,罹病期間1-6年,重症度スケールALSFRS-R平均31.7/48点),3Parkin遺伝子変異を有する家族性PD患者1名(順天堂大学脳神経内科との共同研究)を検討した.その結果,1MSA患者群では明らかな集積増加は認められず,PD患者との差が見出された.2ALS患者群では,両側大脳皮質運動野に集積の増加傾向が認められ,酸化ストレスの関与が示唆された.また,3Parkin遺伝子変異を有する家族性PD患者では,線条体への集積を認めた.脳神経疾患における酸化ストレスの基礎研究として,ミトコンドリア病患者の血中の酸化ストレスの検討を行った.ミトコンドリア病の原因となるミトコンドリア遺伝子A3243G変異を有する患者14名と,健常者34名に対し採血を行い,d-ROMsによる酸化ストレスと,BAPによる抗酸化力の測定を行った.

その結果,d-ROMsは,健常者群に比べて患者群で有意に増加していた(P0.005).62Cu-ATSM PETを用いて,神経変性疾患患者生体における脳内でのミトコンドリア傷害と酸化ストレスをPD関連疾患,ALSにおいて解析できた.さらに,Parkin遺伝子変異を有する患者において,初めて生体脳での酸化ストレスが増強していることが立証できた.また,ミトコンドリア病患者では,血中の酸化ストレスが高まっていることが検証できた.さらに,動物モデルに関しても,64Cu-ATSMを用いた脳内酸化ストレスの解析準備を整えた.62Cu-ATSM PETを用いて,脳内でのミトコンドリア傷害と酸化ストレスを,パーキンソン病(PD),PD関連疾患(MSA-P),遺伝性PD,ALSなどの各種の神経変性疾患において検討する.さらに,PDやALSの動物モデルに関しても,64Cu-ATSMを用いた脳内酸化ストレスの解析を行ってゆく.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
MRI装置による脳機能評価法の開発と誤差や再現性を含めた限界についての検討

MRIを用いた脳機能評価法としてスピンラベリング法であるFAIR法とSPECTによる脳血流シンチと比較し、パラーメータの違いによる相関性を評価した。さらにダイアモックスを用いた脳血流シンチによる血流予備能の評価との比較も行った。FAIR法によるTIの設定は1600ms程度の長い方がSPECTによる結果と相関が良好であった。また、脳血流予備能との相関では、TI1600msとTI800msとの信号強度比が良好な相関性を示した。これはTIの異なる2種類の画像から血流の通過時間に関連する指標が抽出でき、脳血流予備能と相関があるものと推察された。さらに、本年放射線部に導入された臨床用3T高磁場MRI装置を用いてproton MRSの検討をおこなった。3TMRI装置によるproton MRSでは、LCModelの標準偏差(SD値)でNAA, Cr, Choは10%未満であり、S/N比も9以上を保つことができた。また、1.5TMRI装置では安定して測定が困難なGlx(glutamine+Glutamate complex)が、15%以下のSD値で測定が可能であった。Glutamate単独の解析も20%以下のSD値で算出可能であり、各代謝物信号の解析の安定性が非常に向上することが示唆された。なた、GABAは通常のproton MRSでは3TMRI装置にても25%以上のSD値となり、定量性に問題があったため、今回MEGA-PRESSを新たに作成し3TMRIに導入した。これによりGABAのみの信号が分離して検出可能であり、その結果25%以下のSD値でGABAの定量評価が可能となり、臨床応用可能と考えられた。これらの結果から、3TMRIによる脳機能評価法はこれまでの1.5Tよりも再現性や精度の改善が期待でき、臨床応用の有用性も向上すると考えられた。MRIを用いた脳機能評価法としてspin labeling法による脳潅流画像及びMR spectroscopyとfunctional MRIを中心に検討を行った。1)Spin labeling法による脳潅流画像の検討:造影剤を用いない脳潅流画像法の一つであるflow sensitive alternating inversion recovery technique(FAIR法)と造影剤を用いた脳血流のパラメーター画像との比較検討を行った。その結果、FAIR法による脳潅流画像は反転時間によりコントラストが変化し、長い反転時間のほうが遅い血流も評価できることが判明した。さらに造影剤によるパラメーター画像のうちMTTとFAIR法との相関がたかく、CBVとの相関が最も低かった。MTTとの相関もr=0.6程度であり、中等度の相関であり、FAIR法における血流コントラストは必ずしもCBFとは一致しないことが予想された。2)MRSにおける再現性の検討:proton MRSによる代謝物の定量評価をLCModelを用いて行い、その再現性やばらつきについて検討した。その結果NAA, Cr, Cho等の再現性はintraclass correlation coefficientで0.7以上であり、臨床検査としては許容範囲での再現性を認めた。しかしばらつきでは、個体間で1割から2割の相違が正常者でも認められ、個体間での差が大きいことが示唆された。3)functional MRIによる検討:functional MRIを自閉症患者において施行し、t検定でも正常者と異なる賦活を認めた。同一データを独立成分分析にても検討した結果、自閉症患者と正常者においてはタスク期間における信号時間曲線の形に相違が認められ、反応性の違いと関係ある可能性が示唆された。

MRIを用いた脳機能評価法としてスピンラベリング法であるFAIR法とSPECTによる脳血流シンチと比較し、パラーメータの違いによる相関性を評価した。さらにダイアモックスを用いた脳血流シンチによる血流予備能の評価との比較も行った。FAIR法によるTIの設定は1600ms程度の長い方がSPECTによる結果と相関が良好であった。また、脳血流予備能との相関では、TI1600msとTI800msとの信号強度比が良好な相関性を示した。これはTIの異なる2種類の画像から血流の通過時間に関連する指標が抽出でき、脳血流予備能と相関があるものと推察された。さらに、本年放射線部に導入された臨床用3T高磁場MRI装置を用いてproton MRSの検討をおこなった。3TMRI装置によるproton MRSでは、LCModelの標準偏差(SD値)でNAA, Cr, Choは10%未満であり、S/N比も9以上を保つことができた。また、1.5TMRI装置では安定して測定が困難なGlx(glutamine+Glutamate complex)が、15%以下のSD値で測定が可能であった。Glutamate単独の解析も20%以下のSD値で算出可能であり、各代謝物信号の解析の安定性が非常に向上することが示唆された。なた、GABAは通常のproton MRSでは3TMRI装置にても25%以上のSD値となり、定量性に問題があったため、今回MEGA-PRESSを新たに作成し3TMRIに導入した。これによりGABAのみの信号が分離して検出可能であり、その結果25%以下のSD値でGABAの定量評価が可能となり、臨床応用可能と考えられた。これらの結果から、3TMRIによる脳機能評価法はこれまでの1.5Tよりも再現性や精度の改善が期待でき、臨床応用の有用性も向上すると考えられた。
紫外線による皮膚発癌におけるストレスタンパク質A170の機能解析

A170タンパク質は酸化ストレス誘導タンパク質であり、その遺伝子ノックアウト(KO)マウスのフェノタイプは過食による肥満とインスリン抵抗性、脂肪肝、高レプチン血症を呈することが発見されている。我々はA170KO胎児線維芽細胞がUVB照射に対して抵抗性でありアポトーシスが起きにくいこと、Bcl-2の発現が上昇していることを発見している。本研究課題では、A170がアポトーシスシグナルにどのように関わっているか、紫外線による皮膚発癌にどう関わるかを探ることを目的として以下の実験を行なった。まず、A170KOとWTのMEFにUVBを照射しAnexinとPIの2重染色によるアポトーシスの程度を比較した。その結果、A170KO細胞はアポトーシスが顕著に抑制されることが明らかになった。この現象は、WT細胞をsiRNA処理によりA170をノックダウンした細胞でも認められた。次に、アポトーシスの誘導に関わる様々なシグナル伝達因子の状態を、まずウエスタンブロットによりタンパク質レベルで調べた。その結果、KO細胞ではUVB刺激によるBax,caspase等のアポトーシス誘導因子のレベルが低下していた一方、アポトーシス抑制因子であるsrcやBcl-2などのレベルが野生型細胞と比べ著しく上昇していた。そこで次に、これらのアポトーシス抑制因子の発現に重要な転写因子であるStat3の状態について解析したところ、KO細胞において活性化亢進が認められた。これらのことから、A170はStat3の活性化を調節しており、欠損細胞内ではStat3の活性化が亢進することでアポトーシス抑制因子の発現が上昇し、その結果としてUVB刺激によるアポトーシスが起きにくくなっていることが明らかとなった。さらに、個体レベルでの解析からも、A170KOマウスはUVBによる皮膚組織のアポトーシスを起こしにくいことが明らかになり、A170はアポトーシスシグナルを調節する重要な因子であることを、培養細胞、個体レベルの両面で明らかにした。A170/p62/sequestosome1タンパク質は、マウスマクロファージからクローニングした酸化ストレス誘導タンパク質で、その機能が、徐々に明らかにされつつある。A170遺伝子ノックアウトマウスのフェノタイプ解析から過食による肥満とインスリン抵抗性、脂肪肝、高レプチン血症などを発見した。一方、酸化ストレスタンパク質の性質から、UVBによる細胞傷害について検討していたところ、その解析の過程で、ノックアウトマウス由来のA170(-/-)胎児線維芽細胞がUVB照射に対して抵抗性でありアポトーシスが起きにくいこと、Bcl-2の発現が上昇していることを発見した。皮膚発癌において酸化ストレスは重要な役割を果たしているが、その発症機序とストレス遺伝子との関係の全貌は明らかになっていない。そこで本研究は、アポトーシスシグナルとの関連が示唆されている酸化ストレス誘導性タンパク質A170に着目し、紫外線(UVB)による皮膚癌発症における役割を明らかにすることを目的とした。平成21年度はまず、A170ノックアウトマウスのUVB照射に対する感受性を組織学的に解析した。10週齢のWTおよびKOマウスの剃毛した背部皮膚に対して、200mJ/cm^2のUVBを照射し36時間後にダーマトスコピーで観察したのち、採取し、組織学的変化を調べたところ、UVBによる上皮組織の損傷がKOマウスで軽減されており、アポトーシス細胞も有意に少なかった。A170は何らかのメカニズムでin vivoにおいてもアポトーシスシグナルに関与していることが予想され、アポトーシスシグナルとの関連を詳細に解析する予定である。A170タンパク質は酸化ストレス誘導タンパク質であり、その遺伝子ノックアウト(KO)

マウスのフェノタイプは過食による肥満とインスリン抵抗性、脂肪肝、高レプチン血症を呈することが発見されている。我々はA170 KO胎児線維芽細胞がUVB照射に対して抵抗性でありアポトーシスが起きにくいこと、Bcl-2の発現が上昇していることを発見している。本研究課題では、A170がアポトーシスシグナルにどのように関わっているか、紫外線による皮膚発癌にどう関わるかを探ることを目的として以下の実験を行なった。まず、A170 KOとWTのMEFにUVBを照射しAnexinとPIの2重染色によるアポトーシスの程度を比較した。その結果、A170 KO細胞はアポトーシスが顕著に抑制されることが明らかになった。この現象は、WT細胞をsiRNA処理によりA170をノックダウンした細胞でも認められた。次に、アポトーシスの誘導に関わる様々なシグナル伝達因子の状態を、まずウエスタンブロットによりタンパク質レベルで調べた。その結果、KO細胞ではUVB刺激によるBax,caspase等のアポトーシス誘導因子のレベルが低下していた一方、アポトーシス抑制因子であるsrcやBcl-2などのレベルが野生型細胞と比べ著しく上昇していた。そこで次に、これらのアポトーシス抑制因子の発現に重要な転写因子であるStat3の状態について解析したところ、KO細胞において活性化亢進が認められた。これらのことから、A170はStat3の活性化を調節しており、欠損細胞内ではStat3の活性化が亢進することでアポトーシス抑制因子の発現が上昇し、その結果としてUVB刺激によるアポトーシスが起きにくくなっていることが明らかとなった。さらに、個体レベルでの解析からも、A170 KOマウスはUVBによる皮膚組織のアポトーシスを起こしにくいことが明らかになり、A170はアポトーシスシグナルを調節する重要な因子であることを、培養細胞、個体レベルの両面で明らかにした。
超好熱菌酵素による機能性人工膜

超好熱性細菌による機能性人工膜にとって重要なのは酵素の極度の安定性である。機能を持つ人工膜の再構成はすでに可能となり、多くのバイオセンサーが実用化された。しかしこれらの安定性は低く、長期間使用には欠陥がある。したがってa.すでに高次構造の既知な膜ATPaseと相同な超好熱V型ATPaseの機能と安定性。b.高次構造の制御を行う超好熱シャペロンの機能を解明した。a.b.共に共通のATPase相同部分があるため、クローニングには共通の方法が用いられた。a.安定性残基の決定。超好熱菌Desulfurococcs Strain SYからV型ATPase遺伝子をクローニングし、ECGABDクラスター構造が発見された。これを発現し、電算機で相同性検索を行い、既知の好熱菌のATPaseのX線解析と対照して、その高次構造の熱安定性を残基から決定した。好熱性を高める残基置換はAsp→Glu(ヘリックス構造安定化置換)が最も多く、その逆方向(Glu→Asp)の置換は希である。次に多い置換はSer→Ala,Gly→Alaの2種の増加による内部疎水性増加による安定化であった。b.安定性維持と再構成促進をするシャペロン類の解明。超好熱菌のシャペロニン、及びD-アスパラギン酸ラセマーゼの遺伝子構造を決定し、大量発現させてタンパク質を単離してその諸性質を解明した。超好熱シャペロニンにはαとβサブユニットがあった。なお1997年、好熱菌ATPaseのX線解析論文の共著者J.E.Walker博士(Cambridge大学)にノ-ベル賞が授与された。旧来の小さいタンパク質と異なり、高次の活性を有する膜酵素は分子量が数十万と大で、シンクロトロン放射光を用いて始めて解析できた。安定な好熱菌酵素でのみ基質の無い状態でα3β3オリゴマーが得られたからである。また、好熱菌膜酵素を用いて始めて論争の多かった分子内回転に決定的な直視観測が可能となって、回転説を提案したP.D.Boyer博士(California大学)にも今回のノ-ベル賞が授与された。本計画終了に当たりBoyer博士が本学で講演する。超好熱菌は単にその極限環境のみでなく、イントロンやヒストンを持つ原核生物として従来の常識を覆す存在である。超好熱菌の培養法を常圧下法に改善し、粉末硫黄(集菌が困難)をシスチンに変え、DNAを保護しているヒストン様の蛋白質の除去法にも成功した。そこで先ず超分子構造を形成するのに役立つ超好熱菌のDesulfurococcusの分子シャペロンの遺伝子をクローニングし、その遺伝子構造を決定することができた。(Kagawa,Y. etal.:Biochem. Biophys.Res. Commun. 214:730-736,1995)。この超好熱菌の極度に安定なシャペロンは他の常温菌の複雑な要素と異なり、僅か一種のサブユニットのオリゴマーで、変性した常温生物酵素(リゾチーム)や超好熱菌酵素類を再生させ、活性を回復できる点でも実用化に有利である。

その詳細は既に発表したように、古細菌および哺乳類のt-複合体ペプチドと類似の構造であって、常温菌や従来の好熱菌(75°C程度の生育温度)のHSP60とは殆ど共通の構造は無かった。常温菌の重要なシャペロンであるHSP70の類似遺伝子の捜索の課程でアスパラギン酸ラセマーゼ遺伝子が単離され、塩基配列決定にも成功した。極度に安定な本酵素をアミノ酸のDL分割にも応用できる可能性が出たため、この大腸菌内での大量発現にも成功し、高い特異性を発見した。さらにエネルギー変換の中心的膜酵素であるATPaseの遺伝子遺伝子のクローニングにも成功した。やはり従来の好熱菌酵素とは異なる極めて特異な構造であった点が注目される。極度に安定な膜タンパク質を超好熱菌から得て機能性人工膜を作る目的で約100°Cで増殖する超好熱菌Desulfurococcus sp.SY株(東太平洋産)から遺伝子を単離し構造決定して蛋白質、核酸の極限の高次構造を解明する。粗DNA分画は細菌をproteinase K、ドデシル硫酸ナトリウム、Triton-Xで可溶化し、フェノール変性後にRNAaseで処理し、クロロフォルム抽出、エタノ-エル沈殿で得た。ハイブリッド形成法、クローニング、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)。本年までに、数種の超好熱タンパク質遺伝子をクローニングし、タンパク質を大量発現させて精製した。第一に、アスパラギン酸ラセマーゼについてその発現から機能について解明し、本年度のJ.Biol.Chem.にその詳細を報告した。次に同菌から膜のエネルギー変換の中心であるV型ATPaseのオペロンをクローン化して、その構造を決定するとともに、大腸菌内で大量発現させて、そのサブユニットの詳細を解明した。意外なことに、ホモロジー検索では、この超好熱膜ATPaseは酸化的リン酸化能を持たないEnterococcus hiraeのNa-ATPaseと相同性が高かった。この内容を日本生化学会に報告すると共に、原著論文を完成中である。また、前年度に引き続き、膜を含む高次構造を形成するのに必要なシャペロニンのα、βサブユニット遺伝子の全構造を決定するとともに、それらを大量発現させた。これはATPのエネルギーを用いて構造を形成する。そしてこのαβオリゴマーを用いて、実際に変性させた好熱菌酵素の構造をATP依存的に再現させることに成功した。超好熱性細菌による機能性人工膜にとって重要なのは酵素の極度の安定性である。機能を持つ人工膜の再構成はすでに可能となり、多くのバイオセンサーが実用化された。しかしこれらの安定性は低く、長期間使用には欠陥がある。したがってa.すでに高次構造の既知な膜ATPaseと相同な超好熱V型ATPaseの機能と安定性。b.高次構造の制御を行う超好熱シャペロンの機能を解明した。a.b.共に共通のATPase相同部分があるため、クローニングには共通の方法が用いられた。a.安定性残基の決定。超好熱菌Desulfurococcs Strain SYからV型ATPase遺伝子をクローニングし、ECGABDクラスター構造が発見された。これを発現し、電算機で相同性検索を行い、既知の好熱菌のATPaseのX線解析と対照して、その高次構造の熱安定性を残基から決定した。好熱性を高める残基置換はAsp→Glu(ヘリックス構造安定化置換)が最も多く、その逆方向(Glu→Asp)の置換は希である。
セメント系粘塑性材料の流動シミュレーション手法の開発

本研究では、粘塑性空間要素法を改良し、モデル壁型枠打設実験を行うと共に打設シミュレーションを行った。(1)非定常粘塑性空間要素法プログラムの改良壁打設シミュレーションに適した解析手法である粘塑性空間要素法を改良した。現行のプログラムに対し、境界面におけるすべりを考慮できるように改良した。また、流動時のひずみ速度分布を出力し流動状態き検討が行えるように改良した。(2)小型壁型枠打設実験試料性質と流動状況の関係を調べるため、小型壁型枠打設実験および中型壁型枠打設実験を行った。小型壁型枠は、W400×H300×D80およびD40で、壁心にモデル鉄筋をシングル配筋したものも用意した。試料には、水セメント比と高性能AE減水剤添加量により、降伏値と塑性粘度の2つのビンガム定数が調整された、モルタルおよび粗骨材最大径が10mmのフレッシュコンクリートを用いた。実験から、流動停止後の試料上面の勾配は、降伏値に大きく影響され、塑性粘度はあまり影響しないことがわかった。また、ある程度の密なシングル配筋は、壁厚を半分にしたのとほぼ同じ効果があることがわかった。(3)中型壁型枠打設実験小型壁型枠の結果から、より実施工条件に近い結果を得るため、高流動コンクリートを用いて中型壁型枠打設実験を行った。実挙動は複雑であるが、基本的には小型壁型枠の場合と同様の結論を得た。(4)壁打設シミュレーション改良された粘塑性空間要素法を用いて、上記実験の数値シミュレーションを行った。その結果、みかけのビンガム定数を入力値とするシミュレーションにより、配筋壁打設状況を定量化できる可能性が明らかとなった。
DPCデータと検査値の統合データベースを用いた医療サービスの有効性と質の評価

本研究は、全国レベルの多施設からDPC (Diagnosis Procedure Combination)データとオーダーリング・システムから抽出する検査値データを一元的に収集して大規模データベースを構築し、それらのデータをフル活用して、(i)医療技術(薬剤、手術・処置、診断等)の有効性評価、(ii)急性期医療サービスの質の評価、などを包括的に実施し、日常臨床のみならず医療政策に役立つエビデンスを量産することを目的とする。収集するデータは、全国約1000病院のDPCデータ、およびそのうちの一部の病院のオーダーリング・システムから抽出する検査値データである。平成30年度、約20施設のDPC病院に依頼し、DPCデータに加えてオーダーリング・システムから抽出する血液検査などの検査データも加えたデータベースから、周術期の血糖管理に関するデータ等の収集を行い、各種予定手術における周術期の血糖値コントロールの範囲と術後創部感染発生の関連を検証した。平成30年度はさらに下記の研究等に着手し、引き続き継続の予定である。1.市中肺炎の診断と治療:市中肺炎は頻度が高く重症な感染症であるが、その診断と治療については未だ明らかでない点が多い。例として、血液培養・CRP・心臓バイオマーカー測定の有用性、必要な絶食期間と嚥下訓練の有用性、最適な抗生剤の投与期間、が挙げられる。これらについて詳細な分析を実施中である。医療情報の蓄積・管理の標準的な仕様であるSS-MIX2を用いて、オーダーリング・システムから得られた電子的な検査値データ情報を標準的な形式で蓄積・管理し、DPCデータと統合する多施設の統合データベースの基盤を構築するという当初の目的はおおむね達成した。国立病院機構に属する約20病院からDPCの様式1・EFファイルデータとオーダーリング・システムのデータを収集し統合するため、データは単一の法人である国立病院機構内に存在し、機構外には持ち出されないため、個人情報保護上の問題は存在しない。DPCの様式1・EFファイルデータに加えて血液検査などの検査データも加えたデータベースの基盤を新たに構築できた。また、全国約1000病院のDPCデータを収集し、DPCデータ単独で可能な多数の臨床研究を実施した。そこで明らかになった限界を抽出し、検査値・バイタルサインなどのデータを追加することにより、それらの限界を克服できるかどうかを検討し、その上で多数のリサーチクエスチョンを構築した。このように研究はほぼおおむね順調に進んでいる。今後の研究の推進方策としては、申請者を中心として臨床各科の専門家を研究協力者に招き、共同研究のフレームワークを構築し、利用可能なデータを駆使して研究にあたる。それにより、わが国の臨床疫学研究を持続的に推進し、これまで欧米各国の後塵を拝してきたわが国における大規模データ臨床疫学研究、医療の質研究等の学際研究を活性化し、その成果を実地の医療や行政に有機的に還元することを進めていく。また、今回の研究により、他施設間での検査値データの正常値の標準化などを行い、データの蓄積・管理・統合という一連のプロセスの運用を軌道に乗せることもひとつの目標とする。全国約1000病院のDPCデータを収集し、DPCデータ単独で可能な多数の臨床研究を実施した。また、そのうち国立病院機構に属する約20病院のオーダーリング・システムからデータを収集し、独立病院機構内で、DPCの様式1・EFファイルデータに加えて血液検査などの検査データも加えたデータベースの基盤を新たに構築した。医療情報の蓄積・管理の標準的な仕様であるSS-MIX2を用いて、オーダーリング・システムから得られた電子的な検査値データ情報を標準的な形式で蓄積・管理し、多施設の統合データベースの基盤を構築した。DPCデータと検査値を統合して、29年度は予備的段階として数病院からデータを収集した。特に周術期の血糖管理と術後経過に関する記述的研究を行った。血糖管理不良な糖尿病患者は手術後の創部感染症を発症しやすいと指摘されているが、適切な術前血糖管理目標は定まっていない。糖尿病を合併した胃癌および大腸癌の患者は多く、管理目標の特定が必要である。そこで胃癌または大腸癌に対して手術を受けた患者の情報を抽出し、DPCデータより患者背景、手術情報、併存症等を評価し、SS-MIXデータから術前血糖値および術後採血等の結果を分析した。240例の手術例(胃癌112例、大腸癌128例)の患者平均年齢は70歳であり、男性が56%を占めていた。糖尿病の合併は16%で認め、術前のHbA1cの平均は6.1%であった。術後6日目以降に38.5°C以上の発熱を認めたのは7.1%であり、8.8%で術後に血液培養が実施されていた。創部培養では大腸菌が最も高頻度に出現していた。このようにDPCデータとSS-MIXからの検査値やバイタル・サインのデータを収集する基盤を構築できた。今後これを用いて、従来DPCデータのみでは為しえなかったリサーチ・クエスチョンの解明を実現するため、多数の研究デザインを設定した。初年度は、医療情報の蓄積・管理の標準的な仕様であるSS-MIX2を用いて、オーダーリング・システムから得られた電子的な検査値データ情報を標準的な形式で蓄積・管理し、DPCデータと統合する多施設の統合データベースの基盤を構築することが主眼である。当初の目的はおおむね達成した。国立病院機構に属する約20病院からDPCの様式

1・EFファイルデータとオーダーリング・システムのデータを収集し統合するため、データは単一の法人である国立病院機構内に存在し、機構外には持ち出されないため、個人情報保護上の問題は存在しない。DPCの様式1・EFファイルデータに加えて血液検査などの検査データも加えたデータベースの基盤を新たに構築できた。また、全国約1000病院のDPCデータを収集し、DPCデータ単独で可能な多数の臨床研究を実施した。そこで明らかになった限界を抽出し、検査値・バイタルサインなどのデータを追加することにより、それらの限界を克服できるかどうかを検討し、その上で多数のリサーチクエスチョンを構築した。このように研究はほぼおおむね順調に進んでいる。初年度として順調に進展している。DPCデータと検査値を統合して、29年度は予備的段階として数病院からデータを収集した。特に周術期の血糖管理と術後経過に関する記述的研究を行った。血糖管理不良な糖尿病患者は手術後の創部感染症を発症しやすいと指摘されているが、適切な術前血糖管理目標は定まっていない。糖尿病を合併した胃癌および大腸癌の患者は多く、管理目標の特定が必要である。本研究は、全国レベルの多施設からDPC (Diagnosis Procedure Combination)データとオーダーリング・システムから抽出する検査値データを一元的に収集して大規模データベースを構築し、それらのデータをフル活用して、(i)医療技術(薬剤、手術・処置、診断等)の有効性評価、(ii)急性期医療サービスの質の評価、などを包括的に実施し、日常臨床のみならず医療政策に役立つエビデンスを量産することを目的とする。収集するデータは、全国約1000病院のDPCデータ、およびそのうちの一部の病院のオーダーリング・システムから抽出する検査値データである。平成30年度、約20施設のDPC病院に依頼し、DPCデータに加えてオーダーリング・システムから抽出する血液検査などの検査データも加えたデータベースから、周術期の血糖管理に関するデータ等の収集を行い、各種予定手術における周術期の血糖値コントロールの範囲と術後創部感染発生の関連を検証した。平成30年度はさらに下記の研究等に着手し、引き続き継続の予定である。1.市中肺炎の診断と治療:市中肺炎は頻度が高く重症な感染症であるが、その診断と治療については未だ明らかでない点が多い。例として、血液培養・CRP・心臓バイオマーカー測定の有用性、必要な絶食期間と嚥下訓練の有用性、最適な抗生剤の投与期間、が挙げられる。これらについて詳細な分析を実施中である。医療情報の蓄積・管理の標準的な仕様であるSS-MIX2を用いて、オーダーリング・システムから得られた電子的な検査値データ情報を標準的な形式で蓄積・管理し、DPCデータと統合する多施設の統合データベースの基盤を構築するという当初の目的はおおむね達成した。国立病院機構に属する約20病院からDPCの様式1・EFファイルデータとオーダーリング・システムのデータを収集し統合するため、データは単一の法人である国立病院機構内に存在し、機構外には持ち出されないため、個人情報保護上の問題は存在しない。
多様な参加形態を可能とする現職教員向け遠隔教育支援システムの開発と実用化

本年度以下の研究を実施した。(1)遠隔研修の実用化及び実証的研究(2)多様な接続形態を想定したシステムの改良(3)研究のまとめ(1)では,前年度後半の実証実験を再度実施し,実際の授業での利用を行った。制度的な問題は依然として大きく、正式実施には大きな壁がある。しかしながら、実施の重要性、有効性の認識は広がり、大学全体として制度を変えていこうという動きが出てきた。遠隔で受講した場合の学習者評価の問題についても,実施方法,内容について検討を進めた。(2)では,より多様なニーズに応えるために、移動先等からもアクセスを可能とするシステムの開発を行った.携帯電話による動画転送技術を利用し、携帯電話から参加できる多地点テレビ会議システムも利用できるようになってきた。また,PDAやウェアラブルコンピュータによる接続,街中無線ネットワーク等の整備も進むことが予想されており,様々な場所から研修に参加できるようになった.CMSの一つであるXoopsを用いて開発した多様なアクセスに対応できるシステムを用い、富山大学に設置するサーバで運用を行った.本年度以下の研究を実施した。また,PDAやウェアラブルコンピュータによる接続,街中無線ネットワーク等の整備も進むことが予想されており,様々な場所から研修に参加できるようになった.CMSの一つであるXoopsを用いて開発した多様なアクセスに対応できるシステムを用い、富山大学に設置するサーバで運用を行った.本年度は下記の4項目について、研究を実施した.(1)多地点IPテレビ会議システムの構築(2)遠隔講義支援Webシステムの開発(3)情報教育に関する現職向け教員研修カリキュラムを遠隔講義用に改変(4)米国大学教育学部の現職教育授業との連携のための,打ち合わせと資料収集それぞれの実施内容は下記の通りである。(1)多地点での接続実験を行うために,多地点接続装置を設置し,通信実験を行った。(2)メディア教育開発センターが開発したeXcampusを用い、遠隔講義支援システムを本学に設置したサーバにおいて運用を行い、本学で実施している10の授業の補助システムとして試験運用を実施した.(3)本グループで開発しているカリキュラムを遠隔学習用にアレンジして、2つの授業で利用した.(4)米国ケンタッキー州マーレイ州立大学と遠隔講義を実施し、その有用性および問題点の検証を実施した。また、マーレイ州立大学へ短期間訪問し,相手方へのシステム設定,授業実施の打ち合わせを行うと共に,先進的に活用されている事例について資料収集を行った.これらにより,平成15年度では,IP多地点テレビ会議システムとWebによる資料提供,コミュニケーション支援を取り入れた,現職教員向け遠隔研修実施の効果を分析中である.本研究で利用するIP多地点テレビ会議接続装置は,本研究を進める上でもっとも必要とされる装置であったが、納入時期が大幅に遅れた(6月発注、11月中納入)ため、研究の推進の支障が発生した.北陸6大学では、遠隔学習システムを利用した双方向遠隔講義が数年後から本格実施されることが決まり、本研究による知見を生かした教室環境整備、カリキュラム開発、支援システム構築を実施し、本研究の成果の転移をはかっていきたいと考えている。(2)では,より多様なニーズに応えるために,移動先等からもアクセスを可能とするシステムの開発を行った.携帯電話による動画転送技術を利用し、携帯電話から参加できる多地点テレビ会議システムも利用できるようになってきた。また,PDAやウェアラブルコンピュータによる接続,街中無線ネットワーク等の整備も進むことが予想されており,様々な揚所から研修に参加できるようになった.CMSの一つであるXoopsを用いて開発した多様なアクセスに対応できるシステムを用い、富山大学に設置するサーバで運用を行った.
植物の澱粉生合成関連酵素の機能変換と遺伝子発現制御機構の解明

澱粉生合成における唯一のグルコース供与体はADP-グルコースであり,ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase)によって合成される.植物生体内において,AGPaseはアロステリックに調節され,澱粉生合成速度を支配していると考えられている.本研究では,AGPaseのアロステリック特性が澱粉合成量に与える影響を詳細に解析し,最終的な植物の生産性(収量)の増加をめざし,以下に示す成果を得た.(1)葉におけるAGPaseを欠損したシロイヌナズナ(TL46株)に,アロステリック感受性の低下したAGPaseをコードする遺伝子を導入した形質転換植物を作成・解析した.(2)形質転換植物の葉におけるAGPase活性は,TL46株の10倍以上に,また,野生株の1.5倍以上に増加した.(3)形質転換植物葉の澱粉蓄積量は,野生株の1.3倍程度であったが,その代謝回転率は1.8倍に増加した.また,葉の乾物重量ならびに面積も野生株に比べ1.8倍に増加した.(4)形質転換植物の種子の収量は,野生株の1.3倍に増大した.以上の結果より,AGPaseのアロステリック特性は,澱粉合成速度を調節するだけでなく,植物の生育や収量にも影響し,アロステリック感受性の低下は澱粉合成量,代謝回転ならびに収量の増加をもたらすことが示された.(1)アロステリックエフェクターに対する感受性を減少させた変異AGPase遺伝子の導入葉におけるAGPase活性を欠損したシロイヌナズナ変異体植物に、自身のプロモーターを利用して変異AGPase遺伝子を導入した。得られた形質転換植物の葉におけるAGPase活性は、変異植物の10倍以上、野生株の1.5倍以上に増加した。次年度は、形質転換植物における澱粉合成速度などの解析を行う。(2)AGPase遺伝子プロモーター特性の解析シロイヌナズナにおけるAGPase大サブユニット遺伝子(ApL1)と小サブユニット遺伝子(ApS1)の発現は、スクロースによって調節されているが、両者は逆の制御を受けている。これを遺伝子レベルで解析するために、両遺伝子のプロモーター領域の解析を計画した。種々の長さのApL1遺伝子プロモーター領域下流に、レポーター遺伝子としてbeta-glucuronidase(GUS)遺伝子を連結したコンストラクトを作成した。これをシロイヌナズナ植物に導入し、得られた形質転換植物のGUS活性を測定したところ、-350の領域までに構成的発現に重要な因子が含まれることが明らかとなった。次年度は、ApS1遺伝子プロモーターの解析とともに、さらに形質転換植物におけるスクロースの影響を調べる。澱粉生合成における唯一のグルコース供与体はADP-グルコースであり,ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase)によって合成される.植物生体内において,AGPaseはアロステリックに調節され,澱粉生合成速度を支配していると考えられている.本研究では,AGPaseのアロステリック特性が澱粉合成量に与える影響を詳細に解析し,最終的な植物の生産性(収量)の増加をめざし,以下に示す成果を得た.(1)葉におけるAGPaseを欠損したシロイヌナズナ(TL46株)に,アロステリック感受性の低下したAGPaseをコードする遺伝子を導入した形質転換植物を作成・解析した.(2)形質転換植物の葉におけるAGPase活性は,TL46株の10倍以上に,また,野生株の1.5倍以上に増加した.(3)形質転換植物葉の澱粉蓄積量は,野生株の1.3倍程度であったが,その代謝回転率は1.8倍に増加した.また,葉の乾物重量ならびに面積も野生株に比べ1.8倍に増加した.(4)形質転換植物の種子の収量は,野生株の1.3倍に増大した.以上の結果より,AGPaseのアロステリック特性は,澱粉合成速度を調節するだけでなく,植物の生育や収量にも影響し,アロステリック感受性の低下は澱粉合成量,代謝回転ならびに収量の増加をもたらすことが示された.植物の激粉生合成における唯一のグルコース供与体はADP-グルコースである.ADP-glucose pyrophosphorylase(AGPase)はグルコース-1-リン酸とATPからADP-グルコースを合成する酵素である.植物のAGPaseは異なる遺伝子にコードされる大小2つのサブユニットが2つずつ会合した4量体であり,3-phosphoglycerate(3-PGA)およびPiによってアロステリックに調節される.本課題では,同化澱粉生合成ならびに生育に対するAGPaseのアロステリック調節の役割を明らかにすることを目的とした.また,各遺伝子の発現機構についても検討した.(1)アロステリック感受性を減少させた変異AGPase遺伝子の導入:葉におけるAGPase活性を欠損したシロイヌナズナ変異体植物に、自身のプロモーターを利用して変異AGPase遺伝子を導入した。形質転換植物葉の最大同化澱粉量は,野生株の1.3倍に増加し,また,澱粉代謝回転は野生株の1.8倍に増加した.さらに,形質転換植物は葉の乾燥重量ならびに葉の大きさも野生株に比べ増加し,最終的な種子の収量も野生株の1.2倍以上になった.

これらのことから,AGPaseのアロステリック調節は,同化澱粉合成量を支配しているだけでなく,代謝回転の増加をもたらし,最終的に植物の生育や生産性に強く影響することが示唆された.(2)AGPase遺伝子プロモーター特性の解析:シロイヌナズナにおけるAGPase大サブユニット遺伝子(ApL1)と小サブユニット遺伝子(ApS1)の発現特性を調べるために,両遺伝子のプロモーター領域を単離し,レポーター遺伝子[β-glucuronidase(GUS)]を連結したコンストラクトを作成した.これをシロイヌナズナ植物に導入し、得られた形質転換植物葉におけるGUS染色像を観察した.両遺伝子ともに葉肉細胞全体にわたる染色が観察された.また,ApL1遺伝子の転写開始点より上流310bp以内に構成的発現に関する因子が含まれることが明らかとなった.
新規な電気化学的水素化反応システムを用いる環境汚染物質の無害化および再資源化

本研究では、近年深刻な問題となっているが除去技術が未だ確立されていない環境汚染物質を無害化あるいは再資源化する新規プロセスの開発について検討し、以下のような結果を得た。1.地球温暖化の一因である亜酸化窒素の窒素への無害化に本水素化システムが利用できることを明らかにした。Pd黒をPd薄板上に析出させた場合、亜酸化窒素の還元反応は触媒的に進行し、窒素のみがほぼ100%の電流効率で生成することを見出した。2.水質汚濁の一因である硝酸イオンの再資源化に本水素化システムが利用できることを明らかにした。その際、Pd黒とNiをPd薄板上に析出させた場合、硝酸の還元反応は触媒的に進行し、工業的に有用なアンモニアが選択的に高電流効率で生成することを見出した。3.アゾ染料であるアマランスの脱色反応に本水素化システムが利用できることを明らかにした。Pd黒とPtをPd薄板上に析出させた場合、アマランスの脱色反応は触媒的に進行することを見出した。4.近年深刻な問題となっているが除去技術が未だ確立されていないPCBやダイオキシンなどの有機塩素化合物のモデル物質であるP-クロロトルエンの再資源化に本水素化システムが利用できることを明らかにした。脱塩素化反応により工業的に有用なトルエンと塩化水素が生成することを明らかにした。5.カチオン交換膜ならびにアニオン交換膜の片面にPd黒を担持させることによりPdの使用量を大幅に低減することができ、システムのコンパクト化にも成功した。それらを用いてもスチレンの水素化反応が進行してエチルベンゼンが生成することを見出した。研究代表者らは、Pd薄板電極などを用いた新しい水素化反応システムを開発し、種々の不飽和有機化合物に適用できることを明らかにした.本研究では、窒素酸化物や有機塩素化合物などの近年深刻な問題となっているが除去技術が未だ確立されていない環境汚染物質を無害化あるいは再資源化する新規プロセスの開発を最終目的とし、そのための手段として本水素化反応システムが適用可能であるかを検討する.本年度の研究で得られた知見を総括すると以下のようになる。1.亜酸化窒素の還元反応に本水素化システムが利用できることを明らかにした.その際、Pd薄板上にPd黒を析出させた場合、亜酸化窒素の還元反応は触媒的に進行し、還元生成物として窒素のみがほぼ100%の電流効率で生成することを見出した.2.アゾ染料であるアマランスの脱色反応に本水素化システムが利用できることを明らかにした。その際、Pd薄板上にPd黒とPtをこの順で析出させた場合、アマランスの脱色反応は触媒的に進行することを見出した。さらに、この脱色反応はジアゾ基の水素化分解に起因することを明らかにした。3.硝酸イオンの還元反応に本水素化システムが利用できることを明らかにした。その際、Pd薄板上にPd黒とNiをこの順で析出させた場合、硝酸の還元反応は触媒的に進行し、還元生成物としてアンモニアのみが高電流効率で生成することを見出した.また、アンモニア生成量は5日以上も直線的に増大し、触媒の劣化は認められなかった。本年度は、研究代表者らの開発した連続水素化システムを用いる環境汚染物質の無害化あるいは再資源化システムの構築ならびにこの水素化システムのコンパクト化について検討し、以下のような結果を得た。1.近年深刻な問題となっているが除去技術が未だ確立されていないPCBやダイオキシンなどの有機塩素化合物の再資源化を目的として、これらの化合物のモデル物質にp-クロロトルエン選び、これを研究代表者らが開発した連続水素化反応システムに適用した。その結果、脱塩素化反応によりトルエンが生成することを明らかにした。

2.パラジウム薄板の反応基質(p-クロロトルエン)側にパラジウム黒を析出させるとトルエンの生成効率が向上することを見出した。また、その析出量の増加とともにトルエンの生成効率は向上することを明らかにした。また、原子状水素生成の電流値を増加させてもトルエンの生成効率が向上することを見出した。3.カチオン交換膜ならびにアニオン交換膜の片面にパラジウム黒を担持させ、それを用いてスチレンの水素化反応を行ったところ、水素化反応が進行してエチルベンゼンが生成することを見出した。このとき担持したパラジウム黒量はパラジウム薄板の約5分の1であり、コスト削減およびシステムのコンパクト化に有効であることを明らかにした。本年度は、研究代表者らの開発した連続水素化システムを用いる環境汚染物質の無害化あるいは再資源化システムの構築ならびにこの水素化システムのコンパクト化について検討し、以下のような結果を得た。1.カチオン交換膜ならびにアニオン交換膜の片面に無電解めっきと電解めっきを組み合わせることによりパラジウム黒を担持させ、それを連続水素化システムに適用し、スチレンの水素化反応を行ったところ、水素化反応が進行してエチルベンゼンが高い電流効率で生成することを見出した。2.近年深刻な問題となっているが除去技術が未だ確立されていないPCBやダイオキシンなどの有機塩素化合物の再資源化を目的として、これらの化合物のモデル物質にP-クロロトルエン選び、これをPd黒担持イオン交換膜を用いる連続水素化システムに適用した。その結果、脱塩素化反応によりトルエンを生成することが明らかになった。3.1マイクロメートル程度の規則正しいポアを有するマクロポーラスPd黒をPd薄板上に形成させることに成功した。また、それを用いて4-メチルスチレンの水素化反応を行ったところ、高い電流効率で4-エチルトルエンを生成することが明らかになった。
マクロピノサイトーシス抑制剤による統合失調症の抗精神薬療法の開発

研究目的統合失調症は思春期から青年期にかけて発症する疾患で、その分子メカニズムの解明が期待されている。研究代表者は神経突起伸長の抑制において細胞内カルシウム上昇がマクロピノサイトーシスという特殊なエンドサイトーシスを誘導することを明らかにした。またマクロピノサイトーシスによる形質膜の大規模な取り込みが成長円錐の退縮変化を誘導し、神経突起伸長を抑制していることを解明した。一方、統合失調症の病因としてドーパミン系の経路が関わっていると推察されている。またドーパミンにより線条体のD2R陽性中型有棘神経細胞は、カルシウム依存的に樹状突起棘の形態縮小変化を引き起こす事が報告されている。従って、ドーパミンによるD2R陽性中型有棘神経細胞の樹状突起棘形態変化は、成長円錐退縮機構と同様のマクロピノサイトーシスに依存している可能性が考えられる。本研究は、マクロピノサイトーシスという膜動態変化を切り口にした、新しい統合失調症の発症メカニズムの解明を目的とした。研究方法マクロピノサイトーシスは高分子量の蛍光標識デキストランで可視化、定量が可能である。ドーパミンにより線条体のD2R陽性中型有棘神経細胞の樹状突起棘は形態縮小変化を起こす事から、マウス線条体の初代培養細胞を用いてドーパミン添加時のD2R陽性中型有棘神経細胞における蛍光標識デキストランの取り込みを検討した。また、マウス脳内の線条体D2R陽性中型有棘神経細胞における蛍光標識デキストランの取り込みを検討した。研究成果ドーパミン添加時、マウス線条体の初代培養細胞において、蛍光標識デキストランが取り込まれることが分かった。また、マウス脳内の線条体D2R陽性中型有棘神経細胞に、蛍光標識デキストランが取り込まれる可能性を得た。以上の事から、統合失調症においてマクロピノサイトーシス抑制剤が、新たな治療薬となりえる可能性が示唆された。
特異な係数を持つ確率偏微分方程式の研究

2次元ヤング図形の運動を界面モデルの一種と捉え、その非平衡揺動極限の研究を行った。極限はある種の確率偏微分方程式によって記述される。さらに、時空のランダムな揺らぎの効果を考慮した界面成長方程式の平衡解、分数冪微分作用素を持つ確率偏微分方程式の確率的エントロピー解、調和写像に付随した熱方程式の爆発問題、非等方性を持つAllen-Cahn型方程式の特異極限および界面の位置に関する精密な評価等に関する研究を行った。1.研究代表者の舟木は、連携研究者の謝氏(信州大学)らとともに、2次元ヤング図形の時間発展モデルの非平衡揺動極限について調べた。舟木は別途、2次元ヤング図形の運動から、適当な時空のスケール極限を経て非線形偏微分方程式が導かれることを示しているが、ここではその非線形偏微分方程式の解の周辺の揺動を調べ、それが無限次元空間上のOrnstein-Uhlenbeck型確率偏微分方程式によって記述されることを予想し、その係数作用素を決定する方向で研究を進めた。得られた結果および予想は、英国ケンブリッジ大学アイザック・ニュートン数理科学研究所における研究プログラム「確率偏微分方程式(Stochastic Partial Differential Equations)」とそれに関連する研究集会等において発表した。2.連携研究者の乙部氏(信州大学)が行ったレビー型ノイズを持つ確率偏微分方程式やベッセル過程に対するシミュレーションに基づき、考察を行っている。3.研究分担者の俣野は、Allen-Cahn型方程式の平面波の安定性を論じた。すなわち、遠方で減衰する摂動や、概周期的な摂動のクラスを考え、摂動を受けた界面が空間全体で一様に平面波に収束することを示した。また、調和写像に付随した熱方程式の爆発問題を考察し、2次元円板から球面への調和写像に付随した熱方程式の回転対称解の爆発のオーダーが自己相似爆発よりはるかに速いことを示した。俣野はさらに、障害物にぶつかる拡散進行波、超臨界型非線形熱方程式の解の爆発等を調べた。1.研究代表者の舟木は、前年度に引き続き、連携研究者の謝氏(信州大学)らとともに、2次元ヤング図形の時間発展モデルの非平衡揺動極限に関する研究を継続し、極限はある種の無限次元空間上のOrnstein-Uhlenbeck型確率偏微分方程式によって記述されることを証明した。非平衡揺動に関する数学的に厳密な結果はこれまで余り知られていない。フェルミ型と呼ばれる場合には、確率偏微分方程式の境界条件を特定する必要があり、一方ボーズ型と呼ばれる場合には、基本的にフェルミ型に対する結果からある種の非線形変換を経由して極限の確率偏微分方程式が導かれることがわかる。そのためには、収束をより強い関数空間上で示しておくことが要請される。2.神経パルスの伝播は、膜電位(すなわち細胞膜内外の電位差)の変化が空間的に伝わる現象である。この現象を記述する古典的モデルであるHodgkin-Huxley方程式や、その簡易版のFitzHugh-Nagumo方程式は、いずれも細長い神経細胞(ニューロン)を1次元媒体で近似したものである。これに対し、細胞の3次元構造を考慮すると、方程式は細胞の境界面(すなわち細胞膜)上で定義された擬微分方程式になるが、その詳しい性質は未解明であった。研究分担者の俣野は、「作用素の擬正値性」という概念を新たに導入することにより、細胞が有限の大きさをもつ場合について解の一様有界性を証明した。また、大域アトラクターの性質を調べた。時空のランダムな揺らぎの効果を考慮した界面成長の様子を記述する方程式、すなわちKardar-Parisi-Zhang(KPZ)方程式に関する数学的研究が、近年急速に進展している。これは、特異性を内包する確率偏微分方程式の一種である。研究代表者の舟木は、無限次元解析の手法やブラウン汎関数のWiener-伊藤展開などを用いて、KPZ方程式の平衡解の解析を進めた。舟木はさらに、3年間の研究期間を通して、連携研究者の謝賓氏(信州大学)らと共に、2次元ヤング図形の運動の非平衡揺動極限に関する研究を行い、最終的に、極限がある種の確率偏微分方程式によって記述されることを証明した。これは無限次元空間上の確率過程に対する中心極限定理として定式化されるが、対応する大数の法則のレベルは、いわゆる流体力学極限の枠組みで論ずることが可能であり、その研究は既に舟木らによって行われている。舟木はまた、粘性項のないBurgers方程式に確率項が加わってできる確率偏微分方程式について、衝撃波の生成について調べた。この考察を基にして、分数冪微分作用素を加えた確率偏微分方程式の確率的エントロピー解についての研究を謝賓氏と共に継続している。ある種の非線形拡散方程式においては、拡散係数を0に近づけた特異極限において不連続な界面が現れ、その運動が平均曲率流に支配されることは知られている。分担者の俣野は、非等方性を持つAllen-Cahn型方程式の特異極限を考察し、界面の位置に関する精密な評価を導いた。