hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
文学的虚構の基本性質に関する研究

関連性理論に従えば,『ヴェルター』という虚構の「入力」は,それ自体として「真」ではないが,読者の推論的思考とそこで得られる解釈という「出力」は,世界に関する真なる命題でありうる.虚構が,われわれの認知的環境の中で重要性を持つのは,人間にとって,情報の入力ではなく,入力を処理して得られる出力(解釈)こそが重要だからである.伝達の理論である関連性理論が示すこの観点を核に据えることで,文学的虚構に関しても,またその前提にある虚構的存在者の存在性格に関しても,本質的な議論の見通しを立てることができる.虚構の修辞機構に着目する文学理論は,読者の認知システムに入力される言語的刺戟の特徴を記述する.しかし物語構造にせよ修辞表現にせよ,言語形式それ自体には真偽や虚実を刻印するものはない.言語形式から表意を計算し推意を推論する解釈メカニズムの中で,解読された言語情報が認知環境中で顕在化する様々な想定と関係づけられ,虚構的存在者についての想定と現実的な知識が,読者毎の個別的変異を伴いながら,出力されるのである.享受的態度に伴う情動的反応もまたこうした出力の一部である.文学的虚構の本質は,言語(意味論・言語哲学)によってではなく,言語がどのような仕方で認知的な出力を導き出すのかという観点から,つまり伝達の理論によって再規定されなくてはならない.
超長寿命・高エネルギー電荷分離状態を利用した有機光触媒反応システムの開発

ドナー・アクセプター連結系分子を用いて電荷分離状態を得るには、最初の光誘起電荷分離過程が逆電子移動による電荷再結合過程よりもはるかに速く起こる必要がある。そのためには電子移動の再配列エネルギー(λ)を小さくすれば良い。その場合λが小さくなると、電荷再結合過程の速度は電荷分離過程の速度よりもはるかに遅くなることが可能となる。そこで、2次元のパイ電子系を有するフラーレンの電子移動特性について検討を行った。その中でも、再配列エネルギーが最も小さいと言われているフラーレンは最近特に注目を集めている。本年度では、トリニトロフルオレノンとフラーレンを連結させた分子に金属イオンを添加することにより、フラーレンを分子内電子移動酸化することによって長寿命電荷分離状態を生成させることについて検討を行った。トリニトロフルオレノン-フラーレン連結分子(TNF-C_<60>)の脱酸素ベンゾニトリル溶液のサイクリックボルタモグラムでは4つの可逆な還元波と1つの酸化波が観測された。参照化合物のCVとの比較によりTNF(-0.40V vs SCE), TNF/C_<60>(-0.70V), C_<60>(-1.11V)の順で還元が起こっていることがわかった。一方、一電子酸化はC_<60>上で起こっていることがわかった。TNF-C_<60>の一電子酸化電位と一電子還元電位の差から電荷分離状態のエネルギーを1.89eVと決定した。次にTNF-C_<60>の脱酸素ベンゾニトリル溶液に530nmのレーザーフラッシュ照射を行い選択的にフラーレン部位を光励起すると、2マイクロ秒後に720nmに吸収極大を有する3重項励起状態フラーレン(^3C_<60>^*)に特徴的な過渡吸収帯が観測された。C_<60>の一重項励起状態のエネルギーは1.75eVであり、、この場合電子移動の自由エネルギー変化が正となるため電子移動は進行せず、項間交差によって^3C_<60>^*が生成したものと考えられる。この系にスカンジウムイオンを添加し同様な測定を行うと、C_<60>部位からTNF部位への電子移動反応が進行し、過渡吸収スペクトルで電荷分離状態が観測された。電荷分離寿命は室温で23ミリ秒と非常に長いことが分かった。この電荷分離状態は、溶液中における電荷分離寿命の世界最長記録(2007年2月現在)である。本年度は、ドナー・アクセプター連結系分子を用いて電荷分離状態を得るには、最初の光誘起電荷分離過程が単電子移動による電荷再結合過程よりもはるかに速く起こる必要がある。そこで、2次元のパイ電子系を有するポルフィリンや、フタロシアニン、ペリレンジイミドの電子移動特性について検討を行った。その中でも、光合成反応中心における電荷分離のモデルとしてフタロシアニンの吸収スペクトルは光合成で使われているバクテリオクロロフィルに近いという点から最近特に注目を集めている。そこで、電子供与体として亜鉛フタロシアニン、電子受容体としてペリレンジイミドを連結させた分子の、エネルギー移動および電子移動ダイナミクスについて研究を行った。その結果、亜鉛フタロシアニン-ペリレンジイミド連結分子(ZnPc-PDI)の脱酸素ベンゾニトリル溶液に530nmのレーザー光照射を行いペリレンジイミド(PDI)部位を選択的に光励起すると、2マイクロ秒後に3重項励起状態亜鉛フタロシアニン(^3ZnPc^*)に特徴的な過渡吸収帯が観測された。その後、^3ZnPc^*の吸収帯が減衰するに伴って^3PDI^*の過渡吸収帯の増大が観測された。これは一重項励起状態では^1PDI^*から^1ZnPc^*へエネルギー移動が起こり、項間交差後^3ZnPc^*からPDIへのエネルギー移動が起こっていることを示す。この系にマグネシウム過塩素酸塩を添加し同様な測定を行うと、ZnPcからPDI部位への電子移動反応が進行し、電荷分離状態が観測された。過渡吸収スペクトルの減衰から電荷分離寿命を140マイクロ秒と決定することができた。これは、PDIラジカルアニオンのカルボニル酸素とマグネシウムイオンとの錯形成によって、電荷分離状態のエネルギーが^3PDI^*よりも低くなったためであると考えられる。PDIラジカルアニオンとマグネシウムイオンの錯体生成はESRで確認した。さらにマグネシウムイオンの替わりにさらにルイス酸性度の高いスカンジウムイオンを用いると、光照射をしなくても基底状態で電子移動反応が進行した。

トリニトロフルオレノン-フラーレン連結分子(TNF-C_<60>)の脱酸素ベンゾニトリル溶液のサイクリックボルタモグラムでは4つの可逆な還元波と1つの酸化波が観測された。参照化合物のCVとの比較によりTNF(-0.40V vs SCE), TNF/C_<60>(-0.70V), C_<60>(-1.11V)の順で還元が起こっていることがわかった。一方、一電子酸化はC_<60>上で起こっていることがわかった。TNF-C_<60>の一電子酸化電位と一電子還元電位の差から電荷分離状態のエネルギーを1.89eVと決定した。次にTNF-C_<60>の脱酸素ベンゾニトリル溶液に530nmのレーザーフラッシュ照射を行い選択的にフラーレン部位を光励起すると、2マイクロ秒後に720nmに吸収極大を有する3重項励起状態フラーレン(^3C_<60>^*)に特徴的な過渡吸収帯が観測された。C_<60>の一重項励起状態のエネルギーは1.75eVであり、、この場合電子移動の自由エネルギー変化が正となるため電子移動は進行せず、項間交差によって^3C_<60>^*が生成したものと考えられる。この系にスカンジウムイオンを添加し同様な測定を行うと、C_<60>部位からTNF部位への電子移動反応が進行し、過渡吸収スペクトルで電荷分離状態が観測された。電荷分離寿命は室温で23ミリ秒と非常に長いことが分かった。この電荷分離状態は、溶液中における電荷分離寿命の世界最長記録(2007年2月現在)である。
抗リン脂質抗体症候群の新たな鑑別診断法の確立と病態発症機序の解明

APSの基礎疾患として代表的な全身性エリテマトーデス患者を対象に,6種類の抗リン脂質抗体をELISAにて同時測定し,APSに関連する各種合併症発症およびLA活性発現との関連を解析した.その結果,動脈血栓症の最も強い危険因子としてaPS/PTが,静脈血栓症の危険因子としてaβ2GPIが特定された.また,習慣性流死産の発症にはaCL/β2GPIとaPS/PTが関連していた.今後は,複数の抗リン脂質抗体をELISAにて同時に測定し,患者血中に存在する抗リン脂質抗体のタイプの決定と抗体価の定量がAPSの検査診断として重要であると考えられる.抗リン脂質抗体症候群(APS)の検査診断法の確立を目的に,全身性エリテマトーデス患者331例を対象に,各種抗リン脂質抗体(抗カルジオリピン抗体,抗カルジオリピン/β2グリコプロテインI抗体:aCL/β2GPI,抗β2グリコプロテインI抗体:aβ2GPI,抗ホスファチジルセリン抗体,抗ホスファチジルセリン/プロトロンビン抗体:aPS/PT,抗プロトロンビン抗体)をELISAにて同時測定し,APSに関連する各種合併症発症との関連を解析した.その結果,動脈血栓症の最も強い危険因子としてaPS/PTが,静脈血栓症の危険因子としてaβ2GPIが特定された.また,習慣性流死産の発症にはaCL/β2GPIとaPS/PTが関連していた.(Thromb Res. 2014)さらに,代表的なAPS患者血漿(aβ2GPIとaPS/PTが共に陽性の患者5例、aβ2GPI単独陽性患者3例・aPS/PT単独陽性患者2例)から純化・精製したIgG抗体を用いた末梢単核球細胞(PBMC)刺激実験にて,aβ2GPI-IgGとaPS/PT-IgGは,それぞれ単独で単球表面への組織因子(TF)発現,培養液中への炎症性サイトカイン(TNFα・IL-1β)の産生,さらには単球走化性活性化因子(MCP-1)の産生を惹起することを明らかにした.さらに,これらの作用は,aβ2GPIとaPS/PTが共に陽性のIgGにて強力に促進されることを確認した.APSの基礎疾患として代表的な全身性エリテマトーデス患者を対象に,6種類の抗リン脂質抗体をELISAにて同時測定し,APSに関連する各種合併症発症およびLA活性発現との関連を解析した.その結果,動脈血栓症の最も強い危険因子としてaPS/PTが,静脈血栓症の危険因子としてaβ2GPIが特定された.また,習慣性流死産の発症にはaCL/β2GPIとaPS/PTが関連していた.今後は,複数の抗リン脂質抗体をELISAにて同時に測定し,患者血中に存在する抗リン脂質抗体のタイプの決定と抗体価の定量がAPSの検査診断として重要であると考えられる.抗リン脂質抗体症候群(APS)は、リン脂質に関連する自己抗体である抗リン脂質抗体の出現と、それに伴う極めて多彩な合併症(脳血管障害・虚血性心疾患・深部静脈血栓症・肺塞栓症・閉塞性動脈硬化症・習慣性流死産など)を特徴とする自己免疫性血栓塞栓性疾患である。これまでの研究で、抗リン脂質抗体は抗原特異性が多様であり、認識するエピトープの違いにより、抗カルジオリピン抗体(aCL)・抗β2-グリコプロテインI抗体(aβ2GPI)・抗ホスファチジルセリン/プロトロンビン抗体(aPS/PT)・抗アネキシンII抗体(aANII)・抗アネキシンV抗体(aANV)・抗プロテインS抗体(aPS)・抗キニノゲン抗体(aKN)など、同一の患者血中に数種類の抗体が混在していることが明らかとなっているが、各種抗リン脂質抗体を同時に鑑別測定できる検査法は確立されていない。本研究では、種々のエピトープ提供タンパク(β2GPI・PT・ANII・ANV・PS・KN)を用いて、認識エピトープ別に抗リン脂質抗体を鑑別測定できるELISAを確立し、画像診断および臨床検査所見により既に合併症の有無が確定したSLE184例(動脈血栓症32例、静脈血栓症39例、習慣性流死産24例、血小板減少症19例を含む)を対象に、各種合併症の発症に特異的な抗リン脂質抗体のタイプを統計学的に特定した。動脈および静脈共に血栓性合併症の発症にはaβ2GPIとaPS/PTが独立して関連していた。一方、習慣性流死産の危険因子としてはaCL/β2GPIの存在が最も強く、血栓性合併症と妊娠合併症では関連している抗リン脂質抗体のタイプが異なっている可能性が示唆された。また、血小板減少症の発症にはaβ2GPIとaPS/PTが強く関連しており、APS患者の血小板減少症には、抗体による免疫学的機序と血栓形成による消費が重なって病因となっている可能性が考えられる。1.抗リン脂質抗体症候群の新たな鑑別診断法の確立に関する研究抗リン脂質抗体症候群(APS)の新たな鑑別診断法の確立を目的に,臨床的に有用性の高い抗リン脂質抗体を複数種・同時に測定できるMultiplex-aPLs-ELISAシステムを確立し,全身性エリテマトーデス患者,原発性APS患者,および健常人を対象に各種合併症の発症に関連性の強い抗リン脂質抗体のタイプを解析した結果,動・静脈血栓症や血小板減少症の発症には,aβ2GPIとaPS/PTがそれぞれ独立して関連していた.

一方,習慣性流死産の発症には,aCL/β2GPIが関与していた.さらに,ループスアンチコアグラント(LA)活性の発現に最も関連していたのはaPS/PTの存在だった.これらの研究成果を基盤として,自動分析装置を用いたMultiplex-EIAにより,迅速かつ簡便に大量検体を処理できる抗リン脂質抗体検査システムを構築した.2.抗リン脂質抗体症候群の病態発症機序に関する研究代表的なAPS患者血漿から単離・精製した各種抗リン脂質抗体およびaPS/PTモノクローナルキメラ抗体[231D]を用いた正常ヒト臍帯動脈内皮細胞(HUAEC)および末梢単核球細胞(PBMC)を用いた培養細胞刺激実験系にて,aβ2GPI-IgGとaPS/PT-IgGは,それぞれ単独で細胞表面組織因子(TF)発現,培養液中への炎症性サイトカイン(TNFα・IL-1β)の産生,さらには単球走化性活性化因子(MCP-1)の産生を惹起することを明らかにした.血栓止血学平成25年度の研究実施計画は,1平成24年度に確立した認識エピトープ別抗リン脂質抗体ELISAの臨床的有用性の検証、および2各種抗リン脂質抗体の単離・精製と血栓形成作用の解明に関する研究であり,認識エピトープ別抗リン脂質抗体ELISAシステムを用いることにより,個々の患者毎に合併症パターンおよび発症リスクをある程度予測出来る可能性を見出した.さらに,代表的な抗リン脂質抗体症候群患者血漿から純化・精製したIgG抗体を用いた末梢単核球細胞(PBMC)刺激実験にて,aβ2GPIとaPS/PTによるTF依存性血栓形成とサイトカイン誘発性炎症反応の相乗効果がAPSの動脈血栓塞栓症の発症に強く関連している可能性を見出し,当初の研究目的を概ね達成できた.平成24年度の研究実施計画は、認識エピトープ別抗リン脂質抗体ELISAの開発とAPS鑑別診断検査法の確立であった。現在までの研究で、aCL・aβ2GPI・aPS/PT・aANII・aANV・aPSなど認識エピトープ別抗リン脂質抗体ELISAを確立し、SLE184例を対象とした臨床研究から、各種合併症(動脈血栓症・静脈血栓症・習慣性流死産・血小板減少症)の発症に特異性の高い抗リン脂質抗体のタイプを特定した。本研究成果により、「APS患者の血中には多種多様な抗リン脂質抗体が混在しており、それぞれの抗体が持つ種々の血栓形成作用が複雑に絡み合ってAPS特有の多彩な合併症が引き起こされる」という新たな疾患概念が立証された。さらに、本研究で確立した認識エピトープ別抗リン脂質抗体ELISAシステムを用いることにより、陽性抗体のタイピングにより個々の患者毎にAPS合併症パターンおよび発症リスクをある程度予測することが可能となり、当初の研究目的を概ね達成できた。平成26年度は,正常ヒト臍帯動脈内皮細胞(HUAEC)と末梢単核球細胞(PBMC)の共培養系(細胞接着系とセルインサートシステムによる細胞非接着系)モデルを用いて,aβ2GPIおよびaPS/PTが,細胞表面TF発現・接着分子の発現・各種サイトカインの産生・一酸化窒素(NO)産生・活性酸素種(ROMs)産生などにどのような影響を与えるか総合的に解析する.さらに,抗リン脂質抗体症候群の血栓塞栓症の発症に強く関連しているaβ2GPIとaPS/PT,さらには習慣性流死産の発症に関連しているaCL/β2GPIについて,IgGクラスとIgMクラスの合計6種類の抗リン脂質抗体を同時に測定できるシステムを構築し,抗リン脂質抗体症候群の検査診断の向上を目指す.各種抗リン脂質抗体の血栓形成作用の解明1.代表的なAPS患者血漿(既に保有しているaβ2GPI単独陽性患者3例・aPS/PT単独陽性患者3例・aANII単独陽性患者2例・aANV単独陽性患者2例・aPS
自発的に細胞周期を停止するヒト脳腫瘍細胞の分子機構解析

昨年までの研究で我々が明らかにしたことは、(1)シュワン細胞腫には自発的に細胞周期の停止する細胞が出現し、それらは細胞老化と類似な表現型を示している、(2)そのような細胞は好酸性硝子滴を有しており、好酸性硝子滴はニトロチロシン抗原が陽性である、(3)ニトロ化は内在性の一酸化窒素による化学修飾と考えられ、内在性の酸化ストレスが腫瘍細胞の細胞周期の停止をもたらしていると推測される、(4)腫瘍細胞の細胞老化という新しい概念が導入できる可能性がある、などである。これらを踏まえて今年度の研究では腫瘍細胞側の要因、即ちどのような条件が重なった場合にシュワン細胞腫が細胞老化の表現型を獲得するのか、という点について検討した。ニトロチロシン以外の酸化ストレスマーカーとして8-OHdG、4-HNEおよび8-nitroguanosineの発現を検討したが、好酸性硝子滴との明らかな相関はなく、細胞老化の実行因子とされるp38の有意な発現も見られなかった。細胞周期制御の最重要分子であるp53をシークエンス解析した結果、変異を示す症例は1例もなかった。得られた手がかりは多くはないが、自発的に細胞周期が止まるためにはp53の変異のないことが前提で、そこに一酸化窒素のようなある種の酸化ストレスが加わることで細胞周期が停止するというスキームが想定される。オリゴデンドログリオーマについても同様な解析を実施したが有意なデータが得られなかった。同腫瘍の好酸性顆粒は主としてストレス蛋白質から構成されるので、今後は細胞内在性の機序について解析することが必要と思われた。その一環としてオリゴデンドロサイトの表現型を決定している転写因子Olig2の抗体を作製して発現解析をしたところ、抗Olig2抗体はオリゴデンドロサイトとその腫瘍の優れたマーカーであることが判明し、細胞周期研究以外にも幅広い応用が期待された。腫瘍発生と細胞周期異常の密接な関連は多くの腫瘍で証明されている。しかし遺伝子解析によって腫瘍発生のメカニズムがある程度明らかにはなってきたものの、増殖を制御するという視点からの研究はまだ少ない。我々はシュワン細胞腫をモデルとして、自発的に細胞周期を外れて増殖を停止する腫瘍細胞の機構解析を行った。そのような腫瘍細胞は好酸性顆粒状物質が細胞質に蓄積しており、これは聴神経原発のシュワン細胞腫で有意に出現頻度が高いことを明らかにした。またこれらの細胞の細胞周期が停止しており、なおかつアポトーシスにも陥っていないことを、Ki-67抗原の発現解析およびTUNEL法で明らかにした。好酸性顆粒状物質は通常の腫瘍においてはほとんど出現しないことから、組織化学的にその性状を明らかにすることが本質的課題であると考えて解析を試みた。その結果、ニトロチロシン抗原が選択的に発現していることを見いだした。このことは一酸化窒素による酸化ストレスが局所において作用した結果、細胞周期が停止してなおかつ細胞死にも至らないという、細胞老化の表現型を発現するに至ったと考察した。内在する一酸化窒素によってin vivoの腫瘍細胞の細胞周期が修飾されている可能性を指摘した研究は、我々の知る限りなされていない。細胞に有害な化学療法剤をあえて使わなくても、生体内に内在する機構をうまく引き出すことで腫瘍の制御が可能になることを示唆していると思われる。
廃用性筋萎縮に対する抗酸化ビタミン投与と運動の複合効果

廃用性筋萎縮に対しするビタミンE補充下の筋運動の効果を検討した15週齢のF344系雌ラット30匹を対照群,懸垂群,懸垂運動群,ビタミンE投与懸垂群,ビタミンE投与懸垂運動群の5群に分けたビタミンE投与群にはα-tocopherolを15週齢から実験期間を通して,体重1Kgあたり50mgを隔日,腹腔内投与した.他の3群にはα-tocopherol free注射製剤をプラセボ投与した.懸垂期間は16週齢から3週間とした.運動群には等尺性運動(1日1回,30分間,週6日)を負荷した.実験期間終了後,右側ヒラメ筋において,等尺性収縮特性,筋原線維蛋白濃度,ミオシン重鎖組成を,左側ヒラメ筋でα-tocopherolと過酸化脂質(TBARS)濃度を測定した.懸垂により最大張力,筋横断面積あたりの最大張力は低下し,単収縮の収縮・弛緩時間は短縮した.この機能的変化は筋原線維蛋白濃度の低下とミオシン重鎖組成のIIaの減少とIIxの増加により説明された.運動負荷は懸垂により低下した最大張力,筋原線維蛋白濃度の減少を抑制し,単収縮の収縮・弛緩時間の短縮とIIxミオシン重鎖の発現を抑制した.α-tocopherol濃度は懸垂や運動負荷により変化はみられなかったが,プラセボ投与に比べビタミンE投与でα-tocopherol濃度は約2倍の高値を認めた.過酸化脂質濃度は懸垂により低下し,懸垂期間中の運動負荷により増加した.ビタミンE投与は運動による過酸化脂質濃度の増加を抑制した.しかし,今回,観察した非荷重に伴う生理学的,生化学的特性変化に及ぼす運動の抑制効果に対し,ビタミンE投与の影響は認められなかった.以上のことから,この種の運動による酸化ストレスの増大は非荷重に伴う筋機能減退に対する運動の抑制効果には影響しないことが示唆された.廃用性筋萎縮に対するビタミンE投与と運動の複合効果に関する研究の初年度として,筋萎縮に対するビタミンEの効果に関する投与量依存性について検討した.3週間の後肢懸垂により廃用状態を作成した.16週齢のFischer344系雌ラットを(1)対照群,(2)懸垂群,(3)懸垂+ビタミンE投与群にグルーピングし,さらに懸垂+ビタミンE投与群をlow-,middle-,high-doseの3群に分け,計5群とした.各群の摂餌量は同一になるように調節した.懸垂+ビタミンE投与群には,懸垂6日前から実験期間中を通して,RRR-α-tocopherolを隔日腹腔内投与し,low-,middle-,high-doseの投与量はそれぞれ体重1Kgあたり10,30,50mgとした.対照群,懸垂群にはポリオキシレン硬化ヒマシ油のみをプラセボ投与した.実験期間終了後,右側ヒラメ筋で収縮特性,筋原線維蛋白濃度を測定し,左側ヒラメ筋でα-tocopherolを高速液体クロマトグラフィ法により測定した.また筋線維組成の変化をmy ofibrillarATPase染色により観察した.ヒラメ筋中のα-tocopherol濃度はビタミンE投与群で高値を示し,投与量に依存したα-tocopherol濃度の増加が観察された。ヒラメ筋重量は懸垂により低下したが,ビタミンEのmiddle-,high-dose投与により軽減された.懸垂群はビタミンE投与に関わらず,筋原線維蛋白濃度の低下がみられた.等尺性最大張力は懸垂により低下したがビタミンE投与により増加傾向を示した.単収縮の収縮時間や弛緩時間はすべての懸垂群で低下し,ビタミンE投与の影響はみられなかった.ビタミンE投与に関わらず懸垂群ではtypeII線維比率が増加した.以上の結果から,ビタミンE投与による筋重量や最大張力低下の軽減は投与量依存性があるが,筋の収縮・弛緩速度や筋線維タイプの変化など機能的特性に対する影響はないことが示された.廃用性筋萎縮に対しするビタミンE補充下の筋運動の効果を検討した15週齢のF344系雌ラット30匹を対照群,懸垂群,懸垂運動群,ビタミンE投与懸垂群,ビタミンE投与懸垂運動群の5群に分けたビタミンE投与群にはα-tocopherolを15週齢から実験期間を通して,体重1Kgあたり50mgを隔日,腹腔内投与した.他の3群にはα-tocopherol free注射製剤をプラセボ投与した.懸垂期間は16週齢から3週間とした.運動群には等尺性運動(1日1回,30分間,週6日)を負荷した.実験期間終了後,右側ヒラメ筋において,等尺性収縮特性,筋原線維蛋白濃度,ミオシン重鎖組成を,左側ヒラメ筋でα-tocopherolと過酸化脂質(TBARS)濃度を測定した.懸垂により最大張力,筋横断面積あたりの最大張力は低下し,単収縮の収縮・弛緩時間は短縮した.この機能的変化は筋原線維蛋白濃度の低下とミオシン重鎖組成のIIaの減少とIIxの増加により説明された.運動負荷は懸垂により低下した最大張力,筋原線維蛋白濃度の減少を抑制し,単収縮の収縮・弛緩時間の短縮とIIxミオシン重鎖の発現を抑制した.α-tocopherol濃度は懸垂や運動負荷により変化はみられなかったが,プラセボ投与に比べビタミンE投与でα-tocopherol濃度は約2倍の高値を認めた.過酸化脂質濃度は懸垂により低下し,懸垂期間中の運動負荷により増加した.

ビタミンE投与は運動による過酸化脂質濃度の増加を抑制した.しかし,今回,観察した非荷重に伴う生理学的,生化学的特性変化に及ぼす運動の抑制効果に対し,ビタミンE投与の影響は認められなかった.以上のことから,この種の運動による酸化ストレスの増大は非荷重に伴う筋機能減退に対する運動の抑制効果には影響しないことが示唆された.
一本鎖DNA電気泳動法を用いた進行性筋ジストロフィーの遺伝子解析と保因者診断

1)今回開発した“一本鎖DNA電気泳動法"の有効性を確かめるために、Duchenne型またはBecker型筋ジストロフィー(DMD/BMD)の、遺伝子欠失または重複を有する患者27例を解析した。本法によって大きな遺伝子変異を有するDMD/BMD患者の約80%に、ジャンクションフラグメントを検出できることを確認した。2)DMD/BMD患者90例についてジストロフィンcDNAプローブを用いたサザンブロット解析を行って、異常が検出されなかった15例を対象とした。対象はDMD/BMDの約30%を占める現在原因不明とされる患者群であり、その原因の一つとして遺伝子部分逆位、イントロン内の部分欠失、部分重複の可能性が想定されている。もしこれらの遺伝子変異が存在すれば、“一本鎖DNA電気泳動法"によってジャンクションフラグメントとして検出可能である(検出率約80%)。この15例について4種の制限酵素と全長cDNAプローブ(1-2a,2b-3,4-5a,5b-7,8,9,10,11,12)を用いて、“一本鎖DNA電気泳動法"によるジャンクションフラグメントの検出を試みた。その結果遺伝子変異のために生じたジャンクションフラグメントと考えられるユニークなサイズのバンドが、制限酵素EcoRVとcDNA8プローブを用いた解析で1例に検出された.今後この症例についてcDNA8領域のDNAクローンを分離し、塩基配列決定等の方法で変異の様式を明らかにする。他にいくつかのバンドパターンの変化が認められたが、ユニークなサイズの変化ではなく、制限酵素断片長多型(RFLPs)と考えられた.正常対照13名の解析を加えて、5種類の新しいRFDLPsが確認された。今回の対象となった15例の家系では、現時点で明らかな遺伝子変異が発見されていないので、これらのRFLPsによってはじめて保因者診断が可能となった。
ミトコンドリア機能のレドックス制御：分子基盤から生理応答まで

植物ミトコンドリアのレドックス状態は外的環境に応じて変化することが知られている一方、そのときミトコンドリア機能がどのように制御されるのかについては知見が乏しい。レドックス制御に重要な役割を果たすのがチオレドキシン(Trx)である。私は本研究の開始に先立ち、ミトコンドリア内のTrx標的を網羅的に捕捉し、レドックス制御下にあるタンパク質候補のリストを作成していた。そこで、そのリストの中から特に興味深いタンパク質に注目し、レドックス制御の実態について生化学・生理学の両側面から迫った。これらの研究を通して、いくつかのミトコンドリアタンパク質について、レドックス制御の分子基盤を解明することができた。本研究では、植物ミトコンドリアの様々な生体機能のレドックス制御について、分子基盤から生理機能に至るまで幅広く解明することを目的としている。これまで、レドックス制御に中心的な役割を果たすチオレドキシン(Trx)の、ミトコンドリア内の反応相手候補タンパク質を網羅的に捕捉・同定した(Yoshida et al. 2013 Plant Cell Physiol.)。さらに、そのうちいくつかのタンパク質については生化学的な解析を行い、2つのタンパク質(AOX, IDH)についてはTrx依存的なレドックス制御を受けるタンパク質であることを決定できた。また、Trx標的候補として同定されたMDHについては、実際にはレドックス制御は確認できなかったものの、アデニレートによる酵素活性低下という新奇の活性調節メカニズムを発見した(論文執筆中)。IDHやMDHはクエン酸回路の律速ステップではないかと提案されてきたが、本研究で得られた知見はそれらの酵素の活性調節メカニズムを提示するものである。また、植物体内でのミトコンドリアのレドックス制御の重要性を探るため、ミトコンドリア局在型Trxの多重変異株を作出した。また、生体内のタンパク質のレドックス状態を可視化する実験系を確立した。次年度、これらの成果を足がかりとして詳細な生理実験を行う。本研究に関連する成果は、今年度、学術誌Plant and Cell Physiologyに発表した。本研究では、植物ミトコンドリアの様々な生体機能のレドックス制御について、分子基盤から生理応答に至るまで幅広く解明することを目的としている。平成24年度までに、レドックス制御に中心的な役割を果たすチオレドキシン(Trx)のミトコンドリア内標的候補タンパク質を、網羅的に捕捉・同定した(Yoshida et al. 2013 Plant Cell Physiol.)。平成25年度は、詳細な生化学実験によるレドックス制御の分子基盤の解明と同時に、シロイヌナズナTrx欠損株を用いたレドックス制御の生理応答の解明にも着手した。生化学実験では、いくつかのTrx標的候補タンパク質について、Trx依存的な還元やそれに伴う酵素活性への影響を明らかにした。生理応答に関しては、in vivoにおけるレドックス状態を可視化する実験系を構築し、ミトコンドリアTrx標的候補タンパク質のレドックス状態を分析した。その結果、Trx欠損株において、いくつかのタンパク質のレドックス状態が野生株と異なっているという結果が得られた。これらの結果は、生きた植物のミトコンドリア内で、Trxを介したレドックス制御システムがミトコンドリア機能調節に働いていることを強く示唆するものである。本研究成果は、平成25年度内に2つの学会で報告した。また、現在投稿論文として執筆中である。生化学実験では、2つのTrx標的候補タンパク質が実際にTrxによるレドックス制御を受けていることを示すことができた。今年度の予定であったレドックス制御に重要なシステイン残基の特定においてはまだ明らかにできていないが、当初計画していなかったアデニレートレベルによる酵素活性調節を発見できた。生理学実験では、生体内のタンパク質のレドックス状態の可視化とミトコンドリアTrx欠損株の単離に時間を費やしたものの、今年度中に達成することができた。これらの手法を基盤として、次年度にミトコンドリアTrxの重要性について探る。これらを統合すると、当初の予定通りおおむね順調に研究を進行させることができたと言える。25年度が最終年度であるため、記入しない。生化学実験では、Trx依存的なレドックス制御が確認できたIDHについて、ジスルフィド形成に必要なシステイン残基の特定を行う。具体的にはIDHのシステイン変異体の作成や質量分析を通して研究を進める。また、抗酸化ストレスに関与するPrxを分析対象として加え、Trxとのクロストーク様式を調べる。生理学実験では、今年度に作出したTrx変異株で、ミトコンドリアのTrx標的タンパク質のレドックス状態がどのように影響を受けているのかを調べる。また、その他の生理パラメータ(成長解析、メタボローム解析等)も調べ、得られる結果を統合してミトコンドリアTrxの生理的意義を考察する。
施工過程を考慮した浅層トンネル掘削技術の開発

本研究では、まず地盤材料の構成式とその応用に関する今までの研究成果をベースに、浅層トンネルの掘削問題を地盤と構造物の3次元相互作用問題として捉え、地盤材料の変形・強度特性、トンネルの剛性、トンネルと地盤の摩擦特性、トンネルの掘削順序と含む施工プロセスを考慮した有限要素解析を行い、掘削時の地盤およびトンネル本体の応力・変形挙動を解析的に調べた。特に、全断面を同時に掘削しない非円形・大断面の掘削では、最終断面形状やトンネルの剛性が同じでも掘削順序が異なればトンネルの土圧のみならず地盤の変形も大きく異なる。したがって、掘削順序を変える掘削をシミュレイト出来る3次元モデル試験も合わせて行い、解析・実験の両面からその影響について検討した。さらに、掘削順序の異なる浅層トンネル問題で、現場を想定した解析も行い、解析法の実際問題への適用性について検討を加えた。以上の成果をもとに、掘削順序を含む施工プロセスの影響を考慮出来る浅層トンネル施工時の地盤の応力・変形挙動を総合的に評価できる解析法を開発した。なお、現行の剛塑性論の基づくすべり線理論でトンネル土圧を、掘削断面のvolume lossと正規曲線で地表面沈下を予測する方法ではこのような施工プロセスは言うに及ばず地盤材料の物性の影響も考慮できない。ここでは地盤材料の力学特性(特にダイレイタンシー特性と3次元効果)や施工過程の違いが地盤の変形・破壊挙動に大きく影響するという研究成果に基づき、合理的な設計法が求められているトンネル掘削問題(特に浅層地盤)で物理的意味の明確な変形・土圧予測法を提案したことになる。そして、その信頼性をモデル実験、現場実測直により検証し、新しい浅層トンネル掘削技術の開発へと発展させた。本年度は浅層トンネル掘削地盤の解析、モデル試験と既往の設計法の見直しを行った。1)地盤材料の力学特性、トンネル本体の剛性、地盤・構造物間の摩擦、施工過程を妥当に考慮したトンネル掘削時の地盤の有限要素解析を行った。解析は通常の2次元平面ひずみ条件下だけでなく、3次元有限要素解析も併せて行い、トンネル掘削問題における3次元効果についても検討した。2)現有の連続降下床モデル試験機を参考に、掘削順序を変えられる3次元掘削モデル試験機を試作した。この試験機では、降下床ブロックの上面および側面に独立に移動可能な12枚のスライドバーを装着し、これらのバーをスライドさせる順序を変えることにより様々な施工プロセスを考え、3次元モデル試験を可能とした。実験は、掘削順序の影響だけでなく、地盤材料のダイレイタンシーの影響や土被り厚さの影響を検討するため、砂と粘土パウダーを地盤材料として用い、土被り厚さを変えて行った。なお、地表面沈下量はトンネル横断方向に渡した上部のレール上を動くレーザー変位計で連続的に計測した。また、ブロック幅を変えることにより、トンネル形状の影響も検討した。3)試作したモデル試験機を用いて、初期条件(地盤の材料特性、トンネル深さ)や施工プロセス等を変えた実験を行い、それに対応する変形解析結果と比較することにより、実験・解析の両面から浅層トンネル掘削時の基本的な地盤の変形メカニズムを総合的に検討した。4)現行のトンネル掘削地盤の地表面沈下予測法や掘削時のトンネル土圧の算定法とその問題点を整理検討した。また、現場解析のために現場実測値の集積を行った。本年度は以下の研究計画に基づいて実施した。1)初期条件(地盤の材料特性、トンネル深さ)や施工プロセス等を変えたモデル実験とそれに対応する変形解析を行い、それらの結果と比較することにより、実験・解析の両面から浅層トンネル掘削時の基本的な地盤の変形メカニズムを総合的に検討する。2)現行のトンネル掘削地盤の地表面沈下予測法や掘削時のトンネル土圧の算定法とその問題点を整理検討する。また、現場解析のために現場実測値の集積を行う。3)実際の掘削現場の応力・変形解析を行う。

なお、地下水位以下では土・水連成解析として行い、間隙水の移動の影響含めた地盤の変形や作用土圧、水圧を総合的に解析する。そして解析結果を現場実測値と比較することにより、変形解析法の実際問題への適用性を検証する。4)12年度からの解析結果とモデル試験結果の比較、13年度からの解析結果と現場実測値の比較を通して、トンネル掘削時の地盤の変形メカニズムを解明するとともに、トンネル本体および地盤の応力・変形を定量的に予測する手法を提案する。それらの成果をもとに、掘削順序を含む施工プロセスの影響を考慮出来る浅層トンネル施工時の地盤の応力・変形挙動を総合的に評価できる解析・設計システムの構築を目指している。ここでは地盤材料の力学特性(特にダイレイタンシー特性と3次元効果)や施工過程の違いが地盤の変形・破壊挙動に大きく影響するというこれまでの研究成果に基づき、合理的な設計法が求められているトンネル掘削問題(特に浅層地盤)で物理的意味の明確な変形・土圧予測法を提案し、新しい浅層トンネル掘削技術の開発へと発展させる地盤材料の構成式とその応用に関する今までの研究成果をベースに、浅層トンネルの掘削問題を地盤と構造物の3次元相互作用問題として捉え、地盤材料の変形・強度特性、トンネルの剛性、トンネルと地盤の摩擦特性、トンネルの掘削順序と含む施工プロセスを考慮した有限要素解析を行い、掘削時の地盤およびトンネル本来の応力・変形挙動を解析的に調べた。この成果をもとに、掘削順序を含む施工プロセスの影響を考慮出来る浅層トンネル施工時の地盤の応力・変形挙動を総合的に評価できる解析・設計システムを構築することを目的として行った。ここでは地盤材料の力学特性(特にダイレイタンシー特性と3次元効果)や施工過程の違いや既設構造物による荷重等の初期応力の違いがが地盤の変形・破壊挙動に大きく影響するという研究成果に基づき、合理的な設計法が求められているトンネル掘削問題(特に浅層地盤)で物理的意味の明確な変形・土圧予測法を提案した。そして、その信頼性をモデル実験、現場実測値により検証し、新しい浅層トンネル掘削技術の開発へと発展させた。今年度の成果は以下のようにまとめられる。初期条件(地盤の材料特性、トンネル深さ)や施工プロセス等を変えたモデル実験とそれに対応する変形解析を行い、それらの結果と比較することにより、実験・解析の両面から浅層トンネル掘削時の基本的な地盤の変形メカニズムを総合的に検討した。また、地表面に建物等の既設構造物がある場合とない場合の解析・実験も行い、既設構造物の荷重がトンネル掘削時の地盤の変形に大きく影響することを示した。現行のトンネル掘削地盤の地表面沈下予測法や掘削時のトンネル土圧の算定法とその問題点を整理検討した。また、現場解析のために現場実測値の集積を行った。以上、解析結果とモデル試験結果の比較、13年度からの解析結果と現場実測値の比較を通して、トンネル掘削時の地盤の変形メカニズムを解明するとものに実務での土圧、地盤変位の予測に地盤材料の力学特性を考慮した弾塑性有限要素解析がこれから大きな貢献をするといえる。
複合金属蒸気反応による高融点金属材料の低温度高密度蒸気化と金属蒸気レーザへの応用

本研究は,既に銅蒸気レーザ(Cu Vapor Laser;Cu-VL)の低温度動作化において成果を収めた複合金属蒸気(Metal Vapor Complex;MVC)反応を応用して,従来低温度蒸気化が不可能であった高融点高沸点金属の低温度高密度蒸気発生の可能性を追求すると共に,このような新しい手法による低温度動作の各種金属蒸気レーザ(MVL)を実現することを目的としたものである.以下に研究成果について記す.1.MVC反応を, Cu以外の金属粉末と低温度昇華性金属塩との間の反応に適用して,放電管温度, Tt=100-400°C程度の低温度領域(低温度昇華性金属塩のリザーバ温度Trは20-100°Cと更に低い)において,各種高融点高沸点金属の蒸気発生が可能となっていることが確認出来た(レーザー研究電気関係学会等で報告).これらの検討結果には, MoやRe等,全元素中で最も高温の融点,沸点を示す材料も含まれており,このような高融点高沸点金属材料の低温度蒸気化にもMVC反応を適用し得ることが判明した.3.Cu-VL以外の低温度動作MVLに適用するため,既に筆者等が実現した低温度動作のCu-Au-VLについても,レーザ装置周辺機器に関する発展改良や周辺技術の改善と発展的研究等, MVC反応を用いたMVLの動作限界の究明と高性能化への検討を行った(Trans.IEICE,電気関係学会,応用物理学会).本研究は世界に先駆けて実証された画期的なものであり,今後一層の研究の推進が望まれるが,その基礎は十分に築かれたと考えられる.本研究は,既に銅蒸気レーザ(Cu Vapor Laser;Cu-VL)の低温度動作化において成果を収めた複合金属蒸気(Metal Vapor Complex;MVC)反応を応用して,従来低温度蒸気化が不可能であった高融点高沸点金属の低温度高密度蒸気発生の可能性を追求すると共に,このような新しい手法による低温度動作の各種金属蒸気レーザ(MVL)を実現することを目的としたものである.以下に研究成果について記す.1.MVC反応を, Cu以外の金属粉末と低温度昇華性金属塩との間の反応に適用して,放電管温度, Tt=100-400°C程度の低温度領域(低温度昇華性金属塩のリザーバ温度Trは20-100°Cと更に低い)において,各種高融点高沸点金属の蒸気発生が可能となっていることが確認出来た(レーザー研究電気関係学会等で報告).これらの検討結果には, MoやRe等,全元素中で最も高温の融点,沸点を示す材料も含まれており,このような高融点高沸点金属材料の低温度蒸気化にもMVC反応を適用し得ることが判明した.3.Cu-VL以外の低温度動作MVLに適用するため,既に筆者等が実現した低温度動作のCu-Au-VLについても,レーザ装置周辺機器に関する発展改良や周辺技術の改善と発展的研究等, MVC反応を用いたMVLの動作限界の究明と高性能化への検討を行った(Trans.IEICE,電気関係学会,応用物理学会).本研究は世界に先駆けて実証された画期的なものであり,今後一層の研究の推進が望まれるが,その基礎は十分に築かれたと考えられる.以下に研究の成果と今後の展望について箇条書きにして記す。1.各種高融点、高沸点金属に、昇華性金属塩を作用させて放電励起し、400°C程度の低温度範囲で、共鳴捕獲が十分生じ得る高密度金属蒸気を発生出来、複合金属蒸気(MVC)反応を効果的に利用出来ることを確認した(電気関係学会、レーザー学会誌)。2.銅蒸気レーザー(Cu-VL)に対して行ったレーザ下準位分布のクエンチング技術をAu-VLにも適用し、そのレーザ出力を増大(ピークパワー;約1.5倍、パルス幅;3倍)させ得た。更に各種金属蒸気レーザ(MVL)について、レーザ上,下準位分布のエンハンスメント及びクエンチング技術について、実験的理論的に考察し、MVLの効率改善と、レーザ出力パルス幅連続可変の可能性を見出した(応用物理学会、電気関係学会、ライダーシンポジウムにて報告)。3.自作の自爆型ギャップスイッチ;GSのスイッチング特性について、AC(従来使用)及びDC駆動の比較実験を行い、DCかつ高電圧,大電流駆動においても良好な特性が得られ、このGSが安価で半永久的な動作寿命を有する高性能スイッチング素子であることを確認した。4.レーザ動作の可能性を検討する際、レーザ遷移間の確率のみならず、この遷移間の反転分布形成を妨害する逆励起過程の有無、及び他準位へのbranching(ブランチング)ratio迄考慮して、放電励起回路との整合や、妨害遷移を抑制する技術を導入していかなければならないことが、多数準位間の遷移確率にも留意した検討結果から明らかになった。この様に、所望のレーザ遷移との競合過程の存在下にあって、効率的な放電励起を行うため、放電回路の低インダクタンス化(従来の放電立ち上がり時間を1/2に減少)、及び短パルス発生用電源の製作(進行中)等、装置の性能限界と改良点を見出すための検討(電気関係学会、電子情報通信学会誌)と共に、項目2.で述べた反転分布保持を助長する技術とを組み合わせて低温動作の各種MVL実現を目指す。
膜型RANKLと可溶型RANKLの生理的・病理的機能の解明

骨の恒常性は骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収のバランスによって維持される。サイトカイン・RANKLは破骨細胞分化の必須因子であり、間葉系支持細胞から供給される。RANKLは膜型として発現する他、細胞外領域で切断され可溶型タンパク質として産生されることが知られているが、膜型・可溶型のそれぞれの生理的意義は詳しく解析されていない。またRANKLは免疫組織形成や乳腺成熟、がんなど多岐に亘る生体制御機能を有するが、いずれにおいても膜型と可溶型の寄与については不明である。そこで本課題ではゲノム編集技術による遺伝子変異マウスの解析を通じて、膜型RANKLおよび可溶型RANKLの生体制御能の解明を目指す。本年度では、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術を用いて、可溶型RANKLが産生されないマウス(RANKLΔS)、および膜型RANKLが産生されないマウス(RANKLΔMマウス)を作製した。骨芽細胞をはじめとした破骨細胞支持細胞およびT細胞を用いたin vitro解析、ならびに血清中、骨髄液中のRANKLの測定により、RANKLΔSでは可溶型のみが欠損していること、RANKLΔMマウスでは膜型RANKLのみが発現されないことを検証した。さらに、RANKLΔSマウスとRANKLΔMマウスの骨組織を、μCT解析、軟X線解析、病理組織標本を用いた骨形態計測を通じて解析した。可溶型RANKL欠損マウスは、RANKL欠損マウスと異なり正常な歯の萌出が確認され、骨量、骨密度、破骨細胞数も野生型マウスと同等であった。以上より、可溶型RANKLは生理的状況下における骨代謝には必須ではないことを明らかとなった。RANKLΔSマウスおよびRANKLΔMマウスの作製も順調に進み、概ね計画通りに解析が進んでいる。RANKLΔSマウスでは、血清中、骨髄液中、新生仔頭蓋冠由来骨芽細胞の培養液中に可溶型RANKLが全く検出されず、一方膜型RANKLの発現は正常であったことから、可溶型RANKLのみを選択的に欠損したマウスを作出することに成功している。しかしながら、RANKLΔSマウスの骨表現型は正常であったことから、可溶型RANKLは生理的状況下における骨代謝には必須ではないことをin vivoレベルで実証することができた。一方、RANKLΔMマウスでは、興味深いことに歯の萌出異常が認められ、顕著な骨量上昇が認められている。歯の萌出異常の程度や骨量に個体間で幾らか差異が認められるため、引き続き精査して調べていく予定である。今年度で両マウスが作製できたことから、次年度以降の免疫組織形成・乳腺成熟の解析、炎症性骨疾患、閉経後骨粗鬆、がんなどの病態モデル解析が計画通りに進められる状況にある。RANKLΔSマウスとRANKLΔMマウスにおける胸腺上皮細胞の分化、リンパ節形成、乳腺成熟、乳腺上皮細胞の分化を解析し、組織発生における膜型RANKLと可溶型RANKLの役割を明らかにする。また各種の病態モデルを用いて、膜型RANKLおよび可溶型RANKLの病理学的意義を明らかにする。C57BL6背景のRANKLΔSマウスを用いて、閉経後骨粗鬆モデルとして卵巣摘出(OVX)モデル、およびB16F10メラノーマ細胞株、EO771乳がん細胞株を用いた腫瘍移入モデルを実施する。左心室投与による骨転移モデルのほか、静脈注射による肺転移モデル、皮下移植による原発巣モデルも実施する。また、関節リウマチモデルとしてコラーゲン誘導性関節炎モデルを実施する。コラーゲン誘導性関節炎モデルはC57BL6背景では発症率が極めて低く、より発症率が高いDBA1背景で評価する必要がある。そこでCRISPR/Cas9法により、DBA1背景のRANKLΔS、RANKLΔMマウスを新規に作製することも計画している。以上の解析結果から、病的状況下における膜型RANKLと可溶型RANLKLの役割を明らかにする。

可溶型RANKL欠損マウスは、RANKL欠損マウスと異なり正常な歯の萌出が確認され、骨量、骨密度、破骨細胞数も野生型マウスと同等であった。以上より、可溶型RANKLは生理的状況下における骨代謝には必須ではないことを明らかとなった。RANKLΔSマウスおよびRANKLΔMマウスの作製も順調に進み、概ね計画通りに解析が進んでいる。RANKLΔSマウスでは、血清中、骨髄液中、新生仔頭蓋冠由来骨芽細胞の培養液中に可溶型RANKLが全く検出されず、一方膜型RANKLの発現は正常であったことから、可溶型RANKLのみを選択的に欠損したマウスを作出することに成功している。しかしながら、RANKLΔSマウスの骨表現型は正常であったことから、可溶型RANKLは生理的状況下における骨代謝には必須ではないことをin vivoレベルで実証することができた。一方、RANKLΔMマウスでは、興味深いことに歯の萌出異常が認められ、顕著な骨量上昇が認められている。歯の萌出異常の程度や骨量に個体間で幾らか差異が認められるため、引き続き精査して調べていく予定である。今年度で両マウスが作製できたことから、次年度以降の免疫組織形成・乳腺成熟の解析、炎症性骨疾患、閉経後骨粗鬆、がんなどの病態モデル解析が計画通りに進められる状況にある。RANKLΔSマウスとRANKLΔMマウスにおける胸腺上皮細胞の分化、リンパ節形成、乳腺成熟、乳腺上皮細胞の分化を解析し、組織発生における膜型RANKLと可溶型RANKLの役割を明らかにする。また各種の病態モデルを用いて、膜型RANKLおよび可溶型RANKLの病理学的意義を明らかにする。C57BL6背景のRANKLΔSマウスを用いて、閉経後骨粗鬆モデルとして卵巣摘出(OVX)モデル、およびB16F10メラノーマ細胞株、EO771乳がん細胞株を用いた腫瘍移入モデルを実施する。左心室投与による骨転移モデルのほか、静脈注射による肺転移モデル、皮下移植による原発巣モデルも実施する。また、関節リウマチモデルとしてコラーゲン誘導性関節炎モデルを実施する。コラーゲン誘導性関節炎モデルはC57BL6背景では発症率が極めて低く、より発症率が高いDBA1背景で評価する必要がある。そこでCRISPR/Cas9法により、DBA1背景のRANKLΔS、RANKLΔMマウスを新規に作製することも計画している。以上の解析結果から、病的状況下における膜型RANKLと可溶型RANLKLの役割を明らかにする。
強相関系における非平衡現象の理論 -マンガン酸化物における光誘起相転移

本年度は、昨年度に引き続き、レーザー光などの強度の強いac(交流)外場によって駆動された強相関電子系の非平衡物性を理論的に解析した。以下に具体的に記す。強相関電子系にレーザー光を照射するとその物理的性質が劇的に変化する光誘起相転移と呼ばれる現象が、近年発展した超高速ポンプ・プローブ分光により観測されている。光による制御では系を非平衡状態に駆動するため従来の平衡状態の物理を超えた新たな物性科学を拓くと期待される反面、非平衡状態という性質そのものがその理論的な理解を阻んできた。申請者は昨年度までに開発してきたフロッケ動的平均場理論という理論手法を拡張して、光が照射されているときの電子系の光学伝導度スペクトルを求める方法を確立した。光学伝導度はポンプ・プローブ反射率分光で測定され、系のキャリアの様子を表す非常に重要な物理量である。特に頂点補正と呼ばれる量子多体効果を非平衡状態において初めて整合的に取り込んだ。今まではファリコフ・キンボール模型という特殊なモデルでしか計算できなかったものが、一般のモデルで適用可能になった。これを実際に強相関系の典型的なモデルであるハバード模型に適用し、非平衡に特有なスペクトルの振る舞いを発見した:(i)ポンプ光の周波数に依存して、光誘起絶縁体・金属転移を示すドゥルーデ状のピークが現れたり、バンド内反転分布を示す負のスペクトルが現れたりする。(ii)ポンプ光の周波数が電荷移動エネルギーより低いときに、フロッケバンドからの寄与によりミッドギャップ吸収が起きる。(iii)ポンプ光とプローブ光の周波数が一致するときに共鳴が起き、ファノ型の非対称ピーク構造を示す。共鳴幅はエネルギー散逸の幅で決まる。これらの結果は強相関・非平衡の新たな物性を明らかにするものであり、今後の実験的・理論的研究を促すものと期待される。また申請者は、電子系の非平衡定常状態で厳密に成り立つ非平衡関係式、特に光学和則と原田・佐々関係式を導き、具体的に非平衡厳密可解模型で成り立っていることを確認した。前者はキャリア数とスペクトルの総和の関係づけ、後者はエネルギー散逸と揺動散逸関係の破れを関係づける。非平衡状態では線形応答を超えて一般的に成り立つ非自明な法則がほとんど知られていないために、実験結果を解釈したり理論的な基礎付けをするのが困難であった。今回導かれた関係式はそれらの重要な指標として役立つと考えられる。本年度は、強相関電子系における光誘起相転移のメカニズムの解明を念頭に、電子相関効果と外場の非線形効果の両方を非摂動的に取り扱える数値計算手法の開発に取り組んだ.具体的には、動的平均場理論とフロッケ法を組み合わせる方法を提案した.また、この方法を散逸のある強相関系のモデルに実際に適用して非平衡定常状態を決め、その光学的性質を解析した.以下に具体的に記す.強相関電子系が光などの外場のもとでどのような非平衡状態へ時間発展していくかを計算する有力な手法として、非平衡動的平均場理論がある.しかし現実的には計算コストの面から短時間の計算しかできず、我々の興味のある長時間の定常的な振る舞いを解析することは困難である,そこで、光電場をかけてから十分時間が経過した後に到達する定常状態では、光電場の周期性から系全体としても時間的に周期的になっていることに注目した.このときフロッケの定理というものが成り立ち、時間依存シュレーディンガー方程式の解の形が決まる.これに基づいてグリーン関数のフロッケ行列表示を定義することができ、動的平均場理論に現れる自己無撞着方程式も全てフロッケ表示することができる.こうして時間的に周期的な非平衡系を扱える理論を組み立てることができた.次に、非平衡定常状態を決めるために散逸を取り入れる枠組みを作った.熱浴のモデルとしてビュティカーモデルを採用し、熱浴の自由度を先に積分することで、緩和項を含むダイソン方程式を与えた.これにより電子の分布まで含めて非平衡定常状態を決めることができる.以上の枠組みのもと、強相関電子系の最も簡単なモデルの一つであるファリコフーキンボールモデルに適用した.非平衡下での状態密度や占有粒子数密度の計算から、光電場がかかっていないときは絶縁体の状態であるが、光電場の振幅を増幅させるとともに下のバンドから上のバンドに電子が励起されて光キャリアが生じる様子がわかった.このときの非平衡分布は光電場の周波数を反映した構造をもつ非単調な関数形になり、温度効果とは異なった特徴を示す.一方、光学伝導度は低エネルギーでピーク構造を生成し、光によって絶縁体から金属に転移したことがわかる.また光電場の周波数付近に新たなディップ構造が現れたり、光電場の周波数を変えると反転分布が実現し光学伝導度に負の領域が生じるなど、非平衡特有の新奇な現象が予言された.今回の研究で、強相関電子系の非平衡定常状態を扱う一つの数値手法が確立された.これは、無限サイズの非平衡強相関系のモデルを近似なしで扱えるほぼ唯一の方法であり、現在盛んに研究されている光誘起相転移現象を解析するうえで大変役に立つと考えられる.またこの手法を用いて、上に述べたような強相関・非平衡で初めて現れる現象を予言することができた.