hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管形成とミトコンドリア発達のシンクロナイゼーション機構

骨格筋の再生過程における血管新生およびミトコンドリアの発達の関連性について検討した。筋再生や血管新生、ミトコンドリアの発達に関わるほとんどの遺伝子の発現増強は、筋損傷3日日に見られる。しかしながら、再生筋繊維で損傷部位が修復されるのは14日日であり、このときにはまだ筋繊維周囲に毛細血管はほとんど存在せず、28日日に損傷前に近い毛細血管の分布が見られる。また、ミトコンドリアの酵素活性は筋損傷14日日にほぼ回復する。これらの結果から、筋再生とミトコンドリアの発達はほぼ同期的に行われていると考えられるが、筋繊維周囲への毛細血管の分布は遅れることが明らかになった。つまり、毛細血管の組織内分布よりも筋再生とミトコンドリアの発達が早く生じる可能性が示唆された。本年度は、骨格筋再生に伴う血管新生の制御機構を明らかにするため、マウスの下肢を凍傷により筋再生を誘発し、その後の血管形成過程を免疫組織化学的に解析した。同時に、筋分化制御因子及び血管新生制御因子の発現パターンをリアルタイムPCRにより解析した。凍傷後1,3,5,7,10,14,28日目に腓腹筋を採取し、組織化学的及び生化学的実験に用いた。凍傷3日後、筋繊維は壊死を起こし、マクロファージ等の炎症性細胞の浸潤が観察された。また、MyoDとMyf5の発現レベルが増加していることから、骨格筋由来の幹細胞であるサテライト細胞が筋再生に伴い活性化されていると考えられた。血管内皮細胞のマーカーであるCD31陽性細胞は急激に増加し、血管内皮細胞増殖因子であるVEGFとその受容体(Flt-1,KDR/Flk-1,neuropilin-1)、血管構造安定化に関与するangiopoietin-1、angipoietin-2とその受容体(Tie-2)、単球/マクロファージの接着・浸潤に必須であるケモカインのMCP-1とその受容体(CCR2)の発現レベルがピークに達していた。これらの結果は、筋繊維の再生と血管形成はほぼ同時に起き、血管形成に必要な因子の発現は協調的に発現している可能性を示唆する。次に、毛細血管数と筋繊維の関係を詳細に調べるために、筋繊維周囲の毛細血管数を指標として、計測を行ったところ、筋繊維周囲の毛細血管数は凍傷後14-28日目の間に急激に増加すると同時に、筋繊維の肥大も起きることが観察された。これらの結果は、筋繊維周囲に毛細血管が十分に形成されることが筋繊維の肥大(成熟化)に必要であると考えられた。本研究目的は筋再生過程に伴う毛細血管の形成過程およびミトコンドリアの増殖過程を明らかにすることである。平成19年度は、筋繊維と毛細血管が形成される過程およびそれに関わる遺伝子の発現パターンを明らかにした。筋損傷1-3日後に血管内皮細胞の急激な増殖が見られ、同時に血管新生制御因子であるVEGFやangiopoietin-1, angiopoietin-2とその受容体(Flt-1, KDRIFIk-1, Tie-2)の発現増強が見られた。また、サテライト細胞の増殖及び再生筋繊維の形成、筋分化制御因子であるMyoD、myogeninの発現増強が見られた。しかしながらこの時点では、筋繊維周囲に毛細血管はほとんど形成されておらず、筋繊維周囲に毛細血管が回復するのは筋損傷28日後であった。平成20年度は、ミトコンドリアの増殖過程およびそれに関わる遺伝子の発現パターンを検討した。ミトコンドリア酵素であるクエン酸シンターゼの活性は筋損傷10日目にほぼ正常にまで回復し、筋繊維再生時期とよく一致した。また、筋損傷1-5日後ミトコンドリアDNAの複製に関わるmtTFAとmtSSB、ミトコンドリア酵素遺伝子の発現制御するNRF-1とNRF-2、ミトコンドリア発生に関わるPGC-1□とPRC、ミトコンドリアの分裂・融合を制御するfission 1とmitofusion-2の発現増強が見られた。これらの結果から、筋分化制御因子、血管新生制御因子、ミトコンドリアの増殖に関わる因子の発現増強は筋再生初期に見られるものの、ミトコンドリアの増殖は毛細血管の回復よりも早期に起きる可能性が示唆された。
非線形連成振動系におけるエネルギー局在の基礎実験

離散周期構造において励起される安定な局在振動は非線形局在モード(ILM)とよばれ、今日、系自身の離散性と系に内在する非線形性により励起される普遍的な非線形振動として認知されている。ILMに関する研究はこれまでに様々な離散周期系を対象として広く行われているが、その多くは解析や数値計算を中心とした理論研究であり、実験研究は極めて少ないのが現状である。本研究では、力と伸びの関係が強い非線形性を示すメカニカルなバネ(非線形バネ)および、この非線形バネと多数のおもり、加振装置からなるシンプルな連成振動子列(非線形格子)を作成してモード励起実験をおこない、移動型ILMの励起に成功した。本研究の目的は非線形局在モード(Intrinsic Localized Mode:ILM)の励起を実験的に検証することである。ILMとは離散周期構造において励起される安定な局在振動であり、今日、系自身の離散性と系に内在する非線形性により励起される普遍的な非線形振動として認知されている。本研究では、力と伸びの関係が強い非線形性を示すメカニカルなバネ(非線形バネ)および、この非線形バネと多数のおもり、加振装置からなるシンプルな連成振動子列(非線形格子)を作成し、モード励起実験をおこなった。非線形バネは復元力の大きさが伸び縮みの大きさ(変位)に対して急激に大きくなる強いハードスプリングで、変位の向きに関してほぼ対称な復元力を与えるバネの量産に成功した。このバネを用いた本振動子列は格子力学の理論研究でよく知られたFermi-Pasta-Ulam(FPU)ベータ型非線形格子をうまく具現化した実験系であるといえる。実験では加振振動数を上げるに従い、次々と線形固有振動モードが励起される様子および、線形固有振動数の上限を超えてさらに加振振動数を上げると、局在した強い振動が加振端で間欠的に発生し、次々と系を伝播する様子を観察することができた。モーションキャプチャーシステムを用いた解析により、これらの局在振動が線形波の振動数よりも高い振動数をもつ非線形振動であることが明らかになった。またこの実験結果は、減衰効果と加振端をもつFPU格子に対する数値計算で得られた系の挙動と定性的に一致しており、移動型のILMの励起実験に成功したといえる。本研究の成果は物理系学術雑誌および次年度に開催される二つの国際会議で、動画とともに発表、報告する予定である。本研究の目的は、多数の数値シミュレーション研究や解析的研究においてその存在が示されている非線形局在振動モード(Intrinsic Localized Mode:ILM)の実験的検証をすることである。ILMはこれまでに様々な離散周期系を対象として理論を中心とした研究がおこなわれており、今日、系自身の離散性と系に内在する非線形性により励起される普遍的な非線形振動として認知されている。しかしながら実験的な研究は極めて少ないのが現状である。本研究では、力と伸びの関係が強い非線形性を示すメカニカルなバネ(非線形バネ)および、この非線形バネと多数の質点、加振装置からなるシンプルな連成振動子列(非線形格子)を作成し、ILMの励起実験をおこなった。非線形バネについては、復元力の大きさが伸び(変位)の1次と3次に比例する強いハードスプリングで、復元力が変位の向き(押しと引っ張り)に関して対称的なバネの作成を目指した。市販のバネや特注したバネをさらに加工することにより、ほぼ同じ特性をもつ非線形バネを20個以上作成することに成功した。20個の同形状で同質量の錘を、作成した非線形バネで一直線上に連結した連成振動子列を組み立てた。振動子列の一端にモーターとクランク機構からなる加振装置を取り付け、加振振動数を変化させて系に励起される振動モードを観察した。励起モードとその振動数の特定にはモーションキャプチャーシステムを用いた。実験では加振振動数を上げるに従い、次々と線形固有振動モードが励起される様子を確認した。線形固有振動数の上限を超えてさらに加振振動数を上げると、突然、系端で局在した強い振動が発生し、系を伝播することを確認した。この強い振動は系端での反射と伝播を繰り返すが、最終的には加振部と共振し振動子列の座屈を引き起こした。現在はまだ完全に特定できていないが、移動型のILMではないかと考えている。当面の問題であった非線形バネの作成と20個の振動子からなる実験装置の作成、系に励起する振動モードの観測システムの構築を年度内に達成することができた。

この実験装置を用いて、予備実験としての系に励起される線形固有モードの特定および理論との比較や、非線形性によるものと思われる局在した強い振動の伝播現象の観察をおこなうことができた。以上のことから本研究はおおむね順調に進展していると思われる。以下の点を中心に研究を進める予定である:1、線形固有振動数よりも高い振動数で加振したときに現れた、局在した強い振動の詳細な観察をおこない、この振動モードの特定をおこなう。またこれと並行して、実験で用いた諸量をパラメータ値とした数値計算をおこない、得られた計算結果と実験結果との比較をおこなう。2、現実験装置の拡張をおこなう。振動子の数を増やし移動型振動モードの伝播特性や二つの局在振動の相互作用を詳細に調べる。また非線形バネの改良、作成し直しをおこない、局在振動モードが観察しやすくなるよう、系全体のチューンアップをおこなう。3、加振機構を変更し、定在型の振動モードの励起を達成する。4、国内外で開催される学会、研究会に参加し、研究成果の発表や関連研究の研究者らと議論をおこない、本研究の進展を図る。特にモーションキャプチャーシステムの選定し直しにより当初の見込み額と執行額が異なったが、研究計画に変更はなく、次年度の研究費と共に、当初予定通りの計画を進めていく:・物品費今年度に作成した実験装置の拡張および改良をおこなう予定である。具体的には振動子の増設、非線形バネの改良、これらに伴う加振装置の変更と観測用光学カメラの増設等である。また定在型振動モードの励起を達成するために加振機構そのものの改良を考えている。これらに必要な物品の調達に使用する予定。また得られた観測データの解析および動画を用いたプレゼンテーションのためにPCの購入を考えている。・旅費9月に米国で開催される国際会議(NOLTA2013)および国内で開催される機械系や物理系の学会、研究会に参加し、関連する研究の成果発表や研究者らとの議論をおこなうための旅費を計上している。・人件費・謝金使用予定なし。・その他実験装置に用いる部品の特殊な加工等を専門業者に依頼する可能性がある。
飛行量子ビットを用いた非局所量子もつれ状態の生成と検出

昨年度までに行ってきた実験によって得られた知見から、我々の独自の2経路干渉計において、観測される電流値と干渉振動の大きさを比較することで、電子のスピンが量子ドットを通過する前後で反転するスピン散乱に関する情報が得られることがわかった。通常、量子ドット内の電子数が奇数である場合、量子ドット内の電子は有限の電子スピンを持つため、スピン散乱が生じることが知られている。一方で、電子数が奇数である場合においても、代表的な多体効果として知られる近藤効果が強く発現している状況では、量子ドット内の電子スピンが近傍の電子溜めの電子スピンによって遮蔽されるため、実効的に量子ドット内の電子スピンがゼロになり、スピン散乱が生じなくなることが理論的に予測されている。以上の知見を踏まえ、量子ドットを組み込んだ独自の2経路干渉計において、近藤効果が発現している強さを変えながらスピン散乱が生じる度合いを調べることで、多体の基底状態である近藤一重項状態の空間的な広がりである、近藤雲に関する知見が得られる考え、試料を作成し、実験を行った。しかし、作成した試料の質が十分ではなかったため、近藤雲に関する情報を得るまでには至らなかった。今後、より精度の高い試料を作成し、実験を行っていくことで、長年の問題である近藤雲の問題を解決していくことができるものと考えられる。また、当該年度は表面弾性波を用いた飛行量子ビットの実現に向けて、これまでの実験で得られた知見から試料構造の改良を行い、また、測定系の改善を行った。今後、実際に新たな試料構造、および測定計で実際に実験を行っていくことで、当初の計画にある可視度の高い飛行量子ビットを実現していけるものと考えられる。(抄録なし)当該年度は、昨年度までの研究で実現した新しい2経路干渉計が、量子ドットなどの電子相関が働く系において、電子が散乱を受けたときに獲得する伝達位相の測定を行うための系として非常に優れていることがわかったため、当初の研究計画を変更し、この伝達位相の測定を行うことを中心として、研究を遂行した。この電子が量子ドットによって散乱されたときの伝達位相については、いくつかの系において十数年来研究が行われてきたが、依然として未解明な物理を多く含んでいる非常に興味深い対象である。まず昨年度までの実験結果を踏まえ、試料の作成に用いる半導体構造や試料のデザインの改善を行った上で、2経路干渉計の片方の経路に新たに量子ドットを組み込んだ試料の作成を行った。試料の半導体構造とデザインの改善を行った結果、2経路干渉計の可視度が前回の実験において得られていた約0.3パーセントと比較して、今回の測定では約10パーセントという高い値を得ることに成功した。ここまでの研究で得られた2経路干渉計の飛行量子ビットとしての動作に関する結果は、米国で行われた学会において発表を行い、また、学会誌Nature Nanotechnologyに投稿し、受理・掲載された。この可視度を上げることに成功した2経路干渉計を用い、量子ドットにおいて電子が散乱を受けたときに獲得する伝達位相の測定を行った。その結果、量子ドット内部の電子数が変化したときに、電子の伝達位相がπ変化するという理論予測や先行研究とも一致する結果が得られ、我々の2経路干渉計において、実際に位相を正確に測定できることを確かめた。さらに、量子ドットに典型的な多体効果として知られる近藤効果が発現している状態においても位相の測定を行い、理論的に予測されていた近藤状態における2分のπの伝達位相の変化をはっきりと観測することに成功した。この結果は、多体の基底状態である近藤一重項状態の存在を反映するものと考えられ、非常に重要な意味を持つことから学会誌への発表を考えており、現在論文を執筆中である。また、3年目に行う予定である『電子スピンの非局所量子もつれ状態の生成と検出』の基本技術として、以前よりフランスの研究者と共同で研究を行なってきた表面弾性波を用いた離れた量子ドット間での単一電子輸送を行うことに成功し、その研究成果が学会誌Natureに掲載された。当該年度はまず昨年度に計画を変更して行った2経路干渉計を用いた電子の伝達位相の測定を行った。この電子の伝達位相は様々な量子干渉効果を引き起こす重要な自由度であり、その研究は今後の量子デバイスの開発において重要な意義を持つと考えられる。昨年度は典型的な多体効果である近藤効果が発現している量子ドットにおいて伝達位相の測定を行い、多体の基底状態である近藤一重項状態を反映したπ/2の位相変化を観測することに成功した。当該年度はさらに結果の解析を進めることで、その多体の基底状態が近藤温度と呼ばれるエネルギースケールまで維持されることがわかった。これらの結果は理論計算の結果とも非常に良く一致しており、多体効果をより深く理解していく上で重要な意義を持つと考えられ、現在論文としてまとめている。また、当該年度は新たに電子数が多い量子ドットにおける伝達位相の振る舞いの研究を行った。この多電子の量子ドットにおける位相の振る舞いは先行研究において、量子ドットの特性を反映しない普遍的な振る舞いを示すことが報告されているが、実験の報告例が少なく、その振る舞いは依然として十分に理解されていない。そこで、我々が実験を行った結果、先行研究とは異なり、量子ドットの特性を反映した位相の振る舞いが観測された。この新たな結果は、ここ十年ほど理解が進んで来なかった多電子領域における電子の伝達位相の振る舞いの解明につながっていくものと考えられる。この結果に関しては、春の日本物理学会で発表を行なっており、また、論文としてまとめるべく現在解析を行なっている。

最後に昨年度の研究課題である『表面弾性波を用いた飛行量子ビットの完全な制御』を実現するための実験に取り組み、第一段階の結果として、結合量子細線を用いて表面弾性波による動くドットのコヒーレントな制御に成功した。この結果は今後、可視度の高い飛行量子ビットの実現につながるものと考えられる。昨年度までに行ってきた実験によって得られた知見から、我々の独自の2経路干渉計において、観測される電流値と干渉振動の大きさを比較することで、電子のスピンが量子ドットを通過する前後で反転するスピン散乱に関する情報が得られることがわかった。通常、量子ドット内の電子数が奇数である場合、量子ドット内の電子は有限の電子スピンを持つため、スピン散乱が生じることが知られている。一方で、電子数が奇数である場合においても、代表的な多体効果として知られる近藤効果が強く発現している状況では、量子ドット内の電子スピンが近傍の電子溜めの電子スピンによって遮蔽されるため、実効的に量子ドット内の電子スピンがゼロになり、スピン散乱が生じなくなることが理論的に予測されている。以上の知見を踏まえ、量子ドットを組み込んだ独自の2経路干渉計において、近藤効果が発現している強さを変えながらスピン散乱が生じる度合いを調べることで、多体の基底状態である近藤一重項状態の空間的な広がりである、近藤雲に関する知見が得られる考え、試料を作成し、実験を行った。しかし、作成した試料の質が十分ではなかったため、近藤雲に関する情報を得るまでには至らなかった。今後、より精度の高い試料を作成し、実験を行っていくことで、長年の問題である近藤雲の問題を解決していくことができるものと考えられる。また、当該年度は表面弾性波を用いた飛行量子ビットの実現に向けて、これまでの実験で得られた知見から試料構造の改良を行い、また、測定系の改善を行った。今後、実際に新たな試料構造、および測定計で実際に実験を行っていくことで、当初の計画にある可視度の高い飛行量子ビットを実現していけるものと考えられる。当該年度においては、当初の研究計画とは異なる研究課題に取り組むこととなったが、取り組んだ量子ドットにおける伝達位相の測定において、これまでのどの先行研究よりもはっきりとした形で、多体相関の反映と考えられる位相の振る舞いを観測することに成功した。このことはさらに今後、我々の系においてこの分野における未解決の問題を解決できる可能性を示唆しており、非常に重要な結菓であるといえるため。当該年度は昨年度から引き続き、2経路干渉計を用いて量子ドットの電子状態に関係する伝達位相の測定を行ってきた。ドットの近藤効果状態における伝達位相については、理論との正確な対応に成功し、論文化を進めている。また、多電子状態に関して、伝達位相の振る舞いが、これまで報告されていた普遍的な振る舞いとは異なることを観測し、電子状態との因果関係を調べている。また、当初の計画に沿った研究である表面弾性波を用いた飛行量子ビットの実現に関しては、結合量子細線での電子のコヒーレントな制御に成功し、今後の進展が期待できる状況であるため。
数論的関数と無限次行列

高次のメタプレクティック群に現れる留数形式は,そのフーリエ係数がガウスの和を通じてメビウス関数に結び付くことから,リーマン予想解決のための有力な手がかりになるものと期待されるが,新たな進展を見るためには,数論的関数をなるべく簡単に,直接な解析的表示によって統制する手段が不可欠である.その方向において,さしあたり無限次行列を用いて,具体的な結果を出してみたいというのが本研究の主目的であったが,その目的は一応十分に達成されたといってよい.特に,ある種の特殊関数の値によって構成された無限次行列を取れば,それによって零化される無限次ベクトルは,行列の作用が意味を持つ限り,無条件で保型形式のフーリエ係数になるという結果が得られ,しかもその際,ラプラシアンの固有値に対応するいわゆる尖点形式と,リーマンのゼータ関数の零点に対応する非尖点形式とが,同じ無限次行列によって統制されることが示された.これはきわめて意味深い結果である.なぜなら,ラプラシアンのような楕円作用素の固有値とゼータ関数の零点とは,古来密接な関係があるのではないかと考えられ,中でもヒルベルトおよびポリアによって1915年頃述べられた意見は有名であるが,実際にそれらの間の具体的関係は,現在まで全く見いだされていなかったからである.従って本研究は,リーマン予想に関して,少なくとも新しい研究の道を開いたということができる.本研究ではこの他にも,メタプレクティック理論と代数体との関係において,古典的2次形式の種の理論中の構成的部分が,代数体に全く拡張できていないことが指摘され,ここにも整数論の新しい発展の余地のあることを明らかにした.このことに関しては,研究計画で予定した通り,平成4年12月7日から11日まで京都大学数理解析研究所において開催された整数論研究集会を,重点的な発表の機会の1つとして利用することができた.高次のメタプレクティック群に現れる留数形式は,そのフーリエ係数がガウスの和を通じてメビウス関数に結び付くことから,リーマン予想解決のための有力な手がかりになるものと期待されるが,新たな進展を見るためには,数論的関数をなるべく簡単に,直接な解析的表示によって統制する手段が不可欠である.その方向において,さしあたり無限次行列を用いて,具体的な結果を出してみたいというのが本研究の主目的であったが,その目的は一応十分に達成されたといってよい.特に,ある種の特殊関数の値によって構成された無限次行列を取れば,それによって零化される無限次ベクトルは,行列の作用が意味を持つ限り,無条件で保型形式のフーリエ係数になるという結果が得られ,しかもその際,ラプラシアンの固有値に対応するいわゆる尖点形式と,リーマンのゼータ関数の零点に対応する非尖点形式とが,同じ無限次行列によって統制されることが示された.これはきわめて意味深い結果である.なぜなら,ラプラシアンのような楕円作用素の固有値とゼータ関数の零点とは,古来密接な関係があるのではないかと考えられ,中でもヒルベルトおよびポリアによって1915年頃述べられた意見は有名であるが,実際にそれらの間の具体的関係は,現在まで全く見いだされていなかったからである.従って本研究は,リーマン予想に関して,少なくとも新しい研究の道を開いたということができる.本研究ではこの他にも,メタプレクティック理論と代数体との関係において,古典的2次形式の種の理論中の構成的部分が,代数体に全く拡張できていないことが指摘され,ここにも整数論の新しい発展の余地のあることを明らかにした.このことに関しては,研究計画で予定した通り,平成4年12月7日から11日まで京都大学数理解析研究所において開催された整数論研究集会を,重点的な発表の機会の1つとして利用することができた.
移動体通信用小形高性能高温超電導フィルタの研究開発

本研究では移動体通信への応用を目指して、小形、低損失で高性能な高温超電導(HTS)マイクロ波フィルタの新しい構造を提案し、その設計、試作および特性評価を行う。同時に飛び越し結合を持つ多段複雑なフィルタ回路の設計手法を開発する。さらに超広帯域(UWB)や多周波数共用など今後の無線通信システムへの応用を目的とし、超広帯域およびマルチバンドフィルタの設計理論と手法に関する基礎研究を行う。まずマイクロストリップ(MSL)スパイラル共振器の共振特性および結合特性を詳しく検討し、中心周波数1.93GHz、比帯域幅2%の310段の帯域通過フィルタ(BPF)を提案、設計した。その結果、フィルタのサイズが従来のものに比べ、1/10以下となった。試作したフィルタは所望の低損失と広い阻止域特性を示した。また飛び越し結合を持つ310段のCT(cascaded trisection)形フィルタ、CQ(cascaded quadruplet)形フィルタを設計し、非常に急峻な準楕円関数形フィルタ特性を実現した。一方、コプレーナ線路(CPW)構造を用いたフィルタは、高価なHTS薄膜を誘電体基板の片面にのみ施すため、両面製膜のMSL構造より非常に経済的である利点を持つ。本研究では、中心周波数5.0GHz、通過帯域幅160MHzの5段CPWインターディジタル形BPF、CPWスパイラル共振器を用いたBPFをそれぞれ提案、設計、試作し、測定評価を行った。通過域内の最小測定挿入損失は約0.12dB、リターンロスは約20dBの優れた周波数特性を得た。次に、複数の共振周波数を持つコンポジット共振器とそれを用いたマルチバンドBPFの等価回路および設計方法を開発した。マイクロストリップ線路で複数のデュアルバンドおよびトリプルバンドBPFを設計、試作し、所望のフィルタ特性を得た。また飛び越し結合を利用しない新しい有極形フィルタの設計手法として、コンポジット共振器とステップインピーダンス共振器(SIR)を併用したフィルタ構造と設計法を提案し、急峻な周波数選択性と広い阻止域を併せ持つフィルタを実現した。最後に、マイクロストリップステップインピーダンス共振器およびリング共振器を用い、3.1-10.6GHz用のUWBフィルタおよび22-29GHzの準ミリ波帯用のUWBフィルタを設計試作した。研究報告がまだ非常に少ない準ミリ波帯用のUWBフィルタの設計および日本のLow Band用のUWBフィルタの設計にも、それぞれ概ねFCCの基準と日本の基準を達成した特性を得た。これらの研究成果を電子情報通信学会英文論文誌等に雑誌論文5件、IEEE MTT-Sマイクロ波国際会議、Asia-Pacific Microwave Conference等の国際会議プロシーディングスに論文9件、電子情報通信学会全国大会やマイクロ波研究専門委員会の研究会における講演と研究報告24件、計38件で発表した。

これらの研究成果を電子情報通信学会英文論文誌等に雑誌論文5件、IEEE MTT-Sマイクロ波国際会議、Asia-Pacific Microwave Conference等の国際会議プロシーディングスに論文9件、電子情報通信学会全国大会やマイクロ波研究専門委員会の研究会における講演と研究報告24件、計38件で発表した。近年、高品質の移動体通信を実現するために、超電導技術を応用した高性能フィルタ実現への要求が高まっている。コプレーナ線路(CPW)構造を用いた高温超電導(HTS)フィルタは、高価なHTS薄膜を誘電体基板の片面のみに施すため、両面製膜のマイクロストリップ構造より非常に経済的である利点を持つ。本年度では、中心周波数5GHz,帯域幅160MHz,チェビシェフ特性5段帯域通過フィルタをCPW1/4波長共振器を用いて実現した。フィルタの小形化を図るために、CPW1/4波長共振器を並列に配置し、インターディジタル構造のフィルタを提案、設計した。フィルタの入出力部分に製作精度や計算精度の影響を受けにくい構造を用いた。電磁界シミュレータと回路シミュレータを併用し、設計仕様を満たすフィルタ特性を得た上で、この種のフィルタの設計手法を確立した。さらに、YBCO薄膜とMgO基板を用いて、設計したフィルタを製作し、測定を行った結果、挿入損失0.15dB,通過域内反射損失20dB以下の優れた特性を持つ小形超電導フィルタを実現した。また、飛び越し結合の替わりに、コンポジット共振器を用いた減衰極を有するフィルタの設計理論と実現方法を提案し、実測結果より実証を得た。研究成果は電子情報通信学会誌論文3編(英文2、和文1)、国際会議論文3編(ヨーロッパマイクロ波会議EuMC2005、アジア・パシフィックマイクロ波会議APMC2005、マイクロ波・光技術国際会議ISMOT2005各1編)、電子情報通信学会マイクロ波研究専門委員会研究報告4編、電子情報通信学会全国大会における口頭発表5件として発表した。1.マイクロストリップフィルタについて、飛び越し結合の利用を含めた新しいフィルタ回路を設計する。各種の1/2波長スパイラル共振器をその大きさ、Q値、結合特性、周波数調整の容易さなどの兼ね合いで選別し、直径2インチの基板上で多段フィルタを配置、設計する。同一のフィルタに異なる種類(形状)のスパイラル共振器を併用することにより、共振器の結合特性やフィルタのスプリアス特性の改善を図る。CT(cascaded trisection)フィルタやCQ(cascaded quadruplet)フィルタの設計も試みる。同じ仕様で設計した数種類のフィルタについて、その特性比較を行い、優れた周波数特性を有するフィルタのパターンを決定し、試作する。2.飛び越し結合を利用した有極形フィルタの設計手法を引き続き開発する。特に外部Qや結合係数kを利用したフィルタの等価回路に多重非対称な飛び越し結合を加えた場合について、回路解析を行うことにより、飛び越し結合の種類や設置場所および結合度に関する条件公式を導出すし、その特性を明らかにする。3.飛び越し結合を利用しない新しい有極形フィルタの設計手法を研究する。特にコンポジット共振器を用いた新しい構成やパターンを持つフィルタの設計試作および評価を行う。
う蝕原性細菌の伝播と定着に関する研究

生後15日令のSPFのSDラット(雌)にStreptococeusmutans MT8148R(血清型C)あるいは6715(g)株を感染させ、同時にスクロース濃度の異なる飼料を投与することにより、ラット臼歯に様々な程度のう蝕を発生させるとともに、ラット口腔内に棲息するS.mutans数に差を生じさせた。このように飼育した雌ラットを妊娠させ、子供ラットを誕生させた。この口腔内に棲息するS.mutans数に差のある母ラットから、それぞれの子供ラットへのS.mutansの伝播を、生後15日令より経時的に子供ラットを屠殺し、摘出した下顎からの供試菌の回収を調べることにより確めた。その結果、2.伝播した両株ともに、子供ラット口腔内に臼歯が萠出してはじめて回収される3.55日令まで飼育した子供ラットに発生するう蝕は、離乳時の母ラットのう蝕の程度および回収されるS.mutans菌数と相関することが示され、子供のう蝕を予防する上で母親の存在が極めて重要であることが、う蝕原性細菌の感染源としての面からも示唆された。
確率解析の手法を用いた統計的逐次解析の理論とその応用

局所対立仮説に関する逐次単位根検定の理論をAR(p)モデル適用し,局所対立仮説の統計的逐次検定の理論を構築した.そこでは,帰無仮説(単位根)と局所対立仮説の検定は標準正規分布N(0,1)とN(μ,1)の検定になることを示された.このことにより,逐次的単位根検定はADF検定と異なり,局所一様最強力検定となることがわかる.さらに,帰無仮説と局所対立仮説における停止時刻の漸近分布(Bessel過程で表現される)が求められた.また,定常なAR(p)モデルについての統計的逐次推定に関し停止時刻の漸近正規性を導いた.これにより時系列の統計的逐次解析が実用可能になったと言ってよい.本研究では、自然現象や経済現象において時間の経過に沿って観測される依存関係をもつデータに関して、時間の経過に沿って検知・探索・意思決定する手法、すなわちオンラインで検知・探索・意思決定を行う手法を確立する。このテーマが応用上重要なのは、時間にも横断面にも複雑な依存関係を有するデータつまりパネルデータをオンラインで観測する場合、時間軸の解析を可能にする統計的手法となりうる点にある。オンラインで観測されるパネルデータに対し統計的意思決定を行う場合、重要な点は2つある。一つは早期検知・早期探索であり、自然や経済市場などの状態に対する早期の探索をおこなう点である。そして、もう一つは早期意思決定であり、自然や経済市場の状態を理解した後さまざまな意思決定を早期に行うという点である。従来の統計学では離散時間で観測されるデータに対して、状態の検知・探索や意思決定にともなう時間の経過の関して十分な考慮がなされていなかった。たとえば、同じ状態を検知・探索する場合にしても時間が違えば効果が全く異なり、早い検知・探索をすることによるベネフィットと、遅い検知・探索をすることによるコストは、間違った検知・探索をしてしまうことのコストとともに、十分な吟味がなされなければならない。同様に、意思決定に関しても、同じ意思決定を行うにしても時間が違えば効果が全く異なり、正しい意思決定を早期にすることによるベネフィット、意思決定に遅れることおよび間違った意思決定をすることによるコストは、吟味されなければならない。自然や経済市場におけるオンラインデータが利用可能な今日、本研究による統計的逐次解析の手法が現実的な意味を帯びる。本研究で提案する統計的逐次解析による検定・変化点探索に関するOCは、離散時間モデルを連続時間モデルで近似したとき、ブラウン運動や拡散過程の汎関数の確率・期待値として表される。そのときそれらの値は、Bessel過程で表現されることがある。その場合、特殊関数を用いて数値解析が可能であることがわかる。逐次解析による統計量は、離散時間モデルを連続時間モデルで近似されるとき伊藤過程で近似される。また帰無仮説に対する局所対立仮説の尤度比検定が、フィッシャー情報量で停止時刻を定めたとき、LANになっている場合、スコアに対する極限をスコア過程、フィッシャー情報量に対する極限をフィッシャー情報量過程と呼ぶと、スコア過程の二次変分がフィッシャー情報量過程となる。そこでフィッシャー情報量過程から作られる停止時刻で時間変更を行うと、問題はDDSブラウン運動で表現されLANがでてくる場合がある。もとのフィッシャー情報量過程やSPRTはともに時間変更後の新たなブラウン運動のもとで定義される別の拡散過程によって表現される。今のところわかっているのは、一般的にそのような双対的な拡散過程があるわけではなく、いくつかの特殊な場合に存在するようである。たとえば、一階の自己回帰過程の極限であるOrnstein=Uhlenbeck過程と、移民項のある分岐過程の極限であるCox=Ross=Ingersoll過程ではどちらも、Bessel過程がそのような双対的な拡散過程である。初年度は、ADF検定とセミパラメトリックな単位根検定の場合に単純なOU過程で近似することが正しいことを示し、一般のマルコフ連鎖の伊藤過程による近似について研究した。この際、重要な事例に関しOCがどのように表現され数値解がどうなるか調べることにあるが、数値解析の手法がまだ良く分かっていない。本研究では、自然現象や経済現象において時間の経過に沿って観測される、従属的な関係をもつ時系列データに関して、時間の経過に沿って検知・探索・意思決定する手法を確立する。このテーマが応用上重要なのは、時間にも横断面にも複雑な依存関係を有するデータをオンラインで観測する場合、データのモデルに依存して信頼度・有意性の高い推測が可能となった時点で意思決定を可能にする統計的手法であるという点にある。一つは早期検知・探索であり、自然や経済市場などの然態に対する早期の探索をおこなう点である。そして、もう一つは早期意思決定であり、自然や経済市場の状態を理解した後さまざまな意思決定を早い段階で行うという点である。従来の統計学では経時観測されるデータに対して、状態の検知・探索や意思決定にともなう時間の経過に対して十分な考慮がなされていなかった。たとえば、同じ状態を検知・探索する場合にしても時間が違えば効果が異なり、早い検知・探索をすることによるベネフィットと遅い検知・探索をすることによるコス卜は、間違った検知・探索をしてしまうことのコストとともに十分な吟味がなされなければならない。

自然や経済市場におけるオンラインデータが利用可能な今日、本研究による統計的逐次解析の手法が重大な現実的意味を帯びると考える。本研究で提案する統計的逐次解析による検定・変化点探索に関する動作特性は、離散時間モデルを連続時間モデルで近似したとき、ブラウンン運動や伊藤過程の汎関数に関する確率や期待値として表される。そのときそれらの値は、Bessel過程で表現されることがある。その場合、特殊関数を用いて数値解析が可能であることがわかる。今のところわかっているのは、一般にそのような双対的な拡散過程があるわけではなく、いくつかの特殊な場合に存在するようである点がわかっている。たとえば、一階の自己回帰過程の極限であるOrnstein=Uhlenbeck過程と、移民項のある分岐過程の極限であるCox=Ross=Ingersol過程ではどちらも、Bessel過程がそのような双対的な拡散過程である。前年度は、ADF検定とセミパラメトリックな単位根検定の場合に単純なOU過程で近似することができることを示し、一般のマルコフ連鎖の伊藤過程による近似について研究した。この際、重要な事例に関し動作がどのように表現され数値解がどうなるか調べることにあるが、数値解析の手法がまだ良く分かっていない。本研究により,時系列の統計的逐次解析の解析手法として,D[0,∞)上の汎関数中心極限定理が極めて有効であることが示され,停止時刻と逐次統計量の漸近的性質が明らかにされた.これにより,時系列の統計的逐次解析が現実の問題に適用可能になった.第1に,定常なAR(p)モデルについて,観測されるFisher情報量を用いた停止時刻を定義し,統計的逐次推定を行うことを考えた.ここで停止時刻の漸近正規性を示した点が最も重要な結果である.従来の研究において停止時刻に関しては一致性の結果を得ていただけであったことを考えると応用上有効な大きな飛躍だといえる.また,誤差分散が既知である場合と未知である場合のそれぞれについて,停止時刻は異なる正規分布に収束することも同時に示された.一般に,誤差分散が未知既知は,推測にかかわる漸近理論には無関係である.それをを考えるとこの結果は興味深い.また,自己回帰係数と誤差分散の逐次推定量の漸近正規性も得られた.第2に,非定常なAR(p)モデルについて,単位根帰無仮説とと局所単位根対立仮説の統計的逐次検定を考えた.単位根パラメータに対するFisher情報量を使った停止時刻を用い,単位根が真のときの停止時刻が漸近的にBessel過程であらわされることを求め,その漸近分布の解析表現を求めた.さらに,局所単位根仮説が真のとき停止時刻がドリフト付きBessel過程であらわされることを求めた.そしてこの検定問題がLAN(Local Asymptotic Normality;局所漸近正規)となることを求めた.また検定方法について帰無仮説が真のときの停止時の分布を用いる方法を提案した.
プライバシー保護と見守りを両立させた防犯カメラによる安全・安心な街づくりの実現

我々は,地域の隅々まで防犯カメラを普及させ,「路上で犯罪を犯したものは必ず捕らえられる」ただし,「通行人のプライバシは厳密に守られる」社会の実現を目指して研究を行っている.本研究では,特にネットワーク防犯カメラにおける悪用を防止するため,「閲覧行動の完全な記録」機能を持つ防犯カメラシステムを開発した.本システムにより,誰が・いつ・何のために・どのカメラの画像を見たのかが記録され,画像の利用が正当なものだったか後から検証可能となっている.この他にも,防犯カメラに画像認識機能を搭載し,声かけ機能や違法駐車の検出など,利便性を向上させる機能を追加し,各地で実証実験・社会実験を実施した.・e自警ネットカメラの開発:「閲覧行動の完全な記録」を実現することにより,運用者(市役所の職員,警察署の職員,など)による悪用を防止する,新しいネットワークカメラシステム「e自警ネットカメラ」を開発した.試作したカメラシステムは,小型コンピュータボード(Raspberry Pi 2)を内蔵したカメラユニット,閲覧装置(閲覧ソフトウェアをインストールしたPC),および,記録サーバ(埼玉大学内)から構成される.本システムでは,閲覧行為(閲覧者,閲覧理由,閲覧時刻,カメラ,撮影時刻,等)が,リアルタイムで,記録サーバに記録され,一般公開される.これにより「公に認められた理由に基づく閲覧行為」は,堂々と,実行でき,「公開されることが不都合な閲覧行為」(防犯カメラの悪用)は,強力に抑止される.加えて,Bluetooth通信によりカメラの所有者や運用ポリシー等の情報を開示する機能を開発した.8台のe自警ネットカメラの試作機を作成し、運用試験を行った。・製品開発:e自警カメラの試作機開発と運用試験を通して,次の社会実験へ向けた改良を行うと共に,実際に製品化される際に最低限必要とされる仕様を検討した.・社会実験の準備:自治体による防犯カメラの設置の動向を調査する事を目的とし,全国の県および市町村1788自治体に対しアンケート調査を行い,その結果をとりまとめた.その結果,全国の自治体において,「自治体が,通学路の見守りに責任を持つ.その手段として,防犯カメラを用いる.」という考え方が広がってきていることが読み取れた.これらの研究内容に関して,その都度プレス発表を開催し,テレビ報道が3件,新聞報道が14件行われた.当初の計画通り、e自警ネットカメラの試作機、画像の閲覧権の管理と閲覧情報の公開を行うサーバ,閲覧権の強度に応じて画像の鮮明度を制限する画像閲覧用アプリケーションを開発し、運用試験を行っている.・e自警ネットカメラの開発:前年度開発されたe自警ネットカメラ(「閲覧行動の完全な記録」を実現することにより,市役所や警察署の職員などの運用者による悪用を防止する,新しいネットワークカメラシステム)の改良を進め,グローバルIPアドレスを持たないホームネットワークに対応させた.これにより,一般家庭のインターネット環境下においても外部より記録画像の閲覧がセキュアかつプライバシーに配慮しつつ可能になり,e自警ネットカメラの適応範囲が一層広がることが期待される.また,新たに4ヵ所の実験サイトでe自警ネットカメラの運用試験を開始した.一方で,このe自警ネットカメラの機能を「e自警ドアホン」(呼び出しボタンが押されていないときも録画を続ける,防犯カメラ機能付きドアホン)に追加した「e自警ネットドアホン」の開発を開始した.e自警ネットドアホンは,2線式の通常のドアホンと容易に取り替えることが可能であり,我々の研究コンセプトを広く普及させる決め手となることが期待される.・製品開発:e自警ネットカメラおよびe自警ネットドアホンの試作機開発と運用試験を通して,次の社会実験へ向けた改良を行うと共に,実際に製品化される際に最低限必要とされる仕様を検討した.・社会実験の準備: e自警ネットカメラ試作機を計45台作製し,動作試験を行っている.社会実験の候補地は現在選定中であるが,候補地が決定すればいつでもカメラを提供することが可能である.これらの研究内容に関して,その都度プレス発表を開催し,テレビ報道が1件,新聞報道が11件行われた.当初の計画通り,e自警ネットカメラの試作機,e自警ネットドアホンの試作機を作製し,5ヵ所の実験サイトで運用試験を行っている.・e自警ネットカメラの開発:平成29年度も, Raspberry Piベースのe自警ネットカメラ(「閲覧行動の完全な記録」を実現することにより,市役所や警察署の職員などの運用者による悪用を防止する,新しいネットワークカメラシステム)の改良を進めた.特に,防犯カメラ内部で画像処理により動体検知を行う,スマート防犯カメラの開発を行った.防犯カメラ内部で状況判断を完結できてしまえば,画像データを逐次転送する必要が無く,事件や事故等が生じたときに迅速に対応することが可能になる.今年度は,簡単な画像処理により,歩行者や車両の検知を行う機能を追加した.これにより,歩行者への声かけによる防犯効果の向上,駐車場などでの違法駐車の検出などが可能になった.一方で,防犯カメラにマイクとスピーカーを搭載し,専用のPC端末と通話する機能を追加した.これにより,例えば,障害者福祉施設などでは,夜間の無断外出の検知と,検知された際に防犯カメラ越しに会話をすることで外出を思いとどまらせる,あるいは職員が駆けつけるまでの時間を稼ぐことが可能になる.これらの機能開発により,スマート化された防犯カメラによる見守り効果とプライバシー保護とを両立した新しい社会インフラストラクチャの礎を築くことができた.・社会実験の実施:動体検知機能付e自警カメラを含む試作機を10台作製し,障害者福祉施設で社会実験を開始した.また,既存の社会実験サイトにおいて,プログラムのアップデートを行い,声かけ機能および違法駐車の通報機能を追加した.

我々は,地域の隅々まで防犯カメラを普及させ,「路上で犯罪を犯したものは必ず捕らえられる」ただし,「通行人のプライバシは厳密に守られる」社会の実現を目指して研究を行っている.本研究では,特にネットワーク防犯カメラにおける悪用を防止するため,「閲覧行動の完全な記録」機能を持つ防犯カメラシステムを開発した.本システムにより,誰が・いつ・何のために・どのカメラの画像を見たのかが記録され,画像の利用が正当なものだったか後から検証可能となっている.この他にも,防犯カメラに画像認識機能を搭載し,声かけ機能や違法駐車の検出など,利便性を向上させる機能を追加し,各地で実証実験・社会実験を実施した.開発したe自警ネットカメラの改良と新機能の開発を進めると共に、社会実験候補地の選定や住民への説明会の開催など、社会実験に向けた準備を行う。e自警ネットカメラ試作機の運用試験において,いくつか防犯カメラとして望まれる機能がわかったので,その新機能の開発を進めると共に,社会実験候補地の選定や住民への説明会の開催など,社会実験に向けた準備を行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。防犯カメラ,精密計測29年度が最終年度であるため、記入しない。
脳分子イメージングを用いた心臓大血管手術後高次脳機能障害のメカニズムの解明

心拍動下、人工心肺下および低体温循環停止下の心臓大血管手術を比較し、1)人工心肺あるいは低体温循環停止下の心臓大血管手術後に高次脳機能障害が出現するかどうか、2)術後高次脳機能障害の出現と神経画像上の軽微な脳損傷の間に関連があるかどうかを検討し、心臓大血管手術後高次脳機能障害のメカニズムを解明した。高次機能障害に関しては、低体温循環停止群で術後に一過性の認知機能の低下を認めた。また拡散尖度画像:diffusion kurtosisimaging (DKI)を用いた解析によって、人工心肺下手術では術後に大脳白質に広汎な一過性拡散異常が生じるが、心拍動下手術では生じないことが明らかとなった。心臓大血管手術、特に人工心肺下手術あるいは低体温循環停止下の弁置換術や胸部大血管手術後に知能・記憶等の高次脳機能障害が出現する可能性が示唆されている。一方、近年の神経画像の進歩により高次脳機能障害をきたす軽微な脳損傷の画像化が可能となっている。本研究では、「1)人工心肺下手術あるいは低体温循環停止下の心臓大血管手術後に高次脳機能障害が出現するかどうか、2)術後高次脳機能障害の出現と神経画像上の軽微な脳損傷の間に関連があるかどうか」を検討し、心臓大血管手術後高次脳機能障害のメカニズムを解明することにある。現在、心拍動下冠動脈バイパス術、人工心肺下および低体温循環停止下心臓大血管手術症例で、術前・術後・6か月後の高次脳機能障害(神経心理検査(Auditory Verbal Learning Test、数唱、Benton Visual Retention、Test、T rail Marking Test(TMT)、Pegboard、Mini Mental State Examination)の有無と程度を比較。123I-iomazenil脳SPECTによる大脳皮質神経細胞の密度の測定および脳MRI diffusiontensor imagingのfractional anisotropy (FA)よる大脳白質神経線維の密度の測定を施行し、3D-SSP及びSPM解析ソフトを用いて、各症例間の画像を標準化、大脳皮質神経細胞と大脳白質神経線維の密度変化を算出し、損傷の程度・部位を算出している。加えて大脳皮質神経細胞および大脳白質神経線維の損傷の程度・部位と術後高次脳機能障害の有無と程度を比較している。心拍動下、人工心肺下および低体温循環停止下胸部大血管手術を予定している各3例、計9例を対象とする。データ収集・術前および術後1,3,6カ月後に下記の検査を行う。平成26年度の対象症例のdata収集は完了した。高次脳機能検査の解析も終了。しかし、脳分子イメージングの解析は、最終的にdataが各症例の、術前・術後・6か月後のすべてがそろってから行うため、半年間のずれがあるので、すべての処理はできていない。本研究では、「1)人工心肺下手術あるいは低体温循環停止下の心臓大血管手術後に高次脳機能障害が出現するかどうか、2)術後高次脳機能障害の出現と神経画像上の軽微な脳損傷の間に関連があるかどうか」を検討し、心臓大血管手術後高次脳機能障害のメカニズムを解明することを試みた。心拍動下、人工心肺下および低体温循環停止下胸部大血管手術を予定している症例を対象とした。術前および術後1,3,6カ月後に以下の検査を行う:1)123I-iomazenil脳SPECTによる大脳皮質神経細胞の密度の測定、2)脳MRI diffusiontensor imagingのfractional anisotropy (FA)による大脳白質神経線維の密度の測定、3)神経心理検査による認知機能測定。3D-SSPおよび3D-SRTの解析ソフトを用い、1)と2)から大脳皮質神経細胞および大脳白質神経線維の密度変化を算出し、損傷の程度、部位を算出する。3)から術後高次脳機能障害の有無と程度を判定し、心拍動下、人工心肺下および低体温循環停止下手術の症例間で比較する。さらに、大脳皮質神経細胞および大脳白質神経線維の損傷の程度、部位との関連を検討した。人工心肺下手術群及び循環停止下手術群で上記検査における脳損傷の所見を確認した心拍動下、人工心肺下および低体温循環停止下の心臓大血管手術を比較し、1)人工心肺あるいは低体温循環停止下の心臓大血管手術後に高次脳機能障害が出現するかどうか、2)術後高次脳機能障害の出現と神経画像上の軽微な脳損傷の間に関連があるかどうかを検討し、心臓大血管手術後高次脳機能障害のメカニズムを解明した。合併症を手術前から有する症例が多く、典型的な症例が少ない現状がある。しかし、26年度末より対象症例の採集が増えた。

半年後のdata解析があるため、本年9月までに対象症例を施行する必要がある心臓血管外科学手術年間症例数を考えれば、症例の採集は可能なので、本年度は十分な採集が可能と思われる対象となる患者さんのエントリーが十分に進んでいなかったため、次年度使用額が生じた。また、手術施行半年後の検査が発生するため、大半の症例が次年度に繰り越しとなったことが理由である。26年度は対象症例が少なかったため、次年度使用額が繰り越しとなりました。すべてのエントリー症例に関し、次年度に発生する6か月後の検査を行うことにより、使用予定額を処理可能となる。次年度は、前年度の分の対象症例に対する研究費を繰り越して使用する予定
抗HIV薬の創製を目指した関連蛋白質の酵素反応の実時間モニタリングと構造解析

HIV感染の拡大を防ぐには、従来のHIV自身を標的とした薬剤の開発だけでは不十分で、変異しにくい宿主側因子及び宿主因子-HIV間相互作用を薬剤の標的にすることが求められている。ヒトが保持するAPOBEC3Gタンパク質(A3G)は、HIVの粒子内へ取り込まれた後、宿主細胞内で逆転写されて生じたHIVの(-)DNA上のシトシンをデアミネーションしてウラシルへと変換する活性によって、抗HIV活性を発揮する。しかし、数多く連続するシトシンの区別やHIVのゲノムDNA上に散在するCクラスター内でのA3Gの作用機序は不明であった。そこで我々は、デアミネーション反応のリアルタイムモニタリングにより、A3Gの動的な作用機序の解明に取り組んだ。この手法を用いて、様々なssDNAのデアミネーション反応を解析した。その結果、A3Gは、CCCの3番目のCを好んでデアミネーションすること、このCCCのクラスターがDNA上に複数個存在する場合、より上流(5'側)にあるクラスターのCを優先的にデアミネーションすることを明らかにした。次にA3Gが5'側のCクラスターを優先的にデアミネーションする機構を明らかにするために、リアルタイムNMRデータの速度論的解析を行った。私達は、A3Gはブラウン運動でssDNA上を前後にスライドするが、Cに入る向きが3'からまたは5'からによって酵素活性が異なるというモデルを構築した。このモデルから導いた式に、測定した数種類のNMRデータをフィッティングした結果、3'からCに入った時の酵素活性は、5'から入った時の酵素活性よりも5倍高いことが明らかになった。すなわち、A3Gが3'から通る頻度の多い上流(5')の方が、デアミネーションされる確率が高くなるため、A3Gは位置依存的な反応速度を示すと言える。A3Gの基質はHIVの(-)ssDNAであるが、dsDNAを合成するHIVの逆転写酵素と競合しなければならない。そのため、効率良くHIVのゲノム上に変異を導入するためにA3Gはこのような方向性を持ったデアミネーション反応機構を獲得したと考えられる。しかしながら、HIVの持つタンパク質Vifによって、このA3Gの抗HIV活性は阻害される。つまり、A3GはVifによる阻害さえ受けなければ、デアミネース反応によるHIVの複製阻害をおおいに発揮できる。ヒートショックプロテイン70(HSP70)は、HIV-1の粒子内に特異的に取り込まれることが報告されおり、我々はこのHsp70とA3Gの抗HIV活性との関係について解析を行った。その結果、HIV-Vif存在下においてHsp70をsiRNAによってノックダウンした場合、Hsp70が存在する時と比較してA3Gの安定化が顕著に低下することを明らかにした。更に、HIVのゲノムDNA上に存在するシトシンクラスターに対して、A3Gがどのような作用機序を示すのかをNMRを用いて解析した。興味深いことに、5'側に近いシトシンの方が、速くデアミネーションされることが明らかとなった。次に、2つの標的配列の間にdsDNAを挟んだものを用いて、同様の実験を行い、その結果、5'側のシトシンと3'側のシトシンのデアミネーション反応速度は、同程度となった。5'側と3'側のシトシンクラスター間においてデアミネーション反応速度に差が生じる結果は、A3Gが、3'-5'の方向極性を持って反応を進行することを示唆している。A3Gはこのような作用機序を持って、HIVのゲノムDNA上に効率良く変異を導入していることを明らかにした。

このモデルから導いた式に、測定した数種類のNMRデータをフィッティングした結果、3'からCに入った時の酵素活性は、5'から入った時の酵素活性よりも5倍高いことが明らかになった。すなわち、A3Gが3'から通る頻度の多い上流(5')の方が、デアミネーションされる確率が高くなるため、A3Gは位置依存的な反応速度を示すと言える。A3Gの基質はHIVの(-)ssDNAであるが、dsDNAを合成するHIVの逆転写酵素と競合しなければならない。そのため、効率良くHIVのゲノム上に変異を導入するためにA3Gはこのような方向性を持ったデアミネーション反応機構を獲得したと考えられる。