hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
18F-標識プローブライブラリーの新たな展開：[18F]CF3Brの合成と利用

CF218F基を有するPETプローブの標識前駆体として、CBrF218Fの合成とその標識利用に挑戦した。18F-をマイクロリアクターでCBr2F2と反応させCBrF218Fを46±5%の放射化学的収率で得た。次に、CBrF218Fの分離精製をカラムと新規に開発した蒸発チップで試みたが、完全にCBr2F2を分離除去できなかった。次に、CBrF218FをタイロシンとDMSO溶液中で反応させO-[18F]トリフルオロメチル-L-タイロシンの合成を試みたが、目的物を得ることはできなかった。CBrF218Fは18F-トリフルオロメチル化の有望な標識前駆体として期待できないと結論した。トリフルオロメチル基(CF3基)を有するPETプローブの合成法を開発するため、初年度の課題として、その標識前駆体となる18F標識臭化トリフルオロメチル(CF218FBr)のマイクロリアクター合成条件を最適化とその精製法を検討した。1CF218FBrのマイクロリアクター合成:CH2Br2を出発原料にする18F標識CH2Br18F合成を参考にして、最適化を図った。CBr2F2のアセトニトリル(MeCN)溶液(2/1)と濃縮チップから得られた[K/K.222]18FのMeCN溶液とを混合し、130°Cに加熱した反応チップに通した。0.1分の反応条件で約46%の放射化学的収率でCF218FBrを得ることができた。2吸着カラムによるCF218FBrの分離回収:気体の吸着作用を利用する分離法をまず検討した。その結果、シリカゲルカラムでMeCNおよびCBr2F2からCF218FBrを簡単に分離することができた。しかし、精製後の次のステップである有機溶媒中での反応のためには、この揮発性の生成物を効率よくバブリングで捕集する必要があり、キャリアーガスの早い流速(>100 mL/min)を用いる分離法は適さないことが判明した。3蒸発チップによるCF218FBrの分離精製:CF218FBrを含むチップからの反応液をマイクロリアクター用の蒸発チップを用いて、沸点の違い(CBrF3:-58°C、CBr2F2:22°C)による分離を検討した。反応溶液を蒸発チップに導入し、適当な温度でチップ内上層にHeガスを低速で流して揮発性成分を活性炭に捕集した。その回収効率と原料の混入に関しては、今後十分に検討する必要があり、次年度では新しい蒸発チップを試作し、導入する反応溶液量、チップ温度、He流速を変化させて最適条件を見出す予定である。4反応溶媒中への捕集:シリカゲルカラムにより分離されたCF218FBrを、タイロシンを含むDMSO溶液にバブリングして反応物を分析したが、ほとんど反応物は検出されず、CH2Br18Fと比較して反応速度はかなり遅いものと推測された。昨年度確立したマイクロリアクター合成法で18F標識臭化トリフルオロメチル(CBrF218F)を合成し、CBr2F2との分離精製法と標識反応系への導入法に関して検討した。1沸点の差を利用したマイクロリアクター用の気液分離チップ(蒸発チップ)を試作して、出発原料のCBr2F2と反応溶媒のアセトニトリル(MeCN)からのCBrF218Fの分離を試みた。数本の流路とその上層に空間を有する5 cm四方の石英製チップにマイクロリアクター反応チップからの反応液を導入して、He気流で低沸点のCBrF218Fの回収を行った。その結果、十分な回収効率を得ることはできたが、チップ温度を変化させても揮発性のCBr2F2の混入は避けられなかった。2そこで、蒸発チップ出口に小さな市販の使い捨てカラムを接続して、Heで取り出される生成物を吸着濃縮し、その後CBrF218Fを優先的にカラムから取り出す方法を検討した。捕集・溶出温度を変えていくつかのカラムを試した結果、固相抽出用のシリカカラムを選択したが、回収効率とCBr2F2混入割合は相反する結果となり、効率よく純度の高いCBrF218Fを得る精製法は見出されなかった。3CBrF218Fの反応性を評価するモデル化合物として、昨年度同様O-[18F]フルオロメチルタイロシンを選択した。

シリカカラムからHeガスで溶出して反応溶液でバブリングしても目的物が得られなかった結果を踏まえ、今年度は溶媒に対し溶解性の良いXeガスとブタンガスを用いて反応を行ったが、Heと同様の結果しか得られなかった。この結果は、CBrF218Fが求核置換反応の基質としての反応性が高くないことを示唆していると考えられる。放射性医薬品化学当センターのサイクロトロンが工事その他でしばしば運転休止となり、実験回数が絶対的に不足したことが、研究の進展を遅らせた要因と言える。また、CF218FBrの分離に既存の蒸発チップを使用したが、耐圧性に問題が見つかり、幅広い実験条件を適用できなかった。平成26年度初期に蒸発チップを入手し、準備していたHe以外のガス(Xeとブタン)を使用して分離と次の反応溶媒中へのバブリング法を検討する(迅速な加熱冷却可能な超小型の濃縮カラムとガス用高圧シリンジポンプの開発)。また、いくつかの反応基質を用意してCF218FBrとの反応性を調べる。
脳血管性うつ病の長期的な機能障害に重要な役割を果たす要因の検討

脳血管性うつ病(vascular depression : VD)の認知情報処理に関連する脳機能障害と部位を明らかにし、老年期うつ病の長期的な機能障害を改善させることを目的として以下のような検討をおこなった。1)脳卒中患者の障害部位と抑うつの臨床症状の特徴との関連、2)機能的MRIを用いたVDで認められる機能障害についての検討、3)脳卒中後うつ病とリハビリテーションとの関連。その結果、1)両側の基底核が障害されていた患者ではApathy Scale(意欲低下の程度を示す)の得点が有意に高く、左側前頭領域が障害されていた患者ではZung Self-Rating Depression Scale(抑うつ期分の程度を示す)が有意に高値であった、2)言語流暢性課題を用いた。血管障害の有無で比較すると、有意な差は認めなかったが、これまでのうつ病相の回数で比較すると複数回のうつ病相を経験した患者では前帯状回の活性が低下していた,3)脳卒中患者では抑うつ、意欲低下の程度と機能障害の程度と相関していたことから、抑うつ傾向の改善がリハビリテーションの機能回復にとって大切であることが示された。以上の結果より脳卒中患者では障害部位の違いにより認められやすいうつ病の症状に違いがあり、左側前頭領域が障害されていた患者で典型的なうつ病症状が、両側の基底核が障害されていた患者で意欲の障害といったより器質的な症状が認められやすいこと、老年期うつ病患者の認知機能の低下や脆弱性には血管障害の存在とともにうつ病の再発の多さが関連していること、脳卒中後のリハビリテーションの進行に抑うつが影響を及ぼすことが明らかとなった。I.脳血管性うつ病(VD)の長期予後についての検討平成2年度から平成11年度の間に入院治療をおこなった50歳以上発症の大うつ病患者のうち、治療時に頭部MRIを施行され、初回入院治療であった89例の患者を対象とした。MRI所見から対象をVD群およびnon-VD群に分け、両群の間で経過観察期間中のうつ病相の期間、回数、入院回数、脳卒中、パーキンソニズム、痴呆、その他の身体疾患、死亡などの予後について比較をおこなった。VD群ではnon-VD群と比較してうつ病相期間(平均2.6年対1.3年)、入院回数(平均1.1回対0.4回)ともに有意に多く、経過観察期間中に認知症を発症した割合(18%対4%)も有意に高かった。脳卒中、パーキンソニズムの発症、経過観察期間中の死亡もVD群で高かったものの有意ではなかった。この結果からVDではうつ病自体の長期的予後が低く、持続的な器質性の認知障害をきたしやすいことが明らかとなった。認知症への進展はnon-VD群では4%と同年代の健常高齢者と同程度であり、老年期うつ病の中でも特にVD患者において認知障害に注意しながら治療をおこなっていく必要性が示唆された。II.脳血管性うつ病(VD)における認知情報処理に関る脳機能と病態の解明50歳以上で発症したVD患者2例(男性女性各1例、平均年齢54歳)、脳血管障害を合併していないうつ病患者(non-Vascular Depression : non-VD)2例、年齢、性別、聞き手をマッチさせた健常対照者2例を対象にfunctional MRIを用いてWord Fluency Test施行中に活性化が認められる領域を同定し、各群で比較した。少数例で予備的な結果ではあるが、うつ病患者では健常対照者と比較して課題遂行中の左前頭前野の活性化領域は小さく、VDではnon-VDと比較して更に活性化領域が小さい傾向が認められ、左前頭前野の活性化の低さがVDの予後の悪さに関連している可能性が示唆された。
糖尿病性腎症の治療を目指したヒト多能性幹細胞から糸球体内皮細胞への誘導法の開発

糖尿病による腎障害に対する有効な治療法は未だ開発されていない。糖尿病性腎症発症において早期に機能不全に陥る細胞の一つとして糸球体内皮細胞が知られているが糸球体内皮細胞に機能不全が生じるメカニズムについては十分に解明されていない。そこで本研究ではヒトの様々な細胞に分化できるヒト多能性幹細胞からヒト糸球体内皮細胞を作製し、糖尿病性腎症のにおける糸球体内皮障害の解明と治療開発を促進することを目的とする。
聴覚情報の選択における注意機構に関する心理生理学的研究-抑制制御の観点から-

聴覚情報の選択における注意機構に関して,抑制制御の観点から検討することが本研究の目的である。平成16年度においては,事象関連脳電位(ERP)を指標として,選択的聴取における非注意刺激の処理過程について検討した。具体的には,非注意刺激に対して150-300ms潜時帯で出現する陽性波(Pdi)の振幅に及ぼす刺激間間隔(ISI)および先行刺激の効果について検討した。純音を左右耳に,200-500ms(短ISI条件)あるいは600-1500ms(長ISI条件)のISIで無作為な順序で呈示した。被験者には,指定されたいずれかの耳に注意を向け,時折呈示される周波数の高い音を検出するよう教示した。非注意刺激に対するPdiは,選択的聴取時の非注意刺激に対するERPから視覚注意時のERPを減算することによって算出した。先行刺激に対するERPによる重畳の影響は,Adjar法を用いて除去した。実験の結果,短ISI条件におけるPdiと長ISI条件におけるPdiの間に有意な振幅差は認められなかった。さらに,いずれの条件においても,先行刺激が注意刺激の場合と非注意刺激の場合の間で有意な振幅差は認められなかった。これらの結果から,少なくとも本研究で用いられたISIの範囲内においては,生理学的不応あるいは心理学的馴化はPdiの振幅に対して大きな影響を及ぼさないことが示唆された。したがって,本研究で用いられた実験パラメータの下では,Pdiが反映する心理学的機能を特定する作業が容易になると考えられた。平成14年度においては,復帰抑制(注意を向けた空間位置に対する過度の注意集中を防止するための抑制制御を反映していると考えられている)を指標として,聴覚情報の選択次元によって抑制制御の機能が異なるのかどうかについて検討した。実験においては,手がかり刺激に続いて所定の時間間隔(200ms,700ms,1200ms,1700msの4水準)を置いた後,標的刺激を呈示した。標的刺激は,位置(左,右)および周波数(300Hz,1200Hz)を組み合わせた4種であった。被験者には,全ての標的刺激に対して反応させる課題(単純反応課題),左右いずれかの標的刺激にのみ反応させる課題(位置弁別課題),および高低いずれかの標的刺激にのみ反応させる課題(周波数弁別課題)を行わせた。実験の結果,単純反応課題および位置弁別課題では反応時間における復帰抑制が観察されたが,周波数弁別課題では観察されなかった。さらに,単純反応課題では位置弁別課題に比べて復帰抑制の開始が遅れた。これらの結果は,視覚刺激を用いた場合の復帰抑制と同様の結果であり,聴覚および視覚の両者における抑制制御が少なくとも部分的には同じ注意機構を共有することを示唆するものである。次年度以降は,本実験の結果を踏まえて,復帰抑制の基にある脳内機構について事象関連脳電位(Event-related brain potentials)を指標として心理生理学的に検討する予定である。平成15年度においては,事象関連脳電位(ERP)を指標として,選択的聴取における非注意刺激の処理過程について検討した。具体的には,非注意刺激に対して150-300ms潜時帯で出現する陽性波(Pdi)の頭皮上分布に及ぼす刺激間間隔(ISI)の効果について検討した。純音を左右耳に,200-500ms(短ISI条件)あるいは600-1500ms(長ISI条件)の刺激間間隔(ISI)で無作為な順序で呈示した。実験の結果,短ISI条件におけるPdiは,長ISI条件におけるPdiに比べて,前頭部寄りに分布していた。このISI効果は,先行研究においても報告されていたが,眼球電位の混入によるものと疑われていた。しかし,本実験ではAdjar法を用いることによって眼球電位の混入を除去したため,上述のISI効果は何らかの心理的情報処理過程と対応するものと推測された。Pdiが反映する処理過程については明確な結論は得られていないが,もしPdiが非注意刺激処理に対する抑制制御を反映するとすれば,本実験の結果は,ISIが短いほど抑制制御が前頭部寄りで機能することを示唆している。

先行刺激に対するERPによる重畳の影響は,Adjar法を用いて除去した。実験の結果,短ISI条件におけるPdiと長ISI条件におけるPdiの間に有意な振幅差は認められなかった。さらに,いずれの条件においても,先行刺激が注意刺激の場合と非注意刺激の場合の間で有意な振幅差は認められなかった。これらの結果から,少なくとも本研究で用いられたISIの範囲内においては,生理学的不応あるいは心理学的馴化はPdiの振幅に対して大きな影響を及ぼさないことが示唆された。したがって,本研究で用いられた実験パラメータの下では,Pdiが反映する心理学的機能を特定する作業が容易になると考えられた。
空気シャワー・エネルギー領域でのγ線源の研究

昭和61年度、前年製作した観測装置を、南米ボリビア国チャカルタヤ観測所に搬入、シャワー・アレイを建設した。11月下旬より予備観測に入った。これにより、シャワーのトリガー条件、Fast Timing回路の時間応答速度を上げる等、装置の改善を行った。昭和62年7月、本観測に入った。4ケ月の観測データでは、例数不足は避けられず、未知のγ線源探索より、計画の当初から、UHEγ線源候補のVela X-1と赤経12^h14^h、赤緯0゚-40゚の広がった天空領域内のDiffusedγ線について、重点的な解析を行った。飛来するUHEγ線のFlux強度が周りのBack groundの平均レベルと比べて、特に、有意なExcessは見られていない。異常に高い強度のUHEγ線でない限り、短期間の観測で有意な結論は得られない。因みに、UHEγ線が最初に発見されたCyg X-3の場合、統計的に有意な結論を得るのに、4ケ年の観測データが使われた。今回はVela X-1からのUHEγ線の強度の上限を求めた。10^<14>eV以上のエネルギーで、上限値は1.1×10^<-9>/m^2sであった。同一エネルギー領域の、1960年代のデータの解析では、20ケ月の観測から、例数は少ないが、positiveな結論を示唆した。そのFlux強度は、1.5×10^<-9>/m^2sであった。今回の上限値と大差ない。詳細な検討は装置の特性や解析方法の面から議論される。昨年2月、出現した大マゼラン星雲の超新星1987Aについても、解析を行ったが、UHEγ線が飛来した形跡はない。爆発後1年経った現在、まだ、どこからもUHEγ線検出のニュースはない。現在は、これまでと同じトリガー条件で、引き続きシャワーを観測し、データの蓄積に努めている。昨年度、製作準備した観測機材を6月上旬船便にてボリビア国へ発送し、8月中旬にチャカルタヤ山(5200m)へ荷揚げした。【10^(14)】eV以上の1次γ線による空気シャワーを観測するため、現在運転中の大空気シャワー・アレイの端にあるミューオン検出器の周りに、新しく小空気シャワー・アレイの建設を行った。このアレイは、1辺20mの網目状に配置された新設のシンチレーション検出器16台と既設のアレイから移した14台、更に600MeVのしきい値を持つ60【m^2】のミューオン検出器から構成されている。1次γ線の到来方向、即ちシャワー到来方向を精度良く決めることは、天球上の星の位置との同定に重要である。このため、高速光電子増倍管と周波数特性の良いケーブルを使用した。通常の空気シャワーと1次γ線による空気シャワーを識別するには、ミューオン検出器は不可欠である。最近の計算結果では、この空気シャワー中のミューオンの量は、通常のものと比べて1/51/10となっている。観測の立場からこの割合を求める予定である。観測装置の調整、データ解析に必要な種々の回路特性を測定した後、11月下旬から予備観測に入った。データ収集にパソコンを使用しているため、約3秒に1シャワーを記録することが限度である。

約1ケ月間の観測データの検討から、解析に不要な通常のシャワーをできるだけ記録せず、その分だけ更に低いエネルギー領域の観測を行うことが望ましいと結論された。この要請で回路系の一部を強化し、3月中旬から第2の観測に入っている。本観測は56月頃から開始予定である。既に報告されているVelaX-lのような点状γ線源の他に未知のγ線源や南天にあるLoop【I】の領域に見られるDiffuse γ線の物理的考察を行うためには、少くとも23年の観測を続ける必要がある。
ヒト歯根膜細胞の遺伝子発現のプロファイリングに関する研究

ヒト歯根膜から分離した細胞の、単一細胞を起源とする細胞コロニーに、細胞刺激を加えた場合の遺伝子発現の変化を比較し、応答する遺伝子を比較検討することにより、細胞特異的な遺伝子の発現を解析することを目的として、実験を行った。単一細胞を起源とした歯根膜細胞を増殖させクローニングし、実験に供与できる細胞数の歯根膜細胞を得るためには、培地組成に加えて、細胞増殖因子を添加する必要があった。そこで、ヒト歯根膜細胞に対する増殖因子として知られているFibroblast growthfactor-2(FGF-2)の細胞増殖および、細胞老化に対する詳細を検討した。その結果、FGF-2は歯根膜細胞の細胞数の増加に対して対数増殖期において10-15%増強する効果があった。また、限界希釈法により希釈した細胞から増殖する細胞のコロニー形成に関する能力(コロニー形成能)についても増強効果があった。さらに、継代数の少ない細胞と多い細胞の間で、増殖促進能力の割合に変化がなく、この効果は細胞の老化に対して影響をうけなかった。次に、FGF-2長期間培地に添加した状態で培養を続け、細胞分裂数を正確に測定することで、FGF-2の細胞分裂能力に対する効果を調べた。FGF-2存在下で細胞継代を続けていくと、細胞老化に伴い増殖効果は低下し、さらには逆に細胞老化を早め、増殖能力の低下をきたした。また、FGF-2のヒト歯根膜細胞の細胞老化に関わるメカニズムについて考察するため、細胞増殖に関わる各種遺伝子の発現に対する影響を調べた。FGF-2を長期間添加して培養した継代数の異なる歯根膜細胞のp53およびp16の遺伝子発現を定量的RT-PCR法で検討した結果、これらの遺伝子発現に差はなかった。これらのことより、従来から細胞増殖因子として考えられているFGFには細胞培養系への長期間の作用により細胞老化を早める作用のあることが示された。本研究は、遺伝子増幅とマイクロアレイ、マクロアレイ技術を用いて、少量の細胞集団の遺伝子発現をプロファイリングすることにより、多彩な細胞が存在するといわれる歯根膜の細胞の性質を明らかにしようとするものである。本年度は研究計画に記載した研究を実施すべく、方法論の検討を中心に行った。細胞集団を得る方法として、歯根膜を酵素処理し分解した後、培養し通法に従いクローニングする手法を想定したが、回収可能な歯根膜の量、細胞含有量が少ないことより、生育する細胞数が限られており、分離の手法により細胞群の選択が起こっていることが示唆された。そこで、いったんoutgrowth法で生育した細胞を、培養ディッシュ上でmicrodisection法を利用して単離する手法を考案した。この手法により、細胞に障害の少ない状態で生育させた状態で任意の細胞を単離し、単一細胞由来の細胞集団を得ることが可能となった。また、微量な細胞からRNAを回収し、逆転写反応、さらに定量PCRを行う一連の手法を構築した。この手法により、細胞のみならず、実験動物の抜去歯に付着した歯根膜そのものからRNAを抽出し、定量PCRを実行し遺伝子発現の増減を定量化した。実験動物の歯根膜でin vivoで遺伝子発現をin situ hybridization法で解析したHGF遺伝子を、この方法で定量化した。ヒト歯根膜から分離した細胞の、単一細胞を起源とする細胞コロニーに、骨形成に関する細胞刺激を加えた場合の遺伝子発現の変化を比較し、応答する遺伝子をマイクロアレイ技術によりプロファイリングすることにより、細胞特異的な遺伝子の発現を解析することを目的として、実験を行った。単一細胞を起源とした細胞を増殖させるためには、培地組成に加えて、細胞増殖因子を添加する必要があった。ヒト歯根膜細胞に対する増殖因子として知られているFibroblast growthfactor-2(FGF-2)の細胞増殖

および、細胞老化に対する詳細を検討した。その結果、FGF-2は歯根膜細胞の細胞数の増加に対して短期間では10-15%増強する効果があった。また、コロニー形成能についても増強効果があった。さらにこの効果は細胞の老化に際してはさほど影響をうけなかった。しかし、FGF-2を長期間添加した上で、細胞継代を続けていくと、細胞老化に伴い増殖効果は低下し、さらには逆に細胞老化を早め、増殖能力の低下をきたした。また、FGF-2のヒト歯根膜細胞の細胞老化に関わるメカニズムについて考察するため、細胞増殖に関わる各種遺伝子の発現に対する影響を調べた。FGF-2を長期間添加して培養した継代数の異なる歯根膜細胞のp53およびp16の遺伝子発現を定量的RT-PCR法で検討した結果、これらの遺伝子発現に差はなかった。これらのことより、従来から細胞増殖因子として考えられているFGFには細胞培養系への長期間の作用により細胞老化を早める作用のあることが示された。
パルプ及び紙産業におけるバイオテクノロジー

本研究はこれまで個々の研究者が別々に行ってきた研究を『パルプ及び紙産業におけるバイオテクノロジー』の課題のもとに総合的にとりまとめたものであり,その研究項目を以下に示す.詳細は報告書を参照のこと.1.バイオテクノロジーによる新しいパルピングとパルプの改質1)微生物によるリグニンの分解と生化学的転換機構の解明, 2)微生物によるパルピング及びパルプの生化学的漂白と改質2.リグニン分解酵素及び人工酵素による脱リグニンとパルプ廃液の浄化1)リグニン由来の着色・毒性成分の微生物による分解機構, 2)リグニン分解酵素によるパルプ廃液の脱色,変異原,癌誘起物質の除去,3)ラッカーゼIIIによるプロトリグニンの分解,4)バイオミメティック触媒による脱リグニン,変異原性及び発癌性毒物の除去3.木材生化学転換に適した微生物の選抜1)リグニン分解優良菌株の自然界からの選抜及び突然変異,細胞融合,遺伝子組換えなどによる選抜, 2)遺伝子組換え技術によるリグニン及びリグニン関連化合物解細菌の選抜4.セルロース,ヘミセルロース及びリグニンの生化学的転換1)セルロース及びヘミセルロース酵素糖化のためのバイオリアクター2)セルラーゼによるセルロースおよびセルロース誘導体の改質,3)バイオテクノロジーによるリグニンの改質5.木材生化学転換のための前処理1)高圧水蒸気による木材の爆砕処理, 2)蒸煮処理以上のとりまとめの成果に基づいてさらに各班から6名委員を選抜し,各研究領域における問題点を検討し, 65年度に文部省重点領域研究の研究領域として申請することに決定した.本研究はこれまで個々の研究者が別々に行ってきた研究を『パルプ及び紙産業におけるバイオテクノロジー』の課題のもとに総合的にとりまとめたものであり,その研究項目を以下に示す.詳細は報告書を参照のこと.1.バイオテクノロジーによる新しいパルピングとパルプの改質1)微生物によるリグニンの分解と生化学的転換機構の解明, 2)微生物によるパルピング及びパルプの生化学的漂白と改質2.リグニン分解酵素及び人工酵素による脱リグニンとパルプ廃液の浄化1)リグニン由来の着色・毒性成分の微生物による分解機構, 2)リグニン分解酵素によるパルプ廃液の脱色,変異原,癌誘起物質の除去,3)ラッカーゼIIIによるプロトリグニンの分解,4)バイオミメティック触媒による脱リグニン,変異原性及び発癌性毒物の除去3.木材生化学転換に適した微生物の選抜1)リグニン分解優良菌株の自然界からの選抜及び突然変異,細胞融合,遺伝子組換えなどによる選抜, 2)遺伝子組換え技術によるリグニン及びリグニン関連化合物解細菌の選抜4.セルロース,ヘミセルロース及びリグニンの生化学的転換1)セルロース及びヘミセルロース酵素糖化のためのバイオリアクター2)セルラーゼによるセルロースおよびセルロース誘導体の改質,3)バイオテクノロジーによるリグニンの改質5.木材生化学転換のための前処理1)高圧水蒸気による木材の爆砕処理, 2)蒸煮処理以上のとりまとめの成果に基づいてさらに各班から6名委員を選抜し,各研究領域における問題点を検討し, 65年度に文部省重点領域研究の研究領域として申請することに決定した.
巨大津波による社会リスクの地域的差異と最適な避難行動

本研究では地域住民の避難行動特性について,巨大地震・津波災害の時空間変化との関係性および理論的に最適な避難行動との差異を明らかにする.津波常襲地域と津波非常襲地域を対象に,地域住民や防災組織へ聞き取り調査およびアンケート調査を行い,想定される避難行動の地域的差異を明らかにする.地理情報システム(GIS)を援用し,地震による液状化や津波浸水域の時空間的拡大について予測するとともに,その成果を地域住民の避難行動と位置情報に基づき統合する.また,GISによる空間解析を行うことで最適な避難経路を導出する.本研究の成果をもとに,南海トラフ巨大地震発生時における地域住民の津波避難の精度向上をめざす.本研究では地域住民の避難行動特性について,巨大地震・津波災害の時空間変化との関係性および理論的に最適な避難行動との差異を明らかにする.津波常襲地域と津波非常襲地域を対象に,地域住民や防災組織へ聞き取り調査およびアンケート調査を行い,想定される避難行動の地域的差異を明らかにする.地理情報システム(GIS)を援用し,地震による液状化や津波浸水域の時空間的拡大について予測するとともに,その成果を地域住民の避難行動と位置情報に基づき統合する.また,GISによる空間解析を行うことで最適な避難経路を導出する.本研究の成果をもとに,南海トラフ巨大地震発生時における地域住民の津波避難の精度向上をめざす.
漢方薬の抗がん転移効果に関する分子生物学的研究

がん転移機構において、炎症性サイトカインTNF-αが重要な役割を果たしている可能性が示唆されている。我々はin vitro TNF-α刺激モデルを確立し、結腸がんcolon 26細胞をin vitroにてTNF-α刺激することにより、浸潤、遊走および肺転移能が誘導されることを明らかにするとともに、このTNF-α誘導性の転移能の増加には、ERK MAPK経路、またはTAK1を介するストレス応答シグナルが重要な役割を果たしていることを報告してきた。そこで、抗がん、抗転移作用が報告されている人参に注目し、このTNF-α誘導性の転移能の亢進における人参サポニン成分の効果について検討した。まず、人参のサポニン分画からginsenoside Rb1,Rb2,Rg1などを分離した。また、人参のサポニン分画を腸内細菌に代謝させ、人参の主な代謝物M1(20-O-β-D-glucopyranosyl-20(S)-protopanaxadiol)を分離した。Colon26細胞をTNF-α刺激する前に人参サポニン成分及び代謝物M1を処理し、転移関連遺伝子の変化をRT-PCR法を用いて検討した結果、TNF-α誘導性のMMP-9、u-PAなどの細胞外害器質分解酵素の発現が、ほかの人参サポニン成分よりM1によって最も強く抑制された。人参サポニン成分及び代謝物による毒性はなかった。以上の結果より人参を服用することにより生体内で代謝されるM1によって、炎症性転移の抑制が期待される。しかしながら、がん細胞に対する直接的な作用が果たす役割については不明な点も多い。そこで、マウス結腸がんColon 26細胞を用いて、がん細胞のTNF-αシグナル伝達系の転移能に及ぼす影響について検討した。Colon26細胞をin vitroにてTNF-α刺激することにより、浸潤、遊走、fibronectinに対する接着とMMP-9産生の増加が確認された。また、マウスの尾静脈から細胞を移植する肺転移モデル、および門脈内投与による肝転移モデルにおいて、細胞をあらかじめin vitroにてTNF-α刺激することにより転移能の誘導が認められた。そこで、これらTNF-α誘導性の転移能におけるシグナル伝達系の果たす役割について、mitogen-acitvated protein kinase (MAPK)に注目して検討した。まず、細胞をTNF-α刺激することによりMAPKであるERK、JNKとp38の一過的なリン酸化が確認された。そこで、TNF-α誘導性の転移能に対するMAPK阻害剤の効果を検討した。その結果、MEK阻害剤U0126、JNK阻害剤SP600125、p38阻害剤SB203580によりTNF-α誘導性浸潤と遊走が抑制された。また、fibronectinに対する接着能はU0126によって抑制された。さらにRT-PCRとzymographyにより検討した結果、MMP-9産生もU0126処理によって抑制された。以上の結果からTNF-αによるColon 26細胞の転移能の増加には、MAPK活性化が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。特に、細胞接着とMMP-9産生などにおいてERK経路の重要性が示唆された。我々は結腸がんcolon 26細胞をin vitroにてTNF-α刺激することにより、浸潤、遊走および肺転移能が誘導されることを報告してきた。今回は、これらTNF-α誘導性の転移能におけるストレス応答シグナルの果たす役割について検討した。まず、colon 26細胞をTNF-α刺激することによってMAP kinase JNKとp38の活性化を確認した。JNK阻害剤SP600125およびp38阻害剤SB203580はTNF-α誘導性の遊走と転移能を抑制した。そこで、TNF-αやIL-1やLPSなどによって活性化されAP-1とNF-κBの転写因子を活性化するMAP3Kであるtransforming growthfactor-β-activated kinase 1 (TAK1)に注目し、colon 26細胞の転移能に及ぼす影響を検討した。まず、TNF-α刺激により細胞内で内在性TAK1が活性化されることを見いだした。Colon26細胞にTAK1とTAK1 binding protein 1 (TAB1)を過剰発現させると、JNK、p38、AP-1が活性化され、さらに遊走と肺転移の増加が認められた。また、siRNAを用いてTAK1の発現をノックダヴンした結果、TNF-α誘導性の遊走と肺転移能が抑制された。以上の結果から、TNF-αによるcolon 26細胞の転移能の増加には,TAK1を介するストレス応答シグナルが重要な役割を果たしていることが示唆された。

そこで、抗がん、抗転移作用が報告されている人参に注目し、このTNF-α誘導性の転移能の亢進における人参サポニン成分の効果について検討した。まず、人参のサポニン分画からginsenoside Rb1,Rb2,Rg1などを分離した。また、人参のサポニン分画を腸内細菌に代謝させ、人参の主な代謝物M1(20-O-β-D-glucopyranosyl-20(S)-protopanaxadiol)を分離した。Colon26細胞をTNF-α刺激する前に人参サポニン成分及び代謝物M1を処理し、転移関連遺伝子の変化をRT-PCR法を用いて検討した結果、TNF-α誘導性のMMP-9、u-PAなどの細胞外害器質分解酵素の発現が、ほかの人参サポニン成分よりM1によって最も強く抑制された。人参サポニン成分及び代謝物による毒性はなかった。以上の結果より人参を服用することにより生体内で代謝されるM1によって、炎症性転移の抑制が期待される。
中枢神経系に病原性を示すトリレトロウイルスの分子系統進化

トリ白血病ウイルス(ALV)は通常造血器系腫瘍を誘発するが, ALV-Aに属すトリのグリオーマ誘発ウイルス(FGV)は星状膠細胞腫を誘発する。FGVは国内初発例を生産した富山のA動物園から国内に拡がったと推察されるが,FGVがいつどのような経緯で神経系への腫瘍原性を獲得したのか,その詳細はいまだ明らかにされていない。本研究課題では,まずFGVの3'UTR領染域に特異的なnested PCRを確立し,A動物園およびA動物園から鶏を譲渡された3つの動物園の日本鶏計129羽の感染率を調べた。その結果,4ヶ所の陽性率は2656%で,分離した14株の分子系統解析によりこれらはFGV変異株であることがわかった。次に血縁関係のない鶏を調べた。日本鶏の伝播経路に沿ってインドネシア,フィリピン,韓国および日本を含む国内外7ヶ所の在来鶏または日本鶏計264羽を検索した。264羽のうち海外の鶏9羽を含む29羽がNested PCR陽性で, PGR増幅産物の塩基配列はFGVと98%相同であった。国内の鶏6羽からはFGVが分離された。一方,国内の採卵鶏にグリオーマと皮下腫瘍併発例が見出され,これらからFGVとは異なるALV(TymS_90株)が分離された。さらに神経周膜腫や神経線維腫が他の日本鶏から見つかり,これらからは内因性レトロウイルスの変異株が検出された。以上の成績から,国内にはFGV変異株が蔓延していること,FGVは国内初発例の鶏と血縁のない国内外の鶏にも感染していること,国内にはFGV以外にも神経系に腫瘍を誘発するALVが存在することが明らかとなった。結論として,FGVは富山で出現したのではなく,他の地域で出現し,その後FGV感染鶏が富山に持ち込まれ繁殖に利用されたと推察される。「トリのグリオーマso-called fowl glioma」はその原因と病態が不明であった疾患である。申請者は本疾患の国内初発例を発見し,本疾患がA型トリ白血病ウイルス(ALV-A)感染症であることを明らかにした。本研究課題の目的はトリのグリオーマ原因ウイルス(FGV)のゲノム系統進化と本ウイルス出現の経緯を解明することである。今年度は日本およびインドネシアの在来鶏からALVを分離収集しこれらの解析を行った。1)Nested PCR,RT-nested PCRおよびELISAにより富山県A動物園では39.7%の日本鶏がFGVに感染していることが明らかになった。さらに,A動物園より日本鶏の分与を受けたことのある北海道B動物園,東京都C動物園,東京都D動物園の日本鶏群の感染率は各々64.4%(73羽中47羽),44.4%(36羽中16羽),12.5%(24羽中3羽)であった。また,感染鶏より分離した5株のALVのenvおよび3'UTR領域のシークエンスを解析し,envに基づく系統樹を作製した。分離株5株の3'UTR領域はFGVのそれと高い相同性を示し,系統樹ではFGVのカテゴリーに属していた。一方,これら分離ウイルスのenv領域にはゲノムの変異が高頻度に生じていた。以上から,FGVあるいはFGV変異株が国内の日本鶏に蔓延していることが示唆された。2)インドネシアの在来鶏は日本鶏の祖先であるセキショクヤケイに近い系統である。したがってFGVの系統進化を調べるにはインドネシアの在来種

由来ALVとの比較解析が必要となる。そこで,この国の在来鶏の羽髄を材料にPCRと剖検により感染個体を摘発した。これまでのところインドネシアのALVにはFGVに近縁なものは認められない。また,この国の肉用鶏には原因不明の腺胃炎が発生していることがわかった。「トリのグリオーマso-called fowl glioma」はその原因と病態が不明であった疾患である。申請者は本疾患の国内初発例を発見し,本疾患がA型トリ白血病ウイルス(ALV-A)感染症であることを明らかにした。本研究課題の目的はトリのグリオーマ原因ウイルス(FGV)のゲノム系統進化と本ウイルス出現の経緯を解明することである。今年度は日本および韓国の鶏から材料を収集し解析を行った。1)2002年からわが国の採卵鶏の頭部皮下に粘液腫などを誘発するALV-A感染症が多発している。2005年これら皮下腫瘍を示した採卵鶏の中にグリオーマが併発した。そこで申請者はこの皮下腫瘍発生鶏群の230羽を検索し,このうち8羽が典型的なグリオーマに罹患していることを突き止めた。このうち3例の脳にはこれまでの症例で出現したことのない腫瘍細胞が増殖していることがわかった。これら腫瘍細胞は脳室近傍で増殖し免疫組織学的には神経細胞および神経膠細胞のいずれのマーカーにも反応しない未分化な細胞であった。以上の成績は採卵鶏に出現したグリオーマは粘液腫など皮下腫瘍を誘発するALVか,あるいはその変異ウイルスによって誘発された可能性を示している。また,疫学的にこれら採卵鶏と日本鶏には接点がなく,採卵鶏由来グリオーマ誘発ALVは日本鶏由来FGVとは明らかに異なる経緯で出現したと推察される。2)韓国の某動物園で飼育されている日本鶏18羽についてPCRによりFGVの検出を試みたが,この群にはFGVが感染していないことが明らかとなった。3)国内初発例が発見された動物園とは関連のない動物園1ヶ所の鶏57羽についてPCRによりFGVの検出を試みた。1羽のみ陽性を示した。4)昨年の研究でインドネシアの肉用鶏に認めた原因不明の腺胃炎に類似する疾患が国内の採卵鶏に発生していることがわかった。研究代表者らは本疾患の国内初発例を発見し,本疾患がA型トリ白血病ウイルス(ALV-A)感染症であることを明らかにした。本研究課題の目的はトリのグリオーマ原因ウイルス(FGV)のゲノム系統進化と本ウイルス出現の経緯を明らかにすることである。今年度は国内およびフィリピンの鶏から得た材料について解析を行った。1)2003年からわが国で採卵鶏の頭部に間葉系皮下腫瘍を誘発するALV-A感染症が発生している。これら罹患鶏にグリオーマが併発したが,Nested PCRでは罹患脳からFGVゲノムは検出されなかった。そこで,罹患脳から分離したALV7株のenv SU領域のシークエンス解析を行ったところ,これら7株は互いに高い相同性(99100%)を示し,既知のALVと比較すると骨髄芽球症関連ウイルス(MAV-1)の同領域との相同性が最も高かった(9798%)。分子系統樹では分離したALVとMAV-1は同じカテゴリーに属したが,FGVとは異なるカテゴリーに属していた。以上の成績から,採卵鶏のグリオーマはMAV-1近縁株を原因とし,このウイルスは中枢神経系に病原性を有することが推察された。また,この成績からグリオーマ誘発能を持つALVはFGVだけではなく複数存在することが推察された。
頚筋深部知覚入力による頚性めまい発現と緊張性頚反射の神経機序の研究

ヒトにおける頚性めまいの病態生理の理解と確定診断法の確率を目指して、頚筋筋紡錘からの深部知覚入力が、頚性めまいや緊張性頚反射による姿勢調節に重要な役割をはたしていることを明らかにすることを目的とした基礎実験を行った。実験には除脳ネコを用い、単一頚筋の末梢神経を個別に電気刺激し、頚性めまいの発現の有無は、前庭動眼反射と前庭脊髄反射を指標として解析した。すなわち末梢前庭神経を刺激し、外転神経活動を記録し、各頚筋の末梢神経の電気刺激の強度を変え、GroupIの筋紡錘神経を選択的に刺激し、その効果を調べた。同様に前庭脊髄反射に対する頚筋末梢神経の刺激効果を上肢の屈筋と伸筋の神経幹から記録して解析した。これまで緊張性頚反射をおこす動物モデル作成に成功した報告がないのは、頚部の解剖学的知見の欠如によるものと考えられる。頚部の筋自体も小さく、頚部の深部知覚に関与する頚筋の支配神経は非常に細く、さらにその解剖学的走行もきわめて複雑で、従来はほとんど知られていなかった。そのため、これまでの頚部の深部知覚神経の電気刺激実験のほとんど全てが、脊髄神経の後枝を、椎間孔から出てきた部位で全体をまとめて刺激していた。異なった作用を持つ頚部の求心神経を一括して電気刺激してしまうと、それぞれの効果がキャンセルし合い、全体としてみると、効果が無いように見えてしまう。我々はネコの頚部におけるさまざまな筋の支配神経の走行を詳細に解析し、それらを筋ごとに分離する技術を習得し、これを個別に電気刺激する方法を開発した(Sugiuchi et al.,1995)。そこで、この方法を活用し、除脳ネコにおいて異なる筋の深部知覚神経を刺激し分け、どの筋からの求心神経を刺激するとどのような効果が引き起こされるかを、四肢の屈筋・伸筋の筋電図活動により解析中である。さらに筋紡錘からのIa群線維の脊髄内での走行と終止部位をWGA-HRPの順行製標識を行って明らかにした。
上皮細胞の動態を制御する場としての力の発生とその応答

上皮の形態形成機構を、細胞の力学的性質とそのゆらぎに留意して追求した。まず細胞球形化による上皮陥入の力学に関してライブイメージングと遺伝解析により気管原基をタイミングよく陥入させるために必要な3つの要素:EGF-ERKシグナルとその下流で働くミオシン、細胞の分裂に先立つ細胞球形化、および中胚葉から作用するFGFによる細胞遊走運動を同定した。気管陥入は三重の補償機構に守られた攪乱に強い極めてロバストなしくみであることが示された。また管腔形成においてはアピカル細胞外基質が細胞の拡張力、伸長力のばらつきを均一化する役割を担うことで過剰なゆらぎを抑制し、適切なサイズ調節を可能にすることを明らかにした。本研究は組織の形成単位としての上皮の形態形成機構を、細胞の力学的性質とそのゆらぎに留意して追求する事を目的とし、陥入時に作用する主要な力を同定し、それらを細胞内、細胞間で制御する分子機構を解明する。今年度はショウジョウバエの気管前駆細胞が外胚葉から陥入するプロセスをモデル系として用い、以下の結果を得た。1)細胞動態を記録するために細胞膜、細胞核、アクチン繊維、微小管、カドヘリン、アピカル分子Par6などをマーカーとしてコンフォーカル顕微鏡による経時観察を二重標識の各種組み合わせで行い、詳細な4次元のイメージデータを取得した。2)平面方向とbasal方向への力を協調させる分子機構の同定をめざしレーザーによる微小手術実験を行った。その結果、basal方向への動きに拮抗する力がアピカル面とアドヘレンスジャンクションに存在することを示した。3)突然変異体および薬物添加実験により、微小管、アクチン、ミオシン、Rhoキナーゼなどが力の発生を細胞形態の制御に及ぼす効果を検討した.その結果、急速な陥入運動の引き金としての細胞分裂の関与を見いだした。4)これらの定量データに基づいた力学モデルを作成し、三次元多面体モデルを用いて陥入過程のコンピューターシミュレーションを行った(研究協力者本多久夫兵庫大学教授との共同研究)。今後は画像データを元に細胞形態の動的変化を測定し、数理解析によって組織変形を促す力の推定を行う予定である。また実験データに基づいてシミュレーションの精度の向上を図る。上皮細胞シートの陥入における力学メカニズムを理解するために二つのアプローチで研究を行った。1)遺伝学、および薬理学的な手法により細胞の動態を阻害して陥入に及ぼす影響を検討した。陥入の時系列解析により陥入運動は細胞分裂間期にある細胞のアピカル面収縮と接着面の入れ替わりを伴う比較的ゆっくりしたphase 1と、中心部分が急激に落ち込み細胞分裂が再開するphase 2の二つの時期に分かれる事がわかった。細胞分裂の再開はphaseの転換時の陥入中心においてまず認められたため、細胞分裂が急激な陥入を引き起こすとの仮説を検討した。その結果、細胞分裂が起きない突然変異体ではphase 2への移行が起きないが、陥入部位の一部の細胞で分裂を回復させると陥入速度が速まる。分裂に先立つ細胞の球状化が陥入加速に十分であること、などがわかった。更に細胞分裂以外にFGFシグナルによる誘因力、およびEGFシグナルによる平面的な収縮力なども陥入に貢献する事がわかった。従って陥入には少なくとも3つのメカニズムが関わり、いずれか一つ、もしくは二つが欠けても陥入が進行しうることがわかった。2)陥入時における力の分布を推定するために四次元のタイムラプス像を元にして細胞形状の精密な計測を行った。そのためには細胞膜、もしくは接着結合部位の形状を多角形(多面体)に近似して測定するシステムを開発した。本システムではまず細胞形状の抽出を自動で行い、引き続いて主導での修正、細胞のトラッキングを行う。更に市販のソフトを用いて細胞核の位置と形状を測定して細胞形状と共に細胞の形態変化を多面的に捉える事を行っている。これらの結果を基に細胞の力学モデルを構築する予定である。昨年度は生体内での管状組織の長さが調節されるしくみについてショウジョウバエの胚の気管系をモデルに研究した。生物の体内では、血管、呼吸管など管状組織のネットワークが縦横に張り巡らされ、血液や空気などの物質循環が行われる。物質がスムーズに循環するためには、部位ごとに管の太さが均一にそろっている必要がある。成長期のヒトの血管系では拍動の物理的な刺激に応じて血管内の細胞の再配置・増殖が起こり、血流が最適化されるように管の形状が変化するが、胚発生においては血液循環が始まる前にすでに血管はある程度適正な形状を獲得している。これまで、この循環に非依存的な管構造の適正化の仕組みはよく分かっていなかった。過去の研究から、ショウジョウバエ胚の気管の内側(管腔)にはタンパク質とキチン質を主成分とした細胞外マトリクスが蓄積し、気管の太さと長さという2つの形状特性を制御していることが知られていた。しかし、長さの制御において、細胞外マトリクスの果たす役割の詳細については未解明のままだった。我々は、気管に蓄積する細胞外マトリクスの性状を詳細に解析したところ、粘り気がある液体成分と弾性体成分で構成されていることを見いだした。これらの成分を損なう条件や、気管上皮細胞の管腔側の細胞膜(アピカル細胞膜)が過剰に拡大するショウジョウバエの変異体を解析し、物理モデルで検証した。

その結果、気管上皮細胞のアピカル細胞膜の拡張力と細胞外マトリクスの弾性力が拮抗することで力学的に安定し、適正な長さの気管ができることを見いだしました。本成果は、細胞外マトリクスの形態形成に関わる新たな機能の発見であり、細胞が生物の管状組織を形作る細胞生物学的見地からも興味深いといえる。前年度までの研究により上皮組織が一過的な不安定状態から陥入運動により管状に変形する力学過程を解明した。その研究過程において変形を経た上皮が安定した管を形成するのは気管の原基に限られることを見出した。従って気管の原基には平面上皮ではなく、管状の形状に遷移しやすい性質が付与されていると考えられた。そのメカニズムの解明のために気管特異的に作用する転写調節因子Trhに着目した。Trhは気管原基の出現と共に発現し、気管組織の発生と維持の期間を通じて安定に発現を続ける。まずTrh変異体をライブイメージング法によって解析し、Trh機能が欠損すると陥入した気管が管状の形態を維持できないことを見出した。その結果を元にTrh下流遺伝子の中で管形状維持にはたらく遺伝子の同定を目指した。しかし研究を進める過程で単一遺伝子のみでは管形状の維持には不十分である事が分かってきた。そのため複数のTrh下流遺伝子を組み合わせて機能解析を行うことで管状の状態を維持するために必要かつ十分な条件を探索した。Trh変異体の救済実験により管状上皮形態を部分的に維持する条件を発見することに成功した。この結果は管状組織の形成には平面上皮の変形に関わる力学的プロセスだけではなく、いったん変形でできあがった形状を長期間にわたり維持する細胞プロセスが必要であることを示すものである。上皮の形態形成機構を、細胞の力学的性質とそのゆらぎに留意して追求した。まず細胞球形化による上皮陥入の力学に関してライブイメージングと遺伝解析により気管原基をタイミングよく陥入させるために必要な3つの要素:EGF-ERKシグナルとその下流で働くミオシン、細胞の分裂に先立つ細胞球形化、および中胚葉から作用するFGFによる細胞遊走運動を同定した。気管陥入は三重の補償機構に守られた攪乱に強い極めてロバストなしくみであることが示された。また管腔形成においてはアピカル細胞外基質が細胞の拡張力、伸長力のばらつきを均一化する役割を担うことで過剰なゆらぎを抑制し、適切なサイズ調節を可能にすることを明らかにした。シート状の組織が立体化する過程における組織の構造的安定性と不安定性を司る細胞メカニズムを追求した.ショウジョウバエの気管形成における上皮の陥入過程をライブセルイメージングを用いて詳細に検討した.上皮細胞シートがゆっくりとへこんでいく間は上皮細胞の細胞分裂は停止していたが、予定陥入点で細胞が分裂期に進入し、球形化が開始すると同時に陥入が加速し、組織が一気に体内に落ち込むことが判明した.この観察結果は、細胞分裂の位置とタイミングが上皮細胞シートの陥入に密接に関連することを示唆するが、先行研究では、細胞分裂の起きない条件下でも陥入が起きることから、細胞分裂は陥入には必要ないと考えられていた。この定説を検証するために、細胞分裂不全の変異体を定量的に解析すると有為なタイミングに遅れが見いだされた.このことから、細胞分裂が陥入の加速に関与することが明らかになり、細胞分裂は陥入を阻害せず、むしろ積極的に貢献するという定説を覆す結果となった.
微分方程式のp-解析

3年間にわたった本研究では,有限標数の体上で微分方程式を考察することにより,本来の解析的な研究にどのような新しい知見を生み出すか,さらに非線形微分方程式の「p-解析」として手法としても数学的対象としても確立しうるか,を探ることを目標としている。具体的な研究目的は,(1)パンルヴェI型方程式の「p-解析」の意味での第I積分の代数幾何学的意味(2)その他のパンルヴェ方程式の「p-解析」による可解性(3)本来のパンルヴェ方程式の代数解の構造,を調べ,それらの結果をもとに(4)非線形完全積分可能系の「p-解析」的な一般論の構築すること,を求めた。現時点において得られた知見と結果は,(1)と(2)については以下の通りである。(a)パンルヴェI型方程式を「p-解析」すると,標数5の場合には,一般解が代数的に表されてしまうこと。解析的な微分方程式と異なり,2階の常微分方程式であっても解は1パラメータしかない。(b)パンルヴェII型方程式を特別な場合として含む,あるクラスの「p-線形」常微分方程式で,代数的に方程式は積分され,解は1パラメータとなるものが見つかった。(3)については,パンルヴェ方程式の代数解に関して研究代表者が研究協力者との共同研究で得た成果が,裏面の研究発表欄の初め2つの論文である。また,パンルヴェ方程式についてこれまでに得られた研究代表者の結果を概括し併せて,近年に得られた成果を公表した論文が第3のものである。今後、これらの結果から出発して,非線形方程式の「p-解析」に本格的に取り組むべく研究の計画を具体的に作り上げていくことが必要であろう。本研究課題の目標は以下の4点を調べることにある。(1)パンルヴェI型微分方程式の「P-解析」で現れる第1積分の代数幾何学的意味(2)固有な標数における他の5つのパンルヴェ方程式の可解性(3)パンルヴェ方程式の代数解との関連(4)このような諸現象の数学的意味。正標数の微分方程式の研究は、線型微分方程式については深い結果があるが、非線型微分方程式に関する研究はあまり知られていない。そこで、微分方程式の「P-解析」の最初の対象として「P-線型」微分方程式を調べることにした。これは,これまでの試験的研究においてもくり返り現れたものである。パンルヴェI型微分方程式もこの場合に帰着することがわかった。本年度は,上記(1)、(2)の数理実験と数学的研究を進め、(1)については標数が5のとき、形式級数で表わされる解が完全に決定された。また、この研究の発展としてある標数において可解となる特別な「P-線型」微分方程式のクラスがわかった。パンルヴェII型方程式はこれの特別な場合であり、(2)についての部分的結果も得られた。並行して、研究代表者は(3)と(4)をすすめたが、今年度は具体的なテーマを確立することを目標とした。残りの研究期間において、本研究をすすめるが、そのための第一歩の成果は得られたのではないかと信じている。平成10年度の研究方法は,数理実験及び理論の成果をまとめ,新しい研究分野確立への準備とすることであった。そのため,国内外の研究者との交流を積極的に持続するとともに,研究代表者及び研究分担者は,得られた研究成果を各研究機関において積極的に発表した。その結果本年度はとくに,次のような数理実験による結果が得られた。(a)パンルヴェI型方程式を「p-解析」すると,標数5の場合に第一積分が存在することは研究代表者により示されていた。実はそれだけではなくて,一般解が代数的に表されてしまうことが分かった。方程式は2階の常微分方程式であるが,解は1パラメータしかない。普通の解析的な微分方程式のときと大いに異なる結果ではあるが,「p-解析」的な微分方程式については,線形微分方程式であっても不思議ではない。(b)パンルヴェII型方程式を特別な場合として含む,あるクラスの「p-線形」常微分方程式の積分が得られた。この場合も,代数的に方程式は積分され,解は1パラメータとなる。本研究課題はパンルヴェ方程式等の完全積分可能系の研究から派生したものである。最近の成果により,パンルベ方程式には,きわめて豊富な構造をもった代数解が特殊解として存在することがわかっている。研究代表者が研究協力者との共同研究で得た成果は,裏面の研究発表欄の初めの論文として公表された。この結果が「p-解析」的な立場からみて,どのような意味を持つか,これは今後の研究課題である。

現時点において得られた知見と結果は,(1)と(2)については以下の通りである。(a)パンルヴェI型方程式を「p-解析」すると,標数5の場合には,一般解が代数的に表されてしまうこと。解析的な微分方程式と異なり,2階の常微分方程式であっても解は1パラメータしかない。(b)パンルヴェII型方程式を特別な場合として含む,あるクラスの「p-線形」常微分方程式で,代数的に方程式は積分され,解は1パラメータとなるものが見つかった。(3)については,パンルヴェ方程式の代数解に関して研究代表者が研究協力者との共同研究で得た成果が,裏面の研究発表欄の初め2つの論文である。また,パンルヴェ方程式についてこれまでに得られた研究代表者の結果を概括し併せて,近年に得られた成果を公表した論文が第3のものである。今後、これらの結果から出発して,非線形方程式の「p-解析」に本格的に取り組むべく研究の計画を具体的に作り上げていくことが必要であろう。