hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
導波管およびキャビティ内におけるマイクロ波加熱の高効率化と温度均一化制御

平成18年度は,矩形導波管を用いたマイクロ波加熱の困難な低加熱物体における加熱特性の高効率化を目的として,加熱補助として高加熱物体を付加した場合の有効性を,マイクロ波干渉の制御と熱伝導効果の両面から検討した.さらに,多重反射を含むキャビティ内のマイクロ波加熱の特性を解析的に検討した.以下に,検討事項を示す.1.矩形導波管内で,誘電率の違う試料を組み合わせた多層物体のマイクロ波加熱を対象として,加熱量が増大する各試料の配置および各試料の長さを電磁場干渉の制御から明らかにした.2.低加熱物体に加熱補助として高加熱物体を付加した場合のTE_<10>モードのマイクロ波加熱における透過波と反射波の干渉状態を,補助試料の厚さおよび設置位置と関連づけて解析的に明らかにするとともに,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量を理論的に明らかにした.3.低加熱物体に加熱補助として高加熱物体を付加した場合のTE_<10>モードのマイクロ波加熱における熱伝導の効果を,補助試料の厚さおよび設置位置と関連づけて解析的に明らかにするとともに,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量を理論的に明らかした.4.透過波と反射波の制御に加えて熱伝導効果を複合的に捉えることにより,最大加熱量に対する補助試料の誘電物性,厚さおよび設置位置の影響を次元TE_<10>モードのもとで理論的に明らかした.5.多重反射を含むキャビティ内の三次元TMEモードにおける電磁波解析を行い,三次元解析の妥当性を検討した.6.キャビティ内のマイクロ波加熱に対する三次元電磁場と熱の複合解析の取り扱いを確立するとともに,物体の誘電物性および設置位置とモード変化を解析的に明らかにした.平成17年度は矩形導波管を用いたマイクロ波加熱による透過波および反射波の制御による物体加熱の最適化を理論的・実験的に検討した。以下に検討事項を示す。1.物体後面に完全反射板を設置した場合の透過波と反射波の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および反射板の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて明らかにした。2.反射板を加熱物体から離して設置し,共振現象に及ぼす反射波の位相変化の影響を実験的に明らかにした。3.TE_<10>モードのマイクロ波加熱における透過波と反射波の干渉状態を反射板の設置位置と関連づけて解析的に明らかにし,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量に対する反射板の影響を理論的に明らかにした。4.物体前面に補助物体を設置して透過波の位相を制御した場合の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および補助物体の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて明らかにした。5.透過波と反射波の制御を複合的に捉えることにより,最大加熱量に対する反射板および透過補助物体の影響を二次元TE_<10>モードのもとで理論的に明らかにした。6.物体内の温度不均一に対し,部分反射板の設置による定在波の制御を行い,電磁波制御による物体内の温度分布の均一化を実験的に明らかにした。7.マイクロ波加熱が困難な低加熱物体における加熱特性の高効率化を目指し,加熱補助として高加熱物体を付加した場合の有効性を,(1)マイクロ波干渉の制御と(2)熱伝導効果の両面から明らかにした。平成18年度は,矩形導波管を用いたマイクロ波加熱の困難な低加熱物体における加熱特性の高効率化を目的として,加熱補助として高加熱物体を付加した場合の有効性を,マイクロ波干渉の制御と熱伝導効果の両面から検討した.さらに,多重反射を含むキャビティ内のマイクロ波加熱の特性を解析的に検討した.以下に,検討事項を示す.1.矩形導波管内で,誘電率の違う試料を組み合わせた多層物体のマイクロ波加熱を対象として,加熱量が増大する各試料の配置および各試料の長さを電磁場干渉の制御から明らかにした.2.低加熱物体に加熱補助として高加熱物体を付加した場合のTE_<10>モードのマイクロ波加熱における透過波と反射波の干渉状態を,補助試料の厚さおよび設置位置と関連づけて解析的に明らかにするとともに,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量を理論的に明らかにした.3.低加熱物体に加熱補助として高加熱物体を付加した場合のTE_<10>モードのマイクロ波加熱における熱伝導の効果を,補助試料の厚さおよび設置位置と関連づけて解析的に明らかにするとともに,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量を理論的に明らかした.4.透過波と反射波の制御に加えて熱伝導効果を複合的に捉えることにより,最大加熱量に対する補助試料の誘電物性,厚さおよび設置位置の影響を次元TE_<10>モードのもとで理論的に明らかした.5.多重反射を含むキャビティ内の三次元TMEモードにおける電磁波解析を行い,三次元解析の妥当性を検討した.6.キャビティ内のマイクロ波加熱に対する三次元電磁場と熱の複合解析の取り扱いを確立するとともに,物体の誘電物性および設置位置とモード変化を解析的に明らかにした.
インプラント予後診断のための分子生物学的技法を用いた新しい顎骨骨質診断法の開発

Lysyl hydroxylase(LH)はコラーゲン線維の形成とコラーゲン分子の架橋構造の形成に密接に関与することから,その遺伝子発現や蛋白の局在が骨組織の硬さや物性などの骨質と関連しており,インプラントの予知性に深く関与する可能性が考えられる.そこで本年度は,骨の表現型の異なる考化促進モデルマウス(SAM)の下顎骨と大腿骨の骨髄組織中のLHの遺伝子発現を検証して,これら分子の発現パターンが骨質を反映する可能性を探求した.ターゲット因子は,LH1,LH2とLH3の3種類のLHとし,さらに骨芽細胞の分化マーカーであるtype I collagen(COL)とalkaline phosphatase(ALP)についても検証した.SAMは,骨粗鬆症を呈するSAMP6,変形性顎関節症を呈するSAMP8,およびそれらのコントロールであるSAMR1を用いた.大腿骨において,LH2はSAMR1に比べSAMP6とSAMP8で高い遺伝子発現を示した.下顎骨と大腿骨の双方で,LH1,COLおよびALPは,他のSAMに比べSAMP6において遺伝子発現量が低くなる傾向が認められた.また,COLとLH2間およびALPとLH1間で遺伝子発現の高い相関性が認められた.COL, ALPおよびLH2の遺伝子発現量は,大腿骨に比べ下顎骨で高かった.これらの結果から,本研究で行った骨髄におけるLHの遺伝子発現のパターンを検証することは骨質を鋭敏に検証できる可能性があり,さらなる検証を重ねることにより,ヒト顎骨骨質の診断法の確立が可能となる可能性が示された.インプラントの予後には顎骨骨質が最も影響すると推測されており,骨質を定量的に診断する方法の開発が望まれる.本研究では,骨組織の形態形成と石灰化の調整に直接関与していると思われるI型コラーゲン(COL)と低分子量プロテオグリカン(SLRP)に着目し,マウスの加齢とともに顎骨でのこれら分子の発現がどのように変化するかを検討した.3ヶ月齢と9ヶ月齢のddYマウス10匹から下顎角部の骨髄組織を採取し,同組織からtotal RNAを抽出し,Real-time PCR法により各分子の発現mRNAを定量した.定量値はグリセロアルデヒド3-リン酸脱水素酵素とのモル比で表した.定量を試みていないが,3ヶ月齢と9ヶ月齢の下顎骨の硬さは前者が勝り,後者では骨髄腔がより大きい感触を得ており,加齢に伴い下顎骨骨密度が低下していることが推測された.アルカリフォスファターゼ,COL,フィブロモデリン(FM)およびルミカン(LM)のmRNA量は,両月齢間で有意差(t-検定)はなく,ほとんど同じ値であった.有意差が認められなかったものの,デコリン(DCN)mRNAは3ヶ月齢(659.3)で9ヶ月齢(521.7)の約1.3倍であり,バイグリカン(BGN)mRNAは9ヶ月齢(73.8)で3ヶ月齢(48.3)の約1.5倍であった.本研究により,微量なマウス下顎骨骨髄から,COLやSLRPの遺伝子発現を定量できることが示された.研究をさらに進めることによって,下顎骨骨質とDCNおよびBGNの遺伝子発現との間に有意な相関がでてくる可能性がある.次年度は,骨疾患モデルマウスを用い,下顎骨骨質とCOLおよびSLRPとの関連をさらに追求し,COL架橋構造形成媒介酵素との関連をも検証していく予定である.Small leucine-rich proteoglycan(SLRP)はコラーゲン線維の形成に密接に関与することから,その遺伝子発現や蛋白の局在が骨組織の硬さや物性などの骨質と関連する可能性がある。老化促進モデルマウス(SAM)の下顎骨と大腿骨の骨髄組織中のSLRPの遺伝子発現を検証して,これら分子の発現パターンが骨質を反映する可能性を探求した.ターゲット分子は,decorin(DC),biglycan(BG),fibromodulin(FM)とlumican(LM)の4種類のSLRPおよび骨芽細胞の分化マーカーであるtypeI collagen(COL)とalkaline phosphatase(ALP)とした.変形性顎関節症様症状を呈するSAMP8の下顎骨においては検討した全ての4種類のSLRPの遺伝子発現を認めたが,若干の関節頭の変形を呈した大腿骨においてはFMとLMの発現が検出されなかった.また,2種類の分化マーカーも下顎骨では発現していたが,大腿骨ではALPの発現が認められなかった.一方,老化促進症状のない,変形性関節症を呈さないSAMR1の下顎骨および大腿骨でのSLRPと分化マーカーの遺伝子発現パターンはSAMP8のそれらと類似していたが,大腿骨でのbiglycanの発現がSAMP8とは異なって検出されなかった.以上より,下顎骨と大腿骨間および骨の表現型が異なる大腿骨間で,SLRP遺伝子の発現パターンが異なることが示された.さらなる検証を必要とするが,両遺伝子発現パターンが骨質を反映する可能性が示唆され,このような遺伝子発現パターンの検証が顎骨骨質診断へと応用されることが期待される.Lysyl hydroxylase(LH)はコラーゲン線維の形成とコラーゲン分子の架橋構造の形成に密接に関与することから,その遺伝子発現や蛋白の局在が骨組織の硬さや物性などの骨質と関連しており,インプラントの予知性に深く関与する可能性が考えられる.

そこで本年度は,骨の表現型の異なる考化促進モデルマウス(SAM)の下顎骨と大腿骨の骨髄組織中のLHの遺伝子発現を検証して,これら分子の発現パターンが骨質を反映する可能性を探求した.ターゲット因子は,LH1,LH2とLH3の3種類のLHとし,さらに骨芽細胞の分化マーカーであるtype I collagen(COL)とalkaline phosphatase(ALP)についても検証した.SAMは,骨粗鬆症を呈するSAMP6,変形性顎関節症を呈するSAMP8,およびそれらのコントロールであるSAMR1を用いた.大腿骨において,LH2はSAMR1に比べSAMP6とSAMP8で高い遺伝子発現を示した.下顎骨と大腿骨の双方で,LH1,COLおよびALPは,他のSAMに比べSAMP6において遺伝子発現量が低くなる傾向が認められた.また,COLとLH2間およびALPとLH1間で遺伝子発現の高い相関性が認められた.COL, ALPおよびLH2の遺伝子発現量は,大腿骨に比べ下顎骨で高かった.これらの結果から,本研究で行った骨髄におけるLHの遺伝子発現のパターンを検証することは骨質を鋭敏に検証できる可能性があり,さらなる検証を重ねることにより,ヒト顎骨骨質の診断法の確立が可能となる可能性が示された.
レアメタル汚染の浄化と資源回収システムの開発を目指した新規金属代謝微生物の探索

金属代謝微生物の金属呼吸機構を解明することで、微生物を用いたレアメタル汚染の浄化や汚染土壌からのレアメタル資源回収への応用を目指した。中国内モンゴル自治区の草原地域やオーストリア氷河域より採取した土壌から、低温での生育能に秀でた菌株を単離した。これらは、低温地域での汚染浄化への応用が期待される。金属還元能を有する特殊環境微生物Shewanellalivingstonensis Ac10の金属呼吸機構の解明に取り組み、特定のチャンネルタンパク質が本菌の鉄呼吸における三価鉄の取込に関与していることを明らかとした。1.汚染土壌の浄化、および汚染土壌からのレアメタル回収システム開発の基盤技術となる異化的金属代謝能を有する新規微生物群の獲得を目的とし、中国内蒙古自治区ハイラル区の土壌調査を行った。同地区鉄鉱石採掘場より採取した土壌から、貧栄養培地を用い低温(4°C-18°C)での生育能を指標に、耐冷性微生物群を選抜した。4°Cもしくは18°Cで増殖性の高い9株、17株をそれぞれ単離し、MALDI-TOF/MSによるリボゾームタンパク質群の質量パターンから系統解析を行った結果、嫌気環境下での金属代謝能を有するGeobacter属や、動物の腸管や植物の根圏土壌から単離例が報告されているEnterobacter属に近縁であることがわかった。これらは、これまで低温での生育について報告例のない新規微生物種であった。2.還元的金属代謝能を有することが知られているShewanella属細菌(S.livingstonensis Ac10)を用いて、金属還元性細菌の嫌気培養系を構築した。好気的に前培養したS.livingstonensis Ac10を電子受容体としてフマル酸を含む合成培地で一晩培養することで嫌気環境下に順化させた後、三価鉄(クエン酸鉄)を電子受容体として含む合成培地に植菌した結果、速やかに二価鉄に還元されるとともに、増殖することがわかった。嫌気環境下に順化した菌体は、六価クロムも速やかに還元し、菌体内に不溶化したクロムが蓄積することがわかった。1.新規金属代謝微生物の探索平成21年度に続き、レアメタル汚染の除去や回収への応用が期待されるレアメタルの吸着、吸収、蓄積、代謝能に秀でた金属代謝微生物を選抜することを目的とし、オーストリアチロル地方の氷河域を調査し、永久凍土の土壌を採取した。従来の微生物による金属酸化還元能の評価の多くは、常温域を好む微生物群であることから、地球環境の70%以上を占める低温環境において応用可能な低温適応性の有用微生物の探索を試みた。採取した土壌から金属代謝能や4°Cでの生育能に優れた菌株を獲得するために、電子伝達体としてクエン酸鉄、酸化マンガン、硫酸亜鉛、クロム酸塩を含む寒天培地を調製し、土壌懸濁液を塗布した後に、嫌気条件下で40°C、18°Cで培養することで、耐冷性・好冷性の金属代謝微生物の単離を試みた。得られたコロニーを単離し、同様に金属を含む液体培地に植菌することで集積培養を行った。得られた菌株は、MALDI-TOF/MSを用いたリボソームタンパク質の生産パターン解析による系統分類を行った結果、Geobacter属やPseudomonas属、Bacillus属に近縁の菌株であることがわかった。2.Shewanella属細菌の金属代謝機構の解析Shewanella属細菌は、cytochrome遺伝子を多数有しており、多様な金属を電子受容体として利用可能であることが知られている。南極海水より単離されたS.livingstonensis Ac10を用い、本菌の全ゲノム配列に基づく、金属代謝機構の解明を試みた。本菌をフマル酸、もしくは酸化鉄を最終電子受容体として培養し、可溶性タンパク質と不溶性の膜画分を調製し、2次元電気泳動に供することでタンパク質生産パターンを解析した結果、本菌の外膜画分において、鉄存在下で顕著に生産量が増加するタンパク質を7種同定することができた。異化的金属還元を有する特殊環境微生物Shewanella livingstonensis Ac10は多様な金属酸化物を呼吸の最終電子受容体として利用可能であり、金属汚染土壌の浄化や汚染土壌からの金属の回収に応用することが期待される微生物である。クエン酸鉄(三価)存在下で本菌はリン酸選チャンネルタンパク質であるPhoEを誘導生産する。三価鉄によるPhoEの誘導生産は、転写レベルで制御されており、本菌の鉄呼吸に本タンパク質が重要な機能を有することが示唆された。鉄呼吸におけるPhoEの生理機能を明らかにするために、PhoE欠損株を作製し、三価鉄存在下での生育能、およに鉄還元能について解析した。その結果、phoE遺伝子欠損株は、フマル酸を最終電子受容体としたとき、野生株と同様に生育したが、三価鉄存在下では顕著に生育能が低下することがわかった。

また、休止菌体を用い、二価鉄の生成能を解析した結果、phoE遺伝子欠損株は三価鉄の還元能が低下していた。以上の結果から、本菌の鉄呼吸においてPhoEを介した三価鉄の取り込みが重要であることが示された。また、PhoEを含むタンパク質複合体が三価鉄を電子受容体とすつ鉄呼吸に関与している可能性が示唆された。金属汚染土壌の浄化と、汚染土壌からの金属回収への応用が期待される新奇の金属代謝微生物を採取するために、2012年7月中国内モンゴル自治区ハイラル市の土壌調査を行った。低温環境での環境浄化を目指し、低温で良好に生育する低温金の探索を試みた。その結果、再現性良く4度で良好に生育する株を130株獲得した。MALD-TOF MSによる系統解析を行ったところ、いずれもPseudomonas属細菌に属する菌株であることがわかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
低分子量G蛋白質Rhoの細胞分裂における役割の解析

細胞分裂では、まずは染色体が分裂期紡錘体とそれに結合するモーター蛋白質の働きにより二つに分離される。この過程は染色体分離もしくは核分裂とよばれる。次に核分裂の結果生じた二つの核と細胞質成分が、細胞質分裂と呼ばれる過程により二つの娘細胞に分配される。これまでは微小管とアクチンという細胞骨格のそれぞれが核分裂と細胞質分裂を担当しているといする考え方が一般的であった。しかし最近、染色体分離におけるアクチンの関与を示唆する所見が私達のグループを含むいくつかの研究室より報告され、従来の染色体分離は微小管の働きだけで十分という説が覆された。RhoファミリーGTPasesはアクチンおよび微小管細胞骨格の細胞内動態を制御する鍵分子であり、細胞質分裂を制御する中心的な蛋白質として知られているが、核分裂への関与については明らかではなかった。最近、私たちは、このRhoGTPasesのひとつであるCdc42とその標的蛋白質mDia3が、分裂期微小管と動原体の結合を制御することにより染色体分離に重要な役割を果たしていることを明らかにした。これらの研究を遂行する過程で、私達はmDiaアイソフォームのmDia1とmDia2が細胞辺縁部でアクチンおよび微小管の動態を制御することにより、分裂期紡錘体と細胞辺縁部との結合に基本的な役割を果たしている可能性を示唆する結果を得た。本研究課題では、RNA干渉法、免疫染色法、免疫沈降法、生細胞画像法を用いた研究から、mDia1とmDia2およびMyosin-Xが細胞辺縁部で協調して働き、アクチン細胞骨格と微小管を結びつけることにより、分裂期紡錘体の方向と位置を決めていることが明らかになった。これらの研究成果は細胞が増殖時の分裂軸決定のメカニズムを明らかにしたもので、正常な組織構造を維持するための分子機構を理解する上での重要な知見を与えた。
体表温度日内リズム評価に着目した高齢施設入所者の日内リズムの実態と関連要因の検討

体表温度測定による高齢者の生理的日内リズム評価のパイロットスタディとして、若年健常者26名(男性7名、女性19名、平均年齢21.9±0.95歳)と壮年健常者29名(男性6名、女性23名、平均年齢45.0±6.37歳)を対象として24時間自由行動下の体表温度を測定し、得られたDPG(末梢-中枢皮膚温の勾配(DPG; Distal-Proximal skin temperature Gradient))データについて周期回帰曲線を求め、中間値・振幅・位相時間を算出したのちに、F検定によりリズムの有意性を検討し、年代間でこれらの日内変動に差異があるかどうかを検討した。(結果)F検定の結果、いずれの曲線も有意なリズムを持っていた。DPGの中間値は若年者群が有意に高値を示した。振幅は、若年者群において有意に低値を示した。位相時間においては、両群間に有意差は認められなかった。DPGの中間値が若年者において有意に高値であったことは、若年者と壮年者の中枢皮膚温度の差を反映したものであると推測する。壮年者においては加齢により熱産生が弱まり中枢皮膚温度が低くなり、末梢皮膚温度も十分に上昇しなかったと思われる。したがって老年者では、壮年者よりも末梢皮膚温度とDPGの中間値が低くなることが予想される。振幅において若年者群が有意に低値を示したのは、日中の行動の違いと年齢による末梢血管拡張能の差が原因であると考えられる。壮年者は日中デスクワークで座っていることが多く、末梢血管の収縮により末梢皮膚温度が下がる傾向にあった。また、若年者の末梢血管拡張能が壮年者に比べて高いために末梢皮膚温度が高くなり、DPGの振幅が小さくなったと推察される。位相時間は、若年者と壮年者の比較において両群で差がなかったが、老年者においては睡眠覚醒リズムの乱れや、社会的役割の減少等に伴って位相時間の変調が認められる可能性がある。若年者と壮年者の比較結果から、加齢によりDPGの中間値が低下することが示唆された。このことから、加齢により生理的な日内リズムに変調が認められるという当初から想定していた結果が得られたものと考える。また、DPGは活動量の差異に注意する必要があるものの日内リズム評価に適しており、今後老年者との比較を行うにあたり、各パラメーターについて重要な基礎的データが得られている。現在、通所リハビリテーションに通所中の高齢者に対するデータ収集が進行中である。通所リハビリテーションデイケアに通所中の65歳以上の利用者30名を対象に、24時間、身体活動量計(ライフ顕微鏡)による活動、睡眠の測定と、iButtonを用いて体表皮膚温度測定を行い、詳細な検討を行う。iButtonを用いた体表温度測定から得られたDPGデータは、最小二乗法を用いてコサイン曲線へ回帰した曲線を求め、中間値・振幅・位相時間を算出したのちに、F検定を用いたzero-amplitudetestによりリズムの有意性を検討し、DPG日内変化をリズムとして客観的に評価する。この調査により若年者、壮年者、高齢者のデータが揃うため、加齢による生理的変化を明らかにする。また、日内リズムを正常に維持している高齢者とそうでない高齢者がいる場合、その差異は何によるものであるのかを検討するために、高齢者の日内リズムの変調に関連する要因を明らかにする。なお、若年者と壮年者によるパイロットスタディからDPGの日内変動は日中の活動の影響を受けることが示唆されたため、日中の活動量をできる限り統一できるよう十分に考慮し調査を行う。

位相時間は、若年者と壮年者の比較において両群で差がなかったが、老年者においては睡眠覚醒リズムの乱れや、社会的役割の減少等に伴って位相時間の変調が認められる可能性がある。若年者と壮年者の比較結果から、加齢によりDPGの中間値が低下することが示唆された。このことから、加齢により生理的な日内リズムに変調が認められるという当初から想定していた結果が得られたものと考える。また、DPGは活動量の差異に注意する必要があるものの日内リズム評価に適しており、今後老年者との比較を行うにあたり、各パラメーターについて重要な基礎的データが得られている。現在、通所リハビリテーションに通所中の高齢者に対するデータ収集が進行中である。通所リハビリテーションデイケアに通所中の65歳以上の利用者30名を対象に、24時間、身体活動量計(ライフ顕微鏡)による活動、睡眠の測定と、iButtonを用いて体表皮膚温度測定を行い、詳細な検討を行う。iButtonを用いた体表温度測定から得られたDPGデータは、最小二乗法を用いてコサイン曲線へ回帰した曲線を求め、中間値・振幅・位相時間を算出したのちに、F検定を用いたzero-amplitudetestによりリズムの有意性を検討し、DPG日内変化をリズムとして客観的に評価する。この調査により若年者、壮年者、高齢者のデータが揃うため、加齢による生理的変化を明らかにする。また、日内リズムを正常に維持している高齢者とそうでない高齢者がいる場合、その差異は何によるものであるのかを検討するために、高齢者の日内リズムの変調に関連する要因を明らかにする。なお、若年者と壮年者によるパイロットスタディからDPGの日内変動は日中の活動の影響を受けることが示唆されたため、日中の活動量をできる限り統一できるよう十分に考慮し調査を行う。平成30年度は、パイロットスタディの分析のみであったため、アクチウォッチおよびライフ顕微鏡の購入費が予定より安く抑えられた。平成31年度は研究実施施設を増やす計画もあり、不足分のアクチウォッチおよびライフ顕微鏡の追加購入を予定している。
金属導体が内在する固体材料上の火炎燃え拡がり現象と消炎現象に関する研究

有人宇宙活動を長期的に安定して行う上で,火災安全性の確保は重要な課題である.本研究では,宇宙船内で火災発生源となる危険性が最も高い電線材料に着目し,電線材料に関する新たな国際宇宙火災安全基準を制定することを目指す.最終目標は,地上場と微小重力場における,電線材料の燃焼特性の違いを定量的に推定可能な理論式を導出すること,また推定するために必要な,地上場における燃焼性評価試験方法を確立することにある.本研究は,宇宙火災安全性の向上を目的として行われるものであるが,宇宙船のような限定された空間のみならず,電気配線等の一般的な火災対策に対しても多くの新しい知見が得られることが期待される.有人宇宙活動を長期的に安定して行う上で,火災安全性の確保は重要な課題である.本研究では,宇宙船内で火災発生源となる危険性が最も高い電線材料に着目し,電線材料に関する新たな国際宇宙火災安全基準を制定することを目指す.最終目標は,地上場と微小重力場における,電線材料の燃焼特性の違いを定量的に推定可能な理論式を導出すること,また推定するために必要な,地上場における燃焼性評価試験方法を確立することにある.本研究は,宇宙火災安全性の向上を目的として行われるものであるが,宇宙船のような限定された空間のみならず,電気配線等の一般的な火災対策に対しても多くの新しい知見が得られることが期待される.
膵ランゲルハンス島におけるインヒビン、アクチビンおよびフォリスタチンの役割

近年、FSH分泌抑制物質として発見されたフォリスタチンが、アクチビン結合タンパク質である事が明らかになり、インヒビン及びアクチビンの調節物質として注目されている。我々は、既にインヒビン・アクチビンおよびフォリスタチンの機能に着目し、これらの因子が膵ランゲルハンス島において発現されている事を解明した。本研究では、インシュリンを産生する膵島B細胞を選択的に破壊するストレプトゾトシンの投与により、実験的に糖尿病を起こさせ、アクチビン、フォリスタチンの発現とインシュリン産生との関係を検討した。20匹のWistar Imamichi系ラットに、ストレプトゾトシン(STZ,65mg/Kg)を腹腔内投与し、0、2、8、14、24時間後、および2週間後に全採血し、血清グルコース並びにインシュリン濃度を測定した。膵臓は、ブアン液にて固定後、パラフィン切片として免疫組織化学を施した。免疫組織化学に使用した抗体は、フォリスタチンの123-134または300-315残基に対して作られた2種類と、アクチビンのβA(1-10)-Tyr、βA(87-99)またはβB(1-10)-Tyrに対して作られた3種類、計5種類の抗ペプチド抗体である。免疫組織化学には、アビジン-ビオリン-ペルオキシダーゼ法を用いた。抗フォリスタチン(123-134)抗体に対する反応は、B細胞において認められるにも拘わらず、抗フォリスタチン(300-315)抗体に対する反応はランゲルハンス島では認められなかった。この結果は、B細胞におけるフォリスタチンは、short formのみである可能性を示している。抗βA(1-10)-Tyr反応は、B細胞に認められた。一方、抗βA(87-99)反応は、A細胞に認められた。しかし、抗βB(1-10)-Tyr反応は、A細胞で強く、B細胞では弱く認められた。この結果はβAおよびβBサブユニットの発現パターンがランゲルハンス島の各細胞で異なる事を示している。STZ投与後2時間までは、ランゲルハンス島における形態学的、免疫組織化学的変化は認められなかった。STZ投与後8時間から、B細胞の変性が観察されるようになり、B細胞における抗フォリスタチン(123-134)、抗体βA(1-10)-TyrおよびβB(1-10)-Tyr反応は減弱し、投与後24時間では完全に消失した。一方、インシュリンの免疫反応は、STZ投与後24時間でも認められた。STZ投与2週間後、殆どのB細胞が破壊されているにも拘わらず、インシュリンの免疫反応は、生き残った細胞に認められた。実際に血中インシュリン濃度は、正常の1/3まで下がるものの、完全には消失しなかった。これらの結果は、STZがB細胞のインシュリン産生よりも、βサブユニットやフォリスタチンの産生に影響を与える事を示している。

STZ投与後8時間から、B細胞の変性が観察されるようになり、B細胞における抗フォリスタチン(123-134)、抗体βA(1-10)-TyrおよびβB(1-10)-Tyr反応は減弱し、投与後24時間では完全に消失した。一方、インシュリンの免疫反応は、STZ投与後24時間でも認められた。STZ投与2週間後、殆どのB細胞が破壊されているにも拘わらず、インシュリンの免疫反応は、生き残った細胞に認められた。実際に血中インシュリン濃度は、正常の1/3まで下がるものの、完全には消失しなかった。これらの結果は、STZがB細胞のインシュリン産生よりも、βサブユニットやフォリスタチンの産生に影響を与える事を示している。
機能性ニトロンを用いる含窒素生理活性物質の合成研究

(1)これまで分子内で行っていたN-ボラノニトロンの環化付加反応を分子間反応に拡張した。すなわち、エチルグリオキシラートO-シリルオキシムを各種アルケン存在下でBF_3・OEt_2で処理するとN-ボラノニトロンが発生し、アルケンと分子間環化付加反応を起こすことを見出した。この反応は、オキシム誘導体と様々なアルケンとの環化付加の最初の例である。(2)海洋性ジケトピペラジンのmaremycin Aおよびmaremycin D_1の立体構造は、計算化学を用いた推定構造にすぎなかった。申請者は、以前開発した光学活性な六員環ニトロン1と(E)-1-メチル-3-エチリデンインドリン-2-オン(2)との環化付加反応を用いて最初の全合成に成功し、その構造を確認した。すなわち、ニトロン1とアルケン2との環化付加反応は望む構造の環化付加体3とその位置異性体4を与えた。詳細な検討により、この環化付加反応は、高温では可逆反応であり、逆反応を介して付加体3と4との間に平衡が存在することを明らかにした。この平衡を用いて、不必要な環化付加体4から所望の環化付加体3への変換し成功した。この環化付加体3はmaremycin類の合成に必要な立体化学を有している。この付加体3から単工程でmaremycin Aおよびmaremycin D_1の合成に成功し、これらの立体構造を合成的に確認した。本年度は、含窒素生理活性物質、特にα-アミノ酸合成に有用な反応開発を行った。我々は、分子内にオレフィンを有するO-シリルオキシムをBF_3・OEt_2で処理すると新規な活性種N-ボラノニトロンが発生して、分子内のオレフィン部分と1,3-双極子環化付加反応を起こし、分子内環化付加体を与えることを見出している。この分子内反応を分子間に拡張した。まず、ベンズアルデヒドO-シリルオキシムとスチレンとをBF_3・OEt_2存在下で反応させたところ、反応は24時間を必用とし、40%の収率で分子間付加体を与えた。分子内環化付加反応を検討していたときにN-ボラノニトロンは求電子的であるという知見を得ていた。そこで、この知見とα-アミノ酸合成への有用性を考慮して、電子求引基としてエステルを有するエチルグリオキレート由来のO-シリルオキシムを合成し、BF_3・OEt_2存在下でスチレンとの反応を行った。その結果、発生するN-ボラノ-C-エトシキシカルボニルニトロン(1)の反応活性は高く、反応は2時間で終了して71%の収率で目的とする分子間環化付加体を与えた。ニトロン1はスチレンとだけでなく脂肪族の末端アルケン、1,1-二置換アルケン、三置換アルケンとも1,3-双極子環化付加反応を起こして収率よく分子間環化付加体を与えた。ニトロン1はスチレンの様な電子豊富なアルケンとは容易に反応するが、高度に電子不足のアルケンとは反応しない。例えば、多くの1,3-双極子と環化付加反応を起こすN-メチルマレイミドとは全く反応しない。次にα-メチルアクリル酸エチルエステルとの反応を試みた。このアルケンは電子求引基であるエステルを有するにもかかわらず、メチル基の電子供与性で反応が進行し、対応する環化付加体を収率よく与えた。本反応は、γ-置換グルタミン酸類の合成への応用が期待できる。
高LET放射線と抗VEGF抗体の併用によるグリオーマ幹細胞制御機構の解明

In vitroでの検討:高LETの炭素イオン線との比較検討の為、ヒト悪性神経膠腫株(U-251 MG)に低LETのX線012Gy、陽子線010Gyの照射を行い、コロニー形成法で生存率の比較検討を行い、生存曲線から陽子線の生物学的効果比(RBE)を算出した。D50, D10, D0における比較で算出したRBEはそれぞれ、1.29, 1.18, 1.19であった。なお、U-251 MGについては既にVEGF産生、分泌を確認し、X線照射、抗VEGF抗体の影響を評価している。In vivoでの検討: p53野生型の上衣芽腫,p53変異型の膠芽腫をヌードマウス(BALB/c nu/nu)に移植して、以下の16の6群に分けて実験を開始し、1)3)の検討を実施している。1:重粒子線照射(単独)群:炭素イオン線:290 MeV/u、6 cm-SOBP(NIRS) 2Gy 2:X線照射(単独)群:150kV: 20mA(Hitachi) 2Gy 3:抗VEGF抗体(単独)群:抗VEGF抗体20mg/kg 4:1重粒子線と3抗VEGF抗体(併用)群5:2X線と3抗VEGF抗体(併用)群6対照群1)増殖遅延評価:腫瘍径を計測して倍加時間を算出し、増殖遅延を検討2)増殖分画、アポトーシス、幹細胞マーカーおよび関連因子、微小血管密度を検索:6、48時間後、6週間後に摘出した腫瘍でフォルマリン固定、パラフィン包埋切片を作製し、H.E.、Ki-67、CD133、CD44、Nestin、p53、Bax、PTEN、VEGF、GFAP等の染色、免疫組織化学を実施3)分子生物学的検討(DNAマイクロアレイ解析):腫瘍組織の一部を摘出後、直ちにRNA安定液に浸透して保管後、total RNA抽出、GeneChip解析等を実施計画したin vitroおよびin vivoの実験を開始して、解析を進行中で、結果が得られつつある。In vitroでの検討では、X線、重粒子線等との比較を目的として、陽子線照射後の細胞生存とVEGF産生、分泌の評価を行い、さらに抗VEGF抗体の影響を検討していく計画である。In vivoでの検討では、p53野生型の上衣芽腫,p53変異型の膠芽腫をヌードマウス(BALB/c nu/nu)に移植して行っている実験を継続して、重粒子線、X線、抗VEGF抗体およびこれらの併用による増殖抑制と細胞死、幹細胞の変化についての解析をすすめ、さらにDNAマイクロアレイ解析から関与する経路、遺伝子等を明らかにしていく計画である。
単純ヘルペスに関連した多形紅斑における抹消血幹細胞のウイルス運搬機能の検討

単純ヘルペスウイルス(HSV)に関連した多形滲出性紅斑(herpes-associated erythema multiforme;HAEM)はHSV発症後に続発するEMである。病変部および末梢血単核球からHSVDNAが検出され、HSVDNAは発症部位から多形紅斑部位へ血行性に運搬される。末梢血中のCD34陽性細胞はHSV感染後、HSVDNAを保持する機能を有し、HAEMでCD34陽性細胞数の増加がみられることを報告してきた。正常人においては、HSV感染したCD34陽性細胞がラングルハンス細胞への分化を促進することが示唆されたため、本研究においてはHAEM患者におけるHSV感染CD34陽性細胞のラングルハンス細胞への分化を検討することを目的としてきた。現在まで本国においてHAEMと診断可能な症例の集積が進んでいないため、HAEMと同様の機序で多形紅斑を呈すると考えられる感染症として、梅毒・ヒトパルボウイルスB19(HPVB19)感染症で病変部位に原因ウイルス・病原体が存在しているかを免疫組織染色およびPCR法で試みた。多形紅斑を呈したHPVB19感染症においては末梢血中のCD34陽性細胞数の増加はなく、多形紅斑を呈した部位からの皮膚切片からもPCR法で陰性であった。更にプライマーの設定を変更して再検討中である(日本皮膚科学会第58回中部支部学術大会、京都市で報告)。また多形紅斑を呈した梅毒疹の皮膚切片から、病原体であるT.pallidumの検出をPCR法および免疫組織染色で試みたがともに陰性であった(STDアトラスに症例掲載、2008)。HAEMは抗ウイルス薬で治療可能であるが、HSV感染症への早期の抗ウイルス薬投与が近年進んだことがHAEMの発症頻度の低下に繋がった可能性が示唆される。またHAEMの発症頻度には人種差があることが経験的に知られているため、HLAタイピングでその発症頻度の検討を試みる予定であったが、集積不可であった。本年度は、健常人末梢血よりCD34陽性細胞を分離、HSV感染後、培養を行ない感染力価、感染効率の検討とランゲルハンス細胞への分化の差違を試みた。結果として、末梢血からのセルソーティングを用いたCD34陽性細胞の分離・HSV感染・培養において、健常人ではCD34陽性細胞が末梢血中で少ないことからCD34陽性細胞を感染・培養系で必要な細胞数が効率的に確保出来ず、難渋しているため、現在、検体量の増加・臍帯血を用いるなどの方法を検討している。またHAEMは米国では比較的多い疾患であるが、本邦において臨床的にHAEMと診断された症例の蓄積が進んでいない。HSV-2による顔面のヘルペス初感染の1例では経過中にHAEM病変の形成がみられたが、末梢血中CD34細胞の明らかな増加はみられなかった(本症例は第21回ヘルペスウイルス研究会(6月8(木)10(土)岐阜県白川郷)にて報告。)。またHSV-2初感染の経過中に髄膜炎を生じた症例(日本性感染症会誌で研究報告)においても、末梢血中CD34細胞の明らかな増加はみられなかった。
単離筋線維の長期培養系を用いた筋線維タイプ調節機序解明への挑戦

骨格筋(食肉)の筋線維タイプ制御機構の解明は、食肉生産や医療・スポーツ科学分野への貢献が期待される。本研究では筋線維タイプの詳細な解析を目的として、ラット単離筋線維の長期培養系の確立および特性を調べた。まずラットより単離した筋線維の生存率を7日間90%以上維持できる培養方法の確立に成功した。単離筋線維の培養に伴い、速筋タイプのミオシン重鎖が著しく低下しており、この変化は恐らく筋萎縮様の状態を反映していると推測した。次に筋萎縮マーカー分子atrogin-1のタンパク質レベルを調べた結果、経時的に増加していたことから、本培養系は筋萎縮モデルとして適用できる可能性を見出した。骨格筋(食肉)の筋線維タイプは食肉の肉質や栄養機能性の重要な決定要因であるが、その調節機序については、責任遺伝子・分子シグナル・発現場所・変化時期など、いまだ不明な点が数多く残されている。筋線維タイプの変換は成熟筋線維で生じる現象だと考えられているが、現在普及している細胞株(C2C12やL6)では、成熟筋線維まで分化させる事は極めて困難である。そこで本研究では、1マウス・ラットの単離筋線維の長期(1週間以上)培養法を確立し、2生体で観察される運動トレーニングや不活動による筋線維タイプの変化をin vitroで再現することを目的とした。昨年度は1に取り組み、ラット単離筋線維の生存率を培養7日目でも90%以上に維持できる培養方法の確立に成功した。一方、培養過程において、収縮タンパク質のミオシン重鎖は培養日数に伴い、著しく低下することも明らかになった。この変化は恐らく筋萎縮様の状態を反映していると推測した。そこで今年度は、筋線維タイプ変換機構解析を行う前段階として、単離筋線維に1物理的刺激(振盪刺激、伸展刺激、電気刺激)、2化学的刺激(アセチルコリン等の因子添加)、3動物種の比較(マウスとラット)を試し、MyHC発現の低下が抑制されるか検討を行った。しかしながら検討したいずれの条件でも、ミオシンの低下を抑制することはできなかった。一方、実際に単離筋線維の培養に伴い、筋萎縮マーカー分子が増加するかウェスタンブロッティングで調べた。その結果マーカー分子の一つatrogin1は培養に伴い増加していた。従って、本単離筋線維培養系は、萎縮マーカー分子を指標とした筋萎縮モデルとして適用できる可能性を見出した。そこで本研究では、1マウス・ラットの単離筋線維の長期(1週間以上)培養法を確立する、2生体で観察される運動トレーニングや不活動による筋線維タイプの変化を、長期培養筋線維とin vitro細胞伸展装置を用いて再現することを目的とした。本年度はまず1に取り組んだ。筋線維の単離培養法について、マウスのプロトコルが報告されているので(Wozniak and Anderson,2005)、ラットでも応用が可能か検討した。検討の結果、細胞を分散させるためのコラゲナーゼ処理条件と、筋組織の種類が生存率に大きく影響をすることが分かり、現在まで、短趾屈筋(FDB)とWorthington社のCollagenase, Type 2を用いると、ラット単離筋線維の生存率を培養7日目でも90%以上に維持できることに成功した。FDB筋組織のミオシン重鎖組成をSDS-PAGEで調べた結果、MyHC2Aと2Xが約50%ずつで構成されることが分かった。FDB筋線維の単離直後のMyHC組成を調べ、組織の組成比と比較したところ、差はなかった。従って単離操作に伴い、特定の筋線維タイプだけ選別されるわけではないことがわかった。一方MyHCのバンド強度は培養の経過に伴い低下することが分かった。この変化は、筋原線維タンパク質の分解によるものと思われ、恐らく単離、培養過程が筋の不活動を反映していると考えられた。農学ラットの骨格筋から単離筋線維を長期培養可能な実験系を確立した。単離操作および培養に伴い、筋線維タイプの変化は見られなかったが、萎縮を反映すると考えられる変化を見出した。培養細胞で筋萎縮モデルは存在していなかったため、新たな応用の可能性を見出すことができた。まず単離筋線維で筋萎縮が生じていることを明確にするため、筋線維の直径、総タンパク質量、筋萎縮マーカー分子(Atrogin1, MURF1)の発現量を培養7日間まで経時的に測定し、単離筋線維が当初の予定と異なるが、筋萎縮モデルとして適用できるか確認する。

次に単離筋線維に1物理的刺激(振盪刺激、伸展刺激、電気刺激)、2化学的刺激(アセチルコリン、IGF-1等の成長因子添加)、3培養環境(神経細胞との共培養、ハイドロゲル、Matrigel)を単独あるいは組み合わせて処理し、運動トレーニングをシミュレート可能か検討する。ここで言う運動トレーニングは低強度の刺激による有酸素運動と、高強度の刺激によるレジスタンス運動の2種類の運動環境を想定している。該当なし
階層性と頑健性をもつ生命動態システムの解析基盤構築

宇宙科学分野で進展してきたカオス理論をミクロな化学反応の動きに適用し、エネルギーが高くなると化学反応の行き先を切り替えるスイッチが広範囲に出現する新奇現象を理論的に予言し、その実験的な検証方法を提案するなど化学反応における基礎理論の構築に成功した。また、実験で計測されるシグナル/ノイズ比が低い1分子時系列データから、計測誤差・有限サンプリングによる誤差を正しく評価し、背後に存在する生体分子に関する情報(ネットワーク構造、エネルギー地形)を再構成するデータ駆動型数理科学の手法を開発し、その有用性を実証した。基礎研究では、力学系理論における標準形理論と呼ばれる方法に基づいて、反応座標(不安定な方向)が二つ以上存在する高次ランクサドル(2自由度系に対しては、一次ランクサドル=峠、二次ランクサドル=山頂)近傍のダイナミクスを評価し、それまで一次ランクサドルで成功していた標準形理論が、特に、高次ランクサドルでは標準形理論が反応の過去と将来の状態を分かつ遷移状態が正しく抽出できない場合があることを初めて明らかにした。化学反応、蛋白質の構造変形などのダイナミクスを理解し予測するためには、相空間中の流れの骨格を成し、摂動に関して頑健である安定(不安定)多様体の概念が極めて有用であることが、近年、明らかになってきた。しかしながら、その多次元空間中での構成は必ずしも容易ではない。定常ラグランジェ協同構造という新規な概念を導入し、背後に存在する運動方程式の形が未知の場合であっても、安定(不安定)多様体を抽出することを可能とする非摂動論的な構成法を新規に開発した。応用研究では、1分子計測はS/N比が悪く、データの解釈に解析上のアーティファクトが現れる危険性がある。観測量と計測したい物理量の間には一般に非線形関係が存在するため、ノイズの非線形性を考慮に入れ、観測量から背後に存在する物理量の任意の関数を不偏推定する解析理論を開発した。キモトリプシン酵素加水分解反応、アデニレートキナーゼの分子認識の1分子FRET観察の光子パルス列のデータに適用し、その有用性を示した。分子の時系列データから、考え得るすべての状態遷移ネットワークにおいて、観測されたデータが保証していない情報がどれくらい組み込まれているかを定量化する新しい指標を考案し、その指標を最小化するネットワークを時系列データから抽出するデータ駆動型数理モデリング手法を開発し、一分子酵素反応の時系列データに応用し、その有用性を示すことに成功した。リー正準変換摂動理論は力学系の平衡点の周りでその力学系を単純化し、平衡点周りでの力学系の挙動を調べる理論であり、振動子の同期現象から天体力学、化学反応動力学に至るまでさまざまな応用がなされている。その摂動理論の取り扱いが可能となる領域を広げる方法論を新規に開発することに成功した。平衡点から大きく外れるような大振幅運動等への応用が期待されている。2次元コロイド流体中の1コロイド粒子を光ピンセットで固定し、残りのコロイド流体を一方向に引きずると、その固定されたコロイド粒子が障害となり、その粒子の周りでコロイド流体の流れが乱される。実験技術の進歩により、そのようなマイクロスケールの摂動を系に加え、その摂動に対する系の応答をリアルタイムで観測できるようになってきた。観測されたコロイド流体の画像から速度ベクトルを抽出し、力学的な骨格構造を抽出し、その摂動に対するコロイド粒子の集団的な応答およびそれに伴う過渡的なコロイドの六方晶構造の生成と崩壊の動力学を解析した。その結果、コロイド流体が作るその骨格構造が六方晶構造の生成と崩壊に強く関与していることを示すことに成功した。1分子レベルでの動態を定量化する1分子蛍光観察は1分子酵素反応における分子個性を評価するうえでも重要な方法論のひとつである。1分子蛍光データを解析する際に重要なことは如何に計測誤差・有限サンプリングによる誤差に由来するアーティファクトを除去するかにある。ファジークラスタリング理論を用いて、誤差を評価しつつ背後に存在する自由エネルギー地形を客観的に抽出する方法論を開発した。AMPA受容体におけるアゴニスト結合ドメインと基質との相互作用の1分子蛍光時系列データに適用し、自由エネルギー地形と情報伝達の活性化と非活性化の関係を明らかにした。化学反応を座標と共役な運動量から構成される相空間で評価することで、厳密な遷移状態およびすべての反応軌道が辿らなければならない反応経路が見出されてきた。本研究では、系の全エネルギー上昇とともに、反応の経路自体が反応座標から非反応座標に切り替わる新しい分岐現象を理論的に予言し、その実験的な検証方法を提案することに成功した。現在、日経産業新聞、月刊「化学」などでも取り上げられており、従来存在しなかった新しい反応制御への可能性が期待される。近年、計算化学、一分子計測など、計算・実験両面から抽出される化学反応ネットワークは、ほとんどの場合、ノード数は数十から数百万あり、どのように背後の多重なキネティックスを評価できるかは未解決であった。我々はネットワーク上に定義された任意の分断面のなかでその往来の時間スケールが最も遅いものを“ネットワーク遷移状態"として定義し、ネットワークから反応時間の階層構造を抽出する方法を開発することに成功し、アリルビニルエーテルのクライゼン転位反応ネットワークに適用し、その有用性を立証した。恣意性をできるだけ挟まない形で、ノイズの性質をできるだけ仮定しない変化点解析とファジークラスタリングを組み合わせた時系列解析手法を新規に開発し、化学エネルギーを回転の力学エネルギーに効率よく変換できる分子機械であるF1-ATPaseにおけるアデノシン三リン酸(ATP)の加水分解反応過程を調べた。

その結果、結合ATP加水分解反応は、トルクやエネルギー発生量が少ないにもかかわらず、回転角度が20度ほど変化させることで、リン酸解離反応の反応障壁を大きく減少させていること、すなわち、リン酸解離反応にかけられていた「ロック」を「解除」して(ATP加水分解→リン酸解離といった)正しい反応順序を維持するための「鍵」としての役割を担っていることを明らかにした。宇宙科学分野で進展してきたカオス理論をミクロな化学反応の動きに適用し、エネルギーが高くなると化学反応の行き先を切り替えるスイッチが広範囲に出現する新奇現象を理論的に予言し、その実験的な検証方法を提案するなど化学反応における基礎理論の構築に成功した。また、実験で計測されるシグナル/ノイズ比が低い1分子時系列データから、計測誤差・有限サンプリングによる誤差を正しく評価し、背後に存在する生体分子に関する情報(ネットワーク構造、エネルギー地形)を再構成するデータ駆動型数理科学の手法を開発し、その有用性を実証した。基礎研究・応用研究ともに計画通りであり、順調に進展しており論文も着実に発表できた。また、当初計画に入っていなかった学外の実験研究者との共同研究もScientific Reports,Journal of Chemical Physics Letterなどに発表することができて、当初の計画以上に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。化学物理・生物物理基礎研究では、法双曲的不変多様体の崩壊を伴う反応座標と非反応座標の交替現象の実験的に検証可能性を検討するとともに、グラフクラスタリングの手法を用いて、反応性軌道が必ず通過しなければならない相空間上の反応チューブ多様体を構成する非摂動論的方法論を開拓する。応用研究では、これまで開発してきたRate-distortion理論に基づくソフトクラスタリングの手法を1細胞ラマンスペクトルの分子データ科学へ展開し、細胞個性の定量化を試みる。これまでに一分子計測からネットワークを抽出する方法論を開発することに成功した。今後は、多重な反応経路を考慮に入れた複雑ネットワークにおける遷移状態の定式化を行う。基礎・応用研究を担当していた特任助教が10月に転出したため、平成25年度に計画していた基礎研究の一部の遂行が遅れがちであるが、その部分を除くと、概ね順調に進展しており、論文も着実に発表できた。また、平成26年度に予定していた、ハミルトニアンを直接知ることなく、運動方程式の時間発展演算子であるKoopman演算子と呼ばれる演算子の固有値、固有モードに基づいて、多次元時系列データから状態変化を支配する非線形モードを抽出する方法論の準備研究も進捗している。当初、博士研究員として雇用する予定をしていた方が海外の研究機関に就いたため、他に当該研究を遂行するうえで適任な研究者を慎重に審査を進めてきたが、今年度、着任可能な適任者が見つからなかった。人選の過程で英国Warvick大学の応用数学者である人物を第一候補として当該研究課題の基礎研究を展開するうえで最適である人材が次年度であれば着任できることが判明した。