hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
集合値計画法における微分概念の研究とその応用

集合値最適化問題が表現でき、かつ集合値写像の微分概念が自然に定義できるように空間と位相を導入した。そして微分の計算や双対理論を構築するための新しい概念を定義し、解を求めるための方法をより明確にした。現在、集合値計画法の微分概念に関する研究は、理論、応用の両面から発展が強く望まれている。しかしながら、従来から定義されていた集合値写像の微分概念は像の動きを的確に表現したものではなく、理論の構築に限界があった。このような状況を鑑み、平成19年度においては次のことを行った。●集合値計画法における適切な集合値写像の微分概念の定義には、凸集合の埋め込み空間(線形空間)とそこに導入する位相が重要な役割りをなす。まずは凸集合同士の「差」を表現可能な埋め込み理論を再構築した。●与えられた線形順序空間がノルム空間であるとき、埋め込み空間に対してノルムを導入できる十分条件を述べ、その性質について考察した。特に、順序錐の内点の存在性と、それを埋め込み空間に埋め込んだ順序錐の内点の存在性についての関係を調べた。●この理論を土台とし、集合値写像についての新しい微分概念を導入した。これは従来の集合値写像に対する微分概念とは異なっており、特に、像(集合)の動きを的確に表現できるため、集合値写像の「微分」と呼ぶに相応しい概念となった。●また、この微分概念を用いた局所最適性の必要条件および十分条件に関する定理を導いた。また、凸関数および擬凸関数についての特徴付けも行った。●これらの研究について国内外の国際会議および研究集会で発表を行い、多くの研究者から広く意見を聞くことができ、研究を発展させることができた。従来の集合値写像の微分概念はグラフを用いて定義されているため、像の動きを的確に表現したものではなく不自然さが残るものであったが、本研究おいて導入した集合値写像の微分概念は、像の動きを的確かつ自然に表現したものであり、有用であることが期待されていた。このような状況を鑑み、平成20年度においては主に次のことについて研究を行った。●定義された集合値写像に対する微分概念に対する複数の例を述べ、この概念が有用であることを確認した。●集合値写像に対する微分概念を定義する際に必要な凸集合の埋め込み空間に対して、さらに一般的な位相を導入した。そして従来の位相、およびハウスドルフ距離によって決められる位相との比較を行った。●不等式型の制約を持つ集合値最適化問題の考察を行った。最初に、不等式型の制約条件を、集合値計画法にとって適切となるように拡張した。次にこの問題に対して、制約想定の研究を行った。まず、スレーター型の条件を導入して、解の特徴付けに関する定理を述べた。さらに、ある凸関数型の条件を満たすどのような目的関数に対しても解の特徴付けが可能となるような最も弱い制約想定を導入し、同値性に関する定理を導くことで、集合値計画法の基礎となる理論の一部を築いた。●これらの研究について国内外で発表し、多くの研究者から広く意見を聞くことができた。集合値計画法の微分概念に関する研究は、理論、応用の両面から発展が強く望まれている。従来の集合値写像の微分概念は、関数のグラフやエピグラフなどの幾何学的な考え方に基づいて定義されているが、像の動きを的確に表現したものではなく、実数値などの微分概念の拡張にもならず、不自然さが残るものであった。本研究おいて導入した集合値写像の微分概念は、像の動きを的確かつ自然に表現したものであり、集合値計画法で有用であることが確かめられている。このような状況を鑑み、平成21年度においては主に次のことについて研究を行った。●集合族における線形結合、一次独立の概念を導入した。この考え方に基づいて、集合値最適化問題をこれまでよりも比較的利用しやすい形でモデル化し、このモデルにおける集合値写像の●微分概念を用いた解法を明らかにし、またこれまで困難だった双対空間を正しく記述することによって双対理論からのアプローチを示した。これらのことにより、本モデルが理論的にも優れていることが確認できた。●上記モデルに基づき、不等式型の制約を持つ集合値最適化問題の考察、特にこのタイプの問題に対する制約想定の研究を行った。どのような凸関数型の条件を満たす目的関数に対しても解の特徴付けが可能となるような最も弱い制約想定を導入し、同値性に関する定理を導くことで、集合値計画法の基礎となる理論の一部を築いた。これらの研究成果を発表し、多くの研究者から広く意見を聞くことができた。
小胞体プロセシング酵素cDNAの機能的クローニング

システイン・プロテアーゼ(SH-EP)のKDEL配列を含むC末端プロペプチドを切断すると推定される小胞体プロセシング酵素(VmCP)の活性測定法を確立したのち、ケツルアズキ発芽子葉より調整したミクロソーム膜画分から陰イオン交換クロマトグラフィーおよびゲルろ過によりERPEを精製し、その性質を調べた。VmCPの分子質量は32kDaであり、その活性はE-64により阻害された。VmCP cDNAを発芽子葉のcDNAライブラリーから単離しその一次構造を決定したところ、VmCPはパパインファミリーのプロテアーゼであることが明らかになった。次に、VmCPを大腸菌内で発現させ、そのリコンビナントタンパク質を抗原として、抗VmCP抗体を調整した。ショ糖密度勾配法による細胞内分画の結果、VmCPは小胞体のマーカータンパク質であるBiPと同じ画分に活性をもつ成熟型酵素として存在することが示され、さらに、免疫組織化学的染色法によりVmCPの細胞内局在性を観察したところ、VmCPは小胞体と液胞の両細胞内小器官に局在していた。また、cDNAより推定されるVmCPのアミノ酸配列には膜貫通領域は見られなかったが、子葉細胞の細胞内分画によりこのプロテアーゼが膜結合性の酵素であることが示された。さらに昆虫培養細胞でVmCPを発現させたところ、昆虫細胞内においてもその酵素は膜に結合していたことから、VmCPの膜への結合はケツルアズキ子葉細胞中のみでおこる現象ではなく、VmCPタンパク質自体がもつ性質によるものであることが示唆された。これらのことからVmCPは小胞体および液胞膜上に局在し、両細胞内小器官で活性をもつプロテアーゼであることが推定された。タンパク質のC末端Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL)配列は小胞体残留シグナルとして機能することが植物・動物を通じてひろく知られている。一方、ケツルアズキ発芽子葉中でde novo合成されプロテインボディー中の貯蔵タンパク質の分解に関与するシステインエンドペプチダーゼ(SH-EP)は、液胞プロテアーゼであるにもかかわらずそのcDNAより導き出されるC末端にはKDEL配列が存在している。このSH-EP前駆体に存在するKDEL配列はSH-EPを不活性な前駆体として小胞体に一時的に蓄積させる機能を持つこと、および、小胞体内腔にはSH-EPのC末端プロペプチドのプロセシングに関与するプロテアーゼが存在することを示した。この小胞体に局在し、SH-EPのC末端プロセシングに関与しているプロテアーゼ(小胞体プロセシング酵素)のcDNAクローニングを、酵母を用いた機能的スクリーニングにより試みたが、cDNAの単離には至らなかった。そこで、ケツルアズキ発芽子葉から小胞体プロセシング酵素の精製を行ったところ、分子量32 kDaの単一ポリペプチドにまで精製できた。さらに、ケツルアズキ発芽子葉から調整したcDNAライブラリーより、小胞体プロセシング酵素をコードするcDNAを得た。その配列より、その酵素はパパインファミリーに属するプロテアーゼであることが示された。また小胞体プロセシング酵素に対する抗体を調製し、子葉細胞の細胞内分画を行った結果、その酵素は膜画分に局在することが示唆された。
非有界作用素による可換Banach環の代数的及び位相的構造の研究

まず微分作用素の安定性に関しては,微分方程式y'(t)+p(t)y(t)+q(t)=0を考え,この方程式に対応する微分作用素(Tf)(t)=f(t)+p(t)f(t)+q(t)がHyers-Ulam-Rassias stabilityをもつことを示した.この結果は既出のT.Miura, S.-M.Jung and S.-E.Takahasiの定理を一般化するとともに,さらにより簡単な証明によって示されることを述べた.さらに微分作用素よりも広い,Hilbert空間上の閉作用素に対しては,Hyers-Ulamの意味での安定性が成り立つための,いくつかの必要十分条件を与え,安定性に関する最良定数を決定した.この結果は既に知られている,Banach空間上の有界作用素がHyers-Ulamの意味で安定性を有するための必要十分条件が,空間をHilbert空間に限定すれば,実は非有界作用素に対してもそのまま安定性を特徴付ける条件になることを示している.Banach空間上の有界作用素に対しては,安定性の最良定数が存在しない例が知られている.したがって非有界作用素に対しても安定性の最良定数が存在することは期待できないが,Hilbert空間上の作用素であれば必ず最良定数が存在し,その定数がある種の逆写像の作用素ノルム,あるいはlower boundと呼ばれる既存の量と一致することも示した.一般の可換Banach環上には微分作用素を定義することは不可能であるが,derivationと呼ばれる微分作用素に対応する写像は古くから研究対象とされている.Derivationをさらに一般化したring derivationに対しては,より強い意味での安定性が成り立つことを示した.より正確に述べれば,近似的なring derivationは実はring derivationであることが分かったのである.言い換えればring derivationの摂動は本質的には存在し得ないのである.さらに環準同型写像の構造に関連して,関数環上の同型写像をスペクトルで特徴付けることに成功した.この結果はMolnarの結果を大幅に拡張するものであるが,関連した結果も発表されていることから,世界的に注目を集めている研究分野であるといえる.その中で関数環上の結果を,さらに可換Banach環上の等距離同型写像の特徴づけにまで拡張することが出来た.これらの諸結果は,しかるべき雑誌に掲載済みもしくは掲載予定であるので,詳細については下記の研究発表欄を参照されたい.まず微分作用素の安定性に関しては1階線形非定数係数の場合を考察し,それがHyers-Ulamの意味で安定性をもつための必要十分条件を与えた.さらにこのとき安定性に関する最良の誤差を決定した.また定数係数の場合に,n階の線形微分作用素が安定性をもつための必要十分条件を与えた.ここで得られた手法を応用することにより,関数環上の荷重合成作用素や可換Banach環上のJordan準同型写像及び乗作用素の安定性に関する結果を得るとともに,整関数全体のなす環上の(定数係数とは限らない)1階線形微分作用素の安定性が成り立つための必要十分条件は係数が定数であることを示した.これらの結果についても,安定性に関する誤差を決定した.環準同型写像の安定性に関しては,上で述べたように,より一般的なJordan準同型写像に関する安定性として結果が得られた.また環準同型写像そのものの構造を知ることも重要な研究課題であるが,これに関してはある種の関数のなす環上の環準同型写像が自動的に線形となるためのいくつかの条件を得た.さらに可換Banach環の典型的かつ最も重要な例である円板環については,その上の環準同型写像の形を連続写像の言葉で完全に記述した.さらに,円板環の環準同型写像による像が定数関数だけからなる場合については,このようなものが無数に存在することを示し,非有界作用素が有限次元ではむしろ複雑な振る舞いをすることがある一例を提示した.また一般に平方根は不連続であるが,これが連続関数のなす可換Banach環上の作用素となることは,その環におけるいかなる代数方程式も必ず解をもつことと同値であることを示した.これらの諸結果は,しかるべき雑誌に掲載済みもしくは掲載予定であるので,詳細に関しては研究発表欄を参照いただきたい.まず微分作用素の安定性に関しては,整関数全体のなす環上の(定数係数とは限らない)1階線形微分作用素がHyers-Ulam及びGerの意味で安定性をもつための必要十分条件を与えた.より正確には,Hyers-Ulamの意味で安定性をもつための必要純分条件は,係数関数が定数であることであり,Gerの意味での安定性は微分方程式の解以外には成り立ち得ないことを示した.さらに,これらの安定性に関する最良の誤差を完全に決定した.これまでの研究では,安定性に関する誤差を完全に決定することが出来たが,一般に最良の誤差が存在するか,という問題が未解決であった.この問題に対して,最良の誤差が存在するための十分条件を与えるとともに,最良の誤差が存在しない例を構成した.また,Hyers-Ulamの意味での安定性よりも一般的な,Hyers-Ulam-Rassiasの意味での安定性を,1階定数係数微分作用素に対して考察した.これらの研究で得られた手法を応用することで,微分作用素に限らず,より一般の非有界作用素に対するHyers-UlamあるいはHyers-Ulam-Rassiasの意味での安定性に関する結果を得た.

実際,Jordan準同型写像は,非有界作用素の重要な例である環準同型写像の一般化であるが,Banach環上のJordan準同型写像についてはHyers-Ulam-Rassiasの意味での安定性が成り立つことを示した.また,Banach環上の乗作用素に対しては,Hyers-Ulam-Rassiasの意味での安定性が,より強い意味で成り立つことを示した.本研究課題の中心は,非有界作用素を通して可換Banach環の構造を調べるものであるが,複素可換Banach環の研究においてGelfand理論,特にGelfandの表現定理はその根幹をなす.他方において,実可換Banach環に対する表現定理は単位的実可換Banach環の結果が知られているが,単位元の存在は本質的でないこと,及びすでに知られているcontinuous sectionとcontinuous functionによる一見異なる表現が,実は本質的に同じであることも示した.これらの諸結果は,しかるべき雑誌に掲載済みもしくは掲載予定であるので,詳細については下記の研究発表欄を参照されたい.まず微分作用素の安定性に関しては,微分方程式y'(t)+p(t)y(t)+q(t)=0を考え,この方程式に対応する微分作用素(Tf)(t)=f(t)+p(t)f(t)+q(t)がHyers-Ulam-Rassias stabilityをもつことを示した.この結果は既出のT.Miura, S.-M.Jung and S.-E.Takahasiの定理を一般化するとともに,さらにより簡単な証明によって示されることを述べた.さらに微分作用素よりも広い,Hilbert空間上の閉作用素に対しては,Hyers-Ulamの意味での安定性が成り立つための,いくつかの必要十分条件を与え,安定性に関する最良定数を決定した.この結果は既に知られている,Banach空間上の有界作用素がHyers-Ulamの意味で安定性を有するための必要十分条件が,空間をHilbert空間に限定すれば,実は非有界作用素に対してもそのまま安定性を特徴付ける条件になることを示している.Banach空間上の有界作用素に対しては,安定性の最良定数が存在しない例が知られている.したがって非有界作用素に対しても安定性の最良定数が存在することは期待できないが,Hilbert空間上の作用素であれば必ず最良定数が存在し,その定数がある種の逆写像の作用素ノルム,あるいはlower boundと呼ばれる既存の量と一致することも示した.一般の可換Banach環上には微分作用素を定義することは不可能であるが,derivationと呼ばれる微分作用素に対応する写像は古くから研究対象とされている.Derivationをさらに一般化したring derivationに対しては,より強い意味での安定性が成り立つことを示した.より正確に述べれば,近似的なring derivationは実はring derivationであることが分かったのである.言い換えればring derivationの摂動は本質的には存在し得ないのである.さらに環準同型写像の構造に関連して,関数環上の同型写像をスペクトルで特徴付けることに成功した.この結果はMolnarの結果を大幅に拡張するものであるが,関連した結果も発表されていることから,世界的に注目を集めている研究分野であるといえる.
内耳の発生におけるTROYの役割

発達過程、及び生後のマウス蝸牛におけるTROYの発現を免疫染色法で検討した結果、TROYは胎生中期から生後7日にかけて、蝸牛のgreater epithelial ridge(GER)に強く認められた.GERには内有毛細胞とその支持細胞の前駆細胞が存在すると考えられており、TROYがそれらの前駆細胞に発現し、その増殖や分化に関与している可能性が考えられる.今後、GERにおけるTROYの役割を明らかにすることにより、聴覚機能を担う内有毛細胞の発生メカニズムの解明と再生への応用に寄与できる可能性が期待できる.発達過程、及び生後のマウス蝸牛におけるTROYの発現を免疫染色法で検討した結果、TROYは胎生中期から生後7日にかけて、蝸牛のgreater epithelial ridge(GER)に強く認められた.GERには内有毛細胞とその支持細胞の前駆細胞が存在すると考えられており、TROYがそれらの前駆細胞に発現し、その増殖や分化に関与している可能性が考えられる.今後、GERにおけるTROYの役割を明らかにすることにより、聴覚機能を担う内有毛細胞の発生メカニズムの解明と再生への応用に寄与できる可能性が期待できる.1発生過程(胎生期)のマウス内耳におけるTROY mRNAの発現パターンIn situ hybridization法を用いて,発生過程(胎生11.5,13.5,15.5, 17.5日齢)の内耳におけるTROY mRNAの発現を検討した。その結果,内耳の感覚細胞の分化の盛んな胎生中期(胎生13.5日齢)から後期(胎生15.5日齢,胎生17.5日齢)において,蝸牛上皮細胞の特定の領域にTROYのmRNAの強い発現を認めた。2発生過程(胎生期)のマウス内耳におけるTROY蛋白の発現パターンTROYに対する抗体を用いて,TROY mRNAの発現の認められた胎生中期(胎生13.5日齢)から後期(胎生15.5日齢,胎生17.5日齢)の蝸牛における免疫染色を行った。蛋白レベルでも,mRNAの発現の認められたパターンと同様,蝸牛上皮細胞の特定の領域にTROYの強い発現を認めた。胎生13.5日齢から15.5日齢の蝸牛上皮細胞は,内側のgreater epithelial ridge (GER)と外側のlateral epithelialridge(LER)に分けられ,GERからは内有毛細胞とその支持細胞,LERからは,外有毛細胞とその支持細胞が分化する。TROYの発現は,蝸牛上皮の中でも内側のGERに強く認められた。また胎生17.5日齢には,分化した1列の内有毛細胞,3列の外有毛細胞,支持細胞が,組織学的に判別出来るようになり,TROYは内有毛細胞,外有毛細胞には発現が認められず,GERでの発現が持続していた。GERは,発生過程にのみ認められ,生後退縮していくことが知られており,TROYがGERに特異的に発現していることから,TROYのシグナルが,内有毛細胞とその支持細胞の増殖や分化に関与している可能性が考えられる。発生過程及び生後のマウス内耳におけるTROY蛋白発現細胞の同定TROYに対する抗体を用いて、胎生中期(胎生13.5日齢: E13-5)から後期(E15.5、E17.5)、及び生後(生後0日齢: P0、P7、P10、P14)の蝸牛における免疫染色を行った。その結果、E13.5、E15.5、E17.5、PO、及びP7において、蝸牛のgreater epithehal ridge(GER)にTROYの発現が強く認められた。-方、P10以降になるとGERは退縮して認められず、TROYの発現はinner sulucus cell(ISC)にのみ認められた。蝸牛上皮細胞は、E17.5には1列の内有毛細胞、3列の外有毛細胞、及び支持細胞に分化し、それらの細胞が組織学的に判別可能となるが、TROYは内有毛細胞、外有毛細胞には発現が認められず、E13.5、E15.5で認められたGERでの発現が持続していた。実際、内有毛細胞、外有毛細胞のマーカーであるcalbindinとTROYとの蛍光2重免疫染色を行った結果、E17.5からP14にかけて両者の共存は認められなかった。さらに支持細胞はp75やS100を発現していることから、これらとTROYに対する抗体を用いて蛍光2重免疫染色を行った結果、共存は認められなかった。したがって、TROYは胎生後期から生後7日にかけて、分化した内有毛細胞、外有毛細胞、支持細胞には発現を認めず、内有毛細胞とその支持細胞の前駆細胞が存在すると考えられているGERに特異的に発現し、それらの前駆細胞の増殖や分化に関与している可能性が考えられる。また、発生過程から生後7日にかけて認められるGERはその後退縮し、1層のISCに置き換わることが知られており、生後7日以降は、TROYがISCに発現していることから、TROYのシグナルがISCへの分化や生存等に関与している可能性が考えられる。
合成開口レーダによる南極氷床末端変動が流域のダイナミクスに及ぼす影響の評価

地球規模の環境変動が南極氷床の変動に及ぼす影響を定量的に明らかにするために、過去10年間の南極氷床末端の変動の実態を明らかにし、氷床末端の変動が氷床の流域の変動に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。本研究が対象とする南極氷床の地域は、ドームふじ(標高3810in)を頂部とする東南極ドロンニングモードランド地域の自派流域であり、日本南極地域観測隊によるデータが蓄積されている地域である。しかし、流域の氷の大部分が海へ流出する自派氷河末端部はクレバスの存在により地上からの接近が困難なため、流動と変動に関する地上観測はほとんど行われていない。しかしマイクロ波散乱計である合成開ロレーダによれば、天候の関係なく雲を通して広域にわたる氷床表面の情報を得ることが可能である。当該研究期間中に、地上観測データと過去10年間の衛星搭載合成間ロレーダによるデータの集積を行うためのシステムの構築を行った。システムは地理情報システム(GIS)を基礎として、種々の拡張機能を付加させたものである。このシステムにより、氷床表面地形、表面形態、表面質量収支などの地上観測データの集積とその時間変動の詳細な解析が可能となった。また、衛星による画像との重ね合わせも可能となり、地上観測データと衛星画像データとの詳細な比較が可能となった。また、氷床変動の実態とメカニズムを解明するための多周波アイスレーダ観測による氷床内部の動力学的状態に関する研究も行った。地球規模の環境変動が南極氷床の変動に及ぼす影響を定量的に明らかにするために、過去10年間の南極氷床末端の変動の実態を明らかにし、氷床末端の変動が氷床の流域の変動に及ぼしている影響を明らかにすることを目的とする。本研究が対象とする南極氷床の地域は、ドームふじ(標高3810m)を頂部とする東南極ドロンニングモードランド地域の白瀬流域であり、日本南極地域観測隊により、氷床流動、表面地形、表面質量収支、表面形態、表面温度、氷床内部構造に関する地上観測によるデータが蓄積されている地域である。しかし、流域の氷の大部分が海へ流出する白瀬氷河末端部はクレバスの存在により地上からの接近が困難なため、流動と変動に関する地上観測はほとんど行われていない。しかしマイクロ波散乱計である合成開口レーダによれば、天候に関係なく雲を通して広域にわたる氷床表面の情報を得ることが可能である。本年度は研究対象地域の、従来の地上観測のデータに加え、過去10年間の衛星搭載合成開口レーダによるデータを集積して解析するための装置の整備を行った。これにより過去の地上観測データの効率的な図化、また衛星画像との詳細な比較を行うことが可能となる。本年度は昨年度に引き続き、地上観測データと過去10年間の衛星搭載合成開口レーダによるデータの集積を行った。地上観測データと衛星によるデータとの詳細比較のための装置の整備も行った。また、氷床変動の実態とメカニズムを解明するための多周波アイスレーダ観測による氷床内部の動力学的状態に関する研究も進めた。

地球規模の環境変動が南極氷床の変動に及ぼす影響を定量的に明らかにするために、過去10年間の南極氷床末端の変動の実態を明らかにし、氷床末端の変動が氷床の流域の変動に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。本研究が対象とする南極氷床の地域は、ドームふじ(標高3810m)を頂部とする東南極ドロンニングモードランド地域の白瀬流域であり、日本南極地域観測隊によるデータが蓄積されている地域である。しかし、流域の氷の大部分が海へ流出する白瀬氷河末端部はクレバスの存在により地上からの接近が困難なため、流動と変動に関する地上観測はほとんど行われていない。しかしマイクロ波散乱計である合成開口レーダによれば、天候の関係なく雲を通して広域にわたる氷床表面の情報を得ることが可能である。本年度は、地上観測データと過去10年間の衛星搭載合成開口レーダによるデータの集積を行うためのシステムの構築を行った。システムは地理情報システム(GIS)を基礎として、種々の拡張機能を付加させたものである。このシステムにより、氷床表面地形、表面形態、表面質量収支などの地上観測データの集積とその時間変動の詳細な解析が可能となった。また、衛星による画像との重ね合わせも可能となり、地上観測データと衛星画像データとの詳細な比較が可能となった。また、氷床変動の実態とメカニズムを解明するための多周波アイスレーダ観測による氷床内部の動力学的状態に関する研究も行った。
超伝導磁気レンズを使用した小型強磁場発生装置の開発

超伝導体の新しい応用として、2次元または3次元に電流が流れることが可能な超伝導体の内側壁が囲む面積を絞り、なおかつ周回電流が流れないようにスリット等を導入することで磁束を濃縮できること(超伝導磁気レンズ)を見出している。この磁気レンズ効果を利用することで、超伝導磁石をより効率良く製作することが期待できる。平成23年度は下記の研究を実施した。これまでの結果から最も有望と考えられるGdBaCuOバルク超伝導体を磁気レンズとして、小型強磁場発生装置の設計を行った。外部磁場を発生するNbTiコイルは2個で構成され、振動の少ないパルスチューブ冷凍機で伝導冷却した状態で、108Aを通電し、中心磁場7Tを発生することとした。GdBaCuOバルク超伝導体を用いた磁気レンズは3種類を評価した。2個は外径が42mmで、内径を36mmから12mmに絞っている。最初の1個は高さ方向に3分割しており、高さは39mmである。本レンズは液体ヘリウム中の評価で多くのフラックスジャンプが発生し、機械的な損傷(クラック)も生じたが、損傷を受けた後も、20Kで8Tの外部磁場を印加した状態で、磁気レンズの中心磁場が12.42Tまで増加しており、磁気レンズが機械的な損傷に強いことが実証できた。2個目は1個目の構造を見直し、高さを40mmとし、分割数を2とした。20Kの運転ではフラックスジャンプは見られず、7Tの外部磁場で中心磁場は13Tに到達した。3個目は小型強磁場発生装置に組み込む磁気レンズとして製作しており、外径が58mmで、内径を50mmから20mmに絞っている。高さ方向は2分割し、60mmである。20Kに冷却した状態で中心磁場は11.82Tまで増加しており、小型強磁場発生装置で、室温ボア10mmに中心磁場10Tを発生するという目標を達成する目処を得た。本研究では小型冷凍機で伝導冷却する超伝導磁気レンズ及び外部磁場発生コイルを組み合わせて、室温の試料空間(直径10mm以上)に、10T以上の磁場を発生する小型強磁場発生装置を開発することを目的としている。平成23年度に内径20mmを有するGdBaCuO超伝導磁気レンズを20Kまで伝導冷却した状態において、外部磁場7Tを印加することで中心磁場11.8Tを発生しており、磁気レンズとして当初予定していた目標を達成した。磁気レンズとしては当初目標としていた性能が得られることを確認しており、平成24年度は当初計画通り、外部磁場発生コイルを製作し、磁気レンズとともに伝導冷却用クライオスタットに組み込んで、小型強磁場発生装置として完成する。パルスチューブ冷凍機を用いて冷却した状態で外部磁場発生コイルを励磁し、室温空間内での磁場分布やその時間変動を計測し、超伝導磁気レンズを使用した小型強磁場発生装置の有効性を確認する。平成22年度は下記の研究を実施した。最も有望と考えられるGdBaCuOバルク超伝導体について、有限要素法を用いて、現在の知見で最適と考えられる磁気レンズの形状を決定した。内径12mm、外径42mm、高さ39mmで、入手性を考慮して高さ方向に3分割しており、所定の形状の加工に成功した。並行してGdBaCuOバルク超伝導体の円盤について、中心軸が結晶面のc軸と平行および垂直となるものを製作し、透磁率の結晶方位による差の評価を開始した。イタリアEDISON社で製作されたMgB_2バルク磁気レンズ(内径7mm、外径29mm、高さ50mm)についても、その特性評価を液体ヘリウム中(4.2K)で行った。外部磁場を零から1Tに増加する過程では、フラックスジャンプに由来する常伝導転移が観測されたが、外部磁場3Tで超伝導転移させ、外部磁場を4Tに増加させると、磁気レンズ中心磁場は4.75Tに増加し、磁束濃縮効果が確認された。NbTi/Cu多層材については、内径が順次異なるように板を積層した磁気レンズおよび板材をコーン形状に巻いて積層した磁気レンズについて、小型冷凍機を使用し4K以下に冷却した状態で外部磁場を印加し、特性を評価した。前者で1.8倍、後者で2.4倍の磁束濃縮効果が得られたが、両者とも板材が経験する最大磁場が約0.64Tとなったところで常伝導転移し、広く低磁場を捕捉するには有効であるが、強磁場への応用は困難であると結論された。

外部磁場を発生するNbTiコイルは2個で構成され、振動の少ないパルスチューブ冷凍機で伝導冷却した状態で、108Aを通電し、中心磁場7Tを発生することとした。GdBaCuOバルク超伝導体を用いた磁気レンズは3種類を評価した。2個は外径が42mmで、内径を36mmから12mmに絞っている。最初の1個は高さ方向に3分割しており、高さは39mmである。本レンズは液体ヘリウム中の評価で多くのフラックスジャンプが発生し、機械的な損傷(クラック)も生じたが、損傷を受けた後も、20Kで8Tの外部磁場を印加した状態で、磁気レンズの中心磁場が12.42Tまで増加しており、磁気レンズが機械的な損傷に強いことが実証できた。2個目は1個目の構造を見直し、高さを40mmとし、分割数を2とした。20Kの運転ではフラックスジャンプは見られず、7Tの外部磁場で中心磁場は13Tに到達した。3個目は小型強磁場発生装置に組み込む磁気レンズとして製作しており、外径が58mmで、内径を50mmから20mmに絞っている。高さ方向は2分割し、60mmである。20Kに冷却した状態で中心磁場は11.82Tまで増加しており、小型強磁場発生装置で、室温ボア10mmに中心磁場10Tを発生するという目標を達成する目処を得た。本研究では小型冷凍機で伝導冷却する超伝導磁気レンズ及び外部磁場発生コイルを組み合わせて、室温の試料空間(直径10mm以上)に、10T以上の磁場を発生する小型強磁場発生装置を開発することを目的としている。平成23年度に内径20mmを有するGdBaCuO超伝導磁気レンズを20Kまで伝導冷却した状態において、外部磁場7Tを印加することで中心磁場11.8Tを発生しており、磁気レンズとして当初予定していた目標を達成した。磁気レンズとしては当初目標としていた性能が得られることを確認しており、平成24年度は当初計画通り、外部磁場発生コイルを製作し、磁気レンズとともに伝導冷却用クライオスタットに組み込んで、小型強磁場発生装置として完成する。パルスチューブ冷凍機を用いて冷却した状態で外部磁場発生コイルを励磁し、室温空間内での磁場分布やその時間変動を計測し、超伝導磁気レンズを使用した小型強磁場発生装置の有効性を確認する。
バリアフリー数式エディター開発に関する研究

我々は,日本語及び英語による音声出力だけによって数学情報にアクセスする方法を研究し,それに基づいて我々の数学文書用エディター,"InftyEditor"の日本語版・英語版を音声化するインターフェースを開発した。これらを利用すれば,日本及び英語圏諸国の視覚障害者は音声出力により,数式を含む科学文書に単に自立的にアクセスできるだけでなく,それらを作成・編集可能である。数式音声入力システムについても基礎研究を行った。一般文書から高度専門文書までのあらゆる分野を一つの点字記号で矛盾なく表記できる,Unicodeに基づく統一点字記号設計の方法論を研究し,それに基づいて「統一日本語点字記号」第2版を開発した。これは「統一英語点字記号」と完全に両立し,点字・墨字自動双方向変換システム開発につながるものである。ChattylnftyとInftyReaderを組み合わせ,視覚障害者が墨字印刷された科学文献に自立的にアクセスできるシステムを構築した。さらに触覚ディスプレーや点図プリンターを利用し,晴眼者の手助けなしに視覚障害者が誤認識を修正できる,新たな情報利用環境を実現した。本課題研究は大別して,A.音声数式入出力インターフエース開発,B.点字数式入出力インターフエース開発,C.数式ペン入力・数式OCR開発の3つの部分から構成される。平成14年度は,それぞれ主に以下の研究・開発・調査を行った。Aグループでは,後述するCグループの協力のもとに,分担者の鈴木らの開発した"Infty Editor′′という数式エディターを対象として,視覚障害者用音声出力ユーザー・インターフェースを開発した。この研究開発は(1)基本操作の音声化,(2)数式編集機能の音声化の2段階に分けて実施された。Bグループでは,点字使用の視覚障害者のために点字による数式入出力ユーザー・インターフェースを開発する基礎として,次の研究を行った。(1)Unicodeに点字記号を割り付け,統一日本語点字記号の第2版の開発を進め,(2)開発した統一日本語点字記号体系の無矛盾性を検証するために点字記号登録管理システムを構築し,(3)統一日本語点字記号の使い勝手を検証するために統一日本語点字記号・墨字自動変換ソフトウェアの開発を委託した。Cグループでは,(1)前述のAグループの研究に関連して,手書き数式入力インターフェースを持つInfty Editorに読み上げ機能を実装するため,内部データ形式の変更や種々のAPI関数を実装するなど,バリアフリー化のための改良を加えた。また,(2)オーストリアのリンツ大学で開催された障害者支援コンピュータ技術に関する国際会議に合わせて,同大学の視覚障害学生を対象としたバリアフリーネットワークについて調査し,視覚障害者を対象に数式を使った理系教育を行うための技術的課題について研究連絡を行った。本研究は大別して,A.音声数式入出力インターフェース開発,B.点字数式入出力インターフェース開発,C.数式ペン入力・数式OCRとそれを組み込んだ数学教育用エディタ開発の3つの部分からなる。本年度はそれぞれについて,次のような研究を行った。A.ではまず,本研究で音声化の対象としている数式エディター"Infty Editor"の音声による利用環境をさらに整備するため,日本語FEPの音声化を行つた。次に英語版Infty Editorの音声化にも取り組み,英語による数学記号・構文の読みを定義し,それに基づく音声化を行った。今回のモデルでは,日本語版と英語版がユーザー設定により切り換えられるようになっている。さらに,数式音声入力に関する基礎研究も行い,簡単な数式であれば音声で入力出来ることを確認した。B.については,点字使用の視覚障害者のために点字による数式入出力ユーザー・インターフェースを開発する基盤として,世界各国まちまちである理数系点字記号を国際的に統一する方法論を開発した。コンピユータの世界統一文字コード体系であるUnicodeに点字記号を割り付けることにより,点字記号を世界的に統一することが可能となる。また,この方法論に基づき,統一日本語点字記号第2版の開発を行った。この研究成果は,平成16年3月29日からカナダのトロントで開かれる国際英語点字協議会の世界会議において発表する予定である。C.ではまず数式OCRについて,主として数式中の接触文字や分離文字の認識手法について研究し,全体の認識率向上に関する研究を行った。

縦・横・斜めに切断候補位置を検索し,文字認識を実行して切断位置や分離文字統合を行う手法と,同一文書中の非接触・非分離文字パターンとマッチングする手法を併用することにより,数式領域でも約7割程度の接触・分離文字の認識が可能になった。次に数学教育用のエディターについて,数学や理系教育用途に特化した,作図及びグラフ表示を行うソフトウェアを開発した。このソフトウェアでは次のステップでは,編集した図やグラフの音声読み上げ機能を付与できるように,XML形式の内部データを利用している。これを今後Infty Editorに組み込み,視覚障害者も利用できるソフトウェアに発展させていく予定である。本研究は大別して,A.音声数式入出力インターフェース開発,B.点字数式入出力インターフェース開発,C.数式ペン入力・数式OCRとそれを組み込んだ数学教育用エディタ開発の3つの部分からなる。本年度はそれぞれについて,次のような研究を行った。A.では,昨年度に数式エディター"Infty Editor"日本語版の音声化をほぼ完了したが,今度はその英語版について,英語による数学記号・構文の読みを定義し,それに基づく音声化を行った。さらにCグループが開発した数式OCRを音声ガイドに従って操作するためのユーティリティーも併せて製作した。国際会議(パリ大学)や欧州における視覚障害学生高等教育支援の拠点大学(カールスルーエ大学・リンツ大学など)でこれらの研究成果を報告し,今後共同で研究開発を勧める計画について協議した。B.については,Unicodeに点字記号を割り付けることにより,点字記号を世界的に統一する方法論を確立し,この方法論に基づき,統一日本語点字記号第2版の開発を行った。この研究成果は,トロントで開かれた国際英語点字協議会第3回大会で発表した。また,同大会で統一英語点字記号(UEBC)が国際的標準英語点字記号として採択されたことを受けて,UEBCの報告書最新改訂版の翻訳を手がけた。C.では昨年度に続き,文字ラティス法を数式領域でも適用可能な形で拡張することにより,数式中の接触文字や分離文字の認識精度を上げる等,全体の認識率向上に関する研究を行った。また,昨年度から継続している数学論文の大規模な正解コード付きデータベースの拡充・整備を進め,そこから文字,記号,単語,数式の正解コード付き画像データベースを抽出して公開データベースを作成した。さらに今年度はグラフ曲線を印刷文書から抽出し,どのような曲線かを認識する研究も行った。Infty Editorに関しては,LaTeX形式の入出力とMathML出力の品質の向上を行うとともに,カールスルーエ大学で用いている晴眼者・視覚障害者両用の数式記述形式"AMS"による出力の整備も行った。
フランス・アンシャン・レジーム期パルルマンの王令登録権に関する実証的検討

フランス・アンシャン・レジーム期のパルルマンによる王令登録権について、商事裁判所(juridiction consulaire)設立王令を素材として具体的な登録の事例収集を行い、その経緯についてのケーススタディを通して登録権を王国の規範定立・調整構造の枠組みの中に位置付ける理論化を行った。パルルマンの登録が必ずしも決定打とはならず、下級裁判所レヴェルで王令登録が問われる、すなわち地域を小規模に限定して登録問題が蒸し返される事実を実証した上で、以下のような整理を経て、王令登録が規範の一般性に対して有する意味を明らかにした。1:王令登録は最初に行われる主たる登録以外は系統的には行われないこと。2:登録が行われるにあたっては、関係者の対審が行われ、その討議、承認をふまえて、登録を行う裁判所管轄内で有効な規範たりうるよう修正・調整が行われうる。3:1と2の結果、登録の対象となる規範はより確実な効力をもつと同時に、全体的に見れば規範の統一性が失われる危険を常に伴う。(但し一般化に向かう契機もここにある。)このように当時の王令の効力は時間・空間・内容の面で不安定であり、登録はこの不安定を来す原因ともなりながら、承認を通して一定の安定を調達する仕掛けでもあった。フランス・アンシヤン・レジーム期のパルルマンによる王令登録権について、商事裁判所(juridiction consulaire)設立王令を素材として(1)同一王令の複数パルルマンによる登録の事実の文献調査、(2)具体的な登録経緯のケースタディを行った。(1)について資料収集を行った。16世紀から18世紀の間に設立された商事裁判所の設立王令について、パルルマンの登録に関する文書を網羅的に集めるため、裁判所の所在地であった都市を所管する地方古文書館に対し郵便による文書探索依頼・原本の複写請求を行った。この方法で入手が出来ないものについて(実際回答率は2002年3月現在あまり芳しくはない)8月10日から8月27日までフランスにおいて収集をおこなった(外国旅費を充当)。王令登録の実施の有無・時期・態様(申請者、手続、内容等)について文書的裏付けを得ることが出来た。(2)上記で得られた資料に基づいてケース・スタディを行った。特にパリ・パルルマンの登録後に生じた登録に関する訴訟(オーヴェルニュにおける事例等)の事例についての分析を通し、パルルマンの登録が必ずしも決定打とはならず、下級裁判所レヴェルで王令登録が問われる、すなわち地域を小規模に限定して登録問題が蒸し返されることの意味を考えることが出来た。また、登録権を王国の規範定立・調整構造の枠組みの中に位置付ける理論的考察を深化させた。
脳卒中関連遺伝子に関する研究

後天的な要因が強いと考えられる多因子疾患である脳卒中の分野において、遺伝子変異に基づくリスク予測法の確立を目指し脳卒中関連遺伝子RNF213に関して多角的に検討をおこなった。大規模な疫学調査により、RNF213 c.14576G>Aが様々な程度の脳血管狭窄と関連していることを明らかにした本研究の重要の成果と言える。また、RNF213変異を有する血管狭窄の特徴としてnegative remodelingに関連していることや前方循環の血管狭窄と有意に関連していることなどを明らかにした。大規模なゲノム解析を通じて、発症や重症度に関わる修飾因子の候補が同定され今後発展的解析の基盤を整えることができた。本研究においては、我々が最近脳卒中の関連遺伝子として報告したRNF213(Stroke 2012)を多角的に解析することを目的としている。初年度である平成25年度においては、脳卒中患者の大規模な疫学調査およびRNF213の遺伝子変異の関連解析を行うことによりRNF213の虚血性脳卒中(脳梗塞)の主たる原因である頭蓋内主幹動脈狭窄(以下頭蓋内狭窄)に関わる寄与度を明らかにすることを目標とした。様々な脳血管疾患の患者519例(もやもや病64例、片側もやもや病14例、頭蓋内狭窄125例、頚動脈狭窄55例、脳動脈瘤105例、脳内出血21例、normal control 135例)において遺伝子変異RNF213 c.14576G>Aの有無を検証した。特発性疾患であるもやもや病で82.8%(53/64)、片側もやもや病で57.1%(8/14)に変異を認めた。さらには一般の動脈硬化性の頭蓋内狭窄の23.2%(29/125)で同変異を認め、その他では頚動脈狭窄に1例、脳動脈瘤に1例、controlに2例認めるのみであった。従来の報告通りc.14576G>Aは特発性疾患のもやもや病に有意な関連を認めた。そればかりでなく一般の動脈硬化性の頭蓋内狭窄に対しても有意な関連を示した。以上の結果よりRNF213 c.14576G>Aは様々な表現型の頭蓋内狭窄に有意な関連が示された。日本人の2%程度がこの変異を保有していると報告されており、この変異は頭蓋内狭窄のリスクアレルとして重要なものであると考えられる。RNF213の変異を評価することは適切な脳卒中のリスク評価につながり、リスクを有する者に対して血圧管理等の予防医療につなげることができると考える。以上の結果よりRNF213変異の重要性を示す結果を得られ、英文学術誌Stroke誌に発表した(Stroke 2013)。平成26年度においては、初年度の平成25年度の研究成果を踏まえ、さらなる発展的な遺伝子解析を進めた。初年度の脳卒中患者の大規模な疫学調査およびRNF213の遺伝子変異の関連解析により、RNF213 c.14576G>Aが虚血性脳卒中(脳梗塞)の主たる原因である頭蓋内主幹動脈狭窄(以下頭蓋内狭窄)に有意な関連をもつことを明らかにした(Stroke 2013)。平成26年度においては、染色体異常や血管炎等の基礎疾患を有する頭蓋内主幹動脈狭窄患者(類もやもや病)に関して、我々が着目している脳卒中関連遺伝子変異であるRNF213 c.14576G>Aの解析を行ったところ、類もやもや病においてはこの変異がほとんど認められないことを明らかにした。頭蓋内主幹動脈狭窄が、遺伝的な背景もって明確に分類できることを示唆する研究結果であり、この成果を英文学術誌に発表した(J Stroke Cerebrovasc Dis Epub ahead of print)。こうしてRNF213が脳卒中に関連する重要な遺伝子であることが明らかにしてきた。そこで、現在着目しているc.14576G>A以外の遺伝子変異で頭蓋内主幹動脈狭窄と関連する遺伝子変異を同定する目的とし解析を行った。文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノム支援」の支援を受け、262名の頭蓋内主幹動脈狭窄と141名のcontrolに関して、RNF213全体のresequenceを行ない、関連解析を行った。結果としては、c.14576G>A以外には有意な関連を持つ変異は認められず、RNF213 c.14576G>Aの重要性が再確認される結果となった。また141名のcontrolに関しては全ゲノム領域のエクソンシークエンスを行っており、今後発展的な遺伝子解析研究のために重要なcontrol dataが得られたことも、本研究の重要の成果の1つである。先行研究においてRNF213が脳卒中関連遺伝子して重要であることを明らかにした。一方で、頭蓋内狭窄を有する患者の中には変異c.14576G>Aを持たない者も存在する。これらの患者の中にはc.14576G>A以外のRNF213の変異を持つ者が存在する可能性がある。そこで、これまでRNF213の遺伝子変異c.14576G>Aのみに着目し解析を行ってきたが、疾患発症に関連するRNF213上のその他の変異の同定を目指した。

頭蓋内狭窄患者271人と健常者141人においてRNF213全体のresequenceを行い、c.14576G>A以外の疾患に関連する変異同定を目指した。RNF213はexon数が68と大きな遺伝子であり、次世代シークエンサーを用いたtarget resequenceを施行して頂いた。解析の結果RNF213上に185の変異(多型)が同定された。その内訳としては、82がNoncoding領域で、103がCoding領域に存在した。Coding領域の変異(多型)の内訳はSynonymous 42、Missenseが61、Nonsense 0、Frameshift 0であった。Coding領域の変異(多型)のうち、疾患発症に関わるものはMissenseのものと考え、61のMissenseの変異(多型)においてCase-control studyを行い、caseに有意な関連がある変異(多型)の同定を目指した。結果としてはこれまで着目してきたc.14576G>A (rs112735431)が最も疾患に強い関連を持つ変異であることが明らかとなった。また疾患群でのみ認められるrare variantが8種類同定され、c.14576G>A (rs112735431)以外で疾患と関連する遺伝子変異の候補であると考えられた。以上の結果より、これまで着目してきた遺伝子変異RNF213 c.14576G>Aの重要性が再確認される結果となった。またRNF213 c.14576G>Aをもたない発症者にこれまで報告のない新規の変異を数種類認められ、疾患に関わる遺伝子変異の候補と考えられる。これらの候補となる変異に関しては別コホートでのvalidationや変異の生物学的意義の検証が必要であると考えられる。これまでの研究成果から、脳卒中に関連する重要な遺伝子変異としてc.14576G>Aの意義を明らかにする結果を得ており、c.14576G>Aに加えて脳卒中の発症や重症度を修飾する因子の探索を行っている。想定よりも多いサンプルが収集され、遺伝子解析・評価がやや遅れている。本研究においては、我々が最近脳卒中の関連遺伝子として報告したRNF213(Stroke 2012)を多角的に解析することを目的としている。今年度はc.14576G>A (p.R4859K)以外に頭蓋内主幹動脈狭窄(ICAS)と関連する変異・多型が存在するか検証した。ICAS症例168例、control 141例に対し同意を得て採血を行いgenomic DNAサンプルを収集。次世代シークエンサーを用いたtarget resequenceによりRNF213の全エクソン解析を行ない、ICAS群と対照群の2群間で関連解析を行った。67の変異・多型が認められた(missense変異40、silent変異27)。関連解析の結果、疾患に有意な関連を認めたのはp.R4859Kだけであった。rare variantは18種、うちp.R4859K陰性例において10種認められた。RNF213はもともと、ICASと同じく頭蓋内主幹動脈狭窄を特徴とするもやもや病の関連遺伝子として同定された遺伝子であるが、この10種のrare variantの中に先行文献においてもやもや病関連変異として報告されたものを1種類(p.L2405F)認めた、頭蓋内動脈狭窄関連変異である可能性が示唆された(preparing for submission)。
エピジェネティックな化学修飾酵素阻害剤を用いた新規有用物質の創出

エピジェネティックな遺伝子発現に関与する酵素であるHDACやDNAメチル化酵素を阻害する低分子物質を用いて、昆虫寄生糸状菌、植物内生糸状菌、Chaetomium属糸状菌を培養することにより新たな二次代謝物を創出した。本法は、糸状菌に潜在する二次代謝物生産に関係する未利用生合成遺伝子を発現させ、多様性に富む新規天然物を創生するための新たな手法であることを示した。加えて、新規医薬品リードの探索源としての天然物ライブラリーを拡充することができた。本研究は、糸状菌をはじめとする真核生物に潜在する二次代謝物生産に関係する未利用生合成遺伝子をエピジェネティックに発現させ、多様性に富む新規天然物を創生し、新規医薬品リードの探索源としての天然物ライブラリーを拡充するものである。ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)やDNAメチル化酵素の阻害が遺伝子発現を上昇させるように、遺伝子の発現はヒストンのアセチル化やDNAのメチル化状態によって大きく左右される。HDAC阻害剤にはZn2+型とNAD+型の2種が知られている。われわれは、昆虫寄生糸状菌の二次代謝物プロファイルが、SBHAのようなZn2+型HDAC阻害剤の添加培養によって大きく変動することを見い出し、培養液から多数の新規天然物を単離した。本研究では、昨年度の結果を発展させ、これまで使用されていないNAD+型HDAC阻害剤の糸状菌二次代謝物生産における有用性を実証した。すなわち、昆虫寄生糸状菌のChaetomium mollipiliumをnicotinamide添加条件下培養し、そこから炭素数13の新規ポリケチドmollipilin類を単離し、構造を決定した。加えて、本研究科附属薬用植物園で栽培されるニチニチソウからPenicillium属糸状菌を分離、培養し、その培養液からカビ毒citreoviridinに加え、その生合成前駆体である新たなピロン環化合物を単離した。さらに、citreoviridinとは異なる経路によって生合成される新規化合物を得ることにも成功した。本研究は、エピジェネティックな遺伝子発現制御を利用して、糸状菌や植物カルス細胞などの様々な生物資源に潜在する未利用生合成遺伝子の発現を誘導し、多様性に富む新規天然物を創出することを目的とする。そのために、HDAC阻害剤およびDNAメチル化酵素阻害剤を用いた化学的手法の確立を試みた。初めに、糸状菌の二次代謝物の組成変化を指標として、各種酵素阻害剤の有効濃度および使用方法について検討した。その結果、HDAC阻害剤であるSBHAが多くの糸状菌の二次代謝物産生の多様性創出に有効であることを見出した。さらに、本手法を昆虫寄生糸状菌に適用し、Torrubiella luteorostrataより新規トリプトファン誘導体、Cordyceps indigoticaより新規芳香属ポリケチド類、C. annullataより新規ジヒドロベンゾフラン類の取得に成功した。また、糸状菌の培養時にSBHAとDNAメチル化酵素阻害剤RG-108を同時添加することで、Isaria tenuipesより四環式の新規骨格を有するポリケチド、Gibellula formosanaより側鎖に22,23-cis-エポキシドを有する高度に酸化された新規エルゴステロール類や新規isariotin類の取得に成功した。このように、本手法が多様な新規物質取得にきわめて効果的であることが示された。今後、本手法をAspergillus、Penicillium、Acremoniumなどの有用物質生産菌が多く含まれる属の糸状菌、あるいは植物カルス細胞などの生物資源に適用することで、さらなる新規有用物質の取得を目指す。本研究では、糸状菌より既に20種以上の新規二次代謝物を創出した。これらの新規二次代謝物の多くは新規骨格を有する化合物であることから、本研究はケミカルスペースの拡大に繋がる結果を示した。本研究で開発した手法をより広範な生物資源に適用することにより、きわめて多様性に富む天然物が産生される可能性を示した。(1)糸状菌の二次代謝物の探索SBHAやSBHAにRG-108を組み合わせた条件が、多くの糸状菌の二次代謝を活性化させるのに有効であることを見いだした。この条件を用いて、バイオリソース保存機関より入手可能な昆虫寄生糸状菌、植物内生菌の二次代謝物を探索する。阻害剤非添加時と比較して、二次代謝物の生産が顕著に活性化されているものから順次大量培養し、新規成分を単離構造決定することで、多種多様な新規二次代謝物を創出する。さらに、本研究科附属薬用植物園で栽培されている薬用植物より植物内生糸状菌を分離し、これらについても酵素阻害剤を用いた条件にて培養し、多種多様な新規二次代謝物を創出する。(2)薬用植物カルス細胞の二次代謝物の探索薬用植物は医薬品のソースとしてきわめて重要である。

上記の手法を人参、甘草など、既に有用な成分を提供している薬用植物からカルス細胞を調製し、それらカルス細胞の培養に上記の手法を適用し、新規有用物質の創出を目指す。(3)有効阻害剤条件のさらなる検討HDAC阻害剤にはZn2+もしくはNAD+を利用して加水分解する2つのタイプが存在する。れまでの研究において、Zn2+型HDAC阻害剤であるSBHAが多くの糸状菌に有効であることを見いだしている。本研究では新たにNAD+依存型HDAC阻害剤の有効性の検討を行う。糸状菌二次代謝の活性化が見られた条件に関しては、上記の生物資源の新規二次代謝物の創生に取り入れ、さらに多種多様な新規二次代謝物の創生に繋げる。生物資源の培養に無機試薬、有機試薬を使う。生物資源が産生する各種二次代謝物の確認、単離、構造決定には種々の試薬が必要となる。また、生物資源の培養から構造決定に至る全ての過程でガラス機器が必須である。また、本研究で得られる成果を日本薬学会をはじめとする学会で発表するために旅費が必要となる。なお、次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ、次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。