hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
横隔膜ヘルニアに対する子宮内胎児治療に関する実験的研究

先天性横隔膜ヘルニア(CDH)に随伴する肺低形成に対する胎児治療の効果を知るべく家兎CDHモデルを作成し検討した。〈方法〉肺発生に、偽腺様期に相当する胎齢22日に横隔膜穿破法によりCDHモデルを作成した。管状期に相当する胎齢26日にヘルニア修復(胸腔内嵌入臓器整復および横隔膜欠損部閉鎖)を行った。ヘルニア非修復群16例,同腹の対照群15例およびヘルニア修復群9例,同腹の対照群10例について検討した。検討項目は,体重,肺重量/体重比,肺組織中DNA量,肺組織中サーファクタント(DSPC)量,末梢気腔の組織計測,電顕によるII型細胞数とラメラ体計測などとした。〈結果〉【.encircled1.】体重は非修復群,修復群,各対照群の間で差はなかった。【.encircled2.】肺重量/体重比,肺組織中DNA量は非修復群,修復群とも対照群に比べ有意に減少したが、修復群は非修復群に比べ有意に増加していた。【.encircled3.】杯重量当りのDSPC量は、手術群が対照群に比べむしろ増加していた。非修復群と修復群の間には差はなかった。【.encircled4.】相組織計測では、修復群の末梢気腔の大きさ,壁の厚さとも非修復群に比べ増加していたが、末梢気腔の表面積には差はなかった。【.encircled5.】II型細胞の数は手術群が対照群よりも多かったが、非修復群と修復群の間に差はなかった。ラメラ体の数、平均面積および細胞質に占める面積の割合について各群間に差はなかった。〈結論〉【.encircled1.】家兎胎仔CDHモデルに関し,CDHに対する胎児治療は、肺重量の増加,肺構成細胞の増加さらに末梢気腔の分化発生を促進し、CDHに随伴する肺低形成改善に有効である。【.encircled2.】高度肺低形成の予測し得るCDH症例に対し胎児治療は選択すべき一法と思われる。本年度は妊娠山羊5頭を用い,子宮内胎仔手術により横隔膜ヘルニア作成および修復を試みた。まず麻酔に関しては,絶食2日間,静脈麻酔による導入,気管内挿管,酸素・フロ-センによる麻酔維持を行い安定した麻酔が得られた。胎仔外科の手技面では,子宮壁を介した胎仔手術野の把握および横隔膜の切除法が問題となった。すなわち,子宮開窓法による経胸的横隔膜切除を標準術式としたが,左前胸部という狭い範囲の術野の検討づけは可成困難であり探索に長時間を要した。横隔膜の切除は通常腱中心で行うが山羊では栄養血管が多いため易出血性であった。また横隔膜直下には肝が位置し,横隔膜切除操作時に損害しやすく,一度損傷すれば止血は困難であった。妊娠山羊5頭中術前に2頭が死亡しており1頭は事故死,1頭は病死であった。3頭のみに胎仔手術が可能であったが,2頭は術後数日で早産となり,その原因は前述の如く術野探索のため長時間を要し子宮露出時間が長かったこと,および胎仔出血による胎仔死亡が考えられた。術後経過良好例は1頭のみで,この山羊については初回手術3週後に,横隔膜ヘニルア修復の目的で再度胎仔手術を施行している。しかし横隔膜の切除範囲が小さかったためか腹腔臓器の胸腔内嵌入はみられず,横隔膜ヘルニアのモデルにはなり得なかった。以上述べた如く,山羊胎仔外科の手術手技が確立しておらず今後早期に改善を計りたい。実際には,胎仔の術野に可及的早期に到達すべく子宮開窓はより大きくし,また横隔膜切除のアプロ-チは腹側より行うことを考慮している。山羊胎仔以外に,家兎胎仔の横隔膜へルニア作成も同時にすすめ,モデル作成成功例7例については肺の一般病理以外に肺胞の組織計測,肺動脈の三次元再構築を行い肺低形成の病態の検討を行っている。【.encircled4.】

相組織計測では、修復群の末梢気腔の大きさ,壁の厚さとも非修復群に比べ増加していたが、末梢気腔の表面積には差はなかった。【.encircled5.】II型細胞の数は手術群が対照群よりも多かったが、非修復群と修復群の間に差はなかった。ラメラ体の数、平均面積および細胞質に占める面積の割合について各群間に差はなかった。〈結論〉【.encircled1.】家兎胎仔CDHモデルに関し,CDHに対する胎児治療は、肺重量の増加,肺構成細胞の増加さらに末梢気腔の分化発生を促進し、CDHに随伴する肺低形成改善に有効である。【.encircled2.】高度肺低形成の予測し得るCDH症例に対し胎児治療は選択すべき一法と思われる。家兎胎仔を用いて2種の方法で横隔膜ヘルニアモデルを作成し、さらに胎仔期にその修復を試み、修復による肺低形成の改善の効果を検討した。〈方法〉1群(n=20):胎齢22日に子宮開窓法により胎仔の左胸部を露出、助門より胸腔内にシリコンを注入し、胎齢29日に帝切にて胎仔を回収した。2群(n=20):1群と同様の操作後、胎齢26日に胸腔内のシリコン塊を摘出し、胎齢29日に胎仔を回収した。第3群(n=30):胎齢22日に子宮開窓法により経腹的に横隔膜を穿破し胎齢29日に胎仔を回収した。第4群(n=20):第3群と同様の操作後、胎齢26日に経腹的にヘルニアを修復し、胎齢29日に胎仔を回収した。回収した得た胎仔の体重、肺重量、肺組織中DNA量、肺組織中サ-ファクタント量を測定した。3群、4群の肺組織中DNA量、サ-ファクタント量については測定中である。〈結果〉生存回収は1群8羽、2群7羽、3群15羽、4群2羽であった。体重は対照を含め群間に差はなかった。肺重量・体重比では各群ともモデル群が対照群に比べ有意に低値であったが、とくに3群で著明に低値を示した。1、2群間に差はないが、4群は3群に比べ明らかに増加していた。DNA量は1、2群ともモデル群が対照群に比べ有意に低値であった。DNA当りのサ-ファクタント量は、1、2群ともモデル群が対照的に比べ増加している例が多かった。〈結論〉1)胸腔内シリコン注入による横隔膜ヘルニアモデルでは、肺重量・体重比、肺組織中DNA量は対照に比べ有意に低下したいたが、DNA当りの肺サ-ファクタント量はむしろ増加していた。胎仔期のシリコン摘出により肺低形成の改善はなかった。2)横隔膜穿破による横隔膜ヘルニアモデルではシリコン注入によるモデルに比べ高度の肺低形成を認めた。胎仔期のヘルニア修復により肺低形成の改善が得られた。先天性横隔膜ヘルニア(CDH)に隨伴する肺低形成に対する胎児治療の効果を知るベく家兎CDHモデルを作成し検討した。〈方法〉肺発生上、偽腺様期に相当する胎齢22日に横隔膜穿破法によりCDHモデルを作成した。管状期に相当する胎齢26日にヘルニア修復(胸腔内嵌入臓器整復および横隔膜欠損部閉鎖)を行った。ヘルニア非修復群16例、同腹の対照群15例およびヘルニア修復群9例、同腹の対照群10例について検討した。検討項目は、体重、肺重量/体重比、肺組織中DNA量、肺組織中サーファクタント(DSPC)量、未梢気腔の組織計測、電顕によるII型細胞数とラメラ体計測などとした。〈結果〉(1)体重は非修復群、修復群、各対照群の間で差はなかった。(2)肺重量/体重比、肺組織中DNA量は非修復群、修復群とも対照群に比ベ有意に減少したが、修復群は非修復群にベて有意に増加していた。(3)肺重量当りのDSPC量は、手術群が対照群に比べむしろ増加していた。
双方向刺激型ブレイン・マシンインターフェイスを用いた最適可塑性誘導法の開発

ニューロモデュレーションやブレイン・マシンインターフェイス技術を人の社会性に応用し適切な可塑性誘導を促すため、実生活に近い他者間相互作用を伴う教育学習中における他者間脳活動測定を行い他者間相互活動におけるメタ認知と他者推測の重要性の解明を行った。その結果から人の向社会性における可塑性誘導のターゲットとして前頭前野が候補として考えられ、脳活動に応じたニューロモデュレーションを用いた可塑性誘導法にて向社会性変化が引き起こされると考えられる。本研究ではニューロモデュレーションを用い大脳皮質の興奮性を変化させ、ブレイン・マシンインターフェイス(Brain-machine interface: BMI)に用いる脳信号パターンを増幅、脳信号のコントロール訓練効果の増大を引き起こし、BMI精度を向上させることを目的とするため、BMI技術が必要と思われる運動障害を認める障害者を対象に検討を行った。運動イメージ時に切断患者においては事象関連同期が弱く、脳信号パターンを増幅させる必要があると考えられた。健常者での検討を行ったところ、予想と反し興奮性刺激では事象関連同期の脳信号パターンを抑制する傾向にあり、抑制刺激が脳信号パターンを増加させる傾向にあった。この結果から切断患者へ抑制刺激を投与したところ脳信号パターンを増幅させることが可能であった。この結果は切断患者の義肢を随意的に動作させリハビリテーション効果を増大させる研究につながる可能性があると考えられた。さらに脳活動をBMI技術でモニターすることで、ニューロモデュレーション効果が脳活動に応じて変動するか検討を行い、脳活動の状態に合わせた被験者ごとのニューロモデュレーション法により、従来のニューロモデュレーションよりも大きな刺激効果を引き起こす研究につながると考えられた。また他者間の同時脳活動をBMI技術でモニターすることで他者の意図の推測をサポートする方法開発を目的に、他者とのかかわりと評価する社会脳の実験システムの開発を行った。他者の意図の推測時の脳活動をブレイン・マシンインターフェイス(Brain-machine interface: BMI)技術でモニターし他者の意図推測を外部からサポートし社会脳研究を発展させる方法の開発、非侵襲的脳刺激を用いた脳活動シンクロ誘導にて共感能力および心の推論機能を向上させ、教育学習効率の改善方法と新しいリハビリテーション手法の基礎開発を行うことを目的とするため、多人数同時の脳活動測定のため実生活に近い形でのコミュニケーション、教育学習タスクを検討した。この結果一定の負荷をかけるためには自由条件下のコミュニケーションタスクはやや不適で、計算課題、図形などの教育学習タスクが他者間双方向性の脳活動を評価する研究系として望ましいと考えられた。またより実生活に近い脳活動測定のため、スマートフォン使用中の歩行時の脳活動測定を行いマルチタスク時における前頭前野脳活動評価を行った。この研究から両側前頭前野の並行的処理がマルチタスク時の高い課題遂行能力に結びつくと考えられ、前頭前野の脳活動を用いた多人数他者間脳活動同時測定のタスクに重要な示唆を与える結果につながった。この研究結果を元に、多人数他者間脳活動同時測定時にマルチタスク的要素を考慮した新しい教育学習タスクのモデル開発を行った。また脳活動をモニターし、大脳皮質興奮性を変化させるニューロモデュレーション効果が脳活動に応じて変動するかの基礎検討を行った。社会脳機能に関連するタスク中に頭部を固定する必要のないウェアラブル光トポグラフィ2台を用い、行動を制限しない自由な条件下で前頭部の脳活動を2人同時に測定を行った。タスクとして携帯ゲーム機を用いた教育-学習課題を行い他者間脳活動の評価を行った。社会脳機能は信頼度や親しさの要因と強く関連するため、知り合い同士における脳活動測定は避け被験者の社会的背景を考慮したタスク課題の検討を行った。得られた波形からWavelet coherence法を用い他者間に共通する脳活動部位およびに周波帯域を解析中である。また脳血流のデータから先生役の左前頭前野の活動は上手に教えることができたというメタ認知と相手が課題を理解できているという理解度の推測の差とに関連を認めた。このことは左前頭前野がメタ認知と心の理論から得られた情報を統合し、生徒役への教育に役立っているものと推測された。また光トポグラフィ装置を用いて歩きスマホ中の前頭部の脳活動を調べ、スマホ操作および歩行変化との関係性を評価した。その結果、歩きスマホ中に若年者と高齢者ともに前頭部が活性化する傾向を認めたが、若年者は左の前頭部が活性化する人ほど歩行中のスマホ操作を上手に行うことができ、また、右の前頭部が活性化する人ほど歩きスマホ中に安全な歩行を選択する傾向にあった。一方、高齢者は歩きスマホ中に前頭部が活性化しても、歩きスマホ操作は上手に行えず安全な歩行にもつながらないことが解明された。今後ブレインマシンインターフェイス技術を利用し脳活動に合わせた脳刺激を行い、認知・運動変化を誘発できるか検討中である。本研究の柱となる他者間脳活動測定が進んでいるため。社会脳機能に関連するタスク中に頭部を固定する必要のないウェアラブル光トポグラフィ2台を用い、行動を制限しない自由な条件下で前頭部の脳活動を2人同時に評価した。得られた波形から他者間に共通する脳活動部位およびに周波帯域を解析したが両者に共通する周波数は認めなった。

脳活動のデータから先生役の左前頭前野の活動は上手に教えることができたというメタ認知と相手が課題を理解できているという理解度の推測の差とに関連を認めた。このことは左前頭前野がメタ認知と心の理論から得られた情報を統合し、生徒役への教育に関与していると推測された。上記にて向社会性における送り手の脳活動の解明を進めたが、受け手の脳活動のメカニズムは依然として不明であった。そのため図形課題を持いた教育学習タスクを実施し向社会性における受け手の脳活動を評価した他者間脳活動変化を現在解析中である。今後仮想現実を用いたより没入感の強いタスクを向社会性研究に応用する予定であり、仮想現実時の副作用対策の検討を行った。本研究を発展させブレインマシンインターフェイス技術を利用し脳活動に合わせたニューロモデュレーションを行い、認知・運動変化を引き起こす手法開発、ならびに社会脳機能タスクで活性化を認めた大脳皮質部位にニューロモデュレーションを実施し共感および心の推論機能の活性化を目指す基礎検討を行った。また社会脳に限らず上記手法を他者間の運動性同期促進に応用する基礎検討を行った。ニューロモデュレーションやブレイン・マシンインターフェイス技術を人の社会性に応用し適切な可塑性誘導を促すため、実生活に近い他者間相互作用を伴う教育学習中における他者間脳活動測定を行い他者間相互活動におけるメタ認知と他者推測の重要性の解明を行った。その結果から人の向社会性における可塑性誘導のターゲットとして前頭前野が候補として考えられ、脳活動に応じたニューロモデュレーションを用いた可塑性誘導法にて向社会性変化が引き起こされると考えられる。本研究の最終目標である他者間の脳活動評価による社会脳機能の解明につながる実験系が構築できているため。社会脳機能タスクで活性化を認めた大脳皮質部位に興奮性経頭蓋直流電気刺激を投与することで共感および心の推論機能が改善するか評価する。社会脳タスク時に他者間脳活動同時計測で解析したシンクロした脳活動周波数と同じ周波数の振動性経頭蓋直流電気刺激を2人ペアに同時に実施し共感能力・心の推論機能の変化を評価する。また社会脳に限らず振動性経頭蓋直流電気刺激を行うことで、他者間での運動性の同期が促進されるか比較検討を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。可塑性誘導によるリハビリテーション社会脳機能に関連するタスク中に頭部を固定する必要のないウェアラブル光トポグラフィ2台を用い比較的自由な条件下で前頭部の脳活動を2人同時に測定する。社会脳機能に関連するタスク中に頭部を固定する必要のないウェアラブル光トポグラフィ2台を用い比較的自由な条件下で前頭部の脳活動を2人同時に測定する。
多彩なエクソソームの物性―動態相関解析による薬物送達カタログ作成と利用への展開

本研究では、1エクソソームの物性ー動態相関解析に基づく薬物送達カタログの作成、及び、2物性変化を極力伴わない薬物搭載手法の確立を通して、天然キャリアとしての性質を最大限活用したエクソソームDDS開発の有用性を示すことを目指した。1では、エクソソームの物性や動態の評価系を確立し、エクソソームの違いによりがん細胞に対する親和性が異なることを見出した。また、エクソソームのPET試験に必要な標識技術の開発にも成功し、高精度の体内動態評価に基づく物性ー動態相関解析が可能な環境を整えた。2では、リポソームを用いた膜融合が、エクソソームへのsiRNA搭載と物性維持を両立する有用な戦略であることを見出した。ドラッグデリバリー
皮膚角層中CML測定による糖化ストレス評価法の研究

【研究の方法】市販の粘着シートを被験者の頬または上腕内側部に貼り付けて角層を剥離採取後、界面活性剤を含む緩衝液中で角層蛋白を抽出し、蛋白あたりのCML量を測定した(テープストリッピング法)。被験者として2060歳代の健康女性66名の上腕内側部角層中CMLを測定すると共に、キュートメーターによって皮膚弾力、AGE Readerによって皮膚中AGEs蓄積量を測定した。【研究の結果】テープストリッピング法による蛋白の添加回収率は98.299.5%で良好であった。角層蛋白あたりのCML量は、頬よりも上腕内側が多かった。健康女性66名の上腕内側部角層CML量は、蛋白1mgあたり67±33.7μgであった。角層CML量は被験者の年齢および皮膚中AGEs蓄積量と正の相関性を示した。一方、角層CML量は皮膚弾力性指標とは負の相関性を示した。【結論】テープストリッピング法による角層CMLの測定が可能になった。角層CMLは加齢、皮膚弾力、皮膚中AGEs蓄積量との関連性を示したことから、糖化ストレスによる皮膚老化の評価指標として応用できる可能性を確認した。
脾臓が誘導する移植膵島の再生機構

現行の膵島移植部位である肝臓は、炎症(IBMIR)と障害を受けた膵島から放出されるタンパク(DAMPs)により、細胞障害を増長し自然免疫を介した炎症の負のスパイラルを呈することが知られている。膵島を脾臓に移植した結果、MCP-1、G-CSF、HMGB1などによる早期炎症反応が制御され、肝臓の1/4、腎皮膜下の1/2の膵島移植量で糖尿病マウスの血糖を正常化することが可能であり、さらに長期では、Tlx1(Hox11)関連遺伝子の検索で、増殖に関わるRrm2bと調節性T細胞やマクロファージなどで抗炎症に関わるPla2g2dの高発現が認められ、肝臓の1/8の膵島移植量で十分であることが判明した。1型糖尿病の根治治療である膵島移植は膵臓器移植に比べ低侵襲で合併症も少なく、低血糖発作やインスリン治療から解放される治療法として期待されている。さらに、移植成績はその単離法と免疫抑制剤の改良と伴に、数年後は膵臓器移植成績と並ぶ可能性が高い。また現在、厚労科研で進行する、新たな免疫抑制剤を用いた膵島移植の治験成果により、将来保険診療として数年後認可される可能性が高い。しかし、今後脳死ドナー提供が多く、数回に渡りレシピエントに移植される機会の多い欧米と異なり、初回一回の移植によりインスリン離脱を成功させる事が、膵島移植が膵臓器移植に代わる低侵襲治療法として国内で定着する、最大の課題となっている。Streptozotocin(STZ)で誘導された膵島障害、糖尿病モデルマウスの脾臓へ膵島を移植したところ、他の膵島移植部位候補である肝臓、腎被膜下の14%、33%の総膵島量で血糖が正常化していた。組織染色では生着グラフト内部にリンパ管ネットワークの構築を認め(LYVE-1陽性細胞の進展)、血管内皮(vWF陽性)細胞の多寡同様に有意な因子となっていた。さらに膵島生着時脾内の転写因子を中心とした発現遺伝子を網羅的に検索した。脾臓内へ同種同型の膵島細胞25個移植下群で、生着せず高血糖を呈した移植後2日目(Group A)と、移植後140日経過して補助的に移植した腎被膜下の膵島を摘出し正常血糖を維持した膵島細胞25個移植群(Group B)との転写因子の発現を比較したところ有意な候補遺伝子を認め、real time PCRにてもその有意差を確認した。加えて、脾臓内のインスリン蛋白量は、Group BがGroup Aに比べ優位に増していた事より、膵島細胞25個で正常血糖を維持できたGroup Bに移植膵島再生現象が強く示唆される結果であった。膵島移植は膵臓器移植に比べ低侵襲で合併症も少なく、低血糖発作やインスリン治療から解放される1型糖尿病の根治治療として期待されている。今後脳死ドナー提供が多く数回に渡りレシピエントに移植される機会の多い欧米と異なり、初回一回の移植によりインスリン離脱を成功させる事が、膵島移植が膵臓器移植に代わる低侵襲治療法として国内で定着する、最大の課題となっている。膵島生着時脾内の転写因子を中心とした発現遺伝子を網羅的に検索した。STZで誘導された膵島障害、糖尿病モデルマウスの脾臓へ、脾臓内へ同種同型の膵島細胞25個移植した群で、生着せず高血糖を呈した移植後2日目のGroup Aと、移植後140日経過して補助的に移植した腎被膜下の膵島を摘出し、正常血糖を維持したGroup Bとの転写因子の発現を比較したところBnc1, Eomes, Hey2に発現上昇、Epas1, Fosl2, Smad3に発現低下を認め、real time PCRにてもそれらの有意差を確認した。加えて、脾臓内のインスリン蛋白量は、Group BがGroup Aに比べ優位に増していた事より、膵島細胞25個で正常血糖を維持されていた群では、候補遺伝子に関連した遺伝子調節機構により、脾内で再生現象を惹起している可能性が示唆された。我々は移植部位の検討から、脾臓への膵島移植では早期自然免疫拒絶反応を惹起せず、臨床で行われる経門脈的な膵島移植に比べ1/4の膵島総量で良好な移植生着成績を確認している。その機序を検索すべく、主移植部位として脾臓へ膵島移植を行い、血糖の安定化の目的で腎臓にも同時に膵島移植を行った140日後、腎臓のグラフトを摘出したモデルを用いた。残ったグラフト部位である脾臓の炎症性サイトカインやケモカインの動態を調べたところ、HMGB1やMCP1等が有意に低値で特異な炎症を惹起しない移植部位であることが明らかとなった。そのため他の移植部位で確認された自然免疫拒絶反応が惹起されず、結果として少量膵島のグラフト生着が高く、機能不全に至らなかった事が分かった。

さらに組織染色では生着グラフト内部にリンパ管ネットワークの構築を認め(LYVE-1陽性細胞の進展)、血管内皮(vWF陽性)細胞の多寡同様に有意な因子となっていた。しかしながら、検出時点での脾内グラフトにKi67陽性細胞の多寡は認められず、現在グラフト膵島の増殖や再生に関わる転写因子のTlx1を中心とする動態解析を行っている。加えて、脾臓内のインスリン蛋白量は、Group BがGroup Aに比べ優位に増していた事より、膵島細胞25個で正常血糖を維持されていた群では、候補遺伝子に関連した遺伝子調節機構により、脾内で再生現象を惹起している可能性が示唆されるも、現在の解析ポイントでKi67陽性細胞の多寡は認められなかった事からも増殖のピークを同定し、その時点での脾内転写因子動態を検索すべきであると考察される。(1)糖尿病を自然発症したメスNODマウスをレシピエントとする同種同系移植実験を行った。( NODモデルは自然発症糖尿病モデルであり、自家移植は不可能な為メスの同種同系移植を施行)1. 6週令メスNODマウスから単離した膵島50個をレシピエントに移植した。2.抗サイモグロブリン抗体投与による自己免疫応答改変レシピエントに#1同様のドナー膵島50個を移植した。1.は術10日前後で全例拒絶されたが、サイモグロブリンは免疫抑制プロトコルでは、リンパ球減少症をはじめ効用がTNF-α投与時の随伴効果に酷似しており、約30日間のグラフト生着をみた。(2)膵全摘出術後のカニクイザルへ脾臓内膵島自家移植を行った。カニクイザル(n=2)を全身麻酔下に開腹し、脾臓を温存し、十二指腸と空腸を含め膵全摘出する。摘出された膵臓は膵管カニュレーション後、高酸素化目的で二層法により約2時間浸透し、リベレースMTF-S注入し膨化後静置消化し、ラット法に準じ比重遠心法により純化した。5107±423 IEQを移植した。胆管空腸吻合、胃空腸吻合後、脾臓表層を直接穿刺し単離膵島全量を注入する。穿刺部位はフェルトを用いたマットレス縫合にて、碑損傷時の止血術式に準じて止血を行なった。移植後3日で経口開始したが、以後一月間ほぼ正常血糖を続け糖尿病の発症は認めなかった。また一月後IVGTTでも術前と比べ正常パターンを呈し、C-peptide陽性であった。現行の膵島移植部位である肝臓は、炎症(IBMIR)と障害を受けた膵島から放出されるタンパク(DAMPs)により、細胞障害を増長し自然免疫を介した炎症の負のスパイラルを呈することが知られている。膵島を脾臓に移植した結果、MCP-1、G-CSF、HMGB1などによる早期炎症反応が制御され、肝臓の1/4、腎皮膜下の1/2の膵島移植量で糖尿病マウスの血糖を正常化することが可能であり、さらに長期では、Tlx1(Hox11)関連遺伝子の検索で、増殖に関わるRrm2bと調節性T細胞やマクロファージなどで抗炎症に関わるPla2g2dの高発現が認められ、肝臓の1/8の膵島移植量で十分であることが判明した。STZで誘導された膵島障害、糖尿病モデルマウスの脾臓へ、脾臓内へ同種同型の膵島細胞25個移植した群で、生着せず高血糖を呈した移植後2日目のGroup Aと、移植後140日経過して補助的に移植した腎被膜下の膵島を摘出し、正常血糖を維持したGroup Bとの転写因子の発現を比較したところBnc1, Eomes, Hey2に発現上昇、Epas1, Fosl2, Smad3に発現低下を認め、real time PCRにてもそれらの有意差を確認した。加えて、脾臓内のインスリン蛋白量は、Group BがGroup Aに比べ優位に増していた事より、膵島細胞25個で正常血糖を維持されていた群では、候補遺伝子に関連した遺伝子調節機構により、脾内で再生現象を惹起している可能性が示唆された。
コクシジウム感染鶏の腸粘膜に対するサルモネラの接着性に関する研究

1)無菌鶏の盲腸を取り出し、腸内容を洗浄後、予め糖液で処理したST浮遊液を注入した。42°Cで15分間反応後、接着しなかった菌を洗浄して盲腸壁1g当りに接着したST数を測定した。試験した4種類の糖のうちDーmannnose(DーM)のみに接着菌数の減少がみられた。2)無菌鶏にETの胞子形成オ-シストを経口投与し、7日後に得た盲腸について同じ試験をした。STは非感染盲腸より多く接着し、やはりDーMのみがこの接着を阻害した。3)ET感染盲腸におけるCL、BAおよびBIの接着性に及ぼすDーMの影響を調べた。DーMは、CLとBIの接着菌数には影響を与えなかった。4)ET感染盲腸表面における糖残基の増加を調べた。感染盲腸のパラフィン切片を作成し、ペルオキシダ-ゼで標識した8種類のレクチンを反応させ、糖残基の存在部位を光学顕微鏡下で観察した。DーM残基に特異的に結合するConcanavaline AとLens culinaris agglutininが反応し、非感染盲腸では粘膜表面に低密度ながら均一に結合するのに対し、ET感染盲腸では傷害を浮けた細胞周囲およびETの周囲に特異的に結合した。[まとめ]ETが感染した盲腸では傷害部に呼応してDーM残基が増加し、これがSTの接着菌数を上昇させ、結果的に腸管内での菌数を増加させると考えられる。ET感染時におけるその他の菌種の接着菌数の変化についてはDーM残基の増加では説明できなかった。
漱石を通してみる近代日本人の書字行為と文字観、表記観の日本語学的研究

夏目漱石の自筆原稿の推敲、自筆原稿と活字本文の比較、活字本文間の比較などを通して、近代日本人の文字使用、語表記についての意識を考えた。理論上は、どの文字種を用いるかが最も上位で、どの字体を用いるかは下位のはずだが、必ずしもそう意識されていない。漱石は語形第一で、用字にこだわらない場合もあるが、読者は漱石の用字を過大視する。一方、現代人は、漢字を仮名に和らげることに甘いが、異体字を大きな違いだと感じる。ここには、結果として「漢字一字一字体」を推進してきた戦後の国語政策が影響していると考えられる。本研究は、研究代表者のこれまでの文字表記研究の成果を基盤とし、夏目漱石を中心とする明治期の日本人にとっての書字行為=「書くこと」を明らかにし、その成果を、漱石の後期代表作執筆100年、没100年、生誕150年に向けて、漱石にゆかりの深い松山から発信して行こうというものである。当初の計画から、初年度は、準備の年という位置づけであった。当初の計画に掲げた各事項については以下のように進んでいる。まず1漱石の手書き資料のついては、計画通り、江戸東京博物館所蔵の漱石『明暗』書き潰し原稿を入手し、分析に着手した。漱石との比較も含め、日本近代文学館滝田樗陰旧蔵近代作家原稿集DVD、正岡子規「なじみ集」複製を入手した。次に、2明治の基盤となった近世末の資料だが、愛媛大学法文学部神楽岡教授主催の江戸の文字を読む会に参加し、江戸庶民文学の字と江戸女性の書簡を読み始めた。3「米山日記」については、愛媛大学図書館蔵のものの分析を始めた。研究の進展・成果としては、「書くこと」そのものについての研究として、表記研究会において、これまでの研究の進展として「字体」についての発表(「字体を唱える、字体を書く」)を行った。これは加筆・修正して論文にまとめ、『愛媛国文と教育』46号に載せた。表記研究会では、研究の現状について情報交換に努めた。最後に、次年度のシンポの計画準備として、「書くこと」に関係するシンポを開催する計画であるが、中身は、明治の「話すままに書くこと」に関わる講演会を中心とすることにし、講師として東京大学の野村剛史教授をお呼びすることに決定し内諾を得た。7月開催で、本研究と松山坊ちゃん会との共催とし、愛媛大学生、市民の皆さんにも公開する予定2年目の26年度は、漱石の後期代表作である『こころ』執筆100年にあたることから、それに関連させて、明治の「書くこと」についての研究の状況・成果を、漱石にゆかりのある松山から発信することを中心に進めた。7月20日に、愛媛大学において、本研究の報告会を兼ねた公開講演会を開催した。まず研究代表者佐藤が、「『こころ』100年の年の「書くこと」の研究」と題して、本研究の現状を報告し、次に、東京大学大学院教授の野村剛史氏に「漱石・子規の手紙から」というタイトルでご講演いただいた。野村氏は、明治の言文一致について新たな視点から話され、フロアとの質疑応答も盛り上がり、明治の「書くこと」の研究を松山から発信するという目的にふさわしい講演となった。前年度は、「書くこと」の基盤としての「字体」についての研究成果を発表したが、26年度は、これも「書くこと」の基盤となる「語の表記とは何か」について私見をまとめることを始めた。国立国語研究所による「現代日本語書き言葉均衡コーパス」によって現代日本語の表記の実態を確認し、そこから明治の「書くこと」へ遡っていくことにした。日本語の表記すなわち「書くこと」についての考えが深まりつつある。一方、昨年度からはじめた明治の「書くこと」に大きな影響を与えた江戸の「書くこと」についての分析であるが、江戸後期の丸本と江戸女性の書簡・俳人の書簡の輪読会を継続している。それらと明治とのつながりについては、いくつもの有益な情報を得ているが、まだ成果発表には至っていない。前年度入手した明治の手書き資料の分析は、26年度はあまり進まなかった。3年目の27年度は、漱石の松山赴任120年に当たった。27年度も、明治の「書くこと」についての研究状況・成果を、漱石にゆかりのある松山から発信することを中心に進めた。7月19日に、愛媛大学において、漱石の松山赴任120年を冠に付し、松山坊っちゃん会と共催で、漱石の「書くこと」についての公開講演会を開催した。講師は近代作家の執筆行為について詳しい早稲田大学教授の宗像和重氏、演題は「活字メディアと漱石の書くこと」。ご講演いただいた後、研究代表者の佐藤が宗像氏に、近代作家の「書くこと」について質問した。漱石を含む明治の作家の書くことについて、また原稿が活字に組まれ印刷されるプロセスについてご教授いただけた。一方、前年度に引き続き、明治の基盤となった近世末の資料を漱石の文字・表記と比較しつつ読み進めている。明治人の習得する漢字字体の基盤の一つとして江戸後期の大衆文学の漢字字体が挙げられるが、具体的な事象が集まりつつある。また明治の書家三輪田米山の日記の文字・表記については、その特徴についての分析が進んだので、近々成果報告を行う予定である。さらに子規記念博物館の学芸員の上田氏が子規の筆跡の変遷について多くの資料から分析を行っていることがわかったので、意見交換を行った。今後、共同研究に発展させたいと思っている。

文字・表記研究の基盤となる「字体」についての研究、語の表記についての研究も継続して進めている。27年度には、研究発表1つ、論文1つ、資料1があった。当初は、文学研究者と日本語学者とを招聘して、近代文学研究と日本語学の両面から「明治期の書くこと」に迫るシンポジウムを実施する計画であった。27年度、近代文学研究者で、明治の作家の執筆、原稿用紙・活字に詳しい宗像和重氏を招聘できたのはよかった。日本語研究者は呼べなかったが、私自身が日本語研究者として、講演に関していくつも質問できた。宗像氏の講演並びに質疑応答を、松山坊っちゃん会と共催し、市民に公開した。よって本年度研究計画の中心的な部分はほぼ予定通りに実施できた。ただし、「明暗」の書き潰し原稿の分析は進んでいないので、進捗状況は十分とは言いづらい。その一方で、明治に活躍した三輪田米山の米山日記についての分析が少し進んだ。これは近々報告できる段階にある。また、正岡子規の文字について、子規記念学部館の学芸員の上田氏と議論できた。可能ならば共同研究に発展させたい。明治の「書くこと」の背景として、江戸の手習いの研究も十分に進んでいない。江戸後期の手書き資料として丸本、俳人の書簡・備忘録を読むことは継続している。明治への影響について、強く実感できた。漱石等との比較について成果をまとめていきたい。昨年度同様に、書字行為の原理研究となる、字体研究、語表記の研究は進めている。成果は、研究発表と論文、資料として報告した。本研究は、研究代表者のこれまでの文字・表記研究の成果を基盤に、夏目漱石を中心とする明治の日本人にとっての書字行為=「書くこと」を分析することから、近代日本人にとっての文字観・表記観を明らかにし、漱石没後100年、生誕150年の節目に、漱石にゆかりの深い松山から、その成果を発信していこうとするものである。4年目は以下のように進めた。まず、漱石の手書き資料については、生誕100年に合わせて開催されたいくつかの展示資料に新資料があり閲覧した。『坊っちやん』発表110年の年であり、改めて『坊っちやん』を取り上げ、原稿が活字化されることで生じる「ゆれ」について、近代・現代人がどのように把握するかについての分析を行い、近代日本における文字観・表記観解明につなげた。また、松山出身の書家三輪田米山の日記の文字・表記の実態を調査し、その結果の一部を報告した。江戸後期から明治にかけての手書き資料を翻刻する際の問題点を指摘し、それについての現代人の意識から、文字観・表記観に迫れるのではと考えた。「書くこと」の研究の基盤となる「字体」については、昨年度の「常用漢字表の字体・字形に関する指針」のとりまとめの経験を通して、さらに私見を深めることができたが、全国大学書写書道学会のシンポジウムにパネリストとして招聘され、書写書道教育の専門家との議論の中で、やはり現代人の文字観に触れることができた。また仮名をどうとらえるかも重要な文字観に関わる事象であるが、表記研究会のシンポジウム「仮名の成立」にもパネリストとして参加し、私見を披露した。7月には、没後100年記念講演会(石崎等氏)を開催し、1月から3ヶ月間、生誕150年記念の『坊っちやん』本と表記のバリエーションの展示を(成果報告を兼ねた講演会も)開催した。
平安末期本文の復元と遡及に関する研究―『狭衣物語』の鎌倉期書写本を利用して―

錯綜する本文が『狭衣物語』の研究においてはネックとされてきた。だが考えてもみると、鎌倉期書写本に多様なヴァリエーションが認められるということは、それらを詳密に読み解き、異文の生成力学を浮き彫りにしたとき、当該本の親本に想定されうる平安(末)期写本の本文がせりあがり、結果として平安(末)期本文の復元と遡及が可能となるだろう。本研究は鎌倉写本の『狭衣物語』を悉皆調査したうえで、そこにみえる異文を取りあげ、それらをつぶさにみていくことで、失われた平安期本文の復元、あるいは遡及を目指し、また異文生成のダイナミクスを明らかにするものである。
リアル系のシミュレーションとダイナミクス

我々は、大規模分子計算に向けた「次世代分子理論」の開発を目標に、大きく分けて1.新しいab initio電子状態理論・計算法の開発、2.大規模分子計算に向けた新しい密度汎関数理論の開発、3.相対論的電子状態理論の開発とその応用、の3つの観点から研究を進めてきた。その結果、平成17年度は、以下に示す研究成果を得た。1.へいせい17年度は、これらの成果をもとに、適用可能な系の拡張、アルゴリズム、プログラムの整備、これまでとは異なった視点から新たに大規模系にアプローチする手法の探索を目的として研究を行ってきた。具体的には、1.新しいMCSCF法であるstring product space SCF法の開発、2.SCF計算の高速化、3.新しい局在電子相関法の開発を行なった。2.タンパク質やDNAなどの生体高分子などの大規模分子の化学的性質の解明において、van der Waals相互作用を取り扱う事が必須となってきている。従来の、密度汎関数法(DFT)計算においては、長距離交換相互作用の欠如が改善されていないため、取り扱う分子や用いる汎関数によって結果が大きく変動するなどの問題が報告されてきた。本研究では、長距離補正法とAndersson-Langreth-Lundqvist汎関数を多様な原子を含む一般的な弱い結合系に適用する方法を開発した。特に、ベンゼン2量体や核酸塩基のスタッキング相互作用において、高精度ab initio計算に匹敵する結果を得る事が出来た。3.非相対論レベルにおいて、従来幾つかの効率的なMP2計算の手法が開発されているが、それらには一長一短がある。本研究ではそれらの手法の長所を伸ばしつつ、短所を補うことのできる新しいタイのMP2摂動法であるRILL-MP2法を開発した。これまでのテスト計算により、RILL-MP2法は通常のMP2法と比べ大規模な分子系に対して高速な計算が実現できることがわかった。また、どんな大きさの分子系に対しても、得られる精度は一定で、精度を落とすことなく計算が実現できる事が示されている。本研究の日的は「次世代分子理論」を開発するとともに、わが国で初めての本格的な分子理論計算のプログラム・パッケージ「UTChem」を開発し、リアル系のシミュレーションとダイナミクスに応用することにある。新しい分子理論の開発やアルゴリズム、ソフトウエアの開発をもとに、モデル系ではなくリアル系を対象とした数百から千原子系を扱える分子理論の構築とその実用化をめざしている。大規模分子にも適用できるab initio分子軌道理論として、多配置摂動論(MRMP, MC-QDPT)などの開発を行った。これまでとは異なった視点から新たに大規模系にアプローチする手法の探索を目的として研究を行った。具体的には、1.新しいMCSCF法であるstring product space (SPS) SCF法、および、それを基礎とした摂動論の開発、2.非直交Kohn-Sham DFT法、3.新しい多参照Brillouin-Wigner摂動論の開発、4.局在化軌道を利用した新しい電子相関法であるLocal MP2法の開発した。相対論的方程式に基づいた相対論的分子理論の開発にも力を注いだ。Dirac方程式は4成分の波動関数を持つので,実際に分子系に適用する場合には多大な計算量が必要となる。4成分相対論的Hamilton演算子に基づく分子理論とその近似となる相対論的近似Hamilton演算子に基づく分子理論を展開し、相対論的分子積分アルゴリズムの更なる改良を行った.

非相対論の場合に提案されているHead-GordonとPopleによるtransfer relationを採用し,共通に計算できる積分を保持させることで高速積分計算を実現した。さらに4成分Dirac-Hartree-Fock法に電子相関効果を取り込むために、原子積分から分子積分への積分変換の新しいアルゴリズムを開発した。DFT法ではこれまで扱うことができなかったvan der Waals相互作用を取り入れる新しい理論を開発した。プログラム開発のUTChemプロジェクトについては今年度末までにプログラム・パッケージの基本設計を終えた。量子化学の計算において必須であるHartree-Fock法、密度汎関数法、Moller-Plesset摂動法、coupled-cluster法などの電子相関法に加えて分子構造の探査に必要な構造最適化法、相対論的分子軌道法などのプログラムを整備してきた。広く一般の研究者に提供するため公開用プログラムの整備、マニュアルの作成、入出力インターフェイス/データの可視化プログラムの作成など、公開に向けて準備を行っている。以上のように当初の計画通り、研究は順調に進捗している。本研究の目的は「次世代分子理論」を開発するとともにわが国で初めての本格的な分子理論計算のプログラム・パッケージ「UTChem」を開発し、リアル系のシミュレーションとダイナミクスに応用することにある。新しい分子理論の開発やアルゴリズム、ソフトウェアの開発をもとに、モデル系ではなくリアル系を対象とした数百から千原子系を扱える分子理論の構築とその実用化をめざしている。これまで、大規模分子にも適用できるab initio分子軌道理論として,多配置摂動論を開発してきたが、本年度はこの理論を更に発展させ、大規模系に適用できる方法論を開発してきた。具体的にはActive空間を飛躍的に拡大できるstring product space SCF法、および、それを基礎とした摂動論の開発、非直交Kohn-ShamDFT法、局在化軌道を利用した電子相関法LMP2法の開発である。大規模計算を目指した相対論的分子理論の開発では効率的な相対論的近似理論を開発し、相対論的近似理論のひとつであるDouglas-Kroll法を一般化し、多電子系を効率的にかつ高精度に取り扱える理論を開発した。またpseudospectral法を相対論的分子理論に適用することにより、従来の計算法に比べ高速な計算が可能となる理論を開発し、実際に重原子分子系に応用した。DFT法の開発では分子の電子励起を取り扱うために時間依存密度汎関数法(TDDFT)を開発した。長距離補正を施したLC法を開発し、これまで扱えなかったRydberg励起や電荷移動励起の記述に成功した。またvan der Waals力などの弱い相互作用の記述にも成功している。これらの成果は分子計算プログラム・パッケージUTChemに実装した。特にオブジェクト指向、インタラクティブ、多電子理論人工知能プログラムを利用したTenser Contraction Engine(TCE)を装填したことが本年度の大きな成果である。
ゲルマニウム中のスピン輸送物性の研究

本研究の遂行にあたっては、その開始時に非常に多くの時間をDushenko博士との議論に割いた。この議論の中で、当初の計画であるゲルマニウム中のスピン輸送物性については従来からのDushenko博士の研究によりかなりの部分が結果的に明らかになったことを認識できたことで、私とDushenko博士の総意として、さらに新しい挑戦的なテーマを遂行することを意識として共有できた。新たなテーマ設定に際しては、ゲルマニウム中のスピン輸送変調のためのキーテクノロジーであるゲート電圧印加、という視点で、新しい物理の探索を行うこととした。この研究計画の立案の部分で、私とDushenko博士の寄与は正にイーブンであり、本研究成果の帰属は正に1:1である。Dushenko博士は実験の遂行、モデルの構築で中心的な役割を果たし、私は実験の計画とモデル構築の過程における建設的批判を通じてその妥当性を高めるという役割を担った。結果として、金属材料ではゲート電圧による伝導度の変調は不可能である、という従来の物性物理学上の認識を、イオン液体ゲートを用いた強電界印加によって打破することができ、革命的とも言える業績を得ることができた。さらにゲート電圧印加によって、スピン流を電流に変換する逆スピンホール効果も数桁変調できること、この変調が白金の内因的なスピン軌道相互作用の外場による変調であることを明らかにできた。これは物性物理学において非常に重要かつ深遠なサイエンスの構築であり、極めて高く評価されるべきものである。29年度が最終年度であるため、記入しない。初年度である28年度は、ゲルマニウムへの安定かつ効率的スピン注入に必要なMgOトンネル絶縁膜の成長のためにMBE装置の立ち上げと条件出しを行った。また、従来になかった新構造としてゲルマニウムスピンチャネル面を電気的に孤立させた新構造基板を共同研究先であるWarwick大グループと開発し、入手した。スピン注入実験には至っていないが、それへの重要な要素技術開発などは順調に遂行された。ゲルマニウムスピントランジスタの作製に向けた要素技術の開発と実験環境の整備は順調に進行している。また素子構造の最適化も終了している。トンネル絶縁膜成長と、ゲルマニウムスピンチャネル面に垂直なスピン量子化軸を持つスピン注入のための垂直磁化膜成長の最適化を同時に進め、スピンバルブ素子の電気的特性を確認しながらスピン注入実験を行っていく。
当院におけるカルバペネム耐性Acinetobacter spp.の細菌学的特徴

研究目的研究方法20042013年にマイクロスキャンWalkAway(ベックマン・コールター)でカルバペネム耐性Acinetobacter baumanniiと同定された18株を用いた。菌種同定は、rpoB解析、質量分析法(MALDI Biotyper、ブルカー・ダルトニクス)で、POT法(Cica Geneus®Acineto POT KIT、関東化学)で菌種同定とA. baumanniiのクローンを確認した。さらにPCR法による各種カルバペネマーゼ遺伝子の検出、pulsed-field gel electrophoresis(PFGE)解析、multi locus sequence typing(MLST)解析(パスツール研究所の方法)を行った。研究成果菌種により耐性機序や感受性パターンの違いを認めた。さらに、操作が簡便なPOT法による国際流行クローンの結果はMLST解析と同様の結果となり、迅速な報告は病院感染対策上有用な試薬であることを確認した。
四元数離散系列表現を生成する保型形式の解析的及び数論的研究

私は数学の中でも整数論という分野を専攻している。前世期末のフェルマーの最終定理の解決以来、最近の整数論研究の進展は目覚ましいものがあり、難解と思われていた大予想が解かれ始めている。多様な整数論の研究対象の中で私は「保型形式」という豊富な対称性を持つ関数について研究している。この保型形式は昨今の大予想の解決に尽く寄与している。私は研究期間において、研究課題名にある通りの保型形式について整数論的ないしは解析学的な研究結果を得た。今年度は京都産業大学の村瀬篤教授との共同研究により、我々が「荒川リフト」と呼んでいる符号(1+,1-)の四元数ユニタリー群Sp(1,1)上の保型形式について、そのフーリエ展開の明示公式を与えることができた。荒川リフトは楕円尖点形式と定符号四元数環上の保型形式の組かちの「テータリフト」という操作で構成され、「無限素点で四元数離数系列表現を生成する」という表現論的特徴付けを持つ。このテータリフトとはテータ級数による保型形式の構成の一般化と見倣し得るものである。今回得られた結果についてもう少し詳しく説明する。四元数ユニタリー群Sp(1,1)上の保型形式のフーリエ展開の和は、定符号四元数環の純四元数の集合で番号付けされる。そして0でない各純四元数tで番号付けされるフーリエ係数は、tが生成する虚2次体が定めるトーラス群上のユニタリー指標に関して更に展開できる。この度得た我々の結果というのは、荒川リフトの通常の意味でのフーリエ係数をこのような虚2次体に付随するユニタリー指標に関して更に細かく展開し、その各展開係数をリフトされる楕円尖点形式及び定符号四元数環上の保型形式の、ユニタリー指標に関するフーリエ変換、つまり「トーラス積分」という数論的不変量の観点から具体的に表示したということである。このトーラス積分という不変量は、フランスの保型形式の専門家バルズブルジェの結果によりその2乗ノルムが保型L関数の特殊値と適当な比例定数を掛けると一致することが知られている。つまり我々の結果というのは、上で述べた展開係数の2乗ノルムが、楕円尖点形式のL関数の特殊値及び四元数環上の保型形式のL関数の特殊値による積と適当な定数倍を除いて等しいことを意味している。つまりこの度得た結果というのは、荒川リフトのフーリエ係数の数論的意義が持ち上げられる2つの保型形式のL関数の観点から説明できることを物語っている。前年度に,荒川リフト(つまり楕円カスプ形式と定符号四元数環上の保型形式の組からのテータリフトで与えられる,符号(1+,1-)の四元数ユニタリー群Sp(1,1)のカスプ形式)のフーリェ係数の明示公式を得たが,その応用として,非消滅荒川リフトの存在性を証明することができた。これはこれまでに得た荒川リフトに関する結果が,実質的なものであることを厳密に保証するものである。この荒川リフトのフーリェ係数については,その2乗ノルムとL関数の特殊値との明示的関係の研究を今年度の目標に掲げていたが,ある特別な場合で計算結果を得た。しかしこの結果が出たのは極最近であり,その正確さの検証及びもっと一般の場合への拡張については来年度に行う。一方,名古屋大学の山内淳生氏との共同研究により,符号(2+,2-)のユニタリー群上のあるテータ級数を四元数ユニタリー群Sp(1,1)へ制限することで,Sp(1,1)の四元数離散系列表現を生成する保型形式の新しい具体的構成を与えた。この保型形式はシンプルなテータ級数の形をしており,そのフーリェ係数は代数的であることが分かる。代数的なフーリエ係数を持つ保型形式を与えることは,保型形式の整数論において重要な問題であるが,この構成は四元数離散系列表現を生成する保型形式で代数的フーリェ係数を持つものの最初の例を与えていると言える。最後にもう一つ目標として掲げている,四元数離散系列表現を生成する保型形式のケッヒャー原理の,四元数ユニタリ一群Sp(1,q)以外の群への一般化であるが,今年度はその最初のステップに必要な一般化ホウィッタカー関数の明示型を,符号(4+,q-)の直交群上のもので極大ユニポテント部分群のユニタリー指標に付随する場合について得た。これに関しては,目標にはまだ到達しておらず来年度も研究を続ける。今年度は、(1)荒川リフトのフーリエ係数と保型L関数の中心値との関係、(2)Sp(1,1)のアイゼンシュタイン級数のフーリエ係数の明示公式、(3)四元数離散系列表現に対する一般化ホウィッタカー関数の明示公式、以上の3つを研究対象とする計画であった。最も進展が認められたのは(1)である。

前年度までに得た荒川リフトのフーリエ係数をトーラス積分の積により表す明示公式の応用として、まずそのフーリエ係数の2乗ノルムが楕円カスプ形式と定符号四元数環上の保型形式に対するランキン-セルバーグL関数の中心値の積と、具体的に書ける比例定数倍の下関係するという公式を、楕円カスプ形式がレベル1でヘッケ指標が不分岐の場合に得た。更にこの公式について研究を進めた結果、この2乗ノルムは荒川リフトと虚2次体のヘッケ指標に付随する次数8のランキン-セルバーグL関数の中心値と関係するという公式に辿り着くことができた。これはベヘラーと古澤-シャライカによる予想が成り立つ例を、非正則保型形式で具体的に与えた最初のものと思われる。(2)については、符号(2, q)のユニタリー群U(2, q)の場合について、明示公式の様々な計算を試みたが、結果的に極大ユニポテント群の指標に付随する場合にのみ明示公式を得るに留まった。意義という点では、自明な指標の場合、四元数離散系列表現の主系列表現への一意的埋め込み問題への応用がある。しかし、当初のフーリエ展開の理論の構成という目的からするとまだ不十分である。そして(3)についても進展は見られなかった。この(2), (3)については今年度から始まる新たな研究計画の下、引き続き推進する予定である。
生体内プロトン移動反応における集団的量子トンネル運動

本年度は、昨年度に引き続き5-メチルトロポロンにおける分子内水素移動反応を取り上げ、水素移動とトロポロン骨格の運動やメチル基の回転運動との相互作用の様子を詳細に調べた。第一原理MD法の結果を基に、詳細なポテンシャル面の調査を行い、(1)「メチル基の回転と水素移動は、直接のカップリングはなく、炭素骨格を介して弱く相互作用している」、(2)「メチル基の回転励起は、互変異性を起さない」ことを明らかにした。この結果は、互変異性を伴う水素移動反応でも一般的な現象であると考えている。さらに、3-7ジクロロトロポロンにおいても、水素移動と骨格の運動についても調べた。第一原理MD法は時間がかかるため、水素移動に関して2次元、バスモードに関して5次元の反応局面(Reaction Surface Hamiltonian)を構築した。第一原理MD法を使った数本の古典軌道と反応局面上の軌道を比較し、その取り扱いの成否を議論した。その結果、水素移動に関しては、最低でも3次元、バスモードに関しては、ゆっくりとした面外モードを考慮しないといけないことが分かった。現在、修正を施した反応局面を作成中である。修正した反応局面上で、量子、半古典、古典動力学計算を行い、プロトン移動に対する集団運動、集団的量子効果の程を調べる予定でいる。また、多重水素移動反応に関しては、ホルムアシド二量体、ホルムアミド二量体、ホルムアシド-ホルムアミド系の計算を行い、そのダイナミクスの違いを調べている。これらの系は、対称なポテンシャル、非対称なポテンシャル、極性の違う分子同士の会合体という違いがある。そのため、プロトン移動のメカニズムも違うのではないかと考えており、現在、第一原理MD法により、古典軌道の計算を進めている。本年度は、実験でメチル基の回転と水素移動が強くカップルしていると指摘されている5-メチルトロポロンにおける分子内水素移動反応を取り上げ、第一原理古典分子動力学法を行い、水素移動とトロポロン骨格の運動やメチル基の回転運動との相互作用の様子を詳細に調べた。OHの振動を励起した計算をおこなうと、水素移動が数十fs後に起こり、それに伴いトロポロン骨格で単結合・二重結合の入れ替え(互変異性)が即座に起こることが分かった。メチル基の回転は、水素移動が起こってから数百fs程度後、骨格の運動(互変異性)に引きずられるように起こることが確かめられた。逆に、メチル基の回転を励起しても、互変異性が起こることはなく、したがって水素の移動も起こることはないことが分かった。このことから、1「水素移動と互変異性は、強く相互作用している」が、2「互変異性とメチル基の回転とは、弱くしか相互作用をしていない」ことが分かる。主に上記2の理由から、メチル基の回転とプロトン移動は、実験での指摘と異なり直接強くカップルしておらず、炭素骨格を介して弱く相互作用していると考えられる。水素移動反応の制御の観点から言えば、互変異性を励起するエネルギー注入モードにエネルギーを注入すればよいと考えられる。しかし、一般にそのようなモードを見つけることは難しく、来年度以降の課題として残った。