hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市部飛散浮遊花粉への大気汚染化学物質の物理・化学的複合影響に関する研究

本研究では、都市部で飛散・浮遊している花粉自体の物理的破壊による微粒子化(特に粒径<1.0μm)、大気汚染物質の沈着、それによる化学的変質等の影響について花粉飛散時期のサンプリングとモデル実験で解明し、花粉アレルゲンと人体呼吸器官の各部位に沈着する大気汚染物質の特定、都市部における花粉アレルゲンーディーゼル排出微粒子(DEP)を含む大気汚染化学物質による花粉症罹患への複合影響の相乗効果を科学的に解析し、免疫学的研究による生体影響評価手法の改善や、大気汚染状況・花粉アレルゲン情報化システムの構築にも貢献しようとしている。埼玉県都市部と山岳地の大気浮遊粒子状汚染物質濃度とスギ花粉を含むスギ雄花の定量分析や、ガス状汚染物質暴露実験により、その沈着影響について評価した。地殻成分(Al,Fe,Ti)に関しては、強風により巻き上げられた地殻粒子や自動車等の走行による道路粉塵が都市部のスギ花粉を含むスギ雄花に沈着している事が示された。また、都市部のスギ花粉は山岳地のものより粒子状NO^-_3,SO^<2->_4,NH^+_4やガス状NOx,SO_2,NH_3が沈着していた事が分かった。上記の大気汚染物質が沈着したスギ花粉が、花粉症の症状に悪影響を及ぼす事が懸念され、これらの複合的な生体影響評価研究の改善の必要性を示唆した。さらに、2004年から2007年のスギ花粉飛散期において、大気中に飛散したスギ花粉を捕集し、花粉本体からのアレルゲン含有粒子の放出を確認・検証するため、花粉表面からのユービッシュ小体の剥離や破裂などの形態変化の観察(走査型電子顕微鏡および免疫蛍光抗体顕微鏡法による観察)を行った。スギ花粉アレルゲンであるCryj1およびCryj2に着目し、それらの濃度を測定し、かつ粒径分布を把握することで、花粉本体よりも人体への健康影響がさらに懸念されている微小な(1.1μm以下の下気道へ侵入可能な)粒径に存在するCryj1およびCryj2を含む大気浮遊粒子状物質の時系列的な飛散挙動を調査し、その実態の評価を行った。本研究では、都市部で飛散・浮遊している花粉自体の物理的破壊による微粒子化(特に粒径<1.0μm)、大気汚染物質の沈着、それによる化学的変質等の影響について花粉飛散時期のサンプリングとモデル実験で解明し、花粉アレルゲンと人体呼吸器官の各部位に沈着する大気汚染物質の特定、都市部における花粉アレルゲン-ディーゼル排出微粒子(DEP)を含む大気汚染化学物質による花粉症罹患への複合影響の相乗効果を科学的に解析する。今後の免疫学的研究による生体影響評価手法の改善や、大気汚染状況・花粉アレルゲン情報化システムの構築にも貢献しようとしている。花粉への大気汚染化学物質の沈着影響、物理・化学的変形・変質の解明:花粉のガス状・粒子状大気汚染化学物質へのモデル暴露実験を行い、花粉に沈着しやすい大気汚染物質および花粉自体の変形・変質影響について解明する。花粉・アレルゲンの粒径分布の解析と人体呼吸器系の同部位に沈着しやすい大気粒子状物質の特定:都市部及び郊外地域において、大気汚染化学物質と花粉、花粉・アレルゲンの粒径分布を作成し、微粒子(特に粒径<1μm)について解明する。

また、花粉症罹患化学原因物質を分析し、人体呼吸器系で同部位に沈着しやすい大気汚染化学物質の特定を行い、その粒径別の大気汚染化学物質影響の度合い、ならびに複合大気汚染を明らかにする。研究初年度(平成17年度)の研究では、花粉飛散装置の設計・汚染物質の発生技術応用、粒径別の大気汚染化学物質や花粉指標アレルゲンのサンプリング方法について検討し、予備実験を重点的に行い、研究を進めてきた。特に、17-1研究計画の確認、17-2花粉の物理的性状の観察、17-3花粉化学的性状の解析、17-4花粉指標抗原(アレルゲン)の捕集と分析法の確立により、花粉指標抗原(アレルゲン)の粒径分布を調査し、特に粒径<1μmに多く存在していることを明らかにされた。17-5大気汚染化学物質のサンプリング法の検討・評価、17-6小型暴露実験チャンバーの設計、17-7飛散時期の大気浮遊粒子状物質中の総有機炭素成分(TOC)への花粉寄与率、17-8研究結果のまとめ、The 10th International Conference on Indoor AirQuality and Climatでの成果発表、次年度研究計画の修正などを実施してきた。本研究では、都市部で飛散・浮遊している花粉自体の物理的破壊による微粒子化(特に粒径<1.0μm)、大気汚染物質の沈着、それによる化学的変質等の影響について花粉飛散時期のサンプリングとモデル実験で解明し、花粉アレルゲンと人体呼吸器官の各部位に沈着する大気汚染物質の特定、都市部における花粉アレルゲン-ディーゼル排出微粒子(DEP)を含む大気汚染化学物質による花粉症罹患への複合影響の相乗効果を科学的に解析する。今後の免疫学的研究による生体影響評価手法の改善や、大気汚染状況・花粉アレルゲン情報化システムの構築にも貢献しようとしている。花粉への大気汚染化学物質の沈着影響、物理・化学的変形・変質の解明:花粉のガス状・粒子状大気汚染化学物質へのモデル暴露実験を行い、花粉に沈着しやすい大気汚染物質および花粉自体の変形・変質影響について解明する。花粉・アレルゲンの粒径分布の解析と人体呼吸器系の同部位に沈着しやすい大気粒子状物質の特定:都市部及び郊外地域において、大気汚染化学物質と花粉、花粉・アレルゲンの粒径分布を作成し、微粒子(特に粒径<1μm)について解明する。平成18年度の研究では、小型暴露実験チャンバーによる複数の大気汚染物質暴露実験準備、粒径別の花粉・アレルゲンの分析・飛散評価などを重点的に行い、研究を進めてきた。特に、18-1研究計画の確認、18-2花粉・雄花の物理的性状の継続的な解析、18-3粒径別の花粉指標抗原(アレルゲン)、大気汚染化学物質のサンプリング法の確立・都市部・郊外地域のフィールド調査への応用、18-4花粉指標抗原(アレルゲンCry j 1とCry j 2)の濃度(活性)を高感度、選択性の抽出・分析法を確立し、アンダーセンエアサンプラーで捕集した実大気サンプルとしての粒径別の大気浮遊粒子状物質中の含有量も測定可能な手法を確立した。18-5研究結果のまとめ、日本花粉学会での成果発表、次年度研究計画の修正などを実施してきた。
ユビキチン様分子による異常蛋白質代謝の解明

オートファジーは、ダイナミックな膜形成(オートファゴソーム形成)を伴う真核生物に保存された蛋白質分解システムである。酵母などの下等単細胞生物においては、オートファジーは飢餓に応答した生存戦略が唯一の働きと考えられてきた。申請者らは、様々な臓器特異的オートファジー不能マウスを作製・解析してきた。昨年度は、脳特異的オートファジー欠損マウスを作製し、そのマウスは反射異常、協調運動障害などの神経変性疾患様症状を示し、その神経細胞内には加齢と共にユビキチン陽性封入体が蓄積すること、大脳皮質、海馬、小脳穎粒層において神経細胞死が起こることを報告した。しかしながら、ユビキチン陽性封入体が形成される分子メカニズムや病態発症機構については不明のままであった。今年度は、超感度プロテオミクス法によりオートファジーにより選択的に分解される分子としてユビキチン結合タンパク質p62を同定した。オートファジー不能細胞において、p62は異常蓄積しp62-ユビキチン陽性の封入体を形成した。重要なことに、p62-ユビキチン陽性の封入体はアルコール性肝炎や多数の神経変性疾患において検出される。驚いたことに、Atg7/p62ダブルノックアウトマウスにおいて封入体形成はほぼ完全に抑制された。このことは、オートファジーによるp62を介したユビキチン化タンパク質の分解がヒト病態発症に関与する封入体形成を抑制することを強く示唆する。さらに、ユビキチン様修飾システムVfmlシステムに関する構造学的解析を行ない、Ufm1結合酵素Ufc1の結晶構造解析に成功した。申請者らは、様々な臓器特異的オートファジー不能マウスを作製してきた。今年度は、脳特異的オートファジー欠損マウスを作製し、そのマウスは反射異常、協調運動障害などの神経変性疾患様症状を示し、その神経細胞内には加齢と共に。ビキチン陽性封入体が蓄積すること、大脳皮質、海馬、小脳順位層において神経細胞死が起こることを見いだした。これらのことは、オートファジーは栄養状態が十分に供給された状況にあっても恒常的に活動し蛋白質の代謝回転を担うこと、その破綻は神経変性疾患を引き起こすことを示している。酵母2ハイブリッド法及び超高感度プロテオミクス法により、新規モディファイヤー分子Ufm1、Ufm1活性化酵素Uba5、Ufm1結合酵素Ufc1を同定した。すなわち、新たな。ビキチン様修飾システムUfm1システムを発見した。このシステムに関わる分子は酵母には存在せず、植物や後生動物以降に発生してきたことから、多細胞生物において重要な役割を担うと考えられる。また、超高感度プロテオミクス法によりUfm1の基質タンパク質を同定した。この分子は多細胞生物に保存された機能未知のタンパク質であるが、Ufm1修飾により機能制御されている可能性が高い。現在、詳細を解折中である。さらに、ソウル大学のChung博土らとの共同研究により、やはり植物や後生動物以降に発生してきたUfm1特異的な脱酵素UfSP1及びUfSP2を同定し解析した。
予測モデルのグループ化を目的とするクラスター分析とその応用

近年,諸科学の分野で多様性を伴うビッグデータが取得されている.入力データもしくは出力データに多様性を伴う場合,単一の回帰分析や判別分析では予測精度が高くないことが多い.そこで,複数の予測モデルを構築することが考えられるが,あまり大量に予測モデルを作りすぎてもかえって予測精度が向上しないことがある.そこで本研究では,複数の予測モデルをグループ化する.これを実現するために,予測モデルに対するクラスター分析を行う.目的関数として,予測誤差に基づく関数を定義することにより,予測精度を向上させる.このモデルに含まれるパラメータを高速に推定するために,効率的な計算アルゴリズムを提案する.近年,諸科学の分野で多様性を伴うビッグデータが取得されている.入力データもしくは出力データに多様性を伴う場合,単一の回帰分析や判別分析では予測精度が高くないことが多い.そこで,複数の予測モデルを構築することが考えられるが,あまり大量に予測モデルを作りすぎてもかえって予測精度が向上しないことがある.そこで本研究では,複数の予測モデルをグループ化する.これを実現するために,予測モデルに対するクラスター分析を行う.目的関数として,予測誤差に基づく関数を定義することにより,予測精度を向上させる.このモデルに含まれるパラメータを高速に推定するために,効率的な計算アルゴリズムを提案する.
ホスホリパーゼA_2を介したプロテインキナーゼC調節機構の膜透過性細胞内での解析

私は、RBL-2H3細胞内には可溶性蛋白質の関与した分泌抑制機構が備わっており、IgE受容体刺激に伴いその機構が解除されなければCa^<2+>依存性の分泌が引き起こされないことを明らかにしてきた。alpha-トキシンで孔を明けた膜透過性細胞においてはIgE受容体を刺激する代わりにGTPgammaSを加えてもCa^<2+>依存性の分泌は引き起こされない。本研究ではまず、オカダ酸であらかじめ膜透過性細胞を活性化するとGTPgammaS存在下にCa^<2+>依存性の分泌が引き起こされることを初めて明らかにした。このことは、可溶性蛋白質の関与した分泌抑制機構はセリン/スレオニン脱燐酸化酵素の阻害によって抑制が解除されるような機構であることを物語っている。そこで今回は、オカダ酸で解除される分泌抑制機構とホスホリパーゼA_2との関連性について検討した。このオカダ酸であらかじめ膜透過性細胞を活性化した場合のGTPgammaSとCa^<2+>依存性の分泌はホルボールエステルの長時間処理によりプロテインキナーゼCを枯渇すると完全に阻害された。また、ホスホリパーゼA_2阻害薬はこの分泌を阻害した。これらのことは、抑制解除機構にプロテインキナーゼCの関連した燐酸化脱燐酸化の反応とホスホリパーゼA_2が重要な役割を演じていることが推察できる。別に、alpha-トキシンで膜透過性にしたRBL-2H3細胞にオカダ酸とGTPgammaS処理の代わりにホスホリパーゼA_2を処理するとCa^<2+>依存性の分泌を引き起こしたが、あらかじめプロテインキナーゼCを枯渇するとこの分泌が抑えられることを明らかにした。このことから類推すると、ホスホリパーゼA_2の下流にプロテインキナーゼCが存在する可能性が高い。そしてこのことは、ホスホリパーゼA_2を介したプロテインキナーゼCの調節機構が分泌抑制の解除機構に関わっている可能性を導くものである。
眼の光ストレスによる神経-免疫連関応答に関する研究

本研究の目的は、眼への光照射による全身の細胞性免疫への影響について調べるため、特にHelper T cell type 1(Th1)ならびにTh2のバランス偏位に着目し実験を行った。また視神経から入った情報がどのようにして免疫系に伝達するのか観察した。【方法】ラットに可視光照射を行い経時的に解剖し、脾臓および末梢血中のTh1/Th2バランスをフローサイトメトリー(FACS)にて解析した。内分泌経路(視床下部-下垂体-副腎皮質系)や交感神経経路による情報伝達方式を検索するため、脳におけるc-fosやcorticotropin-releasingfactor(CRF)の発現を免疫組織化学染色およびin situ hybridization法により検討した。脾臓および末梢血中の神経伝達物質をRIAやHPLCにて定量した。Helper T cellにおけるadrenergic receptorの発現をFACSにて解析した。【結果】1.光照射群はFACSによる解析により、光照射後一過性にTh1/Th2バランスのシフトが認められた。2.光照射群は、光照射直後に視交叉上核にc-fos発現が認められた。3.光照射群は視交叉上核のc-fos発現の後、室傍核におけるCRFニューロンにおいてもc-fos発現が一過性に増強した。4.光照射群は、脾臓におけるアドレナリン濃度の上昇が一過性に認められた。5.Helper Tcellにおけるadrenergic receptorはTh1に認められ、アドレナリン拮抗薬により上記所見は抑制された。【まとめ】本実験にみられた「眼-脳-免疫組織」の系による一過性の免疫シフトは、視神経を介した光ストレスに伴う神経-免疫連関機構に属した生体反応と考えられた。眼における光の影響は、眼局所における組織障害のみならず、全身における免疫状態にも神経・内分泌系を介して影響することが明らかとなった。
温和な条件下における酸素酸化触媒反応の開拓

シアノ化ナトリウムと酢酸の存在下、第3アミンのルテニウム触媒を用いて酸素分子による酸化的シアノ化により有機合成に極めて有用なα-アミノニトリルが得られる。この反応は窒素のα位のsp^3C-H結合の直接的な活性化と炭素-炭素結合形成反応が酸素酸化条件下で起こることを最初に示した例である。酸化プロセスは従来重金属酸化剤や含ハロゲン酸化剤を用いていたので大量の廃棄物を生じていた。この問題を解消するためにクリーンな新しい触媒プロセスを開拓することが急務である。本研究では酵素の機能を金属錯体触媒や有機触媒でシミュレートする手法を用いて、環境調和型の酸化触媒プロセスを開拓することを目的とする。極めて困難な課題であるが、分子状酸素を用いて温和な条件下、選択的に効率よく行える新酸化反応を開拓する。我々はルテニウム錯体触媒を用いることにより分子状酸素による酸化的手法を用いて第三アミンの窒素のα位のsp^3C-H結合を活性化し直接炭素-炭素結合を形成させるという革新的な反応を見出した。すなわちRuCl_3触媒の存在下分子状酸素とNaCNとを反応させると第3アミンのα位のシアノ化によりαシアノニトリルが得られた。この反応には一般性が認められることを明らかにし、触媒反応の機構を解明した。さらに本反応の原理を用いると過酸化水素を用いても同様にシアノ化反応が起こることを見出した。これらの手法を用いて三級アミンから特異なアミノ酸の合成を行った。これらの反応は将来のクリーンな工業プロセスへの展開が可能であることも見出している。有機触媒であるフラビン触媒を用いる過酸化水素あるいは分子状酸素による有機物の酸化触媒反応が効率良く起こることを見出しているが、フラビン触媒の合成が煩雑である。そこで我々はフラビン触媒を簡便に大量に合成する方法を開拓した。我々はすでに、ルテニウム触媒存在下、アルキルヒドロペルオキシドや過酢酸等の酸化剤を用いることにより、第3アミン、アミド、β-ラクタムの酸化が効率よく進行し、窒素の隣接位に酸素官能基を導入できることを見出している。さらにグリーンな触媒反応の開発を目的として、過酸化物の代わりに分子状酸素を酸化剤に用いて酸化条件下で生成するイミニウムイオン中間体を炭素求核剤で捕獲することにより直接炭素-炭素結合形成を行うという2つの条件を同時に満たす反応の開発を行った。その結果、ルテニウム触媒および分子状酸素の存在下、第3アミンのα位のシアノ化反応が行えることを見出した。種々の遷移金属触媒の効果を調べたところRuCl_3が有効であることが判明した。溶媒としてはメタノール-酢酸(3:1)の混合溶媒が最も効果的であった。具体的には、N,N-ジメチルアニリンと1.2等量のNaCNとを5mol %のRuCl_3触媒存在下、メタノール-酢酸(3:1)の混合溶媒中、1気圧の酸素雰囲気下、60°Cで2時間反応させると、転化率は99%でα-アミノニトリルが93%生成した。この反応は種々の第3アミンに適用でき、環状のアミンのイソキノリン誘導体からも効率よくシアノ化生成物が得られた。反応機構に関しては、パラ置換N,N-ジメチルアニリンのシアノ化反Hammettプロットよりr=-3.35の値を得た。パラ置換N-メチルN-トリジュウテリムメチルアニリンを用いて重水素同位体効果を調べ、置換基によりk_H/k_Dが明確に異なるということ(k_H/k_D=4.2 (p-MeO), 3.1 (p-Me), 2.4 (p-H), 1.1 (p-Br))を見出した。これらの結果から、本反応はまずアミンからルテニウムヘ一電子移動が起ることが明らかとなった。我々はすでにルテニウム触媒存在下、過酸化物を用いると第3アミン、アミド、β-ラクタムの酸化が効率よく進行し窒素の隣接位に酸素官能基を導入できることを見出している。さらにグリーンな触媒反応の開発を目的として、過酸化物の代わりに分子状酸素を酸化剤に用いて酸化条件下でイミニウムイオン中間体を発生させ、これを直ちに炭素求核剤で捕獲することにより炭素-炭素結合形成を行う反応の開発を行った。ルテニウム触媒を用いて酸素分子と反応させると第3アミンのα位のシアノ化反応が行えることを見出した。たとえば、N, N-ジメチルアニリンと1.2等量のNaCNとを5mol%のRuCl_3触媒存在下、メタノールー酢酸(3:1)の混合溶媒中、1気圧の酸素雰囲気下、60°Cで2時間反応させると、転化率は99%でα-アミノニトリルが93%生成した。この反応は種々の第3アミンに適用でき、効率よくシアノ化生成物が得られた。この反応の般性を確認し、その応用を行った。反応機構を詳細に検討した。パラ置換N, N-ジメチルアニリンのシアノ化反応Hammettプロットよりr=-3.35の値を得た。

パラ置換N-メチルN-トリジュウテリウムメチルアニリンを用いて重水素同位体効果を調べ、置換基によりk_H/k_Dが明確に異なるということ(k_H/k_D=4.2(p-MeO),3.1(p-Me),2.4(p-H),1.1(p-Br))を見出した。これらの結果からまずアミンからルテニウムへ一電子移動が起ることが明らかとなった。さらに銅触媒による不活性炭化水素の酸素酸化触媒反応を酢酸銅触媒とアセトアルデヒドの存在下、酸素分子(1気圧)と70°Cで行わせると酸化生成物が効率よく高選択的に得られることを見出した。
ナノ構造体の化学種識別計測を指向した空間位相変調・非線形顕微分光装置の開発

本研究では,非線形光学過程を応用した分子種識別顕微分光装置への,空間光位相変調技術組み入れによる従来の限界を越えた高空間分解能化に取り組んだ。非線形光学過程に用いる二色のレーザー光のうち,一方の焦点位置でのスポットを同心円形状に変えることで信号発生領域を制限し,用いる光の波長や装置の光学素子を変えることなく15%の空間分解能向上に成功した。また,媒質深部での高空間分解計測を可能とするため,空間光位相変調技術を応用した補償光学技術に基づいた独自アルゴリズムによる波面補正技術を取り入れ,波面最適化の基礎要素を構築した。本年度は,これまでに開発してきた近赤外誘導ラマン顕微鏡に空間光位相変調器を導入し,スポット整形を可能とすることで空間分解能向上を図るための装置開発に従事した。まず,従来の近赤外誘導ラマン顕微鏡で用いる2色の近赤外レーザー光のうち,波長の長い側(ストークス光)の光路上に空間光位相変調器を導入した。続いて,本装置を用いて試料内に集光した焦点におけるスポット形状を制御するため,空間光位相変調器に出力する波面整形パターンを計算するためのプログラムを開発した。反復フーリエ変換法を基に作成したプログラムを開発,活用することで,試料内の焦点において,ストークス光を,目的とする同心円形状に整形することに成功した。このようなスポット形状整形による装置の空間分解能の向上を実験的に見積もるため,ポリマーフィルムの縁付近を対象として,試料位置を掃引しつつ誘導ラマン散乱信号の計測を行った。試料の縁をまたいで試料掃引を行うことで得られた,誘導ラマン散乱信号強度の立下りをモデル関数でフィットすることによって,装置応答関数を見積もった。その結果,空間光位相変調器をオフにし,スポット整形を行わない場合と比較して,空間光位相変調器をオンにし,ストークス光の焦点形状を同心円状に整形した場合,装置応答関数の幅がおよそ15%減少することが分かった。このように,空間光位相変調技術によるスポット整形という方法論が,用いる光の波長や光学素子を変えることなく非線形顕微分光手法の空間分解能を向上させる有用な手段であることを実証した。研究申請時における初年度の目標であった,誘導ラマン顕微鏡への空間光位相変調器の導入,スポット形状制御用プログラムの開発,試験試料を対象とした空間分解能向上の見積もりの3点について,計画通りに達成した。ただし,当初計画においては空間分解能向上幅をおよそ30%と見込んでいたが,現状では15%に留まっている。本研究遂行の中で,空間分解能向上幅は誘導ラマン散乱信号強度とトレードオフの関係であることを見出した。装置応答関数を見積もるための実験段階においては,装置応答関数をノイズの影響を受けない程度の十分に大きい信号強度で計測し,精度よく装置応答関数を見積もるようにした。より空間分解能向上を重視した設計によって,当初計画した目標値は十分に達成可能と見込んでいる。以上のように,当初目標をほとんど達成したことから「おおむね順調に進展している」と評価した。本研究における装置開発の目標である,空間光位相変調技術を誘導ラマン散乱顕微鏡に組み込むことによる平面方向の空間分解能の向上について,前年度までに方法論の確立に成功した。本技術によって従来よりも微細な構造を持つ試料へ応用対象が広がったが,一方でこのような顕微分光技術の応用先として,媒質に埋もれた試料内部がニーズとして大きいことを知った。ところが,媒質に埋もれた部位を顕微分光計測する場合には,対象の前面にある媒質によって光の位相波面が乱されるため,理想的な焦点を結ばず,結果として空間分解能が低下してしまう。そこで本年度は,当初の目的である空間光位相変調を基とした高空間分解能化に加えて,同技術を媒質に埋もれた部位へも応用可能とする装置開発を行った。埋もれた部位での高空間分解計測達成の手段として,媒質による位相波面乱れの影響をキャンセルする,補償光学の手法を採用した。この補償光学的に光の位相波面を制御するため,前記した空間光位相変調技術を応用したアルゴリズムを開発し,前年度までに開発した誘導ラマン散乱顕微鏡に組み込んだ。本方法論ではまず,位相変調を施さない状態で,対象部位に信号発生用の光を照射し,誘導ラマン散乱信号を取得する。続いて,位相変調パターンを変えつつ,信号強度を計測し,最も信号強度の高くなる位相変調パターンを見つける。この信号強度が最も大きくなったときに,対象部位に最も理想的に光を集光したことを示す。本年度の研究では,空間光位相変調器に波面位相パターンを投影しつつ誘導ラマン散乱信号強度を計測し,波面位相パターンを変えつつその強度をモニターするシステムを構築した。さらに最適な位相変調パターンを見つけ出すため,遺伝的アルゴリズムに基づいた基礎プログラムを作成した。これらの開発によって,深部における高空間分解計測を可能とする装置の基本要素を完成させた。

今後は,申請段階で計画したように,微細不均一構造を持つ試験試料や実試料に対して,初年度に開発した装置を応用,計測していく予定である。特に,表面に微細構造が加工されたシリコン基板や,表面微細構造によって撥水性を付与されたポリマーフィルムをすでに入手しており,これらの試料を対象とした誘導ラマン散乱信号の計測と,高空間分解能でのイメージングを行っていく予定である。同時に,初年度に構築した反復フーリエ変換法による計算プログラムを改良,応用し,試料由来の信号強度と空間分解能とを同時に最も効率化した空間位相変調パターンを模索し,本方法論の有用性を拡充していく予定である。物理化学本年度は備品として空間光位相変調器と,その他消耗品,学会発表における経費(1件)に予算を充てた。これらを執行した後に表記残高が残ったが,次年度において光学部品や試料の準備に予算がかかることが想定されるため,次年度の当初計画予算と合わせ,効率的に消化することとした。次年度は,研究の推進方策でも述べたように,複数の試験試料や実試料を対象とした計測を行う。また,より効率よく信号を取得するために,劣化した光学部品(ミラーやレンズ)の入れ替えも随時行う。前年度残高は次年度の計画予算と合算し,これら試料や部品の購入に充てる予定である。
発話の非字義的理解の認知過程

発話の意味が字義的にではなく非字義的に理解される場合の条件について実験的に検討した。また、fMRI装置を用いて、与えられた発話を理解する際の脳神経活動を観察し、発話が字義的に理解される場合と非字義的に理解される場合でどのように異なるかを検討した。それらの実験の結果から、発話の非字義的な意味の理解そのものと、その発話がもつ対人コミュニケーション上の意味合いの理解とが、異なる脳内過程の所産である可能性が示唆された。人間は発話の言語表現に籠められた話者の意図を理解できる場合があるが、そのような理解が、脳内での処理過程において言語特有の処理として達成されているのか、それとも、より一般的な認知処理の結果として達成されているのか、という問題は、未だ明らかにされていない。本研究では、発話の非字義的な理解がなされるときの脳活動を、字義的な理解が達成されるときのそれと比較しつつ観察することで、言語コミュニケーションにおいて達成されている"理解"のどこまでが言語特有のものであるのか、逆に言えば、どこからがより一般的な推論や思考の機能と関わりで達成されているのか、について考察を進めてみようとするものである。初年度である本年度は、ある発話の意味が字義的にではなく、"アイロニー"として理解される場合の条件、および、"アイロニー標的者"を誰と捉えるかがどのように決まるのか、について実験的に検討した。また、与えられた発話に対する脳活動が、発話が字義的に理解される場合と比べて、アイロニーとして理解される場合に、どのように異なるかを、fMRI装置を用いた実験の結果から検討した。字義通りの意味を超えた理解に関わる神経基盤については、当初、脳損傷患者による研究から提出されてきたが、一貫した結果は得られていない。また、近年、健常者を対象とした研究も、二、三見られるようになって来てはいるが、これまた非字義的な理解に関わる神経基盤を明確に示唆する知見は得られていない。このような研究状況を踏まえ、本研究では、来年度以降も、同様の実験的作業を通じて、非字義的理解に関わる脳内メカニズムについて解明を進めていく。人間は、発話の言語表現の意味を理解し、さらには、その背後にある話者の意図を理解することができる。その話者の意図の理解は、脳内での処理過程において、言語表現の意味の理解と同様に言語に特化された処理の結果として達成されているのか、それとも、より一般的な推論処理の結果として達成されているのかという疑問は、未だに解明されていない。本研究では、この問題への取り組みの第一歩として、発話の非字義的な理解がなされるときの脳活動を、字義的な理解が達成されるときのそれと比較することで、言語コミュニケーションにおいて達成されている"理解"のどこまでが言語処理固有の結果であるのか、逆に言えば、どこからがより一般的な推論や思考の機能と関わりで達成されているのか、について考察を進める。2年度目としての本年度は、初年度と同じく、ある発話の意味が字義的にではなく、"アイロニー"として理解される場合の条件について実験的に検討した。また、与えられた発話に対する脳活動反応が、発話が字義的に理解される場合と比べて、アイロニーとして理解される場合に、どのように異なるか(逆に言えばどのように同じであるか)を、fMRI装置を用いた実験の結果から考察した。その成果としては、ある発話がアイロニーとして理解されるには、その発話が、先行する何らかの発話を反復的に言及しており、かつ、当該の文脈に矛盾した意味内容をもつことが必要であることを実験的に確認したことが挙げられる。また、発話の非字義的な意味の理解そめものと、その発話がもつ対人コミュニケーション上の意味合いなり効果なりの理解とが、異なる過程の所産である可能性を示唆する実験結果を得たことも成果といえる。本研究では、この問題への取り組みの第一歩として、発話の非字義的な理解がなされるときの脳活動を、字義的な理解が達成されるときのそれと比較することで、言語コミュニケーションにおいて達成されている"理解"のどこまでが言語処理固有の結果であるのか、逆に言えば、どこからがより一般的な推論や思考の機能と関わりで達成されているのか、について考察を進めた。最終年度としての本年度は、初年度および第2年度に行った複数の実験研究の成果を総合的に考察した。

すなわち、ある発話の意味が字義的にではなく、"アイロニー"として理解される場合の条件について検討した実験の結果、および、fMRI装置を用いて、与えられた発話に対する脳活動反応が、発話が字義的に理解される場合と比べて、アイロニーとして理解される場合に、どのように異なるか(逆に言えばどのように同じであるか)を検討した実験の結果を突き合わせ、それらの結果を包括的に説明できる心的メカニズムについて考究した。その成果としては、発話の非字義的な意味の理解そのものと、その発話がもつ対人コミュニケーション上の意味合いなり効果なりの理解とが、異なる脳内過程の所産である可能性を指摘したことを挙げることができる。
トポロジカル反強磁性体の実験的開拓

近年、電子間の相互作用が強いトポロジカルな電子相、特にワイル半金属が注目されている。ラッティンジャー半金属であるPr2Ir2O7は、格子歪みや外部磁場を加えることで、ワイル半金属となることが理論的には予測されていたが、実験的に証明されていなかった。我々は、固相エピタキシー法でPr2Ir2O7の高品質なエピタキシャル薄膜の作製に世界で初めて成功し、結晶構造解析やカイラル異常に起因する電気・磁気応答の観測を通じて、ラッティンジャー半金属が歪みの効果によってワイル半金属に、外部磁場の効果で磁性ワイル半金属になることを実証した。次に、反強磁性体Nd2Ir2O7の純良単結晶を作製し、光伝導度の周波数依存性を様々な温度において詳細に調べた。その結果、高温では金属伝導を示すドルーデピークが見られ、反強磁性転移温度より十分に低温では、モット絶縁体に対応する明瞭な電荷ギャップが見られた。一方興味深いことに、反強磁性転移近傍においては周波数に対して線形な伝導度が見られた。これはワイル半金属状態が現れていることを示唆している。また、反強磁性体Mn3Geの純良単結晶を育成し、その異常ホール効果、異常ネルンスト効果の測定を系統的に行った。Mn濃度を変えたサンプルを用いて、その温度依存性を測定することで、Mn組成依存性によるフェルミエネルギー依存性から理論的に期待されるワイル点との関係について知見を得た。特に測定された巨大な異常ネルンスト効果は、そのワイル半金属状態を反映していることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。反強磁性状態において、トポロジカルな効果を示す、ワイル金属状態を実現することを目指し、Mn3X系とパイロクロア型イリジウム酸化物の単結晶の電子輸送現象の研究を行った。まずは、ワイル半金属において期待されるホール伝導度と異常ネルンスト効果の測定を行った結果、Mn3SnとMn3Geにおいて、反強磁性体においてはじめて異常ホール効果と異常ネルンスト効果を観測した。また、Mnの組成をチューニングすることでフェルミエネルギーを調整できることを光電子分光と電子計算との比較から解明し、ワイル点の近傍で期待される特徴的な組成依存性を解明した。このことは、Mn3Snがフェルミエネルギーの近傍にワイル点を持つことを示している。一方で、この系における時間反転対称性の破れは、ホール効果やネルンスト効果だけでなく、カー効果の発現の可能性を強く示唆する。実際、縦カー効果の測定の結果、室温で10 mili-degree程度のカー効果の測定に成功した。このことは、金属における反強磁性ドメインの可視化の成功にもつながった。パイロクロア型イリジウム酸化物においては、ミューオンによる測定からall-in all-outになる転移の臨界現象の観測に成功した。この測定からその秩序が遍歴磁性の特性を示し、理論的に期待されているワイル磁性体の発現の舞台として考えられることを明らかにした。また、光電子分光の測定から、この磁気転移において現れる絶縁体状態が転移点直下ではスレーター型として現れ、最低温度ではモット型へクロスオーバーしていくことを解明した。反強磁性体のワイル磁性体の新規物性を明らかにすることを目標としてきたが、それを実際に実現した。たとえば、異常ホール効果や異常ネルンスト効果を反強磁性体において初めて観測することに成功した。トポロジカル反強磁性体の候補物質であるパイロクロア型イリジウム酸化物の薄膜作製を行った。特にLuttinger Semimetalとして知られているPr2Ir2O7のエピタキシャル薄膜の作製に世界で初めて成功した。その結果、基盤として使っているYSZにその格子定数がロックされ[111]方向に引っ張り応力のかかった薄膜とロックされておらず応力のかかっていない部分が混在した薄膜が混在していることが分かった。さらに、詳細な実験を進めた結果、このPr2Ir2O7薄膜が磁化を伴わずに自発的な異常ホール効果をゼロ磁場で30 K以下で発現することがわかった。このことは、歪を受けている薄膜部分においてall-in all-out型の5d電子の磁気秩序が現れており、その結果として磁気ワイル半金属状態になっている可能性を明らかにした。すなわち、当初の研究計画にあったNd2Ir2O7で実現する5d電子に基づくall-in all-out状態とそれが作るワイル半金属電子状態をPr2Ir2O7の薄膜において実現することに成功した可能性が高い。また、共同研究からラッティンジャー半金属状態の性質として、動的な誘電率が非常におおきく増強していることも明らかにした。一方、角度分解光電子分光は、トポロジカル物性を司る電子構造の直接観察を可能とする強力な実験手法であるが、我々はこの手法を用いて、世界初となる時間反転対称性の破れに起因するワイル粒子を反強磁性体金属のMn3Snで実証した。いずれも、トポロジカル反強磁性体の存在を世界で初めて実証した重要な成果である。物性科学で現在最も急速な進展を見せるトポロジカル物性分野において、磁性ワイル粒子は長らくその検出が待ち望まれていた固体内素励起であり、それを成功させた本研究が領域内外に与えるインパクトは大きいものとの自己判断に基づく。

近年、電子間の相互作用が強いトポロジカルな電子相、特にワイル半金属が注目されている。ラッティンジャー半金属であるPr2Ir2O7は、格子歪みや外部磁場を加えることで、ワイル半金属となることが理論的には予測されていたが、実験的に証明されていなかった。我々は、固相エピタキシー法でPr2Ir2O7の高品質なエピタキシャル薄膜の作製に世界で初めて成功し、結晶構造解析やカイラル異常に起因する電気・磁気応答の観測を通じて、ラッティンジャー半金属が歪みの効果によってワイル半金属に、外部磁場の効果で磁性ワイル半金属になることを実証した。次に、反強磁性体Nd2Ir2O7の純良単結晶を作製し、光伝導度の周波数依存性を様々な温度において詳細に調べた。その結果、高温では金属伝導を示すドルーデピークが見られ、反強磁性転移温度より十分に低温では、モット絶縁体に対応する明瞭な電荷ギャップが見られた。一方興味深いことに、反強磁性転移近傍においては周波数に対して線形な伝導度が見られた。これはワイル半金属状態が現れていることを示唆している。また、反強磁性体Mn3Geの純良単結晶を育成し、その異常ホール効果、異常ネルンスト効果の測定を系統的に行った。Mn濃度を変えたサンプルを用いて、その温度依存性を測定することで、Mn組成依存性によるフェルミエネルギー依存性から理論的に期待されるワイル点との関係について知見を得た。特に測定された巨大な異常ネルンスト効果は、そのワイル半金属状態を反映していることが示された。Mn3Snにおいては、ワイル点を運動量空間で可視化することを目標として、光電子分光を行う。さらに、ワイル点のカイラル異常による磁気抵抗効果の発見を目指すと同時にその磁気抵抗効果の組成依存性から、ワイル点とフェルミエネルギーとの関係によるカイラル異常の変化を解明にする。さらに、カー効果を用いて、ワイル反強磁性体のドメイン構造の解明を行う。また、電流を印加すると同時にカー効果にて磁壁の動きを観察することで、電流による磁気状態の制御を行う。パイロクロア型イリジウム酸化物においては、薄膜の作製をおこない、基板に基づく歪を面内に起こすことで、立方対称性を破った状態を安定化する。さらに、低温に冷やすことで磁気秩序状態を実現し、そこで期待されるワイル半金属状態での自発的なホール効果の観測を目指す。また、その磁気抵抗の異方性から希土類元素の磁気モーメントがつくるクラスター多極子状態を解明する。当初の研究計画にあったNd2Ir2O7で実現する5d電子に基づくall-in all-out状態とそれが作るワイル半金属電子状態をPr2Ir2O7の薄膜において実現することに成功した可能性が高い。今後は、そのことをより明確に実証するために、このPr2Ir2O7の薄膜の持つ低温状態の詳細を磁気抵抗やホール効果により詳細に調べる。また、トポロジカル磁性物質のより微細な固体内素励起の検出を可能とするため、光電子分光装置の高度化を進める。また、試料作成グループとの連携を深め、表面敏感な光電子分光に耐えうる試料準備条件の最適化を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
花こう岩類の微量元素合有量に関する研究

飛騨帯及び韓国のジュラ紀花こう岩類に関するデ-タがある程度蓄積された。これらのデ-タから両地域のジュラ紀花こう岩類の類似点と相違点が明らかになった。(1)両地域におけるジュラ紀花こう岩類のモ-ド組成は類似しているが、(2)両地域における花こう岩類の同位体年代、系(磁鉄鉱系、チタン鉄鉱系のような系)、ストロンチウム初期値及びREEパタ-ンは異なる。これらの事実は両地域におけるジュラ紀花こう岩類の原物質と成因が異なることを示すものであろう。REEパタ-ンから韓国のジュラ紀花こう岩類は地殻下部の物質の部分溶融あるいは石英閃緑岩質マグマから角閃石が分別結晶作用することによって生成したものと考えられる。それに対し、飛騨帯のジュラ紀花こう岩類はその場で分別結晶作用を行ったものと思われる。両地域のストロンチウム初期値の違いから、韓国のジュラ紀花こう岩類は飛騨帯のジュラ紀花こう岩類より大陸側にあったものと思われる。現在西南日本外帯の中新世花こう岩類について研究中であるが、その一つとして、紀伊半島中央部の大峯花こう岩類を取り上げた。大峯花こう岩類は白亜紀の日高川層群中に貫入している中新世の花こう岩類で、南北ほぼ30kmにわたって脊梁部に分布している。北部の花こう岩類はSータイプで、南部の花こう岩類はIータイプである。一般的に北部から南部に向って花こう岩類のSiO2含有量が増大し、負のEu異常が著しくなる。SrーRb図及びBaーRb図における、これらの花こう岩類のデ-タ等も考慮すると、これらの花こう岩類は主として分別結晶作用によって分化したものと推論される。20年来の研究で、東南アジアから中国、シベリア、南米にわたる蒙古系民族について、抗体の遺伝子(Gm型)を用いて、分子生物学的な観点から人類学的な解析を行い、蒙古系民族は分散の中心がバイカル湖畔にある「北方型」と、それが中国雲南・広西地域にある「南方型」の2つのグル-プに分かれること。そして日本民族は「北方型」に属し、その源流がバイカル湖畔にあるという成績を得た。本研究では、南西諸島の集団、鹿児島:300人、種子島:199人、屋久島:200人、奄美大島:200人、那覇:348人、宮古:242人、石垣:151人、与那国:136人の血清資料についてGm型を検索し、4つの遺伝子:ag、axg、ab^3st、afb^1b^3の頻度を求め次のような成果を得た。(1)いずれの集団の成績もハ-ディワインバ-グの遺伝法則によく合致する。(2)これら全ての集団は「北方型に特徴的なag遺伝子(0.431-0.533)とab^3st遺伝子(0.220-0.364)」の頻度が高く、むしろ「南方型の特徴づけるafb^1b^3遺伝子(0.040-0.125)」の頻度が低いことから、日本本土の集団と同じく、「北方型蒙古系民族」に属することが確認できた。特に奄美渡島、宮古(上野村)、石垣、与那国の集団の成績は日本本土よりも「より北方型」の値を示し、より古い日本民族の原型をとどめているものと考えられる。

(3)台湾タカサゴや台湾人(漢民族)は「北方型」のag遺伝子(頻度0.194、0.299)とab^3st遺伝子(0.002,0.047)の頻度が低く、「南方型」のafb^1b^3遺伝子(0.762、0.643)が高い値を示している。南西諸島の集団はより強い「北方型」を示し、台湾の集団が典型的な「南方型」の際立った相違を示すことから、日本民族が南西諸島から島嶼づたいに遡上したとは考え難いという結論を得た。
色素細胞をモデルとした細胞運命選択の分子メカニズムの解析

動物個体内に多様な細胞種が作られる仕組みを理解するため、魚類の色素細胞発生をモデルとして種々の転写因子の細胞運命決定における作用機序を研究してきた。本研究では、色素細胞発生への関与が示されていたSox10とSox5が相互作用する可能性を、メダカとゼブラフィッシュを材料として検証した。Sox10は両魚種が共通に持つ3種類の色素細胞の発生に必須であり、Sox5はゼブラフィッシュではSox10の作用をわずかに阻害することが分かった。一方、メダカでSox5は黒色と虹色の発生においてSox10に阻害的であったが、黄色と白色ではSox5とSox10の作用は協調的で、黄色の形成を促進し白色の形成を抑制した。神経堤細胞の派生物である色素細胞は、その発生過程で異なるサブタイプが分化する。我々は、sox5変異がメダカの白および黄色素胞に発生異常をもたらすことを見出した。先行研究によって、sox10はゼブラフィッシュにおいて全ての色素細胞種(黒、黄、虹)の発生に必須であることが報告されている。また、他の器官や組織では、sox5とsox10は、競合的に、あるいは協調的に相互作用することによって、細胞分化を制御していることが知られる。これらのことをふまえて、本研究では、色素細胞の発生過程でのsox5とsox10の相互作用を、メダカとゼブラフィッシュを比較しながら、遺伝学的に調べた。TALEN法、CRISPR/Cas9法およびTILLING法によって、新たにメダカsox10(aおよびb)変異体およびゼブラフィッシュsox5変異体を作製した。メダカsox10a;sox10b二重変異体は、ゼブラフィッシュsox10変異体(colorless)と同様に、体表のすべての色素細胞種(4種、黒、黄、白、虹)を欠損した。また、メダカsox10a変異体では、黒色素胞の有意な減少がみられたが、sox5; sox10a二重変異体ではそれが回復した。これらのことから、メダカの色素細胞発生においてSox5はSox10に競合的に働くが、この相互作用は黄色と白色のみならず、黒色および虹色素胞の運命選択にも寄与している可能性が示唆された。また、ゼブラフィッシュsox5変異体は、成体期の体表縞模様が正常に形成されない表現型を示した。これがメダカsox5変異体と同様の黄色素胞の発生異常によるものか否かは今のところ不明である。今後は、メダカとゼブラフィッシュにおいてsox5とsox10の機能が保存されているか否かを明らかにし、メダカとゼブラフィッシュのsox5およびsox10の多重変異体における各色素細胞種の発生を詳細に観察することで、sox5とsox10の相互作用が色素細胞の運命決定に果たす役割を探求する。神経堤細胞の派生物である色素細胞は、その発生過程で異なるサブタイプが分化し、メダカでは4種類(黒、黄、虹、白)、ゼブラフィッシュでは3種類(黒、黄、虹)の細胞種に区別される。先行研究によって、ゼブラフィッシュにおいてsox10は全ての色素細胞種(黒、黄、虹)の発生に必須であることが報告されている。マウスにおいては、sox5とsox10は、黒色素細胞やオリゴデンドロサイトの発生で競合的に相互作用することによって、細胞分化を制御していることが知られる。これらのことをふまえて、本研究では、メダカとゼブラフィッシュを比較しながら、sox5とsox10の相互作用が色素細胞の多様性を生みだす可能性を遺伝学的に調べた。昨年度作製したメダカsox10(aおよびb)変異体およびゼブラフィッシュsox5変異体を、それぞれ既存のメダカsox5変異体およびゼブラフィッシュsox10変異体と交配し、sox5;sox10多重変異体を作製した。ゼブラフィッシュでは、sox10変異体で黒および黄、虹色全ての色素細胞種が減少したが、sox5; sox10二重変異体ではそれが有意に回復した。メダカにおいては、sox10a変異体で黒色素胞および虹色素胞の減少が見られたが、sox5; sox10a二重変異体では、それが一部回復した。一方、メダカでは黄色素胞はsox10遺伝子量依存的に形成されることが明らかとなったが、これらの変異体がsox5を欠損すると、黄色素胞はさらに減少(欠失)した。また、メダカの白色素胞はsox5; sox10a二重変異体でsox5変異体よりも増加した。これらのことから、ゼブラフィッシュの黒および黄、虹色素胞とメダカの黒および虹色素胞の発生においては、Sox5はSox10の機能を抑制的に調節し、メダカの黄および白色素胞の発生においては協調的に調節することが示唆された。メダカとゼブラフィッシュにおいて、TALEN法あるいはCRIPR/Cas9法による新規変異体の作製、その交配による多重変異体の作製や、表現型解析が大きく進展し、予想を上回る成果があった。具体的には以下の通りである。ゼブラフィッシュでは、sox5およびpax3a、pax3b、pax7a、pax7b変異体を作製し、既存のsox10変異体とsox5変異体を交配した。sox10変異体とsox

5変異体に関する成果は、前述の通りである。pax3変異体とpax7変異体についても、多重変異体の作製とその表現型解析を進め、これらの遺伝子が黄色素胞の発生に必須であること、黄色もしくは黒および虹色への運命決定に関わっている可能性を示す結果を得ている。メダカでは、sox10aおよびsox10b変異体を作製し、sox5変異体との交配を完了した。メダカpax3a変異体については連携研究者である成瀬氏のグループで作製され、系統化を行っている。神経堤細胞の派生物である色素細胞は、発生過程で異なるサブタイプが分化し、メダカでは黒、虹、黄、白色の4種類、ゼブラフィッシュでは白色を除く3種類の細胞種に区別される。昨年度までの研究で、マウスの黒色素細胞の発生におけるsox5とsox10の関係と同様に、ゼブラフィッシュにおいてsox5とsox10の競合的な相互作用が全ての色素細胞種(黒、黄、虹)の発生を制御していることを明らかにした。一方、メダカでは、黒および虹色素細胞の系譜で同様の機構が見られるが、黄および白色素細胞の系譜ではsox5とsox10は協調的に(黄色の発生を促進し、白色の発生を抑制する)働くことが分かった。メダカでは、ゼブラフィッシュとは異なり、黄および白色共通の前駆細胞が形成されることが示唆されており、白色素細胞を獲得する過程においてメダカがSox5とSox10の新規な機能を進化させた可能性がある。本年度は、このメダカ特有のSox5およびSox10の機能を検証するため、黄白共通前駆細胞におけるSox5の過剰発現系を利用して、黄か白かの運命が変更可能か否かを調べた。sox5の過剰発現はsox5変異体(黄色を欠損し白色を過形成する)において黄色素細胞を回復させ、野生型胚で白色を減少させた。したがって、sox5はメダカの黄白共通前駆細胞において黄への運命を促進し、白への運命を抑制するという、ゼブラフィッシュにはない働きを持つことが確かめられた。昨年度、TALEN法あるいはCRIPR/Cas9法によってメダカおよびゼブラフィッシュの新規変異体を多数樹立した。これまでに、sox5、sox10a/10b、pax3a/3bとpax7a/7bの変異体がメダカとゼブラフィッシュでそれぞれ全てそろった。sox5およびsox10以外にも、pax3a/3bやpax7a/7bの変異体と、これらの多重変異体の表現型解析をはじめた。メダカとゼブラフィッシュにおいて、TALEN法あるいはCRIPR/Cas9法による新規変異体の作製、その交配による多重変異体の作製や、表現型解析が進んでいる。メダカとゼブラフィッシュで、sox5およびsox10、pax3a、pax3b、pax7a、pax7b変異体が全てそろい、これらの遺伝子の色素細胞発生における機能分担の関係が明らかになった。メダカとゼブラフィッシュで比較しながら、色素細胞の発生系譜とSoxおよびPaxの遺伝子機能を対応させて、色素細胞の多様性生成モデルを構築できる準備が整ったと言える。動物個体内に多様な細胞種が作られる仕組みを理解するため、魚類の色素細胞発生をモデルとして、SOXをはじめ種々の転写因子の細胞運命決定における作用機序を研究してきた。色素細胞は神経堤細胞から色素芽細胞を経由して発生するが、メダカでは黒、虹、黄、白色の4種、ゼブラフィッシュでは白以外の3種類が分化する。本研究では、色素細胞発生への関与が示されていたSox10とSox5が相互作用する可能性を、メダカとゼブラフィッシュを材料として検証した。
ソフトアプローチによる金融市場リスクマネジメント方法の開発

本研究は代表者が近年提唱している複雑な最適化モデル解析のソフトアプローチを用いて、Value at Risk(VaR)を含む金融投資モデルの解析問題を解決し、金融投資に新しいリスクマネジメント方法を提供した。また、動的な金融投資問題に対して、2つの新しいモデル化方法とそのモデルの解析方法を提案し、時間と空間2次元上に市場リスクを分散する新しい方法を提供した。さらに、実際の株価データを用いて、提案された方法によるポートフォリオ選択シミュレーションや動的なポートフォリオマネジメントシミュレーションを行い、方法の有効性を確認した。具体的に、本研究では金融投資を行う際に重要とされている以下の問題に対して、新しい提案を行った。(1)ポートフォリオ選択問題:VaRを市場リスク指標とするポートフォリオ選択問題のモデル化を行い、モデルのソフト解析方法を提案した。また、複数の角度から市場リスクを測定することを認める多指標ポートフォリオ選択問題について、モデル化を行い、モデルのソフト解析方法を提案した。(2)ポートフォリオリバランス問題:リバランスの際に発生する取引手数料と税金を考慮し、もっとも少ないリバランスコストでリバランス目標を達成させることをモデル化し、そのモデルのソフト解析方法を提案した。(3)動的なポートフォリオマネジメント問題:リバランス時刻を固定する多期間確率最適化モデル、リバランス時刻を固定しないcontrol-theoreticalモデルを提案し、これらのモデルのソフト解析方法を提供した。これらの成果は既に8本の雑誌論文と12件の学会発表で公表され、金融市場リスクを時間と空間2次元上分散する新しい方法の開発という計画目標が達成されたと言える。ポートフォリオ選択問題とポートフォリオリバランス問題を研究した。1.ポートフォリオマネジメント問題を不確実状況下での2目標意思決定問題として捉え、多期間確率最適化モデルで定式化し、その解析方法を提案した。金融リスクの測定尺度として、金融業界でのリスク測定標準であるVaRを採用した。VaRは一般的に微分不可能な関数であるために、作成された最適化モデルは従来の方法で解けない非線形確率計画になっている。VaRを含む最適化モデルを解析するために、近年私が提案したソフトアプローチに基づき、二つのソフト解析アルゴリズムを提案した。モデルのソフト解析結果によるポートフォリオマネジメントの効果を確かめるために、アメリカ株式市場のデータを用いて、数値実験を行い、リスクとリターン両面から見ても、モデルのソフト解析の結果によるポートフォリオマネジメントは市場平均よりいい結果を得た。2.コストを考慮したポートフォリオリバランス問題を定式化し、その解析方法を提案した。取引手数料と税金を考慮したポートフォリオリバランス問題を幾つかの条件のもとで定式化した。リバランス後のリスクとリターンに対する要求などを制約条件とし、最小のコストでリバランスの目標を達成するようにモデルを構築した。構築したモデルは離散型と連続型の非線形確率最適化モデルであるために、これらのモデルを解析するソフト解析アルゴリズムも提案した。さらに、アメリカ株式市場の株価データを使い、リバランス実験を行い、リバランスモデルとそのソフト解析方法の有効性を確かめた。動的なポートフォリオマネジメント問題を研究した。1.ポートフォリオのリバランス時刻を固定する多期間確率最適化モデルを用いて、ポートフォリオの運用実験を行った。定期的にポートフォリオのリバランスを行うことを想定し、そのための運用モデルとして、多期間確率最適化モデルとその解析方法を開発した。ニューヨーク株式市場の株価データを用いて、このモデルによるポートフォリオの運用実験を行った。パシブなポートフォリオ運用戦略による運用と比較し、リターンとリスク両面において、モデルによる運用はよりいい結果を得たため、提案したモデルの有効性を確かめた。他の多期間最適化モデルとの比較は、仮説の違いがあるから、無意味であることを分かった。2.ポートフォリオのリバランス時刻を固定しないcontrol-theoreticalモデルを提案した。リバランス時刻を固定することは理論上においても、実際においても必要でないという視点から、リバランス時刻を固定しないcontrol-theoreticalモデルを提案した。これは常にポートフォリオの計画末におけるリスクとリターンを予測し、手元のポートフォリオのリスク・リターン関係は投資家の要求から外れたら、リバランスを実施するという提案である。