hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高劣化耐久性・高効率太陽電池の実現に向けたマルチフィジックス計算化学手法の開発

本研究は、コンピュータシミュレーション手法を用いることにより、高劣化耐久性・高効率太陽電池の実現に向けてその設計指針を得ることを目的としている。平成27年度は、密度汎関数強結合(DFTB)近似に基づく分子動力学計算プログラムの開発及びカーボン系薄膜材料のCVDシミュレーションへの応用を軸として研究を行った。1.DFTB法に基づく分子動力学計算プログラムの拡張平成26年度までに、DFTB法を用いた分子動力学計算プログラムの開発を行った。それにより、数万原子スケールの量子化学に基づく分子動力学計算が可能になった。しかし、長時間化に関する課題は解決できていない。そこで、当該年度は、Car-Parrinello法に基づく波動関数の仮想的な時間発展アルゴリズムをDFTB法に組み込むことで、量子化学的分子動力学計算の高速化に実現した。具体的には、原子核の運動と同時に、波動関数に仮想的な質量を与え、velocity-Verlet法に基づいて時間発展することで、計算負荷が最も大きい自己無撞着計算を回避することが可能になった。2.水素化アモルファスカーボンのCVDプロセスにおける硬質化機構の解明水素化アモルファスカーボンの機械的特性は、水素含有割合及びsp3割合に大きく影響を受けることが知られている。とりわけ、sp3割合が高い膜において優れた機械的特性を示すことが理解されている。しかし、sp3結合の生成に基づく硬質化機構に関しては、十分理解されているとは言えない。そこで、DFTB分子動力学計算プログラムを用いることにより、サブサーフェス領域におけるsp3結合の形成を可視化することに成功した。具体的には、sp2-richな領域においてsp3ネットワークが次第に形成されることが分かった。また、優れた機械的特性を有するa-C:H膜を形成するための、最適な照射エネルギー域の存在も明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、新規計算プログラムの開発を軸として研究を行った。また開発したプログラムを用いた、薄膜シリコンのプラズマCVD成長シミュレーションを行った。プラズマCVDプロセス中の化学反応を高速かつ高精度に計算する必要があることから、電子状態計算にSCC-DFTB法を用いた分子動力学法(SCC-DFTB MD)プログラムの開発を行った。Self-consistent部分の高速化のために、DIIS法及びAnderson法を導入した。これにより、それらを導入する前に比べ収束に要する反復回数の削減に成功した。また、フェルミ準位近傍においてフェルミ関数を用いたブロードニングを行い非整数の電子の占有を許すことにより、縮退したd軌道、ダングリングボンドを持つ表面原子、ラジカルを含む系の計算が可能になった。2.アモルファスシリコンのプラズマCVDプロセスにおけるラジカル種の影響の解明アモルファスシリコンのプラズマCVDプロセスにおいては、プラズマ中で生成するSiH_3ラジカルが最も膜成長へ寄与することが知られているが、実験条件を変えることにより低次のラジカル種、特にSiH_2ラジカルの膜成長への寄与が大きくなることが知られている。そこで、ラジカル種がアモルファスシリコンのCVD成長へ与える影響に関してTight-Binding量子分子動力学法を用いて解析を行った。その結果、SiH_3ラジカルとSiH_2ラジカルでは、表面化学反応が異なることから成長機構に差異が生ずることを明らかにした。さらに、このラジカル種による成長機構の違いは膜質に大きく影響を与える。SiH_3ラジカルは、膜内に多くの環状構造を生成することから高品質な膜成長に有効であることが分かった。本研究は、量子化学計算手法を用いることにより、高劣化耐久性・高効率太陽電池の実現に向けて、その材料・プロセス設計指針を得ることを目的としている。平成26年度は、大規模電子状態計算プログラムの開発、及びシリコン系薄膜材料のプラズマCVD成長シミュレーションを行った。1.大規模電子状態計算プログラムの開発平成25年度までに、密度汎関数強結合(DFTB)法を用いた分子動力学計算プログラムの開発を行った。しかし、現状では、1000原子程度のシミュレーションが限界であった。そこで、平成26年度は、Linear Scaling手法をDFTB分子動力学プログラムに導入した。具体的には、計算コストがO(N3) (Nは基底関数の数)となるハミルトニアンの直接対角化を回避し、密度行列探索法を用いて電子系の全エネルギーを計算することで、系のサイズに対して、計算コストをO(N)に減少させることに成功した。これにより、数万原子の系の量子分子動力学計算が可能になった。2.アモルファスシリコンのプラズマCVDプロセスにおける表面平坦化機構の解明アモルファスシリコンのプラズマCVDプロセスにおいて、表面・界面での欠陥密度を低減させるためには、原子レベルで平坦な表面の形成技術の開発が急務である。しかし、現在まで、その表面平坦化機構は理解されていない。そこで、DFTB量子分子動力学法と遷移状態理論を組み合わせた理論的解析を行った。量子分子動力学計算より、従来実験グループにより提案されていたSiH3ラジカルの表面拡散ではなく、ダングリングボンドの拡散こそが表面平坦化において本質的な役割を果たすことが分かった。また、遷移状態理論を用いた理論計算より、ダングリングボンドの拡散経路・拡散長を明らかにし、最適な成膜温度域の設計に成功した。

本研究は、コンピュータシミュレーション手法を用いることにより、高劣化耐久性・高効率太陽電池の実現に向けてその設計指針を得ることを目的としている。平成27年度は、密度汎関数強結合(DFTB)近似に基づく分子動力学計算プログラムの開発及びカーボン系薄膜材料のCVDシミュレーションへの応用を軸として研究を行った。1.DFTB法に基づく分子動力学計算プログラムの拡張平成26年度までに、DFTB法を用いた分子動力学計算プログラムの開発を行った。それにより、数万原子スケールの量子化学に基づく分子動力学計算が可能になった。しかし、長時間化に関する課題は解決できていない。そこで、当該年度は、Car-Parrinello法に基づく波動関数の仮想的な時間発展アルゴリズムをDFTB法に組み込むことで、量子化学的分子動力学計算の高速化に実現した。具体的には、原子核の運動と同時に、波動関数に仮想的な質量を与え、velocity-Verlet法に基づいて時間発展することで、計算負荷が最も大きい自己無撞着計算を回避することが可能になった。2.水素化アモルファスカーボンのCVDプロセスにおける硬質化機構の解明水素化アモルファスカーボンの機械的特性は、水素含有割合及びsp3割合に大きく影響を受けることが知られている。とりわけ、sp3割合が高い膜において優れた機械的特性を示すことが理解されている。しかし、sp3結合の生成に基づく硬質化機構に関しては、十分理解されているとは言えない。そこで、DFTB分子動力学計算プログラムを用いることにより、サブサーフェス領域におけるsp3結合の形成を可視化することに成功した。具体的には、sp2-richな領域においてsp3ネットワークが次第に形成されることが分かった。また、優れた機械的特性を有するa-C:H膜を形成するための、最適な照射エネルギー域の存在も明らかになった。平成26年度は、当初の予定通り大規模電子状態計算プログラムの開発、及びシリコン系薄膜材料のCVDシミュレーションを行った。以上の研究より、従来提案されていたメカニズムとは全く異なるCVD成長機構の発見に成功した。その成果は論文として、Scientific Reportsに掲載された。故に、計画に沿って順調に研究が進展しているといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。開発した密度汎関数強結合法(DFTB)に基づく量子分子動力学プログラムを活用したシリコン量子ドットのプラズマCVDシミュレーションを行う。CVDシミュレーションより、成長表面での化学反応及びナノ粒子の自己組織化機構を明らかにし、ナノ粒子のサイズ・形状・表面構造を決定する因子を抽出することで、プロセス設計を行う。また、長時間計算を可能にする密度行列の時間発展法及び加速化分子動力学計算手法の開発にも取り組み、これまでは不可能であったCVDプロセスの全体像の可視化を試みる。
現代制御理論を活用したロボットアームの軌道制御

現場でのロボットアームの軌道制御は、各軸ごとのローカルPID制御によるPTP/CP制御をもとにし、細かい軌道への追従に関しては、テーチングとプレーバックを用いた人間による試行錯誤に頼ったものが主流となっている。このため、任意の軌道を目標値としてロボットアームの先端を自動制御する軌道制御の実現が望まれている。本研究ではこの軌道制御を現代制御理論を使って解決しようとするものである。研究の結果1)拘束条件付制御、反復制御という理論を提案し、入力に飽和がなければ任意の軌道に任意の精度で追従可能なことをシミュレーションで確認した。2)軌道制御の他、力制御が必要な場合も考え、適応力制御について考察し、その効果をシミュレーションにて確認した。3)実際に実験にてデータを取ろうとする場合、現状ではロボットの内部角しか取れず、実データとは言い難い。そこで、PSDとLEDを使った軌道データ収集法について提案すると共に、実験装置を試作した。4)また、制御系はディジタル式になるため、演算時間遅れや出力フィードバック制御等、ディジタル制御時における色々な問題を想定し、それを解決する理論体系を構築した。5)以上の結果を60年度に試作したロボットアームに適用して理論の効果を確かめたが、非線形摩擦、ガタ等のために必ずしも所定の目的を達成し得なかった。そのため、企業(セイコー電子)のロボットアームの実機を借り、現在鋭意実験中である。以上、現時点で申請した研究の理論面での目的は十分達成され、現代制御理論に効用があることが確認できた。したががって、現在進行中の実験結果と併せ、現代制御理論が今後のロボットアームの制御理論として現場等で有効に利用されると確信する。
非水溶液中の高分子電解質の形態とダイナミックス

本研究で得られた主な成果をまとめると次の通りである。1.非水溶液中の希薄領域における高分子電解質の拡がりと相互作用用いた高分子電解質試料は、分子量分布の狭いポリスチレンをビンクの方法を用いてスルホン化して得たスルホン化度が100%に近い種々の分子量を有するポリスチレンスルホン酸ナトリウムである。これらの試料を用いて、水(誘電率ε=80.1)より誘電率の高いホルムアミド(ε=111)を溶媒として、NaCl添加塩溶液中で光散乱および固有粘度測定を行なった。その結果、誘電率の高いホルムアミド溶液中の回転半径と固有粘度の分子量依存性は水溶液と同程度であるが、その値は大きいこと、また、第2ビリアル係数も大きいこと、即ち排除体積効果が大きいことがわかった。2.非水溶液中の高分子電解質の粘弾性1.と同じ試料を用い、水より誘電率の高いホルムアミドと水より低いエチレングリコール(ε=38)を溶媒として、無塩系および添加塩系で振動実験、ならびにクリープおよびクリープ回復測定から、零ずり粘度η^0および定常状態コンプライアンスJ_eを求めた。その結果、水より誘電率の高いホルムアミド溶液中ではη^0とJ_e共に、希薄、準希薄、および濃厚の各領域で水溶液とほぼ同様な分子量、高分子濃度依存性を示し、一方、水より誘電率の低いエチレングリコール溶液では、η^0とJ_e共に、各濃度領域で中性高分子と同様の挙動を示すことがわかった。本年度はまずスルホン化度約10%のポリスチレンスルホン酸試料の調製を行なった。その結果、メタノールなどの極性溶媒に可溶となり、スルホン化が起きていることは確認できたが、種々の物性測定結果の解析上必要不可欠となる、分子量、分子量分布などの特性評価がもとのポリスチレンや100%スルホン化試料とは同様に行なえないことが明らかになり、その方法については引き続き検討することとし、分子量約20万から140万までの100%スルホン化試料について以下の測定を行なった。溶媒にはホルムアミド(FA)とジメチルスルフォキシド(DMSO)を、添加塩にはNaClを用いて、固有粘土測定を光散乱による回転半径並びに第二ビリアル係数の測定を行なった。添加塩濃度はDMSOの場合0.01M、FAの場合0.005から0.1M(光散乱は0.01Mのみ)とした。その結果、FA中の固有粘度の挙動は水溶液中と同様に膨張因子αの三乗則を用いて理解できることが明らかになった。また回転半径と第二ビリアル係数については添加塩濃度(0.01M)一定の条件下で水系を含めた三種の溶媒での誘電率依存性を検討したところ、従来の理論では理解できない強い依存性を示すことが明らかになった。さらにFA中、無塩系の準希薄領域において粘弾性測定を行なった。その結果、零ずり粘度、定常状態コンプライアンスともに水溶液中と定性的に同じ挙動を示すことが明らかとなった。1.非水溶液中の希薄領域における高分子電解質の拡がりと相互作用用いた高分子電解質試料は、分子量分布の狭いポリスチレンをビンク方法を用いてスルホン化して得たスルホン化度が100%に近い種々の分子量を有するポリスチレンスルホン酸ナトリウムである。これらの試料を用いて、水(誘電率ε=80.1)より誘電率の高いホルムアミド(ε=111)を溶媒として、NaCl添加塩溶液中で光錯乱および固有粘度測定を行なった。その結果、誘電率の高いホルムミド溶液中の回転半径と固有粘度の分子量依存性は水溶液と同程度であるが、その値は大きいこと、また、大2ビリアル係数も大きいこと、即ち排除体積効果が大きいことがわかった。

2.非水溶液中の高分子電解質の粘弾性1.と同じ試料を用い、水より誘電率の高いホルムアミドと水より低いエチレングリコール(ε=38)を溶媒として、無塩系および添加塩系で振動実験、ならびにクリープおよびクリープ回復測定から、零ずり粘度η^0および定常状態コンプライアンスJeを求めた。その結果、水より誘電率の高いホルムアミド溶液中ではη^0とJe共に、希薄、準希薄、および濃厚の各領域で水溶液とほぼ同様な分子量、高分子濃度依存性を示し、一方、水より誘電率の低いエチレングリコール溶液ではη^0とJe共に、各濃度領域で中性高分子と同様の挙動を示すことがわかった。
「貧困の罠」への行動開発経済学的アプローチ

本研究の目的は、近年の開発経済学・行動経済学で注目される、貧困と行動経済学的要因との間の相互依存関係である「貧困の罠」について、フィールド実験とミクロ計量経済学の手法を組み合わせたアプローチにより分析するというものである。この目的のために、今年度は主に以下の2点について研究を進めた。(1)「要求水準(level of aspiration)」と貧困との相互依存関係を分析するために、関連研究の総括的なサーベイを行なった。要求水準のメカニズムについては、その理論的研究が行われており、いくつかの理論モデルが考案されている。特に重要なインプリケーションとして、要求水準と現状との乖離が大きくなると、投資が抑制されるために貧困から脱することができず、これがさらなる要求水準の低下を生むというスパイラルが指摘されている。一方、関連する実証研究については、この相互依存関係を厳密に検証したものは多くない。このギャップを埋めるため、以前に実施した要求水準の決定に関する経済実験データのクリーニングを行い、実験により計測した要求水準と貧困指標との関係性に関する分析を始め、基本的な分析結果が出揃ってきた。(2)主観的厚生の地域間格差について、南アフリカの家計調査データを用いて空間計量経済学的分析を行なった。既存研究においては、このような格差を生む要因として地域ごとの制度の違いに注目したものが多かったが、本研究においてはそれを相対所得の違いから再解釈して、より詳細な分析を行なった。このような相対所得は自身の要求水準の決定にも影響を及ぼすため、(1)の研究とも関連性が強いものである。この成果については、国際学会にて報告し、論文改訂の指針となるコメントを得ることができた。また、この他にも主観的指標と貧困との関連性を分析するためにネパールにて高齢者を対象とした家計調査を実施した。今年度は本研究の主要テーマの一つである要求水準及びそれに関連する主観的厚生指標に関する研究を重点的に進めることができた。この成果を元にさらなる経済実験の実施を計画している。今年度の研究実績を踏まえ、今後も大きく以下の2つの柱を中心に研究を進めていく予定である。まず、(1)の要求水準と貧困の関係性の論文については、すでにデータクリーニングが終わり、基礎的な分析結果も出ている。この分析結果については、論文にまとめた上で学会・セミナー等で報告し、フィードバックを得ることで分析の精度を高めていきたい。また、これに加えて、要求水準の決定メカニズムに関する理論モデルに基づいた構造推定アプローチによるデータ分析を行うことも目標としている。これにより、理論研究と実証研究との間のギャップを埋めることを目指す。この分析についても、適宜フィードバックを得ながら進めていきたい。さらに、以上の研究の他にも、これらの分析結果を元に、要求水準の形成に関するより詳細な経済実験の実施を予定しており、そのために経済学・心理学を中心とした関連分野での既存研究の整理と実験デザインも併せて行う。なお、実験の実施にあたっては現地協力者とも協議し、現地情勢を踏まえた上で計画を立てる。次に、(2)の主観的厚生の地域間格差に関する空間計量経済学的分析については、学会報告等で得られたコメントに基づいて現在もさらなる分析を進めている。この結果は論文としてまとめ、所属機関のDiscussion Paperとして公開予定である。並行して学会・セミナー等でも報告をして、論文の改訂を進め、国際学術雑誌に投稿することを目標としている。この他にも、以前に執筆した主観的厚生指標と客観的貧困指標との関係性をミクロ計量経済学的手法により分析した論文についても改訂作業を進めており、終了次第国際学術雑誌に投稿する予定である。なお、この論文も貧困の心理的側面に注目した行動経済学的分析の研究であり、特に主観的厚生の地域間格差分析の基礎ともなるものであるため、本研究課題に合致したものである。

今年度は本研究の主要テーマの一つである要求水準及びそれに関連する主観的厚生指標に関する研究を重点的に進めることができた。この成果を元にさらなる経済実験の実施を計画している。今年度の研究実績を踏まえ、今後も大きく以下の2つの柱を中心に研究を進めていく予定である。まず、(1)の要求水準と貧困の関係性の論文については、すでにデータクリーニングが終わり、基礎的な分析結果も出ている。この分析結果については、論文にまとめた上で学会・セミナー等で報告し、フィードバックを得ることで分析の精度を高めていきたい。また、これに加えて、要求水準の決定メカニズムに関する理論モデルに基づいた構造推定アプローチによるデータ分析を行うことも目標としている。これにより、理論研究と実証研究との間のギャップを埋めることを目指す。この分析についても、適宜フィードバックを得ながら進めていきたい。さらに、以上の研究の他にも、これらの分析結果を元に、要求水準の形成に関するより詳細な経済実験の実施を予定しており、そのために経済学・心理学を中心とした関連分野での既存研究の整理と実験デザインも併せて行う。なお、実験の実施にあたっては現地協力者とも協議し、現地情勢を踏まえた上で計画を立てる。次に、(2)の主観的厚生の地域間格差に関する空間計量経済学的分析については、学会報告等で得られたコメントに基づいて現在もさらなる分析を進めている。この結果は論文としてまとめ、所属機関のDiscussion Paperとして公開予定である。並行して学会・セミナー等でも報告をして、論文の改訂を進め、国際学術雑誌に投稿することを目標としている。この他にも、以前に執筆した主観的厚生指標と客観的貧困指標との関係性をミクロ計量経済学的手法により分析した論文についても改訂作業を進めており、終了次第国際学術雑誌に投稿する予定である。なお、この論文も貧困の心理的側面に注目した行動経済学的分析の研究であり、特に主観的厚生の地域間格差分析の基礎ともなるものであるため、本研究課題に合致したものである。以前から進めていた要求水準の決定に関する実験データ分析と、主観的厚生に関する南アフリカの家計調査データ分析が当初の予定以上に進んだため、計画の一部を変更した。また、ネパールの家計調査については他プロジェクトのデータを使えることになったため、今回予定していた独自の家計調査を実施する必要がなくなった。なお、次年度使用額については、実施予定の経済実験のパイロット実験を行うために使用することを計画している。
アジア太平洋地域の情報・社会変動における米国の位置と役割

昨年度までの研究を、データの整理と理論的検討の成果をふまえて、最終的にまとめ上げた。詳細は総括班のニューズレターに発表されるが、概要は以下のようである。1)アメリカにおける情報化の進行と新帝国化の危惧:1980年代から90年代にかけて、アメリカは情報化を機軸に復活し、世界に大きな影響を及ぼすようになってきた。情報化の一方の軸は、コンピュータの開発と世界への普及であり、この基礎に資本主義を越える「情報主義」の形成があった、という説も現れている。他方、もう1つの軸はグローバルメディアの生成と展開で、国際ケーブル・ニューズ・ネットワーク(CNNI)はアメリカ的放送環境のなかから生まれ、いまや世界のニュース放送を支配するまでになった。これら情報化の面からの支配をふまえて、アメリカは21世紀にかけて一国主義的行動をとることが多くなったので、「新しい帝国」の出現を危惧する声が高まっている。2)アジア太平洋地域における情報化の進展と文化・社会変容:以上の影響下で、アジア太平洋地域にはコンピュータ・ネットワークが形成され、グローバルメディアが普及して、国際語としての英語の質が地域的に変化したり、人間の身体観に変化が生じたりしている。この地域のアメリカ化は戦前からのものだが、戦後の冷戦期間中に「基地」と「消費」が分離され、とくに日本本土で肥大した「消費」が、いまや情報化と結びついて中国にも浸透しつつある。アメリカ化は、生活と意識のレベルに至るまでのアメリカの支配を意味するが、そこから同時に、それを越える新しいライフスタイルも現れようとしている。3)世界システムのなかのアメリカ・アジア太平洋と近代化の帰趨:これらを総合すると、アメリカ・アジア太平洋には世界システムの一環としてのUSセントリック・システムが形成され、そのなかで西洋に発した近代化の行方が問われているといえる。現代アメリカの社会とそのアジア太平洋地域にたいする影響を、情報社会化を基礎とする社会変動の面から解明することを目指した。1970年代後半のアメリカは、ヴェトナム戦争に敗北し、経済的にも不況で、沈滞気味の社会であった。80年代に入って共和党政権になり、最初は対ソ強硬路線を取ってSDI構想を展開するなど世界を心配させたが、この間に金融面から世界市場を支配して富を呼び寄せるようになり、冷戦の終結もあって90年代の民主党政権のもと世界最強の社会として復活してきた。その過程での決め手となってきたのが情報化である。しかしこの過程で同時に、アメリカ社会の階層分解が進み、砂時計(瓢箪)型の構造になってきた。また、不平等の拡大を防止するための情報ハイウェイの建設やネットワーク化の推進が、現実にそれだけの効果を上げているかについても、問題点が指摘されている。さらに、アジア太平洋地域の諸社会に、アメリカの金融・情報支配の影響がどのように現れてきているのかも検討した。この地域のアメリカニゼーションの歴史は古いが、それが情報社会化の進展とともにどのように変わってきているか、そのような変化のなかからアメリカニゼーションを越えて新しい社会を創造していく動きが現れてきていないか、などの諸問題を柔軟な視点から解明しようとしている。日本社会のアメリカニゼーションについての研究を、東アジアから東南アジアの諸社会全域に広げ、エスニックな同質性の高い日本社会には出ていなかったような新しい動向が、多言語・多文化性のいちじるしく高いアジア・太平洋地域に現れていないかどうかの検討にも入った。研究の大きなフレームができてきたので、文献資料などのさらなる検討や海外調査などをつうじて論点を解明していき、全体像を形成していくことがこれからの課題である。ひきつづきアメリカにおける情報化の進行過程とその社会的影響、およびその影響のもとでのアジア・太平洋諸社会の情報化と社会変容の実態を解明する努力を続けた。アメリカの情報化については、シリコンバレーにおけるその具体的な進行過程とその社会的影響の現れとしての「デジタル・ディヴァイド」などが明らかになってきている。すなわちシリコンバレーを中心とする情報化の最先進地帯では、情報技術(IT)を利用して最新の経営形態をとり、ハードやソフトにかかわる最新の成果を生みだし続けている世界的企業群が成長している半面、それらとそれらを下支えする従来技術や単純技術しか持たない周辺企業群や単純労働者層などとのあいだに新たな社会的分裂が生み出されてきている。こうした事態に象徴されるアメリカ社会の、実態としての階層構造の砂時計(アウアグラス)型化を、インターネットの普及に象徴されるようなアメリカ社会の情報ネットワーク化や、それをふまえたヴァーチャル・リアリティの豊穣化が吸収・緩和しうるものなのかどうか、なお研究がなされねばならない。アジア・太平洋諸社会については、アメリカ製の基本ハードおよびソフトを利用したコンピュータ組み立て産業の発展や周辺機器・応用ソフトの開発・普及・利用が進むかたわら、CNNなどのグローバル・メディアやインターネットなどを用いた社会再編が進み、そのなかで新たなコミュニティの形成やそれらを基盤とする新たな文化の醸成が続けられている。そうしたなかで、イギリス英語ともアメリカ英語ともつかない独自のアジア英語が普及したり、それと各国現地語とを併用した独特のコミュニケーション形態が発達するなど、アメリカニゼーションをふまえてそれを越えるような動きが出てきているので、それらの実態をさらに具体的に調査研究することが引き続く課題となってきている。今年度までの研究をつうじて、主に以下のことが明らかになった。1)アメリカにおける情報革命の進行過程:シリコンヴァレーについては、ここで情報革命の中枢過程が進行した経過と理由が少しずつ明らかになってきた。

この地域に情報主義の先駆者が集中し、彼らを支える投資家や企業家が集まったことが原因だが、他方で情報革命がアメリカ国内にディジタル・ディヴァイドを生じさせ、それを世界中に拡大してきていることも見逃せない。2)アジア太平洋地域への国際マスコミとインターネットの普及:アメリカがイギリスと並んで、世界中に国際マスコミのネットワークを広げてきたことは評価されるが、たとえばCNNの普及過程では、当事者がアジア地域では、通用性の高いイギリス英語を戦術的に用いるなど、企業的な配慮を先行させてきていることも見過ごせない。しかし、そうした過程をつうじて、この地域にアジア英語が普及し始めているなど意識とコミュニティの形成過程の基礎に重要な変化も生じている。3)日本およびアジア地域のアメリカ化とそれを超える動き:こうした影響のもと、日本ではすでに戦前から進んでいた社会生活のアメリカ化が、アジア地域の諸社会でも近代化あるいは現代化の進行とともに急激に進み始め、電化製品やジーンズやファーストフードを基礎にした画一的な生活様式が広がってきている。しかしよく見ると、それらのなかに伝統的なものや近代化(現代化)とともに生じた独自なものを組み込んで、アメリカ的なものを超えてグローバルな生活様式を創出する動きも現れてきている。4)アジア太平洋地域諸社会の根底的な社会・文化変容:以上の全体の結果として、アジア太平洋地域には民衆レヴェルからの情報社会および情報文化とも呼ぶべきものが醸成されてきている。上からの文化支配に見えるものが下からのユニークな文化形成を促し、アジア太平洋地域から米国を逆に変えていく可能性もある。昨年度までの研究の肉付けに努力したので、基本的な研究成果は昨年度の通りである。1)アメリカにおける情報革命の進行過程:シリコンヴァレーで情報革命の中枢過程が進行した経過と理由がほぼ明らかになった。この地域に情報主義の先駆者が集中し、彼らを支える投資家や企業家が集まったことが原因だが、他方で情報革命がアメリカ国内にディジタル・デイヴァイドを生じさせ、それを世界中に拡大してきていることも見逃せない。2)アジア太平洋地域への国際マスコミとインターネットの普及:アメリカがイギリス(BBC)と並んで、世界中に国際マスコミのネットワークを広げてきたことは評価されるが、たとえばCNNの普及過程では、当事者がアジア地域では、通用性の高いイギリス英語を戦術的に一部採用するなど・企業的な配慮を先行させてきていることも見過ごせない。しかし、そうした過程をつうじて、この地域に「アジア英語」が普及し始めているなど意識と社会の基礎に重要な変化も生じている。しかしよく見ると、それらのなかに伝統的なものや近代化(現代化)とともに生じた独自なものを組み込んで、アメリカ的なものを超えてグローバルな生活様式を創出する動きも現れている。
擬正則写像、フレアーコホモロジーの研究とシンプレクティック幾何への応用

2次元円盤からシンプレクティック多様体への擬正則な写像は、境界で円盤がちぎれる現象が起るため、シンプレクティック多様体の中のラグランジアン部分多様体に対するフレアーコホモロジーは一般には定義できない。ラグランジアン部分多様体に対し、A無限大代数とよばれるある代数を円盤からの擬正則写像を用いて構築し、それを基礎としてその障害と変形理論を展開した。我々の構築した一般理論をトーリック多様体の場合に応用し、具体的な計算例やシンプレクティック幾何の新しい応用をたくさん得ることができた。(1)ラグランジアン部分多様体に対するフィルター付きA無限大代数の構成とその変形・障害理論、Floer理論の基礎理論の構築。(2)(1)の理論のシンプレクティック幾何への具体的応用。例えばミラー対称性予想への応用。ラグランジュ部分多様体に付随するフィルター付きA∞代数とフレアーコホモロジーの障害理論と変形理論に関する論文の加筆改訂作業に集中し、多くの時間と労力を費やした。これは本研究課題の研究分担者でもある深谷賢治(京都大)、小野薫(北海道大)及び、Yong-Geun Oh(ウイスコンシン大)各氏とめ共同研究である。今年度は全10章のうち、8章、9章、10章を完成させ、Appendix A1とともにプレプリントとして、ウエッブ上で公開した。数学的内容としては、8章は半正シンプレクティック多様体のラグランジュ部分多様体に対する整数環上の理論の構成と応用(例えばArnold-Givental予想など)、10章はラグランジアン手術理論に伴う擬正則円盤のモジュライ空間の精緻な解析である。また、本論文執筆と同時に、トーリック多様体のトーラスファイバーの場合に、我々が導入したポテンシャル関数を詳しく計算し、シンプレクティック幾何へのいくつかの興味深い新しい応用を得ることができた。例えば、いかなるハミルトン同相写像でも交叉がないよう分離できないトーリックファイバーの特徴付けを得、多くの例でそれを具体的に決定することができた。これらを上記各氏との共著論文としてプレプリントLagrangian Floer theory on compact toricmanifolds I.(2008).ar Xiv:math/0802.1703として発表した。また、特異点とシンプレクティック充填との研究では、小野薫氏とともに、そのリンクが可算無限個の異なる微分同相類をもつシンプレクティック充填が存在する孤立特異点の具体例を構成した論文を発表することができた。また平滑化がK3曲面にコンパクト化される特異点のリンクのシンプレクティック充填の数量的不変量の間に成り立つ不等式を導出し発表した。部分多様体に付随するフィルター付きA∞代数とフレアーコホモロシーの障害理論と変形理論に関する論文の改訂作業に集中し、多くの時間と労力を費やした。これは本研究課題の連携研究者でもある深谷賢治(京都大)、小野薫(北海道大)及び、Yong-Geun Oh(ウイスコンシン大)各氏との共同研究である。今年度は本として出版するための原稿の整備に労力が費やされた。すなわち、出版社からのページ数に関する要請により、完成した10章を全て一度に出版することができなくなり、10章のうち2章を他の形で出版することとした。残り8章分を2巻本として各500ページ以内に絞り込む作業を行った。これと平行して、トーリック多様体のラグランジアントーラスファイバーの場合の具体的な計算とシンプレクティック幾何への具体的な応用とを与え、それに関する成果を2本の論文としてまとめ、アーカイブで公表した。(Lagrangian Floer theory on compact toricmanifolds I. (2008). arXiv math/0802. 1703,および、II: Bulk deformations.(2008). arXiv; math/0810.5654.) Part Iの論文は投稿中で、現在、査読者のコメントに従い改訂中である。この論文によって、例えば、いかなるハミルトン同相写像でも交叉がないよう分離できない(non-displaceable)トーリツクファイバーの特徴付けを得、多くの例でそれを具体的かつ明示的に決定することができたことはシンプレクティック幾何における顕蓍な成果といえる。アンカー付きFloer理論の論文、反シンプレクティック対合の固定点の非障害性判定、及びそのFloerコホモロジーに関する論文を公表した。また、西納-野原-植田によるトーリック退化とFloer理論の研究を受けて、次数2のヒルツェブルフ曲面のトーリック退化と同時特異点解消を用いてポテンシャル関数め計算を行い、応用として$S^2 \times S^2$内に非可算無限個のnon-displaceable Lagrangian toriが存在することを示した。これについても論文をウエッブ上のアーカイブで公表した。本研究課題の連携研究者でもある深谷賢治氏(京都大)、小野薫氏(北海道大)およびYong-Geun Oh氏(ウイスコンシン大)との共同研究により、トーリック多様体のミラー対称性予想について研究し次の成果を得ることができた。

これはここ十数年かかって我々が構築したラグランジアン部分多様体に対するFloer理論の一般論のトーリック多様体の場合への応用例とみることができる。具体的には、任意のコンパクトトーリック多様体の大量子コホモロジー環と、正則円盤の分配関数としてラグランジアン部分多様体のFloer理論において我々が以前の研究で導入した(バルク変形された)ポテンシャル関数のヤコビ環との環同型を証明した。証明は両者の計算結果を照合して同型であることを確認するものではなく、幾何学的に同型写像を明示的に構成し、内在的かつ概念的に行なわれる。更にこの同型写像は、ポテンシャル関数で定まる特異点の普遍開折を与え、トーリック多様体のボアンカレ対から定まる内積とヤコビ環上の留数対との一致を導く。これをポテンシャル関数の特異点が非退化な場合に証明した。証明は、正則穴あき円盤(annuli)のモジュライ空間の解析による。以上の結果を231ページの論文にまとめ,アーカイブ(arXiv:1009.1648)で公開した。他に、ラグランジアン部分多様体にアンカーという概念を定義し、そのFloer理論を展開した論文を出版した。これはスペクトル不変量との関係を研究する際必要となるものである。
肺癌患者の肺静脈血中の腫瘍抑制遺伝子、接着分子の検討-遠隔転移予測は可能か?-

【目的】手術検体を用いてFHIT geneの解析を行い、臨床病期、予後との相関を検討しFHIT geneの肺癌発生に対する意味を検討する.2.・凍結標本からSOGENを用いてRNAを抽出する.・FHIT geneを増幅する.a.PCR産物を電気泳動し、エチジウムブロマイド染色し異常バンドを検出する.b.spricing errorを同定する.3.異常の頻度と肺癌の臨床病期、予後、病理学的所見との関係を検討する.【結果】1.方法1で肺癌手術時の腫瘍を液体窒素で凍結してPCRを行ったが、FHIT geneの異常は認めなかった.2.方法2で肺癌手術時の腫瘍を液体窒素で凍結してFHIT geneの増幅には成功した.異常バンドの検出はできなかった.【考察】方法1ではPCRにてFHIT geneは増幅しなかった.検体採取方法(凍結、保存)に欠陥があり、RNAの破壊等がみられ、RNA収量が不足した事が原因と考える.方法2ではPCRにてFHIT geneは増幅しておりRNAの単離の方法は正しいと思われる.異常バンドの検出ができなかったのは、実験上のエラー(検体中の正常組織と癌細胞のpopulationの問題、腫瘍組織中の正常遺伝子が優位に検出されている)の可能性もあり、肺癌にはFHIT geneが関与しないと判断するには今後の検討を要する.更に検体数を増やし検討を行う.【目的】手術検体を用いてFHIT geneの解析を行い、臨床病期、予後との相関を検討しFHIT geneの肺癌発生に対する意味を検討する.2.・凍結標本からSOGENを用いてRNAを抽出する.・FHIT geneを増幅する.a.PCR産物を電気泳動し、エチジウムブロマイド染色し異常バンドを検出する.b.spricing errorを同定する.3.異常の頻度と肺癌の臨床病期、予後、病理学的所見との関係を検討する.【結果】1.方法1で肺癌手術時の腫瘍を液体窒素で凍結してPCRを行ったが、FHIT geneの異常は認めなかった.2.方法2で肺癌手術時の腫瘍を液体窒素で凍結してFHIT geneの増幅には成功した.異常バンドの検出はできなかった.【考察】方法1ではPCRにてFHIT geneは増幅しなかった.検体採取方法(凍結、保存)に欠陥があり、RNAの破壊等がみられ、RNA収量が不足した事が原因と考える.方法2ではPCRにてFHIT geneは増幅しておりRNAの単離の方法は正しいと思われる.異常バンドの検出ができなかったのは、実験上のエラー(検体中の正常組織と癌細胞のpopulationの問題、腫瘍組織中の正常遺伝子が優位に検出されている)の可能性もあり、肺癌にはFHIT geneが関与しないと判断するには今後の検討を要する.更に検体数を増やし検討を行う.【目的】手術検体を用いてFHIT geneの解析を行い、臨床病期、予後との相関を検討しFHIT geneの肺癌発生に対する意味を検討する.【方法】1.・肺癌手術時の腫瘍を液体窒素で凍結する.・FHIT geneに特異的なPCR primerでcDNAを鋳型としてPCRを行い、FHIT geneを増幅する.2.・凍結標本からSOGENを用いてRNAを抽出する.a.PCR産物を電気泳動し、エチジウムブロマイド染色し異常バンドを検出する.3.異常の頻度と肺癌の臨床病期、予後、病理学的所見との関係を検討する.【結果】1.方法1で検体5例に対してPCRを行ったが、FHIT geneの異常は認めなかった.2.方法2で8例にFHIT geneの増幅には成功した.異常バンドの検出はできなかった.3.現在7例について実験中である.【考察】方法1ではPCRにてFHIT geneは増幅しなかった.検体採取方法(凍結、保存)に欠陥があり、RNAの破壊等がみられ、RNA収量が不足した事が原因と考える.方法2ではPCRにてFHIT geneは増帽しておりRNAの単離の方法は正しいと思われる.異常バンドの検出ができなかったのは、実験上のエラー(検体中の正常組織と癌細胞のpopulationの問題、腫瘍組織中の正常遺伝子が優位に検出されている)の可能性もあり、肺癌にはFHIT geneが関与しないと判断するには今後の検討を要する.更に検体数を増やし検討を行う.肺癌におけるFHIT遺伝子の異常について(腫瘍および肺静脈血中の腫瘍細胞から)【目的】手術検体および肺静脈血を用いてFHITgeneの解析(主にSplicing errorの検出)を行い、臨床病期、予後との相関を検討しFHITgeneの肺癌発生に対する意味を検討する。【方法】(1)肺癌手術時に腫瘍部分を取り出し液体窒素もしくはドライアイスで急速に凍結する。(2)検体からISOGENをもちいてRNAを単離する。(3)Reverstranscriptase処理し、cDNAを抽出する。(4)FHITgeneに特異的なPCRprimerを使用しcDNAを鋳型としてPCRを行い、肺癌腫瘍部分のFHITgeneを増幅する。(5)PCR産物を電気泳動し、エチジウムブロマイド染色し異常バンドを検出する。(6)Splicing errorを同定する。(7)異常の頻度と肺癌の臨床病期、予後、病理学的所見との関係を検討する。

【結果】15例についてはPCRにてFHITgeneの増幅には成功したが、異常バンドの検出は出来なかった。現在さらに10例について実験中である。【考察】本実験ではPCRにてFHITgeneは増幅しておりRNA単離の方法は正しいと思われる。異常バンドの検出が出来なかったのは、実験上のエラー(検体中の正常組織と癌細胞のpopulationの問題、腫瘍組織中の正常遺伝子が優位に検出されている)の可能性もあり、肺癌にはFHIT遺伝子は関与しないというnegative dataと判断するには今後の検討を要する。更に検体数を増やし検討が必要である。【今後の予定】手術中に採取した肺静脈血(腫瘍細胞を含むと思われる)を遠心分離し腫瘍細胞を含む層を血中から抽出しFHIT遺伝子の異常を検出する。小細胞肺癌では95%以上、非小細胞肺癌においては60%の頻度でFHITgeneの異常な転写産物の発現がみられ、癌発生に関与している可能性が示唆されている。FHITgeneの異常から肺癌発生に至る機序はほとんど解明されていないが、現時点では、肺癌細胞においてはDNAから蛋白発現に至る過程でが起こり異常な転写産物が発現されていると考えられている。手術検体を用いてFHITgeneの解析(主にsplicing error)を行い、臨床病期、予後との相関を検討しFHITgeneの肺癌発生に対する意味を検討する目的で研究を行った。肺癌手術時に腫瘍部分を取り出し液体窒素もしくはドライアイスで急速に凍結する。検体からISOGENを用いてRNAを単離する。Reverstranscriptase処理し、cDNAを抽出する。に特異的なPCRprimerを使用しcDNAを鋳型としてを行い、肺癌腫瘍部分のFHITgeneを増幅する。PCR産物を電気泳動し、エチジウムブロマイド染色し異常バンドを検出する。を同定する。異常の頻度と肺癌の臨床病期、予後、病理学的所見との関係を検討する。以上を予定していた。PCRでFHITgeneの増幅には成功した。の検出はできず、原発性肺癌におけるFHITgene異常の頻度は0%であった。しかし、異常バンドが検出できた症例がなく、実験経過での検体や手技の問題でこのような結果がでた可能性もあり、結論を出すにいたらなかった。【目的】原発性非小細胞肺癌手術の切除標本を用いてFHIT geneの解析を行い、臨床病期、予後との相関を検討しFHIT geneの非小細胞肺癌に対する影響を検討する。【方法】A:1.原発性非小細胞肺癌手術の切除標本を液体窒素で凍結する。2.腫瘍部分、リンパ節を凍結保存後、Fast trak kitを用いmRNAを抽出する。3.cDNA cycle kitを用いてReverse Transcriptase処理しcDNAを作製する。4.FHIT遺伝子の特異的PCR primerをデザインし、cDNAを鋳型としてRT-PCRを行い、FHIT geneを増幅する。B:1.凍結標本からISOGENを用いてRNAを抽出する。2.FHIT geneを増幅する。
土壌細菌DNAの総観的分子分類解析による環境診断法の展開

環境中で重要な機能を担うにも関わらず、その詳細が不明な土壌細菌群集に関して、実験的・理論的な解析を行った。実験的には、DNAを高い分離能の検出できる二次元電気泳動法と、異なるDNAの集合を全体的に見るための総観的分子分類学に基づいて、新しい評価法を開発した。二次元電気泳動では、それぞれの細菌種を、1つ1つのスポットとして得ることができるため、全体の見通しが良い。理論的には、多様性が出現する機構を、「食う・食われる」の関係を表す食物網から検討すると共に、生態系中の非線形な相互作用による動態の解析を行い、典型的な湖汚染であるアオコ(シアノバクテリアの集団)の季節変動や日内変動などの挙動を明らかにした環境中で重要な機能を担うにも関わらず、その詳細が不明な土壌細菌群集に関して、実験的・理論的な解析を行った。理論的には、多様性が出現する機構を、「食う・食われる」の関係を表す食物網から検討すると共に、生態系中の非線形な相互作用による動態の解析を行い、典型的な湖汚染であるアオコ(シアノバクテリアの集団)の季節変動や日内変動などの挙動を明らかにした土壌細菌系は土壌中で極めて重要な機能を担っており、そのキャラクタリゼーションは、環境汚染や環境回復に関わる動態解析のため、また基礎的な生態系解析として必要性が高いが、未知の部分が多い。このような状況に鑑み本研究では、土壌細菌システムに対して有効となる総観的な半定量・半定性手法を開発・確立し、土壌環境評価に資することを目的とした。本年度は、鎖長-GCマップ法の確立を図り、また生態系の特徴を考慮した多様性解析手法を確立することを試み、さらに、土壌細菌システムのような高い多様性を持つ系の特性の理論的検討を行った。1.DNA二次元電気泳動法の開発土壌細菌システムの多様性調査と種同定の両方に用いることができる手法として、16SrRNAの分子分類学的多型を利用した鎖長-GCマップ法(あるいは鎖長-成分マップ法)を確立するために、高分離能を持つ二次元電気泳動法(2-DGE)を開発し、従来の変性剤濃度勾配電気泳動法(DGGE)や制限酵素断片鎖長多型法(RFLP)などと比べて、大きく多型分離能を改善することができた。これにより、土壌細菌系に対して効果的なランク・アバンダンス(順位・存在度、RA)プロットを行うことが可能になった。2.生態系多様性解析のための食物網理論構築2-DGE法により得られる土壌細菌多様性は、他の生態系の多様性と共通の特性を持つと考えられる。しかし、一般的な生態系の多様性についての議論は十分ではないのが現状である。そこで、食物網の一般的考察から出発して、生態系の多様性を評価する理論的手法を検討した。3.高多様性システムの回復性に関する理論的検討高多様性システムは、双安定性を示すことが多く、環境変化に対して履歴現象などが見られる。土壌細菌系も同様な挙動を示すと考えられる。そこで、生態系の一般的なモデルから出発して、系の回復性等の特性を評価した。土壌細菌系は、土壌中で極めて重要な機能を担っている。そのキャラクタリゼーションは、環境汚染や環境回復に関わる動態解析のため、また基礎的な生態系解析として必要性が高い。しかし未知の部分も多い。そこで本研究では、土壌細菌システムに対して有効となる総観的な半定量・半定性手法を開発・確立し、土壌環境評価に資することを目的とした。昨年度は、DNA二次元電気泳動法の開発を行い、また生態系の多様性解析のための手法についての検討を行った。本年度は、鎖長-GCマップによるDNA二次元電気泳動法の応用を試み、また新しい二次元電気泳動法の開発を行った。また、生態系多様性についてのさらなる検討を行った。1鎖長-GCマップ法の汚染土壌への応用有機塩素化合物による汚染が鎖長-GCマップにどのような影響を与えるかを検討した。土壌中のトリクロロエチレン濃度が高くなると、DNAスポット数の減少とランクアバンダンスプロットの傾きの増加が観測された。これにより、鎖長-GCマップの環境評価手法としての有効性が確認された。2鎖長-SSCPマップ法の開発DNA二次元マップ法の展開を図るため、鎖長多形と組み合わせる多形観測法として、DGGE(変性剤濃度勾配ゲル電気泳動)の替わりにSSCP(一本鎖DNA構造多形)を検討した。その結果、DGGEよりも分解能は低いものの、二次元マップを得ることができた。3.湖生態系のレジームシフト生態系が外部擾乱によって特性を大きく変える過程について考察した。その結果、双安定の概念と、安定状態間の遷移(レジームシフト)の考え方が有効であることを見出した。4.食物網の理論的解析生態系の多様性を被食者・捕食者の関係から考察した。その結果、各々の種の存在度は、体重や代謝量と深く関わっていることが示された。土壌細菌の生態系は、被食者の存在度分布に従うと理解される。土壌細菌系は環境中で極めて重要な機能を担っている。

その特性評価は、環境汚染や環境回復に関わる動態解析のために、また基礎的な生態系解析として必要性が高いが、未知の部分も多い。そこで本研究では、このような細菌集団に対して有効となる総観的な半定量・半定性手法を開発・確立し、土壌環境評価に資することを目的とした。本年度は、DNA二次元電気泳動法による鎖長-成分多形マップの応用と展開を図った。また、生態系の動的変化について数理的生態系モデルを用いた解析を行った。1.鎖長-成分多形マップ法の汚染土壌への応用DNA二次元電気泳動法による鎖長-成分多形マップを河川土壌の細菌群集解析に適用した。神奈川県内の河川を選び、上流から中流、下流にかけて底泥を採取し、DNAを抽出・精製した。16S rDNAのV1領域について鎖長-成分多形マップを作成した。河川の汚染状況に対応して、マップのパターン変化が観測され、本手法の有効性が確認された。2. DNAとRNAの同時評価法の開発DNAの鎖長-成分多形マップ法では、DNA量の分布が分かるので、細菌の存在度についての情報が得られる。これに対して、RNAは活動度を与えるので、DNAとRNAの両方の情報が同時に得られることは重要な意味がある。土壌試料からのRNA抽出はDNAに比べて困難であるが、適当な手法の組み合わせにより、十分な量の16S rRNAを得ることに成功した。これにより、16S rRNAと16S rDNAのVl領域に同時に鎖長-成分多形マップを適用する手法の開発が可能となった。3.湖細菌系の数理解析昨年度、土壌細菌の生態系が食物網における被食者の存在度分布に従うことを見出したので、環境における細菌系の多様性の原因をさらに探った。まず、土壌より単純な湖の細菌系に数理解析モデルを適用し、アオコの挙動が説明できることを示した。
ウイルス遺伝子導入によるRNA型ウイルス抵抗性マウスの作成

昨年度、センダイウイルス(HVJ)Mol株の表面抗原遺伝子(F及びHN遺伝子)のクローニングを行い、それぞれの遺伝子が誘導的に発現すると考えられるメタルチオネインプロモーターを持つプラスミドを構築した。さらに、これらのプラスミドをマウス受精卵に導入してトランスジェニックマウスも得た。しかしながら、解析したトランスジェニックマウスの種々の臓器において、FまたはHN遺伝子の発現は認められなかった。そこで今年度は、F及びHN遺伝子をハウスキーピング遺伝子のプロモーターの支配下に置き、発生、分化の時期や臓器に依存しないで常に発現するようなプラスミドを構築した。今回、ヒトβ-アクチン遺伝子のプロモーターを用いたが、このプロモーターはトランスジェニックマウスにおいても恒常的に働くことがすでに報告されている。F及びHNタンパクのみならず、アンチセンスmRNAが産生されるように、F及びHN遺伝子をプロモーターに対してアンチセンス方向につないだプラスミドも構築した。すなわち、2種類の遺伝子、2種類の向き、計4種類のプラスミドを構築した。現在までに、9匹(4種類)のトランスジェニックマウスを得ており、今後F及びHN遺伝子の発現について解析する予定である。我々の研究からWHHLウサギはLDL受容体が欠損していることが判明し,家族性高コレステロール血症(FH)のモデル動物となりうることがわかった.近年冠状動脈硬化性疾患の発生頻度が上昇しており,その発症機構の解明およびその治療方法の確立は急務である.ところがWHHLウサギはFHと異なり,冠状動脈硬化病変の発生頻度が低率であった.最近WHHLウサギの中に冠状動脈硬化病変を若令より起こす系統があることが明らかになり,従来のWHHLウサギとの性質を比較していたところ,硬化病変を起こす系統の血清リポ蛋白のうち超低比重リポ蛋白(VLDL)が粥状動脈硬化病変の中心をなす泡沫細胞の起源であるマクロファージ(Mφ)を泡沫化することを発見した.そこで我々はWHHLウサギの血液を採取し, VLDL分画を分離し, Mφへ取り込みを〔^<14>C〕oleateを用いてコレステロールの再アシル化反応を利用して検討し,その取り込み機構も合わせ検討した.〈結果〉WHHLウサギVLDLを分離した後, Mφへの〔^<14>C〕oleateの取り込みを調べると,最高2526n mol/mg proteinのcholesteryl〔^<14>C〕oleateの産生をみた.ところがWHHLウサギの群のVLDLの中に〔^<14>C〕oleateの再アシル化がほとんど起こらない群があることが判明した.取り込みの認められない群の冠状動脈硬化病変は軽微であることが判明した.動脈硬化好発群のVLDLのMφへの取り込み機構の詳細を検討したところ,次のような結果が得られた. VLDLのMφへの取り込みは受容体を介して行なわれているが,その取り込みを種々のリポ蛋白を同時に与えることにより競合すると, III型高脂血症の時に血中に増加するβ-VLDLによりVLDLの取り込みが抑制されたことからMφのβ-VLDLの受容体を介することが明らかになり,さらにその取り込みの際にVLDL中のアポ蛋白Eが受容体に認識されることが必須であることがわかった.この方法で冠状動脈硬化発症WHHLウサギを選抜中である.
マイクロ工学によるがん微小環境モデルの構築

本研究ではマイクロ加工技術を用いた三次元の微小血管構造の作製により、血管新生と血管透過性の双方を計測しうる新規な評価系の構築を目的とした。ヒト血管内皮細胞を用いた管腔状の三次元微小血管モデルを構築し、血管新生挙動の再現と血管透過性制御についての有用性について検証を行った。微小血管モデルに血管内皮増殖因子を一定期間添加すると血管内皮細胞がデバイス中のコラーゲンゲル領域へ出芽し新生血管が形成され、抗血管新生薬(VEGFR阻害薬:ソラフェニブおよびスニチニブ)で処理すると血管新生は抑制されることを確認した。蛍光デキストラン分子(70 kDa)を血管内へ導入することにより血管透過性を評価したところ、スニチニブで処理した血管はバリア機能を有するのに対し、ソラフェニブで処理をした血管ではバリア機能が亢進していることを確認した。以上より、開発した微小血管モデルは、血管新生誘導因子および抑制因子に応答能を示し、血管新生および血管透過性の双方を観察可能なモデルとして有用であることが実証された。本研究で検討したスニチニブおよびソラフェニブのように多くの抗血管新生薬は、様々な経路を阻害するマルチキナーゼ阻害薬であり、VEGFの効果を阻害し血管新生を食い止めるだけでなく、副次的に他の作用反応も誘発される。よって今回開発した評価手法は、薬効評以外に、4件の論文(原著論文3件・研究解説1件)としてまとめられ、プレスリリースを行い、日経新聞、World Pharma Newsなどで紹介された。29年度が最終年度であるため、記入しない。