hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
培養神経細胞でプリオン蛋白質による発現制御される遺伝子群のマイクロアレイ解析

考察・結論:(1)プリオン蛋白質蓄積が遺伝子発現制御異常を介して神経細胞死を惹起し得る。(2)ヒト中枢神経系で生理的条件下14-3-3,PrPC,Hsp60はtrimolecular complexを形成し、プリオン病脳ではPrPCがPrPSCに構造変換・凝集される過程で、14-3-3はcomplexから離脱し、degenerating neuronから髄液中に放出される。網羅的トランスクリムトーム・プロテオーム解析により、ヒト培養細胞におけるPrPC誘導遺伝子や結合蛋白質を同定し得た。これらはクロイツフェルトヤコブ病の診断キットや創薬ターゲットとなりうる。
極短周期GaAs系平面超格子構造における量子輸送現象に関する研究

本年度は,GaAs/AlGaAs単一量子井戸構造を有する基板表面に,フォトリソグラフィならびに電子線露光装置とウエットケミカルエッチングを用いて,周期が100nm3μmのラインアンドスペース(L/S)構造を作製し,その後分子線エピタキシー法によりAlGaAsの再成長を行った.同様に,GaAs基板上にL/S構造を作製し,その後GaAs/AlGaAsの変調ドープ単一量子井戸構造の作製も試みた.まず最初にエッチング液にはこれまで硫酸系のものを用いていたが,エッチング後に綺麗なファセット面が得られなかったために,エッチング液をアンモニア系(NH_4OH:H_2O_2:H_2O=2:1:10)を用いることで明瞭なファセット面((111)面)を得ることが確認出来た.その後,量子井戸構造にAlGaAs層を再成長した場合では,成長中のAlGaAs分子のマイグレーションが余り起こり難いために,長時間の再成長表面では凹凸が激しく結晶性はよくなかった.しかしながら極短周期(100nm)のL/S構造において,短時間のAlGaAs再成長を行うと,長時間再成長したものよりも凹凸が激しくなく,この試料において磁気輸送特性を測定するとシュブニコフ・ド・ハース振動が観測されたために,量子井戸構造内のキャリアは再成長により枯渇することなく存在し,キャリアとして機能することがわかった.一方,GaAs加工基板上に,まずGaAsだけを成長した場合では,綺麗な表面が得られるだけでなく,V/III比の条件によってはファセット面に到着したGaAs分子が(001)面にマイグレーションし,メサ状になった(001)面のエッジ部分において(111)面と(311)面に囲まれた過剰成長(いわゆるリッジ成長)が発生することが分かった.同様に,加工GaAs基板上に再成長により量子井戸構造を作製し,フォトルミネッセンス測定を行うと,量子井戸からの発光が確認され再成長においても比較的良好な量子井戸構造が作製されることがわかった.本年度は,GaAs/AlGaAs単一量子井戸構造を有する基板表面に,電子線露光装置とウエットケミカルエッチングを用いて,周期が60nm,80nm,100nm及び150nmのラインアンドスペース(L/S)構造を作製した.量子井戸内部の変調ポテンシャルの振幅を変化させるため,エッチング深さを5nm,7nm及び10nmとし,電流磁気特性の測定を4.2Kで行った.試料中のキャリア密度は光を照射して変化させた.エッチング深さが5nmの試料では2次元の試料と変わらず,エッチングによるポテンシャルの変調が2次元電子ガスに達しなかったためと考えられるが,エッチング深さが7nm及び10nmの試料においては,測定結果に対する高速フーリエ変換スペクトルを調べると,シュブニコフ・ド・ハース(SdH)振動と考えられるピークが2個所観測できた.これはL/S構造を作製した領域に対応するSdH振動と2DEG領域に対応するSdH振動が同時に観測されたためと考えられる.周期80nm,100nm,150nmの試料では,磁気抵抗に明確にWeiss振動が観測でき,またフーリエスペクトルにおいても理論値と一致する位置にWeiss振動のピークが観測できた.しかし,周期60nmの試料においてはWeiss振動の観測はできなかった.全ての周期においてIT以下にSdH振動やWeiss振動とは異なるピークを観測した.これは周期ポテンシャルによる影響が現れたものと解釈されている.このピーク位置から周期ポテンシャルの振幅を求めたところ,周期が短くなるにつれ振幅が減少することがわかった.また,キャリア密度を増加すると,周期60nmの試料においてはIT以下で観測されたピークが消失した.これらの結果から周期60nmの短周期構造では,電子は古典的な質点として扱うことができず,量子論的な波束として扱う必要があると考えられる.本年度は,GaAs/AlGaAs単一量子井戸構造を有する基板表面に,フォトリソグラフィならびに電子線露光装置とウエットケミカルエッチングを用いて,周期が100nm3μmのラインアンドスペース(L/S)構造を作製し,その後分子線エピタキシー法によりAlGaAsの再成長を行った.同様に,GaAs基板上にL/S構造を作製し,その後GaAs/AlGaAsの変調ドープ単一量子井戸構造の作製も試みた.まず最初にエッチング液にはこれまで硫酸系のものを用いていたが,エッチング後に綺麗なファセット面が得られなかったために,エッチング液をアンモニア系(NH_4OH:H_2O_2:H_2O=2:1:10)を用いることで明瞭なファセット面((111)面)を得ることが確認出来た.その後,量子井戸構造にAlGaAs層を再成長した場合では,成長中のAlGaAs分子のマイグレーションが余り起こり難いために,長時間の再成長表面では凹凸が激しく結晶性はよくなかった.しかしながら極短周期(100nm)のL/S構造において,短時間のAlGaAs再成長を行うと,長時間再成長したものよりも凹凸が激しくなく,この試料において磁気輸送特性を測定するとシュブニコフ・ド・ハース振動が観測されたために,量子井戸構造内のキャリアは再成長により枯渇することなく存在し,キャリアとして機能することがわかった.

一方,GaAs加工基板上に,まずGaAsだけを成長した場合では,綺麗な表面が得られるだけでなく,V/III比の条件によってはファセット面に到着したGaAs分子が(001)面にマイグレーションし,メサ状になった(001)面のエッジ部分において(111)面と(311)面に囲まれた過剰成長(いわゆるリッジ成長)が発生することが分かった.同様に,加工GaAs基板上に再成長により量子井戸構造を作製し,フォトルミネッセンス測定を行うと,量子井戸からの発光が確認され再成長においても比較的良好な量子井戸構造が作製されることがわかった.
脳表ヘモジデリン沈着症ラットモデルの作成

論文を検索し、脳表ヘモジデリン沈着症に関する基礎的な情報の収集を行っている。また日本脊髄外科学会などに出席して脳表ヘモジデリン沈着症に関する臨床的情報の収集も同時に行っている。現在、脳表ヘモジデリン沈着症のラットモデルを作成し、大脳、小脳、脊髄への鉄の沈着の有無を確認中である。1ラットを全身麻酔下に椎弓切除を行った後、硬膜に穴をあけて髄液漏のあるラットを作成して飼育している。2硬膜欠損と髄液漏が十分でないのか、理想的な硬膜欠損(髄液漏)のラットが作成されていない。人工的に作成した硬膜欠損が自然に治癒し、硬膜が閉鎖して髄液漏は一時的であり、持続的な髄液漏が生じていないためと思われる。3これまでに作成した脳表ヘモジデリン沈着症のラットモデルを解剖して取り出した大脳や小脳、脊髄をホルマリン固定した後、切片を作成して顕微鏡下に観察したが、大脳や首脳皮質および脊髄表面にヘモジデリンの沈着を認めていない。ラットの脊髄とその硬膜は小さく、十分な硬膜欠損モデル(髄液漏モデル)が作成できていないため、脳表ヘモジデリン沈着症のラットモデルが作成されていない。最適な脳表ヘモジデリン沈着症のラットモデルを作成するため、新たなモデルの開発および試作を検討するのに時間を要するため、本研究がやや遅れている。ラット脊椎の、どこにどれくらいの大きさの硬膜欠損を作成したほうがよいかを調べるため、さらに様々な硬膜欠損のサイズの脊髄硬膜欠損モデルを作成し検討する予定である。さらに硬膜欠損モデルを長期間飼育して、脳や小脳、脊髄へのヘモジデリン沈着の有無を確認する予定である。理由:ラットは、教室内で飼育しているものを優先的に使用したため。各種薬剤も教室内の残薬を使用したため。使用計画:新たにラットと試薬、および実験に必要な機材などを購入する。
複合的な健康行動が睡眠障害へ与える影響とメタボロームを用いた心代謝リスク評価研究

睡眠障害は循環器疾患や死亡リスクが増加することから、睡眠対策は重要な問題として注目されている。これまでに睡眠は身体活動、喫煙、肥満といった生活習慣が関連するとされているが、これらの健康行動因子が複合的に重積した場合の睡眠障害に関するリスクについては検討が少ない。本研究では大規模な健診データとメタボロームデータ(11002名)を使用して、健康行動因子を保有する数や組み合わせと、睡眠の質の関連を明らかにする。さらに、メタボローム解析を用いた代謝プロファイリングにより、睡眠障害による心代謝リスクを明らかにする。
連続共沈浮選及び吸着法を用いる水中のフミン物質の分離濃縮とキャラクタリゼーション

天然水中の主要な有機物質であるフミン酸やフルボ酸は,水中の種々の有害重金属元素と負電荷錯体を作る。こうした存在状態の変化は,各種元素の地球化学的挙動や水棲動植物への毒性にしばしば大きな影響を及ぼす。また,水の塩素処理の際,フミン物質自身がトリハロメタンを生成することも知られている。従ってフミン物質のキャラクタリゼーションは,地球化学,環境科学,さらには水処理等の分野で,近年益々学問的興味が高まってきている。本研究では,次の主なテーマについて詳細に検討した。即ち,(1)フローシステム共沈浮選法を用いる大量試料水からのフミン物質の迅速簡便な分離濃縮,(2)インジウム処理した高選択性XAD-2樹脂及びDEAE-セファデックスA-25陰イオン交換体を用いる水中のフミン錯体の吸着分離-ICP質量分析,(3)水中に溶存または懸濁物質として存在するフミン酸及びフルボ酸の分別定量,等である。さらに,XAD樹脂上に吸着捕集されたフミン物質が,陰イオン界面活性剤(例えばドデシル硫酸ナトリウム)により極めて効果的に脱着できることも見いだした。また,銅(II)-フミン錯体が塩類を含む溶液中でどのように分解するかについても検討した。河川水や湖沼水などに含有されるフミン物質(フミン酸やフルボ酸)は各種有害重金属元素と安定な負電荷錯体を作り,それらの地球化学的挙動や水棲動植物への毒性に大きな影響を及ぼす。またフミン物質自身も水の塩素処理の際,有害なトリハロメタンを生成することが報告されている。本研究ではこのフミン物質につき,その分離濃縮法の開発と系統的なキャラクタリゼーションを行うことを目的とする。本年度は以下に述べるように当初の予定をほぼ達成することができた。1.大量の環境水から迅速にフミン物質を回収する方法として,連続共沈浮選法を提案した。即ち,水試料を流しながらその流路の中でフミン物質をまず水酸化インジウム沈殿で共沈捕集し,ついで陰イオン界面活性剤と窒素小気泡で沈殿を浮選分離した。本法によれば,100リットル以上の試料から低ppmレベルのフミン酸・フルボ酸をほぼ完全に回収することができる。2.巨大網目構造XAD-2樹脂はフミン物質の優れた吸着剤となり得るが,脱着が極めて困難であった。しかし,陰イオン界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)のアルカリ性溶液を用いて脱着すれば,容易にかつ完全に回収できることを見いだした。現在,その機構を研究中である。3.有害重金属元素との反応性をSephadexA-25陰イオン交換体及びインジウム処理XAD-2樹脂吸着法(フミン物質と結合した元素を選択的に分離)により調べた。定量はICP-質量分析法及び黒鉛炉原子吸光法により行い,多種類の重金属元素につきフミン物質との相互作用の程度を半定量的に表すことができた。天然水中の主要な有機物質であるフミン酸やフルボ酸は、水中の種々の有害重金属元素と安定な負電荷錯体を作り,各種元素の地球化学的挙動や水棲動植物への毒性に大きな影響を及ぼす。また,水の塩素処理の際,フミン物質自身が有害なトリハロメタンを生成することも知られている。フミン物質は,従来,特に土壌学や農学の分野において極めて多くの研究がなされてきた。しかし、水中のフミン物質に関しては,その含有率が通常低ppmレベルと低いため,研究報告はかなり少ない。本研究は,水中のフミン酸やフルボ酸を分析化学の観点から系統的に研究することを目的とし,水中のフミン物質の濃縮,精製,並びに微量元素との錯形成について実験を進めた。その結果,(1)フローシステム共沈浮選法を用いる大量試料水からのフミン物質の分離濃縮,(2)インジウム処理した高選択性XAD-2樹脂及び巨大網目構造陰イオン交換体DEAE-Sephadex A-25を用いる水中のフミン錯体の吸着分離-ICP質量分析,

(3)水中に溶存または懸濁物質として存在するフミン酸及びフルボ酸の分別定量,等を達成することができた。さらに,XAD樹脂上のフミン物質の脱着回収における陰イオン界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)の優れた効果や,銅(II)-フミン錯体の河口域での安定性等についても有意義な知見を得ることができた。本研究は,土壌と水圏のフミン物質の相関関係,並びにフミン物質の環境科学的・地球化学的役割を明らかにする一助となると思われる。
新興国におけるリーン生産成熟度とデジタル化の日系と独系企業実態調査研究

欧米系数社は、Industry 4.0の導入や類似デジタル化の試行をしている.一方日系企業においてはほとんど兆候が観察されなかった。本研究は、ブラジルという新興国における製造業のリーン生産成熟度とデジタル化の実態を上記企業を対象に比較調査するものである。新興国の特徴として、設備投資に対する資源の不足、労働者の教育訓練レベルの不足、政治経済の不安定さなど多くの点で先進国と異なる。まずこれらの対象企業のリーン生産成熟度を3つの指標で測定する。それらは、製造リードタイム中の正味時間比率、直行率、設備総合効率である。
癌細胞の転移浸潤におけるトリプシノーゲンmRNA誘導機構の解明

STKM-1クローン(S4、R3)は、悪性度、トリプシン合成能ともにS4細胞の方がR3細胞よりも高い。これらのクローンを継代することなく同一のディッシュ内で無血清培地にて維持するとトリプシノーゲンmRNAの発現は上昇する。このことはディッシュに表面に蓄積した細胞外基質による作用の可能性が高い。そこでコンフルエントのS4およびR3細胞を無血清培地にて維持した後のフラスコ(細胞由来の細胞外基質でコートされている)を作成した。さらにFBS、マトリゲル、ラドシン(STKM-1が分泌する細胞接着分散因子)でそれぞれコートしたフラスコを作成した。これらのフラスコにR3細胞を播種して24時間後のmRNA発現を調べると、その発現量はFBS≒ラドシン≒マトリゲル<R3<S4の順であった。これらの結果は、癌細胞が分泌する細胞外基質がトリプシノーゲンmRNAを誘導したことを示しており、悪性度の高い細胞程誘導活性が高いことを示している。コートされている蛋白質を抽出してSDS-PAGEにより分析すると、非還元で分子量160-、140-、120-、110-kDaの高分子に4本のバンドが得られた。トリプシノーゲンには、現在少なくとも3種類の遺伝子配列が報告されている。そこで、S4、R3細胞の発現しているトリプシノーゲンの分子種について検討した。RT-PCRにより増幅されたフラグメントを制限酵素(Pst1、Sac1)で切断した。その結果、S4細胞においては2型の発現が92%、1型が8%、R3細胞においては2型が62%1型が38%であり、S4細胞の方がトリプシノーゲン2が優位であったことを示している。トリプシノーゲン2は、Ca^<2+>存在下で自己活性化が促進されるが、Ca^<2+>の存在は、トリプシノーゲン1の自己活性化を阻害することからトリプシノーゲン2の分泌が癌細胞の浸潤に特に重要であることが示唆された。
帯水層評価に基づく水蒸気爆発の特性評価

過去3回の噴火活動において水蒸気-マグマ水蒸気爆発が繰り返し発生した有珠山を例に,既存の坑井試料,電磁気探査から推定された地下構造および地球物理学的観測データから水蒸気-マグマ水蒸気爆発に関与した容水層を推定した.また,容水層の有効透水係数求めて,簡単な1次元2相流モデルにより,マグマと接触した容水層内の圧力の経時変化を計算し,マグマ水蒸気爆発のモデルについて検討した.有珠山地域の容水層は,温泉まで含めると現世河床堆積物から新第三系にまでわたり,大きく三つに区分される.それらの有効透水係数は地層の地質時代とともに小さくなり,その変化は6乗のオーダーにも達する.地球物理学的観測データによると,1943-1945年と1977-1982年の活動において,水蒸気-マグマ水蒸気爆発が発生した深度は,地表下65123m(海抜10050m)および地表下180230m(海抜250200m)と推定され,関与した容水層は大きな有効透水係数を持つ数層の帯水層が識別される更新統および上部鮮新統と想定された.簡単な1次元2相流モデルによると,透水性の地層では圧力は速やかに拡散し,不透水性の地層内ではビルプアップすることが分かった.この結果は一種の平衡破綻型モデルである柳谷のシナリオに従うマグマ蒸気爆発の発生環境が透水層よりも不透水層で形成されやすいことを示唆し,透水層とマグマの接触によるマグマ蒸気爆発の場合には平衡破綻型モデルよりはFCIのようなメカニズムを考えなければならないだろう.あるいは,マグマ蒸気爆発には透水層と上下2層の不透水層からなる系が関与しているのかもしれない.過去3回の噴火活動において水蒸気-マグマ水蒸気爆発が繰り返し発生した有珠山を例に,既存の坑井試料,電磁気探査から推定された地下構造および地球物理学的観測データから水蒸気-マグマ水蒸気爆発に関与した容水層を推定した.また,容水層の有効透水係数求めて,簡単な1次元2相流モデルにより,マグマと接触した容水層内の圧力の経時変化を計算し,マグマ水蒸気爆発のモデルについて検討した.有珠山地域の容水層は,温泉まで含めると現世河床堆積物から新第三系にまでわたり,大きく三つに区分される.それらの有効透水係数は地層の地質時代とともに小さくなり,その変化は6乗のオーダーにも達する.地球物理学的観測データによると,1943-1945年と1977-1982年の活動において,水蒸気-マグマ水蒸気爆発が発生した深度は,地表下65123m(海抜10050m)および地表下180230m(海抜250200m)と推定され,関与した容水層は大きな有効透水係数を持つ数層の帯水層が識別される更新統および上部鮮新統と想定された.簡単な1次元2相流モデルによると,透水性の地層では圧力は速やかに拡散し,不透水性の地層内ではビルプアップすることが分かった.この結果は一種の平衡破綻型モデルである柳谷のシナリオに従うマグマ蒸気爆発の発生環境が透水層よりも不透水層で形成されやすいことを示唆し,透水層とマグマの接触によるマグマ蒸気爆発の場合には平衡破綻型モデルよりはFCIのようなメカニズムを考えなければならないだろう.あるいは,マグマ蒸気爆発には透水層と上下2層の不透水層からなる系が関与しているのかもしれない.
細胞骨格の病変や化学物質が筋肉の機械特性に及ぼす効果の研究

筋ジストロフィーに代表される筋原性ミオパチーは、筋肉(骨格筋)が委縮して徐々に筋力を失う難病である。本研究は、最先端のマイクロ・ナノ加工技術を用いて製作したMEMSピンセットを用いて、障害性筋原線維の機械特性を定量計測する方法を開発し、健康な組織との差異を明らかにする目的で行った。MEMSピンセットは単一細胞を把持し、非侵襲的な機械特性計測や細胞ハンドリングができる独自のツールであり、単一細胞レベルでの細胞機械特性と病態を統合してメカノバイオロジーに関する新たな知見を提供できる。(1)計測系の構築まず、MEMSピンセットを培養した筋原線維に接近させて把持し、その収縮特性や剛性・粘弾性などの機械特性を測る実験系を構築した。培養基板に付着した細胞に対してピンセットを安全に接近させ、それをピンセットで挟んで機械特性を測れるように実験装置を改良した。ピンセットの位置と、ガラス基板上に接着した細胞の位置を自動的に合わせる装置と制御系を作り、動作を確認した。さらに、薄膜トランジスタと透明な電極を集積化したディスプレイ用の基板をもとに、その表面で培養した細胞に電気的な刺激を与えられる新しい細胞培養基板を作成した。細胞と同程度の大きさの電極を、基板上に稠密な二次元アレイとして配置し、集積した薄膜トランジスタによって個々の電極を選んでそこに電気刺激を与えることができる。また電極間に形成した交流電界の力で、細胞をどちらかの電極に吸引し、固定できた。(2)病理モデル筋原線維の培養まず、筋芽細胞を培養して筋細胞に分化させ、筋原線維を得る安定した手順を確立した。すなわち培養ラインとして確立されている筋芽細胞に、筋障害を引き起こす原因となる遺伝子変異を導入し、さらに分化誘導因子を培養液に入れることで筋細胞、筋原線維へと分化させることに成功した。上記の計測系が適用可能な試料を準備できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。デスミン(筋アクチン架橋タンパク質)やαB-クリスタリン(低分子ストレスタンパク質)などの病的変異は筋障害に関連することが知られている。本研究では、これらの病的変異体が筋肉細胞に与える影響を、骨格筋組織を忠実に模した組織を用いて、筋細胞の収縮能・弾性・粘性について測定をすることを目的とし、研究を遂行した。平成25年度は、まず試料や、DNA精製などの取り扱いに必要な器具等をそろえ、効率的に実験が行えるように環境を整えた。その後、以下2つの項目を研究計画として遂行を目指した。(1)筋細胞のマイクロ組織を構築するための遺伝子導入や分化手順の確立。これについては、コントロールとなるプラスミドを用意し、C2C12細胞に導入、分化を行った。分化確認には免疫染色法とウエスダンブロッテイングを用いた。標的のタンパク質の発現量が予想値より低い結果が得られたため、これを改善・最適化した。コントロール実験で得られたプロトコルを用いて、野生型・変異型のプラスミド作製を行い、同様に、細胞への導入・分化、発現確認の実験を行った。本実験では、対象とするタンパク質に、デスミンを用いた。(2)分化した細胞内での標的タンパク質の分布に関する正常細胞と病的細胞の比較。項目(1)に時間を要したため、細胞の機械特性比較の実験は実施できていない。機械特性比較には、シリコン製ナノピンセットを用いる予定であり、25年度は、この実験セットアップの準備を行った。倒立顕微鏡のステージ上にナノピンセットを設置し、ナノピンセットのプローブを細胞にアプローチできるようにした。平成26年度は、昨年度に引き続き、標的タンパクを持つ筋細胞を生成するためのプロトコルの最適化を行った。C2C12細胞に対して特定のプラスミドを導入して分化させ、目的とするタンパク質の発現のために繰り返し最適化を行った。タンパク質(デスミン)の発現については、コントロール、変異型、野生型、に関して状態を検証した。3種類の変異型S46Y, D399Y, S460Yを用いたところ、S46Yについては発現量が多すぎる結果となり、D399Y, S460Yでは、2つの間で比較実験を行える発現量が得られた。これらの実験では、細胞培養の溶媒の種類、培養時間、培地・細胞濃度について、それぞれ最適化を含めた実験を行い、再現性が得られるプロトコル確立を目指した。作製した変異型細胞は、世代が変わるに従って、野生型の細胞となる様子が観察された。分化した細胞の凝集状態の把握については、特定タンパク質が多く発現した細胞について、このタンパクの凝集が見られた。詳細な凝集状態を観察するためには、共焦点顕微鏡が必要であったため、発現量と凝集状態についての詳細な検討は行っていない。

MEMSピンセットは単一細胞を把持し、非侵襲的な機械特性計測や細胞ハンドリングができる独自のツールであり、単一細胞レベルでの細胞機械特性と病態を統合してメカノバイオロジーに関する新たな知見を提供できる。(1)計測系の構築まず、MEMSピンセットを培養した筋原線維に接近させて把持し、その収縮特性や剛性・粘弾性などの機械特性を測る実験系を構築した。培養基板に付着した細胞に対してピンセットを安全に接近させ、それをピンセットで挟んで機械特性を測れるように実験装置を改良した。ピンセットの位置と、ガラス基板上に接着した細胞の位置を自動的に合わせる装置と制御系を作り、動作を確認した。さらに、薄膜トランジスタと透明な電極を集積化したディスプレイ用の基板をもとに、その表面で培養した細胞に電気的な刺激を与えられる新しい細胞培養基板を作成した。細胞と同程度の大きさの電極を、基板上に稠密な二次元アレイとして配置し、集積した薄膜トランジスタによって個々の電極を選んでそこに電気刺激を与えることができる。また電極間に形成した交流電界の力で、細胞をどちらかの電極に吸引し、固定できた。(2)病理モデル筋原線維の培養まず、筋芽細胞を培養して筋細胞に分化させ、筋原線維を得る安定した手順を確立した。すなわち培養ラインとして確立されている筋芽細胞に、筋障害を引き起こす原因となる遺伝子変異を導入し、さらに分化誘導因子を培養液に入れることで筋細胞、筋原線維へと分化させることに成功した。上記の計測系が適用可能な試料を準備できた。26年度では、マイクロデバイスを用いて細胞の刺激印加・応答計測を予定していたが、これは実施しないこととした。この理由は、当初予想していたよりも、標的タンパク質発現に時間を費やすことがわかり、予定した複数の研究項目から、重要項目へ絞る必要があると判断したためである。我々は、細胞の機械特性評価を優先的に行うこととした。マイクロデバイスを用いた、細胞の電気的刺激・応答計測については、既に比較的多く研究が行われているが、機械特性評価については、探針を用いた局所計測が主流である。当研究室で作製したシリコン製のナノピンセット(細胞把持・力計測デバイス)では、機械特性に関する新規の情報を得られると期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度は、シリコン製のナノピンセットを用いて、生成した筋細胞の収縮特性や機械特性を計測・評価する。シリコンナのピンセットは、単一の細胞の把持が可能であり、高い分解能で測ることができるため、個別の細胞についても詳細なデータを得ることができる。細胞の機械的な特性(収縮能・弾性・粘性)、これらの経時的変化、について計測を実施する予定である。これらが順調に遂行できたのちは、細胞組織分解酵素を投与した場合の細胞の変性を計測することも計画中である。本年度は、研究に必要な、野生・変異型のプラスミド作製と細胞における発現実験を集中的に行った。この作業に時間を要したため、25年度に予定していた生体マイクロ組織の培養方法取得まで至っていない。研究分担者は分子生物実験の経験を有しているが、本研究所の設備・装置に慣れるためにも時間は必要である。変異型プラスミド由来の細胞は、本申請で欠かせないものであるので、優先的に行った。
18世紀前半における清朝、ロシア、オイラト=モンゴル相互関係史の研究

本年度は最終年であり,これまでの研究で得た新たな知見を踏まえてロシア,清,オイラト勢力が絡み合う18世紀中央ユーラシア史の複雑な様相を総括的に解明した。研究の最大の焦点はキャフタ条約であった。この条約は露清の2国間関係の中ではネルチンスク条約に続く二つ目の条約として,前者に比べるとその重要性が十分に認識されてこなかった。そして,この条約が締結された背景にあるとされるオイラト勢力(ジューン=ガルやトルグート)との関係も十分には解明されてこなかった。キャフタ条約は,露清の特殊な2国間関係に起因する複雑な締結交渉の過程と,締結前後のオイラト勢力と清、ロシアの入り組んだ相互関係によって,条約締結直後の清側によるロシア側文書受領拒否事件に象徴されるような一見奇妙とも思える事態を招いた。その後、キャフタ条約締結以前には実現しなかった清とジューン=ガルとの国境画定が1739年にようやく実現し,この地域の情勢は安定に向かうかと思われたが,1750年代のジューン=ガルの混乱とそれに乗じた清による征服によって事態は一変,これを背景として1768年にキャフタ条約追加条約が締結された。従来の露清関係史の枠組みでは「ネルチンスク=キャフタ条約体制」として、17世紀末-18世紀前半から両勢力が安定的な関係に入ったとされてきた。しかし,ジューン=ガル滅亡から間もなく条約追加条約が締結されたことに象徴的に表れているように,オイラト情勢を考慮に入れた場合,「キャフタ条約体制」の完成は18世紀後半とするべきである。そしてこの体制によって確定した国境線は現在の中央ユーラシアの政治的枠組みの基礎になっていることも無視できない。キャフタ条約の締結は18世紀中央ユーラシア史における極めて重大な事件であったと言える。以上が本研究の一つの結論であるが,現在執筆中の複数の論文にこれらの内容は盛り込まれる予定である。今年度は主として清朝とロシアの間で結ばれたキャフタ条約の締結過程について、1768年のキャフタ条約追加条約までを視野に入れる形で研究を進めた。研究成果は、まず、7月23日第39回日本アルタイ学会(野尻湖クリルタイ)において、「キャフタ条約締結過程の研究清側ロシア文条約と国境貿易条項」と題して発表を行った。この発表では、同条約の締結過程について、ロシア側未公刊史料によって詳細に明らかにし、とりわけ第4条の国境貿易に関する条約文はラテン文、ロシア文、満洲文によって異同があること、その背景にある両者の条約続結にのぞむ姿勢について考察を加えた。これをもとに来年度前半に活字論文を発表する予定である。続いて、11月23日東京外大アジア・アフリカ言語文化研究所共同研究プロジェクト「東アジアの社会変容と国際環境」:研究セミナー「ロシア帝国と東アジア-外交関係と文書史料-」において、「キャフタ条約締結直後の露清関係-清側によるロシア側書簡受領拒否事件とキャフタ条約第6条」と題する発表を行った。この発表では、条約締結直後に起こったロシア側文書の清側による受領拒否事件について、その背景としての当時の政治情勢を分析するとともに、事件発生の根本原因にはキャフタ条約の複雑な締結過程があり、第6条がロシア文・ラテン文条約と満洲文条約において異なっていることが大きな要因となっていたこと明らかにした。これを元にした論文も来年度早々に活字としてまとめる予定である。また、次年度の研究計画を視野に入れた史料調査として、8月18日から9月8日まで、中国第一歴史档案館において清側史料の調査収集を行った。この調査では、これまで完全な形では知られていなかったキャフタ条約の清朝側満洲文条約文の全文を新たに発見する一方、満洲文関係史料の収集を行った。今年度1年間の研究成果は,平成16年3月26日に北海道大学スラブ研究センターで行なわれた第3回「ロシアの中のアジア/アジアの中のロシア」研究会における研究発表「18世紀露清関係史における諸問題キャフタ条約を中心に」の中に盛り込まれた。この発表の中で明らかにしたことの第一点は,キャフタ条約締結直前におけるロシア・清・ジューン=ガルの関係である。鉱山資源の開発を目的にしてジューン=ガルに「服属」をせまったロシアに対して,清朝はチベット仏教の僧侶を使者として派遣するなど,ロシアとは異なる手段によってジューン=ガルとの和平関係の構築を目指した。清側は来るべきロシアとの国境画定に備えて,ジューン=ガルとも同時に国境を確定することを意図していた。これまでは清はジューン=ガルに対抗するためにロシアとの国境画定を急いだ,とされる場合もあり,当時の清側の姿勢のとらえ方に見直しを迫る新知見である。第2点は,キャフタ条約の締結過程についてである。昨年度の研究(「研究発表」の項参照)で詳細に明らかにした第4条の条文の変遷以外に,その他の条文も総合的に分析した結果,(1)北京での交渉におけるおける合意は従来考えられているような絶対的なものではないこと,(2)後の条文の基礎になったのは,従来言われているようなロシア側が作成した草案ではなく,清側が作成した草案であったこと,(3)従来批准交換がなされたと言われているのは誤りで,最終的に条文が確定する段階で清側主導で条文に手が加えられた部分があること,等を確認した。以上はキャフタ条約の締結過程に大幅な見直しを迫る新知見である。

これらの成果はまもなく活字として発表する予定であるが,以上の新知見に基づき,キャフタ条約を18世紀中央ユーラシア史の中に明確に位置付けて行くことが残された課題となる。本年度は最終年であり,これまでの研究で得た新たな知見を踏まえてロシア,清,オイラト勢力が絡み合う18世紀中央ユーラシア史の複雑な様相を総括的に解明した。研究の最大の焦点はキャフタ条約であった。この条約は露清の2国間関係の中ではネルチンスク条約に続く二つ目の条約として,前者に比べるとその重要性が十分に認識されてこなかった。そして,この条約が締結された背景にあるとされるオイラト勢力(ジューン=ガルやトルグート)との関係も十分には解明されてこなかった。キャフタ条約は,露清の特殊な2国間関係に起因する複雑な締結交渉の過程と,締結前後のオイラト勢力と清、ロシアの入り組んだ相互関係によって,条約締結直後の清側によるロシア側文書受領拒否事件に象徴されるような一見奇妙とも思える事態を招いた。その後、キャフタ条約締結以前には実現しなかった清とジューン=ガルとの国境画定が1739年にようやく実現し,この地域の情勢は安定に向かうかと思われたが,1750年代のジューン=ガルの混乱とそれに乗じた清による征服によって事態は一変,これを背景として1768年にキャフタ条約追加条約が締結された。従来の露清関係史の枠組みでは「ネルチンスク=キャフタ条約体制」として、17世紀末-18世紀前半から両勢力が安定的な関係に入ったとされてきた。しかし,ジューン=ガル滅亡から間もなく条約追加条約が締結されたことに象徴的に表れているように,オイラト情勢を考慮に入れた場合,「キャフタ条約体制」の完成は18世紀後半とするべきである。そしてこの体制によって確定した国境線は現在の中央ユーラシアの政治的枠組みの基礎になっていることも無視できない。キャフタ条約の締結は18世紀中央ユーラシア史における極めて重大な事件であったと言える。以上が本研究の一つの結論であるが,現在執筆中の複数の論文にこれらの内容は盛り込まれる予定である。
密結合型次世代光・無線ネットワークに適した高度通信制御技術

本研究では,高速大容量光通信を可能にする一対多の光回線網であるPONと,ネットワークへの柔軟なアクセスが可能な無線ネットワークの融合ネットワークにおいて密結合性を利用することによって通信品質を向上可能な高度制御技術の確立を目的としている.特に,PONとWLANの省電力制御技術の独立性による無駄な電力消費や非効率な通信の発生に注目し,これを解決する同期制御方法を提案した.また,数学的な解析結果によりその有効性を示した.高速大容量光通信を可能にする一対多の光回線網であるPON(Passive Optical Network)と、ネットワークへの柔軟なアクセスが可能な無線メッシュネットワーク(WMN: Wireless Mesh Network)の融合体が、次世代のユビキタスブロードバンドネットワークとして世界的な注目を集めている。しかしながら、このPONとWMNの融合ネットワークの1つの特徴である密結合性については、その重要性にもかかわらず研究はこれから始められようとしている状況である。本研究は、この世界的な動きに先駆け、密結合性を利用することによって通信品質の向上が可能であることを明らかにし、その実現に必要となる高度な制御技術を確立することを目的とする。本研究では、経路制御技術、トラフィック制御技術、輻輳制御技術の3つの技術開発が軸となる。ただし、それぞれは全く独立なわけではなく、お互いに影響し合うことを考慮する必要がある。従って、本研究は(ステージA)光・無線ネットワークの密結合性を最大限利用した個々の技術の開発を行う段階、(ステージB)3つの技術をお互いに連携協調させるための技術の開発を行う段階、の2つに分けられる。平成25年度は、個々の技術の核が出来上がったことを受けて、研究段階をステージAからステージBへと移行させた。各制御技術の開発を、モデル化と理論検討、アルゴリズムの考案とプロトコルの設計、計算機によるシミュレーションベースの性能評価という一連のサイクルの繰り返しによって行った。結果として、近年重要性が増しているネットワークの省電力化に寄与する技術の骨格を確立することができた。本研究では,高速大容量光通信を可能にする一対多の光回線網であるPONと,ネットワークへの柔軟なアクセスが可能な無線ネットワークの融合ネットワークにおいて密結合性を利用することによって通信品質を向上可能な高度制御技術の確立を目的としている.特に,PONとWLANの省電力制御技術の独立性による無駄な電力消費や非効率な通信の発生に注目し,これを解決する同期制御方法を提案した.また,数学的な解析結果によりその有効性を示した.本研究は、高速大容量光通信を可能にする一対多の光回線網であるPON(Passive Optical Network)と、ネットワークへの柔軟なアクセスが可能な無線メッシュネットワーク(WMN: Wireless MeshNetwork)の融合ネットワークにおいて密結合性を利用することによって通信品質を向上可能な高度制御技術の確立を目的としている。特に、経路制御技術、トラフィック制御技術、輻輳制御技術の3つの技術開発が軸となる。まず今年度はステージAの研究、特にトラフィック制御技術について研究を行った。光・無線両方のネットワークを効率的に無駄なく利用するためには、各ネットワークでトラヒックをどのように分散して配送するかを制御する技術が重要となる。WMNから光ネットワークへのトラヒックについて考えると、WMNから光ネットワークに流れるトラヒックを適切に制御することにより光・無線の融合ネットワークの性能が大きく向上すると期待できるため、WMNにおけるトラフィック制御技術としてトラフィック量ベースで制御する技術、ユーザ分布の変動によって制御する技術を考案し、シミュレーションによりネットワークの利用効率が向上することを確認した。これらの技術は、経路制御・輻輳制御技術と連携協調を図ることを念頭に入れており、相互作用する機能についてはモジュール化して作成している。これにより、次年度以降行う連携協調技術の開発がスムーズに行える。高速大容量光通信を可能にする一対多の光回線網であるPON(Passive Optical Network)と、ネットワークへの柔軟なアクセスが可能な無線メッシュネットワーク(WMN: Wireless Mesh Network)の融合体が、次世代のユビキタスブロードバンドネットワークとして世界的な注目を集めている。本年度は、昨年度から継続してを光・無線ネットワークの密結合性を考慮した経路制御技術、トラフィック制御技術、輻輳制御技術の3つのコア技術を連携協調させるための技術開発を行った。まず、3つのコア技術の連携協調技術として、集中制御方式と分散制御方式の特徴や利点を明らかにした。さらに、集中制御と分散制御の特色を活かし制御方式を設計することで、環境に適応してシステム全体の実効スループットを向上できることを確認した。また、ユーザ端末のスリープ制御方式の情報を基に光終端装置を協調制御する手法を提案した。シミュレーションベースの評価実験を行い、通信性能の低下を許容値内に抑えつつユーザ端末の消費電力を著しく低減できることを確認した。この研究成果をまとめた論文は、国際会議にて発表された。総合領域当初予定通り研究ステージを進めることができており、順調に進展している。

本年度はステージAに該当する研究の一部を行うと計画していた。これに対し、今年度の成果として、経路制御技術、トラフィック制御技術、輻輳制御技術のうちトラフィック制御技術の開発を完了した。トラフィック制御技術は他の技術と比較してより重要かつ複雑な技術であること、トラフィック制御技術の概念を他の技術に適用可能なことから、来年度以降は今年度より迅速に研究成果が得られると期待できる。また、3つのコア技術の連携協調を考慮しトラフィック制御技術を開発したため、他の技術と相互作用する機能は独立して扱えるように設計しており、次年度以降行う連携協調技術がスムーズに開発できる。以上の理由から、今年度の成果は当初の予定以上に進展していると判断できる。ステージBの3つのコア技術の連携協調を図る技術の検討を加速する。各技術において他の技術と相互作用する機能などについてはモジュール化して作成するなどの工夫により、ステージBでのスムーズな技術開発につなげる。また、考案した技術の基本性能の評価を行う。基本性能の評価は主にネットワークシミュレータを用いた実験によって行う。当初の予定通り、今年度から継続してステージAの研究を行う予定である。今年度までに技術開発が終了しなかった経路制御技術、輻輳制御技術の2について独立して開発を行い、それが完了次第、3つの技術をお互いに連携協調させるための技術の開発を行う。3つのコア技術の連携協調技術の設計において重要となる検討課題は、司令塔の役目を果たす機能をネットワークのどこに配置するかという問題であり、その点について検討を重ねる。各技術の連携強化の設計方針などを決める上で、光・無線ネットワークに関する研究や密結合性に着目した研究の最新動向情報を把握するため、これらの情報収集はもちろん、本研究の先駆性と優位性を発信することを目的として積極的に学会等に参加する。考案した技術の性能評価は主にネットワークシミュレータを用いた実験によって行うが、今年度開発した技術と比較し、性能評価時に考慮すべきパラメータが多く、比較対象となる技術についても実験を行う必要出てくるなど、シミュレーションの量が増えることは間違いない。このため、シミュレータ用の計算機リソースを増強・並列化して行う。提案手法が完成した後は、WMNとして様々なネットワークを想定し、それぞれにおける提案手法の性能を評価する。WMNの主な例としては、WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access)とWiFi(Wireless Fidelity)があり、より現実的なネットワーク環境において提案手法の性能を評価する。参加予定の国際学会に変更があったため。
画像認識技術を用いた大腸内視鏡画像の客観的評価手法の研究

本研究では、難病指定されている潰瘍性大腸炎の大腸内視鏡検査に対して、大腸粘膜の炎症の重症度を画像認識技術により定量化を行う新しい客観的な評価手法の研究を行った。大腸粘膜表面の病態の違いを区別するため、様々な色空間成分に変換した内視鏡画像を組み合わせ、幾何学的な特徴を表す高次局所自己相関特徴を抽出し、多変量解析による機械学習により、重症度分類技術や類似症例技術の開発を行った。本年度においては、画像認識技術を用いた大腸粘膜の炎症重症度の客観的な評価指標の実現を目指し、潰瘍性大腸炎の炎症度合を分類する画像認識システムを構成する画像処理と特徴抽出の条件を定義するパラメータを同時に最適化する最適化手法の研究を行った。具体的には、大腸粘膜の血管網パターンと表面の凹凸の違いを強調する画像処理条件と、幾何学的な特徴量である高次局所自己相関(HLAC)特徴の抽出条件を、一括して最適化する遺伝的アルゴリズムをベースとした最適化手法を提案した。本手法では、医師が複数の観点から内視鏡画像を診断するのと同様に、画像処理と特徴抽出の条件を適切かつ複数組み合わせることにより、1つの画像処理条件では強調不可能な大腸粘膜の異なる表面性状を同時に特徴量として抽出することができ、複雑な表面状態の重症度を分類することが可能となった。協力研究者から提供された実際の大腸内視鏡画像データを用いた検証実験の結果、提案した手法による潰瘍性大腸炎の炎症度を分類可能な画像処理条件と特徴抽出条件の最適化を確認し、その有効性を検証することができた。また、本手法の高速化研究として、昨年度購入したGPU計算機による評価実験を行い、提案手法の並列検証プログラムを用いた検証実験により、最適化時間を約13倍向上させることに成功した。この結果、提案手法はGPU計算機により効果的に高速化することが可能であることを実証した。なお、この研究成果は、情報処理学会第96回MPS研究会および産総研オープンラボ2013にて報告し、2014年4月に開催される国際会議ISBI2014にて発表する。本年度においては、画像認識技術を用いた大腸粘膜の炎症重症度の客観的な評価指標の実現を目指し、まず、医学的な観点における潰瘍性大腸炎の炎症具合による大腸内壁表面の様子の違いを、大腸内視鏡静止画像から幾何学的な特徴として抽出する研究を行った。具体的には、炎症を示す大腸粘膜表面の様子(血管網の有無や表面の凹凸など)を、抽出する特徴に反映させるため、大腸内視鏡画像から変換されるRGB色空間など様々な色成分に変換し、画像に含まれる幾何学的な特徴をいくつかの数字の組み合わせとして表す高次局所自己相関特徴(HLAC)を抽出した。この抽出したHLAC特徴量を予め医師により分類された重症度ごとにそれぞれ解析し、変換した色成分と炎症の重症度と比較することで、大腸内視鏡画像を重症度別に分類が可能かどうか検証を行った。本研究では、協力研究者である内視鏡医(以下、協力研究者)から提供された、実際の大腸内視鏡画像データを用いた実験により、各色成分における大腸粘膜表面状態のHLAC特徴量への抽出のしやすさや,重症度間での特徴の違いなどについて検証を行った。この結果、本研究で提案する色成分変換とHLAC特徴により、炎症の様子を特徴量として抽出することができ、重症度ごとに特徴の違いがあることがわかった。また、次年度以降に向けた取り組みとして、各色成分の組み合わせなどを自動最適化するための最適化手法についても検討を進め、効率的な探索手法の設計指針を得ることができ、テストプログラムを試作した。さらに、平成25年度に予定している高速化研究で用いるGPU計算機を購入し、自動最適化処理のGPU並列計算による高速化の実現に向けた検討を行い、実現に向けた課題の抽出を行った。なお、この研究成果は、情報処理学会第91回MPS研究会および第12回産総研・産議連LS-BT合同研究会にて報告した。本研究では、原因不明で治療や診断方法が確立されていない難病である潰瘍性大腸炎の大腸内視鏡検査に対して、大腸粘膜の炎症の重症度を画像認識技術により定量化を行う新しい客観的な評価手法の確立を目的とした研究を行った。H24年度では、医学的な観点における潰瘍性大腸炎の炎症具合による大腸粘膜表面の様子(血管網パターンの有無や表面の凹凸など)の違いを区別するため、RGBやHSV色空間など様々な色成分に変換した内視鏡画像から、幾何学的な特徴を表す高次局所自己相関(HLAC)特徴を抽出し、予め医師により分類された重症度ごとに解析を行った。その結果、重症度に応じてその特徴を抽出しやすい色成分が異なり、その違いを利用することで分類が可能であることを明らかにした。(IPSJ第91回MPS研究会および第12回産総研・産技連LS-BT合同研究会発表会にて報告)H25年度では、明らかにした色成分との相関関係に基づいた重症度分類の基本技術を提案した。

また、血管網パターンや表面の凹凸の違い等を強調する画像処理とHLAC特徴抽出に関する複数の異なる条件パラメータを一括して調整する最適化手法を提案し、GPU計算機による並列化も活用し実用的な時間での条件最適化に成功した。(産総研オープンラボ2013、IPSJ第96回MPS研究会およびIEEE ISBI2014にて報告)H26年度では、血管網パターンと表面の凹凸の違いを同時に強調する高度な画像処理手法と、その画像処理結果から抽出したHLAC特徴とヒストグラム特徴をベースとした客観的な評価に基づく類似症例画像の検索技術を提案した。そして、これら研究成果を基に、潰瘍性大腸炎の重症度分類と類似症例画像を客観的な評価軸に基づき医師に提示するシステムを試作した。(第14回産総研・産技連LS-BT合同研究会発表会およびSPIE MI2015にて報告)医用画像認識本年度の研究では、大腸内視鏡画像から大腸粘膜の炎症度合の自動分類を実現する画像認識システムの最適化手法の確立を目的としていた。研究の結果、大腸内視鏡画像に含まれる大腸粘膜表面の血管パターンや凹凸具合を強調する画像処理条件と、その強調された画像から幾何学的特徴量を抽出するHLAC特徴の抽出条件を同時に最適化する最適化手法を提案した。この研究成果は、本研究の目標である炎症重症度を自動分類する客観的な評価手法の実現に向けた要素技術のひとつとなる。また、検証実験の詳細な分析の結果、色空間や特徴抽出のパラメータを数種類組み合わせることによる精度向上も実証され、昨年度得られた色空間変換と重症度分類の関係性に関する知見を証明することができた。昨年度、予備検討を行っていた高速化研究に関しても、購入したGPU計算機を用いた評価実験により高速化の効果を実証することができ、予備検討内容の有効性を確認するとともに、実用的な処理時間を目指した医療画像認識システムの高速化にむけた研究開発に着手した。さらに、昨年度に引き続き、協力研究者である内視鏡医の先生方との連携も計画通り行うことができ、内視鏡画像データの蓄積や研究成果のレビューによる医学的観点からのフィードバックを行うことができ、実施計画内での目標達成に向けた研究を順調に進めることができている。本年度の研究では、大腸内視鏡画像から大腸内壁表面の特徴を抽出する本研究のベースとなる基本技術の確立を目的としていた。研究の結果、大腸内視鏡画像の色成分情報を解析し、各色成分から抽出した幾何学的特徴であるHLAC特徴を用いた統計的処理により、十分な分類が可能であることを示すことができた。この結果、本研究の提案手法が、大腸内視鏡画像の情報から炎症の様子を特徴として抽出でき、炎症の重症度を分類する客観的な評価手法の実現に向けた基本技術を確立できた。また、検証実験の詳細な分析の結果、炎症の重症度(内壁表面の様子)によって特徴が効果的に反映される色空間が異なることや、色空間や特徴抽出のパラメータを数種類組み合わせることにより精度向上を図ることが可能であることも判り、次年度以降での高速化・高精度化に向けた研究材料を揃えることができた。一方、次年度以降に予定している高速化研究をスムーズに展開するための予備的検討については、GPU計算機を購入し、並列化の設計指針の検討や目的達成のための課題抽出などを計画通り実施できた。また、協力研究者である内視鏡医の先生方との連携も計画通り行うことができ、内視鏡画像データの蓄積や研究成果のレビューによる医学的観点からのフィードバックを行うことができ、実施計画内での目標達成に向けた研究を順調に進めることができている。
PCSK9によるLDL受容体の細胞内輸送経路変更の分子機構

低比重リポ蛋白質LDLが結合した細胞膜上のLDL受容体(LDLR)はエンドソームに輸送され、そこで、LDLRとLDLは解離する。LDLRは形質膜にリサイクルされ、LDLはリソソームに運ばれ分解される。PCSK9が細胞外でLDLRに結合すると、LDLRがエンドソームから形質膜へリサイクルされず、リソソームへ運ばれ分解される。その結果、LDLR量が減少し、LDLの細胞内取り込み量が減少するため血清LDL値が上昇する。本研究ではこのPCSK9の作用機構を細胞内ナノボディライブラリー発現細胞を用いた発現クローニング法および、既知のLDLR受容体結合蛋白質の遺伝子KO細胞を用いた解析によって同定する。
大域解析学における諸問題の研究

本年度の当研究は主として非線形偏微分方程式の取り扱いとその幾何学的考察を主として行なった。研究代表者前田は、共同研究者及び国内の研究者と主に以下の様な共同研究を行い、成果をあげた。1)局所等長理入問題と非線形偏微分方程式系のC^∞解の可解性問題;解析デ-タに対する可解性問題は解決されているが、C^∞デ-タに対するものは今まで、未解決である。ここでは、3次元リ-マン多様体の6次元ユ-クリッド空間に等長理入する問題で、断面曲率が0にならない場合の存在を示した。技術的には、非線形主要部型偏微分方程式のC^∞可解性を作ることに成功した。2)Yang-Mills gradientflowの安定性の研究;数理物理で取り扱われる変分問題の中で重要な研究テ-マの1つであるYang-Mills場のエネルギ-関数に対するGradient flowの安定性を調べた。この方程式は退化する非線型方物型になるが、ゲ-ジ変換を利用して、Gradient flow方程式の解を求めることに成功し、そのエネルギ-評価を与えた。3)ワイル多様体と量子化問題の研究;シンプレクティック多様体の上部構造を思われるべきワイル多様体の概念の構成とそれらの性質についての研究を行なった。特に、シンプレクティック多様体が常に変形量子化可能であることが示せた。ワイル多様体は、形式的微分作用素の作る代数を乗とする代数束であり、それを形式的Fouriev積分作用素で貼り合わせたものである。今後量子論の幾何学的立場からの研究に重要な役割を果すと思われる。その他共同研究者谷による4)流体方程式の自由境界に関する結果、菊池による5)変分問題の解の正則性の研究、伊藤による6)エルゴ-ド理論の立場からのフォンノイマン環の研究、石井による7)3次元多様体のFlowを用いた解明等に多くの成果が得られた。