hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インターフェロンγ及びβの間質性肺炎・肺線維症の細胞内抑制機序に関する研究

60の軽症例では肺機能の悪化が阻止された。こうした背景に基づき、IFNの作用メカニズムを検討した。対象と方法:7週齢、C57BL/6雄マウスを用い、生食投与群、BLM単独投与群、BLMとIFN経鼻投与群ならびに皮下注投与群を設定し、BLM肺線維化の評価モデルを用いて、BLM投与後28日の肺組織の病理組織学的比較検討を行った。BLM投与後、0時間から168時間まで経時的に気管支肺胞洗浄を行い、総細胞数と細胞分画を算定した。また、線維芽細胞株(MLg2908)を用いて、IFNによる増殖抑制作用を検討した。結果と考察:1)in vivo実験ではIFN-β併用群では肺炎症の程度が増強する傾向が見られた。しかし、28日目の線維化病巣が軽減した。また、BLMにより線維化巣のTGF-β発現が増強したが、IFN-β投与により軽減した。2)in vitro研究ではIFN-γは単独で(10-1000μg/ml)MLg2908の増殖を抑制しないが、TGF-βにより促進された増殖を抑制した。高濃度(4000μg/ml)ではさらに抑制する傾向がみられた。IFN-βは単独で(10-1000μg/ml)MLg2908の増殖を抑制するが、TGF-βにより促進された増殖は抑制しなかった。来年度は細胞内シグナル伝達分子の一つであるSmad分子群の反応を検討し、IFNの役割解明に寄与したい。目的:特発性肺線維症(IPF)は予後不良のびまん性肺疾患であり、病態や予後を改善する治療法の開発が切望されている.そのため病態の解明が急務である。欧米で展開された本症へのインターフェロン(IFN)b治療は予後改善が認められず、またIFNg療法は全体として改善が認められないものの、%VC>60の軽症例では肺機能の悪化が阻止された.こうした背景に基づき、IFNの作用メカニズムを検討した.対象と方法:7週齢、C57BL/6雄マウスを用い、生食投与群、BLM単独投与群、BLMとIFN経鼻投与群ならびに皮下注投与群を設定し、BLM肺線維化の評価モデルを用いて、BLM投与後28日の肺組織の病理学的ならびに分子生物学的検討を行った.BLM投与後、0時間から168時間まで経時的に気管支肺胞洗浄を行い、総細胞数と細胞分画を算定した.また、線維芽細胞株(MLg2908)を用いて、IFNによる増殖抑制作用を検討した.結果と考察:1)in vivo実験ではIFN-b併用群では4週目の線維化病巣が軽減した.また、BLMにより線維化巣のTGF-b発現が増強したが、IFN-b投与により軽減した.また、BLMにより増強したTGF-bとThrombospondinはIFN-bにより減少した.2)in vitro研究ではIFN-gは単独で(10-1000mg/ml)MLg2908の増殖を抑制しないが、により促進された増殖を抑制した.高濃度(4000mg/ml)ではさらに抑制する傾向がみられた。IFN-bは単独で(10-1000mg/ml)MLg2908の増殖を抑制するが、TGF-bにより促進された増殖は抑制しなかった.以上の効果を論文化した.臨床現場でも有用性が期待される.
既存構造物の劣化メカニズムおよび損傷度評価システム構築に関する研究

コンクリート構造物の劣化診断癌については,未だ不明確な点が多く現在発展途上の分野である。これまで,数多くの非破壊検査試験が提案されているが,試験により得られたデータから劣化予測を行うことは,精度の上から未だ不十分である。しかし,今後は高度経済成長期に大量に建設されたコンクリート構造物は更新時期を迎え,それに伴い,建設廃棄物の発生量が増加することが予測されている。建設廃棄物が環境負荷に与える影響が大きいため,構造物を長期に渡って供用することが求められており,既存構造物の劣化診断法の確立は急務となっている。さらに,実験室における促進実験結果と,実環境の構造物から得られたデータとの関係については十分検討されておらず,構造物の寿命あるいは耐用年数に関する評価システムは十分確立されていない。本年度は,塩化物イオン浸透試験および促進中性化試験を行い,塩化物イオンや中性化による鉄筋腐食を予測するための基礎的データの蓄積を行った。また,アルカリシリカ反応の抑制方法として,高炉スラグ微粉末およびフライアッシュを混和することに着目し,モルタルバー法や化学分析等のデータの蓄積を行うことにより,その抑制メカニズムを明らかにすることを目的とした。それらの結果を以下にまとめる。1.塩分浸透および中性化については,現在試験継続中であり来年度も引き続きデータの蓄積を行う。2.コンクリート表面からの塩化物イオン濃度分布を求める手法としてEPMA(電子線マイクロアナライザー)による分析方法を提案した。その結果,コンクリート表面からの塩化物イオン濃度分布を定量的かつ詳細に求めることが明らかとなったことから,今後データの蓄積を行う。3.高炉スラグ微粉末およびフライアッシュの混合率とアルカリシリカ反応抑制効果について調べるため,モルタルバー法などの試験を行ったが,試験は現在進行中てあり,来年度も引き続きデータの蓄積を行う。
連鎖・エクソームアプローチよる神経疾患責任遺伝子変異の効率的な同定

次世代シークエンサを用いた単一の家系のみの稀少遺伝性疾患の解析に際し、連鎖解析を絞り込みの決め手とし、エクソーム解析と併用すること(連鎖・エクソームアプローチ)を考え、本態性高CK(クレアチンキナーゼ)血症家系に応用した。常染色体優性の本疾患家系の発症者5名を含む4世代計9名を用いてHuman OmniExpressBeadChipによる連鎖解析を行った。その結果、1、7、10、19番染色体にLOD値1.401.50の領域を見出し、連鎖候補領域とした。次に、発症者と家系内非発症者各1名につきSureSelectVer4およびGAIIxによるエクソーム解析を行った。その結果、発症者でのみ見られた新規の変異を65,180個見出した。この中から連鎖候補領域内に、かつ候補遺伝子内に存在し機能変異であるとういう条件で絞り込みを行った。その結果、発症者のRYR1遺伝子の中に、これまでに報告のない非同義置換をヘテロ接合型として見出した。本変異の機能への影響をPolyphen-2で検討したところ0.911を示し、possibly damagingの評価であった。さらに、サンガーシークエンスにより本変異について、家系内における共分離を確認した。日本人健常者520人に同変異は認められなかった。筋組織におけるRYR1の発現を細胞免疫染色とウェスタンブロッティングで検討した結果、患者検体でRYR1抗体による染色像が見られず、またウェスタンブロッティングにおいても該当するバンドの濃度が著しく減少していた。本変異はRYR1のセントラルドメインに存在しており、近傍には悪性高熱症に関与している変異が報告されている。本受容体は4量体で機能するため、本変異により優性阻害が起きたものと考えられた。以上から、上記非同義置換が本疾患の責任変異であると結論した。24年度が最終年度であるため、記入しない。次世代シークエンサを用いたエクソームリシークエンシングによる稀少遺伝性疾患の解析が近年注目されているが、単一の家系しか得られない研究には膨大な数の変異の絞り込みが必要となる。そこで連鎖解析を併用することにより、その絞り込みの決め手とすることを考え、「連鎖・エクソームアプローチ」と名付け、家族性ニューロパチー一家系に応用した。本家系は、近位筋優位の筋力低下をきたし、常染色体優性遺伝形式をとる運動感覚ニューロパチー家系であり、神経因性膀胱と発作性乾性咳漱を特徴としている。まず、患者8名を含む4世代計23名を用いた連鎖解析を行った。その結果、1p31.1-q23.3(LOD=1.704)と4pter-p15.2(LOD=1.421)に最も強い連鎖を見出した。本領域には常染色体優性の運動感覚ニューロパチーの責任遺伝子として知られているMPZが存在したため、全エクソンの変異検索及びリアルタイムPCRによるコピー数異常の検討を行ったが、異常は見られなかった。また、近位筋優位のニューロパチーの連鎖領域として報告されている3p12-q13については、本家系での連鎖は否定され(LOD<-3)、遺伝学的に新規な疾患であることが確認された。そこで、5人の患者と1人の非発症血縁者をエクソームシークエンシングにより解析した。その結果、5人の患者に特異的に共有され、非発症血縁者には見られないSNVを2,120個見出した。このうちの71個は、これまでに報告のない新規な非同義置換で、さらにそのうちの20個を、連鎖領域にヘテロ接合型で存在する疾患責任候補SNVとして同定した。さらに、これらのSNVについて、家系内の共分離の確認及び日本人健常者520人のスクリーニングによる低頻度SNPの除外を、個別のサンガーシークエンシングにより進め、1p領域に2個、4p領域に1個候補SNVを選別した。

本変異はRYR1のセントラルドメインに存在しており、近傍には悪性高熱症に関与している変異が報告されている。本受容体は4量体で機能するため、本変異により優性阻害が起きたものと考えられた。以上から、上記非同義置換が本疾患の責任変異であると結論した。24年度が最終年度であるため、記入しない。責任変異候補を3個までに絞り込んだ。責任変異候補3個のさらなる絞り込みを行うとともに、申請計画にもある、家族性無症候性高CK血症および家族性ミオクロヌスてんかんにつても、連鎖解析とともに、エクソーム解析を行う。
急傾斜草地に対する機械化施肥作業技術の開発に関する研究

急傾斜草地における施肥作業問題を改善するため、ロ-タリベ-ン式施肥機の試作、改良及び現地試験を行った結果、従来の施肥機に比べて810倍程度の広い散布幅が得られ、これによって高い作業能率の機械作業が期待できることを明らかにした。散布幅拡大の方法として試みた肥料の大粒径化に伴う肥料効果への影響について検討した結果、成分含有率の高い肥料では粒径の増大に従って起こる施肥粒数の減少が著るしいため、肥料成分の圃場全面への拡散が不十分となり、収量の低下をもたらす危険性があるので、散布幅と肥料効果の両面から考えて適切な成分含有率及び粒径を選定する必要がある。実験機の試作、改造の過程で問題となった肥料繰り出し・調量方法については、ホッパ底部の形状の変更と溝付きフィ-ドロ-ルの採用によって解決し、フィ-ドロ-ル回転数に対応する定量繰り出しが可能となった。この実験機を、最大傾斜度21°23°の急傾斜草地における施肥作業現地試験に供試した。実験機によって緩傾斜の尾根部を走行しつつ、隣接する急傾斜草地に向かって肥料散布を行った。ロ-タリベ-ン回転数1,000rpmにおいて、粒径20mmの肥料で70m、粒径9mmの肥料ではは60mの広幅散布が可能であった。また、ロ-タリベ-ン式施肥機の分布パタ-ン予測法を作成し、実験結果と比較した結果、実験結果と良好な適合を示し、分布予測が適用できるものと考えられた。本実験機は散布幅が広いため、通常の肥料のホッパ客量では不十分であり、将来は自走化等によるホッパ容量の増大を検討し、作業能率を更に向上する必要がある。〔実験機の改良〕昨年度に試作し、予備実験を実施した施肥実験機の肥料供給装置は、調量シャッタを通って流下する肥料をスクリューコンベアによってベーン全幅に供給する方式であった。しかし、この構造では、昨年度に作成した肥料分布のシミュレーション・プログラムを用いた計算結果に基づいて、ベーン各部への肥料供給量を調節することにより、肥料の均一な分布を得るという構想を実証できず、肥料分布パターンの均一性も十分ではなかった。そこで今年度は、肥料ホッパの形状を変えるとともに、これに適合する溝付きフィードロールを作成して、ロール全幅にわたって均一に肥料を繰り出し、分配板を用いて流下状態を調節することにより、ベーン各部へ、それぞれ、所定量の肥料を供給する方式に改造した。この結果、ベーン各部への肥料供給量の調節が可能となり、均一散布の見通しが得られた。〔大粒径肥料の施肥効果〕本施肥実験機の試作目的は、大粒径肥料の利用により、現行施肥機の散布幅に比較して数倍以上の広幅散布の実現を図り、急傾斜草地における施肥作業を改善することにある。この技術の評価に必要な資料を得るため、肥料粒径の増大が施肥効果に及ぼす影響を、窒素肥料に対する施肥反応の高い大麦を用いて検討した。追肥粒径320mmの範囲における施肥作業を改善することにある。追肥粒径320mmの範囲において、子実収量は追肥粒径に基づく区間に若干の差異が認められたが、その差異は極めて小さく、また、異常気象による降雨と日照不足が続いたため、子実収量の区間差が肥料粒径の差に起因するものかどうかについては判断できなかった。この点を確認するため、1988年秋播の試験区を設定し、さらに検討中である。

実験機の試作、改造の過程で問題のあった肥料繰り出し、調量方法については、ホッパ底部の形状の変更と溝付きフィ-ドロ-ルの採用によって、フィ-ドロ-ル回転数に対応した定量繰り出しを達成し、これによってベ-ン各部への肥料の均一供給ができたため、昨年度に作成した肥料分布密度予測の適用が可能になった。この実験機を、最大傾斜度21°から23°程度の急傾斜草地における施肥作業現地実験に供試した。実験には直径20mmの試験用肥料と直径9mmの市販のIB化成肥料を使用した。実験機によって緩傾斜の尾根部を走行しつつ、隣接する急傾斜草地に向かって肥料散布を行った結果、ロ-タリベ-ンの回転数1,000rpmの条件下で20mm肥料では70m、9mm肥料では60mの広幅散布を実証し、この方法により、従来は機械施肥ができなかった急傾斜草地に対する機械化施肥作業の可能性を明らかにした。本研究において肥料散布幅拡大の方法の一つとして試みた肥料の大粒化に伴う肥料効果への影響を、肥料反応の大きなオオムギを用いて検討した。その結果、成分含有率の高い肥料では粒径増大に伴う施肥粒数の減少が著しいため、肥料成分の圃場全面への拡散が不十分となり、収量の低下をもたらす危険性があるので、散布幅と肥料効果の両面から考えて適切な成分含有率及び粒径を選定する必要があろう。本実験機は、従来の施肥機に比べて810倍程度の散布幅の作業ができるが、このためにホッパからの肥料の排出速度も大きく、通常のホッパ容量では連続作業ができない。将来は大量容ホッパを備えた自走機等を検討し、作業能率を更に向上することが必要である。
ポドサイトパチーにおけるRhoファミリーG蛋白質を介する形態機能連関

低分子量G蛋白質Rac1は多機能分子で、細胞骨格制御、酸化ストレス惹起、遺伝子転写制御、細胞の運動性など、多様な生物機能を細胞ごとに特異的な機序で調節する。本研究では腎糸球体ポドサイトにおけるRac1の役割を形態機能連関に着眼して解析するとともに、他細胞における役割と比較した。ポドサイトではRac1活性が過剰でも過小でもポドサイト傷害、アルブミン尿、糸球体硬化を生じ、またアクチン細胞骨格、細胞の運動性に影響を及ぼした。マクロファージRac1はM1サイトカイン産生を介して炎症性急性腎障害発症に関わり、心筋細胞のRac1はNOX4誘導を介して圧負荷心不全に寄与した。1.ポドサイト特異的Rac1恒常活性化マウス、ポドサイト特異的Rac1恒常欠損マウスを作製したところ、両マウスともにポドサイト障害(電子顕微鏡所見、ポドサイトマーカーの染色異常)、アルブミン尿、糸球体硬化を自然発症することを見出した。両マウスに鉱質コルチコイド受容体(MR)拮抗薬を投与した所、前者では腎障害所見が劇的に改善したが、後者では無効で、ポドサイト障害の分子機序が異なることが推察された。2.Rac1活性化状態のin situでの評価法の確立:RhoGDIα、Rac1 knockdown(KD)培養ヒトポドサイト細胞株を用いてactive Rac1に対する抗体で染色した所、control群、Rac1 KD群ではシグナルが検出されず、一方RhoGDIαKDでは細胞膜付近にactive Rac1の染色像が認められた。Rac1が活性化されているポドサイトでは、アクチン染色でcortical F-actin ringパターンを認めた。3.Rac1活性化状態とcell motilityに関する検討:細胞の運動性をtime lapse imagingで評価したところ、Rac1 KD群ではcell motilityの低下を認めた。RhoGDIαKD群ではcell motilityが亢進しており、これはRac阻害薬により抑制された。4.光照射により時間・部位特異的にポドサイトRac1を活性化させるin vitroの系の確立と形態機能解析:光照射によりRac1が活性化されるプラスミドをポドサイトに過剰発現させた系を確立するため、さまざまなポドサイト細胞株を用いて予備検討を行い、ラット由来のPod7で過剰発現効率が高いことを見出した。本細胞株はMRを高発現しており、Rac1とMRのクロストークを探索するにもよい系であると考えられた。現在安定過剰発現株の作成を進めている。低分子量G蛋白質Rac1は多機能分子で、細胞骨格制御、酸化ストレス惹起、遺伝子転写制御、細胞の運動性など、多様な生物機能を細胞ごとに特異的なメカニズムで調節する。本研究では、ポドサイト、マクロファージ、心筋細胞におけるRac1の役割を検討すべく、(1) Rac1恒常活性化系ならびに恒常欠失系における細胞障害とその機序を解析するとともに、(2)培養細胞におけるRac1過剰発現系やsiRNAを用いたノックダウン系、オプトジェネティクスを応用し、光照射により時間・部位特異的、可逆的にRac1を活性化、不活性化させる系を確立し、形態機能連関を解明することを目的とした。本年度は、マクロファージや心筋細胞におけるRac1の作用と役割を、細胞特異的ノックアウトマウスや培養細胞を用いて明らかにした研究成果を論文発表した。マクロファージRac1は、NADPH oxidase活性化、酸化ストレス、NFkB活性化を介してマクロファージM1サイトカインであるIL-6やTNFαなどを産生し、LPSによる急性腎障害に中心的役割を果たした。心筋細胞のRac1はNOX4誘導を介して圧負荷心不全の病態に深く関与した、一方、ポドサイト特異的Rac1 KOマウス、Rac1活性化マウスはどちらもポドサイト障害を自然発症した。光照射誘発性Rac1活性化、不活性化プラスミドを発現させたポドサイトを作製し、形態機能連関の解析を進めているが、一過性発現の系ではトランスフェクション効率が低く、細胞毎に作用が不均一であったため、ステイブルな発現株の作製を進めた。ポドサイトにおいては、Rac1はアクチン細胞骨格や細胞の運動性の制御に深く関わること、およびそのメカニズムを、time lapse imagingを用いて明らかにした。マウスモデルでポドサイト特異的Rac1過剰活性化系、Rac1欠損系を成功し、両者が異なるメカニズムでポドサイト障害を惹起することを見出した。さらに、これまでRac1のよい抗体がなく局所におけるRac1活性化状態を評価することができずにいたが、今回培養細胞系では評価系を構築することに成功した。

さらに、in vitro培養細胞の系で、Rac1活性化状態とcell motilityの評価系を確立し、Rac1過剰活性化によるcell motilityの亢進を示すことができた。以上の内容は、2014年国際腎臓学会ISN Nexus symposium、2015年日本解剖生理合同学会シンポジウムで発表した。腎臓内科学培養細胞系においてin situでのRac1活性化状態の評価法を確立できたので、引き続き、腎組織における局所におけるRac1活性化状態の評価法を構築して、ノックアウトマウスのデータを論文にまとめる。オプトジェネティクス解析は培養細胞系では安定細胞株を作製して解析を進める。ex vivo糸球体の系での解析は、予備検討で効率の良い過剰発現方法を見出しており、来年度はin vitro, ex vivoの系で光照射による形態機能連関の実際の解析を進める。初年度の研究結果から、in vitro, ex vivo糸球体における光誘発性活性化Rac1過剰発現系の構築で、単純なリポフェクションによる一過性過剰発現系では細胞によるRac1活性化のヘテロジェネイティのために解析が困難であることが判明し、安定細胞株の作製、異なるトランスフェクションの系の構築が必要となったため、次年度にかかる費用が従来の予定以上に増える見込みで、繰り越しを行った。シングルコロニー法による安定過剰発現ポドサイト細胞株の作製センダイウイルスを用いた過剰発現単離糸球体の作製
桜島火山からの大気放射性核種の線量評価と肺がんリスクの検討(患者・対照調査)

1.鹿児島県内11市の死亡率を比較解析したところ、1980年代に桜島火山からの降灰量が著しく高かった垂水市で、女性の肺がん死亡率が最も高かった。2.活動性火山である桜島、霧島山に隣接した居住地域である鹿児島市、霧島町、垂水市の屋外におけるラドンとその子孫核種濃度を測定した。その結果、鹿児島市は3Bq/m^3、霧島町は5Bq/m^3であった、これは国内平均濃度5Bq/m^3と比べ有意差が見られなかった。しかし、垂水市内においては異例の高濃度事象(50Bq/m^3)を頻回に計測した。さらに、気象データを観測し、気象に関わる各種の変数がラドンとその子孫核種濃度に与える影響を検討した。その結果、ラドンとその子孫核種濃度と二酸化硫黄あるいは浮遊粒子状物質濃度との間には相関が見られなかったが、降灰量との間には相関が見られた。3.呼吸器疾患を持たない集団である一般対象家屋の屋内ラドンとその子孫核種濃度を測定した。その結果、鹿児島市は14.6Bq/m^3、牧園町は14.5Bq/m^3、垂水市は平均11(最低値5最高値24)Bq/m^3であった、これは国内平均濃度15.5Bq/m^3と比べ有意差が見られなかった。4.肺がん、慢性呼吸器疾患等を対象に質問票調査並びに家屋での屋内ラドンとその子孫核種濃度を測定した。その結果、家屋内の平均ラドン濃度は約10.8Bq/m^3と有意差は見られなかった。しかし、ある肺がん患者の家屋でラドン濃度が43Bq/m^3、その子孫核種濃度が90Bq/m^3と高い濃度を計測した。これらの放射能濃度を年間実効線量当量に換算すると約10mSvとなり、国際放射線防護委員会が勧告している一般公衆に対する年限度の1mSvに比べて非常に高い値となった。研究初年度である平成13年度は、i)対象となる患者の診断、同定方法を確定し,ii)研究実施機構を確立,質問票の内容に関する関係者間の合意を得て、一部対象者の家屋にて室内におけるラドンガス等の放射性物質への曝露量の測定を開始した。i)症例は、主に関連機関である垂水中央病院と鹿児島大学病院に入院している40-84歳の肺がん患者と慢性呼吸器疾患(肺がん以外)等の患者とし、また一般健常者におけるラドン曝露量の測定と質問調査も合わせて行う事とした。ラドン等への曝露量は、室内に長時間滞在するほど大きくなり、その影響を受けやすいことが推測されるため、対象は女性に限定することとした。ii)研究実施機構と今年度の活動内容は以下の通りである...(1)病院:対象者の同定と研究実施へのインフォームドコンセント実施...今年度は研究実施機構の確立と、質問内容策定を行った。(2)放射線医学総合研究所:放射能測定機器の設置指導と測定データの解析...今年度は鹿児島市内の屋外におけるラドンガス濃度の測定を行い、桜島から流出する火山ガスの影響の有無についての解析を開始した。(3)鹿児島大学医学部:放射能測定機器の各家屋への設置と対象者への対面式質問票調査を行い、放射能測定結果と質問票の結果を合わせて、肺がん等の疾患との関連性について解析を行う。

...今年度は一般対象者(垂水市内と鹿児島市内に在住する呼吸器疾患を持たない集団)として全20箇所の一般家屋にてラドン、トロン等の核種の測定機器を設置し測定を開始した。来年度は病院におけるインフォームドコンセントを開始し、質問票調査並びに家屋での放射能測定を開始する。i)対象者は肺がん、慢性呼吸器疾患、ならびに高血圧症等の患者とし男性も対象に加えた。当該地域に農業就労者が多く男女間で屋内滞在時間に差が少ない上、火山由来のラドンガス濃度が屋外で顕著に高くなる可能性が認められたからである。現時点で4症例(夫婦肺がん症例1組を含む)の同意を得て3箇所で室内ラドンガス濃度を測定している。ii)垂水市内における一般対象者宅のラドン濃度は日本国内の平均濃度(15.5Bq/m^3)と有意差は見られなかった。13年末から14年前半までの半年間の垂水市内11箇所(市木、本城、栄町、松原町、中俣)におけるラドン濃度は平均11(最低値5最高値24)Bq/m^3であった。今後は14年後半の結果とも合わせて、設置場所や居住条件等との関連を解析する予定である。iii) 14年1月から垂水市において屋外のラドン子孫核種濃度連続測定を開始した。定常的に高値を示してはいないものの、屋外にもかかわらず異例の高濃度事象を確認している。ラドンの壊変直後の子孫核種であるPo-218濃度について注目すると平成14年上半期において、当該濃度は平均34Bq/m^3で推移しているものの、その変動幅は大きく、最高で4月下旬に48Bq/m^3を記録した。13年鹿児島市における年間平均濃度3Bq/m^3であることを考えると、平均値からは火山ガスとラドンとの関連を推定することは難しいが、濃度の時間変動の結果と桜島火口付近の風向きや風速等の条件との関連を調査することによって、高濃度化の事象を説明できるのではないかと考えられる。現在のところ、火山性ガス中に含まれるラドンによって高濃度化が観測されている可能性があり、降灰との関連よりむしろ火山性ガスの動向との関連性が高いとも考えられる。これを実証するために今後も継続して当該大気放射性核種濃度の時間変動と火山活動との関連について基礎データの収集に努める必要がある。i)対象者は肺がん、慢性呼吸器疾患、ならびに高血圧症等の患者(男女)。現時点で肺がん5症例(夫婦肺がん症例1組を含む)と高血圧疾患3症例の同意を得て7箇所で室内ラドンガス濃度を測定している。ii)13年末から14年前半までの半年間の垂水市内居住一般対象家屋11箇所におけるラドン濃度は平均11(最低値5最高値24)Bq/m^3であった。国内の平均濃度(15.5Bq/m^3)と有意差は見られなかった。iii)周辺地域の基礎データを得るために14年1月から垂水市において屋外のラドン子孫核種濃度連続測定を開始している。定常的に高値を示すことはないが15年度も昨年度に引き続き屋外で異例の高濃度事象を確認している。ラドンの壊変直後の子孫核種であるPo-218濃度については当該濃度平均34Bq/m^3で推移しているものの変動幅は大きく、最高で14年4月下旬に48Bq/m^3を記録した。13年鹿児島市における年間平均濃度3Bq/m^3であることを考えると平均値からは火山ガスとラドンとの関連を推定することは難しいが、桜島火口付近の風向きや風速等の条件との関連を詳しく調査することで一時的な高濃度化の事象を説明できるか検討中である。15年度は子孫核種測定装置以外にラドンガス自体の連続測定が可能な機械を新たに追加設置し、動態をさらに詳細に追跡できるようになった。この機械を用いて同じく火山ガスが発生している鹿児島県内の霧島地区においてもラドンガス濃度を測定した。しかし霧島における濃度の上昇は現在まで確認されていない。
超臨界流体の高度利用

超臨界流体の特異的な性質を利用することによって、独創的な新技術の開発が数多く期待され、超臨界流体の高度利用の社会的および学術的重要性は益々増加している。しかしながら、現状では応用的研究が主であり、技術開発に不可欠となる平衡論あるいは機構・速度論の研究は極めて少ない。そこで系統的かつ組織的な研究を推進するため、各専門分野より22名の研究者(研究分担者)に参画いただき、平衡分科会(7名)、機構・速度分科会(9名)および反応分科会(7名)の研究班を構成し、調査にあたった。研究の動向および技術開発の現状についての調査結果をもとに、公開シンポジウムを開催し(東京、1月)、産官学各分野からの意見を求めた。参加者数120名であり、活発な意見交換がなされた。その結果、超臨界流体の期待できる応用分野は、(1)動植物からの薬効成分の抽出、(2)天然香料の抽出・精製、(3)食品工業(ビタミン類、天然色素の抽出など)への応用、(4)反応溶媒としての応用、(5)晶析操作(粒子形状制御など)への応用、(6)エネルギー関連技術への応用、(7)新材料(ゲルの乾燥、セラミックスからの脱バインダー、ポリマーよりの脱オリゴマーなど)への応用、(8)廃水処理プロセスへの応用、(9)分析手法への応用、(10)その他の新分野など広範囲にわたっていることが確認された。各分科会での調査・検討結果をふまえ、全体会議により共通の問題点を明らかにしたところ、次の課題が重要となることが判明した。すなわち、(1)超臨界流体への高沸点化合物の溶解度の測定技術の確立とデータの蓄積、(2)溶解度の促進および選択性向上のためのエントレーナー効果に関する研究、(3)生化学物質・新材料への応用など新しい分野への応用、(4)触媒反応への応用、(5)他の分離技術との複合の可能性など解決すべき点は数多く、重点領域研究として研究を継続する必要性が確認された。
層状窒化物における高温超伝導の発現機構を担う電子状態の直接観測

本研究は、従来のBCS理論の枠内に収まらない特異な高温超伝導現象が報告されている層状窒化物系を対象とし、超伝導を担う電子状態を広島大学放射光科学センターの高分解能光電子分光装置で直接観測することを目的としている。本研究で得られる直接的な電子状態の情報は、特異な超伝導が発現する背景や基本的な条件を明らかにして高温超伝導発現機構を解明するための鍵として位置づけられている。本年度においては、リチウムイオンをZrN層の間にインターカレーションして実際に超伝導を示すβ-Li_XZrNClについて測定を行い、超伝導を担う電子状態の直接観測に成功した。昨年度明らかにしたインターカレーション前の絶縁体と比較することで、インターカレーションによって、価電子帯全体のバンド構造は余り変化せず、伝導帯の底に微量の電子が注入されることが明らかになった。インターカレーションによって誘起された電子状態はZrの軌道に由来し、伝導帯の底は価電子帯の頂上から約2.5eVほどエネルギーの高い所に位置しており、六角形のブリルアン・ゾーンの隅に電子ポケットが形成されることがわかった。また、フェルミ・エネルギーが伝導帯の底から測って0.3eV程度と非常に小さく、層状窒化物系における高温超伝導が非常にキャリヤー濃度の薄い状況で発現していることが明らかになった。このような状況では電子相関の影響は小さいと予想される。本結果は、層状窒化物系における高温超伝導現象がエキゾチックであるという見方を支持しており、高い超伝導臨界温度の起源に関して難しい問題を提起している。本研究では、従来のBCS理論の枠内に収まらない特異な性質を示す高温超伝導現象が報告されている層状窒化物系を対象とし、その電子状態を広島大学放射光科学センターの高分解能光電子分光装置で直接観測することで、特異な超伝導現象を担っている電子状態を明らかにすることを目的としており、高温超伝導発現機構解明に向けた知見を得ることが期待されている。本年度は、まず超伝導体の母体となる層状窒化物絶縁体β-HfNClの電子状態を詳細に調べ、価電子帯のバンド構造を高精度で決定した。価電子帯頂上のバンドの分散から、直接ギャップを3.8eV、間接ギャップを3.4eVとと見積もった。価電子帯全体のバンド分散の特徴的な構造は、局所密度近似計算の結果に対応しており、またバンド幅が一割ほど広くなっていることがわかった。超伝導臨界温度が高いのに、電子相関による繰り込み効果がほとんど見られないことは、この物質における高温超伝導発現機構が銅酸化物系のものとかなり異なっていることを示している。また、β-HfNClの単結晶の広い領域に対して、リチウムイオンを均一に層間にインターカレーションすることに成功した。さらに、0.5mm程度の小型試料の測定を可能にするサンプルホルダーや劈開機構などを整備し、層状窒化物系のように単結晶の大型化が難しい物質の光電子分光測定を安定的に行える体制を確立した。また、光電子スペクトルの励起光エネルギー依存性を調べ、実験に最適な励起光を決定した。
複製ストレス応答とオートファジーの融合による新領域開拓

細胞内バルク分解系オートファジーは様々な疾患を防ぐ生体防御機構として機能する。近年、その発がん抑制機能が実験的に示されており、詳細なメカニズムの解明が待望されている。我々は、大規模なゲノム再編を引き起こすDNA複製ストレスに着目し、オートファジーが複製ストレスに由来するゲノム不安定性を防ぐ事を明らかとした。オートファジーはDNA複製ストレスを回避するためのバイパス経路に関与するタンパク質の分解を間接的に制御していた。本研究よりオートファジーが複製ストレスに由来するゲノム不安定性を抑制して発がんを防ぐ分子機構のアウトラインが示された。オートファジーはがん細胞の増殖に必要であり、オートファジー阻害を抗がん剤として使用するなどその負の側面が注目されることが多いが、逆に発がんの早期段階では逆にガンを抑えることが近年明らかとなっている。本研究はガンの進行に大きな意味を持つDNA複製ストレスがオートファジーを誘導する事を発端として、発がんの分子機構を明らかとすることを目標としている。本年度の研究では、複製ストレス誘導オートファジーの病理学的な意義を同定することに成功した。オートファジーは栄養と材料を確保するために自己細胞質成分を非選択的に分解するが、同時に特定のタンパク質などを特異的に分解する事も知られている。この選択的分解のアダプタータンパク質が鍵となる事が明らかとなった。今後の計画に大きな変更はないが、そのアダプターの分解という観点から研究を進める予定である。複製ストレス誘導性オートファジーがゲノム情報の安定性の維持に必要であり、その分子メカニズムの鍵となる分子を特定できたため。前年度までの研究より、オートファジーがDNA複製ストレスの生成に起因するゲノム不安定性を抑制している事が明らかとなっている。この二つの経路の相互作用によるゲノム安定性の維持機構を解明するため分子メカニズムの解析を行った。オートファジーは非選択的に自己成分を分解する経路だが、特定の分子およびオルガネラ等を選択性をもって分解する事もできる。これにはアダプターと呼ばれる分子が関与する。これらアダプター自身もオートファジーにより分解されるため、オートファジーが欠損すると細胞内に蓄積し、しばしば異常たんぱく質凝集体形成の原因となる。私は、複製ストレスとオートファジー不全に伴う染色体異常にこのアダプターの蓄積が関与している事を明らかとした。前年度までの解析により、オートファジーの欠損が特定のDNA代謝に関わるタンパク質群の異常な蓄積を引き起こす事を明らかとしたが、アダプターの蓄積がこの異常蓄積の原因となる遺伝学的な証拠を得た。このアダプターの機能と病態への関与に注目し、現在、アダプターのドメイン解析により、その蓄積が引き起こす細胞内シグナリングの異常を解析中である。また、オートファジーは複製ストレスに起因するゲノム不安定性を防ぐのみならず、複製ストレスによって誘導されるため、恒常的に起きている基底オートファジーに加えた積極的な基質の分解が関与すると予想される。この誘導メカニズムについて、複製ストレス応答の上流因子であるATRによるオートファジーたんぱく質の制御という観点から解析している。オートファジーの選択的基質として知られるアダプターたんぱく質のドメイン解析により、二つの経路が相互作用して最終的に複製ストレスに起因するゲノム不安定性を防ぐ分子機構が明らかになりつつある。また、ATRの基質となるオートファジー関連たんぱく質の同定により、複製ストレスにより誘導されるオートファジー制御の分子機構の解析が進んでいる。本研究において研究代表者らは大規模なゲノム再編を引き起こすDNA複製ストレスに着目し、前年度までにオートファジーが複製ストレスに由来するゲノム不安定性を防ぐ事を明らかとした。オートファジーはDNA複製ストレスを回避するためのバイパス経路に関与するタンパク質の分解を間接的に制御し、それがオートファジーの選択的基質であるp62の蓄積に起因する事まで突き止めていた。本年度ではその詳細なメカニズムの解明と、さらにオートファジーの異常が引きおこすゲノム不安定性の病理学的なインパクトの推定を行った。上記バイパス経路に関与するCtIPタンパク質の蓄積は、オートファジー不全とp62の異常によるプロテアソームシステムの異常に加え、酸化ストレス応答因子Nrf2の機能が関わっている事が分かった。オートファジー不全細胞ではCtIPに加え、他のバイパス経路に関与するタンパク質についても蓄積もしくは減少が見られ、その不均衡が最終的なゲノム不安定性に繋がる事が示唆された。オートファジー不全細胞において、DNA複製ストレスが引き起こすゲノム情報の異常をアレイCGHによりプロファイリングしたところ、複数のがん抑制遺伝子にCNVが見られ、そのうちいくつかは実際にオートファジー欠損細胞においてタンパク質レベルの顕著な減少が見られた。これらオートファジー依存性がん抑制遺伝子ともいうべき因子の同定と合わせ、オートファジーが複製ストレスに由来するゲノム不安定性を抑制して発がんを防ぐ仕組みアウトラインが示された。オートファジー不全から上記アダプタータンパク質の分解の破綻を通じてゲノム不安定化につながる詳しい分子機構を解明し、病態との関連を追求する。

引き続き、オートファジーと複製ストレス応答の相互作用によりゲノム情報が維持される機構の解明を進める。前年度までに同定した分子の解析が主となる。また、発ガンを視野に入れたin vivoの実験系を進める予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学、遺伝学29年度が最終年度であるため、記入しない。
心臓壁の微小振動の非侵襲的計測と非定常信号解析による心筋の弾性特性評価法の開発

(1)周波数スペクトルから心筋の瞬時的な弾性特性を算出する手法の開発と評価既に研究者が行なっている「シリコーンゴムの弾性球殻の振動の解析から弾性率を算出するための基礎研究」と、本研究者によって開発された非定常スペクトル解析法を結合し、計測された心臓壁の微小振動の非定常スペエクトル解析で得られた主周波数の時間的遷移から、壁の瞬時的な弾性特性を算出するための手法を開発した。(2)既存の超音波計測システムの臨床応用可能な診断システムへの改造本研究者は、既に心筋の微小振動の非侵襲的計測のための新しい超音波計測システムを開発してきた。この処理系全体を再設計し、東北大学付属病院において100人程度の正常者と患者の多量のデータの計測と解析を可能とするため、操作性を向上し、処理効率を改善し、大規模データの記憶などの機能を付加した。(3)診断システムによる処理の詳細にわたる検討・評価上記(2)で機能を付加した診断システムによって、動物の実際の心臓などの臓器への適用実験とヒト心臓の各部位への適用実験を行って、これまでの机上の開発では得られなかった処理の細部にわたる問題点を見い出し、解決した。さらに、処理系全体の精度の評価を行った。(4)50人の正常者/患者の心筋微小振動の計測と心筋弾性特性の算出分担者の小岩が属する東北大学付属病院において、上記システムを用いて、50人の正常者/患者の心臓壁振動を抽出し、精度などを評価した。(5)東北大学付属病院第一内科などにおいて、焼く50人の心疾患の患者の心臓壁の微小振動を抽出し、様々な解析によって、心筋症における診断基準の決定を行なった。(6)上で開発した周波数スペクトルから心筋の弾性率を算出する手法を、計測収集した振動データに適用し、心筋症患者と正常者の心筋の弾性特性を詳細に比較し、心周期各時相における弾性特性の変化をカラー表示した。これによって、従来にはない全く新しい循環器系の定量的精密計測診断法が開発できた。本研究では、計測された心臓壁と動脈壁の微小振動の非定常スペクトル推定結果から,心筋や動脈壁の弾性特性を算出する手法を理論的・実験的に開発するとともに,本研究者が既に独自に開発した2つの基礎研究成果を結合させ、すでに作製した超音波計測のプロトタイプを改造して,病因で実際の多くの患者に適用できるようにした。(1)周波数スペクトルから心筋の瞬時的な弾性特性を算出する手法の開発と評価既に研究者が行なっている「シリコーンゴムの弾性球殻の振動の解析から弾性率を算出するための基礎研究」と,本研究者によって開発された非定常スペクトル解析法を結合し,計測された心臓壁の微小振動の非定常スペクトル解析で得られた主周波数の時間的遷移から,壁の瞬時的な弾性特性を算出するための手法を開発した.(2)既存の超音波計測システムの臨床応用可能な診断システムへの改造本研究者は,既に心筋の微小振動の非侵襲的計測のための新しい超音波計測システムを開発してきた.この処理系全体を再設計し,東北大学附属病院において100人程度の正常者と患者の多量のデータの計測と解析を可能とするため,操作性を向上し,処理効率を改善し,大規模データの記憶などの機能を付加した.また,現在のシステムでは23拍程度の長さのデータしか連続して計測できないため,音響振動信号収集装置を導入した。

これによって,少なくとも10拍程度の心筋の微小振動が連続して計測でき,周波数スペクトルなどの加算平均による精度向上と,計測における再現性評価が可能となった.(3)診断システムによる処理の詳細にわたる検討・評価上記(2)で機能を付加した診断システムによって、動物の実際の心臓などの臓器への適用実験とヒト心臓の各部位への適用実験を行って、これまでの机上の開発では得られなかった処理の細部にわたる問題点を見い出し、解決した。さらに、処理系全体の精度の評価を行った。(4) 50人の正常者/患者の心筋微小振動の計測と心筋弾性特性の算出分担者の小岩が属する東北大学附属病院において、上記システムを用いて、50人の正常者/患者の心臓壁振動を抽出し,精度などを評価した。本年度の成果を基に、来年度は、多数の心臓壁弾性特性の評価結果と動物実験から様々な疾患に関する評価基準を決定し、従来にはない全く新しい循環器系の定量的精密計測診断法として確立させることができる確かな見通しが得られた。平成8年度の本研究では、計測された心臓壁と動脈壁の微小振動の非定常スペクトル推定結果から,心筋や動脈壁の弾性特性を算出する手法を理論的・実験的に開発するとともに,本研究者が既に独自に開発した2つの基礎研究成果を結合させ、すでに作製した超音波計測のプロトタイプを改造して,病院で実際の多くの患者に適用できるようにした。平成9年は、昨年度の成果をもとに、以下のような研究を行なった。(1)昨年度開発した診断システムによって、動物の実際の心臓などの臓器への適用実験とヒト心臓の各部位への適用実験を行って、これまでの机上の開発では得られなかった処理の細部にわたる問題点を見い出し、解決した。(2)約50人の正常者/心筋症患者の心筋微小振動の計測と心筋弾性特性の算出を行ない、精度などを評価した。(3)東北大学附属病院第一内科において、約50人の心症患の患者の心臓壁の微小振動を抽出し、様々な解析によって、心筋症における診断基準の決定を行なった。(4)平成8年度に開発した周波数スペクトルから心筋の弾性率を算出する手法を,計測収集した振動データに適用し,心筋症患者と正常者の心筋の弾性特性を詳細に比較し,心周期各時相における弾性特性の変化をカラー表示した。これによって、従来にはない全く新しい循環器系の定量的精密計測診断法が開発できた.本研究の成果により、従来の超音波診断装置では計測できなかった、心臓の心筋の各部位の振動状態や弾性特性など、全く新しい情報が非観血的に体表から決定出来るようになったと言える。これら,成果は,今後の循環器の各種疾患の診断・治療・進行予防の分野に大きな意義を持つものと考えられる。
ゲノムレベルでの遺伝子機能情報の統合化

今年度は、次の研究を行った。・従来の遺伝子の機能注釈付けでは、その多くがデータベースの相同性検索やHMMなどで表現されたモチーフのサーチなど、データベース中の個々のデータとの1対1の個別比較の結果に基づいていたため、得られたスコアが有意かそうでないかの判定が困難であった。そこで、本研究では、ゲノムレベルで遺伝子機能情報を統合化するため、まず配列データ全体を相同性に基づくクラスタリングによりクラスタに分類し、各クラスタから相互の相同性のもとになっている領域をグラフ理論に基づく方法で探索した後、既存のデータベースにモチーフとして登録されているものを除くことで、新規モチーフを求めた。同じモチーフを持つ配列同士を同じファミリと見なすことにより、機能注釈付けをファミリ全体で行うことができる。理研ゲノム科学総合研究センターにて配列決定されたマウス完全長cDNA配列(配列数約60,000個)に本手法を適用した結果、16個の新規モチーフが得られ、そのうちの10個については機能注釈付けに使えることがわかった。・理研ゲノム科学総合研究センターにて作製されたマウスcDNAマイクロアレイ(cDNA数約40,000個)により得られた、マウスの種々の発生時期や臓器での遺伝子の発現データのデータベースを開発するとともに、発現データのクラスタリングにより種々の発生時期や臓器特異性、代謝パスウェイに関与している一群の遺伝子を明らかにした。本年度は、次の研究をを行った。本研究では、まず配列データ全体を相同性に基づくクラスタリングによりクラスタに分類し、各クラスタから相互の相同性のもとになっている領域をモチーフとして求めた。その後、モチーフからHMMを作成し、元の配列データに既存の配列データベースの配列を加えたものに対してHMM検索を行い、モチーフを持つと判定された配列をファミリと見なした。ファミリの配列はモチーフの領域で多重アライメントして比較でき、機能注釈付けはファミリ全体で行える。このため、従来の1対1比較よりも偶然の類似が入り込みにくいなど信頼性の高い機能注釈が付けられた。理研ゲノム科学総合研究センターにて配列決定されたマウス完全長cDNA配列(配列数約21,000個)を配列相互の類似度によりクラスタリングし、その中で共通に保存されているモチーフ候補を探索し、その中からInterProなどの既存のデータベースに登録されているものを除くことで9個の新規モチーフ候補を得たが、そのうちの6個については既知遺伝子との相同性、染色体上の位置、タンパク質2次構造予測、膜貫通領域予測など種々の解析から機能注釈付けを行った。・理研ゲノム科学総合研究センターにて作製されたマウスcDNAマイクロアレイ(cDNA数約19,000個)により得られた、マウスの種々の発生時期や臓器での遺伝子の発現データのデータベースを開発するとともに、発現データのクラスタリングにより種々の発生時期や臓器特異性、代謝パスウェイに関与している一群の遺伝子を明らかにした。
非線形偏微分方程式における時空間評価と初期値境界値問題の研究

LindbladとRodnianskiによる時空間評価を一般化し、零条件を満たす非線形項を持つ三次元波動方程式系の初期値問題を考察した。微分型非線形項を持つ熱方程式の初期値問題をベゾフ空間とトリーベル・リゾルキン空間を用いて考察した。ド・ジッター時空において非線形クライン・ゴルドン方程式、および、その非相対論的極限として得られるシュレディンガー方程式のエネルギー解を構成した。特異性のある重みを持つルベーグ空間においてMoser-Trudinger不等式の最良定数を示し、指数関数型非線形項を持つクライン・ゴルドン方程式の初期値問題へ応用した。1.重み付き冪乗型の非線形項をCaffarelli-Kohn-Nirenberg不等式を用いて評価する方法を考察した。また、関連してMoser-Trudinger不等式が重み付きの関数空間において成り立つかについて考察を行った。応用として重み付き指数関数型非線形項の評価を行い、この型の非線形項を持つクライン・ゴルドン方程式の初期値問題を考察した。2.半相対論的シュレディンガー方程式に対して、ストリッカーツ評価のプリアドミッシブルペアを用いた非線形項評価を構成し、散乱問題を考察した。3.零条件を満たす非線形項を持つ波動方程式の大域解の存在証明を、光錐に沿う接微分を用いた重み付きエネルギー評価を用いて考察した。また、対応する外部問題を考察し、Klainerman-Sobolev型の埋蔵定理を使用した証明について考察した。4.発散型の非線形項を持つ熱方程式の初期値問題を、ベゾフ空間を用いて考察し、長時間解が現れる臨界について調べ、初期値問題の適切性と非適切性について考察を行った。5.熱方程式、複素ギンツバーグ・ランダウ方程式、消散型波動方程式に対して、冪乗型の非線形項を考えた場合の初期値問題をソボレフ空間の枠組みで考察し、特に、ソボレフ空間における尺度不変性の原理の下での臨界的な非線形項に対する小さい時間大域解の存在を示した。同様の考察は分散型方程式や波動方程式などで既に考察したが放物型方程式に対しても類似の考察が行えることを示した。(1)ソボレフ空間における非線形偏微分方程式の初期値問題の研究。ベゾフ空間とトリーベル・リゾルキン空間を用いて、非線形放物型方程式の時間局所解と時間大域解を考察した。微分型非線形項を持つ熱方程式に対して、尺度不変性の議論に基づいて小さい時間大域解と長時間解の存在を示した。ナヴィエ・ストークス方程式とケラー・ジーゲル方程式に応用し、初期値問題の大域適切性を示した。(2)重み付きエネルギー評価の研究と非線形波動方程式の初期値問題への応用。重み付きエネルギー評価の構成を行い、一次元における非線形波動方程式の初期値問題への応用を行った。非線形項の零条件を光錐に沿った接微分を用いて考察し、非線形項の接微分の指数に応じて、非線形波動方程式の解の存在時間を評価した。応用として、零条件を満たす非線形波動方程式の存在時間を考察した。(3)曲がった計量を持つ時空間での非線形偏微分方程式の研究。非線形クライン・ゴルドン方程式の初期値問題におけるエネルギー解を、ド・ジッター計量を用いて考察した。非線形項は冪乗型、および、指数関数型のものを考察した。Yagdjian (2012)による先行結果はエネルギー解、および、1次元空間を扱えないものであったが、本研究では両方ともに扱える。空間膨張による消散効果をエネルギー評価の観点で明示した。(4)重み付きMoser-Trudinger不等式の構成と指数関数型非線形項を持つ偏微分方程式への応用。特異性のある重みを持つルベーグ空間においてMoser-Trudingerの不等式の最良定数を示した。最良定数を持つ不等式が成り立つ最小化関数の存在も示し、最良定数を持つGagliardo-Nirenberg型不等式も示した。得られた不等式を特異性のある指数関数型非線形項を持つ消散型方程式とクライン・ゴルドン方程式の初期値問題へと応用した。(1)零条件を満たす非線形項を持つ波動方程式の外部問題を考察し、コンパクトな障害物の捕捉的境界面において局所的な消散効果が起こる場合に、小振幅な時間大域解が存在することを示し、論文にて発表した。(2)ハートリー型の非線形項を持つディラック方程式に対して、前許容対を使用したストリッカーツ評価を用いて散乱理論を示し、論文にて発表した。(3) Lindblad, Rodnianskiによる重み付きエネルギー評価と、Keel, Smith, Soggeによるエネルギー評価はHoermander型の各点評価式と組み合わせることで、零条件を満たす非線形波動方程式の初期値問題に対して、既存の証明法よりも簡易な証明を与えることを示し、論文および学会にて発表した。関連する外部問題についても考察されている。

また、Lindblad, Rodnianskiの重み付きエネルギー評価を次元とパラメーターについて拡張を試み、その応用について考察した。(4)逆2乗型の重みの付いた非線形項を持つ消散型波動方程式の初期値問題に対して、冪乗型非線形項と指数関数型非線形項に対するエネルギー解の存在理論を考察した。小振幅の時間大域解、および、方程式においてエネルギー保存が成り立つ場合の大振幅の時間大域解について得られた結果の一部を学会にて発表した。(5)ド・ジッター空間におけるクライン・ゴルドン方程式の初期値問題に対して、エネルギー空間における可解性を考察した。線形評価におけるエネルギー法の観点から、放物型方程式としての性質が明らかになってきたので、次年度も研究を継続する。本年度は最終年度のため、研究発表を積極的に行った。(1)曲がった計量を持つ時空間での非線形偏微分方程式の研究。ド・ジッター計量を持つ非線形クライン・ゴルドン方程式の非相対論的極限として非線形シュレディンガー方程式を導出し、初期値問題におけるエネルギー解を考察した。非線形項は冪乗型、および、指数関数型のものを考察した。空間膨張による消散効果をエネルギー評価の観点で明らかにした。空間が膨張する際の非線形拡散方程式について考察した。(2)特異性のある指数関数型非線形項を持つ偏微分方程式の研究。クーロン型ポテンシャルや逆二乗型ポテンシャルに見られる特異性を持つ非線形項を、Trudinger-Moser型の不等式の観点から考察した。応用として、非線形クライン・ゴルドン方程式の初期値問題において、エネルギークラスで時間局所解と小振幅時間大域解を構成した。方程式がデフォーカスである場合に、エネルギー保存則を用いて適度に大きな初期値に対する時間大域解を構成した。(3)ストリッカーツ評価の拡張、および、可微分性の低い非線形項を持つシュレディンガー方程式の初期値問題の研究。ストリッカーツ評価における関数の可微分性は通常、空間変数を用いて考察されるが、時間変数も考慮し、時空間におけるベゾフ空間を用いてストリッカーツ評価を構成した。応用として、次元解析の意味で臨界的なべき乗型の非線形を持つシュレディンガー方程式の初期値問題を考察し、非線形項のべき乗数が方程式の構造から考えられる最も小さい状況の下で、小振幅大域適切性を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。関数方程式論26年度が最終年度であるため、記入しない。東日本震災により年度初めより暫く研究が行えない状況であったが、年度半ばより研究計画に沿った研究を行っている。当初計画通り、順調に推移している。一昨年の震災による影響から回復し、当初の計画におおむね沿った研究となっている。研究上で得られた結果、および、途中経過の発表を通して、今後の研究が進展するヒントも得られた。論文として投稿段階あるいは印刷段階にあるような最新の研究動向を調べることを目的の一つとして、各地で開催される研究集会に参加し、講演者および参加者との研究討論を行う予定である。また、共同研究者を訪問または招聘し、研究討論を行う予定である。研究経過と研究成果の発表を重視する。