hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳科学研究のための超高感度電子スピン共鳴分光装置の開発

血中に存在するラジカルを頭部においてイメージングすることに成功した。この目標は十分に達成されたと言える。(2)数十ミリモル/リットルの造影剤0.1mlを検出できることOxo-63を用いた場合には、この目標は達成されている。検出可能な体積内にあるスピンプローブ剤の量は、目標に掲げた量よりも少ないことから、目標は十分に達成されていると言える。吸収線幅の広いスピンプローブについては、別途実験を進め、データを取得する必要がある。(3)呼吸及び心臓の動きによっても計測が安定に行えることマウスを用いた実験において、計測が行えることを確認している。この目標は達成されている(4)マウス頭部の電子スピン共鳴二次元画像より、疾患に関係する情報の抽出を可能にすること。マウス頭部の電子スピン共鳴二次元画像が取得できるところまで、開発が進展した。しかしながら、疾病モデルマウスによる疾患の情報を抽出するためには、ソフトウエア及びハードウエアの更なる改良が必要であることが実験から明らかになったため、その改良を先行させることとし、疾患情報の抽出を試みる実験は先送りとした。目標(4)は、非常に挑戦的な目標設定であったため、2年間という研究期間では到達することができなかった。しかしながら、(1)から(3)の目標は十分に達成されており、当初の研究目的、「脳科学研究に用いる実験小動物(マウス)の頭部を高感度かつ安定に測定できる電子スピン共鳴分光装置を実現し、生命科学研究に用いる磁気共鳴スペクトロスコピーに関する基礎科学を開拓する」は達成されたと考えている。
トポロジカル界面を用いた新奇な量子波束の生成および制御に関する理論

トポロジカル絶縁体の表面/界面には、スピン自由度と軌道運動が強く結合した特殊なギャップレス表面/界面状態(ヘリカル表面/界面状態)がバルクの禁制帯中に現れる。応用上も重要であることから,光子系など電子系以外の系へも概念が拡張され、発現機構の実装例が提案されるなど独自の発展を見せている。本研究は、このような表面/界面を用いた電子波束のスピン構造や光波束の渦構造の制御、位相幾何学的に非自明なスピン構造/渦構造をもつ量子波束の生成可能性や伝搬特性について理論的に明らかにすることを目的とする。3次元系界面のモデル化の困難により平成29年度から擬2次元系のシミュレーションを先行することとし、試料側面のみにヘリカル表面状態が現れる弱いトポロジカル絶縁体相を記述できるよう模型の拡張と数値解析用の実装を行い、平成30年度は、この模型を用いて平板状の系について試料構造依存性を解析した。具体的には、一方向にのみ周期境界条件を課し、射影バンド構造と電荷・スピン密度分布について表面の組み合せや厚み方向の層数に対する依存性を調べた。弱いトポロジカル絶縁体相にある平板状系では側面の表面状態およびそれらとエネルギー的に近い状態の分散関係に対して,厚み方向の層数に関する明確な偶奇効果が見られた。特に有限のギャップを生じる偶数層系のサイズ依存性を詳しく調べ、結果をまとめ日本物理学会2018年秋季大会にて発表を行った。光子系に関する研究として、2次元トポロジカルフォトニック結晶模型のヘリカルエッジ状態を用いた非対称伝搬の効率化について共同研究者と共に調べ、日本物理学会2018年秋季大会で発表を行った。また、周期構造中の光渦に関する研究について執筆依頼を受け、トロイダル型の渦構造をもつ電磁波束の構成法や安定性に関するこれまでの結果を含めて論文にまとめた。接合領域における波束ダイナミクスを調べるためには、界面近傍のモデル化とその妥当性を担保する基準が必要になるが、3次元模型に対してはその糸口がつかめていない。そこで昨年度は、擬2次元系のシミュレーションを先行することに方針転換し、試料側面のみに表面状態が現れる弱いトポロジカル絶縁体相も記述できるように模型列を拡張した。今年度の前半は、この模型を用いて平板状の系についてヘリカル表面状態の試料構造依存性を調べた。一方向に周期境界条件を課し、計4面の2種類の表面をもつ系について試料の方向を適切にとればヘリカル表面状態が必ず現れることを確認し、射影バンド構造などの試料構造依存性を調べた結果、厚み方向の層数が少ない場合、ヘリカル表面状態のギャップに顕著な偶奇効果が現れることがわかった。サイズ依存性を考察することにより、弱いトポロジカル絶縁体相に対する新たな解釈と応用のヒントを見つけられる可能性がある。後半に入ると、周期構造中の光渦の伝搬特性について寄稿依頼があり、トロイダル型の渦構造をもつ光波束に関する結果も含めて論文にまとめることとした。執筆途中でフォトニック結晶中の光渦および界面における光波束の反射・屈折に関する数値解析の追試と追加計算が必要になり、想定以上の時間を消費してしまい他の課題、特に電子系に関する研究が停滞している。また、トポロジカル絶縁体格子模型列における解析解の適用範囲が想定よりも広いことが昨年度に判明したため、トポロジカル転移の両側においてトポロジカル絶縁体相と通常の絶縁体相の表面状態を比較しながら調べ直し、解析解構成法の理論的根拠を補強し論文の改訂を進めていたが、こちらも完成を次年度に持ち越すこととなった。平成29年度に格子模型のヘリカル表面状態の解析解の適用範囲が通常の絶縁体相の表面状態にも及ぶことが判明したため、論文の構成をヘリカル表面状態のみに焦点を絞った内容から大幅に変更し改訂を進めていたが、擬2次元系の数値計算と比較するために準備していた(011)表面の解析解の構成を平成30年度中に完了できなかった。平成31年度の前半は、(011)表面の解析とこの結果を含めた論文の完成を優先する。トポロジカル光波束の伝搬特性の解析については平成29年度に方針転換し、実空間と波数空間の同時離散化に関する部分の改良を保留し、かわりに既存のコードの状況設定を改変して平面境界以外の場合への応用を試みる予定であったが、平成30年度中に着手できなかった。先の格子模型のヘリカル表面状態に関する論文の目処がつき次第、着手する予定である。トポロジカル絶縁体に代表されるトポロジカル物質と真空を含む通常物質との境界にはバルク禁制帯中に特殊なギャップレス状態、例えばスピン自由度が軌道運動と強く結合したヘリカル表面状態が現れる事が確認されており、同様の機構に基づき設計された光子系に対する人工媒質においても類似の表面モードの発現が指摘されている。本研究では、このような特殊な状態をもつ表面/界面(以降、トポロジカル表面/界面)を用いた電子波束のスピン構造や光波束の渦構造の制御、位相幾何学的に非自明なスピン構造/渦構造(例えばトロイダル多重ボルテックス構造)をもつ量子波束の生成可能性や伝搬特性について理論的に明らかにすることを目的とする。平成28年度は、波束シミュレーションに向けて考案した3次元格子模型列について、表面状態解析解の構成法および解の多様性に関する研究を行った。この模型列は異なるスピン依存性をもつ最隣接ホッピングに対して共通のバルク・バンド構造を保つという特徴があり、従来の模型を個別に比較するのに比べ、バルクの状況と表面状態の関係を系統的に議論することができる。

この観点から解析解の構成法を再検討し、その適用領域を広げるとともに、表面状態スピン密度とホッピング項との対応関係を明らかにし、多様性のパターンを整理した。また、3次元系シミュレーションに先立ち厚板型の擬2次元系シミュレーションを実施することを思い立ち、試料側面にのみヘリカル表面状態が現れる弱いトポロジカル絶縁体相も記述できるよう拡張した模型列に対して同様の解析を行った。具体的には、異方性を調整できるよう最隣接および次最隣接ホッピングに方向依存性を導入した模型列について、周期系バルク状態のZ2トポロジカル指標と開放系表面状態に関する数値解の整合性を確認した後、表面状態解析解の構成法の拡張および多様性のパターンの再整理を行った。3次元格子模型の系列における表面状態解析解の構成法およびその多様性に関するパターンの整理の途中、当初予定してた3次元系シミュレーションに先立ち厚板型擬2次元系シミュレーションを試行したほうがその後の見通しが良いことに気づき、模型を拡張して一連の作業のやり直しを行った。等方性の高い模型では強いトポロジカル絶縁体しか記述できないため、厚板型の系では上下面の表面状態が干渉して表面状態にギャップが開くことが予想される。そこで、ホッピング項に異方性を導入し、厚板型の試料の側面にのみ表面状態が現れる弱いトポロジカル絶縁体相も記述できるように模型列を拡張した。このため成果を論文として発表するまでに至らなかったが、より広範囲の模型列に対して状況を整理することができた。平成29年度はこれらの結果を含めて論文にまとめる予定である。また、研究協力者の一人と実施しているトポロジカル絶縁体スピンフィルターにおけるスピン干渉効果に関する研究などの関連研究に進展が見られたため、電子系を対象とする研究に時間をかけてしまい、光波束に関する研究を進展させることができなかった。ただし、光子系を対象とした関連研究として、フォトニック結晶界面モードの群速度の制御に関する解析を別の研究協力者と共に行った。トポロジカル物質と通常物質との境界では、バルク禁制帯中にスピン自由度と軌道運動が強く結合した特殊なギャップレス表面状態(ヘリカル表面状態)が現れる事が知られてており、光子系に対する人工媒質においても類似の機構による表面モードの発現が指摘されている。本研究では、このような状態をもつ表面/界面を用いた電子波束のスピン構造や光波束の渦構造の制御、位相幾何学的に非自明なスピン構造/渦構造をもつ量子波束の生成可能性や伝搬特性について理論的に明らかにすることを目的とする。考案した3次元格子模型列を波束シミュレーションに応用するにあたり、擬2次元系シミュレーションの試行が見通しを良くすると考え、平成28年度に模型を改良し、試料側面のみにヘリカル表面状態が現れる弱いトポロジカル絶縁体相も記述できるよう拡張した。平成29年度はこの模型をもとに厚板型擬2次元模型の定式化とその数値解析のための実装を試みたが、トポロジカル相と通常物質相との接合領域における非自明な仮想磁場の存在により、接合領域のモデル化の妥当性を検討する必要が生じた。そこで、以前実施した2次元系シミュレーションにおいて同様の問題が生じた経験を踏まえ、パラメータ空間においてトポロジカル相から離れている通常の絶縁体相の状況を調べ直した。
未破裂瘤インパクトの定量的評価

未破裂脳動脈瘤の一生涯における影響を評価するため、マルコフモデルを作成した。未破裂瘤の有無、後遺症の有無から健康状態を設定し、年間破裂率は0.5%、一定確率で健康状態間での移行が起こると仮定、疫学データに合致する脳動脈瘤の自然歴数学モデルとした。未未破裂瘤を有する患者がクモ膜下出血で死亡する確率は、当該患者が60才で死亡した場合、男性25%、女性40%であったが、この確率は、患者の死亡年齢が上昇すると急速に減少した。一生涯で換算すると、小型瘤患者の90%以上はクモ膜下出血以外の原因で死亡すると予想された。小型瘤を有するための生命・機能予後の損失は60才男性で3.8%、女性で4.2%であった。未破裂脳動脈瘤が発見される機会が増加しているが、その対応指針は施設によって大きく異なる。近年明らかになりつつある自然歴、すなわちその年間破裂率から未破裂瘤を有することのリスクを定量化することが可能となりつつあるが、患者がその深刻度をイメージすることは容易ではない。本研究では未破裂瘤関連の疫学データを様々な角度から定量化・グラフ化することで、そのリスクの直感的な把握を可能とすることを目的とする。治療適応の判断にはそれぞれの患者そして動脈瘤のリスクを個別化することが大切である。近年の多施設共同研究により未破裂脳動脈瘤の破裂率は明らかなサイズ依存性があることが明らかとなった。大型瘤に関してはその破裂率は相当高いものの、バリエーションが大きいため、数学モデルを用いての解析には不向きと思われる。本研究では未破裂脳動脈瘤のなかでも大半を占める小型瘤に焦点をあてることとした。一般的に小型瘤とされる7mm未満の未破裂瘤に関しては年間破裂率0.5%程度と仮定して数学モデルを組み立て、その後の感受性試験でその信頼度を検証することは十分な合理性を有すると考える。複雑に絡み合う様々な要素を判断分析に取り入れるには、マルコフモデルなどの数学モデルが最適であった。年齢と動脈瘤サイズが最も大きな因子となることは今までの多くの疫学データなどが明らかにしているところである。われわれが開発してきた脳動脈瘤の自然歴数学モデルを様々な疫学データに合致するように作成し、各患者の動脈瘤の深刻度を様々な形で可視化する。また、疾患ごとの将来の死亡確率を算出することで、未破裂脳動脈瘤の深刻度をわかりやすく数値化そしてグラフ化することを試みている。現在までに必要となる数学モデルはほぼ完成している。未破裂瘤の有無、そして後遺症の有無から健康状態を設定し、一定確率で健康状態間での移行が起こると仮定。多くの因子をまとめ、適切に仮定値を設定することで、疫学データに矛盾しない動脈瘤の自然歴モデルの作成が可能であった。また、モデル作成の基本となるのは各年齢の年間死亡率の数式化を行った。各年齢死亡率は本邦の公式統計サイトであるe-Stat(www.e-stat.go.jp)から取得。男女間の平均寿命には7年程度の開きがあるため、解析はすべて男女別に施行、年齢xでの死亡率p(x)は男性pmale (x) = 0.0000202・e0.0985x、女性pfemale (x) = 0.00000424・e0.111xと近似数式化が可能であった。各年齢の死亡率をマルコフモデルに投入し、未破裂瘤を有するそれぞれの患者にとっての生命予後、機能予後の損失を算出する検討を行っている。本研究では未破裂瘤関連の疫学データを様々な角度から定量化・グラフ化することで、そのリスクの直感的な把握を可能とすることを目的とした。本研究では未破裂脳動脈瘤のなかでも大半を占める小型瘤に焦点をあて、一般的に小型瘤とされる7mm未満の未破裂瘤に関しては年間破裂率0.5%程度と仮定して数学モデルを組み立てた。脳動脈瘤の自然歴数学モデルを様々な疫学データに合致するように作成し、各患者の動脈瘤の深刻度を様々な形で可視化、また疾患ごとの将来の死亡確率を算出することで、未破裂脳動脈瘤の深刻度をわかりやすく数値化そしてグラフ化することを試みた。未破裂瘤を有する患者が60才で死亡する確率は比較的低く、年間死亡率は男性1.0%、女性0.6%であった。そして、その死亡原因がクモ膜下出血である確率は男性25%、女性43%であった。年間死亡率は指数関数的に上昇してゆくものの、その死亡原因がクモ膜下出血である確率は急速に低下することが示された(70才:男性11%女性20%、80才:男性4%女性8%、90才:男性2%女性3%)。数学モデルの作成は概ね予定通り進んでいる。まずは未破裂瘤の有無、そして後遺症の有無から健康状態を設定し、一定確率で健康状態間での移行が起こると仮定。

多くの因子をまとめ、適切に仮定値を設定することで、疫学データに矛盾しない動脈瘤の自然歴モデルの作成が可能であった。また、モデル作成の基本となる各年齢の年間死亡率の数式化も本邦の公式統計サイトであるe-Stat(www.e-stat.go.jp)から取得した数字を基に行った。各年齢の死亡率をマルコフモデルに投入し、未破裂瘤を有するそれぞれの患者にとっての生命予後、機能予後の損失を算出した。未破裂瘤の与えるインパクトの評価とその解析も予定通り進捗している。未破裂脳動脈瘤が発見される機会が増加しているが、その対応指針は施設によって大きく異なる。近年の多施設共同研究により未破裂脳動脈瘤の破裂率は明らかなサイズ依存性があり、小型瘤とされる7mm未満の未破裂瘤に関しては年間破裂率0.5%程度と報告されている。複雑に絡み合う様々な要素を判断分析に取り入れるため、マルコフモデルを作成した。未破裂瘤の有無、そして後遺症の有無から健康状態を設定し、一定確率で健康状態間での移行が起こると仮定、疫学データに矛盾しない脳動脈瘤の自然歴数学モデルとした。また、モデル作成の基本となる各年齢の年間死亡率の数式化は、各年齢死亡率を本邦の公式統計サイトであるe-Stat (www.e-stat.go.jp)から取得、年齢xでの死亡率p(x)は男性pmale (x) = 0.0000202・e0.0985x、女性pfemale (x) = 0.00000424・e0.111xと近似数式化が可能であった。各年齢の死亡率をマルコフモデルに投入し、未破裂瘤を有するそれぞれの患者にとっての生命予後、機能予後の損失を算出する検討を行った。未破裂瘤を有する患者がクモ膜下出血で死亡する確率は、当該患者が60才で死亡した場合、男性25%、女性40%であったが、この確率は、患者の死亡年齢が上昇すると急速に減少した。一生涯で換算すると、小型瘤患者の90%以上はクモ膜下出血以外の原因で死亡すると予想された。小型瘤を有するための生命・機能予後の損失は60才男性で3.8%、女性で4.2%であったが、この影響は若年女性でより大きく、高齢男性でより小さくなった。一般人と小型瘤患者の健康寿命カーブを年齢別に作成すると、小型瘤の影響は比較的小さく、予防的治療介入の効果は期待しづらいものと考えられた。とりわけ、高齢患者に対する治療介入は有害である可能性が高い。未破裂脳動脈瘤の一生涯における影響を評価するため、マルコフモデルを作成した。未破裂瘤の有無、後遺症の有無から健康状態を設定し、年間破裂率は0.5%、一定確率で健康状態間での移行が起こると仮定、疫学データに合致する脳動脈瘤の自然歴数学モデルとした。未未破裂瘤を有する患者がクモ膜下出血で死亡する確率は、当該患者が60才で死亡した場合、男性25%、女性40%であったが、この確率は、患者の死亡年齢が上昇すると急速に減少した。小型瘤を有するための生命・機能予後の損失は60才男性で3.8%、女性で4.2%であった。今後は作成したモデルを元に種々の解析を行う予定である。一例として、年齢別、性別に小型未破裂瘤を有している場合の生存曲線への影響をグラフ化する。現在までに未破裂瘤治療に関する無作為化比較試験は存在しないが、数式モデルを用いた解析により仮想無作為化比較試験が可能となるはずである。すなわち予防的治療介入がこの曲線にどのような影響を与えるか明らかにできると考えている。
正則図形を用いた結び目や絡み目の研究

単純リボン操作という,結び目や絡み目に対する局所変形を導入し,結び目や絡み目に与える影響について考察した.さらに,この操作を拡張し,単純リボン融合という特殊な融合も導入した.これについても結び目や絡み目に与える影響について考察した.いずれについても,結び目や絡み目の種数の変化,および結び目の素性について成果を得た.前者については単純リボン操作,単純リボン融合共に同様の結果が得られ,後者については除外すべき条件に違いが見られた.単純リボン操作という,結び目や絡み目に対する局所変形を導入し,結び目や絡み目に与える影響について考察した.さらに,この操作を拡張し,単純リボン融合という特殊な融合も導入した.これについても結び目や絡み目に与える影響について考察した.いずれについても,結び目や絡み目の種数の変化,および結び目の素性について成果を得た.前者については単純リボン操作,単純リボン融合共に同様の結果が得られ,後者については除外すべき条件に違いが見られた.本研究の目的は正則図形を用いて結び目や絡み目を研究することである。特に、正則図形として与えられた結び目や絡み目の型が自明か否かを判定することである。本年度は、単純リボン操作という結び目や絡み目に対する局所操作を定義し、ある一定の自然な条件の下にこの局所操作が結び目や絡み目の種数を増加させることを示した。従って単純リボン操作は結び目や絡み目の型を変える。さらには、ある結び目(絡み目)に単純リボン操作を施して得られた結び目(絡み目)は、元の結び目(絡み目)が自明か非自明かに関わらず、その結び目(絡み目)は非自明であることが言える。主結果である種数の増加を示すにあたっては単純リボン操作を与えるタングルの張るリボンディスクと、絡み目(結び目)の張るザイフェルト曲面の交差を解析することで示した。また、単純リボン操作が結び目や絡み目のアレキサンダー多項式に与える影響についても研究した。単純リボン操作は1型と2型に分かれるが、1型については結び目や絡み目のアレキサンダー多項式を変えないことを示した。従ってアレキサンダー多項式が自明なリボン型結び目を無限に系統的に与えることができた。また2型については常にアレキサンダー多項式を変化させることを示し、その変化量も求めた。さらに、自明な結び目から単純リボン操作を施して得られた結び目の素性についても研究した。このような結び目は、ある一定の自然な例外とスクエア結び目になる一例を除いて素であることを示すことができた。これは単純リボン操作を与えるタングルと自明な結び目が張るリボンディスクと、素分解球面との交差を解析することで示した。本研究の目的は正則図形を用いて結び目や絡み目を研究することである。本年度は単純リボン操作という局所変形によって得られる結び目や絡み目について研究を行った.単純リボン操作は1型と2型に分かれるが,2型は結び目や非分離な絡み目の型を常に変える.さらにこのとき種数を増加させるので,結び目や非分離な絡み目から2型の単純リボン操作で得られた結び目や絡み目は非自明であることが分かる.さて1型の場合も結び目や絡み目の型が変われば種数は増加するので非自明であることが分かるが,型を変える必要十分条件は単純リボン操作に付随する単純リボンタングルが完全分離ではないことである.しかしながら与えられた単純リボンタングルが完全分離か否かを示すのは容易ではない.そこで昨年度の研究では単純リボンタングルに付随する絡み目(付随絡み目)を導入して,単純リボンタングルが完全分離であれば付随絡み目も完全分離であることを示した.本年度は本学の渋谷哲夫氏に協力していただき,付随絡み目を拡張した付随グラフを導入し,付随グラフが完全分離であることと,単純リボンタングルが完全分離であることが同値であることを示した.付随絡み目では判定には弱く,単純リボンタングルが完全分離であるための十分条件しか与えられなかったが,付随グラフに拡張することで必要十分条件を与えられたことは大きい.結果,完全分離であることを示せなかったいくつかの単純リボンタングルについて,完全分離であることを示すことができた.本研究の目的は正則図形を用いて結び目や絡み目を研究することである。本年度は本学の渋谷哲夫氏と岸本健吾氏に協力していただき,これまでの2年間で導入・研究し発表した単純リボン操作の拡張である単純リボン融合を導入・研究した.特に単純リボン融合と種数の関係について研究した.ここで鍵となるのはゴールドバーグによって導入された絡み目の分離数と(一般的な種数を精密化した)ν次種数である.主定理として単純リボン融合は絡み目の分離数を上げず,ν次種数は下げないことを示した.さらに等号成立(すなわち分離数が等しく,最大ν次種数が等しい)のための必要十分条件を自然な形で与えることができた(一般的な種数ではこのように自然な形で与えることができない).その結果自明な結び目や絡み目から単純リボン融合で得られた結び目や絡み目がいつ自明か否かが判定できるようになった.また単純リボン操作から単純リボン融合に拡張したことで,木下-寺坂結び目が非自明であることの簡単な証明を与えることができた.またリボン結び目やリボン絡み目から単純リボン融合で得られた結び目や絡み目もリボンになる.

ここで全てのリボン結び目が自明な結び目から単純リボン融合で得られるかというのは自然な問題であるが,その反例となる結び目を無限個与えることができた.これらの結果は現在論文にまとめており,完成し次第専門誌に投稿する.正則図形として与えられた結び目や絡み目の型が自明か否かを判定する研究において,単純リボン操作という非常に興味深い局所操作を導入することができ,様々な結果を得ることができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。単純リボン操作によって得られた結び目や絡み目の型が自明か否かの判定,および素であるか否かの判定の研究に注力する.共に結び目や絡み目が張る,はめ込まれた円盤(群)と,単純リボン操作に付随する球面や素分解を与える球面との交差を解析することで行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
MMR異常が高頻度の子宮体癌における腫瘍免疫変化と抗癌剤ホルモン剤感受性との関連

MSI陽性の子宮体癌では、腫瘍浸潤CD8陽性リンパ球(TIL)数が高値で、COX-2高発現例ではTIL数は低値で、多変量解析で、TIL低値、リンパ節転移陽性、低分化が独立した予後不良因子であった。MSI陽性例にてもCOX-2高発現例は予後不良で、COX-2発現はMSI-高TIL数による腫瘍免疫を抑制する可能性が示唆された。また、内膜異型増殖症や高分化型子宮体癌の214例に妊孕性温存黄体ホルモン療法を施行し、再発後に反復治療を施行した症例でも安全に治療を遂行でき、初回治療後と反復治療後で併せて62例で83回の妊娠を得た。重複癌の発生頻度は7.5%で、反復治療にて重複癌の発生頻度は上昇しなかった。子宮内膜癌の発生機序には、エストロゲン刺激、p53、K-ras等の遺伝子異常に加えて、MSI、hMLH1のメチル化・遺伝子変異、hMSH6の遺伝子変異CHFR遺伝子のメチル化hMLH1のpromoter領域のメチル化が抗癌剤感受性が注目されている。そこで今回我々は、FOXP3発現制御性T細胞と、分化度、MSI、抗癌剤感受性、黄体ホルモン感受性との関連を明することを目的として、臨床症例において、MSI検索、MMR蛋白発現、MMR遺伝子生殖細胞変異、特にhMLH1遺伝子のpromoter領域のメチル化検索、などの情報と、腫瘍浸潤リンパ球(TIL):CD4、CD8による免疫組織化学にてTILの腫瘍周辺へのhomingを検索し、MSI症例において腫瘍部位にて局所的腫瘍免疫反応が働いているか否か検索する。現在、若年子宮内膜癌で黄体ホルモン療法を施行している症例は190例に達し、倫理委員会の承認を得て、治療前・中、後、そして再発時の組織病理検体を対象として、ER、PgR、MMR蛋白発現の有無、MMR遺伝子の下流のシグナル伝達経路の各種分子としてPTEN、β-catenin、p53、MDR1など、薬剤感受性分子MDR-1、腫瘍免疫に関連するCD4/CD8、FOX-P3などの発現解析を開始している。病理学的な黄体ホルモンへの反応性(脱落膜下反応、腺細胞のatrophicなど)の有無、分化度、との関連を、多数例の症例を対象として解析している。また抗癌剤感受性との関連については再発腫瘍症例の化学療法効果との関連を検索中である。子宮内膜癌発生には、estrogen刺激、p53やK-rasなどの遺伝子異常に加え、MMR異常が関連し、さらに抗がん剤感受性にも関連することが注目されている。我々は、分化度、MSI、抗がん剤感受性、黄体ホルモン感受性などについて検索した。結果1(Suemori T. Int J Gynecol Cancer, 2015): MSI陽性症例は低分化傾向を示し、腫瘍浸潤CD8陽性リンパ球(TIL)数が有意に高値であり、COX-2高発現例ではTIL数は有意に低値であった。MSI陽性例においてもCOX-2高発現例は予後不良で、COX-2発現はMSI-高TIL数による腫瘍免疫を抑制する可能性を示した。また、世界でもhigh volumeの症例数(異型増殖症AEHCと高分化子宮体癌ECG1を併せて200例超)を対象として妊孕性温存黄体ホルモンMPA療法を施行した。結果2(Yamagmi W. J Obstet Gynaecol Res, 2015): MRI上筋層浸潤が疑われたAEHCまたはECG1合併のAPAM症例においては、TCRで筋層浸潤が否定され妊娠に至った3例の経験から、安易な子宮全摘は避ける必要があることを初めて指摘した。結果3(Susumu N. 19th ESGO, 2015): AEHCやECG1の214例にMPA療法を施行し、再発後に反復治療を施行した症例でも安全に治療を遂行でき、計62例で83回の妊娠を得た。重複癌の発生頻度は7.5%であり、反復治療にて重複癌発生頻度が上昇しないことを初めて示した。結果4(Inoue O. Reprod Biol Endocrinol, 2016): MPA療法後の妊娠症例45例と、非妊娠53例のコホートを後方視的に多変量解析にて解析し、掻爬回数やMPA投与期間は妊娠へ影響を与えていないことを初めて示した。医歯薬学所属機関の倫理委員会の方針にて、手術・生検組織診検体の研究利用への包括的同意を得た症例に対しての同意の取得について、様々な指示があり、その対策を講じるのに時間を要し、解析開始の始動が遅れた経緯がある。

多数例の黄体ホルモン療法、化学療法施行例の組織検体を用いて、(1)MMR酵素蛋白、ならびのMMR遺伝子の下流域のシグナル伝達経路の分子、(2)腫瘍免疫に関わる各種分子、(3)細胞周期関連因子、(4)薬剤感受性分子、の発現解析を先行して行い、その発現変化と薬剤(ホルモン剤、抗がん剤)の臨床的奏効性との関連を検索する。その結果、薬剤奏効性に関連すると考えられる分子について、変異、メチル化の解析を進めて行く予定である。所属機関の倫理委員会の方針にて、手術・生検組織診検体の研究利用への包括的同意を得た症例に対しての同意の取得について、様々な指示があり、その対策を講じるのに時間を要し、解析開始の始動が遅れ、各種抗体、試薬等の購入準備、切片作成が遅れた経緯がある。使用可能となった多数例の黄体ホルモン療法、化学療法施行例の組織検体を用いて、(1)MMR酵素蛋白、ならびのMMR遺伝子の下流域のシグナル伝達経路の分子、(2)腫瘍免疫に関わる各種分子、(3)細胞周期関連因子、(4)薬剤感受性分子、の発現解析を先行して行い、その発現変化と薬剤(ホルモン剤、抗がん剤)の臨床的奏効性との関連を検索する。
不妊および流産に関与する生殖系細胞上の糖鎖抗原の解明

精子に対する抗体が不妊症を惹起する事が従来より知られているので、当研究では精子上のどのような抗原が不妊症に関与する抗体により認識されているのかを検討した。以前よりヒトの胎盤絨毛細胞と精子には共通の抗原が存在するのではないかと考えられていたので、ヒト絨毛癌をマウスに免疫しヒト精子交差する抗原に対する抗体が出来るかどうかを検討した。その結果2H12と名付けたモノクロ-ナル抗体がヒト胎盤絨毛細胞とに反応し精子不動化活性を呈した。この抗体が精子に反応する様式は不妊婦人患者に見られる精子不動化抗体の精子に対する反応様式と非常によく似ていたので、この抗体が認識する精子上の抗原が不妊婦人が持つ精子不動化抗体と同じ抗原を認識しているのではないかと考えた。そこでこのモノクロ-ナル抗体2H12が認識する抗原を調べたところ、その抗原は糖鎖抗原に属し、硫酸ガラクト-ス基(3ーOーGalactose)を認識する抗体である事が解った。そしてそのヒト精子上の抗原物質はseminolipidであることが明かとなった。また患者の精子不動化抗体をこの硫酸ガラクト-ス基を持つ各種の糖鎖で吸収を行うと大部分の患者の精子不動化抗体は吸収され、また患者抗体の精子に対する反応がモノクロ-ナル抗体2H12により競合的に抑制された。これらの事実から不妊婦人患者の精子不動化抗体が硫酸ガラクト-ス基を認識する抗体である事が証明された。実際にヒトが硫酸ガラクト-スを認識する抗体を作り、かつ精子不動化作用を発現するものがあるかどうかをヒト型モノクロ-ナル抗体を新たに作成して検討した結果、硫酸ガラクト-スを認識し且つ弱いながらも精子不動化活性を有するヒト型モノクロ-ナル抗体の作成に成功した。不妊症や習慣性流産に関与する抗原を検討するために前年度に引続き精子と胎盤トロホブラストの共通抗原系の検索をモノクロ-ナル抗体を作成して検討した。前年度までに人の精子と胎盤トロホブラストの上にはシアル酸により先端が置換されたネオラクトサミン糖鎖が共通に存在し、これが精子とトロホブラストの共通抗原を形成することに関与していることが示唆された。そこで、本年度はこの共通抗原を性格に明らかにするために絨毛癌の培養細胞株をマウスに免疫しそのマウスから精子不動化抗体を産生するハイブリド-マの作成に成功した。今までにこの抗体が認識する抗原は放射性ヨ-ドでは明瞭には標識出来ず、また過ヨ-ド酸カリにて減弱するので、蛋白抗原ではなく糖鎖抗原の可能性を持っている。しかし、その糖鎖エピト-プ構造は現在のところ決定していない。この様に、本年度内に明らかとなった事は精子以外の生殖系細胞を免疫原にして精子不動化抗体が作成されることを証明した、生殖系細胞間に共通抗原の存在が直接証明したことである。現在この現象を起こす抗原物質が何であるかに付いて更に検討を進めている。ヒトの生殖細胞の中から特に精子と胎盤のトロホブラストに表現される糖鎖抗原に付いて検討した。モノクロ-ナルを用いた実験からヒト精子及びトロホブラストには両者の間で糖鎖抗原が非常に似ていることが明らかになった。まずガングリオ系の糖鎖に付いては精子とトロホブラストにおいてシアル酸が先端のガラクト-スに2ー3位の位置で結合しているI抗原やi抗原が主たる糖鎖抗原である事が明らかとなった。特にこの内Sialyl i抗原が不妊患者のリンパ球から得られた精子不動化ヒト型モノクロ-ナル抗体H6ー3C4の精子上の対応抗原に成っている事が明かとなった。しかし大部分の精子不動化抗体をもつ不妊患者はこの抗原を認識しなかった。

ガングリオ系の糖鎖以外にガラクト-スの第3位の炭素が硫酸基で置き換えられている3ーsulfogalactose基を持った糖が精子の上とトロホブラストに共通に存在する事が解った。精子の上には3ーsulfogalacose glycerolipid(seminolipid)でトロホブラスト上には同等の先端構造をもつ3ーsulfogalactose lactosylceramide(SM3)として表現している事が明かとなった。特に不妊患者の精子不動化抗体がこのseminolipidにより吸収される事が明らかになりこの糖鎖構造が不妊症に強く関連する事が示唆された。前年度までの研究で不妊婦人患者の精子不動化抗体が硫酸ガラクト-ス基を認識する抗体でが、多い事が証明された。そこで本年度はヒトが硫酸ガラクト-スを認識する抗体を作り、かつ精子不動化作用を発現するものがあるかどうかを検討した。そのためにヒト型モノクロ-ナル抗体を新たに作成し、硫酸ガラクト-ス基を認識する抗体不動化活性を示す抗体が実際にヒトでも作られるものかに付いて検討した。手術的に切除された腸間膜リンパ節をヒトミエロ-マ細胞株と融合しヒト型モノクロ-ナル抗体を作用した。その中から硫酸ガラクト-スを認識し且つ精子不動化活性を有する抗体産生ハイブリド-マを検索したところ弱いながらも精子不動化活性を有すし硫酸ガラクト-ス基に反応するヒト型モノクロ-ナル抗体の作成に成功した。さらに、この抗体の遺伝子を単離し、そのDNA sequenceを解読し、従来より発表されている抗体遺伝子とのhomologyを検索した。その結果VHーI familyにgermlineをきわめてよく保存した抗体遺伝子である事が判明した。これは硫酸ガラクト-スを認識しかつ精子不動化活性を呈するヒトの抗体がnatural autoantibodyの一種で有る事を示唆する。
放射線細胞がん化に伴って消失する蛋白(P240)と細胞骨格蛋白の相互作用

放射線による細胞がん化過程において、細胞骨格関連タンパクが質的・構造的変化を起こし、それらのタンパクの相互関係の乱れが細胞がん化過程で重要なステップを果たすという作業仮設に従い研究を行った。これまでに、我々は、シリアンハムスタ-胎児(SHE)細胞では、がん化に伴って240KDaのタンパクが消失することを報告してきた。今年度は、まず第一にP240の特定とその消失の原因を調べた。その結果、(1)このタンパクはヒト細胞などで通常報告されている分子量よりやや大きいものの抗体との結合状態などからファイブロネクチンであること、(2)細胞内存在量は、がん化細胞で正常細胞の10ー60%と変動が大きいが、すべてのがん細胞は、細胞外でネットワ-クを作ることができなくなること、(3)泳動タンパク試料を4°Cで保存すると、P240はアクチンやチュブリンなどの細胞骨格タンパクに比べて極めて速やかに分解されること、(4)がん化細胞の破砕遠心上澄液は、正常細胞のそれにくらべてタンパク分解作用が格段に強いことなどが判った。これらの結果から、P240の消失はタンパク産生自身がなくなるのではなく、がん化に伴うタンパク分解能力が増強され、P240が他のタンパクに優先して破壊されるためであることを示唆する。抗ファイブロネクチン蛍光抗体による染色で観察すると、細胞外のファイブロネクチンネットワ-クは、正常細胞では細胞同士が共有する形で構成されるが、がん細胞では、個々の細胞の周辺に微細粒子状に存在するのみでありネットワ-クを形成しない。これらの結果から、我々はファイブロネクチンの細胞内存在量であるいは存在形態の変化が細胞がん化の重要なステップであると推測している。もし、この仮定が正しければ人為的にファイブロネクチンの存在量あるいは形態をかえられれば正常細胞でがん形質を発現できると思われるが、現在アンチセンスDNA移入法を使って仮説の是否を検討中である。
着桟操船シミュレーションの客観的評価手法の研究開発

本研究では,着桟操船における客観的指標を得ることを目的として,応募者が従来の研究で開発した最短時間着桟操船問題の数値解法を最適着桟操船問題の数値解法に拡張した.そして,最適着桟操船問題の視点から,操船者が行った着桟操船結果を分析し,シミュレーション結果の船体の状態変数を定量的に評価する手法を開発した本研究では,着桟操船における客観的指標を得ることを目的として,応募者が従来の研究で開発した最短時間着桟操船問題の数値解法を最適着桟操船問題の数値解法に拡張した.そして,最適着桟操船問題の視点から,操船者が行った着桟操船結果を分析し,シミュレーション結果の船体の状態変数を定量的に評価する手法を開発した本研究の目的は,着桟操船シミュレーションの操船結果を客観的に評価するための操船指標を得ることである.その指標の1つとして,船舶の操縦運動モデルより導出する最適着桟操船方法を考え,その最適解を導出する方法について研究開発を行った.まず,申請者が従来の研究で開発した最短時間着桟操船法を導出するプログラムをベースに,最適着桟操船問題を解く手法の開発を進めた.最短時間問題を最適問題に置き換える際,多くの拘束条件を設定するため数値解の収束が悪くなる.そこで, 1つの着桟操船問題を複数の区間に分割して解く手法を開発した.この手法では,問題を分割するポイントを操船者が任意に設定できるようにすることで,操船者の感覚に近い解を得られるという利点があるが、最適性が損なわれる可能性もある.そこで次年度には,この計算アルゴリズムをベースに,着桟操船問題を多点境界値問題に置き換えて分割ポイントの最適性を保った数値解を導出するアルゴリズムを開発するという明確な目標設定ができた.また,最短時間着桟問題を最適着桟問題に置き換えるためには,拘束条件として適切な安全マージンを設定する必要がある.そこで,水先人等が行った着桟操船シミュレーション訓練の結果を分析し,船舶の状態変数の最大値と最小値からいくつかの安全マージンを数値的に抽出することに成功した.次年度は,さらに多くのデータを分析し,汎用性がありなおかつ信頼性のある安全マージンの数値を導出していく.本研究の目的は,着桟操船シミュレーションの操船結果を客観的に評価するために,最適着桟操船問題の数値解から操船指標を得ることである.昨年度までの研究で,最短時間着桟操船問題の数値解法の開発を行った.そこで本年度は,水先人が行った着桟操船シミュレーション訓練結果のデータ分析を中心に研究を行った.まず本研究では,着桟操船シミュレーション時の船舶の状態変数,船体位置,船速,船首方位,旋回角速度の分析を行った.しかし,操船時間が操船者により変化するため,シミュレーション経過時間を独立変数として状態変数を比較することは難しい.そこで,着桟点までの残り縦距離および岸壁までの横距離を独立変数として,船舶の状態変数の比較分析を行った.その結果,船速の変化,岸壁までの横距離マージン,船首方位は,着桟点までの残り縦距離に応じて一定の傾向があり,横移動速度,旋回角速度は,その最大値と最小値に一定の傾向があることが分かった.この分析結果を,さらに着桟点までの残り距離を目安に複数の区間に分割して分析すると,各区間における船舶の状態変数の最大値および最小値を規定することが可能となった.本研究では,この解析結果を最短時間操船問題の状態変数の拘束条件として付加することにより,最短時間問題を最適問題に置き換える.しかし,操船シミュレーションで利用している船舶の操縦運動モデルは非公開であるため,操船シミュレーション訓練シナリオの最適解を導出することができない.そこで,パイロットカードに記載されている情報から船舶の操縦運動モデルの構築を試みた.現段階では,推定した操縦運動モデルの精度に問題が残るため,次年度において,操縦運動モデルの精度を向上させ,操船シミュレーション訓練シナリオに応じた最適解を導出する.本研究の目的は,着桟操船シミュレーションの操船結果を客観的に評価するために,最適着桟操船問題の数値解法から指標を得ることである.昨年度までの研究で,最短時間着桟操船問題の数値解法の開発を行った.そこで本年度は,水先人が行った着桟操船シミュレーション訓練結果のデータ分析を中心に研究を行い,着桟操船の指標を導出し着桟操船シミュレーション結果の評価方法についての検討を行った.まず本研究では,着桟操船シミュレーション時の船舶の状態変数,船体位置,船速,船首方位の分析を行った.しかし,操船時間が操船者により変化するため,シミュレーション経過時間を独立変数として状態変数を比較することは難しい.そこで,着桟点までの残り縦距離および岸壁までの横距離を独立変数として,船舶の状態変数の比較分析を行った.その結果,船速の変化,岸壁までの横距離マージン,船首方位は,着桟点までの残り縦距離に応じて一定の傾向があることが分かった.この分析結果を元に,これらの値を評価する位置を,着桟点までの残り距離が0.5L(船長),IL,2L,3Lと設定した.そして,着桟操船シミュレーションの結果を,操船者のライセンスごとに分類し,船速の変化,岸壁までの横距離マージン,船首方位を系統的に比較した.その結果,操船のライセンス上,操船スキルが高いと考えられる集団と操船スキルが低いと考えられる集団で,それらの評価値に明確な差が見られた.
抗発癌作用を有する緑茶成分の生体内挙動

EGCGの胆汁中の代謝物の検索に加えて,今年度は薬物が吸収される前段階,すなわち消化管内におけるEGCGの変化を検討するために,腸内細菌によるEGCGの代謝物の検索を行った.EGCGをラットから得た腸内細菌と24時間インキュベーションを行った結果,HPLC分析においてEGCGの分解物と思われるピークを数種認めたので,カラムクロマトによる分離,精製を行い,methylgallateを単離した.その他の分解物については現在分離,精製中である.また,胆汁中におけるEGCGの安定性についても検討を行った.その結果,EGCGをラット胆汁中でインキュベーションを行い,EGCGの二量体に相当するtheasinensin Aの生成を認めた.以上,本課題研究において,経口投与後,代謝物として胆汁中にEGCGおよび微量ながらそのジメチル体を確認した.また,腸内細菌によるEGCGの代謝の検討を行い,methylgallateを単離,さらには胆汁中でEGCGは一部theasinensin Aに変換することも見出した.これらの結果はEGCGが経口投与された後,初回通過効果を考慮に入れてもEGCG又はその代謝物が循環血に入っていること,またEGCGが腸内細菌又は胆汁中で変化を受けてから吸収される可能性を示唆するものである.今後,EGCGのさらなる代謝物の検索およびそれら代謝物とEGCGの活性の比較検討等を行い,EGCGの多様な生理活性の作用部位,作用機序を究明し,化学発癌予防に貢献し得るデータを蓄積する必要がある.緑茶ポリフェノールの主成分であるエピガロカテキンガレート(EGCG)は,TPA等の発癌プロモーター活性を強く抑制することが知られており,既に各種動物組織癌に対する化学発癌二段階試験におけるin vivo系での効果が立証されている.生体内でのこれらの効果は,EGCGが活性本体と考えられるが,その詳細は未解明であり,化学発癌の予防,作用部位,作用機構についてEGCGの生体内挙動を把握することは極めて重要と考えられる.そこで,EGCGの生体内挙動の研究を目的として,主にラットにおけるEGCGの代謝物の検索を行った.EGCGをラットに強制経口投与後,尿,糞および胆汁中の代謝物の検索を行った.尿中については未変化体並びにその代謝物は検出できず,糞中には未吸収と思われるEGCGを多量検出した.また,胆汁中のHPLC分析から代謝物と思われるピークが数本認められたので,以後胆汁を中心に代謝物の精査を行った.その結果,EGCGをラットに経口投与した後,採集した胆汁を各種クロマトグラフィーにより分離,精製を行い,未変化体および代謝物1種を単離した.代謝物の構造はNMR及びMS等スペクトル分析の結果,EGCGのジメチル体と決定した.以上の結果,経口投与後,胆汁中にEGCGおよびそのジメチル体が排泄されたことは,EGCGが消化管で吸収されたことを意味し,初回通過効果を考慮に入れてもEGCG又はその代謝物が循環血に入っている可能性があり,EGCGの多様な生理活性本体はEGCGそのものによる可能性が少なからず示唆された.今後,吸収される以前,すなわち消化管内におけるEGCGの変化,例えば,腸内細菌による代謝等の検討を行う予定である.EGCGの胆汁中の代謝物の検索に加えて,今年度は薬物が吸収される前段階,すなわち消化管内におけるEGCGの変化を検討するために,腸内細菌によるEGCGの代謝物の検索を行った.EGCGをラットから得た腸内細菌と24時間インキュベーションを行った結果,HPLC分析においてEGCGの分解物と思われるピークを数種認めたので,カラムクロマトによる分離,精製を行い,methylgallateを単離した.その他の分解物については現在分離,精製中である.また,胆汁中におけるEGCGの安定性についても検討を行った.その結果,EGCGをラット胆汁中でインキュベーションを行い,EGCGの二量体に相当するtheasinensin Aの生成を認めた.以上,本課題研究において,経口投与後,代謝物として胆汁中にEGCGおよび微量ながらそのジメチル体を確認した.また,腸内細菌によるEGCGの代謝の検討を行い,methylgallateを単離,さらには胆汁中でEGCGは一部theasinensin Aに変換することも見出した.これらの結果はEGCGが経口投与された後,初回通過効果を考慮に入れてもEGCG又はその代謝物が循環血に入っていること,またEGCGが腸内細菌又は胆汁中で変化を受けてから吸収される可能性を示唆するものである.今後,EGCGのさらなる代謝物の検索およびそれら代謝物とEGCGの活性の比較検討等を行い,EGCGの多様な生理活性の作用部位,作用機序を究明し,化学発癌予防に貢献し得るデータを蓄積する必要がある.
量子ホールエッジチャネルの非平衡電荷ダイナミクス

本課題「量子ホールエッジチャネルの非平衡電荷ダイナミクス」では、強磁場中の半導体二次元電子系のエッジチャネルにおける電荷・無電荷輸送など顕著な量子多体現象の観測により、人工的な低次元構造中における非平衡電荷状態の動的制御方法を確立することを目的としている。低周波電流雑音測定、時間分解・周波数分解の超高周波輸送現象、エネルギー分光測定、それらの理論解析によって、整数及び分数量子ホール領域における、【1】人工的構造を用いた朝永ラッティンジャー流体の挙動(スピン電荷分離など)の観測、【2】電荷を伴わない無電荷熱輸送の検出と解明、【3】エッジチャネルと他自由度との相互作用に関する理論研究を進めて、プラズモン集積回路や量子情報伝達チャネルとしての可能性を探索している。これまでの研究で培った朝永ラッティンジャー流体の非平衡状態についてレビュー論文を発表し、非線形領域やスピン軌道相互作用を含む場合などの発展的な研究を進めた。特に、従来の低エネルギー励起(約100μeV以下)よりも1000倍以上高いエネルギー領域(約100meV)までの電子状態を解析する手法を開拓し、ホットエレクトロンの伝搬についての研究を行った。さらに、整数・分数量子ホール系での電子状態について、新しい素子構造(入れ子型ホールバー)を考案し、分数エッジ特有の輸送現象を明らかにした。他自由度との相互作用に関して、表面弾性波フォノンの共振器による電子フォノン結合の増強、2フォノン過程の理論に関する研究を進めた。これらの研究から、量子ホールエッジチャネルの非平衡電荷ダイナミクス、電荷輸送・無電荷輸送などの量子多体現象を明らかにするとともに、非平衡電荷状態の動的制御方法により一次元回路・量子情報伝達チャネルへの可能性を示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度の主な成果は以下のとおりである。量子ホールエッジチャネルを用いた人工的な朝永ラッティンジャー流体に関するエネルギー分光測定を行い、高温を示す電子集団と低温を示す電子集団が混ざりあい、著しく非平衡な状態にある二成分スペクトルが安定的に発生されることを示した。これは、可積分系に特徴的な非平衡伝搬を表しており、朝永ラッティンジャー流体モデルによって理論的に解析した。また、占有率1のエッジチャネルにおける散乱過程を電流揺らぎ相互相関測定によって明らかにした。さらに、エッジチャネルのプラズモンのマッハツェンダー干渉計を試作し良好な干渉特性を得た。これらの結果は、量子ホールエッジチャネルの非平衡電荷状態に関する基本的な物性として学術的価値のある成果であり、プラズモン回路や情報伝達チャネルとしての可能性を示唆しており、今後の発展性が見込まれる。今期は、量子ホールエッジチャネルにおける朝永ラッティンジャー流体に着目した実験と、エッジチャネルと量子ドットが結合した系に時間的な摂動がかかった場合の理論研究を中心に研究を進めた。特に、時間分解測定技術を用いて朝永ラッティンジャー流体のスピン電荷分離現象の観測に成功した。また、熱輸送の観点では、対向したエッジチャネル間が結合した系で、双方向熱平衡状態に達しない長寿命の非平衡状態を示す実験が得られ、2つの温度成分を示す電子が共存するという非自明なエネルギー分布を観測した。さらに、エッジチャンネルがもたらす時間的な摂動がそれと結合した量子ドットの伝導にどのような影響を与えるかについて理論的な解析を加え、断熱的変動の場合に現れる幾何学的効果による輸送を明らかにした。その他、電流ゆらぎ相関測定技術を用いる新しい分光測定手法を開発や、光伝導スイッチを利用した新しい励起手法の開拓に関する研究を行った。[1]量子ホールエッジチャネルの低エネルギー励起は朝永ラッティンジャー流体によって説明でき、相互作用しないプラズモンとして記述できることから、熱平衡状態に達しない長寿命の非平衡状態を示すことが期待されている。本研究では、占有率2(スピンアップとダウン)のカイラルエッジを対向した配置による間接的励起手法を採用することで、特徴的な長寿命非平衡状態の生成に成功した。

量子ドットを用いたエネルギー分光により、2つの温度成分を示す電子が共存するという非自明なエネルギー分布が生じることを示した。[2]時間分解の輸送現象測定技術を用い、整数量子ホールエッジチャネルにおいて朝永ラッティンジャー流体特有のスピン電荷分離現象を観察することに成功した。これは、空間的に分離されたスピンと電荷の波束を直接検出した初めての実験であり、当該分野においてインパクトの大きい重要な成果である。[3]整数エッジチャネルにおける電子のエネルギースペクトル評価のために、電流ゆらぎ相関測定技術を用いる新しい分光測定手法を開発した。これは、エッジチャネルにおけるエネルギー緩和現象の解明にとって重要な実験手法になると考えている。[4]エッジチャンネルがもたらす時間的な摂動がそれと結合した量子ドットの伝導にどのような影響を与えるかについて理論的な解析を加えた。特に断熱的変動の場合に現れる幾何学的効果による輸送を明らかにした。また時間的変動が量子ドットに局在したフォノンの分布に与える影響を調べた。また従来その起源が不明であったエッジチャネルの固有減衰レートを古典的な解析ではあるが、エッジ電流が作る局所磁場の効果を取り入れることにより初めて理論的な解析を加えた。本課題「量子ホールエッジチャネルの非平衡電荷ダイナミクス」では、強磁場中の半導体二次元電子系のエッジチャネルにおける電荷・無電荷輸送など顕著な量子多体現象の観測により、人工的な低次元構造中における非平衡電荷状態の動的制御方法を確立することを目的としている。低周波電流雑音測定、時間分解・周波数分解の超高周波輸送現象、エネルギー分光測定、それらの理論解析によって、整数及び分数量子ホール領域における、【1】人工的構造を用いた朝永ラッティンジャー流体の挙動(スピン電荷分離など)の観測、【2】電荷を伴わない無電荷熱輸送の検出と解明、【3】エッジチャネルと他自由度との相互作用に関する理論研究を進めて、【4】プラズモン集積回路や量子情報伝達チャネルとしての可能性を探索している。H28年度は、ランダウ占有率2の量子ホールエッジチャネルにおける朝永ラッティンジャー流体に注目した実験を中心に進め顕著な成果を得た。特に、スピン電荷分離によって生じたスピン波束と電荷波束の時間分解測定に成功し【1】を実現した。さらにスピン波束と電荷波束を扱うことができるスピンプラズモニクスへの応用可能性を示唆し、【4】を完成した。また、量子ドットを用いたエネルギー分光によって長寿命非平衡状態が形成される様子を観測し、一次元系における前期熱平衡状態(pre-thermalized state)との対応を確認することにより【2】の実現への目処がたった。さらに、LOフォノンエネルギーを超える非常に大きなエネルギーを有する非平衡電子の安定性に関する研究から、【3】に向けた実験結果を得るに至っている。
移植肝により誘導される新しい拒絶抑制物質の精製

日本に在って、ようやく移植の気運が高まってきた上、脳死臨調で脳死の問題が検討され、近い将来、各種臓器の移植が大幅に増加することが予想されるに至っている。次の大きな問題点は、術後の免疫抑制法である。今、世界で使用されているCyAや、イムラン、または、FK506等は、副作用が大きいばかりではなく、約10%の患者は、拒絶反応のため、移植臓器の機能停止を呈する状態である。我々は、従って、副作用の少ない特異的免疫抑制法の開発に取り組んだ。ラットに於て表現されたように、移植された肝臓は、術直後より、可溶性クラスI抗原を血中に分泌している。これらの移植肝は、多くの組合せが免疫抑制法を使用しなくても拒絶されず(他の臓器は、全て急性に拒絶される)自然に寛容を獲得する。従って、この可溶性クラスI抗原に免疫抑制効果があるか否か試みた。同抗原は、生体内では、代謝されやすく、DAラットの同抗原は、PVGラットの血中内では2時間以内に全て、消去されてしまうことが判ったので、持続静注(Pump使用)を試みた。その結果、このsystemを用いDA心をPVGに移植した後、DAの可溶性クラス抗原を注入したところ、その移植されたDA心は、有意の差を持って、生着の延長を示した。又、同抗原に特異的抗体(R3/13)を混入し、人工的Complexを作り、それを同様のsystemで試みた時、DA心は、大幅(2、3日間、正常拒絶日数は、7ー9日間)な生着延長を示した。可溶性クラスI抗原又は、そのComplexを用いて、免疫抑制効果を示し得たのは、この症例が、世界最初である。今までは、可溶性クラスI抗原は、免疫抑制効果を示さない、と総括されていた。今後の取り組みは、これらをいかにして、臨床応用に進めるかと言うことを現実化するためのProtocol作りを進める事にある。