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石炭燃焼副生産物の建設材料としての有効利用に関する基礎的研究

石炭灰の建設用材料としての有効利用を目的として,石炭灰の物理的化学的特徴を明らかにするとともに,実用化に当たって研究が不足している低品質フライアッシュおよび炉底灰の土質安定材,路盤材およびコンクリート材料としての適用性について検討した.その結果,石炭灰の土質安定材としての利用については,石炭-フライアッシュ安定処理として砂質土またはシルト質土に適用するのが有効であり,石炭灰の路盤材料としての利用については,フライアッシュを適度な含水比で締め固めると材令とともに強度が増大するという性質があり,フライアッシュー炉底灰混合物は路盤材料として有効に活用できることが明らかになった.また,フライアッシュのリーンコンクリート舗装路盤への利用については,フライアッシュの使用によりリーンコンクリートの施工性,強度,乾燥収縮性状および耐久性などが改善され,フライアッシュ含有リーンコンクリート(Wet Lean ConcreteおよびDry Rolled Lean Concrete)は強化路盤としての機能が十分に期待できることが判明した.一方,石炭灰のコンクリート材料としての利用については,比較的多量のフライアッシュを混和材として使用したコンクリート(フライアッシュ置換率:50%)でも養生が適切であれば大きな強度の発現が得られ,耐硫酸塩性などの化学的耐久性なども大きく改善されることが確認された.さらに,炉底灰のコンクリート用細骨材としての利用については,炉底灰の性状は軽量骨材に類似しており,コンクリート用骨材として利用した場合には強度,耐久性が小さいこと,未燃炭素分が多いために良好な空気連行性が得られないことが問題になることが明らかになった.石炭灰の有効利用においては,石炭灰の化学組成,物理的性状およびポゾラン材料としての性能などを考慮して,低品質フライアッシュおよび炉底灰に適した用途を開拓することが必要になる.石炭灰の建設用材料としての有効利用を目的として,石炭灰の物理的化学的特徴を明らかにするとともに,実用化に当たって研究が不足している低品質フライアッシュおよび炉底灰の土質安定材,路盤材およびコンクリート材料としての適用性について検討した.その結果,石炭灰の土質安定材としての利用については,石炭-フライアッシュ安定処理として砂質土またはシルト質土に適用するのが有効であり,石炭灰の路盤材料としての利用については,フライアッシュを適度な含水比で締め固めると材令とともに強度が増大するという性質があり,フライアッシュー炉底灰混合物は路盤材料として有効に活用できることが明らかになった.また,フライアッシュのリーンコンクリート舗装路盤への利用については,フライアッシュの使用によりリーンコンクリートの施工性,強度,乾燥収縮性状および耐久性などが改善され,フライアッシュ含有リーンコンクリート(Wet Lean ConcreteおよびDry Rolled Lean Concrete)は強化路盤としての機能が十分に期待できることが判明した.一方,石炭灰のコンクリート材料としての利用については,比較的多量のフライアッシュを混和材として使用したコンクリート(フライアッシュ置換率:50%)でも養生が適切であれば大きな強度の発現が得られ,耐硫酸塩性などの化学的耐久性なども大きく改善されることが確認された.さらに,炉底灰のコンクリート用細骨材としての利用については,炉底灰の性状は軽量骨材に類似しており,コンクリート用骨材として利用した場合には強度,耐久性が小さいこと,未燃炭素分が多いために良好な空気連行性が得られないことが問題になることが明らかになった.石炭灰の有効利用においては,石炭灰の化学組成,物理的性状およびポゾラン材料としての性能などを考慮して,低品質フライアッシュおよび炉底灰に適した用途を開拓することが必要になる.石炭灰の土質安定処理材としての利用に関する研究については、消石灰(またはセメント)-石炭灰処理土の強度発現に及ぼす試料土の種類、安定材の混合割合および養生条件の影響について明らかになっている。また、石炭灰の路盤・盛土用材料としての利用に関する研究については、路盤・盛土に適用された場合における石炭灰の反応過程およびそれにともなう微視的内部構造の変化と強度、耐久性といった道路用材料として要求される工学的諸性質との関係について明らかになっている。一方、フライアッシュのコンクリート用混和材としての利用に関する研究については、コンクリート用透水試験機が既に設置済みであり、比較的多量のフライアッシュを使用したコンクリートのワーカビリティ,強度特性,透水性および凍結融解抵抗性について明らかになりつつある。これまでの研究成果より、石炭灰の建設材料としての有効利用に関しては、石炭灰の化学組成、物理的性状およびポゾラン材料としての性能などを考慮して適切な用途を選択することが重要であり、石炭灰を土質安定処理材や路盤および盛土における土質材料へ適用した場合には、セメント原料やコンクリート用混和材料におけるような厳しい適用条件および品質管理は必要ではなく、現在有効利用があまり検討されていない低品質フライアッシュや炉底灰のような石炭灰でも土質安定処理材や路盤材などの道路用材料としては有効に活用できることが明らかになった。一方、フライアッシュのコンクリート用材料としての利用に関しては、今後フライアッシュの使用によるコンクリートの耐久性の改善とその機構についての研究を中心に進めて行く予定である。
海洋島の実験系を利用したマメ科ー根粒菌共生特異性の進化学的研究

■土壌メタゲノミクス解析と論文作成:これまでの現地調査で採集した土壌サンプルについて、La Laguna大の研究室において環境DNA抽出を終えた。メタゲノミクス解析では、これまでの解析で用いた5セットの根粒菌特異的プライマーでPCR増幅を行いて次世代シーケンサでメタゲノムデータを得た。また、あわせて、土壌を採集した場所に生育していたLotus属植物の根粒からDNAを抽出し、同じプライマーセットを用いてシーケンシング解析を行った。この実験により、植物の生育環境(森林、砂地など)ごとの土壌中の根粒菌相と、その場所で植物がどのようにして選択的に根粒菌を利用しているかを明らかにすることができた。この実験で得られた成果について、論文発表の準備を進めている。■国際シンポジウム・ワークショップ等の開催: La Laguna大学における共同研究者であるMilagros Leon-Barrios博士とMarcelino Jose Del Arco Aguilar博士を8-9月に日本に招へいした。千葉大学、琉球大学、京都大学でワークショップ、セミナー、公開講演会を実施するとともに、代表者および分担者、および国内の植物ー菌類共生系の研究者らと共に、データ解析および論文作成についての打合せを行った。また、2018年8月29日から9月2日に仙台で開かれた第7回国際マメ科会議において、Leon-Barrios博士と代表者らがオーガナイザーとなって、東北大学・信州大学等のマメ科植物ー根粒菌共生系の研究者と共に、マメ科植物と根粒菌の進化に関する国際シンポジウムを開催した。■研究協力者:本研究の実施においては、番場大(千葉大学)の協力を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。■現地調査:本研究の初年度であり、現地協力機関との十分な研究協力体制を整える必要があった。研究代表者、分担者2名、研究協力者の計4名で、Tenerife島、La Laguna大学のMilagros Leon-Barrios博士を10月に訪問し、共同研究の内容、実施体制、スケジュールについて協議した。本共同研究には、Leon-Barrios博士およびMarcelino J. del Arco Aguilar博士が参加することになった。また、10月の訪問時に、Tenerife島を中心に現地調査を行った。Tenerife島に固有のLotus属植物3種につき、異なる環境から10サンプル程度の土壌を採集し、研究室に持ち帰ってDNA抽出を行った。また、野外で採集した根粒からもDNAを抽出し、日本に持ち帰った。■現地機関での培養・栽培実験: La Laguna大で、根粒菌を単離・培養し、相互に移植実験をするための実験環境作りを目指していた。実験環境はそろっていたが、我々のスケジュールの関係で、十分に予備実験を実施できなかった。サンプルの一部は日本に持ち帰り、培養実験については今後検討することになった。■土壌メタゲノミクス解析とデータ解析:現地で抽出した土壌DNAサンプルをメタゲノミクス解析に用いる予定であったが、予定していた研究協力者が他機関に異動したため、実施できなかった。そこで、繰越申請をして、5ヶ月間の延長が認められた。H28年4月から8月までの繰越期間中に、新たに開発した根粒菌特異的プライマーを5セット用いてPCR増幅を行い、土壌メタゲノム内での根粒菌ゲノムの存在動態を確かめた。予定していたメタゲノム解析実験とデータ解析を終え、カナリア諸島のLotus属植物と、共生根粒菌のデータを統計解析した。また、関連して、比較対象として必要な、海洋島を含む広域分布マメ科植物の共生特異性についてもデータを収集した。平成27年度の研究課題実施期間中に、メタゲノム解析とデータ解析を担当する予定であった研究協力者が他機関に異動したことにより、予定していたメタゲノム解析等の研究活動を年度内に実施することが困難になった。そこで、5ヶ月間の繰越申請をして、認められた。H28年度4月からは新たな人材を雇用して、5ヶ月間の延長越期間中に、予定していたメタゲノム解析実験とデータ解析を終えることができた。繰越による延長はあったものの、初年度に予定していた、現地研究機関との共同研究体制の構築、現地調査、実験とデータ解析は概ね達成できた。■現地調査: La Laguna大学のMilagros Leon-Barrios博士およびMarcelino J. del Arco Aguilar博士との共同研究体制の下、現地調査を行った。H28年11月にTenerife島およびGran Canariaにおいて、島毎に固有のLotus属植物種数種と土壌サンプルを採集した。採集した土壌サンプルについては、La Laguna大の研究室においてDNA抽出を行った。また、野外で採集した根粒からもDNAを抽出し、日本で解析に用いた。■現地機関での培養・栽培実験: La Laguna大の研究室の実験環境を用いて、現地で採集した根粒菌の単離・培養実験を行った。また、一部のサンプルは日本に持ち帰り、上記実験に加えて、相互移植実験と実生の生長量を測定を開始した。■土壌メタゲノミクス解析:現地で抽出した土壌DNAサンプルを、Illumina Miseqシーケンサを用いてメタゲノミクス解析に用いた。昨年度に開発し根粒菌根粒菌特異的プライマーを5セット用いてPCR増幅を行い、土壌メタゲノム内での根粒菌ゲノム、および、共生特異性を司る遺伝子群の存在動態を確かめることができた。

■データ解析:今年度の研究出、カナリー諸島に固有のいくつかのLotus属植物の根粒に存在する根粒菌と、生育地の土壌に存在する根粒菌相を比較した。これにより、本研究で目的としている、土壌根粒菌相の分化は環境毎に生じているかどうか、また、生じている場合、土壌中の根粒菌相がLotus属植物との共生特異性に影響しているかどうかという問いについて答えるための、今後の研究の方向性を決めることができた。また、これに関連して、根粒菌の地理的分布を広域分布マメ科植物で明らかにし、論文発表した。■本研究には、千葉大学大学院理学研究科博士前期課程の番場大が研究協力者として参加した。計画調書の段階では、1年間に調査を2回と、現地機関での実験を数ヶ月間実施する計画であったが、交付決定時に助成額にあわせて全体の計画を縮小して実施している。現在の計画は、年1回の現地調査、現地機関での実験は短縮して実施、国内での栽培実験およびメタゲノム解析実験という構成で研究を実施している。H27年度に生じた予定していたポスドク候補者の異動に伴う事業の繰越しも、H28年度中には予定りに進捗した。H27年度から開始したLa Laguna大の研究者との共同研究は、順調に進んでいる。現地共同研究者の努力により、短期間の現地訪問でも十分な成果を上げることができるよう、調査日程を綿密に計画し、極めて効率的に現地調査を行えるようにした。以上の理由から、現在までの進捗状況は概ね順調であると判断した。■現地調査:今年度の現地調査は本科研費の研究期間中最大規模のものであり、El Hierroを除くカナリー諸島の全島(5島)を、5月20日から30日の10日間で調査した。La Laguna大学のMilagros Leon-Barrios博士らとは十分な共同研究体制が構築できており、大規模な現地調査を短期間に集中して実現させることができた。■土壌メタゲノミクス解析:現地調査で採集した土壌サンプルについては、昨年度までと同様にLa Laguna大の研究室で土壌からの環境DNA抽出を行った。また、今年度は現地でゲノムデータが得られるように、現地研究室にNanoporeシーケンサを導入し、実験解析手法の検討を行った。■データ解析:前年度までの実験で得られた、カナリー諸島に固有のいくつかのLotus属植物の共生根粒菌のデータと、生育土壌に存在する根粒菌のデータについて解析をさらに進め、土壌根粒菌相の分化は環境毎に生じているかどうか、また、根粒菌相の分化が環境毎に異なる場合、Lotus属植物との共生特異性に影響しているかどうかを検討するための解析を行った。現状で、コンタミの可能性を捨てきれないという問題点が生じており、問題解決に向けて工夫を続けている。また、いくつかのLotus属植物については、海洋島という環境における植物側の遺伝的分化が、根粒菌と比較してどの程度進んでいるかを確かめるため、集団遺伝学的解析を開始した。■栽培実験: Lotus属植物が生育する様々な環境から得られた土壌に、他の環境に生育する別種のLotus属植物の種子を播種し、それぞれの土壌中でどのような根粒菌と共生できるかを確認する栽培実験を実施した(Fishing実験)。
PCBの電気化学的無害化反応

本課題では、非水電解質中でPCBを電気化学還元して無害化するプロセスを基礎的に検討した。この方法では、有機塩素化物は還元されてメタンなどの炭化水素に転換される。反応条件が穏和なので、ダイオキシンなどの副生成物を生じることがなく、また小型の装置で実行することが出来ため、実用化に有利と期待される。前年に引き続き、PCBの炭素-塩素結合を切断して還元する反応を調べる目的で、クロロホルムの電解還元をアセトニトリル溶媒中で各種金属電極を用いて電気化学的測定を行った。反応生成物の分析は、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて行った。各種の金属電極を用いて-2.5から-2.8V vs.Ag/Ag+の電位でマクロ電解を実施した。電解反応は、反応物質であるクロロホルムと水の輸送仮定が律速であることが分かった。そこで、アセトニトリル中に少量の水を添加すると、平均電流密度は顕著に増加し、200mA/cm^2に達する値が得られた。金属電極の電極触媒活性は大別して3種に分けられる。第1に、Ag,Znはクロロホルムをほぼ完全に還元して、メタンを生成させる。第2に、Ni,Fe,Sn,Tiは主としてジクロロメタンを生成させた。第3は両者の中間でCu,Pb,In,Pt,Auは、メタンとジクロロメタンの両者を生成させた。本研究の成果として注目すべきことは、高い電流密度が得られることのほかに、副反応の水素発生は極めて少なく、これらのことから本研究をさらに発展させて、今後PCBの電解還元による無害化を実現する価値があることが明かとなった。本課題では、非水電解質中でPCBを電気化学還元して無害化するプロセスを基礎的に検討する。酸化法では有機塩素化物が分解されず、かえって塩素と酸素が含まれた有害な物質が生成する恐れがあり、この点で還元法が優れている。またこの方法では、穏和な条件で反応させるためダイオキシンなどの副生成物を生じることがなく、また小型の装置で実行することが出来るので、実用化に有利と期待される。本年は、電極触媒として高活性のものを見いだす目的で、クロロホルムの電解還元をアセトニトリル溶媒中で各種金属電極を用いて予備的な測定を行った。各種の金属電極を用いて-2.5-2.8V vs. Ag/Ag^+の電位でマクロ電解を実施した。平均電流密度は、15mA/c【m!^2】の程度であった。結果として、金属電極は大別して3種に分けられることが明らかになった。第1に、クロロホルムをほぼ完全に還元して、メタンを生成させるもの、第2に、還元の程度は部分的にとどまり、主としてジクロロメタンを生成させるもの、第3が両者の中間でメタンとジクロロメタンの両者を生成させるものであった。第1のグループとしてAg,Znが、第2のグループとしてPb,Cd、第3のグループはCu,In,Fe,Au,Ni,Pt,Sn,Tiであった。水溶液で得られた文献の結果とよく似ている。水溶液の場合と異なる点は、競争反応である水素発生が著しく少ないことであった。
極限環境を生き抜く南極クマムシの生存戦略としての耐性機構の解明

驚異的な極限環境耐性能力で知られるクリプトビオシス動物が「厳しい環境の中でどのように環境耐性能力を活かしながら生存を可能にしているのか」は明らかとなっていない。本研究では、生物にとっての極限環境である南極の陸上に生息する南極クマムシを対象とし、凍結・乾燥に対する応答性を、損傷量やそれら損傷に対する修復能力において調べる。それらの取得データと、生息環境データとを併せて解析を行うことで、極限環境を生き抜く南極クマムシの生存戦略としての耐性機構を明らかにすることを目的としている。本研究課題では、南極の固有種であり南極域でも最も過酷な陸上環境で広域に分布し優占している、南極クマムシAcutuncus antarcticusの飼育個体を用いて、1)凍結・乾燥した際の損傷の受け方とその回復状況、2)凍結・乾燥ストレスへの応答の特徴を分子レベルで調べる。そして、3)南極クマムシの生息環境である南極コケ群落内の環境ストレスデータを、1)と2)で得られた環境ストレスへの応答の分子機構データと併せることにより、南極クマムシの生存戦略としての耐性機構を明らかにする。当該年度は、異なる凍結・乾燥期間における南極クマムシの分子レベルの損傷の受け方とその回復状況を把握することを目的に、まずはDNAの酸化損傷量や断片化量を計測するために必要な実験環境を整えた。また、南極クマムシにおける凍結・乾燥ストレスへの応答を分子レベルで明らかにするために実施するトランスクリプトーム解析の技術習得に努めた。同時に、南極クマムシの生息環境である南極コケ群落内の環境データの解析を行った。当該年度前半には、旅費を用いて国際学会に参加し、海外の研究者らから実践的な助言を得ることで、DNAの酸化損傷量や断片化量を計測するために必要な実験環境の整備を進めることができた。また同時に、PCを購入して今後必要となるトランスクリプトーム解析の技術習得も進めた。しかしながら、当該年度後半には業務多忙のため、予定していた凍結・乾燥した際の損傷の受け方とその回復状況や、凍結・乾燥ストレスへの応答の特徴を分子レベルで調べる実験を開始することができなかった。そのため、遅れていると判断した。2019年度には凍結・乾燥した際の損傷の受け方とその回復状況や凍結・乾燥ストレスへの応答の特徴を分子レベルで調べる実験に取り組み、それらの結果と、当該年度に分析を進めたコケ群落内の環境データとを統合解析する。現在、整いつつある研究環境にて実験および分析を効率よく推進する体制を確立しつつあり、当該年度の実験計画の遅れを取り戻し、本来の計画通りに成果をあげることができると見込んでいる。当該年度後半が業務多忙のために、当該年度内に計画していた実験の進行が大幅に遅れてしまった。それに伴い、実験に必要な試薬などの高額消耗品の購入の多くを次年度に回すこととした。
シリア形成時の膜供給における細胞内極性輸送の役割の解明

シリア(繊毛)の形成にはシリアが伸長するための膜の供給が重要である。シリアへの膜輸送(供給)に関わるタンパク質の中でも、細胞内の(特に頂端(apical)面への)極性輸送を司る低分子量GTP結合タンパク質Rab8が重要とされているが、Rab8がどの組織でどんなシリアの形成に重要かは明らかでない。その解明のため、Rab8a, bの二重欠損(DKO)マウスを作成し、そのマウスの各種組織のシリアを解析し、シリアの異常の有無と組織の形態、機能に与える影響を解析した。DKOマウスは予想に反して、1次シリア(MEF,網膜、嗅上皮)、運動シリア(気管)で異常が認められなかった。そのため、DKOのMEFで更にRab8の類縁分子であるRab10,13をノックダウン(KD)したところ、Rab13をKDした場合にはシリアに変化が認められなかったが、Rab10をKDした場合にはシリアを持つ細胞の比率が低下した。そのため、Rab8a,b, Rab10の3つの分子が共同してシリア形成に働くと考えられた。これらの結果をまとめて、国際誌に報告した。また、Rab8に結合する分子(Rab8BP)がシリアに局在するため、Rab8BPの機能をRab8BPのKDやCRISPRによるKOマウスの作成を行っている。更に、Rab8BPの結合タンパクの探索も行っており、Rab8がRab8BPを介してどのようにシリア形成に関係するが解明中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。A.Rab8ab DKOマウスの解析:Rab8はシリア形成や疾患に関係する可能性があるため、これらの疾患の所見の有無を調べた。1さまざまな組織(網膜、嗅上皮、気管、胎児線維芽細胞、腎臓)でのシリアの長さや形態の異常を調べたが、特に大きな異常は認められなかった。しかし、胎児繊維芽細胞でさらにRab10をノックダウンするとシリアを持つ細胞数が低下したため、これらの細胞ではRab8a,b,Rab10が重要であることが示唆された。またRab8b KOマウスは単独で異常を示さないものの、Rab8ab DKOマウスはRab8aKOマウスより早期に死亡するため、Rab8a,bの間の機能的重複が考えられた。またDKOマウスではRab8aKOマウス同様、apical markerの分布異常が見られたが、markerによって蓄積する部位が異なることが判明した。このことからapical markerの中にも様々な種類があり、ことなる様式で輸送されていることが予想された。またDKOマウスにおいても神経系での異常は見られなかったため、Rab8a,bが神経細胞の極性形成にかかわる可能性は低いと考えられる。この成果はJournal of Cell Scienceに報告した。syntaxin3の小腸特異的KOマウスでapical markerの異常などが見られるため、シリアへの膜輸送の異常を解析中である。またSNAP23についても解析を引き続き行っている。Rab8a,b DKOマウスの解析が順調に進み、論文に投稿することができた。またsyntaxin3, SNAP23についても順調に解析が進んでいる。syntaxin3, SNAP23について、胎児繊維芽細胞をおもに用いてシリア形成の解析を進める。
眼炎症疾患に対するNF-κB 分子特異的眼局所療法の開発

本研究ではnuclear factor-kappa B(NF-kB)に注目し、眼炎症疾患におけるNF-kBを標的とした新たな治療法の開発を目的に新規低分子NF-kB阻害剤DHMEQによる網膜色素上皮細胞株への抗炎症効果の検討を行ったところ、接着分子(ICAM-1)、IL-8やMCP-1などの発現がDHMEQを加えることにより有意に抑制された。実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)に対するDHMEQの眼局所投与の有効性を検討したところ、有意な抑制効果は観察されなかった。本結果からぶどう膜炎におけるDHMEQの有用性が示唆されたものの、その投与経路、投与量については今後さらなる検討を要する。本研究では炎症の進展において重要な分子標的の一つと考えられるnuclear factor-kappa B(NF-kB)に注目し、難治性眼炎症疾患に対するNF-kB分子特異的な眼局所療法の開発を目的として、1)難治性ぶどう膜網膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)に対する新規低分子NF-kB阻害剤であるDHMEQ (dehydroxymethyl-epoxyquinomicin)の眼局所(硝子体内)投与の有効性の検討、2) DHMEQによる網膜色素上皮細胞(RPE)への抗炎症効果の検討を行った。1)についてはEAUを誘導したラットの硝子体内にDHMEQを投与し、EAUの臨床スコアの変動を評価した。実験群としてA:EAU誘導+基剤投与群、B:EAU誘導+DHMEQ投与群の2群を作成し、免疫後10日目に硝子体内投与を施行、投与後は2日おきに細隙灯顕微鏡を用いて前眼部の炎症所見をスコア化(EAUスコア)し、DHMEQの有効性を検討した。免疫後10日目から両群においてEAUの発症がみられ、免疫後14日目までEAUの進行が観察され、16日目以降EAUは軽快した。免疫後12、14、16日目でEAUスコアを比較したところ両群間に有意差は認められなかった。平成28年度はDHMEQの硝子体内投与量、投与時期を変更し、EAUに対する炎症抑制効果がみられるか検討を行う。2)については、これまでの報告でRPEをTNF-aの存在下で培養すると炎症関連分子として知られるICAM-1の発現が上昇することが知られている。平成27年度はヒトRPE細胞株であるARPE-19におけるICAM-1に対するDHMEQの発現抑制効果を検討したところ、濃度依存的に有意に抑制されることを確認した。平成28年度はDHMEQの作用機序を検討するためARPE-19におけるNF-kB分子の核内移行の阻害効果を免疫染色法にて確認する予定である。平成27年度の実験計画では、1)難治性ぶどう膜網膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)を用いてNF-kB阻害剤DHMEQの眼局所(硝子体内)投与の有効性の検討、2)DHMEQ投与眼における炎症性関連分子の発現変動の検討、3) DHMEQによる網膜色素上皮細胞細胞株のICAM-1発現の抑制効果の検討、4) DHMEQによる網膜色素上皮細胞細胞株におけるNF-kB分子の核内移行の阻害効果の検討の4点を予定した。1)についてはEAU誘導+基剤投与群、EAU誘導+DHMEQ投与群の2群を作成し、免疫後10日目に硝子体内投与を施行、投与後は前眼部の炎症所見をスコア化し、DHMEQの有効性を検討した。その結果、免疫後12、14、16日目においてEAUスコアを比較したところ両群間に有意差は認められなかった。2)については1)での実験でDHMEQによるEAU抑制効果がみられなかったため、作用機序解析のための眼内組織中炎症関連分子の発現変動を確認するに至らなかった。今回の結果を踏まえ、平成28年度ではDHMEQの硝子体内投与量、投与時期を変更し、EAUに対する炎症抑制効果がみられるかさらに検討を行う。3)についてはヒトRPE培養細胞株であるARPE-19におけるICAM-1に対するDHMEQの発現抑制効果を検討したところ、濃度依存的にICAM-1の発現が有意に抑制されることを確認した。4)についてはNF-kB分子の核内移行の阻害効果を免疫組織染色法を用いて検討を予定していたが、1)、2)の実験に時間を要したため施行できなかった。以上の結果より今年度予定していた実験の7割程度達成できたと考える。本研究では抗炎症療法の重要な分子標的の一つと考えられるnuclear factor-kappa B(NF-kB)に注目し、難治性眼炎症疾患に対するNF-kB分子特異的な眼局所療法の開発を目的として、1) NF-kB阻害剤であるDHMEQの硝子体内投与によるエンドトキシン誘導実験的ぶどう膜炎(EIU)の抑制効果の検討、2) DHMEQの硝子体内投与による実験的自己免疫性ぶどう膜炎網膜炎(EAU)の抑制効果の検討、3) DHMEQによる網膜色素上皮細胞株のケモカイン産生の抑制効果の検討、4) DHMEQによるNF-kB分子の核内移行の阻害効果について検討を行った。1)、2)についてはEIUおよびEAUラットに対するDHMEQ硝子体内投与の有効性を評価する前段階して、EIUおよびEAUの病態に重要な炎症性細胞の一つであるマクロファージに対するDHMEQの有効性についてin vitroにて検討を行った。

ラット腹腔内滲出細胞(PEC)を回収、炎症誘導因子としてリポポリサッカロイド(LPS)で刺激培養、同時にDHMEQを添加し、TNF-a、IL-6、IL-1bの産生抑制効果について検討を行った。その結果、DHMEQを添加した群では濃度依存的に上記サイトカインの産生抑制効果がみられた。来年度はこれらの結果を参考にDHMEQ硝子体内投与量を決定し、その有効性を検討する。3)、4)については、ヒト網膜色素上皮細胞株であるARPE-19からのMonocyte Chemoattractant Protein 1(MCP-1)の産生がDHMEQにより抑制され、さらに免疫染色によりPECを用いた検討においてNF-kB分子の核内移行がDHMEQにより阻害されていることが確認された。以上の結果からDHMEQのin vitroにおける抗炎症効果が確認された。平成28年度の実験計画では、1) DHMEQの硝子体内投与によるEIUの抑制効果の検討、2) DHMEQの硝子体内投与によるEAUの抑制効果の検討、3) DHMEQによる網膜色素上皮細胞株のケモカインの産生抑制効果の検討、4) DHMEQによるNF-kB分子の核内移行の阻害効果の検討を予定した。1)、2)についてはEIUおよびEAUラットに対するDHMEQ硝子体内投与療法における投与量などの条件設定を目的に実験的ぶどう膜炎の病態進行に重要な炎症性細胞の一つであるマクロファージに対するDHMEQの有効性についてin vitroにて検討を行った。ラットの腹腔内滲出細胞(PEC)をリポポリサッカロイド(LPS)で刺激培養時にDHMEQを添加し、各種サイトカインの産生抑制効果について検討したところDHMEQを添加した群では濃度依存的に上記サイトカイン産生抑制効果が確認できた。3)、4)については、ヒト網膜色素上皮細胞株であるARPE-19をTNF-aで刺激培養するとIL-8やMCP-1が産生されることが知られており、DHMEQを添加することでMCP-1、IL-8の産生が有意に抑制された。また免疫染色によりPECにおいてNF-kB分子の核内移行がDHMEQにより阻害されていることが確認された。今年度の結果を踏まえ、平成29年度ではDHMEQの硝子体内投与量を設定し、EIUおよびEAUに対する炎症抑制効果がみられるかさらに検討を行う。以上から平成28年度の研究課題は中程度達成できたと考える。本研究ではnuclear factor-kappa B(NF-kB)に注目し眼炎症疾患に対するNF-kB分子特異的な眼局所療法の開発を目的として1) NF-kB阻害剤であるDHMEQ (dehydroxymethyl-epoxyquinomicin)の硝子体内投与による実験的自己免疫性ぶどう膜炎網膜炎(EAU)の抑制効果の検討、2) DHMEQによる網膜色素上皮細胞株(ARPE-19)に対する細胞毒性、炎症関連接着分子、およびケモカイン産生の抑制効果の検討、3) DHMEQによるNF-kB分子の核内移行の阻害効果について検討を行った。1)ではA)EAU誘導+基剤投与群、B) EAU誘導+DHMEQ投与群の2群を作成し、EAUの発症が観察される免疫後10日目にDHMEQを硝子体内投与しDHMEQの有効性を検討した。その結果、免疫後12、14、16日目でEAUスコアを比較したところ両群間に有意差は認められなかった。2)についてはARPE-19にDHMEQを付加し培養を行ったところ100ug/mlの濃度において細胞増殖抑制効果、およびアポトーシス誘導効果を認めた。ARPE-19をTNF-
神経障害遺伝子NDRG1とそのホモログNDRG4の欠失マウスの作成と解析

我々は、血栓症の危険因子である高ホモシステイン血症の血管壁細胞への影響を分子レベルで解明する過程で新規遺伝子、NDRG1、を発見した。NDRG1は394アミノ酸からなる分子量47kDaの細胞質蛋白質でC末端領域に10アミノ酸からなる3回繰り返し構造をもっていた。最近、NDRG1は稀なCharcot-Marie-Tooth病4D型(CMT4D;遺伝性運動感覚性ニューロパチーLom型)の原因遺伝子であると報告された。我々は、このNDRG1遺伝子の欠失マウスを作成することに成功した。このマウスは、NDRG1遺伝子のプロモーターおよびエクソン1を含む領域を完全に欠損しており、NDRG1が高発現する腎臓においてNDRG1タンパク質が検出されなかった。NDRG1ホモ欠失マウスは正常に出産され、オス・メスとも正常に繁殖可能であった。しかしながら、ホモ欠失マウスは野生型あるいはヘテロ欠失型に比べてその発育に少し遅延がみられ、また生後24ヶ月齢のうちに後肢の運動機能に明らかな異常が見いだされた。CMT4D患者は、末梢神経組織の顕著な変性がみられ、これが運動感覚障害の原因であると考えられている。そこで我々は、NDRG1欠失マウスの運動機能検査および末梢神経組織の病理組織解析を行った。運動機能検査の結果、ホモ欠失マウスは野生型マウスに比較してその成績が顕著に低下していた。病理組織解析の結果、ホモ欠失マウスは、生後12週齢にかけて神経軸索に正常にミエリン鞘が形成されるものの、5週齢のものにおいては神経線維の脱ミエリン化などの変性が始まっていた。また3ヶ月齢以上のものについては、神経線維に著しい変性が観察された。これらのことから、NDRG1は神経軸索のミエリン鞘の維持に必須であることが示唆された。本研究により得られたNDRG1遺伝子欠失マウスは、神経軸索のミエリン鞘の維持に重要と考えられる神経細胞とシュワン細胞間の情報伝達機構の解析や、ヒトの末梢神経変性疾患の病態解析のモデル動物として非常に有用であると考えた。NDRG1遺伝子欠失マウスの作成先天性の運動・感覚性神経障害Lomの責任遺伝子であるヒトNDRG1遺伝子のマウス遺伝子を単離し、ターゲティングベクターを構築した。このベクターは、NDRG1遺伝子のプロモーターとエクソン1およびネオマイシン耐性遺伝子をloxPサイトではさむ構造をとる。これをマウスES細胞にトランスフェクションし、G418で選別後、相同組換えをおこした5クローンを得た。このうち2つのES細胞をBlastcystにインジェクションし、キメラマウスを交配させて子マウスを作成し、遺伝子型を調べてヘテロマウスを選んだ。このヘテロマウスとCre recombinase発現トランスジェニックマウス(E2a Cre)と掛け合わせることにより、loxP配列ではさまれたNDRG1エクソン1とプロモーター領域をとばし、Null alleleをもつヘテロマウスを作成した。これを掛け合わせてノックアウトマウスを作成した。また、Genetic backgroundをB6系に近づけるため、B6系Wtマウスとバッククロスさせた。その結果、NDRG1遣伝子ノックアウトマウスは致死性ではないことが判明した。今後、NDRG1ノックアウトマウスを解析し、運動・感覚性ニューロンの研究に役立てる予定である。

本研究は大阪大学細胞生体工学センター近藤壽人教授・東雄二郎助教授の指導を受けて開始した。1系統のES細胞でキメラマウスを作成するところまでを阪大で行い、産まれたキメラマウスをクリーンアップ後、国立循環器病センター研究所に持ち込んだ。また、残りのES細胞からキメラマウスの作成は循環器病センターで行った。なお、研究の途中でマウス室の感染事故発生のため、マウスのクリーンアップが必要となり、時間と経費を使った。NDRG1遺伝子欠損マウスの作成と解析われわれは、Charcot-Marie-Tooth病4D型(CMT4D;遺伝性運動感覚性ニューロパチーLom型)の責任遺伝子であるNDRG1遺伝子の欠失マウスを作成した。このマウスは、NDRG1遺伝子のプロモーターおよびエクソン1を含む領域を完全に欠損しており、通常NDRG1が最も多く発現している腎臓でNDRG1タンパク質が検出されなかった。NDRG1ホモ欠失マウスの出産は正常であり、オス・メスとも正常に繁殖可能であった。しかしながら、ホモ欠失マウスは野生型あるいはヘテロ欠失型に比べてその発育に少し遅延がみられ、生後24ヶ月齢のうちに後肢の運動機能に明らかな異常が見いだされた。CMT4Dの患者の多くは、10歳代で歩行障害を、30歳代で神経性難聴を発症する。患者は、末梢神経組織の顕著な変性がみられると報告されており、この変性が運動感覚障害の原因であると考えられている。そこでわれわれは、NDRG1欠失マウスの運動機能検査および末梢神経組織の病理組織解析を行った。運動機能検査の結果、ホモ欠失マウスは野生型マウスに比較してその成績が顕著に低下していた。病理組織解析の結果、ホモ欠失マウスは、生後12週齢にかけて神経軸索に正常にミエリン鞘が形成されるものの、5週齢では神経線維の脱ミエリン化などの変性が始まっていた。また3ヶ月齢以上のものは、神経線維に著しい変性が観察された。これらのことから、NDRG1は神経軸索のミエリン鞘の維持に必須であることが示唆された。本研究により得られたNDRG1遺伝子欠失マウスは、ミエリン鞘の維持に重要と考えられる神経細胞とシュワン細胞間の情報伝達機構の解析や、ヒトの末梢神経変性疾患の病態解析のモデル動物として非常に有用である。
アジアのMBA育成の教育システム研究開発

本課題は、アジアの持続可能な経済発展に不可欠な高度専門職業人養成のために、情報通信技術による遠隔教育システムとしてのグローバル・ラーニング・システム・モデルの研究開発を行い、アジアのMBA教育の発展に資するものである。このシステム開発のために、中国・復旦大学と東北大学、ロシア・モスクワ大学、韓国・高麗大学校、シンガポール・マネジメント大学、マレーシア・マルチメディア大学、及び米国・カーネギーメロン大学とテキサス大学(オースティン)のビジネススクールと連携してグローバル・ノレッジ・ネットワークの組織であるThe Alliance on Business Education and Scholarship for Tomorrow, a 21^<st>century organization(ABEST21)を創設し、システム開発と教材の開発を行った。特に、教材開発においては、企業経営機能のマネジメント、ファイナンス、マーケティング、アカウンティング、オペレーションズと情報システムの五分野について7カ国のビジネススクールの協力を得て約30のケースを開発し、その中から優秀ケース10篇を厳選し、ABEST21-REVIEWを作成した。この開発教材に基づく教育プログラムを開発し、ビジネススクールの教育の質を保証していくグローバル・ラーニング・システムを開発した。本研究の特色は、アジアを代表するビジネススクールと連携して「知」の共有を図るグローバル・ノレッジ・ネットワークを構築し、アジア経済の持続的な発展に求められる人材育成の教育システムを、特にアジアのMBA育成に不可欠なeコマース、インターナショナル・ビジネス、ファイナンスの教育を、アジアの大学と共同開発していくことの国際的意義に求められる。アジアの価値創造を目指したグローバル・ラーニング・システム・モデルは、アジアの高等教育の発展に寄与するものと確信する。本研究プロジェクトは、平成15年度において下記の研究活動を計画した。2.本研究プロジェクトのシミュレーション・モデル作成・ワーキング・グループ(ビジネス、ファイナンス、E-Business)によるアジア価値システムの調査・情報分析3.GKN7情報通信環境の調査と整備4.アジアのMBA育成の教育制度についての調査と教育内容の調査5.アジアの企業の人事担当者インタビューこの研究計画に対して、本研究プロジェクトは平成15年度において下記の研究活動を実施してきた。1)Global Knowledge Network Conferenceの開催について。平成15年6月27日(金)および28日(土)の二日間にわたり、本研究プロジェクトはロシア・モスクワ大学、中国・復旦大学、中国・東北大学、韓国・高麗大学、シンガポール・シンガポール・マネジメント大学、米国・カーネギーメロン大学の各ビジネス・スクールのディーンの参加のもとに、Global Knowledge Network Conferenceを開催した。「アジアのMBA育成のための教育システムの開発研究」の推進を図るために協力関係を強化し、アジアのMBA育成に必要な教材作成を実施することにした。2)アジア価値システムの調査・情報分析について。本プロジェクトの海外共同研究者であるNamSang-Koo、LimKian-GuanおよびLu Xiongenを招聘し、アジアの価値システムについての研究会を開催し、研究活動の推進に必要な基礎的データを収集した。3)GKN7情報通信環境の調査と整備について。Global Classroomの実施に必要な情報通信環境の整備状況を、それぞれ確認した。4)アジアのMBA育成の教育制度についての調査と教育内容の調査について。ロシア、中国、韓国およびシンガポールのビジネス・スクールにおける高度専門職業人養成の実態調査をし、それぞれのビジネス・スクールにおけるカリキュラムについて調査をした。5)アジアの企業の人事担当者インタビューについて。日本企業の人事担当者とのインタビューを実施した。特に、中国市場に進出している日本企業、ソニー、東芝、キヤノン等の企業で求められている人材育成とカリキュラムの編成及び教材の作成についての具体的な方向性を得た。平成16年度の研究実施計画2.アジアの国際ビジネス・シミュレーションの調査と理論研究3.ファイナンスへの実験科学的アプローチ5.GKN7とのアジアの価値システムと国際マネジメント教育システムについての国際共同研究上記の研究計画に対して、本研究プロジェクトは以下のとおり研究を遂行した。1)Global Knowledge Network Conferenceの開催:平成16年6月25日(金)、26日(土)の二日間にわたり、ロシア・モスクワ大学、中国・復旦大学、中国・東北大学、韓国・高麗大学、マレーシア・マルチメディア大学、シンガポール・シンガポール・マネジメント大学及び、米国・カーネギーメロン大学の各ビジネス・スクールのディーンを招聘し、Global Knowledge Network Conferenceを開催した。

本会議においてアジアのMBA育成に必要となる教材の具体的な開発計画を決定し、平成17年2月にその国際研究会を青山学院大学で開催した。2)「アジアの国際ビジネス・シミュレーションの調査と理論研究」については、ロシア・モスクワ大学及び中国・東北大学の協力を得て競争戦略の研究を行い、国際ビジネス・シミュレーションのソフトを開発した。3)「アジアの多国間仮想金融取引市場のシミュレーション開発」については、FASTだけではなく「ファンド・マネジメント・シミュレーション」の導入も必要となり、関係国際共同研究機関で研究開発していくこととなった。本研究機関では大和證券グループの協力を得て開発していくこととなった。4)「e-Business-e-Learning環境の調査と整備」については、本件研究プロジェクトに「Internet Business Laboratory」を設置し、e-Business-e-Learning環境を整備した。5)「GKN7とのアジアの価値システムと国際マネジメント教育システムについての国際共同研究」については、2回の国際研究会を開催し、教材開発システムを構築し、国際共同使用の研究課題について研究発表を行い、国際共同使用教材ソフトを開発していくことが確認された。平成17年6月29日、30日に国際研究会を開催し、国際共同開発したソフトの実演及び国際合同授業の実施計画を検討していくことが確認された。1)Global Knowledge Network Conferenceの開催については、平成17年6月30日(木)・7月1日(金)および2006年3月16日(木)・17日(金)の各二日間にわたり国際会議を開催し、研究プロジェクトの研究成果を発表した。
補体C∪を応用した矯正治療の基礎的研究

プロスタグランジン(PG)のE群が骨吸収をひきおこすことなどに関する報告は多い。歯科矯正学の分野においても、PG【E_2】の局所投与による人為的歯牙移動の迅速化や、矯正力を加えた歯の歯周組織中のC-AMPの増加、並びに、補体C6による骨吸収の増大などの報告がある。本研究は【^(45)Ca】でラベルしたラット胎仔の頭頂骨を用いた組織培養実験において、PGE、およびヒトC6のCa遊離に及ぼす影響について検索し、次の成績を得た。1.PGE、を骨培養系に添加した場合、【10^(-8)】【10^(-6)】Mで濃度に依存した【^(45)Ca】の遊離が増加した。2.正常なヒト血清の添加では、【^(45)Ca】遊離は増加するが、非動化したヒト血清の添加では【^(45)Ca】の遊離はほとんど示されなかった。3.ヒトC6を骨培養系に添加したところ、1.0μg5.0μg/mlの濃度で、濃度に依存して【^(45)Ca】の遊離が増加した。4.低濃度のPGE、(【10^(-9)】M)およびC6(2.5μg/ml)単独添加では【^(45)Ca】の遊離は少量で、添加後34日経過後に発現した。5.4項と同濃度のPG【E_1】およびC6を同時に添加した場合、添加後1日目で【^(45)Ca】遊離が顕著に増大した。以上の結果から、PG【E_1】およびヒトC6はinvitroで骨からCaを遊離を促進し、両者併用により著しい相乗効果をもたらすことが確認された。なお、invivoにおけるC6投与の組織学的変化は、あまり顕著には認められなかった。
マウスiPS細胞から軟骨細胞への分化制御機能を有する糖鎖マーカーの探索

iPS細胞から軟骨細胞への分化に伴う細胞上の糖鎖構造解析を行った。分化に伴い複数の糖鎖分子において構造変化を認めた。これらの糖鎖分子の分化における機能的重要性が示唆された。糖鎖は生物学的多様性を規定していると考えられており、糖鎖生物学的アプローチに基づく解析によりiPS細胞をはじめとする幹細胞の癌化や脱分化といった現象の解明が期待される。本研究成果を基盤として、今後は構造や発現変化を認めた糖鎖分子の分化および軟骨細胞の恒常性維持における機能を解析していく。細胞分化に伴い細胞表面の糖鎖構造が劇的に変化することが証明されつつある。本研究では、人工多能性幹細胞(iPS細胞)から軟骨細胞への分化に伴う細胞上の糖鎖構造変化を解析する。最終的には、得られた解析結果より分化マーカーとなりうる候補糖鎖を探索し、それらの機能解析を行うことで分化制御機能を有する糖鎖マーカーを同定する。具体的な研究計画は、1iPS細胞から軟骨細胞への分化に伴い細胞上で有意な構造変化を示す糖鎖の同定、2同定した糖鎖(候補糖鎖)の生合成に関連する糖転移および分解酵素の遺伝子発現変化の解析、31、2の解析結果より候補糖鎖を絞り込み、その関連遺伝子のknock-downおよびoverexpressionにより糖鎖発現を調節し、細胞分化におけるその機能を解明することで分化マーカーとして有用な糖鎖を決定することである。平成26年度は、iPS細胞から軟骨細胞への分化条件と手技を確立させ、実際の糖鎖構造解析を行った。骨髄間葉系幹細胞(BMSC)およびBMSC由来の軟骨細胞をコントロールとすることで、iPS細胞から軟骨細胞への分化に伴い細胞上で有意に変化する糖脂質およびN型糖鎖関連分子を同定した。現在は、同定された糖鎖分子の関連酵素の遺伝子発現を解析中である。本申請研究の最終年度にあたり、前年度までの成果を踏まえて、幹細胞から軟骨細胞への分化過程における糖鎖解析を施行した。解析手法は、前年度までに確立された手法に従った。解析手技の再現性、信頼性に関しては解析結果に影響を及ぼすものではなく、得られたデータのばらつきは手技に由来するものではないと判断された。得られたデータより、幹細胞から軟骨細胞への分化に伴い、細胞上の糖鎖に変化が生じていることが明らかとなった。解析対象は細胞上のほぼすべての糖鎖分子であり、分化のステップ毎の構造変化に伴い発現が減少しているものや増加しているものが存在した。糖鎖は生物学的多様性を規定していると考えられている。したがって糖鎖生物学的アプローチを行うことで幹細胞の癌化や脱分化といった現象の解明にも繋がる。今後は、細胞上で変化した糖鎖の分化および軟骨細胞の恒常性維持における機能解析を推進していく。なお、得られた成果は新規性が高く、特許申請予定である。上述した研究計画の1細胞上の糖鎖構造解析と分化に伴い変化する糖鎖分子の同定は終了した。さらに、2同定した糖鎖の関連酵素遺伝子の発現変化に関する解析を実施している。当初の予定通り研究は進行しており、おおむね順調に進展していると判断する。整形外科学上述した研究計画の1細胞上の糖鎖構造解析と分化に伴い変化する糖鎖分子の同定は終了した。平成27年3月に購入した物品については平成27年4月に支払いが行われたため未使用額が発生した。平成27年3月に購入した物品については、平成27年4月に支払いが行われた。
超対称可積分理論と弦模型

当該研究計画では、物理学と数学の交流を通じて発展した可積分系につき、とくに超対称可積分理論の構造とその超空間での摂動論に焦点を当て研究を開始した。初年度は可解模型に関して、超対称サイン・ゴルドン理論を超空間で定式化された摂動論の理論的枠組に基づいて解析した。これまでに得られたN=2の場合の知見に基づき、東大の研究者等との議論をもとにN=4の場合への拡張を、筆者らが定式化したN=4カイラル超空間の手法を用いて進め、その保存則を古典論および量子論レベルで摂動論を用いて調べた。又一方、超対称な量子群について、これを実現することが可能な超対称量平面の非可換微分算法を調べた。量子空間と時空の対称性の量子変形について、その他の文献[1]で解説を行った。一方、第二年度および最終年度は強い相互作用に対するゲージ理論である量子色力学(QCD)に関連して、摂動論的QCDとくりこみ群の方法に基づき、核子のスピン構造関数に登場するTwist-3およびTwist-4高次ツイスト演算子のくりこみの解析を、広島大学のグループと共同で行った。また最終年度は、前年度からの成果をもとに、場の理論の正準変換の関連で、米アルゴンヌ国立研究所のザコス博士との共同研究で超対称シグマ模型の双対性を調べた。さらに、N=2超対称シグマ模型への拡張を検討しその双対変換を調べた。研究遂行において、国内各地とりわけ、東大・広大・横浜国大・徳島大の関連する分野の研究者との討論・研究交流が有益・不可欠であった。これらの成果は物理学会、内外の研究所におけるシンポジウム・セミナーで発表し、また別紙に揚げた学術雑誌に公表した。当該研究計画では、数学と物理学の交流を通じて発展した可積分系につき、とくに超対称可積分理論の構造とその超空間での摂動論に焦点を当て研究を遂行した。前者について本年度は従来調べたN=2の場合の結果に基づきN=4の超対称性を有するサイン・ゴルドン理論を以前に我々が開発したN=4カイラル超空間の方法で解析した。特に、超対称場を用いてその方程式を書き下し、古典論レベルで保存則と量子論での保存電荷を摂動論で調べた。このカテゴリーのソリトン理論の根底に存在する対称性はN=2サイン・ゴルドン理論の場合、量子アファイン代数s1_q(2)とN=2超対称代数で、超対称なトポロジカル・チャージが超対称ソリトン構造およびS-行列を決定する上で非常に重要な役割を演じているのが明らかになった。さて一方、超対称な量子群を実現する方法として量子平面(空間)の超対称化を行いこの空間での非可換微分算法を調べた。さらに、場の理論における正準変換の超対称性シグマ模型への拡張について基研に滞在中のザコス博士と研究・討論を行った。一方、強い相互作用における摂動論的QCDに基づき、核子スピン構造関数の解析を行った(Phys.Lett.B343(1995)346;B344(1995)348;B345(1995)527)。口頭では10月に山形大学で開かれた物理学会で発表した。また10月の基研における国際研究集会“From Hadronic Matter to Quark Matter"で講演を行った。本計画の実施において、国内各地の関連する分野の研究者との討論・研究交流が有益・不可欠であった。尚、予算執行としては旅費の他、論文作成に必要なノート型パソコンおよびその周辺装置を購入した。当該研究計画では、物理学と数学の交流を通じて発展した可積分系につき、とくに超対称可積分理論の構造とその超空間での摂動論に焦点を当て研究を遂行した。

前者について本年度は、場の理論の双対性に関連して、米アルゴンヌ国立研究所のコスマス・ザコス博士が昨年基礎物理学研究所に滞在した際に開始した共同研究を論文として発表した(プレプリント:ANL-HEP-PR-95-90)。この研究では、超対称シグマ模型に正準変換をほどこした超対称双対シグマ模型での幾何学を調べた。さて一方、超対称な量子群を実現する方法として超対称量子平面での非可換微分算法に関しても分析を行った。また、東大グループとの議論をもとに超対称性をもつサイン・ゴルドン理論の量子論的保存則を摂動論で調べた。一方、核子スピン構造関数について、強い相互作用に対する量子色力学の摂動論的方法に基づき、解析を行った(Prog. Theor. Phys. Suppl. 120・(1995)225-230)。特に広島大学のグループと共同で、Twist-4演算子のくりこみと核子スピン構造関数の1次モーメントのQ^2依存性について調べた。口頭では9月に中部大学で開かれた物理学会で発表した。また強い相互作用に関しては、光子構造関数のsmall xでの振る舞いについて調べ、物理学会で発表した。また、12月の理化学研究所における国際研究集会“Spin Structure of the Nucleon"で招待講演を行った。本計画の実施において、国内各地の関連する分野の研究者との討論・研究交流が有益・不可欠であった。尚、予算執行としては旅費の他、数式処理・論文作成に必要なパソコンの周辺装置(ディスプレイ)を購入した。当該研究計画では、物理学と数学の交流を通じて発展した可積分系につき、とくに超対称可積分論の構造とその超空間での摂動論に焦点を当て研究を遂行した。前者について本年度は、場の理論の双対性の問題に関して、米アルゴンヌ国立研究所のコスマス・ザコス博士との共同研究で超対称シグマ模型の双対性について、その超空間での定式化および双対シグマ模型の幾何学を調べ、論文として発表した(Nucl.Phys.B469(1996)488-512)。さらに、N=2超対称シグマ模型への拡張を検討を開始し、CP(n-1)模型についてその双対変換を調べた。一方、超対称な量子群を実現する方法として超対称量子平面での非可換微分算法に関しても分析を行った。また、東大グループとの議論をもとに、N=4の超対称性をもつサイン・ゴルドン理論についての研究を行った。一方最近、高エネルギーQCDと、これら可積分系との関連に大きな関心が持たれ始めている。本年度は、摂動QCDに基づき、核子のスピン構造関数に登場する高次ツイスト演算子のくりこみの解析を、広島大学のグループと共同で調べた(Pyhs.Lett.B387(1996)855-860)。口頭では10月に佐賀大学で開かれた物理学会で発表した。また、光子構造関数のsmall xでの振る舞いについて、1996年11月に東大原子核研究所における国際研究集会"Physics in e-p collisions"で招待講演を行った。本計画の実施において、国内各地とりわけ、東大・広大・横浜国大・徳島大の関連する分野の研究者との討論・研究交流が有益・不可欠であった。尚、予算執行としては旅費の他、論文作成に必要なパソコンの増設メモリやソフトを購入した。