hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
英語の動詞の用法獲得と認知発達に関する認知言語学的研究

本研究は、英語の動詞および構文をこどもがどのように獲得するかを実証的方法によって調査し、認知言語学の観点から分析を行った。対象とした構文は、動詞getを用いた状態変化構文、"let's +移動動詞"構文である。大人とこどもの会話を収録したデータベースであるCHILDESを使用し、こどもの発達段階ごとに量的な調査を行うとともに、当該構文の使用場面とその語用論的機能に着目して事例を観察し、対話者との相互作用や会話にともなう身体経験といった要因が言語獲得のプロセスにおいて重要な役割を担う可能性を示唆した。2015年度は研究計画に沿い、谷口・深田がCHILDESコーパスを用い各々分担する調査を進めた。「状態変化」の表現の獲得を分担した谷口は、前年度までに行ったget-passiveの調査結果と対照するために、get+形容詞のデータの収集にあたった。こども・大人いずれも該当する発話数が膨大であるため作業は翌年度も継続して行うが、現在までに収集されたデータでは、get-passiveと同様に否定的影響を意味する事例(get wet, get angryなど)が顕著である。こうした傾向から、同じく否定的影響性を表す日本語の被害受け身の獲得に関しても先行研究を吟味し、英語のget-passive, get+形容詞との並行性について考察を行った。「移動」の表現の獲得を分担した深田は、come, go, runを中心に調査し、以下の点を明らかにした。(1)移動様態動詞であるrunを付随要素として移動事象を表す事例go {run/running}が1歳半頃から3歳半頃まで観察された。この時期は、対象物を〈いま・ここ〉の外まで追跡できる時期にも合致する。(2)移動様態動詞runに関して、子どもがrunを主動詞とする表現を用いるのは2歳頃からである。run+経路句の連鎖の中でもrun awayの出現頻度は高く、初出も2歳前後と早い。このため、runが移動様態動詞を主動詞とする表現の獲得の第一歩であると考えられる。(3) come runningという移動表現は2歳後半頃から出現する。この表現は、go {run/running}とは異なり、大人もある条件下で用いることが松本(2011)などで指摘されている。〈移動様態〉を重視する英語でも、自分に向かう移動経路は情報価値の高いものと認識されていることが推測される。谷口・深田ともに分担範囲の調査を着実に進めている。谷口の調査範囲に関しては、対象となるデータが1,000件を超過する見込みであるため翌年度に収集作業を継続するが、大幅な遅れではなく、全般におおむね順調な進展であるといえる。本年度は、谷口・深田の各々の調査分担の総括に向け、最終的なデータの収集と分析を行った。状態変化動詞の獲得を分担する谷口は、昨年度から継続し“get+形容詞"による状態変化表現を含む発話をCHILDESから収集し、大人の発話とこども(年齢別)の発話を形容詞別に分類する作業を完了した。その結果、記述文法では"get+形容詞"に生じる形容詞に対する意味的制約は存在しないものの、大人とこどもの対話で発せられる“get+形容詞"は望ましくない状態への変化を表す事例が高頻度であることが明らかとなった(get wet,get sickなど)。この点は、否定的な結果状態を表す傾向にあるとされるget受け身と共通する。望ましくない状態への変化はこども自身の注意を引きつけ、養育者の側もこどもが害を被らないよう注意を差し向ける対象となりやすいことが“get+形容詞"の使用を動機づける要因であるとの見通しを立て、次年度の考察課題とする。移動表現の獲得を分担する深田は、場面・状況内の意味と連語関係の2点に注目した調査を行った。養育者とこどものインタラクションで現れる移動表現を調査・観察したところ、第三者の移動を語れるようになる前段階で、こども自身(一人称)の移動意志を伝えることばや対話者(二人称)に移動を促すことば、とりわけ“let's+移動表現(go, run, walk, rush等)"の使用が見られることが明らかになった。こどもの発話する“let's+移動表現"のタイプやその出現頻度は、こどもの運動獲得の過程と密接に関わっている可能性があり、次年度の検証課題とする。また、goやrunはこどもの年齢や場面に即して幅広い意味を伝えている可能性があるため、これを詳細に分析することで、従来の移動事象研究では追究されてこなかった〈移動様態〉の下位分類が可能となると想定している。本研究はデータベースCHILDESを使用した量的研究に依拠するものであり、ターゲットとする表現形式の出現頻度に研究の進捗が大きく左右される。谷口が2017年度に調査した“get +形容詞"は、大人の発話が約2000件、こどもの発話が約800件と膨大であり、手作業によるデータ分類に想定以上の時間を要したが、基礎的なデータ収集が完了し観察・分析が可能な状況であるため、おおむね順調に進展していると判断できる。深田による調査は、移動にかかわる身体運動の発展という新たな観点による研究に取り組み、現在は仮説の構築に至った段階であるが、次年度は仮説検証のために収集したデータを活用し研究を進展させる見込みである。最終年度にあたる2017年度は、研究分担者である谷口・深田が2015-2016年に担当してきた調査の成果を統合し、認知言語学の理論的観点から、英語の構文獲得のメカニズムに関する包括的な分析・考察を行った。

谷口は、英語のget+過去分詞、get+形容詞を中心とした状態変化の構文、深田は移動動詞go/comeやlet's +移動動詞の構文の使用状況を、こどもと大人の会話データベースであるCHILDESにより調査し、こどもの発話の特徴を発達段階に即して観察するとともに、大人からこどもに向けての発話(Child Directed Speech)の特徴にも着目し、データを量的・質的方法で分析した。その結果、言語獲得初期においてget+過去分詞・get+形容詞が身体的な「被害性」という意味要因と顕著に結合していること、英語のlet's +移動動詞の構文には対話者の移動だけではなく行為を誘発するといった間主観的な用法が特徴的に見られることが示された。構文獲得の過程が運動能力の発達に連動し、身体的経験や対話者とのインタラクションといった使用場面と密接に関連することが確認されたほか、言語獲得のプロセスが大人の文法知識の心的表示にも一定の影響を与える可能性が示唆された。なお2017年9月、日本認知言語学会第18回大会において、言語獲得のワークショップを主催・企画し、本研究課題の成果を発表するとともに、作業療法・人口知能の専門家の知見をまじえ議論し、言語獲得における身体性およびインタラクションの重要性を再確認した。本研究は、英語の動詞および構文をこどもがどのように獲得するかを実証的方法によって調査し、認知言語学の観点から分析を行った。対象とした構文は、動詞getを用いた状態変化構文、"let's +移動動詞"構文である。大人とこどもの会話を収録したデータベースであるCHILDESを使用し、こどもの発達段階ごとに量的な調査を行うとともに、当該構文の使用場面とその語用論的機能に着目して事例を観察し、対話者との相互作用や会話にともなう身体経験といった要因が言語獲得のプロセスにおいて重要な役割を担う可能性を示唆した。2016年度は、谷口・深田が引き続き各々の分担箇所の調査を精査する一方で、相互に参照可能なデータ(移動動詞としてのget、状態変化動詞としてのcome/goの使用事例)も収集を行い、双方の調査内容を対照・統合するための準備をすすめる。データ収集・整理の作業が予定以上に膨大であることが見込まれるため、研究計画で計上した以上に研究補助謝金を支出する必要があるが、その他の費目と調整を行うことで対応可能な範囲であると考える。来年度は研究期間の最終年度となるため、谷口・深田ともに2016-2017年度に収集したデータを再度精査し、双方の研究成果を統合して認知言語学的観点から考察を行う。当該表現が出現した具体的な状況や、こどもの運動発達・認知発達の段階といった背景的要因にとくに着目しながら、移動表現の獲得と状態変化表現の獲得の間にどのような共通性や相関が見られるか、日本認知言語学会におけるワークショップなどの機会で発表し議論する。特に谷口・深田共に、養育者である大人とこどもとのインタラクションで局所的に出現する表現パターンに注目するに至っており、今後は文法の形成・獲得においてコミュニケーションや相互行為、身体経験基盤が担う役割の重要性を実証していきたい。認知言語学谷口の分担分について42,209円の翌年度繰越が生じたが、大学の雇用規定により研究補助の雇用期間・時間数の見直し・変更によって主に生じたものである。
シュガーボールの精密分子構築

生体親和性に優れたポリ(アミドアミン)デンドリマーまたはポリ(トリメチレンイミン)デンドリマーと糖誘導体置換アミノ酸N-カルボキシ無水物(NCA)との高分子反応により各種のシュガーボールを合成した。例えば、新たにN-アセチル_<-D->グルコサミンおよびガラクトース型の第7世代、8世代ポリ(アミドアミン)デンドリマーを調製した。層ブロックデンドリマーとして、サイズの小さいポリ(トリメチレンイミン)デンドリマーの末端から、アクリル酸メチルのマイケル付加とエチレンジアミンによるアミド形成反応を繰り返し、ポリ(アミドアミン)分岐鎖を伸ばした。その先端に、上述の方法でモノ糖ペプチドの導入を検討した。表面ブロック型シュガーボールとして、Divergent/Divergent法により親水性半球ブロックに糖を、疎水性半球ブロックにヘキシル基をもつ表面ブロックデンドリマーを合成した。この手法は、すでに確立したDivergent/Convergentジョイント法と比較して、サイズの大きいデンドリマーの大スケールでの合成に適しているため、シュガーボールの高機能材料としての応用に展開できる。これらのシュガーボールに対して細胞認識能の評価を行った。WGAレクチンなどとの相互作用を赤血球凝集阻害試験により調べた。N-アセチル_<-D->グルコサミン誘導体の場合、第4世代シュガーボールの分子認識能が最も高かった。これは末端糖鎖間隔が最適であったからであると解釈できた。また、プラスミドDNAとの相互作用を電気泳動とCD測定などで解析し、複合体を容易に形成することがわかった。デンドリマーにDNAを巻き付かせた状態で、赤血球凝集阻害試験を行ったところ、この場合も優れた分子認識能が認められた。表面ブロックデンドリマーも優れた細胞認識能、DNAとの複合化能を有することが明らかになった。上述のように、当初の計画に準じて意義深い成果を得ることができた。例えば、新たにN-アセチルグルコサミンおよびガラクトース型の第7世代、8世代ポリ(アミドアミン)デンドリマーを調製した。デンドリマーのアミノ基に対して小過剰の糖NCAを加え、-30度で反応させることによりNCAの成長反応を抑制し、正確に1単位のペプチドを導入することができた。世代の大きいデンドリマーでも末端基に対して正確なペプチドの導入が達成できた。具体的には、開始核の半分を保護し、これからDivergent法によりデンドリマー半球ブロックを得た。中心角の保護基を除去したのち、再びDivergent法により表面ブロック構造に導いた。この手法は、すでに確立したDivergent/convergentジョイント法と比較して、サイズの大きいデンドリマーの大スケールでの合成に適しているため、シュガーボールの高機能材料としての応用に展開できる。

シュガーボールに、糖を導入するための高分子反応に用いるアミノ酸N-カルボキシ無水物(NCA)として、グルコース、N-アセチル-D-グルコサミン誘導体置換セリンNCAを合成した。(A)ポリ(アミドアミン)型および(B)ポリ(トリメチレンイミン)型シュガーボール第5および第6世代のポリ(アミドアミン)デンドリマーまたはポリ(トリメチレンイミン)デンドリマーと糖NCAとの高分子反応によりモノ糖ペプチド型シュガーボールを合成した。デンドリマーのアミノ基に対して小過剰の糖NCAを仕込み、-30度で反応させることによりNCAの成長反応を抑制し、正確に1単位の糖ペプチドを導入することができた。WGAレクチンなどとの相互作用を赤血球凝集阻害試験により調べた。N-アセチル-D-グルコサミン誘導体の場合、第4世代シュガーボールの分子認識能が最も高かった。これは末端糖鎖間隔が最適であったからであると解釈できた。また、プラスミドDNAとの相互作用を電気泳動とCD測定などで解析し、複合体を容易に形成することがわかった。デンドリマーにDNAを巻き付かせた状態で、赤血球凝集阻害試験を行ったところ、この場合も優れた分子認識能が認められた。(C)層ブロック型シュガーボール層ブロックデンドリマーとして、ポリ(トリメチレンイミン)-block-ポリ(アミドアミン)デンドリマーを合成した。中性子小角散乱測定より内部のポリ(トリメチレンイミン)は収縮し、適当な末端基間隔が得られることがわかった。(D)表面ブロック型シュガーボール糖ペプチドとアルキル基とをもつポリ(アミドアミン)表面ブロックデンドリマーを合成した。上述と同様に細胞認識能を評価したところ球状シュガーボールに匹敵する分子認識能が現れた。また、DNAとの複合化においても良好な結果が得られた。
DNA親子鑑定技術を用いたエゾアワビ養殖における実用的な高成長選抜育種技術の開発

これまでに本研究の重要課題の一つである生産者特定については、他養殖集団と区別できるDNA領域を発見したことで完結した。実施計画予定に入っている北日本水産集団の遺伝的多様性のモニタリングについても、遺伝的多様性が著しく減少していること、および野生集団を導入すると一時的に多様性が増加するが、それは一世代で激減し元に戻る現象を明らかにした。さらにこの現象が、養殖場で毎年行われている親貝候補の選抜(成長優良稚貝の選抜)により引き起こされることが、親貝のストラクチャー解析により判明したが、このことは、本年度において異なる成長形質の稚貝を分析することで更に裏付けられた。親自身の成長だけではなく、成長優良稚貝を多く産した実績を持つ親をDNA鑑定により特定・選抜できることは判明したが、優良稚貝を産することの再現性を調べる過程で、産卵のストレス等により親貝が斃死すること、および種苗生産時に生殖巣が発達していないことが多くあったことから、直接的に再現性を検討することは困難であった。しかし昨年度までに、成長優良稚貝を産した先代の親は、次世代の親として選抜された成長優良親貝を産した親と一致することを明らかにした。上記のように同じ親を繰り返して用いることが困難であれば、それに拘らずに優良稚貝を生産する方策が必要である。本年度はその一環として、これまで不明であった親の雌雄差と稚貝の成長との関係を、同母異父および異母同父の組み合わせによる交配実験により検討し、これまで軽視されていた雄親の成長・生存形質も子孫へ影響を与えることを見出した。このことは、DNA親子判別結果により得られていた生産用養殖集団中での現象を実験的に再現するものであった。成長と関係する遺伝マーカーの開発を試みたが明瞭な結果は得られず、このことに関しては今後膨大な変異量を分析可能な次世代シーケンサを用いた解析の必要性が示された。北日本水産(株)にて成熟させた雌・雄親(殻に水中ボンドでタグを付け、個体識別した)を用いて種苗生産した。得られた各交配組の幼生を混合し、その後同一の大型水槽内で養殖した。種苗生産時に用いた親の上足組織を生体採取し、マイクロサテライト(ms)およびミトコンドリア(mt)DNAを分析した。初期減耗の時期を終え、生残率が落ち着いた着底後約5か月の成長優良稚貝、成長不良稚貝および成長が中間的な稚貝をそれぞれ200個体ずつ採集後、msおよびmtDNAを分析し、得られたmsDNA型を親と比較することで個体毎に親を特定した。これらの結果を解析し、成長優良、中間および成長不良稚貝を産した親の出現分布を調べた。その結果、雌・雄親共に成長優良稚貝を偏って多く産した個体が存在した。この結果は、成長優良稚貝を産するという形質が親によって異なることを示すものである。また、これらの親貝を今後の選抜対象とした。さらに、珍しいアリルを有する親についても選抜候補とした。また、養殖場における集団の遺伝的多様性を調べることは、選抜育種による近交度の程度等を監視する上で重要である。上記の実験により得られたmsおよびmtDNAのデータを野生集団のデータと比較したところ、養殖集団における遺伝的多様性の低下が見られた。また興味深いことに、mtDNAの特定のハプロタイプが、野生集団では1%程度と極めて希であるにもかかわらず、北日本水産養殖集団では約60%出現した。このことは、本施設においてこれらのハプロタイプのみを持つ集団を人為的に作出できることを意味する。また他の養殖エゾアワビ集団を分析したところ、このハプロタイプの出現頻度は低いことが分かった。これらのことから、このハプロタイプが産地特定といったトレサビリティーの指標として有効であることが考えられた。個体数は少ないながらも、成長優良稚貝を偏って多く産した親を特定することができた点、および養殖集団における遺伝的多様性の低下を把握できた点で一通りの成果を得ることができた。また本研究の目的の一つにある、産地特定等のトレサビリティーの充実に向けて、他の集団では出現頻度の低い特定のmtDNAハプロタイプが北日本水産養殖施設において卓越していることを見出したことも一つの成果だと考えている。したがって、上記のように判定した。北日本水産にて昨年度採卵し、養殖用水槽で飼育していた稚貝、当研究室にストックしてある過去6年間にわたる同施設産のサンプル、および他養殖施設で種苗生産された成貝を用いて分析した。また、今年度新たに種苗生産し、養殖用水槽で飼育している稚貝を異なる成長群毎に採集し分析中である。本研究の一つのテーマである「トレサビリティー(生産者特定)の充実」に対しては、昨年度判明した、北日本水産にとって他施設産と区別できる可能性を持つミトコンドリア(mt)DNA領域(他施設で稀に出現するハプロタイプが北日本水産では約60%出現した)に加えて、さらなる判別能の向上を目指して新たなmtDNA領域を探索した結果、用いた他養殖集団では全く出現しない珍しいハプロタイプを発見し、それを用いて北日本水産の種苗を94%判別可能にした。このことは、生産者特定を実用化する上で極めて重要である。稚貝の成長形質の発現に対する親貝の再現性については、前年度までに成長優良稚貝を多く産したとして選抜しておいた親が、死亡または今年度の採卵の際に成熟に至っていなかった等の理由により十分に検討できなかったが、今年度新たに優良親貝を選抜すべく、親貝のDNAを分析している。

また過去のサンプルを解析した結果、成長優良稚貝を産した先代の親は、次世代の親として選抜された成長優良親貝を産した親と一致する傾向を示していた。さらに、交配群毎に稚貝の成長形質に対する雌親および雄親の関与の程度に偏りを生じていることが示唆された。このことは種苗生産現場での親貝選定に対して重要である。遺伝的集団構造解析の結果、遺伝的多様性は、本施設で野生集団を親として一部用いた時に一時的に上昇したが、その後低下する傾向にあることがわかった。ストラクチャー解析の結果、このことは野生集団の遺伝的要素が選抜の過程でほとんど排除されたことによるものであることが判明した。生産者を特定するトレサビリティーの充実に向けた研究は、本年度でほぼ完成したといえるので予定より順調に進んでいる。また遺伝的多様性の把握についても、これまでの一連のサンプルの解析も含めて結果を得た点、また野生の遺伝的要素が選抜の過程で排除される機序解明に迫る結果も得られ、遺伝的多様性のコントロールに関する示唆を与えた点で順調といえる。親貝が示す稚貝の成長形質に対する再現性の検討については、親貝の死亡または今年度の採卵の際に成熟に至っていなかった等の理由により充分に検討できなかった面もあった。これに関しては、上記のとおり、過去のサンプルを含めた解析により一部補えているが、このことも含めて、全体的には「おおむね順調に進展している」と判定した。これまでに本研究の重要課題の一つである生産者特定については、他養殖集団と区別できるDNA領域を発見したことで完結した。実施計画予定に入っている北日本水産集団の遺伝的多様性のモニタリングについても、遺伝的多様性が著しく減少していること、および野生集団を導入すると一時的に多様性が増加するが、それは一世代で激減し元に戻る現象を明らかにした。さらにこの現象が、養殖場で毎年行われている親貝候補の選抜(成長優良稚貝の選抜)により引き起こされることが、親貝のストラクチャー解析により判明したが、このことは、本年度において異なる成長形質の稚貝を分析することで更に裏付けられた。親自身の成長だけではなく、成長優良稚貝を多く産した実績を持つ親をDNA鑑定により特定・選抜できることは判明したが、優良稚貝を産することの再現性を調べる過程で、産卵のストレス等により親貝が斃死すること、および種苗生産時に生殖巣が発達していないことが多くあったことから、直接的に再現性を検討することは困難であった。しかし昨年度までに、成長優良稚貝を産した先代の親は、次世代の親として選抜された成長優良親貝を産した親と一致することを明らかにした。上記のように同じ親を繰り返して用いることが困難であれば、それに拘らずに優良稚貝を生産する方策が必要である。本年度はその一環として、これまで不明であった親の雌雄差と稚貝の成長との関係を、同母異父および異母同父の組み合わせによる交配実験により検討し、これまで軽視されていた雄親の成長・生存形質も子孫へ影響を与えることを見出した。このことは、DNA親子判別結果により得られていた生産用養殖集団中での現象を実験的に再現するものであった。成長と関係する遺伝マーカーの開発を試みたが明瞭な結果は得られず、このことに関しては今後膨大な変異量を分析可能な次世代シーケンサを用いた解析の必要性が示された。
キクの概日リズムが支配する花成・休眠の分子基盤の解明

短日植物のキクタニギクから概日リズム関連因子としてCsLHYとCsGIを単離し、解析した。CsLHYにリプレッションドメインのSRDXを付加して過剰発現する形質転換体は日長に関わらず花成が起こる中性植物の性質を示した。一方、CsGIを過剰発現する形質転換体は野生型と比較して限界日長が短縮していた。両形質転換体では概日リズム遺伝子の発現の大きな変化は見られなかったが、フロリゲンをコードするCsFTL3とアンチフロリゲンをコードするCsAFTの発現に影響が見られた。以上のことから、CsLHYとCsGIがCsFTL3とCsAFTの発現制御に関わることでキクの光周性花成を制御していることが考えられた。キクは短日植物であり、本研究に用いているキクタニギクは約12時間の限界日長をもつ。我々はこれまでに、花成ホルモンをコードするCsFTL3が短日条件において誘導されることに加えて,花成抑制ホルモンをコードするCsAFTが長日条件および,暗期中断条件において誘導されることがキクの花成制御に重要であることを明らかにして来た。本年度は昨年度作成したキクタニギク概日リズム関連遺伝子、CsLHY、CsTOC1およびCsGIの過剰発現体うち、CsGIの過剰発現体の表現型の解析を行った。野生型は14時間の日長条件において栄養成長を続け、12時間の日長条件において開花するが、CsGI過剰発現体は両日長条件において栄養成長を続けた。一方で、野生型が開花する12時間以下の日長条件において、CsGI過剰発現体は日長の短縮に従って花芽分化し、8時間の日長条件では開花した。すなわち、CsGI過剰発現体では限界日長が野生型に比べて短縮していた。野生型が開花し、CsGI過剰発現体が栄養成長を続ける12時間日長条件においてCsGI過剰発現体におけるCsFTL3の発現はやや低く,CsAFTの発現は顕著に高かった。一方で、明暗周期下と恒明条件における概日リズム関連遺伝子CsLHY、CsTOC1および、CsCAB2の発現のリズムと振幅はCsGI過剰発現体において維持されていた。以上のことから、キクタニギクにおいてCsGIが概日リズムの変化を介さずにCsFTL3とCsAFTの発現を制御し、限界日長の決定に関わっている可能性がある。キクタニギクから概日リズム関連遺伝子としてCsLHY、CsTOC1および、CsGI、花成関連遺伝子としてCsCOL-1および、CsCOL-2の全長配列のクローニングを行った。これら遺伝子の全長を過剰発現するコンストラクトを作成した。さらに、CsLHYについてはC末側にStrong transcription repression domain (SRDX)を付加し過剰発現するコンストラクトを作成した。これらのコンストラクトをアグロバクテリウム法によりキクタニギクに導入し、形質転換体を作出した。本年度はCsLHY-SRDX過剰発現体について表現型の解析を行った。キクは本来短日植物であるが、CsLHY-SRDX過剰発現体は中性植物の形質を示した。CsLHY-SRDX過剰発現体は短日条件において野生型より遅咲き、長日条件においては野生型に比べて早咲きとなった。キクにおいて花成ホルモンをコードするCsFTL3の発現は短日条件下において、野生型に比べてCsLHY-SRDX過剰発現体で低下しており、これが遅咲き形質の原因となっていることが考えられた。一方で、恒明条件における概日リズム関連遺伝子CsTOC1、CsGIおよび、CsCAB2の発現のリズムと振幅はCsLHY-SRDX過剰発現体において部分的に維持されていた。このことから、CsLHY-SRDX過剰発現体では概日リズムが完全に破壊されていないが、花成の形質には大きく影響することが示された。研究に用いているキクタニギクは約12時間の限界日長をもつ短日植物である。前年度までの研究でCsGI過剰発現体では概日リズム関連遺伝子の発現を変化が見られないが、限界日長が約10時間に短縮していることを明らかにした。本年度はCsGIの過剰発現体の表現型の解析を進めることで、CsGIによるキクの限界日長の決定機構の解析を行った。8時間明期、16時間暗期の日長条件で暗期開始から10、12、14時間後に10分間の暗期中断を与える処理を12週間行い、CsGI過剰発現体に形成された葉の数を調査した。

野生型植物体において、暗期開始から10時間後の暗期中断は形成される葉の数を増加させたが、12時間後の暗期中断はその影響が小さく、14時間後の暗期中断では影響はみられなかった。一方CsGI過剰発現体において、暗期開始後10、12、14時間後の暗期中断は有為に形成される葉の数を増加させた。8時間明期、16時間暗期の日長条件で栽培したCsGI過剰発現体に暗期開始から4、6、8、10、12、14、16時間後に10分間赤色光を照射し、照射後6時間後の葉におけるアンチフロリゲンをコードするCsAFTの発現をリアルタイムPCR法よって調査した。野生型植物体では8時間後と、10時間後に赤色光を与えることによって葉におけるCsAFTの発現が誘導されるが、CsGI過剰発現体では8時間後から14時間後にかけて赤色光を与えることによって葉におけるCsAFTの発現が誘導された。以上のことから、CsGI過剰発現体においてはCsAFTの発現を誘導する門(ゲート)が野生型に比較して暗期の後半にも開くことによって暗期後半の暗期中断が花成を遅延させていることが考えられた。花き園芸当初の研究計画では概日リズムを破壊し、キクの花成および、休眠に与える影響を評価することを予定していたが、CsGI過剰発現体では概日リズムが正常に機能しているのにも関わらず、限界日長が短縮していることが明らかになった。CsGIはCsFTL3とCsAFTの発現を制御することで限界日長の決定に関わっているとみられ、CsGI過剰発現体はこの過程に関わる新規の因子を単離する材料として有望であると考えられる。このことから、研究はおおむね順調に研究は進展していると評価した。本年度はキクから単離した概日リズム関連遺伝子の形質転換体を作成することに成功し、順調に計画を達成した。さらに、次年度の計画の形質転換体の解析についても前倒しで研究を進め、本来短日植物であるキクがCsLHY-SRDX過剰発現体では日長反応性が失われていることを明らかにした。このことから、研究は当初の計画以上に進展していると評価した。今後はCsGI過剰発現体において限界日長が短縮している要因について解明していく。研究の進展によってはマイクロアレイ、高速シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析を行い、CsFTL3とCsAFTの発現に関わる新規因子の単離を試みる。今後はCsLHY-SRDX過剰発現体が長日条件で早咲き形質となる点について解明していく。CsLHY、CsTOC1、CsGI、CsCOL-1および、CsCOL-2を過剰発現する形質転換体は作成済みで現在増殖中である。解析に必要な個体数が確保され次第、花成および、概日リズムへの影響について解析を進める予定である。また、作成された形質転換体のうち、概日リズムに深刻な異常がある形質転換体については冬期に休眠するか、否かについて検討していく。次年度使用額357,944円は研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。本研究課題の推進のため、次年度の研究費は交付申請時の計画通り使用する。なお、次年度使用額58,405円は研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。
新規がん治療標的経路として同定したhypusine経路の分子機構の解明

申請者は、現在までにタンパク質翻訳を担うhypusine経路の活性化が、がんの悪性化に寄与することを明らかにしてきた。しかし、hypusine経路の直接の被翻訳遺伝子は不明であることから、eIF5A (翻訳因子)に結合するRNAを同定することを目的とした。RNA-ChIP法を施行した後、RNAシークエンス解析とRT-PCRにより、被翻訳候補遺伝子を抽出した。抽出した被翻訳候補遺伝子に対してKEGGパスウェイ解析を行うと細胞骨格、接着、移動・浸潤に関わる分子が多く存在していることが明らかとなった。また、シークエンス解析データを基にeIF5Aの結合塩基モチーフを決定することを試みた。申請者は、がん転移メカニズムを解析するにあたり、in vivo selectionを用いて、口腔扁平上皮がん細胞株(HOC313)から高転移性亜株であるHOC313-LMを樹立してきた。この両細胞株のゲノムコピー数の比較解析からLM特異的に19p13.2-p13.13領域の増幅が検出され、同増幅領域に座位しているDeoxyhypusine Synthase (DHPS)をがん転移関連遺伝子として同定した。DHPSは、hypusine経路の重要な酵素の一つであり、翻訳開始因子の一つであるeukaryotic translation initiation factor (eIF5A: eIF5A1, eIF5A2)をhypusine化させる働きを担っている。Hypusine経路は、タンパク質の翻訳制御を担っており、発生や細胞増殖などその機能は多岐にわたっている。上記メカニズムを詳細に解析するにあたり、様々な分子生物学的手法やシステム生物学的手法を用いた。その結果、同経路の異常な活性化がRhoAの翻訳を促進し、この被翻訳遺伝子が、がん細胞の移動能・浸潤能を亢進することを見出した。以上のことを論文でまとめ、申請者が第一著者として執筆し、Oncogeneに受理された(Muramatsu et al., Oncogene 2016)。しかし、hypusine経路が関与するその他のがんの悪性化メカニズム、特に被翻訳遺伝子は未だ不明である。本研究の目的は、RNAシーケンス解析とプロテオーム解析で得られたデータを用いた統合的オミックス解析により、同経路の異常な活性化による腫瘍形成の亢進と関連する被翻訳遺伝子を同定し、新規がん治療標的経路としてのhypusine axisの意義を明らかにすることである。現在、hypusine経路のタンパク質翻訳を担うeIF5Aの過剰発現形を用いてRNA-ChIP assay (RIP-assay)により、eIF5Aに結合したRNAを回収し、そのRNAを用いたRNAシークエンス解析が終了している。今年度は、hypusine経路の標的遺伝子探索として、翻訳を担うeIF5Aと結合するRNAの同定を行うべく、eIF5Aの過剰発現形を用いてRNA-ChIP assay (RIP-assay)を施行した。この過剰発現系は、Flagタグ付きの発現ベクターを用いたため、eIF5A1とeIF5A2それぞれに結合するRNAの同定が可能である。RIP-assayで得られたRNAを用いてRNAシークエンス解析を行うにあたり、RNA断片化処理の条件検討(ソニケーターの出力、処理回数、一回あたりの秒数)を行った。条件を決定した後、RNAシークエンス用に最適化されたRNAを用いて、ライブラリー作製を施行した。ライブラリーの品質を検討するため、断片化RNAをバイオアナライザーで解析し、RNAシークエンス解析に耐えうる品質であることを確認した。その後、Ion proton (Life technology)を用いてRNAシークエンス解析を行った。得られたシークエンスデータは、バイオインフォマティクスの手法を用いて解析され、eIF5A1もしくはeIF5A2に結合する可能性を持つRNAを抽出した。現在、抽出された候補遺伝子が本当にeIF5Aに結合するかどうかを検討している。その検討は、それぞれに結合している可能性がある遺伝子の塩基配列が解析によって同定されているので、その領域をはさむようにプライマーを設計し、RIP-assayで得られたRNAからcDNAを合成し、RT-PCRで行っている。また、本研究課題のきっかけとなった口腔扁平上皮がん細胞株を用いた高転移性亜株の解析論文がOncogeneに受理された。上記のことから、おおむね順調に進展していると考えている。Hypusine経路は、タンパク質の翻訳制御を担っており、発生や細胞増殖などで重要な働きをしている。現在までに申請者は、同経路の異常な活性化がRhoAの翻訳を促進し、がん細胞の移動能・浸潤能を亢進することを見出し、論文を報告した(Muramatsu T et al., Oncogene 2016)。しかし、その他のがんの悪性化に関与する被翻訳遺伝子は未だ同定できていない。したがって、本研究の目的は、RNA-ChIP法を用いたRNAシーケンス解析とプロテオーム解析で得られたデータを用いた統合的解析により、同経路の異常な活性化による腫瘍形成の亢進と関連する被翻訳遺伝子を同定し、新規がん治療標的経路としてのhypusine経路の意義を明らかにすることである。Hypusine経路の被翻訳遺伝子探索として、翻訳を担うeIF5Aと結合するmRNAの同定を行うべく、RNA-ChIP法(RIP法)を施行した。eIF5Aには、eIF5A1とeIF5A2のisoformが存在しているため、それぞれのタグつき発現コンストラクトを作成し、タグ抗体を用いてRIP法を行った。RIP法で得られたRNAを用いてRNAシークエンス解析を行った。得られたシークエンス情報から、それぞれのisoform特異的な遺伝子および両方に共通した遺伝子を抽出した。

その後、eIF5Aは、翻訳をする際に被翻訳遺伝子にプロリンリッチな配列が必要であることから、その条件を加え、さらに候補遺伝子を絞り込んだ。そして、抽出された遺伝子が、実際にeIF5Aと結合しているかどうかを確認するため、RT-PCR法によって検討を行った。その結果、いくつかの候補遺伝子で結合を認めた。しかし、これら遺伝子のタンパク質翻訳が直接行われているのかは不明であり、さらなる解析が必要である。また、RNAシークエンス解析で得られた情報を基にeIF5AとmRNAの結合モチーフ解析も行い、いくつかの候補配列を得ることができた。申請者は、現在までにタンパク質翻訳を担うhypusine経路の活性化が、がんの悪性化に寄与することを明らかにしてきた。しかし、hypusine経路の直接の被翻訳遺伝子は不明であることから、eIF5A (翻訳因子)に結合するRNAを同定することを目的とした。RNA-ChIP法を施行した後、RNAシークエンス解析とRT-PCRにより、被翻訳候補遺伝子を抽出した。抽出した被翻訳候補遺伝子に対してKEGGパスウェイ解析を行うと細胞骨格、接着、移動・浸潤に関わる分子が多く存在していることが明らかとなった。また、シークエンス解析データを基にeIF5Aの結合塩基モチーフを決定することを試みた。今後、RNAシークエンス解析で得られたデータを詳細に解析していく予定である。EIF5Aに翻訳制御される遺伝子には特徴があり、ポリプロリン配列(PPPもしくはPPG)を持っていることが重要であるため、候補遺伝子の絞込みにこの基準を設ける。eIF5Aに結合している可能性のある遺伝子に関してはRT-PCRにより結合の有無を確認する。その後、結合が認められた遺伝子に関しては、タンパク質の発現制御を受けているかどうかをウエスタンブロッティングによって解析する。また、RNAシークエンスデータから、eIF5AとRNAの結合モチーフ解析を行う予定である。さらに、抽出された遺伝子群を公共データ解析ソフト(DAVID等)を用いてパスウェイ解析を行い、eIF5Aがどのようなシグナル経路に影響を与えているのかを検証する。一方、ハイプシン化阻害剤を用いた実験系では、RNAとの結合からのアプローチではなく、プロテオーム解析によりeIF5Aによって翻訳制御を受ける遺伝子を同定する予定である。ハイプシン化阻害剤を処理した細胞からタンパク質を抽出し、非処理のタンパク質との網羅的な発現比較を行う。その方法は、2次元電気泳動法等の手技を用いて、本学に設置してある細胞プロテオーム解析室に委託して解析を行っていただく。得られたデータに関しては、ウエスタンブロッティングにより検討する。最終的に、RNAシークエンスデータとプロテオーム解析データを統合し、eIF5Aの翻訳制御を受ける遺伝子を同定する。
NAD依存性脱アセチル化酵素SIRT5による、がん細胞での代謝制御機構の解明

がん細胞では、その急速な増殖様式に適応すべく、正常細胞とは違った代謝経路を使う事が知られている。例えば、多くのがん細胞では酸素存在化でも、エネルギー供給源を酸化的リン酸化ではなく、解糖系に多く依存しており、これらはWarburg効果として広く知られている。また正常細胞ではTCAサイクルに供給される基質は、解糖系由来もしくは脂肪酸酸化由来のピルビン酸、アセチルCoAが主であるが、がん細胞では、アミノ酸代謝、特にグルタミン酸由来のα-ケトグルタル酸が好んで使われる。このように、がん細胞では、正常細胞とは異なった特異的な代謝経路を有しているが、それらの制御機構は未だ不明な部分が多い。NAD依存性脱アセチル化酵素Sirtuinは様々なタンパク質を基質とし、それらの脱アセチル化を通して老化・老化関連疾患に関わっている。ミトコンドリアにはSIRT3,4,5の3つのSirtuinが局在し、特にSIRT3はミトコンドリア内の代謝酵素を基質とし、がん細胞での代謝に関わっているが知られている。そこで今研究では、もう一つのミトコンドリアSirtuinであるSIRT5が、がん細胞において代謝経路の制御に関わっているのかを明らかにすべく、がん細胞特異的な新規基質の同定を含め、SIRT5のがん細胞での機能解明を目指した。本年度は新規基質の候補として幾つかのタンパク質を同定した。それらは、今までに、ミトコンドリアSirtuinの基質として報告されていない、新規基質候補であった。また、SIRT5の欠損もしくは過剰発現したがん細胞株における代謝産物のプロファイリングを行うため、LC-MSによる、代謝産物の半網羅的定量ができる実験系の準備を行った。今後は、同定した基質候補について詳細な解析を行うとともに、上述の実験系を使って、代謝プロファイリングについて検討していきたい。
数理モデルと生物試験を併用したダイオキシンの人健康リスク評価

本年度は,昨年度に実施した動物実験および過去の動物実験データをもとに,数理モデルを使って人の健康リスク算出を行った。まず,昨年度の実験で取得したラット肝臓での発がんプロモーター実験のデータを用い,標的臓器中(この場合は肝臓中)のダイオキシン濃度とがん発生促進作用の比較を通じて,ラット肝臓における3種類のダイオキシン同族体(2,3,7,8-TCDD,1,2,3,7,8-PeCDD,2,3,4,7,8-PeCDF)の相対毒性強度REP(relative potency)を算出した。ダイオキシン3種の相対毒性を決定する一方で,絶対リスクを計算するための方法も検討した。ダイオキシン投与によりラット肝臓で発がんを起こさせたNational Toxicology Program(NTP)の公開データを参考とし,ベンチマークドーズ法を使って,1%過剰ながんを引き起こすダイオキシンの肝臓中濃度(ベンチマーク濃度,BMC)を計算した。このBMCを参考に,人の肝臓でこのBMCに達するような摂取量を,PBPKモデルを使って逆算した。その結果,人で肝臓に1%の過剰発がんを引き起こす摂取量は,TCDDで3.3-12.9,PeCDDで9.3-36.8,PeCDFで71.1-274.8(単位:ng/kgBW-day)であった。この摂取量をもとに3種類のダイオキシンの,人における相対毒性(REP)を計算すると,TCDDを1としたときPeCDDは0.35,PeCDFは0.05であった。一方,ラットでも同様の検討を行った結果,REPはTCDD:1,PeCDD:0.34,PeCDF:0.05であった。これはWHOが既に1998年にダイオキシン同族体の毒性換算係数(TEF)として公表している値(TCDD:1,PeCDD:1,PeCDF:0.5)とは異なっていた。また,WHO-TEFは齧歯類と人で同じ値を採用しているが,本研究において肝臓での濃度とがんプロモーション活性REP(relative potency)を介した正確な種間外挿方法を検討した。実験データと数理モデルを参考に毒性相対強度を再計算した結果,人もラットもREPはほぼ同じであり,結果的にはWHO-TEFとほぼ類似の内容であった。また,ベンチマークドーズを用いて各ダイオキシン同族体のユニット・リスクを計算し,このユニット・リスクと現状の食品由来の曝露量(TCDD:0.213,PeCDD:0.364,PeCDF:0.647pg/kgBW-day)から現状のリスクを算出すると,TCDD単独では1.7-6.5人/1000万人,3つのダイオキシンでは2.9-11人/1000万人であった。このように,動物実験データと数理モデルを使ってダイオキシンのリスク計算を行ったのは最初の報告であり,この成果はToxicology and Applied Pharmacologyに掲載予定である。本年度の実績は、人体内でのダイオキシン濃度推定のモデルを整備したことと、ラットでのダイオキシンによる腫瘍プロモーション活性の定量化実験を行ったことである。人でのダイオキシンの体内動態モデルは、動物実験から得られたダイオキシンの毒性影響を、人への毒性へと定量的に外挿する途中で、毒性発現の標的臓器への蓄積を予測するために用いる重要なモデルである。本年度は、主に母乳由来の高濃度ダイオキシン摂取による乳児体内濃度の推定と、小児への影響予測を目的とした。食餌由来の小児体内濃度予測に主眼をおいた。母乳摂取による乳児のダイオキシン摂取量は一過性に成人の50-60倍(体重1kgあたり)になる計算であったが、その結果の体内濃度は、成人と比較して必ずしも50-60倍の高濃度とはならなかった。これは、母乳の摂取量が生後約1ヶ月をピークに減少に転じること、母乳中のダイオキシン濃度が授乳期間を通じて減少し続けること、乳児の成長が早く、生後1年いないに体重にして約2.5から2.7倍に増加することなどの複合的影響によるものと考えられる。日本人の母乳中ダイオキシン濃度と、母乳摂取量、離乳食由来のダイオキシン摂取などから予測した乳児の平均的な濃度は、肝臓と脂肪に関しては、成人の濃度範囲の中に収まっていた。よって体内濃度の観点のみから判断すると、乳児は成人に比べて著しく危険というわけではないことがわかった。一方、腫瘍プロモーション活性の定量化実験の目的は、ダイオキシンの毒性を動物から人への種間外挿する際のパラメータ取得と、同時にダイオキシンの同族体の活性比較のためである。腫瘍プロモーション活性の測定は次の方法で行った。(1)ラットにがんイニシエータとしてジエチルニトロソアミン(DES)を投与し、2週間の回復期間の後、ダイオキシンの経口・反復投与を開始する。(2)DES投与3週間目にラット肝臓の部分切除を行う。この切除した残りから肝臓が再生してくる段階で、DESにより障害をうけた細胞ががんの前段階の結節を形成し、ダイオキシンはこの結節の生成を促進する。(3)結節は検出マーカーであるGSTP (glutathione-S-transferase P)を用いた免疫染色により検出し、結節(GSTP positive foci)の面積を定量することによって、間接的にダイオキシンの腫瘍プロモーション活性を数値化する。

この方法により、日本人の1日摂取量として毒性寄与の大きい3つのダイオキシン同族体(2378-TCDD,12378-PeCDD,23478-PeCDF)の相互の活性比較を行った。また、ラット肝臓中のダイオキシン濃度も測定しており、濃度と活性の関係から、現在、新たな毒性換算係数(TEF)を計算中である。本年度は,昨年度に実施した動物実験および過去の動物実験データをもとに,数理モデルを使って人の健康リスク算出を行った。まず,昨年度の実験で取得したラット肝臓での発がんプロモーター実験のデータを用い,標的臓器中(この場合は肝臓中)のダイオキシン濃度とがん発生促進作用の比較を通じて,ラット肝臓における3種類のダイオキシン同族体(2,3,7,8-TCDD,1,2,3,7,8-PeCDD,2,3,4,7,8-PeCDF)の相対毒性強度REP(relative potency)を算出した。ダイオキシン3種の相対毒性を決定する一方で,絶対リスクを計算するための方法も検討した。ダイオキシン投与によりラット肝臓で発がんを起こさせたNational Toxicology Program(NTP)の公開データを参考とし,ベンチマークドーズ法を使って,1%過剰ながんを引き起こすダイオキシンの肝臓中濃度(ベンチマーク濃度,BMC)を計算した。このBMCを参考に,人の肝臓でこのBMCに達するような摂取量を,PBPKモデルを使って逆算した。その結果,人で肝臓に1%の過剰発がんを引き起こす摂取量は,TCDDで3.3-12.9,PeCDDで9.3-36.8,PeCDFで71.1-274.8(単位:ng/kgBW-day)であった。この摂取量をもとに3種類のダイオキシンの,人における相対毒性(REP)を計算すると,TCDDを1としたときPeCDDは0.35,PeCDFは0.05であった。一方,ラットでも同様の検討を行った結果,REPはTCDD:1,PeCDD:0.34,PeCDF:0.05であった。これはWHOが既に1998年にダイオキシン同族体の毒性換算係数(TEF)として公表している値(TCDD:1,PeCDD:1,PeCDF:0.5)とは異なっていた。また,WHO-TEFは齧歯類と人で同じ値を採用しているが,本研究において肝臓での濃度とがんプロモーション活性REP(relative potency)を介した正確な種間外挿方法を検討した。実験データと数理モデルを参考に毒性相対強度を再計算した結果,人もラットもREPはほぼ同じであり,結果的にはWHO-TEFとほぼ類似の内容であった。また,ベンチマークドーズを用いて各ダイオキシン同族体のユニット・リスクを計算し,このユニット・リスクと現状の食品由来の曝露量(TCDD:0.213,PeCDD:0.364,PeCDF:0.647pg/kgBW-day)から現状のリスクを算出すると,TCDD単独では1.7-6.5人/1000万人,3つのダイオキシンでは2.9-11人/1000万人であった。このように,動物実験データと数理モデルを使ってダイオキシンのリスク計算を行ったのは最初の報告であり,この成果はToxicology and Applied Pharmacologyに掲載予定である。
曲がった時空における動的対称性の破れ

膨張宇宙の初期状態では、重力の効果を無視することができない。特に、大統一理論が支配する時期には、重力の量子論的効果は薄れているが、まだ強い重力が古典的な外場として宇宙の状態に影響をおよぼしている。この時期は宇宙のインフレーション的膨張が始まる時期でもある。インフレーション的膨張の原因はヒッグス場の真空期待値に求められる。通常のインフレーションシナリオでは、ヒッグス場はスカラー'素'粒子場として導入され、その真空期待値は、最初から与えられたものとして扱われる。本研究では、ヒッグス場をフェルミ粒子対の複合場だと考えることによって、インフレーションの原因となる曲がった時空での自発的対称性の破れが動的に起こる可能性を場の量子論に基づいて検討し、その宇宙論的応用を考えた。具体的な成果は下記の通りである。(1)複合ヒッグス模型を、宇宙初期の高温、高密度、強重力の状況下で研究した。特に、4体フェルミ相互作用を持つ場の量子論を考え、曲がった時空において、有限温度・密度の下での有効ポテンシャルを計算し、理論の相構造を調べた。(2)Schwinger-Dyson方程式を用いて、有限温度での量子電気力学の相転移現象を調べた。量子電気力学におけるカイラル対称性の破れの結果として現れるフェルミオンの質量が、温度とともにどのような変化をするかを、Schwinger-Dyson方程式を数値的に解くことによって詳細に調べ、2次の相転移が現実に起こっていることを確認し、臨界温度を求めた。(3)超対称性を持った南部-Jona-Lasinio模型にソフトな対称性の破れの効果を入れたとき、カイラル対称性も破ることができる。このカイラル対称性が高温で回復するかどうかを、1/N展開の方法を用いて調べ、1次及び2次の相転移としてカイラル対称性の回復が起こることを発見した。(4)超対称性を持った南部-Jona-Lasinio模型にソフトな対称性の破れの効果を導入した模型をドジッター時空中で調べた。インフレーション期の曲率の変化により、カイラル相転移が起こることを発見し、それが、1次及び2次であることを示した。(5)上記の諸結果をインフレーション期の宇宙に応用し、この時期に宇宙ストリングが発生しうることを示した。宇宙初期の統一理論のシナリオを、複合場の量子論に基づいて基本的に理解することを目的とした。このため、複合ヒッグス模型を、宇宙初期の高温、高密度、強重力の状況下で研究した。複合ヒッグス模型のプロトタイプとして、4体フェルミ相互作用を持つ場の量子論を考え、曲がった時空において、有限温度・密度の下での有効ポテンシャルを計算し、理論の相構造を調べた。この相構造の研究は、大学院学生の協力を得ながら推進した(牟田)。この研究結果を、複合ヒッグス模型の典型的な例であるテクニカラー模型に応用し、宇宙初期のインフレーションシナリオが、より基本的に理解できるかどうか、現在の宇宙にどのような影響があるかについての研究は、現在進行中であり次年度へ継続する(牟田、両角)。

平成5年度に我々と共同研究をしたS. D. Odintsov教授とも連絡をとりながら、有限曲率時空における複合場理論の基本的研究をさらに推し進めるとともに、この分野の研究に関する総合報告をまとめた。また、Odintsov教授は日本学術振興会外国人特別研究員として、平成9年3月から8月まで再度来日するので、共同研究をさらに発展させる予定である。宇宙初期の統一理論のシナリオを、複合場の量子論に基づいて基本的に理解することを目的とし、複合ヒッグス模型を、宇宙初期の高温、高密度、強重力の状況下で研究している。以前から共同研究をしているS.D.Odintsov教授と連絡をとりながら、有限曲率時空における複合場理論の基礎的研究をさらに推し進めるとともに、この分野の研究に関する総合報告を準備中であったが、Odintsov教授が日本学術振興会外国人特別研究員として平成9年3月から8月まで来日した機会に、討論及び共同作業を重ね、「Dynamical Symmetry Breaking in Curved Spacetime」と題する総合報告を完成させた。これらの研究結果を、ゲージ場理論の基本である量子電気力学の研究に拡張する計画を立て、非摂動的手法の一つであるSchwinger-Dyson方程式を用いて、有限温度での量子電気力学の相転移現象を調べた。量子電気力学におけるカイラル対称性の破れの結果として現れるフェルミオンの質量が、温度とともにどのような変化をするかを、低温領域で解析的に求めることに成功した。さらに、フェルミオンの崩壊幅などを完全に取り入れた形で数値解析する予定である。宇宙初期の統一理論のシナリオを、複合場の量子論に基づく模型によって理解することを目的として、複合ヒッグス模型を、高温、高密度、強重力の状況下で研究した。その典型的理論として、4体フェルミ相互作用を持つ場の量子論を考え、曲がった時空及び有限温度の下での有効ポテンシャルを計算し、理論の相構造を調べた。本年度は最終年度であり、いくつか並行して進めてきた研究をそれぞれ完結させた。(1) Schwinger-Dyson方程式を用いて、有限温度での量子電気力学の相転移現象を調べた。量子電気力学におけるカイラル対称性の破れの結果として現れるフェルミオンの質量が、温度とともにどのような変化をするかを、Schwinger-Dyson方程式を数値的に解くことによって詳細に調べ、相転移が現実に起こっていることを確認し、臨界温度を求めた。結果を現在論文にまとめつつある。(2)超対称性を持った4体フェルミ模型(南部-Jona-Lasinio模型)にソフトな対称性の破れの効果を入れたとき、カイラル対称性も破ることができる。このカイラル対称性が高温で回復するかどうかを、1/N展開の方法を用いて調べ、1次及び2次の相転移としてカイラル対称性の回復が起こることを発見した。結果はPhysics Lettersに公表される予定である。(3)超対称性を持った4体フェルミ模型(南部-Jona-Lasinio模型)にソフトな対称性の破れの効果を導入した模型をドジッター時空中で調べた。この模型は、宇宙のインフレーション期に起こりうる相転移現象を示すことができ、宇宙論的に興味がある。本研究では、インフレーション期の曲率の変化により、カイラル相転移が起こることを発見し、それが、1次及び2次であることを示した。結果はPhysical Review D(Rapid Communications)で出版される予定である。