hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
氷板の温度・濃度複合融解に現れるサメ肌現象の解明

塩化カルシウム水溶液中で水平氷板が上面から融解する場合に現れる融解面の凹凸挙動,すなわちサメ肌現象を研究機関内(平成15年度平成16年度)でPTV装置によって詳細に観察した結果次のような挙動が明らかになった.当初(平成15年度)は融解面に現れるサメ肌現象を3次元的に捉えようと試みたが,レーザー光源の幅が小さかったため十分な3次元観察ができず課題を残した.それで,2次元観察に切り替えて多方面から観察した.容器底面に置かれた水平氷板に20wt%の塩化カルシウムを注いで融解実験を開始する.融解面に現れる濃度こう配の駆動力によって融解面の温度が降下しながら氷板は融解する.融解面に現れる濃度こう配に起因して融解面近傍の密度に分布が生じて浮力が生じ不安定になる.融解面近傍の濃度拡散層厚さが次第に厚くなってある限界(1mm以下)に達すると突然融解面近傍に濃度の薄い融解液が噴出(上昇流)するような形で融解面全域に無数に現れる.この融解水の噴出流間の距離はせいぜい1mm程度で大変小さいのが特徴である.この噴出によって,融解面に濃度の濃い下降流が現れて,融解面の融解速度が局所的に異なるため融解面に直径1mm以下の凹凸すなわちサメ肌現象が現れる.融解面の凹部に濃度の濃い溶液が遅い速度で流下し,凸部付近では濃度の薄い融解液が早い速度で上昇する.凹凸の位置は基本的には固定されているが,小さな凹部は隣接する大きな凹部に侵食されて消滅し,融解の進行につれて安定したサメ肌現象が持続する.融解面に現れる直系1mm程度の小さな渦は前記の噴出による2次的な流れであることも初めて判明した.2次元問題として,氷板の融解挙動を平滑な融解面をもつ仮定で数値解析的にも検討したが,得られた液層全域の温度・濃度複合対流は可視化観察結果と定性的に一致したが,サメ肌現象による融解促進効果は予測できず課題を残した.前記の融解面の凹凸を解析に組み込めば.さらに実際の融解挙動に近い数値的予測が可能であると考える.塩化カルシウム水溶液中で水平氷板が上面から融解する場合に現れる融解面の凹凸挙動,すなわちサメ肌現象を研究機関内(平成15年度平成16年度)でPTV装置によって詳細に観察した結果次のような挙動が明らかになった.当初(平成15年度)は融解面に現れるサメ肌現象を3次元的に捉えようと試みたが,レーザー光源の幅が小さかったため十分な3次元観察ができず課題を残した.それで,2次元観察に切り替えて多方面から観察した.容器底面に置かれた水平氷板に20wt%の塩化カルシウムを注いで融解実験を開始する.融解面に現れる濃度こう配の駆動力によって融解面の温度が降下しながら氷板は融解する.融解面に現れる濃度こう配に起因して融解面近傍の密度に分布が生じて浮力が生じ不安定になる.融解面近傍の濃度拡散層厚さが次第に厚くなってある限界(1mm以下)に達すると突然融解面近傍に濃度の薄い融解液が噴出(上昇流)するような形で融解面全域に無数に現れる.この融解水の噴出流間の距離はせいぜい1mm程度で大変小さいのが特徴である.この噴出によって,融解面に濃度の濃い下降流が現れて,融解面の融解速度が局所的に異なるため融解面に直径1mm以下の凹凸すなわちサメ肌現象が現れる.融解面の凹部に濃度の濃い溶液が遅い速度で流下し,凸部付近では濃度の薄い融解液が早い速度で上昇する.凹凸の位置は基本的には固定されているが,小さな凹部は隣接する大きな凹部に侵食されて消滅し,融解の進行につれて安定したサメ肌現象が持続する.融解面に現れる直系1mm程度の小さな渦は前記の噴出による2次的な流れであることも初めて判明した.2次元問題として,氷板の融解挙動を平滑な融解面をもつ仮定で数値解析的にも検討したが,得られた液層全域の温度・濃度複合対流は可視化観察結果と定性的に一致したが,サメ肌現象による融解促進効果は予測できず課題を残した.前記の融解面の凹凸を解析に組み込めば.さらに実際の融解挙動に近い数値的予測が可能であると考える.塩化カルシウム水溶液中で水平氷板が上面から融解する場合に現れる融解面の凹凸挙動,すなわちサメ肌現象を本年度(平成15年度)の申請主設備品である現有の粒子画像速度計(PIV)の機能を上げる「高解像度撮影装置」を用いて検討した結果,次のような知見が得られた.氷板が水溶液中で融解する場合,濃度の拡散速度が極端に遅いことから融解面近傍で急な濃度勾配が現れる。この濃度勾配による浮力が渦状の濃度差対流を誘発する。濃度拡散層が極めて薄いことから,結果として現れる渦は大変小さい.この小さな渦が融解面に接するとき局所的な濃度勾配の差異から融解量に差が生じて無数の凹凸すなわちサメ肌現象が融解面に現れるのである.PIV観察において融解面上に直径2mm程度の渦を明確に捉えた.この渦は定置に留まらず時間の経過につれて変動する.時には渦が消滅することもある.この渦は融解面の上3mm程度の範囲に現れるが,この渦の上の溶液層に乱れた大きな濃度差対流が現れ,2重構造になっていることが観察された.

融解面上の小さな渦の流れ挙動は,この上の大きな対流の影響を受けて刻々と変化していくのである.PIV観察によって,この小さな渦の平均的な速度の定量的な測定が可能であり,毎秒13mm程度の比較的に遅い速度であった.本研究のPIV観察は一応3次元を目指していたが,レーザー光源の幅が小さかったため十分な3次元観察ができず課題を残した.塩化カルシウム水溶液中で水平氷板が上面から融解する場合に現れる融解面の凹凸挙動,すなわちサメ肌現象を前年度(平成15年度)に引き続いてPTV装置によって詳細に観察した結果次のような挙動が明らかになった.容器底面に置かれた水平氷板に20wt%の塩化カルシウム水溶液を注いで融解実験を開始する.融解面に現れる濃度こう配の駆動力によって融解面の温度が降下しながら氷板は融解する.融解面に現れる濃度こう配に起因して融解面近傍の密度に分布が生じて浮力が生じ力学的に不安定になる.融解面近傍の濃度拡散層厚さが次第に厚くなっていくと益々不安定度が増して,この拡散層厚さがある限界(1mm以下)に達すると突然融解面近傍に濃度の薄い融解液が噴出(上昇流)するような形で融解面全域に無数に現れる.この融解水の噴出間の距離はせいぜい1mm程度で大変小さいのが特徴である.この噴出によって,融解面に濃度の濃い下降流が現れて,融解面の融解速度が局所的に異なるため融解面に直径1mm以下の凹凸すなわちサメ肌現象が現れる.融解面の凹部に濃度の濃い溶液が遅い速度で流下し,凸部付近では濃度の薄い融解液が早い速度で上昇する.凹凸の位置は基本的には固定されているが,小さな凹部は隣接する大きな凹部に侵食されて消滅し,融解の進行につれて安定したサメ肌現象が持続する.融解面に現れる直系1mm程度の小さな渦は前記の噴出による2次的な流れであることも初めて判明した.二次元問題として,氷板の融解挙動が平滑な融解面を持つと仮定して数値解析的にも検討したが,得られた液層全域の温度・濃度複合対流は可視化観察結果と定性的に一致したが,サメ肌現象による融解促進効果は予測できず課題を残した.前記の融解面の凹凸を解析に組み込めば.さらに実際の融解挙動に近い数値的予測が可能であると考える.
持続的な経済成長の促進を可能とするＩＣＴ利活用のあり方に関する総合的研究（国際共同研究強化）

研究代表者は、「持続的な経済成長の促進を可能とするICT利活用のあり方に関する総合的研究」(基盤研究(C)(一般)(H24-H28))(JSPS科研費JP24530056)(以下「基研究」)を格段に発展させる目的で、既提出の当該国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)研究計画調書(以下「国際共同研究強化研究計画調書」)2頁以下に記載する、3つの国際共同研究課題に対する研究を遂行してきた。それらは、以下の通りである。第1に、電磁波のスペクトル利用の更なる拡大のあり方を含む移動体無線ブロードバンド・サービスを促進する政府政策のあり方である。第2に、上位レイヤーに対する政府規制のあり方である。第3に、ICT領域の規制当局であるFCCに代表されるインターネット経済の時代における政府の規制当局及び規制のあり方である。平成30年度、研究代表者は、前年度より適切に渡航を実施して、これらの国際共同研究課題に対する研究を、遂行してきた。そして、これらの国際共同研究課題に対する研究の発展として、特に、上位レイヤーに対する政府規制及び産業政策のあり方、並びにインターネット経済の時代における政府の規制当局及び規制のあり方との関連で、所謂「データ駆動型社会」の発展等を促進する産業政策のあり方等を含む研究を遂行し、その成果として、本報告書の[10.研究発表]に記した雑誌論文の公表及び1件の学会発表を行った。また、より広く、共同研究者を含めて、米国の研究者、政策担当者及び実務家等と、当該研究課題で対象とされるものを中心に、特に規制産業を対象として、競争政策及び規制政策のあり方等について、議論及び意見の交換等を行った。平成30年度、研究代表者は、適切に渡航を実施して、これらの国際共同研究課題に対する研究を、遂行してきた。同年度の研究実績は、これらの研究課題のほぼ全てに関連するものである。また、既公表の雑誌論文及び学会発表以外の研究成果も、その公表に向けて、既に作業が進められている状況にある。以上の事実に鑑みて、「現在までの到達度」が、上記の「区分」であると判断して差し支えないものと思われる。研究代表者は、基研究を格段に発展させる目的で、国際共同研究強化研究計画調書2頁以下に記載する、以下の3つの国際共同研究課題を遂行してきた。今後も、国際共同研究強化研究計画調書に記した研究計画にもとづいて、かつ、当該研究を取り巻く状況の変化等に対応する形で、必要な場合には、適時修正等を行いつつ、本国際共同研究課題に対する研究を発展的に推進する予定である。内定年度:2015研究代表者は、「持続的な経済成長の促進を可能とするICT利活用のあり方に関する総合的研究」(基盤研究(C)(一般)(H24-H28))(JSPS科研費JP24530056)(以下「基研究」)を格段に発展させる目的で、既提出の当該国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)研究計画調書(以下「国際共同研究強化研究計画調書」)2頁以下に記載する、3つの国際共同研究課題に対する研究を遂行してきた。また、研究代表者は、渡航先での研究に伴う受入に必要な作業について、渡航先との必要な連絡を行ってきた。研究代表者は、本実施状況報告書1頁の「研究実績の概要」で前述した3つの国際共同研究課題に対する研究、及び渡航先での研究に伴う受入に必要な作業についての渡航先との必要な連絡等を、適切に行ってきたため。

第1に、電磁波のスペクトル利用の更なる拡大のあり方を含む移動体無線ブロードバンド・サービスを促進する政府政策のあり方である。第2に、上位レイヤーに対する政府規制のあり方である。第3に、ICT領域の規制当局であるFCCに代表されるインターネット経済の時代における政府の規制当局及び規制のあり方である。平成29年度、研究代表者は、適切に渡航を実施して、これらの国際共同研究課題に対する研究を、遂行してきた。そして、これらの国際共同研究課題に対する研究の発展として、特に上位レイヤーに対する政府規制及び産業政策のあり方との関連で、所謂「第4次産業革命(IoT・ビッグデータ・人工知能(AI))」を促進するICT政策のあり方等を含む研究を遂行し、その成果として、本報告書の[10.研究発表]に記した1件の学会発表を行った。研究代表者は、「持続的な経済成長の促進を可能とするICT利活用のあり方に関する総合的研究」(基盤研究(C)(一般)(H24-H28))(JSPS科研費JP24530056)(以下「基研究」)を格段に発展させる目的で、既提出の当該国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)研究計画調書(以下「国際共同研究強化研究計画調書」)2頁以下に記載する、3つの国際共同研究課題に対する研究を遂行してきた。それらは、以下の通りである。同年度の研究実績は、これらの研究課題のほぼ全てに関連するものである。また、既公表の1件の学会発表以外の研究成果も、その公表に向けて、既に作業が進められている状況にある。以上の事実に鑑みて、「現在までの到達度」が、上記の「区分」であると判断して差し支えないものと思われる。平成30年度、研究代表者は、前年度より適切に渡航を実施して、これらの国際共同研究課題に対する研究を、遂行してきた。
非ストレス下植物体における内在性アブシジン酸の生長制御における役割に関する研究

(1-1) ABAの生育阻害を指標としたABA非感受性突然変異体選抜を行い、15系統の突然変異体得た。また、ABA誘導性遺伝子cor15aのプロモーターとルシフェラーゼの融合遺伝子(Cor15a::luc)の発現を指標にしたスクリーニングによりABA応答異常を示す突然変異体を20系統得た。この内いくつかについては、内在性のcor15aの発現にも異常があることを確認した。現在これら突然変異体の遺伝学的および生理学的性質の解析を進めている。(1-2) ABA非感受性変異株の選抜の過程でエコタイプ間で生育阻害、クロロフィル含量の低下を指標としたABA感受性に大きな差異があることを見いだした。Columbiaは感受性を示すのに対してLandsbergはかなり強い耐性を示す。CoXLer間のRIライン約100系統を用いてQTL解析を行ったところ、4つの主要なQTLが見つかった。そのうち最も作用が強いものは第一染色体上腕に位置していた。この第一染色体のQTL周辺領域のみをCo型にもつRIラインを出発材料にしてこの遺伝子座のマッピングを進めている。(2)種子特異的ABA応答性転写制御に関わる転写因子VP1と特異的に相互作用する因子としてクローニングしたbZIPタンパク質、TRAB1の植物細胞内における機能解析をプロトプラストを用いたトランジエントアッセイにより行った。その結果、VP1とTRAB1の相互作用はABA依存的に起きること、TRAB1はABREに特異的に結合すること、ならびにTRAB1とGAL4タンパク質DNA結合ドメイン(GBD)との融合タンパク質をプロトプラスト内で発現させると、GAL4結合配列をもつプロモーターがABAによる誘導を受けるようになることから、TRAB1がABA応答性転写制御に関わる真のABRE正結合性転写因子であることを明らかにした。また、TRAB1は植物体においても発現していることから、栄養成長期におけるABA応答にも関与しているものと考えられた。
迅速かつ高精度の口腔内細菌叢解析システムの構築

初年度に分子量マーカの改良や二色蛍光標識の導入などによる精度向上に成功したが、二年目はその方法を踏まえ、多サンプルの一括解析とT-RFLP解析へのピークに対する重み付けの導入などを行い、さらに口臭診断への応用などを行った。16SrRNA遺伝子をPCRで増幅する際に両端を異なる蛍光色素で標識しておくと、同一断片から制限酵素切断によって生じたT-RFのピーク面積(蛍光強度)は全ピークの中で等しい割合となるはずである。このことから、多サンプル間の各ピークのピーク面積の相関を見れば、同一断片に由来するピーク対を推定できると考えられる。この予測に基づき、50300サンプルのT-RFLP解析をまとめて行うプログラムを開発した。その結果、200ほどもあるサンプルのT-RFLP解析が10分程度で終了し、各サンプルに含まれる菌種とその割合の推定ができるようになった。このプログラムはインターネットで公開し、研究者が自由に利用できるようにした。これまで、T-RFLP解析において、各ピークデータに何らかの重み付けをして分析するということがなかった。多種多様な菌から構成される菌叢を解析する場合、大きなピークの変動しか解析結果に片影されないということが少なくない。そこで、面積は小さいがその変動がサンプルの特徴づけに有用であるピークの情報を逃さないために、ピーク出現頻度や情報理論のエントロピーに基づく重み付け係数を考案し、各サンプルの菌叢の特徴づけを行った。その応用の一つとして、唾液中の菌のT-RFLP解析データをサポートベクターマシンを利用して分析することで、呼気中メチルメルカプタンの濃度予測が可能かどうかを検証した。その結果、T-RFLP解析データのみから90%以上の効率で口臭に影響のある濃度のメチルメルカプタンの有無を予測できることが判った。初年度は分子量マーカーの改良、2色の蛍光色素の導入による精度と効率の向上を目指し、キャピラリー電気泳動による測定の誤差をほぼ1.5塩基の幅にまで縮めることができ、さらに2色の蛍光色素を用いてPCR産物の両末端を標識して同じ泳動の回数で今までの2倍のサンプルを処理できるようになり、精度・速度の両方の点で大きな改善が見られた。この精度の向上は、単なり効率の向上を意味しているだけでなく、今まで本法では不可能だと云われていた、細菌叢中の菌種の推定への道を開くものである。従来は±35塩基と誤差が大きく、菌種の推定は不可能であるとされていたが、この精度の向上によって、その可能性がでてきた。菌種推定には、DNA断片長から16S rRNAの塩基配列に基づく計算によって種の推定のための計算を効率よく実行するプログラムが必要となる。そのプログラムは、スクリプト言語としてPHP、リレーショナル・データベースとしてMySQLを用いて作成した。16S RNAデータベースは、The Ribosomal Database Project II (http://rdp.cme.msu.edu/)の30万個の遺伝子配列データを基に、使用する制限酵素と蛍光標識の組合せで得られるすべての末端DNA断片の分子量を計算して作成した。上記のキャピラリー電気泳動による解析と断片長解析プログラムによる菌種推定の結果は、PCR産物のクローン解析による菌叢分析の結果とよく一致した。このことから、電気泳動の精度向上と分子量に基づくプログラムの開発によって、今まで困難とされていたT-RFLP法による菌種推定が可能になったということが示された。

16SrRNA遺伝子をPCRで増幅する際に両端を異なる蛍光色素で標識しておくと、同一断片から制限酵素切断によって生じたT-RFのピーク面積(蛍光強度)は全ピークの中で等しい割合となるはずである。このことから、多サンプル間の各ピークのピーク面積の相関を見れば、同一断片に由来するピーク対を推定できると考えられる。この予測に基づき、50300サンプルのT-RFLP解析をまとめて行うプログラムを開発した。その結果、200ほどもあるサンプルのT-RFLP解析が10分程度で終了し、各サンプルに含まれる菌種とその割合の推定ができるようになった。このプログラムはインターネットで公開し、研究者が自由に利用できるようにした。これまで、T-RFLP解析において、各ピークデータに何らかの重み付けをして分析するということがなかった。多種多様な菌から構成される菌叢を解析する場合、大きなピークの変動しか解析結果に片影されないということが少なくない。そこで、面積は小さいがその変動がサンプルの特徴づけに有用であるピークの情報を逃さないために、ピーク出現頻度や情報理論のエントロピーに基づく重み付け係数を考案し、各サンプルの菌叢の特徴づけを行った。その応用の一つとして、唾液中の菌のT-RFLP解析データをサポートベクターマシンを利用して分析することで、呼気中メチルメルカプタンの濃度予測が可能かどうかを検証した。その結果、T-RFLP解析データのみから90%以上の効率で口臭に影響のある濃度のメチルメルカプタンの有無を予測できることが判った。
新奇炭素系擬一次元物質グラフェンナノリボンにおける電子相関と輸送現象

本研究プロジェクトではジグザグ端を有するグラフェンナノリボンにおける磁気秩序状態における種々の物理量の相互作用依存性を詳細に調べるとともに、グラフェンと金属(正常状態ならびに超伝導状態)からなる接合系の輸送特性を理論的に研究した。さらに、これらの理論模型に対応する接合系やグラフェンに歪を導入した接合系を作成し、電気伝導特性に関して知見を得た。平成22年度はグラフェンやグラフェンナノリボンにおける磁性や超伝導を研究するとともに、その基礎をなす一次元電子系および擬一次元電子系の電子相関効果に関する研究にも従事した。1.ジグザグ端を有するグラフェンナノリボン(ジグザグGNR)が示す磁性に関しては、炭素原子内斥力Uのみを取り入れたババード模型を用いて議論されており、ジグザグ端近傍に大きな磁気モーメントが現れそれらが強磁性的に整列するが、その方向が二つの端で反対方向となる反強磁性磁気秩序が出現することが示されている。この磁気モーメントや転移温度のU依存性を詳細に調べ、これらの量は通常の金属に見られる指数関数依存性ではなく、冪依存性を示すことがわかった。この特異な依存性はジグザグGNRの特徴であるエッジ状態に起因する。2.間隔がdだけ離れた二つの超伝導体と接触したグラフェンを流れる超伝導臨界電流の間隔依存性並びに温度T依存性を詳細に調べた。単層グラフェンの場合には、dの関数として指数関数依存性を示し、コヒーレンス長はζ∝T^<-2>が得られた。この結果はディラック電子の特異な分散関係に起因していると考えられる。一方、二層グラフェンの場合には副格子AからAへ流れる超伝導電流並びにAからBへ流れる電流はdの関数として振動する。なおこれらの和では振動は消滅する。3.遷移金属酸化物や分子性導体で観測されている電荷秩序状態が示す共通の特徴である「電荷秩序転移温度で電気抵抗は急激に増加するが、磁化率は何も特異性を示さない」という性質を、くりこみ群、ボソン化という解析的な手法と量子モンテカルロ法、厳密対角化という数値的手法を組み合わせることによって理論的に記述することに成功した。平成23年度は、平成22年度に引き続き、グラフェンにおける超伝導近接効果やグラフェンナノリボン接合系の輸送特性の研究を行った。また、類似物質である低次元分子性導体やカーボンナノチューブに関する研究や、一般的な一次元電子系の基礎研究にも着手した。1.ジグザグ端を有するグラフェンナノリボン(以下、ジグザグGNRと省略)が二つの正常金、属で挟まれた接合系では、ジグザグGNRの足の数Nの偶奇によってその輸送特性が定性的に異なるなど、多くの異常な輸送特性を示すことが知られている。そのような性質に対するジグザグ端の効果を調べるために、ジグザグ端における電荷移動が他のボンドとは異なる値をとる場合について考察を行った。ジグザグ端のみからなるN=2の場合を除き、得られた結果は電荷移動が一様な場合と同じであった。この結果はジグザグ端が異常な電気伝導特性に寄与していないことを示唆していると考えられる。2.超伝導-グラフェン-超伝導接合系を流れるジョセフソン電流に関する理論的考察を行った。グラフェンの状態密度はエネルギーの絶対値|E|に比例するため、フェルミエネルギーE=0で状態密度がゼロになる。通常の金属には見られないこのような状態密度のエネルギー依存性が超伝導近接効果にどのような形で反映されるかを調べるため、化学ポテンシャルμ(これはキャリアの注入に対応する)を導入して、ジョセフソン電流の考察を行った。μ=0の場合には、ジョセフソン電流は温度を下げると減少するが、μの値を0からずらした場合には温度を下げると徐々に増加する通常の振る舞いにもどっていくことわかった。その間の領域ではリエントラント的な振る舞いをする。3.アニオンとカチオンの構成比が不整合となっている分子性導体(MDT-TS)(AuI_2)_xにおいて見出されている金属絶縁体転移を理論的に考察した。規則的に整列しているアニオンからのポテンシャルを考慮して、電子間相互作用とアニオンポテンシャルの関数として相図を完成させた。また、多バンド一次元電子系の状態密度D(E)∝|E|^αを計算し、指数αに対するフェルミ速度の違いの効果を明らかにした。平成24年度は、グラフェン接合系に関して研究を行った。並行して類似物質である低次元分子性導体やフラーレンポリマーの研究に着手した。1.ジグザグ端を有するグラフェンナノリボン接合系の輸送特性に対する端の変調の効果を議論した。また、グラフェンと超伝導体の接合を作った際の界面状態に関して理論的考察を行った。2.グラフェンジョセフソン接合においてグラフェン特有の超伝導近接効果を実現するためには、グラフェン中で電子がバリスティックに伝導すること、グラフェンのフェルミ準位がディラック点近傍にあることが必要である。前者を実現するためには接合を短くすることが有効であるが、短接合では後者の条件が満たされないことがこれまでの我々の研究で明らかとなっている。

これはグラフェンと電極金属の仕事関数差によるグラフェンのフェルミレベルピニングが原因であると考え、同一グラフェン上に接合長の異なる接合を作製し、接合が短くなるほど電界効果が弱まることを確認した。フェルミレベルピニングを軽減・除去するためには、界面に障壁を作るのが有効であるが、これは同時に超伝導近接効果を弱める。そこで、グラフェンと仕事関数が近い多層グラフェンを界面に挿入することを考えた。グラフェン成長に用いる金属触媒CVD法を応用し、SiO2/Si基板に置かれたグラフェン上に多層グラフェンを成長する方法を開発した。成長条件を工夫することで、均一な多層グラフェンを得ることに成功した。また、多層グラフェンを挿入した接合、しない接合を比較し、電界効果の増大を確認した。これは短接合でもフェルミ準位をディラック点近傍に調整できることを示している。3.光電子分光実験によりフラーレンポリマー中の電子状態は相互作用する一次元電子系である朝永-ラティンジャー液体状態であること、さらにその電子相関効果は凸凹のないカーボンナノチューブよりも強いことを見出した。当初は正常金属-グラフェンナノリボン-正常金属接合系の輸送特性と、グラフェンを介した超伝導接合を流れるジョセフソン電流に関する研究を行う計画であったが、これらに関しては、平成22年度、23年度に遂行した研究で期待通りの成果が得られたと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。ジグザグ端を有するグラフェンナノリボンでは、電子間相互作用を考慮しそれを平均場近似を用いて取り扱うと、一方のジグザグ端でスピンが一方向に整列し、それが他端とは反対向きになっているという反強磁性状態が実現することが知られている。このような磁気秩序が正常金属-グラフェンナノリボン-正常金属接合系の輸送特性にどのような効果を与えるかに関して考察を行う。また、グラフェンに導入された歪みと電子状態の間の関係に関して系統的な研究を行い、両者の間の関係を明らかにし、グラフェンデバイス作成の指針を探る。
Ｎａｈｍ構成法のＭ理論への拡張

本年度は主に, M2ブレーンを記述すると考えられている3次元超対称共形Chern-Simons理論(ABJM理論)に対して共形対称性を破るような連続パラメータ変形を行うことで得られる理論を解析した.この変形はM2ブレーンがその伸びている方向に垂直な背景フラックス下に置かれている状況を記述すると考えられているが,そのような状況ではMyers効果によりM2ブレーンはフラックスの強さに依存した枚数のM5ブレーンとして振る舞うと考えられている.従って連続パラメータ変形された超対称Chern-Simons理論における物理量の変形パラメータ依存性を厳密に解析することで,複数枚のM5ブレーンの理論を理解するための手がかりが得られると期待される.我々は局所化の手法を用いて径路積分を有限次元積分に帰着させる事により,ラージN極限における自由エネルギーを決定した.特に変形パラメータを大きくしていくとある点で自由エネルギーが微分不連続に変化している事が判明した.本結果は重力理論側においても時空構造が質的に変化していることを示唆している.さらにABJM理論において用いられた分配関数と量子統計系との対応を用いた厳密計算の手法(フェルミガス形式)を変形パラメータが存在する場合にも拡張することに成功した.フェルミガス形式を用いると自由エネルギーに対する1/N補正の定量的な評価が可能となる.ABJM理論やより一般的な3次元超対称共形quiver Chern-Simons理論においてこれらの補正は双対な11次元時空のより非自明な構造を反映していた.従って変形パラメータが存在する場合や上で発見した相転移点を超えた状況における時空を理解する上でも重要な手がかりを与えると期待される.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は, M理論を定式化する上で重要と考えられるM5ブレーンについて,それを記述する6次元理論を構築しその性質を理解することである.そのために本研究では. Nahm構成法と呼ばれる数学的手法に着目した. Nahm構成法はNahm dataと呼ばれるある1次元空間上の偏微分方程式の解から3次元空間におけるmompole解を具体的に構成する数学的手法である.このとき,対応づけられるNahm dataとmonopole解はそれぞれ,同一のDlブレーン-D3ブレーン束縛状態をD1プレーン上の2次元理論とD3ブレーン上の4次元理論において表したものと見なす事が出来る.従って, Nahm構成法を拡張しM2ブレーンとM5ブレーンの束縛状態の記述に応用することで, M5ブレーンを記述する6次元理論に関する手がかりが得られると期待される.先行研究において, M2ブレーンを記述する3次元理論(ABIM理論}におけるBPS方程式を満たすスカラー場からM5ブレーンを記述する6次元理論に存在すると考えられる解を構成する手法が提案されたが,そこでは2つの解が表す束縛状態の幾何的情報が矛盾しているという問題点があった.本年度は彼らの構成法の修正に取り組み,その結果ABJM理論ではスカラー場のゲージ群における表現がDブレーンの場合とは異なるため,解から物理的な情報(ゲージ不変量)を引き出す際に新たな演算子を考慮する必要がある事が示唆された.また一方で, 4次元超対称ゲージ理論をこれまで考えられてこなかった非自明な背景時空上で構成する研究を行った.構成した理論において局所化公式を適用し分配関数を厳密に計算することで,これが近年発見されたAGT対応と呼ばれる,ある種の4次元ゲージ理論と2次元CFTの間の対応を拡張したものを実現していることを示した.AGT対応はM5ブレーンのコンパクト化と関係すると考えられており,従って本研究成果もM5ブレーンを理解する上で重要と考えられる.11次元超重力理論の考察によりM2ブレーンの世界体積理論に対して要請される性質の中でも特徴的なのが,自由エネルギーがブレーンの枚数Nが大きい極限でNの3/2乗に比例して振る舞うことである.さらに同様にして,このleading項に掛かっている数係数もM2ブレーンがprobeする空間によって決まる特定の値でなければならないことが分かる.ABJM理論やより一般の3次元超対称共形quiver Chern-Simons理論は,これらの性質を満たすことから様々なorbifold上のM2ブレーンを記述する世界体積理論になっていると考えられている.そこで我々は,M2ブレーンを特徴付ける普遍的な数理構造を探るために,ABJM理論を含むより広いクラスの理論において,分配関数を定義する経路積分に局所化公式を適用することで得られる行列模型の厳密解析を行った.特に今回考えた理論は,"Nの3/2乗則"がAiry関数によって補完されるという共通の構造を持つが,我々は,Airy関数に現れる理論の詳細に依存した係数を完全に決定することに成功した.Nの3/2乗則を超えたsubleadingの振る舞いは古典的な11次元超重力理論に対するM理論的補正に直結すると考えられるので,この成果はM理論の理解において有用であると期待される.さらに我々は,ABJM理論において発見されていた自由エネルギーと精密化された位相的弦理論との関係が,ABJM理論以外の理論においても存在することを見いだした.この関係はABJM理論においてもごく最近発見されたばかりで,その理由もはっきりとは理解されていなかった.今回の発見は,ABJM理論という例外的な1ケースでしか知られていなかった関係を「普遍的な対応」として理解し定式化するための第一歩である.本年度は主に, M2ブレーンを記述すると考えられている3次元超対称共形Chern-

Simons理論(ABJM理論)に対して共形対称性を破るような連続パラメータ変形を行うことで得られる理論を解析した.この変形はM2ブレーンがその伸びている方向に垂直な背景フラックス下に置かれている状況を記述すると考えられているが,そのような状況ではMyers効果によりM2ブレーンはフラックスの強さに依存した枚数のM5ブレーンとして振る舞うと考えられている.従って連続パラメータ変形された超対称Chern-Simons理論における物理量の変形パラメータ依存性を厳密に解析することで,複数枚のM5ブレーンの理論を理解するための手がかりが得られると期待される.我々は局所化の手法を用いて径路積分を有限次元積分に帰着させる事により,ラージN極限における自由エネルギーを決定した.特に変形パラメータを大きくしていくとある点で自由エネルギーが微分不連続に変化している事が判明した.本結果は重力理論側においても時空構造が質的に変化していることを示唆している.さらにABJM理論において用いられた分配関数と量子統計系との対応を用いた厳密計算の手法(フェルミガス形式)を変形パラメータが存在する場合にも拡張することに成功した.フェルミガス形式を用いると自由エネルギーに対する1/N補正の定量的な評価が可能となる.ABJM理論やより一般的な3次元超対称共形quiver Chern-Simons理論においてこれらの補正は双対な11次元時空のより非自明な構造を反映していた.従って変形パラメータが存在する場合や上で発見した相転移点を超えた状況における時空を理解する上でも重要な手がかりを与えると期待される.我々の研究の本来の目標であるM理論の定式化において重要であると考えられる興味深い成果を得た.また自由エネルギーにおけるインスタントン寄与に関する本年度の研究成果は,前年度の研究で明らかになった,M2ブレーン上の場の理論のモジュライ空間の物理的解釈に関する問題を解決する上でも重要と考えられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究はM2ブレーン上の場の理論における自由エネルギーとあるシンプルな量子統計系の等価性を駆使したものであったが,その結果をM2ブレーンの場の理論の自然な言葉で記述し直すことは自明ではない.今後はこの問題に取り組む事によって,モジュライ空間に関する理解を深めたい.さらに本年度の研究を通じて習得した厳密解析の手法を拡張しM5ブレーン上の場の理論の候補とされている様々な理論に応用する事で,それらの理論の正当性を試験したい.当初の研究計画に関して,新たな問題点を明確化出来た.さらに, AGT対応の拡張という,研究計画にはない興味深い成果を挙げ,その成果を国内,海外における研究会で発表した.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,本年度の研究で明確化した問題の解決に取り組む.また,本来の研究計画には無かったAGT対応の拡張という成果を通じて身につけた新たな計算手法をNahm構成法における問題へと応用したいと考えている.
蝋管を中心とした初期録音資料の音源保存・音声復元・内容分析に関する横断的研究

本研究は、日本の言語史・文化史上、極めて高い資料的価値を有しながら、十分に活用されてこなかった蝋管等の初期録音資料群について、音響工学・光学解析・保存科学・博物館学・日本語学・日本史学の観点から、同じ研究代表者らによる先行研究を継承しつつ、その音源保存・音声復元・内容分析に関する総合的・横断的な研究を展開し、保存方法の開発、音声復元方法の開発、国内外の資料所蔵状況の調査、言語の内容分析に関する新たな知見を得て、本資料群に関わる諸領域での研究の基盤を構築した。研究初年度である本年度は、以下のIIVに関する研究成果を得て、研究展開への基礎を固めることができた。次年度以降、これらの成果を踏まえて研究を進展させ、所期の研究課題の達成を目指す。I.蝋管等初期録音資料の保存方法の開発:光干渉トポグラフィ法等により、蝋管および円盤レコードの表面形状に関する詳細な画像解析情報を得た。また、規格の異なる蝋管を対象に、素材組成の化学的分析を行ない、それらの組成の類似性と相違を確認できた。これらの諸情報は、当該資料群の恒久的保存の対策を講じるための基礎的な情報となることが期待される。II.蝋管等初期録音資料の音声復元方法の開発:前項でも述べた画像解析の手法で得られた蝋管の3次元データに基づく新たな音声再生方式の実験に成功した。また、既開発の実時間蝋管再生装置を改良し、より操作性の高いものとした。これらの手法により、以前に作製されたポリカネート製蝋管レプリカの再生実験にも成功した。III.国内外の初期録音所蔵機関の訪問調査:先行課題から継続して、蝋管等初期録音資料を所蔵する国内外の諸機関を訪問し、所蔵内容・保存状態を調査した。また、前項I・IIで開発した手法を用いた当該資料群の保存と音声復元の実験・実用化にむけ、訪問機関との間で、今後の研究協力に関する意見交換を行なった。IV.初期録音資料群の言語内容情報の言語史的・芸能史的分析:上述II・IIIで得た音源等を対象に、1900年代初頭に録音された日本語談話・芸能の内容を、日本語史・近代日本史学の観点からの分析を試みた。また、対照資料となる20世紀早期の録音資料からの言語内容情報の調査を進めることもできた。なお、これらの研究成果の一部を、日本女子大学生涯学習センターでの講演企画等により、広く一般に披露する機会を設けることができた。研究第2年度である本年度は、以下のIIVに関する研究成果を得て、研究展開への基礎を固あることができた。I.蝋管等初期録音資料の保存方法の開発:前年度成果を踏まえて、光コヒーレンス干渉断層撮像法等の改良を試み、蝋管および円盤レコードの表面形状に関する詳細な画像解析情報を得た。また、国産蝋管破片を試料に、表面形状の観察と素材組成の化学的分析を行い、先行試料群との類似性と相違を確認できた。II.蝋管等初期録音資料の音声復元方法の開発:前項でも述べた画像解析の手法で得られた蝋管表面の三次元データを音声信号に変換するソフトウエアを構築し、良好な再生音を得た。また、円盤レコード全周の画像自動取得法による再生実験を行なった。さらに、既開発の実時間蝋管再生装置を用い、国産蝋管の再生実験を行なった。III.国内外の初期録音所蔵機関の訪問調査:前年度から継続して、蝋管等初期録音資料を所蔵する国内外の諸機関を訪問し、所蔵内容・保存状態を調査した。特に、これまで未報告であった国産蝋管50本余の形状調査と再生実験を行ない、多くの情報を得た。IV.初期録音資料群の言語内容情報の言語史的・芸能史的分析:上述II・IIIで得た音源等を対象に、1900年代初頭に録音された日本語談話・芸能の内容について、日本語史・近代日本史・日本芸能史の観点からの分析を進めた。なお、これらの研究成果の一部を、日本語学会大会に併せて開催したイベント「最初期録音資料を聴く」(2010年5月30日、日本女子大学)等で、広く一般に披露する機会を設けることができた。研究第3年度である本年度は、以下のIIVに関する研究成果を得て、さらに研究を展開させた。最終年度である次年度には、これらの成果を踏まえて研究を進展させ、所期の研究課題の達成を目指す。I.蝋管等初期録音資料の保存方法の開発:前年度までの成果を踏まえ、光コヒーレンス干渉断層撮像法による蝋管の表面形状解析を進めると共に、表面形状の立体プリントを行うデータ処理のアルゴリズムを開発した。また、従来のエリアセンサ方式に加えて疑似的なリニアセンサによる連続撮像方式を導入することにより、従来法の主要な問題点であった隣接画像間の音溝の接続処理を回避することに成功した。II.蝋管等初期録音資料の音声復元方法の開発:前項で述べた光コヒーレンス干渉撮像法およびエリアセンサ・擬似的リニアセンサ方式で得た蝋管表面の形状

情報を音声情報に変換して、良好な再生音を得ることができた。III.国内外の初期録音所蔵機関等の訪問調査:前年度から継続して、蝋管等初期録音資料を所蔵する国内外の機関を訪問し、所蔵内容・保存状態を調査した。蝋管録音当時の文化状況等を知る上での資料も幾つか得られた。また、既知の資料とはなるが、稀少な最初期平円盤製品の現物を入手することができた。IV.初期録音資料群の言語内容情報の言語史的・芸能史的分析:上述II・IIIで得た音源等を対象に、1900年代初頭に録音された日本語談話・芸能の内容について、日本語史・近代日本史・日本芸能史の観点からの分析を進めた。前年度末に得た新出の国内蝋管50本分の録音音源の一部について、収録演目・台詞を確認することができた。また、録音資料の言語資料的特徴を知る対照資料となる速記資料群についての内容分析を行なった。研究最終年度にあたる本年度は、以下のIIVに関する研究成果を得て、所期の研究課題を概ね達成すると共に、更なる研究の深化の必要を認識することとなった。I.蝋管等初期録音資料の保存方法の開発:前年度までの成果を踏まえて、光コヒーレンス干渉断層撮像法による蝋管の表面形状解析、表面形状の立体プリントを行うデータ処理、疑似的なリニアセンサによる連続撮像に関する研究を進め、資料の表面形状情報を保存する諸方法を開発した。また、資料自体の状態劣化を防ぐ保管方法の開発に関する基礎的な観測データを得た。今後も、こうした成果に基づき、当該資料群の適切な保存を図る努力を継続し、それらの保存方法を確立することが必要となろう。II.蝋管等初期録音資料の音声復元方法の開発:前項で述べた光コヒーレンス干渉撮像法およびエリアセンサ・擬似的リニアセンサ方式で得た蝋管表面の形状情報を音声情報に変換する方法を開発した。これらの方法により、現存する蝋管資料群の音声情報を復元・保存する活動の展開が望まれる。III.国内外の初期録音所蔵機関等の訪問調査:前年度から継続して、蝋管等初期録音資料を所蔵する国内外の機関を訪問調査した。中でも、ベルリンでは、本邦未紹介の日本語録音資料群を確認・試聴することができ、同様の貴重な資料群が、なお各地に存在する可能性を期待するに至った。また、録音資料の言語資料的特徴を知る対照資料となる速記資料群についての内容分析を行ない、録音資料群の言語資料的価値についての再評価の必要を改めて認識した。「研究の目的」に掲げた、I.蝋管等初期録音資料の保存方法の開発、II.蝋管等初期録音資料の音声復元方法の開発、III.国内外の初期録音所蔵機関の訪問調査、IV.初期録音資料群の言語内容情報の言語史的・芸能史的分析のそれぞれについて、前項記述の通り、着実な成果を挙げている。ただし、目ぼしい新出音源の発見に至らなかったのが残念であり、成果発表が十分でなかったのが反省点である。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究最終年度の平成24年度中には、前年度までの研究成果を踏まえ、所期の研究目的の達成を図る。それに関しては、大きな研究計画の必要はなかろうと思われる。ただし、本研究が目指す初期録音資料群の音源資料保存・音声復元再生
生体防御システムの破綻と病態

生体防御システムの破綻と病態Keap1-Nrf2システムは内因性・外因性刺激に対して生体防御遺伝子群の発現を制御する。Keap1欠損マウスにおける恒常的なNrf2の活性化は上部消化管に過角化を引き起こすことが報告されている。本研究では、タンパク質分解系オートファジー不全時におけるKeap1-Nrf2システムの破綻が引き起こす肝病態について解析した。その結果、Keap1によりNrf2の活性が適切に制御される重要性を示した。生体防御に働く転写因子Nrf2が適切に機能するためには、Keap1による活性制御が必須である。最近、がん細胞においてNrf2やKeap1遺伝子の体細胞突然変異が見つかり、結果的にNrf2が恒常的に活性化していることが相次いで報告された。また、Keap1の完全欠失や部分欠失はNrf2の恒常的活性化を引き起こすことが遺伝子改変マウスの解析により明らかとなった。特に上皮細胞特異的Keap1完全欠失マウスは、食道および全胃の過角化を惹起するため離乳前に全例死亡する。本研究では、Keap1-Nrf2システムの破綻と病態との関連を明らかとすることを目的とした。タンパク質分解機構のひとつであるオートファジーが肝臓で機能不全になると、異常蓄積したp62がNrf2を活性化した。オートファジー不全によって生じる肝傷害は、Keap1欠失によりさらに悪化した。オートファジー不全時において、p62と共にKeap1タンパク質も蓄積することを見出した。そのため、Keap1はオートファジーで分解されるタンパク質ではないかという仮説を立て、個体および細胞レベルでそれを立証した。Nrf2がユビキチン-プロテアソーム系で分解されることは知られているが、ユビキチンリガーゼのアダプターであるKeap1タンパク質の分解メカニズムは詳細に検討されていない。今後、オートファジー不全による肝細胞がん発症にKeap1やNrf2の関与があるか否かについて検討する予定である。我々は以前、オートファジー不全により蓄積したp62がNrf2を活性化する分子メカニズムを解明した。この解析において、Keap1タンパク質がオートファジー不全マウスの肝臓においてp62と同様に蓄積することを見出した。そこで、「Keap1はオートファジーで分解されるタンパク質である」という仮説のもとで実験を行った。オートファジー不全マウス肝臓におけるKeap1タンパク質の蓄積はNrf2を欠失すると減弱した。また、p62欠損マウス肝臓においてもKeap1タンパク質が蓄積していた。これらのKeap1タンパク質の増加は、mRNAレベルではなくタンパク質レベルであることが分かった。よって、Keap1タンパク質の量はp62を介したオートファジーによる分解とNrf2による転写量により調節されていることが示唆された。そこでまず、タンパク質合成阻害剤シクロヘキシミドを用いて、Keap1タンパク質の半減期を算出した。Keap1システイン修飾剤処理ではKeap1タンパク質量に変化はなかった。これは、Keap1遺伝子の転写量の増加によることが分かった。以上より、Nrf2の活性を制御するKeap1はオートファジーにより分解されるタンパク質であることが分かった。また、システイン修飾を受けたKeap1はタンパク質分解が促進される一方で、合成を促進することにより、Keap1タンパク質は常に一定量を保ち、Nrf2の活性制御に働いていることが明らかとなった。
多細胞の多変数多項式モデルの構築で迫る動的恒常維持機構の原理と限界

細胞集団の多変数多項式モデルを構築した。多項式表現と単項簡約の設計を行った。ここでは、細胞塊の削除ルールには単項式を当て嵌めた。さらに動的恒常維持という現象の原理・限界の探究のために一つの単項式から出発して、単項簡約を繰り返すことによって単純化した網膜細胞のパターンを再現し、従来の数値シミュレーションでは迫ることができない動的恒常維持の限界に代数的な計算による解析で迫った。また、再生現象への新たな視点の提案をした。従来は焦点が当てられることのなかった「崩壊」が意外にも再生機構の重要な一部なのではないかと提案した。多細胞生物では、代謝活動によって排泄や皮膚の剥離を行なっており、いわば、一部が常に崩壊しているが、常に新しい細胞が補われており、組織の構造は再生・維持されている(動的恒常維持)。しかし、その原理や限界は厳密には理解されていない。そこで、本研究では、多細胞集団を多変数多項式で表現し、細胞の状態更新・増殖・崩壊を単項簡約等の多項式に対する操作で表現することによって、動的恒常維持機構の原理と限界に迫る。多項式系でモデルを構築することにより、代数的な手法を用いることが可能となる。このような数学的にも興味深い機構の数理を確立する。平成26年度においては、以下の2つについて実施した。(1)多変数多項式モデルの構築:一部分が崩壊しながらも全体として構造を再生・維持できる(動的恒常維持)機構を探究するために、二次元状上に並べた細胞集団を数理モデル化した。個々の細胞状態と位置を単項式で表現して、細胞集団を一つの多項式として表現した。(2)多項式への操作(単項簡約等)の設計:過去に行った1次元鎖状の細胞鎖モデル(H. Yoshida et al. AAECC 2011)を拡張しながら、具体的な多項式と単項簡約の設計を行った。具体的な多細胞集団のモデルとして網膜細胞を選んだ。一つの単項式から出発して、単項簡約を繰り返すことによって、単純化した網膜細胞のパターンを再現することに成功した。このような機構の数理を構築して解析する。平成27年度においては、以下の2つを実施した。(1)多変数多項式モデルの構築:一部分が崩壊しながらも全体として構造を再生・維持できる(動的恒常維持)機構を探究するために、二次元状に並べた細胞集団を数理モデル化した。例えば、ここでは、細胞塊の削除ルールには単項式を当て嵌めた。様々な初期細胞塊と多項式への操作を試すことによって、簡約された網膜細胞パターンやフラクタルパターンを再現することができた。また、動的恒常維持を示すパターンの端緒を掴むことができた。様々な初期細胞塊と多項式への操作を試すことによって、簡約された網膜細胞パターンやフラクタルパターンを再現することができたため。そこで、本研究では、多細胞集団を多変数多項式で表現し、細胞の状態更新・増殖・崩壊を単項簡約等の多項式に対する操作で表現することによって、動的恒常維持機構の原理と限界に迫った。多項式系でモデルを構築することにより、代数的な手法を用いることが可能となった。このような数学的にも興味深い機構の数理を確立した。平成28年度においては、以下について実施した。(1)多項式への操作(単項簡約等)の設計:過去に行った一次元鎖状の細胞鎖モデル(H.Yoshida et al. AAECC 2011)を拡張しながら、具体的な多項式と単項簡約の設計を行った。さらに動的恒常維持という現象の原理・限界の探究のために一つの単項式から出発して、単項簡約を繰り返すことによって単純化した網膜細胞のパターンを再現し、従来の数値シミュレーションでは迫ることができない動的恒常維持の限界にグレブナ基底計算による解析で迫った。(2)再生現象への新たな視点の提案をした。生物の組織は、代謝速度にバラツキがあるものの最終的には周囲から崩壊している。その一方で内部の細胞の増殖によって補われ、そのバランスによって組織の構造が維持されている。従来は焦点が当てられることのなかった崩壊が意外にも再生機構の重要な一部なのではないかと提案した。

細胞集団の多変数多項式モデルを構築した。多項式表現と単項簡約の設計を行った。ここでは、細胞塊の削除ルールには単項式を当て嵌めた。さらに動的恒常維持という現象の原理・限界の探究のために一つの単項式から出発して、単項簡約を繰り返すことによって単純化した網膜細胞のパターンを再現し、従来の数値シミュレーションでは迫ることができない動的恒常維持の限界に代数的な計算による解析で迫った。また、再生現象への新たな視点の提案をした。従来は焦点が当てられることのなかった「崩壊」が意外にも再生機構の重要な一部なのではないかと提案した。具体的な多細胞集団のモデルとして網膜細胞を選び、一つの単項式から出発して、単項簡約を繰り返すことによって、単純化した網膜細胞のパターンを再現することに成功したため。27年度に端緒を掴むことができた動的恒常維持を示すパターンの解析を進める。また、細胞が無秩序に増殖して全体の組織としてはうまく維持できない原因となっていると考えられる腫瘍との関係も調べる。理論生物平成26年度に設計した多項式と単項簡約に基づいて、様々な項順序や周囲からの崩壊の様式を試みて、崩壊しながらも2次元の細胞状態のパターンが再生・維持できる発展規則を列挙した後、分類する。更に、この結果を用いて、任意の動的恒常パターンが設計可能かどうかを探究する。1万円以下のため。文房具等の購入。
腎癌と膀胱癌における免疫抑制型好中球と抗腫瘍型好中球の分類法確立

昨年度に、BCG治療患者の尿中の白血球のフローサイトメトリーによる測定法を確立した。本年度は、測定する症例数を増やし、統計的解析をすることを目的にした。今年度は、9症例の測定・解析が終了した。また、代表的な1症例を用いて、マイクロアレイによるmRNAの網羅的解析を行った。その結果、BCG治療回数に伴い、尿中の好中球数が有意に上昇していた。そして、好中球数増加に先立ち、好中球分化成熟抗原(GPI-80)の分散性が早期に減少することが見出された。一方、T細胞・単球についても解析したが、治療を経ても尿中にT細胞の増加は無く、ほとんど検出できなかった。そして、炎症性マクロファージの比率も増加が認められなかった。好中球における機能的細胞表面抗原の変化について、LAP-1(TGF-β前駆体)の発現量の減少が見いだされる症例があったが、症例数を増やして解析したところ、有意な減少は認められなかった。また、マウスにおいて、非定型好中球の指標としてCD193の好中球発現を見出したことから、これを合わせて解析した。しかし、尿中の好中球では、CD193の発現変動は認められなかった。そこで、尿中の細胞解析と共に、BCG治療中の末梢血も合わせて解析した。その結果、以前に報告した進行性腎癌患者の末梢血とは異なり、GPI-80の分散性上昇とLAP-1の上昇が認められず、がん性の慢性炎症とBCG治療による間欠的炎症の違いを明らかに出来ると考えられた。すなわち、がん性炎症では、好中球増加に伴ってGPI-80の分散性が上昇するが、BCG治療による抗腫瘍活性をになっている好中球はGPI-80の分散性が低下する傾向があることが判明した。網羅的解析結果では、TLR刺激に対する反応が有意に生じていることが示唆された。現在更なる解析を行っている。本研究に適した測定に至る症例数が増えていない。また、フローサイトメトリーの故障により、継続的測定の中断を余儀なくされた。症例数を増やすため、共同研究者と連絡をより、密にする。また、フローサイトメトリーを用いた治療経過における継続的測定には、代替え機器では困難であった。使用している機器が、専用ではなく共有機器のため、今後、機器の運用と維持にも尽力する。症例数を増やし、mRNAの網羅的解析の症例数を増やすことで、統計的解析を行い、抗腫瘍活性に関わる好中球の変動を明らかにする予定である。また、変化の認められたGPI-80について、解析を進める予定である。本年度は、第一の目的である『末梢血中および尿中の好中球のGPI-80発現解析法の確立』を実施した。健常者の尿と膀胱がんのBCG治療患者の尿を用いて、細胞の回収を試みた。また、回収した細胞を用いて細胞の形態観察とフローサイトメトリー解析を実施した。その結果、尿中の細胞の形態は、95%以上は好中球の形態を示していた。一部、上皮細胞の混入が認められたが、フローサイトメトリー解析の結果、やはり、95%以上が好中球分化成熟抗原(GPI-80)陽性細胞であり、好中球様細胞と考えられた。そこで、尿中の解析法を確立した後、膀胱がんのBCG治療患者のエントリーを進めた。現在、5例目のエントリーが終わり、経過測定している。また、好中球様細胞の性質を明らかにするため、通常、好中球には発現が認められていないCD163, CD197, HLA-DR, CD85jなど細胞傷害活性に関わる分子の測定を実施した。現在、少数例であるが、BCG治療の繰り返し頻度に依存して、細胞あたりのGPI-80発現量が急激に上昇することが判明した。一方、GPI-80の分散性(coefficent variation, CV)とLAP-1(TGF-beta1前駆体)の発現量は減少する傾向が認められた。これらの変化が、BCG治療効果の指標になるのではないかと想定している。また、GPI-80 CVが減少する一方で、GPI-80発現量が上昇する変化は、抗腫瘍作用を発揮する好中球指標となりえると想定された。今後、症例数を増やし、この想定を確認する予定である。BCG治療中すべての検体において多量に細胞が存在する訳では無く、尿中の細胞が非常に少ない検体もあった。そのため、予定したすべての項目の測定を実施することが困難であった。また、治療が進むと頻尿により、50 mL以上の採尿が容易ではない場合もあったため、回収尿量の変更も必要であった。更に、尿中の細胞は、FITC様の自家蛍光が著しく上昇していた。このため、解析に用いることができるパラメータに制限を加えざるを得なかった。