hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水生植物の地下部への酸素輸送におけるマスフローおよび拡散の重要性の比較

水際に生育する大型植物は地下部が酸素欠乏になりやすく、大気から酸素を得る必要がある。酸素を輸送する機構は、単純に濃度差に依存する拡散と、一部の植物でみられる圧力差によるマスフローがある。マスフローをおこなう植物でも、根の酸素要求量は拡散のみで賄えうることを明らかにし、マスフローは地下茎伸長等の分布拡大に寄与している可能性を示した。地下部への酸素輸送機構には拡散とマスフローがある。拡散は大気-地下部間の酸素濃度差による酸素輸送、マスフローは体内の空気圧差による空気全体の輸送である。拡散による酸素輸送はマスフローに比べ輸送力が小さいものの大気と地下部では常に酸素濃度差があるため一日中働く。一方、マスフローの加圧は主に大気-植物体内の湿度差に依存するので、外気湿度が高くなる夜間などではマスフローの働きは低下または停止する。すなわち深刻な酸素不足に陥りやすい深水域に生育する種にとって拡散は重要な酸素供給方法であると考えられる。このことから、深水域などの厳しい嫌気条件に生育する種は常時安定した酸素供給が得られる拡散に大きく依存し、一方穏やかな嫌気条件に生育する種はマスフローに大きく依存すると考えた。そこで、浅水域に分布するガマと探水域に分布するヒメガマの2種について拡散依存性を評価するために拡散由来の酸素供給速度と全酸素供給速度を測定し、その比を拡散依存度とした。ところが、拡散依存度(全酸素供給速度に対する拡散由来の酸素供給速度の割合)では、この2種の水深分布の違いを説明できなかった。そこで、地下部酸素要求量の指標として根の乾燥重量を用い、酸素要求量、つまり根乾燥重量あたりの拡散速度で評価したところ、水深分布の違いをよく説明できた。このことは、生存に必要な最小限の酸素需要は拡散による酸素輸送によって満たされており、マスフローによる酸素輸送は地下茎を伸ばして分布を広げるなどの付加的な目的に使われるという予想を裏付けるものである。そして、拡散とマスフローによる酸素輸送を区別することが、水生植物の分布を説明するために重要であることを示唆した。そこで、浅水域に分布するガマと深水域に分布するヒメガマの2種について拡散依存性を評価するために拡散由来の酸素供給速度と全酸素供給速度を測定し、その比(拡散依存度)を求めたが、水深分布の違いを説明できなかった。次に、地下部酸素要求量の指標として根乾燥重量あたりの拡散速度で評価したところ、水深分布の違いをよく説明できた。また、マスフローの大きな種は地下茎が長い(正確にはコンダクタンスが大きい)ことも確かめた。つまり、拡散とマスフローによる酸素輸送を区別することが、水生植物の分布を説明するために重要であることを示唆した。しかし、生存に必要な最小限の酸素需要は拡散による酸素輸送によって満たされており、マスフローによる酸素輸送は地下茎を伸ばして分布を広げるなどの付加的な目的に使われるという当初とは別な予想を裏付ける実験結果が得られた。それを確かめるために本年度は、地下部の呼吸速度と根酸素漏出速度を同時に測定し、地下部酸素需要をこれらの和で評価し、拡散由来の酸素供給速度と比較した。ガマ、ヒメガマともに地下部酸素需要は拡散で賄われていることを示し、新しい予想の前半を確かめることができた。
造血型GATA転写因子の機能破綻に起因する白血病発症メカニズムの解析

Gata1遺伝子のプロモーター近傍に存在する3つのシス領域が、赤血球や巨核球の分化に重要な転写因子GATA1自身の時空間的遺伝子発現に関与していること、共役因子FOG1との結合が減弱したGATA1では赤血球膜蛋白の発現が障害されるため、赤血球溶血を引き起こすこと、GATA1が2つの転写活性化領域を使い分けて標的遺伝子の発現制御を行うことが赤血球造血の恒常性維持に重要であることを明らかにした。GATA1は赤血球や巨核球、好酸球、肥満細胞に発現し、それぞれの分化に重要な役割を担っている。マウスGatal遺伝子には、血液細胞特異的なGATA1発現に重要なIEエキソンと、精巣セルトリ細胞特異的なGATA1の発現に重要なITエキソンが存在し、IEエキソンを欠失したマウスがGATA1完全欠失マウスと同様に卵黄嚢造血不全により胎生致死となることから、IEエキソンが赤血球系でのGATA1の発現に必須であることが分かっている。今年度は、IEエキソンの後天的欠失マウスを作成し、成獣骨髄でのIEエキソンの機能を解析した。後天的IEエキソン欠失マウスは、後天的GATA1欠失マウスと同様に貧血、血小板減少を示していたが、赤血球系の前駆細胞が著減する後天的GATA1欠失マウスの表現型と異なり、むしろ未熟な赤芽球が増加していた。さらに、赤血球分化表面マーカー解析から、成熟赤血球マーカーであるTER119の発現強度が減少していたものの、TER119陽性CD71陰性で形態的にも正染性赤芽球に酷似した赤芽球が認められた。驚いたことに、欠失したIEエキソンを代償して、通常は赤血球では使用されていないITエキソンや、IEb/cエキソン(好酸球で使用されているという報告がある)や、第一イントロン内の新規のエキソン(Id)を用いてGATA1 mRNAが産生されていた。さらに、これらの異常mRNAからは正常な完全長GATA1タンパク質は翻訳されず、N末端領域が欠失した短型GATA1が翻訳されていた。短型GATA1はダウン症関連白血病で高率に認められるGATA1変異であり、これらの知見は、後天的なGATA1 IEエキソンの機能異常が白血病発症に関連する可能性があることを示唆している。マウスGata1遺伝子には,血液細胞特異的なGATA1の発現に重要なIEエキソンと,精巣セルトリ細胞特異的なGATA1の発現に重要なITエキソンが存在し、IEエキソンを欠失したマウスがGATA1完全欠失マウスと同様に卵黄嚢造血不全により胎生致死となることから、IEエキソンが赤血球系でのGATA1の発現に必須であることが分かっている。今年度は、生体内でのGata1遺伝子発現制御を、トランスジェニックレポーターマウスを作成して解析した。Gata1遺伝子のIEエキソン上流には、複数の転写因子が結合する2つのエンハンサーが存在するが、そのどちらかを欠失しても、胎児型造血期におけるGata1遺伝子の発現には影響しなかった。ところが、成体型造血では、そのいずれが欠失しても、Gata1遺伝子発現が消失した。Gata1遺伝子の第一イントロンは成体型造血には必須であるが胎児型造血には必要ないことが既に報告されており、これらの知見は、成体型造血期では、Gata1遺伝子自身の発現が複数の制御メカニズムにより精緻に調節されており、このことが、複数の血球系列が過不足なく賛成されるための系列決定を維持している可能性を示唆している。GATA1は、機能の異なる2つの亜鉛フィンガー(N末端側、C末端側をそれぞれN-フィンガー、C-フィンガーと呼ぶ)を持ち、C-フィンガーはDNA上のGATAコンセンサス配列への結合に必須であること、N-フィンガーは転写共役因子FOG1との結合およびDNAとの結合安定化に重要であることがわかっている。遺伝子相補レスキュー法により、FOG1との相互作用が減弱化するN-フィンガー変異体であるGATA1V205Gのみを発現するトランスジェニックレスキュー個体を産出させ、変異に起因する表現型の解析を行った。その結果、GATA1とFOG1の相互作用は、一部の赤血球膜蛋白質の発現制御を介して赤血球の形態形成と膜の恒常性維持に働き、同相互作用を欠失したGATA1では、球状赤血球症による溶血性貧血を惹起することを明らかにした。また、GATA1とFOG1の相互作用を必要としない膜蛋白質遺伝子の発現制御領域上においても、GATA1とFOG1の共局在している場合があることを明らかにした。

このことは、GATA1とFOG1の複合体形成とGATA1機能におけるFOG要求性は必ずしも一致しないことを示唆している。赤血球膜の恒常性維持にGATA1が関与しているという報告はこれまでになく、本解析により初めて明らかにすることができた。原因遺伝子が特定されていない遺伝性球状赤血球症の中には、GATA1の機能異常が関与した症例が存在している可能性が示唆される。転写因子GATA1は、複数の標的遺伝子の発現を包括的に制御し、赤血球や巨核球、好酸球、肥満細胞それぞれの分化に重要な役割を担っている。GATA1は、アミノ(N)末端側転写活性化領域(TAD)と、DNA上のGATAコンセンサス配列への結合や共役因子との相互作用に重要な2つの亜鉛フィンガーの、3つの機能ドメインを持っていることがわかっている。本年度は、GATA1のカルボキシ(C)末端領域もまた、GATA1の転写活性化能に寄与していることを明らかにした。さらに、N末端TADとC末端TADのそれぞれを欠失した変異体(dNT、dCT)を作出し、GATA1欠失マウスと交配することで、dNTまたはdCTのみを発現する複合遺伝子改変マウスの解析を行い、胎生期のGATA1機能には、N末端TADとC末端TADの両方が重要であることを見いだした。また、上記の複合遺伝子改変マウスのマイクロアレイ解析を行い、N末端TAD欠失により制御が損なわれる遺伝子と、C末端TAD欠失により制御が損なわれる遺伝子は必ずしも一致しないことを見いだした。このことは、それぞれのGATA1の標的遺伝子には、N末端TADとC末端TADが協調して機能する遺伝子と、それぞれ一方のみの機能により制御されている遺伝子に分類できること、さらには、GATA1が複数のTADを使い分けて標的遺伝子の発現制御を行うことが赤血球造血の恒常性維持に重要であることを示唆している。転写因子GATA1の質的、量的な異常が、赤血球や巨核球前駆細胞の増殖、分化、細胞死制御のバランスをかく乱すること、そのかく乱の程度により、個体が様々な表現型を呈することがわかってきた。24年度が最終年度であるため、記入しない。一つの機能タンパク質の異常から複数の疾患が発症しうることが分かってきた。したがって、本研究を遂行するためには、GATA1の構造異常と発現量異常を組み合わせた疾患モデル動物を作成し、丹念に解析を行っていく必要がある。そこで、発現量のことなる複数のトランスジェニックマウス系統を比較検討して、量的質的な変化と標的遺伝子の発現プロファイルを、個体レベルで網羅的に検討し、疾患発症のメカニズムを探索することを考えている。
強いレフシェッツ性を有するゼロ次元ゴレンスタイン環

2013年9月5名の日本人若手研究者との共著で、「Lefschetz Properties」と題する英文250頁の講義録を出版した。これを完成するためには10年の歳月を要した。その過程で、本研究が、代数学の多くの他の分野と密接に関連していることが明らかになった。2012年9月、ハワイ東海大学にて国際研究集会を開催し、国内外の研究者13名を招待し、その時点での最新の成果報告と意見交換を行うことができた。2015年3月、独、米、西の3名の研究者の協力の下に、ドイツ・ゲッチンゲン大学ににて、再度、国際研究集会を開催し、国内外(日・独・米・伊・瑞)の研究者約25名が集まり、成果報告・意見交換を行った。レフシェッツ性問題との関連において「completely m-fullイデアルとcomponentwise linearイデアルのクラスは無限体上で一致する」という意外な結果を得た。Illinois J. Math.に発表した論文では、正標数の場合、ある仮定の下で、その同値性を示したが、今回はその仮定を除くことができた。また、有限体上では反例があることを示した。応用として、U. NagelとT. Romerらの結果であるcomponentwise linear Gorensteinイデアルの構造定理の別証明を与えた。これらの成果は、論文にまとめ現在専門誌に投稿中である。また、投稿していたレクチャーノートの校正作業を6月に終え、シュプリンガーから2013年8月末に出版された。これは張間氏他5名との共著である。今後のレフシェッツ性問題の研究に大いに役立つはずだ。さらに、3変数でRees性を有するがm-fullではないモノミアルイデアルを体系的に構成する方法を与えた。これは、村井聡、J. Migliore U. Nagel, M-R. Miro-Roigらとの共著の論文として、Archiv Math.に投稿し、すでに印刷までされている。GordanとNeotherによって1876年に書かれた論文、「ヘッセ行列式が恒等的に消える代数式について」(Mathematische Annalenbd10)を解読し、その証明を理解することができた。この論文は、完全交叉環の強いレフシェッツ条件と密接な関連があり、この論文の理解なくしては、レフシェッツ性の研究は進められない。渡辺は、2012年9月、ハワイ・ホノルルのHawaii Tokai International Collegeにおいて国際研究集会を開催し、GordanとNoetherの結果の証明と彼らのやり残した課題について、この研究会で紹介し、U. Nagel氏、J. Migliore氏達の推進する4変数完全交叉環の弱いレフシェッツ条件の研究に大きく貢献できた。この研究会でGordan-Notherの論文を紹介したことにより、関連の研究が、相当数存在することが次第に明らかになりつつある。この論文解明の副産物として、連立微分方程式の解が行列式で生成される部分環であることが明らかになった。また、同研究会に招待したゲッティンゲン大学名誉教授のLarry Smith氏により、代数的トポロジーの立場より、いくつかの共同研究のテーマを得ることができた。とりわけ、正標数における弱いレフシェッツ条件に新たらしい意味をみつけることができた。また、和地輝仁氏との共同研究により、完全交叉の強いレフシェッツ条件を応用し、対称群が作用する微分加群の外積代数を既約分解することに成功した。さらに、村井聡氏との共同研究により、Rees性を有し、しかも、m-full idealではない例を大量に構成することに成功した。本年度、2編の論文を完成し専門誌に掲載された.過去3年間に完成し専門誌に掲載された論文は6編であり、この中で最も顕著な成果はJ. Herzog氏らの定義した、"componentwise linear ideal"と呼ばれる概念が、実は、渡辺の定義した"completely m-full ideal"という概念と同等であることを証明したことである.この2つの概念は全く異なった動機で定義されていたのであり、その2つが同等であることが判明したという意味で、極めて興味深い結果である.本研究の主題である「強いレフシェッツ条件を有する0次元ゴレンスタイン環」と、一見無関係に思えるのだが、実は密接に関連している.このことは、イリノイ・ジャーナルに掲載された論文において詳しく解説した.もう一つ特筆すべき結果は、U. Nagel等5名の共著論文で、Rees Propertyを持つがm-fullではないイデアルの例が3変数で大量に存在することを解明したことである.

この結果により、30年来の懸案事項の1つが解決した.いずれの成果も、多くの研究協力者との研究会・研究打ち合わせ会における、意見・情報交換に負うている.2012年9月の米国・ホノルルにおける国際研究会に引き続き、2015年3月には、独ゲッティンゲン大学にて国際研究会を開催した.この研究会で異なる分野からの多数の研究者と意見交換することができ、将来の研究に大いに参考になった.この研究会の後続として、カナダ数学会が後援するBIRSの2016年のリサーチ・ステーションに採択(Banffにて1週間)されたことも、一連の研究成果が評価されたことの証であると考えられる.2013年には、過去10年間の研究成果をまとめて、講義録の形で(渡辺他5名との共著者と共に)独シュプリンガー出版社から出版した.代数学「完全交叉は、すべて強いレフシェッツ性をもつ」という予想を一般的に証明することは極めて困難な問題である。しかし、平坦拡大定理・部分環定理などの応用範囲が次第に広がり、完全交叉の強いレフシェッツ性予想は現在では疑う余地がないと言って良い。この意味では、現在の達成度は十分満足できる。また、張間氏らとのこれまで10年間の研究成果をまとめた本“The Lefschetz properties"もシュプリンガーのレクチャーノートとして出版され、このことからも現在の達成度は十分満足できるものである。また、多くの研究者の注意を引き始めたことも強調したい。極めて順調に進展している.関連分野の研究者との情報交換がすすみ、様々な問題が提出され、新しい問題は山積している。3つ以上の鎖の積の全てのイデアルが作る次数付き半順序集合がシュペルナ性を有することの証明がえられた。(前野俊昭氏とLarry Smith氏との共同研究)また、ベクトル空間束、即ち、有限体上のベクトル空間の部分空間全体が作る次数付き半順序集合、がシュペルナ性を有することの可換環論的証明が得られた。(前野俊昭氏と沼田泰英氏との共同研究。)対称群が作用する微分加群の外積代数を既約分解することができた。(和地輝仁氏と渡辺の共同研究)この結果、(c-i)次斉次部分から、i次斉次部分へ至る行列の行列式を与える漸化式がもとめらる見通しができる。(これができれば、原-渡辺の行列式のq-analogとなる。)村井聡氏との共同研究により、Rees性を持つが、m-fullではないイデアルを大量に構成することができた。張間氏との共同研究を推進する:池田ひでみ氏の論文(1996, Adv. Math. 124,The upper bound of the Dilworth number and the Rees number of Noetherian local rings with a Hilbert function)で明らかになった通り、生成元を2次式に限ると、完全交叉で強いレフシェッツ性を有するアルティン完全交叉環の1-パラメータ族が構成される。また、一般化された鏡映変換による不変式部分環が完全交叉であるという定理が後藤四郎氏によって証明されている。この二つから、強いレフシェッツ性をもつ完全交叉の例を大量に構成することができる。今後の研究は、(1)生成元として2次式に限る、(2)対称群が作用するアルティン環を扱う、ことを考えている。
若年発症遺伝性糖尿病におけるミトコンドリア遺伝子異常の役割

単一遺伝性性糖尿病のうち、若年発症優性遺伝性糖尿病(MODY)が疑われる患者のうち、既知の高頻度MODY遺伝子(HNF1A,HNF4A,GCK,HNF1B)変異を認めない症例におけるミトコンドリア遺伝子異常の役割を検討する課題である。平成30年度は、コンセプトの該当性を確認するため、既に収集した検体を用いて高頻度MODY遺伝子(HNF1A,HNF4A,GCK,HNF1B)変異を認めない症例の遺伝形式について統計学的検討を行い、有意に母由来の遺伝が多いことを確認し、発表した(Pediatr Diabetes. 2018 Nov;19(7):1164-1172)。また、期間内にさらにおおくの該当検体を収集することとミトコンドリア遺伝子異常の高感度な検出手技の確立を行った。倫理委員会承認と対象者のインフォームドコンセントを得たうえで収集し、まずSanger法で高頻度MODY遺伝子の解析を行った。変異陽性患者を除外した上で、期間内に、あらたに変異陰性の110検体を収集できた。研究経過で、既知のGCK遺伝子変異を持つ家系内での妊娠経過とその治療にについて公表すべき新たな知見を得たため、報告した(Hosokawa et al. J Diabetes Invest 2019 Mar 21. doi: 10.1111/jdi.13046)。また、この過程でミトコンドリア遺伝子3243A>Gを有するものを6名同定した。一方、他の低頻度ミトコンドリア遺伝子異常を同定するための基礎的検討としてゲノムDNAからミトコンドリア遺伝子を3つの断片に分けて増幅し、次世代シーケンスによる高感度ヘテロプラスミーの検出系を立ち上げることに成功したが、検体によりシーケンス深度が想定より低くなるものがあり、今後さらに検討を加える予定である。予定通りの数の検体収集に成功した。ミトコンドリア遺伝子ヘテロプラスミーの高感度検出法についてもほぼ確立できた。当初の予定通り、さらに検体を収集し主要MODY遺伝子に異常を認めないMODY様家系からのミトコンドリア遺伝子異常の可能性を検討する。研究期間内に受理された論文の投稿料が年度末にクレジットカード立替となったため、支出が次年度に繰り越された。また、年度末購入予定であった、次世代シーケンスのための試薬が、業者在庫の不足のため次年度に持ち越された。次年度助成金による使用予定と合わせ、研究遂行のため予定通りの支出が必要である。
悪性リンパ腫における慢性炎症からの発がんの検討

本研究は、TNF-αとは独立してTNFレセプターに結合するGP88(progranulin)の関与により、慢性炎症を母地に悪性リンパ腫が発症する機序、悪性化獲得のメカニズムを病理学的所見、臨床情報と関連づけて検討し、その制御方法を模索することを目的とする。昨年度は岐阜大学医学部附属病院血液内科に入院した悪性リンパ腫症例の入院時保存血清を用いて、血清GP88をELISA法にて測定し、異常高値群を抽出した。同時に診断時残余生検検体のparaffin切片材料を用いてGP88タンパク質発現を検討し、リンパ腫細胞に強発現している症例を確認した。悪性リンパ腫における血清GP88タンパク過剰発現の予後因子としての有用性を検討したところ、びまん性大細胞型B細胞性リンパ種(DLBCL)症例において血清GP88高値症例は低値症例と比較して有意に予後不良であることを確認した。結果を学術誌に投稿し、受理された(Clin Chim Acta. 2017)。本年度は昨年の臨床検体を用いたGP88の造血器腫瘍における重要性を裏付けるための基礎的実験をおこなう準備期間とした。具体的には、悪性リンパ腫細胞株や、リンパ腫患者検体を用いてcDNA、genomic DNAを抽出しGP88遺伝子発現や転写因子の異常、蛋白合成の異常を検討する。さらにGP88低発現である低悪性度リンパ腫由来細胞株(FL-18など)に、GP88を遺伝子導入し、細胞増殖性や転移能などの細胞性質の変化を検討する準備をおこなった。本検討により、GP88がもたらす変化を明らかにし、治療ターゲットとしての可能性を提案できる。臨床検体を用いたデータを裏付ける、基礎的実験がやや遅れている。今後はcDNA、genomic DNAを用いGP88遺伝子発現、転写異常、蛋白合成異常を明らかにし、さらにGP88低発現である低悪性度リンパ腫由来細胞株(FL-18など)に、外来性に正常GP88を発現することにより、細胞増殖能力など生物学的悪性度に変化が現れるかを明らかとする予定である。平成29年度は岐阜大学医学部附属病院血液内科に入院した悪性リンパ腫症例の入院時保存血清を用いて、血清GP88をELISA法にて測定し、異常高値群を抽出した。慢性炎症からの発がんという視点においては、近年TNFaよりもGP88がより直接的に影響していると推測されているが、本報告は造血器腫瘍におけるGP88の影響に関する初の報告である。悪性リンパ腫において慢性炎症からの発がんは疫学的に証明されているが、本研究ではTNFαと結合を同じくするGP88がTNFRに接合することが発がんおよび悪性度の進展につながることを明らかとした。この結果は悪性リンパ腫の制御方法の着想、あらたな分子標的薬剤の開発に寄与するものと考えられる。さらには、同じくGP88高発現による難治性悪性腫瘍、乳がんなどへの応用も十分可能であると考えられる。一部ではあるが研究結果をまとめて学術誌に投稿し、受理された(Clin Chim Acta. 2017)。

本検討により、GP88がもたらす変化を明らかにし、治療ターゲットとしての可能性を提案できる。臨床検体を用いたデータを裏付ける、基礎的実験がやや遅れている。今後はcDNA、genomic DNAを用いGP88遺伝子発現、転写異常、蛋白合成異常を明らかとすし、さらにGP88低発現である低悪性度リンパ腫由来細胞株(FL-18など)に、外来性に正常GP88を発現することにより、増殖能力など生物学的悪性度に変化が現れるかを明らかとする予定である。今後はcDNA、genomic DNAを用いGP88遺伝子発現、転写異常、蛋白合成異常を明らかにし、さらにGP88低発現である低悪性度リンパ腫由来細胞株(FL-18など)に、外来性に正常GP88を発現することにより、細胞増殖能力など生物学的悪性度に変化が現れるかを明らかとする予定である。来年度は最終年度となり、更なる詳細な実験を計画しており、平成30年度以上に費用が必要となると考えられ、次年度への繰り越しが生じた。また成果発表のための学会参加費、旅費などを検討している。
河川輸送に投入するバージ船団の性能開発と交通流評価

河川輸送はコストや環境負荷の面で利点が多い.その主要な担い手であるプッシャー・バージ(PB)は操船性も良く,近年では,バージ曳航方式による石炭輸送が盛んなマハカム川(インドネシア)への導入も検討されている.こうした潜在的活用ニーズは高い一方,一般商船とは異なる事が予想される抵抗性能・操縦運動性能(保針性・旋回性)については不明瞭な部分が多い.そこで本研究では,水槽試験,シミュレーション計算,CFD解析によりPBの諸性能を包括的に議論した.また連結部の流場に着目して,バージ船尾形状改良による抵抗低減の可能性を示した.加えてマハカム川を対象に操船シミュレーションを行い,PB方式の有用性を示した.安価で環境にも優しい河川輸送の担い手であるプッシャー・バージシステム(PBS)は、プッシャーとバージから成るユニークな輸送形態である。このため一般商船とは異なる流体力特性や操縦性能を有すると思われるが、その実態は不明な部分が多い。そこで本年度は、水槽実験用の模型船の計画、ならびにプッシャー・バージ船団を対象にCFDによる流場解析を実施した(下記項目1、2)。また次年度の輻輳海域シミュレータ(MTSS)の本格的活用に向け、運動モデルの改良、先行計算を実施した(同3、4)。1.全長4.5mのPBS模型を計画し、プッシャー船は製作済み、バージは製作中である。プッシャー船は単独で自航可能な大きさで製作しており、PBSとの比較を通じて、バージの存在による干渉影響を評価できる。水槽実験は遅れて次年度前半に予定している。2.バージ数や配置が異なる種々のPBS船団を対象に、CFDによる流場解析を実施し、船団ごとに異なる流体力特性のメカニズムを明らかにした。またPBSはプッシャーがバージの後流域を利用できる輸送形態である事から、CFD計算を通じて、バージ船尾形状の変更により抵抗低減が図れる可能性を示した。3.MTSSで使用される船の操縦運動数学モデルをKTモデルからMMGモデルに改良し、PBSの操縦運動の再現性を高めた。運動方程式には河川流を考慮した。また現行の輸送形態であるタグ・バージシステム(TBS)との比較を念頭に、タグ・緊張索・バージから成るTBSの運動方程式も導入した。4.インドネシアのマハカム川で就航中のTBSおよび投入が検討されるバージ全長の異なる3隻のPBSを想定し、CFD計算等に基づき一連の操縦流体力を推定した。そしてマハカム川上流の屈曲部を対象に操船シミュレーションを行い、TBSとPBSの操船性の差異を論じ、PBS投入の可能性について初期的な検討を行った。浮体を縦列に連ねて押航するプッシャー・バージ(PB)は、一般商船と異なる流体力特性や運動性能を持つと予想されるが、その実態は不明な部分が多い。本研究では、[1]PBの性能評価・抵抗改善案の検討、[2]マハカム川へのPB投入の可能性を検討した。[1a]複数バージを押航するPB船団の性能評価:CFDにより種々のPB船団周りの流場を可視化し、直進時ならびに定常斜航・旋回時の流体力特性のメカニズムを明らかにした。[1b]抵抗性能の改善案の検討:1艘のバージをプッシャーが押航する基本形態に着目し、CFDによりバージ船尾形状のみを計8通り変更した時の抵抗性能を評価した。バージからの後流強さ・広がりに応じて連結部およびプッシャー周りの流場が変化する様子を明らかとし、抵抗低減が図れる可能性を示した。[1c]操縦性に及ぼす載荷および浅水影響の解明:1/22.5スケールのプッシャーとバージ模型を製作し、満載と空荷の2通りのバージ載荷状態で操縦運動試験を実施した。そしてPBの操縦流体力を調査すると共に、シミュレーション計算により操縦性能を評価した。特に空荷バージを押航する場合、初期旋回性能は劣るが,操舵角の増加に伴い,旋回性能が急激に改善される傾向にある事を示した。加えてバージの載荷状態が増すと、横流れ減衰力の着力点が船首側へシフトする事で、保針性が大幅に悪化する事を明らかとした。また曳航水槽内に仮床を敷いて浅水域での試験を実施し、操縦流体力に及ぼす浅水影響を調査した。[2]マハカム川へのPB投入の検討:タグ・バージによる石炭の河川輸送が盛んなインドネシアのマハカム川を対象に、PBによる輸送方式を導入した場合の操船シミュレーションを実施した。流れがある河川屈曲部の操船および避航操船の基本的な検討を通じて、航行安全性の観点から、PB方式の有用性及びバージ大型化の可能性を示した。引き続き輻輳河川域での衝突危険度等を評価する。河川輸送はコストや環境負荷の面で利点が多い.その主要な担い手であるプッシャー・バージ(PB)は操船性も良く,近年では,バージ曳航方式による石炭輸送が盛んなマハカム川(インドネシア)への導入も検討されている.こうした潜在的活用ニーズは高い一方,一般商船とは異なる事が予想される抵抗性能・操縦運動性能(保針性・旋回性)については不明瞭な部分が多い.そこで本研究では,水槽試験,シミュレーション計算,CFD解析によりPBの諸性能を包括的に議論した.また連結部の流場に着目して,バージ船尾形状改良による抵抗低減の可能性を示した.加えてマハカム川を対象に操船シミュレーションを行い,PB方式の有用性を示した.

平成26年度の研究実施計画(前倒し支払請求後)では、大別して「水槽実験」、「CFD解析」を計画していたが、やや遅れ気味である。当初予定されていた「水槽実験」は、現時点でまだ実施できていない。計測機器を搭載した際の排水量の確保とトリム調整の都合上、プッシャー模型船のサイズを当初予定よりも大きくした。それに伴い船首尾形状に改良の必要が生じ、年度末まで大幅に製作がずれ込んだ事が理由である。併せてバージ製作も遅延しているが、次年度前半には水槽実験を実施予定である。水槽実験後は速やかに解析を進め、操縦運動数学モデルの構築、操縦運動シミュレーションによる評価を推し進める。「CFD解析」は実施中である。深水域において、バージ数・配置の異なるプッシャー・バージ船団のCFD計算を実施し、流体力特性のメカニズムについて考察した。加えて性能改善案を検討するべく、バージ船尾形状が抵抗特性に及ぼす影響についても検討した。CFDの計算環境は整っている事から、浅水影響等の未検討項目についても速やかに取り組む。船舶海洋工学本年度までにやり残した課題を速やかに推し進めると共に,次年度の研究計画に則って研究を進めていく。【水槽実験(研究計画の一部変更と対応策を含む)】プッシャー・バージ模型による水槽実験を実施する。バージによるプッシャーの自航要素の変化(干渉影響)を明らかにする為、プッシャー船単独でも自航可能な模型船を新規に製作したが、排水量確保の為に当初予定よりもサイズを大きくせざるを得なかった。この為、水槽実験可能な全長の上限を考慮すると、1台のバージを1隻のプッシャーが押航する形式のみでの実験になる予定である。種々のプッシャー・バージシステム(PBS)の性能評価については、CFD計算ベースで検討する。なお流体力特性に及ぼす載荷影響の調査に加え、曳航水槽内に仮床を敷いての浅水域実験スケジュールを確保できそうな為、浅水影響についても水槽実験で明らかとする。【操縦運動シミュレーション計算】水槽実験結果に基づき一連の流体力係数等を同定し、操縦運動数学モデルを構築する。シミュレーション計算、固有値解析を通じて、操縦性・保針性を明らかとする。【CFD計算】本年度の深水域に続き、浅水域を模擬したCFD計算を行い、水槽実験結果の考察に役立てる。また供試船のみならず,種々のPBSを計算対象に加え,バージ数や配置が流体力特性に及ぼす影響を検討する。【インドネシアのマハカム川の交通流シミュレーション】本年度の段階で先行的に輻輳海域シミュレータ内の運動モデルを改良しており、次年度は、改良シミュレータによる同河川の交通流シミュレーションを実施する。特に現行タグ・バージシステム(TBS)からPBSに輸送形態が変化した場合、高速化した場合、交通量が変化した場合等のケーススタディを実施し、ニアミスや衝突件数といった航行困難度を評価する。プッシャー模型の設計変更から予算の補填が必要となり、前倒し支払いを300000円請求して認めて頂いた。こうした事情もあり、当初予算と若干の差額が生じた次第である。1.国内学会や国際会議等へ出席する為の旅費(\600000)を計上した。発表および同分野の最新の研究動向についての情報収集が目的である。2.水槽実験で使用する押航バージの模型制作費を計上した(\800000)。
HIV-1の細胞傷害性T細胞からの逃避機序の研究

昨年度Nef蛋白によるHLAクラスIの発現低下がCTLの機能に及ぼす影響を調べた結果、Nef蛋白による細胞表面のHLAクラスIのdownregulationにより、HIV-1特異的CTLクローンの細胞傷害活性は著しい障害を受けるが、HIV-1特異的CTLクローンのサイトカイン産生に及ぼす影響は少ないことを明らかにした。一方、HIV-1特異的CTLクローンにより、部分的なHIV-1増殖抑制能が見られたことから、Nef蛋白による細胞表面のHLAクラスIのdownregulationは、HIV-1特異的CTLクローンの細胞傷害活性を障害するが、サイトカイン産生能に対する影響は少なく、HIV-1特異的CTLから産生されるサイトカインにより、部分的なHIV-1の増殖抑制がおこると考えた。今年度はHIV-1特異的CTLの数を増やして解析したところところ、昨年度のような単一の反応でなく、様々な反応を示すCTLがあることが分かった。すなわち、Nef陽性HIV-1に対して以下のような3種類の性質をもったHIV-1特異的CTLが存在する事が明らかになった。1)完全なウイルス増殖抑制能と強い細胞障害活性を示したもの、2)部分的なウイルス増殖抑制を能示したが、細胞傷害活性は示さなかったもの、3)全く、ウイルス増殖抑制も、細胞傷害活性は示さなかったもの完全なウイルス増殖抑制能と強い細胞障害活性を示すHIV-1特異的CTLが存在する事が始めて明らかになり、このようなCTLの誘導がエイズ発症の予後に影響を与えるか現在検討をしている。
ミトコンドリアの機能変化とインフラマソーム活性化のケミカルゲノミックス解析

近年、ミトコンドリア内の活性酸素が炎症反応(インフラマソーム活性化)に必要であり、多種の疾患を引き起こす原因であると考えられている。よって現在臨床などで使用されている化合物に自然免疫細胞(マクロファージ細胞)の活性酸素量を異変させる物があるか、またインフラマソーム活性化に影響があるか調べる事により、新しい毒性の発見や治療法の発見に繋がる事が期待される。本研究では過去に我々が行なったミトコンドリア化合物スクリーニングのデータを用い臨床で使用されている化合物の中から、マクロファージ細胞に強い炎症反応をもたらす化合物を発見した。この化合物を用いミトコンドリアと炎症反応の関係を現在追求している。よって現在臨床などで使用されている化合物に自然免疫細胞の活性酸素量を異変させる物があるか、また炎症の活性化に影響があるか調べる事により、新しい毒性の発見や治療法の発見に繋がる事が期待される。本研究では過去に我々が行なったミトコンドリア化合物スクリーニング(対2500種)のデータを用い以下の3つの目的を目指した。(1)マクロファージ細胞の活性酸素を異変させる化合物の発見:過去の化合物スクリーニングデータから、ミトコンドリア機能を低下させる化合物上位約60を見つけた。その中から臨床に使われている化合物のみに絞り、結果23種の化合物をスクリーニングの候補とした。(2)活性酸素によるインフラマソーム活性化への影響を明らかにする:上記の(1)から選ばれた23種の化合物を8用量でスクリーニングした結果、複数の臨床で使われている化合物がマイクロモーラー量で炎症反応を引き起こす事が出来ると分かった。その中でも、一つはナノモーラー量でも強い炎症反応が確認された。(3)NLRP3インフラマソーム活性化のメカニズム解明:上記(2)で発見された化合物は、ミトコンドリア内の活性酸素量を短時間で増やす効果があり、また強い炎症反応をもたらした。化合物はミトコンドリア阻害剤として知られているが、他のミトコンドリア阻害剤よりも遥かに強い炎症反応を引き起こす事から、他の知られていない標的も関与しているか検討している。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒッグス粒子発見後の素粒子物理学の新展開～LHCによる真空と時空構造の解明～

ヒッグス粒子の発見により、「素粒子」自体の研究から、素粒子を使って「時空や真空」を探る新しい段階へ進みつつある。本領域は、衝突エネルギーを倍増させたLHC加速器を用いて、H27年度からH30年度まで合わせて、170fb-1近いデータを収集できた。予測を超える大きな成果であり、4つの実験計画班を中心に領域全体で実験遂行を行った成果である。1)ヒッグス粒子と他の素粒子との結合の強さを測定した。力を伝えるゲージ粒子との結合は、2012年の発見の段階で測定されていたが、28,29年度のエネルギーを倍増した実験から、物質を形成するフェルミオンとの結合も測定し、ボトムクォーク(平成30年8月プレスリリース)、トップクォーク(平成30年6月プレスリリース)、タウレプトンとの結合の強さを誤差10-20%で測定した。フェルミ粒子の質量起源もヒッグス粒子であることが分かった。研究項目Bの成果ではあるが、データクォリティーや較正、バックグラウンドの解明など、領域全体で望んだ成果である。これらの研究の主責任者や副責任者を、本領域の研究者が務めるなど中心的な役割を果たしてきた。2)時空の研究で、超対称性に起因する暗黒物質の探索を精力的にLHCで行い、従来のBino中心の研究から、Higgsino/Wino粒子を探索する消失する飛跡検出器の探索方法を本領域が開発提案して、新しい方法に依る探索が行われた。H27年度からH30年度まで合わせて、170fb-1近いデータを収集できた。これから、これらのデータを用いた解析を進めていく、H29年度までのデータ解析を進め論文として発表することは、世界中の研究者のグループ全体で議論した結果、行わないこととしたため、H29年度いっぱいのデータは、上に挙げたヒッグスの結合強度測定以外は行われなかったが、全てのデータを用いた新しい解析方法の確立と、将来計画のTDRの作成などを行った。H30年11月に東京で本領域が主催して、LHCでのヒッグス粒子の詳細から、真空の構造を探り、宇宙のバリオン優位の起源などの解明を進める国際会議を開催した。それらのデータの解析を進め、1)現在観測されている小さな乖離(2-3σ程度)の理解、LHCbでのアノマリーに対応する探索を進める。2)超対称性粒子や電弱対称性の破れの起源の可能性となる現象の探索は、より系統的に行い、漏れがないように進める。特に、探索している粒子(グルイーノやスカラートップクォーク、チャージーノなど)がニュートラリノとの質量差が比較的小さい領域は、検出器の理解やバックグラウンドの理解が鍵になるため、領域全体や公募研究の成果とあわせて情報を共有して研究を進めていく。本領域は、衝突エネルギーを倍増させたLHC加速器を用いて、これまで二つの大きな成果をあげた。(1)ヒッグス粒子と他の素粒子との結合の強さを測定した。力を伝えるゲージ粒子との結合は、2012年の発見の段階で測定されていたが、28,29年度のエネルギーを倍増した実験から、物質を形成するフェルミオンとの結合も測定された(物質の質量の起源もヒッグス粒子であることが分かった)。同時に、第3世代と第1,2世代を分けているのがヒッグス粒子との結合の強さであることがわかり、真空が素粒子の世代を作っていることが分かった。(2)時空構造の解明のため超対称性探索を続け、グルオンの超対称性パートナーに対して、2TeV以上の厳しい下限が得られ、同時に暗黒物質に関して、ヒッグス粒子又はZ粒子の超対称性パートナーであることへ可能性を絞り込んだ。更に次世代2026年からの実験に向けて、R&Dを進め、計画・技術を確定した。A1班の新しい超伝導磁石開発は、世界最高レベルの大口径での磁石の試作を成功させ、2026からの実験で分離用磁石として採用された。B,C班が行っている、次世代の高耐放射線半導体検出器開発、高速ミューオントリガー識別開発は、TDRにまとめ出版された。この提案に従って、2026年の準備が行われる。2026年からの次世代実験の設計・試作テストが、当初の計画以上に進展し、TDRとしてまとめられ、国際的なreviewを受けた。高い評価が得られ、この案に沿って、2026年からの実験が行われる予定である。これらの将来計画をどのように進めていくかを議論するために、平成30年6月に、日本で国際会議ATLASコラボレーション会議を開く。本領域は、この会議の主催者である。

力を伝えるゲージ粒子との結合は、2012年の発見の段階で測定されていたが、28,29年度のエネルギーを倍増した実験から、物質を形成するフェルミオンとの結合も測定し、ボトムクォーク(平成30年8月プレスリリース)、トップクォーク(平成30年6月プレスリリース)、タウレプトンとの結合の強さを誤差10-20%で測定した。フェルミ粒子の質量起源もヒッグス粒子であることが分かった。研究項目Bの成果ではあるが、データクォリティーや較正、バックグラウンドの解明など、領域全体で望んだ成果である。これらの研究の主責任者や副責任者を、本領域の研究者が務めるなど中心的な役割を果たしてきた。2)時空の研究で、超対称性に起因する暗黒物質の探索を精力的にLHCで行い、従来のBino中心の研究から、Higgsino/Wino粒子を探索する消失する飛跡検出器の探索方法を本領域が開発提案して、新しい方法に依る探索が行われた。H27年度からH30年度まで合わせて、170fb-1近いデータを収集できた。これから、これらのデータを用いた解析を進めていく、H29年度までのデータ解析を進め論文として発表することは、世界中の研究者のグループ全体で議論した結果、行わないこととしたため、H29年度いっぱいのデータは、上に挙げたヒッグスの結合強度測定以外は行われなかったが、全てのデータを用いた新しい解析方法の確立と、将来計画のTDRの作成などを行った。H30年11月に東京で本領域が主催して、LHCでのヒッグス粒子の詳細から、真空の構造を探り、宇宙のバリオン優位の起源などの解明を進める国際会議を開催した。ヒッグス粒子の発見により、「素粒子」自体の研究から、素粒子を使って「時空や真空」を探る新しい段階へ進みつつある。本領域は、衝突エネルギーを倍増させたLHC加速器や次世代の加速器実験での研究を目指して準備研究を行ってきている。H29年度からH30年度は、高輝度LHC実験に向けて、R&Dを進め、計画・技術を確定した。A1班の新しい超伝導磁石開発は、大口径の強力な超伝導磁石のプロトタイプの製作を成功させ、実際の制作をH30年度から開始した。B,C班が行っている、次世代の高耐放射線半導体検出器開発、高速ミューオントリガー識別開発は、テクニカル・デザイン・リポート(TDR)にまとめ出版された。この提案に従って、2高輝度実験での検出器のアップグレードや製作が行われる。本領域の総括班が主導して、各計画研究での準備状況や進捗状況の調整を行った。H30年6月に、世界の共同研究者が日本の早稲田大学に集まり、国際共同研究者会議を開催した。この会議で、TDRの成果がまとめられ、準備がR&Dから、製作・実機の製作に移すことが確認された。H29年度の予算をH30年度に繰り越して、この大きな国際会議を総括班がホストして行った。本領領域の活動と、研究成果を海外に発信し、次世代へ研究をつなぐことが出来た。LHCを高輝度化する次世代実験の設計・試作テストを行い、基本設計がテクニカル・デザイン・リポート(TDR)としてまとめられ、国際的なreviewを受けた。高い評価が得られ、この案に沿って実験が行われることが決定した。これらの将来計画をどのように進めていくかを議論するために、平成30年6月に、日本で国際共同研究者会議を開催した。本領域・総括班は、この会議の主催者であり、ここで2040年頃までの研究を含む将来計画が議論された。本領域の研究成果を、宇宙などの他の領域と共有し領域を広げることを目指して、平成29年1月に国際会議を開催し、kickoffを行った。
貝類に蓄積しているトリブチル錫などの有機錫の多様な毒性の解析

(A)トリブチル錫の細胞死メカニズムに対する細胞外カルシウムイオン濃度の影響を胸腺細胞(免疫系細胞)検討し、以下の結果を得た。(1)細胞外液のカルシウムイオンを除去すると、トリブチル錫の細胞毒性は著しく増強する。カルシウムイオン濃度を上げていくと3mMで細胞毒性は最も弱くなるが、10-30mMでは毒性が再び強くなる。すなわち、トリブチル錫の細胞毒性に対して、細胞外カルシウムイオンは拮抗的、促進的の二相性に働くことが考えられた。また、トリブチル錫によるアポトーシスの誘発には細胞外カルシウムイオン濃度の上昇は促進的に働いた。(2)細胞内カルシウムイオン濃度をカルシウムイオノフォアA23187で上昇させても、トリブチル錫の細胞毒性は増強しなかった。つまり、トリブチル錫による細胞死のトリガーには細胞内カルシウムイオンの関与は認められるが、細胞死プロセスの進行には細胞内カルシウムイオン濃度の持続的上昇は関係しない可能性が考えられた。(B)トリブチル錫の神経系に対する影響の一端を明らかにする目的で脳神経細胞NMDA反応に対する効果を検討し、以下の結果を得た。(1)NMDA反応(内向き電流)自体にはトリブチル錫(100nM)は影響を与えなかった。しかし、NMDA反応の終了時に観察される外向き電流は著しく増強した。(2)この外向き電流はNMDA反応に伴う細胞内カルシウムイオン濃度の上昇によって起こるカリウム電流でカリブドトキシンで抑制された。トリブチル錫が細胞内カルシウムイオン濃度が通常レベルに戻るのを遅延させることが考えられた。NMDA反応は記憶など多くの神経機能に関与しており、そのトリブチル錫による反応の修飾は神経機能に何らかの影響を与える可能性が示唆された。トリブチル錫の多様な細胞毒性の一端を明らかにする目的で、トリブチル錫の細胞内グルタチオンレベルに対する効果をラット胸腺細胞で蛍光色素(5メチルクロロフルオレッセイン)を利用してフローサイトメーターで調べ、以下の結果を得た。1.トリブチル錫は3-10nMという極めて低濃度から細胞内グルタチオンレベルを用量依存性に低下させた。そして、100-300nMではほぼ枯渇させることが明らかになった。2.トリブチル錫の細胞内グルタチオンレベルに対する効果は、他の有機錫(テトラブチル錫、トリフェニル錫、トリエチル錫、トリメチル錫など)よりも強かった。3.トリブチル錫による細胞内グルタチオンレベルの低下(グルタチオンの枯渇)は細胞の酸化的ストレスに対する抵抗性を減弱させると考えられた。そこで、トリブチル錫の存在下に細胞に過酸化水素により酸化的ストレスを与え、細胞生存率の変化を調べた。しかし、予想に反し、トリブチル錫は過酸化水素による酸化的ストレスに影響を与えることなく、過酸化水素による細胞生存率の低下を軽減した。4.そこで、過酸化水素による細胞死のプロセスとトリブチル錫による細胞死のプロセスは異なっているという仮説の下に、メナジオン(酸化的ストレスを起こす薬物)の過酸化水素、トリブチル錫による細胞生存率の低下に対する効果を調べた。メナジオンは過酸化水素による細胞生存率の低下は軽減したが。トリブチル錫のそれには影響を与えなかった。よって、細胞死のプロセスには違いがあることが考えられた。5.さらに、トリブチル錫の過酸化水素による細胞死のプロセスに対する影響をアネキシンVで検討した。過酸化水素3mMではほとんど全ての細胞が細胞膜にアポトーティックな変化を起こすが、これにはトリブチル錫は影響を与えなかった。しかし、アポトーティクな細胞が細胞死に至るプロセスをトリブチル錫は遅らせることが解った。トリブチル錫の多様な細胞毒性の一端を明らかにする目的で、ラット脳神経細胞および胸腺細胞を用いて実験を行い、下記の結果を得た。

(トリブチル錫が細胞内Caイオン濃度を上昇させる点に留意すること)1.トリブチル錫は30-100nMという環境中の生物(貝類などの軟体動物)が蓄積している濃度で、哺乳動物(ラット)脳視床下部神経細胞間のGABA神経伝達を増強させた。この増強は細胞外Caイオンを除外することで消滅するので、トリブチル錫が神経終末のCaイオン透過性を亢進させて、細胞内Caイオン濃度を高め、それがGABAの遊離を促進していると考えられた。さらに、トリブチル錫の濃度(300nM以上)を上昇させると神経細胞死を起こさせた。これらの実験結果から、野生生物に蓄積している濃度のトリブチル錫が食物連鎖を介して、海性動物のみならず、陸上動物にも影響を与える可能性が示唆された。2.トリブチル錫の胸腺細胞に対する細胞毒性は細胞外のCaイオン濃度を低下させると著しく増強し、上昇させると若干軽減した。しかし、細胞外Caイオン濃度が高いほど、トリブチル錫が細胞をアポトーシスのプロセスに進める比率は高くなった。ところが、CaイオノフォアのA23187により細胞内Caイオン濃度を上昇させると、細胞死に至るプロセスの一部に遅延が観察された。このように、Caイオンはトリブチル錫の細胞毒性において促進・抑制の相反する作用を有していることが示唆された。(A)トリブチル錫の細胞死メカニズムに対する細胞外カルシウムイオン濃度の影響を胸腺細胞(免疫系細胞)検討し、以下の結果を得た。(1)細胞外液のカルシウムイオンを除去すると、トリブチル錫の細胞毒性は著しく増強する。カルシウムイオン濃度を上げていくと3mMで細胞毒性は最も弱くなるが、10-30mMでは毒性が再び強くなる。すなわち、トリブチル錫の細胞毒性に対して、細胞外カルシウムイオンは拮抗的、促進的の二相性に働くことが考えられた。また、トリブチル錫によるアポトーシスの誘発には細胞外カルシウムイオン濃度の上昇は促進的に働いた。(2)細胞内カルシウムイオン濃度をカルシウムイオノフォアA23187で上昇させても、トリブチル錫の細胞毒性は増強しなかった。つまり、トリブチル錫による細胞死のトリガーには細胞内カルシウムイオンの関与は認められるが、細胞死プロセスの進行には細胞内カルシウムイオン濃度の持続的上昇は関係しない可能性が考えられた。(B)トリブチル錫の神経系に対する影響の一端を明らかにする目的で脳神経細胞NMDA反応に対する効果を検討し、以下の結果を得た。(1)NMDA反応(内向き電流)自体にはトリブチル錫(100nM)は影響を与えなかった。しかし、NMDA反応の終了時に観察される外向き電流は著しく増強した。(2)この外向き電流はNMDA反応に伴う細胞内カルシウムイオン濃度の上昇によって起こるカリウム電流でカリブドトキシンで抑制されたトリブチル錫が細胞内カルシウムイオン濃度が通常レベルに戻るのを遅延させることが考えられた。NMDA
Ｂファクトリー加速器におけるベル検出器を使った小林益川行列の超精密測定

本研究の目的は、現在建設中のスーパーKEKB加速器を使ったBelleII実験で、小林・益川行列要素を現在の10倍の精度で測定することである。標準理論を超える物理は、小林・益川行列で説明される以上のCP非対称の源であることが期待されている。したがって、BelleII実験における主要な物理課題の一つは、標準理論の正しさを仮定して、小林・益川行列要素を十分な精度で測定し、理論の内部無矛盾を検証することである。このような標準理論の予想値からのズレを測定して、新しい物理の発見につなげるという研究手法は、BelleII実験のような超精密実験によってこそ可能になる手法である。現在の50倍にもおよぶデータ量にもとづいて、B中間子のCP非対称に関する物理量の観測精度を格段に向上させる。特に、小林・益川三角形とよばれる、B中間子崩壊におけるCP非対称の大きさを表すダイアグラムに現れる第3の角度(φ3)の測定精度を、現在の10倍程度向上させる。φ3の測定精度は現在15度程度であり、これを1.5度程度の精度で測定する。φ3は、第3世代bクォークが第1世代uクォークに変化するときの振幅(波動関数)に出現する、フレーバー物理学上きわめて重要な角度であるが、その反応の確率(崩壊幅)が非常に小さいため、これまでの測定では十分な精度が得られておらず、小林・益川三角形の内部無矛盾の検証の大きな障害となっていた。角度φ3を測定するためのB中間子がD中間子とK中間子に崩壊する反応の解析方法を確立し、国際会議等で公表した。さらに、荷電粒子飛跡測再構成プログラムや測定器のシミュレーションプログラムなどの改良結果を検証した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、建設中のスーパーKEKB加速器を使ったBelleII実験で、小林・益川行列要素を現在の10倍の精度で測定することである。φ3の測定精度は現在15度程度であり、これを1.5度程度の精度で測定することを目指す。本研究では、精度の向上のための検出装置を製作し、解析アルゴリズムやプログラムの開発を進め、H28年度に予定されているスーパーKEKB加速器の運転開始とともに、φ3の精密測定が可能なようにする。本計画最終年度(H28年度)には、KEKB加速器からの既存全データを用いた最初の解析結果を得る。標準模型ではB中間子系でのCP対称性の破れの大きさはユニタリティ三角形と呼ばれる複素平面上の三角形の三つの内角(φ1 , φ2 , φ3 )をパラメータとして表すことができる。このうち、φ3と呼ばれるパラメータについてはB- →D-崩壊の観測から理論的不定性が非常に小さい測定が可能である。しかし、この崩壊の分岐比が非常に小さいため、現時点では三つの角度の中で測定精度が最も悪く、代替の測定法がいくつか提案されている。φ3の測定は、今後Belle II実験でさらに大量のデータを集めたとき、新物理探索に重要な役割を果たすことが期待されている。本研究者はBelle実験のB中間子崩壊データを使い、B- →DK-事象にB- →D*K-事象を加えて解析することで、φ3の測定精度が向上することを示した。そして、Belle実験の全データを用いφ3の測定を更新し、また、Belle II実験用のソフトウェアを使って、測定精度のさらなる向上の可能性も検討した。よって、ほぼ順調に進捗した。