hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リピドーシス動物モデルを用いての中枢神経障害の遺伝子治療

クラッベ病の動物モデルであるtwitcher mouseを用いて中枢神経障害の遺伝子治療について検討した。ヒトクラッベ病は乳児期に発症するリピドーシスでガラクトセレブロシダーゼ欠損が生化学的病因である。この結果基質の一つであるサイコシンが脳内に蓄積するため脱髄が引き起こされる。また、グロボイド細胞という封入体の存在が病理学的な特徴である。twitcher mouseはこれら生化学的、病理学的特徴を有するとともに体重増加不良を呈して生後35日前後には死亡する。今回我々は生後23日のtwitcher mouseの脳室内にガラクトセレブロシダーゼ遺伝子を組み込んだアデノウイルスを投与して投与後15日と35日に生化学的、病理学的変化を検討した。臨床的には治療群において明らかな生存期間の延長と体重増加が認められた。生化学的には治療群において脳のガラクトセレブロシダーゼ活性の上昇とサイコシン蓄積の改善が認められた。病理学的には治療群においてグロボイド細胞数の減少が認められた。二重染色の結果、遺伝子導入された細胞はアストロサイトであることが証明された。これら臨床的、生化学的、病理学的改善は生後15日の治療群では認められなかった。以上の結果は発症前のクラッベ病に対する遺伝子治療はある程度、中枢神経障害を治療できる可能性を示していると考えられた。その他、我々はリピドーシス動物モデル動物からのシュワン細胞株の樹立に成功した。平成13年度はKrabbe病のモデルマウスであるTwitcherマウスを使用し研究を行った。欠損酵素である、galactocerebrosidaseを発現するアデノウイルスベクターを作成した。ベクターを精製後,生後23日目のTwitcherマウスの脳室内に投与した。投与後15日目と35日目に臨床的、生化学的、病理学的検討を加えた。治療群ではコントロール群に比べ有意に生存期間の延長と体重増加を認めた。また振戦の開始時期も有意に改善した。生化学的にも脳内galactocerebrosidaseの活性上昇とtoxic substrateであるサイコシンの低下を認めた。また病理学的にもグロボイド細胞の数の低下を認めた。この様な治療効果は生後15日に投与した場合には認められなかった。また脳内の感染細胞を同定する目的で免疫染色を行った。2重染色の結果、感染細胞は脳室壁直下に存在するGFAP陽性のアストロサイト系の細胞であることが判明した。以上の結果より生後早期にアデノウイルスを投与した場合治療効果が認められることが判明したが効果は完全に満足のゆくものではなかった。我々はより早期の治療が必要と考え胎生期に脳室内にウイルスベクターを投与して現在治療効果を検討中である。まだpreliminaryな結果であるが生後に投与したときに比較して脳の広範囲の細胞にウイルスベクターが感染した。おもに神経細胞への感染であったが少数ながらアスロサイト、オリゴデンドロサイトへの感染も認められた。感染持続期間は長期にわたり少なくとも3ヶ月まで有意な発現の低下は認められなかった。次年度はTwitcherマウスを用いての検討を行う予定である。リピドーシス動物モデルを用いての中枢神経障害の遺伝子の効果をin vitroで客観的に把握するため動物モデルの末梢神経細胞であるシュワン細胞の経代培養細胞の確立を試みた。ニーマンピック病C型は肝脾腫と小脳症状を主症状とするリピドーシスであるが、この動物モデルとしてspm/spmマウスが知られている。このモデルマウスの後根神経節を単離し、10%FCS添加MEM培養液中で培養した。15代の培養の後、不死化した細胞株がモノクローンに樹立された。この細胞株を生化学的に検討したところコレステロールの蓄積並びにコレステロールエステル化の障害が認められた。シュワン細胞に存在するGAP-43、GDNFの発現をRT-PCRで確認したところ今回樹立した細胞株で発現が認められた。また、電顕で細胞株を観察したところ、ニーマンピック病C型の脳内に認められる顆粒状蓄積物質が認められた。

以上の結果から今回樹立した細胞株はニーマンピック病C型の表現型を有することが明らかとなった(Watabe K, Ida H et al. J Peripher Nerv Syst 2001,6:85-94)。同様の手法を用いてリピドーシスモデルマウスであるtwicher mouseからシュワン細胞由来の細胞株を樹立した。この細胞株ではガラクトセレブロシダーゼの活性低下を認めるとともに、サイコシンの蓄積とグロボイド細胞が観察された(Shen JS, Ida H etal. J Neurosci Res 2002,68:88-94)。これらのリピドーシスモデルマウス由来のシュワン細胞株は中枢神経障害の遺伝子治療を行う上で重要な役割を果たすと考えられる。
膵β細胞の分化誘導を促進する培養方法の開発

STO細胞を用いてヒトEpCAM遺伝子を導入した細胞株の樹立を検討した。しかし、遺伝子導入装置を用いたベクター導入では、導入遺伝子がGFPであっても電気的ストレスにより細胞死が高頻度で生じやすいことが分かった。問題の解決を模索したが、細胞株の樹立に必要な費用が30年度の予算を超過することが想定されたため細胞株の樹立実験を中止した。そのため、我々はEpCAMを発現する代替のフィーダー細胞を準備する必要性から、膵臓と発生の起源が交差する肝細胞に着目し、細胞膜へEpCAMを発現する人工ヒト肝芽細胞を得た。31年度に、STO細胞を用いてヒトEpCAM遺伝子を導入した細胞株の代替として、EpCAMを細胞膜に発現する人工ヒト肝芽細胞をフィーダー細胞として用いてヒトiPS細胞由来膵β細胞を分化誘導する実験を開始する計画である。ヒトiPS細胞由来膵β細胞を分化誘導するプロトコールとして当初の研究立案の通り、京都大学iPS研究所(CIRA)の長船教授らのグループのプロトコール(Toyada et. al. Stem Cell Reports. 9. 419. 2017)に記載された試薬の見積までをすでに完了している。30年度の予算が不足したため、分化誘導の試薬は31年度に購入し実験を進める計画である。EpCAMの膵分化誘導に対する機能を調べるために、30年度に作製したEpCAMを細胞膜に発現する人工ヒト肝芽細胞、また、生体内で膵β細胞の成熟化を促進する因子を探索するためにhMSC-ATをフィーダー細胞として用いて、ヒトiPS細胞由来膵β細胞を分化誘導してその分化成熟度を調べる計画である。膵β細胞分化成熟度はPDX1, PTF1A, NKX6.1陽性、およびインシュリン発現量を指標とする。測定は、リアルタイムPCR法を用いて評価する。また、グルコース負荷試験、インシュリン分泌量の測定を行う。また、同様の実験をhMSC-ATフィーダー細胞を用いても行う。リコンビナントヒトEpCAMタンパク質に同様の効果が有るか否かを調べ、培地に添加されたEpCAMタンパク質がヒトiPS細胞由来膵β細胞を分化誘導を促進するか否かを調べる計画である。
インドールジテルペン生合成における構造多様性創出機構の解明と制御

糸状菌が生産する代表的なインドールテルペン系天然物シアリニンとセスペンドールに着目し、麹菌異種発現系を駆使した酵素機能解析と生物合成を行った。1シアリニン生合成後期に関わる4つの遺伝子を麹菌へ導入し、生合成中間体を投与した結果、最終産物であるshearinine Dを生産することに成功した。さらに、インドール環に連結した特徴的な6/5員環の形成に関して詳細な反応機構を解明した。2セスペンドール生合成遺伝子クラスターを同定し、麹菌を用いて異種生産に成功した。また、インドール環の修飾がプレニル基転移酵素(SpdE)/シトクロムP450(SpdJ)酵素のセットによって触媒されることが明らかにした。本研究課題ではインドールテルペンの基本骨格酵素遺伝子と修飾酵素遺伝子に着目し、麹菌異種発現系を駆使した酵素機能解析と生物合成を検討した。本年度は、Penicillium janthinellumが生産するインドールジテルペンshearinineの生合成における特徴的な修飾酵素遺伝子の機能解析と、Pseudobotrytis terrestrisが生産するインドールセスキテルペンsespendole生合成遺伝子クラスター同定を行った。以下、その概略を示す。1Shearinine生合成後期に関わる4つの酵素遺伝子(janQDOJ)を段階的に麹菌へ導入し、生合成中間体である13-desoxypaxillineの投与実験を行った。その結果、全ての中間体と最終産物であるshearinine Dを生産することに成功した。インドール環に連結した特徴的な6/5員環詳細な反応機構を調べるために、プレニル基転移酵素であるJanDとフラビン依存型酸化酵素JanOのin vitro解析を行うことで、JanDはジプレニル化を触媒すること及びJanOは酸化的環化反応を触媒することがわかった。以上の結果から、shearinine生合成における特徴的な6/5員環の構築機構を解明した。2Sespendoleは糸状菌から初めて単離されたインドールセスキテルペンである。マクロファージの泡沫化を阻害することで、脂肪滴の形成を抑制する作用があるため、肥満や動脈硬化症の予防物質として期待されている。sespendoleの酵素合成へ向けて生産菌のドラフトゲノム解析を行い、候補遺伝子を特定した。本クラスターには、インドールジテルペンpaxillineの生合成における3種の骨格構築酵素群(paxCMB)と高い相同性をもつ遺伝子に加え、3種の酸化還元酵素遺伝子が存在していた。当初の計画通り、shearinineの生合成経路の解明に成功し、インドール環に連結した特徴的な6/5員環の構築機構を明らかにできた。これにより、インドールテルペン構造多様性の創出において重要なインドール環での修飾様式に対する新たな知見を得ることができた。また、インドールセスキテルペンであるsespendoleの生合成遺伝子クラスターを特定した。以上のことから、本研究は順調に進展していると判断した。セスペンドールは、糸状菌から初めて単離されたインドールセスキテルペンである。構造的な特徴としては、インドール環にエポキシアルコールを備えたC5ユニットが置換していることがあげられる。その構造から、これまでに明らかにしてきたインドールジテルペンであるペニトレム、シアリニンにおける修飾反応とは異なることが期待された。本研究では、生合成マシナリーの再構築により修飾反応に関わる酵素遺伝子を特定するとともにその機能解析を行った。昨年度生産菌のゲノム解析からセスペンドールの生合成遺伝子クラスターを同定した。本クラスターは、インドールジテルペン・パキシリンの生合成における3種の骨格構築酵素群(paxCMB)と高い相同性をもつ遺伝子に加え、3種の酸化還元酵素遺伝子が存在した。本年度はセスペンドールの酵素合成へ向け、麹菌異種発現系を用いて、各遺伝子の機能解析を行った。まず、骨格構築に関わる3種の遺伝子(spdEMB)を麹菌へと導入することで、5環性中間体prelecanindoleの生産を確認した。続いて、残る修飾酵素遺伝子(spdQHE(PT2)J)を先の形質転換体に追加導入したところ、セスペンドールの生産を確認した。また、導入する遺伝子の組み合わせを変える(spdQH)ことで生合成中間体であるlecanindole Bも取得した。さらに、インドール環に置換基をもたないパキシリンを修飾酵素遺伝子導入株に投与したところ、ジプレニル化体とその酸化生成物の生産を確認した。これより、インドール環の修飾はプレニルトランスフェラーゼ(SpdE)/シトクロムP450(SpdJ)酵素のセットによって触媒することがわかった。また、ロリトレム生合成クラスターにこれらの酵素をコードする遺伝子の機能解析により、インドール環に融合した二環式骨格の生合成はペニトレム、シアリニンと異なる経路を提案することができた。

また、インドール環の修飾がプレニル基転移酵素(SpdE)/シトクロムP450(SpdJ)酵素のセットによって触媒されることが明らかにした。本年度に引き続き、sespendoleの酵素合成へ向け、各酵素遺伝子の機能解析を進める。具体的には、1麹菌異種発現系を利用した生合成経路の特定、2インドール環での修飾反応を触媒する鍵酵素のin vitro解析を行う予定である。また、自然界では起こりえない組み合わせでの分子変換反応(炭素数15の基質に対してインドールジテルペンの生合成酵素遺伝子を作用させるなど)を人為的に再構築し、構造多様性の創出を検討する。天然物化学
高効率有機液体分離膜の設計と透過法の改善に関する基礎的研究

有機液体混合物の透過と分離にすぐれる高分子膜の調製を目的として、種々の膜材料を用いて浸透気化法によるアルコ-ル水溶液の透過分離特性に及ぼす成膜条件の影響を検討した。キトサンなどの親水性高分子膜ではアルコ-ル水溶液から水を優先して透過した。しかし、ポリ塩化ビニルなどの疎水性高分子膜ではアルコ-ルを優先的に透過せずに、親水性高分子膜と同じように水を優先的に透過した。これらの現象を解明するため膜内吸着組成を調べると、親水性高分子膜では水が、疎水性高分子膜ではアルコ-ルが明らかに優先吸着していることを知った。結局、浸透気化法の膜透過において、透過種の膜中への溶解性を増すだけでは十分な透過分離性能を得ることができず、透過種の膜内拡散性を上げることの重要性が浮きぼりにされた。膜の熱処理、架橋反応などによる膜の構造変化と分離機能との関係を分子レベルで検討した結果、膜構造のごく僅かな変化が透過分離特性に微妙に影響することを知り、高分子膜の構造設計に重要な指針を得ることができた。浸透気化法は膜の膨潤が著しく、膜のもつ本来の分離機能の発現に不利のように思えた。そこで、本研究において気化浸透法という新しい膜分離法を提案し、浸透気化法の結果と比較検討した。一般に、気化浸透法は分離性では浸透気化法に比べはるかに優れているが、透過性では劣る傾向にあった。一方、気化浸透法では供給液と膜近傍に温度差を与えることができ、ポリジメチルシロキサン膜のようなアルコ-ル選択膜でアルコ-ル水溶液を処理すると著しい分離性の向上がみられた。また、キトサン膜によるジメチルスルホオキシド水溶液の分離においても高い透過性と分離性がみられた。これらの透過分離機構が物理化学的な観点から考察された。キトサン、アルギン酸などの天然高分子やポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリジメチルシロキサンなどの合成高分子から調製した高分子膜を有機液体混合物の分離法の一方法である浸透気化法に適用し、アルコール水溶液の透過分離特性を生膜条件や透過条件を種々変化させて検討した。キトサン膜では、メタノール、エタノール、1-プロパノールの供給液中の濃度が増すにつれ透過速度は減少したが、分離係数は高級アルコールになるほど大きい値を示した。アルギン酸の膜ては、メタノールとエタノールの水溶液に対する透過分離特性は著しく異なった。特にエタノール水溶液ではアルコール濃度が約40wt%付近に等吸着組成が存在し、透過速度もこの点を境にして大きく変化していた。ポリスチレンやポリ塩化ビニルなどの疎水性高分子膜は、アルコール水溶液から水を優先的に透過し、供給液のアルコール濃度の増加と共に透過速度が減少し、分離係数は増加する傾向にあった。これらの膜の水の優先透過は、膜透過における溶解過程より拡散過程の影響の方が上昇すると透過速度は増すが、分離性は低下する傾向にあり、膜の膨潤性が透過分離性に大きく影響していた。また、分子量の小さいポリ塩化ビニルから調製された膜の方が分離性に優れ、生成膜の構造と膜高分子素材の物質的性質との関係が幾分か解明された。ポリジメチルシロキサン膜は、他の膜とは異なっりアルコールを選択的に透過し、供給液中のアルコール濃度が高くなるにつれ透過速度は大きくなり、分離係数は小さくなった。そして、供給液温度を高くすると分離係数は変化しないが、透過速度は増加していた。

これは、温度上昇に伴う水分子とアルコール分子の熱運動性の活発化の割合が同程度であることに依存し、高い分離性を示すこの種の膜では高温での透過が有利であると結論されたと。昭和63年度に浸透気化法を改善した気化浸透法という有機液体混合物の分離に対する新しい膜分離法を考案したが、本年度は主にこの気化浸透法による種々の高分子膜を通してのアルコ-ル水溶液の浸透分離特性を検討し、浸透気化法で得た結果と比較した。アルギン酸、キトサン、ポリビニルアルコ-ル、プルランなどの親水性高分子膜はアルコ-ル水溶液からこれを優先的に浸透し、浸透気化法より高い水選択性を示した。一方ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの疎水性高分子膜の場合にもアルコ-ル選択透過とならず、水を選択的に透過することが明らかになった。この現象を解明するため疎水性高分子膜に吸着される透過種の組成を詳細に調べた結果、いずれの膜の場合にもアルコ-ルを選択的に吸着していた。この結果は、浸透気化法や気化浸透法において透過種の膜中への溶解性が高いだけでは選択性の向上は望めず、膜内での透過種の拡散性を十分にすることの重要性を示唆している。膜の化学的、物理的構造は、透過と分離性能に著しく関与するが、キトサン膜をグルタ-ルアルデヒドで橋かけすると著しい透過分離性の向上がみられた。この架橋も最適架橋密度が存在し、微妙な膜構造が透過分離特性に顕著に影響することを知った。ポリジメチルシロキサン膜を用いての浸透気化法ではアルコ-ルが選択的に透過されたが、気化浸透法で供給液と膜近傍温度の温度差が小さい時にはこれが選択的に透過していた。このことは、気化浸透法での透過が気体分子状でおこっていることを示唆している。一方、この温度差が大きい時には、特に膜近傍温度が低い場合にはアルコ-ルが選択的に透過され、高い分離性がみられた。この温度差制御を利用する気化浸透法は種々の有機液体混合物の分離に有利であることが明らかにされ、その透過分離機構が考察された。
傾斜ナノ構造を有する有機-無機ハイブリッド膜の創製

本研究では、有機-無機ポリマーハイブリッドを製膜し、分子複合材料としての優れた特性を活かして、ガスの選択透過膜として利用することを目的とした。その際、表が有機成分、裏が無機成分の傾斜的ナノ構造を形成させることにより、従来の有機高分子膜や無機膜の欠点を克服し、長所を兼ね備えた画期的な材料になると期待できる。有機-無機ポリマーハイブリッドをガスの選択的透過に用いた例は従来全く知られておらず、これまでに知られている有機膜や無機膜と比べて、一部のハイブリッド膜には、次のような特徴が新たに見られた。いずれもガス透過膜としては画期的なものであり、独創的な膜材料が調製できたと結論づけられる。(1)熱性に優れ、高温でのガス透過が可能となった。(2)機械的強度に優れ、厳しい条件下での繰り返し使用や長期使用に耐える膜材料であった。(3)有機膜と比べて耐溶剤性に優れていることが分かった。(4)無機膜とは異なり、柔軟性や加工性に優れており、欠陥のない均一な薄膜が形成できた。さらに、ハイブリッド膜の有機成分と無機成分の表面自由エネルギーの差を利用して、膜の片面に有機成分が、もう一方の面に無機成分が偏析した傾斜、ナノ構造を有するハイブリッド膜を作成することにも成功した。また、ハイブリッド合成の階段で、有機高分子成分に種々の官能基を導入し、ガス選択透過膜としての溶解度係数に与える影響を調べた。具体例として水酸基を導入した場合には,ガスバリアー性を示すことが分かった。一方、遷移金属塩を含むハイブリッド膜も合成し、ガス透過に及ぼす効果を検討した。現時点では,特に顕著な効果は見られなかったが,今後このような遷移金属含有ハイブリッド膜は、ガスの透過的分離のみでなく、例えば有機性蒸気のクラッキングやオレフィンの飽和化などの触媒効果も期待でき、高性能分離膜としての利用が考えられる。本研究は、有機高分子と無機マトリックスが分子レベルで組み合わされた有機-無機ポリマーハイブリッドを用いて、ガスの選択的透過を行おうとするものであり、従来の有機高分子膜や無機膜とは全く異なった特性が期待できる。このような有機-無機ポリマーハイブリッドを用いたガス透過膜はこれまでに例がなく、全く新しい発想である。本年度は、有機-無機ポリマーハイブリッドを製膜し、分子複合材料としての優れた特性を活かして、ガスの選択透過膜としての利用を目的として研究を行った。有機-無機ポリマーハイブリッドを、有機高分子存在下でのアルキルシリケートのゾル-ゲル反応により合成した。有機高分子としては、シリカゲルマトリックスとの相溶性を考慮して、水素結合受容官能基であるアミド基を繰り返し単位とする、ポリオキサゾリンやポリビニルピロリドンなどを使用した。また、無機マトリックスの出発原料であるアルキルシリケートは、メチルトリメトキシシランや、フェニルトリメトキシシランなどの三官能性のものを用いて、有機-無機ハイブリッドの合成に成功した。得られたポリマーハイブリッドをディッピングやスピンコーティングの手法を用いて製膜した。ハイブリッド膜の均一透明性は、既存の紫外可視分光光度計や赤外分光光度計によって評価した。また、ハイブリッドの焼成により得られる多孔質シリカの細孔径を測定することによっても、有機成分のドメインの大きさ、すなわちハイブリッドの均一性を評価することができた。
非簡約代数群上の保型形式・保型L関数の研究

楕円保型形式から3次ユニタリ群上の保型形式を構成するunitary Kudla liftを,SU(1,1)-ヤコビ形式からSU(1,2)へのリフトとみる。この定式化は,ヤコビ形式からSU(2,2)へのテータ、リフトを制限したものであり,従って,そのフーリエ、ヤコビ展開はヤコビ形式のフーリエ係数を用いて明示的に表される。また,テイラー展開も見やすい。研究期間の最終年度にあたり,最も基本的な非簡約代数群上の保型形式であるSU(1,1)ヤコビ形式を用いて,SU(1,2)上の正則保型形式環の構造を調べる問題に取り組んだ。ガウス数体の場合には,L.Cohnによる次元公式を用いて,保型形式環が決定されている(Resnikoff-Tai)が,ヤコビ形式からのリフトを用いることで,より統一的な構成が可能となる。一方,他の虚二次体の場合には,必要な次元公式が知られていない。ユニモジュラー格子に関する保型形式の次元については,橋本氏、古関氏の(未出版の)結果があるものの,我々に必要となる極大格子に関するものはなく,これを求めることに時間を費やすこととなった。基本的には,共役類の分類の問題ではあるが,これを通常とは若干異なる「小さなユニタリ群の埋め込み」という新しい視点で考察し,一応計算の目処を立てることができ,現在,次元公式をまとめる作業を行っている。なお,幾つかの虚二次体については,リフトによる像は既に求めているので,これらの場合に保型形式環の構造を詳しく調べることが可能となった。なるべく早い時期に,結果をまとめる予定である。1.ユニタリ・ヤコビ群のHecke環の構造について幾つかの典型的なタイプのユニタリ・ヤユビ群(ユニタリ群とユニポテント群の半直積群)に対し,局所Hecke環の構造を調べた.ユニタリ・ヤコビ群の中心の指標を定めるindex(エルミート行列)がユニモジュラーならば,通常のヤコビ群の場合(新谷卓郎氏の結果)と同様に,佐武同型が構成される.しかし,大域的保型L関数や新谷関数への応用を考えるためには,indexがmaximalとなる場合も込めて帯球関数の理論が必要になると思われる.これは,従来のヤコビ群の場合にも未だに知られていない課題であり,困難が予想される.小さなサイズの場合に得られた具体例を参考にしつつ,来年度の中心課題として取り組みたい.U(1,1)上の正則保型形式から,U(1,2)へのWeil表現を用いたunitary Kudla liftについては村瀬篤氏との共同研究により,詳しい結果が得られている(Fourier-Jacobi展開,内積公式など).これをユニタリ・ヤコビ形式の言葉で,書き直すことが出発点であるが,未だ十分な形には至っていない(虚2次体の類数が1の場合には,SU(1,1)ヤコビ形式からSU(1,2)へのリフトとして定式化し,保型L関数の関係まで得られている).ヤコビ形式からのリフトと見るメリットの一つに,像が具体的に書けることにある.これを用いて3次ユニタリ群の保型形式環の構造を調べるため,ユニモジュラーな場合に知られてる次元公式(L.Cohn, K.Hashimoto-H.Koseki)の調査もあわせて行った。四元数歪エルミート形式のユニタリ群上の保型L関数の研究を行い,以下の結果を得た.なお,これは前年度に考察対象とした,通常のユニタリ群とユニポテント群の半直積代数群を一般化するために不可欠なものである.1.局所Hecke環及び局所L関数四元数歪エルミート形式のユニタリ群に関しては,極大格子に関する単因子論及びHecke環の構造は古典的に知られている.しかし,後述するように新谷関数による保型L関数の構成に用いるためには,その極大格子を不変にする部分群(極大コンパクト部分群となる)よりは少し小さなものをとる必要がある.これに伴いHecke環には若干の非可換性が生ずる.この構造を決定し,Hecke環の指標を用いて局所L関数を定式化した.2.新谷関数による局所L関数の構成(四元数歪エルミート)ユニタリ群上にノルム関数を導入し,それを用いて局所新谷関数による局所L関数の構成を行った.方針は,直交群・ユニタリ群の場合(村瀬篤氏との共同研究)と同様であるが,議論は多少複雑になる.3.保型L関数の構成実素点でコンパクトな場合に保型L関数のRankin-Selberg型の積分表示を与えた.また,必要な解析的結果を得るために,(Klingen型の)Eisenstein級数の定数項を求めた.前項の結果とあわせ,(大域的新谷関数が単位元で消えないという条件下で)保型L関数の解析接続・関数等式を得ることができた.最終年度においては,上の条件を外すこと,正則保型形式の場合に結果を得ることも目標の一つとする.また,四元数歪エルミートユニタリ群とユニポテント群との半直積代数群でも類似の考察を行いたい.楕円保型形式から3次ユニタリ群上の保型形式を構成するunitary Kudla liftを,SU(1,1)-ヤコビ形式からSU(1,2)へのリフトとみる。

また,テイラー展開も見やすい。研究期間の最終年度にあたり,最も基本的な非簡約代数群上の保型形式であるSU(1,1)ヤコビ形式を用いて,SU(1,2)上の正則保型形式環の構造を調べる問題に取り組んだ。ガウス数体の場合には,L.Cohnによる次元公式を用いて,保型形式環が決定されている(Resnikoff-Tai)が,ヤコビ形式からのリフトを用いることで,より統一的な構成が可能となる。一方,他の虚二次体の場合には,必要な次元公式が知られていない。ユニモジュラー格子に関する保型形式の次元については,橋本氏、古関氏の(未出版の)結果があるものの,我々に必要となる極大格子に関するものはなく,これを求めることに時間を費やすこととなった。基本的には,共役類の分類の問題ではあるが,これを通常とは若干異なる「小さなユニタリ群の埋め込み」という新しい視点で考察し,一応計算の目処を立てることができ,現在,次元公式をまとめる作業を行っている。なお,幾つかの虚二次体については,リフトによる像は既に求めているので,これらの場合に保型形式環の構造を詳しく調べることが可能となった。なるべく早い時期に,結果をまとめる予定である。
消化管上皮細胞のId2依存的な増殖分化制御の分子基盤

Id2の遺伝子欠損マウスでは小腸に腫瘍を形成する。本来は野生型マウス胎仔腸管では発現がみられないがId2欠損マウス胎仔腸管で発現が亢進する特定の転写因子に関連する遺伝子改変マウスの病態解析から、Id2は形態形成期にある消化管組織の胃、小腸といった領域特異的な上皮-間充織相互作用を支える遺伝子発現制御ネットワークの重要な因子の1つであることが明らかになった。DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリングによりId2欠損マウス胎仔腸管で発現レベルが3倍以上増加していた2つの転写因子(ここでは転写因子A、転写因子Bとする)について、胎生13日目のマウス胎仔腸管でのwhole mount in situ hybridization法による遺伝子発現解析を行ったところ、転写因子Bの発現パターンに著明な変化は認められなかったが、転写因子AはId2欠損マウス胎仔で胃などの本来の発現部位に加え、小腸上皮細胞でも発現が認められた。一方、ラット小腸上皮細胞由来の細胞株においてsiRNAによるId2の発現抑制を行ったところ、転写因子Aの発現レベルの上昇がみられた。転写因子Aの遺伝子欠損マウスを入手し、転写因子AとId2の重複遺伝子欠損マウスを現在作成している。また、転写因子Bについても遺伝子欠損マウスを入手し消化管の形態学的解析を行ったが、特に食道、胃、および、小腸の組織構築に著変は認められなかった。一方、転写因子Aを小腸上皮細胞で胎生期から過剰発現するトランスジェニックマウスを2系統樹立し、小腸上皮組織について現在組織学的に検討している。胎仔小腸上皮細胞から間充織への作用に関わる分子については、DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリングにおいて分泌性因子なども候補遺伝子として同定しており、これらの遺伝子について、発現パターンや消化管形成過程での上皮-間充織相互作用における機能などを検討中である。また、Id2欠損マウスの胎仔腸管で発現が変化する遺伝子をさらに同定するため、DNAマイクロアレイによる解析と同様にSAGE変法を用いた網羅的遺伝子発現プロファイリングを行い、野生型に比べてId2欠損マウスで発現レベルが5倍以上亢進しているもの13遺伝子、また、1/5以下に減少しているもの13遺伝子を同定した。現在その詳細について検討している。(1)転写因子A、および、転写因子Bの胎仔小腸形過程における機能の解析DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリングにおいてId2欠損マウス胎仔腸管で発現レベルが亢進していた2つの転写因子(同じファミリーに属する。ここでは転写因子A、転写因子Bとする。)について、遺伝子改変マウスを用いて、消化管の領域特異的な運命決定への関与を検討した。転写因子A欠損マウスを入手し検討したが、転写因子A欠損マウス消化管の明瞭な形態学的異常は認めなかった。Id2/転写因子A複合欠損マウスを作成したが、複合欠損マウスにおいてId2欠損マウスでみられる小腸の異所性胃上皮組織も小腸腫瘍も消失しなかった。また、villinプロモーターを用いた転写因子Aのトランスジェニックマウスを作成したが、胎生期小腸における異所性の胃上皮組織の形成は認められなかった。現在、週齢の進んだマウスでも検討中である。一方、転写因子Bの欠損マウスも入手し消化管の構造を組織学的に検討したが、特に変異は認めなかった。(2)胎生期消化管の発生過程に関わる遺伝子のId2欠損マウス胎仔消化管における発現解析正常の形態形成過程にある消化管組織において領域特異的な発現様式を示す幾つかの転写因子についてin situ hybridization法を用いて野生型マウスとId2欠損マウスで発現様式の比較を行った。食道と胃に発現するPax9のId2欠損マウスでの異所性発現亢進は認めなかった。一方、食道と胃の上皮で発現するSox2およびFoxa2は、Id2欠損マウスで胎仔空腸肛門側において斑状の発現陽性領域を認めた。以上より、消化管の領域特異的な運命決定過程において、Sox2とFoxa2がId2の下流で機能している可能性が示唆された。(1)転写因子A、および、転写因子Bの胎仔小腸形成過程における機能の解析DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリングにおいてId2欠損マウス胎仔腸管で発現レベルが亢進していた2つの転写因子(未発表なので、転写因子A、転写因子Bとする。)について、villinプロモーターを用いて作成した転写因子Aのトランスジェニックマウスでは小腸に異常を認めないと昨年度報告したが、その後解析を継続したところ、Id2欠損マウスにみられるような小腸の異所性上皮を伴う腫瘍形成を認めた。胎生期小腸における異所性の胃上皮組織の形成は認められなかった。現在、詳細を検討中である。(2)胎生期消化管の発生過程に関わる遺伝子のId2欠損マウス胎仔消化管における発現解析

これまでにDNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリングにおいてId2欠損マウスの胎仔小腸で発現に変化が見られた遺伝子について定量PCRを行い、Sultld1、Spink3、Anxal3、FabpIについてはId2欠損マウスの胎仔小腸で1/3以下に減少していること、またKrt1-15、Cym、Adcy8については3倍以上上昇していることを確認し、さらにこれらについてホールマウントin situハイブリダイゼーションを行い、発現分布も確認した。(3)Apc/Id2複合欠損マウスを用いたWntシグナルとId2の機能関係の解明Apc/Id2複合欠損マウスとApc欠損マウスのマウスで小腸に形成される腺腫の性質が異なるか、BrdUの取り込み率、細胞周期関連タンパク質の発現レベル、アポトーシス細胞の比率などを検討したが、顕著な差は見いだせなかった。現在、染色体不安定性の程度について検討している。'
大規模系の実用的同定アルゴリズムの開発とその有機的融合による運用システムの構築

本研究では、(1)多変数線形システム(2)未知パタン変動システム(3)分布定数システム(4)電力システムの4種のシステムを対象としている。以下、各対象システムごとに順に研究成果の概要をまとめる。(1)一般化最小2乗推定値を得るための計算効率のようアルゴリズムを提案し、またバイアス補償最小2乗法を入出力に観測雑音がある場合に拡張した。最小2乗法の数値的不安定性のシステム・雑音特性との関連を解析した。さらに、多変数システムの表現法として、ベクトル差分方程式の重複形表現の有効性を明らかにした。(2)未知パタン変動として現れるシステムの故障の有効な診断法として、簡易診断部と精密診断部からなる階層的診断法を提案し、故障検出感度の事前評価法を考案した。また、診断の困難な適応制御システムを対象に、ファジィ推論法に基づく診断手法を開発した。さらに、分散形システムに対して、さブシステムごとに推定結果を統合して適切な診断を行うコ-ディネ-タの設計法を提案した。(3)分布定数システムの有限次元近似手法であるガラ-キン法について、座標関数の選び方と近似精度との関係を解析した。また、偏徴分方程式のパラメ-タ同定手法として、数値積分フィルタ・最適ディジタルフィルタを用いた手法を提案した。一方、高温金属面と沸騰水との境界の関度や熱流続の特性を、直接測定することなく分布定数システムの境界条件推定問題として求める方法を開発した。(4)複雑なシステムのモデル化が必要となる電力負荷予測について考察し、モデルを自動選択する1日先負荷予測、気温モデルによる負荷時系列の定常化処理を行う1週間負荷予測の各手法を開発した。また、発電機制御の新しい方式を提案し、簡単な構成によって制御性能・ロバスト性とも大幅に向上できることを示した。本研究では,対象とするシステムとして, 1)多変数線形システム2)未知パタン変動システム3)分布定数システム4)電力システムの4つを考えている.まず,多変数線形システムについては,従来提案されていなかった正準形と入出力表現との相互変換法に可同定性の問題が生じることが明かとなった.また,入出力に観測雑音がある場合に適用可能なバイアス補償最小2乗法を開発した.さらに,オンライン最小2乗同定アルゴリズムの数値的不安定性については,同定対象に加わる雑音の構造に強く依存することを理論的に指摘し,シミュレーションによって確認した.未知パタン変動システムについては,システム構造パラメータの一つに予期せぬ変動が生じた場合の故障モデルとして,運動方程式における未知バイアス変動を伴う方向付き付加急変モデルを考案した.診断法としては,並列カルマンフィルタを用いたパラメータ監視方式によるシステム異常検出を第一レベルとし,第二レベルでは一般化尤度比検定法による故障同定を行う階層的診断法を考え,この階層化によりオンライン故障診断を可能にした.また,上記故障モデルに基づく状態推定を通して得られるイノベーション勾配情報を用いて,動特性故障かセンサ故障かを識別診断する手法を考案した.分布定数システムについては,非線形未知境界システムの同定手法を開発し,高温面冷却システムへの適用をはかり,充分とはいえないが,熱流束特性を推定可能であることを明らかにした.また,非線形系の同定問題における解の不安定性についてシミュレーションにより検討を行った.電力システムについては,気温情報から翌日の電力負荷を予測する手法を開発し,年間平均3%未満の誤差で予測可能であることを確認した.また,発電機制御の新しい方式を提案し,簡単な構成で従来の制御系に比べよりロバストな系が構成できることを示した.本研究では、対象とするシステムとして、1)多変数線形システム、2)未知パタン変動システム、3)分布定数システム、4)電力システムの4つを考えている。

1)については、状態方程式表現から導かれたベクトル差分方程式表現の正準形の性質を検討し、パラメータの一致推定値を得るためには本質的にも0である要素を考慮して推定する必要のあることを指摘した。また、モニックな差分方程式表現を用いることが必ずしも必要でないことを指摘した。さらに、オンラインを同定アルゴリズムの数値的不安定性を検討するための支援システムをパーソナルコンピュータ上で試作した。2)については、システムパラメータの急変による故障を伴う線形システムに対して、並列カルマン・フィルタに基づく階層的故障診断法を確立すると共に、イノベーション系列の最適利用による精密診断の性能向上策を考案した。また、故障に敏感な検出指標としてカルバック識別情報量の有効性を確認し、そのオンライン故障検出への適用化により適応制御系の故障診断を可能にした。さらに、分散型状態推定機構をもつ線形システムの動特性故障診断のための分散型診断アルゴリズムを導出し、これを有機的に統合した大規模システムの故障診断法を開発した。3)については、非線形未知境界システムの同定を高温面冷却システムへ適用した場合における展開項数について検討を行ったが、最適な項数が存在することが確認できた。また、放物型システムの初期状態の有限次元推定問題について情報量基準による最適次数の推定法を提案した。4)については、気温情報に基づいて定常化処理を行う時系列解析による1週間先負荷予測手法を開発した。また、前年度開発した同期発電機の新しい制御方式に対して、出力を1個増加させることによって、制御性能が大幅に改善されることを示した。本研究では、(1)多変数線形システム(2)未知パタン変動システム(3)分布定数システム(4)電力システムの4種のシステムを対象としている。以下、各対象システムごとに順に研究実績の概要をまとめる。(1)観測雑音下で有効な同定手法である補助変数法に関して、多変数システムの同定に適切な補助変数の選び方を提案した。さらに、システムの表現として、可観測指数の族に関する先験情報が不要な擬正準形およびこれを包含する重複形ベクトル差分方程式を用いた同定についての検討を行った。(2)故障を規定する変動パラメ-タの種類によって故障検出の難易が異なることに対応した適切な診断法設計に資するために、故障検出感度の事前評価法を考案した。また、正常時にもパラメ-タが変動し、かつ変動が適応機構によって隠蔽される適応制御システムを対象に、故障モ-ドに関する知識をル-ルベ-スに取込んだファジィ推論法により、検出されたパラメ-タ変動が故障によるものであるか否かを判定する診断手法を提案した。(3)分布定数システムを有限次元近似する1手法であるガラ-キン法について、座標関数の選び方と近似精度との関係を境界入力の有無と関連されて解析し、とくに、境界入力がある場合の有限次元打ち切りの物理的な意味を明らかにした。
花弁老化におけるオートファジーの役割

花弁の老化はプログラム細胞死の一種である。アサガオの老化花弁において、液胞による細胞質構成成分の分解機構であるオートファジーの関連遺伝子が誘導されることを示した。蛍光マーカータンパク質であるGFPを用いてオートファジー構造物を可視化し、アサガオ花弁の老化時にオートファジーが誘導されることを確認した。また、アサガオにおいては、オートファジーは花弁老化時のプログラム細胞死の進行を遅らせる働きがあることを示唆した。花弁の老化はプログラム細胞死の一種であり、その開始と進行は厳密に制御されている。近年、オートファジーがプログラム細胞死において重要な役割を果たしていることが示唆されている。本研究では花弁老化時におけるオートファジーの役割について解析する。本年度は、オートファジーに必須であるATG8遺伝子のホモログをアサガオから単離し、花弁老化時における発現様式を解析した。まず、アサガオESTデータベースの検索により、シロイヌナズナのATG8遺伝子と高い相同性を示すアサガオATG8ホモログを6種(InATG8a-f)単離した。アサガオの花弁では、開花後8時間(t8)から10時間(t10)の間に可視的な老化の開始が認められる。花弁におけるInATG8a、b、d、e、fの発現レベルは開花後増加し,t4またはt8で最大値に達した。InATG8cの花弁での発現レベルは実験期間を通して低かった。これらの結果は、花弁老化時にオートファジーが誘導されること、また、複数のInATG8ホモログが、オートファジー誘導に関与していることを示唆している。本年度はさらに、アサガオ花弁老化時におけるオートファジーの誘導様式を詳細に解析するため、InATG8fとGFPの融合タンパク質を発現させるコンストラクトを作製し、アサガオへの遺伝子導入を行った。さらに、InATG8fの発現抑制形質転換体を作出するためのRNAiコンストラクトを作製し、遺伝子導入を行った。現在、これらの形質転換体を育成中である。本年度は、オートファジー誘導に必須であるATG8のホモログの一つであるInATG8fとGFPの融合タンパク質を発現させた形質転換アサガオ系統(GF1)を作出し、花弁老化時におけるオートファジー誘導について解析した。GF1系統の開花後8時間の花弁から調製したプロトプラストを蛍光顕微鏡下で観察した結果、主に細胞質にGFPのシグナルが検出された。また、オートファジー構造物を染色することが示されているモノダンシルカダベリン(MDC)の染色パターンと比較した結果、GFPシグナルと染色パターンが一致していた。これらの結果は、花弁細胞においてもオートファゴソームが形成され、オートファジーが誘導されることを確認するものである。InATG8fの発現抑制形質転換体(InATG8f-RNAi系統)について解析した結果、形質転換体では花弁の老化に有意な変化は認められず、オートファジー活性も低下していなかった。InATG8f-RNAi系統では、InATG8fの発現は抑制されていたが、他のInATG8遺伝子ファミリーメンバーの発現は抑制されていなかった。これらの結果から、花弁老化時のオートファジーの誘導には複数のInATG8ホモログが関与し、それらのいくつかは重複した機能をもっていると推察された。
高エネルギーストリング散乱によるブラックホール生成とハドロン物理

本研究は、矛盾のない重力の量子論である弦理論のなかでブラックホール生成に関する問題を扱い、さらにそのハドロン物理への応用を試みるものである。主な成果は、弦理論の基本的自由度である弦と膜をもとにした特異点のないブラックホール解を具体的に構成したことである。また、高エネルギー状態にある弦の崩壊過程を超弦理論の摂動論を用いて解析し、ブラックホールの蒸発を引き起こすホーキング輻射との比較を行った。23年度前半(繰り越し分)は、本研究課題の目的である、超高エネルギーのストリング散乱過程を背景場も含めて記述する枠組みを構成する手がかりを得るため、曲がった時空上のストリング解、とくに、ストリング自身が作る自己重力場中の静的な解の構成に関する研究を引き続き行った。アインシュタイン方程式の解において、粒子自由度に基づく解は特異点定理から逃れることができない。したがって従来はホライズンを持つ解には必ず特異点が付随していた。本研究では、非等方な微視的自由度であるストリング、メンブレーンを用いて実際にブラックホール解を構成することにより、ホライズンをもつが特異点の存在しない解が存在することを示してみせた。また、解が質量や弦の張力などのパラメータにどのように依存しているのかを詳細に検討した。このように非等方的な自由度を用いることで特異点のないブラックホール解を構成した研究はこれまでにない新しいものである。特異点は重力理論の破綻点であり、その存在はブラックホールの種々の問題を研究する上で障害になるものであったが、本研究で示された解に基づけばそのような心配をすることなくホライズンの性質や蒸発について議論する設定が可能になる、という意味で意義が有る。また、この解をゲージ/重力対応の観点からハドロン物理へ応用することが可能になれば大変面白く、現在研究を進めているところである。23年度は、本研究課題の目的である超高エネルギーのストリング散乱過程を背景場も含めて記述する枠組みを構成する手がかりを得るため、曲がった時空上のストリング解、とくに、ストリング自身が作る自己重力場中の静的な解の構成に関する研究を行った。アインシュタイン方程式の解において、粒子自由度に基づく解は特異点定理によりホライズンを持つ解には必ず特異点が付随する。本研究では、非粒子、非等方な自由度であるストリング、メンブレーンを用いて実際にブラックホール解を構成することにより、ホライズンをもつが特異点のない解が存在することを示した。また、質量や弦の張力などのパラメータに解がどのように依存しているのかを詳細に検討した。特異点は重力理論の破綻点であり、その存在はブラックホールの種々の問題を研究する上で障害になるものであったが、本研究で構成された解に基づけばこの問題にとらわれることなくホライズンの性質や蒸発について議論する設定が可能になる。現在はこの解をゲージ/重力対応の観点からハドロン物理へ応用することを念頭に研究を進めているところである。また、超弦理論の枠組みで高励起状態の弦からの輻射確率の計算を行っており、これまでのところボソン輻射確率の計算と、フェルミオンの場合の予備的な計算が終了している。フェルミオンの場合も含めて弦の輻射確率とホーキング輻射を比較することができれば、ブラックホールと弦の対応をより広い枠組みで検討することが可能になり、結果として本研究課題である弦散乱によるブラックホール生成に関する有用な知見を与えることになるのではないかと考えている。本研究は、弦理論におけるブラックホールの物理と高エネルギーハドロンの物理をゲージ/弦対応を通じて相補的に理解することを主な目的としている。とくに超高エネルギーストリング散乱と有限温度の弦理論を調べることで高エネルギーハドロン物理に現れる新しい現象の理解に弦理論を応用する新たな知見を見いだすことを目指した。また、高エネルギーハドロン物理の知見を弦理論側で解釈することにより、ブラックホールが生成するような時空が変化する高エネルギー領域での弦の性質の理解を進めることも目的の一つであった。本研究の研究成果としては、弦自身が作る自己重力場中の静的な解の構成に関する研究があげられる。非等方な微視的自由度であるストリングとメンブレーンを用いて実際にブラックホール解を構成し、具体例としてホライズンをもつが特異点の存在しない解が存在することを示した。そこでは質量や弦の張力などのパラメータに解がどのように依存しているのかを詳細に調べた。粒子以外の自由度を用いることで特異点のないブラックホール解を構成した例はこれまでなかったものである。特異点は重力理論の破綻点であるが、本研究で得られた解によって特異点の問題とは独立にホライズンの性質やブラックホールの蒸発等の時空の性質について議論することが可能になる。

これらの成果に基づき、弦の衝突過程等で実際に特異点のない解を生成することができるのか、とくに散乱過程において背景時空への自己無撞着な反跳効果をどのように取り入れるのかを調べることは今後の重要な課題である。まだ十分ではないが超高エネルギーのストリング散乱過程を背景場も含めて記述する枠組みを構成するための手がかりを得つつあり、より具体的な成果をあげるために今後も研究を進める予定である。LHCで行われた高エネルギーハドロン散乱実験に関するいくつかの結果に関して原子核物理の専門家と議論する機会があり、本研究課題と関連する問題がないか調査を行った。その間、高エネルギー散乱過程の反跳効果を背景時空に自己整合的に記述する平均場理論の研究を中断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。高エネルギー散乱過程の反跳効果を背景時空に自己整合的にとりこんで記述できる平均場理論の構築を行う。また現在、超弦理論の枠組みで高励起状態にある弦からの輻射確率の計算を遂行中である。この問題に取り組むにはフェルミオン頂点演算子の扱いに習熟する必要があり、またいくつかの克服すべき課題があるが、文献調査や専門家との議論、意見交換によって進展させていく予定である。
電圧印加硬X線光電子分光法による電極/分子界面の伝導機構の解明

デバイス動作下での界面電子状態、ポテンシャル変化を光電子分光法により測定することに成功し種々の材料に適用することに成功した。(e-JOURNAL OF SURFACE SCIENCEAND NANOTECHNOLOGY, 8 (2010) 81.)この手法を金属/有機分子の界面電子状態およびポテンシャル変化に適用することを試みたが放射線のダメージが問題となった。種々の考察を行うことにより放射線のダメージが問題とならない測定手法を開発し、現在、系統的なデータがとれつつある状態である。また、新規材料の開拓も行った。作成条件を精密に制御する事を行う事により有機超格子の作成に成功した。(図1)この超格子はp,n(両極性)で動作下が可能のみならず、電圧を制御することにより発光デバイスとして動作する事に成功した(N.Hiroshiba et al. submitted to J. Chem. Phys. C)現在、用いる有機分子の末端基の元素を変えて特性の制御を試みている。加えて、有機超格子中に電子吸引性、電子授与性の分子をドープすることにより、FETの特牲制御、発光特性の制御の足がかり的結果を得ている。有機超格子を制御良く設計を行うと有機半導体レーザーの可能性を秘めており本領域が終了した後も電圧印加光電子分光法を用いた有機超格子に関する物性制御に関する研究を行う予定である。デバイス構造を維持した状態でバイアス電圧を印加した状態で光電子分光測定が出来る手法を開発した。これによりデバイス動作下での電子状態の観測が可能となった。この手法を用いて有機半導体の各種界面の電子状態の観測および次世代デバイス界面の電子状態の観測を行った。有機半導体/金属界面では界面ポテンシャル、界面近傍の膜中のポテンシャルが単純な界面モデルでは記述出来ないことがわかった。また、有機半導体の膜厚と移動度の変化を光電子分光法により観測したところ膜厚が薄い領域ではバンド構造をとるが移動が低い事がわかった。この起源を調べたところ界面の極めて少量の水分子が散乱体となり移動度を下げていることがわかった。界面で如何に散乱体を無くし、バンド構造をとるような界面の分子設計を行う事が今後の有機半導体デバイスの性能向上に重要な役割を果たす事がわかった。一方、単一分散の裸及び分子により保護された金のナノパーティクルの電子状態を高エネルギー高分解能光電子分光法により観測した。今までは単一分散の裸の金微粒子を作製することが出来なかったが本研究により作製を可能にしたことにより分子との相互作用に関する情報を得た。分子の吸着により金の5d電子、6S電子が分子の炭素原子と窒素原子と強く相互作用し新たな準位を形成することがわかった。また、金はバルクでは不活性だがそのサイズがナノサイズになるとバルクでは観測されない、高触媒特性、磁性などの特異的物性が観測されるがその起源については明らかになっていない。本研究において3nmの裸の金微粒子とバルクの電子状態を光電子分光法により観測を行った。裸の金微粒子では5dバンドの構造がバルクのものとは異なり、加えて5d電子に対する6S電子の比が裸の金微粒子の方が大きい値をとることがわかった。このような電子状態が金微粒子の特異的な物性に寄与する事を示唆する結果を得た。
対面相互行為における活動間の移行の組織に関する体系的研究

本研究は、対面相互行為における活動間の「移行」における身体及び発話の組織を体系的に明らかにする。その場で行うべき活動(支配的活動)の拘束力を基準にし、分析対象を日常会話場面のみならず社会的場面にも拡大し比較検討する。会話分析・マルチモーダル分析の手法で、身振りや視線の向きを発話との共起関係とともに記述し参加者の振る舞いを総合的に分析する。具体的に1)支配的活動の支配力の強い・弱い場面における支配的活動の移行の組織を分析し、2)それぞれの場面で支配的活動からの離脱や再参加が相互行為を通していかに組織されるかを分析し、3)研究結果を比較しモダリティの優先性や身体の階層化についての知識を体系化する。
多孔性金属錯体による時空間制御型一酸化窒素放出プラットフォームの創成

一酸化窒素(NO)の細胞内での役割を解明するには、特定の場所に特定のタイミングでNOを正確に放出する材料開発が重要である。本研究では、光応答性多孔性金属錯体を基盤とした新しいNO放出プラットフォームの創成を行った。光応答性(光刺激によりNOを放出する)の低い分子を多孔性金属錯体として構築することで、NO放出の濃度・タイミングを光の強度・照射時間で制御できた。さらにこの多孔性金属錯体を生体適合性ポリマーに埋め込み、選択的に結晶を光刺激することで局所的なNO放出に成功。放出されたNOが1細胞レベルで取り込まれることを確認した。このプラットフォームにより、NOの様々な生理学的性質の研究が可能となる。一酸化窒素(NO)は生体系において、神経伝達・細胞拡張・ホルモン分泌といった非常に重要な役割を担っている生体活性ガス分子である。一方で濃度が高すぎると毒性を有するため、NOは「諸刃の剣」として働く分子である。しかしながら、生体内においてその合成経路は一酸化窒素合成酵素に限られており、NOの作用を様々な細胞で調べるためには、人工的材料によるNO放出制御技術の開発が待ち望まれていた。本年度は、NO放出制御有機配位子による多孔性金属錯体の合成に成功し、生体適合性材料との融合により時空間制御型細胞機能操作プラットフォームの構築を行った。具体的には、ニトロ基を有するイミダゾール型有機配位子を用いて亜鉛イオンとの反応により多孔性金属錯体を構築し、紫外光によるNO放出可能な多孔性材料開発に成功した。さらに、この数マイクロメートルサイズの結晶を生体適合性材料であるPDMS中に埋め込み、機能性細胞培養基板の開発を行った。実際に、様々な生細胞を用いて光刺激実験を行ったところ、多孔性金属錯体から放出されたNOは生細胞に取り込まれることがわかった。当初の計画では、細胞を用いた生物学的実験を行うのは平成25年度の予定であったが、研究が計画以上に進展したため、平成24年度に生細胞を用いた実験を行い、さらにここで合成したNO放出多孔性金属錯体が細胞の化学刺激に対し非常に有用であることを示す事ができた。昨年度はNO放出型多孔性金属錯体の数マイクロメートルの結晶を用いて、細胞外から細胞を刺激するプラットフォームの構築に成功した。本年度は結晶のサイズ制御を行い、さらに数十ナノメートルの結晶を作成した後、細胞への取り込みを行うことで、細胞内の一部のみを刺激することが可能なプラットフォームの構築を行う予定である。本年度は、NO放出型多孔性金属錯体の結晶サイズ制御及び、生細胞を用いた取り込み実験と局所的化学刺激実験を中心に行う。そこで最も重要なものが、細胞内でのNO放出を確認するために必要な蛍光プローブである。蛍光プローブは非常に高価なものであるが、必要不可欠な実験材料であるためその購入を計画している。また、通常の化学合成に必要な試薬類、ガラス器具類の購入も計画している。さらに、昨年度達成した課題の発表を国内外で行う予定であり、そのための旅費への使用を計画している。