hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
撞球系をモデルとした力学系カオスフラクタルの大域解析的研究

蝕無しの条件をみたす2次元散乱撞球にリプシッツ連続な不変葉層構造が存在することを証明していたが、このリプシッツ連続性のより構成的で、初等的な証明を新たに得たことにより、更なる進展が期待される。Busemannによって造られた測地線の幾何学的手法を平面凸ビリヤードの配位空間の幾何に持ち込み、平行線の理論を展開することによりいくつかの新しい事実を見出した。また、曲線|x/a|^n+|y/b|^n=1で囲まれた領域の平面凸ビリヤードのシミュレーションで興味ある現象を見出した。この撞球系のポアンカレ写像を調べることにより、定性的な性質が明らかになり、シミュレーションで観察される現象を理論的に解明する手懸りが得られた。また、当課題の研究過程で谷口の力学系を用いた乱数生成法に興味を抱き、解析方法を得た。次年度以降の課題に取り上げたい。周期的古典ビリヤード系を単純化した写像において輸送現象が統計分布の時間発展演算子のスペクトル及び固有関数で特徴付けられることを示し、量子ビリヤード系における境界要素法と散乱問題の関係を調べた。複素力学系の研究において、放物型不動点に関連した場合にのみ知られていたくりこみで不変な写像の族について、その摂動でも不変になる族が構成できた。無限対1の区分的に可逆なマルコフ系について、弱ギブス測度に関わる大偏差原理を調べ、レベル2の大偏差とある条件下での指数減少を示した。さらに、大偏差原理の多重フラクタル版を考察した。その他、Boyle-Maassの予想の証明を得た。間欠カオスが見られる位置依存型ランダム力学系の具体例について不変測度の評価を行った。量子カオスと関連の深いランダム行列の極限分布の挙動を、自由確率論の立場から研究した。また複素構造のある族の臨界点において、再帰性を保存するような変形の自由度を解析した。直交多項式の母関数のウイナーカオスの視点から調べた。平面凸ビリヤードの研究に使われた手法を張り合わせリーマン多様体の測地線の研究に応用することを試みた。撞球系を簡略化した系の非線形統計学、特に輸送現象の研究をさらに発展させた。典型的な撞球計である周期的ローレンツ気体と同様の力学系特性を有すと期待されるパイこね変換を格子上につなげた多重パイこね変換を考察した。この系を無限に広がった一体相空間に有限密度で粒子が分布する自律的な無限系ととらえ、輸送現象・非平衡定常状態の再検討、相対エントロピーについて調べ、輸送現象・非平衡定常状態での正のエントロピー生成およびその微視的表式の全てが熱力学の第二法則と矛盾しないことを示した。カオスを生じるような1次元及び2次元離散力学系について、エルゴード理論的研究を行った。その一環としてのLasota-Yorke写像の区分的C^2摂動の研究、可算無限個の定義区間を有するLasota-Yorke変換の拡張の研究、さらには中立的固定点をもつ力学系のエルゴード理論的な研究等を行った。記号力学的研究の立場から、可解teXtile Systemsの研究を行い、片側完全シフトの拡大的自己同型におけるBoyleとMaasのconjectureの証明に成功した。さらに、本質的LR位相的マルコフシフトの準同型に関する結果を得た。

以前、2次多項式の定義する複素力学系のジュリア集合が連結で、無限回くりこみ不可能かつすべての周期点が反発的という条件の下で、ジュリア集合のルベーグ測度が0であり、対応するパラメータ集合の測度も0であることを証明していたが、その方法を用いて、Yoccoz puzzleでの等角構造の引き戻しにより、ある種のタイヒミュラー空間の自己写像が得られ、その不動点の問題がが、2次多項式の剛性問題、ひいては実2次多項式での双曲性の稠密さの証明にも応用できることもわかった。双曲的開撞球においてSinai-Bowen-Ruelle測度の役割を果たす不変測度をSRB測度の理論の拡張によって統一的に扱えるようにするために,擬SBR測度の定式化を試みた。また、Lasota-Yorke写像の区分的C^2摂動のエルゴード性の研究を行った。複数の無限に広がった熱浴と結合する有限系で、L_1漸近可換性などを有する、C^*力学系について以下の結果を得た:(a)相対エントロピー生成についてのGallavotti-Cohenの揺らぎ定理、(b)非平衡定常状態の局所摂動についての安定性、(c)MacLennan・Zubarev非平衡アンサンブルとの等価性。さらに、間欠的カオス写像のFrobenius-Perron演算子の固有値問題の研究を行った。実力学系と複素力学系との接点に関わる問題として、実単峰写像族の単調性の問題などについては、これまでの辻井正人氏(北海道大)との研究で、放物型不動点をもつ場合の無限の振動の問題について、正則2次微分へのRuelle作用素やFatou座標への誘導写像について調べられ、その困難がより明らかになってきた。高次元力学系についても研究を始め、射影空間の正則写像について、その完全不変多様体は超平面の和に限ることを証明した。また、楕円関数から定義されるLattesの写像の高次元への拡張も構成した。カルタン部分環上の融合積の自己同形に関する研究を行った。また、融合積に関係した新しいフォンノイマン環の構成法を離散群研究のアナロジーの文脈で与え詳しく調べた。共にエルゴード理論、とりわけ軌道同値の話題に関係する研究である。片側フルシフトの拡大的自己同型が定義する力学系(拡大的可逆片側セルオートマトンの力学系)に関して与えられたBoyle-Maassの3つの予想の内の未解決の2つの内の1つを証明した。蝕無しの条件をみたす2次元散乱撞球にリプシッツ連続な不変葉層構造が存在することを証明していたが、このリプシッツ連続性のより構成的で、初等的な証明を新たに得たことにより、更なる進展が期待される。Busemannによって造られた測地線の幾何学的手法を平面凸ビリヤードの配位空間の幾何に持ち込み、平行線の理論を展開することによりいくつかの新しい事実を見出した。また、曲線|x/a|^n+|y/b|^n=1で囲まれた領域の平面凸ビリヤードのシミュレーションで興味ある現象を見出した。この撞球系のポアンカレ写像を調べることにより、定性的な性質が明らかになり、シミュレーションで観察される現象を理論的に解明する手懸りが得られた。また、当課題の研究過程で谷口の力学系を用いた乱数生成法に興味を抱き、解析方法を得た。次年度以降の課題に取り上げたい。周期的古典ビリヤード系を単純化した写像において輸送現象が統計分布の時間発展演算子のスペクトル及び固有関数で特徴付けられることを示し、量子ビリヤード系における境界要素法と散乱問題の関係を調べた。
舌下免疫寛容の効果的な誘導法開発のための基礎研究

舌下免疫療法(SLIT)は、簡易かつ有効なアレルギー治療法として注目されているが、SLITによる免疫寛容の誘導は必ずしも強いものではなく、SLITを増強させる方法の考案に期待が寄せられている。本研究は、制御性T細胞誘導に関わる候補物質に着目し、舌下免疫寛容の増強効果が期待される物質の選定し、その増強効果の最適化を目指した。本研究では遅延型過敏症マウスモデルを確立し、このモデルにより候補物質の選定を進め、物質1種類(物質Aと呼ぶ)を選定することに成功した。物質AによるSLIT増強効果は長時間持続した。物質Aは舌下粘膜樹状細胞のレチノイン酸産生能には影響なく、増強機序については検討中である。本研究は、免疫制御に必須な役割を担う制御性T細胞の誘導機構に着目し、抗原とともに制御性T細胞誘導に関わる候補物質を投与することにより、舌下免疫寛容の増強効果が期待される物質を選定し、その増強効果の最適化を目指すことを目的としている。さらに、複数のアレルギーマウスモデルに応用して効果を明確に示し、臨床応用のための基礎的研究基盤を提示することを目的としている。平成28年度はアレルギーモデルマウスの作製と候補物資の選定を目指し、以下の研究実績を得た。1)遅延型過敏症(delayed type hypersensitivity, DTH)マウスモデルの作製:卵白アルブミン(ovalbumin, OVA)を抗原とし、完全フロイントアジュバントとともに乳濁液としマウス皮下に投与し感作を成立させる。13日目にOVAを耳介皮下にチャレンジすることにより48時間をピークとする耳介の腫脹を誘導した。また、OVAを抗原とした食物アレルギーも確立した。2)候補物質の選定:当初の計画ではマウスをOVA+アジュバントで感作する前に、OVA+候補物質を数日に渡って舌下粘膜に塗布するという「予防的プロトコル」から開始する予定であったが、研究効率を上げるため、マウスを感作した後に、OVAと候補物質を終日に渡り舌下粘膜に投与するという「治療的プロトコル」により効果を判定することにした。その結果、候補となる物質1種類を選定することに成功した。現在、投与方法の最適化について検討中である。ほぼ計画通りに研究実績が得られたため。本研究は、免疫制御に必須な役割を担う制御性T細胞の誘導機構に着目し、抗原と共に制御性T細胞誘導に関わる候補物質を過敏症モデルマウスに投与することにより、舌下免疫寛容の増強効果が期待される物質を選定し、その増強効果の最適化を目指す。さらに、アレルギー性ぜんそくマウスモデルに応用して効果を明確に示し、臨床応用のための基礎的研究基盤を提示することを目的としている。平成29年度は前年度に選定した候補物質の舌下免疫寛容増強効果についてさらに検討を進め、以下の実績を得た。候補物質は特許の関係上、物質Aとする1)舌下粘膜樹状細胞はビタミンAの代謝産物レチノイン酸を合成し、このレチノイン酸が顎下リンパ節での制御性T細胞の誘導に不可欠である。このため、物質Aが口腔粘膜樹状細胞のレチノイン酸産生能に影響を及ぼすかについて、フローサイトメトリー(ALDEFLUOR試薬を用いたレチノイン酸合成能測定法)で検討した。その結果、物質Aは口腔樹状細胞のレチノイン酸合成能には影響を及ぼさないことが明らかになった。作用機序についてはさらに検討を進めている。2)遅延型過敏症マウスモデルでの検討:マウスに抗原(卵白アルブミン)で遅延型過敏症の感作を行った後に、抗原と物質Aで舌下免疫療法を実施すると、その効果は長期間持続することが判明した。3)その他のマウスモデル:卵白アルブミンを抗原とした食物アレルギーモデルを用い、検討を進めている。以上の実績は、臨床応用のための基礎的研究基盤を提示するという当初の目的が達成されたと評価できる。1)増強効果を発揮する物質が選定できたため、今後は増強効果の最適化を図る。2)食物アレルギーマウスモデルなど他のアレルギーマウスモデルを用いて増強効果を検証する。口腔免疫学計上していた「旅費」分を使用しなかったため、次年度使用額が生じた。研究を遂行するためには、多くの「物品費」が必要であるため、「物品費」として使用する計画である。
細胞外K^+イオンによる内向き整流性K^+チャネルの活性化機構の解明

クローン化された内向き整流性K^+チャネルIRK1のポア細胞外側部のArginine148をTyrosineに変えた変異体(R148Y)の機能解析からこの部位が,K^+イオンの透過に重要な役割を果たしていること,さらに,その異常が,K^+ポア内における存在が不安定であるため,細胞内の生理的ブロッカー(Mg^<2+>やポリアミン)をたたきだせないことによるということを明らかにした。これは,energy profileを用いて模式的に表現すれば,最外側のbarrierが低くなり,外側よりのK^+の結合部位であるwellが浅くなっていると考えられる。この模式図の妥当性をさらに検討するために,(a)Tl^+,Rb^+の透過,(b)K^+とTl^+のmixtureを用いたanomalous mole fraction効果,(c)Ba^<2+>,Cs^+,Sr^<2+>によるブロック,(d)Cs^+ブロックにおけるδZについて,wild typeとR148Yを比較解析した。その結果,R148Yにおいてみられる種々のphenotypeの変化は,図1に示した,細胞最外側のbarrierの低下と外側よりwellの浅化で統一的に説明できると考えられた。老木氏らによるR148Hの解析の結果とあわせると,R148は,最外側のbarrierと考えられるが,それにとどまらず,K^+が細胞内ブロッカーによるブロックに打ちかって透過するのに必須な細胞外側よりの構造を(例えばdeep poreに存在するglutamate残基とinteractする等により)規定するのに重要な役割を果たしていると考えられる。
層状銅酸化物へのフッ素を用いたホールドーピングと超伝導特性の向上

層状銅酸化物へのフッ素導入のために,まずLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>,へのフッ素導入を行った.既に報告されているLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>,とCuF_2との反応による合成に加え,新たにNH_4Fとの反応による合成も行った.CuF_2との反応により合成したLa_<2-x>Sr_xCu(O,F)_<4-z>ではSr量が多い領域でフッ素化処理により超伝導性が現れることが明らかになった.この化合物は電子キャリアー型酸化物超伝導体との報告があるが,試料の銅の平均価数をヨウ素滴定法により調べたところ2価以上となり,電子キャリアー型ではなく,ホールキャリアー型であることが明らかなった.さらに前駆物質であるLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>を丁寧に合成し,その超伝導分率を詳細に調べたところ,従来超伝導性が報告されているLa_<0.7>Sr_<1.3>Cu(O,F)_<4-z>では超伝導性は現れず,この固溶体系において超伝導性を示す化合物はSr_2CuO_3をフッ素化したSr_2CuO_2F_<2+z>のみであることが明らかになった.従来の報告では前駆体の合成温度が低く,この組成の試料に不純物としてSr_2CuO_3が混在していた可能性が高い.このためフッ素化により生成した微量のSr_2CuO_2F_<2+z>が示す超伝導性を全体の物性と見過ったものと考えられる.超伝導の現れないLa_<0.7>Sr_<1.3>Cu(O,F)_<4-z>でも,前駆体のフッ素化により結晶のa軸,c軸ともに増加していることから,フッ素導入が行われたことは間違いないが,超伝導を担うCuO_2面が再構築されなかったものと考えられる.さらに,超伝導性を示すSr_2CuO_2F_<2+z>について熱容量測定などによって物性を調べたところ,従来から報告されているT構造のホールキャリアー型超伝導体と類似の超伝導特性を示すことが明らかになった.一方,NH_4Fとの反応により合成した試料ではSr量が多い領域ではフッ素化処理でも超伝導性が現れず,半導体的挙動を示すことが明らかになった.これにより,フッ素化により生成物の構造および物性を制御できることが明らかになった.層状銅酸化物へのフッ素導入のために,まずLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>,へのフッ素導入を行った.既に報告されているLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>,とCuF_2との反応による合成に加え,新たにNH_4Fとの反応による合成も行った.CuF_2との反応により合成したLa_<2-x>Sr_xCu(O,F)_<4-z>ではSr量が多い領域でフッ素化処理により超伝導性が現れることが明らかになった.この化合物は電子キャリアー型酸化物超伝導体との報告があるが,試料の銅の平均価数をヨウ素滴定法により調べたところ2価以上となり,電子キャリアー型ではなく,ホールキャリアー型であることが明らかなった.さらに前駆物質であるLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>を丁寧に合成し,その超伝導分率を詳細に調べたところ,従来超伝導性が報告されているLa_<0.7>Sr_<1.3>Cu(O,F)_<4-z>では超伝導性は現れず,この固溶体系において超伝導性を示す化合物はSr_2CuO_3をフッ素化したSr_2CuO_2F_<2+z>のみであることが明らかになった.従来の報告では前駆体の合成温度が低く,この組成の試料に不純物としてSr_2CuO_3が混在していた可能性が高い.このためフッ素化により生成した微量のSr_2CuO_2F_<2+z>が示す超伝導性を全体の物性と見過ったものと考えられる.超伝導の現れないLa_<0.7>Sr_<1.3>Cu(O,F)_<4-z>でも,前駆体のフッ素化により結晶のa軸,c軸ともに増加していることから,フッ素導入が行われたことは間違いないが,超伝導を担うCuO_2面が再構築されなかったものと考えられる.さらに,超伝導性を示すSr_2CuO_2F_<2+z>について熱容量測定などによって物性を調べたところ,従来から報告されているT構造のホールキャリアー型超伝導体と類似の超伝導特性を示すことが明らかになった.一方,NH_4Fとの反応により合成した試料ではSr量が多い領域ではフッ素化処理でも超伝導性が現れず,半導体的挙動を示すことが明らかになった.これにより,フッ素化により生成物の構造および物性を制御できることが明らかになった.層状銅酸化物へのフッ素導入のために,まずLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>へのフッ素導入を行った.既に報告されているLa_<2-x>Sr_xCuO

_<4-y>とCuF_2との反応による合成に加え,新たにNH_4Fとの反応による合成も行った.CuF_2との反応により合成したLa_<2-x>Sr_xCu(O,F)_<4-z>ではSr量が多い領域でもフッ素化処理により超伝導性が現れることが明らかになった.この化合物は電子キャリアー型酸化物超伝導体との報告があるが,本研究で合成した試料の銅の平均価数をヨウ素滴定法により調べたところ2価以上となり,電子キャリアー型ではなく,ホールキャリアー型であることが明らかなった.一方,NH_4Fとの反応により合成した試料ではSr量が多い領域ではフッ素化処理でも超伝導性が現れず,半導体的挙動を示すことが明らかになった.この試料でも銅の平均価数は2価以上となり,ホールがドープされていることは間違いない.同一の金属元素組成をもつ両者の試料を比較すると,NH_4Fとの反応による試料はa軸が短く,C軸が長いことが分かった.試料の組成分析の結果と合わせて考察すると,La_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>とCuF_2との反応の場合には,CuF_2中のフッ素が元のLa_<2-x>Sr_xCuO_<4-y>中の酸素と置換しながら導入され,電子伝導面であるCuO_2面を再構築して超伝導体になるのに対して,NH_4Fとの反応ではフッ素の追加的導入が行われ,CuO_2面は再構築されなかったものと考えられる.このように用いるフッ素化試薬により生成物の構造および物性を制御できることが明らかになった.La_<2-X>Sr_XCuO_<4-X>とCUF_2との反応により,層状銅酸化物へのフッ素導入を行った.CUF_2との反応により合成したLa_<2-X>Sr_XCu(O,F)_<4-Z>ではSr量が多い領域でフッ素化処理により超伝導性が現れることが明らかになった.この化合物は電子キャリアー型酸化物超伝導体との報告があるが,試料の銅の平均価数をヨウ素滴定法により調べたところ2価以上となり,電子キャリアー型ではなく,ホールキャリアー型であることが明らかなった.さらに前駆物質であるLa_<2-X>Sr_XCuO_<4-y>を丁寧に合成し,その超伝導分率を詳細に調べたところ,従来超伝導性が報告されているLa_<0.7>Sr_<1.3>Cu(O,F)_<4-Z>では超伝導性は現れず,この固溶体系において超伝導性を示す化合物はSr_2CuO_3をフッ素化したSr_2CuO_2F_<2+Z>のみであることが明らかになった.従来の報告では前駆体の合成温度が低く,この組成の試料に不純物としてSr_2CuO_3が混在していた可能性が高い.このためフッ素化により生成した微量のSr_2CuO_3が示す超伝導性を全体の物性と見過ったものと考えられる.超伝導の現れないLa_<0.7>Sr_<1.3>Cu(O,F)_<4-Z>でも,前駆体のフッ素化により結晶のa軸,c軸ともに増加していることから,フッ素導入が行われたことは間違いないが,超伝導を担うCuO_2面が再構築されなかったものと考えられる.さらに,超伝導性を示すSr_2CuO_2F_<2+Z>について熱容量測定などによって物性を調べたところ,従来から報告されているT構造のホールキャリアー型超伝導体と類似の超伝導特性を示すことが明らかになった.
ガウジのSIP(せん断分極)特性の定量化と岩盤の破壊予測への適用

ガウジ(断層粘土)は岩盤の破壊に伴って、母岩が細粒化された結果生成されたものであり、断層破砕帯に普遍的に存在するものと考えられる。この物質は岩盤とは大きく異なり、細粒であるため、大変特殊な性質を持つことが期待される。その最も顕著な特性の1つは、せん断分極で、これのごく定性的な性質については以前に報告したが、今回は、岩盤のせん断破壊の予測について、その可能性を検討するための、分極メカニズムについて、より詳細に吟味を行ったガウジ(断層粘土)は岩盤の破壊に伴って、母岩が細粒化された結果生成されたものであり、断層破砕帯に普遍的に存在するものと考えられる。その最も顕著な特性の1つは、せん断分極で、これのごく定性的な性質については以前に報告したが、今回は、岩盤のせん断破壊の予測について、その可能性を検討するための、分極メカニズムについて、より詳細に吟味を行ったガウジが単に摩擦を除去するだけの潤滑剤としてのみ挙動するのか,脆性カップリング剤として有効に働くかは震源過程における破壊ストーリーを考えるうえで極めて重要なポイントとなり,これらの研究によって全く新しい分野が開拓される可能性がある.ここでは特に重要なトピックスとして,ガウジがせん断を受けた時,電気的分極(SIP, Shear-Induced Polarization新提案)をするという全く新しい知見に基づき,ガウジのような細粒物質の性質について調べた.分極現象の解明はガウジの材料科学的な性質を理解するうえで極めて重要であるばかりでなく,地震発生前後に現れる電磁気異常現象とも深く関連するため,早急な解明が必要とされている.粘土などの細粒物質のSIPは工作用の油粘土では全く現れないことから,この現象には水を介した電気化学的な作用が働いているとみられる.結晶-水-電解質系の物理化学に関しては古くから多くの研究があり,結晶表面にある電気二重層のカイナティクスはこの現象のメカニズムを解釈するうえで大変有用であることがわかった.せん断変形によって,発現する電気分極の程度(SIP強度)は,形成された粒子間結合強度にほぼ比例することが明らかになった.粒子間結合強度は材料のマクロなスティフネスがその目安となる.発生する電位の大きさとせん断ひずみの大きさが比例することが確かめられていることから,SIP強度はその比によって定義できる.SIP強度は間隙水の電解質濃度,圧密荷重,圧密時間によって大きくなる.室内におけるこのような現象が野外においても観測されるかどうかを自然電位の稠密観測によって検証を試みた.その結果,2つの地すべり地において,系統的な自然電位の変化を観測し,地すべりの変位と整合する結果を得た.ガウジの供試体をせん断させた場合、変形に伴って電気分極を起こすという変わった性質があることは既に報告した。手の平サイズのガウジブロックに電極を配置して、せん断変形させて、発生する電圧変化を計測した結果、試料の部位によって、数10ミリボルトの電位が発生することが観測された。この現象をSIP(Shear-Induced Polarization)と呼ぶことを提案した。発生する電圧は、ひずみの大きさ、細粒分含有率、間隙水の電解質濃度、圧密の程度に大きく依存することが明らかとなっている。粘土のような水に飽和した細粒物質では透水性が非常に低いため、高速の変形は非排水状態に近くなることから、流動電位とは分けて考えるべきであろう。変形は粒子間の結合を損傷させるため、この結合部付近の間隙水に含まれる陽イオンは自由水に向かって移動するとみられる。その結果、分極現象が発生すると考えられる。しかし、非双極性の間隙流体を含むような工作用の油粘土などでは、このような現象はみられない。地震の発生に伴う電磁気学的異常のメカニズムについては、まだ特定されるには至っていないが、ここでは、震源過程における破砕物質がせん断変形を被る時、上記したようなSIPが発現されるはずである。ガウジが震源域に存在する可能性は非常に高く、地震によるせん断破壊の後では、蓄積する垂直応力により、ガウジは充分に圧密を進行させる、この時の圧密様式は粘土の構造が形成されやすい、いわゆる一次元圧密に近いものとなる。引き続くテクトニック応力の増加に伴って、ガウジにひずみが集中することになり、これに応じたSIPが発生する可能性がある。これをモニターできれば震源過程の理解に大きな貢献をすることになる。ガウジは地殻内で発生したせん断帯にほぼ不変的に存在している.これには外力による物理的な母岩の破砕作用と水が主体的に係わるとみられる粘土化の作用の両方が考えられる.一連の研究で,これらの物質が特殊な性質を持つことを報告してきたが,その最も特徴的な特性のひとつに「せん断誘発電位(SIP, Shear-induce Potential)がある.本研究課題の目的はこの現象のメカニズムの解明とより信頼性の高い計測を実施するにはどのような方策が必要かを検討することなどである.この現象のメカニズムの解明にはいろいろなアプローチが考えられるが,計測事例を増やすことも重要である.そこで本年度はSIPのメカニズムと関連して,特性を評価するための指標,SIP強度なるものを考え,これが妥当なものであるかどうかの検討を加えた.

さらに計測事例を増やすための戦略として,合理的な計測技術が要求され,これらの改善を目指した.SIP強度はSIP特性を的確に示すものでなくてはならないが,そのためにはある程度分極メカニズムを特定する必要がある.これについては,砂などの粗粒な材料ではほとんど分極が見られないことから,細粒土特有の現象であることは疑いない.しかし,工作用の油粘土では分極が見られない.したがって,電気的に双極性である水だ大きな役割を果たしていることから,粒子-水-電解質系の物理化学的な相互作用と考えるのが順当である.そこで,剪断変形の大きさと,分極特性ならびに発生電圧の関係を詳しく吟味した.
UCST型温度応答性高分子の機能制御と分子論理ゲートへの応用

前年度に引き続き、ウラシル誘導体(AU)とアクリルアミド(AAm)の共重合体について検討を進めた。まず、合成条件を最適化し、高温にて完全に溶解するAU-AAm共重合体を得ることに成功した。共重合体の濃度や共存するイオンの種類を変えながら応答の変化を観察し、さらに環境応答性蛍光団であるベンゾフラザンを組み込んだAU-AAm共重合体の蛍光特性変化から、相転移前後における高分子鎖近傍の微環境変化を解析した。第67回高分子討論会(札幌)によって本成果を発表するとともに、新規な感温性高分子としてAU-AAm共重合体を特許出願した。また、昨年度までに明らかになったAAm-アクリロニトリル(AN)共重合体の機能メカニズムに関する知見を基に、AAmユニットを、より毒性の少ないと考えられるN,N-ジメチルアクリルアミドユニットで置き換えた共重合体を合成し、その感熱応答性を確認した。研究計画の通り、アクリルアミド(AAm)ーアクリロニトリル(AN)共重合体、ベタイン誘導体(ADPS)ーベンジルアクリルアミド(BzAm)共重合体、およびウラシル誘導体(AU)ーAAm共重合体について、各構成ユニット比を変化させた高分子をランダム共重合体として合成した。また、蛍光団としてベンゾフラザンおよびベンゾクマリンをごく微量含むAAmーAN共重合体を合成した。得られた高分子のキャラクタリゼーションをNMR, IR, GPC, UV-Visの各種機器測定により行ったのち、温度応答挙動を種々の測定条件下によって確認した。なお、変化させた測定条件は、溶媒(水および重水)、高分子の濃度、共存するイオンの種類と濃度、共存する界面活性剤の種類、昇温降温速度である。各々の高分子の温度応答挙動は非常に再現性が高く、また合成時のロット間差による挙動の差もほとんど認められなかった。既報の通り、AAmーAN共重合体ではANユニットの比が大きくなるほど水溶液の相転移温度(UCST温度)が高くなるという、明確な傾向が認められ、その一般性が確認された。さらに蛍光団を含むAAmーAN共重合体の水溶液に対して温度を変化させながら、蛍光スペクトルおよび蛍光寿命の測定、ならびにヨウ化カリウムを用いた消光実験を行った。現在は、それら実験データの解析を進めながらUCST型温度応答性高分子の機能メカニズムの解明に取り組んでいる。研究計画調書に記載していた平成28年度の検討項目が順調に終了し、さらに平成29年度以降に予定していた検討項目の予備検討も前倒しで進んでいるため。また、研究開始前には予想していなかったUCST型温度応答性高分子の優れた物性が見つかっており、この応用研究も同時に遂行できているため。前年度に引き続き、まずアクリルアミド(AAm)ーアクリロニトリル(AN)共重合体について機能メカニズムの解明に取り組んだ。2種類の環境応答性蛍光団であるベンゾフラザンおよびベンゾクマリンを組み込んだ高分子の蛍光特性から、AAmーAN共重合体では相転移の前後で、高分子鎖近傍の微環境はほとんど変化せず、その温度(UCST)以下においては各高分子鎖が緩く会合し、相転移を引き起こしていることが分かった。また、その駆動力は従来提唱されている、AAmユニット間の水素結合や、ANユニット間の疎水性相互作用ではなく、ANユニット間の双極子ー双極子相互作用であると結論づけた。さらに本年度は、ウラシル誘導体(AU)とAAmの共重合体についても検討を進めた。各構成ユニット比を変化させたランダム共重合体を合成し、温度応答挙動を確認したところ、AUユニット比が大きい共重合体ほどUCSTが上昇することが分かった。先のAAm-AN共重合体と同様、溶媒や高分子の濃度、共存するイオンの種類等を変えながら応答の変化を観察し、現在その解析を進めているところである。また、AAm-AN共重合体やAU-AAm共重合体をRAFT重合法によっても合成し、その温度応答挙動を観察した。合成したRAFT重合体の応答は、同じ組成のランダム共重合体よりいずれも応答が鋭敏であり、UCST型温度応答性高分子の感度は、ユニット比が一様であるかどうかによって大きく影響を受けることが判明した。一方、分子量の違いは感度にそれほど影響を与えないことも分かった。既に、当初の研究計画調書に記載していた検討項目はほぼ全て終了し、研究のさらなる発展段階へと到達している。これまでに得られている実験データも多く、相応の成果が見込まれるが、一方で未だに原著論文としての報告には至っていない。これらの現状を総合して「おおむね順調に進展している」と評価した。これまでに研究遂行上の問題は起きていないため、申請書に記載した研究計画・方法に沿って検討を進める。

また、研究の遂行に伴って新しく生じた検討項目にも、積極的に取り組んでいく。実験計画に記載した項目はおおむね終了し、必要十分な追加実験をしながら、論文発表に取り組みたい。また、これまでに行ってきた国内の学会発表に加え、国際学会でも発表の機会を設けて世界中の研究者に向けて成果を発信していきたい。基金なので、無理に本年度に全て使用せず、未使用の研究費を次年度の学会発表の参加費等に充てることとした。
触覚ディスプレイの開発に関する基礎的研究

本研究では、触覚ディスプレイを開発するにあたり、(1)振動を発生するアクチュエータ、(2)振動の表示面の構成法、(3)ディスプレイの駆動ソフトウェアの3点について考察している。本年度の結果は次の通りである。(1)に関しては、振動刺激を発生するための微小なアクチュエータの設計改良を行った。具体的には、単結晶シリコンによって製作しつつある流体駆動形マイクロアクチュエータのサイズを縮小化し、細部構造の最適化や加工精度を向上する設計とその試作を行った。この試作は外部発注で行っているが、加工のプロセスが遅延したため、近日中に完成予定となっており、実験データはまだ得られていない。(2)に関しては、触覚ディスプレイの第2のプロトタイプを試作した。昨年度は、第1のプロトタイプとして、ピエゾアクチュエータの振動振幅を単一の梁で拡大する機構を試作した。このプロトタイプの表示画素密度を4倍に向上することを目標として、梁による増幅の機構を2つ直列に連結した2段増幅機構を有する第2のプロトタイプを、ステンレスのエッチング加工により製作した。この、プロトタイプも、現在、組み立て段階にある。(3)に関しては、第1プロトタイプを使用して、実験的に駆動アルゴリズムを開発している。具体的には、振動刺激を発生する際の時間的な条件として、振動刺激の継続時間を調査し、最適な継続時間を求めた。更に本プロトタイプによって表現可能な最大密度(表示分解能)を調べる実験を行い、表示対象としてのテクスチャの空間周波数や、その形状による影響を明らかにした。
ロボットへ搭載可能な高性能多次元アクチュエータの開発

本研究では,小型で高トルク・広角駆動を実現できる新しい三自由度球面関節アクチュエータ及びイメージセンサを用いたフィードバック制御法を開発した。人間型ロボットアームへの搭載に向けて充分な性能を確保すると共に,ホール素子によるゼロ点位置検出法との併用により高い位置決め精度を確保した。更に,三次元有限要素法を用いてアクチュエータの動作特性解析法を構築し,最適設計ツールとして活用し試作機による実験検証を行いその有効性を明らかにした。本研究では,研究代表者が開発してきた球面電磁アクチュエータの基本構造を元に,高トルク化・広角化のための構造検討を行い,関節アクチュエータを実現すると共に,人間型ロボットアームへ搭載して,その性能を確認することを目的とする。更に,アクチュエータの最適化設計にあたり,応答性能・コンプライアンス性能などの動作性能を評価するために,三次元有限要素法を用いた動作解析手法を開発し,試作機による実験検証によりその有効性を確認する。本年度は,二自由度球面アクチュエータの原理モデルを元に,高トルク・広角化へ向けてのシミュレーションによる磁気回路パラメータを最適化し,平均トルク定数を約2倍とした。この結果に基づき,試作機による実験検証を行い,その有効性を確認したが,関節アクチュエータとしての要求性能を満足せず。更に,三自由度球面アクチュエータの原理モデルを支持機構とともに提案し,その動作原理を明らかにすると共に,三次元有限要素法解析による最適化の結果,最大トルク2.1Nm,X,Y軸周りの回転角度30°(±15°),Z軸周りの回転角度360°を実現した。また,複数の固定子磁極へ印加するコイル電流を独立励磁して任意方向への駆動の実現性を確認するため,各軸のコイル励磁時において,他軸へのトルク干渉について検討した結果,ほぼ影響がないことを確認した。更に,三次元有限要素法を用いて,球面アクチュエータの空問運動モデルを考慮した動作性能解析アルゴリズム,基本プログラムを開発した。今後,三自由度アクチュエータの更なる高性能化と,動作解析シミュレータの簡易モデルによる解析精度,球面アクチュエータの動作性能を計測するための実験装置の開発を進めていく。21年度では,20年度に検討した球面アクチュエータの基本構造(磁気回路,支持機構)を元に,まず,広角化,高トルク化のための磁気回路の構造検討において,三次元有限要素法を用いて,磁界方程式を電気回路,運動方程式と連成した動作解析シミュレーション法を開発し,実験計画法に基づくシミュレーション実験による最適化を実施し,磁気構造の最適パラメータを決定した。これにより,可動部がそれぞれX軸,Y軸周りに±25゚,Z軸周りに360゚の広角化駆動を実現できることを確認した。また,最大トルクについても2N・mと目標値を実現できることを確認した。この解析結果を元に,磁気構造・寸法を決定するとともに,低摩擦の球面軸受けを用いた球面アクチュエータのプロトタイプを設計・試作した。今後,未実施であった実験によるトルク性能・回転角度特性の評価を行っていく予定。また,人間型ロボットアームへの搭載へ向けて,3軸周りの位置決め駆動するために,2つのイメージセンサを用いた可動部の空間位置センシング技術の開発を行い,レーザ変位計を用いた検証実験によりその有効性を確認した。更に,DSPシステムを導入してMatlabによるフィードバック制御モデルを用いて,イメージセンサからの3軸周りの回転角度信号によるロボット関節としての動作確認を行い,ロボットアーム搭載への有効性を明らかにした。更に,3自由度アクチュエータの性能検証のために,力覚センサを用いたトルク空間分布計測装置を開発した。22年度では,21年度に開発した,関節アクチュエータ及び人間型ロボットアームへの搭載へ向けての課題を克服すべく,更なる広角化・高トルク化のための改良設計を行い,解析シミュレーション及び試作機による実験検証により目標性能(回転角度±20deg,トルク2Nm)を満足することを確認した。詳細は以下の通りである。まず,広角化,高トルク化のために,現状のインナーロータ型からアウターロータ型の磁気回路構造を提案し,三次元有限要素法を用いて,ミュレーション実験による最適化を実施し,磁気構造の寸法パラメータを決定した。これにより,可動部はそれぞれX軸,Y軸周りに±25°,Z軸周りに360°の広角化駆動を実現できることを確認した。また,可動部外径φ90と小型にも係わらず,最大トルク5N・mと目標値を大きく上回る性能であることが分かった。次に,人間型ロボットアームへの搭載へ向けて,3軸周りの位置決め制御するために,2つのイメージセンサを用いた三次元位置センシングシステムにおいて,課題となっていた累積誤差を解消するため4つのホール素子を用いたゼロ点検出法を提案した。両センサからの検知信号を用いてDSPシステムによるフィードバック制御を行い,高い位置決め精度を確保できることを確認するとともに,人間型ロボットアームの関節アクチュエータとしての有効性を明らかにした。更に,高度で汎用性の高いベクトル制御の実現に向けて理論構築を行い,有限要素法解析結果との比較により,その適用可能性を見出した。
自然発症糖尿病チャイニーズハムスターにおける網膜循環動態

1.目的:本研究では、糖尿病が自然発症する糖尿病チャイニーズハムスター(CHAD)を対象として、糖尿病発症の前後とその経過を通して網脈絡膜の血流動態ならびに網膜症の有無を経時的に観察する。2.方法と結果:(1)網膜所見の検討:検眼鏡を用いて網膜の経時的変化を観察した。また、左頚静脈よりFluorescein-Na(7mg/体重kg)の蛍光色素を注入し、経時的に小動物用眼底カメラで蛍光眼底検査と撮影を行なった。その結果、糖尿病発症後12ヶ月経過しても、検眼鏡ならび蛍光眼底検査において糖尿病網膜症を認めなかった。(2)放射性マイクロスフィア法:Srで標識したマイクロスフィア(直径±1.5mu)を頚動脈から0.5ml注入し、深麻酔下で眼球を摘出した。摘出眼から網膜を分離して、gammaカウンターにより、放射線量の測定を試みた。しかしながら、強膜から分離できた膜脈絡膜から、完全な網膜のみに分離するができず、網膜と脈絡膜を測定する結果となった。次に、摘出した網脈絡膜試料の乾燥重量を測定し、乾燥重量当りの網膜血流量の計測を試みた。分離網脈絡膜の重量が小さく、一眼の血流量測定は困難だが、CHA5匹(10眼)では、測定可能であった。(3)網膜標本の作成:眼球摘出後、網膜を光学的顕微鏡で観察したが、網脈絡膜に異常を認めなかった。3.考案:CHAの様な小動物において組織重量当り網膜血流量の比較検討するためには、正確CHAをコントロール群として、糖尿病歴、血糖値などを一定にした多数の糖尿病CHADをもちいた群の設定のもとに、放射性同位元素の測定が必要と考えられた。しかしながら、蛍光眼底撮影による網膜の血流動態を撮影記録が可能となったため、今後、長期糖尿病歴のCHADを定期的、非侵襲的に網膜症発症の有無を検討したい。
トリパノソーマ原虫におけるシアル酸関連蛋白質の発現調節と機能解析

トリパノソーマ属原虫が原因となっている南アメリカシャーガス病、アフリカ睡眠病にはともに、有効な治療薬もワクチンもない。これらの原虫には他の生物種では検出されていない酵素、トランスシアリダーゼ(TS)が存在し感染に重要な役割をしていると考えられている。それぞれの原虫のトランスシアリダーゼ自身とその作用を受けるシアル酸受容体分子の構造解析、発現調節、局在化の機構を分子レベル明らかにし、原虫におけるこれら蛋白質やシアル酸の機能を解明していくことを目的としてこの研究を行っている。今回の研究では、トリパノソーマ原虫に特徴的で有るトランスシアリダーゼがどのような役割をしているかを、構造的特徴を生化学的に理解する、宿主細胞とどのように相互作用して感染成立に寄与しているかを調べる、これらの研究をすすめるために必要となってくる酵素の精製を行った。アフリカトリパノソーマ原虫Trypanosoma bruceiのトランスシアリダーゼは培養上清から精製し、南アメリカシャーガス病の病原原虫Trypanosomacruziのトランスシアリダーゼは既に遺伝子クローニングしているので大腸菌で発現させて精製した。また、トランスシアリダーゼ、シアリダーゼの発現を、種々の原虫で比較すると、生活環の同じステージで発現しているわけではない。南アメリカシャーガス病の病原原虫であるTrypanosoma cruziにおいては、異なる種類のトランスシアリダーゼが別々の段階で発現している。このトランスシアリダーゼの構造上の差違の局在場所の違いへの役割、そして異なる生活環の異なる局在場所で特徴的酵素が調節を受けて発現していること、この研究にアプローチする為に、遺伝構造の決定、単離した遺伝子に種々の操作を加えた後に再度トリパノソーマで発現させる系の開発を行った。これらの原虫には他の生物種では検出されていない酵素、トランスシアリダーゼ(TS)が存在し感染に重要な役割りをしていると考えられている。それぞれの原虫のトランスシアリダーゼ自身とその作用を受けるシアル酸受容体分子の構造解析、発現調節、局在化の機構を分子レベル明らかにしていくこと、さらにそれを基にして予想される役割を確かめていくことがこの研究の目的である。南アメリカシャーガス病の病原原虫Trypanosomacruziのtrypomastigoteで発現しているTSとepimastigoteで発現しているTSでは、N末端側、C末端側に配列の違いが認められ、それが局在の違いの原因であると考えている。これらはともに数十の遺伝子ファミリーから成っている。これまで研究の進んでいなかったepimastigoteで発現しているTSについて調べたところ、少なくとも3種類のサブファミリー遺伝子があることがわかり、しかもその違いは酵素活性の有無にも関連していることがわかった。さらにこれらサブファミリーの発現調節、局在について調べる実験を行っている。T.cruziへの遺伝子導入の実験において、Schenkmanのグループは、発現効率を高める目的でPolIプロモーターを、検出感度を高める目的でGFPタンパク質遺伝子を導入した改良型プラスミドを作成してその有用性を示した。我々が作成しているTSの局在を調べるプラスミドにも応用して改良していくことを検討している。アフリカトリパノソーマのTSについては培養上清に分泌される酵素の精製を行って、それがアメリカトリパノソーマのTSと非常によく似た性質であることがわかった。遺伝子クローニングは次年度への課題として残った。トランスシアリダーゼ(TS)は、トリパノソーマ属の原虫に特有の酵素である。南アメリカシャガス病の病原体Trypanosoma

cruziの哺乳動物血流中でのtrypomastigote型(T型)と媒介昆虫中腸でのepimastigote型(E型)で活性が検出されるが、それらTSの発現量、局在は異なっている。TSファミリーとシアル酸受容体の発現と局在を明らかにし、原虫と宿主の関係における役割を解明し、防御に繋げたいと考えている。T型TSとE型TSの構造を比較し、両者の間で組換えた遺伝子を作成、T.cruziで発現させるという方法で解析した。T型TSもE型TSも、多くの遺伝子が存在してファミリーを成しているが、両群の間で違いの見られる個所、各々の群内で変異の認められる個所がある。T型TS群では変異が酵素活性部位に集中し、活性のあるものと無いものの比率が1:2程度と推測される。E型TS群では全体に分布して変異が見られたが、N末端シグナル領域には重要な変異が認められた。この部分の違いが蛋白合成と局在に関係し、E型でのTS発現量に大きな影響を与えていることが示された。それに加えて、C末端領域の幾つかの違いも、局在、分泌に影響を与えていることが示唆された。E型TSでは、基質との結合に関与している残基は比較的保存されている。しかし従来用いてきた発現方法では、TSのレクチンとしての機能を調べられなかった。そこでスケールアップした発現と精製方法に検討を加え、かなりの進歩を見ることが出来た。種々の変異とレクチンとしての機能の研究は継続して行う。遺伝子発現調節の研究に用いる目的で、レポーターとしてGFPを導入したプラスミドを作成した。T型TS、E型TS、シアル酸受容体であるムチン蛋白の発現に関与すると思われる領域を導入し、発光量を比較することから調節機構を調べることにしている。
グローバル水準の学校図書館専門職養成カリキュラムの開発研究

本研究は,日本の教育改革において議論されてきている探究的な学習や主体的・対話的で深い学びの実現,言語力や情報活用能力をはじめとする各種リテラシーの育成に貢献する学校図書館専門職養成を実現する方途を明らかにするものである。次に述べる新規的な二つのアプローチから,新しい日本の学校図書館専門職養成カリキュラムを開発し,試験的にそれを実施,検証することを目指している。二つのアプローチとは,一つめは日本国内の教員養成高度化との接続であり,もう一つはグローバルスタンダードへの接近というアプローチである。本年度は,グローバルスタンダードへの接近というアプローチについて,2019年度2020年度にかけて予定している国際共同研究としての,試験的な共同教育実践の実施と検証に向けて,国内の高度な学校図書館専門職養成に関わる国内の現状とニーズを把握を試みた。具体的には,2018年6月2日(土),7月28日(土),9月22日(土)に3回にわたって,日本国内で研究代表者らが中心となってInternational School Librarians' Forum of East Asia 2018(東アジアインターナショナル・スクールライブラリアンズ・フォーラム2018)を実施し,世界的な学校図書館研究のトレンドで重要とされるトピックについての英語での高度な学習の機会を希望者に提供した。そのうえで各回の事後に,参加者に対する調査を行い,将来の学習機会に対するニーズや課題を探った。一方で,協力者を得て,国内の学校図書館専門職養成課程を接続するための制度上の,また理論的な検討のための基礎作業を進めた。特に,学校教育と教員養成の改革の進展の把握を試み,英語圏でinformation literacy instructionと呼ばる教育活動の国内の学校教育への位置づけについての理論的検討を行った。学校図書館専門職養成のグローバルスタンダードへの接近というアプローチについては,2019年度から2020年度に実施を予定している試験的な国際共同教育実践の実施と検証に向けての準備を進めることができた。2019年度夏に国際シンポジウムを実施することを決定済みであり,10月には国際学会において,本科研費研究の前半の研究成果について口頭報告を行う予定である(事前審査済み)。一方で,国内の教員養成高度化と学校図書館専門職養成の接続というアプローチについては,制度上の,また理論的な研究のための基礎作業は進めたが,論文にまとめるところにまでは至らなかった。2019年度の課題と認識している。前述のとおり,2019年度には,次の三つを実現させながら,研究を進める。(1)8月4日から6日にかけて,札幌市において,藤女子大学図書館情報学課程と共催で,国際シンポジウム「Road to the Future: School and Children's Librarianship」を実施する。登壇者はアメリカ合衆国より2名,カナダとスペインより2名の学校図書館および公共図書館の児童サービスのための専門職養成に,先進的な方法で関わる国際的なリーダーたちである。(3)国内の現状と課題を整理すべく,免許更新講習,教職大学院,現職者研修等と学校図書館専門職養成カリキュラムの接続に関する理論的検討と,情報やメディアに関わる教育の現状と役割分担の必要性の理論的検討を進め,論文を執筆予定である。また,2020年度には,2019年度までの研究成果を受け,国外の大学と,試験的な国際共同教育実践の実施を予定している。

2019年度の課題と認識している。前述のとおり,2019年度には,次の三つを実現させながら,研究を進める。(1)8月4日から6日にかけて,札幌市において,藤女子大学図書館情報学課程と共催で,国際シンポジウム「Road to the Future: School and Children's Librarianship」を実施する。登壇者はアメリカ合衆国より2名,カナダとスペインより2名の学校図書館および公共図書館の児童サービスのための専門職養成に,先進的な方法で関わる国際的なリーダーたちである。(3)国内の現状と課題を整理すべく,免許更新講習,教職大学院,現職者研修等と学校図書館専門職養成カリキュラムの接続に関する理論的検討と,情報やメディアに関わる教育の現状と役割分担の必要性の理論的検討を進め,論文を執筆予定である。また,2020年度には,2019年度までの研究成果を受け,国外の大学と,試験的な国際共同教育実践の実施を予定している。次年度の国際シンポジウムの招聘旅費の見込みがつきづらかったことから,初年度の調査旅費において,別予算(研究代表者の個人研究費)を積極的に使用した。2019年度の国際シンポジウム開催における招聘旅費,準備,記録作成で使用する予定である。
微小核ダイナミクス・・・異常クロマチンの廃棄システム

(主たる研究計画での成果)研究代表者らは以前の研究から、がん細胞の悪性形質を支配する染色体外遺伝因子(DM)が細胞から排出されるとがん細胞が脱がん化すること、その排出には微小核への取り込みが関与すること、微小核への取り込みには細胞周期進行に伴うDMの極めて特徴的な細胞内動態が原因であること、等々を示してきた。また、独自な技術を用いて生細胞内でDMを可視化することができた。本研究期間には、それまで必要不可欠な実験であると認識されながらできないでいた実験、すなわち、長時間におよぶ時・空間的に高解像度なタイムラプス実験を集中して行うことにより、DMや染色体断片のような異常クロマチンの動態と微小核への取り込み、および微小核内容物がどのように排出されるか、という問題について、時間的因果関係のもとに明確にすることができた。中でも最も重要な点は、DMが間期核から細胞質に移動する場合があること、DMを濃縮した微小核が細胞質膜のブレッビングにより細胞外に放出される場合があること、細胞外に放出された微小核を介して、悪性形質を運ぶDMが細胞間で水平伝播される可能性があること、を見いだした。そのような成果を含めて重要な成果が多数得られたが、それらは現在整理して順次投稿準備中である。(その他、基盤となる領域での成果)主たる研究計画は、染色体外遺伝因子の細胞内動態および、それが媒介する遺伝子増幅の機構、についての代表者らの独創的な研究を基盤としている。本研究期間内には、そのような基盤となる研究に関しても大きく進展した。(A;微小核の細胞内動態)現在望み得る最高の条件でタイムラプス実験を行うための装置と技術を完成させた。それを用いて、染色体断片を取り込んだ微小核につき、HeLa H2B-GFP細胞を用いて、のべ約2000時間x20細胞/視野程度のタイムラプス実験を行って検討した。また、我々独自の方法により可視化されたDMを持つ細胞(COLO 320DM-GFP株)を用いて、DMの細胞内動態、微小核形成と排出過程をタイムラプス観察により検討した。その結果、微小核の形成機構、微小核内容物の排出機構、および、微小核を持つ細胞のアポトーシス誘導に関して、新規で重要な知見が得られた。これらの研究は次年度も引き続き行ってからとりまとめる。一方、DM上の2本鎖切断がDMの凝集と微小核への取り込みの原因となることについて、Genes Chrom. Cacner詰に公表した。微小核や核内の様々な場所での遺伝子発現状況を、RNA/DNA同時FISH法や、CFPで可視化したDMやHSRからYFPで可視化されたRNAが誘導発現する細胞株を樹立し、解析を行った。得られた成果はMol. Cancer Res.誌に公表したとともに、残りの成果は投稿準備中である。(B;染色体遺伝子因子による遺伝子増幅)回文配列や高度反復配列が遺伝子増幅に与える影響を検討した結果、前者は遺伝子増幅を強く促進したのに対し、後者は影響がなかった。また、がん組織内の状況を模した低酸素状態は、遺伝子増幅を促進することを見いだした。さらに、末端がヘアピン構造であるプラスミドは、IR/MARを持つことに依存して、極めて多数の染色体外エピソームとして安定に細胞内で維持されるという重大な発見をした。さらに、HSR形成に特異的な組み換え配列を多数同定して配列決定を行った。これらの一連の成果は、遺伝子増幅の機構を考える上で極めて重要であり、順次投稿を準備中であるとともに、一部については特許申請を行った。