hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨芽細胞分化におけるオステオカルシンmRNAのUTRに結合する因子とその作用機構

オステオカルシンmRNAの翻訳段階における骨誘導タンパク質(BMP)による翻訳制御調節を検討するために,C3H10T1/2細胞に組み換えBMP-2を添加し、経時的に細胞を抽出しシュークロースグラジィエント密度勾配遠心法を行い、いわゆるポリリボゾーム解析を行った。分取したサンプルを電気泳動し、オステオカルシンcDNAをプローブとしたノーザンブロット解析から、骨芽細胞分化に伴ってリボゾームの多く結合したオステオカルシンmRNAの増加した。次に、これらの翻訳制御領域を同定するためにマウスオステオカルシン遺伝子のさまざまな長さの5'非翻訳領域ならびに3'非翻訳領域を挿入したルシフェラーゼレポーターコンストラクトを作製した。これらのプラスミドを、カチオン性リポソームを用いてC3H10T1/2細胞に導入し、組み換えBMP-2を培地に加え培養を続けた後、細胞を回収し、ルシフェラーゼ活性を測定した。5'非翻訳領域を含むレポータープラスミドの導入によってルシフェラーゼ活性の上昇が認められた。更に、非翻訳領域の合成RNAをプローブとしたゲルシフトアッセイから、骨芽細胞分化に伴って結合の増加の認められる複数の翻訳制御タンパク質が存在した。この翻訳制御に機能するタンパク質が、骨芽細胞の分化過程に重要であることが明らかになった。
各種環境下におけるコンクリート構造物の疲労性状とその設計への適用に関する研究

水中や海水中に代表される湿潤腐食環境下で繰返し荷重を受けるコンクリート構造物は,その疲労寿命が気中環境におけるよりも1520%と大幅に低下するばかりでなく,破壊様式も気中のそれとは異なる。すなわち,気中では主鉄筋の疲労破断による曲げ破壊をする部材であっても,水中では(1)せん断破壊になり易い。また,仮に水中で曲げ破壊する場合でも,その破壊様式は,(2)コンクリートの圧縮疲労による破壊が生じること,主鉄筋の疲労破断による曲げ破壊をする場合には,(3)その疲労寿命は気中よりも水中で,水中よりも海水中で短くなること,などを明らかにした。特に,(1)(3)までの定量化に関しては,(1)ではスターラップのせん断分担力の推移を含めたせん断疲労破壊機構の解明,(2)ではコンクリートの圧縮応力ブロック形状の推移,に着目した研究を実施した。そのため,まず,コンクリート強度,鉄筋比,せん断スパン/高さ比(a/d),せん断補強鉄筋の有無,等を要因に選んだ鉄筋コンクリートはり(RCはり)の疲労試験を気中,水中,海水中で実施し,各試験要因がRCはりの破壊様式や疲労寿命に及ぼす影響を既往の研究も併せて分析・解析した。つぎに,湿潤腐食環境下のコンクリート構造物にエポキシ樹脂塗装(遮水)や炭素繊維補強プラスチック板ないしはシートを接着(遮水と補強)することによる延命効果を検討し,耐疲労性に富むコンクリート構造物を開発するための基礎研究を行った。さらに,せん断疲労破壊を対象とした実験からは,(a)水中でのせん断補強鉄筋の無い棒部材のせん断疲労耐力式を提案できる段階に,(b)繰返し載荷回数に伴うせん断補強鉄筋(スターラップ)のせん断分担力の推移についても,スターラップのひずみが水中でも計測できる段階に,達した。コンクリートの圧縮破壊型の曲げ疲労性状に関する研究からは,コンクリート強度の相違はコンクリート構造物の疲労破壊様式や疲労寿命にそれほど影響を及ぼさないこと,繰返し載荷回数の増加に伴う中立軸の推移もそれほど大きな変化をしない,等の知見が得られた。水や海水中を含む湿潤腐食環境下で繰返し荷重を受けるコンクリート構造物は,その疲労寿命が気中環境におけるよりも大幅に低下するばかりでなく,破壊様式も気中のそれとは異なる。すなわち,気中では主鉄筋の疲労破断による曲げ破壊であっても,(1)水中ではコンクリートの圧縮破壊による曲げ疲労破壊であること,(2)一般に,水中では曲げ破壊でなく,(スターラップの疲労破断を伴わない)せん断破壊になりやすいこと,(3)主鉄筋の疲労破断を伴って破壊する部材では,その疲労寿命は水中よりも海水中で短くなること,などが定性化されている。本研究は,上記(1)(3)の定量化を計るもので,特に,(1)ではスターラップのせん断分担力の推移,(2)ではコンクリートの圧縮応力ブロック形状の推移,に着目し,各種環境下(気中,水中,海水中)における疲労寿命の予測式を開発・提案し,併せて耐疲労構造の開発も試みることを目的として計画したものである。これらのうち本年度の研究実績としては,まず,コンクリート強度,鉄筋比,せん断スパン/高さ比(a/d),せん断補強鉄筋の有無,を要因に選んだ鉄筋コンクリートはり(RCはり)の疲労試験を気中,水中,海水中で実施中で,各試験要因がRCはりの破壊様式や疲労寿命に及ぼす影響を,既往の研究も併せて分析・解析できる状況になりつつある。

つぎに,湿潤腐食環境下のコンクリート構造物に樹脂塗装(遮水)や炭素繊維補強プラスチックの板ないしはシートを接着(遮水と補強)することによる延命効果に関する研究ははぼ終了段階に至っている。さらに,現在,せん断疲労破壊を対象とした実験も実施中で,(a)せん断補強鉄筋の無い棒部材のせん断疲労耐力式は提案できる段階に,(b)繰返し載荷回数に伴うせん断補強鉄筋(スターラップ)のせん断分担力の推移については,スターラップのひずみが水中でも計測できる段楷に,達したという状況である。水中や海水中に代表される湿潤腐食環境下で繰返し荷重を受けるコンクリート構造物は,その疲労寿命が気中環境におけるよりも1520%と大幅に低下するばかりでなく,破壊様式も気中のそれとは異なる。すなわち,気中では主鉄筋の疲労破断による曲げ破壊をする部材であっても,水中では(1)せん断破壊になり易い。また,仮に水中で曲げ破壊する場合でも,その破壊様式は,(2)コンクリートの圧縮疲労による破壊が生じること,主鉄筋の疲労破断による曲げ破壊をする場合には,(3)その疲労寿命は気中よりも水中で,水中よりも海水中で短くなること,などを明らかにした。特に,(1)(3)までの定量化に関しては,(1)ではスターラップのせん断分担力の推移を含めたせん断疲労破壊機構の解明,(2)ではコンクリートの圧縮応力ブロック形状の推移,に着目した研究を実施した。そのため,まず,コンクリート強度,鉄筋比,せん断スパン/高さ比(a/d),せん断補強鉄筋の有無,等を要因に選んだ鉄筋コンクリートはり(RCはり)の疲労試験を気中,水中,海水中で実施し,各試験要因がRCはりの破壊様式や疲労寿命に及ぼす影響を既往の研究も併せて分析・解析した。つぎに,湿潤腐食環境下のコンクリート構造物にエポキシ樹脂塗装(遮水)や炭素繊維補強プラスチック板ないしはシートを接着(遮水と補強)することによる延命効果を検討し,耐疲労性に富むコンクリート構造物を開発するための基礎研究を行った。さらに,せん断疲労破壊を対象とした実験からは,(a)水中でのせん断補強鉄筋の無い棒部材のせん断疲労耐力式を提案できる段階に,(b)繰返し載荷回数に伴うせん断補強鉄筋(スターラップ)のせん断分担力の推移についても,スターラップのひずみが水中でも計測できる段階に,達した。コンクリートの圧縮破壊型の曲げ疲労性状に関する研究からは,コンクリート強度の相違はコンクリート構造物の疲労破壊様式や疲労寿命にそれほど影響を及ぼさないこと,繰返し載荷回数の増加に伴う中立軸の推移もそれほど大きな変化をしない,等の知見が得られた。
骨髄腫に対する造血幹細胞移植時の微少残存病変の検出とその対策

1.多発性骨髄腫患者に対する末梢血造血幹細胞採取における腫瘍細胞の検出自家末梢血造血幹細胞移植(ABSCT)目的で末梢血幹細胞採取(PBSCC)を施行した進行期の多発性骨髄腫患者において、末梢血幹細胞浮遊液(PBSC graft)中に混在しうる骨髄腫細胞(CD38強陽性/CD138強陽性)を二重染色フローサイトメトリーにて定量したところ、11例中5例で0.01%以下であった。しかし、このような腫瘍細胞混入の少ないPBSCgraftを用いてABSCT(tandem移植も含む)を行っても、最終的には殆どの症例が再発した。このことより、ABSCT併用超大量抗癌化学療法のみでは残存する骨髄腫細胞を十分に排除できない可能性が示唆された。2.骨髄腫細胞に対するアポトーシス誘導治療ABSCT併用超大量抗癌化学療法後も残存しうる抗癌剤耐性骨髄腫細胞に対する新たな治療戦略のモデルとして、ヒト型化抗Interleukin-6受容体抗体(hPM1)や第三世代bisphosphonate製剤(YM529)の骨髄腫細胞株(KPMM2,RPMI8226,U266)に対する抗腫瘍効果をAnnexin-Vと7-aminoactinomycin D(7AAD)による二重染色フローサイトメトリーで検討したところ、両者はいずれも培養細胞株に対して明らかなアポトーシス誘導効果を示した。さらに、hPM1は骨髄腫患者より分離精製した新鮮骨髄腫細胞に対しても、濃度依存性かつ時間依存性に細胞死誘導効果を示す傾向にあることが判明した。1)多発性骨髄腫患者に対する末梢血造血幹細胞採取における腫瘍細胞の検出自家末梢血造血幹細胞移植(ABSCT)目的で末梢血幹細胞採取(PBSCC)を施行した進行期の多発性骨髄腫患者5例において、末梢血幹細胞浮遊液中に混在しうる骨髄腫細胞(CD38強陽性/CD138強陽性)の定量を二重染色フローサイトメトリーにて行ったところ、5例中3例では0.5%未満であった。このうち1例はABSCT後約2年間progression-freeを維持しているが、1例は移植後早期に再発しており、移植前処置としての超大量抗癌化学療法が無効であった可能性が示唆され、より強力な移植前処置法の開発が必要と思われた。一方、末梢血幹細胞浮遊液中に約0.4%の骨髄腫細胞が混入していた症例でも移植後早期に再発を来しており、混入腫瘍細胞が再発源となりうる可能性が示唆された。2)実験的MRDに対するアポトーシス誘導治療1.多発性骨髄腫患者に対する末梢血造血幹細胞採取における腫瘍細胞の検出自家末梢血造血幹細胞移植(ABSCT)目的で末梢血幹細胞採取(PBSCC)を施行した進行期の多発性骨髄腫患者において、末梢血幹細胞浮遊液(PBSC graft)中に混在しうる骨髄腫細胞(CD38強陽性/CD138強陽性)を二重染色フローサイトメトリーにて定量したところ、11例中5例で0.01%以下であった。しかし、このような腫瘍細胞混入の少ないPBSCgraftを用いてABSCTを行っても、最終的には殆どの症例が再発しており、移植前処置としての超大量抗癌化学療法が無効であった可能性が示唆された。2.骨髄腫細胞に対するアポトーシス誘導治療ヒト型化抗Interleukin-6受容体抗体hPM1や第三世代bisphosphonate製剤YM529は、骨髄腫細胞株に対して明らかなアポトーシス誘導効果を有することを前年度に明らかにしたが、hPM1は骨髄腫患者より分離精製した新鮮骨髄腫細胞に対しても、濃度依存性かつ時間依存性に細胞死誘導効果を示す傾向にあることが判明した。
間葉系幹細胞-光硬化型ゼラチン複合体を用いた新規組織再生療法の確立

従来法(骨髄細胞付着培養分離法)に比べ約120, 000倍の効率でマウスMSCsを直接精製する方法を確立した。さらに特に、骨髄MSCsにおいてその一部が神経堤由来であることを突き止めた。また、これら純化したMSCsは近年報告されて再生医療への応用が期待されている人工多能性幹細胞(Induced pluripotent stem cells ; iPS cells)になりやすいということを明らかにした。光硬化性ゼラチンは低分子量化体に改良したことで硬化前は室温下においても適度な粘性を有し、操作性が向上したことにより様々な骨欠損状態に合わせた形態が容易に付与可能と考えられ、光硬化によって要求される機械的強度で形状は保持可能となった。間葉系幹細胞については、骨髄からFCMを用いて分離してきたMSCsは単一細胞から脂肪・軟骨・骨への分化能を有していることを確認している。またNCCs由来のMSCsは神経堤細胞の分化系譜である末梢神経・グリア細胞・平滑筋に分化することも確認している。MSCsについてbasic mediumおよびTGF,PDGFなどのリコンビナント成長因子を組み合わせ、MSCs無血清培養法を確立し、血清添加法と比較しても増殖能、分化能において全く劣らない良好な結果を得ている。光硬化性ゼラチンの改良については、基材となるゼラチン分子量を小さくすることにより、室温においても操作可能な光硬化性溶液を作製し、またゼラチン濃度を上げることによって強度の幅も広がり柔軟なゲルから、強固なゲルまで作製することが、可能となった。また、改良されたゼラチンをラット皮下組織に埋入し、血管新生、吸収速度について観察を行った。また、ゼラチンスポンジも作製し、欠損量が大きい場合などを想定し、同様に検討したところ約4週間で光硬化性ゼラチンに細胞が侵入し、血管新生が認められた。改良された光硬化性ゼラチンは高濃度水溶液を短時間で調整可能であり、短時間での光照での強度向上、炎症性低下がめられた。現在、組織再生療法の足場材料としての最適な材料を選択し、動物実験を行っている。ビーグル犬に人工的な歯周組織欠損として、水平性、垂直性骨吸収を作製し、光硬化性材料を欠損部の形態に合わせて填入し、歯槽骨再生と同時に歯根セメント質および歯根膜組繊の再生を1・2・4・8週にて実験中である。当該年度は基本となる足場の知見を得るために動物実験を中心に行った。事前にまず、光重合型ゼラチンを作製し、精製を行った。引き続き実験動物として現在ビーグル犬4頭を使用し、麻酔下にて両側のp3,p4のフラップを開け、歯の周囲に2壁性骨欠損、3壁性骨欠損を作製した。そして感染を引き起こし、歯周病モデルを作製した。治癒後、癖酔下でフラップ手術を行い、コントロール側は通常の手術のみ、実験側は光硬化型ゼラチン複合体を骨欠損部位に応用し、歯科用ハロゲンライトの可視光線重合機器にて重合をおこない賦形した。その後フラップを1次閉鎖創となるように縫合した。手術1週後、2週後、4週後、8週後の治癒期間をもってビーグル犬を屠殺し、下顎部分を切断し、病理切片資料材料とした。現在は、その病理切片を作製しており間もなくその結果が明らかになる予定である。今回は足場となる光重合型ゼラチンに焦点をあて、本材料単体での臨床病理学的効果を明らかにする目的でコントロールをおいて比較検討しているが、この結果によって、成長因子の導入、そして幹細胞の応用をプラスしていくことを予定している。成長因子に関しては現在共同研究で臨床応用を目指しているb-FGFの応用を計画しており、間もなく実験を開始する予定である。幹細胞に関しては、マウス、ヒトでのマーカーは明らかになっているので、イヌにおける有効性を現在検索しているところである。今後ば成長因子、幹細胞を欠損部位に応用することを目的に準備を進め実行に移して行く予定である。再生医療の分野では,骨髄中の間葉系幹細胞が脂肪,骨,軟骨などさまざまな問質細胞への分化能を持つとされていることから,本人由来幹細胞ソースとして注目を浴びている。申請者らのグループはこれまでに、マウス骨髄由来間葉系幹細胞(Mesenchymal stem cells;MSCs)に対して特異的な抗原の組み合わせを300種類もの細胞表面抗原をスクリーニングし、見つけ出すことに成功した。ヒトMSCsに対してもMSCs特異的な抗原の組み合わせを見つけ出すことに成功し,組織再生能力の高い細胞を選択的に増やすことができるようになった。

申請者が専門とする歯周病領域においては失われた歯周組織の再構築のために現在までに組織再生誘導療法としてエムドゲイン療法といった歯周組織再生に対するアプローチが主流となっているが、ゲルのため骨欠損内に停滞させることが困難であるといった臨床上解決されるべき課題点も多い。そこで、われわれは簡便にかつ歯周組織の再生スペースを確保できる新しい担体の開発が必要であると考え、足場の開発を試み,操作性が良く,再生の場を保つための賦形が容易に行え,組織吸収性である可視光硬化型ゼラチンを開発した。そこでこれら二つの研究成果を踏まえ、平成23年度は歯周病にて欠損した歯槽骨・歯根膜・セメント質組織を再生させる新たな再生療法の確立を目指し、高純度マウス及びヒトMSCsからの各歯周組織構成細胞の分化誘導実験を試みた。高純度MSCsは現在報告されている従来法によって分離されるMSCsに比較して骨・軟骨・脂肪への分化能は格段に高いことがわかった。しかしながら、歯周組織構成細胞である歯根膜細胞やセメント質への分化誘導が困難であることから、新たな分化誘導方法を探索する必要がある。
中枢無髄神経の機能解析に関する研究基盤の確立

中枢神経系には海馬の苔状線維、小脳の平行線維、線条体投射神経線維など意外にも多くの無髄神経が保存されているが、それらの役割についてはほとんどわかっていない。本研究では中枢無髄神経の役割を解明するための研究基盤を確立すべく、無髄神経特異的に分布する分子の同定、および無髄神経特異的な蛋白質複合体を同定することを目的としている。今年度は中枢の無髄神経のひとつである線条体投射神経を用いて、無髄線維に存在する蛋白質の網羅的解析を行った。8-12週齢のマウス脳から線条体投射神経線維を多く含む領域を採取し、超遠心を行って膜画分を分離した後スクロース密度勾配遠心によりミエリン(+)、ミエリン(ー)画分に分離した。続いてwestern blotを行い、ミエリン(ー)画分ではミエリンの主要蛋白質であるMBP(myelin basic protein)がほとんど除かれていることを確認した。これらの画分に存在する蛋白質をSDS-PAGEで比較したところ、差のあるバンドが多数得られたことから、ミエリン(ー)画分には無髄神経特有の蛋白質が含まれている可能性が考えられた。続いてそれぞれの画分についてLC-MS/MS解析を行い、MascotScoreのratioがミエリン(ー)/ミエリン(+)>1.5となるような蛋白質を「ミエリン(ー)画分に濃縮して存在する蛋白質」としてデータから抽出した。このようにして得られた蛋白質にはミエリンインヒビターとして知られているMAG (myelin associated glycoprotein)のレセプターが含まれていたことから、下流のmTORを介したシグナルカスケードが中枢無髄線維の「非髄鞘化」メカニズムに関与している可能性が示された。前年度までに予定していた実験はおおむね終了し、以下の成果を得た。1)新規無髄マーカー(無髄線維特異的に分布する分子)の同定は、Nav1.5とGolli-MBPを同定したことで達成された。2)中枢における新規の無髄線維(領域)の同定については、マウス脳におけるNav1.2(無髄線維マーカー)の分布から脳梁と分界条床核由来線維の一部が無髄線維であることを明らかにした。本年度に行う予定であった、3)Nav1.2, Navbeta4, Golli-MBPと無髄線維で結合している蛋白質の同定は、無髄線維の膜蛋白質を多く含む画分を調整する方法を確立するに留まり、それぞれの抗体について免疫沈降を行うまでには至らなかった。しかしながら無髄線維膜蛋白質の質量分析の結果から今後の研究に役立つ知見(ミエリン(ー)膜画分からミエリンインヒビターのレセプターを発見)を得ることができた。そのため全体の進捗状況をおおむね順調と判断した。本研究を通して、ミエリンインヒビターを介したシグナルカスケードが無髄線維の「非髄鞘化」で重要な役割を果たしている可能性が考えられた。今後は、まずはこの「非髄鞘化」メカニズムが実際に存在するかどうかを実験的に検証する予定である。無髄神経の初代培養細胞、あるいはコンディショナルノックアウトマウスを用いて非髄鞘化カスケードに関与する遺伝子群が破壊されると何が起こるかを詳しく調べる。また、これらの研究を通して中枢神経系における無髄神経の役割を明らかにしていく。Golli-MBPは無髄神経に分布する蛋白質のひとつであるが、これまでのところ無髄神経での役割が全くわかっていない。そのため今後はfloxマウスを作製し、無髄神経特異的に遺伝子をノックアウトして組織化学的解析を行う予定である。中枢神経系には海馬の苔状線維、小脳の平行線維、線条体の投射神経線維など意外にも多くの無髄神経が保存されているが、それらの役割についてはほとんどわかっていない。本研究では中枢無髄神経の役割を解明するための研究基盤を確立すべく、無髄神経特異的に発現する遺伝子の同定、および無髄特異的な蛋白質複合体の同定を行う。またナトリウムチャネルのサブユニットのひとつであるNav1.2が広く中枢の無髄神経に分布していることから、その抗体を用いて免疫染色および免疫電顕を行い新規中枢無髄神経の同定を行う。まず我々は無髄神経特異的に発現する遺伝子を同定するため、無髄神経のひとつである線条体投射ニューロンの遺伝子発現解析を行い、Myelin basic protein (MBP)のsplice variantのひとつであるGolli-MBPが線条体投射神経で強く発現していることを見出した。qPCRの結果から、MBPのsplice variantのうちGolli-MBPのみが線条体投射ニューロンで発現し、他は全く発現していないことがわかった。Golli-MBPは髄鞘を持たないヤツメウナギの脳でも発現していることから、脊椎動物の進化における髄鞘獲得に関与する可能性が示唆された。Nav1.2抗体の免疫染色の結果から、脳梁の一部と分界条床核由来線維が無髄線維である可能性が高いことがわかった。電顕像からもこれらの部位に無髄線維が多く存在することが示されており、現在免疫電顕による解析を進めている。線条体投射ニューロンの遺伝子発現解析から、無髄神経特異的に発現する遺伝子の候補としてGolli-MBPを同定した。またNav1.2の抗体の免疫染色像から、脳梁の一部と分界条床核由来線維が無髄線維の可能性が高いことを示した。一方で、神経トレーサーのひとつであるWGAのcDNAをアデノ随伴ウイルスベクターに組み込み(WGA-rAAV)

これをマウス線条体に導入し、線条体投射神経軸索とシナプス結合している細胞を同定することを計画していたが、当初の予想に反してWGAがシナプスを介して輸送されなかった。そのため目標を修正し、各種マーカー(有髄神経軸索、無髄神経軸索、樹状突起、シナプス、受容体、グリア細胞など)の抗体をを用いて蛍光多重免疫染色を行い、線条体投射神経軸索とダイレクトに結合するものが存在するかを調べることにした。中枢神経系には海馬の苔状線維、小脳の平行線維、線条体投射神経線維など意外にも多くの無髄神経が保存されているが、それらの役割についてはほとんどわかっていない。本研究では中枢無髄神経の役割を解明するための研究基盤を確立すべく、無髄神経特異的に分布する分子の同定、無髄神経特異的な蛋白質複合体を同定することを目標とする。また新規中枢無髄神経の同定、無髄線維とグリア系細胞とのインタラクションについても検討を行う。ナトリウムチャネル(Naチャネル)は無髄線維でdiffuseに分布しているので、その特徴を利用して無髄神経特異的に分布するNaチャネルサブユニットのスクリーニングを行った。マウス脳切片を用いてNaチャネル抗体で免疫染色を行ったところ、Nav1.5がdiffuseに無髄線維に分布していることがわかった。新規無髄神経の同定については、無髄線維マーカーの一つであるNav1.2抗体を用いて免疫電顕を行い、脳梁の一部と分界条床核由来線維が無髄線維であることを明らかにした。MBPのバリアントの一つであるGolli-MBPは、これまでの文献から無髄線維に分布することが示唆されたため、ポリクローナル抗体を作製してマウス脳で免疫染色を行った。Golli-MBPは一部の無髄神経のほかグリア系細胞でも発現していた。またこの発現分布はin situ Hybridizationの結果と一致した。無髄神経と直接インタラクションのある細胞を同定するため、神経細胞、軸索、グリア系細胞などのマーカーを用いて免疫染色を行った。その結果、GFAP陽性のアストロサイトが無髄神経を覆うように存在し、無髄線維と直接接触していることが、GFAP抗体を用いた免疫電顕によって明らかとなった。本研究の課題は1)新規無髄神経マーカー(無髄神経特異的に分布する分子)の同定、2)新規中枢無髄神経の同定、3)無髄線維とインタラクションのある細胞の同定、4)無髄神経特異的な蛋白質複合体の同定(平成30年度の課題)である。1)については、Nav1.5とGolli-MBPを無髄線維に分布する分子として同定することができた。2)については、脳梁の一部と分界条床核由来線維が無髄線維であることをNav1.2抗体を用いた免疫電顕で明らかにした。一方で、これらの無髄線維のオリジンの細胞を同定することも課題のひとつとなっているが、適当なマーカーがなく方法の再検討を行っている。3)については、GFAP陽性のアストロサイトが無髄線維と密に接触していることを明らかにした。
アルツハイマー型老年痴呆に対するエストロゲンの予防、治療効果.アポリポ蛋白E対立遺伝子の効果発現(フェノタイプ)に対する抑制効果

アルツハイマー型老年痴呆(SDAT)における特徴的な病理学所見として老人斑の形成がみられるが、この老人斑沈着の促進因子としてアポリポ蛋白Eが注目されている。エストロゲンは種々の脂質代謝を調整しており、エストロゲン投与がこのアポリポ蛋白の代謝調整に関与して、SDATの発生を抑制するのではないかと推定し、我々は本研究を行ってきた。本年度の成果として、まず、エストロゲン投与時のアポリポ蛋白E対立遺伝子とフェノタイプを対比、分析した。特別養護老人ホーム「平城園」において9人のSDAT女性に抱合型エストロゲン(0.625mg/日、連日)を3週間投与した結果、国立精検式、改訂長谷川式、MMSのいずれの痴呆検査においても改善を認めた。アポリポ蛋白E値は投与前の7.0±0.59mg/dlから5.1±0.55に有意(P<0.01)に低下した。この事からエストロゲンの投与がアポリポ蛋白Eの産生を抑制すると考えられた。また、血液有核細胞よりDNAを抽出、PCRにて、ApoE遺伝子のエクソン4を227bpにわたり増幅し、制限酵素Cfo1を用い切断し、PCR-RFLP法による対立遺伝子の解析を行った結果、SDAT群においてはε4保有者は45%であったのに対し、正常群においては11%と有意に少なかった。また、表現型の解析においても、SDAT群におけるE4型出現が35%であるのに対し、正常群では18%と少なかった。この2つの結果よりSDAT発生ε4遺伝子保有者が多く、このタイプの保有者にエストロゲンを早期より投与することにより、SDATの発症を予防できる可能性が考えられた。さらに、実際にε4保有者のアポリポ蛋白E産生に及ぼすエストロゲンの効果を直接効果を調べるには、ヒト脳細胞を採取培養するのがよいが、このことは大変困難なため、その代用として、同じくアポリポ蛋白Eを産生するヒト白血球細胞を培養しこれに及ぼすエストロゲンの影響を検討を試みた。現段階においてはこのヒト白血球細胞の培養を行っているところである。
澱粉食品のテクスチャー制御のための調味料添加方法

【研究目的】澱粉食品には様々な調味料が共存している.澱粉のテクスチャーを大きく変化させる調味料の代表としてショ糖と有機酸があげられる.これらの調味料に着目し,機器分析と官能評価の結果からそれらを添加した澱粉ゲル食品の糊化・老化特性と食感を任意に制御する方法を見出すことを目的とする.テクスチャーの変化は,澱粉ゲルのゲル強度に及ぼすショ糖および有機酸の影響によりおもに検討した.【実験方法】澱粉には三和澱粉工業(株)製のコーンスターチを用い,その濃度は15wt%および20wt%とした.ショ糖は市販のグラニュ糖を030wt%添加した.有機酸にはクエン酸を選び,澱粉分散液のpHを2.4から6.3の間に調整して用いた.澱粉水分散液を97°Cで1時間加熱することにより澱粉ゲルを調製した。澱粉の糊化および老化挙動を調べるため,DSC測定にはDSC100P(セイコーインスツル(株))を,破断測定にはレオナーRE-33005((株)山電)を用いて行った.【結果】澱粉ゲルのゲル強度はショ糖を添加すると高くなった.しかし,ショ糖添加澱粉ゲルを保存するとそのゲル強度の経時変化は少なく,ある一定期間の後にはショ糖無添加澱粉ゲルのゲル強度のほうが高くなった.これより,ショ糖は澱粉の老化を抑制する働きのあることがわかった.しかし,30wt%と過剰なショ糖を添加した澱粉の老化はむしろ促進された.ショ糖が澱粉の老化に与える影響はショ糖濃度により左右されることがわかった.有機酸の添加は澱粉の糊化を促進または阻害することはなく,澱粉の糊化に影響を与えなかった.また,有機酸を澱粉に添加しても大変形である破断応力にはほとんど影響がなかった.しかし,微小変形領域である初期弾性率の値はpHが低くなるほど高くなった.これは酸による澱粉のアミロース鎖やアミロペクチン鎖が加水分解されたため,それぞれの鎖は短いが,その数が多くなったことによる絡まりあいの増加によるものと考えられる.【研究目的】澱粉食品に,最も頻繁に使用されている調味料は砂糖,すなわちショ糖である.一般に砂糖を澱粉に加えると澱粉の老化を抑制することが知られているが,その添加ショ糖濃度および添加方法についての検討はほとんどなされていない.そこで,澱粉食品のテクスチャーに及ぼすショ糖の影響を調べるために,可能な限り広い濃度範囲でショ糖を澱粉に添加し,さらにショ糖を澱粉に添加するタイミングを変化させた.テクスチャーの変化は,澱粉ゲルのゲル強度に及ぼすショ糖の影響によりおもに検討した.【実験方法】澱粉には三和澱粉工業(株)製のコーンスターチを用い,その濃度は安定したゲルを形成する15wt%とした.ショ糖は市販のグラニュ糖を030wt%添加した.澱粉水分散液を97°Cで1時間加熱することにより澱粉ゲルを調製した。澱粉分散液へショ糖を添加するタイミングは,加熱前の25°Cと加熱後の97°Cとした.澱粉の糊化および老化挙動を調べるため,DSC測定にはDSC6100S(セイコーインスツル(株))を,破断測定にはレオナーRE-3305((株)山電)を用いて行った.【結果】ショ糖を澱粉に添加すると糊化温度は高温側へ移行し,糊化エンタルピーは大きくなった.ショ糖は澱粉の糊化を阻害することがわかった.しかし,澱粉ゲルのゲル強度はショ糖を添加すると高くなった.このことはショ糖を加熱前と加熱後に添加しても同様であったが,加熱後にショ糖を添加した方が澱粉ゲルのゲル強度は高くなった.加熱後にショ糖を添加した方が澱粉の糊化が充分に起こるため,強いネットワーク構造を形成すると考えられる.これより,澱粉食品のゲル強度を高めるためにはショ糖を澱粉の加熱後に添加する方が効果的であることがわかった.澱粉の老化に及ぼすショ糖の影響については現在さらに検討中であるが,添加ショ糖濃度により必ずしも澱粉の老化を抑制しないことがわかった.【研究目的】澱粉食品には様々な調味料が共存している.澱粉のテクスチャーを大きく変化させる調味料の代表としてショ糖と有機酸があげられる.これらの調味料に着目し,機器分析と官能評価の結果からそれらを添加した澱粉ゲル食品の糊化・老化特性と食感を任意に制御する方法を見出すことを目的とする.テクスチャーの変化は,澱粉ゲルのゲル強度に及ぼすショ糖および有機酸の影響によりおもに検討した.【実験方法】澱粉には三和澱粉工業(株)製のコーンスターチを用い,その濃度は15wt%および20wt%とした.ショ糖は市販のグラニュ糖を030wt%添加した.有機酸にはクエン酸を選び,澱粉分散液のpHを2.4から6.3の間に調整して用いた.澱粉水分散液を97°Cで1時間加熱することにより澱粉ゲルを調製した。

澱粉の糊化および老化挙動を調べるため,DSC測定にはDSC100P(セイコーインスツル(株))を,破断測定にはレオナーRE-33005((株)山電)を用いて行った.【結果】澱粉ゲルのゲル強度はショ糖を添加すると高くなった.しかし,ショ糖添加澱粉ゲルを保存するとそのゲル強度の経時変化は少なく,ある一定期間の後にはショ糖無添加澱粉ゲルのゲル強度のほうが高くなった.これより,ショ糖は澱粉の老化を抑制する働きのあることがわかった.しかし,30wt%と過剰なショ糖を添加した澱粉の老化はむしろ促進された.ショ糖が澱粉の老化に与える影響はショ糖濃度により左右されることがわかった.有機酸の添加は澱粉の糊化を促進または阻害することはなく,澱粉の糊化に影響を与えなかった.また,有機酸を澱粉に添加しても大変形である破断応力にはほとんど影響がなかった.しかし,微小変形領域である初期弾性率の値はpHが低くなるほど高くなった.これは酸による澱粉のアミロース鎖やアミロペクチン鎖が加水分解されたため,それぞれの鎖は短いが,その数が多くなったことによる絡まりあいの増加によるものと考えられる.
ウラン・トリウム放射非平衡を用いた島孤マグマ供給系の進化の研究

本研究の目的は火山噴出物におけるU-Th放射非平衡を用い、島弧マグマの発生から噴出までの諸現象に詳細な時間軸を与え、それを物理化学的に定量化することである。私はこれまでに三宅島溶岩の主要元素、微量元素、Sr・Nd・Pb同位体組成、及びU-Th-Ra放射非平衡を測定し、三宅島のマグマ形成に寄与したスラブ由来流体が、その放出からわずか数千年以内で地表での噴出に至ることを見出していた。昨年この結果を論文化し、国際誌JGRに発表した。本年度は鉱物単位でのRa-Th放射非平衡測定法を可能とするため、微小量Ra分析法の開発を行った。TIMSによる分析中の同位体分別効果を防ぐため、TETIMS法を世界で初めてRaに適用した。その結果、従来50fg必要であったRaの使用量を、最小1fgにまで減少することに成功した。本法を用いて、最近500年に噴出した三宅島溶岩のRa-Th非平衡を測定した。また、1983年溶岩の斜長石中のRa-Th非平衡を測定した。この斜長石のRa含有量は3fg/gしかなく、私が昨年開発した方法では測定不可能であったが、本年度開発した方法により高精度定量分析が可能となった。その結果、三宅島溶岩のRa-Thシステマティクスは一連の分別結晶作用では説明できず、非平衡度の異なる2つのマグマ、すなわち、高い非平衡度と低いTh濃度を持つ玄武岩質マグマ(BEM)と、低い非平衡度と高いTh濃度を持つ安山岩質マグマ(AEM)との混合により形成されたことが判明した。年代学的にはBEMの方がAEMより若く、したがって、500年以上前から定常的に存在したAEMに、新たにBEMが断続的に貫入しつづけていることが判明した。この結果を9月の岩石学会(仙台)にて口頭発表した。また、Goldschmidt国際会議(倉敷)において、これまで私が開発したU-Th-Ra分析法の総括を口頭発表した(招待講演)。私は前年度までに三宅島溶岩の主要元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位体組成、及びU・Th放射非平衡を測定し、三宅島のマグマ形成に寄与したスラブ由来の流体が、その放出から数万年以内で地表での噴出に至ることを見出していた。本年度はU-Th系よりも更に短い時間スケールの議論に威力を発挿する^<226>Ra-^<230>Th放射非平衡測定法の開発を行った。U-Th分析と同様の方法で溶液化した試料を、全く新しい独自の方法(逐次分離法及びタンデムカラム法)により分離し、従来法を上回るRa純度と回収率(90%以上)を達成した。その結果TIMSで得られた^<226>Raの定量精度は誤差1%以内であり、従来法(誤差2%)を上回るものであった。本法を用いて三宅島溶岩の^<230>Th-^<226>Ra非平衡を測定した。その結果、U-Th非平衡同様、スラブからの流体に起因すると考えられるRaに富む大きな非平衡があり、流体放出から噴火までの時間が実際には数千年以内であることを見出した。このように極めて高速な流体やメルトのマントルウェッジ内での移動プロセスは浸透流では説明できず、割れ目系による瞬間的な移動が卓越しているはずであると結論付けた。また、『火山の噴火間隔は大局的にはスラブからの流体放出のタイミングに支配されている』というモデルを提示した。以上の結果の一部をProceedings of Japan Academy誌に公表した。また、Journal of Geophysical Research誌にも論文を投稿中である。8月にはGoldschmidt国際会議(スイス)において結果を発表した。また、9月の日本岩石鉱物鉱床学会(大阪)でも発表を行った。その結果、三宅島溶岩のRa-Thシステマティクスは一連の分別結晶作用では説明できず、非平衡度の異なる2つのマグマ、すなわち、高い非平衡度と低いTh濃度を持つ玄武岩質

マグマ(BEM)と、低い非平衡度と高いTh濃度を持つ安山岩質マグマ(AEM)との混合により形成されたことが判明した。年代学的にはBEMの方がAEMより若く、したがって、500年以上前から定常的に存在したAEMに、新たにBEMが断続的に貫入しつづけていることが判明した。この結果を9月の岩石学会(仙台)にて口頭発表した。また、Goldschmidt国際会議(倉敷)において、これまで私が開発したU-Th-Ra分析法の総括を口頭発表した(招待講演)。
過剰発現EGF受容体系情報伝達のインテグリン及びカドヘリン機能発現への影響

我々はEGF受容体を正常の約30倍過剰発現するヒト皮膚偏平上皮癌由来のHSC-1細胞親株、及び同受容体を約2倍発現する娘細胞株、及び正常ヒト皮膚表皮細胞を用いて、外因性EGFのこれら細胞のコロニー形態、細胞-基質間相互作用、及び細胞-細胞間相互作用への影響を比較検討し、偏平上皮癌におけるEGF受容体過剰発現の生物学的意義を推測した。10-100ng/mlのEDF添加により親細胞株に於てのみ明らかなコロニーの分散現象(cell scattering)が見られ、偏平な上皮性の細胞形態から紡錘状の間質性細胞に似た形態への移行が認められた。このような形態的変化にともない、親細胞株に於ては、細胞接着実験により、I型コラーゲンへの細胞接着のみが選択的に約3倍増加する一方、フィブロネクチン、フィブリノーゲン及びラミニンへのそれは逆に減少し、また貪食移動実験により、やはりI型コラーゲン上での細胞移動能のみが選択的に増加する事が認められた。ELISA及び免疫沈降法により、EGF刺激によりインテグリンalpha2サブユニットの選択的生合成の増加とそれに伴うalpha2beta1インテグリンコラーゲン受容体の発現増加が認められ、このことがI型コラーゲンへの細胞接着及び細胞移動能の増加に関与しているものと推測された。同時に親細胞株に於ては、細胞凝集実験により、E-カドヘリンを介したCa依存性の細胞間接着能の低下も認められたが、EGF処理によるE-カドヘリン分子自体の発現減少は認められず、同分子の界面活性剤への溶解性の増加と、同分子と共沈される複数の分子のチロシンリン酸化の増加が認められた。以上の事実は、過剰発現されたEGF受容体の情報伝達が、同種細胞間の接着性の低下とI型コラーゲン上での細胞移動能の選択的増加により、偏平上皮癌細胞の周辺間質への浸潤能を増強させうる可能性を示唆する。
骨外性粘液型軟骨肉腫の変異遺伝子解析と病理診断への応用

骨外性粘液型軟骨肉腫(EMC)はまれな悪性軟部腫瘍で、近年、t(9;22),t(9;17),t(9;15),t(3;9)の染色体転座とそれに対応するEWS-CHN,TAF2N-CHN,TCF12-CHN,TFG-CHNのキメラ遺伝子が報告されているが、その役割は不明な部分が多い。EWS-CHNを組み込んだ発現ベクター(pEC1.5)を種々の量でCOS細胞に導入して蛋白解析を行った結果、pEC1.5のDNA量依存性に複数の蛋白で細胞内蛋白量の変動が認められた。ルシフェラーゼレポーターアッセイでは、pEC1.5導入後の活性は上昇する傾向がみられた。p21プロモーターの下流にルシフェラーゼを組み込んだプラスミドを導入した細胞でルシフェラーゼ活性を測定した結果、pEC1.5導入細胞では活性が低下しており、EWS-CHNのp53経路への関与が推察された。22例のEMCについてRT-PCR法によりキメラ遺伝子の存在を検討した結果、10例にEWS-CHN、4例にTAF2N-CHN、1例にTFG-CHNの存在が確認された。融合遺伝子の検出されなかった5例について、パラフィン標本からEWSあるいはCHNのプローブを用いたFISH法を検討したところ、1例にEWS、別の1例にCHNの再構成を認めた。EMC以外の腫瘍15例(骨肉腫、通常型軟骨肉腫、腺癌)ではRT-PCR法、FISH法ともに変異遺伝子は検出されなかった。RT-PCR法、FISH法によるEWSやCHNのキメラ遺伝子や遺伝子再構成の検出はEMCの病理組織診断の補助に有用であると思われる。骨外性粘液型軟骨肉腫(EMC)は軟部組織に発生する希な腫瘍である。近年、EMCの多くの症例に9q22 (CHN/TEC)と22q12 (EWS)、15q21 (TCF12)または17q11 (TAF2N)を切断点とする染色体転座により生じる特異的な融合遺伝子が報告されている。しかし、融合遺伝子の役割については不明な部分が多い。今回、9例のEMC症例を分子生物学的に検索し、融合遺伝子の存在を確認、融合部位の解析、発現ベクターの作製を行った。その結果,6例にEWS-CHN、3例にTAF2N-CHNの遺伝子融合が認められた。EWS-CHN融合変異遺伝子については、従来報告されている融合部位とは異なる新しい融合部位が複数みられた。融合遺伝子の役割を調べるため、新たに見出されたEWS-CHN融合遺伝子を組み込んだ発現ベクター(pEC1.5)とEWS遺伝子全長を含む発現ベクター(pEWS)を構築し、種々の量で細胞に導入して蛋白解析を行った。その結果、導入したpEC1.5のDNA量依存性に複数の蛋白において細胞内蛋白量の変動が認められた。また,ウエスタンブロットの結果、pEC1.5は80kD、pEWSは85kDに特異的蛋白の発現が確認された。以上のことより,これらの融合遺伝子がEMCの発生と関連性を有していると推察された。融合遺伝子産物の生物学的機能については、構築した発現ベクターを用いて、現在、変異蛋白の機能解析を試みている。骨外性粘液型軟骨肉腫(EMC)では、t(9;22),t(9;17),t(9;15),t(3;9)の染色体転座とそれに対応するEWS-CHN, TAF2N-CHN, TCF12-CHN, TFG-CHNの融合遺伝子が報告されているが、その役割については不明な部分が多い。

EWS-CHNを組み込んだ発現ベクター(pEC1.5)を種々の量で細胞に導入して蛋白解析を行った結果、pEC1.5のDNA量依存性に複数の蛋白で細胞内蛋白量の変動が認められた。ルシフェラーゼレポーターアッセイでは、pEC1.5導入後の活性は上昇する傾向がみられた。p21プロモーターの下流にルシフェラーゼを組み込んだプラスミドを導入した細胞でルシフェラーゼ活性を測定した結果、pEC1.5導入細胞では活性が低下しており、EWS-CHNのp53経路への関与が推察された。22例のEMCについて融合遺伝子の存在を検討した結果、10例にEWS-CHN、4例にTAF2N-CHN、1例にTFG-CHNの存在が確認された。EWS-CHNは症例により種々のサイズ、切断点、欠失が存在した。特に切断点はEWSのexon8-9に集中してみられた。TAF2N-CHNでは検出された切断点は全て同じであった。融合遺伝子の検出されなかった5例について、パラフィン標本からEWSのプローブを用いたFISH法を検討したところ、1例にEWSの再構成を認めた。EMC以外の腫瘍15例(骨肉腫、通常型軟骨肉腫、腺癌など)についてRT-PCR法、FISH法の検討を行ったところ、変異遺伝子は検出されなかった。これらの結果は、EWS-CHN産物は転写・翻訳レベルで影響を及ぼし、ある蛋白の合成を低下、または増加させることが示唆され、EMC発症メカニズムの一端を担っていると考えられた。また、CHNの再構成をみる変異遺伝子はEMCの病理組織診断の補助に有用であると思われた。
有用な実行不可能解を活用する複数制約付き進化型多目的最適化

本研究では,制約条件を有する多目的最適化問題の進化計算による解法において,従来は十分に活用されてこなかった制約条件を満たさない実行不可能解の中から,解探索に有用な解を見出し,その情報をもとに解探索することによって,最適化を高性能化・高速化することを目的としている.昨年度は解探索に活用する有用な実行不可能解の選出基準,本年度は実行不可能解の変数情報の活用法について研究した.まずは,昨年度の研究を発展させた(1)実行不可能解の選出領域の適応制御法と,変数情報活用法の(2)交叉量操作法,(3)多目的多制約ナップザック問題における解の修復法に取り組んだ.具体的な成果は以下の通りである.(1)昨年度,有用な実行不可能解の目的空間における選出領域をパラメータによって変化させる方法を提案した.本年度は,そのパラメータを適応制御する方法を提案した.パラメータチューニングが不要になるだけでなく,解探索の過程で異なる選出領域が設定可能なため,従来よりも高い解探索性能を示す場合があることがわかった.この成果は国内学会で発表した.(2)主に実行可能解同士の交配を想定した従来の交叉法では,子は2つの解から約半分ずつ変数情報を受け継ぐ.実行可能解と実行不可能解を交配する場合に,実行不可能解から子へ受け継ぐ変数量を変更可能な交叉量操作法を提案した.実験の結果,問題ごとに最適な交叉量に設定することで,解探索性能が高まることがわかった.連続問題と離散問題に対する提案法をそれぞれ国際会議で発表した.(3)ナップザック問題では解探索の過程で実行不可能解の変数の一部を変更し,可能解へと修復することができる.目的空間における実行不可能解の存在位置を考慮して解の分布が広がるように修復する提案法によって,従来の修復法よりもパレートフロントを広域に近似可能な解集合が得られることがわかった.この成果は国際会議で発表した.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。本研究では,制約条件を有する多目的最適化問題の進化計算による解法において,従来は十分に活用されてこなかった制約条件を満たさない実行不可能解の中から,解探索に有用な解を見出し,その情報をもとに解探索することによって,最適化を高性能化・高速化することを目的としている.本年度は,当初の研究計画の通り,本研究の基盤となる(1)有用な実行不可能解の選別と交配法(指向性交配)と,(2)探索方向に対する最適化を促進する指向性交配法の拡張に取り組んだ.また,研究の過程で生じた課題に対して,それを解決する(3)有用な実行不可能解のアーカイブ法についても取り組んだ.具体的な成果は以下の通りである.(1)制約を満たす実行可能解をさらに進化させるため,より良い目的関数値を持つ解が存在すれば,それが実行不可能であっても交配する方法を提案した.実行可能解のみを用いる交配と比べ,解探索性能が高まることを明らかにし,実問題での結果を国内学会にて発表した.(2)まず,a)目的空間における選択領域を制御する方法を導入した.交配相手が多数得られる場合は選択領域を狭めて探索方向への指向性を強化し,相手が存在しづらい場合は選択領域を広げて指向性を緩和するように適切に制御することで,解探索効果がさらに高まることを明らかにした.この成果は学術論文誌への掲載が決定している.また,b)それぞれの実行可能解の目的空間における存在位置に応じて,独自の探索方向を与える交配解の選択法を提案した.これにより,広く分布する最適解集合が得られやすくなった.この成果は国内学会で発表した.(3)有用な実行不可能解を繰り返し活用するためのアーカイブ法を提案した.これにより,多くの実行可能解が,より良い目的関数値を持つ交配解を見つけやすく,解探索性能がさらに高まることを明らかにした.(2-a)の結果と合わせ,国際会議で発表した.本研究では,制約条件を有する多目的最適化問題の進化計算による解法において,従来は十分に活用されてこなかった制約条件を満たさない実行不可能解の中から,解探索に有用な解を見出し,その情報をもとに解探索することによって,最適化を高性能化・高速化することを目的としている.昨年度は解探索に活用する有用な実行不可能解の選出基準,本年度は実行不可能解の変数情報の活用法について研究した.まずは,昨年度の研究を発展させた(1)実行不可能解の選出領域の適応制御法と,変数情報活用法の(2)交叉量操作法,(3)多目的多制約ナップザック問題における解の修復法に取り組んだ.具体的な成果は以下の通りである.(1)昨年度,有用な実行不可能解の目的空間における選出領域をパラメータによって変化させる方法を提案した.本年度は,そのパラメータを適応制御する方法を提案した.パラメータチューニングが不要になるだけでなく,解探索の過程で異なる選出領域が設定可能なため,従来よりも高い解探索性能を示す場合があることがわかった.この成果は国内学会で発表した.(2)主に実行可能解同士の交配を想定した従来の交叉法では,子は2つの解から約半分ずつ変数情報を受け継ぐ.実行可能解と実行不可能解を交配する場合に,実行不可能解から子へ受け継ぐ変数量を変更可能な交叉量操作法を提案した.実験の結果,問題ごとに最適な交叉量に設定することで,解探索性能が高まることがわかった.連続問題と離散問題に対する提案法をそれぞれ国際会議で発表した.

(3)ナップザック問題では解探索の過程で実行不可能解の変数の一部を変更し,可能解へと修復することができる.目的空間における実行不可能解の存在位置を考慮して解の分布が広がるように修復する提案法によって,従来の修復法よりもパレートフロントを広域に近似可能な解集合が得られることがわかった.この成果は国際会議で発表した.本年度は,研究計画で予定した通りの課題に取り組み,それぞれの課題に対して期待する結果が得られており,従来法より解探索性能を向上させることに成功した.これらの成果は,制約付き多目的最適化において実行不可能解を活用することの有用性と,制約違反量だけでなく目的関数値を同時に考慮して選択した解から新しい探索点を生成することの重要性を明らかにした.今後予定している採択済みの国際学会での発表1件を含めると,それぞれの研究成果のまとめもおおむね済んでおり,研究は順調に進展しているといえる.27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は,実行不可能解の活用に対して,特に親の選択法に焦点を当てた方法の提案とその改良に取り組み,計画に沿って研究が進展した.平成27年度は,当初の計画通り,解空間に焦点を当て,選択した親の変数(遺伝子)情報の効果的な活用法について探求する.そのために,まず変数空間と目的空間における解の分布を調査し,その結果をもとに新しい探索点の効果的な生成法を探求する予定である.27年度が最終年度であるため、記入しない。
中性子散乱とNMRによるスピンネマティック状態の観測

一次元量子スピン鎖を形成するNa2CuCl2SO4のμSR実験と中性子非弾性散乱・回折実験を行った。最近、K2CuCl2SO4およびK2CuBr2SO4の磁性が他グループにより先立って報告された。我々はK2CuCl2SO4のCu2+がJ1-J2量子スピン鎖を形成すると考え研究を進めていたが、最近接相互作用は非常に弱く、Cu-Cl-Cl-Cuのパスを持つ次近接交換相互作用が支配的な一次元量子スピン鎖であることが報告された。しかし、鎖毎にDMベクトルの向きが異なることに起因するユニークなスピンフラストレーションを内包するため、どのような磁性が発現するかは大変興味深い。そこで我々は他グループからの研究報告のないNa2CuCl2SO4に絞り研究を進めた。本物質は既報物質と同様に、Cu-Cl-Cl-Cuの結合を介した交換相互により一次元鎖を形成していること、約0.5Kで反強磁性相転移を起こすことが判明した。中性子回折実験の結果、格子整合な磁気構造を形成していることがわかった。一次元鎖にDM相互作用が存在する場合、螺旋磁気構造が形成されるはずである。つまり、Na2CuCl2SO4では、鎖内相互作用に対して影響しないほどDM相互作用が弱い可能性がある。また磁気反射強度は非常に弱く、量子効果により磁気モーメントが大きく縮んでいることを示している。研究計画に記した実験手法に加え、放射光X線実験と誘電率・焦電流測定を行なった。室温でのNa2CuCl2SO4とK2CuCl2SO4の結晶構造は報告されている結晶構造(空間群Pnma)と異なることが判明した。さらにNa2CuCl2SO4では340Kで強誘電転移を観測した。本研究結果は、既報物質の結晶構造が報告とは異なること、つまり上記三物質がDM相互作用が誘起するスピンフラストレーション効果を探る研究に適した物質であるかの再考の必要性を指摘している。当初の予定とは異なるが、Na2CuCl2SO4は一次元量子スピン系の磁性(特に磁気秩序とDM相互作用の関係)の理解の深化に資する物質である事が判明した。既報物質も含めた三物質が、DM相互作用が誘起するスピンフラストレーション効果の研究に対するモデル物質なり得るのかについての検討にも初めて着手している。加えて、既報物質研究では達成されていない磁気構造の解明まで辿り着きそうである。さらに新たな候補物質の発見もあり、スピンネマティック状態の観測についても可能性が潰えたわけではない。新たな候補物質探索時に発見された新物質が「正方カゴメ反強磁性体」の初のモデル物質であることが判明し、それについても研究を進めている。この物質では量子スピン液体状態の形成が観測されているため、大きな注目を集めつつある。これまでの研究で得られた結果をまとめ、論文として発表する。まずはμSR等の結果をまとめた論文の発表を考えてる。現時点ですでに投稿準備が完了しつつある。次に現在進行中の磁気構造解析の結果をメインとした論文を発表する。中性子回折実験により、十分な数の磁気反射が観測できており、磁気構造解析は問題なく進められると考えている。Na2CuCl2SO4の強誘電転移の観測には成功したがその大きさと強誘電相での結晶構造等は未解明である。これらを明らかにし、本物質の物性の理解を深化させる。加えて、K2CuCl2SO4およびK2CuBr2SO4の結晶構造も決定したい。新物質におけるスピンネマティック状態の観測の可能性を探る。スピンネマティック状態の観測が期待できる新候補物質として、カドミウム銅硫酸リン酸化物を見出し、その研究を開始している。J1およびJ2は、酸化物と比べると小さいことが予想できるが、詳細は現在調査中である。