hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アクアポリン5変異蛋白質発現用培養唾液腺細胞の作成と水分泌機構解明へのアプローチ

本研究では水輸送に関与する蛋白質アクアポリン(AQP)の内、外分泌腺型AQPであるAQP5によるトラフィッキングおよびAQP5機能の調節機作を明らかにすることを目的とした。1.本年度は、ラットAQP5による水輸送の分子メカニズムとその機能調節の研究を行うため、まづ、細胞質ドメイン(ループD)に存在するPKAターゲットモチーフの役割を究明する事とした。すでに教室においてクローニングしたラットAQP5cDNAの当該配列のうちセリンをアラニンに変異させたもの、スレオニンをバリンに変異させたもの、およびセリンとスレオニンの両方をそれぞれアラニンとバリンに変異させたものをin vitro mutagenesisよって作成した。さらにN端またはC端にGFPを導入したAQp5 cDNAを作成した(GFP-AQP5およびAQP5-GFP)。これらのrAQP5はMDCK細胞およびHSG細胞に遺伝子導入し、各種シグナル伝達薬のGFP-rAQP5局在に対する影響を調べる。2.STR/Nマウスは高齢化により多渇多飲となる。本マウスにおける腎AQP2 mRNAは多飲の発症とほぼ同時に減少た。生後10週齢では飲水量は薬30%増加したが腎AQP2 mRNAはすでに正常マウスの20%に減少した。生後45週齢では飲水量は正常マウスの5.5倍に達し、腎AQP2 mRNAは正常マウスの10%になった。バソプレッシンレベルはSTR/Nマウスではむしろ微増するとされているので腎AQP2 mRNAの減少は多尿に基づくフィードバック調節が存在する可能性が示唆された。3.胎生期唾液腺におけるAQPs(AQP1-5)の発現を検索した。RT-PCRの結果、胎生期顎下腺ではAQP1,3,4,5の発現が認められた。ノーザンブロットによりAQP5は胎生16日から19日にかけて徐々に発現量が増加し、いごは強く発現したが、AQP1は胎生期を通じほぼ同レベルで発現した。これらの結果はRT-PCRの結果とも一致した。一方、AQP3、4はノーザンブロットでは検出できず、発現量は極めて低いと考えられた。生後においても成長に関わらず、AQP5とAQP1はほぼ同レベルで発現するが、AQP3、4は検出されなかった。いずれの発生段階の顎下腺においてもAQP1は血管に、またAQP5は腺房細胞の管腔膜に局在したが、後者は腺房部分泌細管や神経繊維及一部の血管にも局在した。以上の結果およびAQP1ノックアウトマウスの結果より、唾液の産生と分泌は発生過程を通じてAQP5によって調節されると考えられた。

本研究では水輸送に関与する蛋白質アクアポリン(AQP)の内、外分泌腺型AQPであるAQP5によるトラフィッキングおよびAQP5機能の調節機作を明らかにし、開口分泌に関与しているSNARE蛋白質とAQP5の関係、および加齢に伴うAQPとイオンチャネルならびに各種輸送体との共役メカニズムを明らかにすると共に、これらの複合調節を究明することを目的とした。本年度は、ラットAQP5による水輸送の分子メカニズムとその機能調節の研究を行うため、まず、細胞質ドメイン(ループD)に存在するPKAターゲットモチーフの役割を究明する事とした。すでに教室においてクローニングしたラットAQP5 cDNAの当該配列のうちセリンをアラニンに変異させたもの、スレオニンをバリンに変異させたもの、およびセリンとスレオニンの両方をそれぞれアラニンとバリンに変異させたものをin vitro mutagenesisよって作成した。変異を導入しない野生型と合わせて4種のcDNAを個別にヒグロマイシン耐性遺伝子を含むベクターに組み入れ、極性を示すMDCK細胞に遺伝子導入した。MDCK細胞はあらかじめクローニングし、均一化した株をもちいた。ヒグロマイシン選択培地で生育した4種の遺伝子導入細胞はそれぞれ野生型、変異型AQP5を発現していることをウェッスタンブロッティングにより確認した。細胞の免疫染色を行うと野生株およびセリン、スレオニンのいずれかを変異したAQP5遺伝子を導入された細胞では細胞内と細胞膜の両方にAQP5蛋白質は分布したがセリン・スレオニンダブルミューテーションによりAQP5蛋白質の細胞膜への局在は抑制されている事を予備実験により見いだした。14年度はこの事実をふまえ、トラフィッキングにおけるAQP5/PKAターゲットモチーフの役割をさらに追求する。本研究では水輸送に関与する蛋白質アクアポリン(AQP)の内、外分泌腺型AQPであるAQP5によるトラフィッキングおよびAQP5機能の調節機作を明らかにすることを目的とした。1.ラットAQP5による水輸送の分子メカニズムとその機能調節の研究を行うため、まづ、細胞質ドメイン(ループD)に存在するPKAターゲットモチーフの役割を究明する事とした。前年度までに、教室においてクローニングしたラットAQP5 cDNAの当該配列のうちセリンをアラニンに変異させたもの、スレオニンをバリンに変異させたもの、およびセリンとスレオニンの両方をそれぞれアラニンとバリンに変異させたものをin vitro mutagenesisよって作成した。本年度はさらにN端またはC端にGFPを導入したAQP5 cDNAを作成した(GFP-AQP5およびAQP5-GFP)。これらのrAQP5はMDCK細胞およびHSG細胞に遺伝子導入し、各種シグナル伝達薬のGFP-rAQP5局在に対する影響を調べる。2.STR/Nマウスは高齢化により多渇多飲となる。本マウスにおける腎AQP2 mRNAは多飲の発症とほぼ同時に減少た。生後10週齢では飲水量は薬30%増加したが腎AQP2 mRNAはすでに正常マウスの20%に減少した。生後45週齢では飲水量は正常マウスの5.5倍に達し、腎AQP2 mRNAは正常マウスの10%になった。バソプレッシンレベルはSTR/Nマウスではむしろ微増するとされているので腎AQP2 mRNAの減少は多尿に基づくフィードバック調節が存在する可能性が示唆された。3.胎生期唾液腺におけるAQPs(AQP1-5)の発現を検索した。RT-PCRの結果、胎生期顎下腺ではAQP1,3,4,5の発現が認められた。
限定的発現遺伝子群espの機能解析による新たな細菌特性の解明

黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)は約3割のヒトの鼻腔や皮膚に常在するが、日和見感染菌でもあり多様な疾患を引き起こす。多様な毒素や薬剤耐性遺伝子を水平伝達で獲得しており、また元来乾燥耐性、食塩耐性などの特徴的なストレス耐性を示す細菌である。本研究は、申請者らが見出した少数の細胞に発現するブドウ球菌遺伝子群(限定的発現遺伝子esp :expression in minor subpopulation)の役割を解明することで限定的発現に基づく新規な細菌特性を明らかにすることを目的とした。前年度までに、各espの強制発現株(高度発現と中程度発現の2通り)を用いて一連の表現型解析を終え、転写因子であると思われるesp17が株特異的に乾燥耐性に寄与することを示す結果を得ていたが、本年度はさらにesp17は高浸透圧での増殖には必要ないことを明らかにした。すなわちesp17は未だメカニズムが不明な乾燥耐性に特異的に寄与する因子であることが示唆された。またesp2過剰発現が増殖を阻害すること、逆にesp2ノックアウトによって増殖が若干促進されることを明らかにした。esp2の具体的な機能については今後の研究課題である。加えて、esp6がPTSシステムの一部である可能性を見いだし、研究を継続している。しかしながら、その他のespの機能に関しては手がかりが得られていない。各esp遺伝子単独ではなく、オペロンなどの一連の遺伝子群が発現することが必要である可能性があり、オペロンを形成しているespに関してはその全体の強制発現株の構築をすすめた。さらにesp機能を明らかにするための新たな戦略を考案し、必要な共同研究体制を整えて最終年度前年度の研究計画として申請した。申請者らは少数の細胞に発現するブドウ球菌遺伝子群を見出し、限定的発現遺伝子esp (expression in minor subpopulation)と名付けた。本研究は、esp遺伝子群の役割を解明することで限定的発現に基づく新規な細菌特性を明らかにすることを目的とし、本年度はesp遺伝子群の強制発現株および破壊株の作成をにすすめた。将来的に必要となる各種解析への対応を想定し、強制発現用プラスミドの作成にはGatewayシステムを応用した。これにより、今後組み換えタンパク質発現などに対応できる材料を構築した。強制発現プラスミドには恒常的に発現する転写プロモーターを用いた。これに各esp遺伝子の翻訳開始領域とコード領域を導入した。強制発現は全てのexp遺伝子について取得することができた。ただし、タンパク質レベルでの発現確認は行っておらず、esp遺伝子群に致死遺伝子が含まれるかどうかはさらに検討を重ねる必要がある。破壊株の作成にも着手し、現在進行中である。また、トランスポゾンミュータントが利用可能な遺伝子については、当該機関から取り寄せる準備もすすめている。強制発現株の一部ではすでに表現型が見られたものもあり、例えばコロニーの形態が異常となるもの、乾燥耐性度が変化するものなどが見出されている。今後は各遺伝子の機能についてさらに多角的な検討をすすめる予定である。27年度計画中の強制発現株の構築は全て完了した。さらに、強制発現が起こす表現型についての解析も一部すすめることができており、計画以上の進展である。一方、破壊株の作成は完了しておらず、早急にすすめる必要がある。本研究は、申請者らが見出した少数の細胞に発現するブドウ球菌遺伝子群(限定的発現遺伝子esp :expression in minor subpopulation)の役割を解明することで限定的発現に基づく新規な細菌特性を明らかにすることを目的としている。本年度はesp遺伝子群の強制発現株の表現型解析から興味深い結果を得た。発現量が異なる強制発現ベクターを2種類(強発現用と低発現用)作成した。これらは強度の異なるプロモーター配列を用いており、組み込む遺伝子の発現量が異なる。各発現限定遺伝子を2種類の強制発現プラスミドに組み込み、黄色ブドウ球菌RN4220株およびN315株に導入した。これにより発現限定遺伝子それぞれにつき4種類の強制発現株を得た。RN4220高発現プラスミド導入株において、いずれの発現限定遺伝子の場合にも増殖速度の低下は見られなかった。各強制発現株の性状(コロニー形態、寒天培地上でのスプレッディング、各種薬剤感受性、糖の利用などの各種細菌生化学的特徴、ポリスチレン表面への接着、乾燥耐性度など)を調べた。このうちesp17と名付けた発現限定遺伝子の強制発現株で乾燥耐性化が認められた。esp17は転写因子であると予測され、その食塩耐性への関与を示唆する論文報告があるが、具体的な食塩耐性化・乾燥耐性化メカニズムは不明であり今後の課題である。本研究によって、細胞集団の不均一性が本菌の乾燥耐性メカニズムを担うという新たな可能性が示唆された。esp17強制発現が起こす表現型について乾燥耐性化という新たな知見が得られ、研究を次の段階へとすすめることができた。

前年度までに、各espの強制発現株(高度発現と中程度発現の2通り)を用いて一連の表現型解析を終え、転写因子であると思われるesp17が株特異的に乾燥耐性に寄与することを示す結果を得ていたが、本年度はさらにesp17は高浸透圧での増殖には必要ないことを明らかにした。すなわちesp17は未だメカニズムが不明な乾燥耐性に特異的に寄与する因子であることが示唆された。またesp2過剰発現が増殖を阻害すること、逆にesp2ノックアウトによって増殖が若干促進されることを明らかにした。esp2の具体的な機能については今後の研究課題である。加えて、esp6がPTSシステムの一部である可能性を見いだし、研究を継続している。しかしながら、その他のespの機能に関しては手がかりが得られていない。各esp遺伝子単独ではなく、オペロンなどの一連の遺伝子群が発現することが必要である可能性があり、オペロンを形成しているespに関してはその全体の強制発現株の構築をすすめた。さらにesp機能を明らかにするための新たな戦略を考案し、必要な共同研究体制を整えて最終年度前年度の研究計画として申請した。まず各esp遺伝子の破壊株を作成する。破壊株は、グラム陽性細菌の遺伝子組換え体を効率的に得ることができるpMADtetシステム(温度感受性ori、好熱性βガラクトシダーゼ、2種の薬剤耐性遺伝子マーカーを持つプラスミドを利用した、相同組換え体選別方法)を用いる。本方法は当研究室で常用しており簡便に組換え体の取得が可能である。各強制発現株および破壊株の表現型を調べesp遺伝子群が果たす役割を明らかにする。本菌の日和見感染菌としての生活環境を考慮し、病原性や各種ストレス耐性等に焦点をあてる。また、現象自体は知られているがそのメカニズムが不明なものについて、esp遺伝子群が原因となっている可能性を明らかにする。esp遺伝子群が集団の全体ではなく一部のみで働くことが重要である可能性も高い。例えば一部のesp発現細胞がesp非発現細胞の特性を変化させたり、細胞集団全体(例えばバイオフィルム)の特性変化を誘導したりする、などの現象を想定する必要がある。そこで、強制発現株と破壊株の混合集団の特性もあわせて検討する。各esp遺伝子の発現メカニズムについては、遺伝学的変化(phase variationなど)によるだけでなく翻訳・蛋白質安定性制御等による場合もあり得る。また、全く確率的に生じるか環境に応答して発現が誘導されるかは様々であろう。本研究では、限定的発現遺伝子の発現が遺伝学的変化によるものかどうかを明らかにする。例えば、当該遺伝子にテトラサイクリン耐性遺伝子を融合させ、発現細胞を選択し、遺伝子配列を調べる。phase variationなどの既知の遺伝学的変化によらない限定的発現が見出された場合には、その未知メカニズム解明に向けた研究を別途計画する。
ジルコニアの相転移に伴う組織形成のコンピュータシミュレーション

ZrO_2-Y_2O_3系のc-t二相域内での熱処理初期段階に形成される層状組織を計算機上でシミュレートした。その結果、この組織は連続的な界面、時間経過によるY^<3+>濃度揺らぎの連続的増大といった特徴を有することが予期された。実際にこれらの特徴をHREM及びTEM-EDSを用いて検証したところ、界面は原子レベルで連続であり、明暗相間でY^<3+>イオン濃度の連続的な変化がおこっていることが明らかとなった。また、熱処理時間の増大とともに、Y^<3+>の濃度揺らぎが大きくなる様子もTEM-EDS分析により捉えられた。これらの実験結果はシミュレーション結果と良い一致を示している。このように、理論・実験両面からこの組織がスピノーダル分解によって生じた変調構造組織であることが示され、c-t相転移のモデリングの妥当性が示された。微細組織形成シミュレーションから、t-ZrO_2単相域内で等温熱処理を施すと、APBに溶質イオンであるY^<3+>が偏析することが予期された。APBへのY^<3+>の偏析は実験的にもZrO_2-Y_2O_3-TiO_2系で確認された。このようなAPBへの偏析現象の起源はAPBがc-ZrO_2に近い構造を取るためであり、c相安定化効果のあるイオンが偏析することで不安定なAPBを緩和していると解釈することができる。ZrO_2-CeO_2系で同様のt-ZrO_2単相域での組織発展の実験を行ったところ、Ce^<4+>はc相安定化効果のあるイオンであるにもかかわらず偏析していなかった。このAPBに対しTEM-EELS分析を行ったところ、APB上とドメイン内部ではCeイオンの電子状態が変化している様子が捉えられた。この変化は価数変化に起因すると考えられ、APB直上においてドメイン内部よりも価数が小さくなっでいる可能性が示された。DV-Xα法を用いた第一原理計算からもCe^<3+>がCe^<4+>4よりも格段に大きなc相安定化効果を持つという結果が得られており、このAPBはCeイオンの価数変化により偏析することなく安定化されている可能性がある。
最適化探索空間の可視化を用いたインタラクティブ進化的計算論に関する研究

本研究は大きく3つの研究ステップから構成される.第1段階は,探索空間を可視化したインタラクティブ進化計算(視覚化IEC)の提案と有効性の評価である.基本的なIECでは,人間と進化計算(EC)の役割が評価と最適化に分化していたが,EC探索点の分布を2次元に写像することでEC探索空間の景観を視覚化しIECの性能を向上する手法を提案した.次に,4つの写像手法を計算量・収束の高速化等の観点から評価し,自己組織化写像を用いた視覚化IECが実用的な実現方法であることを示した.第2段階は,視覚化技術の応用展開である.補聴器フィッティングの場所・時間の制約をなくすよう視覚化IECをPDAに移植し,このPDAを用いて補聴器IECフィッティングの実用性を評価した.第2の展開は,EC探索空間の景観情報を利用するEC高速化の提案で,EC探索空間を単峰性関数で近似して頂点座標を素質の良いエリート個体として組み込む手法の評価,多重ガウス関数で同様に近似し各ガウス関数を乱数生成関数として次の探索点を生成する手法の評価,などを評価した.第3の展開は,医療画像の疾患部分の診断をしやすくするような画像強調フィルタを視覚的に設計するIEC技術の応用である.画像処理経験のない医療画像診断の専門家を被験者として効果を示した.第3段階は,心の状態の視覚化のためのIEC技術の可能性を探る研究である.IECベースのCGライティングデザイン支援技術を用いて統合失調者3名と健常者5名に「楽しい」「悲しい」ライティングデザインをしてもらい,健常者32名がこれらを一対比較法較した.この結果,被験者の統合失調者の「楽しい-悲しい」感情表現幅が健常者に比べて有意に狭いという結果が得られた.このようにIEC技術が心の状態の計測ツールになりえる可能性を示すことができ,今後の展開への期待が得られた.本研究は大きく3つの研究ステップから構成される.第1段階は,探索空間を可視化したインタラクティブ進化計算(視覚化IEC)の提案と有効性の評価である.基本的なIECでは,人間と進化計算(EC)の役割が評価と最適化に分化していたが,EC探索点の分布を2次元に写像することでEC探索空間の景観を視覚化しIECの性能を向上する手法を提案した.次に,4つの写像手法を計算量・収束の高速化等の観点から評価し,自己組織化写像を用いた視覚化IECが実用的な実現方法であることを示した.第2段階は,視覚化技術の応用展開である.補聴器フィッティングの場所・時間の制約をなくすよう視覚化IECをPDAに移植し,このPDAを用いて補聴器IECフィッティングの実用性を評価した.第2の展開は,EC探索空間の景観情報を利用するEC高速化の提案で,EC探索空間を単峰性関数で近似して頂点座標を素質の良いエリート個体として組み込む手法の評価,多重ガウス関数で同様に近似し各ガウス関数を乱数生成関数として次の探索点を生成する手法の評価,などを評価した.第3の展開は,医療画像の疾患部分の診断をしやすくするような画像強調フィルタを視覚的に設計するIEC技術の応用である.画像処理経験のない医療画像診断の専門家を被験者として効果を示した.第3段階は,心の状態の視覚化のためのIEC技術の可能性を探る研究である.IECベースのCGライティングデザイン支援技術を用いて統合失調者3名と健常者5名に「楽しい」「悲しい」ライティングデザインをしてもらい,健常者32名がこれらを一対比較法較した.この結果,被験者の統合失調者の「楽しい-悲しい」感情表現幅が健常者に比べて有意に狭いという結果が得られた.このようにIEC技術が心の状態の計測ツールになりえる可能性を示すことができ,今後の展開への期待が得られた.H13年度は視覚化インタラクティブ進化計算論(Visualized IEC)の可能性の検討と,H15年度の研究のための準備を行った.まず,進化計算が探索空間をする空間上の個体(探索点)を視覚化のために2次元空間に写像する4つのアルゴリズム(自己組織化写像(SOM), Visor,非線形写像(NLM), TOPAS)を取り上げ,計算コスト,視覚化の見やすさ,Visualized IECに組み込んだ時の探索性能の向上の3項目について評価した.その結果,(1)ヒューマンマシンインタラクションシステムとして計算コストが現実的な手法は,SOMとVISORだけである,(2)2次元写像空間上での見やすさ(視覚的な最適解の推定のしやすさ)では,SOMがVISORよりも有意に良い,(3)SOMとVISORの収束性能はタスクに依存しどちらがよいとは言えない,ことが実験結果として得られた.これらから,SOMをVisualized IECに組み込んで視覚化を行うことが現実的であると結論付けた.次に,このSOMを組み込んだVisualized IECの実タスクでの評価を行うため,情報携帯端末(PDA)に移植し,評価準備を開始した.本年度はこのためのインタフェースを設計し,PDA用インタフェースを開発し,我々が提案しているIECフィッティング(IECを用いた補聴器調整法)に適用を開始し始めた.H15年度には心の物差しとしてIECを利用する研究計画を立てている.そのため,精神科での治療効果を評価するツールヘの検討を開始し,当該専門家と共同研究のための打ち合わせを開始した.

補聴器メーカの協力を得、実補聴器ユーザを被験者に、Visualized IECを組み込んだPDA版補聴器フィッティング装置を操作してもらい、使い勝手等の評価を行った。その結果、実用化のために改善すべきユーザインタフェース項目が抽出され、今後に反映させる次の課題が明らかになった。実用化に向けてH15年度も継続予定である.(2)最適化探索空間の景観情報を利用した最適化の加速進化計算の過去の探索個体の分布に対して,単峰性関数で近似して頂点座標を素質の良いエリート個体として組み込む手法の評価,多重ガウス関数で同様に近似し,各ガウス関数を乱数生成関数として次の探索点を生成する手法の評価,などを行った.(3)対話型進化論計算(IEC)の画像強調処理への応用モノクロ画像のカラー化フィルタを設計し,医療画像強調,航空写真強調という実用性の評価を行った.フィルタは,画素の濃度値の入出力変換特性を折れ線特性で表現し,折れ線部分の座標値を遺伝的アルゴリズムで最適化するもので,この入出力変換特性を3種類作成してRGBに対応させることで,モノクロ画像をカラー化濃度変換で画像強調すに用いる.この処理系を医療画像処理の現場に持ち込み,医療画像診断の専門家を被験者に評価を開始した.(4)H15年度に行う「心の物差し」としてのIECの利用への準備従来のIECが対象システムを最適化することを目的にしていたのに対し,被験者が最適化した対象システムの出力を観察することで被験者の評価尺度を観察し,心の物差しとする新しい取り組みである.現在,統合失調症(精神分裂病)患者の回復の程度を観察することに対して,CGライティングデザインシステムで喜怒哀楽表現をしてもらい,医師・精神療養士が健常者の喜怒哀楽のダイナミックレンジと比較することで回復評価ができないかを取り組み始めている.H15年度はこの実験に着手する.H13年度のVisualized IECの評価,H14年度の補聴器フィッティングと画像強調への応用,および最適化探索空間の景観情報を利用した高速化研究に続き,H15年度は「心の物差し」としての対話型進化計算(IEC)利用に関する研究を行ったこれまでのIEC研究は対象システムの最適化,設計に主に使われてきた.IECは人間の評価尺度に基づく最適化であるため,最適化された対象システムの出力を観察することによって間接的に被験者の評価尺度を推定し,IECを心の物差しのための道具として利用できる可能性がある.H15年度の研究はこの点への新しい取り組みであった.具体的には,統合失調症(旧名精神分裂病)患者の感情表現幅を観察することにIECを利用し,観察された感情表現幅で症状の程度が推察できる可能性の検証につなげるべく研究を行った.実験は,統合失調者3名および健常学生5名に,IECベースのCGライティングデザイン支援システムを用いて3次元顔画像に「楽しい」「悲しい」ライティングをしてもらう.次に,Sheffeの一対比較法中屋の変法を使って,8枚の「楽しい」顔画像の一対比較を32名の被験者で行う.同様に「悲しい」についても実施する.これらの一対比較データを分散分析し,ヤードステックを計算して検定を行うと,「悲しい」顔像に対しては有意な差が見られないものの,「楽しい」顔像に対しては有意に統合失調者の表現が健常者デザインよりも「楽しい」程度が少ないという結果が得られた.この2つの結果から,「楽しい-悲しい」感情表現幅は,今回の統合失調者の方が健常者に比べて有意に狭いと考えられるという結果が導き出された.
スプライシング機構をターゲットとした遺伝性神経変性疾患に対する治療戦略の確立

前年度に引き続き1.小分子化合物2.SMaRT法を用いてCACNA1A遺伝子エクソン47領域のスプライスパターンを変化させ、脊髄小脳変性症6型(SCA6)の治療戦略を確立することを目指した。1.伸長CAGリピートをCacna1a遺伝子に挿入したSca6ノックインマウスに対してsodium butyrateの慢性投与実験を行なった。その結果、投与群小脳においてtoxicなCav2.1スプライスアイソフォームであるMPIの発現増強が抑制され、この変化と連動してスプライス因子SRp75の発現増強が抑制されることを確認した。またIn vitroアッセイによりSRp75はCacna1a pre-mRNAと直接結合すること。さらにSCA6患者小脳組織においてもSRp75の発現が対照と比較して増強していることを見出した。これらの結果はSRp75の発現増強がスプライスパターンを変化させ、結果としてSCA6の病態に関与し、一方sodium butyrateはその発現を抑制することによりスプライスパターンを正常化させる作用を有することを示唆する。SCA6の治療にsodium butyrateが有用である可能性が考えられた。2.Cacna1a pre-mRNAをターゲットとして新たに改良を加えたさまざまなPTM(pre-transsplicing molecules)をデザインし、PC12細胞やHEK細胞などにOacna1aミニジーンとともに共導入した後、RNA修復の有無の検討を行った。しかし、いずれのPTMにおいても有意なトランススプライシングは認められなかった。2.Cacnalaゲノム断片をミニジーンとして発現させた培養細胞系(PC12)及びSca6ノックインマウス小脳においてCACNA1A遺伝子エクソン47に存在するCAGリピートの伸長に伴って、ポリグルタミンをコードするMPI型アイソフォームの発現比率が増大することを定量的PCR法などで確認した。さらに両実験系において小分子化合物Xの投与により、この変化がほぼ完全に回復すること、また、これらの実験系において、MPIの発現増大に伴ってSRp75の発現が増大し、Xの投与によってSRp75の発現増大が抑制される事を見出した。SRpはスプライスに重要な役割を果たすことが知られており、Xはその発現を転写レベルで抑制することによりその効果を発揮することが示唆された。これらの結果は、小分子化合物XがSCA6の治療に有用である可能性を示す。
腎における脂質毒性抑制機構としてのオートファジーの役割とその病態生理的意義の解明

過剰な脂肪摂取は細胞傷害や炎症を惹起する(脂肪毒性)。オートファジーはリソソームにおける細胞質成分分解の総称であり、細胞恒常性維持や飢餓応答に寄与する。本研究では腎脂肪毒性や飢餓状態における腎オートファジーの役割について検証した。高脂肪食によりオートファジーへの依存性が高まるが、リソソーム機能障害からオートファジーがスムーズに機能せず、ミトコンドリア機能低下や細胞傷害が生じることが判明した。高脂肪食とともにイコサペント酸エチルを投与すると、オートファジーがスムーズに進行し、脂肪毒性が軽減された。また腎臓のオートファジーが脂肪滴を分解することで長期飢餓状態に適応するリポファジーの存在も解明した。【目的】過剰な脂肪摂取は細胞傷害や炎症を惹起(脂肪毒性)。遊離脂肪酸の酸化にATP産生を依存している腎尿細管への脂肪毒性については不明な点が多い。本研究では脂質負荷が腎尿細管オートファジーフラックスへ与える影響を評価し、脂肪毒性・脂質代謝における腎尿細管オートファジーの役割について検証した。【方法及び結果】近位尿細管培養細胞にパルミチン酸(PA)を負荷すると、オートファゴソームの形成促進を認めるもオートファジーの基質であるp62蛋白凝集塊の蓄積を認め、PAはオートファジー経路の後期段階を抑制した。電顕にてリソソーム内に消化不良オルガネラ蓄積を認め、LysoSensorを用いた観察にてPAによるリソソーム酸性化不良が判明した。次にオートファゴソーム可視化マウス(GFP-LC3マウス)に対し2ヶ月間HFD負荷を行い、自由摂取あるいは24時間絶食、クロロキン投与有あるいは無の条件下で評価した。HFD群腎尿細管では自由摂取下でオートファジー活性化が見られる一方、ND群で見られる絶食に対するオートファジーフラックスの亢進が欠如していた。HFD群の腎尿細管にはリソソーム膜蛋白lamp1陽性の空胞形成が観察され、内部にはGFP陽性リン脂質が蓄積していた。以上より過剰脂質蓄積による機能不全リソソームがオートファジーフラックス障害につながることが示された。次に近位尿細管特異的オートファジー不全マウス(KOマウス)及び野生型マウスに対しHFD負荷を行ったところ、KOマウスでは尿細管ミトコンドリア機能低下が増悪し、マクロファージ浸潤とインフラマソーム活性化を認めた。【結論】HFDによりオートファジーへの依存性が高まるが、リソソーム機能障害からオートファジーがスムーズに機能せず、ミトコンドリア機能低下も相まって虚血による腎障害増悪につながることが明らかとなった。事前に予定した内容のうち、平成28年度の予定の一部(オートファジー不全マウスへの高脂肪食負荷の解析や脂肪負荷によるミトコンドリア傷害とそれに対抗するオートファジーの役割)まである程度踏み込んで実施できた。一方オートファジー可能(あるいは不全)下腎尿細管培養細胞での脂質負荷後のメタボローム解析に関しては方法の確立にやや手間取っており、停滞している。前年度の結果と一部重複するが、データを補強して(1)の結果を得た(論文掲載決定)。また脂質負荷とは反対に飢餓ストレスにおいてはリポファジーが生じることを見出した(2)。(1)高脂肪食(HFD)負荷腎尿細管におけるオートファジーの動態と脂肪毒性オートファゴソーム可視化マウスをHFD摂取下・絶食下で評価したところ、HFD群摂取下尿細管でオートファジー活性化を認める一方、lamp1陽性空胞にリン脂質が蓄積し、絶食時のフラックス亢進が欠如していた。HFD負荷近位尿細管特異的オートファジー不全(KO)マウスでは、ミトコンドリア機能低下、インフラマソーム活性化を認めた。虚血再潅流傷害を施したところ、HFD負荷野生型マウスは通常食群に比し重度組織傷害を認め、KOマウスで傷害が増悪した。HFDによりオートファジーへの依存が高まるがリソソーム機能不全からオートファジーがスムーズに機能せず、腎障害増悪につながることが明らかとなった。(2)腎尿細管におけるリポファジーの役割腎臓、特に近位尿細管における脂肪滴特異的オートファジー(リポファジー)について検討を行った。野生型マウスに24-48時間飢餓をかけると、近位尿細管の基底側に脂肪滴が観察された。脂肪滴の一部はオートファゴソームマーカーであるLC3と共局在し、また脂肪滴分画にはLC3が豊富に存在した。電子顕微鏡による観察で脂肪滴の一部がオートファゴソームに取り囲まれていた。さらに近位尿細管培養細胞において、蛍光標識脂肪酸を用いたpulse chase assayから、脂肪滴がオートファゴソームによりリソソームに運ばれ分解される、リポファジーが存在することが明らかとなった。現在オートファジー不全近位尿細管培養細胞および近位尿細管特異的オートファジー不全マウスを用いて、尿細管リポファジーの病態生理学的意義を探求中である。当初予定していた研究計画のうち、「研究実績の概要」(1)に記載した、脂質負荷時の腎尿細管オートファジーの役割については、順調に研究が進み、下記に記載する論文として結実した。特に虚血再灌流時には高脂肪食負荷オート

ファジー不全マウスで腎病変が悪化するとの観察は、臨床的にも重要で、腎脂肪毒性のメカニズムの一端を解明できたと自負している。またある種の脂質が高脂肪食負荷時のオートファジーの停滞を解除しうるとのプレリミナリーな結果を得ている。さらには当初の計画にはなかった飢餓時の腎尿細管におけるリポファジーに関しても順調に結果が出てきており、近い将来論文にまとめることができそうである。(1)腎尿細管におけるリポファジーの役割(昨年度の続き)腎オートファジーと脂質代謝の関連を、近位尿細管特異的オートファジー不全マウス(KOマウス)を用いて検討した。24時間飢餓下では野生型およびKOマウスの近位尿細管には同程度の脂肪滴形成を認めた。48時間飢餓下では野生型マウスでは脂肪滴が減少するのに対して、KOマウスでは更なる脂肪滴の増加を認め、beta酸化は野生型マウスに比し低下した。飢餓下の近位尿細管では、形態学・生化学的解析によりオートファジーによる脂肪滴の分解(リポファジー)を認めた。また血清飢餓下の近位尿細管培養細胞ではリポファジーにより脂肪酸がリソソームに運ばれ分解される一方、オートファジー不全培養細胞では、脂肪滴蓄積、ATP低下、生存率の低下を認めた。飢餓下のKOマウスでは、肝臓からのケトン体産生が亢進することで、尿細管細胞のエネルギー欠乏を代償していた。以上より近位尿細管リポファジーは飢餓時のエネルギー恒常性維持に働くことが明らかとなった。(2)イコサペント酸エチル(EPA)による尿細管脂肪毒性の軽減2016年度に我々は、高脂肪食(HFD)によるオートファジーの停滞という、新しい脂肪毒性機序を報告した。今回、臨床で頻用されるEPAの効果とその機序について検討した。EPA併用はHFDによるリソソーム内リン脂質蓄積を減少させ、一方脂肪滴形成を促した。近位尿細管培養細胞において、EPAはパルミチン酸(PA)によるフラックス障害と細胞傷害を軽減した。蛍光標識飽和脂肪酸を用いたpulse chase assayから、PA投与でリソソーム内に蓄積する脂肪酸がEPA併用時には脂肪滴へ貯留することが判明した。以上より、EPAは飽和脂肪酸を細胞保護的な脂肪滴内に囲い込むことによって、リソソーム障害を軽減しオートファジーフラックスと細胞機能を回復させることがわかった。過剰な脂肪摂取は細胞傷害や炎症を惹起する(脂肪毒性)。オートファジーはリソソームにおける細胞質成分分解の総称であり、細胞恒常性維持や飢餓応答に寄与する。本研究では腎脂肪毒性や飢餓状態における腎オートファジーの役割について検証した。高脂肪食によりオートファジーへの依存性が高まるが、リソソーム機能障害からオートファジーがスムーズに機能せず、ミトコンドリア機能低下や細胞傷害が生じることが判明した。高脂肪食とともにイコサペント酸エチルを投与すると、オートファジーがスムーズに進行し、脂肪毒性が軽減された。また腎臓のオートファジーが脂肪滴を分解することで長期飢餓状態に適応するリポファジーの存在も解明した。●オートファジー可能(あるいは不全)下腎尿細管培養細胞での脂質負荷後のメタボローム解析に関しては方法を確立したうえで、予定通り遂行したい。●予定では化合物ライブラリーを用いて、腎の脂質毒性を解消できるようなオートファジー活性化剤を同定する予定であったが、これと並行してすでに臨床使用されている薬剤を使用する計画を立てている。
リドベルグ原子直接光イオン化によるダークマターアクシオンの広域一括探索

宇宙におけるダークマターの有力候補素粒子アクシオンを、その質量の広い範囲に渡って一括して同時に探索する方法を開発する。この目的達成のために、リドベルグ原子の直接光イオン化過程を利用する。まず時間的・空間的にバンチ化したアルカリ原子基底状態ビームを、レーザー冷却・圧縮・加速過程により生成し、その後2段階レーザー励起によりバンチ化したリドベルグ原子を生成する。極低温に冷却した金属容器内にこのリドベルグ原子ビームを導入し、高磁場中でアクシオンが転換されて発生した光子を吸収してイオン化(光イオン化過程)されることにより、生成される電子を検出する。光イオン化の特性から、広い質量領域に渡ってイオン化が可能であり、従ってアクシオンを一括して探索することが可能になる。現在までに、詳しいシミュレーション計算を基に設計したバンチ化装置を超高真空系を用いて製作し、その特性・性能を詳しく評価している。レーザーによる原子ビームの圧縮・原子ビームの一定速度への加速・その後の回転ディスクによる速度選別の各過程の性能達成が重要であり、当初の目標に合った原子ビームを得つつある。さらに、高輝度のバンチ化原子ビームを用いた上に、イオンと電子の同時計測を行うことで探索実験の効率を上げることを目指している。超高真空系によりバンチ化した原子ビーム生成装置を製作し、高輝度バンチ化原子ビームの生成に必要な磁場の発生・その特性測定や、超高真空の達成は完了している。次に、半導体レーザー系を用いて、原子ビームの横方向圧縮、原子源からの連続速度分布を持つ原子の一定速度までの加速、その後の横方向再圧縮と、速度選別回転ディスクによるバンチ化を行って、バンチ化ビームを生成し、現在その性能を評価している段階である。まず探索実験の前段階として、以下の項目の準備的な研究を実施した:1)光イオン化により発生した電子を効率よく検出する為に、金属容器内に4個の電極を挿入して一様電場を構成し、光イオン化により発生した電子を上部に誘導する。この部分のシミュレーションを詳細に行い、出来る限り一様な電場で電子を誘導できる電極を設計した。また、金属容器を出た直後のフィールドイオン化部と電子の加速・検出部を設計し、シミュレーションを行って、最適なデザインを見出した。2)以上の計算を基として、電極・イオン化領域、および加速部・その後の輸送系の部品を設計製作した。3)製作したイオン化電子誘導部と加速・輸送部を組み立て銅の金属容器内に組み込んだ。4)電子をタングステンフィラメントにより発生させその後20keVまで加速した電子の輸送を行いシンチレータ検出器で測定、その後信号を外部に導いて、実際に波高分布を測定した。5)同時に、常温でバックグラウンドも測定し、信号対雑音比(S/N比)を調べた。一方、バンチ化された原子ビームをリドベルグ原子の生成に用いて光イオン化をパルス的に行うことで、時間情報も使うことが可能になり、バックグラウンドを大幅に落とすことが出来る。当初予想した計測時間よりも短い時間で探索実験が可能であることが分かった。当初の計画では、常温でバックグラウンドを測った後に液体窒素温度以下の低温で、黒体輻射による光イオン化事象を測る計画であったが、その段階までは進んでいない。このような事態に至った原因は、元々装置を設置していた京都大学・低温物質科学研究センターが改組・廃局されることになり、従来の実験室が使えなくなった事情による点が大きい。現在は他の実験室を借用出来ることになり、実験を再開する状況になっている。一方、バンチ化原子ビーム装置の開発により、以前に予想していた以上の信号対雑音比が得られる目途が立っているので、この研究の遅れは、十分取り戻せるものと期待している。まず時間的・空間的にバンチ化したアルカリ原子ビームを、レーザー冷却・圧縮・加速過程により生成し、その後2段階レーザー励起によりバンチ化したリドベルグ原子を生成する。現在までに、バンチ化装置を超高真空系を用いて製作し、その特性・性能を現在詳しく評価している。特に、高輝度のバンチ化原子ビームを得ることが、探索実験の効率を上げるためには必須であり、レーザーによる原子ビームの圧縮・連続速度分布を持つ原子ビームの一定速度への加速・その後の回転ディスクによる速度選別の各過程が重要である。当初の目標に合った性能を持つ原子ビームを得つつある。超高真空系によりバンチ化した原子ビーム生成装置を製作し、高輝度バンチ化原子ビームの生成に必要な磁場の発生・その特性測定や真空テストを行った。この間、当初使用を予定していた実験室が使用不可になったことなどの諸事情により、実験の実施が遅れている。

宇宙におけるダークマターの有力候補素粒子アクシオンを、その質量の広い範囲に渡って一括して同時に探索する方法を開発する。この目的達成のために、リドベルグ原子の直接光イオン化過程を利用する。まず時間的・空間的にバンチ化したアルカリ原子基底状態ビームを、レーザー冷却・圧縮・加速過程により生成し、その後2段階レーザー励起によりバンチ化したリドベルグ原子を生成する。極低温に冷却した金属容器内にこのリドベルグ原子ビームを導入し、高磁場中でアクシオンが転換されて発生した光子を吸収してイオン化(光イオン化過程)されることにより、生成される電子を検出する。光イオン化の特性から、広い質量領域に渡ってイオン化が可能であり、従ってアクシオンを一括して探索することが可能になる。現在までに、詳しいシミュレーション計算を基に設計したバンチ化装置を超高真空系を用いて製作し、その特性・性能を詳しく評価している。レーザーによる原子ビームの圧縮・原子ビームの一定速度への加速・その後の回転ディスクによる速度選別の各過程の性能達成が重要であり、当初の目標に合った原子ビームを得つつある。さらに、高輝度のバンチ化原子ビームを用いた上に、イオンと電子の同時計測を行うことで探索実験の効率を上げることを目指している。超高真空系によりバンチ化した原子ビーム生成装置を製作し、高輝度バンチ化原子ビームの生成に必要な磁場の発生・その特性測定や、超高真空の達成は完了している。次に、半導体レーザー系を用いて、原子ビームの横方向圧縮、原子源からの連続速度分布を持つ原子の一定速度までの加速、その後の横方向再圧縮と、速度選別回転ディスクによるバンチ化を行って、バンチ化ビームを生成し、現在その性能を評価している段階である。電子検出器の製作と開発は出来ており、低温での性能確認を行う段階になっている。一方、バンチ化装置の全体開発も進めつつあり、特に装置後半のレーザー圧縮部、回転ディスクによる速度・位置選別器は、もうすぐ製作が完了する予定である。パルス化した原子ビームを利用することで、時間情報の活用によるバックグラウンドの低減(環境放射能や、宇宙線によるバックグラウンドを落とす)は十分可能なので、より短い時間でのダークマターアクシオン探索が可能になると予想している。今後、約半年間でこれらの装置を組み立てて、低温でのバックグラウンドを測定し、本研究が目指す装置・機器の開発を完了したい。その上で、アクシオンの広域一括探索を進める予定である。バンチ化装置系を完成させた上で、レーザーの2段階励起によりリドベルグ原子ビームのバンチ化を達成する。このビーム系の性能を評価して、所定の性能が得られていることを確認する。その後、極低温に冷却したアクシオン探索装置にバンチ化ビーム系を組み込み、光イオン化過程による光子の検出を行う。種々の条件下で光子検出の効率を評価し、目的とする探索実験の高い検出効率が得られるようにする。必要な場合には改良を行う。この結果得られた高効率装置を用いて、典型的な温度での黒体輻射の測定を行い、探索実験装置の基本的な全体特性を確認し、その上で、実際に探索実験に進む予定である。研究計画の遅れの理由を説明したように、実験室の移動で暫く実験を停止せざるを得ない状況になった。
Cuナノ粒子を用いたAg集電電極代替によるSi太陽電池の低コスト・高効率化

Si系太陽電池の低コスト化・高効率化を目指し、Ag集電電極をCuナノ粒子を用いて代替するために、「低コストなCuナノ粒子の合成法の開発」および「簡便・低コストなCuナノ粒子積層法の開発」を行った。溶媒に水、錯化剤にクエン酸、還元剤としてアスコルビン酸を用いた液相還元法によって、低環境負荷・低コストにCuナノ粒子を合成することに成功した。またCuナノ粒子は低温焼結後に最小で、7μΩcmと低い抵抗率を示した。さらに、水中での安定性をCuナノ粒子にクエン酸処理によって付与した後、電気泳動法を用いて簡便にCuナノ粒子を太陽電池基板へ積層し、電極化することに成功した。Si系太陽電池を普及させるためには、発電コストを大きく低減することが必須である。既存の電池価格の大部分はAg集電電極が占めており、その電極抵抗率は10μΩ・cm以上とバルク特性(2μΩ・cm)には及ばない。即ち、Agを安価なCuに代替することで低コスト化、更に電極抵抗率を下げることで、数%の電池効率の向上が望める。電極形成には低温焼結Cuナノ粒子が必要であるが、既存の合成方法と電極化技術では、高コストかつ酸化の問題により実用に適さない。そこで本研究では、低コストかつ耐酸化性を有するCuナノ粒子の合成技術を基礎として、粒径制御により抵抗率を減少させ、粒子-電池基板の電荷制御による簡便・低コストな電極化技術を開発し、太陽電池の低コスト化・高効率化を達成することを目的としている。これまで開発したCuナノ粒子は優れた特性(耐酸化性・低温焼結)を有し、低効率は既存のAgナノ粒子と同程度まで減少しているが、バルク特性には及んでいない。抵抗率は粒子サイズに依存することから、平成27年度は粒径制御による抵抗率の低減を試みた。Cuナノ粒子の合成条件制御により、20nmから10μmの範囲で粒径制御に成功している。粒径が小さいほど焼結反応は進行し、高密度化することでバルクに近い特性が発現すると考えられるが、本ナノ粒子では粒径を小さくした場合でも低効率の低下は確認されなかった。これはナノ粒子と溶媒を混合してインクを作成し塗布した場合、隣接する粒子間距離が離れているため、焼結反応が十分に進行しないことに起因することを明らかとしている。塗布後の隣接粒子間距離を短くするため、ナノ粒子を溶媒に均一に分散させ、溶媒蒸発時に発生する毛細管力によって圧縮することを着想し、最適な溶媒を選定した結果、隣接粒子間距離を短くし、粒径低減によって低効率を数十μΩ・cmから最小で7μΩ・cmへ低減することに成功した。平成27年度は、Cuナノ粒子の粒子を制御することで焼結後の抵抗をAgの場合よりも低減させ、可能な限りバルク特性に近づけることを目的としており、粒子の制御に加えてインク作成時の溶媒の最適化を行うことによって、ナノ粒子塗布後の粒子の隣接間距離を短くし、焼結反応を促進させることで、既存Ag電極よりも低効率を低減させ、大きくバルク特性に近づけることに成功したため、研究進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。Si系太陽電池を普及させるには、発電コストを大きく低減することが必須である。既存電池価格の大部分はAg集電電極が占めており、その電極抵抗率は10μΩcm以上とバルク特性(2μΩcm)には及ばない。即ち、Agを安価なCuに代替することで大幅な低コスト化、更に電極抵抗率を下げることで、数%の電池効率の向上が望める。そこで本研究では、究極的に低コストかつ耐酸化性を有するCuナノ粒子の合成技術を基礎として、粒子の形状制御により電極抵抗率を減少させ、粒子-電池基板の電荷制御による簡便・低コストな電極化技術を開発し、太陽電池の低コスト化・高効率化を達成することを目的としている。平成27年度において、低コストな手法によって得られた銅ナノ粒子を用いて焼結温度200°C以下において抵抗率、約7μΩcmを達成している。平成28年度は、電極化技術を検討した。簡便・低コストな技術として、即座に粒子を積層可能であり、かつ高コストな有機溶媒ではなく、安価な水を用いた技術を開発した。合成された粒子は、水中での安定性の欠如(酸化・凝集)が課題であったが、クエン酸を用いた新規表面処理により安定性を付与することに成功した。また本粒子を用いた、粒子と基板間の電荷制御のみでは、電極に必要な粒子積層高さである10μm以上を達成できなかったため、当初の計画通り、電気化学的手法である電気泳動法を用いることで5μm/min以上でナノ粒子を積層することに成功した。ただし、本研究ではSi基板上にITO膜が形成された基板を用いたが、銅ナノ粒子は焼結後にITO膜からの剥離が確認され、正確な太陽電池効率を測定できていない。今後は、本研究結果を展開し、銅ナノ粒子の基板への接合を考慮、改善し太陽電池の高効率化を検討する。

溶媒に水、錯化剤にクエン酸、還元剤としてアスコルビン酸を用いた液相還元法によって、低環境負荷・低コストにCuナノ粒子を合成することに成功した。またCuナノ粒子は低温焼結後に最小で、7μΩcmと低い抵抗率を示した。さらに、水中での安定性をCuナノ粒子にクエン酸処理によって付与した後、電気泳動法を用いて簡便にCuナノ粒子を太陽電池基板へ積層し、電極化することに成功した。研究進捗に遅れはないため、計画通り、平成28年度は本Cuナノ粒子を用いた電極形成の技術開発を行った後に、太陽電池基板へCu集電電極を形成し、電池特性評価を行い、Si太陽電池の低コスト・高効率化を試みる。現在のCuナノ粒子の低効率は7μΩ・cmとまだバルク特性に及ばない。電極形成技術としては、基板とCuナノ粒子の表面電荷相互作用による粒子積層および電気化学的にバイアスを印加することで積層を加速することを予定しているが、バイアス印加によるナノ粒子積層時の隣接粒子間距離は、Cuナノ粒子インクを作成し、塗布した場合以上に短くできる可能性がある。そのため、低効率の低減もあわせて検討することで、更なるSi太陽電池の低コスト・高効率化を試みる。材料科学
Floer 理論とシンプレクティック幾何学の研究

Lagrange部分多様体のFloer理論の枠組みおよび基礎付けを深谷氏、Oh氏、太田氏との共同研究で行った。Lagrange部分多様体のFloer理論のシンプレクティック幾何学へのいくつかの応用も得た。また、トーリック多様体のLagrangeトーラスファイバーのFloer理論にも着手し、Hamilton displaceablityやdisplacement energyについての結果を得た。研究計画の一年目である今年度は、今までの研究を整理し検討を重ねると共に、国内外の研究集会で研究の現状について講演し、これからの研究の方向を探った。具体的には、Symplectic多様体の自己同型群に関する基本問題であったflux予想の証明について、Pan Pacific complex Geometry Conference, ICM, Madrid, Group of Diffeomorphismsなどで発表をした。この研究を纏めた論文は既に投稿済みであったが、今年度中に査読者の意見を入れて加筆を行い出版されるに至った。この仕事はsymplectic多様体の自己同型群のC^1-位相に関するものであるが、現在未解決であるC^0-位相に関する類似の問題もある。この未解決問題に対してどのようなアプローチが考えられるかを折りに触れて、深谷賢治氏、太田啓史氏と検討もしている。また、Lagrangian部分多様体に関する類似の問題についても、不十分ながらも分かったこともある。10年来の深谷氏、太田氏、Y.-G.Oh氏とのLagrangian部分多様体に対するFloer理論の構築は、内容的には完成したと言ってよい。本として出版すべく原稿を書き、推敲を重ねている。現在1,000ページを超える分量となり全体を整合性を持った形にするのに時間も掛かった。来年度以降、具体的な出版へ向けて活動したい。この理論は今後symplectic幾何学やミラー対称性予想などにおいて基礎理論となると期待している。我々としても、この理論の拡張と共に様々な応用を探りたい。研究分担者である秦泉寺氏と、UCLAのKefeng Liu氏、清華大学のJian Zhou氏を招聘し、研究集会を開いた。Gromov-Witten理論での局所化原理の応用についての情報を得た。Zhou氏はこの方法で正則円盤の数え上げの計算を行っている。上記の深谷氏、太田氏、Oh氏と小野の共同研究の枠組みでこれをいかに解釈するかなどの問題も残っている。数年前にHamilton微分同相写像群はSymplectic微分同相写像群の中でC^1-位相に関して閉じているというフラックス予想を証明したが、そのLagrange部分多様体版について研究した。Symplectic微分同相写像のグラフは、然るべき積多様体のLagrange部分多様体を定めることから、フラックス予想を対応するLagrange部分多様体の言葉で述べなおすことができる。状況を一般化することで次の問いに至る。Lagrange部分多様体全体をHamilton微分同相写像群で割った空間はC^1位相に関してHausdorff空間となるか?この問いは一般には正しくないことが、Chekanovの例から判る。前述の私のフラックス予想の証明では、symplectic微分同相写像に対するFloer cohomologyが主要な道具となった。そこでこの問いにもFloer cohomologyを用いたアプローチを考える。しかしLagrange部分多様体のFloer cohomologyを定義するには深谷・Oh・太田・小野(F000)の障害がある。そこで、F000の障害が消えていて、しかもFloer cohomologyが非自明であるようなクラスのLagrange部分多様体に対して研究した。その成果はGokova Geometry-Topology ConferenceのProceedingsに掲載予定である。また、F000の理論は原稿としてほぼまとめてあるが、具体的な計算、応用としてtoric多様体のLagrange torus fibersについて具体的な計算を行い、どのfiberがHamilton微分同相写像により、もとの位置から外せるかという問題に応用した。この問題については、近年Entov-Polterovichが(partial)symplectic quasi-statesの理論を創始し、華々しい成果を挙げているが、我々は、ある場合にはより決定的な結果を得た。Lagrange部分多様体のFloer理論についての深谷氏(京都大学)、Oh氏(Wisconsin大学)、太田氏(名古屋大学)との共同研究を本として出版するために細部の確認をし、最終稿を作成すべく作業を進めた。理論を完成形にするために補うべきA-無限大代数のホモロジー代数に関する幾つかの補題も証明した。この仕事の中で導入、構成きれたフィルター付A-無限大代数や双加群のcanonical modelや、その構成法の応用としてLagrange部分多様体上のMorse複体上にA-無限大構造を構成されることを解説した論文も執筆し、出版予定である。引き続き、我々が構築した一般論を具体的にトーリック多様体の運動量写像のファイバーとして現れるLagrangeトーラスの場合に詳細に調べる研究を4人の共同研究として続けている。シンプレクティック幾何への具体的な応用として、どのLagrangeトーラスファイバーがHamilton変形で元のものどの交差を外せないか、また外せるときはそのようなHamilton変形のHoferエネルギーはどれだけ必要かを調べた。

ミラー対称性との関わりでは、トーリック多様体の導来深谷圏は我々の意味で障害が消えているLagrangeトーラスファイバーとその上の障害を消すbounding cochainの(ゲージ同値類)組で生成されることがAbouzaid氏との議論を通して明らかになってきた。太田氏と進めている複素曲面の孤立特異点のリンクのシンプレクティック充填の研究では、1999年に公表した結果で扱われなかったクラスについて幾つかの考察を行い、論文として纏めた。