hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農業におけるエネルギー消費・CO_2排出のライフサイクル分析に関する研究

本研究では,第一にライフサイクル分析手法の農業分野への適用を検討するために,LCAの目的体系を整理した。第二に,農業におけるエネルギー消費とCO2排出への寄与度が大きい化学肥料製造,農業機械の使用と製造に関する基礎データを,海外での調査を含め分析・整備した。第三に,ライフサイクル分析のシナリオ検討を目的として,ドイツにおける有機農業の実態・展望と施設の整備・維持管理に関わる事例データを収集・整備した。また,農村地域を対象としたライフサイクル分析のインベントリー作成に不可欠となる地域の物質インプット/アウトプットの実態の把握するために,農村地域の土地利用の空間分析に対するリモートセンシング技術,GISの検証を行い,リモートセンシングによる作付け分布(農地利用分布)の把握結果に基づいて,作物生産にともなう窒素およびリンの投入・吸収量と収支に関する分布を把握した。これらの成果からは,窒素・リン投入量の分布パターンの時期的な相違,年間投入量・吸収量の分布パターンの違いなどが明らかとなり,作物生産にともなう養分投入・吸収の分布把握が,地域における物質フロー,流域環境管理の考察に有用であることを示せた。さらに,地域農業を対象とするライフサイクル分析において重要と認識された農村地域の物質フロー分析を実施し,農村地域における作物生産と動物生産に関わるライフサイクル・エネルギーとライフサイクルにわたる炭素放出・流入を試算した。本研究では,このような多岐にわたる検討,分析,考察を通して,農林生産が展開される農村地域の環境側面からの総合的な評価・計画に対するライフサイクル分析手法の有効性を明らかにするとともに,関連基礎データを整備することができた。農業システム・農村地域を対象としたLCAの方法論を考察し,(1)農業インプットの基本データの収集・整備,(2)LCAが適用できる農業システムのプロセス区分,(3)各プロセスの物質フローのモデル化,(4)特定地域(流域・行政域など)の「農業・農村」-「環境負荷」を表わす物量単位の設定・空間区分の作成,(5)LCA比較シナリオの設定,(5)GISを用いた地域農業システムのLCAの実施を,基本的アプローチとして整理した。このうち,本年度は(1)データ収集・整備,(4)「農業・農村」-「環境負荷」単位の設定・空間区分と(5)比較シナリオの設定を中心に次のような調査研究を実施した。(1)農業インプットである肥料についてのライフサイクルにわたるエネルギー消費・環境負荷のデータのうち肥料原料採取段階,肥料製造段階のものについて,海外調査・メーカーへのヒアリングを含めて収集した。(4)茨城県出島地域を対象に現地調査を併用しつつ,リモセンデータを用いた作付けパターン区分とその空間分布に関する検討を行い,既存土地利用図との合成分析による精度効果の確認,具体的作業手順の概要を整理した(リモセンによる分析結果として発表予定)。(5)農業システムのうち,本研究におけるLCA比較シナリオが作成できる体系について考察し,わが国における循環型農業と一般農業,ヨーロッパの有機農業と在来農業に関する情報収集を行った(ドイツの有機農業について発表予定)。このうち,循環型農業に関しては流域環境管理の視点から,地域空間としての物質フロー分析が必要であることを認識し,具体的なデータについて比較シナリオを想定した検討を試み,LCAによる評価が重要であることを確認した(地域資源の循環利用方策として発表済)。地域農業のライフサイクルにわたるエネルギー消費・CO_2排出を分析するためには,養分投入・作物生産等の空間的な物質フロー特性の把握が不可欠であるが,農村地域では空間的な推定・把握が困難で,さらに時期・種類によって物質フロー特性の異なる農作物栽培が展開されている。そこで本研究では,具体的な地域を対象に養分投入・吸収・流出などの物質フロー特性が類似する土地利用や活動形態をグループ化するとともに,リモートセンシングによるこれらグループの空間分布を把握を試み,その有効性・限界および実用的な活用手法を検討した。

その結果,オペレーショナルな物質フロー単位の空間的分解が可能といえる手法として,地形図の水田,畑地等の土地利用ごとにあらかじめ切り出したリモートセンシング・データを分析する手法を開発し,今後の空間的物質フロー分析への適用に目途をつけた。一方,地域農業を対象としたライフサイクル分析には物質フロー・インベントリーの作成が必要であるという認識から,農牧業に対する自然環境上の制約が強い地域の農畜産を例に,現在の物質フローの把握を試み,地域の畜産が植物資源の過剰利用の状態にあることを量的に明らかにした。さらに,定量的な物質フローの代替案を作成し,物質フローを体系化することの有用性を明らかにすると同時に,物質フロー分析が地域農業におけるライフサイクル環境負荷の分析に必要となるインベントリーの作成と持続的開発の検討に有効であることを示した。また,養分投入のライフサイクルにおけるエネルギー消費・CO_2排出を検討するための基礎的検討として,化学肥料製造,農副産物リサイクルプロセスおよび農業生産・流通に関わるライフサイクル分析に着手し,現在その成果発表に向けたとりまとめ作業を進めている。本年度は,第一に農業におけるエネルギー消費とCO2排出への寄与度が大きい農業機械の使用と製造,肥料の製造に関する基礎データの整備・分析を行った。また,環境保全型農業に対するライフサイクル分析のシナリオ検討を目的として,ドイツにおける有機農業の実態・展望を分析した。同様の視点から,施設整備・維持管理に関わるシナリオを検討するために,土木構造物に関する事例的データを調査し,その整備を行った。また,農村地域を対象としたライフサイクル分析のインベントリー作成に不可欠となる地域の物質インプット/アウトプットの実態の把握するために,農村地域の土地利用の空間分析に対するリモートセンシング技術,GISの検証を行った。さらに,リモートセンシングによる作付け分布(農地利用分布)の把握結果に基づいて,作物生産にともなう窒素およびリンの投入・吸収量と収支に関する分布図を作成し,窒素・リン投入量の分布パターンの時期的な相違,年間投入量・吸収量の分布パターンの違いなどを明らかにし,作物生産にともなう養分投入・吸収の分布把握が,地域における物質フロー,流域環境管理の考察に有用な情報を提供できることを示した。また,地域農業を対象とするライフサイクル分析において重要と認識された農村地域の物質フロー分析を実施し,農村地域における作物生産と動物生産に関わるライフサイクル・エネルギーとライフサイクルにわたる炭素放出・流入を試算した。これらの結果から,資源・エネルギー利用の効率化に影響する項目および地域の農業生産における炭素収支に果たす農副産物の循環利用の役割を明らかにした。
ゲルマトリクスと分子認識を利用した結晶のデザインに関する研究

本研究は、骨、歯、貝殻などに代表されるような生物の作製する無機材料(バイオミネラル)に倣い、常温・常圧付近における次世代型の材料合成プロセスおよび新しい有機無機複合材料の開発を目指して行われた。前年度までの成果より、高分子や有機分子と結晶の分子認識を有効に活用することで様々な結晶のデザインが可能であることがわかった。これらをふまえ、本年度はさらに結晶のデザインを発展させることを目的とし、その研究成果は大きく以下の3点にまとめられる。(1)実際のバイオミネラルとの比較実際のバイオミネラルに関しての分析を行った。これまで行われていたマイクロメートルスケールの分析ではなく、ナノメートルレベルまで詳細な解析を行うことで、新しいナノスケールの構造の発見に至った。また、これらの構造体の有機分子との複合状態や形成プロセスを把握し、生物が実際にどのように高分子による分子認識と結晶成長を行っているのかについて新しい知見を得ることができた。(2)機能性酸化物への応用これまでに明らかにした高分子や有機分子を利用した結晶成長を、機能性の金属酸化物ナノ構造体への応用へと展開した。室温、水溶液中における結晶成長を制御することで、酸化マンガンや酸化タングステンなどの電極・触媒などのへの応用が可能な酸化物のナノ構造体の作製とその構造制御に成功した。(3)研究全体の総括最終年度にあたり、どのように高分子と結晶を分子認識させて無機材料をデザインするかについて、各段階で得られた結果をまとめ、そのプロセスや可能性についてまとめた。本研究は、骨、歯、貝殻などに代表されるような生物の作製する無機材料(バイオミネラル)に倣い、常温・常圧付近における次世代型の材料合成プロセスの発展を目指して行われた。その成果は大きく以下の2点に分けられる。(1)バイオミネラルのナノ構造の解明これまでにも貝殻などのバイオミネラルの構造や形態に関する研究は多く行われていたが、いずれも巨視的なスケールにおけるものであった。本研究においては、炭酸カルシウムから構成される典型的なバイオミネラルの構造解析を、特にナノスケールの構造に着目して行った。観察の結果、いずれのバイオミネラルも、これまで知られてはいなかった、大きさ数十ナノメートルの結晶と生体高分子から構成された、有機無機ナノ複合材料であることを明らかにした。(2)バイオミネラルの構造類似体の作製前述の結果より、バイオミネラルはナノスケールからマクロスケールにわたり階層的に制御された構造体であることが明らかとなった。そこで、本研究においては、高分子マトリクスと有機分子による分子認識を結晶成長へ活用し、温和な水溶液中の環境において構造類似体を作製することを試みた。高分子と無機結晶の相互作用を有効に活用することで、いくつかの材料において階層的に制御された有機無機複合材料を作製することに成功した。また、これらの結果より、本研究で用いていない様々な材料においても同様のアプローチが適用できることが示唆される。以上の2点のように、これまで着目されていなかったバイオミネラルのナノスケールの構造を解明し、それに倣った材料合成の一例を提示することができ、次年度のさらなる展開が期待できる。
第16族元素を複数組み込んだオリゴアセンの合成と分子配列制御

我々は、herringbone型のパッキング構造をとってしまうペンタセンにメチルチオ基を導入した6,13-ビス(メチルチオ)ペンタセン1が、硫黄原子間相互作用を補助的駆動力として働き、ペンタセン環がface-to-face型π-πスタッキングすることを見出している。本研究では、このコンセプトを確立すべく、ビス(メチルチオ)テトラセンを合成し、単結晶X線構造解析を行い、結晶構造パッキング構造を調べた。[1]5.12-ビス(メチルチオ)テトラセン25、12-ビスメチルチオテトラセン2は、5,12-テトラセンキノンから3段階で合成した。X線結晶構造解析を行った結果(空間群C2/c)、2のパッキング構造にはS...S相互作用とS...Cπ相互作用が働き、2のテトラセン環はface-to-face型π-πスタッキングしていることがわかった。また、溶液塗布法によりボトムコンタクト型の有機トランジスタ素子を作成し、有機電界効果トランジスタ特性の測定を行ったところ、2はp型半導体でμ=4.0x10^<-2>cm^2/V_s、I_(on)/I_(off)=1.0x10^4,V_(th)=-1.7Vという性質を示した。[2]5.11-ビス(メチルチオ)テトラセン35,11-ビス(メチルチオ)テトラセン3は、テトラセンキノンから3段階で合成した。3の結晶構造(空間群pbca)にはS...S相互作用はなく、そのテトラセン環は典型的なherringbone型パッキング構造をとっていた。以上、我々のこれまでの知見と今回得られた結果を併せ、berringbone型パッキング構造をとるアントラセン、テトラセン、ペンタセンにメチルチオ基という小さい官能基を導入することにより、硫黄原子間相互作用が補助的に働いて、アセン環のパッキング構造をface-to-face型π-πスタッキング様式に分子配列制御できることがわかった。また、硫黄原子間相互作用に加え、分子の対称性も重要であることがわかった。
キラル分子系の一分子科学

自然は対掌を好む。すべての生体分子は片方の対掌性を持つという「ホモキラリティー」現象が、いつの段階で生じたかは生物の進化上の未解決課題の一つである。組成・質量・電子状態が同一であるキラル有機分子の対掌性は、光学活性測定によってのみ区別される。本研究では、円偏光フォトンSTM、探針誘起円偏光ラマン散乱分光分析法を新規に開発し、合成、実空間観察・電子・振動状態解析、偏光発光検出、円偏光ラマン振動分析、第一原理理論計算解析という一連のプロセスを通じて、キラル一分子を科学する。1.単一分子および分子ナノシステムのキラリティに由来する発光特性を解析するため、極低温超高真空STM、微弱発光検出装置、データ解析部から成る円偏光フォトンSTMシステムを構築した。現有する極低温超高真空STMに微弱偏光発光分析システムを組み込んだ。レンズ系に、直交する偏光成分の間に位相差を生じさせる複屈折素子を導入し、極弱発光検出とSTMの同時測定のためのコントロールシステムを整備した。これにより、STMのトポグラフ像とフォトン強度を同期するフォトンマッピング、また、意図した位置での発光スペクトルが取得可能となった。2.R体、S体を区別したペリレン誘導体であるキラルPTCDI分子を新規に合成し、円偏光フォトンSTMによりその光学非対称性を評価した。分子発光効率向上のため、NiAl(110)基板上に、AlO3酸化膜を数層(約1nm)形成したのち、キラルPTCDIを蒸着した。少数分子によるアセンブリ構造から左右円偏光発光を区別して検出することから、R体、S体の区別が可能となり、仮定の実証に成功した。また、表面上に形成された分子アセンブリからは、溶液中で得られた円二色性とは大きく異なる光学非対称性が検出された。これは、分子配向、あるいは表面が、本来の単一分子の光学活性に大きな摂動を与えていることを強く示唆している。3.探針誘起ラマン分光法(TERS)に円偏光による励起システムを組み込んだCD-TERSを設計・構築し、予備実験を開始した。これにより単一キラル分子、あるいは少数分子アセンブリからの振動解析を左右円偏光を区別しながら検出することが可能となる。予備実験では、固体表面上に担持した単層カーボンナノチューブからのラマン振動スペクトルの取得を試み、従来法の結果とよい一致を示し、また、探針誘起によるラマン増強現象までを確認した。本研究の目的は、STM-CLE、CD-TERSを新規に開発し、キラル分子の合成・選択抽出、単一分子の実空間観察・電子状態解析・振動解析、円偏光発光検出、対掌性を区別したラマン振動分析、第一原理計算による発光メカニズム解析という一連のプロセスを通じて、キラル一分子を科学する。組成・質量・電子状態が同一である有機分子の対掌性を、主にナノスケールの光学活性測定によって区別することにある。本年度の成果は、以下のとおりである。(1)昨年度までに、構築したSTM-CLE計測システムを用いて、独自に合成したキラルPTCDI分子の光学非対称性を、単分子レベルで評価することに成功した。本年度は、吸着基板を数種類使用して、再現実験を行った。これまでの酸化膜基板同様、金属表面上では、溶液中に比べて光学非対称性の極性が反転し、またその強度が数10倍に増強する事を確認した。また、金属表面と酸化膜表面での円偏光度について比較検討した。(2)キラル分子とのホストゲスト反応による、対掌性、直径、金属性を区別したSWNTの高効率精製をおこなった。直径が1nm以上の比較的大きなSWNTにおいて、はさみ状の分子に加えノギス状のキラル分子を新規に合成してSWNTの選択精製を行い、金属性の選択も含めたSWNTの高効率分離・精製に成功した。また、新たに合成したジペリレンキラル分子を用いたキラルSNWT認識・選択精製にも成功した。(3)第一原理計算を用いたキラル分子系の電子状態解析を開始した。本研究においては、1) GW近似による有機材料の電子状態の高精度な予測、および、2)時間依存密度汎関数理論による有機分子の光学的性質の予測の二つに重点をおいて研究を行った。これらの知見をベースに、CDスペクトル、および、分子間相互作用のCDスペクトルへの影響について計算プログラム構築が完了し、計算を開始した。(1)ヘリセン分子の実空間観察・電子状態解析ヘリセン分子はベンゼン環、チオフェン環がつながる比較的単純な構造ながら、強い自然円偏光を示すキラル分子として知られる。Au(111)表面上で分子の自己組織化構造とその高分解能像を取得した結果、明らかな分子のらせん構造が確認された。一方、局所電子状態の解析においてキラル分子認識に関する明瞭な結果が得られた。同一タイプおよびラセミ分子による自己組織化構造上のSTSスペクトルを取得したところ、ラセミ分子上では非占有状態に明らかなピークが現れ、異なるエナンチオマー分子間で出現する新たな電子準位と対応していることが分かった。

(2)単層カーボンナノチューブ(SWNT)からの円偏光ラマン計測本年度は、構築、測定試験を完了したCD-TERSシステムを用いて、表面に担持したSWNTにおいて円偏光ラマンスペクトルを取得し、左右の螺旋の区別を試みた。通常のTERS測定において、探針先端のプラズモン共鳴により、106倍の探針誘起(増強)ラマンスペクトルが得られた。一方、円偏光ラマンスペクトルの測定では、単一SWNTに関して明らかに円偏光強度比が違うスペクトルが観察された。この結果は、構築したCD-TERSシステムが正常に稼働していることと共に、偏光分離したラマン散乱分光による振動スペクトルを単一分子レベルで成功した世界初の成果である。1.複合解析システムを用いた、キラル分子系の光学非対称性評価実験トンネル電流誘起発光検出法(STM-LE)、探針誘起円偏光ラマン分光法(CD-TERS)を用いたキラル分子の光学特性評価を行った。ペリレン誘導体、ヘリセン誘導体、単層カーボンナノチューブ(SWCT)等のキラル分子系に関して、その光学非対称性を単一分子レベルで評価した(1)STM-LEでは、キラル分子の円偏光マッピング、スペクトル計測実験を継続した。特に左右円偏光を区別したスペクトル取得に集中することにより、光学非対称性に強く関与している分子の電子状態を検討した。ペリレン誘導体に加え、新たに複数のヘリセン誘導体を用いた光学非対称性評価を行った。(2)CD-TERSにおいては、探針を一点に固定したTERSスペクトルの取得に加えて、単一振動モードのラマン振動マッピングの取得を可能にした。またそれらを円偏光分離することにより、CD-TERSを実現した。表面上に担持した単層CNTのCD-TERS計測を行ったところ、CNT上で明らかな光学非対称性を観測した。(3)非弾性トンネル分光(IETS)を用いた局所領域での振動スペクトル取得を実現した。基板上に吸着したヘリセン分子に関して、CH伸縮振動励起に起因する非弾性トンネル現象を観測し、特定の振動ピークに特化したIETSマッピング測定を行った。2.光学非対称性発現メカニズムに関する理論計算による解析及び評価キラル分子の励起・失活の遷移確率を計算する計算プログラムを用いて、PTCDI分子の光学非対称性を検討したところ、2量体では、単一PTCDIの光学非対称性とは逆の極性を持つことが分かった。これは実験結果とよく一致し、計算プロセスの妥当性を確認した。今年度は、申請時の開発手法の中で、唯一残っていた非弾性散乱分光(IETS)による原子スケールでの振動分析手法の開発を完了した。これにより、STM-LE手法、CD-TERS手法を中心とした複合解析システムがすべて完了したことになり、目標とするキラル分子系の光学特性・光学活性評価の遂行を可能とした。本研究で設計・構築した複合解析システムは、すべての計測モードが、相補的・相乗的、また有効に機能することが分かり、予想を上回る装置開発となった。具体的なキラル分子系では、これまでに、ペリレン誘導体(キラルPTCDI)、ヘリセン誘導体(ヘリセンジオール、ヘリセンジアルデヒド)、単層及び多層カーボンナノチューブ(SWNT、MWNT)を用いており、これらの円偏光発光分析および円偏光ラマン散乱分光を次々と実現している。
活性酸素により生じるDNA損傷の同定と突然変異の機構

デオキシアデノシン(dA)及びトリリン酸体(dATP)、一本鎖又は二本鎖DNAを活性酸素発生系[Fe(II)-EDTA]で処理し、HPLCで解析した。その結果、アデニン塩基の2位が水酸化され、2-ヒドロキシアデニン(2-OH-Ade)が生成することを見い出した。2-OH-Adeの収量を8-ヒドロキシグアニン(8-OH-Gua)と比較したところ、dAやdATPを処理した場合には、8-OH-Guaの36分の1、DNAを処理した場合には、8-OH-Guaの約40分の1であった。次に、dATPから生ずる2-OH-dATPがDNAポリメラーゼ(クレノ-断片及びDNAポリメラーゼα)の基質となって、DNA鎖中に取り込まれるか否かを調べた。その結果、クレノ-断片は鋳型DNA中のT残基に対して、ポリメラーゼαは鋳型DNA中のTとCに対して、2-OH-dATPを取り込むことを明らかにした。一方、鋳型DNA中の2-OH-Adeに対して、DNAポリメラーゼがどのヌクレオチドを取り込むかを調べたところ、dTMPの他にdAMPも取り込むことを新たに見い出した。この事実は、2-OH-Adeの生成が活性酸素によって生ずる、A→T変異の原因の一つである可能性を示唆するものである。また、DNAをFe(II)-EDTAで処理し、HPLCで解析した結果、鎖の一部が切断され、グリオキサールが生じることを新たに見い出した。グリオキサールの生成量は、同一条件下で生じる8-OH-Guaの約20倍であった。この化合物は、ヌクレオチドやヌクレオシドのFe(II)-EDTA処理によっても生成した。フリオキサールは、Ames試験陽性の化合物であり、DNAからのグリオキサールの生成も又、活性酸素による突然変異・発がんの原因の一つである可能性がある。
稲垣家旧蔵地図・地球儀の解析を主とした江戸後期の世界地図編纂事情究明に向けた研究

本研究では、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の全容解明のために、津市図書館等所蔵関連史料の調査・整理・分類作業を継続的に行い、同史料の解析作業を進めた。その結果、第一に、「稲垣家旧蔵地理学関連史料仮目録」が形として整いつつある成果を生んだ。第二に、稀覯の地図・地球儀等器物史料の一部をデジタル公開化するための基盤が形成された。第三に、江戸時代知識人による地理的情報集積過程の実態解明に関わる成果を学会での口頭発表や論文化を通して公表した。本研究は、19世紀前半の知識人が、日本の北方(北辺・ロシア)に関する地理的情報収集を契機として理解した世界情勢の実態を、日蘭・日魯交流史の視点から把握し、当時得られた情報内容の意義を、文献のみならず製作された地図・地球儀などの器物の分析を通じ、解明することを主たる目的としている。研究期間の中間年度にあたる本年度は、前年度に形成された研究基盤をさらに発展させるための作業を継続した。研究代表者及び連携研究者の具体的な研究実績は、以下の通りである。研究代表者の吉田厚子は、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の全容を解明するために、津市図書館等所蔵関連史料の調査・整理・分類作業を前年度より継続するとともに、新規購入した「洋学史関連図書」や国立国会図書館等で調査・蒐集した研究文献を駆使して、稲垣家史料に関する解析作業を進展させた。その結果として、『稲垣家旧蔵北辺図・世界図・地球儀及び関連文献仮目録』作成に向けた草稿作りにも着手した。また、19世紀前半における海外情報受容の知識系統や北辺・世界地理研究の実態の究明を目指して、当時の知識人が描いた二、三の北方ロシア関係地図を分析した成果を、新日本古地図学会例会における招待講演で公表した。一方、連携研究者の吉田忠は、当時の知識人の北方認識を知る手がかりとして、稲垣文庫中の北方関係史料を調査し、稲垣定穀自身の随筆『凸頭彙稿』と志筑忠雄訳『羅西亜来歴』に着目し、殊に後者は『魯西亜志附録』という表題でも知られるもので、内閣文庫、静嘉堂文庫、鮎澤文庫(横浜市立大学図書館)蔵の現存写本とテクストの照合をした。また同書はファレンタイン『新旧東インド志』(F. Valentyn, Oud en Nieuw Oost-Indien, 1724)第1巻の記事の翻訳と言われるので、目下この訳書を蘭書原文と対照・分析中である。本研究は、19世紀前半の知識人が、日本の北方(北辺・ロシア)に関する地理的情報収集を契機として理解した世界情勢の実態を、日蘭・日魯交流史の視点から把握し、当時得られた情報内容の意義を、主に稲垣家所蔵の文献及び製作された地図・地球儀などの器物の分析を通じて解明することを目的としている。最終年度にあたる本年度は、前年度までの研究を更に発展させ、3年間にわたる研究全体の総括をした。研究期間全体を通じて、「稲垣家旧蔵地理学関連史料仮目録」が形として整いつつある成果を生むとともに、一部史料のデジタル公開化に向けた基盤が形成された。研究代表者の吉田厚子は、稲垣家旧蔵地理学関連史料の目録化・公開化に備えて、調査・蒐集済み史料について、データ及びデジタル化した史料画像を分類・整理し、順次パソコンに保存していく作業を継続した。また、蒐集済みの関連史料を、各種世界図や洋学史関連図書・文献等を駆使して緻密に比較・解析し、各史料の内容やそれらが具有する史的意義、史料系統などの解明を目指す作業を進展させた。加えて、江戸時代における知識人の地理的情報集積過程の実態解明に関わる成果の一部を、新日本古地図学会において口頭で公表した。さらにその成果は、論文化と日本国際地図学会学術誌等への投稿に向けて、現在鋭意執筆中である。一方、連携研究者の吉田忠は、志筑忠雄『露西亜来歴』の調査・研究を継続し、新たに洲本市立図書館に現存する儒者柴野栗山旧蔵の写本『阿羅祭亜来歴』と稲垣文庫本とのテクストの照合を行い、またファレンタインの『新旧東インド志』とオランダ語原文と対照して、同書が原本であることを確認した。さらに、同書は志筑の晩年の訳述『二国会盟録』と密接な関係があることが判明した。以上の点につき論文を作成中である。本年度は、その目的実現に向けた研究全体の準備期間に当て、次年度以降の研究作業の基盤の形成を試みた。

研究代表者及び連携研究者の具体的な研究実績は、以下の通りである。研究代表者の吉田厚子は、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の全容を解明するために、津市図書館等所蔵関連史料の調査・整理・分類に着手し、それら史料の解析に必要な関連研究文献を国立国会図書館等で調査・蒐集した。また、19世紀前半における海外情報受容の知識系統や北辺・世界地理研究の実態の究明に向けて、当時の知識人の外国語学習について、青木昆陽のオランダ語学習の実態を事例として明らかにし、学会でその成果の一部を公表した。加えて、研究成果を将来的に社会・国民へ発信することを目指すためにも、神戸市立博物館や津山洋学資料館、東京国立博物館で催された関連企画展を巡見した。一方、連携研究者の吉田忠は、江戸幕府天文方の「世界地図翻訳事業」の詳細を解明するために、蛮書和解御用200周年記念シンポジウムで、関連研究者と議論を深化させた。また、ドイツ、オランダにて資料調査を行い、地図作成に不可欠な天文学知識の進展に関連し、アピアヌス、ゲンマ・フリジウスの天文学、観測器具製作関する基礎文献を調査・収集し、ブラウ、ファン・ケーレン、オッテンスなど17世紀後半から18世紀前半のアトラスについて実物調査し、新井白石がシドッチ尋問に際し利用したブラウの壁掛け地図の背景について調査した。本年度は全体の研究期間の中間年度にあたるので、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の全容及び19世紀前半における海外情報受容の知識系統や北辺・世界地理研究の実態の解明に向け、前年度に形成された研究作業の基盤を継続・発展させる年度と位置づけていた。そのために当初より計画していた、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の調査・整理・分類作業や、それら史料の解析に必要な関連研究文献の調査・蒐集作業がさらに進展し、『稲垣家旧蔵北辺図・世界図・地球儀及び関連文献仮目録』の草案作成に向けた準備にも着手することができた。また、19世紀前半における海外情報受容の知識系統や北辺・世界地理研究の実態の解明を期した具体的な研究成果として、当時の知識人が描いた二、三の北方ロシア関係地図を分析した知見を公にすることもできた。但し今年度に重点化することを予定していた、稲垣家旧蔵の地図・地球儀等器物史料及びその関連史料のデータベース化に向けた撮影・画像処理については、対象機関の半年以上にわたる耐震工事や、研究代表者・連携研究者・委託予定の専門業者との日程調整等の都合により、実行に移すことができなかった。そのため、その分の経費を最終年度に繰り越すこととし、特に次年度にこれらの作業を集中的に行うこととした。以上の理由から、一部作業の遅延があるため、当初の計画以上とはいかないまでも、おおむね順調に進展していると評価した。本年度は、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の全容及び19世紀前半における海外情報受容の知識系統や北辺・世界地理研究の実態の解明に向け、研究全体の準備期間に当て、後年度の研究作業の基盤を形成する年度と位置づけていた。そのために当初計画していた、稲垣家旧蔵の北辺図・世界図及び地球儀や関連文献の調査・整理・分類作業や、それら史料の解析に必要な関連研究文献の調査・蒐集に進展をみた。また、19世紀前半における海外情報受容の知識系統や北辺・世界地理研究の実態の解明に向けた成果として、当時の知識人の外国語学習の実態を、ある人物の事例に即して公にすることもできた。更に、各地で催された関連企画展の巡見は、将来的な研究成果発信の在り方を視野に入れた次年度以降の研究作業の推進方策をかためるための一助となった。加えて、関連器物史料の実物及び基礎文献の調査等も、連携研究者によるオランダ等での研究作業により一定の成果を得られた。
BCG-CWSを用いた抗がん免疫応答の再構築とそのメカニズム

現在、がん免疫療法において臨床応用されているBCG-CWSには種々の懸案事項があり、代替可能なアジュバントの開発が必要とされていた。我々はこれまでに携わってきたBCG-CWS研究を基に、アジュバント療法のメカニズム、および必要な免疫応答を解析し、これらを考慮に入れた機能的創薬設計から、新規人工アジュバント・試作化合物を開発した。その活性は未だ十分なものではないが、より強力なアジュバントへ改良しうる可能性を見いだした。ウシ結核菌弱毒化ワクチン株の細胞骨格成分(BCG-CWS)はトル様受容体のリガンドであり,樹状細胞を活性化する。大阪府立成人病センターでは術後のがん患者さんに対して再発防止を目的にBCG-CWSの臨床応用(免疫アジュバント療法)が実施されている。しかしながら,現在使用しているBCG-CWSは現存量のみであるため,これに代替できるアジュバント開発が必要であった。申請者は,がん免疫療、アジュバント療法において,新規人工アジュバントが再現するべきBCG-CWSの特性を把握するために様々な解析を行ってきた。一つはサイトカインアレイによってBCG-CWS特有の産生サイトカインの同定を試みた。一方,細胞内FACS法では,BCG-CWSアジュバント療法で有効性の指標としているIFNγを産生する細胞の同定を試みた。これらの結果から今後の評価系においてBCG-CWSと性質比較する項目が絞り込めつつある。一方,BCG-CWSの免疫活性化能を再現する手法として,入手・合成可能なBCG成分の混合による活性再構築を試みているが,現在までに十分な成果は得られていない。引き続き検討を進める計画である。さらに,評価項目の選定・BCG-CWS活性の再構築と平行して,既存のトル様受容体リガンド構造と,生化学的な機能が知られるペプチドを融合させた新規人工アジュバントをデザイン・合成した。今後,この化合物の抗がん活性、免疫活性化能をBCG-CWSとともに測定し,付加した機能性ペプチドの有効性や生化学的な創薬戦略の成果を含めて評価していきたい。ウシ結核菌ワクチン株の細胞骨格成分BCG-CWSは、成人病センターで先立って行われた臨床応用例とその強力な免、活性化能から、国内の施設で様々な形の臨床応用が企画されている。しかし、菌体から精製する巨大分子複合体であるため懸案事項が多いのも事実であった。そこで、申請者はBCG-CWSに代替可能なアジユバントの合成・開発を始めた。BCG-CWSはトル様受容体2および4のリガンドであり、抗がん疫作用には、樹状細胞から誘導されるIL-23、また、その後の応答で間接的に産生されるIFNγが重要な役割を持つが予想された。マウス実験モデルにおいて脾細胞内ではCD4+T細胞からのIFNγ産生を確認している。一方、トル様受容体2リガンドとして知られるマイコプラズマ由来リポペプチドはIL-23を誘導するがIFNγの誘導はほとんどおこらない。また、BCGーCWSと比較するとIL-23産生能も非常に弱い。そこで、我々は、このリポペプチド骨格をベースに追加機能を付加する改良を加え、天然に存在しないリポペプチド(化合物)を設計・合成した。今回、in vitroの実験系(ママヌ脾臓細胞を化合物で刺激し、誘導されるサイトカインの種類と量をELISAアレイで検出する)で、その活性を評価したところ、総合的な活性はBCG-CWSよりも弱いものであるが、誘導するサイトカインの種類が類似した化合物を得る事ができた。現在、活性を強化するための、さらなる改良を化合物に加え、より強力なBCG-CWS代替アジュバントを開発中である。
運動で増加する転写補助因子等による骨格筋GLUT4発現増加の分子機構に関する研究

本研究では、ラットを対象とした5日間の高強度及び低強度の水泳トレーニング後の骨格筋を骨格筋のプロテオーム解析(proteome analysis)をもちいて、タンパク質の発現変動を網羅的かつ定量的に検出した。2D-DIGEによって骨格筋で発現変動するタンパク質を解析し、興味あるタンパク質スポットを質量分析(MALDI-TOF/MS)によって同定した。その結果、LITは有意に1.3倍以上発現が増減したスポットが22個存在し19個のタンパク質を同定した。HITでは有意に発現が増減したスポットが13個存在し、13個すべてのタンパク質を同定した。このうち、共通して発現増加したミトコンドリア系酵素タンパク質はATPsynβ、OGDH、m-MDHの3種類であった。これまでに運動との関連で報告のないタンパク質(ATPsynα, NDUFS1, -2, UQCRC1)が同定された。これらの結果より、高強度トレーニングにより骨格筋の有酸素性代謝能の改善に関係の深いミトコンドリアタンパク質が発現増加することが明らかになった。速筋線維で発現が高い筋弛緩因子であるparvalbumin(PV)が、どの運動トレーニングによっても共通して発現減少した。特に、高強度の運動トレーニングでこのPVが減少することが初めて明らかとなった。トレーニングによるGLUT4増加に関する機序に関連する転写因子について両トレーニングにより増加するものは同定できなかった。従来、低強度長時間運動によりラット骨格筋のPGC1αの発現量が増加し、それは当該運動により動員される筋に特異的であることが報告されている。最近報告者たちは、高い強度の間欠的運動でも同様に、そのような運動により動員される骨格筋のみに増加が見られることを明らかにした。すなわち高強度トレーニングは糖代謝能を律速するGLUT4や有酸素性代謝を律速するミトコンドリアの発現を増加させる有用なツールであることが示された。しかし、そのような間欠的運動は疲労困値(8回)まで行うので、実際に健康増進のための運動には用いることは難しい。そこで本研究では、疲労困値に至らない回数(3回)の間欠的運動による1週間の水泳トレーニングがPGC1α,GLUT4及びミトコンドリアの発現を見た。その結果、GLUT4及びミトコンドリア蛋白の発現量は3回と8回のトレーニングで差は見られなかった。一方、PGC1αは3回のトレーニングは8回のトレーニングよりも低かった。また、それらの転写因子の発現に関する情報伝達系と推測されるAMPKおよびCaMK活性を測定したが、AMPKは3回と8回で差があったら賀CaMK活性には差がなかった。したがって、GLUT4の発現にはCaMKが関与している可能性が示唆された。運動後にGLUT4の発現を増加させると考えられている転写補助因子であるPGC1αの発現量が18時間程度高く維持されていることが報告されている。そこで、本研究では運動後、どれほど、そのタンパク質の発現量高値が持続されるかどうかを明らかにするために、SD系ラットに低強度長時間水泳運動を行わせた後の24時間及び30時間後の前肢三頭筋のPGC-1α濃度を測定したところ、細胞全体及び核分画の両方で運動終了後24時間後まで同タンパク質量が、非運動群よりも高いが、30時間後には非運動群と差がなくなることが明らかとなった。この結果は、運動終了後GLUT4の発現が運動終了から24時間程度、長時間促進されていることを示唆している。現在、運動によりGLUT4が増加することに関与するタンパク質の全容は明らかになっていない。そこで本研究では、運動後に発現量が増加する新規のタンパク質を明らかにすることを目的に、SD系ラット筋に高強度短時間間欠的水泳運動と低強度長時間水泳運動を行わせた後の核分画のサンプルに対してプロテオミクス法を用いた。その結果、この分画においては、クレアチンキナーゼのような既知のタンパク質しか、検知することは出来なかった。今後は、運動による新規のタンパク質の発現がより多くなり、検知能が高まると推測される系、即ち同様の運動の連続であるトレーニングを行った後の骨格筋タンパク質に対してプロテオミクス法を用いて、運動強度特異的に発現するタンパク質の検知を行う。

身体トレーニングによる骨格筋の適応の分子メカニズムには不明な点が多い。本研究では、ラットを対象とした5日間の高強度及び低強度の水泳トレーニング後の骨格筋を骨格筋のプロテオーム解析(proteome analysis)をもちいて、タンパク質の発現変動を網羅的かつ定量的に検出した。2D-DIGEによって骨格筋で発現変動するタンパク質を解析し、興味あるタンパク質スポットを質量分析(MALDI-TOF/MS)によって同定した。その結果、LITはプロテオーム解析により有意に1.3倍以上発現が増減したスポットが22個存在し19個のタンパク質を同定した。HITでは有意に発現が増減したスポットが13個存在し、13個すべてのタンパク質を同定した。そのうちLIT、さらにHITでも数多くのミトコンドリア系酵素の発現が増加した。このうち、共通して発現増加したタンパク質はATPsynβ、OGDH、m-MDHの3種類であった。これまでに運動との関連で報告のないタンパク質(ATPsynα,NDUFS1,-2,UQCRC1)が同定された。これらの結果より、高強度トレーニングにより骨格筋の有酸素性代謝能の改善に関係の深いミトコンドリアタンパク質が発現増加することが明らかになった。速筋線維で発現が高い筋弛緩因子であるparvalbumin(PV)が、どの運動トレーニングによっても共通して発現減少した。特に、高強度の運動トレーニングでこのPVが減少することが初めて明らかとなった。ミトコンドリアの酸化系タンパク質の発現にPVが影響を与えている可能性を示した先行研究と本研究の結果から、PVの減少は必ずしも筋弛緩の機能低下を示しているのではなく、このタンパク質の発現と、筋の酸化的代謝能力(ミトコンドリア酵素活性の上昇など)の向上との関係があることが示唆された。
結晶構造を制御した金合金めっきによるナノG検出法の開拓

試作したAu合金デバイスのノイズ評価値は30nG/√Hz以下であり,目標性能(慣性分解能0.1μG以下)を達成した。また,デバイスの長期振動特性評価の結果,一般的に金属疲労が生じる100万回以上の振動を印加後でも機械故障がなかった。温度特性評価を実施した結果,-50°C100°Cの温度変化後でも機械故障は見られなかった。さらに,試作デバイスと市販容量検出回路を組み合わせて加速度センサモジュールを開発し,身体の加速度計測デモを実施した。機械強度の観点では,目標性能(降伏強度1GPa)を超えるAu合金材料の開発に成功した。以上より,ナノG検出へ向けたAu合金加速度検出デバイスの実現見通しを得た。具体的内容:当初計画に示した(1)ナノ結晶化によるAu/Au合金の高強度・高密度化の基礎検討,(2)Au加速度検出デバイスの基礎検討について,それぞれ以下を実施した。(1)について,電解金めっきで作製したAu積層構造の角柱,および,パルス電解金めっきで作製したAu角柱について降伏強度を測定し,両者とも純金の公称値より約34倍も高い降伏強度が得られた。来年度は各角柱サンプルの金粒径と機械強度の理論的な考察も進める予定である。本研究成果はH27年度に国際学会や国内学会で発表しており,国際原著論文も受理された。(2)に関して,AuカンチレバーとAu加速度検出デバイスを電解金めっきで作製し,デバイスの構造安定性と加速度検出性能を評価した。Auカンチレバーについてレーザ顕微鏡観察を用いて形状安定評価を行った結果,長さ・幅・厚みを調整することで形状安定性を向上できることを実験的に示した。また,有限要素法を用いた形状シミュレーション結果と実験結果の整合性も確認した。Au加速度検出デバイス評価では,ノイズ性能を実験的に評価し,従来のSi加速度センサよりも低い機械ノイズ性能を実証した。さらに振動試験機を用いてデバイスに加速度を印加し,1mG(G:重力加速度)以下の加速度も静電容量変化で検出可能であることを示した。耐衝撃試験では,実際に20Gの加速度を印加した後でもデバイスが機械的故障なく動作することを確認した。意義・重要性:本研究成果より,電解金めっきで作製したAu構造体は純金構造体よりも高い機械強度を有することが分かった。さらに,デバイス寸法パラメータを制御することで,形状安定性も向上できることを示した。これにより,金構造体のMEMSデバイス応用,特に加速度検出デバイスへの適用について実現見通しを得た。当初予定の本年度目標到達点は,(1)慣性分解能1μG以下(大気封止時)を有するAu加速度検出デバイスの実現見通しを得ること,そして,(2)ナノ結晶を利用したAu/Au合金の高強度化の実現見通しを得ることである。目標(1)について,電解金めっきを用いて作製したAu加速度検出デバイスの機械雑音を50nG/Hz^1/2以下(大気封止時)まで低減した。これにより,Auを微小可動構造体に用いることで,慣性分解能1μG以下の実現見通しを得た。したがって,当初予定した目標到達点に達した。Au合金を用いなくても本年度の目標性能に到達したことは,当初予定より大幅に進展した結果である。デバイス構造の最適化による錘質量の増大や粘性係数の調整,さらにAu合金の検討は来年度以降の検討課題とする。目標(2)に関しては,ナノ結晶化した金めっき構造体が純金構造体よりも高い降伏強度を有することを実験的に示した。当初研究計画では,通常の電解金めっきで用いる添加剤が結晶微細化と欠陥除去を困難にすると予想しており,パルス電解金めっきなどを代替プロセスとして検討していた。そのため本年度では,通常の電解めっきのみならず,パルス電解金めっきも検討した結果,パルス電解金めっきで作製した金構造体も純金より高い降伏強度を示した。以上の実験結果より,当初予定した目標到達点に達した。金のナノ結晶サイズと機械強度の関係についての理論解析は来年度以降の検討課題とする。具体的内容:H28年度研究目的の(1)ナノ結晶化によるAu/Au合金の高強度・高密度化,(2)Au/Au合金加速度検出デバイスの基礎検討について,実施内容を以下に示す。(1)めっきAu-Cu合金を試作・評価した結果,降伏強度は純金の公称値より約5倍も高く,従来のめっきAu構造体よりも高い降伏強度が得られた。さらに,MEMS基本構造となる微小カンチレバーをAu-Cu合金を用いて試作し,Au-Cu合金のMEMS応用へ向けた基礎検討を実施した。また,電解めっき法(パルス,超臨界)を用いたナノ結晶Auの高強度化,Au構造体の形状安定性評価,温度・疲労特性評価なども実施中である。上記の成果は,原著論文(6件),国際学会(15件)や国内学会(9件)で発表した。(2)従来成果により,Au錘について機械ノイズ低減へ見通しを得た。そこで本年度は,Au錘を用いた静電容量型MEMS加速度センサについて複数の構造を提案し,試作・評価した。その結果,最終目標の慣性分解能0.1μG以下へ向けたデバイス構造や設計手法への知見を得た。

デバイス構造では同相ノイズを低減可能なZ軸差動構造を新規に提案・実証した。さらに,各種ノイズやメタル層密着力を評価することで,ノイズや機械的信頼性を回路シミュレータ上で解析可能な設計環境を新規構築した。また,試作MEMSセンサと市販LSI用いた慣性センサモジュールを作製し,実装時のノイズも評価した。上記の成果は,原著論文(2件),国際学会(12件)や国内学会(18件)で発表した。意義・重要性:本研究成果より,電解めっきで作製したAu-Cu合金構造体はAuめっき構造体よりも高い降伏強度を有することが分かった。また,高感度加速度センサの実現へ向けたデバイス構造や設計環境を新たに提案・構築した。これにより,ナノG検出へ向けたAu/Au合金加速度検出デバイスについて実現見通しを得た。当初予定の本年度目標到達点は,(1)慣性分解能0.1μG以下(大気封止時)を有するAu加速度検出デバイス,そして,(2)降伏強度1GPa以上のAu/Au合金の実現について見通しを得ることである。研究開始時(H27年),錘質量に反比例するデバイス機械ノイズの低減へ向けて,Au合金による錘密度20g/cm^3以上の到達目標も設定したが,これまでの成果より,現在の錘密度でもデバイス機械ノイズを大幅に低減可能な見通しを得た。したがって,錘密度については今後特に目標値を定めず,慣性分解能の目標値達成へ向けてデバイス構造最適化に注力する旨を,H27年度実績報告書に記載済みである。目標(1)について,昨年度までに電解金めっきを用いて作製したAu加速度検出デバイスの機械ノイズは22nG/Hz^1/2(大気封止時)に到達しており,帯域10Hz以下において慣性分解能0.1μG以下の実現見通しを得ている。本年度はさらなるノイズ低減を目指し,デバイス構造とそれに関連する設計パラメータのモデル化,各種ノイズのモデル化を実施し,高感度加速度センサの新たな設計環境も構築した。したがって,当初予定した目標到達点に達している。従来では解析困難なノイズや信頼性について新たに設計環境を構築したことは,当初予期していない重要な研究進展である。目標(2)に関して,電解めっきで作製したAu-Cu合金マイクロ構造体を評価した結果,めっきAuや純金よりも高い降伏強度を示し,1GPa以上の降伏強度を達成した。以上の結果より,当初予定した目標到達点に達した。また,当初予期していない重要な研究項目として,昨年から継続中のAu構造体の形状安定性評価,そして本年度より実施中のAu構造体の温度・疲労特性評価などが挙げられる。これらの研究項目はMEMSデバイス応用への向けて必要であり,今後はAu-Cu合金材料についても実施予定である。具体的内容:(1)Au/Au合金加速度検出デバイスの開発:錘質量増大による機械ノイズ低減を目的として,多層Au錘MEMSデバイスを試作した。また,試作MEMSデバイスと市販LSIを組み合わせてモジュール化した。その結果,MEMSデバイスのノイズ分解能実測値25nG/√Hz以下を得た。これにより,帯域10Hz以下では,到達目標の慣性分解能0.1μG以下を達成した。また,試作モジュールは市販MEMS加速度センサと比較して1桁以上低いノイズフロアを達成した。さらに,Au錘3軸加速度センサの基礎検討も実施した。上記成果は,原著論文2件,国際学会(一般8件,招待2件)や国内学会(一般19件,招待1件)で発表した。
多変数複素解析学の研究

今年度は主として次の項目について研究を行った.(1)totally real setについて(2)多項式凸性について(3)整関数による近似について(4)peak setについて(5)ブラウン運動について(6)その他(1)については全実集合を利用してレヴィイ凝凸領域を特徴づける研究を行い, 1つの必要十分条件を得た.この結果は,まとめて現在投稿中である.(2)については,いくつかの集合に対してその多項式凸性をいらべた.その結果はまた(3)にも関係する.たとえば, Cnの超球と全実集合Mの和集合についての結果は, M上の近似問題に応用される.これらの結果は近く論文にまとめる予定である.(3)については, C^nの閉集合上の連続関数を整関数で近似するための条件を研究し,いくつかの成果を得た.この結果についても論文を準備中である.(4)については強凝凸領域の直積に対して,その境界上の集合が局所内にheak setになるための条件を研究し, 1つの必要十分を含む論文を発表した.(5)については,金子がシュタイン多様体上のリューヴィルの定理を確立論的に透明化することに成功し,これを論文にまとめて投稿中である.(6)長尾は相関行列の国有値,国有ベトクルに対するジャックナイフ法を適用して,ヒバストな推定量が得られることを示し,論文を投稿中である.米山はおくれを含む微分方程式の解の安定性に関する結果を得て,これを論文に発表した.また,原と米山は微分積分方程式の解の安定性に関する研究を行い,これを2編の論文にまとめて投稿中である.山縣はディラック方程に関する研究を行い,これに関数論的方法を応用した結果を得た.近く論文にまとめる予定である.今年度は主として次の項目について研究を行った.(1)totally real setについて(2)多項式凸性について(3)整関数による近似について(4)peak setについて(5)ブラウン運動について(6)その他(1)については全実集合を利用してレヴィイ凝凸領域を特徴づける研究を行い, 1つの必要十分条件を得た.この結果は,まとめて現在投稿中である.(2)については,いくつかの集合に対してその多項式凸性をいらべた.その結果はまた(3)にも関係する.たとえば, Cnの超球と全実集合Mの和集合についての結果は, M上の近似問題に応用される.これらの結果は近く論文にまとめる予定である.(3)については, C^nの閉集合上の連続関数を整関数で近似するための条件を研究し,いくつかの成果を得た.この結果についても論文を準備中である.(4)については強凝凸領域の直積に対して,その境界上の集合が局所内にheak setになるための条件を研究し, 1つの必要十分を含む論文を発表した.(5)については,金子がシュタイン多様体上のリューヴィルの定理を確立論的に透明化することに成功し,これを論文にまとめて投稿中である.(6)長尾は相関行列の国有値,国有ベトクルに対するジャックナイフ法を適用して,ヒバストな推定量が得られることを示し,論文を投稿中である.米山はおくれを含む微分方程式の解の安定性に関する結果を得て,これを論文に発表した.また,原と米山は微分積分方程式の解の安定性に関する研究を行い,これを2編の論文にまとめて投稿中である.山縣はディラック方程に関する研究を行い,これに関数論的方法を応用した結果を得た.近く論文にまとめる予定である.
霊長類ゲノムの多様性と反復配列進化

ヒトとヒトに最も近縁なチンパンジーの間の塩基配列での違いは1%余りに過ぎず、ヒトへの進化をもたらした遺伝的背景の謎は深まるばかりである。本研究では上述の1%という値を求めたゲノム中の単一コピー配列ではなく、反復配列に着目して解析をおこなった。その結果、(1)脊髄小脳変性症の原因となっているリピート構造はヒトへの進化の過程で獲得された、(2)種特異的に存在する単純アミノ酸リピートは表現型に影響を及ぼす、(3)安定な立体構造をとる単純アミノ酸リピートをもつ遺伝子の進化速度は速い、等を明らかにした。ヒトにおいてCAGトリプレットリピートによってコードされるグルタミンリピートを1ヶ所だけにもつSCA1遺伝子について、4属5種の類人猿、7属13種の旧世界ザル、5属7種の新世界ザル、2属2種の原猿について、それらの遺伝子構造を解析した。この結果、グルタミンリピートそのものは旧世界ザルから出現しているものの、その基本構造は新世界ザルから、すなわち真猿類において現れたこと、ヒトにおいてグルタミンリピートは多くの場合ヒスチジンによってリピート構造の連続性が遮断されているが、このヒスチジンによる遮断は大型類人猿の共通祖先で生じたこと、その後、それぞれの系統でされに独立にヒスチジンによる遮断が複数回生じてきたこと、を明らかにした。また、テナガザルではCAGトリプレットリピートがCATに置換することによって生じるヒスチジンによる遮断ではなく、コードするアミノ酸自身は同じグルタミンであるがCAGがCAAに置換することによる単純リピート構造の遮断が生じていることも明らかとなった。アラニン単一アミノ酸リピート構造をもつHox13転写因子に着目し、単一アミノ酸リピート構造の機能的な進化上の意義を探った。ヒトのHoxd-13転写因子の転写活性化ドメイン上に存在するアラニン単一アミノ酸リピート構造は、上記霊長類を含め、ほぼすべての哺乳類において非常によく保存されていた。しかし、哺乳類以外の脊椎動物との間では保存性は低かった。そこで、哺乳動物群に特異的に存在するHoxd-13転写因子のアラン単一アミノ酸リピート構造の機能的意味を探るために、このアラニン単一アミノ酸リピート構造を人為的に完全欠失させたノックインマウスの作成し、四肢の形態に着目した解析をおこなっている。霊長類における単一アミノ酸リピート構造の多様性とその進化動態ならびに機能的意味に関して以下の成果を得た。(1)ヒトにおいてCAGトリプレットリピートによってコードされるQリピートをもち、その異常なリピート回数の拡張によりataxiaを引き起こすSCA3およびSCA17遺伝子について、4属5種の類人猿、7属13種の旧世界ザル、5属7種の新世界ザル、2属2種の原猿について、それらのリピート構造を解析し、SCA3遺伝子のグルタミンリピートは霊長類の共通祖先で既に獲得されていたこと、リピート構造の連続性生の遮断は同義置換、非同義置換を問わず頻繁に生じており、各系統群に特有な遮断が生じてきたことを明らかにした。一方、SCA17遺伝子のグルタミンリピートの出現は霊長類の分岐以前、おそらくは哺乳類の共通祖先で生じていたことを明らかにした。また、リピート構造の連続性の遮断は同義置換のみが観察され、非同義置換による遮断は観察されず、SCA17遺伝子のグルタミンリピートが単純反復配列(同義配列のみ)であることの生物学的必要性が示唆された。(2)ヒトのHoxd-13転写因子の転写活性化ドメイン上に存在するアラニン単一アミノ酸リピート構造は、ほぼすべての哺乳類において非常によく保存されているが、哺乳類以外の脊椎動物との間では保存性は低い。そこで、哺乳動物群に特異的に存在するHoxd-13転写因子のアラニン単一アミノ酸リピート構造の機能的意味を探るために、この中の一つのアラニン単一アミノ酸リピート構造を人為的に欠失させたノックインマウス"を作出した.小動物用の特殊CT等を用いた詳細な解析をおこなった結果、前肢の形態小変異に関与していることが明らかとなった。また、変異型対立遺伝子の効果は量的であることを示唆する結果も得た。(1)ヒトゲノム・データベースより連続して7残基以上同一のアミノ酸が並ぶ"単一アミノ酸リピート構造"をコードしている678遺伝子を抽出した。構成するアミノ酸残基は、グルタミン酸、グルタミン、ロイシン、プロリン、アラニン、グリシン、セリン、が多数を占めていた。また、その多くは転写ならびに翻訳に係わっている遺伝子であった。進化的視点から見ると、約85%は哺乳類の系統で単一アミノ酸リピートの長さが保存され、霊長類の系統だけで保存されていたのは約10%であった。"単一アミノ酸リピート構造"の構造的特徴を抽出するべく様々な解析をおこなった結果、構造の安定性に関しての特徴が示唆された。