hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微生物を用いた物質変換における立体選択性及び化学選択性の制御

微生物を用いたα,β-不飽和ケトンの不斉還元において,反応の官能基選択性つまり1,2-還元と1,4-還元の選択性を制御し,更にその立体選択性をも制御することで高立体選択的な不斉合成反応を開発することが申請者の計画である.微生物としては最も汎用的なパン酵母を選び,反応基質は3-メチル-4-フェニル-3-ブテン-2-オンを基本骨格として系統的な検討を行った.本反応では1,4-還元つまり炭素-炭素二重結合の還元が選択的に起こり光学活性なケトンが得られるが、その立体選択性は低い.フェニル基上の置換基の種類と位置を系統的に検討したところ,オルトあるいはメタ位に置換基がある場合に飛躍的に選択性が向上し,不斉収率95%以上で光学活性なケトンが得られた.この場合,置換基の種類は立体選択性に無関係であり常に高い不斉収率で生成物が得られる.その他の置換基についても検討したところ3-位のメチル基をエチル基にした場合に立体選択性は飛躍的に向上し,不斉収率95%以上で光学活性なケトンが得られた.この場合はフェニル基上の置換基の有無に関わらず,常に高い不斉収率で生成物が得られる.この様にして本反応では置換基の位置が立体選択性を支配する最も重要な因子であることを明らかにし,高立体選択的な光学活性ケトンの合成法を確立した.次に,反応の官能基選択性の制御について検討したところ,4-位の芳香環の種類を変えることによって制御できうることを見出した.芳香環をフランのような複素環にした場合に1,2-還元つまりカルボニル基の還元が選択的に起こり,光学活性な不飽和アルコールが得られる.この場合の生成物の立体選択性は非常に高く,95%以上の不斉収率で不飽和アルコールが得られる.この様にして官能基選択性の制御には置換基の種類が重要であることを明らかにし,光学活性な不飽和アルコールの合成法を確立した.微生物を用いたα,β-不飽和ケトンの不斉還元において,反応の官能基選択性つまり1,2-還元と1,4-還元の選択性を制御し,更にその立体選択性をも制御することで高立体選択的な不斉合成反応を開発することが申請者の計画である.微生物としては最も汎用的なパン酵母を選び,反応基質は3-メチル-4-フェニル-3-ブテン-2-オンを基本骨格として系統的な検討を行った.本反応では1,4-還元つまり炭素-炭素二重結合の還元が選択的に起こり光学活性なケトンが得られるが、その立体選択性は低い.フェニル基上の置換基の種類と位置を系統的に検討したところ,オルトあるいはメタ位に置換基がある場合に飛躍的に選択性が向上し,不斉収率95%以上で光学活性なケトンが得られた.この場合,置換基の種類は立体選択性に無関係であり常に高い不斉収率で生成物が得られる.その他の置換基についても検討したところ3-位のメチル基をエチル基にした場合に立体選択性は飛躍的に向上し,不斉収率95%以上で光学活性なケトンが得られた.この場合はフェニル基上の置換基の有無に関わらず,常に高い不斉収率で生成物が得られる.この様にして本反応では置換基の位置が立体選択性を支配する最も重要な因子であることを明らかにし,高立体選択的な光学活性ケトンの合成法を確立した.次に,反応の官能基選択性の制御について検討したところ,4-位の芳香環の種類を変えることによって制御できうることを見出した.芳香環をフランのような複素環にした場合に1,2-還元つまりカルボニル基の還元が選択的に起こり,光学活性な不飽和アルコールが得られる.この場合の生成物の立体選択性は非常に高く,95%以上の不斉収率で不飽和アルコールが得られる.この様にして官能基選択性の制御には置換基の種類が重要であることを明らかにし,光学活性な不飽和アルコールの合成法を確立した.
炭素・窒素安定同位体を用いた海洋のグローバルモニタリングのための基礎的研究

本研究では海洋表層の生物環境の変動と深層のセジメントトラップにつかまる沈降粒子の炭素,窒素同位体比の関係を明らかにするための第一歩として,表層の懸濁粒子と沈降粒子の炭素,窒素同位体比の関係を明らかにすることを目標とした.現在得られている結果は次の通りである.1)懸濁粒子(POM)の濃度は表層から有光層下部にかけて急に減少する.POMのC/N比は有光層ではほぼ6であり,それ以深で急に増大しおよそ10-12に達し深層までほぼ一定の値を持つ.2)POMの炭素同位体比は有光層下部で極小値を示す.深層(200-4000m)では表層とほぼ同じ値を示す.3)POMの窒素同位体比は有光層では低い値をとるが,それ以深では深さと共に急に増大(+5permil)しほぼ一定の値を示す.4)沈降粒子の粒子束は有光層中間部で極大を示す.5)沈降粒子の炭素同位体比はほぼ一定で有光層上部のPOMの炭素同位体比とほぼ等しい.6)沈降粒子の窒素同位体比は粒子束の極大層より浅いところで極大値を示すが,平均的には有光層のPOMの窒素同位体比とほぼ等しい.これらの結果から深層に輸送される沈降粒子は有光層の上部で生成されたものが殆どであること,沈降粒子,懸濁粒子共に有光層のすぐ下の層で急に分解を受けること,深層の懸濁粒子は有光層直下での急速な分解を免れた沈降粒子がある決まった分解を受けた物であることがわかった.以上,本研究の目標はほぼ達成されたものと考えるが,今回の結果は有光層下部でのPOMの炭素同位体比の極小に関して,従来の説明(弱光下での光合成にともなう大きな同位体分別)に加えて,新しく,有光層下部での活発な分解過程によって再生された二酸化炭素の再利用の可能性を示唆する物であり,この観点からの研究の展開が期待できる.本研究では海洋表層の生物環境の変動と深層のセジメントトラップにつかまる沈降粒子の炭素,窒素同位体比の関係を明らかにするための第一歩として,表層の懸濁粒子と沈降粒子の炭素,窒素同位体比の関係を明らかにすることを目標とした.現在得られている結果は次の通りである.1)懸濁粒子(POM)の濃度は表層から有光層下部にかけて急に減少する.POMのC/N比は有光層ではほぼ6であり,それ以深で急に増大しおよそ10-12に達し深層までほぼ一定の値を持つ.2)POMの炭素同位体比は有光層下部で極小値を示す.深層(200-4000m)では表層とほぼ同じ値を示す.3)POMの窒素同位体比は有光層では低い値をとるが,それ以深では深さと共に急に増大(+5permil)しほぼ一定の値を示す.4)沈降粒子の粒子束は有光層中間部で極大を示す.5)沈降粒子の炭素同位体比はほぼ一定で有光層上部のPOMの炭素同位体比とほぼ等しい.6)沈降粒子の窒素同位体比は粒子束の極大層より浅いところで極大値を示すが,平均的には有光層のPOMの窒素同位体比とほぼ等しい.これらの結果から深層に輸送される沈降粒子は有光層の上部で生成されたものが殆どであること,沈降粒子,懸濁粒子共に有光層のすぐ下の層で急に分解を受けること,深層の懸濁粒子は有光層直下での急速な分解を免れた沈降粒子がある決まった分解を受けた物であることがわかった.以上,本研究の目標はほぼ達成されたものと考えるが,今回の結果は有光層下部でのPOMの炭素同位体比の極小に関して,従来の説明(弱光下での光合成にともなう大きな同位体分別)に加えて,新しく,有光層下部での活発な分解過程によって再生された二酸化炭素の再利用の可能性を示唆する物であり,この観点からの研究の展開が期待できる.
変形性関節症におけるぺリオスチンの役割の解明

ヒト変形性関節症(OA)組織の、軟骨細胞、軟骨基質、軟骨下骨繊維変性部にペリオスチンが発現を認めた。OA軟骨と大腿骨頚部骨折骨頭軟骨においてペリオスチンのmRNA発現を比較したところ、OA軟骨において有意に発現が亢進していた。単離培養したヒト骨頭軟骨細胞においてペリオスチンにより、軟骨基質異化遺伝子として、MMP-1,3,13などが炎症関連遺伝子としてIL-6,8,NOS2が発現誘導された。NFkB阻害剤添加によりペリオスチンによる炎症性サイトカイン、MMPなどの発現上昇は抑制された。ペリオスチンはOAにおける炎症、軟骨変性のkey moleculeであると考えられる。1ラット変形性関節症モデルにおける関節部のペリオスチンの発現を解析した。ペリオスチンは関節軟骨層の線維変性部および軟骨下骨の線維変性部に発現が認められた。2変形性関節症患者軟骨におけるペリオスチンの遺伝子発現を解析した。人工関節置換術患者から提供された脛骨部軟骨と、大腿骨頸部骨折患者から提供された骨頭軟骨とでペリオスチンのmRNA発現を比較したところ、変形性関節症患者で有意にペリオスチンの発現が高いことが示唆された。3ヒト変形性関節症組織におけるペリオスチンタンパク質の発現を解析したところ、軟骨部の変性に伴った発現が確認され、軟骨細胞、軟骨基質、軟骨下骨線維変性部にタンパク質の局在が認められた。4単離培養したヒト骨頭軟骨細胞にペリオスチンを添加した際の、軟骨変性・炎症関連遺伝子の発現変化を解析した。MMP3,13, ADMTS4などの基質分解酵素およびIL-6などの炎症性サイトカインの発現が亢進することが認められた。1ペリオスチン蛋白をヒト骨芽細胞、滑膜細胞、マウス骨芽細胞、皮膚細胞に作用させて接着に対する効果を検討した。スプライシングバリアント別に2種類のリコンビナントペリオスチン蛋白を作用させて細胞接着に対する影響を調べたが、いずれの場合も接着阻害効果を認めた。2ヒトOA組織におけるペリオスチン発現を調べたところ、滑膜細胞及び骨棘、及び軟骨下骨内の骨髄細胞に強い発現を認めた。ヒト膝関節内の滑膜細胞におけるペリオスチン発現をRT-PCRとreal time PCRで確認したところ、骨棘形成の程度とペリオスチン発現の有意な相関を認めた。3ペリオスチンノックアウトマウスにおいて、靭帯及び半月板切除による変形性膝関節症モデル作成を行った。エクソン17ノックアウトマウスモデルにおいて、靭帯及び半月板切除後8週間の時点で、レントゲン撮影及び組織作成を行ったところ、骨棘形成が有意に抑制されていた。4ヒト軟骨細胞における管腔様構造の存在を解析している。管腔様構造OAにおける軟骨細胞の形態変化と密接な関連があると思われ、軟骨細胞の形態変化時にペリオスチンが発現していることからペリオスチンとの関連についても解析を進めている。1単離培養したヒト骨頭由来軟骨細胞にペリオスチンを添加した際の、軟骨基質異化関連遺伝子及び炎症関連遺伝子の発現解析を行った。軟骨基質異化遺伝子としてMMP-1, 2, 3, 8, 9, 13, ADMTS-4, 5を検証したところ、MMP-1, 3, 13がペリオスチンによって発現誘導された。また炎症関連遺伝子としてはIL-6, IL-8, NOS2がペリオスチンにより著しく発現誘導された。2ペリオスチンがMMPや炎症性サイトカインを発現上昇させる機序を調べるため、ヒト培養軟骨細胞とシグナル阻害剤を用いた実験を行った。炎症性シグナルの代表的な転写因子であるNFkBに対する阻害剤を使用したところ、ペリオスチンによる炎症性サイトカインの発現上昇だけでなく、MMPなどの発現上昇も抑制できることがわかった。整形外科動物、ヒトの変形性関節症においてペリオスチンの発現が明らかになり、変形性関節症の軟骨組織、軟骨下骨組織における機能が示唆された。さらにヒト軟骨細胞を用いてのin vitroの試験により、変形性関節症において重要なペリオスチンとMMPsや炎症サイトカインの関連がわかり、現在ペリオスチンの発現上流・下流に焦点を当てて研究を行っている。ペリオスチンの発現を抑制することにより変形性関節症の病態の抑制につながることも考えられるため、現在ペリオスチンノックアウトマウスにおける変形性関節症モデル作製の解析を実施している。これまでの研究からペリオスチンの病態への関与が明らかになり、現在はペリオスチンを薬事的なターゲットとしてノックアウトもしくは抗体を用いた手法により抑制することで病態への重要度を考察している。概ね、予定通りの研究進行が得られていると判断している。ペリオスチンの変形性関節症における役割を細胞レベル、ヒト組織、変形性関節症動物実験モデルにおいて解析を行っている。これまでの解析結果から、ペリオスチンは各種細胞の接着に対して、抑制的にはたらくこと、関節組織における骨棘形成においてペリオスチンの発現が上昇すること確認している。

軟骨構造の改変に伴う、管腔様構造の存在を解析しており、軟骨細胞の改変時にペリオスチン発現を確認している。この管腔様構造の存在については、新しい知見であると考え、現在論文投稿中である。これまでの研究において、ペリオスチンのin vitroにおける細胞に対する作用、ヒト関節組織における発現確認、関節形態との関連検討を行い、ペリオスチンノックアウトマウスにおける変形性関節症モデル作成の解析等を施行した。これまでの研究結果から、変形関節症組織における骨棘形成、また内軟骨性骨化、軟骨の形態変化等に後の形態変化等にペリオスチンが関与している可能性を考えている。概ね、予定通りの研究進行が得られていると判断している。in vitroの試験ではペリオスチンがヒト軟骨細胞においてMMP等の発現誘導を行う機序について解析を行う予定である。ペリオスチン抗体を用いたペリオスチンのブロックの効果は現在部分的に開始、試行している。その他siRNAによるノックダウンや、ウイルスベクター等を用いての過剰発現によりペリオスチンの機能を考察していく。in vivoの試験としては、ペリオスチンノックアウトマウスを用いた、変形性関節症モデルにおける関節変化を詳細に検討する。軟骨層の厚さ、細胞形態等の軟骨層の評価を行い、軟骨の修復過程に及ぼすペリオスチンの影響を調べる予定である。ペリオスチンのヒト関節部分における発現について、論文投稿を予定している。これまでの研究から、ペリオスチンは骨棘組織に強く発現しており、ペリオスチンとMSCの関わりから骨棘組織は関節部位においてもともと関節修復を目指して形成されているのではないかと考えている。本研究の目的は、変形性関節症における関節の修復課程の解明、さらに修復を促進する治療法の開発に結び付けていくことを目標としている。ペリオスチンノックアウトマウスの骨髄細胞を採取し、軟骨への分化能、破骨細胞への分化能を調べる実験を予定しており、現在部分的に開始、施行している。ペリオスチンノックアウトマウスを用いた、変形性関節症モデルにおける関節変化を詳細に検討する。血管や他の臓器と同様に骨、軟骨組織もいわゆる、骨髄から造成される細胞にて補充されることがすでに報告されている。我々はすでに所持している全細胞が緑色に発行するグリーンマウスを用いて、正常マウスの骨髄を破壊した後にグリーンマウスの骨髄を移植し、マウスOAモデルへの骨髄細胞の関与について検討する予定である。また、この骨髄細胞の関節組織への進入にペリオスチンが関与しているのではないかと考えている。
電子動力学法の開発とその時間分解分子イメージングへの応用

多電子系のダイナミクス及びイオン化確率を評価できる多配置時間依存Hartree-Fock法を開発し、まず、強い近赤外レーザーパルスと相互作用する水素分子に適用した。本手法により、放出電子の運動エネルギーが正しく見積もられ、非断熱励起状態ダイナミクスがイオン化ダイナミクスを支配していることを明らかにした。また、10 fsより短いパルスによるC_<60>のイオン化においては、多くの電子が非断熱的に励起され、パルス照射後20 fs以内にさらに電子が放出されることを明らかにした。より高速に多電子系ダイナミクスを評価するために、開発していた多配置時間依存ハートリー-フォック法を改良した。波動関数を空間の格子点における振幅で表すグリッド法において、ビリアル定理を満たすように微分を9次の高次差分で表し、数値計算の精度を大きく改善した。また、プログラムの高速化や並列化を図った。近赤外パルスと相互作用するH_2やN_2分子において、瞬間的な自然軌道φ_j(t)の軌道エネルギーε_j(t)とレーザー電場から直接得られるエネルギーS_j(t)を定義し、軌道間のエネルギーの交換を定量化した。その結果、最もイオン化に寄与する分子軌道が同定でき、近赤外領域におけるイオン化においても、励起状態が大きな役割を演じていることを明らかにした。また、光による反応制御の機構解明を目的とし、強レーザー場によって誘起される初期振動ダイナミクスを時間依存断熱状態法に基づいた第一原理的分子動力学計算により求めた。C_<60>フラーレンではパルス列を使うことによって特定の振動モードを選択的に励起できることを示した。分子振動の半周期がパルス長と同じになるようなラマン活性のモードが選択的に励起され、パルス間の間隔が分子振動周期と同期すればさらにその振幅が増幅される。どのような振動モードが励起されるかを実験的に明らかにするため、プローブパルスによる高次高調波発生を利用することを提案した。振動励起後から解離に至る長時間ダイナミクスには、精度を保ちつつも計算コストを大幅に軽減する密度汎関数緊密結合法を用いた。初期励起のエネルギーが数ps程度で他のモードに流入し、その後nsの時間スケールで解離につながるStone-Wales転位を起こすことを明らかにした。電磁場と電子との1体の相互作用から多電子の全系にどのようにエネルギーが流れていくかを定量化する手法を開発し、電子相関を考慮した分子イメージング理論の基礎固めを行った。具体的には、多配置波動関数が従う運動方程式を導出し、電子ダイナミクスに寄与する分子軌道(自然軌道)を定量化する「瞬間的な自然軌道φ_j(t)の電子相関エネルギーを含んだ時間依存化学ポテンシャル」と「レーザー電場から直接φ_j(t)が得るエネルギーS_j(t)」を定義した。外部レーザーに対する応答として、断熱的および非断熱的な応答が存在することを確認し、後者の中でも電子間エネルギー交換によってε_j(t)>S_j(t)を満たす「アクセプタ軌道」に分類される軌道が分子のイオン化において重要であることを示した。H_2やN_2分子の近赤外パルスによるイオン化において、励起状態が大きな役割を演じていることを明らかにした。また、光励起による反応制御の機構解明を目的とし、強レーザー場によって誘起される初期振動ダイナミクスを時間依存断熱状態法に基づいた第一原理的分子動力学計算により求め、C_<60>ではパルス列を使うことによって特定の振動モードを選択的に励起でき、そのエネルギーが数ps程度で他のモードに流入することを示した。解離につながるStone-Wales転位を起こすC=C結合周りの6つの炭素原子の運動エネルギーの時間変化を調べたところ、100fs程度の時間幅をもって約500fsの周期で増減を繰り返し、増加したエネルギーが転位の遷移状態方向への運動を誘起できた場合にだけ、転位が起こることを明らかにした。多電子ダイナミクスを扱える多配置時間依存Hartree-Fock法の高速化を進め、LiHやN_2に適用し,分子軌道概念を使って近赤外強レーザー場中の多電子系のイオン化や高次高調波発生の機構解明を進めた。時間依存の自然軌道φ_j(t)に対して化学ポテンシャルμ_j(t)を定義し、分子イメージングに利用する光電子のイオン化が多電子系のどの軌道から進行しているかを定量化する手法を確立した。レーザー電場からφ_j(t)が直接得るエネルギーS_j(t)をμ_j(t)と比較し、電子間エネルギー交換によってμ_j(t)>S_j(t)を満たす「アクセプタ軌道」が高いイオン化効率を持ち、分子軌道のイメージングに利用できることを示した。高強度近赤外パルスによるイオン化の場合、H_2では、励起状態が大きく寄与していることを明らかにした。LiHやN_2では、内殻軌道と原子価軌道の相互作用のため、内殻軌道からもイオン化が進行する多電子ダイナミクス機構を提案した。

以上、非定常・非線形問題にも分子軌道の化学ポテンシャルが定義でき、イオン化や化学反応などの動的過程に関与する軌道を理論的に特定しうることを示した。光励起による反応制御の問題では、強レーザー場によって誘起されるC_<60>の初期振動ダイナミクスを時間依存断熱状態法に基づいた第一原理分子動力学計算により求めた。近赤外パルス列を使うことにより、a_g(1)全対称振動モードや偏長と扁平の形状を交互にとるh_g(1)モードなどを選択的に励起できることを示した。さらに、同じ余剰振動エネルギーであっても、励起モードに依存して、C_2脱離などの解離につながるStone-Wales転位の回数が異なり、異なった解離パターンを生み出すことを見いだした。hg(1)モード励起の場合、解離フラグメントの運動量分布は統計解離理論に従わず、ナノ秒領域の解離における非統計的解離の存在を明らかにした。
抗SRYリボザイム及びアンチセンスSRYトランスジーンによる家畜性比制御の試み

本研究目の的は、哮乳類の性決定遺伝子SRYの転写産物に対して、アンチセンスmRNAあるいは、抗SRYリボザイムを遺伝子操作による導入遺伝子として発現させ、性比が雌に傾斜するような家畜を作出するための基礎・開発研究を実施することにある。強力なpromoter/enhancer complexをもつ発現ベクターであるpCAGGSを用い、アンチセンスSryを発現させたトランスジェニックマウス(C3B6F1)を作出し、その生殖巣、生殖器官の表現型解析を行った。これまでに、12匹の形質転換マウスが得られたが、表現型と遺伝型は全て一致していた。これらのfounderからF1では、表現型が雌でありながらPCR解析でY染色体マーカーZfyに対して陽性を示す個体が得られた。しかし、これらについて新たにZfyの検出プライマーを設計し、塩基配列に性的2型性を示す遺伝子Ube1を加え、遺伝子解析をしたところ、表現型と遺伝子型の異なる性転換個体は確認出来なかった。一方、抗マウスSryリボザイムを、ハンマーヘッド型、tRNA-ribozyme complex型等、数種類を設計した。これらのリボザイムについてin vitroでSry mRNAに対する切断効果を検討した結果、切断効果をもつことを確認した。また、これらリボザイムをin vivoで発現するためのpCAGGS系ならびにpo1IIIプロモーター系の発現ベクターも構築した。Sry遺伝子をtransgeneとしてもつ細胞に抗Sryリボザイムpo1IIIベクターコンストラクトを導入した実験で、このリボザイムがin vivoでSry mRNA発現抑制効果を示唆する結果が得られた。また、形質転換家畜の効率的維持方法として、精子や初期胚の超低温保存に関する成果およびその作出効率改善手法としての体外初期胚生産システムに関する成果、も得られた。本研究の目的は、哺乳類の性決定遺伝子SRYの転写産物に対して、アンチセンスmRNAあるいは、抗SRYリボザイムを遺伝子操作による導入遺伝子として発現させ、出生時性比が雌に傾斜するような、人工的家畜品種を作出するための基礎・開発研究を実施することにある。この目的を達成するために、まず、マウスをモデルとし、現在、最も強力なpromoter/enhancer complexをもつ哺乳類細胞における発現ベクターであるpCAGGS(阪大宮崎-純教授から供与)を用いて、アンチセンスSryを発現させたトランスジェニックマウス(C3B6Fl)を作出し、その生殖巣、生殖器官における表現型の解析を行った。これまでに、12匹(雄10、雌2)のトランスジェニックマウスが得られたが、表現型と遺伝型は全て一致していた。これらのマウスをfounderとして、非トランスジェニックC3B6F1マウスと交配して、Flを得たところ表現型が雌でありながら、PCR解析でY染色体のマーカーであるZfyに対して陽性を示す個体が、39匹のトランスジェニック雌マウス中11匹得られた。現在、これらのマウスについて、なお詳細な表現型および遺伝的解析を行っている。これらのリボザイムにつき、in vitroにおける、Sry mRNAに対する切断効果を検討した結果、切断効果をもつことを確認した。また、これらリボザイムをin vivoで発現するためのpCAGGS系ならびにpolIIIプロモーター系の発現ベクター(pPUR-KE、東大多比量和誠教授から供与)の構築も完了した。今後、これらのin vivoにおける効果を検討する計画である。本研究の目的は、哮乳類の性決定遺伝子SRYの転写産物に対して、アンチセンスmRNAあるいは、抗SRYリボザイムを遺伝子操作による導入遺伝子として発現させ、出生時性比が雌に傾斜するような、人工的家畜品種を作出するための基礎・開発研究を実施することにある。

この目的を達成するために、まず、マウスをモデルとし、現在、最も強力なpromoter/enhancer complexをもつ哮乳類細胞における発現ベクターであるpCAGGS(阪大宮崎純一教授から供与)を用いて、アンチセンスSryを発現させたトランスジェニックマウス(C3B6F1)を作出し、その生殖巣、生殖器官における表現型の解析を行った。これまでに、12匹(雄10、雌2)のトランスジェニックマウスが得られたが、表現型と遺伝型は全て一致していた。これらのマウスをfounderとして、非トランスジェニックC3B6F1マウスと交配して、F1を得たところ表現型が雌でありながら、PCR解析でY染色体のマーカーであるZfyに対して陽性を示す個体が得られた。しかし、これらのマウスについて新たにZfyの検出用プライマーを設計し、さらに、塩基配列に性的2型性を示す遺伝子Ube1を加えて、詳細な遺伝子解析を行ったところ、表現型と遺伝子型の異なる性転換個体の作出は確認出来なかった。一方、抗マウスSryリボザイムを、ハンマーヘッド型、tRNA-ribozyme complex型等、数種類を設計した。これらのリボザイムにつき、in vitroにおける、Sry mRNAに対する切断効果を検討した結果、切断効果をもつことを確認した。また、これらリボザイムをin vivoで発現するためのpCAGGS系ならびにpollllプロモーター系の発現ベクター(pPUR-KE、東大多比量和誠教授から供与)の構築も完了した。Sry遺伝子をtransgeneとしてもつ形質転換細胞に抗Sryリボザイムpollllベクターコンストラクトを導入した実験で、このリボザイムがin vivoにおいてSry mRNA発現抑制効果をもつことを示唆する結果が得られた。
映像視聴時の臨場感と酔いの関連性の解明

本研究では,視覚と平衡感覚情報をそれぞれ個別に制御し,感覚器の制御状況が映像酔いや臨場感などに与える影響の程度について調査を行っている.2017年度は2016年に引き続き,視覚刺激として,従来使用してきた視覚誘導性姿勢変化(VEPRs)を引き起こす映像刺激(左右方向に0.25Hzで身体動揺を引き起こす)と平衡感覚刺激として前庭電気刺激(GVS: AC, 0.25Hz, 2mA)を加えた状態での生体信号計測実験を行った.その結果より,次の知見を得ることができた.1)臥位と立位を比較すると,立位の方が映像酔い症状を引き起こしやすい状態であった.臥位では酔い症状をほとんど引き起こすことができなかった.2)映像の運動位相(視覚刺激位相)に対して,逆位相にGVS(平衡感覚刺激位相)を行った場合が,最も酔い症状が増強した.一方,同位相の刺激を加えた場合は,逆位相よりも酔い症状は軽減したものの,それぞれの単独刺激の場合よりも大きくなった.3)心拍変動解析のうち,LF/HF比と主観的酔い症状の評価が同傾向を示した.次に,VEPRsをGVSによって完全に制御できるか否かの検証実験を,重心動揺測定を対象として行った.被験者に一方向に流れる映像を継続して観察させVEPRsの発生を確認した後に,VEPRsによる重心の偏位が解消される量のGVS(VEPRsに対して逆位相)を行なった.無刺激の静止状態と同じ状態になることを想定していたが,偏位の解消と動揺量の減少は認められたものの,静止状態との間に有意な動揺量の増加が認められた.実験後の聞き取り調査等から特に意識介在(意識対象の変化)の関与が想定された.この想定が正しいものであるならば,感覚器への入力は,人の意識(無意識な変化も含む)によってフィルタ処理された上で,身体反応として出力しているものと考えられる.平成27年度は,臨場感の客観的評価法の検討として視覚誘導性姿勢変化(以下:VEPRs)に着目し,VEPRsの特徴解析及び,VEPRsが臨場感もしくは酔い症状のどちらをより正確に表現できるかについて,検証実験を通じて明らかにすることができ,国際会議論文1編と原著論文2編を公表することができた.VEPRsの特徴解析については,外的要因として両眼立体視,長時間暴露の影響,内的要因として乗り物酔い感受性の影響についてそれぞれ検証を行った.その結果,0.25-0.3Hzの往復運動する映像を観視した場合,映像の運動方向に関わらず映像運動成分と同調する形でVEPRsの発現が認められた.運動映像への同調精度については,観視経過時間が長いほど精度向上が認められた.さらに,横方向運動映像観視と比較して,奥行き方向運動映像観視の方が相対的に同調精度は高い結果となった.この傾向については,酔いやすい自覚がある人に対して,2D映像と比較して3D運動映像観視の方が高くなった.次に,VEPRsが臨場感もしくは酔い症状のどちらをより正確に表現できるかについては,往復運動する映像を観視させた状態で,臨場感の主観的評価では自己運動感覚をビジュアルアナログスケール(VAS)にて評価した.映像酔いの主観的評価ではシュミレータ酔いアンケート(SSQ)を用いて評価した.一方,臨場感と映像酔いの客観的評価として先行研究で有用性が示されている重心動揺計測を行った.その結果,重心動揺指標と臨場感のVAS値の間に有意な正の相関が認められた.特に,周波数解析より計算された映像中の往復運動と同じ周期成分の強度は,最良の臨場感に関する客観的評価法であった.次に,重心動揺指標とSSQスコア間に有意な正負の相関は認められなかった.ゆえに,映像酔いに起因する主観的症状では,VEPRs測定による客観的評価は困難であることが示唆された.研究計画上では2015年度より,感覚器抑制技術を用いた映像酔いの要因検討と臨場感の定量的評価法の検討の両方を行う予定であった.しかし,感覚器抑制技術を用いた映像酔いの要因検討については,検証実験で使用する前庭電気刺激装置のカスタマイズおよび安全性の確認に時間を要したため,検証実験を2016年度より実施することとなった.一方,臨場感の定量的評価方法検討については研究計画通り進められており,2016年度も引き続き実施していく.本研究では,視覚情報および平衡感覚情報をそれぞれ制御し,映像酔いや臨場感に与える各感覚器の影響の程度を調査している.2016年度は,映像の特徴とVEPRsの関連性についてさらなる検証を行うとともに,視覚刺激とともに前庭電気刺激を加えた状態での生体信号計測実験を実施した.映像の特徴とVEPRsの関連性については,2015年度までは,前後もしくは左右一方向にのみ,往復正弦運動する映像を視聴した場合の重心動揺計測を行なっていたが,2016年度は1)左右斜方向(45度)へ運動する映像を視聴した場合,2)雑音成分を主映像運動成分とは異なる方向へ付加した場合の検証を行なった.その結果,1)では,正面を向いた姿勢で左右斜方向へ運動する映像を視聴した場合よりも,画面に対して斜位に構えた状態で前後方向へ運動する映像を視聴した場合の方が,映像への同調精度が高い傾向にあることが明らかとなった.

これは,体位が不安定な状態で映像を観察すると,映像から受ける影響が増加することを示唆しており,体位の安定性が臨場感に影響をおよぼすものと推測される.また,2)では,雑音の付加割合に比例し,さらに,映像の主運動方向に雑音を加えるよりも,異なる方向に雑音を加えたほうが,映像への同調精度は低くなる傾向が認められた.大局的な成分に雑音成分を付加することで,臨場感が制御できる可能性を見出すことができた.感覚器抑制技術を用いた映像酔いの要因検討については,実験で使用する前庭電気刺激装置の準備が整い,従前より実験で使用してきた往復正弦運動を有する映像(0.25Hz)の視聴に合わせて,前庭交流電気刺激(2mA)を同時に加える検証実験を行なった.現時点では結果の精査中ではあるが,概ね,視覚・前庭刺激単独よりも同時刺激(位相差の有無に関わらず)の方が,主観的な酔い傾向が強いことが示唆された.当初の研究計画では,2015年度より,感覚器抑制技術を用いた映像酔いの要因検討を行う予定であったが,実験機材のカスタマイズの必要があり準備が遅れたため2016年度中旬ごろからの実施となった.そのため,2017年度も引き続き年次計画(2)の感覚器抑制技術を用いた映像酔いの要因検討を行う.また,2016年度に実施した実験において,主観的評価からは,映像酔いの兆候が検出されたものの,客観的評価として実施した心拍変動の計測および解析結果については,体位の影響を受けていることが明らかとなり,適切な評価が困難であることが確認された.そのため,プロトコールは同じものとして,従来立位で実施していた実験を,2017年度は臥位でも実施する予定である.本研究では,視覚と平衡感覚情報をそれぞれ個別に制御し,感覚器の制御状況が映像酔いや臨場感などに与える影響の程度について調査を行っている.2017年度は2016年に引き続き,視覚刺激として,従来使用してきた視覚誘導性姿勢変化(VEPRs)を引き起こす映像刺激(左右方向に0.25Hzで身体動揺を引き起こす)と平衡感覚刺激として前庭電気刺激(GVS: AC, 0.25Hz, 2mA)を加えた状態での生体信号計測実験を行った.その結果より,次の知見を得ることができた.1)臥位と立位を比較すると,立位の方が映像酔い症状を引き起こしやすい状態であった.臥位では酔い症状をほとんど引き起こすことができなかった.2)映像の運動位相(視覚刺激位相)に対して,逆位相にGVS(平衡感覚刺激位相)を行った場合が,最も酔い症状が増強した.一方,同位相の刺激を加えた場合は,逆位相よりも酔い症状は軽減したものの,それぞれの単独刺激の場合よりも大きくなった.3)心拍変動解析のうち,LF/HF比と主観的酔い症状の評価が同傾向を示した.次に,VEPRsをGVSによって完全に制御できるか否かの検証実験を,重心動揺測定を対象として行った.被験者に一方向に流れる映像を継続して観察させVEPRsの発生を確認した後に,VEPRsによる重心の偏位が解消される量のGVS(VEPRsに対して逆位相)を行なった.無刺激の静止状態と同じ状態になることを想定していたが,偏位の解消と動揺量の減少は認められたものの,静止状態との間に有意な動揺量の増加が認められた.実験後の聞き取り調査等から特に意識介在(意識対象の変化)の関与が想定された.この想定が正しいものであるならば,感覚器への入力は,人の意識(無意識な変化も含む)によってフィルタ処理された上で,身体反応として出力しているものと考えられる.2016年度は,研究計画より遅れていた感覚器抑制技術を用いた映像酔いの要因検討を行う.必要機材の準備,実験被験者の確保は終了しており,2016年度前半より検証実験を開始できると考えられる.また,臨場感の客観的評価と映像
サンスクリット語古典のペルシア語訳文献史の基礎的研究

この研究はサンスクリット語からペルシア語への翻訳文献史を構築し、その翻訳の担い手・対象・スタイル・質を探究し、その歴史的意義を明らかにするための基礎的研究である。既存のイスラーム系言語の刊本や写本の目録類の検討に加えて、インド亜大陸での写本資料調査・複写収集を行い、ペルシア語に翻訳された文献リストを作成した。この知見をもとに、近年研究代表者が発見したデーヴィー・ダースという一人のカーヤスタによって17世紀半ばに編まれた『真理の精髄』と題された翻訳・翻案撰文集を精査し、そこに含まれる『アムリタ・クンダ』の翻案である『生命の海』の解釈の仕方を分析した。その結果、翻訳者としてのカーヤスタ階級が翻訳史に新たな段階を生み出したことを明らかにした。平成22年度の研究活動は、学会での発表と意見交換、およびパキスタンにおける写本資料調査を主として行った。「日本宗教学会」でのアジアにおける聖典翻訳の研究者と意見交換することによりイスラーム系言語での聖典翻訳との比較研究の道がひらけ、「日本印度学仏教学会」において仏教タントリズムの写本研究者と意見交換することで、イスラーム系言語写本におけるタントリズムの知識について確証を深めた。「日本南アジア学会」では、「ペルシア語テキストを通して読むヨーガ」と題して、サンスクリット語テキストの変遷や広がりを研究する上でペルシア語資料が占める位置を『ゴーラクシャシャタカ』のペルシア語訳をとりあげて論じた。またウルドゥー語研究者、近代史研究者らとの意見・情報交換により、パキスタンにおける研究者との連絡網を整え、平成22年12月18日平成23年1月18日、パキスタン国内所蔵ペルシア語写本の実態調査を行い、関連写本を筆写あるいは複写を入手した。調査対象研究機関は、National Museum of Pakistan(カラチ)、Punjab University、Punjab Public Library(ラホール)、Iran Pakistan Persian Research Center(イスラマバード)で、現地の写本調査担当者や関連研究者と、パキスタンとイランにおける当該分野の資料の実態に関して情報交換などを行い、関連刊行物も収集した。複写が認められず限られた時間の中で閲覧することしかできなかった研究機関もあったが、カタログ化されているものであっても、実際の写本の状況および内容に齟齬が見られたり、カタログ化されていないものが存在することなどを確認できた。調査の主題であるサンスクリット語からのペルシア語訳文献の写本の分布状況と、インドや西欧諸国に所蔵されるそれらの写本の書写地との比較から、おおよその伝播の傾向をつかむことができた。今後の分析により、いままで言及されていなかった翻訳作品やそのもとになったサンスクリット語あるいは地方諸語のテキストの研究を進める足掛かりを得られた。平成23年度の研究活動は、国内・国際学会での発表と意見交換、およびインド国内における写本資料調査・閲覧とをおこなった。日本宗教学会第70回学術大会において「スーフィー文学におけるシンボリズムとナータ・ヨーガ」と題して発表した。インド・スーフィー・ロマンス叙事詩のひとつとして知られる『マドゥマーラティー』に関して、作者マンジャンがインドにおけるスーフィー教団の中でもナータ・ヨーガに通じ『アムリタ・クンダ』を重訳したムハンマド・ガウスが属するシャッターリー教団のスーフィーであり、ナータ・ヨーガの実践により獲得される最高実在への消融(ラヤ)がシャッターリー教団のスーフィー修道論の階梯に沿って愛の物語としてシンボリックに語られていることなどを分析した。平成23年12月19日から平成24年1月3日までのインド国内における写本資料調査では、Andhra Pradesh Government Oriental Library and Research Institute,Maulana Azad Library(AMU),Indira Gandhi National Centre for the Artsなどを訪問。修道者のセクトについて紹介したペルシア語写本、『アムリタ・クンダ』のウルドゥー語訳写本などを閲覧・複写依頼を行い、翻訳文献研究のセミナー開催の可能性を探り、サンスクリット古典のペルシア語訳の新たな刊本を入手した。2012年1月5日から10日までニューデリーで開催された15th World Sanskrit Conferenceにおいては、Kayasthas: Translators of Sanskrit Classics into Persianと題して、サンスクリット古典のペルシア語訳者として登場してきたヒンドゥーの書記階級カーヤスタたちに焦点をあてて、本研究の中心となるKhulasa al-Khulasaをまとめたデーヴィー・ダースというカーヤスタが、ヒンドゥー教徒としてのアイデンティティをもちつつ、ムスリム宮廷に仕える書記として翻訳とヨーガの修道論をどのようにとらえているかを明らかにした。会議では、ナータ派ヨーガ文献に関するサンスクリット写本の現状について専門家と意見交換し資料提供できたことが成果であった。平成24年度の研究活動は、国内・国際学会での発表と意見交換、およびインド国内における聞き取り調査及び写本資料調査を行った。

平成24年9月に皇學館大學において開催された日本宗教学会第71回学術大会では、「翻訳された理想の女性像ー叙事詩『ラーマーヤナ』をめぐって」と題して、マシーフによるペルシア語訳『ラーマーヤナ』が、イスラーム以前からの女神のイメージを残したペルシア古典文学の女性像に、火による浄化儀礼を受け入れる敬愛されるべき女性像を加えて、ヒンドゥーと共通する徳目をもつ存在としてのシーター像を示していることを明らかにした。10月に東京外国語大学において開催された日本南アジア学会第25回全国大会では、「サンスクリット古典のペルシア語訳とカーヤスタのアイデンティティ」と題して、ヒンドゥー・ダルマの遂行者としてのカーヤスタが、イスラームの書記階級に求められた倫理的規範に共通する側面をもつことをSaratattvaが示していることを論証した。平成25年2月には、LucknowとGayaでカーヤスタの伝承やスーフィー・ハーンカーにおける修道法について実態調査を行い、文献資料を収集した。一方、Khuda Bakhsh Oriental Public Library (Patna)およびMaulana Azad Library (Aligarh)で写本資料調査を行った。3月にアリーガルで開催されたInternational Seminar on Sufistic Literature Produced in Persian: Tradition and Dimensionsにおいては、Sufistic Perception of Yogaと題して、Saratattvaに示される『アムリタ・クンダ』のカーヤスタによる解釈を紹介し研究者らと意見交換し、論文も印刷予定である。研究史の整理、翻訳文献のリストはほぼ完成し、Amrtakundaの諸言語による翻案文献資料やSaratattvaの二つの写本については入手できたが、Saratattvaの残る1写本が修復中であるという理由で参照できていないために他の二写本との校合ができない状態にある。一方で、カーヤスタに関して、カーヤスタの子弟のための教則本の新しい資料が発見できたので、当初の見込み以上にカーヤスタ研究を広げることが可能になった。サンスクリット語によるペルシア語教則本や辞書は、入手できたものが少ない。2011年度の成果の一部を発表した論文を含む英語論文集の発行が、編集者側の事情で遅れて年度内に出版に至らなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。翻訳文献以外のヨーガの実践やセクトに関して言及したペルシア語文献から、苦行者集団のリストを作成中であり、翻訳文献のリストに加える。
好熱菌シトクロムオキシダーゼの分子構築とプロトン輸送共役機構

1。バシラス属好熱菌PS3のシトクロムオキシダーゼオペロン遺伝子を大腸菌と枯草菌のシャトルベクターpHP13に組み込んで、枯草菌で発現しようとしたが形質転換体がとれなかった。マルチコピーでの過剰発現が宿主に死をもたらしているらしい。2。微好気条件でバシラス属好熱菌PS3を培養しヘムAを減少させ、シトクロムオキシダーゼをcaa_3型からcao_3型に変換することができた。このオキシダーゼはプロトン輸送能を持つので、a_3ヘムのホルミル基はさほど重要な役割を果たしていないと思われる。またこの標品の共鳴ラマンスペクトルを測定しヘムと蛋白質との相互作用を論じた(投稿準備中)。3。形質転換可能なバシラス属好熱菌K1041をニトロソグアニジンで処理しヘムAをかく変異株をえた(松本彰1993卒業論文)。現在、この株を相補できる遺伝子を単離している。4。PS3のシトクロムオキシダーゼのサブユニットIIIやIVに抗生物質抵抗遺伝子を挿入して、ホモロガスリコンビネイション法によりサブユニットIIIやIVの欠落変異株をK1041株から作ろうとしたが、それを得ることはできなかった。しかしK1041株からシトロムオキシダーゼの遺伝子を得ることはできた(草野輝男1993卒業論文)ので、これをもちいて欠落変異株を得ようとしている。1。2。3。4。
新規モデル海洋植物スサビノリのゲノム研究基盤技術の開発

本年度は,海産紅藻スサビノリのゲノム研究に向けた基盤技術開発のうち,1.遺伝子導入に関する方法の検討および確立,2.色彩変異体を用いた遺伝学的解析方法の樹立を中心に研究を行った.1に関しては,昨年度までにクローニングに成功しているいくつかの遺伝子のプロモーター領域を用いて発現用ベクターを作製し,これらをスサビノリ細胞へ導入した後,レポーター遺伝子の発現を試みた.また,その際,導入における諸条件(DNA量,打ち込み時のサンプルとガンの間の距離,圧の強弱など)について詳細に比較・検討し,レポーター遺伝子の発現効率について解析した.この結果,一過性の発現ではあるが,外来遺伝子発現のための比較的安定した条件について多くの知見が得られ,今後の組換えによる遺伝子導入実験のために不可欠である基礎的な条件を確立することに成功した。2に関しては,昨年度までに作出に成功しているいくつかめ新規な色彩変異株(緑色系2株・赤色系1株)のうち2株(MG型・緑色系とMRR型・赤色系)を選び,交雑実験を行った.その結果,これら変異体同士の交雑は成功し,交雑糸状体を得ることができた.この糸状体からは,単色(MG型およびMRR型)の葉状体のほか,MG型とMRR型の色彩からなる2,3,4,区分状のキメラ葉状体が得られた.さらに,このキメラ葉状体の各部位を単離し,培養を行い単胞子を放出させたところ,これらの胞子はすべて各部位と同じ色彩をもつ単色の葉状体となった.これらの実験から,スサビノリを遺伝学的解析に供するための基礎的な技術が確立された.本年度の研究実施計画は、1)発現ベクター開発のため、複数の遺伝子のプロモータ領域の単離及び配列決定を行なうこと、2)複数の抗生物質や除草剤を用いてスサビノリの薬剤感受性を調べること、および、3)現在までに得られている色彩の変異を示す突然変異体を用いて交雑実験を行なうことであった。【方法】1)について、inverse PCR法を用いて、8種類の遺伝子について既知の配列から上流の配列の単離および同定を行なった。2)について、9種類の抗生物質及び2種類の除草剤を用いて薬剤感受性について調べた。3)については、緑色変異株(MG株)および赤色変異株(MRR株)の2種の変異株を用いて交雑実験を行なった。【結果】1)について、8種類の遺伝子すべてにおいて上流配列の単離に成功した。これらの配列は、短いものでは244bp、長いものでは2729bpであった。2種類のプロモータ予測ソフトを用いて配列解析を行った結果、7種類の遺伝子の上流配列にプロモータと予測される配列を見出した。2)では、葉状の配偶体においては、ジェネティシン・ハイグロマイシンB・ペニシリンGの3種、また、単胞子においてはこれらの3種に加え、ネオマイシン・スペクチノマイシン・SMMにおいて感受性があると判断された。これらの結果から、それぞれの耐性遺伝子である、nptII, hpt, aadA, bla, AHAS(W492S)がスサビノリの形質転換における選択マーカーとして有用である可能性が示された。3)については、野生株(W株)と上記2種の変異株および変異株同士の交雑を行った。本年度は、1)酵母のミュータントレスキューを用いたスサビノリ遺伝子の機能解析系の確立、2)スサビノリの発現ベクターの開発、および3)交雑実験に向けた突然変異体の作出を行なった。【方法】1)に関しては、酵母のARG1欠損株にスサビノリ由来のホモログ遺伝子(PyARG1)を導入することにより、変異株のレスキューを試みた。2)については、昨年度の研究成果である8種類の遺伝子のプロモータ領域の塩基配列情報およびweb上のデータベースで公開しているEST情報を用いて、遺伝子のプロモータ領域と開始コドンを含むDNA断片をPCRで増幅し、クローニングを行なった。3)に関しては、異なる培養条件下による野生株の表現形質の可塑性の精査と新たな色彩変異株の作出を試みた。【結果】1)について、PyARG1の導入により、酵母変異株は選択培地上での生育が可能になり、スサビノリの遺伝子はコドンの改変などをせずに変異株の機能補完を行えることが示された。このことにより、酵母を用いたスサビノリ遺伝子の機能解析手法が確立された。2)については、5種類のプロモータ領域と開始コドンを含むDNA断片のクローニングに成功し、現在までのところ、それぞれ4つずつのクローンを得ている。3)に関しては、通常の培養条件に用いられる光条件(60-100 μE/m^2/s)の範囲では、多くの場合光合成色素の含有量に差が生じることが示されたが、変異株における色素含有量はこれらの幅には含まれないことが明らかになり、色彩変異体確率のための基準を設けることに成功した。また、化学変異剤MNNGを用いて、新規緑色変異株であるMBG株を得ることができた。

本年度は,海産紅藻スサビノリのゲノム研究に向けた基盤技術開発のうち,1.遺伝子導入に関する方法の検討および確立,2.色彩変異体を用いた遺伝学的解析方法の樹立を中心に研究を行った.1に関しては,昨年度までにクローニングに成功しているいくつかの遺伝子のプロモーター領域を用いて発現用ベクターを作製し,これらをスサビノリ細胞へ導入した後,レポーター遺伝子の発現を試みた.また,その際,導入における諸条件(DNA量,打ち込み時のサンプルとガンの間の距離,圧の強弱など)について詳細に比較・検討し,レポーター遺伝子の発現効率について解析した.この結果,一過性の発現ではあるが,外来遺伝子発現のための比較的安定した条件について多くの知見が得られ,今後の組換えによる遺伝子導入実験のために不可欠である基礎的な条件を確立することに成功した。2に関しては,昨年度までに作出に成功しているいくつかめ新規な色彩変異株(緑色系2株・赤色系1株)のうち2株(MG型・緑色系とMRR型・赤色系)を選び,交雑実験を行った.その結果,これら変異体同士の交雑は成功し,交雑糸状体を得ることができた.この糸状体からは,単色(MG型およびMRR型)の葉状体のほか,MG型とMRR型の色彩からなる2,3,4,区分状のキメラ葉状体が得られた.さらに,このキメラ葉状体の各部位を単離し,培養を行い単胞子を放出させたところ,これらの胞子はすべて各部位と同じ色彩をもつ単色の葉状体となった.これらの実験から,スサビノリを遺伝学的解析に供するための基礎的な技術が確立された.
完全位相保存型の骨格線抽出法の開発

昨年度に引き続き、特殊な位相的性質を持つ骨格線を抽出するアルゴリズムの開発およびプログラムの実装を行った。プログラムの一部にライセンス上の問題があったので、それに対応するために昨年度実装したサイクル縮約プログラムを依存ライブラリを減らしつつ再実装した。このプログラムは表面メッシュに対してホモトピーを保存する縮約を選択的に適用するが、単体的複体に対する縮約操作ではなく曲面上の埋め込みグラフに対する縮約操作を利用するという特徴を持つ。縮約操作により平行辺や自己ループを含む埋め込みグラフも現れるため、表面メッシュを三角形分割としてではなく擬三角形分割として処理する。(三角形分割と異なり、擬三角形分割では平行辺や自己ループが許され、縮退した辺や面が存在しうる。)表面メッシュに繰り返し縮約を適用する手法は、骨格線抽出法の一つだが、本研究では縮約操作において「交叉するサイクル対の縮約」を防ぐことで骨格線の位相を保存することに成功した。さらに、このときソリッドの位相情報にもとづいたサイクルの分類を利用することで、完全位相保存型を骨格線を抽出できる。より具体的には、ソリッドの位相情報とは「表面メッシュとその内部が囲う空間のホモロジー」のことである。この情報をボリューム分割することなく計算することが、本研究の目的の一つである。ワイヤーフレームとは3次元空間内の線分の集合で、これは骨格線の一種とみることもできる。本年度は、ワイヤーフレームを特殊な立体の形状モデリングへ応用する研究も行った。アルゴリズムの開発はおおむね順調に進んでいたが、プログラムの実装において遅れが生じた。プログラムの一部に既存のものを使用していたが、ライセンス上不都合な点があることが判明し、規模の大きなプログラム再実装が必要になったためである。まず、13次元空間に埋め込まれた曲面上でZ-ハンドルサイクルを判定するアルゴリズムを実装する。そして,2サイクル縮約法のプログラムと1のプログラムを融合させることで、骨格線抽出プログラムを完成させる。さらに,3複雑なメッシュに対しても数値実験ができるように、骨格線抽出プログラムの実用速度を改善する。3次元形状の骨格線は形状の幾何情報と位相情報を簡潔に表した1次元構造物であり、形状変形や形状解析など幾何形状処理において広く応用されている。骨格線は3次元形状の表面の位相情報だけでなく、ソリッドの位相情報をもとにして抽出することが重要である。入力形状がボリュームメッシュとして表現されている場合は容易にソリッドの位相情報を得ることができる。一方、表面メッシュとして表現されている入力形状からソリッドの位相情報を得るときには、前処理として形状が囲う領域をボリューム分割するという操作が行われる。しかし、形状によっては安定して分割することが難しく、また分割により形状の複雑度が大幅に増えてしまうことがあるため、可能ならばボリューム分割は避けたほうがよい。本研究では、表面メッシュとして表現された入力形状に対して、ソリッドの位相情報にもとづいた骨格線をボリューム分割ぜずに計算することを目的としている。近年、Reebグラフを利用することでボリューム分割せずにソリッドの位相情報を得るという研究が行われている。そこでは、ソリッドの位相情報は表面メッシュ上のサイクルとして表されている。骨格線の抽出においてもそのサイクルを応用することができるが、サイクルの定義をそのまま用いることが適切なのかそれとも変更したほうがよいのかを詳細に解析している。その作業と並行して、表面メッシュ上のサイクルを縮約して骨格線を抽出するアルゴリズムを開発し、実装した。また、アルゴリズムの計算量を評価した結果、巨大なメッシュの処理には高速化が必要なことが分かった。そこで、ある条件下では巨大なメッシュに対しても高速に動作するアルゴリズムの開発も行った。骨格線抽出法を構成する二つの要素のうちの一つであるサイクル縮約法の実装が完了した。その実装を利用して、表面メッシュのハンドルサイクルを縮約して位相保存骨格線を抽出する予備的実験を実施することができた。

表面メッシュ上のサイクルを分類するアルゴリズムを実装し、骨格線抽出プログラムを完成させる。また、サイクル分類アルゴリズムに関して(最悪時計算量ではなく)実際の計算時間を改善する手法を提案し、巨大なメッシュも処理できるようにする。まず、13次元空間に埋め込まれた曲面上でZ-ハンドルサイクルを判定するアルゴリズムを実装する。そして,2サイクル縮約法のプログラムと1のプログラムを融合させることで、骨格線抽出プログラムを完成させる。さらに,3複雑なメッシュに対しても数値実験ができるように、骨格線抽出プログラムの実用速度を改善する。(理由)高性能な計算機の購入を計画していたが、次年度に購入しても研究推進に影響がないことが判明したため、購入を延期した。(使用計画)適切な機種を選定の上、高性能な計算機を購入する。購入額によっては、国内外の学会への参加のための旅費としても使用する。(理由)プログラムを再実装する必要が生じたため、数値実験を実施するスケジュールに大きく遅れが出た。それに合わせ、数値実験用の計算機の購入を延期した。(使用計画)数値実験用の高性能な計算機を購入する。また、研究成果発表費用としても使用する。