hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
種子散布を通じたアリとカタクリの共生関係の進化について

(1)エライオソーム比の個体群間変異とアリ群集との関連本年度は個体群間でエライオソーム比が異なる要因を調べるため、カタクリ種子を運搬するアリについて野外観察を行い、特に代表的な4調査地点(定山渓、生振、浦臼、音威子府)間で比較を行った。約100個のカタクリ種子を20個ずつ分割して林床に配置し、誘引されたアリの種類、個体数とその運搬行動を観察した。エライオソーム比の高い定山渓、音威子府個体群ではシワクシケアリとトビロケアリが主要散布アリで、運ばれた種子の全てはこの2種によるものであった。またエライオソーム比が低かった生振、浦臼個体群ではその2種に加え、アメイロアリ、アズマオオズアリが種子に集まった。しかしアメイロアリはエライオソームを食害するのみで種子を運搬しなかった。さらにこれら4種のコロニーを実験室内で飼育し、カタクリ種子を与えて、その処理行動を観察したところアズマオオズアリは種子を運んだ後、巣内でその60%近くを胚珠まで食害していた。これらの観察からカタクリのエライオソーム比は散布者となるアリの種類とその種子に対する行動によって大きく影響を受けていることが示唆された。(2)カタクリの種子散布成功率と動物群集構造の効果昨年度からの継続調査として既にアリや土壌節足動物相調査、種子運搬率などが調査してある金沢市近郊の犀川上流部の河内谷カタクリ個体群において、開花個体35個体について実生の定着成功率を調査した。その結果、1個体当たりの定着成功率は70-90%で、同様の調査を行った北海道定山渓個体群よりも高かった。これは昆虫類などの散布妨害者が少なかったことと土壌動物密度が希薄でアリにとってエライオソームの食料としての価値が高く、運搬頻度が上がったためであると考えられる。本年度の研究実績本年度は特に以下の2点の調査を遂行した。(1)カタクリ種子の採集と運搬実験調査地点とした北海道内の7カ所のカタクリ個体群において、各個体群のカタクリ50-100個体から種子を採集、アリ誘因器官であるエライオソーム量を計測、比較したところ、種子重に対するエライオソオーム量の比率に違いが見られ、7カ所の調査地点は2つのアロメトリー集団に分けられた。その要因を調べるため、2つのアロメトリー集団から代表的な調査地点を1カ所ずつ選び、それぞれの地点でワイヤーの重りを用いて、種子重-エライオソーム重の比率を操作した種子運搬実験を行った。その結果、エライオソーム比の変化に伴いアリによる種子運搬効率も変化し、2地点間でその変化の度合いに差が見られた。また成分分析用のエライオソームからの脂質分の抽出は本年度は実行できなかった。(2)カタクリの種子散布成功率と動物群集構造の効果既に北海道内のカタクリ群落(定山渓)において、カタクリ70個体について個体あたりの種子散布頻度、その後の実生定着率、アリや土壌節足動物相などの調査が済んでいたので、本年度はその比較のため、金沢市近郊の犀川上流部の河内谷カタクリ個体群を調査地点として設定し、定山渓と同様の調査をカタクリ35個体について行った。ピットホールトラップを用いてアリ密度や土壌節足動物相、また種子散布頻度を調査したところ、定山渓の調査地点に比べ、土壌節足動物相は希薄で散布アリ種も大きく異なった。また種子散布効率もわずかながら上がっていた。引き続き来春には各個体の実生定着率を比較する予定である。
トポロジー・ゲージ対称性に起因する新たな動的臨界現象

昨年度、カイラル磁気効果を考慮した量子色力学のカイラル2次相転移に関する研究の中で、カイラル磁気効果は系の動的ユニバーサリティクラスを変えないという結果を報告した。ところが、本年度、この結果が定性的な変更を受けることが明らかになり、カイラル磁気効果は系の動的ユニバーサリティクラスを変えることを新たに示した。この結果は、トポロジカル輸送現象であるカイラル磁気効果が普遍的な動的臨界現象を定性的に変える意味で、量子色力学だけでなく、トポロジカル物性物理の分野にもインパクトがあると考えている。また、ゲージ対称性の帰結である動的な光子を考慮した量子色力学の臨界現象の研究を行った。まず、外部磁場中のカイラル2次相転移系では、光子が保存則の量子論的な破れ(量子異常)を通じて中性パイ中間子と結合することにより、非相対論的な分散関係を持った南部・Goldstone(NG)モードが現れることを示した。そして、この非相対論的なNGモードに起因して、従来の分類で知られていない新たな動的ユニバーサリティクラスが現れることを明らかにした。この結果は、ゲージ対称性と量子異常という微視的な詳細によらない普遍的な概念によって新しい動的ユニバーサリティクラスが得られる意味で、重要な発見であったと考えている。また、この動的臨界現象はWeyl/Dirac半金属の半金属/絶縁体相転移でも実現されることが考えられるため、このような物性物理学分野においてもインパクトがあることを期待している。ゲージ対称性が及ぼす量子色力学の臨界現象への影響についての研究に進捗があり、十分意義のある結果が得られたと考えているため。この研究は従来の研究計画とは異なりクォークを無質量と考えた問題ではあるが、それでもWeyl/Dirac半金属系での実現が新たに考えられるため、変更については問題なかったと考えている。また、カイラル磁気効果が及ぼす量子色力学の臨界現象への影響についての研究に新たな進展があったため。ここでも無質量のクォークを考えたが、カイラル磁気効果が動的ユニバーサリティクラスを変えるという定性的に興味深い物理現象を発見することができたため、新たな研究の方向性が期待できる。以上の理由から、順調に進展していると判断した。本年度、ゲージ対称性を考慮した量子色力学の臨界現象の研究を行った。これは主に平均場近似に基づく解析であるのに対し、今後は動的くりこみ群とよばれる平均場を超えた手法を用いる。このような新しい手法で、新奇な動的ユニバーサリティクラスに起因した新たな物理現象を探る。特に、これまでの研究では調べられなかった電気伝導率のくりこみの効果を調べる。これまでの量子色力学の動的臨界現象の研究では、動的な電磁場の効果は無視されているため、カイラル相転移に起因して、オームの法則の伝導率に臨界的な振る舞いが見られた場合には、量子色力学や重イオン衝突実験の分野に大きなインパクトがあると考えている。結果がまとまり次第、関連学会での発表を行う。また上記の研究が完了した後には、いわゆるカイラル輸送現象に起因した界面の成長現象を明らかにすることを計画している。ここで、カイラル輸送現象は素粒子のカイラリティに起因したトポロジカル輸送現象の総称であり、これまで扱ってきた磁場中のカイラル磁気効果はその一例である。これまでの研究から、カイラル輸送現象は平衡に近い動的臨界現象のユニバーサリティクラスを定性的に変える効果があることがわかったため、平衡から遠く離れた界面成長の非平衡ユニバーサリティクラスにも及ぼす影響があるのかどうかについて調べる。そのためにまず、カイラリティで特徴付けられた粒子数密度を一般に考え、そのドメインの成長を記述する低エネルギー有効理論の構築を目指す。クォークの持つトポロジーに起因した輸送現象の一つであるカイラル磁気効果に着目し、強い相互作用を記述する量子色力学の相転移現象に及ぼす影響について、以下のように研究した。カイラル磁気効果と量子色力学の相転移現象は、相対論的重イオン衝突型加速器(ブルックヘブン国立研究所)で行なわれているビームエネルギー走査実験での観測が目指されているのにもかかわらず、その両者を同時に考慮した理論的な研究はこれまでになく、その相互効果もよくわかっていなかった。本研究では、磁場中の有限温度・有限アイソスピン化学ポテンシャルの無質量アップ・ダウンクォークの量子色力学を考え、カイラル対称性の破れ・回復で特徴付けられている2次相転移近傍の動的な臨界現象を調べた。その結果、相転移点近傍におけるカイラル磁気効果の存在は、動的な臨界現象のユニバーサリティクラスには影響を及ぼさない一方で、カイラル磁気効果に特有なカイラル磁気波と呼ばれる音波モードの速度が、相転移点近傍で遅くなる現象を発見した。この新しい動的な臨界現象は、有限温度・有限バリオン化学ポテンシャルの量子色力学において、その存在が未解決問題となっている臨界点近傍の系でも同様に起こりうるため、実験での観測が期待されているカイラル磁気波の振る舞いから臨界点の存在が議論できる可能性が示唆される。また、我々はカイラル磁気効果を特徴づける輸送係数が、カイラル凝縮と呼ばれる秩序変数が軽くなるカイラル相転移点近傍においても、くりこみの影響を受けないことを示した。一般に、2次相転移または臨界点近傍の系においては、秩序変数の臨界揺らぎの存在によってトポロジカル輸送現象の輸送係数の非くりこみ定理が破れるため、本研究は、このような系における輸送係数のくりこみの効果を定量的に調べた初めての試みとなった。

1年目の研究計画の半分に対応する「量子色力学の臨界現象に及ぼすカイラル磁気効果の影響について」は概ね完了した一方で、残りの半分に対応する「量子色力学の臨界現象に及ぼす電磁場のダイナミクスの影響について」は遂行中であるため。また、当初はクォークの質量が有限の場合に現れる量子色力学の臨界点における臨界現象を調べる予定であったが、クォークの質量を考慮したカイラル磁気効果の取り扱いに困難があったため、クォークの質量を無視した研究にとどまったため。昨年度、カイラル磁気効果を考慮した量子色力学のカイラル2次相転移に関する研究の中で、カイラル磁気効果は系の動的ユニバーサリティクラスを変えないという結果を報告した。ところが、本年度、この結果が定性的な変更を受けることが明らかになり、カイラル磁気効果は系の動的ユニバーサリティクラスを変えることを新たに示した。この結果は、トポロジカル輸送現象であるカイラル磁気効果が普遍的な動的臨界現象を定性的に変える意味で、量子色力学だけでなく、トポロジカル物性物理の分野にもインパクトがあると考えている。また、ゲージ対称性の帰結である動的な光子を考慮した量子色力学の臨界現象の研究を行った。まず、外部磁場中のカイラル2次相転移系では、光子が保存則の量子論的な破れ(量子異常)を通じて中性パイ中間子と結合することにより、非相対論的な分散関係を持った南部・Goldstone(NG)モードが現れることを示した。そして、この非相対論的なNGモードに起因して、従来の分類で知られていない新たな動的ユニバーサリティクラスが現れることを明らかにした。この結果は、ゲージ対称性と量子異常という微視的な詳細によらない普遍的な概念によって新しい動的ユニバーサリティクラスが得られる意味で、重要な発見であったと考えている。また、この動的臨界現象はWeyl/Dirac半金属の半金属/絶縁体相転移でも実現されることが考えられるため、このような物性物理学分野においてもインパクトがあることを期待している。ゲージ対称性が及ぼす量子色力学の臨界現象への影響についての研究に進捗があり、十分意義のある結果が得られたと考えているため。この研究は従来の研究計画とは異なりクォークを無質量と考えた問題ではあるが、それでもWeyl/Dirac半金属系での実現が新たに考えられるため、変更については問題なかったと考えている。また、カイラル磁気効果が及ぼす量子色力学の臨界現象への影響についての研究に新たな進展があったため。ここでも無質量のクォークを考えたが、カイラル磁気効果が動的ユニバーサリティクラスを変えるという定性的に興味深い物理現象を発見することができたため、新たな研究の方向性が期待できる。以上の理由から、順調に進展していると判断した。1年目の残りの半分の研究については、理論の構築と計算(動的な臨界現象を特徴付ける流体力学的低エネルギーモードの導出)は完了し、その結果の定性的な理解はできているため、なるべく早い段階でその成果を論文にできるよう準備を進める。その後、2年目の計画に取り掛かる予定である。また、当初は想定されていなかったが、今年度明らかになった課題「クォーク質量によるカイラル磁気効果の補正」についても今後、研究の対象に加える予定である。本年度、ゲージ対称性を考慮した量子色力学の臨界現象の研究を行った。
多数のイメージセンサのネットワーク化による協調処理に関する基礎研究

画像情報処理にとってその情報の入口であるイメージセンサの果たす役割は大きい。その高機能化のために、情報抽出などの処理機能を統合した知能化イメージセンサは、極めて小さな画像処理システムを構成するために必須の技術と考えられる。知能化イメージセンサは極小規模である一方で、処理が比較的単純なものに限定される。これに対し、本研究では、多数の知能化イメージセンサを高密度にネットワークで接続し,高度な解析までも可能とするような全体での協調的な処理の基礎検討を行った。仮に通常のイメージセンサを用い映像をそのままネットワークに大量に流し高速な計算機で集中的に処理を行うとした場合、イメージセンサの数が増えていくにつれ、処理速度、通信量が性能のボトルネックにならざるを得ない。このため、センサのネットワーク化による高度な処理のためには、知能化イメージセンサによる情報の入り口での情報抽出処理は不可欠と考えられる。具体的には以下の検討を行った。-多重解像度スマートセンサの実現:画像へのフィルタリングをセンサ面上にて行い、さらにランダムアクセス(空間可変サンプリング)により必要な画素だけを読み出すことのできるスマートセンサの試作、検証を行った。このセンサにより、読み出しの解像度を粗くから細かくまで瞬時に調整することができる。-スマートセンサのネットワーク化のためのプラットホームの構築:スマートセンサで取得した画像データをIPネットワークを介して送信することのできるプラットホームを構築した。センサの制御はFPGAにて行い、センサ自身で抽出したり、ネットワークごしに選択された画像データを集中制御のためのサーバーへ送ることができる。25台のプラットホームを構築した。-画像データの送信制御法の検討:多数のセンサにより広域の画像データの取得を想定し、全てのセンサに対して与えられた帯域の中でどのようにレート制御を行えば良いかという戦略を検討した。本年度は、以下の点に関して研究を行った。・知能化イメージセンサのネットワーク化の検討多数の知能化センサをネットワーク化するための通信手段の検討を行った。そのネットワーク化には、IEEE1451に準じた通信手段により、スマートセンサのネットワーク化が可能であることを見出し、その予備実験を行った。・新しい知能化センサの検討多数の知能化センサで監視などの作業を行うために、センサの守備範囲を粗から密へ解像度を変化させながら画像を処理することが必要となると予想される。多重解像度処理をセンサ面上に搭載した新たな知能化センサを提案、設計し、実装を進めている。また、デジタル処理を進めるためにセンサ上でのAD変換の検討を行い、AD変換を有するイメージセンサを設計、試作した。・知能化センサを含む処理系の構築知能化センサと周辺回路を含むコンパクトな処理システムの構築を進めている。
放射線誘発小児甲状腺がんの分子疫学的研究

申請者らは1986年のチェルノブイリ原発事故以来、国内外で先駆けて現地での医療支援活動、国際的な組織バンク事業の運営や学術的な研究成果の発信を継続し、2011年の福島第一原発事故後はスクリーニングで発見された若年者甲状腺癌の病理組織・分子生物学的研究に携わっている。申請課題の研究目的はチェルノブイリ周辺地域と本邦の自然発症と被曝関連の若年発症甲状腺癌、4群の分子病理学的に比較検討を行うことにある。チェルノブイリ小児症例はウクライナ症例を中心に年齢別、組織型別甲状腺がんの遺伝子異常・再配列のプロファイルを明らかにし、放射線誘発甲状腺がんの特徴を継続的に解析している。本邦症例は放射線関連として福島スクリーニング症例、対照の自然発症症例は甲状腺専門病院症例を用いて解析している。これまでの研究で「放射線関連甲状腺癌には一つの決まった形態的特徴はなく、被曝形式により形態学的にも分子生物学的にも多様な形態を呈する」ことをチェルノブイリ小児甲状腺癌の病理疫学的な特徴から世界に先駆けて提案した(Thyroid 2008, Br J Cancer, 2004)。この考え方は福島スクリーニング症例の解析からも云えることを確認した。福島県の若年者のスクリーニングで発見された乳頭癌症例の病理形態学的特徴や遺伝子プロファイルは、チェルノブイリ症例とは大きく異なっていた(Cancer Sci 2019, Sci Rep 2015)。チェルノブイリ症例では充実性成分が多くret/PTC変異を主とし、福島症例では乳頭上構造を主とする古典的乳頭癌が多くBRAF点突然変異を主としていた。本邦の自然発症症例と福島症例の形態学的解析は独立した論文として完成させ(EndocriJ 2017, Cancer Sci 2019)、今後4群の比較へと繋げていく。福島では原発事故当時18歳以下の県民を対象とした甲状腺検査で多くの甲状腺癌が発見され、社会的関心事になっている。甲状腺癌の発生頻度、形態形成、遺伝子変異は人種や地域により差が見られることは知られている。これまでにチェルノブイリ周辺地域と本邦の自然発症性甲状腺癌の病理組織学的検討は十分にはなされていなかった。本研究ではヨード環境の異なるチェルノブイリ周辺と本邦の自然発症性甲状腺癌の病理組織学的な特徴を明らかにし、若年被曝放射線誘発甲状腺癌の形態学的な基礎データとすることを目的としている。チェルノブイリ周辺地域と本邦の成人の自然発症性甲状腺癌の病理組織学的検討を行い報告している(Endocr J 2014)。平成28年度は両地域の小児・青年層の甲状腺癌の病理組織学的検討を計画し実施した。本邦の160症例、ウクライナの188例、合計348の被曝の影響のない小児・青年層の甲状腺癌を用い、臨床病理組織学的検討を行った。主な検討項目は甲状腺乳頭癌の亜型分類、腫瘍サイズ、被膜外浸潤、腫瘍構成成分比率、好酸性化やリンパ球浸潤の程度、リンパ節転移、遠隔転移の有無などである。成人同様に両地域で様々な病理組織学所見に差が見られた。本邦では小児例で腫瘍浸潤性、脈管侵襲、リンパ節転移がチェルノブイリ症例より高く見られた。青年層ではリンパ節転移や乳頭状形態形成がより本邦症例で多くみられた。チェルノブイリ症例では充実性成分、腫瘍多発像がより高頻度に見られた。両地域とも浸潤性は小児群でより多く見られた。この成果は現在投稿中である。論文投稿まで達成でき、次のスッテプに取り掛かっている。(1)チェルノブイリ組織バンクには、これまでに5321例の組織登録が完了し、推定個人被曝線量の登録が昨年度から開始されている。国内では原爆被爆関連甲状腺がん症例の登録が進んでいる。形態学的には被曝甲状腺癌には一つの決まった特徴はなく、被曝形式により形態学的にも分子生物学的にも多様な形態を呈することを報告した。低ヨード環境は小児甲状腺癌の発生頻度の上昇、潜伏期の短縮、充実性形態変化に影響を及ぼしていることが推察された。(3)共同研究者とDNA修復・遺伝子安定性維持機構の損傷の解析、DNA損傷応答遺伝子の多型性が放射線関連腫瘍発症リスクになっている可能性を報告している。(4)福島県で実施されている若年者のスクリーニングで発見された乳頭癌症例の遺伝子プロファイルを検索し、大部分の症例が古典的乳頭癌形態を呈し、BRAF点突然変異が多く、ret/PTC変異を主とするチェルノブイリ症例とは腫瘍形態、遺伝子変異が大きく異なるという報告を行った。これは放射線被曝の関与を考察する上で極めて重要な研究報告である(Scientific Reports 2015)。論文化と論文投稿準備まで達している。

本邦症例は放射線関連として福島スクリーニング症例、対照の自然発症症例は甲状腺専門病院症例を用いて解析している。これまでの研究で「放射線関連甲状腺癌には一つの決まった形態的特徴はなく、被曝形式により形態学的にも分子生物学的にも多様な形態を呈する」ことをチェルノブイリ小児甲状腺癌の病理疫学的な特徴から世界に先駆けて提案した(Thyroid 2008, Br J Cancer, 2004)。この考え方は福島スクリーニング症例の解析からも云えることを確認した。福島県の若年者のスクリーニングで発見された乳頭癌症例の病理形態学的特徴や遺伝子プロファイルは、チェルノブイリ症例とは大きく異なっていた(Cancer Sci 2019, Sci Rep 2015)。チェルノブイリ症例では充実性成分が多くret/PTC変異を主とし、福島症例では乳頭上構造を主とする古典的乳頭癌が多くBRAF点突然変異を主としていた。本邦の自然発症症例と福島症例の形態学的解析は独立した論文として完成させ(EndocriJ 2017, Cancer Sci 2019)、今後4群の比較へと繋げていく。チェルノブイリ周辺と本邦の自然発症性甲状腺癌の臨床病理組織学的検討結果を踏まえ、腫瘍細胞の増殖能や遺伝子変異の差を検討する。増殖能はKi67免疫染色で画像解析を行い、遺伝子変異はBRAF免疫染色でスクリーニングを行い必要に応じ点変異の同定を追加する。次年度は福島の県民検診事業で発見・手術された症例(約160症例)を、同様の方法で評価し、病理組織学的な特徴を明らかにすることを計画している。最終的にはチェルノブイリ周辺地域の放射線被曝関連小児甲状腺癌、自然発症性甲状腺癌、本邦の自然発症性甲状腺癌、福島症例の比較を行い放射線被曝の影響の有無を検討する計画である。1.現在、福島では原発事故当時18歳以下の県民を対象とした甲状腺検査で約160症例の甲状腺癌が発見され、社会的関心事になっている。本研究ではチェルノブイリ組織バンクや国内の甲状腺専門病院からの継続的な試料収集を図り、福島県立医科大学との共同研究の推進していく。年齢・性別を一致させた被曝の影響のない日本とウクライナの小児乳頭癌症例、チェルノブイリ原発事故後に発症した小児症例と福島症例を用いて、臨床病理組織学的検討を進めている。本邦症例は隈病院、福島県立医大、チェルノブイリ症例はキエフ内分泌代謝研究所からそれぞれ約120症例を目標に解析を進めている。対象年齢は被曝症例はは事故当時0から20歳とし、形態学的には甲状腺乳頭癌の亜型分類、pT、pEx、腫瘍構成成分比率、好酸性化やリンパ球浸潤の程度、リンパ節転移、遠隔転移の有無、免疫組織化学ではMIB1 index、BRAF変異やP53の発現頻度を解析している。腫瘍構成成分は低分化相当の充実性、索状、島状胞巣と高分化相当の乳頭状や濾胞状成分について比較検討していく。解析には複数の病理医で観察し一致した結果を用い、統計学的解析はSAS packageを用いて行う。この研究成果をもとに福島症例での特徴と被曝の影響を考察する。2. 53BP1蛍光免疫染色による遺伝子安定性維持機構の損傷の解析、小児甲状腺がんのゲノムDNA変異解析は申請期間中、継続的に遂行してく。3年間の成果を元に一定の結論と評価を出し、今後の調査研究の展開を方向付ける。
樺太方言と北海道方言の言語変容に見られる関係についての調査研究

サハリン,北海道,東京,韓国で実施した樺太方言話者,ならびに北海道方言話者への面接調査で収集したデータを用い,樺太方言・北海道方言における言語変容を過程の関係を考察した。移住開始時から第二次世界大戦終了までの間は類似した言語体系が形成されたが,戦後の異なる社会言語学的状況のもと,樺太方言は個人差が顕著になる方向への言語変容,北海道方言は東京語化の言語変容になることが明らかとなった。本研究では,日本語話者が移住する地域で移住者が持ち込んだ方言が接触することで形成された接触方言(コイネ)の特性を,北海道とサハリンで形成された接触方言(それぞれ,北海道方言,樺太方言)を例に,考察する。本研究では,両接触方言が形成された時期から現在にいたるまでの間に生じた言語変容をめぐる異同を明らかにすることをめざす。具体的には(1)北海道方言・樺太方言が形成された時期の言語生活に関する記述から当時の両方言の社会言語学的状況を記述する視点,(2)現時点での北海道方言・樺太方言の特徴を,現地調査から捉える視点,を設ける。この二つの視点から,樺太方言・北海道方言の言語変容に見られる関係を整理するのが,本研究の目的である。今年度は3年計画の1年次目である。今年度に実施した調査は以下の通り。I.文献調査北海道大学付属図書館で,戦前の樺太における言語生活に関する情報収集を行った(6月・7月)。その中でも,樺太引揚者によって作成された樺太方言語彙集の収集を行った。同様の作業を東京都に所在する全国樺太連盟の事務室でも実施した。II.面接調査北海道札幌市(7月),稚内市(3月)に実施した。札幌市での調査は,北星学園大学に通う学生20名と樺太からの引揚者(2名)が対象となった。調査では自然談話の収集とアクセント,および音声項目に関する面接調査を実施した。稚内市での調査では,札幌市での調査と同じ内容の調査を,樺太引揚者を対象に実施した。I本研究では,日本語話者が移住する地域で移住者が持ち込んだ方言が接触することで形成された接触方言(コイネ)の特性を,北海道とサハリンで形成された接触方言(それぞれ,北海道方言,樺太方言)を例に,考察する。I.文献調査北海道大学付属図書館,北海道立文書館,稚内市立図書館,根室市立図書館,一橋大学付属図書館,サハリン北海道人会事務所で(12月・2,月・3月)戦前・戦時中の言語生活,1940年代後半における言語生活に関する情報を収集した。II.面接調査北海道根室市(11月),稚内市(10月)・サハリン州ユジノサハリンスク市,コルサコフ市(2月)で実施した。北海道根室市での調査は,自然談話の収集調査,稚内市での調査はこれに加えてアクセント調査を実施した。また,サハリンでの調査は,樺太方言の語彙調査,自然談話収集調査を実施した。なお,面接調査で実施した資料のデータベース化を図った。本年度は,本研究課題の最終年度である。平成20年度,21年度に実施したサハリン,東京,稚内,旭川,韓国で実施したフィールドワークによって収集したデータ,北海道大学付属図書館,北海道立文書館における文献調査によって得られたデータを用い,考察を行った。その結果を学術雑誌,学術論文,および国内外の国際会議,海外の大学での講演などを通して報告した。それによって得られた結果は以下の通り。(1)北海道方言と樺太方言は,終戦時までの時期においては,類似した変化をとげた。両者の類似性については,現地調査からも確認できた。また,樺太旧島民らによって編纂された樺太方言集などに採録されているものに北海道方言と共通するものは少なくない。その意味でも両者は同じような体系を終戦時までは持ち合わせていたとおもわれる。(2)戦後の北海道方言,樺太方言は,それぞれを取り巻く社会言語学的状況の変化により,言語体系面でも変化が生じた。北海道方言は道内での地域差をともないつつも東京語化を志向する変化が生じる一方で,樺太方言は個人差が顕著になる変化をとげるようになった。両者が形成される条件は類似していたが,社会言語学的状況が異なることによって,その言語変容の方向性が両者の間に差異を生むことになった。本研究課題では,これまで研究がなされてこなかった樺太方言の変容を北海道方言と比較したところに最大の意義がある。接触方言を扱うという点でも研究の重要性は高いと考える。
元素経口曝露の健康影響をオーダーメイドで評価する新技術の開発

代表者等は、開発途上国の飲用井戸水に含まれる多種多様な元素の単独および複合経口曝露による健康被害を報告してきた。上記知見は、経口する井戸水が異なれば、汚染されている元素も異なる可能性を示している。本研究では、まず、開発途上国の飲用水元素汚染の現状に基づき、飲用水に含まれる元素の健康リスクをオーダーメイドで評価できる技術を開発し、浄化すべき元素を特定する。次に、飲用水に含まれる有害元素を過不足なく除去できる浄化技術を開発・実用化することで飲用水に起因する健康被害の緩和をめざす。また、本研究で開発された健康リスク評価技術を用いて、日本人における元素の健康リスクを評価し、健康増進に貢献する。開発途上国で飲用井戸水に含まれる有害元素について、浄化材を用いて有害元素を除去して途上国の健康被害を緩和する研究である。日本人についてはヒ素や水銀による健康リスク評価を行う。元素汚染による健康リスク評価は、途上国の疫学調査、慢性元素中毒のモデルマウス実験、iPS細胞を用いた健康リスク評価法開発の成果を総合解析し、多角的健康リスク評価技術を開発しようとしている。開発途上国の飲用水に含まれる元素の健康リスクをオーダーメイドで評価できる新技術を開発して、より高度な汚染井戸水の浄化を目指した研究で新規性が高く国際的な貢献度に優れている。日本ではヒ素や水銀による健康リスクについて新規健康リスク評価法により評価を行い、有害元素汚染の状況把握と健康被害の予防に貢献することができる。
色彩情報処理による質感の計測・解析・再現

【1.4色LEDを用いた色度制御照明システムの構築】12セットのLED光源を同時に制御することによって,実験室内の照明環境を,xyY値によって指定する任意の色光で,さらに空間的に一様に照射するシステムを構築して,その精度が仕様を満たしていることを確認した.【2.HDR高速カラーカメラを用いたカラー画像計測システムの構築】シーン中の物体のカラー情報を,HDR高速カメラで獲得するシステムを構築した.16bitのHDRカラー情報を30fps程度で1024×768の範囲で獲得することができた.目的の数百fpsまでは到達していない.【3.質感保持の実時間トーンマッピング法の開発と質感の実時間解析】1および2で計測した画像に対して,質感を保持しながらトーンマッピングを行い,LDRモニタに再現する手法の開発を行った.実時間処理にまで至っておらず,継続研究となっている.【4.質感情報を保持したColor-to-gray変換法の開発と解析】カラー画像に対して,質感を保持しながらモノクロ画像へ変換を行い,LDRモニタに再現する手法の検討を行ったが,解析を継続中である.【5.質感の違いによる色名応答の解析】背景色や表示メディアを変化させ,モードと色名との解析を進め,被験者実験によってその関係を明らかにした.さらに,1.で構築した照明環境を利用して,照明光源の違いと質感認知との関係の解析に関する取り組みを開始した.【6.偏光と分光を利用した質感の異なる材質識別】前年度までに構築した金属と誘電体の識別システムとアルゴリズムを改善し,複数の金属の種類を識別できる方法を開発した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.アクティブ照明を用いた分光画像計測システムの構築経費によりアクティブ分光照明装置を追加購入して,物体の質感を計測するために実用的な光源強度と照射範囲が得られる並列照明システムを構築し,較正アルゴリズムを開発した。2.HDR高速カラーカメラを用いたカラー画像計測システムの構築シーン中の物体の質感計測を目的として,物体のカラー情報をHDR高速カメラで獲得するシステムの構築に着手した.16bitで1024×768の範囲の情報取得を目指して開発継続中である.3.質感保持の実時間トーンマッピング法の開発と質感の実時間解析質感を保持しながら実時間でトーンマッピングを行い,LDRモニタに再現する手法を開発中である.オフライン処理による評価は,良好な結果が得られている.カラー画像に対して,質感を保持しながらモノクロ画像へ変換を行い再現する手法を開発中である.5.質感の違いによる色名応答の解析3DCGで質感のあるレンダリング画像を利用した色名調査システム構築を行い,心理物理実験によって2Dと3Dの違いが色名応答へ及ぼす影響を明らかにした.6.偏光と分光を用いた質感の異なる材質識別次年度以降に実施予定であった材質識別を行った.偏光と分光の双方の情報を獲得できるイメージング系を構築し,獲得シーンのオブジェクを誘電体,金属,その他に質感識別するアルゴリズムを開発した.7.版画の質感を保持したレンダリング次年度以降に実施予定であったレンダリング応用を行った.油彩画などとは異なる版画特有の特徴を利用Lたレンダリングアルゴリズムを開発した.【1.4色LEDを用いた色度制御照明システムの構築】12セットのLED光源を同時に制御することによって,実験室内の照明環境を,xyY値によって指定する任意の色光で,さらに空間的に一様に照射するシステムを構築して,その精度が仕様を満たしていることを確認した.【2.HDR高速カラーカメラを用いたカラー画像計測システムの構築】シーン中の物体のカラー情報を,HDR高速カメラで獲得するシステムを構築した.16bitのHDRカラー情報を30fps程度で1024×768の範囲で獲得することができた.目的の数百fpsまでは到達していない.【3.質感保持の実時間トーンマッピング法の開発と質感の実時間解析】1および2で計測した画像に対して,質感を保持しながらトーンマッピングを行い,LDRモニタに再現する手法の開発を行った.実時間処理にまで至っておらず,継続研究となっている.【4.質感情報を保持したColor-to-gray変換法の開発と解析】カラー画像に対して,質感を保持しながらモノクロ画像へ変換を行い,LDRモニタに再現する手法の検討を行ったが,解析を継続中である.【5.質感の違いによる色名応答の解析】背景色や表示メディアを変化させ,モードと色名との解析を進め,被験者実験によってその関係を明らかにした.さらに,1.で構築した照明環境を利用して,照明光源の違いと質感認知との関係の解析に関する取り組みを開始した.【6.偏光と分光を利用した質感の異なる材質識別】前年度までに構築した金属と誘電体の識別システムとアルゴリズムを改善し,複数の金属の種類を識別できる方法を開発した.24年度が最終年度であるため、記入しない。計測システムの構築に関して,計画の仕様を満たすために一部のシステムは開発途中であるが,おおむね計画通り進んでいる.アルゴリズムの開発は2年計画で遂行しており,おおむね順調に進んでいる.次年度以降に予定していた材質識別のシステム構築とアルゴリズム開発,および版画のレンダリングに関しては前倒しで着手して,成果が得られた.24年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度は,照明環境システムの構築を計画している.既に,今年度の予算で一部機器を購入し,特性計測を開始しており,計画通り遂行予定である.アルゴリズム開発は継続して進める.評価方法に関して,心理物理実験による主観評価が中心となるが,質感に関する客観的な評価の構築を目指しながら進める.
英語文学研究と英語教育のインターフェイス

今年度は当研究の最終年度であり、これまでの調査研究のデータを基に、さらに必要なデータ収集をおこないつつ、個々のメンバーは自分の研究の進行具合と関心に従って、データの分析と理論の精緻化に集中し、またある者は積極的に成果発表の場を求めながら、全体としてまとめの作業に入った。具体的には1.国内で開催されたELT関係の学会で、アジアにおける英語教育の実態と、調査研究によって得られた問題群の分析結果について成果を発表した。2.ヴォキャブラリ・ビルディングの問題について専門家からの聞き取り調査をおこなった。3.都立大学から首都大学への移行に伴い、英語教育及び教育改革の問題について新たに浮上してきた問題点を、当研究との関係から考察し、具体的な解決策に向けて、メンバー間で意見交換をおこなった。4.夏期休暇を利用し、アイルランドにおけるacquired languageとしての英語の問題についての調査研究をおこなった。5.英語教育に関する学生アンケートのデータ化をおこなった。6.北欧での英語運用能力の高さを支える英語教育について、現場の教師から電子メールでカリキュラムや指導方針についての情報を入手した。7.教養英語の授業における共通テキストの活用について、研究メンバーが実地に実験的な授業をおこない、その結果について意見交換をおこなった。8.コミュニケーションを重視し、オーラル中心の英語教育に教育の現場が流れつつある現在、教養教育としての英語教育に英文学テクストを用いることの意味を、現場の教育、外国での調査、理論としての英語教育法といった様々な視点から考察し分析をおこなった。今年度は研究初年度ということもあり、多用な情報収集を主眼として、研究メンバーはそれぞれ個々人の専門に従い精力的に調査をおこなった。具体的には1.英語カリキュラム改革においても懸案となっているvocabularybuildingの観点から具体的な試案を提出するために、シンガポールのSEAMEO(Southeast Asian Ministers of Education Organization)とRELC(Regional English Language Centre)で調査をおこなう2.ニュージーランドで、Vocabulary buildingの権威のDr.Nationにインタヴューをおこなう3.アメリカ、ボイシー大学のDr.Emeryの協力を得て、新たなTESOLプログラム開発のための理論の精緻化に努める4.韓国で開催されたKOTESOLのシンポジウムで発表をおこない、外国語としての英語教育に関わる他国からの参加者たちと意見交換をおこなう5.英語を母語としないにもかかわらず、英語運用能力の高さで知られるデンマークのエスビヤ・ギムナジウムで英語の授業の視察ならびに英語担当教員にインタヴューをおこなう6.イタリア、フィレンツェ大学で外国語教育に携わる担当者に、イタリアにおける人文学教育の現状と、外国語教育カリキュラムの改革状況についてインタヴューをおこなうなど、順調に成果をあげている。また一方で国内においても、都立大英文科が英語カリキュラム改革という当面の課題に直面している現在、早急に我々の研究の具体的成果で貢献する必要があるという認識から、研究代表者の渡部を中心に、当研究グループが主催のシンポジウムを開催した。都立大内部の問題に拘泥するあまり、英語教育本来の目的を見失いつつある現状を危惧し、講師は鳥飼玖美子教授(立教大)、斎藤兆史教授(東大)、コメンテイターとして高橋和久教授(東大)、山本明副参事(都庁)といった外部の方々をお招きし、「英語教育を考える-英語文学研究と英語教育のインターフェイス」というタイトルのもと、他大学、他分野の方々の体験に基づく意見をうかがうことにより、新たな知見を得ることができた。今年度は、新都立大学構想が予想外の急転換を見せたことに伴い、英語教育カリキュラム改変に関する、広範囲に及ぶ早急の実態調査が急務となった。研究メンバーの各人が、それぞれの専門分野における調査を続行するとともに、国内外の英語教育に関する情報収集に全力を注いだ。具体的には、1.英語教育カリキュラムの改変をすでにおこなった大学及び実践中のいくつかの大学について(eg.東京工業大学、早稲田大学、慶応大学、東京大学)、情報収集をおこなう。2.都立大生を対象に、英語教育についてのアンケートをおこなう。6.アイルランド、ダブリン大学のTrinity Collegeで、英文学受容の実態について情報収集。さらに文学史書き直しの動きとテクスト選択の関連性について調査。

7.デンマークのEsbjerg Gymnasiumにて、英語の授業を視察。文学テクストを教材として取り上げることについての是非について、またオーラル中心の発信型英語教育の問題点について、Duncan MacLaurin, Else Marie Netsey-Afedoにインタヴューをおこなう。8.同ギムナジウムにおける英語教育カリキュラム改変のはらむ問題について、インタヴューをおこなう。9.Sussex UniversityのProf.Lindsay Smithに、同大学における英文科改変の実態についてインタヴューをおこなう。10.都立大生を対象に、視聴覚教材を利用した授業の実践について、アンケートをおこなう。11.外部試験導入の是非をめぐり、分析のための資料として、都立大生を対象に英語のトライアル・テストを試みる、今年度は当研究の最終年度であり、これまでの調査研究のデータを基に、さらに必要なデータ収集をおこないつつ、個々のメンバーは自分の研究の進行具合と関心に従って、データの分析と理論の精緻化に集中し、またある者は積極的に成果発表の場を求めながら、全体としてまとめの作業に入った。具体的には1.国内で開催されたELT関係の学会で、アジアにおける英語教育の実態と、調査研究によって得られた問題群の分析結果について成果を発表した。2.ヴォキャブラリ・ビルディングの問題について専門家からの聞き取り調査をおこなった。3.都立大学から首都大学への移行に伴い、英語教育及び教育改革の問題について新たに浮上してきた問題点を、当研究との関係から考察し、具体的な解決策に向けて、メンバー間で意見交換をおこなった。4.夏期休暇を利用し、アイルランドにおけるacquired languageとしての英語の問題についての調査研究をおこなった。5.英語教育に関する学生アンケートのデータ化をおこなった。6.北欧での英語運用能力の高さを支える英語教育について、現場の教師から電子メールでカリキュラムや指導方針についての情報を入手した。7.教養英語の授業における共通テキストの活用について、研究メンバーが実地に実験的な授業をおこない、その結果について意見交換をおこなった。8.コミュニケーションを重視し、オーラル中心の英語教育に教育の現場が流れつつある現在、教養教育としての英語教育に英文学テクストを用いることの意味を、現場の教育、外国での調査、理論としての英語教育法といった様々な視点から考察し分析をおこなった。
曖昧性回避の資産価格理論への応用：多因子モデルの導出と曖昧性因子の実証的検出

平成29年度には、Klibanoff型効用関数における均衡資産価格式を線形近似することで、曖昧性因子を含む多因子モデルを導出し、かつ、それぞれの因子(ファクター)の期待超過収益率と各資産の期待超過収益率とを関係づけるファクター・ベータを定式化した。一方、上記のモデルを推計するためには、レジーム・スイッチィング・モデル等を応用し、その主観的曖昧性を統計的に検出することが必要であるが、その統計的客観性に対しては疑問が残る。平成30年度は、Klibanoff型効用関数における均衡価格の特性を用い、上記の問題を回避しつつ曖昧性回避から生じる期待収益上のプレミアムを推定するための統計的関係性を導出した。具体的には、リスク回避から生じるリスク・プレミアムを推定するFama-French多因子モデル等を用いた回帰分析から導出される定数項アルファと曖昧性プレミアムとの関係性が、多因子モデルによって推計されるファクター・ベータの大きさと関係することを理論的に証明した。この結果を用いると、曖昧性プレミアムをとらえている資産が特定化できるため、そのアルファを用いて曖昧性因子を合成できる。これらの結果はDiscussion Paperにまとめ、平成31年3月に公開した。(1)曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルの導出に関しては、予定通り進行している。(2)曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルと資産収益率データとの整合性の検証に関しては、アルバータ大学ビジネススクール渡辺雅弘准教授の協力を得て実証分析を行っているが、データから示唆される曖昧性の特性が理論が示唆する特性と一致しないため、推計方法の再検討を行っている。(3)上記(2)を踏まえ、主観的曖昧性を直接推計せずに曖昧性因子を抽出する方法を導出し、その実証的検証の可能性について検討を開始した。(1)曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルの統計的推計方法について、再検討を加速させる。(2)平成30年度に導出した、主観的曖昧性を直接推計せずに曖昧性因子を抽出する方法に関して、その実証的運用を検討する。(3)平成29年度の導出した、曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルを多期間モデルに応用し、モーメンタム効果等、動学的な事象との関連性を考察する。平成29年度は、Klibanoff型効用関数における均衡資産価格式を線形近似することで、均衡資産収益率が多元的リスク要因および多元的曖昧性要因とどのように関連しているか分析した。具体的には、リスク回避に関する変数には通常の期待効用で用いられる近似を適用し、曖昧性回避に関する変数には主観的確率上での近似を用いることで、多元的リスク因子と多元的曖昧性因子との線形となる確率的割引率の近似式を求めた。この新たな形式で線形近似された確率的割引率を用いることで、曖昧性因子を含む多因子モデルを導出し、かつ、それぞれの因子(ファクター)の期待超過収益率と各資産の期待超過収益率とを関係づけるファクター・ベータを定式化した。特に、投資家が2つのレジームのみを想定しているケースについては詳細な分析を行った。その結果、リスク回避から生じるリスク・プレミアムにCAPMやFama-French多因子モデルを想定した場合に、曖昧性因子やそのファクター・ベータの推計が容易に行えることを示した。さらに、多元的リスク要因のファクター・ベータが曖昧性の影響を受けない条件も合わせて導出した。これらの結果はDiscussion Paperにまとめ、平成30年3月に公開した。(2)曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルと資産収益率データとの整合性の検証は、アルバータ大学ビジネススクール渡辺雅弘准教授の協力を得て、実証分析のデザインに関して検討を開始したところである。

(1)平成29年度の結果を踏まえ、曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルの精緻化を行う。(2)曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルと資産収益率データとの整合性の検証を開始する。(1)曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルの統計的推計方法について、再検討を加速させる。(2)平成30年度に導出した、主観的曖昧性を直接推計せずに曖昧性因子を抽出する方法に関して、その実証的運用を検討する。(3)平成29年度の導出した、曖昧性回避の影響を加味した多因子モデルを多期間モデルに応用し、モーメンタム効果等、動学的な事象との関連性を考察する。次年度使用額が生じた理由:平成28年度に所属部局での事務負担が著しく、本研究課題に先行する研究課題(科研C:26380235『曖昧性回避を加味した平均分散モデルの応用分析と動学的拡張』当初平成28年度終了予定)を平成29年度終了へ一年延長した。この前課題の研究に多くの時間を要したため、本研究課題については理論的な初期研究にとどめ、関連する海外出張等は平成30年度以降に集中的に行うこととした。使用計画:研究打ち合わせ・学会参加・研究成果発表等のための国内・海外出張、参考図書・資料の購入、ならびに、論文の英文校正等に使用する予定である。次年度使用額が生じた理由:平成29年度は本研究課題に先行する研究課題(科研C:26380235『曖昧性回避を加味した平均分散モデルの応用分析と動学的拡張』当初平成28年度終了予定)に多くの時間を要したため、本研究課題に関連する海外出張等は平成30年度以降に集中的に行うこととしたが、部局業務等のため予定通りに出張を行うことができなかった。また、平成30年度に購入を予定していたコンピュータを平成31年度に購入することとした。使用計画:研究打ち合わせ・学会参加・研究成果発表等のための国内・海外出張、参考図書・資料の購入、コンピューターの購入、ならびに、論文の英文校正等に使用する予定である。
ルーラルワークプレイスの基礎的研究―その近現代史と活用保全の要件

ルーラルワークプレイス(農山漁村の生業場)は、持続可能な開発目標における最前線の現場に他ならない。都市を背後から支える食糧基地という意味ではなく、むしろ自律的な生活の舞台とも考えられる。その現場は、未開の自然環境ではなく、とりわけ近代に投資開発された遺産の存在が大きいことから、これらを再評価・再活用することが不可欠である。本研究は、近現代の様々なルーラルワークプレイスの実態を、空間・文脈の各面から解明・記述する基礎研究であり、今後の地域計画論や環境デザイン論に資する知見としてまとめることを目標としている。
ヒト歯髄の創傷治癒過程におけるM2マクロファージとシュワン細胞の相互作用の解明

免疫機能の中心的役割を担うマクロファージは,歯髄の創傷治癒でも重要な役割をしていることが示されてきた。さらに,ヒト歯髄はラット歯髄と異なり,M2型のマクロファージは常に神経系のシュワン細胞と共在する特徴を有することが,申請者らのこれまでの研究で明らかとなっている。本研究では,in vivoにおいてヒト歯髄の様々な病態や創傷治癒過程におけるM2マクロファージの動態をシュワン細胞との関連性から解析し,in vitroでその相互依存のメカニズムについて検討する。本研究の遂行により,小動物とは異なるヒト歯髄の特徴に新たな知見が加わり,より効果的な「歯髄保存・再生治療法」の開発に関与できる。
人工核酸を活用した自己複製・自己増殖能を有する機能材料創製

本研究では、我々の刺激応答性人工核酸としてペプチドリボ核酸(PRNA)の設計・合成ならびのその性質について詳細に検討し、得てきた知見を元に、PRNAに自己複製・増幅機能を付与することを目的に、PRNA主鎖骨格の一部にアセチレン基を含むアミノ酸誘導体を組み込み、5'-アジドリボヌクレオシド誘導体を添加しクリックケミストリーを活用したヌクレオシド選択導入反応を検討した。さらにDNA,RNAそしてPRNAテンプレート鎖存在下、ヌクレオシド導入加速効果などについて検討し、自己複製・自己増殖能を有する機能材料創製に関する初期的知見を得ることに成功した。アジド基を有するヌクレオシド誘導体を用いた自己複製系の構築今年度は、申請者らが設計・合成し、モノマーにおいてさえ高い塩基配列認識性とテンプレート鎖への結合特性を有するペプチドリボ核酸(PRNA)やペプチド核酸(PNA)モノマーを活用する自己複製系について検討するため、5'位にアジド基を導入したリボヌクレオシド誘導体の合成と、側鎖α位にアルキン部位を導入したイソポリグルタミン鎖を骨格とするアミノ酸誘導体の合成を検討した。各種実験条件の検討ならびに最適化を行い、クリックケミストリーを活用した自己複製・増幅能を有するナノバイオシステム構築に供するモノマーならびに主鎖骨格合成法の確立に成功した。次にこのモノマーと側鎖にアルキン部位を有するアミノ酸誘導体を用いたクリック反応を活用したカップリング反応を検討した。モノマー濃度、銅触媒の種類と量、添加剤の種類・濃度を種々検討する事により、カップリング反応の最適条件の決定に成功した。さらにPRNA11量体オリゴマーの中央部分にアルキン部位を側鎖に有するアミノ酸誘導体を組み込んだ12量体主鎖を合成し、このアルキン部位へのアジドモノマーの導入反応を検討した。種々の条件下におけるクリック反応を活用したカップリング反応を検討した結果、アジドモノマー高濃度条件下において効率よいカップリング反応の進行を確認する事が出来た。最後にアルキン部位を側鎖に有するアミノ酸誘導体を組み込んだPRNA12量体と、相補的塩基配列を有するPRNA12量体存在下でのアジドモノマーのカップリング反応を検討した結果、効率よく導入可能である事を支持する、初期的結果を得る事に成功した。これらの知見は、PRNA-PNAを用いた新規自己複製・自己増殖系の構築に対する基礎的に重要なデータで有り、今後本系の発展が大いに期待される。本研究で提案する、従来にはない人工核酸を活用した自己複製・増幅システムを検討する場合、二官能性モノマーを用いた機能性分子やオリゴマー合成における本質的副反応である"自己反応によるポリマーや環状化合物生成"を抑制する必要がある。本研究では、我々が報告してきたモノマーにおいてさえ高い塩基配列認識性とテンプレート鎖への結合特性を有するペプチドリボ核酸(PRNA)やペプチド核酸(PNA)モノマーの活用している。具体的には1.アジド基を有するヌクレオシド誘導体を用いた自己複製系の構築、2.アジド基とアセチレン基を両末端に有する新規ペプチドリボ核酸・ペプチド核酸系での自己複製・増幅反応の検討、3.天然DNA/RNA類似構造を有する自己複製・増幅系の構築、の3項目を論理的にかつ効率的に推進する。本年度は、まずターゲット鎖に対して高い認識性・結合特性を有し、モノマーの自己会合・自己反応を抑制する低モノマー濃度条件下でも反応進行が期待される、ヌクレオシドの5'位にアジド基を導入した新規PRNAモノマーの設計・合成を検討した。まず、テンプレート鎖に相補的なPRNAオリゴマーの一塩基として、アセチレンを有するモノマーを導入し、主鎖にアセチレン部を有するクリックケミストリー適用オリゴマーの設計・合成を検討した。当初モノマー構造としては5'位にアジド基を、3'位にエチニル基の導入を検討した。しかし、このモノマーと相補的テンプレート鎖間ではほとんど相互作用が観測されなかった。この結果を踏まえ、ペプチド主鎖を用い、側鎖にエチニル基を導入した新規モノマー系を設計・合成を検討した。この系では相補的テンプレートとの相互作用が観測されることが明らかとなった。本研究は、従来にはない人工核酸を活用した自己複製・増幅システムを検討する挑戦的研究であり、試行錯誤を伴うことは十分に予想された。実際、当初設計・計画していたモノマーを合成したが、自己増殖系にとって必要不可欠な認識機能に関し十分な特性を有してはいなかった。そのため、新規分子設計を検討し、新規モノマーを合成し、その特性を検討した結果、自己増殖系に求められる特性を有している可能性を見出した。このように当初計画通り実験が進行しない場合でも、目的を達成するため新規分子系を設計・合成し、挑戦する姿勢は萌芽研究として重要だと考えられ、順調に進展していると認められる。新規モノマーに相補的なテンプレート鎖を加え、主鎖にアセチレン部を有するクリックケミストリー適用オリゴマーを合成する。

このオリゴマーと相補的テンプレート鎖共存下、アジド基を末端に有するヌクレオシド誘導体モノマーを添加し、相補的塩基対を形成させた後、銅触媒を添加し、クリックケミストリーにより相補的ヌクレオシド誘導体が導入されたオリゴマー合成を検証する。アジド基を有するヌクレオシド誘導体の塩基配列特異性については隣接する塩基対の安定性が大きく影響する可能性が高いため、テンプレート鎖の塩基配列が導入塩基対におよぼす影響についても詳細に検討する。本系を用いて、クリックケミストリー進行と正確な塩基対形成相補を兼ね備えた実験条件の最適化を進める。この結果を基に、アジド基とアセチレン基を両末端に有する新規ペプチドリボ核酸・ペプチド核酸系での自己複製・増幅反応の検討アジド基を有するヌクレオシド誘導体を用いた研究の知見を踏まえ、実際に自己複製・増幅可能なシステム構築に取組む。具体的には、アジド基とアセチレン基を両末端に有する新規ペプチドリボ核酸(PRNA)誘導体を用い、テンプレート存在下でのオリゴマー生成を検討し、複製能について確認する。本研究項目に用いるモノマーは、RNAとの塩基選択的安定錯体形成能を有するPRNAモノマーを基本骨格とするため、モノマーレベルでも高い塩基配列認識・会合形成能を有することが十分期待されRNAをテンプレートとするクリックケミストリー合成条件最適化の後、テンプレートとしてPRNAおよびPNAを用い、自己複製系について検討し、自己増幅システムの構築に繋げていきたい。今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ、目標達成に向かい、人工核酸合成用試薬やカスタムDNA・RNAの購入など、効率よく計画している研究の推敲に使用する予定である。