hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高立体選択的鉄触媒クロスカップリング反応の開発と天然物合成への応用

本研究は立体選択的な鉄触媒クロスカップリング反応を開発し,天然物合成へと応用することを目標としている。本年度は幾何異性の制御を必要とする天然物の合成に適用可能な反応の開発に注力し,鉄触媒鈴木型カップリングによる位置及び立体選択的なスキップエンイン合成を開発した。加えて,同反応を含む3つの鉄触媒クロスカップリング反応を鍵反応とした天然型triene urushiol合成に着手した。その結果,天然型triene urushiolの側鎖の選択的合成に鉄触媒鈴木型カップリングが効果的であること見出した。加えて,カテコール核とトリエン側鎖を連結する鉄触媒熊田型カップリングのモデル反応の検討も行い,同反応がトリエンの異性化を伴うことなく高効率で進行することを見出した。始めに,鉄触媒鈴木型カップリングによるスキップエンイン合成の最適化を行った。反応は触媒量の鉄触媒及びMgBr2存在下,プロパルギルブロミドに対して1.4当量のアルケニルボレートを混合し,THF中0°Cにて行った。本反応はハロゲン化アルキルのカップリングに有効であるFeCl2(TMS-SciOPP)だけでなく,1mol %のFeCl3を用いた場合においても立体特異的かつ化学選択的に進行し,目的のスキップエンインを定量的に与えた。この際,SN2'反応由来のアレン化合物の形成は全く確認されなかった。鈴木型カップリングにより合成したスキップエンインはTBAFと反応させることにより,高効率で末端アルキンへの変換が可能であった。さらに,α-リノレン酸由来のハロゲン化アルキルをモデル基質に用い,鉄触媒熊田型カップリングと続く脱メチル化反応の最適化を行った。両反応は異性化を伴うことなく進行し,目的のtriene urushiol類縁体を与えた。今後,本最適化条件をもとに天然型triene urushiolの合成を達成する。29年度が最終年度であるため、記入しない。Vitamin KやSpongidepsinなどをはじめとするテルペン類やマクロライド類は,多様な生理活性を示す重要な化合物群である。本研究は,これら化合物群の基本骨格である不斉点を有するアルキル骨格を高効率かつ選択的に構築可能な鉄触媒クロスカップリング反応の開発と応用を目的としている。平成28年度は不斉点構築を伴う鉄触媒クロスカップリング反応の開発に先立って,ハロゲン化アルキルとアルキルアルミニウム反応剤との鉄触媒アルキル-アルキルカップリングの開発を行った。Fe(OAc)2/Bn-Nixantphos触媒系を用いることで,種々のハロゲン化アルキルとアルキルアルミニウム反応剤とのクロスカップリング反応がオレフィンの生成をほとんど伴わず,高効率かつ高選択的に進行することを見出した。始めに反応条件の最適化を行ったところ,配位夾角が広く剛直な構造を有するXantphosやXantphos誘導体(Bn-Nixantphos)が有効であることが明らかとなった。一方で,配位夾角が狭い二座配位子や単座のアルキルホスフィン,NHC配位子を用いた場合は収率・選択性ともに低下した。尚,本反応の進行にはフッ化カリウムの添加が必須であった。これはアニオン性が高い有機アルミニウムアート中間体の生成により,金属交換が促進されたためと考えている。Fe(OAc)2/Bn-Nixantphos触媒系を用い,基質適用範囲を調べたところ本触媒系は高いクロスカップリング選択性を示し,官能基許容性にも優れることが分かった。ニトリルやエステルだけでなくアルミニウム反応剤が保護基の役割を果たすことで,カルボン酸やアルコールなどの官能基も共存可能であった。これはテルペン類などの合成において保護・脱保護を行うことなく反応が可能であることを意味しており,本反応の有効性を示している。本研究では,テルペン類やマクロライド類の基本骨格構築に資する新規鉄触媒クロスカップリング反応の開発とその応用を目的としており,平成28年度は不斉有機金属反応剤とハロゲン化アルキルとの鉄触媒クロスカップリング反応の開発を計画していた。しかし実際には,不斉点構築を伴う鉄触媒クロスカップリング反応の開発ではなく,ハロゲン化アルキルとアルキルアルミニウム反応剤との鉄触媒クロスカップリング反応の開発に行った。これは不斉点構築を伴う鉄触媒クロスカップリング反応において,不斉アルキルアルミニウム反応剤を用いることや,問題となるアルケンなど副生成物の抑制などについての基礎的な知見を得たいと考えたからである。加えて,既報のアルキルグリニャール反応剤やアルキルホウ素反応剤を用いた鉄触媒クロスッカップリング反応にはない,アルキルアルミニウム反応剤に特有の反応性や選択性が観測されるのではないかと期待したためである。検討の結果,過剰量のフッ化カリウム存在下,Fe(OAc)2/Bn-Nixantphos触媒系を用いた場合に,アルケンなどの副生成物の生成が抑制され,高選択的に目的のクロスカップリング体が得られ,また官能基許容性に優れることも明らかとなった。特に,アルコールやカルボン酸を有するハロゲン化アルキルを保護することなくカップリング反応に用いることができる点や,フッ化カリウムによって容易にアルキルアルミニウム反応剤の活性化できる点は,アルキルアルミニウム反応剤に特有の利点であると考えている。一方で,鉄塩や配位子などの反応条件の最適化や配位子の合成などに時間を多く費やしてしまい,当初計画していた不斉金属反応剤とハロゲン化アルキルとの鉄触媒クロスカップリング反応の検討が不十分となった。

今後は下記の推進方策に示した二つのアプローチを並列して取り組み,本研究の目標を達成する。本研究は立体選択的な鉄触媒クロスカップリング反応を開発し,天然物合成へと応用することを目標としている。本年度は幾何異性の制御を必要とする天然物の合成に適用可能な反応の開発に注力し,鉄触媒鈴木型カップリングによる位置及び立体選択的なスキップエンイン合成を開発した。加えて,同反応を含む3つの鉄触媒クロスカップリング反応を鍵反応とした天然型triene urushiol合成に着手した。その結果,天然型triene urushiolの側鎖の選択的合成に鉄触媒鈴木型カップリングが効果的であること見出した。加えて,カテコール核とトリエン側鎖を連結する鉄触媒熊田型カップリングのモデル反応の検討も行い,同反応がトリエンの異性化を伴うことなく高効率で進行することを見出した。始めに,鉄触媒鈴木型カップリングによるスキップエンイン合成の最適化を行った。反応は触媒量の鉄触媒及びMgBr2存在下,プロパルギルブロミドに対して1.4当量のアルケニルボレートを混合し,THF中0°Cにて行った。本反応はハロゲン化アルキルのカップリングに有効であるFeCl2(TMS-SciOPP)だけでなく,1mol %のFeCl3を用いた場合においても立体特異的かつ化学選択的に進行し,目的のスキップエンインを定量的に与えた。この際,SN2'反応由来のアレン化合物の形成は全く確認されなかった。鈴木型カップリングにより合成したスキップエンインはTBAFと反応させることにより,高効率で末端アルキンへの変換が可能であった。さらに,α-リノレン酸由来のハロゲン化アルキルをモデル基質に用い,鉄触媒熊田型カップリングと続く脱メチル化反応の最適化を行った。両反応は異性化を伴うことなく進行し,目的のtriene urushiol類縁体を与えた。今後,本最適化条件をもとに天然型triene urushiolの合成を達成する。平成28年度に開発した有機アルミニウム反応剤を用いた鉄触媒アルキル-アルキルカップリングの知見を活かして,不斉点構築を伴う鉄触媒クロスカップリング反応の開発を二つのアプローチから取り組む。一つ目のアプローチは,不斉カルボアルミニウム化(ZACA反応)によって調製可能な不斉アルミニウム反応剤とハロゲン化アルキルとの鉄触媒クロスカップリング反応によるものである。本反応の開発において想定される問題点として,反応系中で生じるアルキル鉄中間体からのβ水素脱離と引き続くオレフィンの再挿入反応による不斉点のラセミ化が考えられるが,Bn-Nixantphosを用いることで還元的脱離を促進させ,ラセミ化を抑制する。また同反応において,末端にオレフィンを有するハロゲン化アルキルを使用した場合,導入した末端オレフィンは,再度アルミニウム反応剤の調製に臥すことができ,連続的な不斉点構築も可能となる。二つ目のアプローチでは,不斉配位子を用いた有機金属反応剤とハロゲン化アルキルとの鉄触媒不斉クロスカップリング反応を開発し用いる。
全天候型の波長別日射量推定モデルの開発と標準年気象データへの応用

建物のエネルギーシミュレーションにおいて、日射の分光特性を考慮するために、標準年気象データから波長別日射量を推定する計算法を開発した。これらの計算法は、任意天候における波長別全天日射量と波長別天空日射量を可視から近赤外域まで計算できる。3501700nmの計算波長間隔は2nm間隔である。1700nm3000nmでは、波長積分した近赤外域日射量を計算できる。標準年気象データから波長別日射量を計算できるように、気温、湿度、全天・直達・天空日射量の5つの気象要素が計算の入力データに使用されている。遮熱ガラスや遮熱塗料などの波長選択性の高い建材の年間における省エネルギー効果を算定するには、任意の天候における日射の分光データが必要になる。本研究は、このような省エネ効果の算定を可能にするために、標準年気象データから任意天候の波長別全天日射量と波長別天空日射量を推定するモデルを開発することを目的としている。これまで、水平面全天日射量に対する波長別日射量の比率に着目して、任意天候の波長別日射量の推定法を検討してきたが、今年度は、波長別大気外日射量に対する地表面の波長別全天日射量の比率、すなわち波長別晴天指数に着目して、任意天候における波長別全天日射量の推定法を検討した。鹿児島大学の波長別日射量の観測値に基づいて、350nm1000nmまでの波長域を対象として、2nm間隔で任意天候の波長別水平面全天日射量の推定を可能にする波長別晴天指数の近似式を作成した。この近似式では、日射の天候変化、日射の散乱減衰の影響および水蒸気による日射の吸収減衰の影響が考慮されている。波長別晴天指数の近似式による波長別全天日射量の推定誤差は、3501000nmの波長域で最大30[W/m^2/μm]程度、近赤外域日射量の推定誤差は約10[W/m^2]であることを確認した。今後は、波長別全天日射量の推定波長域を1700nmまで拡張する予定である。また、波長別大気外日射量に対する地表面の波長別天空日射量の比率を、波長積分された大気外日射量に対する地表面の天空日射量の比率から算出可能な近似式を作成し、任意天候の波長別天空日射量を推定する方法を検討した。波長別天空日射量の推定モデルについても、次年度以降、推定波長域を350nm1700nmまで拡張する計画である。本研究は、建物の室内環境やエネルギー消費シミュレーション、居住者の快適性・健康性評価、および建材の耐久性評価において、日射の分光特性を詳細に考慮したシミュレーションや評価を可能にするために、全国各地の標準年気象データに波長別日射量を推定・補充することを目的とした。快晴のみならず曇天も含む全天候の波長域3503000nmの可視から近赤外の波長別日射量の全天成分と天空成分の推定モデルを構築し、標準年気象データへの時別の波長別日射量の補充を試みた。1.波長別晴天指数に基づく波長別全天日射量の推定モデルの構築20092011年までに測定した波長別水平面全天日射量(3501700nm)を利用して、波長別の大気外水平面日射量に対する波長別水平面全天日射量の比率、すなわち波長別晴天指数を天候状態別に分析し、波長別晴天指数から波長別水平面全天日射量を1nm刻みで推定するモデルを構築した。2.波長別天空日射量の測定とモデル化2009年から2011年まで波長別天空日射量の測定を継続し、波長別天空日射量(3501700nm)のデータを蓄積した。また、波長別の大気外水平面日射量に対する地表面の波長別天空日射量の比率を天候別に分析して、その比率から任意天候の波長別水平面天空日射量を推定する基礎的なモデルを構築した。3.近赤外域の全天・天空日射量の推定法の検討波長積分日射量(3503000nm)から波長別日射量(3501700nm)の積分値を差し引くことで近赤外域日射量を推定する方法を検討した。4.標準年気象データおよび将来気象データへの波長別日射量の補充方法の検討構築した波長別日射量モデルを用いて、標準年気象データと将来気象データに波長別日射量を推定補充するプログラムを開発した。
付加誘導心電図導出技術によるBrugada症候群の新しい診断補助法に関する研究

12誘導心電図より、標準胸部誘導の一肋間上の誘導上の心電図を数学的演算により導出するBrugada型心電図診断の補助手法を開発した。主な研究として、導出するアルゴリズム、コンピュータシミュレーション、臨床データの収集、臨床効果の確認などである。典型的Brugada型心電図のミュレーションはJ. Electrocardiol.で発表され、この分野で初めてと思われるので、フロントカバーの表紙に選ばれた。また、東北大学循環器グループにより実際のBrugada患者の付加誘導のついた心電図を集め、解析は今でも継続している12誘導心電図より、標準胸部誘導の一肋間上の誘導上の心電図を数学的演算により導出するBrugada型心電図診断の補助手法を開発した。また、東北大学循環器グループにより実際のBrugada患者の付加誘導のついた心電図を集め、解析は今でも継続している1.心臓モデルによるBrugada心電図のシミュレーション研究Brugada型心電図のWhole-heartレベルでのメカニズムを研究する。具体的テーマは(ア)典型Brugada型心電図のシミュレーション(典型3タイプ)(イ)典型Brugada型心電図の高位肋間心電図シミュレーションこの研究の実績として、次の発表を行った。2.臨床心電図データ収集高位誘導を含む心電図データを収集する。収集件数:国立循環器センターより、データ4例(Brugada症候群が診断された患者の心電図)日本光電(株)から、データ244例(18人、Brugada症候群が疑う患者の心電図)3.高位肋間心電図の導出方法の研究・評価臨床データを解析し、日本人に最適したパレメータを得、導出のためのアルゴリズムき評価する。この内容に相当する次の発表は予定されている(全てaccepted):[2]朱欣、魏大名、岡崎修、ブルガダ症候群を診断するための高位肋間右前胸部導出心電図の利用-シミュレーションによる検討、27回日本心電学会学術大会、大分県大分市、2010年10月8日。1.臨床データを収集し、導出手法を研究する:15誘導同時記録心電図を安静時に図1左が通常の第4肋間右側胸部誘導で、右が第3肋間でのV1V2と背部のV4誘導です。従来の12誘導心電図では,V1/2誘導でsaddle back型ST上昇を認めるが、一肋間上の第三肋間のV1誘導でcoved型ST上昇へ移行している。日本人若年男性に多いという疫学的な統計があるが、本症例のように64歳女性でも同様の波形であり、心電図異常が特徴的だが、心拍数や自律神経の影響などにより日内変動や日差変動があることから、その診断はスナップショット的な短時間の心電図のみではなかなか困難であり、1肋間上の心電図や図2のようにサンリズム負荷試験などが診断的価値があるとされおり、危険な不整脈発生のリスク評価で、これには心臓電気生理学的検査が必要です。薬物負荷や電気刺激によって心室細動(図3)が誘発されるか否か、またその誘発されやすさなどの図4のように心室遅延電位(LP)を測定し、Riskの層別化が必要である。2.臨床研究を行い、導出高位肋間心電図の臨床の有用性を中心に調べる。次に15誘導同時心電図記録を使用し、IC群(サンリズム=ピルシカイニド50mg)による薬物負荷試験を行いました。負荷前の心電図では図2のように第三肋間V1誘導でのみcoved型ST上昇を認めた。3.標準12誘導心電図と導出高位肋間心電図の併用によるBrugada型心電図の自動解析アルゴリズムを研究し、臨床で評価する。4.学術論文を作成する。1.臨床データの収集新しい年度に、東北大学から新たにBrugada症候群患者の心電図を取得した。このような実際の患者の付加誘導を測定されたデータあまりたくさんがないので、意味の深い結果を得られそうだ。2.基礎研究シミュレーション研究(発表は2)、または臨床における検証(発表1)などにより、成果があった。3.導出方法の研究付加誘導の導出方法として、期間中に特許2件を取得している。4.本邦におけるBrugada症候群に対する心電図自動診断基準」に基づき、心電図を用いてBrugada症候群自動診断のアルゴリズムを試みた。従来のアルゴリズムに比べ、J波の認識精度を向上し、導出した高位肋間心電図からBrugada心電図も検出できるようになりました。
高齢者施設の看護人材確保に向けた新人看護師に対する教育・育成プログラムの開発

本研究の目的は、高齢者介護施設における看護人材の確保と看護の質向上の方略のひとつとして、新卒看護師の採用の可能性を検討することである。平成30年度は、本研究の最終年度として、これまでに行った介護老人福祉施設の施設長や看護職員等に対するヒアリング調査および質問紙調査の結果についての総括を行った。調査結果から、介護老人福祉施設では、看護職員の募集をしても応募が皆無に近く、医療機関と比べたときの待遇面の差だけでなく、介護福祉の現場での看護活動について看護職者に理解が十分にされていないことなどが看護職員の確保の困難に影響している状況がみられた。そのため、施設側が看護職員に求める条件(質)を問う以前に、まずは人手を求めることが優先し、派遣など非常勤看護職員の採用によって人員基準を補う施設も見られた。また、施設によっては非常勤看護職員に求められる看護活動の制約により常勤看護職員の負担が増すことで、常勤看護職員の就業継続にも影響を及ぼしている状況がうかがえた。また、施設の利用者である高齢者理解や疾患の理解の不足や医療的ケアが十分に実施できないことへの危惧や、施設で新卒看護師を教育する体制が整えられないことにより新卒看護師の将来のキャリアの妨げになることが新卒看護師の採用の障壁となっていた。一方、新卒看護師を採用することに対しては、福祉看護に理解ある看護職員を育成することにつながるという期待も有していた。看護活動の場は医療のみに限らず、介護福祉の現場も含まれるため、看護職者が活動する場に応じた看護について、看護職者自身が幅広く理解することが求められる。本研究の目的は、高齢者介護施設における看護人材の確保と看護の質向上に向けて、新人看護師の導入を可能とする教育・育成プログラムを開発することである。本研究は4つの計画で構成しており、平成27年度は「高齢者介護施設における就労看護師の実態及び看護人材の教育・育成体制に関する実態調査」を主題として、施設での看護職員の採用や就労の状況、看護職員に対する教育・育成の実態を把握するために、高齢者介護施設の施設長や看護職者に対して半構造化面接によるヒアリングを行うことを実施計画とした。特別養護老人ホームの施設長及び看護職者を対象としてヒアリングを実施した。ヒアリングから施設長、看護職者ともに共通していたことは、以下の4点であった。1)看護職員の確保としては、非常勤職員を採用していることで人数は基準を満たしているが、すべての看護職員に責任感を持った役割遂行を期待することや看護の質を確保することが難しい、2)看護職員の募集に対して応募があっても、給料などの待遇や業務内容などについての折り合いがつかず、採用に至らないことが多い、3)それぞれの看護職員の持つ健康や医療に関するアセスメント能力、他職種や家族とのコミュニケーション力に個人差が大きい、4)施設で就労するまでの臨床経験の有無だけが施設看護職員としての適正を決めるとはいえない、ということであった。今後は多施設でのヒアリングを継続し、施設看護職員に関する実態を積み重ね、第2段階の実施計画である質問紙調査へと発展させていく。平成27年度は、複数の高齢者介護施設の施設長及び看護職員等を統括する立場にある看護職へのヒアリング調査を実施し、施設管理者と看護職者からみた施設看護師の就労の実態を把握する予定であった。1施設を対象としてヒアリングを行う中で調査内容の見直しが必要となったこと、また多施設との調整が十分に進まず、目標としていたヒアリングの実施が終了していない。高齢者介護施設の一つである特別養護老人ホームの施設長および看護管理者等に対して。介護施設における看護職員の就業実態および新人看護師導入への意識と課題についてヒアリング調査を行った。施設長、看護管理者等ともに看護職員確保の困難と新人看護師の受け入れに対する気がかりを有していた。一方で、看護職員の業務に対して、施設長は看護職員は自立した活動を行っていることを認知するとともに他職種とのさらなる協働を看護職員に求めていた。それに対して、看護管理者等は看護職者の視点から看護職員の立ち位置や施設職員の教育など、看護が行っている幅広い活動の実際と一人ひとりの看護職員の自律を確保する困難さを示していた。また、新人看護師の受け入れに対しては、施設看護職員としての意識を高くもって活動できることへの期待を持ち、条件が整えば受け入れも可能との認識があるものの、一施設での取り組みは人員配置基準といった障壁から現実的な困難さを示していた。平成28年度前期において、研究対象者へのヒアリングを行ったが、共同研究者との会議日程の調整が難しく、ヒアリングデータの分析に時間を要したこともあり、当初年度計画としていた質問紙調査の実施へと進めることができなかった。本研究の目的は、高齢者介護施設における看護人材の確保と看護の質向上の方略のひとつとして、新卒看護師の導入を検討することである。平成29年度は、介護老人福祉施設の施設長および看護管理者を対象とした施設看護職員の活動と人材確保の現状、新卒看護師の受け入れに関する意向について質問紙調査を行った。調査の結果、施設においては看護人材の慢性的な不足や確保の困難さを抱えていたが、特に都市部に比べて地方では看護人材自体が少なく、医療機関や他施設との競合が発生する状況であった。また、施設看護に対して関心が持たれていないなど、看護職者全体の施設看護への認識が十分ではないことが看護職員の確保にも影響していることが挙げられた。新卒看護師の採用については、将来的な戦力になることや施設看護の専門性を育めることへの期待を持っていたり、介護職との関係性を築きやすいといった理由で採用意向を示していた。

一方で、施設看護職員には自律性が求められ、多様な業務を担うことから、看護職員一人ひとりに自律した実践ができる臨床経験が必要であるとともに、施設において経験できる医療的ケアが限られることで新卒看護師の成長につながらないことへの危惧があった。そのため、新卒看護師の採用には至らない状況が伺えた。施設看護職員の確保においては、指導者の指導力や教育できる人的余裕といった教育体制を連携する協力病院等と整備できることが望まれる。平成28年度の成果から、研究課題の再考とともに質問紙調査の準備に時間を要し、調査の実施、結果の分析を予定通りに進めることが難しかった。本研究の目的は、高齢者介護施設における看護人材の確保と看護の質向上の方略のひとつとして、新卒看護師の採用の可能性を検討することである。平成30年度は、本研究の最終年度として、これまでに行った介護老人福祉施設の施設長や看護職員等に対するヒアリング調査および質問紙調査の結果についての総括を行った。調査結果から、介護老人福祉施設では、看護職員の募集をしても応募が皆無に近く、医療機関と比べたときの待遇面の差だけでなく、介護福祉の現場での看護活動について看護職者に理解が十分にされていないことなどが看護職員の確保の困難に影響している状況がみられた。そのため、施設側が看護職員に求める条件(質)を問う以前に、まずは人手を求めることが優先し、派遣など非常勤看護職員の採用によって人員基準を補う施設も見られた。また、施設によっては非常勤看護職員に求められる看護活動の制約により常勤看護職員の負担が増すことで、常勤看護職員の就業継続にも影響を及ぼしている状況がうかがえた。また、施設の利用者である高齢者理解や疾患の理解の不足や医療的ケアが十分に実施できないことへの危惧や、施設で新卒看護師を教育する体制が整えられないことにより新卒看護師の将来のキャリアの妨げになることが新卒看護師の採用の障壁となっていた。一方、新卒看護師を採用することに対しては、福祉看護に理解ある看護職員を育成することにつながるという期待も有していた。看護活動の場は医療のみに限らず、介護福祉の現場も含まれるため、看護職者が活動する場に応じた看護について、看護職者自身が幅広く理解することが求められる。平成27年度中に予定していたヒアリング調査期間を延長し、調査内容の見直しや施設との調整を加速して行う。また、ヒアリング結果の分析と並行して、28年度に予定している看護基礎教育課程の学生・教員及び高齢者介護施設長等への質問紙調査の準備と実施を進めていく。平成28年度に行ったヒアリング調査の分析を基に、平成29年度は介護老人福祉施設を対象とした看護職員の就業実態および看護職員教育と新人看護師受け入れに関する質問紙調査を実施していく。研究成果をまとめ、学会発表を行うため期間延長を行い、調査協力施設に結果を還元する。平成27年度は、ヒアリング調査を予定していたが、研究対象者との調整等が進まず、人件費・謝金の予算執行ができなかった。また、学会参加旅費や調査交通費を申請していたが、予定していた学会への参加が十分にできなかったこと、学会参加
T細胞の細胞膜における抗原受容体と膜脂質の局在化に関する免疫電顕的解析

T細胞の膜上には主要組織適合性抗原を認識する受容体が存在しており,T細胞抗原受容体(TCR)と呼ばれている.TCRはαβγδεζ鎖の複合体からなり,αβ鎖は抗原結合部位,γδεζ鎖は細胞内情報伝達系に関与する部位であると考えられている.本研究では,非刺激,αあるいはβサブユニット抗体による架橋刺激(キャッピング誘導刺激),あるいは標的細胞との接触刺激などの状態における細胞障害性T細胞のTCR各サブユニットの動態を凍結割断レプリカ免疫電顕観察によって明らかにするとともに,膜タンパク質分子の局在化にコレステロールやスフィンゴミエリンなどの膜脂質が関係している可能性が示唆されており,また,LckなどのSrcファミリーのPTKsがこれらの脂質分子にアンカーされている可能性が示唆されていることから,TCR複合体の各鎖分子とスフィンゴミエリンの局在の関連性を検討した.スフィンゴミエリンの免疫標識において,免疫金粒子はT細胞膜のEF-面に多く,かつ均一に観察されたが,PF-面では数個から数十個の金粒子が凝集して結合している像が観察された.これらの所見はSMが細胞膜の外葉に主として存在するが,内葉ではスフィンゴミエリンがクラスターを形成して存在していることを示唆した.さらに,TCRのζ鎖分子がスフィンゴミエリンのクラスラー領域とよく一致した分布をしていることが分かった.T細胞の膜上には主要組織適合性抗原を認識する受容体が存在しており,T細胞抗原受容体(TCR)と呼ばれている.TCRはαβγδεζ鎖の複合体からなり,αβ鎖は抗原結合部位,γδεζ鎖は細胞内情報伝達系に関与する部位であると考えられている.本研究では,非刺激,αあるいはβサブユニット抗体による架橋刺激(キャッピング誘導刺激),あるいは標的細胞との接触刺激などの状態における細胞障害性T細胞のTCR各サブユニットの動態を凍結割断レプリカ免疫電顕観察によって明らかにするとともに,膜タンパク質分子の局在化にコレステロールやスフィンゴミエリンなどの膜脂質が関係している可能性が示唆されており,また,LckなどのSrcファミリーのPTKsがこれらの脂質分子にアンカーされている可能性が示唆されていることから,TCR複合体の各鎖分子とスフィンゴミエリンの局在の関連性を検討した.スフィンゴミエリンの免疫標識において,免疫金粒子はT細胞膜のEF-面に多く,かつ均一に観察されたが,PF-面では数個から数十個の金粒子が凝集して結合している像が観察された.これらの所見はSMが細胞膜の外葉に主として存在するが,内葉ではスフィンゴミエリンがクラスターを形成して存在していることを示唆した.さらに,TCRのζ鎖分子がスフィンゴミエリンのクラスラー領域とよく一致した分布をしていることが分かった.T細胞の膜上には主要組織適合性抗原を認識する受容体が存在しており,T細胞抗原受容体(TCR)と呼ばれている.TCRはabgdez鎖の複合体からなり,ab鎖は抗原結合部位,gdez鎖は細胞内情報伝達系に関与する部位であると考えられている.それぞれのサブユニットの抗原認識における機能とそれに引き続く細胞の活性化への細胞内情報伝達系経路については,分子生物学的あるいは細胞工学的手法を用いた研究によって,急速に解明されつつある.gdez鎖の細胞質側には,免疫系の受容体に共通するチロシンリン酸化を受けるアミノ酸配列が見られ,この部位をimmunoreceptor tyrosine-based activation sequence motifs(ITAMs)と呼び,このITAMsのLck,ZAP-70をはじめ数種のprotein tyrosine kinase(PTKs)によるリン酸化が細胞内情報伝達系の引きがねになると推察されている.しかし,このような生化学的反応のみだけから,抗原刺激依存性の活性化の強度変化や細胞反応を十分に説明することはできない.例えば,細胞障害性T細胞が標的細胞を殺す時には,標的細胞に対してのみ生理活性物質を放出する必要があり,このような細胞の非常に限局された部位でのみ起きる事象の解明には,生化学的な反応に「反応の局在化あるいは場」に関する情報が必要であろうと考える.本年度は,非刺激の状態における細胞障害性T細胞のTCR各サブユニットの微細局在をsodium dodecyl sulfate(SDS)処理フリーズフラクチャーレプリカ標識法を用いた免疫電顕観察することによって,TCRのζ鎖が凝集し,パッチ状に膜表面に存在していることを明らかにした.さらに,このパッチには,主要膜脂質の一つであるスフィンゴミエリンの存在も観察されたことから,特異な膜領域であると考えられ,次年度以降,種々の刺激におけるTCR各サブユニットとスフィンゴミエリンの動態を解析し,両者の相互作用を解析する.T細胞の膜上には主要組織適合性抗原を認識する受容体が存在しており,T細胞抗原受容体(TCR)と呼ばれている.

TCRはαβγδεζ鎖の複合体からなり,αβ鎖は抗原結合部位,γδεζ鎖は細胞内情報伝達系に関与する部位であると考えられている.本研究では,非刺激,αあるいはβサブユニット抗体による架橋刺激(キャッピング誘導刺激),あるいは標的細胞との接触刺激などの状態における細胞障害性T細胞のTCR各サブユニットの動態を凍結割断レプリカ免疫電顕観察によって明らかにするとともに,膜脂質の局在化との関連性を検討する.本年度は,膜タンパク質分子の局在化にコレステロールやスフィンゴミエリンなどの膜脂質が関係している可能性が示唆されており,また,LckなどのSrcファミリーのPTKsがこれらの脂質分子にアンカーされている可能性が示唆されていることから,TCR複合体の各鎖分子とスフィンゴミエリンの局在の関連性を検討した.スフィンゴミエリンの免疫標識において,免疫金粒子はT細胞膜のEF-面に多く,かつ均一に観察されたが,PF-面では数個から数十個の金粒子が凝集して結合している像が観察された.これらの所見はSMが細胞膜の外葉に主として存在するが,内葉ではスフィンゴミエリンがクラスターを形成して存在していることを示唆した.さらに,TCRのζ鎖分子がスフィンゴミエリンのクラスラ-領域とよく一致した分布をしていることが分かった.T細胞の膜上には主要組織適合性抗原を認識する受容体が存在しており,T細胞抗原受容体(TCR)と呼ばれている.TCRはαβγδεζ鎖の複合体からなり,αβ鎖は抗原結合部位,γδεζ鎖は細胞内情報伝達系に関与する部位であると考えられている.本研究では,非刺激,αあるいはβサブユニット抗体による架橋刺激(キャッピング誘導刺激),あるいは標的細胞との接触刺激などの状態における細胞障害性T細胞のTCR各サブユニットの動態を多様な免疫電顕法を用いて明らかにするとともに,膜脂質の局在化との関連性を検討する.本年度は膜タンパク質分子の局在化にコレステロールやスフィンゴミエリンなどの膜脂質が関係している可能性が示唆されており,また,LckなどのSrcファミリーのPTKsがこれらの脂質分子にアンカーされている可能性が示唆されていることから,急速凍結・凍結置換・低温樹脂包埋法によるスフィンゴミエリンの検出を試みた.細胞を加圧式凍結装置で急速凍結,アセトン凍結置換,-40°CでのHM20紫外線重合包埋を行った.スフィンゴミエリンの検出は,本脂質に特異的に結合するライゼニンにマルトース結合蛋白を結合させた融合蛋白質をプローブとして第一の反応を行い,その後,マルトースに対する抗体を反応させ,最後に二次抗体を標識したコロイド金で反応を行った.スフィンゴミエリンの局在を示すコロイド金粒子が細胞膜上に観察された.従来,凍結超薄切切片法でなければ膜脂質の検出は不可能であると考えられてきたが,今回の結果は急速凍結・凍結置換・低温樹脂包埋法での検出の可能性を強く示唆しており,TCRとの二重標識を試みる予定である.
神経系幹細胞の自己複製因子および特異的表面マーカーの同定

ラット海馬由来神経系幹細胞(AP14細胞、PZ5細胞)からmRNAを抽出し、シグナルシークエンストラップcDNAライブラリーを作成した。シグナルシークエンストラップ法を用いて、幹細胞が発現している遺伝子のcDNAを得、これらの解析を行った。未分化な幹細胞からは既知、未知のcDNAが数種類得られた。既知のものでは、神経分化に関係するchordin、BMPとその受容体、sonic hedgehog、軸索誘導に関与するneuritinなど、ニューロンおよびグリアの分化に関与する因子が得られた。このように幹細胞が腹側ニューロン、背側ニューロン、グリアの分化に関連した因子を発現していることはこの細胞の多様性を反映していると考えられる。未知のものも現在のところ11種類が得られており、そのシークエンスモチーフからあるものは分泌蛋白、あるものは膜蛋白と予想されている。このうち、特に脳に発現がみられる分泌蛋白について解析を進めており、全長のシークエンスを決定した。RT-PCR、in situ hybridizationによる検討では、特に成体の大脳小脳白質において発現がみられ、グリア細胞が発現していると予想される。また、カイニン酸処理後にその発現が上昇することが確認されており、この発現上昇にはNMDAを介する何らかの機構が関与すると予想される。現在、特異抗体の作成を行っており、脳内でのこの遺伝子産物の局在を検討する予定である。また、蛋白の精製も行なっており、神経系幹細胞に対する生物活性を解析する。現在までに以下の既知、未知の遺伝子が単離された。未知遺伝子:11種類既知遺伝子の一つはbone morphogenetic protein(BMP)receptor IIであった。BMPは腹側中胚葉誘導因子、神経管の背側化誘導因子として知られる。そこで、BMPに関連する遺伝子の発現を未分化のAP14細胞で調べてみると、この細胞はchordin,nogginという神経上皮誘導因子、Shhという神経管の腹側化誘導因子も発現していることがわかった。これら中胚葉、外胚葉の形成に関わる因子,しかも拮抗しあう因子が神経系幹細胞に発現していることは興味深い。また、これらの因子が神経系幹細胞の分化にも関わっている可能性が示唆される。単離された別の遺伝子としてneuritinがある。この遺伝子は分化途中の神経細胞で発現しており、神経突起の伸展を促すと報告されている。また、Sekの属するEphファミリーは神経投射の特異性に関係していると報告されており、PLPはオリゴデンド口サイトに発現しているタンパクをコードしている。BMPがグリア誘導因子である可能性も示唆されていることから、これら神経分化、グリア分化に関わる遺伝子の発現は、幹細胞の多様性を反映していると考えられる。未知の遺伝子も11個単離されており、今後のさらなる解析が必要である。
遺伝子治療用インテリジェント・リポソームシステムの開発

我々は、難治性癌細胞に癌抑制遺伝子を導入し、癌の悪性度を低く変化させたうえで、集学的治療(外科手術を中心に化学療法、放射線療法、免疫療法の併用)を加味して癌の根絶を図りたいと考えており、ウイルスに代わる遺伝子導入用ベクターの開発を行っている。1.新規Lipoplex(Quarternary complex,Qplex)の開発:我々はCationic liposomeとplasmid DNAとの複合体いわゆLipoplexにprotamineおよびLigandとしてtransferrin(TF)を添加した4成分からなる複合体(Quarternary complex,Qplex)を開発した。Qplexの粒子径は動的光散乱法により258.6±88nmであり、Lipoplex(865±655nm)よりも粒子径が小さい均一な複合体を形成している。Plasmid DNAはβ-galactosidaseをコードしたものを用い、X-gal染色法で発現を調べた。AsPC-1細胞において接触時間2時間では15.4%の細胞に発現が見られたのに対し、4時間では44.2%、8時間では64.7%と、時間と共に発現効率が増加した。また、Lipoplex(1.8%)およびLipoplexにprotamine(8.6%)またはTFのみを添加した複合体(2.6%)に比べて、QpIexはいずれの細胞に対しても著しく高い発現を示した(64.7%)。さらにQplexは血清存在下で酵素活性、発現効率ともに高い値を示すことが分った。2.JTS-1 fusogenic peptideを用いた遺伝子導入効率の増強:インフルエンザウイルス内の融合ペプチドを用いて、内封型のlipoplex:LPDにおいてplasmid DNA、protamine、JTS-1を混合することによりLPD/JTS-1複合体を調整した。Lipoplexに比較してLuciferase assayでは導入する癌細胞により1000倍から10000倍の導入効率の増加をin vitoroで認めた。3.C型肝炎ウイルス細胞障害領域の同定:肝細胞癌の主な原因の一つであるC型肝炎ウイルスの中に細胞障害を引き起こす領域を同定し、この領域には、アポトーシスを引き起こし肝細胞を死に至らしめる作用と核染色体異常をおこす作用がある事を見いだした。この領域のplasmid DNAを腫瘍細胞内に導入すると、FACSおよびPI/Anexin V蛍光染色によりアポトーシスを誘発し抑制効果があることが分かった。LPD/JTS-1複合体を用いることにより、導入効率を増強できることがわかった。1)新規Lipoplex(Quarternary complex,Qplex)の開発:我々はCationic liposomeとplasmid DNAとの複合体いわゆLipoplexにprotamineおよびLigandとしてtransferrin(TF)を添加した4成分からなる複合体(Quarternary complex,Qplex)を開発した。Qplexの粒子径を動的光散乱法により評価すると258.6±88nmであり、Lipoplex(865±655nm)よりも粒子径が小さい均一な複合体を形成していると考えられる。plasmid DNAはβ-galactosidaseをコードしたものを用い、X-gal染色法で細胞500個あたりの発現を調べた。また、Lipoplex(1.8%)およびLipoplexにprotamine(8.6%)またはTFのみを添加した複合体(2.6%)に比べて、Qplexはいずれの細胞に対しても著しく高い発現を示した(64.7%)。さらにQplexはLipoplexや他のcomplexと比較して、血清存在下で酵素活性、発現効率ともに高い値を示すことが分った。2)C型肝炎ウイルス細胞障害領域の同定:肝細胞癌の主な原因の一つであるC型肝炎ウイルスの中に細胞障害を引き起こす領域を同定し、この領域には、アポトーシスを引き起こし肝細胞を死に至らしめる作用と核染色体異常をおこす作用がある事を見いだした。この領域のplasmid DNAをQplexを用いて腫瘍細胞内に導入すると、アポトーシスを誘発し抑制効果があることが分かった。

また、Lipoplex(1.8%)およびLipoplexにprotamine(8.6%)またはTFのみを添加した複合体(2.6%)に比べて、QpIexはいずれの細胞に対しても著しく高い発現を示した(64.7%)。さらにQplexは血清存在下で酵素活性、発現効率ともに高い値を示すことが分った。2.JTS-1 fusogenic peptideを用いた遺伝子導入効率の増強:インフルエンザウイルス内の融合ペプチドを用いて、内封型のlipoplex:LPDにおいてplasmid DNA、protamine、JTS-1を混合することによりLPD/JTS-1複合体を調整した。Lipoplexに比較してLuciferase assayでは導入する癌細胞により1000倍から10000倍の導入効率の増加をin vitoroで認めた。3.C型肝炎ウイルス細胞障害領域の同定:肝細胞癌の主な原因の一つであるC型肝炎ウイルスの中に細胞障害を引き起こす領域を同定し、この領域には、アポトーシスを引き起こし肝細胞を死に至らしめる作用と核染色体異常をおこす作用がある事を見いだした。この領域のplasmid DNAを腫瘍細胞内に導入すると、FACSおよびPI/Anexin V蛍光染色によりアポトーシスを誘発し抑制効果があることが分かった。LPD/JTS-1複合体を用いることにより、導入効率を増強できることがわかった。
植物とランソウの共生の発達機構に関する比較生理学的研究

アカウキクサ・ランソウ共生系における共生ランソウのglutamine synthetaseの発現制御の様式を明らかにすることを目標に研究を行い、以下のことを明らかにした。【.encircled1.】、アカウキクサ先端部及び成熟部より別々に単離したランソウ分画のglutamine synthetaseへの放射能の取り組みを調べたところ、先端部のランソウのglutamine synthetaseには、成熟部のそれに比較し高い値をしめした。このところ、及び、前年度既に行った実験結果(先端部の共生ランソウのglutamine synthetaseは、活性レベルでもタンパク質レベルでも、成熟部の共生ランソウのそれか比較し、高い値を示した。)から、アカウキサでは、特に成熟葉で、共生ランソウのglutamine synthetaseの合成をtranscriptionalなレベルで抑える機構が働いていると考えられる。(a)、共生ランソウアカウキクサ成熟部及び先端部より別々に単離し数日間培養を行ったところ、共生ランソウを分裂させることができなかったが、高い放射能の取り込み能を維持することができた。この系を利用して、現在、glutamine synthaseを抑えるアカウキクサ側の物質因子を捜している。(b)、構造的及び生理学的研究から、cavityの中心部は、外部ときわめて交換しにくいガスであり、共生ランソウはcavity周辺部の薄い粘液質の層に存在することがわかった。ガス組成の変化は、glutamine synthetaseの合成に影響を与える可能性があるので、そのガスの組成等の詳しい解析を行っている。(a)、(b)とも、抑制因子については、現在なお不明であり、更に研究が必要である。また、他の植物-ランソウ共制系におけるglutamine synthetase発現の様式とアカウキクサの場合の比較を行い共生の発達機構に関する知見を得ようと試みたが、現段階では、まだ比較するデータが乏しく不可能であった。更に研究が必要であると思われる。
マラリア原虫SERA遺伝子ファミリーの多様化による寄生適応と宿主域

宿主の異なる様々なマラリア原虫を用いてSERAの発現解析と遺伝子多型の解析を行った。その結果、赤血球期原虫で発現量が多く、増殖に必須であるSERAのレパートリーが霊長類を宿主とする原虫ではGroupIVに属するSERA分子であるのに対して、げっ歯類を宿主とする原虫では、GroupIIIに属するSERA分子と異なっていた。更に霊長類を宿主とするマラリア原虫のいくつかのSERAにおいて、GroupIVのSERA遺伝子の数が多様化していると共に、正の選択を受けている領域が見つかった。SERAは宿主の多様化と共に数を増やし、機能も多様化したことがわかった。本研究課題の目的はSERA遺伝子ファミリーを構成する遺伝子や蛋白質分子を用いて、マラリア原虫の宿主域や、宿主からの免疫応答を原虫が回避するメカニズムを解析し、SERAが関与するマラリア原虫の寄生適応の分子基盤を明らかにすることにある。本年度は、(1)宿主域の観察とSERA遺伝子の発現量の比較解析(2)SERA遺伝子の多型解析(3)げっ歯類マラリア原虫SERA蛋白質の発現の3項目について、検討を行った。(1)では、ヒトを宿主とするP.falciparumのリスザルへの感染、同じくヒトを宿主とするP.vivaxのニホンザル、ヨザルへの感染を行った。感染が成立したP.falciparum/リスザル、P.vivax/ヨザルについては、今後、SERA遺伝子の発現解析を行う予定である。(2)では、Plasmodium falciparum(Pf)13株とP.vivax(Pv)10株についてSERA遺伝ファミリー領域の塩基配列を決定し、多型の程度を比較した。SERAはシステインプロテアーゼドメインの活性中心がシステインのものと、そこがセリンに置換されているものの2種類があるが、システインタイプのものに比べて、セリンタイプのものは多型頻度が高いこと、またPf-SERAよりもPv-SERAのほうが多型頻度が高い傾向が観察された。(3)では、大腸菌、酵母、昆虫細胞、バキュロ系での組み換え蛋白質の発現が成功しなかったため、系統的にマラリア原虫により近い、トキソプラズマ原虫を使ってSERA蛋白を発現させる取り組みを開始した。本研究課題の目的はSERA遺伝子ファミリーを構成する遺伝子やタンパク質分子を用いて、マラリア原虫の宿主域や、宿主からの免疫応答を原虫が回避するメカニズムを解析し、SFRAが関与するマラリア原虫の寄生適応の分子基盤を明らかにすることにある。本年度は1、マラリア原虫SERA遺伝子の発現解析、2、SERA欠損マウスマラリア原虫の作製及びP.vivax SERA組換えタンパク質の作製、3、SERA遺伝子の多型解析の3項目について検討を行った。1からは、アフリカのマカクを自然宿主とするP.gonderiがニホンザルにも感染可能であること、最大の発現量を示し、原虫の増殖に必須だと推測されるSERA遺伝子のレパートリーがこれまでにアジアのマカクを自然宿主とするマラリア原虫による解析から示されていたものと同系統に分類されるSERA遺伝子であることが解明された。2では、P.vivaxで最大の発現量を示すSERA4の組換えタンパク質の作製ができたので、今後、免疫学的解析に用いる予定である。3では、ヒト三日熱マラリア原虫P.vivaxと、その近縁種でアジアのマカクを自然宿主とするP.cynomolgiの各SERA遺伝子の多型の程度を比較した。P.vivaxの起源はアジアのマカクを宿主とするサルマラリア原虫からヒトへの宿主転換にあると推測されており、遺伝子配列に基づく.系統解析から、P.cynomolgiが最近縁種であるとされている。各SERAの多型の程度はP.cynomolgiのほうが、P.vivaxよりも高い傾向があり、これは、P.cynomolgiがP.vivaxよりも古い系統であることを示唆しており、前述の仮説と矛盾しないことがわかった。本研究課題の目的はSERA遺伝子ファミリーを構成する遺伝子やタンパク質分子を用いて、マラリア原虫の宿主域や、宿主からの免疫応答を原虫が回避するメカニズムを解析し、SERAが関与するマラリア原虫の寄生適応の分子基盤を明らかにすることにある。本年度は(1)サルマラリア原虫のSERA遺伝子の発現解析、(2)げっ歯類マラリア原虫P.chabaudiとサルマラリア原虫P.inuiのSERA遺伝子の多型解析の2項目について検討を行う予定であった。しかしながら、(1)では、解析に使用する血液試料に多重感染が見つかったために解析を断念した。代わりに、SERAの進化過程の考察に必須である、マラリア原虫の進化系統関係の解析をアピコプラストゲノム(35kb)により行った。タンパク質をコードする30

遺伝子配列を用いて解析を行った結果、これまでに系統位置が明確ではなかったヒトを宿主とする卵形マラリア原虫P.ovaleが、げっ歯類マラリア原虫に近縁であることが判明した。卵形マラリア原虫P.ovaleのSERA分子は7つあり、げっ歯類マラリア原虫の5つより多く、霊長類へと宿主域を広げたことにSERAの多様化が関係していたというこれまでの解析からの考察と矛盾しない結果が得られた。(2)のげっ歯類マラリア原虫P.chabaudiのSERAの多型を霊長類マラリア原虫のものと比較したところ、P.chabaudiの多型はサルマラリア原虫P.cynomolgiやP.inuiよりも小さく、霊長類マラリア原虫ではSERAが宿主からの免疫応答を原虫が回避するメカニズムにより深く関与している可能性が示唆された。
ブール関数の多項式表現を用いた回路計算量の解析

n個の頂点とm本の辺をもつ無向グラフに対して,n+o(n)ビットの記憶領域だけを用いて深さ優先探索が可能であり,有向非巡回グラフの場合は,n/[exp(Omega(root(log n)))]ビットの記憶容量だけを用いて深さ優先探索が可能であることがわかった.深さ優先探索以外の複数の問題についても同様の結果を得た.指数時間予想と「この問題をnの3乗より早くは解けない」といった予想の関連性が最近明らかになりつつあるが,我々の結果は,「記憶領域量がnの(1-epsilon)乗しかない場合は計算は不可能」といった予想と他の問題の領域計算量との関係解明の重要性を示唆している点が特に興味深い.平成25年度は,まず,Williamsの2010論文結果に対して,通信計算量の枠組みで別証明を与えられないかと解析を進めた.特に,通信計算量における強力な道具となりつつあるinformation complexityと呼ばれる手法を用いた解析を重点的に試みた.基本的な2パーティー通信ではなく,マルチパーティ通信というシナリオのnumber-on-foreheadモデル(NOFモデル)の解析が必要となる.別証明を与えることには至っていないが,Williams論文の枠組みと通信計算量の枠組みとの関連について予備的結果を得ることができた.充足可能性判定問題の最悪時間計算量が指数的であるというExponential Time Hypothesis(ETH)と呼ばれる予想はWilliams結果と密接な関連がある.このETH予想について,領域計算量との関連という今までなかったタイプの研究を進めた.特に,多項式時間で計算するためにはOmega(n)ビットの記憶領域が必要というtime-space tradeoffに関する強い予想について,具体的問題と抽象的モデルの両面から研究した.具体的問題としては,特に,無向グラフにおける深さ優先探索の計算量を重点的にとりあげた.既知上界の改善と既知リダクションの精密化に成功し,結果を論文として投稿中である.抽象的モデルの解析としては,領域計算量の下界に関する強い形の予想と計算量理論における他の予想との関係についていくつかの結果が得ることに成功し,さらに解析を進めている.平成26年度は,まず,Williams2010論文結果に対して,通信計算量の枠組みでの解析,および,多項式表現の複雑さの枠組みでの解析をさらに推し進めた.これらの枠組みの中でWilliams2010論文結果に対する別証明を与えるという目標において鍵となる問題の特定に成功した.充足可能性判定問題の最悪時間計算量が指数的になると主張するExponential Time Hypothesisという予想とWilliams結果の関連についての解析も進めた.領域計算量におけるExponential Time Hypothesisの類似予想に関連して,いくつかの具体的結果を得ることに成功した.特に,グラフに対する深さ優先探索という非常に基本的問題について,多項式時間で解くために必要な記憶容量について解析し,nビットの記憶容量で解く多項式時間アルゴリズムを与えることができた.関連結果として,無閉路グラフに対する深さ優先探索がO(n/loglog n)ビットの記憶容量を用いて多項式時間で計算できることも示すことができた.これらの結果は,グラフ上の2点の連結性判定が記憶容量をO(log n)ビットのみ用いてできるというReingoldの画期的な結果を深さ優先探索の性質の解析とうまく組み合わせて用いることによって得られた.これらの研究成果はisaac2014で発表した.最終年度である平成27年度は,主に,Williams結果と関連するExponential Time Hypothesisの領域計算量における類似予想の周辺に関する研究を平成26年に引き続き進めた。平成26年度に国際会議(isaac14)において発表した深さ優先探索の領域計算量に関する結果について,ジャーナル版の用意に向けて結果を整理した。また,深さ優先探索以外の問題についての拡張研究を展開し,Longest Path, Heaviest Path,トポロジカルソート,トポロジカルファーストソート,Maximum-Cardinality Search, Perfect Elimination Order,という各問題についての結果を得ることができた。より具体的には,これらの各問題を多項式時間で解くアルゴリズムにおいて,領域計算量をどこまで減らせるかという問題について,使用する記憶領域を,n/(exp[Omega(root(log n))])まで減らしたアルゴリズムを与えることに成功し,この領域計算量に関する観点から見ると,これらの各問題は有向グラフにおけるs-t到達可能判定問題と同じように振る舞うことを明らかにできた。これらの各問題、および、到達可能性判定問題の間にリダクションを与えて,これらすべての問題が領域計算量の点で等価であることを示すことは興味深い未解決問題として残った。この結果は現在発表に向け準備中である。本課題の3年間の研究期間を通じて得られた主要結果は,上述したものを含む領域計算量に関する結果である。n個の頂点とm本の辺をもつ無向グラフに対して,n+o(n)ビットの記憶領域だけを用いて深さ優先探索が可能であり,有向非巡回グラフの場合は,n/[exp(Omega(root(log n)))]ビットの記憶容量だけを用いて深さ優先探索が可能であることがわかった.深さ優先探索以外の複数の問題についても同様の結果を得た.指数時間予想と「この問題をnの3乗より早くは解けない」といった予想の関連性が最近明らかになりつつあるが,我々の結果は,「記憶領域量がnの(1-epsilon)乗しかない場合は計算は不可能」といった予想と他の問題の領域計算量との関係解明の重要性を示唆している点が特に興味深い.今までほとんどされていないオリジナリティの高いものだと言え,その研究において具体的成果を得ることに成功している.