hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネ種子における脂質合成の分子機構解明によるリピッド高蓄積米の作出

本研究では脂質をモデル系とし、胚乳分化期に特異的な転写因子の発現を制御した上で、アリューロン層における脂質合成の鍵酵素を高発現することにより、リピッド高蓄積のイネ種子を作出することを目的とした。1)胚乳分化期特異的転写因子遺伝子を過剰発現するイネの解析これまでに単離した胚乳分化初期に特異的に発現する転写因子(NFYB)遺伝子を、ユビキチンプロモーターの制御下で過剰発現するイネを作出し、胚乳組織と蓄積部位の形態観察、脂質蓄積量の変化に関する実験を行った。その結果、アリューロン層の数に変化は無かったが、デンプン性胚乳組織が縮小し種子当りの脂質含量は増大することが明らかになった。本結果より、種子中の貯蔵タンパク質合成部位を減少させることで、脂質合成能を向上させる可能性が見いだされた。2)種子中における脂質合成関連遺伝子群の共発現解析脂肪酸合成の初発に重要な働きをするACCase遺伝子、アシルACPを転移するGPAT遺伝子、貯蔵脂質合成の最終段階で働くDGAT遺伝子をそれぞれ過剰発現する酵母クローンの解析を進めたが、各酵母における脂質含量については大きな変動は見られず、個々の遺伝子の過剰発現では代謝系全体は動かない可能性が示唆された。そこで、脂質合成時期の遺伝子発現プロファイルを元に脂質合成関連遺伝子群の共発現解析を行った。その結果、イネ種子における貯蔵脂質合成に関わる遺伝子ネットワークが明らかになった。植物分子生物学(理由)1)胚乳分化期特異的転写因子遺伝子を過剰発現するイネの解析胚乳分化初期に特異的に発現する転写因子(NFYB)遺伝子を、ユビキチンプロモーターの制御下で過剰発現するイネを作出し、形態観察、脂質含量などを調査した。その結果、種子当りの脂質含量が増加した系統があった。2)脂質合成関連遺伝子を過剰発現するイネの解析脂肪酸合成経路で働く重要な遺伝子(ACCase遺伝子、GPAT遺伝子、DGAT遺伝子)をイネで過剰発現するための遺伝子コンストラクトを作製したが、同一の遺伝子を酵母で発現したが脂質含量に変化が認められなかった。そこで、次年度はイネの遺伝子発現解析と形質転換体作出に研究の焦点を絞ることにした。1)胚乳分化期特異的転写因子遺伝子を過剰発現するイネの解析胚乳分化初期に特異的に発現する転写因子(NFYB)遺伝子を、ユビキチンプロモーターの制御下で過剰発現するイネを作出し、胚乳組織の形態が変化している形質転換系統を得ることに成功した。2)脂質合成関連遺伝子を過剰発現するイネの解析脂肪酸合成経路で働く重要な遺伝子(ACCase遺伝子、GPAT遺伝子、DGAT遺伝子)をイネで過剰発現するための遺伝子コンストラクトを作製した。また、酵母発現系を用いて各脂質合成遺伝子を発現する酵母クローンを得て、解析を進めた。1)胚乳分化期特異的転写因子遺伝子を過剰発現するイネの解析胚乳分化初期に特異的に発現する転写因子(NFYB)遺伝子を、ユビキチンプロモーターの制御下で過剰発現するイネ種子の形態観察を継続し、胚乳組織の変化を明らかにする。また、新たにアリューロン組織を増大する可能性のある転写調節因子をRNA Seqなどの解析手法も加えて再度探索する。候補遺伝子の過剰発現体を作出する。2)脂質合成関連遺伝子を過剰発現するイネの解析脂肪酸
ネットワーク結合型並列コンピュータを用いた体内組織および骨内伝搬音波の解析

生体内部を可視化する超音波診断装置の性能向上を目指して,生体内部ならびに骨内を伝搬する超音波を精密に解析することを目的とした.さらに診断装置の更なる安全化のために,超音波によって生体内部に発生する熱量を推定し,内部温度の上昇値を推測した.解析手法にはパルス波伝搬を簡便に行える時間領域差分法(Finite Difference Time Domain : FDTD法)と熱伝導方程式法(Heat Conduction Equation : HCE法)を組み合わせたFDTD-HCE法を用いた.さらに従来,計算時間と使用メモリの問題から実行が困難であった3次元モデルの解析を,ネットワークを介し接続されたPCクラスタを使用して可能とした.そしてアルゴリズムを最適化して計算時間を短縮し,PC8台で680%の高速化率を得た.本年度の研究はFDTD-HCE法の3次元モデルの構築と解析ならびに生体模擬ファントムによる実測値との比較を行った.そして,現状の超音波診断装置に使用されている電子フォーカス型(収束型)の超音波送波プローブを計算機上で構築し,生体組織ならびに骨内の音波伝搬と温度分布の推定を行った.3次元モデルの構築と解析ならびに実測値との比較では,周波数1MHz,超音波強度1.12W/cm^2,連続波の条件で行った.実測データに対し,2次元解析では温度差が2度,3次元解析では温度差が0.3度と実験結果と解析結果が良く一致し,解析手法の正確さと3次元モデルの有効性が示された.次に電子フォーカス型の超音波送波プローブによる生体内部の温度上昇の解析では収束型プローブによりさせられた音波は平面型に比べ,同じ強度では温度の上昇が一部のみで回りに大きな影響を与えないことが分かった.さらに周波数2MHz,超音波強度0.72W/cm^2,連続波の条件で収束域近傍に骨があると想定した場合,骨内部の温度が2度上昇することが分かり,さらに焦点域の温度も0.2度上昇した.そして,現行の超音波診断装置の安全指標である度0.72W/cm^2でパルス波送信での条件で生体内部の温度上昇の解析を行った.送信繰り返し周波数(PRF)を現行機の10倍以上の速さである400kHzに設定しても温度上昇はわずか0.0004度であり,現行機種の安全性が確認された.本年度は生体の音響特性を捉えるため,超音波パルスの伝搬解析を時間領域差分法を用いてシミュレーションを行った。まず並列演算音波伝搬プログラムを作製するために,申請器である並列演算コンピュータシステム(PCクラスタ)を安価な部品を用いて自作して,市販品に比べ非常に安価なシステムを構築した.その演算システムの性能を測り,その有効性を示し学会で報告した.そしくそのPCクラスタを使用して水中・空気中の音波伝搬解析を行い,正確で正しい結果を得られるようになった.この手法を導入する事により正確な生体内での音波伝搬プログラムが開発できると言える。また本研究は生体への安全でクリーンな手法である超音波診断の確立を目的としているが,これに対し,昨今では超音波による生体内部の温度上昇の懸念が取り沙汰されており,超音波の生体内温度上昇の検討も併せて行った.前述のPCクラスタで解析を行い従来以上の高い精度で温度上昇が推定できるか検討した。また同時に検証実験を行った.以下に本年度の成果をまとめる.1、並列演算アルゴリズムを作成して高速化を図り,8台のPCクラスタで約5.6倍の性能向上を確認した。さらに多くのPCを用いることで更なる高速化が期待できる。2、超音波による生体内の温度上昇の基礎的検討として,並列演算システムによる解析,検証実験を行い,超音波強度1.2W/cm^2以下であれば温度上昇が安全値に収まることを確認した.これらの結果については、日本音響学会や海洋音響学会,世界超音波会議(World Congress on Ultrasonic),日本応用物理学会で報告した。また来年度の医学と生物学に関するアジア超音波会議(AFUSMB)でも報告予定である。本年度は体内組織および骨内伝搬音波の解析を3次元で解析するため,去年度に引き続きPCクラスタの構築を行った.構築したPCクラスタを用いて体内組織ならびに骨内での音波伝搬を解析し,その特性評価を行った.PCクラスタを用いるために並列演算プログラムを作成し,PC8台で従来の7倍近い高速化を実現した.さらに骨と生体組織境界での音波の反射反射現象により生体内部に強い音場が形成される事から,その音場による温度上昇についての解析も併せて行った.解析方法は時間領域差分法(FDTD法)に熱伝導方程式(HCE法)を組み合わせた手法を用いた.また擬似生体組織(ファントム)を用いた検証実験を行い,解析手法の精度を確認した.これらのデータにより超音波を使用した診断装置や治療装置を使用時の生体内部での温度分布を推定する事が可能となった.またこれらの手法を生体と音響的な性質のよく似た海洋内の音波伝搬解析へ応用した.

海水中の音速変化や海底堆積層の地質変化による音波伝搬の違いを明らかにした.生体内部を可視化する超音波診断装置の性能向上を目指して,生体内部ならびに骨内を伝搬する超音波を精密に解析することを目的とした.さらに診断装置の更なる安全化のために,超音波によって生体内部に発生する熱量を推定し,内部温度の上昇値を推測した.解析手法にはパルス波伝搬を簡便に行える時間領域差分法(Finite Difference Time Domain : FDTD法)と熱伝導方程式法(Heat Conduction Equation : HCE法)を組み合わせたFDTD-HCE法を用いた.さらに従来,計算時間と使用メモリの問題から実行が困難であった3次元モデルの解析を,ネットワークを介し接続されたPCクラスタを使用して可能とした.そしてアルゴリズムを最適化して計算時間を短縮し,PC8台で680%の高速化率を得た.本年度の研究はFDTD-HCE法の3次元モデルの構築と解析ならびに生体模擬ファントムによる実測値との比較を行った.そして,現状の超音波診断装置に使用されている電子フォーカス型(収束型)の超音波送波プローブを計算機上で構築し,生体組織ならびに骨内の音波伝搬と温度分布の推定を行った.3次元モデルの構築と解析ならびに実測値との比較では,周波数1MHz,超音波強度1.12W/cm^2,連続波の条件で行った.実測データに対し,2次元解析では温度差が2度,3次元解析では温度差が0.3度と実験結果と解析結果が良く一致し,解析手法の正確さと3次元モデルの有効性が示された.次に電子フォーカス型の超音波送波プローブによる生体内部の温度上昇の解析では収束型プローブによりさせられた音波は平面型に比べ,同じ強度では温度の上昇が一部のみで回りに大きな影響を与えないことが分かった.さらに周波数2MHz,超音波強度0.72W/cm^2,連続波の条件で収束域近傍に骨があると想定した場合,骨内部の温度が2度上昇することが分かり,さらに焦点域の温度も0.2度上昇した.そして,現行の超音波診断装置の安全指標である度0.72W/cm^2でパルス波送信での条件で生体内部の温度上昇の解析を行った.送信繰り返し周波数(PRF)を現行機の10倍以上の速さである400kHzに設定しても温度上昇はわずか0.0004度であり,現行機種の安全性が確認された.
微生物二次代謝に見られる新奇な生合成機構の解明

構造的に特異な天然物の生合成機構の解明は,天然物の構造多様性の発生原理を理解し,生合成酵素の利用を可能にすることにより,医薬探索に有効な化合物ライブラリーを構築する上で有益な情報をもたらす。本研究では,研究代表者の研究室で放線菌と糸状菌から発見された,いくつかのポリケタイド系新規化合物について生合成起源と生合成遺伝子の解析を行い,いずれも報告例のない、固有の生合成反応を経て生合成されることを明らかにすることができた。新規な含窒素複素環構造を有するポリケタイド化合物alchivemycinの生合成遺伝子クラスターの同定を試みた。生産菌Streptomycesのゲノム解析を行い、遺伝子配列の相同性に基づきPKSを抽出し、alchivemycinの炭素骨格形成に必要な遺伝子群の特定に成功した。相同性配列のみではアミノ酸の起源を特定することが困難であったが、グリシンの取り込み率がN-ヒドロキシグリシンに比較して高いことから、酵素はグリシンを基質として利用している可能性が強く示唆された。また、もう一つのポリケタイド化合物であるlaetimycinについても、同様にゲノム解析を通じて生合成遺伝子クラスターを特定した。こちらは複数のメチル側鎖がメチオニンに由来する可能性が示唆された。放線菌では例が少ないことから、安定同位体による標識実験を予定している。ラセミ型anteiso-メチル基を有するピロン化合物nocapyroneの生合成起源を明らかにすべく、13C標識された酢酸およびプロピオン酸の取り込み実験を行った。いずれも予想される位置への取り込みが認められた。次いで、anteiso-メチル部分の前駆体と予想される2-メチルブタン酸の両鏡像体の13C標識化合物の合成を検討し、2位メチル基を不斉アルキル化反応により導入可能であることを確認した。Streptomyces属の生産する抗菌・抗浸潤活性物質alchivemycinの分子中央にみられるtetrahydrooxazine構造は天然、合成いずれにも前例のない共役複素環系であり、その生合成に興味が持たれた。その複素環骨格の生合成起源を解明するにあたり、13C標識酢酸およびプロピオン酸の取り込み実験を行ったところ、基本骨格には取り込みが認められたが、複素環を構成する四炭素のうち二炭素は標識されなかった。複素環部分はテトラミン酸の生合成様式からN-ヒドロキシグリシンが前駆体と類推されたため、13C標識グリシンとN-ヒドロキシグリシンの取り込みを調べたところ、いずれも複素環の予想される炭素が標識された。特にグリシンは極めて高効率で取り込まれたことから、生合成酵素はグリシンを基質として認識し、酵素との複合体を形成したのちにN-ヒドロキシグリシンへと水酸化される経路が強く示唆された。昆虫病原糸状菌Simplicilliumの生産する免疫抑制物質preussinはピロリジンの2位と5位にそれぞれベンジル基とアルキル基が置換したアルカロイドである。ピロリジン単環から成る化合物の生合成に関する知見は少ないため、本化合物の生合成経路の解明を試みた。側鎖部分はポリケタイド経路、芳香環部分はアミノ酸に由来すると予想し、13C標識酢酸およびフェニルアラニンを添加培養した。13C NMRおよび2D-INADEQUATEスペクトルの解析に基づき、側鎖末端から芳香環へと炭素鎖伸長が進み、酢酸由来の一炭素が脱炭酸し、分子内還元的アミノ化反応を経てピロリジン環を形成する経路が推定された。ポリケタイド鎖のα-位がアミノ酸チオエステルを求核攻撃し炭素鎖を形成する経路は、テトラミン酸生合成とは異なる様式であり、糸状菌二次代謝の多様性を理解する上で興味深い知見と言える。本研究では、医薬探索に有効な化合物ライブラリーを構築する上で有益な情報を得ることを目的に、申請者らがUVスペクトルを指標とするケミカルスクリーニングにより、放線菌や糸状菌から取得した構造的に特異な新規化合物の生合成経路の解明を試みる。Streptomyces属の生産するalchivemycinは、デカリン骨格を有する多環性ポリケタイドである。分子中央の前例のない共役複素環系がグリシンを前駆体として合成されることを前年度までに明らかにした。また、生産菌株のドラフトゲノム解析を行い、推定生合成遺伝子クラスターを明らかにした。本年度は、ゲノムマイニングにより同様の化合物を生産する微生物を探索し、その生産物の解析を試みた。ゲノムデータベースに類似の遺伝子クラスターをもつ3株が存在していた。そのうち2株(NBRC 16556, NBRC 13981)を入手し、培養生産物を解析した所、いずれもalchivemycin Aを生産した。また、NBRC 13981株は新規類縁体を生産していた。現在はその未知類縁体の単離、構造解析を進めている。Streptomyces属が生産するlaetimycinは、デカリン骨格に14員環ラクトンが縮環した新規ポリケタイドである。本年度はドラフトゲノム解析を行い、生産菌から生合成遺伝子クラスターを同定した。AT-less型のtype I PKSであることに加え、PKS中に3つのmethyltransferaseドメインが存在し、骨格中のメチル置換基がメチオニンに由来することが示唆された。放線菌のtype I PKSにおいて、メチル基をメチオニンから取り込む例は調べた範囲では前例がない。現在は13C標識前駆体の取り込み実験を進めている。Nocapyrone生産菌は生産性を失い、現時点で生産の回復が見られない。そこでゲノムマイニングによる生産株の探索を試みた。

ゲノムデータベース中の5株に類似の生合成遺伝子クラスターが見出されたため、それら培養したが、目的の生産菌は得られなかった。Streptomyces属の生産するBG32-16 (anthracimycin)の生合成遺伝子クラスターには3個のmethyltransferaseドメインが存在し、骨格中のメチル置換基がメチオニンに由来することが示唆された。放線菌のtype I PKSでは、メチル基をメチオニンから取り込む例は極めて珍しいため,13C標識メチオニンと13C標識酢酸の添加培養による取り込み実験を行い,anthracimycinが有する3個のメチル基が実際にいずれもメチオニンに由来することを証明した。計画していたnocapyrone類の生合成研究は、生産の回復が得られなかったため断念し、二種類のポリケタイドakaeolideとlorneic acidの生産菌Streptomyces sp. NPS554株のゲノム解析を通じて見出された生産物未知のポリケタイド合成酵素の生産物の構造解明を試みることとした。NPS554株には8個のtype I PKS遺伝子クラスターが存在し、そのうち2個がakaeolideとlorneic acidの生合成遺伝子クラスターと特定された。残り6個のクラスターのうち、3個のPKSからはそれぞれ炭素鎖長が23個,24個,35個のポリケチドが生産され, UVスペクトルの吸収極大波長はそれぞれ200 nm,240 nm,330 nmと推定された。これらの情報に基づき,NPS554株培養物のHPLCデータを再解析したところ,330 nmに吸収極大を示す未知成分ピークが検出された。これを単離、構造解析した結果、4つの二重結合とカルボニルが共役したポリエン構造,スピロケタール構造,ポリヒドロキシ鎖を含む新規大環状ラクトンであり、akaemycinと命名した。本化合物は細菌,酵母には活性を示さず,PenicilliumやRhizopusなどの糸状菌に選択的な抗菌作用を示した。構造的に特異な天然物の生合成機構の解明は,天然物の構造多様性の発生原理を理解し,生合成酵素の利用を可能にすることにより,医薬探索に有効な化合物ライブラリーを構築する上で有益な情報をもたらす。本研究では,研究代表者の研究室で放線菌と糸状菌から発見された,いくつかのポリケタイド系新規化合物について生合成起源と生合成遺伝子の解析を行い,いずれも報告例のない、固有の生合成反応を経て生合成されることを明らかにすることができた。本研究で使用している放線菌2株(laetymycin生産株およびnocapyrone生産株)が抗生物質の生産能を失ったため、それらの生合成実験を計画通りに実施することができなかった。その後、laetimycin生産菌については、生産性を回復した株が得られたため、残りの実験を進めている。天然物化学Laetimycin生産菌については、生産性を回復した株が得られたため、13C標識メチオニン、酢酸、プロピオン酸の取り込み実験を行い、ゲノム解析から推定されたメチオニンの取り込みを検証する。さらに生合成遺伝子の証明、生合成経路の詳細解析を行うために、形質転換系の確立を検討する。
幾何学的群論の総合的研究

双曲群の理論は80年代にGromovによって創始された。本研究では、双曲性をより広い範囲に適用した。Capraceとの共同研究で、Kac-Moody群に擬準同型を構成した。これにより、有限表示、単純、かつcommutator widthが無限である群をはじめて構成した。Bestvinaとの共同研究で、非正曲率を持つ体積有限なリーマン多様体の中で、ランク1の多様体を、擬準同型を使って特徴付けた。幾何学的群論のいくつかの具体的問題に同時に取り組むことで、その解決を目指す。その一つの方向性として「剛性問題」を取り上げる。さらに、それらを通して今後の幾何学における研究の新しい方向性を確立する。同時に、日本における幾何学的群論の研究の進展、定着を実現する。とくに若手研究者の研究環境に貢献する。交付申請書に記載したとおり、BestvinaとCalegariとの共同研究中心に、幾何学的群論の諸問題に取り組んだ。Calegar氏とは、離散群の交換子距離について研究し、写像類群について満足する結果を得た。また、離散群の上の関数にCombableという概念を定義し、それらの関数について中心極限定理を証明した。これについては、群上の語距離について顕著な応用がある。すなわち、双曲群上の二つの語距離の関係がある正規化のもとに、互いに中心極限定理を満たすことがわかる。これは、離散群の研究の新しい方向性をしめす重要な結果である。Bestvinaとの共同研究では、おもに写像類群とタイヒミュラー空間について研究した。そのなかでいくつかの新しい知見をえた。これらは、タイヒミュラー空間の漸近次元、いわゆるニールセン実現問題の別証明に応用が見込まれる。2007年秋に米国の研究所MSRIで行われた幾何学的群論のプログラムに代表者が参加して、活発な討論や意見交換ができた。期間中に開かれた国際研究集会で招待講演をした。また、2008年5月に米国ジョンズホプキンス大学の日米数学研究所において、幾何学的群論についての国際研究集会を開催した。19年度から繰り越した補助金で、日本からポスドクを中心とする5人の研究者の参加旅費を拠出した。研究集会では、クライン群や写像類群についての最新の研究成果が多く発表され大変有意義であった。この集会は日本の若手研究者に幾何学的群論の周辺で将来にわたり大きな影響を与えると考える。有限生成群Gの語距離に関する中心極限定理をカリフォルニア工科大のCalegari氏と共同研究した。詳しく言うと、Gの上の任意の二つの語距離の比に関して、中心極限定理が成立することを示した。これは、この方面のまったく新しい問題意識に基づき、その結果はこれからの研究の基礎となる定理である。この研究成果については、すでにドイツ、東京での国際研究集会で招待講演した。次に、ユタ大学のBestvina氏とBromberg氏と共同で、写像類群の漸近次元が有限であることをしめした。これは、ここ数年、関連研究者の間で懸案となっていた問題であり、それに決着をつけた。これについては、ハワイにおける国際研究集会で招待講演した、大きな評価をうけた。この結果から、写像類群についての次に述べるような、これまでにいろいろな方法で示されてきたことが、一気に従う:写像類群はExactである、ヒルベルト空間にユニフォームに埋め込まれる、Novikov予想が成立する。また、同時にこの共同研究で、写像類群の2次有界コホモロジーが、係数をL2空間にとったとき、非自明で無限次元であることも示した。これは、写像類群の剛性について、顕著な応用をもつ重要な結果である。次に、ニューヨーク州立大のManning氏と4次元以上のカスプ付き双曲空間のあるコンパクト化をした。これは、Thurstonによる3次元の場合の双曲デーン手術と呼ばれるものの高次元化で、このわれわれの構成により、CAT(-1)群の呼ばれる群の新しい例を構成し、またそれは、Gromovによるある予想の反例を与えている。これについては、筑波大における研究集会で招待講演した。本研究は、幾何学的群論の諸問題に包括的に取り組むことを目指している。本研究において重要な研究道具、考え方と対象を挙げると、双曲性、双曲群、写像類群、擬準同型などである。今年度の実績の第一は、カルガリ氏との共同研究で、双曲群と写像類群の交換子長について、非常に重要な結果を得たことである。具体的には、交換子長について、0の周辺にギャップが存在するごとを示した。これは、カルガリ氏が双曲多様体についてすでに得ていた定理を拡張し別証明を与えるものでもあり、国際的に高い評価を得た。次に、カプラス氏との共同研究で、カッツ・ムーディ群の擬準同型を構成した。これは著しい応用があり、それが次の定理である。「単純な有限表示群で、交換子長が有界でないものが存在する」。これは、群論における、ある未解決問題の解決を与えた。国際的にも高く評価されている。

3番目に、ダマニ氏との共同研究で、写像類群の部分群について顕著な結果を得た。主定理は次である。「Gを曲面の写像類群とする。Hをエンドの数が一つの有限表示群とする。Gの部分群で、Hと同型で、かつ、単位元以外はすべて擬アノソフであるようなものは、Gでの共役を除いて有限個しかない」。これは、ボウディッチがすでに得ていた結果を著しく改善するものであり、かつ、双曲幾何のおける重要な問題の解決への大きな貢献であり、国際的に高く評価されている。最後に今年度は、「Handbook of Teichmuller Theory, Volume II」がヨーロッパ数学会から出版された。これはタイヒミュラー空間のハンドブックで、分野の最新研究の状況を網羅的に記述したものである。その一部を執筆した。とくに、写像類群の擬準同型と有界コホモロジーについて解説した。これは、写像類群とタイヒミュラー空間の研究と研究者に長く大きな貢献があると期待される。今年度は本研究課題の最終年度であるが、二つの大きな成果を得た。一つは、Bestvina,Brombergとの共同研究で、曲面の写像類群の漸近次元が有限であることを示し、その論文をアーカイブに発表し、専門紙に投稿したことである。この研究は結果が顕著であるだけでなく、その手法も大きな成果である。すなわち、有限生成群の擬ツリーへの作用を組織的に研究する枠組みを作った。理論には二つの側面があり、一つはそのような作用が存在するための十分条件を見出したこと、もう一つはそめような作用がある場合のいくつかの興味深い帰結を導いたことである。一つの帰結が写像類群の漸近次元に関するものである。ここで構築された理論は、今後の幾何学的群論の展開において、重要な役割を果たすと考えられる。実際、我々は、この理論をもとに、有界コホモロジーへの応用に取り組んでいる。もう一つの大きな成果は、Dahmani,Guirardelとの共同研究で、interval exchange transformationのなす群、IET,の構造について幾つかの顕著な結果を得たことである。この成果についても、論文にまとめ、アーカイブに発表し、専門誌に投稿した。具体的な成果として、IETが連結なリー群を部分群で含むなら、その部分群は可換であることを示した。これは、J.Franksが提示した問題に否定的な解答を与えた。また、IETの部分群でランプライター群に同型であるものが存在することを、実際に構成して証明した。これは、指数的増大度を持つ部分群の、初めての例の一つである。この研究はIETに関する先駆的な研究成果だと考えられ、これからも研究を継続する。
トマス・トラハーンと初期近代の手稿文化

17世紀のイギリス人作家トマス・トラハーン(Thomas Traherne, 1637-74)の文学を、初期近代手稿文化の歴史的枠組みの中に位置づけて捉え直すことを目的としている。トラハーンのテクストの生成にはしばしば(複数の)他者による「協力的/編集的介入」が認められるという事実に着目することによって、トラハーンの手稿テクストをそれ独自の性質と存在様式を備えた物質的人工物として精査しながら、社会-文学的制度としての「手稿テクスト共同体」(scribal community)における文学テクストの生産・消費過程に関する諸相の分析を行った。17世紀のイギリス人作家トマス・トラハーン(Thomas Traherne, 1637-74)の文学を、初期近代手稿文化(Early Modern manuscript culture)の歴史的枠組みの中に位置づけて捉え直すことが本研究の目的である。トラハーンのテクストの生成にはしばしば(複数の)他者による「協力的/編集的介入」が認められるという事実に着目することによって、トラハーンの手稿テクストを「それ独自の性質と存在様式を備えた物質的人工物として精査」(Peter Beal, In Praise of Scribes[1998])しながら、社会-文学的制度としての「手書き文字のコミュニティー」(scribal community)における文学テクストの生産・消費過程に関する諸相を具体的に検討していく。最終年度においては、"Church's Year-Book"を収録するボドリアン稿本(Bodleian MS. Eng. th. e. 51)に焦点を当て、手稿本のページ欄外にマージナリアを書き残している読者が、受容者/編集者としてどのようにテクストの「再-成型」(re-fashioning)ないし「再-提示」(re-presentation)のプロセスに協働的に参与しているかという問題について考察を深めることが出来た。今後の研究においては、イギリス初期近代における手稿文化と印刷文化の共生/競合関係および相互作用の検討というより包括的な課題に取り組むことが要求されるであろう。イングランド17世紀の詩人・作家トマス・トラハーン(Thomas Traherne,1637-74)の文学を、初期近代手稿文化という文脈に位置づけて捉え直すための予備的研究を行なった。本研究は、活字・印刷テクストとは本質的に異なる、手書き/手稿テクストのメディアとしての諸特性に着目しつつつ、いわば「印刷作家(print author)偏重」であったとも言える旧来の文学史/文学研究においては十分な光を当てられてこなかった、「手稿作家(manuscript author)トラハーン」の実像を描き出すことを目指すものである。Susanna Hopton(トラハーンが司祭を務めていたCredenhillの町からわずか数マイルの所に位置するKingston在住の女性作家)が主宰していたと言われる友愛団体を、Harold Loveの「手稿本共同体/手書き文字のコミュニティー」(scribal community)の概念を援用することによって再検討し、この共同体内で流通していたと考えられる手稿テクストが印刷テクストへと再-成型される過程を分析するための考察を行なった。英米のマージナリア研究の最近の成果に依拠しながら、ランベス手稿(Lambeth MS. 1360)にトラハーンと同時代の協力的読者/編集者が書き残したコメントを分析することで、それらマージナリアが「手稿から印刷へ」というメディア変換を志向するベクトルを持っているのではないかという仮説的見解を得ることが出来た。Susanna Hoptonについては独立した研究が近年行われるようになってきているものの(Julia Smithed., Susanna Hopton: Printed Writings,1641-1700など)、Hoptonとトラハーンが実際のところどのような関係にあったのかという点にはいまだ不明な部分が多く残されている。そのことも一因して、Hoptonのいわゆる「友愛団体」がどの程度までscribal communityとしての諸特徴を備えているのかについて考えるにあたっては慎重を期さざるを得ないのが実情である。ランベス手稿のマージナリアについては、手稿テクストを印刷メディアへ再-編成する目的に沿うべく、トラハーンの協力者がいわば検閲官の役割を演じており、テクストの内容がより「安全な」ものに書き直されることを志向していたのではないか、というのが一応の結論であるのだが、本文とマージナリアの「対話」をさらに深く、的確に読み解いていく必要があると思われる。トラハーンの手稿テクストを「それ独自の性質と存在様式を備えた物質的人工物として検討」(Peter Beal, In Praise of Scribes [1998])しながら、手稿文化における文学テクストの生産と受容のプロセスを解明することが当面の課題である。最終的には、初期近代における手稿文化と印刷文化の共生/競合関係と相互作用という包括的な問題に取り組むことが要求されるであろう。トラハーンおよび手稿文化関連書籍¥300,000外国旅費¥400,000
タクシー規制緩和の評価とこれからの規制政策に向けた理論・実証研究

本研究課題では、UberやLyftといったライドシェアの参入により大きく変貌しつつあるタクシー産業における望ましい規制のあり方を検討することを目的として研究をしてきた。研究成果は次の2つである。第1に、日本のタクシー産業におけるこれまでの需給調整が交通事故の増加という予想外の副作用をもたらしたことを指摘した論文を執筆した。第2に、自動車走行による事故外部性を内部化する手段としてPay As You Drive自動車保険にピグー税をかけた場合の交通量と交通事故に与える影響を、ガソリンに課税した場合の影響と比較検討した。いずれの結果についても、ライドシェア経済への含意について説明した。本年度はこれまでのタクシー規制政策の問題点について多方面から検討した。その結果、以下のことがわかった。1990年代にタクシーの事故率は大幅に上昇した。本研究課題では本年度、この事故率上昇の要因の一つに、需給調整規制があることを明らかにした。1990年代の不況期にタクシー需要は減少したが、それに見合うだけの減車が十分に行われてこなかった。そのため供給過剰が発生し、結果的に事故が増加した。なぜ供給過剰が事故率上昇をもたらすのか、その理由については今後の検討課題だが、減車が十分に行われなかった結果として事故率が高まったという意味で、1990年代の事故率上昇は規制の副作用であったといえる。本研究課題の貢献は、こうした規制の問題点を明らかにしたこと、さらに今後のタクシー規制政策の検討にあたって、この点を考慮する必要性があることを指摘した点にある。タクシー事故が1990年代に急増した事実を踏まえ、それに対する政策的対応方法について検討した。交通事故対策には道路設備の改善、警察による取り締まり、罰則の強化、安全規制の厳格化など多様な政策手段が存在するが、ここでは外部性を内部化するための課税方法について検討した。外部性を内部化する手段としては真っ先にガソリンへの課税が想起されるが、これにはいくつかの問題点があることが知られている。とりわけ燃費の良い車の所有者に負担が軽いなど、リスクとは無関係な要因で課税されることは公平性・効率性の両面で問題がある。そこで代替的手段として、pay as you drive (PAYD)自動車保険への課税が提案されている。これは自動車保険料に走行距離が反映された自動車保険を普及させ、それに対して課税する方法である。自動車保険はすでに契約者のリスク属性を保険料に反映させているため、それへの課税は効率的かつ公平な課税となり得る。こうした理論的背景を踏まえ、私は日本でガソリンに課税した場合とPAYD自動車保険に課税した場合とで、交通事故発生や交通量にいかなる違いが生じるかについて実証的研究を行った。具体的には都道府県レベルの公開データを用いて、全国一律のガソリン税をかけた場合とPAYD自動車保険に課税した場合とでの政策の効果を比較した。その結果、現状の走行距離から社会的に望ましい走行距離までの削減幅を100とすると、ガソリン税では走行距離の短い鳥取県では最大111だけ余計に削減され,走行距離の長い愛知県では最大84までしか削減されないことがわかった。個人レベルでは走行距離のばらつきがはるかに大きいことから、事故外部性を内部化する際の具体的手段としては走行距離その他の異質性を考慮できるPAYD自動車保険への課税が望ましいと結論づけた。その際検討すべき諸問題についても議論した。全国一律のガソリン税とPAYD自動車保険への課税との比較は、本研究課題の中心的なテーマの一つであるが、現時点ではデータ収集・推定・シミュレーションを終え、論文にまとめる最終段階まで終了している。このためおおむね順調に進展していると判断した。ただしこれ以外のテーマについてはこれから取り組む予定である。自動車走行に伴う事故外部性、すなわち追加的な走行に応じて発生する私的限界費用と社会的限界費用とのズレをいかにして内部化すべきか検討した。日本の現行制度では、追加的走行に伴う費用負担はガソリン代のみという意味で、ガソリン税が外部性を一部内部化する役割を担っている。だがガソリン税は燃費が良い車ほど負担が軽くなり、安全運転度などの異質性が反映されないという意味で、公平でも効率的でもない。欧米では代替的な課税方法として、保険料に走行距離が反映された自動車保険(pay as you drive auto insurance: PAYD)に課税する政策が提案されている。この政策の利点は、運転者の異質性を考慮した課税が可能であること、また保険会社がすでに過去の事故歴などから運転者の異質性を反映した保険料を設定しているため、実行可能な政策だということにある。本研究では、日本で仮にPAYD自動車保険が普及し、それに課税した場合にどの程度事故が削減されるか、都道府県データを使って実証的に分析した。その結果、年間平均走行距離が最も長い愛知県では23.3%走行距離が削減されることが望ましいが、ガソリン税では19.6%の削減にとどまること、また年間平均走行距離が最も短い鳥取県では本来17.6%の走行距離削減が望ましいが、ガソリン税の場合は19.6%と過大に年間走行距離が削減されてしまうことになることなどがわかった。この結果は「自動車保険への課税による事故外部性の内部化について」明治学院大学『経済研究』152号、2016年7月にまとめられている。自動車走行による事故外部性の内部化をどのように行うべきかを検討することは、本研究課題の柱の一つであった。この分析を終わらせ、論文にまとめたことで当面の目標は達成されたため、おおむね順調に進展していると考えている。だが次の課題も残されている。

タクシー市場は、Uberの参入の影響を無視して規制のあり方を考えることが困難になっている。だが現状ではUberは国内のごく一部の地域で営業しているにとどまり、実証的に検討するためのデータも存在しないため、今後も継続的な研究が必要である。本年度は以下の2点を実施した。まず、ライドシェアについての最近の研究成果についてのレビューをした。欧米ではすでにUberやLyftといったライドシェアサービスが広く普及しているため、日本よりもデータの蓄積と実証研究が進んでいる。以下のような結論・論点が提示されていることを確認した。1ライドシェアは従来のタクシーサービスよりも資本の稼働率が高い。(Cramer&Krueger, 2016, AER)2ライドシェアは全米で年間6,800億円程度の消費者余剰を生み出している。(Cohen et al., 2017, NBER WP, 1ドル=100円換算)3リアルタイムで仕事をするかどうかを決められるUberの柔軟な労働システムは、柔軟でない労働供給と比べて2倍以上の余剰を労働者にもたらしている。(Chen et al., 2017, NBER WP)4Uberは既存タクシーサービスに対して補完的か代替的か?(The Economist, 2015年8月10日号)このようにUberの参入に対してはおおむね好意的な結果が提示されている一方で、元来タクシー産業で懸念されてきたクリームスキミングのようなより大きな問題は議論されていないことも確認できた。今後は上記のような論点を参考にしつつ、日本の文脈で研究課題を進めていく予定である。今年度実施したもう1点は、自身の研究の改訂である。2002年の需給調整撤廃の影響と、それがもたらした効果についてすでに論文にまとめたが、計量分析にいくつかの問題点があることから、その改善を行った。現在は論文を改訂し、投稿する準備を進めている段階である。具体的には回帰分析モデルの内生性の問題を解決している。本研究課題では、UberやLyftといったライドシェアの参入により大きく変貌しつつあるタクシー産業における望ましい規制のあり方を検討することを目的として研究をしてきた。研究成果は次の2つである。第1に、日本のタクシー産業におけるこれまでの需給調整が交通事故の増加という予想外の副作用をもたらしたことを指摘した論文を執筆した。第2に、自動車走行による事故外部性を内部化する手段としてPay As You Drive自動車保険にピグー税をかけた場合の交通量と交通事故に与える影響を、ガソリンに課税した場合の影響と比較検討した。いずれの結果についても、ライドシェア経済への含意について説明した。本年度は、タクシー需給調整と安全性の関係についての一つの知見を明らかにすることができた。このテーマについては、データを収集し、統計的に分析し、結果をまとめて論文にするところまで進めることができた。またいくつかのセミナーや国内外の学会で報告も行った。
ガス分子による癌治療  一酸化窒素(NO)ドナーを用いた肺癌治療の開発

ヒト肺癌細胞株・悪性胸膜中皮腫細胞株に対して、in vitroで一酸化窒素ドナーDETA-NOがアポトーシスを誘導することを確認した。その効果は低酸素(1%)環境下で増強した。ヒト肺癌細胞株・悪性胸膜中皮腫細胞株のマウス胸腔移植モデルを作成した。特に悪性胸膜中皮腫のリンパ節転移モデルはこれまでに報告がない貴重なモデルである。一酸化窒素(NO)ドナーを用いた肺癌治療の開発を目的して研究を行ってきた。これまでNOドナーが低酸素環境下において、より強い細胞傷害作用を持つことが明らかになっており、平成19年度は肺癌細胞に対して最適なNOドナーを選択し、最適な投与方法(腫瘍内注入、経口投与)を明らかにすることを目的に研究を行った。in vitroでマウス肺癌細胞株3LL(ルイス肺癌細胞)、ヒト肺大細胞癌細胞株PC13、ヒト肺腺癌細胞株A549に対して、各種NOドナーを投与し、48時間後のcell viabilityをMTTアッセイにて評価した。抗腫瘍効果を発揮するNOドナーとして、中時間作用型のDETA NONOate(Cayman chemical)が適していることが分かった。DETANONOateの細胞障害作用は低酸素濃度(1%)下にて増強した。低酸素環境下でのNOドナーの細胞障害作用の増強は、主にNOの半減期の延長によるものと考えられた。In vivoでのNOドナーの細胞障害作用を検討するために、実験動物中央研究所が開発した免疫不全マウス・NOD/SCID/γnullマウス(NOGマウス)を用いた。NOGマウスはT細胞、B細胞機能に加えてNK細胞機能も障害されている免疫不全マウスであり、従来の免疫不全マウスよりヒト腫瘍細胞の生着率が高く、転移巣を形成しやすいという特徴かある。NOGマウス背部皮下にPC13、A549が生着することを確認した。また経皮的に胸腔内に注入したPC13が縦隔リンパ節転移、対側胸膜転移を形成することを確認した。平成19年度は、in vitroでマウス肺癌細胞株3LL、ヒト肺大細胞癌細胞株PC13、ヒト肺腺癌細胞株A549に対して、中時間作用型のDETA NONOate(Cayman chemical)が細胞障害作用を持つこと、その作用が低酸素濃度下で増強することを確認した。平成20年度はさらに、ヒト肺腺癌細胞株RERF-LC-KJ、ヒト肺扁平上皮癌細胞株RERF-LC-AI、ヒト悪性胸膜中皮腫細胞株ACC-MESO1、ヒト悪性胸膜中皮腫細胞株ACC-MESO4に対して、DETANONOateが同様の細胞障害作用を持つこと、その作用がアポトーシス誘導によるものであることを、各種アポトーシスアッセイ法にて確認した。In vivoでのNOドナーの抗腫瘍効果を検討するために、実験動物中央研究所が開発した免疫不全マウス・NOD/SCID/γnullマウス(NOGマウス)を用いた。NOGマウスはT細胞、B細胞機能に加えてNK細胞機能も障害されている免疫不全マウスであり、従来の免疫不全マウスよりヒト腫瘍細胞の生着率が高く、転移巣を形成しやすいという特徴がある。NOGマウスの背部皮下にRERF-LC-KJ、RERF-LC-AIが生着し、肝転移を形成することを確認した。また、ACC-MESO1を胸腔内に生着し、さらに縦隔・対側リンパ節転移を生じることを確認した。いずれも局所効果だけでなく転移の抑制効果も評価できる有用なモデルであるが、特にヒト悪性胸膜中皮腫のリンパ節転移モデルは珍しいものである。
外方性骨誘導のための膜状生体材料の創製と評価

今年度は、リン酸カルシウムコートPETと紙状アパタイトを用いて、通常の骨格よりも外側に骨を誘導させる、外方性骨誘導を誘起する方法について研究した。具体的には、弾力性のある膜状材料(生体親和性あり、または、なし)を、骨膜と母床骨との間に挿入し、骨膜を母床骨から引き離すような応力をかけ続けると同時に、母床骨側からの自然な骨再生によって骨を外側に成長させようというものである。リン酸カルシウムコートPETは、次の条件を満たす時にのみ、外方性骨誘導を可能にすることが示唆された。すなわち、骨膜を母床骨から離すような応力を十分に持続できるような形状、曲率、厚さを持つ時である。ビーグル犬の歯槽骨の幅を造成しようとする場合、PETの曲率を小さくして歯槽骨と同じ曲線になるように埋入した場合には骨幅が増大しなかったが、PETの曲率を大きくして骨膜に引っ張り応力をかけ続けた場合には骨幅が増大した。また、ウサギの頭蓋冠の骨膜と母床骨との間にPETを設置した場合にも、骨膜と母床骨との間に新生骨形成が認められた。今後は、新生骨の形成速度、新生骨がどの程度持続するか等について調査する必要がある。一方、紙状アパタイトは、形状保持力が不足しており、これだけでの外方性骨誘導はできなかったが、幹細胞を担持させるためのよいキャリアであることがわかった。このことを利用して、紙状アパタイトは、組織再生工学用の細胞キャリアとして利用できる可能性を見出した。候補とした二つの材料のうち、片方で外方性骨誘導が行えることを示唆する結果が得られたため。外方性骨誘導を誘引するためのメンブレンの形状・力学的性質・部位等の条件をつめていく。打ち合わせのための旅費が余ったが、2019年度4月に繰り延べになったためである。
南極の棚氷-海氷-海洋間相互作用に関する数値モデリング

近年の気候変動/地球温暖化にともなって、極域の雪氷-海洋海洋圏に大きな変化が表れはじめている。この研究プロジェクトは、数値モデルを使って、気候/海洋に影響を与える南極海の棚氷-海氷-海洋の相互作用について調べることを目的とした。現在気候、最終氷期最大期(LGM)を想定した数値実験、アデリーランド沖を高解像度化した数値実験を行なった。一連の数値シミュレーションから、南極沿岸域での海氷生産に伴う高密度水形成と大陸外縁から流入する周極深層水の強弱によって、棚氷の底面融解量がきまることがわかった。近年の地球温暖化に伴って、南極及び北極の両極の雪氷圏に大きな環境変化が現れはじめている。特に、南極氷床の加速度的な海洋への流出が危惧されており、その主たる原因は海洋と氷床の相互作用であると言われている。氷床の質量損失は海面水位上昇を引き起こすことから、科学的にだけではなく、社会的にも関心が高いテーマである。また、氷床を起源とする融解水は南大洋を淡水化させ、海洋深層大循環を弱化させうることからも、その振る舞いを理解する必要がある。本研究では、最新の棚氷ー海氷ー海洋結合モデルを用いて、南極氷床/棚氷ー海洋間の相互作用及び棚氷融解水が海氷や海洋場に与える影響を明らかにすることを目的する。25年度研究では、具体的なターゲット海域として、東南極のアデリー沖を選んだ。水平解像度を数kmと高解像度の領域モデルを作成し、アデリー沖における棚氷底面融解プロセスに関して数値モデリングを実施した。ECMWFの再解析データから作成した経年変動する海面境界条件を用いて1979年から2012年の34年間の数値モデルの積分を実施した。アデリー沖の環境を特徴付けるメルツ氷河舌(棚氷)での底面融解量を見積もると年間16Gt程度であることがわかった。底面融解量の季節変動を調べると、夏季(1月)に最大となり、冬季(9-11月)に最小となっていた。経年変動成分を調べると、メルツ氷河舌の底面融解量は南大洋の大気のインデックスである環状モード(Southern Annular Mode)と強い相関関係にあることが明かになった。本研究に関連して、南極沿岸域を10-20kmで覆ったモデルを用いた棚氷融解水の振る舞いに関する投稿論文を国際誌に投稿した。近年の気候変動/地球温暖化に伴って、極域の雪氷-海洋圏に大きな変化が現れはじめてる。特に、南極氷床の質量の加速度的な損失が危惧されており、その主たる原因は海洋の熱による南極氷床/棚氷の融解であることが示唆されている。本研究は、棚氷-海氷-海洋結合モデルを用いて南大洋-南極氷床の相互作用を理解すること、特に棚氷融解水が海氷/海洋場へ与える影響を明らかにすることを目的とした。まず、南大洋を周極的に10-20 kmの水平解像度で覆った棚氷-海氷-海洋モデルを整備し、棚氷融解水の行方を詳細に調べた。棚氷融解水はその生成場所によって、流れ着く場所が大きく異なっていた。特に、西南極域の棚氷の融解水は南大洋を東向きに流れる南極周極流に取り込まれやすく、低緯度方向に効率的に輸送されることがわかった。また、いくつかの比較数値実験から、棚氷の底面融解水は南大洋の海氷分布及び子午面循環にも影響を与えることがわかった。同様の周極モデルを使って、最終氷期最盛期における棚氷底面融解量を見積もった。大気及び海洋の温度は現在よりも低いにも関わらず、棚氷が沖側にせり出していることにより、南極周極流の暖かい水が棚氷底面に流入しやすくなるために、棚氷底面融解量/融解率は現在よりも大きくなることがわかった。東南極のウィルクスランド沖をターゲットにした数値モデリングも実施した。この海域では、2010年2月にメルツ氷河舌の一部(75 km,全体の75%程度)が分離するイベントがあった。この前後を模した数値実験を行なった。氷河舌がなくなることにより、海氷生産場所や海洋循環が大きく変化する。その結果、残りの氷河舌の底面融解率は氷河舌分離前よりも小さくなることがわかった。これは、氷河舌に冷たい水が支配的に流入するようになったためである。26年度が最終年度であるため、記入しない。極域海洋学26年度が最終年度であるため、記入しない。・数値モデルは順調に数値積分することができている。・モデル出力のデータ解析も着実に進めている。・関連するテーマに関して学会発表することができた。・南極沿岸の棚氷ー海氷ー海洋相互作用に関する研究論文の国際誌への投稿することができた。数値モデルを実行しつつ、南極沿岸域の棚氷-海氷-海洋相互作用の解明に向けて研究を進めていきたい。

これまで、領域モデルを使った数値実験を実施してきた中で、人工境界の影響が少しあることがわかってきた。具体的には、南極周極流が東の壁にぶつかり、人工境界で南へ向きをかえる。さらにその南下流が南極沿岸において、西に転向する。この流れに沿って、南極周極流起源の暖かい水が沿岸域に運ばれ、海氷場を崩壊しやすい状況を形成している。次のステップとして、ターゲット領域(アデリー沖)を局所的に高解像度化した全球のモデルをセットアップし、この問題を回避したい。今後は(研究計画に沿って)以下の点に着目しながら研究をすすめる。1)氷河舌底面融解量の原因となる熱源の特定2)氷河/棚氷底面融解水が高密度水に与える影響3)崩壊後(2010年2月)の残留メルツ氷河舌での底面融解とその海氷・海洋場への影響の解明