hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境負荷の低減と高耐震性を目指した鋼・コンクリート混合構造骨組の柱梁接合部の開発

著者らは,十字形鉄骨とコンクリートで構成された八角形断面の鋼・コンクリート合成柱材(SC柱材)が優れた耐震性能を発揮することを既に明らかにしている.本研究の目的は,このSC柱の耐震性能を活かしながら,高耐震性と省人化・省力化を実現できるSC柱と鉄骨梁で構成された柱梁接合部の設計法を開発することである.本研究では,柱梁接合部の部分モデル試験体および十字形骨組の載荷実験を行い,これらの実験結果を分析することにより,優れた耐震性能を保持できる柱梁接合部のディテールの設計法を提案した.本接合部のディテールは施工性にも優れており,本研究目的を達成している.筆者らは、鉄骨鉄筋コンクリート構造の特徴である高耐震性能のさらなる向上と建設工事における省力化・省人化を目指した鋼・コンクリート合成柱を用いた構造システムを開発することを目的として,鋼コンクリート合成(SC)柱材の耐震性能について調べ,同柱が優れた耐震性能を保有することを明らかにしてきた.本研究では,このSC柱と鉄骨梁で構成された骨組を対象として,力学的に合理的で施工性に優れた柱梁接合部の開発を行うことを目的としている.平成27年度は,SC柱と鉄骨梁の柱梁接合部ディテールの違いが接合部での応力伝達能力および骨組の弾塑性変形性状に及ぼす影響を調べるために2シリーズの載荷実験を行った.それぞれの実験で得られた知見を以下に述べる.1SC柱と鉄骨フランジで構成された接合部の引張試験梁フランジの応力を外ダイアフラムと内スチフナおよびバンドプレートで構成された接合部を研究対象として,14体の試験体を製作し,引張試験を行った.実験の結果,梁フランジの引張力を発揮させるために必要な外ダイアフラムの必要幅を決める設計式を確認できた.また,バンドプレートを柱梁接合部に設けることにより,外ダイアフラムの必要幅を軽減できることを示した.さらに外ダイアフラムおよびバンドプレートを適切に付けておけば,内スチフナは必要ないことがわかった.2SC柱と鉄骨梁で構成された十字形骨組の載荷実験十字形架構試験体を5体製作し,地震時応力に対応する荷重を載荷する実験を行った.実験の結果,内スチフナを設けなくても,外ダイアフラムとバンドプレートを適切に設けておけば,梁の終局曲げ耐力を柱梁接合部に伝達させることができ,骨組は優れた耐震性能を示すことを明らかとした.鉄骨の応力を伝えるために必要とされてきた,施工上,手間のかかる内スチフナを削除できることを明らかにできたことは,有意義な成果が得られたと考えられる.当初の計画では,平成28年度は試験体の製作にとどめていたが,鋼コンクリート合成柱と鉄骨梁で構成された柱梁接合部のディテールを明確にして,引張試験および十字形骨組の試験体の製作し,載荷実験を行った.実験結果が当初より想定していた結果とほぼ同様であり,本研究を遂行する上での問題点はなく,順調に進んでいる.ただし,平成27年度の実験結果を受けて判断すべき項目があるため,平成28年度の当初の研究計画と合わせて,平成28年度に試験体を製作し,載荷実験を行うこととする.平成27年度の研究に引き続き,八角形断面の鋼コンクリート合成(SC)柱材と鉄骨梁で構成された柱梁接合部の合理的な設計法を調べるために,部分引張試験および十字形架構試験体に地震力に対応する荷重を載荷する実験を行った.SC柱材と鉄骨梁の柱梁接合部は,力学的に安定で,施工性も優れたディテールにすることを考え,バンドプレートと外ダイアフラムを用いることとしている.梁フランジの応力をバンドプレートと外ダイアフラムを介して柱に伝えることを考えてるが,これらの寸法や条件を検討し,設計法を本研究で明らかにすることを本研究の目的としている.平成28年度は,八角形SC柱と鉄骨フランジで構成された部分試験体を10体製作し,引張試験を行った.実験変数は,梁フランジ幅と外ダイアフラムの幅およびバンドプレートの有無である.外ダイアフラムの必要幅の設計式を検討しているが,その条件式を満足する場合には,梁の強度を柱に伝えることをこの実験により確認した.また,バンドプレートを取り付けることにより,梁フランジの応力をスムーズに伝えることができることを明らかにした.さらに,平成28年度は,八角形SC柱と鉄骨梁で構成された十字形架構試験体を6体製作し,地震時荷重に対応する正負交番の荷重を載荷する実験を行った.この実験により,必要幅の外ダイアフラムを柱梁接合部に取り付けることにより,梁の応力を柱に伝達させることを明らかとした.また,本試験体では柱梁接合部のせん断変形が想定以上に大きかったことから,平成29年度の実験では,この点についても検討を行う.八角形SC柱と鉄骨梁で構成された柱梁接合部のディテールの提案をしており,その設計法に従うことにより,梁の応力を柱に伝達させることができることを明らかとした.平成29年度は柱梁接合部パネル部の設計法について検討する.著者らは,十字鉄骨とコンクリートで構成された八角形断面の鋼・コンクリート合成柱(SC柱)が優れた耐震性能を保持することを調べてきた.本研究の目的は,このSC柱と鉄骨梁との接合部を検討し,優れた耐震性能を保持するとともに,施工性に優れた接合部ディテールを開発することにある.

平成27年度と平成28年度に行った研究で,種々の実験変数を取り,SC柱と鉄骨はりの接合部ディテールを検討し,施工性にも優れ,耐震的にも優れた性能を発揮できる接合部のディテールを提案した.平成29年度は,このSC柱と鉄骨梁で構成された骨組の弾塑性変形性状を調べるために,十字形骨組試験体を製作し載荷実験を行った.柱梁接合部は外ダイアフラム形式の接合部を基本としている.実験変数は骨組の崩壊形式とバンドプレートの有無である.骨組の崩壊形式は,1仕口パネルのせん断破壊形と2梁鉄骨の曲げ破壊形さらに,3梁・仕口パネル同時破壊の3つの破壊形式とした.さらに,1と2の破壊形式の試験体で,それぞれに柱梁接合部にバンドプレートの有無を実験変数に加え,計5体の試験体の載荷実験を行った.試験体の載荷は,地震荷重下の最下層と2階の中柱を含む柱梁接合部の応力状態となるように,柱に一定圧縮力を載荷し,一定に保持した状態で,左右の梁端に逆対称の正負交番の荷重をかけている.載荷実験を行った結果,以下のことが明らかとなった.1)バンドプレートは柱梁接合部および骨組の弾塑性挙動を安定化させるために重要な要素であり,柱梁接合部のせん断変形を小さく抑える効果がある.2)バンドプレートがある場合と無い場合でそれぞれの柱梁接合部の終局せん断耐力の評価法を提案し,実験耐力をよく評価できることがわかった.3)梁・仕口パネル同時破壊形式の試験体は,梁破壊形式と仕口パネル破壊形式のそれぞれの特徴を発揮し,エネルギー吸収能力に富んだ骨組とすることができる.著者らは,十字形鉄骨とコンクリートで構成された八角形断面の鋼・コンクリート合成柱材(SC柱材)が優れた耐震性能を発揮することを既に明らかにしている.本研究の目的は,このSC柱の耐震性能を活かしながら,高耐震性と省人化・省力化を実現できるSC柱と鉄骨梁で構成された柱梁接合部の設計法を開発することである.本研究では,柱梁接合部の部分モデル試験体および十字形骨組の載荷実験を行い,これらの実験結果を分析することにより,優れた耐震性能を保持できる柱梁接合部のディテールの設計法を提案した.本接合部のディテールは施工性にも優れており,本研究目的を達成している.梁鉄骨の応力を柱梁接合部に伝える上で,バンドプレートが非常に有用であることを平成27年度に明らかにできたので,平成28年度は外ダイアフラムとバンドプレートをさらに合理的に設計するための条件を明らかにしていく.平成28年度の研究成果を受け,平成29年度はSC柱と鉄骨梁で構成された十字架構試験体を製作し,地震時応力に対応する正負交番の荷重を載荷する実験を行う.特に,29年度は,柱梁接合部パネル部を壊す試験体を製作し,パネル部の弾塑性変形性状を調べる.建築構造平成27年度に計画した試験体の実験結果をみて,次年度に計画すべき試験体があったため,一部の試験体製作費を平成28年度に繰り越した.平成28年度に計画した試験体の実験結果をみて,次年度に計画すべき試験体があったため,一部の試験体製作費を平成29年度に繰り越した.平成28年度に計画している試験体と併せて,試験体の製作費に充てることにしている.平成29年度に計画している試験体と合わせて,試験体の製作費に充てることにしている.
武術における身体操作の実験的解析とその計算論的理解

本研究課題では,武術的身体操作の原理の解明を目的として,単体での動作と二者が接する状況での動作について身体動作を計測・解析し,その機能的,制御上の意味を検討した.単体動作については,立ち方(静止立位)と歩行を対象として動作を解析し,武術的立位法では,重心が前方に移動すること,動きの方向によらず素早く歩き出せること,歩き出し時の上下動が少ないこと(観察者に動きの手がかりを与えにくいこと)を明らかにした.二者動作については,相手との関係性を絶ち切る立位法を解析し,相手との重心動揺の相関が小さくなることを明らかにしたほか,関係性を絶ち切る立位制御メカニズムについて新たな仮説を得た.本研究の目的は,武術の身体操作法の原理を解明してその特徴や機能的意味を理解し,ヒトの運動やコミュニケーションのメカニズム解明につながる知見を得ることである.今年度は,武術における「個人単体での動きの分析」に焦点を絞り,以下の課題に取り組んだ.まず,武術的身体操作の例として「立ち方」に注目し,床反力計およびモーションキャプチャ装置を用いて身体の動きを計測した.床反力中心の振舞いを解析した結果,立ち方の種類によって床反力中心の特性(速度のばらつき等)が異なることが明らかになった.また,立位時に外乱を受けた場合の揺動の大きさがいかなる身体制御パラメータと相関が高いかを検討した.その結果,外乱に対する揺動を抑える上で,外乱に対するフィードバック応答の時間遅れやゲインの大きさよりも,外乱前の下肢筋(前頚骨筋等)の活動が重要であることを示唆する予備的結果を得た.一方,立位姿勢を維持するには,重心の制御は求められるものの,支持多角形内であれば重心位置の変動は許容される.このことに着目し,姿勢制御の際に一意な目標関節角を陽に決めることなく,時々刻々の姿勢変動を許容する制御モデルを考案した.また,全身を使った到達運動中に外乱を加えるシミュレーション実験を行い,提案した制御モデルにより重心位置を支持多角形内に収めつつ,小さなトルクで到達運動が実行できることを確認した.このほか,身体の連動性を高めて発揮力を大きくする身体操作(「手の内」など)の効果を定量的に調べるために,体育測定器具を利用した計測実験を行った.しかし,発揮力の大きさを比較する方法では安定した計測が難しいことが判明し,実験方法を再検討することとした.一方で,「離陸」「滞り」といった関節や筋の堅さに関わる身体操作や現象については,筋活動計測によりその効果を実験データとして取り出すことができた.当初計画していた一部の実験では期待した結果を得ることができなかったものの,それ以外の研究内容についてはおおむね予想どおりの結果を得ることができた.また,複数の武術専門家と数回以上にわたりさまざまな議論を行ない,また,実技に触れることにより,複数の身体操作に共通するいくつかの原理・構造の理解が進んだことは大きな収穫である.このような原理の理解は,今後これらを自然科学の手法により実証するための基礎段階として,挑戦的萌芽研究に相応しい成果であると考える.本研究の目的は,武術の身体操作法の原理を解明してその特徴や機能的意味を理解し,ヒトの運動メカニズム解明につながる知見を得ることである.今年度は,昨年度に引き続き「個人単体での動き」について行動実験と制御モデルにより検討したほか,「二者間の相互作用」についても実験を行ってそのメカニズムを検討し,成果を学会で発表した.「単体での動き」については,まず,「素早くかつ相手に気づかれにくく動き出せる立位」(「中間重心立位」)からの踏み出し動作を計測・解析した.その結果,中間重心立位をとることで通常立位に比べて前後いずれの方向に対しても素早く踏み出せること,また,踏み出し時の体幹上下動が減少することを明らかにした.次に,足裏感覚が歩行時の運動制御において果たす役割を考察し,足圧が高い部位により高い足圧がかかる(つまり,足裏での「手応え」を最大化する)ような制御を仮定すると安定な二足歩行を実現できることをシミュレーション実験により確認した.なお,この制御方式で得られる歩行様式は武術的歩行とは逆の性質を示したことから,武術的歩行はこの方式とは異なる方式によることが推測される.このほか,歩行中の遊脚,支持脚の動きをそれぞれ単振子,倒立振子の弾道軌道で表現し,相空間上でのバランスマップを構成した.健常者の種々の歩行についてバランスマップ上でマージンを調べた結果,歩行速度が高いと前方転倒に対するマージンが狭くなることがわかった.「二者間の相互作用」については,「接触する他者との関係性」を絶つ効果があるといわれる身体操作法(「垂直離陸」)の効果を実験的に調べた.その結果,接触する二者の重心動揺の相関が垂直離陸により減少することがわかった.加えて,身体パーツの動揺特性から,垂直離陸でのバランス制御は倒立振子としてモデル化される通常のバランス制御と異なることを示唆するデータが得られた.

本研究課題では,武術的身体操作の原理の解明を目的として,単体での動作と二者が接する状況での動作について身体動作を計測・解析し,その機能的,制御上の意味を検討した.単体動作については,立ち方(静止立位)と歩行を対象として動作を解析し,武術的立位法では,重心が前方に移動すること,動きの方向によらず素早く歩き出せること,歩き出し時の上下動が少ないこと(観察者に動きの手がかりを与えにくいこと)を明らかにした.二者動作については,相手との関係性を絶ち切る立位法を解析し,相手との重心動揺の相関が小さくなることを明らかにしたほか,関係性を絶ち切る立位制御メカニズムについて新たな仮説を得た.平成28年度は,初年度の実験を継続して行いその成果を論文等としてまとめるとともに,当初の計画通り,「二者の相互作用」(技をかける側と技を受ける側のとの関係性)について検討する.具体的には以下の課題に取り組む.武術においては,自分の技に対して受手が速やかに反応できないよう,自己の運動意図が受手に伝わらないようにすることが重要であることから,運動意図が伝わりにくい身体操作法について分析する.具体的には,技をかける側の動作を床反力計やモーションキャプチャ装置により計測し,意図が伝わりやすい条件と伝わりにくい条件間での違いを明らかにする.加えて,二者が物理的に接触した場面において技をかける側と受ける側の相互作用の機序について行動実験および制御モデルにより検討する.具体的には,技をかける側と受ける側の重心動揺や力のやりとりを計測するほか,この場面を単純化した物理モデルに基づき両者の力のやりとりや制御の仕組みについて検討する.生体情報論当初計画と比較して出張旅費や実験補助謝金の使用額が少なかった.翌年度助成金と合わせて,主として物品費として使用する計画である.
脊髄アストロサイトのグリア伝達物質放出機構と細胞保護における役割の解明

神経保護作用を示すことが知られているアデノシンや硫化水素のアストロサイトにおける産生・放出機構と作用を培養脊髄アストロサイトを用いて検討した。低Ca2+刺激ではアストロサイトからATPが放出され、これが細胞外で代謝されることでアデノシン濃度が増加することが示された。また硫化水素産生酵素CBSのアストロサイトでの発現は、ニューロンによって調節・維持されていることが示唆される。アデノシンや硫化水素は受容体やイオンチャネルを介して細胞機能に影響を与えることが示された。虚血病態で起こる低Ca2+やニューロン死によるアデノシンや硫化水素の動態変化が、病態の形成・進展に関わっている可能性が示唆される。脊髄培養アストロサイトにおけるグリオトランスミッターの硫化水素(H2S)およびアデノシンの産生放出機構について検討を行った。まず脊髄における硫硫化水素産生酵素シスタチオンβシンターゼ(CBS)の発現を調べたところ、アストロサイトに局在して発現していることが示された。そこで培養アストロサイトを用いて検討したところ、分離直後のアストロサイトではCBS発現が認められH2S産生活性も高いが、培養日数に従いどちらも低下することが示された。この低下は膜透過性cAMP処置やニューロンとの共培養によって回復するため、cAMP経路を介したニューロンとの相互作用がアストロサイトのCBS発現とH2S産生活性の維持に重要であることが示唆された。また、脊髄アストロサイトにはアデノシンキナーゼとアデノシンデアミナーゼが発現しており、両酵素の阻害薬によってアストロサイトからアデノシンが放出されることが示された。この放出反応は平衡ヌクレオシド輸送体(ENT)阻害薬で抑制されることから、ENTを介してアデノシンが放出されていることが示唆される。一方、細胞外Ca2+濃度の低下によっても細胞外アデノシンが増加することが示されたが、この場合はAPTが放出され、細胞外でアデノシンに分解されていることが明らかとなった。ATP放出経路としてギャップジャンクションヘミチャネルの関与が示唆された。前年度の実験から、アデノシン代謝酵素阻害によって脊髄アストロサイトからアデノシンが放出されることが示されたことから、脊髄反射電位に対するアデノシン代謝酵素阻害の効果を検討した。鎮痛薬であるデクスメデトミジンやキシラジンによって抑制された脊髄反射電位の痛覚伝達経路の神経活動は、アデノシンキナーゼ阻害薬によっても抑制された。またこの効果はアデノシンデアミナーゼ阻害薬によって増強された。これらアデノシン代謝阻害による効果は、平衡ヌクレオシド輸送体(ENT)阻害薬及びアデノシンA1受容体拮抗薬で抑制されたことから、ENTを介して放出されたアデノシンが、A1受容体を活性化して神経活動を抑制していると考えられる。また、脊髄では主にアストロサイトから産生される硫化水素(H2S)のRIN-14B細胞に対する効果を検討したところ、H2SはTRPA1を活性化することで細胞内Ca2+濃度を上昇させる興奮性効果を示すとともに、ATP依存性K+チャネルを開口し、自発的なCa2+オシレーションを抑制する抑制性効果を示すことが明らかになった。前年度に示されたアストロサイトで主に産生・放出される伝達物質が、細胞や組織レベルの機能に与える効果について明らかにし、投稿論文として発表することができた。細胞保護作用を持つグリア伝達物質の放出機構について検討するために、培養脊髄アストロサイトに対する虚血条件刺激と細胞外プリン化合物濃度の変化について検討した。細胞外プリン化合物濃度は、虚血条件のなかでも低Caと低グルコースによって増加したが、低酸素では変化しなかった。一方、低Ca条件下で低酸素に曝露すると、低酸素によってアストロサイトからのプリン化合物放出が生じた。また低グルコース条件下で低酸素に暴露しても、低酸素によるさらなるプリン化合物放出は観察されなかった。以上の結果から、虚血条件下では、低Caや低酸素刺激が複合的に作用することで、神経保護作用をもつアデノシンなどのプリン化合物が細胞外に蓄積することが示唆された。また神経保護作用を有する硫化水素のアストロサイトにおける産生について検討した。脊髄アストロサイトとニューロンの共培養系において、硫化水素産生酵素であるシスタチオニンβシンターゼ(CBS)はアストロサイトに局在して発現していた。アストロサイト/ニューロン共培養系からニューロンを除去すると、アストロサイトにおけるCBS発現量は有意に減少した。また共培養系を受容体チロシンキナーゼ阻害薬で処置すると、アストロサイトのCBS発現量は低下した。以上の結果から、アストロサイトのCBS発現を維持するためにはニューロンの存在が必要なこと、またこの機序としてEGFやFGFなどの成長因子の関与が示唆された。中枢疾患の病態下でニューロン死が生じると、アストロサイトのCBS発現が低下し、硫化水素産生能が損なわれている可能性が考えられる。

本年度の主要な目的であった、培養アストロサイトからの硫化水素、アデノシン放出反応の解析ができた。アストロサイトの環境変化による硫化水素産生活性の変化について明らかにし、投稿論文として発表することができた。さらに、アストロサイトのプリン代謝機構の変化によるアデノシン放出反応についても、新たな知見を得て、投稿論文として発表することができた。引き続き、アストロサイトが産生・放出する伝達物質の放出メカニズムについて検討する。特に細胞機能に対する効果が確認できた硫化水素とアデノシンに焦点を絞って検討を行う計画である。獣医薬理学アストロサイトの硫化水素産生活性に与えるニューロンの役割について、さらにその分子機構を明らかにする。またアストロサイトのアデノシン放出経路をさらに詳細に明らかにし、この反応がアストロサイトの活性化などによってどのような影響を受けるか検討する計画である。年度末に購入した消耗品の納入が遅れたため昨年度に受理された投稿論文の印刷費の支払い分が、次年度になったため。全て3月末まで納入され、支払いも3月末までに終了している。4月中に印刷費の支払いが行われた。
1細胞標識を用いたマウス胚細胞系譜解析

体を構成する多様な体細胞系列が、胚のエピブラスト(胚盤葉上層)のどの領域に起源するのか、また、どういった細胞分岐によって産み出されるのかを明らかにする。これまでの研究で、これまで重要視されてきた「三胚葉」分離が、あくまで組織の空間配置に過ぎず、最初期の細胞系列分岐ではないことを示した。そこで、マウス胚のエピブラストの1細胞を標識して、その子孫細胞が体のどの領域に分布するのかを詳細な解析を行った。体を構成する多様な体細胞系列はすべて、胚のエピブラスト(胚盤葉上層)を出発点として生み出される。古典的な考えでは、エピブラストはまず三胚葉に分離されることで、細胞運命が狭められると考えられてきた。しかしながら、最近の研究から、三胚葉はあくまで産み出された組織の空間配置を記述しているに過ぎず、最初期の細胞系列分岐ではないことが明らかになってきた。そこで本研究では、マウス胚を用いてエピブラストの詳細な細胞系譜解析を行う。今年度は、マウス胚の1細胞への遺伝子導入を行い、その細胞の移動と分化を追跡する系の確立を行った。エレクトロポレーションを用いることで、効率良く1細胞への遺伝子導入を行う手法が確立できた。また、遺伝子導入を行った胚を、培養することで標識した細胞の運命を追跡することができた。本研究では、体を構成する多様な体細胞系列が、胚のエピブラスト(胚盤葉上層)のどの領域に起源するのか、また、どういった細胞分岐によって産み出されるのかを明らかにする。申請者はこれまでの研究で、これまで重要視されてきた「三胚葉」分離が、あくまで組織の空間配置に過ぎず、最初期の細胞系列分岐ではないことを示した。そこで、マウス胚のエピブラストの1細胞を標識して、その子孫細胞が体のどの領域に分布するのかの研究を計画した。まず、マウス初期胚(妊娠7-8日目胚)のエピブラストを標識する方法の確立を行った。当該ステージの胚を取り出し、原条周辺のエピブラストの標識を行った。細胞の標識は、蛍光タンパク質を発現するプラスミドをエレクトロポレーション法により細胞へと導入した。導入に用いたガラスキャピラリーの先端径や、エレクトロポレーションの電圧、パルス長、パルス回数を検討することで、限定された細胞に導入することに成功した。より長期にわたる細胞標識を行なうため、Cre/loxPシステムと組み合わせて行うことで、長期細胞標識を行なうことも可能となった。細胞標識された胚を全胚培養法により培養して、ここの細胞が発生の進行とともにどのように移動し、どういった細胞系列へと分化するのかを解析した。標識する発生段階を変えることで、発生の進行とともに原条周辺の細胞集団がどのように変化していくのかを解析できる。平成26年度に細胞標識技術の確立を行い、平成27年度に確立した技術を活用して細胞系譜解析を行う予定であった。しかしながら、当初予定していたより細胞標識技術の確立に時間がかかった。このため、研究全体がすこし遅れている。そこで、マウス胚のエピブラストの1細胞を標識して、その子孫細胞が体のどの領域に分布するのかを詳細に解析する。多能性細胞集団であるエピブラストから、どういった中間的な細胞系列を経由して、多様な体細胞が産み出されるのかを明らかにすることが本研究の目的である。昨年度までの研究で確立したエレクトロポレーションによる遺伝子導入法を用いて、マウス妊娠7日目胚の原条周辺の少数細胞を標識した。全胚培養によって約48時間培養されたあと、標識細胞の分布を解析した。いずれの組織に寄与したかを、胚における分布のみならず、分化マーカーの発現と比較して解析した。同じ7日目胚でも、発生段階に応じて標識細胞の分布が変化することから、本研究ではLate streak (LS) stage以降、Head fold (HF) stage以前の胚に限定して詳細な解析を行った。また、標識する領域に関しても、原条のnode側半分の周辺領域に限定して解析を行った。マウス初期胚の細胞系譜研究は、妊娠6日目といった、より早い発生段階の解析が盛んに行われてきた。本研究は、これまで解析があまり行われてこなかった原腸陥入中期の細胞運命を理解する上で重要な研究となる。当該年度の主要な目的が、1細胞への遺伝子導入法を確立であった。多少、系の確立に時間を取られたが、ほぼ予定通り行うことができた。確立した細胞標識法を用いて、胚の細胞標識を行う。

標識した細胞が発生の進行にしたがってどのように移動して、どの胚領域の、どの細胞系列に寄与するのかを解析する。また、異なる発生段階の胚の細胞を標識して、解析を行う。発生生物学1細胞への遺伝子導入法が確立できたので、マウス胚を標識し、その運命を追跡する予定である。標識した細胞の、標識時の胚における位置(座標)と、培養後の位置(座標)と分化状態を記録して、詳細な運命地図を作成する。当初、平成26年度に行う予定であった細胞標識法を確立する予定であったが、再検討の必要性が生じたため平成27年度も標識法の検討を行った。このため、以後の計画に遅延が生じ、細胞系譜追跡に係る経費に未使用額が生じた。当初予定していたより、胚の1細胞標識を行う手法の確立に時間がかかった。このため、計画していた回数の系譜解析実験を行うことができなかった。系譜解析のための物品として、ラット血清などの培養液、細胞運命解析のための抗体などを購入予定だったが、実際には購入しなかった。これらの物品は次年度に購入・使用する予定である。未使用額は、当初の予定どおり細胞系譜追跡に係る費用として使用する。具体的には、マウス飼育管理費、胚培養試薬等に充てることを予定している。本年度使用しなかった物品費で、培養のためのラット血清や、細胞運命解析のための抗体などを購入する予定である。
重力波レーザー干渉計用低温鏡の開発

重力波検出が可能になれば、重力波そのものの検証ができ、重力波源についてはコンパクト星のダイナミクス、分布などの統計、絶対距離がわかる。重力理論そのものの検証も可能になる。このように物理学的にも天文学的にも重力波の検出は画期的な知見をもたらす。この重力波を直接検出するため、本研究では従来の高感度レーザー干渉計をさらに高感度化することを目的として、鏡を極低温に冷やす技術及びこの技術による熱雑音の低減に関する研究を行った。温度を300Kから30Kに下げることにより熱雑音の振幅は単純にはほぼ3分の1に減る。さらに低温での物性値の向上により現実的には1桁の感度向上が期待できる。鏡は超高真空中に細いファイバーで吊される形式をとるため、低温下に置かれるとそのファイバーによる熱伝導以外には冷却する手だてがないが、通常の金属または溶融石英ファイバーに代えてサファイヤ結晶のファイバーを用いれば、効率的に冷却できることを見出した。また、鏡基材にサファイヤを使用することにより、室温の懸架系と同様な構造を用いて低温でも必要な性能を実現できることを示した。また、大型のレーザー干渉計全体を低温にしない場合、室温部分から局所的に冷却される鏡部分に集積することが予測される汚染物質を定量的に評価し、低温レーザー干渉計の実現性を示した。さらに、鏡の向き調整に用いる低温での駆動系についての研究も進め、現実的な低温レーザー干渉計の動作を実地で示すことができた。以上の成果は、世界的にも最初の低温干渉計に関する実験から生み出されたものであり、本研究計画の当初目標を、実地に熱雑音低減を示すことを除いて、満足するものである。この成果は、2002年4月から開始される特定領域研究において、100m基線長の低温鏡干渉計に適用される。重力波検出が可能になれば、重力波そのものについて一般相対論から予測される位相速度や偏波成分について検証ができ、重力波源についてはコンパクト星のダイナミクス、分布などの統計、絶対距離がわかる。また、重力理論そのものの検証も可能である。現在建設中の中規模重力波レーザー干渉計TAMAの目標は、アンドロメダ星雲からのイベントを捉えることであるが、そのイベントは1000年に1回起こるかどうかというほど生起確率が小さい。本研究の目的は、鏡の温度を下げることにより、検出器の感度を向上させてさらに遠くの銀河からの重力波を捉えることで、100Hz-500Hz領域の感度を向上させる技術を開発する。このため、(1)レーザー干渉計の鏡のように細いワイヤで吊られた、発熱のある鏡を低温化すること、(2)低温化による機械的Q値の低下を防ぐ構造の開発とこれに伴う防振上必要な改良策を明らかにすること、(3)鏡の低温化による熱雑音の低下を示すこと、(4)鏡の低温化に伴う光学上の問題、特に熱レンズ効果を中心として熱の流れの計算機シミュレーションを行い、これらの解決策を得ること、が必要であるが、本年度は、サファイヤファイバーで吊されたサファイヤ結晶体の鏡を用いて、(1)及び(2)の実験を終了した。特に、鏡が懸架系に吊された現実的な状態で低温で得られた1億に達する機械的Qは、10Kという低温と相まって熱雑音の一桁以上の減少を期待させる結果であり、高く評価される。さらに、次年度以降のために、一つの真空槽内のクライオスタットに1組のファブリーペロー干渉計を構成し、光フリンジのロックを実現するための準備を行った。この目的は、低温での鏡制御技術の開発である。以上のように、計画を上回るスピードで研究が進んでいる。

重力波検出が可能になれば、重力波そのものについて一般相対論から予測される位相速度や偏波成分について検証ができ、重力波源については、コンパクト星のダイナミクス、分布などの統計、絶対距離がわかる。また、重力理論そのものの検証も可能である。このように、物理的にも天文学的にも重力波の検出は画期的なことである。このような重力波を直接検出するために、現在、世界で建設されている干渉計はいずれも究極の感度を目指すものであるが、それでもってしても、数ヶ月に一度という頻度で重力波を受けるにはまだまだ感度が不足している。このため、本研究では、世界でまだ取り組まれていない、鏡を極低温に冷却する技術により、鏡の熱雑音を抑制して感度向上を目指す。つなわち、重力波検出のため、熱雑音を低減する低温鏡を現実的なプロトタイプ装置に組み込み、世界で初の低温レーザー干渉計を実現することが本研究の目的である。本年度は、2枚の対抗する低温鏡を保持するクライオスタット真空槽及びこれらをつなぐ6mの低温真空配管を完成させた。これまでに、真空性能、冷却性能、振動性能などの基本的な性能を検査した。特に冷却については、機械振動レベルを地面振動を上回らないように抑圧できる冷凍機を採用し、さらに機械振動が鏡に伝搬しないような構造を採用したため、熱の抵抗が大きくなる傾向があり、種々の工夫が施されて初めて必要な性能を満たすものとなった。この装置の製作と平行して、低温下の高い機械的損失環境のもとで位置調整を行えるアクチュエータの基礎研究を進め、また、鏡の汚染がもたらす影響を定量的に評価する実験も行った。このように、物理的にも天文学的にも重力波の検出は画期的な知見をもたらす。このため、本研究では、世界でまだ取り組まれていない、鏡を極低温に冷却する技術により、鏡の熱雑音を抑圧して感度向上を目指す。すなわち、重力波検出のため、熱雑音を低減する低温鏡を現実的なプロトタイプ装置に組み込み、世界で初の低温レーザー干渉計を実現することが本研究の目的である。本年度は、干渉計を収めるクライオスタット真空槽及びこれらをつなぐ6mの低温真空配管について、マイケルソン干渉計の一方の鏡を低温真空槽内に設置して、吊された鏡の冷却速度の測定、並びに、干渉信号を取り出すことにより、地面振動および冷凍機の機械振動の影響の大きさを実測した。その結果、極低温領域に至るまで約2週間を要することを見いだし、また、振動については、低温シールドの金属板の機械共振が励起される結果大きい振動が誘発されることを確認した。後者については、外付けの防振装置により低減が可能であるが、前者については、ヒートリンクの増設により解決される。この実験と平行して、低温鏡の素材として有望な単結晶サファイヤの光学損失を実測し、将来改善すべき数値の目安を得た。以上の結果は、最終年度である次年度における干渉計実験の遂行のために有益なものである。
AIS導入に伴う船舶交通管理の可能性に関する研究

相手船に関する情報は、レーダやAISそして運航者自身の目を通して収集されるが、どの方法にも限界があることから、この全てを統合することが必要である。ここでは、情報統合化のための情報提供のあり方と、行動決定のための情報提供のあり方について研究した。その結果、目視にあたる景観画面上にレーダやAIS情報を景観座標系に変換して表示する方法と、OZT(相手船による妨害ゾーン)による衝突危険箇所の表示を提案した。そして、OZTを使って、東京湾を想定したシミュレータ実験結果を使い、航行の難易度の評価を試みた。その結果、運航者の操船感覚とOZTによる衝突危険評価が良く会っていること、そして、その海域の航行の難易度を評価できることを証明した。このことは、OZTを使って、その海域の航行安全度が評価できることを示している。最終年度には、AIS研究会と協力して「AISの現状と展望」をテーマに、国内でAISの開発状況、AISを利用した操船支援や情報統合などについてAISセミナー(2004年1月30日東京海洋大学海洋工学部)を開催した。ここでは本研究成果による「相手船情報の統合とOZTについて」をはじめとして、国土交通省で進められている「海のITS」に関する3件の研究を含め、全部で12件の研究をまとめテキストを作成した。参加者は200名ほどであり、多くの海事関係者がAISに興味を持ち、その利用についての問題意識から活発な討議がなされた。本年度の研究内容の概要は以下の通りである。(1)船舶航行シミュレーションモデルの開発AIS導入効果を調べるための、シミュレーションモデル作成のため情報収集を行った。この結果・日本海難防止協会による実態調査資料のあること、また、シミュレーションモデルとしては海上技術安全研究所で以前開発したプログラムがあることが判明した。このため今年度は、この関係の情報を収集するとともに、海上技術安全研究所と共同研究体制を築いた。(2)AIS情報を利用した行動決定モデルの構築AISを通して得られる、多くの船舶の種々の情報を航行安全のためにどの様に加工し、どの様に提示すべきかについて考察した。ここで提案した方法については、2002年春の日本航海学会で発表予定である。(3)国外調査AIS導入について先進国であるドイツの実態を調査した。ドイツ運輸省の担当者と共に、フィンランドとドイツの間を運航しているフェリーに乗船し、AIS利用状況とドイツ政府としての今後の計画について調査した。(4)その他・AIS海上実験:東京商船大学のAISと(株)日本無線の試作AISを使って海上実験を行った。5月16日と23日-24日は本学第三実験棟に設置したAISと、小型船「おおたか」に設置したAIS間での情報伝送を行い。有効範囲などについて調査した。また、6月4日と7月17日-18日は、これに汐路丸を加え、3者間の通信を行った。・AIS研究会の発足:AISに関する精報を集めるとともに、効率よく研究を行うため、9月に「AIS研究会」を立ち上げた。これには海上保安庁、海上技術安全研究所などが加わり、一月に一回のペースで研究会を開催した。・中間成果報告:2つのセミナーに参加し、AISに関する講演を行った。また、東京商船大学学術講演会において、AIS海上実験についての講演を行った。船舶交通の監視においては、相手船に関する情報を的確に収集するととが必要である。この相手船に関する情報は、今まで目視とレーダの二つの手段で収集されていたが、これにAISが加わることになった。しかしながら、それそれの手段で収集できる情報の種類や質は異なり、また収集できる範囲も限界がある。このため同じ種類の情報の場合、どの手段で得た情報を使うのが最適かをその都度判定して使用する必要があり、また種類の異なる情報については、その船の情報として加える必要がある。

ここではこうした情報統合化のためのプロセスとして、視覚情報の元になる景観画像をカメラで取り込み、この景観座標の中にレーダやAISによる相手船位置をプロットする方法で3種類の位置情報を同一画面に提示することとし、その有用性についてシミュレータ実験により調べた。この結果、景観画像は船橋当直者にとって直接得られる情報源であり、これにレーダやAIS情報をプロットしたことで、当直者による情報チェック機能を飛躍的に向上できる可能性があることが判った。今はこれをベースにして、情報選定・統合プロセスの自動化について研究を進めている。次に、ある船を基準にした場合の衝突危険箇所とその分布を表す指標として、OZT(相手船による妨害ゾーン)を提案した。そしてこの指標を景観座標の中に表示する方法について考察した。操船シミュレータを使って、このOZT表現の有効性を調査した結果、船長や水先人等のベテランによる衝突危険判定およびそれに基づいた衝突回避行動にこの表示が良くマッチしていること、またOZTの記録データからは、今まで相手船の位置記録データから推定していた避航領域が求められる可能性が示された。この研究で研究開発した、衝突危険評価法であるOZT(相手船による妨害ゾーン)を使って、東京湾を想定したシミュレータ実験結果を使い、航行の難易度の評価を試みた。その結果、運航者の操船感覚とOZTによる衝突危険評価が良く合っていること、そして、その海域の航行の難易度を評価できることが判った。またこのことは、船舶による航行安全度が評価できることを示している。本年は研究とりまとめの時期であることから、AIS研究会と協力して「AISの現状と展望」をテーマに、国内でAISの開発状況、AISを利用した操船支援や情報統合などについてAISセミナー(2004年1月30日東京海洋大学海洋工学部)を開催した。ここでは本研究成果による「相手船情報の統合とOZTについて」をはじめとして、国土交通省で進められている「海のITS」に関する3件の研究を含め、全部で12件の研究をまとめテキストを作成した。参加者は200名ほどであり、多くの海事関係者がAISに興味を持ち、その利用についての問題意識から活発な討議がなされた。
指数定理の展開とトポロジカル表面状態

Atiyah-Singerの指数定理は閉多様体上の線形偏微分方程式の解空間の次元から決まる「指数」を、ある条件の下でトポロジカルに与える公式である。本研究の第一の目的は、ある設定の下で、指数定理を(1)非線形偏微分作用素に対して、また(2)閉ではない多様体、に対して拡張し、ある種の非線形偏微分作用素に対して解の散乱に相当する現象をトポロジカルに把握することである。ここで(1)としては3,4多様体上のゲージ理論の方程式、(2)としては端のモデルが閉多様体の被覆空間である開多様体が対象である。第一の目的の達成度は、3,4次元多様体のトポロジーにおいて新奇な現象をどの程度捉えられるかによって測られる。一方、近年物性物理におけるトポロジカル相の研究において、相互作用のない場合にはトポロジカル相の特徴づけのために「指数」の概念の一般化が有効であることが広く認識されている。本研究の第二の目的は、第一の目的の成果の適用範囲を物性物理が対象とする状況にまで裾野を延長し、低次元トポロジーの知見とのリンクを開拓することである。本プロジェクトのキックオフ集会として、本年度末の2月にゲージ理論をトピックとする国際集会およびトポロジカル相の数学的研究に関する複数のワークショップを開催した。加藤は笹平裕史Hang Wangとの共同研究によって、被覆上のゲージ理論における不変量を構成した。古田はTian-Jun Liとの共同研究において、TQFTとしてSeiberg-Witten理論を定式化する際に、reducibleの情報を取り出すための局所化のメカニズムを定式化した。五味は、Thiang,塩崎謙との共同研究をすすめ、群作用のある場合のトポロジカル相を補足するK理論を構成し計算を行った。Pin(2)作用についてのシステマティックな定式化が進行するとともに、Pin(2)作用が空間へ非自明である場合の考察の準備が整いつつある。この考察は、トポロジカル相において興味深い状況に対して示唆を与える可能性がある。ゲージ理論についてPin(2)作用が空間に非自明に作用する場合もふくめて、Tian-Jun Li氏との共同研究の定式化を拡張を模索する。ゲージ理論に関する国際集会、トポロジカル相についてのワークショップを継続的に行う。同時に、変換群論、ホモトピー論、特異点についての知見との関連を考察する。
GISTにおけるnoncoding RNAのエピジェネティック制御機構の解明

エピジェネティックな機序で転写抑制を受けると考えられるnoncoding RNAを抽出し、臨床検体のメチル化状態を解析し高頻度にメチル化されるmiR-34a,miR-335を見出した。また、tumor suppressiveに働くと考えられているlncRNAのCpG island高メチル化が予後不良と相関することが確認された。GIST細胞株における網羅的な遺伝子発現解析エピジェネティックなサイレンシングの解除目的にGIST-T1細胞株を5-aza-dCおよび4-PBAで処理した後にtotal RNAを抽出。抽出したRNAを用いてAgilentのSurePrint G3 Human GEマイクロアレイによって遺伝子発現の網羅的解析を行った。マイクロアレイに搭載されている約1万のnoncoding geneのうち709 probeが薬剤処理後に2倍以上の発現上昇が認められた。統計学的処理および転写開始点近傍のCpG islandの有無にてさらに絞り込みを行い58probeをエピジェネティックに不活化されているnoncoding RNAの候補として抽出している。その中にはMEG3,NEAT1といった遺伝子が含まれており、qPCR解析を行っている。ヒストン修飾解析GIST-T1細胞株におけるヒストン修飾をクロマチン免疫沈降シークエンス法(ChIP-seq)により解析した。発現アレイ解析と同様に薬剤処理したGIST-T1細胞株のDNAを使用しH3K4me3、H3K27me3に対する抗体を用いて、それぞれクロマチン免疫沈降を行い、得られたDNAをSOLiD3を用いてシークエンス、アライメントの後にMACS2 softwareを用いてピーク解析を行った。H3K4me3のChIPシークエンスでは薬剤処理後に約14000のdifferntial peakが検出され、現在発現アレイとの統合解析、qPCR解析によるValidationを行っている。GISTーT1細胞株における網羅的遺伝子発現解析:エピジェネティックな遺伝子サイレンシングの解除を目的にGIST-T1細胞株に5aza-dCおよび4 -PBAによる薬剤処理を行った後にAgilentの遺伝子発現アレイを用いて発現変化を網羅的に解析したところ約1万プローブのnoncodingRNAのうち709 probeにおいて薬剤処理後に発現上昇が認められた。統計学的処理および転写開始点近傍nCpGislandの有無にてさらに絞り込みを行い、58 probeをエピジェネティックな機序で不活化されているnoncoding RNA候補として抽出した。ヒストン修飾状態の解析:薬剤処理により変化する、転写活性化のマーカーとなるヒストンH3K4のトリメチル化の状態を解析するために薬剤処理前後の細胞株DNAを用いてChIPシークエンス解析を行った。シークエンス後にアライメント、MACS2によるピーク解析を行い、約14000のdifferntial peakを検出した。遺伝子発現アレイとヒストン修飾状態の統合解析:薬剤処理後に上昇するピークと遺伝子発現を統合解析し、数個のエピジェネティックな機序で転写抑制を受けると考えられるnoncoding RNAを絞り込んだ。また、qPCR法を用いてそれらのnoncoding RNAの発現上昇をValidationした。noncoding RNAのメチル化解析:130例のGISTの臨床検体より抽出したDNAをbisulfite処理後に、pyrosequencing法を用いてメチル化状態を解析した。メチル化状態と臨床病理学的所見の比較検討によりtumor suppressiveに働くと考えられているnoncoding RNAのCpG island高メチル化が予後不良と相関することが確認された。平成26年度はGIST細胞株におけるnoncoding RNAを含む網羅的遺伝子発現解析、同じくGIST-T1細胞株における薬剤処理前後のH3K4me3とH3K27me3抗体を用いたChIP sequence解析、臨床例の網羅的メチル化解析とデータ統合解析を行う予定であった。マイクロアレイ実験、ChIP実験は終了しており、それらのデータ解析、データ統合もある程度進んでおりエピジェネティックにサイレンシングを受ける候補noncoding RNAもいくつか抽出できている。また、年度中に臨床検体のメチル化解析も行う予定であったが、public databaseのGIST臨床例のメチル化アレイ解析データを代わりに用いることで候補noncoding RNA遺伝子の実際の臨床検体でのメチル化状態の情報が得られるため、それにより候補遺伝子のメチル化状態が推察される。このため全体の進行具合には大きく影響は及ぼしていないと考えている。消化器がんH27年度はH26年度に行ったGIST-T1細胞株の遺伝子発現解析、およびChIP sequence解析、メチル化解析の統合により得られた候補遺伝子のqPCRによるvalidation実験を継続して行う。検証されたnoncoding RNAが得られれば候補noncoding RNAの発現ベクターの作成を行い、機能解析を行う。発現ベクターをGIST細胞株にトランスフェクションし、その遺伝子発現の細胞増殖能に与える影響をMTTアッセイ、コロニーフォーメーションアッセイなどで解析。細胞増殖能に影響が認められた場合にはFACSを用いた細胞周期解析、アポトーシス解析などを追加することでnoncoding RNAの作用機序の更なる解明の一助としたい。また、遊走能や浸潤能に与える影響をMatrigel invaionアッセイやBoyden chamberアッセイ、woundhealingアッセイなどで解析を行う。機能的に非常に重要な可能性のあるnoncodin RNAであればその作用機序をさらに検討したい。

GISTは細胞株の種類が限られており、細胞株における遺伝子の発現状態によっては発現ベクターではなくsiRNAによるノックダウン実験をメインに機能解析実験を行うことも予想される。また、候補noncoding RNAの発現やメチル化状態を実際の臨床検体を用いて解析し、GISTのリスク分類や転移の有無、予後などの臨床病理学的因子との比較検討を行い臨床的なマーカーや治療標的になり得るか検討を行う。これまでに細胞株を用いた遺伝子発現のアレイ解析、ChIPシークエンス解析は終了し候補遺伝子を抽出してきた。公開されているGIST臨床例のメチル化解析アレイの結果も統合し、候補遺伝子の中からさらに機能解析を行う遺伝子を絞り込んでいる。qPCRでの検証に予定以上の期間を要しているため。27年度の使用計画は基本的には大きく変わりはない。遺伝子の機能解析に用いる試薬やキットの購入に当てる、また、細胞培養関連の試薬や培地類の購入に使用する。臨床検体を用いた遺伝子発現、DNAメチル化解析にはDNA、RNA抽出試薬あるいはキットの購入、メチル化解析用試薬類、qPCR用の試薬類などの購入に使用する予定。
モジュライ空間上の符号数因子及び符号不足数とその応用

代数曲線族の退化ファイバー芽の局所符号数を、次の意味の「モジュライ項」と「モノドロミー項」の和として表す新しい定式化を得た。前者は安定曲線のモジュライ空間上に符号数因子なるものを定義しておき、それをモジュライ写像で引き戻して定義される(吉川謙一氏との共同研究)。後者は局所符号不足数と名付けた量で、位相モノドロミー情報を安定還元族への群作用に翻訳しつつ、オービフォールド符号数定理を適応して得られる。曲線族を持つ複素代数曲面の符号数のファイバー芽への局在化について,次の知見を得た。すなわち安定曲線族を持つファイバー曲面については,吉川謙一氏と共同でDeligne-Mumfordコンパクト化上に符号数因子を定義し,それを有理線形同値の中で有用な形に書き直して,もとのファイバー曲面に具体的に引き戻すことで良い定式化を得た。その際、奇数種数の場合にはHarris-Mumford公式が、また偶数種数の場合にはEisenbud-Harris公式が重要な役割を果たした。一般の場合は、安定還元に関するエータ不変量の変化をNielsen-Matsumoto-Montesinosによる位相モノドロミー情報を用いて書き下すことにより,上の安定曲線族の場合に帰着できる一般原理を得た。その際KawasakiによるV-多様体上の符号数公式を用いた。またこの結果を得る道具立てとして、安定還元の新しいプロセスを構成したが、これは従来のものと比べて双有理モデルの取り方がより具体的である点や、位相モノドロミー情報をすべて復元できる点において優位性があると考えられ、今後のさらなる応用が期待される。以上の研究をまとめた論文が本年度中に、研究論文欄に示した形で出版された。代数曲線の退化ファイバー芽に対して、モノドロミー、モジュライ写像、安定還元、オービフォールド符号数、エータ不変量等の重要な概念を経由して我々の中心テーマである「局所符号不足数」を定義することができ、且つ明示公式を与えることができて、それを「11欄」にある論文において発表した。この研究の中で大きな役割を果たしたDedekind和に関するMyerson-Holzapfel公式の幾何学的意味を考察しているうちに、それと深く関連すう巡回商特異点と連分数の関係について次のような思わぬ有意義な視点を得ることができた。すなわちDedekind和を有限負型連分数によって記述するのが上記の古典的な公式であるが、我々はまず「高次元連分数」なるものを、ある種の非可換多項式として幾何的に自然な形で定義しておき、それが巡回商特異点の自然な解消を統制するようにする。するとオービフォールド符号数の具体的計算を通じてZagier和(これはDedekind和の自然な高次元化として定義されたものである)を、この高次元連分数によって表現することが可能になる。平成22年度の成果としては、これに関する基本的アイデアとそれのいくつかの発展方向へのシーズとなる公式の原型を得ることができた。これを今後継続して研究していきたい。昨年度発表した代数曲線族の退化ファイバー芽の符号不足数に関する研究(Comemnt.Math.Helv.2010)の中では、古典Dedekind和をHirzebruch-Jung型連分数で表す公式が重要な役割を果たした。ところが思わぬ事から、この型の連分数の高次元拡張に関するアイデアが得られ、古典的な2次元孤立巡回商特異点と連分数の関係が、一般次元に拡張できる可能性が膨らんでいた。さて本年度は、まずこのことが以下の形で定式化できた。すなわち、多重分数係数のある非可換多項式を連分数の拡張版と見ることができ、これが一般次元の孤立巡回商特異点のある解消プロセスを統制し且つ例外集合に関する幾何を記述することができる。さらにこの研究の中で次のような新しい視点を得ることができた。既約半ユニモジュラー錐のOka-Danilov細分から生じるトーリック双有理正則写像は、孤立巡回商特異点を一般には複数の非孤立な巡回商特異点達に分解するが、これらの特異点の間にはある不変量に関して「巡回的な双対等式」とでも呼ぶべき関係が生じる。この不変量はAtiyah-Singerの同変L類をトーリック幾何で焼き直したある式を余接関数の拡張とみなして積と和をとって得られる「一般化Dedekind和」とでも呼ぶべきものである。もしも上の特異点がすべて孤立ならこの等式はZagier相互律と呼ばれるものに一致することが示せるので、この相互律の拡張版と見ることができる。ただ以上のような内容はまだ不完全な点もあり、且つ色々なアイデアが出たり消えたりしている状況で本年度は正式論文は執筆できなかった。次年度それを目標にしたい。
ポリコーム遺伝子群を用いた造血幹細胞増幅の試み

造血幹細胞を利用した造血幹細胞移植療法は、白血病をはじめとして今までは不治の病と考えられていた疾患に対して驚異的な治療成果を挙げ始めている。しかし、造血幹細胞の需要の増大とは裏腹に少子化等によってHLAの適合したドナーの確保が難しいことも多い。そこで、造血幹細胞をex vivoで増幅する技術の開発が待たれるが、現在のところ造血幹細胞を制御する分子基盤については十分に理解されていない。本研究では、クロマチンの高次構造を制御することによって転写の維持を担っているポリコーム遺伝子群に着目し、遺伝子欠損マウスを作製し解析することによってポリコーム遺伝子群rae28が遺伝子量依存的に自己複製する造血幹細胞の活性制御を行っていることをはじめて明らかにし、造血幹細胞増幅の可能性を検討した。レトロウイルスベクターを用いてrae28を造血幹細胞に高発現させると造血幹細胞の数倍の増幅が起こることがわかった。さらに、ポリコーム遺伝子群複合体がDNAの複製開始制御を担うCdt1の阻害因子Gemininと結合し、細胞増殖制御に関っていることを新たに見つけた。これらの解析結果により、造血幹細胞を増幅するための新たな技術開発に道が開かれることが期待される。