hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気相中微粒子の粒径・密度・屈折率の超高感度レーザ偏光散乱その場測定法の開発

本研究では、気相中微粒子のサイズ・サイズ分散・密度・屈折率の高感度その場計測法の開発を行うとともに、開発した計測法を用いて高周波シランプラズマ中の微粒子の成長過程について調べ、以下の成果を得た。1)10nm以上のサイズ、10^5cm^<-3>以上の密度の微粒子のサイズ・サイズ分散・密度・屈折率を同時にその場測定可能なレーザ偏光散乱計測法を開発した。2)30nm以上のサイズ、10^6cm^<-3>以上の密度の2次元空間分布を同時にその場測定可能な2次元レーザ偏光散乱計測法を開発した。3)レーザ偏光散乱法の結果は、走査型電子顕微鏡による微粒子の直接観測の結果と、サイズ・サイズ分散・密度についてそれぞれ20%、40%、50%以内の偏差で一致しており、レーザ偏光散乱計測により、高精度測定が可能であることが示された。4)開発したレーザ偏光散乱計測法を高周波シランプラズマ中の微粒子の成長観測に適用し、微粒子は主として高周波電極側のプラズマノシース境界領域で発生・成長すること、微粒子成長は核発生と初期成長期急速成長期、成長飽和期の3段階からなること、微粒子の屈折率は、サイズによらず一定であることなどを明らかにした。今後は、装置の小型化、微粒子サイズと密度の測定下限の向上をさらに進める必要がある。さらに、今回開発した測定装置を用いて種々の微粒子の成長過程の解明に役立ててゆく努力も大切であると考えている。本研究は,気相中微粒子の粒径・粒径分散・密度・屈折率の超高感度その場計測法を開発することが目的である.このために,これまでに独自に開発してきたレーザ偏光散乱計測法をさらに発展させて,粒径で10nm以上,密度で10^5 cm^<-3>以上の微粒子の粒径・粒径分散・密度・屈折率を非擾乱で再現性良く計測する方法を開発した.本方法を圧力,シラン濃度,流量,放電電力がそれぞれ1380Pa,1100%,2030sccm,4080Wのシランプラズマ中に発生するシリコン微粒子の測定に適用し,以下の結果を得た.1.微粒子の粒径は10200nmである.2.微粒子の密度は10^7 10^9 cm^<-3>である.3.微粒子の屈折率はm=3-5iでほぼ一定である.4.微粒子の粒径分散はk=00.1でほぼ一定である.5.本研究で開発した方法で測定した微粒子の粒径・粒径分散,密度は,SEM観察によって求めた値と各々±6%,±46%以内で一致した.本研究は,気相中微粒子のサイズ・サイズ分散・密度・屈折率の高感度その場計測法の開発を目的として行った.得られた成果は以下の通りである.1)サイズが10nm以上,密度が10^5cm^<-3>以上の微粒子のサイズ・サイズ分散・密度・屈折率を同時にその場測定可能なレーザ偏光散乱計測法を開発した.2)サイズが30nm以上,密度が10^6cm^<-3>以上の微粒子のサイズと密度の2次元空間分布を同時にその場測定可能な2次元レーザ偏光散乱計測法を開発した.3)1),2)のレーザ偏光散乱計測の結果は,走査型電子顕微鏡による微粒子の直接観測の結果とサイズ・サイズ分散・密度について各々20%,40%,50%以内の偏差で一致しており,レーザ偏光散乱計測法により高精度測定が可能であることを示した.4)開発したレーザ偏光散乱計測法を高周波シランプラズマ中の微粒子の成長観測に適用し,微粒子は主として高周波電極側のプラズマ/シース境界領域で発生・成長すること,微粒子成長は核発生と初期成長期,急速成長期,成長飽和期の3段階からなること,微粒子の屈折率はサイズによらず一定であること等を明らかにした.
細胞内脂質輸送・代謝系を標的とした急性薬剤性肝傷害の画期的治療戦略

代表的な薬剤誘発性肝障害アセトアミノフェン(APAP)誘発肝障害の病態発症メカニズムにおけるNpc1遺伝子の役割について検討した。その結果、Npc1欠損マウスでは野生型マウスと比較して、APAP投与後に見られる肝障害が軽微であることが示された。また、CYP2E1の発現量および活性代謝物の産生は、Npc1欠損マウスと野生型マウスに顕著な差はなかった一方で、JNK経路の活性化、ニトロチロシン産生およびDNA断片化などの肝障害発症の重要な因子はNpc1欠損マウスで顕著に抑制されることを見出した。以上の結果から、Npc1はAPAP誘発肝障害の病態形成に重要な役割を果たすことが示唆された。リソソームに存在し細胞内コレステロール輸送を司るタンパク質であるNiemann-Pick type C1(NPC1)は薬剤性肝傷害発症にも必須の因子であるとの仮説を立て、1肝傷害発症におけるNPC1の役割解明、2Drug repositioningの観点から、NPC1機能を制御する既存薬の肝傷害治療薬としての新たな可能性評価を行うことで、アセトアミノフェンをはじめとする重篤な急性薬剤性肝傷害に対する新規治療戦略としてのNPC1制御の可能性を検証する。本年度は、NPC1遺伝子のホモ欠損、ヘテロ欠損マウスおよび野生型マウスにアセトアミノフェン(400 mg/kg)を投与したところ、ホモ欠損マウスでは、野生型と比較し、血液生化学パラメータ(ASTおよびALT)の上昇および肝細胞の小葉中心性壊死およびTUNEL染色で評価されるDNA断片化が顕著に抑制された。一方、ヘテロ欠損マウスでは野生型マウスと比較して、顕著な変化が見られなかった。また、各種環状オリゴ糖で誘発される肝障害に対しても、野生型およびヘテロ欠損マウスと比較して、ホモ欠損マウスでは軽減された。以上の結果から、NPC1欠損マウスは、薬剤誘発性肝障害に対し抵抗性を示すことが示唆された。リソソームに存在し細胞内コレステロール輸送を司るタンパク質であるNiemann-Pick type C1(NPC1)が脂質輸送だけでなく“薬剤性肝傷害発症にも必須の因子である"との仮説を立て、本研究では、1肝傷害発症におけるNPC1の役割解明、2Drug repositioningの観点から、NPC1機能を制御する既存薬の肝傷害治療薬としての新たな可能性評価を行うことで、アセトアミノフェンをはじめとする重篤な急性薬剤性肝傷害に対する新規治療戦略としてのNPC1制御の可能性を検証する。昨年までに、Npc1遺伝子欠損マウスがアセトアミノフェン誘発肝障害に対し抵抗性を示すことを明らかにした。本年度は、そのメカニズムを明らかにするため、アセトアミノフェン誘発肝障害の病態形成に重要な役割を果たすc-Jun N-terminal kinases(JNK)経路の活性化におよぼす影響を調べたところ、野生型マウスと比較して、Npc1遺伝子欠損マウスではJNK経路活性化を示すリン酸化JNKの発現が顕著に軽減されていた。さらにNPC1阻害作用を有することが知られている薬物のうち、臨床でも使用される薬物であるアミトリプチリンを用い、アセトアミノフェン誘発肝障害におよぼす影響を調べたところ、アミトリプチリン投与による顕著な変化は見られなかった。本年度、アセトアミノフェン誘発肝障害の病態形成に重要な役割を果たすJNK経路の活性化におよぼす影響を明らかにすることが出来たことで、アセトアミノフェン誘発肝障害の病態形成においてNPC1が影響するのはJNK経路の上流であることが明らかになった。また、顕著な効果は見られなかったためはっきりした結論は得られていないが、NPC1阻害薬のアセトアミノフェン誘発肝障害におよぼす影響を検証することは出来たが、概ね順調に進展していると考える。リソソームに存在し細胞内コレステロール輸送を司るタンパク質であるNiemann-Pick type C1(NPC1)が脂質輸送だけでなく“薬剤性肝傷害発症にも必須の因子である"との仮説を立て、本研究では、1肝傷害発症におけるNPC1の役割解明、2Drug repositioningの観点から、NPC1機能を制御する既存薬の肝傷害治療薬としての新たな可能性評価を行うことで、アセトアミノフェン(APAP)をはじめとする重篤な急性薬剤性肝傷害に対する新規治療戦略としてのNPC1制御の可能性を検証する。昨年までに、Npc1遺伝子欠損マウスがAPAP誘発肝傷害に対し抵抗性を示すこと、APAP誘発肝障害の病態形成に重要な役割を果たすc-Jun N-terminal kinases(JNK)経路の活性化が顕著に軽減されることを明らかにした。本年度は、JNK経路の上流にあたる、肝組織中グルタチオン含量、各種CYP発現および毒性代謝物のN-acetyl-p-benzoquinoneimine(NAPQI)産生の指標となる肝組織中APAP-システイン結合体含量を測定した。その結果、Npc1遺伝子欠損マウスでは野生型マウスに比較し一部のCYPの発現が顕著に変化していたが、肝組織中グルタチオン含量およびAPAP-システイン結合体含量に著変は認められなかった。酸化ストレス指標の一つである肝組織におけるニトロチロシン産生は顕著に抑制されていたことから、Npc1遺伝子欠損マウスでは毒性代謝物産生に影響することなく、参加ストレスの軽減などを通じて、APAP誘発肝傷害に抵抗性を示す可能性が示唆された。一方、NPC阻害活性を有するアミトリプチリンはマウスにおけるAPAP誘発肝傷害にほとんど影響を与えなかった。

その結果、Npc1欠損マウスでは野生型マウスと比較して、APAP投与後に見られる肝障害が軽微であることが示された。また、CYP2E1の発現量および活性代謝物の産生は、Npc1欠損マウスと野生型マウスに顕著な差はなかった一方で、JNK経路の活性化、ニトロチロシン産生およびDNA断片化などの肝障害発症の重要な因子はNpc1欠損マウスで顕著に抑制されることを見出した。以上の結果から、Npc1はAPAP誘発肝障害の病態形成に重要な役割を果たすことが示唆された。本年度の目標であったNPC1欠損マウスにおける薬剤性肝障害感受性評価に関しては十分な結果を得ることが出来た。一方で、マウスの生産が遅れたため、年度末までにメカニズム解析を完了することは出来なかった。現在はほぼデータ収集が終わり、現在結果を解析中である。本年度までの知見に基づき、最終年度は、アセトアミノフェンの代謝活性化におよぼすCYP2E1発現および活性、グルタチオン含量を測定し、野生型マウスとNpc1遺伝子欠損マウスで比較検証する。更に、アミトリプチリンをはじめとした、NPC1阻害薬の影響について詳細を調べ、本年度完全に明確に出来なかった部分を明らかにする。応用薬理学、医療薬学NPC1欠損による肝傷害軽減効果の機序を調べる目的で、アセトアミノフェン誘発肝傷害発症に際し、肝細胞死を誘導する重要因子として知られる小胞体ストレス関連転写因子CHOP発現量、c-jun N-terminal kinase(JNK)活性化、アセトアミノフェン毒性代謝物(NAPQI)産生を評価し、Npc1-/-および野生型マウスで比較する。さらに、Drug repositioningの観点から、NPC1阻害薬を探索し、その化合物のアセトアミノフェン誘発肝傷害に対する効果を調べる。ほぼ予定通りに実験を行うことが出来たが、一部、動物の納入に遅れが生じ、NPC1阻害薬の効果について完全に解明するに至らなかったたため、その分の残金が発生した。ほぼ計画通りに予算執行したが、5308円の残金が生じた。CHOP遺伝子発現量測定が遅れたためである。計画に記入したとおり、本年度実施出来なかった分の動物を最終年度の実験に回し、NPC1阻害薬の効果を詳細に調べる。測定が行えなかったCHOP遺伝子発現を次年度に行う。
フコキサンチンによるがん予防効果を判定する唾液中の予防マーカー代謝物解析

平成28-平成29年度は、主にin vitroモデルを用いて、フコキサンチン(Fx)の活性代謝物フコキサンチノール(FxOH)を添加した時の分子制御機構と相関する細胞内代謝物をGC-MSを用いて同定し、apoptosis誘導予測マーカー代謝物Glycine及びSuccinic acidを明らかにした。また、大腸がん幹細胞由来担がんモデルにおけるFx投与による腫瘍形成抑制作用へ相関する代謝物Glycineを同定した。この結果を、大腸がん幹細胞由来腫瘍発症抑制の予測マーカー代謝物として報告した。上記In vitro大腸がん幹細胞モデルCsp、及び担がんモデルマウスのどの実験においても、FxまたはFxOHの投与・添加により、細胞内代謝物Glycine及びsuccinic acidが著しく低下を認めた。この重要な基礎知見をもとに、平成30年度は、科研費の計画へ基づき、大腸発がんモデルマウスを用いた実験を行った。大腸発がんモデルAOM/DSSマウスを作製し、Fxを投与した結果、大腸腫瘍微小環境を形成する細胞群である大腸がん幹細胞、がん関連繊維芽細胞、腫瘍関連マクロファージ、樹状細胞の有意な低下と共に、唾液代謝物Glycineが著しく低下していることを見出した。このデータをまとめ、1本の論文として発表した。さらに、大腸粘膜組織で起こっている分子制御機構の一つとして、Integrin signal抑制を介したアノイキス誘導が増大していることを見出した。さらに、北海道沿岸でワカメを栽培して、Fx高含有ワカメ(Fx-high wakame)の調製に成功した。Fx-high wakameをAOM/DSSマウスへ投与した結果、明瞭な腫瘍微小環境形成抑制効果を見出し、この効果と相関する唾液マーカー代謝物Glycineを見出した(投稿中)。平成30年度は、概ね、研究計画に沿って進展した。最初に科研費の研究計画の基盤となる研究を主に行った。ヒト大腸がん細胞より大腸がん幹細胞様細胞を調製し、FuOHを添加した時のアポトーシス誘導作用及び大腸がん幹細胞様細胞を接種して担がんさせたマウスへFuOHを投与した時の腫瘍形成抑制作用の検討を行い、論文1報へまとめて発表した(Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition, 2016年12月accept)。また、FuOHによるがん細胞アポトーシス誘導作用は主にアノイキス誘導によることを明らかにし、論文1報へまとめて発表した(Nutrition and Cancer, 2017年3月accept)。さらに、大腸がん幹細胞様細胞を用いて、低酸素環境下及びEMT抑制下のメタボロームを解析し、興味深い結果を得た。また、大腸がん幹細胞様細胞におけるFuOHの細胞周期停止効果の指標なる代謝物を明らかにした。さらに、大腸がん幹細胞様細胞を接種したマウスへFxを投与し、がん組織形成抑制に関与する唾液中の代謝物を明らかにした。これらの結果はそれぞれ、4本の論文としてH29年度中に投稿予定である。一方、Fxを投与したApcMin/+マウスは解剖と腫瘍の病理診断を行っている最中であり、唾液の代謝物はまだ解析していない。本研究計画は、概ね、研究計画に沿って進捗した。H28年度の研究到達目標は、大腸がん幹細胞中のメタボローム解析1報、及び大腸がん幹細胞のメタボロームに及ぼすFuOHの効果1報の論文投稿(平成28年度のみの研究結果)としていた。がん細胞及びがん幹細胞におけるFuOHによるアポトーシス及びアノイキス誘導に関する結果をまとめて2本の報告として報告できたこと。また、大腸がん幹細胞におけるFuOHによるメタボロームに関する結果をまとめることができ、H29年度中に3本の報告として投稿できること。担がんマウスにおけるFxによる唾液メタボロームに関する結果をH29年度中に1本の報告として投稿できること。Fxを投与したApcMin/+マウスの病理解析及び唾液メタボローム解析はH29年度中にまとめることができること。これらの結果から、研究計画は、概ね、研究計画に沿って進捗したものと考えられる。そこで、平成29年度には、上記の報告へ基づき、大腸がん幹細胞様細胞を用いて、FxOHを添加した大腸がん幹細胞様細胞における、低酸素環境下及びEMT抑制下のメタボロームを解析し、スフィア形成抑制作用と相関する代謝物を明らかにした(Terasaki et al. 2018a and 2018b)。また、大腸がん幹細胞様細胞を接種した免疫不全マウスへフコキサンチン(Fx)を投与し、腫瘍形成抑制作用へ相関する腫脹及び唾液代謝物を明らかにした(Terasaki et al. In press)。さらに、Fxを投与した発がんモデルAOM/DSSマウスにおける、唾液中のマーカー代謝物を発見した。この動物モデルを用いた実験は、3本の報告として、平成30年度にまとめている最中である。平成29年度は、概ね、研究計画に沿って進捗した。平成29年度には、上記の報告へ基づき、大腸がん幹細胞様細胞を用いて、FxOHを添加した大腸がん幹細胞様細胞における、低酸素環境下及びEMT抑制下のメタボロームを解析し、スフィア形成抑制作用と相関する代謝物を明らかにした(Terasaki et al. 2018a and 2018b)。

この動物モデルを用いた実験は、3本の報告として、平成30年度にまとめている最中である。平成28-平成29年度は、主にin vitroモデルを用いて、フコキサンチン(Fx)の活性代謝物フコキサンチノール(FxOH)を添加した時の分子制御機構と相関する細胞内代謝物をGC-MSを用いて同定し、apoptosis誘導予測マーカー代謝物Glycine及びSuccinic acidを明らかにした。また、大腸がん幹細胞由来担がんモデルにおけるFx投与による腫瘍形成抑制作用へ相関する代謝物Glycineを同定した。この結果を、大腸がん幹細胞由来腫瘍発症抑制の予測マーカー代謝物として報告した。上記In vitro大腸がん幹細胞モデルCsp、及び担がんモデルマウスのどの実験においても、FxまたはFxOHの投与・添加により、細胞内代謝物Glycine及びsuccinic acidが著しく低下を認めた。この重要な基礎知見をもとに、平成30年度は、科研費の計画へ基づき、大腸発がんモデルマウスを用いた実験を行った。大腸発がんモデルAOM/DSSマウスを作製し、Fxを投与した結果、大腸腫瘍微小環境を形成する細胞群である大腸がん幹細胞、がん関連繊維芽細胞、腫瘍関連マクロファージ、樹状細胞の有意な低下と共に、唾液代謝物Glycineが著しく低下していることを見出した。このデータをまとめ、1本の論文として発表した。さらに、大腸粘膜組織で起こっている分子制御機構の一つとして、Integrin signal抑制を介したアノイキス誘導が増大していることを見出した。さらに、北海道沿岸でワカメを栽培して、Fx高含有ワカメ(Fx-high wakame)の調製に成功した。Fx-high wakameをAOM/DSSマウスへ投与した結果、明瞭な腫瘍微小環境形成抑制効果を見出し、この効果と相関する唾液マーカー代謝物Glycineを見出した(投稿中)。平成30年度は、概ね、研究計画に沿って進展した。H28-29の研究計画である「Fx及びワカメを摂取したApcMin/+マウスの唾液・血液・組織のメタボローム解析1報の論文投稿」(平成28-29年度の2年間の研究結果)を予定通り試みる。具体的には、Fx及びワカメによるApcMin/+マウスの大腸がん予防効果を明らかにする。また、唾液、血液、及び大腸組織のメタボローム解析から、がん予防に重要な代謝経路、マーカー代謝物を明らかにする。さらに、予防マーカー代謝物量から、予防効果の判定基準を確立する。H28&#12316;29の研究計画である「Fx及びワカメを摂取したApcMin/+マウスの唾液・血液・組織のメタボローム解析1報の論文投稿」(平成28&#12316;29年度の2年間の研究結果)を予定通り試みる。
ABCトリブロックコポリマーの複雑相転移と自己組織化過程に関する研究

A・B2成分からなるABジブロックコーポリマーは、A・Bブロック鎖間の相互作用の大小によりA・Bがミクロ相分離した秩序状態と相溶した無秩序状態のいずれかをとり、秩序状態では球、シリンダー、ラメラに加え、共連続構造などの複雑な形態の周期構造を形成することが知られている。成分数をさらに増加した場合、すべての成分が相溶した無秩序状態とすべての成分がミクロ相分離した秩序状態との間に、一部の成分のみが相溶あるいはミクロ相分離した中間状態が存在する場合が考えられる。また、第3成分Cを付加したABCトリブロックコーポリマーでは、その秩序状態の形態は飛躍的に増加し、予想困難な複雑な形態を持つミクロ相分離構造の出現までが報告されている。我々はこのように複雑な3成分ABCトリブロックコーポリマーの相転移と相転移に伴う自己組織化による周期構造形成の解明を目的とする研究を実施し、第3成分Cの連結性がA・Bブロック鎖間の相互作用や自己組織化過程に及ぼす効果を見いだした。本研究では、試料としてポリイソプレン(PI)、重水素化ポリスチレン(DPS)、ポリビニルメチルエーテル(PVME)からなる3成分トリブロック共重合体(PI-b-DPS-b-PVME)を用いた。PIはDPSあるいはPVMEと低温で非相溶、高温で相溶のUCST(上限臨界共溶温度)型の相図を、DPSはPVMEと低温で相溶、高温で非相溶のLCST(下限臨界共溶温度)型の相図を持つため、PI-b-DPS-b-PVMEはUCST型とLCST型の相挙動を同時に内包する。試料のSANSおよびSAXS測定結果より求めた試料の構造周期を表す1次ピークのブラッグ面間隔D(D=2π/q_m、q_mはピーク位置における散乱ベクトルの値)の温度依存性から、次のような相挙動が明らかになった。140°C以下においては、両散乱曲線の解析および透過電子顕微鏡観察からDPS, PVME混合相が形成するマトリクス空間中でPI成分が球状ミクロ相分離構造を形成し、そのPI球は格子を組まず(長距離秩序を持たず)存在している。140°C以上においてはマトリックス中でDPS, PVME成分が相分離する結果、PI球、PVME球の2種類の球が出現し、単位体積中における球の数は増加する。PVME球の出現によってPI球間距離は広がり、一方では相溶化によりPI球の数は徐々に減少する。
正常間葉系細胞への骨形成因子(rhBMP-2)遺伝子導入による延長仮骨形成促進

仮骨延長部の骨形成を促進するために,GFP蛍光遺伝子を持ったpEGFP-C3プラスミドのMCSにrhBMP-2遺伝子を組み込み,融合蛋白をコードするプラスミドを作成した.作製したプラスミドをリポフェクションにて,マウスの線維芽細胞株であるC2C12およびNIH3T3に導入を行なった.RT-PCRではrhBMP-2のmRNAの発現は亢進していた.同細胞は蛍光顕微鏡およびレーザー共焦点蛍光顕微鏡において蛍光発現していた.しかしrhBMP-2の免疫染色における蛍光の分布はGFPの蛍光分布と一致せず,融合蛋白が正常に発現しているとはいえなかった.C2C12はBMP-2存在下で骨芽細胞様の活性を示すことが知られているが,遺伝子導入した細胞におけるALPの活性は変化は増大した.ラットの大腿骨より採取した骨髄由来細胞一時培養株に遺伝子導入し,それをラットの大腿二頭筋内および創外固定器により作成した3mmの骨欠損部にTypeI collagenを担体として埋入した.経時的なレ線で骨形成は確認されず,標本においてGFPの蛍光はわずかに確認されるが骨梁形成は認めなかった.BMP-2の免疫染色も部分的に認めるものの,GFP蛍光との関連性はなかった骨欠損部に埋入した後に骨延長刺激を加えた群(0.5mm/日を10日間,計5mm延長)においても同様の結果であった.以上の結果から,GFP-rhBMP-2融合蛋白遺伝子は正常間葉系細胞に導入されるが,免疫学的手法では検出されなかった.一方in vitroではわずかに生理活性を示すことがわかったが,in vivoの実験系では生理活性を示すような異所性骨形成や骨形成の促進は示さなかった.今後は各遺伝子間の構造を変えることや,ベクターをアデノウィルスに変更することで改善を図る必要があると考える.仮骨延長部の骨形成を促進するために,GFP蛍光遺伝子を持ったpEGFP-C3プラスミドのMCSにrhBMP-2遺伝子を組み込み,融合蛋白をコードするプラスミドを作成した.作製したプラスミドをリポフェクションにて,マウスの線維芽細胞株であるC2C12およびNIH3T3に導入を行なった.RT-PCRではrhBMP-2のmRNAの発現は亢進していた.同細胞は蛍光顕微鏡およびレーザー共焦点蛍光顕微鏡において蛍光発現していた.しかしrhBMP-2の免疫染色における蛍光の分布はGFPの蛍光分布と一致せず,融合蛋白が正常に発現しているとはいえなかった.C2C12はBMP-2存在下で骨芽細胞様の活性を示すことが知られているが,遺伝子導入した細胞におけるALPの活性は変化は増大した.ラットの大腿骨より採取した骨髄由来細胞一時培養株に遺伝子導入し,それをラットの大腿二頭筋内および創外固定器により作成した3mmの骨欠損部にTypeI collagenを担体として埋入した.経時的なレ線で骨形成は確認されず,標本においてGFPの蛍光はわずかに確認されるが骨梁形成は認めなかった.BMP-2の免疫染色も部分的に認めるものの,GFP蛍光との関連性はなかった骨欠損部に埋入した後に骨延長刺激を加えた群(0.5mm/日を10日間,計5mm延長)においても同様の結果であった.以上の結果から,GFP-rhBMP-2融合蛋白遺伝子は正常間葉系細胞に導入されるが,免疫学的手法では検出されなかった.一方in vitroではわずかに生理活性を示すことがわかったが,in vivoの実験系では生理活性を示すような異所性骨形成や骨形成の促進は示さなかった.今後は各遺伝子間の構造を変えることや,ベクターをアデノウィルスに変更することで改善を図る必要があると考える.pEGFP-C3(Clonetech杜)のMultiple cloning siteにrhBMP-2遺伝子を組み込んだプラスミドはすでに作成済みである.シーケンスを行い塩基配列の確認を行った.作製したプラスミドをlipofectionによって,マウスの線維芽細胞株であるC2C12およびNIH3T3に遺伝子導入を行なった.C2C12はBMP-2蛋白の添加培養により骨形成性となることが判明しており,一方NIH3T3は骨形成性とならないことが判明している.遺伝子導入された細胞はG418による選択後,蛍光顕微鏡およびレーザー共焦点蛍光顕微鏡にてGFPの励起光により遺伝子導入を確認した.現在安定発現するクローン株を作製中である.また,ラットの大腿二頭筋内にI型collagenスポンジとともに埋入したプラスミドに生体内electroporationを行い,筋肉内異所性仮骨形成を行なった.目標とした細胞は筋芽細胞および血液より供給される細胞である.3週目の標本にて筋外の間質組織にGFPの蛍光を認めたが,骨梁の形成は認められなかった.ラットの大腿骨に5mmの骨欠損(一期的延長)を作製し,同様にcollagenに包埋したプラスミドを埋入し,electroporationによる遺伝子導入を行なった.骨髄からの遊走細胞を目標にした.3週目の標本にて一部GFPの蛍光を認めたが,骨梁の形成は認めなかった.経時的な標本の作製中である.仮骨延長部の骨形成を促進するために,GFP蛍光遺伝子を持ったpEGFP-C3プラスミドのMCSにrhBMP-2遺伝子を組み込み,融合蛋白をコードするプラスミドを作成した.作製したプラスミドをリポフェクションにて,マウスの線維芽細胞株であるC2C12およびNIH3T3に導入を行なった.RT-PCRではrhBMP

-2のmRNAの発現は亢進していた.同細胞は蛍光顕微鏡およびレーザー共焦点蛍光顕微鏡において蛍光発現していた.C2C12はBMP-2存在下で骨芽細胞様の活性を示すことが知られているが,G418で選択しつつ培養継続した細胞培養上清におけるALPの活性は変化がなかった.ラットの大腿骨より採取した骨髄由来細胞一時培養株に遺伝子導入し,それをラットの大腿二頭筋内および創外固定器により作成した5mmの骨欠損部にTypeI collagenを担体として埋入した.経時的なレ線で骨形成は確認されず,標本においてGFPの蛍光はわずかに確認されるが骨梁形成は認めなかった.BMP-2の免疫染色も部分的に認めるものの,GFP蛍光との関連性はなかった.骨欠損部に埋入した後に骨延長刺激を加えた群(0.5mm/日を10日間,計5mm延長)においても同様の結果であった.ラットの大腿骨に創外固定器を設置した後に5mmの骨欠損(一期的延長)を作製し,その骨欠損部にTypeI collagenと骨髄血とプラスミドを埋入し,両端に電極を設置しelectroporationによる遺伝子導入を行なった.3週目の標本にてGFPの蛍光を認めたが,骨梁の形成は認めなかった.以上の結果から,GFP-rhBMP-2融合蛋白遺伝子は正常間葉系細胞に導入されるが,生理活性は十分に発揮されないことがわかった.今後は各遺伝子間の構造を変えることや,ベクターをアデノウィルスに変更することで改善を図る必要があると考える.
大気圧プラズマを援用した次世代ワイドギャップ半導体基板の高品位加工プロセスの開発

(1)平滑かつエッチピットフリーなGaN表面を高能率に加工するため、我々はGaNに対してスラリーフリー研磨法であるプラズマ援用研磨法の適用を行った。平成27年度、GaNに対して、我々が開発した3インチ基板全面加工用PAP装置の適用を行った。まず、砥石材質及び構造の最適化を調査した結果、固定タイプのレジンボンドのセリア砥石は優れた研磨特性を示した。そして、プラズマの発生条件の最適化を行った結果、キャリアガスとしてArの使用、水分圧の低減、そしてガス流量を大きくするのはプラズマ改質速度の向上に有効であることが示唆された。開発した3インチサイズ基板の全面が研磨可能なPAP装置をGaNの研磨に適用した結果、砥石表面の摩耗のため、PAP加工の進行に伴う加工速度の低減が確認された。PAPとドレシングを交互に適用したところ、193 nm/hの研磨レートが得られた。本研磨レートは従来のCMPにおける研磨レートの約2.5倍である。(2)CVD-SiC金型のダメージフリー,高能率,低コスト加工を実現するため,我々はPlasma Chemical Vaporization Machining(PCVM)法による形状創成,そしてプラズマ援用研磨法(PAP)による表面仕上げの二段階加工プロセスを開発した。機械加工後CVD-SiC基板に対して、PCVMによるスクラッチと加工変質層の高速除去を行った後、PAPによる表面のダメージフリー仕上げを行う二段階加工プロセスを適用した。5分間のPCVM加工によって、機械加工で導入されたスクラッチと加工変質層を完全に除去し、その後、3時間のPAP仕上げ研磨によって、表面粗さを0.69 nm rmsまで改善し、スクラッチフリーかつダメージフリーな表面を得た。本結果は、CVD-SiCに対する二段階加工プロセスの有用性を実証するものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。1、プラズマ援用研磨(PAP)の加工能率や表面仕上げ能力等の研磨特性を最適化するために、PAPプロセスにおける単結晶Sicの平滑化メカニズムの解明を行った。水蒸気を含む大気圧プラズマを照射して形成した酸化膜を角度分解X線光電子分光で測定した結果、SiO_2のみならず、SiO_2とSiCの界面にSilicon Oxycarbide (Si-C-O)の存在が確認された。ダイヤモンド砥粒研磨後の表面に対して、プラズマ酸化とフッ酸浸漬を繰り返すことで、スクラッチフリーな表面を得た。しかしながら、酸化膜界面のSi-C-0層が残留し、結晶学的に完全な表面は得られなかった。PAPの場合には、酸化層とsi-C-O層の両方が軟質なセリア砥粒研磨により完全に除去され、ステップ/テラス構造が見られる原子オーダで完全な平滑面が得られ、複合研磨の優位性を示すとともに工業的にも極めて有用であることを示した。2、水蒸気プラズマ照射による単結晶SiCの酸化レートを上げるために、水蒸気プラズマ酸化プロセスの最適化を行った。ヘリウムガスの水分圧を0ppから4000ppmまで上げたに伴った、Heの発光強度は下げて行くことに対して、OHの発光強度は200ppmの水分圧で一番大きな値が見られた。即ち、水分圧が200ppmの場合には、OHの発光強度は一番強いと考えられる。200ppmの水分圧でOHの発光強度のピークが見られる原因について、以下のように推測している。200ppm以下の範囲では、水分圧の増加に伴い、電子衝突により水分子の解離が促進され、OHの発光強度が強くなった。一方、水分圧は200ppm以上の場合には、過量な水蒸気の存在のため、電子温度の低減及びOHラジカルのクエンチングが行い、OHの発光強度は下げる傾向が見られた。水分圧の200ppmのプラズマと水分圧の4000ppmのプラズマを10分間SiCの表面に照射して、表面組成をXPSで測定した。200ppmの水分圧の場合には、形成した酸化膜はもっと深かったことが分かった。以上の結果より、プラズマ酸化における水分圧の最適化を行った。1単結晶SiCの研磨におけるステップ/テラス構造の制御メカニズムの解明これまでの我々の研究では,研磨を行った単結晶SiCの表面には、均一(a-a型)、2回周期(a-b型)、4回周期(a-b-a*-b*型)の3種類のステップ/テラス構造が形成されることが分かっている。4H-SiCの結晶構造に基づいて、研磨における化学作用(改質)と機械作用(研磨)のバランスによって4H-SiCのステップ/テラス構造の制御メカニズムを提案した。そして、セリアスラリーを用いて、研磨ヘッドの回転速度を500rpmから2500rpmまで変化させて、研磨後表面に形成したステップ/テラス構造の周期性の変化と研磨後表面に残留した酸化物を確認し、提案したメカニズムを実証した。単結晶SiCを電子デバイスの作製やグラフェンに成長などの分野に適用する際、表面原子構造はデバイスの性能そしてグラフェンの品質に大きく影響するため、本研究は単結晶SiCの応用に非常に有用だと考えられる。2単結晶GaNに対するプラズマ援用研磨法の適用プラズマ援用研磨法をGaNの平滑化に適用することを目的として、プラズマ照射によるGaNの表面改質条件の最適化を行った。CF4プラズマ照射前後のGaNの表面硬さを測定した結果、CF4プラズマ照射によって、GaNの表面硬さは22.7 GPaから13.9 GPaまで下がることが分かった。

また、CF4プラズマ照射によるGaNの表面改質において、基板加熱の有効性を実証した。CF4プラズマ照射後の表面に対して、レジンボンドのセリア砥石を用いて研磨を行い、均一なステップ/テラス構造を有する原子レベルで平滑な表面を得ることに成功した。プラズマ援用研磨は乾式研磨法であるため、従来のCMPのようなスラリーの優先エッチング作用がなく、研磨後の表面にピットが形成されなかった。一方、プラズマ援用研磨はスラリーを使わないため、スラリーの管理や後処理などが必要なく、コストも従来のCMPより低いと考えられ、実用化が強く期待できる。(1)平滑かつエッチピットフリーなGaN表面を高能率に加工するため、我々はGaNに対してスラリーフリー研磨法であるプラズマ援用研磨法の適用を行った。平成27年度、GaNに対して、我々が開発した3インチ基板全面加工用PAP装置の適用を行った。まず、砥石材質及び構造の最適化を調査した結果、固定タイプのレジンボンドのセリア砥石は優れた研磨特性を示した。そして、プラズマの発生条件の最適化を行った結果、キャリアガスとしてArの使用、水分圧の低減、そしてガス流量を大きくするのはプラズマ改質速度の向上に有効であることが示唆された。開発した3インチサイズ基板の全面が研磨可能なPAP装置をGaNの研磨に適用した結果、砥石表面の摩耗のため、PAP加工の進行に伴う加工速度の低減が確認された。PAPとドレシングを交互に適用したところ、193 nm/hの研磨レートが得られた。本研磨レートは従来のCMPにおける研磨レートの約2.5倍である。(2)CVD-SiC金型のダメージフリー,高能率,低コスト加工を実現するため,我々はPlasma Chemical Vaporization Machining(PCVM)法による形状創成,そしてプラズマ援用研磨法(PAP)による表面仕上げの二段階加工プロセスを開発した。機械加工後CVD-SiC基板に対して、PCVMによるスクラッチと加工変質層の高速除去を行った後、PAPによる表面のダメージフリー仕上げを行う二段階加工プロセスを適用した。5分間のPCVM加工によって、機械加工で導入されたスクラッチと加工変質層を完全に除去し、その後、3時間のPAP仕上げ研磨によって、表面粗さを0.69 nm rmsまで改善し、スクラッチフリーかつダメージフリーな表面を得た。本結果は、CVD-SiCに対する二段階加工プロセスの有用性を実証するものである。平成26年度において、単結晶SiCのステップ/テラス構造の制御メカニズム及び単結晶GaNのピットフリー加工メカニズムを提案して、実験を用いて証明した。従来、研磨における4H-SiCの三種類のステップ/テラス構造の形成が良く報告されたが、メカニズムの提案及び実証は初めてである。提案したメカニズムによって、4H-SiCの表面構造の制御が可能になり、4H-SiCの電子デバイスへの応用に対して非常に有用だと考えられる。一方、従来の研磨方法(化学機械研磨:CMP)を用いてGaNを研磨する際には、加工後表面にピットが多く形成されるに対して、私たちが開発したスラリーフリー乾式研磨法であるプラズマ援用研磨法を適用したところ、ピットフリーかつ原子レベルで平滑な表面が得られた。
摂食障害の心理的メカニズム研究-自己意識の観点から-

本研究では大きく,食行動異常傾向を測定する尺度(Abnormal Eating Behavior Scale: AEBS)の開発,食行動異常および摂食障害の発現.維持にかかわる心理的メカニズムを解明することを目的とした。調査対象者は,大学生および専門学校生,摂食障害臨床群であった。前者の目的に関する検討を行った結果,3因子19項目から成る6件法のAEBSが開発され,カットオフポイントが設定された。後者では,食行動異常,身体像不満足感,自己意識に関する調査を行った。検討の結果,公的自己意識と身体に関する他者評価への否定的感情,ダイエット行動との関連性が示された。また,特に,身体に関する他者評価への否定的感情とあわせて公的自己意識が高い場合,binge eatingに類似した心理.行動的特徴が出現する可能性が示唆された。加えて,"身体像不満足感の円環性"と"食行動異常の連続性"から成る心理モデルを策定した。平成20年度は,食行動異常傾向測定尺度(以下: AEBS)(山蔦, 2007など)について以前からの検討に継続し,その信頼性・妥当性を検討するとともに臨床的有用性を高めるため, cut- off pointを設定した。また,身体像不満足感測定尺度(以下: BIDS)(山蔦・野村, 2006)や自己意識尺度(菅原, 1984),その他尺度による調査を,主として女子大学生・女子専門学校生を対象に実施した。平成20年度までの結果では, AEBSで測定される食物摂取コントロール不能感得点がcut-off point以上である場合, BIDSで測定される全身に関する他者評価不満足感が強いことが示され, AEBSで測定される食物摂取コントロール得点がcut-off poinも以上である場合, BIDSで測定される全身のふくよかさ不満足感が強いことが示された。食物摂取コントロール不能感は他者評価に対する不満足感と関連することから,公的自己意識との関連性が推測され,食物摂取コントロールはより主観的な不満足感と関連することから,私的自己意識との関連性が推測され,これらの結果は,自己意識尺度得点を用いた検討結果からも説明された。以上の結果は,過度のダイエット行動や摂食障害に類似する不適応的な食行動の発現・維持メカニズムを解明することに寄与し,調査対象者の特徴から,特に学校精神保健の場における予防的支援に寄与するものと考えられる。加えて,自己意識にかかわる心理教育を実践した結果,高い公的自己意識の低減効果が認められ,摂食障害にかかわる心理的メカニズムの臨床的妥当性の確認や具体的予防の実現が期待できる。平成21年度は,食行動異常および摂食障害の予防にかかわる研究として,(1)大学生・専門学校生,摂食障害臨床群を対象とした調査を行い,食行動異常および摂食障害の発現・維持に関する心理モデルを策定すること,(2)心理モデルの臨床的妥当性を確認することを主な目的として研究を実施した。(1)では,平成20年度に開発した食行動異常の傾向を測定する尺度(食行動異常傾向測定尺度;Abnormal Eating Behavior Scale)および身体像不満足感測定尺度(山蔦・野村,2006)や自己意識尺度(菅原,1984)を用い,調査を実施した結果,"身体像不満足感の円環性(対人関係場面で身体に関する他者評価に否定的感情を有する場合,自己の象徴的側面(顔のふくよかさや骨格)に対する否定的感情が喚起され,痩せ願望が増幅する)"と"食行動異常の連続性(極端なダイエット行動を持続することで,摂食障害の臨床的特徴に類似する心理・行動的特徴に進展する)"から成る,心理モデルを策定した。(2)では,上記心理モデルの内,"身体像不満足感の円環性"に関与し得る心理教育(山蔦,2007など)を実施し,身体像不満足感の低減効果について検討することで,心理モデルの臨床的妥当性を確認した。検討の結果,対人関係場面で喚起される,身体に関する他者評価への否定的感情に関与する(ここでは,否定的感情を評価せずにAcceptする)ことで,自己の象徴的側面に対する否定的感情,痩せ願望が低減する短期的効果が認められた。この結果から,(1)で策定した心理モデルの内,"身体像不満足感の円環性"について,その妥当性が確認された。本研究は,食行動異常や摂食障害にかかわる,新たな心理モデルを提唱し,食行動異常や摂食障害予防・支援の基礎的知見を示したものといえる。
ノックアウトマウスを用いたDHCR24の病態生理学的意義

DHCR24(3β-hydroxysterol-□24 reductase)は、副腎皮質細胞においてアポトーシスを抑制する遺伝子として妹尾の研究室において、クローニングされ、次いでコレステロール合成の最終段階を触媒する酵素であることが報告された。DHCR24欠損症は基質であるデスモステロールが体内に蓄積することによりデスモステロローシスと称され、小頭症、四肢の異常、精神発達遅延を示すことが報告された。本研究では、デスモステロローシスの病態解明を目的とした。1.DHCR24-/-マウスにおける皮膚上皮細胞でのアクアポリン3(AQP3)発現増加の意義我々は、既報の論文(J Invest Dermatol 126,638-647,2006)においてDHCR24-/-マウスが生直後死亡し、その皮膚は皺がなく、吸乳も認められず、拘束性皮膚症が死亡の一因であることを報告した。また、同時に皮膚上皮細胞の分化異常と上皮のバリアー機能の著しい障害、特に上皮からの水の喪失が野生型に比し、4.5倍も増加していることを認めた。本研究では、この著しい水の喪失の原因として上皮に発現する唯一の水・グリセロールのトランスポーターであるAQP3が著しく増加していることを報告した。2.上皮、毛胞の生後発達におけるDHCR24の必要性ヌードマウスDHCR24ノックアウトマウスの皮膚を移植し、生後の上皮および毛胞の発達がDHCR24を必要とすることをあきらかにした。3.長管骨の成長に対するDHCR24の役割DHCR24ノックアウトマウスの器官培養を用い、DHCR24が酸化ストレスを解除することにより長管骨の成長を調節していることを明らかにした。DHCR24-/-マウスの上皮におけるaquaporin-3(AQP3)の発現DHCR24(3・-hydroxysterol-・24-reductase)は、コレステロール合成の最終段階デスモステロールからコレステロールへの転換酵素であり、この酵素活性以外にも抗酸化作用やアポトーシス抑制作用を有する多機能蛋白である。我々は、DHCR24^<-/->マウスが生直後に拘束性皮膚症のために死亡すること、その一因として上皮の著しい分化・成熟障害によるtransepidermal water loss(TWL)の増加を報告した。本研究では、TWL増加の原因を検討するため、上皮で発現している唯一の水・グリセロール移送チャネルであるAQP3の発現を検討した。野生型(DHCR+/+)マウスでは、基底層の細胞のみがAQP3を発現し、未分化角化細胞(keratinocyte)に発現すると考えられた。事実、未分化型ケラチンであるkeratin 14は一層の基底層細胞にのみ発現が認められた。一方、DHCR24^<-/->マウスではAQP3の発現が上皮全層にわたり、未分化型ケラチンであるkeratin 14発現部位と一致した。このAQP3の発現増加は分離した上皮細胞へのグリセロールの取り込みを増加させると共に、上皮層のグリゼロール含量も増加させ、これに伴い上皮における水含量も増加した。DHCR24^<-/->マウスの上皮は未成熟なケラチノサイトと未成熟な角皮層からなり、上皮のバリアー機能が著しく損なわれている。従って、AOP3の過剰発現がDHCR24^<-/->マウスからの著しい水分の喪失の一因であることが示唆された。DHCR24-/-マウスにおける皮膚上皮細胞でのアクアポリン3(AQP3)発現増加の意義我々は、既報の論文(J Invest Dermatol126,638-647,2006)においてDHCR24-/-マウスが生直後死亡し、その皮膚は皺がなく、吸乳も認められず、拘束性皮膚症が死亡の一因であることを報告した。本研究では、この著しい水の喪失の原因解明を試みた。上皮細胞には水・グリセロールのトランスポーターとしてAQP3のみが発現している。従って、AQP3の発現とその機能を野生型とDHCR24-/-マウスで比較した。AQP3は野生型上皮の基底膜にのみ発現していたが、DHCR24-/-マウスでは基底膜から顆粒層まで広く発現していた。この発現増加はWestern Blottingにおいても確認された。AQP3は水のみならず、グリセロールを上皮内に移送するため、上皮の湿度を保っていると考えられる。AQ3の機能をDHCR24-/-マウスから単離された上皮細胞において検討すると、野生型のそれより有意に増加していることが証明された。一方、AQP3の機能を銅イオンで抑制するとこのAQP3機能増加は完全に抑制され、AQP3が上皮からの水分喪失の原因であることが示された。

DHCR24欠損症は基質であるデスモステロールが体内に蓄積することによりデスモステロローシスと称され、小頭症、四肢の異常、精神発達遅延を示すことが報告された。本研究では、デスモステロローシスの病態解明を目的とした。1.DHCR24-/-マウスにおける皮膚上皮細胞でのアクアポリン3(AQP3)発現増加の意義我々は、既報の論文(J Invest Dermatol 126,638-647,2006)においてDHCR24-/-マウスが生直後死亡し、その皮膚は皺がなく、吸乳も認められず、拘束性皮膚症が死亡の一因であることを報告した。また、同時に皮膚上皮細胞の分化異常と上皮のバリアー機能の著しい障害、特に上皮からの水の喪失が野生型に比し、4.5倍も増加していることを認めた。本研究では、この著しい水の喪失の原因として上皮に発現する唯一の水・グリセロールのトランスポーターであるAQP3が著しく増加していることを報告した。2.上皮、毛胞の生後発達におけるDHCR24の必要性ヌードマウスDHCR24ノックアウトマウスの皮膚を移植し、生後の上皮および毛胞の発達がDHCR24を必要とすることをあきらかにした。3.長管骨の成長に対するDHCR24の役割DHCR24ノックアウトマウスの器官培養を用い、DHCR24が酸化ストレスを解除することにより長管骨の成長を調節していることを明らかにした。
写像類群の構造とリーマン面のモジュライ空間の幾何学

本研究では,曲面の写像類群とリーマン面のモジュライ空間の幾何学について,研究期間の3年間にわたって,主として位相幾何学の観点からの研究を行った.得られた結果を具体的に記すと,つぎのようになる.1.曲面の写像類群の有理係数のコホモロジー代数において,Mumford-Morita類達の生成する部分代数をtautological代数と呼ぶ.このtautological代数の位相的研究には,大きく言って三つのアプローチがある.第一は,分担者の河澄響矢氏の導入したねじれMumford-Morita類によるもの,第二はtrivalentグラフの不変量によるもの,そして第三はシンプレクティック群の表現論によるものである.本研究において,これまでの成果を集大成する形で,これらの三つのアプローチが,互いに完全に関連していることを証明した.2.曲面の写像類群,あるいはリーマン面のモジュライ空間の二次特性類の理論は,創始されたばかりで,未知のことが多い.しかし本研究において,第一のものを除く二次特性類はすべてトレリ群のべき零完備化では捉えられない深い構造をもつことが証明できた.これにより,今後はトレリ群のsemi-simpleな構造を反映する研究が極めて重要になることが示された.3.リーマン面の族について,位相幾何学および代数幾何学の観点からの研究,さらにはそれらの間の関連の研究が進んだ.とくに,シンプレクティック・ファイバー空間の特異ファイバーの回りのモノドロミーについて興味深い結果が得られた.本研究では,曲面の写像類群とリーマン面のモジュライ空間の幾何学について,研究期間の3年間にわたって,主として位相幾何学の観点からの研究を行った.得られた結果を具体的に記すと,つぎのようになる.1.曲面の写像類群の有理係数のコホモロジー代数において,Mumford-Morita類達の生成する部分代数をtautological代数と呼ぶ.このtautological代数の位相的研究には,大きく言って三つのアプローチがある.第一は,分担者の河澄響矢氏の導入したねじれMumford-Morita類によるもの,第二はtrivalentグラフの不変量によるもの,そして第三はシンプレクティック群の表現論によるものである.本研究において,これまでの成果を集大成する形で,これらの三つのアプローチが,互いに完全に関連していることを証明した.2.曲面の写像類群,あるいはリーマン面のモジュライ空間の二次特性類の理論は,創始されたばかりで,未知のことが多い.しかし本研究において,第一のものを除く二次特性類はすべてトレリ群のべき零完備化では捉えられない深い構造をもつことが証明できた.これにより,今後はトレリ群のsemi-simpleな構造を反映する研究が極めて重要になることが示された.3.リーマン面の族について,位相幾何学および代数幾何学の観点からの研究,さらにはそれらの間の関連の研究が進んだ.とくに,シンプレクティック・ファイバー空間の特異ファイバーの回りのモノドロミーについて興味深い結果が得られた.写像類群の構造とリーマン面のモジュライ空間の幾何について,主として位相幾何学の立場からの研究をおこなった.得られた成果を具体的に記すと,つぎのようになる.1.リーマン面のモジュライ空間の特性類であるMumford-Mor ita-Mi ller類を表わす,曲面の写像類群の具体的な群コサイクルの退化の様子の解析を始めた.ここでは組み合わせ論的な方法による古典的な表現論を使う.まず第一段階としてモジュライ空間のコホモロジーに関する安定域から非安定域に移行した直後の退化の具体的な記述を得,それによりコホモロジーに関するFaber予想の一部を解決した.2.曲面の写像類群の部分群であるトレリ群のべき零完備化を決定することは,極めて重要な問題である.それに関連してジョンソン準同型と呼ばれる写像について,今までに知られているものとは異なる新しい障害の詳細な研究を始めた.4. 3次元多様体の普遍摂動不変量に伴う写像類群の射影表現の種数が小さい場合の具体的記述を得た.写像類群の構造とリーマン面のモジュライ空間の幾何について,前年度に引き続き主として位相幾何学の立場からの研究をおこなった.得られた成果を具体的に記すと,つぎのようになる.1.リーマン面のモジュライ空間の特性類であるMumford-Mor ita-Mi ller類を表わす,曲面の写像類群の具体的な群コサイクルの退化の様子の解析を更に進めた.前年度に得られた第一段階の結果,すなわちモジュライ空間のtautology代数に関する安定域から非安定域に移行した直後の退化の具体的な記述を一歩進めて,より深い関係式を得た.2.曲面の写像類群の部分群であるトレリ群のべき零完備化を決定することは,極めて重要な問題である.それに関連して,曲面の基本群のアーベル化によって生成される自由な次数つきLie代数の,シンプレクティック元を消す微分全体からなる次数つきLie代数の構造の解明を進めた.3.整数係数のMumfor d-Morita-Mill er類の性質について,組織的な研究を始めた.用いる方法は写像類群の有限部分群の上での値を詳細に調べるものである.これにより特に,秋田利之氏の予想の解決へ向けて大きく前進した.4.3次元多様体のLMO不変量に伴う写像類群の射影表現について,写像類群の構造との関連を視野に入れつつ研究を進めた.

本研究では,曲面の写像類群とリーマン面のモジュライ空間の幾何学について,前年度に引き続き主として位相幾何学の立場からの研究をおこなった.得られた成果を具体的に記すと,つぎのようになる.1.曲面の写像類群の有理係数のコホモロジー代数において,Mumford-Morita類達が生成する部分代数をtautological代数と呼ぶ.このtautological代数の位相的研究には大きく言って三つのアプローチがあった.第一は,分担者の河澄響矢氏の導入した一般Mumford-Morita類によるもの,第二はtrivalentグラフの不変量によるもの,そして第三はシンプレクティック群の表現論によるものである.これまでの成果を集大成する形で,これらの三つのアプローチが,互いに完全に対応していることを見い出した.2.曲面の写像類群の二次特性類の理論の研究は,まだ始めたばかりでほとんど未知の領域である.しかし本研究において,二次特性類はすべてトレリ群のべき零完備化では捉えられない深い構造をもつことが証明できた.今後はトレリ群のsolvableあるいはsemi-simpleな構造の研究が重要になると思われる.3.リーマン面の族について,代数幾何的および位相幾何的な研究,さらにはそれらの間の関連の研究が進んだ.とくに,シンプレクティック・ファイバー空間の特異ファイバーの回りのモノドロミーについて興味深い結果が得られた.