hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カテゴリー論的計算機数学の総合的研究

本研究は、総合的観点からカテゴリー論的計算機数学の基盤研究として行い、以下のような研究成果を得た。(1)関係代数、デデキント圏の応用として、新しいプログラミング言語のパラダイムとして注目されている関係型プログラミングの意味論を発展させ、「関係集合論」の基礎理論を構築し、また、並列アルゴリズムのプロセス代数による基礎理論を発展させた。(河原、溝口、大塚)(2)データマイニングの基礎理論を計算学習理論の立場から発展させた。すなわち、実数値関数の計算可能性を定義し、数値データに対する発見理論の基礎である実数値関数の対する学習アルゴリズムを与え、それらの計算量について研究した。(有川)(3)その他分担者はそれぞれ次のような研究を行った。小林は2次元一斉射撃問題、宮野は計算量理論とそのゲノム解析への応用、寶來は型理論とλ-計算の基礎理論、疋田はプロセス代数の応用、佐藤・林はカテゴリー論的および構成的プログラム理論、上江洲・小野・廣川はカテゴリー論的数学基礎論、向井は圏論の基礎物理学への応用に関して、種々の結果をあげた。これらによって、日本における応用数学の新しい方向への示唆ができたと考えられる。(4) 3年度にわたり応用数学合同研究集会(平成8年平成10年12月・龍谷大学・瀬田市)を離散系代表者の一人として開催した。本研究課題の成果についての詳細は、研究実績報告書(冊子、約220ページ)にまとめた。(河原)本研究は、総合的観点からカテゴリー論的計算機数学の基盤研究として行い、以下のような研究成果を得た。(河原)カテゴリー論的計算機数学の総合的観点から,本年度は,以下のような研究を行った。・最近、新しいプログラミング言語のパラダイムとして注目されている関係型プログラミングの基礎・応用について「関係集合論」からの観点から考察し、関係集合論の有効性を確認した。(河原、溝口、大塚)「ファジィグラフ」のファジィ関係計算に基づくファジィグラフ変換理論の基礎理論として、ファジィグラフに関する照合理論を提案し、さらに、プルバックグラフ変換のための基礎として、ファジィグラフの圈におけるプルバックの存在を証明した。(河原、森)・人工知能理論の基礎的概念である初等形式体系に対して、新たに型の理論を展開し、その意味論を定義し、初等形式体系の証明図には、標準的な証明図が存在することを示した。(有川)・その他分担者はそれぞれ次のような研究を行った。小林・宮野:計算量理論、寶來・疋田・佐藤・林:カテゴリー論的プログラム理論、上江州・小野・廣川:カテゴリー論的数学基礎論。研究会等への寄与としては、応用数学合同研究集会(平成8年12月・龍谷大学・瀬田市)において離散数学系代表者の一人として、カテゴリー論的計算機数学の講演の推挙とその取りまとめを行った。・最近、新しいプログラミン言語のパラダイムとして注目されている関係型プログラミングの基礎・応用について「関係集合論」からの観点から考察し、関係集合論のプロセス代数への応用を考察した。(河原、溝口、大塚)・「ファジィグラフ」のファジィ関係計算に基づくファジィグラフ変換理論の基礎理論として、ファジィグラフに関する照合理論を提案し、さらに、ファジィ関係計算のクリスプ性やその理論構造を解明した。(河原、森)・人工知能理論の基礎的概念である初等形式体系に対して、新たに型の理論を展開し、その意味論を定義し、初等形式体系における様々な所属性問題に対するアルゴリズムを与え、それらの計算量について研究した。小林・宮野:計算量理論、寶來・疋田・佐藤・林:カテゴリー論的プログラム理論、上江洲・小野・廣川:カテゴリー論的数学基礎論。・研究会等への寄与としては、応用数学合同研究集会(平成9年12月・龍谷大学・瀬田市)において離散数学系代表者の一人として、カテゴリー論的計算機数学の講演の推挙とその取りまとめを行った。

(河原)カテゴリー論的計算機数学の総合的観点から,最終年度は,以下のような研究を行った。(1)最近、新しいプログラミング言語のパラダイムとして注目されている関係型プログラミングの基礎・応用について「関係集合論」の観点から並列アルゴリズムのプロセス代数による基礎理論を研究した。(河原、溝口、大塚)(2)データマイニングの基礎理論を計算学習理論の立場から発展させた。また、人工知能の基礎的概念である初等形式体系の意味論を定義し、初等形式体系における様々な所属性問題に対する学習アルゴリズムを与え、それらの計算量について研究した。(有川)(3)その他分担者はそれぞれ次のような研究を行った。小林・宮野:計算量理論とそのゲノム解析への応用、寶來・疋田・佐藤・林:カテゴリー論的プログラム理論、上江洲・小野・向井・廣川:カテゴリー論的数学基礎論。(4)応用数学合同研究集会(平成10年12月・龍谷大学・瀬田市)を離散系代表者の一人として開催した。また、本研究課題の最終年にあたり、各研究分担者の研究実績報告をとりまとめ研究実績報告書(冊子、約220ページ)を作成した。(河原)
ショウジョウバエ視覚中枢をモデルとした組織の発生と腫瘍形成機構の理解

組織の発生、恒常性維持において、未分化細胞の増殖と分化は様々なシグナル伝達経路の相互作用によって厳密に制御され、種々の分化細胞が産生される。この細胞社会ダイバーシティーの破綻は種々の疾患の発症と密接に結びつく。例えば、未分化細胞の過剰増殖は腫瘍化を引き起こし、早期の分化や細胞死は変性疾患を生じる。これまで、組織発生及び腫瘍形成モデルにおいて、未分化細胞の挙動を制御する個々のシグナル経路の動作機構の理解が進んできたが、生物学的アプローチのみでは細胞間相互作用を含む複雑なシグナル間相互作用を正確に記述することは困難であり、全体像の理解には程遠い。本研究では、未分化細胞の増殖と分化が時空間的に制御された中で進行するショウジョウバエの視覚中枢をモデルとし、実験生物学的手法と数理生物学的手法を組み合わせることで、複数シグナル経路の相互作用の全体像を明らかにし、組織の発生と腫瘍形成機構の包括的な理解を目指している。2018年度は視覚中枢の発生を定量的に理解するために、ライブイメージングによる視覚中枢の発生の可視化を試みた。また、視覚中枢の発生と腫瘍形成を制御するHippoシグナルと、Hippoシグナルとの遺伝学的相互作用が示唆されたインスリンシグナルについて、その動作機構について解析を行った。さらに、ライブイメージングの結果得られる未分化細胞の増殖をシミュレーションで再現できるように、視覚中枢の発生を模倣する数理モデルの改良を行った。視覚中枢の発生を定量的に理解するためにライブイメージングによる視覚中枢の発生の可視化を行った。基本的な手技は確立できたものの、より長時間の鮮明な画像得るために、改良されたプロトコルを得たので、引き続き条件検討を進める。既存の数理モデルは離散モデルを用いていたため、細胞分裂などの取り扱いが困難であった。この問題を解決するために、Notchシグナルの作用を連続的に示すことができるようモデルの再構築を行い、現象を再現する改変モデルを得た。これにより、細胞分裂のファクターを数式の中に取り入れ、より生体内で起こる現象を定量的に説明することが可能になった。ライブイメージングにより、野生型及びHippo変異体における細胞分化と腫瘍形成を定量的に理解する。また、EGF、Notch、JAK/STAT、インスリンなど視覚中枢の発生を制御する複数シグナル間相互作用を明らかにし、数理モデルへ応用するパラメータを推定する。さらに、連続モデルを用いて数値計算とシミュレーションを行い、野生型及びHippo変異体の腫瘍形成モデルを再現する適正パラメータを探索する。数理モデルから予測される増殖・分化パターンを再現する実験系を構築し、予測の検証を行う。これらの研究を通して、複数シグナル経路の相互作用の全体像を明らかにし、組織の発生と腫瘍形成機構の包括的な理解を目指す。
部位特異的な組織再生誘導を実現する多機能性インプラント

これまで我々が開発してきた生体内でインプラント表面にアパタイトを析出可能なチタン表面は,純チタンのみに応用可能なものであった.しかしながら実際に臨床で使用されているチタンインプラントは,チタン合金製であるため,この技術を臨床応用するためには,チタン合金に同様の性能を付与する必要があった.今回,我々は,チタン合金表面に対する新たな熱化学処理方法(LPD法)を確立することにより,生体内でアパタイトを析出可能なチタン合金表面への酸化膜作製方法を開発した.LPD法で表面改質したチタン合金表面には問題なく細胞接着が生じ,ラット骨髄由来間葉系幹細胞の骨芽細胞分化が亢進される傾向にあることが明らかとなった.これまで我々が開発してきた生体内でインプラント表面にアパタイトを析出可能なチタン表面は,純チタンのみに応用可能なものであった.しかしながら実際に臨床で使用されているチタンインプラントは,チタン合金製であるため,この技術を臨床応用するためには,チタン合金に同様の性能を付与する必要があった.今回,我々は,チタン合金表面に対する新たな熱化学処理方法(LPD法)を確立することにより,生体内でアパタイトを析出可能なチタン合金表面への酸化膜作製方法を開発した.LPD法で表面改質したチタン合金表面には問題なく細胞接着が生じ,ラット骨髄由来間葉系幹細胞の骨芽細胞分化が亢進される傾向にあることが明らかとなった.骨伝導能を亢進する吸収性アパタイトを生体内で析出可能な酸化膜処理法の開発チタン表面に過酸化水素水を用いて化学的に酸化処理後に加熱処理を施したインプラント(CHT条件)と,酸化,加熱処理後に擬似体液に浸漬させてチタン表面にアパタイトを析出させたインプラント(Hapインプラント)を,無処理のチタンインプラント(Contインプラント)を含めた3条件を設定してラット脛骨に埋入した.埋入2週後,4週後に脛骨組織を回収して研磨切片を作製し,塩基性フクシン-メチレンブルー重染色を施した後に光顕的観察を行った.その結果,CHT条件,HAp条件ともにCont条件に比較して有意に骨接触率が亢進していた.また,HAp条件はCHT条件に比較しても骨接触率が高い傾向にあった.さらに,現在ではチタン-骨組織界面をナノレベルで解析を行うため,走査型電顕,透過型電顕観察のための超薄切片作製,実際の観察方法を確立すべく取り組んでいる.現在,界面の剥離,破壊が生じないようにアルゴンイオンを低角に照射し,試料のダメージを最小限に抑えながらイオンスライス法で作製する方法を確立しつつある.本法を用いた超薄切片を電顕的に観察した結果,チタン,酸化膜層,アパタイト層,骨組織,骨芽細胞様細胞が観察可能であることを確認済みである.ただし,ラットをモデル動物として埋入するチタンインプラントでは形態が細かすぎるため,超薄切片作製の際に剥離等のトラブルが生じやすいことも明らかとなった.このことから,今後はウサギをモデル動物として用いた研究を進めるべく,チタンインプラント体の設計を進めている.象牙質形成能を有する歯髄幹細胞(Dental Pulp Stem Cell:DPSC)を利用してチタン表面に象牙質基質を形成させ,さらにその周囲にセメント質・歯根膜組織形成能を有した歯根膜由来幹細胞を応用することで,チタン製インプラント体に強固に結合する歯周組織の再生を試みた.今年度はDPSCの象牙質基質形成に適したチタン表面の選択のため,以下の3条件のチタン表面にヒトから採取したDPSCを播種し,DPSCの細胞動態をin vitroで形態学的・分子生物学的に検討した.すなわち,(1)#600の研磨紙で研磨した研磨チタン,(2)サンドブラストならびに酸処理で表面粗造化を行なった粗造化チタン,(3)粗造化チタン表面にハイドロキシアパタイトを析出させたHAチタンである.(1)細胞の形態学的評価3種のチタン表面上でDPSCを1,7日間培養した際の細胞形態をSEMにて観察した結果,細胞播種1日後に,全てのチタン表面で細胞が伸展している像が観察された.細胞播種7日後には,研磨チタン群において,単層に細胞が増殖している像が観察される一方,粗造化チタン,HAチタン群では,細胞が層状に重なり合うように増殖し,それぞれの細胞が多数の突起を出してチタン表面に接着していた.(2)分子生物学的評価(定量性RT-PCR)これまで我々が開発してきた生体内でインプラント表面にアパタイトを析出可能な酸化膜は,純チタン表面のみに作製可能なものであった.しかしながら,実際に臨床で使用されているチタンインプラントは,チタン合金製であるため,この技術を臨床に応用するためには,チタン合金表面に同様の性能を付与する必要があった.我々は,チタン表面の新たな熱化学処理方法(液相成膜法)を確立することにより,生体内でアパタイトを析出可能なチタン合金(Ti6Al4V合金)表面への酸化膜の作製に成功した.この酸化膜を表面に作製したチタンディスク上に,ラット大腿骨からCFUアッセイで採取した骨髄由来間葉系幹細胞を播種し,24時間後の細胞接着をヘキストとファロイジンで染色して観察した.その結果,今回の酸化膜を付与したチタン表面には,問題なく細胞が接着すること,細胞形態も無処理のチタン表面上のものと変化ないことが確認できた.現在,培養細胞における骨芽細胞分化マーカーの遺伝子発現動態を,両チタン表面間で比較しているところである.

また,Ti6Al4V合金で作製されたラット脛骨に埋入可能なサイズ,形態のチタンインプラントに対して,上記の熱化学処理を施したもの,700°Cで熱処理したもの,無処理の3条件を用意して骨内に埋入した.埋入後14日,28日後に脛骨組織を回収し,組織固定を行った.現在,チタンインプラント表面に対する骨接触率を3条件間で比較するため,レジン包埋を行い,非脱灰切片作製の準備を進めている途中である.チタン合金に対して骨伝導能を亢進する吸収性アパタイトを生体内で析出可能な酸化膜処理法の確立これまでの我々の研究グループでの検討結果により,純チタン表面に生体内でアパタイトの析出を促進する酸化膜の生成を可能とする手法を確立していた.しかしながら,我々の最終ターゲットは,これらの技術を口腔インプラント治療に応用することであり,現時点でインプラント体に用いられているのは強度的に問題のないチタン合金である.従って,今年度はチタン合金に対して骨伝導能を最も促進したアナターゼ型酸化被膜を生成し,自己析出するアパタイトの結晶性が低く,生体吸収性が増すことが期待できるルチル型酸化被膜を混合析出させる化学熱処理条件を検討を進めた,その結果,化学処理条件を純チタン表面に対するものと変更すること,熱処理条件を変更して若干高熱で処理することにより,理想的な酸化被膜の生成に成功した.現在,ラットの脛骨に埋入可能な実験用チタン合金製のインプラントを準備し,上述のような酸化膜構造条件を付与したものを作製中である。準備が終了次第,酸化被膜を付与したものと,コントロール条件のチタン合金製インプラント,それぞれ10本づつをラット脛骨に埋入する.埋入2,4,8週後に以下の項目を観察する予定である.検討項目(組織学的検討:研磨切片,界面の微細表面構造:TEM,アパタイトの吸収速度:TEM)以上の検討より,強固な骨結合度の獲得,かつ獲得後にアパタイトが吸収する最良な化学熱処理法を確立する.平成22年度に実施したチタンの骨伝導能を亢進するアパタイト自己析出酸化膜処理法の開発に加えて,チタン表面に歯根膜組織を誘導する技術の開発を進めることができ,部位特異的な組織再生誘導を実現するインプラントの開発のための研究推進がほぼ順調に進行していると考えるため.25年度が最終年度であるため、記入しない。チタン表面と上皮結合を促進する表面改質に関する研究の進行が遅れているため.当初の研究計画にある,インプラントと上皮の接合を強化する表面処理法の開発を平行して進展させる必要がある.本項目に関しては,申請当初より研究期間の後半に実施する計画であるため,予定通り来年度より研究開始する予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。チタン合金表面に,アパタイトの自己析出能を亢進させる酸化皮膜を形成したものを,実際に動物実験に応用し,生体内で骨伝導能が亢進するかを検討する.また,チタン表面に各種接着因子を表面吸着させる手法の確立のため,様々な表面官能基を作用させ,最も吸着を高める条件を探索する.
痙瘡の和漢薬治療に関する実験的研究

1)和漢薬の脂腺の脂質合成におけるtestosteroneの影響を見るために、予備実験として男性ホルモン阻害剤であるoxendoloneを投与して脂質合成を検討した。シリアンゴ-ルデンハムスタ-の耳介より皮膚を採取し、^<14>C-アセテ-ト0.4μCi/mlを含む培養液,さらにそれに0.1%oxendoloneを含む培養液で6時間培養し,真皮のみからFolch法で脂質を抽出した。その抽出液を液シンを用いて放射活性を測定した。oxendoloneを入れた群といれなかった群では,放射活性において両群で有意な差は認められなかった。この実験からは試料採取前に存在していたtestosteroneの脂腺細胞への取り込み阻害,5α-reductaseの活性阻害,5α-dihydrotestosteroneとreceptorとの結合阻止などには影響を与えなかったと考えられる。これは1つにはoxendoloneが低濃度であった可能性もあるが,^<14>C-アセテ-ト取り込みによる脂質代謝の系には影響を与えなかったとも考えられる。現在ホルモン依存性の脂質代謝のよりよいマ-カ-を検討中である。2)Propionibacterium acnesリパ-ゼ活性測定のためガスクロマトグラフィを用い,0.5%(0.017meq/ml)量を含め各種濃度添加PYG培地にてエ-テル抽出される酪酸産生量を測定した。その結果,トリブチリン添加濃度が0.017meq/mlまでは,酪酸産生量はdose dependentに増加した。又,0.017meq/mlトリブチリン添加PYG培地における酪酸産生量は,0.048meq/ml±0.017meq/mlであった。さらに,漢方薬(黄連)を添加した場合,その濃度が高い程,酪酸産生量,プロピオン酸産生量の減少がみられ,その減少程度は常にプロピオン酸の方が強かった。以上から,同測定法は,和漢薬,抗生物質のP.acnesに対する抗リパ-ゼ作用の検定に応用でき画期的であるといえる。さらに,黄連のP.acnesに対する抗リパ-ゼ作用は抗菌作用を通じての二次的作用と考えられた。
メタ個体群内における生活史形質の分化:河川性サケ科魚類を用いた実証研究

平成22年度はDNA実験、データ解析および論文執筆を行った。なお、平成22年10月16日から北海道大学の特任助教に採用になり、特別研究員の実質的な研究は最初の半年に加え就職後の空き時間に行った。多くの生物種は自然選択により環境に適応した生活史形質を持っていると考えられている。本研究では、河川性サケ科魚類の繁殖時期に着目して30個体群にもおよぶ大規模な野外調査を行い、自然界での局所適応を調べた。その結果、水温が全く異なり産卵時期が異なると予測される河川においてさえ適応的な形質を持っていないことが示された。マイクロサテライトDNA解析の結果、河川間で遺伝的交流が存在し、それが最適値の実現を妨げていることが示唆された。一方で、滝によって遺伝子流動が阻害されている個体群においては産卵時期が一ヶ月も早く、局所適応していることが示された。遺伝子流動が局所適応を阻害することは多くの理論研究で示されているが、実証研究は数少ない。特に、多数の個体群を網羅的に調べた研究は皆無であり、本研究はこの進化生態学的に重要な仮設を強く立証した世界初の研究となる。現在、投稿間近であり、進化生態学の一流誌Evolutionに投稿予定である。現在、この研究をさらに発展させた遺伝的浮動の影響を加えた解析を行っている。平成19年度は、サケ科イワナ属魚類オショロコマの生活史形質が個体群(河川)ごとに異なるかどうかを大規模な野外調査により調べた。さらに、そういった変異が環境要因によるものか、遺伝要因によるものかを区別するため、複数の河川から集めた魚を同一環境下において飼育した(共通環境下飼育実験)。6月に約50本の河川で稚魚の体サイズを調べたところ河川ごとに体サイズが大きく異なっでいた(平均体サイズで1.5倍程度の差が認められた)。この体サイズの変異は成長の密度効果では説明できなかったため、稚魚の浮上時期、ひいては前年の親の産卵期の違いに起因すると考えられた。また繁殖期である9-12月に約30本の河川を定期的に踏査し産卵時期の違いを調べた。産卵時期が1ヶ月ほど早い河川、遅い河川も幾つか見られたが、全体的に産卵時期はオーバーラップしており、非常に長い期間続いた。また、6本の支流でメスの卵サイズ、卵数を調べたところ、特に卵サイズで個体群間変異が大きかった。共通環境下における飼育では、6河川から集めた稚魚の成長率に明瞭な差は認められなかった。その一方で、卵の発生時間には河川間で有意な差が認められた。したがって、野外で認められた稚魚の体サイズの個体群間変異は遺伝的な成長率の差ではなく、遺伝的な卵の発生時間が関係しているかもしれない。今後はこういった個体群間変異が、自然選択、ジーンフロー、ドリフトによってどれだけ説明できるかを、19年度にとったデータを詳細に解析して検討する。生活史形質の個体群間変異を調べる研究は多く行われているが、これほど多くの個体群を調べているものは少ない。特に、繁殖隔離に直接的に関係する繁殖時期の個体群間変異は非常に貴重なデータとなる。自然選択、ジーンフロー、ドリフトの相対強度を調べるためには、十分に多くの個体群を調べる必要があるが、平成19年度は順調にデータを集めることができた。平成20年度も、サケ科イワナ属魚類オショロコマの生活史形質が個体群(河川)ごとに異なるかどうかを野外調査により調べ、そういった変異が環境要因によるものか、遺伝要因によるものかを区別するための共通環境下飼育実験を継続した。さらに、本年度は、こういった変異に与えるジーンフローとドリフト(遺伝的浮動)の影響を評価するためのDNA実験を行った。平成19年度に32本の河川においてオショロコマ(サケ科イワナ属魚類)の産卵時期の個体群開変異を調べたが、平成20年度はそのうち25本の河川で0歳魚の体サイズ組成を調べDNA解析のための鰭サンプルを採取した(約1,500個体分)。0歳魚の体サイズは平成19年度と似た傾向を示し(平成19年度に大きかった個体群は平成20年度も大きかった)、河川ごとに独自の自然選択が働いていることが示唆された。共通環境下の飼育実験では、一部の個体が成熟した。メスの成熟率は河川間で大きく異なり、一匹も成熟していない個体群もあれば、ほぼ100%成熟している個体群もあり、成熟率が遺伝的に異なることが明らかとなった。さらに、繁殖時期も個体群間で異なり、遺伝性を持っていることが示唆された。繁殖時期に遺伝性が関与しているという本証拠は、平成19年度に32河川で調べた繁殖時期の個体群変異の野外データを強く補強するものである。現在、約1,200個体のDNA抽出が終わり、うち600個体(10個体群)においてマイクロサテライト10遺伝子座を用いた予備解析を行っている。手法によって結果は異なるが、概ね良好な有効集団サイズが得られており(10-200個体)ドリフトの評価は十分に行なえるものと期待している。

本研究では、河川性サケ科魚類の繁殖時期に着目して30個体群にもおよぶ大規模な野外調査を行い、自然界での局所適応を調べた。その結果、水温が全く異なり産卵時期が異なると予測される河川においてさえ適応的な形質を持っていないことが示された。マイクロサテライトDNA解析の結果、河川間で遺伝的交流が存在し、それが最適値の実現を妨げていることが示唆された。一方で、滝によって遺伝子流動が阻害されている個体群においては産卵時期が一ヶ月も早く、局所適応していることが示された。遺伝子流動が局所適応を阻害することは多くの理論研究で示されているが、実証研究は数少ない。特に、多数の個体群を網羅的に調べた研究は皆無であり、本研究はこの進化生態学的に重要な仮設を強く立証した世界初の研究となる。現在、投稿間近であり、進化生態学の一流誌Evolutionに投稿予定である。現在、この研究をさらに発展させた遺伝的浮動の影響を加えた解析を行っている。
臨床実用化に向けた複数分子同時イメージング技術の開発と優位性の評価

核医学における革新的分子イメージング技術として複数分子同時イメージング法を確立することを目指し、半導体コンプトンカメラ「GREI」を用いたガンマ線撮像に関する諸性能を評価した。人体撮像用のGREIを設計し、人体深部で空間解像度2mmの3次元画像化が可能であることが分かった。構築した対向型GREI用いてRIファントムの撮像実験を行った結果、3次元断層画像の撮像性能が向上することを実証した。また、従来よりも広いエネルギー範囲のガンマ線放出核種を利用することが可能になることによる被曝量の増大の有無に関し、定量的な検討を行った。研究代表者らが現在開発を進めている半導体コンプトンカメラ「GREI」を用いたガンマ線撮像に関する諸性能を評価し、複数分子同時イメージング法のヒト臨床への応用を目指した撮像技術の確立と、既存の核医学撮像手法に対する位置づけを明確化することを目的とし、平成22年度はモンテカルロシミュレーションの手法を用いた人体深部における到達可能な空間分解能の評価と、実際にGREIのプロトタイプを用いて撮像実験を行うためのRIファントムの検討を行った。放射線検出器のモンテカルロシミュレーション・ツールキットとして実績のあるGEANT4を用い、放射性核種による内部被ばくの評価に汎用されるMIRDファントムを人体モデルとし、その周囲に複数配置したGREIをモデル化した。このプログラムコードの実装に際し、本研究費で購入した電子計算機上で並列計算環境を構築し、計算速度が従来の約7倍に向上したため、複数台のGREIのさまざまな配置に関して効率良く検討を遂行することができた。その結果、使用可能なGREIの台数に制限がある場合には、人体の周囲にリング状に配置するよりは、平板型のアレイ状に配置した方がより高効率・高空間解像度のガンマ線撮像が可能であることが明らかになった。この平板アレイ型のGREIの配置でモンテカルロシミュレーションを行い、人体深部におけるガンマ線源の3次元画像化で到達可能な空間分解能を評価した結果、約2mmの空間解像度の画像化が可能であることが分かった。従来は、必要な視野が大きいことや散乱線の影響のため、コンプトンカメラによる人体撮像では高い空間解像度を得ることは困難と考えられ、ほとんど定量的な検討はなされていなかったため、この結果は臨床用装置の実現に向けた重要な情報である。また、撮像実験用のRIファントムとしてNEMA ICEの人体ファントムを採用し、プロトタイプによる検討を開始した。研究代表者らが現在開発を進めている半導体コンプトンカメラ「GREI」を用いたガンマ線撮像に関する諸性能を評価し、複数分子同時イメージング法のヒト臨床への応用を目指した撮像技術の確立と、既存の核医学撮像手法に対する位置づけを明確化することを目的とし、平成23年度は人体が存在する条件を考慮したファントムを用いて撮像実験を行い、現有装置による撮像性能を評価するための撮像データを収集した。この結果を放射線検出器のモンテカルロシミュレーション・ツールキットであるGEANT4を用いて生成したデータと比較したところ、両者の間に顕著な差異は無く、モンテカルロシミュレーションによる評価の有効性を確認した。また、実際にGREIを用いて撮像したデータから3次元の再構成画像を生成した。この3次元画像再構成には10時間程度の計算時間を要したため、今後の研究計画の効率的な遂行の妨げになると考えられた。そこで、3次元画像再構成法の改良による計算時間の短縮に関する検討を開始した。特に、並列演算を導入することにより計算時間の短縮が可能であることが示され、今後の3次元の再構成画像を用いた評価の効率化が期待された。さらに、GREIの撮像システムについても見直しが行われ、特に高強度のガンマ線源に対する撮像性能が向上し、従来の10倍以上の撮像時間の短縮が達成された。これらの性能の向上により、今後の研究計画の遂行において、モンテカルロシミュレーションと撮像実験の両手法を用いた検討の効率化が期待された。核医学における革新的分子イメージング技術としての複数分子同時イメージング法の確立に寄与することを目指し、半導体コンプトンカメラを用いたγ線撮像に関する諸性能を評価し、臨床応用を目指した撮像技術の確立、および新たな核医学撮像装置としての既存の手法に対する位置づけを明確にすることを目的とすして研究を行った。研究代表者らが現在開発を進めている半導体コンプトンカメラを、さらに臨床実用装置として検討するためには、必要な撮像視野内のトレーサー分布を現実的な条件で画像化することが可能な撮像技術を確立し、その利点と欠点を明確にしておくことが重要である。そこで本研究課題では、現在のプロトタイプ及び高度化達成後の性能を考慮した、臨床用装置としての撮像条件の確立を目指し、半導体コンプトンカメラによる複数分子同時イメージングで特に考慮しなければならない諸性能について検討した。モンテカルロシミュレーションの手法を用いた検討により、2台の平板型の撮像ヘッドで被検体を挟むように配置した、対向型の撮像システムを用いることで、撮像視野内の応答が均質化され、3次元断層撮像性能が格段に向上することが分かった。そこで、理化学研究所で構築した対向型半導体コンプトンカメラシステムを用いて、RIファントムを用いた撮像実験を行った。

その結果、対向型の配置による投影方向および撮像感度の増加により3次元断層画像の撮像性能が向上することを実証した。また、従来よりも広いエネルギー範囲のγ線放出核種を利用することが可能になることによる被曝量の増大の有無に関し、定量的な検討を行った。実際の撮像実験との比較からモンテカルロシミュレーションによる評価の有効性が確認され、また、3次元画像再構成法とGREIの撮像性能の向上による今後の研究計画の効率的な遂行が期待されるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、さらに撮像時間を短縮し、GREIの撮像性能の評価を効率的に行うため、複数台の撮像ヘッドを組み込んだ装置を用いて研究計画を遂行する。また、モンテカルロシミュレーションの手法を活用し、GREIで達成可能な撮像性能の評価を行う。
細胞コレステロール放出の分子メカニズム

1.肝から放出されるアポリポタンパク質A-I(アポA-I)の存在形態とABCA1の関係を調べ、肝由来HDL産生は、ABCA1非依存性に放出されたlipid-freeのアポA-IがABCA1依存性に細胞脂質を引き抜くという機構で行われることを示した。2.ABCA1、ABCA7によるHDL新生、特にHDLへのコレステロール組み込みのメカニズムを明らかにするために、ヒトABCA1-GFP、ABCA7-GFPの発現レベルが、哺乳動物細胞には影響のないエクジソンで制御される293細胞を作製した。この系を用いることで、HDL中のコレステロール/リン脂質比はABCA1発現量の増加に伴って増加したが、ABCA7発現量には影響されないこと、その理由はHDLを構成する粒子の種類と脂質組成が異なるためであることを明らかにできた。3.急性期反応物質の一つであり、HDLのアポリポタンパク質でもあるSerumamyloidA(SAA)に注目し、SAAもHDL新生反応をもたらすこと、その機構はアポA-I依存性HDL新生反応と同じと考えられるが、生じたHDLの物理化学的性質は異なること等を示した。さらに、ABCA1ノックアウトマウスではLPS投与時に血中SAA濃度の上昇しないことも明らかにした。4.ABCA7がSREBP2の支配下にあることを発見し、細胞コレステロールレベルの変動に対してABCA1とは逆方向の発現制御を受けることを証明した。しかも、線維芽細胞のABCA7発現レベルはラテックスビーズ貪食に伴って上昇し、ABCA7の強制発現/発現抑制により貪食能も増強/減弱するという、positive feedback loopを形成していることも見出した1.肝から放出されるアポリポタンパク質A-I(アポA-I)の存在形態とABCA1の関係を調べ、肝由来HDL産生は、ABCA1非依存性に放出されたlipid-freeのアポA-IがABCA1依存性に細胞脂質を引き抜くという機構で行われることを示した。しかも、線維芽細胞のABCA7発現レベルはラテックスビーズ貪食に伴って上昇し、ABCA7の強制発現/発現抑制により貪食能も増強/減弱するという、positive feedback loopを形成していることも見出した細胞コレステロール搬出にかかわるアポリポタンパク質レセプターならびに細胞内情報伝達系の解析のため、主として各種培養細胞を用いた実験を行い、以下の成果を得た。1アポリポタンパク質依存性HDL形成のないヒト由来細胞株293にヒトABCA1、ABCA7を導入すると、アポリポタンパク質への反応性を獲得し、コレステロールとリン脂質の両方を含むHDLを産生するようになることを報告している。ABCA1、ABCA7によるHDL新生、特にHDLへのコレステロール組み込みのメカニズムを明らかにするために、ヒトABCA1-GFP、ABCA7-GFPの発現レベルが、哺乳動物細胞には影響のないエクジソンで制御される293細胞を作製した。2上記1で得られた細胞を用い、新生HDLのコレステロール含有量と、ABCトランスポーターの発現量ならびにアポリポタンパク質濃度の関係を調べた。その結果、ABCA1発現細胞ではABCA1発現量の増加に伴ってコレステロール/リン脂質比が増加したが、ABCA7発現細胞では、ABCA7発現量にかかわらずコレステロール/リン脂質比は一定であることがわかった。3ゲル濾過HPLCによる分離と脂質測定を組み合わせた系を用い、上記1の細胞から産生されるHDL粒子径サイズ分布を調べた。ABCA1発現細胞にもABCA7発現細胞にも二つの異なる粒子径のHDLが存在し、コレステロールは主に粒子径の大きなものに含まれること、上記2のコレステロール/リン脂質比の差異はABCA1発現細胞のみで大粒子の割合が変化するためであることを明らかにした。1)HDL新生反応は、Lipid-freeのアポリポタンパク質と細胞脂質から新たなHDL粒子の形成される細胞生物学的な現象である。昨年度までの研究により、ABCA1を介したHDL新生反応とABCA7を介したHDL新生反応にはいくつかの相違点(コレステロールとリン脂質の比や薬物への反応性、HDL粒子の組成等)が示されていたが、電子顕微鏡像には粒子径のわずかな差が認められるのみであった。2)Serum amyloid A(SM)は急性期反応物質の一つで、感染時等には急激な血中濃度上昇が認められるが、その生理的機能は不明である。

SMはすべての脊椎動物でよく保存されており、侵襲刺激によって誘導される点も種を越えて共通であることから、生体防御機構の基本的かつ重要な役割を担うものと想像されている。哺乳類のSMはHDLのアポリポタンパク質として存在するが、その形成機序は不明である。各種培養細胞のSMに対する反応を調べ、SMもアポリポタンパク質A-1(アポA-I)と同様に、細胞脂質を引き抜いてHDLを形成すること、SM依存性HDL新生反応は、ABCA1/ABCA7の関与するアポA-I依存性HDL新生反応と同じ機構で生じること、SM含有HDLとアポA-I含有HDLの物理化学的性質は異なること等を示した。さらに、ABCA1ノックアウトマウスではLPS投与時に血中S飴濃度の上昇しないことも明らかにした。3)ABCA7がSREBP2の支配下にあることを発見し、細胞コレステロールレベルの変動に対してABCA1とは逆方向の発現制御を受けることを証明した。しかも、線維芽細胞のABCA7発現レベルはラテックスビーズ食食に伴って上昇し、ABCA7の強制発現/発現抑制により貧食能も増強/減弱するという、positive feedback loopを形成していることも見出した。
多重甘味受容体欠損マウスを用いたレプチンによる甘味感受性抑制メカニズムの解析

Tlr3-ノックアウトマウス(Tlr3-KO)の甘味応答に対するレプチンの抑制効果を鼓索・舌咽神経応答解析により検索したが、結果は明確ではなかった。この理由として、正常マウスに対するレプチンの抑制効果はコントロールの約70%までの効果であること、そしてTlr3-KOに残存する甘味感受性は、鼓索神経では人工甘味料に対する応答は消失し、ショ糖に対しては対照の60%以下に低下しており、また舌咽神経は鼓索神経とくらべて甘味物質に対する応答が小さく、KOマウスの応答変化も不明瞭であったことが原因であると考えられる。次に、正常マウスにおける単一味細胞におけるレプチン受容体Ob-RbとTlr3との関係を検索した。方法は、共発現の解析にはチラミドを利用した二重in situ hybridization、single cell RT-PCR法を用いた。さらに単一味蕾を用いたルーズパッチ法により甘味応答細胞におけるレプチン投与によるスパイク頻度の変化を調べた。二重in situ hybridization、single cell RT-PCR法ともに共発現を明らかにすることが出来なかった。この理由として、Ob-Rb mRNA発現量が少ないことが考えられた。ルーズパッチ法を用いた解析では、30mMサッカリンに応答した味細胞に100ng/mlレプチンをバスアプリケーションし、再度30mMサッカリンで刺激すると、スパイク頻度の減少が確認された(11回→0回/20秒)。上述のようにTlr3は人工甘味料サッカリンの応答に強く関与していることが明らかにされているため、レプチンの抑制効果は少なくともTlr3発現甘味応答細胞ではおこっている可能性が示唆された。T1R3ノックアウトマウス(T1R3-KO)のレプチンの感受性の検索するために、まずT1R3-KOの甘味感受性を検索した。方法は、当初キニーネ混合溶液を利用した短時間リック測定法をもちいることを検討していたが、濃度応答曲線が得られなかったため、味覚嫌悪学習を利用して検索を行った。条件刺激には、DW、グリシン、グルコース、スクロース、D-フェニルアラニンを用い、LiCl腹腔内投与による嫌悪学習後、種々の味溶液[天然糖(スクロース、グルコース、マルトース、フルクトース、ソルビトール)、アミノ酸(グリシン、D-フェニルアラニン、L-フェニルアラニン、D-トリプトファン、L-アラニン)、人工甘味料(サッカリン、アセサルフェームK、SC45647、スクラロース)、他基本味(キニーネ、HCl、KCl、MPG、NaCl、MSG)]に対するリック数(/10s)を測定した。その汎化パターンを解析した結果、T1R3-KOに残存する甘味受容体成分には、グリシン、スクロースそれぞれを選択的に認識する成分、グルコースを含む天然糖を認識しさらにNa^+も受容する成分、D-フェニルアラニンを含むアミノ酸とフルクトースを受容する成分(dpa:D-フェニルアラニン感受性)が残存している可能性が示唆された。次に、その残存成分の一つと予想されるdpa遺伝子について解析を行った。dpa保有系のC57、非保有系のBALB、BALBにdpaを導入したコンジェニックマウスを用いて、その神経応答特性、T1R2/T1R3遺伝子多型、T1R2/T1R3/Gustducin発現特性を検索した。その結果、dpaは甘味抑制物質グルマリン感受性甘味受容成分に関与しており、T1Rsとは異なる遺伝子でT1R2,T1R3,Gustducinの発現を調節して甘味感受性を制御する遺伝子である可能性が示唆された。
新規リゾリン脂質が制御する神経回路形成及び神経回路再生の分子機構の解明

本研究課題では、新規リゾリン脂質Lyso-PtdGlcが軸索突起の伸長方向を制御する分子メカニズムの解明を目指し、Lyso-PtdGlc受容体候補遺伝子を同定した。さらに、その候補受容体遺伝子のノックアウトマウスから調製した神経細胞を用いて、培養系におけるLysoPtdGlcによる軸索反発に同定した受容体が重要であることを明らかにした。また、受容体に共役するGタンパク質のサブタイプを明らかにした。軸索伸長方向を制御する新たなリゾリン脂質Lyso-PtdGlcに対する受容体の同定を目的として、既に同定していた候補遺伝子群の安定発現HEK293細胞株の作製を試みた。受容体安定発現細胞株はLyso-PtdGlcが受容体に結合すること、あるいは受容体下流シグナルを探索する上で極めて有用なツールとなる。その結果、複数の候補受容体について安定発現細胞株を樹立した。受容体候補遺伝子がTrkA陽性神経細胞のLyso-PtdGlcに対する軸索反発応答に関与することを解析するため、Lyso-PtdGlcに反応しないTrkC陽性細胞に受容体候補遺伝子を外来的に導入し、Lyso-PtdGlcに対する軸索反発応答を獲得するかを検証する実験系の構築を試みた。まず、受容体候補遺伝子を培養TrkC陽性神経細胞にElectroporation法により導入したところ、発現効率等の問題により軸索ガイダンスアッセイを行うことが困難であった。そこで、次にニワトリ胚にIn ovo electroporation法により目的遺伝子を導入する手法の確立を試みた。はじめにコントロールとしてGFPをIn ovo electroporationにより導入する実験系を構築したが、導入後、発生が進むにつれてGFPの発現が減少した。次に、ゲノム上に外来遺伝子を挿入し安定的に発現させるため、トランスポゾンを用いた遺伝子導入法を試み、安定的に外来遺伝子を導入する実験系を確立した。この手法は今後目的とする受容体候補遺伝子の解析を行う上で重要である。(1)Lyso-PtdGlc受容体の探索...RT-PCR法により同定したLyso-PtdGlc受容体候補遺伝子を安定発現する細胞株を用いてLyso-PtdGlcへの応答性を検証した結果、カルシウム及びMAPキナーゼの活性化は認められなかった。そこで、東北大学との共同研究により、様々なオーファンGタンパク質共役型受容体の発現スクリーニング法を用いて、新たにLyso-PtdGlc受容体の探索を行った。具体的には、様々なオーファン受容体発現する株化細胞にLyso-PtdGlcを添加し、刺激依存的に培養液中に分泌されるタンパク質を生化学的に解析し、受容体のLyso-PtdGlcに対する応答性を検証した。その結果、一つの受容体を発現する細胞株でLyso-PtdGlc依存的にタンパク質の分泌が有意に促進され、Lyso-PtdGlc受容体であることが示唆された。(2)Lyso-PtdGlc受容体下流シグナル経路の解析...上記の実験により同定したLysoPtdGlc受容体下流シグナルの解析として、上記の分泌タンパク質量を指標として受容体にカップリングするGαサブユニットの同定を試みた。手法として、様々なGαサブユニットと分泌タンパク質の経路を活性化するGqサブユニットとのキメラタンパク質を発現する株化細胞に同定したGPCRを発現させ、Lyso-PtdGlcの添加によるタンパク質分泌を生化学的に解析した。その結果、Gα12/13-Gαqキメラタンパク質を発現する株化細胞においてタンパク質分泌が有意に促進された。これまでニワトリDRG神経細胞に対するLyso-PtdGlcによる軸索反発はGαiに依存することを示唆するデータを得ているが、今回の実験で新たなGαサブタイプの関与が示唆され今後更なる検証を続けていく予定である。Lyso-PtdGlc受容体候補遺伝子欠損神経細胞を用いた軸索ガイダンスアッセイ...東北大学との共同研究においてタンパク質分泌を指標としたアッセイ系を用いて同定した、Lyso-phosphatidyl Glucoside(Lyso-PtdGlc)受容体候補遺伝子のノックアウトマウスを外部研究機関より入手した。所属研究機関の実験動物施設において、ヘテロマウスを交配し、ホモ型ノックアウトマウスを作製した。続いて、生後直後(Pl)の野生型およびホモ型ノックアウトマウスから回収したTrkA陽性脊髄DRG神経細胞を培養し、Lyso-PtdGlcを用いた軸索ガイダンスアッセイを行った。その結果、野生型マウス由来のDRG神経細胞の軸索突起がLyso-PtdGlcの濃度勾配を避けるように反発性の応答を示したのに対し、候補受容体ノックアウトマウス由来のDRG神経細胞の軸索突起ではLyso-PtdGlcに対する反発応答が消失した。一方、Sema3A等の別の反発性軸索ガイダンス因子に対する応答は、野生型およびノックアウトマウス由来の脊髄DRG神経細胞の軸索突起の両方で認められた。

以上の結果から、タンパク質分泌を指標としたアッセイ系を用いて同定したLyso-PtdGlc受容体候補遺伝子は、Lyso-PtdGlcに対する受容体として脊髄DRG神経細胞において機能しており、Lyso-PtdGlcによる軸索反発シグナルを特異的に媒介し、軸索反発応答を誘導する上で重要であることが示唆された。今年度は新規リゾリン脂質に対する受容体を同定することを最大の目的としており、新たなアッセイ系を用いて新規リゾリン脂質に応答する受容体を同定することができたため研究は概ね順調に進展している。また、受容体下流のシグナル伝達経路についても受容体に共役する新たなGαサブユニットが存在することを示唆するデータも得られたため進展したと考えている。同定したLyso-PtdGlc受容体について、ノックアウトマウスを用いた解析を行う。具体的には、受容体ノックアウトマウスから回収したDRG神経細胞を用いてLyso-PtdGlcによる軸索ガイダンスアッセイを行い、Lyso-PtdGlcが誘導する軸索反発シグナルにおける受容体の関与を解析する。また、ノックアウトマウスの神経回路を免疫組織学的に解析し、In vivoの軸索ガイダンスにおけるLyso-PtdGlc及び受容体の機能を明らかにする。同時に受容体の発現分布についても免疫組織学的手法により解析する。Lyso-PtdGlcによる軸索反発の細胞内シグナルについても、Gαサブユニットの機能阻害ペプチドを用いてニワトリDRG神経細胞においてLyso-PtdGlc受容体に共役するGαサブユニットを詳細に検証する。また、これまでにカルシウムイオン経路の関与を示唆するデータを得ているため、カルシウムイオンの流入源や関与するカルシウム結合タンパク質について薬理阻害剤を用いた軸索ガイダンスアッセイにより検証する。
ボーダーレス時代の比較法学方法論

1.比較法分野の基礎的文献資料の整備.諸外国の法制度だけでなく、それをとりまく政治的・経済的・社会的・歴史的・文化的な背景にも重点を置いて、基礎的文献資料を収集整備した.2.研究の軸は、一般的と具体的との二つに大分される.(1)法系論の再検討.これは、研究全体の直接の対象というよりも、全体を通じての最終的な目標であった.内外の研究者との議論等を通じて、有用な知見を得たが、成果のとりまとめは、将来の課題である.(2)主要諸国の電子媒体情報・データベースの実用化状況の調査および、利用方法の研究.これが予想以上の時間・費用・労力を要し、本研究の中心をなした.1.比較法分野の基礎的文献資料の整備.諸外国の法制度だけでなく、それをとりまく政治的・経済的・社会的・歴史的・文化的な背景にも重点を置いて、基礎的文献資料を収集整備した.2.研究の軸は、一般的と具体的との二つに大分される.(1)法系論の再検討.これは、研究全体の直接の対象というよりも、全体を通じての最終的な目標であった.内外の研究者との議論等を通じて、有用な知見を得たが、成果のとりまとめは、将来の課題である.(2)主要諸国の電子媒体情報・データベースの実用化状況の調査および、利用方法の研究.これが予想以上の時間・費用・労力を要し、本研究の中心をなした.本年度は研究の第1年次であり,上記課題に関する資料整備および準備的個別研究の段階であった。一方で,分担者は,各自の専門外国法分野に関して,比較法学の当面する諸問題の状況を調査し,必要な資料を整備することに務めた。他方で,本年度の中心的な目標のひとつであったデータベースの実用化状況調査とその利用方法研究に関しては,英米法に比して解明の遅れていたヨーロッパ諸法を中心に,代表的なデータベースのCD-ROM等を購入し,当初は既存の機器を用いたが,技術的難点が多いため新規の機器を整備し、それらの習熟に務めているところである。全体として,基礎的整備の段階であること,および諸種の技術的障害の克服に思わぬ時間がかかったことのために,必ずしも研究発表等の目に見える成果は乏しいことは認めざるを得ないが,率直に言ってなかなか馴染めなかった機器類との関係では,何よりも勝手が掴めてきたという点で,目に見えないながらも相当な成果があったと言うことができる。この種のハードウェア段階の研究は,実質的な研究以前のものであるが,今日的技術の長足の進歩との関係では,特に文化系の者にとってはついでにできるようなことでなく,科研費の枠組みを与えられたことには大変感謝している。本年度は,本研究の第2年度であるが,基礎的資料整備を続行したことは勿論として,特に,データベース研究および法系論再検討,の2点に重点を置いた。1)主要諸国のデータベースの比較対照研究ー実用化状況調査および利用方法研究ーに関しては,インターネットおよびCDRomを中心とする立法判例データベースのコンピュウタ上での操作利用方法に習熟することを中心的な課題とした。この点では,各研究分担者ともかなりの進歩をとげたと言い得るが,ミスまたは不明が生じた場合にその処理に思わぬ時間がかかるなど,なお克服すべき技術的課題も少なくない。研究代表者は,研究リヴューの意味で,パリで開かれた「法情報」国際会議(1998年10月22-23日)の機会をとらえて意見交換および比較研究を行った。しかし,現段階ではなお得られた知見は断片的であり,全体観を得ることがなかなか難しいこともあって,成果の公表は第3年度以降を期している。2)法系論の再検討に関しては,数度の内部的準備研究会を行うとともに,一方では.「社会主義法系」の扱いをめぐって専門家を招将して議論を行い.他方ではアジア法に関する研究リヴューおよび文献調査の機会を確保した。特に前者の関係では,従来の「社会主義法系」概念自体にも既に問題があったこと,ロシア法の内在的な特色解明を通じて別途のカテゴリーまたは比較対象を考える余地があるという感触を得た。それだけでなく,そもそも「法系」の概念自体に再検討の余地がないのかどうかすら問題になる。本年度は,本研究の最終第3年度であり,基盤的資料整備を鋭意続行したことのほか,前年度と同様に,データベース研究と法系論再検討との2点に重点を置いた。1)主要諸国のデータベースの実用化状況調査および利用方法の研究に関しては,3か年度を通じて,この課題以前にコンピュウタ自体の利用方法の研究に予想以上の時間とエネルギーを割かざるを得なかったが,ようやく或る程度の知見をまとめ得る段階に到達したものと言うことができる。2)法系論の再検討に関しては,内外の研究者との意見交換の機会を経て,今日比較法学の置かれている状況の極度の困難さ(膨大・多岐かつ諸外国語に亘る知識および情報を統御することの困難,国際取引レヴェルでの比較法実務の状況を把握すること自体の困難など)が痛感され,研究が深まれば深まるほど軽々にはものを論じ得なくなるという逆説的状況にすら分担者は置かれているように思われる。この点は,本研究の本質的に試行的性格からすればやむを得ない面もあるが,大きな見通しだけでも何とかまとめることを試みたい。
磁性ウラン化合物の電子状態とフェルミ面に関する理論的研究

磁気秩序をもつf電子化合物のバンド構造は相対論的効果、特にスピン・軌道相互作用とスピン分極効果の競合からできていると考えることができる。その化合物が金属的性質を持つときフェルミ面をもち、ド・ハ-スファン・アルフェン効果の測定からその形状などを調べることができる。磁性ウラン化合物の5f電子は、エネルギー的にフェルミ準位より深い位置に存在して局在していると考えられている4f電子とは異なり、広い波動関数の分布をもっている。そのため、かなり遍歴的な性格をもち、主に5fから作られるバンドよりフェルミ面が作られることが予想される。バンド理論から磁性ウラン化合物のフェルミ面を自己無撞着に構築し、実験との系統的解釈を行うためにDiracの相対論的方程式に基づいた相対論的LAPW法をスピン分極した理論に拡張した。この方法は、交換・相関ポテンシャルとしてスピン分極した相対論的密度汎関数法に基礎を置いている。この研究では、相対論的LAPW法におけるAPW球内の基底関数を常磁性状態の相対論的波動関数で展開して、スピン分極効果を変分関数で考慮した。この理論によるバンドプログラムを開発し、磁性ウラン化合物のバンド構造が計算できるようにした。この方法による結果の詳細な考察から、スピン・軌道相互作用により分裂した2つの5f軌道間でスピン分極効果を通じて結合して、新しい軌道を作ることが分かった。今回の方法はその効果を変分的に求めたが、さらに積極的に基底関数の中にこの軌道の効果を繰り込むことが必要であることが明らかになった。
イドース型グリコピラノース類に対する新規C-アリルグリコシル化反応の開発と応用

天然には5置換のテトラヒドロピラン(THP)環を基本骨格とする重要な生理活性を示す天然物が数多く存在する。5置換のTHP環は有機合成化学的にみると、対応するグリコピラノースのC-グリコシル化された化合物と見なすことができ、その効率的な合成法の開発が望まれている。これまでにグルコース、マンノース、ガラクトース誘導体に対するC-アリルグリコシル化反応が検討され、いくつかの優れた方法論が開発されている。本研究において、今まで全く研究例の無いイドース型の立体配置を有するピラノシド誘導体に対する立体選択的C-アリルグリコシル化反応を開発すると共に天然生理活性物質に応用し、その有用性を証明することを目的として研究を行い以下の研究実績を上げることができた。(1)イドース型の立体配置を有するメチルピラノシド誘導体に対するC-アリルグリコシル化、特に、存在する水酸基が保護されている場合には従来用いられてきたいかなる方法でも高い立体選択性を得ることができないことが分かった。(2)この問題点を解決するために種々検討した結果、ピラノシド誘導体の2,4位の水酸基が保護されていない場合に、かつ、ルイス酸としてBF_3OEt_2とTMSOTfをアセトニトリル中で1:1以上(BF_3OEt_2が過剰)混合させて用いた時のみ高いα選択性(25:1以上)を得るという、極めて興味のある知見を得た。ちなみに、両ルイス酸を単独で用いた時には全く異なる結果になる。(3)さらに詳細に検討した結果アセトニトリル中でBF_3とOEt_2とTMSOTfが反応し、新たなルイス酸として、BF_3(OTf)が生成することを見い出した。同時に、新たに生成したBF_3(OTf)が水酸基フリーのイドース誘導体に対するC-アリルグリコシル化に対して非常に有効なルイス酸であることが分かった。(4)この反応を鍵反応として非常に強い抗腫瘍活性を有する海洋産ポリエーテルマクロイド、ハリコンドリンBのF環構築を行った。
ボロン酸型簡易血糖値定量試薬の開発

近年の食生活の変化から糖尿病は世界の生活習慣病の一つとして扱われ始めてきた。このことから、簡便な血糖値診断システムの開発を指向した、ボロン酸型D-グルコース比色定量試薬の開発が注目されている。しかし、これまでの定量試薬の開発では発色団の分子設計のみに主眼が置かれ、その反応自身に関する基礎的な研究はこれまで疎かにされてきた。そこで本研究では、従来の設計指針とは一線を画し、ボロン酸の糖との反応に関する溶液内反応論的研究に基づいたボロン酸型D-グルコース比色定量試薬の開発を行う。この定量試薬はD-グルコースに対する反応性・選択性が共に高く、かつ反応による明瞭な色調変化が観測されることが期待される。