hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体分解性マイクロニードルを用いたテリパラチドの次世代型経皮吸収製剤の開発

本研究では、新規骨粗鬆症治療薬であるテリパラチド(hPTH)をマイクロニードル(MN)に封入したhPTH封入MN (hPTH-MN)を作製し、その皮膚透過性の改善を試みた。放出試験において、MNに含有されたhPTHは、試験開始後5分までにほぼ全量が速やかに放出された。また、hPTH-MN皮膚適用後の血清中hPTH濃度は速やかに上昇し、高い吸収性を示した。さらに、骨粗鬆症モデルにhPTH-MNを適用後、薬理効果を示すことが明らかとなった。最後に、hPTH-MN適用後、水分蒸散量の上昇が一時的であったことから、皮膚への障害性はほとんどみられないことが認められた。骨粗鬆症治療薬の一種であるparathyroid hormone (PTH)は、現在、臨床上、注射により投与されているが、注射は痛みを伴い、またアレルギーなどの副作用も発現しやすいため、有効かつ安全性の高いPTHの新規投与形態の開発が望まれている。そこで、本研究では、PTHの生理活性部分であるテリパラチドを表面にコーティングしたマイクロニードルを調製し、本マイクロニードルを皮膚に適用し、その有効性ならびに安全性について評価した。まず、in vitroにおいて、テリパラチドを表面にコーティングしたマイクロニードルからのテリパラチドの放出性を検討したところ、テリパラチドは速やかに放出され、30分以内でほぼ100%の放出が観察された。また、本テリパラチドコーティングマイクロニードルを皮膚に適用したところ、針が折れることなくマイクロニードルが皮膚に挿入されたことから、皮膚の角質層を貫通するのに十分な強度を有していることが確認された。さらに、マイクロニードルの先端部にコーティングされたテリパラチドは、皮膚適用後、約180分で溶解したことから、薬物放出実験との相関性が確認された。一方、テリパラチドコーティングマイクロニードルを皮膚適用後の水分蒸発量(transepidermal water loss, TEWL)を測定したところ、マイクロニードルを皮膚に適用することによりTEWL値は一過性に増大するものの、時間経過と共に回復することが明らかとなった。したがって、本マイクロニードルの皮膚障害性は可逆的なものであることが認められた。以上のことから、本テリパラチドマイクロニードルは、注射に代わるテリパラチドの非侵襲的な新規投与形態として有用である可能性が示唆された。骨粗鬆症治療薬の一種であるparathyroid hormone (PTH)は、現在、臨床上、注射により投与されているが、注射は患者に痛みを伴い、またアレルギーなどの重篤な副作用も発現しやすい。したがって、臨床上、有効かつ安全なPTHの投与形態の開発が望まれている。そこで本年度の研究では、PTHの生理活性部分であるテリパラチドを表面にコーティングしたマイクロニードルを調製し、本マイクロニードルを皮膚に適用することにより、注射に代わる非侵襲的で安全なテリパラチドの次世代型新規経皮吸収製剤の開発を試みた。まず、マイクロニードルを表面にコーティングしたテリパラチドのマイクロニードルからの放出性について検討したところ、1分後に約80%、180分後にはほぼ100%のテリパラチドが放出されることが明らかとなり、マイクロニードルからのテリパラチドの速やかな放出が認められた。また、テリパラチド表面コーティングマイクロニードルをラット腹部皮膚に適用後の皮膚組織を観察したところ、深さ約150 μm程度の微細孔が認められた。一方、マイクロニードルの表面にコーティングされたテリパラチドは、ラット皮膚に180分間適用することで完全に溶解したが、マイクロニードル自体の形状にはほとんど変化が認められなかった。最後に骨粗鬆症ラットに対してテリパラチド表面コーティングマイクロニードルを適用した際の薬理効果を評価したところ、テリパラチド表面コーティングマイクロニードル群の骨密度は、コントロール群に比べ顕著に増大することが明らかとなった。以上のことから、本マイクロニードルは、有効かつ安全性の高いテリパラチドの新規経皮吸収製剤になりうることが確認された。前年度に引き続き、コスメディ製薬から定期的にテリパラチドを表面にコーティングしたマイクロニードルを供与して頂けたので、研究はおおむね順調に進展している。上述のように、本年度においては、テリパラチド表面コーティングマイクロニードルからのテリパラチドの放出性、テリパラチド表面コーティングマイクロニードル適用後の皮膚組織の観察、テリパラチド表面コーティングマイクロニードルを用いた治療効果などについて検討し、おおむね良好な結果を得ることができた。骨粗鬆症治療薬の一種であるparathyroid hormone (PTH)は、現在、臨床上、注射により投与されているが、注射は痛みを伴い、またアレルギーなどの副作用を発現しやすいため、有効かつ安全性の高いPTHの新規投与製剤の開発が望まれている。そこで本研究では、PTHの生理活性部分であるテリパラチドを表面にコーティングしたマイクロニードルを調製し、本マイクロニードルを皮膚に適用し、その有効性ならびに安全性について評価した。

さらに、マイクロニードルの先端部にコーティングされたテリパラチドは、皮膚適用後、約60分で溶解したことから、薬物放出実験との相関が観察された。次に、テリパラチドコーティングマイクロニードル皮膚適用後のテリパラチドの経皮吸収性を評価したところ、テリパラチドのバイオアベイラビリティは、皮下投与に比べ約97%と高い値を示すことが明らかとなった。最後に、骨粗鬆症ラットに対してテリパラチドコーティングマイクロニードルを適用した群の骨密度は、顕著に増大することが確認された。以上のことから、本テリパラチドマイクロニードルは、注射に代わるテリパラチドの非侵襲的な新規投与形態として有用であることが認められた。本研究では、新規骨粗鬆症治療薬であるテリパラチド(hPTH)をマイクロニードル(MN)に封入したhPTH封入MN (hPTH-MN)を作製し、その皮膚透過性の改善を試みた。放出試験において、MNに含有されたhPTHは、試験開始後5分までにほぼ全量が速やかに放出された。また、hPTH-MN皮膚適用後の血清中hPTH濃度は速やかに上昇し、高い吸収性を示した。さらに、骨粗鬆症モデルにhPTH-MNを適用後、薬理効果を示すことが明らかとなった。最後に、hPTH-MN適用後、水分蒸散量の上昇が一時的であったことから、皮膚への障害性はほとんどみられないことが認められた。当初、初年度においては、テリパラチドがきわめて高価であることから、テリパラチドに分子量が類似しているモデル化合物として、平均分子量約4,000のfluorescein isothiocyanate-labelled dextran (FD4)を用いてマイクロニードルを調製し、FD4を搭載したマイクロニードルからのFD4の放出性、皮膚挿入性、皮膚適用後の溶解性、FD4の皮膚透過性、経皮吸収性及び安全性などの基礎的な検討を行う予定であった。しかしながら、共同研究先の企業であるコスメディ製薬からテリパラチドの供給が可能になり、またテリパラチドをコーティングしたマイクロニードルの調製もできる目途がついたことから、本年度から直ちにテリパラチドをコーティングしたマイクロニードルを用いたテリパラチドの経皮吸収改善に向けた基礎的な検討を行った。その結果、上述のように、マイクロニードルからのテリパラチドの溶解、放出性の検討、マクロニードルの皮膚貫通能力の確認ならびに、マイクロニードル皮膚適用後の安全性などについて評価することが可能になった。以上のことから、研究はおおむね順調に進展しているものと考えられる。現在使用しているマイクロニードルは表面に薬物をコーティングするタイプのマイクロニードルであるが、我々は既に薬物をマイクロニードル内に封入できるタイプのマイクロニードルについても調製に成功している。本マイクロニードルは、生体分解性であるヒアルロン酸を素材としたものであり、既にインスリン、アレンドロネート、インターフェロンなどにこのマイクロニードルを適用し、これら薬物の経皮吸収性が顕著に増大することを確認している。
核融合用超伝導マグネットの電磁構造力学とクライオメカニックス

本研究は核融合用超伝導マグネットの構造設計および機能安定性評価に関する電磁構造力学並びにクライオメカニックスに基づく基礎研究である。ヘリカルやトカマクに代表される磁気閉じ込め方式の核融合炉の開発においては、高磁場を発生する電磁石の開発が1つの大きな研究課題となっており、特に将来の核融合炉として定常的プラズマの閉じ込めを実現するためのクエンチ安定性解析は不可欠である。それに伴い、その主因子と考えられる構造力学的諸問題、例えば剛性評価あるいは、導体運動、すべり、絶縁材の剥離等に伴う温度上昇の定量的な評価は充分な精度をもって行う必要がある。そこで、クエンチ安定性解析には、高精度のマグネット構造剛性の評価が不可欠であるとのこれまでの成果に基づき、マグネットを基本的には導体、コイル、支持材の複合構造体として捉え、各要素剛性の的確な評価の後、それらの力学的結合モデルを導入し構造剛性を評価し得る手法の開発を行った。まず、超伝導マグネットの構造健全性評価の中で、大型構造物としての機械的構造健全性評価のために、破壊力学並びに電磁破壊力学を取り込んだ。これに加え、マグネットの機能安定性評価の上で熱的安定性も極めて重要となるため、単に超伝導芯線の挙動だけでなく、安定化材、絶縁体、その他の支持構造材全体の複合的な力学的挙動と機械的擾乱の解析・評価が不可欠であり、構造剛性解析、要素剛性解析、巻線剛性解析の研究を進めた。その一環としてモノリス導体を巻線したサンプルコイルを用いて実験を行い、数種類の解析法を検討し、巻線剛性評価法を開発した。今後、小型の超伝導マグネットを用いての実験により、励磁下での更に詳細な剛性評価を行う予定である。また、第1次超伝導ヘリカルコイル(KYOTOーSC)を用い、最大電流1530A、最大磁場5.7Tまでの励磁試験を行った。これらの実験によりヘリカルコイルの力学的安定性が実証された他、クエンチ、励磁下の各部の歪値等、超伝導大型ヘリカルコイルの設計上、有用なデータが数多く得られた。
パフォーマンス評価を取り入れた学習プロセスと作品を統合する音楽創作授業の開発

本研究は,創作学習のプロセス(学習過程)と成果(作品)を一体的に評価できるパフォーマンス課題とルーブリックを授業モデルとあわせて開発し,学校教育現場に提供することを目的とする。学校教育現場が創作学習に対してもつ苦手意識は強い。学習指導要領の求める学習プロセスの充実に加え,学習成果としての作品を学習プロセスと統合して評価する先行研究は極めて少ない。研究は,作品を評価するメカニズムの解明と創作意図を読み取る視点の提示,それらに基づいたパフォーマンス課題とルーブリックの開発,および授業モデルとあわせた実践と検証によって,学校教育現場の授業改善に寄与することを目指す。
バキュロウイルスに対するチャノコカクモンハマキの抵抗性獲得機構の解明

チャノコカクモンハマキ野外個体群に対してバキュロウイルス科に属する昆虫病原ウイルスであるAdoxophyes honmai NPV(AdhoNPV)を用いた選抜を行い、人為的にAdhoNPVに抵抗性の系統(R系統)を作出した。継代飼育3世代から158世代まで毎世代選抜を行ったR系統は、全く選抜してない(感受性の)S系統に対して1齢幼虫にAdhoNPVを接種した場合は40万倍以上、5齢接種では10万倍以上の抵抗性比を示す。今年度は、21世代で選抜をやめた系統(RN21系統)について、一次感染(中腸への感染)におけるウイルス粒子の中腸上皮細胞への結合と融合能に加えて、ウイルス遺伝子の発現量について定量PCRにより明らかにした。また、抵抗性のメカニズムについてアポトーシスの関連がないかどうかTUNEL法によりDNAの断片化を検出した。さらに、顆粒病ウイルス(Adoxophyes orana GV: AdhoGV)による交差抵抗性のメカニズムについても調査し、ウイルス遺伝子の発現量やウイルス粒子の結合量融合量の比較によりNPVとは異なる抵抗性メカニズムが存在することを明らかにした。さらに、R系統とS系統を用いたRNA-seq解析を行い、NPV接種により発現上昇あるいは減少する遺伝子、すなわち抵抗性候補遺伝子の絞り込みを行った。先進ゲノムプロジェクトに採択されたため、ddRAD-seq解析に取り組んだ。まず、ddRAD-seqのプロトコールを作製し、S系統とR系統の交配させて次世代と戻し交雑を行い供試昆虫からDNA抽出を行った。抽出したDNAを制限酵素処理し、切断箇所付近の配列をアダプターに接続したライブラリーを作製した。前年に引き続き、ウイルスによる選抜を途中で止めたRN21系統における抵抗性機構についてのさらに新たな知見が得られた。また、GVについての交差抵抗性のメカニズムに関する知見も得られた。これらのR系統、RN21系統、S系統の比較により、複数のNPV抵抗性機構を解明する材料が得られたことと、R系統を用いたバキュロウイルス(NPVとGV)に対する抵抗性機構の比較研究に繋がる材料が得られたことが確かめられた。また、ddRAD-seq解析については、R系統とS系統の1個体づつを交配させ、さらに次世代とそれぞれの系統を戻し交雑個体にそれぞれGVとNPVを接種して得られた個体からDNAを抽出して供試した。ライブラリーはすべて手作りで、プロトコールの作製から取り組んだが、概ね今年度中にライブラリー作製が完了した。この情報とDNA-seq等の情報を合わせて調べることにより、抵抗性関連遺伝子の絞り込みが可能になると考えられる。このように今後の研究の進展に有意義な進展が見られたため、おおむね順調に進展していると判断した。1. GV交差抵抗性メカニズムの解明2. NPV接種により発現変動する遺伝子の定量PCRによる確認核多角体病ウイルス(NPV)と顆粒病ウイルス(GV)は、バキュロウイルス科に属する昆虫病原ウイルスである。チャノコカクモンハマキ野外個体群に対してAdoxophyes honmai NPV(AdhoNPV)を用いた選抜を行い、人為的にNPVに抵抗性の系統(R系統)を作出した。R系統は、選抜してない感受性のS系統に対して1齢接種では40万倍以上、5齢接種では6万7千倍以上の抵抗性比を示した。AdhoNPVの抵抗性機構として、まずAdhoNPVのウイルス粒子が中腸上皮細胞に結合し融合するかどうかを蛍光標識したウイルス粒子を用いたfluorescence-dequenching assayにより調査した。その結果、R系統はS系統より中腸上皮細胞に対するウイルス粒子の結合能および融合能が有意に低いことがわかった。R系統の中腸上皮細胞におけるAdhoNPV遺伝子の発現は抑えられており、全身でのウイルスDNAの複製も抑えられていた。すなわち、R系統でのAdhoNPVに対する抵抗性は、主に一次感染過程においてウイルスの侵入量の低下とウイルス遺伝子発現の抑制が関与していることが明らかになった。また、R系統はGVおよびAutographa californica MNPVに対しても交差抵抗性を示したが、これらのウイルスの交差抵抗性には、一次感染過程での抵抗性機構は関与していないことが明らかになった。さらに、RNA-Seqにより抵抗性昆虫の体内で発現するウイルス遺伝子を調査した。R系統で発現していたAdhoNPV遺伝子について、定量PCRにより発現量を調べた結果、発現量はほぼゼロであった。チャノコカクモンハマキ野外個体群に対してAdoxophyes honmai NPV(AdhoNPV)を用いた選抜を行い、人為的にNPV抵抗性系統(R系統)を作出することに成功した。これを用いたモデル実験により、R系統のAdhoNPV抵抗性機構は、ウイルス粒子の中腸上皮細胞への結合能および融合能の低下によることを明らかにした。これらの内容を学術論文2報にまとめて出版した。次に、R系統はGVおよびAutographa californica MNPV(AcMNPV)に対しても交差抵抗性を示し、今後、抵抗性機構の解明にこれらのウイルスを用いた実験が可能になった。さらに、RNA-Seqにより抵抗性昆虫の体内で発現するウイルス遺伝子がほとんどないことがあきらかになった。このように、1年目の研究計画にある内容がほとんど実施され、次年度以降の基盤となる結果が得られたためおおむね順調であるとした。チャノコカクモンハマキ野外個体群に対してバキュロウイルス科に属する昆虫病原ウイルスであるAdoxophyes honmai NPV(AdhoNPV)を用いた選抜を行い、人為的にNPVに抵抗性の系統(R系統)を作出した。継代飼育3世代から158世代まで毎世代選抜を行ったR系統は、全く選抜してない(感受性の)

S系統に対して1齢幼虫にAdhoNPVを接種した場合は40万倍以上、5齢接種では10万倍以上の抵抗性比を示す。今年度は、21世代で選抜をやめたRN21系統を用いて、選抜過程での抵抗性機構を調査した。RN21系統は、400倍の抵抗性比を示すことから、上記のように高い抵抗性比を示すR系統に到達するまで、段階的に複数の抵抗性機構が備わってきた可能性が示された。R系統は、(中腸における)一次感染と(血体腔における)二次感染の両方に抵抗性機構を持つことが示されている。そこで、選抜開始後の早い段階(21世代まで)に、どちらの抵抗性機構が備わったのか調べるため、まずRN21系統の一次感染過程に着目した抵抗性機構を調査した。その結果、RN21系統の中腸へのウイルス粒子の結合能および融合能にS系統との有意差はなかったが、中腸におけるウイルス遺伝子の発現が抑えられていた。このことから、R系統が選抜21世代までに獲得した抵抗性機構は、ウイルスが中腸上皮細胞内に侵入した後に起こるイベント、すなわちウイルス侵入後のヌクレオカプシドの核への以降、ウイルス複製の抑制、細胞死などが想定された。また、顆粒病ウイルス(GV)による交差抵抗性の遺伝様式についても調査し、NPVによる遺伝様式とは異なる可能性が示された。このことは、R系統の抵抗性機構は、同じバキュロウイルスでもGVとNPVに対してそれぞれ異なる応答が起きることを示唆している。また、今年度の予算で次世代シーケンサーを用いたDNA-seq解析を行った。ウイルスによる選抜を途中で止めたRN21系統における抵抗性機構についての新たな知見が得られたため、R系統、RN21系統、S系統の比較により、複数の抵抗性機構に切り込むツールを得ることができた。また、GVについての交差抵抗性の知見も得られたため、R系統を用いたバキュロウイルス(NPVとGV)に対する抵抗性機構の比較研究に繋がる材料が得られた。また、マーカー遺伝子を導入した組換えバキュロウイルスの構築にも成功した。このように、ウイルス抵抗性の要因探索に必要な知見が得られ、さらに交差抵抗性についての検討が今後の研究の進展に有意義であることが示されたため、おおむね順調に進展していると判断した。チャノコカクモンハマキ野外個体群に対してバキュロウイルス科に属する昆虫病原ウイルスであるAdoxophyes honmai NPV(AdhoNPV)を用いた選抜を行い、人為的にAdhoNPVに抵抗性の系統(R系統)を作出した。継代飼育3世代から158世代まで毎世代選抜を行ったR系統は、全く選抜してない(感受性の)S系統に対して1齢幼虫にAdhoNPVを接種した場合は40万倍以上、5齢接種では10万倍以上の抵抗性比を示す。
キレート錯体化と電気透析法を利用した金属の選択的分離

正電荷を有する金属イオン同士を容易に分離することができる金属イオンの新たな選択分離方法の開発を行った。バイポーラ膜を利用した電気透析と金属の錯体化を組み合わせることで、錯化剤やpH調整剤の消費の無い金属の選択的分離技術開発を目的とした。Li-Co系、Li-Co-Mn系、In-Al系を対象とした電気透析実験を各種条件のもとで行い、金属の選択的分離が予想通りに行えることを確認した。初年度にはまずリチウムとコバルトを含む混合溶液を対象とし、キレート化剤としてEDTAを選択することで、バッチ式及びセミバッチ式の電気透析実験を各種条件のもとで行った。その結果、バッチ式での試験結果から、リチウムとコバルトの選択的分離が予想通りに行えることを確認した。同時に実験した条件下ではイオン交換膜への金属イオンの収着が無視できない量で生じることを確認した。しかし、これは連続的に金属イオン分離を行う場合には問題にならないと考えられた。続いて、セミバッチ試験によって、リチウムとコバルトの連続的分離試験を行った。この結果から連続的に金属イオンの選択的分離が行えることを確認した。次年度には、対象とする金属含有混合溶液系について検討を行い、特に重点的に検討を行う系として、リチウム-コバルト-マンガン(Li-Co-Mn)の混合系と、インジウムとアルミニウム(In-Al)の混合系を選択し、それらの系を対象とした試験を進めた。Li-Co-Mn混合系では、コバルトとマンガンが同一のセルに濃縮された。しかし、その分離速度はコバルトの方がマンガンよりも2倍程度大きく、速度差を利用した3元素の選択的分離の可能性が示唆された。また、In-Al混合系での分離実験では、予想通りインジウムとアルミニウムをそれぞれ別のセルに濃縮分離することが可能であることを確認することができた。本研究の目的は、正電荷を有する金属イオン同士を容易に分離することができる金属イオンの新たな選択分離方法を開発することにある。バイポーラ膜を利用した電気透析と金属の錯体化を組み合わせることで、錯化剤やpH調整剤の消費のない金属の選択的分離技術の開発を行う。本年度は、まずリチウムとコバルトの混合溶液を対象とし、キレート剤としてEDTAを選択することで、バッチ式およびセミバッチ式の電気透析実験を各種実験条件のもとで行った。その結果、まずバッチ式での試験より、リチウムとコバルトの選択的分離が予想通りに行えることを確認した。同時に、イオン交換膜への金属イオンの収着が無視できない量で生じることを確認した。続いて行ったセミバッチ試験により、リチウムとコバルトの連続的分離試験を行った。連続運転を続けるうち、イオン交換膜への金属イオンの収着は飽和し、継続的に金属イオンの選択的分離が行えることを確認した。また、それぞれの金属イオンの回収セル中では各金属イオンの濃縮が可能であることも確認した。これらの成果は学術論文としてまとめ、投稿し、受理された。続いて、3成分以上の金属混合溶液を対象とした実験を行った。リチウムイオン電池処理において混在する可能性が高い元素として、マンガンおよびニッケルをまず選定した。リチウムとコバルトに加え、第3元素としてマンガンが共存する場合とニッケルが共存する場合の2通りにおいて、分離実験を行った。研究はおおむね順調に進展している。電気透析実験では、リチウムとコバルトの2元系の実験を中心に進めた。イオン交換膜への金属イオンの収着が無視できない量であったため、それを精査するために、2元系での実験条件を増やし、また、セミバッチでの連続分離実験を行った。その結果、連続運転によって定常に達することでイオン交換膜への収着は問題なく、金属分離を連続的に行えることが明らかになった。3元素以上が共存する系としては、第3の元素としてマンガンあるいはニッケルを選択し、順調に実験を進めている。一方、既存技術との比較とプロセス評価についても、既存のリチウムイオン電池のリサイクル技術に関してレビューを進めている。複数の金属イオンを含んだ溶液は多数想定されるため、廃リチウムイオン電池由来の金属混合溶液を想定した現在の系に加え、その他の対象を実験していく。3元触媒の処理液、液晶パネルからのインジウム、錫の回収、半導体からのガリウムの回収、コンデンサからのタンタルの回収、超硬工具からのタングステンの回収等への適用を検討する。消耗品としては、電気透析実験に必要となる各種膜(陽イオン交換膜、陰イオン交換膜、バイポーラ膜)、各種金属標準試薬類、組成分析及び実験操作のためにマイクロピペットや各種樹脂製及びガラス製の実験器具を購入する。旅費としては、情報収集のための国内学会(化学工学会)参加旅費等が必要となる。分析のための分析補助員の雇用のため、謝金が必要となる。
核酸代謝と熱ショック応答のクロストークの解明

熱ショック応答は、蛋白質のフォールディングと分解等を促進する遺伝子群の発現制御を介した蛋白質ホメオスタシスの維持機構であり、熱ショック因子(HSF)によって調節される。近年、蛋白質ホメオスタシスと代謝ホメオスタシスに密接な関連があることが老化やがんの研究から明らかとなってきた。申請者らは、蛋白質ホメオスタシスと核酸代謝ホメオスタシスのクロストークを明らかにするために、HSF1と相互作用する蛋白質相互作用ネットワーク解析を行い、核酸合成酵素PRPS群とポリADPリボシル化酵素PARP群を同定し、解析を進めてきた。まず、ポリADPリボシル化酵素PARPファミリー蛋白質の中で、PARP1及びPARP13がHSF1と特異的に結合することを明らかにし、それぞれに結合しないHSF1点変異体を同定した。これらの野生型および変異体を用いた解析により、非ストレス条件下でHSP70プロモーターにHSF1-PARP13-PARP1の三者複合体が結合すること、HSF1-PARP13が存在することでPARP1が安定に三者複合体を形成することが分った。この複合体は、熱ストレス条件下では解離するが、あらかじめPARP13あるいはPARP1のリクルートを抑制すると、熱ストレスによるHSP70誘導は顕著に減少することをつきとめた。今後、さらにNAD+依存的なPARP群を介するHSF1によるクロマチンおよび転写調節機構を明らかにし、蛋白質ホメオスタシスとの関連を解明する。一方、核酸合成酵素PRPS群はPRPS1、2、3で構成されるが、そのいずれの高発現でもHSP70の熱ストレスによる誘導を顕著に抑制することを明らかにした。25年度が最終年度であるため、記入しない。近年、蛋白質ホメオスタシスと代謝ホメオスタシスとに密接な関連があることが老化やがんの研究から明らかとなってきた。申請者らは、蛋白質ホメオスタシスと核酸代謝ホメオスタシスのクロストークを明らかにするために、HSF1と相互作用する蛋白質相互作用ネットワーク解析を行い、核酸合成酵素PRPS群とポリADPリボシル化酵素PARP群、さらにはDNA複製と修復にかかわるRPA群を明らかにした。まず、PARPファミリー蛋白質の中のPARP1及びPARP13がHSF1と特異的に結合することを明らかにした。結合領域を探索したところ、PARP1はHSF1の三量体形成ドメインに、そしてPARP13はHSF1のDNA結合ドメインへ結合することを明らかにし、さらにそれぞれに結合しないHSF1点変異体を同定した。さらに、いずれのノックダウンによっても各種のヒトとマウス細胞でのHSP70の誘導が顕著に抑制された。PARP1はあらかじめHSP70のプロモーター上に結合しており、熱ショックによりHSP70遺伝子本体へと移動する。興味深いことに、PARP13が非ストレス条件下でPARP1を引き寄せることが明らかとなり、今後はさらに詳細な分子機構の解析を進める。次に、RPA1はHSF1と複合体を形成することで、非ストレス条件下でもクロマチンを形成するHSP70を含む多くのターゲット遺伝子へ結合すること、この仕組みが通常条件下での蛋白質ホメオスタシスの維持に必要であることを明らかにした。この複合体を形成しない条件では、ヒトがん細胞の増殖は著しく抑制された。本研究では、核酸代謝と蛋白質ホメオスタシスのクロストークの分子機構を解明するのが目的である。その解明のために、核酸代謝と関連のある分子群とHSF1の相互作用に焦点を絞った研究提案を行った。

NAD+を材料としてポリADPリボシル化を触媒するPARPの働きは、核酸代謝とクロマチン制御の観点から注目を集めている領域である。それにも関わらず、その分子機構は不明な点が多い。申請者らは、すでにPRPAをクロマチンへ運ぶための全く新しい機構を発見した。さらに詳細な研究により大きな貢献が期待できる。一方、当初は本研究として想定していなかったDNA複製・修復に関わるRPAとの相互作用も、HSF1がクロマチンへアクセスするために必要であることが明らかとなった。核酸の代謝システムが転写と密接な関連があることを明確に示すことができ、新しい分野を開拓する可能性を示した。このように、初年度としては十分な成果が得られたと考える。前年にひき続いて、以下の解析を進めてゆく。1)ポリADPリボシル化によるHSPの転写制御機構の解明(1)PARP1とPARP13との相互作用を明らかにする。(2)HSP70プロモーター上へのHSF1、PARP1、PARP13のリクルートと互いの関連性を明らかにする。(3)熱ショック応答にPARP1とPARP13のポリADPリボシル化酵素活性が必要かどうかを調べる。必要である場合は、そのターゲット候補と推測されるHSF1あるいはヒストン蛋白質の修飾を明らかにする。(4)HSF1やヒストン蛋白質を含むクロマチン修飾と構造との関連を明らかにする。(5)PRPP1及びPARP13によるHSF1介した蛋白質ホメオスタシスの制御について、温熱耐性、ポリグルタミン蛋白質の凝集体形成、細胞内蛋白質のユビキチン化、などの観点から明らかにする。2)核酸合成酵素によるHSF群を介する転写制御機構の解明核酸代謝の根幹の代謝を担うデノボ核酸合成酵素群PRPS1、PRPS2、PRPS3はアミノ酸配列が極めて類似しており、いずれもHSF1と複合体を形成する。その高発現はHSP70の発現を顕著に抑制することを明らかにした。今後、PRPS群のHSP70プロモーターへのリクルート、それらによるHSP70遺伝子領域のクロマチン制御機構を明らかにする。さらに、RPS群によるHSF1介した蛋白質ホメオスタシスの制御を解明する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
古代イスラエルの墓制と他界観に関する綜合的研究

本研究は旧約聖書を残した古代イスラエルの人々の墓制と他界観の解明を目的とした研究である。初期鉄器時代にパレスチナ丘陵地に定住したイスラエル人の墓制は、海岸平野に居住したペリシテ人などが土壙墓、石棺墓、甕棺墓など個人墓を基本にしたのとは対照的に、岩をくり抜いて仕上げた洞穴墓であり、基本的には家族墓であった。そこから、「先祖のもとに集められる」といった旧約聖書に頻繁にみられる埋葬の記述はこうした墓制と無関係ではなかったことが判明する。他方、旧約聖書は一神教信仰のもとで、冥界について多くを語らないが、考古学的遺構や遺物は古代イスラエルの人々が死後の生活を前提にしていたことを明らかにする。本研究は、日本の遺跡発掘調査団により発掘調査された古代イスラエルの考古遺跡テル・ゼロール(19641966年、1974年、団長、大畠清東京大学教授、当時)およびテル・レヘシュ(20052010年、団長、月本昭男)で発見された宗教遺構・遺物を精査するとともに、他の遺跡から出土した宗教遺構・遺物との比較研究を通して、古代イスラエルが成立する後期青銅器時代(紀元前2千年紀後半)から鉄器時代(紀元前1千年紀前半)にいたる宗教文化の変容を実証的に解明することを目的とする。このような目的に沿って、平成25年度は以下の調査研究を実施し、一定の成果を得た。1.夏季に研究代表者及び3名の研究分担者がイスラエルにおける現地調査を実施し、テル・ゼロールの墓地資料を確認するとともに、テル・レヘシュ遺跡出土の宗教遺物の資料化を行った。また、天理大学附属参考館に保管されているテル・ゼロール関連の資料を精査し、これを確認した。2.12月にイスラエル考古学研究会を開催し、テル・レヘシュ出土の「タンバリンを持つ女性土偶」2点に関する比較検討を行った。その結果、それらがレホブ遺跡の鉄器時代層から出土した土偶と共通点を有することを確認した。3.研究会等で、古代イスラエルが成立する後期青銅器時代から初期鉄器時代への移行期に関する物質文化の変化に関する検討を実施した。その結果、パレスチナ諸遺跡においては、物質文化の継続性が広範に認められることを確認しえた。最終年度である平成26年度は、(1)年間を通じて、パレスチナ地域(主としてイスラエル)の諸遺跡発掘報告書にみられる墓地遺構の資料収集を行い、(2)夏季休暇を利用して、連携研究者(津本英利、山内紀嗣、日野宏、小野塚拓造各氏)とともに、日本調査団。(団長、天理大学教授・桑原久男)が発掘調査中のテル・レヘシュ遺跡の埋葬関連資料の現地調査を実施した(ただし、現地調査はパレスチナ情勢による航空便の関係で、当初の予定8月1日8月20日を8月14日20に短縮せざるを得なかった)。こうした資料の最終分析は今後の研究課題になるが、11月15,16日に上智大学で開催された公開の「聖書講座」において、研究成果を「聖書時代の埋葬法と他界観」という題目で発表した。本研究は、1テル・ゼロール遺跡で発見された後期青銅器時代から鉄器時代の墓地遺構の整理と位置づけ、2古代イスラエル時代の墓制の探求、3周辺地域との影響関係、4それらをふまえた古代イスラエル時代の他界観の解明を研究目的に設定した。本年度は、1に関しては、発掘報告書、大畠清編『テル・ゼロールIIII』(天理時報社1966、1967、1970)を中心に分析を進め、鉄器時代初期(前1311世紀)のパレスチナ海岸平野部には土壙墓、石棺墓、甕棺墓が並存することをつきとめた。2に関しては、研究分担者津本英利氏と小野塚拓造氏に夏季休暇を利用して現地調査を実施し、考古資料を収集してもらった。3と4に関しては、研究代表者月本昭男が発掘報告書をはじめとする文献調査を実施するとともに、10月にそれらをふまえた予備論考「旧約聖書にみる墓制と他界観」を刊行した。そのなかで明らかになったことは、旧約聖書を残した古代イスラエル人は、海岸平野部の墓制とは異なり、地下洞穴墓を基本として、家族墓であったことである。それは「先祖の列に加えられた」といった旧約聖書の埋葬の記述が実際に家族墓を背景にしていたことを裏付ける結果となった。古代イスラエル関連の資料収集はほぼ終了しているが、周辺地域の死者儀礼に関する資料収集と分析が予定より多くの時間を必要としている。そのために、研究期間の一年延長を申請し、承認していただいた。本研究は1テル・ゼロール遺跡で発見された後期青銅器時代から鉄器時代の墓地遺構の整理と位置づけ、2古代イスラエル時代の墓制の探究、3周辺地域との関係、4それらをふまえた古代イスラエルの他界観の解明を研究課題に設定した。1に関しては、発掘報告書、大畠清編『テル・ゼロールIIII』(天理時報社、1966,67、70)の分析を進め、鉄器時代初期(前1311世紀)のパレスチナ海岸平野部には土壙墓、石棺暮、甕棺墓が併存することを突き止めた。2に関しては、丘陵地帯に居住し始めた古代イスラエルの社会では、基本的に、岩盤をくり抜く洞穴墓が一般的であり、海岸平野部の墓と形態が異なるだけでなく、海岸平野部のそれが個人暮であるのに対して、イスラエルのそれは基本的に家族墓であることが明らかになった。

それは、また旧約聖書における埋葬の際に繰り返される「先祖の列に加えられた」という記述が家族墓制を基本にしていることが明らかとなった。3と4に関しては、研究分担者津本英利と小野塚拓造がイスラエル国テル・レヘシュ遺跡調査に参加し、出土した甕棺墓ならびにその副葬品の分析に着手した。また、研究代表者はこれまでの研究成果を論文「旧約聖書にみる埋葬と死生観」として発表した。ちなみに、研究分担者津本英利と小野塚拓造が参加した発掘調査においては、2016年8月、紀元1世紀に遡るユダヤ教のシナゴーグ跡が検出され、学術上きわめて重要な事例が発見されたことを申し添えておく。本研究は旧約聖書を残した古代イスラエルの人々の墓制と他界観の解明を目的とした研究である。初期鉄器時代にパレスチナ丘陵地に定住したイスラエル人の墓制は、海岸平野に居住したペリシテ人などが土壙墓、石棺墓、甕棺墓など個人墓を基本にしたのとは対照的に、岩をくり抜いて仕上げた洞穴墓であり、基本的には家族墓であった。そこから、「先祖のもとに集められる」といった旧約聖書に頻繁にみられる埋葬の記述はこうした墓制と無関係ではなかったことが判明する。他方、旧約聖書は一神教信仰のもとで、冥界について多くを語らないが、考古学的遺構や遺物は古代イスラエルの人々が死後の生活を前提にしていたことを明らかにする。基本的な資料の収集がおおむね終了できており、そのなかで、研究課題に関する基本的な理解が進んだ。最終年度は、これまでの研究で得られた基本的理解を資料をもって実証的に裏づける作業が残っている。これまでに基本的な研究資料は収集している。延長を承認された今年度は、夏季休暇を利用して、これまでの計画に沿って研究を推進し、まとめに入る予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。宗教史学平成27年度は、研究分担者による夏季現地調査を継続する。そのうえで、研究分担者とともに、これまでに収集した資料に基づき、古代イスラエルの他界観に関する研究成果をまとめるための研究会を年度末に開催する予定である。平成25年度は、全体として宗教遺構・遺物の資料精査および比較資料の収集を中心とした研究であったが、それらを実施するなかで、後期青銅器時代から初期鉄器時代への移行期、すなわち古代イスラエルの生成期は必ずしも物質文化の大きな変化を伴わないことが確認された。これは、古代イスラエルの成立に関して、今後の研究にとって重要な方向性を示す知見となるであろう。したがって、平成25年度の研究は本研究の基礎作業として十分な意味をもつと判断される。古代イスラエル関連の資料収集はほぼ終了しているが、周辺地域の死者儀礼に関する資料収集と分析が予定より多くの時間を必要としている。そのために、研究期間の一年延長を申請し、承認していただいた。本年度前期中に、イスラエル周辺地域の死者儀礼に関する資料を収集し、夏季休暇を利用して分析を行い、本研究の最終的なまとめに入る予定である。平成26年度以降も、引き続き、イスラエルにおける現地調査を進めると同時に、日本の調査団が発見した宗教遺構と遺物と他の遺跡から出土する資料との比較検討を行う。なかでも重要な課題として次の3点が遂行されねばならないと考える。1.テル・ゼロールの墓地に関する資料のさらなる精査、および比較検討資料の整理と分析(テータ化)。2.それらに看取される他界観と後のユダヤ・キリスト教へと継承されるヘブライ語聖書の他界観との比較研究。3.テル・ゼロールおよびテル・レヘシュ遺跡出土の宗教遺物(祭儀台、女神土偶、「生命の樹」他)の宗教的機能やその宗教史的意味の解明。
褥瘡治癒に影響を与えるリスク因子に関する評価・検討

【目的】急速に高齢化が進行するわが国において、褥瘡対策は喫緊の問題である。当院では、褥瘡発生報告書に基づき月2回の褥瘡回診を行っているが、その際回診後2週間で改善している患者が多い反面、悪化傾向にある場合も散見された。そこで、2回目の褥瘡回診時に褥瘡が悪化した、または変化なしを悪化群とし、改善群との2群に分類し、悪化するに至った背景要因を調査することを目的とした。【方法】対象は2009年6月2014年3月に千葉大学医学部附属病院に入院していた褥瘡保有患者で、評価期間中に14日間の間隔で2回、回診で評価した20歳以上の患者を対象とした。患者背景として年齢、性別、身長、体重、日常生活自立度、褥瘡発生部位、各種検査値(TP、Alb、T-Cho、WBC、LY、TLC、CRP、RBC、HGなど)、併用薬剤、食事摂取状況など褥瘡改善に影響を与えると推察される項目を調査した。褥瘡状態評価は日本褥瘡学会作成のDESIGN-R評価表を用い、多発褥瘡を保有している患者の場合には、1症例のうち最もDESIGN-Rの合計点の高い褥瘡のみを解析に含めた。今回の調査は、初回回診から2回目回診までの約14日で褥瘡が悪化した、または変化なしを悪化群とし、改善群との2群に分類し、背景要因を調査した。【結果】対象患者は89名であり、改善群は51名、悪化群は38名であった。両群における単変量解析ではOHスケール点数、日常生活自立度、充足率、ステロイド剤の使用、鉄剤の使用がP>0.2の因子であった。それぞれの因子について多変量解析を行ったところ、充足率(P=0.011 95%信頼区間1.005-1.041)が独立因子として示唆された。つまり、褥瘡改善には患者の必要熱量を十分投与する必要があると考えられた。また、今回の調査を通じ基礎疾患などで内服している薬剤により、褥瘡が悪化したと考えられる患者が存在することが明らかとなった。このことから、患者に投与されている薬剤も褥瘡の改善に対し影響を及ぼしているのではないかと考えている。引き続き褥瘡が悪化するに至った背景因子を調査する予定である。
再生医療に多面的治療手段を提供する多能性幹細胞プロファイリングの開発研究

多能性幹細胞が有する個性の利用は再生医療を進めていくうえで重要である。このプロジェクトでは、多能性幹細胞6株、脂肪幹細胞、線維芽細胞を用いて未分化状態、分化の初期、中期、後期と分け、その過程で生ずる遺伝子発現を丹念に追跡し、細胞株の個性を明らかにした。その結果、未分化状態ではES細胞群とそれ以外の細胞集団を分ける明白な遺伝子群が存在した。未分化状態での細胞株のクラスタリングは分化過程で維持されず株固有の傾向が表れた。これらのプロファイリングの結果を球面体に描出し三次元的に細胞株の特質を把握できるようにした。今回得た所見及び解析方法は細胞株の個性を解明し、再生医療に応用するために有益である。本研究では独自に開発した技術により多能性幹細胞の特質をプロファイリングし、その特質を生かしながら最適条件で再生医療に応用可能にすることを目的とする。この目的のため進めてきた具体的な研究開発は、1プロファイリングツール開発1)未分化から分化への移行を識別する技術開発、2)分化を特定の方向に進める技術、3)特定の分化細胞への移行をライブで把握する技術開発、2プロファイリング指標を基盤にした総合評価による個々の細胞株のプロファイリングの確立である。プロファイリングの対象は、ヒトES細胞株4種類、ヒトiPS細胞2株、対照として線維芽細胞、脂肪幹細胞の8株である。24年度は未分化状態での細胞株をプロファイリングした。25年度は、それぞれの株から胚様体を形成させることで分化誘導を促し、一方でMEFを除くことで自然に分化する傾向と比較した。主成分解析から、未分化維持されやすい株は分化しにくいことがわかった。しかし、自然分化誘導と比較して、もともと不安定な株が存在すること、安定してかつ分化させやすい極めて理想的な株が存在することがわかった。このように、分化を進める過程で、それぞれの株の特徴が際立ってきた。さらに、未分化、分化にかかわる特有で共通な、かつ個々の株に違いの見える遺伝子も把握できるようになった(友常ら:第11回国際幹細胞学会2013;友常ら第13回日本再生医療学会2014)。最終年度に各多能性幹細胞の分化最終段階のプロファイリングを予定しているが、その中で、もっとも分化させにくい内胚葉系に関して、分化誘導法の改良開発を進めてきた。コストの面から、これまで確立した成長因子、サイトカインを使う方法をではなく、低分子化合を用いた簡便な方法を考案し改良を行った。試行試験を繰り返し安定した方法として確立できた。本研究では独自に開発した技術により多能性幹細胞のそれぞれの細胞株の特質をプロファイリングし、それらの特質を生かしながら最適な条件で再生医療に応用可能にすることを目的とする。計画している具体的な研究開発は、1プロファイリングツール開発1)未分化から分化への移行を識別する技術開発、2)分化を特定の方向に進める技術、3)特定の分化細胞への移行をライブで把握する技術開発、2プロファイリング指標を基盤にした総合評価による個々の細胞株のプロファイリングの確立である。プロファイリングツール開発はプロファイリングを行うための指標を決定することを目的とする。今年度は、ヒトES細胞株4種類、ヒトiPS細胞2種類、対象として線維芽細胞、脂肪幹細胞を用い、株本来の遺伝子発現を網羅的に検索することを実施した。ヒートマップ解析ではKhES1とKhES2(グループA)、201B7と253G1(B)、KhES3とH1(C)、対照である脂肪幹細胞と線維芽細胞(D)はそれぞれ類似していた。さらにグループAとBは近い関係にあり、CはA、Bから離れているが、Dよりは近かった。この傾向は、一部スキャッタープロットにおいても示された。主成分分析を行うと、A、B、Cは対になって三次元空間に配置されたが、脂肪幹細胞と線維芽細胞はYZ面において対角の位置にあった。さらにBは線維芽細胞の高さ、Cは脂肪幹細胞の高さにあった。これらの内容と解釈は本年度開催される第11回国際幹細胞学会で報告する。さらに肝細胞がICGを選択的に取り込むことを利用して細胞を分取する方法を新たなツールとして確立した。この装置を用いて、肝細胞の成熟のレベル解析が可能になり、株間における内胚葉系の分化の違いを肝細胞を例として比較できるようになった。この研究の一部は第12回再生医療学会(再生医療12(suppl):287,2013)で発表した。

この目的のため進めてきた具体的な研究開発は、プロファイリングツール開発、プロファイリング指標を基盤にした総合評価による個々の細胞株のプロファイリングの確立である。プロファイリングの対象は、ヒトES細胞株4種類、ヒトiPS細胞2株、対照として線維芽細胞、脂肪幹細胞の8株を用いた。24年度は未分化状態で、25年度は、分化誘導した状態でプロファイリングを行った。その結果、分化を進める過程で、それぞれの株の特徴が際立つことが分かった。最終年度は、アンモニアで刺激することにより、各細胞株から効率よく肝細胞に分化させ、それぞれの株のプロファイリングを実施した。その結果、株間の相違は極めて少なく、強力な分化誘導は株間の微妙な差異を超越できる可能性があることを示した。次にこれまで獲得したデータをまとめ、各多能性幹細胞の細胞株の特徴の三次元的可視化を試みた。最初に抽出指標、再抽出指標の定量化およびそれらを図式化した。次に主成分解析により、お互いの株の近似性が三次元的に描出された。さらに進めて、パスウェイ解析により、大きく変化する遺伝子を抽出し、個々の遺伝子の指標数値をZ軸とした。個々の細胞株を球形とみなし、地名と遺伝子のアルファベットを一致させ、それらの座標軸を決定し、球面上に遺伝子発現量の多寡による凹凸を作成した。コンピューター上では未分化、分化、未分化から分化への移行を特定の部位に配置し、色調で分けた。さらに3Dプリンターで造形化することで、コンピューターでは見落としがちな隠された情報を掌で実感できるようにした。以上の研究から3Dの細胞株プロファイリングライブラリーの構築し、多能性幹細胞を抽出する三次元的構造化手法を開発した。26年度が最終年度であるため、記入しない。ES細胞生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は多能性幹細胞の細胞株をプロファイリングし、それぞれの細胞の特性を形として表現し、一見して細胞株の違いを判別できるようにすることが目的である。24年度は未分化状態に焦点をあて、細胞のプロファイリングを実施した。その結果、細胞株間に明確な傾向が存在することを見出した。さらに、ライブで解析するICGを用いた方法を実現するための新規装置の改良を行った(増田ら:第12回日本再生医療学会2013年)。25年度の目標は初期の分化傾向の解析であった。そのため未分化から分化への移行に伴う初期変化を捉えるための条件を設定した。当初目標にした胚様体に出現する遺伝子を中心に解析する研究に加え、未分化性を維持する環境から各細胞株を離脱させ、自然に分化する傾向を調べることで細胞株の不安定さという新たな指標の抽出も試みた。これは、申請書に記載した分化初期にネスチン陽性細胞が出現しやすいことの意味を明らかにするために、具体的な方法として具現化したものである。これらのプロファイリングの結果から、未分化状態に見られた細胞株の特徴は、分化傾向においても引きずるが、しかし、さらに株固有の特徴が出現することがわかった。不安定さに関わる研究の内容は、2013年(友常ら:国際幹細胞学会)、2014年(友常ら:日本再生医療学会)に発表された。
重力崩壊現象におけるブラックホール生成の数理物理的研究

ブラックホール天文学に関する膨大な研究は、その多くが、時空には裸の特異点存在しない、という仮定の下で行われている。この仮定は宇宙検閲官仮説と呼ばれ、その重要性にも関わらず、相対論における未解決問題である。また、ブラックホール近傍の物理を研究する際に基盤となる定理として、唯一性定理が挙げられる。これは、ある状況下ではブラックホール解が唯一に定まるとするもので、中心天体のモデルを強く制限する重要な定理である。本研究ではこれらの問題に迫る方法としてPenrose不等式の予想に注目した。ある制限化におけるペンローズ不等式はエントロピー最大状態が一意的に定まることを主張しているため、重力理論におけるエントロピー増大則と組み合わせることにより、ペンローズ不等式はその極限であるブラックホールの安定性を示唆していると考えられる。これに関係して、既に安定性を直接調べるのが困難なブラックリングでの摂動によるエントロピー変化などが調べられている。本研究では、もっと一般的な状況下で、ある種のペンローズ型不等式が成り立つ場合、その極限であるブラックホールの安定性にどれだけ言及できるか調査中である。この方法が確立すれば、ブラックホールの安定性問題、すなわちその様なブラックホールが現実世界で形成され得るか否かという、重大な問題に対する、全く新しいアプローチとなりうる。また、裸の特異点を回避する方策として、時空の離散化というアプローチも検討している。物理学における発散は、時空が連続的である事から生じているものであるため、時空を自然に離散化する事で、発散を回避出来ると予想される。本研究では特に離散化された時空が高い対称性を持つ事を仮定して、離散化を試みている。一方、球対称な重力崩壊において裸の特異点が生成されるための条件を詳しく調べた。本研究では、Schauderの不動点定理を用いることによって、以前までには示されていなかった、より一般的な状況下で適用可能な測地線方程式の解の存在定理を、関数解析の手法によって示すことに成功した。これを用い5次元球対称ダストにおける裸の特異点生成条件を求めた。この結果に関する論文を精査し、4次元の場合にもこの方法を適用可能であるかを調べた。現在、この手法がどの程度一般的に用いる事が出来るのかを調査している。この新しく示した存在定理は球対称ではないような場合や圧力を考慮した場合にも適用できるかもしれず、それらの場合に裸の特異点の生成条件を判定できる可能性がある。これも現在調査中である。これは、ある状況下ではプラックホール解が唯一に定まるとするもので、中心天体のモデルを強く制限する重要な定理である。今年度はまず、前年度に示したPenrose不等式を用いたSchwarzschildプラックホールの唯一性定理を、電磁場が存在する場合に拡張することを試みた。その結果、単純な拡張によっては電磁場入りの場合には唯一性が示せないことが分かった。現在異なる方法での証明を検討中である。生成の判定には、光の測地線方程式の解の存在定理が重要な役割を果たすが、以前までには示されていなかった、より一般的な状況下で適用可能な測地線方程式の解の存在定理を示すことに成功した。現在この結果に関する論文を作成中である。今年度はまず、一昨年度に示したPenrose不等式を用いたSchwarzschildブラックホールの唯一性定理を、電磁場が存在する場合に拡張することを試みた。単純な拡張によっては電磁場入りの場合には唯一性が示せないことは昨年の段階で判明しているため、それとは異なる方法を用いる必要がある。現在、異なる方法での証明を検討中である。現在この結果に関する論文を精査し、4次元の場合にもこの方法を適用可能であるか検討中である。この新しく示した存在

定理は球対称ではないような場合や圧力を考慮した場合にも適用できるかもしれず、それらの場合に裸の特異点の生成条件を判定できる可能性がある。これも現在調査中である。ブラックホール天文学に関する膨大な研究は、その多くが、時空には裸の特異点存在しない、という仮定の下で行われている。この仮定は宇宙検閲官仮説と呼ばれ、その重要性にも関わらず、相対論における未解決問題である。また、ブラックホール近傍の物理を研究する際に基盤となる定理として、唯一性定理が挙げられる。これは、ある状況下ではブラックホール解が唯一に定まるとするもので、中心天体のモデルを強く制限する重要な定理である。本研究ではこれらの問題に迫る方法としてPenrose不等式の予想に注目した。ある制限化におけるペンローズ不等式はエントロピー最大状態が一意的に定まることを主張しているため、重力理論におけるエントロピー増大則と組み合わせることにより、ペンローズ不等式はその極限であるブラックホールの安定性を示唆していると考えられる。これに関係して、既に安定性を直接調べるのが困難なブラックリングでの摂動によるエントロピー変化などが調べられている。本研究では、もっと一般的な状況下で、ある種のペンローズ型不等式が成り立つ場合、その極限であるブラックホールの安定性にどれだけ言及できるか調査中である。この方法が確立すれば、ブラックホールの安定性問題、すなわちその様なブラックホールが現実世界で形成され得るか否かという、重大な問題に対する、全く新しいアプローチとなりうる。また、裸の特異点を回避する方策として、時空の離散化というアプローチも検討している。物理学における発散は、時空が連続的である事から生じているものであるため、時空を自然に離散化する事で、発散を回避出来ると予想される。本研究では特に離散化された時空が高い対称性を持つ事を仮定して、離散化を試みている。一方、球対称な重力崩壊において裸の特異点が生成されるための条件を詳しく調べた。本研究では、Schauderの不動点定理を用いることによって、以前までには示されていなかった、より一般的な状況下で適用可能な測地線方程式の解の存在定理を、関数解析の手法によって示すことに成功した。これを用い5次元球対称ダストにおける裸の特異点生成条件を求めた。この結果に関する論文を精査し、4次元の場合にもこの方法を適用可能であるかを調べた。現在、この手法がどの程度一般的に用いる事が出来るのかを調査している。この新しく示した存在定理は球対称ではないような場合や圧力を考慮した場合にも適用できるかもしれず、それらの場合に裸の特異点の生成条件を判定できる可能性がある。従来のPenrose不等式の証明を制限の少ないより一般的な時空へ拡張することがこの研究の主要な目的の一つであった。結果、制限を緩めた状況下では、従来の方法とは全く異なるアプローチが必要である事が分かり、一般化は単純にはいかない困難な課題である事が判明した。