hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幼ブタを用いた生体内分離肝灌流中の肝の生化学的、組織学的変化と肝代謝に関する研究

平均体重5kg(3.5-6.0kg)の幼犬15頭と、平均体重9.8kg(6.8-12.2kg)の離乳直後の幼ブタ18頭を用い、新生児用高木式自動制御血液ポンプと膜面積0.5m^2の膜型人工肺を接続した回路で、肝静脈-門脈バイパスによる生体内分離肝灌流を施行した。肝灌流量を10、20、30ml/min/kgの3群に分け4時間まで還流し、灌流開始後4時間まで各時間毎に肝と血液を採取し、生化学的変化と、光顕と透過電顕による組織学的変化を調べた。その結果、生化学的には、幼ブタでは各群とも肝逸脱酵素の上昇は軽度で虚血や鬱血の程度は軽度と考えられ、ATP、ADP、AMPから算出した肝のenergy chargeもほぼ正常に保たれた。光顕的には4時間まで肝細胞索の形態は保たれ、類洞や中心静脈、グリソン域の血管の形態にも異常を認めなかった。電顕的には、灌流2時間までは肝細胞の変性の所見は極く一部の細胞に限られたが、灌流3時間を経過するとミトコンドリアと小胞体の膨化、グリコーゲン顆粒の減少した細胞がまばらに観察され、ショックと同じ病態、あるいは原因が限られた細胞に働いたと推測された。10ml/min/kgでミトコンドリアの膨化がやや多いと思われたが、有意ではなかった。代謝学的には、全身は無肝期には徐々に血糖が上昇し、肝では開始後に血糖が上昇し、以後徐々に減少し、流量が増加するほど著明であった。総コレステロールと総蛋白は全身血中は時間の経過と共に徐々に低下し、やはり肝灌流、無肝期が脂質代謝にも影響を及ぼしていると推測された。灌流血中の総コレステロールは灌流開始とともに急速に低下し、以後ほぼ同じ値を保ち、流量との関係は認められなかった。今後、全身、肝の正常に代謝を維持するための検討が必要である。現在までに平均体重10.1kgの離乳直後の幼ブタ14頭を用い、新生児用高木式自動制御血液ポンプと膜面積0.5m^2の模型人工肺を接続した回路による、肝静脈-門脈バイパスによる生体内分離肝潅流を施行した。肝潅流量を10、20、30ml/min/kgの3群に分け4時間まで還流し、潅流開始直後、潅流後1時間から4時間まで各時間毎に肝と潅流血液を採取し、生化学的変化と、光顕と透過電顕による組織学的変化を調べた。その結果、生化学的には、各群とも肝逸脱酵素の上昇は軽度で、ATP、ADP、AMPから算出した肝のenergy chargeはほぼ正常に保たれた。光顕的には、10、20ml/min/kg群では4時間まで肝細胞索の形態は保たれ出血や鬱血の所見も認めず、グリソン域の血管の形態もほぼ正常であったが、30ml/min/kg群では鬱血所見を認めた。一方、電顕的には、20ml/min/kg群では4時間までは肝細胞の形態はほぼ正常であったが、時間が経過すると肝細胞のミトコンドリアと小胞体の膨化を認めた。これは、20ml/min/kg群では極く一部の肝細胞に限られたが、10ml/min/kg群では比較的多く認められ、肝細胞の一部が低酸素状態、即ち潅流血液で十分に栄養されない虚血状態にあると考えられた。

また、半数以上の個体で肝細胞内のグリコーゲン顆粒が早期から減少したが、これはミトコンドリアと小胞体の膨化と相関せず、虚血によるものとは思われず、肝潅流中の代謝学的変化が関与していると思われた。30ml/min/kg群は、現在電顕所見を検討中である。今後は、潅流液の組成を変え、また、肝代謝に関係するホルモンを添加することにより、潅流血液と肝組織がどの様に変化するかを検討する予定である。新生児用高木式自動制御血液ポンプと膜面積0.5m^2の膜型人工肺を接続した回路による、肝静脈-門脈バイパスによる生体内分離肝灌流を施行した。肝灌流量を10、20、30ml/min/kgの3群に分け4時間まで還流し、還流開始直後、灌流後1時間から4時間まで各時間毎に肝と灌流血液を採取し、光顕と透過電顕による組織学的変化を調べた。幼ブタでは10ml/min/kgでも肝は鮮紅色を示し、30ml/min/kgでも肝の鬱血状態は軽度であり、幼犬と比べて幼ブタでの流量に対する予備能は広いと考えられた。光顕的には4時間まで肝細胞索の形態は保たれ、類洞や中心静脈、グリソン域の血管の形態にも異常を認めなかった。電顕的にはそれぞれの流量で、灌流2時間までは肝細胞の変性の所見は極く一部の細胞に限られが、灌流3時間を経過するとミトコンドリアと小胞体の膨化、グリコーゲン顆粒の減少した細胞がまばらに観察された。初期のショック肝に同様なミトコンドリアと小胞体の膨化が見られることより、ショックと同じ病態、あるいは原因が極く限られた細胞に働いたと推測された。10ml/min/kgでミトコンドリアの膨化がやや多いと思われたが、有意ではなかった。代謝学的には、全身は無肝期には余々に血糖が上昇し、肝では灌流直後にグルコースが肝細胞より放出されるためか血糖が上昇し、以後余々に減少したが、20ml/min/kgに比べて30ml/min/kgの流量の方が血糖の上昇が有意に著明であった。総コレステロールと総蛋白は全身血中は時間の経過と共に余々に低下し、やはり肝灌流、無肝期が脂質代謝にも影響を及ぼしていると推測された。灌流血中の総コレステロールと総蛋白は灌流開始と共に急速に低下し、以後ほぼ同じ値を保ち、流量との関係は認められなかった。
超高速・高性能ネットワークによる新しい研究・教育の高次情報環境構築の体系的研究

研究・教育用超高速ネットワーク構築技術の研究を行なった。主要な成果は以下のようである。(1)並列分散システムの開発超高速ネットワークで接続された複数の計算機から構成される分散計算環境を有効利用するためのシステムを開発した。(2)遠隔講義システムの研究MPEG-2overATMなどを始めとする高速映像通信技術の実験を行ない、遠隔講義実現の基礎を確立するとともに、教室における自動カメラ操作システムなどの、教室自動化のための技術開発も進めた。(3)超高速ネットワーク技術の評価超高速ネットワークを実現する技術として、ATMおよびWDMなどの多重化技術を対象にそれぞれの比較評価を行なった。(4)映像データベース管理技術の開発テレビのニュースなどを対象に、映像データベースのインデックス技術などの開発を行なった。(5)超高速ルーター技術の開発超高速ルーターの開発には並列処理技術の採用が不可避であることに着目して、並列計算機のネットワーク技術のルーターへの採用の評価などを行なった。本総合研究は21世紀における大学の研究・教育のための情報・通信基盤構築に関する体系的研究を行うことである.このため,具体的なプロトタイプを日本の中心となる大学で構築する.平成年度は本総合研究の初年度であり,まず次に示す5つの基盤研究グループを設置し,各研究グループとの間で十分な意志の疎通をはかりながら個別的に研究を進めた.(1)超高速ネットワーク研究グループ,(2)超並列,超分散システム研究グループ(3)知的ソフトウェア研究グループ,(4)大規模知識データベース研究グループ(5)高度知識共有研究グループ各研究グループの主な研究の実績は以下の通りである.(1)超高速ネットワーク研究グループ超高速ネットワーク構築の上での基盤となる次の技術を開発した.(c)映像配信プロトコルの提案と実現(2)超並列,超分散システム研究グループ(a)分散並列コンパイラの開発(b)有限要素法を対象としたネットワークコンビューティングの実現(3)知的ソフトウェア研究グループ(a)ネットワークを介して複数の組織が共同してソフトウェア開発を行うための基本システムの開発(b)(a)に基づく自動議事録作成システムの開発(4)大規模知識データベース研究グループ(a)ニュースオンデマンドシステムの開発(b)エージェント指向データベースの開発(5)高度知識共有研究グループ(a)マルチメディア情報のための伝送システムの開発(b)遠隔授業のための自動化教室システムの開発(c)映像を使った遠隔授業システムの開発次年度以降も本研究を連続する.研究・教育用ATMネットワークの構築とその利用に関する技術的な調査および検討を進めた。(1)広域分散コンピューティング環境の実現のためのコンパイラを試作した。本コンパイラはHPFプログラムを入力として、これをネットワーク上のコンピュータ群に分散して計算する。資源の最適利用のためのスケジューラなどが含まれる。(2)各種ネットワークを有効に利用するためのプロトコルの設計を行なった。これにより、ATMネットワーク上でのマルチキャストの実現などが可能となった。また、MPEG2をATMネットワークのみならずInternet上でも利用可能とするためのプロトコルを設計してIETFなどに提案した。さらに、家庭内での高速LAN実現のためにIEEE1394を使ったInternet技術の開発を進めた。(3)遠隔講義システムの実現のための基本技術開発を進めた。遠隔講義のための講義室では自動カメラ制御wm実現のための基本技術開発を進めた。遠隔講義のための講的に黒板を切り出す技術などの開発を進めた。上記の検討に並行して、本格的なATMネットワーク構築を可能とするために、関連企業などとの交渉を行なっている。また、これらを進めるために、年2回のワークショップを開催して、関連技術者が一堂に会して議論する機会を設けた。結果をProceddingsとしてまとめて出版した。本研究においては、超高速ネットワークの大学における利用技術の開発のために、以下のような研究を行なった。(1)情報環境システムの構築の研究超高速システムの大学における利用として、計算環境、教育環境、研究環境、データベース環境などを対象として、それぞれ必要な機能および性能についての検討を行ない、ギガビットネットワークの必要性を明らかにした。(2)超高速ネットワークシステムの研究ギガビットネットワークを構築する基本技術として、ATMのようなセル多重化技術によるものと、WDMなどのようにビット多重化技術によるものを比較検討して、将来の後者の有利性を明確にした。

(3)超並列、超分散システムの研究超分散システム構築のための技術課題を明確化するとともに、その実証のために日米研究用ネットワークであるTrans PACを利用した分散システムの実験を、Super computng98で実施した。(4)高度知識の共有と新しいマンマシンインタフェースの研究大学における超高速ネットワークを利用した遠隔授業の技術的課題を明確化するために、遠隔授業の試行を実施した。その結果、本格的な遠隔授業の実現には単に高速ネットワークのみではなく、教室におけるカメラワークの支援などの周辺技術の開発が非常に重要であることが判明した。また、成果の公開のために、成果報告のためのシンポジウムを開催した。
CKD進行、重症化過程および早期介入の標的分子としてのKlothoの意義

慢性腎臓病(CKD)が進行・悪化するのは、もともとの病気に関らず腎臓の実質部分の萎縮・線維化が重要な意義を持つと推定されている。従来、腎障害では、蛋白質制限食が指示されるが、この蛋白質のリン成分が組織障害性に働くと推測される。このリンを調節するKlotho蛋白質が腎臓に発見され、その働きの低下が腎障害をさらに悪化させ、今後治療対象となる可能性が示唆された。本研究の目的および意義は、CKD(慢性腎臓病)の進行・重症化過程におけるKlothoの病態生理学的意義、治療上の標的分子としての可能性、臨床上のマーカーとしての意義を検討することにある。以下に具体的目的を掲げた。1.腎障害進行時のCommon pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討2.CKDにおけるFunctional biomarkerとしてのKlothoの意義づけ3.血中および尿中Klothoレベル測定法の評価および確立と各病態での測定意義本年度においては、1) Common pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討: CKDモデルマウスでの検討(主として代表者土谷が担当):初期の腎疾患を端緒に腎機能障害が進展、より重症化する過程でのKlotho発現を検討した。5/6腎摘では早期からKlotho発現は低下し、かつ経過中の虚血負荷で増悪された。2) Calciprotein particle-fetuin A複合体とKlothoとの関連(分担者浅宮が担当):近年、血液中の過剰なカルシウムとリンは結合体[calciprotein particle (CPP)]を形成し、Feruin Aと結合しCPP-containing Fetuin Aが作られることが報告されたが、そのマーカーとしての意義はマウスモデル、ヒトでの動態を検討するために測定手技の確立を行った。3)血中および尿中Klothoレベル測定法の評価および確立:いまだに血中レベルの測定が容易でなくTOF MS装置を用いての測定を検討した。慢性腎臓病(CKD)の進行・重症化には、原因疾患に関らず尿細管・間質における線維化が重要な意義を持つと推定されている。Klotho発現の低下はこの線維化過程とに悪循環を形成し、さらにリン制御因子としての特異性が全身的な合併症を惹起する可能性が示唆されている。本研究ではKlothoの、このcommon pathwayでの病態生理と早期介入、治療応用への標的分子としての意義を検討することが目的である。1.腎障害進行時のCommon pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討2. CKDにおけるFunctional biomarkerとしてのKlothoの意義づけ3.血中および尿中Klothoレベル測定法の評価および確立と各病態での測定意義1.腎障害進行時のCommon pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討: 5/6腎摘マウスは予想外にKlothoの発現の低下がみられた。実験マウスで小規模な腎障害が慢性化する機序にKlothoの関りが推測されたのは予想外の成果であった。3.血中および尿中Klothoレベル測定法の評価および確立と各病態での測定意義: Klothoの測定はまだ、確立に至っていないため、進行がやや遅れている。従来の測定キットの各テストを行い、再現性の検討をおこなっている。以上の状況からは予想の進捗具合の範囲内と考えている。研究者らは、慢性腎臓病(CKD)の進行・重症化には、原因疾患に関らず尿細管・間質における線維化が重要な意義を持つと推定している。腎尿細管に発現するKlothoの低下はこの線維化過程とに悪循環を形成し、さらにリン制御因子としての特異性が全身的な合併症を惹起する可能性が示唆される。本研究ではKlothoの、このcommon pathwayでの病態生理と早期介入、治療応用への標的分子としての意義を検討することを目的とした。CKDの進行に伴い、血清クレアチニン値が変化する前からklotho発現量は低下していることを研究者らは推定している。一方、そのリガンドであるFGF23のCKD stage早期からの上昇が指摘されているが、その上昇の機転は、腎組織でのKlotho発現の低下が惹起しているのではないかと想定される。FGF23の変化とともに、機能蛋白であるKlothoの作用を解析することに加えて、血中尿中レベルのモニターと各病態およびCKD stageとの相関を観察することは、従来までCKDの有用なbiomarkerが利用できなかった現状に有益な情報をもたらす可能性があると考えられる。最終年度のH28年は、Klothoの関与するシグナルにはapoptosis関連およびTGF-betaの系に強く関与している可能性が観察された。さらにKlotho発現の低下したマウスでは、軽度の腎障害でも、積み重なることにより重症化することを見出し、今後CKD発症、進展のモデルを構築することの可能性が考えられた。CKDでは、Klothoの低下が間質の線維化と相互作用を有し、かつKlothoの低下がリンの組織障害性ともクロスしており、これらが原疾患に関らずCKDの進行の重要なメカニズムであり、CKD stageの進行に関っているものと推測された。

従来、腎障害では、蛋白質制限食が指示されるが、この蛋白質のリン成分が組織障害性に働くと推測される。このリンを調節するKlotho蛋白質が腎臓に発見され、その働きの低下が腎障害をさらに悪化させ、今後治療対象となる可能性が示唆された。1.腎障害進行時のCommon pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討: 5/6腎摘マウスは予想外にKlothoの発現の変化がみられた。早期からの変化と負荷(今回は虚血)により想定以上の増悪がみられることは、実際のCKD進展においての機序に関与するものと推測された。さらに、CKDの治療的手段と考えられている、ARBなどの治療が意義を持つかどうかの検討が可能で、今後の取り組みが可能となった。2.CKDにおけるFunctional biomarkerとしてのKlothoの意義づけ: Calciprotein particle-fetuinA複合体の測定法の検討を行った。実験室に、測定に必要な機器、試薬等の準備を行い、実験動物、ヒト血清での測定準備がほぼ準備ができた。3.血中および尿中Klothoレベル測定法の評価および確立と各病態での測定意義: Klothoの測定はまだ、確立に至っていない。従来の測定キットの各テストを行い、再現性の検討をおこなっている。TOF-Massの測定はまだ試行錯誤状態であり。以上の状況からは予想の進捗具合の範囲内と考えている。最終年度は、それぞれの目標を遂行する。Common pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討: CKDモデルマウスでの検討は、小規模腎障害の繰り返しによる慢性化機序の検討をすすめる。関る遺伝子は網羅解析によって検証する。また、慢性化モデルとして確立するべく条件ぎめをする。Calciprotein particle-fetuin A複合体とKlothoとの関連:実際の測定が可能となったので、さまざまな条件下で測定する。Klothoの細胞内シグナルおよびCKDモデルにおける繊維化制御機構の解明について、計画に加えて遂行する。血中および尿中Klothoレベル測定法の評価および確立は、引き続き、測定を継続して行う。商業ベースの測定キットおよび蛋白定量と併用して検討を続ける。腎臓内科Common pathwayに関るKlothoの病態生理、意義ならびにシグナル・細胞生物学的作用の検討: CKDモデルマウスでの検討は、さらに幾つかの実験モデルで、発症早期から継続してKlothoの発現、そのレベルおよびFGF23などの関連液性因子のモニター、増悪、軽減因子などを検討。27年度はモデル動物として慢性化の時期に至り、病態としてもCKDに最もマッチした状態となると推定している。Calciprotein particle-fetuin A複合体とKlothoとの関連:組織障害、動脈硬化への関与とKlothoとの相関、関連の観察を続ける。27年度はリン吸着剤などの効果などを検討する。
日本周辺の干潟に生息する巻貝類の遺伝的多様性と種分化に関する分子系統学的研究

日本列島、琉球列島およびアジア大陸の干潟に生息するBatillaria属(ウミニナ類)およびCerithidea属(ヘナタリ類)の巻貝全種を対象に、その系統関係とれぞれの種の集囲構造をミトコンドリアDNAの塩基配列に基づいて解析した。Batillaria属では、唯一プランクトン幼生期を持たない直達発生種であるホソウミニナについて、韓国の集団と日本列島の集団との遺伝的関係を解析したところ、少なくとも比較的最近(最終氷期末)まで交流があった事が示された。またウミニナとリュウキュウウミニナの共通先祖が日本列島へ侵入して、ウミニナに分化した事が示唆された。同属で唯一、日本列島と琉球列島に生息するイボウミニナでは、両列島間に有意な遺伝的階層構造は検出されなかったものの、南琉球、中琉球、日本列島の黒潮流域および対馬暖流流域の4集団間に遺伝的分化が進みつつある事が示された。Cerithidea属巻貝類366個体についてCOI遺伝子の塩基配列を決定し、分子系統学および系統地理学的解析をおこなった。揚子江河口と大分県のクロヘナタリ集団の間には遺伝的な分化が見られない事、これまで形態に基づき単一種と考えられていたヘナタリのうち、南琉球に生息する個体群が既に別の種に分化している可能性がある事、日本列島のフトヘナタリとその亜種とされる琉球列島のイトカケヘナタリとの間の遺伝的差異は種内変異のレベルである事などが示された。琉球列島に分布するCerithidea属3種とBatillaria属2種を比較すると、いずれの種でも慶良間海裂で隔てられる中琉球と南琉球の集団間に遺伝的分化がみられたが、その程度は種によって異なっていた。また、沖縄諸島の集団が種内で遺伝的に最も分化するパターンが、広く認められ、琉球列島形成史上の共通の要因によるものである可能性が考えられた。南琉球弧の西表島、黒島、宮古島、中琉球弧の沖縄本島、与論島および久米島において、干潟の巻貝類の分布調査と採集をおこなった。与論島を除く各島および既に採集されていた石垣島のリュウキュウウミニナ集団の遺伝的構造を、ミトコンドリアDNA・COI遺伝子の部分塩基配列に基づき解析した。その結果、リュウキュウウミニナ集団には、南琉球弧と中琉球弧の間で、大きな遺伝的ギャップがある事が示された。南琉球弧ではさらに、八重山列島と宮古列島の間に遺伝的な差異の存在が明らかになった。また中琉球弧では集団の遺伝的分化は見られなかったが、沖縄本島の東岸にのみ南琉球弧タイプの個体が低頻度で生息している事が発見された。リュウキュウウミニナ集団と、日本列島に生息する姉妹種であるウミニナとの系統関係を集団レベルで解析したところ、南琉球弧タイプのリュウキュウウミニナは、中琉球弧タイプの同種集団よりウミニナに近縁であり、中でも沖縄本島東岸の南琉球弧タイプ個体が最もウミニナに近縁である可能性が示唆された。その正否に関して、より長い塩基配列や他の分子マーカーによる検証および形態による分類学的検討が必要である。朝鮮半島南端部のホソウミニナ集団について同様の手法により、日本列島の集団との遺伝的関係を解析したところ、博多湾の集団と共通の遺伝的性質を有する事が明らかになった。この事は対馬海峡を挟む両集団の間に、少なくとも比較的最近(最終氷期末)まで交流があった事を示唆する。奄美大島でウミニナ類の分布調査と採集をおこなった。浦川河口干潟から採集された20個体について、ミトコンドリアDNA・チトクロームオキシダーゼ・サブユニットI

遺伝子領域の下流側、約400塩基対の配列を決定し、既知のウミニナ類の配列と比較しところ、14個体がリュウキュウウミニナ型の配列を持っていたのに対し、6個体の配列はウミニナ型であった。両者の間には、明確な貝殻形態の差異は見られなかった。ウミニナとリュゥキュウウミニナの系統関係をより正確に解析するため、これまで得られたウミニナおよびリュウキュウウミニナの全てのハプロタイプについて同遺伝子の上流側の塩基配列を決定し、640塩基対の配列に基づく分子系統解析をおこなった。その結果、ウミニナ型の個体が明らかな単系統群を形成するのに対し、リュウキュウウミニナの単系統性は支持されなかった。奄美大島のリニゥキュウウミナ型個体は、沖縄本島東岸に低頻度に分布する個体と単系統群を形成し、地理的に近い中琉球(沖縄本島と久米島)の大部分の個体よりも南琉球の個体群と近縁である事が示された。以上の結果から、ウミニナとリュゥキュウウミニナの共通先祖が琉球列島に2回侵入した事、その片方に由来する少数の個体が日本列島へ侵入して、ウミニナに分化した事、両者の間の種分化は未だ完了しておらず、同所的に生息する分布境界の奄美諸島では種間の交配が起こっている事が示唆された。これらの事を検証するため、核遺伝子に基づく解析をおこなうとともに、大陸集団との系統関係を明らかにする必要がある。日本列島、琉球列島および揚子江河口で採集されたフトヘナタリ科巻貝類全6種およびイボウミニナについてミトコンドリアDNA・チトクロームオキシダーゼ・サブユニットI(COI)遺伝子領域の塩基配列を決定し、分子系統学・系統地理学的解析をおこなった。揚子江河口で採集されたフトヘナタリ科巻貝類はクロヘナタリおよび日本には分布しない種であった。また前者と大分県寄藻川河口の同種集団の間には遺伝的な分化が見られない事が示された。琉球列島に生息するフトヘナタリは殻形態の違いからイトカケヘナタリと呼ばれ、フトヘナタリの亜種とされてきたが、今回の結果から日本列島と琉球列島の集団間の遺伝的差異は非常に小さい事が示された。フトヘナタリでは中沖縄でやや遺伝的分化が見られるものの、東北地方から南沖縄までほとんど地域変異が見られないのに対し、ヘナタリやカワアイでは日本列島、中沖縄、南沖縄間に遺伝的分化が見られた。特にヘナタリでは、南沖縄の集団と他集団との間に非常に大きな遺伝的差異が見られ、既に別の種に分化している可能性が示唆された。一方、カワアイでは、日本列島集団と南沖縄集団が比較的近縁で、間に位置する中沖縄集団が他集団から最も遺伝的に分化している事が示された。同様の傾向がイボウミニナでも見られた。九州以北での絶滅が危惧されているイボウミニナの数少ない健全生息地のうち、熊本県羊角湾の集団が最も高い遺伝的多様性を維持している事が示された。昨年度明らかになった、ウミニナ/リュウキュウウミニナの集団構造をあわせ考えると、中沖縄の干潟の巻貝類に遺伝的分化を引き起こした共通の地誌的要因の存在が考えられる。
集団規範による管理と多階層組織に関する理論的・実証的研究

一般に、チーム生産においては、「ただ乗り」の発生により効率的生産水準を達成できないことはよく知られている。そこで、効率的生産水準を達成するため、プリンシパル・エージェント関係を形成する必要がある。しかし、その場合プリンシパルとエージェント間に結託が生じる可能性がある。本研究では、チーム生産に集団規範や集団凝集性といった一種の集団圧力を導入することで、効率的生産水準を達成できる場合があることを明らかにした。本研究では、チーム生産に伴う問題を解決する方法として、グループ内における規範や凝集性というような社会的な共通の信念ないし慣行が、経済的成果を生み出すためにいかに有用であるということを理論的なモデル用いて示すことにある。すなわち、ある一人が規範となっている努力水準を怠れば、グループの他の人に迷惑がかかる。そのため、逸脱者は同僚の圧力を感じる。逸脱者に課される制裁は必ずしも金銭的なものとは限らず、説得、批判、追放、ときには肉体的処罰という形をとることもある。このような慣行・制度がいかに有用であるかを示す。特に本年度においては、既存・先行研究のサーベイを行うことで、次年度以降のモデル構築および実証研究の基礎的な研究を行った。集団規範および社会規範の研究は、伝統的には、経済学・経営学よりも社会学の研究分野とみなされてきている。そして、経済的なインセンティブによる方法では「ただ乗り」の防止という点が強調されてきた(例えば、Holmstrom(1982)はチーム生産に伴う成果をチームのメンバー全員で配分するという条件の下では、チーム生産は効率的生産を達成できないことを証明し、効率的生産を達成するには監督者の存在が必要であることを示した)。一方、社会学・心理学的な研究(Whyte,Zalesnik,Likert,Seashore)においては記述的な分析が多い傾向がある。しかし、最近、集団・社会規範を経済モデルに統合する新たな試み(Akerlof(1980),Undbeck(1995,1997,1999),Binder & Pesaran(2001))が登場するに至っている。次年度以降は、チーム生産とモラル・ハザード行動および集団規範と集団凝集性に関連する文献の体系的なレビューを継続しながら、単階層組織と多階層組織の比較をモニタリングとインセンティブ制度という観点から行う。本研究は、チーム生産に伴うただ乗り問題を解決する方法として、チーム内における規範や凝集性といった共通の信念や慣行が、成果を生み出すためにいかに有用であるかを示すことにある。すなわち、チーム内の一人が規範となっている努力水準の実行を怠る場合、規範からのその逸脱者はチーム内の同僚からの圧力を感じる。逸脱者に課される制裁は、必ずしも金銭的なものとは限らず、説得、批判、追放、ときには肉体的な処罰という形をとることもある。このような慣行・制度がいかにチーム生産におけるただ乗りを防ぐためには有用であるかを示すことにある。特に、本年度においては、最適な課業配分および資産活用の優先権の階層構造について考察した。すなわち、企業組織ないし経済社会は、経済主体へどのように課業を配分するのか、また、経済主体に対しどのように資産活用の優先権を与えるのかについて考察した。企業組織ないし経済社会における重要な課業の一つは、全資産を一体化して活用するコラボレーション、あるいは、単一ないし一部の資産を結合化して活用するスペシャリゼイションである。そして、それらの課業は、個々の経済主体に配分されるものである。他方、経済主体は、配分されたコラボレーションないしスペシャリゼイションの課業を達成するため、必要な資産を活用する権限を与えられる。資産が稀少であるとき、企業組織ないし経済社会は資産活用の優先権の階層構造を決めようとする。そして、結局、企業組織ないし経済社会は、総期待価値を最大化するように、課業配分および資産活用の優先権の階層構造を決定するということが明らかになった。リスク中立的なエージェントからなるチーム生産においては、均衡予算契約はフリーライダーの発生により効率的生産水準を達成できないことはよく知られている。そこで、効率的生麿水準を達成するため不均衡予算契約のもとで、プリンシパル・エージェント関係を形成する必要がある。本研究では、チーム生産に一種のグループ・ダイナミクスを導入することで、効率的生産水準を達成できる場合があることをまず明らかにした。次に、実際にはエージェントは生産組織に帰属すると同時に社会組織(共同体)に属しており、同時にこれら二つの組織で契約や規範を遵守することを求められているので、このような二つの組織に帰属することで、一方の組織(社会組織)の協調が他方の組織(生産組織)の協調の促進にどのような影響を及ぼすのかを考察した。特に、単階層組織のパートナーシップ企業と単階層社会組織へ帰属した場合と、多階層組織のプリンシパル・エージェント企業と多階層社会組織へ帰属した場合の協調の促進を比較した。

その結果、生産関係と社会関係とを結びつけることは、生産関係における協調を促進するという点では、同等程度に全エージェント関係の方が好ましいかもしれないが、社会関係における協調を維持する点では、生産関係の協調を優先することによる社会関係の構成の歪曲化の危険性を緩和できる可能性があることから、プリンシパル・エージェント関係の方が好ましいということが明らかになった。
Kirchhoff方程式の大域理論

本研究はGevrey空間あるいはSobolev空間ににおけるKirchhoff方程式の時間大域解の存在を証明することである.研究期間内でGevrey空間でのsemiglobal solutionの一意的存在を証明することが出来た.すなわち,時間を任意に与えた時その時間まで存在するGevrey級解を構成することに成功した.初期値のGevery解析性は時間に依存しているため目標とするGevrey可解性まではまだ到達できてはいないが,本研究で得られた結果は現段階では関連するこれまでのすべての結果を超えたものである.Gevrey級族に属する初期値をもつKirchhoff方程式のCauchy問題に対するalmost global existenceを証明した。基本的にはフーリエ変換を用いているが、有界領域ではフーリエ級数を、外部領域では一般化されたフーリエ変換を用いることにより全空間と同様な結果が得られた。これらの結果は海外の雑誌に現在投稿中である。本研究は時間について一様なGevrey指数に関する時間大域解の存在を目標としている。Almost global existenceが得られたことは最終目標に近づきつつある。初期値がGevreyクラスに属するKirchhoff方程式の初期値問題に対して、時刻を任意に与えたときGevrey級解がその時刻まで一意的に存在することを、M. Ruzhansky氏(Imperial College London)との共同研究をとおして証明を遂行した。我々はこの結果をalmost global existenceと命名した。証明方法は2階線形双曲型偏微分方程式の係数にSchauder-Tychonoffの不動点定理を適用し、線形方程式の解が実はKirchhoff方程式の解となることを示し所要の結果を得ることができた。またKirchhoff方程式にはエネルギー保存則があるが、我々はこの保存則を不動点定理の使用とともに有効に活用したところに最大のアイディアがあるものと自負している。これまで出版されている他の論文ではエネルギー保存則を利用する局面に達しておらず、解を接続する場合にある時刻で止まり結果として時間局所解しか得られていない。本研究はフーリエ変換の方法に依っているのでフーリエ級数を用いれば有界領域の問題が解け、また一般化されたフーリエ変換を用いれば外部領域に対しても同様な結果が得られる。これらの結果は当該年度に論文としてまとめられ、C. R. Acad. Sci. Paris (パリ学士院紀要)から結果の概要が2017年度に出版され、2020年にJ. Anal. Math.から出版される予定である。なおこれらの結果は、なめらかなクラスに対する可解性に関して現段階では他の結果を凌いでいることを特筆したい。本研究の目標はKirchhoff方程式の時間大域解の存在を示すことであり、概要で述べられた結果はまだ途中段階にある。問題が極めて難しいため最終年度内で解決できるかどうかは微妙になってきているが、次年度も諦めることなく本研究に取り組む予定である。Kirchhoff方程式は1883年に振動する弦の運動を記述する方程式としてKirchhoffが提唱し、1940年にBernsteinによる時間大域的実解析解の存在が証明されて以来、多くの研究者が実解析的クラスを拡張する試みを与えたが未だに満足の行く結果が得られていないのが現状である。Gevrey空間は実解析的クラスと無限回微分可能な関数空間との間にある関数空間で、Kirchhoff方程式をGevrey空間で考えることは自然な流れである。この問題は本研究の主要な課題である。本研究では未だに究極の目標には達していないが、かなり近づいてきている。平成28年度はsemiglobal solutionの存在の証明に成功しこの結果の速報は平成29年にC. R. Acad. Sci. Parisから出版され、またfull paperは平成32年度にJ. Anal. Math.から出版される予定である。この結果は国内外の研究集会や国際会議で発表し当該分野の研究者らと討論した。研究最終年度である今年度は目標としているKirchhoff方程式のGevrey空間における時間大域可解性の証明に着手したものの未だに成功に至っていない。この問題は今後の継続課題とする。一方で波動方程式の外部問題における分散型評価式や局所エネルギー減衰を考える際、Besov空間の基礎理論が必須であるが、岩渕司氏と谷口晃一氏との共同研究をとおしてDirichlet Laplacianのfunctional calculusを基礎に領域上でのBesov空間の定義を与えることに成功した。以上述べた結果は国内外の研究集会で発表した。本研究はGevrey空間あるいはSobolev空間ににおけるKirchhoff方程式の時間大域解の存在を証明することである.研究期間内でGevrey空間でのsemiglobal solutionの一意的存在を証明することが出来た.すなわち,時間を任意に与えた時その時間まで存在するGevrey級解を構成することに成功した.初期値のGevery解析性は時間に依存しているため目標とするGevrey可解性まではまだ到達できてはいないが,本研究で得られた結果は現段階では関連するこれまでのすべての結果を超えたものである.本研究では局所解の最大存在時刻の上からの評価が得られれば、概ね成功すると考えられる。今後は最大存在時刻の深い考察を行いたい。大域解の存在証明でShauder-Tychonoffの不動点定理にばかり固執していたが、視点を変えて違うアイディアを現在模索中である。偏微分方程式論当初予定していた出張を公務多忙のため急遽取りやめたため、使用額が余りました。次年度の国内出張をする際に有効に活用する予定である。
活性酸素による酸化ストレス評価用マイクロアレイチップの研究

インクジェット法にて作製したフラーレンC60結晶微粒子の3次元構造体をマイクロウェル内部に形成し、可視光照射により活性酸素の生成が可能な「活性酸素発生源」をもつPDMS製マイクロアレイチップを試作した。このチップを用いた細胞培養試験により、活性酸素による細胞毒性の定量的な評価が可能であることを実証することで、細胞の酸化ストレス応答性を評価するためのデバイスを構築した。本研究では、細胞などの生理的現象の定量評価に影響を与えないように「外場からコントロールが可能な『活性酸素発生源』」を開発し、これを用いて、(1)活性酸素により誘発される酸化ストレスに対する細胞内の抗酸化システムの機能解明、および、(2)細胞間・細胞内シグナル伝達分子としての活性酸素の機能解明に役立つ評価システムを構築することを目的としている。具体的には、インクジェット法にてC_<60>。結晶微粒子をウェル内部に形成した、可視光レーザ照射により生成量の制御が可能な「活性酸素発生源」をもつマイクロアレイチップを試作し、このチップにて細胞の酸化ストレスについて定量的な評価が行えることを実証する。本年度は、まず、インクジェットにおける各種吐出条件とC_<60>結晶微粒子の析出状態との関係を明らかにし、C_<60>結晶微粒子の比表面積を制御する手法を確立した。そして、インクジェット法にてPDMS上に3次元状に形成したC_<60>結晶微粒子について、活性酸素と反応して蛍光を発する2種類の蛍光試薬(DCF-DAおよびDHE)を利用することで、可視光(532nm半導体グリーンレーザ)照射による蛍光強度を蛍光分光計にて測定し、それぞれ過酸化水素およびスーパーオキシドの生成を確認した。また、インクジェット法の吐出条件を変化させることで得られる、平均寸法×析出密度の異なった数種類のC_<60>。結晶微粒子にて、蛍光分光計で蛍光強度の測定を行い、比表面積の増加により活性酸素の生成量が増加することの確証を得た。さらに、ウェル内に活性酸素を効率良く生成するC_<60>。結晶微粒子を封入したマイクロアレイチップを試作することができた。具体的には、インクジェット法にてC60結晶微粒子をウェル内部に形成した、可視光レーザ照射により生成量の制御が可能な「活性酸素発生源」をもつマイクロアレイチップを試作し、このチップにて細胞の酸化ストレスについて定量的な評価が行えることを実証する。本年度は、インクジェット法によりC60結晶微粒子を形成させたPDMS製マイクロアレイチップのマイクロウェル中にてHeLa(ヒト子宮頸部癌由来)細胞を培養し、そこにグリーンレーザを照射した場合の細胞毒性評価を行った。インクジェットの吐出条件は、昨年度に得られた最適条件(より微細なC60結晶微粒子が3次元的に形成されており、蛍光分光によりもっとも活性酸素が生成された可能性が見られた条件)とした。その結果、C60結晶微粒子にレーザを照射した場合、暗室状態(04%)やC60結晶微粒子無しでレーザを照射した場合(011%)に比べ、高い細胞の死亡率50100%が得られた。このことから、形成したC60結晶微粒子にグリーンレーザを照射することにより、活性酸素によると考えられる細胞毒性が発現することが確認された。本研究では、細胞などの生理的現象の定量評価に影響を与えないように「外場からコントロールが可能な『活性酸素発生源』」を開発し、これを用いて、1活性酸素により誘発される酸化ストレスに対する細胞内の抗酸化システムの機能解明、および、2細胞間・細胞内シグナル伝達分子としての活性酸素の機能解明に役立つ評価システムを構築することを目的としている。本年度は、昨年度に試作したC60結晶微粒子をマイクロウェル中に形成させたマイクロアレイチップをベースに、さらに、1つの基板上での細胞培養にて細胞毒性評価が可能なPDMS製マイクロアレイチップを設計・製作した。インクジェットの吐出条件は、最適条件(より微細なC60結晶微粒子が3次元的に形成されており、蛍光分光によりもっとも活性酸素が生成された条件)とした。このチップは、昨年度のグリーンレーザの代わりにLEDライトを使用することにより、C60結晶微粒子が封入された96個のマイクロウェルすべてに光照射をすることができる。また、同チップ上には、比較として、光照射される96個のC60結晶微粒子無しのマイクロウェル、および、C60結晶微粒子が封入され暗室条件とされる96個のマイクロウェルも作り込まれている。

本チップにてマウス筋芽細胞(C2C12)の培養評価を行った結果、光照射にて生成したと考えられる活性酸素による細胞毒性が確認され、作製したチップは細胞の酸化ストレス応答性を評価するためのシステムとして使用できることが実証された。活性酸素生成源としてのC60結晶微粒子を形成させたPDMS製マイクロアレイチップの試作ができ、これを用いた酸化ストレスに関する基本試験として細胞培養試験を行い、細胞毒性が発現することを確認することができたため、おおむね順調であると自己評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。多種類の細胞(癌細胞、幹細胞、神経細胞など)の培養実験を行い、各種細胞の接着性・増殖性(活性)、各種細胞のアポトーシス、幹細胞の分化などの機能誘導への活性酸素の影響を評価する。接着性についてはビンキュリン染色による接着点の評価を行い、増殖性および成長方向選択性についてはアクチンフィラメント染色による細胞の足の伸展方向の観察、アポトーシスについてはlive/dead蛍光試薬による観察評価を行う。また、幹細胞の分化についてはその発現状態を産生物質やイオンを蛍光顕微鏡や蛍光分光法にて観察あるいは定量化する。
画像処理における位置依存フィルタのためのフルベイズ統計推測法

採用2年目となる本年度は,主に3つのトピックに取り組んだ.実績を挙げた.いずれの実績においても,構成された画像処理アルゴリズムが高性能である点と,各モデルにおける厳密計算の困難性を適切な近似法によって克服した点とが主な意義と重要性である.1つ目は,画像のフィルタリング処理の統計的な定式化に,カラー画像への適応を組み込んだことである.画像フィルタの拡大係数の上にスパース性を仮定するスパースベイズ学習法により,サポートが小さくコンパクトであるにもかかわらず拡大性能の高いフィルタが学習されることが前年度に示されたことであるが,カラーチャネルごとのスパース性を考慮することで,RGB表現においてはGチャネル(緑色)において大きなサポートが学習されやすいことが,YIQ表現においてはYチャネル(輝度)において大きなサポートが学習されやすいことが,それぞれ示された.本結果は,ヒト視覚系がGチャネルやYチャネルに鋭敏に反応することは広く知られており,映像取得や伝送において広く利用されていることとも一致している.2つ目は,画像超解像法の研究にとりくみ,ハイパーパラメタ推定や,効率の良いレジストレーション法,遮蔽物除去といった事項を研究した.3つ目は,コンピュータ断層撮影法(CT)の研究である.人体を撮影対象とする場合は,撮影される物体が空気,水,骨,脂肪,筋肉など既知のものである点を利用し,再構成性能のよいCTアルゴリズムの提案をおこなった.主に2つの実績を挙げた.いずれの実績においても,構成された画像処理アルゴリズムが高性能である点と,各モデルにおける厳密計算の困難性を適切な近似法によって克服した点とが主な意義と重要性である.1つめの実績は,画像超解像のための位置依存性を持つ階層ベイズモデルの提案である.階層化による位置依存性の導入先は2つある.1つは高解像度画像の事前分布であり,画像自身を表わす層に加えてエッジを表現する隠れ層をも持つ複層マルコフ確率場を用いた超解像法を提案した.もう1つは高解像度画像から低解像度画像への観測過程を表わす尤度であり,ノイズ分散を位置依存とすることで,遮蔽物などの擾乱を画像のみから抽出して擾乱の影響を受けにくい超解像法を提案した.事前分布・尤度いずれに隠れ変数を導入するにしても,厳密な統計的推測は計算量的に実行困難のため,変分法を用いて効率的なアルゴリズムを導入した.2つめの実績は,画像のフィルタリング処理を統計的に定式化し,2種類の統計モデルを提案したことである.第1のモデルはスパースペイズ学習に基づいており,画像フィルタの拡大係数の上にスパース性を仮定する.その結果,サポートが小さくコンパクトであるにもかかわらず拡大性能の高いフィルタが学習された.本モデルにおける厳密な推論は解析的に実行不可能なため,変分法に基づく効率的なアルゴリズムを考案した.第2のモデルは,ディリクレ過程を用いた混合モデルのノンパラメトリックペイズ学習に基づき,自動的に混合数を同定しつつ混合フィルタを学習することが可能である.本モデルでは,データに応じた混合数のフィルタが獲得され,位置依存性を示すフィルタの統計的学習に成功した,本モデルにおける推論の厳密な実行は困難であるため,マルコフ連鎖モンテカルロ法を利用した近似推論法を用いた.採用2年目となる本年度は,主に3つのトピックに取り組んだ.実績を挙げた.いずれの実績においても,構成された画像処理アルゴリズムが高性能である点と,各モデルにおける厳密計算の困難性を適切な近似法によって克服した点とが主な意義と重要性である.1つ目は,画像のフィルタリング処理の統計的な定式化に,カラー画像への適応を組み込んだことである.画像フィルタの拡大係数の上にスパース性を仮定するスパースベイズ学習法により,サポートが小さくコンパクトであるにもかかわらず拡大性能の高いフィルタが学習されることが前年度に示されたことであるが,カラーチャネルごとのスパース性を考慮することで,RGB表現においてはGチャネル(緑色)において大きなサポートが学習されやすいことが,YIQ表現においてはYチャネル(輝度)において大きなサポートが学習されやすいことが,それぞれ示された.本結果は,ヒト視覚系がGチャネルやYチャネルに鋭敏に反応することは広く知られており,映像取得や伝送において広く利用されていることとも一致している.2つ目は,画像超解像法の研究にとりくみ,ハイパーパラメタ推定や,効率の良いレジストレーション法,遮蔽物除去といった事項を研究した.3つ目は,コンピュータ断層撮影法(CT)の研究である.人体を撮影対象とする場合は,撮影される物体が空気,水,骨,脂肪,筋肉など既知のものである点を利用し,再構成性能のよいCTアルゴリズムの提案をおこなった.
ゲノム編集を促進する逆転写酵素阻害剤の開発とその応用

本萌芽研究では、まずCRISPA-Cas9によるゲノム編集効率を細胞内に発現した蛍光物質であるVenusの輝度を計測することによって評価するassay systemを構築した。また、ゲノム編集効率を変化させると報告された薬剤の効果を評価した。細胞内に発現させたSpCas9によるVenusのゲノム編集効果をマイクロプレートリーダーやFCMを用いて蛍光輝度を計測することによって、定量的にゲノム編集効率を検出可能であった。一方で使用した薬剤(AZT、SCR7、L755507)に関して構築したassay systemで評価するも、有意なゲノム編集促進または阻害効果は確認されなかった。1ベクターの作成:HIV由来の発現様式で非増殖性タイプの蛍光物質を搭載したベクターおよびSaCas9発現ベクター、sgRNA(HIV標的配列を含む)を作成および設定した。2細胞内における蛍光蛋白発現とゲノム編集効果の評価:293T細胞に作成したベクターを遺伝子移入し、HIV由来の発現様式で非増殖性タイプの蛍光物質の発現をFCM、マイクロプレートリーダー、蛍光顕微鏡を用いて確認およびその輝度を測定した。加えてSaCas9およびsgRNA(HIV標的配列)を細胞内に導入し、蛍光物質の輝度を測定することによってSaCas9によるHIVに対するゲノム編集効率を評価した。またsgRNAに関して複数の配列を設定し、その編集効率を評価した。SaCaS9によって標的HIVの配列が明らかに切断され、それと同時に有意な蛍光輝度の低下を認めた。またその蛍光輝度の低下は、SaCa9の発現量に依存的であることが示唆された。その他、オフターゲット効果に関しては、次世代シークエンサーを用いることによって評価する方法を試みている。3逆転写酵素阻害剤(NRTI)のゲノム促進効果:2015年に報告された論文によれば、逆転写酵素阻害剤であるAZTはNHEJ経路を促進したと報告された。したがって、我々の方法も同様にAZT投与により蛍光輝度がさらに低下することが予想された。しかしながら我々の方法では、蛍光の低下は軽微であり有意差を認めなかった。その他、NHEJ阻害剤、HDR促進剤と報告された薬剤に関しても同様の方法で評価したが、いずれも軽微な変化であり有意な蛍光輝度の変化は認めなかった。原因として、細胞の違い(がん細胞由来のcell lineは薬剤の効果が低い)が関係している可能性がある為、新たに幹細胞系の細胞を用いる方法に変更し実験を継続中である。2016年4月に発生した熊本地震により、機器類が破損し実験を数か月にわたり十分に行えなかった。また、2015年に報告された論文データと比して我々の結果と乖離を認めており、その原因究明のため計画外の実験が必要になった。以上により当初の計画より遅れを生じた。我々は、CRISPR-Cas9のHIV-1ゲノム編集を促進する薬剤の選定および同定を行い、同時にそのゲノム編集促進機序の解明を行うことを目的とした。まずHIV由来の発現様式で非増殖性タイプの蛍光物質を搭載したベクターおよびSaCas9発現ベクター、sgRNA(HIV標的配列を含む)を作成および設定した。細胞内における蛍光蛋白発現とゲノム編集効果の評価に関して、293T細胞に作成したベクターを遺伝子移入し、蛍光物質の発現をFCM、マイクロプレートリーダー、蛍光顕微鏡を用いて確認およびその輝度を測定した。結果として、SaCaS9によって標的HIVの配列が明らかに切断され、それと同時に有意な蛍光輝度の低下を認めた。その他、オフターゲット効果は次世代シークエンサーを用いることによって評価する方法を試みた。また、逆転写酵素阻害剤のゲノム促進効果に関して、2015年に逆転写酵素阻害剤であるAZTがNHEJ経路を促進したと報告された。我々の方法も同様にAZT投与により蛍光輝度がさらに低下することが予想された。その他、NHEJ阻害剤、HDR促進剤と報告された薬剤に関しても同様の方法で評価したが、いずれも軽微な変化であり有意な変化は認めなかった。原因として、細胞の違い(がん細胞由来のcell lineは薬剤の効果が低い)が関係している可能性がある為、新たに幹細胞系の細胞を用いる方法を試みている。2015年に報告された論文によれば、逆転写酵素阻害剤であるAZTはNHEJ経路をさらに促進したと報告された。我々の構築した方法では、その効果は軽微であり有意な蛍光輝度の低下を認めなかった。その他、NHEJ阻害剤やHDR促進剤と報告された薬剤に関しても我々の構築した方法を用いて評価したが、蛍光輝度の軽微な変化のみであり有意な蛍光輝度の変化は認めなかった。

その原因として、細胞の違い(がん細胞由来のcell lineは薬剤の効果が低い)が関係している可能性があるため、新たに幹細胞系の細胞を用いる方法に変更を検討し、実験を継続中である。また、我々が多数所有する逆転写酵素阻害剤をスクリーニングすることによって、我々の評価方法でNHEJ経路を促進する薬剤を探索・同定も同時進行して行く。感染症、血液内科熊本地震により研究施設が被災し、研究(実験等)が進行できない状態が数ヶ月継続し、当初の予定より研究が大幅に遅れたため。本研究の実験遂行のため試薬および消耗品等の購入が必要である。平成29年12月までに研究成果の取り纏めを行う予定である。
ウラン・ネプツニウムを含むカルコゲナイド化合物の単結晶育成と5f電子状態の研究

本年度は、前年度に続き斜方晶UXS(X,:S,Se Te)の研究を行った。β-US_2は、4.2Kまで磁気秩序を示さない常磁性半導体である。XサイトがSからSe,Teと変化したUSeSやUTeSでは、伝導は金属的になり、磁性は強磁性へと変化する。臭素もしくはヨウ素を用いた化学輸送法により、常磁性体β-US_2及びUTeSの単結晶育成を行った。この単結晶による磁化測定の結果、両化合物共に、非常に一軸異方性が強く容易軸は[001]方向であることが明らかとなった。次に両化合物に対して圧力下で電気抵抗測定を行った。UTeSでは、圧力と共に、室温付近の電気抵抗値が大きく減少し、より金属的な振る舞いへと変化した。またOGPaでは87Kであった強磁性転移温度が、8GPaの圧力下では、166Kまで上昇することも明らかとなった。同じ結晶構造を持つβ-US_2においても同様の圧力効果が観測された。つまり圧力の増加に伴い、伝導は半導体から金属的な振る舞いへ近づくことが明らかとなった。特に低温では、数桁も抵抗値が減少しており、非常に大きな圧力効果を示す。またこの変化に伴い、電気抵抗に折れ曲がりの異常Taが観測された。このTaも、UTeSの強磁性転移温度と同様、圧力の増加と共に、増加する。強磁性体UTeSとの比較から、この異常Taは、強磁性転移である可能性が高い。以上の結果から、この系では、伝導の増加と強磁性相互作用の間に密接に相関があることを明らかにすることができた。今年度は、カルコゲナイド化合物の中でも、UTe_2, UTeS及びβ-US_2の単結晶育成及びそれらの物性を詳細に研究した。UTe_2は、斜方晶Immmの結晶構造を持つ。この結晶構造は、Te原子による三角柱の中心にウラン原子が位置しており、このセルが[100]方向に一列に並ぶ特長がある。単結晶による磁化測定の結果、結晶構造を反映した非常に大きな磁気異方性があることが分かった。磁化容易軸は、三角柱のセルが一列に並ぶ方向、つまり[100]方向であることが分かった。また困難軸[010]方向の磁化率の温度依存性では、40K付近で山を持つような振る舞いを示すことが分かった。この特徴は、重い電子系等によく見られる振る舞いである。実際に比熱測定を行った結果、大きな電子比熱係数γが観測されため、UTe_2の基底状態は、重い電子系の可能性がある。今後は、より純良な単結晶を育成し、ドハースファン・アルフェン効果測定を行うことで、直接重い準粒子を観測することを目指す予定である。β-US_2及びUTeSは、斜方晶Pnmaの結晶構造を持つ。両者は同じ結晶構造を持ちながら、磁性と伝導は大きく異なる。常磁性β-US_2は、ギャップの小さな半導体である。一方、87K以下で強磁性に相転移するUTeSは、半金属である。単結晶による磁化測定の結果、両者の磁気異方性は大変似ており、磁化容易軸は[001]である事が分かった。ただしβ-US_2は常磁性であるため、低温における容易軸方向の磁化は、UTeSと比較すると小さい。結晶構造と磁気異方性がUTeSと同じでありながら、β-US_2が強磁性に転移しない原因を研究するため、圧力下電気抵抗測定を行った。その結果、圧力を増加させると、電気伝導は、UTeSのような金属的な振る舞いに近づいていくことが分かった。またその変化に伴い、電気伝導に異常が現れることが分かった。この異常は、圧力の増加に伴い、高温側へシフトしていく。UTeSとの類推からすると、この異常は、強磁性転移である可能性が高い。現在は、圧力下磁化測定を行うことで、この異常が本当に強磁性であるかどうかを調べている。