hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炎症性および神経障害性疼痛におけるCCL3,CCR5の関与

マウスで神経障害性疼痛モデルを作製し、末梢神経、DRG、脊髄後角に誘導されるmacrophage/microgliaの機能種について検討し、骨髄移植によりその起源についても検討した。損傷神経では術後3日目をピークとしてM1 macrophageが著明に増加し、これらは骨髄由来であった。DRGと後角においては術後3日1週間をピークとして、それぞれM2 macrophage,M1 microgliaの著明な増加があり、Ki-67陽性を示した。EGFP陽性細胞の侵入は3週間後になって認められたことから、初期に増加するのは常在型であると思われる。神経障害性疼痛の発症にはミクログリアやマクロファージが関わることが示唆されており、神経障害性疼痛の動物モデルの坐骨神経部分結紮モデル(Seltzerモデル)マウスでは、後根神経節(dorsal rootgauglia ; DRG)にマクロファージの浸潤が認められることが報告されているが、そのマクロファージの詳しい機能種や役割は分かっていない。そこで本研究では、神経障害性疼痛の病態時のDRGにおけるマクロファージの役割を解明するため、Seltzerモデルマウスを用いて、マクロファージの誘導性の検討および機能種の検討を行った。結紮後3日のSeltzerモデルマウスのDRGにおいて、一部のニューロンに、傷害されたニューロンのマーカーであるactivating transcription factor 3(ATF3)の発現が認められた。また、結紮後3目に傷害側の脊髄後角でミクログリアの有意な増加が認められた。さらに、脊髄後角のミクログリアの増加よりも早い結紮後2日に傷害側のDRGでマクロファージの有意な増加が認められた。さらに、このマクロファージの機能種を検討したところ、M2aマクロファージにあたるArginase-1(Arg-1)、CD163陽性のマクロファージが多く認められた。今回、Seltzerモデルマウスの脊髄後角においてミクログリアの数が増加すること、DRGでマクロファージの数が増加し、さらにそれらのマクロファージの多くがM2aに分類されるものであるということを示した。M2aを誘導するIL-4、IL-13やM2aが分泌するIL-10は、炎症性サイトカインの分泌を減少させることから、神経障害性疼痛の症状の抑制に重要な役割を果たしている可能性があると考えられる。神経障害性疼痛の発症にはミクログリアやマクロファージが関わることが示唆されており、神経障害性疼痛の動物モデルの坐骨神経部分結紮モデル(Seltzerモデル)マウスでは、後根神経節(dorsalroot ganglia ; DRG)にマクロファージの浸潤が認められることが報告されているが、そのマクロファージの詳しい機能種や役割は分かっていない。そこで本研究では、神経障害性疼痛の病態時のDRGにおけるマクロファージの誘導およびその機能種の検討を行ったところ、結紮後2日のSeltzerモデルマウスの傷害側のDRGでマクロファージの有意な増加が認められ、それらのマクロファージの多くが、予想に反してArginase-1(Arg-1)、CD163陽性でiNOS陰性のM2aマクロファージであることがわかった。免疫組織化学によりIL-10の染色を試みたが、特異的で力価の高い抗体が得られず、成功するに至っていない。リアルタイムPCRにより、結紮後2日の傷害側のDRGにおいて、IL-10mRNAの増加が観察された。M2aクロファージが分泌するIL-10は、炎症性サイトカインの分泌を減少させることから、神経障害性疼痛の症状の抑制に重要な役割を果たしている可能性があると考えられる。現在、他の炎症性サイトカイン(IL-1β、IL-6,TNFα)および抗炎症性サイトカイン(TGF-βなど)についても定量を行なっている。神経障害性疼痛の発症にはミクログリアやマクロファージが関わることが示唆されており、神経障害性疼痛の動物モデルの坐骨神経部分結紮モデル(Seltzerモデル)マウスでは、後根神経節(dorsal root ganglia;DRG)にマクロファージの浸潤が認められることが報告されているが、そのマクロファージの詳しい機能種や役割は分かっていない。そこで本研究では、神経障害性疼痛の病態時の傷害された末梢神経とDRGにおけるマクロファージの誘導およびその機能種の検討を行ったところ、結紮後1日目の坐骨神経傷害部に、iNOS陽性・CD86陽性・Arginase-1(Arg-1)陰性のM1マクロファージと好中球の浸潤が認められ、3日目には著明に増加した。

一方、結紮後2日目の傷害側のDRGでマクロファージの有意な増加が認められ、それらのマクロファージの多くが、予想に反してArg-1陽性、iNOS陰性のM2マクロファージであり、その多くはCD206陽性/CD163陽性であることからM2aタイプであり、一部はCD206のみ陽性であることからM2cタイプであることがわかった。M2aクロファージが分泌するIL-10は、炎症性サイトカインの分泌を減少させることから、神経障害性疼痛の症状の抑制に重要な役割を果たしている可能性があると考えられる。脊髄後角においては、結紮後3日目から傷害側においてiba-1陽性のミクログリアが増加し始め、1週間目にピークに達しその後減少した。CD86陽性のM1ミクログリアは後角IIII層に分布し、CD206陽性/CD163陽性のM2aミクログリアは主として後角IV/V層に認められた。ミクログリアの極性により後角内での分布が異なることは興味深い。
政党内閣期前後における宮中勢力の政治的台頭と明治憲法体制をめぐる政治構造の研究

まず1.について、民政党の行政制度改革構想を、主に「党弊」への対応としての観点から検討した。具体的な内容としては、従来満洲事変や協力内閣運動などの影響から等閑視されてきた第二次若槻内閣を、行政整理の視点から本格的に検討することで、第一次加藤高明内閣以来の継続的課題(分権性の統合と、その過程で必然的に生じる「党弊」批判への対応)への対応を試みたものという、従来にない評価を与えることができた。これについては、近現代史研究会・日本史研究会近現代史部会と二回の国内学会発表を行った。2.については、天皇・宮中が危惧していた植民地の「政党化」が、実態としていかなる作用を与えたのかについて、台湾総督府評議会の機能性の変容を中心として検討を行った。その結果、政党の統合を目的とした内地延長主義(経済・金融政策を事例として)の動きが、政党の思惑とは異なり、これとは反対の「分化主義」要請の「民意」を高めることとなり、総督自身もこれに拘束されるという事象が明らかとなった。これは、「敗戦と戦後政治体制構想」研究会で発表を行い精度を高め、論文化して「第四屆台灣與東亞近代史青年學者學術研討會」で国際口頭発表を行った。本論文を作成する過程で、防府市立防府図書館所蔵「上山満之進文書」、台湾での國立臺灣図書館・國史館臺灣文獻館での収集史料を活用できたのが大きな成果である。研究課題である「宮中」の政党内閣期における政治的位置づけを明らかにするために、「党弊」の問題を主軸として、他の行政機構の実体に踏み込んで検討できたのは、大きな成果であった。また、立憲民政党と台湾総督府という、二つのこれまで取り組んでこなかった視点から研究を行い、なおかつそれぞれ学会発表を行うことができた。台湾に関しては論文化することができ、民政党についても論文執筆の素地を整えることができたので、次年度初めには投稿することができる状態にある。これまでは主に天皇・宮中の政治的活性化という視点のみであったが、政党による行政制度改革の動向に対する検討を、もうひとつの主軸となる視点として据える見通しが立ったことが、何よりの成果である。これらの点は、当初の計画に対して若干の計画変更はあったものの、おおむね順調に進展していると評価できる。ただ一方で、課題もいくつか残った。まず、立憲政友会の統治構想を明らかにしたうえで民政党と比較を行い、博士論文の一部を構成させる必要があるが、政友会については検討を行ったものの学会発表を行うまでには至らなかった。できれば本年度中に政友会についても業績を挙げることが理想であったので、今後の課題となる。来年度中には学会発表等を通して精度を高め、論文化していかなければならない。また、視野を広げることができたのはよかったが、修士論文から昨年度にかけて検討を行ってきた天皇・宮中研究と、本年度に遂行した研究とを接合し、ある程度まとめることができれば、当初の計画以上に進展していると評価することができた。これに関しても、次年度の必須課題である。前年度の成果をふまえて次年度では、挙国一致内閣期における「重臣会議」と、斎藤内閣の行政制度改革構想を中心に検討を行い、政党内閣期との連続性を明らかにしていきたい。また、並行して第二次若槻内閣期民政党の行政制度改革構想について論文投稿を進め、さらには今年度にある程度の検討を行った田中内閣期の政友会行政制度改革構想および田中内閣期における天皇・宮中の政治介入原理を明らかにし、学会発表・論文投稿を進めて業績を積んでいきたい。このように、今後の研究推進の中心は斎藤実・岡田啓介両挙国一致内閣期となる。これまでの収集史料に加えて、新しい史料収集が不可欠となる。新聞史料など二次史料の収集は当然ながら、それに加えて奥州市立斎藤実記念館に所蔵している入間野武雄(斎藤首相秘書官)の日記など、一次史料の収集にも精力的に取り組んでいく。天皇・宮中の政治的機能の延長上にある重臣会議構想、政友会・民政党の行政制度改革構想の延長上にある斎藤実内閣の行政制度構想についてそれぞれ検討を行ったうえで学会発表を行い、論文化していきたい。これらは博士論文のなかでも最終章となるため、これまでの研究との整合性を意識して、「党弊」の問題から政党内閣制と挙国一致内閣との連続性を明らかにしていく。10月以降は博士論文の執筆を開始し、これまでの研究全体に対して精度を高めるとともに、序章・終章の執筆を行う。先行研究を網羅的に読み込み、自身の研究の位置づけをより広いスパンの中で行っていきたい。

その結果、政党の統合を目的とした内地延長主義(経済・金融政策を事例として)の動きが、政党の思惑とは異なり、これとは反対の「分化主義」要請の「民意」を高めることとなり、総督自身もこれに拘束されるという事象が明らかとなった。これは、「敗戦と戦後政治体制構想」研究会で発表を行い精度を高め、論文化して「第四屆台灣與東亞近代史青年學者學術研討會」で国際口頭発表を行った。本論文を作成する過程で、防府市立防府図書館所蔵「上山満之進文書」、台湾での國立臺灣図書館・國史館臺灣文獻館での収集史料を活用できたのが大きな成果である。研究課題である「宮中」の政党内閣期における政治的位置づけを明らかにするために、「党弊」の問題を主軸として、他の行政機構の実体に踏み込んで検討できたのは、大きな成果であった。また、立憲民政党と台湾総督府という、二つのこれまで取り組んでこなかった視点から研究を行い、なおかつそれぞれ学会発表を行うことができた。台湾に関しては論文化することができ、民政党についても論文執筆の素地を整えることができたので、次年度初めには投稿することができる状態にある。これまでは主に天皇・宮中の政治的活性化という視点のみであったが、政党による行政制度改革の動向に対する検討を、もうひとつの主軸となる視点として据える見通しが立ったことが、何よりの成果である。これらの点は、当初の計画に対して若干の計画変更はあったものの、おおむね順調に進展していると評価できる。ただ一方で、課題もいくつか残った。まず、立憲政友会の統治構想を明らかにしたうえで民政党と比較を行い、博士論文の一部を構成させる必要があるが、政友会については検討を行ったものの学会発表を行うまでには至らなかった。できれば本年度中に政友会についても業績を挙げることが理想であったので、今後の課題となる。来年度中には学会発表等を通して精度を高め、論文化していかなければならない。また、視野を広げることができたのはよかったが、修士論文から昨年度にかけて検討を行ってきた天皇・宮中研究と、本年度に遂行した研究とを接合し、ある程度まとめることができれば、当初の計画以上に進展していると評価することができた。これに関しても、次年度の必須課題である。前年度の成果をふまえて次年度では、挙国一致内閣期における「重臣会議」と、斎藤内閣の行政制度改革構想を中心に検討を行い、政党内閣期との連続性を明らかにしていきたい。また、並行して第二次若槻内閣期民政党の行政制度改革構想について論文投稿を進め、さらには今年度にある程度の検討を行った田中内閣期の政友会行政制度改革構想および田中内閣期における天皇・宮中の政治介入原理を明らかにし、学会発表・論文投稿を進めて業績を積んでいきたい。このように、今後の研究推進の中心は斎藤実・岡田啓介両挙国一致内閣期となる。これまでの収集史料に加えて、新しい史料収集が不可欠となる。新聞史料など二次史料の収集は当然ながら、それに加えて奥州市立斎藤実記念館に所蔵している入間野武雄(斎藤首相秘書官)の日記など、一次史料の収集にも精力的に取り組んでいく。天皇・宮中の政治的機能の延長上にある重臣会議構想、政友会・民政党の行政制度改革構想の延長上にある斎藤実内閣の行政制度構想についてそれぞれ検討を行ったうえで学会発表を行い、論文化していきたい。これらは博士論文のなかでも最終章となるため、これまでの研究との整合性を意識して、「党弊」の問題から政党内閣制と挙国一致内閣との連続性を明らかにしていく。
自己組織化臨界系のダイナミクスと共形場理論

自己組織化臨界現象(self-organized criticality)は近年になって注目を集めつつある分野である。その特徴は、(1)外界と物質やエネルギーをやり取りする解放系である。(2)固有の長さのスケールを持たない臨界状態が力学的に安定である.(3)ほとんど任意の初期状態から出発しても、最終的には上の臨界点に到達する.等であり、「臨界点は不安定」という従来の統計物理の常識を覆す著しい性質を備えている。本研究は、従来の計算機シミュレーションに基づく現象論的理解に代わって、共形場理論等で開発された代数的手法を「自己組織臨界現象」に応用することを目的とした。特に、状態分布・時間空間的相関について定量的な予言を行うことに重点を置いた。具体的にはasymmetric exclusion modelという離散状態のモデルを題材として、微視的状態のアンサンブル平均上で理論を展開し、系の性質を調べることにした。このモデルは、多数の粒子が、一次元のchain(格子点)の上を、互いに排他的に、一方向に向かって動くstochasticな系であり、細いチューブの中を移動する微粒子系や、高速道路の自動車の動きを単純化したものとも考えられる。場の理論では、時間と空間を対等に扱うのが自然である。このモデルでも、本来の設定では定常状態での計算は空間一次元、時間なしの系であるが、これを空間0次元、時間1次元の系、すなわち量子力学系として考察すればよいのではないかと考えた。すると、物理量は、対応する演算子の期待値として求められるであろう。実際、この目論見は正しく、粒子がいる状態への射影子Fと、いない状態への射影子Eとを用意し、FE=F+Eという非自明な代数関係を置くことによって、定常状態でのあらゆる相関関係は、代数的操作で厳密に求められることがわかった。さらに、系のサイズが漸近的に大きくなった時のbulkの性質を調べた。その結果、入口・出口での境界条件(粒子流速度)のわずかな変化が、中心付近の粒子のdensityやcurrentなどの変化を引き起こすこと、すなわち相転移の現象が確かに見られることがわかった。ところが、境界より十分内側の領域では、微視的には非常に相関の強い規則に従っているにもかかわらず、密度ゆらぎの相関は消えてしまうことも示され、普通の平衡統計系の相転移とはメカニズムが全く異質なことが分かった。
温帯性モデル草本における高温耐性遺伝子の同定と高温環境への適応進化過程の解明

これまでの研究により、温帯性モデル草本のミナトカモジグサの自然系統の中から、標準系統と比較して高温耐性が高い複数の系統を見出した。そこで、高温耐性が高い系統と標準系統を人工交配して作出したF2マッピング集団を対象にQTL解析を実施したところ、第4染色体上に効果の強いQTLを検出した。本研究では、高温ストレス耐性の原因遺伝子を同定することで、温帯性モデル草本における高温環境への適応進化の理解を深め、コムギ等の温帯性作物の高温耐性育種のための基礎的な知見を得ることを目的としている。まず、190個体のRILsを展開し、MTA-seq法によりSNPの遺伝子型を決定した。この遺伝子型データを参照し、申請者が見出した高温耐性についてのQTL領域内に組み換えが起こっている個体を複数選抜した。これらの個体の遺伝子型と高温耐性についての表現型との組み合わせから、QTL領域を約30kbにまで絞り込むことができた。また、この領域には7個の遺伝子がアノテーションされていた。今年度は、第4染色体上のQTL領域内に383個のSNPマーカーを集積させるように追加で作成し、これらの遺伝子型を決定した。集積SNPマーカーの作成のために、標準系統のゲノム情報は公開されているものを利用し、高温耐性が高い系統のゲノム情報は当研究室で独自にリシーケンスしたものを利用した。SNPマーカーの遺伝子型決定には、申請者らが開発した方法であるMultiplex PCR Targeted Amplicon Sequencing (MTA-seq)(Front. Plant Sci. 9:201)を活用している。これまでに展開してきたF2集団190個体に加えて、570個体のF2個体を追加で展開した。集積SNPマーカーの遺伝子型情報と、高温環境下で栽培した際の表現型情報を利用して、統計解析ソフトRのr/qtlパッケージの環境でQTL解析を実施して候補遺伝子の絞り込みを実施した。おおむね順調に研究が進展しているため、申請時の計画通りに研究を遂行する。高温耐性の原因遺伝子を同定するために、候補遺伝子についての過剰発現体等の作出を順次進めて行く。
アルツハイマー病の病態生理におけるサイトカインの関与について

アルツハイマー病脳では,コリン作動性神経細胞の変性脱落がみられ,そのマーカー酵素,コリンアセチル転移酵素(ChAT)の活性低下は,アルツハイマー病隔患者の痴呆重症度とよく相関すると報告されている。我々の本研究の目的は、(1)マウス中野由来のコリン作動性神経細胞株SN6におけるサイトカインの栄養因子としての作用機序の解析,(2)サイトカインやその受容体のノックアウトマウスでの脳の形態学的,細胞生物的学,個体としての学習能の検討,(3)アルツハイマー病脳でのサイトカインやその受容体の変動の解析,(4)アルツハイマー病脳神経細胞での,アセチルコリン代謝,βアミロイド蛋白,プレセニリン異常と,サイトカインその他の炎症性因子との関連の検討によって,アルツハイマー病の病態解明や治療法開発に有用な情報を提供することにある。(1)については,IL-3は,SN6において,IL-3受容体mRNA発現,ChATプロモーター活性の亢進,ChATおよびアセチルコリン(ACh)トランスポーター(VAChT)mRNA発現,ChAT活性を誘導し,ACh代謝を高め,細胞内ACh濃度に変化をもたらすことを発見した。(2)については,大幅に遅れ,現在IL-3とIL-3受容体βc鎖のダブルノックアウトマウスを作製中である。(3)については,アルツハウマ-病脳よりpoly(A)RNAを抽出し,RT-PCRによって,IL-1やIL-6の増加を見いだした。IL-3mRNAはごく微量なので,サザンブロット解析中である。他,IL-2,GM-CSF,エリスロポエチンやIL-3受容体などを検討中である。(4)はこれからの課題で,いろいろ解決しなければならない問題がある。アルツハイマー病脳では、コリン作動性神経細胞の変性脱落が見られ、そのコリン作動性神経細胞よりの株化細胞株を用いて、サイトカインの反応性、サイトカイン受容体の発現動態、コリンアセチル転移酵素遺伝子制御や細胞内シグナル伝達系への影響などについて、家族性早発性アルツハイマー病で高頻度でみられるプレセニリン異常を導入した形質転換細胞株での特徴をみるのがin vitroでの3年間の目的である。本年度は、導入前のコリン作動性神経細胞株、SN6、SN49についての上記のcharacterizationを中心に行われた。我々はインターロイキン3(IL-3)がコリン作動性神経細胞の栄養因子であることを以前報告しており、IL-3を中心として検討を続け、IL-3添加が、細胞内アセチルコリンを増加させることをHPLC-ECDシステムで、コリンアセチル転移酵素mRNAの発現を増加させることをNorthern blot解析で、IL-3受容体α鎖、β鎖mRNAの発現を増加させることをRT-PCRで証明した。現在、コリンの取り込み、コリンアセチル転移酵素遺伝子プロモーターの活性化を検討中である。in vivoでは、とくにIL-3とIL-3受容体β鎖のダブル・ノックアウトマウスの脳の異常の解析をめざしているが、ノックアウトマウスの輸入手続きが大幅に遅れ、現在手続き中である。実際のアルツハイマー病脳での種々のサイトカインやその受容体のmRNAレベルの変化については、本年度は脳の収集からmRNAの抽出分離したほか、RT-PCR分析のために、種々の情報からprimerの選定、合成をし、PCR産物の同定のため(Southern blot解析)のcDNAプローブは、日本全国のそれぞれのサイトカインの専門家より供与を受け、ベクターに組み込まれた形のものをプローブとして適切な形にした。現在、定量化して明確にすることも検討中である。
MRIデータによる顎関節の三次元構築自動化システムの開発

顎関節の画像診断に用いられるMR連続断層画像より、構造物の形態や位置関係を3次元的に把握することは必ずしも容易ではない。そこで本研究では、下顎頭及び下顎窩の皮質骨表面をMR画像より可及的自動的に抽出、表示し、その3次元的形態や位置関係の直観的把握を可能とする顎関節の診断支援システムを構築した。下顎頭、下顎窩の皮質骨表面の抽出行程は、動的輪郭モデル(Snakes)を用いた連続断層画像からの輪郭抽出、動的輪郭モデルの3次元拡張である動的表面モデルによる表面抽出の順に行った。動的輪郭モデルに用いる初期輪郭は、顎関節の中央付近を通る1断面についてのみ術者が入力し、その他の断面では輪郭抽出を終えた隣接断面における輪郭を用いた。これにより抽出行程の可及的自動化が実現された。抽出された皮質骨表面は、解剖学的特徴をよく表現し3次元的に滑らかであった。同一断面での抽出結果の輪郭と歯科医師によるトレース結果との比較により、抽出結果の妥当性が示された。形態、位置関係の提示行程の検討では、下顎頭および下顎窩の3次元再構築像ならびに任意断面における断層像の表示と、下顎頭・下顎窩間距離の下顎頭表面上への疑似カラー表示を実現した。提示方法の有用性の検討に、右側顎関節の開口痛を主訴とし、復位を伴わない関節円板前方転位と診断された顎関節症患者(45歳、女性)の両側顎関節MR画像を用いたところ、3次元再構築像より患側である右側下顎頭の骨棘形成および平坦化が、下顎頭・下顎窩間距離の下顎頭表面上への疑似カラー表示により、患側の関節腔の著しい狭窄が観察された。以上の結果より、本システムは下顎頭、下顎窩の皮質骨表面の可及的自動的な抽出と、下顎頭、下顎窩の3次元的形態や位置関係の直観的な把握が可能な、臨床的に有用なシステムであることが示唆された。顎関節内部構造の評価におけるMR画像プロファイルの応用顎関節における関節円板の位置・形状を自動抽出するために、正常被検者の右側顎関節MRIにおいて下顎頭の内部から放射状に引いたプロファイルを解析した。スライスは下顎頭の内・外側極を結ぶ直線に垂直な方向とし、プロファイルを、この直線上に設定した画像上の起点から、前方水平方向より10^○ずつ180^○まで放射状に引いた線分に沿った濃度分布とした。それぞれの角度について作成したプロファイルにおける濃度変化について、角度との関係に着目して解析を行ったところ、骨に挟まれた領域において0^○から順に、筋の関節円板への移行部または腱、関節円板の前部、同後方肥厚部、結合組織に対応すると考えられる濃度変化が存在した。以上のように、MR画像のプロファイルを応用することによって、顎関節内部の3次元的な構造の評価が可能であることが示された。層状構造の抽出を目的としたエネルギー項のSnakesへの応用輪郭抽出法の1つとしてSnakes(動的輪郭モデル)が用いられている。従来のSnakesにおいては、複数の対象を抽出するためには各々に対して別個に初期輪郭を与える必要があった。本研究では、対象の中に層状に存在する複数の対象を1つの初期輪郭で抽出することを目的として、Snakesがある輪郭を抽出したときに、拘束されているエッジのエネルギー項をキャンセルするように作用するエネルギー項を提案した。

本手法をド-ナツ型の対象の2値画像に対して適用したところ、エッジに停留しているSnakesは、エッジのエネルギー項がキャンセルされることにより、その位置を更新して次のエッジを抽出したことから、本法の有用性が示された。顎関節の画像診断に用いられるMR連続断層画像より、構造物の形態や位置関係を3次元的に把握することは必ずしも容易ではない。そこで本研究では、下顎頭および下顎窩の皮質骨表面をMR画像より可及的自動的に抽出、表示し、その3次元的形態や位置関係の直観的把握を可能とする顎関節の診断支援システムを構築した。下顎頭、下顎窩の皮質骨表面の抽出行程は、動的輪郭モデル(Snakes)を用いた連続断層画像からの輪郭抽出、動的輪郭モデルの3次元拡張である動的表面モデルによる表面抽出の順に行った。動的輪郭モデルに用いる初期輪郭は、顎関節の中央付近を通る1断面についてのみ術者が入力し、その他の断面では輪郭抽出を終えた隣接断面における輪郭を用いた。これにより抽出行程の可及的自動化が実現された。抽出された皮質骨表面は、解剖学的特徴をよく表現し3次元的に滑らかであった。同一断面での抽出結果の輪郭と歯科医師によるトレース結果との比較により、抽出結果の妥当性が示された。形態、位置関係の提示行程の検討では、下顎頭および下顎窩の3次元再構築像ならびに任意断面における断層像の表示と、下顎頭・下顎窩間距離の下顎頭表面上への疑似カラー表示を実現した。提示方法の有用性の検討に、右側顎関節の開口痛を主訴とし、復位を伴わない関節円板前方転位と診断された顎関節症患者(45歳、女性)の両側顎関節MR画像を用いたところ、3次元再構築像より患側である右側下顎頭の骨棘形成および平坦化が、下顎頭・下顎窩間距離の下顎頭表面上への疑似カラー表示により、患側の関節腔の著しい狭窄が観察された。以上の結果より、本システムは下顎頭、下顎窩の皮質骨表面の可及的自動的な抽出と、下顎頭、下顎窩の3次元的形態や位置関係の直観的な把握が可能な、臨床的に有用なシステムであることが示唆された。
心筋障害モデルマウスの確立とその防衛に関する基礎的研究

心筋細胞障害に起因する心臓死が年々増加しており,その発生原因と防御に関する研究は緊急問題となっている.マウスでは, C3H/J, DBA/J等で,加齢とともに心筋壊死が自然発生することが報告されている.大阪大学医学部無菌動物室に於ても,右心室の壊死と石灰化を発症する一群のマウスを見つけた.これらマウスは,心停止により急死することが多く,本年度はヒト心筋障害研究のモデル動物になり得るかどうか検討した.1.心筋障害発症の年齢的要因: C57BL/10JNマウスでは,生後6ケ月以内で55匹中44匹(80.0%), 712ケ月齢で26匹中25匹(96.2%), 12ケ月以上生存マウスで10匹中8匹(80.0%)に右心室壁の石灰化と壊死が認められた. BALB/cByJNでは,生後6ケ月以内で57匹中14匹(24.6%), 712ケ月齢で85匹中27匹(31.8%), CB-17マウスでは,生後6ケ月以内で18匹中6匹(33.3%), 712ケ月齢で10匹中2匹(20.0%)に同病変が観察された.しかし, C57BL/6J, A/J他60系統では,全くこのような病変は観察されなかった.2.心筋障害マウスの病理学的所見:心筋障害好発系マウスの代表としてC57BL/10JN,嫌発系マウスとして, C57BL/6Jについて,病理学的検査を行った.パラフィン切片作成後,特殊染色を行ったところ, C57BL/10JN系統では,右心室壁を中心に広範な壊死とカルシウムの沈着,および,右心室壁の薄層化がほぼ全例に認められた.心筋細胞障害に起因する心臓死が年々増加しており,その発生原因と防御に関する研究は緊急問題となっている.マウスでは, C3H/J, DBA/J等で,加齢とともに心筋壊死が自然発生することが報告されている.大阪大学医学部無菌動物室に於ても,右心室の壊死と石灰化を発症する一群のマウスを見つけた.これらマウスは,心停止により急死することが多く,本年度はヒト心筋障害研究のモデル動物になり得るかどうか検討した.1.心筋障害発症の年齢的要因: C57BL/10JNマウスでは,生後6ケ月以内で55匹中44匹(80.0%), 712ケ月齢で26匹中25匹(96.2%), 12ケ月以上生存マウスで10匹中8匹(80.0%)に右心室壁の石灰化と壊死が認められた. BALB/cByJNでは,生後6ケ月以内で57匹中14匹(24.6%), 712ケ月齢で85匹中27匹(31.8%), CB-17マウスでは,生後6ケ月以内で18匹中6匹(33.3%), 712ケ月齢で10匹中2匹(20.0%)に同病変が観察された.しかし, C57BL/6J, A/J他60系統では,全くこのような病変は観察されなかった.2.心筋障害マウスの病理学的所見:心筋障害好発系マウスの代表としてC57BL/10JN,嫌発系マウスとして, C57BL/6Jについて,病理学的検査を行った.パラフィン切片作成後,特殊染色を行ったところ, C57BL/10JN系統では,右心室壁を中心に広範な壊死とカルシウムの沈着,および,右心室壁の薄層化がほぼ全例に認められた.
ナノ組織制御によるセラミックス系超塑性複合材料の開発

本研究者らはこれまでに、セラミックスの最小構成単位であると考えられて来た結晶粒自身をナノレベルのセラミックス或いは金属粒子で複合化(ナノ複合化)する研究を続け、この技術によりセラミックスの各種の機会的特性、例えば破壊強度、破壊靱性、クリープ・疲労破壊抵抗などが著しく改善されることを見いだしている。特にセラミックス/金属系では、弱くて柔らかい金属を分散させても、セラミックスが逆に強く、硬くなると言う従来の複合材料では予測できない現象が具現できることも確認している。さらに、組成により非常に高強度で且つ高靱性な材料をナノ複合化で実現し、これが複合体を構成する相が相互にナノ分散した双方向ナノ複合化による結果であることを確認した。加えて、気相法で作成したアモルファス粉末を出発原料に用いることにより、窒素ケイ素/炭化ケイ素ナノ複合材料でナノ/ナノ型組織を実現し、超塑性が発現することを初めて確認した。本研究では即ち、今までの研究成果を基礎にして、マトリックス、第2分散相ともにナノサイズのセラミックス/セラミックスやセラミックス/金属系のナノ複合材料を開発するための最適な製造プロセスの候補として、溶液化学的手法(ゾルゲル法、共沈法)による出発原料粉末の合成を行い、それらのミクロ及びナノ構造を高分解能電子顕微鏡等で観察すると共に、製造したナノ複合材料の強度・靱性等の基礎的機械的性質を高温まで評価し、各組成での微細組織との相関をより明確に把握することを目的とし、まず、アルミナ添加ジルコニア系ナノ複合材料を作製し評価を行ったので報告する。得られたジルコニア及びアルミナ添加ジルコニア混合粉末のTEM観察から、数ナノ程度の微細な粒子が、分散されており、市販の粉末と比較するとナノ複合化に有利な粉末組成であると考えられる。また、焼結法としては放電プラズマ焼結(Spark Plasma Sintering)とホットプレス(Hot Pressing)焼結法を用いたが放電プラズマ焼結法の方がより緻密で微細な焼結体が得られた。このような結果はマトリックスとしてのジルコニアが昇温速度が高いほど、緻密化速度が粒成長速度より高いためであると考えられる。また、アルミナの添加量に伴う密度の低下はアルミナが拡散速度に影響を与えるためである。緻密な焼結体が得られる1300°C以上の焼結温度において各試料を比較すると、ジルコニア単相の場合は100nm以上の組織が得られ、更に、焼結温度が増加すると共に数百nm程度に粒成長が観察された。しかしながら、アルミナ添加ジルコニア材料ではアルミナの添加量に伴い粒成長が著しく抑制され、数十nm程度の組織が得られ、緻密で、さらにナノ/ナノ複合材料の作製に成功した。このようなナノ複合材料は超塑性にも優れた特性を示すものと考えられる。
ダイオキシン類化合物の免疫毒性評価システムの開発

白血病T細胞を用いた免疫毒性検出系の大量サンプル処理システムに適したアポトーシス検出法を見い出すため、アポトーシス検出感度の高く、低バックグラウンドの検出系を検討した。特に、検出感度の高い方法として、カスパーゼ3活性測定法を検討した。白血病T細胞のアポトーシスの初期過程で、カスパーゼ3が活性化されることを確かめた。そこで、カスパーゼ3の基質に蛍光物質を結合した化合物を用いると、反応によって放出された蛍光物質は、励起光により蛍光を出すようになり、より感度の高い検出方法となり、10^5個の細胞で十分測定できることがわかった。迅速にかつ効率よく評価することが可能な96穴マイクロタイタープレートを用いた蛍光測定法半自動システムを購入し、大量のサンプルを高速大量に処理することが可能であることを検証した。免疫T細胞特異的に発現している、プロテイン・キナーゼC-theta(PKC-θ)の関与を調べるため、PKC-theta特異的阻害剤で処理すると、ダイオキシンによるアポトーシスをほぼ完全に阻止した。また、PKC-θを活性化する1,2-diacylglycerol (DAG)を生成する酵素Phospholipase C-γの特異的阻害剤U73122でアポトーシスは顕著に抑えられることが明らかとなった。これらの機構を明確にすることによって、より簡便な新しい評価システムを開発することができると考えている。ダイオキシン類化合物の免疫毒性を試験管内で評価する方法として、我々のグループはアポトーシスを起こす細胞株を見い出し、報告してきた。そこで、この細胞株を用いてアポトーシスを指標とした、ダイオキシン類化合物のヒトに対する免疫毒性を評価する簡便にして定量的なシステムを開発することを目指して以下の実験を行った。白血病T細胞を用いた免疫毒性検出系の、大量サンプル処理システムに適したアポトーシス検出法を見い出すことを試みた。MTT(コハク酸-テトラゾリウム脱水素酵素)法、LDH(乳酸脱水素酵素)法、DNAフラグメント検出法、ヌクレオソーム検出法などを検討したが、検出感度の点からより高い感度の検出法が実用化のためには必要であると思われた。そこで、白血病T細胞のアポトーシスの初期過程で、中心的な役割を果たすカスパーゼ3の活性化を検討した。白血病T細胞をTCDDで処理した後、細胞を凍結融解してカスパーゼ3の特異的基質DEVE-AMCを添加し、37°Cでインキュベートして遊離してくるAMCを蛍光分光光度計で測定した。遊離AMCの蛍光強度の上昇の初期速度から、アポトーシスの程度を計測し、顕微鏡的な細胞死との相関を調べると、良く一致する傾向が観察された。さらに、カスパーゼ3の特異的阻害物質であるDEVE-CHOを加えることによって、カスパーゼ3活性化とアポトーシスを阻害する傾向にあることが確認されたので、免疫T細胞のTCDDによるアポトーシスを、カスパーゼ3の活性化を測定することで観察することができることがわかった。ダイオキシンの毒性の中でも、免疫機能の低下が、我々人類を含めた哺乳動物にとって大きな問題となりつつある。ダイオキシン類化合物の免疫毒性を試験管内で評価する方法として、我々のグループによって樹立された細胞株の中から、低濃度のダイオキシンによってアポトーシスを起こす細胞株を見い出し、報告してきた。そこで、この細胞株を用いてアポトーシスを指標とした、ダイオキシン類化合物のヒトに対する免疫毒性を評価する、簡便にして定量的なシステムを開発してきた。

迅速にかつ効率良く評価することが可能な96穴マイクロタイタープレートを用いた蛍光測定法半自動システムを購入し、大量のサンプルを高速大量に処理することが可能であることを検証した。現在、ヒト白血病T細胞株のアポトーシス機構を、ダイオキシンが活性化する細胞内情報伝達系の成分を中心に検討を進めている。昨年度までの研究により、多種類の検査化合物を検討するためには、カスパーゼ3によるアポトーシスの検出方法が妥当であることを確認した。迅速かつ効率良く評価することが可能な96マイクロタイタープレートを用いた半自動システムを完成した。ヒト白血病T細胞株のダイオキシンによるアポトーシス細胞内情報伝達系を検討した。免疫T細胞特異的に発現している、プロテイン・キナーゼC-theta(PKC-theta)が、アポトーシスに関与していることが予想されたので、PKC-thete特異的阻害剤で処理した細胞では、ダイオキシンによるアポトーシスをほぼ完全に阻止することが明らかとなった。そこで、PKC-thetaを活性化する1,2-diacylglycerol(DAG)の生成に関与するPhospholipase C-gamma(PKC-gamma)の関与を検討した。PLC-gammaの特異性阻害剤U73122で処理したL-MAT細胞を、ダイオキシンで処理すると、アポトーシスが顕著に抑えられることが明らかとなった。しかしながら、U73122単独投与でも、L-MAT細胞のアポトーシスが用量依存的に観察されることから、ダイオキシンからのシグナル伝達系と、U73122からのシグナル伝達系が、PLC-gammaを中心としてクロストークしているために、このような現象が観察されたものと考えられる。このことを利用して、ダイオキシンからPLC-gammaPLC-gammaの活性化に関与しているチロシンキナ-ゼを同定することにより、ダイオキシンの免疫毒性の機構を解明することができ、あたらしい評価システムの開発につながると思われる。
マウス前脳組織培養を用いた嗅球ドパミン産生細胞前駆細胞の遊走・分裂・分化機構解析

研究計画に基づき、「培養組織片を用いた嗅球介在神経細胞の前駆細胞の遊走と分裂・分化等の時間・空間的関係の基礎的解析」を行った。実験方法を改良しつつ、チロシン水酸化酵素(TH)のプロモーターにリポーター遺伝子として緑色蛍光蛋白(GFP)遺伝子を接続した遺伝子を導入した遺伝子改変動物(TH/GFP)マウスの嗅球-前脳の傍矢状断組織培養を生後早期の個体を用いて施行し、GFP陽性細胞(=THプロモーター活性化細胞)の移動を捉える目的で経時的な写真撮影を試みた。撮影後、標本を固定して免疫染色を行い、細胞の遊走や分化のマーカー蛋白質やcFosの発現の変化などと比較・検討した。培養片を脱分極させると嗅球糸球領域の細胞でリポーター(THプロモーター活性)とcFosの発現量が経時的・かつ特徴的に変化することを報告した。また、この動物の特性を生かして、ドパミン産生細胞前駆細胞が転写因子ER81とカルシウム・カルモジュリン依存性蛋白リン酸化酵素4型(CaMKIV)の発現とどのような関係にあるのかを固定標本で解析して報告した(Saino-Saito et al.,Journal of Comparative Neurology, in press)。その中で、ER81は限局した領域に存在するドパミン産生細胞前駆細胞に発現すること、一方CaMKIVが発現すると、細胞がドパミン産生細胞(の前駆細胞)に分化することが押さえられる可能性があることが示唆されたため、更なる解析を行うべく培養組織片での実験を実施中である。研究計画に基づき、「細胞遊走と分裂・分化の時間・空間的関係の基礎的解析」を行った。1,嗅球ドパミン細胞の前駆細胞の遊走像をとらえ、形態的分化状態と比較検討した。チロシン水酸化酵素(TH)のプロモーターにリポーター遺伝子として緑色蛍光蛋白(GFP)遺伝子を接続した遺伝子を導入した遺伝子改変動物(TH/GFP)マウスの嗅球-前脳の傍矢状断組織培養を生後2日齢および9日齢の個体を用いて施行した。バイオロジカルチャンバー付き倒立蛍光顕微鏡下で培養した組織片を用いてGFP陽性細胞(=THプロモーター活性化細胞)の移動を捉える目的で経時的な写真撮影を試みた。現在までに期待したほどの細胞遊走像が得られていないのは、組織培養片の維持環境に問題があると考えられ、実験方法を改善中である。一方、並行して施行している固定標本の免疫組織化学染色おいてはDoublecortin等の神経芽細胞の遊走のマーカー蛋白質がTHプロモーター活性化細胞に検出されることを示した。2,細胞遊走と細胞分裂の検討を行った。嗅球介在神経の遊走経路(rostral migratory stream)内では細胞分裂が観察されるが、ここに存在するGFP陽性細胞は分裂するのかどうかの検討のため、ブロモデオキシウリジン(BrdU)腹腔内投与における検討を行った。GFP陽性細胞として検出される細胞はすでに分裂能は失っていることを示唆する結果が得られたが、なお他の細胞分裂の指標との比較検討が必要であると考えられた。
免疫系特異的新規CDMファミリー遺伝子HCHを介した細胞骨格制御の分子機構

線虫、ヒト、ショウジョウバエにおいてCED-5、DOCK180、Myoblast、City(MBC)という構造上相同性を示す分子が同定され、これら分子はその頭文字をとってCDMファミリー分子と総称される。DOCK2はリンパ球特異的に発現するCDMファミリー分子であり、我々はノックアウトマウスを作製することで、この分子がリンパ球遊走に不可欠であることを明らかにした。しかしながら、細胞骨格がさまざまな細胞高次機能を制御していることを考えるとDOCK2がリンパ球遊走以外のリンパ球機能を制御している可能性が考えられる。T細胞において、そのTCRが抗原提示細胞(APC)上のMHC/ペプチド複合体を認識すると、免疫シナプスと呼ばれる分子複合体がAPCとの接触面に形成されることが知られている。しかしながら、その形成機序や生物学的意義は明らかではない。本年度は、TCRトランスジェニック-DOCK2欠損マウスを樹立することで、DOCK2が免疫シナプス形成においてある特定の分子移動に必須であることを明らかにすると共に、免疫シナプス形成はT細胞増殖反応やT細胞レパートリー形成には必須ではないが、T細胞応答の閾値を制御していることを明らかにした。免疫細胞は、種々の感染源に迅速に対処すべく生体内を常にパトロールしている。このように構成細胞が絶えず動き回るという特徴は、他の生命複雑系においては認められない。胸腺、骨髄といった1次リンパ組織で分化したT及びBリンパ球は、脾臓、リンパ節、パイエル板といった2次リンパ組織の特定のコンパートメントへ移動することでリンパ濾胞を構築する。これまで、リンパ球の移動がケモカインと総称されるタンパク質によって誘導されることは知られているが、リンパ球の運動性を制御する分子機構は不明であった。細胞運動には、細胞の極性化と細胞骨格の再構築が必須であり、これらはいずれもRho、Rac、Cdc42などの低分子量G蛋白質によって制御されている。我々は、マウス胸腺cDNAライブラリーにより線虫およびショウジョウバエにおいて細胞運動を制御することが知られているCDMファミリーに属し、免疫系特異的に発現する遺伝子DOCK2を単離した。そして、その生理的機能をノックアウトマウスを作製することで解析した。DOCK2欠損マウスのリンパ球は種々のケモカイン刺激に対して遊走せず、その結果リンパ濾胞の萎縮、辺縁帯B細胞の消失等さまざまな免疫系の構築異常を呈した。野生型マウスのリンパ球をケモカインで刺激するとRacの活性化及びアクチンの重合が観察されたが、ノックアウトマウスのリンパ球においてはこれらの反応が消失していた。以上より、DOCK2はRacを活性化し細胞骨格の再構築を促すことでリンパ球の運動性を制御する重要な分子であり、その欠損が免疫系の構築に多大な影響を与えることを明らかにした。
高分解能拡散強調画像は、子宮体癌診断において造影検査を不要とできるか？

子宮体癌では造影剤を用いたMRI検査が診断に有用と考えられているが、造影剤は腎性全身性線維症など合併症のリスクをはらんでいる。申請者は造影剤を用いない検査である高分解拡散強調像(High resolution diffusion imaging: HR-DWI)が、造影MRI検査と同等あるいはそれ以上の診断能をもった検査法になりうるとの仮説のもとで研究を行った。研究解析の結果、子宮体癌局所深達度診断において、HR-DWIは造影MRIおよび通常分解能拡散強調像(Standard DWI:S-DWI)と同等の診断能をもち、定量評価ではS-DWIよりも多くの情報を提供できる可能性があると考えられた。1子宮を対象とした高分解拡散強調画像の撮像法開発および基礎的検討前飽和パルスや局所励起法、位相エンコードを適切に用い、撮像条件の最適化を行った。2子宮体癌の病期診断能の評価手術可能と考えられる子宮体癌患者に対し、当院に設置されている3テスラMRIにて高分解拡散強調画像、ダイナミック造影画像を含む画像を撮像し、術後病理検査結果をreferencestandardとして子宮体癌患者における原発巣の病期診断能に関してそれぞれの画像の診断能を比較、評価を行っているが、現在完成段階には至っておらず進行段階にある。子宮体癌では造影剤を用いたMRI検査が診断に有用と考えられているが、造影検査はアレルギーや腎機能低下といった問題、制限をはらんでおり、それゆえに造影検査と同等あるいはそれ以上の診断能をもった検査法の開発が望まれてきた。本研究は、非造影検査である高分解拡散強調画像(High resolution diffusion weighted imaging:以下HR-DWI)が従来よりも精度の高い子宮癌の画像診断に寄与するとの仮説のもとに研究を行っている。最終的には子宮体癌の臨床病期診断を中心に、造影検査と同等あるいはそれ以上の診断能をもったHR-DWIの撮像手法を確立し、臨床応用に展開することを目的としている。今年度は通常分解能(Normal DWI:以下N-DWI)とHR-DWIから得られたApparent diffusion coefficient (ADC) mapのヒストグラム解析を行い、子宮体癌診断においてHR-DWIを用いたヒストグラム解析がN-DWIよりも有意に高い診断能を有することを示した。以上の研究成果は2015年度欧州放射線学会に採択・発表されており、今後Web掲載される予定である。MRI装置のアップグレードや検査室の工事に伴い、初年度にエントリー患者数が当初の予定を下回ったため今年度は、生検組織にて病理学的に子宮体癌と診断され、子宮全摘術前にT2強調像(T2WI)、高分解拡散強調像(HR-DWI)、通常拡散強調像(S-DWI)、ダイナミック造影像(DCE-MRI)を含むMRIを撮像した16名の患者を対象に評価を行った。MRI装置のアップグレードや検査室の工事により検査の進行が遅れ、研究自体の進行の遅れにつながっている。引き続き産婦人科との連携を図り、今年度も手術可能と考えられる子宮体癌患者に対し、当院に設置されている3テスラMRIにて高分解拡散強調画像、ダイナミック造影画像を含む画像を撮像する。今年度は術後病理検査結果をreference standardとして、子宮体癌患者における診断能に関して、それぞれの画像の診断能を比較、評価していく予定である。放射線診断学平成27年度においても引き続き、手術可能と考えられる子宮体癌患者に対し3テスラMRIにて高分解拡散強調画像、ダイナミック造影画像を含む画像を撮像し、術後病理検査結果をreference standardとして、子宮体癌患者における原発巣の病期の診断能に関して、それぞれの画像の診断能を比較、評価する。研究計画が当初の予定より遅れているため、解析および論文作成にかかる費用が次年度持ち越しとなったため。統計解析、論文校正費等に使用する予定である。
筋萎縮性側索硬化症における皮質運動ニューロン興奮性測定システムの確立と治療薬開発

筋萎縮性側索硬化症(ALS)における運動神経細胞死の原因の一つとしてグルタミン酸過剰興奮説が提唱されている。閾値追跡法2連発経頭蓋磁気刺激検査やPET検査、MRスペクトロスコピーにより運動皮質の興奮に関わるグルタミン酸やGABA受容体、グルタミン酸受容体5の関与した神経伝達能の評価が近年可能となった。これらの検査を用いてALS治療薬であるリルゾールを内服する前と内服後4週間での運動皮質の興奮性や臨床症状の評価を行うことで病態の主座を明らかにし、治療薬探索への臨床応用への展開を目指していく。
物性論における双対性とトポロジー的側面についての研究

量子渦は超伝導体や冷却原子系で見られる現象であるが,物性系に限らず素粒子論・宇宙論などでも広く議論されている普遍的な現象である.中でも近年においては,実験技術の向上により非可換ゲージ理論における量子渦の検出の期待が高まっている.そのような非可換量子渦の特徴として,渦の位置以外にも内部モジュライと呼ばれる自由度が存在し,その低エネルギー理論に重要な役割を果たす.今年度はBPS量子渦における場の理論への非摂動的効果を厳密に取り扱う方法についての研究を行った.その結果としてHiggs相におけるBps状態を取り扱う方法に基づいて量子渦の非摂動論的効果を求めることに成功し,従来の4次元超対称ゲージ理論からの次元縮約や,超弦理論やその背景にあるM理論のダイナミクスを仮定した方法の正当性を明らかにした.さらにはその可積分系や,結び目理論との関係など,数理的な側面についての研究も行った.また,重力理論に基づいた粘弾性理論の新しい定式化についての研究も行った.電磁気学との類似性に着目することによって様々な輸送現象を統一的に記述することが可能となり,特に近年注目されているトポロジカル物質中で重要となる非散逸輸送現象に対する公式(Streda公式)を導出した.通常,輸送係数を特徴付ける輸送係数は線形応答理論により,微視的な相関関数によって表すことが出来る.一方でStreda公式を用いると,非散逸輸送に対する輸送係数であるホール係数を巨視的な熱力学量によって表すことが可能になり,非散逸粘性の実験的な検出可能性についても議論することが出来る.その他にも,新しい格子フェルミオンを用いた有限温度・密度QCDへの応用可能性や,ランダム行列理論に基づいたゼータ関数,L関数の研究などを行った.オービフォルド(軌道体)分配関数と呼ばれる組合せ論的に定められた模型について,q変形と呼ばれる手法を巧みに用いることで,その漸近的な振る舞いを解析することが可能となった.これにより,4次元オービフォルド上のN=2超対称ゲージ理論に対するサイバーグ・ウィッテン曲線を導出することが出来た.このサイバーグ・ウィッテン曲線は,超対称ゲージ理論の低エネルギーにおける振る舞いを決定するものであり,特に近年は2次元共形場理論や,可積分系との関連が注目されている.さらにこのオービフォルド分配関数の理論を発展させ,一般の4次元トーリックオービフォルド上の分配関数の漸近的な振る舞いを記述するような行列模型の導出を行った.また2次元オービフォルドにおける量子渦についての研究も行った.オービフォルドというある種の境界条件を与えることにより,量子渦の解空間に対しても制限を与えることを示し,それによって量子渦の衝突問題を議論することも出来た.また4次元のソリトン理論との関係についても指摘した.オービフォルド理論の物性論への応用として,分数量子ホール効果への適用可能性についての考察を行った.具体的には,内部自由度を伴う多成分系分数量子ホール系における一重項状態と,それに等価な内部自由度を伴わない系の関係を明らかにすることが出来た.内部自由度を持つ量子ホール系は,グラフェンや,多層量子ホール系など,近年の実験技術の向上により,特に注目されている.この等価性を元に,近年提案されたジャック多項式を用いた一般的な分数量子ホール状態の記述法を適用し,例えば数値計算上で有用な基底となることなどについての提案を行った.その他にも、重力理論におけるトポロジカルな性質に着目し、カイラル熱効果と呼ばれる新しい現象の提案を行い、また新しい格子フェルミオンを用いたカイラル極限や、隠れた対称性についての研究を行った。量子渦は超伝導体や冷却原子系で見られる現象であるが,物性系に限らず素粒子論・宇宙論などでも広く議論されている普遍的な現象である.中でも近年においては,実験技術の向上により非可換ゲージ理論における量子渦の検出の期待が高まっている.そのような非可換量子渦の特徴として,渦の位置以外にも内部モジュライと呼ばれる自由度が存在し,その低エネルギー理論に重要な役割を果たす.今年度はBPS量子渦における場の理論への非摂動的効果を厳密に取り扱う方法についての研究を行った.その結果としてHiggs相におけるBps状態を取り扱う方法に基づいて量子渦の非摂動論的効果を求めることに成功し,従来の4次元超対称ゲージ理論からの次元縮約や,超弦理論やその背景にあるM理論のダイナミクスを仮定した方法の正当性を明らかにした.さらにはその可積分系や,結び目理論との関係など,数理的な側面についての研究も行った.また,重力理論に基づいた粘弾性理論の新しい定式化についての研究も行った.電磁気学との類似性に着目することによって様々な輸送現象を統一的に記述することが可能となり,特に近年注目されているトポロジカル物質中で重要となる非散逸輸送現象に対する公式(Streda公式)を導出した.通常,輸送係数を特徴付ける輸送係数は線形応答理論により,微視的な相関関数によって表すことが出来る.一方でStreda公式を用いると,非散逸輸送に対する輸送係数であるホール係数を巨視的な熱力学量によって表すことが可能になり,非散逸粘性の実験的な検出可能性についても議論することが出来る.その他にも,新しい格子フェルミオンを用いた有限温度・密度QCDへの応用可能性や,ランダム行列理論に基づいたゼータ関数,L関数の研究などを行った.採用初年度ということで、今後の研究に必要となる基礎的な側面について重点的に研究を行った。その結果、非常に普遍性の期待される新しい手法を開発することが出来た。

これまでに得られた基礎的、あるいは技術的な結果を元に、今後はより具体的な物性系への応用面を見据えた研究を行う。たとえば応用可能性が期待されるのは、分数量子ホール系、グラフェン、高温超伝導における量子渦状態などである。また、応用面と同時に基礎的な側面についての研究も併せて行っていく。