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SARS-CoV による呼吸器系重症化機構の解明

重症急性呼吸器症候群-コロナウイルス(SARS-CoV)の呼吸器系重症化機序を解明するため、同ウイルスによって惹起される細胞内シグナルを解析した。SARS-CoVスパイク(S)蛋白質を発現するシュードタイプウイルスをSARS-CoVの受容体である2型アンギオテンシン変換酵素(ACE2)発現細胞に感染させると、ムチン5AC遺伝子やTGF-β、plasminogen activator inhibitor-1等の発現が誘導される傾向を認めた。一方、ACE2を受容体として感染性を示すが、弱毒ウイルスであるNL63-CoVのS蛋白質では、この様な現象は認められなかった。この現象を誘導するACE2細胞内ドメインの責任部位と関与する宿主側因子を同定することで呼吸系重症化機序の理解が深まるものと思われる。申請者はこれまでSARS-CoVの宿主受容体であるアンギオテンシン変換酵素2(ACE2)を発現させた細胞株にウイルスを感染させることで、ACE2細胞内ドメイン依存的なTNF-a変換酵素(TACE)の活性化によるACE2の細胞外への放出が誘導されること(PNAS,105:7809,2008)、またTACE阻害剤(TAPI-0)がウイルス感染阻害効果を示すことを突き止めた(Antiviral Res.85:551,2010)。TACEはACE2の他に種々の炎症性サイトカインの分泌も誘導することからSARS重症化にも関与することが示唆される。そこでACE2-TACE系が重症化に関与するか否かを明らかにするため、SARS-CoV感染による炎症性関連遺伝子の発現を調べた。本研究ではこれまで肺癌細胞株(NCI-H292細胞株)にウイルスを感染させることで、粘液成分であるムチンの産生に関与するMARCKS(myristylated alanine-rich C-kinase substrate)のリン酸化が誘導されることを見出した。またムチン遺伝子MUC5ACのmRNAの発現誘導も観察された。そこでTACEとMUC5ACとの関連を調べるため、NCI-H292細胞株のTACEをTAPI-0で阻害し、そこへSARS-Sタンパク質を添加した結果、MUC5AC mRNAやムチンタンパク質の細胞培養液中への分泌が抑制された。これらの結果はACE2-TACE系の下流にムチン遺伝子MUC5ACが存在することを示唆しており、ACE2細胞内ドメインによるシグナル伝達経路と重症化機構との関連を支持する。今後はMUC5AC発現とACE2との関連について詳細に解析するとともに、ACE2の細胞内ドメインを介した細胞内炎症シグナル惹起の可能性とその責任領域の同定を行う。重症急性呼吸器症候群ウイルス(SARS-CoV)感染症は感染者の約10%が死亡する重篤な呼吸器系感染症で、その重症化機序としては、感染に伴ってSARS-CoVの受容体である2型アンギオテンシン変換酵素(ACE2)の発現が低下することが報告された(Nat.Med.11:875,2005)。申請者はSARS-CoVによるACE2発現低下にACE2の細胞内ドメインから惹起される細胞内シグナルが必要である事を明らかにし(PNAS 105:7809,2008)、同時にこの現象がACE2依存的に惹起される細胞炎症シグナルを誘発する可能性を見出した。そこで本課題ではACE2細胞内ドメインによるシグナル伝達を明らかにし、SARS-CoVの病態を理解する。これまでの解析で、SARS-CoVのスパイク蛋白質(SARS-S)によってムチン蛋白質をコードするMUC5AC mRNAの発現を誘導すること、一方、SARS-CoVと同じコロナウイルスに属し、ACE2に結合性を示すが、通常の風邪症候群を誘発するNL63-CoV由来S蛋白質では同様の現象を誘導しないことを認めた。また、SARS-SはMUC5ACプロモーター領域の活性化も誘導することも認めた。そこで、45個のアミノ酸からなるACE2の細胞内ドメインの内、C末端37個のアミノ酸を欠損させたACE2△37発現プラスミドDNAを作成し、SARS-SによるMUC5AC遺伝子発現の有無を解析した。その結果、野生型ACE2とほぼ同等の遺伝子発現が認められ、細胞膜貫通ドメイン直下からC末37番目のアミノ酸までの領域に、SARS-Sによる細胞内シグナルの惹起に関与する領域の存在が示唆された。次年度では、当該細胞内ドメインにさらに変異を加え、細胞内シグナルが誘発される際に関与するアミノ酸配列を決定する。また、MUC5AC遺伝子プロモーター領域には、TGF-bの発現に関与する転写因子の結合部位が存在することから同遺伝子発現に関与するSmad蛋白質を同定する。

重症急性呼吸器症候群ウイルス(SARS-CoV)感染症は感染者の約10%が死亡する重篤な呼吸器系感染症で、その重症化機序としては、感染に伴ってSARS-CoVの受容体である2型アンギオテンシン変換酵素(ACE2)の発現が低下することが報告された(Nat. Med. 11 : 875, 2005)。申請者はSARS-CoVによるACE2発現低下にACE2の細胞内ドメインから惹起される細胞内シグナルが必要である事を明らかにし(PNAS 105 : 7809, 2008)、同時にこの現象がACE2依存的に惹起される細胞炎症シグナルを誘発する可能性を見出した。そこで本課題ではACE2細胞内ドメインによるシグナル伝達を明らかにすることを目的に解析を進めている。先行研究では、ACE2を恒常的に発現する細胞株としては、HuH-7細胞が使用されている。しかし、この細胞株はヒト肝臓癌由来であり、SARS蛋白質の肺組織に対する作用をより良く理解するため、肺組織に由来する細胞株としてA549(肺癌由来)やNCI-H292(肺癌)を用いた解析システムの立ち上げを試みて来た。しかし、ACE2を持続的に発現する細胞株の樹立は難しく、安定した実験条件を確立することが困難であった。現在、ウイルスベクターを用いてこれら細胞に一過的にACE2を発現させ、大腸菌で発現したSARS-CoVのスパイク蛋白質(SARS-S)を作用させた後の細胞内シグナルを解析している。対照としては同じコロナウイルスに属するNL63ウイルス由来スパイク蛋白質(NL63-S)を用いている。これまでの予備実験結果では、SARS-Sを作用させた後、2・4時間で、TGF-β遺伝子mRNAの発現が上昇する傾向を認めている。今後、再現性を確認しながら、同遺伝子発現に関与するSmad蛋白質のリン酸化の有無を検証する。そして、この現象がACE2細胞内ドメインに依存するか否かについて、引き続き解析する。安定した実験を行なうためには、2型アンギオテンシン変換酵素を恒常的に発現する細胞株が使用できることが好ましい。しかし、そのような細胞株が無いこと、また、同遺伝子を恒常的に発現する肺組織由良の細胞株の樹立が困難なために、細胞内シグナル解析が遅れ気味である。次年度以降は、一過的な遺伝子導入実験で、シグナル解析を進める。2型アンギオテンシン変換酵素遺伝子を導入することで、一過的に発現させるシステムを用いて、解析を進める。
中世考古学資料の保存と活用に関する分析保存科学的研究ー陶磁器の生産と流通を基本に

本研究では、陶磁器の生産地推定を化学分析の視点から研究し、中世考古学研究に寄与することを目的し、遺跡より出土する中世陶磁器資料の生産地の検討から、生産や流通等に関する研究の基礎的データの蓄積を図った。陶磁器の編年体系を基本に組織的に選択し、基準資料とし、さらに国内外の消費地遺跡の系統的選定し、陶磁器の胎土や釉薬の分析を行い、領域内の研究班と有機的な共同研究を展開し、学融合的な視点に立脚した陶磁研究の方向性を確立した。さらに、関連する中世考古資料等についても対象とし多面的な研究に発展させた。中世考古資料(文書資料も含む)の保存に関しても課題としている継続的な研究を行っている。本年度は、これまで難しいとされていた大型資料の非破壊分析や移動不可能な資料の現地でのその場分析により飛躍的な発展に寄与することが可能となった。一方、ICP発光分光分析による陶磁器胎土の主成分元素と諸種微量成分元素の迅速定量分析法を確立することができた。中世陶磁器の生産と流通を理解するためには、古代近世までの時間軸の中に捉え、さらに、近接地域も含めて議論することが重要であるという認識から、意識的に関連する古代や近世の範囲まで資料を広げた。また、元素存在量のみの考察では限界があり、領域内や自然科学班内での学融合を目指すために、化学種の同定が極めて重要であることがとの認識に得た。更なる研究の発展のためには、考古学資料の分析に適したX線回折装置の導入を行い、陶磁器類の帯磁率と化学的情報(元素組成・構造)、実験考古学的焼成実験など材質、技法、産地に関する研究への有効性を示した。一方、歴史資料・文書資料等の保存環境に関する研究として、予防的保存の立場から、温湿度、大気汚染物質に関する調査を行い、保存と公開のための空気環境管理の指針を立案している。多種多様にわたる中世陶磁器に関して、これまでの考古学・美術史学的な調査とその成果と実際の陶片資料の科学分析との相関関係を体系化し、生産や流通、用途等に関する研究のための基礎的データの蓄積を図るとともに学融合を目指した陶磁研究の方向性を確立することを目的とした。陶磁器以外の関連する諸種考古学資料に基づく検討も不可欠であり、様々な考古遺物・遺構等から捉えた材質調査、構造調査、劣化機構の解明が基本とした分析保存科学的研究を行った。本年度は、中世考古学資料の保存と活用の観点から埋蔵・収蔵環境調査や保存処理法の検討、劣化状態、劣化機構の解明等を行うためにイオンクロマトグラフ法による陽・陰イオンの定量について基礎的研究を行い、実在資料への適用を可能とした。一方、陶磁器資料の分析に関しては、これまで機器中性子放射化分析により定量された資料についてICP発光分光分析を行い、本法の正確さと精度が高く結果が得られ、さらに、両者の分析法で共通のナトリウム、鉄については、極めて高い相関性が認められた。ICP発光分光分析と蛍光X線分析を併用して中世陶磁器の生産と流通、その用途などを追究するために、国内外の中世陶磁器資料の組織的・系統的選定を行い、基礎的データの蓄積を行った。また、陶磁器の材料学的特徴を見出し、素地土の加熱実験を通して、陶磁器焼成技法の解明し、焼成技術的な観点より中世陶磁器の特徴を見出せる可能性を示した。さらに、中世陶器への前提としての日本鉛釉陶の研究として、陶器胎土の化学組成、釉薬と着色剤に関する非破壊分析へと発展させた。本年度は、諸種分析法が多岐にわたる中世考古学資料への適用に関してその有効性と方向性が確立され、次年度以降の研究の発展が期待できることが示された。本年度は、これまでに分析された陶磁器片資料の定量結果と新に分析された陶磁器片資料の定量結果をもとにして、統計処理により検討し、中世陶磁器資料についての系統的な分析の確立を行った。この特定領域研究者や多くの研究者との親密なる連携・共同研究を行い、日本国内を中心に中世陶磁器の生産と流通に関するデータの系統的構築が開始された。微小部蛍光X線分析装置の導入により、陶磁器の胎土や釉薬に関する非破壊・非接触分析の限界と問題点を検討し、迅速な多元素同時定量が可能である本法の導入により中世陶磁器の生産と流通に関する、時代的、空間的特徴を得るための様々な情報を導き出すことが可能となった。また、陶磁器の主成分元素から諸種微量成分元素の迅速定量分析法としてICP発光分光分析の適用を検討し、多岐にわたる陶磁器の分析法が確立された。両者の分析法を併用することにより陶磁器研究の視点から中世考古学の学融合に関して、その多大な寄与が期待される。一方、関連試料も含め中世考古学資料への微小部蛍光X線分析の適用の有用性も明らかにされた。陶磁器以外の関連する中世の考古遺物・美術工芸品、文書資料等についても、研究対象とし、多面的に研究を遂行し、特に、分析保存科学的研究として、環境と中世考古学資料の劣化について検討した。本年度は、環境調査と金属曝露試験により、建造物や美術工芸品などの文化財に用いられる金属銅を中心とした金属材料や顔料等の劣化機構が明らかにされた。また、文書史料の保存環境管理について国文学研究資料館・史料館等での温湿度測定、大気酸性汚染物質の測定を開始し、保存と活用のための環境因子と環境を構成する場における環境管理についての基礎的データが蓄積された。陶磁器を中心に中世考古学資料に対する非破壊・非接触分析の有効性を最大限に生かせる微小部蛍光X線分析とポータブル(可搬型)

蛍光X線分析装置による大型資料の非破壊分析や移動不可能な資料の現地でのその場分析(非破壊)の適用が可能となった。一方、陶磁器の主成分元素から諸種微量成分元素の迅速定量分析法としてICP発光分光分析の有機的な併用を行い、中世陶磁器の生産と流通に関する時代的、空間的特徴を得るために日本国内・外の消費地遺跡における中世の陶磁器の詳細な生産地推定を継続的に行い、多くの知見が蓄積されている。また、原料物質としての陶土、陶石が素地土作製の際に水簸や焼成による素地土の粘土鉱物学的変化、釉薬の材料と発色等の検討により陶磁器の生産技術についても分析保存科学と実験考古学の両面からの考察により、陶磁器の製作技法の復元へと発展した。特記すべき具体的な成果として、蛍光X線分析による珠洲陶器と珠洲系陶器の伝播に関する研究、備前陶器と備前系陶器の相互識別、東海地域の窯跡出土中世陶器の相互識別など、ICP発光分光分析による景徳鎮を中心とした中国産陶磁器胎土の化学組成と考古学編年(亀井明徳班)、及び、磁気物性測定(酒井英男斑)との学融合的研究に発展させることが出来た。さらに、陶磁器以外の関連する中世の考古遺物・美術工芸品、文書資料等についても、研究対象とし、多面的に研究を展開し、特に、分析保存科学的研究として保存環境や埋蔵環境と中世考古学資料の劣化について材料科学と環境科学の視点から検討し、中世考古学資料の材質や構造と保存環境との内外的要因が解明され、保存環境への提言となるべき基礎データの蓄積された。本研究では、陶磁器の生産地推定を化学分析の視点から研究し、中世考古学研究に寄与することを目的し、遺跡より出土する中世陶磁器資料の生産地の検討から、生産や流通等に関する研究の基礎的データの蓄積を図った。陶磁器の編年体系を基本に組織的に選択し、基準資料とし、さらに国内外の消費地遺跡の系統的選定し、陶磁器の胎土や釉薬の分析を行い、領域内の研究班と有機的な共同研究を展開し、学融合的な視点に立脚した陶磁研究の方向性を確立した。さらに、関連する中世考古資料等についても対象とし多面的な研究に発展させた。中世考古資料(文書資料も含む)の保存に関しても課題としている継続的な研究を行っている。本年度は、これまで難しいとされていた大型資料の非破壊分析や移動不可能な資料の現地でのその場分析により飛躍的な発展に寄与することが可能となった。一方、ICP発光分光分析による陶磁器胎土の主成分元素と諸種微量成分元素の迅速定量分析法を確立することができた。中世陶磁器の生産と流通を理解するためには、古代近世までの時間軸の中に捉え、さらに、近接地域も含めて議論することが重要であるという認識から、意識的に関連する古代や近世の範囲まで資料を広げた。また、元素存在量のみの考察では限界があり、領域内や自然科学班内での学融合を目指すために、化学種の同定が極めて重要であることがとの認識に得た。更なる研究の発展のためには、考古学資料の分析に適したX線回折装置の導入を行い、陶磁器類の帯磁率と化学的情報(元素組成・構造)、実験考古学的焼成実験など材質、技法、産地に関する研究への有効性を示した。一方、歴史資料・文書資料等の保存環境に関する研究として、予防的保存の立場から、温湿度、大気汚染物質に関する調査を行い、保存と公開のための空気環境管理の指針を立案している。
骨肉腫マウスモデルを用いた悪性腫瘍の発症・進展におけるCD109の発現意義の解明

細胞表面に存在するタンパク質であるCD109は,様々な悪性腫瘍で増加しており,腫瘍の発症あるいは進行を助長するため注目されているが,なぜそのような機能を持つか,詳細は不明である.これまでに,骨肉腫に由来する培養細胞でCD109タンパク質が増えており,それを人工的に減らすことで,細胞の悪性度が下がるという実験結果が得られている.そこで,骨肉腫を対象とすることで,CD109タンパク質の機能を調べるとともに,新たな治療標的となりうるかについても検討する.細胞表面に存在するタンパク質であるCD109は,様々な悪性腫瘍で増加しており,腫瘍の発症あるいは進行を助長するため注目されているが,なぜそのような機能を持つか,詳細は不明である.これまでに,骨肉腫に由来する培養細胞でCD109タンパク質が増えており,それを人工的に減らすことで,細胞の悪性度が下がるという実験結果が得られている.そこで,骨肉腫を対象とすることで,CD109タンパク質の機能を調べるとともに,新たな治療標的となりうるかについても検討する.
超臨界流体を反応場とする固体酸触媒プロセスの環境負担性削減に関する研究

環境調和型化学プロセスの鍵技術である超臨界流体、特に超臨界炭酸ガス(sc-CO_2)媒体中における固体酸触媒機能を検討した。Sc-CO_2を反応媒体にすることにより触媒活性劣化の原因となる重質有機化合物が効率的に除去され、触媒活性が長期間にわたり持続されることが実証できた。また、新規触媒機能を有する多孔質触媒の創成に関する研究を行い、メソポーラス細孔とゼオライト骨格を有する新規材料Al-MCM-48-SUBの創製に成功した。環境調和型化学プロセスの鍵技術である超臨界流体、特に超臨界炭酸ガス(sc-CO2)媒体中における固体酸塩基触媒機能を検討した。また、新規触媒機能を有する多孔質の創成に関する研究を行った。1.メソポーラス材料ジルコニア、アルミナを固体酸点とするメソポーラス材料ZrAlSiMMHを創製し、その長鎖カルボン酸ラウリン酸とグリセリンのエステル化をsc-CO2を溶媒中で行った。従来法の気相窒素雰囲気の反応及び溶媒存在下における液相反応に比べてコーク生成が少ないことが確認された。2.ヘテロポリ酸担持MCM-48触媒によるパルミチン酸とセチルアルコールのエステル化をsc-CO2媒体中で行った。Sc-CO2媒体中での反応は、窒素雰囲気及び無溶媒の場合に比べて原料及び生成物による細孔閉塞及びコーク生成が抑制されるために、両方法に比べて100°C程度の穏和な条件で反応が進行した。また、本触媒は反応後メソポーラス構造が保持され、数度の再使用に耐えることがわかった。3.超臨界流体中における最適構造を有する新規多孔体の創成に関する検討を行った。ベータゼオライトのナノサイズ化に関する検討を行うために、ベータゼオライトが生成することが知られているSDAである水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)に界面活性剤である臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMABr)の添加効果を検討し、適量のTEAOHにより30-100nmの均一なベータゼオライト結晶を得た。本ゼオライトの外表面酸点の触媒機能を評価するために、1-オクテンのアルキル化をsc-CO2媒体中で行い、粒子径と反応活性が反比例することがわかった。このことは外表面酸点の有効性を示すものである。4.各種12環及び14員環ゼオライトによるアルキル化の検討を行い、形状選択性が、細孔及びアルキル化剤の構造に支配されることを明らかにした。大孔径ゼオライトにおいてもアルキル化剤の嵩高さにより形状選択性の発現することを確認し、ビフェニルのアルキル化機能の総括を行った。環境調和型化学プロセスの鍵技術である超臨界流体、特に超臨界炭酸ガス(sc-CO_2)媒体中における固体酸塩基触媒機能を検討した。1.sc-CO_2のゼオライト触媒反応への適用の可能性をH-モルデナイトによるイソブチルベンゼンのイソプロピル化における形状選択性を検討した。sc-CO_2中では通常の窒素雰囲気下におけるより高い触媒活性が観測された。この際反応後の触媒中に存在する炭素質の量が著しく少ないことより、触媒の不活性化の原因になる炭素質がsc-CO_2により除去されると考えられた。この際、4-イソブチルクメンが80%以上の選択率で得られ、モルデナイトはsc-CO_2中でも形状選択性を示すことが明らかになった。ナフタレン及びビフェニルのイソプロピル化においても同様の間素質現象が認められた。2.sc-CO_2中でも安定なゼオライト骨格を有するメソポーラス材料の合成を行った。ゼオライト骨格を導入するために水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)、メソポーラス構造を導入するために、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMABr)を用い120°Cで加熱することにより、ベータゼオライト骨格を有するメソポーラス材料Al-MCM-48-SUBの合成に成功した。HP-Xe-NMRよりゼオライト骨格及びメソポーラス孔の二種類の細孔が存在することが明らかになった。3.ベータゼオライトのナノサイズ化に関する検討を行うために、ベータゼオライトが生成することが知られているSDAであるTEAOHに界面活性剤であるCTMABrの添加効果を検討し、適量のTEAOHにより30-100nmの均一なべータゼオライト結晶を得た(合成温度を175°Cに設定した)。本ゼオライトの外表面酸点の触媒機能を評価するために、1-オクテンのアルキル化をsc-CO_2媒体中で行い、粒子径と反応活性が反比例することがわかった
植物細胞におけるヘテロクロマチンとユークロマチンの分子構築の解析

形態学的に識別されるヘテロクロマチン(異質染色質)とユークロマチン(真正染色質)に関して、動物細胞ではヘテロクロマチンタンパク質1などの関与が示されている一方で、植物細胞においてはその分子基盤はほとんど明らかになっていない。そこで、本研究では、テッポウユリ花粉内に含まれる二種類の核(雄原核と栄養核)クロマチンをモデルとして、両者の形態的差異の主要因を明らかにすることを目的とした。その結果、雄原核豊富ヒストン変種として見出されていたリンカーヒストンH1の変種(gH1)がクロマチン分化のみられる小胞子分裂直後に顕著な局在を示すことが示された(論文準備中)。すなわち、gH1は不等分裂直後の雄原核に見出され、その後の花粉の成熟過程で雄原核に多量に蓄積されるのに対し、栄養核にはほとんど認められない。ヒストンを染色するとされているアンモニア性銀反応においても、雄原核は生成直後にヘテロクロマチン化することが示された。そこで、gH1と通常のヒストンH1遺伝子を単離し、その発現をRT-PCR法によって調査したところ、H1の発現が花粉の成熟過程で停止するのに対し、gH1の発現は小胞子分裂直前から急激に増大することが確かめられた。したがって、gH1がヘテロクロマチン化の最有力候補と考えられた。さらに、gH1をレポーター遺伝子(GFP)と連結し、パーティクルガン法によってタマネギの表皮細胞等へ遺伝子導入したところ、GFPは核内で特別な局在を示す可能性が示され、ヘテロクロマチン化の機能が期待された。ユークロマチン核を有するテッポウユリ花粉内の栄養細胞で特異的な発現が示されたヒストンH3.3に関して、それが栄養核クロマチンの構築に実際に関わっているかどうかを明らかにするために、このヒストンH3.3のみを認識する特異的抗体を作製し、ウェスタンブロット法や蛍光抗体法を用いて、ヒストンH3.3の分布や局在を解析した。その結果、テッポウユリにおいては、このヒストンH3.3が根や葉のような体細胞組織には存在せず、花粉のみに検出されるとともに、そのシグナルは花粉内の栄養核のみにおいて確認された。高度にヘテロクロマチン化した雄原核には検出されなかったことから、このヒストンH3.3とクロマチンのユークロマチン化との関連が示唆される。しかしながら、ヒストンH3.3は動物では体細胞核の活性クロマチン部位に局在することが示されていることから、テッポウユリにおいても体細胞核での存在が予想されたが、それを検出することはできなかった。一方、テッポウユリ以外の植物種(オオムギやムラサキツユクサなど)では、葉などの体細胞においてヒストンH3.3の存在が確かめられたことから、ヒストンH3.3の花粉特異性はテッポウユリ独自の現象と判断された。そこで現在、ゲノムサイズとの関連性を調査中である。また別に、雄原核と栄養核の分化過程において、ヒストンの修飾が起こっているかどうかを明らかにするために、市販の抗修飾ヒストン抗体を用いた調査を試みた。その結果、栄養核におけるヒストンH4のアセチル化やヒストンH3のLys4のジメチル化、雄原核におけるヒストンH3のLys9のジメチル化が確認されたのさ、実際のクロマチン形態との関連を現在解析中である。クロマチン構造におけるリンカーヒストンH1の重要性は明らかなものの、複数存在するヒストンH1変種群の機能は不明である。特に、花粉発生過程ではヒストンH1変種群の量的・質的変動が大きいことが知られている。そこで本年度は、雄性配偶子形成過程におけるヒストンH1群の機能を明らかにするために、テッポウユリのヒストンH1遺伝子群を単離し、それらの発現解析を行うとともに遺伝子導入によるクロマチン構造への影響を調査した。

まず、植物のヒストンH1遺伝子の保存性の高い塩基配列を手がかりに、テッポウユリのヒストンH1遺伝子の単離を試みた結果、3個の新規遺伝子が得られた。次に、すでに得られていたヒストンH1様遺伝子(p35)と併せて、それらの花粉発生過程における発現を解析したところ、4種はいずれも異なる発現パターンを示した。特に、H1-1は花粉発生後期にその発現量を大きく減じるのに対し、p35は逆に二細胞性花粉期からその発現を増すことがわかった。p35は二細胞性花粉内の雄原核に蓄積することから、そのヘテロクロマチン化と関わると推察されている。一方、H1-1の発現停止はユークロマチン化する栄養核におけるヒストンH1の選択的現象と関連づけられた。そこで、両者の遺伝子をレポーター遺伝子と連結し、パーティクルガン法によってタマネギの表皮細胞に導入したところ、p35はH1-1と異なり、核内で特別な局在分布がみられ、ヘテロクロマチン化の機能が期待された。
浅海域の波無し浮体形状と大規模海洋構造物への応用に関する研究

平成6年度は、主として2次元浅海域における上下揺波無し形状について理論的な考察を行った。波無し特異点の最も単純なものは吹き出しと鉛直方向に軸を持つダブレットの組み合わせであることは無限水深の場合と同じであるが、それらの強さが特異的位置のみならず浅海における分散関係式によっても変化することが浅海域の波無し特異点の特徴となっている。浮体喫水を基準長さに選び、特異点位置や水深変化による形状の変化について、流線追跡法によって形状を計算した。この様にして求められた波無し形状浮体に働く波浪強制力については、物体表面上の特異点分布法により計算した。平成7年度は、3次元問題において浅海域の波無し特異点から波無し形状を求めた。点特異点を使うと得られる物体は軸対称となるが、特異点位置や水深変化による形状変化について2次元と同様な流線追跡法によって断面形状を求めた。それらについて3次元特異点分布法によって波強制力を計算したところほぼ指定した波無し点で上下方向の波強制力が0となり、理論的に矛盾の無い結果を得た。さらに、これらの結果を検証するために2次元および3次元模型を製作し、水槽実験によってそれらに働く波浪強制力を計測した。その結果、2次元、3次元模型ともに波無し点が予め指定した値よりもやや高周波数側にシフトしていることが判明したが、おおむね理論計算に一致した結果を得た。従って、こられの結果を半潜水式海洋構造物のカラム・フ-ティングの設計に応用すれば、浅海域における波浪応答の優れたものが設計可能となる。今年度の研究では、主として2次元浅海域における上下揺の波無し形状について理論的な考案を行った。複素平面上で一定水深域の波無し特異点は自由表面と海底面に対する鏡像を取れば、対数特異点で表現できるので、物体表面条件を満たすような流線を求める問題となる。そこで、孤立的な特異点をいくつか置いて流線追跡法によって物体形状を計算したところ、無限水深の場合と同様なバルバス形状を得た。ただし、水深が小さな場合にはバルブの大きさは無限水深の場合に較べて小さくても波無しとなることを見い出した。また、特異点の位置および周期によっては、流線が閉じない形状があり、これについて現在考察中である。現実的な物体形状の中から数種類を選定し、近々模型実験を計画している。次に、三次元問題については浅海域のグリーン関数の高速計算法を開発した。これによって、任意形状の3次元物体の流体力の計算が高速に行えるようになった。現在考えられている大規模海洋構造物としては、多数の軸対称カラム・フ-ティングによって支持される半替水式構造物が有名であるが、浅海域における流体力は従来から長時間の計算を要していた。これまでは、大型計算機センターの高速計算機に頼って来たが、今年度開発した計算法はワークステーションでも短期間で効率よく計算できるので、来年度の研究に威力を発揮するものと期待している。三次元軸対称柱体の浅海域波無し形状を波無し特異点から流線追跡法により求め、波無し特異点位置による形状変化や水深による形状変化について考察した。この波無し形状について波力の波浪応答を特異点分布を用いて計算し、指定した波無し点で鉛直力が0となることを確認した。特異点分布法の計算については浅海域でのグリーン関数の高速計算法を開発した。このようにして理論的に得られた波無し形状のなかから2種類の軸対称柱体模型を作製し、平面水槽において波力の応答を実験計測した。水深を2種類に変化させて波無し周波数の確認とその近傍での波高影響などについて調査した。その結果、実験における波無し波数が理論による予測よりも若干大きくなったが、その点を除けば理論計算によって予想された特性がほぼ成立していることが確認された。

以上のことをまとめると(1)浅海域の波無し形状を波無し特異点から求める方法を開発した。(2)浅海域の波無し形状は深海域の波無し形状の最大幅と水面幅を小さくすれば等価となる。(3)水深影響は浮体吃水の倍よりも小さくなると顕著となってくる。(4)ある水深で波無しとなるように指定された浮体は水深が変化しても波無しであるが、その波無し点は水深が大となる時は低周波側へ、水深が小となる時は高周波側へと移動する。などの結論を得た。
格子準整合形弗化物混晶薄膜の構造

1.X線定在波法による構造解析では定在波の腹面と結晶内原子面の相対的位置関係が重要であるが、この関係は、結晶格子の対称的位置に定義した網平面により簡単に考察できることが分った。すなわち、回析条件が正の側に外れた極限で腹面は網平面の近傍に来るが、対称心をもたない結晶あるいはX線吸収がゼロでない結晶では網平面と厳密に一致しない。このずれを構造因子と吸収に関連する定数で評価する一般式を導いた。2.基板と膜が異種のヘテロエピタキシャル結晶では基板と膜の格子定数に差があるのが普通である。このような結晶の構造をX線定在波法で解析するのに従来は原子面数が既知で膜厚が異なる2個の試料が必要であったが、1個の試料で構造解析が可能な新しい方法を考案した。この方法は低次と高次の2つのブラッグ反射を用いる。この方法に2個の試料を用いれば、エピ膜の原子面数が定在波実験から決定できる。3.上記の新しいX線定在波法により、GaAs(111)B面にエピタキシャル成長させた格子準整合CaxSr_<1-χ>F_2(χ=0.43)薄膜の構造を1個の試料から解析した。その結果、界面の(Ca、Sr)原子は7配位であること、界面原子間距離はバルク原子間距離から計算される値より約0.37〓短いことが分った。また、フッ化物膜(厚さ約300〓)は基板との熱膨張係数の差により歪んでおり、(111)格子面間隔が約0.28%収縮していることが分った。フッ化物とGaAsの界面原子構造が7配位であること、格子整合組成を有する混晶薄膜が歪んでいることは、本研究で初めて明らかにされた。微小入射角での動力学的X線回折の基礎的性質について以下の知見を得た。完全に近い単結晶の表面にX線が数ミリラジアンの角度で入射し、表面に垂直な格子面でブラッグ条件をほぼ満足する場合、形成される波動場の個数は、入射線の視斜角φοと厳密なブラッグ条件からのはずれ角Δθの値に依存し、0、1、2個の場合がある。これは、三次元的分散面を結晶表面に平行で逆格子原点を通る平面で切ったとき、切り口の二次元空間が三つの領域に分割されることに対応する。φοの関数としての鏡面反射強度曲線はブラッグ条件から遠く離れたところでは通常の全反射曲線になるが、Δθ=0の近傍では新しい波動場が形成されるφοで1段または2段の階段状変化を示す。φοとΔθが特別な範囲にあるときは、結晶内に波動場が形成されるにも拘らず、結晶外回折波の波動ベクトルが表面と垂直方向に大きい虚数値をもつため、表面から数10オングストローム以遠ではその強度を観測し得ない。以上の理論的予測は、平滑に研磨したゲルマニウム単結晶の(111)表面に平行単色なシンクロトロン放射を当て、【2!】20反射の近くで鏡面反射線と回折線をφοまたはΔθの関数として測定する実験において確認された。上記波動場は格子面の周期を有し表面と平行方向に強度変調された定在波を形成する。この性質を利用した新しいX線定在波法により、GaAs(111)表面に成長させた格子準整合型【Ca_(0.43)】【Sr_(0.57)】【F_2】エピタキシー結晶の結晶性を評価し、界面Sr原子の横位置を決定することを検討した。

高エネルギー物理学研究所のシンクロトロン放射では厚さ数100オングストロームの超薄弗化物結晶からSr蛍光X線が高S/N比で測定できることが分り、この方法の可能性が実証された。
食べ合わせを考慮した機能性献立の設計

食物には、従来から知られている栄養成分以外に、老化・ガン・生活習慣病などを予防する新しい機能(三次機能)を持つ成分が含まれる。本研究では、実際の食事献立において、それらに含まれる機能性成分のうち、ラジカル捕捉活性が、調理加工過程においてどのように変化し、実際にどの程度有効に食することができるかを明らかにすることにより、より効率よく機能性成分を摂取できる「機能性献立」を設計することを目的として研究を遂行した。献立としてミネストローネと味噌汁の2種類の汁物料理を取り上げ、野菜類のラジカル捕捉活性に対する加熱調理の影響について検討した。加熱調理により、具に残るラジカル捕捉活性は大きく減少し、ラジカル捕捉活性の-部は汁に移行していた。添加する調味料の影響を調べたところ、ミネストローネ調理においては調味料の添加による顕著な影響は見られなかったが、味噌汁調理においては味噌の添加により、ポリフェノールの汁への流出が抑えられた。以上の結果から、汁物料理において、野菜の活性成分は汁に流出するが、ラジカル捕捉活性自体は熱に安定であると考えられる。また、味噌のように調味料自体に抗酸化成分が含まれるものは、野菜と共に調理し摂取することでその成分の有効性も期待できる。さらに、生野菜および加熱野菜のラジカル捕捉活性に対する咀嚼の影響を調べたところ、ナス、ピーマン、ブロッコリー、レタスでは、咀嚼により生野菜のラジカル捕捉活性が減少したが、加熱野菜においては、ラジカル捕捉活性が保持されていた。これは、加熱によって酸化酵素が失活したため、咀嚼時に酸化酵素が作用することによるポリフェノールやアスコルビン酸の減少が抑制されたためと考えられる。従って、機能性献立のベースとして生野菜ではなく、加熱野菜を用いることが、ラジカル捕捉活性と活性成分の損失を抑え、これらを有効に摂取する上で好ましいことが明らかになった。食物には、老化・ガン・生活習慣病などを予防する新しい機能(三次機能)を持つ成分が含まれる。中でも、フリーラジカルを捕捉する機能性成分が、健康の維持に重要な役割を果たしている。しかし、人間は、これらの機能性成分を個々の成分として単独で食するわけではなく、いくつもの食品を組み合わせて食している。従って、食物中の機能性成分を評価する上で、「食べ合わせ」も考慮する必要もある。しかし、食物中に存在する機能性成分が、他の食品成分との相互作用や調理・加工過程における変化により、実際の食事でどの程度、有効に摂取できるのかについては明らかではない。本研究では、実際食事の献立において、食素材の組み合わせ(食べ合わせ)により、それらに含まれる機能性成分のうち、フリーラジカルを捕捉する「ラジカル捕捉活性」に焦点を絞り、これらが、他の食品成分との相互作用や調理加工過程において、どのように変化し、その結果、実際にその程度有効に食することができるかを明らかにすることにより、より効率よく機能性成分を摂取できる「機能性献立」を設計することを目的として研究を遂行している。平成16年度は、植物性食素材(野菜・果物・穀類・種実類など)、動物性食素材(肉類・魚類・乳卵など)、調味料(醤油、味噌、ソース、香辛料など)について、ラジカル捕捉活性の測定を行うとともに、それらの相互作用について解析を行った。現在のところ,食酢及び食酢を用いたドレッシングが野菜に含まれるポリフェノールオキシダーゼを阻害することによりラジカル捕捉活性を保持する効果があることを明らかにしつつある。食物には、従来から知られている栄養成分以外に、老化・ガン・生活習慣病などを予防する新しい機能(三次機能)を持っ成分が含まれる。

しかし、人間は、これらの機能性成分を個々の成分として単独で食するわけではなく、いくつもの食品を組み合わせて食している。従って、食物中の機能性成分を評価する上で、「食べ合わせ」も考慮する必要もある。しかし、食物中に存在する機能性成分が、他の食品成分との相互作用や調理・加工過程における変化により、実際の食事でどの程度、有効に摂取できるのかについては明らかではない。本研究は、実際の食事献立において、食素材の組み合わせ(食べ合わせ)により、それらに含まれる機能性成分のうち、フリーラジカルを捕捉する「ラジカル捕捉活性」に焦点を絞り、これらが、他の食品成分との相互作用や調理加工過程において、どのように変化し、その結果、実際にどの程度有効に食することができるかを明らかにすることにより、より効率よく機能性成分を摂取できる「機能性献立」を設計することを目的として研究を遂行した。平成16年度で得られたラジカル捕捉活性成分相互間、活性成分と他の食品成分、食素材同士の組み合わせ(食べ合わせ)に関する基礎データを基に、ラジカル捕捉活性を強め合う「よい食べ合わせ」と弱め合う「悪い食べ合わせ」を選び、それぞれの「食べ合わせ」について、調理操作のモデルとして、「煮る」(水中での加熱)操作を行い、これによるラジカル捕捉活性および活性成分の変化を追跡した。その結果、「味噌汁」の調理において、味噌に含まれるラジカル捕捉活性成分と野菜に含まれる成分が相乗的に作用する傾向が見られた。その詳細についてはさらに検討を加えている段階である。食物には、従来から知られている栄養成分以外に、老化・ガン・生活習慣病などを予防する新しい機能(三次機能)を持つ成分が含まれる。中でも、フリーラジカルを捕捉する機能性成分が、健康の維持に重要な役割を果たしている。しかし、人間は、これらの機能性成分を個々の成分として単独で食するわけではなく、また、必ずしう生のまま食するわけでもない。本研究は、実際の食事献立において、それらに含まれる機能性成分のうち、フリーラジカルを捕捉する「ラジカル捕捉活性」に焦点を絞り、これらが、他の食品成分との相互作用や調理加工過程において、どのように変化し、その結果、実際にどの程度有効に食することができるかを明らかにすることにより、より効率よく機能性成分を摂取できる「機能性献立」を設計することを目的として研究を遂行した。平成1617年度で得られたラジカル捕捉活性成分相互間、活性成分と他の食品成分、食素材同士の組み合わせ(食べ合わせ)に関する基礎データを基に、本年度は、生野菜および加熱野菜のラジカル捕捉活性に対する咀嚼の影響を調べたところ、ナス、ピーマン、ブロッコリー、レタスでは、咀嚼により生野菜のラジカル捕捉活性が減少した。しかし、加熱野菜においては、ラジカル捕捉活性は保持されていた。これは、加熱によって酸化酵素が失活したため、咀嚼時に酸化酵素が作用することによるポリフェノールやアスコルビン酸の減少が抑制されたためであった。
0.1nm変位での転がり摩擦挙動の特性解明と超高精度位置決め制御への応用

工作機械などの構成要素である直動転がり案内を用いた位置決め装置において,数式による摩擦モデルによって摩擦補償を行い,位置決め精度の向上を目指す.そのモデル化のためパラメータ推定を行うための実験を行った.その結果, 10nmの変位振幅のような微小な変位領域においても強い非線形の特性を有することがわかった.また,直動転がり案内の送り速度に依存する特性が明らかとなった.工作機械などの構成要素である直動転がり案内を用いた位置決め装置において,数式による摩擦モデルによって摩擦補償を行い,位置決め精度の向上を目指す.そのモデル化のためパラメータ推定を行うための実験を行った.その結果, 10nmの変位振幅のような微小な変位領域においても強い非線形の特性を有することがわかった.また,直動転がり案内の送り速度に依存する特性が明らかとなった.直動転がり案内を用いた位置決め装置にて,サブナノメートルレベルの変位領域での転がり摩擦挙動を解明するため,リニアモータ駆動の装置にて微小変位領域における摩擦挙動の測定を行った.フィードバック制御用の34pm分解能を有するリニアエンコーダによって変位を測定し,そのときに生じる印加力はモータへの電流指令値を基にて算出した.また,同時に1.25nm分解能を有する静電容量式変位センサとカレントプローブによる外部測定も同時に実施した.変位とそのときに生じる印加力の関係を示す非線形ばね特性と呼ばれる摩擦挙動について,デジタルローパスフィルタを用いて10nm変位の振幅にて測定できた.その結果,10nmの微小な変位振幅の領域においても非線形ばね特性は線形とはならずヒステリシスを生じていることが分かった.これらの結果から,0.1nm分解能での変位による非線形ばね特性の摩擦挙動を示すことができた.直動転がり案内の減衰に関する項目については,インパルスハンマリング試験を実施した結果,加振する大きさによって減衰の大きさが変化し非線形となることが分かった.そのため,減衰パラメータが加振力の大きさに依存するまたは変位の大きさに依存するとした数式を考慮し,非線形摩擦モデルにおける減衰パラメータの同定法の確立を目指している.また,研究実施予定より先んじて非線形摩擦モデルに用いられる各パラメータの自動同定法の確立を目指し,遺伝的アルゴリズムを基としたパラメータ調整法を試行中である.直動転がり案内を用いた位置決め装置にて,サブナノメートルレベルの変位領域での転がり摩擦挙動を解明するため,リニアモータ駆動の装置にて微小変位領域における摩擦挙動の測定を行った.フィードバック制御用の34pm分解能を有するリニアエンコーダによって変位を測定し,そのときに生じる印加力はモータへの電流指令値を基にて算出した.直動転がり案内の減衰に関する項目については,インパルスハンマリング試験を実施した結果,加振する大きさによって減衰の大きさが変化し非線形となることが分かった.そのため,減衰パラメータが加振力の大きさに依存するまたは変位の大きさに依存するとした数式を考慮し,非線形摩擦モデルにおける減衰パラメータの同定法の確立を目指し実験を行った.最初に,荷重による摩擦特性の影響を調査するため,0160kgまでの錘を載せて実験を行った.その結果,推力と変位の関係を表す非線形ばね特性と呼ばれる特性に及ぼす影響は小さいことが分かった.また,それぞれの荷重条件において,一定送り速度を0.1100mm/sの間で変化させて摩擦力を測定したところ,荷重が大きくなるにつれて推力(摩擦力)が小さくなる結果を得た.従来から提案してきた非線形摩擦モデルでは,この特性を表すことができないことがわかった.また,ナノメートルレベルの変位領域においても,上記摩擦モデルでは,ばね関数特性が一致しないことが分かった.これらのことを踏まえ,新たなばね関数と速度変化に関する関数の2つを提案した.そのことにより,非線形ばね特性は100nm以下の微小な変位領域でもおおよそ推定することが可能となった.また,送り速度の影響を受ける特性については,1mm/s程度で極大値を持つような特性についてもおおよそ推定することが可能となった.非線形摩擦モデルに用いられる各パラメータの自動同定法の確立を目指し,遺伝的アルゴリズムを基としたパラメータ調整法を試行している.
脊椎動物胚発生を用いた新たな癌分子標的治療への応用

癌の浸潤・転移に対する治療標的分子や化合物を選別するため、胚発生過程で一過性に出現する癌と類似した移動様式や未分化性を有する細胞集団を利用したスクリーニング法を作製した。アフリカツメガエル神経堤細胞の集団移動を指標に、その阻害作用のある化合物の中から癌細胞の集団移動にも抑制効果のあるものを選別した。また成体消化管粘膜の幹細胞を遺伝学的に蛍光ラベルして、その変異をモニター可能なトランスジェニックツメガエルを作製した。本申請は、癌の浸潤や転移に対する治療標的分子や化合物を選別するために、アフリカツメガエルの胚発生過程で一過性に出現する癌と類似した移動様式や未分化性を有する細胞集団をアッセイ法に用いるものである。とくに癌の集団移動や幹細胞の可塑性を制御する化合物・分子を得るため、発生過程で集団移動をおこす代表的な細胞である神経堤細胞と、ツメガエル消化管の変態に際して幼生上皮の脱分化により出現する成体上皮の幹細胞をとりあげて、それらに効果的な化合物の選別を行った。まず、所属機関講座との共同研究の基に供与された低分子化合物ライブラリーを胚の飼育水中に添加し、神経堤細胞の移動パターンを撹乱、阻害するものを全胚in situハイブリダイゼーション法により選別した。その結果得られたN-(2,6-ジクロロフェニル)-2-アミノフェニル酢酸やα-アルキル-β-メトキシシクロペンテノン、クルクミン誘導体に対し、それらが癌細胞の集団移動にも影響するかを胃癌細胞株のゲル内浸潤アッセイを用いて検討したところ、癌細胞の接着性に影響を与えずにその浸潤性を低下させた。また、クルクミン誘導体はアフリカツメガエル初期胚形成において背側大動脈や体節間の血管新生も阻害する効果が確認された。一方、癌の可塑性を制御する化合物を選別するツールとして、ツメガエル消化管の成体上皮幹細胞を蛍光で可視化した個体を得るため、Shh(Sonic hedgehog)のプロモーターにEGFP蛍光遺伝子を融合したレポーター遺伝子を導入したトランスジェニック個体(Shh-EGFP Tg)を作製し、実用性を検定した。本申請は、癌の浸潤や転移に対する治療標的分子や化合物を選別するために、胚発生過程で一過性に出現する癌と類似した移動様式や未分化性を有する細胞集団をアッセイ法に用いるものである。モニターが容易で多検体のスクリーニングに適した、ツメガエル胚による生物アッセイ法を1次スクリーニングとして、癌の集団移動や可塑性を制御する化合物・分子の選別を行っている。H23年度は、癌細胞の集団移動を制御する化合物の同定を目標に、アフリカツメガエル初期胚をツールに用いたスクリーニングを行った。所属機関の臨床腫瘍学講座との共同研究の基に供与された低分子化合物ライブラリー約1000種類を用いて、胚の飼育水中に添加した。細胞集団移動の指標として神経堤細胞(CNC)の移動パターンに影響するものを、CNCのマーカーであるFoxD3を用いて効率化した全胚in situハイブリダイゼーション法を行うことにより選別した。その結果、他の器官の発生異常を伴わずにCNCの移動を阻害するものとして、N-(2,6-ジクロロフェニル)-2-アミノフェニル酢酸やα-アルキル-β-メトキシシクロペンテノンなど10種類の低分子化合物が得られた。また、癌の可塑性を制御する化合物・分子を選別するツールとして、ツメガエル消化管の変態に際して幼生上皮の脱分化により出現する成体上皮の幹細胞を蛍光で可視化可能なトランスジェニック個体を作製している。同幹細胞のマーカー遺伝子として知られているShh(Sonic hedgehog)のプロモーターに、EGFP蛍光遺伝子を融合したレポーター遺伝子を導入したトランスジェニック個体(Shh-EGFP Tg)を作製し、現在F1(第二世代)を得ている段階にある。ツメガエル胚を用いて設定した2つの主なアプローチとして、神経堤細胞を指標とした集団移動の阻害化合物の一次選別がほぼ予定どおりに終了し、複数の候補化合物を得ることができた。他の器官への影響がほとんどなく、胚全体の発生・成長に問題がないため特定の細胞集団移動に特化した阻害効果だと評価でき、より副作用の少ない治療候補化合物として期待できる。また変態期消化管の幹細胞の可視化のためのトランスジェニック動物の作製を進行させ、第一世代のツメガエルでの蛍光の発光が確認できており、その子孫として第二世代が得られれば安定した実験系として使用可能になると考えている。H23年度に得られた低分子化合物の生物学的機能をツメガエル個体による検索と、癌細胞の移動に対する機能評価を進める。ツメガエル胚での検索ポイントは、これまでに観察している神経堤細胞の集団移動抑制効果は同細胞自身に対する自律的なものか、あるいは周囲の他の細胞に対する影響による間接的なものかを判定する。一方、癌細胞での評価は、胃・大腸癌、肺癌、メラノーマの細胞株に対して、培養条件下での細胞移動、増殖アッセイにおける変化を測定する。

さらに免疫抑制マウスへの同癌細胞の移植による腫瘍の浸潤、転移に対する阻害効果をin vivoで評価してゆく。また、それらの標的分子の同定のため化合物に結合する蛋白質を同定してゆくが、それに必要な候補化合物のプローブ化が現在難航している。プローブ化の専門家との共同研究も視野に入れて対処してゆきたい。もう一つは、消化管の組織幹細胞の可視化トランスジェニック個体の作製を完成させる。それを用いて、消化管幹細胞の誘導や維持に影響する化合物の選別をスタートさせてゆく。H23年度の実験内容の遂行においては、すでに用意していたツメガエルや装置の使用でほぼ賄えたため、消耗品の使用額を予定以下に抑えた。その分をH24年度に予定している細胞培養による機能アッセイや、免疫抑制マウスを用いた癌の浸潤・転移の評価に必要な培地、血清、動物と飼育費に加算して使用するように計画した。その他の消耗品として主なものは、抗体、化合物のプローブ化のための合成費などである。新たな備品としては特に予定していない。
Ｄｅｌａｙｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　制御法の解析における理論的枠組みの構築

周期的運動をより安定した頑強なものとして実現するための制御手法のひとつとして,1992年にPyragasによって提案された遅延フィードバック制御法が知られている.手法的な簡便性から,多くの応用が期待され,シミュレーションを用いた多くの結果が報告されている.しかし,その手法および報告されているシミュレーション結果について,数学的に保証する結果はほとんど存在しない.本研究では,この制御法の数学的な保証,特に周期解の安定化に成功するための条件を部分的にではあるが,与えることに成功した.同時に,解析のために必要な数学的事項を整備し直した.周期的運動をより安定した頑強なものとして実現するための制御手法のひとつとして,1992年にPyragasによって提案された遅延フィードバック制御法が知られている.手法的な簡便性から,多くの応用が期待され,シミュレーションを用いた多くの結果が報告されている.しかし,その手法および報告されているシミュレーション結果について,数学的に保証する結果はほとんど存在しない.本研究では,この制御法の数学的な保証,特に周期解の安定化に成功するための条件を部分的にではあるが,与えることに成功した.同時に,解析のために必要な数学的事項を整備し直した.PyragasタイプのDelayed Feedback制御法(以下DF制御と呼ぶ)について,各状態変数一様に自己フィードバックをかける(ゲイン係数が単位行列の実数倍)という前提のもとで,DF制御成功の可否を決定する条件を数学的に証明するとともに,数値計算による応用例を提示した(SIAM J.MATH.ANAL.Vol.43,No.3,pp.1122-1144).特に,応用例として提示したレスラー方程式への適用例は,1入力フィードバックを採用したPyragasによる数値例と,同一とみなせる周期軌道の安定化に成功している.また,同時に,時間遅れを含む微分方程式の周期解の安定性を解析するために必要な,基礎的な数学的理論も同時にまとめ上げている.従来のDF制御法の成功例は,数値シミュレーションで提示されるにとどまっているものがほとんどであり,理論的裏付けが希薄であった.しかし,本研究における結果は,限定的な条件下ではあるが,DF制御法が実際に有効であることを理論的に裏付ける結果として非常に有意義なものである.時間遅れを含む微分方程式の周期解の安定性解析の基本的アプローチとして,時間遅れをもつ線形の周期系微分方程式の安定性理論が有効であるが,無限次元作用素のスペクトル理論をベースとしているため,実際に応用するという観点では,なかなか困難な部分が多い.上述の論文では,応用という観点で,必要最低限の知識を抽出して提示しており,今後この分野で解析を行う研究者への一助となることが期待できる.昨年度に引き続き,PyragasタイプのDelayed Feedback制御法(以下DF制御と呼ぶ)について,各状態変数一様に自己フィードバックをかける(ゲイン係数が単位行列の実数倍)という前提のもとでの解析を継続して実施した.制御前の不安定な周期軌道について,不安定性のタイプを特性乗数で分類すると,昨年度までの成果は,特性乗数が-1より小さな値をもつ場合について,DF制御成否を判定する条件を導出したが,今年度は,特性乗数の絶対値が1より大きな複素数となる場合について,DF制御成否を決定する条件の導出に成功した.これにより,不安定特性乗数のすべてのパターンについて結果が得られたこととなる.特に,着目すべき点は,1より大きな実数の特性乗数をもつ場合,DF制御は成功しないことがわかった.これは,従来からDF制御の限界として知られている奇数条件に対して,フィードバックゲインに制約はあるものの,奇数である必要がないことを示している.今までは,自励系方程式を対象としてきたが,今年度は新たに強制系も対象とした.特に,周期的外力項をもつ場合には,不安定軌道が外力周期に一致していると考えられるため,DF制御を応用する際には,周期を決定する手間が省ける.今年度の結果として,自励系の場合とまったく同様の解析が可能であること,また,Duffing方程式にDF制御を加えた場合について,DF制御成功のための条件の導出を行った.また,数値的にも安定化できることが確認された.昨年度からの新局面として,差分系への応用や,フィードバックゲインの制約を外すための情報収集を始めた.1)H24年度の離散系に対するDelayed Feedback制御法の理論的結果を検証するため,エノン写像への適用を試みた結果,数値計算を併用した結果であるが,2周期解.および3周期解について安定化成功のための制御ゲインの設計に成功した.2)周期系非線形微分方程式の周期解の存在に関する新たなる理論を構築した.この結果についてはアジア数学者会議(AMC2013)にて発表済みである.3)時間遅れが微分方程式の定常解への収束に与える影響についてアジア数学者会議(AMC2013)にて発表した.この結果は,Delayed Feedback制御法におけるフロッケ乗数の解析に付随的に生まれたものである.1)昨年度の連続系に対する成果を離散系方程式に対して,そのまま適用可能な新たなフィードバック方法について,理論的な整備を完了した(3月末現在登校準備中).新たなフィードバック法とは,通常離散系に対するPyragasタイプのDelayed Feedback制御法(以下DF制御と呼ぶ)と比して,フィードバックデータを1単位時間先取りするものであり,Buchner and Zebrowski (Phys. Rev E, 2000)においてecho type feedback loopと呼ばれているものである.本成果により,離散系に対するPyragasタイプのDF制御法は,echo typeを採用する方が自然であることが明らかになった.