hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＨＧＦ／ｃＭＥＴ　ａｘｉｓとＨＢーＥＧＦを標的とした胃癌標的治療法の開発

次に、今回検討したヒト胃癌細胞株すべてでMET蛋白の発現が確認されたため、HGF刺激による生物活性(増殖・遊走)、細胞内増殖シグナル(Akt, ERK)活性化の有無を検討した。その結果、検討したヒト胃癌細胞株5種(NUGC4,NKPS, MKN45, MKN28, TMK-1)すべてでMET蛋白の発現が観察された。一方、線維芽細胞ではMETの発現は認められなかった。とくにMET遺伝子増幅が知られているMKN45株では高発現していた。リン酸化MET蛋白についても検討を行い、MKN45,NUGC4ならびにNKPSの3株で発現が確認された。また、HGFの発現状況についての検討では、胃癌細胞株5種すべての培養上清中には測定感度以下であった。一方、線維芽細胞培養上清や癌性腹水中には、1 ng/mL以上の高いHGF蛋白の存在が確認された。次に、HGFによる生物活性誘導の有無について検討した結果、胃癌細胞株5株中NUGC4細胞の1株にのみ増殖活性の誘導が確認された。本NUGC4細胞を用いてHGF刺激による細胞内増殖シグナル(Akt, ERK)活性化の有無を検討した結果、MET,AKT,ERKのリン酸化の亢進が確認された。さらに遊走活性の誘導についての検討では、すべての胃癌細胞株で有意な活性の亢進が確認された。今年度の検討から、HGF/METが、主にパラクリン機序で胃癌性腹膜炎発症進展とくに癌間質増生を伴うび漫浸潤性胃癌の癌性腹膜炎形成への関与を強く示唆する結果と考えられた。本年度は、1ヒト胃癌細胞株ならびにがん微小環境を構成する線維芽細胞におけるHGF/MET発現の検討2臨床サンプルを用いたHGF/MET発現の免疫組織学的検討3HGFの胃癌細胞に対する生物活性誘導(増殖・運動性)ならびにMET TKIsによるこれら誘導活性の抑制効果の検討4in vitroの検討と併せ、すでに確立済みの癌性腹膜炎発症マウスモデルを用いてin vivoにおけるMET阻害剤の抗腫瘍効果の検証を行うを予定していた。これまでの検討で、上記検討をすでに終了した。本年度は、(1)ヒト胃癌細胞ならびにがん微小環境を構成する線維芽細胞におけるHGF/MET発現の検討(2)臨床サンプルを用いたHGF/MET発現の免疫組織学的検討(3)胃癌性腹水中のHGF蛋白濃度の測定ならびにHGFの胃癌細胞に対する生物活性誘導の有無についての検討を予定していた。これまでの検討で、(1)および(3)についてすでに検討を終え、現在臨床サンプルの免疫組織学的検討をここ1ヶ月以内に完了する予定である。胃癌腹膜播種形成には、MET増幅ばかりでなく、とくに悪性腹水を伴う癌性腹膜炎形成には、HGF(パラクリン機序により間質より誘導)によって細胞増殖の誘導がおこるスキルス胃癌由来の胃癌細胞株のみが本病態の形成能を有することが今回の検討で明らかとなった。今後、非スキルス胃癌で腹膜播種を形成しない胃癌細胞株との比較を行い、細胞増殖の機序についてMETリン酸化や細胞内シグナルの相違について詳細に検討を加える予定である。また、さきの検討で明らかとなったEGFRの重要な役割にも注目し、METとEGFRの両者を用いた阻害試験をマウス癌性腹膜炎モデルを用いて検証する予定である。
市民的資質としての思考とその教育に関する理論的検討－後期アレントに着目して－

本研究の目的は、ハンナ・アレントの後期思考論の検討を通して、思考重視型シティズンシップ教育を理論的に提示することである。具体的な課題は、1思考の教育可能性を明らかにすること。2個人の内的自由との関係において、思考重視型シティズンシップ教育の倫理的妥当性の条件を明らかにすること。3問題を「思考と政治はどのような関係にあるのか」と再定位し、より大きな思想的文脈に位置づけることの3点である。本年度は、それぞれの課題について、以下のような成果があった。【12について】前年度より継続して行っているアレントの後期思考論の検討をふまえ、「モノ」の観点から思考の教育可能性について検討した。近年「主体化」とは異なる教育の契機をもたらすものとして、「モノ」ないし「メディア」の教育的意義に関する研究がなされている。本年度の研究では、「モノ」が有する未規定性に着目し、教育的関係の間におかれながらも受け取り手の自由な思考を触発しうるものとして、その政治的含意を考察した。考察にあたっては、アレントのほか、ジャック・ランシエールの議論を手がかりとした。【3について】アレントがハイデガーとの思想的対決を通して自らの思考論を展開させていったことをふまえ、前年度に引き続き、後期アレントがハイデガーの思考論をどのように解釈したかを検討した。とりわけ、『精神の生活』におけるハイデガー批判、および彼の「アナクシマンドロスの箴言」解釈に関する評価に着目し、不在のものと関わるという思考の特質に関する、アレントの両義的な態度のありようを明らかにした。【資料収集】また、1から3すべてに関わることとして、ニュー・スクール・フォー・ソーシャル・リサーチにあるハンナ・アレントセンターにおいて、10月および2月にのべ約1週間の調査を行い、アレントの著作の草稿や講義用原稿など、研究課題に関わる未公開資料を収集した。27年度が最終年度であるため、記入しない。具体的な課題は次の三点である。1思考の教育可能性を明らかにすること。2個人の内的自由との関係において、思考重視型の倫理的妥当性の条件を明らかにすること。3問題を「思考(哲学)と政治はどのような関係にあるのか」と再定位し、より大きな思想的文脈に位置づけること。本年度は、それぞれの課題について以下のような進捗があった。1及び2について:二つの課題に関わる内容として、シティズンシップ教育における「論争問題」の導入に着目し、実践・理論の両面から検討した。論争問題学習については、政治的リテラシー育成の観点から意義が指摘されるとともに、実践にあたっては政治的中立性との関係において特別な配慮が求められている。本年度は、お茶の水女子大学附属小学校の「社会科」の実践を観察し、具体的な授業場面を手がかりに考察を加えた。また理論面では、アレントのほか、ジャック・ランシエールの思想に着目して、政治的リテラシーの重層性を明らかにした。3について:(1)アレントの判断論の検討。後期アレントにおいて、思考は「精神の生活」(思考・意志・判断)という三つの基本的精神活動の一つに位置づけられる。アレントは三つの精神活動についてそれぞれ政治との関係を論じており、思考と政治との関係性の特質を明らかにするためには、他の二つの精神活動についても検討する必要があると判断した。本年度は、アレントが精神活動のうちで最も政治的であるとする判断について、そこでの他者理解のあり方に着目して考察した。(2)アレントのハイデガー解釈。思考と政治をめぐるアレントの議論は、彼女の師ハイデガーとの思想的対決を通して展開された。本年度は、『精神の生活』でのアレントのハイデガー解釈を手がかりに、両者の思考論を比較検討した。

とりわけ、『精神の生活』におけるハイデガー批判、および彼の「アナクシマンドロスの箴言」解釈に関する評価に着目し、不在のものと関わるという思考の特質に関する、アレントの両義的な態度のありようを明らかにした。【資料収集】また、1から3すべてに関わることとして、ニュー・スクール・フォー・ソーシャル・リサーチにあるハンナ・アレントセンターにおいて、10月および2月にのべ約1週間の調査を行い、アレントの著作の草稿や講義用原稿など、研究課題に関わる未公開資料を収集した。研究目的達成のために必要な三つの課題それぞれについて、一定の進捗があったため。また、得られた知見についてまとめ、学会誌等に発表することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究成果をふまえて、それぞれの課題について継続して検討を進める。課題1および2については、論争問題学習や政治的リテラシーの教育に関して、今後は教師の立ち位置や教材の選定に関しても考察を加えていきたい。また、本年度は個人の内的自由に関する検討が不十分だったため、思想・良心の自由や政治的中立性といった論点について、教育学だけでなく法学での議論等も参照しながら検討していくこととする。課題3については、アレントの意志論についても検討することで、思考と政治の関係の特質について、彼女の思想内在的に浮き彫りにしたい。さらに、ハイデガーとの関係についても、テクスト・コンテクストの両面から継続して検討を進める。
ブロードバンド環境下のＯＴＴ主導型エコシステムに関する研究

ブロードバンド環境の普及と情報通信技術の進歩を背景に登場したOTT(over-the-top)事業者にフォーカスをあて、成立しつつあるエコシステムの円滑な育成に資するための政策について検討を行い、OTT産業の発展によるメリットを享受するためには価格規制や参入規制といった従来型の生産者規制ではなく、消費者利益の保護に直接フォーカスした規制の方が適合的であること、ネットワーク中立性問題への対処は「行動規制+個別判断」型が望ましいこと、さらに、ゼロレーティングについてはネットワーク事業者自身の市場支配力に着目すべきことを明らかにした。平成25年度は、ブロードバンドインフラの存在を前提としてエコシステムの形成を図るOver The Top(OTT)産業をめぐる規制フレームワークの問題に着目した。具体的には、インフラ保有に由来する自然独占力の発揮を抑制することを主眼として構築されていた従来型の規制に代えて、消費者保護を主たる規制根拠とする新たな規制体系の導入を図るべきであるとの主張をまとめ、5月31日にコロンビア大学で開催されたワークショップで報告を行い、有識者と意見交換を行った。今後は、意見交換で得られた知見を反映して議論の精緻化を進め、OTT産業の重要性を明示的に考慮した理論モデルの構築につなげる予定である。次に、OTT産業の活動にとって不可欠なインフラであるインターネットのガバナンスのあり方を巡る問題については、ネットワーク保有者による通信内容のコントロールの可否の問題(ネットワーク中立性問題)として議論されているが、本件については日本の状況を韓国で開催されたAPrIGFの場で招待講演を行い、韓国および欧米の有識者と意見交換を行った。さらに、米国のオープンインターネット命令に関する2014年1月の米国連邦控訴裁判所の決定や、EUでの議論の状況について現状調査・分析を行っている。最後に、OTTサービスに対する消費者行動を明らかにするため、電子商取引市場における個人情報の取扱いに関する消費者側の支払意思額を実証的に分析し、イタリアで開催された国際電気通信学会(ITS)で報告を行い有識者と意見交換を行った。さらに、OTTサービス自体に対する消費者行動を解明するため、OTT電話サービスの利用動向に関するアンケート調査を実施し、次年度以降の報告の準備を行っている。平成26年度は、平成25年度において達成した成果をもとにさらに分析を深め、中間的成果については適宜報告を行うことで、有識者からのインプットを取り込むなど、研究目的達成に向けて着実な一歩を進めた。まず、「OTT産業を陽表的に組み込んだ最適規制フレームワークの検討」については、最も基本的な音声通話サービスにおけるOTT事業者の参入可能性とそれを妨げる参入障壁の大きさを実証的に分析し、国内外で開催された学会(TPRC[9月]および情報通信学会秋季個人発表[11月])において具体的な政策提言とともに報告し、さらに論文投稿を行った(平成27年5月に情報通信学会誌に掲載予定)。また、OTT産業全体に関連する規制テーマとして欧米を中心に議論が進んでいる「ネットワーク中立性問題」をめぐる最適規制構築についても、わが国と米国のブロードバンドエコシステムの異質性を踏まえた政策分析を実施し、わが国においては基本的に既存の競争法の枠組みで処理すべきとの提言をまとめ、3月に開催された日本情報経営学会の研究会で報告を行っている。また、OTT産業における競争優位性の基礎となる個人情報の経済価値についても実証研究を実施し、国際誌(Communications & Strategies)への掲載を果たした。「OTT産業の基盤となるネットワークインフラの品質問題に関する情報収集」については、年度当初より蓄積してきた実証実験の成果を情報通信学会大会(6月)および電子情報通信学会(12月)で報告し、質疑応答を踏まえ、計測システムのさらなる改善を実施した。また、本件についての中間成果については、総務省研究会(「インターネットのサービス品質計測等の在り方に関する研究会」)に対するパブリックコメントの基礎的資料としても活用した。平成27年度は、平成25年度実施の研究(Over The Top[OTT]産業をめぐる規制フレームワークやネットワーク中立性原則、OTTサービスへの消費性向に着目した研究など)、および、平成26年度実施の研究(OTT音声通話サービスをめぐる参入障壁の計測、OTT産業を支えるブロードバンドインフラをめぐる情報非対称性の現状調査など)の成果を中間的にとりまとめ、学会誌等により公表した。また、これまでの研究をさらに深化させ、得られた知見をブロードバンドエコシステムの変化という大局的観点から再構成することを試み、ブロードバンド産業のプラットフォーム機能の役割の顕在化とそれがOTT産業を含むエコシステムにもたらす影響、さらにはそれに係る政策課題の所在について6月にスペインで開催された国際電気通信学会(ITS)などで報告し内外の有識者と議論を深めるとともに、論文を学会誌に投稿した。一方、消費者行動に関する調査については、OTTサービスのなかでもシェアを急速に増大させつつあるビデオ画像に対する性向を実証的に解析し、今後、論文としてまとめるべく作業を進めている。ITU全権委員会会合のフォローアップ調査については、インターネットガバナンス会議への参加を通じて関連の情報の入手を行っている。本件については引き続き調査を継続中である。また、議論の過程や関連する情報収集において、OTT市場に対するブロードバンド産業の積極的介入であるゼロレーティングの問題が明らかになり、OTT主導型エコシステムの成否を左右する可能性が予想されるに至っている。新たに見出された本論点に関しても平成27年度は精力的に調査を行い、その結果を10月にロサンゼルスで開催された国際電気通信学会(ITS)で報告した。ブロードバンド環境の普及と情報通信技術の進歩を背景に登場したOTT(over-the-top)

事業者にフォーカスをあて、成立しつつあるエコシステムの円滑な育成に資するための政策について検討を行い、OTT産業の発展によるメリットを享受するためには価格規制や参入規制といった従来型の生産者規制ではなく、消費者利益の保護に直接フォーカスした規制の方が適合的であること、ネットワーク中立性問題への対処は「行動規制+個別判断」型が望ましいこと、さらに、ゼロレーティングについてはネットワーク事業者自身の市場支配力に着目すべきことを明らかにした。平成26年度の研究実施計画に掲げた項目(「OTT産業を陽表的に組み込んだ最適規制フレームワークの検討」、「OTT産業の基盤となるネットワークインフラの品質問題に関する情報収集」および「中間的成果の公表」)についてはそれぞれ順調に推移している。社会科学平成26年度に達成した成果を発展させ、研究計画書記載の目的(「消費者行動に関するフォローアップ調査」「ITU全権委員会合のフォローアップ調査」「中間的成果の公表」)の遂行を目指す。このうち、「消費者行動に関するフォローアップ調査」については通信品質に関するアンケート調査による実証的アプローチを採用する予定である。一方、「ITU全権委員会合のフォローアップ調査」については、日本ネットワークインフォメーションセンターや日本インターネットプロバイダ協会、総務省が中心となって議論が進められているインターネットガバナンスをめぐる議論に着目していく。「中間的成果の公表」についても積極的に行う。平成25年度の目的として挙げていた三つの項目(OTT産業の重要性を明示的に考慮した理論モデルの構築、各国の情報通信政策におけるOTT産業の位置づけの調査、OTTサービスに対する消費者行動の解明)についてはそれぞれ順調に推移している。予定していた人件費・謝金が不要だったため。平成26年度は当初の予定通り、平成25年度に達成した成果を発展させて三つの目的(OTT産業を陽表的に組み込んだ最適規制フレームワークの検討、OTT産業の基盤となるネットワークインフラの品質問題に関する情報収集、中間的成果の公表)の遂行を目指す。このうち、ネットワークインフラの品質問題については、現在、総務省で行われている検討(「インターネットのサービス品質計測等の在り方に関する研究会」)に対し、パブリックコメントなどの経路を通じて適宜、研究成果を反映させることを試みる。平成27年度以降についても交付申請書に記載どおりの進行を予定している。残額は少額であり、次年度にて消耗品等の購入に充てる予定である。平成25年度に予定していた「各国の情報通信政策におけるOTT産業の位置づけの調査」に関連して、当初計画を超える調査・打合せ等が必要となり、予定を超える出張旅費の支出が必要となった一方で、当該年度に予定していたアンケート調査については定点評価の意味合いもあり2014年3月までに実施する必要があったため、アンケート経費等の不足分について前倒し支払い請求を行った。
野生メダカ個体群の絶滅確率による有害化学物質の生態リスク評価

化学物質の生態系影響を,メダカの野生個体群の絶滅リスクとして評価する解析方法を研究する.特に,動物プランクトンを対象に開発した先行研究の結果を発展させ,「食うものと食われるものの関係」などの生物種間の相互作用を介する間接作用と,複数の化学物質が相互作用をもつ複合影響を考慮した数理モデル(3栄養段階群集動態モデル)を考案した。さらに,生態系の栄養転換効率として定義した生態系機能に対する評価を,プランクトン群集の種組成変化から推定する理論的枠国の研究を行った。野外実証系として,水田用排水路に生息する植物プランクトン,動物プランクトン(枝角類),魚類(メダカ,フナなど)を対象に,数理モデルに必要な生態学的パラメータ(捕食者の捕食効率,転換効率,死亡率など)を推定するための基礎的データを収集した。有害化学物質の生態リスクをメダカ個体群の絶滅リスクで推定するのに必要な,基礎的な生態学的データを収集した.また,農業排水や生活排水などによる水系の汚染が生物多様性に与える影響にも着目した.茨城県霞ヶ浦(北浦)周辺における農業排水路(堤脚水路)を中心に,メダカ個体群の相対的個体密度および体サイズ分布変化を測定し,水質や水路の物理的構造,水生生物の多様度を調査した.環境データに関しては,20箇所の調査地において,5月上旬から9月上旬にかけて5回,水深,透視度,溶存酸素(DO),水素イオン濃度(pH),底生物種数,淡水魚個体数,動物プランクトン密度などを測定した.その結果,水質(透視度,DO,pHなど)は,季節的な変動が大きく,春から夏にかけて溶存酸素と水素イオン濃度が連動して低下する傾向にあること,また,季節的な変動に加えて調査地による空間的な変動も大きいことがわかった.このことは,水田排水路の水環境は春から夏にかけて腐食質に変化していくこと,その度合いが場所によって異なることを示している.しかし,調査地間の比較から,底生生物(貝類,水生昆虫,大型甲殼類など)と小型淡水魚(メダカ,モツゴ,フナ,タナゴ,ハゼ類など)の多様度や個体数と,水質との明確な相関関係は得られなかった.一方,水路の物理的構造を特徴付ける水際線の自然度(水際線が人口コンクリート河岸ではなく土壌や植生で覆われている比率)と,種多様度もしくはメダカの個体密度とは統計的に有意な相関が得られ,水田用排水路の整備が水生生物の多様性に大きな影響を与えていることが判明した.今後,低質度に吸着した農薬の濃度と生物多様性の関係を調べ,水質汚染と生物多様性の関係をより詳細に調査する予定である.生態リスクをメダカ個体群の絶滅リスクで推定するうえでの基礎となる、生態学モデルの研究を行った。モデルは、ため池、用排水路などの止水域の生態系を念頭に置き、藻類、ミジンコ類、魚類(メダカ)の3種系の栄養用段階を構成要素とした。魚類は、卵期、仔魚期、稚魚期、成魚期の4つの生活史段階に区別し、化学物質の影響も、各生活史段階における死亡率と成魚期における繁殖阻害を区別した。藻類、ミジンコ類に対する毒性影響は、個体群増殖率の低下としてモデルに組み込んだ。藻類とミジンコ類、ミジンコ類と魚類の間には、食うものと食われるものの関係に基づく種間相互作用を組み込み、3種の個体密度を経時間的に計算する連立差分方程式を作成した。食うものと食われるもの関係の定式化には、Holling II型の捕食方程式を適用した。餌の欠乏による個体群の減衰が組み込まれているために、藻類やミジンコ類に対する毒性効果は、種間相互作用を介してボトムアップ式に、魚類の個体数変動に影響を与える。茨城県桜川における農薬の測定濃度データを用いて、3種の個体数変動シミュレーションを各物質に対して1000回繰り返し、魚類(メダカ)の絶滅リスクを推定した。個体数動態の確率性は、生存率などの生活史成分の確率変動として発生させた。解析した6物質(プレチラクロール、ブタクロール、ピリダフェンチオン、ダイアジノン、LAS、ノニルフェノール)の中でプレチラクロールとブタクロールなどの除草剤の影響が特に強く現れた。これは、化学物質暴露による藻類個体群への影響が、種間相互作用を介して上位の魚類個体群にも作用することを示唆している。種間への波及効果の大きさをより正確に評価するためには、捕食方程式に必要なパラメータ値の正確な設定が必要であり、今後の野外調査データと数理モデルの挙動との比較検討が必要である。3栄養段階群集モデルを,3種(藻類,ミジンコ,メダカ)の個体密度(バイオマス)を変数とする非線形

連立微分方程式として組み立てた.モデルによる生態系影響評価の基準として,栄養転換効率(藻類が生産したバイオマスが上位捕食者に取り込まれる比率)を取り上げ,これを最大化するモデルパラメータおよび構成種の機能形質を明らかにした.その結果,系の状態(富栄養か貧栄養か,魚の密度が高いか低いか)に関わらず,ミジンコの同化効率が重要であることが示唆された.ミジンコの同化効率は体サイズが小さくなるほど低下すると言われているので,化学物質の群集撹乱効果によって生態系機能が影響を受ける基本的なスキームが得られた.これらの理論的な予測を検証するためのマイクロコズム実験系(アクアリウム実験系)の立ち上げを行った.90L飼育容器に、藻類(クロレラ、ミカズキモなど)、動物プランクトン(カブトミジンコ、タマミジンコ、ネコゼミジンコ、マルミジンコ、ゾウミジンコなど)、魚(メダカ)を同時に飼育し、化学物質の動物プランクトン群集への影響を、最上位者(メダカ)のバイオマス増分(生産力)として定量化する。本年度は、実験系の確立のための基礎的なデータを収集した。藻類のアクアリウムにおける培養は困難であることから,定量添加の方法が検討された.栄養転換効率はメダカのバイオマス増分として測定可能なこと,動物プランクトン群集の共存が可能なことがわかった.水系生態系の機能の基準として,1次生産者から1次消費者を経て2次消費者にバイオマスが受け渡される栄養転換効率に着目し,3栄養段階群集モデルによって,これを最大化するモデルパラメータおよび構成種の機能形質を明らかにした.その結果,系の状態(富栄養か貧栄養か,魚の密度が高いか低いか)に関わらず,ミジンコの生態効率(摂食したバイオマスのうち、個体成長と繁殖によって個体群レベルのバイオマス増加に寄与する比率)が重要であることが示唆された.ミジンコの生態効率は体サイズが小さくなるほど低下すると言われているので,化学物質の群集撹乱効果によって生態系機能が影響を受ける基本的なスキームが得られた.野外の動物プランクトン構成の変化に対して、群集レベルの生態系機能の反応を推定するために、日本の湖や池沼に生息する主要な動物プランクトン種の機能形質データを文献情報から収集し、整理した。野外調査においては、藻類-ミジンコ-メダカの3種系モデルの作成に必要な、動物プランクトン種構成および個体数、メダカの相対個体数(目視個体数)のデータを、霞ヶ浦(北浦)周辺の水田排水路において、前年までに引き続き収集した.その結果、メダカの生息密度が比較的高い生息地では動物プランクトン(タマミジンコ、オカメミジンコなど)が多く、他の淡水魚類(モツゴ、フナなど)が優占する生息地では、これらの大型動物プランクトンは消失する傾向があった.モデルが仮定しているボトムアップ効果は明確でなかったが,メダカはプランクトン食が強くなく、ミジンコ群集が崩壊するほどの強いトップダウン効果をもたらさない、水系生態系にとって良好な上位捕食者であることが示唆された.
X線CTイメージングを用いたミクロレベルの木材水分移動機構の解明

マイクロフォーカスX線CT装置を用いて木材に含まれる水分が乾燥に伴いどのように移動するのかを調べた。その結果、木材の空隙に存在する水分(自由水)は液体の状態で細胞間を移動していることが観察できた。木材の年輪として色が濃く見える部分(晩材と呼ぶ)と淡く見える部分(早材と呼ぶ)の細胞は、形状が異なるものの細胞壁自体の密度は同じであるとこれまで考えられてきた。これに対して今回撮影したCT画像を解析した結果、細胞壁の密度は晩材よりも早材の方が高いことが確認された。この知見は、木材の組織や樹木の生長に関する研究に影響を与えるものと思われる。多孔質かつ吸湿性材料である木材を加工・使用する際には、木材の内部で水分の移動現象がみられる。ミクロレベルの水分移動については、拡散や透過に基づく理論によって説明されてきたが、これらは木材の組織構造から推測した仮説である。そこで本研究は、マイクロフォーカスX線CTと画像処理技術を組み合わせることによって、木材内部の水分分布を細胞レベルで計測する手法を開発し、これまでの仮説を検証するとともにミクロレベルの水分移動現象を明らかにすることを目的とする。本年度は、マイクロフォーカスX線CT装置(TDM1000H-Sμ、ヤマト科学社製)を用いて、水分分布計測に最適な撮影条件について検討した結果、X線の管電圧50kV、管電流100μA、1200スキャン/回転、解像度0.8μm/pixelの撮影条件において、細胞壁および内腔を鮮明に撮影することができた。さらに、飽水状態のスギ試験片を用意し、上記の撮影条件でCT画像を撮影した。その後、試験片を室内で乾燥しながら適宜CT画像の撮影を繰り返した。1回の撮影時間は20分とし、撮影時に試験片を密封状態にすることで水分が移動しないように配慮した。乾燥途中に撮影したCT画像から、撮影中に自由水(細胞内腔に存在する水分)が繊維方向に数マイクロメートル移動する現象が確認され、撮影中に生じる自由水のわずかな移動を定量的に計測することができた。一方で、撮影中の水分移動は、細胞レベルで水分分布を定量計測する障害になるため、次年度の課題として撮影方法の改善が挙げられた。今年度はX線CT装置を選定し、水分分布計測に最適な撮影条件を決定したところで、当初の計画をクリアした。さらに、次年度の予備試験を実施して、そこでの課題を抽出すると同時に、撮影中に生じるわずかな水分移動を定量的に計測することができたことから、120%の進捗状況であると判断した。近年、電子顕微鏡やマイクロフォーカスX線CTなどの高分解能分析装置の発達により、ミクロレベルの木材組織構造を可視化することが可能となってきた。この技術を用いて、木材を乾燥もしくは吸湿ー脱湿させたときの水分移動機構を評価する研究が行われているが、ミクロレベルで水分分布を定量的に計測する技術は未だ確立しておらず、CT画像から得られる水分情報は限られている。そこで本研究は、CT画像と画像解析技術を組み合わせたX線CTイメージングを用いて、水分量を定量化して木材内部の水分分布を細胞レベルで計測する手法を開発し、木材を乾燥させたときに水分が細胞間をどのように移動するのか明らかにすることを目的とする。本年度は、マイクロフォーカスX線CT装置を用いて様々な水分状態の木材を撮影した。次に、得られた3次元CT画像を解析し、水分分布の定量計測を試みた。画像解析の手順は、1画像同士を重ね合わせ、2その差分画像(または比の画像)を取得し、3取得した画像のグレースケール値を水分量もしくは含水率に変換する、といった3つの工程から成る。画像撮影時のサンプルの配置やサンプル自体の収縮変形が原因で、1において一連のCT画像を重ね合わせたときに数マイクロメートルから数十マイクロメートルのずれが生じ、差分画像を正確に求められなかった。そこで、このずれを補正してCT画像同士を細胞壁レベルで重ね合わせる画像処理手法を新たに開発し、2の差分画像(または比の画像)が取得できるようになった。これによって、ミクロレベルの水分分布計測に向けたX線CTイメージングの開発が前進した。X線CTイメージングで用いられている画像処理技術を改良し、木材のマイクロフォーカスX線CT画像に適した水分分布計測手法の開発を行ってきた。その中で核となる画像処理は、1画像同士の重ね合わせ、2差分画像の取得、3取得した画像のグレースケール値を水分量に変換、の3つの工程から成る。今年度は工程1について、3次元の画像同士をミクロレベルで一致させる重ね合わせが可能となり、工程2の差分画像を取得することができた。現在は3について検討を行っており、画像のグレースケール値と水分量との関係を表す検量線を作成中である。以上のことから、ミクロレベルの水分分布計測に向けたX線CTイメージングの開発は、当初の計画内容の90%を達成したと判断した。この技術を用いて、木材を乾燥させたときの水分移動を評価する研究が行われているが、ミクロレベルで水分分布を定量的に計測する技術は未だ確立しておらず、CT画像から得られる水分情報は限られている。

昨年度までに、スギの小片を乾燥させながら高分解能のマイクロフォーカスX線CT装置を用いてCT画像の撮影を行ってきた。本年度は得られたCT画像を解析し、木材の空隙に存在する水分(自由水と呼ぶ)は内部に気泡の含まれた毛細管中の水分として存在し、液体の状態で細胞間を移行することを観察した。これは、毛細管中の水分の両端におけるメニスカスの蒸気圧差によって自由水の移動が起こるという従来の説が正しいことを示している。一方で、CT画像の色の濃淡と密度との関係を示す検量線の作成に失敗したため、木材の細胞壁に含まれる水分(結合水と呼ぶ)を定量化することができず、結合水の移動については検討できなかった。当初予定していなかった成果として、木材の細胞壁の密度に関する新たな知見が得られた。一般に木材の年輪として色が濃く見える部分(晩材と呼ぶ)と淡く見える部分(早材と呼ぶ)の細胞は形状が異なるものの細胞壁自体の密度は同じであるとこれまで考えられてきた。これに対して、今回CT画像を詳細に解析した結果、細胞壁の密度は晩材よりも早材の方が高いことが確認された。この知見は、木材の組織や樹木の生長に関する研究に影響を与えるものと思われる。マイクロフォーカスX線CT装置を用いて木材に含まれる水分が乾燥に伴いどのように移動するのかを調べた。その結果、木材の空隙に存在する水分(自由水)は液体の状態で細胞間を移動していることが観察できた。木材の年輪として色が濃く見える部分(晩材と呼ぶ)と淡く見える部分(早材と呼ぶ)の細胞は、形状が異なるものの細胞壁自体の密度は同じであるとこれまで考えられてきた。これに対して今回撮影したCT画像を解析した結果、細胞壁の密度は晩材よりも早材の方が高いことが確認された。乾燥試験を再び実施し、適宜X線CT画像を撮影する。なお、水分分布を定量計測する上で撮影中の水分移動が障害となるため、水分が移動しないように試験片を密封・低温状態に保った状態にして撮影を行う。次に、得られたCT画像に画像処理を施すことによって、乾燥過程における木材内部の水分分布を定量的に計測する。さらに、画像処理がうまく適用できない場合の対応策として、二重エネルギーX線法を用いた水分分布計測を別途実施する。本年度は昨年度に引き続き、画像処理技術を改良して水分分布計測手法を完成させ、その計測精度を評価する。画像処理については、二重エネルギーX線法および新たに導入予定のモーフィング技術を用いた木材の画像補正(収縮補正)について検討を行う。次に、完成した水分分布計測手法を用いて木材内部の水分分布を非破壊計測し、乾燥過程における水分分布の経時変化を可視化する。得られた可視化画像をもとに木材内部の水分がどのような経路を通って細胞間を移動するのかを評価する。以上、得られた結果を取りまとめ学会発表を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。木材乾燥29年度が最終年度であるため、記入しない。
物理学的画像分析法を利用した重粒子線脳腫瘍治療モデルの解析

脳腫瘍の放射線治療においては、治療に伴う認知機能の低下が報告されており、今後解決しなければならない問題の一つである。認知機能の低下を生じさせる線量をマウス脳局所に照射し、毛細血管密度を指標に新たな測定法の定性および定量評価能力の検討を実施した。これまで炭素線10-30Gy照射により、照射1週間後から注意力の低下が生じることを明らかにしてきたが、脳内毛細血管密度への影響を解析したところ、照射1週間後から、記憶に重要な海馬領域(Hippocampas)および大脳皮質(Cortex)の毛細血管密度が低下し始めることを光学的に確認した(図1,2)。また照射12週間後では、非照射側の海馬領域の毛細血管密度の低下が生じており、照射影響が脳全域に広がることが示唆された。またこの評価法によって、線量依存性を示すことができるかについて検討するため、10-60Gy照射を行なった。その結果、照射1週間後において、10-30Gyでは線量依存性が認められるものの、60Gy照射では血液脳関門の破綻および血管透過性亢進によるものと考えられる要因によって、バックグラウンドの増加が生じ、定量性が確保できないことが判った。また脳内毛細血管密度を指標に検討したことにより、炭素線により脆弱性を示す脳内部位があることが判明した。重粒子線および陽子線などの粒子線治療による脳腫瘍治療の効果的利用を目的とし,実験動物を利用した脳のRBE(生物学的効果比)指標を,早期に見いだすことのできる新たな物理的画像分析法(新規RBE指標)を創出するための研究を実施した。その結果,脳の毛細血管密度を指標にした画像解析によって,炭素線1-60Gy照射による影響を1週間以内に定量解析できることを見いだした。また炭素線照射後の毛細血管密度の定量解析において,血液脳関門の破綻および血管透過性亢進によるものと考えられる要因によって,定量性が確保できない場合があることが判明したが,血管を画像化するために必要なFITC標識ゼラチンの透過分子量を様々なセルロース透析チューブにより調整し,最適な分子量を見つけることができた。以上の結果より,今後詳細に炭素線照射後の脳内毛細血管密度の解析を実施することが可能となり,線量依存性および経日的変化,さらには認知機能障害との関連性について検討することが可能となった。これまで脳の毛細血管密度を指標にした画像解析によって,炭素線30Gy照射による影響を1週間以内に定量解析できることを見いだしてきたが,今年度は,より少ない線量による影響を解析した結果,10Gy照射1週間後において,照射野の動脈の減少と海馬神経細胞層の小動脈の減少をはじめて見いだした。また60Gy照射では血液脳関門の破綻および血管透過性亢進によるものと考えられる要因によって,定量性が確保できない場合があることが判明した。従来,10-30Gy照射による脳への影響解析は,3ヶ月から1年以上必要とされてきたが,我々は炭素線照射後の脳内毛細血管密度の変化を,照射1週間後に測定が可能であることを見いだすことに成功した。この研究結果は,H23年度HIMAC共同利用研究成果発表会にて報告した。以上の結果から,30Gy以下の照射線量域において,脳内毛細血管密度を画像解析することにより,新しい脳のRBE指標として利用できることが推察され,また放射線の脳への影響解析は非常に長い実験期間を要してきたが,画像解析によって実験期間を大幅に短縮できる方法として活用できることが推察された。重粒子線および陽子線などの粒子線治療による脳腫瘍治療の効果的利用を目的とし,実験動物を利用した脳のRBE(生物学的効果比)指標を,早期に見いだすことのできる新たな物理的画像分析法を創出する。

また新規RBE指標を利用し,粒子線治療における分割回数および分割時間の検討を行うことを最大の目標とする。それらの結果にもとづき,中枢組織障害ならびに脳機能(認知・記憶・注意力)障害を軽減する照射法を見いだし,QOLの向上に向けた研究を実施した。脳局所照射領域の毛細血管密度の変化を計測するため,認知機能の低下を生じさせる線量(30Gy)を半脳に照射し,新たな測定法の定性および定量評価能力の検討を実施した。これまで炭素線10-30Gy照射により,照射1週間後から注意力の低下が生じることを明らかにし,脳内毛細血管密度への影響を解析したところ,照射1週間後から,記憶に重要な海馬領域(Hippocampas)および大脳皮質(Cortex)の毛細血管密度が低下し始めることを光学的に確認した。また照射12週間後では,非照射側の海馬領域の毛細血管密度の低下が生じており,照射影響が脳全域に広がることが示唆された。照射1週間後において定量が可能ということが判明したことから,この評価法によって,線量依存性を示すことができるかについて検討するため,10 ー60 Gy照射を行なった。その結果,照射1週間後において,10-30Gyでは線量依存性が認められるものの,60Gy照射では血液脳関門の破綻および血管透過性亢進によるものと考えられる要因によって,バックグラウンドの増加が生じ,定量性が確保できないことが判った。また脳内毛細血管密度を指標に検討したことにより,炭素線により脆弱性を示す脳内部位があることが判明した。当初,脳内の毛細血管密度の画像解析によって,炭素線による脳の影響解析を見いだせない場合には,糖代謝および局所血流量,神経伝達物質の結合動態を計測することを予定していたが,新たに実施した画像解析により,照射線量30Gy以下において,定量性が確保されることが推察される至ったため,おおむね順調に計画は進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。画像解析は定量性を確保するためには,非常にシビアな閾値が要求される。蛍光顕微鏡のレンズおよび解像度の向上により,より詳細な影響解析が可能となるが,レンズおよび解像度(CCD)を交換することによって,これまでのデータが使えない場合がある。そのため今年度までは,画像解析環境を改良せずに,炭素線照射後の毛細血管密度の定量性を確保することを最大限の目標とする。今後,RBE指標を算出するためには,陽子線との比較実験が必要であるが,放射線医学総合研究所との共同研究体制を整え,次なる研究課題として画像解析環境を改良した上で,脳のRBEを算出する研究を実施する予定である。
HМGB-1制御による肝虚血再灌流障害抑制法の開発と肝移植への応用

HMGB1を制御するべく各種のストラテジーを開発することに成功した。すなわち、HMGB1抑制物質産生性肝細胞、HMGB1抑制物質産生性人工肝臓、HMGB1吸着カラムなどである。これらを、肝虚血再灌流障害、一部肝炎モデルを使用し、有用性を検討した。ブタモデルにおいては、病態改善の傾向を認めた。研究成果:(1)HMGB-1の阻害タンパクであるHMGB-1 A Boxを遺伝子導入するアデノウイルスベクター(Adex-HMGB1ABox)の作製が完了した。本ウィルス培養上清においてウエスタンブロット法により当該ウィルスがAboxを産生していることが確認された。(2)薬剤誘導性劇症肝不全ラットモデルにAdex-HMGB1ABoxを投与し、その血清パラメータおよび生存率の改善が確認されその治療効果が確認された。現在、肝虚血再灌流ラットモデルが安定して作成できる段階となりAdex-HMGB1ABoxの投与実験に着手している。(3)先進実験として、薬剤誘導性劇症肝不全ブタモデルに対して、HMGB1吸着カラムを用いて体外循環を施行し、本カラムがHMGB1を吸着することを確認した。技術的にブタ体外循環が安定して施行できる段階となり、現在、虚血再灌流ブタモデルの作成がほぼ完了し、今後、虚血再灌流ブタモデルに対して同体外循環吸着実験に着手する段階である。考按:本年度の研究成果により、実際にAboxを産生することが確認できたアデノウィルス(Adex-HMGB1ABox)が完成し、肝虚血再灌流ラットモデルが安定して作成できる段階になり、いよいよ実際にウィルス投与による治療効果についての検討がなされる。今後、人工肝臓を用いた臨床応用に向けた治療法の開発へと期待がもたれる。また、大動物(ブタ)において実際に体外循環が技術的に安定して施行できるようになり虚血再灌流ブタモデルにおけるHMGB1吸着カラムの有用性についての検討も始まることとなる。世界的に不足しているドナーソースの拡大を目指し、いわゆる心停止ドナーからのグラフトも活用すべく、効果的な肝虚血再灌流障害の治療法の開発への一歩として本年度の研究成果は非常に意義深いものである。i)HMGB-1動態:ラット肝虚血再灌流傷害モデルにおいて血中HMGB-1が著明に上昇することを確認済みである。ii)小動物モデル:HMGB-1を制御するためのstrategyを下記のごとく実施、検討予定である。(1)抗HMGB-1抗体。劇的な病態改善効果を確認済みである。(2)HMGB-1阻害タンパクであるHMGB-1 A Boxの遺伝子導入。本学分子生物学教室と共同で本実験用にHMGB-1 A Boxのアデノウィルスベクター(以下Adex-HMGB-1ABox)を作製し、培養肝細胞に遺伝子導入した。培養上清中におけるA boxタンパクの発現ラット肝細胞内におけるタンパク発現を確認している。現在ラット肝虚血再灌流傷害モデルにおける病態改善効果を検討中である。(3)Adex-HMGB1ABoxを培養肝細胞(ラット初代肝細胞、ブタ初代肝細胞、不死化ヒト肝細胞等)に感染させHMGB-1 A Box産生性肝細胞を作製し、さらにこの肝細胞を人工肝臓に内蔵し体外循環下に治療するという手法を予定している。共同研究関係を結んでいる米国マサチューセッツ総合病院外科(Martin L Yarmush教授ら)から小動物用平板型ハイブリッド人工肝臓を供与され、Aboxタンパク産生性ラット肝細胞を樹立するまでに至っている。iii)大動物モデル:臨床応用を念頭に、HMGB-1特異的吸着カラムをブタモデルで稼働させ、カラムによるHMGB-1吸着効果を明らかにした。同カラムによる各種サイトカインの吸着効果はこれまでも報告されていたが、HMGB-1吸着効果は初の報告であり特許を申請中である。また、同カラムにて肝炎誘発後20時間後より4時間治療をしたところ、コントロールカラム(空カラム)群に比べて肝逸脱酵素の上昇抑制や生存率の改善傾向を認めた。今後も治療プロトコールを改変しよりよい治療効果を目指す予定である。
ジェネティックリネージトレーシング法を用いた成体肝幹細胞の同定

肝幹/前駆細胞と考えられているOval cellの細胞系譜を調べるべく、肝細胞の特異的遺伝子マーカーであるアルブミン(Alb)のプロモーター領域下流にCreERT2を結合したAlb-CreERT2ノックインマウスとGt(ROSA)26Sor-lacZマウスを交配して得た二重遺伝子改変マウスを用いて研究を行った。本二重遺伝子改変マウスは外部からタモキシフェンを投与した場合のみCre組換え酵素の活性を誘導できることから、タモキシフェン投与により成体マウス肝臓中の全肝細胞をβ-galにて標識した。その後、タモキシフェンを投与した二重遺伝子改変マウスにDDCを含むエサを加えることでOval cellの出現を誘導し、Oval cellの分子マーカーであるA6やケラチン、CD133などの免疫染色とX-gal染色を組み合わせることで、Oval cellが肝細胞に由来するのか否かを解析した。その結果、少なくともOval cellの一部は肝細胞に由来するという驚くべき結果を得た。Oval cellはAlb陰性で胆管上皮細胞様の性質を有することから、一部の肝細胞がOval cellに脱分化していることが示唆された。この結果を詳細に検証すべく、現在では、Alb-CreERT2ノックインマウスに加え、胆管上皮細胞の特異的遺伝子マーカーであるCK19のプロモーター領域下流にCreERT2を結合したCK19-CreERT2ノックインマウスの作製を進めている。肝臓の前駆細胞と考えられているOval cellの細胞系譜を調べるべく、肝細胞の特異的遺伝子マーカーであるアルブミン(Alb)のプロモーター領域下流にCreERT2を結合したAlb-CreERT2ノックインマウスとGt (ROSA)26Sor-lacZマウスを交配して得た二重遺伝子改変マウスについて解析を始めた。本二重遺伝子改変マウスは、外部からタモキシフェンを投与した場合のみCre組換え酵素の活性を誘導できることから、まず、適切なタモキシフェンの投与方法を調べ、続いて、タモキシフェンの投与により成体肝臓中の肝細胞がX-gal染色にて染色されることを確認した。その後、タモキシフェンを投与した二重遺伝子改変マウスにDDCを含むエサを加えることでOvalcellを誘導し、Ovalcellの分子マーカーであるA6やケラチンなどの免疫染色とX-gal染色を組み合わせることで、Ovalcellが肝細胞に由来するのか否かを解析中である。また、胆管上皮細胞の特異的遺伝子マーカーであるCK19のプロモーター領域(6.7kb)を用いて作製したCK19-CreERT2トランスジェニックマウスは、脆弱なCreERT2の発現と、特異性の欠損が認められ、本プロモーターではCK19の発現制御領域をカバーできないと考えられた。そこで、Alb-CreERT2マウスと同様に、CK19-CreERT2マウスに対してもノックインマウスの作製を進めている。
行列模型に基づくファットグラフの分子生物学への応用

本年度の研究では,主に行列模型の漸近展開に関する応用的側面に関する以下の研究を行った. (1)タンパク質のファットグラフモデル,(2)量子色力学(QCD)におけるDirac演算子の固有値分布問題,(3)位相的漸化式に基づく量子不変量の漸近解析,(4)ケーラー多様体に関するDonaldsonの量子化とランダム行列.以下では実績が得られた(1)と(2)に関する研究概要を述べ,(3)と(4)については今後の研究の推進方策の箇所で述べる.(1)の研究テーマに関しては,2月から3月にかけてAarhus大学QGM研究所の学生が来日し,研究を進展させることができた.一つの成果としてあげられるのは,データベースにある様々なタンパク質をファットグラフとして読み込み,そのファットグラフのオイラー数を計算してその分布を調べた.その結果,タンパク質の長さとオイラー数には一定の比例関係があることが判明し,行列模型が示唆する構造と類似のパターンであることが判明した.今回得られたデータは,タンパク質に対する行列模型を構築する上で,非常に有用なものであると考えられる.(2)の研究テーマに関しては,QCDのカイラル有効理論とランダム行列模型の関係を基に,ゲージ群がSU(2)となるQCD-類似の有質量模型に対するランダム行列模型を解析し,Dirac演算子の固有値分布を表す「Janossy密度」に対する行列式表示を求め,数値解析を行った.この結果を格子ゲージ理論の解析と比較することで,QCD-類似模型のカイラル凝縮などの非摂動的物理量を決定することができた.本年度はこの研究結果を論文としてまとめ,3月にarXivおよび雑誌への投稿を行った.(論文は,現在査読中である.)本年度は,QCD-類似モデルのカイラル有効理論を記述するランダム行列模型の固有値分布問題に関する研究内容を論文として発表し,一定の成果が挙げられたと考えている.しかしながら,本研究課題の主眼である,分子生物学と行列模型の関係については,未だにモデルの構築が完成していない状況にある.このため,上記の進展状況であると評価した.QCDのモデルと分子生物学のモデルは,実は本質的にガウス型行列模型であるといった点で共通しており,本年度発表した論文では,ガウス型行列模型に対して直交多項式による解析やモンテカルロシミュレーションによる解析など,様々な手法を基にこのモデルを調べた.そこで,QCDのモデルの解析手法は,今後,タンパク質に対する行列模型が完成した際に有用な解析手法の一つとして使えるものと期待している.こうした意味で,本年度の研究は,基礎的側面が大きく進展したと考えている.この他に,本年度はKIASにてRiemann面の安定写像のモジュライ空間と位相的漸化式に関する講演や議論を,KIASや東北大学,理化学研究所などで行い,その応用的側面の理解を深めることができた.特に,3月には,香川大学で小研究会(勉強会)を開催し,日本の各地から研究者を招待して量子不変量と位相的漸化式の関係を探る機会を設けた.こうした活動の結果,本研究課題の基礎的側面に関する新たな研究の方向性が得られた.一方,タンパク質のモデルを構築するにあたって,タンパク質のデータが必要不可欠であったが,数年ほど,このデータを解析することができない状況にあった.こうした状況の中,2月から3月にかけて,Aarhus大学QGM研究所の大学院生を招聘し,議論を行ったところ,ファットグラフでタンパク質を特徴付ける,長さとオイラー数の分布データが得られ,モデルの構築へ向けて大きな足がかりが得られた状況にある.今後の研究では,本年度得られたタンパク質の長さとオイラー数に関する分布データを基に,タンパク質をファットグラフで記述し,行列模型を用いた数理モデルを構築することを目指して研究を推進する.また,これと同時に,数理モデルの解析手法の開発を目指した基礎研究を行う予定である.基礎研究に関しては,ランダム行列模型の応用的側面を探り,主に漸近解析を中心に以下の研究を推進する予定である.(1)結び目の量子不変量の漸近解析,(2)ケーラー多様体に関するDonaldsonの量子化とランダム行列.(1)の研究に関しては,色付きJones多項式の漸近展開を行い,体積予想とその一般化について考察を深める.これまでに,8字結び目やトーラス結び目など,様々な結び目に対して体積予想の研究が進められてきた.しかしながら体積予想は3次元球面内の結び目でなく,より一般的な3次元多様体の中の結び目に対して,どのような形で成立するのか実際には明確ではない.この問題を検証するため,具体的にSeifert多様体の中の代数的結び目(Seifertループ)に対し,量子不変量の漸近的振る舞いを調べる予定である.さらに,この漸近展開の結果と行列模型で用いられる位相的漸化式による計算結果との比較を行い,行列模型の手法が量子不変量の解析にも役立てられる可能性を探る.(2)の研究に関しては,ケーラー幾何学の安定性に関する研究において,Donaldsonによって提唱された量子化構造について,ランダム行列による解釈を探る研究を行う.Donaldsonの量子化にはHilb写像とFS写像が登場し,その漸近解析を通じてケーラー幾何学の安定性を調べるためのエネルギー関数が得られる.今後の研究では,Hilb写像とFS写像の背後に潜むランダム行列を見出し,Donaldsonの漸近解析が行列模型の漸近解析として解釈する試みに挑戦する.昨年度の研究においては,主に量子曲線および行列模型の基礎的側面に関する研究を行なった.本研究課題では,行列模型を用いて分子生物学の数理モデルを構築することにあり,行列模型の様々な解析手法を用いる必要がある.

行列模型の研究においては,Schwinger-Dyson方程式や直交多項式による解析手法があり,それらは様々な数理モデルの解析を通じて発展している.そこで本年度は分子生物学の数理モデルの解析を念頭に,以下の研究を行なった.行列模型のSchwinger-Dyson方程式によるアプローチの発展として,超対称Landau-Ginzburg模型の量子曲線による解析を行った.超対称Landau-Ginzburg模型のFrobenius多様体に関する研究は90年代に主に行われ,その結果はミラー対称性の研究の発展に大きく役立てられた.Frobenius多様体の解析においてはGauss-Manin系という微分方程式系が現れるが,その解はPhamの「振動積分」によって表される.本研究ではこの振動積分を位相的漸化式によって再構成し,振動積分が満たす量子微分方程式を量子曲線として再解釈できるという予想を提唱した.この研究のポイントは,量子曲線をLandau-Ginzburg模型のデータから構築したことにある.量子曲線はスペクトル曲線という可積分系に内在する代数曲線を量子化すなわち非可換化した概念である.Landau-Ginzburg模型に対するスペクトル曲線というのもはこれまで考えられてこなかったが,Phamの振動積分の半古典極限を見ると,スペクトル曲線が読み取ることができる.実際に,複素射影空間やその中の超曲面の完全交差に対するLandau-Ginzburg模型に対しては,こうして見つかったスペクトル曲線に位相的漸化式を適用すると,振動積分の漸近展開の各項が再現されることが確かめられた.昨年度の研究では,主に量子曲線に関する新たな応用先を発見するといった研究を行い,成果を出すことができたが,分子生物学の数理モデルの解析という点においてはまだ基礎研究にとどまっているというのが現状である.実際,2017年に発表したAndersen-Fuji-Penner-Manabe-Sulkowskiの論文では,RNAのファットグラフモデルの数え上げを実行するための行列模型(RNA行列模型と呼ぶ)に対する量子曲線の解析を行なったが,本年度のLandau-Ginzburg模型と量子曲線の新たな関係は,RNA行列模型の新たな側面の発見につながるものと期待している.本年度の研究では,主に行列模型の漸近展開に関する応用的側面に関する以下の研究を行った. (1)タンパク質のファットグラフモデル,(2)量子色力学(QCD)におけるDirac演算子の固有値分布問題,(3)位相的漸化式に基づく量子不変量の漸近解析,(4)ケーラー多様体に関するDonaldsonの量子化とランダム行列.以下では実績が得られた(1)と(2)に関する研究概要を述べ,(3)と(4)については今後の研究の推進方策の箇所で述べる.(1)の研究テーマに関しては,2月から3月にかけてAarhus大学QGM研究所の学生が来日し,研究を進展させることができた.一つの成果としてあげられるのは,データベースにある様々なタンパク質をファットグラフとして読み込み,そのファットグラフのオイラー数を計算してその分布を調べた.その結果,タンパク質の長さとオイラー数には一定の比例関係があることが判明し,行列模型が示唆する構造と類似のパターンであることが判明した.