hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＥＳ細胞由来神経幹細胞を用いた、虚血性難聴に対する革新的な再生療法の開発

今回、一過性内耳虚血モデルに対し骨髄単核球細胞を静脈内投与し、内耳障害に対する抑制効果を検討した。ABR閾値変化や内有毛細胞脱落割合の結果から、細胞投与群は内耳障害が軽微であった。投与された細胞の局所存在を検討した結果、主に蝸牛軸に存在したが、コルチ器周辺には存在しなかったことから、有毛細胞へ分化転換した可能性や、有毛細胞と細胞融合により保護効果を示した可能性は低いと考えられた。そこで局所の栄養因子の発現をウエスタンブロット解析にて評価したところ、GDNFとNT-3の発現が細胞投与群では有意に上昇していた。これらのことより、細胞が栄養因子を分泌して内耳障害抑制に働いた可能性が高いと考えられた。突発性難聴の原因の一つに虚血性の内耳障害が挙げられる。これは蝸牛の血流動態が関与しているが、蝸牛を栄養している迷路動脈が終末動脈であるため、血管炎、血管攣縮、動脈硬化などで血流が遮断されると、急激に内耳障害が起きて難聴をきたすと考えられている。また近年、幹細胞を用いた再生治療の研究がすすめられている。以前、当科では虚血性内耳障害モデルに対して骨髄幹細胞を蝸牛内へ投与し、その有効性を検討する研究を行っていた。しかし、蝸牛内投与では臨床へ応用する際に、内耳障害をきたす可能性が示唆されたため、静脈からの全身投与の有効性を検討することとした。具体的な実験計画としては、虚血性内耳障害モデルスナネズミを作製し、ドナーとなるスナネズミの大腿骨より採取した骨髄幹細胞を、レシピエントの大腿静脈より投与する。投与1日目、4日目、7日目に聴性脳幹反応で聴力を測定した後、経心潅流固定を行い、内耳を摘出する。まず、全身投与された骨髄幹細胞の局在を調べるために、予め蛍光染色しておいた骨髄幹細胞を、作製した内耳の凍結切片で観察する。障害抑制の効果判定として、組織学的には内耳よりコルチ器を採取し、有毛細胞の核と聴毛を染色し、有毛細胞の脱落を幹細胞非投与群と比較する。内耳障害を抑制する機序として、GDNFなどの神経栄養因子の関連が考えられるため、神経栄養因子の発現の評価をウエスタンブロット解析を用いて行うこととする。突発性難聴は急激に発症して高度の感音難聴をきたす疾患である。感音難聴は内有毛細胞に障害がみられ一度障害されると再生しない。近年、内耳前駆細胞や神経幹細胞、胚性幹細胞などの移植により内耳有毛細胞が再生することが報告されている。以前に我々は一過性内耳虚血モデル動物に対し、造血幹細胞の蝸牛内投与が内耳障害を抑制することを報告した。しかし蝸牛内への投与では内耳障害の危険性があり、静脈内投与の効果について検討した。今回、ABR閾値変化や内有毛細胞脱落割合は、骨髄単核球細胞投与群がコントロール群よりも軽微であり、内耳保護効果をもつことが確認された。骨髄単核球細胞による内耳保護効果のメカニズムは明らかではないが、投与された細胞の局在を検討した結果、主に蝸牛軸に存在し、コルチ器周辺には存在しなかったことから、有毛細胞への分化転換や、有毛細胞と細胞融合により保護効果を示した可能性は低いと考えられた。このため、骨髄単核球細胞による虚血性内耳障害のメカニズムとして、投与された細胞が局所にて栄養因子を分泌し、内耳障害を保護するということが予想された。そこで、神経栄養因子の発現をウエスタンブロット法を用いて解析したところ、GDNFとNT-3の2種類の栄養因子の発現が骨髄単核球細胞投与群では有意に上昇していた。以上より、骨髄単核球細胞は蝸牛軸まで到達し、栄養因子を分泌することで内耳保護効果を発揮したと考えられた。突発性難聴は4050歳代に好発し、急激に発症して高度の感音難聴をきたす疾患であり、我が国では年間約2万5000人が罹患する。そして感音難聴の多くは内耳性難聴で内耳有毛細胞に障害が見られることが報告されている。哺乳類においては内耳有毛細胞(特に蝸牛有毛細胞)の形成は発生時に限られ、出生後は内耳有毛細胞が一度障害されると再生しない。従って従来治療不能とされていた感音難聴を治療する唯一の手段が各種幹細胞を用いた内耳再生治療と考えられる。

そこで本研究はマウスES細胞から分化誘導して作成した神経前駆細胞を一過性内耳虚血モデル動物の内耳に移植し、虚血性内耳障害に対する革新的な内耳再生療法の開発を目的としている。本年度は、ES細胞から分化誘導して作成した神経前駆細胞を一過性内耳虚血モデル動物に移植し、内耳再生療法としての有効性を検討した。聴力域値変化は聴性脳幹反応(ABR)を測定する事によって行った。組織変化については、内耳虚血1、4,7日後に耳胞を取り出し、4%パラホルムアルデヒドにて局所潅流固定を行い、実体顕微鏡下にsurface preparationにてコルチ器を採取した。得られた標本をRhodamine-phalloidinおよびHoechst33342で二重染色し、脱落した有毛細胞の割合を計算し組織障害の程度を評価した。その結果治療群でABRの有意な改善効果は認められず、さらに組織でも有毛細胞の障害の程度は未治療群に比して有意な改善を認めなかった。実験計画としては、虚血性内耳障害モデルスナネズミを作製し、ドナーとなるスナネズミの大腿骨より採取した骨髄幹細胞を、レシピエントの大腿静脈より投与する。投与1日目、4日目、7日目に聴性脳幹反応で聴力を測定した後、経心潅流固定を行い、内耳を摘出する。まず、全身投与された骨髄幹細胞の局在を調べるために、予め蛍光染色しておいた骨髄幹細胞を、作製した内耳の凍結切片で観察する。障害抑制の効果判定として、組織学的には内耳よりコルチ器を採取し、有毛細胞の核と聴毛を染色し、有毛細胞の脱落を幹細胞非投与群と比較する。内耳障害を抑制する機序として、GDNFなどの神経栄養因子の関連が考えられるため、神経栄養因子の発現の評価をウエスタンブロット解析を用いて行うこととする。まず、骨髄幹細胞の局在に関しては、作製した蝸牛の凍結切片のうち、迷路動脈、コルチ器、蝸牛軸の部分を特に注意深く観察した。迷路動脈の内腔には蛍光染色した幹細胞がみとめられた。コルチ器には幹細胞の侵入や沈着はみられなかった。蝸牛軸には、蝸牛らせん動脈の内腔と思われる部分に幹細胞の沈着をみとめた。続いて聴性脳幹反応の結果は、8,000Hz、16000Hz、32000Hzのいずれの周波数でも幹細胞投与群と非投与群を比較して、投与群の方が閾値上昇が有意に抑制されていた。有毛細胞の脱落に関しては、幹細胞非投与群と比較して、幹細胞投与群の方が脱落率は抑制されていた。初期の研究計画に基づき研究を継続している。突発性難聴の原因の一つに虚血性の内耳障害が挙げられる。これは蝸牛の血流動態が関与しているが、蝸牛を栄養している迷路動脈が終末動脈であるため、血管炎、血管攣縮、動脈硬化などで血流が遮断されると、急激に内耳障害が起きて難聴をきたすと考えられている。また近年、幹細胞を用いた再生治療の研究がすすめられている。以前、当科では虚血性内耳障害モデルに対して骨髄幹細胞を蝸牛内へ投与し、その有効性を検討する研究を行っていた。しかし、蝸牛内投与では臨床へ応用する際に、内耳障害をきたす可能性が示唆されたため、静脈からの全身投与の有効性を検討することとした。具体的な実験計画としては、虚血性内耳障害モデルスナネズミを作製し、ドナーとなるスナネズミの大腿骨より採取した骨髄幹細胞を、レシピエントの大腿静脈より投与する。
咀嚼時の食物の流れと咬合面形態の関連性に関する研究

咀嚼時に口腔内に取り込まれた食物は上下顎の歯により圧縮,粉砕を受け,唾液と混和され嚥下に至る.そこで,下顎機能運動時の上下顎歯の対合関係を測定し,機能時の上下顎咬合面間の接触と離解の様相を3次元的に把握し,咬合面形態が食物の粉砕と流れにどのように関与しているかを明らかにし,咬合面形態の機能的意義を追求することを目的とした.今回は特にこれまでに分析の行われていなかった下顎臼歯に関して検討を行った.歯に極度な咬耗や修復物の存在しない,咬合関係が正常な成人8名の咬合面形状データをコンピュータ上で処理解析を行った.同時に各被験者の下顎運動も測定し,下顎が咬頭嵌合位,1mm側方位,2mm側方位にあるときの上下顎歯間の距離を算出し,カラーマップを用いて表示,観察を行った.その結果,下顎臼歯上において特徴ある傾向が認められた.下顎第一大臼歯では遠心咬頭から中心窩にかけての部分が,また下顎第2小臼歯では頬側咬頭三角隆線から遠心小窩にかけての部分に下顎側方位において空間が形成され,咬頭嵌合位においてはその空間が消失していた.上顎においても側方位において同様の空間,すなわち圧搾空間が形成されることと考え合わせると,正常な咬合関係を有する天然歯では第一大臼歯と第2小臼歯において食物の粉砕,圧搾を行うと同時に,食物を舌側へと移動させ,食塊の形成を合理的に行い得る機構を有していることが示唆された.〈目的〉咬合面形態の変化が食物動態にどのような変化をもたらすかを検討するにあたり,結果を評価するためのコントロール群が必要である.そこでこれまでに,正常な対合関係を有するものについて,上下顎歯の対合間隙が機能運動中にどのように変化するのか明らかにし,咬合面形態の変化を評価するための対照群とすべくこれまでに検討を行っている.〈方法〉被験者として顎口腔系に異常を認めず,歯冠修復の施されていない臼歯部の対合関係がAngle I級の被験者成人4名について左右の計8側の歯列について,側方滑走運動時の対合間隙の変化を測定した.測定にあたって,下顎任意点運動測定システムより得られた運動データと,咬合面形状計測システムより得られた形状データより上下顎歯間の距離を計測し,評価を行った.〈結果および今後の課題〉下顎側方位における上下顎臼歯部の対合間隙は,第1大臼歯においては,近心舌側方向へと開く傾向が認められ,第2小臼歯においては遠心舌側方向へと開く空間が出現することが明らかとなった.さらに,側方位から咬頭嵌合位へ閉口するに従い対合距離が大きかった領域が非常に近接した状態となり,空間が消失する傾向が認められた.従って,健常者では第1大臼歯と第2小臼歯間に咀嚼中に圧搾粉砕された食物が集積することが示唆される結果となった.今後この結果をコントロール群として,咬合面形態を変化させた群との対比を行っていく予定である.咀嚼時に口腔内に取り込まれた食物は上下顎の歯により圧縮,粉砕を受け,唾液と混和され嚥下に至る.そこで,下顎機能運動時の上下顎歯の対合関係を測定し,機能時の上下顎咬合面間の接触と離解の様相を3次元的に把握し,咬合面形態が食物の粉砕と流れにどのように関与しているかを明らかにし,咬合面形態の機能的意義を追求することを目的とした.今回は特にこれまでに分析の行われていなかった下顎臼歯に関して検討を行った.歯に極度な咬耗や修復物の存在しない,咬合関係が正常な成人8名の咬合面形状データをコンピュータ上で処理解析を行った.同時に各被験者の下顎運動も測定し,下顎が咬頭嵌合位,1mm側方位,2mm側方位にあるときの上下顎歯間の距離を算出し,カラーマップを用いて表示,観察を行った.その結果,下顎臼歯上において特徴ある傾向が認められた.下顎第一大臼歯では遠心咬頭から中心窩にかけての部分が,また下顎第2小臼歯では頬側咬頭三角隆線から遠心小窩にかけての部分に下顎側方位において空間が形成され,咬頭嵌合位においてはその空間が消失していた.上顎においても側方位において同様の空間,すなわち圧搾空間が形成されることと考え合わせると,正常な咬合関係を有する天然歯では第一大臼歯と第2小臼歯において食物の粉砕,圧搾を行うと同時に,食物を舌側へと移動させ,食塊の形成を合理的に行い得る機構を有していることが示唆された.
高精度大型ミューオンチェンバーの開発研究

ミューオン検出に広く使われているドリフトチューブは長いアルミ矩形パイプの中央の陽極線への移動時間を測って陽極線に直角方向(x軸)の入射位置を測定する。しかし陽極線方向(z軸)は測定できない。そこで陽極線に沿ってディレイラインを置くとアバランチ中の陽イオンが移動する時信号が誘起される。その両端への伝播時間の測定からz座標を求める。幅10cm、高さ5cm、長さ140cmのアルミ角パイプが陰極で陽極線は100μmの金メッキタングステン線である。ディレイラインは幅と間隔が1.1mmの銅が幅4cm、長さ140cmのカプトンの両面に半周期ずらしてジグザグにプリントされている。パイプの中央に陽極線、下面にディレイ帯の構造のタイプ1、パイプの中央垂直にディレイ帯、その左右のセルの中央に陽極線のタイプ2の2種類のチェンバーを作りその諸特性を測定した。ディレイラインからの波高値は陽極の1割程度なのでリミテッドストリーマー領域で作動する70%アルゴンと30%イソブタンの混合ガスを1気圧で流した。宇宙線ミューオンが通過した時の陽極線、ディレイラインの両端の信号をF・ADCで観測した結果ディレイの信号は陽極線の約1割であり検出効率は4kVの供給電圧に対して98%であった。ルテニウムからのβ線ビームをz方向に移動させながら陽極線と両端の信号の遅れを1ns、10ビットのTDCで測定した結果伝播速度は3.31±0.01ns/cm、位置分解能はタイプ1,2でそれぞれ2.7,4.8mmであった。x軸方向の位置分解能は陽極信号の遅れの測定から1mm以下である。両端の波高値の比の測定からディレイラインの減衰定数は168cmである。以上の結果から全遅延時間400nsのディレイラインを使い10ビットのTDCで測定すれば長さ7mのミューオンチェンバーのz座標を7mmの精度で続むことができる。
膵細胞および脂肪前駆細胞の分化・機能調節に関わる転写因子の検討

3T3-L1細胞においてmafA mRNAをsiRNAで抑制すると、細胞内に脂肪滴の蓄積が認められ、mafAが脂肪細胞の分化・代謝に影響することが示された。脳代謝についてもmafA mRNAをsiRNAで抑制するin vivoの系では、脳内のいろいろなホルモン、生理活性物質の著明な増減がみられた。転写因子mafがさまざまな臓器での情報伝達・機能調節に関わることが示された。基礎は膵内分泌細胞の分化lineageにおける転写因子のprofileの変化であり、4つの転写因子で細胞の初期化がおこるように、遺伝子の発現をきめる転写因子の組み合わせで、分化の方向性や生体の反応性が決まる。分化の様式は発生のときに獲得した記憶で、これが生体の危機や再生時に発動されると考えられるので、発生時の転写カスケードと対比しながら、インスリンの発現調節をする転写因子であるmafAを追跡することにより、代謝にリンクする転写因子のネットワーク、クロストークを検討していく。細胞間のクロストークあるいは臓器間のネットワークを制御する転写因子の検討は必ずや治療のターゲットポイントやマーカーとなるはずで、臨床に有用な情報である。脳組織におけるmafの発現1.エネルギーソースとしてグルコースに限定されること、2.脳の活動を支える効率のよい瞬発力のある代謝基盤が必要とされること、3.虚血性の変化に鋭敏で弱いこと、4.これまでのlarge mafのsiRNAによる検討から、nerve growthfactor、islet amyloid polypeptideなどの変化があること、以上のことから神経伝達に関わるlarge mafの働きが予想され、今回はlarge mafの脳における発現について検討した。脳での発現はmafA,mafB,c-mafともmRNAのレベルで確認しており、mafA,c-mafについては、組織の免疫染色で発現の局在を確認した。MafAsiRNAによる脳組織でのmafAおよびc-mafの発現をknock downして、その発現profileをRT-PCR、マイクロアレイで検索した。up-regulate,downregulateされるいくつかの遺伝子が挙がってきており、mafA,c-mafに共通の変化もみられた。大変興味深いことは、このなかのいくつかのものについては、mafA siRMA in vivoで発現を抑制すると、そのタイミングによっては発現がmRNAのレベルで1/100程度まで減少する遺伝子が見られることである。転写因子の発現強度とタイミングは生体の分化、増殖、免疫惹起の方向性が決められていく可能性があり、解析点として重要である。今回検出された遺伝子は、feed intake, sleeping behavior, growth hormoneなどに関わる遺伝子であり、摂食行動、睡眠パターンの改変につながる糖尿病やうつ病などの治療ポイントとして検討は必須である。今後、脳組織全体での解析と平行して、細胞レベルでの組織学的な検索と、転写因子として蛋白とDNAの結合性などの分子生物学的な解析を行っていく予定。MafAが膵のb細胞だけでなく、脂肪細胞の分化や脂肪滴の形成に関与し、さらに脳の転写profileに影響することを示してきた。インスリン分化にかかわる転写因子と全身的な糖代謝の調節機構が示唆される。さらにMafAと同じlarge maf familyのひとつである転写因子mafBはa細胞の最終分化や、glucagonの分泌に関与するといわれており、生体の代謝情報のネットワークを形成すると予想されるので、今回この検討を加えた。siRNAによるmafB mRNAのknock downをin vivoで行い、microarrayで解析した。mafB siRNAマウスではコントロールに比べ、mafB mRNAは50%程度減少した。1)膵においてはglucagon, lipocalin2などがdown-regulateされ、Ddit, Nurprlなどがup-regurateしていた。2)腎においてはC3, lipocalin2, fibrinogenBbなどが強く抑制され(1/10)、clusterin, serin-protease inhibitor-1なども低下が見ちれた(1/2程度),一方serum glucocorticoid regulated kinase(Sgk), Thioether S-metyltransferase(Temt)などがup-regulateされていた。今回の条件は膵においてmafB mRNA 50% Supressionが達され、かつ腎のmafB mRNA suppressionがなされている条件での発現profileを検討している。mRNAの発現は、強度とそのタイミング(協調あるいは抑制因子)により、発現profileは多種多様となり、その意義を特定することが困難であることも多い。しかし、発現変化の顕著なもの、臓器や各mafで重複するものについては、生体の反応の方向性をきめる可能性のある変化として考えられ、今後はlipocalin 2などを中心に検討の予定。膵のcancercell lineを用いてlarge mafの発現をsiRNAで抑制し、そのプロファイルのEMT markerを検索したところ、mafB siRNAでE-cad, b-cateninの発現が上がることが観察された。膵b cellの分化は、isletでのself renewalだけでなく、状況によっては、duct cell, acinarcellからの分化が証明されている。

われわれは、Porcine newbornのislet発生過程で、ごくわずかではあるが腺管細胞の中に、mafB陽性インスリン陽性細胞がみられ、ductから弧発に離脱していき、mafA陽性のendocrine small cell clusterを形成する過程を槻察している。発生の過程だけではなく、通常の生体の反応についても類似の機構が推察され、形態変化・細胞移動に関与する転写制御機構があるはずで、mafBとE-cad, b-cateninの消退との関連を検討しており、small cell clusterを形成するタイミングで、細胞の細胞質にE-cad, b-cateninの発現をみている。さらに、mafB siRNA in vivoの膵での結果としてgamma actinが減少しており、アクチンの発現はmafBによって制御されている可能性がある。これらの結果もあわせて、MafBはE-cad,b-cateninの発現を抑え、actinの発現をあげ、e-cad, actinの消長にMafBのスィチングが関わる可能性が推測される。さらに、mafB siRNAにより、mafB mRNAの発現の変化に伴い、GSK3bの細胞内分布(細胞質から核内の移行)に変化がみられることがわかり、これにつながるWNT signal cascadeが示唆され、細胞の分化、形態変化、癌化や転移に関わるような機構に、mafBの転写制御が関わっていることが示唆される。
エンイン共役オリゴマーを機軸とする機能性材料の創製

π共役系化合物に基づく機能性材料開発の基礎研究として,1,2-シクロペンテニレンエチニレン系および3,4-チエニレンエチニレン系のシス型エンインオリゴマーの合成を行い,物性および反応性を明らかにした。1.当初の計画どおり,パラジウム触媒によるカップリング反応によって鎖長を延ばし,逐次合成により完全に単分散性で構造に任意性のないオリゴマーの系統的合成に成功した。この反応は,温和な条件で進行し収率も良好であることから,このようなオリゴマー合成に適したものであることを明らかにすることができた。2.分光学的測定や各種構造解析法によって置換基と構造との相関が得られ,シクロペンテニレン系は鎖長の伸長に伴ってパイ共役系が拡張されていることが分かった。一方,チエニレン系はパイ電子共役系がほとんど拡張されず,鎖長の長さにかかわらず固体状態においても溶液状態においても自発的にら旋構造をとる傾向の強い,きわめて特殊な興味深い系であることが明らかとなった。3.固体状態の熱反応ではアセチレン結合の関与する反応の生起が見られたが,溶液状態ではかなり安定で,200°C以上でアセチレン結合の関与する反応が生起した。タンデムBergman反応には成功したが,それ以上の多重環化は生起しなっかた。しかし,チエニレン系においては四塩化テルルを用いるイオン反応で環化反応が生起し,ペンタレン骨格を有するチオフェン縮合多環系の合成に成功した.4.これらのオリゴマーは,可視領域に強い蛍光を有し,共役系に由来するキャリヤ移動能も期待できることから,EL素子等の電場発光材料としての利用が期待できる.しかし,溶解性に乏しく機能性の評価には限界があるが,共同研究によって非線形光学特性の測定を行っている。本研究で得られた知見を元に,さらにπ共役系機能性材料の開発研究を展開していきたい。1.当初の計画どおり,パラジウム触媒によるカップリング反応によって鎖長を延ばし,逐次合成により完全に単分散性で構造に任意性のない1,2-シクロペンテニレンエチニレン系および3,4-チエニレンエチニレン系のシス型エンインオリゴマーの系統的合成に成功した。一方,チエニレン系はパイ電子共役系がほとんど拡張されず,自発的にら旋構造をとる傾向の強い,きわめて特殊な興味深い系であることが明らかとなった。3.これらのオリゴマーは可視領域に強い蛍光発光を示し,EL材料としても有望である。4.固体状態の熱反応ではアセチレン結合の関与する反応の生起が見られたが,溶液状態ではかなり安定で,熱的多重Bergman反応は起こりにくいことが分かった。従って,ラダーオリゴマーの合成にはイオン反応やラジカル反応を検討する必要がある。5.これらのオリゴマーは,鎖長の伸長に伴い溶解性が低下し,特にチエニレン系においてこの傾向が顕著で,オクタマ-の合成には成功したものの,完全な同定にはいたらなかった。このような溶解性の乏しさは,機能性評価に支障を来しており,基本的構造を乱すことなく可溶化をはかる必要がある。

その方法として,内部鎖の共役構造やら旋構造に影響の少ない,末端に置換基を導入して可溶化をはかる分子設計を行っている。1.平成7年度に引き続き,パラジウム触媒によるカップリング反応によって鎖長を延ばし,逐次合成により完全に単分散性で構造に任意性のない1,2-シクロペンテニレンエチニレン系および3,4-チエニレンエチニレン系のシス型エンインオリゴマーを系統的合成にした。3,4-チエニレンエチニレン系においては,末端に直鎖のノニル基を導入することで溶解性が向上し,8個のチエニレンエチニレンユニットを持つオリゴマーの合成にも成功した.2.分光学的測定や各種構造解析法によって置換基と構造との相関が得られ,シクロペンテニレン系は鎖長の伸長に伴ってパイ共役系が拡張されているこが分かった。一方,チエニレン系はパイ電子共役系がほとんど拡張されず,鎖長の長さにかかわらず固体状態においても溶液状態においても自発的にら旋構造をとる傾向の強いことが確かめられた.3.固体状態の熱反応ではラジカル反応の兆候が見られたが,溶液状態ではかなり安定で,200°C以上でアセチレン結合の関与する反応が生起したが,多重Bergman反応には成功しなかった。しかし,チエニレン系においては四塩化テルルを用いるイオン反応で多重反応が生起し,ペンタレン骨格を有するチオフェン縮合多環系の合成に成功した.5.これらのオリゴマーは,可視領域に強い蛍光を有し,共役系に由来するキャリヤ移動能も期待できることから,EL素子等の電場発光材料としての利用が期待できる.また,チエニレン系においてはら旋構造の形成する内部筒状空間による包接機能も期待で,これらの機能について検索中である.さらに,ニチニレン部位をジエチニレンにすることでさらに大きな空間の形成が可能と考えられ,合成を検討している.
形態形成における細胞増殖因子シグナル系の活性調節機構:ヘパラン硫酸微細構造の役割

ショウジョウバエにおいてはこれまでにヘパラン硫酸のO位の硫酸転移酵素のうち6-O硫酸転移酵素についてのみRNAi法による機能阻害実験の報告がされ、初期胚の発生において必須な役割を持つことが示されている。しかし、ヘパラン硫酸の他のO位硫酸転移酵素の発生における機能については未だ明らかになっていない。私は遺伝学的手法に優れたショウジョウバエを用いて2-O硫酸転移酵素について解析を行った。ニワトリにおける2-O硫酸転移酵素遺伝子の発生における遺伝子の発現パターン及び機能については当研究室で明らかにされてきており、ショウジョウバエとニワトリで同じ酵素の機能解析をすることでそれぞれの研究成果をより深く検討することができると考えられる。ショウジョウバエGene Search Projectデータベースの検索により2-O硫酸転移酵素遺伝子の転写開始点から37bp上流にP因子を持つ系統(GS9303)があることが分かった。P因子の不正確な切り出しによる突然変異体作製法を利用して、GS9303系統から2-O硫酸転移酵素遺伝子の突然変異体の作製を行った。300系統をスクリーニングした結果、複数の系統が成虫においてホモ接合体致死となることが分かった。さらに、突然変異体の表現系が視覚的に判断できない可能性を考慮し、スクリーニングに用いた300系統についてゲノム欠失部位及び2-O硫酸転移酵素遺伝子の発現量を分子生物学的手法により調べ、突然変異体の単離を試みた。その結果、2-O硫酸転移酵素遺伝子のゲノム領域を欠失していると思われる系統が得られた。硫酸転移酵素遺伝子の腎臓、心臓/血管系の発生過程における発現パターンとヘパラン硫酸微細構造の解析ニワトリ2-O及び6-O硫酸転移酵素遺伝子のホールマウント及び組織切片in situハイブリダイゼーションを行い、発現パターンを明らかにした。特に、肢芽において特徴的なパターンで発現することが分かった。木全研究室で確立されているヘパラン硫酸構造の微量分析系により各々の組織におけるヘパラン硫酸の微細構造を解析し、酵素活性と構造との関係を解析した。これらの結果から、2-O硫酸転移酵素に注目して解析を行うことにした。ショウジョウバエにおいてはこれまでにヘパラン硫酸のO位の硫酸転移酵素のうち6-O硫酸転移酵素についてのみRNAi法による機能阻害実験の報告がされている。私は大学院でのショウジョウバエを用いた解析の技術を活かし、ショウジョウバエの2-O硫酸転移酵素についても解析を行った。ショウジョウバエとニワトリで同じ酵素の機能解析をすることでそれぞれの研究成果をより深く検討することができると考えられる。ショウジョウバエGene Search Projectデータベースの検索により2-O硫酸転移酵素遺伝子の転写開始点から37bp上流にP因子を持つ系統(GS9303系統)があることが分かった。P因子のimpreciseexcision法を利用して2-O硫酸転移酵素遺伝子の突然変異体作成を行った結果、複数の系統が成虫においてホモ接合体致死となることが分かった。現在これら突然変異体のゲノム欠失部位を分子生物学的に調べている。2-O硫酸転移酵素に対する抗体を作成した。免疫組織染色及びin situハイブリダイゼーションにより2-O硫酸転移酵素の発現パターンを解析している。
歯周病原菌プロテアーゼを標的とした歯周病治療薬の設計と開発

歯周病の主要な病原性細菌Porphyromonas gingivalis(以後ジンジバリス菌)は自身の生存戦略に必須の物質として2つの主要なシステインプロテアーゼArg-gingipain(Rgp)とLys-gingipain(Kgp)を産生している。両酵素は細胞内外に存在し多様な機能を果たしている。細胞外にあっては、両酵素は歯周組織を直接したり、宿主の生体防御機構を破壊したりして歯周病原性を発現する一方、菌体にあっては自身の成長・増殖に必須のヘムやアミノ酸の獲得や菌体表層蛋白質の具プロセシング、血球凝集素活性やヘモグロビン結合活性などに強く貢献していることが明らかにされた。本研究の目的は、両酵素のこうした多様な機能の詳細な機能の解明を通じて、これらを薬物標的とした創薬研究を推進することにあった。とくに本研究では、Rgpに対する特異的な天然ならびに人工の阻害剤が探索され、それらの有効性を検定するとともに歯周病治療薬として実用化していくための具体的な方法論が検討された。天然の阻害物質としては、土壌の放線菌FA-70株の培養物中に本酵素活性を阻害する物質(FA-70C1と命名)を同定・単離し、構造を決定した。本物質は構造式C_<27>H_<43>N_9O_7で表され、分子量606の新規物質であった。またヒト唾液中にRgpを阻害する物質としてヒスタチンが同定された。ヒスタチンを含む宿主蛋白質のRgpによるペプチド結合の切断特異性に基づいて10種類以上のオリゴペプチドが合成され、その中から、Rgpを強く阻害するトリペプチド化合物(KYT-1と命名)を見出した。FA-70C1およびKYT-1はともにRgp活性を10^<-8>Mで80%以上阻害するのに対し、宿主のシステインプロテアーゼのカテプシンB、L、K、Sは同じ濃度で50%以下の阻害しか示さなかった。また、両阻害剤はRgpがもつコラーゲン分解能や免疫グロブリン分解能を強く阻害した。Porphyromonas gingivalisは歯周病の最も重要な病因菌であり、多くの病原性プロテアーゼを産生していることが知られている。筆者らは、これまでにP.gingivalisの産生する主要なプロテアーゼとしてアルギニン特異的システインプロテアーゼ(Arg-gingipain,RGP)を同定し、これが歯周組織を直接破壊したり、宿主側の生体防御系を破壊して歯周病原性に強く寄与していることを報告した。また、本酵素遺伝子の欠損株を作成して解析を行い、本酵素が野生株の有する好中球障害能や血球凝集素活性などの病原性にも大きく寄与していることを明らかにした。さらに、本酵素がフィンブリリンなどの細菌表層蛋白質の細胞内輸送とプロセシングに深く関与していることも明らかにした。本研究では、これまでの研究をもとに、RGPを標的とした有効な歯周病治療薬ならびに歯周病ワクチンの開発を目的として行われた。本年度は、研究の効率や迅速性を考慮して、インヒビターの開発のための研究が集中的に行われた。合成あるいは半合成の特異的な活性部位指向型インヒビターを作成するために、X線結晶構造解析に基づく本酵素の3次元構造、とくに活性部位の高次構造の情報が求められた。

そのために本菌培養上清から大量の酵素(10mg以上)の精製が行われた。現在、本酵素の精製をさらに進め、X腺結晶解析に必要な十分量の酵素を準備中である。これと並行して、本酵素に対する天然または人工の阻害剤の探索が行われた。その結果、ヒト唾液中に本酵素に対して阻害活性を示す物質が見い出され、これがヒスタチンであることが同定された。ヒスタチンによるRGPの阻害は本物質がきわめて良好な基質となり得ることによることが明らかにされた。そこで、ヒト唾液よりヒスタチンを精製してRGPによる切断部位の特定を行った。現在、切断部位の特異性に基づいて、本酵素活性を阻害し得るオリゴペプチドを合成中である。歯周病の主要な病原性細菌であるPorphyromnas gingivalisは2つのユニークなシステインプロテアーゼ(ペプチド結合の切断の特異性からアルギニン特異的システィンプロテアーゼArg-gingipain(RGP)およびリジン特異的システインプロテアーゼLys-gingipain(KGP)と呼んでいる)を細胞結合型および細胞分泌型の両方で産生している。両酵素は細胞外にあっては、歯周組織を直接破壊したり、宿主の生体防御機構を破壊して歯周病原性発現に寄与していることが明らかにされている。また両酵素は細胞結合型にあっては、栄養源やエネルギー源として必須のアミノ酸の産生や菌体内への取込みおよび血球凝集素活性やヘモグロビン結合活性に重要な役割を果たしていることが示されている。さらにそれぞれの酵素に特有の機能としては、RGPは細胞表層蛋白質や分泌蛋白質のプロセッシングを、KGPは黒色色素産生や歯周局所の出血傾向を担っていることが明らかにされている。そこで本研究では、こうした両酵素の歯周病原性機能の詳細な解明を通じて、これらのプロテアーゼを薬物標的とした創薬研究を進展させてきた。今年度はRGPを標的とした有効な歯周病治療の開発を目指した研究が集中的に行われた。天然ならびに人工の阻害剤の探索を行った結果、ヒト唾液中にRGPに対して阻害活性を示す物質が見いだされ、これがヒスタチンであることが明らかにされた。ヒスタチンによるRGPの阻害は本物質がきわめて良好な基質となり得ることによることが示され、筆者らはRGPによる本物質の切断の特異性を解析した。さらに、その結果に基いて数種類のオリゴペプチドを作成し、RGPに対する阻害活性を調べた。その中からもっとも阻害活性の強いペプチドを選択し、RGPがもつコラーゲン分解能や免疫グロブリン分解能に対する阻害活性を調べた結果、mMオーダー濃度で強い阻害活性を示すことが示された。歯周病の主要な病原性細菌であるPorphyromonas gingivalisは2つのユニークなシステインプロテアーゼ[Arg-gingipain(RGP)およびLys-gingipain(KGP)]を産生している。これらの酵素はいずれも膜結合型および分泌型の両方で存在する。いずれの酵素も、細胞外にあっては、宿主蛋白質の分解を通じて歯周病原性を発揮するとともに、本菌の発育増殖に必須のアミノ酸・ペプチドやヘムの獲得に寄与している。一方、菌体にあっては、本菌の血球擬集活性やヘモグロビン結合活性を担うとともに、菌体表層蛋白質や分泌蛋白質の輸送やプロセシングに中心的な役割を果たしている。本研究は、こうしたRGPおよびKGPの歯周病原性に基づいて、これらを標的とする新たな治療薬の設計・開発を目的としたものである。昨年度の研究から、RGPによる蛋白基質のぺプチド結合切断の特異性に基づいて約10種類のオリゴペプチドが作製された。
アサガオをモデルとした短日植物の日長による開花誘導機構の解明

本課題はアサガオをモデルとして短日植物における開花の日長応答性の遺伝学的なメカニズムの解明を目指し到花日数の量的遺伝子座(QTL) qIF3候補遺伝子InCOの機能解明とqIF1のポジショナルクローニングを目指す。平成30年度はInCOに1つあるイントロンが切り出されたmRNA(InCOα)と切り出されていないmRNA(InCOβ)の蓄積量を東京古型標準型(TKS)とアメリカアサガオ(I. hederacea)Q65系統、アサガオのアフリカ系統(Q63)について調査した。暗期14時間後のInCOαでは短日条件で発現量が多く、長日条件で少ない傾向であったが、Q65については日長に関係無く発現量が多くなっていた。暗期8時間後では、InCOβの発現量は長日条件で多く、短日条件で少ない傾向が認められた。さらに、TKSにおいて24時間の発現を調査したところ、InCOαもInCOβも短日条件で増加する発現パターンが得られたが、InCOαは短日と長日での発現量の比がInCOβよりも大きく、長日では機能を持つタンパク質をコードするInCOαの量が極めて少ないが、短日になると蓄積が見られるようになることが示唆された。一方、分担者の小野らはCRISPR/Cas9を用いてVioletとQ63のInCOのノックアウト変異体を作製した。しかし、Q63を弱い誘導条件下(13 h Light / 11 h Dark)で1ヵ月栽培した結果、原品種では花成を示さないのに対し、InCO変異体では花芽形成率が100%となる強い花成を示した。この結果からInCOが花成の抑制因子として機能を持つことが明らかになった。また、この結果はQTL解析においてqIF3のQ63対立遺伝子が花成を遅らせる効果を持つ結果とも一致しており、qIF3がInCOであることを支持するものであった。InCOの発現解析が実施できた。InCOのゲノム編集による突然変異体の解析によって開花を抑制する因子であることが明らかになった。平成30年度は、TKSにおいてInCOαとInCOβの24時間発現を調査した.令和元年度はInCOの24時間の発現をQ65とQ63で調査し、対立遺伝子の機能と発現パターンの関係を調査する。また、InCOタンパク質に対する抗体を作製し、日長条件でInCOαタンパク質とInCOβタンパク質の発現がどう変化するかを確認する。令和元年度はqIF1のポジショナルクローニングを行うため、qIF1からqIF4までの4つのQTLのうちqIF1のみ分離する個体をTKSxQ65 BC3F2のなかから選び、大量の種子を得て、令和2年度分離集団を展開するための準備を行う.Q63にγ線を照射し、突然変異体の誘発を行う.令和元年度は平成30年度照射した個体を栽培し、照射に適した線量の確認を行う.一方、Violet系統において得られたInCOのゲノム編集による突然変異体を利用してInCOαのアサガオ花成への機能を調査する研究も実施する.本課題はアサガオをモデルとして短日植物における開花の日長応答性の遺伝学的なメカニズムの解明を目指し到花日数の量的遺伝子座(QTL) qIF3候補遺伝子InCOの機能解明とqIF1のポジショナルクローニングを目指す。また、InCOタンパク質に対する抗体を作製し、

日長条件でInCOαタンパク質とInCOβタンパク質の発現がどう変化するかを確認する。令和元年度はqIF1のポジショナルクローニングを行うため、qIF1からqIF4までの4つのQTLのうちqIF1のみ分離する個体をTKSxQ65 BC3F2のなかから選び、大量の種子を得て、令和2年度分離集団を展開するための準備を行う.Q63にγ線を照射し、突然変異体の誘発を行う.令和元年度は平成30年度照射した個体を栽培し、照射に適した線量の確認を行う.一方、Violet系統において得られたInCOのゲノム編集による突然変異体を利用してInCOαのアサガオ花成への機能を調査する研究も実施する.初年度に高密度連鎖解析を実施するための分離集団を作成する予定であったが、夏の高温で植物が育成できず、大量の個体を扱うことができなかったため、そのための支出が次年度となった.また、mRNAの発現解析が終了しなかったため、抗体を用いたタンパク質発現解析が実施するに至らず、その点も初年度の計画からずれて次年度の実施となった.今年度は、主としてタンパク質の発現解析と次世代シーケンサーを用いた外部委託によりDNAの分析を行い、昨年度の分まで支出する予定となっている.
ＤＮＡ結合性ピロール・イミダゾールポリアミドの新機能の開発

申請者の研究室ではこれまで疾患の治療法および遺伝子解析技術の開発を目的として、配列特異的なDNA結合分子ピロール・イミダゾール(Py-Im)ポリアミドの分子設計と合成法を研究してきた。Py-Imポリアミドは穏和な条件でDNA二重らせん構造の副溝に入り込んでDNAの各塩基に結合し、N-メチルピロールとN-メチルイミダゾールの配列を変えることで任意のDNA塩基配列を狙うことができる。これまで申請者らはテロメア繰り返し配列を標的としたPy-Imポリアミドの合成法と、それらを用いた染色体末端テロメア領域に対する特異的な蛍光ラベル化法を開発してきた。申請者らは第3年度目において、1Py-Imポリアミドを用いた生細胞中でテロメアを可視化する手法の開発、2ゲノム中でAT richな部位を選択的に可視化するPy-Imポリアミドの開発、に関する研究を行った。研究1について、申請者らはペプチド性デリバリー試薬を用いて、これまで生細胞の核内への移行が困難だった、比較的分子量の大きい(>2000 Da) Py-Imポリアミドの核内移行に成功した。またこの手法により、遺伝子導入を伴うことなく有機化合物であるヒトテロメアを狙ったPy-Imポリアミドにより、生細胞のテロメアを特異的に染色することに成功した。この手法は最長の24塩基対を狙ったタンデムテトラマー型ポリアミドにも適応でき、また12塩基対を標的としたタンデムダイマー型ポリアミドよりバックグラウンドを少なくしてテロメアを可視化することに成功した。研究2について、申請者らはN-メチルピロールと蛍光基からなるポリアミドを、フローセル中の基盤に固定した大腸菌のゲノムDNAに処理することで、DNA1分子レベルでAT richな領域を可視化することに成功した。この手法は、DNA1分子レベルでその配列に依存した生物学的事象を解明するのに有用である。29年度が最終年度であるため、記入しない。申請者の研究室ではこれまで疾患の治療法および遺伝子解析技術の開発を目的として、配列特異的なDNA結合分子ピロール・イミダゾール(Py-Im)ポリアミドの分子設計と固相合成法を研究してきた。Py-Imポリアミドは穏和な条件でDNA二重らせん構造の副溝に入り込んでDNAの各塩基と結合し、ピロールとイミダゾールの配列を変えることで任意のDNA塩基配列を狙うことができる。またPy-Imポリアミドと連結した蛍光基などの機能性分子は、DNAの特定配列でのみ機能することが期待される。これまで申請者らはテロメア繰り返し配列5'-(TTAGGG)n-3'を標的としたPy-Imポリアミドの合成法と、それらを用いた染色体末端テロメア領域に対する特異的な蛍光ラベル化法を開発してきた。申請者は第1年度目において、1さらなるテロメア特異性向上のため24塩基対を標的としたタンデムテトラマー型Py-Imポリアミドの合成とそれを用いたテロメアの蛍光ラベル化、2次世代シーケンサーを用いたPy-ImポリアミドのDNA認識能の比較、3Py-Imポリアミドを用いたテロメアクロマチンの単離、に関する研究を行った。その結果1では化合物の合成とそれを用いたテロメアの染色を達成し、2では次世代シーケンサーの解析を完了してPy-Imポリアミドの結合配列に関する情報を得ることに成功し、3ではテロメア結合性タンパクを多く含む画分を得ることに成功した。なお1と3は国立遺伝学研究所の研究グループとの共同研究である。研究1において申請者らは、テロメア繰り返し配列中の24塩基対を標的とした、最長のタンデムテトラマー型蛍光性Py-Imポリアミドの合成に成功した。このポリアミドで細胞を処理したところ、既存のテロメアを標的としたポリアミドよりも非テロメア部位への結合によるバックグラウンドを減らし、テロメアへの特異性を向上させて蛍光ラベル化することに成功した。現在、次世代シーケンサーにより全ゲノム中におけるタンデムテトラマー型ポリアミドの結合性、配列認識性の評価を行っている。本研究はテロメア部位の機能解析や疾患の診断等への応用が期待される。研究2において、申請者らはヘアピン型、環状型、タンデムヘアピン型Py-Imポリアミド3種類の配列認識能の比較を目的とした。申請者らはこれら3種類のポリアミドをビオチンと連結し、ランダム配列を有するDNAのプールからポリアミドに結合するDNAをビオチン・ストレプタビジン相互作用により獲得し、その配列を次世代シーケンサーで解析するという手法で実験を行い、さらに解析手法の改良を行った。その結果はポリアミドによる配列認識に関して重要な知見を与えるものであり、新たなPy-Imポリアミドの設計への応用が期待される。研究3において、申請者らはテロメアクロマチンの単離を目的として、テロメアを標的としたPy-Imポリアミドにデスチオビオチンを連結したconjugateを合成した。これを用いてクロマチン溶液からテロメアクロマチンの単離を試み、質量分析とウエスタンブロッティングにより評価した。その結果、テロメア結合タンパクTRF1を多く含む画分を得ることに成功した。この結果はPy-Imポリアミドでテロメアクロマチンを精製できることを示唆しており、テロメアの高次構造解析への応用が期待される。このように3件の研究について大きな進展が見られたことを踏まえ、申請者は研究が当初の計画以上に進展していると評価した。

Py-Imポリアミドは穏和な条件でDNA二重らせん構造の副溝に入り込んでDNAの各塩基と結合し、ピロールとイミダゾールの配列を変えることで任意のDNA塩基配列を狙うことができる。またPy-Imポリアミドと連結した蛍光基などの機能性分子は、DNAの特定配列でのみ機能することが期待される。申請者らは第2年度目において、1テロメア繰り返し配列中の24塩基対を標的としたタンデムテトラマー型Py-ImポリアミドのDNA認識能の評価、2Py-Imポリアミドを用いたヒト凍結組織切片のテロメア染色法の開発、3テロメア結合Py-Imポリアミドと光ピンセットによるG-quadruplexの解析、に関する研究を行った。1では次世代シーケンサーを用いてタンデムテトラマー型Py-Imポリアミドの結合配列に関する情報を得ることに成功した。2について、Py-Imポリアミドを用いることで、短時間でマウスおよびヒト凍結組織切片のテロメア染色に成功した。3について、テロメア部位の二本鎖・一本鎖領域の境界を標的としたPy-Imポリアミドは、その部位の構造変化を引き起こすことが分かった。なお1と2は国立遺伝学研究所のグループとの、3は米国のKent State Universityのグループとの共同研究である。研究1について申請者らは、テロメア繰り返し配列中の24塩基対を標的とした、最長のタンデムテトラマー型Py-Imポリアミドのゲノム中での結合配列を次世代シーケンサーにより評価した。その結果、タンデムテトラマーはテロメア繰り返し配列中の12塩基対を標的としたタンデムダイマーよりテロメア配列認識能が高いことが分かった。申請者らはこの結果を第1年度目の結果と合わせ、Journal of the American Chemical Society誌で発表した。研究2において、申請者らはテロメアを標的としたPy-Imポリアミドを用いてマウスおよびヒト凍結組織切片のテロメア染色に成功した。さらに、腫瘍マーカーと併用して、ヒト食道がん・非がん組織切片のテロメアを染色し、Py-Imポリアミドの蛍光強度を定量した結果、腫瘍マーカー陽性細胞におけるテロメア長の短縮を確認することができた。本研究で用いたPy-Imポリアミドは、FISH法に代わる新たなテロメア標識法として臨床研究に広く用いられることが期待される。申請者らはこの結果をScientific Reports誌で発表した。研究3において、申請者らは光ピンセットを用いてテロメア部位の二本鎖・一本鎖領域の境界を標的とした化合物の評価を行った。テロメアのDNAは二本鎖と一本鎖からなり、一本鎖領域はG-quadruplex(GQ)構造を取る。本研究において、申請者らはPy-ImポリアミドをGQ結合分子PDSと連結したプローブを合成し、それがテロメアの二本鎖・一本鎖境界に結合するときの効果を光ピンセットで調べた。その結果、ポリアミド結合部位とGQとの間にループ様構造の形成が促されたことが分かった。このように3件の研究について大きな進展が見られ、また成果を複数の論文で発表できたことを踏まえ、申請者は研究が当初の計画以上に進展していると評価した。
可積分場の理論の代数的構造

1.格子模型の相関関数の代数的表示1.次元可積分量子スピンチェインの相関関数について、多重積分を用いない代数的表示の研究を継続し、以下の成果を得た。前年度にXXX模型およびXXZ模型について得られた表示を拡張してXYZ模型を考察し、3つの超越関数を用いた代数的表示の予想を得た。前年度の表示は、各格子点上のスペクトル変数が一致する場合に見かけ上の極を持つため、物理的に興味のある斉次チェインに適用できなかったが、本年度の研究で斉次チェインに適用できる形の整理された公式が得られた。またXXZ模型の場合、一般の相関関数をあらわすには2種の超越関数が必要であるが、量子群U_q(sl_2)で不変な作用素の相関関数はXXX模型の場合に類似してひとつの超越関数のみであらわされることがわかった。2.単項基底の構成Virasoro代数の極小系列表現M(p, p')に対し、(2,1)プライマリー場のフーリエ成分を用いて、1<p'/p<2の場合について単項基底を構成し,フーリエ成分の2次関係式を決定した。さらにp'/p>2の場合、および1<p'/p<2で(1,3)場を用いた場合を考察し、それぞれ基底の候補を提出し、裏づけとしてそれらの指標が表現空間の指標と一致することを組み合わせ的に証明した。またunitary系列p'=p+1の場合M(p, p')<sl>^^^^_2の可積分表現からcoset構成で得られるが、上記(1,3)場の場合の組み合わせ的指標が<sl>^^^^_2のfusion積のfiltrationの指標を記述することを示した。(1,3)場の話題については現在論文を準備中である。当初は形状因子の研究を中心として申請したが,その後可積分スピン鎖の相関関数に関する進展があり,本年度は主としてこの研究を行った.主な成果は次の通りである.(i)従来の研究により,相関関数はreduced qKZ方程式の解であり,多重積分表示をもつことが知られていた.最近,近距離の場合にはこれらがゼータ函数の特殊値などで具体的に表示できることが報告されている(Boos et al, Takahashi et al.).一般に非斉次XXX模型の相関関数は,積分を含まない代数的表示(一つの超越関数の積の,有理関数係数の一次結合)を持つことが観察され,形状因子にあらわれるqKZ方程式との双対性に基づく説明がなされたが(Smirnov et al.),一般的な証明には至っていない.本年度の研究では相関関数に対して漸化式を導くことにより,この主張を確立した.特に先行する研究で最も困難であった係数の有理関数に対し,ある種の有限鎖の転送行列を用いた記述を与えた.ついでXXZ模型を考察し,2っの超越関数を含むreduced qKZ方程式の特殊解を構成し,massive regimeにおいてはそれが既知の積分表示と一致することを示した.(massless regimeでも積分と一致することが斯待されるが確認できていない.)現在XYZ模型への一般化を研究中であり,同様の結果が拡張されることをほぼ確認している.(ii)Virasoro極小表現系列(p,p')において,1<p'/p<2の場合に(2,1)プライマリー場の満たす関係式を決定し,それを用いた単項基底を構成した.(iii)SU(N)不変Thirring模型の形状因子については,N=2の場合を除き,技術的困難のため積分表示が知られていなかった.本年度の研究でこの点を解決し,無限サイクルの構成を行ったが,論文にまとめるには至っていない.[格子模型の相関関数の代数的表示]

1次元可積分量子スピンチェインの相関関数について、多重積分を用いない代数的表示の研究を継続し、以下の成果を得た。前年度にXXX模型およびXXZ模型について得られた表示を拡張してXYZ模型を考察し、3つの超越関数を用いた代数的表示の予想を得た。前年度の表示は、各格子点上のスペクトル変数が一致する場合に見かけ上の極を持つため、物理的に興味のある斉次チェインに適用できなかったが、本年度の研究で斉次チェインに適用できる形の整理された公式が得られた。またXXZ模型の場合、一般の相関関数をあらわすには2種の超越関数が必要であるが、量子群$U_q(mathfrak{sl}_2)$で不変な作用素の相関関数はXXX模型の場合に類似してひとつの超越関数のみであらわされることがわかった。[単項基底の構成]Virasoro代数の極小系列表現$M(p,p')$に対し、(2,1)プライマリー場のフーリエ成分を用いて、1<p'/p<2の場合について単項基底を構成し,フーリエ成分の2次関係式を決定した。さらにp'/p>2の場合、および1<p'/p<2で(1,3)場を用いた場合を考察し、それぞれ基底の候補を提出し、裏づけとしてそれらの指標が表現空間の指標と一致することを組み合わせ的に証明した。またunitary系列$p'=p+1$の場合M(p,p')はsl_2の可積分表現からcoset構成で得られるが、上記(1,3)場の場合の組み合わせ的指標がsl_2のfusion積のfiltrationの指標を記述することを示した。(1,3)場の話題については現在論文を準備中である。
資源の繰り返し利用の為の建築構成材の「可逆的」接合方法に関する基礎的研究

本研究では、まず文献調査により、日本の民家構法における構成材の再利用の実例を収集し、各事例をシート化して、日本の民家構法における再利用技術を分析した。収集した事例には、いわゆるカスケード型の再利用実例も多数含まれる。この分析に基づいて、民家構法において構成材の再利用を可能にした接合部構法の技術的条件を抽出した。次に、住宅展示場住宅の移築や、各種仮設建築の移築事例における、構成材の接合部構法のメカニズムを分析した。特に、a.移築解体時にどこで、どのような方法で「切断」するのかb.そのためには、どのように新築時に構成材を組み合わせておくかという点について考察を加えた。この分析をもとに、各部位の構成材がそれぞれの寿命にあわせ容易に交換できるような接合部構法の要件を次のような2タイプについて整理した。1「可逆的な接合部構法」建設時のつなぎやすさだけでなく、解体時のはがしやすさも考慮した伝統的木造構法における継手・仕口のようなジョイント構法2構成材の接合部位置と解体時の「切断点」に位置が一致しなくとも、建物改修・解体時に仕分けのしやすい構法現代の住宅構法は構造上の理由からますます一体性の高い構法となってきており、「可逆的な接合部構法」の適用範囲は限定されている。そこで、解体時の「切断点」の位置が建設時の構成材接合部の位置がづれていても、再利用に有利な仕分けのできる構成材の組合わせ構法が次善の策として考えられる。以上の要件をもとに、住宅1棟を建設するのに必要なエネルギー量やCO2発生量のうちで大きなウエイトを占める断熱材及びプラスチック系建材が、建物解体時に仕分けされ再利用されうるような住宅の壁構法(構成材料の組み合わせ及びその接合方法)を考案し、これを図面表現した。