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日本の律管

本文に対するいくつかの書き込みについては、他の伝本との相違点と共通点とが認められ、そのうち巻第七および巻第六の図に対する書き込みに関しては、京都市立芸術大学所蔵本の祖本と林述斎編纂本との中間に位置すると推測される。研究の成果は、第11届中日音楽比較国際学術検討会(2015年11月9日、新疆芸術学院)において「『楽書要録』の新たな伝本ー京都大学所蔵『弁音声』についてー」として口頭発表した。本年度は、(1)日本における律管の現存状況の調査、(2)日本の律管に関する文献の探索と収集、を行う予定であった。(1)については、ほとんど進展しなかった。(2)については、『楽書要録』を除いて、ほとんど進展しなかった。(1)(2)とも、その理由は、『楽書要録』の新たな伝本を発見したため、その研究に集中したことによる。平成28(2016)年度は、主に恩徳院の律管「年次」について、(1)現存状況の調査、(2)文献の収集と読解を行った。「年次」とは、『楽家録』(安倍季尚撰、1690)に記された律管の名称である。応永19年(1412)、詮芸と豊原敦秋によって製作されたという。現在の所在は不明であるが、『雅楽及声明図書展覧目録』(1916)記載の律管の一つが「年次」であった可能性も指摘されている(林謙三1973「恩徳院の律管をめぐって」)。(1)については、石川県立美術館所蔵「蒔絵脇息図十二律箱」(伝五十嵐道甫、17世紀)に、律管、四穴、文書が附属していることを確認した。『楽家録』によれば、「年次」は西八條の遍昭心院の所蔵品であったが、慶長(1596-1615)の頃、寺の修理代として加賀藩主の前田利常に進呈され、それ以来、加賀にあるという。「蒔絵脇息図十二律箱」と「年次」とは何らかの関わりがあった可能性もあり、今後の調査が必要である。(2)については、林謙三「恩徳院の律管をめぐって」(1973)に基づき、「年次」に関わると推測される一次資料を収集した。そのうち、谷秦山(1663-1718)『秦山集』『新蘆面命』は、林の解釈とは異なり、『楽家録』の記述と矛盾しないことを確認した。『恩徳院御撰』(写本1冊、高野山大学図書館所蔵)、『年次本論』(写本1冊、静嘉堂文庫所蔵)は、音律に関する興味深い資料ではあったが、「年次」については林の先行研究以上の情報は得られなかった。また、本年度は、昨年度の研究成果を「『楽書要録』の新たな伝本ー京都大学文学研究科図書館所蔵『弁音声』についてー」として『東洋音楽研究』第81号に公表した。本年度は、恩徳院の律管を中心として調査を進める予定であった。しかし、「年次」についてはある程度の進展があったが、その他の律管についてはほとんど進展がなかった。現存が確認された律管についても、実地調査を行うには至らなかった。理由としては、当初、調査を想定していたのは「年次」以外の律管であり、「年次」については調査の可能性を想定していなかったため、状況の把握に時間を要したことによる。平成29(2017)年度は、(1)石川県立美術館所蔵「蒔絵脇息図十二律箱」(伝五十嵐道甫、17世紀)と恩徳院の律管「年次」との関係、(2)「年次」以外の恩徳院の律管の所在および関連文献について調査した。(1)については、前年度の調査により、石川県立美術館所蔵「蒔絵脇息図十二律箱」には、律管・四穴・書状が附属していること、『楽家録』(安倍季尚撰、1690)に記された律管「年次」(詮芸・豊原敦秋作、1412)と何らかの関係がある可能性があることが判明していた。そこで、2017年5月1日、石川県立美術館の許可を得て、研究協力者の前島美保氏とともに、「蒔絵脇息図十二律箱」およびその附属品を実見した。その結果、次のようなことが明らかとなった。1)附属の律管は「年次」ではない。
Dust-free Insight into the Obscured Cosmic Accretion History and Modes of Galaxy Assembly

本プロジェクトにより、電波による最も感度の高いハッブル探査領域の観測と解析が可能になりその結果を論文化することができた。我々は、米国の大型電波望遠鏡VLAを使い2ー8GHzの周波数帯で、銀河の形成がピークを迎える赤方偏移1から3の距離にある星形成銀河を撮像した。結果として第一に、星形成銀河の形態は円盤状であり、冷たいガスの降着による銀河形成のシナリオと合致し、円盤の全体にわたって星形成が起きていることを明らかにした。第二に活動銀河核活動と星形成は赤方偏移3付近の銀河では同じ場所で起きていることがわかった。バルジと銀河中心のブラックホールが共に成長していくという描像と合致していることを確かめた。天文学
ケーブルボルトを支保メンバーとする空洞支保設計法の構築

本研究は、ケーブルボルトの支保機構の解明を行うとともに、その結果を用いてケーブルボルトを支保メンバーとする空洞支保設計法を構築しようとするものである。具体的には、ケーブルボルトの力学的挙動の分析を目的として種々のケーブルボルトの室内引抜試験を実施した。これらの実験では、供試体内の破壊モードが重要であると考えられるので、引抜試験後の供試体に対してX線CTスキャナーを用いて破壊形状を撮影・分析し、その破壊を生じさせた応力状態について検討し、次のような結果が得られた。1)ケーブルボルトに作用する軸力を分析した。その結果,口元の軸力が増加するとケーブルボルト-グラウト境界で付着破壊が発生し,軸力の発生が奥部へ移動すると論じた。バルブストランドはプレーンストランドに比べ軸力の発生範囲が小さいことを示した。また,岩盤ヤング率が小さいと軸力発生範囲は大きくなることを明らかにした。2)せん断抵抗をパラメータとするせん断抵抗モデル(SRM)を提案し,ケーブルボルトの構成方程式を構築した。さらに,SRMを用いて引抜荷重-変位曲線,軸力変化,軸力分布,および抵抗範囲-変位曲線をシミュレートした。また,SRMのパラメータであるせん断抵抗は岩盤ヤング率に依存することを示した。3)SRMによるケーブルボルト特性曲線(CCC)を作成し,それを用いてケーブルボルトの打設長さに注目した支保設計を行った。その結果より,C_L級およびC_M級の岩盤にバルブストランドを打設する場合はバルブの効果が発揮されないためプレーンストランドと同等な付着長が必要であることを明らかにした。一方,固い岩盤であるC_H級にバルブストランドを打設する場合はプレーンストランドに比べ約3/4の付着長を打設する事によりプレーンストランドと同等な支保効果が得られることを示した。1)引抜試験により得られた荷重・変位曲線はボルトのタイプによって異なることを示した。また、わずかな変位で大きな引張荷重を発揮するロックボルトは硬岩に対して有効であると論じた。2)X線CTを用いてグラウト内に発生した破壊の様子を2次元および3次元的に可視化した。この結果、異形棒鋼とねじり棒鋼をそれぞれ用いた場合の破壊面はらせん状に発生し、一方、プレーンストランドとバルブストランドをそれぞれ用いた場合の破壊面は放射状であることを明らかにした。3)上記の結果を分析し、異形棒鋼とねじり棒鋼をそれぞれ用いた場合の破壊状態はねじりによるせん断破壊が支配的であり、プレーンストランドとバルブストランドをそれぞれ用いた場合の破壊状態は、ねじりよりもむしろ内圧による効果が支配的であることが明らかとなった。4)付着破壊のメカニズムを明らかにするためX線CTスキャナーを適用し、その有効性を明らかにした。また、実験ではボルトを十分に引き抜いた後に破壊の可視化を行なったが、荷重・変位曲線と対応しながら破壊の可視化を行うこと、破壊発生の時期やそのときの様子を可視化することなどによって、ボルトの付着破壊のメカニズムを総合的に評価することが今後の課題である。

本研究は、ケーブルボルトの支保機構の解明を行うとともに、その結果を用いてケーブルボルトを支保メンバーとする空洞支保設計法を構築しようとするものである。具体的には、ケーブルボルトの力学的挙動の分析を目的として種々のケーブルボルトの室内引抜試験を実施した。これらの実験では、供試体内の破壊モードが重要であると考えられるので、引抜試験後の供試体に対してX線CTスキャナーを用いて破壊形状を撮影・分析し、その破壊を生じさせた応力状態について検討し、次のような結果が得られた。1)ケーブルボルトに作用する軸力を分析した。その結果,口元の軸力が増加するとケーブルボルト-グラウト境界で付着破壊が発生し,軸力の発生が奥部へ移動すると論じた。バルブストランドはプレーンストランドに比べ軸力の発生範囲が小さいことを示した。また,岩盤ヤング率が小さいと軸力発生範囲は大きくなることを明らかにした。2)せん断抵抗をパラメータとするせん断抵抗モデル(SRM)を提案し,ケーブルボルトの構成方程式を構築した。さらに,SRMを用いて引抜荷重-変位曲線,軸力変化,軸力分布,および抵抗範囲-変位曲線をシミュレートした。また,SRMのパラメータであるせん断抵抗は岩盤ヤング率に依存することを示した。3)SRMによるケーブルボルト特性曲線(CCC)を作成し,それを用いてケーブルボルトの打設長さに注目した支保設計を行った。その結果より,C_L級およびC_M級の岩盤にバルブストランドを打設する場合はバルブの効果が発揮されないためプレーンストランドと同等な付着長が必要であることを明らかにした。一方,固い岩盤であるC_H級にバルブストランドを打設する場合はプレーンストランドに比べ約3/4の付着長を打設する事によりプレーンストランドと同等な支保効果が得られることを示した。
臨床分離腸球菌のSec依存性IIa型バクテリオシンの解析

臨床分離腸球菌株が生産するSec依存性IIa型バクテリオシンであるBac31とBac43について、Bac31遺伝子とBac43遺伝子とのキメラ型変異バクテリオシンを構築し解析を行った。これにより2つのバクテリオシン活性の差に影響を与えるアミノ酸残基を決定した。またバクテリオシンの発現(分泌)量に影響を与える因子として遺伝子コピー数、転写量、シグナル配列、宿主菌種があり、このうちシグナル配列が最も重要であった。遺伝子発現制御ベクターpHT7343Aを新たに構築し、これを用いてそれぞれの免疫因子遺伝子を確定した。臨床分離腸球菌は健常人の腸管から分離される腸球菌と比べ優位にバクテリオシンを生産する株が多いことから、バクテリオシンは腸球菌の病原性(定着能等)に関連すると考えられる。私達は臨床分離腸球菌から発見した強い抗リステリア菌活性を持つ新規のSec依存性IIa型バクテリオシンを2種類(Bac31とBac43)発見し、解析を行ってきた。これまでの解析からBac31とBac43ではその抗菌活性が異なり、Bac43の方がより強い活性を持ち、また抗菌域も広かった。しかし、分泌型(活性型)Bac31とBac43蛋白質はそれぞれ43アミノ酸、44アミノ酸から成るが、Bac43のC末端の1アミノ酸Rを除き、アミノ酸配列はほぼ同一であった。異なる内部配列は13、21、23、24、36番目の5つのアミノ酸残基のみであった。本年度はこれらのどのアミノ酸残基が抗菌活性、特に抗菌域に重要であるかを調べた。クローン化したBac43のバクテリオシン遺伝子を基に、PCR法を利用し、5個の互いに異なるアミノ酸配列をBac31の配列のものへ置換したキメラ型バクテリオシンを16種類構築した。それぞれのキメラ型バクテリオシンを発現する腸球菌を用い、軟寒天重層法によりバクテリオシン活性を測定した。その結果、13番目と24番目のアミノ酸配列を同時にBac31型に置換(E13Q、G24R)するとその活性が現弱することが解り、これらのアミノ酸が活性に重要であることが解った。しかし、5つのアミノ酸を全てBac31型に置換したキメラ型Bac43は完全にはBac31と同等の活性及び活性域は示さなかった。これらの結果から、IIa型バクテリオシンの活性には分泌型のアミノ酸配列だけではなく、遺伝子の発現量(転写量、プラスミドコピー数)、蛋白の分泌効率(シグナル配列)などの菌体外分泌蛋白量自体が影響していることが推察された。細菌が生産する抗菌活性物質のバクテリオシンは腸球菌の病原性(定着能等)に関連すると考えられる。私達は臨床分離腸球菌から強い抗リステリア菌活性を持つ新規のSec依存性IIa型バクテリオシンを2種類(Bac31とBac43)発見し、分子遺伝学的な解析を行ってきた。Bac43のアミノ酸残基置換変異体の解析から13番目と24番目のアミノ酸を同時にBac31型に置換(E13Q、G24R)するとその活性が減弱することが解った。ところが、5つのアミノ酸を全てBac31型に置換したキメラ型Bac43においても完全にはBac31と同等の活性及び活性域は示さなかった。そこで、それぞれのプロモーター配列、シグナル配列、免疫因子遺伝子を互いに置換したキメラ型バクテリオシンを作成し軟寒天重層法を用い解析した。またそれぞれのプロモーター活性を新規に構築したプラスミドベクターを用い測定した。これらの結果から、IIa型バクテリオシンの活性には分泌型のアミノ酸配列だけではなく、遺伝子の発現量(転写量、プラスミドコピー数)、蛋白の分泌効率(シグナル配列)などの菌体外分泌、蛋白量が影響していることが確認された。この中でも、シグナル配列が最も活性(菌体外分泌量)に影響を与える因子であることが解った。細菌が生産する抗菌物質のバクテリオシンは腸球菌の腸管内定着能に関与すると考えられる。私達が臨床分離腸球菌株から発見した抗リステリア菌活性を持つ新規のSec依存性IIa型バクテリオシン2種類(Bac31とBac43)の分子遺伝学的解析を行った。

軟寒天重層法を用いたこれらの比較では、Bac43の方がより強い活性を持ち抗菌域も広かった。しかし分泌型Bac31とBac43はそれぞれ43アミノ酸、44アミノ酸から成るが、Bac43のC末端の1残基を除き、その配列はほぼ同一であり、13、21、23、24、36番目の5残基が異なるのみであった。異なる5個の残基をBac31の配列にそれぞれ置換した変異型Bac43を作製し活性を測定した。その結果、13番目と24番目のアミノ酸を同時にBac31型に置換(E13Q、G24R)するとバクテリオシン活性が減弱することが解った。しかし全てのアミノ酸をBac31型に置換した変異Bac43においても完全にはBac31と同等の活性及び活性域は示さなかった。そこで、それぞれのプロモーター配列、シグナル配列、免疫因子遺伝子を互いに置換したキメラ型バクテリオシンを作成し解析した。またプロモーター活性を新規プラスミドベクターを構築し測定した。これらの結果から、IIa型バクテリオシンの活性には分泌型のアミノ酸配列だけではなく、遺伝子の発現量(転写量、プラスミドコピー数)、蛋白の分泌効率(シグナル配列)などの菌体外分泌蛋白量も影響していることが確認された。この中でも、シグナル配列が最も活性(菌体外分泌量)に影響を与える因子であることが解った。さらに発現分泌量の差により見かけ上の活性域も異なることが示された。一方、培養上清を用いた活性測定ではBac31とBac43は同等の殺菌作用を示した。またそれぞれの免疫因子の働きは自身のバクテリオシン活性、発現量と相関しており、進化過程で選択され適応したことが示唆された。
シンクロトロンX線マイクロトモグラフィーによる損傷と破壊の三次元可視化

亀裂を取り扱う破壊力学には数十年の歴史があるが、3D現象、例えば亀裂性状や局部的な加速・遅延などの現象を予測できるレベルにはほど遠い。これは、これまで微細な亀裂の形状を3Dで可視化する方法がないという実験手法の未整備による。放射光を用いた最新の高分解能CT(コンピュータートモグラフィー)は、これを唯一可能にする手法である。本研究では、破壊現象をシンクロトロン放射光X線CTで3D撮像し、材料の局所特性を加味した力学モデルを構築して数値力学解析を行った。これにより、飛躍的に高度で効率的な材料組織設計、プロセス設計が可能となる。このため、Al-Mg-Si合金の疲労き裂を3Dモデル化し、この解析により複雑形状のき裂の影響、き裂開閉の挙動を解析した。このため、CTODの3D評価法、材料中の粒子やポアを追跡してき裂先端の変位場を解析する手法など、実験面での検証方法の確立も実施した。後者の実験的検証については早期に成果が挙がり、CTODに関しては既に材料工学の高級誌であるActa Materialia誌に掲載が決定、変位場解析についてもScripta Materialia誌に投稿中となっている。この中で、疲労き裂先端の歪み分布の可視化や局所的なCTODとき裂進展挙動の関係を明らかにした点が大きな成果と言える。これは、将来的なき裂進展挙動の実験的予測にもつながるものと言える。また、数値解析でも、き裂の分岐などの複雑な挙動、ミクロ組織との干渉効果による早期の局所的き裂進展開始、き裂開閉口の三点について、学術的知見が得られた。これも、現在鋭意投稿準備中である。本研究では、この粒界の3D分布をシンクロトロン放射光X線CTで撮像し、材料の局所特性を加味した力学モデルを構築して数値力学解析を行う。これにより、従来はセル構造などのマクロ構造のモデル解析でしか評価されなかった複雑構造を有する材料の力学的性質が、ミクロ組織を考慮した材料工学的視点からの評価を受け、飛躍的に高度で効率的な材料組織設計、プロセス設計を可能とする。このことで、高度な信頼性保証・品質保証の手段が、純粋な材料工学的手法によって達成される。本年度は、11月30日年度末の約4ヶ月のみであり、実験準備、計算解析の環境作り、計算解析のアルゴリズム検討などを実施した。SPring-8での利用許可をえるため、年度内にSPring-8などへの出張を行いながら状況を把握し、実験準備に役立てた。また、現有のラボレベルのCT装置により予備実験を行った。下記に、具体的な実施事項を列記する。・微小材料のその場観察用治具(SPring-8専用)の設計と試作・試験対象材料/構造の選定と、その予備的評価・SPring-8への下見と実験環境整備・計算解析の環境整備・計算解析のアルゴリズムなどの検討・計算解析の予備実施と問題点の抽出Spring-8でのアルミニウム合金中の疲労亀裂進展挙動の可視化実験を行い成功した。疲労亀裂が開閉口する様子や、不均一に進展する様子が3D画像として得られた。このデータを解析するための亀裂先端開口変位計測のための3D画像処理アルゴリズムの検討を前年度に引き続いて行い、そのプログラミングと改良を行った。これを上記データに適用して解析し、亀裂面のコンタクト、亀裂進展駆動力などの破壊力学的情報を、3Dで、材料内部で、かつ局所的な情報としてマッピングすることに成功した。また、これとは別に、実際の亀裂やミクロ構造の3Dイメージからその表面情報を抽出して作成した3Dモデルを用い、イメージベースの数値力学解析を準備した。これは、次年度に実施予定である。これらの詳細な解析および数値計算解析の総合により、次年度には研究成果たる知見の獲得を行う。以下に、亀裂先端開口変位計測のための3D画像処理による成果を概括する。疲労亀裂の開閉口中の局所的な亀裂閉口(上下の亀裂面のコンタクト)は、疲労亀裂の進展速度を大きく左右することが知られてる。しかし、これを3Dで可視化した例は研究代表者の過去のトライアル以外にはなく、今回は、これをより高精度、定量性、亀裂全面にわたる局所情報の形で実現できた。亀裂先端付近の亀裂面の開口量(亀裂先端開口変位)は、応力拡大係数やJ積分といった破壊力学量に相当する。本年度はこの3Dマッピングにより、亀裂の局所的かつ不均一な進展挙動の解釈がこれにより可能になった。この成果はすでに投稿論文としてまとめられており、国際会議の申し込みも済んでいる。目標とした国際会議(最低1回)、投稿論文(高IF誌最低1報、その他1報)も、すでに中間年度の段階で到達見込みとなっている。

本研究では、破壊現象をシンクロトロン放射光X線CTで3D撮像し、材料の局所特性を加味した力学モデルを構築して数値力学解析を行った。これにより、飛躍的に高度で効率的な材料組織設計、プロセス設計が可能となる。このため、Al-Mg-Si合金の疲労き裂を3Dモデル化し、この解析により複雑形状のき裂の影響、き裂開閉の挙動を解析した。このため、CTODの3D評価法、材料中の粒子やポアを追跡してき裂先端の変位場を解析する手法など、実験面での検証方法の確立も実施した。後者の実験的検証については早期に成果が挙がり、CTODに関しては既に材料工学の高級誌であるActa Materialia誌に掲載が決定、変位場解析についてもScripta Materialia誌に投稿中となっている。この中で、疲労き裂先端の歪み分布の可視化や局所的なCTODとき裂進展挙動の関係を明らかにした点が大きな成果と言える。これは、将来的なき裂進展挙動の実験的予測にもつながるものと言える。また、数値解析でも、き裂の分岐などの複雑な挙動、ミクロ組織との干渉効果による早期の局所的き裂進展開始、き裂開閉口の三点について、学術的知見が得られた。これも、現在鋭意投稿準備中である。
協奏機能型不斉触媒を駆使するアジスロマイシンの効率的不斉全合成

前年度から引き続き、アルキルニトリルを求核剤前駆体とする触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応開発を行った。アルキルニトリルは、通常溶媒として利用されるほどの低反応性化合物であり、その触媒的活性化には困難を伴う。ニトリル官能基のソフトLewis塩基性に着目し、適切なLewis酸触媒とブレンステッド塩基を組み合わせた協奏機能型触媒系を構築することで、活性シアノカルバニオンの触媒的系中発生を可能にする触媒系を中心に検討を進めた。前年度に[Rh(cod)(OMe)]2と電子豊富配位子であるN-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)から成る触媒系がラセミ反応系でアルキルニトリルの脱プロトン化とアルデヒドへの直截付加反応を促進することを見出したが、立体選択性は最高68% eeに留まっていた。今年度はよりσドナー性の高いPCPピンサー型配位子を有する種々の金属錯体を適用し反応条件を種々検討したが、Rh/NHC系を越える触媒活性は見られなかった。NHC系配位子でσドナー性の高い配位子を探索し、1,2,3-トリアゾール系NHCを有するRh, Ir錯体が良好な触媒活性を示すことがわかった。1,2,3-トリアゾール系NHCはアジドとアルキンのクリック反応により共通中間体から網羅的に構築可能で、高い立体選択性を発現する不斉配位子設計と検討を迅速化できるため、今後の継続的研究に向けて価値ある知見が得られた考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画では、我々が開発したアリルシアニドを求核剤とするダイレクト型触媒的不斉付加反応の基質的範囲の抜本的拡大を目指し、触媒系の再構築と改良を図る。2-アセチルフランへのアリルシアニドのダイレクト型不斉付加反応により得られる4炭素増炭した不斉3級アルコールから、官能基変換によりジエノフィルを導入してフランとの分子内Diels-Alder反応により効率的な光学活性多置換デカリン中間体の合成を目指した。アリルシアニドの不斉付加反応に関し、ソフトルイス酸として従来用いてきたCu(I)以外の金属も積極的に探索し、配位形式の異なる金属、あるいは多核金属錯体からなる触媒系を探索することでより高い立体選択性を示す反応条件の同定を目指したが、Cu(I)を凌駕する結果は得られなかった。得られた付加体のシアニド部位の変換によるジエノフィル導入を目指したが、フランがその高い反応性のため多くの反応条件で種々の副反応を誘発し、困難を極めた。最適合成ルートとはずれるが合成容易なDiels-Alder前駆体モデル化合物を合成した、Diels-Alder反応および反応後の渡環エーテル部位の還元の検討を計画したが、モデル化合物においても望みのDiels-Alder反応の進行はみられなかった。アルキルニトリルは入手容易かつ安価・安定な化合物であり、特異的触媒の存在化でのみ炭素求核剤とすることができれば非常に有力な炭素ー炭素結合生成反応を提供する。そこで、アセトニトリルを求核種前駆体として用いた触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応の探索を行った。ソフトLewis酸とBronsted塩基から成る協奏機能型触媒を用い、ニトリルがソフトLewis酸により特異的に活性化されることでα位水素の酸性度が上昇し、温和な塩基により活性求核種であるα-シアノカルバニオンが触媒的に系中調製可能と予測した。広範な応用が期待されるアルデヒドを求電子剤とする反応を検討した。本反応は,強塩基であるtert-ブトキシドを用いる触媒系による77% eeが文献上の最高光学収率であり、高い立体選択性を発現する反応系の開発が強く望まれている。斎藤らはRh(OMe)/PCy3がアルキルニトリルのアルデヒドに対する直截的付加反応に有効であることを報告している。より電子供与性が強く、かつ容易に不斉修飾が可能な不斉カルベン配位子を本反応系に適用し、汎用性の高いアセトニトリルの触媒的不斉付加反応を開発する事とした。各種Lewis酸と不斉配位子を検討した結果、芳香族アルデヒドとアセトニトリルとの反応において、Rh(OMe)/キラルNHC錯体が望みの付加体を中程度の立体選択性で与えることを見いだした。本反応は種々のアルデヒド、アルキルニトリルに適用可能で、中程度ながら光学活性β-ヒドロキシニトリルを直截に与える特異な反応である本成果は国際学術誌Chemistry ーA European JournalにHot Paperとして受理されている(Chem. Eur. J. 2014, 20, 15723-15726)前年度から引き続き、アルキルニトリルを求核剤前駆体とする触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応開発を行った。前年度に[Rh(cod)(OMe)]

2と電子豊富配位子であるN-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)から成る触媒系がラセミ反応系でアルキルニトリルの脱プロトン化とアルデヒドへの直截付加反応を促進することを見出したが、立体選択性は最高68% eeに留まっていた。今年度はよりσドナー性の高いPCPピンサー型配位子を有する種々の金属錯体を適用し反応条件を種々検討したが、Rh/NHC系を越える触媒活性は見られなかった。NHC系配位子でσドナー性の高い配位子を探索し、1,2,3-トリアゾール系NHCを有するRh, Ir錯体が良好な触媒活性を示すことがわかった。1,2,3-トリアゾール系NHCはアジドとアルキンのクリック反応により共通中間体から網羅的に構築可能で、高い立体選択性を発現する不斉配位子設計と検討を迅速化できるため、今後の継続的研究に向けて価値ある知見が得られた考えている。非常に困難なアルキルニトリルのC-H活性化に取り組み、中程度のエナンチオ選択性ながらも円滑な反応の進行を促進する触媒系を同定した。27年度が最終年度であるため、記入しない。より困難な反応ターゲットとして、アルキルニトリルを求核種前駆体とする触媒的不斉炭素ー炭素結合形成反応を探索する。本反応のトリガーはニトリルの官能基選択的認識・カルボアニオン化であるため、将来的に複雑分子の多段階合成の後期ステージにおける不斉炭素反応としての利用が見込まれる。我々の研究室では、Rh/不斉NHC錯体を利用するアルキルニトリルのアルデヒドへのダイレクト型触媒的不斉付加反応を開発しているが、立体選択性に未だ課題を残している。次年度は本触媒系を凌駕する触媒活性と立体選択性を発現する高機能触媒の創製を目指す。電子供与性の高い配位子が触媒活性と相関がある傍証が得られつつあるため、電子供与性をより高めたピンサー型配位子を包括的に検討する。ピンサー型配位子を用いた遷移金属錯体のリジッドな分子骨格は、立体選択性の向上にも大きく寄与すると期待される。Diels-Alder反応に用いる鍵中間体の合成が遅れており、新たな合成計画の立案が必要と言える。現在までのところアリルシアニドの単純ケトンへのダイレクト型触媒的不斉付加反応の生成物の有効利用に苦慮している。本生成物の特徴は、不斉3級アリルアルコール、Z型alpha, beta-不飽和ニトリルである。本年度は、原料として2-アセチルフランを用いてアリルシアニドの付加反応を行い、フリル基を足がかりとするキラルトランスファー型Diels-Alder反応を駆使した2環性骨格の構築の可能性を模索する。立体選択的なメチル基の導入には、我々が開発したチオプロピオナミドのダイレクト型触媒的不斉アルドール反応を援用し、効率的な合成ルートの構築を目指す。
サドル状定常流の安定化による壁乱流制御

本研究では,まず平面クエット系におけるサドル状定常流の探索に取り組んだ.直接数値シミュレーションにより乱流中に過渡的に現れる静穏なサドル状定常状態を求め,それを初期推定としてニュートン法によって非圧縮ナビエ・ストークス方程式の3次元サドル解を得た.また,乱流が持続する下限レイノルズ数において,直接数値シミュレーションと反復計算を組み合わせた独自の計算手法によって乱流に埋め込まれた不安定周期運動を求めることにも成功した.このサドル解は非圧縮ナビエ・ストークス方程式の3次元周期解であり,壁付近の秩序構造であるストリークと縦渦の再生成サイクルを忠実に再現する.次に,以上で得られた平面クエット系のサドル解と,平面ポアズイユ系で得たサドル解との類似性を明らかにするとともに,これらの解の性質を乱流の性質と比較した.その結果,緩和層における乱流の平均速度や乱れ速度がこれらのサドル解の対応する速度とよく一致することが明らかになった.他方,乱流境界層の剥離抑制(運動量輸送促進)を目指して多孔質壁面を導入し,直接数値シミュレーションによりその大きな効果を確認した.また,ストリークのモデルとしての波状渦面の不安定固有解を長波長近似の下で解析的に求め,ストリークの不安定メカニズムを理論的に解明し,擾乱の非線形平衡状態としてサドル状定常流が現れることを示した.さらに剥離・再付着を伴う後向きステップ下流の流れ場の直接数値シミュレーションを行い,ステップ下流に形成される3次元渦構造の生成メカニズムを明らかにした.なお,Pyragasの外力法を用いたサドル解(不安定解)の安定化に取り組み,平面クエット流に対する数値実験において周期サドル解の安定化に成功した.この手法により微小入力によりサドル解を安定化することができる.本研究では,まず平面クエット系におけるサドル状定常流の探索に取り組んだ.直接数値シミュレーションにより乱流中に過渡的に現れる静穏なサドル状定常状態を求め,それを初期推定としてニュートン法によって非圧縮ナビエ・ストークス方程式の3次元サドル解を得た.また,乱流が持続する下限レイノルズ数において,直接数値シミュレーションと反復計算を組み合わせた独自の計算手法によって乱流に埋め込まれた不安定周期運動を求めることにも成功した.このサドル解は非圧縮ナビエ・ストークス方程式の3次元周期解であり,壁付近の秩序構造であるストリークと縦渦の再生成サイクルを忠実に再現する.次に,以上で得られた平面クエット系のサドル解と,平面ポアズイユ系で得たサドル解との類似性を明らかにするとともに,これらの解の性質を乱流の性質と比較した.その結果,緩和層における乱流の平均速度や乱れ速度がこれらのサドル解の対応する速度とよく一致することが明らかになった.他方,乱流境界層の剥離抑制(運動量輸送促進)を目指して多孔質壁面を導入し,直接数値シミュレーションによりその大きな効果を確認した.また,ストリークのモデルとしての波状渦面の不安定固有解を長波長近似の下で解析的に求め,ストリークの不安定メカニズムを理論的に解明し,擾乱の非線形平衡状態としてサドル状定常流が現れることを示した.さらに剥離・再付着を伴う後向きステップ下流の流れ場の直接数値シミュレーションを行い,ステップ下流に形成される3次元渦構造の生成メカニズムを明らかにした.なお,Pyragasの外力法を用いたサドル解(不安定解)の安定化に取り組み,平面クエット流に対する数値実験において周期サドル解の安定化に成功した.この手法により微小入力によりサドル解を安定化することができる.本研究の主な目的は,壁面乱流において,乱流状態と共存するサドル状定常解を安定化することで壁面摩擦抵抗低減,あるいは運動量輸送促進などの乱流制御を実現することである.本研究課題の初年度の平成13年度には,まず壁面乱流としては最も基本的な平面クエット流を直接数値シミュレーションにより調べ,同一レイノルズ数において乱流状態と共存する1つの不安定定常解と2つの不安定周期解を発見した.発見された定常解は,従来から知られている,いわゆる永田の下分枝解であることが判明した.本研究では,系の時間発展を数値的に追跡する直接数値シミュレーションにより,不安定なために本来この種の方法では得られない永田の解が求められたことから,今回得た解がごく低次元の不安定多様体を伴うサドル解と判断した.この解は,乱流状態に比べてはるかに静穏な特性をもち,摩擦抵抗も乱流状態に比べて非常に低くなっている.したがって,このサドル解の不安定多様体を安定化する制御を系に対して施すことによって,乱流制御を実現する可能性が示唆された.さて,シミュレーションで発見された不安定周期解のうちの1つは,永田の解から分岐した周期解であり,永田の定常解に類似した性質をもつことがわかった.一方,もう1つの解は,乱流自身の特性をうまく表現しており,壁面乱流を支配する再生・維持サイクル(ストリークや縦渦といった乱流中の秩序構造が互いを生成し合う結果として閉じたサイクルを形成する)や,平均流および低次の乱流統計量を非常によく表す.この周期解の安定性を調べた結果,不安定多様体の次元は4次元ときわめて低次元であることが判明した.この周期解の安定化による乱流制御の可能性については,上記の定常解とも合わせて今後検討していきたい.次に,乱流制御の初期段階の試みとして,多孔質壁面を用いた壁面乱流制御に関して数値的な研究を行った.

その結果,壁面を多孔質にすることによって運動量輸送を促進できることがわかり,航空機における流れの剥離抑制などの工学的応用が期待できることが判明した.さらに,この運動量輸送促進のメカニズムを調べたところ,多孔質壁面上の流れでは乱流状態が不安定化して新たに大規模な渦構造が生成され,その渦構造の効果で運動量輸送が促進されることが明らかになった.また,後ろ向きステップ流に現れる3次元渦構造や乱流微細構造としてのらせん渦層など,乱流中の渦構造に関する研究も実施した.本研究の目的は,壁面乱流において,乱流状態と共存するサドル状定常解あるいは周期解を安定化することで壁面摩擦抵抗低減,あるいは運動量輸送促進などの乱流制御を実現することである.本研究課題の第2年度の平成14年度には,前年度に引き続き壁面乱流としては最も基本的な平面クエット流を直接数値シミュレーションにより調べると同時に,乱流状態と共存する不安定周期解をレイノルズ数を変化させながらニュートン法によって追跡した.一方,やはり乱流と共存する定常解,いわゆる永田の解もニュートン法により求め,それらのレイノルズ数依存性および乱流との関連性について調査した.その結果,乱流中に観測される壁付近の秩序構造や乱流の平均速度分布,低次統計量分布が,周期解あるいは定常解によってうまく再現されることが明らかになった.また,周期解の存在するレイノルズ数の下限が,乱流自身が存在する下限つまり乱流への遷移レイノルズ数とよく一致することがわかった.以上の知見は,乱流の性質あるいはその出現を反映する周期解や定常解が乱流とともに存在することを示し,これらの解を不安定化,あるいは安定化することによって乱流自身の性質を改善する,すなわち乱流制御を実現する可能性が十分に示唆された.そこで次に,これらの解の安定化,あるいは不安定化に基づく制御の指針確立を目指して,壁乱流の基本秩序構造であるストリークの不安定メカニズムを,波状渦面モデルに基づき理論的に解明した.ストリークの不安定化とそれによる流れ方向渦度の生成が,せん断層の斜め不安定で発生すること,そしてせん断層の波打ちが不安定性を抑制すること,さらには壁面からの離脱が不安定化を促進することなどを理論的に説明した.また,前年度に引き続き,後ろ向きステップ流に現れる3次元渦構造や乱流微細構造としてのらせん渦層など,乱流中の渦構造に関する研究も実施した.本研究の目的は,壁面乱流において,乱流状態と共存する平衡サドル解あるいは周期サドル解を安定化することで壁面摩擦抵抗低減あるいは運動量輸送促進などの乱流制御を実現することである.本研究課題の第3年度の平成15年度には,壁面乱流として最も基本的な平面クエット乱流および平面ポアズイユ乱流を直接数値シミュレーションにより調べ,平面クエット流と平面ポアズイユ流の異なるレイノルズ数依存性を明らかにした.両者は高レイノルズ数においては同様の性質を示すが,低レイノルズ数では境界条件に応じた相違を示し,クエット流の方が比較的低レイノルズ数においても高レイノルズ数で実現される乱流の性質に近い特性を有することがわかった.さらに,乱流状態と共存する平面クエット系における平衡サドル解(Nagataの解),周期サドル解(Kawahara-Kidaの解),あるいは平面ポアズイユ系における平衡サドル解(Jimenez-Simensの自律チャネル解)を求め,これらのサドル解の類似性を明らかにするとともに,これらの解の性質を乱流状態の性質と比較した.
心不全治療の新しい標的としての増殖因子HB-EGF

本研究はEGFファミリー増殖因子であるHB-EGFの心臓における作用と心肥大、心不全のメカニズムの解明、治療への応用を目的に開始された。7回膜貫通型受容体のリガンドであるカテコラミンやアンジオテンシンなどは心肥大をきたすことが知られている。我々はこの心肥大シグナルの過程において、心筋細胞上の膜結合型HB-EGFの遊離が重要な働きをすることを見出した。このことはHB-EGFの遊離阻害をきたす薬剤KBR-7785やHB-EGFの中和抗体により上記生理活性物質の心肥大シグナルが一部阻害されたことにより示された。そこで本年はHB-EGFの遺伝子欠損マウスを作成し心臓の発生、機能に与える影響を検討した。全身でHB-EGFを欠損したマウス(HB-EGF-/-マウス)は意外なことに心臓のみに表現型が現れた。HB-EGF-/-マウスは野生型マウスに比し、心不全をきたし、早期に死亡した。心臓超音波検査では生後約8週ごろより徐々に心臓内腔の拡大および心室壁運動の低下をきたした。組織では心筋の変性像が見られたが炎症細胞浸潤等は見られず、ヒト拡張型心筋症に類似した組織像であった。以上のことよりHB-EGFは心肥大のシグナルにかかわる因子であるがその欠損は逆に心臓の代謝障害をきたすことが示された。このことはHB-EGFの心筋細胞維持における重要性を示唆しており、心不全の病態にも関与することが予想される。今後はこのマウスを使用しさらに心不全の病態解析をおこなうとともに、心筋生存因子としての機能を有するとおもわれるHB-EGFの心不全治療への応用を検討していく予定である。
女性保育士の腰痛・頸肩腕障害および就労状況・心理社会的要因との関連：縦断研究

腰痛・頸肩腕障害といった就労に関連する筋骨格系障害(work-related musculoskeletal disorders: WMSD)は有病率が高く、予防対策の重要性が高い。保育士はWMSDになる可能性が高い職業である。女性保育士の腰痛・頸肩腕障害の有病率、自然経過、就労状況や心理社会的要因とWMSDの発症・自然経過との関連を推測するための科学的知見は乏しい。本研究は約500人の女性保育士を5年間追跡したデータを用い、女性保育士の腰痛・頸肩腕障害の有病率、自然経過の実態や、困難な就労状況や心理社会的要因の存在が腰痛・頸肩腕障害の発生・遷延を引き起こすかを明らかにする。
3,4次元多様体の種々の不変量とその応用

研究代表者の上はSeiberg-Witten理論やHeegaard Floerホモロジー理論に由来する3次元多様体の不変量の研究を継続した.以前ザイフェルト有理3球面と呼ばれる3次元多様体のクラスについて,組み合わせ的に定義されるmu-bar不変量がある条件のもとで解析的なエータ不変量により表されること,それを経由してHeegaard Floerホモロジー理論に由来する補正項不変量との関連付けを与えた.一方でManolescuが定義したベータ不変量は一般の整ホモロジー3球面に対してホモロジーコボルディズム不変という性質を持ち,ザイフェルトホモロジー3球面を含むある種のグラフ多様体においてはmu-bar不変量に一致することをStoffregenやDaiが示した.しかし一般のグラフ多様体では両者は一致しない例が示されている.後者の不変量はSeiberg-Witten Floerホモロジーに由来するSWF空間から導かれ,その同変ホモロジーはHeegaard Floerホモロジーと等価であることが知られている.この方向からのManolescu達の結果も研究代表者の手法もSeiberg-Witten方程式の有限次元近似に基づくが,両者の関係はまだ明らかでなく,その解明に向けて研究を継続している.また以前から研究代表者の結果も含む形で進めていた4次元多様体に関する包括的な教科書の執筆がほぼ完了した.その内容は4次元トポロジーの古典論からゲージ理論,Seiberg-Witten理論,Heegaard Floerホモロジー理論やその等価性,およびそれらの応用を広く包括するものになっている.有理ホモロジー3球面の組み合わせ的不変量とSeiberg-Witten理論やHeegaard Floerホモロジー理論に由来する不変量の関連に関する研究は,ManolescuによるSWF空間に由来する不変量やF.LinによるMorse Bott型Seiberg-Witten Floerホモロジーを用いた再定式化の登場で新たな曲面を迎え,それらを理解した上で研究代表者の手法との関連を探るためになお時間を要している.また2018年度中に完成予定であった4次元トポロジーの教科書の執筆は,最新の研究成果を取り込んだ為に当初の予定より大部となった.ほぼ完成しているが若干推敲の余地が残っているため,最終的な完成は2019年に持ち越すことになった.研究代表者の上はSeiberg-Witten理論やHeegaard Floer理論由来の3次元多様体の不変量の研究を継続する.特にSeiberg-Witten Floerホモロジーやその精密化であるFloerホモトピー型に由来するSWF空間のホモロジーとHeegaard Floerホモロジーの等価性が明らかにされており,それらに由来する不変量と研究代表者の考えてきた手法との関連をより追求する.特に具体的応用については,組み合わせ的に得られているHeegaard Floerホモロジーのデータを前述の等価性によりSeiberg-Witten理論由来の不変量の研究に持ち込むことが原理的には可能になっており,境界をもつ4次元多様体のトポロジー,特にその交叉形式に対する具体的な応用を目指す.一方4次元トポロジーの教科書については,当初の予定以上の大部になったが細部の推敲を残すのみになっており,最終的に出版に至る道筋をつけたところである.3,4次元多様体のトポロジーの研究を継続した.特にザイフェルト有理ホモロジー球面と呼ばれる3次元多様体のクラスに対して定義されるmu不変量と呼ばれる不変量とHeegaardフレアホモロジー理論に由来する補正項不変量(d不変量)との関連をエータ不変量と呼ばれる解析的不変量を介して関連づける結果を2015年にプレプリントにまとめ,その結果をより拡張させる方向で研究をすすめた.両者は「ホモロジーコボルディズム不変」という共通の性質をもつが,値は一般に異なりその関係は今でも完全には解明されていない.一方2013年にManolescuが一般のホモロジー3球面にたいしてbeta不変量と呼ばれる不変量を定義し,5次元以上の位相多様体の単体分割予想を否定的に解決した.この不変量も前2者同様ホモロジーコボルディズム不変であるが,前2者とは一般に一致しない.2015年にManolescuの結果を発展させてザイフェルトホモロジー3球面を含むグラフ多様体のかなり広いクラスに対して上述のmu不変量とbeta不変量が一致すること,しかしそれらの連結和をとることで一致しない例も豊富にあることなどが示された(I. Dai, Stoffregenの結果).彼らの結果はSeiberg-Witten Floerホモトピータイプの理論,およびd不変量との関連はSeiberg-WittenフレアホモロジーとHeegaardフレアホモロジーの等価性(Taubes等)にもとづくが,研究代表者の手法はSeiberg-Witten方程式の有限次元近似の手法にもとづく.両者の関係を解明することが今後の課題になっている.一方以前からの懸案である4次元多様体に関するテキストの執筆をすすめ,上記のSeiberg-Wittenフレアホモロジーに関する記述を拡充するなどして完成に近づけた.2015年にザイフェルト有理ホモロジー3球面の古典的不変量であるmu不変量とHeegaardフレアホモロジー理論に由来するd不変量との関連についてプレプリントをまとめた後,その結果を拡充しManolescuが2013年に導入したbeta不変量などとの関連について考察をすすめるところであったが,2015年にStofferegen, Dai等によりmu不変量とbeta不変量の関係をかなり広いクラスで明らかにする結果が発表されたことにより,これらを考慮にいれて研究方針を再度構築しる必要に迫られた.

彼らはこれらの不変量とd不変量の関係も一部明らかにしたが,その結果はSeiberg-Witten理論とHeegaardフレアホモロジー理論におけるフレアホモロジーの等価性というKutluhan-Lee-Taubesによる膨大な理論にもとづき,それらをManolescuのSeiberg-Wittenフレアホモトピータイプの理論と結びつけるもので,研究代表者が利用したSeiberg-Witten方程式の有限次元近似の手法とは関連があるはずだが,その点は十分解明できていない.一方4次元多様体のテキストの執筆については,Heegaaardフレアホモロジー理論に基づいてOzsvathとSzaboが導入した4次元多様体の不変量がwell-definedかという問題が長らく未解決であったため,その取り扱いを保留したままだった.しかし2015年にその問題を解決する結果(Zemkeによる)が現れて完成させる目途がついたところである.研究代表者の上はSeiberg-Witten理論やHeegaard Floerホモロジー理論に由来する3次元多様体の不変量の研究を継続した.すでに3次元多様体の中でもザイフェルト有理3次元球面と呼ばれる特別なクラスについて,その組み合わせ的に定義されるmu-bar不変量がある条件のもと解析的に定義されるエータ不変量を用いて表されることをSeiberg-Witten理論を用いて示し,それを経由してHeegaard Floerホモロジー理論に由来する補正項不変量と呼ばれるものとの関係を明らかにした.一方それ以前により広いクラスであるグラフ多様体の範疇で特別な場合にこれらの不変量の関係を別の方法で明らかにしているが,両者を統合して議論するにはなお課題が多い.またManolescuが定義したkappa不変量はホモロジー3球面についてはホモロジーコボルディズム不変という性質を持ち,StoffregenやDaiがある種のグラフ多様体の場合にmu-bar不変量とこの不変量の関係を明らかにしている.
圏を用いた空間の組合せ的ホモトピー論とセンサーネットワークへの応用に関する研究

本年度は,前年度に発見した位相不変量の離散化の理論をさらに発展させた。ロボットモーションの設計に関わる位相不変量「topological complexity」の組合せ論的計算方法を前年度に導入したが,このアイデアを対称性を持つtopological complexityに拡張した。対称的なtopological complexityは,2点間の移動経路に関し,行きと帰りで同じルートを選択することを条件にしたモーション設計である。これは,位数2の対称群の作用を考慮したtopological complexityと考えることができる。具体的には群作用による商空間において,経路選択を行うことになる。前年度における無条件のtopological complexityの組合せ論的計算で中心となったのは,ポセット(半順序集合)による近似と,その細分による精密化であった。この手法をそのまま対称的topological complexityには適用できない。これはポセットの群作用による商は,topological complexityの情報をうまく保存しないことが原因である。そこで,通常の商を考えるのではなく,圏論的な商を考えてこの問題を回避した。ただし,ポセットの圏論的な商はもはやポセットではなく,複数の有向辺を許したループのない「圏」になっている。圏論的な手法によりこの圏を考察することで,対称的なtopological complexityの計算に有効であることが確認できた。位相空間をポセットに近似し,圏論的商を考えたのち,細分により元の位相空間の対称的topological complexityを計算した。対称性を持つtopological complexityの計算に「圏」のアイデアが有効であることを実証できたのは大きな進展である。一方で群作用を持つ圏のオイラー標数の公式については,一般的な証明が終わっていない。群作用を持つ圏のオイラー標数について,群の位数と固定部分圏の情報から,商圏のオイラー標数を導出する。証明を完成させるためには,巧みな数え上げの手法が必要なため,そのための知識や,代数を専門とする他の研究者の助力を得たい。本研究課題では、組合せ論的手法による位相幾何学の理論構築とその応用の推進を目指している。研究開始の今年度では主に、古典的な位相不変量の組合せ論的な計算方法を開発した。まず組合せ構造を持つ位相空間の位相不変量として、topological complexityの離散化を考え、細分を細かくすることで従来のtopological complexityに近似できることを示した。このtopological complexityはロボットの動きを制御するアルゴリズムにも応用が期待されており、離散的な計算方法の確立はコンピューターによる計算ソフトの実装に貢献するものと考えている。Topological complexityと密接にかかわる不変量としてL-S categoryが知られている。これは空間が何個のボールで覆えるかという非常に素朴な定量であるが、その計算は容易ではない。本研究では、点と矢印からなる圏を用いて、L-S categoryの組合せ論的な計算方法を提示した。具体的には、圏の細分の概念を用いて、多面体のL-S categoryに収束する組合せ論的不変量を導入した。オイラー標数の代数的・組合せ論的な計算方法はすでに隣接行列と逆行列の計算によって求まることが知られているが、本研究では有限群の作用を踏まえた計算式の導出に着手した。古典的には有限群の作用する多様体のオイラー標数の公式が知られているため、それに合致することを目指している。いくつかの簡単な例では公式を満たすことを確認し、作用がよい条件を満たす場合にも公式が成り立つことを示した。一般的な作用の場合には、作用により固定される部分の振る舞いを十分に考察する必要があり、引き続き研究を進めたい。理論面での整備が順調に進み、いくつかの位相不変量に対する組合せ論的なアプローチを発見できたことが理由に挙げられる。群作用を込めた場合にも着手しており、応用への足掛かりとなる研究も進んでいる。対称性を持つtopological complexityの組合せ論的アプローチを進めたい。また、有限群の作用する空間や圏の組合せ論的オイラー標数の計算式を示し、群作用を持つセンサーネットワーク上での数え上げ理論の定式化を目指す。

群作用を持つ圏のオイラー標数について,群の位数と固定部分圏の情報から,商圏のオイラー標数を導出する。証明を完成させるためには,巧みな数え上げの手法が必要なため,そのための知識や,代数を専門とする他の研究者の助力を得たい。
胃癌における癌関連遺伝子カルテの作成:基礎研究から臨床へ

【目的】胃癌における癌関連遺伝子カルテが早期胃癌に対して縮小手術を適応とする判断資料に成りうるかを検討した。さらに腫瘍関連遺伝子プロフィールとその他予後規定因子との相関、また他癌に対しての同研究の適応を検討することして食道癌における腫瘍関連遺伝子プロフィール作成と術後病理組織検査との相関を調べた。【方法】腫瘍関連遺伝子は初期はPDGFA、TGF betaおよびMMP2の測定を胃癌47例に行い、それ以外に初期13例ではにuPA、uPAR、VEGF、PDGFB、IL10、Cyclin D1、Cyclin E、COX2、erbB2、INOSも測定した。そこで得られた遺伝子カルテを基に主病巣の壁深達度、リンパ節転移の有無、腫瘍マーカーCEAおよびCA19-9との相関を検討した。また食道癌患者5例より得られた術前生検材料でPDGFA、TGF betaおよびMMP2に加え、uPA、PAI-1およびBEGFの計6因子を測定し病理学的壁深達度とリンパ節転移の有無、腫瘍マーカーCEAおよびSCCとの相関を検討した。【結果】胃癌における腫瘍関連遺伝子プロフィールは腫瘍深達度、リンパ節転移に関しては有意な相関を見いだすことはなかった。しかしMMP2に関しては術前推定深達度の過少評価分を補う可能性が認められた。腫瘍マーカーとの相関もCEAとCA19-9に関しては有意な相関は見られないが、腫瘍関連遺伝子プロフィールがすべて陰性であるものに腫瘍マーカー陽性例は認められなかった。食道癌に関しては6因子のうち3因子以上が陽性例は腫瘍深達度T3(外膜浸潤あり)であり、陽性が2因子以下の4例はすべてT1b(表在癌)であった。今回の5例ではリンパ節転移例は無かったが、同時にVEGFがすべて陰性であった。腫瘍マーカーは有意な相関は認めなかった。【考察と今後の展望】胃癌では腫瘍関連遺伝子の1因子では結論に至らぬ事でも複数因子の集積いわゆる遺伝子カルテでは統計学的有意差に至らぬとも既存の術前検査を補うことができ、その集積は患者の治療法の決定や予後に関しての情報を提供しうると思われる。今後の展望として食道癌でも同様の検討を行ったが、悪性度が高い食道癌の方がより明確な結果の出る可能性が示唆され、研究を続けたい。【平成12年度の目的】早期胃癌の縮小手術の適応を決める際に術前癌組織より得られた腫瘍増殖関連遺伝子のプロフィールが有用か否かを検討した。【方法】術前早期癌と診断された41例にて術前内視鏡検査時に癌組織から得られた生検材料を用いて、腫瘍増殖関連遺伝子PDGFA、TGB betaおよびMMP2を選択しRT-PCR法で測定した。これらの術後病理組織検査と腫瘍関連増殖遺伝子プロフィールとを比較検討した。【結果】最終病理組織深達度より術前深達度診断の正真率は68%、過小評価は17%および過大評価は15%であった。PDGFA陽性は22例(54%)、TGB beta陽性は13例(33%)およびMMP2陽性は24例(41%)であった。