hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周産期低酸素虚血性白質障害での稀突起膠細胞分化抑制機構の解析

またこの作用は、CNTFおよびT3の非存在下のIGF-2単独投与でも同様な作用が認められることが明らかになってきた。IGF-2がOPCに作用しその分化を誘導させることが示されたが、OPC分化抑制傾向を示す低酸素虚血性白質障害後の脳内で発現増加するIGF-2が、代償的に分化を促進させる作用があることが考えられる。そのため、in vivoにおけるIGF-2の作用が非常に興味深く、今後移植されたOPCに対する作用を解析する予定である。低酸素虚血脳内で特異的に発現増加が誘導される因子のIGF-2に注目し、PWMI脳内でのOLG分化抑制メカニズムを解明し、さらに細胞移植後の脳内でのOLG成熟促進につなげることを目指している。H29年度はPWMI脳内で発現増加するIGF-2の生理作用をin vitro実験から解析を進めたが、in vivoにおける細胞移植後の作用については十分に実施できておらず、予定よりやや遅れている。周産期低酸素虚血性白質障害(PWMI)では稀突起膠細胞(OLG)が傷害され脱落する。我々はPWMへの細胞療法の確立を目的とし、モデル動物の作製とその病態解析、細胞移植実験を実施している。本研究は、PWMIに特異的に増加するKir7.1およびIGF-2に注目し、これらの因子がOLG分化に及ぼす作用をin vitroおよびin vivoで解析し、PWMI脳内でのOLG分化抑制メカニズムを解明し、細胞移植後の脳内でのOLG成熟の促進へと繋げていくことを目指す。H30年度は、周産期低酸素虚血性白質障害(PWMI)の脳内に発現増加する2型インスリン様成長因子(IGF-2)のオリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)に対する作用機序を、IGF-1の作用機構と対比しながら解析し、PDGFおよびT3によるシグナルが無い条件下においてもIGF-2は分化促進作用をもつことが確証された。さらにIGF-1とIGF-2は相加的な作用がないことも明らかになった。またin vivo実験から、移植されたOPC細胞は正常脳内に比べPWMI脳内において有意に分化抑制されていることが明らかになった。in vivoでの分化抑制作用をもつ因子の解析とともに、その脱抑制機構も視野に入れながら、IGF-2作用の増強を視野に入れ研究を展開している。PWMI脳内においては移植OLGに対する分化抑制メカニズムが非常に強いことが明らかになり、脱抑制機構を視野に入れたin vitroでのIGF-2作用解析も必要であることが明らかになってきた。しかし未だIGF-2の生理作用を十二分に解明できておらず、さらにin vivo実験にフィードバックする必要があり予定よりやや遅れている。Kir7.1のRNA干渉の実験は今後さらに検討し、機能抑制実験を可能としていく。稀突起膠細胞前駆細胞(OPC)の増殖段階でのKir7.1の関与を考えており、OPCの細胞分裂におけるKir7.1の機能解析を検討する。一方、IGF-2はOPCからOLGへの分化段階において作用していることが考えられるため、in vitroにおける分化誘導の証明をまず進めていく。その後、in vivoにおける分化誘導能を証明していく。最終的には、移植OLGに対する分化促進能を証明することによってPWMIへの細胞療法の確立につなげていく。
大規模グラフ上の効率の良いアルゴリズムの開発

主に、グラフ上で定義される問題に対して、効率の良いアルゴリズムをいくつか考案した。特に、何らかの構造を持つグラフに対し、その構造を利用したアルゴリズムの提案をした。具体的な結果は、以下の3つにまとめることができる。1.バイオインフォマティクス上の応用を持つ問題:バイオインフォマティクスでは、単純な構造を持つ膨大なデータが入力として与えられる。特にbipartite permutation graphと呼ばれるグラフにおいて、最大独立点集合や、最長路など、いくつかの問題を線形時間で解くアルゴリズムを考案した。2.幾何的な構造を持つ問題:幾何的な構造を持つグラフ上の問題について、効率的に解ける場合はアルゴリズムを、解けない場合は本質的な困難性を理論的に示した。具体的には、離散的なボロノイゲームと呼ばれる資源配分をモデル化したゲームを考案した。これは例えば2社間の競争的な出店計画をモデル化することができる。このボロノイゲームが一般の場合は手に負えない問題であることを理論的に示した。またその一方で、単純な木構造を持つ場合は先手が有利であることを、具体的な戦略とともに示した。3.ネットワーク上の応用を持つ問題:与えられた接続関係を実現する、疎なネットワークを構築する問題を研究した。これはLANなどのネットワークの設計において、応用上非常に重要である。この問題に対しては、一般には与えられた接続関係に対する最適解を得ることは、非常に困難である。本研究ではいくつかの制限されたグラフの場合について、効率の良い近似アルゴリズムを与えた。3.ネットワーク上の応用を持つ問題:与えられた接続関係を実現する、疎なネットワークを構築するも問題を研究した。私たちは現在,Webやヒトゲノムといった膨大な量のデータを効率よく処理しなければならない,という問題に直面している。こうしたデータは,膨大ではあるものの,比較的単純な構造をしていると考えられる。例えばWebをはじめとするネットワークでは,それぞれのノードにつながるリンクが極端に違う,いわゆるscale freeと呼ばれる性質を持つ。またヒトゲノムであれば,DNAは文字列の切片データであり,その隣接関係は区間グラフと呼ばれる単純な構造を持つことが知られている。本研究のテーマは,こうした膨大でかつ単純なデータに対して,効率のよいアルゴリズムを提案,開発することであった。本研究期間においては,最終的には査読つき論文を2本,審査つきの国際会議での発表を4件(うち1件は招待講演)という業績をあげることができた。また,特に区間グラフについては,実際につくつかのアルゴリズムを実装して,効率の良さを確認することができた。また,時系列データを扱うための区間グラフモデルにおいて,新たな確率的なモデルを提案し,そこにscale free性が現れることを解析的に証明した。

こうしたscale free性を持つモデルは複雑になりがちであり,理論的な解析がちゃんとできる単純かつ自然なモデルは,筆者の知る限りでは他には存在しない。今後の研究における標準的なモデルになりうると思われる。以上の成果より,予算に見合うだけの十分な研究実績をあげることができたと考えている。
家畜福祉の指標としての葛藤行動の分類とそれによる集約畜産方式の評価

本研究は、大別して文献研究、葛藤・異常行動の分析及び集約畜産の福祉視点からの評価の3つからなる。1.文献研究により、日本の家畜観には虐待という発想の育たなかったこと、従って福祉を科学的に捉える努力はこれまでなかったこと、しかし、1985年以降の畜産学分野での検討・討論は、家畜福祉の問題が、畜産の近未来にとって重要な課題の1つとなってきていることを明らかにした。2.子牛の行動要求をオペラント条件付け法を用いて調査した結果、運動や社会行動に対しても要求を持つことが明らかとなった。そして、要求行動の抑制は、休息の増加に加え、身繕い行動や反すう行動の増加、さらには異物かじりや吸引行動の増加ももたらした。常同化した舌遊び行動の原因を探る目的で、それを多発させるキリンを調査した結果、拘束、社会的ストレス、環境や餌の形状の単純さが要因と特定され、舌遊び行動とは様々な心理的ストレスに対応して出現する葛藤・異常行動であると考えられた。3.人工哺乳子牛の単飼ペン育成方式では、社会行動、吸乳行動、運動及び探索行動が抑制され、吸引行動、反すう及び横臥行動が高揚するという特徴が明らかとなった。肥育牛では、拘束程度の強い繋留方式で、舌遊び行動は有意に多く出現した。繋留開始と共に疑似舌遊び行動が出現し、徐々に常同化し、肥育末期には減少傾向となった。舌遊び行動の実行は、葛藤行動と分類された身繕い行動や反すう行動を抑制し、さらに内臓疾患や肉質等級とは負の相関がみられ、心理的ストレスを軽減する効果をもたらす可能性が示唆された。産卵鶏のケ-ジ飼育では、探索行動、運動、社会行動更に産卵にともなう生殖行動が抑制され、それは摂食を伴わないつつき行動の増加や異常行動となって出現し、心理的ストレス状態であると考えられた。牛に於ける欲求不満時の行動分類を報告する。1哺乳子牛における調査:人工哺乳子牛で制限され易い行動の中から、摂食行動、社会行動、運動を取り上げ、それらの行動を実験的に抑制し、その反応を調査した。古典的条件づけ法を用いて、各行動と条件刺激(ベル)を連合させた後、条件刺激のみを与え、実験的に行動抑制状態を作り出した。摂食行動では3回程度の強化から、運動では7回程度の強化から、条件刺激の提示にともない、起立反応、ニオイ嗅ぎ行動、発声がみられ、学習の容易な成立が示唆された。社会行動ではそれらの行動出現はみられなかった。運動と社会行動を許容しても、激しく飛び跳ねる、走る、他個体と遊ぶなどの積極的な行動はみられず、それらに対する欲求レベルは低いものと推察された。運動と社会行動の抑制ではニオイを嗅ぐ、見回すなどの欲求行動の他、横臥、休息及び反すうが多くなる傾向であった。摂食行動の抑制では、欲求行動の他、まず反すう及び身繕い行動が多くなった。絶食レベルを高めると、行動は質的に変化し、ものを噛んだり、吸う行動が新たに出現した。すなわち、低レベルの欲求不満状態には横臥、休息などの消極的行動で対応し、中レベルの欲求不満に対して反すう、身繕いなどの自己覚醒的行動で、そして高レベルの欲求不満に対しては噛む、吸うなどの積極的行動で対応するものと考えられた。後者の積極的行動を多く行う子牛では、好中球数/リンパ球数(ストレスの生理的指標)は低く、ストレス抑制効果も示唆された。2肥育牛における調査:ペン飼育の肥育牛を係留し、運動の抑制効果を調査した。

係留2日目から、放牧下では観察されなかった水面を舌ではじくという行動が新たに出現した。この行動は8週目までは、出現時間数も余り変化することなく推移したが、9週目にはtongueーrollingという無目的で常同的な行動へと変化した。欲求不満の長期化が異常行動をもたらすものと考えられた。実験的に欲求不満状態を作成しその変化を追う予定であったが、その前に実態調査の必要を感じ、計画の2で示した集約畜産方式の再評価と絡めて行った。まず、肥育牛の群飼ペン飼育方式、間接検定肥育方式および繋留方式を肥育全期を通して比較した。牛の典型的な異常行動である舌遊び行動は、繋留肥育方式で圧倒的に多く、肥育前期および中期に多い傾向がみられた。そこで、常時350頭からなる繋留肥育農家で、全頭の行動調査を5月から10月の半年間にかけて行った。その結果、舌遊び行動は全頭の31%で出現し、同様に繋留前期および中期に多発した。また、異常行動の出現に伴い、欲求不満時に出現する行動である身繕い行動、反すう行動(昨年度成果参照)は有意に減少し、さらに屠殺時に内蔵疾患のなかった牛および肉質等級の高い牛に舌遊び行動を行う牛が多いことも明らかとなった。舌遊び行動の実行は、欲求不満の軽減に通じる可能性が示された。次に、500日間ケ-ジ飼育および開放平飼い飼育されていた産卵鶏を逆にし、その行動変化からケ-ジ飼育における行動的問題を類推した。平飼いからケ-ジ飼育にすることで、偽巣作り行動、偽砂浴び行動などの異常行動およびケ-ジからの逃避行動が新たに出現した。また、給餌量は同じにもかかわらず、摂食行動は1.5倍にも増加した。すなわち、摂食を伴わないつつきの増加を示し、それは行動抑制に伴う葛藤の行動的表現と考えられた。また、無殻卵、軟殻卵などの放卵異常も出現した。以上より、ケ-ジ飼育では探索行動、運動、社会行動、産卵に伴う生殖行動が抑制され、それは摂食を伴わないつつきの増加や異常行動となって出現するものと考えられた。代替法の検討としては、行動的抑制がみられた子牛の単飼人工哺乳方式、肥育牛の繋留方式、産卵鶏のケ-ジ方式にかわる群飼ペン方式、平飼い方式を検討し、改善の程度と共に問題点を明らかにした。
格子カイラルフェルミオンが可能にする超対称模型の精密検証

本研究計画は、厳密なカイラル対称性をもつ格子フェルミオンを用いて、素粒子現象論において重要になるいくつかの物理量の計算手法を計算することを目指している。格子上でカイラル対称性が厳密に成り立っていると、パイ中間子(あるいはK中間子)の低エネルギーでの有効理論による解析と整合性をもつようになるので、格子QCD計算におけるカイラル極限を制御することが容易になる。基礎となる格子QCDシミュレーションのデータは、JLQCD collaborationのより大きな研究計画として高エネルギー加速器研究機構のスーパーコンピュータシステムを使って進めている。本研究計画で考えている最初の物理量は中性K中間子の混合にかかわる行列要素である、アップおよびダウンクォークの真空偏極の寄与をふくむゲージ場のもとでの計算は完了し、詳細なデータ解析ののちに論文として発表した。この計算はストレンジクォークの効果も含むより完全な計算へと発展させる計画である。また、この計算で必要になる非摂動的なくりこみ係数の計算も実行した。他に考えている応用としては、パイ中間子質量のアイソスピン対称性の破れの効果の研究である。中間子の2点関数に関して成り立つワインバーグ和即を用いて計算する手法を初めて格子計算に適用した。この手法はカイラル極限でのみ適応可能なので、厳密なカイラル対称性が本質的に重要となる。またより一般敵な多点関数の計算のプロトタイプとしても重要である。計算結果はすでに国際会議等で発表し、論文を準備中である。本研究計画で考えている最初の物理量は中性K中間子の混合にかかわる行列要素で、これまでにアップおよびダウンクォークの真空偏極の寄与をふくむゲージ場のもとでの計算がほぼ完了し、現在は詳細なデータ解析を進めているところである。`この計算はストレンジクォークの効果も含むより完全な計算へと発展させる計画である。また、この計算で必要になる非摂動的なくりこみ係数の計算はすでに完了した。次に考えている応用は、パイ中間子質量のアイソスピン対称性の破れの効果の研究である。中間子の2点関数に関して成り立つワインバーグ和即を用いて計算する手法を研究している。
濡れ性を制御したメソ多孔体中の水の解析と金属イオン分離性能の評価

本研究では、濡れ性を制御したメソ多孔体中の水の解析を行い、多孔体中の水の状態と金属イオン吸着脱離特性に関する相関を得ることを目的としている。平成26年度は、メソポーラスシリカ(シリカSiO2多孔体)を対象として、自己組織化単分子膜成膜による細孔内壁の濡れ性制御と、赤外分光法による細孔内水計測法の確立と構造発展の評価・解析を行った。赤外分光法による細孔内水計測のため、細孔内水を選択的に検出する赤外分光法測定システムを構築した。測定系の水制御により、細孔内含水量の変化に対応した赤外分光スペクトルを得ることができた。細孔内水分子間の水素結合形成の度合いを分析したところ、細孔内に閉じ込められた水はバルクの水に比べて水素結合ネットワークの発達が乏しいこと、特に細孔壁近傍でその傾向が顕著であると分かった。すなわちメソポーラスシリカ細孔は水分子に対し、水素結合ネットワーク発達を妨げ、水分子を動きやすくする特性があることが示された。また、メソポーラスシリカの細孔の大きさによってもネットワーク発達に違いがあることが示され、特に細孔径約2 nmを境に、束縛状態に違いがあることが示唆された。また、フルオロ基付与により表面を疎水化した細孔内においても、水の水素結合ネットワークの発達が妨げられる傾向が見られた。つまり、細孔内における水の状態は、細孔の大きさと表面状態に強く影響を受けることが示された。また、メソポーラスシリカ細孔に対し水溶液のpH制御によって金属イオンを吸着させ、還元によってナノ粒子合成できることを示した。さらに、メソポーラスシリカを原料とする金属酸化物結晶の育成を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。細孔内壁に対し官能基修飾を行い、内壁表面の濡れ性制御を行う。多孔体材料の細孔は、あらかじめ母材中に導入された鋳型を取り除くことによって作られるものであり、本研究では鋳型として働く分子に官能基を付与しておくことにより、分子インプリンティングの概念に基づいて母材側に対となる官能基を与え、細孔内壁表面の特性を制御することを計画した。そこで平成25年度は有機高分子材料への官能基付与に関する研究を実施した。液相中でプラズマを発生させることよって生じる種々の活性種によって化学反応を進行させる技術である、ソリューションプラズマプロセッシングを用いて官能基付与を行う。本年度、硫酸中において発生させたプラズマを用いて、鋳型として用いることを想定し、アルギン酸カルシウムビーズに対するスルホ基導入を試みた。赤外吸収分光分析によって得られたデータから、硫酸処理によりアルギン酸カルシウムビーズにスルホ基が導入できることが示された。またソリューションプラズマ処理により、スルホ基導入率が向上することが示され、スルホ基導入に対してのソリューションプラズマの有用性が示された。また、ソリューションプラズマ反応場によって生じる各活性種がスルホ化反応を進行させたプロセスについて発光分光法を用いて分析、検討した結果、プラズマによって生成されたH・によってS・が生じ、スルホ基導入が進行したと考えられた。これらの結果は、メソ多孔体への官能基修飾に有用な知見を与えるものである。また、水の解析のため、通常の水を無視し、特異的な水を選択的に検出する赤外分光法測定システムを構築する必要があり、本年度はその計測準備も行った。

有機高分子に対する官能基付与について一定の知見が得られた一方、メソ多孔体の作製に時間を要している。メソ多孔体に内在する水についての詳細な調査に移行し、研究を進める。特に、多孔体中の水量制御を行い、水の量や吸着状態と水の分光スペクトルとの相関を得る方針である。
意図を有し時間変化する情報技術へのトラスト形成・喪失プロセスの解明

本研究は家庭内などパーソナルな文脈で用いられる情報技術を対象に、トラストの形成および喪失のプロセスを明らかにすることを目的とする。対象とする情報技術は、その仮想的な意図を想定でき、かつユーザとのインタラクションの時間とともに挙動が変化することが期待されるもので、具体的にはヒューマノイドやソフトウェアエージェント、自動運転車などを想定している。昨年度の成果を踏まえ、本年度は人間が人間に対して信頼を持つ過程に関する先行研究の知見から、人間が情報技術に対する信頼を構築するモデルを仮説として導出することを目指した。このために心理学、特に社会心理学の文献を中心にレビューを行い、人に対する信頼の分類、およびそれらの信頼がどのような手がかりに基づいて得られるのかを整理した。さらに時間軸を導入するために技術経験のモデルに基づいて時間フェーズの概念と組み合わせ、本研究が目的とする情報技術に対する信頼構築の過程の仮説的モデルを提案した。このモデルの妥当性を検証するために、実際に人間の被験者とヒューマノイドのインタラクションをおこなう実験を実験を行なった。第1の実験では認知的信頼と感情的信頼がそれぞれどのような要因から形成されるのかを明らかにするとと共に、認知的信頼と感情的信頼がそれぞれ異なる時期に構築されることを示した。第2の実験では、数週間にわたって被験者とヒューマノイドのインタラクションを調べ、異なる信頼のカテゴリーがそれぞれ異なる時間的フェーズに発展することを確認して、提案モデルの妥当性を裏付けた。本研究の主要な目的である、情報技術に対する人の信頼の構築過程のモデルを提案し、実験を通じて提案モデルの妥当性の検証までを達成した。それらの結果は2つの国際会議で発表することができた。これらを総じて、本年度までは順当に目的を達成していると判断した。最終年度であるため、本研究のもう一つの大きな目的である、どのようなインタラクションがどのような信頼の変化をもたらすのかについての研究に取り組む。本年度までに提案した信頼の過程のモデルに基づいて仮説を導き、それらに基づいたインタラクションを実験的に実装し、ユーザの信頼がどう変化するかについての仮説を検証する。それらを元に本研究が対象とするような情報技術のインタラクション設計のガイドラインとしてまとめることを目指す。また研究で得られた成果は都度取りまとめて学術論文や国際会議などで発表し、成果を社会に公表すると共に他の研究者からフィードバックを得る。対象とする情報技術は、その仮想的な意図を想定でき、かつユーザが利用した時間とともに変化することが期待されるもので、具体的にはヒューマノイドやソフトウェアエージェント、自動車などを想定している。本年度はまず第1段階として、人格や意図を想定できるようなシステムにユーザがどのようにトラストを醸成するか、そのプロセスの心理モデルを考察した。人間が他の人間のことをよりよく知りたい、その人の幸せのために貢献したいと考える行動についての心理学的な研究の成果を文献により調査し、人間が人間に対してそのような好意を認識するための要因と過程を抽出し、過程とした。さらに第2段階としてその仮説を人工的なシステムに実装し、それらのシステムがユーザのことを知りたいと考える意図、ユーザのために尽くしたいという好意をあたかも有しているかのようにユーザが認識するかどうかを、実験を通じて検証した。その結果、ユーザのトラストに貢献する要因とそうでない要因とを明らかにした。本年度は当初第1年度に計画されていた心理モデルの提案のみならず、第2年度以降に計画されていたシステムへの実装と実験の一部も達成した。一方心理モデルの中で喪失のプロセスについては未着手である。これらプラスとマイナスを総合的に判断し、全体としてはおおむね順調とした。まず第1に、平成29年度に検討したユーザの心理モデルおよびプロセスモデルを発展させる。

トラストの形成のみならず喪失のプロセスについても検討し、より一般的なモデルに精緻化することを目指す。第2に提案したモデルの検証を継続して実験的におこなう。現段階ではトラストが形成されると仮定されるプロセス、トラストが失われると仮定されるプロセスそれぞれについての検証をおこなう計画であるが、それらを含む複合的なプロセスについての検証も検討する。その結果に基づき提案されたプロセスモデルについて修正を加え精緻化する。第3に提案されたプロセスモデルを用いて、様々なインタラクションがどのようなトラストの変化をもたらすかの仮説を導く。それらに基づいたインタラクションを実験的に実装し、ユーザのトラストがどう変化するかを実験により検証する。高齢者など幅広いユーザに対して実験をおこなうことにより、本研究が対象とするようなインテリジェントなシステムのインタラクションの設計ガイドラインを提案することを目指す。研究で得られた成果はその都度とりまとめ、論文として学術論文や国際会議などで発表し、成果を社会に公表するとともに他の研究者からフィードバックを受ける。最終年度であるため、本研究のもう一つの大きな目的である、どのようなインタラクションがどのような信頼の変化をもたらすのかについての研究に取り組む。本年度までに提案した信頼の過程のモデルに基づいて仮説を導き、それらに基づいたインタラクションを実験的に実装し、ユーザの信頼がどう変化するかについての仮説を検証する。それらを元に本研究が対象とするような情報技術のインタラクション設計のガイドラインとしてまとめることを目指す。また研究で得られた成果は都度取りまとめて学術論文や国際会議などで発表し、成果を社会に公表すると共に他の研究者からフィードバックを得る。東京圏で開催された学会で研究成果を発表したため当初計画したほどの旅費が必要とされなかった。平成30年度はこれを検証のためのシステム構築および実験の費用にあてる予定である。本年度の成果を発表した国際会議が2件ともアジアの近隣国(中国・韓国)であったため、国際会議に参加するための旅費が当初の想定水準より多少低く抑えることができた。最終年度はこれを実験のためのシステム構築の費用および研究成果の発表のために用いる予定である。
Exoticホモロジー多様体の構成とQuinnindexの一般化

位相空間Xのn次対称積をSP^n(X)と表す。一般に「どんなn次元コンパクト距離空間がある1次元連続体Xのn次元対称積SP^n(X)に埋め込むことができるかどうか?」の考察を行って次の結果を得た。定理1:n次元球面S^nはどんな1次元連続体Xのn次対称積SP^n(X)にも埋め込むことができない。このために、本質的に、1次元球面(=円周S^1)のk個のウェッジ∨S^1のn次元コホモロジー群を決定することが必要である。実際、ウェッジ∨S^1の対称積SP^n(∨S^1)が円周S^1の対称積SP^n(S^1)のk個の直積空間に埋め込むことができ,その像が直積空間のレトラクトであることを示した。したがって、次のことが計算できた。ただし、直和はk個の円周からn個の円周を選ぶすべての選び方を動く。定理2からDydak-小山(Bull.Polish Academy of Sciences,2000,vol.48,51-56)を適用すると、定理1が得られる。一方、位相空間Xの高々n個の元からなる空でない部分集合全体からなる集合にハウスドルフ距離を導入して得られる距離空間F_n(X)もまたXのn次対称積とよぶ。,F_2(X)=SP^n(X)であるが、n>2ならば一般には異なる空間である。しかし、類似性を感じさせる空間なので、同様に問題「どんなn次元コンパクト距離空間がある1次元連続体Xのn次対称積F_n(X)にも埋め込むことができるか、あるいはできないか」が提起される。この問題に関連した古典的な結果として、Bott(-Borsuk)の定理「F_3(S^1)=S^3」がある。我々はこの定理に対して現代的なアプローチを導入して別証明を与えるとともに一般化を図った。課題のExoticホモロジー多様体の構成のために基本となる一般の位相空間の性質を研究した.主にコホモロジー次元論の立場から研究を進め可分距離空間に一般の可換群に関する帰納的なコホモロジー次元を導入することに成功した.従来のコホモロジー次元との関連について,(1)可分距離空間がANRならば,一般に自明でない可換群について,任意の自明でない可換群について,2つのコホモロジー次元関数が等しいことがわかる.(2)可分距離空間自身が有限次元ならば,(ANRでなくても)任意の自明でない可算可換群について,2つの次元関数が等しいことがわかる.しかし有限次元でない場合は必ずしも等しくない.特に整数群を係数群とするコホモロジー次元が2である任意の無限次元コンパクト距離空間(これをexoticコンパクト距離空間と呼ぶ)について,整数群を係数群とする帰納的コホモロジー次元は3であることがわかる,今年度大きな進展はD.Sullivanによるホモトピーの局所化の理論を用いて一般のコンパクト距離空間について有利数体を係数群とする2つのコホモロジー次元は等しいことを証明することができた.Exoticホモロジー多様体を構成する一つのステップとして有利数体を係数群とするコホモロジー次元は有限である無限次元コンパクトANRを問題がある.その関連から興味深い進展であるといえる.また分担者による局面の埋め込みからなる位相群に関する無限次元多様体としての構造の決定は,その手法がExoticホモロジー多様体の解析に利用できそうなヒントを与えている.さらにより一般の帰納的次元のアプローチを示唆した結果が得られている.課題の研究を進めるために一般的なn次元コンパクト距離空間がn個の1次元コンパクト距離空間の積空間に埋蔵できるか否かを考察した.

正確には次のようなコホモロジー群の非自明な元の表現を求めることによって「埋蔵できるための必要条件」を記述した.現在この結果を中心とした論文は投稿中である.定理:n個の1次元コンパクト距離空間の積空間の閉部分空間Xのn次元コホモロジー群H^n(X)が非自明ならば,n個の元a_1,a_2,...,a_n∈H^1(X)で,そのカップ積a_1∪a_2∪...∪a_n∈H^n(X)が非自明であるものが存在する.したがって,n次元コンパクト距離空間Xがn個の1次元コンパクト距離空間の積空間に埋蔵できるならばH^1(X)の階数はn以上でなければならない.またn次元位相多様体では各点の基本近傍系の境界はn-1次元球面であるように取れるが,その概念を本質的な写像の概念を用いて一般化し,n次元絡み多様体の概念を導入してその空間のクラスでは上記の定理を次のように改良できることを示した.定理:局所連結なn次元コンパクト絡み多様体Xがn個の1次元コンパクト距離空間の積空間に埋蔵できるならばH^1(X)の階数はn以上でなければならない.さらに積空間より複雑な構造をもつが基本的な積空間の一般化である対称積へ結果を拡張することに成功している.本質的に対称積のコホモロジー群が積構造を持つことを示し,上記の積空間の場合に帰着することを利用している.定理:ある1次元コンパクト距離空間Yのn次対称積SP^n(Y)の閉部分空間Xのn次元コホモロジー群H^n(X)が非自明ならば,n個の元a_1,a_2,...,a_n ∈H^1(X)で,そのカップ積a_1∪a_2∪...∪a_n∈H^n(X)が非自明であるものが存在する.したがって,n次元コンパクト距離空間Xがある1次元コンパクト距離空間のn次対称積に埋蔵できるならばH^1(X)の階数はn以上でなければならない.位相空間Xのn次対称積をSP^n(X)と表す。一般的に、「どんなn次元コンパクト距離空間がある1次元連続体Xのn次対称積SP^n(X)にも埋め込むことができるか、あるいはできないか」を考察して次の結果を得た。定理1:n次元球面S^nはどんな1次元連続体Xのn次対称積SP^n(X)にも埋め込むことができない。このために、本質的に、1次元球面(=円周S^1)のk個のウェッジVS^1のn次元コホモロジー群を決定することが必要である。実際、ウェッジVS^1の対称SP^n(VS^1)が円周S^1の対称積SP^n(S^1)のk個の直積空間に埋め込むことができ,その像が直積空間のレトラクトであることを示した。したがって、次のことが計算できた。一方、位相空間Xの高々n個の元からなる空でない部分集合全体からなる集合にハウスドルフ距離を導入して得られる距離空間Fn(X)もまたXのn次対称積とよぶ。F2(X)=SP^n(X)であるが、n>2ならば一般には異なる空間である。しかし、類似性を感じさせる空間なので、同様に問題「どんなn次元コンパクト距離空間がある1次元連続体Xのn次対称積Fn(X)にも埋め込むことができるか、あるいはできないか」が提起される。この問題に関連した古典的な結果として、Bott(-Borsuk)の定理「F3(S^1)=S^3」がある。我々はこの定理に対して現代的なアプローチを導入して別証明を与えるとともに定理3:n>1ならばF_2n(S^1)はS^<2n-1>のホモトピー型をもつ。を示した。これにより提起された問題の否定的な解、すなわち定理1の類似を得る端緒を得た。
特殊心筋の発生分化制御機構

心筋の分化の過程、すなわち未分化性の心臓前駆細胞がいかにして心房と心室を構成する固有心筋と静脈洞の一部で拍動を制御する洞房結節を構成する特殊心筋へと分化するのか、その分子機構を理解することは再生医療技術の発展において重要な鍵となる。本研究では、これまでに新規に同定した、将来流出路、左心室、心房、静脈洞を構成するための心臓前駆細胞に着目して、未分化性を維持する、もしくは二つの性質の異なる心筋へと分化するために必要な転写因子やシグナル分子を明らかにすることで、心筋分化の分子機構を解明することを目的として研究を進めている。昨年度は、Sfrp5の発現が維持されている細胞が洞房結節を含む刺激伝導系を構成する細胞へと分化すること、Sfrp5を発現し且つMesp1発現系譜細胞ではない細胞が心臓原基内で疎らに存在し、後に刺激伝導系を構成することを観察した。さらに中胚葉が形成される時期に発現する遺伝子のうちで、比較的後期に一過的に発現する遺伝子の発現系譜細胞が、静脈洞及び心房並びに心室内の刺激伝導系へと寄与することが明らかとなった。この観察は、中胚葉形成時に発現する遺伝子の違いが、心臓原基の前後軸に沿った大まかな区画化に反映されることが推察された。今年度は、心臓原基内に存在する、刺激伝導系の前駆細胞のRNAseqによる発現解析を進めようとしているが、単離することが困難だったため、解析後に前駆細胞を同定できるようなマウスの掛け合わせを進めている。また、BMPシグナルの心筋への分化の制御における役割を検討するため、Sfrp5-CreマウスとSmad4ーfloxedマウスを掛け合わせ心臓前駆細胞内でSmad4を欠損させるマウスを作成し、ようやく胎生8.5日付近で致死となり、心臓が著しく低形成となることを観察した。現在、心筋への分化状態について検討している。刺激伝導系の前駆細胞のRNAseqによる発現解析を進めるため、心臓原基内に存在するSfrp5を発現し且つMesp1発現系譜細胞ではない細胞の単離を試みていたが、蛍光強度が低い上に数が少なく単離することが困難であったため、発現解析まで至っていない。現在、解析後に、Sfrp5を発現し且つMesp1発現系譜細胞ではない刺激伝導系の前駆細胞を同定できるよう、工夫したマウスの導入並びに掛け合わせを進め、RNAseqによる発現解析行う予定である。また昨年度、停滞していたSfrp5-CreマウスとSmad4ーfloxedマウスを掛け合わせたマウスがようやく誕生し、心臓前駆細胞内でSmad4を欠損させるマウス胚を得ることが出来た。しかし、このSfrp5-Cre/Smad4ーfloxedマウスは体も小さく生殖能力も低く、Smad4ーfloxedマウスとの掛け合わせに於いて解析に充分な数の胚をとるのには時間を要しているが、時間を掛けながら行う予定である。早期に発現解析を行い、刺激伝導系の前駆細胞に特異的に発現する遺伝子を同定し、その遺伝子をマーカーとして刺激伝導系の前駆細胞の単離や、分化誘導法の開発へと結びつけたい。また、心臓前駆細胞内でSmad4を欠損させるマウス胚の解析を行い、BMPシグナルの心筋への分化の制御における役割について解析を進める予定である。刺激伝導系の前駆細胞のRNAseqによる発現解析を進めるため、心臓原基内に存在するSfrp5を発現し且つMesp1発現

系譜細胞ではない細胞の単離を試みていたが、蛍光強度が低い上に数が少なく単離することが困難であったため、発現解析まで至っていない。現在、解析後に、Sfrp5を発現し且つMesp1発現系譜細胞ではない刺激伝導系の前駆細胞を同定できるよう、工夫したマウスの導入並びに掛け合わせを進め、RNAseqによる発現解析行う予定である。また昨年度、停滞していたSfrp5-CreマウスとSmad4ーfloxedマウスを掛け合わせたマウスがようやく誕生し、心臓前駆細胞内でSmad4を欠損させるマウス胚を得ることが出来た。しかし、このSfrp5-Cre/Smad4ーfloxedマウスは体も小さく生殖能力も低く、Smad4ーfloxedマウスとの掛け合わせに於いて解析に充分な数の胚をとるのには時間を要しているが、時間を掛けながら行う予定である。早期に発現解析を行い、刺激伝導系の前駆細胞に特異的に発現する遺伝子を同定し、その遺伝子をマーカーとして刺激伝導系の前駆細胞の単離や、分化誘導法の開発へと結びつけたい。また、心臓前駆細胞内でSmad4を欠損させるマウス胚の解析を行い、BMPシグナルの心筋への分化の制御における役割について解析を進める予定である。
アルキンの求電子的活性化に基づく連続環化反応の開発と生物活性物質の高効率合成

本研究では、適切な求核部位を有するアルキン類を遷移金属触媒によって求電子的に活性化して分子内環化反応を実現することで金属部位を有する高反応性化学種を発生させ、これを更なる分子内環化反応や分子間付加環化反応に利用することで生理活性物質等の合成中間体として有用な多環性化合物を一挙に構築する同一時空間集積型反応の開発を行うことを目的に検討を実施した。また、ここで開発した独自の骨格形成手法を利用して生物活性物質の高効率合成へと展開する研究も行った。まず本年度は、前年度から引き続いて光学活性白金錯体を触媒として用いる鎖状γ,δ-イノンとビニルエーテルとの分子間付加環化反応について検討を行い、合成化学的に有用な8-オキサビシクロ[3.2.1]オクタン誘導体を高エナンチオ選択的に合成できること、またこの手法が様々な置換基を有する基質に一般性良く適用できることを明らかとした。さらにこの手法を基盤として、顕著な生理活性を有することで注目されているEnglerinAの効率的な全合成を達成した。また,アルカロイド等によく見られる1-アザビシクロ[5.3.0]デカン誘導体の一段階合成を目指し、エンイン部位を有するα,β-不飽和チオイミダートの連続環化反応について検討を行ったところ、触媒量のクロムカルボニルを室温下、光照射条件で作用させることにより目的の連続環化生成物を高収率かつ単一の立体異性体として合成できることを見出した。これらの成果は、入手容易な鎖状化合物から、生物活性物質の母核としてみられる多環性複素環化合物を一挙に合成できる点で優れており、生物活性物質の合成に有用な手法を提供するものである。本研究では、適切な求核部位を有するアルキン類を白金等の遷移金属触媒によって求電子的に活性化し、分子内環化反応を実現することで遷移金属部位を有する新規な反応活性種を発生させ、さらに、これと不飽和分子との付加環化反応を連続的に実現することで容易に入手可能な基質から、生理活性物質等の合成に有用な縮環化合物を一挙に構築する集積型合成手法の開発を目指して検討を行った。その結果、入手容易な鎖状γ,δ-イノンとビニルエーテルの混合物に室温で塩化白金を作用させると、白金含有カルボニルイリドを活性種とする分子間付加環化反応が効率よく進行し、合成化学的に有用な8-オキサビシクロ[3.2.1]オクタン誘導体が立体選択的に合成できることを見いだした。さらに本手法を天然物合成へと利用することを考え、光学活性白金錯体を用いた触媒的不斉合成反応の開発を検討したところ、光学活性ホスフィンであるWalphosを配位子とするカチオン性白金触媒を用いると、高エナンチオ選択的に目的の反応が進行し、Englerin Aの部分構造を一段階で合成できることを見いだした。また,アルカロイド等によく見られる多環性インドール類の一段階合成を目指し、プロパルギルエーテル部位を有するアニリン誘導体とビニルエーテルとの反応について検討を行ったところ、白金-ホスフィン錯体を触媒として用いると、α,β-不飽和カルベン錯体中間体を経由する新規な分子間付加環化反応が効率よく進行することを見いだした。
ループ空間上のディラック作用素

研究目的、実施計画課題の中で「相転移モデルの解の構造」に関して剣持教授(千葉大学)との共同研究により得られた成果の概要を述べる。平成9年度には、Penrose-Fife(Physica D,1990)によって導入された、温度変化を考慮した相転移モデルの初期境界値問題が、適当な関数空間を設定することにより、well-posedであること、即ち、解が一意的に存在し、かつデータに連続的に依存することを証明した。本年度は、まずPenrose-Fife modelの解の定義する力学系の漸近挙動を研究した。その際、無限次元力学系の一般論を直接適用することはできず、解のデータに関する連続依存性を詳細に解析することにより、Global attractorの一意的存在を証明することができた。さらに、本年度はHysteresisの効果を考慮したphase change modelを研究した。物理的にはsupercooling,superheatingを伴う相転移現象を記述する。変分法的に問題の弱形式を定式化すると、quasi-variational inequalityとなり、time-dependent subdifferentialの方法により、解の存在が一般的な条件のもとで示された。この結果については現在論文「A Phase-Field Model with Temperature Dependent Constraint」としてまとめているところである。Penrose-Fife(Physica D,1990)によって導入された温度変化を考慮した相転移モデルの初期境界値問題が適当な関数空間を設定することにより、well-posedであること、即ち、解が一意的に存在し、かつデータに連続的に依存することを証明した。問題を変分法的に定式化し、Damlamian-Kenmochi(1996)の結果(劣微分作用素の方法)を使ってさらに一般化することが研究の出発点である。解の一意性とデータに関する連続的依存性の証明では、新しく導出された不等式が重要な役割をはたす。解の存在証明は、entropy functionalを使って示されるアプリオリ評価と劣微分作用素の方法とによる。得られた結果は既存の結果をすべて含む一般的なものである。本研究で導入された関数空間において問題を定式化することによりPenrose-Fifeによるモデルの変分法的導出の数学的意味の一端が明らかになったと考えられる。問題のwell-posednessが明確になったことにより、解の定義する力学系の漸近挙動を詳しく研究する道が開かれ、今後の研究課題となる。その際には本研究でも使われたentropy functional(Lyapunov性を持つ)が重要な役割を果たすであろう。また本年度の研究では秩序パラメータが非保存の場合を扱ったが、秩序パラメータが保存する場合のwell-posednessを研究することも今後の課題である。
スピンモデルと距離正則グラフに関する研究

この研究の目標はスピンモデルを持つBose-Mesner代数(アソシエーションスキーム)の性質を調べることにある。本研究で得られた成果は下記の5点である。(1)スピンモデルを持つようなBose-Mesner代数は「超自己双対的(strongly hyper-self-dual)」と呼ばれる強い性質を持つことを示した。これまでは、単なる自己双対性だけが知られていたが、これにより、スピンモデルを持つBose-Mesner代数の候補を絞ることができるようになった。(2)距離正則グラフ上のスピンモデルは、その距離正則グラフのモジュラー不変方程式の解から構成されていることが知られているが、その実数解の性質を調べるこどで、解の範囲を狭めることができた。(3)非対称スピンモデルの分類では指数が重要な役割を果たすが、その第一のステップとして、指数2のスピンモデルを調べることが重要である。本研究では指数2のスピンモデルの代表的なものとして知られる非対称アダマールモデルの特徴づけを行った。これにより、クラスの小さなアソシエーションスキーム上のスピンモデルの分類が現実的となった。(4)スピンモデルを持つ距離正則グラフは1-homogenousと呼ばれる性質を持つであろうということは数年前から予想されていたが、本研究では、この予想が正しいことを示した。なお、1-homogenousという概念は、筆者がスピンモデルの研究を始めるよりも前に導入した概念である。(5)1-homogenousな矩離正則グラフめ代数的な特徴づけに成功した。実際1-homogenousという性質を、グラフのTerwilliger代数の規約表現で特徴づけることがでた。(1)すべてのスピンモデルは、あるアソシエーションスキーム上で構成される(Jaeger-Nomuraの定理)が、知られている主要なスピンモデルは、その殆どが距離正則グラフの上で構成されている。そこで、スピンモデルを持つような距離正則グラフを分類することが焦点となっているが、本年度の研究により、そのような距離正則グラフは、1-homogeneousと呼ばれる強い正則生を持つことを示した。1-homogeneousという概念は、筆者がスピンモデルの研究を始めるよりも以前に、距離正則グラフの交叉図式の研究に伴って導入し、研究を開始した性質であり、その後多くの研究者が研究対象としているものである。スピンモデルを持つ距離正則グラフが1-homogeneousであることが証明されたことにより、その対象が大きく限定され、今後の進展が大いに期待できる。なお、この結果は、すでに10年前に筆者が予想し、提起したものであり、ようやく解決に至ったものである。(2)スピンモデルの指数は、非対称スピンモデルの構造定理(Jaeger-Nomura)に伴って、筆者とJaegerにより導入された概念である。ここでは、指数が2のスピンモデルについて、Pottsモデルを内部に含むようなものの構造を完全に決定した。このようなものとしては、筆者が構成したHadamardスピンモデルの非対称版が含まれている。この結果により、クラスの数が小さいアソシエーションスキーム上での非対称スピンモデルの分類が可能となった。実際、生田氏によりクラスが7以下のアソシエーションスキーム上のスピンモデルの分類が進行中であり、そこでは、ここでの結果が中心的な役割を果たしている。

(2)距離正則グラフ上のスピンモデルは、その距離正則グラフのモジュラー不変方程式の解から構成されていることが知られているが、その実数解の性質を調べることで、解の範囲を狭めることができた。(3)非対称スピンモデルの分類では指数が重要な役割を果たすが、その第一のステップとして、指数2のスピンモデルを調べることが重要である。本研究では指数2のスピンモデルの代表的なものとして知られる非対称アダマールモデルの特徴づけを行った。これにより、クラスの小さなアソシエーションスキーム上のスピンモデルの分類が現実的となった。(4)スピンモデルを持つ距離正則グラフは1-homogeneousと呼ばれる性質を持つであろうということは数年前から予想されていたが、本研究では、この予想が正しいことを示した。なお、1-homogeneousという概念は、筆者がスピンモデルの研究を始めるよりも前に導入した概念である。(5)1-mogenousな距離正則グラフの代数的な特徴づけに成功した。実際、1-homogeneousという性質を、グラフのTerwilliger代数の規約表現で特徴づけることができた。
高ノイズ・低解像度を画質特徴とするRI骨シンチ画像の画像解析と自動診断

癌疾患の経過観察において骨転移を検査するための重要な手段は骨シンチ画像である。そのコンピュータ処理による画像診断支援技術の開発を目標として研究した。まず、解像度を低下させずにノイズを除去するために非等方拡散による画像平滑化について手法とパラメタ値の選定を行った。さらに、画像の自由な変形を可能にする自動的手法を適用して非剛性位置・形状合せを行い、異常集積を強調した経時差分画像を作成することができた。本年度は形状保存平滑化のための非等方拡散法に重点をおいて調査,実装し,数種類の変法の性質を観察した.非等方拡散法は解像度を低下させずに領域分割を自然に実現することが期待されているが,初期の方法によれば解の性質が悪いこと,拡散停止関数の選択への依存性が高すぎることと適切な選択の指針が示されていないこと,領域が平坦化する傾向にあること,また,実装上,拡散計算の繰り返しの停止基準乃至は収束判定基準が明らかにされていないことなど,応用上解決すべき問題が存在する可能性が明らかになってきた.停止基準については相関値を用いた方法も提案されているが,とくにRI骨シンチ画像のようにノイズのSN比と粒度が高い画像では,この相関法で期待されているふるまい自体が生じないことも分かった.さらに,通常のノイズ画像においても非等方拡散法のディジタル実装の結果,小ノイズが抑制されはするものの,団塊化し,平滑化画像に団塊により構成されるテクスチャーが生ずることが観察された.これらの現象は実装時のパラメタ値にも依存する.以上のように,非等方拡散法はその原理と形式の簡明さにもかかわらず,実装を含む問題を伴うことが観察された.また,自動レジストレーションのための階層的繰り返しによるワーピング手法について調査,実装し,実験を行った.この場合,階層繰り返しの停止基準が今後の問題となることが観察された.さらに,とくにRI骨シンチ画像の場合は,発光画像であることから,拡大縮小に対する濃淡値補正の手順を組み込むことも今後必要である.以上の外,ソフトウエアの収集,整備等の作業を行った.本年度は、モデルのスマートさとは裏腹に解決すべき重要な問題の存在が明確になってきた非等方拡散によるエッジ形状保存画像平滑化の研究を継続するとともに、局所的レジストレーションのための画像ワーピングの問題にも取り組んだ。非等方拡散の方法論としては、初期の拡散方程式による定式化に加え、目的関数が明確に規定されている総変動最小化、画素の近傍性に加えて濃淡差によっても平滑化を制御する形式のバイラテラルフィルタ、拡散テンソルに基づく方法など、数種類のアプローチが存在することが分かったが、それらの比較評価はあまり行われていないようであり、現段階では最適な手法の選択は文献的にもかなり困難であったが、本研究で行ってきた実験によっても困難であった。各方法の中でも、設計基準が比較的明確に規定されている総変動最小化法に対しては、現在も継続的に研究がなされているようである。したがって、平滑化についてはこのような状況に配慮しながら今後の方針を決めていかざるをえないものと考えられる。一方、経時的観察支援を目標とした画像のレジストレーション、とりわけ局所的レジストレーション(画像ワーピング)については、とくに、自動診断では制御点の手入力が不要な自動ワーピングが重要であるが、そのためにはRueckertらの方法が使われる傾向にあるようである。本研究でもこの方法に準拠してコーディングしたプログラムを用いているが、RI画像では外部の光源・線源による通常の画像(X線画像を含む)と異なり、線量の保存性が重要な課題となることが分かってきた。今後、プログラムの改良を図るとともに、この問題に取り組む予定である。その他、ストレージデバイスの導入による実験・評価データの収集・保管環境の整備を行った。癌疾患の骨転移の早期発見において重要な骨シンチ画像のコンピュータによる画像解析・自動診断技術の開発を目標とし,画像間差分による経時的変化と分布対称性の定量的解析法の開発と,画像認識によるRI物質の異常集積部位の強調・自動検出を目指して研究を行った.まず,RI画像特有の高ノイズを低減するため,濃淡エッジを保存しつつ強力な画像平滑化を可能とする非等方拡散法に関して実験的研究を継続した.そして,人工的テストパターン画像に対する定量的評価および骨シンチ臨床検査画像に対する視覚評価を行い,原画像の濃淡分布を保存しながらノイズを低減する方法として,PeronaとMalikの方法に関連して種々提案されているエッジ停止関数の中から辻らの関数を選定した.また,拡散の最適な繰り返し回数の見積もりを行った.

複数画像間での大域的および局所的な位置・形状合わせ(レジストレーション)についてはRUeckertらの提案による自動的な非剛性手法に基づきプログラムを開発した.以上により,これまで検討してきた要素技術を整理し,異常集積部位の強調・自動検出のために画像間差分に基づく経時的解析のシステム化を試みた.33組の臨床検査画像を用いて経時的差分の実験を行った結果,コントラストが明瞭ではない10組を除く23組について効果を認めた.その他,対称性の解析については石川らが提案した潜在対称性の応用を検討したが,むしろ上記のレジストレーション手法だけで対処できるものと思われる.また,濃淡譜調歪みの補正は従来から医療現場で用いられてきたフィルムスキャンデータやスクリーンキャプチャーデータを継承利用することを意図したものであったが,実験を含め予備的に検討した結果,譜調補正手法だけでは対応し難いことが観察された.なお,将来的には電子データが解析対象となり譜調歪みの問題は解消されることから,今回は基礎的検討に留めた.
神経堤細胞形成のための制御システムの解明

本研究は、神経堤形成メカニズムを明らかにし、生物種間での違いを比較することで、脊椎動物の進化過程で神経堤が獲得された過程を理解することを目指している。そのため、鳥類胚を材料に、神経堤で発現する転写制御因子のSlugに着目して解析を進めた。単離したSlug遺伝子を含む25kbのゲノム断片のうち、エクソン1の上流0.8kbまでに転写活性があることを培養細胞株や胚への遺伝子導入により確認した。この中には、Wntシグナルの下流にあるLEF1やBMPシグナルの下流で働くSmadの結合配列、E-boxなどが存在していた。LEF1と活性化型β-catenin、活性化型BMP受容体とSmad1とSmad4の共導入によって転写が活性化されることが明かとなった。また、Smad1やLEF1が対応するDNA配列に直接結合することがわかった。しかしながら、TOP-EGFPレポーターを胚に導入して内在性のWntシグナル伝達をモニターしたところ、神経堤の誘導時期に活性がほとんどみられなかった。また、β-cateninはBMPによる内在Slug遺伝子の発現を抑制した。これらのことから、頭部神経堤の形成にはWntシグナルは重要で無いと考えられた。また、Slug上流域のE-boxとそれに隣接する配列にはそれぞれSlug、Sox9が直接結合して転写の活性化を行なう事がわかった。特にSox9は、強制発現によって神経板にSlugの発現を誘導することから、神経堤の形成に重要な役割を果たしていると考えられた。さらに、これらの配列を含むレポーター遺伝子を持つトランスジェニックマウスを作成したところ、神経堤特異的な発現を確認できた。このことから、我々が単離したSlug上流域の配列が神経堤特異的な発現のために十分であり、発現制御メカニズムが種を超えて保存されていると結論された。神経堤細胞は、神経外胚葉と表皮外胚葉の相互作用によりその境界部に形成される。この時、BMPやWntなどのシグナル伝達が重要な役割を持っていると考えられている。一旦誘導された予定神経堤領域の細胞は、Slugなどの転写制御因子を特異的に発現するようになる。年度は、まずSlug遺伝子を含むをニワトリゲノム断片25kbを単離し、その構造を明らかにした。その結果、Slug遺伝子の上流0.8kbまでにWntによって制御されるLef/TCFの結合配列やBMPによって制御されるSmadの結合配列が見つかった。ルシフェラーゼアッセイの結果、それらの配列がWntやBMPのシグナルの活性化による転写促進をになっていることがわかった。また、LEF1がLef/TCF配列に直接結合することを、ゲルシフトアッセイによって明らかにした。この上流域配列をGFPレポーター遺伝子につないで、エレクトロポレーションによりウズラ胚に導入したところ、神経堤細胞を含む幅広い領域で活性化された。神経堤形成期の外胚葉におけるWntやBMPシグナルの活性化状態をそれぞれTOP-GFPレポーター遺伝子の活性化やリン酸化Smad1抗体の免疫染色によって調べたところ、神経堤領域を含んで幅広く活性化されていることがわかった。これらの結果は、Slugの転写はWntやBMPによって幅広く活性化されているにも関わらず、表皮や神経板ではその活性化が別のメカニズムで抑制されている可能性を示唆している。