hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハングリー型離散・超離散可積分系の固有値問題への応用

固有値計算のためのqd法の漸化式は離散戸田方程式と一致することが知られている。本研究では,その一般化にあたる拡張型離散ハングリー戸田方程式および離散2次元戸田方程式に着目し,totally nonnegativeな帯行列の固有値を精度良く計算する可積分アルゴリズムの開発を行った。また拡張型超離散ハングリー戸田方程式が箱と玉の両方に番号を付けて区別した箱玉系と対応すること,さらにその保存量の存在を示し,具体的に書き下すことに成功した。一方,超離散戸田方程式に対応するmin-plus代数上の3重対角行列に対し,超離散戸田方程式の解挙動を調べ,時間発展において不変となる保存量の存在を示すことにより,超離散戸田方程式の時間発展が,min-plus代数上の3重対角行列の固有値を計算していることが明らかとなった。このことは,3重対角行列を隣接行列とする重み付き有向グラフにおける最小平均閉路重みを求めることに対応している。最終年度においては,上記の研究成果を論文にまとめ,Journal of Physics A誌に投稿し,2018年に掲載されている。さらに,超離散ロトカ・ボルテラ系についても検討し,min-plus代数上の対称な3重対角行列の固有値を計算できることが明らかとなった。付随して,超離散戸田方程式,超離散qd型ロトカ・ボルテラ系,超離散ロトカ・ボルテラ系を結ぶ変換が得られ,国際会議プロシーディングとしてIOP Conference Seriesへの掲載が決定している。加えて,任意パラメータを導入して一般化した超離散ハングリーロトカ・ボルテラ系および超離散ハングリー戸田方程式についても同様に,対応する固有値アルゴリズムを検討した。パラメータの値が2の場合については成功しているが,任意のパラメータに対するアルゴリズムの定式化までには至らなかった。これについては今後の課題としたい。研究代表者らのこれまでの研究において,可積分な離散ハングリー戸田方程式の数理構造を利用して,Totally NonnegativeなHessenberg行列の固有値を計算する数値計算アルゴリズムを開発している。このアルゴリズムは対称3重対角行列に対するqd(quotient difference)アルゴリズムの非対称行列向けの拡張となっている。平成28年度の研究では,離散ハングリー戸田方程式の拡張にあたる,拡張型離散ハングリー戸田方程式,さらに,それらを特別な場合として含む離散二次元戸田方程式とTotally Nonnegativeな帯行列の固有値を計算するアルゴリズムとの対応関係を明らかにした。さらに,離散二次元戸田方程式に付随する複数のラックス行列から構成される拡大行列とqd型離散ハングリーロトカ・ボルテラ方程式を拡張した方程式のラックス行列が相似変換によって写り合うことを示した。この事実を利用することで,拡張qd型離散ハングリーロトカ・ボルテラ方程式の時間発展が2本の帯を持つ帯行列の固有値を計算できることが示された。拡張型離散ハングリー戸田方程式を超離散化した方程式が記述する箱玉系に関する成果も得られている。拡張型超離散ハングリー戸田方程式の時間発展が複数種の箱と複数種の玉によって構成される「箱と玉の両方に番号がついた箱玉系」と対応することを示した。さらに,拡張型離散ハングリー戸田方程式を表現する行列の固有多項式を基に箱と玉の両方に番号がついた箱玉系の保存量を明らかにした。研究実績の概要に記載した通り,平成28年度では,離散二次元戸田方程式に関連する新たな固有値計算アルゴリズムの導出および拡張qd型離散ハングリーロトカ・ボルテラ方程式との対応を明らかにした。さらに,拡張型超離散ハングリー戸田方程式に対応する箱と玉に番号がついた箱玉系に関する研究も進み,おおむね当初の計画の通り進展しているため。連続時間および離散時間可積分系がもつ著しい性質に由来する固有値計算等の優れた数値計算アルゴリズム:「可積分アルゴリズム」がこれまでに数多く報告されている。本研究では,超離散可積分系の数理構造に着目した新たな固有値計算アルゴリズムの導出を試みた。qd法の漸化式は離散戸田方程式と一致することが知られており,それを超離散化することで箱玉系の運動方程式に対応する超離散戸田方程式が得られる。本研究ではまず,超離散戸田方程式に関連するMin-Plus代数上の3重対角行列に着目し,トロピカル行列式を用いたMin-Plus代数上の固有多項式の根と超離散戸田方程式の変数との対応を明らかにした。また,3重対角行列を隣接行列とする重み付き有向グラフにおける平均閉路重みと固有多項式の根の関係についても明らかにした。さらに,超離散戸田方程式の解の挙動を調べることで,超離散戸田方程式の時間発展が,Min-Plus代数上の3重対角行列の固有値を計算していることが明らかとなった。このことは,グラフの観点からは,有向グラフにおける最小平均閉路重みを求めていることに対応する。一方,超離散ロトカ・ボルテラ系に対応するMin-Plus代数上の固有値計算アルゴリズムについても検討し,対称な3重対角行列を対象とする固有値計算アルゴリズムが得られた。付随して,超離散戸田方程式,超離散qd型ロトカ・ボルテラ系,超離散ロトカ・ボルテラ系を結ぶ変数変換が得られ,超離散qd型ロトカ・ボルテラ系が,従来知られていた箱玉系のラグランジュ表現に対する別表現を与えることを示した。2017年度に計画していた研究は2016年度に一部前倒して実施したため,2017年度は2018年度に計画していた研究を一部前倒して実施したが,研究実績の概要に記載した通り,当初計画していた成果が得られているため,おおむね順調に進展していると判断する。現在,得られた成果に関する論文1編を投稿中である。

固有値計算のためのqd法の漸化式は離散戸田方程式と一致することが知られている。本研究では,その一般化にあたる拡張型離散ハングリー戸田方程式および離散2次元戸田方程式に着目し,totally nonnegativeな帯行列の固有値を精度良く計算する可積分アルゴリズムの開発を行った。また拡張型超離散ハングリー戸田方程式が箱と玉の両方に番号を付けて区別した箱玉系と対応すること,さらにその保存量の存在を示し,具体的に書き下すことに成功した。一方,超離散戸田方程式に対応するmin-plus代数上の3重対角行列に対し,超離散戸田方程式の解挙動を調べ,時間発展において不変となる保存量の存在を示すことにより,超離散戸田方程式の時間発展が,min-plus代数上の3重対角行列の固有値を計算していることが明らかとなった。このことは,3重対角行列を隣接行列とする重み付き有向グラフにおける最小平均閉路重みを求めることに対応している。最終年度においては,上記の研究成果を論文にまとめ,Journal of Physics A誌に投稿し,2018年に掲載されている。さらに,超離散ロトカ・ボルテラ系についても検討し,min-plus代数上の対称な3重対角行列の固有値を計算できることが明らかとなった。付随して,超離散戸田方程式,超離散qd型ロトカ・ボルテラ系,超離散ロトカ・ボルテラ系を結ぶ変換が得られ,国際会議プロシーディングとしてIOP Conference Seriesへの掲載が決定している。加えて,任意パラメータを導入して一般化した超離散ハングリーロトカ・ボルテラ系および超離散ハングリー戸田方程式についても同様に,対応する固有値アルゴリズムを検討した。パラメータの値が2の場合については成功しているが,任意のパラメータに対するアルゴリズムの定式化までには至らなかった。これについては今後の課題としたい。離散二次元戸田方程式に基づく固有値計算アルゴリズムについて,固有ベクトルの計算機能について検討を行う。さらに,Max-Plus代数上の固有値計算アルゴリズムについて検討を始める予定である。上記の「研究実績の概要」の成果について,現在投稿中の1編に加えて,もう1編の論文の執筆を予定している。また,上記の成果は最も単純な場合を扱っているので,それぞれの拡張(ハングリー版)を検討することで,より汎用的なアルゴリズムとなることが期待される。予定していた国内の研究集会への参加を見合わせたため。研究成果発表のための海外出張(SIAM ALA2018@香港,他1件)および国内での学会のための旅費・参加費などに使用する予定である。2017年9月にポーランドで行われる国際会議にて本研究課題の研究成果に関する講演依頼があり,その旅費に使用する。また,国内外の適切な学会にて研究成果の発表を行うための旅費,研究遂行のために必要な書籍の購入,執筆中の論文に関する投稿料,英文校正費等に使用する予定である。
腸内細菌の病原性・非病原性と抗菌ペプチドの作用機構の解明

パネト細胞αディフェンシンペプチドを遺伝子組換え法および合成法により得て、生化学的、構造生物学的および免疫学的基盤を検証した。これらのαディフェンシンを用いて.各種細菌に対する殺菌活性解析を行った。Native Cryptdin4を還元することにより、ジスルフィド結合が殺菌活性に及ぼす影響を検討した。ジスルフィド結合を3組持つCryptdin4(native Crp4)およびnative Cryptdin4をDTTにより還元したCryptdln4(r-Crp4)を調製し、それらのS. typkimurium WT、S. typhimurium phoP-、E. coli ML35およびS. aureusに対する殺菌活性をそれぞれ測定した。その結果、r-Clp4はE.coliに対してのみnative Crp4より有意に強い殺菌活性をペプチド濃度1μg/mlにおいて示したが、その他の細菌に対してはnative Crp4と同等の強力な殺菌活性を認めた。また、両ペプチドの各々の細菌に対する50%阻害濃度(IC50)は有意差を示さなかった。これらの結果より、Crp4のジスルフィド結合は検討した常在菌および非常在菌に対する殺菌活性に直接関与していないことを明らかにした。さらに、Lactobacillus、Bifidobacterium等の常在菌を用いて腸管における排除と共生の分子機構について、細菌側因子と宿主自然免疫作用因子であるαディフェンシンの作用を解析する新たなアッセイ系を確立し、ex vivo腸内環境における共生と排除機構を解析した。本研究により、腸内に常在する非病原性細菌および非常在菌に対して、αディフェンシンのジスルフィド結合が多くの細菌では殺菌活性に関与しないことを明らかにするとともに、腸内の共生と排除に関わる細菌側および宿主側因子の重要性を示唆した。自然免疫における主要なエフェクターである抗菌ペプチドの殺微生物作用に関わる分子機構を明らかにするために、まず、ヒトのパネト細胞が分泌するαディフェンシンであるHD5を大腸菌遺伝子組換え発現系を用いて調製した。その殺菌活性を、われわれの確立したS. typhimuriumを用いた殺微生物アッセイを施行し確認した。さらに、合成HD5ペプチドおよび合成マウスパネト細胞αディフェンシ(cryptdins)を調整し、それらを用いて各種細菌に対する殺微生物活性の解析を行った。これらの結果、パネト細胞αディフェンシンでは、立体構造が活性化酵素に対する安定性を介して殺菌活性に関与している可能性を示した。マウス小腸材料またはインフォームド・コンセントの下に得た新鮮小腸材料からわれわれの既報(Ayabe T etal., Nature Immunol 2000)に準じて小腸絨毛と陰窩を分離し、サルモネラ菌(S. typhimurium)、大腸菌(E. coli)または乳酸菌と共培養してパネト細胞分泌物を得た。得られたパネト細胞分泌物およびパネト細胞αディフェンシンを各種細菌に37°Cで1時間曝露し、曝露群または非曝露群反応物の殺菌率を解析した。単離小腸陰窩と,S.typhimurium, E. coliおよび腸内常在細菌であるLactobacillusをex vivo培養したところ、検討したいずれの上清中においても殺菌活性を認めた。われわれの確立した小腸パネト細胞分泌系を用いた殺菌アッセイにより、パネト細胞における微生物認識機能と感染防御機能が示された。
特異的神経回路形成に関与する分子の解析

嗅球は終脳の吻側端に位置する領域である。発生時に、嗅球の僧帽細胞はその軸索を終脳の尾側に向かって伸長し、終脳古皮質の神経細胞とシナプス連絡する。本年度の研究で、マウス胚の終脳をコラーゲンフィルター上で培養することにより、この嗅球-終脳神経回路がin vitroで忠実に再現できることを明らかにした(投稿準備中)。また、嗅球断片と終脳の様々な領域との組み合わせ培養も行い、嗅球-終脳回路形成には僧帽細胞とその周囲の環境との相互作用が重要であることを示唆する結果を得た。これらの結果より、マウス胚の終脳中には僧帽細胞の軸索伸長を制御する何らかの因子があることが予想される。そこで更にいくつかの培養実験を行い、マウス胚の脳中には僧帽細胞の神経線維伸長を促進する2種類の因子が存在することを見いだした。一つは、終脳古皮質及び新皮質の細胞膜成分に結合した因子で、これらの膜上で嗅球を培養すると非常に長い神経線維が伸長する。終脳皮質膜を蛋白分解酵素で処理するとこの活性が瞬時に失われてしまうことから、この活性因子は蛋白質であると考えられる。また、間脳、中脳あるいは終脳の中でも中隔部や線条体から調製した膜成分には神経線維伸長活性は認められないので、活性因子は終脳皮質に局在しているものと思われる。2つめは、脳に単一細胞培養を行った際に培養細胞上清に含まれるもので、拡散性の因子である。この拡散性の因子は前述の膜結合性の因子とは異なり、終脳、間脳、中脳いずれの領域の細胞の培養上清からも得られる。現在これらの因子について更に解析を進めている。
アフリカ農村部におけるリプロダクティブヘルス・母子保健フィールド実験

なぜサブサハラアフリカにおけるリプロダクティブヘルスケア・母子健康管理の利用が進まないのか、利用を促進するために効果的な政策介入は何か。斬新なフィールド実験(ランダム化比較試験(RCT))を、性生活・避妊・家族計画、産前、出産、産後・育児の各ステージで行うことで、女性の健康管理行動を深く理解し、効果的介入を導く。本研究の目的は、サブサハラアフリカで斬新なフィールド実験を行うことで、女性の保健行動を理解し、リプロダクティブヘルスケア・母子保健サービスの利用を促進する政策介入を考案することである。ナイジェリアで行った3先行実験を発展させ、3つのフィールド実験を、性生活・避妊・家族計画・産前、出産、産後・育児の各ステージで行う。幼児予防接種・妊娠検査・施設分娩の促進という3テーマはいずれも開発途上国の深刻な問題であり、社会的重要性も高い。女性の保健行動を理解し、リプロダクティブヘルスケア・母子保健サービスの利用を促進する政策介入を考案することが本研究で達成されれば、研究成果は学界のみならず、一般社会への波及効果も十分期待できる。
アイヌ民族の若年層における民族意識とアイデンティティ

本研究は、アイヌ民族のアイデンティティと民族意識を、先住民族としての独自性と、在日韓国・朝鮮人・中国人との共通性を視野に入れながら、おもに若年層を中心に聞き取り調査を実施し考察するものである。ただし、本研究は予備的研究という性格もあり、今回の調査はなるべくヒアリング対象者やインフォーマントとのラポールを築くことを第一とした。関東ウタリ会(関東在住アイヌ民族の組織)の方々の協力のおかげで、ヒアリング対象者の選定がより容易になったことに感謝している。まず、北海道では、アイヌ民族である学校教師の方々が中心となっている勉強会(『少数民族懇談会』)の例会に参加させていただき、アイヌ民族の抱える問題状況について聞き取りをおこなった。次に、冬の間、アイヌ民族(その世帯員を含む)が対象となっている職業訓練と伝統文化保持とを兼ねた活動である「機動訓練」(刺しゅうコース)を見学しながら、そこに参加していた女性たちからヒアリングをおこなった。(以上、苫小牧)私的にアイヌ文化博物館を経営しつつ、アイヌ語教室運動に携わる人物からも聞き取りをした。彼によると、世界の先住民の運動が自らの運動の活力源となっているようであった。(以上、旭川)数人のアイヌの若い世代からヒアリングをおこなったが、今後とも継続していくつもりである。(以上、札幌)未だヒアリング対象者の人数が少なくて、類型化までは至らないが、アイヌの若い世代は、中高年層が抱く「負のイメージ」がほとんどといってよいほどなく、むしろ自分の個性の一要素としての「プラスのイメージ」としてとらえているということがうかがえた。北海道ウタリ協会での聞き取りでも、これらのことは再確認できた。このことは、当初の作業仮説としてのアイヌ民族の「アイデンティティ再構築」が若年層を中心としておこっていることを裏付ける。なお、民族運動におけるジェンダー要因も重要な課題であることが判明したが、今後のヒアリングの積み重ねで明らかにしていきたい。
トポロジカル半金属における新奇トポロジカル量子現象の理論的研究

近年トポロジカル半金属は異常電磁気応答やトポロジカル超伝導性を示すことから理論と実験双方から注目を集めています。第一の成果は、交差線ノード半金属という新奇な半金属に対し、その基礎理論構築及び候補物質提案を行ったことです。この研究より包括的な物質探索が可能です。第二の成果は、アンチペロブスカイト型ディラック半金属に対するトポロジカル超伝導理論を構築しました。この研究より大きい巻き付き数を持つ新しいトポロジカル相を発見しました。本研究課題では、トポロジカル半金属の物性をトポロジーや群論の観点から研究することが目的である。H28年度では、(1)非共型対称性を持つ超伝導体におけるラインノードの安定性と(2)ノード半金属のトポロジカル量子相転移の分類を研究を行った。以下それぞれの研究課題における成果の述べる。(1)の研究では、非共型対称性を持つ超伝導体中のノードのトポロジカル安定性に関する一般的な理論を構築することに成功した。一般論を構築する際、ブリルアンゾーン境界における対称操作間の交換関係の変化が重要な役割を果たしていることを明らかにした。この理論をUPt3の超伝導体中の線ノードに適用し、それが非共型対称性とトポロジーにより保護されていることを解明した。この研究はアメリカ物理学会誌:Physical Review Bに受理された。(2)の研究では、複数のバンド交差線(多重ラインノード)を群論の観点から分類した。その結果、点群中のミラー対称性の数がラインノードの本数に対応していることを明らかにした。また、興味深いことに多重ラインノードはラインノードの本数に応じてスピン軌道相互作用を通してディラック半金属やトポロジカル半金属へ転移することも明らかにした。この研究は現在Physical Review Bへ投稿中である。プロジェクトの発足当初は、通常のラインノード半金属のトポロジカル相転移の分類に焦点を当てる予定であった。しかし、名古屋大学理学部の山川氏や山影氏の協力もあり、多重交差ラインノード半金属という新しいトポロジカル相へ研究を広げることができた。結果として、多重交差ラインノード半金属における豊富なトポロジカル相転移現象を発見できた。本研究課題ではトポロジカル半金属における新奇量子現象を解明することを目的にしている。平成29年度では申請書類に書いたようにディラック半金属系のアンチペロブスカイト化合物A3BOの超伝導性について研究を行った。アンチペロブスカイト化合物はΓ点近傍にOh対称性により生じる2つの4重縮退したバンドがある。それぞれAのd軌道とBのp軌道から構成され、Γ点近傍で交わりディラック点を生じさせる。実際には、軌道の混成が生じてディラック点にはギャップが開き、そのときはトポロジカル結晶絶縁体となっている。私は京都大学基礎物理学研究所のグループと共にアンチペロブスカイト化合物の超伝導状態の一般論を構築した。まず、我々は対称性の観点からクーパー対を分類し、軌道間の引力相互作用が強いときはOhのAu表現が安定であることを明らかにした。次に、Au表現の超伝導状態のトポロジカル数を計算し、大きいトポロジカル数を持つ新奇トポロジカル超伝導状態であることを明らかにした。また、物質パラメータを変えることで様々なトポロジカル数の超伝導状態へ転移することも明らかにした。このような大きいトポロジカル数を得るには結晶が高い対称性を持つ必要があり、アンチペロブスカイト化合物特有の現象であると考えられる。本研究はアンチペロブスカイト化合物Sr3-xSnOの超伝導の発見に触発されてスタートしたが、想像以上にユニークな現象を発見することができた。今後も同物質において量子現象の探索を行いたいと考えている。(1)研究計画に書いてあるように、立方対称性を持つディラック半金属におけるトポロジカル超伝導性を研究する予定である。研究方法は、スピン3/2を持つ電子系のおける有効ハミルトニアンからスタートし、可能なクーパー対の表現を導出、超伝導ギャップ構造を解析、トポロジカル数の計算を行いたいと考えている。(2)ラインノード半金属からワイル半金属への相転移に関し、H28年度の研究をより掘り下げたいと考えている。研究方法は、先行研究に時間反転対称性を破るような摂動も加え、可能なワイル半金属相を探索したいと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。物性物理学29年度が最終年度であるため、記入しない。
パッシブコントロ-ルによる斜流送風機の低流量特性改善

本研究は,パッシブなコントロ-ルにより,斜流送風機の低流量域で問題となる不安定な圧力特性を解消する方法を提示し,そのメカニズムを空気力学的に解明することを目的とする.そのため,準三次設計法(子午面流れ計算に流線曲率法,翼間流れ計算に二次元翼列資料とポテンシャル理論計算併用)により比速度1620(rpm,m^3/min,m)の斜流送風機の設計を行い,供試送風機を試作した.次に,不安定特性改善のキ-となる前置還状翼及びバイパス流路の設計,製作を行い,この装置を用いて送風機特性試験及びピト-管による内部流測定を行った(差圧トランスジュ-サ,差圧用増幅器使用).さらに,以上の研究で改良が必要となった入口ノズル形状の改良,前置環状翼直径変更,整流フィンのソリディティ及び角度変更等を行うとともに,熱線流速計による非定常内部流測定を行った(ハ-ドディスク使用).以上の実験結果及びその解析により次の結論を得た.(1)本研究で提案された環状翼により,高比速度斜流送風機の低流量域不安定特性をパッシブコントロ-ルにより完全になくすことができた.また,この方式は設計点を含む高流量域では送風機性能に全く悪影響を及ぼさないことを確認した.(2)本斜流送風機のパッシブコントロ-ルのメカニズムを詳細な内部流れ測定により明らかにした.(3)設計において環状翼後縁と動翼前縁との間隔が重要な因子であり本送風機の場合G=5mmが最適値あることを示した.(4)斜流送風機の入口形状を改善することにより,送風機性能を向上することができた.(5)環状翼の設置により低流量域での旋回失速が消滅することが,入口流れの周波数分析により明らかにされた.前置環状翼を設置する新しい方法で、パッシブなコントロ-ルにより斜流送風機の低流量域で問題となる不安定な圧力特性の安定化を目的として、下記の通り研究を行いほぼ目的を達することができた。1.斜流送風機の設計・製作:準三次元設計法(子午面流れ計算に流線曲率法、翼間流れに二次元翼列資料を併用)により斜流送風機を設計・試作した。比速度は高比速度、1600(rpm,m^3/min,m)とした。2.前置環状翼及びバイパス流路の設計・製作:前置環状翼断面としては背面形状が送風機の入口ノズル形状に適合するようにゲッチンゲン翼を用いた。送風機性能に影響が大きいと考えられる動翼先端と環状翼後縁の隙間を540mm変えた設計を行った。3.前置環状翼の効果を調べる実験:送風機特性試験により入口環状翼の効果を調べるとともに、5孔ピト-管による内部流動測定を行い、低流量域及び高流量域における動翼前後のフロウパタンを調べた。4.本年度の研究のまとめ:高比速度斜流送風機の場合には、前置環状翼を用いるパッシブなコントロ-ルにより著しい性能改善が得られた。具体的には、低流量域における圧力特性の右上り不安定部分を完全になくすことが可能である。本装置による性能改善のメカニズムを流体力学的に検討した。最適形状としては、環状翼後縁と動翼先端前縁との最適な隙間は5mm(翼先端弦長に対する隙間比0.04)である。また、環状翼の設置は設計点及び高流量域の送風機性能に対し、なんら悪影響を及ぼさないことも確認された。本研究は,パッシブなコントロ-ルにより,斜流送風機の低流量域で問題となる不安定な圧力特性を解消する方法を提示し,そのメカニズムを空気力学的に解明することを目的とする.そのため,準三次設計法(子午面流れ計算に流線曲率法,翼間流れ計算に二次元翼列資料とポテンシャル理論計算併用)により比速度1620(rpm,m^3/min,m)の斜流送風機の設計を行い,供試送風機を試作した.次に,不安定特性改善のキ-となる前置還状翼及びバイパス流路の設計,製作を行い,この装置を用いて送風機特性試験及びピト-管による内部流測定を行った(差圧トランスジュ-サ,差圧用増幅器使用).さらに,以上の研究で改良が必要となった入口ノズル形状の改良,前置環状翼直径変更,整流フィンのソリディティ及び角度変更等を行うとともに,熱線流速計による非定常内部流測定を行った(ハ-ドディスク使用).以上の実験結果及びその解析により次の結論を得た.(1)本研究で提案された環状翼により,高比速度斜流送風機の低流量域不安定特性をパッシブコントロ-ルにより完全になくすことができた.また,この方式は設計点を含む高流量域では送風機性能に全く悪影響を及ぼさないことを確認した.(2)本斜流送風機のパッシブコントロ-ルのメカニズムを詳細な内部流れ測定により明らかにした.(3)設計において環状翼後縁と動翼前縁との間隔が重要な因子であり本送風機の場合G=5mmが最適値あることを示した.(4)斜流送風機の入口形状を改善することにより,送風機性能を向上することができた.(5)環状翼の設置により低流量域での旋回失速が消滅することが,入口流れの周波数分析により明らかにされた.
美術教育におけるデジタル教科書開発に関する研究

デジタル教科書とは,教科書準拠型のデジタルコンテンツのことである。本研究は,児童・生徒一人ひとりに持たせるタブレット型PCを想定したものではなく,教室の大型テレビや電子黒板,スクリーンなどに投影して使う教師用PCのソフトウェアを指している。一見生徒の教科書と同じ画面だが,部分的に拡大したり関連する音声や動画を紹介できるというものである。本研究の目的は,美術科のデジタル教科書について備えたい機能を検討した上で一部を試作することによって授業で検証し,成果や課題を明らかにすることである。そこで授業におけるデジタルコンテンツの活用に関連する先行研究を調査し,情報を収集すると同時に現在商品化されている国語科のデジタル教科書について機能や操作方法・使い勝手について検討した。そして中学校美術の教科書や副読本に掲載されている図版について,指導内容に基づいた見せ方・示し型を類型化し,代表的な使用法についてデジタルコンテンツとして制作し,授業で試用した。主な機能としては,教科書の図表を拡大できる・書き込める,立体を回転させるなどであり,絵画・デザインなどの平面作品,彫刻・工芸・建築などの立体作品,アニメーションや映像などの動画作品の3つに分類し,授業での活用を想定した機能について整理,検討した。制作したコンテンツは10数種類に及び,様々な題材の色々な場面を想定したものである。成果としては,制作方法や技法についても大変わかりやすいと好評であり,生徒の関心意欲を引き出すことも確認できた。今後ますますコンテンツの充実が望まれるが,実際に商品化する場合,教科書制作会社としては,著作権の問題をクリアする必要があり,直ちにすべてのページのコンテンツの開発・充実という訳にはいかないという課題も明らかになった。
電子線ホログラフィーによるナノ磁区構造評価法の開発

本研究は従来の電子線ホログラフィーを発展させ、先端磁性材料の磁区構造を動的に評価できる新しいシステムの構築を目的とした。具体的な研究成果は以下の通りである。1.電子レンズ磁場測定システムの開発電子顕微鏡内で試料が受ける磁場の大きさを正確に測定するために、高感度の小型ホール素子を備えた電子レンズ磁場測定装置を開発した。更にこの装置を利用して、対物レンズの励磁条件と試料が受ける磁場の関係を明らかにし、種々の磁場雰囲気中でのホログラフィーの実験を可能にした。2.磁性体観察における結像条件の最適化電子顕微鏡の各種レンズの励磁条件を操作して、ホログラムの鮮明度の向上、観察領域の広域化、電気的ノイズの低減などを行った。その結果、磁性体観察に対すホログラムの最適な観察条件を確立することができた。3.局所的磁化分布の精密解析法の開発一般的にホログラムの位相再生像には磁場情報の他に電場情報(内部ポテンシャルの効果)が含まれる。磁化分布を高精度で評価するためには両者を分離する必用がある。本研究では電子顕微鏡内で試料を加熱・冷却し、磁気相変態温度の上下でホログラムの撮影を行い、更にこれらの位相情報の演算により磁場情報のみを抽出する手法を開発した。4.開発した技術を用いた先端磁性材料の評価巨大磁気抵抗効果を示すことで注目されているペロブスカイト型マンガン酸化物の磁気相変態機構を考察した。磁気相変態温度近傍での磁化分布とその温度依存性を明らかにし、電気的特性に大きな影響を及ぼす磁気相分離組織の振る舞いを初めて実験的に明らかにすることができた。本研究は、従来の電子線ホログラフィーを発展させ、種々の磁場雰囲気中での物質の磁区構造を高い分解能で観察するシステムを開発し、先端磁性材料の評価へ応用することを目的としている。平成13年度(初年度)は以下のような研究を行った。1.電子レンズ磁場測定システムの開発電子顕微鏡内で試料が受ける磁場の大きさを正確に測定するために、高感度の小型ホール素子を先端に搭載した、電子レンズ磁場測定装置を開発した。本研究で作製した装置は、種々の透過電子顕微鏡に挿入することが可能で、汎用性が高い。従来、電子顕微鏡内で試料が受ける磁場を計測し、その結果を先端材料の微細構造・磁区構造の評価に反映させた研究は殆ど無く、特に電子線ホログラフィーと組み合わせた本格的な研究は今回が初めてのものである。2.残留磁場制御法の開発上記の電子レンズ磁場測定システムを活用して、試料近傍における磁場の精密な制御を図った。具体的には、対物レンズの励磁電流と試料近傍に生じる磁場との関係を求め、定量的な磁場印加実験のための基礎データを収得できた。3.磁性体観察における結像条件の最適化電子顕微鏡の対物レンズを操作・改良し、磁性体観察の機能を高めて行くと、像の歪や非点収差が増長されるという問題も生じる。本研究では、電子顕微鏡の各種レンズの機械軸の調整により、これらの歪や非点収差を抑える方法を見いだすことができた。ホログラフィーを用いたナノ磁区構造の評価に関して以下の研究を行った。1.ホログラフィー観察条件の向上現有する電子顕微鏡システムのレンズ系の操作を行い、200kVと300kVの異なる加速電圧下で微細組織や磁区構造を評価可能にした。この結果、電子の非弾性散乱平均自由行程を意図的に変えることが可能となり、各種磁性材料の磁化を定量評価する際に重要となる、薄膜試料の厚さ決定の高精度化を達成することができた。

また、異なる加速電圧での実験条件の確立により、試料に加わる残留磁場の大きさを選択できるようになり、磁区構造を電子顕微鏡内で操作する新しい評価法の開発へと研究を進展させている。これらの成果により、観察できる先端磁性材料、および評価可能な磁気的性質の対象を大幅に増やすことができた。2.磁場情報と電場情報の分離一般にホログラムには磁場と電場(結晶ポテンシャル)の情報が重畳される。特に電場による位相変化は試料の厚さ変化が大きいほど顕著で、このような領域では高精度の磁区構造評価が難しい。この問題を解決するために本研究では、実験対象であるマンガン酸化物の以下の性質に注目して電場情報の除去を試みた:(1)常磁性状態(もしくは反強磁性状態)では電場の情報だけが得られる、(2)同じ領域を強磁性状態で観察すれば、上記の電場情報に磁場情報が重畳される、(3)電場情報には温度依存性が無いため、上記二点のデータを差し引けば磁場の情報だけが残る。この結果、磁場情報のみを抽出する事に成功した。この新しいデータ解析法により、磁場情報だけに注目した精密なホログラフィー実験が可能になった。ホログラフィーを用いたナノ磁区構造の評価に関して以下の研究を行った。1.局所的磁化分布の精密解析法の確立一般的にホログラムの位相再生像には磁場に関する情報と電場に関する情報(内部ポテンシャルの効果)の両方が含まれ、磁化分布を高精度で評価するためにはそれらを分離する必要がある。マンガン酸化物の磁化分布を解析するために、磁気変態温度の上下で得た位相情報の演算から電場情報を除去し、磁場情報のみを抽出する方法を確立した。その結果、磁気的に相分離した状態では、ゼロ磁場下で磁束は強磁性相の内部で完全に閉じており、非磁性相への浸みだしが無いことなど、マンガン酸化物の磁気微細構造に関する基本的な性質を明らかにできた。また、磁場情報のみを抽出する別な方法として、入射電子線の方向を180度変えて撮影した一対のホログラムの解析も行っており、試料をTEM内で加熱・冷却できない場合などに有効であることを確認している。2.磁区構造の温度依存性、外部磁場に対する依存性の評価磁性相と非磁性相(反強磁性相)が共存する、いわゆる相分離状態の組織の安定性を考察するために、温度揺らぎの効果と外部磁場の効果を検証した。入射電子線の輝度調整に基づく、いわゆるビームヒーティングの効果を利用したところ、磁気相分離した組織は温度揺らぎに対して極めて敏感で、孤立した複数の強磁性ドメインが容易に連結して大きな強磁性領域が形成される様子など、マンガン酸化物の伝導性と微細構造の相関を解明する上で重要な結果を得た。また、磁気的に相分離した状態に弱い磁場を印加する実験も行っており、強磁性ドメインの磁束のカイラリティー変化のプロセスなど、磁気記録にも応用し得る研究成果を得ている。当初目的とした、ホログラフィーによるナノスケールでの磁区構造評価法の確立や、磁気相変態の動的観察に関する知見の集積を達成できたと考えている。
exosomeは髄液のバイオマーカーになりうるか

髄液中の粒子を、粒子径計測器を用いて測定したところ、exosomeの粒子径に近似する粒子が3.41081.1×1011/mlの密度で存在していた。一方exosome中に存在すると考えられるmiRNAをelectropherogramにて検討し、平均857pg/ulのRNAと考えられるシグナルが検出され、mirnaアレイチップ解析では200種類以上のmiRNAが同定された。また髄液についてはexosomeの表面抗原を認識するIgM型抗体をクロスリンカーとしてexosomeを濃縮できる可能性が示唆された。これらのことから髄液中のexosomeに存在するmiRNAを神経疾患の新規指標として活用できるものと考えられた。Exosomeは一般的なウイルス粒子とサイズが同程度の脂質二重膜から成る分泌性のvesicleである。粒子径が小さいためこれまで存在が明らかでなかったが、現在あらゆる体液中に豊富に存在することが明らかになっている。最近急速に解析が進んでいるmiRNAのキャリアの一つがexosomeであり、各種体液中のexosomeは新規バイオマーカーを提供する試料と成り得るものである。本研究では神経疾患の診断に重要であるものの十分な疾患情報を得ることが困難であった髄液に関して、その中に含まれるexosomeを解析対象とすることにより髄液の診断価値をさらに高くすることを目的としたものである。まず血球分分画を遠心分離した後の髄液中の粒子を、粒子径計測器を用いて測定したところ、平均粒子径99.6121.5nmの粒子が3.41081.1×1011/mlの密度で存在していた。またその粒度分布はexosomeのそれと一致するものであった。一方exosome中に存在すると考えられるRNAをelectropherogramにて検討し、平均857pg/ulのRNAと考えられるシグナルが検出された。ただし泳動のピークは多峰性であり、多くが18Sにピークを有し、約3割のcaseにおいて一部のピークがmiRNAに相当する25nt付近に検出された。次にmirnaアレイチップにて髄液中のmiRNAの網羅的な解析を行った。チップでは221種のmiRNAが検出され、このうち18種は原液では測定限界を超える高濃度であった。以上のことから髄液中には一定量のexosomeが存在し、その中に含まれる複数のmiRNAは現在の一般的なアレイチップで充分検出可能であることが明らかになった。本研究は髄液中のexosome分画を採取し、その髄液中exosome中に各神経疾患毎に特有な核酸(miRNA、mRNA)とタンパク質を同定することにより、新たな髄液検査のマーカーを高感度に測定する系を確立できるようにすることを目的としている。当該年度は実際の神経疾患患者から同意を得た上で髄液を採取し、まず溶液中の微粒子の数を計測する新規の機器を用いて、髄液中の微粒子を計測した。その結果直径が80μm前後の粒子が1ml中1億個以上存在することが明らかになった。粒子径分布の比較によりこれらの髄液中の粒子がいわゆるexosomeに相当するものと考えられた。次にこのexosomeに含まれているとされる核酸のmiRNAをアレイにより網羅的に解析した。この解析により髄液中にhsa-miR-638、hsa-miR-1908、hsa-miR-762など約50種のmiRNAが高頻度に存在することが明らかになった。一方でその他の数百種類のmiRNAは検出されず、前記のmiRNAに関しては特異的な核酸であると考えられ疾患のマーカーとして応用できるものと考えられた。髄液の確保はすでにできており、今後も随時新たな髄液サンプルが入手できるようになっている。また方法論的にもすでに確立でき初年度としては目標にほぼ到達している。しかしながら追加解析に必要な費用が当初の計画より増大することになり、競争的研究資金を更に獲得し今後の解析を進める必要がある。アレイによるmiRNAの網羅的な検索は確認程度の最小限にとどめ、ターゲットとなりうるmiRNAに焦点を当ててrt-PCRの手法により解析数を増やすよう努力する。次年度はrt-PCRに必要な最低限のプライマーと逆転写酵素、核酸増幅酵素の購入費用に研究費をあてることとする。
レチノイド,B-カロチンの新生児における栄養評価とその臨床応用

近年医療の進歩に伴い末熟児の生存率が高まるなかで、末熟児と慢性肺疾患の関係が注目されている。この慢性肺疾患の予防にビタミンAが有効であるという報告もあるが、ビタミンAには中毒症が存在するためその安全な投与が望まれている。ビタミンA充足状態の健常成人に対するβ-カロチン投与の報告はあるが、この場合血中レチノール値の上昇は認められないと言われている。今年度私達は末熟児を対象としてβ-カロチンを栄養添加し、血中のレチノール、β-カロチン、RBPを測定し検討した。レチノール、β-カロチンはHPLCを用い、RBPはレーザーネフェロメトリー法を用いて測定した。β-カロチンの添加は生後3-4日目より行った群(A群)と経口摂取開始後約1ヵ月の時点で行った群(C群)の2群で行った。またそれぞれの対象をB群、D群としたβ-カロチンの添加は10mg/kgを朝1回7日間連続で行った。レチノール、β-カロチンおよびRBPの測定はβ-カロチン添加前後に行った。β-カロチン添加により血中β-カロチン値は著明に上昇した。血中レチノール値は、A群、C群では有意差をもって上昇した。B群でも上昇傾向を認めたが有意差はなかった。またD群では血中レチノール値に著明な変動を認めなかった。血中RBPはA群B群ではレチノールの上昇に伴い上昇傾向を認めたが、C群D群では著変を認めなかった。ビタミンA欠乏状態といわれる末熟児ではβ-カロチン添加により血中レチノール値の上昇を認めた。このことは末熟児の体内においてはβ-カロチンからビタミンAへの転換がさかんであることを示しており、β-カロチンはビタミンAの供給源となり得ることが示唆された。
地震時緊急対応を支援するための観測波形を用いた地震波動場の即時推定手法の開発

前年度までにおこなってきたテストフィールドにおける地震観測を継続して行い,今後の解析での利用も考慮して,得られたデータのデータベース化を行った。前年度までに,短周期領域で利用可能な地盤構造推定のための移動を伴わない「省力化アレー観測法」を開発したが,今年度は,やや長周期領域での適用可能性について検討した。その結果,脈動領域の微動であっても伝播方向の非定常性がある程度認められることがわかり,その事を利用して比較的長時間の観測をする事で23秒程度の周期帯までは,移動を伴わない「省力化アレー観測法」が利用可能であることを確認した。また,地盤構造の推定精度を高めるために第一年度におこなった重力探査と昨年度までに行ってきた微動探査法を併合処理するアルゴリズムを開発し,これにより,密度構造および速度構造を同時に満足する,より物理的に適切な地盤構造モデルを推定可能であることを数値実験と実データから確認した。一方,観測記録を用いることで波動場を合理的に内挿する手法についても検討を行った。観測によって得られた実際のスペクトルをもとにして非定常な波動場を推定するためのアルゴリズムを開発し,数値実験を通して確認した。場の不確定性を評価する方法について,スペクトル有限要素法の考え方を差分法に適用する事で,簡単なモデルの場合は適当なスペクトルをもとにある程度までは計算可能である事を確認したが,計算誤差の蓄積などの問題が大きく必ずしも十分な精度での計算結果を得るには至らなかった。この問題については,今後も検討が必要であると考えている。第15年度に実施した研究の概要を以下に列挙する。・本研究で提案する解析手法の妥当性を確認するためのテストフィールドを選定した。本研究では,非均一場を取り扱うことを考慮し,地域内で基盤構造の変化がある程度予想され,かつ地震の発生の可能性が高い地域として,滋賀県浅井郡周辺(琵琶湖東岸)を選んだ。約100年前にこの地域を震源とする姉川地震が発生しており,その際の被害分布に著しい非均一性が観察されたことが知られている,という点も選定理由の一つである。なぜなら,これは,対象地域での地震波動場が本研究において対象にしようとしている非均一場を構成している,という客観的な事実を示すものと考えられるからである。・地震観測設備を上記地域に2ヶ所設置し,観測を開始した。1ヶ所は基盤岩が露出している場所,もう1ヶ所は堆積層上で,姉川地震の際に鐘楼が約1mも飛んだことが知られている寺の境内である。・対象地域の基盤構造の調査を行った。今年度は,重力による詳細な探査を実施し,基盤岩構造の推定とモデル化を行った。・微動の3成分アレー観測記録を用いてRayleigh波だけでなくLove波の位相速度を推定するための既往の手法における理論的問題点を指摘した上で,より一般的な形での定式化を示し,これらの表面波の位相速度を観測記録から推定可能であることを理論的に示した。・波動場の最大値を考慮するための理論の基礎的検討を行った。前年度に設定したテストフィールドにおける地震観測を継続して行った。いくつかの地震の記録が得られたので,それを解析に用いることができるように,データの整理を行った。また,テストフィールドでの地盤構造調査と平行して,地盤構造推定のためのより簡便な観測手法を開発した。「省力化アレー観測法」として申請者が提案した2点同時観測に基づく地盤構造推定のための手法では,アレーを構成する観測点を移動しなくてはならなかったが,短周期領域では,移動することなく,2地点での観測を行うだけで位相速度を推定できる手法を開発した。この手法では,時間-周波数解析法の一つである,Hilbert-Huang Transform (HHT)を用いることで位相速度を直接時間軸上で求め,種々のノイズ対策を行うことで有意な結果を得ることに成功した。さらに,Rayleigh波だけでなく,Love波もあわせて「省力化アレー観測法」によって位相速度を推定できるようにするための定式化を行った。また,「場」の不確定性を観測記録から同定するための逆解析手法の開発にも着手した。逆解析を行うにあたって必要となる順解析の手法として適切な手法について検討を行った。波動場の計算においては,差分法を用いることが有効であるため,スペクトル確率有限要素法の考え方を差分法に適用し,実際に順解析が可能かどうかを検討し,1次元の簡単な計算が可能であることを確認した。しかし,誤差の蓄積などにより,計算が発散する場合のあることが明らかとなったため,来年度にも継続して検討を行う。

また,地盤構造の推定精度を高めるために第一年度におこなった重力探査と昨年度までに行ってきた微動探査法を併合処理するアルゴリズムを開発し,これにより,密度構造および速度構造を同時に満足する,より物理的に適切な地盤構造モデルを推定可能であることを数値実験と実データから確認した。一方,観測記録を用いることで波動場を合理的に内挿する手法についても検討を行った。観測によって得られた実際のスペクトルをもとにして非定常な波動場を推定するためのアルゴリズムを開発し,数値実験を通して確認した。場の不確定性を評価する方法について,スペクトル有限要素法の考え方を差分法に適用する事で,簡単なモデルの場合は適当なスペクトルをもとにある程度までは計算可能である事を確認したが,計算誤差の蓄積などの問題が大きく必ずしも十分な精度での計算結果を得るには至らなかった。この問題については,今後も検討が必要であると考えている。
ダニ抗原特異的なアトピーを特徴とする脊髄炎におけるTh2タイプT細胞応答の解析

1.末梢血リンパ球のサイトカイン産生パターンの解析末梢血をPMAとionomycinで4時間刺激後のCD4陽性T細胞のサイトカイン産生を、IFNγ及びIL-4に対するモノクローナル抗体で染色してフローサイトメトリー法で検索した。脊髄炎患者(22例)では健常対照(36例)より有意にCD4陽性T細胞内IFNγ/IL4比が低く、アトピー性脊髄炎ではTh2優位な状態にあることが示された。2.末梢血リンパ球サブセットの解析リンパ球表面抗原に対する各種モノクローナル抗体を用いて、フローサイトメトリー法により末梢血リンパ球サブセットを測定した。高IgE血症を伴う脊髄炎(10例)では、健常対照(20例)に比し、有意にCD8^+cell,CD3^+CD8^+cell,CD8^+CD45RA^+cell,CD8^+CD45RA^+cellの比率が高かった。しかし、CD4vCD45RA^+CCR5^+cell、CD4^+CD45RA^+CXCR4^+cellには有意な変動を認めなかった。したがって、リンパ球サブセットからは、アトピー脊髄炎はCD8陽性T細胞の増加が特徴と考えられた。今後さらにCD8陽性T細胞のサイトカイン産生パターンを検索し、Tc1,Tc2のいずれが優位か検索していく予定である。3.ダニ粗抗原に対するリンパ球増殖応答の解析アトピー性脊髄炎患者ではダニ粗抗原に対して有意なリンパ球増殖反応が認められた。ダニアレルゲンのアミノ酸配列の検討により、その一部がmyelinbasicproteinとhomologyがあることが判明した。今後さらに当該領域のペプチドを人工合成し、末梢血からこのペプチドに反応性のT細胞株を樹立していく予定である。以上述べたごとく、この研究によりアトピー性脊髄炎はTh2優位、CD8陽性T細胞の増加など極めてユニークな免疫学的特徴を有することが明らかとなった。
固体ＮＭＲを用いたβ２ミクログロブリンのアミロイド線維構造解析

固体NMRによる蛋白質の構造解析において距離情報を正確に得るためには高感度・高分解能なスペクトルが必要であり、且つそこから得られた情報を正しく解析する必要がある。アミロイド線維の固体NMRスペクトルは、線維が高分子量複合体であることや不均一であることから、信号の分散が悪い。特にb2ミクログロブリン(b2m)はアミノ酸残基数も多く信号帰属が非常に困難であり、未だ、すべてのアミノ酸残基に対する信号帰属の報告はない。そこで、本研究では信号の重なりを緩和させるためにNMRで検出可能な同位体ラベルを部位特異的に減らしたリバースラベル蛋白質やスパースラベル蛋白質を用いた方法やコンピューターを用いた帰属計算、より確実な分子間距離情報が得られる手法やなどを用いて構造解析をおこなっている。本年度は複雑に重なり合った信号を希釈するために1,3-13Cと2-13Cグリセロールをそれぞれ用いてラベルしたb2mの発現・精製とその線維のNMR測定をおこなった。現時点では、解析に必要なスペクトルがすべて取得できていないが、非常に分解のいいスペクトルが得られている。また、コンピューター計算の方法として昨年度おこなったRESPLUS法に加え、ssFLYA法も取り入れ、より信頼性のある帰属計算をおこなった。それぞれの結果から得られた化学シフト値をもとにおこなった二次構造予測の結果は同じ傾向にあり、どちらの方法も信頼性のある結果であることを示唆する結果となった。b2m線維は予想以上に複雑なスペクトルを示し、スペクトル解析が非常に困難であった。また、本年度は装置の更新や不具合により測定が思うように進まなかったこともあり、立体構造計算をするまでには至らなかったが、信号帰属のために用いた種々の方法により立体構造を決定のために非常に重要な結果が得られた。26年度が最終年度であるため、記入しない。特にβ2ミクログロブリン(β2m)はアミノ酸残基数も多く信号帰属が非常に困難であり、未だ、すべてのアミノ酸残基に対する信号帰属の報告はない。そこで、本研究では信号の重なりを緩和させるためにNMRで検出可能な同位体ラベルを部位特異的に減らしたリバースラベル蛋白質を用いた方法やコンピューターを用いた帰属計算、より確実な分子間距離情報が得られる手法やなどを用いて構造解析をおこなっている。本年度はリバースラベルβ2m線維のNMR測定をおこない、信号帰属を進めた。また、コンピューター計算を用いることで分解の悪いスペクトルの信号帰属を容易にしようとした。スペクトルシミュレーション法の一つであるRESPLS法は複雑に信号が重なり合ったスペクトルの信号帰属が可能である。この方法によりすべてのアミノ酸残基の信号帰属をおこなった。さらに、この方法を用いて得た化学シフト値と、結晶構造から見積もったモノマー構造の化学シフト予測値の比較をおこなった。また、スペクトルフィッティングで得られた化学シフト値をもとに二次構造予測もおこなった。以上の信号帰属に加え、立体構造計算をする上で重要となる分子間距離情報を得るための測定もおこなった。分子内距離情報と分けて取得するための方法に分子間NHHC測定があるが、より確実に分子間のみの情報を得るために本研究では13C同位体ラベルβ2mと2H、15N同位体ラベルβ2mの混合線維を用いた。今年度はこれら2種の蛋白質の発現と精製をおこない、それらの混合線維を作製しNMR測定をおこなった。

26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の目標であったリバースラベル蛋白質のNMR測定と分子間NHHCに必要なラベル蛋白質の発現・精製とそれを用いたNMR測定を計画通りおこなった。そして、コンピューターシミュレーションによる帰属も進め、2次構造予測までおこなった。スペクトルの線幅を細くし、より正確な帰属をするための蛋白質の発現・精製をおこなった。さらに、立体構造計算に必要な長距離にある原子間の相関スペクトルの測定もおこなった。これらの成果は当初の計画とほぼ同程度の進み具合である。現時点のスペクルでは手動信号帰属が非常に困難であるため、コンユーターによる帰属を評価でない。今後は信号の重なりを減らしより多くの情報を得るために、グリセロールを用いた蛋白質のNMR測定をおこない手動の信号帰属を進めるとともにコンピューターを用いた信号帰属の精度を上げる。信頼度の高い信号帰属の後、立体構造計算をおこない構造モデルを構築する。
骨軟部腫瘍の吸引細胞診における術前診断-in situ hybridization, in situ PCRを用いての検討-

1.骨軟部腫瘍の吸引細胞診骨軟部腫瘍は間葉系由来であるため、従来、腫瘍細胞と宿主由来の反応性に出現する間葉系の細胞とを明確に鑑別することは困難を伴うことが多かった.また、吸引細胞診では、組織の構築が失われており、細胞一個一個の解析が必要なため診断には熟練を要した。今回、我々はヒト培養.細胞の異種移植モデルにおいて非放射性同位元素のジゴキシゲニンを用いたin situ hybridization法により、骨軟部腫瘍由来の腫瘍細胞と宿主由来の反応性細胞を細胞レベルで明確に区別する方法を確立した。通常の研究室で簡便に行うことができ、細胞一個一個のレベルまで判定できるこの手法は,吸引細胞診に画期的な変革をもたらすものと考えられる。2.骨軟部腫瘍の組織由来についての検討上述のin situ hybridization法により、骨軟部腫瘍のうち骨肉腫と悪性線維性組織球腫について、その組織由来について検討した。骨肉腫における骨形成細胞の由来を明らかにすることにより、骨肉腫の骨形成には3種類のタイプがあることを初めて明らかにした.また、悪性線維性組織球腫における組織球様細胞と多核巨細胞は、腫瘍細胞が産生するchemoattractantfactorによって誘導される反応性細胞であることを遺伝子レベルではじめて明らかにした。滑膜肉腫、ユーイング肉腫には遺伝子の特異的な転座があることが知られている。我々は滑膜肉腫から新たな細胞株を作製し、この細胞株のcharactrizationを行っている。また、ユーイング肉腫から樹立された細胞株をヌードマウス皮下に移植し、ユーイング肉腫の腫瘍モデルを作製した.これらの腫瘍モデルを用いて、吸引採取した細胞のmRNA,DNAの至適保存条件、また、in situ PCRに最適の標本作製方法について検討中である。これらのモデル実験をもとに臨床例への応用を検討している。1.骨軟部腫瘍の吸引細胞診における標的因子の解析我々はこれまでに、骨軟部腫瘍のうち骨肉腫と悪性線維性組織球腫について、その組織由来について検討してきた。一般的に腫瘍組織中には、腫瘍細胞のみでなく宿主由来の血管内皮細胞、線維芽細胞やマクロファージをはじめとする血球由来の細胞が混在している。骨軟部腫瘍は間葉系由来であるため、従来、腫瘍細胞と宿主由来の反応性に出現する間葉系の細胞とを明確に鑑別することは困難を伴うことが多かった。また、吸引細胞診では、組織の構築が失われており、細胞一個一個の解析が必要なため診断には熟練を要した。今回、我々はヒト培養細胞の異種移植モデルにおいて非放射性同位元素のジゴキシゲニンを用いたin situ hybridization法により、骨軟部腫瘍由来の腫瘍細胞と宿主由来の反応性細胞を細胞レベルで明確に区別する方法を確立した。通常の研究室で簡便に行うことができ、細胞一個一個のレベルまで判定できるこの手法は、吸引細胞診断に画期的な変革をもたらすものと考えられる。今回得られた情報をもとに、臨床症例の吸引細胞診における細胞由来判定の指標となるような腫瘍特異的遺伝子を解析中である。また、骨肉腫、悪性線維性組織球腫以外の骨軟部腫瘍についても同様に組織由来、腫瘍特異的遺伝子について解析中である。ユ-イング肉腫には遺伝子の特異的な転座があることが知られている。我々はユ-イング肉腫から樹立された細胞株をヌードマウス皮下に移植し、ユ-イング肉腫の腫瘍モデルを作製した。この腫瘍モデルから吸引採取した細胞のmRNA,DNAの至適保存条件、また、in situ PCRに最適の標本作製方法について検討中である。