hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Drosophilaを用いたパーキンソン病、アルツハイマー病の病態に関する研究

家族性アルツハイマー病(FAD)病因遺伝子presenilin(PS)の変異によりADが発症する機序として、アミロイドとして蓄積性の高いAβ42ペプチドの産生亢進が報告され、ADの根本的治療法の創薬ターゲットとして注目されている。PSの正常機能については不明な点が多いが、PSはβアミロイド前駆体蛋白(βAPP)や細胞分化に重要な役割を果たすNotch受容体の膜内配列切断を行う新規アスパルチルプロテアーゼγ-secretaseの活性サブユニットである可能性が示唆されている。これまでに我々は、断片化したPSは安定化され、高分子量複合体を形成すること、この複合体が活性型γ-secretaseの本態であることを明らかにしてきた。私はγ-secretaseの分子的実態を明らかにすることを目的として、分子遺伝学的解析法の確立されているショウジョウバエを実験系として用い、ショウジョウバエプレセニリン(Psn)の解析を行った。ショウジョウバエ由来シュナイダー(S2)細胞において内因性Psnは断片化、安定化を受け高分子量複合体を形成しており、S2細胞にβAPPのC末端断片(C100)を発現させるとAβが産生され、Psnがγ-secretaseとしての活性を持つことを明らかにした。一方マウス由来N2a細胞にPsnを発現させた場合にも、哺乳類PSと同様に安定化、高分子量複合体を形成し、γ-secretase活性を示した。これらの結果はPSの安定化、高分子量複合体形成機構が遺伝的に保存されており、S2細胞及びショウジョウバエPsnを用いた系がγ-secretase活性を評価するモデルとして有用であることを示している。現在このS2細胞を利用した実験系により、γ-セクレターゼの新たな構成因子候補として同定されたNicastrin、Aph-1、Pen-2について解析している。
モデル動物を用いたbcl-2ファミリーの遺伝学的研究

蛋白質の1次配列の相同性に加え、機能ドメインの高次構造を含めてデータベースを検索する方法を取り入れることによって、ショウジョウバエBcl-2 familyを同定することに成功した。この分子をDrob-1:Drosophila Ortholog of the Bcl-2 family-1と命名し以下の機能解析を行った。同時にDrob-1と高いホモロジーを示す遺伝子も同定しDrob-2と命名したが、今回の解析はDrob-1に集中した。Drob-1は構造的にBaxやMtd/Bokといったアポトーシスを促進するタイプのBcl-2ファミリーであることが明らかとなった。Drob-1をショウジョウバエ培養細胞であるS2に強制発現するとカスパーゼの活性化を伴って細胞死を誘導した。このときにカスパーゼ阻害遺伝子p35を同時に発現させるとDrob-1によるカスパーゼの活性化は完全に抑えられたが細胞死を止めることは出来ず、Drob-1による細胞死誘導はカスパーゼ非依存的に起こっていることが示唆された。S2細胞で発現させたDrob-1は主としてミトコンドリアに局在し、Drob-1C末端側にある疎水性領域を欠失した変異体はミトコンドリアへの局在がみられず、細胞死誘導能とカスパーゼ活性化能が失われた。Drob-1の生体での機能を調べる目的で、Drob-1がショウジョウバエ複眼で発現するトランスジェニックショウジョウバエを作製した。このトランスジェニックショウジョウバエは、Drob-1遺伝子量に依存して複眼細胞が変性をおこし、rough eyeと呼ばれる形態的な変化を示す。Drob-1によるrrough eyeはin vitroの実験と同様にp35の共発現によって抑制することが出来ず、生体においてもDrob-1による細胞死はカスパーゼ非依存的な経路を用いて実行されることが示唆された。
脳細胞外間質疑似環境でのヒト-β-secretaseのアミノロイド蓄積凝集機能の解析

本研究計画の各研究目的について、平成8年度に達成された研究実績配下のとうりである。(1)天然βアミロイド基質の調整およびヒト脳細胞外マトリクス疑似環境の作成:天然βアミロイド基質はアルツハイマー病患者脳および各年齢正常層正常人脳より、抗βアミロイド抗体を用い免疫沈降法により精製した。細胞外マトリックスはすべてヒト由来でラミニン、フィブロネクチン類、コラーゲン類およびヘパラン硫酸プロテオグリカンを用いた。プロテアーゼは患者リンパ球及び患者脳より精製した68kDaセリンプロテアーゼを用いた。(2)天然基質凝集解析および分解解析:(1)の基質のうちβアミロイドを含むC端側ペプチド(CTPs)を用いた解析ではコラーゲン(IV)が最も高率に高分子凝集体を形成した。APPの細胞外ドメインを含む数種の断片を基質とした分解解析から、本プロテアーゼはこれら天然基質分子上のヘパラン硫酸糖質の有無によりその分解効率が変化することを見いだした。(3)糖修飾酵素を用いた解析から本プロテアーゼはそれ自信がヘパラン硫酸残基を含むアスパラギン結合糖鎖をその分子内にもつことを明らかにした。またその由来組織による差を認めなかった。(4)今後の研究の展開に関する計画:現時点デ明らかになっている本プロテアーゼの特性から、一連の血液凝固の関連するセリンプリテアーゼ群及びそれらのインヒビターを強く想起させる。今後in vivoにおける本酵素の機能を解明するため、ヒト脳の系での特異的インヒビターの検索、各構成要素の糖の変化による凝集性βアミロイドペプチドの生成量、凝集能の変化に的を絞り研究を展開させたい。
虚血に対する非脱分極性筋弛緩薬ロクロニウムの筋細胞保護効果に関する研究

整形外科などで四肢の手術を行う際は、無血術野の確保と出血量の抑制を目的として駆血帯(ターニケット)による駆血が行われることが多い。また大動脈手術など他の手術でも血流遮断が行われる。しかし長時間の虚血は神経筋組織の損傷を引き起こすため、手術直後に横紋筋融解症を生じた報告や、術後長期的に神経障害や筋萎縮が残存した報告がある。本研究の目的は、虚血に対する非脱分極性筋弛緩薬ロクロニウムの筋細胞保護効果およびそのメカニズムを明らかにして、より質の高い麻酔・周術期管理を患者に提供することで手術成績や術後の機能回復の向上に貢献することである。
斥力起源超伝導における波数空間フラストレーションとギャップ構造・転移温度との相関

本研究では,鉄系超伝導体を主とした多軌道系超伝導体における,波数空間フラストレーションの影響に注目し研究を行った。2年目はより高い転移温度を持つ物質の理論予言を目指し,前年度の研究成果を元に,鉄系超伝導体の性質の理解を試みた。また,新奇物質であるLaO1-xFxBiS2における超伝導発現機構を理解するために,Bi-S間の斥力相互作用を考慮した模型の解析を行った。またそれらの成果について各種学会で発表を行った。(1)昨年度の成果から,鉄系超伝導体において,鉄のdxy軌道における最近接原子へのホッピングt1と,第二近接原子へのホッピングt2を比較したときに,t2の方が大きい状態になることが,高い転移温度を理解する上で重要であることを示した。今年度はこの成果を元にt1とt2の比から鉄系超伝導体の性質の理解を試みた。各種鉄系超伝導体のホッピングの値を調べたところ,LaFeAsOやFeSeにおける,圧力による転移温度の上昇は,t1,t2比の変化によって理解できること示した。t1,t2の比が圧力により変化する理由を調べた結果,t1が複数の成分を持つことが原因であることがわかった。t1は鉄-鉄間の直接的なホッピングと,ヒ素やセレンを経由した,間接的なホッピングの2成分から成り立ち,圧力によりa軸長が縮まることによって,直接的な寄与が増大し,間接的な寄与と相殺をおこすことにより,急速に減少する。これによりt2が相対的の増大し,スピン揺らぎが発達,転移温度が上昇することがわかった。(2)新奇超伝導体LaO1-xFxBiS2における超伝導発現機構を理解するために,Bi-S間の電子間相互作用を考慮した有効4軌道模型の解析を行った。その結果,Bi-S間のサイト間相互作用が軌道依存性を持つと,軌道の揺らぎが発達し,超伝導のペアリングの起源になる可能性を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、鉄系超伝導体を中心とした超伝導物質に対して、波数空間フラストレーションが超伝導に与える影響を調べた。採用初年度は鉄とヒ素で構築された、四面体構造における結合角の大きさによって、転移温度の水素置換依存性が変化することが知られている水素置換型鉄系超伝導体LnFeAsO_<1-x>H_x (Ln=La, Ce, Sm, Gd)と、窒化ホウ化物超伝導体LaNiBNに注目して研究を行った。またその内容を各種学会や論文で発表を行った。(1) LnFeAsO_<1-x>H_xに対して、従来の理論では考慮していなかった元素置換の効果を正確に取り入れた第一原理バンド計算を行い、水素量毎に5軌道有効模型を構築して解析を行った。母物質近傍においては、従来の理解と同様にフェルミ面の重なり度合い、ネスティングが良いためにスピン揺らぎが発達し、超伝導が発現することを理解した。一方高ドープ域ではブロック層の電荷の変化によって、鉄の3d軌道とヒ素の4p軌道の混成が減ることで量子干渉が起こり、最近接鉄原子への電子の飛び移りが制限される、"Prioritized Diagonal Motion"と呼ばれる特異な電子状態になる事が理解された。この特異な電子状態によってスピン揺らぎが発達し、超伝導が発現することを理解した。また結合角によって二つのスピン揺らぎの重なりが変化することが、転移温度の水素量依存性と高い転移温度の起源であることを理解した。(2) LaNiBNにおいても第一原理バンド計算から10軌道有効模型を構築しその物性を調べた。その結果、フェルミ面は多彩な軌道成分で構築されるが、その中の一つであるNiの3d_x^2-y^2軌道がスピン揺らぎを発達させうる事が分かった。またスピン揺らぎが発達する部分のみで超伝導が発達する、スピン揺らぎ機構による超伝導の可能性が有ることを理解した。

t1は鉄-鉄間の直接的なホッピングと,ヒ素やセレンを経由した,間接的なホッピングの2成分から成り立ち,圧力によりa軸長が縮まることによって,直接的な寄与が増大し,間接的な寄与と相殺をおこすことにより,急速に減少する。これによりt2が相対的の増大し,スピン揺らぎが発達,転移温度が上昇することがわかった。(2)新奇超伝導体LaO1-xFxBiS2における超伝導発現機構を理解するために,Bi-S間の電子間相互作用を考慮した有効4軌道模型の解析を行った。その結果,Bi-S間のサイト間相互作用が軌道依存性を持つと,軌道の揺らぎが発達し,超伝導のペアリングの起源になる可能性を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。鉄系超伝導体の一つ、LnFeAsO_<1-x>H_x(Ln=La, Ce, Sm, Gd)に関する理論研究によって,最近接鉄原子への飛び移りより第二近接の鉄原子への飛び移りが大きい電子状態が、高い転移温度の起源であると言う重要な見地を得た。この見地によって、より高い転移温度の物質開発に重要な一歩を達成したと考える。今年度の成果を用いて鉄系超伝導体における更なる転移温度向上のための指針を研究する。最近接鉄原子への電子の飛び移りと第二近接への飛び移りの比率と転移温度の最適な関係を調べ、より高い転移温度の物質に関する指針を探索する。また、これと平行に個別の鉄系超伝導体における性質を調べ、波数空間フラストレーションの影響と、個別の性質についての理解を深める。
気相における輻射過程及び光解離反応に及ぼす外部磁場効果

気相二、三原子分子では磁場効果を示す例が非常に少ない。またそれらはいずれも直接機構を示す。一方、四原子分子以上の多原子分子で磁場効果(磁場消光)を示すものはほぼすべてが間接機構のみを示し直接機構は示さない。更に、定量的には気相磁場効果を満足に説明できないというのが現状である。気相磁場効果をより深く理解し外部磁場による反応の制御と言った方向に更に進むには小さな分子の気相磁場効果を定量的かつ系統的に研究することが必要である。本研究では、ハロゲン及びインターハロゲン二原子分子のB状態からの蛍光強度に及ぼす磁場効果を調べた結果、Br_2及びIBrは磁場消光を示すがIClとCl_2は示さないことがわかった。磁場強度依存性からBr_2,IBrの磁場消光はいずれも直接機構により説明されることがわかった。寿命と磁場消光の度合い(消光比)を比較することにより両者の間に良い相関の存在すること、つまり寿命が長い程消光比は大きく、寿命が短くなるに従い消光比も小さくなるということがわかった。Br_2およびIBrのB状態はいずれも前期解離を示し、前期解離の強い準位程その寿命は短くなる。寿命の長い準位は磁場によりその寿命は大きく短縮される一方、寿命が短い準位は磁場による寿命の短縮は小さい。このことから、磁場消光が強く出るためには磁場により誘起される無輻射遷移の速度が、発光準位のもともとの減衰速度と同程度あるいはそれ以上ででなければならない(必要条件)ということができる。
卵巣癌局所免疫解析に基づくテーラーメイド免疫療法の開発

卵巣癌腹膜播種における免疫抑制メカニズムにおいて卵巣癌細胞と腹膜中皮細胞との相互作用に着目した。腫瘍由来のTGF-βは、正常な腹膜中皮細胞(HPMC)の形態を変化させると同時にサイトカインの産生を変化させた。CAMCはVEGF産生を介して血管新生の促進および悪性腹水の産生増加を引き起こした。EOCにおける癌細胞-HPMC間のクロストークの理解は、EOCの新規治療戦略の開発さらにはEOC患者の予後改善につながる。マウス卵巣癌細胞HM-1をマウス腹腔内移植を繰り返し行うことによって樹立した高播種能獲得細胞(HM-1-6)を樹立し、サイトカインアレイを施行した結果、IL-33の発現が亢進していた。現在行っている卵巣明細胞腺癌に対するGPC3ペプチドワクチン療法の臨床第II相試験は予定の症例登録は終了した。重篤な副反応を発症した患者は認めなかった。臨床成績に関して、再発・進行症例39例のうち3例で部分奏功の効果を得た。また、再発予防を目的とした寛解群投与では41例中7例の再発を認めたが、1期症例は1例のみであり、1期症例における再発予防効果が認められた。今回の臨床試験の成績の解析結果からリンパ節転移に対しては効果的であると考えられたが、腹膜播種に対する効果が不十分であるとの結果を踏まえ、腹膜播種をターゲットとした新規免疫療法の必要性が再認識された。そこで以下の研究を行った。マウス卵巣癌細胞HM-1を同系マウスの腹腔内移植を繰り返し行うことによって樹立した高播種能獲得細胞(HM-1-6)を樹立し、親株との間でマイクロアレイ、サイトカインアレイを施行した結果、IL-33、ぺリオスチンの発現が亢進していることが解った。さらに培養液中のIL-33をエライザキットにて測定した結果、HM-1-6細胞で有意に分泌が亢進していた。ウエスタンブロットにおいても発現亢進を確認した。この結果から、IL-33の発現ベクターを作製し、HM-1各細胞に遺伝子導入行った。また、IL-33のshRNAをレトロウイルスベクターを用いて遺伝子導入行った。強制発現株ではIL-33の発現亢進をshRNA導入株では発現の抑制が確認できた。本年の計画どおり、GPC3ペプチドワクチン療法の臨床試験は重篤な副反応を経験することなく登録を終了し、有効症例も認め、データ解析を行っている。HM-1細胞における高播種形成株の作成に成功し、マイクロアレイの結果、腹膜播種形成に関与する因子の同定が行えた。今後はこのモデルを使うことによって、これらの因子に着目して、従来から施行していたペプチドワクチン療法と併用可能となるような分子標的薬や抗体療法の探索が可能になると考えている。研究実施計画内、臨床研究において、卵巣明細胞腺がんのGlypican3(GPC3)ペプチドワクチン臨床試験の新規登録は終了し、昨年度に引き続き、データ解析を行った。進行群32例中6回以上のワクチン投与が可能であった症例は13例であり、3例がPR(Partial Response)、残りの患者はPD(Progressive disease)であった。臨床的効果が得られた3例の臨床データおよび免疫学データの解析結果から、HLA発現の強度が効果良好に関与している可能性が示唆された。GPC3の発現の強度と臨床効果には関連は認められなかった。今後は患者血清中のGPC3をELISAにて測定し、予後との関連を検討する。動物実験においてはマウス卵巣癌細胞HM-1をマウス腹腔内移植し、繰り返し行うことによって樹立した高播種能獲得細胞(HM-1-6)を樹立し、親株との間でサイトカインアレイを施行した結果、IL-33の発現が亢進していることが解り、IL-33の発現ベクターを作製し、HM-1各細胞に遺伝子導入行った(HM-1-IL-33+)。また、IL-33のshRNA導入細胞株の樹立を行い(HM-1-IL-33-)、上記の4種類の細胞株をマウス腹腔内に投与し、腹水量、播種腫瘍重量、生存期間を検討した。その結果、IL-33は播種形成を促進する傾向を認め、腫瘍局所におけるリンパ球の浸潤促進効果を認めた。マクロファージの浸潤には4群間で差を認めなかった。HM-1にVEGF発現ベクターを遺伝子導入したHM-1-VEGFも樹立を行い、コントロール株と腹膜播種形成能を比較検討し、HM-1-VEGFが有意に腹膜播種形成を促進し、腹水貯留も有意に増加することを見出した。以上の結果から卵巣癌腹膜播種の免疫寛容にIL-33およびVEGFが関与していることを示唆する結果を得た。研究実施計画内の、臨床研究の卵巣明細胞腺がんのGlypican3(GPC3)ペプチドワクチン臨床試験のデータ解析はほぼ終了し、現在は寛解群の2年後の予後調査の結果の解析を行っている。この解析結果により、GPC3ペプチドワクチンの再発予防効果の有無についての結論が得られる予定である。患者血清を用いた効果判定因子の同定結果としてはアルブミン低値が効果不良に関与している可能性が示唆されるデータであるが、今後追加検討を要すると考えている。GPC3のELISA測定も計画しているが、現在ESILA法の精度の確認を行っており、実際の計測が少し遅れている。動物実験において、計画はほぼ予定どおり進行している。

IL-33の発現ベクターを作製し、HM-1各細胞に遺伝子導入行った(HM-1-IL-33+とIL-33のshRNA導入細胞株の樹立を行い(HM-1-IL-33-)、上記の4種類の細胞株をマウス腹腔内に移植し、腹水量、播種腫瘍重量、生存期間を検討し、IL-33は播種形成を促進する傾向を認め、腫瘍局所におけるリンパ球の浸潤促進効果を認めた。また、HM-1にVEGF発現ベクターを遺伝子導入したHM-1-VEGFも樹立を行い、コントロール株とに腹膜播種形成能を比較検討し、HM-1-VEGFが有意に腹膜播種形成を促進し、腹水貯留も有意に増加することを検出した。以上の結果から次年度のbevacizumabを併用したペプチドワクチン療法の前臨床試験は予定どおり施行できると考えている。これまでの研究において、卵巣癌明細胞腺癌に対するGPC3ペプチドワクチン療法の臨床試験を行い、効果増強に向けて癌微小環境の免疫学的解析が重要であることを確認した。また、腹膜播種に対する臨床効果増強を目的として腹膜播種局所における免疫抑制シグナルをターゲットとした特異的抗原由来ペプチドワクチンおよび分子標的療法併用の研究を行ってきた、これまでの研究において腹膜播種を模倣したin vitroモデルを構築しており、さらにマウスの腹膜播種モデルにおけるPDXモデルの樹立も行ってきた。今回、マウス卵巣癌細胞株ID-8の高播種株と親株のマイクロアレイ解析を行い、IL-33が高播種株で親株の35倍にぺリオスチンが親株の18倍に増加していた。また高播種細胞株の腹水中のIL-33は親株モデルの腹水に比べ有意に上昇していた。また播種組織のwestern blottingにて高播種組織はIL-33の蛋白レベルでの発現が上昇していた。ILー1ファミリーサイトカインの1つであるILー33は、主に上皮細胞で恒常的に発現しており、細胞核内に局在している。核内のILー33は、感染などの際にネクローシスを起した細胞から放出され,炎症の初動を担うalarminとして働く。高播種株のIL-33をshRNAを導入し、ノックダウンすると高播種株の播種形成能は減少するもその差はわずかであった。以上の結果より腫瘍周囲の微小環境の形成にIL-33が機能を有していることが推測された。卵巣癌腹膜播種における免疫抑制メカニズムにおいて卵巣癌細胞と腹膜中皮細胞との相互作用に着目した。腫瘍由来のTGF-βは、正常な腹膜中皮細胞(HPMC)の形態を変化させると同時にサイトカインの産生を変化させた。CAMCはVEGF産生を介して血管新生の促進および悪性腹水の産生増加を引き起こした。EOCにおける癌細胞-HPMC間のクロストークの理解は、EOCの新規治療戦略の開発さらにはEOC患者の予後改善につながる。マウス卵巣癌細胞HM-1をマウス腹腔内移植を繰り返し行うことによって樹立した高播種能獲得細胞(HM-1-6)を樹立し、サイトカインアレイを施行した結果、IL-33の発現が亢進していた。IL-33ベクター導入株とIL-33shRNA導入株、コントロールベクター導入株の間で、細胞増殖能、浸潤能の比較検討を行う。同系マウス腹腔内に投与し、腹水量、播種腫瘍重量、生存期間を検討する。さらに腫瘍局所におけるリンパ球、マクロファージの浸潤など免疫学的解析を行い、卵巣癌腹膜播種における微小環境免疫抑制メカニズムにおいてIL-33がターゲット因子に成り得るか検討を行う。
インドネシアにおける伝統儀礼の産業化の背景と影響に関する宗教学的研究

初年度である2018年度における主な事業としては1.海外研究者との研究協力体制の構築、2.国内の三箇所の研究機関における資料調査、3.文献を用いた民間信仰の市場化に関する理論的考察の三つをおこなった。まず1.について、当初は木村がインドネシアの幾つかの研究機関を直接訪問して研究の協議と初年度の予備的調査を試行する予定であったが、諸般の事情から先方の日本訪問の機会などに協議を行わざるをえなかった。それでも北スマトラ大学のAli Mansyar講師およびRobert Sibarani教授に加え、民間信仰に詳しいノメンセン大学のManguji Nababan教授と研究協力について協議し、スマトラにおける結婚式および葬儀の変化について有益な情報を得ることができた。他方、当初予定していた予備調査については、確かに研究代表者本人が実施することはできなかったが、Ali Mansyar氏にスマトラ島メダン市におけるムスリム向けの葬祭業者に関するインタヴュー調査を実施していただき、今後の本調査についてのめどを立てることが出来た。2.についてはまず三宅文庫、国立歴史民俗博物館において日本国内における葬儀・結婚の習俗およびその産業化に関わる資料の収集を行った。また同様の調査を、アジア経済研究所図書館が所蔵しているインドネシアの日刊紙KompasとSuara Pembaruanに関して行った。後者に関してはいくつかの有用なデータを集めることができたが、対象としたのが全国紙であったため、今後地方紙にも目を向けていくことが課題として浮かび上がった。3.については近年盛んになりつつある宗教と商業化に関する専門書を入手し、本研究の理論的枠組みについて考察を進めることができた。上述の通り2018年度には当初予定していたインドネシアにおける最初の予備的調査を実施することができなかった。その分、計画がやや遅れていると自己評価した。ただしインドネシア側の協力者に情報収集をしていただいた上で研究の方向性について詳細な検討を行ったため、今年度の計画に大きく支障がでることはない。今年度は夏季および冬季にインドネシアにおける現地調査を現地の協力者と共同で実施し、研究計画全体に遅れがでないようにする。初年度における第一回現地調査が実施できなかったため。翌年度には夏季、および冬季に2度の調査を行うことで計画に遅れが生じないようにする。
外生菌根菌を利用した育苗法・造林法の開発

三年間の研究で、基礎的研究では、外生菌根菌の共生機能および繁殖に関して新たな知見を多数得ることが出来た。また、接種方法開発研究では、菌根木および菌根苗培土を接種源とした方法の可能性を示すことが出来た。以下に主な研究成果を示す。(1)外生菌根菌培養菌糸と宿主菌による平箱人工菌根形成系を導入し、様々な外生菌根共生機能を実験的に明らかにした。(1)菌種ごと及び宿主樹木種ごとの成長促進作用の大きさを確定した。(2)菌根形成率、根外菌糸体の発達がともに、アンモニア態の窒素養分によって大きく促進されることが解った。(3)菌種間の競争的相互作用の実体を追跡した。(4)14C及び32Pを用いて、共生系内での養〓移動を経時的に明らかにした。(5)フタバガキ科苗に対する外生菌根菌接種による成長促進効果を確認した。(2)DNA多型解析により、外生菌根菌の野外での繁殖特性を明らかにした。(1)外生菌根菌ハナイグチのジェネットをISSR多型解析法で決定した。(2)ハナイグチのマイクロサテライトマーカーを開発し、子実体の多型解析により菌の繁殖特性を明らかにした。(3)地下部の菌根及び菌糸のマイクロサテライト多型解析によって、地下部でのハナイグチ菌の繁殖特性を明らかにした。(4)ITS領域の多型解析により、ハナイグチ子実体直下の外生菌根菌群集構造を明らかにした。(5)子実体発生調査とDNA多型解析によって、一次遷移地富士山火山荒厚での外生菌根菌の繁殖特性を明らかにした。(3)菌根を形成している苗を利用したフタバガキ科樹木への接種方法を検討した。(1)菌の種、土壌環境、非菌根苗の植栽密度による菌根母樹からの菌根菌の広がりや非菌根菌への感染への影響を明らかにした。(2)菌根母樹として適した樹種を検討した。(3)菌根苗を栽培した土壌を接種源として用いても接種が可能であり、菌根苗栽培時に適当な土壌改良資材を混入することにより、接種効率が高まることを明らかにした。本研究の目的は、菌根付き苗を用いた菌根菌接種法のコンセプトをより明確化するとともに、菌根菌を利用したより実用的な育苗法・造林法を確立することにある。本年度は、方法確立の基礎として外生菌根菌の接種実験を様々な条件下で行い、菌根形成過程、菌糸の繁殖過程を比較した。1.菌根の付いたアカマツ、培養菌糸、地上部を切除した菌根の付いたアカマツを接種源として、菌叢の発達を比較した。その結果、菌叢の発達には、菌糸体の発達源としての菌根の役割が重要であることが解った。2.大型平箱に菌根のついたアカマツの苗を菌根木として植え、その周りに造林樹木になぞらえた苗木を様々な間隔で植え、菌根菌が周囲の苗木へと広がる様子を観察した。その結果、土壌中での菌根菌の発達には、生きた根の存在が大きな役割を果たしていることが解った。

すなわち、生きた根に菌根を形成し、そこからまた菌糸を伸ばして菌根を作るといういわば連鎖伝染過程の重要性が明らかになった。3.様々な種類の土壌でフタバガキ科樹木種Hopea odorataの無菌根苗への接種実験を行った。その結果、砂等に較べ比較的栄養に富んでいる土壌での菌の増殖が良いことが解った。3.外生菌根菌ハナイグチについて、子実体間の多型が検出できるISSRプライマーを決定した。また、そのマーカーを用いて、カラマツ林におけるハナイグチ個体群のジェネット構造を明らかにし、繁殖様式を推定した。その結果、ハナイグチのジェネットは比較的小さいことが解り、胞子散布による繁殖が示唆された。1.植物の成長促進作用に大きな影響を及ぼすと考えられている外生菌根菌の窒素利用特性を調べた。その結果、検討した12種のすべての菌がアンモニア態窒素を利用できたが、硝酸態窒素や尿素、各種アミノ酸やタンパク質、糖アミンを利用できる種は一部に限られ、菌によって利用できる窒素形態は大きく異なることが分かった。2.安価で効果的な外生菌根菌接種源として、菌根苗を栽培した土壌が有効に機能すること、適当な資材の混入により接種源としての能力を高められることを明らかにした。3.二種の菌根菌の土壌中での共存様式について調べた結果、ヌメリイグチとコツブタケでは空間的な棲み分けが成立したのに対し、未同定菌(T1)はコツブタケの菌根や菌糸体繁殖域を侵略することが明らかにされ、菌の組み合わせによって共存様式が異なることが分かった。4.ハナイグチとシロヌメリイグチの子実体が近傍に発生した地点で、地下部における外生菌根の菌種の多様性を調べた結果、地下部では、発生した子実体の菌種と異なる外生菌根菌が優占していること、また、発生した子実体菌種に較べずっと多様な菌種が外生菌根を形成していることが推定された。5.ハナイグチについて、マイクロサテライトのPCR用プライマー配列を明らかにし、共優性多型マーカーを開発し、DNA多型分析を用いた繁殖様式の解析を行った。その結果、地下部のハナイグチ菌糸の分布は一年間の間に大きく変化することが推定された。1.根外菌糸体で繋がったアカマツ2個体間の炭素の移動を14Cトレーサー実験により調べた。そこ結果、標識した苗の地上部で固定された炭素は地下部へ直ちに移動し、菌根、根外菌糸体を経て、非標識苗の菌根まて運ばれる過程が明らかにされた。しかし、比標識苗の地上部や地下部の非菌根部分には14Cが観察できなかったことから、菌から植物へのCの移動は起こらなかったものと考えられる。2.外生菌根菌8種10菌株を用いた接種実験により、菌による成長促進効果は種によって大きく異なるほか、同一種内の菌株間でも大きく異なることが明らかにされた。また、根外菌糸体の広がりや菌根形成率と苗の生長に相関がないことから、個々の菌株ごとに異なった生理機能を持つことが推測される。3.同じ菌根菌のついた2種のフタバガキ苗を接種源(母樹)として、フタバガキ実生に菌根菌を接種したところ、両母樹とも接種した苗に菌根の形成が見られた。接種される実生と母樹が同じ種の場合は著しい接種効果が見られたが、違う種が母樹の場合ほとんど接種効果が現れないことから、接種源となる樹種の選抜が重要であることが示唆される。4.フタバガキ菌根菌を、土壌粒径の異なる鹿沼士で栽培したところ、粒径24mmの処理区で発達した根外菌糸体が見られ、それよりも大きい粒径や小さい粒径ではほとんど根外菌糸体が発達しなかった。5.根外菌糸体の発達過程をコツブタケとチチアワタケで比べてみたところ、両者とも細かい吸収菌糸の集合体をつくるが、チチアワタケでは形成後1ヶ月でほとんどが死滅するのに対し、コツブタケでは太い菌糸束に発達していくのが分かった。
宇宙X線観測用精密分光器を応用した可搬型の微量環境放射線計測装置の試作

今年度は小型断熱消磁冷凍機の更なる性能向上とX線マイクロカロリメータ動作に取り組んだ。まず冷凍機に関しては、放射シールドや配線の這い回しを徹底的に見直し、冷却環境の改善を目指した。その結果、0.084Kまで冷え、温度0.1Kを7時間以上保持できるようになった。また、計測装置の電気的な接地方法についても見直し、9μK(RMS値)の温度安定度を実現できるようになった。これらはいずれもX線マイクロカロリメータ動作を十分に実現できる性能である。次に、温度制御を行ないながら超伝導遷移端温度計(TES)の超伝導遷移の際の抵抗-温度特性を評価した。計測そのものは昨年度も実施しているが、温度制御をかけながら測定を行なうことができるようになった点が大きな改善点である。検出器ステージに磁気シールドを施し、センサ動作に向けた環境を整えた。TES温度計の評価の結果、小型断熱消磁冷凍機の環境できちんと超伝導転移することが確認できた。ただし、過去の測定では0.02K程度の温度幅で転移していたものが0.05K程度に広がっており、センサに外部磁場等の影響が若干残っているということが明らかになった。これについては今後さらなる改良が必要である。本研究で最終目標としていたX線マイクロカロリメータによる環境放射線の計測までは到らなかったものの、小型断熱消磁冷凍機を用いたX線マイクロカロリメータ動作の環境を整えて、実現にめどをつけることができた。平成20年度は、現在試作中の小型断熱消磁冷凍機でTES型マイクロカロリメータを動作させる方法を確立することを目指して研究を進めた。真空断熱容器の製作に想定以上に時間がかかったため、研究実施計画に従って断熱消磁部分を既存のテストデュワーに設置して、コンポーネントレベルでの試験を実施した。その結果、超伝導コイルに8A以上の電流を流して励磁を行なう方法を確立できた。ただし断熱消磁を行なっても十分な冷却効果が得られず、X線マイクロカロリメータの動作には至らなかった。平成21年度の早い段階で原因を究明し新しい真空断熱容器でのX線マイクロカロリメータ動作の確立を目指す。当初の予定よりは遅れているものの、可搬型の微量環境放射線計測装置の実現に向けて重要な一歩を踏み出すことができた。以上の研究成果と開発の進捗状況については、日本天文学会の秋季年会と春季年会にて発表した。並行して、X線マイクロカロリメータ読み出しに使用する超伝導量子干渉素子(SQUID)の動作試験を、液体ヘリウムに浸して使用する簡易プローブを自作して実施した。ニオブによる超伝導シールドを施すことで、SQUIDとしての磁束-電圧特性を得ることができ、動作を確認できた。また、使用するX線マイクロカロリメータについての検討も行なった。TES型X線マイクロカロリメータにガンマ線用の吸収体を取りつけたものが第一候補であるが、磁気量子型のX線マイクロカロリメータも入手可能な状況にあり、ガンマ線に対する検出効率の観点から候補となりうることがわかった。引き続き検討を行ない、本研究に最適なX線マイクロカロリメータを使用できるようにする。今年度は、小型断熱消磁冷凍機の整備とX線マイクロカロリメータ動作に取り組んだ。まず使用するX線マイクロカロリメータについて、TES型X線マイクロカロリメータと磁気量子型X線マイクロカロリメータの比較検討を行なった。後者に関してはまだ安定的に供給を受けられる状態には到っていないことから、TES型X線マイクロカロリメータを採用することとした。小型断熱消磁冷凍機に関しては0.1Kまで冷えることが確認できたので、保持時間や温度安定度、また可搬性も含めた計測系の整備を進めた。そしてX線マイクロカロリメータ動作の第一ステップとして、既に特性がわかっている超伝導遷移端温度計(TES)の超伝導遷移の際の抵抗と温度の関係を計測した。これにより、数ミリオームの微小抵抗を含めて遷移端の抵抗値を計測できることが確認できた。ただし、冷却能力や温度制御にまだ改善の余地があることも明らかになった。さらに、超伝導量子干渉素子(SQUID)を断熱消磁冷凍機に組み込んで動作確認を行ない、センサとして動作させるために磁気シールドや電磁シールドの準備を進めた。磁気シールド材は製作まで終えており、来年度すぐに使用できる状態になっている。当初の研究実施計画と比べると若干の遅れが見られるが、センサ動作に向けて着実に進展している。来年度は今年度の研究をさらに押し進め、小型断熱消磁冷凍機の冷却環境のさらなる改良をはかるとともに、センサ動作と放射線分析実施に向けて研究を進める予定である。

TES温度計の評価の結果、小型断熱消磁冷凍機の環境できちんと超伝導転移することが確認できた。ただし、過去の測定では0.02K程度の温度幅で転移していたものが0.05K程度に広がっており、センサに外部磁場等の影響が若干残っているということが明らかになった。これについては今後さらなる改良が必要である。本研究で最終目標としていたX線マイクロカロリメータによる環境放射線の計測までは到らなかったものの、小型断熱消磁冷凍機を用いたX線マイクロカロリメータ動作の環境を整えて、実現にめどをつけることができた。
物質科学及び化学反応論の実験的・理論的研究

日英,日本スウェーデン共同研究の分子科学の一層の発展に資するため本年度は,「気相及び固体表面における化学反応の機構」,「新素材に関する物質化学」,「光電子分光法及び時間分解蛍光分光法」,「化学反応の磁場効果」に関して両国の研究者を招へいし共同研究の実施,セミナーの開催等を行うとともに,我国の研究者を両国に派遣し共同研究を推進することにより,これらの分野における相互の発展を促す.〔日英〕シンクロトロン放射を用いた準安定励起種及びイオンの動的過程に関する調査研究は,主として小谷野がエジンバラ大学,ダースベリ研究所,ロンドン大学(インペリアルカレッジ)において行い,ハロゲン分子(Iclなど)のイオン対状態の新しい分光法,それらの励起状態と希ガス原子の反応,アルカリ土類原子の光イオン化における共鳴,2電子イオン化における電子相関等について新しい知見が得られた.赤外,サブミリ波分光法を用いたフリーラジカル及びイオンの分子構造に関しては斎藤がオックスフォード大学及びケンブリッジ大学において調査研究を行い,CO(a^3π),SH^-,SH^+,SiH^+,HCO^+(ν.ナ_<2.ニ>),HCL^+,HCS^+などの分子イオン及び励起分子の生成法並びに分光法について貴重な情報が得られた.また,赤外LMR法による新しい成果であるSiHラジカルの禁制遷移についてはじめて詳細を知ることができた.古賀は,ケンブリッジ大学に滞在し,同大学で開発された高速分子軌道計算プログラムCADPACに凝ポテンシャルとその一次微分のプログラムを組込むことによってその機能を格段に向上させた.それを用いて遷移金属錯体の電子構造の研究に大きな成果をあげた.住谷は,ロフボロ大学で共同研究を行い,セルロースパウダー,SiO.ナ_<2.ニ>,Al.ナ_<2.ニ>O.ナ_<3.ニ>,MgO.ナ_<2.ニ>等の基質の上に吸着させた色素分子(ローズベンガル及びエオシン)の蛍光強度の減少とTーT吸収の関係について新しい知見を得た.〔日スゥーデン〕「光電子分光法」については,渡辺巌がウプサラ大学シーグバーン教授研究室に滞在し,従来不可能であった液体,溶液状態の光電子分光法について共同研究を進め,試料室チャンバーの形態を改良することによりさらに高度な実験装置を開発することができた.また,この共同研究を通してシーグバーン教授及びその共同研究者との間で互いに意見交換をし研究交流を深めることができた.「励起化学種の動的挙動に関する磁場効果の研究」については,林久治がストックホルム王立工科大学ラベック教授及びウプサラ大学アルムグレン教授を訪問し,研究討論及び・共同研究の計画について検討した.その結果,ラベック教授とは,反応効率の研究及び反応中間体の研究について,ストックホルム王立研究所及び理化学研究所で互いに分担して行うという計画がまとまった,また,アルムグレン教授研究室では,ミセル中でのベンゾフェノンの水素引き抜き反応,分子組織体の光化学反応について意見交換し,この分野での日本の研究者の動向について紹介した.「時間分解蛍光分光法の開発」については,山崎巌がルント大学,カロリンスカ国立研究所,ウメア大学・及びウプサラ大学大学を訪問し,リグラー教授との間でシンクロトロン軌道放射光施設における時間分解蛍光分光法,マイクロチャネルプレート光電子増倍管によるピコ秒時間分解蛍光分光法について互いの技術について討論した.また,ウメア大学サンドスチローム教授,ギルプロ博士とは,時間分解蛍光分光法とともに生体系のピコ秒光応答反応について,アルムグレン教授とはミセル,LB膜等の分子組織体のピコ秒蛍光分光について研究討論を行った.日英,日本スウェーデン共同研究の分子科学の一層の発展に資するため本年度は,「気相及び固体表面における化学反応の機構」,「新素材に関する物質化学」,「光電子分光法及び時間分解蛍光分光法」,「化学反応の磁場効果」に関して両国の研究者を招へいし共同研究の実施,セミナーの開催等を行うとともに,我国の研究者を両国に派遣し共同研究を推進することにより,これらの分野における相互の発展を促す.〔日英〕シンクロトロン放射を用いた準安定励起種及びイオンの動的過程に関する調査研究は,主として小谷野がエジンバラ大学,ダースベリ研究所,ロンドン大学(インペリアルカレッジ)において行い,ハロゲン分子(Iclなど)のイオン対状態の新しい分光法,それらの励起状態と希ガス原子の反応,アルカリ土類原子の光イオン化における共鳴,2電子イオン化における電子相関等について新しい知見が得られた.赤外,サブミリ波分光法を用いたフリーラジカル及びイオンの分子構造に関しては斎藤がオックスフォード大学及びケンブリッジ大学において調査研究を行い,CO(a^3π),SH^-,SH^+,SiH^+,HCO^+(ν.ナ_<2.ニ>),HCL^+,HCS^+などの分子イオン及び励起分子の生成法並びに分光法について貴重な情報が得られた.また,赤外LMR法による新しい成果であるSiHラジカルの禁制遷移についてはじめて詳細を知ることができた.古賀は,ケンブリッジ大学に滞在し,同大学で開発された高速分子軌道計算プログラムCADPACに凝ポテンシャルとその一次微分のプログラムを組込むことによってその機能を格段に向上させた.それを用いて遷移金属錯体の電子構造の研究に大きな成果をあげた.住谷は,ロフボロ大学で共同研究を行い,セルロースパウダー,SiO.ナ_<2.ニ>,Al.ナ_<2.ニ>O.ナ_<3.ニ>,MgO.ナ_

<2.ニ>等の基質の上に吸着させた色素分子(ローズベンガル及びエオシン)の蛍光強度の減少とTーT吸収の関係について新しい知見を得た.〔日スゥーデン〕「光電子分光法」については,渡辺巌がウプサラ大学シーグバーン教授研究室に滞在し,従来不可能であった液体,溶液状態の光電子分光法について共同研究を進め,試料室チャンバーの形態を改良することによりさらに高度な実験装置を開発することができた.また,この共同研究を通してシーグバーン教授及びその共同研究者との間で互いに意見交換をし研究交流を深めることができた.「励起化学種の動的挙動に関する磁場効果の研究」については,林久治がストックホルム王立工科大学ラベック教授及びウプサラ大学アルムグレン教授を訪問し,研究討論及び・共同研究の計画について検討した.その結果,ラベック教授とは,反応効率の研究及び反応中間体の研究について,ストックホルム王立研究所及び理化学研究所で互いに分担して行うという計画がまとまった,また,アルムグレン教授研究室では,ミセル中でのベンゾフェノンの水素引き抜き反応,分子組織体の光化学反応について意見交換し,この分野での日本の研究者の動向について紹介した.「時間分解蛍光分光法の開発」については,山崎巌がルント大学,カロリンスカ国立研究所,ウメア大学・及びウプサラ大学大学を訪問し,リグラー教授との間でシンクロトロン軌道放射光施設における時間分解蛍光分光法,マイクロチャネルプレート光電子増倍管によるピコ秒時間分解蛍光分光法について互いの技術について討論した.また,ウメア大学サンドスチローム教授,ギルプロ博士とは,時間分解蛍光分光法とともに生体系のピコ秒光応答反応について,アルムグレン教授とはミセル,LB膜等の分子組織体のピコ秒蛍光分光について研究討論を行った.
腸管感染症原因菌の迅速同定のためのビーズELISAキットの開発

腸管感染症は開発途上国ではコレラや赤痢がいまだに猛威をふっるている一方で、わが国では、集団食中毒ばかりでなく散発例としても相当数の患者が存在する。なかには腸管出血性大腸菌や腸炎ビブリオ感染の場合のように死者が出る場合がある。これらの感染症の診断と治療に際して、現在隘路となっているのは、原因菌の固定に時間を要するという点である。検査材料を培養し原因菌を分離し、分離菌の生化学的性状を調べる現在の固定法では、最低でも2030時間、長い場合には72時間以上が必要である。本研究においては、すでにわれわれが開発している高感度ELISA法を腸管感染症に診断に応用することを試みた。まずコレラ毒素検出のための系を確立し、インドのカルタッタにある国立コレラ及び腸管感染症研究所と共同研究で、開発したビーズELISAがコレラの患者下痢便を直接材料として使用できるかどうかを調べた結果、患者下痢便から高感度にコレラ毒素が検出できることを確認した。次いで、Campylobacter jejuniの固有抗原及び全菌に対するポリクロン抗体を調製し、調製した抗体がそれぞれの菌に対して特異性があることを確認した後、ビーズELISA系をそれぞれの抗原にたいして確立した。感度は10^3個/ml以上であった。さらにin vitro培養した各種の菌の混合液について、C.Jejuniに特異的な反応が得られるかどうかを調べた結果、C.Jejuniに特異的に菌の生菌数に匹敵する反応を示した。今後実用化のためのキットの試作を試み、試作品を用いて現場での試用を行う予定である。腸管感染症は集団食中毒ばかりでなく、散発例としても相当数の患者が存在する。なかには腸管出血性大腸菌や腸炎ビブリオ感染の場合のように、致死的感染もある。これらの感染症の診断と治療に際して、現在隘路となっているのは、原因菌の同定に時間を要するという点である。検査材料を培養し原因菌を分離し、分離菌の生化学的性状を調べる現在の同定法では、最低でも2030時間、長い場合は72時間以上が必要である。本研究は、先にわれわれが発表した高感度ビ-ズELISA法を腸管感染症菌の迅速同定に応用し、現場で利用できる検査用キットの開発を目的としたものである。まず、コレラ毒素の検出によるコレラ菌同定用キットについて、検査の最適条件を決定した。このキットをカルカッタのインド国立コレラおよび腸管感染症研究所において試用した。その結果、コレラ患者下痢便中のコレラ毒素のビ-ズELISAキットによる検出率は、従来のコレラ菌同定法およびコレラ遺伝子検出のためのPCR法に劣らぬことを明らかにした。腸炎ビブリオの耐熱性溶血毒の検出用キットについて、検出の最適条件を決定し、キット化に成功した。腸管出血性大腸菌が産生するVero毒素について、VT1とVT2の検出用ビ-ズELISA系を確立した。また、全菌抗原を対象としたビ-ズELISA系として、カンピロバクタ-・ジェジュニ検出用キットの試作品が完成し、現在カルカッタのインド国立コレラおよび腸管感染症研究所において、患者便を用いた実験が進行中である。腸管感染症は開発途上国ではコレラや赤痢がいまだに猛威をふっている一方で、わが国では、集団食中毒ばかりでなく散発例としても相当数の患者が存在する。検査材料を培養し原因菌を分離し、分離菌の生化学的性状を調べる現在の同定法では、最低でも2030時間、長い場合には72時間以上が必要である。

本研究においては、すでにわれわれが開発している高感度ELISA法を腸管感染症の診断に応用することを試みた。まずコレラ毒素検出のための系を確立し、インドのカルカッタにある国立コレラ及び腸管感染症研究所と共同研究で、開発したビーズELISAがコレラの患者下痢便を直接材料として使用できるかどうか調べた結果、患者下痢便から高感度にコレラ毒素が検出できることを確認した。次いで、Campylobacter jejuniの固有抗原及び全菌に対するポリクロン抗体を調製し、調製した抗体がそれぞれの菌に対して特異性があることを確認した後、ビーズELISA系をそれぞれの抗原にたいして確立した。感度は10^3個/ml以上であった。さらにin vitroで培養した各種の菌の混合液について、C.jejuniに特異的な反応が得られるかどうかを調べた結果、C.jejuniに特異的に菌の生菌数に匹敵する反応を示した。今後実用化のためのキットの試作を試み、試作品を用いて現場での試用を行う予定である。
非線形ダイナミックシステムのモデリングとパフォ-マンス解析に関する研究

本研究ではシステムダイナミックの独創的で応用範囲の広い方法論を確立することを目標とした。本研究の成果は以下の通りである。I.非線形ダイナミックシステムの非線形関数解析に基づくシステム変動の解析及び無限次元システムの数値解析手法に関する研究非決定性作用素論を用いて非線形システムの不確定的動揺の許容性に関する理論を展開・総合化し,非線形システム変動の関数解析手法を確立した。また,無限次元ホモトピ-法と事後誤差評価に基づく数値誤差制御法を開発し,無限次元システムを含む非線形システムの大域的かつ誤差の制御ができる数値解析技法を確立した。II.電子回路の局所及び大域分岐現象に関する研究幾つかの単純な非線形回路の分岐現象を実験,シミュレ-ションおよび厳密解析の3方面から詳細に検討した。その結果,興味深い大域的分岐現象を幾つか発見した。また,区分線形系を扱うことにより,その区分線形性を巧みに利用し,数値積分公式では不可能であった諸現象をシミュレ-ションにより観測する手法を与えた。III.非線形ダイナミックシステムの数値解析技法に関する研究非線形ダイナミックスシステムの数値解析技法の効率化に関して,非線形写像の分離性を利用する立場から研究を行った。特に非線形回路解析,非線形計画問題,通信路容量の計算問題,周期振動解の分岐問題,非線形方程式の全ての解を求める問題などに対して効率のよい解法を与えた。IV.ダイナミカルシステムのモデリングとその多体系への応用ボンドグラフに基づくダイナミカルシステムのモデリング手法を用いてダイナミクスの定式化を行い,記号処理言語により運動方程式の自動導出アルゴリズムを構築した。これを元に,柔軟多体動力学系等の効果的モデリング・数値積分手法を開発した。エネルギーや情報を伝達処理するシステムの中には、近い将来、非線形現象の本格的利用によって、その性能の画期的向上が期待されるものがある。本研究は、このようなシステムの非線形ダイナミックスに数字的なメスを入れて、その振舞いを探るとともに、最適なモデリングを作成することを試み、システム・パフォーマンスの精密な解析を達成することを目的として行われるものである。本年度は3年計画の初年度であり、基礎理論の確立を行なった。以下、実施計画にそって今年度の実績を報告する。1.非決定性作用素の摂動理論を確立した。その応用として、新フェイルセーフ原理を定式化し、非線形システムの安定性理論を展開した。2.力学のモデリングに必要な情報の階層構造を明らかにし、記号処理アルゴリズムにより、系の運動方程式を自動導出させるためのアルゴリズムを開発した。また、アナログ計算機の高速演算性、及び、ディジタル計算機のデータ処理の汎用性を兼ね備えたハイブリッドコンピュータを試作し、非線形系の解析に対する有効性を確かめた。3.非線形システムのパラメータ依存性の解明のために、分岐理論から解明を加えた。具体的にはダブルスクロール回路におけるさまざまな分岐を観測した。4.非線形ダイナミックシステムの解を求める問題を無限次元非線形写像の不動点を求める問題に定式化し、そのような不動点を計算する無限次元ホモトピー法を確立した。その結果を無限次元凸計画問題、非線形制御系、半導体デバイス方程式の解析に応用し理論の有効性を確認した。5.非線形方程式の大域的解析法として極めて有用なホモトピー法の効率化の手法として、直方体分割手法を展開し、非線形回路解析に極めて有用であることを示した。本年度は、3年計画の第2年度であり、前年度に確立された基本的な理論を発展させることを目標とした。以下、本年度に得られた成果についてまとめる。1.前年度は非決定性用素論を用いて非線形システムの不確定的動揺の許容性に関する理論を展開したが、これを大きな変動に関する理論に発展させることに成功した。その結果、非線形システムの新しいフェ-ルセ-フ原理を確立した。2.前年度に開発した一次元写像の分岐理論を適用して、送風機系の分岐現象の類別を行った。

その結果、取り扱った送風機系には、3つのタイプの間欠性カオスが存在することを確認した。また、柔軟多体動力学系の効果的モデリング手法を開発すると共に、高速な数値積分アルゴリズムを開発した3.区分線形ロ-レンツアトラクタを単純な電子回路から観測した。そして、これが、シルニコフが示した馬蹄力学系の内包条件を満たすという意味でカオス的であることを数学的に厳密に証明した。また、カスプ型拘束条件をもつ電子回路の分岐についても詳しい検討を行った。4.前年度は無限次元ホモトピ-法を開発し、無限次元非線形システムの大域的な数値解析技法を発展させた。今年度は、これを用いて無限次元システムの写像度理論を展開し、分岐現象の新しい数値解析技法を確立した。また、無限次元ホモトピ-法による凸計画問題の大域的解析手法を開発した。5.非線形方程式を直方体分割近似する新しい手法を開発した。また、ホモトピ-法のアイデアを融合させることにより、局所的には2次収束性をもつ非線形抵抗回路の大域的な求解アルゴリズムを開発し、この手法が他にも広い適用性のあることを2,3の例により示した。本年度は,3年計画の最終年度であり,前年度までに確立された成果を総合し,総括することにより,システムダイナミックスの独創的で応用範囲の広い方法論を確立することを目標とした.以下,本年度に得られた成果についてまとめる.1.非決定性作用素論を用いて非線形システムの不確定的動揺の許容性に関する理論を展開してきたが,これを総合化し,非線形システム変動の関数解析手法を確立した.2.前年度までに開発したシステムダイナミックスの自動導出アルゴリズムをもとに,柔軟多体動力学系等の効果的モデリング・数値積分手法を開発した.3.幾つかの単純な非線形回路の分岐現象を実験,シミュレ-ションおよび厳密解析の3方向から詳細に検討した.その結果,興味深い大域的分岐現象を幾つか発見した.また,区分線形系を扱うことにより,その区分線形性を巧みに利用し,数値積分公式では不可能であった諸現象をシミュレ-ションにより観測する手法を与えた.4.無限次元ホモトピ-法と事後誤差評価に基づく数値誤差制御法を開発し,無限次元システムを含む非線形システムの大域的かつ誤差の制御ができる数値解析技法を確立した.5.非線形ダイナミックシステムの数値解析技法の効率化に関して,非線形写像の分離性を利用する立場から研究を行った.特に非線形回路解析,非線形計画問題,通信路容量の計算問題,周期振動解の分岐問題,非線形方程式のすべての解を求める問題などに対して効率のよい新解法を与えた.
新規抗がん剤開発を目指した天然物質の合成研究

本特定領域研究では,『新しい分子標的抗がん剤』として大きな期待が寄せられている,水草由来の極微量成分であるオッテリオンA, B(チュブリン重合阻害活性),微生物由来であるスピルコスタチンA(ヒストン脱アセチル化酵素阻害活性)およびテロメスタチン(テロメラーゼ阻害活性)を取り上げ,大量供給可能な合成ルートの開発,新規抗がん剤候補化合物の探索,およびその探索を可能にする革新的の合成手法を開発することを目的として研究を行った。チュブリン重合阻害剤であるオッテリオンA, Bに関しては、大量合成が可能な合成ルートの開発に成功した。実際に本合成法を用いてサンプル合成(50mg)を行い、生物活性試験を行った。その結果、これら化合物が非常に強力なチュブリン重合阻害活性(有効濃度0.1nM)を有することを明らかにした。この活性は現在、臨床で用いられているビンブラスチン/ビンクリスチン,タキソールの10100倍であることが判明した。ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるスピルコスタチンAに関しては、まず始めに、新しいタイプのジスルフィド結合形成反応の開発を行い、その後、ジスルフィド化合物の大環状ラクトン/ラクタム環化反応を達成し、スピルコスタチンAの重要前駆体の合成を達成した。本合成法は効率的で柔軟性に富み、多くの類縁物質の合成を可能にした。テロメラーゼ阻害剤であるテロメスタチンに関しては,前例のないオキサゾールのホウ素試薬の開発に初めて成功した。さらに、鈴木-宮浦クロスカップリングを用いた直接的なオキサゾールC2-C4'結合形成反応も見いだすことに成功した。本合成方法論は天然物であるテロメスタチンのみならず、ポリオキサゾールの一般的な合成法になりうるものであり、新規テロメラーゼ阻害剤の開発に繋がるものと期待される。