hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規インスリン分泌促進・阻害化合物の分子機構の解明

研究代表者はハイスループットなインスリン分泌アッセイ系を構築し、今まで困難であった、網羅的なインスリン分泌制御分子のスクリーニング解析を可能にした。上記アッセイ系を用い、理研・NPDepoの天然物由来化合物ライブラリにおけるスクリーニング解析を終了し、4種類のグルコース刺激依存的な分泌促進化合物と、2種類の分泌完全阻害化合物を同定した。さらに分泌促進化合物について、マウスから単離した膵島によるex vivo解析においても、これら化合物群が効果的に分泌を促進することを見出した。さらに化合物を共有結合させた磁気ビーズを作成し、それを用いてβ細胞抽出液から研究代表者は、4種の分泌促進化合物のうち、一つ(化合物X)と特異的に結合するターゲットとして、ミトコンドリアに存在するたんぱく質を同定した。このタンパク質をノックダウンしたINS1細胞(ラット膵β細胞株)では、化合物Xを添加したときでもグルコース依存性のインスリン分泌増強の効果が見られなかったことから、化合物Xのターゲットがこのタンパク質であることが強く示唆された。化合物Xがミトコンドリアのタンパク質と結合するという知見から、ミトコンドリアが化合物Xの作用部位である可能性を考えた。化合物Xがミトコンドリア細胞内ATP濃度上昇を増強している可能性を調べるために、細胞内ATP量を測る事のできるATPセンサーを用いて、化合物Xを添加/非添加時の、グルコース刺激下での細胞内ATPの濃度をリアルタイムで測定する実験を行っている。加えて化合物Xの細胞内局在の詳細を調べるために、大阪大学との共同研究により、化合物Xにアルキン基を付与し、これをアルキンタグとして検出できるラマン分光顕微鏡を用いて、化合物の細胞内での挙動を調べている。スクリーニング解析により同定されたインスリン分泌促進・阻害化合物の一つ、化合物Xについての解析により、化合物Xに特異的に結合するターゲットとして、ミトコンドリアに存在するたんぱく質を同定した。さらに化合物Xがミトコンドリア細胞内ATP濃度上昇を増強している可能性を調べるために、細胞内ATP量を測る事のできるATPセンサーを用いて、化合物Xを添加/非添加時の、グルコース刺激下での細胞内ATPの濃度をリアルタイムで測定する実験を行っており、化合物Xが有意に細胞内ATP濃度を上昇させることを示唆するデータが得られた。また、大阪大学との共同研究により、ラマン分光顕微鏡を用いて、化合物Xの細胞内での挙動を調べており、観察を行うための実験系が確立しつつある。前年度のデータをふまえて、引き続き化合物Xがミトコンドリアタンパク質をターゲットとし、細胞内ATP濃度を上昇させていることを確認する。具体的にはATPセンサーを用いたATP濃度のリアルタイム測定と、生化学的解析による細胞内ATP濃度の測定を行う。さらに化合物Xの細胞内の挙動を調べるために、ラマン分光顕微鏡を用いた化合物の観察のための実験系の最適化を行う。
オーストラリアの大都市圏に対するアジア系留学生のインパクトに関する地理学的研究

本研究は、過去20年で留学生の受け入れ大国となったオーストラリアのシドニーとメルボルン大都市圏を事例に、「都市居住者」としての外国人留学生の居住形態や都市内移動、消費・就労パターン等が大都市圏構造の変容や都市成長にどのようなインパクトをもたらしているのかを、主にGIS(地理情報システム)や統計データを用いた定量的空間分析と、留学生への個別インタヴュー調査を通じた定性的分析の組み合わせによって明らかにするものである。本研究で得られたオーストラリアでの知見は、『留学生30万人計画』の達成が間近に迫る日本社会に対しても多くの示唆をもたらすものと期待される。
嗅覚情報処理機能単位としての嗅球糸球体についての定量的・定性的解析

嗅覚情報処理の機能的ユニットである嗅球糸球体を調べるために次のような解析を行った。1ラット嗅球の解析:糸球体内で、嗅入力、介在ニューロン、投射ニューロンの相互関係を明らかにするため、それぞれの詳細を形態的に観察した。1)投射ニューロンである僧帽細胞樹状突起tuftにおいて、嗅入力及び傍糸球体細胞とのシナプス結合両方ともに、tuftの遠位、近位を選ばずパッチ状に分布していた。従って、僧帽細胞樹状突起でのスパイク発生制御が従来考えられてきたものより、はるかに複雑であることがわかった。2)介在ニューロンについては、これまで我々は、嗅入力を受けるGABA陽性のタイプ1と嗅入力を受けないタイプ2グループを化学的性質から分類していた。ところが、電子顕微鏡による解析から僧帽細胞とギャップ結合をつくる傍糸球体細胞は、嗅入力を受けるが、GABA陽性ではなく、これまでの免疫細胞化学的解析から捉えられていなかったタイプであることが判明した。2他の哺乳類における嗅球の解析:1)傍糸球体細胞グループの検証:げっ歯目におけると同様、他の哺乳類(食虫目、ツパイ目、翼手目)においても嗅球糸球体の介在ニューロンが、嗅入力の有無により大きく2グループに分かれることを確認した。2)比較解剖学的解析:ジャコウネズ嗅球には糸球体-僧帽細胞/房飾細胞系と小巣体-タッセル細胞系の2つの平行した投射系が存在する。哺乳類の中で食虫目のモグラに、ジャコウネズミで発見した特別なシナプス領域である小巣体を発見した。モグラにおいてもジャコウネズミと同様な2つの平行した投射系が存在する可能性がきわめて高いと思われる。以上のことから、嗅球は非常に単純なニューロン構成であり、また哺乳類においては普遍であると信じられてきているが、複雑であることが判明し始めたといえる。本研究では我々の解析から異なった構成であることを証明した哺乳類齧歯目と食虫目の嗅球糸球体において嗅入力、投射ニューロン、2グループの介在ニューロンの結合関係を定性的、定量的に詳細に解明することを目的としている。近年の哺乳類の嗅覚系匂い伝達の研究は齧歯目中心であるが、ジャコウネズミは有胎盤動物の起源の類縁種で霊長類と同じ有爪区に属す。ジャコウネズミでは、糸球体-僧帽・房飾細胞系と小巣体-タッセル細胞系の投射が平行して行われ、それらが密接に関係しているので、両方向性のトレーサーの細胞外注入実験を行った。その結果、嗅球内から小巣体に向かって、軸索突起が限局して収束していることが判明した。これまで小巣体内は糸球体に向かう僧帽・房飾細胞が通過する他、タッセル細胞の密集した樹状突起が限局しているが、嗅細胞の軸索の侵入はほとんどない領域であり、タッセル細胞への入力が不明であった。これらの小巣体への軸索突起の限局は、嗅球内からの入力を示唆しており、電子顕微鏡解析から結合関係を調べるとともに、嗅球内からの入力の起源を突きとめる実験を進めているので、ジャコウネズミの嗅球神経回路の解明が進んだ。ラットにおけるトレーサー実験からは、糸球体内での僧帽・房飾細胞と介在ニューロンの結合関係の解析から、従来考えられてきたものよりそれらが非常に複雑であることが判明してきている。これらから、複雑な空間的パターンを再構築し三次元情報を得ているので、さらに電子顕微鏡解析することにより、嗅覚情報処理の初段階の構造的基盤を明らかにできると考えられる。
高分子鎖の相転移由来の非線形特性に基づき動作する分子機械モデルの研究

本研究課題が目的に掲げたのは,分子機械の実動モデルを現実の実験系で作り出し,分子機械の一般動作原理を示す理論を構築することである.これまでに,分子機械の駆動エネルギーとして熱を用いる系として,赤外線を用いた光ピンセットによって焦点に捕捉されたμmスケールの物体が,溶媒の光吸収により局所加熱され物体のスケールと同程度の領域で温度勾配に晒されるという熱力学的非平衡開放条件を与える実験系を構築した.この系では単一分子鎖レベルで折りたたみ・解きほぐしの高次構造転移を起こすDNA単一分子および脂質膜チューブ構造を用いて,各々の温度応答性に起因したリズム現象を見出した.また,この焦点近傍のエネルギー散逸場においてサブμmスケールのビーズの間欠的な集合離散現象を確認し報告した.これらの系を発展させ,実際に生物が行っている等温系の溶液環境での分子機械駆動モデル構築のために,荷電高分子を封入した細胞サイズの巨大リポソーム内外の化学ポテンシャル差をコントロールして,荷電高分子の振る舞いを調べるための実験を行ってきた.細胞サイズのリポソームが浸透圧の効果によって自発的に形成される方法を確立し,その際に,溶液中のDNA等の荷電高分子を内部に取り込むことをDNA単一分子の実時間観察の結果から明らかにした.さらにリポソーム内部において細胞が用いる生化学反応の代表例である転写・発現系を実現し,そのRNAへの転写反応の単一分子レベルでの観察から,膜が反応系を破壊的な高分子環境(RNase)から保護しうることを示した.また,反応場の自発的な制御への試みとして,荷電糖鎖を親水性頭部に持つ脂質分子(ガングリオシド)の添加により,リポソームの多重連結系(ネットワーク構造)が自発的かつ速やかに形成されることを明らかにした.以上本研究を通じて,荷電高分子による生化学反応系を封入した細胞サイズリポソームを用いて反応の進行により場そのものに自発的かつ質的な変化を生じさせるモデルを構築する上での基礎的かつ重要な知見が得られた.本研究課題が目的に掲げたのは,分子機械の実動モデルを現実の実験系で作り出し,分子機械の一般動作原理を示す理論を構築することである.これまでに,分子機械の駆動エネルギーとして熱を用いる系として,赤外線を用いた光ピンセットによって焦点に捕捉されたμmスケールの物体が,溶媒の光吸収により局所加熱され物体のスケールと同程度の領域で温度勾配に晒されるという熱力学的非平衡開放条件を与える実験系を構築した.この系では単一分子鎖レベルで折りたたみ・解きほぐしの高次構造転移を起こすDNA単一分子および脂質膜チューブ構造を用いて,各々の温度応答性に起因したリズム現象を見出した.また,この焦点近傍のエネルギー散逸場においてサブμmスケールのビーズの間欠的な集合離散現象を確認し報告した.これらの系を発展させ,実際に生物が行っている等温系の溶液環境での分子機械駆動モデル構築のために,荷電高分子を封入した細胞サイズの巨大リポソーム内外の化学ポテンシャル差をコントロールして,荷電高分子の振る舞いを調べるための実験を行ってきた.細胞サイズのリポソームが浸透圧の効果によって自発的に形成される方法を確立し,その際に,溶液中のDNA等の荷電高分子を内部に取り込むことをDNA単一分子の実時間観察の結果から明らかにした.さらにリポソーム内部において細胞が用いる生化学反応の代表例である転写・発現系を実現し,そのRNAへの転写反応の単一分子レベルでの観察から,膜が反応系を破壊的な高分子環境(RNase)から保護しうることを示した.また,反応場の自発的な制御への試みとして,荷電糖鎖を親水性頭部に持つ脂質分子(ガングリオシド)の添加により,リポソームの多重連結系(ネットワーク構造)が自発的かつ速やかに形成されることを明らかにした.以上本研究を通じて,荷電高分子による生化学反応系を封入した細胞サイズリポソームを用いて反応の進行により場そのものに自発的かつ質的な変化を生じさせるモデルを構築する上での基礎的かつ重要な知見が得られた.
フランスの現代大学における管理・運営原則の歴史的・制度的分析

・現代フランス大学の大学の管理・運営については、「教授の独立」という、近代大学確立期に獲得された原則が引き続き維持されていることに注目する必要がある。この独立の問題点を解消すべく、組織としての大学の自治=独立に重点を置いた1968年法の制定が為され、かつその独立を実質的に保障すべく1984年法の制定が為されたが、各種資料の分析、聞き取りに依れば、現代においても依然として個人の教授の独立の問題点は払拭し得ていない。また、大学、とりわけその管理運営原則をめぐっては、1968年の「5月革命」以来、多くの政治的対立点を構成してきており、ここに、84年法によって、そうした対立を越えて大学組織の改善を図るべく大学評価が導入されている。本研究では、この点からも分析を行ったが、大学評価機関であるCNEが出した1989年報告書でも、管理・運営組織を各個別大学の戦略のもとに置くべきである等の総括的提言が為されているのみで、現実には84年法の呪縛のもとに各大学の管理・運営は依然として置かれている状況にある。この点に関しても、現行大学評価制度の有効性は疑問である。大学法制理念としての法規定の範囲と各大学の管理・運営組織に対する法の裁量範囲を峻別する必要は明確である。後者についての各大学の裁量範囲の拡大こそが大衆化に応え、かつ科学技術の進歩に対応しうる管理・運営を可能にするものである。このことは、フランスの大学の場合、1968年に公施設法人(etablissement public)という法人格が明確にされ、84年法で財政的独立についての法的整備が為されており、具体的には、同法に依って、大学への財政配分に関して、従来の固定的指標(教員あたり、学生あたり)による配分方法に加えて、国民教育省と各大学の契約(4年間)による予算配分を規定し、かつそれが、当初5%から近年10%までに伸びていることにも応えうる管理・運営方式と捉えられる。1現代フランス関係資料の収集、分析及び研究レビューについては、次の点を報告する。現代フランスにおける管理・運営の現状は、管理・運営機関の構成員(とりわけ、学外者)、権限等の面で、日本での文献研究以上に多様化が進展している。フランスの全国大学評価委員会(Comit e Nationald'Evaluation)で代表者の本研究計画についての研究レビューを受けた際も、同委員会のスタロポリ(Andre STAROPOLI)事務局長はこの点を認めている他、本年に収集した各大学の評価報告書でも確認できる。2 20世紀初頭の資料の収集、分析については、次の点を報告する。20世紀初頭においては、大学の管理・運営については、「教授の独立」という、近代大学確立期に獲得された原則が引き続き維持されつつも、その個別性、つまり、個々の教授の独立に力点を置いた構成が強化されている。また、国家との関係においては、共和制国家の成立を背景とする、善なるものとしての国家、を前提とした機関としての大学の行政的独立(l'independance administrative des Uninersite)という中身が、個々の教授の知的独立(l'independance intellectuelle des universitaires)の集合体としての管理・運営権限の独立的行使というように変化している。現在、この点が当時の学生にどのような影響を与えていたのかについて分析中である。
粒子間衝突を考慮した流体中の粒子拡散現象の実験的解明

混相流での粒子間衝突が粒子運動に与える影響を明らかにするため,次のような研究を計画し実験を行った.位相ドップラ流速計(大学現有設備)による,混相流の乱流諸量測定用の実験装置を設計,制作した.制作した実験装置の測定部は,光散乱理論から求めた最適な受光角度(送光系の光軸に対して20°)で光学系を配置できるように台形とした.実験条件は周囲流体を静止した水とし,この中に粒子を混入した噴流を2m/sで噴出した.このとき,噴流が周囲流体に与える影響を小さくするため,測定部の一辺と噴流用円管のアスペクト比は約40とした.粒子は固体ガラス粒子を用い(公称平均粒径400μm),粒子添加量は体積分率(流体体積に対して混入している全粒子の体積割合)を0.46% (138個/cm^3), 0.17% (53個/cm^3)0.085% (25個/cm^3)の3条件とした.本研究では,位相ドップラ流速計をレーザドップラ流速計モードにして使用し,粒子平均速度,粒子変動速度を測定し,単位時間あたりに測定体積を通過した粒子数から粒子数密度および平均二乗変位を算出した.この歳,新規購入設備の単軸テーブルを組み合わせ,位相精度を向上させた.このような条件で実験を行い,次のような結果を得た.1粒子平均流速は,分布形状および値ともに粒子体積分率の影響を受けない.2粒子体積分率が大きい条件および大きい位置では変動速度は小さい.3粒子数密度分布から,粒子は添加装置たる管内ではサフマン力のため管壁側に多く存在することが示された.4平均二乗変位の変化率は,粒子体積分率とともに大きくなる.上記の結果2, 4については今後継続的に研究し,さらに解析する予定である.混相流での粒子間衝突が粒子運動に与える影響を明らかにするため,次のような研究を計画し実験を行った.位相ドップラ流速計(大学現有設備)による,混相流の乱流諸量測定用の実験装置を設計,制作した.制作した実験装置の測定部は,光散乱理論から求めた最適な受光角度(送光系の光軸に対して20°)で光学系を配置できるように台形とした.実験条件は周囲流体を静止した水とし,この中に粒子を混入した噴流を2m/sで噴出した.このとき,噴流が周囲流体に与える影響を小さくするため,測定部の一辺と噴流用円管のアスペクト比は約40とした.粒子は固体ガラス粒子を用い(公称平均粒径400μm),粒子添加量は体積分率(流体体積に対して混入している全粒子の体積割合)を0.46% (138個/cm^3), 0.17% (53個/cm^3)0.085% (25個/cm^3)の3条件とした.本研究では,位相ドップラ流速計をレーザドップラ流速計モードにして使用し,粒子平均速度,粒子変動速度を測定し,単位時間あたりに測定体積を通過した粒子数から粒子数密度および平均二乗変位を算出した.この歳,新規購入設備の単軸テーブルを組み合わせ,位相精度を向上させた.このような条件で実験を行い,次のような結果を得た.1粒子平均流速は,分布形状および値ともに粒子体積分率の影響を受けない.2粒子体積分率が大きい条件および大きい位置では変動速度は小さい.3粒子数密度分布から,粒子は添加装置たる管内ではサフマン力のため管壁側に多く存在することが示された.4平均二乗変位の変化率は,粒子体積分率とともに大きくなる.上記の結果2, 4については今後継続的に研究し,さらに解析する予定である.
政策決定における公会計の役割

本研究は、わが国公会計制度の改革を指向する立場から、公会計を公共政策の形成、実施、評価を支援する総合的情報システムに発展させることを目指した基礎的研究である。国際比較研究を通じて明らかにされた現行公会計制度の問題点は、その目的が予算制度に基づく支出管理に偏しているため、経済性・効率性・有効性の観点から業績評価が行われないということ、また監査制度にも著しい不備があるということである。本研究では、公会計の役割を、アカウンタビリティの設定、検証、追跡のプロセスで確認することによって進められた。財務会計的視点からは、議会ないし国民(住民)に対するアカウンタビリティの解除手段が重要である。これには二つの論点がある。一つは公会計モデルの開発である。改革を指向する国際的潮流は、完全発生主義の採用に向かいつつある。しかし、公会計と企業会計を完全に同質化することの可否については、様々な議論があるところであり、さらに制度研究や企業会計も含めた学説研究を必要とすることも確かである。もう一つは情報開示制度の整備である。公会計情報の利用者である国民(住民)が理解可能な形態で、情報が伝達されなければならない。それは、情報要求に対応した多次元的報告体系として構想される。管理会計的視点からは、戦略計画と業績評価を連携するシステムの構築が重要である。わが国では総合計画の実効性が問題であるが、アメリカの事例研究からも、戦略計画設定自体ではなく、業績測定を戦略計画に確実にフィードバックするプロセス全体に焦点を当てることが重要であるということが明らかになった。なお、本研究の成果は、『公会計改革の基軸-政策過程における公会計の役割-』と題して、平成10年度中に出版の予定である。平成7年度までの研究では、諸外国の公会計制度を文献および資料によって分析し、横浜市、神戸市、高砂市の資料を収集し、ヒアリングした結果、現状の公会計制度自体が政府内におけるそれぞれの経済活動の測定値を収集したに過ぎなく、都市全体の業績評価を可能にするものではないことが判明した。そのため都市全体を社会経済システムとして捉え、社会経済システムの管理・運営を遂行するためには、いかなる情報が必要であるのかが問題点として残された。そのために、マクロ的視点により、公会計情報システムを検討するために、1993年に改訂されたSNAの勘定構造を分析し、それらの勘定構造を公会計システムに導入することが可能かどうかの検討を試みた。その結果、それらの勘定構造が公会計システムに導入することが可能であることが判明した。さらに、そのことの関して諸外国の公会計制度を分析した結果、すでに、SNAの勘定構造を公会計システムに導入している国もあることが明らかとなった。ただし、SNAの勘定構造を導入することによって、具体的にどのような政策決定支援システムが構築されているのかが不明であるために、そのことを次年度以降において解明していく予定である。また、現在の公会計制度では、個々の政策の効率性、有効性、経済性に関する情報が皆無の状況であることが判明したために、現在、それらの情報システムを構築し、政策決定支援システムの中心に据えることが、英国の資源会計の分析の結果、有用性を高める可能性があることが明らかとなった。平成8年度における研究では、昨年度の研究成果を踏まえ、諸外国の公会計制度の比較研究をさらに前進させることを通じて、財務会計的視点からは議会ないし国民(住民)に対する政府のパブリック・アカウンタビリティ(公的会計責任)解除の手段として、また、管理会計的視点からは政府の業績評価システムを構築するために、どのような公会計情報が必要とされるのかについて考察を加えた。その件は別表の研究報告で具体的に展開した。

諸外国における近年の公会計制度改革においては、情報内容の改善に関連して測定焦点についての議論が盛んであり、実務的にも従来の財務的資源から企業会計と共通する経済的資源へと測定焦点を移行する傾向にある。しかし、このことは公会計が企業会計と完全に同質化することを意味するのではなく、非営利組織である政府の会計には独自の会計思考を必要とすることが明らかとなった。ただ、この点は公会計の本質に関係して議論が尽きないところであり、公会計モデルの開発にはさらに制度研究や企業会計も含めた学説研究を必要とすることも確かである。また、制度改革のインセンティブとして公債市場の整備が重要な環境要因であることが判明し、発行主体の財務政策の作用と、この面でのわが国公会計制度の問題点を確認した。次に、業績評価システムについては、アカウンタビリティを果たす意味において成果に関連させたサービス・コストの測定が重要であることから、コストを発生させる活動を管理するツールとして活動基準予算を検討した。それにより、予算編成システムと業績評価システムを連動させる資源ベースの予算・会計システムを構築しなければならないことが判明した。換言すれば、戦略の計画および実施を一貫して支えるシステムになるように会計システムを改革することである。平成9年における研究は、過去2年間の研究を踏まえ、わが国公会計制度の改革を進める上での論点を明確にする方向で進められた。その視点は、公会計の役割を、アカウンタビリティの設定、検証、追跡のプロセスで確認するというものである。まず、財務会計的視点からは、測定モデルについて、公会計改革の世界的主流ともいうべき発生主義について、時価ベースの資源会計の導入を視野に入れて、いくつかの改革のシナリオを検討した。パラダイム転換が求められている点では一致したが、発生主義を超えたところに資金理論に立脚しつつ改めて資金情報の重要性を認識する立場もあり、結論は得られていない。情報開示については、その実態を政令指定都市を中心に、制度面と広報面の両面にわたって調査・分析し、その問題点を指摘するとともに、改善方向を明らかにした。この点に関連して、意思決定有用性アプローチを批判的に検討して、一般市民の知識を前提とした理解可能性に基づいて報告体系を構築する必要性について理論的な考察を行った。また、近年注目されている環境問題への対応として、ミクロ会計の視点から環境管理・監査制度の検討を行い、この制度の展開の障害となっている問題点を指摘した。次に、管理会計的視点からは、戦略計画と業績評価を連携するシステムの構築について研究した。先進的事例として、アメリカ連邦政府の1993年政府業績評価法に焦点を当て、1991年アメリカ会計検査院の調査報告とも関わらせて、その基本スキームを検討した。それにより、戦略計画設定自体ではなく、業績測定を戦略計画に確実にフィードバックするプロセス全体に焦点を当てることが重要あるということが明らかになった。このような視点から、わが国地方自治体の総合計画・予算管理システムの問題点を検討した。
AIDS発症予防法の開発を目指したウイルス学的、免疫学的解析

ヒト免疫不全ウイルス(HIV)は、レトロウイルス科、レンチウイルス亜科に属するウイルスで、感染した細胞を破壊することが特徴である。しかし、HIVに感染した体内では、急性感染期に複製されたウイルスが免疫原となり、高い抗HIV免疫応答が誘導される。特に、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)の応答により急性期のHIV複製は抑えられ、液性免疫はその後に上昇することが明らかにされ、細胞性免疫の重要性が指摘された。しかし、この免疫応答後もウイルスはわずかながら潜在し続け、約10年後にはエイズを発症せしめる。一般に、エイズ発症前には、生体の免疫応答、特に細胞性免疫の低下が見られる。これらの事実は、細胞性免疫を維持もしくは誘導を期待できるワクチンが開発できれば、エイズ発症を抑さえることも不可能ではないと考えられる。特に、HIVの潜在様式すなわち持続感染細胞を排除できるCTL誘導ワクチンの開発が重要と考えられる。この為には、ワクチン開発の前提として先ず、そのターゲットであるHIV持続感染細胞の産生機序およびその性状を的確に把握する必要がある。HIVのアクセサリー遺伝子産物の機能は、ウイルス複製時には特にとの必要性が認められない。しかし、エイズを引き起こすレトロウイルスにのみ存在することから、複雑なエイズ病態の進行に関わると考えられている。米国のグループにより始めて、アクセサリー遺伝子のひとつ、nefが、エイズ発症に必須の遺伝子であることが、サル免疫不全ウイルス-サルの系で証明された。私達は、nef意外のアクセサリー遺伝子、vif、vpr、もしくはvpuの変異が、細胞傷害性の低下を招き、結果的には持続感染細胞を産生させることを見いだした。この変異は、nef遺伝子の存在下でのみ誘導された。言い換えれば、nef遺伝子産物は持続感染する上で必須の何らかの機能を持つ蛋白質であることを示唆する結果が得られた。そこで、本研究では、我が国と英国からのHIV分離株からのnef遺伝子をクローニングし、その発現産物の普遍的な機能を探ることを目的とした。今迄の解析で、HIVのnef遺伝子は従来考えられていた程保存性はないこと、また、HIVキャリアの末梢血単核球細胞(PBMC)からのウイルス分離時にCD8陽性のCTLを除去するか否かで、その分離ウイルスのnef遺伝子構造に違いのある傾向が明らかになった。この結果は、Nef蛋白質は、PBMC中に潜伏しているウイルスの良いターゲットとなっており、Nefに対してもEnvと同様エスケイプ株が出現していることを物語っている。また、Nef蛋白質の機能として、CD4のdown-regulationに関与すること、増殖速度を正に調節していることなどが報告されているが、私達は上記のように持続感染に関与することを明らかにしたことに加えて、持続感染細胞の細胞表面にも発現していること、一部のCD4陽性リンパ球の表面に結合しその増殖抑制に関与していること、この結合にはNefのカルボキシ末端領域が関与すること、また新たに樹立したHIV潜伏感染細胞からのHIVの活性化にNef蛋白質が関与すること、などを明らかにした。これらの知見に基づいて、Nefの憎悪領域以外で、BALB/cにCTLを誘導し得るエピトープワクチン(合成ペプチドをアジュバントと共に免疫)開発の候補領域を3カ所に絞り込んだ。今後、持続性を考慮し、組み換えBCG(私達は先にEnv領域での発現、CTL誘導能について既に報告しており、方法論は確立している)を作製中である。

今迄の解析で、HIVのnef遺伝子は従来考えられていた程保存性はないこと、また、HIVキャリアの末梢血単核球細胞(PBMC)からのウイルス分離時にCD8陽性のCTLを除去するか否かで、その分離ウイルスのnef遺伝子構造に違いのある傾向が明らかになった。この結果は、Nef蛋白質は、PBMC中に潜伏しているウイルスの良いターゲットとなっており、Nefに対してもEnvと同様エスケイプ株が出現していることを物語っている。また、Nef蛋白質の機能として、CD4のdown-regulationに関与すること、増殖速度を正に調節していることなどが報告されているが、私達は上記のように持続感染に関与することを明らかにしたことに加えて、持続感染細胞の細胞表面にも発現していること、一部のCD4陽性リンパ球の表面に結合しその増殖抑制に関与していること、この結合にはNefのカルボキシ末端領域が関与すること、また新たに樹立したHIV潜伏感染細胞からのHIVの活性化にNef蛋白質が関与すること、などを明らかにした。これらの知見に基づいて、Nefの憎悪領域以外で、BALB/cにCTLを誘導し得るエピトープワクチン(合成ペプチドをアジュバントと共に免疫)開発の候補領域を3カ所に絞り込んだ。今後、持続性を考慮し、組み換えBCG(私達は先にEnv領域での発現、CTL誘導能について既に報告しており、方法論は確立している)を作製中である。ヒト免疫不全ウイルス遺伝子(HIV)には、3つのウイルス構造蛋白質遺伝子、2つの転写調節遺伝子に加え、4つのアクセサリー遺伝子が存在する。このアクセサリー遺伝子産物の機能は、ウイルス複製時にはその必要性が認めらない。しかし、エイズを引き起こすレトロウイルスにのみ存在することから、複雑なエイズ病態の進行に関わると考えられていた。米国グループにより初めて、アクセサリー遺伝子のひとつ、nefが、エイズ発症に必須の遺伝子であることが、サル免疫不全ウイルス-サルの系で証明された。私達は、nef以外のアクセサリー遺伝子、vif、vpr、vpuの変異が、細胞傷害性の低下を招き、結果的には持続感染細胞を産生させることを見出した。この変異は、nef遺伝子の存在下でのみ誘導された。言い換えれば、nef遺伝子産物は持続感染する上で必須の何らかの機能を持つ蛋白質であることを示唆する結果が得られた。そこで、本研究の目的は、我が国と英国からのHIV分離株からのnef遺伝子をクローニングし、その発現産物の普遍的な機能を探ることを目的としてスタートした。クローニングのためのPCRプライマーをデザインし、日本分離株からは高率にPCR増幅でき、その発現にも成功した。しかし、同じプライマーを用いたにもかかわらず、英国分離株からはPCR増幅できなかった。nefは、高保存性と考えられていたが、少なくとも用いたプライマ領域では変異性が認められた。また、nef遺伝子産物の機能解析を行った結果、持続感染細胞表面にも一部発現していること、CD4陽性ヒトT細胞表面に結合し得ること、CD4陽性ヒトT細胞の増殖抑制能があること、少なくともvifとvprの変異誘導に何らかの機能を発現すること、等が明らかになった。
リン脂質リポソームを用いた気道過敏症の治療法の開発

気管支喘息は可逆性の気道閉塞、気道炎症、気道過敏性で特徴つけられ、喘息患者の約10%はステロイド抵抗性の難治性重症喘息であることから、新しい治療法の開発が必要とされている。本研究では、PC-liposomeの気道過敏性治療効果を明らかにすることを目的とした。PC-liposomeをHDM誘導開始後3週間目から5日間経鼻投与するとメサコリン負荷時気道過敏性の抑制傾向が観察され、HDM誘導開始後2週間目から10日間経鼻投与すると気道過敏性が完全に消失する現象を観察した。これらの結果は、PC-liposomeが喘息治療に有効である可能性を示唆した。気管支喘息は可逆性の気道閉塞、気道炎症、気道過敏性で特徴つけられる。このうち、気道過敏性は気管支喘息の病態の本態であり、気道過敏性の亢進と気管支喘息の重症度は相関することから、気道過敏性の制御は重要である。喘息の治療に最も有効とされる吸入ステロイドは好酸球性の炎症を抑制することで気道過敏性を低下させ、喘息症状を改善する。しかし、喘息患者の約10%はステロイド抵抗性の難治性重症喘息であることから、新しい治療法の開発が必要とされている。肺サーファクタントは呼吸時の肺胞の虚脱を防ぐなど生命維持に必須の役割を有する。我々は、肺サーファクタントの主成分であるphosphatidylcholine(PC)をリポソーム化して(PC-liposome)House dust mite (HDM)によるマウス喘息モデルに投与したところ、メサコリン吸入負荷時の気道過敏性が完全に消失する現象を見出した。このことから、HDM喘息モデルでは肺サーファクタント活性が低下し、PC-liposomeによりLS成分を補充することで気道過敏性が消失する可能性が考えられた。そこで、本研究では、気管支喘息の本態である気道過敏症の新規治療法を開発することを目的として、マウス喘息モデルにおけるPC-liposomeの治療効果と作用機序について明らかにすることを目的とした。House Dust Mite(HDM)以外の喘息モデルの系として、卵白アルブミン(OVA)そしてpapain投与モデルを検討し、PC-liposome投与後の気道過敏性、気道炎症、血清IgE抗体価を解析した。その結果、PC-liposomeはこれらの喘息病態を抑制する機能を有することを示唆する結果が得られた。しかし、その作用機序についてはさらなる解析が必要と考えられた。免疫学、血液内科学
Mst1欠損マウスにおける免疫細胞の接着異常による自己免疫疾患の発症機構の解明

Mst1欠損マウスの自己免疫症状の発症に相関して、制御性T細胞の産生の低下、またTCR遺伝子導入マウスモデルを用いることにより、胸腺における正の選択の過程の異常がが明らかになった。2光子顕微鏡により胸腺スライス上の胸腺細胞の動態を観察したところCD69+陽性のDP細胞の直線性移動の低下、SP細胞の移動速度の低下が観察され、これらの異常が胸腺細胞の分化に異常をきたして自己寛容が破綻する可能性が提示され,自己寛容機構におけるMst1の新しい役割が示唆された。本研究者は加齢したMst1欠損マウスを解析することにより、自己免疫の症状が統計的に優位に起こることを示した。Mst1欠損マウスにおいては有意に膵臓・肝臓の白血球の浸潤が観察された。また、血清中の抗胃マイクロゾーム抗体、dsDNAに対する自己抗体が上昇していた。これらの自己免疫症状はT細胞特異的にMst1欠損マウスにおいても有意に起こるため、自己免疫症状の発症にT細胞が重要な役割をしていることが示された。末梢のリンパ組織では、加齢に伴ってエフェクター・メモリーT細胞の細胞数やサイトカイン特にIL-4やIFNgを産生するT細胞が増大していた。これらの現象から、本研究者はMst1欠損マウスにおいてはT細胞の寛容のメカニズムが破綻していると予測した。胸腺における胸腺T細胞の選択を検討するために、外来抗原であるOVAに特異的TCRトランスジェニック(Tg)Mst1欠損マウスと雄抗原HY特異的なTCR Tgマウスを作成したところ、OTIIやMst1欠損マウス、雌のHY特異的なTCR Tgでは、CD69+CD4+CD8-の数が減少し、Mst1欠損下において、正の選択の異常が示唆された。負の選択については現在検討中である。また、胸腺内のFoxP3+CD4+細胞が1/31/4程度に減少しており、胸腺における制御性T細胞の産生の異常も示唆された。制御性T細胞の抗原特異的なT細胞応答に対する増殖抑制機能を検討するために、OTII Mst1欠損マウスから制御性T細胞を単離して、抗原存在下でOTIIT細胞、抗原提示細胞と共培養し、未感作OTII T細胞の抗原特異的増殖応答に対する抑制活性を測定したところ、正常な制御性T細胞に比べて、制御性T細胞抑制機能が1/31/4に低下していた。今後は、Mst1がどのようにしてこれらのT細胞寛容破綻を引き起こすのか、細胞の接着・動態異常の観点から詳細に検討する。加齢したMst1欠損マウスおいては自己免疫の症状が起こることから、胸腺における胸腺T細胞の選択を検討するために、外来抗原であるOVAに特異的TCRトランスジェニック(Tg)Mst1欠損マウスと雄抗原HY特異的なTCR Tgマウスを作成したところ、OTIIや雌のHY特異的なTCR Tgでは、CD69+CD4+CD8-の数が減少し、Mst1欠損下において、正の選択の異常が示唆された。また、これらMst1欠損マウスでは胸腺におけるFoxP3陽性制御性T細胞数が減少していた。以上の結果から、本研究者は、Mst1欠損マウスでは胸腺細胞のインテグリンを介した動態・接着の異常ににより自己反応性のT細胞の選択や制御性T細胞の産生が破綻して自己免疫の症状が誘導されると考えた。そこで、正常型マウスとMst1欠損マウスから胸腺細胞からDP細胞とSP細胞をフローサイトメトリーにより単離して細胞染色用蛍光染色した。さらにこれらの胸腺細胞をビブラトームにより作製した胸腺スライスの上に加えて組織培養を行い、高酸素条件下で2光子励起顕微鏡により胸腺細胞の動態を観察した。その結果、胸腺皮質におけるDP細胞の平均移動速度(約5μm/min)に変化に差は見られなかったが、髄質におけるSP細胞の平均移動速度が16μm/minから11μm/minに低下した。また、正の選択後を受けたDP細胞はCD69を発現するため、正常型マウスとMst1欠損マウスからCD69陽性DP細胞を単離して、同様に動態を比較した。するとMst1欠損CD69陽性DP細胞は平均速度(約7μm/min)こそ有意な差は見られなかったが、皮質から髄質へ向かう直線的な移動の頻度が低下していた。以上より、Mst1欠損マウスでは正の選択後の胸腺DP細胞の皮質から髄質へのアクセスや髄質内におけるSP細胞の移動が異常であると考えられる。髄胸腺の髄質ではインスリンなど末梢の組織特異的抗原に対する自己反応性のT細胞の負の選択や制御性T細胞の産生が行われおり、Mst1欠損による胸腺細胞の動態異常が、これらの過程の破綻を引き起こす可能性が示された。
日中の「話す」教育の現状分析に基づく中国語コミュニケーション教育構築のための研究

本研究は、新しい外国語教育に基づく中国語コミュニケーション教育構築のために、「何を教えるか」ではなく「どのように教えるか」の視点から、以下13を通じ、最終的に日本の教育現場で実行可能な学習段階に応じたコミュニケーション能力を養成する教室活動や足場掛けを考案・実践し、中国語コミュニケーション教育モデルの構築に繋げることを目指すものである。具体的な研究活動は、1日本及び中国の中国語教育における初級・中級段階でのコミュニケーション教育の現状分析、2中国の国際漢語教育や英語教育・日本語教育におけるコミュニケーション能力養成のための教室活動や足場掛けの事例収集・類型化、3日本人学習者の特性及び第二言語習得論や認知心理学等の先行研究により得られた外国語運用能力の養成に資する要素のうち、特に日本の中国語コミュニケーション教育に必要かつ有効な要素を取り入れた実践の試みである。研究初年度は13の研究資料収集を中心に進め、国内外での収集を行った。しかし、筆者の構想を具体化するに足る知見や研究成果が十分に得られておらず、質量ともに十分な資料を収集し切れていないことから、次年度も研究資料収集を引き続き進めていきたいと考えている。同時に1の中国語教育の初級段階でのコミュニケーション教育の現状を明らかにするために、日本の大学で使用される中国語初級「総合」テキスト25冊を対象とし、練習問題の学習方略による調査・分析を行った。得られた結果は論文の形にまとめ、発表した。研究初年度は、上記13の国内外における研究資料収集及び読み込みに多くの時間を割いた。これとともに、初年度に予定していた、日本の大学で使用されている中国語初級テキストを対象とした練習問題の現状分析を行い、先行研究を踏まえた調査・分析をもとに論文の形にまとめ発表した。研究2年目は中国語中級テキストの練習問題、特に「話す」力を養う練習問題の現状分析を行う予定であるが、初級テキストの調査・分析よりも対象冊数を増やし、分析方法を変える必要がある。引き続き、資料を読み込みながら進めていく。同時に上記3の日本人学習者の特性及び第二言語習得論や認知心理学等の分野におけるコミュニケーション能力養成に関する研究成果にあたり、中国語コミュニケーション能力養成に必要なテキストの練習問題や教育現場における授業法・足場掛けなどを考察し、中国語コミュニケーション教育構築への道筋を探る。差額が生じた理由は、旅費が見積もりより多少安く抑えられたことによる。
空間的外部性のある参入モデルの構造推定：カーシェアリング市場の実証分析

カーシェアリングは,「保有」ではなく「使用」にのみ焦点を当て,少ない固定的負担で日常用途の自動車利用を実現している.近年,自家用車の維持費用が高額となる大都市圏を中心に普及が進んでいるが,今後は社会的なインフラとして,より広く普及することが求められるサービスといえる.広範な普及を進めるためには,カーシェアリング事業者の参入の判断や,これに他の事業者との競争があたえる影響を実証的に理解することは重要である.このとき代替的な政策をシミュレーションで評価するためには,各地区の事業環境と参入判断の結果を誘導系で分析することにとどまらず,意思決定に至る利得の構造を明示的に定式化して構造推定を行うことが重要である.本計画ではカーシェアリングのサービス展開を参入・退出ゲームとして定式化し,これを構造推定した.分析対象であるカーシェアリング事業の状況を表すカーシェリングステーションの設置状況やそれぞれの地点での事業への参入を判断に影響する要因についてのデータは,Web上に公開されている情報を収集して用いた.時点間の比較を可能にするために情報の収集は定期的に繰り返し行い,これを整理して記録した.これまでに,これらの手順を自動的に実行する環境の構築を行った.さらに,収集した対象期間のデータを地域メッシュごとに集計して,GIS利用可能な形式に改め,国勢調査や商業統計とマッチングを行い,空間データ分析が可能なデータセットを構成する手順を確立した.モデルの構築については,Bajari et al.(2013)を参考に,各地区へのカーシェアリングサービス事業者の参入退出を判断するための利得を定式化した.大阪府を中心とした地区を対象に実証的にモデルを推定し分析した結果を「カーシェアリングステーション立地の計量分析」としてまとめ,日本経済学会秋季大会などでの口頭発表の機会を通じて成果を報告した.本年度の研究推進方策として,昨年度の実施状況報告書において,データベースに関して,(D-1)遡及して収集が困難となったデータについて,独自に継続的に収集し整備する,(D-2)収集すべき対象を分析に耐えられるように十分な範囲に拡張する.モデル開発に関して,(M-1)単一均衡を仮定したモデルだけではなく繰り返し不動点問題型モデルを適用した分析に取り組む,(M-2)空間的自己相関などを含めたより広範な空間的外部性を取り込んだモデルの開発をする,(M-3)動学的な意思決定モデルの開発,を挙げた.データベース整備の実施に関しては,収集や状況確認プロセスの自動化に取り組むことで,継続的なデータ収集を図ることができた.しかし収集対象となる項目の増加に伴い不規則なエラーの件数も増え研究計画の進捗に影響を与えた.さらに,分析を進める中で,移動モードの選択との対応についても,検討することが有益であることがわかってきたが,これに対応するためのデータの検討・収集をした.入手できる自動車の登録台数などのデータの集計単位が市区町村別で標準メッシュ単位ではないため,これまでとは異なる空間単位でデータを整備し,これを標準メッシュ単位のデータと対応づけて接続する必要が生じた.モデル開発に関しては,繰り返し不動点問題型モデルの適用,空間的自己相関モデルの適用について,十分な結果を出すには至らなかった.継続して取り組む必要がある.動学的意思決定モデル化については,構築可能なデータの構造が明らかでないために具体的な進捗を得ることができなかった.学会・セミナーで複数回の分析結果報告の機会を得ることができ,これらの場での議論を通じて,ここまでの分析の課題を明らかにし,今後の方針の示唆を得ることができた.これまでの進捗状況と議論から得た示唆を踏まえて,研究方策に従って研究を進める.データベースの整備については,(d-1)引き続きカーシェアリングステーションなどのデータを継続的に収集し,そのプロセスの省力化と頑健性の確保に努める,(d-2)時間軸方向での参照が容易になる形式でデータを整理する,(d-3)市区町村データと標準メッシュデータのマッチング方法を検討し実装する,(d-4)移動モード選択モデルの分析に必要なデータを収集し分析枠組みを検討する,(d-5)地区市場内の需給を表す変数を検討・収集してデータベースに加える.特に利用価格と車両数データを利用できるようにする.モデル分析については,これまでの分析の改善に加え取り組むべき課題が多く挙げられるが,そのうち(m-1)繰り返し不動点問題型のモデルに利用価格や車両台数の情報を加えて分析を行う,(m-2)単純な2期意思決定モデルとして定式化を図り,長期のパネル分析を行うための基礎を整理する,(m-3)移動モード選択モデルとの接続について検討を行う,と言う3点に注力する.さらに,口頭発表などの機会を通じて議論を深め,研究成果の取りまとめを進める.カーシェアリングは,「保有」ではなく「使用」にのみ焦点を当て,少ない固定的負担で日常用途の自動車利用を実現している.近年,自家用車の維持費用が高額となる大都市圏を中心に普及が進んでいるが,今後は社会的なインフラとして,より広く普及することが求められるサービスといえる.広範な普及を進めるためには,カーシェアリング事業者の参入の判断や,これに他の事業者との競争があたえる影響を実証的に理解することは重要である.このとき代替的な政策をシミュレーションで評価するためには,各地区の事業環境と参入判断の結果を誘導系で分析することにとどまらず,意思決定に至る

利得の構造を明示的に定式化して構造推定を行うことが重要である.本計画ではカーシェアリングのサービス展開を参入・退出ゲームとして定式化し,これを構造推定した.分析対象であるカーシェアリング事業の状況を表すカーシェリングステーションの設置状況やそれぞれの地点での事業への参入を判断に影響する要因についてのデータは,Web上に公開されている情報を収集して用いた.時点間の比較のために情報の収集は定期的に繰り返し行い,これを整理して記録する.本年度は,これらの手順を自動的に実行する環境の構築を行った.さらに,収集した対象期間のデータを地域メッシュごとに集計して,GIS利用可能な形式に改め,国勢調査や商業統計とマッチングを行い,空間データ分析が可能なデータセットを構成する手順を確立した.モデルの構築については,Bajari et al.(2013)を参考に,各地区へのカーシェアリングサービス事業者の参入退出を判断するための利得を定式化した.大阪府を中心とした地区を対象に実証的にモデルを推定し分析した.結果を「カーシェアリングステーション立地の計量分析」としてまとめ,応用地域学会研究発表大会などで報告した.データベースの構築については,本年度はデータの継続的な収集によって(A)カーシェアリング市場(B)隣接市場についてデータを収集し,これを(C)社会経済データとマッチングしてGIS上で扱えるように整備することを目指したが概ね目標は達成したと言える.特にデータの収集については自動化を進めることができ,空間的に集計して分析可能な形式まで変形する手順についても定型化することで生産性を高めることができた.モデル構築については,当初計画ではJia(2008)などを参考にnested fixed point procedureを用いた定式化を計画した.しかし,データベースを構築する上で収集対象とすべき有力な変量を早期に明らかにするために,推定の実行が比較的容易なBajari et al.(2013)らのアプローチを用いて定式化を行った.さらに,これに基づいて収集したデータを用いた構造推定を進め,大阪を中心とした地区について分析した結果,競争が進み他社の参入の恐れが増すと当該地区への参入がためらわれることや,当該地区でのそれまでの事業活動の実績が参入判断に影響を与えていることが明らかになった.カーシェアリングは,「保有」ではなく「使用」にのみ焦点を当て,少ない固定的負担で日常用途の自動車利用を実現している.近年,自家用車の維持費用が高額となる大都市圏を中心に普及が進んでいるが,今後は社会的なインフラとして,より広く普及することが求められるサービスといえる.広範な普及を進めるためには,カーシェアリング事業者の参入の判断や,これに他の事業者との競争があたえる影響を実証的に理解することは重要である.このとき代替的な政策をシミュレーションで評価するためには,各地区の事業環境と参入判断の結果を誘導系で分析することにとどまらず,意思決定に至る利得の構造を明示的に定式化して構造推定を行うことが重要である.本計画ではカーシェアリングのサービス展開を参入・退出ゲームとして定式化し,これを構造推定した.分析対象であるカーシェアリング事業の状況を表すカーシェリングステーションの設置状況やそれぞれの地点での事業への参入を判断に影響する要因についてのデータは,Web上に公開されている情報を収集して用いた.時点間の比較を可能にするために情報の収集は定期的に繰り返し行い,これを整理して記録した.これまでに,これらの手順を自動的に実行する環境の構築を行った.
トポロジカルな欠陥に局在するマヨラナ・ゼロモードと指数定理

トポロジカルな欠陥に局在するマヨラナ・ゼロエネルギー束縛状態を、指数定理の立場から厳密に理解することを目的としている。主に4つの成果を上げることが出来た。1.トポロジカル絶縁体上に配置されたs波超伝導体のπ接合系において、面内に磁場をかけることによって、通常では無視出来る状態が、全体のゼロエネルギー・マヨラナ状態に寄与することを指数定理を用いて示した。指数定理は、通常は秩序変数の無限遠での振る舞いが動径にしか依存しない言わば「丸い」場合に適用されることがほとんどであるが、この問題では、むしろx,yに依存した「四角い」場合に極めてうまく適用出来ることが分かった。2.物性系においてマヨラナ・ゼロエネルギー状態を議論する場合には、通常電磁場は無視している。しかし、ディラック系などではこの効果は無視出来ず、量子異常として指数定理に寄与しうる。様々な次元において一般的な超伝導の対称性を持つ系の点欠陥に対して、対応する(一般には非可換)ゲージ場を考慮して、指数定理を構築した。その結果、ゲージ場からの寄与はうまく打ち消し合って、ゲージ場を無視したときと同じ結果が再現できることが示された。3.球対称なトポロジカル絶縁体を詳細に調べた。特に有限サイズ効果に起因して、ゼロエネルギー状態がどのように消滅するかを調べた。4.マヨラナ・ゼロモードとは直接は関係ないが、これまで培ってきた指数定理の様々なテクニックの応用を試みた。すなわち、一般的な連続模型に対して、バルク・エッジ対応、すなわちバルクのトポロジカルな性質を特徴付けるチャーン数と境界がある系のエッジ状態の数の間の対応関係を、指数定理を用いて厳密に証明した。これは、上記の課題1.の「四角い」境界条件での成功を応用した成果である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ギャップの開いたバルクな物質の持つトポロジカルな性質と、その物質に欠陥を導入した際に現れるゼロ・モードの関係を指数定理という強力な数学的手法を用いて明らかにすることを目的としている。まず、最初に、クォーク物質に現れると期待されるカラー超伝導における非可換渦糸の周りに現れるゼロ・モードの問題に対して指数定理を適用した。この系は、極めて複雑なため簡単な計算ではないが、トポロジカル指数を導くことに成功した。単純なディラック・フェルミオンでない場合に計算したまれな例と考えている。この計算によって、非可換渦糸の周りのゼロ・モードの個数が明らかになった。指数定理とは「微分方程式を解いて得られるゼロ・モードの個数という言わば解析的指数と、秩序点数などの場のトポロジカルな配位という言わばトポロジカル指数が一致する」ことを主張している。ところで、Teo-Kaneによって、ベリーの位相を用いたトポロジカル指数の計算が提案されているが、彼らはこれが証明することは無しに解析的指数と一致すると主張している。我々はこれが本当に成り立つかどうかを任意の次元における点欠陥模型を用いて調べた。我々の指数定理と矛盾する結果が得られ、ベリーの位相による計算は、必ずしも正しいトポロジカル指数を与えないことを示した。ここまではディラック・フェルミオンに対する指数定理であるが、この他にマヨラナ・フェルミオンからなる正方格子模型を新しく提案し、そこにZ2渦糸を導入した場合に現れるゼロ・エネルギー状態が本当に存在することを指数定理を用いて証明した。その他、ヘテロ構造を持つ系に対する指数定理の応用、また、任意の次元で非可換ゲージポテンシャルを持ったディラック・フェルミオン模型に対する指数定理などを構築した。

様々な系に対して指数定理を応用して新しい結果を出すことが出来た。特に、カラー超伝導の非可換渦糸の周りのゼロ・モードの研究は、新しい良い結果だと判断される。現在投稿中の論文が2本あるが、これが既に出版済みとなっていれば、(1)となっていたと思う。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在投稿中の論文は、超伝導・トポロジカル絶縁体・強磁性体等のヘテロ構造を持った系に対する指数定理の応用であるが、これが極めて興味深いことが認識されつつある。言葉を換えると、以前までは渦糸や点欠陥などの「丸い形状」の秩序変数のもとのゼロ・モードを念頭に置いてきたが、これからは、より一般的な任意の形状の系を対象に指数定理を応用していくことが出来る。従って、バルク・エッジ対応やその他の問題へも拡張できる可能性もある。当面はこの新しい課題に集中的に取り組み、同時に、当初の研究計画の課題を成し遂げるためのアイディアを練っていきたい。