hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細菌の情報伝達とアンチセンスリボ核酸の機能解明

我々は、様々な細菌の情報伝達を抑制する分子を発見した。これらは、アンチセンスリボ核酸と呼ばれるものである。我々は、光合成細菌や病原性細菌である腸管出血性大腸菌や緑膿菌を対象として、アンチセンスリボ核酸による情報伝達抑制のメカニズムを解明した。これらの成果により、細菌の情報伝達を標的とした新しいコンセプトを持つ感染症治療薬創出の分子基盤を作製することが可能になった。細菌の情報伝達システムであるクオラムセンシングを抑制する新しい機構であるアンチセンスRNAを光合成細菌において世界で初めて発見した。これは、ホモセリンラクトン分子のレセプター/転写制御遺伝子の転写物に対するアンチセンスRNAであり、アンチセンスRNAがレセプター/転写制御因子の発現(翻訳)レベルを低下させることで本クオラムセンシングの活性低下を惹き起こす。同様の機構がクオラムセンシングを行う他の細菌にも広く存在しているか否かについて検討を行った。光合成細菌のクオラムセンシング遺伝子(ホモセリンラクトン生合成酵素とレセプター/転写制御因子をコードする遺伝子)とそのアンチセンスRNA遺伝子の配列ならびに染色体上でのプロモーターを含む周辺領域配列を元に検索を行った。その結果、ヒト病原細菌である緑膿菌にもクオラムセンシング遺伝子に対するアンチセンスRNAが存在していることが示唆された。ノーザンブロッティングならびにプロモーター活性測定からrhlR遺伝子(N-butanoyl homoserine lactoneのレセプター/転写制御因子をコードする遺伝子)に対するアンチセンスRNAと考えられる転写産物を確認することができた。さらに、プライマーエクステンション、S1ヌクレアーゼ試験および、5'RACE等の各種分子生物学的解析法を組み合わせて転写開始位置の同定を行った。この結果から、緑膿菌にもアンチセンスRNAによるクオラムセンシング制御機構が存在していることが強く示唆される。我々が、光合成土壌細菌のクオラムセンシング機構の解析を行っていた過程で、オートインデューサーp-Coumaroyl-homoserine lactone (pC-HSL)のレセプター遺伝子rpaRに対する相補鎖転写物(アンチセンスRNA)を発見した(asrpaR)。我々は、asrpaRが本菌のクオラムセンシング抑制因子であることを明らかにした。本研究では、asrpaRによるクオラムセンシング抑制の分子機構について解析を行うと共に、緑膿菌のアンチセンスRNAについても解析を進めた。asrpaRは、約400塩基からなり、rpaR転写物の3'領域において塩基対を形成し、rpaRの翻訳を抑制した。しかしながら、rpaR転写物の安定性には影響を与えなかった。これまで報告されてきたアンチセンスRNAは標的転写物のリボソーム結合部位を含む5'領域において塩基対を形成することで、リボソームやRNA分解酵素の結合に影響を与える。本RNAは、これまで提唱されていたモデルでは説明できない、全く異なる機構で標的転写物の翻訳を抑制していると考えられた。さらに、我々は、類似したアンチセンスRNAがヒト病原細菌である緑膿菌からも発見した。このアンチセンスRNAは、オートインデューサーN-Butanoyl-homoserine lactone (C4-HSL)のレセプター遺伝子rhlRに対する相補鎖転写物であり、rhlR転写物と塩基対を形成することで、翻訳を抑制することからクオラムセンシング抑制因子であることが明らかとなった。細菌学1年目は、光合成細菌に加えて、緑膿菌においてもクオラムセンシング遺伝子に対するアンチセンスRNAを発見することができたため、本プロジェクトの達成とさらなる拡張に向けて順調に進展していると判断した。2年目は、緑膿菌から発見した新規のアンチセンスRNAの機能を解析するつもりである。光合成細菌で行った方法を基に、アンチセンスRNAノックダウン株、過剰発現株の構築を行い、クオラムセンシングの活性測定ならびに、病原性・薬剤耐性試験なども行い、本アンチセンスRNAの役割を明らかにするつもりである。プロジェクトはおおむね計画通りに進展している中で、本研究費の申請と同時期に申請を行っていた民間の助成金(2件)からも補助を受けることができたため、当初予定した支出額の一部を民間の助成金から支出したため。ヒト病原細菌である緑膿菌からアンチセンスRNAを発見できたことで、薬剤耐性・病原性との関連性も期待できるため、感染実験・薬剤耐性試験等を行うための実験補助員が必要となった。そのため、昨年繰り越した差額分を含めて人件費ならびに、上記の実験に関係する消耗品や論文発表費用に使用するつもりである。
導電性ダイヤモンドを用いたHPLCによる生体関連物質の電気化学分析

ホウ素を高濃度にドープした導電性ダイヤモンド薄膜は、優れた電気化学特性をもち、新規電極材料として期待されている。なかでも生体関連物質・環境汚染物質等の微量分析は、その簡便性、感度の高さから近年注目を集めており、その有用性について数多く報告してきた。本研究では、いくつかの新たな分析対象について、このダイヤモンド電極を用いた微量定量分析が可能となった。例えば、アジ化ナトリウムは、主に生化学で用いられる試薬や飲料などに保存剤として0.0数%の濃度で添加されている薬品である。しかし、同時に有毒な物質でもあり、成人における致死量は10mg/kgと報告されているが、現在厳密な定量検出方法は確立されていない。そこで、はじめにこの物質についてのダイヤモンド電極による電気化学的定量分析を試み、さらには実試料についてのアジ化ナトリウム検出の検討も行った。また、残留塩素は殺菌剤として水道水や遊泳場で使用されその濃度が法律により規制されており、現在はN,N-ジエチルフェニレンジアミン(DPD)による比色法や吸光度法を用いた測定が主流になっている。しかし、測定後の廃液処理や試薬のコストなどの問題があり、より正確かつ簡便な測定法が期待されている。この点で電気化学的測定法は大変有望であるが、従来の金属電極では残留塩素の酸化電流ピークが電位窓の限界付近に現れ、正確な測定が困難である。そこでここでは、ダイヤモンド電極を用いた残留塩素の定量測定とその条件について検討を行った。さらに、触媒として機能する金属をダイヤモンド電極にイオン注入して「金属-ダイヤモンド複合電極」を作製し、より多くの重要な物質について高感度電気化学的微量分析を行うことも試みていたが、本研究では、イリジウムをイオン注入したダイヤモンド電極にてヒ素化合物を検出した例について、詳細な電気化学データを得た。ホウ素を高濃度にドープした導電性ダイヤモンド薄膜は、元来ダイヤモンドがもつ性質に加え、電位窓が広い、バックグラウンド電流が小さい、劣化しにくい等の優れた電気化学特性を持っているため、新規電極材料として期待されている。なかでも生体関連物質・環境汚染物質等の微量分析は、その簡便性、感度の高さから近年注目を集めている。しかし、いくつかの物質についてはダイヤモンド電極に対して不活性であるため、その有用性を利用できない場合があった。そこで本研究では、特に触媒として機能する金属をダイヤモンド電極にイオン注入して「金属-ダイヤモンド複合電極」を作製し、より多くの重要な物質について高感度電気化学的微量分析を行うことを試みた。電気化学的に金属を電着させて複合電極を作製する方法、またはクラスターを担持する方法などとの比較も行った。さらにHPLCを組み合わせて分離も行い、実試料の微量検出への応用展開も行った。その結果、グルコース、ヒ素などについて、高感度で電気化学的検出を行うことに成功した。さらに、耐久性の評価を行ったところ、金属単独電極による感度に比べ、きわめて高感度に検出でき、電気化学的センサーとして利用できる基礎的データを多く得ることができた。
トポロジー類似性にもとづく膜貫通タンパク質機能の分類・予測

文献から実験で決定された膜貫通(TM)トポロジーデータを抽出し、データベース(TMPDB)を構築した。TMPDBは現在、302エントリー(真核生物:114,原核生物:188)で構成されている(http://bioinfo.si.hirosaki-u.ac.jp/TMPDB)。このデータセットを基に、従来のTMトポロジー予測方の精度を10%以上も上回るコンセンサスTMトポロジー予測法(ConPred all)を開発した。さらに、予測が成立する配列数を抑える(2030%程度)ことによって、ほぼ100%の予測精度を実現させるもう一つのコンセンサス予測方(ConPred_elite)の開発も行った。これらを統合することによって、コンセンサスTMトポロジー予測システム(ConPred II)を構築し、インターネット上でのサービス公開を行っている(http://bioinfo.si.hirosaki-u.ac.jp/ConPred2)。また、(1)独自に開発したシグナルペプチド予測法DetecSigによるシグナルペプチドの検出と除去、(2)SOSUIによるTMタンパク質配列の判別予測、(3)ConPred allによるTMトポロジー予測、というトポロジー予測を高精度に行うステップを確立した。これを配列解読済みの原核ゲノム87種、真核ゲノム12種に対して適用し、高精度なTMトポロジー情報を大量に獲得した。これらのデータを詳細に解析し、プロテオーム中のTMタンパク質の割合、シグナルペプチド付きタンパク質の割合、TMセグメント本数分布などを明らかにした。また、対応するループ領域の長さの比較によって求められる「TMトポロジー類似度」に基づくクラスタリングを行い、TMタンパク質の機能・構造の網羅的分類・同定を行う方法の開発を行った。これによって、配列類似性のみでは24%に過ぎなかった機能の分類・同定率を60%にまで向上させることができた。
食行動異常のメカニズム解明・新規治療法開発-骨髄由来細胞からのアプローチ-

本研究は、罹患者が増加しているが、病態解明と治療法の開発が遅れ、社会の重要な研究課題になっている、食行動異常を伴う肥満症、神経性やせ症の発症と進展において、1.骨髄由来細胞の脳内集積の役割を解明することによる骨髄-脳相関の検証、2.骨髄由来細胞と腸管ホルモンの関連に焦点をあてた骨髄-脳-腸相関の検証、3.脳内に集積した骨髄由来細胞と標的となる神経細胞の同定と機能の解明、4.骨髄-脳相関と細胞性情報をターゲットにした革新的治療法の創出、を行う。
遺伝子導入造血幹細胞を体内及び体外で増幅させるための新しい制御遺伝子の開発

遺伝子導入造血幹細胞を体内及び体外で選択的に増やすための新規制御遺伝子として、「選択的増幅遺伝子」の実用化開発を進めた。選択的増幅遺伝子としては、G-CSF受容体-エストロゲン受容体融合遺伝子(GCRER遺伝子)を基本構築として、より増殖刺激活性の強い選択的増幅遺伝子を開発するため、G-CSF受容体部分のTyr703をPheに置換した選択的増幅遺伝子[Δ(5-195)Y703F-GCRER]を構築した。分化誘導可能な32D細胞で検討した結果、Δ(5-195)Y703F-GCRER遺伝子を導入した場合、エストロゲン刺激で未分化な状態で増殖を続けることが判明した。即ち、Tyr703変異により分化シグナルが抑制され、選択的増幅遺伝子としてより効率が上がったものと考えられる。さらに実用化という観点から、エストロゲン受容体に変異を加えた選択的増幅遺伝子(GCRTmR遺伝子)を構築した。これはエストロゲンに反応せず、合成エストロゲンである4-ハイドロキシタモキシフェンに反応する受容体(TmR)を利用したものである。この改良型は、内因性エストロゲンに反応しないことから体内法への応用に適していると考えられた。このGCRTmR遺伝子が実際に機能することは、IL-3依存性Ba/F3細胞への導入実験により確認された。また、これらの遺伝子を挿入したレトロウイルスベクターを作製し、マウス骨髄細胞に遺伝子導入し、初代培養造血系細胞でもこのシステムが機能することを確認した。但し、致死量放射線照射マウスの造血系再構築実験では、まだ明確な結論は得られていない。マウス骨髄造血幹細胞の液体培養系での検討では、遺伝子導造血幹細胞/前駆細胞を増幅させるには分化の阻害も必要であることが示唆された。遺伝子導入造血幹細胞を体内及び対外で選択的に増やすための「選択的増幅遺伝子」の実用化を図るため、最も効率良いシステムを開発することを目的に研究を行った。我々の研究グループはこれまで、G-CSF受容体エストロゲン受容体融合遺伝子(GCRER遺伝子)を選択的増幅遺伝子として開発してきた。今回、エリスロポエチン受容体およびc-kit産物(SCF受容体)をエストロゲン/エストロゲン受容体(ER)システムで制御できるどうか、それぞれのキメラ遺伝子の発現ベクターを構築して検討した。その結果、これらの作用はGCRER遺伝子に及ばないことが判明した。そこで、GCRER遺伝子をベースとして、より増殖刺激活性の強い選択的増幅遺伝子を開発するため、G-CSF受容体部分のTyr703をPheに置換した選択的増幅遺伝子[Δ(5-195)Y703F-GCRER]を構築した。また、選択的増幅遺伝子を導入したマウス骨髄造血幹細胞を液体培養系で対外増幅できるかどうかという研究課題については、今年度は実験系の予備的検討を行った。即ち、未分化造血系細胞を濃縮するための分化マーカーの検討とバンニング法への応用について検討した。今後、分化シグナルを抑制した選択的増幅遺伝子を用いて、遺伝子導入造血幹細胞の対外増幅法に関する本格的検討を進めていく計画である。

選択的増幅遺伝子としては、G-CSF受容体・エストロゲン受容体融合遺伝子(GCRER遺伝子)を基本構築として、分化シグナルの伝達を抑制した改良型[Δ(5-195)Y703F-GCRER遺伝子]も作製した。本年度は、さらに実用化という観点から、エストロゲン受容体に変異を加えた選択的増幅遺伝子(GCRTmR遺伝子)を構築した。これはエストロゲンに反応せず、合成エストロゲンである4ハイドロキシタモキシフェンに反応する受容体(TmR)を利用したものである。この改良型は、内因性エストロゲンに反応しないことから体内法への応用に適していると考えられた。このGCRTmR遺伝子が実際に機能することは、IL-3依存性Ba/F3細胞への導入実験により確認された。さらに、これらの遺伝子を挿入したレトロウイルスベクターを作製し、マウス骨髄細胞に遺伝子導入し、体内あるいは液体培養系で遺伝子導入造血系細胞の増幅が可能かどうか検討した。致死量放射線照射マウスへ移植する造血系再構築実験では、このマウスにエストロゲンを短期間投与し、導入遺伝子を含む血球の比率が高まるかどうか検討したが、明瞭な結論を出すには至らなかった。マウス骨髄造血幹細胞の液体培養系での検討では、遺伝子導造血幹細胞/前駆細胞を増幅させるには、さらに分化の阻害が必要であることが示唆された。
テクストの公と私―蘇軾の詩詞・書簡と文集編纂に関する研究―

本研究は、1「蘇軾の書簡と文集に関する文献学的研究」、2「蘇軾の詩詞と書簡の相互連関に関する研究」、3「蘇軾の書簡と奏議・詔勅・策論との比較研究」の三つを基軸に据えて行われる。1は、蘇軾の書簡について、各種文集の編纂状況と関連づけながら考察する基礎研究である。2は、蘇軾の詩詞および書簡テクストの社会的存在形態について、相互の連関に焦点を当てて考察を加える。3は、書簡という私的要素の強いテクストと、その対極に位置する奏議・詔勅・策論といった公的要素の強いテクストとを比較・対照する形で考察を加える。
せん断変形を受ける粘土の間隙水圧推定法

塑性間隙水圧は非可逆的であるから軸ひずみに深く関わっているはずである。このことを実験的に確認するため、種々の全応力経路をたどる三軸非排水試験を実施した。全過剰間隙水圧は全応力経路に強く依存するが、塑性間隙水圧はその影響をかなりの程度消去することができる。しかし精度が不十分であり、試料の等方性に疑問が残る。弾性間隙水圧は平均主応力増分に等しいとしている。室内三軸試験は要素試験とは言うものの、端面の摩擦、端部の拘束により、端部は自由な変形が妨げられている。これに対し中央部は自由な変形が生じているであろう。従って供試体内部の間隙水圧は不均一に分布していることとなる。しかるに間隙水圧測定は技術上の理由から供試体底面にて測定することが一般的であるから、自由な変形の生じている中央部の間隙水圧とそうではない端部の間隙水圧の合成値を計測していることとなる。小型間隙水圧計を供試体中央位側面に設置して中央位の間隙水圧を実測した。低速せん断では中央位と底面とは同一の値を示すが、高速せん断では両者は異なる。低速せん断であっても、せん断面が明瞭で小型間隙水圧計がその位置になければ、せん断領域の間隙水圧を計測していない。要素試験となるように供試体を一様に変形させる必要がある。1供試体中央位間隙水圧Umの挙動:(1)供試体低面間隙水圧Ubに比較してUmは高く測定され,供試体内部の変形は不均一であり,上下両端部は中央部より変形が拘束され十分に発生していないことを示す.(2)透水性の低い供試体の場合に, Umが著しく低く測定される事例が生じた. (3)Umと鉛直軸ひずみεaの関係は, Ubεaの関係と同様に,双曲線関数により近似できる.有効圧密応力σ'rcにより正規化することも可能である.(4)Ubの場合と同様Umであっても変形速度δaの影響が見られ,高速時の間隙水圧は低速時より低い間隙水圧である.それゆえUmとUbの違いは中間の変形速度で最大となり,微速の場合はUmとUbが当然一致する他に,高速においても差は小さくなってくる.(5)塑性間隙水圧ΔUpと鉛直軸ひずみεaの関係は,双曲線関数により近似できる.せん断初期一時負の塑性間隙水圧を示すが,応力増加速度が高速であるため間隙水圧計測に遅れが生じたための計算上のことと考える.低速時や透水性の良い供試体の場合には負値が見られないからである.2全応力経路の影響(平均主応力一定試験の場合):(1)過剰間隙水圧ΔUと鉛直軸ひずみεaの関係は,側圧一定試験の場合と同様に平均主応力一定試験の場合にも,有効圧密応力σ'rcにより正規化される.(2)塑性間隙水圧ΔUpとεaの関係は, σ'rcにより非常に良く正規化される.(3)全応力経路がΔUp/σ'rcεa関係へ与える影響はΔU/σ'rεa関係へ与える影響より小さく,塑性間隙水圧ひずみ関係が全応力経路に拘らずユニークである可能性が高い.3間隙水圧の構成:過剰間隙水圧増分は弾性成分と塑性成分から成る.弾性成分は平均主応力増分に等しいとおくことができる.等方応力増分による間隙水圧変化は弾性成分に含めることが妥当である.塑性間隙水圧は非可逆的であるから軸ひずみに深く関わっているはずである。1カオリン粘土の一般的挙動:(1)塑性指数41%、2μm以下の土粒子63%であるが、圧密進行は速やかである。(2)鉛直方向に切り出した試料は樽型に変形するが、水平方向に切り出した試料はせん断面が明瞭に発生することから、構造異方性が顕著な試料である。

(3)非排水挙動は圧密応力に関する正規化値がユニークである。(4)変形速度10^<-2>mm/分は十分に排水条件を満足し、非排水時間隙水圧測定に適切である。2平均主応力σ_m一定試験における供試体中央位間隙水圧u_mの計測:HSーIB基板によるひずみ計制御が難航しており、全体計画の遅延を避けるため、実験を2種類に分割して実施した。すなわちσ_m一定試験と供試体中央位間隙水圧測定付き非排水せん断試験である。(2)側圧制御はEP変換器を用いた。ブッシュ部のエァブリージングがあるので完全な制御は無理であるが、σ_r一定とは異なる全応力経路を設定できた。3塑性間隙水圧u_pと軸ひずみε_aの関係:u_pとε_aの関係は双曲線型であり、昨年度の笠岡粘土に関する傾向と同一である。この関係が全応力経路にかかわらずユニークであるか否かについては、検討全応力経路数を増加させた上で結論される。特に側圧が大きく変動する全応力経路が有効である。4 u_mの挙動:明瞭にせん断面が発生するため、プローブとせん断面の位置関係により挙動に大きな違いが見られる。プローブがせん断面上にある時には底面間隙水圧u_bはu_mと一致するものの、プローブがせん断面から離れている時にはu_m<u_bの関係となる。高速時にはu_mの発生は低いことが多い。このことは笠岡粘土による傾向と全く逆であるため再確認の上次の過程へと進むことが必要である。1供試体中央位間隙水圧u_m:(1)水平試料の場合変形が不均一に生じており、せん断される領域とせん断されない領域が混在している。これに対し鉛直試料の場合には、より均一な変形となることを確認した。今年度のデ-タ-は全て鉛直試料により収集された。標準デ-タ-も新しく求められた。(2)中央位間隙水圧u_mは、昨年度と同様に、多くの事例で底面間隙水圧u_bと同一の値を示す。両者の値が異なる時にはu_mがu_bより低く、昨年度の水平試料について得られた傾向に一致している。このことは笠岡粘土に関しての傾向と全くの正反対である。三軸供試体のせん断時間隙水圧として底面間隙水圧u_bを標準として利用するが、理論の検証としての間隙水圧および有効応力の算出にはせん断領域の間隙水圧例えばu_mを用いることが必要である。(3)中央位間隙水圧u_mを底面間隙水圧u_bより推定することはこれまでの成果のみでは不可能である。u_m<u_b、u_m>u_bのいずれかの関係が成立するかを選定する基準を特定することが未解決だからである。2塑性間隙水圧と軸ひずみの関係:(1)せん断時間隙水圧の塑性成分Δu_pと軸ひずみε_aの関係は全応力経路に大きくは影響されない。精度は不満足であるが、せん断時間隙水圧推定に使用することが可能である。推定精度を向上のため、等方応力変化によって残留間隙水圧が発生するか否かを把握し、等方応力変化による間隙水圧変化量を計測する必要がある。すなわち間隙水圧の弾性成分を平均主応力変化Δσ_mと見積もることの是非を検討しなければならない。(2)過圧密粘土の場合正のダイレタンシ-の生じることが知られており、非排水条件下では負の間隙水圧が計測されるはずであるが、本研究ではごく一部の事例を除いて正の間隙水圧が計測されている。この現象については全く説明ができない。中央位間隙水圧u_mについては負となる事例も得られている。
網羅的解析による膵癌抗癌剤感受性予測方法の確立～プレシジョン医療の実現を目指して

抗癌剤治療は膵癌治療の中核を担うものであるが,治療前にその効果を予測する方法は確立していない.当科ではこれまで膵癌切除検体を用いて抗癌剤感受性試験であるCD-DST法を行ってきた.本試験は術後補助治療における効果予測に一定の効果が期待できるものである一方,間質成分が多い膵癌では組織を採取しても検査対象となる癌細胞が少なく,検査不能となることが多いという問題が明確となった.以上より本研究の目的は1CD-DST法の結果をもとに定量プロテオミクスの手法にて感受性を予見する因子を抽出し,2免疫染色法による効果予測法の確立を目指すことにある.これまで対象症例としてCD-DST法において,5-FUに対して低感受性であると診断された症例を3例(症例A,B,C)、高感受であると診断された症例を3例(D,E,F)抽出し,各症例のホルマリン固定パラフィン包埋切片(FFPE)を用いてレーザーマイクロダイセクションによって癌部のみの採取を行った.採取された検体を用いて質量分析法で解析を行ったところ,6症例で計2484種類のタンパクが抽出された.このうち低感受性群にで共通して発現するタンパクは804種類,高感受性群に共通するタンパクは1148種類であった.2群間でタンパク発現の差異を比較したところ,低感受性群で有意に高発現しているタンパクを6種類,高感受性群で有意に高発現しているタンパクを21種類抽出することに成功した.現在プロテオミクスの対象症例を増やすことで,さらなる候補因子の絞り込みを行うとともに,文献的な検討を行っている.本研究は3年計画を予定しており,その手順として1FFPEを用いた定量プロテオミクス解析,2免疫組織学的検証,3効果予測indexの作成と3段階に分けての検討を計画している.初年度である2018年度ではFFPEを用いた定量プロテオミクス解析が順調に進行した.対象症例の設定について,CD-DST法の感受性はT/C値(抗癌剤処置細胞数/抗癌剤非処置細胞数)にて評価され,高感受性:(50%以下),中等度感受性(50-60%),低感受性(60%以上)に分類される.本検証では術前治療が施行されていない症例のうち,5FUのT/C値が30%未満の3症例を抽出し,比較対象とT/C値が90%以上の3症例を抽出した. Shotgun proteomics(Discovery set):LMDの手法にてFFPEより癌部のみを採取し,液体クロマトグラフィー質量分析装置(LC/MS)を用いたShotgun proteomicsを行い,網羅的にタンパク質のプロファイルを検索した.アミノ酸配列データベースから,タンパク質プロファイルを同定し,スペクトラルカウント法にて半定量比較を行い候補タンパク質の選択を行った.以上より,研究の第一段階であるFFPEを用いた定量プロテオミクス解析がほぼ終了したものと判断する.次年度に向けた準備も進んでおり概ね順調に推移しているものと考える.候補因子が予想されていたよりも多く抽出されてきたため,プロテオミクス解析の対象症例を2例ほど増やしたうえで,候補因子の絞り込みを行う予定である.ある程度絞りこみが終了したのちには,免疫組織化学的検証(Validation set),生検組織・切除検体を用いた検証を行っていく予定である.免疫組織化学的検証には,抽出された候補タンパク質を用いて,CD-DST法にて感受性が示された51症例を対象として免疫組織化学的検証を行う.抽出された因子による癌細胞への染色の程度と抗癌剤感受性との関連性を示すことで,感受性を予測しうる因子もしくはその組み合わせを設定する.ここで対象因子についての感受性の測定方法を確立させたのちに,生検組織・切除検体を用いた検証へと移行する.本研究段階では,術前化学療法の効果予測や術後補助化学療法の効果予測といった,より実臨床に則したアウトカムに対して,本研究得られた評価方法が,抗癌剤治療における効果予測に有用であるかについての検証る.抗癌剤治療は膵癌治療の中核を担うものであるが,治療前にその効果を予測する方法は確立していない.当科ではこれまで膵癌切除検体を用いて抗癌剤感受性試験であるCD-DST法を行ってきた.本試験は術後補助治療における効果予測に一定の効果が期待できるものである一方,間質成分が多い膵癌では組織を採取しても検査対象となる癌細胞が少なく,検査不能となることが多いという問題が明確となった.以上より本研究の目的は1CD-DST法の結果をもとに定量プロテオミクスの手法にて感受性を予見する因子を抽出し,2免疫染色法による効果予測法の確立を目指すことにある.これまで対象症例としてCD-DST法において,5-FUに対して低感受性であると診断された症例を3例(症例A,B,C)、高感受であると診断された症例を3例(D,E,F)抽出し,各症例のホルマリン固定パラフィン包埋切片(FFPE)を用いてレーザーマイクロダイセクションによって癌部のみの採取を行った.採取された検体を用いて質量分析法で解析を行ったところ,6症例で計2484種類のタンパクが抽出された.このうち低感受性群にで共通して発現するタンパクは804種類,高感受性群に共通するタンパクは1148種類であった.2群間でタンパク発現の差異を比較したところ,低感受性群で有意に高発現しているタンパクを6種類,高感受性群で有意に高発現しているタンパクを21種類抽出することに成功した.現在プロテオミクスの対象症例を増やすことで,さらなる候補因子の絞り込みを行うとともに,文献的な検討を行っている.

本研究は3年計画を予定しており,その手順として1FFPEを用いた定量プロテオミクス解析,2免疫組織学的検証,3効果予測indexの作成と3段階に分けての検討を計画している.初年度である2018年度ではFFPEを用いた定量プロテオミクス解析が順調に進行した.対象症例の設定について,CD-DST法の感受性はT/C値(抗癌剤処置細胞数/抗癌剤非処置細胞数)にて評価され,高感受性:(50%以下),中等度感受性(50-60%),低感受性(60%以上)に分類される.本検証では術前治療が施行されていない症例のうち,5FUのT/C値が30%未満の3症例を抽出し,比較対象とT/C値が90%以上の3症例を抽出した. Shotgun proteomics(Discovery set):LMDの手法にてFFPEより癌部のみを採取し,液体クロマトグラフィー質量分析装置(LC/MS)を用いたShotgun proteomicsを行い,網羅的にタンパク質のプロファイルを検索した.アミノ酸配列データベースから,タンパク質プロファイルを同定し,スペクトラルカウント法にて半定量比較を行い候補タンパク質の選択を行った.以上より,研究の第一段階であるFFPEを用いた定量プロテオミクス解析がほぼ終了したものと判断する.次年度に向けた準備も進んでおり概ね順調に推移しているものと考える.候補因子が予想されていたよりも多く抽出されてきたため,プロテオミクス解析の対象症例を2例ほど増やしたうえで,候補因子の絞り込みを行う予定である.ある程度絞りこみが終了したのちには,免疫組織化学的検証(Validation set),生検組織・切除検体を用いた検証を行っていく予定である.免疫組織化学的検証には,抽出された候補タンパク質を用いて,CD-DST法にて感受性が示された51症例を対象として免疫組織化学的検証を行う.抽出された因子による癌細胞への染色の程度と抗癌剤感受性との関連性を示すことで,感受性を予測しうる因子もしくはその組み合わせを設定する.ここで対象因子についての感受性の測定方法を確立させたのちに,生検組織・切除検体を用いた検証へと移行する.本研究段階では,術前化学療法の効果予測や術後補助化学療法の効果予測といった,より実臨床に則したアウトカムに対して,本研究得られた評価方法が,抗癌剤治療における効果予測に有用であるかについての検証る.
環化重合法を用いたキラルな定序配列ユニットの構築による光学活性ポリマーの合成

(1)キラルな孤立二連子B-A-A-Bの形成とキラル発現1)高分子の連鎖中で二連子A-Aが対称面をもたないラセモ構造になり、しかもB-A-A-Bのように連鎖中で孤立すると、高分子鎖はキラルになる。環化重合では二連子A-Aが形成され、その立体制御の可能性がある。このような周期コポリマーA-A-Bの形成に環化共重合法を用いた。2)キラルなジオールから誘導したビス(p-ビニルベンゾエート)モノマー(M_1)とスチレン(M_2)とを共重合し、生成したコポリマーからテンプレートを除去してポリ(メチルベンゾエート-co-スチレン)を得た。これらコポリマーは光学活性であり、キラルなA-A二連子がキラリティーの発生源であった。3)そこで20種ほどのキラルジオールについてテンプレートの構造と不斉誘導能の関係を検討し、より有効なテンプレートおよびモノマーの設計への指針を得た。さらに、分子計算とモデル環化反応により不斉発現の機構を明かにした。(2)非対称な高分子連鎖A-Bの構築によるキラルポリマーの合成1)高分子主鎖が対称面を有しない連鎖を形成する場合にはポリマーはキラルであり、一対の鏡像異性に相当する高分子鎖の割合が50/50からずれるとポリマーは光学活性になる。2)このようなポリマー連鎖として定序配列ポリ(メチルメタクリレート-alt-ジメチルフマレート)を設計し、非対称型非共役ジエンの不斉環化重合でこれを実現した。3)環化重合による環化単位はビニルモノマーの二連子に相当するので、非対称ジエンの重合で非対称二連子A-Bを形成し、さらに、キラルテンプレートを用いたエナンチオ選択重合で連鎖の鏡像異性体の一つが優勢に生成するように重合系を構築した。1.高分子鎖中のモノマー単位の配列によるキラル発現高分子の連鎖がキラルになる最小の構造単位として二連子A-Aがラセモになり、B-A-A-Bのように連鎖中で孤立するとキラルな構造単位になる。また、Aの孤立四連子B-A-A-A-A-Bもメソとラセモの組み合わせによってはキラルな構造になる。これらキラルな連鎖の形成を環化共重合法で検討した。2.キラルテンプレートを用いる不斉環化共重合によるキラルな孤立二連子の形成キラルなジオールから誘導したビス(p-ビニルベンゾエ-ト)モノマーおよびビスメタクリロイルモノマー(M_1)とスチレン(M_2)とを共重合し、生成したコポリマーからテンプレートを除去してポリ(メチルp-ビニルベンゾエ-ト-co-スチレン)およびポリ(メチルメタクリレート-co-スチレン)を得た。これらコポリマーは光学活性であり、コモノマーM_2が多いほど比旋光度の値が大きくなり、孤立M_1ユニット、すなわちキラルなA-A二連子がキラリティーの発生源であった。3.キラルな孤立四連子の形成による不斉発現D-マンニトールをテンプレートとするビスメタクリロイルモノマーとスチレンとの環化共重合から得られたポリ(メチルメタクリレート-co-スチレン)は、コポリマー中のM_1の割合が大きくなるほど比旋光度が大きくなった。このことは、新たなキラリティーがM_1二連子もしくは三連子に由来することを示唆する。Aの孤立

四連子B-A-A-A-A-Bでは両端のコモノマーユニットの立体配置に関係なく、mrm、mrr、rrrのタクチック四連子はキラルになり、これに基づくキラル発現であることをコポリマーのタクチシティーの解析から確認した。1.非対称非共役ジエンの環化重合による非対称な高分子連鎖の構築とキラル発現高分子主鎖の立体配置を対称面を有しない連鎖に構築するために、非対称非共役ジエンの環化重合法を用いた。環化重合による環化単位はビニルモノマーの二連子に相当するので、非対称ジエンの重合で二連子を非対称とし、さらに、キラルテンプレートを用いて、連鎖の鏡像異性体の一つが優勢に生成するように重合系を構築した。1,2-ジオールのD-マンニトールをキラルテンプレートとし、これにメタクリレートとフマレートを導入した非対称非共役ジエンをラジカル重合後、環化ポリマーからキラルテンプレートを除去し、ポリ(メチルメタクリレー卜-co-ジメチルフマレート)へ導いた。このようにして合成した定序配列のポリマーは旋光性を示し、光学活性であった。2.不斉環化共重合によるキラルな孤立二連子の形成とキラル発現高分子の連鎖は、二連子A-AがラセモになりB-A-A-Bのように連鎖中で孤立すると、キラルな構造単位になる。このようなキラルな連鎖の形成に環化共重合法を用いた。キラルなジオールから誘導したビス(p-ビニルベンゾエート)モノマー(M_1)とスチレン(M_2)とを共重合し、生成したコポリマーからテンプレートを除去してポリ(メチルベンゾエート-Co-スチレン)を得た。これらコポリマーは光学活性であり、コモノマーM_2が多いほど比旋光度の値が大きくなり、孤立M_1ユニット、すなわちキラルなA-A二連子がキラリティーの発生源であった。そこでテンプレートの不斉誘導能とテンプレートの構造との関係について検討し、より有効なテンプレートおよびモノマーの設計への指針を得た。また、不斉発現の機構についても、モデル環化反応から明かにした。1.非対称な高分子連鎖の構築によるキラルポリマーの合成高分子主鎖が対称面を有しない連鎖を形成する場合にはポリマーはキラルであり、一対の鏡像異性に相当する高分子鎖の割合が50/50からずれるとポリマーは光学活性になる。このようなポリマー連鎖として定序配列のポリ(メチルメタクリレート-alt-ジメチルフマレート)を設計し、非対称型非共役ジエンの不斉環化重合でこれを実現した。環化重合による環化単位はビニルモノマーの二連子に相当するので、非対称ジエンの重合で二連子を非対称とし、さらにキラルテンプレートを用いて、エナンチオ選択重合で連鎖の鏡像異性体の一つが優勢に生成するように重合系を構築した。テンプレートの不斉誘導能は1,3-ジオール>1,2-ジオール>1,4-ジオールであり、環化率の関与が大きかった。2.不斉環化共重合によるキラルな孤立二連子の形成とキラル発現周期コポリマーA-A-Bの連鎖は、A-Aがラセモ構造を形成すると、キラルな構造単位になる。キラルなジオールから誘導したビス(p-ビニルベンゾエート)モノマー(M_1)とスチレン(M_2)とを共重合し、生成したコポリマーからテンプレートを除去してポリ(メチルベンゾエート-co-スチレン)を得た。これらコポリマーは光学活性であり、キラルなA-A二連子がキラリティーの発生源であった。そこでテンプレートの構造と不斉誘導能との関係について検討し、より有効なテンプレートおよびモノマーの設計への指針を得た。さらに、分子計算とモデル環化反応により不斉発現の機構を明かにした。
多様な施業を組み合わせた時空間森林計画に関する研究

本研究では、単峰型の齢級構成の人工林を持つ地域から安定的に木材生産を行うため、地理情報を考慮して、多様な管理方法を組み合わせた長期収穫計画の策定手法について検討した。地理情報システムを利用して、地形因子から人工林の地位級を推定した。一つの森林経営体を対象として、2種類の伐採林齢を想定した収穫計画を策定する手法を示した。多くの森林経営体から構成される市町村レベルを対象として、多様な伐採林齢を導入した収穫計画を策定する手法を示した。本年度は、利用可能な労働力を考慮し、2種類の輪伐期を含む長期収穫計画モデルを定式化し、東京大学千葉演習林のスギ及びヒノキ人工林小班の長期計画策定に適用した。80年輪伐期の皆伐、160年輪伐期の皆伐、施業を行わない、という3種類の施業体系を想定した。数値標高モデルから算出された地形因子を用いて区分したスギおよびヒノキの地位級から各小班の地位級を決定した。各小班における収入や必要労働量を計算するため、各小班の林齢、樹種、面積、周囲長を森林簿より求め、地理情報システムを用いて小班ごとに斜面傾斜角、道路からの距離、最大集材距離、平均集材距離を算出した。小班ごとに施業体系別の収穫量、収入、必要労働量を算出した。その際、ニホンジカの植栽苗食害の対策として防獣柵設置に必要な労働量も考慮した。0-1整数計画法を用いて、分期ごとの労働量を一定範囲内に収め、計画期間の収穫材積合計を最大とする長期収穫計画モデルを定式化した。そのモデルを用いて、367小班を対象とした160年間の収穫計画を策定した。最初に、下限値として想定した面積を皆伐するために必要となる労働量を計算した。そして、その値から労働量を徐々に増加させていき、労働量の変化が皆伐箇所、皆伐面積、収入に与える影響を分析した。木材生産に適した小班は皆伐施業に割り当てられる傾向があった。地位のよい小班は短伐期の皆伐施業に割り当てられ、集材距離の短い小班は長伐期の皆伐施業に割り当てられる傾向があった。利用可能な労働力を増加させると、木材生産に適していない小班も皆伐施業に割り当てられるようになり、労働量当たりの収入と労働量当たりの皆伐面積は減少した。長伐期施業は労働力が少ない場合には効率的であるが、短伐期施業は労働力が多くなるとより効率的になることが示された。東京大学千葉演習林のヒノキ人工林内に標本点52点を取り、その点の周囲にある優勢木または準優勢木5本の樹高を測定し、各点における平均樹高を求めた。DGPSとデジタルコンパスを接続したレーザー距離計を用いて各点の位置を計測した。異なる間伐強度で強度間伐後に樹下植栽して造成した二段林内に設置されたプロット4箇所において、上木の胸高直径と樹高を測定した。また、強度間伐後に樹下植栽して造成した二段林内に設置されたプロット5箇所において、上木および下木の胸高直径と樹高を測定した。各樹種の地位を推定しうる地形因子として、斜面傾斜角、集水域積算、湿性指数、露出度、陰影起伏、曲率、断面曲率、平面曲率を候補とし、地理情報システム(GIS)を用いてこれらの値を数値標高モデル(DEM)から算出した。測定したヒノキ人工林内の標本点および既に測定されたスギ人工林内の標本点における平均樹高から基準林齢を60年とする地位指数を推定した。判別分析により、標本点における地位指数と環境因子との関係を分析したところ、スギでは斜面傾斜角、集水域積算、露出度、曲率の4つの地形因子が、ヒノキでは湿性指数、露出度、平面曲率の3つの地形因子が説明変数として選択された。この結果を用いて、対象地全体に対してスギおよびヒノキの地位級区分を行った。東京大学千葉演習林において、スギ・ヒノキ高齢林の伐出に関わる功程および諸経費、伐採後の造林および保育に関わる功程および諸経費を調査した。特に、近年問題になっているシカ対策用の柵を設置するために要する人工数を林分の周囲長から推定する式を求めた。本年度は収益の安定性を考慮した上で,多数の輪伐期を含む長期収穫計画モデルを定式化し、新潟県村上市旧山北町内の民有林スギ人工林に適用した。各小班の面積、林齢、地位は森林簿から求め、斜面傾斜角、道路からの距離、最大集材距離、平均集材距離は地理情報システムを用いて取得した。小班ごと施業体系ごとに収穫量、収入、支出を計算し、1輪伐期の収益合計を算出した。収益を期待できない小班では施業を行わないと考え,ha当たり年当たりの収益が0円/ha・年以上となる施業体系のみその小班で採用できるとした。計画期間全体にわたる総収穫材積を最大化する場合と中径材収穫材積のみを最大化する場合の2通り、現在の伐期齢(林齢51100年生)が継続されるとした場合と現在の伐期齢が20年拡大する(林齢51120年生)と想定した場合の2通り、計4通りのシナリオを考えた。0-1整数計画法を用いて、計画期間全体にわたって各分期の木材生産量を一定幅に収め、計画期間全体の木材生産量の合計を最大とする長期伐採計画モデルを定式化した。

そのモデルをスギ人工林13,792小班、8,701.5haに対して適用し、上記4通りのシナリオに対してシミュレーションを行った。その結果、高水準の収益性を維持しつつ、現状以上の木材生産が可能であることが示された。現在我が国の人工林の齢級配置で一般的な単峰型の齢級構成において,伐期齢の拡大は持続可能な木材供給量の水準を大幅に高めることがわかった。大型製材工場・集成材工場における原料の中心となる中径材の生産量を最大化することが必ずしも収益の最大にはつながらないことが示された。単峰型の齢級構成から安定的に収益を得つつ一定量の木材生産を行うには、現時点から最大供給量を目指すのではなく、供給量を漸増させる方が望ましい。また、経営方針によって供給量や収益のばらつきの許容量は異なることが予想される。昨年度は0-1整数計画法を用いて多数の輪伐期を含む長期収穫計画モデルを定式化した。本年度は計画初期の収穫材積の制限と供給量水準の変動幅を変化させられるよう長期収穫計画モデルを修正し、新潟県村上市旧山北町内の民有林スギ人工林に適用した。小班ごと施業体系ごとに収穫量、収入、支出を計算し、1輪伐期の収益合計を算出した。収益を期待できない小班では施業を行わないと考え,ha当たり年当たりの収益が0円/ha・年以上となる施業体系のみその小班で採用できるとした。1分期を10年,計画期間を15分期として、スギ人工林13,792小班、8,701.5haに対して長期収穫計画モデルを適用し、許容幅については5%、10%、20%の3通り、収穫制限期間については期間なしと14分期設ける場合の5通り、計15通りのシミュレーションを行った。その結果、最初の1分期間に収穫制限を行うことにより,木材供給量水準が大幅に上昇するものの、収益水準はほとんど変化しないこと、2分期以上の制限期間の拡大はあまり影響がないことが示された。また、制限期間を設けない場合には許容幅の違いが収穫材積水準に大きく影響するのに対し、制限期間を設ける場合には許容幅の違いが収穫材積水準にほとんど影響を与えないことが示された。したがって、現在の齢級配置と許容伐期の場合、制限期間は1分期導入するだけで、ほぼ最大の木材生産が可能になり、収穫材積水準が決定されるといえる。本研究では、単峰型の齢級構成の人工林を持つ地域から安定的に木材生産を行うため、地理情報を考慮して、多様な管理方法を組み合わせた長期収穫計画の策定手法について検討した。地理情報システムを利用して、地形因子から人工林の地位級を推定した。一つの森林経営体を対象として、2種類の伐採林齢を想定した収穫計画を策定する手法を示した。多くの森林経営体から構成される市町村レベルを対象として、多様な伐採林齢を導入した収穫計画を策定する手法を示した。今年度、多数の施業体系を含む長期収穫計画モデルの基本型を定式化し、前年度より多数の小班がある地域に適用することができた。しかし、収穫量を最大化するまでに猶予期間を設定したり、各分期の収穫量の変動幅を変化させたりしてシミュレーションするところまでできなかった。森林科学収穫量を最大化するまでに猶予期間を設定したり、各分期の収穫量の変動幅を変化させたりできるように長期収穫計画モデルを修正する。今年度、本研究の中心課題である複数の施業体系を含む長期収穫計画モデルの基本型を定式化することができたため。平成24年度交付申請書に記載した本年度の研究実施計画と比較して、概ね計画通りの内容を実施することができた。平成26年5月に投稿した論文の審査の過程で、査読者より重大な問題点の指摘があったため、参考とすべき文献を追加で調査するとともに、データの解析をやり直す必要が生じた。そのため、予定通り研究が進まなかった。今年度定式化した長期収穫計画モデルを発展させる。
報酬系による睡眠制御メカニズムの解明

動物の睡眠覚醒は様々な要因に制御されるが、情動的要因による睡眠制御の脳内メカニズムはほぼ不明である。我々はごく最近、モチベーション・報酬に関与する脳部位・腹側被蓋野(VTA)および側坐核(NAc)が、睡眠制御に重要であることを見出した。しかしながら睡眠調節に関してこれらの報酬系システムを取り巻く神経メカニズムには不明な点が多い。腹側中脳および腹側淡蒼球の睡眠調節における機能を解析し、報酬系による睡眠制御メカニズム全容の解明を目指すのが本研究の目的である。今年度は、腹側被蓋野を調節しうる脳領域として腹側内側中脳橋(ventral medial midbrain/pons area; VMP)に注目し、その睡眠覚醒における役割を解析した。アデノ随伴ウイルスベクターおよびジフテリア毒素フラグメントAを用いて、マウスVMPの細胞を非選択的に欠損させたところ、睡眠量の顕著な減少が見出された。そこで、VMPの主な神経集団の一つであるドーパミン神経を選択的に欠損させたが、睡眠覚醒に影響は見られなかった。次に、GABA作動性神経を選択的に欠損させたところ、非選択的の場合と同等以上に睡眠が減少した。この不眠状態は過去の報告において最も重篤なレベルであり、このGABA神経が睡眠量の維持に極めて重要であることを示している。また、ドーパミン受容体拮抗薬をこのマウスに投与したところ、大きく睡眠量が増加したため、ドーパミン系の関与が示唆された。以上の結果により、VMPのGABA作動性神経が非常に強力に睡眠を制御する神経であることを明らかにできた。予定通りに研究が進み、原著論文も報告できたため。光遺伝学、化学遺伝学、細胞種特異的神経トレーシング、in vivo神経活性測定などを用いて、VMPの睡眠制御における機能をさらに詳細に解析する。
細菌性抗原処理機構におけるスカベンジャー受容体の機能に関する分子病理学的研究

スカベンジャー受容体はマクロファージに発現する変性低密度リポ蛋白の受容体で、動脈硬化発症機序に重要であるが、細菌性抗原とも結合する。クラスAスカベンジャー受容体(SR-A)は、リステリアやヘルペスウイルス感染に防御的に作用することが明らかにされてきた。研究代表および分担者はBCGおよびリステリア感染実験に関わり、MSR-Aが細菌性抗原の受容体としてだけでなく、殺菌機構にも関与することを明らかにした(Am J Pathol 2001)。BCG生菌と死菌におけるSR-Aの発現の違いと肉芽腫性炎症の経過の差を検討し、SR-Aは生菌の認識に関係が深いことを見いだした。次に、スカベンジャー受容体とホモロジーの高いマクロファージ由来蛋白は胸腺においてマクロファージ由来のapoptosis阻害物質であるApoptosis inhibitory factor expressed by macrophages(AIM)を検討した。AIMのノックアウトマウスを用いて肉芽腫性炎症におけるAIMの関与を検討した結果、C.parvum誘発肝肉芽腫形成においてはAIMが炎症過程、ことに炎症極期から修復治癒過程で重要な役割を演ずることが示された。AIMノックアウトマウスでは炎症が遷延したため、マクロファージの機能を比較したが有意の差はみられず、リンパ球のサブセットの解析を行った。意外にも、ノックアウトマウスでは炎症初期にNKT細胞およびT細胞が多数アポトーシスに陥り、肉芽腫の消失時期に回復が遅いことが明らかになった。NKT細胞は種々の免疫反応で重要な働きを発揮することがNKT細胞欠損マウスなどを用いて明らかにされてきており、AIMがこの細胞のアポトーシス阻害機序の一因として作動していることはAIMの機能のみならず、NKT細胞の役割の解析の上でも意義があると考えられる。以上、本研究においてAIMがNKT細胞および一部T細胞のアポトーシス制御機構の一部であることが観察された。このようにAIMが多様な生物活性を示すことを明らかにした点に本研究の意義があると考えられる(Am J Pathol 2003)。
加齢による血管変化に関する研究-MRI等の非侵襲的検査方法を用いるコホート研究

平成4年度より実施した超音波脳血管特性測定および大動脈波伝搬速度測定は、平成5年度春に全測定を終了し、各測定値のデータ入力を終了した。このデータおよび年齢・喫煙・職業などの個人のバックグラウンドデータ、血清中の脂質等の動脈硬化指標・一般血清生化学検査・血圧・肥満指数・自覚症状等のデータとのリンクは終了し、一部データの基礎的解析を開始している。頭部MRI撮影については、平成4年度に引き続き実施し、平成5年度夏までに平成5年度分としては45才以下の男子総計192名を撮影し、予定どうり終了した。現在平成4年度撮影分と合わせて、放射線診断医2名が年齢などのMRI読影に影響をおよぼすことが予測される情報についてしブラインドの状態で、約400名分を読影中である。
カオス及び分岐を示す非線形系における分布関数の発展演算子の固有値問題の解析的研究

本研究では密度分布関数のレベルでカオス系等の力学系のふるまいを解析的かつ厳密に調ベ、以下の結果を得た。1)散逸型パイこね変換におけるSRB型測度:Nose-Hoover-Evans型パイこね変換について、不変分布、物理的分布をde Rhamの関数方程式を用いて解析的に構成し、その性質を調べた。2)エネルギー座標を含む多重パイこね変換における微視的散逸機構:多重パイこね変換に運動エネルギーに相当する座標を導入した可逆な保存力学系を構成し、その定常状態、緩和モード、スケーリング極限、過去への時間発展を調ベ、不可逆現象の発現機構と力学的可逆性の関係について詳細な検討を行い、分布の不可逆変化が力学の可逆性と矛盾しないこと等を見い出した。3)2次元量子ビリヤードの境界要素法とFredholm理論:2次元の量子ビリヤードで用いられる境界要素法に現われる行列式D(E)(Eはエネルギー)の諸性質および半古典近似をFredholm理論を用いて調べた。4)量子系の非平衡定常状態:両端が完全導体に接続された一次元導体中を運動する電子系の振舞をC^*代数の手法で調べた。t→±∞の極限で得られる二つの定常状態の性質を詳細に比較することにより、可逆な力学と不可逆な状態変化が両立すること等を示した。5)不安定量子状態:量子不安定状態はGamowベクトルのようなハミルトニアンの一般化された固有関数で表すことができる。相互作用する二つの不安定状態の性質、不安定状態を表すために必要な超関数の数学的性質を調べた。この他、6)カーボン・ナノチューブの物性、7)Hopf分岐を示す方程式および間欠性写像の分布の時間発展演算子のスペクトル分解、8)周期的間欠性写像の輸送現象、9)反応拡散型多重パイこね変換の定常解などの研究も行った。今後はメゾ系等の物質系の非平衡状態を対象に本研究を展開する予定である。本研究では密度分布関数のレベルでいくつかのカオス力学系のふるまいを解析的かつ厳密に調べ、以下の結果を得た。1)散逸型パイこね変換におけるSRB型測度の解析的構成:Nose-Hoover-Evans型ダイナミックスは散逸的だが可逆である。また,保存系で外界との粒子の出入りを許すとescape型の散逸的動力学が得られる。これらの特徴を持つパイこね変換型写像について,不変分布,物理的分布をde Rhamの関数方程式を用いて解析的に構成し,その性質を調べた。escapeがない場合,物理的分布は漸近的不変分布と一致し,SRB測度と呼ばれるものになる。escapeがある場合,物理的分布は延びる方向に滑らかという意味でSRB型だが不変ではなく,条件付き不変分布と呼ばれるものになる。2)Hopf分岐を示す方程式の分布の時間発展演算子のスペクトル分解:Hopf分岐を示す方程式を分布関数の観点から編べた。分布の時間発展演算子のスペクトルは分岐につれ,安定なfocusへの収束を表わす固有値から不安定なfocusからの離脱と安定なlimit cycleへの収束を表わす固有値に変化する。また,対応する固有(汎)関数は昇降演算子により構成できる。この方程式の動径成分は適当な変換を行うと,以前研究したpitchfork分岐を示す方程式に帰着するが,発展演算子のスペクトルは異なる。これは二つの方程式を結ぶ変換がr=0で解析的でないためである。