hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幹細胞白血病の分子基盤と細胞増殖制御

5) EYA2は核内でSix1と相互作用することによって造血細胞を不死化する。6) EYA2のフォスファターゼ活性は造血細胞の不死化に影響を及ぼさない。7)EYA2による造血細胞の不死化にc-Mycの翻訳後修飾は関与しない。8)ヒトAML症例の一部にEYA2高発現例がある(公開データベース解析)。9) EYA2高発現ヒトAML細胞は造血幹細胞や白血病幹細胞に類似した遺伝子発現プロファイルを示す。以上の結果は、EYA2高発現AMLやPLZF-RARA陽性APLにおける新規分子標的療法の可能性を示唆した。in vivo治療モデルは今後の検討課題である。我々が作製した、MLLキメラ遺伝子を誘導発現することによって幹細胞白血病が発生する遺伝子改変マウスを用いて、PLZFが未分化造血細胞の増殖において重要な役割を担っていることを見出した。さらにPLZFの下流を解析したところ、EYA2遺伝子の発現が上昇しており、EYA2の強制発現のみでマウス造血細胞を不死化した。また、PLZFあるいはPLZF-RARAによって不死化した造血細胞においてEYA2遺伝子発現をノックダウンすると、細胞増殖が抑制され、PLZF-EYA2軸が白血病発症において重要な役割を担っていることが判明した。上述の通り、PLZFによるによる遺伝子Xの発現調節やX蛋白の機能を探るための準備は完了し、一部、興味深いデータも得られたので、おおむね順調である。生体内でのPLZF-RARAによる白血病誘導の実験系はあまり知られておらず、導入遺伝子の発現レベルが重要であることに気づくのに時間を要したが、白血病発症モデルの樹立に成功しつつある。今後は遺伝子Xのノックダウンがどれだけ影響するか、様々な条件下で入念に検討予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。血液学、分子生物学28年度が最終年度であるため、記入しない。実験が順調に進行し、想定量以下の消耗品で研究を行うことができたため。基金分から繰り越した予算は、論文投稿後に審査員から要求されるであろう新たな実験における消耗品購入費として使用予定である。研究室ホームページ
核磁気共鳴断層装置(NMR-CT)による癌の定性的診断の基礎研究

NMR-CTによる癌の画像診断上の情報は水素の原子核(プロトン)の密度(ρ)、縦緩和時間(【T_1】)、横緩和時間(【T_2】)の3種がある。NMR-CTの画像ではX線CTと異なり、骨による偽像がなく、速く流れている血流は画像情報として得られない。停滞している水分に対する感度が勝れているなどのいくつかの画像上の特徴ある諸条件と解像力技術の上昇が加わり、癌診断に関する今年度の研究は以下に述べるようにいくつかの成果が得られた。1.生体内における癌の組織学が行われる途がひらかれた。画像のS/N比の改善が上記の諸条件に加えてすすんだ為である。2.ρ.【T_1】,【T_2】の3種の要素により画像が得られるので、これらの画像を計算的に処理することにより、癌を画像として浮びあがらせる研究が進展した。3.造影剤(ガドリニウム-DTPA)によって腫瘍血管を描画し、癌を浮びあがらせるための研究が基礎的・臨床的に進んだ。4.プロトン画像に【^(31)P】のATPのエネルギー代謝を併用することにより、癌と正常組織を区別し、癌の質的診断に迫る研究が進展した。5.スペクトルの上でプロトンに近く感度のよい弗素(F)を画像化し、F標識の化合物(例えば【^(18)F】-deoxyglucose)を用いて癌の代謝の画像を得るための研究が試みられた。今後、血液の拡散、温度、ケミカルシフト等による癌の画像診断についての研究をすすめる必要がある。又、現在の装置では撮像時間が長いことが大きな泣きどころでありこの改善は今後のこの装置の普及にも関わる重要事項である。
ウエルシュ菌α毒素の溶血作用と関連する細胞内情報伝達系の解析

ウエルシュ菌α毒素は、溶血、壊死、さらには、酵素活性としてホスフォリパーゼC(PLC)活性を有するユニークなタンパク毒素で、ガス壊疽の原因毒素と考えられている。そこで、本感染症に対するα毒素の役割を解明するため、第一に本毒素のウサギ赤血球溶血機構、そして、第二に本毒素の構造と機能に焦点を当て検討してきた。既に、我々は、この溶血作用には、毒素による血球膜内因性PLCそしてホスフォリパーゼD(PLD)の活性化機構が密接に関与していることを明らかにしているので、本研究においては、まず、毒素による両酵素の活性化機構を検討した。α毒素のPLC活性によって血球膜ホスファチジルコリンが一部分解、その刺激によって三量体Gタンパク質を介して内因性PLCが急激に活性化、さらに、この時生成するジアシルグリセロールによるプロテインキナーゼC活性の上昇を経て、さらに、内因性PLDが細胞質に存在する低分子Gタンパク質によって活性化される機構を明らかにした。次に、α毒素の構造を機構と解明については、本毒素が有する種々の活性とアミノ酸残基の関係を検討した。α毒素と同じPLCファミリーであるセレウス菌PLCの結晶解析のデータから、毒素遺伝子の部位特異変異法にて、活性に重要と考えられる68と130位のAspと152位のGluをGly、Asn、Gln、Asp、あるいは、Gluに置換後、それぞれの変異毒素を単離し、その生物活性、分子中の亜鉛の個数、血球結合、酵素活性を測定した。得られたデータを解析した結果、68位のAspは、いずれの残基に置換しても活性の回復は認められず、この残基は、酵素活性に必須であることが判明した。130位のAspは、他の残基に置換すると、活性の消失と構造変化が認められるので、セレウス菌PLCにおいて、この残基が分子内の2個の金属イオンのブリッジ形成に働いている知見と考え合わせると構造維持に重要なアミノ酸残基と考えられる。152位のGluは、Aspに置換したときのみ、活性が認められること、亜鉛の個数が1個減少すること、血球への結合は変化しないことから、本残基のカルボキシ基は、活性に必須の亜鉛のリガンドとして働いていると考えられる。
酸化ストレスによる老化を抑える遺伝子系

酸素は生物の生存に必須であるが、酸素の利用に伴って細胞内で生じる活性酸素はDNAやRNAを傷つけその結果突然変異や発現異常さらに発がんや老化をひき起こす。それを抑えるために生体は様々な機構を備えているが、本研究では(1)酸化された核酸前駆体ヌクレオチドを分解して排除する機構と(2)酸化塩基をもつRNAを認識して分解する機構についてそこで主要な役割を果たす遺伝子を同定しその産物タンパク質について構造や活性を調べた。その結果、ヒトの細胞は基質レベルとRNAレベルの2つの段階で働く機構を持っており、これによってタンパク質の恒常性を維持し酸素ストレス下で生体の機能を維持していることが明らかとなった。生体内の代謝で生じる活性酸素によって核酸やその前駆体ヌ6クレオチドが酸化されるが、その結果異常なタンパク質がつくられ、生体の生理機能の維持や老化に大きな影響を及ぼすと考えられる。私たちはこれまでの研究で酸化ヌクレオチトの分解や酸化RNAの除去に関わるタンパク質を同定してきたので、本研究ではそれらのタンパク質の分子レベルの作用機構、細胞レベルの働きを明らかにし、さらにそれらの遺伝子を欠損するマウスを作出し、行動、老化、発がん、寿命など様々な指標に基づいて老化抑制におけるそれらの役割を解明する。(1)そのプロトタイプともいうべきMutTタンパク質について、細胞内での働きを中心に詳しい解析を行った。その結果MutTタンパク質は正常の大腸菌細胞内には約70分子存在し、その量が半分以下になると自然突然変異率が上昇し、その上昇率とMutTの分子数の間に高い相関が認められた。比較的少数のMutTタンパク質によってDNA複製の精度維持がはかられているのは、他のタンパク質と複合体をつくって働いている可能性が高く、それを示唆する結果がえられた。(2)哺乳動物の細胞には少なくとも3種のMutT関連タンパク質が存在する。そのうちMTH1(NUDT1)とMTH2(NUDT15)はDNA合成の基質となるdGTPの酸化型を分解することが明らかにされていたが、NUDT5の作用は明確ではなかった。そこでNUDT5をヒトの細胞から均一レベルまで精製し、その基質特異性を中心に検討した。その結果、NUDT5は本来の基質であるADPシュガーに加え酸化されたdGDPに対する活性をもち、両者は競合的にNUDT5の基質結合部位に作用することが明らかとなった。このタンパク質の働きをさらに明確にするため、NUDT5欠損マウスの作成を進めている。(3)酸化RNAに特異的に結合するタンパク質の検索を進め、いくつかの候補タンパク質の同定を行った。その役割について今後研究を進める予定である。生体内の代謝によって生じる活性酸素によって核酸やその前駆体ヌクレオチドが酸化されるが、それによって異常なタンパク質がつくられ、それは生体の機能低下や老化の進行をもたらすと考えられる。これまでの私達の研究の結果、ヒトを含む哺乳動物の細胞は、酸化されたヌクレオチドを分解して排除する酵素系をもつことが明らかになった。そのうちMTH1(NUDT1)タンパク質はその酵素的性質が明らかになっており、その欠損マウスではがんを多発することがわかった。それを補完すると考えられる2つの酵素MTH2とMTH3を今回見出したので、その基質特異性や作用機構を調べた。その結果3種の酵素は酸化グアニン(8-オキソグアニン)を含むDNAおよびRNA前駆体をモノリン酸分解する活性をもつが、それぞれ特有の働きをすることが明らかとなった。特にMTH1とMTH3は8-オキソグアニンを含むリボヌクレオシド三リン酸とニリン酸をそれぞれ分解するので、両者の機能分担が注目される。なお3種のMTHタンパク質の他に、NUDT5も酸化グアニンを含むヌクレオチドを分解する活性をもつが、その活性の至適pHは10.5であったので、その生理的機能は限定されると考えた。このような前駆体ヌクレオチドのレベルで働く機構に加えて、細胞は酸化されたRNAを認識してそれを分解する機構をもっと考えられる。そこで酸化されたRNAに特異的に結合するタンパク質をヒトの細胞抽出液から検索し、これまでに3種のタンパク質を同定することができた。そのうちHNRNPD(AUF1)とHNRNPCの発現をsiRNAを用いて抑えると、細胞の過酸化水素に対する感受性が増加することがわかった。これらのタンパク質は酸化RNAを排除する機構で共同して働いている可能性が高い。生体内の代謝によって活性酸素分子種が生じるが、その大部分は細胞の抗酸素系によって排除される。しかしある程度の活性酸素分子種は残存するので、それが核酸やその前駆体を酸化するが、酸素塩基の中で生体に最も大きな効果を及ぼすのはグアニンの酸化体の8-オキソグアニンである。

8-オキソグアニンはシトシンのみならずアデニンとも塩基対合するので、DNAに生じた場合は突然変異、RNAに存在すると発現異常を起こし、それが老化や発がんをひき起こすと考えられる。我々は酸化グアニンを含むヌクレオチドを分解する酵素MutTとMTH関連酵素をそれぞれ大腸菌とヒトの細胞から分離し、その作用機構を明らかにすると共に、それが欠損した場合に生じる様々な生bつ学的効果を明らかにすることができおた。老化の促進にはDNAよりもRNAの酸化が大きな役割を果たすと考え、さらに酸化されたRNAを特異的に分解する機構について研究を進めた。RNA中の酸化グアニンを認識して結合するタンパク質としてAUF1を同定し、その欠損細胞を用いて生命活動との関連を明らかにする基盤をつくった。老化の促進に関わる酸化グアニンを排除するため、生体は1酸化されたグアニン・ヌクレオチドを分解したり、2酸化グアニンをもつRNAを排除する機構をもつ。1の機構を荷うと考えられる酵素の同定を進め、これまでにMTH1(NUDT1)、MTH2(NUDT15)、NUDT5の3つの酵素が8-オキソグアニンを含むDNAおよびRNA合成の前駆体を分解することを明らかにした。我々はさらにMTH3(NUDT18)という新規の酵素を同定し、これも同様な活性をもつことを明らかにした。これらの酵素は、細胞のおかれた状況や組織の種類などによってその発現レベルを変えて機能していると考えられる。8-オキソグアニンがDNAやRNA中にどのぐらい蓄積しているかを知るため正常マウス(SAMR1)と老化促進マウス(SAMP8)の各種組織についてLC-MS/MSを用いて測定を行った。その結果、脳、肺、心臓、肝臓、腎臓および精巣においてDNAおよびRNA中の8-オキソグアニンの含有量が増加し、その増加率は老化促進マウスにおいてより高かった。このことは、酸化塩基の蓄積が老化の促進原因となることを示唆している。DNA中に存在する酸化グアニンはDNA修復酵素によって認識され、DNAから排除されることがこれまでの研究で明らかにされている。それに対し、RNA中に生じた酸化グアニンの運命についてはこれまで明らかでなかったので、この問題2について研究を進めた。これまでに酸化グアニンを含むRNAに特異的に結合するタンパク質(AUF1など)の同定に成功したので、このようなタンパク質を欠損した細胞株の作出をめざして研究を進めている。このような細胞株が老化指標マーカーをよく示すようになるかを含めて今後さらに検討したい。生物は酸素を利用して代謝活動を行い、エネルギーの生産を行っているが、その過程で反応性の高い活性酸素分子種(ROS)を生成する。ROSは様々な生体構成物質を酸化するが、核酸を構成するグアニンの酸化は重大である。それによって遺伝情報が変化し、その結果発がんや老化の促進が起こると考えられる。本研究では酸化されたグアニンを核酸合成前駆体(ヌクレオチド)プールから分解排除し、さらに核酸分子からとり除いて修復する機構を明らかにしてきた。本年度は、酸化グアニンを含むRNAを分解排除する機構について研究し、その過程で重要な役割を果たすタンパク質の役割を明らかにすることができた。
超臨界領域を含む液体の化合結合、構造、物性

本国際共同研究は、液体および超臨界流体の研究で多くの実績のある日仏の4つの研究グループが、それぞれの特質を活かしつつ協力体制を組み、2年にわたり実施したものである。フランス側のグルノ-ブル、リヨン地区はラウエ・ランジュバン研究所(ILL)と欧州放射光施設(ESRF)をもち、グルノ-ブル大学(ラウ-他)とリヨンI大学(デユピュイ・フィロン他)のグループがX線、中性子の散乱を主とする構造研究を担当た。一方、日本側は広島大学田村グループが、高温高圧のX線回折、XAFSなどを用いた液体・超臨界流体の構造研究における従来の実績により、今回のESRFにおける超臨界流体の研究を主導した。北海道大学中村グループはNMR測定、中性子準弾性散乱に実績をもち、とくにNMRを用いた測定を担当した。得られた研究実績は以下のようにまとめられる。1)融点近傍の液体セレンは、鎖状構造をもつ代表的な液体半導体として知られている。融点において一本の鎖に含まれるセレン原子の数は10万個にものぼるが、温度と圧力を増加させてゆくと、鎖は切断され次第に短くなる。臨界点(1615°C、385bar)近傍に至り、その数が10個程度まで減少したとき半導体から金属への転移がおこる。この半導体-金属転移の特徴は、第一に、液体から気体への連続的な体積膨張に伴って起きる点であり、第二には、鎖の切断が進行し10個程度のセレン原子を含む長さになったとき金属への転移が生ずるという鎖構造の安定性に深い関わりをもつと考えられる点である。我々は、セレン金属流体の成因を探る上で重要な短・中・長距離構造を調べる目的で、超臨界領域にわたる広い温度圧力範囲でエネルギー分散型X線回折、X線小角散乱、XAFS測定を行なってきた。本研究における特筆すべき点は、フランスのグルノ-ブルにある大型放射光施設ESRFの強力なX線を利用し、フランス人研究者と共同で、超臨界流体セレンのXAFSならびX線回折測定を世界で初めて成功させたことである。得られた成果を以下に記す。(1)金属的な領域においても依然として二配位構造が残っており、しかも、半導体-金属転移に際してボンドの長さがむしろ短くなることが判明した。(2)この実験結果をもとに、金属化の機構についてのモデルを提案した。σボンドに加えてπボンドをもつ平面ジグザグ構造の短い鎖状分子の出現が金属化に重要な役割を担っている可能性がある。(3)まだ確定的ではないが、半導体-金属転移の際に50Å程度のスケールの不均質な構造の存在する可能性がある。また、密度測定の結果として、(4)流体セレンの流体-気体共存曲線は非常に特異な形をしており、そのため、直線径則からのずれ、臨界指数βにクロスオーバーが存在する。2)塩化リチウムの濃厚水溶液は粘性が高く、新しいタイプのイオン性ガラスを容易に形成する。この系のイオン、分子の動的性質を明らかにするため、北海道大学グループはフランス側研究者とともに、中性子準弾性散乱、NMR(緩和、拡散係数)の測定を共同で行った。とくに北海道大学におけるNMR測定では、過冷却濃厚電解質溶液中の水分子の拡散係数を初めて測定し、その温度変化が中性子散乱から得られた結果とほぼ一致することを見い出した。またプロトンの緩和時間を過冷却液体を含む広い温度領域で測定し、拡散係数の測定結果を用いて、分子間および分子内のプロトン緩和の寄与を分離した。分子間(並進)、分子内(回転)それぞれの運動の相関時間が、中性子準弾性散乱およびミュオンを用いたフランス側の実験の結果と良く対応していることが分かった。これらの成果の一部は、ガラスの動的性質に関する国際会議(YKIS'96)において発表した。3)日仏共同研究者の相互訪問により、従来の課題の実施に加えて、高温高圧NMR(北大)、高温高圧RD(広島大)による液体半導体、金属-非金属溶液を対象とする研究の展開の足掛りを作った。とくに広島大学におけるフランス側研究者の高圧測定技術の研修、北海道大学におけるNMR研究への参画は、フランスにおける日本側研究者のXAFS、中性子散乱実験への参加と共に、今後の両国の研究グループの発展に多いに資するもの考える。

この半導体-金属転移の特徴は、第一に、液体から気体への連続的な体積膨張に伴って起きる点であり、第二には、鎖の切断が進行し10個程度のセレン原子を含む長さになったとき金属への転移が生ずるという鎖構造の安定性に深い関わりをもつと考えられる点である。我々は、セレン金属流体の成因を探る上で重要な短・中・長距離構造を調べる目的で、超臨界領域にわたる広い温度圧力範囲でエネルギー分散型X線回折、X線小角散乱、XAFS測定を行なってきた。本研究における特筆すべき点は、フランスのグルノ-ブルにある大型放射光施設ESRFの強力なX線を利用し、フランス人研究者と共同で、超臨界流体セレンのXAFSならびX線回折測定を世界で初めて成功させたことである。得られた成果を以下に記す。(1)金属的な領域においても依然として二配位構造が残っており、しかも、半導体-金属転移に際してボンドの長さがむしろ短くなることが判明した。(2)この実験結果をもとに、金属化の機構についてのモデルを提案した。σボンドに加えてπボンドをもつ平面ジグザグ構造の短い鎖状分子の出現が金属化に重要な役割を担っている可能性がある。(3)まだ確定的ではないが、半導体-金属転移の際に50Å程度のスケールの不均質な構造の存在する可能性がある。また、密度測定の結果として、(4)流体セレンの流体-気体共存曲線は非常に特異な形をしており、そのため、直線径則からのずれ、臨界指数βにクロスオーバーが存在する。2)塩化リチウムの濃厚水溶液は粘性が高く、新しいタイプのイオン性ガラスを容易に形成する。この系のイオン、分子の動的性質を明らかにするため、北海道大学グループはフランス側研究者とともに、中性子準弾性散乱、NMR(緩和、拡散係数)の測定を共同で行った。とくに北海道大学におけるNMR測定では、過冷却濃厚電解質溶液中の水分子の拡散係数を初めて測定し、その温度変化が中性子散乱から得られた結果とほぼ一致することを見い出した。またプロトンの緩和時間を過冷却液体を含む広い温度領域で測定し、拡散係数の測定結果を用いて、分子間および分子内のプロトン緩和の寄与を分離した。分子間(並進)、分子内(回転)それぞれの運動の相関時間が、中性子準弾性散乱およびミュオンを用いたフランス側の実験の結果と良く対応していることが分かった。これらの成果の一部は、ガラスの動的性質に関する国際会議(YKIS'96)において発表した。3)日仏共同研究者の相互訪問により、従来の課題の実施に加えて、高温高圧NMR(北大)、高温高圧RD(広島大)による液体半導体、金属-非金属溶液を対象とする研究の展開の足掛りを作った。とくに広島大学におけるフランス側研究者の高圧測定技術の研修、北海道大学におけるNMR研究への参画は、フランスにおける日本側研究者のXAFS、中性子散乱実験への参加と共に、今後の両国の研究グループの発展に多いに資するもの考える。初年度においては研究実施計画に則り、次に挙げるような成果を得た。1)融点近傍の液体セレンは半導体として振る舞うが、臨界点(1615°C、385bar)を超える温度・圧力領域で半導体-金属転移を示す。この転移機構の解明には原子配列の変化を調べることが必要不可欠である。広島大学グループ(田村、乾)は、グルノ-ブルの大型放射光施設ESRFを利用し、フランス側共同研究者と共に、セレンのXAFS測定を試みた。
慢性高血糖の糖尿病モデルにおける至適な術前血糖管理の開発

本研究は、STZ誘発慢性高血糖マウスを用いて、手術前のインスリンによる血糖介入期間が、手術前後の好中球機能に及ぼす影響を検討する研究である。そこでまず我々は、血糖を200mg/dL以下になるような中間型インスリンの投与量を検討した。その結果、介入開始後3日目まではインスリン抵抗性のため必要インスリン量が4-7単位/body/回であった。またそれ以降はインスリン抵抗性が改善したため、0-2.5単位/body/回で目標血糖以下にコントロールでき、これを元にインスリンスライディングスケールを作成した。これを用いて、インスリンによる介入を開始し、好中球機能を調査した。血糖が正常なコントロール群、STZ誘発慢性高血糖に対して介入を行わない非介入群、STZ誘発慢性高血糖に対して術前に1回しか介入を行わない短期群、術前に5日間介入を行う長期群の4群に対して、術前・術後の好中球機能検査を行った。マイクロビーズ貪食試験では、術前には長期群はコントロール群と同程度の貪食能を示したが、短期群は非介入群と同じ程度に貪食率が低下していた。術後はインスリンによる血糖介入期間の長短に関わらず、非介入群より貪食能は改善し、コントロール群と同程度まで改善した。術前の活性酸素産生能は、術前の貪食試験と同じ傾向があり、長期間の血糖への介入は、コントロール群と同じ程度まで活性酸素の産生力の低下を認め、短期間の血糖への介入は、非介入群と同じ程度に、活性酸素の産生力が高かった。術後の活性酸素産性能試験では、コントロール群に比べ、他の3群ではいずれも活性酸素産性能は高いままであった。現時点では、2項目の好中球機能検査しかできていないが、手術前の慢性高血糖状態に対して、長期間のインスリンによる血糖介入は有効であると考えられる。手術手技の問題で、術後の機能評価は不十分である可能性がある。予定していた好中球機能検査は、予定の半分しか達成できておらず、現在残りの殺菌能・遊走能雲石をに関する検討を行なっている状態である。また、白血球数のカウントは実現できていないが、術前後の好中球数のカウントを行っている。また、サイトカインの測定もELISA法で行っており、結果には結びついてはいないが、検討している状態である。いずれもまだ検討中の内容であり、近い将来には実際に、血糖が正常なコントロール群、STZ誘発慢性高血糖に対して介入を行わない非介入群、STZ誘発慢性高血糖に対して術前に1回しか介入を行わない短期群、術前に5日間介入を行う長期群の4群に対して検討できる予定である。今後の推進方策としては、まだ結果に結びついていないメインテーマである好中球の殺菌能・遊走能の検討をメインに進めていく予定である。具体的には、殺菌能は血液から好中球を分離し、黄色ブドウ球菌を用いて殺菌力を定量化する。遊走能は、アガロースプレート法とボイデンチャンバー法を比較しながら、より最適な評価方法を検討している。これらが達成できたのち、平成31年度以降に予定していた感染実験を行い、より実臨床に即した内容を検討していく。

いずれもまだ検討中の内容であり、近い将来には実際に、血糖が正常なコントロール群、STZ誘発慢性高血糖に対して介入を行わない非介入群、STZ誘発慢性高血糖に対して術前に1回しか介入を行わない短期群、術前に5日間介入を行う長期群の4群に対して検討できる予定である。今後の推進方策としては、まだ結果に結びついていないメインテーマである好中球の殺菌能・遊走能の検討をメインに進めていく予定である。具体的には、殺菌能は血液から好中球を分離し、黄色ブドウ球菌を用いて殺菌力を定量化する。遊走能は、アガロースプレート法とボイデンチャンバー法を比較しながら、より最適な評価方法を検討している。これらが達成できたのち、平成31年度以降に予定していた感染実験を行い、より実臨床に即した内容を検討していく。研究計画の多少の遅れのため、購入予定であった物品が昨年度時点で購入していなかったため次年度使用額が発生した。この次年度使用額は予定どおりの実験のための物品購入に充てる予定である。
最適化問題の記号代数解法のための実代数幾何の代数計算理論の展開

本研究では、最適化問題を解く方法論として計算実代数幾何に基づく最適化手法である限量記号消去(Quantifier Elimination)に関して、計算効率化のための理論研究とその計算機実験による効果の検証をし、制御理論やものづくりへの応用も行った。さらに、雑誌論文・学会発表だけでなく、QEと最適化に関連する図書も刊行し、非常に多くの研究成果が得られた。ものづくりにおける設計をはじめとして、実世界の広範な問題は「最適化問題」として捉えることができるため最適化問題を解く方法論の革新的発展が世の中にもたらすインパクトは非常に大きいと言えます。本研究を通じて、「記号・代数計算に基づく最適化手法」に着目します。これにより従来の数値的最適化手法では困難であった非凸問題の大域的最適解を正確に導くことやパラメトリックに問題を解くパラメトリック最適化が可能となります。本研究では、記号・代数計算に基づく最適化手法の限量子消去(QE)やグレブナ基底の計算法に基づいた新しい効率的な最適化手法の開発を試みます。本年は、1.数値・数式ハイブリッド計算技術による効率的なQEアルゴリズムの開発と2.実問題の構造を活用した効率的な最適化アルゴリズムの開発を中心に研究を進めました。1.では、QE計算において隘路となる代数拡大体計算にDynamic evaluationを適用した方式に精度保証付き数値計算を融合した手法を提案しその実装を行い国際会議SNC2009で発表しました。2.では、制御理論におけるいくつかの重要な問題に対して代数的手法を導入した新しい方法論を提案し国際会議、国際雑誌で発表しました。具体的には、リカッチ方程式の代数的解法(国際会議ISSAC2009)、数値数式ハイブリッド最適化によるH2制御での制御器設計法(国際会議MSC2009)、多項式スペクトル分解の代数的手法(Journal of Symbolic Computation)など。また、世界的なQEの研究者や代数計算の研究者を招へいし、代数的最適化手法の効率化に向けた詳細な議論を集中的に行いました。これにより、数値・数式ハイブリッド計算や多目的最適化問題への適用について今後の方向性を策定しました。ものづくりにおける設計をはじめとして、実世界の広範な問題は「最適化問題」として捉えることができるため最適化問題を解く方法論の革新的発展が世の中にもたらすインパクトは非常に大きい。本研究を通じて「記号・代数計算に基づく最適化手法」に着目する。これにより従来の数値的最適化手法では困難であった非凸問題の大域的最適解を正確に導くことやパラメトリックに問題を解くパラメトリック最適化が可能となる。本研究では、記号・代数計算に基づく最適化手法の限量子消去(QE)やグレブナ基底の計算法に基づいた新しい効率的な最適化手法の開発を試みる。本年は、1.数値・数式ハイブリッド計算技術による効率的なQEアルゴリズムの開発2.実問題の構造を活用した動率的な最適化アルゴリズムの開発を中心に研究を継続。1.では、QE計算において隘路となる射影段階の高速化手法(日本数式処理学会大会で発表)と大規模多項式行列の行列式の並列高速計算手法(国際会議PASCO2010発表)を提案。また、代数制約解法に必要な代数構造の分解について、正標数の場合に、有効な準同形写像であるFrobenius写像の逆像計算を利用した方法を構築(Commentarii Mathematici,Universitatis Sancti Pauli論文掲載)。2.では、制御理論における非線形システムのゲイン関数を求めるQEを活用した新しい方法を提案(国際会議MSRI/SIAM Workshop HMSNC,SICE制御部門大会で発表)。国際会議SIAM/MSRI Workshop HMSNCにおいて、世界的なQEの研究者や代数計算の研究者と代数的最適化手法の効率化に向けて、数値最適化との効果的な融合の方法論について集中的に議論を行い今後の方向性を確認した。本研究では、記号・代数計算に基づく最適化手法の限量記号消去(QE)やグレブナ基底の計算法に基づいた新しい効率的な最適化手法の開発を継続して試みる。記号的な最適化手法の主要アルゴリズムであるQEについて、これまでの成果を本にまとめ『QEの計算アルゴリズムとその応用-数式処理による最適化』を出版した。本年も、1.数値・数式ハイブリッド計算技術による効率的なQEアルゴリズムの開発2.実問題の構造を活用した効率的な最適化アルゴリズムの開発を軸として研究を継続した。1.については、パラメータを含む最適値を数値数式ハイブリッド計算に基づいて効率的に構成する手法を開発し国際会議CASCで発表した。

また、代数制約解法に不可欠な代数構造上の演算の効率化として、有限体上の多項式剰余類環の高速演算法を、補間法を用いて実現しこれを論文として雑誌に投稿中。2.については、非線形システムのゲイン関数を求めるQEによるより正確な構成手法について国際会議CDCで発表するとともにこれまでの成果が論文誌(MCS)に採録された。また、制御系設計で頻出する最適化の問題クラスに有効なQEアルゴリズムの高速化の鍵となる論理式の簡略化手法を提案し国内学会で発表した。ものづくりにおける設計をはじめとして実世界の広範な問題をカバーする最適化問題を解く方法論として、本研究では「記号・代数計算に基づく最適化手法」に着目し、従来の数値的最適化手法では困難であった非凸問題の大域的最適解を正確に導くことやパラメトリックに問題を解くパラメトリック最適化の新しい計算手法・ツールの開発を行った。特に、本研究では、記号・代数計算に基づく最適化手法の限量記号消去(QE)やグレブナ基底の計算法に基づいた新しい効率的な最適化手法の開発を行った。その効率化のために方策として、数値数式ハイブリッド計算に基づいて効率的に構成する手法を開発し、一連の研究成果は、国際論文誌Theoretical Computer Scienceにて採録された。また、数学的基礎において、代数的関係を明らかに、等式制約や不等式制約の解法の基盤ツールとなる、多項式イデアル操作(各操作後のイデアルのグレブナー基底計算)の効率化のため、モジュラー技法の改良を行った。既存の方法を統一し、概念を明確化し、イデアル商、イデアルの交わり、根基計算などに、モジュラー技法が計算の正当性を保証しながら効率的に適用できることを示し、国際会議CASCの招待講演で発表した。現在、論文化を行っている。イデアル剰余類計算の効率化として、イデアルのもつ対称性を有効に利用できる方法を開発し、国際雑誌Mathematics in Computationに発表した。本研究の成果のアウトリーチ活動の一つとして、QEによる最適化手法を含む各種最適化手法をエンジニアや実務家向けにやさしく解説した教科書『数理最適化の実践ガイド』を出版した。パラメトリックな最適化手法を実現する鍵となる実代数幾何のアルゴリズムであるQEについて、これまでに大きく高速化を達成し国際会議で発表する他、現在その成果をまとめ国際論文誌に投稿中である。実問題の解決のための特別な記号的最適化の手法についても各種手法を開発し国際会議で発表し、今年度に入り国際論文誌で3件採録されている。また、QEについての日本初の書籍を執筆した。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は最終年度であり、これまで開発してきたアルゴリズムを中心にその高速化のための研究を行い、制御理論などの応用分野への適用を推し進める。同時に、応用分野での問題解決のために必要な理論・アルゴリズムを抽出し、新しい研究の方向性を策定することも目指す。また、開発した各種アルゴリズムを記号計算に基づく最適化のツールとして提供すべくソフトウェアを構築する。
ホスラクトマイシン類の効率的合成法の確立と創薬研究に向けた誘導体の合成

申請者はシクロヘキシル部分にエステル基を側鎖として有するホスラクトマイシンI-jをターゲットにした。キレーションコントロールおよび不斉水素移動反応を利用して合成したC8-C11セグメントに対してEvansアルドール反応により2つの不斉中心を構築した。その後不斉補助基を除去した後,安藤らにより報告されたZ選択的なHWE反応を用いて不飽和エステルを得た。その後,前年度合成したシクロヘキシル部分をカップリングして全ての炭素骨格を構築した。続いて,不飽和エステル部分はチタン触媒による環化反応を行って構築した。最後に,この化合物に対してリン酸基とアミノ基を順次導入して全合成を達成した。ホスラクトマイシン類(ロイストロダクシン類を含む)は脱リン酸化酵素の一種であるプロテインホスファターゼ2A(PP2A)に対して選択的阻害活性を示し,脱リン酸化酵素を標的としたリード化合物として注目されている。しかし,ホスラクトマイシン類は天然からの入手が困難であり,一方で化学合成による供給も工程数や立体選択性の問題から難しい。こうした背景を踏まえ,我々はホスラクトマイシン類の効率的合成法の確立を目指し,基本骨格となるホスラクトマイシンBおよびエステル基を含むホスラクトマイシンI-jをターゲットとして研究を行った。まず,ホスラクトマイシン類に共通するC9位からC11位の不斉を立体選択的に構築した。すなわち,オレフィンに対してシャープレス不斉ジヒドロキシ化反応を行い,C9位を立体選択的に構築した。この立体を活用して,キレーションコントロールにより側鎖を導入してC8の不斉中心を得た。続いて,側鎖の官能基変換を行った後,C11位の不斉中心を不斉水素移動反応により構築し,3つの不斉中心を含むC5位からC13位の骨格を合成した。続いてシクロヘキシル部分を合成した。シャープレス不斉ジヒドロキシ化やDiels-Alder反応を経て光学活性カルボン酸を合成した。その後,ヨードラクトン化,Storkらにより報告されたWittig反応によりヨードオレフィンを構築しシクロヘキシル部分を合成した。これらをカップリングして全骨格を構築した。シャープレス不斉ジヒドロキシ化反応とそれに続くキレーションコントロールによる連続不斉中心の構築に成功し,非常に高い立体選択性でC5位からC13位骨格を合成した。一方で,シクロヘキシル部分はスチルベンから立体選択的に構築し,これらをカップリングして全骨格を合成した。ホスラクトマイシン類やロイストロダクシン類は抗菌,抗真菌活性を有する化合物である。また,近年脱リン酸化酵素の一種であるプロテインホスファターゼ2A(PP2A)を選択的に阻害することも報告されており,創薬リード化合物としての期待も高い。一方で,過去の合成では工程が長い,立体選択性が低いなどいくつか問題点がみられる。そこで申請者は新しい医薬品開発にこの分子を利用するため,様々な類縁体や誘導体の合成が可能なホスラクトマイシン類の効率的な合成法を開発することにした。申請者はホスラクトマイシン類の中でもシクロヘキシル部分にエステル基を側鎖として有するホスラクトマイシンI-jをターゲットにした。その後,不斉補助基を除去した後,安藤らにより報告されたZ選択的なHWE反応を用いて立体選択的に不飽和エステルを得ることができた。その後,前年度合成したシクロヘキシル部分をカップリングしてホスラクトマイシンI-jのもつ全ての炭素骨格を構築した。続いて,不飽和エステル部分はチタン触媒による分子内環化反応を行ってラクトンを構築した。この化合物はデホスホホスラクトマイシンやデアミノ体の合成に利用できる。一方で,この化合物に対してリン酸基とアミノ基を順次導入して全合成を達成した。今後,全合成に向けて官能基変換を行う。また,シクロヘキシル部分はキラルプール法を活用した方法を検討し,当初よりも短工程合成を達成する。全合成を達成次第,誘導体合成を行う。申請者は平成28年4月1日に現所属に異動したため,異動先のセットアップに時間がかかり当初より計画が遅れた。一方で,一定の成果は得られたため,成果については今後発表する。有機合成化学当初計画していた不斉試薬類の購入が,予定より少ない量で合成を達成できたため。本年度は,前年度未使用額と平成28年度請求分と合わせて,ホスラクトマイシン類とその誘導体の合成に必要な不斉試薬等の購入に充てる。
プレ照射グラフト法による、高分子電解質膜の創製

1)フッ素系高分子、例えばFEPとETFEのブレンド膜を合成し、融点付近で窒素雰囲気中電子線照射して、架橋我々は放射線グラフト法を用い、架橋PTFE(RX-PTFE)を基材とした固体高分子形燃料電池(PEFC)用の電解質膜の開発を行ってきた。今年度の研究は、イオン交換容量が1.7から2.3meq/gまでのスチレン及びスチレン/DVBをグラフトした電解質膜を利用してMEAを作成した。Nafion112膜を参考膜として利用し、同条件下でMEAを作成し、発電実験を行った。その結果、合成した電解質膜の開路電圧(OCV)はNafion112膜より0.1V程度低くなった。その原因は合成した電解質膜の厚さがNafion112膜の1/3程度と薄かったことにあると考えている。室温及び60°Cで合成した電解質膜の発電効率はNafion112膜よりやや低いものの、80°Cの低加湿条件では、合成した電解質膜の発電効率はNafion112膜より優れていた。スチレン/DVBをグラフトした電解質膜とスチレンをグラフトした電解質膜と比較してみたところ、高いOCVが得られ、電極との界面抵抗も低く明らかな優位性を示した。2)一方、高温での放射線架橋法を応用して、芳香族高分子架橋膜の開発に適用する研究を行った。PES膜をガラス転移温度付近(230°C)で窒素雰囲気中で電子線照射して、架橋PES膜を作成することに成功した。ゲル分率は作成した膜を溶剤に浸漬し測定した。室温照射では電子線を照射したすべて膜においてゲルが生成しなかったが、高温照射したPESではゲル分率が吸収線量の増加に伴い増加した。このゲルの生成は、このように特殊な温度条件でPES膜を放射線照射すると架橋構造を導入できることを初めて明らかにした。得られた結果から、切断と架橋のG値も求めた。また、熱分析の結果からも、230°Cでの照射により架橋できることを示した。この結果を利用し、PESとフッレンド膜を作成することにも成功した。ゲル分量と熱分析の結果から、得られたPESブレンド膜の架橋構造についても明らかにした。今年度の研究は、イオン交換容量が1.7から2.3meq/gまでのスチレン及びスチレン/DVBをグラフトした電解質膜を利用し、hot-pressで膜電極接合体(MEA)を作成した。発電試験の結果、合成した電解質膜の開路電圧(OCV)はNafion112膜より0.1V程度低くなった。その原因は合成した電解質膜の厚さがNafion112膜の三分の一程度と薄かったことにあると考えている。室温及び60度で合成した電解質膜の発電効率はNafion112膜よりやや低いものの、80度及び低加湿条件では、合成した電解質膜の発電効率はNafion112膜より優れていた。スチレン/DVBをグラフトした電解質膜をスチレンをグラフトした電解質膜と比較してみたところ、高いOCVが得られ、電極との界面抵抗も低く明らかな優越性を示した。2)高い化学安定性を持つ電解質膜を開発するために、スチレンとDVB、あるいはアルファメチルスチレン(AMS)といった三成分のモノマーを利用して、放射線グラフト法を用い、イオン交換容量が1.3meq/g程度の電解質膜を作成し、FT-IR分光法により、電解質膜中のAMSの存在を確認した。AMSの分子構造導入によって、アルファ位には、酸化ラジカルに反応しやすい水素原子に代わってメチルグループが存在する。そのため、酸化劣化実験で、AMSを含んだ電解質膜はAMSを含まなかった電解質膜より、安定性で25%以上伸びた。しかしながら、アルファメチルグループによる立体障害があるため、三組分モノマーのグラフトスピードはかなり遅くなり、グラフト率も相対的に低下した。

PES膜をガラス転移温度付近(230°C)で窒素雰囲気中で電子線照射して、架橋PES膜を作成することに成功した。ゲル分率は作成した膜を溶剤に浸漬し測定した。室温照射では電子線を照射したすべて膜においてゲルが生成しなかったが、高温照射したPESではゲル分率が吸収線量の増加に伴い増加した。このゲルの生成は、このように特殊な温度条件でPES膜を放射線照射すると架橋構造を導入できることを初めて明らかにした。得られた結果から、切断と架橋のG値も求めた。また、熱分析の結果からも、230°Cでの照射により架橋できることを示した。この結果を利用し、PESとフッレンド膜を作成することにも成功した。ゲル分量と熱分析の結果から、得られたPESブレンド膜の架橋構造についても明らかにした。
中世百科全書的テキストの成立基盤に関する総合的研究

本研究の主たる目的は、中世後期における政治や文化を支えた知の問題を、百科全書的なテキスト群の生成と享受という視点から解明することである。『アイ嚢鈔』『後素集』『源平盛衰記』を中心に、『塵荊鈔』『筆結物語』『帝鑑図説』『八幡愚童訓』なども研究対象に加え研究を進めた。その結果、多くが持つ問答形式は、応仁の乱前後から安土桃山時代にかけての学問のスタイルを反映したものである可能性が高いこと、禅林での最先端の学問が、それらに平易な形で入り込んでくる傾向にあること、そして、百科事典的傾向を持つ作品の多くが、武家の子弟を対象として書かれた可能性があることなどがわかってきた。当該年度は、対象としている百科全書的テキストの構成分析、『帝鑑図説』和訳本の電子化、『後素集』の電子化作業、周辺作品の分析を中心に行った。結果として『後素集』の電子化の方はあまり進まなかったが、以下の大きな成果があった。1.『*(土+蓋)嚢鈔』『塵袋』『榻鴫暁筆』の構成・内容分析と中国の類書の特徴を比較した作業に基づき「中世後期の類書と随筆」と題する研究発表を行った。2.和訳本『帝鑑図説』の電子化作業と翻刻本文の公開(巻78)を行った。3.『*(土+蓋)嚢鈔』編者行誉に関する研究の一環として、対馬歴史民俗資料館宗家文庫蔵『八幡愚童訓』に関する研究発表を行った。4.当該研究の対象作品の一つである『源平盛衰記』について、その特徴の一端を明らかにする「『源平盛衰記』の日付から見える編集意識について」と題する研究発表を行った。1については、2月23日にキャンパスプラザ京都において開催された伝承文学研究会関西例会において、「中世後期の類書と随筆ー『*(土+蓋)嚢鈔』を中心にー」と題する発表を行った。本発表は、日本の中世における「類書」「随筆」というジャンル分けがいかに曖昧であるかという問題に言及したものであるが、中世後期に陸続と現れる百科辞書的編纂物の生成と享受の問題に繋がるものであり、次年度の総まとめに向けた研究として位置づけることができる。また、4の作業を進める中で、百科辞書的編纂物の背後にある歴史認識の問題と中世後期成立の軍記物語異本における教訓書的傾向や百科事典化の問題とが、根本的な部分で繋がっている可能性を見出した。この問題については継続して調査を進め、研究発表や論文という具体的な形でその成果を公開したい。当該年度は、『壒嚢鈔』『後素集』のデータベース化の作業、百科全書的テキストの構成分析を中心に行った。『壒嚢鈔』のデータベース化はあまり進まなかったが、その代わりに、以下の成果があった。「禅林の文化と説話」をテーマとするシンポジウムにおいて、『後素集』を題材とした「画題解説と説話」と題する研究発表を行った。『壒嚢鈔』編者行誉に関する研究として、京都国立博物館本『八幡宮愚童訓』の特徴を分析した「行誉書写本『八幡宮愚童訓』考」と題する研究発表を行った。当該研究における対象作品の一つである『源平盛衰記』について、その特徴の一端を明らかにする「『源平盛衰記』の方法ー〈通盛最期〉を中心にー」と題する研究発表を行い、論文として発表した。『後素集』研究の一環として、数年前から行っている和訳本『帝鑑図説』の電子化作業と翻刻本文の公開(巻56)を行った。1については、9月1日に開催された伝承文学研究会大会におけるシンポジウムで、司会と発表を行った。おかげで『後素集』の電子化作業や構成分析作業は進んだが、その作業の中で、『後素集』については、内容の解釈や典拠資料を考える上で、諸本による校合作業が必要であることを痛感した。そこで、今後の作業としては、電子化と同時に異本の校合作業を行うことにした。『後素集』については、国文学や美術史の研究者にとって、今後ますます重要となってくる作品であることから、校合テキストの公開が望まれるものである。2については、『八幡宮愚童訓』書写という活動そのものが行誉の真言僧としての立場や思想に繋がる問題であると同時に、『壒嚢鈔』の内容にも影響を与えていることがわかってきた。当該年度の成果としては、何といっても本研究の申請時からの目標であった海外の学会での成果発表を行うことができた(EAJS)ことであろう。

しかも、過去3回の発表経験の中で、今回の発表が最も海外の研究者から注目され、発表中や発表後に多くの質問が出た。次に、論文については、昨年度の研究発表に基づくものを1本にまとめ、共著として公表することができたが、それ以外にも2本の論考を完成させた。ともに入稿済みであるが、うち1本は先に挙げた海外の学会での成果発表に基づくものであり、もう1本は『源平盛衰記』をテーマとしたものである。次に資料の電子化と公開について、『アイ嚢鈔』の電子化の作業は計画通りに進んだとはいいがたいが、『帝鑑図説』和訳本の電子化については順調に作業が進み、本科研終了時の27年3月末日時点で全12巻中11巻までの作業が終わった。(10巻まで公開済み)本科研の期間内に終えることはできなかったが、27年度中には終了し、公開する予定である。なお、本研究を進める中で、中世後期の武家故実と百科事典的な物語との関係が明らかになってきた。幸いにして、その問題をさらに解明するために新たに申請した「中世後期における百科事典的作品と武家故実の相関性に関する基礎的研究」(課題番号:30353311)が27年度の基盤研究(C)で採択された。今後は、本研究で達成できなかった基礎作業を継続しながら、乱世における政治や文化を支えた「知」のありようや意味といった問題を、百科辞典的な作品群と武家故実の相関性という視点から解明していきたい。国文学『*(土+蓋)嚢鈔』については、研究発表という形で、『塵袋』や『榻鴫暁筆』、『月庵酔醒記』といった百科全書的テキストの分析や、それらと中国の類書との比較という作業の成果を出すことができた。また、和訳本『帝鑑図説』の電子化作業は予定通り順調に進んでいる。さらに、『源平盛衰記』の構成に関する研究も研究発表という形で成果を出すことができ、『八幡愚童訓』についても研究が進んだ。ただし、他の作業が進んだ反面、『後素集』の電子化作業の方を進めることができなかった。『後素集』については、シンポジウムでの研究発表という形で、本文の電子化作業・構成分析といった基礎的作業に基づいた研究の成果を残すことができた。さらに、その作業過程で、電子化を進める上で、諸本の校合という新たな作業が必要であることに気づくこともできた。また、本研究の対象作品である『源平盛衰記』についての研究も順調に進んでおり、年度内に研究発表、論文発表という具体的な成果を残すことができた。『壒嚢鈔』については、編者である行誉書写本(京都国立博物館蔵)『八幡宮愚童訓』に関する研究発表を行うことができ、諸本構成の問題を見つけることができた。ただし、その反面、『壒嚢鈔』のデータベース化作業があまり進まなかった。最終年度にめどがつけられそうな作業として、『後素集』の電子化作業を積極的に進めたい。また、今年度は8月末にスロベニアで開催される学会(EAJS)に「乱世の文学」と題するパネルを組んでエントリーしたところ、無事採択されたので、3年間の集大成として、その発表に向けての準備を中心に行う。また、昨年度の研究発表のいくつかを論文としてまとめる。『壒嚢鈔』のデータベース化と『後素集』のデータベース化を同時に行うのは無理があるため、25年度は『後素集』のデータベース化を優先して行うこととする。また、今年度は『壒嚢鈔』『月庵酔醒記』『後素集』の構成分析や成立環境についての分析を行い、中世後期の百科全書に関する論考としてまとめる。〈その他〉の項目で、紙焼き写真代として残しておいた予算が、資料の所蔵者から手持ちのデジカメ撮影が許可されたため、使う必要がなくなった。また、次年度に回さずに書籍購入をすることも考えたが、必要な書物を購入するには金額が足りなかったため、次年度に回し、まとまった基本図書を購入するための資金とすることにした。
作用素からなる環の研究

Hilbert空間上の作用素から生成される環である非有界作用素環の数学的構造とその量子物理への応用について研究しました。非有界作用素環は数学的な対象(作用素論、リー環の表現、CCR環、量子群など)において現れるだけでなく、物理的な対象(場の量子論、量子統計力学など)においても現れます。このように非有界作用素環には数学、物理両方の側面があるわけですが、私はこれらの間の関係がどうなっているのかということを常に念頭において研究しました。この一年間非有界作用素環を研究してきて、どのような結果を得たのかについて述べます。まず、非有界作用素環として、正準交換関係を満たしている物によって生成される*-環であるCCR環上のBogoliubov同型群に関するground stateについて考えました。量子力学系が最も安定している状態である基底状態という物理的意味をもつground stateは、作用素環論における重要な概念の一つです。この論文では、CCR環上のstateに対してL-連続という連続性を定義して、この連続性のもとでの、Bogoliubov同型群に関するground stateの存在、一意性そして非一意性についての結果を得ました。この結果をまとめた論文を投稿中です。次に行った研究は、相互作用をしているFermi粒子系(BCS Bobolubov model)とBose粒子系についてです。これらの系から作られる非有界作用素環において、stateの拡張であるweightの概念とHilbert空間のvectorの拡張であるgeneralized vectorの概念を導入して、weightのregularityとsingularityについて調べ、そしてどのようなときにweightがKMS conditionを満たすのかについて調べた。この結果をまとめた論文を作成中です。
重症脳障害に対する脳低温療法と脳保護薬の併用による新たな治療戦略

本研究は、心停止後症候群の治療として、低体温療法と免疫抑制剤であるFK506の併用療法が脳保護効果を有するか検討した。ラット心停止モデルを用いて心停止後症候群を作成した。低体温療法あるいはFK506投与の単独療法は限定的な脳保護効果を示したのに対して、低体温療法とFK506の併用療法は、ラジカル産生、血管内皮傷害、炎症を抑制して脳保護効果を発揮することが明らかとなった。この新たな治療戦略がPCAS治療に臨床応用されることが望まれる。平成25年度はラット心停止モデルを用いて、脳低温療法と薬剤の併用療法が相加的な脳保護効果を有するか検討した。心停止は窒息で誘発する計画であったが、平成24年度に前倒しで施行したビーグル犬心停止に心室細動を用いたことから、ラットにおいても同様の方法を用いた。体表面から心外膜に針電極を留置し、1mA/3minの電気刺激で、8分間の心室細動を誘発して心停止とした。心肺蘇生(胸骨圧迫、人工呼吸)を行い、強心薬(アドレナリン)、除細動(3J)を併用して、概ね3分程度で自己心拍は再開した。心停止群、脳低温療法群、薬剤群、脳低温療法+薬剤併用群に振り分け、症例を蓄積中である。スーパーオキシドラジカルについては測定用センサーの供給が滞っており、データ収集ができていない。効果判定手法として、ラジカル代謝産物、炎症マーカー測定、組織学的評価を動物実験と同時に行い、予備的に解析中である。ラジカルセンサーの供給が不安定となったため、H25-26年に予定していたビーグル犬を用いた脳低温療法に関するpilotスタディを前倒して行った。ラジカルセンサーは右心房に留置し、全身の虚血再灌流障害の総和としてのスーパーオキシドラジカルを測定した。すなわち、脳を起源とするものも含めた心停止後症候群の病態を反映する。心停止は右内頚静脈に留置したペーシングカテーテルをを用いて、10mV/2secで心室細動を誘発し、10分間行った。除細動(150J)を施行(除細動で心拍再開しない場合は心肺蘇生を行う)し、心拍を再開させた。スーパーオキシドラジカルの電極値は、心停止の間、心停止前の基準値と同等か、またはわずかに上昇した。しかし、心肺蘇生開始後あるいは心拍再開後に急激に上昇したことから、虚血部で産生されたスーパーオキシドラジカルが血中に放出され上昇したと推定された。除細動施行中、ならびに心肺蘇生の中断中は基準値近くまで低下することから、測定には一定の血液循環が必要である。心拍再開後、脳低温療法導入中に再度心停止し、脳損傷の程度の調節が必要と考えられた。また、ラジカル測定センサーは抗凝固処理が行われているが、血栓の付着から長時間の測定が困難であった。ラットによる測定は可能であることから、動物種による虚血再灌流後の凝固機能の反応性の違いによると考えられた。ビーグル犬では高度の過凝固状態になると推定された。SDラット(350-400g)を用いて心停止モデルを作成した。電気刺激で心室細動を誘発し、5分間心停止とした。ラットは心拍再開後、心停止群、低体温療法群、FK506群、低体温療法+FK506群に分けた。低体温療法は、心拍再開し循環動態が安定後直ちに導入し、33°Cで120分間維持、1°C/時間の速度で復温した。FK506(3mg/kg)は心拍再開30分後に静脈投与した。ラットの背景、バイタルサイン、エピネフリンの投与量、除細動の回数、自己心拍再開までの時間、心拍再開後のbase excess、乳酸値に各群間で有意差はなかった。ラットの6時間生存率は低体温療法施行群で高かったが、24時間後にはいずれの群も低下した。心停止群はshamと比較して、MDA、sICAM1、HMGB1のいずれも高値を示した。低体温療法群およびFK506群は心停止群と比較してsICAM1、HMGB1が低い傾向にあった。低体温療法+FK506群は他の群と比較してMDA、HMGB1が低下傾向にあり、海馬CA1領域の正常錐体細胞数が最も多かった。低体温療法あるいはFK506投与の単独療法は限定的な脳保護効果を示したのに対して、低体温療法とFK506の併用療法は、ラジカル産生、血管内皮傷害、炎症を抑制して脳保護効果を発揮することが示唆された。この新たな治療戦略が心停止後症候群に臨床応用されることが望まれる。