hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小空間内の精緻な流れ場を利用した高選択的気固触媒反応器の設計と反応機構の解明

マイクロ触媒リアクターによる反応成績向上の要因について反応器内の濃度分布と触媒表面上の活性種濃度から検証し、マイクロ空間の高比表面積、精緻な流れという特徴により触媒表面上に反応活性種が均一に分布すること、温度分布が均一であること、反応器内の濃度分布を制御できるためであることを示した。また、反応器内の濃度分布を積極的に利用することにより反応成績を向上させる新規な反応器設計方を提案した。本年度は予定していた共焦点ラマンIR顕微鏡による触媒表面観察が装置の故障により不可能になったため,計画を一部変更して,マイクロ流路幅や触媒担持法の異なる種々の壁面触媒装填型マイクロリアクターの作製とサブテーマ(2)「マイクロ空間の精緻な流れ場が有利となる反応パラメータの分類」について詳細な検討を行なった。モデルとして原料Aから目的生成物Pが生成する反応(反応1)とPがさらに反応して副生成物Qとなる反応(反応2)による逐次平衡反応を考え,目的生成物Pの収率に対する壁面触媒装填型マイクロリアクターと触媒充填型反応器の違いや,反応速度定数,拡散係数,マイクロ流路幅の影響を検討したところ,反応1と反応2の反応速度定数の比が小さい場合は従来の触媒充填型反応器により目的生成物Pの収率の制御が可能であった。しかし,反応1と反応2の反応速度定数の比が大きくなると,充填型反応器では2段目の反応の進行を抑制できないが,マイクロリアクターにおいては接触時間を制御することで,反応1を選択的に進行させることを示した。また,マイクロ流路幅の影響を考慮した拡散速度と反応速度の比を表す無次元数φを導入し,その影響を検討したところ,φが大きい拡散律速下では平衡収率を上回る目的生成物Pの収率が得られることを明らかにした。マイクロ流路内では、触媒付近では平衡に近い状態であるが,バルク中は平衡制約を受けず,拡散速度の違いにより各成分の濃度分布が形成される。この流路内の濃度分布を適切に制御できる点がマイクロリアクターの利点であり,これを活かす装置形状設計と操作法が重要である。さらに,シミュレーションの結果を実験的に証明するため,壁面触媒装填型マイクロリアクターと触媒充填型反応器を用いて,メタノール分解反応を行ったところ,実験結果とシミュレーションは良好に一致しており,本シミュレーションの妥当性を明らかにした。本年度はサブテーマ(1)「マイクロ反応器の役割の明確化とマイクロ反応器内における触媒反応機構の解明」を中心に行った。まず、反応中の触媒表面の経時変化や表面活性種のマッピングを可能とするプレート型マイクロリアクターの作製をおこなった。装置の性能を検証するため、Au担持酸化鉄触媒による水性ガスシフト反応を実施したところ、反応時間の経過とともに650cm-1付近にピークがあらわれるのが確認された。このピークは水性ガス反応中に触媒担体である酸化鉄が還元されFe3O4に変化したことを示しており、この形態変化にともにない反応活性が向上することを明らかにした。さらに、ガスの流れ方向にラマンスペクトルをライン測定すると、反応器後部ほどFe3O4のピーク強度が高いことが観察された。以上より、Au担持酸化鉄触媒を用いた水性ガスシフト反応においては、担体がFe304に還元されるほど活性が向上すること、Fe2O3の還元はCOとH2Oの反応によって生成したH2との反応によることが示唆されており、この結果は多くの研究者に提唱されている反応機構とよく一致している。これより、作製した装置はマイクロリアクター内の反応挙動の追跡が可能であることが確認できた。また、サブテーマ(3)「高い選択率を得るためのリアクターの設計」について検討をおこなった。リアクターの形状により微小空間内の濃度分布を制御し得ることがマイクロリアクターの利点であり、濃度分布を理想的な状態に近づけることで、壁面触媒装填型マイクロリアクターが目的生成物の収率向上が達成できる。その方法の一つとして、不活性成分を導入して目的生成物を拡散させ、反応器内部の濃度分布を制御することについて検討したところ、反応器の途中から不活性成分をすることで、反応活性の低下を抑制しつつ目的生成物の選択率を向上し、目的生成物の収率を大幅に増加できることを示した。本年度は継続してサブテーマ(1)「マイクロ反応器の役割の明確化とマイクロ反応器内における触媒反応機構の解明」を行った。昨年度までにラマン分光光度計を用いてマイクロ流路の触媒表面上の中間活性成分の測定するプレート型反応装置の作製に成功しており、これを用いて従来の固定層型触媒反応器とプレート型マイクロ反応器における反応挙動の差についてCO変成反応を例に検討した。その結果、プレート型マイクロ触媒反応器においては、触媒表面上の活性種が非常に均一に分散していることを明らかにした。それに対して固定層触媒反応器は、表面活性種濃度が高低差が大きく、触媒表面上のヒートスポットの存在を示した。マイクロリアクターにおいては、高い比表面積から温度が均一に保持されるため、発熱反応おいても反応が均一に進行し、高い選択率が得られると考えられる。

また、プレート型マイクロ反応器では触媒と反応ガスの接触効率が低下する恐れがあるが、気相反応においてはマイクロオーダー程度の空間による拡散抵抗は無視でき、活性の低下がほとんど無いことを実験とシミュレーションの両面から明らかにした。次にサブテーマ(3)「高い選択率を得るためのリアクターの設計」、特にプレート型マイクロ反応器の高い比表面積を有効に生かしたマイクロメンブレンリアクターの設計について検討を行った。分離膜の性能、触媒活性および反応器内の流動状態を考慮した新たな無次元数を提案し、「平衡を超えた反応率の実現」および「阻害反応の抑制」に必要な条件を満たす反応器の簡便な設計法を提案し、実験とCFDシミュレーションにより妥当性を明らかにした。その他、「流れに垂直な方向に温度勾配をつけて熱拡散を利用する反応器」、「反応器内の濃度分布を制御したリアクター」の設計について検討し、気相反応・液相反応ともにマイクロリアクターの精緻な流れを利用した高効率反応器設計法を提案した。
真空紫外光発生用・新波長変換結晶K_2A1_2B_2O_7の開発に関する研究

本研究で得られた主な成果を以下に要約する。・従来の真空紫外光発生用非線形光学結晶Sr_2Be_2B_2O_7(SBBO)の置換型で、有毒なベリリウム(Be)を含まないK_2A1_2B_2O_7(KAB)の材料開発を行った。・KAB結晶の4軸X線構造解析を行い、空間群P321、格子定数a=8.5657(8)Å、c=8.463(1)Åの三方晶の一軸性結晶であることを明らかにした。・トップシード溶液成長法(TSSG法)により、結晶育成を行った。溶液の高粘性が良質な単結晶育成を妨げていたため、K_2CO_3とハロゲン化物の添加を行い粘性低下を試みた。920°Cにおいて約4200cPの粘性であった溶液に、K_2CO_3成分、NaFを添加し、約1200cPまで粘性を低下させた。KF、LiClの添加でも同様な効果が確認された。・溶液粘性等の育成条件を最適化させることで、4×3×2mm^3のバルク単結晶を育成することに成功した。従来の薄板結晶に比べて立方体なものが得られたため、波長変換素子の切り出し、研磨が行えるようになった。・紫外領域の吸収端波長が180nmであること、複屈折率が0.074とSBBOの0.062よりも大きいことを調べ、紫外光発生用結晶として有望なことを明らかにした。・単結晶を用いてNd:YAGレーザー(波長:1064nm)の第2高調波を行い、タイプ1の位相整合角がθ=28°であることを明らかにした。また、結晶形状と誘電主軸との関係を明らかにした。・従来の真空紫外光発生用非線形光学結晶Sr_2Be_2B_2O_7(SBBO)の置換型結晶で、有毒なベリリウム(Be)を含まないK_2Al_2B_2O_7(KAB)の材料開発を行った。・KAB結晶の4軸X線構造解析を行い、空間群P321.格子定数a=8.5657(8)Å,c=8.463(1)Åの三方晶の一軸性結晶であることを明らかにした。・トップシード溶液成長法(TSSG法)により、大きさ30×15×1mm^3のKAB単結晶の育成に成功した。このときの育成条件としては、育成温度860°C-970°C、種結晶回転速度20rpm、温度降下速度0.3°C-0.5°C/dayであった。・溶液中のフラックス成分B_2O_3やK_2CO_3を増加させることにより、結晶固化温度を低下させて溶液の蒸発を抑制できることがわかった。それに伴う粘性増加は結晶成長に望ましくないが、NaFなどのフッ化物を添加することによってその粘性が低下できることを明らかにした。・紫外領域の吸収端波長がl80nmであること、複屈折率が0.074とSBBOの0.062よりも大きいことを調べ、紫外光発生用結晶として有望なことを明らかにした。・KAB結晶粉末からNd:YAGレーザー(波長:1064nm)の第2高調波を発生させ、実効非線形光学定数がKH_2PO_4(KDP,d_<36>=0.37pm/V)と同程度であることを見いだした。

・K_2Al_2B_2O_7(KAB)結晶はヴィッカース硬度約300の機械的強度を持ち、他の非線形光学結晶CLBO(ヴィッカース硬度約270)に比べて加工が容易に行えることを明らかにした。・溶液の高粘性が良質な単結晶育成を妨げていたため、K_2CO_3とハロゲン化物の添加を行い粘性低下を試みた。920°Cにおいて約4200cPの粘性であった溶液に、K_2CO_3成分、NaFを添加し、約1200cPまで粘性を低下させた。KF、LiClの添加でも同様な効果が確認された。・溶液粘性等の育成条件を最適化させることで、4×3×2mm^3のバルク単結晶を育成することに成功した。従来の薄板結晶に比べて立体的なものが得られたため、波長変換素子の切り出し、研磨が行えるようになった。・単結晶を用いてNd:YAGレーザー(波長:1064nm)の第2高調波を行い、タイプ1の位相整合名がθ=28°であることを明らかにした。また、結晶形状と誘電主軸との関係を明らかにした。
グローバル化の中の1920，30年代日本医学の台湾への拡大とその影響

世界水準の医学研究が周辺世界へと波及していく際の日本と台湾の違いを実証し、先進国からの研究者受け入れと、先進国への留学生派遣が齎す学の進化の効果について考察した。1945年以後日本医学は世界の中で独自の研究中心地たり得ている。1895年以後日本が植民地台湾へ、当時の最先進水準であったがドイツ由来の医学を導入した結果、1930年代には台湾にも独自の医学が台湾人の手で育成される可能性が生まれた。しかし大戦後本土から来台した国民党政権はこの動きを見せた杜聰明らの研究意欲を封じ、台湾医学のアメリカ化を進め、その結果台湾人医学者が台湾独自の医学を打ち立てる可能性は、1950年以後には薄れた。平成26年度には、研究の土台となる19世紀後半から1917年までのドイツにおける、医学研究の基礎的データとしての学位論文の目録作成を完成させた。すなわち1920年ごろに、田丸節郎氏が住友家の資金援助を得てドイツから購入し、大阪府へ寄贈した医学学位論文約17000冊をすべてデータ化してコンピュータ入力し、冊子体の目録4冊として刊行し終えた。本研究の構想では、19世紀後半にコッホなどの努力により、ドイツ医学が世界水準に達したとき、世界から医学研究者がドイツでの学位取得を目指したが、彼らがその後、本国に戻り、医学研究の水準向上に努めたか否かを、学位論文の内容から調べ、研究の伝播、学術の移植、発展途上国の研究水準の引き上げが起きたのではないかを実証しようとする。特に本研究では、ドイツへ留学して学位取得した日本人が日本の大学や、当時日本が支配した臺彎へ赴任し、そこで従来の研究水準を引き上げたことを実証しようとする。臺彎の場合は、日本支配以前には中薬、中醫しかなく、初めての西洋医学の導入がなされたので、本研究の構想が該当するか否かが判断しやすい。臺彎人研究者が日本の大学へ留学して、西洋医学を取得した場合も考えられるので、そのルートの調査も研究対象である。ドイツ医学の研究史に関しては専門家である同志社大学文学部の服部伸教授の支援を得ることができた。ドイツ医学用語については大阪大学文学研究科留学生のフランツィスカ・カッシュさんの協力で、学位論文目録の医学用語の解説を書くことができた。日本への臺彎人研究者の留学については埼玉工業大学の佐藤由美教授から詳しい情報提供を受けた。臺彎中央研究院の台湾史研究センターの劉士永教授からは、ドイツの大学へ留学した日本人医学研究者についての情報と、日本の統治時代臺彎の医学研究に関する未刊行史料が、中央研究院で整理中であることを教示された。ローベルト・コッホによる結核菌の発見に始まる細菌学の進展、レントゲンによるX線の発見と実用化、これらに代表される19世紀末から20世初めにかけてのドイツ医学の先進性が、世界中から医学生をドイツの大学医学部へと向かわせ、明治、大正期の日本も例外ではなかった。その実証のために、臨床技術よりも、医学研究目的で渡独し、医学学位を取得した日本人医学生を特定し、彼らの経歴を網羅的に調査した。先行研究を渉猟し、そこから漏れた人名をも発見して、1880年から1917年までにミュンヘン大学で医学学位取得した135名を特定し得た。ベルリン大学は7名である。彼らの学位論文のテーマ、指導教官、帰国後の研究機関、帰国後の研究業績、後継者へのドイツ医学の伝授と研究者養成実績をデータ化して、エクセルデータとしてコンピュータ入力した。先行研究ではいわゆる学閥間対立(東京帝国大学閥と北里派)、官学対民間という図式で語られてきたが、実際はもっと複雑で、特に1895年の台湾植民地化と1910年の韓国併合以後、それらの地への医学の伝播と深く関係していることが実証できそうである。それと並行して、日本を経由して台湾の医学が西欧化される過程を実証的に研究した。19世紀半ばまで漢方医師が中医と呼ばれる伝統療法しか行わなかった台湾へ西洋医学がもたらされ、次第に地元民にも受け入れられてはいた。しかし西洋医学研究が台湾にもたらされたのは、日本の台湾統治以後のことである。日本の大学から台湾に派遣された医学者が台湾人医学生に西洋医学を伝え、研究方法を実施することによって、西洋医学研究が台湾に定着するというルートと、台湾人が日本の大学へ留学して西洋医学研究方法を身につけ、帰台後、研究機関に所属して台湾人医学生を養成するルートとの跡付けを行い、データ化した。住友文庫ドイツ医学学位論文に含まれる日本人の学生によるドイツ医学学位取得状況の歴史的意義を探ることから出発した本研究は、現地ドイツの大学での調査により、はるかに深い量と意義があることが判明した。ドイツの大学医学部所蔵の文書類の調査は、ベルリン大学とミュンヘン大学へ直接赴いて、図書館司書の協力を得て、資料を入手し得た。ドイツで入手し得た情報のデータ化とコンピュータ入力は、日本でアルバイトに依頼した。日本人医学生の学位論文そのものは、大阪府立中央図書館所蔵の住友文庫にある程度は含まれているが、それ以外はベルリンの州立図書館書庫、ミュンヘン大学医学部図書館で閲覧できた。台湾人医学生による日本の大学への留学と医学学位の取得は、先行研究によりある程度は把握されているが、不足分を大学の学位論文目録で検索しリスト化した。これを使用して学位論文現物を一番多く所蔵する国会図書館関西館に赴き、内容を確認した。

学位を授与した大学には学位論文現物はほとんど収蔵されていないことも判明した。さらに台湾の大学に提出された、台湾人医学生の学位論文を、台湾国立図書館、国家図書館、台湾文献館、中央研究院に赴いて調査し、タイトル、指導教官、取得後の研究機関所属状況などをデータ化し、入力し得た。データの整理にはアルバイトを使った。独、日、台における調査に基づいて得られたデータを利用して、現在独日医学関係についての論文を執筆し、『関西大学文学論集』に投稿する予定で、既に投稿申し込みを行った平成28年度中に刊行できる。その次に日台医学関係の論文を執筆する予定である。本研究が目指すのは、1945年以前の日本人医学生がドイツでの学位取得を目指し、台湾人医学生が日本の帝国大学医学部を目指したことが、結果的には世界の医学研究の質が水準の高い地域から、それ以外の地域へと、段階的に移植されていく過程を実証することである。世界史的視野の中で医学研究の質が戦前のドイツから日本、そして台湾へと及ぶ過程を解明し、歴史的意義を論じた。欧米医療は日本による台湾統治開始以後、台北帝国大学医学部を中心にして、ドイツで医学学位を取得した日本人医学者が、近代医学を台湾へ導入した。台北帝大では台湾人に日本本土で学位を取得させた。その結果、1938年以後台北帝国大学ではドイツ医学に基礎づけられた日本医学が、台湾独自の医学の成立を促し、台大が学位を台湾人へと授与した。第2次大戦後、中国本土から来台した国民党政権は本土回復などの政治的要求を持ち、アメリカ政府の極東戦略に協力する形で、台湾の研究体制全体の脱独日化、親アメリカ化を始めた。在台米軍やアメリカ民間団体からの資金援助による医薬設備と米人医学者の台湾派遣、台湾人医学者のアメリカへの留学により、医学者は個別にアメリカ医学研究体制の中に組み込まれ始めた。日治期台北帝大医学院唯一の台湾人教授杜聰明は、終戦以前から台湾独自の医薬研究樹立を志し、1945年以後の国民党政権にその助成を期待したが、同政権に任命された傅斯年校長はインターン制の導入、講座制遺制の廃止、薬学研究所新設阻止を以て杜の計画を挫折させた。台湾医学のアメリカ化が進行した。医学分野での学問のグローバル構造の中心が戦前のドイツから、1945年以後アメリカへ移り、旧ドイツ様式を残しつつアメリカ化を道を歩んだ日本に対して、台湾では学の自立化がなされず、アメリカ化が一気に進んだ。本研究進行の過程で、日本に留学し医学学位を取得した台湾人、台湾に赴任した日本人医学者、そのうちドイツで学位を取得した医学者、お雇いドイツ人医学者について、それぞれプロソポグラフィ調査を網羅的に行い、データベースを作成した。医学学位論文のタイトルを比較し、医学の独から日、日から台湾への導入を実証し得た。世界水準の医学研究が周辺世界へと波及していく際の日本と台湾の違いを実証し、先進国からの研究者受け入れと、先進国への留学生派遣が齎す学の進化の効果について考察した。1945年以後日本医学は世界の中で独自の研究中心地たり得ている。1895年以後日本が植民地台湾へ、当時の最先進水準であったがドイツ由来の医学を導入した結果、1930年代には台湾にも独自の医学が台湾人の手で育成される可能性が生まれた。しかし大戦後本土から来台した国民党政権はこの動きを見せた杜聰明らの研究意欲を封じ、台湾医学のアメリカ化を進め、その結果台湾人医学者が台湾独自の医学を打ち立てる可能性は、1950年以後には薄れた。
扁桃陰窩細菌叢の群集解析による、扁桃炎反復・重症化の多細菌性発症モデルの検討

平成30年度は、"急性扁桃炎患者の扁桃陰窩細菌叢の把握(扁桃陰窩細菌叢の把握と乳酸菌定着)"および、反復性扁桃炎患者の扁桃マイクロビオーム解析による反復化機序の検討のため基礎実験をおこなった。扁桃炎発症、遷延化、反復化機序における多細菌性発症を検証するため、宿主、病原細菌、常在菌のクロストークの検討が必要となる。3者相互作用の一要因である、宿主要因としてのcarbonhydrate utilization geneの発現の有無を評価するため、代謝経路解析、メタボローム解析を目標としたwet, dry手技の文献的検索を行った。特にプライマーの選定、抽出DNA濃度とPCR増殖効率、実験条件と検体採取方法について検討を加えた。同じく、"反復性(重症)扁桃炎患者の扁桃陰窩細菌叢の把握(反復性扁桃炎におけるGAS細胞内寄生)"についても基礎的な検討を加えた。3者相互作用の一要因である、病原細菌要因としてのGAS基準株のヒト培養上皮への感染と、細胞内寄生を評価するin vitro実験系の確立を検討した。特に、細胞培養の安定的な維持をもたらす実験条件、研究室設備の整備と、GAS増殖曲線を用いて培地の選定、培養温度条件の比較検討をおこなった。また、in vivo実験系の準備として、マウス扁桃炎モデルの文献的検索を行い飼育条件の比較検討を動物実験施設とともに検討した。特にマウス系統維持のための飼育環境と食餌内容、清掃頻度などを調整した。基礎的な実験系の確立に時間を要した。平成31年度は、前向きコホートとして、臨床検体の採取とともに、"反復性扁桃炎患者の扁桃マイクロビオーム解析による反復化機序の検討"として、pathogenおよびsupporterの半定量とcompetitorの定着を検討する。pathogenと考えられる優勢菌の半定量と抗菌薬投与による減少を評価する。またsupporterとしての嫌気性菌Red Complexと、competitorとしての乳酸菌のbacterial densityを評価し、それぞれ病勢に並行して変動することを示す。また、経口乳酸菌製剤の内服と、Carbonhydrate utilization geneの発現が長期的な定着に影響するかを評価する。次に、GAS細胞内寄生と扁桃炎反復化機構に検討を加える。成人反復性(重症)扁桃炎と扁桃肥大例に対し検討を加える。群集解析にて、両群の細菌叢を主成分分析、主座標分析で比較、有意差検定を行いpathogen, supporter, competitorの構成比を比較する。また、扁桃陰窩swabとhomogenate検体で菌叢が異なるのか、GASの細胞内寄生は反復性(重症)扁桃炎群に多く見られるのかを評価する。competitorの長期定着の指標となるCarbonhydrate utilization geneの発現程度を比較するとともに、ポリアミンを定量比較し、反復性(重症)扁桃炎群で細胞内寄生に対する宿主オートファジー機構が抑制される可能性を検討する。平成29年度は、"急性扁桃炎患者の扁桃陰窩細菌叢の把握(扁桃陰窩細菌叢の把握と乳酸菌定着)"を検討した。和歌山県立医科大学および関連施設の耳鼻咽喉科外来を受診した、成人、細菌性急性咽頭扁桃炎患者20例(中等症以上)を目標に、診療フローチャートに準じて治療を行った(のどの病気Q&A;山中昇, 2014)。1.炎症極期(初診時)2.抗菌薬治療最終日(平坦化された細菌叢)3.2週間後(再診時) 4.4週間後(治療終了日)に扁桃陰窩swabを採取、培養検査に提出するとともにDNAを抽出し、16SrDNAを用いた群集解析をおこなった。20例を2群に分け、一方は抗菌薬終了とともに乳酸菌製剤(ミヤBM)の投与を終了し、もう一方には2週間後まで投与を継続した。抗菌薬投与による細菌叢の平坦化後の乳酸菌投与が定着に寄与するかどうかを検討し、宿主側の条件として、carbonhydrate utilization geneの発現の有無をPCRにて確認した。次に、"反復性(重症)扁桃炎患者の扁桃陰窩細菌叢の把握(反復性扁桃炎におけるGAS細胞内寄生)"について検討を加えた。成人反復性(重症)扁桃炎10例と扁桃肥大10例を目標に、それぞれ、摘出扁桃陰窩swabおよびhomogenate検体より培養検査を行うとともにDNAを抽出し、16SrDNAを用いた群集解析でRed Complexと乳酸菌の菌叢構成を比較した。また、細胞内寄生したGASの存在を評価し、乳酸菌の定着に関するCarbonhydrate utilization geneの発現をPCRで確認した。検体採取、症例のエントリーは着実に進めているが、予定症例数には到達していない。初年度として、データ解析の環境整備のため購入したPCでは、次世代シークエンサーのデータ解析ソフトを実装をおこなった。外来患者、および手術症例については、専門外来を利用することでH30年度早期に実現する。

同じく、"反復性(重症)扁桃炎患者の扁桃陰窩細菌叢の把握(反復性扁桃炎におけるGAS細胞内寄生)"についても基礎的な検討を加えた。3者相互作用の一要因である、病原細菌要因としてのGAS基準株のヒト培養上皮への感染と、細胞内寄生を評価するin vitro実験系の確立を検討した。特に、細胞培養の安定的な維持をもたらす実験条件、研究室設備の整備と、GAS増殖曲線を用いて培地の選定、培養温度条件の比較検討をおこなった。また、in vivo実験系の準備として、マウス扁桃炎モデルの文献的検索を行い飼育条件の比較検討を動物実験施設とともに検討した。特にマウス系統維持のための飼育環境と食餌内容、清掃頻度などを調整した。基礎的な実験系の確立に時間を要した。平成30, 31年度は、症例登録を進めるとともに、"反復性扁桃炎患者の扁桃マイクロビオーム解析による反復化機序の検討"として、pathogenおよびsupporterの半定量とcompetitorの定着を検討する。pathogenと考えられる優勢菌の半定量と抗菌薬投与による減少を評価する。またsupporterとしての嫌気性菌Red Complexと、competitorとしての乳酸菌のbacterial densityを評価し、それぞれ病勢に並行して変動することを示す。また、経口乳酸菌製剤の内服と、Carbonhydrate utilization geneの発現が長期的な定着に影響するかを評価する。次に、GAS細胞内寄生と扁桃炎反復化機構に検討を加える。成人反復性(重症)扁桃炎と扁桃肥大例に対し検討を加える。群集解析にて、両群の細菌叢を主成分分析、主座標分析で比較、有意差検定を行いpathogen, supporter, competitorの構成比を比較する。また、扁桃陰窩swabとhomogenate検体で菌叢が異なるのか、GASの細胞内寄生は反復性(重症)扁桃炎群に多く見られるのかを評価する。competitorの長期定着の指標となるCarbonhydrate utilization geneの発現程度を比較するとともに、ポリアミンを定量比較し、反復性(重症)扁桃炎群で細胞内寄生に対する宿主オートファジー機構が抑制される可能性を検討する。平成31年度は、前向きコホートとして、臨床検体の採取とともに、"反復性扁桃炎患者の扁桃マイクロビオーム解析による反復化機序の検討"として、pathogenおよびsupporterの半定量とcompetitorの定着を検討する。
疾患のシステム的理解を目指したIL-1関連遺伝子欠損マウスライブラリーの作製

関節炎や関節破壊の病態形成に深く関わっているIL-1に焦点を絞り、IL-1およびその関連・下流遺伝子の免疫系、神経系、内分泌系における機能を明らかにし、生体システムの恒常性維持や疾患発症における役割を包括的な理解する。またこれらの解析を通じて生体内評価をした遺伝子改変マウスをバイオリソースとして広く研究者に供給することを目的とした。本プロジェクト期間中に新規5系統の遺伝子欠損マウスの作製に成功し、本研究開始時に作製済みであった4系統の遺伝子欠損マウスとあわせて戻し交配を完了した。これらの遺伝子欠損マウスの解析からIL-1関連遺伝子と関節炎などの自己免疫疾患や骨代謝制御との関連を明らかにし骨代謝制御異常のモデル動物を樹立した。またIL-1の中枢神経系における作用を解析し精神疾患病の新規モデル動物である可能性を示した。さらにIL-1が脂質代謝系の恒常性維持に関与していることを明らかにした。新規に作製したマウスを含めた遺伝子改変マウスの供給体制を整え、バイオリソースとして公開・配布を行い当該研究領域の発展に大きく貢献した。動物細胞が分泌するサイトカインと呼ばれる一群の蛋白質は情報伝達物質として機能しており、感染症や、自己免疫、肥満、糖尿病、発熱、ストレス応答など種々の疾病の病態形成や生体の恒常性維持において重要な役割を果たしている。サイトカインを標的とした治療法の開発が注目される所以である。言うまでもなく、これらの疾病は単なる臓器、細胞の異常ではなく、病態形成には多くの因子、細胞、反応が関与することから、発症機構の解析には個体レベルの解析が必要である。本研究ではこれらの疾病の新たな治療法の開発に資するため、実験動物学的立場からIL-1ファミリーおよびその下流遺伝子の系統的な遺伝子欠損マウスライブラリーを作製し、それらの遺伝子の機能と相互関係を解析し、生体の恒常性の維持や疾病に於ける役割を解明することを目的としている。免疫系、神経系、内分泌系それぞれに於けるIL-1ファミリー、およびその下流遺伝子の役割を解析するため、本年度はIL-1Ra-KOマウスめ関節で発現元進の見られた遺伝子の中で、既に作製に成功している5遺伝子についてC57BL/6JあるいはBALB/cA背景への戻し交配を進めた。また、新規3遺伝子のKOマウス作製を準め、既に3遺伝子の変異ESクローンを得ており、2遺伝子についてはキメラマウスの樹立に至っている。その他、強直性脊椎炎モデルの樹立、新規2遺伝子の免疫機能解析、IL-1Ra-KOマウスを用いた脳内生化学分析をほぼ計画通りに遂行した。また、遺伝子改変マウス及びこれまでに樹立した疾患モデルを広く研究者に配布し、当該分野の研究促進に貢献した。動物細胞が分泌するサイカインと呼ばれる一群の蛋白質は情報伝達物質として機能しており、感染症、自己免疫、肥満、糖尿病、発熱、ストレス応答など種々の疾病の病態形成や生体の恒常性維持において重要な役割を果たしている。そのため、サイカインを標的とした治療法が開発され、創薬の分子標的として注目されている。これらの疾病は単なる個々の臓器、細胞の異常ではく、多くの因子が複雑に相互作用し病態発症に至ることから、個体レベルの解析が疾病の理解には必要である。本研究ではこれら疾病の新たな治療法の開発に資するため、実験動物学的立場からIL-1ファミリーおよびその下流遺伝子の系統的な遺伝子欠損マワスライブラリーを作製し、それらの遺伝子の機能と相互関係を解析し、生体システムの恒常性の維持や疾病における役割を解明することを目的とする。平成21年度までに新規5系統の遺伝子改変マウスの作製に成功し、選択した遺伝子背景への戻し交配を完了もしくは完了間近である。これらのマウスにおいてDCIR-KOマウスの機能解析により強直性脊椎炎モデルの樹立に成功し、DCIRが骨代謝を制御していることを明らかにした。またIL-1Ra-KOマウスを用いて脳内生化学分析を遂行しこのマウスが精神疾患のモデルに成り得ることを示した。その他、新規開発した遺伝子改変マウスの解析により免疫系および内分泌系におけるIL-1関遺伝子の機能について興味深い結果が出てきている。これらのマウスはこれまでに当グループで開発した遺伝子改変マウスと併せて、利用価値の高いバイオリソースとしてホームページ上に公開し、国内外の当該研究領域の研究者に供給した。さらに、これらの研究成果はNat.Med.,Nat.Imm.,Immunityなどを含む雑誌に原著論文として公表された。

動物細胞が分泌するサイトカインと呼ばれる一群の蛋白質は情報伝達物質として機能しており、感染症、自己免疫、肥満、糖尿病、発熱、ストレス応答など種々の疾病の病態形成や生体の恒常性維持において重要な役割を果たしている。そのため、サイトカインを標的とした治療法が開発され、創薬の分子標的として注目されている。これらの疾病は単なる個々の臓器、細胞の異常ではなく、多くの因子が複雑に相互作用し病態発症に至ることから、個体レベルの解析が疾病の理解には必要である。本研究ではこれら疾病の新たな治療法の開発に資するため、実験動物学的立場からIL-1ファミリーおよびその下流遺伝子の系統的な遺伝子欠損マウスライブラリーを作製し、それらの遺伝子の機能と相互関係を解析し、生体システムの恒常性の維持や疾病における役割を解明することを目的とする。平成22年度までに新規3系統の遺伝子改変マウスの作製に成功し、選択した遺伝子背景への戻し交配を完了もしくは完了間近である。新規開発した遺伝子改変マウスの解析により免疫系および内分泌系におけるIL-1関連遺伝子の機能について興味深い結果が出てきている。これらのマウスはこれまでに当グループで開発した遺伝子改変マウスと併せて、利用価値の高いバイオリソースとしてホームページ上に公開し、国内外の当該研究領域の研究者に供給した。さらに、これらの研究成果はImmunityなどを含む雑誌に原著論文として公表された。本研究ではこれら疾病の新た治療法の開発に資するため、実験動物学的立場からIL-1ファミリーおよびその下流遺伝子の系統的な遺伝子欠損マウスライブラリーを作製し、それらの遺伝子の機能と相互関係を解析し、生体システムの恒常性の維持や疾病における役割を解明することを目的とした。平成22年度までに当初予定していた5系統の遺伝子改変マウスとは別の新規3系統の遺伝子改変マウスの作製に成功し、平成23年度に選択した遺伝子背景への戻し交配を全て完了した。それらの遺伝子改変マウスを用いた解析を平成23年度に行い、それにより免疫系及び内分泌系におけるIL-1関連遺伝子の機能について興味深い結果が得られた。これまで明らかとなったIL-1関連遺伝子の機能に基づいて自己免疫疾患など疾患モデルを用いて治療応用への可能性の検討も行い、分子標的創薬及び臨床応用への手掛かりを得られつつであった。これまでに開発した遺伝子改変マウスを利用価値の高いバイオリソースとしてホームページ上に公開し、平成20年度から4年間で延べ国内外の当該研究領域の研究者に500件以上の供給を行い、特にIL-1、IL-17遺伝子改変マウスを中心として平成23年度で40報以上の論文を公表した。
RNAinterferenceによる子宮頸癌に対する新しい遺伝子治療の基礎的検討

最近,標的遺伝子の発現を阻害する方法としてRNA interference (RNAi)が発見され,哺乳動物細胞での遺伝子発現抑制の成功が報告された。我々はRNAiが子宮頸癌遺伝子標的治療の戦略として応用可能か否かを探るため,HPV16型陽性子宮頚癌細胞株SiHaを材料にE6およびE7を標的としたRNAiを行い,これら癌遺伝子の発現とその生物学的効果を解析した。E6/E7 mRNAに相補的な21塩基二重短鎖RNA (siRNA)を合成し、SiHa細胞に導入した。72時間後、E6 siRNAはE6/E7 mRNAレベルをそれぞれ30%および40%に,E7 siRNは88%および20%にまで抑制した。これらのE6およびE7 siRNAはSiHa細胞の足場依存性増殖をそれぞれ29%および66%に,足場非依存性増殖を18%および87%に抑制した。E6siRNによる増殖抑制は,p53の増加とp21の発現誘導,さらにはRbの低リン酸化を伴っていたが,E7 siRNAはこの効果をまったく示さなかった。また,E6 siRNAはNOD/SCIDマウスにおけるSiHa細胞の造腫瘍性を著明に抑制した。以上から,RNAiは、HPV陽性子宮頚癌に対する新たな治療戦略として期待しうると考えられた。
リボソームによる植物発生制御機構の解明

扁平な葉が形成されるには、葉の向背軸が正しく確立される必要がある。この向背軸制御が乱れ、著しく葉が裏側化したas2 rpl4dのサプレッサー変異株の単離、表現型解析および原因遺伝子の同定を中心とした実験により以下のことを明らかにした。まず、as2 rpl4dの葉の裏側化は、NAC型転写因子遺伝子のSUZAKU1 (SZK1)のmRNAレベルの上昇を必要とする。このSZK1の発現量の増加は、RPL4D mRNAの減少によって誘導されるが、それに加え、構造異常を持ったRPL4Dの存在が必要である。また、RING fingerタンパク質のSZK2とRPL12BもSZK1の誘導に必要である。シロイヌナズナにおいて、リボソームタンパク質遺伝子の欠損は様々な発生異常を生じる。そこで、この現象に関わるリボソーム側の要因とそれに制御されるmRNAについてそれぞれ解析を進めている。特に、リボソームタンパク質遺伝子の一種RPL4Dと転写制御因子AS2の2重欠損変異株は葉が棒状化する顕著な葉の向背軸異常を示すため、詳細な解析を進めている。昨年度、rpl4d as2の向背軸異常を抑圧するサプレッサー遺伝子としてANAC103を同定した。as2の向背軸異常は第2の様々な変異によって促進されるが、ANAC103の変異は、プロテアソームサブユニット遺伝子、Elongator複合体サブユニット遺伝子の欠損によるものは抑制する一方、tasiRNA合成経路遺伝子やAN3遺伝子の欠損によるものは抑制できなかった。このことは、リボソーム、プロテアソーム、Elongator複合体に共通した何らかのプロセスが背腹性制御に重要であることを示している。一方、リボソーム側の要因としては、rpl4dおよびrpl4aの幾つかのアリルについて、5'-および3'-RACE PCR法により変異型mRNAの構造を決定した。rpl4d-3については、野生型の約1/10のレベルで変異型mRNAが蓄積していた。この変異型rpl4d-3をas2背景で過剰発現させると葉の向背軸性異常が促進された。従って、変異型RPL4Dタンパク質が向背軸性異常をもたらす一因である可能性が示唆された。また、野生型RPL4DとGFPとの融合タンパク質をrpl4dで発現させると、rpl4dの様々な表現型がある程度回復することが確認できたため、この融合タンパク質遺伝子を用いたより詳細な解析を進める準備が整った。リボソームは生命活動に必須のタンパク質合成装置である。その一方、リボソームの構成因子をコードする遺伝子の欠損によって種々の発生異常が観察されることから、リボソームは特異的な遺伝子発現制御にも関わることが推定される。リボソームタンパク質の一種を欠損するrpl4dと転写制御因子の一種を欠損するas2との二重変異株は葉の向背軸制御に異常を示す。その表現型を抑圧する優性のサプレッサー変異について、2種類の原因遺伝子を同定した。それらは植物特異的なNAC型転写因子であるANAC103とANAC082をコードしていた。これらの遺伝子はrpl4d単独変異株でもmRNA量が増加していた。シロイヌナズナには100種類以上のNAC型転写因子遺伝子が存在するが、ANAC103とANAC082はお互いに最も良く似たパラログであった。これらのmRNAには本体のopen reading frame (ORF)の上流に小さなORF (upstream ORF, uORF)が存在しており、またそれがコードするペプチドの配列は、被子植物間で保存性が高いことが知られている。従って、これらの遺伝子の発現が翻訳レベルで制御されている可能性が示唆される。本研究の目的である翻訳制御を受ける発生制御遺伝子としてANAC103/082は有力な候補であり、次年度以降、優先的に研究を進める。一方、翻訳制御に関わるリボソーム側の要因として、RPL4に注目した解析も行っている。生化学的な解析は抗体作成の面などで難航している面もあるが、植物内で緑色蛍光タンパク質(GFP)とRPL4Dの融合タンパク質の発現に成功した。この融合タンパク質がリボソーム内でも機能していれば、その挙動を組織レベル、細胞レベルで追跡できるため、今後有力な研究ツールとして期待できる。本研究ではリボソームタンパク質が欠損した種々の変異株が示す発生異常について、リボソームの質的・量的な異常を明らかにすること、それによって影響を受ける遺伝子を見出しその発生制御における役割を明らかにすることに焦点を当てた解析を行った。とりわけ、rpl4d変異株がas2変異が示す葉の背腹性異常を劇的に強める現象に関して進展があった。

まず、rpl4d変異株ではRPL4D mRNAの蓄積量が大幅に減少しているが、異常なRPL4Dタンパク質を合成しうる構造のmRNAが低レベルで蓄積することを見出した。そこで、RPL4Dの量の減少をRPL4Dに対するRNAiで、質的な変化をC末端を欠く異常なRPL4Dタンパク質の過剰発現で再現した。その結果、RPL4Dの量の減少よりも、質の変化の方が背腹性異常を強く誘導することを見出した。また、rpl4d as2変異による背腹性異常を抑圧する変異株を多数単離し、その中の一つにおいて転写因子のANAC103/SZK1が変異していることを見出した。qRT-PCRとin situ hybridizationにより、rpl4d変異株では葉原基の表側領域でSZK1遺伝子が過剰発現することが明らかになった。さらに、サプレッサーの原因遺伝子としてRING fingerタンパク質をコードするSZK2および、リボソームタンパク質のRPL12Bを同定した。RINGfingerタンパク質は特異的タンパク質分解に関わるubiquitin E3 ligaseとして働く場合が多い。また、これらのサプレッサー変異株ではSZK1の高発現が抑制されていた。これらの結果は、リボソームに関連する何らかの異常が引き金となり、SKZ1を活性化することで背腹性異常をもたらす可能性を示唆する。植物発生額昨年度問題点としてあげたリボソームの生化学的解析については、引き続き条件検討を進めている。その一方で、代替手段としてあげたGFPラベルしたリボソームについては、順調な結果が得られ、今後、組織特異的にリボソームを可視化しつつ、背腹性との関連を調べる実験や、変異型リボソームをGFPラベルするなどの実験を進めていける状況である。突然変異によるリボソームの減少が背腹性異常の原因となっている可能性を検討するため、RPL4DのRNAi系統の作出を進めているが、これも、系統が揃い出したところである。また、新規のサプレッサー遺伝子についても候補が得られ、最終年度ではその詳細な解析が期待できる。一方、rpl4とは異なった特徴を持つ、RPS28ファミリーの変異株については多重変異株がほぼ揃い、表現型解析を待つ状態になっている。また、uORFを持ち翻訳制御を受ける遺伝子の候補としてGRF5を解析している。ここでは、GRF5の発現レベルを可視化する目的で、GRF5 promoterとuORFを含む5'制御領域の下流にphytoen desaturase (PDS)遺伝子に対するRNAiカセットを連結したコンストラクトを野生型に導入し、葉が薄緑色に変化する系統を得た。この系統をEMS処理したM2種子が得られており、GRF5の翻訳制御に関わる変異株のスクリーニングも行える準備が整った。一方、翻訳制御を受ける可能性を検討しているANAC103については、その発現をモニターするレポーター系統を作出したもののレポーター活性が非常に弱く、研究材料としては不適当であることが分かった。このように、幾つかの問題点があるものの、最終年度に向けたデータ出しの準備が整っており、研究は概ね順調と判断した。本研究では、リボソームによる発生制御遺伝子の翻訳制御機構の解明を目指している。リボソームに注目した生化学的解析と、制御される側の遺伝子に着目した、分子生物学的・発生学的解析の2つに大きく分けて、研究を進めている。
低炭素製鉄を実現する新規鉄鉱石予備処理プロセス原理の創成

鉄系凝結材としてこれまで検討を行っていなかった鉄系凝結材の中で、今後使用量増加の可能性がある原料であるマグネタイト精鉱と、スクラップを模した数mm径の金属鉄粒子に関して検討を行った。微細なコークスとの混合については、マグネタイト精鉱をアルミナるつぼに単味、コークスと混合、コークスおよびCaOと混合した状態で充填し、酸化させることでその反応挙動の検討を行った。単味とコークスのみを添加した結果を比較したところ、その添加量の増加と共にマグネタイト精鉱の反応率は低下した。反応後試料の断面観察結果から、反応率の低下は、凝集に伴う反応面積の減少の影響が大きいと考えられる。マグネタイト精鉱で作製したペレットを使用し、単味の場合とコークス粒子と混合した場合について、予熱温度800、900、1000oCにおいて反応を開始させ、酸化反応挙動を検討した。マグネタイト精鉱ペレット単味の場合の反応率は予熱温度900oCの時、最も高かった。予熱温度が1000oCの場合、ペレット内での凝集が進行し、反応面積が低下した結果、反応率が低下したと考えられる。コークスと混合した場合に関しては、予熱温度900、1000oCにおいて充填層内温度は上昇が、酸化反応率が未添加時と比較して低くなった。炭材とスクラップなどの金属鉄系凝結材を同時使用した場合の反応挙動について検討するため、コークスと金属鉄粒子の混合比を変化させ、充填層中での反応挙動を検討した。各条件におけるコークスおよび金属鉄それぞれの反応率を求めた結果、コークスの燃焼挙動は大きく変化しない。一方、金属鉄はコークスの割合の増加と共に反応開始直後の酸素消費が少なくなり、コークスの燃焼がピークを過ぎた後に酸素消費が増加する傾向を示した。しかし、金属鉄粒子の反応完了後の酸化反応率は、コークスの添加率によって変化しなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は日本の二酸化炭素排出量削減のために、化石燃料使用量を削減した焼結鉱製造プロセス原理の創成を目的としている。そのために各種凝結材の反応性の把握と実際に使用した際の構造変化への影響が非常に重要である。そこで、研究実施計画では焼結条件におけるマグネタイトや部分還元で作製したウスタイトなどの使用時のこれらの特性を検討するとした。今年度は各種凝結材の反応挙動と単純な状態における充填層中の酸化挙動の検討を画をしており、実際に実行した。鉄系凝結材の酸化速度を焼結鉱製造プロセスで高温となる短時間において検討した結果、1000-1300°Cの生成物層が固相の場合の酸化反応は放物線則に従い、アレニウス則に従う酸化速度定数を導いた。鉄系凝結材をアルミナ球充填層中で予熱後、N2-21%O2ガス雰囲気下で酸化させた結果、予熱温度900°C以上で融液生成が確認され、酸化反応が継続した。融液生成と酸化反応継続の関係について検討するために予熱温度900°Cにおいて、酸素消費の実測値を鉄、ウスタイト、マグネタイトの固相を介した場合の酸化速度定数、ガス層への抜熱、酸化による発熱を考慮し導出した計算値と比較した。酸素消費の実測値は計算値よりも大きく、融液が生じた場合の酸化反応速度は固相を介した場合と比較し大きいことが確認された。この結果に基づき、鉄源の液相生成の促進による反応率向上を検討した。金属鉄粒子表面に酸化時に鉄酸化物より低液相線温度の化合物が生じるよう調整した組成の粉末を付着させた試料を作製し、前述の実験と同様の条件で予熱温度900°C、アルミナ球充填層中で酸化実験を行った。この粒子は、金属鉄単味と比較して高い酸素消費速度、反応完了後の反応率を示した。以上から、融液生成による鉄系凝結材の反応性向上の可能性を見出すことができ、熱源として効果的に使う方法を明らかにすることができた。

炭材とスクラップなどの金属鉄系凝結材を同時使用した場合の反応挙動について検討するため、コークスと金属鉄粒子の混合比を変化させ、充填層中での反応挙動を検討した。各条件におけるコークスおよび金属鉄それぞれの反応率を求めた結果、コークスの燃焼挙動は大きく変化しない。一方、金属鉄はコークスの割合の増加と共に反応開始直後の酸素消費が少なくなり、コークスの燃焼がピークを過ぎた後に酸素消費が増加する傾向を示した。しかし、金属鉄粒子の反応完了後の酸化反応率は、コークスの添加率によって変化しなかった。本研究では、日本の二酸化炭素排出量削減のために、化石燃料使用量を削減した焼結鉱製造プロセス原理の創成を目的とし、そのための各凝結材の反応挙動を検討する予定であった。研究計画において初年度において、バイオマス炭や鉄系の凝結材に関する基礎的な酸化速度の測定および充填層中での酸化挙動の検討を予定していた。この予定に基づいて達成度を考慮した場合、バイオマス炭を使用したものに関しては、単味での酸化速度測定を行わず、充填層中での酸化のみを検討し、進捗は十分ではない。しかし、鉄系の熱源を用いたものに関しては、鉄薄板試料から作製したウスタイトを用いてウスタイト、マグネタイトの酸化速度の測定を行い、放物線則に従う範囲における酸化速度定数を導いた。加えて、充填層中で鉄系凝結材を単味で酸化させた場合の挙動についての検討し、融液生成時の酸化が反応の継続のために重要であることを明らかにした。このように鉄系の凝結材に関しては、凝結材の組成変更を行った条件以外は予定していた条件に関する知見を得ることができた。これらに加えて、融液生成が重要であるとの知見に基づき、充填層内での融液生成を促進する条件についての検討を開始している。その結果、融液生成を付着粉層などによって促進することで鉄系凝結材の酸化が促進されることや、付着粉層の組成によって酸化速度が変化するなどの一定の知見を得ることができた。以上、バイオマス以外の鉄系の熱源に関する研究は予定よりも進んでおり、おおむね順調に進展していると考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究は基本的に研究計画に基づき遂行する。まず、初年度に行わなかったバイオマス炭の基礎的な挙動について明らかにし、その使用が焼結プロセスに与える影響を明らかにする。加えて、二年目に予定していた複数の種類の凝結材を混合した場合の反応挙動についての検討と充填粒子を融液が生成するものに変更した場合についての検討を行い、鉄鉱石焼結プロセスに近い条件での鉄系凝結材の使用による影響を判断する。研究を進める上での問題点として、様々な種類が存在するバイオマス炭から実験で用いるバイオマス炭の種類を決定する必要がある。これに関しては揮発成分の多いものと少ないものの二種を用意し、それぞれの基礎的挙動について検討を行う予定である。炭材と鉄系の熱源を混合した条件で充填層中での酸化挙動については、バイオマスとの同時使用に関しては非常に複雑な反応が予想される。そこで、最初に単味での反応に関する知見の多いコークスとの同時使用を主体として行い、炭材との同時使用について検討することとする。充填層中でそれぞれの粒子を混合した場合だけでなく、実際のプロセスにおいて付着粉層内で想定されるような細かい粒子同士が混合された状態に関しても酸化挙動を検討し、炭材との近接配置による影響についても検討を予定している。反応に寄与する融液量の定量化は困難が予想されるため、反応後試料を樹脂埋めし後、断面観察を行い融液部の面積から融液量を推定し、これと完全に溶融した場合の計算値を用いて融液量の影響については検討する計画である。である。
代数群の作用とアファイン代数多様体の構造

本研究により,次のような成果が得られた.1.線形化問題線形化問題と密接な関係をもつ,Cancellation問題についていくつか重要な結果が得られた.(1)Affine Pseudo-planesからなるcancellation propertyを持たないような無限次元の族が存在すること,さらに,非自明な代数的トーラス群の作用をもつaffine pseudo-planesはtom Dieck曲面に限ることを示した.2.一般化されたJacobian問題一般化されたJacobian問題については,宮西が中心となって研究を行った.(2)宮西は「affine pseudo-planesに対する一般化されたJacobian問題は,affine pseudo-planesがGeneralized Sard Propertyを満たせば正しい」ということを示した.本研究により,次のような成果が得られた.1.線形化問題線形化問題と密接な関係をもつ,Cancellation問題についていくつか重要な結果が得られた.(1)Affine Pseudo-planesからなるcancellation propertyを持たないような無限次元の族が存在すること,さらに,非自明な代数的トーラス群の作用をもつaffine pseudo-planesはtom Dieck曲面に限ることを示した.2.一般化されたJacobian問題一般化されたJacobian問題については,宮西が中心となって研究を行った.(2)宮西は「affine pseudo-planesに対する一般化されたJacobian問題は,affine pseudo-planesがGeneralized Sard Propertyを満たせば正しい」ということを示した.2.分担者の宮西は,R.V.Gurjarと共同で,A^1-fibrationを持つsmooth affine surfaceについて調べ結果を得た.特にlogQホモロジー平面が自明なMakar-Limanov不変量を持つ,すなわち2つの独立なG_a作用を持つための必要十分条件を得た.以上の結果は,線形化問題,Jacobian問題と密接に関係している.今後の研究を遂行するにあたり,有用な手がかりとなる.本年度の研究により,Cancellation問題についていくつか成果が得られた.Cancellation問題は,本研究目的のひとつである線形化問題に深く関連している問題である.また,affine pseudo-planesについて,いくつか結果が得られた.affine pseudo-planesは,Cancellation問題および一般化されたJacobian問題の対象としてもたいへん重要かつ興味ある曲面である.1.増田・宮西は共同で,代数的群作用をもつアファイン代数多様体についてCancellationが成り立つためのいくつかの十分条件を求め,アメリカ数学会のContemporary Mathematics seriesのProceedingsに発表した.また,affine pseudo-planesの同変cancellation問題について研究し,cancelltion propertyをもたないaffine pseudo-planesの無限次元の族が存在すること,さらに,affine pseudo-planesで非自明な代数的トーラス群の作用をもつものは,tom Dieck曲面に限ることを示した.2.一般化されたJacobian問題に関しては,宮西が中心となって,特にaffine pseudo-planesの場合に研究を進めた.Affinepseudo-planesさらにそれらを含むアファイン曲面のなす族の構造を明らかにするため,アファイン曲面をMakar-Limanov不変量によって3種類に分類し,それぞれのもつ性質・構造のいくつかについて明らかにした.これは,Montreal, CRMにおける研究集会およびBanff国際研究所における,R.V.Gurjar, P.Russell,増田,宮西との共同研究によって得られたものである.さらに,増田はアファインG多様体のG自己射で,代数商の上に自己同型射を誘導するようなものについて調べた.その結果,多くの場合,そのようなG自己射はG自己同型射であることがわかった.本年度は,線形化問題と密接な関係のあるCancellation問題についてさらにいくつか成果が得られた.また,一般化されたJacobian問題についても成果が得られた.1.Cancellation問題は,"多項式環上のsliceをもつlocally nilpotent derivationの核は,多項式環であるか?"と言い換えられる.増田は,「多項式環上のsliceをもつtriangular derivationの核は,多項式環である」ことを幾何的に示した.triangular derivationは,locally nilpotent derivationの1種である.2.一般化されたJacobian問題については,affine pseudo-planesとよばれる代数曲面の場合に宮西が中心となって研究を進めた.その結果,「affine pseudo-planesに対する一般化されたJacobian問題は,affine pseudo-planesがGeneralized Sard Propertyを満たせば正しい」ということが新たにわかった.また,数論的,組み合わせ論視点からJacobian予想を研究しているP. Cassou-Noguesと共同研究を行い,今後研究を進める上において重要な示唆的結果がいくつか得られた.