hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幹細胞老化と個体老化のエピジェネティック制御機構の解明

最近、自閉症スペクトラム障害の最も有力な原因候補遺伝子としてCHD8が同定され、世界中で大きな反響を呼んでいるが、われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したモデルマウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することを確認した[Nature 537: 675-9 (2016)]。この自閉症モデルマウスを用いて、自閉症が発症するメカニズムをトランスオミクス解析によって調べたところ、遺伝子変異によってCHD8の発現量が減少すると神経発生に重要な制御因子であるRESTが異常に活性化され、その結果として神経の発生遅延が起こることがわかった。本研究は幹細胞老化と個体老化のエピジェネティック制御機構の解明を目指し、クロマチンリモデリング因子CHD8による幹細胞老化制御メカニズムの全貌を解明すると共に、神経変性疾患やがんなどの加齢関連疾患にこのシステムがどのように関与しているのかを明らかにすることを目的としている。われわれはCHD8が神経幹細胞、間葉系幹細胞および造血幹細胞において高発現していることを明らかにした。最近、自閉症スペクトラム障害の最も有力な原因候補遺伝子としてこのCHD8が同定され、世界中で大きな反響を呼んでいるが、われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したモデルマウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することを確認した。われわれが作製した神経幹細胞特異的なCHD8ノックアウトマウスは神経の発生異常により幼少期に死亡することが明らかになっている。またCHD8ヘテロ欠損マウスは高脂肪食誘導性の肥満に対して抵抗性を示すことが分かっているが、間葉系幹細胞特異的にCHD8を欠損させたマウスは著しい脂肪組織の減少を来すことから、CHD8へテロ欠損マウスの抗肥満表現型は脂肪分化異常が原因であるものと考えられた。さらにCHD8を欠損した造血幹細胞は、老齢マウスの造血幹細胞と類似した異常な増加が観察され、骨髄移植実験における骨髄再構築能力が著しく障害されていることが明らかになった。これらの結果から、CHD8による幹細胞制御システムは神経発生、脂肪分化および造血幹細胞の機能維持において重要な働きを担っていることが明らかになった。神経幹細胞、間葉系幹細胞および造血幹細胞特異的CHD8ノックアウトマウスを作製し、自閉症、肥満症および骨髄機能不全に関して詳細な機能解析を行い、これらの病態にCHD8による幹細胞機能障害が関与していることを明らかにした。また早老モデルとして入手したklothoマウスとCHD8トランスジェニックマウスを交配させることにより、その生存期間が延長することを見出している。これらの知見は当初の研究目的に適っており、順調に達成されつつあると考えられる。最近、自閉症スペクトラム障害の最も有力な原因候補遺伝子としてこのCHD8が同定され、世界中で大きな反響を呼んでいるが、われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したモデルマウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することを確認した[Katayama et al., Nature 537: 675-679 (2016)]。さらに、われわれは各種の組織幹細胞(神経、間葉系、造血)特異的CHD8ノックアウトマウスを作製したところ、各組織における著しい分化異常を来すことが明らかとなった。特に、CHD8を欠損した造血幹細胞は、老齢マウスの造血幹細胞と類似した異常な増加が観察され、骨髄移植実験における骨髄再構築能力が著しく障害されていた。われわれは今までに、CHD8ががん抑制タンパク質p53を抑制することを発見しているが、造血幹細胞においてCHD8/p53ダブルノックアウトマウスを作製すると、上記の造血幹細胞の異常な増加が顕著に抑えられ、骨髄移植実験における骨髄再構築能が回復することがわかった。これらの結果から、CHD8は幹細胞の機能維持において重要であり、CHD8-p53系が重要な役割を担っていることが明らかとなった。われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したCHD8ヘテロ欠損マウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することが明らかとなった[Katayama et al., Nature 537: 675-679 (2016)]。また、われわれは各種の組織幹細胞(神経、間葉系、造血)特異的CHD8ノックアウトマウスを作製し、CHD8が幹細胞の機能維持において重要であり、CHD8-p53系が重要な役割を担っていることを明らかにした。本研究は、クロマチンリモデリング因子CHD8による幹細胞老化制御メカニズムの全貌を解明すると共に、神経変性疾患やがんなどの加齢関連疾患にこのシステムがどのように関与しているのかを明らかにすることを目的とし「組織幹細胞の若返りによる疾患治療」を目指している。

最近、CHD8は自閉症スペクトラム障害の最も有力な原因候補遺伝子として同定され、われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したCHD8ヘテロ欠損マウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することが明らかとなった[Katayama et al., Nature 537: 675-679 (2016)]。さらに、われわれは各種の組織幹細胞(神経、間葉系、造血)特異的CHD8ノックアウトマウスを作製したところ、各組織における著しい分化異常を来すことからCHD8の幹細胞における重要性が明らかとなった。特に、CHD8を欠損した造血幹細胞は、老齢マウスの造血幹細胞と類似した異常な増加が観察され、骨髄移植実験における骨髄再構築能力が著しく障害されていた。われわれは今までに、CHD8がヒストンH1のリクルートによりがん抑制タンパク質p53を抑制し、発生期の器官形成に重要な役割を果たすことを発見しているが、造血幹細胞においてCHD8/p53ダブルノックアウトマウスを作製すると、上記の造血幹細胞の異常な増加が顕著に抑えられ、骨髄移植実験における骨髄再構築能が回復することがわかった。これらの結果から、CHD8による幹細胞制御システムは各種の組織幹細胞の機能維持において重要であり、特に造血幹細胞においてはCHD8-p53系が重要な役割を担っていることが明らかとなった。最近、自閉症スペクトラム障害の最も有力な原因候補遺伝子としてCHD8が同定され、世界中で大きな反響を呼んでいるが、われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したモデルマウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することを確認した[Nature 537: 675-9 (2016)]。この自閉症モデルマウスを用いて、自閉症が発症するメカニズムをトランスオミクス解析によって調べたところ、遺伝子変異によってCHD8の発現量が減少すると神経発生に重要な制御因子であるRESTが異常に活性化され、その結果として神経の発生遅延が起こることがわかった。神経幹細胞、間葉系幹細胞および造血幹細胞特異的CHD8ノックアウトマウスの解析を進めるとともに、CHD8トランスジェニックマウスがklothoマウスの生存期間を延長するメカニズムを明らかにしていく。プロテオーム、ChIP-SeqおよびRNA-Seq解析によって、幹細胞におけるCHD8の標的遺伝子を網羅的に探索することにより、CHD8による幹細胞老化の制御機構を解明する。またCHD8のプロモーター領域を解析し、遺伝子発現に影響を与えるシス領域を決定すると共に、そこに結合するトランス因子を同定する。さらに様々な発現レベルの発現誘導型トランスジェニックマウスを用いて、種々の幹細胞にCHD8を発現誘導し、幹細胞老化に与える影響を調べる。最終的には、がんを起こさずに個体老化を抑制する発現レベルを決定する。各種の組織幹細胞特異的CHD8ノックアウトマウスの解析を進めるとともに、CHD8トランスジェニックマウスが個体老化を抑制するかどうかを検証していく。
時間分解円二色性によるＤＮＡ-色素間相互作用の動的挙動解析

DNAがキラルであり、DNA-薬剤間で相互作用することにより生じた分子全体がキラリティを有することに着眼し、このDNA-薬剤相互作用の動的挙動を円二色性測定法に時間分解能を付与することで検出することを試みた。時間分解能を付与した円二色性測定法を新たに開発することに成功し、薬剤をレーザー誘起することによって生じるDNA-薬剤相互作用の動的挙動をマイクロ秒の時間スケールで検出することに成功した。本年度は、現有設備であるナノ秒レーザーフラッシュホトリシス装置を改良し、レーザーフラッシュホトリシス法で用いるモニター光を楕円偏光とし、サンプルにおいて引き起こるCDに由来する楕円偏光の楕円率変化を高感度で検出する、マイクロ秒の時間分解能を有するCD測定装置を構築することに成功した。Kligerらによって提案されている手法を元に、本年度ではこの手法をさらに高感度化するための手法を開発し、基礎的なデータを得ることができた。その成果を学会にて発表することができた。また、この成果に関して、特許出願中である。またストップトフロー法を用いたサブミリ秒の時間分解能を有する円二色性(CD)測定装置の構築を行っている。購入したストップトフロー装置を上記のCD測定装置に組み込むことにより、DNA-色素間の結合速度を測定する装置の構築に取り掛かった。現在、二重螺旋DNAとtetrakis(4-N-methylpyridiumyl)porphine(H2TMPyP)におけるストップトフロー法による時間分解CD測定の基礎的データを収集している。これらと並行して、時間分解CDスペクトルと定常CDスペクトルとの相違点を検討することで、どの結合様式が観測されているか検討が必要となるため、DNAへのH2TMPyPの滴定実験におけるUV-visスペクトルおよびCDスペクトル変化を元に、DNAとH2TMPyPにおける相互作用の確認、結合様式に関する定量的なデータを得た。DNA塩基配列の違いによるDNA-色素間の結合速度の比較検討DNAは野生型では主にB型構造をとるが、C-Gペアの増大によりA型構造へと変化する事が知られている。またA-Tペアを多数含むDNAは、構造多様性が高く、塩濃度やリガンドがA-Tペアを多く含むDNAに配位することにより、高次構造の変化が誘起されることがある。このDNAの構造の違いはDNA螺旋のピッチを変えるために、特に色素がメジャーまたはマイナーグルーブへ結合する過程が変調を受けると考えられる。従って、H2TMPyPと特定の塩基配列のオリゴDNAとの結合過程を測定することで、塩基配列の違いによるDNA-色素間の結合の違いが観測できると期待される。本年度は、A-Tペアのみで構成されたオリゴDNAとH2TMPyPの相互作用を考察したところ、初期的には、H2TMPyPがA-Tペアで構成されるオリゴDNAの2重螺旋のマイナーグルーブへと結合することが正のコットン効果を示すCDスペクトルから推察されたが、H2TMPyPの濃度増加に伴い著しいCDスペクトルの変化、具体的には、H2TMPyP間の相互作用に伴う正負のCDパターンへと変化していくという興味深い結果を得た。速度論的考察を行い、この正負のCDパターンへの変化は比較的遅く、このことからオリゴDNAの構造変化をも伴うような大規模な構造変化がH2TMPyPによって誘起された可能性が高いことが判明した。一方、G-Cペアを多数含む配列のオリゴDNAを用い、塩濃度変化にともなう、B-Z転移速度の直接観測を試みたところ、B-Z変化は非常に遅く、本研究のターゲットとして適切ではないことが判明した。
硬変肝切除後早期の栄養管理ー脂肪の利用について

硬変肝切除後にはcatabolismは方進し、低栄養状態が肝不全などの合併症発症の要因になると考えられている。一般的に硬変肝切除直後数日は脂肪乳剤の投与は禁忌とされてきた。今回、硬変肝切除後の外因性脂肪の利用と、脂肪乳剤による肝綱内系機能への影響をまず実験的に検討した。肝切除後5%グルコ-ス30cal/kg/日投与群(I群)、5%グルコ-スに20%脂肪乳剤(200cal/kg/日)投与群(II群)、II群にアルニチン250mg/kgを併用投与した群(III群)を肝硬変ラットモデルに設定した。肝切除12時間後に^<14>C標識脂肪乳剤を投与し、5時間後の^<14>C累積回収率はI群では対照(非肝切除群)の40%に対して22%と抑制されたが、II群28%、III群37%と増加がみられた。また、肝ATP量、血中betaーハイドロキシ酪酸濃度もI、II、III群の順に高値を示した。また、脂肪乳剤の適正配合比を明らかにするため、20、30、40%の配合比で14CO^2回収率を検討したところ、30%群が高値を示した。^<59>Fe標識コンドロイチン硫酸鉄を用いた綱内系貧食指数K値をII群に比較しIII群でI群に近似した値がえられた。以上のことより、脂肪乳剤の投与には適正配合比があること、脂肪の利用にカルニンチンが重要な役割を果すことが明らかにされた、また、脂肪の利用方進により綱内系機能障害も軽減するため、脂肪の利用が良好な状態では積極的に投与するべきものと結論された。臨床例における検討ではindirect calorimetryによる脂肪の利用を中心として検討した。術前の脂肪負荷による検討では、肝硬変の重症なものほど脂肪の利用が障害される傾向を認めた。また、術後においても肝障害の軽度な経過良好例では脂肪はよく利用され、その積極的な投与は手術侵襲よりの早期回復に寄与するものと考えられた。一方、肝障害の増悪がみられる経過不良例では、脂肪の投与を制限する必要があるものと思われた。肝硬変症に対する肝切除術後の適切な栄養管理は肝不全などの合併症予防のためにも極めて大切である。肝硬変ラットモデルを用いた検討では、肝切除後早期の肝のエネルギ-基質は糖よりもむしろ脂肪となることを明らかとした。そこで外因性に投与された脂肪がエネルギ-源として利用されうるかどうかを^<14>C標識脂肪乳剤の呼気中^<14>CO_2回収率より検討した。肝切除後5%グルコ-ス30Cal/Kg/日投与群(I群)、5%グルコ-スに20%脂肪乳剤(200Cal/Kg/日)投与群(II群)、さらにII群にカルニチン250mg/Kgを併用投与した群(III群)を設定した。肝切除12時間後に^<14>

C標識脂肪乳剤を投与し、5時間後の^<14>C累積回収率はI群では対照(非切除)の40%に対して22%と抑制されたが、II群28%、III群37%と増加がみられた。肝ATP量はI.II.III群の順に高値を示し、血中β-ハイドロキシ酪酸濃度もIII群で高値を示した。また脂肪乳剤の適正配合比を明らかにするため、20、30、40%の配合比間で^<14>CO_2Cの回収率を検討したところ、30%群が高値を示し、脂肪の適正配合比があるものと思われた。以上のことより、硬変肝切除後早期には、脂肪の利用が一部抑制されるもののかなりよく利用されることを認めた。また、II群での肝カルニチン濃度はI群の755nmol/g肝に比し524nmol/gと低下しており、長鎖脂肪酸がエネルギ-源として利用れれる際にはカルニチンが重要な役割を果すことが明らかにされた。さらに、投与された脂肪が肝網内系に取り込まれ、網内系機能低下を招来するかどうか、^<59>Fe標識コンドロイチン硫酸鉄を用いた網内系貧食指数K値より検討した。肝切除24時間後のK値は、I群0.0052に対して、II群0.0035、III群0.0048とIII群でI群に近似した値が得られ,脂肪の利用亢進により網内系機能障害が軽減されることが明らかにされた。臨床例においても術後脂肪がよく利用されるとの結果を得ているが、さらに症例を重ね検討中である。前年度までの研究によって、硬変肝切除後に過剰の糖を投与した場合、その時期の重要なエネルギ-基質である内因性脂肪の利用を制限し、肝エネルギ-代謝を不利とすることを明らかにした。さらに、外因性に投与した脂肪がカルニチンとの併用で本病態下でも十分に利用されうることを明確とした。一方、投与された脂肪が網内系に貧食され、肝切除により低下している網内系機能のさらなる低下を招来するか検討した。^<59>Fe標識コンドロイチン硫酸鉄を用いた網内系貧食指数K値を測定した。肝切除後5%グルコ-ス30cal/kg/日投与群(I群),5%グルコ-ス+20%脂肪乳剤(200cal/kg/日)投与群(II群),II群にカルニチン250mg併用投与群(III群)で検討した。肝切除24・48時間後のK値はそれぞれI群0.0052,0.0063,II群0.0035,0.0046,III群0.0048,0.0061とIII群でI群に近似した値が得られた。また、肝切除12時間後に^<14>C標識脂肪乳剤を投与し、5時間後の^<14>C累積回収率よりみた脂肪の利用はI群では抑制が認められるものの、II群さらにIII群と利用の亢進が認められた。また、脂肪乳剤の適正配合比では30%群が高値を示した。長鎖脂肪酸がエネルギ-源として利用されるにはカルニチンが重要な役割を果すことが明らとなり、また脂肪の利用亢進により網内系機能障害も軽減されることが認められた。臨床例における検討では、indirect calorimetryによる脂肪の利用を中心とする検討を行った。肝硬変症の重症化に伴ないRQは低下する傾向を示した。また、術前の脂肪の利用は肝障害の軽度な症例で良好なことが示された。術後においても肝障害の軽微な術後経過良好例において脂肪は良く利用され、治療的意義も大きいことが明らかにされた。一方、肝障害の重篤化する経過不良例では脂肪の利用は制限され、投与をひかえるべきと考えられた。
脳動脈瘤増大におけるBTEB2発現の意義

平滑筋細胞は筋フィラメントに富み収縮に適した収縮型から、筋フィラメント量が少なく蛋白合成が盛んな合成型に変換すると、細胞外マトリックスを大量に分泌し増殖因子の発現を高める。我々は平滑筋細胞の形質変換の転写因子であるbasictranscription element-binding protein 2(BTEB2)に対する抗体を用い免疫組織学的に脳動脈瘤壁におけるBTEB2の発現を調べた。未破裂動脈瘤15例(4例:部分血栓化巨大動脈瘤)、破裂動脈瘤12例(1例:部分血栓化動脈瘤)とコントロールとして脳動脈5例を用いた。コントロール血管ではBTEB2は陰性であった。10mm以上の未破裂動脈瘤9例でマクロファージのluminal layer(中膜、内膜由来)への侵入が見られ、そのうち6例はBTEB2陽性であり、3例ではBTEB2陽性の平滑筋細胞も存在した。一方巨大動脈瘤を除く破裂動脈瘤の11例中10例ではマクロファージのluminal layerへの侵入は見られるもののBTEB2は陰性であった。未破裂巨大動脈瘤の瘤内血栓には平滑節細胞が迷入しBTEB2陽性マクロファージが多数存在した。このことからヒト脳動脈瘤壁の中膜・内膜由来の層に存在するBTEB2陽性のマクロファージと平滑筋細胞は脳動脈瘤の成長と破裂防止の機序に何らかの役割を担っていることが示唆され、BTEB2の働きを研究することは脳動脈瘤の破裂を防いだり、極めて予後不良である巨大脳動脈瘤の発生を防いだりする治療の開発に役立つのではないかと思われた。我々は、脳動脈瘤壁の平滑筋細胞の形質は正常脳動脈とは異なっていることを報告してきた。合成型平滑筋細胞への形質変換はbasictranscription regulatoryelement binding protein 2(BTEB2)によって調節される。今年度は平滑筋細胞形質変換の転写因子であるBTEB2の脳動脈瘤壁における発現について免疫組織学的手法で検討した。未破裂動脈瘤壁15例(4例:部分血栓化巨大動脈瘤)、破裂動脈瘤壁12例(1例:部分血栓化巨大動脈瘤)とコントロールとして脳動脈5例を用いた。動脈瘤壁をluminal layer(中膜、内膜由来)とabluminal layer(外膜由来)に分けた。コントロール血管ではBTEB2陰性であった。10mm以上の未破裂動脈瘤9例でマクロファージのluminal layerへの侵入が見られ、うち6例はBTEB2陽性であり、3例でBTEB2陽性の平滑筋細胞も存在した。未破裂巨大動脈瘤の瘤内血栓には平滑筋細胞が迷入しBTEB2陽性マクロファージが多数存在した。これらのBTEB2陽性の平滑筋細胞やマクロファージは動脈の増大や瘤内血栓の形成に関係していると思われた。その結果、BTEB2は10mm以上の大きさの未破裂動脈瘤壁あるいは血栓内に存在するマクロファージと動脈瘤壁の平滑筋細胞に陽性を示した。すなわちヒト脳動脈瘤壁の中膜由来の層に存在するBTEB2陽性のマクロファージと平滑筋細胞は脳動脈瘤の成長と破裂防止の機序に何らかの役割を担っていることが示唆された。今回はBTEB2陽性の平滑筋細胞が合成型であるかどうかの確認はできなかった。またBTEB2のmRNAレベルでの発現をin situ hybridizationを用いて検討する予定であったができなかった。

今回の研究ではBTEB2は平滑筋細胞の形質変換の転写因子以外、たとえば動脈瘤内の血栓化などの多くの作用を有していることが示唆されたが、詳しい検討、研究はしていない、しかし破裂動脈瘤と未破裂動脈瘤ではBTEB2の発現に違いが認められ、また大きさによっても差異が生じた。したがってBTEB2の働きを研究することは脳動脈瘤の破裂を防いだり、極めて予後不良である巨大脳動脈瘤の発生を防いだりする治療の開発に役立つのではないかと考えている。
STMで観る多重磁性原子吸着表面の量子効果

金属表面上の2磁性原子で現れる、近藤効果とRuderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY)相互作用の競合(2不純物近藤効果)の走査トンネル顕微鏡による観察に関する理論的研究について数値くりこみ群を用いた研究を行った。今年度は特に、磁場による効果を解明することを目指して、数値くりこみ群のなかでも高精度とされる、Complete Fock Space法を用いた計算コードを実装し、有限磁場・有限温度下での1粒子励起スペクトルの計算と、それに基づく走査トンネル分光スペクトルのシミュレーショシを行った。その結果、磁性原子の局在スピン間に反強磁性RKKY相互作用が強く働く場合には、ゼロ磁場下では走査トンネル分光スペクトルのFermiレベル近傍にディップ形状が現れるが、磁場を印加すると、ある特定の値の磁場下で、Fermiレベル近傍に、近藤効果が存在するときと同様のピーク形状が現れることを明らかにした。位相シフトの解析結果から、このディップ形状からピーク形状への変化は、磁場の印加により反強磁性RKKY相互作用がキャンセルされ、反強磁性RKKY相互作用によって抑制されていた近藤効果が復活することに起因すると結論付けた。この結果は、近藤効果を利用することによって、磁性原子の局在スピン間に働くRKKY相互作用の強度を同定できることを示している。得られたスペクトル形状の磁場依存性を、Cu_2N/Cu(100)上のCoダイマーで得られた走査トンネル分光スペクトルと比較したところ、定性的な傾向が良く一致した。これらの成果を、Physical Review B, Vol.82, pp.153203 (2010)、Surface Science, Vol,604, pp.2139 (2010)の2編の論文にまとめ出版し、The 6th International Workshop on Nanoscale Spectroscopy and Nanotechnology等3つの国際会議と2つの国内会議にて発表した。金属表面上の磁性ダイマーにおけるSTM観察にて現れる、近藤効果とRKKY相互作用の影響をSTSスペクトルの変化について数値くりこみ群を援用して計算を行い理論的に研究した。まず、磁性原子間距離が変化すると、Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)相互作用の符号と大きさが変わり、STSスペクトルに現れるピーク形状が変化することが判明した。強磁性RKKY相互作用が働く場合には、フェルミレベル近傍のピーク形状が鋭くなる。これは磁性原子のスピン間に働く強磁性相互作用により有効な近藤温度が低下していることを示唆している。反強磁性RKKY相互作用が働く場合のピーク形状の変化の仕方は、磁性原子局在電子状態と金属表面電子状態間の混成の大きさによって変わることを発見した。混成の大きさは近藤効果のエネルギースケールである近藤温度とRKKY相互作用の大きさに関係し、近藤効果とRKKY相互作用の影響のうちどちらが支配的であるかを決める。混成が大きい場合、近藤効果が支配的であり、反強磁性RKKY相互作用が存在してもピーク形状はブロードになるだけである。しかし、混成を小さくし、反強磁性RKKY相互作用を支配的にすると、STSスペクトルにディップ形状が現れる。1粒子励起スペクトルとスピン相関関数の計算から、このディップ形状がパリティ分裂と局在スピン間の強い反強磁性相関に起因することを明らかにした。また、位相シフトの計算と電子-正孔対称なハミルトニアンに基づく計算の比較から、磁性ダイマー吸着系のSTSスペクトルにおけるピーク幅・ピーク高さの漸次的な変化は、ハミルトニアンに含まれるエネルギーに依存する項による電子-正孔対称性の崩れによって量子臨界点が消失し、近藤領域と反強磁性領域の間がクロスオーバーによってつながれていることに由来することが判明した。以上の結果から、表面系における2不純物近藤効果の実空間観察が可能であることを示した。

これらの成果を、Physical Review B, Vol.82, pp.153203 (2010)、Surface Science, Vol,604, pp.2139 (2010)の2編の論文にまとめ出版し、The 6th International Workshop on Nanoscale Spectroscopy and Nanotechnology等3つの国際会議と2つの国内会議にて発表した。
衝撃波の減衰メカニズム(安全確保への一提言)

衝撃波は,可燃性気体の爆発や航空機が超音速で飛行する際に発生する.また,新幹線やリニアモーターカーと言った高速列車が長いトンネルに突入した際,列車が一種のピストンの役割を果たし前方の空気を圧縮することによっても発生する.衝撃波が発生すると,衝撃波背後の気体は高温・高圧状態となり危険である.さらに衝撃波によって誘起された高速の気体が人体や建造物に衝突することにより,大きな災害を引き起こす可能性がある.現実に,漏洩した可燃性気体が何らかの理由により着火し,爆発的な燃焼を引き起こし,衝撃波を伴うことによって被害を及ぼした事例は多く報告されている.このような衝撃波による被害をなくすには,第1に衝撃波が発生し得るような設計を避けるべきであるが,現実には高圧配管が原子力発電所,高圧ガス保管庫や種々の工業設備において用いられている.衝撃波による被害を軽減するための第2の施策は,一度発生した衝撃波を如何に短い距離で減衰させるかと言った技術を確立することである.このような経緯を踏まえ,本年度は伝ぱマッハ数の高い衝撃波を生成させ,衝撃波の回折と減衰過程について実験および数値計算法を用いて研究を行った.実験においてはデトネーション駆動型衝撃波管を新たに構築し,伝ぱマッハ数が5の衝撃波を再現性よく生成することに成功した.この方法は,酸素・水素の混合気を燃焼させることによって生成されるデトネーション波背後の高温・高圧ガスを貯気槽として衝撃波を駆動する方式であり,酸素・水素混合気の初期圧力が低い状態でも伝ぱマッハ数の高い衝撃波を駆動することができた.次に衝撃波を解放端から回折させ,衝撃波の回折現象についてカラーシュリーレン法を用いて観察した.これまで用いていたモノトーンのシュリーレン法に比較し,密度の勾配を明確に捕らえることに成功している.実験で得られた可視化観察写真と数値計算結果を比較することにより,数値計算結果の妥当性を検証するとともに衝撃波および衝撃波背後の流れ場について定量的なデータを得ている.その結果,数値計算によって得られた結果は実験結果をよく模擬しており,現象の解明に役立てている.このような実験および数値計算により,衝撃波が回折し物体と干渉し反射した際の最高圧力を見積もることは,安全工学上,極めて重要である.なぜならば,衝撃波が回折した際の最高圧および圧力波形より建物の安全基準および設計基準を与えることができるからである.衝撃波が回折する現象について次元解析を行い,また実験および数値計算結果を勘案することにより,現象を支配する3つの無次元数があることが明らかにされ,それら3つの無次元数の間にある実験式を明らかにすることができた.また,得られた実験式は衝撃波の伝ぱマッハ数が1.35.0の広い範囲に対して適用できることを明らかにしている.衝撃波は,可燃性気体の爆発や航空機が超音速で飛行する際に発生する.また,新幹線やリニアモーターカーと言った高速列車が長いトンネルに突入した際,列車が一種のピストンの役割を果たし前方の空気を圧縮することによっても発生する.衝撃波が発生すると,衝撃波背後の気体は高温・高圧状態となり危険である.さらに衝撃波によって誘起された高速の気体が人体や建造物に衝突することにより,大きな災害を引き起こす可能性がある.現実に,漏洩した可燃性気体が何らかの理由により着火し,爆発的な燃焼を引き起こし,衝撃波を伴うことによって被害を及ぼした事例は多く報告されている.このような衝撃波による被害をなくすには,第1に衝撃波が発生し得るような設計を避けるべきであるが,現実には高圧配管が原子力発電所,高圧ガス保管庫や種々の工業設備において用いられている.衝撃波による被害を軽減するための第2の施策は,一度発生した衝撃波を如何に短い距離で減衰させるかと言った技術を確立することである.このような経緯を踏まえ,本年度は伝ぱマッハ数の高い衝撃波を生成させ,衝撃波の回折と減衰過程について実験および数値計算法を用いて研究を行った.実験においてはデトネーション駆動型衝撃波管を新たに構築し,伝ぱマッハ数が5の衝撃波を再現性よく生成することに成功した.この方法は,酸素・水素の混合気を燃焼させることによって生成されるデトネーション波背後の高温・高圧ガスを貯気漕として衝撃波を駆動する方式であり,酸素・水素混合気の初期圧力が低い状態でも伝ぱマッハ数の高い衝撃波を駆動することができた.次に衝撃波を解放端から回折させ,衝撃波の回折現象についてカラーシュリーレン法を用いて観察した.これまで用いていたモノトーンのシュリーレン法に比較し,密度の勾配を明確に捕らえることに成功している.実験で得られた可視化観察写真と数値計算結果を比較することにより,数値計算結果の妥当性を検証するとともに衝撃波および衝撃波背後の流れ場について定量的なデータを得ている.その結果,数値計算によって得られた結果は実験結果をよく模擬しており,現象の解明に役立てている.このような実験および数値計算により,衝撃波が回折し物体と干渉し反射した際の最高圧力を見積もることは,安全工学上,極めて重要である.なぜならば,衝撃波が回折した際の最高圧および圧力波形より建物の安全基準および設計基準を与えることができるからである.衝撃波が回折する現象について次元解析を行い,また実験および数値計算結果を勘案することにより,現象を支配する3つの無次元数があることが明らかにされ,それら3つの無次元数の間にある実験式を明らかにすることができた.また,本年度得られた実験式は衝撃波の伝ぱマッハ数が1.35.0の広い範囲に対して適用できることを明らかにしている.

来年度は衝撃波を減衰させる方法に関する実験および数値計算を行うことを計画している.衝撃波は,可燃性気体の爆発や航空機が超音速で飛行する際に発生する.また,新幹線やリニアモーターカーと言った高速列車が長いトンネルに突入した際,列車が一種のピストンの役割を果たし前方の空気を圧縮することによっても発生する.衝撃波が発生すると,衝撃波背後の気体は高温・高圧状態となり危険である.さらに衝撃波によって誘起された高速の気体が人体や建造物に衝突することにより,大きな災害を引き起こす可能性がある.現実に,漏洩した可燃性気体が何らかの理由により着火し,爆発的な燃焼を引き起こし,衝撃波を伴うことによって被害を及ぼした事例は多く報告されている.このような衝撃波による被害をなくすには,第1に衝撃波が発生し得るような設計を避けるべきであるが,現実には高圧配管が原子力発電所,高圧ガス保管庫や種々の工業設備において用いられている.衝撃波による被害を軽減するための第2の施策は,一度発生した衝撃波を如何に短い距離で減衰させるかと言った技術を確立することである.このような経緯を踏まえ,本年度は伝ぱマッハ数の高い衝撃波を生成させ,衝撃波の回折と減衰過程について実験および数値計算法を用いて研究を行った.実験においてはデトネーション駆動型衝撃波管を新たに構築し,伝ぱマッハ数が5の衝撃波を再現性よく生成することに成功した.この方法は,酸素・水素の混合気を燃焼させることによって生成されるデトネーション波背後の高温・高圧ガスを貯気槽として衝撃波を駆動する方式であり,酸素・水素混合気の初期圧力が低い状態でも伝ぱマッハ数の高い衝撃波を駆動することができた.次に衝撃波を解放端から回折させ,衝撃波の回折現象についてカラーシュリーレン法を用いて観察した.これまで用いていたモノトーンのシュリーレン法に比較し,密度の勾配を明確に捕らえることに成功している.実験で得られた可視化観察写真と数値計算結果を比較することにより,数値計算結果の妥当性を検証するとともに衝撃波および衝撃波背後の流れ場について定量的なデータを得ている.その結果,数値計算によって得られた結果は実験結果をよく模擬しており,現象の解明に役立てている.このような実験および数値計算により,衝撃波が回折し物体と干渉し反射した際の最高圧力を見積もることは,安全工学上,極めて重要である.なぜならば,衝撃波が回折した際の最高圧および圧力波形より建物の安全基準および設計基準を与えることができるからである.衝撃波が回折する現象について次元解析を行い,また実験および数値計算結果を勘案することにより,現象を支配する3つの無次元数があることが明らかにされ,それら3つの無次元数の間にある実験式を明らかにすることができた.また,得られた実験式は衝撃波の伝ぱマッハ数が1.35.0の広い範囲に対して適用できることを明らかにしている.
ヒトIKBL遺伝子導入トランスジェニッックマウスにおける関節リウマチ

今年度はヒトIKBL(NFkBIL1)遺伝子導入トランスジェニック(Tg)マウスにおけるT細胞活性化について以下の成果があり、本遺伝子の関節リウマチ発症抑制効果の仕組みが推察された。。ヒトNFkBIL1遺伝子Tgマウスの脾臓およびリンパ節由来の細胞を抗CD3抗体の存在下で細胞の増殖能を野生型マウスと比較した。その結果、Tgマウスの細胞増殖能が有意に低下していた。さらに、CD4およびCD8陽性細胞またナイーブおよびメモリーT細胞の細胞増殖を同様に調べた結果、ヒトNFkBIL1遺伝子Tgマウスにおいて有意に細胞の増殖能が上昇していた。さらに、骨髄細胞由来の樹状細胞存在における、CD4陽性細胞の細胞増殖能を調べた結果、ヒトNFkBIL1遺伝子Tgマウスにおいて有意に細胞の増殖能が低下していた。さらに、このときの培養上清におけるIL-2の産生量を調べた結果、細胞の増殖能と相関して有意に低下していた。ヒトLkBL遺伝子と関節リウマチの関係を調べるために、ヒトIkBL遺伝子導入Tgマウスを用いて、II型コラーゲンによる関節炎(Collagen-Induced Arthritis : CIA)の誘導を試みた。II型コラーゲンを0.05M酢酸溶液に2mg/mlに調整して、等量のアジュバンド(CEA)を加え懸濁液を作製した。この懸濁液0.1mlを68週齢の野生型マウス83匹およびTgマウス26匹の身体から23cm離れた尾部に皮下注射した。その後、21日目に同様に2型コラーゲンを0.05M酢酸溶液に2mg/mlの濃度に調整して、等量のPBSを加えた懸濁液を作製し同様に皮下に注射した後、100日間関節炎の発症および重症度の観察を行った。その結果、Tgマウスにおいて関節炎の発症率および重症度について抑制される傾向がみられた。また、関節の腫れが観られたマウスの関節について、II型コラーゲン投与後50日目に野生型マウスおよびTgマウスの関節の切片を作製した。その結果、野生型マウスについては関節滑膜細胞の増殖、滑膜細胞や周辺組織への炎症性細胞の浸潤そして肉芽組織による骨の置換といった関節リウマチの病態像とよく似た組織像を確認することができたが、Tgマウスについては野生型マウスで観られた病態像は観察されなかった。また、野生型およびTgマウスにおける細胞増殖について調べるために、各マウスから摘出した脾臓をII型コラーゲンおよびPHA、コンカナバリンA、CD3抗体、CD28抗体の存在下で72時間培養した結果、いずれの添加物の存在下においても、野生型マウスに比べてTgマウスの細胞増殖能が低下していた。。
自律神経叢修飾による新しい心房細動治療戦略の開発

近年、心房細動に対して肺静脈を左心房から電気的に隔離するカテーテルアブレーションが普及してきているが、それのみによる根治率は決して高いとは言えない。その背景の1つとして高血圧、糖尿病など合併する基礎疾患により自律神経の関与を含めた不整脈基質が異なることが考えられる。本研究においては疾患毎の治療戦略を構築することを目的とし、孤立性、高血圧、心筋症の3群に分類し、臨床的背景、アブレーション中の電気生理学的所見を比較検討した。臨床的背景としては発症様式、BNP含めた各種採血、心エコーやCTによる心形態を評価した。孤立性では迷走神経ならびに交感神経依存型が57%であったが、高血圧、心筋症では72%において発症様式が分類不能であった。また、孤立性、高血圧、心筋症の順に左房心筋のリモデリングは進行し、BNP、CRPも高値となった。アブレーション中の検討では、肺静脈隔離術前後において、冠静脈洞(CS)及び右房(RA)における心房細動中の細動興奮周期を測定した。術前の平均興奮周期は心筋症(CS: 7.07±0.28 Hz, RA: 6.98±0.44 Hz)において孤立性(CS: 6.03±0.22 Hz, RA: 6.05±0.48 Hz)、高血圧(CS: 6.15±0.43 Hz, RA: 5.81±0.48 Hz)に比較し高値(P<0.05)であった。さらに孤立性ならびに高血圧においては持続時間から発作性、持続性に分類し検討したところ、持続性(CS: 6.64±0.34 Hz, RA: 7.13±0.21 Hz)は発作性(CS: 5.84±0.37 Hz, RA: 5.40±0.20 Hz)に比較し高値(P<0.05)であった。高血圧性心疾患の不整脈基質形成においては、疾患よりも持続時間の影響が大きい事が示唆された。術後の評価は心房細動が誘発されないことも多く、十分に行えなかった。
生活支援ロボットの対話と行動のユーザー適応化技術の研究

生活支援ロボットとの安全・安心なコミュニケーションを実現するために、ロボットの対話と行動の機能をユーザの生活空間と行動へ適応させる技術として、(1)物探しを指示する発話の学習と理解の手法、(2)行動指示発話の学習と理解の手法、(3)ユーザとの共有信念を効率的に形成するための発話生成手法、を開発した。さらに、これらの技術を実装した自律型ロボットで、学術的国際競技会であるRoboCup@Homeに出場し、優勝を果たした。本研究課題は、人間が生活支援ロボットと安全に安心してコミュニケーションするために、ロボットの対話と行動の機能を、ユーザの生活空間と行動習慣へ適応させる技術の開発を目的としており、これを達成するために三年間で3つのタスクを順次実現してゆくことで、この目的を達成する予定であった。本年度は、予定通り、1番目のタスクを実現することに成功した。1番目のクスクは「物探しを指示する発話の学習と理解」であり、次のようなものである。ロボットに、コップやカバンなどの物体を手に持って見せてその名前を音声で教える。名前はユーザが自由に決めることができる。人間が、教えた物の一つを部屋のどこかに置き、「○○を探して」という指示をする。ロボットは部屋の中を探して、それを見つけて人間に知らせる。本サブゴール達成のために、研究目的の欄に記載した要素技術,1.生活空間の理解、と2.物体の学習・認識・探索法、の開発に成功した。1.に関しては,レーザーレンジファインダーにより、部屋の家具の配置を理解する機能を移動ロボットに実装した.また,2.については,新規物体を見せながら、「これの名前は○○」と言って、物体とその名前を教えることができる言語学習アルゴリズムを開発した.物体の探索法にも独自のアルゴリズムを開発した.教えられた物体の名前を,ロボット自身の声質で発話することも可能とした.また,これらの技術を実装したロボットで,日常的生活空間での自律的行動や人間-ロボットインタラクションョンの技術向上を目的にした学術的競技会であるロボカップ@ホームリーグの日本大会(沼津開催)と世界大会(中国開催)に出場し,どちらも優勝という華々しい成果を上げた.これらの大会での優勝は,本研究課題の具体的目標として掲げていたものであるが,一年目で早くも達成に至った.この成果は,数多くの新聞やテレビ番組で報道され,大きな話題となった.本研究課題は、人間が生活支援ロボットと安全に安心してコミュニケーションするために、ロボットの対話と行動の機能を、ユーザの生活空間と行動習慣へ適応させる技術の開発を目的としており、これを達成するために三年間で3つのタスクを順次実現してゆくことで、この目的を達成する予定であった。本年度は、予定通り、2番目のタスクを実現することに成功した。2番目のタスクは「行動指示発話の学主と理解」であった。実際に人間がロボットにやって見せることで、模擬的な家の中の生活環境で物体操作を教える。同時に、それらの行動を指示する単語を音声で教える。人間が教えた単語を使ってロボットに動作指示を出し、ロボットがそれに従い行動する。本サブゴール達成のために、ユーザが数回、物体操作動作を見せるだけで動作の学習を行う手法を、車輪型双腕付き移動ロボットに実装した。本研究課題で20年度に開発した、物探しを指示する発話の学習と理解の手法を併用し、ユーザが音声で指示をすることで、部屋の中にある物体を見つけて、指示通りの操作をすることを可能とした。さらに、ユーザの物体指示発話があいまいであった場合に、あいまい性解消のための発話を効用理論に基づいて生成する手法を開発し、ロボットが誤ってユーザの意図しない動作を行なうことを未然に防ぐことができる安全・安心なインタラクションを実現した。また,このロボットで,日常的生活空間での自律的行動や人間-ロボットインタラクションの技術向上を目的にした学術的競技会であるロボカップ@ホームリーグの日本大会(大阪開催)では優勝と人知能学会賞受賞、世界大会(オーストリア開催)では準優勝という華々しい成果を上げた.本研究課題は,人間が生活支援ロボットと安全に安心してコミュニケーションするために,ロボットの対話と行動の機能を,ユーザの生活空間と行動習慣へ適応させる技術の開発を目的としており,これを達成するために三年間で3つのタスクを順次実現してゆくことで,この目的を達成する予定であった.本年度は,予定通り,3番目のタスクを実現することに成功した.

3番目のタスクは,1)生活習慣の学習と生活習慣に基づいた行動指示発話理解と行動生成の研究,2)これまでに開発した要素技術を統合する手法の開発,の二つであった.上記1)に関しては,物体操作指示対話において,ユーザの持つ生活習慣などに関する信念とロボットが持つ信念の差異を推定するために,ロボットが能動的に発話を生成する手法を開発した.昨年度までの研究では,ロボットは受動的な学習のみしかできなかったが,能動学習により,学習に必要なインタラクションを少なくすることに成功した.上記2)に関しては,ロボットが,ユーザの動作命令発話を理解して,移動や物体操作などの複数のタスクを選択的に実行できる仕組みを開発し,自律型双腕移動ロボットに実装した.これにより,本研究課題でこれまでに開発した要素技術を統合することが可能となった.また,このロボットで,日常的生活空間での自律的行動や人間-ロボットインタラクションの技術向上を目的にした学術的競技会であるロボカップ@ホームリーグの日本大会(大阪開催)では優勝とロボット学会賞受賞、世界大会(シンガポール開催)では優勝という華々しい成果を上げた.
NMRの新手法の開発-立体化学研究に有用なスピン結合定数の測定法の開発とその応用

本研究は、複雑な天然有機化合物の構造解析、主として立体構造の解析を行うためのプロトン-炭素間の遠隔スピン結合定数を観測する方法の開発を主目的にし、二つの新しい方法、HR-HMBC(15年度)とBIRD-J-resolved HMBC(16年度)を開発した。有機化合物の立体化学の研究では、NMRによるプロトン-プロトンのスピン結合定数の解析が重要である。ポリケタイド抗生物質にはメチル基を含んだスピン系(-CH_A-CH_B(CH3)-CH_c^-)が多く存在する。このようなスピン系において、メチンプロトンH_Bは複雑に分裂し、ビシナルプロトンとのスピン結合定数を読みとることがしばしば困難であった。このような複雑に分裂したH_Bのプロトンにおいて、スピン結合を解析することが立体化学研究のうえで重要になる場合がある。このような複雑なスピン系でのプロトン-プロトンのスピン結合定数を観測する目的で新しくBIRD-J-resolved HMBC法を開発した。既にlong range J_<CH>を観測する方法としてHR-HMBC法を開発した。この方法では、F_1軸方向において、通常の測定point数でプロトン-プロトンのスピン分裂が観測可能となるように見かけ上の分解能を高めることができる。このパルス系列にBIRDパルスを応用し、ビシナルプロトンをdecouplingし、HR-HMBCスペクトルを観測する方法を開発した(例えばスピン系(-CH_A-CH_B(CH3)-CH_c-)のメチル基)。その結果、メチンプロトンH_BはH_AとH_Cとのスピン分裂だけになり、H_Bのプロトンの解析は容易となる。この方法をモデル化合物portmicin、さらにはmonazomicin,に応用した結果、プロトン-プロトンのスピン結合定数の解析が容易となり立体化学の研究に応用できることが判明した。また、プロトンの連結したスピン系において、HMBCスペクトルにおけるの^2J結合、^3J結合のクロスピークの区別も可能となった。本研究は、複雑な天然有機化合物の構造解析、主として立体構造の解析を行うためのプロトン-炭素間の遠隔スピン結合定数を観測する方法の開発を主目的にし、従来法(HETLOC)とは異なる二つの新しい方法、HR(High Resolution)-HMBC-1,-2を開発した。HMBC法では、理論的にはF_2軸方向にJ_<HH>やJ_<CH>のスピン結合によるJ-分裂が観測されるはずであるが、実際の測定では、J結合が小さいなどのために、F_2軸方向のJ-分裂クロスピークから直接スピン結合定数を検出することは困難であり、また、F_1軸方向においては、J_<CH>がdecouplingされているため、観測不能である。long-range J_<CH>を観測する新しい方法として、J-scaling法が有効であることを見いだし、この方法をHMBC法に取り入れ、新しくHR-HMBC-1,-2の開発を試みた。この方法は、J-scaling法を巧みに使い、見かけのJ_<CH>を20ないし30倍に拡大させる。その結果、スピン結合定数の大きさが小さすぎて本来観測できないF_1軸方向において、long range J_<CH>の観測が可能となることが判明した。HR-HMBC法の有効性を検討するために、ポリエーテル化合物portmicinに応用した。その結果、HETLOC法では観測困難なlong range J_<CH>が容易に観測され、その側鎖の置換基の相対立体配置の決定が可能であることが明らかとなった。

さらに複雑な化合物であるモナゾマイシンにおいても適応可能であることが判明した。本研究は、複雑な天然有機化合物の構造解析、主として立体構造の解析を行うためのプロトン-炭素間の遠隔スピン結合定数を観測する方法の開発を主目的にし、二つの新しい方法、HR-HMBC(15年度)とBIRD-J-resolved HMBC(16年度)を開発した。有機化合物の立体化学の研究では、NMRによるプロトン-プロトンのスピン結合定数の解析が重要である。ポリケタイド抗生物質にはメチル基を含んだスピン系(-CH_A-CH_B(CH3)-CH_C-)が多く存在する。このようなスピン系において、メチンプロトンH_Bは複雑に分裂し、ビシナルプロトンとのスピン結合定数を読みとることがしばしば困難であった。このような複雑に分裂したH_Bのプロトンにおいて、スピン結合を解析することが立体化学研究のうえで重要になる場合がある。このような複雑なスピン系でのプロトン-プロトンのスピン結合定数を観測する目的で新しくBIRD-J-resolved HMBC法を開発した。既にlong range J_<CH>を観測する方法としてHR-HMBC法を開発した。この方法では、F_1軸方向において、通常の測定point数でプロトン-プロトンのスピン分裂が観測可能となるように見かけ上の分解能を高めることができる。このパルス系列にBIRDパルスを応用し、ビシナルプロトンをdecouplingし、HR-HMBCスペクトルを観測する方法を開発した(例えばスピン系(-CH_A-CH_B(CH3)-CH_C-)のメチル基)。その結果、メチンプロトンH_BはH_AとH_Cとのスピン分裂だけになり、H_Bのプロトンの解析は容易となる。この方法をモデル化合物portmicin、さらにはmonazomicin,に応用した結果、プロトン-プロトンのスピン結合定数の解析が容易となり立体化学の研究に応用できることが判明した。また、プロトンの連結したスピン系において、HMBCスペクトルにおけるの^2J結合、^3J結合のクロスピークの区別も可能となった。
金利の予測可能性:動学的金利期間構造モデルを用いた検証

既存の動学的金利期間構造モデルには無裁定条件の下で債券価格を解析的に導出するために必要な制約があり、これが金利の水準やボラティリティの予測力を低下させていた。本研究では、債券価格を近似的に導出する方法を援用することにより、制約のないモデル化を実現した。ボラティリティを金利水準の非線形関数とした提案モデルの予測力は、制約のある既存モデルのそれを大幅に上回るという成果を得た。さらに、提案モデルの予測値をGARCHなどの時系列データのみから組成した予測値と組み合わせることにより、後者のみを用いた場合よりも予測力が向上することを確かめた。以下の2点の成果を挙げる。(1)金利データは、通常パネル状になっている。このデータの縦方向(時間)と横方向(満期)の両方を整合的に説明できる動学的金利期間構造モデルを開発した。このモデルを用いて現在のイールドカーブの情報に基づいた金利ボラティリティを抽出し、これがボラティリティの将来予測に役立つかを検証した。既存研究が用いたモデルでは、イールドカーブから抽出したボラティリティは、GARCHなどの通常のボラティリティのようには振舞わないという問題が生じていた。当研究では、イールドカーブに影響を及ぼすファクターの変動モデルをよりデータ適合的にすることで、この問題を克服した。イールドカーブには、投資家の債券投資に関するリスク・リターンの将来見通しが反映されているため、金利ボラティリティに関する有用な情報が含まれていると期待される。実際に米国データを用いて検証した結果、イールドカーブから組成したボラティリティ予測量を時系列データから組成した予測量と組み合わせることによって、後者のみを用いた場合よりも予測力が向上することを確かめた。同様の結果は、オプション価格から示唆されたボラティリティを用いた研究で多く示されている。しかし、イールドカーブから示唆されたボラティリティでも成り立つことを示した研究は非常に少ない。その意味で、当研究は、2つの大きなリテラチャー間のギャップを埋める役割を果たしたと言えよう。この成果は、一橋大学・経済統計ワークショップ(金融工学教育センター(CFEE)と共催)で発表した(題目名:Interest Rate Volatility Implicit in Term Structure Data)。(1)イールドカーブとは、満期までの時間を金利に対応させた曲線である。この曲線には、投資家のリスク選好や将来見通しが反映されている。このフォワード・ルッキングな情報を活用することには意義がある。本研究では、金利ボラティリティの推定・予測に対してこの活用を試みた。ボラティリティの推定・予測は、投資リスクの管理において不可欠であり、ゆえにファイナンス分野の一大研究テーマとなっている。その推定に際し、従来の研究が主に単系列のデータを用いるのに対し、本研究はパネル状のイールドカーブのデータを用いる。ここに大きな特色がある。これにより、時系列方向の情報のみならずフォワード・ルッキングな横断面方向(満期方向)の情報をも活用することができ、結果として予測精度の向上が期待される。この予測を、データの時系列と横断面の両方向を説明するために作られる動学的金利期間構造モデルを用いて行った。その際、既存研究にはないボラティリティの定式化を試みた。米国データを用いた実証分析において、提案モデルのボラティリティ予測力は既存の金利期間構造モデルのそれを大幅に上回ることを確かめた。さらに、提案モデルのボラティリティ予測量をGARCHなどの時系列データのみから組成した予測量と組み合わせれば、後者のみを用いた場合よりも予測力が向上することを確かめた。この論文は、ワーキングペーパー「Term Structure Models Can Predict Interest Rate Volatility. But How?」にまとめた。現在投稿中である。