hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNA進化を可能にする冥王代の細胞構造の探索

このRNA複製酵素存在下では、この酵素によって複製されるRNAが自発的に進化することが知られている。本研究ではこの進化の過程や結果が微小水滴化することによって、どのように変化するのかを明らかにする。その結果を論文としてまとめる。また、原始地球における細胞構造の可能性についても別途論文として発表する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ミュージカルにおけるナンバーの存在意義とは何か：コムデン＆グリーンの作品研究

当該年度の研究実績は以下の通りである。まず、2014年7月にイギリスのウォリック大学で開催された国際演劇学会の音楽劇ワーキング・グループにて舞台版『雨に唄えば』(1985)についての研究発表を行った。また、2014年8月から2015年3月にかけてニューヨークへ在外研究に赴き、ニューヨーク市立大学マーティン・E・セーガル演劇センターで客員研究員を務めた。その間、ニューヨーク市立大学図書館やニューヨーク大学図書館、コロンビア大学図書館、ニューヨーク公共図書館、ハーバード大学図書館で草稿や書簡、スコア、新聞批評、写真、記録映像など研究題目に関わる資料を調査した。特に、コムデン&グリーンの活動初期にあたる1945年初演のミュージカル『ビリオン・ダラー・ベイビー』に関する資料を集中的に調査した。在外研究期間中に、コムデン&グリーンが執筆したミュージカル作品が二つ再演された。その内の一つ『特急二十世紀号に乗って』(1978)の再演版を制作した非営利団体ラウンドアバウト・シアター・カンパニーの教育ドラマトゥルクのテッド・ソッド氏へのインタビューを2015年3月に行った。当該インタビューの内容は、既に掲載済みである『特急二十世紀号に乗って』についての研究論文を改稿して博士論文の一部とする際に反映させる予定である。さらに、研究と実践と受容の三点を有機的に結びつけるというセーガル演劇センターの方針に則り、センター主催演劇フェスティバルPreludeや研究会議Cultural Mobilityの運営にボランティア・スタッフとして携わった。他にも演劇批評を執筆するなど、公への還元を意識した活動も意識的に行った。現在は、在外研究中に収集した資料に基づいて『ビリオン・ダラー・ベイビー』に関する論文の投稿準備を進めているところである。26年度が最終年度であるため、記入しない。セーガル演劇センター主催フェスティバルPreludeと国際会議Cultural Mobilityの運営ボランティア2015年3月10日に、非営利団体ラウンドアバウト・シアター・カンパニー教育部門ドラマトゥルクであるテッド・ソッド氏にインタビューを敢行。
新生仔豚仮死モデルを使用した新生児低酸素性虚血性脳症の治療戦略の検討

新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルとして、新生仔豚を対象に脳循環を指標とする負荷方法を開発し、人工呼吸器から離脱させ負荷後5日まで観察可能とした。蘇生後6時間までの脳波低振幅継続時間と脳血液量増加との間には正の相関を認め、低振幅期間が長く血液量増加が大きい程、予後不良であり、動物実験モデルとして有用であることが確認された。成人の脳梗塞に有効性が認められているエダラボン(フリーラジカル消去剤)の蘇生後早期投与の効果を検討し、HIEにおける脳神経障害がそのフリーラジカル消去により軽減される可能性が示された。一方、腎組織において病理組織学的に繊維化が増強され、全身への影響を考慮する必要がある。低酸素虚血負荷モデルでラジカルスカベンジャーを投与する。1)生後24時間以内の新生仔豚を対象にする。2)麻酔下にライン確保。気管内挿管の後に人工呼吸管理を酸素と窒素の混合気体を用いて行い、動脈血酸素分圧が60-100 mmHg、PaCO2が35-45 mmHgとなるように換気回数、換気圧、吸入酸素濃度を調整し、ラディアントウオーマーで体温調節を直腸温で37ー39°Cとする。3)低酸素虚血負荷は酸素濃度5%で開始する。低酸素虚血負荷前の平均血圧の70%以上を保つように酸素濃度を調整し30分間負荷を行い、その後10分間は血圧低下するよう酸素濃度を5%で固定する(虚血負荷)。低酸素虚血負荷終了後に酸素濃度100%で10分間人工呼吸管理を行い、麻酔から醒め、自発呼吸を確認した後人工呼吸器から離脱させる。ラジカルスカベンジャー(エダラボン)は蘇生後72時間まで12時間毎(0.5、2.0、4.0 mg/kg/回)投与する。低酸素虚血負荷中、及び経時的に以下の測定を行う。3波長時間分解分光システム(浜松ホトニクス社製)は、香川大学小児科学講座が所有する3波長パルス光源(761, 785, 835nm)と時間分解測定機能(単一光子検出時間相関法)を組み合わせたシステムを使用する。(2)血液ガス分析、血糖、電解質測定を適宜行う。(4)低酸素虚血負荷後1、3、7日に脳組織を取り出しアポトーシスの程度について組織学的検討を行う。低酸素虚血負荷の影響について行動学的評価も行う。ラジカルスカベンジャー(エダラボン)の副作用は腎障害が有名であり、腎組織標本を用いて障害の程度を検討する。以上のプロトコールを5例に行い、解析中である。2)臍動静脈内にカテーテルを挿入し、臍動脈ラインは採血、血圧、心拍モニターの目的として用い、臍静脈ラインは輸液ルートとして使用する。イソフルレンで麻酔導入を行い、フェンタニル、筋弛緩剤臭化パンクロニウムで麻酔を維持する。気管内挿管の後に人工呼吸管理を酸素と窒素の混合気体を用いて行い、動脈血酸素分圧が60-100 mmHg、PaCO2が35-45 mmHgとなるように調整し、ラディアントウオーマーで体温調節を直腸温で37ー39°Cとする。低酸素虚血負荷終了後に酸素濃度100%で10分間人工呼吸管理を行い、24時間脳低温療法を行いその後麻酔から醒め、自発呼吸を確認した後人工呼吸器から離脱させる。(1)3波長時間分解分光システム(浜松ホトニクス社製)は、香川大学小児科学講座が所有する3波長パルス光源(761, 785, 835nm)と時間分解測定機能(単一光子検出時間相関法)を組み合わせたシステムを使用する。(2)integrate EEGはNicolet One TM(カージナルヘルス社・ミユキ技研)を使用し、連続測定を行う。(3)血液ガス分析、血糖、電解質測定を適宜行う。低酸素虚血負荷後1、3、7日に脳組織を取り出しアポトーシスの程度について組織学的検討を行う。蘇生後6時間までの脳波低振幅継続時間と脳血液量増加との間には正の相関を認め、低振幅期間が長く血液量増加が大きい程、予後不良であった。これらの結果により今回使用した動物実験モデルがHIEモデルとして有用であり、脳組織を評価することが治療の効果判定に有用であることが確認された。成人の脳梗塞においてその有用性が認められているエダラボン(フリーラジカル消去剤)の蘇生後早期投与の効果を検討した。

上記のHIEモデルを使用し、負荷を行ったものと負荷後にエダラボンを投与したものについて脳の病理組織学的検討により、HIEにおける脳神経障害がそのフリーラジカル消去と抗酸化作用により軽減される可能性が示された。しかしながら脳組織以外、特に腎組織においてエダラボン投与群では病理組織学的に線維化が増強される傾向を認めた。新生児に対して臨床応用を行う場合には、投与量や投与方法、時間などの検討を行い、神経学的予後のフォローだけでなく腎臓を中心としたその他の臓器への長期間の影響についても考える必要があることがわかった。新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルとして、新生仔豚を対象に脳循環を指標とする負荷方法を開発し、人工呼吸器から離脱させ負荷後5日まで観察可能とした。蘇生後6時間までの脳波低振幅継続時間と脳血液量増加との間には正の相関を認め、低振幅期間が長く血液量増加が大きい程、予後不良であり、動物実験モデルとして有用であることが確認された。成人の脳梗塞に有効性が認められているエダラボン(フリーラジカル消去剤)の蘇生後早期投与の効果を検討し、HIEにおける脳神経障害がそのフリーラジカル消去により軽減される可能性が示された。一方、腎組織において病理組織学的に繊維化が増強され、全身への影響を考慮する必要がある。ラジカルスカベンジャー投与群はほぼ終了したが、脳低温群で脳灌流前の死亡例などが予定より多かったため、やや遅れている。医歯薬学一部、組織の採取が可能であった死亡例についても評価を行う。protocolの範囲内で脳低温の手順の再確認を行い、実験成功例を増やし、予定の症例数を得るよう努力する。ラジカルスカベンジャー投与のみの群がほぼ終了している。一部、実験が思いどうりに進まなかった為。今まで終了した実験の解析を勧めるとともに、同じ実験系を用いて低体温療法を併用しラジカルスカベンジャーを投与したものの検討をおこなう。物品購入にあてる。物品調達の効率化により残額が生じた。物品購入にあてる。
セルフポンプ位相共役鏡半導体レーザの研究

広ストライプ半導体レーザへの外部平面鏡からの斜め光フィードバック実験により、発生した位相共役光が光フィードバックの無い場合の光出力と弱め合う干渉をするため、光パワーが減少することを初めて見い出すと共に、外部鏡までの距離Lで決まる縦モード間隔周波数が通常のc/2Lではなく、位相共役鏡共振器に特徴的なc/4Lであることを実測した。さらに発散鏡面波に対しても波面反転作用を有する位相共役鏡として機能することを実証した。1.本年度は、広ストライプ半導体レーザへの(A)垂直光フィードバックと(B)斜め光フィードバックの実験系を構築し、フィードバック角度θ=0°の(A)では光フィードバックにより閾値電流が減少し光パワーが増加するのに対し、θ=4°の(B)では光フィードバックにより光パワーが減少することを明らかにした。これは、斜めフィードバックによって位相が反転した位相共役波が発生し、これがフィードバックの無い場合の光出力にdestructiveに干渉するために光出力の低下が観測されたものであり、フィードバック光入力に対して発生する位相共役光出力の比として定義される位相共役反射率は40%程度の値を実測した。2.さらに、反射鏡までの距離をLとする(B)斜め光フィードバック経路中の光をアバランシェホトダイオード(APD)で受光し、その強度雑音スペクトルをRFスペクトルアナライザーで観測した結果、その縦モード間隔周波数は通常ミラー共振器のc/2Lではなく、位相共役光共振器に特徴的なc/4L、であることを実験で初めて検証した。3.上記の1.と2.の実験結果は、(B)の斜め光フィードバックの実験系で位相共役光が発生し、セルフポンプ位相共役鏡として動作していることを、異なる2つのアプローチで検証することに成功したものであり、セルフポンプ位相共役鏡半導体レーザの自励発振に向けての重要なマイルストーンと位置づけられる。1.本年度は、広ストライプ半導体レーザへの斜め光フィードバック実験を新たに発散球面波を用いて開始した。フィードバック角度θ=0°の垂直光フィードバック(A)では発散球面波のために光フィードバック効率が激減したのに対し、θ=4°の斜め光フィードバック(B)では発散球面波を用いているにもかかわらず、平行平面波を用いた前年度の実験と同程度の光フィードバック効率を実現することができ、その結果、前年度と同程度の30%40%の位相共役反射率を実測することに成功した。この実験結果は、発散球面波が位相共役鏡で反射された後に収束球面波として厳密に入射光の経路を逆向きにたどるという位相共役鏡に特徴的な「波面の反転作用」を実証したものである。2.さらに、(1)発散球面波に対する平面鏡による光フィードバック距離Lを大きくすることで光フィードバックパワーを減少させる、あるいは、(2)一定長Lのフィードバック経路に透過率の異なる光減衰版を挿入して光フィードバックパワーを変化させる、の2種類の独立した実験を行なった結果、位相共役反射率が30%40%以下の領域でフィードバック光パワーに比例して減少することを実験的に見い出した。3.上記の1.の実験結果は、発散球面波入力光に対しても位相共役光が発生し、セルフポンプ位相共役鏡として動作していること、また2.の実験結果は、発散球面波を用いた短共振器構成により、フィードバック光パワーを更に増大して、位相共役鏡反射率を増加させ得る可能性を実験により明らかにしたものであり、セルフポンプ位相共役鏡半導体レーザの自励発振に向けての重要なマイルストーンと位置づけられる。1.本年度は、広ストライプ半導体レーザの水平横モード遠視野像が片側のみに現れる非対称な素子を用いて、平行平面波を用いたθ=4.5°の斜め光フィードバック実験を行い、従来の水平横モード遠視野像が両側に現れる対称な素子で得られた30%40%の2倍を超える83%の位相共役反射率を実測することに成功した。この大きな位相共役光が発生する角度領域幅(FWHM)は約1°に制限されており、この急峻な角度幅は共振器長250mmの広ストライプ半導体レーザの斜め共振特性に起因することを明らかにした。2.さらに、水平横モード遠視野像が両側に現れる対称な素子を用いてθ=4°の斜め光フィードバック実験を行った場合に、位相共役光の発生に対応して光フィードバック経路内の光パワーは減少するが、θ=-4°方向の出力光パワーは発生した位相共役光パワー分だけ増加することを実験的に見出した。3.上記の1.の実験結果は、単位角度当たりのフィードバック光スペクトル密度の増大に伴って、半導体増幅媒質中に形成されるキャリア密度の空間回折格子の強度が増加することにより、位相共役反射率が増大していること、また2.の実験結果は、位相共役光発生に伴う光フィードバック経路内の光パワーの減少分が、出力光パワーの増大分として外部に取り出せることを実験により定量的に明らかにしたものであり、セルフポンプ位相共役鏡半導体レーザの自励発振に向けての重要なマイルストーンと位置づけられる。

当初計画では、セルフポンプ位相共役鏡の自励発振を早期に実現して、その出力光の強度雑音スペクトルや発振線幅を実験的に明らかにする予定であったが、まだ、自励発振には至っていない。しかし、位相共役鏡の反射率は、平面波入力光と球面波入力光の両者に対して30%40%の値を実測しており、この反射率をあと3倍程度増強して100%を超えることができれば、自励発振を開始できる見込みである。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の実験で新たに見出した位相共役反射率のフィードバックパワー依存性に基づき、発散球面波を用いた短共振器構成によりフィードバック光パワーを更に増大して、位相共役反射率の更なる向上を追及し、セルフポンプ位相共役鏡半導体レーザの自励発振の実現に繋げる。
神経細胞の形態変化を制御するRhoファミリーGTPaseカスケード

細胞の移動や形態変化を調節することが知られているRhoファミリーGTPaseカスケードの神経細胞における役割を明らかにすることを研究目的とした。そのために本研究では、ショウジョウバエを用いてGTPaseを現象ごとに活性化させるグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)の神経細胞における役割を遺伝学的に解析した。その結果、以下の知見を得た。(1)ショウジョウバエの活動性が低下した変異株の解析からstill life(sif)の遺伝子を以前に同定した。この遺伝子産物はRhoファミリーGTPaseを活性化するGEFドメインを持っているが、マウスRac1を試験管内で活性化することが判明した。また神経系で強く発現し、さらにシナプス特異的に局在する。神経筋接合部ではシナプス伝達が起こるアクティブゾーンの周縁部に存在するペリアクティブゾーンに特異的に局在し、また遺伝学的な解析からシナプスの成長を制御することが明かとなった。このSIFタンパク質の局在を基に、ペリアクティブゾーンがアクティブゾーンとは独立に存在してシナプスの成長を制御するシナプスの膜ドメインであることをわれわれは提唱している。(2)SIFのマウスホモログであるSTEFを同定した。この遺伝子は脳皮質の発生過程で神経細胞が移動する時期に神経細胞で強く発現する他、海馬での発現が観察された。(3)SIFタンパク質がシナプス特異的に局在してシナプスの成長を制御するGEFであることから、神経発生の多様な現象においては異なるGEFが機能していることが予想された。そこでショウジョウバエのデータベースより複数のGEF候補を探索し、その中から胚の神経系で発現する遺伝子に絞ってtrio遺伝子を得た。trioの機能を明らかにするため、突然変異体を多数分離し、その変異表現型の解析を進めたところ、trioは軸索伸長を制御していることが明かとなった。神経細胞の分化過程を制御する分子機構をRhoファミリーGTPaseカスケードに着目して解析することを目的とした。特にRhoファミリーGTPaseの活性化因子であるグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)の同定とその解析を試みた。その結果、ショウジョウバエTrioを同定することに成功した。この分子はRhoファミリーGTPaseを活性化する反応を触媒することが知られているDHドメインを2つ持つ他、SH3ドメインや多数のスペクトリンリピートを持っている。この分子に対する抗体を作製してその局在を調べてみると、胚においては表皮細胞の他、神経細胞での発現が明瞭であり、特に軸索における局在が顕著であった。この分子の機能を明らかにするため、突然変異の分離を試みたところ多数の変異を分離することができ、それらの胚における神経系の表現型を調べてみると、軸索が間違った経路上に伸長していることが明かとなった。また、幼虫および成虫のキノコ体が著しく形を乱し、その原因がまわりの細胞の異常によるものではなく、キノコ体の神経細胞の内在的な性質の変化によることがクローン解析から明かとなった。以上のことから、Trioは軸索の正しい伸長のために必須な制御因子であることがあきらかとなった。さらに、この分子は成熟した脳内における樹状突起にも局在することから、シナプスの動きないしは維持に必要である可能性が示された。今後は、Trioのシナプスにおける役割を明らかにすると共に、Trio関連の情報経路を明らかにする事により、軸索伸長の分子機構を解明していくことを目標とする。われわれは以前にショウジョウバエの活動性が低下した変異株の解析を通してその原因遺伝子still life(sif)を同定した。

sifはマウスRac1を特異的に活性化するグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)をコードしており、このGEFは神経細胞の中でシナプスに特異的に局在して機能することが明かとなってきた。そこで、神経発生の多様な形態分化過程にはSIFタンパク質以外にも多くのGEFがその機能を発揮していることを予想し、神経発生を制御する新たなGEFの同定を試みた。まずショウジョウバエのデータベースからアミノ酸配列の類似性を基準に複数のGEF候補分子を選択し、その中からショウジョウバエの胚の神経系で発現する分子に着目した。その結果得られたのがショウジョウバエTrioである。TrioはRhoファミリーGTPaseのグアニンヌクレオチド交換反応を制御するGEFドメインを2個持つ他、1個のSH3ドメインと複数のスペクトリンリピートを持つ。このタンパク質は胚においては表皮系の他神経系にも存在し特に軸索に顕著な局在が観察された。また、ショウジョウバエの嗅覚記憶の中枢であるキノコ体でも神経繊維全体にわたって分布していることがわかった。その機能を明らかにするため、突然変異株を分離し、その表現型を解析すると、軸索伸長/誘導に異常が生じることが明かとなった。また、キノコ体に変異細胞のクローンを誘導してその表現型を調べたところ、やはり神経繊維の伸長に異常が観察された。以上のことから、Trioは軸索伸長の制御を通して神経回路の形成において重要な役割を持つことが明かとなった。また、電子顕微鏡の観察からTrioはシナプス後部を形成する樹状突起の末端にも存在することからシナプス形成/機能にも関与していることが示唆された。われわれは活動性が低下したショウジョウバエ変異株の解析によりその原因遺伝子still life (sif)を同定してきた。sifはマウスのRhoファミリーGTPaseの中でRac1を特異的に活性化するグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)をコードしており、このGEFは神経細胞の中でシナプスに特異的に局在して機能することが明かとなってきた。そこで、神経発生の多様な形態分化過程にはSIFタンパク質以外にも多くのGEFがその機能を発揮していることを予想し、神経発生を制御する新たなGEFの同定を試みてきた。ショウジョウバエのデータベースからアミノ酸配列の類似性を基準に複数のGEF候補分子を選択し、その中からショウジョウバエの胚神経系で発現する分子に着目した。TrioはRhoファミリーGTPaseのグアニンヌクレオチド交換反応を制御するGEFドメインを2個持つ。また、ショウジョウバエの嗅覚記憶の中枢であるキノコ体でも神経繊維全体にわたって分布していた。trio突然変異株を分離し、その表現型を解析すると、軸索伸長/誘導に異常が生じることが明かとなった。
2波長同時発振型短波長遠赤外レーザー干渉計の開発と大型ヘリカル装置への応用

LHDプラズマの高密度領域の実験及びITERに代表される次期大型核融合実験装置の干渉・偏光計測に必要となる短波長遠赤外レーザー、及びその光学部品の開発を行ってきた。大型ヘリカル装置では、研究の進展に伴い、生成されるプラズマの電子密度は5x10^<20>m^<-3>を超え、現在使用している波長119ミクロンのレーザー干渉計は、プラズマ周辺部においての計測に困難を生じている。このために短波長のレーザー光を用いた干渉計の開発をすすめてきた。本研究により得られた主な結果を以下に記す。1)開発したレーザーは炭酸ガスレーザー励起の遠赤外レーザー(CH_3OD)であり、発振波長は57.2ミクロン、及び47.6ミクロンである。この2本のレーザー光の同時発振を確認するとともに、2波長の総合出力として2.4Wという最も高い出力を得た。両レーザーは、フリーランニング動作時の、約25分間で約±1%以内の出力変動であり、計測用レーザーとしての有効性を確認した。2)計測システムを組み立てる為に必要な光学部品として、結晶水晶、CVDダイヤモンド、高抵抗シリコン基板を選定し短波長領域での光学定数の計測を行った。その結果、本研究計画が目的とする波長50μm帯においては、結晶水晶は、大きな吸収特性を持ち使用不可能であること、CVDダイヤモンドは広い波長領域に渡って低損失であり、理想的な光学部品であるが、高価であり多チャンネルの光学系を構成する部品としては難点があることが分かった。シリコン基板は、その材質を選定することで低損失の光学部品として使用可能であることが分った。3)57.2μm、及び47.6μm光の同時検出のための高速・高感度検出器の開発を進めた。SBD検出器を用いて、57.2μm及び47.6μmのビート信号の検出に成功した。ただし、同時検出は出来なかった。Ge:Ga検出器を導入することによって、2波長のビート信号の同時検出に成功した。4)シリコン板をB.S.,B.C.等の光学部品に用いた干渉計を構築した。その結果、57-μmと48-μmレーザーのビート信号の干渉信号の同時検出に初めて成功した。電磁力加振器を用いたシミュレーション実験によって本2波長干渉計計測システムの有効性を実証する事が出来た。LHPプラズマの高密度領域の実験及びITERに代表される次期大型核融合実験装置の干渉・偏光計測に必要となる短波長遠赤外レーザー、及びその光学部品の開発を行ってきた。大型ヘリカル装置では、研究の進展に伴い、生成されるプラズマの電子密度は2x10^<20>m^<-3>を超え、現在使用している波長119ミクロンのレーザー干渉計は、プラズマ周辺部においての計測に困難を生じている。このために短波長のレーザー光を用いた干渉計の開発をすすめている。今年度に得られた結果を以下に記す。1.開発しているレーザーは炭酸ガスレーザー励起の遠赤外レーザー(CH_3OD)であり、発振波長は57.2ミクロン、及び47.6ミクロンである。

この2本のレーザー光の同時発振を確認するとともに、ショットキー・バリア・ダイオードミキサーを用いて57.2ミクロンレーザー光のビート信号(1MHz)の検出に初めて成功した。2.本短波長レーザーを用いた計測システムの構築に必要となる各種光学部品の光学定数(屈折率、吸収係数)の計測を行い、これまでにCVDダイヤモンド、高純度Si基板の真空窓、ビーム合成器等への適用の可能性を見出した。3.57.2ミクロン、及び47.6ミクロン光の同時検出のための高速・高感度検出器の選定を進めた。現在のところGeGaphotoconductorを第1候補として検討を進めている。4.57.2ミクロンと47.6ミクロンのレーザー光は直交した偏波面を有している。このため干渉計測には偏光方向を揃える必要があり、そのために使用するダイプレクサーの設計、製作を行った。大型ヘリカル装置では、連続入射ペレット入射装置等の開発によって2x10^<20>m^<-3>を超える高密度プラズマが生成されている。現在、干渉計に使用している波長119ミクロンのアルコールレーザーを用いたレーザー干渉計は高密度放電において、フリンジジャンプによる問題を生じている。これを改善するために短波長レーザーの開発とこれを用いた干渉計の開発を進めている。今年度に得られた主要結果を以下に示す。1)昨年度に引き続き2波長レーザーの同時発振の最適化を進めた。昨年度、本科研費により導入したマーチン・パプレット・ダイプレクサーを用いて、レーザー出力の偏光方向の単一化とレーザー発振特性について調べた。その結果、励起用炭酸ガスレーザーの偏光方向と直交する発振成分としては57.2μmの発振線のみであるが、平行方向成分としては、47.6μmの主成分の他に複数の発振線が存在していることが判った。ただし、励起圧力領域に違いが見られることから、分離することが可能とみられ、さらなる特性試験を継続している。2)マーチン・パプレット・ダイプレクサーを導入し、その光学調整を行い、本来の目的である異なる偏光成分を有する2波長レーザー光の単一偏光方向化に向けた試験・調整を実施した。その結果、線幅2μm、間隔1μmのワイヤーグリッドを導入することによって、単一偏光化できることが確認されたが、その効率は約60%程度であり、更なる最適化が必要であることが判った。3)ショットキー・バリヤー・ダイオード検出器を用いて、昨年度は57μmレーザー光のビート信号の検出に成功したが、48μmについては検出できなかった。そこで、今年度新しいタイプの検出器として、パラボラ集光光学システムを用いた検出器を導入することによって、48μmのビート信号の検出に成功した。大型ヘリカル装置では、連続入射ペレット入射装置、ローカルアイランドダイバータ等の粒子制御手法の開発によって、5x10^<20>m^<-3>を超える高密度プラズマが生成されるようになった。このような高密度放電では、現在使用している波長119ミクロンのアルコールレーザーを用いた干渉計はフリンジジャンプによる問題を生じている。1)2波長レーザーの発振特性をCzerny-Turner型の回折格子分光器を用いて調べた。その結果、48-μmレーザーと同じ偏光方向を持つ54μmと85μmの新しいレーザー線が発見された。
マイクロリアクターのための新しい触媒調製法の開発

シリコン製気相接触反応用マイクロリアクターのための新しい触媒調製法について実験的検討を行った。まず、シリコン酸化物層の厚みを変化させるによる白金触媒活性の制御が可能であることを明らかにするとともに、酸化物担体の担持法について検討を行った。また、フォトリソグラフィーを用いたマイクロリアクターチップの作成技術を修得するとともにとこれを用いたシクロヘキサンの脱水素反応の反応システムを完成させ、ミスト熱分解法を応用した触媒の調製手法を検討した。これらを踏まえ、マイクロリアクターチップを用いた触媒のスクリーニングを行った。脱水素特性に加え、同時に酸・塩基特性を評価できるモデル反応として、ブテンの脱水素反応を取り上げた。白金触媒を対象とし、担体や添加物の効果を含め、ミスト熱分解法を中心とする調製法について検討を行った。反応は、アルミナ担体により著しく促進された。促進効果は、アルミナ調製法に依存し、水を溶媒とするゾルゲル法が最適であった。アルミナ層の厚みにも依存する傾向が認められた。炭素質析出が原因と思われる活性の劣化が観察されたため、助触媒として、アルカリの添加を行った。アルカリ金属は、劣化を抑制し、定常活性が得られた。反応率は、添加金属のイオン半径に依存し、カリウムの効果が大きいことがわかった。液相系触媒反応への応用についても検討するための、基礎的検討も行った。ガイドライン付き液多相系マイクロリアクターを用いた有機-水-2相系の反応について検討を行い、通常の回分反応器に比べ、マイクロリアクターを利用することで極めて高い促進効果を得た。これは主に、有機-水2相間の物質移動の促進によると思われる。触媒反応器としてのマイクロリアクター設計に当たっては、マイクロチャンネル内に精密な触媒反応場をいかに構築するかが大きな課題である。本研究では、シリコン基板上に作製したマイクロチャンネルの内部に直接触媒活性点を構築する手法を開発することを目的とした。まず、フォトリソグラフィー法とアミンによる湿式エッチングにより任意の形状のマイクロチャンネルをシリコン基板上に深さ100ミクロン程度まで作製する技術を習得した。さらに、多接点の陽極接合法を用いて、チャンネル上にパイレックスガラス製の覆いを固定化し、マイクロリアクターを作製した。触媒のスクリーニングは触媒成分をシリコン小片の上に担持して行った。パイレックス製のガラス管に小片を充填し、通常の流通管型反応器中で、プロパンの脱水素によるプロピレンの生成反応をモデルとしておこなった。シリコン基板を1000°Cで空気中にて加熱し、表面にSiO薄膜を形成させてから、塩化白金酸水溶液を担持した。乾燥後、反応器中で水素前処理を行ってから反応に供した。酸化前処理時間を変化させたところ反応性に影響を与えることがわかった。6時間処理が、最も高い活性を与えた。処理時間はSiO2層の厚みに影響を与えることから、活性の促進にはSiO2層の厚みに最適地があるものと推定された。また、6時間処理の基板上に、超音波で発生させた塩化白金酸水溶液のミストを流通させ基板上に固定化したところ、注射器で溶液を滴下する含浸担持法に比べ、単位白金量あたりの反応速度が大きく向上した。触媒のスクリーニングは担体成分としてのアルミナおよび触媒成分としての白金をシリコン小片の上に様々な手法で担持して行った。パイレックス製の反応管に小片を充填し、通常の流通管型反応器中で、プロパンおよびシクロヘキサンの脱水素反応をモデルとしておこなった。

シリコン基板を1000°Cで空気中にて加熱し、表面にSiO薄膜を形成させてから、塩化白金酸水溶液を担持した。6時間処理が、最も高い活性を与えた。処理時間はSiO_2層の厚みに影響を与えることから、活性の促進にはSiO_2層の厚みに最適地があるものと推定された。6時間酸化前処理した基盤に、アルミナを担持してから、白金を担持したところ、シクロヘキサンの反応率は大きく向上した。反応率と選択性はアルミナ担体の調製法に大きく依存した。水を溶媒としたゾル・ゲル法で調製したアルミナは最も高い反応率を示したが、分解活性が優先した。アルコール溶媒を用いたゾル・ゲル法やミスト熱分解法で調製したアルミナは、安定した脱水素活性を示した。条件によって、シクロヘキセン選択率が高い点が、注目される。マイクロリアクターの液相反応系への応用についても検討を開始した。触媒反応器としてのマイクロリアクター設計に当たっては、マイクロチャンネル内に精密な触媒反応場をいかに構築するかが大きな課題である。本研究では、シリコン基板上に作製したマイクロチャンネルの内部に直接触媒活性点を構築する手法を開発することを目的とした。触媒はフォトリソグラフィーの手法で作成したシリコンマイクロチャンネル内に前年度開発したミスト熱分解法で調製した。チャンネル深さを確保するため、表面酸化物層をマスクとし、アミンをもちいたエッチング法を採用した。陽極接合法でパイレックスガラス製の覆いを接合し、ガスの出入り口を作成してマイクロリアクターとした。シクロヘキサンの脱水素反応をモデルとしておこなった。この結果は初年度のプロパン脱水素反応の結果と一致した。処理時間はSiO2層の厚みに影響を与えることから、活性の促進にはSiO2層の厚みに最適値があるものと推定された。XPSによる表面分析の結果、酸化物(SiO2)層が薄い場合、下地のシリコン基盤からの電子流入が酸化物層に影響を与えている可能性を見出した。マイクロリアクターの液相反応系への応用の一環として、ガイドライン付2相系マイクロリアクターを用いて、有機-水系二相層流の形成条件を検討した上で、塩化ベンゾイルの加水分解反応について、通常の回分反応器との比較を行った。気相接触反応用マイクロリアクターのための新しい触媒調製法について実験的検討を継続した。昨年度までに、シリコン酸化物層の厚みを変化させるによる触媒活性の制御が可能であること、および酸化物担体の担持法について検討を行った。また、フォトリソグラフィーを用いたマイクロリアクターチップの作成技術を修得するとともにとこれを用いたシクロヘキサンの脱水素反応の反応システムを完成させた。以上を受け、本年度は、マイクロリアクターチップを用いた反応を継続して行った。脱水素特性に加え、同時に酸・塩基特性を評価できるモデル反応として、ブテンの脱水素反応を取り上げた。
ヒドラジドの特性を利用した酸化分解性ポリマーの開発と応用

ジヒドラジドから、ポリ(ジアシルヒドラジン)およびポリ(アシルセミカルバジド)を合成した。いずれのポリマーも、空気中では安定であるにも関わらず、次亜塩素酸ナトリウム水溶液によって速やかに分解する酸化分解性ポリマーであった。ジヒドラジドの酸化カップリングにより直接ポリ(ジアシルヒドラジン)を得た。さらに、ヒドラジドを側鎖に持つポリマーが、酸化反応だけで架橋-脱架橋できることを明らかにした。本研究では溶媒可溶なポリ(ジアシルヒドラジン)を開発し、その重合および酸化分解挙動を検討した。直鎖の脂肪族ジカルボン酸から誘導されたポリ(ジアシルヒドラジン)は溶媒不溶であった。これは、ポリマー鎖間に強い水素結合相互作用が働いているからであると考えられる。そこで、ポリマー主鎖を屈曲させるためにイソフタル酸をジカルボン酸として用いてポリ(ジアシルヒドラジン)を合成した。得られたポリマーは溶解性があったが、高分子量のものは溶媒不溶であった。そこで、イソフタル酸の5位にtert-ブチル基を導入したところ、溶媒可溶で高分子量のポリ(ジアシルヒドラジン)が得られた。モノマーとして活性エステルとジヒドラジドを用いて非プロトン性極性溶媒中で重合を行なったところ、高分子量のポリマーが得られた。得られたポリ(ジアシルヒドラジン)は次亜塩素酸ナトリウム水溶液で対応するジカルボン酸まで酸化分解され、一般にポリ(ジアシルヒドラジン)が酸化分解性ポリマーであることが明らかとなった。一方、得られたポリマーは空気中では分解点である300°Cまで全く変化しないことから、ポリ(ジアシルヒドラジン)は酸化分解性であるにも関わらず、空気中では非常に安定であることが明らかとなった。これは、ポリ(ジアシルヒドラジン)が優れた酸化分解性ポリマーとして様々に応用可能であることを示唆している。さらに、酸化分解の生成物はポリマー原料のジカルボン酸であることから、リサイクルも容易な分解性ポリマーとしても位置づけられる。ヒドラジドは穏やかな酸化剤で酸化すると二量化してジアシルヒドラジンを与えることが知られている。そこで、ジヒドラジドをoxoneで処理したところ、酸化カップリング重合によってポリ(ジアシルヒドラジン)が得られた。すなわち、本系では空気中で取り扱いやすい酸化反応だけを用いて、重合と酸化分解の両方を行なうことができることが明らかとなった。ポリ(4-ビニル安息香酸メチル)の共重合体はヒドラジンと反応して側鎖にヒドラジド構造を持つポリマーを与えた。これをアセトニトリルと水の存在下でオクソンによって酸化したところ、ジアシルヒドラジン構造を形成して架橋した。この架橋体を次亜塩素酸ナトリウム水溶液で酸化分解し、ついで、ジアゾメタンでメチルエステル化したところ、元のポリマーが再生し、酸化反応だけで架橋と脱架橋が可能な系を見出した。イソシアナートとヒドラジドは容易に反応してアシルセミカルバジドを与えた。これを次亜塩素酸ナトリウム水溶液で処理したところ、直ちに酸化分解してカルボン酸を定量的に与えたが、アミン側は反応条件下でさらに酸化を受けた。ビス(ヒドラジド)とジイソシアナートとの重縮合を行ないポリ(アシルセミカルバジド)を合成した。ビス(ヒドラジド)の溶解性が高い場合に高分子量のポリマーが得られた。ポリマー溶液から、キャスト法により強度の高い自立性のフィルムが得られた。このフィルムは次亜塩素酸ナトリウム水溶液で容易に酸化分解した。この反応を利用すれば、ポリウレタンに酸化分解性を付与できると期待できる。ジアシルヒドラジン構造を有するビスフェノールを酸化カップリング反応により合成した。これは次亜塩素酸ナトリウム水溶液で容易に酸化分解した。このビスフェノールを硬化剤として用い、イミダゾールを触媒としてビスフェノールA型のエポキシ樹脂の硬化を検討したところ、高強度の硬化体が得られた。この硬化体はそのままでは極めてゆっくりとしか酸化分解しなかったが、DMAcで膨潤させた状態では速やかに酸化分解を受けた。すなわち、酸化分解性のエポキシ樹脂が得られた。側鎖に安息香酸エステル部位を持つスチレン共重合体を過剰のヒドラジンで処理したところ、定量的にヒドラジド化された。これをNMP-水-DMAc混合溶媒中でoxoneと、あるいは、DMAc中でジアセトキシヨードベンゼンと処理したところ、架橋して溶媒不要のポリマーが得られた。架橋体は、DMAcで膨潤させた状態で次亜塩素酸ナトリウム水溶液で処理したところ、酸化分解によって脱架橋され、溶媒可溶のポリマーとなった。これは、TMSジアゾメタンで処理することにより元のメチルエステルを側鎖に有するポリマーに戻すことができた。同様の反応を、スチレン-アクリル酸メチル共重合体で行なうことができた。一連の反応で回収されたスチレン-アクリル酸メチル共重合体は、再び酸化的架橋-脱架橋系に供することができた。ジヒドロクマリンからジアシルヒドラジン部位を有するフェノール性硬化剤を合成した。

これをエポキシ樹脂と混合し、80°C程度まで加熱すると均一な混合物を与え、ここにイミダゾールを添加したところ、硬化し、熱可塑性の硬化体を与えた。硬化体はガラスや金属を接着することができ、次亜塩素酸ナトリウム水溶液で処理すると分解する、酸化分解性接着剤として利用可能であった。様々なビスヒドラジドを合成した。その結果、5-t-ブチルイソフタル酸から合成したヒドラジドに最も高い溶解性が見られた。MDIとジオールとの重付加によるポリウレタン合成系で、ジオールの10%をこのビスヒドラジドに置き換えて重付加反応を行なった。その結果、アシルセミカルバジドを導入したポリウレタンが得られた。この変性ポリウレタンを次亜塩素酸ナトリウム水溶液で処理したところ、アシルセミカルバジド部位の割合の低下は見られたものの、完全な分解には至らなかった。
異種動物間キメラを用いた多能性幹細胞による肺臓器創出

CRISPR/Cas9を用いて作出したFGF10exon1ヘテロ変異マウス(FGF10Ex1-/+)とFGF10exon3ヘテロ変異マウス(FGF10Ex3-/+)を交配させたところ、産仔は、FGF10Ex1-/-とFGF10Ex3-/-と同様に、肺が完全欠損していることが明らかとなった。そこで、FGF10Ex1-/+とFGF10Ex3-/+を交配させ胚盤胞を得た。この胚盤胞は1/4の確率でFGF10Ex1/Ex3複合ヘテロとなることが予想される。この胚盤胞に、野生型のGFP陽性ES細胞を移入させたのち、偽妊娠マウス子宮に移入し産仔を得た。得た産仔のうち、GFP陽性キメラマウスを継続して飼育した。キメラ率は50%前後であったが、30%は死亡していた。計33匹の生きたキメラマウスを得ることが出来たが、離乳まで生存したのが、11匹に減じた。11匹の遺伝子解析を行ったところ、2匹がFGF10Ex1/Ex3複合ヘテロであることが判明した。この肺組織を免疫蛍光法で2重染色を行い解析した。その結果、1型、2型肺上皮、気管上皮細胞、肺血管内皮細胞のほぼ100%がES細胞由来であることが判明した。一方、肺間質細胞はGFP院陰性細胞が混在していた。肺臓器の大多数の細胞はES細胞由来であることが明らかとなった。以上より、肺欠損マウスにおいて、胚盤胞補完法により、ES細胞由来の肺臓器作出が可能であることが示された。FGF10Ex1/Ex3複合ヘテロマウスを用いることにより、ES細胞由来の野生型ゲノムが混じっても、確実に、複合ヘテロマウスであることが証明できる実験系を確立した。更に、2匹ではあるが、肺を欠損するFGF10Ex1/Ex3複合ヘテロマウスにES細胞由来の肺を作出することに成功した。また、肺組織の解析を行った結果、間質細胞の一部を除いて、ほぼES細胞由来であることが判明した。また組織学的に、正常肺として成熟していた。3年計画の1年目としては、マウス数は少ないが、ES細胞由来肺を作出することに成功しており、進捗は順調と判断している。まず、キメラマウスの離乳後生存率が低く、解析マウスを得ることが困難であるため、解析マウス数を増やす必要がある。そこで、出生直後に全て安楽死させ、マウスの遺伝子解析を行う。キメラマウスを全て遺伝子解析することにより、複合ヘテロマウスにおけるキメラ率や、キメラマウスにおける複合ヘテロマウスの割合を算出し、FGF10複合ヘテロマウスが肺作出にいいモデルか評価する。胚盤胞の効率が悪くなかった場合は、このFGF10複合ヘテロマウスの胚盤胞に、GFP発現ラットES細胞を移入し、ラットES細胞由来の肺が作出可能かの実験を行う。一方で、FGF10複合ヘテロマウスは、肺以外に、四肢欠損をするため、今後大型動物の実験を考え、肺のみを欠損するマウスモデルを作成する必要がある。そこで、TTF-1(Nk2.1)遺伝子変異マウスモデルを作成する方針である。

また、肺組織の解析を行った結果、間質細胞の一部を除いて、ほぼES細胞由来であることが判明した。また組織学的に、正常肺として成熟していた。3年計画の1年目としては、マウス数は少ないが、ES細胞由来肺を作出することに成功しており、進捗は順調と判断している。まず、キメラマウスの離乳後生存率が低く、解析マウスを得ることが困難であるため、解析マウス数を増やす必要がある。そこで、出生直後に全て安楽死させ、マウスの遺伝子解析を行う。キメラマウスを全て遺伝子解析することにより、複合ヘテロマウスにおけるキメラ率や、キメラマウスにおける複合ヘテロマウスの割合を算出し、FGF10複合ヘテロマウスが肺作出にいいモデルか評価する。胚盤胞の効率が悪くなかった場合は、このFGF10複合ヘテロマウスの胚盤胞に、GFP発現ラットES細胞を移入し、ラットES細胞由来の肺が作出可能かの実験を行う。一方で、FGF10複合ヘテロマウスは、肺以外に、四肢欠損をするため、今後大型動物の実験を考え、肺のみを欠損するマウスモデルを作成する必要がある。そこで、TTF-1(Nk2.1)遺伝子変異マウスモデルを作成する方針である。
言語の複層性に基づく日本語条件表現史の分析

本研究は、日本語が複数の層にわたって運用されていることに注目し、その観点から条件表現史を捉えることを目指すものである。今期に関しては、研究代表者は特に逆接辞について調査を進めるとともに、条件表現史を大局的な見地から把握し直し、話し言葉の中でも規範意識が低い領域で顕著に変化を示す領域の検討を行った。研究分担者は、近代日本語の文学作家による文筆活動の実態を捉えることの言語史上の意味を問い直し、価値づける議論を行った。具体的取り組みは以下のとおりである。(1)近世・近代の各資料(浄瑠璃・噺本・洒落本・滑稽本/小説。落語)を対象として、逆接条件に関与する表現のデータ入力を行った。特に落語資料に関しては読解+手入力とコーパスに基づく調査を合わせることによってデータ精度をあげることに努めた。(2)接続助詞について、順接・逆接を含めた用法の全体像について総括的な取りまとめを行った。この作業は、文法史上、特に近世という段階が持つ意味を明確にしておくことを目的とするものであった。その成果は雑誌「日本語学」で公にしている。(3)特に確定条件に関与する接続辞を構成要素とする接続詞を取り上げ、上方・大阪語と江戸・東京語とを比較しながら、両地域で異なった歴史を描く事情を言語文化の指向性の観点から検討した。同内容については論文化を経て、様々な立場の研究者による検討を受けつつある。(4)明治中期以降の小説の文体(言文一致体や雅俗折衷体)の言語を具体的な<語り>のありようから観察し、音読から黙読へと読書習慣が変化する中、それぞれの書き手の表現意図と文体とのかかわりを論じた。さらにこうした個人的営為が如何にして社会的営為となるかについて、言語の間主観性に着目をすることにより理論的整備を行った。本研究課題は、表現者が誰を受け手としているのか、どういう言語文化土壌で運用するのかという視点を加味して言語を捉えることに大きなポイントがある。その観点から、研究代表者は主に接続辞を含む接続詞的な用法の歴史について継続的に考察を進めており、研究分担者は、近代文体史研究において、その観点を持ち込む試みを精力的に行っている。いずれも目標に沿った成果を得られつつあるといえる。なお、コーパスによる調査が本研究において想定以上に効果的であったがために、調査がコーパス整備の済んだ資料を中心に進むこととなっている。その点で計画案とはやや異なるところを含むが、最終的な目標の達成に近づいている点では問題がないと判断している。以上より、全体としては順調に進展しているといってよい状況にあるとみている。次年度は、研究代表者は当初の計画に従って調査を進め、すでに入手済みのデータに基づいた分析に着手していくことになる。研究分担者は、近代文体史の解明を引き続き行う方針である。具体的な内容については以下の(1)(4)に記すとおりである。個々の成果については、適宜、論文執筆、口頭発表によって公にしていく予定である。(1)逆接条件に関するデータ化をさらに進め、それに基づいた用法整理、分析を行う。(2)特にコーパス整備の進んだ落語資料について集中的に取り上げ、時間軸・空間軸にそった接続辞の分析・記述を詳細に行う。その視点から得られた知見を近代の文法史・文法史という大きな枠組みに位置づけ直す。これについては口頭発表を予定している。(3)条件表現が汎言語層的に歴史的推移を示す領域に関わって、従属節史全体の中に位置づく根源的変化を指摘する。そのためには、その変化を推進する要素として「一般性」(≒恒常性。「個別性」に対立する概念)が関与していることを証明する必要があると考えている。(4)近代文体史については、個々の作家の活動について観察を継続するとともに、これまで明らかにしてきた知見を大きく取りまとめる。その内容は博士論文として提出する予定である。

(4)明治中期以降の小説の文体(言文一致体や雅俗折衷体)の言語を具体的な<語り>のありようから観察し、音読から黙読へと読書習慣が変化する中、それぞれの書き手の表現意図と文体とのかかわりを論じた。さらにこうした個人的営為が如何にして社会的営為となるかについて、言語の間主観性に着目をすることにより理論的整備を行った。本研究課題は、表現者が誰を受け手としているのか、どういう言語文化土壌で運用するのかという視点を加味して言語を捉えることに大きなポイントがある。その観点から、研究代表者は主に接続辞を含む接続詞的な用法の歴史について継続的に考察を進めており、研究分担者は、近代文体史研究において、その観点を持ち込む試みを精力的に行っている。いずれも目標に沿った成果を得られつつあるといえる。なお、コーパスによる調査が本研究において想定以上に効果的であったがために、調査がコーパス整備の済んだ資料を中心に進むこととなっている。その点で計画案とはやや異なるところを含むが、最終的な目標の達成に近づいている点では問題がないと判断している。以上より、全体としては順調に進展しているといってよい状況にあるとみている。次年度は、研究代表者は当初の計画に従って調査を進め、すでに入手済みのデータに基づいた分析に着手していくことになる。研究分担者は、近代文体史の解明を引き続き行う方針である。具体的な内容については以下の(1)(4)に記すとおりである。個々の成果については、適宜、論文執筆、口頭発表によって公にしていく予定である。(1)逆接条件に関するデータ化をさらに進め、それに基づいた用法整理、分析を行う。(2)特にコーパス整備の進んだ落語資料について集中的に取り上げ、時間軸・空間軸にそった接続辞の分析・記述を詳細に行う。その視点から得られた知見を近代の文法史・文法史という大きな枠組みに位置づけ直す。これについては口頭発表を予定している。(3)条件表現が汎言語層的に歴史的推移を示す領域に関わって、従属節史全体の中に位置づく根源的変化を指摘する。そのためには、その変化を推進する要素として「一般性」(≒恒常性。「個別性」に対立する概念)が関与していることを証明する必要があると考えている。(4)近代文体史については、個々の作家の活動について観察を継続するとともに、これまで明らかにしてきた知見を大きく取りまとめる。その内容は博士論文として提出する予定である。理由:計画に従って、ほぼ当初の予定通りに予算消化を行った。ただその中にデータ入力に関わる謝金を一定額見込んでいた部分があったが、本年度は想定よりもコーパスの調査に力を注ぐこととなり、その作業分は次年度に先送りすることとなった。そのことによって次年度使用額が生じたものである。使用計画:次年度使用額は、上記理由で順序が入れ替えとなった作業部分に充てることになる。他はそのまま当初の計画に従って行う予定である。
炎症性腸疾患の病態解明および治療薬開発に向けての機能ゲノム解析

核内レセプターPPARγリガンドはマウス腸炎モデルに対してきわめて高い治療効果を有することをわれわれは報告してきた。(Nakajima et al.Gastroenterology 2001)今回の研究では本リガンドが核内レセプターのリガンドということを考えると遺伝子発現制御により治療効果が発揮されていると考えられた。これを逆に標的遺伝子を同定するために、マウス腸炎モデルにおいて、本リガンド投与で変化する遺伝子発現のプロファイリングを行い治療や病態解明に有用な標的遺伝子の同定を試みた。PPARγリガンドはマウス腸炎モデルに対してきわめて高い治療効果を有する。本リガンドの標的遺伝子を同定するために、マウス腸炎モデルにおいて、本リガンド投与で変化する遺伝子発現のプロファイリングを行い治療や病態解明に有用な標的遺伝子の同定を試みた。
てんかん脳波の数理的特徴付けと発作予測に向けて

研究実績の概要は次の通りである。池田班から提供された広域周波数帯域ECoG記録脳波10患者データについて、6患者に関して発作時高周波振動におけるサークルマップ型の力学系を発見した。この力学系は次のように得られるものである。まず脳波データの差分を取り、差分についての時間遅れ1ステップによるローレンツプロットを作る。高周波振動を観測する時間間隔においてはトーラス型の軌道を得ることができた。このトーラス型の軌道から角度方向についてのローレンツプロットを繰り返し、角度方向に関する力学系を非線形時系列解析によって得ることができたものである。患者1の示す高周波振動についてはサークルマップ型の力学系のパラメータを決定することもできている。この高周波振動は発作時に0.2秒程度の生起を繰り返す。生起を繰り返すダイナミクスについては検討中である。また、差分時系列に対するシンボリックトランスファーエントロピーに関して協力研究者の田所とともにPt1の各ch間で計算した。トランスファーエントロピーは2つの時系列間に存在する情報の流れを定量化するものであるが、必要な計算資源が膨大になる。これを単純化してシンボルによる情報の流れを与えるものがシンボリックトランスファーエントロピーである。差分時系列に対するシンボリックトランスファーエントロピーは比較的一様であり、焦点電極の関わる場合は発作間欠期てんかん性徐波の生起と同期している。予定した研究計画の進捗状況は次の通り順調である。既に結果の出ていた患者1,患者2の脳波データにおけるサークルマップ型力学系の存在を示した手法と同様に、新たに池田班から提供された広域周波数帯域ECoG記録脳波8患者データについて、6患者に関して発作時高周波振動におけるサークルマップ型の力学系を発見した。先行して解析した2患者についての結果が特殊なものではなく、普遍性を持つことが示唆されたと考えられる。差分時系列に対するシンボリックトランスファーエントロピーに関して協力研究者の田所とともに解析した結果、脳波波形から得られるトランスファーエントロピーに比較すると非発作時は一定値を保つ挙動を示し、焦点のslow shiftに対してよく反応する結果が得られた。非発作時の差分時系列は正規分布によってよく近似できることを用い、正規分布のカルバックライブラー情報量によるred slowの検出を試みた。これは研究計画にない試みであるが、正規分布間のカルバックライブラー情報量は平均値と分散のみによって決まるため、計算を極めて軽量に遂行できる。患者1の基準電極と各電極間のカルバックライブラー情報量はslow shiftおよびred slowによく反応することが確認できた。パワースペクトル残差による焦点の同定とともに用いることで、red slowの発生頻度などを統計的に高精度に判定できる可能性がある。以上の観点から、研究計画にない成果を含み、計画以上に進展しているものと判断する。今後の研究の推進計画を下記に示す。(1)高周波発振現象における非線形振動を説明する離散力学系を非線形時系列解析の手法から決定する。(2)発作間欠期てんかん性徐波のマーカーとしてパワースペクトルの対数スケールにおける最小自乗残差を適用する。(3)ECoG記録における観測部位間の相互作用をトランスファーエエントロピーおよびカルバックライブラー情報量を用いた双方向型ネットワークとして定式化し、高次元結合形力学系によるモデル構築を試みる。全計画を通じ、池田班から提供されている10患者データを用いて解析を進める。(1)に関しては、サークルマップ型の離散力学系を原型とし、そのパラメータを決定する。パラメータ決定には重み付きの最小自乗法を用いる。重みについては時系列が生成する力学系の不変測度を打ち消すような重みを定義する。力学系のパラメータと時系列の重みを記述する関数形を同時に決定する点が重要である。(2)に関しては、高周波発振と長周期の徐波とが共起する発作間欠期てんかん性徐波のマーカーとして、パワースペクトルの対数スケールにおける最小自乗残差を確立する。患者1においては最小自乗残差が一定の閾値を一定時間以上継続して下回る頻度がてんかん焦点を特定していることを発見している。これと同時に、差分時系列を正規近似して基準電極とのカルバックライブラー情報量を与えることで、高周波発振と徐波の共起を精密に判定する。(3)に関しては、すでにトランスファーエントロピーの評価を焦点間において得ている。発作直前までほぼ一様に振る舞うトランスファーエントロピーが発作時に大きく変動することがわかっており、発作間欠期と発作時の相互作用が異なることを解析する。