hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会資本整備効果のモニタリングのための時空間統計モデルに関する研究

本年度前半は,非定常な性質を示すデータに対して,長期記憶性に関する構造方程式を仮定した時空間統計モデルの開発を行った.なおこの分野については,近年特に研究成果が活発に発表されているため,最新の研究成果を積極的に取り込むことに留意して論文レビューを行った.長期記憶性を考慮した時空間統計モデルによって,多時点の地域生産関数を推計し,社会資本整備効果の時間的な波及効果と,空間的な波及効果の大きさを定量的に明らかにすることができた.この研究により,地域の社会資本整備を相互に連携して戦略的に行う必要性が示された.なお得られた研究成果は,土木学会論文集へ投稿した.本年度後半は,開発した時空間統計モデルに基づいて,地域間の知識交流による生産力の向上(知識のスピルオーバー効果)を考慮した地域生産関数モデルの開発を行った.このモデルは,社会資本整備の時間波及効果と空間波及効果の相乗効果を明らかにすることができる.開発したモデルを適用したところ,社会資本の生産力効果りうち,知識のスピルオーバー効果が占める割合が極めて大きいことが明らかとなった.この研究成果については,土木計画学・研究論文集への投稿を予定している.さらに,交通ネットワーグサービス水準および地域間流動との関係については,Wilsonの不均衡モデを応用した実証モデルを開発し,分析を行っな.業務集積量と地域間流勢に関する統計分析の結果,交通ネットワーク資本が業務集積量に有意な影響を及ぼしていることが分かった.この研究成果については,土木計画学研究・論文集への投稿を行った.最後に,以上の研究成果を踏まえて交通ネットワーク整備を含む社会資本整備効果をモニタリングする上では,長期的な戦略と適切な地域間連携が重要であることを明らかにした.本年度前半期は,空間統計学,時系列分析に関する既往研究のレビューを行った.空間統計学に関しては,パラメータの推定法や社会資本整備効果の他地点への波及効果を表現する空間依存パラメータの推計法や,仮説検定法などの研究動向の整理を行った.その結果,空間的な波及効果に関して,空間確率過程の定常性を確保しながら,地点間の空間相関を柔軟に表現することのできるモデル化手法の重要性が確認できた.また行政コスト不効率性に対する道路などの社会資本整備量の影響を実証分析によって検証したところ,有意な影響が確認できた.時系列分析に関しては,特に定常状態で外生変数の変化が内生変数に対して長期にわたって影響を及ぼす長期記憶性に着目して既往研究のレビューを行った.その結果,計量経済学の分野で開発された条件付き最小自乗誤差法が利用可能であるとの見通しを得た.共和分時系列に関する研究動向や,長期記憶性に関する構造変化の仮説検定法については,引き続き文献調査を行うこととした.本年度後半期は,前半期に収集した既往の研究成果を踏まえて2つの課題に取り組んだ.まず,地点間の空間相関を柔軟に表現することのできる空間統計モデルとして,多属性空間依存パラメータを含む空間自己回帰モデルを開発した.このモデルを,地域交通社会資本サービスが地域の事業所立地量に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした分析に適用したところ,その適用可能性が確認できた.時空間統計モデルについては,計算負荷の高い多地点および多時点の観測データ間の誤差構造を含む尤度関数の最大化を効率的に行うため,既往研究を拡張して外生変数の構造パラメータを同時推計できる条件付き最小自乗誤差法の推計アルゴリズムを開発し,地域生産関数の推計に適用した.長期記憶型地域生産関数については,パラメータ推計の安定性を向上させるため,引き続きモデル開発を行うこととした.本年度前半は,非定常な性質を示すデータに対して,長期記憶性に関する構造方程式を仮定した時空間統計モデルの開発を行った.なおこの分野については,近年特に研究成果が活発に発表されているため,最新の研究成果を積極的に取り込むことに留意して論文レビューを行った.長期記憶性を考慮した時空間統計モデルによって,多時点の地域生産関数を推計し,社会資本整備効果の時間的な波及効果と,空間的な波及効果の大きさを定量的に明らかにすることができた.この研究により,地域の社会資本整備を相互に連携して戦略的に行う必要性が示された.なお得られた研究成果は,土木学会論文集へ投稿した.本年度後半は,開発した時空間統計モデルに基づいて,地域間の知識交流による生産力の向上(知識のスピルオーバー効果)を考慮した地域生産関数モデルの開発を行った.このモデルは,社会資本整備の時間波及効果と空間波及効果の相乗効果を明らかにすることができる.開発したモデルを適用したところ,社会資本の生産力効果りうち,知識のスピルオーバー効果が占める割合が極めて大きいことが明らかとなった.この研究成果については,土木計画学・研究論文集への投稿を予定している.さらに,交通ネットワーグサービス水準および地域間流動との関係については,Wilsonの不均衡モデを応用した実証モデルを開発し,分析を行っな.業務集積量と地域間流勢に関する統計分析の結果,交通ネットワーク資本が業務集積量に有意な影響を及ぼしていることが分かった.この研究成果については,土木計画学研究・論文集への投稿を行った.最後に,以上の研究成果を踏まえて交通ネットワーク整備を含む社会資本整備効果をモニタリングする上では,長期的な戦略と適切な地域間連携が重要であることを明らかにした.
咀嚼による記憶機能維持のメカニズム解明についての研究

平成29年度は咀嚼が大脳皮質のニューロンの活性化にどのような影響を与えているかを検討するために、咀嚼後のモデル動物の脳全体を約3mm間隔で冠状断でスライスし、断面を観察したが、神経細胞内へのカルシウムの流入、すなわち神経細胞の活動が認められた領域に一定の法則は認められなかった。そこで、今年度は矢状断および水平断によるスライスについても検討を行った。しかしながら冠状断と同様規則性は認められなかった。また、平成29年度の結果から、短時間の咀嚼が大脳皮質内で学習記憶機能の促進と関連のあるCREBおよびBDNFのmRNAの発現を上昇させることを確認した。そこで、今年度は、咀嚼による上記遺伝子発現の促進に局在があるかどうかを調べるために、短時間の咀嚼を行ったモデル動物および行わなかったモデル動物から摘出した大脳皮質を左右に分割しさらにそれらを前方、中央、後方の計6つブロックに分割し、同様の計測行った。その結果、両群の上記の遺伝子の発現に有意な差を認めなくなった。咀嚼によるCREBおよびBDNFのmRNAの発現促進効果は大脳皮質の特定の場所で起きているわけではないことが明らかとなった。さらに、咀嚼の長期的な効果を検討するために、液体飼料または固形飼料による長期飼育を行い咀嚼を行わないモデルと咀嚼を行うモデルの2群を作製し、両者における学習記憶機能に関わる遺伝子発現の相違について検討を行った。なお、両飼料の栄養成分は同等のものを使用した。中枢神経系の発達や修復に必要なコレステロール輸送に関与するApoEについては、両群に差を認めなかった。同遺伝子の発現は咀嚼を行ったモデル動物で高い傾向を示したが、その差は、短時間の咀嚼直後の計測結果より明確ではなかった。CREBおよびBDNFのmRNAは咀嚼直後に発現の促進を認めたが、その発現の促進は常に持続されているわけでなない可能性が示唆された。これまで、咀嚼が学習記憶機能を向上または維持させる現象は、動物、ヒトを問わず多数報告されており、fMRIやPETを用いた研究により、咀嚼が、一次感覚運動野等の血流や細胞代謝を増加させることが知られている。本研究では、これまでの研究結果を元に、咀嚼による三叉神経の求心性シグナルが神経細胞の発火を促し、シナプス形成促進物質を産生することによって、シナプス形成の促進が起こり、その結果として記憶機能の維持、向上が起こっているとの仮説を立てた。そこでCa2+プローブの利用により神経細胞の発火を可視化し、咀嚼が記憶機能の維持・向上にあたえる影響についてより詳細なメカニズムを明らかにすることを目的とした。一定時間、絶食をさせた後、給餌させ、咀嚼を行ったことを確認したモデル動物を、できるだけ早く頸椎脱臼により安楽死させ、脳を頭蓋より一塊として取り出し、Ca2+プローブであるCaTM-2と反応をさせ、共焦点レーザー顕微鏡にて、画像の取り込みを行った。その結果、Ca2+プローブの発色が微弱であったことから、フォルマリンによる固定方法から、固定を行わず、凍結切片を作製し、細胞透過性のあるCa2+プローブと反応させた。その結果、神経細胞の発色を認めたものの、神経の活性化部位に一定の規則性は認められず、再現性のある結果は得られなかった。安楽死を行う際の刺激も脳の活性に影響を与えるため、飼育瓶の中で、咀嚼中に麻酔ガス濃度を上昇させ安楽死させる方法など、実験条件を工夫してみたが、やはり脳内の活性化を検出ことは可能であったが、その部位に一定の規則性は見出すことは出来なかった。実験設備、試薬等、実験に必要な物資の入手はスムーズであったが、次の2つの点により、当初の予定よりも実験の進行に時間を要した。1.咀嚼を終えたモデル動物の脳を摘出し、Ca2+プローブと反応させ、発色に至るまでの実験条件の調整に時間を要した。Ca2+プローブは培養細胞にはよく用いられている試薬で、培養細胞用のプロトコールは充実しているのに対し、組織染色のプロトコールも存在しているものの、その詳細が分かりにくく、試適濃度や反応時間の検索を行った。さらに細胞膜の透過性が亢進するような処理を行うと反応が悪かった。そのため、細胞膜を透過するCa2+プローブに切り替えることによって発色の問題は解決することができた。2.試薬と細胞内のCa2+が反応し、発光が起こった部位を検索した。発光部位は動物個体によって相違があり、一定の規則性を見出すことができなかった。この結果から、咀嚼から、安楽死させるまでのプロセスによって反応を起こす部位に規則性がないのか、そもそも咀嚼による脳の活性化部位はラットでは個体によって違いがあり、規則性がないものなのかについて鑑別する必要が生じた。そのため、咀嚼から安楽死の間にできるだけ刺激をしない実験条件を設定し、再現性のある結果を模索するのに時間を要した。咀嚼が大脳皮質のニューロンの活性化にどのような影響を与えているかを検討した。

24時間絶食させたモデル動物に5分間の咀嚼を行わせ、可及的に素早く安楽死させた後、脳組織を一塊として取り出し、神経細胞内のカルシウムイオンと結合すると発色するCaTM-2で処理を行い、共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行った。脳全体を23mm間隔でスライスし、断面を観察したが、神経細胞内へのカルシウムの流入、すなわち神経細胞の活動が認められた領域に一定の傾向、法則は認められなかった。次に、咀嚼による遺伝子の発現について検討を行った。24時間絶食させたモデル動物に5分間の咀嚼を行わせ、可及的に素早く安楽死させた後、脳組織を一塊として取り出し、学習記憶機能と関連があることが報告されている遺伝子群について、リアルタイムRT-PCR法により遺伝子発現の変化を検索した。対照群として固形飼料と同等の栄養価を含む液体飼料を摂取させる群を設定し、比較を行った。その結果、咀嚼を行うことで、脳組織内のCREB、BDNFが有意な上昇を示した。BDNFはシナプスの形成を増強することで学習記憶機能に寄与する因子として知られている。さらにCREBはBDNFの読み込みを開始するための転写因子として知られている。一方、その機能が低下するとアルツハイマーを発症することが疑われているApoEについては、咀嚼を行ってもその発現に変化は認めなかった。しかしながら肝臓で発現しているApoEについては咀嚼によって発現量の増加を認めた。以上の結果から、咀嚼はBDNFを介する学習記憶機能の増強に有効であること、咀嚼は同じ遺伝子であっても臓器によってその影響は異なっていることが示唆された。当初の予定としては、細胞内に流入したカルシウムイオンを検索することで、咀嚼による神経活動の盛んな領域を特定し、その領域と他の領域との遺伝子発現の差異について検討する予定であった。しかしながら、神経活動か盛んな領域に一定の傾向が認められなかったことから、まずは脳全体の学習記憶に関与することが報告されている遺伝子について検討を行うこととした。その結果、いくつかの遺伝子が咀嚼によってその発現が増強することを明らかにすることができた。また、咀嚼による遺伝子発現への影響が臓器によって異なっていることも明らかにした。神経の興奮よりも遺伝子の発現にターゲットを絞ったほうがより明確な結果を得られることがわかり、今後の実験の進め方の方向性を示すことができたと考える。平成29年度は咀嚼が大脳皮質のニューロンの活性化にどのような影響を与えているかを検討するために、咀嚼後のモデル動物の脳全体を約3mm間隔で冠状断でスライスし、断面を観察したが、神経細胞内へのカルシウムの流入、すなわち神経細胞の活動が認められた領域に一定の法則は認められなかった。そこで、今年度は矢状断および水平断によるスライスについても検討を行った。しかしながら冠状断と同様規則性は認められなかった。また、平成29年度の結果から、短時間の咀嚼が大脳皮質内で学習記憶機能の促進と関連のあるCREBおよびBDNFのmRNAの発現を上昇させることを確認した。そこで、今年度は、咀嚼による上記遺伝子発現の促進に局在があるかどうかを調べるために、短時間の咀嚼を行ったモデル動物および行わなかったモデル動物から摘出した大脳皮質を左右に分割しさらにそれらを前方、中央、後方の計6つブロックに分割し、同様の計測行った。その結果、両群の上記の遺伝子の発現に有意な差を認めなくなった。咀嚼によるCREBおよびBDNFのmRNAの発現促進効果は大脳皮質の特定の場所で起きているわけではないことが明らかとなった。さらに、咀嚼の長期的な効果を検討するために、液体飼料または固形飼料による長期飼育を行い咀嚼を行わないモデルと咀嚼を行うモデルの2群を作製し、両者における学習記憶機能に関わる遺伝子発現の相違について検討を行った。なお、両飼料の栄養成分は同等のものを使用した。
地球固体物質における衛撃波変成作用の研究

本研究で得られた新しい知見は次のようにまさめられ、国際論文として公表した。(1)衝撃変成をうけた紘物粒子を超音波ディスクカッタ-で周囲をあまり破壊せずに選択的に取り出せ、X線・電子顕微鏡による構造解析が可能である。(2)超高速物質が衝突してできた北米・豪州のインパクトクレ-タ-と人工クレ-タ-中の衝撃変成石英紘物の物性変化を時間・空間解析した。衝撃波による超高圧の影響は、これまで高圧シリカ紘物の多量の残存によって実証されていたが、本研究では、瞬時に常圧の低温型石英紘物を多量形成されることが分かった。小数第3位に誤差がでるような高精度の単結晶X線構造解析実験から、その衝撃変成石英は、密度が水晶の標準デ-タより1%程度異常に高いことが分かった。(3)衝撃変成作用を受れた石英に衝撃ラメラベインが形成されているのは、超高圧下での高密度相が急激に減圧されて低密度相になるときの体積の差に相当することが分かった。地殼変動などのように地下深所で長時間かけて高温・高圧変成作用を受けた試料30個の石英には、このような衝撃変成ラメラベインは観察できなかった。(4)直径1km程度のアリゾナ・バリンジャ-隕石孔では、高密度シリカ紘物は、クレ-タ-のリムやセンタ-の地下深所に多い。レ-ルガン実験による直径約10cm程度の人工クレ-タ-では、クレ-タ-のリム壁面に高密度相や高温相が残存している。したがって、衝突による衝撃変成作用は衝突で外部に放出された中央部付近のエジェクタ-またはクレ-タ-のリム壁面に多量に残存していることが分かった。(5)恐竜や海生生物が大量に絶滅した白亜紀末期のK/T境界ができた理由は、本研究の実験結果から日本・欧米などのK/T境界に、高密度石英と衝撃変成ラレラペインをもつ石英が多産することが分かったので隕石等の地球外物質の超高速衝突によるものであると考えられる。
新発見アトピー性皮膚炎マウスの疾患モデル化と責任遺伝子のポジショナルクローニング

近年我が国では小児アトピー性皮膚炎患者の著しい増加と難治化、成人化等が大きな社会問題となっている。これらの要因として、生活習慣の変化、アトピー性皮膚炎の発症機序が未だに明確でないこと、医療不信に起因するステロイド外用薬に対する忌避と民間療法の濫用などが考えられる。また一方ではアトピー性皮膚炎の適切なモデル動物が少ないことも影響している。著者はこのような背景において、日本産野生マウス(モロシヌス)から作出した近交系マウスKORの中にヒトのアトピー性皮膚炎によく似た症状を自然発症する個体を発見し、本変異マウスをNAD(Nippon Atopic Dermatitis)マウスと命名した。NADマウスは、種々の交配実験により、この症状は常染色体性劣性遺伝形式をとることがわかったので、NADマウスの繁殖・維持方法を確立すると同時に、NADマウスが日本産野生マウス由来であり、行動が俊敏なことから、取り扱いが容易な、いわゆるラボラトリーマウスに原因遺伝子を導入したコンジェニック系の樹立を目指し、78年を要して遺伝的背景の異なる4系統アトピー性皮膚炎コンジェニック系、A.NAD、AKR.NAD、BALB.NADおよびC57BLNADマウスを樹立した。これらのコンジェニック系マウスは理研バイオリソースセンターに寄託し、国内外の研究者が自由に使用可能になるようにした。これらの要因として、生活習慣の変化、アトピー性皮膚炎の発症機序が未だに明確でないこと、ステロイド外用薬に対する忌避と民間療法の濫用などが考えられる。申請者はこのような背景において、日本産野生マウスから作出した近交系マウスKORの中にヒトのアトピー性皮膚炎によく似た症状を自然発症する個体を発見し、本変異マウスをNAD(Nippon Atopic Dermatitis)マウスと命名した。NADマウスの初期病変は生後4-5週齢時に眼瞼の浮腫として認められ、その後浮腫は口唇と顔面全体におよび、同時に前肢による掻痒行動によって増悪する重度の湿疹と脱毛が顔面全体と首、前肢屈曲側に広がった。これらの症状はヒトのアトピー性皮膚炎に酷似していた。病理所見は、表皮の剥離、真皮の肥厚、マスト細胞、リンパ球の浸潤が認められた。8週齢時の血中IgE値は対照のKORマウスは雌雄ともに0.1μg/ml程度であるのに対してNADマウスは高IgE血症を呈し、雌5,200μg/ml、雄2,400μg/mlと雌の方がかなり高値であった。今年度は、アトピー性皮膚炎原因遺伝子nadの染色体マッピングを行い、責任遺伝子nadをマウス第10染色体上のD10mit53の極近傍にあることを明らかにした。来年度はnad遺伝子のポジショナルクローニングを目指す。また、本申請期間内の新規アトピー性皮膚炎モデル動物の樹立を目指し、系統育成中であるが、同時にnad遺伝子をTh2優位系、BALB/cマウスおよびTh1優位系、C57BL/6マウスなどのラボラトリーマウスに導入したコンジェニックマウスの作出も行っている。なお、NADマウスの特許出願を平成14年9月に行い(特願2002-273447)、今年度は特許の審査請求を行った。

NADマウスの初期病変は生後4-5週齢時に眼瞼の浮腫として認められ、その後浮腫は口唇と顔面全体におよび、同時に前肢による掻痒行動によって増悪する重度の湿疹と脱毛が顔面全体と首、前肢屈曲側に広がった。これらの症状はヒトのアトピー性皮膚炎に酷似していた。病理所見は、表皮の剥離・真皮の肥厚・マスト細胞・リンパ球等の浸潤が認められた。8週齢時の血中IgE値は対照のKORマウスは雌雄ともに0.1μg/ml程度であるのに対してNADマウスは高IgE血症を呈し、雌5,200μg/ml、雄2,400μg/mlと雌の方がかなり高値であった。アトピー性皮膚炎原因遺伝子nadの染色体マッピングは、NADマウスとBALB/cマウスとを交配してF1を得え、さらにF1同士を交配してF2個体約1,000匹を作出し、アトピー性皮膚炎発症の有無を皮膚症状および血中IgE値により表現型を判定した。次いで腎臓からDNAを調整し、マイクロサテライトマーカーを用いた連鎖解析により原因遺伝子の染色体マッピングを行った。その結果、原因遺伝子nadはマウス第10染色体上のD10mit53の極近傍にあることを明らかにし、候補遺伝子を7に絞り込んだ。今後は作出途上のnad遺伝子をTh2優位系、BALB/cマウスおよびTh1優位系、C57BL/6マウスなどのラボラトリーマウスに導入したコンジェニックマウスの完成とnad遺伝子のポジショナルクローニングを目指す。なお、平成14年9月にNADマウスの特許出願を行った(特願2002-273447)今日、アトピー性皮膚炎患者の著しい増加と難治化、成人化、医療不信によるステロイド外用薬に対する過度の忌避、アトピービジネス・民間療法の氾濫等が大きな社会問題である。その根元は未だにアトピー性皮膚炎の発症機序が明確でないことにあり、またこれまでに適切なモデルマウスが存在しなかったこともその一因である。申請者は野生からの新しい遺伝素材を実験動物に取り入れるため、日本各地で野生マウスを捕獲し、近交系化を行ってきた。これらの野生由来近交系マウスのうちKOR1(福島県郡山市)マウスにアトピー性皮膚炎を発症する個体を発見し、NAD(Nippon Atopic Dermatitis)マウスと名付けた。NADが日本産野生マウスであることから、実験動物としての有用性を増すために、取り扱いやすく、また一般的なラボラトリーマウスに原因遺伝子を導入したコンジェニック系の作出を行った。コンジェニック系の作出には、6年の歳月と多大の労力を要したが、アレルギー抵抗性系のC57BL/6マウス、感受性系のBALB/cマウス、および免疫学的変異が知られているA/Jマウス、AKRマウスの計4系統に原因遺伝子を導入し、アトピー性皮膚炎コンジェニックマウスの樹立に成功した。これらのコンジェニックモデルは遺伝的背景の差異により、多彩な表現型を認め、アトピー性皮膚炎の病態解明、創薬、予防、遺伝子治療等に有用な情報を提供する。NADマウスの原因遺伝子の探索は、BALB/cマウスとの交配F2約1,000匹を得て染色体のファインマッピングを行い、候補遺伝子の位置をマウス第10染色体上に絞り込み、Traf3ip2(TNF receptor-associated factor 3 interacting protein 2)であることを明らかにした。
プラットフォーム・ビジネスがもたらす新しい働き方に関する研究ーUberの日米比較

昨年度から継続するライドシェア導入に関する日米比較研究について、本年度は公的規制を中心に分析を進めた。具体的には、S.Jacoby、T.Alturaとの共著論文(Socio-Economic Reviewに投稿中、revise and submitの段階)について検討した。論点は、昨年度から引き続くものに加え、日本国内でもライドシェアへの規制と民泊に対する規制とでは差異が存在することに着目し、その要因について、市場の棲み分けの可能性、政治的・社会的力関係の差異から分析を行い、投稿論文の改訂に反映させた。本年度最も力点を置いたのは、既存のタクシー産業の乗務員のアンケート調査とその分析である。アンケート調査は労働組合の全面的な協力のもとに行われ、8734部(回収率60.2%)の回答を得た。調査項目には、賃金水準・制度、労働時間、シフト、営業方法に加え入職動機や経路、退職や定年に関わる項目が含まれれている。また、全タク連の新戦略や配車アプリの活用、ライドシェア、人手不足問題への考えも調査している。このアンケートの集計と初歩的分析の結果については報告書にまとめることができた。より詳しい分析は、収集したデータに基づいて今後進めていくことになるが、人手不足問題や新戦略、配車アプリの活用への評価に関して都市部と地方部で大きな差異が存在することが明らかになった。また、地方部での高齢者や年金受給者に支えられるタクシー産業の実態も浮き彫りとなった。なお、過疎地域での中小タクシーの実態は、東北地方のタクシー会社へのインタビュウ調査でも明らかになっている。さらに、Uber配車アプリの活用事例のインタビュウ調査も行い、日本での純粋ライドシェア導入の動きは顕著ではないが、直接・間接の影響は及びつつあり、その内容は地域が抱える課題やタクシー会社の経営戦略の違いによっても異なることが見出された。米国の研究協力者とともに、タクシー及びライドシェアに関する両国の規制の差異とその要因の分析を進めた。米国については、K.Wyman(NYU)の研究、日本については新経済連盟へのインタビュウ内容等がその中心的題材となった。この中で、タクシー運転手の法的地位の差異、タクシー会社の組織の差異、公共交通機関としてのタクシーの位置づけ(政策上)の有無等が分析を深めるべき論点として析出された。また、ライドシェアに対抗する目的で日本のタクシー会社が改革プランを進めていることをふまえ、その実現可能性について分析を進めた。具体的には、北九州市・飯塚市・佐賀市・旭川市のタクシー会社、タクシー運転手の労働組合のナショナルセンターである全自交に対してインタビュウを行った。この結果、前述の改革プランは、運転手の高齢化・不足や利用者の低減に直面する地域では有効ではなく、むしろその推進の結果、首都圏・地方中核都市を中心とした大手と地方都市・過疎地の中小との間の様々な意味での「格差」が増幅される可能性が存在ことが見出された。また、運転手不足が深刻な地域では、女性・高齢者をパートや請負(委託)の運転手として活用すること、その中で配車アプリを活用することなどが検討されている事実も発見された。さらに、日本において実際にUberの配車アプリを活用している事例として、京丹後市丹後町、北海道中頓別町の調査を行った。その結果、こうした事業(NPO等)での働き方は、拘束時間の短いオンデマンドによる働き方であり金銭目的を主眼とする労働ではないということ、地域の共同体を支えというミッションを有する労働だということ、観光客の利便性の向上を図るという機能も担っていることなどが明らかとなった。そして、こぅした働き方は、先述の運転手不足が深刻な地域での取り組みと重なる分があることも見出された。日米でのライドシェアへの規制の比較とその要因の分析については、計画していた以上に議論と分析が進み、現在英文での共著ペーパーを作成中である。また、日本においてUberへの対抗措置としてタクシー業界が進めている措置が、首都圏や地方中核都市の大規模タクシー会社と地方都市や過疎地でのタクシー会社での働き方との差異を拡大する方向で作用していることが調査によって明らかとなり、この点も予期していた以上の成果であった。さらに、日本でライドシェアを推進する主体である新経済連盟のインタビュウを実施することで国土交通省の政策との関係について分析する素材を得ることができた。これらについては、本研究が順調に進捗している面として評価できる。その一方で、アメリカでのライドシェアの実態の分析については、予定していたアメリカ側の研究協力者の事情もあり、2018年3月のサンノゼにおける若干名のUber運転手のインタビュウの実施に留まっている。したがって、今のところ既存の調査・研究に依存せざるをえない状況であり、このことは当初の計画から見ると一定の遅れと評価せざるを得ない。

調査項目には、賃金水準・制度、労働時間、シフト、営業方法に加え入職動機や経路、退職や定年に関わる項目が含まれれている。また、全タク連の新戦略や配車アプリの活用、ライドシェア、人手不足問題への考えも調査している。このアンケートの集計と初歩的分析の結果については報告書にまとめることができた。より詳しい分析は、収集したデータに基づいて今後進めていくことになるが、人手不足問題や新戦略、配車アプリの活用への評価に関して都市部と地方部で大きな差異が存在することが明らかになった。また、地方部での高齢者や年金受給者に支えられるタクシー産業の実態も浮き彫りとなった。なお、過疎地域での中小タクシーの実態は、東北地方のタクシー会社へのインタビュウ調査でも明らかになっている。さらに、Uber配車アプリの活用事例のインタビュウ調査も行い、日本での純粋ライドシェア導入の動きは顕著ではないが、直接・間接の影響は及びつつあり、その内容は地域が抱える課題やタクシー会社の経営戦略の違いによっても異なることが見出された。第一に、既存のタクシーでの労働条件や雇用諸制度、働き方について明らかにすることである。特に首都圏の運転手と過疎地・地方都市の運転手について企業規模も考慮しつつ、その現状を解明していく。第二に、先進的なタクシー会社での改革の進行とそれ以外の運転手不足等の問題を抱える地方都市などのタクシー会社での模索の実態を解明する。そして、それらによる運転手の働き方の変化を中心にこれらを比較検討していく。特に運転手の生活の維持、自由度のレベル、仕事の効率性、公正さの実現等を焦点とすることでこうした諸事業の持続可能性を探ることにする。そして、第一第二の課題に関連して、タクシー運転手を対象とした大規模なアンケート調査と計量分析を実施する。また、タクシー会社へのアンケート調査も実施する。第三に、京丹後市丹後町でのUberの配車アプリの活用に関連して、これを担う運転手の働き方や生活についてより詳しい分析を行う。第四に、アメリカのライドシェアでの働き方の実態について、生活維持機能、自由度レベル、仕事の効率性、公正さの実現等の観点に基づいて分析する。第五に、サービス産業での働き方とシェアリングエコノミーとの関係について検討する。具体的には、固定的・集合的職場を伴わずに顧客と労働者が直接に接し、サービス内容と日常の生活での営みとの近似性が一定程度認められる職種が、プラットフォームビジネスとしてどのような働き方を生み出しつつあるのかについて検討する。これをもとに、日本のライドシェアをめぐる働き方の問題を位置づけることのできる座標軸をえることを目指す。アンケートの調査結果は、タクシー労働問題研究プロジェクト「タクシー乗務員アンケート調査結果(2018年9月11月実施)」、2019年3月(A4判、冊子体、67ページ)としてまとめた。アメリカでのUber運転手への調査が限定的なものに留まり、それに必要な出張旅費等が支出されなかったことが理由である。次年度については、タクシー労働者へのアンケート調査を、企業側への調査も含めて拡大して行うことを予定している。
共変形式有限振幅法を用いた変形核の荷電交換反応の研究

共変形式密度汎関数理論における有限振幅法の有効性を確かめ、球形核に対する座標表示の計算コードを開発した。ディラックの海の効果が自動的に取り入れられ、また通常の乱雑位相近似計算では大きな計算量を必要とする再配置項と呼ばれる項についても余計なコストなしに数値計算が可能であることを示した。この成果は、以下の論文リストの3で出版済みである。乱雑位相近似を用いて、元素合成過程で重要な因子である原子核のベータ崩壊寿命を系統的に調べた。実験データが存在するところではそれを良く再現するために,アイソスカラー型の陽子・中性子対相関が重要な役割を果たすことが分かった。この成果は、論文リストの2と4で出版されている。類似繰り込み群(SRG)、超対称(SUSY)量子力学などを用いて、原子核で知られる擬スピン対称性の定量的理解を試みた。まず、SRGを用いて、ディラック方程式をシュレディンガー方程式の形に変形し、通常のスピン対称性が一粒子ハミルトニアンに現れるときに、そのSUSYパートナーとなるハミルトニアンには擬スピン対称性を保存する項が自然に現れることを示した。これらの2つのハミルトニアンのスペクトルは一つの状態(intruder state)を除いて厳密に同一であり、これは原子核の擬スピン対称性の振舞と一致する。このように、隠された擬スピン対称性はSUSYパートナーにおいて明示的に現れることが示された。この成果は、論文リストの1で出版済みである。(抄録なし)平成24年8月からスタートした本研究課題であるが、外国人特別研究員であるHaozhao Liang氏が来日とともに順調に進んでいる。これまでに、有限振幅法を相対論的な枠組みにおいて適用する最初の試みを完成させて、原理的問題がないことを確認した。また、数値計算コードの開発も進めており、まずは最も簡単な単極子モードに関するコードを完成させた。このコードを用いたテスト計算により、相対論的時間依存密度汎関数理論で問題になるディラックの海の効果、再配置項と呼ばれる計算コストの高い部分の問題について非常に有益な結果を得ることができた。まず、有限振幅法では、ディラックの海の効果は自然に取り込まれることが明らかとなった。この問題は、通常の行列形式での線形応答計算では当初無視されていた効果であり、最近になって負エネルギーのディラックの海への励起を取り入れることではじめて正しい計算になることが示された。有限振幅法では、これは自然に取り入れられ、正しい計算であることが保証される。また、再配置項の残留相互作用への寄与は、通常の行列要素の計算では大変な作業が必要となり、大きな計算コストがかかることが知られているが、有限振幅法ではこの計算コストを大幅に圧縮できる可能性が示唆された。さらには、最近開発した行列形式の有限振幅法の適用も行い、これらの計算が同じ結果を与えることを示した。これらの成果を現在論文にまとめている。方法論の習得などにある程度時間がかかることを予想していたが、Liang氏はこれを1ヶ月程度でマスターし、すぐにアプリケーションに取りかかることができた。現在執筆中の論文が完成次第、当初の目的である荷電交換反応への応用に着手する予定である。まずは基底状態の形に球形の拘束をかけたコードの開発からはじめ、変形核、超流動核へと発展させていく予定である。(抄録なし)
耳音響放射を用いた音響易傷性の個体差に関する研究

誘発耳音響放射(OAE)に関する私共の行なってきた研究(Tamaka et al.,1988他)からこの音響現象が騒音難聴などの内耳障害程度の指標として役立つことや,更にそれがdip型聴力障害の易傷性と関係を有していることが示唆されてきた。本研究では実際の騒音環境にある対象で耳音響放射の測定を行ない,音響易傷性の個体差について検討を行なった。対象としてF中学校女子吹奏楽部員33名およびS自動車部品工場勤続2年従業員16名を選び,聴覚検査とOAEの測定を行なった。騒音測定装置を用いて解析した作業場の騒音レベルは90.097.0 dBLcegであった。1).中学吹奏楽部員33名64耳のうち,41耳(63.5%)に自記オ-ジオグラム上のdip型聴力損失を認めた。OAEの持続が6ms以上であった。cーOAEは36耳(56.3%)に認められた。cーOAE(+)耳群のうちdip損失のあった耳は80.6%なかった耳は19.4%であった。dip損失のあった群のうちcーOAE(+)耳は70.7%,cーOAE(-)耳は29.3%であった。2).工場従業員16名32耳のうち,16耳(50.0%)にdip型聴力損失が認められ,20耳(62.5%)にcーOAEが観察された。cーOAE(+)20耳のうち,13耳(65.0%)にdip型損失あるいは高音急墜がみられたが,7耳(35.0%)には障害が認められなかった。cーOAEが(+)であり,かつdip損失を伴っていた耳群のうち8耳は,22ケ月前の調査で,全例がcーOAE(-)であり,そのうち7耳はdip損失も伴っていなかった。今回の中学校における調査結果は以前に行ったH中学校で得られた成績と同様に,OAEの持続する耳と音響易傷性の関係を支持するものであった。工場における調査では,両者の関係を実証する統計的に有意な結果は得られなかった。工場の調査ではcーOAEが素因ではなく結果である可能性が示唆され今後,作業環境,耳栓装用,および検査前休養時間などの条件をさらに厳密に一定化して検討する必要があると考えられた。
超薄膜構造による複屈折制御の基礎研究

1.超薄膜の複屈折率の理論解析超薄膜の積層方向の違う三種の構造に関して数値計算を行った結果,光の入射面が積層面に平行の場合のみ全反射時のリタ-デ-ションを零にすることが可能であることを見出した.2.超薄膜構造による複屈折制御膜の試作研究(1)非晶質材料による研究ガラス基板上にSiO_2及びTiO_2の化合物溶液をスピナ-を用いて塗布後電気炉で焼成することを交互に繰り返すことにより膜厚一層当たり3001,000A^^°で二十層余りの積層膜を作製することができた.さらにこれらの膜についてエリプソメトリ-により複屈折性を測定し,理論値と比較検討した.更なる多層膜化については焼成時にクラックが生じるため困難であることが見出された.(2)高分子材料による研究ガラス基板上にポリメチルメタクリレ-ト及びポリスチレンのトルエン溶液をスピナ-を用いて塗布後数分間自然乾燥することを交互に繰り返すことにより膜厚一層当たり約5μmで五十層前後の積層膜を作製することができた.さらにこの膜の加熱延伸を行ったが超薄膜化は達成できなかった.また作製膜の重ね合わせ後の延伸による超薄膜の作製は膜の白濁化が問題となり,この手法の確立が今後の課題といえる.上記二種の材料について比較検討を行った結果,後者の方が作製プロセスが簡易で延伸法が適用可能であるのでこの手法の確立により誘電体超薄膜積層構造による複屈折制御が実現可能と推測される.1.超薄膜の複屈折率の理論解析超薄膜の積層方向の違う三種の構造に関して数値計算を行った結果,光の入射面が積層面に平行の場合のみ全反射時のリタ-デ-ションを零にすることが可能であることを見出した.2.超薄膜構造による複屈折制御膜の試作研究(1)非晶質材料による研究ガラス基板上にSiO_2及びTiO_2の化合物溶液をスピナ-を用いて塗布後電気炉で焼成することを交互に繰り返すことにより膜厚一層当たり3001,000A^^°で二十層余りの積層膜を作製することができた.さらにこれらの膜についてエリプソメトリ-により複屈折性を測定し,理論値と比較検討した.更なる多層膜化については焼成時にクラックが生じるため困難であることが見出された.(2)高分子材料による研究ガラス基板上にポリメチルメタクリレ-ト及びポリスチレンのトルエン溶液をスピナ-を用いて塗布後数分間自然乾燥することを交互に繰り返すことにより膜厚一層当たり約5μmで五十層前後の積層膜を作製することができた.さらにこの膜の加熱延伸を行ったが超薄膜化は達成できなかった.また作製膜の重ね合わせ後の延伸による超薄膜の作製は膜の白濁化が問題となり,この手法の確立が今後の課題といえる.上記二種の材料について比較検討を行った結果,後者の方が作製プロセスが簡易で延伸法が適用可能であるのでこの手法の確立により誘電体超薄膜積層構造による複屈折制御が実現可能と推測される.
組合せ的凸多面体論と最適化を応用した量子状態の非局所性に基づく分類手法の開拓

量子状態の有する非局所性について,これまでに組合せ凸多面体のカット多面体の理論を適用してBell不等式に関する新しい理論を展開するとともに,カット多面体の理論においても貢献をしてきた.本年度の研究においては,それらを精緻化して論文として発表するとともに,量子状態から観測される相関(量子相関という)についての研究に取り組み,その集合の射影が組合せ最適化の分野でelliptopeとして知られている集合との関係を明らかにすることを行った.具体的には,一般の量子相関集合が完全2部グラフのサスペンショングラフのelliptopeと根付き計量多面体の共通部分に含まれることを示し,これまでサスペンション操作が必要でなかった限られた場合のelliptopeによる特徴付けを拡張することに成功した.また,昨年度の成果でBell不等式の最も簡単な場合であるCHSH不等式,2番目に簡単な場合のI_<3322>不等式に関して,自らが得た不等式がCHSH不等式より強力な場合があることを理論的に示していたものの,I_<3322>より強力かは未解決であった点について,肯定的に解決することができた.そして,I_<3322>不等式の量子状態による最大破れを計算することを,最適化において半定値計画の拡張として発展している多項式計画の手法を用いて実現した.さらに,理論計算機科学での最先端研究テーマである2証明者1ラウンドゲームと量子非局所性の関係に着目して,より詳細な量子相関集合記述への知見を得ることにも成功した.これまでの成果を学位論文として提出して学位を取得するとともに,ほとんどの部分について成果を論文に公表することができた.Bell不等式は量子状態の非局所性を定める重要概念である。Bell不等式は相関多面体と呼ばれる凸多面体の面に対応することが知られている。中でもCHSH不等式は最初に見つかった実験的に確認可能なBell不等式で、1982年のAspectの実験ではCHSH不等式の破れを測定することで量子状態の非局所性が実験的に初めて確認された。一方、CHSH不等式では検出できないような非局所性を検出することができる「CHSH不等式より強いBell不等式」が存在することが知られている。しかし、Werner状態と呼ばれる対称性の高い量子状態に対してCHSH不等式より強いBell不等式が存在するかどうかはわかっていない。本研究では、相関多面体と組合せ最適化の分野でよく調べられているカット多面体の関係に着目し、カット多面体のファセットから非冗長なBell不等式を構成する手続きである三角消去を提案した。この手続きによりカット多面体の既知のファセットから2億個以上の非冗長なBell不等式を構成できることを示した。さらに非冗長なBell不等式の一部を表す一般式を導出し、Bell不等式の間の包含関係と名付けた組合せ的性質を調べた。また、三角消去によって構成されたBell不等式のWerner状態での破れを数値最適化で調べることにより、Werner状態に対してCHSH不等式より強いBell不等式が存在するかどうかを調べたところ、そのような不等式が存在しないことを示唆する結果が得られた。一方、Werner状態の3準位系への拡張である3準位等方的状態について同様の計算実験をし、その結果とBell不等式の間の包含関係に関する考察を合わせることによって、3準位等方的状態ではWerner状態と違い、CHSH不等式より強いBell不等式が存在することを示した。量子状態の有する非局所性について,これまでに組合せ凸多面体のカット多面体の理論を適用してBell不等式に関する新しい理論を展開するとともに,カット多面体の理論においても貢献をしてきた.本年度の研究においては,それらを精緻化して論文として発表するとともに,量子状態から観測される相関(量子相関という)についての研究に取り組み,その集合の射影が組合せ最適化の分野でelliptopeとして知られている集合との関係を明らかにすることを行った.具体的には,一般の量子相関集合が完全2部グラフのサスペンショングラフのelliptopeと根付き計量多面体の共通部分に含まれることを示し,これまでサスペンション操作が必要でなかった限られた場合のelliptopeによる特徴付けを拡張することに成功した.また,昨年度の成果でBell不等式の最も簡単な場合であるCHSH不等式,2番目に簡単な場合のI_<3322>不等式に関して,自らが得た不等式がCHSH不等式より強力な場合があることを理論的に示していたものの,I_<3322>より強力かは未解決であった点について,肯定的に解決することができた.そして,I_<3322>不等式の量子状態による最大破れを計算することを,最適化において半定値計画の拡張として発展している多項式計画の手法を用いて実現した.さらに,理論計算機科学での最先端研究テーマである2証明者1ラウンドゲームと量子非局所性の関係に着目して,より詳細な量子相関集合記述への知見を得ることにも成功した.これまでの成果を学位論文として提出して学位を取得するとともに,ほとんどの部分について成果を論文に公表することができた.
バイオ燃料電池の高性能化へ向けた酵素電極の新規ナノ構造制御

本研究では、グルコースなど生体に安全・安心な燃料が利用できる酵素を触媒に用いたバイオ燃料電池の高性能化へ向けた検討を行った。従来の課題である低電流密度を解消するために、酵素の失活要因である電極表面への物理吸着を抑制する親水化と電極内のプロトン伝導性の付与を同時に実現し得るメチルスルホン酸基をカーボン微粒子表面へ導入したうえで、酵素から電極への電子伝導を担うレドックスポリマーを固定化する二段階修飾を行い、バイオ燃料電池の高電流密度化へ向けた基盤を構築した。酵素を触媒に用い、グルコースなど生体に安全・安心な燃料が利用できるバイオ燃料電池の高電流密度化へ向けて、酵素電極のナノ構造制御を行った。バイオ燃料電池の高電流密度化には、電極を構成するカーボン微粒子の疎水性表面へ酵素が物理吸着する際の変性・失活の抑制と、電極内のプロトン伝導性の付与が必要である。そこで本研究では、酵素の物理吸着を抑制する親水化とプロトン伝導性の付与を同時に実現するためにメチルスルホン酸基をカーボン微粒子表面へ導入(スルホン化)したうえで、酵素から電極への電子伝導を担うレドックスポリマーをグラフト重合により固定化する二段階修飾を提案した。昨年度の研究の結果、酸処理による親水化を行ったカーボン微粒子では、吸着酵素活性が向上しスルホン基量も大幅に増加したが、スルホン化まで行ったカーボン微粒子では吸着酵素活性が減少した。これは導入したスルホン酸の酸環境による影響と考えられた。そこで今年度は、スルホン化されたカーボン表面から酵素を隔離するために、ポリアクリル酸をカーボン微粒子表面へグラフト重合により固定化した。グラフト-ポリアクリル酸は、側鎖のカルボキシル基との縮合反応によりアミノ基を有するメディエータ化合物を固定化することで、レドックスポリマーへ変換した。スルホン酸基とレドックスポリマーにより二段階修飾したカーボン微粒子では、酵素の物理吸着が大幅に抑制され、また高い吸着酵素活性が得られた。滴定により求めたスルホン基量は貴金属触媒を用いた固体高分子形燃料電池で性能が向上した導入量と同じオーダーであり、バイオ燃料電池で必要とされるプロトン伝導性は付与できたと考えられることと併せ、二段階修飾法によりバイオ燃料電池の高電流密度化へ向けた基盤を構築することができた。酵素を触媒に用いることで、グルコースなど生体に安全・安心な燃料が利用できるバイオ燃料電池の高電流密度化へ向けて、酵素電極のナノ構造制御を行っている。バイオ燃料電池の電流密度を増加させるためには、酵素の電極表面への物理吸着による変性・失活の抑制と、電極内のプロトン伝導と酵素活性の両立が必要である。そこで、本研究では電極を構成するカーボン微粒子表面を、プロトン伝導性を有し酵素の物理吸着を抑制するスルホン化と、酵素から電極への電子伝導を担うレドックスポリマーにより二段階修飾する。本年度は、カーボンブラックへメチルスルホン酸基を導入したうえでレドックスポリマーをグラフト重合することで、二段階修飾を行った。滴定および電気化学測定により、カーボンブラックが二段階修飾されたことが示された。しかし、酵素を吸着させて活性評価を行ったところ、未修飾カーボンブラックへ吸着させた場合と吸着酵素活性は大きくは変わらなかった。そこで、カーボンブラック表面をより親水化するために、酸処理を行った。親水化により、吸着酵素活性は増加した。また、親水化により導入される官能基は二段階修飾反応の足場ともなるため、親水化したカーボンブラックではメチルスルホン酸基の導入量が大幅に増加した。親水化後に導入されたメチルスルホン酸基量は、貴金属触媒を用いた固体高分子形燃料電池で性能が向上した導入量と同じオーダーであったことから、高電流密度バイオ燃料電池で必要とされるプロトン伝導性は付与できたと考えられる。しかし、親水化及びメチルスルホン基の導入を行ったカーボンブラックは、親水化のみを行ったカーボンブラックと比較して、吸着酵素活性が低下した。これは、導入したスルホン酸の酸環境による影響と考えられるため、メチルスルホン酸基が導入されたカーボン表面から酵素を隔離する手法が必要であることが示された。本研究で実施する酵素電極のナノ構造制御へ向けて重要な技術である二段階修飾法の開発に成功し、また親水化によりメチルスルホン酸基の導入量が増加した。メチルスルホン酸基の酸環境により、吸着酵素活性は低下したが、研究計画の当初より想定されていた結果であり、研究は順調に進展している。当初より想定されていたことではあるが、プロトン伝導性に必要なメチルスルホン酸基を充分量導入したカーボンブラックでは、吸着酵素活性が低下した。そこで今後は、スルホン酸の酸環境による酵素活性の低下を抑制するために、酵素をカーボン表面から物理的に隔離する手法を検討する。具体的には、カーボン表面を修飾剤により薄膜被覆する手法や、レドックスポリマーのグラフト重合量を増加させるための手法を検討する。これらの表面修飾が、吸着酵素活性へ与える影響を評価することで、バイオ燃料電池の高電流密度化へ向けた知見を得る。

次年度使用額が発生した主な要因は、今年度に得られた成果を発表し、かつ関連研究を行っている研究者とのディスカッションを行うために参加した海外学会の出張日程が新年度(4/1)にかかったためである。このため、実質的な次年度繰越額はなく、当初の計画をもとに研究費を使用する。
紫外線誘発DNA損傷の修復部位と関連付けた修復酵素の細胞内挙動の三次元可視化

紫外線誘発DNA損傷であるシクロブタン型ダイマーや(6-4)型ダイマーはヒトにおいてはヌクレオチド除去修復機構によって修復される。平成9年度の研究において、DNA損傷特異抗体や抗BrdU抗体を共焦点レーザー顕微鏡法に応用し、DNA修復を細胞レベルで検討した結果、2種の損傷は共に細胞核内に均等に誘発されるものの、修復は核内で不均一に進行することが明らかになった。そこで平成10年度は、DNA損傷の核内不均一修復の機構を解明すべく、紫外線照射前、照射直後および修復後の各時点におけるヌクレオチド除去修復酵素の細胞内分布について、酵素特異抗体を用いた共焦点レーザー顕微鏡法により検討した。DNA損傷の認識に関与するXPCは細胞核のほぼ全面にドットをまじえて存在した。損傷近傍の2本鎖DNAの部分解離に関与するXPBは大きめの数十個のドットとして細胞核に存在した。また、損傷の3'側のDNA鎖切断に関与するXPGは20-50個の明確なドットとして細胞核全体に分布した。ERCC1と結合して損傷の5'側のDNA鎖切断に関与するXPFは細胞核全面に分布した。これらの4種類の修復酵素は、紫外線照射および修復に伴う明確な変化は見られなかった。一方、DNA損傷除去後に生じるギャップ部位の修復DNA合成に関与するPCNAはDNA合成(S)期の細胞核内で免疫染色されるが、S期以外の細胞核では染色されなかった。興味あることには、紫外線照射後30分でS期以外の細胞核でも免疫染色されるようになり、PCNAが紫外線照射に反応する修復酵素であることが明らかとなった。現在、PCNAとDNA損傷の細胞核内分布が一致するかどうか、各修復酵素間で細胞核内分布が一致するかどうかについて検討を進めている。紫外線誘発DNA損傷であるシクロブタン型ダイマー(CPD)や(6-4)型ダイマー(6-4PP)はヒトにおいてヌクレオチド除去修復機構で修復される。約30種類の修復蛋白の一連の関与が試験管内反応系を用いて確認されているが、実際の修復の場である細胞核では、DNAは複製や遺伝子発現のために各種蛋白やRNAと相互作用しつつ自らの三次元構造を絶えず変化させていることから、同じDNA損傷であってもその修復反応は一細胞核内でも一律ではないことが考えられる。本実験では、DNA損傷特異モノクローナル抗体と共焦点レーザー顕微鏡を併用し、DNA損傷部位やその修復部位を個々の細胞において三次元的に可視化することにより、2種類のDNA損傷が細胞核内で均一に修復されるかについて検討した。正常細胞はCPDを24時間で50%、6-4PPを3時間で90%修復したのに対し、色素性乾皮症由来(XP-C)細胞はほとんど修復できなかった。また、正常細胞は主に6-4PPの修復を反映する照射後3時間までの効率の良い修復DNA合成(UDS)と、主にCPDの修復を反映するそれ以後の効率の悪いUDSを示した。個々の正常細胞において、2種類のDNA損傷およびUDSの3次元表示に成功し、上述の修復動態を良く反映する事を確認した。興味あることに、照射2時問後、未修復6-4PPは細胞核内でドット状に残存していた。類似して、照射後0-3時間および3-6時間のUDSは共に細胞核内でドット状に現れた。一方、XP-C細胞では個々の細胞においてもUDSはほとんど検出できなかった。これらの結果より、細胞核内に一様に誘発されたCPDと6-4PPは、ともに正常ヒト細胞の核内で不均一に除去修復されることが明らかになった。また、特定のDNA損傷の3次元表示に成功したことから、今後修復酵素の所在と関連付ける研究が可能となった。紫外線誘発DNA損傷であるシクロ

ブタン型ダイマーや(6-4)型ダイマーはヒトにおいてはヌクレオチド除去修復機構によって修復される。昨年度の研究において、DNA損傷特異抗体や抗BrdU抗体を共焦点レーザー顕微鏡法に応用し、DNA修復を個々の細胞レベルで詳細に検討した結果、2種類の損傷は共に細胞核内に均等に誘発されるものの、修復は核内で不均一に進行することが明らかになった。そこで本年度は、DNA損傷の核内不均一修復の機構を解明すべく、紫外線照射前、照射直後および修復後の各時点におけるヌクレオチド除去修復酵素の細胞内分布について、酵素特異抗体を用いた共焦点レーザー顕微鏡法により検討した。DNA損傷の認識に関与するXPCは細胞核のほぼ全面にドットをまじえて存在した。損傷近傍の2本鎖DNAの部分解離に関与するXPBは大きめの数十個のドットとして細胞核に存在した。また、損傷の3'側のDNA鎖切断に関与するXPGは20-50個の明確なドットとして細胞核全体に分布した。ERCC1と結合して損傷の5'側のDNA鎖切断に関与するXPFは細胞核全面に分布した。これらの4種類の修復酵素は、紫外線照射および修復に伴う明確な変化は見られなかった。一方、DNA損傷除去後に生じるギャップ部位の修復DNA合成に関与するPCNAはDNA合成(S)期の細胞核内で免疫染色されるが、S期以外の細胞核では染色されなかった。興味あることには、紫外線照射後30分でS期以外の細胞核でも免疫染色されるようになり、PCNAが紫外線照射に反応する修復酵素であることが明らかとなった。現在、PCNAとDNA損傷の細胞核内分布が一致するかどうか、各修復酵素間で細胞核内分布が一致するかどうかについて検討を進めている。