hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本企業の国際競争力を高める合併規制改革に関する研究

一方,効率的な合併を促進する株式公開買付に関する研究が遅れており,研究成果が学術雑誌に掲載されるに至っておらず,この点でやや進捗が遅れている.産業組織論今年度は本研究課題の計画期間の最終年であるので,合併規制の課題に関する理論研究を研究論文にまとめ,特に規制当局と被規制企業間の情報の非対称性が存在する状況での最適規制の設計問題を成果としてまとめることに専念する予定である.また研究成果について,国内外の学会・研究会にて積極的に報告し,研究課題について得られた成果を社会に還元すると共に,また学会・研究会でのコメントのフィードバックを通じて,研究成果をブラッシュアップする予定である.合併規制改革に関する理論研究についてのサーベイは,順調に進展している.一方で,研究目的にある3つの研究課題のうち,1の問題解消措置と2の合併規制の国際平準化に関する研究はおおむね順調に進展している.一方,効率的な合併を促進する株式公開買付に関する研究がやや遅れており,また論文として完成させた研究成果を学術雑誌に掲載されるには至っていない.この点で,やや進捗は遅れている.1. 2014年度冬季に当初申し込んでいた国際経済学会への報告がrejectされたため,国際学会報告に行くことができず,旅費の残りが出てしまったため.2.論文の英文校正料が3月末時点で決済できず,4月初旬にずれたため.今年度は,昨年一年間に既存研究をサーベイして整理した,合併規制の課題とその対処について,研究成果をまとめることに集中する予定である.今後は特に,合併規制当局者と合併企業間だけでなく,合併企業と非合併企業間の情報の非対称性を考慮した最適規制の在り方を解明することに,研究を推進させる予定である.また研究成果の論文完成と学会・研究会報告にウエイトを置く予定である.2015年度中に海外での経済学会での論文報告への参加により,海外旅費を使用する計画である.学術雑誌への投稿料が,3月末時点で決済できず,4月以降にずれたため.学術雑誌への投稿料として4月に使用する計画である.
脳情報処理モデルに基づく絵画と嗜好の計算論的分析

本研究では,古今東西の絵画の画像特徴量を分析し,様式や画風が画像の構造によりどのように決定づけられるかを分析するとともに,絵画を含む様々な画像の美醜判断を内容に関係なく決定づけている画像の構造とその処理機構を実験的に解明することをめざした.前者について類似の研究が現れたため後者の問題に焦点を絞り,様々なテクスチャ状の画像に対する人間の嗜好と嫌悪の反応と画像統計量の関係を,一連の心理物理学実験と脳波計測により検討した.その結果,少数の画像特徴量に基づき嗜好と嫌悪の反応を引き起こす素早い情報処理経路が存在することが明らかになった.研究のための材料と手段を整備するため,(1)インターネットに存在するデータベースより数千の絵画画像を取得し,メタデータに基づき分類するとともに解像度を揃えるなどして独自のデータベースを構築した.同時に,(2)視覚野V1/V2において符号化されることが示唆されている画像統計量を正確かつ高速に計算するためのソフトウェアを開発・改良した.(3)これを用いて一部の画像に分析を施したところ,西洋・東洋の絵画は(以前の我々の研究と同様に)低次の統計量において大きな違いがあることを再確認した.しかし,西洋絵画内部における様式の分類に適用するにはまだ限界があることも判明した.次年度に予定していた絵画の統計量そのものに対する嗜好を検討する心理物理実験について,上記の分析結果を受けて,まず比較的分析が容易である自然なテクスチャ画像を対象として研究を進めた.その結果,物体表面などのテクスチャ画像に対する嗜好と嫌悪,すなわち美醜について重要な知見が得られた.(1)人間は特定のクラスのテクスチャ画像に対して嗜好と嫌悪の反応を示す.(2)嗜好と嫌悪はそれぞれ少数の低次の画像統計量により決定されている.(3)嗜好と嫌悪の反応は画像統計量のみが等しい合成画像でも原画と大きく変わらない.(4)嗜好と嫌悪の反応は原画の内容がわからないほど短時間の観察でも大きく変わらない.以上の結果から,人間の視覚系には物体や材質の認識とは別に,画像の単純な統計量から素早くその美醜の反応を引き起こす処理経路が存在するとの理論を提唱した.この成果は国内学会で発表賞を受賞し,国際会議VSSに採択された.美醜判断と相関する瞳孔反応を計測する実験も進めた.今年度半ばにドイツのGatysら(2015, ArXiv)が深層学習アルゴリズムを用いて絵画様式を合成するという技術を突如発表し,メディアでも取り上げられるほど注目を集めることとなった.この研究により,本研究の一部,つまり絵画様式を画像統計量に基づいて解析し分類するという試み(今年度に完了予定)の新規性が部分的に低下することになった.そこで研究の細かな方針を修正する必要が生じ,それにはいくらかの時間がかかった.一方,次年度に実施する予定であった画像統計量に対する嗜好や美醜判断に関する研究は,対象の画像をテクスチャに置き換えることにより大きく進展した.得られた知見は学会で高く評価されており,その後の実験も順調に進んでいる.また,この研究を通して,画像統計量解析のための実用的なプラットフォームを構築できたことも大きい.昨年度より進めていた画像統計量に対する嗜好の研究を,瞳孔や脳波などの生理反応の解析を含めて大規模に展開した.(1)様々な表面画像に対する嗜好と嫌悪の評価をより詳細に解析した結果,人間が嗜好あるいは嫌悪する少数の画像統計量を同定することができた.(2)表面画像に対する瞳孔反応を解析したところ,嗜好・嫌悪によらず情動価の高い画像は縮瞳(従来の研究と逆)を引き起こすことが判明した.(3)表面画像および統計量合成画像に対する誘発電位を解析したところ,主に後頭葉において,嗜好および嫌悪に相関する電位および周波数成分が存在することが明らかになった.また,これらの成分は特定の画像統計量と動的に関係することもわかった.また,以上の研究と並行して,(4)生態学的には嗜好されるはずの「食べ物」の画像を解析し,多くの食べ物は嫌悪されるべき画像統計量をもつものの,食べ物であると認知されるやいなや心地よいと判断されることを明らかにした.以上の結果から,人間の視覚系には物体や材質の認識とは別に,画像の単純な統計量から素早くその美醜の反応を引き起こす処理経路が存在するものの,統計量から素早く材質を認知する過程も存在し,それらの相互作用により嗜好が判断されることを示唆している.これらの成果の一部を国内学会で発表(発表賞),複数の国際会議等で招待講演をした.上記の画像統計量分析の手法を昨年度に構築した絵画画像のデータベースに適用し,低次画像統計量に基づく西洋絵画の様式分類を試みた.全ての画像セットについて画像統計量を主成分分析などの多変量解析にかけたところ内容の影響が非常に大きく様式に基づく分類は難しいことが判明した.そこで,主要なモチーフまでの知覚的な視距離等に基づき群に分け分析をほどこしたところ,ある少数の画家の作品には他の画家と異なる特異的な傾向があることが明らかになった.本研究では,古今東西の絵画の画像特徴量を分析し,様式や画風が画像の構造によりどのように決定づけられるかを分析するとともに,絵画を含む様々な画像の美醜判断を内容に関係なく決定づけている画像の構造とその処理機構を実験的に解明することをめざした.前者について類似の研究が現れたため後者の問題に焦点を絞り,様々なテクスチャ状の画像に対する人間の嗜好と嫌悪の反応と画像統計量の関係を,一連の心理物理学実験と脳波計測により検討した.その結果,少数の画像特徴量に基づき嗜好と嫌悪の反応を引き起こす素早い情報処理経路が存在することが明らかになった.

次年度は,分析を低次の画像統計量に敢えて絞り込むことにより,その情報が絵画様式の分類においてどのような意味があるかを検討する.これにより,上記のGatysらの研究と競合することなく,新たな知見をもたらすことができると期待している.その上で,当初予定していた通り,様式の生態学的起源についての分析を進める.同時に,テクスチャ画像について適用し成功した画像統計量に対する嗜好の実験を絵画に適用し,様式に対する好みや美醜の判断メカニズムを分析する.最後に以上の知見を総合し,絵画様式の知覚と嗜好に関する脳情報処理について,一つの原理を提案することを目指す.実験心理学当初の計画にしたがい予算を執行したところ上記の残額が生じた.次年度の「その他」予算に関して消耗品を購入する.
地域在住高齢者の生活機能の関連要因に基づく介護予防事業の実証的研究

地域在住高齢者の生活機能維持の関連要因を明らかにする目的で、調査を実施した。結果、生活機能維持に関連する要因として、下肢筋力及び他者との交流が明らかになった。この結果を踏まえ、K市で開催されている健康ウォーキングに焦点を当て、調査及び行政及び関係者との検討、ガイドに対する研修及び高齢者の体力に合わせたコース設定、介護予防教室及び、中年期に対するウォーキングの意識付け等を実施した。そのまとめとして、K市住民を対象として調査を実施、60歳以上の35%がK市の開催するウォーキングに参加し、70%が自分なりに歩いていた。今後高齢者の生活機能の程度にあわせたウォーキング取り組みが必要である。1.地域在住高齢者の生活機能に影響する要因についてまとめ、日本地域看護学会に投稿した。(H26.3号)この結果として、地域在住高齢者の生活機能のリスク発生に影響する要因は、下肢筋力、転倒経験、インフォーマルネットワークであった。2.上記の結果をもとに、上山市を研究対象地域として、1下肢筋力に注目したロコモ度調査を実施、地域在住高齢者の中でも地域活動に参加できる高齢者は、ロコモ度が低いが低いが、むしろ高齢者の直前の壮年期ではロコモ度が高く、高齢者になる前からの取り組みの重要性が示唆された。(山形県公衆衛生学会発表H26.3)ロコモティブ・シンドロームの予防のための調査を山形県全体で実施し、現在解析中。2高齢者及び壮年期のロコモ度を含む身体状況を踏まえ、上山市の高齢者に関する保健医療福祉関係者が集まり、検討会を実施した。この中では、高齢者のロコモ度の段階に応じた事業や取り組みの検討等を実施し、介護予防として生活機能を維持向上されるシステム構築には、高齢者になる前からの身体活動の動機付けが必要となること、医師会と連携した介護予防の取り組みが必要であること、地域づくりの視点が必要であること等が課題として抽出された。3.介護予防を担当する行政保健師、及び地域包括支援センターの保健師を対象に介護予防の取り組みについての検討会と、生活機能を低下させないための実技指導を実施した。検討会では介護予防事業の運営の難しさや対応のための基本的知識技術不足、若い時からの動機付けの難しさと産業保健分野との連携の必要性等が提示された。(地域看護学会発表予定H26.8)4.H25.3に実施した山形県における市町村と地域包括支援センター職員の高齢者の健康づくりに関する連携の現状と課題について発表した(日本公衆衛生学会H25.10)地域在住高齢者の生活機能維持の関連要因を明らかにする目的で、調査を実施した。1.調査I地域在住高齢者の生活機能に影響する要因【目的】高齢者の生活機能低下の一次予防を検討するために、健康な高齢者の生活機能に影響する要因を明らかにする。【方法】2004年健康調査参加者の死亡転居を除いた185名に対して、2010年に追跡調査を実施した。追跡調査回答者146名を対象に、健康調査時の有意な項目を独立変数、追跡調査の生活機能のリスクの有無を従属変数として、6年後の生活機能への影響要因について多重ロジスティック回帰分析を実施した。【結果】追跡調査回答者146名の生活機能のリスクなしが27名(18.5%)であった。多重ロジスティック回帰分析の結果、「下肢筋力(伸展)」(OR2.01)、「過去1年間の転倒の有無」(OR18.83)、「病気で23日寝込んだときに看病や世話をしてくれる人が同居家族以外にいる」(OR13.53)が有意であった。【考察】歩行機能が自立している高齢者では、「下肢筋力(伸展)」が生活機能低下の徴候であると考えられ、下肢筋力(伸展)の維持・強化が重要である。また、「過去1年間の転倒」ありが影響要因だったことは、下肢筋力(伸展)の低下を補足する結果と考えられる。健康な高齢者では「23日寝込んだ」としても、社会サービスにアクセスしにくく、インフォーマルサポートへの専門家の支援が重要である。【結論】健康な高齢者の生活機能低下の発生を防ぐ一次予防は、個人の努力に加えて、下肢筋力の維持強化、インフォーマルサポートを含む地域づくりが重要であることが示唆された。2.調査II山形県における高齢者の健康づくり(介護予防)に関する研究【結果】山形県内市町村及び地域包括支援センターの看護職に対して、質問紙調査を実施。回答者は行政の保健分野が介護予防に適任の部署であり、その理由は「介護予防はライフステージにおける健康づくりの一環であるため」が多かった。地域在住高齢者の生活機能維持への取り組みとして、山形県上山市で開催されているウォーキングに焦点を当て、生活機能維持にどのように活用するか関係者と検討した。結果、地域で開催されている長時間のウォーキングは、高齢者でもより健康的な対象の参加であった。

(血圧は高齢者では多少高いものの、ロコモティブ・シンドロームの実態は、成人期の参加者と有意な差がなかった)高齢者の参加を促すために関係者と検討を重ね1ウォーキングのガイドに対して、事故防止を含む健康のリスク管理教育の実施2高齢者でも歩き易い街なかウォーキングのコース設定3介護予防教室でのウォーキング(歩くこと)への意識付け4高齢者になってからウォーキングを開始するには遅いことから、退職前の時期に焦点を当て、企業が実施するウォーキング開催時に、介護予防の視点を取り入れたウォーキングの必要性の動機付け教育等を実施した。1ウォーキングガイドに対する健康づくりガイドへの意識調査を実施した。ウォーキングガイド育成に健康のリクス管理等の教育を実施しているが、ウォーキングの実施が野山を歩くウォーキングのため、専門的な野山を紹介するなどの点に集中し、健康を維持増進することを強調する視点が低かった。2「まちなかウォーキング」は高齢者の下肢機能が多少低下しても、生活機能の維持を目指し、社会との交流の場を確保するために、ゆっくりと街なかを歩くコース(1時間以内)を設定した。継続参加した高齢者は、なじみのある街なかをウォーキング(散歩)することにより、生活機能の向上が見られた。生活機能の維持が高齢期に開始することではすでに遅いことから、企業への働きかけとともに、市民に対してウォーキングの周知度と生活機能について調査を実施した。結果、過半数以上の市民はウォーキングを周知していたが、健康よりも生活や就労が優先され、参加まで至っていなかった。公衆衛生看護1.これまで実施してきた調査研究を踏まえ、対象地区を限定した現状の把握と課題の抽出は完了している。2.上記の高齢者等の現状と課題が対象地区特有なものか確認するために、調査範囲を拡大した。3.生活機能の維持向上に向けての検討会を開始したが、実際の展開まで結びついていないためこれまでの調査の積み重ねから、地域在住高齢者の介護予防に関する生活機能の影響要因は分析できた。本来ならばこの結果を元に、地域での介入研究を実施する予定であったが、調査地区の担当者が変更したことや実施市町村によって、担当する部署や地域特性が多様であるために、介入研究までいたらなかった。そのため、分析結果を直接地域に導入するよりも地域の現状を把握し、どのような体制であればより効果的な介護予防活動が実践できるのかを探るため、調査IIを実施した。その結果、生活機能を維持し、介護予防活動を展開していくには、地域にあるシステムや人材を含めた社会資源を見直す必要性が明らかになった。1.地域在住高齢者の生活機能の維持向上に向けて、専門家及び住民を交えての検討会の開催2.これまでの調査結果及び検討会の内容を踏まえての高齢者が健康で元気に暮らせるまちづくりをめざしたシステムの構築1高齢者のロコモ度(身体活動)の簡易スクリーニングの作成2高齢者のロコモ度(身体活動)にあわせた地域での取り組みの展開3保健医療福祉分野が協働した上山市を基盤とした健康な高齢者の基盤の構築
2種類のスペクトラムの精密測定から迫るニュートリノCP対称性の破れの探索

T2K実験は飛行中にニュートリノの種類が変わるニュートリノ振動を通して、物質と反物質をめぐる性質の違いを検証している。この違いを解明することで、宇宙誕生の歴史に迫りうることが期待されている。本研究は、ニュートリノの反応を精密に測定することでT2K実験が目指す検証を、より高精度にすることを目指す。具体的には、ニュートリノの反応を記述する複数のモデルの違いを理解し、最も的確に記述しているモデルを選ぶ。それを用いてニュートリノ振動の観測データを解析する。申請者は、検出器の改良・データ取得・解析環境の構築から物理測定の解析、ニュートリノ振動の解析に至る全てのプロセスを担当する。
レーザードプラー組織血流量計を用いた大量フェンタニール麻酔の臨床

本研究は、レーザードプラー血流量計を用いて侵害刺激に対する交感神経反応をモニタし、大量フェンタニル麻酔が手術中の過剰なストレス反応を制御できるかどうかを検討した。年齢65歳以上の冠動脈再建術患者20名を対象とした。対象を無作為に2群に分け、手術開始10分後までの麻酔としてフェンタニル100μg/kg投与による麻酔(大量フェンタニル麻酔群N=12)および笑気66%、フェンタニル10μg/kgとジアゼパム0.2mg/kg投与による麻酔(GO-NLA麻酔群N=8)を施行し両群で比較検討した。筋弛緩薬はベクロニウムを適宜使用した。血流量計プローブを手指に装着して皮膚組織血流を連続的に測定し、皮膚切開に対する交感神経反応をモニタした。また、麻酔導入前、挿管直前、皮膚切開直前、1分後、3分後および10分後の各時点で、血行動態および血中ノルエピネフリン濃度を測定した。結果:皮膚切開に伴う交感神経反応は大量フェンタニル麻酔群では+(2)、±(2)、-(9)であったが、GO-NLA麻酔群では+(8)、±(0)、-(0)と両群間に明かな差がみられた。皮膚切開に伴う収縮期血圧の変化として、大量フェンタニル麻酔群では140±29mmHgから154±24mmHgへと上昇傾向(有意差無し)がみられただけであったが、GO-NLA麻酔群では116±16mmHgから150±23mmHgへと有意な上昇がみられた。また、皮膚切開前後3分において、心拍数は大量フェンタニル麻酔群では変化がみられなかったが、GO-NLA麻酔群では有意に増加した。さらに、血中ノルエピネフリン濃度は、大量フェンタニル麻酔群では皮膚切開前後で変化がみられなかったが、GO-NLA群群では有意の上昇がみられた。以上の結果より、大量フェンタニル麻酔ではGO-NLA麻酔に比べて皮膚切開に伴う交感神経反応を強く抑制することが明かとなった。大量フェンタニール麻酔は手術中の侵害刺激に対する過剰なストレス反応を制御する上で優れた麻酔法であると考えられる。
連続時間モデル近似の問題

本研究は正規分布の分散の大きさに関する最適な逐次的ベイズ検定をブラウン運動のドリフトの検定に関する最適ベイズ解で近似することから始まった。一般に最適な逐次的ベイズ解はバックワードインダクションにより、数値解の形で与えることは可能であるが解析的に解くことは困難である(Chernoff and Takahashi,1999)。そこで、この様な近似を考えることのメリットは全てのブラウン運動のドリフト検定問題が一つの規範的な(Canonical)問題に帰着できることにある。このような理由で本研究では規範的なブラウン運動のドリフトの検定問題で分散問題を近似するときの精度についての検討を加えてきた。その結果、中心極限定理のみに基づくナイーブな方法では十分な近似の精度が得られないことが多くの場合、数値的に示された。そこで、これまで分散検定のための統計量に対する、エッジワース展開等に基づく近似を試みているが以下に述べる連続時間モデルによる近似の精度も含め、数値的に満足出来る結果は残念ながら未だ得られていない。本研究では同時に離散時間確率過程を連続時間確率過程で近似するときの誤差の評価と修正項の導出を考察している。上記問題に於本研究は正規分布の分散の大きさに関する最適な逐次的ベイズ検定をブラウン運動のドリフトの検定に関する最適ベイズ解で近似することから始まった。上記問題に於平成9年度においては研究計画書に述べたように、正規分布の分散(標準偏差σ)の検定において最適な逐次的ベイズ解をバックワードインダクションの手法を用いて数値的に求めた。具体的にはH0:σ>をH1:σ<に対して検定する逐次決定方式を考える。誤った決定に対する損失をk|σ-1|で定義するときのベイズ解をバックワードインダクションで求めた。ここでは理論計算と同時に数値計算も行った。更にこの結果をチャーノフ・ペトカにより求められた平均のベイズ検定で近似を図ってみた。数値的な結果は必ずしも良くなかったが、離散時間問題を連続時間問題で近似する際に用いられるホ-ガンの定理を本研究に適用、即ちガンマ分布に応用したところかなり良い精度の近似が得られる模様である。今年度の成果としては(1)分散のベイズ的逐次検定を正確に求めたこと、(2)そのブラウン運動近似を求めたことの2点が大きなものである。原理的には(1)が完成した段階で本問題には完全な答えが与えられたことになる。しかし実用的な観点からは(2)を完成させることが肝要である。さて、本年度の研究の中で連続性補正と並び分散の事後分布の正規近似の精度をいかに改良するかがもう一つの課題として浮かび上がってきた。これに対しては、エッジワ-ス型の近似とノミナルな有意水準に注目する近似と二通りが考えられており来年度に向けての課題となっている。平成10年度では昨年度求めた、正規分布の分散(標準偏差σ)の遂次検定の最適ベイズ解を如何にしてブラウン運動の平均検定問題へ帰着するかに付いて更に考察を重ねた。具体的にはHo:σ>1をHi:σ>1に対して検定する遂次決定方式を考える。誤った決定に対する損失をk|σ-1|で定義するときのベイズ解はバックワードインダクションで求められるが、この結果をチャーノフ・ペトカにより求められた平均ベイズ検定で近似することである。今年度は、離散時間問題を連続時間問題で近似する際に用いられるホーガンの定理を適用したがバウンダリーの幅を超える修正項がでてくる等、実際上可成り問題があることが判った。そこで今年度はその修正をエッジワース展開を用いるなどの方策をもって解決を図ることにしてきたが、現在のところ満足のゆく解答は得られてない。一方連続近似の問題として今年度はブラウン運動の境界交差問題と正規ランダムウォークのそれとの比較を行った。ブラウン運動に関してはSiegmundの方法を用い2次の漸近展開が求められた。これとTakahashi-Woodroofeの結果を比較することにより現在Chernoffの近似法の精度を別の角度から分析している。

このような理由で本研究では規範的なブラウン運動のドリフトの検定問題で分散問題を近似するときの精度についての検討を加えてきた。その結果、中心極限定理のみに基づくナイーブな方法では十分な近似の精度が得られないことが多くの場合、数値的に示された。そこで、これまで分散検定のための統計量に対する、エッジワース展開等に基づく近似を試みているが以下に述べる連続時間モデルによる近似の精度も含め、数値的に満足出来る結果は残念ながら未だ得られていない。本研究では同時に離散時間確率過程を連続時間確率過程で近似するときの誤差の評価と修正項の導出を考察している。上記問題に於ける修正項は自由度1のカイ二乗分布のランダム・ウォークに対する修正項となりHogan(1986,Ann.Statist.)の結果を用い修正項の計算を行った。この問題に関して、現在エッジワース展開との関係を考察中である。本研究の数理ファイナンスへの応用として、マーケットに於ける株価収益率の分散の推定(予測)がある。その重要性についてはTakahashi(2000,Asian-Pacific Financial Markets)に詳しく述べてある。また、より直接的な連続時間近似の問題としてはSquare root curved boundaryを持つノックアウトオプションの価格決定問題も現在進行中である。その一部は共同研究者の博士論文の一部として既に発表されているMorimoto(1999,Ph.D.Thesis Boston U.)。
人工的環境の構築と時空間認知の発達

ユーラシア大陸を離れ、南北アメリカ大陸・日本・オセアニアなどに渡ったヒトは、どのように自然環境や時間の流れを認知し、特有のニッチ(生態的地位)を構築したのか。その特性を解明するべく、人工的環境を大きく規定するモニュメントの形成について研究する。神殿・都市・墳墓などを現地調査してデータを収集し、文献調査を加え、さらに人為の及ばない天体の運行を視野に入れ、人工的環境を総合的に検討する。
地域在住高齢者の視覚障害予防:加齢黄斑変性等網膜疾患に対する環境疫学アプローチ

65歳以上の地域在住高齢者を対象とした本研究での有病率は、早期加齢黄斑変性症4.5%、晩期加齢黄斑変性症1.1%であった。血清抗酸化物質は、カロテン類、キサントフィル類、プロビタミンA類、カロテノイド類のいずれも統計学的に晩期加齢黄斑変性症と有意な関連を認め、個々の抗酸化物質単独の影響よりも複合的な影響が示唆された。一方、早期加齢黄斑変性症との明らかな関連を示す要因はなかった。本研究は、1.地域在住高齢者の感覚器障害の有病率把握とQOLに与えるインパクト評価、2.感覚器機能低下に対する環境危険因子の寄与の定量的評価、3.感覚器機能低下を簡便に把握できるスクリーニングツールの関発と評価、等に関するエビデンス創出を最終目標に掲げる疫学研究である。本年度については当初の研究計画に基づき、以下を実施した。1.対象集団の設定および各フィールドにおける調査:(1)群馬県高崎市倉渕町では、370名の対象者に視覚機能(眼底、視力検査等)、精神機能、生活機能、社会機能、紫外線累積曝露量、栄養、ライフスタイル、血圧、血液検査、疾病罹患、服薬状況等多面的機能評価を実施した。これにより844名の対象集団の設定が完了し、本対象集団はコホートとして追跡可能である。(2)長野県小海町においては、当該地域の65歳以上住民全員を対象に感覚器項目を含む健康調査票を配布し、1436名の回答を得た(回答率約90%)。2.有病率推定:集団代表性の高いサンプル(65歳以上)に対する質関票調査結果より、倉渕地区(回答率96%)においては、視覚に「少し困難」および「たいへん困難」を訴える者の割合は7.8%、2.6%、小海町(回答率90%)では、「メガネをかけても見にくい」者の割合が12.9%であることを明らかにした。3.視覚障害等感覚器障害がQOLに与える影響解析:Geriatric DepressionScaleを用いた抑うつ度に対しては、男性では聴力低下が女性では視力低下が有意な関連を示した。視力、聴力両者の低下がある場合には男女とも抑うつ傾向との関連を示した。4.環境要因との関連解析:加齢黄斑変性症と環境要因との関連をサブサンプルについて解析し、血清抗酸化物質レベル、白内障手術既往との関連を示唆した。地域在住高齢者の網膜性視覚障害をターゲットとした環境疫学デザインによる本研究において、以下の点を明らかにした。65歳以上の地域在住高齢者であり、感覚器を中心とする多目的健診に参加し、かつ無散瞳眼底写真の撮影ができた719名(男性296名、女性423名)を解析対象として検討した結果、本対象集団での有病率は、早期加齢黄斑変性症32名(男9名、女23名)4.5%、晩期加齢黄斑変性症8名(男6名、女2名)1.1%であった。これは、久山町研究で報告されたものとほぼ一致し、欧米よりも低い値であった。関連を検討した要因の中では、屋外活動時間が長いことおよび血清抗酸化物質レベル低値が晩期加齢黄斑変性症の有病と関連していた。抗酸化物質は、カロテン類、キサントフィル類、プロビタミンA類、カロテノイド類のいずれも統計学的に有意な関連を認め、個々の抗酸化物質単独の影響よりも複合的な影響が示唆された。本研究は、加齢黄斑変性症の病因における酸化ストレス仮説を支持する結果であった。本研究成果は、日本を含めたアジアにおいて初のエビデンスであり、海外誌に掲載された。
脊椎動物新規紫外線受容タンパク質の機能発現メカニズムの解析

脊椎動物に広く見られる光受容タンパク質Opn5グループについて、その分子特性を比較解析することを目的とした。Opn5グループのうち、Opn5mとOpn5L2はともに11シス型レチナールを結合し紫外光受容体を形成し全トランス型に光異性化することで活性化すること、非哺乳類Opn5mとOpn5L2は全トランス型レチナールを直接結合し光非依存的に活性化することがわかった。つまり、Opn5はヒトを含んで脊椎動物共通の紫外光感受システムを提供するとともに、一部は光受容以外の生理機能に関わる可能性が考えられた。ヒトを含む脊椎動物に広く見いだされる光受容タンパク質であるOpn5は、哺乳類は1種類(Opn5m)しか遺伝子を持たないが、哺乳類以外の脊椎動物はそれ以外に2種類(Opn5L1、Opn5L2)の遺伝子を持つことがわかっている。研究代表者は本研究課題の前および昨年度の成果において、ニワトリOpn5mとOpn5L2がともに紫外光を受容しGタンパク質を活性化する紫外光感受性オプシンであることを見いだした。また、これらの発現部位を調べたところ、網膜の視細胞以外の神経細胞、松果体、視床下部に存在することがわかった。また、ヒト、マウス、カエル、ゼブラフィッシュのOpn5mはすべてニワトリOpn5mと同様に紫外光感受性であることを見いだした。以上の研究背景を元に本年度は以下の成果を得た。1.脊椎動物Opn5mの分子特性をさらに解析したところ、非哺乳類Opn5mは11シス型レチナールを結合し紫外光受容で活性化する以外に、全トランス型レチナールを直接結合し光とは関係なく活性化する一方、哺乳類Opn5mはその能力を失っていた。さらにこの全トランス型レチナールの直接結合能の喪失は、1アミノ酸の変化によりなされていることがわかった。つまり、哺乳類Opn5mは1アミノ酸変異により光受容体に特化していると言える。2.ニワトリOpn5L1の分子特性の解析を行った。結合するレチナール異性体を調べたところ、多くのオプシン類が結合する11シス型を結合せず全トランス型のみを結合した。さらに、この全トランス型レチナールの結合により光とは関係なくGタンパク質を活性化し、光受容によりその活性が減少することがわかった。つまり、Opn5L1は光によって活性化されずレチナール結合という化学受容によってのみ活性化される特異なオプシンである。ヒトを含む脊椎動物に広く見いだされる光受容タンパク質であるOpn5は、2002年に単離されたもののその分子特性や生理機能が未知であった。Opn5は、哺乳類は1種類(Opn5m)しか遺伝子を持たないが、哺乳類以外の脊椎動物はそれ以外に2種類(Opn5L1とOpn5L2)の遺伝子を持つことがわかっている。研究代表者は最近、ニワトリOpn5mの分子特性を解析し、紫外光を受容しGタンパク質を活性化することを見いだした。また、ニワトリにおいて網膜のアマクリン細胞・神経節細胞、松果体、視床下部の室傍器官に発現を確認した。以上の研究背景の元に、本研究課題ではOpn5の機能発現メカニズムを網羅的に解析することを目的とし、本年は以下の成果を得た。1.ニワトリOpn5L2の分子特性の解析を行った。その結果、Opn5m同様に紫外光の受容能があり、可視光受容状態に変換した後Gタンパク質を活性化することがわかった。しかし、両者ではGタンパク質活性化状態の吸収極大が約50nm異なっていた。さらに、ニワトリOpn5L2は、網膜のアマクリン細胞・神経節細胞、視床下部の一部、副腎に発現することを見いだした。これらの組織の中には光受容器官とは考えられないものもあり、光受容以外の機能に関わる可能性が考えられた。2.ヒト、マウス、カエル、ゼブラフィッシュのOpn5mのリコンビナント体を培養細胞で作製・精製することに成功し、すべてニワトリOpn5mと同様に紫外光感受性であることがわかった。つまり、Opn5は脊椎動物における紫外光受容の共通分子基盤を提供できることが示された。本年の研究実施計画通り、ニワトリの他のサブタイプのOpn5、さらには他の動物のOpn5mの分子特性の解析に成功しており、順調に進展していると言える。ニワトリの3つのOpn5サブタイプのうち、残り1つのOpn5L1の分子特性解析を進める。また、Opn5サブタイプ間の分子特性を比較し、その違いを生み出すアミノ酸残基の同定など分子メカニズムを明らかにする。本研究を推進するための設備備品はほぼ揃っている。そこで、試料調整・解析のために必要な、遺伝子関連・細胞培養関連・分光解析関連の消耗品を購入する。また、研究成果を発表するための旅費として使用することを計画している。
頭頸部癌放射線治療後の嚥下障害に関するNTCP modelの樹立

近年強度変調放射線治療など高精度放射線治療技術の発展により、治療成績の向上と有害事象の低減が得られている。頭頸部癌に対する放射線治療後の嚥下障害は患者のQOLを最も低下させる晩期有害事象のひとつである。しかし、日本における頭頸部癌に対する放射線治療後嚥下障害の実態は明らかにはなっていない。我々は当院で頭頸部癌に対して、放射線治療を行った患者を解析し放射線治療後6ヶ月後のtube依存(feeding tubeや胃瘻依存)患者は5.7%であることを明らかにした。また、放射線治療前、放射線治療後3ヶ月、6ヶ月に嚥下障害に関するアンケート調査を施行し、放射線治療後の嚥下機能の評価を行っており、現在症例集積中である。症例集積はまずまず順調に経過しているが、現時点で放射線治療後6ヶ月経過した患者はやや目標症例数に届いていない。引き続き症例集積を行い、解析を行う。近年、強度変調放射線治療Intensity Modulated Radiation Therapy(IMRT)などの高精度放射線治療技術の発展により治療成績の向上と晩期有害事象の低減が得られている。高精度放射線治療の時代になり、従来の3次元原体照射(3DCRT)と比べて、自由な照射野設定が可能である。IMRTでは繊細な照射野設定、必要最低限にしぼった照射野で行うことが重要になった。放射線治療後の嚥下障害は、患者のQOLを最も低下させる晩期有害事象のひとつである。しかし、日本における放射線治療後の嚥下障害に関する実態は明らかになってはいない。本研究の第一の目的は頭頸部癌に対する放射線治療において、当院で回転型強度変調放射線治療Volmetric Modulated Arc Therapy (VMAT)を行った患者の放射線治療後嚥下障害の実態解明を行うことである。嚥下障害の実態調査が難しい理由として、医師による問診のみでは患者の嚥下障害は過少評価するとされる点がある。問診以外に患者にアンケートを記入頂くのが有用とされる。当院でVMATで頭頸部癌(化学)放射線治療治療を行う患者に対して、放射線治療開始前、放射線治療後3ケ月、6ケ月、12ケ月、18ケ月、24ケ月に嚥下障害に関するアンケートを実施し、放射線治療後の嚥下機能の評価を開始している。症例集積を開始している。症例集積を進め、放射線治療後の嚥下障害の実態解明、放射線治療後嚥下障害と照射野、正常組織との線量との関係性を解析する。平成29年度は当初の予定より旅費が少なめで済んだ。平成30年度の旅費等で使用する予定である。国際学会での成果発表が2019年度になったため、その旅費にて使用する予定である。
小児肝芽腫の発生・進展に関与する遺伝子異常解明のための分子遺伝学的研究

肝芽腫における分子遺伝学的な予後因子および癌化機序解明の糸口を探ることを目的とし、遺伝子の構造異常(欠失、増幅、および転座)の検出と検討をを試みた。固形腫瘍に共通する特徴として、染色対分析でmetaphase像が得られにくい点が遺伝子解析を困難とさせている理由の1つである。今回我々は、この問題点を解決し、さらに、retrospectiveな解析を可能とさせるため、fluorescence in situ hybridization(FISH)法と、comparative genomic hybridization(CGH)法を用いた染色体解析を行う点を特色とした。また、CGHの感度を高めるために、正常組織の混入をさけ腫瘍部を選択的に採取する目的で、対象はホルマリン固定パラフィン包埋組織とし、組織像と対比しながら、腫瘍部位を回収した。具体的には、厚切り切片(50μm)をXyleneで脱パラ後、ヘマトキシリンで軽く染め、連続切片でのHE像を参考に、立体顕微鏡下に目的の腫瘍部位を小型メス(釣り針を使用)で切除、回収し、Proteinase K(200μg/ml)で消化後ホモゲナイジャーで単離した細胞浮遊液を作成し、CGH用のDNA抽出、およびFISH用のスメア標本を作製した。平成12年度にはこの抽出DNAを用いCGH解析を行うと共に、スメア標本でのFISHで2番染色体の数的異常を中心に検討する予定である。
ヒト大腸癌局所での腫瘍免疫反応解析への新しいアプローチ

1:大腸癌局所からのマクロファージ・樹状細胞・リンパ球の単離と、フロ-サイトメトリ-(FCM)による解析(1)大腸癌手術標本より腫瘍先進部・正常組織を一部採取・細切し、酵素処理後、比重遠心分離にて単亥細胞を単離。(2)FCMによって表面抗原を解析した結果、CD14陽性マクロファージは腫瘍先進部において、正常部よりも有意に多く認められ、またB7.2,HLA-DRを高率に発現していることがわかった。CD1aやCD83陽性の樹状細胞は、腫瘍部・正常部ともに非常に少数であった。(3)FCMによって、分離したTリンパ球の表面抗原を解析した結果、末梢血に比べCD4優位であり、また90%以上がメモリーT細胞であった。(4)分離したTリンパ球のInterferon γとIL-4の発現をFCMにより解析したところ、同一患者の末梢血と比べ有意にTh1優性であることが明らかとなった。またこれらのリンパ球は、type I chemokineであるCXCR3,CCR5陽性だった。(5)分離した単核細胞からさらにCD14陽性細胞を単離し、リンパ球との混合培養(MLR)によりリンパ球に対する増殖刺激能を検討したところ、腫瘍から分離したCD14陽性細胞には、リンパ球増殖刺激能が認められた。2:免疫組織化学染色による解析(1)上記と同一症例の標本より凍結切片を作製し、表面抗原に対する免疫組織化学染色をおこなった結果、FCMと矛盾しない結果が得られた。(2)腫瘍先進部に浸潤するマクロファージは、Fas ligand(FasL)陽性であった。またFasL陽性のマクロファージ周辺の癌細胞は、apoptosisに陥っているものがみられ、その頻度はFasL陽性マクロファージの浸潤程度と相関した。(3)免疫染色の結果、腫瘍先進部のCD4+,CD8+Tリンパ球は、CXCR3およびCCR5陽性であった。またこれらケモカインのligandであるRANTESはCD8+Tリンパ球に、IP-10はマクロファージと癌細胞に陽性であった。1 :大腸癌局所からのマクロファージ・樹状細胞・リンパ球の単離と、フローサイトメトリーによる解析(1)大腸癌手術標本より腫瘍先進部・正常組織を一部採取・細切し、酵素処理後、比重遠心分離にて単核細胞を単離する技術を、安定して行なえるようになった。(2)フローサイトメトリーによって、分離した単核細胞の表面抗原を解析した結果、CD14陽性マクロファージは腫瘍先進部において、正常部よりも有意に多く認められ、またB7.2,HLA-DRを高率に、B7.1とCD40を50%前後発現していることがわかった。CDlaやCD83陽性の樹状細胞は、腫瘍部・正常部ともに非常に少数であった。(3)Th1/Th2バランスを検討するため、分離したTリンパ球のInterferonγとIL-4の発現をフローサイトメトリーにより解析したところ、同一患者の末梢血と比べ有意にTh1優性であることがあきらかとなった。(4)分離した単核細胞から、磁気ビーズ法によりさらにCD14陽性マクロファージを単離した。単離したマクロファージを短期培養し、リンパ球との混合培養(MLR)によりリンパ球に対する増殖刺激能を現在検討中である。2 :免疫組織化学染色による解析

(1)上記と同一症例の標本より凍結切片を作成し、フローサイトメトリーで解析したもの同じ表面抗原に対する免疫組織化学染色をおこなった結果、腫瘍先進部にはCD14陽性マクロファージが多数浸潤しておりそれらの多くがB7.1,B7.2,HLA-DR,CD40陽性であった。一方CDla,CD83陽性の樹状細胞は非常にまばらであり、フローサイトメトリーと矛盾しない結果が得られた。(2)症例を集積し、染色標本より、マクロファージや樹状細胞の局在、浸潤程度を評価し、組織型や進行度など臨床病理学的因子との関連を検討中である。1:大腸癌局所からのマクロファージ・樹状細胞・リンパ球の単離と、フローサイトメトリー(FCM)による解析(1)大腸癌手術標本より腫瘍先進部・正常組織を一部採取・細切し、酵素処理後、比重遠心分離にて単核細胞を単離。(2)FCMによって、分離したTリンパ球の表面抗原を解析した結果、末梢血に比べCD4優位であり、また90%以上がメモリーT細胞であった。(3)Th1/Th2バランスを検討するため、分離したTリンパ球のInterferon γとIL-4の発現をFCMにより解析したところ、同一患者の末梢血と比べ有意にTh1優性であることが明らかとなった。またこれらのリンパ球は、type 1のchemokineであるCXCR3,CCR5陽性だった。(4)分離した単核細胞から、磁気ビーズ法によりさらにCD14陽性細胞を単離し、リンパ球との混合培養(MLR)によりリンパ球に対する増殖刺激能を検討したところ、腫瘍から分離したCD14陽性細胞には、リンパ球増殖刺激能が認められた。2:免疫組織化学染色による解析(1)大腸癌手術標本より凍結切片を作製し、免疫組織化学染色をおこなった結果、腫瘍先進部に浸潤するマクロファージは、Fas ligand(FasL)陽性であった。またFasL陽性のマクロファージ周辺の癌細胞は、apoptosisに陥っているものがみられ、その頻度はFasL陽性マクロファージの浸潤程度と相関した。(2)免疫染色の結果、腫瘍先進部のCD4+, CD8+Tリンパ球は、CXCR3およびCCR5陽性であった。またこれらケモカインのligandであるRANTESはCD8+Tリンパ球に、IP-10はマクロファージと癌細胞に陽性であった。
MRI大脳白質病変より神経症状を予測する数理統計学的方法論の確立

本課題では,大脳白質病変のコンピュータ・プログラムによる特徴抽出と,新しいMRI撮像法による解析結果を統合評価し,数理統計学的手法を駆使して臨床症状を予測する新しい方法論を確立することを目的に研究をすすめ,1)大脳白質形成の数理学的モデルの構築,2)新しいMRI撮像技術を用いたグリオーシスの非侵襲的定量評価手法の開発,3)白質脳症の臨床症状とMRI解析結果の相関関係と治療効果についての検討,を研究成果としてまとめた。脳血管障害,特に小血管病によって生じる大脳白質病変は,認知機能障害をはじめ様々な神経症状と関連があることが明らかになってきているが,その発現機序には未だ不明な点が多い。可視的な白質病変を客観的に定量評価し,加えて通常の画像検査では捉えられない微細構造や代謝状態の変化をも勘案して診断する手法が確立していないのがその一因であると考えられる。このため本研究では,大脳白質病変分布パターンのコンピュータ・プログラムによる特徴抽出と,新しいMRI撮像法による解析結果を統合し,数理統計学的に臨床症状を予測する新しい方法論を確立することを目的としている。本年度は,大脳白質病変の形成過程を分析する上で重要な役割を果たす神経軸索伸長の推理統計学的モデルの構築をすすめた。神経細胞成長円錐の伸長をランダムウォークによって発生する伸長ベクトルとして表現し,その伸長ベクトルが周囲のガイダンス因子の濃度勾配によって修正を受け最終的な伸長ベクトルが決定するモデルを構築した。本モデルをMicrosoft Windows環境でプログラム化し,構築モデルを用いたコンピュータ・プログラムによるシミュレーションを行った。さらに,ラット嗅索の神経細胞を培養し,実際の神経軸索画像を得た。このシミュレーション結果と培養実験による神経軸索の分布が確率分布上よく一致することを統計学的に検証し,学術論文に発表した。この成果は現在進行中である大脳白質病変特徴認識アルゴリズムの開発に大きく貢献している。本年度は,「通常の画像検査では捉えられない微細構造や代謝状態の変化をも勘案する」手法としてプロトン磁気共鳴メペクトロスコピー(^1H-MRS)の解析データ解析データを従来以上に精度良く定量評価する手法について,データ取得法の最適化,解析プログラムの選定とカスタマイズによる最適化,これらの指標が臨床症状を反映しうるかどうかの検討を行った。その結果,^1H-MRSで得られる代謝物の定量値がグリオーシスの程度の指標になり得ること,この指標が臨床症状とよく相関することを明らかにした。大脳白質病変は認知機能障害をはじめ様々な神経症状と関連があることが明らかになってきているが,その発現機序には未だ不明な点が多い。本研究では,大脳白質病変分布パターンのコンピュータ・プログラムによる特徴抽出と,新しいMRI撮像法による解析結果を統合し,数理統計学的に臨床症状を予測する新しい方法論を確立することを目的としている。本年は,一酸化炭素(CO)中毒後の遅発性脳症における白質病変について,プロトンMRスペクトロスコピー(1H-MRS)および拡散テンソルイメージング(DTI)を用いて経時的に解析を行い,臨床症状との相関および高気圧酸素療法(HBO)の治療効果について検討を行った。患者9名(平均:49.4+/-14.4歳)を対象に1H-MRS/DTIを用いた白質病変の経時的定量評価により,白質障害の悪化ないしは回復が認められなくなったと判断されるまで,2.8気圧60分のHBOを1日1回週5回継続した。同時に知能評価テスト(改訂長谷川式簡易知能スケール,Mini-mental state examination,ウェクスラー成人知能検査改訂版)を経時的に実施し,臨床症状の改善の有無を評価した。その結果,HBOの施行回数は20回-71回(平均:53+/-18回)だった。全患者で,1H-MRS/DTIによる白質障害の改善および知能評価テストスコアの改善が認められ,1H-MRS/DTIによる本分析法がHBOの治療効果判定に有用であることが明らかとなった。また,本研究の結果からは,CO中毒後遅発性脳症に対するHBOの有効性が強く示唆された。本年度はプログラミングした解析手法を,実際に神経症状をもつ患者に適応するプロセスが中心であり,ほぼ予定通りに推移している。24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後は,白質病変の解析結果をさらに信頼性・普遍性のあるものにするためのプログラムの最適化解析患者数を増やし,その解析法の評価他の神経症状や患者情報を収集したデータベースを構築・充実させ,大脳病変の解析結果との相関を探索する。24年度が最終年度であるため、記入しない。
昆虫ウイルスによる宿主内分泌系操作の新規機構解明

昆虫ポックスウイルスの全ゲノムを解読し、宿主昆虫の発育を制御する遺伝子の候補を発見した。本ウイルスが感染可能な培養細胞系を発見し、その系を用いてこの遺伝子機能を欠損したウイルスを作成した。野生型ウイルスに感染した宿主は、幼若ホルモンの力価が高く維持され、蛹になれないが、遺伝子機能欠損ウイルスに感染したものは、健全な宿主と同様なホルモン動態を示し、蛹化する方向へ発育が進んだ。昆虫ウイルスが宿主の幼若ホルモンの力価を操作し、宿主の発育を制御していることを発見した。昆虫ウイルス感染幼虫のホルモン動態等の生理的特徴を明らかにし、昆虫ウイルスがコードする昆虫の内分泌操作にかかわる遺伝子とその機能を明らかにすることにより、昆虫ウイルスによる宿主昆虫の内分泌系操作のメカニスム、ひいては、発育制御のメカニスムを明らかにすることを目的としている。本研究の究極的な目的は、昆虫ウイルスが進化の過程で得た、宿主の内分泌制御の至近的要因と進化的な意義を解明することであり、ウイルスを用いた害虫制御技術の高度化、病気の制御法の施策への貢献、昆虫の内分泌系制御の解明への寄与を狙ったものである。今年度は、昆虫ウイルスのゲノムを解析し、昆虫内分泌操作にかかわる遺伝子を探索する。候補遺伝子は、酵素活性などの機能解析を行う。また、昆虫ウイルスに感染した虫の生理状態の概要を得ることを計画した。本年度は、以下の成果を得た。1.ウイルス感染虫と健全虫の生理的特徴の相違の概要をつかむことができた。どのような機能を持つ遺伝子が候補とするかに関し、重要な情報を提供するものである。2.昆虫ウイルス2種のゲノムを解析し、遺伝情報のドラフトを得た。これにより、精密な配列解析を行える準備が整った。3.ゲノム情報を含め、現在得ている情報から、候補遺伝子をブラスト検索などで探索し、候補遺伝子を得た。得られた遺伝子をクローニングし、大腸菌系、昆虫細胞系で効率よく発現させ機能解析するすることを可能にした。今年度は、ウイルスゲノムのドラフト配列をさらに精密に解析を行い、正確な遺伝子配列を得ること、得られたゲノム配列から、さらに内分泌操作にかかわる遺伝子を探索すること、酵素活性の解析を行うこと、より詳細にホルモンタイター等の情報を得ること、ウイルスの培養に最適な培養細胞を探索し、組み換えウイルス作成のためのベクターを構築することを計画し、以下の成果を得た。ゲノム配列を精彩に解析し、ウイルスゲノムの完全長配列を得ることができ、目的遺伝子の探索や活性調査をさらに進めることができた。ホルモンタイターについては、特に、健全虫およびウイルス感染虫の幼若ホルモン活性に関する情報を得ることができた。また、本ウイルスが増殖可能な培養細胞を発見し、ウイルスの活性測定などのウイルスのIn Vitroにおける操作に必要な仕事に使用可能であることを明らかにした。特に、ウイルスをクローニングする際に有効なプラークアッセイ法を確立できた。これにより、ウイルスがコードする遺伝子をノックアウトした組み換えウイルスの作成に大きく前進した。本年度は、候補遺伝子をノックアウトした組み換えウイルスを作成し、野生型ウイルスと宿主の発育への影響や生理的な影響を比較し、当該遺伝子が宿主の発育制御に重要な働きを持つことを示すことを目的とした。これまでの研究成果から抽出した候補遺伝子の読みわくに緑色蛍光タンパク質を挿入したトランスファーベクターを作成し、昆虫ポックスウイルス感染細胞にトランスフェクションすることにより、前年度に開発したIn Vitro系を用いて候補遺伝子を外来遺伝子で組み換えたウイルスを作成することに成功した。野生型ウイルスに感染した幼虫がすべて幼虫のまま死亡する条件でも、この組み換えウイルスに感染すると、ワンダリング行動を示し、蛹室を作るなど正常に蛹になる前の行動を示した後、蛹-幼虫中間体や蛹で死亡する個体が数多く表れた。また、各々のウイルスに感染した虫の生理的特徴を解析することにより、候補として解析した遺伝子は昆虫のホルモンタイターを撹乱し、正常な内分泌状態を崩壊させることにより、宿主昆虫の成長を制御していることが強く示唆された。
Ca^<2+>ポンプのエネルギー転換機構ならびに遺伝子異常による細胞病態の分子基盤

小胞体膜Ca^<2+>ポンプは、ATP加水分解に共役してCa^<2+>を数千倍の濃度勾配に逆らい小胞内腔に汲み上げ、細胞のCa^<2+>動態と機能を制御する。ATP加水分解過程では自己リン酸化中間体を形成する。本研究プロジェクトにより、小胞体Ca^<2+>ポンプの細胞質の三つのドメインがCa^<2+>輸送過程で四種の顕著に異なる集合状態を変化すること、そして自己リン酸化中間体の異性化におけるAドメインの90°以上にも及ぶ回転とこのドメインのPおよびNドメインへの強い結合が輸送部位から内腔へのCa^<2+>放出を可能にすること、さらにこれらの変化に必須である構造因子を残基レベルで明らかにすることができた。また自己リン酸化中間体の種々の安定な構造アナログを開発して結晶構造解析に供するだけでなく、これらアナログの構造特性解明と反応過程への帰属により、触媒部位とCa^<2+>放出路の協調した動きがいかに内腔へのCa^<2+>放出と内腔Ca^<2+>の輸送部位へのアクセス(すなわち細胞質への漏れ出し)を制御するかを明らかとした。他方、小胞体Ca^<2+>ポンプ遺伝子異常による病態発症について、ダリエー病で報告された殆ど全ての残基置換および削除変異がCa^<2+>ポンプタンパクに与える影響を解析し、家系に依存した異なる内容のポンプ分子異常が発症原因となっていることを明らかにした。またCa^<2+>ポンプと同じくP型カチオン輸送ATPaseに属するゴルジ装置Ca^<2+>Mn^<2+>ポンプについて、皮膚組織基底層に特異的に発現・局在していることを発見した。そしてMn^<2+>選択的イオノフォアおよびCa^<2+>Mn^<2+>ポンプのsiRNAによるノックアウト実験により、Ca^<2+>Mn^<2+>ポンプとそれにより設定される基底層角化細胞ゴルジ装置は、角化細胞の分化に必須に機能することを明らかにした。これによりCa^<2+>Mn^<2+>ポンプ遺伝子異常による病態発症の理解のための分子基盤を確立した。1)Ca^<2+>ポンプのリン酸化中間体の安定な構造アナログの開発による結晶構造解明への貢献リン酸化中間体(E2P)の加水分解の基底状態、遷移状態、および酵素・Pi生成物複合体のそれぞれのアナログとして、酵素・BeF_x複合体、酵素・AlF_x複合体、および酵素・MgF_x複合体を開発した。そしてこれら三種について、触媒部位とCa^<2+>放出ゲートの構造特性を解析した結果、E2P基底状態から加水分解遷移状態へ移行する際に生起する触媒部位のわずかな構造変化に共役して、Ca^<2+>放出ゲートが、Ca^<2+>放出直後の開いた状態から閉じた状態に変化し、内腔からのCa^<2+>漏れ出しを防ぐ構造を獲得すること示した。この成果により、Ca^<2+>輸送のエネルギー共役の本質を理解するには、これら三種の酵素複合体の原子レベルの結晶構造解明が必須であることを示した。