hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
公的統計の集計における統計モデルの利用に関する理論的・実証的研究

第1に、予測モデルか回答モデルのいづれか一方が正しければ不変な推定ができるという意味でdoubly protectedな手法の開発、第2に、業種・規模の移動をモデル化した集計方法の開発、第3に、母集団そのものが変化しているときの集計方法の開発である。第1の点については、シミュレーションの結果を学会報告した。第2の点については、小地域推定の方法を援用した手法を考案した。第3の点については、現在、理論的な検討を加えている。(b)については、準備作業を終えて、理論的な分析に入る。計画通りに研究が進んでいる。(a)については、観察された部分と観察されていない部分とを整合的に推定する視点(ベイズ的方法)を取り入れる予定である。ベイズ的方法の取り入れについての理論的な整理に時間がかかっており、遅れ気味である。(c)については、平成27年度からの研究課題と位置付けており、これから取り組む。(a)業種・規模の移動の研究については、平成28年度前半にシミュレーションを実施する予定である。(b)doubly protectedな分布関数の推定の研究については、常用される理論的な道具(Bahadurの表現)が、当該分野で想定されている状況でどのように変更されるべきかを検討する。だが、現時点で解決の見通しは立っていない。(c)集計時における母集団情報の更新への対応の研究については、推定される母集団の誤差の大きさの評価と、その誤差が推定値に与える影響の大きさの評価を理論とシミュレーションによって確認する。経済統計(b)については、平成27年度に理論的な分析(分位点についての研究)を計画通り進める。(a)については、平成27年度中にベイズ的方法の導入を理論的に整理し、シミュレーションを実施する。(c)については、母集団の変化にいくつかの型を想定して、シミュレーションを実施する予定である。
複数ロボットの運動計画と協調作業の自動創生

第一に、新しいソリッドモデルとして提案した階層的球分割モデルを用いて、複雑な環境下で移動するロボットの干渉チェック法を開発した。球分割モデルは、デ-タ構造が階層的かつ地理的であるが故に、干渉チェックや最近接点探索が高速に機能する。また、基本要素を球で表現するので、距離計算が容易かつ高速に実行できる。こうして開発したシステムを用いて、この高速性をシミュレ-ション実験によって確かめ、良好な結果を得ている。第二に、動的環境下における経路創生をめざして、領域分割と色付け(ペインティング)コマンドを併用する新しい経路計画法を考案した。この方法の主眼は分割、統合の考え方で経路生成アルゴリズムを構成することにある。すなわち、ロボットと中間目標点を含む3次元領域を平面で分割したとき、その平面上の1点とロボットを結ぶ経路は同じ色のペインティング操作で見つけることができるが、その平面上の1点と中間目標点との間の経路も同様な操作で見つかるはずであり、こうして問題は二つに分割できる。こうして領域を次々と2分割していき、最終的には局所的に見出した経路を統合することによって大域的な経路生成が完成する。この方法によるとアルゴリズム化が容易であり、移動物体の存在する動的環境下での経路生成も可能になる。これらを確認するために、まずは2次元平面内の環境システムの構築をはかり、経路生成アルゴリズムのいくつかを開発した。また3次元動的環境についてはシステム設計の基本的課題をクリヤ-している。なお、本研究で当初には計画していなかったが、接線グラフと名づけた新しい概念を発見し、この考え方に基づく効率の良い最短経路創生を見出している。
グローバル生産ネットワークと産業集積

グローバルな生産ネットワークをモデル化し、生産技術の世界的伝播や貿易費用の低下が産業集積や貿易構造に与える影響を定量的に測るのが本研究の課題である。本年度は、関連するこれまでの研究をまとめつつ、引き続きその目的に向かって研究を進めた。古澤(研究代表者)は、日本企業の取引相手先データを用い、オフショアリングが国内取引ネットワークに与える影響について理論的・実証的に検証を進めた。また、石川(研究分担者)とともに、グローバルな生産拠点展開を左右する各国の法人税制度を理論的に分析し、大国は自国企業のトランスファー・プライシングを許容することにより社会厚生を増大させる可能性があることを発見した。石川は、さらに、輸送費と各国の貿易政策について、重要な理論的検証を行い、実証研究にも着手した。杉田(研究分担者)は、古澤とともに、国際産業連関表と多国間モデルを用いて、国際生産ネットワーク拡大によるマクロ経済リスクの変化を構造推定する手法を開発し、データを整備した。また、国際的運送企業の輸送個票データについて、住所情報をGoogle map APIにより整備した。村田(研究分担者)は、産業集積や知識のスピルオーバーの局所化分析に関して、局所線形密度推定に基づいた局所化検出法を開発した。さらに,米国特許データを用いて知識のスピルオーバーの局所化を検出した。Michal Fabinger(研究分担者)は、国家間の距離が貿易量に過度に影響を与えるというパズルを解き明かす新たな理論を構築した。冨浦(研究分担者)は、日本の事業所レベルのデータを用いて、輸出事業所と輸出していない事業所との生産性格差が、産業が集積する中核的な地域に比べ周辺地域では有意に大きい傾向があることを見出した。また、日本企業ミクロデータを用いた実証分析の成果を整理し、著書としてとりまとめた。研究代表者と研究分担者が協力して、グローバル生産ネットワークのモデル化、およびデータによる検証方法の確立に関し、一定の成果を得た。多くの理論・実証研究の成果はまだ論文の草稿段階だが、これからそれらは専門の学術誌に掲載されていくと思われる。また、研究分担者によって、これまでの研究成果が著書としてまとめられたのも、本年度の研究成果といえる。引き続き、研究代表者、研究分担者が協力しながら、研究を推進していく。同分野を研究している海外の研究者とも、ワークショップなどを通じて連携を深めていく予定である。グローバルな生産ネットワークをモデル化し、生産技術の世界的伝播や貿易費用の低下が産業集積や貿易構造に与える影響を数量的に測るのが本研究の課題である。平成29年度は、その目的を達成するために必要な分析手法の開発が、研究代表者、研究分担者の間で進んだ。古澤(研究代表者)は杉田(研究分担者)と共同で、国際生産ネットワーク拡大によるマクロ経済リスクの変化を構造推定する手法を開発し、データを整備した。杉田は、また、国内の治安悪化による輸送の不確実性の増加が国際生産ネットワークの形成を阻害する効果を推定するため、米墨間貿易取引、メキシコ麻薬抗争、北米道路網のデータを整備し、構造推定手法を開発した。石川(研究分担者)は、グローバル生産ネットワークに影響を与える貿易費用の決定要因を分析するための理論モデルを構築した。特に、往復輸送時の積荷の不均衡からくる非効率性に注目して分析を進めた。冨浦(研究分担者)は、日本の産業クラスター政策に注目し、政策が企業間取引ネットワークや産業集積に与える影響について実証分析を進めた。村田(研究分担者)は、産業や知識のスピルオーバーの地理的局所化を計測する方法を開発した。従来の行政区画を用いた計測と距離を用いた計測はいずれも固有の問題があった。それを同時に解決する、局所線形密度推定に基づいた局所化の検出法を開発した。Fabinger(研究分担者)は、多数の企業がそれぞれ部品の調達先と製品の販売先を選択するという非常に大きなモデルを解くために必要な数学的手法を開発した。この成果は、グローバルな生産ネットワークモデルの構築という本研究を大きく推進させるものである。研究代表者と研究分担者が、協力しつつ、各自の担当分野において、ほぼ想定通りの成果をあげた。とりわけ、産業や知識のスピルオーバーの地理的局所化を計測する方法の開発と、複雑な生産ネットワークモデルを解くための数学的手法の開発は、グローバルな生産ネットワークモデルの構築・解析に大いに役に立つと考えられる。

Michal Fabinger(研究分担者)は、国家間の距離が貿易量に過度に影響を与えるというパズルを解き明かす新たな理論を構築した。冨浦(研究分担者)は、日本の事業所レベルのデータを用いて、輸出事業所と輸出していない事業所との生産性格差が、産業が集積する中核的な地域に比べ周辺地域では有意に大きい傾向があることを見出した。また、日本企業ミクロデータを用いた実証分析の成果を整理し、著書としてとりまとめた。研究代表者と研究分担者が協力して、グローバル生産ネットワークのモデル化、およびデータによる検証方法の確立に関し、一定の成果を得た。多くの理論・実証研究の成果はまだ論文の草稿段階だが、これからそれらは専門の学術誌に掲載されていくと思われる。また、研究分担者によって、これまでの研究成果が著書としてまとめられたのも、本年度の研究成果といえる。本研究課題に関連して研究代表者と研究分担者があげてきた成果を学術論文として発表していくとともに、開発した手法等の精緻化を進める。研究集会を通じてこれらの成果を共有しながら、グローバル生産ネットワークモデルの構築を進めていく。また、モデルの推定に用いるデータを整備していく。引き続き、研究代表者、研究分担者が協力しながら、研究を推進していく。同分野を研究している海外の研究者とも、ワークショップなどを通じて連携を深めていく予定である。
レトロウイルス誘発性グリオーマの発がん機構解明とグリオーマモデルの作出

「いわゆるトリのグリオーマ(星状膠細胞腫)so-called fowl glioma」はその原因と病態が不明であった疾患である。申請者らは以前本疾患がA型トリ白血病ウイルス(ALV-A)感染症であることを明らかにした。本研究課題の目的はトリのグリオーマ原因ウイルス(FGV)の神経病原性とこれに関わるウイルスゲノムenvとLTRの機能を解明することである。まず,FGVの病原性を解析した。その結果,既知のALVは主に造血器系腫瘍を誘発するのに対し,分離したALVは心臓と脳で活発に複製され,グリオーマのほか,非化膿性脳炎,神経周膜腫,小脳低形成など神経組織に対して病原性,腫瘍原性を持つことを明らかにした。ゲノム解析では本ウイルスは数種のALVゲノムの組み換えにより出現したことが示唆された(EMBL,GenBank,and DDBJヌクレオチドシークエンスデータベースアクセッションNo.AB112960)。既知のALVsと比較してFGV-LTRのU3領域には欠損と変異が見られ,LTRのプロモーター活性もわずかながら差が見られたことから,この領域がFGVの神経病原性と関連していると推察された。次に本疾患の脳病変51例を検索し,本疾患には星状膠細胞がびまん性に増殖する亜型が存在することを示唆した。また,原因と病態を加味し本疾患はトリの「レトロウイルス性星状膠細胞腫」と命名するのが適切であることを示した。さらにin vivoでのFGV-LTRプロモーター活性を調べるため,LTRとGFPを遺伝子導入したトランスジェニックマウス13系統を作製してRT-PCRでGFPのmRNAを検出した。その結果,FGV-LTRプロモーターはin vivoでpan-specificプロモーターとして機能する一方、中枢神経系および精巣で安定した導入遺伝子発現を誘導することを明らかにした。申請者は本疾患の国内初発例を発見し,本疾患がA型トリ白血病ウイルス(ALV-A)感染症であることを明らかにした。本研究課題の目的は本ウイルスの神経病原性に関わるenv遺伝子とLTRの機能を解明することである。今年度得られた成績は以下の通りである。1)本ウイルスの細胞指向性を明らかにするため,ウイルスの鶏卵への感染実験を行い孵化後各臓器・組織について病理学的解析と半定量PCR法を行った。本ウイルスは星状膠細胞,心筋細胞,血管平滑筋細胞,腎臓メサンギウム細胞などで複製されるが,神経系細胞と心筋細胞で活発に複製増殖し,脳,脊髄および心臓で非化膿性炎症を引き起こすことが示唆された。2)分離したALVのゲノム全長の塩基配列を決定し,既知のALVのそれと比較した。(1)本ウイルスのgagおよびpol遺伝子はALV-A標準株RAV-1と比較して各々96.0%,97.8%と高い相同性を示した。一方,env遺伝子のSU領域,LTR U3,U5領域の相同性は84%以下であった。(2)本ウイルスのLTR U3領域の転写活性は陽性対照に用いたSV40初期プロモーターのそれと比較すると,鶏胚線維芽細胞で約12倍,Vero細胞,U87M細胞(ヒトグリオーマ細胞株)で同等の値を示した。(3)U87MG細胞におけるLTR転写活性はRAV-1のそれよりも有意に低かった(p<0.001)。

以上の成績から,本ウイルスは既知のALV-Aとは異なる病原性および腫瘍原性を持ち,この性状は塩基配列の解析により裏付けられた。また,本ウイルスの特徴である神経系への腫瘍原性はウイルスゲノムのLTRが主に関与することが推察された。「トリのグリオーマso-called fowl glioma」はその原因と病態が不明であった疾患である。申請者は本疾患の国内初発例を発見し,本疾患がA型トリ白血病ウイルス(ALV-A)感染症であることを明らかにした。本研究課題の目的はトリのグリオーマ原因ウイルスの神経病原性とこれに関わるウイルスゲノムenvとLTRの機能を解明することである。今年度は以下の成果が得られた。1)ニトロソ化合物N-methyl-N-nitrosoureaは代表的な発癌物質で,ラットに投与すると発癌に関与する遺伝子の変異や増幅を誘発し高頻度にグリオーマを発生させる。しかし,鶏では本剤の影響が不明であったため,本ウイルス感染鶏に本剤を投与しグリオーマ発生に与える影響を検索した。その結果,腫瘍発生に本剤の影響はみられなかったが,本ウイルスの新たな病原性,すなわち本ウイルスは鶏胚に感染すると小脳の形態異常を誘発することが判明した。これら小脳は顆粒細胞の広範な脱落,外顆粒層の遺残およびプルキンエ細胞の配列異常からなっていた。組織像に加えて免疫染色,TUNEL法および電顕検索によって小脳顆粒細胞がアポトーシスに陥っていることがわかった。以上から,本ウイルスは小脳形成期の顆粒細胞に感染するとアポトーシスを誘発し,顆粒細胞の移動,Bergmann線維およびプルキンエ細胞層の形成を障害して小脳異形成を招来することが示唆された。2)本ウイルスの細胞指向性は既知のALV-Aと差がない。したがって,本ウイルスにより誘発されるグリオーマはプロウイルスが種々の宿主細胞のDNAに組み込まれた後、特定の細胞でのみLTRが作用することが推察される。そこで,本ウイルスのLTRを遺伝子導入したトランスジェニックマウスを作製した。これまでに13系統のファウンダーマウスが得られた。1)昨年度の実績概要に記載したFGV接種鶏の小脳形態異常は精査の結果,異形成ではなく低形成であることを明らかにした。FGVが外顆粒層と分子層にある顆粒細胞に感染する結果,これら細胞がアポトーシスに陥ること,また,この細胞死が他の要素の構築を阻害する結果,小脳低形成が招来されることが示唆された。2)ALVのlong terminal repeat(LTR)はプロモーターとしてウイルス複製と組織特異的発癌に重要な役割を果たすことが知られている。ほとんどのALVがファブリキウス嚢由来リンパ腫を誘発するのに対し、FGVはグリオーマおよび神経周膜腫を誘発する。そこでFGVの神経病原性におけるLTRプロモーターの役割についてトランスジェニック(Tg)マウス技術を用いて検討した。得られた成績は以下の通りである。
歯と歯列弓の形態解析による予測回帰モデルの開発と三次元寸法データベースの構築

先ず、韓国人の歯列弓の三次元計測から仮想歯列モデルの構築法を確立した。その仮想歯列弓の解析から第一大臼歯の解剖学的特徴と歯列弓の計測項目との関連性を明らかにし、喪失した第一大臼歯の三次元的形態予測が可能な回帰式を導くことができた。つづいて日本人と韓国人の歯および歯列弓形態の三次元解析を行い、異なる背景を持つ集団における歯および歯列弓形態の違いを明らかにすることができた。具体的には、韓国人と比較して日本人における歯列弓幅径が有意に小さいことが明らかとなった。また個々の歯の三次元形態の計測値データの蓄積も日本人と韓国人の二つの集団で行うことができた。平成19年度の研究成果1、歯および歯列弓の三次元計測北海道医療大学附属歯科衛生士専門学校の学生ボランティアから得られた歯列模型の解析を行った。解析に際し、新しい計測点の設定を行い、より精度よく解析を行う手法を確立した。また、汎用性の高いデジタル歯列模型の生成法を確立した。同時に韓国ソウル大学が保有する韓国人の歯および歯列弓の三次元データの解析を行った。2、第一大臼歯の近遠心径予測モデルの開発ソウル大学と北海道医療大学のデータを統合した形で、歯の大きさと歯列弓形態の三次元的な解析を行い、第一大臼歯と歯列弓長径における関係性を統計学的に明らかにした。また、第一大臼歯の近遠心径の大きさが予測可能な統計モデルを開発した。平成20年度の研究成果1、歯および歯列弓の三次元計測北海道医療大学附属歯科衛生士専門学校の学生ボランティアおよび歯科内科クリニック矯正歯科に来院した女性患者から仮想歯列弓モデルを構築し、同年代の韓国人女性(韓国ソウル大学歯学部の学生ボランティア)の仮想歯列モデルとの比較を行い、二国間における歯および歯列弓形態の違いを明らかにした。上下顎歯列弓復径においては日本人の値が韓国人と比較して有意に小さかった。その原因としては臼歯部の頬舌的歯軸傾斜の違いが二国間に存在する可能性が示唆されており、引き続き解析を行っていく方針である。2、第一大臼歯の三次元解析萌出直後の第一大臼歯と成人の第一大臼歯を比較することによって咬摩耗を定量化する方法新しく考案した。その手法を日本人と韓国人の第一大臼歯の歯冠部の形態解析に応用し、二国間での咬耗の強さの違いを明らかにした。具体的には日本人と比較して韓国人における咬耗の程度が大きかった。3、第一大臼歯と歯列弓形態の相関解析第一大臼歯の大きさと歯列弓形態の各計測項目における相関関係を解析し、さらにその結果を二国間で比較した。第一大臼歯と歯列弓形態の相関関係においては二国間に違いは認められなかった。今年度の研究成果は申請書に記載した研究計画を確実に実行することにより得られたものであり、歯科矯正における基礎研究および臨床研究の発展に大きく貢献する結果であると考える。
噴霧流状態におけるメタノールの改質と熱・物質移動

次世代のエネルギーシステムにおいて,水素を最終燃料とする事によるエネルギー損失の低減,およびCO2フリー燃焼を実現化する上で,高効率の水素製造技術の確立が必要となる.低質な熱エネルギ源からのエクセルギ再生産を実現するために,比較的定温下で反応が生じるメタノール-水蒸気改質反応を,200400°C程度の中低温廃熱をもちいて行うことを目的とし,メタノールの蒸発過程から改質過程までを連続的に行う反応装置を新たに提案した.具体的には,微噴霧ノズルから発生される数十μmのメタノール・水混合液滴を含む気液二相流を多段のヒ-タ群を配した流路内に流動させることにより,熱的損失を低減し,低温熱源のみを用いて液相の蒸発及び気相との混合促進を実現する.昨年度の結果より伝熱面近傍の流動の基本的な特性が明らかとなった.その結果を踏まえて本年度は連続的に噴霧が蒸発しうる効果的な流路の開発を目的とし,垂直上昇流路のおける噴霧挙動の把握と蒸発効率の向上を行った.その結果,噴霧液滴の蒸発により生じた気流を環流させることにより,液滴の慣性が増え,蒸発効率も515%増加することが明らかになった.また,加熱板上に多孔質板を設置することにより,効率よく液滴を捕集することが可能となり,蒸発効率も1020%向上した.この結果,加熱板温度がライデンフロスト温度を超えても,多孔質板上では固液接触が可能となり,蒸発効率を維持しかつ過熱蒸気を同時に生成することが可能であることが示唆された.また,第一段の加熱板出口の流動情況が明らかとなり,前年度の数値計算により明らかにされたヒ-タ群の配置を決定するための基礎的資料を収集することができた.次世代のエネルギーシステムにおいて,水素を最終燃料とする事によるエネルギー損失の低減,およびCO2フリー燃焼を実現化する上で,高効率の水素製造技術の確立が必要となる.低質な熱エネルギ源からのエクセルギ再生産を実現するために,比較的定温下で反応が生じるメタノール-水蒸気改質反応を,200400°C程度の中低温廃熱をもちいて行うことを目的とし,メタノールの蒸発過程から改質過程までを連続的に行う反応装置を新たに提案した.具体的には,微噴霧ノズルから発生される数十μmのメタノール・水混合液滴を含む気液二相流を多段のヒ-タ群を配した流路内に流動させることにより,熱的損失を低減し,低温熱源のみを用いて液相の蒸発及び気相との混合促進を実現する.昨年度の結果より伝熱面近傍の流動の基本的な特性が明らかとなった.その結果を踏まえて本年度は連続的に噴霧が蒸発しうる効果的な流路の開発を目的とし,垂直上昇流路のおける噴霧挙動の把握と蒸発効率の向上を行った.その結果,噴霧液滴の蒸発により生じた気流を環流させることにより,液滴の慣性が増え,蒸発効率も515%増加することが明らかになった.また,加熱板上に多孔質板を設置することにより,効率よく液滴を捕集することが可能となり,蒸発効率も1020%向上した.この結果,加熱板温度がライデンフロスト温度を超えても,多孔質板上では固液接触が可能となり,蒸発効率を維持しかつ過熱蒸気を同時に生成することが可能であることが示唆された.また,第一段の加熱板出口の流動情況が明らかとなり,前年度の数値計算により明らかにされたヒ-タ群の配置を決定するための基礎的資料を収集することができた.
「日本企業のROA水準長期的低下の論理」の研究

本年度は「利益率は何によって決定しているのか」という問題意識のもと、次の2つの研究をした。一つは「3つのマクロ環境要因の国家の利益率水準への影響」に関する実証研究である。利益率決定要因に関する実証的な研究の中でもマクロ環境要因に関する研究は皆無である。その分野を開拓する導入的研究として、国内需要成長率、為替レート、石油輸入価格の3つに絞り、国家の利益率の平均的水準を分析対象として、それらの影響の実証研究を行った。対象国家は日本と米国であり、対象期間は1960年から2005年であった。もう一つは「経営改革の利益率への影響」に関する実証研究である。経営効率が利益率にどの程度影響を与えるか、というテーマの中でも、一つの大規模な経営改革の利益率への影響を検証するタイプの研究は存在しない。その導入的研究を、ケーススタディーという形で行なった。対象企業は、松下電器産業である。選択の理由は、同社が中村邦夫社長在任期間に、史上稀に見る大規模な経営改革を成功させた企業だからである。なお、同社のケースは、一つ目の研究テーマとも関連づけるため、「3つのマクロ環境要因の企業の利益率への影響」のケーススタディーという視点でも研究した。以上の研究の成果は、次の形で外部公表した。一つ目の研究は、2007年6月に組織学会研究発表大会大学院生セッションにて「石油価格と為替レートの利益率水準への影響」というタイトルで発表を行ない、「「日本企業のROA水準長期的低下の論理-内需成長率、為替レート、石油輸入価格、を中心的視点として-」というタイトルで一橋大学大学院商学研究科商学博士号取得論文(2008年3月公表)という形で、論文にした。」二つ目の研究は、伊丹敬之・田中一弘・加藤俊彦・中野誠編著『松下電器の経営改革』の「第8章利益率に見る中村改革」(有斐閣より2007年12月に出版)という形で、論文にした。
家禽卵黄膜精子レセプターの繊維形成をモデルとした細胞外マトリックスの形成機構

家禽の卵黄膜は哺乳類の透明帯に相当する細胞外マトリックスで,受精の際に,種特異的な配偶子間の結合に重要な役割を果たしている。哺乳類の透明帯の構成タンパクのほとんどが卵母細胞で生合成された後,卵子の細胞膜上に透明帯を形成する。これに対し,鳥類では主要な構成タンパクであるZP1とZPCが,それぞれ肝臓と卵巣という互いに遠く離れた組織で合成され,卵子細胞膜上で会合し繊維を形成するという特色を持っている。本研究では,この鳥類特有の現象に着目し,家禽卵黄膜の繊維形成機構を明らかにすることを目的とし,以下の成果を得た。1.ウズラのZP1を哺乳類細胞株に発現させる実験系を開発し,各種変異ZP1を作製し,ZPCとの結合領域を特定することに成功した。ZP1はその分子内にZP domainという構造を有しているが,そのC末端部分に,ZPCとの結合を制御する領域があることが判明した。2.この現象が,鳥類全般に当てはまるのか否かを明らかにするために,各種家禽ZP1遺伝子のクローニングを行い,アヒル,七面鳥およびホロホロ鳥ZP1遺伝子を単離することに成功した。配列の比較から,各種家禽ZP1は,ZPCとの結合領域であるZP domainのC末端部分に配列の相違が認められ,その結合には種特異性があるものと考えられた。3.ZP1とZPCという2つの構成タンパクのみによって卵黄膜の繊維形成が生体内で調節されているとは考えにくい。そこでZP1あるいはZPCと特異的に結合する分子の探索をあらゆる組織について網羅的におこなった。その結果,急速成長期に入る前の未成熟な卵胞から調製したミクロソーム分画に,ZPCと強い結合親和性を示す新規タンパク(ZPC結合タンパク)が存在することを世界で初めて明らかにした。現在,この新規タンパクの特性を明らかにする実験を遂行中である。ZPCは鳥類の卵黄膜を構成するタンパクのひとつで,哺乳類の透明帯のZPCと相同なタンパクである。家禽の卵黄膜の繊維形成機構と生理機能をあきらかにするために,ZPCの不溶化機構を調べ,以下の結果を得た。1.ZPCとZP1との結合特性を調べる実験を行なったところ,この結合は,イオン強度,pHによる影響を大きく受けることを見い出した。つまり,両タンパクはイオン結合により特異的に結合することが判明した。2.ZP1のブロムシアン分解物を作成し,放射性同位体で標識したZPCとの結合を調べた。その結果,分子量45kDaの分解断片との結合が確認された。次いで,この断片の一次構造を決定したところ,この断片にはZPドメインと呼ばれる特徴的な構造が含まれていることが分かった。3.ZP1遺伝子とその部位特異的変異体を発現ベクターに挿入し,CHO-K1細胞株に発現させた。これらの各種リコンビナントZP1とZPCとの結合を免疫沈降法で調べたところ,ZPドメインを欠損させたZP1はZPCとの結合活性を失うことが判明し,ZPドメインがZPCとの結合を制御していることが明かとなった。4.ZPCとZP1の結合における種特異性を検討するために,各種家禽から分離したZP1とウズラZPCとの結合を調べた。その結果,ウズラのZPCはニワトリおよび七面鳥のZP1とは強く結合するが,ホロホロ鳥およびアヒルのZP1との結合は弱いことが判明した。現在,各種家禽のZP1のクローニング作業を遂行中であり,配列の決定後にZPドメインの構造に種間差があるか否かを調べる予定である。

その結果,急速成長期に入る前の未成熟な卵胞から調製したミクロソーム分画に,ZPCと強い結合親和性を示す新規タンパク(ZPC結合タンパク)が存在することを世界で初めて明らかにした。現在,この新規タンパクの特性を明らかにする実験を遂行中である。
連合学習の比較分子生物学

連合学習の比較分子生物学に関して、各分野を代表する研究者により組織を構成し、脳研究に関する総合的戦略、研究討議および共同研究を行った。概略は以下の通りである。(1)1993年6月、自治医科大学において哺乳類脳スライス標本からのパッチクランプ法による記録および螢光指示薬の導入法についてセミナー、実習、および装置の改良に関して研究討議を行つた(班員、川合、工藤、吉岡、桐野豊)。引き続き早稲田大学人間科学部において虚血スナネズミを用いた細胞内カルシウム動態に関する共同実験を行った。(2)8月、吉岡、桐野高明、工藤、榊原らは米国マサチューセッツ州Woods Holeの臨海実験所においてウミウシを用いた連合学習とその分子的基盤に関する研究を行った。(3)9月、東京において班員全員による総合班会議を行い、重点研究領域申請について具体的な研究計画の作成を討議した。また同時期に開催された脳の世紀シンポジウムに参加した。(4)12月、第17回日本神経科学会(名古屋)において「連合学習の比較分子生物学」のテーマによる大会シンポジウムを行い、班員(川合、桐野高明、桐野豊、工藤、榊原、吉岡)による研究発表と討論を行った。(5)12月1994年1月、来年度重点領域研究申請について協議を行い、他の総合B班と統合した研究班の組織作りを図ることを決め、このため東京、大阪、岡崎等で計6回の会合を開き他班の主要メンバーと合同討議を行った。この結果、「連合学習の比較分子生物学」(代表者川合述史)、「神経組織の構築と再構築」(代表者川村光毅)、および「神経活動による遺伝子応答」(代表者三木直正)の3班に共通する緊急研究課題を重点的に集約し新たに「神経回路の機能発達」(代表者津本忠治)の課題による平成7年度発足に向けて申請書の成案作りを行った。
MEIS-TOF-ERDA を用いた次世代 MOS プロセス極浅接合評価技術の開発

国際半導体技術ロードマップで要求される極浅接合の評価のため、高エネルギー分解能のトロイダル静電アナライザ(TEA)と飛行時間計測(TOF)をエネルギー分解と質量分解に用いた弾性反跳粒子検出法(ERDA)の開発を行った。質量分解と高収量を両立した計測系の構築を行い、ボロン注入量の異なる3種類の標準試料の計測を行い結果の比較を行った。これらの結果より、ロードマップで要求される不純物深さ分解能をMEIS-TOF-ERDA計測法により達成することを示した。平成22年度には丸最適な反跳角でのERDA(弾性反跳粒子計測法)シグナルの取得および、TOF(飛行時間)計測手法の確立を行った。また、平行して極浅不純物注入試料のSSRM(走査型拡がり抵抗顕微鏡)計測を行った。1. TEA(トロイダル静電アナライザ)設置角度の最適化(反跳角の最適化)100keVのアルゴンイオンを用いてシリコン中の極浅注入不純物の計測をめざしたが、アルゴンイオンによりスパッタされるシリコンイオンの収量が大きく、エネルギー及び飛行時間分離が困難となったため、プローブイオンを窒素イオンに変更しTEA設置角度の最適化を行った。散乱角を65度とした場合に、個々のイオンの飛行時間差が大きく、また、散乱時のエネルギー差も大きくなった。2. TOF計測系の構築本研究でのTOF計測には、パルサーを用いたビームチョッピング法を用いている。スタートシグナルにはパルサーからのトリガシグナルを、ストップシグナルにはTEAからの出力を用いた。散乱角65度とし、TEAでエネルギースキャンを行いながら、100keVの窒素イオンでTOF-ERDA計測を行ったところ、B^+,2keV,1.5×10^<16>/cm^2注入試料では、B^+,B^<2+>,Si^+のTOF-ERDAシグナルを得た。また、未注入Si基板試料のTOF-ERDA計測では、Si^+とH^+のTOF-ERDAシグナルを得た。以上により、TOF計測系の構築を完了した。3.極浅不純物注入試料のSSRM計測MEIS-TOF-ERDA計測結果と比較のため、低エネルギーBおよびAs注入と短時間アニール処理を行った試料のSSRM計測を行った。平成23年度は、22年度に開発を行ったMEIS-TOF-ERDA計測系を用いて、ボロン堆積試料および注入試料の計測を行い、時間分解能の評価とボロン深さ分布計測を行った。ボロン堆積試料は、ハンガリー科学アカデミーにて作製を行った(研究協力者ハンガリー科学アカデミーDr.Tivadar Lohner, Dr.Gabor Battistig)。ボロン注入試料は、様々なアニール条件の低エネルギー注入試料を作製した(研究協力者ルネサスエレクトロニクス岩松俊明博士)。また、平行してボロン注入試料のSSRM計測を行った。1,ボロン堆積試料計測22年度にはボロン注入試料で、MEIS-TOF-ERDA計測系開発を行った。注入試料は計測系の構築には有用であるが、深さ毎にボロン濃度が異なるため分解能評価は難しい。そこで、23年度にはMEIS-TOF-ERDA計測系の時間分解能評価をボロン堆積試料で行った。ボロン堆積試料は深さによりボロンの有無のみが変化するため計測系評価に有用である。100keVの窒素もしくはアルゴンイオンで求めた時間分解能は100ns程度で、ボロンとシリコンの分離が可能であった。2,ボロン注入試料計測ボロン堆積試料計測によりボロンとシリコンの分離可能な時間分解能を達成したため、ボロン注入試料(2keV,1.5x10^<16>/cm^2)のMEIS-TOF-ERDA計測を行い、ボロン深さ分布を明らかにした。TOF-ERDAスペクトルでは反跳したボロンとシリコンが分離されていた。また、エネルギーによりボロンとシリコンのスペクトルが互いに交差しており、時間分解能を改善することで深さ分解能が向上することがわかった。3,ボロン注入試料電気伝導特性評価低エネルギーボロン注入と短時間アニール処理を行った試料のSSRM計測を行い、MEIS-TOF-ERDA計測結果の妥当性を検証した。平成24年度には、これまでに開発を行ったMEIS-TOF-ERDA計測系の時間分解能の改善と低エネルギーボロン注入標準試料の評価を行った。また、これらの評価に平行し、ボロン注入標準試料の電気伝導特性評価を走査型拡がり抵抗顕微鏡(SSRM)で行った。1,時間分解能改善散乱粒子の角度分解を行う位置検出系と質量分離を行う飛行時間計測系の統合を行い、同期計測を行うことで時間分解能の改善を行った。計測結果より求めた時間分解能は50 - 100 nsであり、計測試料中のボロン、シリコン、酸素の質量分離に十分な時間分解能を達成した。

3,極浅ボロン注入試料電気伝導特性評価低エネルギーボロン注入と短時間アニール処理を行った試料のSSRM計測を行い、MEIS-TOF-ERDA計測結果の妥当性を検証した。22年度までのMEIS-TOF-ERDA計測系の構築、23年度までの質量分離の分解能評価を完了しており、概ね順調に進展している。また、更に時間分解能を改善することで、深さ分解能を向上する余地があることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度には、次世代MOSプロセスで使用される様々な条件でアニールを行った低エネルギー注入試料の計測を行い本研究で開発した計測法の実証を行う。また、時間分解能の改善による深さ分解能の向上についても検証する。時間分解能はパルサーを高速化することで改善されるが、収量の減少の原因ともなるため、実証実験結果と比較を行い最適なパルス幅を決定する。
マクロ経済均衡の非線型時系列モデル分析と統計的推測

マクロ経済の均衡モデルは総需要と総供給の均衡として、観測される経済活動水準及び価格水準を説明しようとするものであり、総需要関数は通常IS曲線とLM曲線の交点として、総供給関数は短期フィリップス曲線とオークン法則に基づいて供給価格とそれに対応する供給量が決定される。この総需要供給均衡の計量経済モデルの統計的推測を目的として、本研究では日本経済のマクロデータを用いて、まず通常の線型或いは対数線型の時系列モデルのあてはめを試みた。トレンドや季節変動が単純な関数形であり、それ以外の変動は定常である場合線型時系列モデルは妥当するが、過去10年或いは20年間の日本のマクロデータを見るとき定常性が仮定できるのはごく短期間であり、観測期間全域についてこのような仮定を置くことには無理があり、非線型時系列からの接近が必要となる。本研究では、まずP.Robinson等によって手法が開発されている非母数時系列解析の理論を用いて、マクロ経済変数間の因果性に関する非母数検定の開発を試みた。マクロ経済モデルについて非線型時系列モデルを用いる場合、その関数関係は、特殊な物理的現象におけるようによく特定化された非線型モデルを出発点とすることは一般にできない。従って、非線型モデルとしても、一定の一般性をもった多くの状況に適応できるものを使うことが望ましい。このような観点から、マクロ経済時系列に適応可能な非線型モデルとして、Priescleyの提案した状態従属(state dependent)モデルをあげることができる。本研究では、マクロ経済データへのこのモデルの適用が有効であることが判明した。また、統計的推測の観点からの考察も行なった。上記研究課題の下で行った本年度の研究成果は以下の通りである.マクロ経済における総需要・総供給の均衡について種々の文献にあたり,妥当な理論的モデルを調査した.その結果Dornbush-Fischerの与えたモデルを基本とすることにした.ただ総需要・総供給の二本の連立方程式はあくまで集約された誘導形であるため,そのもととなる構造形に出来るだけさかのぼってモデル化することにした.こうして総需要を構成するIS・LMモデルにおいては,マクロ消費関数・投資関数及び流動性選好関数を,総供給については,失業率と賃金率関係,物価予想,失業率と産出量水準の関係をモデル化した.そしてこれらの諸関係から得られる誘導形として総需給均衡を日本経済について分析することとした.このモデルにおいて非線型性は,内生変数である価格水準が分母に現われるという形で生ずる.非線型モデルの統計的処理についてこれまでの研究を展望した.その結果,分母に内生変数が入る非線型時系列モデルについて,有用な成果はこれまでの内外の研究で見あたらないこと,また通常のマクロ経済理論も非線型性をさけるモデル化を行っていることが判明した.この問題をいかに解析するかが次年度の研究の中心的課題となろう.本年度は予備的調査として,上の諸関係のそれぞれを日本マクロデータの過去20年間を用いて単一方程式法で推定することにより,適合度のよいモデルを探索した.この作業において出来た困難は,完全雇用産出量水準の推定が恣意性を含むこと,日本経済において賃金と産出量水準との間に直接的な結びつきが見出されない点であり,これらは今後の研究で解明されなくてはならない.マクロ経済の均衡モデルは総需要と総供給の均衡として、観測される経済活動水準及び価格水準を説明しようとするものであり、総需要関数は通常IS曲線とLM曲線の交点として、総供給関数は短期フィリップス曲線とオークン法則に基づいて供給価格とそれに対応する供給量が決定される。この総需要供給均衡の計量経済モデルの統計的推測と目的として、本研究では、日本経済のマクロデータを用いて、まず、通常の線型或いは対数線型の時系列モデルのあてはめを試みた。推定されるべき関係は、IS曲線、潜在産出量の成長曲線、インフレ率の予想関数、失業率と賃金率の関係、総供給関数等からなる。線型時系列モデルによる説明力には限界があり、特に予想インフレ率、潜在産出量といった需給均衡モデルにおいて基礎的な関係については、インフレ期や低成長期等多様なマクロ経済の様相を含み、データへのあてはめにはそれぞれの状態(state)に対応出来る非線型モデルの方がより妥当すると考えられる。

非線型母数モデルには、双一次自己回帰モデル、或いは指数型事故回帰モデルについての研究は、線型モデルにおけるような一般性のある理論は確立しにくく、従来の研究においても、一定の特殊な現象にのみあてはまる特殊モデルの調査となり、これまでの研究成果も、特定の現象に対してよく適合すると考えられるモデルを識別することがせいぜいで、推定値の信頼性といった推測に関する議論は殆ど行われていないと言える。確立過程論においてよく研究されたモデルとして拡張過程があるがこれも非線型母数モデルに属す。連続時間拡張過程の母数推測についてBasawaの研究をあげられるが、これも大変特殊な型のモデルに限られている。マクロ経済モデルについて非線型時系列モデルを用いる場合、その関数関係は特殊な物理的現象におけるようによく特定化された非線型モデルと出発点とすることは一般にできない。従って非線型モデルとしても、一定の一般性をもった多くの状況に適応できるものを使うことが望ましい。このような観点から、マクロ経済時系列へ適用可能な非線型モデルとして、Priestleyの提案した状態従属(State dependent)モデルが適していることが判明した。
PTFE カバー・ステントを用いた動脈瘤の治療に関する実験的検討

(1)耐圧検査(2)動物実験16頭の雑犬の胸部大動脈にstentを留置し、4群に分けて留置2、4、12、24週後に経過観察した。血管造影後にstent留置部の動脈を摘出し、stent留置部動脈を肉眼ならびに光学顕微鏡と走査電子顕微鏡で観察した。血管造影では全てのstentの開存が確認された。肉眼的には、2週後にstent内面に赤褐色の血栓付着を認めたが、4週後には著明に減少し、12、24週では、血栓をほとんど認めなかった。光学顕微鏡では、2週後にstent両端部に新生内皮による被覆がみられたが、stent中央部には血栓付着がみられた。4、12、24週では、stent中央部のwire、nylon糸に新生内皮による被覆を認めた。全経過観察期間を通じて血栓形成ならびに内膜の厚さは1mm以下であった。走査電子顕微鏡による観察では、4週後にwireとnylon糸部分の内皮化が完成していたが、stent中央部のPTFE部は24週でも内皮化されない部分が認められた。
更生保護施設における薬物事犯者の新生活導入支援のあり方に関する研究

薬物処遇重点実施更生保護施設において、職員に対するインタビューと、入所者を対象とするフォーカスグループインタビューを実施し、事業への取り組みの実態、入所者のニーズ、当該事業担当職員が直面している課題について把握を試みた。それらの結果と共にオランダおよびドイツの関連施設における訪問調査により得られた知見を踏まえて、全7回からなる「更生保護施設における薬物事犯者の新生活導入支援プログラム」を作成し、合計9クールにわたって実施した。薬物事犯者の再犯率の高さについては、かねてから指摘されているが、近年、刑事施設内での再乱用防止教育プログラムの実施や、保護観察所におけるさまざまな取り組みが進められているところである。こうした、薬物事犯について薬物依存という精神障害の側面からもアプローチしようとする試みは、さらに更生保護施設にも広がりつつある。本研究では、このような取り組みが、刑事施設とは異なる更生保護施設という場において、どのように展開されようとしているのか、その実状を把握し、より効果的な実施に向けて分析・考察を試みるものである。今年度はまず、薬物依存のある刑事施設出所者(矯正施設退所者)に対する支援について、国内外の文献をレビューし、その内容を踏まえて、「第四次薬物乱用防止五か年戦略」(平成25年8月薬物乱用対策推進会議決定)をはじめとする国の取り組みの具体的内容について、「期待される効果の前提となる要件」の観点から考察を試みた。次に、2013(平成25年度)に指定された全国5箇所の薬物処遇重点実施更生保護施設のうち1施設において、利用者に対する個別インタビューとフォーカスグループインタビューを、2施設において、施設の視察調査と職員に対するインタビューを行った。更生保護施設においては、その規模や提供しているサービスの内容、その他の条件等が、必ずしも同一ではないことから、薬物処遇重点実施の指定を受ける以前から、薬物依存のある利用者を対象とする独自のプログラム等を提供してきた施設を選定することとした。受刑者の再犯防止に向けては、刑事施設出所後の支援の重要性が指摘されてきた。平成21年度以降は法務省と厚生労働省の連携の下で特別調整が実施されることとなり、特定のニーズを有する人々が釈放後速やかに医療・福祉サービスを受けることができるような仕組み作りが進んできた。そして刑事施設出所後に地域における受け皿すなわち実質的な地域生活導入支援の担い手とされたのが更生保護施設である。更生保護施設は、刑事施設から地域での生活への円滑な移行の支援にあたってきた施設であるが、平成21年度からは一部の施設が指定を受けて、高齢者・障害者の一時的受入を行う特別処遇を実施することとなった。また、平成25年度には、再犯率が高いことが指摘されている薬物事犯者に対する薬物再使用防止のプログラムを提供する「薬物処遇重点実施更生保護施設」として、全国103施設のうち5施設が指定され、平成26年度には10施設、27年度には15施設に拡大された。本研究では、このように更生保護施設の役割拡大への高い期待をその中核にちりばめた、近年の更生保護関連施策の動向を視野に入れつつ、それらの役割について、平均在所日数76.9日かつ89.0%の入所者が6か月未満で退所に至っているという更生保護施設の現状を踏まえて考察し、薬物事犯者に対する円滑な地域での新生活開始に寄与しうる支援プログラムのあり方について検討を進めている。計画2年目にあたる平成27年度は、継続的に薬物依存に関する教育プログラムを提供している施設を対象として、過去の実施状況とりわけプログラムの内容とその変遷を中心としたデータの収集を行うと共に、プログラムを実施する経過における職員の意識の変化についても、聞き取り調査を行った。そしてこれらを踏まえて、入所期間を念頭に置いたモデルプログラムの立案を行った。本研究では、求められる役割が急速に拡大している更生保護施設の実状を把握し、それらを踏まえた上で、更生保護施策における薬物事犯者を対象とする効果的なプログラムの立案を目指している。2年目に入った調査の過程では、次々に施策に掲げられる事業を最前線で実施する主体と位置づけられた更生保護施設について、そもそも事業実施に充分な体制・基盤が整えらられているのか?という点に目を向ける必要に迫られるに至った。とりわけ平均在所日数76.9日かつ89.0%の入所者が6か月未満で退所している現状(平成27年度犯罪白書)や、職員の配置人員数、職員に占める社会福祉士や精神保健福祉士等の割合などは、実施を期待されている専門支援プログラムの内容を大きく左右するものと推察される。こうした調査の経過を踏まえて、当初予定していた薬物事犯重点実施更生保護施設の入所者を対象とする質問紙調査に基づいて、モデルプログラムを立案するという形ではなく、特定の施設においてモデルプログラムを試行しながらアクションリサーチの形で利用者と施設職員の双方から情報を収集していくことが研究上のメリットが大きいと判断するに至った。そのため平成27年度は、継続的に薬物依存に関する教育プログラムを提供している京都市内の薬物事犯重点実施更生保護施設を対象として、過去の実施状況とりわけプログラムの内容とその変遷を中心としたデータの収集を行うと共に、プログラムを実施する過程における職員の意識の変化についても聞き取り調査を行った。そしてこれらを踏まえてモデルプログラムの立案を行った。なお、27年度に予定していたスウェーデンにおける先行事例についての現地訪問調査については、この12年で医療目的または嗜好品としての大麻使用を合法化する国際的な動きが急速に進んでいる状況を踏まえて、一旦保留し、3年目に渡航先の選定も含めて再度検討することとした。

本研究では、更生保護施設という本来保健・医療サービスの機能を持たない入所型の施設における、薬物依存という精神障害のある刑事施設出所者に対する、地域生活への移行支援のあり方について検討することを目的とするものである。1年目は、薬物依存のある刑事施設出所者に対する支援について、国内外の文献レビューを行い、その内容を踏まえて、「第四次薬物乱用防止五か年戦略」(平成25年8月薬物乱用対策推進会議決定)をはじめとする国の取り組みの具体的内容について考察した。そして、2013(平成25)年度に指定された薬物処遇重点実施更生保護施設の中から、指定以前から薬物依存のある利用者を対象としたプログラムを提供してきた施設を選定して、利用者に対する個別インタビューとフォーカスグループインタビューと施設職員に対する個別インタビューを実施した。2年目は、初年度に選定した施設において、過去のプログラム実施における記録等のデータ収集を行うと共に、プログラム開始以降の職員の意識の変化についての聞き取り調査を行った。最終年度においては、ベルギー、ドイツ、オランダにおける薬物依存ある人の再犯(再使用)防止を目的とする地域プログラムについての現地訪問調査を実施し、国内の薬物規制関連法制度や薬物依存の治療・支援体制の現状における導入の可能性について検討した。さらに、全国25箇所の薬物処遇重点実施更生保護施設の職員を対象としたワークショップを開催して、更生保護施設における薬物依存のある刑事施設出所者に対する支援のあり方についての基礎的情報提供を行うと共に、グループセッションにおいて現任職員が直面している困難の共有を図ると共に、今後の課題の抽出を含めて支援のあり方について検討した。薬物処遇重点実施更生保護施設において、職員に対するインタビューと、入所者を対象とするフォーカスグループインタビューを実施し、事業への取り組みの実態、入所者のニーズ、当該事業担当職員が直面している課題について把握を試みた。それらの結果と共にオランダおよびドイツの関連施設における訪問調査により得られた知見を踏まえて、全7回からなる「更生保護施設における薬物事犯者の新生活導入支援プログラム」を作成し、合計9クールにわたって実施した。今年度予定していた、薬物依存のある刑事施設出所者(矯正施設退所者)に対する支援に関する、国内外の文献のレビューについては、計画通りに進めることができた。その内容を踏まえて、「第四次薬物乱用防止五か年戦略」(平成25年8月薬物乱用対策推進会議決定)をはじめとする国の取り組みの具体的内容について、「期待される効果の前提となる要件」の観点から考察を試みることができた。2013(平成25年度)に指定された全国5箇所の薬物処遇重点実施更生保護施設のうち1施設において、利用者に対する個別インタビューとフォーカスグループインタビューを、2施設において、施設の視察調査と職員に対するインタビューを行った。
インテグリンの活性制御による軟骨細胞の脱分化抑制および変形性関節症の治療法の探索

軟骨細胞は軟骨組織において基質に囲まれて存在する。この細胞は組織から単離して培養すると短期間のうちに細胞の形状に変化が生じ、また表現型に変化が生じて産生する基質のプロファイルが変ることが知られている。しかしその機序は明らかではなかった。本研究ではcDNAマイクロアレイによって関節軟骨細胞に発現するインテグリンのプロファイルを明らかにした上でRNAiの手法を用いて、それのインテグリンの発現を順次抑制することによって脱分化に関与するインテグリンを同定した。結果としてα5β1およびαvβ5の2種のインテグリン・ヘテロダイマーがそれぞれ脱分化の異なる局面を司っていることが明らかになった。次いでこのインテグリンの下流で脱分化過程におけるの遺伝子発現の変化に関与するシグナル伝達系の特定を試み、上記の2種のヘテロダイマーの下流でAKTおよびERKを介するシグナル系がそれぞれ脱分化過程における遺伝子発現の変化をもたらしていることが明らかになった。次に軟骨細胞の培養開始後脱分化が経時的に徐々に進んでいく機序を明らかにするためにインテグリンの活性化の程度を検討したところ、上記2種のヘテロダイマーはいずれも脱分化の過程で徐々に活性化されること、両者の活性化にはsmall GTPaseの1つRRASの活性化によるものでることが明らかになった。次にこの知見に基づいてペレット培養した関節軟骨細胞においてインテグリンの活性化を抑制したところ軟骨細胞の表現型が良く保たれ、得られた知見は軟骨の再生医療に応用しうる可能性が示された。ヒト由来の一次培養関節軟骨細胞においてそれぞれの分子に対する特異的な抗体を用いて発現しているインテグリンの特定を行ったところ、α1,α5,αvおよびβ1,β2,β5インテグリンがヒトの関節軟骨細胞における主要なインテグリンであることが明らかになった。次いでこれらのインテグリンをRNAiの手法により網羅的に発現抑制したところ、αvβ5インテグリンの発現抑制によって単層培養開始後の軟骨基質を構築する遺伝子(COL2A1,COL9A1,COL11A2,AGC1,HAPLN1)の発現低下がいずれも軽減され、このインテグリン・ヘテロダイマーが培養された軟骨細胞の脱分化において重要な因子であることが明らかになった。ついでこのインテグリンの下流で脱分化に関与するシグナル伝達系の特定を行ったところ、EKRシグナリングの特異的阻害剤であるU0126が脱分化の進行を抑止することを見出した。この知見に基づき種々のシグナル伝達関連分子をアデノウイルスを用いて一次培養ヒト関節軟骨細胞に強制発現させたところ、HRasの恒常活性型変異体の強制発現によって脱分化が促進され、逆に優勢不能型の発現によって脱分化が抑止されるという結果が得られた。このことからHRas-Raf1-MEK-ERKというシグナル伝達系が軟骨細胞の脱分化に関与していると推察された。興味深いことにERKシグナリングの別の特異的阻害剤PD98059は脱分化に対し明らかな影響を与えなかった。U0126はEKRの活性化を抑制するとともにすでにリン酸化されたEKRの核内移行も抑制するのに対し、PD98059はERKの新たなリン酸化のみを抑制するとされており、このような阻害作用の差が、2つの阻害剤の結果の違いを現す要因であると推察された。またERK(シグナリングの阻害は脱分化の過程における細胞骨格の再構築には影響を与えず、このことから細胞骨格の再構築は別のシグナリングが関与していると予想された。このシグナル経路を特定するために細胞骨格の再構築に関与することが知られている主要な分子の発現をRNAiで抑制したところ、small GTPaseの一つRhoAの抑制によって単層培養された軟骨細胞の形状の変化、細胞骨格の再構築が顕著に抑制された。この知見からRhoAは脱分化の過程における細胞の形状の変化に大きく関与するものと考えられた。

平成18年度までの研究により単層培養された軟骨細胞の脱分化にはαvβ5およびα5β1の2組のインテグリン・ヘテロダイマーが関与しており、それぞれ脱分化の異なる局面を制御していることが明らかになった。平成19年度はこれらの知見がより臨床的な事象とどのように関連しているのかを明らかにするための実験を展開した。変形性関節症ではわれわれの検討により軟骨変性部の表層において軟骨基質の発現が低下し、I型およびIII型コラーゲンの発現が誘導されていることが明らかになっている。軟骨変性部では軟骨細胞が周囲の基質、とくにプロテオグリカンの減少により脱分化を起こしやすい環境におかれていることを考慮すると、これらの遺伝子発現の変化にも脱分化と同様にインテグリンが関与している可能性が考えられた。このことを検証するためにヒトOA罹患軟骨の変性部より採取した関節軟骨を器官培養で維持し、disintegrinの一種でありインテグリンと基質の結合を協力に抑制するechistatinを培養液に加え、生じる遺伝子発現の変化を検討した。その結果echistatinの添加は変性軟骨におけるI型、III型コラーゲンの発現を抑制すること、しかし変性部における軟骨基質の発現低下はechistatinによっては回復しないことが明らかになった。平成19年度にはさらにインテグリンを介した細胞機能の制御が軟骨の再生医療に応用可能かについても検討を行った。ヒトOA罹患軟骨から酵素消化によって軟骨細胞を単離し、これをペレット培養によって5週間にわたって維持した。培養液中にechistatinを添加した場合、5周後の軟骨細胞の数は有意へ変化せず、しかしアグリカンの発現は有意に高値に保たれ、I型、III型コラーゲンの発現は有意に低値であった。この結果は軟骨の再生医療を考慮する場合にインテグリンの活性を制御することで産生される軟骨基質の質を改善しうる可能性を示すものと思われた。