hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核内NF-κB制御因子IκB-ζによる自己応答制御とその異常

研究代表者らが独自に発見し、解析を進めているIκB-ζは、様々な微生物由来の自然免疫刺激物質によって発現誘導され、核内で転写因子Nuclear Factor-κBと結合する、炎症応答制御の鍵を握る分子である。本研究では、IκB-ζ遺伝子欠損マウスで自然発症する慢性炎症の原因について、昨年度に引き続き、解析を進めた。IκB-ζ遺伝子欠損マウス皮膚の炎症部位について、免疫抗体法を用いて解析を行ったところ、CD4陽性のTリンパ球、B220陽性のBリンパ球の激しい浸潤が観察された。このうち、CD4陽性T細胞のサブクラス同定を目的として、IκB-ζ遺伝子欠損マウスの炎症部位における各種Th細胞が産生するサイトカインについてそのmRNAの定量を行った。結果、炎症部位では、interferon γ、interleukin 4、17mRNAが野生型マウスと比較して、上昇していることが観察され、Th1、2、17細胞の浸潤が示唆された。このうち、interleukin 17については、IκB-ζ遺伝子欠損マウスでは、炎症発症前の組織でも発現上昇が観察され、その病因との関連が疑われる。また、表皮に存在するケラチノサイトにおけるIκB-ζの発現について検討したところ、真皮層の培養上清刺激に伴ってIκB-ζの発現が観察された。この応答は、IκB-ζ欠損マウス由来の真皮を用いた場合でも同様に観察されたが、細胞内シグナリングアダプター分子であるMyD88を欠損したマウスより調製したケラチノサイトでは、著しくその発現が抑制された。従って、皮膚のような組織では、真皮に存在する細胞と表皮のケラチノサイトの間で、内因性リガンドを介したクロストークが存在し、ケラチノサイトにおけるIκB-ζの発現を介した恒常性維持機構が存在すること、こうした自己由来分子に対する応答機構の異常によって、慢性炎症が自然発症することが明らかになった。研究代表者らが独自に発見し、解析を進めているIkB-ζは、グラム陰性菌のリボ多糖(lipopolysaccharide、LPS)など、様々な微生物由来の自然免疫刺激物質によって発現誘導されるほか、B細胞抗原受容体刺激によっても誘導され、その発現は抑制性Fc受容体によって抑制される。IkB-ζは、核内でNF-kBと結合する、炎症応答制御の鍵を握る分子である。本研究では、IkB-ζ遺伝子欠損マウスで自然発症する慢性炎症の原因と、この因子による選択的遺伝子発現機構について解析した。IkB-ζ遺伝子欠損マウスの病理解析を行ったところ、皮膚や眼周囲に、基底膜を超えて表皮にまで及ぶリンパ球を中心とした炎症細胞の浸潤を伴う、激しい炎症が確認される一方、皮膚と同様に外界と接する肺、あるいは常在菌の存在する腸を含めた消化管等、他の臓器では、目立った障害は観察されなかった。この病因を解析する目的で、獲得免疫系を欠損するIkB-ζ/Rag2二重遺伝子欠損マウスを作製したが、この変異マウスでは症状が観察されず、発症における獲得免疫系の役割が示唆された。一方、IkB-ζ遺伝子欠損マウス由来の胎児肝細胞を、放射線照射した野生型マウスに移植し、造血細胞がIkB-ζ欠損である骨髄キメラマウスを作製したが、このマウスでは症状が再現されなかった。従って、IkB-ζ遺伝子欠損によるホメオスタシス破綻によって惹起されるケラチノサイト等の皮膚に局在する放射線抵抗性の細胞と獲得免疫系の細胞の双方が関与した多段階の炎症反応機構の存在が示唆される。さらに、この因子のB細胞抗原受容体刺激に伴う発現機構について、IkB-ζ由来のmRNA断片を含むレポーター遺伝子を用いて解析し、B細胞でも、転写後制御機構がこの因子の発現に重要であることを明らかにした。

従って、皮膚のような組織では、真皮に存在する細胞と表皮のケラチノサイトの間で、内因性リガンドを介したクロストークが存在し、ケラチノサイトにおけるIκB-ζの発現を介した恒常性維持機構が存在すること、こうした自己由来分子に対する応答機構の異常によって、慢性炎症が自然発症することが明らかになった。
タンパク質を基盤とした酸素濃度イメージングプローブの創製

細胞内酸素濃度検出可能なFRETセンサータンパク質の開発を目指した。ヤツメウナギヘモグロビン(slHb)は酸素存在下では単量体だが、酸素非存在下では二量体を形成する。この酸素濃度依存的な会合形成をFRET測定に応用した。slHb内システイン残基をAlexa Fluor 488または594でラベルし、FRET観測を試みた。その結果、酸素非存在下でのみFRETシグナルが観測された。この結果はslHbが酸素濃度FRETセンサーに適していることを示唆している。次にslHbに蛍光タンパク質を融合し、細胞内発現可能なFRETセンサーの作成を目指したが、今後さらなる最適化が必要であることが明らかとなった。酸素は生体内においてエネルギー産生のみならず、低酸素環境への応答であるシグナル伝達など様々な役割を果たしている。この酸素による制御や影響を検討するためには、酸素濃度の変化を可視化するプローブ分子の開発が重要である。これまで、金属錯体を基盤としたイメージングプローブ分子の開発が行われているが、タンパク質を基盤とした実用性の高いイメージングプローブの報告はなかった。本研究はヤツメウナギヘモグロビン(slHb)が酸素濃度依存的なモノマー/ダイマー平衡を示すことに着目し、タンパク質を基盤とした酸素濃度依存的FRETシグナルを検出可能なイメージングプローブタンパク質を創製することを目指している。昨年、酸素依存的なユビキチンープロテアソーム系によるタンパク質分解を利用したイメージングプローブの報告があったが、FRETを基盤とした本研究とは異なるアプローチであり、酸素濃度依存的にFRETシグナルがON/OFF可能な本研究は依然有用であると考えられる。これまでslHbによるFRET系の検討を進めてきたが、実際に測定可能なサンプルを調整するまでは至っていない。しかし、ミオグロビン(Mb)に蛍光タンパク質を融合し、酸素濃度依存的に蛍光シグナル強度が変化する新規反応系の構築に成功した。Mbに特定の蛍光タンパク質を融合した場合、酸素濃度に応答して蛍光シグナル強度の減少が観測され、イメージングプローブとして利用可能であることが明らかとなった。現在、融合する蛍光タンパク質の最適化を行なっている。2つのヤツメウナギヘモグロビン(slHb)をペプチドリンカーでつなぎ、その両端にGreen Fluorescent Protein (GFP) / Kusabira-Oragne (KO)の組み合わせか、Cyan Fluorescent Protein (CFP) / Yellow Fluorescent Protein (YFP)の組み合わせの蛍光タンパク質を融合することで、酸素濃度依存的なslHbの会合に伴う蛍光タンパク質間のFRETの観測を目指している。有機化合物による蛍光ラベルを用いた予備実験は終了しているが、前述の融合タンパク質のDNAコンストラクト作成に想定以上に時間がかかり、蛍光タンパク質による酸素依存的なFRET測定には至っていない。一方で、slHbを用いた系と並行して検討してきた、よりシンプルな酸素濃度イメージング系であるミオグロビン(Mb)を基盤とした測定系の樹立に成功した。これはMbの吸収スペクトルが酸素結合形と酸素非結合形で変化することを利用したものである。Mbの吸収スペクトルと蛍光タンパク質の蛍光スペクトルがオーバラップした場合、エネルギー移動が起こり蛍光強度が減少することが期待できる。そこでMbと蛍光タンパク質を融合し、酸素濃度依存的なMbの吸収スペクトル変化が蛍光スペクトルに与える影響を検討したところ、酸素の結合に伴い蛍光タンパク質からのエネルギー移動効率が増加し、蛍光強度が減少することが確認された。本研究ではヤツメウナギヘモグロビン(slHb)が酸素濃度依存的なモノマー/ダイマー平衡を示すことに着目し、タンパク質を基盤とした酸素濃度依存的FRETシグナルを検出可能なイメージングプローブタンパク質を創製を目指した。slHbをそれぞれドナーおよびアクセプターとなる蛍光有機小分子によりラベルした系では、酸素濃度依存的なFRETシグナルが観測されたが、得られたFRETシグナルは想定より弱かった。これはドナー/ドナーやアクセプター/アクセプターのホモダイマー形成により、本来の設計に従ったドナー/アクセプターのペア形成が妨げられた可能性が高い。この問題を解決するために、ドナー蛍光タンパク質とアクセプター蛍光タンパク質を含め、全てを一本のポリペプチド鎖として発現することで、ホモダイマー形成を防ぐことを目指した。融合タンパク質(ドナー蛍光タンパク質ーslHbーリンカーアクセプター蛍光タンパク質ーslHb)の大腸菌用発現プラスミドを作成し、実際に発現・精製を試みた。しかし、この融合タンパク質は大腸菌内で発現せず、精製は不可能であった。そこで、新たにドナー蛍光タンパク質ーslHbとアクセプター蛍光タンパク質ーslHbの融合遺伝子を組み込んだプラスミドを調整し、大腸菌での発現を試みたところ融合タンパク質を得ることができた。この新規融合タンパク質によるイメージング測定が今後の目標である。

slHb内システイン残基をAlexa Fluor 488または594でラベルし、FRET観測を試みた。その結果、酸素非存在下でのみFRETシグナルが観測された。この結果はslHbが酸素濃度FRETセンサーに適していることを示唆している。次にslHbに蛍光タンパク質を融合し、細胞内発現可能なFRETセンサーの作成を目指したが、今後さらなる最適化が必要であることが明らかとなった。ヤツメウナギヘモグロビン(slHb)をペプチドリンカーでつなぎ、その両端にGreen Fluorescent Protein (GFP) / Kusabira-Oragne (KO)の組み合わせか、Cyan Fluorescent Protein (CFP) / Yellow Fluorescent Protein (YFP)の組み合わせの蛍光タンパク質を融合するFRET観測系については引き続き実験を継続する。早い段階で融合タンパク質の精製を完了し、酸素濃度依存的なFRET観測まで行うことを目指す。また細胞系への導入に関しても検討を行う。新たに構築することに成功したミオグロビン(Mb)を用いた酸素濃度イメージングの系についても並行して実験を行う。Mbの系においては、ミオグロビンの吸収スペクトルと蛍光タンパク質の蛍光スペクトルのオーバラップがエネルギー移動効率に強く影響するため、様々な種類の蛍光タンパク質をMbに融合し、酸素濃度依存的な蛍光シグナルの測定を行う。こちらの系についても、精製タンパク質での検討が終了した段階で細胞系への導入を試み、実際に細胞内における酸素濃度変化の検出を行う。生物物理学研究室で以前購入していた試薬などを有効利用することで研究を推進することができたため、消耗品の使用量を抑えることが可能となった。しかし、それら試薬はほぼ消費したので、未使用分を次年度の研究費として活用する。研究室で以前購入していた試薬はすでにほぼ使い切ったため、次年度においては新たに試薬を購入する必要がある。また研究の進行に伴い必要な試薬や物品が増えたため、今回生じた次年度使用額を必要な試薬などの消耗品及び物品費として利用する。
実証分析に基づく舞台芸術の価値の評価指標構築

本研究の目的は実証分析に基づく舞台芸術の価値評価指標の構築である。これまで、芸術が影響を及ぼす観点や効果に対する実証的な検証はなされてこなかった。その理由としては芸術を消費するか否かは、それまでの個人の芸術経験や家庭での文化資本の蓄積に大きく影響を受けるとされており、ある時期の芸術経験が長期的に影響を及ぼすためにその特定の影響を抽出することが難しいためである。しかしながら、現在は芸術を生活の中に取り入れる動きがとられていたり、文化芸術の経済的な効果を期待する政策がとられている。一般的にどのような影響を芸術経験に期待できるのかを明らかにするために、芸術の影響を定量的に分析することが本研究の目的である。昨年度はまず、芸術の経済状況および幸福度に与える影響を仮定してそれぞれ分析を行い、仮説を検証した。本年度はその影響分析をさらに緻密に行い、幸福度や教育という観点から芸術の価値を見出す意義を提示した。まず芸術の経済状況への影響に関しては教育社会学会誌への査読審査に投稿した。一方で、芸術の幸福度への影響に関しては、大阪大学社会経済研究所が行った「くらしの好みと満足度に関する調査」の2013年度のデータを主に用いて、構造分析(SEM)を行った。用いた変数は、芸術の幼少期の経験と、現在の芸術や余暇に対する嗜好、生活満足度などである。結果として、幼少期から余暇の満足度を介して生活満足度に有意に影響を及ぼすことが明らかになった。結果は2018年10月に台湾で開催された国際学会にて報告した。さらに、これらの研究成果は博士論文の形で一つにまとめ、社会に提示している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、芸術は長期的でかつ属人的な効果をもつというその特異性から影響を及ぼす観点や効果に対する実証的な検証はなされてこなかった。そうした状況を踏まえて本年度はまず、芸術の経済状況および幸福度に与える影響を仮定してそれぞれ分析を行い、仮説を検証した。それにより、今まで定性的に指摘されてきた観点を汎用化することができる。さらに、評価の指標として加えることが適当な芸術が影響を及ぼす他の観点の模索に努めた。まず芸術の経済状況に与えるインプットに関しては本年度中に教育社会学会での掲載を目指し査読審査に投稿した。分析の結果としては、特に女性の場合小学生時の文化的な活動の経験は学歴の上昇を通じて将来所得に正の影響をもたらしていることが明らかにされ、男性の場合、文化的な経験がスポーツ活動や塾通いなど他の種類の活動経験と一緒になり、学歴や所得に影響をもたらすことが明らかにされた。一方で、芸術の幸福度に与える影響に関しては、分析のためのインプットを増やしつつ、先行研究で使われた分位点回帰分析を日本のデータに適用した。結果として、幼少期から現在までの芸術の鑑賞や体験頻度によって、現在の生活一般の幸福度に影響を及ぼすことが明らかになっている。具体的には、芸術を享受する頻度が高いほど、幸福度の低い層はより低く、高い層はより高くなるという影響を捉えた。結果は、2017年12月にウィーン(オーストリア)で開催された国際学会にて、芸術が幸福度に与える影響の分析結果を報告した。最後に、芸術が影響を及ぼす他の観点の模索のために、パリ(フランス)にあるUNESCOを拠点に文化を取り扱う国際機関が重要視しその振興のために用いる評価指標およびその評価方法についての調査を行った。現在までに、計画通り芸術が個人の将来所得および幸福度にもたらす影響の実証分析を行うことができた。また、その結果双方の仮説において海外の先行研究には見られない日本に特徴的な傾向を捉えることができ、国際学会での報告も叶った。その点で、研究の進捗状況はおおむね順調であるといえる。1点当初の計画と大幅に変わった点もある。29年度当初は、研究目的のためにウェブ上でのアンケート調査を実施する予定をしていたものの、今年度中に国際機関(UNESCO)での現地調査を実施することができ、文化芸術分野に対する国際的視点から対策と支援の在り方についてこれまで得ることができなかった資料を確保することができた。さらに、UNESCO文化局の中でも「文化的表現の多様性の保護及び促進に関する条約」に関わる部署では、2年に一度批准国に対して文化芸術分野の状況についての報告書を提出することを求めており、その報告書をまとめたデータをウェブサイト上で公開する潮流にあることも明らかとなった。そうしたデータを用いることで、今後の調査では国レベルのより政策要素の高い議論を展開できることが期待される。さらに、今年度実施できなかったアンケート調査は、全体のスケジュールを来年度中に実施することも可能である。そのため、当初計画していたデータの獲得には繋がらなかったものの、より信頼性の高いデータの獲得できることを鑑みると、研究は順調に進展しているものと考えられる。

一般的にどのような影響を芸術経験に期待できるのかを明らかにするために、芸術の影響を定量的に分析することが本研究の目的である。昨年度はまず、芸術の経済状況および幸福度に与える影響を仮定してそれぞれ分析を行い、仮説を検証した。本年度はその影響分析をさらに緻密に行い、幸福度や教育という観点から芸術の価値を見出す意義を提示した。まず芸術の経済状況への影響に関しては教育社会学会誌への査読審査に投稿した。一方で、芸術の幸福度への影響に関しては、大阪大学社会経済研究所が行った「くらしの好みと満足度に関する調査」の2013年度のデータを主に用いて、構造分析(SEM)を行った。用いた変数は、芸術の幼少期の経験と、現在の芸術や余暇に対する嗜好、生活満足度などである。結果として、幼少期から余暇の満足度を介して生活満足度に有意に影響を及ぼすことが明らかになった。結果は2018年10月に台湾で開催された国際学会にて報告した。さらに、これらの研究成果は博士論文の形で一つにまとめ、社会に提示している。今後は、芸術が影響を及ぼす他の観点を模索する中で得られた知見を活かし、効果の検証対象となる要素を抽出した上で、可能であれば実証的に分析を行いその汎用性をアウトプットしたい。有用な資料としては、UNESCOでの調査のほかに、昨年度モスクワで調査した芸術施設の地域への貢献を多分野の人々と議論し学術的な知見を加味して提示する作業を通じて、他研究科の研究者が見出す芸術の意味を探ったこと、ある総合研究所が開催するイノベーションプログラムに参加し、様々な分野で活躍する企業の代表者およびクリエイティブ産業に携わる人々との意見交換を通じて、それぞれが見出す芸術の価値を捉えたこと、さらに、東京大学政策ビジョン研究センター・文化を基軸とした融合型新産業創出研究ユニットが主催し東京で行われた日本の文化政策の新たな姿を探るシンポジウムに参加したことが挙げられる。これらの知見から、芸術が影響を及ぼす観点を仮説として抽出し、可能であればその仮説の検証のために昨年度実施を見送ったアンケート調査を幅広い人々にむけて行いたい。さらに、これらの指標が日本の文化芸術政策、率いては経済政策につなげていくことができるようなより実践的な政策指標も検討していくことを目標とする。文化政策の事情は現在進行形で推進過程にあり、各地で様々な議論が展開している。そのため、検討したい要素が発散する傾向にあり、今後の日本の文化政策の根幹となり得るようなインパクトの強い観点をどのように選択していけるかが要となる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
有用甲殻類の人工種苗放流と遺伝的管理のための分子集団遺伝学的研究

有用甲殻類であるタイワンガザミとアミメノコギリガザミ自然集団の遺伝的多様性、遺伝的特性、放流標識用遺伝マーカーの検索および集団構造を明らかにした。さらに、ノコギリガザミ類について第一ゾエア幼生の種判別手法を確立、タイワンガザミ稚ガニの胃内容物の検討も加えた。タイワンガザミ集団標本群は、日本本州、四国、九州、台湾、フィリピン、ベトナム、タイ国、インドネシア、バーレーン、モザンビークとオーストラリアの14集団、合計675個体を用いた。その結果、合計122ののハプロタイプに分けられた。遺伝的多様性を示すハプロタイプ多様度と塩基多様度においても沖縄集団の遺伝的多様性は極端に低いことが明らかとなった。AMOVAによって沖縄以外では集団間に遺伝的差異が認められ、日本列島の集団と琉球列島以南ではほとんどのハプロタイプが共有されず遺伝的分化が顕著であった。この差を形態学的に明らかにするために計数・計測形質31箇所を主成分分析、等分散検定などを沖縄、鹿児島、静岡の集団で調べた結果、同一の母集団ではないことおよび9変数では分散が異なっていた。人工種苗の放流効果を追跡する場合には数多く検出された頻度の低いハプロタイプを用いることができると考えた。一方、アミメノコギリガザミ集団標本群は、日本本州、四国、沖縄、台湾、モザンビーク、マダガスカル、オーストラリアの合計260個体を用いた。その結果、合計27のハプロタイプに分けられた。ハプロタイプ数は、アフリカの2地点では他集団に比べて少なかった。ハプロタイプ多様度と塩基多様度からアフリカ集団は遺伝的多様性が低かった。AMOVAによって国内外で遺伝的差異が見出された。ノコギリガザミ類ゾエア幼生の種判別手法は、核とmtDNAマーカーを用いて確立し、種間雑種を初めて見つけた。DGGE分析に稚ガニ胃内容物の検討では、18SおよびCO1領域を種間で分離するための電気泳動条件設定が難しく、今後も引き続き検討する。資源管理の単位である系群の識別と自然集団の遺伝的多様性を明らかにした情報は今後さらなる研究の発展につながると考える。有用甲殻類であるタイワンガザミとアミメノコギリガザミのミトコンドリアDNA調節領域(D-looP領域)PCR-RFLP分析を用いて自然集団の遺伝的多様性、遺伝的組成および集団構造を明らかにした。また、従来からのノコギリガザミ類稚仔の種判別手法に改良を加えた。タイワンガザミ集団標本群は、沖縄県中城湾、沖縄県羽地内海、高知県浦戸湾、台湾東港、フィリピンIloilo島、ベトナムトンキン湾の合計294個体を用いた。その結果、多型的な5種類の制限酵素から合計39の切断型多型が検出され、個体ごとに整理すると合計44種のハプロタイプに分けられた。これらハプロタイプ数は集団標本群によって大きく異なり、沖縄の2集団ではそれぞれ2および3と少なく、フィリピンやベトナムでは14、19と多くのハプロタイプを保有していた。遺伝的多様性を示すハプロタイプ多様度と塩基多様度はそれぞれ0.1530.858と0.00460.065であった。沖縄の2集団標本群の遺伝的多様性は、他よりも極端に低いことが明らかとなった。AMOVAによって沖縄の2標本群以外では集団間に遺伝的差異が認められた。沖縄島において人工種苗の放流効果を追跡する場合にはハプロタイプ2または3を用いることができると考えられた。一方、アミメノコギリガザミ集団標本群は、沖縄県石垣島、静岡県清水港、和歌山県紀ノ川、高知県浦戸湾、台湾東港、モザンビーク、マダガスカル、オーストラリアの合計260個体を用いた。その結果、多型的な3種類の制限酵素から合計22の切断型多型が検出され、個体ごとに整理すると合計27種のハプロタイプに分けられた。ハプロタイプ数は、アフリカの2地点では少なかった。ハプロタイプ多様度と塩基多様度は、それぞれ0.3110.8269と0.00270.0137であった。稚ガニ胃内容物のDGGE分析は、現時点で良好な成績が得られないので次年度の重点課題である。

人工種苗の放流効果を追跡する場合には数多く検出された頻度の低いハプロタイプを用いることができると考えた。一方、アミメノコギリガザミ集団標本群は、日本本州、四国、沖縄、台湾、モザンビーク、マダガスカル、オーストラリアの合計260個体を用いた。その結果、合計27のハプロタイプに分けられた。ハプロタイプ数は、アフリカの2地点では他集団に比べて少なかった。ハプロタイプ多様度と塩基多様度からアフリカ集団は遺伝的多様性が低かった。AMOVAによって国内外で遺伝的差異が見出された。ノコギリガザミ類ゾエア幼生の種判別手法は、核とmtDNAマーカーを用いて確立し、種間雑種を初めて見つけた。DGGE分析に稚ガニ胃内容物の検討では、18SおよびCO1領域を種間で分離するための電気泳動条件設定が難しく、今後も引き続き検討する。資源管理の単位である系群の識別と自然集団の遺伝的多様性を明らかにした情報は今後さらなる研究の発展につながると考える。
技術特性の違いを考慮した環境保全技術の開発行動メカニズム

二年目の研究活動では、昨年度に構築したデータベースの利活用を行い研究論文執筆を中心に進めている。特に生産関数アプローチとLog mean Divisiaindexによる要因分解分析法を特許データに適用することで、研究課題へ取り組んでいる。本年度の研究実施状況とその成果を下記3点にまとめる。1.特許出願件数の増加が著しい中国において環境技術特許の出願行動に着目し、環境技術の特許出願数を(1)研究開発優先度と(2)研究開発規模の要因に分解可能な手法を適用することで、研究開発戦略の変化について考察を進めた。分析結果より、中国で出願されている環境保全技術特許では、大気汚染、水質汚染、エネルギーなどの技術別に研究開発優先度の違いが存在している点が明らかとなった。これらの研究成果は、国際雑誌であるTechnological Forecasting & Social Changeに査読付き論文として公表している。2.環境保全活動の効率化に貢献すると考えられる人工知能技術に焦点を当て、人工知能技術に関連する特許出願行動が、世界各国でどの企業によって牽引されているかを分析した。加えて、特許出願行動における要因分解分析を適用し、人工知能技術別に研究開発優先度の違いが存在している点を明らかにした。研究成果は国際雑誌であるEconomic Analysis and Policyに査読付論文として公表している。3.世界的な都市化が急速に進む中で、都市における気候変動対策は持続可能な発展を達成する上で必要不可欠である。こうした背景から、本研究ではOECD加盟国の276都市圏を分析対象とし、都市における経済発展と人口当たりのCO2排出量の関係性について、環境クズネッツ曲線のアプローチを応用することで分析した。研究成果は国際雑誌であるApplied Energyに査読付き論文として公表している。本年度は、昨年度に構築した大規模な特許データベースの活用を行うことで、中国における環境保技術特許や人工知能技術の研究開発に関する要因について明らかにした。2018年度の主な研究成果は、査読付国際論文9編であり、そのうちJournal Citation Reportの収録対象となっている国際雑誌が6編であることから、多くの読者が見込まれる。一方で、予定していた企業アンケートの実施が遅れていることから、本年度の研究進捗状況としては、おおむね順調に進呈していると考える。来年度は、引き続き構築したデータベースを活用し、要因分解分析による研究開発戦略の要因分解分析や、生産性分析アプローチによる生産性評価を行うことで、技術特性の異なる環境保全技術の開発行動メカニズムの分析及びその技術開発が生産性に与える影響について研究を進める。加えて、環境保全技術特許の出願行動に着目し、時系列データ分析から特許出願の構造変化が起こっている時期を分析する。構造変化が発生した前後の期間で、どのような政策や経済的影響が生じているかを考察する。本研究課題は、持続可能な社会を構築する上で重要な環境保全技術開発において、その研究開発行動の決定要因に着目した研究であり、環境経済学、環境経営論、環境工学を融合させることを目指した独創的な研究である。研究初年度の本年度は、データベースの構築及び研究論文執筆を中心に研究を行った。1.環境技術特許の出願行動に着目し、環境技術の特許出願数を(1)研究開発優先度と(2)研究開発規模の要因に分解可能なフレームワークの構築を行った。これらの研究成果は、MDPI Waterに査読付き論文として公表している。2.環境保全技術特許の知的財産ストックが発電所の生産性にどのように貢献しているかを生産関数アプローチ及び特許データベースを活用することで実施した。生産性の推計にはData Envelopment Analysisを応用した分析モデルによって明らかにした。研究成果はEnergy Economicsに査読付論文として公表している。3.生産関数アプローチによる企業及び産業部門の生産性変化や産業連関分析法による環境負荷の誘発量を推計するとともに、その生産性変化に対して、環境負荷量及び環境保全活動がどのように貢献しているかを明らかにした。研究成果は査読付き論文として公表している。公表先の論文誌として、Environmental Research LettersやJournal of Cleaner Productionなど、環境科学分野における著名な雑誌がある。本年度は、研究初年度にも関わらず大規模な特許データベースの構築及びその活用を行うことで、世界各国の環境保技術特許の研究開発に関する要因について明らかにした。2017年度の主な研究成果は、査読付国際論文8編であり、すべてJournal Citation Reportの収録対象となっている国際雑誌であることから、多くの読者が見込まれる。以上より、本年度の研究成果は、予想以上の成果を挙げていると考える。

2.環境保全活動の効率化に貢献すると考えられる人工知能技術に焦点を当て、人工知能技術に関連する特許出願行動が、世界各国でどの企業によって牽引されているかを分析した。加えて、特許出願行動における要因分解分析を適用し、人工知能技術別に研究開発優先度の違いが存在している点を明らかにした。研究成果は国際雑誌であるEconomic Analysis and Policyに査読付論文として公表している。3.世界的な都市化が急速に進む中で、都市における気候変動対策は持続可能な発展を達成する上で必要不可欠である。こうした背景から、本研究ではOECD加盟国の276都市圏を分析対象とし、都市における経済発展と人口当たりのCO2排出量の関係性について、環境クズネッツ曲線のアプローチを応用することで分析した。研究成果は国際雑誌であるApplied Energyに査読付き論文として公表している。本年度は、昨年度に構築した大規模な特許データベースの活用を行うことで、中国における環境保技術特許や人工知能技術の研究開発に関する要因について明らかにした。2018年度の主な研究成果は、査読付国際論文9編であり、そのうちJournal Citation Reportの収録対象となっている国際雑誌が6編であることから、多くの読者が見込まれる。一方で、予定していた企業アンケートの実施が遅れていることから、本年度の研究進捗状況としては、おおむね順調に進呈していると考える。来年度は、本年度の構築したデータベースを活用し、生産関数アプローチによる生産性評価を行うことで生産性変化を明らかにするとともに、その変化に対して環境保全技術特許の貢献度がどの程度生じているかに着目した研究を進める。加えて、環境保全技術特許の出願行動に着目し、時系列データ分析から特許出願の構造変化が起こっている時期を分析する。構造変化が発生した前後の期間で、どのような政策や経済的影響が生じているかを考察する。来年度は、引き続き構築したデータベースを活用し、要因分解分析による研究開発戦略の要因分解分析や、生産性分析アプローチによる生産性評価を行うことで、技術特性の異なる環境保全技術の開発行動メカニズムの分析及びその技術開発が生産性に与える影響について研究を進める。
「配位基過剰型錯体」の反応特性と機能開発

本研究では,多座配位子の配位基が一部非配位のまま残っているような錯体(「配位基過剰型錯体」と呼ぶ)を合成し、その非配位基に由来する独自の諸性質を明らかにすることを目的とした。(1)四座配位子のtris(2-pyridylmethyl)amime(tpa)および六座配位子のN.N.N'.N'-tetra(2-pyridylmethyl)ethylenediamine(tpen)を配位子とする錯体。(a)平面型白金(II)およびパラジウム(II)錯体,二種類の錯体、[PtCl(tpa)]+および[Pt(tpen)]2+ならびにそのPd類似体を合成した。錯体はいずれも平面構造を維持し、tpa錯体は1ケの非配位基、tpen錯体は2ケの非配位基を持つことが明かとなった。1H NMRにより、溶液内で非配位と配位の2-pyridyk基が交換反応を起こしていることが分かった。(b)レニウムカルボニル錯体.六配位八面体型のRe(I)錯体、[Re(CO)3(tpa)]+を合成し、結晶解析により1ケの2-pyridylmethyl基が非配位である構造を明らかにした。この錯体の非配位と配位2-pyridylmethyl基の交換は、NMRスペクトルからは認められず、同型の構造のMo(O)錯体、Mo(CO)3(tpa)、が速やかな交換反応を示すことと対照的な結果を得た。(c)(IV)のtpa錯体.先に当研究室では、オキソレニウム(V)のtpa錯体が、オキソ基の強いtrans影響により、オキソ基のtrans位に来るべきpyridyl基が非配位として残ることを見い出している。しかし、同様の効果は、V(IV)O錯体ではみられなかった。しかし、tpenを配位子とした時、非配位の2-pyridylmethyl基を持つ錯体が合成出来た。(2)ジフォスフィンが単座で配位した錯体。PPh_2(CH_2)_nPPh_2を配位子とする一連の正八面体Re六核錯体を合成した。この六核骨格はサイズが大きく、通常のキレート配位子がキレート出来ない。これを利用し、単座配位のジフォスフィンを含む一連の錯体が合成出来た。(3)McMTH配位子を持つ錯体.平面型[Pt(2,2':6,2"-terpyridine)(OH)]^+のOH^-をMcMT^-の一つの-S^-で置き換えた単核錯体、および二つの-S^-で置き換えた複核錯体を合成し、その構造や性質を比較した。また、単核錯体については、-S^-部分の酸化によるS-S結合の生成過程を調べ、Pt部分の影響を明らかにした。さらに、六配位八面体型の[Ru(2,2'-bipyridine)(2,2',:6,2"-terpyridine)(McMT)]^+も合成し、同様の研究を行った。また、このPtとRu中心とを、McMTで連結した異核複核錯体も合成した。以上の錯体の中には発光性を示すものが多い。それらの発光特性についても測定を行い、非配位部分によりその特性が制御出来る可能性を明らかにした。

PPh_2(CH_2)_nPPh_2を配位子とする一連の正八面体Re六核錯体を合成した。この六核骨格はサイズが大きく、通常のキレート配位子がキレート出来ない。これを利用し、単座配位のジフォスフィンを含む一連の錯体が合成出来た。(3)McMTH配位子を持つ錯体.平面型[Pt(2,2':6,2"-terpyridine)(OH)]^+のOH^-をMcMT^-の一つの-S^-で置き換えた単核錯体、および二つの-S^-で置き換えた複核錯体を合成し、その構造や性質を比較した。また、単核錯体については、-S^-部分の酸化によるS-S結合の生成過程を調べ、Pt部分の影響を明らかにした。さらに、六配位八面体型の[Ru(2,2'-bipyridine)(2,2',:6,2"-terpyridine)(McMT)]^+も合成し、同様の研究を行った。また、このPtとRu中心とを、McMTで連結した異核複核錯体も合成した。以上の錯体の中には発光性を示すものが多い。それらの発光特性についても測定を行い、非配位部分によりその特性が制御出来る可能性を明らかにした。本研究では,多座配位子の配位基が一部非配位のまま残っているような錯体(「配位基過剰型錯体」と呼ぶ)を合成し、その非配位基に由来する独自の諸性質を明らかにすることを目的とした。今年度は、配位子として四座配位子のtris(2-pyridylmethyl)amine(tpa)および六座配位子のN,N,N',N'-tetra(2-pyridylmethyl)ethylenediamine(tpen)を用いて研究を展開した。(1)平面型白金(II)およびパラジウム(II)錯体.二種類の錯体、[PtCl(tpa)]^+および[Pt(tpen)]^<2+>ならびにそのPd類似体を合成した。[Pt(tpen)]^<2+>はX線単結晶構造解析に成功し、錯体はいずれも平面構造を維持し、tpa錯体は1ヶの非配位基、tpen錯体は2ヶの非配位基を持つことが明かとなった。^1H NMRにより、溶液内で非配位と配位の2-pyridyk基が交換反応を起こしていることが分かった。温度可変^<13>C NMRスペクトルの線形解析により、各錯体の交換反応速度を見積もった結果、Pt錯体<<Pd錯体、tpa錯体<tpen錯体のような傾向があることが明かとなった。(2)レニウムカルボニル錯体.六配位八面体型のRe(I)錯体、[Re(CO)_3(tpa)]^+を合成し、結晶解析により1ヶの2-pyridylmethyl基が非配位である構造を明らかにした。この錯体の非配位と配位2-pyridylmethyl基の交換は、NMRスペクトルからは認められず、同型の構造のMo(0)錯体、Mo(CO)_3(tpa)、が速やかな交換反応を示すことと対照的な結果を得た。酸化数の違いが要因であると考えられた。この錯体は、他のRe(CO)_3錯体と同様、紫外光照射により500nm付近を極大とする強い発光を示すことがわかった。この発光の寿命等に対する非配位pyridyl基のプロトン付加の影響は見られなかった。(3)V(IV)のtpa錯体.先に当研究室では、オキソレニウム(V)のtpa錯体が、オキソ基の強いtrans影響により、オキソ基のtrans位に来るべきpyridyl基が非配位として残ることを見い出している。同様の効果が見られるかどうかを、オキソバナジウム(IV)錯体を合成することによって明らかにしようとした。その結果、V(IV)O錯体では、すべての配位基が配位した構造のみが得られた。
メディア芸術作品を介した仮想世界インタフェースの抽出

昨今の情報技術の飛躍的進歩によって,仮想世界における表現が可能になってきた。実世界指向インタフェースなど,人間の知覚特性を基にしたVR技術を用いた表現はある。人間は,物理法則とは全く同じようには知覚,認識を行わない。今後,その人間が,仮想世界でも新たな表現や創作活動をしていくと予測される。本研究は,物理法則の範囲を超えて拡がっていると考えられる知覚の表現原理を,仮想世界という新しく現れた領域に適用してメディア芸術表現を創出する方法論を構築する。そのため,人間中心のデザインの提案,メディア表現の理論,人間行動の基礎科学の3つの視座から研究を推進する。
毒腺アイソザイムの加速進化

本研究は、我々がクサリヘビ毒腺ホスホリハ-ゼA_2 (PLA_2)アイソザイムで発見した"ヘビ毒腺アイソザイムは、加速的に進化し、多様な機能を獲得している"という分子レベルでの適応進化について、コブラ科タイコブラ(Najanaja kaouthia)及びグリーンマンバ(Dendroaspis angnsticeps)の毒腺PLA_2アイソザイム及び3本指型神経毒イソタンパク質の分子進化を調べ、加速的適応進化が他のヘビ毒や種に普遍的であることを証明するものである。1.タイコブラ毒腺PLA_2アイソザイムのcDNAクローニングタイコブラ毒腺よりmRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作製した。報告されているPLA_2アイソザイムのアミノ酸配列をもとに設定したプライマーを用いて、PCR法によりプローブDNAを調製した。このPCRプローブを用いライブラリーをスクリーニングし、50個のポジティブクローンを得た。このうち、数種について解析を行い、これまで2種のクローンについて全塩基配列を決定した。それぞれ成熟タンパク質領域で4アミノ酸が異なるタイコブラ毒腺PLA_2アイソザイムをコードしていた。塩基配列は、非翻訳領域のほか、翻訳領域においても高い相同性を示した。今後、さらにタイコブラ毒腺PLA_2アイソザイムcDNAの塩基配列を解析し、比較したい。2.グリーンマンバ毒腺3本指型神経毒イソタンパク質のcDNAクローニングと進化学的数理解析グリーンマンバ毒腺よりmRNAを抽出し、cDNAライブラリーを作製した。これまで4種の3本指型神経毒イソタンパク質cDNAがクローニングされているが、グリーンマンバ毒中にはさらに多くの異なる機能をもつイソタンパク質が含まれている。今回、cDNAライブラリーをスクリーニングし、新たに5種の3本指型神経毒イソタンパク質cDNAの塩基配列を決定した。この中には、これまで一次構造が明らかな3本指型神経毒イソタンパク質とは相同性があまりない(60%)クローンが得られた。また、分子内ジスルフィド結合が一つ多いイソタンパク質cDNAクローンも得られた。これらは、全く新しい3本指型神経毒イソタンパク質であるため、その機能について興味がもたれる。今回決定した塩基配列を含め、3本指型神経毒イソタンパク質の成熟タンパク質翻訳領域の塩基の置換は、5'及び3'非翻訳領域及びシグナル配列部分の塩基置換よりもかなり多いことがわかった。3.遺伝子塩基配列比較の進化学的数理解析Nei-Gojobori法による塩基配列の進化学的数理解析の結果、成熟タンパク質翻訳領域において、同義座位の塩基の相違度(K_S)に対する非同義座位の塩基の相違度(K_A)の比は1を越え、加速進化を示した。これらの結果は、多様な生理機能をもつ3本指型神経毒イソタンパク質においても、クサリヘビ科毒腺PLA_2アイソザイムと同様、遺伝子を加速的に進化させているこを示す。コブラ科及びグリーンマンバヘビ毒腺においてもアイソザイム・イソタンパク質の適応進化が示され、今回の研究の目的である適応進化による機能獲得がヘビ毒腺アイソザイム・イソタンパク質に普遍的であることが証明された。また今後は、これらの結果から塩基置換の詳細な比較により、各毒腺アイソザイム・イソタンパク質間での共通性などを明らかにし、この加速進化の機構解明へとさらに展開したい。

3.遺伝子塩基配列比較の進化学的数理解析Nei-Gojobori法による塩基配列の進化学的数理解析の結果、成熟タンパク質翻訳領域において、同義座位の塩基の相違度(K_S)に対する非同義座位の塩基の相違度(K_A)の比は1を越え、加速進化を示した。これらの結果は、多様な生理機能をもつ3本指型神経毒イソタンパク質においても、クサリヘビ科毒腺PLA_2アイソザイムと同様、遺伝子を加速的に進化させているこを示す。コブラ科及びグリーンマンバヘビ毒腺においてもアイソザイム・イソタンパク質の適応進化が示され、今回の研究の目的である適応進化による機能獲得がヘビ毒腺アイソザイム・イソタンパク質に普遍的であることが証明された。また今後は、これらの結果から塩基置換の詳細な比較により、各毒腺アイソザイム・イソタンパク質間での共通性などを明らかにし、この加速進化の機構解明へとさらに展開したい。
大腿骨頸部骨折防止用個体別ヒッププロテクターに関する生体力学的研究

本研究では,近年急増している高齢者の転倒による大腿骨頸部骨折の予防を目的とし,有効な骨折予防策として期待されている腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討し,さらに個体別最適設計システムを構築することを目指した.まず,大腿骨頸部骨折予防用腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討するため,大腿骨頸部骨折を生じるような転倒を模擬したシミュレーションを実施可能なシステムの開発を行った.これによる転倒シミュレーションを行い,転倒時に作用する荷重方向,大腿骨の形態的特徴,骨粗鬆症の進行程度が大腿骨頸部骨折発生に及ぼす影響を検討し,個体の特徴および転倒条件と骨折発生の危険性との関連性を評価した.さらにプロテクターの材質と構造の違いによる衝撃緩和効果を検討した.次に大腿骨CT画像を用いたイメージペーストモデリングに関する基礎的検討に基づき,個体別大腿骨有限要素モデル構築システムの開発を行った.本研究ではマップトメッシュ法により大腿骨有限要素モデルを簡便に生成する手法を開発した.その際,多様な大腿骨形状に対応するため,頸体角,頸部長が異なる複数のブロックモデルからなるデータベースを構築し,形状モデルに近いブロックデータを用いる方法を開発した.次に,個体別モデリング手法によって作成した大腿骨を用いた解析結果と,標本を用いた骨折実験の結果と比較した結果,骨折の発生個所と解析時応力の集中部位の場所,及び主ひずみの主方向および主ひずみは概ね一致し,解析精度が検証された.本研究により,大腿骨頸部骨折個体別予測診断システムを開発し,個体別ヒッププロテククー設計指針を提案できた.本研究では,近年急増している高齢者の転倒による大腿骨頸部骨折の予防を目的とし,有効な骨折予防策として期待されている腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討し,さらに個体別最適設計システムを構築することを目指した.まず,大腿骨頸部骨折予防用腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討するため,大腿骨頸部骨折を生じるような転倒を模擬したシミュレーションを実施可能なシステムの開発を行った.これによる転倒シミュレーションを行い,転倒時に作用する荷重方向,大腿骨の形態的特徴,骨粗鬆症の進行程度が大腿骨頸部骨折発生に及ぼす影響を検討し,個体の特徴および転倒条件と骨折発生の危険性との関連性を評価した.さらにプロテクターの材質と構造の違いによる衝撃緩和効果を検討した.次に大腿骨CT画像を用いたイメージペーストモデリングに関する基礎的検討に基づき,個体別大腿骨有限要素モデル構築システムの開発を行った.本研究ではマップトメッシュ法により大腿骨有限要素モデルを簡便に生成する手法を開発した.その際,多様な大腿骨形状に対応するため,頸体角,頸部長が異なる複数のブロックモデルからなるデータベースを構築し,形状モデルに近いブロックデータを用いる方法を開発した.次に,個体別モデリング手法によって作成した大腿骨を用いた解析結果と,標本を用いた骨折実験の結果と比較した結果,骨折の発生個所と解析時応力の集中部位の場所,及び主ひずみの主方向および主ひずみは概ね一致し,解析精度が検証された.本研究により,大腿骨頸部骨折個体別予測診断システムを開発し,個体別ヒッププロテククー設計指針を提案できた.本研究は,近年急増している高齢者の転倒による大腿骨頸部骨折の予防を目的とし,有効な骨折予防策として期待されている腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討し,さらに個体別最適設計システムを構築することを目指すものである.平成13年度はその第1段階として,大腿骨頸部骨折を生じるような転倒を模擬したシミュレーションを実施可能なシステムの開発を行った.まず,従来研究代表者らが開発してきた個体別大腿骨有限要素モデル構築プログラムを改良し,実際の転倒を模擬可能な動的有限要素解析に適したメッシュ分割をされた大腿骨有限要素モデルを構築した.さらに,大腿骨を覆う筋・脂肪組織,皮膚組織を模擬した有限要素モデルと,その他の人体各部要素を等価質量を持つ剛体によりモデル化し,高齢老人女性の全身モデルを構築した.これにより転倒シミュレーションを行い,転倒時に作用する荷重方向,大腿骨の形態的特徴,骨粗鬆症の進行程度が大腿骨頸部骨折発生に及ぼす影響を検討し,個体の特徴および転倒条件と骨折発生の危険性との関連性を評価した.次に,このモデルに対し,典型的な形状のヒッププロテクターを取付け,プロテクターの材質と構造の違いによる衝撃緩和効果を検討した.具体的には材質のヤング率,厚さ,プロテクターの内側と皮膚との接触面積の影響を評価した.その結果,中空なドーム状構造を持ち,かつ殻部の材料が低密度ポリエステルのような軟質材料であるものが効果的であることがわかった.本研究は,近年急増している高齢者の転倒による大腿骨頸部骨折の予防を目的とし,有効な骨折予防策として期待されている腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討し,さらに個体別最適設計システムを構築することを目指すものである.平成14年度は平成13年度までに開発した大腿骨頸部骨折シミュレーションシステムを改良し,臨床においてより実用性の高いシステムの開発を行った.まず,臨床診断用CTシステムにより再構築した大腿骨画像を用いたイメージベーストモデリングを行う個体別最適設計システムの可能性を検討した.調査の結果,CT機器のデータフォーマットであるDICOMを取り込むインターフェースを作ることで,市販ソフトウェアによりCT画像から輪郭形状の抽出が可能なこと,さらに抽出された輪郭から再構築された外形状にマップトメッシュ法を適用することにより,臨床上許容される程度の分解能で十分な精度の有限要素モデルの構築が可能であることがわかった.

そこでDICOMインターフェースプログラムを作成し,その動作を検証した.一方,シミュレーションシステムの臨床診断上の実用性向上のために,計算時間短縮方法を検討した.動解析結果を詳細に検討したところ,骨折部位での応力は衝撃中に応力波の重ねあわせによる影響をほとんど受けず,また作用合力の大きさと作用中心点の位置に依存することが分かった.そこで,簡単化されたモデルにより実際の転倒を模擬した境界条件による動解析を行い,衝撃力の合力ベクトルを求め,これを境界条件とした精密なモデルによる静解析を行う手法を提案した.検証の結果,精密モデルによる動解析と同程度の予測精度をより短時間で得られることがわかった.本研究は,近年急増している高齢者の転倒による大腿骨頸部骨折の予防を目的とし,有効な骨折予防策として期待されている腰部プロテクターの設計要件を生体力学的に検討し,さらに個体別最適設計システムを構築することを日指すものである.平成15年度は平成14年度までに行った大腿骨CT画像を用いたイメージベーストモデリングに関する基礎的検討に基づき,個体別大腿骨有限要素モデル構築システムの開発を行った.本研究では実用的な診断ツール開発を日指すため,適切な精度の解析結果を可能な限り短時間に得る動的解析モデルを必要とする.そこでCT画像より抽出した形状モデルと大腿骨の概形を表すブロックモデルによる要素分割を行うマップトメッシュ法により有限要素モデルを生成する手法を開発した.その際,多様な大腿骨形状に対応するため,頸体角,頸部長が異なる複数のブロックモデルからなるデータベースを構築し,形状モデルに近いブロックデータを用いる方法を開発した.また,モデリングを簡便にするために,皮質骨と海綿骨の違いは材料特性の違いにより再現し,特に皮質骨が薄い部分はシェル要素により再現する方法が有効であった.次に,個体別モデリング手法によって作成した大腿骨を用いた解析結果と,標本を用いた骨折実験の結果と比較した結果,骨折の発生個所と解析時応力の集中部位の場所,及び主ひずみの主方向および主ひずみは概ね一致し,解析精度が検証された.最後に,大腿骨部軟組織の厚さと材料特性が骨折の危険性に及ぼす影響を検討した結果,筋,脂肪及び皮膚の材料特性の違いが骨折へ与える影響は小さく,側部の軟組織の厚さが骨折へ与える影響が大きいことが分かった.これらの結果は,個体別ヒッププロテクター設計の基礎的指針を与えるものでもある.本研究により,大腿骨頸部骨折個体別予測診断システムを開発し,個体別ヒッププロテクター設計指針を提案できた.
変形性関節症の分子病態の解明-RUNXファミリー遺伝子変異マウスを用いた検討

関節軟骨の分化調節の分子機構を、我々が独自に樹立した変形性関節症を呈する遺伝子改変マウスモデルを用いて解明することを目的とし、それらのモデルマウスを用いて変形性関節症の発症の分子機構の解明、治療法の確立を検討するため以下の検討を行った。昨年作成したRunxトランスジェニックマウスの解析を組織学的に進めた。Runx2、Runx1tgマウスの椎体に明らかな異常はなく、椎間板では免疫組織学的染色によりX型コラーゲンの発現をみとめ、またサフラニン染色で軟骨染色性が低下しており、いずれも椎間板変性に合致する変化が認められた。マウス胎児の椎間板を用いてIn situ hybrydization法および免疫組織染色でRunxファミリーの発現を検討したところ、Runx2の発現が将来の椎間板部位に一致して認められたが、Runx1やRunx3の発現は認められなかった。さらに我々はマウス尾椎をばねで圧迫させることで荷重の増大による椎間板変性モデルを作成したところ、Runx2ノックインマウスでは椎体終板特異的にRunx2の発現が上昇することを見出した。また、ヒト椎間板ヘルニア患者において対照群と比較して有意なRunx2遺伝子発現の上昇を見出した。これらの一連の検討から、Runx2の発現誘導が椎間板変性を惹起する可能性が明らかになった。a)軟骨でのRunx1,2,3の発現の検討マウス胎児を用いて、発生における軟骨でのRunxファミリー遺伝子の発現をin situ hybridization法により解析した。その結果、Runx1は軟骨に分化する前の段階における細胞群に、Runx2は前肥大軟骨から肥大軟骨にかけて、Runx3は前肥大軟骨特異的に発現することが明らかとなった。b)軟骨特異的にRunx1,2,3を発現するトランスジェニックマウスの作成とその解析in vivoでの軟骨分化に対する作用を明らかにするため、Runx3及びRunx1のcDNA全長を軟骨特異的II型コラーゲン遺伝子プロモーターの制御下に発現するトランスジェニックマウスを作成した(以下Runx3 tg、Runx1 tg)。Runx3 tgは出生直後に死亡し、骨格染色からRunx2 tgと同様に肋軟骨の異所性骨化を示した。Runx1 tgは出生直後には明らかな異常を示さなかったが、その後、脊椎の側彎を呈した。組織学的には椎体に明らかな異常はなく椎間板組織の肥厚が認められた。現在、これらのマウスの異常を詳細に解析している。また、重力負荷による椎間板変性モデルの確立し、負荷による遺伝子発現を検討している。軟骨特異的にRunx1、2、3を発現するトランスジェニックマウスの作成とその解析in vivoでの軟骨分化に対する作用を明らかにするため、Runx3及びRunx1のcDNA全長を軟骨特異的II型コラーゲン遺伝子プロモーターの制御下に発現するトランスジェニックマウスを作成した(以下Runx3 tg、Runx1 tg)。Runx1 tgは出生直後には明らかな異常を示さなかったが、3ヶ月齢ごろから脊椎の側彎を呈した。組織学的には椎体に明らかな異常はなく、椎間板では異所性に軟骨細胞の肥大化、X型コラーゲンの発現といった椎間板の変性に合致する変化が認められた。Runx2 tgにおいても同様の椎間板の変性所見が認められた。マウス胎児の発生過程における検討では、椎間板に一致してRunx2の発現が認められたが生下時には消失していた。

さらに、力学的負荷により椎間板の変性を惹起するマウスモデルを確立し、力学的負荷がRunx2の遺伝子発現を特異的に誘導することを見出した。これらの検討から椎間板変性においてRunx2の誘導が変性を惹起する可能性が示された。関節軟骨の分化調節の分子機構を、我々が独自に樹立した変形性関節症を呈する遺伝子改変マウスモデルを用いて解明することを目的とし、それらのモデルマウスを用いて変形性関節症の発症の分子機構の解明、治療法の確立を検討するため以下の検討を行った。昨年作成したRunxトランスジェニックマウスの解析を組織学的に進めた。Runx2、Runxltgマウスの椎体に明らかな異常はなく、椎間板では免疫組織学的染色によりX型コラーゲンの発現をみとめ、またサフラニン染色で軟骨染色性が低下しており、いずれも椎間板変性に合致する変化が認められた。マウス胎児の椎間板を用いてIn situ hybrydization法および免疫組織染色でRunxファミリーの発現を検討したところ、Runx2の発現が将来の椎間板部位に一致して認められたが、Runx1やRunx3の発現は認められなかった。さらに我々はマウス尾椎をばねで圧迫させることで荷重の増大による椎間板変性モデルを作成したところ、Runx2ノックインマウスでは椎体終板特異的にRunx2の発現が上昇することを見出した。また、ヒト椎間板ヘルニア患者において対照群と比較して有意なRunx2遺伝子発現の上昇を見出した。これらの一連の検討から、Runx2の発現誘導が椎間板変性を惹起する可能性が明らかになった(manuscript in revision)。