hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食細胞異常症のヒト化マウス作製と病態解析・治療開発への応用

好中球エラスターゼ遺伝子変異を有する先天性好中球減少症(SCN)の骨髄細胞からCD34陽性細胞を純化し,免疫不全マウス(NOD/SCID/・cnull)への異種間移植を施行した。移植後8週目にマウス骨随を採取し,ヒト細胞(ヒトCD45陽性細胞)の生着を確認し,患者血液・骨髄でみられる所見と一致していることを確認した。マウスから得たヒト細胞が病態解析に可能なヒト化マウスであることが明らかとなり,マウスからのヒト細胞を純化することで,SCNの病態解析や治療応用に利用できることが明らかとなった。食細胞異常症では多くの遺伝子異常が同定されてきているものの,遺伝子異常から発症にいたる病態の分子基盤は明らかでないものも多い。特に先天性好中球減少症では多くの患者で好中球エラスターゼ遺伝子変異が同定されるものの,好中球減少にいたる病因は明らかでない。本研究では先天性好中球減少症の病態解明を目的としてヒト化マウス作製を試みた。先天性好中球減少症患者の骨髄細胞からCD34陽性細胞を純化し,免疫不全マウス(NOD-Scidマウス)への異種間移植を施行した。移植後8週目にマウス骨随を採取し,ヒト細胞(ヒトCD45陽性細胞)の生着を確認し,先天性好中球減少症における骨随像の特徴である前骨髄球から骨髄球での成熟障害が認められるかどうかを検討した。マウス骨髄細胞の約30%がヒトCD45陽性細胞であり,そのうち骨髄顆粒系細胞が約35%を占めていた。その形態学的分類では前骨髄球は存在するものの,骨髄球の頻度は少なく,また成熟好中球もほとんど認められなかった。また,ヒトCD45陽性細胞を純化後,DNA抽出を行い,ダイレクトシークエンスを行った。先天性好中球減少患者で認められた遺伝子変異と全く同じ変異を確認することが出来た。以上の事実から,免疫不全マウス骨髄にヒト骨髄細胞が確率高く生着すると同時に,患者由来と同じ病態を反映していることが推測された。この疾患モデルが再現性よく免疫不全マウスで作製することが出来るかを他の先天性好中球減少症患者由来骨髄細胞を用いて検討を重ねているが,ヒト細胞の生着が認められたマウスにおいてはヒトと同じ骨髄像を認めることが明らかとなったので,今後は生着高率を高めてヒト細胞の解析を進める予定である。その中で,先天性好中球減少症は種々の遺伝子異常を原因とするheterogenousな疾患群である。好中球エラスターゼ遺伝子変異を示すものが約70%であるが,好中球減少にいたる病因は明らかでない。本研究では先天性好中球減少症の病態解明を目的としてヒト化マウス作製を試みている。ヒト細胞をCD45陽性細胞として純化して,DNA抽出を行い,ダイレクトシークエンスを行い,先天性好中球減少患者で認められた遺伝子変異と全く同じ変異を確認した。純化ヒト細胞の形態検査,細胞内酵素の局在を免疫蛍光染色で観察すると,ヒト骨髄で認めらた,好中球エラスターゼの細胞内局在とほぼ一致していたことから,免疫不全マウス骨随にみられたヒト細胞は先天性好中球減少症の骨髄所見を反映していると推測された。食細胞異常症の一つである先天性好中球減少症(SCN)は,種々の遺伝子異常を原因とするheterogenousな疾患群である。しかし,遺伝子異常と骨髄顆粒球系細胞の分化・増殖障害の発症にいたる病態の分子基盤は明らかでない。SCNで最も多く認められている遺伝子異常は好中球エラスターゼ(NE)遺伝子変異によるもので,疾患の約70%を占めている。本研究ではNE変異を有するSCNの病態解明を目的として,疾患モデルのヒト化マウスを作製することで骨髄顆粒球系細胞の分化障害の解析を行った。

SCN患者の骨髄細胞からCD34陽性細胞を純化し,免疫不全マウス(NOD-Scidマウス)への異種間移植を施行した。移植後8週目にマウス骨随を採取し,ヒト細胞(ヒトCD45陽性細胞)の生着を確認しヒト細胞を純化,DNA抽出からダイレクトシークエンスを行い,SCN患者で同定されている遺伝子変異と全く同じ変異を確認した。次に,骨髄顆粒球系細胞の分化過程を血液塗沫標本でのライト染色と,ヒト骨髄顆粒球系細胞に発現している抗原に対する免疫細胞で同定し,前骨髄球から骨髄球での成熟障害が患者骨髄でみられる骨髄所見と一致していることを確認した。これらから,マウスに生着したヒト骨髄細胞の分化は患者の病態を的確に表現している可能性が示唆されたので,移植マウス数を増やして,事実が普遍的なものであることを確認した。ヒト骨髄細胞の病的所見がマウス骨髄で反映される事実はSCN骨髄顆粒球系細胞の異常が,骨髄環境によるものではなく造血細胞自らに異常が存在していることを示すものであり,マウスから得たヒト細胞が病態解析に可能なヒト化マウスであることが明らかとなり,今後の研究の発展への応用出来ると考えられた。これらの結果から,マウス中ヒト細胞を純化して,in vitroでの解析を開始し,SCNで推測されている病態の解析を進行させている。先天性好中球減少症患者由来骨髄細胞の免疫不全マウスへの異種間移植はその程度の少ないマウスは存在するものの,ヒト細胞の生着は確認出来ている。現在,生着マウスからのヒト細胞の純化とヒト細胞の解析を行っているので,この解析が患者骨髄の病態を表しているかどうかの検討に着手できている。これらの研究経過,進捗状況はほぼ予定通りに進んでいると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。免疫不全マウスに生着したヒト細胞の解析に着手しているので,この結果が患者骨髄で得られている結果と比較することで,ヒト化免疫不全マウス力がこの疾患の病態を反映しているかどうかを確認することが最終年度の課題である。生着したヒト細胞が十分でない可能性があるので,より多くのヒト細胞の生着が得られる工夫が必要と考えている。
電気的に非中性な磁気中性面における粒子加速と高エネルギー天文学への応用

結果、開いた磁場と閉じた磁場の境界領域(Y-point)で間欠的なリコネクションを観察できた(2009年春の天文学会)。そこからのシンクロトロン放射が観測的にFermiで得られているガンマ線の一部を説明できるかもしれないことをしめした。また、衝撃波後方のシンクロトロン散逸、ピッチ角散乱の効果を観測データを用いて検討をした。特に、硬X線のカニ星雲の画像に見られる二つ目構造の再構成をおこなった。結果としてピッチ角の小さな粒子が卓越していると硬X線の観測を説明することを示し、これは従来のピッチ角が大きな粒子が多くなる衝撃波の通説を覆すこととなった。パルサー風の終端衝撃波においても磁気リコネクションが重要な働きをしていることが初めて示唆された。今回検討された効果によっても運動エネルギーが卓越した相対論的な遠心力風をつくることができない。したがって、σ問題は解決しない。むしろ、今回発見された衝撃波内での磁気リコネクションは実はσ問題は存在しない、つまり、運動エネルギーは卓越する必要がないことを示唆している。従来の研究では、電気的に非中性である効果が議論されて来なかったことに注意し、本研究では、電気的に非中性な磁気中性面の構造とそこに於ける粒子加速機構を明らかにすることを目的とする。この効果の研究によって従来の観測と理論の矛盾(σ問題)を解決することを目指す。より具体的には、(1)電気力が卓越した磁気中性面(あるいはその列)の構造および散逸過程を解明する。(2)電気的に優勢な磁気中性面と衝撃波との相互作用を調べ、衝撃波の粒子加速について新しいパラメータ領域、つまり静電場を持つ領域、を探査する。(1)については解析のための粒子シミュレーションコード(Particle-In-Cell)を開発した(円柱座標コードを新規開発した。現在、さまざまな状況についてテスト計算を実施している。また、専用計算機GRAPEを用いた計算では磁場の変形の参入を試み初期の結果を得た。(以上、学会発表、論文1件出版、一件準備中)解析的な研究も試みているが基礎方程式をどこにおくかについて結論を見るにいたっていない。(2)については衝撃波後方のシンクロトロン放射の偏光を計算し、磁気散逸の兆候をとらえた。(論文発表1件)散逸を含む衝撃波後方の流れの研究については定式化に着手した。(1)については解析のための粒子シミュレーションコード(Particle-In-Cell)を開発し、磁気中性面のシミュレーションを開始した。結果、開いた磁場と閉じた磁場の境界領域(Ypoint)で間欠的なリコネクションを観察できた(2009年春の天文学会)。現在、加速・過熱率の検討に入っている。解析的な研究の基礎方程式を確立した。こんご、解析的アプローチを発展させる。(2)については衝撃波後方のシンクロトロン散逸、ピッチ角散乱の効果を観測データを用いて検討をした。

結果、開いた磁場と閉じた磁場の境界領域(Ypoint)で間欠的なリコネクションを観察できた(2009年春の天文学会)。そこからのシンクロトロン放射が観測的にFermiで得られているガンマ線の一部を説明できるかもしれないことをしめした。また、磁場の変形の参入を試み初期の結果を得た。解析的な研究の基礎方程式を確立した。(2)については衝撃波後方のシンクロトロン散逸、ピッチ角散乱の効果を観測データを用いて検討をした。結果としてピッチ角の小さな粒子が卓越していると硬X線の観測を説明することを示し、これは従来のピッチ角が大きな粒子が多くなる衝撃波の通説を覆すこととなった。
授業設計のためのエキスパートシステムの研究・開発

「授業設計のためのエキスパートシステムの研究・開発」では、授業支援ツールの構築を目指し、知識工学の技術および人工知能の手法を用い、授業を工学的な対象と捉え、構造を明確化して授業設計支援エキスパートシステム(IDSS:Instructional Design Supporting System)を実現した。教師は自分の持っている様々な要求(requirement)、すなわち本時の授業目標、授業のスタイル、クラスの学習状態をインタフェースからシステムに与える。システム内部では、まず、入力をもとにベテラン教師の知識をもったエキスパートシステムが推論を行ない授業を行動の系列として表現する。次に、具体的な授業の内容をもつデータベースで各行動に対応した内容を検索する。推論と検索の結果、最終的にrequirementに応じた授業計画書(指導案)が生成される。従来、学習指導計画書は作成に時間がかかり、それを書くためにはある程度の経験が必要とされたが、IDSSによって授業設計の時間をある程度短縮でき、一定レベルの構造化された計画的な授業を行なうことが可能となったと思われる。また、経験の浅い教育実習者等がトレーニングシステムとしてIDSSを利用することもでき、授業運営充実の一助としても期待できる。また、それ以上に、システム開発の過程でベテランの熟練された教授スキルなどの知識や経験を知識表現によって顕在化させ、システム上に展開することによって、今まで無意識に看過させていた事象の法則性や知識体系が明確になったことが本研究の成果であるといえよう。昨今、教育の多様性や個性尊重、学力保証などの教育的課題が投げかけられており、それらを適切に遂行するための教師の力量が問われている。そのために、具体的・実践的な授業計画やその実践的指導に関して、過去の優れた授業事例や指導技術の経験的または科学的知識(ノウハウなど)を蓄積し活用することは意義深い。本試験研究では、こういった問題意識から優れた指導における事例や知識を知識工学技術を用いてルールベース化し、それに基づいたコンサルテーション型のエキスパートシステムを構築することが目的とされている。特に、授業の指導計画書作成において学習者の特性(個人差)を考慮したエキスパートシステムを構築している。平成5年度においては、上述した目的を達成するために、授業設計における教師のノウハウを体系化する作業が行なわれた。具体的には、学習領域として算数の比を設定し、次の事柄を行なった。(1)小学校における指導案の収集。(2)授業スキルに関する資料の収集。(3)授業の記録の収集。(4)上記(1)(3)により収集された資料から教師の知識を抽出。(5)抽出された知識をエキスパートシステムの知識ベースとして表現するための定式化。これらの作業により、研究の次のステップ(平成6年度に実施予定)であるエキスパートシステムを実装するための準備が完了した。このように、平成5年度においては、概ね当初の研究計画に基づいた作業が遂行されている。資料の収集に関しては、今後のシステム構築に十分なだけの情報が集まっていると考えられる。それらの資料に基づいて、教師の授業設計に関するヒューリスティック(経験則)を抽出・整理し、計算機言語を用いて記述する作業を終了している。また、エキスパートシステムの設計に関しては、実際の構築作業が十分に可能な詳細度において定式化されていると考えられる。具体的には、汎用のエキスパートシステム構築ツールであるOPS83を用いて、本システムのプロトタイプの作成が完了している。また、インタフェース構築のためのツールの調整が進められている。教師は自分の持っている様々な要求(raquirement)、すなわち本時の授業目標、授業のスタイル、クラスの学習状態をインターフェースからシステムに与える。

従来、学習指導計画書は作成に時間がかり、それを書くためにはある程度の経験が必要とされたが、IDSSによって授業計画の時間をある程度短縮でき、一定レベルの構造化された計画的な授業を行うことが可能となったと思われる。また、経験の浅い教育実習者がトレーニングシステムとしてIDSSを利用することもでき、授業運営充実の一助としても期待できる。また、それ以上に、システム開発の過程でベテランの熟練された教授スキルなどの知識や経験を知識表現によって顕在化させ、システム上に展開することによって、今まで無意識に看過させていた事象の法則性や知識体系が明確になったことが本研究の成果であるといえよう。
電子・陽電子リニアコライダーにおける標準模型を超える新しい物理の現象論的研究

(1)LHCにおける、超対称粒子生成渦程に関する研究を行った。取り上げたのは、ゲージボソン対消滅によるカラーを持たない超対称粒子、すなわちスレプトンやチャージノ、ニュートラリーノなどの対生成過程である。研究の特徴として、素粒子反応課程の行列要素生成プログラムSUSY-MadGraph開発し、これを用いて各課程の詳細な計算を行った。また、S行列のユニタリティより、同一過程に奇与する複数の散乱振幅の和は高エネルギー極限で有限な値に収束しなくてはならない。このことより、複数の相互作用結合定数間に成り立つ関係式、ユニタリティ和則(sum rules)を与えた。(2)超対称性模型における、中性子の電気双極子能率(Electric Dipole Moment、以下EDM)が、理論のフレーバー構造にどのような感度を持つのかを、スクォーク・セクターの最も一般的なフレーバー構造のもとで定量的な評価を行った。グルノイ交換ダイアグラムがフレーバー構造に最も高い感度を持つことを指摘し、またスクォーク世代間の質量差に比例して、EDMの予言値が大きくなる事を示した。(3)科研費による研究支援者として大下範幸を採用し、当該研究課題に関する研究を推進した。ニュートリノ質量の存在により起こるであろう、超対称粒子スニュートリノのフレーバーを変える相互作用を、電子・陽電子衝突過程で検証する可能性について研究を行った。(ちょう)ゲージ階層性問題に対する新たなアプローチとして近年提案された「リトルヒッグス模型」に関する現象論的な研究を行った。模型の持つ対称性に起因して新たに導入されるextra gauge bosonの生成崩壊について調べた後、extra gauge bosonの存在を予言する、超対称E6大統一模型とリトルヒッグス模型との区別を、電子・陽電子リニアコライダーにおけるフェルミオン対生成過程を通して行うことを調べた。この過程の前方・後方非対称性は模型の持つ任意パラメータに対する依存性がないため、明確に模型の区別がつけられることを示した。交付された科研費により、研究支援者として大下範幸を採用した。得られた研究成果は以下のとおりである:超対称性理論におけるレプトン・フレーバーを変える相互作用を、電子・陽電子リニアコライダーで測定する可能性を調べた。ニュートリノの超対称パートナーであるスニュートリノ対の生成過程において、スニュートリノの世代を変える相互作用による帰結を調べた。他のレプトン・フレーバーを破る過程に対する現在の実験的制限を考慮した上で、世代の異なるスニュートリノ対の生成断面積が観測可能な値を示す可能性があることを示した。(菅本)(1)量子ホール効果の擬電子と擬ホールが共存する系であるエクサイトンを2成分行列模型を用いて定式化し、その分散関係を導いた。(2)1次元方向が離散的な模型において離散方向への巻き付き自由度を考慮すると、クォークに質量混合を導入できることを示した。(3)新しく発見された「ペンタクォーク」と呼ばれるクォーク5体のバリオンを、弦理論を用いて理解する研究を行った。AdS/CFT対応を用いて、ペンタクォークの質量公式を導出し、このバリオンが予想に反して極めて安定な理由を定性的に説明した。(4)AdS/CFT対応とは弱結合のゲージ理論が強結合になると、双対ゲージ場が2体凝縮を起こして重力理論になる現象であると考えた。
天然食材のペースト化と向流接触超臨界抽出によるファイトケミカル成分の高度分離

超臨界・亜臨界CO2抽出・分離は,食品分野において安全・安心が標榜されることを背景に,食品製造工程での検討例がかなり多いが,実用化は限定的である。その要因として食材が高含水率の固体であること,超臨界CO2と水の親和性が非常に小さいことから工程が煩雑で回分操作になることが指摘されている.本研究は、この課題克服にむけ,食材を乾燥させずに逆に含有水分を活用してペースト化して擬似液相として扱い,気液向流接触による連続抽出により操作性と生産性を向上させ,その際の濃縮効率については抽出塔での精留効果を塔内での気液相への溶質分配を制御することで高いレベルを保持しようシステムの提案をするものである.超臨界・亜臨界CO2抽出・分離は,食品分野において安全・安心が標榜されることを背景に,食品製造工程での検討例がかなり多いが,実用化は限定的である。その要因として食材が高含水率の固体であること,超臨界CO2と水の親和性が非常に小さいことから工程が煩雑で回分操作になることが指摘されている.本研究は、この課題克服にむけ,食材を乾燥させずに逆に含有水分を活用してペースト化して擬似液相として扱い,気液向流接触による連続抽出により操作性と生産性を向上させ,その際の濃縮効率については抽出塔での精留効果を塔内での気液相への溶質分配を制御することで高いレベルを保持しようシステムの提案をするものである.
小児アレルギー疾患における末梢血好酸球顆粒蛋白の研究

気管支喘息の病態は,従来の気管支の攣縮を主体とした概念から,好酸球,リンパ球などの種々の炎症細胞による気管支の慢性の炎症性疾患であるという概念に変わってきている。その中でも特に好酸球が重要視され,その活性化の指標として末梢血中の好酸球顆粒蛋白が測定され検討されている。これまではECP(eosinophil cationic protein)についての検討が多かったが,今回は気管支喘息患者を対象として末梢血のEPX(eosinophil protein X)値の検討を行った。対象は小児気管支喘息患者50人,発作時29人,非発作時29人でうち8人は発作時と非発作時の両方測定した。コントロール群は本人にアレルギー疾患のない健康小児13人とした。発作時群と非発作時群の血清EPX値の間には有意差を認めなかった。同一患者でも発作時と非発作時の間に有意差を認めなかった。重症度(日本小児アレルギー学会重症度分類による)別の血清EPX値は,喘息群はコントロール群に比していずれも高値をとり,重症群と軽症群の間に有意差を認めた。血清EPX値は短期の発作を反映するのではなく,比較的長期間の重症度を反映することがわかった。したがって,血清EPX値は,気管支喘息に対する予防的治療法の選択の指標となる可能性があると考えた。今後は同一患者での長期の血清EPX値の追跡調査,対象をアトピー性皮膚炎にも拡大し,更に検討を進めたい。
大脳皮質-視床下核投射の機能的意義

大脳基底核の神経回路は、大脳皮質-線条体-淡蒼球内節/黒質網様部を順に結ぶ直接路と、大脳皮質-線条体-淡蒼球外節-視床下核-淡蒼球内節/黒質網様部よりなる間接路によって構成されている。しかし、大脳皮質から視床下核にも直接、投射があり、大脳皮質-視床下核-淡蒼球内節/黒質網様部という経路も成り立つと考えられるが、これまで重要視されてこなかった。本研究は、この経路について調べようとするものである。サルの大脳皮質一次運動野を電気刺激し、視床下核と淡蒼球のニューロン活動を同時記録すると、視床下核ニューロンは、早い興奮、遅い興奮、抑制という反応を示し、一方、淡蒼球外節、内節のニューロンは、早い興奮、抑制、遅い興奮の3相性のパターンで応答した。視床下核で見られる早い興奮は、淡蒼球の早い興奮に先行していた。次に視床下核に、ムシモルを微量注入しブロックすると、3相性のパターンのうち、早い興奮と遅い興奮が消失した。同時に、淡蒼球ニューロンの自発活動が減少し、発射パターンも休止期間が長くなり、発射活動がグループ化するなどの変化を示した。NMDA受容体ブロッカーを視床下核に微量注入すると、早い興奮が減弱したが、非NMDA受容体プロッカーの注入ではこのような変化は見られなかった。以上の実験結果は、大脳皮質-視床下核路が、大脳皮質から淡蒼球に早い興奮性の作用をもたらすこと、視床下核が、淡蒼球ニューロンの発射頻度や発射パターンに重大な影響を与えていることを示す。大脳皮質、とくに運動関連領野は、線条体以外に視床下核にも直接的に投射線維を送るものと考えられており、大脳皮質-視床下核-淡蒼球内節/黒質網様部という神経回路(hyperdirect pathway)を解析することは、大脳基底核の機能を調べる上で重要である。大脳皮質を電気刺激すると、淡蒼球ニューロンは早い興奮と、それに引き続く抑制、さらに遅い興奮というパターンを示す。このうち抑制は線条体を、早い興奮は視床下核を介すると考えられる。この仮説を視床下核をブロックすることにより検証した。大脳皮質一次運動野の上肢領域に、予め刺激電極を設置しておいたニホンザルの淡蒼球ならびに視床下核に金属電極を同時に刺入し、それぞれの核より単一ニューロン活動を記録した。感覚入力などを手懸りに、それぞれのニューロンが、それぞれの核の上肢領域にあることを確認することが出来た。このようなペア-において、大脳皮質運動野を電気刺激すると、視床下核ニューロンは短潜時の興奮+遅い抑制の応答を示すのに対し、淡蒼球ニューロンは早い興奮+抑制+遅い興奮のパターンで応じた。次に、視床下核の記録電極をハミルトンシリンジに持ちかえ、上記のような記録が取れた場所にムシモルを微量注入することにより視床下核を一時的にブロックしたところ、一次運動野刺激による淡蒼球ニューロンの応答のうち、早い興奮と遅い興奮が消失し、抑制のみの反応となった。特に淡蒼球外節の場合、抑制が顕著になる傾向があった。これらの結果より、大脳皮質-視床下核-淡蒼球経路が、強くかつ早い興奮作用を淡蒼球にもたらすことが明らかとなった。今後は、覚醒下のサルに様々な課題を遂行させ、大脳皮質-視床下核-淡蒼球路から単一ニューロン活動を記録することなどにより、この経路が、実際に生体内では、どのような機能を担っているのかを明らかにしていきたい。昨年度は、サルの視床下核をムシモルでブロックすると、大脳皮質一次運動野の刺激によって淡蒼球で観察される興奮性の応答が消失することを報告した。その際、淡蒼球ニューロンの自発活動にも変化が見られた。本年度は、この変化に着目して解析を行った。

ムシモル注入後、視床下核の自発活動は速やかに抑制されるが、それに伴って、淡蒼球ニューロンの自発活動が減少し、発射パターンも変化した。淡蒼球外節のニューロンは、時々休止時期を持つ高頻度発射を示すが、視床下核ブロックによって休止期間が長くなり、発射活動がグループ化した。また淡蒼球内節のニューロンは連続した高頻度発射を示すが、視床下核ブロックによって休止時期を持つようになった。以上の結果は、視床下核-淡蒼球投射が、淡蒼球ニューロンの発射頻度や発射パターンに重大な影響を与えていることを示唆する。また、大脳基底核の別の入力部である線条体を介する経路との機能を較べる手始めとして、大脳皮質一次運動野から視床下核への投射と、大脳皮質一次運動野から被殻への投射について、サルを用い電気生理学的に調べた。一次運動野を電気刺激したところ、前者の潜時が主に26ミリ秒であるのに対し、後者の潜時は810ミリ秒であった。このことは、大脳皮質-視床下核投射が、線条体を介する直接路や間接路に較べて速い経路であることを示している。大脳基底核の神経回路は、大脳皮質-線条体-淡蒼球内節/黒質網様部を順に結ぶ直接路と、大脳皮質-線条体-淡蒼球外節-視床下核-淡蒼球内節/黒質網様部よりなる間接路によって構成されている。しかし、大脳皮質から視床下核にも直接、投射があり、大脳皮質-視床下核-淡蒼球内節/黒質網様部という経路も成り立つと考えられるが、これまで重要視されてこなかった。本研究は、この経路について調べようとするものである。まず、本年度は、これまでの実験結果をまとめた。すなわち、大脳皮質一次運動野を電気刺激すると、淡蒼球外節、内節のニューロンは、早い興奮、抑制、遅い興奮の3相性のパターンで応答する。サルの視床下核に、ムシモルを微量注入しブロックすると、3相性のパターンのうち、早い興奮と遅い興奮が消失した。同時に、淡蒼球ニューロンの自発活動が減少し、発射パターンも休止期間が長くなり、発射活動がグループ化するなどの変化を示した。NMDA受容体ブロッカーを視床下核に微量注入すると、早い興奮が減弱した。このことは、大脳皮質-視床下核路が、大脳皮質から淡蒼球に早い興奮性の作用をもたらすこと、視床下核が、淡蒼球ニューロンの発射頻度や発射パターンに重大な影響を与えていることを示す。また、新たに、サルにMPTPを投与してパーキンソン病のモデル動物を作製し、同様の解析を行いつつある。その結果、大脳皮質電気刺激による淡蒼球ニューロンの3相性の応答のうち、パーキンソン病においては、遅い興奮が増強していた。遅い興奮は視床下核を経由しており、このことはパーキンソン病の病態を考える上において、重要であるかもしれない。
時間分解円二色性測定による不斉認識超分子の不斉ダイナミクスの解明

本研究の目的は、ホストとして亜鉛ポルフィリン二量体、ゲストとして不斉を有するジアミノシクロヘキサン等、不斉を持つ分子が形成する超分子の不斉ダイナミクスを、その光励起状態で検出することであった。ジアミノシクロヘキサンを用いる利点は、S体R体を安定して得られる事と、ホストとの錯形成定数の高さ(10^7M^<-1>程度)による。前年度に構築した時間分解円二色性測定装置の改良を行うため、光学系の改良を行った。まず、円二色性を測定するために、円偏光を発生させる必要があるが、そのためには、まず高純度の直線偏光を発生させ、その後適当な位相差板を用いて円偏光とする必要がある。スペクトルを得るためには、広い帯域で使用できる位相差板が必要であるが、検討を重ねた結果、物理的に歪ませた厚さ2mmの石英板を用いるのが適切であると判断した。ナノ秒過渡吸収法を応用した時間分解円二色性測定には一定の光量が必要不可欠であるが、直線偏光を得るために用いる光学素子(グランレーザープリズム)の物理的な大きさの制約により、光量を上げることが難しかった。本年度、新規に購入した大口径のグランレーザープリズムを用いたシステムで超分子の基底状態の円二色性測定が安定して行えることを確認した。また、レーザー励起後ナノ秒領域で観測される励起3重項における過渡円二色性の測定に成功したが、S/N比の改善がいまだ必要な状況である。励起1重項における蛍光円二色性の検討も行い、基礎的なデータを得ることが出来た。研究初年度においての目標は、ホストとして亜鉛ポルフィリン二量体、ゲストとして不斉を有するジアミノシクロヘキサンが形成する超分子の不斉ダイナミクスを、その光励起状態で検出することであった。また、亜鉛ポルフィリンに錯形成すると考えられるビナフトールなども用いることで、超分子形成におけるビナフトールから亜鉛ポルフィリンへの励起エネルギー移動過程とそれに伴う超分子の不斉を観測することを試みた。結果、もっとも基本的な超分子の基底状態の円二色性測定に成功し、レーザー励起ごナノ秒領域で観測される励起3重項における過渡円二色性の測定に成功した。また、励起一重項においても、不斉超分子から発せられる蛍光の円偏向成分を観測することにより、円二色性蛍光寿命測定を試み、これに成功した。今後、観測された超分子の円二色性の理論的妥当性、また得られた結果の改善を行っていく必要がある。また、この超分子は良好な電子ドナーとして働くことが明らかであることから、適切な電子アクセプター(C_<60>または、ニトロ化芳香族)を用い、極性溶媒中で光誘起電子移動反応を引き起こすことができる。この結果、亜鉛ポルフィリン2量体、ジアミノシクロヘキサンから形成された超分子は、カチオンラジカル形成後、その不斉を解消している可能性があることが判明した。今後、カチオンラジカル状態での不斉超分子の熱力学的安定性等を考慮した検討が必要と考えられる。
種苗生産施設における用水および排水殺菌処理システムの開発

本研究は、種苗生産施設における飼育用水および飼育排水の効果的殺菌法を開発することを目的とした。特に飼育排水は量が多く、申請時の殺菌法では技術的にもコスト的にも不可能であった。まず飼育用水を対象に低圧および中圧紫外線ランプによる殺菌効果を、次いでオゾン処理による海水の殺菌効果を検討した。飼育排水については紫外線およびオゾン処理に加え、海水を電気分解して得られる次亜塩素酸を用いた殺菌法を検討した。得られた成果は以下のとおりである。1.魚類病原微生物は紫外線感受性から2グループに分けられ、市販の殺菌灯の線量(10^4μW・sec/cm^2)で殺菌されるグループと、中圧ランプ(10^5μW・sec/cm^2)を要するグループに分けられた。2.オゾン殺菌の場合も上記同様、病原体の感受性が異なった。オゾンあるいはオキシダント量で0.5mg/L、1分間の処理で十分な殺菌効果が得られた。淡水では瀑気処理によりオゾンを除去できたが、海水では生成されるオキシダントが魚毒性を示すため、飼育用水として使用するには活性炭等により除去する必要であった。そのまま使用すれば、消毒薬としての利用が可能であった。3.海水をはじめ食塩溶液を電気分解すると、次亜塩素酸が生成され、殺菌効果が認められた。0.51.0mg/Lで1分間処理すれば飼育排水の殺菌が可能であった。本装置は構造が簡単で、残留塩素の処理法を解決すれば、大量の水を殺菌することができ、有機物除去装置との併用で、一般飼育排水の殺菌が可能となった。これらの成果を総合し、種苗生産施設の飼育用水および飼育排水の殺菌に適した殺菌法と殺菌装置を選択し、殺菌処理システムの開発を行った。現在、いくつかの施設では良好な成績が得られている。初年度は基礎的知見の集積を目的に、紫外線による海水の殺菌効果、海水をオゾン処理したときに生成するオキシダントおよび海水を電気分解したときに生じる塩素による海水の殺菌効果を検討し、種苗生産施設内での飼育用水あるいは飼育排水の殺菌効果を検討した。まず従来の低圧紫外線ランプと最近普及してきた中正紫外線ランプの殺菌効果を比較した。両ランプ共に紫外線照射線量を同一とした場合、同程度の殺菌あるいはウイルス不活化効果が得られ、中正紫外線ランプを用いて、飼育用海水を殺菌した場合、海水中の生菌数は99.99%以上減少した。次いで海水をオゾン処理し、その際に発生したオキシダントの殺菌およびウイルス不活化効果を検討した。オキシダント濃度0.5mg/lで1分間処理することにより、魚類病原細菌は99.9%以上殺菌され、ウイルスも99%以上不活化された。飼育海水をオゾン処理した場合、同上オキンダント濃度で5分間処理することにより、海水中の生菌数は99.9%以上減少した。さらに海水を電気分解した時に生じる塩素による殺菌効果およびウイルス不活化効果を検討した。塩素量は電流に比例して増加し、塩素量0.5mg/lで1分間処理することにより、魚類病原細菌およびウイルス共に99.9%以上殺菌あるいは不活化された、魚類飼育排水を電気分解処理したところ、塩素量0.10.5mg/l、1分間の処理で生菌数は99%以上減少し、毎時400t程度の水の殺菌処理が可能となり、試験的な規模での排水の処理が可能となった。昨年の成果をもとに、本年度は以下の3項目を主体に研究した。1.オゾンおよび紫外線殺菌装置による飼育用水あるいは排水の殺菌効果および稼働状況。日本栽培協会厚岸事業場および福島町吉岡のヒラメセンターに設置されたオゾン殺菌装置(荏原実業)および中圧式紫外線殺菌装置(荏原製作所)

ならびに北海道さけ・ます資源管理センター千走事業場に設置された排水殺菌用中圧式紫外線殺菌装置(荏原製作所)は9999.99%以上と、いずれも所定の殺菌効果を示し、稼働状況も良好であった。防疫対策の徹底と相まって病気の発生は認められていない(吉水1988、Watanabeら1988)。2.飼育排水の電気分解による殺菌効果。昨年度試験した海水電解装置を日本栽培協会厚岸事業場に設置し、中圧式紫外線殺菌装置およびオゾン殺菌装置と共に、マツカワ、ニシン、ハナサキガニ、ケガニの飼育排水を対象にその殺菌効果を比較した。海水電解装置は電流の増加に伴い次亜塩素酸の生成量が増加し、0.6ppm以上で殺菌率は99%以上となり、1.28ppmで紫外線殺菌装置(1.0x10^5μW/sec/cm^2)およびオゾン殺菌装置(TROs;0.5mg/l,1分)と同程度の殺菌効果が得られた(吉水ら1998)。3.海水のオゾン処理により生じるオキシダントの消毒液としての効果。海水をオゾン処理するとオキシダントが生成し、魚毒性および殺菌活性を示す。活性炭で除去後、飼育用水として用いるが、そのまま用いた場合の消毒効果を市販の消毒薬と比較した。長靴や合羽、網や飼育器具の消毒に、市販の消毒薬と同程度の効果を示し、現場における簡易かつ経済的な消毒液としての利用が可能となった(Watanabeら1998)。今年度は過去2年間の成果をもとに、紫外線およびオゾン処理海水を用いて稚魚から成魚に至る期間ヒラメおよびマツカワを飼育した。生菌数を基にした殺菌効果の判定を行うと共に魚体への影響調査を実施した。さらにオゾン処理海水を用いて飼育したマツカワ稚魚の細菌叢を観察した。得られた成果は以下のとおりである。1.紫外線処理飼育用水を用いた飼育試験:ヒラメを対象に中圧紫外線ランプにより殺菌処理(10^5μW・sec/cm^2)した海水を用いて飼育した。飼育用水中の生菌数は約4桁減少し、試験選定地で見られたスクーチカの寄生が抑えられ、歩留まりが向上した。対照群と成長に差は見られなかった。2.オゾン処理飼育用水を用いた飼育試験:マツカワを対象にオゾン処理海水を用いて飼育した(TROs:0.5mg/l,5分間処理)。生菌数は34桁減少し、病気の発生はなく、成長も良好であった。3.上記オゾン処理海水を用いて飼育したマツカワ稚魚の細菌叢:飼育用水、飼育用生物餌料(ワムシ・アルテミア)および稚魚の体表・腸内容物の細菌叢は既報の正常魚の細菌叢に類似し、特別な変化は認められなかった。最終年度は、海水電気分解装置の殺菌効果を、紫外線・オゾンによる殺菌効果と比較検討した。1.魚類病原細菌あるいはウイルスを懸濁した3%食塩水を電気分解し、生成した次亜塩素酸による殺菌・不活化効果を検討すると共に飼育用水の殺菌効果も検討した。次亜塩素酸濃度0.070.14mg/L、1分間の処理で供試細菌が99.9%以上,0.490.58mg/L、1分間の処理で供試ウイルスが99.99%以上不活化され、市販の次亜塩素酸より高い殺菌効果を示した。試薬特級NaClを電解した場合、最も殺菌効果が高かった。2.日本栽培漁業協会
磁性イオンを含む一次元遷移金属錯体における磁気光学効果の研究

新しい磁気光学特性を発現する物質をめざして、疑一次元ハロゲン架橋Pt錯体に磁性イオンを導入することをこころみた。その結果、Ptイオンの半分をCuとNiに置き換えた錯体(【Pt (chxn)_2X_2】【M (chxn)_2】X_4 : M=Cu and Ni, X=Cl, Br and I)を合成することに成功した。組成分析およびX線回折の結果から、これらの物質は、-Pt-Cu-Pt-Cu-あるいは、-Pt-Ni-Pt-Ni-といった一次元鎖からなる錯体であることが確認された。Niイオンは、2価であるが、強い配位子場のために低スピン状態をとっておりスピンは存在しない。そこで、Cuを導入した錯体について基礎的な光物性と磁性を調べた。【Pt (chxn)_2X_2】【Cu (chxn)_2】X_4 (X=Cl, Br and I)錯体について光吸収スペクトルを測定したところ、Cu^<2+>→Pt^<4+>の電荷移動遷移に対応した吸収が4eV以上の紫外域に存在することがわかった。また、2eV付近にCuのd-d遷移に対応する吸収が観測された。スピン帯磁率の温度変化から、Cuの局在スピン間の相互作用はきわめて小さく、比較的低磁場でスピンの向きを制御できることが確かめられた。これらの錯体について光誘起吸収を測定したところ、可視領域のスペクトルに変化がみられた。磁場下での光誘起吸収の測定は、今後の課題であるが、Cuスピンを磁場によって制御できることを考えれば、光キャリアとCuのスピンとの相互作用を通じて、大きな磁気光学効果が期待できる。
豪雨による山腹崩壊の発生機構と流出範囲の予測法

本研究は、豪雨による山腹崩壊の発生機構と流出範囲の予測法を確立し、土砂災害の防止軽減のための基礎を得ることを目的として進められたものであって、次の分担課題、すなわち、1.実態の調査解析,2.崩壊の発生機構と発生降雨条件,3.崩土の流出形態と流出機構からなっている、本研究によって得られた成果を以下要約する。1.1986年7月京都府南山城地区を対象として踏査を行うとともに、降雨資料,空中写真,地形の解析を行い、崩壊密度やその規模と降雨強度分布,斜面傾斜分布および地質分布との関係を調べるとともに、崩土の流出範囲の実態を調べた。これらの結果によれば、崩壊の多発域は花こう岩地帯に分布しており、かつ、勾配の急なところで崩壊密度が高いことが判明した。さらに、崩壊の大部分が土石流の発生因になっていることが判明した。これらの事実は、これまでに得られた知見に一致するものである。2.浸透流の条件下において、表土層厚の分布が崩壊の発生および規模をどのように決定するのかに着目し、理論,実験の両面からこれを検討した。その結果、崩壊の発生条件・規模に対する表土層の波長,波高の影響がかなり明らかにされた。現在、この成果をもとに、降雨から浸透流への変換機構を考慮した崩壊発生の降雨条件の設定法について検討を進めている。3.崩土の運動には塑性的構造を保持したまま移動するもの,土石流を形成して流下するもの,およびこれらの中間的なものがあるが、これらを統一的に説明できる抵抗則を考案した。ついで、崩土の移動開始から停止・堆積するまでの過程を統一的に扱うための支配方程式を提案し、崩土の堆積形状に関する数値解と実験値を比較した。数値解と水路実験との比較は良好であり、ここで提示した支配方程式は、かなり一般性をもつことが判明している。
高出力光渦ファイバーレーザーの研究

本研究では、加圧Yb添加ファイバー増幅器システムを採用することで、高出力・高品質な中赤外光渦パルスレーザー発生を実現した。この中赤外光渦レーザーとその第二高調波である波長532nm光渦レーザーを励起光源とした、第三高調波発生による波長355nm光渦パルスレーザーの発生に成功した。光渦とは位相特異点に由来する螺旋状等位相面とドーナツ型の強度分布を持つレーザーを指す。光の進行方向(kベクトル)と波面の法線方向(ポインティングベクトル)とのベクトル差から、ビーム強度断面内には軌道角運動量が現れる。軌道角運動量の大きさは量子数m(トポロジカルチャージ)で表され、波長変換においてはトポロジカルチャージ保存の法則が成り立つ。近年では光渦の軌道角運動量を活かした省デブリ金属面微細加工や、螺旋ナノニードル創成といった応用が注目を集めている。これらの応用に用いる光渦光源には、高出力・高品質に加えて波長選択性も要求される。現在光渦レーザーの波長領域は中赤外域に留まっており、可視紫外、赤外領域では十分な出力を持つ光渦光源は少ない。光渦の波長領域を広げることで、金属・半導体・有機物質といった様々な物質の吸収波長に対応することが可能になり、高効率・省エネルギーなレーザー加工を実現する可能性がある。平成26年度において、波長1064nm高出力光渦パルスレーザー及び532nm高出力光渦パルスレーザーを励起光源として、第三高調波発生による355nm光渦レーザー発生を行った。第三高調波発生に用いるリチウムトリボレート(LBO)結晶に対する集光スポットを十分大きくすることで、ウォークオフ効果の影響を回避しドーナツ型の強度分布を保ったまま波長変換を行うことに成功した。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究では、Yb添加ファイバー増幅器を用いて、高品質・高出力な光渦レーザーを発生させることを目的としている。さらに高出力光渦レーザーを光源に用いた波長変換により、光渦の波長領域を拡大する。光渦レーザーは共振器の固有モードではないため、計算機ホログラムなどの回折光学素子を用いた発生方法が主流であった。しかしホログラム自体の損傷閾値や回折損失が障害となり高出力な光渦レーザー発生は困難であった。後に共振器内部にホログラムを設置することで光渦レーザーを増幅した例があるが、ホログラムの配置誤差や増幅媒質内に生じる熱レンズ効果が、光渦の空間モード品質に大きな影響を及ぼしてしまう。そこで、本研究で着目したのはYb添加ファイバー増幅器を用いた高出力光渦レーザー発生である。Yb添加ファイバーは長い相互利得長により、伝搬損失や空間変調損失をはるかに超えるレーザー増幅が可能である。同時に、ファイバーに対して圧力を加えることによりファイバー内を伝搬するレーザーの位相を制御し、光渦モードを発生させる。平成24年度においては、ナノ・ピコの二つの時間幅において、加圧Yb添加ファイバー増幅器による波長1.06μmの高出力・高品質光渦パルスレーザー発生を行った。高励起時にファイバー端面に発生する熱の制御のための水冷ユニットを構築し、高輝度LDによるファイバー増幅を可能にした。得られた高出力光渦レーザーは高出力値を記録したため、学術論文として報告する予定である。次年度は得られた高出力光渦レーザーを光源とし、光渦の波長変換を行う予定である。本研究は加圧ラージモードエリアYb添加ファイバー増幅器を用いることで、光渦モード発生・レーザー増幅を同時に行う機能複合型の波長1064nm光渦レーザーシステムを開化している。さらに、この光渦レーザーシステムを励起光源として波長変換を行うことで、光渦の未開拓波長領域である可視(532nm)の高出力パルスレーザーを発生させた。光渦とは、螺旋状等位相面と位相特異点によるドーナツ型の強度分布を持つレーザーの総称である。レーザーの進行方向とポインティングベクトルの差によってビーム強度断面内に現れる軌道角運動量の大きさは、周期的境界条件によって定義される量子数m(整数)を用いて2πmと表す。近年、光渦レーザーは波長1064nmにおいて高出力化・パルス化が進み、レーザーアブレーションによる金属面の少デブリ微細加工や、螺旋構造を持つ先端曲率半径36nmのカイラルナノニードルの創成といったレーザー加工応用が示されてきた。これらの対象物質には金属・半導体・有機物質などが考えられるが、効率の良いレーザー加工のためにはそれぞれの物質の吸収波長に合わせた励起光源の選択が必要となる。例えば太陽電池やメタマテリアルなどの材料であるシリコンは、その吸収波長を可視光領域に持つ。高出力光渦パルスレーザー光源はレーザー加工分野のみならず、メタマテリアルを媒質として多く用いるテラヘルツ発生分野など多分野の発展に貢献できると考えられる。平成25年度において、波長1064nmの高出力光渦パルスレーザーを波長変換することにより、532nmの光渦パルスレーザー発生を行った。我々が知る限り、波長532nmの光渦パルスレーザーとしては世界最大出力が得られており、現在学術論文に申請中である。次年度は更に波長変換を行うことにより、波長355nm、さらには266nmの光渦レーザー発生を試みる。

この中赤外光渦レーザーとその第二高調波である波長532nm光渦レーザーを励起光源とした、第三高調波発生による波長355nm光渦パルスレーザーの発生に成功した。光渦とは位相特異点に由来する螺旋状等位相面とドーナツ型の強度分布を持つレーザーを指す。光の進行方向(kベクトル)と波面の法線方向(ポインティングベクトル)とのベクトル差から、ビーム強度断面内には軌道角運動量が現れる。軌道角運動量の大きさは量子数m(トポロジカルチャージ)で表され、波長変換においてはトポロジカルチャージ保存の法則が成り立つ。近年では光渦の軌道角運動量を活かした省デブリ金属面微細加工や、螺旋ナノニードル創成といった応用が注目を集めている。これらの応用に用いる光渦光源には、高出力・高品質に加えて波長選択性も要求される。現在光渦レーザーの波長領域は中赤外域に留まっており、可視紫外、赤外領域では十分な出力を持つ光渦光源は少ない。光渦の波長領域を広げることで、金属・半導体・有機物質といった様々な物質の吸収波長に対応することが可能になり、高効率・省エネルギーなレーザー加工を実現する可能性がある。平成26年度において、波長1064nm高出力光渦パルスレーザー及び532nm高出力光渦パルスレーザーを励起光源として、第三高調波発生による355nm光渦レーザー発生を行った。第三高調波発生に用いるリチウムトリボレート(LBO)結晶に対する集光スポットを十分大きくすることで、ウォークオフ効果の影響を回避しドーナツ型の強度分布を保ったまま波長変換を行うことに成功した。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。加圧ファイバー増幅器により、光渦レーザーは最大出力40Wに達した。ファイバー増幅器を励起するCWLDをより高輝度にすることに加え、高励起により発生する端面の熱による空間モードの変調やファイバーの損傷を防ぐための冷却ユニットを設計し、ファイバー増幅器に取り付けた。それにより、高出力光渦レーザーの出力値・空間モードを安定させることに成功した。Yb添加ファイバー増幅器から得られる波長1064nmの光渦パルスレーザーを励起光源とし、LBO結晶を用いた波長変換を行うことで、波長532nmの光渦パルスレーザー7.7Wが得られた。ファイバー増幅器から得られる光渦モードに混在するガウシアンモードを偏光分離することで、光渦モードの純度を高め変換光の空間モード品質を保ったまま高出力な532nm光が得られた。今後は光渦レーザーの波長変換を行う。光源は平成24年度に作成した、Yb添加ファイバー増幅器を用いた1μm高出力光渦レーザーを用いる。波長変換は非線形効果を伴う現象であり、変換後の出力は励起光源の出力の2乗に比例する。高出力光渦レーザー光源を用いることで、高変換効率・高出力な532nm光渦レーザーが得られると予想される。問題となる光渦の位相特異点の分離を防ぐために、Walk-off効果の少ないノンクリティカルフェイズマッチングのLBO結晶を用いる予定である。次年度はさらなる光渦パルスレーザーの波長変換により、光渦レーザーの波長を短波長側に展開させる。
テネイシンWの頭蓋冠縫合における働き

我々はテネイシンWをマウス頭蓋冠縫合部に作用させて縫合が癒合(閉鎖)するかどうか検討し、遺伝子発現の変化を検討してきたが、マウスを用いたin vivoの実験系においてテネイシンWの供給によって骨癒合には大きな変化が見られなかった。しかし、その過程で、縫合の閉鎖時期にfibroblast growthfactor(FGF) 2を徐放性に作用させると縫合の閉鎖が遅延する傾向が認められた。本研究は早期骨癒合症という石灰化が亢進する状態に対して、石灰化を制御する可能性を探索するものである。以前、テネイシンWが癒合直前の縫合部に発言していることを発見し、頭蓋冠骨芽細胞の成熟分化、すなわち石灰化に関与していると発表した。また培養細胞を用いたin vitroの実験でもそれを示唆する結果が出ていた。そうであれば、細胞外タンパクとして外部から供給することによる正負両方向性の石灰化制御の可能性を示すこととなると考えた。しかし、マウスを用いたin vivoの実験系においてテネイシンWの供給によって骨癒合には大きな変化が見られなかった。このため、その他の骨癒合に関与するといわれているタンパクを利用して同じ実験系での実験を継続中である。以下にその概要を示す。実験1:テネイシンWをマウス頭蓋冠縫合部に作用させて縫合が癒合(閉鎖)するかどうか検討する。結果:外科的手術によってテネイシンW合成タンパクを生後1週3週のマウスの矢状縫合に作用させてその効果を検討したが、縫合は閉鎖し、コントロール群に比し閉鎖時期に優位差は見られなかった。手術後の縫合の状態は、骨格の透明標本を用いた肉眼的観察及び脱灰した標本より切片を作製し、組織学的観察を行った。実験2:実験1における遺伝子発現の変化を検討する。結果:縫合の閉鎖段階に合わせてin situ hybridizationを行い、骨芽細胞の分化に関係する遺伝子、骨基質タンパクの遺伝子の発現を検討する予定であったが、縫合閉鎖に伴いテネイシンの発現は消失した。このため、その他の骨癒合に関与するといわれているタンパクを利用して同じ実験系での実験を継続した。そこで、その他の骨癒合に関与するといわれているタンパクを利用して同じ実験系での実験を継続したところ、FGF2を投与した群で閉鎖が遅延する傾向が見られた。結果:縫合の閉鎖段階に合わせてin situ hybridizationを行い、骨芽細胞の分化に関係する遺伝子、骨基質タンパクの遺伝子の発現を検討したが、縫合閉鎖に伴いテネイシンの発現は消失した。
ヒトナルコレプシーの疾患感受性遺伝子の探索

アフィメトリクス社の500K GeneChipは約50万にも及ぶSNPをタイピングできる反面、全てのSNPが正確にタイピングされる訳ではないことが知られている。そのため、このGeneChipを用いた研究を行う際は、正確さに欠けるSNPの結果を排除(データクリーニング)することが重要となるが、現在のところその明確な方法は見出されていない。そこで、健常者サンプル389例の結果を用いて、アフィメトリクス500K GeneChipの評価を行い、データクリーニング方法について検討した。その結果、適切な排除方法を見出すことに成功した。ナルコレプシーの疾患感受性遺伝子探索のため、日本人集団におけるナルコレプシー患者(ケース)222例と健常者(コントロール)389例を用いて、ゲノムワイド関連解析を行った。タイピング後に、前述したデータクリーニングを施行し、疾患との関連が期待される30個の新規候補SNPを選別した。それら候補SNPの再現性を確認するため、独立したサンプルセット(ケース159例、コントロール190例)を用いた関連解析(Replication study)を行い、一つのSNP(マーカーTM22.1)において再現性が確認された。両解析を統合した結果のP値及びOdds ratioは4.4×10^<-7>及び1.79であった。TM22.1の周辺に存在する多型を用いた解析により、TM22.1を含む連鎖不平衡ブロック内に存在する二つの遺伝子を見出した。次にTM22.1がこれらの遺伝子の発現量に影響を与えるか検討した。両遺伝子のmRNAの発現量をリアルタイムRT-PCRを用いて定量し、TM22.1の遺伝子型(TT及びTC)間で比較した。その結果、TC群で両遺伝子のmRNAの発現量の有意な低下を確認した。本研究で見出されたナルコレプシーの疾患感受性遺伝子は、治療薬の開発に重要な貢献をなすと考えられる。ヒトナルコレプシーの疾患感受性/抵抗性遺伝子の探索のため、患者サンプル222例、健常者サンプル390例を用いて、ゲノムワイド関連解析を行った。SNP (Single nucleotide polymorphism)タイピングのための使用機器として、アフィメトリクス社の500K GeneChipを用いた。統計解析の方法として、各SNPの患者及び健常者のアリル頻度をx2検定で比較した。その結果、疾患感受性/抵抗性遺伝子を含むと期待される約30の候補領域を見出した。現在、それら候補領域に対し、ゲノムワイド関連解析で用いたサンプルセットとは異なる新たなサンプルセット(患者サンプル160例、健常者サンプル190例)を用いて、同様の結果が認められるか確認実験(Replication Study)を行っている。この確認実験を平成19年9月までに終了する予定である。また、このアフィメトリクス社の500K GeneChipは約50万にも及ぶSNPをタイピングできる反面、全てのSNPが正確にタイピングされる訳ではないことが知られている。このような正確にタイピングされなかったSNPの結果は、その後の解析に悪影響を与えることになる。そのため、このGeneChipを用いた研究を行う際は、正確さに欠けるSNPの結果を排除することが非常に重要となるが、現在のところその明確な方法は見出されていない。そこで、健常者サンプル390例の結果を用いて、アフィメトリクス500K GeneChipの評価を行い、正確さに欠けるSNPの排除方法について検討した。データ解析は既に終了しており、適切な排除方法を見出すことに成功した。現在、そのデータ解析の結果を基に投稿論文作成の準備を行っている。本研究を平成19年5月までに終了する予定である。
多発性筋炎/皮膚筋炎の筋組織の免疫表現型解析による病態解明と疾患再分類への挑戦

多発性筋炎・皮膚筋炎(PM/DM)患者の筋組織に浸潤している免疫細胞を1細胞レベルで詳細かつ高解像度に解析し、筋局所における免疫細胞の特徴と多様性(免疫表現型)を明らかにする。これにより、筋傷害を引き起こすメカニズムを細胞レベル・分子レベルで明らかにし、新たな治療標的の同定を目指す。更に、筋組織の免疫表現型の患者間の多様性を明らかにすることによりPM/DMを病態に基づき再分類する。これにより個々の患者に対しどのような作用機序の薬剤が有効かを同定することが可能になると期待され、既存薬のリポジショニングや、新たな作用機序の薬剤の開発へとつなげるための基盤を確立する。