hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウォーターハーベスティング最適設計のための2次元土壌水分挙動モデルの開発

乾燥地の伝統的な表面流出水捕集技術であるウォーターハーベスティングを地域の環境条件に応じて最適設計できるようにするため,表面流出量と土壌面蒸発速度を高精度で予測可能な2次元土壌水分挙動モデルの開発を行った.中国ならびにヨルダンで圃場実験を実施した.また,数値計算に必要となる土壌の水分移動特性や,水分センサーによるモニタリング結果を高精度化するための室内実験を実施した.得られたデータを元に,まずは既存の水移動モデル用いて計算を行い問題点を洗い出し,新規モデルの開発に着手した.乾燥地の伝統的な表面流出水捕集技術であるウォーターハーベスティングを地域の環境条件に応じて最適設計できるようにするため,表面流出量と土壌面蒸発速度を高精度で予測可能な2次元土壌水分挙動モデルの開発を行った.中国ならびにヨルダンで圃場実験を実施した.また,数値計算に必要となる土壌の水分移動特性や,水分センサーによるモニタリング結果を高精度化するための室内実験を実施した.得られたデータを元に,まずは既存の水移動モデル用いて計算を行い問題点を洗い出し,新規モデルの開発に着手した.本研究は,乾燥地の表面流出水捕集技術であるウォーターハーベスティングの地域環境条件に応じた最適設計を可能とするため,表面流出量と土壌面蒸発速度を高精度で予測可能な2次元土壌水分挙動モデルの開発を行うことを目的としている.本年度は,基礎データ・圃場データの収集とモデル構築のための環境整備を中心に研究を進めた.中国黄土高原・陝西省神木県六道溝流域での圃場調査を,現地の雨季前後である5月と10月の計2回実施した.ウォーターハーベスティングシステム(魚鱗坑)の地中に設置されている土壌水分・温度センサ等の各種測器からデータを回収し,保守管理を行うと同時に,必要に応じてセンサの追加を行った.なお,2009年春季に,現地農民の火の不始末により実験サイトが野火に巻き込まれ,多くのロガーやセンサが焼失した.これにより,中国での圃場実験の進行度・データの蓄積には当初の予定よりも遅れが生じている.一方で,ヨルダン科学技術大学マジェッド教授の協力の下,2009年12月よりヨルダンにおけるウォーターハーベスティングの圃場実験を開始した.研究成果のうち,主に中国黄土高原の圃場実験から得られた水分モニタリング結果や,現地の植林樹木の成長・土壌・地形の関係性について,学会ならびに雑誌において発表した.また,圃場における水分モニタリングの精度向上のため,誘電率水分計の温度依存性校正に関する研究を行い,これらの成果についても学会ならびに雑誌において発表した.また,モデル開発に必要となる知識・技術を得るため,水移動数値計算に関連する学会・セミナー等に積極的に参加した.本研究は,乾燥地の表面流出水捕集技術であるウォーターハーベスティングの地域環境条件に応じた最適設計を可能とするため,表面流出量と土壌面蒸発速度を高精度で予測可能な2次元土壌水分挙動モデルの開発を行うことを目的としている.平成22年度は,圃場データの収集と既存モデルの数値計算を中心に研究を進めた.中国黄土高原・陜西省神木県六道溝流域での圃場調査を,現地の雨季前後である5月と10月の計2回実施した。5月の調査では,ウォーターハーベスティングシステム(魚鱗坑)の地中に設置されている土壌水分・温度センサ等の各種測器からデータを回収し,保守管理を行った.10月の調査では,土壌浸透性等を実施後,調査サイトから全ての機器を回収した.水分モニタリングの精度向上のため,回収したセンサの個別校正試験を実施した.また,室内実験結果を元にセンサの温度依存性校正式を作成した。中国以外では,ヨルダン科学技術大学マジェッド教授の協力の下,2009年12月よりヨルダンにおけるウォーターハーベスティングの圃場実験が実施されている.これらのデータは,本研究の主目的であるモデル開発の精度検証のための最も重要な基礎データとして用いられる.これまでの圃場実験の結果を元に,既存の水溶質移動計算モデルであるHydrus2D/3Dを用いたウォーターハーベスティングのモデル化を行った.通常型のウォーターハーベスティングでは,比較的良好な計算結果が得られているが,降雨強度が高い場合や,計算領域内に蒸発抑制のための砂利マルチ等が存在すると,計算が不安定化・停止した.今後とも継続して既存モデルでのモデル化を進めると同時に,得られた結果や問題点を新規モデルの開発に反映させる.本研究は,乾燥地の表面流出水捕集技術であるウォーターハーベスティングの地域環境条件に応じた最適設計を可能とするため,表面流出量と土壌面蒸発速度を高精度で予測可能な2次元土壌水分挙動モデルの開発を行うことを目的としている.平成23年度は,圃場データの取りまとめ,既存モデルの数値計算,新規モデルの開発を中心に研究を進めた.22年度まで実施していた中国黄土高原・陳西省神木県六道溝流域のウォーターハーベスティングシステム(魚鱗坑)における土壌水分モニタリング結果においては,誘電率本分計の個体差ならびに温度依存性が見られた.そこでモニタリングの精度向上のため,新たに室内校正実験を実施し,個体差ならびに温度依存性を校正する校正式を作成した.校正式を適用した結果,校正前のデータからは見出すことのできなかった魚鱗坑の新たな水分保持メカニズムが明らかとなった.また,これまでの校正研究の成果から,室内校正試験を実施せず,現場から得られる地温と水分の時系列データのみを用いて温度依存性校正式を作成する,新たな簡易温度依存手法を開発することができた.

これまでの圃場実験の結果を元に,既存の水溶質移動計算モデルであるHydrus2D/3Dを用いたウォーターハーベスティングのモデル化ならびに新規モデルの開発を行った.Hydrus2D/3Dを用いたモデル化では,22年度と同様に通常型のウォーターハーベスティングで比較的良好な計算結果が得られたものの,降雨強度が高い場合や,計算領域内に蒸発抑制のための砂利マルチ等が存在すると,計算が不安定化・停止した.新規モデルについては,入力データの整備,基礎式の組み立てまで完了し,限られたデータ内で計算が行える状態となった.本年度で助成期間は終了するものの,既に研究遂行に必要なデータ等は十分にそろっており,今後とも既存モデルを用いたウォーターハーベスティングのモデル化,ならびに新規モデルの開発を継続して行う.
線維芽細胞由来人工万能細胞の心筋内皮への分化の検討と胚性幹細胞との比較

未分化マウス線維芽細胞由来入工万能細胞(iPS細胞)をSNLフィーダー細胞上またはMEF細胞上で培養すると、マウス胚性幹細胞(ES細胞)とほぼ同様の形態で未分化維持培養が可能であった。この細胞をOP-9ストローマ細胞上で分化培養を開始した。分化後4日から5日後の分化細胞中のFlk1陽性細胞をFACSVantageで回収した。このFlk1陽性細胞をさらにOP-9ストローマ細胞上で分化継続するとマウスES細胞と同様に自動収縮する心筋コロニーが確認された。この収縮細胞が体外の不整脈診断治療に使用可能かどうか検討するため、自動収縮するコロニーに様々な心血管系作動薬を投与して、その収縮力や収縮頻度について検討した。使用薬剤はプロカインアミド、メキシレチン、フレカイニド、プロプラノロール、アミオダロン、ベラパミル、アドレナリン、イソプロテレノールを検討予定とした。結果、プロカインアミド、フレカイニドは収縮頻度に影響しないが、収縮力の低下を認めた。メキシレチンは収縮頻度、収縮力ともに影響しなかった。アミオダロンは収縮頻度が低下したが、収縮力には影響なかった。ベラパミルは収縮頻度、収縮力とも低下した。プロプラノロールは収縮頻度に影響はなかったが、収縮力は低下した。アドレナリンは収縮頻度、収縮力とも増大した。以上の結果から、心筋に対する薬物の反応分類で一般的に知られるVaughan Williams分類やScilian Gambit分類にほぼ準じた反応を示すことがわかった。一部の薬剤の評価が未だ行なわれていないので、今後更なる検討が必要であるが、マウスiPS細胞から分化させた心筋に対する心血管径作動薬は正常心筋細胞と同等であり、不整脈薬効果の体外診断に役立てる可能性が示唆された。
高分解能大気大循環化学モデルの開発と成層圏物質循環の研究

成層圏オゾン変動とその気候に及ぼす影響を見ることを目的とする。そのことを研究するためには、いろいろの方法があるが、我々の班では主に大気大循環モデル(GCM)をもちいて研究をおこなっている。具体的には、1:複雑な化学反応系をモデルに組み込み、成層圏オゾン変動を調べること、2:高分解能のモデルによる力学、輸送過程と化学過程の関係性を調べること、等を行い、問題を考察した。南極域成層圏オゾンホールが最近は温度のより高い北極域にも起こりつつあり、それのメカニズム解明および将来予測が必要になってきたことにより、成層圏オゾン等化学物質の変動も含めてモデル研究の視野に入ってきている。化学モデルに硫酸エアロゾルが導入された。つぎに、オゾンホールに重要な極成層圏雲をモデルに導入することで、オゾンホールの実験をおこない、観測と比較した。また、オゾンホールの将来予測実験をおこなった。我々のモデルではこのままのフロン規制が続くと仮定して、2040年ころにオゾンホールがなくなるであろう結果を示している。CCSR/NIESナッジングCTMを用いて北極渦崩壊後の夏の下部成層圏におけるオゾン濃度の変動を計算し、ILASによるオゾンデータと比較してよい一致を得た。また、そのオゾン変動に対するプラネタリースケールの波動とNOxケミストリーの相互作用の影響を明らかにした。その他の研究として、オゾンQBOのピナツボ噴火の影響実験、太陽11年変動にともなうオゾン変動などを具体的研究としておこなった。高分解能のGCMによる重力波の生成問題、重力波による物質輸送混合や成層圏変動の役割を調べている。梅雨前線の実験をおこない、梅雨前線を再現した。気候モデルで梅雨前線を再現したことは世界的に始めてうまくいったと思われる。中緯度大型大気レーダーの観測データとの比較により現実的な重力波が表現されていると確認できた高分解能全球水惑星モデルによる時系列データ(Sato et al.,1999)を用いて、観測、数値モデル研究とも殆どなされていない極域成層圏の重力波力学特性の解析を行った。極夜ジェットの曲率の大きなところから重力波が発生している様子が明らかとなった(Sato,2000)。局所的ロスビー数が大きいことから,地衡風調節過程による発生と考えられた.これは,南極昭和基地の定常ラジオゾンデデータ解析により明らかになった成層圏で下向き重力波の割合が大きくなる事実と調和的である(Yoshiki and Sato,2000)。また、対流圏上部の地衡風調節過程により発生した重力波に伴う温度擾乱により、局所的に低温域ができ、極成層圏雲を生成している事実も南極昭和基地マイクロパルスライダーと定常ラジオゾンデ観測データの解析により明らかとなった(Shibata et al.,2003)。

また、対流圏上部の地衡風調節過程により発生した重力波に伴う温度擾乱により、局所的に低温域ができ、極成層圏雲を生成している事実も南極昭和基地マイクロパルスライダーと定常ラジオゾンデ観測データの解析により明らかとなった(Shibata et al.,2003)。大気化学や物質循環、さらに気候の研究において、大気大循環化学モデルは重要な道具である。成層圏大気大循環化学モデルを作成し、それを用いて成層圏物質循環や成層圏オゾンなどが気候に及ぼすであろう影響を調べようとしている。これまでにオゾン反応を表す簡単なChapmann反応を組み込んだ(Nagashima et al,1998)。その後、N20,CH4,HOX,NOX,CLOXなどの気相反応系を導入してきた(Takigawa,et al.,1999)。これは、共同研究者の秋吉による1次元モデルを3次元の大循環モデルに導入したことである。今回はさらにこの化学モデルに硫酸エアロゾルを導入することを試みた。この報告では、今年度におこなった研究実績の概要について報告する。化学天気図がよく議論されている。化学物質に関しての短期の変化予測をおこなっていこうとするものである。化学物質についての初期条件と地表emissionなどの境界条件を与えることにより、どんな変化をするか予測してみようという問題である。その応用として、大噴火後にオゾンがどんな変化をするか?が考えられる。ここでは、大循環化学モデルを用いたピナツボ噴火後の実験結果を紹介する。これまで、エアロゾルの放射効果のみを考慮した3次元モデルはあったが、大気化学まで含めそれを数年間数値積分した例は世界のどこにもない。我々のグループはこの数値実験をおこなうことが出来た。オゾン化学を含めないと成層圏の温度anomalyが大きくなりすぎる。一方オゾン化学を導入することにより、温度anomalyをよく再現することが出来た。このようにオゾンを導入しないと定量的な把握が不可能であることがわかる。大気大循環モデルに成層圏化学過程を導入している。オゾンホール生成に必須な極成層圏(PSC)の導入をおこなった。これは2つのタイプの雲を仮定している。1つは硝酸水和物が成分であり比較的ちいさな粒子と言われている、もう一つは比較的おおきな氷粒子を仮定している。そのPSCをモデルで予報している温度、硝酸蒸気、水蒸気の量で評価して、可飽和のときは雲が作られ、可飽和でないときは蒸発するようにモデルで自動的につくられている。だたし水蒸気は予報しているがモデルに問題があり、現在のところ観測の水蒸気に近付くような方法で現実的な水蒸気量を予報している。このモデルを用いて、現況におけるオゾンホールをシミュレートしている。おおわく、観測と同程度の減少量をしめすオゾンホールを再現することができた。オゾン減少量もきちんと化学過程により減少されている。また、北半球においてもわずかながらのオゾンホールがつくられて、観測とそれほど違いはない。ただし、モデルでは南極オゾンホールの期間が1月ほど遅れて出現しており、これは今後のモデルの改良が必要である。臭素系物質及び硫酸/硝酸/水から成る3成分系液滴極成層圏雲を新たに導入したCCSR/NIESナッジング化学輸送モデルの開発を行った。
動脈硬化発症進展における内皮型NO合成酵素を介すNOとO_<2^->産生のバランスシフト

動脈硬化易発症モデルであるapo E遺伝子欠損マウス(apoE-KO)と、eNOS遺伝子過剰発現マウス(eNOS-Tg)の交配を行い、血管内皮細胞にeNOSが過剰発現しているapoE-KO(apoE/eNOS-Tg)を作成した。本モデルマウス、ならびにapoE-KOを高コレステロール食で飼育し、動脈硬化を発症させ、以下の検討を行った。大動脈標本からのO_<2^->産生を蛍光色素法で測定すると、動脈硬化血管ではO_<2^->が増加しているが、eNOS過剰発現下では更にその産生が増強しており、その主たる産生源は内皮であることが判明した。更に、eNOS活性化に必須な補酵素であるBH4の大動脈血管壁における濃度を測定すると、非動脈硬化血管に比べ約50%に低下していた。一方、動脈硬化病変を組織学的に定量評価すると、apoE-KO/eNOS-TgではapoE-KOに比べ病変が増強しており、eNOS過剰発現は動脈硬化促進に作用することが判明した。そして、apoE-KO/eNOS-Tgに経口的にBH4の長期投与を行うと、大動脈からのNO産生の増加とO_<2^->産生の低下が認められ、それと共に動脈硬化病変が減少した。更に、内因性のBH4を増加させる目的にて、GTPCH-1が血管内皮細胞に特異的に過剰発現している遺伝子操作マウス(GTPCH-1-Tg)と、apoE-KO/eNOS-Tgとの交配実験を行った。その結果、GTPCH-1の過剰発現により、血管組織内のBH4濃度の改善とともに、通常のapoE-KOと同レベルまで動脈硬化病変が減少するとの結果を得た。これらの研究を通じて、高脂血症下ではeNOSの補酵素であるBH4の内皮細胞での低下がおこり、eNOS uncouplingが生じ、eNOSからNOよりむしろO_<2->が産生され、その結果動脈硬化病変が促進することが明らかになった。動脈硬化易発症モデルであるapoE遺伝子欠損マウス(apoE-KO>と、eNOS遺伝子過剰発現マウス(eNOS-Tg)の交配を行い、血管内皮細胞にeNOSが過剰発現しているapoE-KO(apoE/eNOS-Tg)を作成した。大動脈標本からのO_2^-産生を蛍光色素法で測定すると、動脈硬化血管ではO_2^-が増加しているが、eNOS過剰発現下では更にその産生が増強していることが明らかになった。粥腫部位及び非粥腫部位共にO_2^-を産生していた。内皮の除去によるO_2^-産生の減少が、apoE-KOにくらべapoE-KO/eNOS-Tgでは著明であり、apoE-KO/eNOS-Tgにおいて増加しているO_2^-は内皮由来であることが明らかになった。

その機序としてBH4の相対的な不足によるeNOS由来O_2^-産生が関係すると考え、apoE-KO/eNOS-Tgに経口的にBH4の長期投与を行った。その結果、大動脈からのNO産生の増加とO_2^-産生の低下が認められ、それと共に動脈硬化病変が減少した。以上より、高コレステロール下でのeNOS過剰発現は、BH4の相対的な不足の結果、O_2^-産生増加をもたらし、動脈硬化を促進するものと考えられた。今年度は、まず食餌の変更により、血清コレステロール値が400-600mg/dlの軽度から中等度の高脂血症モデルを作製し、同様の検討を行った。その結果、やはりeNOS過剰発現により動脈硬化が促進することを見出した。更に、高脂血症下ではBH4産生の律速酵素であるGTPCH-1の大動脈における活性が低下していることを見出した。そこで内因性のBH4を増加させる目的にて、GTPCH-1が血管内皮細胞に特異的に過剰発現している遺伝子操作マウス(GTPCH-1-Tg)と、apo E-KO/eNOS-Tgとの交配実験を行った。その結果、GTPCH-1の過剰発現により、血管組織内のBH4濃度の改善とともに、通常のapo E-KOと同レベルまで動脈硬化病変が減少するとの結果を得た。さらに、このようなにBH4代謝の異常に基づくeNOS機能異常が、動脈硬化以外の血管病変の形成どのように関与しているかを明らかにする目的にて、軽度の高脂血症を有すapoE-KO/eNOS-Tgにおいて、総頸動脈結紮による中枢側血管の内膜・中膜肥厚リモデリングモデルを作製した。そして、eNOS過剰発現により、血管リモデリングが増強するとの結果を得つつあり、現在詳細な検討を行っている最中である。
概日時計中枢(視交叉上核)と末梢組織の相互作用による概日リズム同調機構の解析

生物には概日リズムとよばれる、行動や生化学的活動を支配する24時間に近い周期を持つ活動リズムが見い出される。今まで個々の細胞の計時機能を簡便に同時測定する手段がなかったために、概日時計(中枢視交叉上核;SCN)と末梢、或いは時計細胞間の相互作用の解析がなされていなかった。哺乳類の時計遺伝子Per1の転写翻訳産物量は、マウスSCNで明暗及び恒暗条件下、明期で高く暗期に低い自律的な日周変動を示した。そこで、Per1の発現をin vivoでモニターするためにPer1::1uc融合遺伝子のトランスジェニックマウスを作製した。得られたPer1::1ucトランスジェニックマウスのSCNスライス培養系では、luciferase活性が約2ヶ月間約24時間の周期で発現振動した。また、いくつかの末梢組織(肝臓や筋肉)の培養系でもluciferase発現日周リズムは2-6周期保たれた。さらに、SCNと末梢組織の概日時計振動は、光同調過程において通常とは異なり脱同調し、いわゆる時差ぼけとはSCNと末梢組織での概日リズムの脱同調であることを明らかにした。そこで、この検出系を用いて、中枢と末梢の示す概日リズム間の相互作用に機能する分子の同定を進めている。また、SCN細胞間の相互作用のを解析するために、Per1::1uc動物のSCNスライス培養に対する、顕微鏡及びCCDカメラを用いた二次元計時的発光モニター系を開発することができた。現在、一細胞レベルでの解像度を有するこのシステムを用いて、概日リズム形成並びに同調に寄与するSCNの機能的解剖を行っている。哺乳類の時計遺伝子Perlの転写翻訳産物量は、マウスSCNで明暗及び恒暗条件下、明期で高く暗期に低い自律的な日周変動を示した。Perlの発現をin vivoでモニターするためにPerl::luc融合遺伝子のトランスジェニックマウスを作製した。得られたPerl::lucトランスジェニックマウスのSCNスライス培養系では、luciferase活性が約2ヶ月間約24時間の周期で発現振動した。Perl::luc動物のSCNスライス培養を用いて、グルタミン酸等の神経伝達分子の投与による、luciferase活性の発現日周振動に与える影響を調べた。現在グルタミン酸に対するphase responsecurve(PRC)を求めることができた。さらに、顕微鏡及びCCDカメラを用いた二次元計時的発光モニター系を開発することができた。現在、Perl::lucマウスのSCNスライス上各部位で発現しているluciferase活性を指標に、SCNの機能的解剖を行っている。
スプライシング暗号の解読による神経発生過程の解明

神経発生過程での選択的スプライシング制御の全容とその制御因子の発現プロファイルを網羅的に同定し、これまで全く分かっていなかった脳形成時のスプライシング制御の全貌を世界で初めて明らかにした神経発生過程での選択的スプライシング制御の全容とその制御因子の発現プロファイルを網羅的に同定し、これまで全く分かっていなかった脳形成時のスプライシング制御の全貌を世界で初めて明らかにしたマウスの大脳皮質形成をモデルとして、エクソンの網羅的発現解析により、神経分化・成熟過程で起こる遺伝子の発現様式の変化をスプライシングパターンおよびRNA結合蛋白発現量に注目してプロファイリング解析を行った。1)エクソンの網羅的発現解析:大脳皮質形成時の神経分化に特異的スプライシングパターンを示す遺伝子を同定するため、マウスの胎児期の大脳皮質形成過程において、未分化神経幹細胞の存在する脳質周囲領域と、分化した神経細胞の存在する形成途上の神経層を、脳のスライスを作成した後に分離し、それぞれからmRNAを抽出した。このmRNAをexonごとの発現解析を行い、大脳皮質形成時の神経細胞分化・成熟過程で、スプライシングによるアイソフォーム変化を起こす遺伝子および、層ごとに発現レベルの異なるスプライシング調節因子(RNA結合タンパク)を同定した。2)発現プロファイリング解析:エクソンアレイのデーターから大脳皮質形成時にスプライシングが変化する遺伝子リストを作成した後に、NCBI Gene database,Gene Ontology Termおよびこれまでの機能解析の文献報告により、それらを機能により分類し、さらに遺伝性神経疾患データーベース(OMIM;Online Mendelian Inheritance in Man)と照らし合わせることにより、スプライシングのパターン変化が、大脳皮質形成・成熟に必須であると推定される候補遺伝子を絞りこんだ。大脳皮質形成過程を規定するスプライシング暗号の全容解明と神経発生・大脳形成メカニズムの解明を目指して以下の研究を実施した。1)in vivoで選択的スプライシングを可視化できるトランスジェニックマウスを樹立した。また培養細胞にレポーター遺伝子ベクターを導入して分化を促すことにより、分化や外部の刺激によるスプライシング制御の変化を観察した。2)エクソンアレーにより、スプライシング制御をうけてアイソフォームの変化する遺伝子を同定した。また神経分化過程で発現の変化するRNA結合タンパク(スプライシング制御因子)のデータを取得し、スプライシング・パターンの変化する遺伝子とRNA結合タンパクの発現パターンを比較することにより、スプライシング制御候補因子を同定した。3)CLIP法によってスプライシング制御を受ける遺伝子を同定し、その特定のアイソフォームごとのRNAi発現ベクターおよびcDNAの発現ベクターを作成して、loss of function study(RNAi技術による機能欠失)およびgain of function study(強制発現による機能増強解析)を行った。4)本研究の途上で、脳内に発現する遺伝子のmRNA解析中に、スプライシングが途中までで留まっている遺伝子を発見した。しかも温度など条件を変えることにより遺伝子のスプライシングが途中から再開するが判明した。ストレス条件からの回復に重要な働きをすることから、この新しい細胞内メカニズムをReSCUEと名付けた。マウスの大脳皮質形成をモデルとして、エクソンの網羅的発現解析により、神経分化・成熟過程で起こる遺伝子の発現様式の変化をスプライシングパターンおよびRNA結合蛋白発現量に注目したプロファイリング解析を行い、スプライシング制御を受ける遺伝子の同定と制御メカニズムの解析およびスプライシング制御因子の同定を目的とした。大脳皮質発生に重要な役割を果たすことが明らかとなったスプライシング制御因子に関しては、CLIP法にて標的RNA群を同定し、組織特異的遺伝子ノックアウトマウスを解析することにより、大脳皮質形成過程を規定するスプライシング暗号の全容解明と神経発生・大脳形成メカニズムの解明を目指した。神経発生特異的スプライシングの総合的解析のため、発生過程の大脳をlaser capture microscopeにより神経幹細胞および分化神経細胞の領域に切り分け、そこからtotal RNAを抽出し、Exon Array解析を行った。この解析により、神経発生特異的に選択的スプライシング制御を受ける全遺伝子が抽出され、さらに神経分化過程で発現変動するスプライシング制御因子が同定された。一連の解析から、神経発生特異的スプライシング制御がどのような分子群を包括的に制御しているのを明らかにした。免疫組織学的解析によりスプライシング制御因子の発現プロファイリングを行い、個々の因子の機能の推定を行った。これらのスプライシング制御因子のノックアウトマウスの解析を一部行い、遺伝子変異マウスの脳を分化マーカーおよび機能マーカーを用いて組織学的に解析することにより、その機能の一端を明らかにできた。機能解析で異常を生じた神経系の解析から、スプライシング制御機構の異常によって引き起こされる中枢神経系疾患の病態解明につながる知見を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。
中国の地域別経済発展と物流が環境に及ぼす影響に関する研究

中国では,急速な経済成長に伴い膨大な資源重要が発生し,そのことが環境問題や今後の地域経済の発展に与える影響について様々な議論が行われている.本研究は,中国を対象とし,都市化,産業集積,資源の賦存と生産・消費,物流などの空間的構造に着目し,これが地域ごとの経済成長と環境問題にどのように影響を及ぼしているか,また,地域間の連関が国全体の発展にどのように作用しているかについて論じた.中国では,急速な経済成長に伴い膨大な資源重要が発生し,そのことが環境問題や今後の地域経済の発展に与える影響について様々な議論が行われている.本研究は,中国を対象とし,都市化,産業集積,資源の賦存と生産・消費,物流などの空間的構造に着目し,これが地域ごとの経済成長と環境問題にどのように影響を及ぼしているか,また,地域間の連関が国全体の発展にどのように作用しているかについて論じた.中国では,急速な経済成長にともない膨大な資源需要が発生し,そのことが環境問題や今後の地域経済の発展に与える影響について様々な議論が行われている.本研究の目的は,中国を対象とし,都市化,産業集積,資源の賦存と生産・消費,物流などの空間的構造に着目し,これが地域ごとの経済成長と環境問題にどのような影響を及ぼしているか,また,地域間の連関が国全体の発展にどのように作用しているかを明らかにすることである.平成18年度は,これまで先行研究で検討されてきた分析概念や方法に関する多面的な考察を行い,幾つかの分析方法を検討するとともに、データベースの整備を行った.まず,理論的な課題としては,中国の都市化を説明するために,「核・集積モデル」,「都市階層モデル」,「ルイス・トダロモデル」を対象に中国での適応可能性を検証した.まず,「ルイス・トダロモデル」については,省間の人口移動を統計的に分析したところ,農村の余剰労働力,所得格差,都市の失業率などが影響しているという結果を得た.また,「核・集積モデル」や「都市階層モデル」については,集積が進む地域では,製鉄業,繊維産業などが,都市郊外や内陸部などに移転する事例があることが分かった.これら3つのモデルは,都市化を説明する代表的なモデルであるが,中国においても適用可能性が高いことが分かった.また,経済成長の効率性と資源・エネルギーの消費量の関係についても検討した.その結果,TFP成長率が高い地域ほどGDP当りのエネルギー消費量が少ないということが明らかとなった.TFP成長率が高いことは,技術革新が進んでいることを示唆している.また,TFP成長率は沿岸部が内陸部に比べて高い値を示した.このことは,内陸部は沿岸部に比べて,資源の利用効率が低い可能性があることを示唆していると考えられる.中国では,急速な経済成長に伴い膨大な資源重要が発生し,そのことが環境問題や今後の地域経済の発展に与える影響について様々な議論が行われている.本研究の目的は,中国を対象とし,都市化,産業集積,資源の賦存と生産・消費,物流などの空間的構造に着目し,これが地域ごとの経済成長と環境問題にどのように影響を及ぼしているか,また,地域間の連関が国全体の発展にどのように作用しているかを明らかにすることである.平成19年度は,中国における地域主義(諸候経済)が地域経済発展に与えた影響について,文献調査を中心に検討するとともに,粗鋼の需給予測,輸送モデルをベースに地域の経済発展,インフラ整備による資源消費と環境負荷の関係性などについて把握した.ここでは,2004年の中国地域間における鋼材のマテリアルフローを算出した結果,主な移出元は,遼寧,河北,江蘇安徽省の4省であり,近隣の省だけではなく,遠距離の省にも輸送していることがわかった.環境負荷の地域間依存関係については,石炭含有硫黄分が高い重慶市が主要な排出元となっており,四川省が鋼材を消費したことにより本来負うべき環境負荷を,重慶市が肩代わりしている関係が明らかとなった.また,鋼材のマテリアルフローの移出元となっていた河北,遼寧,安徽省が,移出先となっていた北京,上海,浙江,広東省の環境負荷を肩代わりしているという構造が伺えた.さらに,中国のエネルギー需給・環境問題の動向と政策課題,及びポスト京都議定書をめぐる中国の環境政策についてとりまとめ,北東アジアを中心とする国際協力のあり方について議論した.中国では,急速な経済成長に伴い膨大な資源重要が発生し,そのことが環境問題や今後の地域経済の発展に与える影響について様々な議論が行われている.本研究の目的は,中国を対象とし,都市化,産業集積,資源の賦存と生産・消費,物流などの空間的構造に着目し,これが地域ごとの経済成長と環境問題にどのように影響を及ぼしているか,また,地域間の連関が国全体の発展にどのように作用しているかを明らかにすることである.平成20年度は,まず,(1)東アジアを含むマクロ的視野における中国のエネルギー戦略,(2)国内の大規模国家プロジェクト(西気東輸,西電東送,南水北調など)と地域開発との関係性,(3)中国鉄鋼業を対象とした地域別最適投資,及び電炉普及による環境負荷抑制効果,をそれぞれ分析することにより,環境負荷削減に資する中国の地域開発政策について論じた.次に,DEAにより中国の環境パフォーマンスを定量的に評価することで,汚染対策に対して収益が増加するという仮説が支持された.これは,汚染集中にも関わらず大都市に生産活動が集中する理由に対し,大きな示唆を与えるものである.

さらに,重力モデルを用いて,地域間の貨物輸送量を推計することで,東部沿岸域に貨物の到着地点が集中していることが分かった.以上の分析結果と平成18年度,19年度の成果を統合することで,地域の経済成長,産業集積,物流,環境変化の関連性を体系的に整理し,その評価モデルのあり方を論じた.
インド洋大津波に対する海岸林の効果の検証と今後の海岸域の保全のあり方

2004年12月に発生したインド洋大津波および2007年4月に発生したソロモン諸島での津波による被害地を調査し、津波に対する海岸林の被害軽減効果を検証した。その結果、海岸林による漂流物の移動の阻止、津波の波力の減殺、よじ登り・すがりつき効果が確認できた。さらに、被害軽減効果と海岸林の組成や構造は海岸地形に大きく依存していることから、地形を考慮した海岸林の保全が津波被害軽減に有効であることがわかった。2004年12月26日にスマトラ沖を震源とするM9.0の巨大地震によって、インド洋沿岸に広く大津波が押し寄せ、多くの国々で甚大な被害が発生した。本研究は、インド洋大津波による被害に対して、海岸林が被害を軽減する効果があったかどうかを検証し、その結果を踏まえた海岸域の保全のあり方を提案することを目的としている。今年度は、津波被害に対する海岸林の効果を検証するために、スリランカ南部の海岸地域とタイのインド洋沿岸地域を対象に調査を行った。スリランカ南部海岸の調査対象地域の津波直後の衛星写真を購入して、地形や植生などの土地利用区分を行い、津波被害もできうる限り判読した。それらの結果を踏まえて、8月および12月に現地調査を行った。現地調査は、地形(砂丘の高さやラグーンの有無など)と植生(海岸林の種構成や密度、樹高など)の組み合わせが異なる地点を選定し、横断面の地形測量、植生調査、被害調査を行った。被害調査は、建物や植生の破壊状況および現地住民に対する当時の状況の聞き取りを実施した。これらの結果から、同じ地域であっても、地形と植生の組み合わせの違いによって津波による被害が大きく異なったことが明らかになった。タイにおいては、バンガー県カオラック周辺を調査対象地として、8月上旬に上記と同様の現地調査を行った。さらに、津波前と津波後の両方の空中写真を入手して、その解析を実施し、現地調査と合わせた分析を行っている。今年度は、春から夏にかけてスリランカの政情が不安定になったことと、4月に南太平洋のソロモン諸島で新たに大きな津波被害が発生したことから、6月と8月にソロモン諸島のギゾ島で調査を行った。被害にあった複数の村での調査の結果、津波被害に対する軽減要因として、地盤の高さとともに海岸林の効果を確認した。タイにおいては、昨年と同様にバンガー県カオラック周辺を調査対象地として、8月上旬に現地調査を行った。昨年に引き続いて、津波による海岸林(モクマオウ林を中心とする)の被害とその耐性、津波の引き波による浸食などの調査データをとり、解析している。スリランカの政情が秋以降に比較的安定してきたので、12月にスリランカ南部の調査対象地域で現地調査を行った。これまでの調査結果をもとに、さらにヤシ林の津波による漂流物の衝撃緩和機能を確認し、マングローブ林およびモクマオウ林による被害軽減効果を検証した。以上の研究成果は、日本海岸林学会大会において研究発表を行うとともに、学会誌に2報投稿し、印刷公表された。今年度は最終年度であることから、タイにおいては、これまで調査を実施してきたバンガー県カオラック周辺で8月上旬に津波による海岸林(モクマオウ林を中心とする)の被害とその耐性、津波の引き波による浸食などの調査データをとり、解析した。スリランカの政情がまだ不安定ではあったが、9月下旬にスリランカ南部の調査対象地域で現地調査を行った。これまでの調査結果をもとに、マングローブ林およびモクマオウ林による被害軽減効果を検証する補足調査を行った。これまでの研究成果を日本海岸林学会岩手大会において研究発表および公開シンポジウムで公表するとともに、学会誌に研究論文を4報投稿し、印刷公表された。さらに11月末に津波災害の研究者を招いた研究成果報告会を東京で開催し、我々の研究成果を公表して議論し、研究のまとめに反映させた。また、広く一般市民の方々に研究成果を公開するために、津波災害に関心の高い山形県庄内地方で、研究報告会を開催し、今回の研究成果をわかりやすく紹介した。最後に、研究成果をまとめて報告書を作成・印刷した。
グローバル連結管理会計に関する総合的研究

グループ連結管理会計の基本的な文献調査や実態の調査のため、情報システムの役割に関する聞き取り調査を実施した。さらに、グローバルに事業を展開する日本企業を対象として、それらの海外子会社に対するヒアリングを実施して、グローバルな予算管理や業績評価などのマネジメントコントロールに関する聞き取り調査を実施した。過年度からの研究成果も踏まえたうえで、次年度に向けた質問票調査の基礎となる文献研究や関連する先行研究のレビューも実施した。さらに、グローバル連結を考慮するうえで重要な要因の1つであるIFRS(国際会計基準)の適用が、海外子会社のマネジメントに与える影響についても、文献研究や実態調査からその課題を明らかにできた。特に、海外を含めた子会社と親会社が同一の会計基準により、財務諸表を作成することにより、海外子会社を同一のモノサシで評価ができるなど、海外子会社のマネジメントに関しては、肯定的な意見や見解が多かった。また、このような単一の会計基準の適用は、ERP(統合パッケージ)の導入を促進したり、あるいはERPの導入を契機として、IFRSの移行がなされるなどの、相互作用的な傾向も見られた。来年度に向けては、これらの研究成果を踏まえて、過去の研究課題において実施した大規模な質問票調査を再び実施するための、調査対象の選定や質問票作成のための準備作業を行い、次年度の実施に向けて研究課題の洗い出し作業を実施した。また、海外子会社のマネジメントにおける日本人派遣者の果たす役割についても、文献レビューや海外子会社における聞き取り調査を通じて明らかにすることができた。研究計画に従い、文献レビューや聞き取り調査を実施しており、ほぼ研究計画通りに進んでいる。聞き取り調査の場合には、ヒアリング先の理解や協力が不可欠であるが、幸いにも大きな困難には、直面せずに、協力が得られるリサーチサイトを確保できている。過去2年間の研究を踏まえたうえで、質問票調査の実施に向けて、準備を加速させる。そのためにも、文献レビューやヒアリング調査を通じて得られた知見に基づいて、仮説の構築あるいは、仮説の発見を行えるような質問票調査の作成に進み、その送付と回収、そして得られたデータの解析を行う。本年度は、連結管理会計に関して大きな役割を果たすと思われる情報システム関してERPソフトの大手ベンダーに対して、ヒアリングを実施してERPの現状と今後の方向性について理解を深めることができた。また、関連する連結経営やグループ経営の課題について、国内外の文献レビューを行うとともに、多くの日本企業がグローバル化する中で、海外子会社も含めたグループ経営や連結経営についても、国内外の諸文献の内容を検討することにより、明らかにできた。特に財務会計において連結財務諸表が開示の主体となり、連結会計が基軸となるにつれて、管理会計においても国内外の子会社を含めたマネジメントが強く要求されることが明らかとなった。また、昨年まで行ってきたコントロール・パッケージの概念を適用した海外子会社マネジメントの実態を踏まえつつ、連結管理会計に大きな役割を果たすと思われるERPパッケージ(統合ソフトウェア)の現状について、大手ERPベンダーに対してヒアリングを実施した。その結果からは、統合パッケージにより、ほぼリアルタイムで海外子会社も含めて収集することが可能であり、AI(人工知能)の進展により、役員会の機能も変化が求められているという現状が明らかになった。さらに、IFRSの適用により海外子会社も含めて会計基準のみならず決算期の統一がなされることにより、海外子会社も同一の尺度で業績評価を行うことが可能となるなど、早期適用企業において財務会計のみならず管理会計にも大きなインパクトがあることが確認された。研究初年度にあたる当年は、連結管理会計に関する諸課題を明らかにするため、文献レビューや探索的なヒアリングを実施した。その結果、企業活動のグローバル化、情報システムや情報技術の進展やIFRS(国際会計基準)へのコンバージェンスなどの要因が、様々な影響を与えていることが確認できた。そこで、次年度に向けて、取り組むべき研究課題を明らかにできた。

本年度は特に、海外子会社のマネジメントについては、過年度の研究により明らかとなった本社によるコントロール・パッケージによるアプローチに加えて、連結志向が強まることにより、どのようなマネジメントが適切なのかを引き続きケース研究により明らかにする。また、ERPパッケージの導入により、連結管理会計に与える影響が、財務会計のみならず管理会計にもどのような影響を与えるのかについて、引き続き幅広い産業分野を対象として聞き取り調査を行う。そして、聞き取り調査によりある程度の知見が得られた段階において、アンケート調査などのサーベイリサーチの準備を行い、質問票の設計、質問票の調査の実施も視野に入れる。過去2年間の研究を踏まえたうえで、質問票調査の実施に向けて、準備を加速させる。そのためにも、文献レビューやヒアリング調査を通じて得られた知見に基づいて、仮説の構築あるいは、仮説の発見を行えるような質問票調査の作成に進み、その送付と回収、そして得られたデータの解析を行う。
次世代防錆用の自己修復作用を有した機能性有機めっき皮膜の開発

電解重合によるZn上への2-ビニルピリジンポリマーの形成に及ぼす電解因子の影響を可逆電位掃引電解により調査した。可逆電位掃引方式による重合膜の形成量は,浴pHに大きく依存し,pH5前後で最も多くなった。これは,2-ビニルピリジンモノマーの重合反応では特定量のプロトンが重要な役割を果たしていることを示唆している。皮膜の形態は,水素発生による影響を受け,その発生量が多くなるような電解条件下では,ガス発生跡と思われるピットや凹部が多数形成され,不均一となった。可逆電位掃引方式では,pH5,浴温20°C30°Cで緻密な皮膜が得られた。一方,定電位電解の際の電流密度は,皮膜が2次元方向に優先成長し下地を被覆する初期に急激に低下し,その後緻密な皮膜が厚く形成されるほどより低下した。また,3%NaCl溶液中でのZn板のアノード電流密度およびカソード電流密度は,電解重合膜を付与することにより共に低下した。次に,メタノールを含むpH5の水溶液にて,30°Cの定電流電解によりZn基板上へポリ2-ビニルピリジン膜を電解重合させた。定電流電解により形成された膜の厚さは,通電量に比例して増加したが,電流密度が高くなると,水素発生量が多くなるため減少した。皮膜のFT-IRスペクトルおよび色調の結果より,ポリ2-ビニルピリジンの構造は,電流密度の増加に伴い,非枝分かれ構造から枝分かれ構造に変化することが推察された。3%NaCl溶液中でのZn溶解のアノード電流密度は,ポリ2-ビニルピリジン膜を被覆させることにより大幅に減少した。電解重合の電流密度が50A/m^2の時,アノード反応は最も抑制されており良好な耐食性を示した。皮膜の厚さ,構造に及ぼす通電方法の影響はなかったが,定電流電解により作製した皮膜が最もクラックが少なく,最も耐食性を改善した。下地金属となるZnを溶解させないという観点から還元重合法を選択し,単量体としては,還元重合することが知られている2-ビニルピリジン単量体を用いて,可逆電位掃引方式および定電位方式で電解重合を行い,重合膜の形成量および形態に及ぼす浴pH,陰極電位,掃引速度,浴温,通電方法等の電解因子の影響について調査すると共に,重合膜を形成させたZn板の耐食性を評価した。重合条件としては,pH5,浴温20°C30°Cにおいて緻密な皮膜が得られた。可逆電位掃引電解法と定電位電解法による重合膜を比較すると,膜厚,形態には,両電解法による相違は特に認められなかった。

ただし,重合膜を施した場合でも,電位0Vで500A/m^2程度のアノード電流が流れた。これは,重合膜のクラックを通して,Znが溶解したためと考えられ,クラックフリーの皮膜を形成させれば,Zn板のアノード電流密度は更に低下すると予想される。単量体として酸化重合することが知られているアニリンを用いて,鋼板上へ電解酸化重合膜を形成させた。電解質としてP-トルエンスルホン酸を用いて,重合膜の形成に及ぼす浴pH,電位,電流密度の影響を調べた結果,pH10,電位1.1V(vs.NHE),電流密度0.083A/dm^2で緻密な皮膜が得られることが判明した。定電位電解法と定電流電解法による重合膜を比較すると,重合膜の付着量,形態には両電解法による相違は特に認められなかった。また,重合膜の構造をFT-IRで調べたが,電解因子(pH,電位,電流密度,通電方法)による有意差は,特にみられなかった。作製したポリアニリン被覆鋼板の耐食性を評価するため分極曲線を調べたところ,ポリアニリンを被覆させることによりアノード分極曲線が大きく分極し鋼板の耐食性が改善されることがわかった。ポリアニリン被覆鋼板のアノード分極曲線は,重合膜が緻密であるほど,また重合膜の付着量が多くなるほどより分極した。しかし,電解質としてP-トルエンスルホン酸を用いた浴では,ポリアニリン膜の密着性が悪く,3%塩化ナトリウム水溶液中に3時間浸漬すると一部皮膜の剥離が生じた。そこで,ポリアニリン膜の密着性を改善させるため,素地の鋼板とシュウ酸鉄を形成するシュウ酸を電解質として使用した。シュウ酸添加浴では,重合膜の密着性は改善されたが,緻密な重合膜が形成されず,P-トルエンスルホン酸を用いた場合に比べ耐食性が劣った。電解質としてP-トルエンスルホン酸とシュウ酸を併用したところ,重合膜の密着性と耐食性を両立させることができた。定電流電解によるZn上へのポリ2-ビニルピリジン膜の作製を試み,膜の構造,耐食性に及ぼす電流密度の影響を調査した。可逆電位掃引方式および定電位方式でも重合膜を作製し,定電流電解法にて作製した膜と比較した。定電流電解により形成された膜の厚さは,通電量に比例して増加したが,電流密度が高くなると,水素発生量が多くなるため減少した。皮膜のFT-IRスペクトルを調べたところ200,500A/m^2で形成させた重合膜では,波数1100cm^<-1>付近に吸収ピークが認められるが,電流密度が低下するに従い,このピークの波数は高い方にずれた。波数1100cm^<-1>付近にはピリジンの環振動のピークが現れることが報告されており,ポリ2-ビニルピリジンの構造は,電流密度の増加に伴い,非枝分かれ構造から枝分かれ構造に変化することが推察された。3%NaCl溶液中でのZn溶解のアノード電流密度は,ポリ2-ビニルピリジン膜を被覆させることにより大幅に減少した。通電量の増加に伴い重合膜の膜厚が厚くなるため,耐食性は通電量が多くなるほど改善された。電解重合の電流密度が50A/m^2の時,アノード反応は最も抑制されており最も良好な耐食性を示した。電流密度が50A/m^2より低くなると非枝分かれ構造となるため耐食性の改善が小さいと考えられる。逆に電流密度が50A/m^2を越えて高くなると水素発生の割合が多くなり,皮膜の厚さが薄くなるため,耐食性の改善は低下した。皮膜の厚さ,構造に及ぼす通電方法の影響はなかったが,定電流電解により作製した皮膜が最もクラックが少なく,最も耐食性を改善した。
ＤＵＯＸ２遺伝子変異による先天性甲状腺機能低下症の有病率・臨床像・分子機序の解明

両アリル性DUOX2変異(DUOX2異常症)による永続性先天性甲状腺機能低下症(CH)は常染色体劣性遺伝病であり、その有病率は一般人口の1/44,000、CHの8/102(7.8%)である。DUOX2異常症による永続性CHの臨床症状は新生児期に重症でその後軽症化する。DUOX2異常症は一過性CH、遅発性CHを示すこともある。片アレル性DUOX2変異保有者は多因子遺伝病として1%未満にCHを発症するにすぎない。片アレル性DUOX2変異かつ片アレル性TSHR変異の二重保因者のCH発症リスクは3.7%である。変異DUOX2分子の発現実験系での機能解析方法を確立した。甲状腺細胞濾胞面に発現するDUOX2による過酸化水素供給は甲状腺ホルモン合成系の律速段階である。DUOX2異常症における平成24年度研究実績は以下の通りであり、2つの英文論文(J Pediatr Endor Met 26:45-52,2013.およびAm J Med Genet A 161A:214-217, 2013)、5つの学会発表(第46回日本小児内分泌学会、第55回日本甲状腺学会、および第27回東北成長障害・成長因子研究会)において発表した。1.先天性甲状腺機能低下症(Congenital hypothyroidism以下CH)においてあらたに同定したDUOX2遺伝子のシークエンスバリエーション16種類について機能解析を行い、うち8つに過酸化水素産生能低下を証明した。2.一過性CH 2例を対象としてDUOX2変異解析を行い、p.G488Rのホモ接合性変異、およびp.[L479SfsX3]+[G488R]の複合型ヘテロ接合性変異を同定した。機能解析により、G488Rの機能低下を証明した。3.遅発性CH 1例を対象としてDUOX2変異解析を行い、p.[E327X]+[H678R]の複合型ヘテロ接合性変異を同定した。本症例の遅発性発症には母体ヨード過剰が関与していることを示した。すなわち両アレル性DUOX2異常症の臨床症状に環境因子が関与することを初めて明らかにした。4.片アレル性DUOX2変異保有者のごく一部のみがCHを発症し、片アレル性DUOX2変異保有者の遺伝形式はメンデル遺伝には従わない多因子遺伝であることを明らかにした。5.片アレル性DUOX2変異かつ片アレル性TSHR変異を二重に保有する者は、片アレル性DUOX2変異のみを保有する者に比して高いCH発症リスクを有する可能性を示した。以下のようにDUOX2異常症の疾患概念(有病率、臨床像および分子機能喪失機序)を確立し、当初の目的を達成した。1.両アリル性DUOX2変異による永続性先天性甲状腺機能低下症(CH)有病率:我が国一般人口において1/44,000、CH患者集団において8/102(7.8%)である。両アリル性DUOX2変異は我が国の永続性CHの遺伝的原因として最多であり、27/230(12%)を占める。2ー1.両アリル性DUOX2変異保有者の臨床像:新生児期にもっとも重症で、1歳以降軽症化する。すなわち、1歳以降TSHを正常化させるために必要な体重あたりLevothyroxine投与量(μg/kg/日)は減少する。両アリル性DUOX2変異保有者の一部は治療中断が可能である一過性CHを示し、さらに稀ではあるが遅発型CHを示すこともある。両アリル性DUOX2変異保有者は必ずしもヨード有機化障害を認めるとは限らない。2ー2.片アリル性DUOX2変異保有者の臨床像: DUOX2変異によるCHの遺伝形式は常染色体劣性遺伝であることを世界で初めて明らかにした。すなわち、片アレル性DUOX2変異保有者の1%未満が、片アレル性DUOX2変異かつ片アレル性TSHR変異の二重保有者の3.7%がCHを発症するにすぎない。3.変異DUOX2分子機能喪失機序:変異DUOX2の発現実験系での機能解析方法を確立した。すなわち、HEK293細胞を用いた一過性強制発現により、野生型および変異型DUOX2の過酸化水素産生能を定量化することに成功し、変異DUOX2の過酸化水素産生能低下という分子機能喪失をin vitroで再現した。DUOX2分子の機能解析方法の確立はシカゴ大学について世界で二番目であり、我が国において初めてである。片アレル性DUOX

2変異かつ片アレル性TSHR変異の二重保因者のCH発症リスクは3.7%である。変異DUOX2分子の発現実験系での機能解析方法を確立した。甲状腺細胞濾胞面に発現するDUOX2による過酸化水素供給は甲状腺ホルモン合成系の律速段階である。DUOX2異常症に関する平成23年度研究実績は以下の通りであり、J Clin Endicrinol Metab. 96:E1838-1842, 2011に発表した。1.地域集団に基づいた先天性甲状腺機能低下症(congenital hypothyroidism以下CH)患者(N=102)を対象とし変異解析および変異DUOX2分子の機能解析(下記3参照)を行った。その結果8名の両アレル性DUOX2変異を同定した。両アリル性DUOX2変異による永続性CH有病率は、我が国一般人口において1/44,000、CH患者集団において8/102(7.8%)であった。甲状腺ホルモン合成障害による永続性CHの43%の原因はDUOX2変異であった。以上、世界で初めてDUOX2異常症の有病率を明らかにした。2.DUOX2変異によるCHの遺伝形式は常染色体劣性遺伝であることを世界で初めて明らかにした。3.変異DUOX2分子の発現実験系での機能解析方法を確立した。すなわち、HEK293細胞を用いた一過性強制発現により、野生型および変異型DUOX2の過酸化水素産生能を定量化することに成功した。DUOX2分子の機能解析方法の確立はシカゴ大学について世界で二番目、我が国において初めてである。4.両アリル性DUOX2変異による永続性CHの臨床症状は、新生児期にもっとも重症で、その後2歳までに軽症化することを明らかにした。すなわち、血中TSH値、血中サイログロブリン値、および甲状腺サイズは改善する。DUOX2異常症の疾患概念を確立することを目指す本研究の現在までの達成度は3年間全体の75%、平成24年度単年としては100%である。その理由を交付申請書に記載した「研究の目的」とともに述べる。研究目的1.両アレル性DUOX2変異による先天性甲状腺機能低下症(Congenital hypothyroidism以下CH)の一般人口および永続性CH患者集団における有病率を明確にする:平成23年度に達成すみである。研究目的2.変異陽性患者の臨床像の分析により、両アレル性DUOX2変異保有者および片アレル性DUOX2変異保有者の遺伝形式を含む臨床像を明確にする:両アレル性DUOX2変異保有者の遺伝形式・臨床像については平成23年度および本年度に達成した。すなわち、本年度は両アレル性DUOX2変異保有者の臨床症状は、1永続性CHのみならず一過性CHあるいは遅発性CHもありうること、2環境因子の影響をうけること、を明らかにした。本年度さらに、片アレル性DUOX2変異保有者の遺伝形式・臨床像についてもある程度明らかにした。すなわち、片アレル性DUOX2変異保有者の遺伝形式はメンデル遺伝には従わない多因子遺伝である。また、片アレル性DUOX2変異保有者のうち、片アレル性TSHR変異をも保有する二重変異保有者は、片アレル性DUOX2変異のみを保有する者に比して高いCH発症リスクを有する可能性を示した。研究目的3.変異DUOX