hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幹細胞に焦点をあてた白髪発症機構の解析

白髪は万人に生じる加齢現象である。しかしながら、加齢性白髪の発症メカニズムについては未だ不明な点が多い。本研究では、研究代表者らによって開発された加齢性白髪を発症するオリジナルモデルマウスを用い、加齢性白髪発症メカニズムの解析を行った。その結果、モデルマウスに発症した白髪毛根では、ヒト白髪と同様に毛根メラノサイト幹細胞が消失していることが示された。また、そのメカニズムの一端として、メラノサイト幹細胞の周囲に分布するケラチノサイト幹細胞からの分泌タンパクの加齢性変化が関与する可能性が示された。皮膚のエイジングは、中年より十数年をかけて徐々に顕著になる。エイジングは美容的観点からもその改善が求められているが、様々な疾患の発症原因のひとつであることが多数報告されている。従って、エイジングのメカニズムが解明されれば、社会的なインパクトは非常に大きいと考えられる。しかしながら、ヒトのエイジングは十数年をかけてゆっくりと進行するため、ヒトでエイジングの解析を行う事は倫理的な問題からも非常に困難である。そこで、我々は、ヒトのエイジングを模したモデルマウスを用いて、エイジングのメカニズムの解明を行う事を目的に研究を行った。本年度は、本モデルマウスのエイジングに関わる分子を特定するために、レーザーマイクロダイゼクション法を用いて、エイジングが起こっている目的の組織だけを切り抜き、エイジング関連分子の発現を若齢マウスと老齢マウスで比較した。エイジング関連分子の定量化は、リアルタイムPCR法を用いて行った。その結果、予想通り、複数のエイジング促進分子の発現レベルが高齢マウスで上昇することが分かった。大変興味深い事に、エイジング促進分子が増加するに従って、逆に減少する分子があることが分かった。統計学的な解析により、これらの間には強い負の相関があることも分かった。この分子は、これまでにエイジングとの関連が分かっていなかった分子であるため、今後、この分子とエイジングとの関連性を多角的に証明することが出来れば、新規のエイジングターゲット分子の候補として有望かもしれない。疾患の発症には、遺伝的要因、環境的要因に加え、加齢が大きく関与することが様々な研究成果により明らかにされている。しかしながら、そのメカニズムについては不明な点が多いのが現状である。そこで、本研究では、当研究室オリジナルの加齢性疾患モデルを用いて、加齢による疾患発症メカニズムを明らかにすることを目的とした。昨年度までに、若齢マウスと高齢マウスにおいて、エイジング促進遺伝子の発現量が高齢マウスにおいて有意に増加しており、一方で、加齢に伴って減少する分子が存在することを突き止めた。統計学的な解析により、これらの遺伝子発現の変化には、負の相関があることが分かった。本年度は、これらの分子の加齢性疾患における影響を明らかにするために、人為的に加齢を促進させた組織を作製し、これらの遺伝子・タンパク質の発現レベルを調べた所、加齢性疾患モデルマウスと同様の遺伝子発現変化を認めた。これらのことから、これらの分子は、加齢性疾患の発症メカニズムにおけるキーファクターである可能性が示唆された。そこで、次にこれらの分子の生理学的機能を明らかにするために、過酸化水素により、培養細胞に老化を誘導した培養細胞を用いた実験を行った。本研究により明らかになったエイジング促進分子と負の相関をもって発現が減少する分子は、分泌タンパクとして知られている。そこで、ELISA法により、エイジング促進前と促進後の培養液を回収し、ELISA法により、その分泌量の比較を行った。その結果、予備検討の段階ではあるが、興味深い事に分泌量についても有意な発現低下が認められた。分泌タンパクであることから、オートクライン・パラクライン等で周囲細胞に影響を及ぼしている可能性が示唆される。今後、周囲細胞への影響の解析を進めることによって、加齢性疾患の分子メカニズムのさらなる解明を目指す。様々な疾患の発症には、遺伝的要因、環境的要因に加えて、「加齢」というファクターが大きく関与することが資されている。しかしながら、そのメカニズムについては不明な点が多い。そこで、本研究では、オリジナルの加齢性疾患モデルを用いて加齢が疾患発症に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。昨年度までに、モデルマウスおよび加齢を人為的に促進させた組織および培養細胞において、加齢とともに発現が減少する分子を見いだした。H27年度においては、標的分子の発現のみならず、その分泌量も加齢と共に減少することを確認した。また、標的分子の組織内分布を免疫組織化学法により解析した。その結果、標的分子は毛根を構成するケラチノサイトにおいて特に強く発現することが新たに明らかになった。さらに、その標的分子の受容体の発現は毛根メラノサイトにおいて発現しており、ケラチノサイト-メラノサイトの2種類の細胞の相互作用を介した発症メカニズムが存在する可能性が示唆された。また、これらの加齢関連分子のノックアウトマウスを用いた解析では、さらに加齢性疾患が促進されたことから、これらの標的分子が加齢性疾患に及ぼす影響は大きいと考えられる。さらに興味深い事に、これらの事象は、ヒト組織を用いた解析においても一部確認された。このことは、オリジナルの加齢性疾患モデルマウスのヒト類似性を示しており、ヒト加齢性疾患の予防・治療法の開発において本オリジナルモデルマウスが有用であることが示唆された。今後、本研究により明らかにされた新規分子の加齢性疾患発症における機序をより明らかにすることで、加齢性疾患の予防・治療法の開発に貢献できる可能性が期待できる。

しかしながら、加齢性白髪の発症メカニズムについては未だ不明な点が多い。本研究では、研究代表者らによって開発された加齢性白髪を発症するオリジナルモデルマウスを用い、加齢性白髪発症メカニズムの解析を行った。その結果、モデルマウスに発症した白髪毛根では、ヒト白髪と同様に毛根メラノサイト幹細胞が消失していることが示された。また、そのメカニズムの一端として、メラノサイト幹細胞の周囲に分布するケラチノサイト幹細胞からの分泌タンパクの加齢性変化が関与する可能性が示された。昨年度、実験装置の不具合により若干の遅延を生じたが、繰り越した補助金により、研究補助員の動員日数を増加することで、本年度その遅れをリカバリーできた。そのため、当初の予定通りに概ね順調に計画が進捗していると言える。皮膚科学これまでの研究成果として、動物レベルおよび培養細胞レベルで加齢性疾患の発症に寄与する可能性の高い分子を見いだすことに成功した。さらに、その生理機能として分泌性に自己および周囲細胞に影響を及ぼしている可能性が見みいだされた。今後は、これらの分子の生理学的機能について、さらに解析を進めるとともにヒトの加齢性疾患との類似性を検証することで、加齢性疾患の発症メカニズムに迫る予定である。現在までに、エイジングに関する新規分子の候補となる分子を見いだす事に成功した。今後、これらの分子のエイジングとの関連を多角的に証明していく必要があるものの、この発見は、本研究目的を達成するための重要な足がかりである。また、当初の計画どおり、研究が遂行されているため、おおむね順調に進展していると言える。培養細胞のセットアップに想定以上に時間を要したため、ELISA試験の再現性実験に使用予定であった予算を次年度に繰り越す必要があった。本年度の研究において、新たなエイジング関連分子として期待出来る分子を見いだす事に成功した。これらの分子が将来エイジングのバイオマーカーとして応用できるようになれば、美容および健康の観点からクオリティライフの向上に対して大きく貢献できる。そのためには、この新たな分子のエイジングとの関連を多角的に証明し、基礎的なデータを蓄積していくことが最も重要である。平成26年度は、エイジングを人為的に早める処理をin vivoレベルで行い、それに伴うエイジング関連分子の挙動を明らかにすることで、新規分子とエイジングの関連をより明らかにする。平成27年度は、分子メカニズムを解明すべく、培養細胞を用いた分子生物学的解析を行う。平成28年度は、これらのデータをもとにヒトにおける再現性を確認する予定である。次年度に繰越した予算にてELISAの再現性実験を行う。尚、試験法は確立しているので、次年度に実験を繰越しても十分挽回可能である。実験計画は予定通り遂行可能である。マイクロダイゼクションの装置に不具合が生じ、セットアップに予定以上に時間を要した。そのため、当初計画していたエイジング誘導実験の開始が遅れたため、当該研究用の予算を平成26年度へ繰越す必要があった。
遺伝子の再編成によるバイオマグネットと有用物質の同時生産細菌の構築

磁性細菌は、細胞内に形成した小胞に鉄イオンを取り込み結晶化することで、酸化鉄から成る磁気微粒子を合成する。これまでの研究において、磁性細菌の磁気微粒子合成に関わる遺伝子群の最小化を試み、主要な3つのオペロンの導入によって粒子の合成が可能であることを示した。また、同オペロンを複数セット導入することで、一つの細胞が作ることのできる磁気微粒子数の向上が可能であることを示した。本年度は、磁気微粒子合成の高生産化に向けて、同組換え株における鉄イオン取り込み量と磁気微粒子生産量の評価を行った。細胞内に取り込む鉄イオン量と磁気微粒子量を定量評価し、取り込まれた鉄イオンの磁気微粒子への変換率を概算した。その結果、同組換え株では、鉄イオンの磁気微粒子への変換率の向上によって、磁気微粒子生産量が向上していることを明らかにした。したがって、本遺伝子組換え株の高密度培養によって、さらなる磁気微粒子の高生産化が可能であることを示した。また、付加価値の高い磁気微粒子の合成に向けて、金属イオントランスポータータンパク質の発現株を作製した。その機能評価として、金属イオンの細胞内への取り込みを確認し、発現タンパク質の細胞内での機能発現を示した。以上、本研究によって、磁性細菌の遺伝子組換えによる磁気微粒子の高生産化と高付加価値化に向けた指針を示すことができた。今後、金属イオンの磁気微粒子への導入、結晶形態制御等によって、高付加価値な無機ナノ材料の提供に繋がることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。磁性細菌は、細胞内に形成した小胞の中で単結晶の酸化鉄から成る磁気微粒子を合成する。その結果、一列に並んだ磁気微粒子を包含する構造体が細胞内に形成する。これまでの研究において、磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1株のゲノムに数十kbpの大きな外来遺伝子領域を簡便に導入する手法を確立している。本年度は、同手法を用いて、磁気微粒子合成能を欠損した突然変異株に磁気微粒子合成関連遺伝子群を再導入し、磁気微粒子合成能の回復を見ることで、その合成に必須の遺伝子領域の特定を検討した。その結果、mamABと呼ばれる遺伝子領域の導入によって、小さな磁気微粒子の合成が確認された。さらに、mamDCとmms遺伝子領域を導入すると、粒子のサイズが大きくなることが確認され、これら3つの遺伝子領域が磁気微粒子合成に必須であることを特定した。一方で、mamXY、SID25領域などは、磁気微粒子合成に必須ではないことが確認された。次に、大腸菌に同領域を形質転換し、磁気微粒子合成能の付与を検討した。形質転換体の遺伝子発現解析から、導入した磁気微粒子合成関連遺伝子の発現が確認された。そこで、同大腸菌形質転換体内でGFP融合した磁気微粒子合成関連タンパク質を同時発現させ、細胞内局在の変化を観察した。形質転換体では、細胞内で特徴的な直鎖状の局在を示し、AMB-1株における磁気微粒子合成関連タンパク質の局在パターンと一致した。このことから、大腸菌内において磁気微粒子形成のための細胞内構造が形成していることが示唆された。当初の計画通りに進展している。これまでの研究において、磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1株のクロモソームに数十kbpの大きな外来遺伝子領域を簡便に導入する手法を確立した。昨年度は、同手法を用いて、磁気微粒子合成能を欠損した突然変異株に、磁気微粒子合成関連遺伝子を保存する4つのオペロン(mamAB, mamGFDC, mms6, mamXYオペロン)を再導入することで、それぞれのオペロンの磁気微粒子合成における機能を同定した。本年度は、この知見に基づいたオペロンの改変による新規細菌株の構築に着手した。4つのオペロンを2セット導入した遺伝子組換え株は、合成する磁気微粒子数が多く、野生株に対して約3倍の数の粒子を合成した。mamGFDC及びmms6オペロンの有無は、磁気微粒子のサイズに影響を与えることが示され、既往の知見と一致した。4オペロンを2セット保持する株の鉄イオン取り込み能を評価したところ、鉄取り込み量は野生株と同程度であるが、オペロンの導入によって取り込まれた鉄イオンを酸化鉄に変換する割合が向上していることがわかった。また、磁気微粒子への鉄以外の金属イオンの導入による磁気特性向上を目的として、二価金属イオントランスポーターを発現する株の構築を行った。緑色蛍光タンパク質を融合した二価金属イオントランスポーター発現株の蛍光顕微鏡観察から、このタンパク質の細胞膜上への発現が確認された。昨年度までに、磁気微粒子合成に関わる4つの主要遺伝子オペロン(mamAB, mamGFDC,mms6, mamXYオペロン)の機能を遺伝子導入により同定した。同時に、オペロンの転写調節領域の改変、遺伝子発現量の評価、GFP融合タンパク質を用いた細胞内局在解析、鉄イオン/酸化鉄変換率の評価などの基盤技術の整備を進めてきた。これにより磁気微粒子合成組換え株を作出するための遺伝子設計と合成能の評価が可能となった。また、外来遺伝子発現も検証された。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

磁性細菌は、細胞内に形成した小胞に鉄イオンを取り込み結晶化することで、酸化鉄から成る磁気微粒子を合成する。これまでの研究において、磁性細菌の磁気微粒子合成に関わる遺伝子群の最小化を試み、主要な3つのオペロンの導入によって粒子の合成が可能であることを示した。また、同オペロンを複数セット導入することで、一つの細胞が作ることのできる磁気微粒子数の向上が可能であることを示した。本年度は、磁気微粒子合成の高生産化に向けて、同組換え株における鉄イオン取り込み量と磁気微粒子生産量の評価を行った。細胞内に取り込む鉄イオン量と磁気微粒子量を定量評価し、取り込まれた鉄イオンの磁気微粒子への変換率を概算した。その結果、同組換え株では、鉄イオンの磁気微粒子への変換率の向上によって、磁気微粒子生産量が向上していることを明らかにした。したがって、本遺伝子組換え株の高密度培養によって、さらなる磁気微粒子の高生産化が可能であることを示した。また、付加価値の高い磁気微粒子の合成に向けて、金属イオントランスポータータンパク質の発現株を作製した。その機能評価として、金属イオンの細胞内への取り込みを確認し、発現タンパク質の細胞内での機能発現を示した。以上、本研究によって、磁性細菌の遺伝子組換えによる磁気微粒子の高生産化と高付加価値化に向けた指針を示すことができた。今後、金属イオンの磁気微粒子への導入、結晶形態制御等によって、高付加価値な無機ナノ材料の提供に繋がることが期待される。本年度は、これまでの成果を論文発表すると共に、下記の研究項目を重点的に検討する。-磁気微粒子合成関連遺伝子群のプロモーターを置換することで、転写制御可能な株を構築し、その磁気微粒子合成能を評価する。-磁気微粒子合成関連遺伝子を導入した大腸菌の磁気微粒子合成能を確認する。-オペロンの遺伝子構成と制御領域を改変した株の磁気微粒子合成能を評価する。-二価金属イオントランスポーター導入株における金属イオン取り込み能と磁気微粒子の組成解析を行う。-磁気微粒子合成関連遺伝子を導入した大腸菌株の鉄取り込み能と磁気微粒子合成能を確認する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
応用倫理学の新たな展開-倫理学におけるマクロ的視点とミクロ的視点の総合をめざして

本プロジェクトは、医療や環境といった各問題領域ごとバラバラの輸入・紹介から始められた「応用倫理学」を現代日本の文脈に埋め込む作業を通じて、「倫理学におけるマクロ的視点とミクロ的視点の総合」をめざそうとするものであった。初年度開始と同時に総合研究の準備態勢を整え、交付決定後の7月に全体研究打ち合せ会議を開催した。本会議では代表者によって研究目的の詳細な説明がなされた上、二つの報告と活発な意見交換がなされた。12月の全体研究打ち合せ会では、生命倫理、環境倫理、情報倫理の三分野に関する個別報告がなされ、方法論については応用倫理学を「臨床哲学」へと深化・徹底させようとする動向とシステム理論の最前線の議論が紹介された。2月の研究合宿では、生命倫理の難問に即しながら応用倫理学の学問的姿勢を吟味する報告に続いて、研究代表者および分担者が編者を務めた論文集『システムと共同性』の合評会を行なった。最終年度は3会の会議を開催し、全部で11の個別報告と総括がなされた。その大半は別途提出する研究成果報告書や公刊物に掲載されるので、要点のみ列記する。(1)C.テイラー『自我の諸源泉』の検討(星野報告)。(2)公教育における多元文化主義の論争(若松報告)。(3)生命倫理と「公共政策」との連携(平石報告)。(4)〈内在的価値〉の解明(渡辺報告)。(5)環境倫理の再構成(安彦報告)。(6)C・マ-チャント『ラディカル・エコロジー』の吟味(須藤報告)。(7)環境や自然に対する現象学的接近(溝口報告)。(8)阪神大震災後のボランティア・ネットワークの調査(水谷報告)。(9)教育という文化的再生産の機制(壽報告)。(10)討議倫理学の生命倫理への応用(霜田報告)。(11)ビジネス・エシックスのサ-ヴェイ(田中報告)。以上の経過をもって、所期の研究目標はほぼ達成されたものと自己評価を下している。年度開始と同時に「現代倫理学研究会」および「京都生命倫理研究会」において総合研究の準備態勢を整え、交付の決定と同時に7月の全体研究打ち合せ会議(東京・東洋大学)を企画した。本会議では代表者によって研究目的の詳細な説明がなされた上、総合研究の出発点として「応用倫理学の現況」が川本隆史によって報告され、活発な意見交換がなされた。とくにデンマークの研究者による「応用倫理学研究のガイドライン」の紹介は、本邦初のものであり、参加者に大きな刺激を与えた。夏休みには本総合研究と密接なつながりを有する千葉大学教養部倫理学研究室の応用倫理学資料集既刊分を活用して・サブグループ毎の個別研究を深めた。そして12月の全体研究打ち合せ会(京都・大谷大学)では、生命倫理.環境倫理、情報倫理の三分野に関する個別報告がなされ、方法論については応用倫理学を「臨床哲学」として深化・徹底させようとする動向とシステム理論の最前線の議論が紹介された。最後に2月の研究合宿では、生命倫理の難問に即しながら応用倫理学の学問的姿勢を吟味する報告に続いて、研究代表者および分担者が編者を務めた論文集『システムと共同性』(昭和堂)の合評会を行なった。

以上の共同研究を通じて、《システムとその変容》という観点にたって、倫理学におけるマクロ的視点とミクロ的視点の総合という新機軸を「応用倫理学」の現場で展開するという所期の目的は、かなり達成されたと考える。なお当初の計画では、関連学術雑誌を分担者が別個に購入するための予算借置を講じておいたのだが、研究の進展にともない応用倫理学関係の重要な洋雑誌を一括して講入・保存したほうがよいとの意見が多数を占めるようになった。そのため、数種類のバックナンバーを購入し、研究分担者の利用の便に答える態勢をとった。本プロジェクトは、医療や環境といった各問題領域ごとバラバラの輸入・紹介から始められた「応用倫理学」を現代日本の文脈に埋め込む作業を通じて、「倫理学におけるマクロ的視点とミクロ的視点の総合」をめざそうとした。まとめの年にあたる本年度は3回の会議を開催し、全部で11の個別報告と総括がなされた。その大半は別途提出する研究成果報告書や公刊物に掲載されるので、要点のみ列記する。(1)C・テイラーによる「道徳的空間」の回復の主張を検討した星野報告。(2)公教育における多元文化主義の論争を軸に、従来の応用倫理学の盲点だった「教育」を取り上げた若松報告。(3)平石報告は、個々の医療現場での応用に偏っていたバイオエシッスクスを「公共政策」とどうつないでいくかという問題を考察した。(4)渡辺報告は、これまで対立する側面ばかり強調されてきた「環境倫理」と「生命倫理」とに通底する〈内在的価値〉を解明した。(5)ランドスケープという新たな視座から環境倫理の再構成を図った安彦報告。(6)C・マ-チャントの環境倫理構想を吟味した須藤報告。(7)環境、自然、技術に対する現象学的接近の可能性を探ろうとした溝口報告。(8)阪神大震災後のボランティア・ネットワークの調査に基づいて、情報倫理の新機軸を出した水谷報告。(9)教育という文化的再生産のメカニズムを解き明かそうとした壽報告。(10)討議倫理学のバイオエシックスへの応用を検討した霜田報告。(11)「ビジネス・エシックス」の争点をサ-ヴェイした田中報告。最後の総括では「《マイクロ・エシックス》の活用」--人間生活の基本動詞を対象に、あくまで個々の行為・交渉の場を見据えた倫理学的な探究を進める--という方向で、本総合研究をまとめることが提案・審議された。出版ルートも確保されているから、近い将来世に問い、研究の成果を社会に還元する所存である。
地域間財政調整と「地域会計」に関する研究

本研究の目的は『成熟社会において福祉と活力を両立させるためには、「財政調整」に際して「社会保障的根拠」だけでなく、「移転補償的根拠」も重視されるべきである』という主張の根拠をより説得的に提供するために、地域間移転関係の全体像を把握できるような「地域会計」の概念を構築し、データに基づいて、その実証的プロトタイプを作成することである。その結果、先行研究を参考にして最新年度の「地域会計行列」を作成し、それを基として「地域移転会計」の概念を示すと共に、そのプロトタイプとして「地域移転会計行列」を作成し、それを用いて、地域の「移転特性」について、クロスセクション分析及びタイムシリーズ分析を例示した。現在、日本は、地方分権に向けて道州制など地域再編が進められているが、その過程において、地域間財政調整は避けて通れない重要課題である。しかしながら、従来の財政調整は、地方交付税のように理由の如何を問わず経済厚生格差の存在そのものを根拠とする「社会保障的根拠」に基づいている。筆者は、それに加えて、地域間の「移転」の補償を根拠とする「移転補償的根拠」に基づく地域間財政調整が重要と考える。そこで、本研究の目的は、地域間財政調整の新たな根拠「移転補償的根拠」を提供するために、地域間移転関係の実態を把握できるような「地域会計」の概念を構築し、日本のデータに基づいて、その実証的プロトタイプを作成することである。この目的に照らして、3年間の「研究実施計画」のうち平成24年度の実施計画は、前年の作業に基づいて「地域会計」の概要を作成するために、主として国民経済計算及び県民経済計算との整合性に留意しつつ、既存データによって推計可能な方式で、地域間財政移転を陽表的に含む「地域会計」概念を構築することであった。この作業の中心は、県民経済計算の中から、地域間移転に関わる項目を抜き出し、それを、国民経済計算と結びつけて、全国的に整合的なものとすることであるが、このうち、地域間人口移動に伴う地域間財政移転について、一連の推計結果を得ることができ、その概要を後述の「13.研究発表(平成24年度の研究成果)」に示すように、2編の論文として発表した。この論文は、筆者の目指す“地域間移転関係の実態を把握できるような「地域会計」“の重要な一部を構成するものであり、次年度へつなぐ架け橋となるものである。しかしながら、従来の財政調整は、地方交付税のように、理由の如何を問わず、経済厚生格差の存在そのものを根拠とする「社会保障的根拠」に基づいている。そこで、本研究の目的は、地域間財政調整の新たな根拠「移転補償的根拠」をより説得的に示すために、地域間移転関係の全体像を把握できるような「地域会計」の概念を構築し、データに基づいて、その実証的プロトタイプを作成することである。この目的に照らして、3年間の「研究実施計画」のうち平成25年度(最終年度)の目的は、本研究を完成させ、近年のデータに基づいて、「地域会計」のプロトタイプを作成し、それに基づいて地域の移転額を数量的に推計することであった。その結果、先行研究を参考にして最新年度データによる「地域会計行列」を作成し、それを基として「地域移転会計」の概念を示すと共に、そのプロトタイプとして「地域移転会計行列」を作成し、それから導出される地域の「移転特性」を数県について、クロスセクション分析として比較検討し、またタイムシリーズ分析として、最近10年間の移転特性の変化を明らかにした。『成熟社会において活力ある持続的成長を実現するためには、「財政調整」において「社会保障的根拠」だけでなく、「移転保障的根拠」も考慮されるべきである』という考えに対して社会一般の理解を深めるためには移転の実態を数量的に示すことが効果的であるが、本研究は、それに貢献するものであり、とくに地域移転の全体像を鳥瞰できる「地域移転会計」の概念を示すと共に、その実例を地域間比較が可能な形で示した点は前例のない成果である。そこで、本研究の目的は、地域間財政調整の新たな根拠

「移転補償的根拠」を提供するために、地域間移転関係の実態を把握できるような「地域会計」の概念を構築し、日本のデータに基づいて、その実証的プロトタイプを作成することである。平成23年度は、地域間財政移転を包括的に把握する「地域会計」概念の大枠を構築することが主たる目的であったが、これについては、関連する文献や意見交換した研究者の間において種々の見方があるので、それを1つにまとめることは短時間では困難であるように思われる。そこで、筆者の考えを中心として、実証的プロトタイプを作成するための1つの考え方にそってまとめ上げるのが賢明であろうという考えに到達した。次に、財政移転を数量的に把握する制度上の概念を明確にするために、地域間財政調整について先行研究を参考にしながら、「地域会計」の概念構築のために資する作業を進めているが、いくつかの地域について財政移転を数値として把握して「地域会計」の一部を試作しつつある段階である。この意味で、この初年度は、全体としての作業の流れを、研究者の意見を参考としながら、方向付けを確認し、試作を試みるという点で意味ある年度であった。しかし、成果を学術論文等の形に表す段階には至らなかった。ただし、これは、当初から想定していたことである。(理由)平成24年度の実施計画は、主として国民経済計算及び県民経済計算との整合性に留意しつつ、既存データによって推計可能な方式で、地域間財政移転を陽表的に含む「地域会計」概念を構築することであり、その作業の中心は、県民経済計算の中から、地域間移転に関わる項目を抜き出し、それを、国民経済計算と結びつけて、全国的に整合的なものとすることであるが、このうち、地域間人口移動に伴う地域間財政移転について、一連の推計結果を得ることができ、その概要を2編の学術論文として公表し、成果を示すことが出来た。この成果は、上述の本研究の目的に示した“地域間移転関係の実態を把握できるような「地域会計」“の重要な一部を構成するものであり、次年度に作成予定である「地域会計」の実証的プロトタイプに組み込まれるはずのものであるので、現在までの達成度として、おおむね順調に進展していると判断して良い。本研究の目的は、地域間財政調整の新たな根拠「移転補償的根拠」を提供するために、地域間移転関係の実態を把握できるような「地域会計」の概念を構築し、日本のデータに基づいて、その実証的プロトタイプを作成することであるが、初年度である平成23年度は、その考え方全体について、いろいろな考え方を渉猟し、かつ、実証作業として、「地域会計」のプロトタイプの一部を試作することを目指したが、その結果、確信を持つには至らないが、次年度もこの方向を追求していくのが良いという結論に至っているので、成果を学術論文の形で発表する段階に到達していないけれども、それは当初想定していたことであり、おおむね順調に進展していると判断して良い。(今後の研究の推進方策)平成25年度は、24年度からの継続作業を完成させ、近年の日本のデータに基づいて、「地域会計」のプロトタイプを作成し、それに基づいて地域間財政調整を数量的に推計する。そのため、平成24年度に成果を得た“地域間人口移動に伴う地域間財政移転"をその一部として含むような「地域会計」のプロトタイプを試作を目指して、主として国民経済計算及び県民経済計算との整合性に留意しつつ、既存データ等を基に推計可能な方式を追求する。その1つの方法として、次のような方法を試みる。
直接歯髄覆罩後の各修復法における歯髄刺激性について

成猿カニクイザルの小・大臼歯75歯に対し直径約1.0mmの露髄窩洞を形成し、Clearfil LinerBondII Σにて直接覆罩を施し、最終修復として直接コンポジットレジン充填、キャスタブルセラッミクインレー修復、CRインレー修復、メタルインレー修復(12%金銀パラジウム合金)を施した。実験動物はホルマリン溶液による頭頸部灌流固定にて屠殺、直接覆罩面の病理組織学的観察を行った。短期群(35日)、長期群(180日)でそれぞれ観察を行った。短期群(35日)ではどの実験群においても露髄部の歯髄に象牙芽細胞の配列不正、減少、消失が認められたものの、急性炎症など不快症状を示す所見は観察されなかった。ただ、コントロール以外の実験群で数例に歯髄の充血が観察された。長期群(180日)においても、短期群同様象牙芽細胞の配列不正、減少、消失および歯髄の充血が認められた。また、歯髄の急性・慢性炎症や壊死に陥ったものは認められなかった。さらに長期群では約半数の試料で露髄部に象牙質橋の形成が認められた。象牙質橋はコントロール群で最も多く、次いでメタルインレー、CRインレー、直接コンポジットレジン充填、キャスタブルセラッミクインレーの順で形成量が少なかったがそれぞれの実験群間で著名な差は認められなかった。中には象牙質橋の下に象牙芽細胞が再配列しているものも観察された。修復物間における比較では各実験期間共に実験群間に著名な歯髄変化の差は認められず、修復材自体による刺激成分の溶出、たわみや破折などといった機械的刺激はなかったものと思われる。長期群として今回設定した180日では最終修復材間での差は認められず、どの修復材料も比較的良好な結果を示した。今後さらに観察期間の延長に伴う歯髄の病理組織学的変化、修復材料自体の劣化やセメントの辺縁漏洩等の観察を行う必要があると思われる。成猿カニクイザルを3頭使用し、咬合に関与すると思われる小・大臼歯75歯を使用し,直径1.0mmを目安に露髄窩洞を形成した。Clearfil Liner Bond II Σにて直接覆罩を施し,以下に示す最終修復を施した。○直接コンポジィットレジン充填○キャスタブルセラッミクインレー修復○CRインレー修復○メタルインレー修復(12%金銀パラジウム合金)直接コンポジィットレジン充填の場合は直接覆罩後すぐに充填し,1週間後に研磨を行った。インレー修復に関しては直接覆罩後インレー窩洞を形成したが非常に困難であり,小窩裂溝を追究しつつもイスムスの幅は若干広めに形成されてしまった。窩洞形成からインレー体合着までの期間は1週間とし,その間テンポラリーインレーにて窩洞の保護を行った。これは一般臨床に則した処置法としたためである。合着にはPanavia21を使用した。また,コントロール郡として水酸化カルシウム単味による直接覆罩を行い,コンポジィットレジンを充填し,1週間後に研磨を行った。全ての処置後の咬合調整は咬合紙を使用し,左右の歯牙に均等に接触点が印記されるよう調整した。現在処置を施し,屠殺までの経過期間中であるが,飼育観察中のサルに痛がる素振りや咀嚼異常等の異常所見は観察されていいない。観察期間として短期群(35日)、長期群(180日)を設定している。
細胞質ダイニンが微小管上を「小股歩き」をする機構の解明

細胞質ダイニンは、モーター活性を担う重鎖が二量体を形成して働いている。昨年度、私は別々に精製した単量体重鎖2つを二量体化させることに成功し、これによって二つの重鎖間の制御の実態を研究することが可能になった。本年度私は、まず一方の重鎖をATPと結合できずモーター活性のない、いわゆる「死んだ」変異体(P1T変異体)に代えたヘテロ二量体を作成した。P1T変異体はそれ自身では微小管から解離せず動かないはずであるが、このヘテロ二量体は1分子で微小管上を長距離運動した。この挙動はキネシンなどでは報告されておらず、ダイニン特有のものである。P1T変異体はATPと結合しないため、ATP加水分解に伴う力発生が起こらない。つまりこの結果は、細胞質ダイニンのプロセッシブな歩行には、片方の重鎖のATP加水分解過程の進行や力発生が不要であることを示している。一方の重鎖の力発生なしで二足歩行するという現象は、2つの重鎖が交互に力発生を繰り返して進むという従来型のモデルでは説明できないので、この野生型/P1Tヘテロ二量体ダイニンの運動様式を詳細かつ定量的に調べることで、分子モーターの新たな動作機構を発見することができるかもしれない。したがって今後は、光ピンセットやFIONAを用いて、野生型/P1Tヘテロ二量体ダイニンが微小管上をステップする様子を計測することで、野生型およびP1T変異体各重鎖のステップサイズ・Dwell time・力などを明らかにすることが必要とされる。またP1T変異体はそれ自身では、微小管から解離しないにもかかわらず、野生型とのヘテロ二量体になるとプロセッシブに動くことができるということから、二つの重鎖の間に機械的な張力がかかっており、片方の重鎖がもう一方の重鎖を微小管から引き離すような仕組みが存在していることが示唆される。この機械的な張力の伝達部位としては、二つのダイニン重鎖が結合している尾部末端が最も可能性が高いと考えられたが、尾部末端に柔軟なリンカーを挿入し、尾部末端を介した張力が伝わらないよう設計した二量体組換えダイニンが、リンカーを挿入していないものと同様にプロセッシブに運動することが確認された。この結果は、ダイニン重鎖の尾部末端以外の領域に、機械的な張力を伝達できる程度の強い重鎖間相互作用を示す部位が存在することを示唆している。今後は、新たなダイニン重鎖相互作用部位を同定することによって、細胞質ダイニンのプロセッシブな運動を達成させている重鎖間の制御の実態を解明できるものと期待される。細胞質ダイニンのモーター活性を担う重鎖は、細胞内ではホモ二量体を形成して働いている。また単量体の組換えダイニンは微小管の上を連続的(プロセッシブ)に進むことができない。そのため細胞質ダイニンの歩行機構の研究には、組換えダイニン重鎖を二量体化する技術が必要となる。なかでもヘテロ二量体を作ることが非常に重要で、これが実現すれば分子内の二つの重鎖のそれぞれを識別することができ、(1)蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を用いた、歩行時における二つの重鎖の配置の決定といった研究を進めることが可能となる。そこで私は、まず安定な組換えダイニン・ヘテロニ量体の作成に取り組んだ。手法としては、互いに特異的かつ強く結合するタンパク質のペア(ヘテロダイマライザー)の一方ずつを単量体組換えダイニンのN末端に融合させた。この組換えダイニンを細胞性粘菌で発現させ精製した後に、もう一方のヘテロダイマライザーと融合させた組換えダイニンと混合することで、ヘテロダイマライザー同士が結合し、組換えダイニン・ヘテロ二量体が形成される。当初、1種類のヘテロダイマライザーと融合させただけでは、ヘテロ二量体が形成されるものの、不安定な二量体であった。しかし2種類のヘテロダイマライザーを、リンカー配列を挟んで直列に組換えダイニンと融合させることによって、安定なヘテロ二量体の作成に成功した。この二量体の解離速度は非常に遅いため、長時間の一分子計測も十分に可能である。実際にこのダイニンニ匿体を蛍光標識し、全反射蛍光顕微鏡で観察したところ、ガラス上に固定した軸糸の上をプロセッシブに運動していく様子が確認できた。今後はこの組換えダイニン・ヘテロ二量体を用いて、上記の研究を進めていく予定である。

一方の重鎖の力発生なしで二足歩行するという現象は、2つの重鎖が交互に力発生を繰り返して進むという従来型のモデルでは説明できないので、この野生型/P1Tヘテロ二量体ダイニンの運動様式を詳細かつ定量的に調べることで、分子モーターの新たな動作機構を発見することができるかもしれない。したがって今後は、光ピンセットやFIONAを用いて、野生型/P1Tヘテロ二量体ダイニンが微小管上をステップする様子を計測することで、野生型およびP1T変異体各重鎖のステップサイズ・Dwell time・力などを明らかにすることが必要とされる。またP1T変異体はそれ自身では、微小管から解離しないにもかかわらず、野生型とのヘテロ二量体になるとプロセッシブに動くことができるということから、二つの重鎖の間に機械的な張力がかかっており、片方の重鎖がもう一方の重鎖を微小管から引き離すような仕組みが存在していることが示唆される。この機械的な張力の伝達部位としては、二つのダイニン重鎖が結合している尾部末端が最も可能性が高いと考えられたが、尾部末端に柔軟なリンカーを挿入し、尾部末端を介した張力が伝わらないよう設計した二量体組換えダイニンが、リンカーを挿入していないものと同様にプロセッシブに運動することが確認された。この結果は、ダイニン重鎖の尾部末端以外の領域に、機械的な張力を伝達できる程度の強い重鎖間相互作用を示す部位が存在することを示唆している。今後は、新たなダイニン重鎖相互作用部位を同定することによって、細胞質ダイニンのプロセッシブな運動を達成させている重鎖間の制御の実態を解明できるものと期待される。
腸上皮細胞および二枚貝中腸腺細胞へのノロウイルスVLPの結合と細胞応答

昨年度までの研究により、分化して細胞極性を獲得したヒト腸上皮様Caco-2細胞にノロウイルスUeno-7k株のVLPsを反応させると、特定の細胞集団の頂端側に結合し、組織血液型H抗原を発現する細胞との部分的相関が見られた。ノロウイルスは多くの遺伝型が知られており、感染力、感受性との関係に興味がもたれた。今年度は、Ueno-7kとは異なる型のノロウイルス株、485株およびU201株のVLPsを調製し、分化したCaco-2細胞への結合と組織血液型H抗原との局在の有無を、免疫蛍光染色後の共焦点レーザー顕微鏡観察により解析した。しかし、485株とU201株は、いずれもUeno-7k株で観察されたCaco-2細胞への結合のような明確な蛍光シグナルは観察できず、組織血液型H抗原との局在も明確にはできなかった。同じカリシウイルス科のサポウイルスVLPsもCaco-2細胞には結合しないことから、ノロウイルスVLPsのCaco-2細胞への結合は遺伝型によって大きく異なる可能性が示唆された。一方、別の研究からヒト腸上皮様細胞株にロタウイルスVLPsを添加するとサイトカイン産生が上昇する可能性が示唆されたため、ノロウイルスVLPsを用いて予備的な実験を行った結果、培養上清へのサイトカイン分泌が上昇する傾向がみられた。今後、詳細な解析と、VLPsの添加がCaco-2細胞の分化や組織血液型抗原糖鎖の発現に及ぼす影響を解析する必要がある。二枚貝中腸腺上皮組織のノロウイルスVLPs受容体の探索研究に関しては、リガンド・ブロット法によりVLPsと結合するタンパク質のバンドを同定し、そのバンドを切り出して、酵素消化後、質量分析によるタンパク質の同定を試みた。しかし、質量マッピング法では同定にいたらず、受容体候補分子をさらに分画し濃縮する必要である。1.ヒト腸上皮様細胞株のノロワイルスVLPs受容体の探索(1) VLPs受容体候補分子を高発現させるための細胞分化条件の検討:ヒト腸上皮様細胞株を、異なる培養条件(培養基質と多孔性膜などの基材)で培養し、培養上清に添加したVLPsの細胞表面への結合量の変動を、抗-VP1抗体を用いた細胞表面の光免疫組織化学と、細胞溶解液のSDS-PAGE/免疫ブロット法により解析した。その結果、腸上皮細胞の分化と対応してVLPsの結合性が上昇することを明らかにし、現時点で可能な範囲でのVLPsの結合に最適な条件を設定した。(2)腸上皮様細胞株の受容体候補分子の探索:腸上皮様細胞株を表面ビオチン化処理し、標識された形質膜タンパク質をSDS電気泳動により分画した。さらに分離したタンパク質を膜に転写し、酵素標識アビジンでビオチン化タンパク質を検出した。その結果、一部の特定のタンパク質がビオチン化されていることを確認した。2.二枚貝中腸腺上皮組織のノロウイルスVLP受容体の探索(1)吸水管から取り込まれたタンパク質の二枚貝中腸腺への移行:二枚貝(アサリ)をカゼインあるいは卵アルブミンを含む塩溶液に浸してタンパク質を取り込ませた後、貝の中腸腺から導管部と盲嚢細管部を摘出し、凍結切片を作成して固定した。洗浄後、取り込ませたタンパク質に特異的な抗体および蛍光標識二次抗体を用いて染色し、蛍光顕微鏡下で盲嚢細管上皮組織への外来タンパク質の移行、残留を確認した。(2)中腸腺組織、粘膜上に発現する糖タンパク質糖鎖の解析:糖鎖認識特異性のことなるレクチンを用いて、中腸腺での糖鎖の発現様式を解析した。その結果、組織血液型抗原と類似の構造をもつO-型糖鎖の発現は低く、N-型糖鎖の末端シアル酸を欠く糖鎖構造が優勢であると推定された。1.ヒト腸上皮様細胞株のノロウイルスVLPs受容体の探索ヒト腸上皮様細胞株の受容体候補分子の探索を行った。昨年度の結果をもとに培養腸上皮細胞の表面ビオチン化処理により膜タンパク質をビオチン標識し、アビジンカラムでビオチン化タンパク質を濃縮し、電気泳動で分離した。そのタンパク質をPVDF膜に転写して、ノロウイルスVLPsを反応させ、結合するタンパク質を探索した。しかし、VLPsの明確な結合は検出できなかった。ビオチン化される分子にバイアスがかかっており、受容体候補分子が十分には濃縮できていなかったためと推定された。表面ビオチン化に代えて、窒素キャビテータを用いて細胞の形質膜画分の調製を試みる。また、ヒト腸上皮細胞に発現するH型組織血液型抗原糖鎖とVLPsとの結合の関連性について再現性を見る実験をおこなった。H型糖鎖陽性細胞とVLPs結合細胞は必ずしも全てが一致しない、という結果が再現され、少なくとも培養細胞ではVLPs受容体はH型糖鎖のみではなく、別の因子、分子も関与することが確認された。2.二枚貝中腸腺上皮組織のノロウイルスVLP受容体の探索昨年度のアサリ組織切片の蛍光レクチン染色により、中腸腺組織および粘膜上に発現する糖タンパク質糖鎖の局在が明らかとなったため、今年度はレクチン染色陽性組織を摘出し、そこから膜画分を調製した。

穏やかな条件でタンパク質を可溶化してSDS-PAGEで分離した後、PVDF膜に転写してレクチン染色とVLPsによるリガンド・ブロット分析を行った。膜タンパク質の中にはVLPsと結合するタンパク質が存在し、レクチン染色にも陽性を示した。昨年度までの研究により、分化して細胞極性を獲得したヒト腸上皮様Caco-2細胞にノロウイルスUeno-7k株のVLPsを反応させると、特定の細胞集団の頂端側に結合し、組織血液型H抗原を発現する細胞との部分的相関が見られた。ノロウイルスは多くの遺伝型が知られており、感染力、感受性との関係に興味がもたれた。今年度は、Ueno-7kとは異なる型のノロウイルス株、485株およびU201株のVLPsを調製し、分化したCaco-2細胞への結合と組織血液型H抗原との局在の有無を、免疫蛍光染色後の共焦点レーザー顕微鏡観察により解析した。しかし、485株とU201株は、いずれもUeno-7k株で観察されたCaco-2細胞への結合のような明確な蛍光シグナルは観察できず、組織血液型H抗原との局在も明確にはできなかった。同じカリシウイルス科のサポウイルスVLPsもCaco-2細胞には結合しないことから、ノロウイルスVLPsのCaco-2細胞への結合は遺伝型によって大きく異なる可能性が示唆された。一方、別の研究からヒト腸上皮様細胞株にロタウイルスVLPsを添加するとサイトカイン産生が上昇する可能性が示唆されたため、ノロウイルスVLPsを用いて予備的な実験を行った結果、培養上清へのサイトカイン分泌が上昇する傾向がみられた。今後、詳細な解析と、VLPsの添加がCaco-2細胞の分化や組織血液型抗原糖鎖の発現に及ぼす影響を解析する必要がある。二枚貝中腸腺上皮組織のノロウイルスVLPs受容体の探索研究に関しては、リガンド・ブロット法によりVLPsと結合するタンパク質のバンドを同定し、そのバンドを切り出して、酵素消化後、質量分析によるタンパク質の同定を試みた。しかし、質量マッピング法では同定にいたらず、受容体候補分子をさらに分画し濃縮する必要である。
CMCSによるオープン学習の研究

オープン学習の考え方を基盤に置き,オープン学習支援のためのシステム検討とモデルシステム開発を行った。また,大学,小中学校の授業で運用を行った。1システム要件の検討とモデルシステムの設計オープン学習の定義を「学習者が、場所、時間、内容、学習方法に関して高い支配力をもつ環境において行われる学習のこと」とし,これを支援するシステム要件の検討をし,モデルシステムの設計を行った。モデルシステムは,教材資源モジュール,コミュニケーション支援モジュール,学習ナビゲーションモジュール,教材作成実行支援モジュール,評価支援モジュール,の各モジュールで構成される。2システムの開発各モジュールはWebベースを基本とし,インターネッ卜上で利用できることを前提に開発を行った。一部ツール(アンケート,掲示板Web簡易作成)はホームページより提供を行っている。3授業での運用システムを評価するために,大学の情報処理関連授業でモデルシステムの運用を行った。学習者は,効率よく学習できることを利点としてあげ,本システムの有効性が確認できた。4今後の課題より幅広くシステムを利用するためには,教材の質と量の確保,学習者の学習ナビゲーションに対する支援,評価システムの確立などの課題が挙げられる。また,システムをサポートする人的資源の役割の切り分けも必要になる。CMCSの考え方を活かしながら,オープン学習で必要となるシステム要件を調査・検討し,それに従って,プロトタイプシステムの開発を行った。(1)オープン学習に関する理論的枠組みの整理現在の教育現場での状況を調査・検討し、教育分野で必要な理論的な要件を整理した。その結果,現在はインターネットを中心とした利用技術のかなりの部分を応用して利用できることが明らかになった。(2)オープン学習環境で必要とされるシステム要件の検討学校現場で利用可能なシステムを想定して分散型データベースを設計し,利用者とのインターフェイス及び情報管理ツールをWEBサーバー(WindowsNT,インターネットインフォメーションサーバー)とASP(アクティブ・サーバー・ページ)を中心としたモジュールで構築することにより,オープン学習の環境が提供できることが明らかになった。(3)学習者用ツールの開発,教材リソースの開発以下のモジュールを現在開発し,試行している。・教材リソース部分-教材データベース,教材情報データベース,学習情報管理データベース・学習支援部分-学習ナビゲーションツール,学習用コミュニケーションツール,リアルタイム評価ツール・教材作成者支援部分-データ登録用システム,評価情報簡易作成ツール今後は,このプロトタイプシステムを利用して,大学の授業で試行しながら,問題点を明らかにしていく。また,より一般性が高いシステムにするための要件を検討し,そのために必要なツール類を開発する。
多次元量子井戸構造の導入による半導体レーザの超高速化の基礎研究

本研究は、量子細線やや量子箱などの多次元量子井戸構造を有する半導体レーザの超高速化の可能性および極限性能について、理論的・実験的に明らかにすることを目的としている。本年度は、まずMOCVD選択成長によるGaAs量子細線の作製と光学的性質をおこなった。SiO_2パターン上のMOCVDを用いて選択成長をおこなうことにより、一辺10nm以下ののGaAs量子細線を作製することに成功した。これは世界最小寸法である。フォトルミネッセンス(PL)スペクトルの測定により、量子細線に対応する量子準位めが明確に存在することがあきらかになった。さらにGaAs量子細線の磁気を測定してその磁場印加方向依存性を測定し、われわれが作製したサンプルには量子細線効果が確かに存在していることを示した。さらに、さまざまな寸法を有するGaAs量子細線のPLを低温においてピコ秒分光により測定することにより、量子細線閉じ込めが強くなると、GaAs量子細線中の励起子が長くなることを初めて見い出した。また、量子細線のバンド構造を強結合法やK・p摂動法を用いて求め、量子井戸と大きく異なることを示し、また、この結果に基づき量子状態の断面形状依存性、遷移行列の偏波面依存性を同らかにするとともに、量子細線界面のゆらぎとレーザ特性の関係を明らきにした。キャリア捕獲過程についても検討を行った。これらの成果は量子細線構造を有する半導体レーザの超高速化をはかるうえできわめて重要なものである本研究は、量子細線やや量子箱などの多次元量子井戸構造を有する半導体レーザの超高速化の可能性および極限性能について、理論的・実験的に明らかにすることを目的としている。これらの成果は量子細線構造を有する半導体レーザの超高速化をはかるうえできわめて重要なものである
ナノスケール領域での量子輸送現象と電子相関効果

STM(走査トンネル顕微鏡)チップを金属表面に押しつけ接触をつくると、その接触面は数個の原子からなる大変小さな断面積を持つ。この接合部分を引き伸すと、この引き伸ばす距離の関数として、電気伝導度が量子化されることが最近見出された。これは、室温でも観測される、ナノスケール領域の量子輸送現象の一つであり、エレクトロニクスにおけるサイズ縮小の要請がメソスコピックスケールからナノスケールへと進むとき、そのミクロな立場からの理解が必要となる。本研究では、STMチップと金属表面の接合部分の電子系を強結合模型で表し、チップ・表面間の電気伝導度を数値的に求めた。接合部分を引き伸ばすことが、この模型では、電流方向の最近接原子間の電子の飛び移り積分の絶対値を小さくすることに対応すると考えた。また、実際に形成されている接合部分が断面積一定の理想的な形状を持たず、くびれ構造をもつことを模型に反映させるため、接合の最外部分の原子に散乱ポテンシャルを加えた。第1ボルン近似の枠内での数値計算の結果をもとに、電気伝導度の量子化の原因、散乱ポテンシャルの影響等を明らかにした。すなわち、1.接合部分を引き伸ばすにつれて、サブバンドのバンド幅が減少し、フェルミレベルと交差するバンド数が減少する。このため、引き伸ばす距離の関数として電気伝導度は量子化される。2.この系で電気伝導度が理想的な階段状の変化を示さない理由は、散乱ポテンシャルの影響であり、階段状の変化からのずれは、電流方向の電子が持つ運動エネルギーに強く依存することを示した。
大腸菌由来ヒトリコンビナント骨形成因子変種による骨誘導

大腸菌を用いた骨形成因子作製精製法では、以前より行われているチャイニーズハムスター卵巣細胞などの哺乳動物の細胞を利用する方法に比べ、非常に安価で容易に骨形成因子を大量生産することが可能である。もし、この手法で有効な骨形成因子が作製出来るなら、霊長類では齧歯類に比べ骨形成活性が低く、臨床において大量の骨形成因子が必要となるという問題点を解決することが可能である。われわれは本研究費補助金を受け、大腸菌を用いた骨形成因子作製精製法に工夫を凝らし、これまで不可能とされてきた十分な骨誘導活性を持つ骨形成因子変種を得ることに成功を収めた。この大腸菌由来骨形成因子は、哺乳動物細胞由来骨形成因子と比較しても、より骨誘導活性が高く、非常に有用であると考えられる。さらに、少量の骨形成因子で少しでも大量の骨再生を得るべく、エルカトニン、線維芽細胞成長因子との併用や高圧酸素療法の利用による骨誘導活性の増強効果を検索し、各々の有効性を確認した。続いてわれわれは骨形成因子発現アデノウイルスベクターを利用することにより、有効性が高く、安価で、臨床使用に際し、有用な方法を検索した。免疫抑制剤を利用すれば、骨形成因子発現アデノウイルスベクターでの遺伝子導入法は蛋白質を直接使用する方法に比べ、有効性が高いことは明らかである。しかし、全身への免疫抑制剤投与には副作用が生ずる可能性があり、より全身への影響の少ない手法について検討した。タイプコラーゲンをアデノウイルスベクターの担体として使用した場合、ベクターが徐放化され効果が持続するばかりか、免疫反応を押さえることが出来、本ベクターによる骨誘導が可能であることが確認された。一方、免疫抑制剤の少量局所投与でも十分な骨誘導活性を示すことも確認出来た。本研究結果より、大腸菌由来骨形成因子変種および骨形成因子遺伝子導入法を利用した骨再生は臨床応用可能なことが示唆された。大腸菌を用いたrhBMP-2作製法では、CHO細胞などのを用いる方法に比べ、非常に安価で容易に大量生産することが可能になり、臨床使用へ向け大きな前進を遂げることになる。本年度は、計画に従い、大腸菌由来のrhBMP-2の調整および活性検定を行った。CO_2インキュベーター内で、大腸菌にrhBMP-2を発現させ、培養液中のすべての蛋白質から、rhBMP-2を単離精製した。精製したrhBMP-2をタイプIコラーゲン(徐放系となり得る担体)と混合、凍結乾燥した後、円板状に成形した。この円板をラット下腿部筋肉内に埋入し、21日後に屠殺することにより、生物検定(軟X線学的、組織学的、生化学的)を行った。対照としては、CHO細胞由来のrhBMP-2を用い、同様に埋入物を作成し、同じように生物検定を行い、比較検討に用いた。軟X線学的、組織学的所見より、われわれの単離精製した大腸菌由来rhBMP-2はCHO細胞由来rhBMP-2と同様に、ラット下腿部筋肉内に骨組織を誘導した。また、生化学的な定量検定により、この大腸菌由来rhBMP-2がCHO細胞由来rhBMP-2に劣らぬ骨誘導活性を持つことが分かった。哺乳類以外の細胞で、活性型二量体のrhBMP-2を作製することは不可能とされていたが、今回、大腸菌で作成したrhBMP-2の骨誘導活性を生物検定で確認できた。また、その活性はCHO細胞由来のrhBMP-2に劣らないことから、臨床使用の可能性が示唆された。大腸菌を用いたrhBMP-