hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再生医療への応用を目指したコンドロイチン硫酸の細胞分化制御因子としての機能解析

コンドロイチン硫酸(CS)は、あらゆる組織の細胞表面や細胞外マトリックスに分布し、細胞の接着、増殖、分化や形態形成など様々な現象に関与する。本研究では、細胞分化制御因子としてのCSの潜在的特性を再生医療分野へ応用してゆくための基盤づくりを主目的として、「神経突起形成」や「軟骨形成」におけるCSの機能解析を行い、以下の成果を得た。1)高硫酸化CSによる神経突起伸長の制御機能の発現には、すでに同定したcontactin-1を含め、複数のCSレセプター分子が介在することを見出した。2)時期特異的なCSの発現が、正常な軟骨分化の進行に重要であることがわかった。コンドロイチン硫酸(CS)はあらゆる組織の細胞表面や細胞外マトリックスに分布し、細胞の接着、増殖、分化や形態形成など様々な現象に関与する。本研究では、細胞分化制御因子としてのCSの潜在的特性を再生医療分野へ応用してゆくための基盤づくりを主目的として、CSが豊富に存在する脳神経系の「(1)神経突起形成」や軟骨組織の「(2)軟骨形成」をモデルに、CSの役割とその作用メカニズムの解明を試みた。(1).高硫酸化構造をもつCSバリアントであるCS-DやCS-Eには、神経突起の伸長を促進する作用があるが、両高硫酸化CS基質上で促進される神経突起の形態は明らかに異なり、CS-E基質上では、軸索様の長い神経突起の形成が観察されるのに対し、CS-D基質上では、樹状突起様の比較的短い(おそらく未熟な)神経突起が複数本観察されるにすぎない。CS-DとCS-Eの混合基質上で培養した海馬神経細胞の形態を観察したところ、混合基質中に占めるCS-Dの割合が増加するにつれて、CS-E誘導性の長い神経突起の伸長が抑制され、複数本の神経突起をもつCS-Dに特有の形態に収束する傾向が観察された。したがってCS-Dには、CS-E誘導性の神経突起の伸長を打ち消す効果があり、CSによる神経突起伸長阻害のメカニズムの解明に向けて、CS-Dが良いモデル糖鎖となり得る可能性を見いだした。(2).軟骨分化におけるCSの機能を明らかにする目的で、モデル細胞株であるATDC5細胞の軟骨分化に同調した発現変化を示すコンドロイチン4-O-硫酸基転移酵素-1(C4ST-1)の発現をノックダウンしたところ、C4ST-1により合成・修飾されるCSの発現が減少するとともに、軟骨基質産生を伴う軟骨細胞への分化過程が著しく障害されることが判明した。このC4ST-1ノックダウン細胞では、軟骨分化誘導因子であるBMP4のシグナル伝達が減弱していることがわかった。本研究では、細胞分化制御因子としてのCSの潜在的特性を再生医療分野へ応用してゆくための基盤づくりを主目的として、CSが豊富に存在する脳神経系の「1.神経突起形成」や軟骨組織の「2.軟骨形成」をモデルに、CSの役割とその作用メカニズムの解明を試みた。1.高硫酸化構造をもつCSバリアントであるCS-DやCS-Eには、神経突起の伸長を促進する作用があることが知られている。昨年度の本研究課題により、CS-DとCS-Eの混合基質上で培養した海馬神経細胞の形態観察から、CS-Dには、CS-E誘導性の神経突起の伸長を打ち消す効果があり、CSによる神経突起伸長阻害のメカニズムの解明に向けて、CS-Dが良いモデル糖鎖となり得る可能性を見出した。この結果を踏まえ、CS-DおよびCS-Eに対する新たなCSレセプター候補分子の探索を行った。その結果、CS-DおよびCS-Eに高い結合親和性を示す細胞接着分子を複数見出し、そのうちの一つに、少なくとも各高硫酸化CSに対する感受性を増大させる効果があることがわかった。これらの結果より、高硫酸化CSによる神経突起伸長の制御機能の発現には、すでに同定したCNTN-1を含め、複数のCSレセプター分子が介在しているものと考えられた。2.軟骨分化におけるCSの機能を明らかにする目的で、ATDC5細胞において、軟骨分化に同調した発現変化を示すコンドロイチン4-O-硫酸基転移酵素-1(C4ST-1)を過剰発現させたところ、予想に反し、軟骨分化の進行が停滞することが判明した。これらの結果から、時期特異的なCSの発現が、正常な軟骨分化の進行に重要であることがわかった。
モデルポテンシャル法による固体表面への吸着反応の理論的研究

すでに公表している遷移金属元素のモデルポテンシャルに続いて,LiからRnまでの典型元素に対してのモデルポテンシャルを完成させた.得られたモデルポテンシャルの信頼性を確かめるために,As_2の分光学データの計算をSCF,MCSCF,MRSDCIの各レベルで行い,精度の高い基底関数を用いた全電子計算の結果と比較した.また,CsX,BiX(X=F,Cl,Br,I),XeF_2,XeF_4,IF_2^-,IF_4^-について計算を行い,全電子計算あるいは実験との比較を行った.これらの比較の結果,今回のモデルポテンシャルは高精度の全電子計算の結果をよく再現し,また,結合の弱い原子についても実験値をかなりよく再現することが分かった.SO2分子はCu,Ag,Pdなどの金属では分子面が金属表面に垂直に吸着することが知られている.最近,Ni(111)面上では分子面が表面に平行に吸着することが実験により明かとなった.これらの吸着の機構を分子軌道法により明らかにするために(111)面のモデルとして4原子クラスターや7原子クラスターを用い,計算を行った.計算の結果,SO_2分子はCu(111)面上では分子面を表面に垂直にO原子をしたに向けて配向した構造が安定であり,Ni(111)面上では平行に配向した構造が安定構造であることが分かった.すでに公表している遷移金属元素のモデルポテンシャルに続いて,LiからRnまでの典型元素に対してのモデルポテンシャルを完成させた.得られたモデルポテンシャルの信頼性を確かめるために,As_2の分光学データの計算をSCF,MCSCF,MRSDCIの各レベルで行い,精度の高い基底関数を用いた全電子計算の結果と比較した.また,CsX,BiX(X=F,Cl,Br,I),XeF_2,XeF_4,IF_2^-,IF_4^-について計算を行い,全電子計算あるいは実験との比較を行った.これらの比較の結果,今回のモデルポテンシャルは高精度の全電子計算の結果をよく再現し,また,結合の弱い原子についても実験値をかなりよく再現することが分かった.SO2分子はCu,Ag,Pdなどの金属では分子面が金属表面に垂直に吸着することが知られている.最近,Ni(111)面上では分子面が表面に平行に吸着することが実験により明かとなった.これらの吸着の機構を分子軌道法により明らかにするために(111)面のモデルとして4原子クラスターや7原子クラスターを用い,計算を行った.計算の結果,SO_2分子はCu(111)面上では分子面を表面に垂直にO原子をしたに向けて配向した構造が安定であり,Ni(111)面上では平行に配向した構造が安定構造であることが分かった.
衝撃荷重を受ける接着接合の界面力学特性と強度評価

本研究課題では接着接合に焼きばめを併用した接着焼きばめ接合体に関して,三次元弾塑性有限要素法と弾性論による解析の両手法による解析及び材料実験とにより,衝撃荷重下での力学特性、さらに疲労試験を行いこの接合体の疲労強度耐久性を評価推定することも目的としている。得られた結果は以下のとうりである。(1)本年度の主研究項目は接着-焼きばめ接合体の疲労強度である。中空軸に嫌気性接着剤を塗布し,これにリングを焼きばめした接着-焼きばめ接合体の接合内の応力分布を軸対称三次元弾性論による解析方法を用いて,特に接着界面の角部近傍の特異応力をより正確に明らかにした。この界面の角部の応力を用いて接合体の疲労強度推定を行う。このためリングの材料定数、寸法などが界面の応力分布に及ぼす影響を数値的に明らかにした。(2)(1)の場合の疲労試験を行った.疲労試験にあたっては、中空軸及びリングの材料定数比,リングの厚さ及び焼きばめしろ(はめ合い公差)などの影響を実験的に明らかにした。この結果静的応力分布から求めた界面応力分布の約1/5の応力が疲労限度となることを明らかにした。(3)実験結果と解析結果からの応力を用いて、接着-焼きばめ接合体の疲労強度推定のための簡単な方法として、概略静的強度の1/5を疲労強度とすることが推奨できた.本研究課題では接着接合に焼きばめを併用した接着焼きばめ接合体に関して,三次元弾塑性有限要素法と弾性論による解析の両手法による解析及び材料実験とにより,衝撃荷重下での力学特性、さらに疲労試験を行いこの接合体の疲労強度耐久性を評価推定することも目的としている。(3)実験結果と解析結果からの応力を用いて、接着-焼きばめ接合体の疲労強度推定のための簡単な方法として、概略静的強度の1/5を疲労強度とすることが推奨できた.本研究課題では,接着-焼きばめ接合体に静的及び衝撃荷重が作用するときの接着層と接合体の応力分布及び応力伝播に関して研究を行った。えられた結果は以下の通りである。(1)軸を中実円柱,リングと接着層を中空円筒に置き換え,軸対称三次元弾性論に基づき,接着-焼きばめ接合体に抜き荷重及びねじり荷重が作用する場合の接着層内の応力分布を解析する方法を示した。(2)数値計算により,リングの縦弾性係数,焼きばめ代,リングの外径,接着層厚さ,接着層の縦弾性係数及びはめ合い長さ(リング高さ)が接着層界面の応力分布に及ぼす影響を調べた。(3)ねじり荷重を受ける接着-焼きばめ接合体の場合にも数値計算により各因子が接着層界面の応力分布に及ぼす影響を調べた。静的抜き荷重及びねじり荷重が作用する場合の接着-焼きばめ接合体の強度実験を行い,解析結果は実験結果とかなりよく一致することが示され,さらに焼きばめ接合体に比べて本接合体の有用性を示した。(4)衝撃抜き荷重を受ける接着-焼きばめ接合体の衝撃応答実験を行い,リングの縦弾性係数,外径等の各因子が界面の応力伝播に及ぼす影響を実験的に調べた。本研究課題では,焼きばめ接合体に接着を併用する接着-焼きばめ接合体に静的及び衝撃荷重が作用するときの接着層と接合体の応力分布及び応力伝播に関して研究を行った。えられた主な結果は以下の通りである。(1)軸対称三次元弾性論に基づき,接着-焼きばめ接合体に抜き荷重及びねじり荷重が作用する場合の接着層内の応力分布を解析する方法を確立した。さらに有限要素法による汎用解析プログラムの作成を行った。簡易推定方法により界面応力を求め、厳密解との比較も行った。破壊は荷重が作用しないリング下端面で応力特異性を生じ,この位置から破壊が開始することが判明した。リングの縦弾性係数,リング外径の影響も明らかにした。(3)衝撃軸方向荷重を受ける接着-焼きばめ接合体の応力応答を有限要素法プログラムDYNA3Dを用いて行った。荷重作用端界面で大きな応力が発生することが分かった。破壊はこの荷重作用端界面から発生することが推測された。リングの縦弾性係数,外径及びはめ合い長さが応力応答挙動に及ぼす影響を示した。

(4)衝撃抜き荷重を受ける接着-焼きばめ接合体の衝撃応答実験を行い,リングの縦弾性係数,外径等の各因子が界面の応力伝播に及ぼす影響を実験的に調べた。本研究課題では接着接合に焼きばめを併用した接着焼きばめ接合体に関して,三次元弾塑性有限要素法と弾性論による解析の両手法による解析及び材料実験とにより,衝撃荷重下での力学特性、さらに疲労試験を行いこの接合体の疲労強度耐久性を評価推定することも目的としている。得られた結果は以下のとうりである。(1)本年度の主研究項目は接着-焼きばめ接合体の疲労強度である。中空軸に嫌気性接着剤を塗布し,これにリングを焼きばめした接着-焼きばめ接合体の接合内の応力分布を軸対称三次元弾性論による解析方法を用いて,特に接着界面の角部近傍の特異応力をより正確に明らかにした。この界面の角部の応力を用いて接合体の疲労強度推定を行う。このためリングの材料定数、寸法などが界面の応力分布に及ぼす影響を数値的に明らかにした。(2)(1)の場合の疲労試験を行った。疲労試験にあたっては、中空軸及びリングの材料定数比,リングの厚さ及び焼きばめしろ(はめ合い公差)などの影響を実験的に明らかにした。この結果静的応力分布から求めた界面応力分布の約1/5の応力が疲労限度となることを明らかにした。(3)実験結果と解析結果からの応力を用いて、接着-焼きばめ接合体の疲労強度推定のための簡単な方法として、概略静的強度の1/5を疲労強度とすることが推奨できた。
バブル期前後の縦断的データでみた就労状況の変化が身体的・心理的健康に及ぼす影響

バブル期以降の「失われた90年代」は、様々な形で日本人の生きる姿に深刻な影響を及ぼし始めている。日常生活の安寧さや凡庸さは、より善く人間が生きて行こうとする時に不可欠な条件となる。日常生活における心理的充足感(LSI)の高さは生活の糧を得る労働の場での活力の源泉であり、あるいは家庭生活の豊かさと表裏一体である。同時に身体の健康度の優れていることは安寧な生活の必要条件でもある。本研究では、職場や職業における就労状況の変化が「心理的健康度」、「身体的強壮度」、「基礎医学的健康度」に及ぼす影響の様態を明らかにし、また、これらの変容に寄与すると考えられる外的(環境的)・内的(個体)因子を検索・構造化することを目的とした。得られた結果の主要な点は以下のようになる。1.経済指標と日本人の疾病、死因内容の変遷との関係について行政統計データを交差相関係数によって検討したところ、特に顕著な時差的関連は認められなかった。2.日本人成人就労者の7つのフィットネス測定値を因子分析した結果、肥満と循環器系因子、体躯の筋力因子、柔軟性の因子が確認された。これらフィットネス因子LSI27項目を検討したが、特に顕著な関連は認められなかった。3.就労者の縦断的なフィットネス検査値を10年間隔で獲得し、10年間のLSI変化との関連を検討した。LSI変化度と関連があったのは女子では最大酸素摂取、男子では柔軟性であることがわかった。4.この他、動作(スタンツ)系テストを用いた年齢予測モデルの作成、ロジスティック回帰分析を用いた血圧値と健康習慣の関連性検討を行い、それぞれ個別論文としてまとめた。本年度は骨密度に関するデータ収集とその解析を実施した。骨密度の測定は超音波法に基づく測定装置FURUNO-CM100を用いたが、その信頼性検定を中心に30名の成人男女について実施した。くり返し法で再現性を検討したところ、30名の被験者の2回測定値間には相関係数(r)0.876が得られ、また2回の測定値間の平均差を対応のあるt検定で検討したところ、t=0.978(p>0.05,NS)となった。以上の結果による限り、超音波法による本装置は今後の健康指標データ収集に有効であることがわかった。また、関連文献のうち、健康事象と経済変動に関して検討したものの収集と解析を行った。特にThorel, T., and Myrhed, B.(1979),Intr'l J. Epidemiology 6:17-21には心筋梗塞と労働上の変化との関係が明らかにされており、「失業や責任が軽減される事態」などがCHD発症に関与していることが示されている。今後、単行本を含めた資料から労働負担、労働態様と健康指標変化との関係を検討していきたい。長崎県鷹島町はかつていわゆるバブル期に数百人の健康度検査を実施した自治体であり、同町の現在の健康指標に関する資料の収集を行い、同時に産業構造の変化についてもいくつかの指標を得た。この結果は資料論文として現在印刷中である。最も規模の大きい庄原市データについても、LSIと体力の関連をアジア大平洋スポーツ科学会議2001において発表を行った。今年度の主たる実績は以下のようである。すなわち「データ収集」においては、1)庄原市民を対象に骨密度測定を199名(男121名、女78名;年齢1884歳)について実施し、併せてこれらの被験者の運動実施状況など、生活行動調査を試みた。また、「データ解析」においては、2)庄原市民の生活行動調査のうち、生活充実度(LSI)27項目の因子構造を明らかにするため、factor analysisを適用し、3つの因子の抽出に成功した。

さらに現在、庄原市民についての第2次データを収集しようとしており、総計456名に及ぶ第1次データめ2/3を確保できるように実施中である。部分的なデータの解析結果から、食物の選択行動には顕著な性差(gender difference)が認められることが明らかになっているが、この点はラットを用いた動物実験でも確認されている。次年度には、これらのデータ統合化の結果を学会雑誌などに報告予定である。本年度は、従来の研究結果について1)口頭発表や論文発表を実施し、2)収集した論文の分類整理を実施し、3)縦断的なデータの拡充を行った。1)骨密度に関するデータ収集とその解析を実施した。骨密度の測定は超音波法に基づく測定装置FURUNO-CM100を用いたが、その信頼性検定を中心に30名の成人女子について実施した。さらに骨密度と身体運動経験水準別、年齢を共変量に共分散分析によって実施し、その結果を連合王国Cambridge大学での第10回International Association of Biomedical Gerontology(IABG10)にて発表し、概要はBiogerontology vol.4に掲載されている。また、男女の性差を検討した結果を第53回日本体育学会大会にて発表した。以上の結果、骨密度の改善には週1回程度の身体運動が有効であることがわかった。2)また、関連文献のうち、ストレスと健康事象に関して検討したものの収集と解析を行った。特に虚血性心疾患(CHD)と心理的要因の関係について(1)相互関係を認めるか、(2)認めないか、(3)男女の性差が存在するかを焦点に分類を実施した。このうち、Sirois, B.C.とBurg, M.M.(2002,Behavioral Modification vol.27)にはCHD患者に対しネガティブな感情の状態を改善するための介入(intervention)研究が整理されており、本研究課題にとって多くの示唆に富む論文であることがわかった。3)庄原市民データの収集を20歳代から60歳代までの幅広い年齢層に対して実施した。内容は体格と体組成、最大酸素摂取量、握力、バランス機能、筋持久力、体前屈柔軟性、血圧、骨強度である。10年間を隔てた2つの縦断的なデータをノンパラメトリツク分散分析によって検討したところ、男子では体重、最大酸素摂取量、筋持久力に有意な変化が認められ、女子ではバランス機能、柔軟性に有意な変化が認められた。こうした結果は本年中に国際学会、国内学会にて口頭・論文発表を行う予定である。バブル期以降の「失われた90年代」は、様々な形で日本人の生きる姿に深刻な影響を及ぼし始めている。日常生活の安寧さや凡庸さは、より善く人間が生きて行こうとする時に不可欠な条件となる。日常生活における心理的充足感(LSI)の高さは生活の糧を得る労働の場での活力の源泉であり、あるいは家庭生活の豊かさと表裏一体である。同時に身体の健康度の優れていることは安寧な生活の必要条件でもある。本研究では、職場や職業における就労状況の変化が「心理的健康度」、「身体的強壮度」、「基礎医学的健康度」に及ぼす影響の様態を明らかにし、また、これらの変容に寄与すると考えられる外的(環境的)・内的(個体)因子を検索・構造化することを目的とした。得られた結果の主要な点は以下のようになる。
積極的に導入した変形双晶によるマグネシウム合金の疲労き裂進展抑制の可能性

強い底面集合組織を有する多結晶マグネシウム合金展伸材の疲労き裂進展挙動に及ぼす変形双晶の影響について調査した。その結果、き裂先端に予め存在する変形双晶は集合組織に関係無く(圧延材および押出材ともに)疲労き裂進展速度に大きな影響を及ぼさないばかりか,疲労き裂の進展を抑制する。その程度は変形双晶の体積分率に依存し、最適な体積分率が存在する。さらに,疲労き裂は変形双晶の界面あるいはその近傍を選択的に進展することはない。多結晶マグネシウム合金は特有の強い底面集合組織を有している。このような組織に起因して負荷時に変形双晶が容易に形成される。一般に変形双晶は破壊の起点あるいはき裂の進展経路と考えられているが,最近,申請者は変形双晶が疲労き裂進展抵抗となりうる可能性が示唆される実験結果を得た。そこで本研究では,疲労き裂の進展し難い多結晶マグネシウム合金のミクロ組織を提案するため,結晶粒径および集合組織の異なる多結晶マグネシウム合金を用いて「疲労き裂進展メカニズムに及ぼす変形双晶の影響」について統一的・包括的な理解を得ることを目的とする。本年度は,AZ31マグネシウム合金圧延材について,体積率の異なる変形双晶が予め導入されたサンプルを用いて,疲労き裂進展挙動を調査した。また,結晶粒径および集合組織の異なるAZ31マグネシウム合金について,応力比の異なる(すなわち,疲労き裂進展中に変形双晶が形成される圧縮荷重を繰返し負荷する)疲労き裂進展挙動を調査した。現在までに得られた結果を以下にまとめる。1.き裂先端に予め導入されたc軸引張(10-12)変形双晶によって疲労き裂進展速度が抑制された。抑制の程度は変形双晶の体積率に依存し,最適な体積率が存在する。2.疲労き裂進展中に動的に形成されるc軸引張(10-12)変形双晶は,疲労き裂進展速度を変化させる。結晶粒径が粗大な場合では,集合組織に依存して疲労き裂進展速度を増加あるいは低下させる。一方で,結晶粒径が非常に微細な場合では,疲労き裂進展速度に大きな影響を及ぼさない。最終年度に実施した研究による主な成果は以下である。結晶粒径が約40μmであるAZ31マグネシウム合金圧延材の応力比R=0.1での疲労き裂進展試験において,圧延方向に平行な圧縮負荷によって疲労き裂前方に予め形成されたc軸引張型(10-12)変形双晶は疲労き裂進展速度を加速することはない。また,研究期間全体を通じて実施した多結晶マグネシウム合金の疲労き裂進展挙動に及ぼす変形双晶の影響に関する研究によって得られた知見を以下にまとめる。1.結晶粒径が約40μmであるAZ31マグネシウム合金圧延材において、板厚方向に平行な引張塑性変形によってき裂先端に予め形成されたc軸引張型(10-12)変形双晶は疲労き裂進展速度を抑制する可能性がある。また,き裂進展の抑制の程度は変形双晶の体積分率に依存し、最適な体積分率が存在する。疲労き裂は変形双晶の界面あるいはその近傍を選択的に進展することはない。2.結晶粒径が約40μmであるAZ31マグネシウム合金圧延材において、圧延方向に平行な圧縮塑性変形によって疲労き裂前方に予め形成されたc軸引張型(10-12)変形双晶は疲労き裂進展速度を加速することはない。また,疲労き裂は変形双晶の界面あるいはその近傍を選択的に進展することはない。3.疲労き裂進展中に動的に形成されるc軸引張型(10-12)変形双晶は、疲労き裂進展速度を変化させる。結晶粒径が粗大な場合では、集合組織に依存して疲労き裂進展速度を増加あるいは低下させる。一方で、結晶粒径が非常に微細な場合では、疲労き裂進展速度に大きな影響を及ぼさない。平成26年度に計画していた研究項目の内,疲労き裂進展経路近傍の組織観察,については十分な実験・検討を行うことができなかった。一方で,平成27年度に計画していた結晶粒径および集合組織の異なるAZ31マグネシウム合金押出材の調査,について実験を進めることができた。以上より,研究全体としてはやや遅れていると評価する。工学平成26年度に引き続き,「疲労き裂進展メカニズムに及ぼす変形双晶の影響」について統一的・包括的な理解を得ることを目的として,疲労き裂進展経路近傍の組織観察を中心に研究を行う。発表を計画していた複数の国内学会参加のための旅費が,研究の進捗の遅れ等によって消化されなかったためである。平成27年度の研究費は当初計画である消耗品として,切断・研磨関係消耗品,光学・電子顕微鏡関係消耗品,油圧疲労試験機消耗品,薬品・試薬として使用する。旅費として国内学会発表,および国外学会発表にかかる旅費等として使用する。また,その他として機器使用料として使用する。
次世代AI・IoT時代の情報法におけるコア原理とリバランスに関する日米欧比較研究

本年度には、本交付申請書の研究目的欄に記した3つの軸の下での成果として、主に、以下の2つが挙げられる。第1に、著作権法の例外・権利制限規定を「ユーザーライツ」として概念化しようとする近年の議論動向を取り上げ、その意義や課題等を検討することを通じて、表現の自由と著作権といういずれも重要な諸価値間の調整においては、AIやアルゴリズムの社会応用といった情報環境の変化に伴い、従来のバランスのとり方を不断に見直していく必要があり、そうしたいわば<リバランス>の営為を担保するチェックとしての機能が、ユーザーライツ概念には含意されていること等を明らかにした(後掲の研究発表欄の「表現の自由と著作権」を参照)。第2に、本研究の中間的な成果物として、例えば、第10回国際憲法学会世界大会では、近年のアメリカにおいて、(1)政府が監視にあたりその協力に依拠してきた、「監視の中間媒介者」と評されるネット上のサービスを提供する民間事業者が、一部の限られた場面ながらも、エンドユーザーの権利利益のための擁護者として立ち現れて、政府による秘密裡の監視に抵抗するという興味深い事象も見出せること、そして、(2)もし公的部門と民間部門を横断するこうした新たな形での権力分立ないしは「抑制と均衡」がレジリエントに機能するのであれば、ブラックボックスとされるアルゴリズムの応用が国家安全保障での監視という秘匿性の高い分野で進められることに伴う、いわば二重の秘密性には、やや逆説的ではあるものの、希求されるべき諸価値の実現を支える新たな保護措置を試行する場として仕える可能性も秘められていること、等を指摘した(後掲の研究発表欄の「Free Speech, National Security, and Privacy under Stress of Algorithmic Surveillance」等を参照)。本年度は、前掲の「研究実績の概要」欄に記載した国際憲法学会世界大会に加えて、比較法国際アカデミーが主催する4年に1度の「比較法国際会議」においても、本研究の中間的な成果物である英語での論稿を発表する機会に恵まれ、また、世界中から集った法学等の関連分野の研究者・実務者から本研究の構想・計画・成果について高い評価を得ることができ、さらに、ヒアリング調査・ディスカッション・本研究に対するレビューも、次年度以降に予定していた分も含めて効率的に実施することができたことから、本研究は、当初の計画以上に進展していると言える。本研究は、前掲の「研究実績の概要」欄および「現在までの進捗状況」欄に記載したように、当初の計画以上に進展しており、研究遂行上の支障等は生じていないため、今後も交付申請書に記載した研究実施計画に基づいて遂行することとしたい。本年度は、本研究期間の初年度であり、交付申請書に記載した研究実施計画に基づき、まず、本研究の基盤的なリサーチとして、本研究の3つの軸の中でも特に第2の軸(個別具体的な課題の検討)に重点を置き、判例・法令・学説等の文献研究等を行った。その研究成果として、主に、以下の2つが挙げられる。第1に、表現・情報の自由と検閲・差止め・事前抑制に関する日・英・米の主要判例についてさらに分析を進め、比較考察を行う作業(後掲の研究発表欄の「北方ジャーナル事件」を参照)を通じて、革新的技術の発達の下での社会変容の含意と課題解決の方向性を探るにあたっては、個別課題をめぐる対抗利益間のバランスのとり方をより開かれた形で不断に見直すとともに、関連する法制度のコアとなる価値原理の考察を深めること等の必要性を指摘し、本研究のベースとなるスタンスの意義を明確にした。第2に、中国・復旦大学で開催されたShanghai Forum 2017での招待講演では、人口知能(AI)やモノのインターネット(IoT)等の先端的技術の具体的な社会応用例の一つとして、検索エンジンのアルゴリズムに基づく検索結果の削除請求をめぐるプライバシー関連事案を取り上げ、EU・米・日の判例分析に基づき、国境を越えて複雑に絡み合う関係主体間のベネフィットと責任の配分のあり方、また、グレーゾーンの事案における判断基準の明確化といった、共通の課題の所在とその対応における日本法の位置づけを明らかにした(後掲の研究発表欄の「Privacy and the“Right to be Forgotten"in a Japanese Context」を参照)本年度は、前掲の「研究実績の概要」欄に記載したShanghai Forum 2017での招待講演の機会を得たことに加えて、アムステルダム大学情報法研究所への海外出張等を通じて、本年度に計画していた文献研究や関連法分野の研究者へのヒアリング調査等のみならず、2年目以降に計画していた理工系・人文社会系等の分野の研究者や規制当局者・関係事業者等へのヒアリング調査等についても、効率的に行うことができた。そのため、本研究は、当初予定よりも早期かつ順調に進んでいると評価できる。

第2に、本研究の中間的な成果物として、例えば、第10回国際憲法学会世界大会では、近年のアメリカにおいて、(1)政府が監視にあたりその協力に依拠してきた、「監視の中間媒介者」と評されるネット上のサービスを提供する民間事業者が、一部の限られた場面ながらも、エンドユーザーの権利利益のための擁護者として立ち現れて、政府による秘密裡の監視に抵抗するという興味深い事象も見出せること、そして、(2)もし公的部門と民間部門を横断するこうした新たな形での権力分立ないしは「抑制と均衡」がレジリエントに機能するのであれば、ブラックボックスとされるアルゴリズムの応用が国家安全保障での監視という秘匿性の高い分野で進められることに伴う、いわば二重の秘密性には、やや逆説的ではあるものの、希求されるべき諸価値の実現を支える新たな保護措置を試行する場として仕える可能性も秘められていること、等を指摘した(後掲の研究発表欄の「Free Speech, National Security, and Privacy under Stress of Algorithmic Surveillance」等を参照)。本年度は、前掲の「研究実績の概要」欄に記載した国際憲法学会世界大会に加えて、比較法国際アカデミーが主催する4年に1度の「比較法国際会議」においても、本研究の中間的な成果物である英語での論稿を発表する機会に恵まれ、また、世界中から集った法学等の関連分野の研究者・実務者から本研究の構想・計画・成果について高い評価を得ることができ、さらに、ヒアリング調査・ディスカッション・本研究に対するレビューも、次年度以降に予定していた分も含めて効率的に実施することができたことから、本研究は、当初の計画以上に進展していると言える。本研究は、前掲の「研究実績の概要」欄および「現在までの進捗状況」欄に記載したように、当初予定よりも順調に進展しており、研究遂行上の支障等は生じていないため、今後も交付申請書に記載した研究実施計画に基づいて遂行していく。本研究は、前掲の「研究実績の概要」欄および「現在までの進捗状況」欄に記載したように、当初の計画以上に進展しており、研究遂行上の支障等は生じていないため、今後も交付申請書に記載した研究実施計画に基づいて遂行することとしたい。本年度に国際会議・国際学会での発表等を行うための海外旅費について、当初、開催地や渡航期間の関係で費用が高額となることを想定して予算を確保していたところ、開催地が近隣となり旅程も短期間となったため、海外旅費に差額が生じた。次年度以降も海外での国際会議等への参加を予定しており、また、海外旅費は開催地や季節による費用の変動の幅が大きいため、次年度使用額は引き続き旅費として使用する予定である。
ササの一斉開花・枯死を契機とした森林動態の解明

秋田県のブナ天然林において、以下のフィールド調査を行った。ブナ実生バンク形成のための必要条件を明らかにするために、ブナの種子落下量、実生の動態、および小哺乳類の個体群密度を調査した。その結果、ササが1996年に枯死した閉鎖林冠下のサイトでは捕食害により死亡する実生の割合が低く、もっとも生存率が高かった。種子の落下量が多かった1997年や2000年と比較して、実生発生前年の種子落下密度は低かった。しかし、第一成長期後の実生の生存率は1998年や2000年よりも高かった。したがって、ブナの実生の生存率は、種子落下量よりも、野ネズミの個体群密度により変動すると考えられた。豊作による大量結実がなくても、野ネズミの個体群密度が低い年にはブナの実生の生存率が高く、同齢集団が形成されることがわかった。しかし、豊作年と比較すると秋の定着実生密度は低かった。今後は、種子落下量と野ネズミの個体群密度の組み合わせにより変動するブナの生存率と個体数の変動が、実生バンク形成メカニズムに果たす役割について明らかにする必要がある。そのためには、今後も継続してブナと野ネズミのデモグラフィーを調査する必要がある。ササ一斉枯死による空間的な捕食回避効果は、当年でも確認された。しかし、この効果はササ一斉枯死後、経過年とともに変化した。その理由は、ササの枯死および回復過程が群落単位で不均一なためである。ササの回復は林冠の状態により不均一であるが、それとともに、一斉枯死時に生残していた非開花個体の衰弱が著しいためである。従って、現在のように林冠とササの状態を組み合わせた4区分の調査のみでは、今後のブナの実生バンク再生過程を把握することが困難であると考えられた。従って、現在の調査に加え、群落全体の不均一性をカバーできる調査デザインを検討する必要がある。以上のことから、ササ型林床を持つブナ林は、今まで考えられてきたような単純な系でないことが明らかになってきた。再生過程は非常に不均一であり、この不均一性をもたらす要因には生物的な要因が関与しているため、常に動的である。したがって、今後の再生過程についても、あらゆる側面からとらえ、再構築する必要がある。毎木調査の範囲を1haから2haに拡大し、広範囲での樹木個体群構造を調査した。また、群落の垂直構造から各樹種の生活型を明らかにした。そして、ササ被覆下での稚樹センサスの結果と併せて各樹種の一連の生活史を通した個体群構造の変化を明らかにし、群落の更新履歴を推定した。広範囲の毎木調査から、栄養繁殖により連続的な個体群構造を示す樹種と、単幹が比較的連続に存在する樹種、そしてサイズが大きい単幹が断続的に分布する樹種の3タイプが存在した。ササの被覆下での稚樹密度は非常に低く、どの樹種もササにより更新が制限されていたことから、この群落では過去に大規模な更新の機会があったと考えられた。そして、個体群構造の違いは更新時の戦略の違いに起因すると予測された。すなわち、更新の機会をある一定の期間利用する樹種と、短期間限定的に利用する樹種という更新戦略の違いを反映していると考えられた。もしこの群落がササ一斉枯死を契機として更新しているのなら、次にササが一斉枯死するまでに繁殖可能レベルまで成長することが可能でなくてはならない。そこで、各樹種のライフスパンを推定するために、最大樹齢を調査した。亜高木から高木に成長する樹種について、最大クラスの直径を持つ個体を各樹種5本前後選定し、成長錘を用いて年輪解析を行った。高木種の最大樹齢はおよそ100年といわれているササの生活史よりも長い樹種がほとんどであった。一方、亜高木の最大樹齢は高木種よりも低い樹種が多かった。しかし、アオダモやウワミズザクラのように萌芽によって株の寿命を延ばすことで個体数を維持できる可能性が高くなると考えられた。これまでの調査から、実生から成木に至るまでの各樹種の個体群構造を把握することができた。しかし、林冠ギャップ内での稚樹再生過程を林分スケールでみると、今までササが枯死したサイトで調査した各樹種の更新メカニズムとは異なる傾度で更新ニッチが形成されている可能性が示唆された。来年度は稚樹の生残過程における単葉あたりの光合成能力、各樹種に特有なアロケーションパターン、および成長特性における形態的可塑性といった要因を考慮し、林分スケールでの稚樹の更新ニッチを明らかにする予定である。

豊作による大量結実がなくても、野ネズミの個体群密度が低い年にはブナの実生の生存率が高く、同齢集団が形成されることがわかった。しかし、豊作年と比較すると秋の定着実生密度は低かった。今後は、種子落下量と野ネズミの個体群密度の組み合わせにより変動するブナの生存率と個体数の変動が、実生バンク形成メカニズムに果たす役割について明らかにする必要がある。そのためには、今後も継続してブナと野ネズミのデモグラフィーを調査する必要がある。ササ一斉枯死による空間的な捕食回避効果は、当年でも確認された。しかし、この効果はササ一斉枯死後、経過年とともに変化した。その理由は、ササの枯死および回復過程が群落単位で不均一なためである。ササの回復は林冠の状態により不均一であるが、それとともに、一斉枯死時に生残していた非開花個体の衰弱が著しいためである。従って、現在のように林冠とササの状態を組み合わせた4区分の調査のみでは、今後のブナの実生バンク再生過程を把握することが困難であると考えられた。従って、現在の調査に加え、群落全体の不均一性をカバーできる調査デザインを検討する必要がある。以上のことから、ササ型林床を持つブナ林は、今まで考えられてきたような単純な系でないことが明らかになってきた。再生過程は非常に不均一であり、この不均一性をもたらす要因には生物的な要因が関与しているため、常に動的である。したがって、今後の再生過程についても、あらゆる側面からとらえ、再構築する必要がある。
大気・水文結合データ同化 －水文ビッグデータ同化による大気・水文予測の改善－

本研究では、水文観測情報をデータ同化・天気予報システムにより統合的に同化し、中期天気予報、及び、河川流量、旱魃指数、穀物収量等の水文予測精度の改善を図る。大気・陸面は互いにフィードバックするため、両者を統合的に同化することで相乗効果がもたらされ、大気・陸域水循環の状態推定が、双方共に改善されることが期待できる。平成30年度は、理化学研究所で開発が進められている全球大気データ同化システムNICAM-LETKFの高度化を行った。データ同化により得られるモデル誤差に関する情報を高度利用し、モデルパラメータの最適化を行うとともに、モデル自体を改良する手法の開発を行った。ここでは解像度112 kmのNICAMを用いて研究を行い、この解像度の降水予測にインパクトが大きいと考えられる大規模凝結スキームのパラメータの1つを選んだ。このパラメータを、JAXAにより開発されている全球衛星観測降水マップGSMaPを用いてデータ同化でパラメータ推定を行い、海上に広がっていた弱い降水分布が改善されていることを実証した。加えて、陸域観測データの同化システムを開発した。NICAMにはMATSIRO陸面モデルが結合されている。LETKFで陸域観測データを同化し、MATSIROやNICAMの変数を同化するシステムを開発した。衛星観測データには不確実性も含まれるため、まず水文観測同化に向けた最初のステップとしてGlobal Land Data Assimilation Systems (GLDAS)から得られる陸面変数を観測データとみなして同化することとした。同化する変数を土壌水分値とし、同化のインパクトを見た。その結果、特に湿潤域において、NICAMの土壌水分の乾燥バイアスを改善する良好な結果を得た。本研究は、下記3点の研究遂行計画で進められている。総じて、当初の計画通りに研究は進捗している。(c)で示すように、本研究で開発を進めているNICAM-LETKFシステムがリアルタイム化されたことは大きな進捗である。これにより、本研究で開発・高度化した研究成果は、リアルタイムに計算されている全球同化システムに応用可能な状況が整ったと言える。(a)初期値の改善:大気・水文統合データ同化システムの開発:今年度に基本的なシステムを開発済みであり、次年度以降の円滑な研究進捗が見込まれる。(b)モデルの改良:アンサンブルデータ同化を用いた大気・水文モデルのパラメータ推定:今年度システムの開発・実験を進め、全球衛星観測降水データを利用したモデルパラメータ推定により、NICAMの降水予報を改善する結果を得た。成果をまとめ、論文を発表した(Kotsuki et al., 2018; JGR)。(c)予測の応用:大気・水文情報のリアルタイム予測: NICAM-LETKFは2018年11月から、JAXAスーパーコンピュータシステム(JSS2)上で準実時間の動作を開始した。このシステムはNICAM-LETKF JAXA Research Analysis (NEXRA)と名付けられ、JAXAの公式HP上でも公開されている(https://www.eorc.jaxa.jp/theme/NEXRA/index_j.htm)。今年度は、このリアルタイムシステムを用いて、平成30年7月豪雨の予測可能性調査も遂行した。平成30年7月豪雨は、西日本から北海道にかけて甚大な被害をもたらした。NEXRAを用いて、特に豪雨最盛期・7月6日頃の西日本の雨に注目し、総観気象の観点から豪雨の予測可能性を調査を進め、成果をまとめて論文を発表した(Kotsuki et al., 2019; SOLA)。研究計画(a)を進めることが、次年度の基本方針となる。大気・陸域データ同化では、大気(陸域)の観測データを大気モデル(陸面モデル)の変数更新にだけ利用する弱結合同化が一般的である。本研究では更に、大気(陸域)の観測データで陸面モデル(大気モデル)の変数更新を行う強結合データ同化について調査を進める方針である。今年度は、GLDAS)から得られる陸面変数を観測データとみなして同化していた。この実験では、強結合同化の優位性を示す、良好な結果を確認していた。データ同化・予報サイクルを継続し、土壌水分値同化が大気場に与える影響を調査すると共に、他の水文観測データについても同化システム開発・実験を進める方針である。また、衛星実観測データの同化実験にも着手する。モデルパラメータ推定手法を気候計算に応用する方法についても検討・実験を進める。気候計算では、地球システムの放射バランスを適切に保つことが重要であり、モデルの放射バイアスの緩和のため、モデルパラメータのチューニングが必要となる。このチューニングは通常手作業で行われており、膨大な計算コストと人的エフォートが費やされている。今年度に開発した手法を応用し、放射バイアスの緩和を目的にデータ同化によるモデルパラメータ実験を遂行していく方針である。

ここでは解像度112 kmのNICAMを用いて研究を行い、この解像度の降水予測にインパクトが大きいと考えられる大規模凝結スキームのパラメータの1つを選んだ。このパラメータを、JAXAにより開発されている全球衛星観測降水マップGSMaPを用いてデータ同化でパラメータ推定を行い、海上に広がっていた弱い降水分布が改善されていることを実証した。加えて、陸域観測データの同化システムを開発した。NICAMにはMATSIRO陸面モデルが結合されている。LETKFで陸域観測データを同化し、MATSIROやNICAMの変数を同化するシステムを開発した。衛星観測データには不確実性も含まれるため、まず水文観測同化に向けた最初のステップとしてGlobal Land Data Assimilation Systems (GLDAS)から得られる陸面変数を観測データとみなして同化することとした。同化する変数を土壌水分値とし、同化のインパクトを見た。その結果、特に湿潤域において、NICAMの土壌水分の乾燥バイアスを改善する良好な結果を得た。本研究は、下記3点の研究遂行計画で進められている。総じて、当初の計画通りに研究は進捗している。(c)で示すように、本研究で開発を進めているNICAM-LETKFシステムがリアルタイム化されたことは大きな進捗である。これにより、本研究で開発・高度化した研究成果は、リアルタイムに計算されている全球同化システムに応用可能な状況が整ったと言える。(a)初期値の改善:大気・水文統合データ同化システムの開発:今年度に基本的なシステムを開発済みであり、次年度以降の円滑な研究進捗が見込まれる。(b)モデルの改良:アンサンブルデータ同化を用いた大気・水文モデルのパラメータ推定:今年度システムの開発・実験を進め、全球衛星観測降水データを利用したモデルパラメータ推定により、NICAMの降水予報を改善する結果を得た。成果をまとめ、論文を発表した(Kotsuki et al., 2018; JGR)。(c)予測の応用:大気・水文情報のリアルタイム予測: NICAM-LETKFは2018年11月から、JAXAスーパーコンピュータシステム(JSS2)上で準実時間の動作を開始した。このシステムはNICAM-LETKF JAXA Research Analysis (NEXRA)と名付けられ、JAXAの公式HP上でも公開されている(https://www.eorc.jaxa.jp/theme/NEXRA/index_j.htm)。今年度は、このリアルタイムシステムを用いて、平成30年7月豪雨の予測可能性調査も遂行した。平成30年7月豪雨は、西日本から北海道にかけて甚大な被害をもたらした。NEXRAを用いて、特に豪雨最盛期・7月6日頃の西日本の雨に注目し、総観気象の観点から豪雨の予測可能性を調査を進め、成果をまとめて論文を発表した(Kotsuki et al., 2019; SOLA)。研究計画(a)を進めることが、次年度の基本方針となる。
RANKL結合ペプチドのオリゴマー化による新規骨形成促進剤の創生

我々は抗体製剤に代わる全合成可能なペプチド製剤を骨形成促進薬として開発している。RANKLという分子に結合するペプチドは骨形成活性を持つが、臨床応用のためには、低濃度で安定した骨形成活性を示す工夫が求められていた。今回、1つの工夫として、RANKLへの高い親和性を持つペプチドのスクリーニングを行い、2つ目の工夫としてBMP-2との併用による骨形成活性の安定化を示し、3つ目にペプチドを含ませる材料(担体)を工夫した。特に今まで外科手術しかなかった骨造成が、RANKL結合ペプチドとBMP-2とを合わせて粒子状の担体を用いることにより、注射した部位に安定した骨造成が可能であることを明らかにした。我々は、骨形成促進剤の新しい薬剤標的として骨芽細胞上の膜結合型RANKLを想定している。すでに、RANKL結合能のあるペプチドが局所の骨形成活性を上昇させ、頭蓋骨に穴をあけたマウスモデルでも欠損部の完全な骨修復が可能であることを示してきた。しかし、高濃度のペプチドでないと骨形成活性を示さないことから鑑みて、ペプチドの骨形成促進作用は、骨芽細胞上のRANKLのオリゴマー化が必要であるという仮説を立てた。RANKL結合ペプチドをリポゾーム化させれば、骨芽細胞近傍に高密度のRANKL結合ペプチドを配することが出来ると考え、全身投与(静脈内注射)あるいは、局所投与(ゼラチンハイドロゲル担体を用いた頭蓋骨欠損モデル)によりリポゾーム化したRANKL結合ペプチドの骨形成活性を検討した。まず、合成されたリポゾーム化ペプチドが、RANKLの逆シグナルを活性化し、骨芽細胞の骨形成活性を上昇させるか否かを検討したところ、骨芽細胞のRANKL逆シグナルの活性化を認めたことから、in vivoにおける骨形成活性を検討した。しかしながら、リポゾーム化したRANKL結合ペプチドは全身投与においても、局所投与においても、期待された骨形成促進作用は認められなかった。RANKL結合ペプチドはリポゾームの周りに2%外側に向くように合成したが、ペプチドの含有率が低いために、RANKLのオリゴマー化が誘導できず、骨形成活性を示さないのではないかと考え、ペプチドの割合を増やしたリポゾームを合成しようと試みた。しかしながら、ペプチドの疎水性が強いためか、ペプチド含有率を増やすと凝集しやすくなり、うまく合成できないことが分かった。現在、高濃度のRANKL結合ペプチドでは示される骨形成活性を如何に発揮させるか、親水性の強いRANKL結合ペプチドのスクリーニングをファージディスプレイ法を用いて始めている。我々は骨芽細胞膜上のRANKL(receptor activator of NF-kB ligand)はリガンドとしてではなく、骨芽細胞内にシグナル(逆シグナル)を通す受容体としても働いていると仮定して仕事を進めてきた。すでに、研究分担者の本間雅先生のグループでは2009年から骨芽細胞あるいは骨細胞でRANKL逆シグナルの存在を示す報告を行っている。この一連の発表ではRANK刺激によりRANKLを含んだ小胞体の膜輸送が促進すると報告しているが、本研究によりRANKL結合ペプチドによる骨形成活性促進作用もこの逆シグナルを通すことを見出した。このことは、RANKLが骨形成促進作用を持つ新規薬物開発のターゲット分子になることを示唆している。大阪大学薬学部との共同研究により、RANKLに結合するペプチドのスクリーニングをファージディスプレー法によりすすめた結果、すでに骨形成促進作用を報告しているRANKL結合ペプチドW9のシークエンスを組み込んだファージよりもRANKL親和性の高いファージがいくつか見つかってきた。W9ペプチドとは別のRANKL結合ペプチドXの骨形成促進能はW9ペプチドより強いことが分かっていたが、この骨形成促進作用の違いを逆シグナルの強弱により説明できるか否かを確かめるために、骨芽細胞株ST-2を用いてW9ペプチドとペプチドXそれぞれの刺激による逆シグナルの強さを比較したところ、ペプチドXの方がW9よりも逆シグナル強度が強いことがシグナル分子のリン酸化レベルの強さの差として示され、ペプチドXとW9との骨形成促進能差が逆シグナルの強度の差としても説明できることが示唆された。ペプチドXの骨形成促進能をリウマチ関節モデルで試したところ、膝関節部の骨端部や2次海綿骨部において、骨吸収抑制作用とともに骨形成促進作用を発揮することが骨形態計測法により明らかとなった。本研究課題は、RANKLを骨形成促進薬の新たな創薬ターゲットと考え、RANKLに結合するペプチドの臨床応用に向けた研究展開をすることを目標として研究を進めてきた。今年度は以下のことが明らかとなった。1)RANKL結合ペプチドであるOP3-4は骨芽細胞分化促進作用を持つが、単独では頭蓋骨骨欠損モデルの骨欠損をすべて埋めるほどの骨形成促進作用を持たない。OP3-4と同様なRANKL親和性をもつW9ペプチドも同様であり、BMP-2と併用することにより相乗的な骨形成促進作用を発揮することが明らかとなった。2)0.56 mgのOP3-4を1μgのリコンビナントヒトBMP-2と共に、直径20μmの微粒子状ゼラチンハイドロゲルにしみこませることにより27ゲージの注射針を用いて粘膜下注射を行うことが可能となった。粘膜下注射を行うことにより、マウス上顎骨に骨新生を誘導することが出来た。3)通常、BMP-2は担体の大きさ以上には骨を形成できないが、OP3-4を併用することにより、垂直的に盛り上がる骨を造成することが出来た。骨の石灰化は造成した組織の外側から中心に進むことが蛍光ラベルした非脱灰切片の観察により明らかとなった。このことは、石灰化が始まる前に、すでに骨となる塊が形成されていたことを示している。

さらに、注射後7日目の注射部位ではBrDU陽性細胞がBMP-2単独群より増えていたことから、BMP-2により誘導された幹細胞がOP3-4により増殖し、垂直に粘膜を押し上げたのではないかと考えられた。4)細胞表面のRANKLをオリゴマー化するためにOP3-4ペプチドをPEGに結合させたリポソームによりST-2細胞を刺激すると、AktやS6K1リン酸化というRANKLの細胞内への逆シグナルは刺激するものの、そのリン酸化強度はペプチド濃度を1.25%、2.5%、5%と上げても変化は認められず、またin vivoの骨形成促進作用も明らかではなかった。我々は抗体製剤に代わる全合成可能なペプチド製剤を骨形成促進薬として開発している。RANKLという分子に結合するペプチドは骨形成活性を持つが、臨床応用のためには、低濃度で安定した骨形成活性を示す工夫が求められていた。今回、1つの工夫として、RANKLへの高い親和性を持つペプチドのスクリーニングを行い、2つ目の工夫としてBMP-2との併用による骨形成活性の安定化を示し、3つ目にペプチドを含ませる材料(担体)を工夫した。特に今まで外科手術しかなかった骨造成が、RANKL結合ペプチドとBMP-2とを合わせて粒子状の担体を用いることにより、注射した部位に安定した骨造成が可能であることを明らかにした。25年度はリポゾーム化したペプチドの骨形成促進作用が明らかではなかったが、26年度はRANKLに結合するペプチドXの作用が明らかになるとともに、in vivoモデルでも骨形成促進作用が明らかになり、RANKLを新たな骨形成のターゲットとするための研究目的が一歩前進したため。共同研究として進めているファージディスプレー法によるRANKL結合ペプチドのスクリーニングだが、27年度に期待できる成果が上がっていることも理由の一つである。27年度が最終年度であるため、記入しない。硬組織薬理学27年度はRANKLに結合するペプチドXを用いて、すでに昨年度良い成果が上がっている関節リウマチモデルを用いた解析だけでなく、歯科領域の関連モデルを用いてペプチドXの骨形成促進作用を明らかにする予定である。新たに用いるモデルとして、切歯を抜歯した後の骨新生を解析する切歯抜歯窩モデルと上顎粘膜下の骨が欲しい場所に担体とともにペプチドを注射で打ち込む上顎骨骨新生モデルを用いる。ペプチドXだけでは期待した骨新生が認められない場合はBMP-2との併用も検討する。25年度から取り組んでいるペプチドのリポゾーム化による骨形成促進作用を増強する試みも進め、リポゾーム周囲のPEGに反応させるペプチドXの割合を2%から5%に増やすことにより骨形成促進能が向上するか否かをRANKL逆シグナル指標の解析と頭蓋骨骨欠損モデルの解析により明らかにする。共同研究を進めているファージディスプレイ法によるRANKL結合ペプチドのスクリーニングは、すでに釣れてきているRANKL結合ファージの中から、RANKL親和性の高いファージを選び、ペプチド合成を委託する。