hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
国際連携による高次複合光応答系の高度化とネットワーク形成

以上のように、組織設置、広報活動、また共同研究の具体的な実施や計画など、迅速に開始できた。(1)共同研究の調査提案、(2)若手育成、(3)シンポジウムの企画運営、(4)広報活動の4点から、国際支援班においても総括班のメンバーが同様の活動を行う体制を構築し運営している。28年4月1日に、日仏イノベーションイヤの一環として、在日フランス大使館(東京)において、シンポジウム“日仏光化学国際研究所の設置に向けて"を行い(H28年4月1日に実施)、国際学会で来日している若手からシニアまでのフランスの研究者約20名以上が参加し(日本人、他国も併せて計40名以上)、共同研究の具体的な計画を練った。またこれらの討議を通じて、フランス側チームがCNRS事業として申請していた日仏国際共同研究所プログラムが採択された。この結果、フランスとは今後の長期的な共同研究体制が構築された。これに基づき、更に29年3月に(フランスカシャン、パリーサクレー高等師範学校)光化学に関する日仏シンポジウムを開催し共同研究についての詳細な討議を行った。また、領域内においては、広く計画班、公募班全体に、海外への派遣、招聘の公募を行い、大学院生、若手研究者を中心に、フランス、インド、アメリカ、オランダなどから17名を招聘し計画班、公募班の研究室において共同研究を行うと共に、若手研究者、大学院生を中心に、フランス、ベルギー、フィンランドなどに9名の派遣し共同研究を実施した。また、あわせて次年度以降の招聘、派遣の計画を立て、新にタイ、台湾、ポーランドなどの研究機関との共同研究を開始することとした。国際共同研究においては、短期的な成果も重要であるが相互信頼に基づく中長期的な共同研究の継続も重要である。このような観点から、国際共同研究のネットワークを拡充すると共に、信頼出来る新たな共同研究相手先の探索を行っている。その結果、上述のように、フランスとの間ではCNRSプログラム“国際共同研究所"が採択されるなど既存の国際共同研究の拡充が行われ、新たな計画も多数なされている。また、インドとの間ではインド工科大学(IIT)やインド科学大学(IISER)などとの共同研究が拡充されている。また、個々にベルギー、オランダ、スペイン、ドイツなどの研究者と信頼関係のある共同研究を続けてきたメンバーも多数存在し、これらのテャンネルも用い新たな共同研究の実施、探索も行われている。これらの結果、大学院生、若手研究者を中心に、フランス、インド、アメリカ、オランダなどから17名を招聘し計画班、公募班の研究室において共同研究を行うと共に、若手研究者、大学院生を中心に、フランス、ベルギー、フィンランドなどに9名の派遣し共同研究を実施された。またアジア地域との間でも、新に、タイ、台湾などとの新たな共同研究が立案され29年度からの具体的な実施計画が決定している。またヨーロッパではポーランドとの新たな共同研究が立案され。29年度から開始する実施計画が立てられた。以上のように、既存の国際共同研究の拡充、また新規共同研究先の開拓などがなされており、順調に進捗していると判断できる。(1)共同研究の調査提案、(2)若手育成、(3)シンポジウムの企画運営、
複数の疾病マーカー分子を特異的に認識するアプタマーの同時探索法の開発

本研究は、複数の標的分子、特に疾病マーカーとなる蛋白質に対して、特異的に結合するDNAアプタマーを同時に探索する方法を開発することを目的とした。結果として、アプタマーブロッティングを用いたスクリーニング法を開発した。本方法では、複数の標的蛋白質をニトロセルロース膜等に固定化し、これに標識一本鎖DNAライブラリーを添加、膜に固定化された蛋白質とアプタマーの複合体を、標識化合物により可視化し、複合体の形成された部分のみを膜ごと回収し、アプタマーを抽出し、PCRなどで増幅し、次世代のライブラリーを調製する。この操作を繰り返すことにより、標的蛋白質に特異的に結合するアブタマーを取得できる。本方法により、神経変性疾患で重要な役割を果たすと考えられる、Tau蛋白質に結合するDNAアプタマーを取得することができた。また重要な検出用酵素であるルシフェラーゼに結合するDNAアプタマーの取得にも成功し、本手法の汎用性を確認することができた。また、ニワトリ筋肉中に存在する未同定蛋白質に結合するDNAアプタマーを発見し、これが結合する蛋白質を同定したところ、ニワトリのゲノム中に挿入されたトランズポゾンに関連する蛋白質であることがわかった。本結果は未同定蛋白質に対してアプタマーを取得した最初の例であり、今研究により開発された、アプタマーブロッティング法を用いたスクリーニング法が、有用なアプタマーを得る為の極めて有効な方法であることが確認された。本研究は、複数の標的分子、特に疾病マーカーとなる蛋白質に対して、特異的に結合するDNAアプタマーを同時に探索する方法を開発することを目的としている。そこで以下の手法を開発した。複数の標的蛋白質をニトロセルロース膜等に固定化し、これに標識一本鎖DNAライブラリーを添加する。膜に固定化された蛋白質とアプタマーの複合体を、標識化合物により可視化し、複合体の形成された部分のみを膜ごと回収し、アプタマーを抽出し、PCRなどで増幅し、次世代のライブラリーを調製する。この操作を繰り返すことにより、標的蛋白質に特異的に結合するアプタマーを取得する。本手法を用いることにより、数種類の蛋白質に結合するDNAアプタマーを取得することができた。この手法をアプタマーブロッティング法と命名し、更に他の蛋白質に結合するアプタマーを探索する。本成果についての論文は現在投稿準備中である。更に、申請者らが開発した進化を模倣したアルゴリズム(EMA : Evolution Mimicking Algorithm)を用いて、コンピューター内の配列組換えと実験による結合特異性評価を組み合わせて、取得したアプタマーの特性を進化させることを試みた。申請者らが取得したトロンビンアプタマーをEMAで進化させたところ、安定な二本鎖部分の塩基配列を変化させてもその結合能が変化することを発見し、かつ結果として結合能を改良することができた。本結果は既にBiotechnology letters誌で発表した。この操作を繰り返すことにより、標的蛋白質に特異的に結合するアプタマーを取得できる。

また、ニワトリ筋肉中に存在する未同定蛋白質に結合するDNAアプタマーを発見し、これが結合する蛋白質を同定したところ、ニワトリのゲノム中に挿入されたトランズポゾンに関連する蛋白質であることがわかった。本結果は未同定蛋白質に対してアプタマーを取得した最初の例であり、今研究により開発された、アプタマーブロッティング法を用いたスクリーニング法が、有用なアプタマーを得る為の極めて有効な方法であることが確認された。
新しい分子磁性系の設計と構築

本研究組織は、これまでに提案されている理論とこの重点領域研究のA03班により新たに創出される分子設計指針に基づいて、新しい分子磁性系の構築を行う。とくに、(1)遷移金属元素を全く含まない純有機の強磁性体、(2)高いキュリー温度を有する純有機フェリ磁性体、(3)局在スピンと伝導電子とが共存・相互作用する有機磁性金属、(4)有機高分子強磁性体そして(5)高いキュリー温度を有する分子性遷移金属錯体強磁性体のそれぞれの合成は、本研究の主なる目標である。本年度は本重点領域研究の最終年であり、蒸気の目標を達成すべき努力した結果、評価すべき多大な姓かを挙げることができた。すなわち、(1)については有機ラジカル結晶で新たに8個の強磁性体が、そして有機電荷移動錯体で3個の強磁性体がそれぞれ得られた。いずれの強磁性体もキュリー温度は1 K以下と低いが、種々異なる分子構造および結晶構造を有する強磁性体が得られたことで、より高いキューリ温度を達成する上での有力な指針が確立された。(2)については、スピン数の異なる2つのニトロニルニトロキシドの1:1結晶で、平均4つの対が反強磁性的相互作用することが認められた。(3)については、有機磁性金属を作成する上で有力な電子供与体および電子受容体の合成に成功した。(4)では高分子のパイ共役主鎖に硬い共役平面を有するポリ(フェニレンビニレン)を用いることにより、側鎖に置かれた複数ラジカル間に有機高分子では初めて強磁性的なスピン相互作用が観測された。(5)では、高いキュリー温度を実現する上で必要とされる架橋基の選択と金属周りの最隣接金属イオン数の増大のうち後者をとくに注目して、新たに金属錯体強磁性体の合成に成功した。これまでになく高いキュリー温度(18.6K)が見いだされた。本研究は、計画班5名の協力のもとに電荷移動(CT)錯体、ラジカル、ポリマーおよび有機金属錯体に基づく新しい有機磁性体、とくに有機強磁性体の構築を主目的とする。本年度の研究成果を以下に示す。1.安定な超常磁性体の構成要素となりうるビスTTF誘導体のうち、今年度はビス(TTF)ケトンのジカチオンの基底スピン状態について検討した。また、ピリジニウム置換イミダゾリン-1-オキシル/ラジカルアニオン塩において、安定な純粋な有機CT錯体では初めて強磁性的相互作用を見い出した(杉本)。2.ポルフィリン常磁性金属錯体を側鎖に有するポリアセチレンのポリマー化に成功した。また、磁性ポリマーのモノマーであるピペリジン-1-オキシル基を有するメタクリル酸の結晶がメタ磁性体であることが明らかにされた(蒲池)。3.ラジカル前駆体フェニルアセチレンモノマーと反磁性コモノマーとを種々の組成で共重合し、溶媒可溶でかつ無置換ポリ(フェニルアセチレン)に比べより共役系の発達したポリラジカル前駆共重合体を得ることができた。現在、平面型共役ポリ(p-フェニレンビニレン)誘導体の合成を検討中である(西出)。4.トポロジー的要請により高スピンラジカルになると予想されるジ-およびトリ-ニトロニルニトロキシド(NN)とトリニトロベンゼンとの混晶を調製し、基底状態および分子内交換相互作用の大きさを示すことに成功した。また、有機磁性金属の構築要素として、TTFドナー部位と、NNからなる孤立スピン部位を有するドナー分子を設計、合成した(菅原)。5.トリスオキサラト金属(III)イオン[M(ox)_3]^<3->(M'=Cr,Fe,Rr)を素子として、これとM'(II)イオンおよびNBu_4Brを反応させて三次元集合体{NBu_4[M'M(ox)_3]}x(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu)を合成した。各種磁気測定からM=Cr,Ruではフェロ磁性体、M'=Feではフェリ磁性体になることを確認した(大川)。今年度の研究実施により以下に示す研究成果を得た。(1)空気中で安定な3つの電荷移動(CT)錯体、ピリジニウム置換イミダゾリン-1-オキシル/テトラフルオロ置換TCNQ(TCNQF_4)およびヘキサシアノブタジエンのアニオンラジカルにおいて初めて強磁性的相互作用が見いだされ、CT錯体による純有機強磁性体の可能性が拓かれた(杉本)。(2)新たに設計・構築したニトロキシドについて、強磁性的相互作用する有機ラジカル結晶が見いだされた(蒲池)。また、TCNQF_4ラジカルアニオンのリチウム塩が12K以下で弱強磁性を示すことを明らかにした(杉本)。スピン多重度が2および3と相異なる2つの安定ニトロキシドラジカルの混晶が交互積層構造を形成し、結晶中で両者のスピン間に反強磁性的相互作用が働いて、秩序形成の距離は短いが、純有機系結晶で初めて部分的なフェリ磁性が実現された(菅原)。(3)高分子のパイ共役主鎖にポリフェニレンビニレンを用いることにより、側鎖上に置かれたラジカル間に高分子では初めて強磁性的なスピン相互作用が見いだされた(西出)。

(4)三架橋性D_3対称の常磁性金属錯体、トリスオキサラトクロム酸(III)イオンを素子として、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅の2価イオンを対イオンとする強磁性錯体を合成することに成功した。最も高い磁気転移温度(キューリー温度)として14Kが得られた(大川)。さらに、配位子をオキサラトからジチオオキサラトに替えたときに得られる三架橋性D_3対称ニッケル/クロム金属錯体もまた強磁性体になり、そのキューリー温度は23Kで、対応するオキサラト類縁体よりも8K近くも向上した(大川)。本研究組織は、これまでに提案されている理論とこの重点領域研究のA03班により新たに創出される分子設計指針に基づいて、新しい分子磁性系の構築を行う。とくに、(1)遷移金属元素を全く含まない純有機の強磁性体、(2)高いキュリー温度を有する純有機フェリ磁性体、(3)局在スピンと伝導電子とが共存・相互作用する有機磁性金属、(4)有機高分子強磁性体そして(5)高いキュリー温度を有する分子性遷移金属錯体強磁性体のそれぞれの合成は、本研究の主なる目標である。本年度は本重点領域研究の最終年であり、蒸気の目標を達成すべき努力した結果、評価すべき多大な姓かを挙げることができた。すなわち、(1)については有機ラジカル結晶で新たに8個の強磁性体が、そして有機電荷移動錯体で3個の強磁性体がそれぞれ得られた。いずれの強磁性体もキュリー温度は1 K以下と低いが、種々異なる分子構造および結晶構造を有する強磁性体が得られたことで、より高いキューリ温度を達成する上での有力な指針が確立された。(2)については、スピン数の異なる2つのニトロニルニトロキシドの1:1結晶で、平均4つの対が反強磁性的相互作用することが認められた。(3)については、有機磁性金属を作成する上で有力な電子供与体および電子受容体の合成に成功した。(4)では高分子のパイ共役主鎖に硬い共役平面を有するポリ(フェニレンビニレン)を用いることにより、側鎖に置かれた複数ラジカル間に有機高分子では初めて強磁性的なスピン相互作用が観測された。(5)では、高いキュリー温度を実現する上で必要とされる架橋基の選択と金属周りの最隣接金属イオン数の増大のうち後者をとくに注目して、新たに金属錯体強磁性体の合成に成功した。これまでになく高いキュリー温度(18.6K)が見いだされた。
化学修飾ヘム蛋白質およびモデル化合物の電子移動反応の研究

1)アミノポリカルボン酸無水物によるメトミオグロビンの修飾と分離-ジエチレントリアミン五酢酸イオンを蛋白質表面のリジン残基に共有結合させた化学修飾メトミオグロビン(metMbDTPA)を調製し,高速液体クロマトグラフィーにより分離・精製した。metMbDTPAは4つの主成分からなり,それぞれ,1個のDTPAが異なるリジン残基に結合していることがわかった。現在,さらに結合位置の特定を進めている。2)metMbDTPAとCu(II),Co(II)およびCo(III)との複合体の調製とその性質-metMbDTPAのDTPA部分とCu(II),Co(II)との錯形成をESRスペクトルから検討し,それぞれ,metMb{Cu^<II>(dtpa)}とmetMb{Co^<II>(dtpa)}を生成することがわかった。また,metMb{Co^<II>(dtpa)}をK_3[Fe(CN)_6]で酸化することによりmetMb{Co^<III>(dtpa)}を調製し,サイクリックボルタンメトリーにより構造を確認した。3)亜鉛置換修飾ミオグロビン(ZnMbDTPA)の光誘起電子移動反応-亜鉛ミオグロビンの励起-重項および励起三重項状態は共有結合していない[Cu^<II>(dtpa)]錯体によっては消光されないが,複合体ZnMb{Cu^<II>(dtpa)}では効率良く消光された。この電子移動消光反応速度は{Cu^<II>(dtpa)}の結合位置によって異なることがわかった。さらに,ZnMbDTPAは塩基性ヘム蛋白質であるシトクロームcと複合体を形成し,複合体内電子移動消光反応が起こることがわかった。今後,結合位置の特定により電子移動反応速度と距離・配向との関係を明らかにする予定である。4)蛍光性分子を結合させたN-アルキルポルフィリン二元錯体の光誘起電子移動反応-キノリンやアクリジンを面上から結合させたN-アルキルポルフィリン二元錯体を合成し,その蛍光挙動を検討した。キノリンやアクリジンからポルフィリンへのエネルギー移動の後,ポルフィリンからキノリン,アクリジンへの電子移動消光反応が起こることがわかった。蛍光性分子がポルフィリンに対して垂直配向をとる場合にはエネルギー移動・電子移動反応速度が共に遅くなることがわかった。1)アミノポリカルボン酸無水物によるメトミオグロビンの修飾と分離・精製-ジエチレントリアミン五酢酸イオンを蛋白質表面のリジン残基に共有結合させた化学修飾メトミオグロビン(metMbDTPA)を調製し,高速液体クロマトグラフィーにより分離・精製した。metMbDTPAは4つの主成分からなり,それぞれ1個のDTPAが異なるリジン残基に結合していることがわかった。さらに結合位置の特定のためリシルエンドペプチダーゼによる酵素消化を行い,各ペプチド断片のアミノ酸配列の決定を進めている。2)アミノポリカルボン酸で修飾したミオグロビンと種々の金属イオンとの錯形成反応および電子スピン共鳴法による金属イオン結合部位の決定-metMbDTPAのDTPA部分とCu(II),Co(II)との錯形成をESRスペクトルから検討し,それぞれ,metMb{Cu^<II>(dtpa)}とmetMb{Co^<II>(dtpa)}を生成することがわかった。3)Co(III)DTPA錯体が共有結合したメトミオグロビンの調製とその酸化還元挙動-metMb{Co^<II>(dtpa)}をK_3[Fe(CN)_6]で酸化し,metMb{Co^<III>(dtpa)}を調製した。組成は原子吸光分析およびサイクリックボルタンメトリーにより決定した。また,メチルビオローゲンラジカルカチオンによる還元反応によって生成したdeoxyMb{Co^<III>(dtpa)}の複合体内電子移動反応を検討し,{Co^<III>(dtpa)}の修飾位置の違いにより反応速度が異なることを見出した。今後,結合位置の決定により電子移動反応経路と速度との関係を明らかにして行く予定である。4)ビオローゲンやキノリニウムを結合させたN-アルキルポルフィリンおよびその金属錯体の合成と蛍光挙動-ビオローゲンやキノリンを面上から結合させたN-アルキルポルフィリン二元錯体を合成し,その蛍光挙動を検討した。キノリンからポルフィリンへのエネルギー移動の後,ポルフィリンからキノリンへの電子移動消光反応,さらに,ポルフィリンからキノリンの励起一重項状態への電子移動消光も起こることがわかった。
高度成長期以後の日本の政治体系

低成長期における日本政治の画期をなしたのは、80年と86年の同日選挙における自民党の大勝であり、この傾向は中曽根内閣による「86年体制」の宣言にみられる保守支配の定着へとつながるようにさえ見える。この間に、保守政権は補助金による利益誘導から財政危機に陥り、反転して行政改革をつうじて保守権力の改編,確立にのりだした。また、長期化した政権を背景に党の組織化が進行する一方で、中曽根首相がブレーンを配してトップ・ダウンの政治手法を前面に押し出しているところに、今日の日本の政治指導のダイナミズムが構成されている。これにたいして社会党をはじめとする野党は、革新自治体の経験や連合政権のチャンスを生かすことが出来ず、低成長期における国民の全般的保守化の波にのみ込まれていった。さらに、行革によって支持団体である労組の組織が堀り崩されたことは、野党の後退の大きな契機になっている。こうした構造変化は、地方政治に顕著にあらわれた。保革相乗りの地方政権の下に労組や住民運動までも取り込まれ、コーポラティズム型の支配構造が地方から中央へと浮上しつつある。日本政治のこうした構造転換は、日米や日中の国際関係とも緊密に関連し合いながら展開している。日本経済の拡大化にもかかわらず、日本外交は対米依存を脱しえず、貿易摩擦はじめ米国外交の重圧は日本の外交,内政を規制している。他方、日中国交回復によって55年体制の一角をなしていた中国問題が消滅しさらに中国が現代化の現実路線へと踏み出したことは、日中,日中韓関係および日本政治にも重大な影響を与えた。こうした全般的な保守化傾向にたいして、反核,エコロジー,フェミニズム,オールタナティブ・ライフなど、新しい運動による地殻変動も生じており、以上が生み出す政治体系の転換はなお進行中である。
家族性異常グルココルチコイド受容体の分子遺伝学的解析

グルココルチコイド受容体蛋白の先天性異常により、コルチゾ-ルに対する感受性が低い症例がある。このような症例は血中コルチゾ-ル濃度が高値であるにも関わらずクッシング症候群を呈しない。臨床上、家族性コルチゾ-ル抵抗症として認識される。われわれは、この病態をもつ一家系をみいだした(1985年)。本症はきわめて稀な病態と考えられる。われわれの報告した家系では受容体の数が正常の半分に減少していた。すなわち、受容体量の異常である点が特異である。この異常の本態を明らかにするため、本家系例の末梢リンパ球をEpsteinーBarr virusにより形質転換した。そしてその細胞のグルココルチコイド受容体の性状を調べた。コルチゾ-ル抵抗症を示す本家系中の二例では本細胞のグルココルチコイド結合能がやはり半減していた。本細胞においてグルココルチコイド受容体に関する分子遺伝学的解析をすすめた。デキサメサゾンミジィレイトでラベルした本症例のグルココルチコイド受容体は正常と同じ分子量であった。Western blot解析でも患者グルココルチコイド受容体の分子量は正常であった。しかし、蛋白量は半減していた。Northern blot解析では、患者細胞のグルココルチコイド受容体mRNAのサイズは正常であり、発現量も正常であった。これらの結果から、本症例においては、グルココルチコイド受容体遺伝子の転写には異常がないこと、そして、正常の受容体蛋白が合成されないような変異遺伝子が存在する可能性が示唆された。私どもが報告した家族性コルチゾ-ル抵抗症症例のグルココルチコイド受容体異常の分子遺伝学的解析を試みた。本症例のグルココルチコイド受容体数は、デキサメサゾン結合測定では正常の半分に減少している。末梢血リンパ球をEpsteinーBarr virusで形質転換した永久継代細胞を用いて、まずこの細胞でもグルココルチコイド受容体数が減少していることを証明した。次に、グルココルチコイド受容体のDNA結合領域からステロイド結合領域を認識する抗体を使って、Western blottingを行った。Western blottingにおいても本症例ではグルココルチコイド受容体は正常の約半分に減少していた。一方、Northern blottingによると、本症例のグルココルチコイド受容体mRNA量は、正常のそれとほぼ同量であった。このことから、本症例では正常のグルココルチコイド受容体が約半分存在し、残り半分は、正常の受容体より少し小さい受容体の存在することが示唆された。グルココルチコイド受容体cDNAをプロ-ブとし、各種制限酵素を用いたSouthern blottingでは、本症例において、とくに異常バンドは検出されなかった。したがって、本症例のグルココルチコイド受容体遺伝子に、大きな欠損部位はないものと考えられる。現在、本症例のグルココルチコイド受容体遺伝子をクロ-ニングし、その塩基配列の決定を行っている。異常遺伝子はヘテロであるため、クロ-ニグしたDNAの異常をみつける機会は50%である。当該年度では未DNA上の異常はみつかっていないが、平成2年度もひきつづき試みる予定である。家族性コ-チゾ-ル低抗症症例細胞を用いてグルココルチコイド受容体の分子遺伝子学的解析をおこなった。グルココルチコイド結合測定では受容体数が半分に減少している。Dexamethasone mesylateでラベルした本症例のグルココルチコイド受容体は正常と同じ分子量をもつことが明らかとなった。グルココルチコイド受容体のC端を認識する抗体をつかってWestern blot解析を行った結果、受容体蛋白量は半減しており、受容体の分子量は正常であった。Northern blot解析では患者細胞のグルココルチコイド受容体mRNAのサイズは正常であり、発現量も正常であった。

これらの結果から本症例においては、グルココルチコイド受容体遺伝子の転写には異常がなく、正常の受容体蛋白が合成されないような変異遺伝子が存在する可能性が示唆された。そこで本症例細胞のグルココルチコイド受容体遺伝子の塩基配列の決定を試みた。細胞より総RNAを抽出後、リバ-ストランスフェラ-ゼによりcDNAを作成した。このグルココルチコイド受容体cDNAをPCRにより増幅し、直接法によるシ-クエンス決定を行った。現在のところ異常受容体遺伝子の決定には至っていない。これまでにサブクロ-ニングによるシ-クエンス決定を何回か施行したが、本症例ではヘテロ接合と予想されるように、異常受容体cDNAのサブクロ-ニングのチャンスがなかった。これからの方向としてはPCRから直接法によるシ-クエンス決定という手段で、本症例細胞の異常グルココルチコイド受容体遺伝子の同定をしたいと思う。
骨系統疾患患者より培養された骨髄間葉系細胞の生物学的活性

先天性頭蓋顎顔面疾患は,頭部および顔面の形態的な異常を伴う病態で,多くの疾患や症候群に起因し,その中でFGFR遺伝子ファミリーの異常としてCrouzon症候群,Apert症候群などが報告されている.しかし同一遺伝子(FGFR2)の原因による先天性頭蓋顎顔面疾患であっても,また同一疾患であっても,その表現形として臨床症状は重症例から軽症例まで様々である.これは細胞レベルの生物学的活性の変化と関連遺伝子の関与とが考えらる.細胞レベルの生物学的活性の変化に関しては頭蓋顎顔面疾患患者より培養された骨髄間葉系細胞の生物学的活性を解析した.<実験方法>Apert症候群患者の骨細胞と、コントロールとして下顎前突患者の細胞を使用し,各細胞に対してリガンドであるb-FGFを投与し一定期間培養後に、骨細胞マーカーのひとつであるアルカリフォスファターゼの活性を測定するとともに、石灰化の指標としてカルシウム濃度を測定した。<結果>正常(下顎前突)細胞ではFGF投与によりアルカリフォスファターゼの活性および石灰化(カルシウム濃度)は抑制されたが、Apert症候群患者の細胞ではFGFによる抑制は認められなかった。これにより、Apert症候群患者においてはFGFRの遺伝子変異により、未分化間葉系細胞(骨芽細胞)の骨分化がリカンドであるFGFによる抑制を受けず、健常者に比較しすすんでしまう可能性が示唆された。これは臨床症状である頭蓋骨早期癒合症の発生原因の、ひとつの要因であると考えられた.また関連遺伝子の関与では,Apert症候群患者の手の形成遺伝子とコントロール群のそれとをallele検索を行った。<結果>Apert症候群患者では関連遺伝子の関与の可能性が示唆された.今後もさらに研究を続ける予定である.尚,以上の研究は当大学倫理委員会にて許可された様式に基づきインフォームドコンセントを得て行っている.先天性頭蓋顎顔面疾患は,頭部および顔面の形態的な異常を伴う病態で,多くの疾患や症候群に起因し,その中でFGFR遺伝子ファミリーの異常としてCrouzon症候群,Apert症候群などが報告されている.しかし同一遺伝子(FGFR2)の原因による先天性頭蓋顎顔面疾患であっても,また同一疾患であっても,その表現形として臨床症状は重症例から軽症例まで様々である.これは細胞レベルの生物学的活性の変化と関連遺伝子の関与とが考えらる.細胞レベルの生物学的活性の変化に関しては頭蓋顎顔面疾患患者より培養された骨髄間葉系細胞の生物学的活性を解析した.<実験方法>Apert症候群患者の骨細胞と、コントロールとして下顎前突患者の細胞を使用し,各細胞に対してリガンドであるb-FGFを投与し一定期間培養後に、骨細胞マーカーのひとつであるアルカリフォスファターゼの活性を測定するとともに、石灰化の指標としてカルシウム濃度を測定した。<結果>Apert症候群患者では関連遺伝子の関与の可能性が示唆された.今後もさらに研究を続ける予定である.尚,以上の研究は当大学倫理委員会にて許可された様式に基づきインフォームドコンセントを得て行っている.先天性頭蓋顎顔面疾患は,頭部および顔面の形態的な異常を伴う病態で,多くの疾患や症候群に起因し,その中でFibroblast growth factor receptor(FGFR)遺伝子ファミリーの異常としてCrouzon症候群,Apert症候群,Pfeiffer症候群,Jackson Weiss症候群などが報告されている.しかし同一遺伝子(FGFR2)の原因による先天性頭蓋顎顔面疾患であっても,また同一疾患(Crouzon症候群のFGFR2エクソン7および9)であっても,その表現形として臨床症状は重症例から軽症例まで様々である.これは細胞レベルの生物学的活性の変化によるものと考えられる.そこで現在,それら骨系統疾患患者より培養された骨髄間葉系細胞の生物学的活性を解析している.研究方法:頭蓋顎顔面疾患患者の骨より骨髄間葉型細胞(骨芽細胞)を分離培養し、種々の成長因子(FGF,BMPなど)に対する細胞生物学的活性を、骨分化の指標となるALP、石灰化度を用いて測定し、コントロール細胞との違いを明らかにする.サンプル:頭蓋顎顔面形成手術を受けた患者の血液(リンパ球)及び骨を採取し、骨髄間葉型細胞(骨芽細胞)を分離培養凍緒保存したもの。リンパ球の遺伝子診断にてFGFRの変異が認められた各群(Apert症候群.Crouzon症候群など)と、変異が認められないその他のコントロール群で比較検討した。結果:使用した細胞は、Apert症候群,コントロールともに一例のみ・正常細胞においてFGF2の投与により、第4日にてALP活性は抑制される。Apert症候詳においては、抑制されなかった。第7および14日においては、両群ともにALP活性は促進した。石灰化(カルシウムアッセイ)ではFGR2の投与により第14日にて、正常細胞は抑制、Apert症候群は、抑制されなかった.考察:Apert症候群

患者ではFGR2による骨組織の細胞抑制が低下することから,疾患の原因として頭蓋骨の形成段階で分化誘導異常が示唆された.今後症例を増やす予定である.先天性頭蓋顎顔面疾患は、頭部および顔面の形態的な異常を伴う病態で、多くの疾患や症候群に起因し、その中でFGFR遺伝子ファミリーの異常としてCrouzon症候群,Apert症候群などが報告されている.しかし同一遺伝子(FGFR2)の原因による先天性頭蓋顎顔面疾患であっても,また同一疾患であっても,その表現形として臨床症状は重症例から軽症例まで様々である.これは細胞レベルの生物学的活性の変化と関連遺伝子の関与とが考えられる.細胞レベルの生物学的活性の変化に関しては頭蓋顎顔面疾患患者より培養された骨髄間葉系細胞の生物学的活性を解祈した.<実験方法>Apert症候群患者の骨細胞と、コントロールとして下顎前突患者の細胞を使用し,各細胞に対してリカンドであるb-FGFを投与し一定期間培養後に、骨細胞マーカーのひとつであるアルカリフォスファターゼの活性を測定するとともに、石灰化の指標としてカルシウム濃度を測定した。<結果>正常(下顎前突)細胞ではFGF投与によりアルカリフォスファターゼの活性および石灰化(カルシウム濃度)は抑制されたが、Apert症候群患者の細胞ではFGFによる仰制は認められなかった。これにより、Apert症候群患者においてはFGFRの遺伝子変異により、未分化間葉系細胞(骨芽細胞)の骨分化がリカンドであるEGFによる抑制を受けず,健常者に比較しすすんでしまう可能性が示唆された.これは臨床症状である頭蓋骨早期癒合併の発生原因のひとつの要因であると考えられた.また関連遺伝子の関与では,Apert症候群患者の手の形成遺伝子とコントロール群のそれとをallele検索を行った.<結果>Apert症候群患者では関連遺伝子の関与の可能性が示唆された.今後もさらに研究を続ける予定である.尚,以上の研究は当大学倫理委員会にて許可された様式に基づきインフォームドコンセントを得て行っている.
破骨細胞の前駆細胞の特性に関する研究

破骨細胞の前駆細胞の特性とその分化過程を明らかにするために、まずマウスの骨髄細胞を間質細胞株PA6とリポポリサッカライドおよびデキサメサゾンの存在下で共培養して、血球系細胞のコロニーを形成させた。共培養3日目に50100個の未分化な血球系細胞からなるコロニーを選び、そのコロニー構成細胞を1個ずつ再びPA6細胞と7日間共培養して、その分化能を調べた。1006個の細胞のうち674個(67%)の細胞が増殖して、破骨細胞、好中球、マクロファージのいずれかまたはすべてに分化した。これら3種類の血球系細胞の可能な組合せの内で、破骨細胞と好中球の組合せだけが観察されなかったが、これ以外の組合せはすべて観察された。破骨細胞とマクロファージの組合せがもっとも高頻度(39%)で、破骨細胞のみがもっとも低頻度(0.7%)であった。個々のコロニー構成細胞の分化の結果から、最初のコロニーを形成した血球系前駆細胞は、破骨細胞、好中球、マクロファージのすべてに分化しうるもの、破骨細胞とマクロファージのみに分化しうるもの、好中球のみに分化しうるものの3種類があったと推定された。また、個々のコロニーに含まれる各種前駆細胞の構成に一定の傾向は見出されなかった。マクロファージのみに分化する前駆細胞は58回分裂する能力を持っていたが、破骨細胞のみに分化する能力を持つ前駆細胞は4回以下の分裂能しか持っていなかった。これらの結果から、血球系前駆細胞の分化の過程で好中球への分化能を失った後にマクロファージと破骨細胞に分化する前駆細胞が分かれることが明らかになった。個々の前駆細胞がどのような運命をたどるかはランダムに決定されると推察される。破骨細胞は数回の分裂能しか持たない前駆細胞の増殖の結果出現した前破骨細胞の融合によって形成されると考えられる。
誘導性エネルギー蓄積方式による150kJパルスパワー発生装置の開発

パルスパワー技術は、プラズマ現象に関連した最先端科学技術研究、例えば自由電子レーザやx線レーザ等の量子エレクトロニクスの分野、軟x線顕微鏡等のバイオテクノロジーの分野、核融合等のエネルギーの分野、新素材の分野、宇宙の分野、大電力マイクロ波の分野等の研究になくてはならない基盤技術となりつつある。本研究の目的は、最先端科学技術研究のためのコンパクトで軽量かつ安価な150kJパルスパワー発生装置を開発することである。得られた成果は下記のように要約される。(1)全容量25nFのマルクスバンクの出力電圧を400kVとし、3.3mHのコイルと長さ60cm、直径0.03mmの銅線をオープニングスイッチとして用いることにより、電流波形解析から20MV出力を得た。(2)定格充電電圧60kV、15kJのコンデンサを10個並列接続することにより、150kJコンデンサバンクを製作した。コンデンサの充電には、8kJ/sの充電器を用い、約20秒と高速充電ができた。(3)レーザー生成プラズマ方式プラズマオープニングスイッチで、立ち上がり時間数十nsを達成した。(4)プラズマフロースイッチによるオープニングスイッチは、導電時間を長くできるが、負荷との整合が問題である。(5)銅線ヒューズを用いたオープニングスイッチは、導電時間を自由に制御できるが、導電時間の増加とともに立ち上がり時間も増加するため、用途によっては銅線ヒューズとプラズマオープニングスイッチの組み合わせが最適であった。パルスパワー技術は、プラズマ現象に関連した最先端科学技術研究になくてはならない基盤技術となりつつある。パルスパワー発生装置は、これまで、マルクスバンクと水コンデンサからなるシステムが用いられてきたが、パルスパワー出力が大きくなるほど巨大なシステムとなり、大学の研究所に設置することすら困難な状況である。これらのことが、プラズマ応用としての最先端科学技術研究にたずさわる研究者人口の増加を制限しているのが現状である。装置製作のためのノーハウやデータをまとめ、各大学での設置を容易にすることを最終目的とする。本年度は、現有の装置である誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー発生装置ASO-IIを使って、本研究課題である150kJ誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー発生装置製作のための基礎研究を行った。又、実験結果に基づいて、蓄積エネルギー150kJ、出力電圧60kV、出力電流1MAのコンデンサバンクを設計し、組み立てている。オープニングスイッチとしては、プラズマフロースイッチを初段に、2段目にプラズマオープニングスイッチを用いた。プラズマフロースイッチは、オープニング時間と導電時間が長い。一方、プラズマオープニングスイッチは、オープニング時間と導電時間が短い。二つのオープニングスイッチを2段で用いることにより、導電時間が長く、しかもオープニング時間も短い理想的なオープニングスイッチが達成される。パルスパワー技術は、プラズマ現象に関連した最先端科学技術の研究になくてはならない基盤技術である。パルスパワー発生装置として、これまでは、マルクスバンクと水コンデンサからなるシステムが用いられてきたが、パルスパワー出力が大きくなるほど巨大なシステムとなり、大学の研究所に設置することすら困難な状況である。これらのことがプラズマ応用としての最先端科学技術研究にたずさわる研究者人口の増加を制限しているのが現状である。我々は、大学の各研究室や講座単位でも設置、維持の可能なコンパクトで軽量かつ安価な誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー発生装置の研究開発を行なってきた。装置製作のためのデータをまとめ、各大学での設置を容易にすることを最終目的とする。本年度の研究成果は、下記のように要約される。(1)15kJのコンデンサを10個組み合わせて、60kV,150kJのコンデンサバンクを製作した。(2)大電流を高速で遮断するためのスイッチとして、プラズマオープニングスイッチとプラズマフロースイッチの実験を、コンデンサ一つを用いて行い、動作を確認した。

(3)大電流用短絡スイッチとして、ガスパフトリガー方式を考案し、200kAまでの動作を確認した。パルスパワー技術は、プラズマ現象に関連した最先端科学技術研究、例えば自由電子レーザx線レーザ等の量子エレクとろニクスの分野、軟x線顕微鏡等のバイオテクノロジーの分野、核融合等のエネルギーの分野、新素材の分野、宇宙の分野、大電力マイクロ波の分野等の研究になくてはならない基盤技術となりつつある。パルスパワー発生装置として、これまでは、マルクスバンクと水コンデンサからなるシステムが用いられてきたが、パルスパワー出力が大きくなるほど巨大なシステムとなり、大学の研究所に設置することすら困難な状況である。我々は、大学の各研究室や講座単位でも設置、維持の可能なコンパクトで軽量かつ安価な誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー発生装置の研究開発を行なってきた。本研究の目的は、最先端科学技術研究のためのコンパクトで軽量かつ安価な150kJパルスパワー発生装置を開発することである。今年度得られた成果は下記のように要約される。(1)全容量25nFのマルクスバンクの出力電圧を400kVとし、3.3mHのコイルと長さ60cm、直径0.03mmの銅線をオープニングスイッチとして用いることにより、電流波形解析から20MV出力を得た。(2)レーザー生成プラズマ方式プラズマオープニングスイッチで、立ち上がり時間数十nsを達成した。
肺血管におけるムスカリンレセプターサブタイプの同定

1)兎肺灌流実験モデルにおいて肺血管拡張作用をつかさどるムスカリン(M)受容体のサブタイプを3種類の選択的拮抗薬を使用し,て薬理学的に同定を行った。Ml及びM2選択的拮抗薬に比較してM3選択的拮抗薬の4-DAMPが低濃度でアセチルコリンの肺血管拡張作用を拮抗したことから、この反応はムスカリン受容体サブタイブ3(M3)を介していると考えられる。同時に肺毛細血管圧を測定により肺動静脈の各セグメントで肺血管抵抗を評価した結果、アセチルコリンによる肺血管拡張作用は肺動脈側のみ拡張を生じ、さらにこの肺動脈拡張反応は4-DAMP投与により拮抗されることが判明した。したがって、アセチルコリンによる肺血管拡張作用に関与するM3受容体は肺動脈を中心に分布していることが考えられる。(第44回日本麻酔学会総会にて発表)2)検出及び定量化が困難である一酸化窒素(NO)の測定のためにグリース法を利用し、従来NOの作用によると考えられているアセチルコリンの肺血管拡張作用に関して潅流液中のNO代謝産物を直接定量化し検討した。この結果、アセチルコリンによる肺血管拡張作用に伴い潅流液中のNO代謝産物血中濃度は有意に増加していることが判明した。4-DAMPを使用して前処置した場合には肺血管拡張作用は認められず、同時にNO代謝産物血中濃度も変化を認めなかった。アセチルコリンによる肺血管拡張作用は肺動脈を中心に分布するM3受容体を介して産生された一酸化窒素(NO)により生じていると考えられる。(第45回日本麻酔学会総会にて発表)アセチルコリン(10^<-1>M)による肺血管拡張反応は肺動脈側のみに認められ、肺静脈側には影響を及ぼしていないことが判明した。肺動脈において各ムスカリンレセプター選択的拮抗薬(PNZ,Met,4-DAMP@のcumulative dose)の投与は、すべてアセチルコリンによる降圧反応を拮抗した。各拮抗薬のIC50(アセチルコリンによる降圧反応を50%拮抗する濃度は)は、PNZ : 2.51・10^<-7>、Met : 1.25・10^<-6>、4-DAMP : 1.58・10^<-9>(M)であった。肺静脈においては、各ムスカリンレセプター選択的拮抗薬群においていずれも有意な変化を認めなかった。また、生食群では肺動静脈のいずれにおいても有意な変化を認めなかった。家兎の摘出灌流肺において肺血管拡張におけるムスカリンレセプター選択的拮抗薬のIC50が、4-DAMP《PNZ〈Methoctramineとなったことよりアセチルコリンによる肺血管拡張作用はM_3のムスカリンレセプターを介していることが判明した。この結果は、McCor mackの報告と一致している。彼らは、兎の摘出肺血管において同様に4-DAMPがpirenzepine、methoctramineに比較して低濃度においてアセチルコリンの拡張作用を阻害したとしている。また、今回、double occlusion methodを用いて肺毛細血管圧を測定することでアセチルコリンの肺血管拡張作用が動脈側ないし静脈側のいずれのセグメントに影響を及ぼしているのか評価することができた。アセチルコリンのきたす肺血管拡張作用は動脈側のみに認められ、静脈側には影響を及ぼさないことが判明した。このことは、肺血管拡張をつかさどるM_3ムスカリンレセプターが肺動脈側に分布していることを示唆すると考えられる。(第45回日本麻酔学会総会にて発表)
科学のオーセンティック・アセスメントを実現するデジタルポートフォリオ作成システム

1.デジタルポートフォリオ作成システムの開発科学のオーセンティック・アセスメントを支援するためのデジタルポートフォリオ作成システム「再構成型コンセプトマップ協調作成ソフトウェアNetあんどう君」を開発した.このシステムは,理科教育で利用されているポートフォリオの一つであるコンセプトマップを,コンピュータ上で作成することを実現している.ソフトウェアの特長的な機能は,次の3点である.(1)再生機能:ソフトウェアはコンセプトマップの作成過程を自動的に保存する.学習者は,作成途中でも随時,その作成過程を再生することができる.(2)修正機能:学習者は,作成過程の任意の時点までアンドゥすることによって遡り,コンセプトマップを修正することができる.(3)共同作成機能:学習者は,ネットワーク上で複数のコンピュータを用いて画面を共有しながら,コンセプトマップを共同で作成できる.2.ソフトウェアの実験的評価小学校の現職教師20名を対象としたユーザー評価を実施した.また,大学生・大学院生40名を対象とした評価実験を実施した.その結果,本システムが,学習者のオーセン・ティックアセスメントを有効に支援することが検証できた.3.ソフトウェアの実践的評価小学校6年生の理科において,システムを活用した授業を実施した.ポートフォリオの履歴データ,ソフトウェアを利用して学習している場面のビデオ記録,アンケート,インタビューなどの評価データを総合的に収集した.4.オーセンティック・アセスメントのさらなる浸透科学のオーセンティック・アセスメントを多くの授業に浸透させるための活動をスタートした.すでに完成しているスタンドアロン版のソフトウェアをWebサイトから無償でダウンロードできるようにした.また,テクニカル・サポート,掲示板,メーリング・リストも設置して,技術的・教育的な情報を提供した.1.デジタルポートフォリオ作成システムの開発科学のオーセンティック・アセスメントを支援するためのデジタルポートフォリオ作成システム「再構成型コンセプトマップ協調作成ソフトウェアNetあんどう君」を開発した.このシステムは,理科教育で利用されているポートフォリオの一つであるコンセプトマップを,コンピュータ上で作成することを実現している.ソフトウェアの特長的な機能は,次の3点である.(1)再生機能:ソフトウェアはコンセプトマップの作成過程を自動的に保存する.学習者は,作成途中でも随時,その作成過程を再生することができる.(2)修正機能:学習者は,作成過程の任意の時点までアンドゥすることによって遡り,コンセプトマップを修正することができる.(3)共同作成機能:学習者は,ネットワーク上で複数のコンピュータを用いて画面を共有しながら,コンセプトマップを共同で作成できる.2.ソフトウェアの実験的評価小学校の現職教師20名を対象としたユーザー評価を実施した.また,大学生・大学院生40名を対象とした評価実験を実施した.その結果,本システムが,学習者のオーセン・ティックアセスメントを有効に支援することが検証できた.3.ソフトウェアの実践的評価小学校6年生の理科において,システムを活用した授業を実施した.ポートフォリオの履歴データ,ソフトウェアを利用して学習している場面のビデオ記録,アンケート,インタビューなどの評価データを総合的に収集した.4.オーセンティック・アセスメントのさらなる浸透科学のオーセンティック・アセスメントを多くの授業に浸透させるための活動をスタートした.すでに完成しているスタンドアロン版のソフトウェアをWebサイトから無償でダウンロードできるようにした.また,テクニカル・サポート,掲示板,メーリング・リストも設置して,技術的・教育的な情報を提供した.
人工股関節の多方向滑り状態の解析と潤滑への影響に関する研究

人工股関節の摩耗解析に必要な骨頭とカップ間の相対運動状態を評価可能なゴニオメータ(関節角度計)を開発した.開発したゴニオメータは,測定誤差を小さくするため,股関節とゴニオメータの回転軸をこれまでのゴニオメータのように同一線上に合わせる必要がない.股関節中心を機構学的に求めることで,軸心がオフセットした状態でも利用できる.骨頭表面の運動軌跡を評価した結果,個人に固有な軌跡パターンを示すことが分った.人工股関節の摩耗解析に必要な骨頭とカップ間の相対運動状態を評価可能なゴニオメータ(関節角度計)を開発した.開発したゴニオメータは,測定誤差を小さくするため,股関節とゴニオメータの回転軸をこれまでのゴニオメータのように同一線上に合わせる必要がない.股関節中心を機構学的に求めることで,軸心がオフセットした状態でも利用できる.骨頭表面の運動軌跡を評価した結果,個人に固有な軌跡パターンを示すことが分った.今年度は10月に採択が決定して,高速度カメラの納品されたのは年明けの平成20年1月となり,納品後にカメラの大きさに合わせて実験装置を改造していったため,十分な研究実績を上げることは出来なかった.非常に強力な光量を必要とする高速度カメラに対しては,現有の顕微鏡用光源では全く不十分であることが判明し,光源の電源部をパワーアップするなどの改造を行った.摩擦面しゅう動部の観察窓周囲についても多くの光が到達するように改造を行ったが,未だ満足できる状態にはない.装置の改造とともに高速度カメラで撮影したデジタル画像を処理する画像処理ソフトもいくつか作成した.それらの画像処理ソフトで評価した結果,観察対象であるポリエチレンとサファイアガラスとの接触面の状態に,平面的に変化する光量分布が重ね合わさって観測されるため,両者の成分を分離する必要のあることが分かった.どちらか一方でも均一であれば両者を分離することは可能であるが,どちらも不均一であるため接触状態のみの画像を観察画像から分離抽出することは困難を極める.来年度は照明法と接触状態の何れかでも均一にするようにして,観察像から接触状態のみを抽出する方法を考案する計画である.昨年度は光量不足と照明ムラのため高速度カメラが有効に利用できなかったので,今年度はメタルハライド光源を8本の光ファイバを利用して多方向から照明する方式に変更した.その結果,光量不足の問題は解決したが,照明ムラについては限られた光ファイバの分割数でに未だ満足すべき状態ではなく,さらなる改善が必要である.一方,股関節の多方向滑り状態を評価するゴニオメータの試作は成功し,股関節の骨頭と臼蓋軟骨間との相対滑り状態を描けるようになった.7人の被験者について測定した結果,個人的歩行パターンの特徴が,滑り線軌跡に明瞭に反映されることが分かった.臨床では一般的な矢状面や正中面からの骨軸の角度である,屈曲・伸展角あるには内外転角・の時間的変化で歩行状態を評価するため,別々のグラフを見なければならず,相互の関連が読み取り難い.一方,滑り線軌跡ではそれらの動きを合成した骨頭の三次元的動きを直観的に読み取ることができるため,歩行パターンの特徴が明瞭に識別できることが分かった.臨床的関節角度は測定するには容易で便利であるが,それらより骨頭の多方向滑りを評価することは難しい.本研究で開発したゴニオメータは,従来のゴニオメータのように,ゴニオメータの回転中心と股関節の回転中心を一致させる必要もなく構造が簡単なため,複数の高速度カメラでマーカーの動きを画像解析する方式と比較してはるかに安い.そのため臨床現場での歩行障害者の定量的評価やリハビリの評価にも利用できることが期待される.平成20年度に試作した股関節用ゴニオメータを利用して股関節の骨頭と臼蓋軟骨間との相対滑り状態を描けるようになった.しかしながら滑り線軌跡を計算するには骨頭の回転中心を体型より推定した値を使う必要があった.マルチカメラによる市販の運動解析システムでも股関節中心位置は統計式より求めており,そのために発生する誤差について指摘した論文もある.そこで平成21年度はゴニオメータの回転中心と股関節の回転中心とがオフセットしているために発生する,歩行に伴うリンク長の変化をひずみゲージを利用した距離計により評価することで,股関節中心を推定する方法を考案した.機構学的モデルでのリンク長と,ひずみゲージより得られるリンク長との偏差平方和を極小とする相対位置関係を,非線形最小二乗法を利用して求めた.精度を確認するため,股関節の代用として球面軸受を用いて予め相対位置関係の明らかな実験装置を作り,2つの角度センサとひずみゲージからの出力を基に,相対位置が計算より得られることを確認した.完成したゴニオメータと解析ソフトを利用して,複数の被験者の歩行中の股関節の滑り線軌跡を描いた.その結果,滑り線軌跡は被験者の歩き方の特徴を反映したものになることが分かった.開発した股関節用ゴニオメータは,股関節と膝関節付近のある点Pとの距離は不変であることを利用して,P点の動きをゴニオメータにより計測した角度と距離の変化から評価して股関節の運動を求めるものである.そのため従来のゴニオメータのように両者の回転軸を正確に合わせる必要はなく,取り扱いの容易なゴニオメータを開発することができた.本研究は逆転の発想からオフセットに伴う誤差の変動を,股関節中心の推定に利用していることに特徴がある.
完全代替性を有しない公共財とグループの規模

完全代替の特性を有しない公共財の供給量とグループの規模との関係について、研究計画にしたがい分析を行った。また、本研究の着目点を税競争理論に応用し、公共財の源泉への課税方法によってもたらされる社会厚生への影響について考察した。さらに、税競争を行う政府による目的関数の選択問題について考察を行った。これらの研究成果は、論文としてまとめられ、雑誌への掲載または学会における報告を通して発表された。本年度は、本研究の土台を構築するために関連する既存研究の整理を行うとともに、本研究を応用する形で下記の分析を行った。地域間を課税ベースが移動可能な場合、地域間で課税ベースの獲得競争が起きる。このような状況を分析対象とする租税競争理論と公共財の自発的供給理論は、個別の理論体系を構築してきたが、近年、両者の垣根を越えた研究が行われている。本研究では公共財の源泉となる家計の拠出に関する仮定に着目しているが、この点を租税競争理論に応用し、公共財の源泉となる課税ベースへの課税方法について分析を行った。地域間の資本移動に焦点を当てた租税競争理論に関する既存研究の多くは、各地域政府が資本へ従量税を課す経済を想定することが多く、従価税を想定した分析はあまりなされてこなかった。その理由の一つとして、地域数が十分に多い場合には、両税の理論的な違いが小さくなることがあげられる。しかしながら、Lockwood (2004)は、同質な地域を想定し、地域数が十分に少ない場合には、両税のもたらす経済学的な帰結に差異が生じ、従量税の方が社会的に望ましくなり得ることを示している。これに対し、Eggert, Kawachi and Ogawa (2009)では、各地域の特性が経済主体の行動や厚生に及ぼす影響を考察するために地域間の異質性が明示的に想定され、資本への課税方法について分析が行われた。そして、より現実的な従価税の方が社会的に望ましくなり得ることが示された。この成果は、2009年6月に開催された日本応用経済学会春季大会において報告された。本研究の目的は、国際社会を取り巻く環境が変化し、公共財の便益の波及形態が多様化している状況に鑑みて、伝統的に仮定されてきた公共財とは異なるタイプの公共財を想定し、グループの規模がその公共財の供給量にどのような影響を及ぼすのかを分析し、政策的な含意を得ることである。研究計画にしたがい、本年度は、完全代替の特性を有しない公共財を明示的に取り込んだモデルにおける静学分析を推進した。特に、公共財から得られる効用に飽和点が存在する状況を想定し、グループの規模と完全代替の特性を有しない公共財の供給量との関係について分析を行い、グループの規模が拡大した場合に最適な公共財の供給が行われる条件について明らかにした。また、本研究は、将来的な研究の方向性として、経済主体が長期的な視野のもとで意思決定を行う状況を考慮に入れた分析を行うことを計画している。本研究を今後の研究に発展させるため、本研究で着目している公共財の源泉に関する仮定を税競争理論に応用し、各国政府によって長期的な視点から意思決定が行われるモデルを構築し、各国政府の選択する公共財の源泉への課税方法によってもたらされる社会厚生への影響について考察を行った。さらに、この成果を応用し、税競争を行う各国の政府によって目的関数が内生的に選択されるモデルを構築し、各国政府による目的関数の選択問題について考察した。
入力を遮断されたニューロンにおける神経活性物質の形態学的分析

ラットの線条体と前頭葉内側面皮質には中脳に起始するドーパミン線維が豊富に存在する。最近、われわれは正常ラットの線条体にTyrosine Hydroxylase(TH)免疫陽性中形ニューロンを見つけた。大脳皮質においてもbipolar cellなどの内在性ニューロンにTH免疫活性が観察されている。そこで、本研究では中脳腹側部を片側破壊して中脳ドーパミン線維を涸渇させた終脳でTH陽性ニューロンの変化を検討した。成熟ラットの中脳に6OHDAまたは電気凝固法によって破壊巣を形成し、6日以上生存させた。線条体と前頭葉内側面皮質のTH陽性ニューロンは、全ラットにおいて、手術側で健常側よりも多く見られ、その活性もより強度であった。とくに、手術側の線条体のTH陽性ニューロンは、その突起の細部にまでわたって、明確に染出され、有棘樹状突起をもつことがわかった。また、線条体ニューロンのなかにはドーパ脱炭酸酵素(AADC)の免疫活性を示すものがあった。以上より、線条体や大脳皮質のニューロンのなかには、普段カテコールアミンを含有しないが、ドーパミン入力線維が減少した場合に、カテコールアミンの産出を開始するものがあり得ると思われる。本研究結果を土台にして、中枢ニューロンの科学的可塑応答性に関する基本的原理を探ってゆきたい。