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戦間期トルコ共和国における国民意識の内面化

最終年度である本年度は、これまでの研究の総括として、研究代表者による編著『トルコ共和国国民の創成とその変容ーアタテュルクとエルドアンのはざまで』(九州大学出版会、2019年)を刊行した。本書は、本研究課題である1930年代を中心とした国民形成に焦点を当てた論集であり、全10章(これに序章・終章が加わる)と10名の執筆者からなる。研究代表者が担当したのは、序章および第一章である(なお第一章は、科研費16KK0029との共同の成果でもある)。序章は、トルコ共和国の建国者といわれるムスタファ・ケマル(アタテュルク)の評価の変遷を軸に、現在のトルコの状況をいかに位置づけるべきかを述べ、その延長線上に本書の意義を論じた。第一章は、トルコ共和国の初期に強力に推進された公定歴史学の創成とその変遷について、現代までを視野に入れつつ論じた。以下の各章では、言語(第二章)、音楽(第三章)、ページェント(第四章)、宗教(第五章)、考古学(第六章)、抗議運動(第七章)、国境(第八章)、難民(第九章)、隣国からの評価(第十章)、そして現在のエルドアン政権の展望(終章)が論じられた。本書によって、トルコ共和国における国民形成の様相が、一定程度解明されたと考える。この編著以外では、研究協力者である坂田舜が、イスラーム若手研究者の会11月例会にて、「ネズィヘ・ムヒッディンの主張ートルコ共和国初期女性知識人による言論の一事例としてー」を、本科研の研究成果の一環として報告している。本年度は、申請書の計画通り、四半期に一度の定例研究会を継続して開催した。定例研究会では、連携研究者や共同研究者とともに、トルコ共和国の国民形成についての議論を深めることができた。研究会のテーマは、遺跡、国際政治あるいは教育と、国民形成を軸としつつも多岐にわたるものであった。また、12月には九州史学会大会イスラム文明学部会の場を借りて、日本のトルコ共和国史研究者が一堂に会したシンポジウム「トルコ共和国の歴史と現在」を開催した。このシンポジウムでは、音楽・言語学・宗教教育・クルド人問題といった、トルコ共和国の建国以来の重要な諸テーマについて、最先端の研究報告がなされた。いずれも、本科研費のテーマである「国民意識の内面化」の問題と直接的に関連する報告であった。さらに特筆すべき点として、トルコ共和国史研究者ネットワーク構築の観点から、非常に大きな意義を持ったことが指摘できる。本シンポジウムは、研究者同士の情報交換や連絡が不十分で分断されがちな日本のトルコ共和国史研究において、こうした状況を改善する試みの第一歩としても位置付けられうるだろう。論考としては、研究代表者がトルコ共和国初期のイスラーム史教育に関するものを発表した。本論文は、1930年代に使用された高校歴史教科書を分析し、ムハンマドやイスラーム史の評価を検証したものである。本論文によって、世俗化が強調されるトルコ共和国建国期においても、文化としてのイスラーム的な表象は過度には否定されていないことが明らかとなった。さらには、トルコ共和国こそが、ムハンマドが推し進めた社会改革の後継者であるとの主張すら確認できた。こうした分析結果は、親イスラーム勢力が力を増している現在のトルコの状況を理解するための一助となると考えられる。本年度の大きな成果として、九州史学会イスラム文明学部会におけるシンポジウムの開催があげられる。これほどの質と量をもった企画は、我が国におけるトルコ共和国史研究として類例がなく、初年度としては申し分のないスタートであった。その一方で、トルコの政治状況の混乱により、夏季に予定していた史料調査をキャンセルせざるを得なかった。とはいえ、総合的には「おおむね順調に進展している」と評価しうる。2017年度における研究実績として、まず『歴史学研究』に論文「オスマン/トルコにおける「イスタンブル征服」の記憶ー1453-2016年」を発表した。オスマン帝国史において画期とされるイスタンブル征服という歴史的事件が、その後どのように記憶されていったかを、現代のトルコ共和国に至るまで検討したものである。トルコ共和国におけるオスマン帝国史像は、建国以降揺れ動いていたが、近年はその復権が目覚ましく、ナショナル・アイデンティティの核の一つとなっている。つぎに、論文“The Quest for the Biblical Ancestors: the Legitimacy and Identity of the Ottoman Dynasty in the Fifteenth-sixteenth Centuries"は、オスマン帝国期の宗教的系譜意識についての研究である。この主題は、トルコ共和国期にトルコ民族主義者に批判的に継承されたため、本プロジェクトにとって有益な前提を提供している。また、『史淵』に、パン・トルコ主義者として知られるユースフ・アクチュラの論説「三つの政治路線」の訳注を掲載した。1904年に発表された本論説は、トルコ民族主義のマニフェストとも評され、オスマン帝国末期およびトルコ共和国建国期のエリートたちに大きな影響を与えた。これに加えて、連携研究者による学会発表2回と著作1点が、本研究の成果の一部として挙げられる。史料収集としては、8月にトルコ共和国に赴き、イスタンブルの研究機関において関連資料の調査を行った。具体的には、アタテュルク図書館では、オスマン帝国末期からトルコ共和国初期にかけての定期刊行物を調査、国民形成にかかわる記事を収集した。またイスラーム研究センターでは、関連する研究書・研究論文を調査した。

本年度は、論文2点、訳注1点、学会報告2点、そして単著1点と、堅調であったといえる(連携研究者の業績を含む)。成果発表のみならず、来年度の研究遂行に向けた史料収集も予定通り進めることができた。最終年度である本年度は、これまでの研究の総括として、研究代表者による編著『トルコ共和国国民の創成とその変容ーアタテュルクとエルドアンのはざまで』(九州大学出版会、2019年)を刊行した。本書は、本研究課題である1930年代を中心とした国民形成に焦点を当てた論集であり、全10章(これに序章・終章が加わる)と10名の執筆者からなる。研究代表者が担当したのは、序章および第一章である(なお第一章は、科研費16KK0029との共同の成果でもある)。序章は、トルコ共和国の建国者といわれるムスタファ・ケマル(アタテュルク)の評価の変遷を軸に、現在のトルコの状況をいかに位置づけるべきかを述べ、その延長線上に本書の意義を論じた。第一章は、トルコ共和国の初期に強力に推進された公定歴史学の創成とその変遷について、現代までを視野に入れつつ論じた。以下の各章では、言語(第二章)、音楽(第三章)、ページェント(第四章)、宗教(第五章)、考古学(第六章)、抗議運動(第七章)、国境(第八章)、難民(第九章)、隣国からの評価(第十章)、そして現在のエルドアン政権の展望(終章)が論じられた。本書によって、トルコ共和国における国民形成の様相が、一定程度解明されたと考える。この編著以外では、研究協力者である坂田舜が、イスラーム若手研究者の会11月例会にて、「ネズィヘ・ムヒッディンの主張ートルコ共和国初期女性知識人による言論の一事例としてー」を、本科研の研究成果の一環として報告している。2017年度においては、まず7月下旬に開催される第13回トルコ社会経済史学会(於ソフィア(ブルガリア)。エントリー済み)で研究報告を行い、同時にトルコにて史料調査を行う。また、定例研究会も昨年度同様、四半期に一度開催し、研究者ネットワークの構築と情報交換に努める。同時に国際学術雑誌への投稿準備を進め、英語論文を投稿する予定である。2018年度は、本プロジェクトの最終年度であるため、その成果としてトルコ共和国史に焦点をあてた論集を刊行する予定である。これと同時に、学会・研究会報告、史料収集も並行して進める。トルコ共和国の国内状況(2016年7月15日のクーデター未遂の発生)により、夏季におけるトルコ共和国での史料収集活動を取りやめたために、次年度使用額が発生した。本来の計画では、旅費に70万円を計上していたが、次年度の成果報告で用いるために今年度の利用は控えめとした。そのため、次年度使用額が生じている。2017年度では、7月下旬にブルガリアのソフィアで開催される第13回オスマン社会経済史学会に報告者として参加し、隣国トルコにおいても史料収集を行う。この出張に、前年度の持ち越し分を当てる。
沿岸域における確率的浸水リスクと生存確率に基づく地域強靭化評価手法の開発

津波の防災と減災に2つの津波レベルが定められているが,きめ細かな段階的な施策とその実行,さらには費用便益のための期待値算定のためには,津波の規模と発生確率を低頻度から高頻度まで把握しておくことは重要である.2018年度は地震動の発生確率を示すGutenberg -Richter則の津波確率評価への適用性を,地震発生確率に対して平均的であるが津波発生確率を乗じる手法を取り入れながら,検討した.Gutenberg -Richter則をもとにした津波発生確率と津波高の関係を,ロジックツリー手法による結果と比較しながら,高頻度発生確率の津波への適用可能性,低頻度発生確率津波への課題をまとめた.東日本の太平洋沿岸では温帯低気圧が著しく発達し高潮災害を引き起こす場合がある.2018年度は再現期間が1000年ほどの最大クラスの高潮を推定することができる確率的低気圧モデルの構築について検討を行った.この構築のために全ての実績低気圧トラックデータを用いると総じて低気圧が発達しがたくなる.他方、強い低気圧のみを資料として構築した確率的低気圧モデルでシミュレーションした低気圧は実績低気圧を上回る強さになり,またそのシミュレーションした低気圧トラックから高潮を算定しても,実績低気圧トラックから算定した高潮より高くなることが確かめられた.また,実績低気圧と確率的低気圧モデルトラックから算定されたそれぞれの高潮を用いた極値統計解析の結果は良好な関係を示した.津波の確率的評価、高潮のための低気圧の確率的評価について,評価方法に一定の目途がついたため。2019年度は、2018年度に引き続き、津波浸水を確率で表現するための、津波発生確率の評価方法を、GR則、地震ロジックツリーシナリオ、極値統計の三者で進めていく。高潮に関しては、確率的台風および低気圧モデルのさらなる構築を進めていく。津波被災地での現地調査を2019年3月に予定していたが、復興施設の完成が2019年4月になったことにあわせて、調査を実施することに変更したため未使用額が生じた。未使用額は2019年4月に実施する現地調査のための費用にあてる。
肘関節鏡手術におけるAugmented Realityシミュレーションの開発

ヒト実態モデルおよびニホンザルの肘関節を用いて、関節鏡画面に予め取り込んでおいたCTまたはMRIの画像情報から作成したコンピューターグラフィックスデータを重畳表示することが可能であった。肘関節鏡画像は魚眼レンズのため歪みが生じているが、レンズ歪みパラメータのキャリブレーションパターンから補正できていた。関節鏡先端と対象物との距離が1cmの場合に重畳表示の誤差は2.3mm以内であった。この技術によって病変の位置や鏡視画像では見えていない神経血管の描出が可能となり、肘関節鏡手術がより安全になる。今後は誤差の定量化と臨床への応用を検討している。健常ボランティアの肘関節MRI画像を撮影した。専用ソフトMimicsを用いて肘関節MRI画像データをDICOMからSTLデータに変換し、理化学研究所のVCAD(volume computer-aided design)を用いて、骨関節部分と正中・尺骨・橈骨神経を抽出した。神経の描出はSTIR画像を主に用いたが、それぞれの神経を1スライスずつ確認し3次元的に同定した。この作業は医師とエンジニアが合同で行った。肘関節鏡とプローベ先端の位置情報を記録できるポジショントラッカー(Micron Tracker3)のデモを行った。カメラを2台内蔵しているが、マーカーの認識は想定内の精度であり、位置情報をリアルタイムで追跡できることを確認して購入した。このMicronTrackerに肘関節VCADデータを入力して肘関節のAugmented reality (以下AR)simulationを作成した。肘関節MRIを撮影した被験者の肘表面にMicron Trackerのマーカーを貼付すると、コンピュータ画面上で、肘関節の外観に骨関節と肘関節周辺の神経(正中、尺骨、橈骨神経)の情報を重層表示する事が可能であった。肘関節の角度を保った状態であれば肩の内旋及び外旋に伴い、AR画像もリアルタイムに同期して動くことを確認した。今研究の目的は肘関節鏡ARを開発することである。ARを肘関節鏡に導入することで術中に術者は高精度virtual arthroscopyをreal timeで見ることができ、関節内から関節外の神経血管の位置まで確認可能となり神経血管損傷を予防でき、より安全な肘関節鏡手術が行えるようになる。対象と方法健常ボランティアの肘関節CTとMRIを撮影する。骨格の情報はCTから得て、末梢神経の情報はMRIから抽出した。理化学研究所が開発した画像解析ソフトVo Tracerを用いて、MRIデータから肘周囲の末梢神経のうち、正中神経・尺骨神経・橈骨神経の情報を抽出する。ファントムを皮膚表面に張り付けておく事で、CTデータから得られた肘関節骨格情報に末梢神経の情報を統合する際の精度を向上させる。DICOMデータから専用ソフトMimics software (Materialize, Leuven, Belgium)を用いてSTLデータに変換する。骨格と末梢神経のSTL情報から3Dプリンターを用いて実物大の実体モデルを作成する。3次元ポジショントラッカーであるMicronTracker3 (ClaroNov, Toronto, Canada)を用いて、肘関節鏡に装着した格子模様を追跡し、real timeでカメラの位置情報を追跡する。結果肘関節モデル内に挿入した肘関節鏡の画像に、予め入力しておいたSTLデータからの肘関節の骨格と末梢神経の情報を重畳表示することに成功した。位置及びサイズともに高い制度でのAugmented reality simulationが可能であった。重畳表示するデータの色を白から半透明に変更したところ、さらに元の現実の画像の視認性が向上した。健常ボランティアのMRIデータから末梢神経の情報を抽出するのに特に時間を要した。やはり四肢の末梢神経の情報を増強するオプションを検討する必要がある。得られたSTLデータから3Dプリンターを用いて作成した実態模型は非常に精巧に製作が可能であった。これを用いてAugmented realityシミュレーションが実際に行えうことができた。さらに精度も良く、実際の手術に使用可能なレベルであった。近年の画像機器及び画像処理の進化によって、術前の高精度なシミュレーションが可能となり実際の手術に応用されている。しかし術前に解析したデータを如何にして直接、手術に反映させるかは今なお課題である。我々は重大な神経血管損傷を含む合併症の報告が多い肘関節鏡手術においてAugmented Reality(拡張現実)と呼ばれる現実の映像にコンピュータ・グラフィックス(CG)を重畳表示する技術を開発した。健常ボランティアの肘関節MRIを撮影し、画像解析ソフトVo Tracerを用いて骨及び神経の情報を抽出する。データをSTLに変換し3Dプリンターを用いて実態モデルを作成した。実態モデルと肘関節鏡のスコープに位置追跡用の可視性マーカーを装着し、3次元ポジショントラッカー(MicronTracker3)を用いて関節鏡画像に骨と神経の位置情報をリアルタイムに重畳表示した。次にニホンザルの新鮮凍結肘を用いて肘関節MRIを撮影し、骨と神経の情報を抽出した。実態モデルと同様に、ポジショントラッカーと可視性マーカーを用いて肘関節鏡画像に術前取り込んだ画像を重畳表示した。結果実態モデルおよびニホンザルの肘関節を用いて、僅かな誤差はあるものの重畳表示が可能であった。肘関節鏡画像のレンズ歪みはパラメータのキャリブレーションパターンから補正できていた。許容しうる精度で肘関節鏡に拡張現実を導入することが可能であった。

ヒト実態モデルおよびニホンザルの肘関節を用いて、関節鏡画面に予め取り込んでおいたCTまたはMRIの画像情報から作成したコンピューターグラフィックスデータを重畳表示することが可能であった。肘関節鏡画像は魚眼レンズのため歪みが生じているが、レンズ歪みパラメータのキャリブレーションパターンから補正できていた。関節鏡先端と対象物との距離が1cmの場合に重畳表示の誤差は2.3mm以内であった。この技術によって病変の位置や鏡視画像では見えていない神経血管の描出が可能となり、肘関節鏡手術がより安全になる。今後は誤差の定量化と臨床への応用を検討している。しかし、まだ今後の課題として内視鏡画像にAR画像を重層表示するための技術開発が必要である。今後の課題として、1現時点での精度検証を行う。この精度は用いているポジショントラッカーの性能に依存する。印象としては実臨床に用いても違和感ない高い性能と実感している。2猿の新鮮凍結屍体上肢を用いて実験を行う。猿の上肢のCTとMRIを撮影し、実験1と同様に骨格と末梢神経の情報を抽出し統合しDICOMデータをSTLデータに変換しておく作業までは既に行っている。研究協力者と予定を組み6月に猿新鮮凍結屍体を用いて肘関節Augmented reality simulationを行う予定である。ここで模型との差異を検証し、実臨床に向けた課題を抽出する。得られた成果は特許申請後に学会発表を行い、その後に論文化する。整形外科まず1肘関節MRI画像のVCADデータから、肘関節モデルを作成する。これは外注する予定。後に行うARsimulationの精度を検証するために、骨関節、神経に加えて皮静脈の情報も抽出したものの肘関節モデルを作成する。2内視鏡画面にこのAR画像を重層表示するためのプログラムをMicron Trackerに入力する。3MicronTrackerを肘関節鏡と同時に行い、AR画像が重層表示できるか実験を行う。この実験において、実際の画像と重層表示された画像との間のズレを測定し、精度の検証を行う。既存の資料や手作りの機器を用いて物品費を節約したため次年度使用額が生じました。出張費が当初予定額より少なく済んだため次年度使用額が生じた。論文作成、学会発表旅費に充足させます。肘関節モデルの外注費用に充てる予定である。
偏光コム分光法の創出

本研究課題では高速・高精度近赤外デュアルコム偏光分光計測装置の開発を行った。特に、研究代表者オリジナルのアイディアとして、デュアルコム分光装置と回転補償子を組み合わせることによって「デュアルコム信号の間に偏光情報をのせた新しいコムラインを作る」という手法を提案し、その装置開発を進めた。開発の結果、光周波数コム光源を構成する一つ一つの光周波数成分について、その偏光情報を決定することに成功した。また、計測の不確かさを小さくするための計測法・解析法の提案を行い、その評価を行った。さらに光周波数コムの開発環境を整え、今後の応用展開への足がかりを築いた。本研究では、高い周波数分解能と高速性を兼ね備えるデュアルコム分光計に、高い偏光計測精度という新しいファンクションを加えた分光計を開発し、その応用展開を狙う取り組みである。研究代表者を発明者の一人とした基本特許申請は本課題開始直前に完了した。本研究課題では、まずは新しい発明についての定量的な実験検証を行い、その後に様々な応用を示す戦略で研究を進めている。平成28年度は、前者の「定量的な実験検証」について実施を完了し、米国光学会誌上で発表を行った。具体的な開発内容は以下の通りである(以下の文章は、応用物理学会学術講演会予稿集に投稿した文章を一部改変したものである)。本開発では、中心波長が1.55マイクロメートルのデュアルコム分光計に、安定な周波数で回転する波長板を組み合わせた偏光計測装置を開発した。2つの周波数コムを偏光ビームスプリッタで重ね合わせ、光バンドパスフィルターで波長範囲を1.531.57マイクロメートルに制限してから、偏光子、サンプル、回転1/4波長版、偏光子を通して検出器へと導いた。その結果、回転1/4波長版によって偏光変調が印可され、光コムの成分1本1本に対してその偏光状態を表す新しい光コム成分が出現することを見いだした。この新しい光コム成分の振幅と位相を解析することで、光コムの成分1本1本の偏光状態を決定することに成功した。また、サンプルとして波長板と偏光子を用いて、本発明の原理検証実験を行った。波長板あるいは偏光子の角度を変えながら計測を行い、偏光状態の変化を定量的に捉えることに成功した。本課題提案の根幹をなす偏光デュアルコム分光法については、簡単な応用例を含め文献としてまとめて出版した。残り1年間で、物性計測を中心とした応用事例を示し、本手法の重要性を示したい。本課題は、高い周波数分解能と高速性を兼ね備えるデュアルコム分光計に、高い偏光計測精度という新しいファンクションを追加した「偏光コム分光法」を開発し、その応用展開を狙うプロジェクトである。前年度(平成28年度)は、連携研究者のデュアルコム分光計を改造することで、研究代表者らが発明した「偏光コム分光法」の定量的な実験検証を行い、発明の有用性を示すことに成功した。本年度は、偏光コム分光法の応用研究を行うために、新しいデュアルコム分光計を立ち上げる作業を行った。限られた予算でデュアルコム分光計を立ち上げるために、様々な装置の工夫を行った。特に、一台のフェムト秒ファイバーレーザーと連続波レーザーとの間のビート信号を特定の周波数にロックするために、光ファーバーに小さいピエゾ素子を張り付け、さらに光ファイバーをゴムで抑えることで不要な機械共振を抑える工夫を行った。また、連続波レーザーの周波数を制御することによって、ビート信号の周波数をロックする工夫も行った。これらの数々の工夫により、二台のフェムト秒ファイバーレーザーについて、キャリア・エンベロップ・オフセット周波数と、連続波レーザーとの間のビート周波数の双方をロックすることに成功した。すなわち、以上の成功によって、デュアルコム分光計が実現した。本年度は新しいデュアルコム分光計の作製に時間を費やしたため、応用事例の探索を行うところまで作業を進めることができなかった。しかしながら、一つ一つの細かい要素技術の積み上げが必要なデュアルコム分光計が大学の実験室で完成したことは大きな成功であり、今後、完成した装置を利用した応用研究を積極的に推進する予定である。デュアルコム分光計の開発は、精密な周波数ロック機構の構築など技術的に難しい点が多い。そのため、現在は、光周波数コム開発のエキスパートである産業技術総合研究所のデュアルコム分光計を借用しながら開発を進めている。しかしながら、今後同技術の積極的な応用展開を図るためには、実験スペースの問題などから、研究代表者の所属する慶應義塾大学でデュアルコム分光計を実現するほうが効率がよい。したがって、平成29年度は、まずはデュアルコム分光計の開発に集中し、できるだけ早期に慶應義塾大学で実験・研究を行うことができるようにする。その後は生体分子の円偏光二色性計測など、新しい発明の長所を活かすことができるような実験を行い、本手法の有用性を確認したい。
トポロジカル量子アルゴリズムのためのデータ解析と整合性保証

このプログラムの過程で、トポロジカル量子コンピューティングアルゴリズムのコンパイルと最適化に関する5つのソフトウェアパッケージを作成して公開しました。私たちは、有名なジャーナル、IEEEコンピュータ、サイエンスアドバンス、ACM-XRDSの論文など、国際雑誌や会議の議事録に30以上の出版物を掲載しました。この研究の期間中、量子回路を重要なメディアの注目を集めるために一般市民を使用するmeQuanics市民科学プロジェクトのプロトタイプデザインを開始しました。New Scientist、Financial Times、BBCなどのフォーラムでは、このプログラムの過程で、トポロジカル量子コンピューティングアルゴリズムのコンパイルと最適化に関する5つのソフトウェアパッケージを作成して公開しました。New Scientist、Financial Times、BBCなどのフォーラムでは、
脂肪組織由来幹細胞による生体内3次元組織再生-大動物を用いた前臨床研究-

1.イヌ歯周病モデルを応用した骨再生研究ビーグル犬の鼠径部皮下脂肪よりASCsを採取しin vitroで増殖させた。と同時に、下顎第2,3,4前臼歯に欠損の高さが約5mmの3級根分岐部欠損を作成し、慢性炎症を惹起させるべくアルジネートを充填した。2週間後に再度全身麻酔を施しアルジネートを除去した後、末梢血より調整したPRPにASCsを混入させ10%塩化カルシウムとともにゲル化したものを欠損部位に注入移植した。細胞移植後4週目にX線および組織学的に評価を行った。その結果、移植後4週目においてX線写真上、歯周組織欠損部位のX線透過性の減弱が認められ、組織学的にも部分的ではあるが骨再生像が確認された。また移植後12週目に行った抗オステオカルシン抗体を用いた免疫組織染色像において、歯槽骨内に陽性細胞を多く認め、良好な骨再生が起こっていることが確認できた。2.ウサギ下肢虚血モデルを応用した末梢血管再生研究日本白色家兎の鼠径部皮下脂肪よりASCを抽出し培養増殖させた後、再度全身麻酔下に両側の大腿動静脈を完全に切離し下肢虚血モデルを作成した。その後直ちに自家由来ASCを片側の下肢筋肉内に注入移植した。移植後2,4,6週目に肉眼的な虚血下肢の状態、赤外線サーモグラフィーによる皮膚温測定、選択的血管造影による下肢血行の評価および組織学的評価を実施した。その結果、(1)肉眼的には実験群においては発生する壊死組織の面積が縮小する傾向にあった。(2)赤外線サーモグラフィーにより実験群において若干の温度上昇を認めた。(3)血管造影上、6週目の所見ではコントロール群に比べて実験群において豊富な血管の描出が認められた。(4)組織学的所見では実験群において毛細血管数の増加が認められた。以上より、日本白色家兎においても自己由来ASCにより虚血下肢において血管再生効果があることが示された。まず大動物の皮下脂肪組織中にも小動物やヒト同様の多分化能を有する幹細胞(ASC)が存在するかどうかをin vitroにおいて検証した。全身麻酔下にビーグル犬の鼠径部脂肪およびブタの背部皮下脂肪を採取し脂肪組織由来幹細胞精製プロトコールに従って処理した。こうして得られた初代継体細胞を10%FBS添加DME培地内で培養、継代を繰り返し、第3継代の細胞を脂肪、骨、軟骨分化誘導培地に培地交換した後培養を継続、2ないし4週目に標本を固定し細胞形態および特殊染色により分化能を検討した。その結果、イヌ、ブタ双方の脂肪組織内から獲得した細胞はともにコントロール培地内で容易に増殖するとともに、分化誘導培地内で培養することで脂肪、骨、軟骨に分化することがOil Red O染色(脂肪)、アルカリフォスファターゼ染色(骨)、Alcian Blue染色(軟骨)により確認された。以上よりイヌ、ブタにもヒト同様にASCが存在していることが示唆された。次に骨組織の再生能を検証するため、ビーグル犬の下顎歯槽骨に直径4mmの骨欠損創を作成し、あらかじめ培養増殖させておいた自家ASCを自家多血小板血漿(PRP)とともに注入移植した。コントロール群として無処置群およびPRPのみの群を作成した。

残念ながらフォロー期間がいまだ短いため現在のところ骨の再生を確認できていないが、同様の手法を用いて頭蓋骨欠損創、関節軟骨欠損創に種々の担体(細胞が増殖する足場)を用いて応用していく予定である。同様にミニブタを用いても同様に進める予定である。平成17年度の研究成果として、大動物(ビーグル犬、ブタ)の皮下脂肪組織中にも小動物やヒト同様の多分化能を有する幹細胞(ASC)が存在するかどうかをin vitroにおいて検証したところ、培養条件を変えることにより、いずれの細胞も脂肪、骨、軟骨に分化することがOil Red O染色(脂肪)、アルカリフォスファターゼ染色(骨)、Alcian Blue染色(軟骨)により確認され、イヌ、ブタにもヒト同様にASCが存在していることを示した。この結果を踏まえて、まずビーグル犬を用いての骨再生が可能かどうかを検証した。ビーグル犬(6月齢雄)の鼠径部皮下脂肪よりASC精製プロトコールに従ってASCを抽出し培養増殖させた。このとき同時に下顎歯槽骨に直径4mmの骨欠損創を作成しアルジネートを封入させ慢性炎症モデルを作成した。2週間後に再び全身麻酔下で歯槽骨欠損創よりアルジネートを摘出しデブリードマンを行った後、あらかじめ培養増殖させておいた自家ASCを自家多血小板血漿(PRP)とともに注入移植した。コントロール群として無処置群およびPRPのみの群を作成した。移植後4週目および12週目に肉眼的観察、X線所見および組織学的所見を検討した。その結果、実験群では移植後4週目よりコントロール群と比較し良好な歯槽骨再生が認められ、12週目においても同様の傾向を示していた。X線所見では、実験群では4週目において透過性の減弱が認められた。組織学的にも良好な骨形成を示し、免疫染色においては抗オステオカルシン抗体陽性細胞が多数認められた。以上よりビーグル犬由来ASCはin vivoにおいて骨再生能を有することが示唆された。引き続き、関節軟骨欠損モデルによる軟骨再生能および下肢虚血モデルによる血管再生能について検証していく予定である。本年度は人工的に作成した下肢虚血モデルに自己由来脂肪組織幹細胞(ASC)を投与することで血管再生効果がどの程度起こるかを検討した。当初ビーグル犬を用いた実験モデルを作成を予定していたが研究途中で実験動物の感染に伴い継続が困難となり、やむを得ず日本白色家兎によるモデルに切り替えて実施した。日本白色家兎の鼠径部皮下脂肪よりASC精製プロトコールに従ってASCを抽出し培養増殖させた後、再度全身麻酔下に両側の大腿動静脈を完全に切離し下肢虚血モデルを作成した。その後直ちに自家由来ASCを片側の下肢筋肉内に注入移植した。移植後2週目に安楽死させ、肉眼的な虚血下肢の状態、赤外線サーモグラフィーによる皮膚音測定、選択的血管造影による下肢血行の評価および組織学的評価を実施した。なお移植したASCには予め細胞の動向を調べる目的でDiIによる染色を施した。その結果、(1)肉眼的にはコントロール群と比較して明らかな違いは認められなかった。(2)赤外線サーモグラフィーにより実験群において若干の温度上昇を認めた。(3)血管造影上、実験群において豊富な血管の描出が認められた。(4)組織学的所見では実験群において毛細血管数の増加が認められ、一部の血管内皮細胞でDII陽性細胞が存在した。以上より、日本白色家兎においても自己由来ASCにより虚血下肢において血管再生効果があることが示された。
高次元オミックスデータとヘテロ医療診断データの統合的解析法の開発

近年の臨床医学データ解析では、解析対象となる変量に高次元性・ヘテロ性・欠測などの問題があること、解析結果出力時に統計的検定多重性の問題があることが困難を生んでいる。これらの問題の統合的解決法として、柔軟な確率モデルと統計的多重検定法の発展応用に基づく手法を開発した。近年の臨床医学データ解析では臨床診断情報に加えて遺伝子発現量やSNPなどの高次元変量オミックスデータを同時に扱う必要があるため(1)各症例の特徴を示す変量の高次元性・ヘテロ性・欠測などの問題,(2)解析結果出力時の統計的検定多重性の問題への対応が難しい.本研究課題ではこれらを統一的に解決する方法の開発と普及を目指している.私はまず欠測を含む行列形データの因子化を柔軟な確率モデルで記述することで(1)の問題を扱うための基本的プラットフォームとした(これは本研究の計画段階で中心においていた確率的正準相関解析(CCA)の一般化という位置づけ).とくに欠測の構造にヘテロ性が入っている場合にスパースな因子負荷行列を求める「確率的ヘテロ成分分析」(NIPSスポットライトトークに選ばれる),各成分と各症例の信頼性の違いが同時に存在する場合を考慮して重み付けを工夫した因子分解法「縦横二方向因子分析」(IBIS,AROBなど),データがデジタル値である場合に同様の因子分解を行う「重みつきマージン最大化行列分解」(AROB)を開発し発表した.(2)については,多重検定における統計的有意性スコア最適化原理(ODP)の理論と応用に関する研究を進めた.とくにODPの推定法を改善し検出力を向上する工夫(NC研究会)および,二値共変量との間に有意な関係を持つ遺伝子の検出問題において,関係のパターンに関する情報を取り入れることで検出力を高めたアイディア(IBIS)を発表した.高次元変量データを疾病診断などの症例分類につなげる方法論の研究には一段落がつきつつあるが,疾病のメカニズムに迫るためのデータ解析の手法にはまだ大きな進歩の余地がある.次年度では(1)と(2)の方向性を統合する手法開発と,その普及を目指す予定である.19年度までの成果に加えて、20年度では以下の三点に進展が得られた。第一に行列因子化モデルを前提とした多重検定法を開発した。この手法は、19年度に得られた2つの成果(1)行列因子化の確率的モデルをヘテロデータに拡張したヘテロ成分分析モデル(HCA)および(2)隠れ変数モデルを前提とした多重検定手法(HODP)の統合手法であり、本研究課題で当初目標としていたアイディアの骨子を全て実装した手法と位置づけられる。本手法によれば、ヘテロ性や欠測を含む行列であっても全て一段階抽象化された行列成分で代表され、遺伝子有意性検定などの知識抽出処理は抽象化された世界で行うことができる。この研究は「ニューラルコンピューティング研究会」ほかで発表されIEEE Computational Interigence Society JapanよりYoung Researchers Awordを受賞した。また第二に、行列因子化においてデジタル値を扱うこともできるようにした。これは既存のマージン最大化行列因子化法に新たにベイズ的モデル選択の考え方を導入して性能向上を図ったものであり、本研究課題におけるヘテロデータ処理に不可欠な部品と位置づけられる。第三に、ヘテロ成分分析モデル(HCA)の学習アルゴリズムの加速を実現した。モデル自由度の自動選択に関わるハイパーパラメタ学習を含むEMアルゴリズムには遅滞の起こる箇所があることが分かっていたが、これを回避することによって収束速度の大幅向上が得られ、大型データへの応用可能性が高まった。第三の成果については未発表であり論文の準備中である。最後に特記事項として、本研究課題から派生した研究テーマがJSTさきがけで採択され、今後とも発展的に継続の予定であることを記しておく。
フォンテーヌブロー派における北方絵画の影響について

第一次フォンテーヌブロー派に対する北方絵画の影響に焦点を当て、その受容の在り方や第一次フォンテーヌブロー派の形成に果たした役割を具体的に検証する。4つの観点ー1)フォンテーヌブローの版画の分析、2)パリで活躍した北方画家たちの調査・研究、3)ジャン・クーザンに対する北方絵画の影響の考察、4)フォンテーヌブロー派の半身肖像画の成立への北方絵画の関与ーから、第一次フォンテーヌブロー派の成立に北方絵画が及ぼした影響を具体的に浮彫にする。
炎症におけるヒアルロン酸(HA)の機能実体、SHAP-HA複合体の研究

本研究者らは、炎症などにより血液の異常流入を認める組織中のヒアルロン(HA)には血清由来のインターα-トリプシンインヒビター(ITI)の長鎖サブユニットに相当する蛋白質(SHAPと名付けた)が共有結合していることを見つけ、SHAP-HA複合体が炎症シグナル伝達を可能にするHAの機能実体と推定して証明実験を試み、以下の結果を得た。複合体形成制御による炎症反応の調節を最終目標とする。1)関節リューマチ患者の滑液に特異に含まれるSHAP-HA複合体を電子顕微鏡、生化学レベルで解析し、HA分子量100万にSHAP約5分子が結合し、SHAPを介して高分子化していることを示した。2)遺伝子相同組換えによりITI合成不能によりSHAP-HA複合体形成能の欠損変異マウスでは、COC形成不全により卵巣からの炎症反応と考えられる排卵の顕著な効率低下、また体外受精、精子の卵子内人工導入(ICSI)などの実験から卵子透明帯の異常と思われる受精障害が分かった。3)炎症モデル実験として、HAまたはSHAP-HA複合体を基質にした培養皿への炎症細胞の接着と活性化を検討した。CD44陽性リンパ系細胞HUT78の複合体への接着は、HA単独に比べて約100倍の高頻度で起こり、SHAPがHA-CD44相互作用を増強する証拠を得た。4)SHAP-HA複合体形成反応を触媒する酵素因子活性をヒト血清や培養肝細胞培地中に簡便なELISA法を開発して見出した。財団法人化学及血清療法研究所から提供されたヒト血清画分から酵素因子を精製し、ペプチド解析で判明したTSG-6とは異なる候補分子のcDNAを得て、活性を確認中である。5)SHAP-HA複合体形成欠損マウスについて、II型コラーゲン誘導による関節炎発症、デキストラン硫酸投与による大腸炎発症のモデル実験を行い、野生型に比べ、炎症発症が軽減する傾向を見出した。一方、ConA誘導性肝炎については有意な差は見られなかった。マウス作製に用いたITI(炎症に関与するプロテーゼの阻害活性を持つ)合成不能の方法が影響している可能性がある。SHAP-HA複合体が炎症シグナル伝達を可能にするHAの機能実体と推定し、証拠を得るために以下の実験計画のもとに次の結果を得た。1)SHAP-HA複合体の卵細胞、卵丘細胞への関与の解析:遺伝子組換えによりSHAP-HA複合体形成不全となったマウスでは、卵巣における卵-卵丘細胞複合体(COC)形成不全の結果、排卵過程(一種の炎症反応と見なされている)に重篤な障害が見られた。異常と正常のマウスから得た卵子について精子混合実験(IVF)により受精効率を比較したところ、前者は後者の約1/3に低下していた。つまり、COC形成にはSHAP-HA複合体マトリックスが必要であり、SHAPのないHAリッチマトリックスでは卵子の成熟が十分ではないと思われた。この点を卵子のGDF9の合成分泌活性などの比較により確認している。2)培養細胞を用いた炎症モデル反応におけるSHAP-HA複合体関与の可能性:基質細胞層モデルとしてHAまたはSHAP-HA複合体をコートした培養皿を用意し、血清無添加培地でリンパ系細胞HUT78(CD44+)の細胞接着実験を行った。SHAP-HA複合体への接着はHA単独に比べてHA濃度にして約100倍の効率で起こるが、ともにCD44依存性であった。

SHAP-HA複合体への細胞接着におけるRas-MAPK系とP13K-Akt系のシグナル活性もこの結果を支持した。血管内皮細胞や平滑筋細胞を接着細胞層にしたモデル実験で、現在検討中である。3)SHAP-HA複合体形成反応を触媒する血清因子の同定:様々な培養ヒト肝細胞株の無血清培地中への因子の合成・分泌能を比較検討した。ヒト血清に代わる活性はなく、これを出発標品としてアフィニティークロマトグラフィーが有効であることを見出した。しかし均一タンパク質レベルには複数の異なる原理の精製法を加える必要があると思われた。SHAP-HA複合体が炎症シグナル伝達を可能にするHAの機能実体と推定し、その証明のために引き続き、以下の実験を行った。1)SHAP-HA複合体構造の特徴:関節リューマチ患者の滑液から精製した複合体の構造を電子顕微鏡、生化学レベルで解析し、HAは分子量100万に約5分子のSHAPが結合し、SHAPを介して多量化しているとの証拠を得た。2)SHAP-HA複合体の卵細胞、卵丘細胞への関与の解析:遺伝子相同組換えにより得たSHAP-HA複合体形成不能マウスでは、卵-卵丘細胞複合体(COC)形成不全の結果、i)一種の炎症反応と見なされている卵巣からの排卵効率の顕著な低下、ii)異常マウスから得た卵子について正常精子との混合実験(IVF)により受精効率の約1/3の低下、さらにiii)正常精子の卵子内人工導入(ICSI)(理研、小倉淳郎博士との共同研究)により卵子の成熟能低下、が観察され、COC形成とその機能にはSHAP-HA複合体が重要であり、卵子と卵丘細胞間の相互作用を仲介して卵子のGDF9の合成分泌などを制御している可能性が出てきた。現在、他のCOCマトリックス成分の発現レベルと活性、またHAを介するシグナル経路の活性化状態を比較している。3)炎症モデルを用いたSHAP-HA複合体の機能解析:HAまたはSHAP-HA複合体をコートした培養皿を用意して、炎症細胞の接着と活性化を検討した。リンパ系細胞HUT78(CD44+)のSHAP-HA複合体への接着は、HA単独に比べてHA濃度にして100倍の高い効率で起こり、SHAP抗体では影響されず、CD44抗体で阻害された。このようなSHAP-HA複合体への高い細胞接着は多量化HAのCD44認識によるクラスター化反応を介している証拠を得た。4)SHAP-HA複合体形成反応を触媒する血清因子の同定:財団法人化学及血清療法研究所との共同研究でヒト血清分画ライブラリーについて活性画分を選択、さらに電気泳動などによる分画により、候補分子を得た。レコンビナント蛋白質を作製し活性を確認中である。最近、同活性を持つと報告されたTSG-6とは異なると思われた。実験1)SHAP-HA複合体の卵細胞、卵丘細胞への関与の分子レベルでの解析研究:体外受精、精子の卵子内人工導入(ICSI)などの実験より、SHAP-HA複合体形成不能による受精障害の原因は透明帯の異常にあると考えられる。走査型電子顕微鏡で観察したところ、透明帯表面構造の違いが認められた。これは、卵丘不全によって卵細胞表層顆粒の脱顆粒制御に破綻が生じた結果と推測した。実験2)培養細胞炎症モデル実験系を用いた研究:HA基質に接着したCD44陽性
障害者のためのダイビング指導ガイドラインの作成

この研究は、障害者のための潜水指導方法を確立することである。その為に、(1)障害者ダイビング指導団体の現状と課題の調査、(2)潜水活動中の神経活動の推定、(3)障害者ダイバーの障害の種類、(4)障害者ダイバーの血圧及び肺機能測定、(5)障害者ダイバーの水中移動・停止のための泳法を水中ビデオにより撮影・画像分析、(6)障害者ダイバーの水面における回転技術、(7)水中におけるバランス確保のためのウエイト取り付け方法について調査・分析を行った。パラリンピックに代表されるように、障害者に対する水泳指導はすでに一般的である。一方、水泳が困難な障害者においては息継ぎの可否に原因がある場合が多い。その点では、スポーツ潜水は自給式水中呼吸器により、水面及び水中において息継ぎをすることなく、呼吸が確保される。その為、水泳は苦手だがスポーツ潜水は可能である障害者ダイバーも多い。しかしながら、安全で効率的な潜水指導方法の確立は不十分である。我々のこれまでの十数年にわたる指導経験から、障害者は、障害の程度や種類がさまざまであり、現場においては、臨機応変に対応せざるを得ない部分が多く、初心者と上級者では当然潜水中の緊張感は異なると予測されるが、両者ともにリラックス体験ができると報告している。また、上肢を用いた水中における移動・停止方法には、いわゆるクロール、平泳ぎ、バタフライなど水泳における上肢の使用方法とは異なり、古式泳法に見られるような独特のパターンが観察された。これらは、指導を受けたわけでなく、障害者ダイバーが繰り返し潜水による経験の中から身につけたものであった。さらに潜水中の心拍応答についての報告はあるが、神経活動について解析されたものは見あたらない。そこで、今年度は、(1)障害者ダイビング指導団体の現状と課題を調査、(2)潜水活動中の神経活動の推定、(3)障害者ダイバーの障害の種類、(4)障害者ダイバーの血圧及び肺機能について測定した。潜水中の神経活動は、最近開発された超小型ホルターレコーダの防水ハウジングを作製することにより、潜水中のR-R間隔をスペクトル解析することにより神経活動を特定した。バリアフリー全国大会においては、障害者ダイバーの年齢、性別、血圧、肺機能を測定した。障害者ダイバーは年齢層が高く、高血圧者が多く見られ、血圧値は、当日の潜水可否判定の指標となった。その結果、(1)Handicapped Scuba Associationは、世界30カ国に支部を持ちノウハウを提供している。Micronesia Diving Associationでは、特別なノウハウを持たず障害者の受け入れは少ない。国内に於いては、JULIA及びJBDAの2団体が活動しており、JULIAでは指導員育成に力を入れ、JBDAでは障害者ダイバーの意志尊重を第一に考え、できる限りダイビングを行えるように工夫しながら社会的認知度向上のために活動している。(2)SCUBA潜水であっても7例中6例に除脈が観察された。潜水中の自律神経活動は、個人によって異なり、個体内に於いても大きな生物学的変動が示された。(3)両団体の障害者ダイバーは、肢体不自由者が最も多く、活動には、サポート・ダイバーの支援が重要であった。(4)障害者ダイバーには、高血圧と診断される値の血圧値を示したものが多く、また肺機能に於いても疾患域と診断されるダイバーもみられ、専門医師による診断の結果ダイビングが可能な症例もあることが示された。(5)障害者ダイバーの水中移動・停止のための泳法を水中ビデオにより撮影した結果、陸上とは全く異なる方法での移動が可能であり、その移動方法は個人により異なった。(6)障害者ダイバーが水面に於いて回転する技術をマスターすることは、水面でのトラブルを防ぎ、スノーケルからレギレーターへの変換時がスムーズに行えるようになるためにも重要であった。(7)水中におけるバランス確保のためのウエイトの取り付けは、障害に応じて工夫する必要があった。
高二酸化炭素条件下で変動する遺伝子群とその進化起源

CO2濃度と植物の植生の変化関係をモデル化するためには、高CO2下でモデル植物がどのように成長するかを明らかにし、その機構が他の植物種に存在するかを調べることが重要になる。そこで、本研究では、高CO2応答に変動する遺伝子群を同定し、それらの遺伝子の進化的起源を明らかにし、各遺伝子と同じ機能がどの植物種に存在するかを推測することを目的とする。高CO2応答に変動する遺伝子群リストを明らかにするために、二週齢のシロイヌナズナを、2時間、6時間、12時間、1日間、3日間、7日間、2週間、高CO2(790ppm)に暴露したものと、コントロールとして通常CO2環境下(390ppm)で2週間育成したものから、全RNAを抽出し、アノテーションされた遺伝子の全ての遺伝子発現を観察できるマイクロアレイで、各条件での遺伝子発現プロファイルを構築した。その結果、高CO2を暴露直後は植物の成長を促進させるような遺伝子が変動しているが、3日間以上暴露させると、ストレス性の遺伝子が変動していることを示唆していた。さらに、これらの高CO2変動遺伝子の進化起源を推定すると、特に、暴露直後に変動する遺伝子は、イネとシロイヌナズナが分岐する前に、遺伝子重複によって獲得された遺伝子であることが明らかとなった。しかし、分岐以降では、イネで多くの遺伝子が消失していることも明らかとなった。この結果は、高CO2応答遺伝子が進化起源は古いが、種特異的であることを示唆していた。CO2濃度と植物の植生の変化関係をモデル化するためには、高CO2下での植物の応答機構をモデル生物で明らかにし、それらの機構がどの植物種にまで存在するかを調べることが重要になる。本研究では、高CO2応答にする遺伝子群の同定をシロイヌナズナで行い、それらの遺伝子の進化的起源を明らかにすることを目的とする。そこで、高CO2濃度(780ppm)に2時間、6時間、12時間、一日、三日、一週間および2週間暴露した二週齢のSeedlingの地上部から、mRNAを抽出し、花田らによってデザインされた全遺伝子の発現を調べることが可能なマイクロアレイで、高CO2下で変動する遺伝子を同定した。先行研究として、白色光、青色光、赤色光、遠赤色光、高温、冷温、高塩および乾燥の環境下で、どのような遺伝子が応答されているかを同定しているため、高CO2下と他の環境下のいずれかと共通して変動する遺伝子群、および高CO2下でのみ特異的に変動する遺伝子群を同定した。また、高CO2を利用し、植物体量の増加につなげる度合いを示した30アクセッションの定量値を用いて、CO2を効率に利用する際に関係があると考えられるゲノム領域も同定している。その結果、高CO2応答に関係する遺伝子がどのような遺伝子であるのかという概要を理解した。今後は、様々な方法で同定された高CO2に関係のある遺伝子の進化的起源を、比較ゲノム解析を用いて推測する予定である。また、対象遺伝子の中で幅広い植物種で保存し、かつペプチドホルモン様の配列を持つ短い遺伝子に関しては、連携研究者と協力して、過剰発現体を作成し、高CO2下での表現型を調べる予定である。
薬物代謝の連鎖　～ＣＹＰ分子種の協同と競合による薬物代謝の網羅的解析～

シトクロムP450(CYP)は薬物代謝の中心的役割を演じる重要な酵素であり、5種のヒト肝CYPによって市販薬物の90%以上が代謝される。本研究では、5種のCYPが薬物代謝の連鎖にどのようにかかわるかを調べた。抗うつ薬アミトリプチリンは主としてCYP1A2、2C19、2D6で代謝されるが、構造が類似しているにもかかわらず、その代謝産物ノルトリプチリンに対する代謝活性は低下することが分かった。また、2C19とアミノ酸配列や立体構造がほぼ同一の2C9はアミトリプチリンをほとんど代謝しないが、その薬物特異性は72位アミノ酸の塩基性によって支配されていることを明らかにした。CYPは本来膜タンパク質であるが、申請者は活性を保持したまま可溶性タンパク質として5種のCYPすべてを大量発現させることに成功し、薬物代謝機構を詳細に検討するための研究基盤を確立している。そこで本研究では、5種のCYPが共存することによって薬物代謝がどのように変化するかを調べ、CYP同士の協同と競合の機構について明らかにする。23年度は、代謝の連鎖が起こることが強く期待される薬物としてアミトリプチリンを用い、本薬物の代謝に関わると考えられているCYP1A2、2C19、2D6との結合性について評価した。CO結合型CYPの共鳴ラマンスペクトルを測定したところ、2D6では1A2と2C19に比べてFe-CO伸縮振動がアミトリプチリンの結合によって大きく高波数シフトしたことから、基質結合ポケット内での薬物の配向性が大きく異なることが示唆され、各CYP分子種による代謝部位の違いを反映していると考えられた。また、薬物代謝活性を測定した結果、三級アミンをもつアミトリプチリン、イミプラミンと比較して、これらの代謝産物であり二級アミンをもつノルトリプチリン、デシプラミンの薬物代謝活性が低下していることが判明した。これらの結果と薬物結合性との相関を調べた結果、代謝活性低下の原因は、二級アミンのヘム鉄への配位や、代謝部位とヘム鉄との距離に由来することが明らかとなった。以上の結果から、中間代謝産物は構造的に類似している親化合物と同じ挙動を示すわけではないことが明らかとなった。そこで本研究は、5種のCYPが共存することによって薬物代謝がどのように変化するかを調べ、CYP同士の協同と競合の機構について明らかにする。25年度は、治療域が狭く臨床での使用に注意を要するいくつかの薬物の代謝に関わるCYP2C9と2C19を中心に、各種薬物との結合性について調べた。代表的な基質であるジクロフェナクやフルルビプロフェンを用いて検討した結果、これらの酸性薬物はCYP2C9に高い親和性を持つことがわかった。一方、アミトリプチリンやランソプラゾールのような塩基性薬物はCYP2C19に高い親和性を示した。これら2種のCYPはアミノ酸レベルで90%以上のホモロジーを示し、立体構造もほぼ同じである。にもかかわらずこのような薬物選択性が現れる原因を探るため、両者の変異体を作製した。CYP2C9は72位と241位に塩基性アミノ酸であるLysを持つのに対し、CYP2C19は酸性アミノ酸であるGluを持つ。これらが薬物の選択性にかかわるか調べた結果、2C9ではLys241をGluに置換すると酸性薬物の親和性が大きく低下したのに対し、2C19ではGlu72をLysに置換すると塩基性薬物の親和性が低下した。このことから、2C9と2C19はほぼ同じ立体構造を持つものの、薬物の認識に関わるアミノ酸残基が大きく異なることが明らかとなった。

24年度は、市販薬物の約半数の代謝に関わり、複雑な薬物間相互作用を引き起こすことが知られているCYP3A4を中心に、各種薬物との結合性について調べた。代表的な基質であるアセトアミノフェンやカフェインを用いて検討した結果、これら薬物は多段階の結合過程を示すことがわかった。一方、相対的に大きな基質であるジルチアゼムやエリスロマイシンを用いて調べたところ、これらでは1段階の結合過程しか認められなかった。このことは、CYP3A4が大きな基質結合ポケットを有していることに起因すると考えられ、本酵素の基質多様性の一因になっていると思われた。さらに、基質結合にともなう活性部位ヘムの構造変化について紫外可視吸収スペクトルにより検討した結果、アセトアミノフェンでは2つの結合過程でともに強い軸配位子がヘム鉄に配位している様子が認められた。このような構造は、薬物の窒素原子が直接ヘム鉄に配位した結果によると報告されているが、窒素原子を含まないアセトアミノフェンの誘導体でも同様の変化が観測された。したがって、強い配位子は必ずしも窒素原子である必要はなく、おそらく水素結合を介して水分子がヘム鉄に強く配位したためであると考えられた。当初の予定通り、代謝カスケードを示す薬物を取り上げて代謝活性と薬物結合性について評価できた。その結果、中間代謝産物と親化合物との挙動の違いについて明らかにすることができたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り、CYPの複雑な代謝過程を解明するため、特に重要なCYP3A4を用いて複数の薬物に対する結合性について評価できた。その結果、薬物結合過程を追跡する手法を確立でき、さらには薬物結合にともなう新規な活性中心構造を提案することができたため。今後は対象薬物を拡大し、同様の手法によって活性と構造の関係について検討を進めていく。また、微結晶ながらCYPの結晶が得られているので、さらに結晶化条件を検討してX線を用いた構造解析を進めていきたい。今後は対象薬物及びCYPの種類を拡大し、同様の手法によって活性と構造の関係について検討を進めていく。25年度は最終年度となるため、これまでの知見をまとめ、論文を作成していきたい。
パノスコピック形態制御希土類系磁性体における粒間磁気相互作用の電子論的研究

磁性体の結晶粒間の磁気的相互作用を電子論的立場から定量的に評価し、(ナノスケールで)パノスコピック形態制御された高機能磁性材料の設計指針を提供することを目的に、密度汎関数法に基づく電子状態の第一原理計算から、バルクNd_2Fe_<14>BおよびNd_2Fe_<14>B/α-Fe交換スプリング構造における結晶磁気異方性と層間の交換相互作用エネルギーの評価を行った。さらに、これらの物質定数をもとにランダウ-リフシッツ-ギルバート(LLG)方程式を用いた磁化曲線のシミュレーションにより、交換スプリング磁石の最大エネルギー積を見積もった。バルクNd_2Fe_<14>Bについては、磁気モーメント、結晶磁気異方性ともに実測値とよい一致を示し、本手法の妥当性が確認された。次にNd_2Fe_<14>B層とα-Feを(001)面で接合した場合、界面で強い交換結合とバルクと同等の(一軸)磁気異方性が得られたが、(100)面で接合した場合、Nd_2Fe_<14>B層とα-Fe層の磁化が反平行結合で且つ負の(面内)磁気異方性となり、交換スプリング磁石としての特性が著しく低下する可能性がある事がわかった。このことは、交換スプリング磁石のみならず、希土類磁石は結晶粒界面および粒界相によって磁気異方性などの磁気特性がバルクと著しく異なり、保磁力などの材料特性に大きく影響する可能性があることを示唆している。工学