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催吐活性毒素(ブドウ球菌エンテロトキシンとセレウス菌嘔吐毒)の構造と機能の比較

細菌毒素の中で催吐活性を有す代表的なものとしては、ブドウ球菌エンテロトキシンとセレウス菌嘔吐毒がある。本研究では、ブドウ球菌エンテロトキシンの構造、免疫学的および生物学的活性(IFN-γ産生誘導活性等)部位について検討する。また、セレウス菌嘔吐毒の精製を行ない、本態を明らかにすると同時に、生物活性(催吐活性、ブドウ球菌エンテロトキシンの持つ生物活性)を解明することを目的とした。その結果、以下に示す成果が得られた。1.ブドウ球菌エンテロトキシンA(SEA)分子上の抗原決定部位の同定SEA分子のアミノ酸配列のN末端側から20残基を含むペプチド13種類を合成し、さらにウサギ抗ペプチド抗体を作製し、合成ペプチドと抗SEA抗体、および抗ペプチド抗体とSEAとの反応性を調べた。その結果、SEA分子上には免疫原性を有する少なくとも3の異なるエピトープが存在することが示唆された。2.ブドウ球菌エンテロトキシン分子上のIFN-γ産生誘導活性部位合成ペプチドおよび各抗ペプチド血清を用いて、SEA分子上のIFN-γ産生誘導活性部位を解析した。その結果、SEAのIFN-γ産生誘導活性部位はN末端から161180個のアミノ酸配列を示す部位であることを明らかにすることができた。3.セレウス菌の産生するHEp-2細胞空胞化変性物質の精製と催吐活性空胞化変性物質は有機溶媒による抽出、シリカゲルクロマトグラフィーおよびHPLCにより精製することができた。精製標品はスンクスの経口投与(3.400U)および腹腔内投与(1,2002,000U)により嘔吐活性を示した。さらに、腹腔内投与(1,200U)では致死活性を示した。他方、マウスに対する致死活性は尾静脈内(710U)および腹腔内(930U)投与により致死を示した。以上の成績により、空胞化変性物質は嘔吐毒と同一で安定な物質であることが確認された。1.ブドウ球菌エンテロトキシン(SE)Aペプチドによる抗原解析SEAは単純タンパク質であり、本毒素のアミノ酸配列(N末端)に従ってアミノ酸20個からなるペプチドSEA-No.112およびSEAEまで共通の生物活性部位と推定されているペプチドSE-act、計13種を合成し、これらのペプチドをウサギに注射して、抗ペプチドNo.112および抗ペプチドSE-actの作製を行なった。さらに、抗体産生が見られた抗ペプチドはアフィニティークロマトグラフィーにより、抗ペプチド-IgGを精製した。ペプチドSEA-NO.11およびNO.12を除く、殆どのペプチドが抗体産生を示した。また、ペプチド(NO.5,6,SE-act)は正常ウサギIgG(10-100μg/ml)に対し、非特異的に反応した。抗ペプチド抗体とSEAの反応性については、抗ペプチドによって大きな差が見られ、特に抗ペプチドNo.1,5,8はSEAに対し高い反応性を示すことがわかった。2.セレウス菌嘔吐毒の精製とスンクスによる催吐活性セレウス菌の産生するHEp-2空胞化変性活性物質を有機溶媒抽出、シリカゲルクロマトグラフィーおよび液体クロマトグラフィーにより精製した。精製標品および一部精製品についてスンクスに対する催吐活性を調べた結果、スンクスへの経口投与により4,0008,000U(4-8μg)/匹で、腹腔内投与では1,0002,000U/匹により嘔吐を示した。

また、スンクスの腹腔内投与では致死活性を示した。そこで、マウス致死活性についても調べた結果、尾静脈投与ではLD_<50>707U、腹腔内投与では926Uであった。ブドウ球菌食中毒の原因物質であるエンテロトキシンA(SEA)分子上のエピトープを明かにするため、SEA分子上のアミノ酸配列に基づいて合成ペプチドを作製し、SEA分子上の免疫学的反応部位を調べた。1. SEA分子上のアミノ酸配列に従って、N末端から20残基を含むペプチドを11種類(A-111)および13残基ペプチド1種類(A-12)、またSEAEの各型に共通するアミノ酸配列(101118)を示すペプチド1種類(A-homo)を合成し、抗SEA-IgGに対する反応性をELISAによって調べた。各合成ペプチドと抗SEA-IgGとの反応性は、ペプチドA-8(アミノ酸残基141-160)が最も高く、対いでA-1(1-20)およびA-5(81-100)が比較的高い反応性を示した。その他のペプチドの反応性は低いことが解った。2.各合成ペプチドにovalbuminを結合させ、ウサギ抗ペプチド血清を作製し、抗ペプチドIgGとSEAの反応性について検討した結果、合成ペプチド13種類の内10種(A-1,A-2,A-410およびA-homo.)に抗体の産生を認めた。これらの抗ペプチドIgGとSEAの反応性を調べた結果、反応の強弱は見られたが、いずれの抗ペプチドにも反応することが解った。ブドウ球菌エンテロトキシンA(SEA)分子上のIFN-γ産生誘導活性部位を解析する目的で、合成ペプチドおよび各抗ペプチド血清を用いて検討し、以下の結論を得た。1.IFN-γ産生量はSEA(505×10^<-6>μg/ml)に対し、濃度依存性が見られた。また、IFN-γの産生量は13日間培養で経時的増加し、IFN-γ産生量は三日目に最高(1330pg/ml)に達した。2.SEAに対して合成ペプチドA-9は競合抑制が見られ(500μg/ml)で6880%,、100μg/mlで4562%抑制)、その抑制はペプチド量と相関していた。3.SEAのIFN-γ産生誘導に対する抗SEA血清の中和活性について、IFN-γ産生抑制率は抗SEA血清力価に依存性が見られ、SEAのIFN-γ産生誘導活性に対して、抗SEA血清は十分な中和活性を持っていることが明らかになった。4.SEAのIFN-γ産生誘導に対し、抗ペプチドA-9,A-1血清が最も高く、その抑制率5056%であった。なお、抗ペプチドA-7およびA-8血清も3040%の抑制率を示したが、その他の抗血清は有意な中和活性は示さなかった。以上の結果から、SEAのIFN-γを誘導産生する活性部位としては、SEAのN-末端から161180個のアミノ酸配列を示す部位であると考えられる。
熱帯大気と積雲対流の相互作用：衛星複合利用による全球観測研究の新展開

熱帯の積雲対流を引き起こす大気の状態を把握し、また逆に対流活動が引き起こす大気状態の変化を調べることは、熱帯のスコールのような激しい降水をもたらす物理機構を理解する上で不可欠である。本研究では、多様な衛星観測装置を駆使して熱帯大気と積雲対流の相互作用を追跡する新しい解析手法を開発し、既存の衛星データでは困難と考えられてきた1時間刻みの短期変動を抽出することに成功した。解析の結果、対流発生とともに大気不安定度が急速に減少するが対流の収束とともに緩やかに回復することや、激しい降水の「燃料」は主として自由対流圏の水蒸気収束が担うことなど、既存の知識に立脚しつつ同時に新たな知見をもたらす成果を得た。本研究では、複数の衛星センサを横断的に活用した新たな解析手法を開発し、積雲対流と大気熱力学場の関連を観測研究の立場から明らかにするとともに、準平衡仮説のような従来の問題意識を発展的に継承し雲・大気相互作用の再検討を試みることを目的としている。初年度に当たる平成23年度では、予備研究で手応えを得た衛星データ解析手法を本格的に確立し、TRMM・Aqua・QuikSCAT・CloudSat各衛星など大気の気象状態や雲・降水を多角的に観測できる衛星センサを横断的に利用し、数日の時間スケールにわたる統計的に連続な時系列を得る解析手法を提案した。本年度はその解析手法をさらに発展させ、熱収支・水蒸気収支解析をもとに対流発達に伴う大気状態の時間変化を定量的に評価する手法を開発した。平成24年度の成果は以下のようにまとめられる。1.AIRSが観測した気温と湿度プロファイルは、それ自体は雲域を除外した推定値になっているため、半解析的に求めた雲域内の推定値と組み合わせて大規模平均場を導出する方法論を提案した。2.これらの推定値を、雲底で仕切られた大気二層それぞれで鉛直積分した水蒸気収支・熱収支方程式へ入力し、水蒸気量および乾燥静的エネルギーの自由対流圏収束場とそれらの雲底における鉛直フラックスを、衛星データのみから評価することに成功した。主な結論は次のとおりである。1)孤立した積雲の発達に先立つ自由対流圏湿潤化の主な供給源は雲底からの水蒸気鉛直フラックスであるが、高度に組織化された対流系に対しては水蒸気の水平収束がもっぱら湿潤化を担う。2)自由対流圏の非断熱加熱はほぼ瞬間的に相殺される。3)背景場においては、渦乱流効果の寄与は雲底における鉛直水蒸気フラックスの約半分に及ぶが、高度に組織化された対流系が発達する際には全雲底フラックスの変動を決める主要因はむしろ大規模平均上昇流である。つづく24年度は、その解析手法をさらに発展させ、熱収支・水蒸気収支解析をもとに対流発達に伴う大気状態の時間変化を定量的に評価する手法を開発した。最終年度である平成25年度は、収支解析で得られた自由対流圏収束場の推定値をもとに、大気鉛直流速度を求める手法の開発を行った。その成果は以下のようにまとめられる。観測データから、自由対流圏中の鉛直積分値として水蒸気収束場と乾燥静的エネルギー(DSE)収束場が時間の関数として得られている。水蒸気は大気下層に集中的に分布し、一方DSEは大気上層に向けて単調増加することから、水蒸気収束とDSE収束を組み合わせることで、水平収束場(さらに鉛直流)の鉛直構造をおおよそ推定することができる。じっさい、鉛直流速度を第一、第二傾圧モードと浅い対流モードおよび時間に依存しない背景場の成分で展開し、これらのモード係数を観測データから決定することができることを示した。その結果、雲対流活動のピークに先立ち雄大積雲モード(正の第2傾圧モード)が成長して大気の不安定化を助け、対流ピークとと共に深い対流モード(第1傾圧モード)が卓越し、その後層状性降水モード(負の第2傾圧モード)が急速に立ち上がる時間推移の傾向を、明確に捉えることに成功した。

本研究では、複数の衛星センサを横断的に活用した新たな解析手法を開発し、積雲対流と大気熱力学場の関連を観測研究の立場から明らかにするとともに、準平衡仮説のような従来の問題意識を発展的に継承し雲・大気相互作用の再検討を試みることを目的としている。平成23年度では、予備研究で手応えを得た衛星データ解析手法を本格的に確立し、熱帯降雨観測衛星(TRMM)・Aqua衛星・QuikSCAT衛星・CloudSat衛星など、大気の気象状態や雲・降水を多角的に観測できる衛星センサを横断的に利用した研究を推進した。本年度の成果は以下のようにまとめることができる。1.雲対流の発達する直前の半日程度で、CAPE(大気安定度の指標の一つ)が急激に減少し、対流後およそ1-2日ほどで緩やかに回復する。このようなCAPEの変化は、大気境界層における対流に伴う気温・湿度の時間変化をもとに理解できることを示した。一方、このようなCAPEの顕著な変化は、準平衡仮説が要求するCAPEの不変性と整合しないことも明らかになり、準平衡仮説の修正を迫るものである。2.上記解析手法の応用として、鉛直平均相対湿度(CRH)および降水量の相関を定量化する解析を行った。CRHと降水量は強い非線形の関係を持つことが既存の観測研究から知られているが、その非線形性の強さについて著しい不一致があり、その原因は分かっていなかった。本研究では、その不一致は着目する時間スケールの違いに起因するものであることを明らかにした。日平均量をもとに統計を取ると比較的弱い相関が表れるのに対し、個々の降水システムの生成・発達過程を分解できる1時間単位の統計量で比較すると、CRHと降水量にはるかに強い非線形性をもたらすことを示した。3.次年度の研究発展の基礎として、本解析手法をもとに水収支・熱収支の定量的評価を行う方法論の開発に着手した。平成24年度当初に見込んでいた今年度の研究目的は、衛星データを活用した熱収支・水蒸気収支解析手法の確立およびその手法を用いた熱帯大気場変動の解明であり、その目標はほぼ想定通り順調に達成したといえる。本研究で提案した収支解析の新規性は、衛星観測から本来推定することの難しい水蒸気収束場やエントロピー収束場を定量化する道を開いたこと、さらにマイクロ波散乱計の海上風データを用いることで、雲底下層と自由対流圏の力学を個別に解析することに成功したことである。本年度の研究において、解析手法を確立し初期解析結果をまとめると共に、成果をまとめた論文を専門誌に投稿し受理に至ることができた。衛星データ解析手法は研究計画で想定した通りの成果を挙げており、研究は順調に進捗している。また、次年度(平成24年度)に向けた新しい解析の方法論の模索もほぼ期待通りに進んでおり、おおむね順調であると判断できる。本研究期間の最終年度となる平成25年度は、前年度までに確立した解析手法をさらに深化させ、大規模上昇流の鉛直分布を導出する手法の開発を試みる。24年度成果では、水蒸気収束およびエントロピー収束の鉛直積算値を導出する方法論を開発した。水蒸気収束は大気下層の力学場を主に代表し、一方エントロピー分布は対流圏上層に感度を持つことを考慮すると、水蒸気収束・エントロピー収束を組み合わせることにより対流圏の上層・下層の力学場の全体像をある程度推定できると期待される。さらに、水平収束の鉛直分布から連続の式を介して上昇流の鉛直分布を得ることができる。対流雲の活動に伴う大規模上昇流の変動は、熱帯における大気循環の力学を理解する上で鍵となる重要な要素であり、大規模上昇流の導出および大気循環場の実態解明をもって本研究の到達点としたい。昨年度の実績を受けて準備を進めている水収支
褐藻類の有用多糖類およびカロテノイド類代謝関連酵素の探索と機能実証

コンブなどの褐藻類は、人類にとって有用な成分のアルギン酸、フコイダンなどの多糖類やフコキサンチンなどの色素類を含む。自然界では、これらを生合成する生物は極めて限定的であり、褐藻自身がどのように生合成、代謝しているのかについては未だに知見が乏しい。本研究では、褐藻類のゲノム解析を経ても全容が不明なこれらの化合物の代謝経路について、そこで働くタンパク質の酵素活性を指標として解明することを目的としている。さらに、天然褐藻から多量に得ることが困難な希少な有用化合物について、酵素を利用した選択的人工合成技術への応用を目指す。
体性-副交感神経血管拡張反射の中枢機序について

頸部交感神経、迷走神経両側切断、ウレタン-クロラロース麻酔ネコで舌神経を求心性に刺激すると唾液腺、涙腺などの線分泌反応の亢進のみでなく、顔面、口腔領域全般の血管拡張反応が見られる。この機序は体性-副交感神経反射によるものであることがこれまでの我々の研究で明らかになってきた一方舌神経刺激時体幹血圧の変動(上昇、下降)が見られる。この反応はアドレナリン性受容体阻害薬で抑制されることから交感神経を介した反応であることが推定される。そこで今研究では体性-副交感神経反射と体性-交感神経反射の類似性、相違性を検討することにより副交感神経反射の中枢機序を解明することを目的とした。三叉神経刺激は脳幹部の三叉神経脊髄路核に興奮を伝え、視床、体性感覚野へと情報を送る方、交感神経、副交感神経を興奮を起こし、それぞれの反応を起こすことから以下の実験を試みた。1)三叉神経脊髄路核に可逆性、非可逆性に神経線維、細胞体を抑制するリドカイン、カイニン酸を微量注入すると副交感神経性血管拡張・交感神経性体幹血圧変動とも可逆性、非可逆性に抑制した、2)GABA受容体拮抗薬、ムシモール、を神経脊髄路核に微量注入すると両反応とも抑制される、3)唾液核にリドカインを微量注入すると副交感神経性反応のみが抑制されが交感神経性反応に対しては何ら効果がなかった。以上の結果から(1)体性-副交感神経の反射弓は触、圧、痛覚受容器-三叉神経-脳幹(三叉神経脊髄路核、唾液核)-副交感神経-唾液腺、涙腺、末梢顔面血管である、(2)三叉神経脊髄路核はGABA性受容体を持って抑制を受ける、(3)体性-交感神経反射とは三叉神経脊髄路核に至るまでは同一の神経経路であるが、それ以後は別々のニューロンを経由して反応を起こすことが推定された。【目的】舌神経を切断後中枢側を電気刺激すると下顎口唇、口蓋、唾液腺等の顔面口腔領域の広い部位で血管拡張や唾液分泌反応を起こすことや、この反射弓に関与する求心性線維、遠心性線維の神経走行、性質についてはすでに報告してきた。しかしながらその中枢機序については全く明らかにされていない。そこで本研究では口腔顔蔓領域で体性-副交感神経性血管拡張反射を起こす中枢機序(反射中枢部位、化学伝達物質の同定)を明らかにするのが目的ある。本年度は体性-副交感神経性血管拡張反射の中枢部位の解明を行った。舌神経刺激による痛、触感覚は脳幹の三叉神経脊髄路核、味覚感覚は弧束核にそれらの情報を伝達していることから、三叉神経脊髄路核を中心に検討を行った。【結果】(1)局所麻酔薬、リドカイン(1μl/部位)を三叉神経脊髄路核に注入すると舌神経刺激による下顎口唇、口蓋の血管拡張反応が完全に消失し、投与後20分後から次第に回復し50-60分後には完全に回復した。(2)三叉神経脊髄路核の直接刺激では20μAから100μAまでは刺激強度に比例して血管拡張反応が大きくなった。それ以上の刺激ではプラトーであった。

(3)三叉神経脊髄路核刺激による下顎口唇、口蓋の血管拡張反応は自律神経節遮断薬、ヘキソメソニウム(10mg/kg)、の10分前の前投与により完全に抑制された。【結論】舌神経刺激による刺激はその情報が三叉神経脊髄路核に入力し、それが上、下唾液核にある自律神経の副交感神経核を興奮を起こし下顎口唇、口蓋血流の増加を起こすと推定された。頸部交感神経、迷走神経両側切断、ウレタンークロラロース麻酔ネコで舌神経を求心性に刺激すると唾液腺、涙腺などの線分泌反応の亢進のみでなく、顔面、口腔領域全般の血管拡張反応が見られる。この機序は体性-副交感神経反射によるものであることがこれまでの我々の研究で明らかになってきた。一方舌神経刺激時体幹血圧の変動(上昇、下降)が見られる。この反応はアドレナリン性受容体阻害薬で抑制されることから交感神経を介した反応であることが推定される。そこで今研究では体性-副交感神経反射と体性-交感神経反射の類似性、相違性を検討することにより副交感神経反射の中枢機序を解明することを目的とした。三叉神経刺激は脳幹部の三叉神経脊髄路核に興奮を伝え、視床、体性感覚野へと情報を送る一方、交感神経、副交感神経を興奮を起こし、それぞれの反応を起こすことから以下の実験を試みた。1)三叉神経脊髄路核に可逆性、非可逆性に神経線維、細胞体を抑制するリドカイン、カイニン酸を微量注入すると副交感神経性血管拡張、交感神経性体幹血圧変動とも可逆性、非可逆性に抑制した、2)GABA受容体拮抗薬、ムシモール、を神経脊髄路核に微量注入すると両反応とも抑制される、3)唾液核にリドカインを微量注入すると副交感神経性反応のみが抑制されが交感神経性反応に対しては何ら効果がなかった。。以上の結果から(1)体性-副交感神経の反射弓は触、圧、痛覚受容器-三叉神経-脳幹(三叉神経脊髄路核、唾液核)-副交感神経-唾液腺、涙腺、末梢顔面血管である、(2)三叉神経脊髄路核はGABA性受容体を持って抑制を受ける、(3)体性-交感神経反射とは三叉神経脊髄路核に至るまでは同一の神経経路であるが、それ以後は別々のニューロンを経由して反応を起こすことが推定された。
居住形態が要因となる住宅の空間構成に関する史的研究

都市や集落の居住形態は個別の住宅として営まれるだけでなく、それを集合化させるための方法を保有していると考えられる。また、住宅の集合化は、どこまでも延長されるのではなく、道路で囲まれた街区という集住形態の単位によって限定される。本研究は、住宅の諸相を国際的な視座からとらえるということで、日本、ヨーロッパ、アジアの都市・集落の中から具体例を取り上げ、住宅の集合化という要因をもとにした空間構成に関して検討を行った。その上で、街区という集住形態の構成原理を歴史性を踏まえて展望することを目的としている。世界各地で形成されている都市や集落には、計画的な街区、あるいは長い時間をかけて一定の形態となった街区を容易に認めることができる。日本の事例としては、江戸の筋違橋御門内広小路を取り上げ、文献調査を行い、武家地と町人地の街区とその景観を史料によって比較した。ヨーロッパの事例では、ポルトガルの中世来の城郭都市、モンサラスを、アジアの事例では中国の県城であった、宛平城を取り上げて、それぞれでフィールド・ワークを行い、各街区の構成を分析した。宅地を囲む建物の外壁や塀は、道路や隣地の境界になるだけでなく、宅地を連結させて、集住形態を組織化することになる。さらに、そのような壁や塀の特性が街路側だけでなく、街区内部に及んで街区の特質を成立させているのである。これらの街区の特質から集住形態の空間構成を図式化することで、空間構成の原理を抽出した。事例数が少ないため、本研究では集住形態における空間構成原理を体系化するまでには至らなかったが、宅地を囲む壁や塀を分析の指標にした研究方法は有効であると考えられた。日本の都市住宅の系譜に関して、都市居住という観点から検討できる文献、資料の収集を行った。また、同様な視座から海外の研究例の収集とともに、事例研究の予備調査の準備のために情報収集を開始した。今年度は、中世の京都、近世の江戸、そして近代の東京の事例をついて、これまでの研究を整理した。研究を進めた事例としては、室町期の公家住宅、江戸期の大名屋敷、明治期の中流住宅などである。また、それらの事例を対象にして、街路と住宅の関係に注目して分析を行っている。日本の都市における街路と住宅の関係においては、住宅を囲う塀の存在が重要であり、街路と塀が都市居住において密度に関連しているのに比べ、塀に囲まれた内部の建物が都市居住に関連する度合は歴史的に同一でなく、また、屋敷地の規模によって異なっていると考えられる。たとえば、大名屋敷のような広い敷地を塀で囲むと、内部は都市から独立して、都市居住における住宅地といった概念は形成されにくいといえる。一方、小規模な武家屋敷では塀で囲まれていても街路との関係は強く、それによって形成される地域は都市内の住宅地として営まれることになる。このことはわが国の今日の住宅地の実態にも反映していると思われる。今後とも、街路と住宅の関係のなかで、とりわけ都市居住における塀の特性を明らかにすることを目的として、事例や資料の検討を続ける。さらに、日本の都市居住における住宅地として史的展開を考慮するとともに、海外の都市住宅の事例と比較して、それをより明確なものとしたいと考えている。主に西洋の都市・集落を対象に集住形態の構成方法に関する文献・資料の収集を行った。また、ポルトガルの中世来の城郭都市・モンサラスにおいてフィールド・ワークを実施し、街区と住宅の関係について調査・研究を進めた。これまで行ってきた日本の場合についても、資料の補足と分析をさらに進めるとともに、アジア、とりわけ中国の都市に関する調査のための基礎的な情報を収集した。

モンサラスは中世からの形態をよく残した集落であり、小高い丘の上に築かれ、中軸になる道路が尾根上を走り、その両斜面に家並が形成され、周囲を城壁が取り囲んでいる。このような城郭都市はポルトガルにおいては典型的な事例と考えられてた。現地の調査では城壁内の建物配置、一街区の平面と街路沿いの立面を実測等によって採取した。現在、この調査にもとづいて集住方法の分析、考察を進めている。ここで形成された住民形態の特徴としては街路に建物や塀が面し、連続する壁の景観によって、その内側に明確な街区がつくられていることである。各街区は建物で埋めつくされるものではなく、建物の背面側に庭を配する例が多い。そのため、街区全体の景観では樹木の繋った庭がモザイク状に点在することになる。このような集住形態の構成要素では庭を囲む塀の存在にあらためて注目できる。今後は都市居住における塀の特性を明らかにすることを目的として、アジアの都市を対象に事例の調査・研究を行い、その上で、種々の居住形態に見られる構成方法の史的展開にふいて国際的な視野から比較検討したい。主に中国の城郭都市を対象に集住形態の構成方法に関する文献・資料の収集を行った。また、北京市の南西、宛平城(旧・宛平県の県城、現在・北京市豊台区)においてフィールド・ワークを実施し、城壁内の街路・路地と宅地との関係について調査・研究を進めた。さらに、これまでの日本・西洋の場合についても、資料の補足と分析を進め、事例研究の総括に取り組んだ。宛平城は、当初、軍隊の駐屯地であったが、後に県城となり、城郭都市として整備された。第2次大戦の際には城壁等で大きな被害を受けたが、その後、修復されている。県城のなかでは小規模な部類に属していて、東西に城門が設けられ、それを広い道路が結んで中心軸となり、その両側に街区が構成されている。城壁内の住宅は塀で囲まれた宅地に中庭を囲んで建物が建つ、いわゆる四合院形式によっている。それが中心軸の道路沿いと、それに通じる小道沿いに、門を配して並んでいるのである。小道は北京城で胡同と呼ばれるものと同じであり、日本でいえば路地に相当すると考えられる。街区の規模は大きく、各街区内には胡洞が迷路状に走るのであるが、宅地を取り囲む塀が連続、集合することで、街区としてのまとまりを形成していることは重要であろう。これまでの事例研究によって、都市・集落の居住形態における空間構成として、建物の外壁や塀の特性が重要であることは明らかである。現段階では、まだ研究の事例数が少ないが、集住形態に見られる構成方法の史的展開について国際的な視野から比較検討の道が開けた。
終末糖化産物を介した低骨代謝回転型糖尿病性骨粗鬆症の分子制御機構の解明と治療応用

本研究では終末糖化産物がどのようにして破骨細胞分化を抑制するか、その分子メカニズムを明らかにする。さらに糖尿病患者でみられる低回転型の骨代謝異常に対し、終末糖化産物が関与しているかどうか検討する。またAGEsシグナルを標的にした糖尿病治療薬の介入により、破骨細胞分化抑制を解除できるかどうか、糖尿病患者における骨代謝異常に対する治療応用を検討する。この研究により増え続ける糖尿病性骨粗鬆症の治療や骨折予防に貢献できると考える。
ヨーロッパ消費者法の体系と消費者の権利 －－消費者法の体系化へ向けて

平成31年度は、3年間の研究の最後の年度に当たるため、これまでの研究成果をまとめる方向で作業を進めると共に、重要ないくつかの課題について、以下のとおりさらに深く検討を行った。第1に、オンラインプラットフォームを介在した取引の市場拡大とともに、オンライン取引における新たな問題が浮上してきたことに着目し、それに関する日本の実態と問題常況について調査するとともに、EUや中国、韓国など諸外国のこの問題に関する議論動向について調査を行った。これをめぐる最新の動向に関する情報を得るため、研究メンバーが分担してヨーロッパに調査に赴き、また併せて、ELIでこのテーマに精力的に取り組んでいるオズナブリュック大学のブッシュ教授、中国の小林氏(博士)、韓国・釜山大学の徐教授を招聘して、講演会を開催し、意見交換を行った。第2に、上記に代表されるような新しい消費者問題に対していかなるアプローチが適切かという視点も含め、1消費者法分野(特に取引分野)におけるルールの形成の在り方(自主規制などのソフトなルールから、民事ルール、行政規制、刑事罰を伴うハードな規制までにわたる多様なルールをいかに適切に組み合わせるか)、2消費者、事業者、行政、消費者団体など、関係主体の役割分担と各機能を発揮させるための方策、3実効性の確保の在り方などの検討を進めた。さらに、その際、従来の「消費者像」の見直しの必要性や、消費者への情報提供モデルの限界、ぜい弱性概念の見直しなど、消費者法の体系を考える上で基本となるいくつかの点についても、EUをはじめとする諸外国の議論も参考にしながら、検討を進めた。現在は、これらの検討結果をとりまとめる作業を進めているところである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、3年間にわたる本研究の初年度に当たるため、特にEU消費者法そのものに関する文献・資料の収集に力を注ぐと共に、海外の状況に関する全般的な調査及び海外研究者との意見交換・情報交換に力を入れた。より具体的には、まず、平成28年8月に、ドイツ・ハンブルクのマックスプランク外国私法・国際私法研究所を訪問して、文献調査を行うとともに、各国の研究者とミニ・セミナーを開き情報収集を行った。また、国内での研究会を重ね、消費者法の中でも特に広告をめぐる問題について検討を深めた。そのうえで、代表者と共同研究者が中心となって、平成28年度10月の消費者法学会のシンポジウムにおいて、その研究成果を報告したさらに、海外から研究者を招聘して、それぞれ講演会と意見交換の機会をもった。具体的には、まず平成28年7月に、マックスプランク研究所の所長であるユルゲン・バーゼドー教授を招聘し、「ヨーロッパ契約法とデジタルアジェンダ」というテーマで講演会を開いた。ここでは、ヨーロッパ売買法規則提案がその後どのような変遷をたどり、どこに向かっているのかの分析が示され、消費者法と一般契約法の関係につき有益な示唆が得られた。同年10月末には、スペインからルス・M.マルティネス・ヴェレンコソ教授を招聘し、「平準化されたヨーロッパ私法及びアキ・コミュノテールのEU加盟国法へのインパクト」というタイトルで講演会を開いた。そこでは、EU全体の状況とともに、その中でスペインがどのような状況にあるのかも紹介された。平成29年3月には、フランス人で、マックスプランク研究所の主任研究員でもあるサミュエル・ルメール氏を招聘して研究会を開きフランスの状況等についての報告を受けた。これらの講演等をとおして、EU消費者法と加盟各国法に関する最新情報が得られるとともに、平準化・体系化における課題を再認識することができた。EU消費者法に関する最新の情報については、上記の研究活動によって収集分析が進んだ。また、EU加盟各国に対する影響についても、特に従来手薄であったスペイン等の情報なども得られ、進展が見られた。イギリス消費者法においても近年大きな変化があり、その研究もかなり進んだ。もっとも、イギリスについては、EU離脱の方針を打ち出したことから、今後の情勢に変化が見られることも考えられ、その点をさらに注視する必要がある。2017年3月に予定していたギリシャ・イタリア等の調査が一部次年度に延期となったので、その点については完全に予定通りとはいえないが、他の国についての調査が予定以上に進んだので、全体としては大幅な遅れがあったわけではない。なお、体系性の観点からの分析は、現時点では未だ十分に進展したとまではいえないが、当初の予定においても、この点については主に2年目以降に重点的に行うことを予定していたので現時点で遅れているという認識はない。平成29年度は、一方で、ヨーロッパ消費者法全体の包括的な動きについての検討を、前年度に引き続き進めるとともに、他方で、各国の消費者法の展開に関する分析にも力を入れた。具体的には、EUの消費者関連指令が各国消費者法にいかなる影響を与えているのかを明らかにするための調査検討作業を進めた。その際、各国の法体系の中における消費者法制の位置づけ、規制形式や、規制の実効化策(差止請求権、違法な収益の剥奪請求権、損害賠償請求権など)にも注目した。調査対象国としては、ドイツ、イギリス、フランス、ルクセンブルクを中心とした。力点を置いた具体的なテーマのひとつは、表示広告規制である。すなわち、表示広告規制は、消費者法と競争法が交錯する分野でもあり、消費者団体の役割も期待される分野であることから、各国の表示広告規制とその実効化策について、さらに研究を進めた。また、インターネット上の市場の急速の拡大と共に浮上した問題のひとつとして、オンラインプラットフォーマーの責任のあり方というテーマがある。

このテーマは、日本でも重要性を増しているが、ヨーロッパにおいても新たな議論動向があることが判明したため、この問題に関する調査を進めた。これらの研究の一環として、平成29年10月には、ドイツ・オスナブリュック大学のクリストフ・ブッシュ教授を招聘し、「オンライン・プラットフォーム責任」および「ヨーロッパ不公正な取引方法に関する法:一般的枠組と近時の展開」というテーマで講演会を開き、意見交換を行った。平成30年3月には、欧州委員会を訪問して、近時のEU消費者法の新たな動向とその背景にある問題状況などについてヒアリング調査を行うとともに、ルクセンブルクの消費者団体の活動状況について実地調査を行った。EU消費者法の新たな動向については、文献調査と欧州委員会への訪問調査などをあわせて、情報収集がかなり進んだ。また、各国消費者法への影響や各国の法体系の中における消費者法の位置づけに関する調査も、ほぼ予定通り進んでいる。実地調査については、訪問先との日程調整等との関係で、予定以上にスムーズに実施できている対象国と、平成30年度に持ち越した国や地域があるが、これは、当初の計画における想定の範囲内の誤差ということができる。法体系の観点からの分析も、平成29年度には開始したが、この点は、最終年度である平成30年度において、より深く分析することを予定している。平成31年度は、3年間の研究の最後の年度に当たるため、これまでの研究成果をまとめる方向で作業を進めると共に、重要ないくつかの課題について、以下のとおりさらに深く検討を行った。第1に、オンラインプラットフォームを介在した取引の市場拡大とともに、オンライン取引における新たな問題が浮上してきたことに着目し、それに関する日本の実態と問題常況について調査するとともに、EUや中国、韓国など諸外国のこの問題に関する議論動向について調査を行った。これをめぐる最新の動向に関する情報を得るため、研究メンバーが分担してヨーロッパに調査に赴き、また併せて、ELIでこのテーマに精力的に取り組んでいるオズナブリュック大学のブッシュ教授、中国の小林氏(博士)、韓国・釜山大学の徐教授を招聘して、講演会を開催し、意見交換を行った。第2に、上記に代表されるような新しい消費者問題に対していかなるアプローチが適切かという視点も含め、1消費者法分野(特に取引分野)におけるルールの形成の在り方(自主規制などのソフトなルールから、民事ルール、行政規制、刑事罰を伴うハードな規制までにわたる多様なルールをいかに適切に組み合わせるか)、2消費者、事業者、行政、消費者団体など、関係主体の役割分担と各機能を発揮させるための方策、3実効性の確保の在り方などの検討を進めた。さらに、その際、従来の「消費者像」の見直しの必要性や、消費者への情報提供モデルの限界、ぜい弱性概念の見直しなど、消費者法の体系を考える上で基本となるいくつかの点についても、EUをはじめとする諸外国の議論も参考にしながら、検討を進めた。現在は、これらの検討結果をとりまとめる作業を進めているところである。
中性子共鳴反応による偏極希ガスの中性子偏極能力検証と応用

本研究では、中性子・原子核共鳴反応に起因する偏極キセノン(Xe)ガスの中性子偏極能力の検証と応用を提案した。その実現のために、我々はスピン交換光ポンピングと核磁気共鳴法に基づくXeガス偏極装置や可搬型偏極^3Heスピンフリッパーを開発し、偏極Xeによる中性子偏極能力の測定装置を設計・構築し、J-PARCのパルス中性子源を用いた装置の性能試験を実施した。近年、光ポンピング法(SEOP)による希ガス偏極技術の発達により、偏極Xeガスや固体が生成可能になり、基礎物理から医療まで幅広く応用されるようになった。本研究では、中性子・原子核共鳴反応の持つスピン選択性に着目し、偏極Xeの中性子偏極能力を検証し、中性子を用いた偏極挙動の検知と新たな応用を模索する。平成22年度は、下記(1)(5)を主に実施した。(1)中性子光学に基づき、中性子スピンsと核スピンIの相関項s-Iに起因する各測定量(断面積スピン依存性Δσ_I,、スピン回転角ω_I)を算出した。特に各測定量の共鳴ピークでの増大や他の相関項への干渉を評価することで、中性子光学的描像の実証に対して、冷熱外中性子領域に渡るΔσ_I,やω_I測定の重要性や低磁場で高偏極可能なXeガス標的の優位性を示した。また(2)J-PARCの中性子ビームラインBL10にガス厚510atm-cmのXeを封入したガラスセルを設置し、^<119,131>Xeの中性子共鳴ピークを実測して中性子偏極能力測定に最適なガス厚を評価した。以上より、(3)偏極^<129>Xeの共鳴ピークE_s=9.6eVで中性子透過率変化ΔT_nを測定する実験を詳細検討し、濃縮^<129>Xeガス厚10atm-cm、偏極率P_<Xe>=1020%というセル条件で、ΔT_n=0.31.2%という測定目標値を算出した。一方、(4)^3He(偏極較正用)とXeセルで共用可能な核磁気共鳴(NMR)装置を備えたオンビームSEOPシステムを開発し、BL10に設置して、^3HeとXeの偏極生成、ビーム照射、NMR測定という一連の実験手順を踏んで、測定環境・条件・時間などの評価を実施した。並行して、(5)濃縮^<129>Xeガス用セルブランチや偏極度向上のためのSEOP光学系の設計・構築を進めた。近年、光ポンピング法(SEOP)による希ガス偏極技術の発達により、高偏極希ガスが生成可能になり、基礎物理から医療まで幅広く応用されるようになった。平成23年度は、震災の影響で、J-PARCのビーム運転が長期間停止するとともに、開発整備した各種装置も一時的に使用不可能な状態となった。そこで、ビームが復旧した時点で中性子偏極能力検証実験が速やかに行えるようにするために、平成22年度に実施した実験データの整理・評価と、各種装置の復旧・改良・整備を重点的に実施した。(1)中性子スピンsと核スピンIの相関項s-Iに起因する各測定量(断面積スピン依存性」Δσ_I、スピン回転角ω_I)に対する高偏極Xeガスの数値的評価や、SEOP希ガス偏極装置を中性子ビームラインに置いて実施した測定システム特性試験のデータ解析・整理を行い、結果を論文にまとめた。(2)セル製作-SEOP偏極-核磁気共鳴(NMR)-中性子検出の各システムの復旧作業を行い、使用可能な状態まで整備した。実際にSEOPで偏極した希ガス(^3He)のNMR信号を実測できるところまで確認した。(3)偏極中性子による偏極Xeの断面積スピン非対称度A_I測定を視野に入れ、複数台の希ガズセルの核スピン偏極制御・検出を並行して行うことができるNMR制御システムを新たに開発整備した。(4)データ収集システム(DAQ)の性能で制限されていた中性子透過率の測定精度を向上するために、イベントデータ対応型のDAQを導入して開発整備した。本研究では、中性子・原子核共鳴反応の持つスピン選択性に着目し、中性子スピンsと核スピンIの相関項s・Iに起因する各測定量(断面積スピン依存性Δσ、スピン非対称度A、スピン回転角ω)を冷熱外中性子領域で測定することで、中性子による希ガス偏極の巨視的挙動の検知と新たな応用の模索と、そのための核スピン偏極生成、制御、検出技術を開発することを主な目的とする。前年度は偏極装置や中性子計測システムの震災からの復旧・改造を主に遂行したが、今年度はそれを発展させる形で下記を実施した。(1)前年度整備したイベントデータ対応型のDAQを用い、Xeの中性子共鳴ピーク(E=9.6eV)と10μm厚Ag箔の共鳴ピーク(E=5.2eV)を中性子

TOFスペクトルで同時に比較測定することで、計数の時間揺らぎの補正が可能な計測システムを構築した。更にAg箔の実効厚を変えることで、Xe偏極による中性子透過率変位ΔTを模擬した測定を行い、ΔT1%程度の精度を得られることを示した。(2)偏極装置のレーザーや光学系を増強・最適化し、天然Xeセルガス厚5atm・cmで約9 %、15atm・cmで45%のXe偏極度Pを達成した(前年度までは15atm・cmで約1%)。当偏極装置を用いて、現在作成準備中の濃縮129Xeセルを偏極すれば、ΔT1%に相当する偏極度Pを得ることが十分期待できる。(3)偏極中性子による偏極XeガスのAやω測定を視野に入れ、前年度整備した核磁気共鳴(NMR)装置を用い、偏極3Heセルを応用した白色中性子対応型スピンフリッパーを開発した。更に当フリッパーを中性子偏極及び偏極解析素子に用いた実験装置を構築し、J-PARC/MLFのパルス中性子ビームで、磁場に起因する中性子ラーモア回転角でωを模擬した測定を実施し、0.3eVを上限とする中性子エネルギー領域で測定可能なことを示した。中性子偏極能力実験のための各種装置以上に、実験室やビーム照射施設などの周辺設備が震災の影響を大きく受けてしまい、その影響で本装置を使用可能な状態に戻すまでに思った以上に時間を費やしてしまった。その結果、希ガス偏極の生成・最適化の方はやや遅れている。一方、影響が小さいDAQ-NMR制御系の整備・高度化などは順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、希ガスの中性子偏極能力検証と応用として、^<129>Xeの共鳴ピークEs=9.6eVで中性子透過率変化ΔT_nを測定する実験を検討し、濃縮^<129>Xeガス厚10atm-cm、偏極率P_<Xe>=1020%というセル条件で、ΔT_n=0.3-1.2%という測定目標値を算出した。ただし予想されるΔT_nが小さいために、応用研究にまで展開するには、熱外偏極中性子によるスピン非対称度A_Iの測定、もしくは低圧高偏極フロー型^<129>Xe固体標的の開発などが必要となる。前者については、本研究に関連して偏極^3Heスピンフリッパーの開発を進めている。更には中性子光学的描像の実証や水溶液挙動測定への応用まで視野にいれると、冷・熱中性子領域でのA_I測定も重要になってくる。
自己形成量子ドットにおけるg因子制御と単一スピンのコヒーレント操作

量子情報素子の担い手として固体素子としてはきわめて長いデコヒーレンス時間をもち、しかも既存の高度な半導体加工技術を活用できる量子ドットのスピンが有望視されている。スピンを用いた量子演算を行う上で欠かせないのが、スピンと磁気モーメントを関係づけるg因子の制御である。これにより、演算素子の設計が可能になる。本研究では、量子ドソみg茜子の薪たな制御手法を提案し、これによるスピンのコヒ一レント操作を研究した。これまで量子井戸などではg因子は波動関数の染み出しの度合いを変えることで制御されてきたが、サイズが小さく、閉じ込めの強い量子ドットでは難しい。本研究では、新規な横型ショットキーゲート構造を作成し、自己形成量子ドットの面収方向に電場を印加し、g因子を制御した。量子ドットにおけるg因子を測定し、変調量を単一ドット分光法により見積もり、電場を印加可能な実験システムを構築し、電圧印加によるg因子変化を観測した。変化量は約8%である。本研究により、自己形成量子ドットにお!いてg因子テンソル変調によるスピンのコヒーレント操作が可能であることを示した。半導体量子ドットは究極の零次元構造であり、多方面への応用が期待されている。特に、近年、量子情報素子へ向けた試みは、実現された時の産業界へのインパクトも大きく、注目を集めている。また、その演算(スピンのコヒーレント操作)は通常、マイクロ波を加えることで行われるが、これによる単一電子スピンの操作はきわめて難しいことが知られている。本研究では、量子ドットg因子の新たな制御手法を提案し、これによるスピンのコヒーレント操作をめざしている。結合ドットやGaN系ドットなど他の系の利用も計画している。平成17年度は、自己形成量子ドットの面内方向に電場を印加し、その電子状態を制御することに成功した。印加電場の影響(Stark効果)とg因子変化の関係を理論計算(8バンドk.p法)により見積もり、素子の設計を行った。電子ビーム描画装置、ドライエッチング装置により、面内電場印加可能なメサ構造素子を作製した。理論計算から、実効印加電場を見積もり、電極近傍では、ショットキー障壁の影響が大きく、実行電場が非対称になることを見出した。この素子において、磁場下での単一ドット分光をおこない、ゼーマン分裂の幅から、g因子とその電場依存性を測定した。このショットキー障壁(空間電荷)の影響を受けた大きな電場が印加されたときに、g因子が変化することを見出した。g因子の変化量は数パーセントであり、自己形成ドットにおける初めてのg因子制御である。
ナンセンスmRNA分解系の特異的な抑制による変異遺伝子機能回復の可能性の検討

ヒト疾患遺伝子や下等生物変異体の解析から明らかとなった遺伝変異の1/4程度は最終的にナンセンスコドンを有するmRNAを生じるタイプの変異であるらしい。ナンセンスコドンを有するmRNAはトランケート型のタンパク質をコードするが、実際にはこのようなタンパク質が検出されないことが一般的である。これはナンセンスコドンを有するmRNAが選択的に分解されていることに起因する。この現象は、nonsense mediated mRNA decay, NMDと呼ばれ、酵母からヒトに至るまで保存された真核生物に普遍的な機構であり、修復を逃れた遺伝子変異に由来する異常タンパク質に起因する毒性から細胞を守る、細胞の防御機構の一つである。これまでに我々は、高等生物におけるNMDの分子機構の解明を通じて、NMD阻害を特異的に阻害する系を始めて開発し、NMDの生理機能やその操作の応用可能性を検証することが可能となってきた。本研究では、これらを利用して、NMDの操作が、医学・医療面でどのような応用可能性を有するかを探る事を目的とした。具体的には、NMDを阻害する方法として、既に見いだしたWortmannnin及びCaffeinというhSMG-1というNMDに必須の酵素の阻害薬に加え、hSMG-1の発現を抑制するsiRNA配列を検索、同定してこれらを用いた。これらを用いて、collagen type VIα2遺伝子に異常を有する、Ullrich型筋ジストロフィー症の患者由来の線維芽細胞をモデル系として用い、まず、を通常NMD系によりそのmRNAが分解排除されているために合成されていない、トランケート型の異常タンパク質を発現誘導することを確認した。興味深いことに、この例ではα2鎖の合成異常によりcollagen type VIトリプルヘリックス全体の合成・分泌、細胞外基質への取り込み、細胞接着能発揮、などが異常となっているが、NMDを阻害すると、これら全てに改善が見られた。つまり、本症例においては、NMDは疾患症状の増悪に関わっている事が始めて示された。さらに、NMDを阻害する事により疾患症状を改善できるケースがあることを始めて明らかとした。
人工コラーゲン・アパタイト複合体と生体活性セメントを用いた骨軟骨欠損の修復

人工コラーゲン・セメントディスク複合体に白色家兎由来の軟骨細胞を注入して培養すると、軟骨細胞の増殖能とプロテオグリカンの産生能はウシtype IIコラーゲン・セメントディスク複合体に軟骨細胞を注入群より良好だった。しかし、実用化には人工コラーゲン・スカフォルドの強度が不十分なことが問題であり、強度が改善できればプリオンなどの感染のリスクのない新規スカフォルドとして利用可能である。骨軟骨欠損に対して正常な硝子軟骨へ修復する治療法は,傷害患者のADLを改善し,その後の変形性変化を予防することから重要となる。自家骨軟骨柱移植術や自家培養軟骨移植術が行われているが,広範な軟骨欠損には対応できない。そこで本研究では,培養軟骨細胞-TCP(tricalacium phosphate)/AW-ceramic-生体活性セメント複合体,人工コラーゲン・TCP-生体活性セメシト複合体などを用いて広範な骨・軟骨欠損部を修復させる方法を確立するととを目的としている。白色家兎(New Zealand White Rabbit,体重3.0-3.5kg)より麻酔下に関節軟骨を採取した後に,TCPdisc,AW-ceramicdisc,人工コラーゲンdisc上で4週間培養して評価した。人工コラーゲン-TCP-生体活性セメジト複合体内での培養が,最も経時的にDNA量,プロテオグリカン含有量,II型コラーゲンのRNA量を増加させることが確認された。しかし,人工コラーゲンdiscはその強度が生体で低下していくため長期使用は困難だった。そこで,人工コラーゲンとのクロスリンクの程度などを増加して,長期使用が可能なように調整を行って実験を準めている。また,生体活性セメント層を薄くしていくと骨との結合強度が低下する傾回が見られた。骨との結合を更に高めるために,ヒト骨髄細胞を添加した場合のオステオカルシンやオステオポンチンなどの増加をPCRで指標として,セメント成分粒子の微小化、均一化,カルシウム塩の濃度の検討などの成分調整を行った。ルシウム塩の濃度の検討などの成分調整を行った。外傷による骨軟骨欠損、骨壊死による骨軟骨損傷、変形性関節症による軟骨欠損の修復を目的として、マイクロフラクチャー法、自家骨軟骨柱移植術(モザイクプラスチティー)、自家培養軟骨移植術等が行われている。しかし、モザイクプラスチティーや自家培養軟骨移植術では広範囲は欠損を修復することができなかった。また、広範囲の欠損には軟骨移植のためのスカフォルドが必要であるが、異種コラーゲンを使用するため、プリオンなどの感染のリスクがあった。そこで、異種コラーゲンを使用せず、人工合成によるコラーゲン・スカフォルドを用いて生体に安全な軟骨培養を可能にして、生体活性セメントディスクを骨欠損部側に用いて人工コラーゲン・スカフォールドと組み合わせた複合体を作製して、骨軟骨欠損の修復を検討した。人工コラーゲン・生体活性セメントディスク複合体に白色家兎由来の軟骨細胞を注入して培養すると、軟骨細胞の増殖能とプロテオグリカンの産生能はウシtypeIIコラーゲン・セメントディスク複合体に軟骨細胞を注入群と比較して良好だった。Real-time PCRを用いた検討では、培養3週の時点で人工コラーゲン・セメントディスク複合体におけるtypeIIコラーゲンとアグリカンのmRNAの発現はウシtypeIIコラーゲン・セメントディスク複合体の約4倍に増加していた。人工コラーゲン・セメントディスク複合体に軟骨細胞を注入して白色家兎の膝関節の骨軟骨欠損部に移植したが、人工コラーゲンスカフォルドの強度がまだ不十分なため一定の成績を得ることはできなかった。しかし、人工コラーゲン・セメントディスク複合体の強度が改善できればプリオンなどの感染のリスクのないスカフォルドとして利用可能と考える.
局所観測に基づく電磁場源推定手法の開発およびそのRFID タグ定位への応用

近年ユビキタスコンピューティングのキーデバイスとしてRFIDタグが様々なモノ・ヒト・環境に貼られている。ID情報に加え位置情報が推定できれば、ロケーションアウェアなインタフェースが実現できる。本研究は135kHzのパッシブタグからの応答である磁場に対し、円周上のフーリエ係数に着目し、これを直接計測するコイルを開発し、200mm四方程度の領域で8mm程度の誤差で定位するシステムを開発した。また局部観測による磁場源直接再構成手法は、脳内神経電流源推定や探傷にも有効であることも示した。1.局所的観測からの電磁波源定位の基礎原理として、複素勾配に基づくヘルムホルツ方程式のソース項推定手法を開発した。空間中の一点において、狭帯域の波動場複素勾配を観測量とすると、複数波動源の個数、位置、強度を未知数とするモーメント問題に帰着される。これにより、従来のMUSIC法のように、電磁波源が存在しうる領域に対し評価関数をくまなく計算することなく、観測量から直接、電磁波源パラメタが求められる。次に、複素勾配の精度良い観測手法のために、観測中心を原点とし、波長より短い半径の円周上における電磁場を観測することを考え、そのフーリエ係数が高次微小量を除き複素勾配に一致することを示した。これにより、サーキュラーセンサアレイを用い、出力荷重和をとるだけで、複素勾配が観測できることになる。数値シミュレーションより、円周上の8センサ、ノイズ1%で、単一の電波源が3度程度の推定誤差で定位できること、および電波源個数が1個であるか2個であるかが判定できることを示した。303MHzのRFIDタグの定位実験を行い、1m程度のレンジで、10度程度の推定誤差で定位できることを示した。2.一方、135KHZのRFIDタグ定位に関して、平面型のグラディオメータおよびループコイルからなるセンサユニットによる定位実験を行った。ただし、勾配を差分近似によって計測する近似誤差が推定精度に影響を与え、特にタグがセンサに接近するとこの影響が顕著となる。打開策として低周波磁場の場合でも、フーリエ係数を計測することで定位可能であることを示した。3.さらに、局所勾配・フーリエ係数の観測に基づくソース定位手法は、脳内電磁場源定位や、局所対称性に基づく画像特徴量抽出といった新たな応用へ展開可能なことを示した。抄録なし
安静時機能的MRIを用いたADHDにおける神経ネットワークと遺伝子の関連解析

注意欠如・多動症(ADHD)の病態解明を目的としてADHD児、定型発達児の構造画像と遺伝子との関連を検討し、2018年12月にその成果が英国科学雑誌Cerebral cortexに掲載された。以下にその成果の概要を示す。ADHDにおいてCatechol-O-methyltransferase (COMT)遺伝子多型が病態生理に関連していることが報告されている。しかしながら、ADHD児においてCOMT遺伝子多型が脳の構造と行動にどのように影響しているかはわかっていない。そこでADHD児における皮質厚と表面積の特徴を明らかにするのと共に、それに対するCOMT遺伝子多型の影響を検討した。ADHD群39例(11.2±2.2歳)と年齢、利き手、IQのマッチした定型発達群34例(10.5±1.8歳)に対して高解像度のT1強調画像を撮像した。FreeSurferを用いて各領域の皮質厚、表面積を算出し、機械学習を用いてADHD群と定型発達群の分類特徴を解析した。さらに、COMT Val158Met (rs4680)遺伝子データを得て、その関連を検討した。ADHD群と定型発達群における皮質厚と表面積の違いが特に前頭皮質で認められた。さらに、パス解析により、ADHD児では、COMT遺伝子多型は皮質厚と表面積双方において、前頭皮質の異常に影響しており、ワーキングメモリーと関連していることが明らかになった。これらの結果は、ADHDにおけるCOMT遺伝子多型が行動に対してだけではなく、皮質厚と表面積にも影響していることを示唆しており、このことはADHDにおけるCOMT遺伝子多型に関する神経基盤の理解に役立つかもしれない。現在は福井大学と大阪大学とでさらにリクルートをすすめており、安静時fMRIを用いた検討も今後行っていく予定である。安静時fMRIによる検討に先立ち、まずADHD児と定型発達児の構造画像と遺伝子の関連について検討を行った。その結果を論文として発表することができ、一定の成果をあげることができた。また、ミーティングを重ねながら、福井大学と大阪大学とでリクルートを続けており、MRIと遺伝子データをさらに蓄積している。今後は蓄積されたADHD群とTD群の画像データについて、画像解析ソフトウェア(SPM, FSL, DPARSFA、FreeSurfer)を用いて比較解析し、ADHD群とTD群の間の神経ネットワークの差異を明らかにしていく。その後、差異がみられたADHDに関連する神経ネットワークについて、ADHDのリスク遺伝子との関連を検討する。また、ADHD単独例とともに自閉スペクトラム症との併存例の画像データも同時に蓄積しており、その神経基盤についても検討していく予定である。ほぼ予定に近い程度で使用したものの、わずかに余剰が出たため、次年度に情報収集や打ち合わせに使用をする予定である。