hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
老年期痴呆における抗神経伝達物質受容体抗体の検出と病因的意義に関する研究

SDAT群は非痴呆群に比し,血清添加時の^3HーQNBシナプル膜分画への結合抑制率は有意(p<0.01)の高値(18.1±7.2vs4.7±3.8%)を示したが、VD群と非痴呆群間に結合抑制率において有意差はなかった(8.4±6.8vs.4.7±3.8%)。またSDAT群においてMMSの得点と血清添加時の^3HーQNBのシナプス膜分画への結合能抑制率との間には有意(r=-0.48、p<0.01)の負の相関を認めた。さらに初老年期痴呆として知られる家族性アルツハイマ-病例4例およびPick病6例の血清添加による^3HーQNBのシナプス膜結合抑制率を測定し、前者では著しい抑制率(38±12%)を認めたが、後者(5±4%)では非痴呆群と同程度であった。これらSDAT例および家族性アルツハイマ-病例の血清における^3HーQNBのシナプス膜結合抑制因子は、Protein Aカラムのpass through分画に現われ、熱(100°C、3分)耐性を有することから非蛋白性因子である可能性が大で、現在この因子につき同定中である。老年期痴呆、特にアルツハイマ-型老年期痴呆(SDAT)の病因または未だ明らかでない。本症においては脳アセチルコリンおよびこの受容体の異常が報告されているが、我々はSDAT例の流血中にムスカリン性アセチルコリン受容体(mAchーR)抑制因子を見い出した。mAchーR活性は、ラット全脳P_2分画よりショ糖密度勾配法を用いて調整したシナプス膜分画に対する^3HーQNBの4°C24時間での結合をradioreceptor assayにて測定した。この^3HーQNB結合に対する対象例血清40μl添加時の抑制率は、正常若年者10例(平均年齢22+4歳)で2+2%、正常中年者10例(56+2歳)で3+3%、正常老年者11例(78+6歳)で9+5% SDAT48例(79+8歳)で14+6%、および脳血管性痴呆例17例(78+8歳で11+4%と、正常者においても加齢とともに増加し、またSDAT例では対照正常老年者および脳血管性痴呆例に比し有意(p<0.05)の高値を示した。さらに家族性アルツハイマ-病発症患者5例(55+9歳)では32+8%と著明な高値を示した。またSDAT例群内では、この抑制活性と痴呆の程度を表すMiniーMental stateの得点は有意(p<0.05)の負の相関を示した。さらにSDAT例および家族性アルツハイマ-病例の血清中mAchーR抑制様式はLineweaverーBurk plotにより競合阻害であることが判明した。さらにこの因子は100°C3分間の熱処理でも安定で、Protein Aカラムにも捕捉されず、非免疫グロブリン、非蛋白因子であると想定された。現在この因子の本態について群しい検討を行っている。我々が見いだした因子は、本症発症の機序に深くかかわる可能性があるとともに、本因子活性測定によりSDAT例の早期診断、治療効果の判定の一助になると考えられる。
新奇なトポロジカル物理現象の探索とその検出法に関する理論的研究

まず、強相関量子系に関する有益な知見を得るために重要な厳密基底状態を持つ一般化ハバード模型の研究を行った。特にカゴメ格子において、射影演算子法を用いてプラケット上の電子が反強磁性秩序をもつプラケットネール状態が厳密基底状態となるパラメータ領域を求め、それを密度行列繰り込み群を用いた数値計算を用いて検証した。さらに、電子充填率を変化させた場合や、強磁性秩序にも同様の解析を行った。さらにエンタングルメントエントロピーについても厳密な計算を行い、エリア則に従うことを示した。この結果は大規模数値計算のベンチマークとしても使えるほか、現在、さらに研究を発展させてエッジ状態、コーナー状態に関する内容に応用範囲を広げている。そのほかには、1次元強相関量子系のトポロジカルな情報を特定するための、ひねり演算子(偏極演算子)に関する研究を行った。ひねり演算子はその基底状態での期待値を計算すると、連続的に変化してその値の符号が変化することから、系の偏極、つまりトポロジーに関する情報が得られることが知られていた。これに対して、基底状態ではなく、励起状態での期待値の計算より、トポロジカル転移点直上で±1/2という普遍的な値の間で不連続的な変化を示すことが明らかとなった。これはつまり、トポロジカル情報が増幅されることを意味している。この現象を自由フェルミオン描像や、共形場理論、朝永ラッティンジャー液体理論により説明を行った。さらに、ひねり演算子の基底状態での期待値のトポロジカル転移点近傍でのサイズ依存性を共形場理論に基づく摂動計算から説明することに成功した。厳密基底状態に関する研究は編集者の都合で論文の出版まで時間がかかってしまったが、後続の研究にも着手でき、良い成果を上げていると言える。また、ひねり演算子を用いたトポロジカル相転移に関する研究は共同研究者との相乗効果で予期しない進展があって、論文も2編出版することができ、大きな成果が上がっている。こちらについても後続の研究を進めている。射影演算子法による厳密基底状態の研究を発展させ、今までやった1次元鎖やカゴメ格子以外の系、系に端がある場合、SU(N)の自由度がある場合などについて拡張する。また、ひねり演算子を用いた偏極の問題を1次元以外に2次元に拡張し、また変分モンテカルロ法などの数値計算手法への応用を行う。申請者が提唱した動的スピン磁化率を用いたトポロジカル絶縁体の検出方法の議論はスピンが保存するKane-Mele模型に対するものであったが、これをトポロジカル絶縁体のより現実的な模型であるBernevig-Hughes-Zhang(BHZ)模型にも応用した。Kane-Mele模型では磁場をかけたときの動的スピン磁化率のピークのうち、一番周波数の小さい領域に現れる特殊なピークの有無でトポロジカル状態の有無が特定できるのに対し、BHZ模型ではピークが磁場の変化に応じて高周波数側か、低周波数側のどちらに移動するかによってトポロジカル相であるか否かが判断できることがわかった。また、カゴメ格子上の拡張されたハバード模型について、射影演算子を電子スピンが上向き、あるいは下向きの二つの成分の積から構成する方法を用いて、プラケット状態が厳密基底状態となることを議論し、そのパラメータ領域を決定した。さらに密度行列繰り込み群による数値計算の結果との整合性について調べ、エンタングルメントエントロピーの計算を行った。またこの系では電子のスピンの向きに応じて局所的な電流が互いに逆回りに流れるような、一種のトポロジカル状態も厳密に構成しうることを議論した。さらに、1次元量子系においてエネルギーギャップの有無を調べるための、Lieb-Schultz-Mattis定理で用いられるひねり演算子に関して、これを通常考えられているような基底状態ではなく、励起状態で期待値を考えた場合について議論した。この結果、朝永・Luttinger液体においてその絶対値は普遍的な値1/2を取ることがわかり、このことを自由フェルミオンや、ボゾン化の方法を用いて説明することに成功した。そして、その符号がトポロジカルな情報を反映していることを見出した。上記の研究についてはそれぞれ学会発表を行い、カゴメ格子に関する研究についてはすでに論文を投稿、受理されており、1次元量子系のひねり演算子に関する研究も論文がほぼ完成し、投稿準備の段階に入っている。

これに対して、基底状態ではなく、励起状態での期待値の計算より、トポロジカル転移点直上で±1/2という普遍的な値の間で不連続的な変化を示すことが明らかとなった。これはつまり、トポロジカル情報が増幅されることを意味している。この現象を自由フェルミオン描像や、共形場理論、朝永ラッティンジャー液体理論により説明を行った。さらに、ひねり演算子の基底状態での期待値のトポロジカル転移点近傍でのサイズ依存性を共形場理論に基づく摂動計算から説明することに成功した。厳密基底状態に関する研究は編集者の都合で論文の出版まで時間がかかってしまったが、後続の研究にも着手でき、良い成果を上げていると言える。また、ひねり演算子を用いたトポロジカル相転移に関する研究は共同研究者との相乗効果で予期しない進展があって、論文も2編出版することができ、大きな成果が上がっている。こちらについても後続の研究を進めている。1次元電子系のひねり演算子を用いたトポロジカル相の検出に関する議論を電子系だけでなく、量子スピン系にも拡張していきたい。また、カゴメ格子に関する厳密基底状態に関しては、同様に議論をチェッカーボードやパイロクロア格子へも適用し、またハミルトニアンを射影演算子への分解をより精密に行う計算方法を考えていく。さらに、グラフェンに関して、多層系に起こりうるトポロジカル状態や、そこでの電子間相互作用の効果について調べて行こうと考えている。射影演算子法による厳密基底状態の研究を発展させ、今までやった1次元鎖やカゴメ格子以外の系、系に端がある場合、SU(N)の自由度がある場合などについて拡張する。また、ひねり演算子を用いた偏極の問題を1次元以外に2次元に拡張し、また変分モンテカルロ法などの数値計算手法への応用を行う。平成29年度は購入予定のワークステーションの購入を延期したので、平成30年度に購入をする予定である。また、毎月1回の東京方面への研究打ち合わせや、学会、および研究会、また年末にはアメリカ物理学会への参加を予定している。大学の運営費に若干の余裕があり、そちらから必要金額の支出できたため。旅費あるいは謝金に使用することを予定している。
報酬体系の行動経済学的理論研究

本研究では、報酬体系に関して損失回避性向に焦点を当てながら分析を行い、主に二つの研究を進めた。一つ目は、期待に基づく参照点依存型選好を有する複数エージェントのモラルハザードモデルを分析した。損失回避性向を考慮した場合、エージェントは実際に得られる報酬の不確実性を回避する傾向があり、その結果としてチーム・インセンティブが最適になる可能性を示した。具体的には、あるエージェントがプロジェクトに成功した時だけでなく、失敗した時でも他のエージェントが一定割合以上成功している場合には報酬を与えることが望ましいことを示した。二つ目は、将来の状態に応じて二人のエージェントの誰に職務を任せるべきかという問題を分析した。損失回避性向がなければ、各状態で職務をより効率的に遂行できるエージェントに職務を任せるべきだが、損失傾向がある場合には、将来実現する状態にかかわらず特定のエージェントに職務を任せることが好ましくなることを示した。最終年度は、本研究課題の中心的テーマである、エージェントの損失回避的性向を考慮した場合における、複数エージェントのモラルハザード問題についての研究を引き続き行った。期待に基づく参照点依存型選好を考え、参照点を内生化するようにもモデル化を行い、エージェントが成功した時だけでなく失敗した時にも報酬を与えることが望ましくなる可能性を示した。特に、同じ組織内のメンバーのうち一定割合以上が成功している状況においてそのような報酬が好ましくなることを示した。これは、損失回避性向を考慮した故の結果であり、契約理論で通常想定されるような損失回避性向からは導出しえない結果である。これに対する事例を探すとともに、理論の精緻化を行った。また、この研究に関連する新たな研究として、エージェントが期待に基づく参照点依存型選好を有する場合における、最適な職務割り当ての問題についても研究を行った。将来起こりうる状況に不確実性があり、状況によって職務を遂行するエージェントが異なるケースを考える。もし、将来の状況に依存した契約をかけるのならば、それぞれの状況においてもっとも生産性の高いエージェントに職務を割り当てるような契約を書くことが最適である。しかし、エージェントが損失回避的性向を有する場合には、状態に依存しない契約、つまり、常に特定のエージェントに職務を割り当てる契約が最適になることを示した。取引費用などの問題で通常考慮されるような要因がなくとも、損失回避性向により、状態に依存しない契約の最適性を示した点も一つの貢献である。期待に基づく参照点依存型選好をもつ複数のエージェントのモラルハザード問題を分析し,損失回避性向などが好ましい報酬体系にどのように影響を与えるか考察した.これまで,エージェントが一人のケースについての分析は存在したが,複数エージェントのケースの分析はなかった.また,社会的選好に基づく複数エージェントの分析は存在したが,期待に基づく参照点依存型選好を考慮した分析はなかった.分析の主な結果として,エージェントの損失による影響を緩和するため,業績の悪いエージェントにも業績の良いエージェントと同じだけ報酬を与える可能性があることを示した.これは,通常のインセンティブ問題を考えた場合は起こりえない結果である.ポイントは,業績の悪いエージェントにも報酬を与えることによって,そのエージェントが損失を回避できるというインセンティブに対する正の効果と,努力しなくなるというインセンティブに対する負の効果のトレード・オフにある.損失回避の影響がわずかでもある場合には,前者の効果が後者の効果を支配するケースが生まれる.また,エージェントが2人のケースだけでなく,N人のケースを分析し,一定数のエージェントの業績が高ければ,業績の低い人も同じだけの報酬を受け取るのが最適であることも示した.この結果は,かつての日本企業の報酬体系の特徴の一つとして指摘された均一的な報酬体系や,米国企業のCEOの報酬が一般的にイメージされているほど相対的業績評価に基づいていないことなどを説明する一つの根拠となりうると考えられる.研究結果の最初のバージョンは,ディスカッション・ペーパーとして公表した.また,それ以降も,研究会などで報告などを通して意見を集め,改訂を進めてきた.現在,学術誌への投稿に向け最終的な改訂をほぼ終えたところである.改訂が最終的に終了した段階で学術誌への投稿を行う.その結果次第であるが,いずれにせよレフリーからのコメントを受けて更なる改訂作業が必要になることが予定される.さらに,今回得た成果を活かし,期待に基づく参照点依存型選好を考慮した権限委譲の問題の分析など,これまでの研究を生かした新たな研究を進めたいと考えている.当初予定してたコンピュータソフト(mathematica)の購入をなどを見送ったことにより繰越金が発生した.共著者との打ち合わせのためにUniversity of California, Berkeleyへの出張の旅費が必要になる.また,研究成果を広めるためにも,海外の学会への出張も行いたい.
子ども条例による関係的権利の保障と包摂的自治体行政システム構築に向けた実証的研究

本研究は、子どもの権利を保障する包摂的な社会・教育システムを実現するために、子ども条例を制定して総合的な子ども・若者施策を積極的に展開する自治体に着目して、その実態を調査することを通して、子ども・若者の権利を保障する包括的な社会・教育システムの構築に向けた展望を探ることを目的としている。これまでの研究では、先行研究・実践事例に基づいて現代社会における子ども・若者が抱える困難の複合性・複雑性を明らかにすることに取り組んできた。さらに、社会の構造的不平等の実態に基づいて子どもの権利論を捉え直すために、フェミニズム法学の分野において盛んに議論されている「ケアの倫理」に着目することによって、個人主義的に理解されてきた権利概念を、子どもの成長・発達に不可欠な配慮(ケア)を公正に保障する関係的な権利概念として捉え直し、子どもの権利研究の理論的精緻化を図っていくために理論研究を進めている。特に、当該年度では、子どもの権利条約におけるキー概念である第12条「意見表明権」を保障する社会システムの在り方として、アドボカシー概念や子どもコミッショナー制度に関する研究を中心に行った。具体的には、イギリスの子どもコミッショナー制度に関して各種報告書や関連文献の検討を通して制度的特徴を探るとともに、子どもの権利概念の基礎理論研究として、政治哲学分野における「ケアと正義」やフェミニズムのケア概念に関する文献検討を進めた。また、法的・規範的な理論としての子どもの権利論に関する文献検討を進めるとともに、東海地域の子ども条例を中心に権利擁護制度などの自治体子ども施策についての調査研究を進め、その実態と制度的課題について検討を行った。本研究は、理論と実践の往還により子どもの権利に関する研究を総合的に進めていくものであり、当該年度においては、子ども条例の中でも子どもの権利に関する救済擁護制度に着目して理論と実践の両面から研究を進めた。子どもの権利に関する救済擁護機関は、国全体としての整備が遅れているのに対して、全国で30ほどの自治体において取り組みが進められているが、国連子どもの権利委員会においても指摘されているように、人事や予算面での独立性が確保されていないことによる課題が明らかにっている。近年でも、虐待事件やいじめ事件における学校や教育員会の対応に関して不十分さが指摘されている中で、子どもの権利を独立した立場からモニタリングし、権利救済を図るシステムを構築することが全国的な課題となっている。本研究の成果を、子どもの権利擁護システムの全国的な実践に繋げられるように、引き続き先進自治体の実践の成果と課題について調査研究を進めていく必要がある。本研究では、子どもの権利を保障する包摂的な社会・教育システムの構築を目指すにあたって、自治体子ども施策や参加型の学校運営の実践に関する事例調査研究と子ども・若者の権利に関する理論的な研究とを往還することによって実証的に研究を進めていく。特に、子ども条例に基づく総合的な子ども支援行政に関する訪問調査を実施するにあたって、各自治体の実践には大きな差があることを踏まえて、特徴的ないくつか自治体に着目した調査を行うことによって、その現状と課題を明らかにする。また、基礎理論研究としては、採択から30年を迎える子どもの権利条約に関する言説を踏まえながら、子どもの権利に関連する国内外の文献について理論的な検討を進める。そのため、実践調査研究として、子どもの権利を保障する自治体施策と学校運営に関する調査を実施している。第1に、子ども条例を制定して子ども・若者支援施策を積極的に推進してきた自治体を対象として調査を行うことで、子ども条例の意義と課題、部局間連携による総合的施策の推進、民間を含めた支援ネットワークの構築等に関する検討を進めている。第2に、子どもの生活・学習環境の実態を把握し、その改善に取り組むための仕組みとして、子ども参加による共同的な学校運営の実践から社会・教育システムの在り方に関する調査研究を進めている。具体的には、コミュニティ・スクールを中心とした共同的な学校づくりとして、子ども・保護者・地域住民・教職員が集う四者懇談会・教育タウンミーティングにファシリテーターとして参与観察を行うなど、地域に根ざした民主的・共同的な学校運営の方策を探ることで、子どもの生活実態に根ざした権利保障システムのあり方を探求している。また、基礎理論研究として、子ども・若者の権利に関する規範的理論研究を進めている。社会の構造的不平等の実態に基づいて子どもの権利論を捉え直すために、フェミニズム法学の分野において盛んに議論されている「ケアの倫理」に着目することによって、個人主義的に理解されてきた権利概念を、子どもの成長・発達に不可欠な配慮(ケア)を公正に保障する関係的な権利概念として捉え直し、子どもの権利研究の理論的精緻化を図っていくために理論研究を進めている。研究は大きく自治体調査研究と基礎理論研究に分けられる。自治体調査研究では、東海地区を中心に子ども条例を制定する自治体の条例制定経緯や関連施策に関する調査を行い、子ども条例の意義と課題を明らかにする上での視点を得た。また、基礎理論研究では、関係的子どもの権利論に関する先行研究の検討を通して、個人と社会システムの関係から子ども・若者の権利論について検討を行い一定の成果を得ることができた。

これまでの研究では、先行研究・実践事例に基づいて現代社会における子ども・若者が抱える困難の複合性・複雑性を明らかにすることに取り組んできた。さらに、社会の構造的不平等の実態に基づいて子どもの権利論を捉え直すために、フェミニズム法学の分野において盛んに議論されている「ケアの倫理」に着目することによって、個人主義的に理解されてきた権利概念を、子どもの成長・発達に不可欠な配慮(ケア)を公正に保障する関係的な権利概念として捉え直し、子どもの権利研究の理論的精緻化を図っていくために理論研究を進めている。特に、当該年度では、子どもの権利条約におけるキー概念である第12条「意見表明権」を保障する社会システムの在り方として、アドボカシー概念や子どもコミッショナー制度に関する研究を中心に行った。具体的には、イギリスの子どもコミッショナー制度に関して各種報告書や関連文献の検討を通して制度的特徴を探るとともに、子どもの権利概念の基礎理論研究として、政治哲学分野における「ケアと正義」やフェミニズムのケア概念に関する文献検討を進めた。また、法的・規範的な理論としての子どもの権利論に関する文献検討を進めるとともに、東海地域の子ども条例を中心に権利擁護制度などの自治体子ども施策についての調査研究を進め、その実態と制度的課題について検討を行った。本研究は、理論と実践の往還により子どもの権利に関する研究を総合的に進めていくものであり、当該年度においては、子ども条例の中でも子どもの権利に関する救済擁護制度に着目して理論と実践の両面から研究を進めた。子どもの権利に関する救済擁護機関は、国全体としての整備が遅れているのに対して、全国で30ほどの自治体において取り組みが進められているが、国連子どもの権利委員会においても指摘されているように、人事や予算面での独立性が確保されていないことによる課題が明らかにっている。近年でも、虐待事件やいじめ事件における学校や教育員会の対応に関して不十分さが指摘されている中で、子どもの権利を独立した立場からモニタリングし、権利救済を図るシステムを構築することが全国的な課題となっている。本研究の成果を、子どもの権利擁護システムの全国的な実践に繋げられるように、引き続き先進自治体の実践の成果と課題について調査研究を進めていく必要がある。本研究では、子どもの権利を保障する包摂的な社会・教育システムの構築を目指すにあたって、自治体子ども施策や参加型の学校運営の実践に関する事例調査研究と子ども・若者の権利に関する理論的な研究とを往還することによって実証的に研究を進めていく。特に、子ども条例に基づく総合的な子ども支援行政に関する訪問調査を実施するにあたって、各自治体の実践には大きな差があるため、本年度は救済機関を設置して権利擁護活動に取り組んでいる自治体に焦点をあてた調査を行うことによって、その現状と課題を明らかにする。また、基礎理論研究としては、ケアの理論による子どもの権利概念の捉え直しに焦点をあて、関連する国内外の文献について理論的な検討を進める。
基礎の限界状態設計法のためのPILED-RAFTの沈下計算法

PILED-RAFTとは,直接基礎に沈下低減用の杭を併用した建物基礎である.軟弱地盤地帯では非常に合理的な工法であることが,著者等による理論解析で明らかになっているが,我が国での実施例は極めて少ない.その理由の一つとして,建物の沈下分布をできるだけ正確かつ簡便に予測する手法が見あたらないことがあげられる.本研究の目的は,PILED-RAFTの沈下予測の為の簡易算法を開発することである.開発に当たっては,三次元有限要素法解析で得られた重要な知見を盛り込むが,できるだけ簡単化を図った.即ち,(1)上部構造は等価な基礎版に置換する,(2)杭は剛体で杭間地盤のせん断剛性のみを考慮する,(3)地盤の圧縮は杭先端以深で生ずる等の仮定である.したがって,上部構造/杭/地盤の一体解析は,建物を構成する基礎(杭)の数だけの剛性方程式で表現できる.上記の仮定を設けた解析プログラム(パソコン利用)を作成し,杭本数,地盤のヤング係数,杭間隔,杭長,基礎版と地盤の剛性比,地盤層厚等を種々変化させたモデル計算を実施した.さらに,別途計算した三次元有限要素法解析結果と比較検討した.その結果,PiILED-RAFT形式に多く見られる杭間隔が広く,杭先端以深の軟弱層が厚い場合には,本研究で開発した手法は沈下分布の簡便な予測法として適用可能であることを明らかにした.なお,結果の図化処理については,今後検討する予定である.PILED-RAFTとは,直接基礎に沈下低減用の杭を併用した建物基礎である.軟弱地盤地帯では非常に合理的な工法であることが,著者等による理論解析で明らかになっているが,我が国での実施例は極めて少ない.その理由の一つとして,建物の沈下分布をできるだけ正確かつ簡便に予測する手法が見あたらないことがあげられる.本研究の目的は,PILED-RAFTの沈下予測の為の簡易算法を開発することである.開発に当たっては,三次元有限要素法解析で得られた重要な知見を盛り込むが,できるだけ簡単化を図った.即ち,(1)上部構造は等価な基礎版に置換する,(2)杭は剛体で杭間地盤のせん断剛性のみを考慮する,(3)地盤の圧縮は杭先端以深で生ずる等の仮定である.したがって,上部構造/杭/地盤の一体解析は,建物を構成する基礎(杭)の数だけの剛性方程式で表現できる.上記の仮定を設けた解析プログラム(パソコン利用)を作成し,杭本数,地盤のヤング係数,杭間隔,杭長,基礎版と地盤の剛性比,地盤層厚等を種々変化させたモデル計算を実施した.さらに,別途計算した三次元有限要素法解析結果と比較検討した.その結果,PiILED-RAFT形式に多く見られる杭間隔が広く,杭先端以深の軟弱層が厚い場合には,本研究で開発した手法は沈下分布の簡便な予測法として適用可能であることを明らかにした.なお,結果の図化処理については,今後検討する予定である.
高分子反応場を利用する選択的有機金属化学反応

新しい化学選択的な高分子有機金属化合物の調製法としてアート錯体を用いるハロゲン-メタル交換反応とメタルアミド類を用いる水素-メタル交換反応を検討した.今回用いたメタルとしては,亜鉛,銅,マンガン,マグネシウムなどを中心に検討したが,亜鉛,銅については良好な結果が得られた.最も基本的な高分子有機金属化合物と小分子有機金属との違いは,小分子ではいくつかの分子が集まりアグリゲートした形になっているが,高分子ではそれぞれのメタル部分は分散した状態でより単分子に近いものと考えられる.したがって同じような反応でも基本的なメタルの反応性には大きな違いがあるものと予想された.このことを基本的な考え方の原点とし,高分子有機金属化合物の種々の親電子剤との反応性の検討,立体あるいは化学選択性の検討を行なった.ポリマーとメタルとの間の距離も反応性に大きくかかわると考えられ,そのようなスペーサーの影響についても調べた.高分子有機金属化合物の新しい機能性分子としての検討に関しては,メタル化剤としての利用,キラル補助剤としての利用,酸塩基複合体としての利用,塩基としての利用など高分子の場としての反応環境の特異性を利用する合成反応,特に炭素-炭素結合形成反応への利用についての検討も行い,新たな有機合成の可能性を見いだすことができた.新しい化学選択的な高分子有機金属化合物の調製法としてアート錯体を用いるハロゲン-メタル交換反応とメタルアミド類を用いる水素-メタル交換反応を検討した.今回用いたメタルとしては,亜鉛,銅,マンガン,マグネシウムなどを中心に検討したが,亜鉛,銅については良好な結果が得られた.最も基本的な高分子有機金属化合物と小分子有機金属との違いは,小分子ではいくつかの分子が集まりアグリゲートした形になっているが,高分子ではそれぞれのメタル部分は分散した状態でより単分子に近いものと考えられる.したがって同じような反応でも基本的なメタルの反応性には大きな違いがあるものと予想された.このことを基本的な考え方の原点とし,高分子有機金属化合物の種々の親電子剤との反応性の検討,立体あるいは化学選択性の検討を行なった.ポリマーとメタルとの間の距離も反応性に大きくかかわると考えられ,そのようなスペーサーの影響についても調べた.高分子有機金属化合物の新しい機能性分子としての検討に関しては,メタル化剤としての利用,キラル補助剤としての利用,酸塩基複合体としての利用,塩基としての利用など高分子の場としての反応環境の特異性を利用する合成反応,特に炭素-炭素結合形成反応への利用についての検討も行い,新たな有機合成の可能性を見いだすことができた.
エアロゾルによる生体影響の評価

粒子状物質・エアロゾルやそれらに含有される化学物質の健康影響について、免疫細胞と気道上皮細胞への影響に注目し、実験的に評価した。その影響は、微小粒子・エアロゾルに含有される化学物質種により異なること、また、ベンゼン環数、官能基の有無やその種類、配置、酸化活性等が健康影響を規定する要因として重要であることも明らかにした。併せて、健康影響評価に有用なバイオマーカーを探索・同定し、健康影響発現メカニズムを分子レベルで明らかにした。近年、国内起源の大気汚染物質の影響のみならず、黄砂を含めた広域・越境汚染に基づく微小粒子・エアロゾルによる健康影響を明らかにする必要性が増している。微小粒子・エアロゾルは、成分等の相違や二次生成・変化が存在するため、これらに起因する健康影響の変動や相違の存在が予想されるが、その詳細や決定要因は明らかにされていない。一方、デイーゼル排気微粒子や黄砂、大気中微小粒子等の健康影響は、疫学的にも実験的にも、アレルギー疾患や呼吸器疾患を有する集団に発現しやすい。そのため、高感受性と考えられるこれらの疾患の内在メカニズムにおいて重要な役割を演ずる免疫応答や微小粒子・エアロゾルと呼吸器の第一の物理化学的接点である気道上皮にそれらが及ぼす影響を明らかにする必要がある。本研究課題では、発生源や成分等が異なる微小粒子・エアロゾルやそれらに含有される化学物質の健康影響について、免疫応答を担う免疫担当細胞と気道上皮細胞への影響に注目し、実験的に評価することにより、健康影響を規定する要因を明らかにすること、また、メカニズムを分子レベルで解析することにより、バイオマーカーの同定や予防対策の確立に役立てることを目的とした。具体的には、免疫担当細胞については、アトピー素因を有するNC/Ngaマウスに由来する脾細胞と骨髄由来樹状細胞(BMDC)を、気道上皮に関しては正常ヒト気道上皮細胞株であるBEAS-2B細胞を用いることとした。大気汚染物質としては、微小粒子・エアロゾルに含有される化学物質であり、先行研究により呼吸器・免疫系への悪影響が指摘されているベンゾ[a]ピレン(BaP)、及び、フェナントレンキノン(PQ)、ナフトキノン(NQ)を主たる検討対象とし、PQ、NQの基本骨格であるフェナントレン、ナフタレンとその酸化体や異性体についても検討を加えた。免疫応答への影響は、脾細胞については、細胞表面分子抗原提示細胞の活性化マーカー:MHC class II,CD80,CD86、T細胞マーカー:TCR,CD3,CD28、リンパ球の活性化マーカー:CD69等)の発現と培養上清中のサイトカイン(IFN-γ,IL-4,IL-10,IL-17,IL-18等)、ダニ抗原(アレルゲン)存在下の細胞増殖等を評価した。BMDCについては、成熟・活性化に関わる細胞表面分子(MHC class II,CD80,CD86,DEC205,CD83,CCR7,CXCR4等)の発現を検討し、活性化が認められた場合は、ダニ抗原特異的な抗原提示機能として、T細胞増殖誘導を評価した。気道上皮への影響については、細胞増殖/生存率をWST-1による発色法により、アポトーシスの指標である活性型Caspase-3の発現及び接着分子であるICAM-1(CD54)とムチン-1の発現等をフローサイトメトリーにより、炎症性サイトカイン・ケモカインと可溶性ICAM-1の産生等をELISA法により解析した。大気中に存在する微小粒子等のエアロゾルによる健康影響が危惧されている。近年、我が国では、東アジアを中心とする広域大気汚染・越境大気汚染や黄砂の問題がクローズアップされ、広域・越境汚染に基づく微小粒子・エアロゾルによる健康影響を明らかにする必要性が増している。一方、微小粒子等のエアロゾルの健康影響は、疫学的にも実験的にも、アレルギー疾患や呼吸器疾患を有する集団に発現しやすい。そのため、高感受性と考えられるアレルギー疾患の内在メカニズムにおいて重要な役割を演ずる免疫・アレルギー応答や呼吸器とエアロゾルの第一の物理化学的接点である気道上皮にそれらが及ぼす健康影響を、まず明らかにする必要がある。本研究では、微小粒子・エアロゾルに含まれる含有成分を細胞培養系に曝露することにより、微小粒子・エアロゾルの健康影響を、免疫応答と気道上皮への影響に注目し、実験的に評価することを目的とした。今年度は、1.微小粒子・エアロゾルによる免疫応答への影響評価、特に、1-1-1.微小粒子・エアロゾルによる複合免疫応答への影響評価を中心に研究を進めた。「アレルギー素因」を持つNcNgaマウスより脾細胞を採取し、それにに微小粒子・エアロゾルの含有成分としてベンゾピレン(BaP)やフェナントラキノン(PQ)、ナフトキノン(NQ)を曝露し、細胞の構成比率の変化や活性化(表面マーカー発現、液性因子産生等)を検討した。

その結果、BaPおよびPQ、NQは、ある濃度において、脾細胞中のCD86、TCR、CD69を発現する細胞の割合やIL-4産生を増加させることが明らかとなった。これより、微小粒子・エアロゾルの含有成分であるBaP、PQ、NQは、抗原提示細胞やリンパ球の活性化を促進する可能性が示唆された。近年、我が国では、東アジアを中心とする広域大気汚染・越境大気汚染や黄砂の問題がクローズアップされ、広域・越境汚染に基づく微小粒子・エアロゾルによる健康影響が懸念されている。これより、アレルギー疾患の内在メカニズムにおいて重要な役割を担う免疫・アレルギー応答や呼吸器とエアロゾルの第一の接点である気道上皮にそれらが及ぼす影響を、まず明らかにする必要がある。本研究では、免疫担当細胞と気道上皮細胞に注目し、微小粒子・エアロゾルの健康影響を実験的に評価することを目的とした。今年度は、Benzo[a]pyrene (BaP)および9,10-Phenanthraquinone (9,10-PQ)、1,2-Naphthoquinone (1,2-NQ)が、アトピー素因を有するNC/Ngaマウスの免疫担当細胞に及ぼす影響に加え、正常ヒト気道上皮細胞株(BEAS-2B)に対する影響を検討した。その結果、免疫担当細胞に関しては、9,10-PQと1,2-NQは、主としてリンパ球の活性化を促すのに対し、BaPは、リンパ球とともに抗原提示細胞の活性も修飾することが明らかとなった。気道上皮細胞に関しては、BaPおよび9,10-PQ、1,2-NQが、炎症や傷害、粘液産生に関わる因子の発現を修飾することを見出した。微小粒子・エアロゾルの健康影響評価において、脾細胞のCD86、TCR、CD69の発現やIL-4産生、抗原刺激による脾細胞増殖、骨髄由来樹状細胞のCD86、CD83、CCR7、CXCR4の発現、BEAS-2B細胞のIL-6や可溶性ICAM-1等の炎症性因子の産生、ムチンー1の発現等がバイオマーカー候補として有力である可能性が示唆された。また、微小粒子・エアロゾルの構成成分によって、影響を与える細胞や性質、反応性が異なる可能性も示唆された。本研究では、大気中の微小粒子・エアロゾルの健康影響について、免疫応答と気道上皮への影響に注目した実験的評価を行い、健康影響を規定する要因を絞り込むことを目的としている。これまでに、大気中の微小粒子・エアロゾルに含有される多環芳香族炭化水素類の影響について検討を行い、化学物質によって標的となる細胞や反応性が異なることが明らかにした。このことから、今年度は、フェナントレンとナフタレンおよびその誘導体を評価対象とした。細胞は、アトピー素因を有するマウスの脾細胞と骨髄由来樹状細胞、ヒト気道上皮細胞を使用し、フェナントレンと9,10-フェナントレンキノン(PQ)、1,4-PQ、ナフタレンと1,2-ナフトキノン(NQ)、1,4-NQ、1,2-ジヒドロナフタレン(DN)、1,4-DNに曝露し、活性化マーカーの発現の変化を比較検討した。その結果、基本構造であるフェナントレンとナフタレンの活性は低く、化学物質の影響には、官能基の存在が大きく寄与すること、また、細胞種だけでなく、その分化・成熟過程により、化学物質に対する感受性が異なることが示唆された。
代謝関連核内受容体遺伝子変異機能解析と肥満および脂質代謝異常

核内受容体は特有のリガンド存在下に多数の遺伝子群を協調的に発現制御する転写因子で,フィブラート剤チアゾリジン剤は,それぞれ核内受容体PPARαおよびγを標的としている.PPARsに限らずRetinoid-X-receptor (RXR)とヘテロダイマーを形成して作用する核内受容体は,近年代謝に重要な多数の遺伝子の制御が示され,MetSに代表される代謝疾患治療戦略の重要な標的となっている.しかし,動物実験では明らかでもヒトでも同じとは限らない.この点で機能的遺伝子変異の同定は重要な知見を与えるものであり,また核内受容体を標的とする治療の開発には必須の情報でもある.RXRγS14多型保持者は一般人(5%)と比較しFCHLに有意に高頻度(15%)で,TG高値およびHDL-C低値であり,冠動脈造影施行105例でcoronary stenosis indexが有意に高値であった.機能解析でRXRγS14は機能亢進型であり,リポ蛋白リパーゼプロモーター配列の転写をより強く抑制した.これらの結果よりRXRγ遺伝子はFCHLの遺伝子背景に何らかの寄与をしていると考えられた.FXR遺伝子-1g->t多型では-1t保持者は有意にBMI高値,TC低値,拡張期血圧低値,腹部USで脂肪肝は低頻度と多彩な影響がみられた.またスタチンを投与した症例の解析では,FXR-1t保持者は-1gg保持者に比べより強くTchが低下,治療効果の予測にも重要と考えられた.代謝異常症遺伝要因として,本邦における代謝関連核内受容体遺伝子変異臨床像とメカニズムを明らかとすることを目標とする.我々は核内受容体PPARα,γ,δ,LXRα,FXR,RXRγ遺伝子を高脂血症患者において網羅的に検索開始し,4個のミスセンス多型(PPARαG395E,PPARαD140N,PPARγ2 P12A,RXRγG14S)と5'端非翻訳領域の多型(FXR -1g-> t)を同定した.RXRγ14S多型は一般人男性(5%)、FCHL以外の原発性高脂血症患者(4%)と比較し、有意にFCHLにおいて高頻度で(15%,p=0.033),メタボリックシンドロームが多く含まれる冠動脈造影施行178例での検討では,有意にHDL-Cが低値であった.そのメカニズムとしてはヘパリン静注後のリポ蛋白リパーゼの低値と有意の相関があり,リポ蛋白リパーゼとHDL-Cが相関することが示されていることからHDL-C低値に寄与することが示唆される.また同変異保持者では冠動脈造影でcoronary stenosis indexが有意に高値であり,ステップワイズ法回帰分析ではコレステロールと独立した危険因子とする結果が出ていることから,脂質代謝以外でも炎症制御などを介したメカニズムが動脈硬化促進に作用している可能性があり現在検討中である.近年の報告で胆汁酸はエネルギー消費を促進することがマウスで示されているが,胆汁酸受容体であるFXR遺伝子の-1t多型保持者が複数の研究対象群で有意に高いBMIを示しており,同変異保持者はコレステロールが有意に低値である.また同変異保持者は腹部エコー評価による脂肪肝発症率が有意に低く,肝臓でのエネルギー代謝を介する影響が疑われる.動物実験では胆汁酸が甲状腺ホルモンシグナル系に作用することが示唆されており,ヒトにおけるそのメカニズムを解析中である.核内受容体は特有のリガンド存在下に多数の遺伝子群を協調的に発現制御する転写因子で,フィブラート剤チアゾリジン剤は,それぞれ核内受容体PPARαおよびγを標的としている.PPARsに限らずRetinoid-X-receptor (RXR)とヘテロダイマーを形成して作用する核内受容体は,近年代謝に重要な多数の遺伝子の制御が示され,MetSに代表される代謝疾患治療戦略の重要な標的となっている.しかし,動物実験では明らかでもヒトでも同じとは限らない.この点で機能的遺伝子変異の同定は重要な知見を与えるものであり,また核内受容体を標的とする治療の開発には必須の情報でもある.RXRγS14多型保持者は一般人(5%)と比較しFCHLに有意に高頻度(15%)で,TG高値およびHDL-C低値であり,冠動脈造影施行105例でcoronary stenosis indexが有意に高値であった.機能解析でRXRγS14は機能亢進型であり,リポ蛋白リパーゼプロモーター配列の転写をより強く抑制した.これらの結果よりRXRγ遺伝子はFCHLの遺伝子背景に何らかの寄与をしていると考えられた.FXR遺伝子-1g->t多型では-1t保持者は有意にBMI高値,TC低値,拡張期血圧低値,腹部USで脂肪肝は低頻度と多彩な影響がみられた.またスタチンを投与した症例の解析では,FXR-1t保持者は-1gg保持者に比べより強くTchが低下,治療効果の予測にも重要と考えられた.
複数情報のワーキング・メモリーに関与する前頭連合野の神経回路の研究

ワーキング・メモリーとはある情報をある期間能動的に保持する機構で、先行研究により前頭連合野の関与が明かになっている。この実現には、情報の選択、能動的な保持、情報の出力や提供、そして情報の操作や統合が必要である。ワーキング・メモリーを通して複雑な認知機能を明かにするためには、複数の情報の保持や関連付けの機構を明らかにする必要がある。本研究では複数の位置情報の保持を動物に要求し、それらの情報の保持機構、統合や操作機構を明らかにしようと試みた。以下の課題を行っているサルの前頭連合野から細胞活動を記録した。第1課題を1カ所の刺激呈示位置の保持を要求するもので、遅延後、刺激の呈示された位置に眼球運動をすると報酬を与えた。この課題により、各細胞の記憶野の位置を決定した。第2課題は2カ所の刺激呈示位置と呈示順序の保持を要求するもので、2ヶ所に視覚刺激を順次呈示し、遅延後、各刺激位置まで呈示された順に眼球運動をすると報酬を与えた。2カ所の刺激呈示位置のうち1カ所は各細胞の記憶野内とした。一部の細胞は、視覚刺激が記憶野内に呈示されれば、その呈示順序や他の刺激の呈示位置に依存せず、いずれの条件でも遅延期間活動を生じた。しかし、他の細胞では、2個の刺激のうち1個が記憶野内に呈示されているにもかかわらず、記憶野外に呈示される視覚刺激の位置やその呈示順序に依存して遅延期間活動を生じたり、生じなかったりした。約半数は記憶野外に最初の刺激が呈示される試行で、残りの半数では第2刺激が記憶野外に呈示される試行で遅延期間活動が観察されなかった。この結果は、前頭連合野の記憶野をもつ細胞間に側抑制様の相互作用が存在すること、このような相互作用により情報の操作や統合が行われ、新たな情報が生成されていることを示唆している。サルに、注視と記憶誘導性眼球運動を組み合わせた3種類の遅延反応課題を学習させた。サルは、まずモニターの中央に呈示される注視点を注視する。注視開始1秒後に、予め設定した8ヶ所の目標位置の1ヶ所または2ヶ所に短時間視覚刺激を呈示する(手がかり期)。刺激が消えた後、36秒の遅延期に入る。サルは手がかり期、遅延期を通じて注視点を注視しなければならない。遅延期が終了すると注視点が消え、先に呈示された12ヶ所の刺激呈示位置まで、0.5秒以内に眼球運動をすると、サルは報酬をもらえる。第1課題は、2つの刺激呈示位置と呈示順序の記憶を必要とする課題で、手がかり期に2ヶ所の目標位置を順次呈示し、遅延後それぞれの目標位置まで呈示された順に眼球運動を行うと報酬が得られる。第2課題は、刺激の呈示順序のみの記憶を必要とする課題で、手がかり期に2ヶ所の目標位置を順次呈示し、遅延期間中もこれらの刺激を呈示し続け、遅延終了後2ヶ所の目標位置へ呈示された順に眼球運動をすると報酬が得られる。第3課題は、1つの刺激呈示位置の記憶のみを必要とする課題で、1ヶ所に手がかり刺激を呈示し、遅延後その位置に眼球運動を行うと報酬が得られる。3頭のサルに上記の課題を学習させ、前頭連合野より290個の単一ニューロン活動を記録した。本年度は、まず第3課題での各ニューロンの活動の分析により各ニューロンの機能的特徴を明らかにし、それをもとに第1および第2課題での活動を比較し、複数情報の保持ならびに処理機構を考察しようと計画した。

このうち、82個のニューロンが遅延期間活動を示し、うち23個は情報に選択性のないomni-directionalな活動を、59個が保持情報に選択性のあるdirectionalな活動を示した。directionalな活動を示したニューロンの選択性の特徴を、最大応答方向、チューニング曲線の高さや幅などから決定し、個々のニューロンの記憶受容野を求めた。次年度は、このデータをもとに、記憶受容野の内外に呈示される第2刺激によりニューロンの記憶受容野がどのような影響を受けるのか、呈示される順序によりどのような影響を受けるのかを明らかにし、複数情報の保持や処理機構を明らかにしてゆく予定である。ワーキング・メモリーとはある情報をある期間能動的に保持する機構で、先行研究により前頭連合野の関与が明らかになっている。この実現には、情報の選択、能動的な保持、情報の出力や提供、そして情報の操作や統合が必要である。ワーキング・メモリーを通して複雑な認知機能を明かにするためには、複数の情報の保持や関連付けの機構を明らかにする必要がある。本研究では複数の位置情報の保持を動物に要求し、それらの情報の保持機構、統合や操作機構を明らかにしようと試みた。以下の課題を行っているサルの前頭連合野から細胞活動を記録した。第1課題は1カ所の刺激呈示位置の保持を要求するもので、遅延後、刺激の呈示された位置に眼球運動をすると報酬を与えた。この課題により、各細胞の記憶野の位置を決定した。第2課題は2カ所の刺激呈示位置と呈示順序の保持を要求するもので、2カ所に視覚刺激を順次呈示し、遅延後、各刺激位置まで呈示された順に眼球運動をすると報酬を与えた。2カ所の刺激呈示位置のうち1カ所は各細胞の記憶野内とした。一部の細胞は、視覚刺激が記憶野内に呈示されれば、その呈示順序や他の刺激の呈示位置に依存さず、いずれの条件でも遅延期間活動を生じた。しかし、他の細胞では、2個の刺激のうち1個が記憶野内に呈示されているにもかかわらず、記憶野外に呈示される視覚刺激の位置やその呈示順序に依存して遅延期間活動が生じたり、生じなかったりした。約半数は記憶野外に最初の刺激が呈示される試行で、残りの半数では第2刺激が記憶野外に呈示される試行で遅延期間活動が観察されなかった。この結果は、前頭連合野の記憶野をもつ細胞間の制御制様の相互作用が存在すること、このような相互作用により情報の操作や統合が行われ、新たな情報が生成されていることを示唆している。
同種再生軟骨に対する細胞免疫機構の解明とスーパーアログラフトの有用性検証

口腔外科の主要な対象疾患である口唇口蓋裂の治療においては、すでに自家再生軟骨が導入されている。しかし、再生組織の汎用化を目指すためには、同種再生軟骨(アログラフト再生軟骨)の開発が不可欠である。申請者らは、アログラフト再生材料に対する免疫反応を詳細に解析し、細胞外基質の成熟や軟骨細胞分化の最適化を図り、免疫寛容性の高いスーパーアログラフト再生軟骨を作製する。本研究によって得られたスーパーアログラフト再生軟骨による知見は、口腔外科・整形外科領域の軟骨・骨再生のみならず、移植医療に対して新技術、新概念が提示できると考える。本研究では、生体軟骨基質の免疫寛容の機序を各T細胞の発現傾向、動的挙動を評価し、抗原提示細胞の樹状細胞やマクロファージとの相互作用を組織学的やプロテオーム解析を行うことにより、軟骨基質における免疫寛容の概要を明らかにする。さらに、軟骨組織を構成成分毎に分別し、各軟骨構成成分に対する免疫応答や免疫寛容の網羅的スクリーニングのデータをもとに、in vitroで軟骨基質、細胞成分の分化段階的な免疫応答性を詳細に評価する。以上の検討より、移植後の免疫寛容を誘導する制御機序を解明し、より免疫寛容性の高いスーパーアログラフトが可能な再生軟骨を作製する培養方法を確立する目的として、スーパーアログラフトの作製方法の確立とスーパーアログラフト再生軟骨移植の検証を実施した。本研究では、アログラフト再生材料に対する免疫反応を詳細に解析し、細胞外基質の成熟や軟骨細胞分化の最適化を図り、免疫寛容性の高いスーパーアログラフト再生軟骨を作製する。得られたスーパーアログラフト再生軟骨による知見は、口腔外科・整形外科領域の軟骨・骨再生のみならず、移植医療に対して新技術、新概念が提示できると考える。以上の検討より、移植後の免疫寛容を誘導する制御機序を解明し、より免疫寛容性の高いスーパーアログラフトが可能な再生軟骨を作製する培養方法を確立する目的として、初年度は、各軟骨構成成分に対しての免疫応答性およびアログラフトに適した基質と細胞成分のin vitro再構築と免疫寛容の誘導を検討した。アログラフトに適した基質を検討するため、まずin vitroで軟骨基質を作製した。ヒト耳介軟骨細胞を採取、単離し、アテロコラーゲンに包埋後、3次元培養を行い、増殖培地、分化培地で比較を行った。十分な基質の産生を確認した後、再生軟骨の脱細胞化処理を行った。軟骨基質の調整方法は、、物理的処理(凍結融解法)と化学的処理(界面活性剤法)を検討したが、化学的処理(界面活性剤法)の物理的振動を施行することにより、低サイクルで軟骨組織からの細胞の脱核を認め、GAG量も維持することが可能であり、明らかな構造的な破壊なく細胞のみを取り除くことに成功した。次に、作製した脱細胞化再生基質をEGFPマウス、免疫不全マウスの背部皮下に移植し、免疫反応性を検討した。基礎培地で培養した細胞による再生基質と液性因子を添加した増殖培地および分化培地で培養した再生基質を比較すると、軟骨関連因子を添加した培地で培養した細胞により作製された再生基質のほうが、GAGの蓄積が多く、EGFPマウス、免疫不全マウスに移植後も再生基質は維持される傾向を示した。しかし、ホスト側からの細胞侵入性には顕著な違いは認められなかった。併行して、細胞成分に対する免疫応答性を検討するため、ビーグルの耳介軟骨組織を採取し、軟骨細胞を単離し、異なる培養期間(短期、長期)で単層培養を行い比較を行った。どちらの培養細胞もタイプIIコラーゲンの遺伝子発現は低値を示したことから、培養による脱分化が生じていることが確認された。これらの細胞をヌードマウスの背部皮下に移植を行ったところ、長期間培養した培養軟骨細胞のほうが、再生軟骨が広範囲に観察され、培養期間による細胞状態が移植後の軟骨形成に影響を及ぼすことが示された。

さらに、軟骨組織を構成成分毎に分別し、各軟骨構成成分に対する免疫応答や免疫寛容の網羅的スクリーニングのデータをもとに、in vitroで軟骨基質、細胞成分の分化段階的な免疫応答性を詳細に評価する。以上の検討より、移植後の免疫寛容を誘導する制御機序を解明し、より免疫寛容性の高いスーパーアログラフトが可能な再生軟骨を作製する培養方法を確立する目的として、次年度は、各軟骨構成成分に対しての免疫応答性およびアログラフトに適した基質と細胞成分のin vitro再構築と免疫寛容の誘導を検討した。アログラフトに適した軟骨細胞の特性を検討するため、異なる培養期間(短期、長期)でヒト耳介軟骨細胞を用いて単層培養を行い、免疫抑制下の免疫正常マウスの背部皮下に移植を行った。移植2,4週間後、長期培養を行った培養軟骨細胞のみ軟骨基質の形成が認められた。この結果より、培養条件によって異なる性質を有するヒト軟骨細胞は軟骨基質産生能が抑制され、軟骨基質産生能に差異が生じることが示された。したがって、長期培養を行うことにより、培養細胞の特性が変化し、免疫抑制下でのゼノ移植において基質産生が可能であることが推測された。加えて、移植細胞の分化状態と免疫応答細胞の関連性を明らかにするため、培養期間による分化状態の異なるビーグル耳介軟骨細胞とビーグル犬から単離した初代脾臓細胞の共培養を行ったところ、長期培養を行った培養軟骨細胞との共培養では、脾臓細胞の増殖を抑制した。したがって、移植細胞の分化状態によって免疫反応性に違いがあることが示された。次に、アログラフトに適した基質を検討するため、先年度にin vitroで作製した再生軟骨による脱細胞化までの培養条件や脱細胞化処理の最適を実施した。これら基礎検討をもとに、脱細胞化再生軟骨にアロの軟骨細胞を再挿入し、アログラフトとしての有効性を検討した。脱細胞化再生軟骨への細胞挿入の方法は、物理的な振盪や凍結乾燥後に浸潤させる方法や針での注入など、さまざまな条件を試行した結果、凍結乾燥後の浸潤と針での注入によって細胞が脱細胞化基質内に貯留し、培養することにより、基質内に生着、増殖することが確認された。再挿入したアログラフト再生軟骨をヌードマウスの背部皮下に移植し、4週間後に解析を行った結果、自己再生軟骨と同等のGAGの蓄積およびタイプIIコラーゲンの産生量の軟骨基質が形成され、軟骨細胞はアロ脱細胞化再生基質を足場として利用できることが明らかとなった。口腔外科の主要な対象疾患である口唇口蓋裂の治療においては、すでに自家再生軟骨が導入されている。しかし、再生組織の汎用化を目指すためには、同種再生軟骨(アログラフト再生軟骨)の開発が不可欠である。申請者らは、アログラフト再生材料に対する免疫反応を詳細に解析し、細胞外基質の成熟や軟骨細胞分化の最適化を図り、免疫寛容性の高いスーパーアログラフト再生軟骨を作製する。本研究によって得られたスーパーアログラフト再生軟骨による知見は、口腔外科・整形外科領域の軟骨・骨再生のみならず、移植医療に対して新技術、新概念が提示できると考える。本研究では、生体軟骨基質の免疫寛容の機序を各T細胞の発現傾向、動的挙動を評価し、抗原提示細胞の樹状細胞やマクロファージとの相互作用を組織学的やプロテオーム解析を行うことにより、軟骨基質における免疫寛容の概要を明らかにする。
数式処理を用いた都市経済シミュレーション・システムの開発

本研究の目的は、数式処理システムの1つであるMathematicaを用いて、経済システム解析に有用なパッケージを作成し、都市経済モデルのシミュレーションシステムを開発することであった。数式処理を経済システムに適用した研究はいくつかあるが、数式処理システムに精通していなければならないものが多かっため、本研究では、Mathematicaを直接操作せずに利用できるようなシステムにした。本研究では、まず、次のようないくつかのパッケージを開発した。1.連立方程式の解:定義域が実数のとき用いるパッケージ。2.制約付最適化問題の必要条件:ラグランジュ未定乗数法を用いたパッケージ。3.方程式の多項式近似解:方程式f(x,p)=0(xは変数ベクトル、pはパラメータベクトル)の近似解xをpに関する多項式で表現するパッケージ。厳密解を求めることができないとき、近似解をみつけることができれば、少なくとも解の様子を推測することができる。4.定積分の近似:関数の定積分を多項式近似するパッケージ。5.感度解析:比較静学分析を行うためのパッケージ。方程式f(x,p)=0の∂x-∂pを計算する。6.符号判定:比較静学分析等で、多項式の符号を調べるときのパッケージ。このパッケージでは、符号が既知の変数を指定できるようにした。上記のパッケージを用いて、簡単な都市経済シミュレーションを行い、次の結果を得た。閉鎖都市では、家計数が増えるにつれ、都市が大きくなり、効用水準は低く(家計は貧しく)なる。一方、開放都市では、効用水準が高くなるにつれ、都市は小さくなり、家計数が少なくなる。