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電気伝導度と地震波速度による沈み込み帯の構造に関する研究

前年度に調べた電気伝導度構造、地震波速度構造の2つの違った構造と沈み込み帯の上部マントルでの物性量の関係から、それぞれの構造と物性量の関係が比較的明らかな異方性に注目した.地震学的観測データによるS波速度の異方性は、各観測点におけるS波スプリッティングで生じた、速いS波の振動方向と、速いS波と遅いS波の時間差によって調べられるため、異方性が生じている深度の情報が含まれていない.一方、電磁気的観測データでは、異方性の方向とその程度の分解能は低いが、深度に関する情報が含まれている.このため、S波スプリッティングの結果を使い、上部マントル物質であるオリビンの異方性に関する物性から条件をつけて、電磁気的観測データを解析する手法の検討を行った.さらに、これによる電気伝導度異方性構造を推定する解析手法の開発を現在も進めている.研究協力者である大学院生(岩本)を同じく研究協力者であるワシントン大学のDouglas A.Wiens教授に派遣して地震学的観測データの解析を行った.マリアナ背弧海盆拡大軸付近の海底地震計による観測データを解析することにより、この付近で起こる微少な地震の震源分布を明らかにした.また、Wiens教授のグループの大学院生であるS.H.Pozgayが、同じ海底地震計による地震観測データを解析することにより、各観測点におけるS波スプリッティングを調べ、速いS波の振動方向と速いS波と遅いS波の時間差の空間分布を明らかにしつつあった.この結果を、開発中の電気伝導度異方性構造を推定する方法に、どのように適用するかにっいての検討も行った.現実のデータにおいては、S波の振動方向や時間差には、空間的なばらつきがあるため、直接に組み込むことができず、単純化する必要があることがわかった.研究協力者のDouglas A.Wiens教授(ワシントン大学)らと共同で、背弧海盆の上部マントルを対象にした地震学的手法(Wiens担当)、電磁気学的手法(島担当)、数値シミュレーション手法(Conder担当)に関する研究のレビューを進めて、次のことを明らかにし、これらの結果を論文にまとめて発表した.地震波速度(P波、S波)とその減衰は、温度、メルト含有量、割れ目の幾何学に強く依存する.これらのパラメータの中で、上部マントルでのメルトの割れ目の幾何学に関しては、現在も論争があり、この不確定性から、メルト含有量を定量的に扱うことは困難な状態である.一方、電気伝導度は、水の含有量、少量であっても連結したメルトに大きく依存するが、温度にはさほど敏感ではない.特に、ドライなマントルでは、メルト量が1%程度の少ないものであっても、そのメルトが連結していれば、電気伝導度が1桁以上も上がる.また、この連結に方向性があると、強い電気伝導度異方性(方向によって1桁以上も値が変わる)となって現れる.具体的な計算を行うことで、これらのパラメータによる電気伝導度の変化量を、可能な範囲で定量化した.なお、研究費のうち物品費は、計算機に必要な消耗品および、マリアナ海域で実施している長期海底電磁気観測の消耗品に使用した.マリアナ海域では、地震波速度構造を得るための高密度な観測が実施されており、この観測は、現存する電気伝導度構造より高分解能な電気伝導度構造を得るために重要なものとなるからである.前年度に調べた電気伝導度構造、地震波速度構造の2つの違った構造と沈み込み帯の上部マントルでの物性量の関係から、それぞれの構造と物性量の関係が比較的明らかな異方性に注目した.地震学的観測データによるS波速度の異方性は、各観測点におけるS波スプリッティングで生じた、速いS波の振動方向と、速いS波と遅いS波の時間差によって調べられるため、異方性が生じている深度の情報が含まれていない.一方、電磁気的観測データでは、異方性の方向とその程度の分解能は低いが、深度に関する情報が含まれている.このため、S波スプリッティングの結果を使い、上部マントル物質であるオリビンの異方性に関する物性から条件をつけて、電磁気的観測データを解析する手法の検討を行った.さらに、これによる電気伝導度異方性構造を推定する解析手法の開発を現在も進めている.研究協力者である大学院生(岩本)を同じく研究協力者であるワシントン大学のDouglas A.Wiens教授に派遣して地震学的観測データの解析を行った.マリアナ背弧海盆拡大軸付近の海底地震計による観測データを解析することにより、この付近で起こる微少な地震の震源分布を明らかにした.また、Wiens教授のグループの大学院生であるS.H.Pozgayが、同じ海底地震計による地震観測データを解析することにより、各観測点におけるS波スプリッティングを調べ、速いS波の振動方向と速いS波と遅いS波の時間差の空間分布を明らかにしつつあった.この結果を、開発中の電気伝導度異方性構造を推定する方法に、どのように適用するかにっいての検討も行った.現実のデータにおいては、S波の振動方向や時間差には、空間的なばらつきがあるため、直接に組み込むことができず、単純化する必要があることがわかった.
ウイルス感染の重症化を調節する核内ネットワークの解明

本研究計画ではインフルエンザウイルス感染の重症化を調節する核内ネットワークに焦点を当てて、マウスあるいは培養細胞によるインフルエンザ感染モデルを用いて解析を行った。その結果、インフルエンザウイルスRNAに特異的なRNA核外輸送が存在すること、また、ヒストンメチル化修飾を中心としたエピゲノム変化が病原性の発現に関与している可能性が示唆された。本研究計画ではインフルエンザウイルス感染の重症化を調節する核内ネットワークに焦点を当てて、ウイルスRNAの核外輸送、ヒストン修飾変化を中心としたエピゲノム変化による病原性発現機構を解析し、これを基に宿主核内ネットワークの制御に基づいた抗ウイルス薬開発の可能性を探ることを目的としている。当該年度は、ウイルスRNAの核外輸送に関して、ウイルス感染に伴う核膜タンパク質や核膜孔タンパク質の動態をFISH・免疫染色法、ChIPseq法などを組み合わせて解析を行った。また、ヒストンH4のリジンメチル化酵素に着目して、同酵素のノックアウトマウスや細胞を作製して、重症型インフルンエンザモデルを使って、ヒストンH4のリジンメチル化修飾がインフルエンザの重症化に及ぼす影響について検討を行った。さらに同メチル化酵素と相互作用するウイルスタンパク質や宿主染色体再構成タンパク質の同定を行った。これらの検討からインフルエンザの重症化に核膜孔タンパク質を介したウイルスRNAの核外輸送、さらにヒストンH4のリジンメチル化修飾が関与していることが示唆された。近年、H5N1鳥インフルエンザ、H7N9鳥インフルエンザ、新種のコロナウイルスによる中東呼吸器症候群(MERS)などの重症型の新興呼吸器ウイルス感染症が発生している。これらの感染症では、重症化すると人工呼吸をはじめとした集中治療が必要となるが、今のところ救命につながる有効な治療薬がない。ウイルスが感染した宿主細胞では「宿主特異的ウイルス複製シグナル」と「宿主応答シグナル」が、分子レベルで競合、統合されて病原性の発現に帰結する。しかしながら、今までのところ重症化を調節するウイルスと宿主システムの相互作用のネットワーはほとんど解明されていない。本研究課題では、ウイルス感染の重症化機構をウイルス・宿主の核内ネットワークに着目して解析を行っている。当該年度は、インフルエンザウイルス感染に伴う宿主のエピゲノム応答機構の解明に重点をおいて解析を行った。具体的にはエピゲノム関連遺伝子siRNAライブラリーを用いたスクリーニングから得られた分子に焦点を当てて、そのノックアウトマウスならびにノックスト細胞を用いて解析を進めた。その結果、宿主核内のヘテロクロマチンを中心としたネットワークがダイナミックに変化し、これがインフルエンザ感染症の病態の形成に関わっていることを示唆する知見を得た。当該年度は、インフルエンザウイルス感染に伴う宿主のエピゲノム応答機構の解析、核内ネットワーク情報に基づいた創薬の可能性の検討を計画していた。宿主のエピゲノム応答機構の解析に関しては、ヘテロクロマチンを中心としたネットワークの重要性を示唆する知見を得た。また、同ネットワーク上のメチル化酵素の活性を調節する化合物を使って、インフルエンザの病態の改善効果に関する興味深い知見を得た。これらのことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。これらの感染症は、重症化すると集中治療が必要となるが、今のところ救命につながる有効な治療薬がない。これまでのところ重症化を調節するウイルスと宿主システムの相互作用のネットワーはほとんど解明されていない。本研究課題では、宿主細胞の核内でウイルスRNAの転写・複製が行われるインフルエンザウイルスをモデルとして、ウイルスRNAの核外輸送機構ならびにエピゲノム応答機構に焦点を当てて検討を行った。宿主mRNAの核外輸送にはRNA輸送体NXF1が関わっていることが知られている。今回、インフルエンザウイルスRNAはNXF1と直接結合すること、さらに宿主RNAとインフルエンザウイルスRNAはNXF1との結合部位を異にすることを見出した。そして、ウイルスRNA特異的なNXF1との結合を阻害することによってインフルエンザの重症化が阻止できることを示唆する知見を得た。また、インフルエンザウイルス感染に伴って宿主のヒストンメチル化状態がダイナミックに変化することが分かった。さらにこれに関わるリジンメチル化酵素が宿主染色体の構造変化を通して「宿主特異的ウイルス複製シグナル」ならびに「宿主応答シグナル」を統合的に制御していることを示唆するデータを得た。これらがウイルス感染の重症化に関わっていることが示唆された。現在までに、インフルエンザウイルス感染症の重症化に核膜孔タンパク質を介したウイルスRNAの核外輸送、さらにヒストンH4のリジンメチル化修飾が関与していることを示唆する知見を得た。これらの結果は本研究課題が目的としているインフルエンザの重症化に関わる核内ネットワークの同定につながり、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。これまでの結果を総合して、今後は患者における基盤情報の獲得に力を入れたい。しかしながら、重症インフルエンザ患者の症例はそれほど多くない。

そこで、当初の計画を若干変更し、ヒトの気道由来細胞サンプルに加え、インフルエンザウイルスに感染したカニクイザルの肺組織サンプルを用いた解析に重点をおく。これに関してはすでに予備的解析を始めている。28年度が最終年度であるため、記入しない。集中治療・ウイルス・エピジェネティクス今後は、これまでに明らかになったインフルエンザの重症化に関与する核内ネットワークに焦点を当てて、そのネットワークの鍵を握る分子あるいはパスウェイを標的とした治療薬の可能性を探る方向で研究を推進する。
R.ヴァーグナーのオペラにおける「詩のメロディー」の生成と音楽のリアリズム

ヴァーグナーのオペラにおいて音楽と言葉が緊密に結び付いた歌唱旋律である「詩のメロディー」には、次の3つの側面があることが明らかとなった。すなわち、徹底的に不規則性が実現された「音楽の散文」の側面、そのなかで規則的な旋律形やリズムをとる「詩化したメロディー」の側面、そして、歌唱旋律がライトモティーフをとる「メロディー化した詩」の側面である。本研究は、ドイツの作曲家リヒャルト・ヴァーグナーRichard Wagner (1813-83)のオペラにおいて、音楽と言葉が緊密に結びついた歌唱旋律である「詩のメロディーVersmelodie」がいかにして生成し、それが音楽表現におけるリアリズムをいかにもたらしたのかを明らかにすることを目的とする。また音楽と言葉の関係の観点から、ヴァーグナーのオペラとそれ以後の作曲家への影響関係を明らかにする。リヒャルト・ヴァーグナー(1813-83)に多大な影響を受けたフーゴ・ヴォルフ(1860-1903)の歌曲集《メーリケ詩集》(1888)を取り上げ、分析的研究を行った(『音楽学』投稿論文)。その際、メーリケによる詩とヴォルフによる歌唱旋律の間に生じているずれを抽出して、そのずれの実態を明らかにしたうえで、その意味を考察した。そのずれとは、Senkung(抑格)が拍の重点をとり、実行されるべきHebung(揚格)が実行されないことである。ヴォルフはドイツ詩のなかでも最も作曲に適さないとヴァーグナーが批判した「5脚のヤンブス詩行」と特に向き合うことで自身の作曲技法を確立したと考えられる。その5脚のヤンブス詩行はヴァーグナーのロマン的オペラのなかで多用されている。その《ローエングリン》および最後の作品《パルジファル》のドイツ語テクストと歌唱旋律の関係を分析して研究発表を行った(日本音楽学会全国大会ラウンドテーブル)。前者のオペラでは5脚のヤンブス詩行と4小節フレーズ(音楽の方形化)の関係に生じたずれからヴァーグナーが主人公に込めたネガティヴな意味を抽出した。後者のオペラについて、伝統的な韻律法に基づく台本とそこから脱却した台本が混在するため、そうしたドイツ語テクストと歌唱旋律の関係の分析について論じた。《パルジファル》の伝統的な韻律法に基づくテクストにおいても、ポジティヴな意味とネガティヴな意味が内包されていると見なし、歌唱旋律の4小節フレーズとその亀裂との関係を分析した。その結果、一見ヴァーグナーが全面的にポジティヴな音楽表現をしていると考えられる場面においても、ネガティヴなものが内包されていると解釈できるわけである。なお《パルジファル》に関しては大学紀要(香川大学教育学部研究報告)にまとめた。リヒャルト・ヴァーグナー(1813-83)の四部作の楽劇《ニーベルングの指環》(以下《指環》)から《ヴァルキューレ》を取り上げ、音楽と言葉の関係を分析した。伝統的な韻律法によらない《指環》のリブレットの場合は、歌唱旋律とその背景で鳴っている和声との関係が重要となる。今回の分析(香川大学研究報告)によって明らかになったのは、次の2点。第1に、脚韻を踏まないテクストにおいても4小節フレーズ(音楽の方形化)がポジティヴなものを表現していること。第2に、不規則な音楽フレーズそのものはネガティヴな意味をもたないが、歌唱旋律はその背景で鳴っている和音構成音のうち、第七音や第九音をとることによってネガティヴな意味を生じさせていること、である。《指環》に続く《トリスタンとイゾルデ》では、最終場面「愛の死」を取り上げて詩のメロディーを分析した(『メディア・記号・芸術』投稿論文)。ここでは、伝統的なリブレットと《指環》タイプのリブレットが混在している。2つのタイプのリブレットと4小節フレーズの関係を分析した結果、次の2点が明らかとなった。第1に、伝統的なリブレットと不規則なフレーズ構造にはネガティヴな意味が生じ、《指環》タイプのリブレットと4小節フレーズには極めてポジティヴな意味が生じていること。第2に、「愛の死」には従来イゾルデ(女主人公)の死への憧れが歌われていると考えられてきたが、ヴァーグナーが選んだ言葉と音楽の拍節法の関係には、彼女の「生」への憧れが暗示されていること、である。そのほかに《指環》の《ジークフリート》における作曲中断による音楽様式の断絶の問題を論じた。ヴァーグナーの影響を受けた後期ロマン派の作曲家グスタフ・マーラー(1860-1910)の作品のうち、《大地の歌》の第6楽章〈告別〉からマーラーが書き加えた最後の4行を取り上げ、音楽と言葉の関係を分析した。ここでの現象を整理すると、ポジティヴなものとしては、音楽の4小節フレーズ(音楽の韻文)、ヤンブス(弱強格)詩行と上行旋律の一致が挙げられ、後者では本来言葉がもつ韻律を変化させてまで一致が図られている。

その一方でネガティヴなものとしては、3分割リズム(3拍子や3連符)と2分割リズム(2や4連符)の間の亀裂、上行旋律と下行旋律の間の亀裂が挙げられる。これらとその背景の和音との関係から、「生」と「死」の背中合わせの関係が明らかとなった。こうした韻律論的な観点による分析を、歌詞のないマーラーの交響曲第9番および第6番《悲劇的》にも試みた。第6番の終楽章に登場する序奏主題は、第1楽章の「アルマの主題」に由来する重要な主題で、終楽章の随所で用いられる。この旋律を韻律論的に分析すると、冒頭2音が均衡強音化され、韻律的に性格が曖昧化されている。これが終楽章において音楽全体を批評する機能を担わされ、かつそれが曲の最後に打ち壊されることによって、救いようのない死の表現につながっていることが抽出できた。このほか活字化が23年度にもち越された2本の論文では、ヴァーグナーが詩のメロディーを生みだすきっかけになった5脚のヤンブス詩行の位置づけ、および《指環》から《マイスタージンガー》における音楽と言葉の関係の変化について考察を行っている。平成23年度の研究で明らかにしたのは大きく2点に整理できる。第1に、ヴァーグナーが音楽と言葉の緊密な関係を築こうとするきっかけとなった詩形「5脚のヤンブス詩行」がそもそもなぜ問題とされなければならなかったのかを、ヴァーグナーと演劇との関係から指摘した。その上で、《指環》《トリスタン》《マイスタージンガー》の楽劇における音楽と言葉の関係を分析した。とりわけ重要なのは、音楽と言葉の緊密な関係を求めて、一旦ヴァーグナーは伝統的な韻律法によるテクストを排除したにも関わらず、《マイスタージンガー》ではそこに回帰したことの意味である。それについて、彼が古くて新しい表現を求めたことと関連していること、また、ポジティヴな表現のなかにネガティヴなニュアンスを含み、ネガティヴな表現のなかにポジティヴなニュアンスを含ませる、極めて繊細な表現を実現していることを明らかにした。第2に、《指環》における詩のメロディーの実態解明をリズム面に焦点を絞って行った。ヴァーグナーにとって詩のメロディーの詩的な要素は、自由で不規則なリズムにある。それを音楽的にも活かすために、韻律面とリズム面において、不規則性と規則性のバランスを測っていたことが明らかとなった。それらの関係によろて、詩のメロディーの実態には3つの側面があることが指摘できる。すなわち、(1)不規則性が徹底された「音楽の散文」としての詩のメロディー、(2)規則的に頭韻が配置されたテクストに対して音楽も規則的なフレーズ構造を形成した「詩化されたメロディー」、(3)歌唱旋律そのものがライトモティーフをとり、ドラマ上の押韻をする「メロディー化された詩」である。ヴァーグナーの詩のメロディーにいて、言葉のリズムと響きが音楽のリズムと響きにどのように深く関与しているのかを、以上のように明らかにした。
型理論とその機械学習への応用

本課題の主たる目的は、プログラムや証明を一個もしくは複数個の例から合成する手法を、型理論(型付きλ計算)の枠組を用いて研究することにある本研究では、研究代表者の従来の研究を発展させ、型理論を中心として、プログラムや証明を例から合成する手法を考察し、主として以下のような成果を得た。★算術制約の入った型理論算術的な制約を型理論に付加し、制約の推論を暗黙に行うことが可能な体系を用いることにより、従来の体系では一般化が不可能な繰り返し構造を合成することができることを示した。また、機械学習とは関連がないが、算術制約の技術の応用として、関数型言語のtupling変換に関する研究を行なった。★機械学習のためのユーザ・インタフェース-般化機能を、証明テキスト中に挿入され繰り返しを指摘するためのannotationによって呼び出せるようにする方法を考案した。この研究で得たユーザ・インタフェースに関する基本的な考え方に従って、例からプログラムを合成する能力を有するスプレッド・シートを開発した。★帰納法に関する考察証明の例からの合成は、帰納法を用いた証明の一方法である本研究では算術制約の推論機能により繰り返し構造の一般化が容易になることを示したが、さらに、算術制約の推論機能は、例がない場合でも有用であることがわかった。★自動証明機能を利用した一般化本研究では、主として、型理論のもとで書かれた証明の一般化について考察したが、その最後の段階で、tacticやresolutionなどの自動証明機能を利用して作られる証明の一般化に関して考察した。[制約の入った型理論に関する理論的考察]ここで研究した制約付きの型理論は、型付きλ計算のconv則を等式理論を用いて拡張することによって得られるものである。制約付き型理論は、拡張されたconv則を暗黙の引数の機能と組み合わせることによって、より大きな記述力を得ることができる。さらに、通常の書き換え規則と組み合わせて、条件付の書き換え規則を自然に表現することができる。以上のような型理論に対する拡張に関し、特に型の保存性などの性質について考察した。[算術制約の入った型理論の実装]上述の枠組を多少修正した後、制約付き型理論の一例として、算術制約付きの型理論を、研究代表者が従来から開発している型理論をベースにした証明開発環境上に実装した。算術制約の解消には、SUP-INF法を簡略化した証明系を用いることにより十分な速度を得ることができた。[上記の型理論における一般化機能の実現に関する検討]従来から提案していた一般化手続きは、全体として非決定的で計算量も大きいものである。そこで、一般化手続きを二つの部分に分割して実装する方法について検討した。一つは、証明の中の繰り返しを認識して証明の中にiterationを表すannotationを挿入する部分で、もう一つは、iteration annotationに従って帰納的な証明を合成する部分である。iteration annoationは、帰納的なプログラムや帰納的な証明を、例を用いて簡潔に表現する手段(ユーザ・インターフェース)と考えることができ、後者の部分だけでも証明開発環境にとって有用である。今年度は、その実現方法について検討し大まかな見通しを立てることができた。来年度は、今年度の成果に従って、iteration annotationに基づく一般化機能を実際の証明開発環境の上に実装し、その評価と検討を行う。(1)算術制約の入った型理論の実装:前年度に引き続き、算術制約の入った型理論を、研究代表者が従来から開発している型理論をベースにした証明開発環境上に実装した。この証明開発環境の特徴の一つとして、関数が暗黙の引数を持てるということがある。本年度は、暗黙の引数を利用した算術制約の実装を行った。具体的には、(Below n)と書かれるnより小さい自然数の型を導入し、自然数からBelow型への埋め込みを、Πi:Nat.Πj|Nat.Below(j+(i+1))を型として持つ関数として定義した。この関数はiとjという二つの引数を持つが、jは暗黙の引数である。

すると、算術制約を解くことによって、この埋め込み関数が正しく適用されているかどうかを判定することができる。(2)一般化機能の実現:上記の証明開発環境上で作られた証明テキストの一部を指定し、その中で解消すべき算術制約に基づいて自然数定数を変数に一般化することにより、数学的帰納法の帰納ステップを求める機能の実現を試みた。(本機能はまだ完成していない。)(3)iteration annotationに関する考察:本研究では、上記のような一般化機能を、証明テキスト中に挿入され繰り返し指摘するためのannotation(iteration annotation)によって呼び出せるようにする方針であった。本年度は、繰り返しを指定するためのインタフェースとして、iteration annotationに関する一般的な考察も行った。(4)自動証明機能との融合:本研究では、主として、型理論のもとで書かれた証明の一般化について考察したが、その最後の段階で、tacticやresolutionなどの自動証明機能を利用して作られた証明の一般化に関して考察した。
プリオン病における神経細胞変性死の分子機構解明

我々が作製したプリオン蛋白(PrP)欠損マウスではプルキンエ細胞の変性脱落死が認められたが、他の研究室で作製されたPrP欠損マウスには異常は認められなかった。最近我々はPrP類似蛋白(PrPLP)遺伝子を同定し、この遺伝子がプルキンエ細胞死を呈するPrP欠損マウス脳特異的に過剰発現していることを見い出した。本研究では、プルキンエ細胞死を呈しないPrP欠損マウスにPrPLP遺伝子を導入し、PrPLPの過剰発現がプルキンエ細胞死に関与しているかどうか明らかにすることにした。まずPrPLP遺伝子導入マウス作製のために、PrPLP遺伝子の翻訳領域をneuron specific enolaseまたはPurkinje cell protein-2遺伝子のプロモーターの下流に挿入した2つのコンストラクトを作製した。現在、これらをC57BL/6マウスの受精卵にマイクロインジェクション中である。また、PrPの正常機能を明らかにするために、PrPと会合する蛋白をファージディスプレイ法を用いて同定することにした。レコンビナントPrPをプローブとして12-merのランダムペプチドを有するファージライブラリーをスクリーニングした結果、5つのファージクローンを得た。そのうち4クローンは、PWW/HKのコンセンサス配列を有していた。さらに興味深いことは、その中の1クローンのファージがコードする12-merのペプチドが、プリオン病感染脳内に大量に蓄積する蛋白分解酵素抵抗性の異常型PrP(PrP^<Sc>)を蛋白分解酵素感受性に変換させる活性を有していたことである。PrP^<Sc>はプリオン病の病態形成に密接に関与しているので、この結果はプリオン病のペプチド治療法の開発に向けて大きく貢献できるものと思われる。また、同時にPrPと会合する蛋白の同定も行っている。
ナノ構造電荷伝搬高分子組織体の設計と解析

色々な電子デバイスや光デバイスの基本的材料である,電荷を伝搬できる高分子組織体の設計をするために,電荷伝搬の解析法を提案した。電荷伝搬機能分子を含有する高分子系での電荷伝搬は,機能分子の物理的拡散か機能分子間の電荷ホッピングにより起こる。またこの場合,機能分子が局所で振動するいわゆる束縛運動が電荷ホッピングに寄与する。電荷伝搬速度の,機能分子濃度依存性からこれらを区別できることを明らかにした。電荷ホッピングについてはその距離(ナノメターオーダー)が重要なので,組織体中に分散した機能分子間の最近接距離分布を考慮してホッピング距離を求める解析式を提案した。Ru(bpy)_3^<2+>錯体を分散したナフィオン膜中の電荷伝搬を,膜を透明電極上に被覆して電解質水溶液中に浸漬し,ボルタンメトリーコントローラーにより電気化学的に研究した。その電荷伝搬速度が錯体濃度の2次に比例したことから,電荷ホッピングによる電荷移動が明かとなった。電荷ホッピング距離は1.3nm,これに加えて局所束縛運動による寄与が0.3nmと見積もられた。一方,メチルビオロゲン(MV^<2+>)をナフィオン膜中に分散した系では,電荷伝搬速度がMV^<2+>濃度の1次に比例することから,MV^<2+>の物理的拡散によって電荷が運ばれる。しかし、MV^<2+>を共有結合でポリスチレンに導入した系では,電荷は分子間ホッピングで移動し,ホッピング距離は0.85nm,さらに局所束縛運動による寄与が0.07nmと見積もられた。これらの電荷ホッピング距離は,生体系で報告されている距離と極めて近く,今後のデバイス設計に重要な指針となる。
超高層大気中の音波のシミュレーション

平成17年度は、以下の2つの研究を行った。(1)オーロラ活動に伴う音波の発生と伝搬極域の熱圏では、オーロラ活動に伴って局所的に極めて激しい運動や複雑な温度構造が生成されることが分かっているが、オーロラ活動に伴う局所的なダイナミクスと背景風との相互作用が、観測されている熱圏の複雑な運動や温度構造の一つの原因となっていると考えられる。我々はオーロラ活動に伴う熱圏変動を詳細に調べるために、高精度の非静力学平衡熱圏・電離圏モデルを開発し、シミュレーションを行った。その結果、背景風と大気加熱の相互作用によって、加熱領域の下流側に上下方向の鉛直風の振動が励起されることがわかった。(2)地震、津波に伴う音波の発生と伝搬下層大気の擾乱によって音波が発生し、超高層大気まで伝搬していくことは、1970年代から示唆されてきた。しかし、具体的に地表付近のどの現象がどの電離圏変動に対応しているかは明らかでなかった。こうした中、2004年12月26日のスマトラ沖地震では、発生から約12分後に、約1450km離れたタイで周期が約3.6分の地磁気脈動が観測された。その原因として、地震に伴う海面の上下運動が音波モードの波として電離層高度に到達、熱圏で反射され、中層大気あるいは海面との間に形成される音波ダクトで共鳴し、電離層高度の大気を上下運動させてダイナモ電流の振動が起こった可能性が考えられた。一方、GPSの電離圏総電子量(TEC)観測でも津波起源の大気波動によると思われる電離圏波動が見つかった。我々は、音波モードの波を定量的に取り扱える非静力学大気圏・電離圏結合モデルを用いて、熱圏・電離圏の変動を調べた。その結果、熱圏において周期約4分の音波モードの波動と、周期数10分、伝搬速度数100m/sの電離圏伝搬性擾乱が再現された。これらの結果は、タイで観測された地磁気の振動が津波によって発生した音波によって引き起こされた可能性を強く示している。本年度は、まず、種々の音波の発生源とその特性を調べ、パラメータ化/モデル化の作業を行った。超高層大気中で観測される音波の発生源としては、オーロラ、対流圏の擾乱現象、地震、火山、隕石などの落下、人工的な爆発、などいろいろなものが考えられている。このうち、(1)オーロラによる加熱、(2)対流圏の雷などの突発的現象、(3)地震や津波に伴う振動、などに伴う音波の発生と伝播特性の研究を行った。この研究においては、国内および外国旅費を使用して、他分野の研究者から情報を収集した。これと平行して、音波解析用数値シミュレーションモデルの構築を開始した。このモデルは、研究代表者が独自に開発した非静力学平衡圧縮性大気モデルを基本としている。モデル開発のための計算は、名古屋大学情報連携基盤センターのスーパーコンピュータVPP5000/56、および、本研究費で購入した高性能のPCを用いて行った。一方、偶然ではあるが、2004年12月26日にスマトラ沖地震が発生し、本研究に関して非常に重要なデータが提供された。この地震では、発生から約12分後に、約1450km離れたタイ中央部のPhimai(15.2N,102.6E)で、周期が約3.8分の地磁気脈動が観測された。初期の解析結果から、この現象は、地震に伴う海面の上下運動が音波モードの波を発生させて熱圏下部高度に到達・反射し、熱圏下部と海面との間に形成される音波ダクトで共鳴した結果、電離層が上下運動して生じたダイナモ電流の振動が原因であると推測される。現在、この現象が本当に音波モードの波によって説明できるかどうか、本研究で開発したモデルを用いた数値シミュレーションを行って定量的な検証を行っている。

我々は、音波モードの波を定量的に取り扱える非静力学大気圏・電離圏結合モデルを用いて、熱圏・電離圏の変動を調べた。その結果、熱圏において周期約4分の音波モードの波動と、周期数10分、伝搬速度数100m/sの電離圏伝搬性擾乱が再現された。これらの結果は、タイで観測された地磁気の振動が津波によって発生した音波によって引き起こされた可能性を強く示している。
繊毛虫テトラヒメナのカルシウム結合蛋白質に関する研究

繊毛虫テトラヒメナには真核生物に広く存在するカルモデュリン以外に、二種類のEF-hand型Ca結合蛋白質が存在することが、cDNAクローニングより初めて明らかにされた。この2種類の蛋白質、即ちTCBP-23とTCBP-25は互いにはよく似ているが、既存のどのEF-hand型Ca結合蛋白質とも異なる構造を持つ非常にユニークな蛋白質であることが分かった。しかしこれら蛋白質の細胞からの精製は細胞に含まれる非常に強いプロテアーゼにより困難であり、その機能を探る細胞生化学的研究は、思うように進展がなかった。そこで今回、得られたcDNAを使って大腸菌でこれらの蛋白質を大量発現させることでこれら蛋白質の機能を探る一連の実験を計画した。二種類のcDNAは合計八カ所のグルタミンをコードするTAAやTAGのコドン(これは通常終止コドンとして認識されている)を遺伝子の内部に持っており、まずこれらをミュータンGキットでCAA(通常のグルタミンコドン)に変換した。これを発現ベクターpGEX-2Tに挿入し、グルタチオンSトランスフェラーゼとの融合蛋白質として発現させた。各々のクローンに含まれている目的の蛋白質は細菌溶解物からグルタチオンセファロース(親和性クロマトグラフィー)、フェニールセファロース(疎水性クロマトグラフィー)などにより精製を行った。精製した蛋白質はそれぞれウサギに注射し、ポリクローナル抗体を作らせた。得られた抗体はどれも特異性が高いことがイムノブロットにより確認されたので、現在テトラヒメナ内の局在を間接蛍光抗体法で調査しているところである。今後局在が明らかになり、機能が類推された後は、今回調製した抗体や、一部アミノ酸配列を改変した蛋白質(大腸菌でつくらせたもの)を細胞内に注射して、類推される機能がブロックできるかなどについても調べてゆきたい。
胆道癌神経浸潤に対する抗神経細胞接着分子抗体をキャリアーとした特異的化学療法

胆道癌における神経周囲浸潤は肝側胆管の壁内進展や切除断端の癌遺残など外科治療上重要な進展様式である。神経周囲に浸潤した癌細胞が神経細胞接着分子(Neural Cell Adhesion Molecule,NCAM)陽性であることに着目し,抗NCAM抗体に制癌剤を結合させて,術中局所投与による特異的局所化学療法を確立しようとするのが本研究の目的である。抗NCAM抗体-マイトマイシンC複合体を以下の方法で作成した。すなわち,ラット抗-NCAMモノクロナール抗体(Chemicon International Inc.,Temecula,CA)を50倍モルのBrCNで,pHを11に維持しながら10分間撹持し,抗体のOH基を活性化し,imidocarbonate基を誘導した。ついでpHを7.5に調整して,マイトマイシンC(協和発酵、東京)のamino基と,24時間低温暗室で撹持し、couplingさせた。反応物を透析し、抗NCAM抗体-MMC複合体を得た。in vitroにおける複合体の活性の評価として、複合体の抗体活性は抗原が入手不能であり、NCAM陽性癌組織の免疫組織化学染色法により検討した。複合体を1,5,10倍希釈し,ABC法にて反応させ,DAB発色で抗体活性が確認された。複合体のMMC活性は神経芽細胞腫樹立株(IMR-32)を用い、MTT法で増殖抑制効果を,MMC水溶液との比較で検討した。複合体による増殖抑制効果は濃度依存性に変化し,同濃度のMMC水溶液の活性の6695%が維持された。今回の実験結果から,この複合体に薬剤活性と抗体活性があることを免疫組織化学染色法とMTT法で確認しえたので,本剤を用いた特異的局所化学療法への応用が期待される。本研究では胆道癌に特徴的な神経周囲浸潤に効果的な特異的局所化学療法を考案し、ヒト胆道癌細胞株を用いてその抗腫瘍効果を検討する。具体的には神経周囲に浸潤した癌細胞が神経細胞接着分子(Neural Cell Adhesion Molecule,NCAM)陽性であることに着目し、抗NCAM抗体にマイトマイシンCやアドリアマイシンなどの制癌剤を結合させて、術中局所投与による特異的局所化学療法を確立しようとするのが本研究の目的である。in vitroにおける複合体の活性の評価として、複合体の抗体活性は抗原が入手不能であり、NCAM陽性癌組織の免疫化学染色法により定性的に確認できるかどうか検討中である。また複合体のMMC活性は培養細胞株を用い、MMC溶液との比較で検討中である。神経周囲に浸潤した癌細胞が神経細胞接着分子(Neural Cell Adhesion Molecule, NCAM)陽性であることに着目し,抗NCAM抗体に制癌剤を結合させて,術中局所投与による特異的局所化学療法を確立しようとするのが本研究の目的である。すなわち,ラット抗-NCAMモノクロナール抗体(Chemicon International Inc., Temecula, CA)を50倍モルのBrCNで,pHを11に維持しながら10分間撹持し、抗体のOH基を活性化し,imidocarbonate基を誘導した。

反応物を透析し、抗NCAM抗体-MMC複合体を得た。in vitroにおける複合体の活性の評価として、複合体の抗体活性は抗原が入手不能であり、NCAM陽性癌組織の免疫組織化学染色法により検討した。複合体を1,5,10倍希釈し,ABC法にて反応させ,DAB発色で抗体活性が確認された。複合体のMMC活性は神経芽細胞腫樹立株(IMR-32)を用い、MTT法で増殖抑制効果を,MMC水溶液との比較で検討した。複合体による増殖抑制効果は濃度依存性に変化し,同濃度のMMC水溶液の活性の81.2%が維持された。本年度の実験結果から,この複合体に薬剤活性と抗体活性があることを免疫組織化学染色法とMTT法で確認しえたので,本剤を用いた特異的局所化学療法への応用が期待される。
古代エジプト建築における組積造の技術と発展に関する研究

早稲田大学古代エジプト調査隊がアブ・シール南丘陵遺跡で発見した、カエムワセト王子の石造建造物および第3王朝時代の石積み遺構を対象に、組積造の技術について考察を行った。前者の建造物では、屋根の加工痕や出土石材の観察から目地の防水と集排水技術を復元し、論文として発表した。また未完成状態で出土した壁体石材から壁の構築方法を復元するとともに、そこから予定されていた最終的な形状を想定することで、壁面の転びを求めることができた。来年度の建築学会論文集に掲載される予定である。このほか、柱の構築法について、柱礎石の設置から仕上げに至るまでを描き、石材設置に際して柱礎石上面の刻線が重要な役割を果たしたことなどを指摘した。この成果は建築史学会2005年大会で発表するとともに、2006年4月発行の「建築史学」に論文として掲載されることが決まっている。また、古代エジプトでは古い建造物から石材を再利用することが行われてきた。当該建造物でも再利用石材が広く用いられていることを示し、表面の痕跡や形状などから搬入元として三地点を指摘した。なお、この成果は地中海学会2005年大会で発表するとともに、2005年5月発行の「地中海学研究」に掲載されることが決定している。後者の石積み遺構は、古代エジプトに石造建造物が成立した第3王朝時代の建造物であることが建築技術の分析から判明している。組積技術の精査や同時代の建造物との比較考察を重ねた結果、この遺構は未完成の状態で作業が放棄されたことが明らかとなった。最古の石造建造物であるジョセル王の階段ピラミッドよりも古い可能性が挙げられ、さらに検討を続け、来年度の学会で発表する計画である。古代エジプト建築の組積造については、必ずしも十分な論究はなく、そのためこの分野の研究を進めるためには、現地に赴き、建造技術を直接観察する必要がある。そこで本年度は現地調査を実施し、上エジプト地域に造営された石造建造物を中心に施工技術の観察を行った。特に上エジプト地域に点在する小ピラミッドは、石造建造物がエジプトに発生した頃に築かれたもので、日干し煉瓦から石造へと移行する時期の資料として貴重である。また、早稲田大学エジブト学研究所が実施したアブ・シール南丘陵遺跡、ダハシュール北遺跡の発掘調査にも参加する機会を得、建造技術の詳細を研究することができた。アブ・シール南遺跡では古王国時代初期の石積み遺構について、組積技術を中心に観察するとともに、世界最古の石造建造物として有名なジョセル王の階段ピラミッドとの比較を行い、これに遡る可能性が高いことを指摘した。なお調査の成果は、同研究所の概報や日本オリエント学会の場で発表され、現在同誌への投稿を準備している。またダハシュール北遺跡ではラメセス時代の石造建造物について詳細に調査を行うことができた。これまで考察を進めてきた当該地域のラメセス2世時代の石造建造物と比較をしながら、活発な建築活動を可能にした合理的なシステムの解明を試みた。日本建築学会への投稿に向け準備を進めている。今年度は、アブ・シール南丘陵遺跡から出土したラメセス2世時代の石造建造物と古王国時代初期の石積み遺構の二基の組積造建築について、建築技術の考察を試みた。前者については、柱、屋根、壁の建造方法を復元的に描くことができた。屋根の研究では、防排水技術を取り上げ、入念な手法を描いた。また柱については、柱礎石上面に刻まれたガイドラインを用いて各段の中心を求める手法が採られたことを指摘した。従来、大規模な傾斜路を用意して石材を積み上げる方法が知られていたが、こうした方法とは異なる、より簡易な方法の存在を挙げることができた。壁については、散乱した石材や基礎石に残された痕跡から凹凸を繰り返す特異な平面を復元すると共に、その建造方法を考察することによって、壁の転びを求めることができた。複雑な形を実現するために、石材の設置には試行錯誤と工夫の跡が認められ、建築活動を効率よく推し進めようとする、合理的な考え方が見受けられた。こうした思考は、活発な建築活動を可能としたラメセス2世時代に通底する特質であり、その一端を具体的な形で明示できたと考える。後者の石積み遺構に関しては、これが日干しレンガから石材に移り変わる時期にあたり、古代エジプトの石造建造物の発生を解く重要な遺構であることが明瞭となった。この建造物の復元研究を通じて、内部の石積み技術の詳細を得るとともに、昨年度末にはエジプト各地に残る同時代の小型階段ピラミッドを比較調査した。今年度はこの結果を踏まえ、この時代の特徴である、内部の傾斜積み技法の変遷を整理した。なお、これらの成果は、日本オリエント学会、日本建築学会などの論文集に投稿した。

この成果は建築史学会2005年大会で発表するとともに、2006年4月発行の「建築史学」に論文として掲載されることが決まっている。また、古代エジプトでは古い建造物から石材を再利用することが行われてきた。当該建造物でも再利用石材が広く用いられていることを示し、表面の痕跡や形状などから搬入元として三地点を指摘した。なお、この成果は地中海学会2005年大会で発表するとともに、2005年5月発行の「地中海学研究」に掲載されることが決定している。後者の石積み遺構は、古代エジプトに石造建造物が成立した第3王朝時代の建造物であることが建築技術の分析から判明している。組積技術の精査や同時代の建造物との比較考察を重ねた結果、この遺構は未完成の状態で作業が放棄されたことが明らかとなった。最古の石造建造物であるジョセル王の階段ピラミッドよりも古い可能性が挙げられ、さらに検討を続け、来年度の学会で発表する計画である。
ALS 罹患組織における GEM小体減少機序の検討

本研究は筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態機序解明を目的とする.我々はALS罹患組織におけるRNA代謝の異常に注目し,mRNAのスプライシングに関連するsmall nuclear RNAs (snRNAs)が低下する事,およびsnRNAsの成熟に重要な核内小体,GEM小体がALS患者組織にて低下している事を既に見出している.本研究の目的はGEM小体減少の具体的機序を明らかにし,ALS病態生理の解明を進めることである.我々は平成25年度に培養細胞およびALS罹患組織にてGEM小体関連蛋白の定量を行ったのでこれを報告する.siRNA法によるTDP-43発現抑制Hela細胞にてウェスタンブロット法,逆転写定量PCR法により解析を行った.逆転写定量PCR法の条件設定は国際的な実験ガイドラインに準じた.使用するRNAの品質は,バイオアナライザー2100を用いて確認し,内在性コントロールの設定に当たっては15種類の候補遺伝子の発現を計測し,内在性コントロール選定ソフトGeNormを用いて設定した.その結果,複数種類のsiRNAプローブによるTDP-43発現抑制細胞それぞれで,GEM小体の主要構成蛋白質であるSMNおよびGemin 3,6,8蛋白質の発現低下を認めた.またSMN mRNAの発現量低下を認めた.これらの結果からは,TDP-43機能低下はSMN蛋白質の発現低下を介して,GEM小体数を低下させることが予想された.しかしALS罹患組織である脊髄,大脳皮質運動野での解析では,SMN mRNAは対照群と比較して有意な減少を呈さなかった.ALS罹患組織におけるGEM小体数の低下は,SMN蛋白の直接的な低下のみでは説明が困難である.これに関しては我々は核内でのGEM小体の形成,安定化にTDP-43蛋白質が寄与する可能性を考えている.本研究は筋萎縮性側索硬化症の病態機序解明を目的とする.我々はALS罹患組織におけるRNA代謝の異常に注目し,既にALS罹患組織において,mRNAのスプライシングに関与するU snRNAsが低下すること,およびU snRNAsの成熟に重要なGEM小体が減少することを見出している.本研究の目的はGEM小体減少の具体的機序およびsnRNAの低下による罹患組織でのmRNA代謝異常を明らかにすることである.本研究では培養細胞およびALS罹患組織においてGEM小体関連蛋白の定量を行った.siRNA法によるTDP-43発現抑制培養細胞にて,逆転写定量PCR法にてmRNAの測定を,ウェスタンブロット法にて蛋白質の定量を行った.その結果,複数種類のsiRNAプローブによるTDP-43発現抑制細胞にて,GEM小体の主要構成蛋白質であるSMNのmRNAおよび蛋白質の低下を認めた.しかしALS罹患組織ではSMN mRNAの低下は認めなかった.ALS罹患組織におけるGEM小体数の低下は,SMN蛋白質の直接的な低下のみでは説明が困難である.これに関しては我々は核内でのGEM小体の形成,安定化にTDP-43蛋白質が寄与する可能性を考えている.またTDP-43発現低下培養細胞およびALS罹患組織におけるスプライシング異常の検討を行った.特にALS罹患組織で低下のみられる,minor spliceosomeに属するU snRNA依存性のsplicing異常に注目をし,逆転写PCRにて解析を行った.その結果,IPO-4,IFT80など複数のmRNAでのsplicing異常を認めた.これらの単独,あるいは複数のスプライシング異常がALSの原因となりうるのかについては確定的でない.この点を明らかにするために,運動神経選択的なmRNA発現解析やモデル動物の作成などが,今後の課題として挙げられる.医歯薬学当初計画した予定に準じ,GEM小体関連蛋白質およびmRNAの発現定量を行えている.我々はGEM小体,snRNAsの低下によりmRNAのスプライシング変化が生じ,運動神経細胞死が引き起こされることを想定している.ALS患者組織にて,その病態に関与する遺伝子の同定とスプライシング変化を定量していく.
デイヴィッド・リカードの財政論とその抽象性の再検討

リカード経済学は、一般に抽象的とみなされ、それは、一方では経済メカニズムの理解を容易にするとして称賛され、他方ではそれが必ずしも現実の経済状態に一致しないことから多くの批判を招いた。経済学を、抽象的に論じるべきか、あるいは実際的に論じるべきかどうかは、経済学がどのように研究されるべきかという方法論上の問題において、きわめて重要と思われる。とはいえ、リカードの分析方法については、これまでもっぱら経済理論の側から研究されてきた。そこで本研究は、この問題にリカード財政論の側から着手する。本研究は、経済学における抽象分析の意義を再考することにつながり、学術的に意義のある独創的な成果が期待される。
純化末梢血CD34陽性細胞を用いた新たな造血幹細胞移植戦略の開発

本研究はG-CSFで動員された末梢血幹細胞をアフェレーシスで効率的に採取し、抗ヒトCD34抗原に対するモノクローナル抗体を用いてCD34陽性細胞を純化して移植術に応用することを目的としている。初年度である平成10年ではG-CSFを健常人に投与し、安全に採取・保存した細胞が白血病等の造血器腫瘍患者において同種移植術に使用できることを確認した.さらに自己免疫疾患に対象を拡大してその有用性を検討した。次に平成11年度では,難治性でステロイド依存性になった若年性関節リュウマチの15才男児に,ステロイド剤からの離脱を目的とし,大量化学療法と抗ヒトリンパ球グロブリンを投与して強力な免疫抑制を行った後,造血幹細胞救済療法を目的としてリンパ球を除いた純化CD34陽性細胞を輸注した.患児の造血機能は移植後約10日で回復しはじめ,2週間で移植前の状態に回復した.感染症等の合併症もなく,1ヵ月後には退院して外来で経過観察となった。移植術後はステロイド剤を投与する必要もなく,問題になっていた低身長はステロイドからの離脱とともに急速に改善している.平成12年度ではこれらのドナーや患者の経過観察を行い,ドナーの安全性を確認し,患者では造血・免疫機能が年単位で維持されていることを確認した.従来は癌治療にだけ用いられていた造血幹細胞救済療法が、自己免疫疾患でも利用可能であることを示した.純化CD34陽性細胞移植は癌治療だけでなく,自己免疫疾患にも有用な治療法としてさらに研究を進める価値がある.本研究はG-CSFで動員された末梢血幹細胞をアフェレーシスで効率的に採取し、抗ヒトCD34抗原に対するモノクローナル抗体を用いてCD34陽性細胞を純化して移植術に応用することを目的としている。移植術後はステロイド剤を投与する必要もなく,問題になっていた低身長はステロイドからの離脱とともに急速に改善している.平成12年度ではこれらのドナーや患者の経過観察を行い,ドナーの安全性を確認し,患者では造血・免疫機能が年単位で維持されていることを確認した.従来は癌治療にだけ用いられていた造血幹細胞救済療法が、自己免疫疾患でも利用可能であることを示した.純化CD34陽性細胞移植は癌治療だけでなく,自己免疫疾患にも有用な治療法としてさらに研究を進める価値がある.本研究は純化末梢血CD34陽性細胞を使用した新たな造血幹細胞移植戦略を開発するを目的としているが,研究初年度の平成10年はHLA不一致血縁者ドナーあるいは化学療法中の患者において,G-CSFを投与して末梢血幹細胞を採取し、さらに抗CD34抗体を用いて細胞を純化する方法を確立した.われわれはG-CSFを血縁ドナーに投与し末梢血幹細胞を採取し、現在までに18名の患者に同種移植を行い速やかな造血回復を観察した.この中の5例がHLA不適合ドナーからの末梢血CD34陽性細胞移植術であり,初期造血機能回復およびGVHDのコントロールについてはHLA適合ドナーからの移植と同等の効果が得られることを確認した.これらのドナーにおいてG-CSF製剤投与により、IL-8の内因性分泌が誘発されることを解明し,末梢血幹細胞の動員におけるIL-8の重要な役割を示した.G-CSFによる末梢血幹細胞動員効果は,すでに我々が実施した検討結果から10μg/kg/日と設定し,5日間の皮下投与の後に5日目と6日目にアフェレーシスを行なって採取した.対象となった3歳49歳までのドナーによる検討から、小児ドナーではG-CSF投与後の白血球数増加程度が小さく,頭痛や腰痛などの副作用頻度が低かった.これはG-CSF血中濃度が低いことが理由として考えられた.しかし,単位処理あたりあるいは体重あたりの採取細胞数は成人ドナーと同等であった.この点から判断すると小児が成人患者のドナーになる場合には10μg/kg/日以上のG-CSF投与が可能であることが推測された.細胞の純化効率については,現在のところ70-80%の純度で回収率30%程度であるが,今後回収効率を上げるための工夫が必要であると考えられた.本研究はG-CSFで動員された末梢血幹細胞をアフェレーシスで効率的に採取し、抗ヒトCD34抗原に対するモノクローナル抗体を用いてCD34陽性細胞を純化して移植術に応用することを目的としている。初年度はG-CSFを健常人に投与し、安全に採取・保存した細胞が白血病等の造血器腫瘍患者において同種移植術に使用できることを確認した。さらに自己免疫疾患に対象を拡大してその有用性を検討した。

難治性でステロイド依存性になった若年性関節リュウマチの15才男児に、ステロイド剤からの離脱を目的とし、大量化学療法と抗ヒトリンパ球グロブリンを投与して強力な免疫抑制を行った後、造血幹細胞救済療法を目的としてリンパ球を除いた純化CD34陽性細胞を輸注した。患児の造血機能は移植後約10日で回復しはじめ、2週間で移植前の状態に回復した。感染症等の合併症もなく、1ヵ月後には退院して外来で経過観察となった。移植術後はステロイド剤を投与する必要もなく、問題になっていた低身長はステロイドからの離脱とともに急速に改善している。従来は癌治療にだけ用いられていた造血幹細胞救済療法が、自己免疫疾患でも利用可能であることを示した。純化CD34陽性細胞を用いた新たな治療戦略として今後が期待されるが、最終年度には癌患者における長期の造血機能維持能力の確認と自己免疫疾患における対象の拡大を検討する。造血幹細胞移植術を発展させる目的で,患者自身から動員採取して移植術に用いる自家移植と,HLA不適合ドナーから同種移植術において純化CD34陽性細胞を利用することを研究してきた.本研究の最終年度にあたる平成12年度は,これまでの研究成果をもとに,実際に移植した症例(患者およびドナー)の追跡観察を主に実施した.その結果として,1年以上の長期的な造血機能および免疫機能の維持に何ら問題がないことが確認された.また,G-CSFの投与を受けたドナーの安全性についても何ら問題はなかった.造血器腫瘍の患者も特別な合併症を発症することはなかった.個々の症例を詳細に検討すると,比較的軽度のウイルス感染症で汎血球減少を来す例もあったが,その後の回復は順調であった.しかし,症例によってはドナーのリンパ球輸注を必要とする場合があるかもしれない.2年間の観察期間は移植後の観察としては長くはないものの,CD34陽性細胞が造血幹細胞として移植できることは十分に確認された.造血細胞移植術は造血器腫瘍のみならず,固形腫瘍の治療に応用されようとしている.したがって,従来の概念で造血細胞移植の適応を考えるのではなく,本研究で示されたように幅広く,非悪性腫瘍の治療にも応用されることになろう.その第一段階として自己免疫疾患への応用が確認された.純化CD34陽性細胞を用いた移植治療戦略の今後が期待される.