hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
排除可能な公共財の理論

最初に,公共財でありながら排除可能であることが概念的にどう説明できるか,検討を行った。つまり,「排他的公共財」という,一見矛盾した,しかし現実的な性質はどのように理論的に正当化できるか,基本理念として確立する必要があるからである。その結果,公共財を公的資産として,また,従来公共財の本体と考えられてきた公共財サ-ヴィスを,公的資産の利用によって生み出される私的財サ-ヴィスとして,それぞれ分離して理解するという,まったく新たな公共財概念に到達した。第二段階として,以上の概念に基づく経済モデルを構築した。上述の概念は,資産としての公共財を私的に利用可能な生産関数f(・,x)(xは公共資産の規模を表すパラメータ)として表すことに集約される。各消費者はこの生産関数を同時に非排除的に利用することができる。そして,各消費者の選好に応じて,私的財(もしくは余暇時間)lを投入し,結果としてえられるサ-ヴィスf(l,x)を私的財として消費する。他方で,各消費者の費用負担の大きさもlの値に依存するものとして考えることが自然である。研究の第三段階では,第二段階で構築した新しいモデルについて,その厚生経済学的考察を,必要に応じてシミュレーション分析を行いながら,実施した。その結果,(1)従来の効率的配分についての条件の拡張,(2)効率的配分とlに依存する費用負担率との関係,(3)fの利用に関する非排除性に基づく公平性の性格などを明らかにすることができた。とくに,(1)(2)は従来の理論を完全に包括しながら,それらをより一般化する結果となった。全般的には,初期の予想以上の成果が得られたと考えている。以上の成果は現在論文としてまとめており,近々公表予定である。また、モデルの性格から,本研究は従来の公共財理論全般の再構築につながる可能性が高く,さらに研究を深めたいと思う。
生体応用を志向したPeT型光制御パーオキシナイトライト供与化合物の開発

光誘起電子移動反応をトリガーとした、光制御パーオキシナイトライト発生剤の開発を行った。その過程で合成した化合物NOBL-1が、可視光で制御可能なNO発生剤になりうることが示唆された。NOBL-1は青色光でNOの発生を制御することが可能であり、培養細胞系においても高い時空間分解能を持って、NOの発生を制御できた。また、ラットの大動脈切片を用いたマグヌス試験において、NOの生理活性である血管弛緩を光制御できることを示した。NOBL-1はNOの作用を調べるためのケミカルツールとして用いられることが期待される。また、今後はこの知見を活かした光制御パーオキシナイトライト発生剤の開発を行う。生体内では一酸化窒素(NO)とスーパーオキシドが反応することによってパーオキシナイトライトと呼ばれる高反応性活性種が発生し、様々な生理活性を示していると考えられている。その発生を人工的に制御することができればパーオキシナイトライトの機能解明や、その作用を利用した新たな化学療法の開発へとつながる。これまで、制御可能なパーオキシナイトライト発生剤として、光によってその発生をコントロールできる化合物が開発されてきた。この化合物は光照射によってNOとスーパーオキシドを発生し、これらが反応してパーオキシナイトライトを形成すると考えられているが、制御光として障害性の高い紫外光を用いる必要があった。本研究では、障害性の低い可視光で制御可能なパーオキシナイトライト発生剤を開発することを目的とした。可視光によってパーオキシナイトライトを形成するような化合物を設計・合成し、可視光照射に対する反応性を解析した。合成した化合物に可視光照射を行ったところ、化合物の分解は起こるが、パーオキシナイトライトの特徴的な反応である、チロシンのニトロ化を検出することはできなかった。これは、化合物の脂溶性が高く、共溶媒として加えた有機溶媒が反応の高いパーオキシナイトライトと反応しているということが考えられた。そのため現在、水溶性官能基を導入した化合物を設計し、合成を行っている。また、本研究の過程で合成された別の化合物が、可視光制御型のNO発生剤になりうると考えられた。そこでこの化合物に可視光照射を行ったところ、NOを放出することが確認され、細胞系に適用しても、NOの発生をコントロールできる化合物であることが確認された。さらにex vivoにおいて、NOの生理作用の一つである血管弛緩作用をコントロールできることを確認した。誘起電子移動反応をトリガーとした、新たな可視光制御パーオキシナイトライト発生剤の開発を行った。まず、パーオキシナイトライト発生部位であるNーニトロソテトラメチルアミノフェノール構造と光吸収部位であるBODIPY構造を結合させた構造の合成を行った。BODIPY構造を変化させた化合物をいくつか合成したところ、吸光度測定においていずれの化合物も500 nm付近に強い吸収が観測され、これらの化合物が可視光を吸収する化合物であることが分かった。また、この波長の光を照射したところ、化合物の分解が観測された。また、鉄-ジチオカルバメート錯体を用いて嫌気的条件下でパーオキシナイトライト発生の第一段階であるNO放出が起こるかを検討したところ、NO由来のシグナルが観測され、合成した化合物がNOを放出することが示唆された。パーオキシナイトライトの特徴的な反応として、チロシンの3'位をニトロ化するという反応が知られており、この反応が観測されるかを調べたが、光照射を行ってもチロシンのニトロ化は観測されなかった。これは、化合物の水溶性が低いために化合物の溶解が律速となり、反応効率が低下していると考えられる。現在、水溶性を増すための置換基を導入した化合物の合成を行っている。また、光制御パーオキシナイトライト発生剤を開発する過程で合成した化合物が、可視光制御可能なNOドナーとして働くことを見出した。この化合物は培養細胞内でNOの放出を制御可能であり、ex vivoにおいてNOの主要な生理機能である血管弛緩を制御することに成功した。この化合物はNOの作用を精査するためのケミカルツールとしてだけでなく、その作用を活かした新たな化学療法剤の候補としても期待される。ケミカルバイオロジー現在までに、可視光制御パーオキシナイトライト発生剤として機能すると考えられた化合物を設計・合成し、その機能評価を行ったが、パーオキシナイトライトの特徴的な反応であるチロシンのニトロ化を検出することはできなかった。今後は水溶性の向上などの機能改善を行い、チロシンのニトロ化を起こすことのできる化合物の創製を行っていく。

当初の目的である可視光制御型パーオキシナイトライト発生剤の開発はまだ達成されていないが、開発の過程で合成された別の化合物が可視光で制御可能なNO発生剤になりうることを見出した。この化合物は、in vitroにおいてNO発生の精密に時間制御可能であることが確認され、細胞系においてはNOの発生を高度に空間制御可能であることが確認された。さらに、NOは血管平滑筋の弛緩作用を示すことが知られているが、ex vivoにおいて、この作用を可視光によって正確に制御できることが確認された。以上の結果から、当初目的としていたパーオキシナイトライトではないが、様々な生理機能に関与していることが知られているNOの発生を、可視光によって高度に制御可能な化合物を開発することに成功した。この化合物はex vivoにおいて可視光で血管弛緩の制御を行えることを示した初の化合物であり、当初の目的とは異なるものの、NOの生理作用を精査するための非常に重要なツールとなりうる化合物の開発に成功したと言え、NO発生剤の開発という観点からは非常に大きな進展であると考えられる。今後は当初の計画通り、可視光制御パーオキシナイトライト発生剤の開発を行う。分解物の解析から、可視光照射によって目的の反応機構で分解は起きていることが示唆されているため、合成した化合物のさらなる改良を行う。具体的には、共溶媒として加えている有機溶媒がパーオキシナイトライトと反応してしまっていることが考えられるため、水溶性官能基を導入した化合物の合成を行う。そしてチロシンのニトロ化を起こす化合物を開発し、細胞系に適用し、光によってその活性を制御可能であることを示す。さらに、本研究の過程で見出された可視光制御型NO発生剤については、今後は哺乳動物を用いたin vivo実験を行い、NOの作用を生きた動物においてもコントロールできるかどうかを調べ、可視光制御型NO発生剤の有用性を示す。さらに、現在コントロールには青色光を用いているが、より透過性の高い赤色光で制御可能な化合物の開発も行う。前年度は、合成の比較的容易だったNOドナーの合成を主に行っていたために、予算が余り、次年度使用額が生じた。また生物学的試験も、ex vivoの試験は共同研究先で行ったために予算を使用しなかった。次年度では、より合成の困難なパーオキシナイトライトのドナーの合成と、さらに多種類のNOドナーの合成を行う予定であり、昨年度よりも多くの予算が必要であると見込まれる。また、より長波長の光源を使用するための装置、フィルターが必要となるため、その購入に予算を用いる。
植物の細胞周期を制御するCDC2遺伝子ファミリーの研究

ラムダファージベクターによるシロイヌナズナのcDNAおよび遺伝子ライブラリーを利用して、酵母cdc2遺伝子のホモログのスクリーニングを行い、数種類の候補クローンを得た。このうち2種類のクローン(CDC2a、CDC2b)の塩基配列を決定した。両cDNAの翻訳産物はアミノ酸レベルで互いに56%の相同性を示し、酵母のcdc2遺伝子産物とそれぞれ63%、55%の相同性を示した。CDC2a、CDC2bそれぞれのcDNAに酵母のプロモーターを連結し酵母cdc2変異株に導入したところCDC2aは部分的に相補したがCDC2bは相補しなかった。これらの結果はCDC2aは酵母のcdc2と機能的に非常に近い関係にあり、シロイヌナズナにおいてもH1キナーゼが細胞分裂周期の調節に中心的な役割を果していることを示唆している。一方構造遺伝子の塩基配列解析から、CDC2a、CDC2b遺伝子はそれぞれ8ケおよび3ケのイントロンで分断されていた。このうちCDCaの最初のイントロンのみが5'非翻訳領域に存在し、他はすべて翻訳領域内に存在した。両者のイントロンのうち2ケは同じ位置に存在するが、その長さおよび塩基配列は異っていた。さらにCDC2aの8ケのうちの3ケ、CDC2bの3ケのイントロンのうち1ケは酵母cdc2遺伝子のイントロンの位置と合致したが塩基配列は全く異っていた。これらの結果から、cdc2およびcdc2関連遺伝子はイントロンの追加、削除を繰返しながら進化してきたことが分った。CDC2aおよびCDC2遺伝子の転写調節領域と思われる部分の塩基配列にほとんど類似性が認められない。したがって両遺伝子は異った転写制御を受けていると想像される。この両遺伝子産物がどのような機能分担を行っているかを明らかにするのが今後の課題である。
GC/MSメタボロミクス研究に資するノンターゲット解析プラットホームの開発

本研究費により研究代表者は,以前開発したガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)に資するデータ解析ソフトウェアAIoutputに系統誤差を排除するためのアルゴリズムを新たに搭載したAIoutput2を開発することで,高再現性データを取得するための基盤を構築した(投稿準備中).新ソフトウェアはさらに,データ解析結果の客観的な評価を可能にするアルゴリズム,さらには種々の統計解析を搭載しており,利便性・信頼性の向上が達成されている.また研究代表者は,データ解析だけでなくメタボロミクスのワークフロー全体を最適化することで,高再現性データを取得するためのメソッド開発にも取り組んだ.メタボロミクス研究では,生体試料の取得,前処理,分析,データ解析の各行程において誤差を含んでいる可能性があり,得られる解析結果及びその解釈は時として重大な間違いを引き起こす.研究代表者はこの問題に対してまず,研究室スケールにおいてSaccharomyces cerevisiaeのメタボローム情報を高再現性かつ高精度に取得可能なシステム開発に取り組んだ.当該研究では,出芽酵母を観測対象としたメタボロミクスを行う際の培養,クエンチング,分析,データ処理の各要素について特有の系統誤差を把握し,軽減することを主眼とした.培養については2回の継代作業を行うことで,菌体回収時の菌体の状況を一定に保つ工夫を行った.クエンチングについては,冷メタノールクエンチング,フィルターろ過法,水洗い法を行い,サンプルをGCIMS分析に供し,再現性を検討した.GC/MS分析においては,実験日間差,機差に基づく固有の系統誤差の発見と軽減を行った.一連の検討の結果,培養,クエンチング法,GC/MS分析条件の最適化に成功した(投稿準備中).本研究費により研究代表者は,以前開発したガスクロマトグラフィー質量分析(GC/MS)に資するデータ解析ソフトウェアAIoutputに系統誤差を排除するためのアルゴリズムを新たに搭載したAIoutput2を開発することで,高再現性データを取得するための基盤を構築した(投稿準備中).新ソフトウェアはさらに,データ解析結果の客観的な評価を可能にするアルゴリズム,さらには種々の統計解析を搭載しており,利便性・信頼性の向上が達成されている.また研究代表者は,データ解析だけでなくメタボロミクスのワークフロー全体を最適化することで,高再現性データを取得するためのメソッド開発にも取り組んだ.メタボロミクス研究では,生体試料の取得,前処理,分析,データ解析の各行程において誤差を含んでいる可能性があり,得られる解析結果及びその解釈は時として重大な間違いを引き起こす.研究代表者はこの問題に対してまず,研究室スケールにおいてSaccharomyces cerevisiaeのメタボローム情報を高再現性かつ高精度に取得可能なシステム開発に取り組んだ.当該研究では,出芽酵母を観測対象としたメタボロミクスを行う際の培養,クエンチング,分析,データ処理の各要素について特有の系統誤差を把握し,軽減することを主眼とした.培養については2回の継代作業を行うことで,菌体回収時の菌体の状況を一定に保つ工夫を行った.クエンチングについては,冷メタノールクエンチング,フィルターろ過法,水洗い法を行い,サンプルをGCIMS分析に供し,再現性を検討した.GC/MS分析においては,実験日間差,機差に基づく固有の系統誤差の発見と軽減を行った.一連の検討の結果,培養,クエンチング法,GC/MS分析条件の最適化に成功した(投稿準備中).
自律的学校経営における同僚性構築に資する教員評価の運用モデル開発

平成30年度の研究では、教員が自律的に学校づくりに参画する同僚性が構築されつつある学校の校内研修における協働の取り組みを対象に、どのような要素が同僚性構築を支えたり促したりし得るかを考察するため、平成29年度から継続して参与観察ならびにアクション・リサーチを実施した。また、それら自律的学校経営における同僚性の構築に対して、教員評価がどのように位置づき得るのかを検討した。その結果、自律的な学校づくりの営みにつながる追究が成立する要件に、個々の教員が有する課題意識や理想が率直に交流できる機会が校内のフォーマルな機会として設定されることが有効であり、校内研修の時間がその機会を確保するうえで最も適していることが明らかとなった。また、教員間に自律的な学校経営につながる同僚性が構築されるには、個々の教員が自身の利害にのみ固執するのではなく、他者の意見に対して受容的かつ協働で新たな方策を生み出していく生産的な対話を常に心がけるスタイルが不可欠であると推定され、そのような対話の概念や方法について専門的に学んだり演習を通して理解する機会が必要であり、その意味でも校内研修が極めて重要であることが特定された。そして教員評価における目標管理において、そういった取り組みに積極的に参加していることが高く価値づけられたり、その必要性を意識できるような面談等の運用がなされることで、自律的学校経営における同僚性の構築が促進されると推定される結果が得られたことから、その具体的な関係性についてモデル化を行った。以上の研究成果を、九州教育経営学会にて発表を行うとともに、研究論文として論文化を行った。自律的学校経営に求められる学校組織マネジメントに関する学術的研究のレビューから、協働、専門家としての学習集団の形成、集団効力感等の概念を整理・モデル化することの必要性を特定した。先行諸研究の知見に基づくと、特に、各教員が有する主体性感覚が重要な要素となると考えられ、国際的な調査研究においては、その主体性感覚には各教員の自信が影響を及ぼしていると推察される結果が得られている。そして、それらは、各教員が教育実践に取り組んでいる専門家としての学習集団がどのような特徴を有しているかということと、相互関係となっていることを確認した。一方のフィールド調査においては、自律的学校経営の実現の重要要件となる教員の協働を基盤とした同僚性構築に向けた取り組みを推進している学校を対象に、校内研修において具体的に取り組まれている工夫、挑戦を対象とした参与観察ならびにインタビュー調査を実施した。その結果、校内研修における対話と授業研究における互いの教育観・子ども観・学習観等の交流が、協働を基盤とした同僚性の構築に重要な要件となっていると推察される結果が得られた。また、その実際のプロセスを詳細に描き出すための質的調査のデータの蓄積も進めることができており、本研究課題実施期間である3年間にわたり、データを収集し続ける予定である。以上の研究実績のうち、フィールド調査の結果については、その一部を日本教育経営学会ならびに日本教師教育学会において発表し、現在論文化を進めているところである。当初の研究目的、計画から大幅な変更や遅滞はなく、研究を進めることができている。平成29年度の研究では、教員の協働を基盤とした同僚性構築を目指した営みにみられる特徴について考察するため、複数の小中学校のフィールド調査を実施した。前年度の研究における学術的研究のレビューより、専門家としての学習集団の形成、集団効力感の重要性が特定されたことから、特に、校内研修を中心とした学校内学習集団形成のプロセスを対象に、参与観察ならびにアクションリサーチを実施した。その結果、専門家としての良好な学習集団が形成されている学校では、個々の教員が率直に自身の考えや目標・理想を語り合う機会が成立しており、また、そこのでのコミュニケーションには相互尊重のスタイルが重視されていることが特定された。逆に、個々の教員が持論に固執したり、他者の意見に対して受容的でない場合には、その周辺にいる教員も参画することをためらったり避けたりする傾向が見出された。また、教員評価制度のもとでの自己目標設定や自己評価の営みは、極めて個人的な営みとなっており、そこに他者との協働の要素を取り入れることは困難であることも明らかとなった。そのような現状から、教員評価、学校評価、専門家としての学習集団は、それぞれ独自の論理のもとでそれぞれの営みの質を高めることが現実的であり、それら各々の営みの関連性は、教員の専門的見識を基盤とした個人の営みの中に位置付けていく形でのモデル化が必要であるとの仮説を構築するに至った。以上の研究成果のうち、フィールド調査から得られた成果は日本教師教育学会にて発表を行い、平成28年度に実施した研究の成果は2本の研究論文として論文化を行った。当初の研究仮説・計画からはフィールド調査の結果をふまえて仮説と計画の修正を行ったが、研究目的、計画から大幅な変更や遅滞はなく、研究を進めることができている。

また、教員間に自律的な学校経営につながる同僚性が構築されるには、個々の教員が自身の利害にのみ固執するのではなく、他者の意見に対して受容的かつ協働で新たな方策を生み出していく生産的な対話を常に心がけるスタイルが不可欠であると推定され、そのような対話の概念や方法について専門的に学んだり演習を通して理解する機会が必要であり、その意味でも校内研修が極めて重要であることが特定された。そして教員評価における目標管理において、そういった取り組みに積極的に参加していることが高く価値づけられたり、その必要性を意識できるような面談等の運用がなされることで、自律的学校経営における同僚性の構築が促進されると推定される結果が得られたことから、その具体的な関係性についてモデル化を行った。以上の研究成果を、九州教育経営学会にて発表を行うとともに、研究論文として論文化を行った。フィールド調査の継続的な実施に取り組む。ただし、会話の音声記録や映像データ等、質的データの収集や処理に当初の計画よりも時間を要しているため、より効率的な処理・分析を実現するために作業補助者としての大学院生アルバイトの作業従事期間を増やすことで対応する。フィールド調査により、当初の研究仮説からより現実的かつ教育現場へフィードバックする価値のある仮説へと修正することが可能となった。そのため、さらなるフィールド調査の蓄積を進めるとともに、理論モデルの修正も含めた整理を最終年度の課題として取り組む予定である。
交感神経活動の変化が慢性咀嚼筋障害の治療効果や筋病理・筋活動に及ぼす影響

口腔顎顔面疼痛(OFP)が慢性化すると様々な心身的な障害を生じて、患者さんの生活の質(QOL)が大きく低下する。OFPが慢性化して患者さんの生活を脅かすメカニズムは解明されていないが、感覚神経・中枢神経系の変化・障害のみならず、自律神経系(交感神経ならびに副交感神経)や社会心理的要因が関与していると考えられている。近年では心電図を用いた「心拍のゆらぎ」を応用した周波数解析により、自律神経の評価を行える。今年度はコントロール群の症例数を増加することができ、総数50例となった。慢性OEP患者さん(舌痛症、顎関節症、非定型顔面痛、神経障害性疼痛など)13例、および慢性疼痛がないコントロール群37例を対象に自律神経活動を測定した。男性31例、女性19例で、年齢は21歳78歳(平均:46±17歳)であった。心拍数は、54105/分(平均値:77±12)、対象の年齢と測定因子の関連は心拍数や交感神経活動の指標であるL/Hには有意な関連は認められなかった。副交換神経活動の指標であるHFはコントロール群の方が患者群に比較して有意に高かった(P = 0.0001)。交感神経活動の指標であるL/Hは両群で有意差を認めなかった(P = 0.56)。研究前の仮設ではOEP患者群では自律神経活動のうち、交感神経活動が亢進して慢性疼痛が持続・増悪していると考えていたが、慢性OFPで苦しんでいる患者群とコントロール群との間でも交感神経活動には有意差は認められなかった。むしろ自律神経活動としての副交感神経活動がコントロール群では患者群に比較して有意に亢進していることが改めて明らかになった。相対的にはOFP患者群では交感神経活動が亢進しているという理解になると思われるが、直接的には副交感神経活動の低下が影響していることが明らかになった。この結果は慢性疼痛患者に対して副交換神経活動を活性化することが症状緩和に繋がる可能性を示していると考えられた。口腔顎顔面疼痛(Oro-Facial Pain; OFP)患者さんの数は増加している。顔面の疼痛が慢性化すると様々な心身的障害を訴え、QOLの低下、個人Identityの喪失に繋がり対応に苦慮する。OFPが慢性化して増悪するメカニズムには感覚神経・中枢神経系のみならず交感・副交感神経活動や心因的要因の関与が示唆されているが、充分解明されていない。臨床での自律神経活動の評価方法には血中ストレスホルモンの測定、サーモグラフィーによる皮膚温の測定などがあるが再現性に乏しく評価方法も難しい。当施設では「心拍のゆらぎ」を利用した周波数解析により歯科外来で患者さんに負担をかけることなく、交感神経活動の評価を行う方法を確立している。1年間以上持続する舌痛症、非定型歯痛、非定型顔面痛などの慢性顎顔面疼痛を有する外来患者さん(OFP群;5例)および外来に勤務する慢性の顎顔面疼痛を有さない医療従事者(コントロール群;10例)の自律神経活動を測定した。性別は男性;10例、女性;5例、年齢は28歳69歳(中央値;51歳)であった。心拍数は65-105 (中央値;77)、低周波数帯域;(Low Frequency; LF, 0.04-0.15Hz)は19.0-1474.0(中央値;215.5)、高周波数帯域;(High Frequency; HF, 0.15-0.5HHz)は4.3-566.9,(中央値;88.5)であった。OFP群とコントロール群とで比較すると、副交感神経活動の指標であるHF値の中央値はOFP群がコントロール群より有意に低く(215.7 vs,25.2, P = 0.005)、OFP群では副交感神経活動が低下している可能性が示された。一方交感神経活動の指標であるL/Hの中央値はOFP群:6.3,コントロール群:2.1であったが、有意差はなかった(P = 0.07)。自律神経活動の計測がボランティアおよび少数の慢性顎顔面疼痛を有する外来患者さんにとどまっている。自律神経活動の測定には心電図を用いるが、当施設で開発した測定機器は胸部をあけることなく、左右の上肢にセンサークリップを取り付けるのみの簡便な機器・方法である。自律神経活動の測定自体は患者さんの負担はほとんどないと考えられ、数分間で行えるものである。しかし時間的・空間的の制限が予想以上に存在した。また自律神経活動は日内変動があり、測定時間を一定の時刻に限定することが望ましいと考えるが、外来診療の中で決められた時刻に研究目的の測定を行う困難さを感じた。しかし少数例ながら測定方法や評価の方法は安定して行えることは確認できた。また少数例にもかかわらず、「慢性疼痛患者さんでは副交感神経活動が抑制されている可能性がある」という仮説を裏付ける結果が得られたことは研究の方向性の正しさを示すものと考えている。今年度の初めに周波数解析との比較として、サーモグラフィーによる顔面皮膚温の測定による自律神経活動の測定を繰り返し試みた。しかし画像解像度が低く、比較・評価に値する画像が得られず断念した。口腔顎顔面疼痛(OFP)の慢性化は社会問題になっているが、その原因には交感神経活動が関与していると考えられている。

近年では心電図を用いた「心拍のゆらぎ」を応用した周波数解析により、自律神経の評価を行える。今年度は症例数を増加して32例となった。慢性OEP患者さん13例、および慢性疼痛がないコントロール群19例を対象に自律神経活動を測定した。男性18例、女性14例で、年齢は30歳77歳であった。心拍数は、54105/分(平均値:76.9±11.9)、副交感神経活動を表す高周波数帯域(High Frequency; HF, 0.15-0.5 Hz)は4.3566.9 (平均値:150.3±137.4)、低周波数帯域(Low Frequency: LF, 0.04-0.15Hz)は10.443556.06 (平均値:541.4±738.5)、交感神経活動の指標であるL/Hは0.4111.41 (平均値:4.22±3.26)であった。対象の年齢と測定因子の関連は心拍数、L/Hには有意な関連は認められなかったが、HF (P = 0.01)およびLFは(P = 0.03)それぞれ年齢が高い群で有意に高かった。性別と有意に関連が認められたのは心拍数のみ(P = 0.04)であった。OFP患者群とコントロール群の比較では、心拍数は有意差を認めなかった(P = 0.92; 77.3±14.3 vs. 76.6±10.4)。HF(P = 0.002; 77.4±110.4 vs. 200.2±133.9)およびLF(P = 0.008; 179.3±154.8 vs. 789.2±873.9)はコントロール群で有意に高かった。L/Hは有意差を認めなかった(P = 0.95; 4.09±3.14 vs. 0.41±10.0)。研究前の仮設ではOEP患者群では自律神経活動のうち、交感神経活動が亢進して、慢性疼痛が持続していると考えていたが。交感神経活動には有意な差は認めなかった。コントロール群の方が患者群に比較して副交感神経活動が有意に亢進していることが改めて明らかになった。相対的にはOFP患者群では交感神経活動が亢進しているという理解になると思われるが、直接的には副交感神経活動が影響していることが明らかになった。昨年度の課題を踏まえ外来患者さんおよびコントロール群を積極的にリクルートして対象者数を増加することができた。しかし慢性疼痛に長期間苦しんでいるにもかかわらず、患者さんに今苦しんでいる慢性のOFPと自律神経の関連の可能性を説明しても予想外にうまく伝わらず、さほど興味を持ってもらえないことがあった。本来、本研究に是非参加して欲しい重症のOFP患者さんほど、研究の参加に興味を示さなかったという結果になった。データをみると、やはり年齢や個人でのHF値、LF値などの自律神経活動の指標値のばらつきが大きく、測定時間、環境の影響が関与している可能性は否めない結果となった。今年度は極力測定時間を午前中に統一するように画策したが、外来患者さんのアポイントを研究のみの都合で決める事自体が倫理的に問題があり、どうしても測定時間や環境にばらつきが生じて、課題が残った。全体からみるとまだ症例数が少なくきちんとした結果は導き出せなかったが、OFPに対する治療が奏功している患者さんほど研究参加に協力的で、診療中もリラックスしている傾向が認められた、これらの点は今後の課題としたい。口腔顎顔面疼痛(OFP)が慢性化すると様々な心身的な障害を生じて、患者さんの生活の質(QOL)が大きく低下する。OFPが慢性化して患者さんの生活を脅かすメカニズムは解明されていないが、感覚神経・中枢神経系の変化・障害のみならず、自律神経系(交感神経ならびに副交感神経)や社会心理的要因が関与していると考えられている。
近現代日本の地域と医療

今年度も史料収集に重点を置いて研究を実施しつつ、分析を進めた部分については研究発表を行った。以下に示すように、調査研究を進める中で研究方法が多様化・拡大化の方向で発展しつつある。すなわち、「医療」だけではなく「疾病」「衛生」の観点を導入し、また「医療供給」だけではなく「医療費」の問題も併せて検討することになった。長野県下伊那郡飯田町についての事例研究においては、私立病院の設立および拡張事業に関する史料収集と分析を行った。この際、背景としての感染症の流行とそれに対する社会的対応という事業の性格を踏まえ、衛生的対応としての上水道整備事業との対比で、医療的対応としての病院拡張事業を位置付けた。その上で、私立病院といえども地域社会からの広範な資金拠出なくしては、ストックとしての病院設備に係る費用を調達できない場合があることを明らかにした。北海道地域における事例研究においては、近代日本の医療費支払様式についての史料を収集し分析に着手した。古平郡古平町の開業医史料では「薬価元帳」という医療機関側の医療費帳簿、根室地域で活動していた漁業家の経営史料では「薬価通帳」という患者側の医療費帳簿について、それぞれの解読と統計処理を進めている。これらの史料から明らかになることは、近代日本の医療費支払様式が「掛売り」と同様の仕組みをもっていたということであり、また明治30年代にはすでに個々の医療行為に一定の価格が成立していたということである。これらの史料の分析をさらに進め、地域社会において医療経営が成立し安定的な医療供給が確保されるために必要な、医療費支払いの実態を解明することが今後の課題である。また、公的医療保険の導入による医療費支払いをめぐる問題を地域社会との関係で検討するために、大都市における国民健康保険実施の問題への取り組みを始めた。具体的には、戦後名古屋市における国民健康保険実施以前の住民意向調査や、実施後の事業運営状況を示す行政史料などを収集した。この課題については、今後さらなる史料調査が必要である。今年度は、史料収集のフィールドワークに重点を置いて研究を行った。島根県西石見地域の史料調査では、名望家による病院医療供給様式の実態と変容、協同組合による新たな病院医療供給への試みといった、地域社会に即した史料収集を行った。行政史料も多く収集し、明治大正期から昭和初期にかけての、同地域における行政の役割の変化と限界について、医療を切り口として検討する手がかりを得た。北海道後志地域および根室地域の史料調査では、医療の供給側および需要側それぞれから近代日本の医療経営の実態を分析する史料を収集した。いずれも「薬価」と呼ばれる近代日本の医療費をめぐる史料であり、医療経営を支える医療費支払い状況を検討する手がかりを得た。長野県下伊那郡飯田地域の史料調査では、医療にとどまらず疾病状況にまで手を広げて史料を収集した。大正期に同地域で流行していた感染症の状況について統計資料を用いて明らかにするとともに、それに対する社会的対応として、感染症患者を収容する病院を拡張する動向と、感染症の流行を防ぐ衛生設備の整備を求める動向を、それぞれの経緯に即して明らかにする史料を収集し得た。こうした個別地域の事例について史料の整理・分析を進めるとともに、そうして解明される実態を組み込んで近現代日本の医療の歴史を叙述する取り組みを継続していく。
メタマテリアル技術を用いたリコンフィギュラブルＲＦスイッチの開発

本研究はメタマテリアルのアクティブ化技術を応用した全く新しいスイッチであるリコンフィギュラブルRFスイッチに関する研究の2年目である。平成30年度は、昨年度の実証では、振幅と周波数の切り替えが提案通りできたものの、アイソレーション特性が28 GHz帯で13 dB程度と、比較的低い数字であったため、さらなる改善が必要と考えた。そこで、28 GHz帯において50 dB以上のアイソレーションを得ることを目標に特性改善のための回路設計における改善を行った。具体的にはシャント回路にLC共振を導入し、28 GHz帯で反射させることで高いアイソレーションを得ることにした。最初の試作・評価結果では、28 GHz帯に設計したはずのLC共振周波数が、FETのオフ容量が高く見積もっていたため、共振周波数は19 GHz付近に低くシフトした。FETの設計パラメータの最適化を行い、さらなる特性改善を目指した。現在、2度目の試作が完了し、次年度に評価をする予定である。今年度は、理論構築の過程で着目した、提案回路のフィルタ回路としての特性も評価し、その成果を国際会議APMC2018にて発表した。また、その大信号特性も評価し、現在論文執筆中で次年度に投稿する予定である。また、帯域連続可変も可能なリコンフィギュラブルRFスイッチ回路の提案・実証も行った。FETとバラクタダイオードを用いた回路構成を提案し、原理的実証に成功した。ただし、バラクタダイオードの容量がFETに比べて大きかったため、可変帯域は狭い帯域に限られてしまった。次年度に改善を検討する予定である。昨年度の原理的実証までは順調な進捗であったが、実用に耐えうる回路理論を構築するためには、アイソレーションの改善という問題があった。この問題点の改善・実証のために、試作回数が予定より1回増えたため、若干の遅延が発生した。ただし、遅延は軽微なため十分挽回可能と考えている。次年度は2回目の試作結果を評価し、アイソレーション特性の改善を実証する予定である。評価結果は国際会議に投稿する予定である。次年度は最終年度でもあるため、改善結果を反映させて回路理論構築を完成させる予定である。その成果は雑誌論文にまとめて、投稿する予定である。また、FETとバラクタダイオードを用いたリコンフィギュラブルRFスイッチ回路も帯域可変範囲を拡大すべく、改善策を検討する。改善試作・評価を行い、その効果を実証する。構築した理論はまとめて雑誌論文に投稿する予定である。本研究はメタマテリアルのアクティブ化技術を応用した全く新しいスイッチとして周波数の切り替えも可能なリコンフィギュラブルRFスイッチを世界で初めて提案し、その回路理論を構築することを目的としている。平成29年度はCRLH-TL(Composite Right-/Left-Handed Transmission Line)のアクティブ化技術を用いて、周波数の切り替えも可能なスイッチ回路の提案と実証の研究を進めた。具体的には直列容量を高抵抗ゲートバイアス回路を有するFETに置き換えた従来の方法に加え、今年度は並列容量も高抵抗ゲートバイアス回路を有するFETに置き換えた。並列のFETによるオフ容量と並列のインダクタとの並列共振の有無によって、高い周波数帯の透過の有無を切り替えることができることを発見した。実証回路の設計・試作・RF評価を行い、提案回路の妥当性を検証した。以上述べたとおり、本研究では当初の予定通りの成果を得ることができた。本研究を通してメタマテリアル技術を用いた周波数帯域切換え型スイッチ回路にはさらにバリエーションがあることがわかってきたため、理論構築、設計指針構築とあわせて、本研究の成果をより一層充実させる予定である。当初の計画通り、平成29年度は、高周波回路シミュレータを用いることにより、CRLH線路の等価回路の並列容量をFETで置き換えることで世界で初めて帯域切換え型RFスイッチ回路を創出することができた。低い周波数帯と高い周波数帯を切り替えることができ、それぞれの周波数帯でON/OFFの切り替えが可能であることがわかった。提案の妥当性を確認するため回路を設計・試作し、RF特性を評価したところ、ほぼ設計通りの周波数帯域切換え型スイッチ特性を得ることができた。この成果をまとめ、国際会議2017 IEEE Compund Semiconductor Integrated Circuit Symposiumにて発表した。以上のように今年度当初計画していた通り、周波数帯域切換え型スイッチ回路を創出し実証することに成功した。この成果を国際会議にて報告すことができたため、ほぼ予定通り完了したといえる。

また、その大信号特性も評価し、現在論文執筆中で次年度に投稿する予定である。また、帯域連続可変も可能なリコンフィギュラブルRFスイッチ回路の提案・実証も行った。FETとバラクタダイオードを用いた回路構成を提案し、原理的実証に成功した。ただし、バラクタダイオードの容量がFETに比べて大きかったため、可変帯域は狭い帯域に限られてしまった。次年度に改善を検討する予定である。昨年度の原理的実証までは順調な進捗であったが、実用に耐えうる回路理論を構築するためには、アイソレーションの改善という問題があった。この問題点の改善・実証のために、試作回数が予定より1回増えたため、若干の遅延が発生した。ただし、遅延は軽微なため十分挽回可能と考えている。当初の計画通り、提案・実証したスイッチ回路について学術論文を執筆する予定である。また、今回実証した回路以外にも周波数帯域切換え型RFスイッチ回路はバリエーションが存在することがわかってきており、平成30年度に実施予定の理論構築、設計指針構築の中で検証回路として回路バリエーションを検証する予定である。回路バリエーションに関する成果は国際会議に投稿する予定である。また、平成30年度は当初の予定通り、本研究の成果をさらに発展させて、バラクタダイオードを並列回路に組み込むことで周波数の連続的変化を可能とする回路を提案・実証する予定である。平成31年度には当初の計画通り、FETとダイオードを用いてメタマテリアル技術を用いたリコンフィギュラブルRFスイッチ回路の実証を行い、研究成果を国内外に発表する予定である。次年度は2回目の試作結果を評価し、アイソレーション特性の改善を実証する予定である。評価結果は国際会議に投稿する予定である。次年度は最終年度でもあるため、改善結果を反映させて回路理論構築を完成させる予定である。その成果は雑誌論文にまとめて、投稿する予定である。また、FETとバラクタダイオードを用いたリコンフィギュラブルRFスイッチ回路も帯域可変範囲を拡大すべく、改善策を検討する。改善試作・評価を行い、その効果を実証する。構築した理論はまとめて雑誌論文に投稿する予定である。次年度使用額が生じた理由は、年度末時点で学術論文の執筆前であることから論文掲載費110千円が発生しなかったこと、また、国際会議に投稿する前に英文校閲に出さなかったことから英文校閲費用60千円が発生しなかった。さらに、高周波部品50千円が未使用であったことなどが次年度使用額が生じた主な理由であった。翌年度請求分助成金1100千円とあわせて以下のように使用する計画である。年間の使用計画は、基本的には科研費申請時記載の内容からシミュレータライセンス費用を削除した内容となるため、この計画通り進める予定である。ただし、今年度の進捗状況から、次年度は大信号評価を強化する必要があることが分かった。
成層湖における微小プランクトン生物の垂直分布と相互関係

1989年1月より1999年3月まで、成層湖である茨城県中沼において、温度成層の発達過程と微小生物プランクトンの分布を追跡調査した。温度成層は3月以降急速に発達し、5月はじめには表水層と深水層の分離が明瞭になる。これにともない、無酸素層は4月の12mから7月の7mへと上昇する。各水深からの湖水試料を蛍光顕微鏡で観察し、また水中懸濁有機物と栄養塩の分析をした結果、次の事が推定された。3月にはほぼ全層に分布していた植物プランクトンは成層の発達により、次第に表水層にその活動域を狭められる。これに加えて、水層の隔絶による栄養塩(特にリン酸)の供給制限、無酸素層の上昇、各水層間を移動する動物プランクトンの節食圧が植物プランクトンの生産量に関係する。表水層での植物プランクトン現存量が増加しないため、日射エネルギ-は深水層に透入し、非酸素発生型の光合成細菌が増殖可能となる。試水の吸光スペクトルの2次微分解析によって、深水層上部に紅色硫黄細菌、その直下に緑色硫黄細菌が層上に分布していることがあきらかになった。ここで用いた測定法は光合成生物が低密度で混在する場合の解析に極めて有効であると思われる。細菌プランクトンは表水層に多く、10^7cells/ml程度存在し、増殖速度も高いことがチミジンの取り込みにより確認された。湖水を1μmのフィルタ-で濾過し、微小原生動物を除去すると細菌数が増加することから、この捕食関係もプランクトン間の重要な関係のひとつと考えられた。成層湖におけるプランクトン群集構造の維持には、食物連鎖関係とそれを通じた栄養元素の回帰循環系が重要な役割を果していることが推測された。
タイ熱帯季節林の更新・維持に及ぼす山火事・タケの一斉開花の影響の解明

1.タケ開花枯死後dbh5cm以上の樹木の胸高断面積合計・本数密度には、大きな変化は見られなかった。タケの枯死後、新規加入速度は増加したが、死亡速度も高かった。山火事による稚樹の死亡が、更新を阻害した大きな要因と考えられる。一方、タケの回復速度は速く、また山火事にたいする抵抗力も高いため、10年程度でほぼ成熟段階に達している。実生供給の年変動、地表火による実生の死亡、タケ実生との競争などが、1回のタケ開花枯死イベントでの樹木の更新の成功の阻害要因となっている。2.タケの開花は成熟株では同調して起こり、ほとんどの株が枯死することが明らかになった。ただし被圧株は、開花・枯死せず、内的サイクルと同時に、外的要因に起因する資源状態なども、稈のデモグラフィーと開花現象に影響することが示唆された。共存する4種のタケのデモグラフィーと優占度には、一斉開花・枯死後の実生の定着以外に、他種の一斉開花・枯死による光環境の変動による被圧個体の解放が関与していることが明らかになった。3.落葉混交林(MDF)を構成する樹木6種の実生の成長速度と生残率は、いずれも閉鎖林冠下に比べ、タケの存在しないギャップ内で高かった。しかし、斜面下部に分布し、ほぼ常緑のDipterocarpus2種は、閉鎖林冠下でも比較的高い生残率を維持し、乾期における給水は有意に生残率を高めた。また、両者の実生は、地表火の後、すべて死亡した。対照的に、落葉性の4種は、地表下の後でも多くが萌芽によって再生した。また、ギャップ内では、閉鎖林冠下に比べ、実生の乾期の生残率と地表火を受けた後の生残率が高かった。ギャップ内の実生はで閉鎖林冠下よりも地下部へのアロケーションが大きく、火事後の萌芽能力を支えていると考えられた。林床に優占するタケが開花・枯死し、現在森林の更新及びタケの再生がモザイク状に進んでいる、カンチャナブリ県メクロン集水域試験地内の森林動態長期モニタリングサイトにおいて、毎木調査等によるタケ一斉開花後の更新状況の解析、乾季の始まりにおけるタケのガス交換特性の測定、土壌環境の調査を行った。4haのプロット内で、胸高直径2cm以上のすべての樹木の毎木調査、10mx10mのコドラートごとの植生タイプの記載、林床での全天写真の撮影を行い、1998年及び2001年に起きたタケの一斉開花枯死後の林床の光環境の変化、植生の変化、樹木の更新状況が明らかになった。1998年のGigantchloa albociliataの一斉開花・枯死前には、林床の93.5%(3.74ha)をタケが庇陰していたが、枯死後の2000年には49.5%(1.98ha)に減少し、新たにCephhalostachyum pergracileが一斉開花・枯死した後の2002年には、タケによる林床の庇陰はプロット全体の43.2%(1.33ha)に減少していた。詳細は、毎木データの整理を待つ必要があるが、1998年のタケ枯死後のパッチでは、タケ実生の回復が早く、樹木の更新はすでに阻害されつつあった。タケの一斉開花枯死という稀なイベントと樹木の生活史スケジュールの相互作用は複雑であり、森林の更新への影響の定量的な評価のためには、さまざまな時間的・空間的不均質性を考慮に入れる必要があると考えられた。

予備的な調査として、Cephhalostachyum pergracileの1年生実生及び成熟個体のガス交換特性を測定し、またタケ枯死部分と生存部分での土壌サンプリングを行い、解析中である。また、樹木・タケの実生・稚樹のデモグラフィー調査を継続中である。実生の生残・定着に及ぼす山火事・乾燥の影響を評価した論文を、Plant Ecologyに発表した。樹木の更新動態:林床に優占するタケが開花・枯死し、現在森林の更新及びタケの再生がモザイク状に進んでいる、カンチャナブリ県メクロン集水域試験地内の森林動態長期モニタリングサイトにおいて、林床のタケを除去したギャップサイトと閉鎖林冠下の二つの実験区で、乾燥と地表火が主要構成種の実生の生残・成長にどのように影響するか、実験的に評価した。落葉混交林(MDF)を構成する樹木6種の実生の成長速度と生残率は、いずれも閉鎖林冠下に比べ、タケの存在しないギャップ内で高かった。しかし、斜面下部に分布し、ほぼ常緑のDipterocarpus alatusとD.turbinatusは、閉鎖林冠下でも比較的高い生残率を維持し、乾期における給水は有意に生残率を高めた。また、両者の実生は、地表火の後、すべて死亡した。対照的に、落葉性の4種は、地表下の後でも多くが萌芽によって再生した。また、ギャップ内では、閉鎖林冠下に比べ、実生の乾期の生残率と地表火を受けた後の生残率が高かった。ギャップ内の実生では閉鎖林冠下よりも地下部へのアロケーションが大きく、火事後の萌芽能力を支えていると考えられた。光環境、乾燥、山火事の3つの環境因子の相互作用に対する構成樹種間の適応分化が確認された。成果は、投稿中である。タケと主要構成種の生理特性:一斉開花枯死したタケの1種(Cephalostachyum pergracile)と4種の樹木(Shorea siamensis, Vitex peduncularis, Xylia xylocarpa, Hopea ferrea)の光合成速度、気孔コンダクタンスの季節変化を測定し,林冠の二酸化炭素フラックスの季節変化との関係を、メクロン集水域試験地およびサケラート試験地において解析した。林冠の二酸化炭素フラックスの季節変化は、乾燥落葉林(DDF)では、個葉のガス交換の変化より森林の葉面積指数の変化に依存しており、反対に、乾燥常緑林(DDF)では、葉面積指数より個葉のガス交換の変化が、季節的な林冠フラックスの変動に効いていることが明らかになった。また、一斉開花枯死したあとのタケによる二酸化炭素の吸収は、タケ実生の物質生産過程に依存しており、林冠ギャップによって形成された光環境の不均質性が、タケ一斉開花枯死後の林床でのタケ実生による二酸化炭素固定速度に大きく影響していることが明らかになった。土壌中の炭素と栄養塩類の動態:タケの一斉開花枯死とその後に起きる山火事が落葉混交林の表層土壊特性に及ぼす影響を定量的に評価するための実験プロットをメクロン集水域試験地内のタケ一斉開花枯死部分及びタケが生存した部分に設定した。プロット内の土壌の表層(0-5cm)及びそのすぐ下の層(5-15cm)から、化学分析のサンプルを採取し、実験室内で分析を行った。また、各プロットに土壌呼吸測定のチェンバーをセットし、土壌呼吸及び地温と土壌水分の季節的な変化を観測している。いずれの種も、稈の発生は雨季の前半の7月前後に開始し、8月中ほどにピークを迎えた。稈の死亡は、雨季の半ば以降に始まり、雨季の後半10月にピークを迎えた。GA、CPとも、開花は乾季の始まった11月から乾季の半ば2月まで続いた。一斉開花年には、GA、CPとも、発生稈は小さいサイズに偏った。
延髄痛覚情報伝達システムの可塑性における免疫組織化学的手法による三次元的解析

口腔・顔面領域(三叉神経領域)の難治性疼痛や慢性痛の原因の一つと考えられる、延髄の三叉神経脊髄路核における可塑的変化を調べるため、新生仔capsaicin処理(C線維の選択的脱落惹起)および新生仔Complete Freund's adjubant局所投与(投与局所の痛覚過敏惹起)を行った幼若ラットについて、脊髄路核の水平、冠状、矢状の三方向切片を対象とした三次元的な免疫組織化学的検討を試みた。その結果、各標本から得られる切片は一方向のみであることに加え標本間の染色性が必ずしも均一でないことから、本法による三次元的検討は困難であり、立体的解析のためには異なるアプローチが必要であると考えられた。研究実施計画に基づき、実験群はi)対照群、ii)新生仔Capsaicin処理群、iii)新生仔complete Freund's adjuvant(以下CFA)投与群、iv)新生仔Capsaicin投与+CFA投与群の4群について順次検討することとした。新生仔Capsaicin処理は、報告者による過去の生理学的検討(Brain Res., 906:1-12, 2001)と同様の条件で生後2および3日後に50mg/kgをエーテル深麻酔下に頚背部皮下投与した。新生仔CFA局所投与は、過去の報告(J. Neurophysiology, 90:73-80, 2003など)を参考に、CFAを生理的食塩水で3倍の乳液として、エーテル深麻酔下に約25μlを右下顎角部へ皮下投与した。組織学的検討は、5-7日齢の幼若ラットに対してエーテル深麻酔下4%パラフォルムアルデヒドリン酸緩衝液による心臓からの灌流固定を行った。引き続き実体顕微鏡下に脳幹を摘出し、一晩以上同液に浸漬固定した後、通法に従いパラフィン包埋ブロックを作成した。各標本パラフィンブロックについて、水平断、矢状断、冠状断の三方向スライス切片を滑走式ミクロトーム(ライカ社SM2000R)を用いて作成し、三次元的な解析を行うための基礎資料としてクリューバ・バレラ染色を行った各切片を顕微鏡デジタルカメラ(オリンパス社DP71)でデジタル画像として記録した。次年度はさらに免疫染色を行った切片画像を加えて、特に三叉神経脊髄路核尾側亜核内の神経成長因子、神経ペプチドの分布を検討する予定である。新生仔Capsaicin処理は、生後2および3日齢の幼若ラットに対してエーテル深麻酔下に50mg/kgを頚背部皮下投与し、新生仔CFA局所投与は、エーテル麻酔下に約25μlを右下顎角部へ皮下投与し反対側を対照とした。組織学的検討は、5-7日齢の幼若ラットに対してエーテル深麻酔下4%パラフォルムアルデヒドリン酸緩衝液による心臓からの灌流固定を行い、実体顕微鏡下に脳幹を摘出し一晩以上同液に浸漬固定した後、通法に従いパラフィン包埋ブロックを作成した。各標本パラフィンブロックについて、水平断、矢状断、冠状断の三方向スライス切片を滑走式ミクロトーム(ライカ社SM2000R)を用いて作成した。本年度は酵素抗体法による免疫染色を用いて三叉神経脊髄路核内のBDNFならびにその受容体であるTrkBの分布を調べる予定としたが、一つの試料について三方向の切片作成が不可能なこと、さらに免疫染色において必ずしも均一な染色性が得られないことから、同一群であっても試料間の結果の差異が大きく、群間比較には至らなかった。免疫染色における均一性の向上に加え、同一方向の切片画像重ね合わせによる三次元的検討が今後の検討課題と考えられた。
コラーゲン由来生理活性ペプチドの軟骨分化調節メカニズムの解明

骨髄中には体性幹細胞の一種である間葉系幹細胞(MSC)が存在し、必要に応じて骨芽、脂肪、軟骨細胞へ分化する。コラーゲン加水分解物(CH)は摂取後、血液中にProlyl-Hydroxyproline (PO)及びHydroxyprolyl-Glycine (OG)などのジペプチドとして検出されることが報告されている。PO及びOGは骨芽細胞の分化促進、脂肪細胞の脂肪滴縮小などの生理機能を有することがin vitroの実験で明らかになっている。今年度は、PO及びOGが骨髄由来間葉系幹細胞(BMSC)の骨芽細胞及び脂肪細胞分化に与える影響を検討した。d週齢雄性マウスの大腿骨から骨髄液を採取し、10%FBS含有αMEM培地で3日間培養した。その後、接着細胞をBMSCとして培養した。BMSCを96 well plateに2.0 - 6.0×104 cells/wellで播種した。1日後に、CH、PO、OGを添加し、同時に、骨分化誘導剤もしくは脂肪分化誘導剤存在下で8日間培養した。8日後、骨芽細胞分化をAlizarin Red (AR)染色で、脂肪細胞分化をOil Red O (OR)染色で評価した。マウスの骨髄から得た接着細胞は、骨芽、脂肪、軟骨細胞への分化が確認され、フローサイトメトリー解析によるMSCポジティブマーカーの発現も認められたことからBMSCであることが確認された。このBMSCを用いて骨分化誘導剤及び脂肪分化誘導剤存在下でそれぞれ培養したところ、AR染色陽性骨芽細胞及びOR染色陽性脂肪細胞が確認された。この条件下で、PO及びOGを添加したところ無添加と比べいずれも骨芽細胞数を増加させた。以上の結果から、PO及びOGはBMSCから骨芽細胞への分化を促進することが示唆された。また、脂肪細胞への分化に関しては現在検討中である。コラーゲン加水分解物およびその含有ジペプチドが間葉系幹細胞の骨への分化を促進し、脂肪への分化を抑制できる可能性を見出している。昨年度までの研究の結果、POやOGは軟骨および骨芽細胞の分化だけでなく、その大元となる間葉系幹細胞の分化にも影響を与えることを明らかにできた。また、予備的実験の段階ではあるが、POやOGは脂肪細胞への分化を抑制できる可能性も明らかにできた。本年度は具体的な作用メカニズムについて検討する予定であり、順調に進展していると言える。コラーゲン加水分解物は軟骨および骨芽細胞の分化だけでなく、その大元となる間葉系幹細胞の分化にも影響を与えることを明らかにできた。現在、間葉系幹細胞は、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞に各々分化する誘導剤を用いているが、今後は各誘導剤を混合するなどの条件で、2種類以上の細胞に分化する実験系を構築し、そこにPOおよびOGを添加した際に、骨、軟骨、脂肪のどの細胞に分化できるのかを検討する。また、間葉系幹細胞の分化にPOおよびOGが与える影響を、骨分化および脂肪分化を制御する転写因子の発現等を検討することによって評価する。