hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
限界集落における住民の生活実態と集落機能低下の補完についての研究

現在、日本の多くの農山村は停滞化している。過疎高齢化がいっそう深化する中、日本各地において「限界集落」の存在が指摘されて久しい。限界集落とは高齢者が集落人口の50%を超え、集落機能が維持できない状況になった集落のことを指す。本研究では農村の停滞化状況を追いながら、限界集落論の現在について検討し、限界集落を対象とした調査から、限界集落に住む人々の生活実態と集落機能の状況を捉えた。平成21年度は、限界集落論について、小田切徳美氏、大野晃氏の議論をもとに確認した。その上で、本研究の調査対象地である岩手県下閉伊郡岩泉町において、町生活保健福祉課長、町保健師、有芸地区支所長、栃の木・皆の川自治会長、有芸地区新規参入者に聞き取り調査を行った。調査からは、(1)有芸地区は、9行政区で構成されており、それぞれが準限界集落状況にある、(2)集落単位での生活協同が困難な地区が存在し、集落間の連携により生活協同を行っている、(3)全ての生活協同が集落間の連携により行われているわけではなく、その内容は、限定されたものである、(4)集落間の生活協同の連携に際しては、山間地域特有の地理的環境が影響し、有芸地区を3区分(34集落)し、行われている、(5)集落機能の補完においては、有芸地区の小学校も重要な資源となり、伝統芸能の継承については、学校行事を通して行われている、(6)最初は、一集落によって行われていた収穫祭のイベントを集落間の協同で維持することにより、岩泉町以外からの参加者を招き、地域内の活性化を図っている、(7)新規参入者の存在と彼らが地域に与えるインパクト、以上7点が確認された。これまで、限界集落を巡る研究では、集落機能の限界が指摘され、大野晃氏が提案する「流域共同管理論」等、上流・下流との関係性から、限界集落の問題を捉えなおす作業が行われてきた。しかし、住民の日常生活の維持に焦点をおいて調査すると、より身近な社会関係の重要性が指摘できる。その関係性は、集落内、そして近接集落へとつながっている。有芸地区の中でも、地理的環境により集落間協同の範囲が近接集落に限定されていることを考えるならば、協同可能な集落機能の内容を明らかにし、近接集落との協同のありようから、限界集落における集落機能の補完について描き出すことが求められる。平成23年度は、平成22年度調査から得られた知見をもとに調査を進めていったが、2011年3月11日に起きた東日本大震災によって、「限界集落」の新たな側面が見えてきた。「限界集落」を集落機能の補完の視点から捉えたとき、そこには補完「される」といったいわば「受け身」の状況が指摘できる。平成22年度調査で見えてきた点として、集落機能の停滞においては、集落間連携と小学校が資源となり、補完が成り立っている様子がみてとれた。そこには集落の主体的な意思による活動は多々ありつつも、人員の不足等、実際問題として他資源供給減が補完されなければ成り立たない現実があった。しかし、東日本大震災の際、山側にある有芸地区の消防団が、津波被害にあった小本地区の消防団活動の手伝いに向かうといった行動がみられた。その後、町規模で各地区の消防団が連携を図り、捜索活動が行われ、「限界集落」の消防団も重要な役割を果たし、各地区の集落機能を補完している様子が確認された。平成22年度の知見では、住民の日常生活の維持に焦点をおいて調査すると、より身近な社会関係の重要性を指摘しており、その関係性は、集落内、そして近接集落へとつながっているとした。だが、今回の地震の際には、近接集落でなくとも、協力の体制がみてとれ、「流域共同管理論」的な視点からみるならば、あらたな側面がみてとれる。あらためて、協同可能な集落機能の内容を明らかにし、近接集落との協同のありようから、限界集落における集落機能の補完について描き出すことが求められる。
性差を考慮した生活習慣病発症メカニズムの疫学的病態解明と予防プログラム作成

欧米人とは生活習慣の異なる日本人男性においても、ブレスローらの研究と同様、生活習慣と健康状態は強く関連していた。しかしながら、女性ではその関連は認められなかった。全般的に、女性は男性に比して良い生活習慣を有しており、かつ健康状態も良好であることが異なる結果が得られた原因の一つと推測される。どの生活習慣が健康状態と最も関連するのかいう点では、多変量解析の結果、男性では「食生活に気をつけている」が不健康状態と有意な負の関連、即ち食生活に気をつけている人ほど健康状態が良いことが示された。近年、食への関心が高いことから、この方面へのアプローチが健康状態の維持・改善に有効である可能性が示唆され、予防プログラム作成の際には留意すべき事項である。しかし、変えることの容易な生活習慣は個人によって違う。本研究結果は、容易なものから一つずつ健康習慣を増やすことが良い健康状態に繋がることも示唆しており、個別のアプローチが有効と考えられる。一方、女性では、健康習慣と健康状態との間に関連はみられなかった。しかし、多変量解析の結果、女性の健康状態には年齢が強く関連しており、特に、50歳代という年齢が強く不健康状態と関連していた。閉経後を意識した生活習慣病の予防対策が必要と考えられる。さらに、糖尿病、インスリン抵抗性、心血管疾患の発症と密接な関連が知られてきた脂肪組織由来のサイトカインの一つであるアディポネクチンに着目し、その濃度に対する閉経の影響について検討した。閉経後女性は閉経前女性に比してアディポネクチン濃度は高値であった。また、閉経後、アディポネクチンのインスリン抵抗性への関与は増大していた。平成16年度は、生活習慣病の中で近年注目されているメタボリックシンドローム(以下: Metabolic syndrome:MS)の病態に関わるアディポサイトカイン(レプチン、アディポネクチン)、インスリン及び炎症の指標である高感度CRPを保存血清を用いて測定した。さらに、健診結果を加えたデータベースを用いてMS(ATPIIIの定義)に関連する項目についてそれらの男女差を明らかにした。対象者数は、健診項目については男性4400人、女性1200人、保存血清測定項目は男性3260人、女性950人である。以下、男性、女性の順に年齢を調整した平均値を示す。尚、統計学的に有意差の見られたものには項目の後に*を附す。Body mass index*:23.2、21.9kg/m^2、収縮期血圧*:127.8、120.4mmHg、拡張期血圧*:79.3、72.1mmHg、HDL*:54.8、67.8mg/dl、中性脂肪*:138.6、90.8mg/dl、血糖*:98.3、92.3mg/dl、レプチン*:4.03、7.89ng/ml、アディポネクチン*:6.03、9.67μg/ml、インスリン*:6.70、6.35μg/ml、高感度CRP*:0.041、0.028mg/dlであった。いずれの項目も明らかな男女差が見られた。他の代謝に関連する項目についても、総ビリルビン*:0.94、0.74mg/dl、GOT*:24.6、20.4u/l、GPT*:27.7、17.4u/l、γ-GTP*:54.4,24.8u/l、尿酸*:6.12、4.43mg/dlと同様に男女差が見られた。次年度はこれらの差が性ホルモンの差に起因するものか、あるいは男女の生活習慣の差によるものかについて明らかにする。また、女性については、閉経による影響についても検討する。

2002年、愛知県内の某職域に所属する30歳代から60歳代の男女従業員に対して、健康診断と自記式生活習慣アンケートを行い、結果の利用に同意を得られたもののうち喫煙、飲酒など8つの生活習慣に関わるアンケートに記載があり、かつ肝機能異常、貧血、炎症の存在、腎機能異常、耐糖能異常、脂質代謝異常、高尿酸血症、血圧高値、肥満、現在治療中の疾患が有の10の異常を判定しうるデータがある男性2594人、女性715人を研究対象とした。これらの10項目に関しては、各異常を1点として個人毎に合計し、不健康度得点(10点満点)とした。さらに、その点数を用いて不健康度偏差値を算出した。8つの生活習慣についても同様に合計し、0-4点(不良群)、5-6点(中庸群)、7-8点(良好群)の3群に分けた後、不健康度との関連を検討した。8つの健康習慣を合計し、8点満点とすると、女性(平均±標準偏差:4.88±1.46)は男性(4.61±1.58)に比して有意に多くの健康習慣を有していた(p<0.001)。分布をみても女性は高い得点にシフトしている傾向がみられた。男性において、不健康度得点の年齢調整平均値(標準誤差)は、生活習慣の不良群2.22(0.04)、中庸群が2.11(0.04)、良好群が1.80(0.08)と健康習慣を多く持つ人ほど不健康度得点が低下する傾向がみられた。一方、女性では、同順に1.13(0.06)、1.03(0.06)、1.10(0.11)と健康習慣と不健康度との間には関連は認められなかった。男性において、生活習慣良好群は、全年齢層で他の2群に比して偏差値が低く、良い健康状態を保っていた。対象集団の平均的な不健康度(健康度)である偏差値50に達する年齢は、生活習慣良好群が不良群・中庸群より5-10歳遅かった。一方、女性では健康習慣と不健康度偏差値との間には関連は認められなかった。
Ａ型食道閉鎖症に対するＮＯＴＥＳアプローチを用いた非開胸一期的根治術の開発

オーバーチューブ先端に装着して使用する結紮デバイスを開発し,また,バルーンカテーテルで拡張可能な特注ステントも開発した.これらを用いたNOTES下食道吻合をブタの摘出食道に対して施行し,内視鏡下に食道吻合が可能であることを実証した.手術時間の中央値は24分であり,吻合部(ステント内腔)の開存も確認することができた.昨年度はex vivoモデルにて,考案した吻合法が実現可能であり,手技時間,急性期の吻合強度ともに十分であることを示したが,安全性の向上と手技のさらなる簡素化が課題として残った.そこで本年度は,NOTES下食道吻合をより簡便に行うための術式改良に必要な2種類の新デバイス開発を計画し,年度内にデバイスが完成した.本研究の目的は,A型食道閉鎖症を経管腔的内視鏡手術(Natural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery:NOTES)のアプローチを用いることによって,頸部切開も開胸も行うことなく根治するために必要な,新しい食道吻合法を開発することである.昨年度は,NOTES下食道吻合を簡便に行うために必要な2種類の新デバイスを作成した.今年度は,ブタの食道を用いたex vivo実験にて開発した新デバイスの有用性を評価した.これらのデバイスを用いることによって食道食道吻合は簡素化され,所用時間は約23分と短縮された.また,全てに検体において吻合部(ステント)の開存性を確認することができた.オーバーチューブ先端に装着して使用する結紮デバイスを開発し,また,バルーンカテーテルで拡張可能な特注ステントも開発した.これらを用いたNOTES下食道吻合をブタの摘出食道に対して施行し,内視鏡下に食道吻合が可能であることを実証した.手術時間の中央値は24分であり,吻合部(ステント内腔)の開存も確認することができた.本研究の目的は,A型食道閉鎖症をNatural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery(NOTES)にて根治するために必要なNOTES下食道吻合法を開発することである.本年度は,考案した吻合法の実現可能性を検証するために,ex vivoモデルにて以下の実験を施行した.1.摘出したブタの食道中部を離断して両断端を縫合閉鎖し,食道閉鎖モデルとする.2.上部食道に内視鏡を挿入し,軟性内視鏡用縫合デバイス(BraceBar)を用いて上部食道盲端にanchor sutureを留置する.3.上部食道盲端を切開して内視鏡を食道外へ進め,下部食道を同定する.4.下部食道盲端を切開してバルーンカテーテルを下部食道内へ留置する.5.内視鏡を上部食道内へ戻し,anchor sutureを把持する.6.オーバーチューブを上部食道盲端近傍まで進めた後,anchor sutureとバルーンカテーテルを牽引して上部食道盲端を内反させ,下部食道を上部食道内へ重積させる.7.バルーンカテーテルを抜去した後,シリコンチューブを経胃的に重積部へ挿入し,同部位をエンドループで二重結紮する.8.上記手技終了後,上部食道へ注水してリークテストを施行した.全7検体で手技に成功し,手技時間の中央値は31分(23-66分)であった.リークテストにて上部食道へ注水していくと,4例で下部食道の拡張が観察され,吻合部の開存を確認することができた.さらに注水を続けていくと食道の重積が解除されるという現象が起き,その時の上部食道内圧は中央値122mmHg(82-142mmHg)であった.残る3例中2例ではシリコンチューブがずれたために正しい測定ができず,1例では針穴からのリークが認められた.本手法は実現可能であり,手技時間,急性期の吻合強度ともに十分と思われた.本研究の目的は,A型食道閉鎖症を経管腔的内視鏡手術(Natural Orifice Translumenal Endoscopic Surgery:NOTES)のアプローチを用いることによって,頸部切開も開胸も行うことなく根治するために必要な,新しい食道吻合法を開発することである.昨年度までに,NOTES下食道吻合を簡便に行うために必要な2種類の新デバイスを開発し,これらを用いた我々の提案する新術式が実現可能であることをブタの食道を用いたex vivo実験にて実証してきた.今年度はin vivo長期生存実験を行って吻合の安全性と信頼性を検証する予定であったが,学会などで本研究の成果を発表し専門家と意見交換する中で,吻合完成とともに脱落するステントが腸管内に停滞することはないのかという問題提起をいただくとともに,生分解性の材料を用いたステントを新たに開発すればこの問題を解決できるのではないかというアドバイスもいただけた.生分解性ステントの開発は安全性の観点から非常に有用であると考えられたため,in vivo長期生存実験を行うよりも先に生分解性のステントを開発することに方針を変更した.調査の結果,国内外に生分解性ステントを製作している業者はあるものの,カスタムメイドに応じてくれる業者はなかった.血管用として国内メーカーが開発中の既製品で代用が可能かどうかを検討中である.小児外科平成24年度は,NOTES下食道吻合をより簡便に行うための術式改良と,それを実現するために必要な2種類の新デバイス開発を計画し,昨年度内に両デバイスが完成した.

平成24年度に新デバイスが完成し,今年度はex vivo実験を行って我々が提案する新吻合法が実現可能であることと,新デバイスの有用性を評価することができた.平成23年度は,NOTES下新吻合法を考案し,ex vivo実験にてその実現可能性を検証して術式を確立し,リークテストにて吻合強度を計測する予定であった.現在までに上記課題をすべて達成することができた.昨年度完成した新デバイスを用いた改良術式の実現可能性と安全性を,まずはex vivo実験にて検証する.続いてin vivo長期生存実験を行って吻合の安全性と信頼性を検証する.吻合法のさらなる改善策を検討する.さらに簡便に吻合を行うための術式改良と,それを実現するための新デバイス開発を計画中である.また,in vivo長期生存実験を行って新吻合法の安全性と信頼性を検証する予定である.成果発表のための学会参加費,および,旅費.また,論文投稿用の英文校正費,投稿料などに使用する.今年度前半に予定していた実験が想定よりも安価に施行可能であった.また,次のステップへ進むためには動物種を変更する必要があり,実験計画の変更申請に時間を要した.動物種を変更して計画している実験の諸経費充てることとしたい.新デバイスの開発費と改良した術式を検証するためのex vivo実験費(食道購入代や消耗品代),およびin vivo実験費用としての使用を計画している.また,研究成果を発表するための学会参加費用,論文投稿代としても使用する予定である.
日本中世朝廷社会における政務運営システムと公事情報の伝達

主に朝廷運営の実務を担った中下級官人の活動について中世全体を見通す形で検討を行った。具体的には、人員構成・経済基盤の変化、公事情報の伝達、公武関係の各側面から検討を進めた。またこれまで十分に利用されてこなかった古記録類の収集、紹介に努めた。これらは朝廷に興味がある研究者のみならず、中世史研究全体、あるいは国文学・美術史などの研究にも資するものと考える。本研究課題は、中世の朝廷社会で実務を担った中下級貴族の活動・役割、その中世を通した変遷から朝廷全体の政務運営システムについてまとめることを志すものである。中世の貴族たちの手になる日記(古記録)は数多く伝来しているが、まだその検討、蒐集、紹介は充分とはいいがたい研究状況にある。そこで初年度に当たる平成二十一年度においては、研究の基礎となる諸古記録および関連文書の収集、分析を中心に研究を進めた。そのため宮内庁書陵部、国立歴史民俗博物館、京都府立総合資料館、天理大学附属天理図書館を始めとする諸機関、各地の文書所蔵者の許に調査に伺い、マイクロカメラによる写真撮影や紙焼の購入を行った。蒐集した史料は、史料的性格を検討し、翻刻を進めている。その中で本年度は尊経閣文庫所蔵「外記日記」、国立歴史民俗博物館・東京理科大学近代科学資料館・廣橋興光氏所蔵「綱光公記文安三年・四年暦記」、東京国立博物館所蔵「明月記天福元年」等の紹介を行った(後掲研究発表欄参照)。これらはいずれも鎌倉・室町期の朝廷の実務を担った中下級貴族の日記であり、当該期の研究を行う上で重要である。またそれぞれの料紙や紙背文書の検討も併せて行った。このような史料蒐集を進める一方、中世朝廷研究の前提として、関係する先行研究の読み込みを行い、課題となる問題を析出した。2011年度以降、鎌倉期室町期まで通時代的に、また個別の官司の性格と共にその変容を中世社会全体で一元的に捉えて研究を進めていきたい。検討の一部は「鎌倉時代の朝廷制度史研究」『歴史評論』714としてまとめた。本研究課題は、中世の朝廷社会で実務を担った中下級貴族の活動・役割、その中世を通した変遷から、朝廷全体の政務運営システムについてまとめることを志すものである。本年度は朝廷社会を支える下級実務官人層の官司運営システムの変遷と、朝廷経済の変化を検討した。その成果は歴史学研究会大会において「中世朝廷の運営構造と経済」として報告した。また中世に多数流布した官職故実書である『職原抄』の検討を行い、その伝来すなわち公事情報の共有状況をまとめた(「『職原抄』の伝来について」)。さらに穴山信君と策彦周良の関係から京都と中国、甲斐をまたぐ文化交流の様相をたどった。また中世の貴族たちの手になる日記(古記録)は数多く伝来しているが、まだその検討、蒐集、紹介は充分とはいいがたい研究状況にある。そこで研究の基礎となる諸古記録および関連文書の収集、分析も進めている。その中で本年度は鎌倉期の藤原経光の「『頼資卿熊野詣記』『後鳥羽院修明門院熊野御幸記』『修明門院熊野御幸記』紙背文書の紹介」、室町期の広橋綱光の「綱光公暦記享徳三年記」の紹介を行った。これらはいずれも鎌倉・室町期の朝廷の実務を担った中級貴族の日記であり、当該期の研究を行う上で重要である。本年度は鎌倉期を中心に、室町期までを見通す形で朝廷社会を支える下級実務官人層の官司運営システムの変遷と、朝廷経済の変化を検討した。その成果は単著『中世朝廷の官司制度』として刊行した。検討の対象としたのは、外記・史などの実務官人、陰陽道などの技能官人などである。「織田信長子息と武田信玄息女の婚姻」では陰陽道土御門家の記録を検討する中で、その紙背文書から、当該期の政治状況を探った。下級官人たちの役割の重要性が窺える。

そのため宮内庁書陵部、国立歴史民俗博物館、京都府立総合資料館、天理大学附属天理図書館を始めとする諸機関、各地の文書所蔵者の許に調査に伺い、マイクロカメラによる写真撮影や紙焼の購入を行った。蒐集した史料は、史料的性格を検討し、翻刻を進めている。その中で本年度は室町期の広橋綱光の「綱光公暦記寛正三年記」、織豊期の吉田兼見の「『兼見卿記』自元亀元年至同四年記紙背文書」の紹介を行った。これらはいずれも当該期の武家との関わりも強い中級貴族の日記であり、当該期の研究を行う上で重要であるが、従来利用されてこなかった史料である。またそれぞれの料紙や紙背文書の検討も併せて行った。本研究課題は、中世の朝廷社会で実務を担った中下級貴族の活動・役割、その中世を通した変遷から朝廷全体の政務運営システムを明らかにすることを志すものである。また当該期の貴族たちの手になる日記(古記録)は数多く伝来しているが、まだその検討・蒐集・紹介は充分とはいいがたい研究状況である。本科研では、この両者を軸として研究を進めた。最終年度となる本年も、国立歴史民俗博物館をはじめとする各地の文書所蔵機関に赴き、調査をさせて頂いた。そしてその成果を基に研究を行った。後者の成果として、本年は中級貴族広橋綱光の「綱光公記」寛正三年・五年記の翻刻紹介を行った。本記については科研の四年間紹介をおこない、今後も継続する予定である。また下級実務官人中原師廉の「大外記中原師廉記」天正三年記、同じく中原氏の編纂した故実書である『局中宝』、また神道吉田家の梵舜の「舜旧記」紙背文書の翻刻・紹介を行った。これらを踏まえて、当該期の朝廷の政務運営、公事情報の流れの在り方を探った。本年は特に中世後期の公武関係に注目し、考察を進めた。その成果は論文「消えた前田玄以」(山本博文・堀新・曽根勇二編『偽りの秀吉像を打ち壊す』柏書房)所収、「「豊臣伝奏」の成立と展開」(『東京大学日本史学研究室紀要別冊中世政治社会史論叢』所収)、「足守木下家文書に残る三通の位記の再検討」(『日本歴史』七七八号所収)、「武田信玄への三通の綸旨」(『戦国史研究』六四号所収)、「中世前期下級官人の年中行事」(遠藤基郎編『年中行事・神事・仏事』竹林舎所収)として発表した。当初の目的通り、中下級貴族の史料収集、読み込みを進め、朝廷の政務運営システムの在り方を探っている。平成23年度には単著『中世朝廷の官司制度』として、中間的ではあるが成果を一つの形にまとめた。また広橋家・吉田家などの中級貴族を中心に、蒐集した中で従来充分に利用されてこなかった古記録類の翻刻・紹介を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度も史料の収集・読み込みを進めていく。本年度は特に記録類の中でも、特定の内容に特化した「部類記」や様々なテーマに沿って記録類をまとめなおした故実書(『局中宝』など)に注目する。そこから読み取れる政治情勢や、公事情報の流れを明らかにしていく予定である。
湿潤対流におけるブラックカーボン粒子の湿性除去メカニズムの観測的研究

ブラックカーボン(以下、BC)粒子は太陽放射の吸収により大気を加熱することで、水循環や極域雪氷面の融解促進に影響を与えるが、その推定の不確実性は依然として大きい。発生したBCは輸送過程でエイジング(ガス成分の凝縮や他のエアロゾルの凝集)を受け、雲・降水過程を経て大気から除去されるが、どの物理量がBCの除去に一番大きな感度を持つかを、これまでの測定手法(フィルター分析・航空機観測)では同定できなかった。そこで本研究では、大気と降水中のBC粒径別数濃度の観測手法を確立し、両者の比で表される湿性除去効率の粒径依存性を観測することで、BCの主な湿性除去メカニズムを解明するとともに、BCの除去に最も重要な物理量を同定する。まず、降水試料から粒子を大気中に取り出す装置とレーザー誘起白熱法を用いた装置を組み合わせることで、降水中のBC粒径分布の測定手法を確立した。次に、BCの水滴取り込みメカニズムである雲粒化、雨滴衝突、雲粒衝突の粒径別除去割合を推算する鉛直一次元モデルを構築した。これらの測定・解析手法を東京と沖縄の地上観測に適用した。東京では、湿性除去効率に顕著な粒径依存性が見られたが、沖縄ではその粒径依存性が見られなかった。鉛直一次元モデルを用いた解析により、100nm以上のBCは主に雲粒化によって湿性除去を受けることがわかった。BCの被覆が厚くなると、被覆成分や大気中の最大過飽和度の変動によらず高い効率で除去される一方、裸に近いBCは被覆量や被覆成分、最大過飽和度の変動に強く依存し、除去効率が大きく変わることもわかった。さらに、BCの鉛直輸送効率は東京では約6割、沖縄では約2割と推定され、発生源近傍におけるBCの鉛直輸送の重要性を明らかにした。BC質量濃度の空間分布を気候モデルで正しく推定するためには、特に発生源近傍におけるBCの混合状態や吸湿特性、さらに大気中の最大過飽和度の推定の精度を向上する必要がある。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
紀伊半島の筋萎縮性側索硬化症/パーキンソン痴呆複合 本態と原因の研究

1.紀伊半島のALS/PDCの臨床病型と疾患概念の確立剖検例の研究により、穂原地区の紀伊ALSがアルツハイマー神経原線維変化(NFT)多発を伴うグアムのALSと同じであることを確認した。また「痴呆を伴う非特異的パーキンソニズム」がグアムのPDCと同じ疾患であることを初めて明らかにし、紀伊ALS/PDCの疾患概念を確立した。臨床症状だけでなく、脳画像検査、および電気生理学的所見を明らかにした。2.遺伝様式の確定と遺伝子解析穂原地区の発症者の70%以上に家族歴が認められることから、ALS/PDCが遺伝疾患であるという仮説を立てて、家系図作成と整理、発症者と非発症者から同意を得ての遺伝子収集を行った。遺伝子解析は東大、新潟大との共同研究として、新潟大脳研・生命科学リソース研究センターでゲノムワイドに原因遺伝子を解析中である。患者脳に大量に出現するNFTを構成するタウ蛋白は、生の剖検脳から抽出されたタウ蛋白のアイソフォームの解析によって、3リピートと4リピートのアイソフォームがほぼ等しく出現するアルツハイマー病と同じパターンを示すことが明らかになった。また、βアミロイドはアルツハイマー病とは対照的に蓄積していなかった。タウ蛋白のリン酸化部位の特徴を見出すために、異なったリン酸化部位ごとの抗タウ蛋白抗体を用いて、固定組織の免疫染色と、生脳のウェスターンを実施したが、いずれの抗体とも反応が認められ、タウ蛋白における疾患特異性は確認できなかった。また、紀伊ALS/PDCのhallmarkであるNFTが、疾患特異的なものか、紀伊半島住民の一般的特徴か(グアムのチャモロ人では、非罹者であっても若年期からNFTが多発する)について、非神経疾患患者脳を検索し、疾患特異的であることを明らかにした。次の各項目について、研究を行い、以下の結果を得た。1.臨床病理学的病型と疾患概念の確立紀伊半島のALSおよびパーキンソン痴呆複合(Kii ALS/PDC)と診断した22例について、臨床神経学的に検討を行い、臨床像を明らかにした。13例のKii ALS/PDCについて、頭部CT,MRI,脳血流シンチを用いて神経放射線学的に検討し、本疾患に特徴的な神経画像所見を明らかにした。また、これまでに得られた剖検10例について神経病理学的検討を行い、神経原線維変化や神経細胞脱落の分布を明らかにし、臨床像と対比することで疾患概念を明確にした。2.遺伝様式の確定と遺伝子解析発症者とその家族の同意を得て、正確な家系国の作成とDNA採血を順次進めている。検体数が集まり次第、連鎖解析を行う予定である。3.タウ蛋白解析、免疫組織科学、高性能の反射コントラスト顕微鏡(Reflexion Contrast Microscope:RCM)による脳内各種封入対の細胞生物学的検討これまでに得られた、10例の剖検例の脳組織を用いて、タウ蛋白の解析を行い、アイソフォームの分析を行なった。中枢神経に蓄積した異常タウ蛋白の構成成分や微細構造を明らかにするために、各種の抗タウ抗体を用いた免疫組織科学、蛍光免疫組織科学およびRCMを用いた免疫電顕研究を漸次遂行中である。本年度の研究によって、Kii ALS/PDCは、臨床神経病理学的に他の神経変性疾患とは異なる、特異な一疾患単位であることが明確になった。今後の、2年間で、原因遺伝子の探索と異常タウ蛋白の細胞生物学的検索を行い、本疾患の原因や発症機序を明らかにする。1.臨床像の確立多発地区出身者で10歳代で離村後30年以上を経て発症した紀伊半島の筋

萎縮性側索硬化症(ALS/パーキンソン痴呆複合(PDC)3症例について神経学的および神経病理学的に検討を行い、遺伝素因の重要性を再度確認した。14例のKii ALS/PDCについて、頭部CT, MRI,脳血流シンチを用いて神経放射線学的に検討し、本疾患に特徴的な神経画像所見を明らかにした。複数の症例に大脳感覚誘発電位を施行し、特徴的な所見を得た。また、グアム島のALS/PDC患者に高頻度に出現する特異なretinopathyをKii ALS/PDC患者において初めて確認した。2.遺伝様式の確定と遺伝子解析発症者とその家族の同意を得て作成した正確な家系図とDNA採決を用いて連鎖解析を施行中である。3.タウ淡白解析、免疫組織化学、高性能の反射コントラスト顕微鏡(Reflexion Contrast Microscope : RCM)による脳内各種封入対の細胞生物学的検討これまでに得られた10例の剖検例の脳組織を用いて、タウ蛋白のアイソフォーム分析を行った。中枢神経に蓄積した異常タウ蛋白のリン酸化部位とリン酸化酵素の同定や微細構造を明らかにするために、各種の抗タウ抗体を用いた免疫組織化学、蛍光免疫組織化学およびRCMを用いた免疫電顕研究を漸次遂行中である。本年度の研究によって、Kii ALS/PDCは臨床神経病理学的に他の神経変性疾患とは異なる、特異な一疾患単位であることがさらに明瞭となった。残りの1年間で原因遺伝子の探索を一層押しすすめ、さらに異常タウ蛋白の細胞生物学的検索を行い、本疾患の原因や発症機序を明らかにする。1.臨床病理学的病型と疾患概念の確立神経病理学的検討:平成15年度は、新たに1例のPDCの剖検例を得た。これまでに得られた紀伊半島の筋萎縮性側索硬化症(ALS)4例とPDC 8例について神経病理学的に検討し、以下の結果を得た。(1)前頭葉と側頭葉の萎縮と神経細胞脱落(2)大脳皮質、脳幹諸核、脊髄灰白質に多発する神経原線維変化(NFTs)(3)大脳皮質運動野と脊髄の運動神経細胞脱落と錐体路変性。これらの所見は、グアム島のALS/PDCと同様であった。2.遺伝様式の確定と遺伝子解析発症者と家族の同意を得て作成した家系図と提供されたDNAを用いた連鎖解析を実施中であるが、これまでに有意な遺伝子座は同定されていない。ALS/PDC, Alzheimer's disease (AD),正常対照各5例の海馬標本を各種のリン酸化部位別抗タウ抗体で免疫組織学的に検討した。ALS/PDC脳に出現するタウ蛋白は、N末から412番目のセリンのリン酸化を認識する抗体では染色されなかった。抗タウ抗体で免疫染色した超薄切切片を、RCMを用いて解析し、タウ蛋白の細胞内局在について検討した。
細菌分子によるマトリックスアンカー機構を応用した骨折治癒促進シーズの実用化研究

コラーゲン結合型bFGF(CB-bFGF)による骨形成促進法を最適化するために異なるコラーゲンアンカーを有する4種類のCB-bFGF(bFGF-s3, bFGF-s2b-s3, bFGF-s3b, bFGF-s3a-s3b)を作製し検討を行った。その結果、クロストリジウムヒストリティカムコラゲナーゼColG由来のコラーゲン結合ドメインを二つ有するs3a-s3bが最も高いコラーゲン結合性を有していた。そこで、bFGFとs3a-s3bの融合タンパクを作製し、人工コラーゲンとともにマウス骨折モデルに投与した結果、bFGF-s3a-s3bが高い骨形成促進能を有しいることが明らかになった。コラーゲンに特徴的なアミノ酸配列(プロリン、ヒドロキシプロリン、グリシン)を有する人工コラーゲンを担体とした高齢者骨折治癒促法の開発を試みた。高齢者を模擬して10ヶ月齡C57BL/6Jマウス骨折モデルを作製した。骨折部にリン酸緩衝液を投与した群(PBS群)、人工コラーゲンを投与した群(ACG群)、人工コラーゲンと塩基性線維芽細胞増殖因子を混合し投与した群(ACG/bFGF群)、人工コラーゲンコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子を混合し投与した群を(ACG/CB-bFGF群)を作成した。骨折モデル作製4週後に大腿骨を採取し、microCTを用いて仮骨量、新生骨量を測定した。また、骨形成促進メカニズムを検討するために、軟骨形成が認められる骨折後2週における組織学的検討を行った。骨折後4週のACG/bFGF群における新生骨量、PBS群、ACG群に比べて有意に多かった。また、ACG/bFGF群における骨塩量は、PBS群に比べて多かった。ACG/CB-bFGF群における新生骨量、骨塩量はPBS群、ACG群、ACG/bFGF群に比べ有意に多かった。組織学的検討では、全群で軟骨形成を認められたが、PBS,ACG, ACGFGF群では、骨折部中央に線維芽様細胞の残存を認めた。一方、ACGFGFCBD群では骨折部中央に線維芽様細胞が見られず、仮骨は軟骨様細胞で構成されていた。CB-bFGFと人工コラーゲン材料の組み合わせは高い骨形成促進能を有していた。担体に動物由来タンパクを用いない本シーズは高齢者骨折治癒促進法として有用であると考えられた。人工コラーゲンとコラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子の組み合わせが高齢者を模擬した骨折モデルに有用であることを示した。当該年度の目標は達成しており、おおむね順調に進展していると考えられる。コラーゲン結合型塩基性線維芽細胞増殖因子(CB-bFGF)/人工コラーゲン複合体による骨形成促進シーズの育成を目指し、CB-bFGFにおけるコラーゲンアンカーの最適化を行った。Clostridium histolyticum collagenase ColHおよびColGに存在するpolycystic kidney disease (PKD)ドメイン、コラーゲン結合ドメイン(CBD)からなる4種のCB-bFGF(bFGF-CBD(H), bFGF-PKD-CBD, bFGF-CBD(G), bFGF-CBD-CBD)を作製した。4種のコラーゲン結合型bFGFの細胞増殖促進活性をWST-8アッセイを用いて検討を行った。また、コラーゲン様ペプチドへの結合能をBiacoreを用いて検討した。さらに人工コラーゲン/CB-bFGF複合体の骨形成促進能をマウス大腿骨骨折モデルを用いて検討した。その結果、ColG由来のCBDを二つをアンカーにもつbFGF-CBD-CBDは他の3種のCB-bFGFに比べ高い細胞増殖促進能を有していた。また、Biacoreを用いた検討の結果、bFGF-CBD-CBDは従来用いてきたbFGF-PKD-CBDに比べ10倍高いコラーゲン様ペプチドへの結合能を有することが明らかになった。マウス大腿骨骨折モデルを用いた検討の結果、bFGF-CBD-CBDは最も高い骨形成能を有していた。これらの結果を踏まえ、アーカンソー大学、岡山大学と共に特許出願を行った。本シーズは骨折治癒過程における骨形成促進に有用である可能性が示された。当初予定していたコラーゲン結合型成長因子のコラーゲンアンカーの最適化に成功した。さらに、特許出願も果たしたため、おおむね順調に進展していると考えられる。交通外傷後の骨折は、骨膜損傷を伴うため極めて難治性である。昨年度までに細菌性コラゲナーゼのコラーゲン結合ドメイン(CBD)と塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)からなるコラーゲン結合型bFGF(bFGF-CBD)と人工コラーゲン(poly(pro-Hyp-Gly)10)の併用が骨形成促進作用に有用であることを示してきた。さらに、2つのCBDをアンカーにもつコラーゲン結合型bFGF(bFGF-CBD-CBD)がさらに高い骨形成促進効果を持つことを明らかにした。本年度は、交通外傷後を模擬した難治性マウス骨折モデルを作成し、poly(pro-Hyp-Gly)10とbFGF-CBD-CBD複合体の効果を検討した。9週齢雄性C57

BL/6Jマウスの大腿骨を骨幹部で骨切りし、骨折部周囲の骨膜を電気メスで焼灼させることで難治性骨折モデルを作製した。骨折のみさせた群(control群)、人工コラーゲンのみを投与した群(poly(pro-Hyp-Gly)10群)、bFGF、bFGF-CBD-CBDをそれぞれpoly(pro-Hyp-Gly)10と混合し、注射針を用いて骨折部に投与した。(各群n=10)骨折後2,4,6週でmicro-CTを撮影し、新生骨量(BV)、骨塩量(BMC)を測定した。また、2,4,6週でX線撮影を行い骨癒合率を測定した。骨折後4週において、poly(pro-Hyp-Gly)10/ bFGF-CBD-CBD群は他群と比較して有意にBV、BMCが有意に高かった。骨癒合率は骨折後4週では有意差がなかったが、骨折後6週では有意にpoly(pro-Hyp-Gly)10/bFGF-CBCBD群で高かった。人工コラーゲンとbFGF-CBD-CBDの組み合わせはマウス難治性骨折モデルにおいて骨形成を促進し、骨癒合率を改善させることが明らかになった。コラーゲン結合型bFGF(CB-bFGF)による骨形成促進法を最適化するために異なるコラーゲンアンカーを有する4種類のCB-bFGF(bFGF-s3, bFGF-s2b-s3, bFGF-s3b, bFGF-s3a-s3b)を作製し検討を行った。その結果、クロストリジウムヒストリティカムコラゲナーゼColG由来のコラーゲン結合ドメインを二つ有するs3a-s3bが最も高いコラーゲン結合性を有していた。そこで、bFGFとs3a-s3bの融合タンパクを作製し、人工コラーゲンとともにマウス骨折モデルに投与した結果、bFGF-s3a-s3bが高い骨形成促進能を有しいることが明らかになった。人工コラーゲン/コラーゲン結合型成長因子複合体投与後の生体内動態を検討する。また、コラーゲン結合型成長因子のリンカー部および結合ドメインの最適化により本シーズの最適化を図る。さらに、難治性骨折モデルにおける有用性を検討し、本シーズの有用性を明らかにする。骨膜を損傷させた難知性マウス骨折モデルや骨折治癒遅延が認められるmPGES1ノックアウトマウスを用いて難知性骨折に対する本シーズの有用性を検討する予定である。整形外科学コラーゲン結合型BMP-2の精製が難航したため活性を検討するためのマウスの購入が遅れた。そのため、次年度使用額が生じた。平成29年度に精製したタンパクを用いてマウス骨折モデルを用いた効果検証を行う予定である。
超混雑環境における群集移動モデルの構築と安全なナビゲーションに関する研究

祭りやスタジアムなど多くの人が集まる場所は常に危険と隣り合わせである。本研究では大規模なイベントに集まる群集のナビゲーションに着目し、最適な帰宅動線を設計することや、状況に合わせて群集への提示情報を制御しながら適切に誘導することで安全で安心なナビゲーションを実現することを目的とする。本研究では特に指示に従わない人の再現するために、実際の混雑した環境において群集を計測することで、群集の目的地選択と移動をモデル化する。さらに、そのモデルを用いてシミュレーションを行うことで、最適な帰宅動線の設計や、効果的な情報提示による安全で安心なナビゲーション方法を科学的に明らかにする。
ホルモン感受性腫瘍におけるエストロゲン受容体変異体の発現プロファイルの同定

これまでに申請者らは、恒常的活性化能をもつ新規ヒトエストロゲン受容体(ER)α変異体を多数発見した。これら変異体は恒常的活性化能とともにERアンタゴニスト耐性を有するため、ホルモン感受性腫瘍におけるホルモン非依存的増悪と薬剤耐性獲得に関与することが示唆される。しかし、それら腫瘍における発現・機能解析は未解決であり、本研究では分子生物学的手法を用いその解明を行うとともに、病態組織におけるERα変異体発現の定量系を確立し、ホルモン感受性腫瘍の発現プロファイルの同定を目的とする。本研究では、日本医科大学付属病院の手術で得られた下垂体腫瘍を用いて実施することとした。なお、手術前に、手術検体の一部を医学研究に用いる場合があることを文書・口頭にて原則全患者に説明しており、同意書は文書で取得している。また、本学倫理委員会に必要な手続きを取り、十分な法的、倫理規定に則った。下垂体腫瘍の手術検体からtotal RNAを抽出し、逆転写反応を行いcDNAを合成しデジタルPCR法を用いて遺伝子発現量を定量した。平成29年度はまずその定量系の確立を行った。それに引き続き平成30年度は確立した定量系を用いて、複数の種類の下垂体腫瘍におけるERα野生型、ERα変異体などの遺伝子発現量を調べ、腫瘍の種類による発現量の差を比較した。前立腺癌におけるアンドロゲン受容体変異体の発現などと異なり、下垂体においては腫瘍の種類に関わらず、ERα変異体の発現は腫瘍組織ではほとんど認められないという結果を得た。一方、下垂体腫瘍のうち、プロラクチン産生下垂体腺腫や非機能性腺腫において全長型ERαの発現が高い群を認めた。おおむね下垂体腫瘍におけるERα変異体の発現プロファイルを明らかにできたものと考えている。平成30年度は下垂体腫瘍におけるERα変異体の発現プロファイルを明らかにすることを主な目標としており、それはおおむねできたものと考える。下垂体腫瘍におけるERαの発現プロファイルを更に調べるべく、次世代シーケンサーを用いた解析、パラフィン包埋切片によるERαの免疫染色などを行い、昨年度までのデータの補強を行う予定である。平成31年度は本研究計画の最終年度すなわち研究のまとめの年度であり、英文論文を作成し投稿予定である。平成29年度は、まずその定量系の確立に主眼を置いた。すなわち、使用する手術検体の量の検討および遺伝子抽出の手法(どの試薬を用いるか等)、逆転写反応の条件設定、デジタルPCRの条件(使用するcDNAの量、プライマーの設計、コントロール遺伝子の選定、温度およびサイクル数の設定)、等の検討を行った。おおむねERα変異体発現の定量系の確立はできたものと考える。平成29年度は下垂体腫瘍の摘出ERα変異体発現の定量系の確立までを主な目標としており、それはおおむねできたものと考える。

おおむね下垂体腫瘍におけるERα変異体の発現プロファイルを明らかにできたものと考えている。平成30年度は下垂体腫瘍におけるERα変異体の発現プロファイルを明らかにすることを主な目標としており、それはおおむねできたものと考える。平成29年度計画で確立した定量系を用いて、1複数の種類の腫瘍検体を用いて、腫瘍によるERα変異体の発現量を比較する。2同じ種類の腫瘍のうち、悪性度の異なるステージの検体を採取し、ERα変異体と腫瘍悪性度の関連を調べる。ホルモン感受性腫瘍の手術検体でしばしばERα抗体を用いて免疫染色が行われているが、これは全長型ERαを想定している。しかし、申請者らの先行研究(Mol Cell Endocrinol. 425:111-22 (2016))で全長型よりも短いC末端欠損型ERαが同定されたことにより、ERα抗体の認識部位により、ERαが陰性と報告されてきたもののうち、ERα変異体が存在している可能性が示唆された。この問題を解決すべく、腫瘍検体におけるERα変異体の発現プロファイルを確認する。さらに、腫瘍の種類による変異体発現量の変化、悪性化に伴う変異体の発現頻度を解析することで、ホルモン感受性腫瘍におけるホルモン非感受性化や悪性化などの機構の解明につながる可能性がある。また、ERα変異体は乳癌以外のホルモン感受性腫瘍細胞において悪性化に関与していることが予想され、そして、ER変異体は薬剤耐性腫瘍のマーカーになる候補分子である可能性がある。下垂体腫瘍におけるERαの発現プロファイルを更に調べるべく、次世代シーケンサーを用いた解析、パラフィン包埋切片によるERαの免疫染色などを行い、昨年度までのデータの補強を行う予定である。平成31年度は本研究計画の最終年度すなわち研究のまとめの年度であり、英文論文を作成し投稿予定である。デジタルPCRに関するチップ、試薬が高額であり、PCRの条件設定を行うため平成29年度は多額を要した。実験を中断せず実行するため、本来平成29年度の直接経費は120万円であったが、やむを得ず次年度より30万円前払い申請をしたが、実際は256,562円のみでとどまったため、43,438円が余った次第である。これは次年度の直接経費に使用する。下垂体腫瘍の細胞株の購入費用や、分子生物学実験器材の購入費用、そして情報収集のため各種学会への参加費用などがやや高額であったことに加え、遺伝子発現を詳しくしらべるため次世代シーケンサーの使用をしたが、各会社の見積額が60100万円前後と特に高額であり、実際どの程度かかるのかが不明であったため、やむを得ず次年度よりかなり多めに見込み60万円前払い申請をした。その結果、今回、407,051円が余った次第である。
中皮細胞に対する生理活性物質の影響

本研究は、炎症に関連する生理活性物質の中皮細胞に対する作用に着目し、中皮細胞の有する受容体や産生物質に関する影響から、漿膜における生理的・病態生理的反応に対する中皮細胞の役割について明確にすることを目的として行った。ラット胸膜の中皮細胞を使用し、まず、細胞内カルシウム動態を指標として炎症媒介物質として知られているヒスタミン、ブラディキニン、トロンビンに対する影響について検討した。その結果、いずれの物質も濃度依存性に中皮細胞の細胞内カルシウム濃度を上昇させた。この上昇は一過性の急激な上昇とそれに続く持続相から構成されていた。一過性のカルシウム濃度の上昇は細胞内貯蔵部位からの放出により、また、持続相は細胞外からの流入によることが明らかとなり、細胞外からのカルシウム流入機構には少なくとも電位依存性カルシウムチャネルの存在することが明らかとなり、さらに電位非依存性カルシウム透過性チャネルが存在する可能性も示唆された。つぎに、これらの物質が中皮細胞のエンドセリン-1産生に及ぼす影響について検討を加えた。ブラディキニンとトロンビンは中皮細胞のエンドセリン-1産生を著しく促進した。この促進反応はフォスホリパーゼCの抑制剤であるネオマイシンの処置により抑制された。一方、電位依存性カルシウムチャネル遮断薬の影響はほとんど受けなかった。以上の結果から、中皮細胞はヒスタミン、ブラディキニンおよびトロンビンに対する受容体を有すること、これらの物質は細胞内カルシウム濃度を上昇させること、そして細胞内カルシウム動態が中皮細胞の細胞機能発現に情報伝達系として重要な役割を果たしていることが明らかとなった。中皮細胞の有するこれらの機能は、漿膜における生理的・病態生理的反応に深く関与しているものと考えられた。
大自由度カオス系の多重アトラクターと遍歴ダイナミクス

(1)大域結合力オス系を用い、そのアトラクターに摂動を与えた時の安定注としてアトラクターの強さを調べた。この時、どんな小さい摂動に対しても出て行く強さOのアトラクターが部分秩序状態で多く存在することを見出し、その説明を与えた。この観点からカオス的遍歴を再解釈した。また雑音の導入によって弱いアトラクターへひきこまれるという逆説的な現象がおこることを示した。(2)大域結合力オス系の示す集団運動の様相を様々な手法で調べた。まず、ミクロな運動がカオスであり、マクロな平均場の運動が低自由度のカオスになる場合を見出し、マクロレベルのリアプノフ指数を導入することでミクロとマクロの分離記述を可能にした。次いで、マクロな平均場の運動が無限自由度であると考えられる場合を示し、その平均場の運動の自由度が雑音の強さsとともに-log(s)で落ちるというノイス誘起秩序を見出し、理論的に説明した。(3)内部ダイナミクスを持った系が増殖、相互作用をする場合に、その帰結として細胞分化や外界の変化に対しロバストな発達過程が起こることを示し、理論生物物理を作る上の基礎づけを行なった。特に内的なカオスにより幹細胞の分化制御があらわれることを示し、またライフサクルを持つ多細胞生物の出現の簡単な機構を示した。このほか(i)シグナル伝達系の理解に向けて自己触媒反応の連鎖系で入力に対してしきい値的に振る舞う応答がある雑音レベルの範囲で可能なことを示し、これを空間リヤプノフ指数で記述した。(ii)分子の中にエネルギーを吸収、蓄積する力学系機構の提唱をした。ハミルトン系が適度にカオス的な場合にモードの分離か起こり、それに部分的に熱浴がつくと、非平衡状態において、あるモードにエネノレギーが蓄積されるというものである。(4)この他、反応モデルと力学系をくみあわせたモデルでの増殖単位の出現、カオスとは異なるタイプの力学系として決定不能性の表現、関数ダイナミクスからのシンボル、規則の出現過程,などの研究を進めた。(1)大域結合カオス系を用い、そのアトラクターを枚挙し、それに摂動を与えた時の安定性としてアトラクターの強さを調べた。摂動を加えたときにアトラクターに戻る割合の関数を導入、これを通してアトラクターの強さを調べた。このとき、どんな小さい摂動に対しても出て行く強さのアトラクターが部分秩序状態で多く存在することを見出した。これの機構としてアトラクター近傍の局所的な安定性と相空間全体からの大域的な引き込みの間にギャップがあるという仮説を導入、それが妥当であることを数値的に確認した。また、この帰結として雑音の導入によって弱いアトラクターへひきこまれるという逆説的な現象がおこることを示し、これも様々な数値シミュレーションによって確認した。(2)大域結合カオス系の示す集団運動の様阨を、分布の変化と個々の要素のダイナミクスの相互フィードバックとして理解し、そこから派生する様々な現象を明らかにした。(1)大域結合カオス系の示す集団運動の様相を様々な手法で調べた。まず、ミクロな運動がカオスであり、マクロな平均場の運動が低自由度のカオスになる場合を見出した。

これを、マクロレベルのリアプノフ指数という指標を導入することでミクロとマクロを分離してとりだせることを示した。次いで、マクロな平均場の運動が無限自由度であると考えられる場合を示し、その平均場の運動が雑音の導入により低自由度に落ち、雑音の強さsと自由度の間に-log(s)の関係があることを見出し、それを理論的に説明した。これを含めて平均場の運動をペロンフロベニウス方程式により解析し、その多様な振舞の起源を調べた、(2)アトラクターの強さ、弱いアトラクターへの引き込みについては前年度の研究をまとめて発表するとともにカオス的遍歴との関係も議論した。また、計算理論でいう非決定性を持つ系が力学系としてどのような特徴を持つかを議論した。(3)大自由度力学系の立場から生命の問題を議論した。(i)前年度に引続き細胞分化/発生過程の問題を力学系の立場から特に安定性に力点をおいて調べた。(ii)シグナル伝達系の理解に向けて非線形振動の1方向結合系で入力に対してしきい値的に振る舞う応答がある雑音レベルの範囲で可能なことを示し、これを空間リヤプノフ指数で記述した。(iii)代謝系の起源の問題として反応モデルと力学系をくみあわせたモデルを導入し増殖できるユニットの出現を示した.(iv)分子の中にエネルギーを吸収、蓄積する機構の提唱をした。ハミルトン系が適度にカオス的な場合にモードの分離が起こり、それに部分的に熱浴がつくと、非平衡状態において、あるモードにエネルギーが蓄積されるというものである。
大脳神経前駆細胞にプログラムされた興奮性ニューロン産生機構の解明

平成26年度は、大脳背側領域の神経前駆細胞に特異的に発現する核内因子であるDmrt3およびDmrta2に対する特異的抗体を用いたクロマチン免疫沈降法により、これら因子が結合するマウスゲノムDNA配列の同定を試みた。その結果、Dmrt3およびDmrta2は大脳腹側領域神経前駆細胞においてその維持に重要であることが知られている転写因子をコードする遺伝子の近傍領域への結合していた。以上の結果とこれまでの分子細胞生物学的・組織学的解析から、Dmrt3/Dmrta2が、大脳神経前駆細胞おいて腹側特異的な遺伝子の発現を直接抑制することで、細胞の運命を背側に維持していることが明らかとなった。本年度は上記の解析に加え、Dmrt3/Dmrta2とSonic hedgehog (Shh)との遺伝的関連性も解析した。大脳神経前駆細胞における背腹軸は、発生初期の神経管腹側部位より分泌されるShhの濃度勾配により決定されることが知られている。そこで、Dmrt3/Dmrta2の機能がShhシグナルと関連しているかを検討するため、Nestin-Creマウスを用いた条件的Dmrt3/Dmrta2/Shh三重変異体の表現型を解析した。その結果、条件的Dmrt3/Dmrta2二重変異体で認められた腹側因子の異所的な発現が、三重変異体においてはレスキューされることを見出した。以上の結果から、神経前駆細胞は発生過程において恒常的にShhシグナルによる腹側化の危険にさらされているが、背側に発現するDmrt3/Dmrta2がShhシグナル下流因子の発現を抑制することで大脳新皮質形成プログラムの正常な進行が保証されていることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、大脳背側領域の神経前駆細胞に特異的に発現する機能未知な核内因子をコードするDmrt3およびDmrta2遺伝子の変異マウスにおける表現系の解析を進めた。これまでの予備的な研究から、Dmrt3およびDmrta2の二重変異マウスでは、両遺伝子それぞれの一重変異体の表現系とは異なり、大脳新皮質領域においてGABA作動性ニューロンが異所性に産生されていることを見出した(Konnno et al (2012)、未発表)。大脳におけるGABA作動性ニューロンは、大脳腹側に存在する神経前駆細胞により産生されることから、Dmrt3およびDmrta2二重変異マウスでは、神経前駆細胞の性質が背側から腹側に転換していることが予想された。大脳神経前駆細胞における背腹軸は、発生初期の神経管腹側部位より分泌されるSonic hedgehog(Shh)の濃度勾配により胎生9.5日前後までに決定される。そこで、Dmrt3およびDmrta2の機能が背腹軸決定機構に関連しているかを検討するため、NestinーCreマウスを用いた条件的Dmrt3/Dmrta2二重変異マウスの表現型を解析した。NestinーCreマウスを用いた条件的遺伝子欠損マウスでは、背腹軸決定後の胎生10.5日以降に標的遺伝子の欠損が認められるが、Dmrt3/Dmrta2の条件的二重変異マウスでは、上記の非条件的二重変異マウスと同様に、大脳背側において大脳腹側領域に特異的な分子群の異所性発現が認められた。以上の結果から、大脳神経前駆細胞は、脳発生過程において恒常的に腹側化の危険にさらされているが、Dmrt3/Dmrta2が背側で機能することで、大脳新皮質を形成するプログラムの正常な進行が保証されることが明らかとなった。

26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、Dmrt3およびDmrta2遺伝子の発生時期依存性を明らかにすることが出来た。さらに、従来より知られていたShh依存的背腹軸形成メカニズムとは異なる、新しい大脳神経前駆細胞の性質決定・維持機構を見出した。これまでに得られた結果から、従来より知られている個体発生における背腹軸決定機構とは異なるメカニズムにより、大脳神経前駆細胞の性質が決定・維持されていることが示唆された。この結果は当該分野へ与えるインパクトが大きいため、今後の研究計画を若干変更し、Dmrtがどのようなシグナル経路を制御することで前駆細胞の運命に影響を与えるのかを探る研究に重点を移す。