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国家補償法における無過失責任規範の構築可能性の探究

本研究は、我が国の国家補償法において一般的な無過失責任規範を構築することができないかという問題意識の下で、無過失責任規範に関する法学的な議論を先進的かつ広範に蓄積してきたフランス法の判例・学説を網羅的に渉猟することにより、その必要性、根拠論、要件論という三つの側面に着目して、ありうるあるいはあるべき解釈論ないし立法論を探究することを目的とするものである。本年度は、当初の計画どおり、フランスにおける無過失責任規範である「フォートによらない賠償責任」について、その必要性に着目した研究を行った。具体的には、時に被害者にとって大きな障害となりうるフォートの立証を要しない、フォートによらない賠償責任が主に実効的な被害者救済を可能にするために形成ないし発展してきたことー19世紀末に兵器工場での労働災害に関して誕生して以来、今日に至るまでその適用範囲を拡大し続けている(犯人追跡中の警察官の武器使用により第三者に生じた損害や薬害による損害等)ーや、それがフォートを犯したというスティグマを行政に負わせない点において行政に萎縮効果を及ぼすことを回避しうるという利点を有する反面、行政の責任意識の希薄化を招くおそれがあるという問題点も抱えていることなどを、判例の具体的事例研究及び学説の分析に基づき実証することを試みた。なお、本研究に関連する業績として、「公害健康被害の補償等に関する法律」の解釈が問題となった最二小判平成29年9月8日民集71巻7号1021頁についての判例評釈を公表した(「公健法上の障害補償費の支給義務と原因者の民事上の損害賠償責任の関係」判例時報2395号(2019年)148-153頁)。上記【研究実績の概要】に示したように、本年度は、当初の計画どおり、フランスにおける無過失責任規範である「フォートによらない賠償責任」の必要性に関する研究を進めることができた。また、当初計画にはなかったものの、出版社からの依頼により、本研究とも密接な関連性を有する補償立法についての判例評釈を公表することができた。したがって、本研究は、おおむね順調に進展しているといえる。来年度は、当初の計画どおり、フォートによらない賠償責任の根拠論と要件論についての研究を行う予定である。まず、根拠論に関しては、伝統的にこの責任の根拠は「リスク」や「公的負担の前の平等」といった観念に求められてきたが、かかる極めて抽象的な観念を示すだけでは比較法研究の材料としては役に立たないことから、それ自体は法的な内容を持たないこれらの観念について、学説がどのような具体的内容を付与してきたのかを理論的に分析し、また具体的事例に沿った判例研究を行うことにより、その内実を浮かび上がらせることを試みる。次に、要件論に関しては、行政によるリスクの創出ないし引き受け、あるいは公的負担の前の平等の破綻を示すような異常な損害等の要件につき、個々の判例に基づき当該要件の認定の方法を整理し、それに対する学説の評価を分析することにより、当該要件を具体的な形で解明することを目指す。

まず、根拠論に関しては、伝統的にこの責任の根拠は「リスク」や「公的負担の前の平等」といった観念に求められてきたが、かかる極めて抽象的な観念を示すだけでは比較法研究の材料としては役に立たないことから、それ自体は法的な内容を持たないこれらの観念について、学説がどのような具体的内容を付与してきたのかを理論的に分析し、また具体的事例に沿った判例研究を行うことにより、その内実を浮かび上がらせることを試みる。次に、要件論に関しては、行政によるリスクの創出ないし引き受け、あるいは公的負担の前の平等の破綻を示すような異常な損害等の要件につき、個々の判例に基づき当該要件の認定の方法を整理し、それに対する学説の評価を分析することにより、当該要件を具体的な形で解明することを目指す。昨年12月上旬に実地調査のためフランスのパリを訪問する予定だったが、11月下旬からフランスのパリで燃料価格の高騰に対するデモが発生し、現地の治安の悪化につき外務省から注意喚起がなされたことから、計画の遂行に支障が生じるおそれがあると判断し、渡航を見合わせた。これにより生じた次年度使用額については、次年度フランスに渡航する費用に充てる予定である。
頭頸部がんで化学放射線療法を受ける患者の栄養状態改善のための介入プログラムの開発

本研究は、頭頸部がんで化学放射線療法を受ける患者の栄養状態とQOLとの関連を明らかにするとともに、看護介入プログラムを開発し、栄養状態、QOLをアウトカムとして効果を検証することを目的とするものである。第一段階ではQOLと栄養状態の実態調査、第二段階では、栄養指導、運動指導の看護介入を行うHistorikal Controlled Trialを行う予定である。使用するQOL調査票は、SF36v2、EROTC-QLQ-C30、EROTC-QLQ-H&N35である。SF36 v2はiHopeに登録し、EORTC-QLQはEORTC本部に申請を行い使用許可を得た。基本情報として、QOLに関連すると予測される年齢、性別、職業の有無、家族構成、学歴を尋ねた。また、栄養状態(身体計測,体組成測定,血液検査データ)の調査として、厚生労働省(2018)国民健康・栄養調査に使用されたマルチ周波数体組成計(タニタMC-780A-N)を選定した。研究者による測定誤差をなくすために健常者を対象として、身体計測(身長・体重,上腕中央周囲径,ふくらはぎ周囲径,握力)、体組成測定(水分量,体蛋白質量,骨格筋量,脂肪量)のトレーニングを行った。血液検査データ(血清総蛋白,アルブミン,総コレステロール,コリンエステラーゼ)は診療録を閲覧しデータを収集する。調査場所は福岡大学病院の耳鼻咽喉科病棟で、診療部長、看護部長、病棟師長の了解を得た。身体計測や体組成測定のために病棟看護師との調整を行った。福岡大学医に関する倫理委員会に倫理申請を行った。また、研究の第二段階としての看護介入のためのプログラム作成のため、研究チームで国内外の文献抄読を行い、情報を整理している。調査票等の作成、倫理申請および修正の再申請、研究者間での役割調整などに時間を要した。調査を継続する。看護介入プログラム(案)を作成のために理学療法士や管理栄養士の助言を求め作成する。完成後は、診療部長の承諾を得て患者へのプレテストを行う。看護介入プログラムを用いた具体的介入の手順について検討し、計画書を作成する。SF36 v2はiHope、EORTC-QLQはEORTC本部にそれぞれ登録申請を行い使用許可を得た。基本情報として、QOLに関連すると予測される年齢、性別、職業の有無、家族構成、学歴を尋ねる質問項目を追加した調査票を作成した。また、栄養状態(身体計測,体組成測定,血液検査データ)の調査として、使用する体組成計の選定に入った。身体計測(身長・体重,上腕中央周囲径,ふくらはぎ周囲径,握力)、体組成測定(水分量,体蛋白質量,骨格筋量,脂肪量)では、病棟での検査室を使用させてもらい測定する。調査場所は大学病院の耳鼻咽喉科病棟で、診療部長、看護部長、病棟師長の了解を得た。大学の医に関する倫理委員会に倫理申請を行っている。大学病院耳鼻咽喉科病棟での調査の準備として、調査票の作成、ご説明文の作成、データ整理用のフォーマット作成を行った。また、看護介入プログラムの作成準備を行っている。

身体計測や体組成測定のために病棟看護師との調整を行った。福岡大学医に関する倫理委員会に倫理申請を行った。また、研究の第二段階としての看護介入のためのプログラム作成のため、研究チームで国内外の文献抄読を行い、情報を整理している。調査票等の作成、倫理申請および修正の再申請、研究者間での役割調整などに時間を要した。倫理審査の承認が得られたら調査を開始する。調査は、研究者が耳鼻咽喉科病棟に行き、師長より頭頸部がんで化学放射線療法を受ける患者の入院予定情報を受けて、入院直後より研究参加へのご説明を行っていく。現在行っている文献抄読による情報を整理し、看護介入プログラム(案)を作成する。プログラムは、理学療法士や管理栄養士の助言を求め、精度をあげていく。完成後は、診療部長の承諾を得て患者へのプレテストを行い、再修正後に完成させる。看護介入プログラムを用いた研究計画の第二段階に向けて、倫理審査申請の準備を行う。調査を継続する。看護介入プログラム(案)を作成のために理学療法士や管理栄養士の助言を求め作成する。完成後は、診療部長の承諾を得て患者へのプレテストを行う。看護介入プログラムを用いた具体的介入の手順について検討し、計画書を作成する。(理由)調査票の作成、体組成計の選定に時間を要したため、印刷予定費用、体組成計購入費が未使用となった。(使用計画)倫理委員会の承認が得られれば、調査票印刷費として使用する。体組成計は選定終了次第購入する。調査進捗に遅れがあり、海外での学会発表を行っておらず、旅費等の使用がなかった。次年度は、海外での学会発表および論文投稿費とする。
高次反射が得られない試料に対するモンテカルロ直接位相決定法の確立

単斜晶系P【2_1】の試料A,B,Cと斜方晶系P【2_1】【2_1】【2_1】の試料D,Eについて次の計算を行った。A:【C_(10)】【H_(16)】【N_2】【O_5】・3【H_2】O,Z=2 B:【C_(11)】【H_(13)】【NO_3】,Z=4 C:【C_(18)】【H_(28)】【O_4】,Z=4 D:【C_(17)】【H_(28)】【O_3】,Z=4 E:【C_(30)】【H_(42)】【N_2】【O_9】,Z=4 1.2θ【<!-】120°(CuKα)のデータを用いてモンテカルロ直接法による位相決定を行い、次に2θ制限値を5°ずつ小さくしながら位相決定を試み、正解が得られる2θの限界値を調べた。この結果、上記5個の構造について2θ値がそれぞれ95°,100°,95°,90°,100°までは正解が得られることがわかった。この時、最初の正解を得るために必要な試行セット数はそれぞれ6791,4984,2706,2533,2737であった。このように一般的には単斜P【2_1】の構造の方が斜方P【2_1】【2_1】【2_1】の構造より若干正解が現われにくい傾向があった。この原因の一つは、独立な非水素原子の数が同じ場合、単斜晶の方が斜方晶よりも【Σ_2】関係式の数が少ないことにあると思われる。また、構造が複雑になるほど正解が出にくくなる傾向があるが、個々の構造による影響が著しいこともわかった。2.2θ制限値がきつくなるほど一般的には正解が現われにくくなるが、しかし、必ずしもデータが多いほど正解が出易いとは限らないという興味深い結果が得られた。例えば試料Bについみると、2θ制限値を120°,115°,110°,105°,100°と変えるとき、最初の正解を与える試行セットの番号は3232,413,1210,1346,4984と変化し、120°の場合の方が115°の場合よりも正解がかなり出にくい。また、試料Cについても2θ制限値の同じ変化に対し最初の正解はそれぞれ178,674,(?),535,92番目に現われ、110°では正解が非常に出にくいにもかかわらず、100°では容易に現われる。この事実は極めて重要である。それは、多数のデータを用いて成功しない場合でも、データを減らして再度試みれば成功する可能性があることを示すからである。

また、試料Cについても2θ制限値の同じ変化に対し最初の正解はそれぞれ178,674,(?),535,92番目に現われ、110°では正解が非常に出にくいにもかかわらず、100°では容易に現われる。この事実は極めて重要である。それは、多数のデータを用いて成功しない場合でも、データを減らして再度試みれば成功する可能性があることを示すからである。
植物細胞膜系のtubulin様タンパクの性質と機能に関する研究

高等植物細胞には、細胞骨格として分裂、物質運搬などに重要な機能を果たす微小管が存在し、これを構成する細胞質チューブリンが存在する。ところが、最近我々は種々の膜系にもこれと良く似たタンパクが存在することを見いだした。このような微小管を形成しない膜系のチューブリンの共通した特徴は二次元電気泳動における等電点が細胞質チューブリンより塩基側にシフトしていることである。細胞膜チューブリン大きな複合体に組み込まれていることが明らかになった。この複合体は3040nmのリング構造をとり、カルシウム存在下でUDP-glucoseから多糖繊維を形成することからterminal complexではないかと考えられた。実際に試験管内で少量はであるがセルロースを形成することが確かめられた。この複合体中のチューブリンは、植物ホルモンの添加によりisoformが変化する。液胞膜にも別のチューブリンが存在する。液胞膜チューブリンはホルモン依存的に細胞が伸長生長する時に消失してしまう。このチューブリンは陽イオン存在下で他のいくつかのタンパクと複合体を形成していることが免疫沈殿法で明らかになった。このなかには、分子量約28kDaのタンパクが見いだされたが、液胞膜に存在する水チャンネルを形成するγTIPではないかと考えられる。液胞膜のチューブリンはγTIPと結合し、調節因子として機能しているのではないかと推測される。アズキ上胚軸の細胞膜には細胞質に存在するチューブリンとは異なる特徴的なチューブリンが存在する.このチューブリンは表面活性剤の一種であるCHAPSにより可溶化されるが未変性電気泳動のゲルには入らないことからチューブリンはなにか大きな分子と強く結合していると考えられた.抗チューブリン抗体と金コロイドでラベルした二次抗体を用いて電子顕微鏡で観察するとドーナッツ型のリング構造物にチューブリンが存在していることがわかった。この複合体は直径30-40nmでありちょうどセルロース合成酵素複合体と形・大きさ共に極めて似たものであった.UDP-glucoseと1mM Ca^<2+>を添加し27°Cでインキュベートするとリング構造の中心からセルロースあるいはカロースと推測される多糖の繊維がはきだされる様に伸長した.この繊維はそのうち多数が集まり太い束を形成した.Mg^<2+>添加では多糖繊維の形成は殆ど観察できなかったことからCa^<2+>が重要な2因子であると考えられる.陰イオン交換樹脂DEAE-Sephacelによりこの複合体からチューブリンを除くことが出来るのでこの複合体での多糖合成におけるチューブリンの機能を調べることが出来るのではないかと考えている.また,この方法により多糖合成複合体の分離が容易に出来るので各構成ペプチドの機能を知るための新しい研究が可能になったと思われる.高等植物細胞には、細胞骨格として分裂、物質運搬などに重要な機能を果たす微少管が存在し、これを構成する細胞質チューブリンが存在する。このような微少管を形成しない膜系のチューブリンの共通した特徴は二次元電気泳動における等電点が細胞質チューブリンより塩基側にシフトしていることである。この複合体は直径3040nmのリング構造をとり、カルシウム存在下でUDP-glucoseから多糖繊維を形成することからterminal complexではないかと考えられた。実際に試験管内で少量ではあるがセルロースを形成することが確かめられた。このなかには、分子量約28kDaのタンパクが見いだされたが、液胞膜に存在する水チャンネルを形成するγ-TIPではないかと考えられる。液胞膜のチューブリンはγ-TIPと結合し、調節因子として機能しているのではないかと推測される。
文物考古資料による唐～宋オルドス地域の歴史的構造の研究

本研究は、「712世紀(唐宋代)の中国オルドス地域を拠点として活動した遊牧諸勢力の実態と、彼らの軍事力によって活性化されたユーラシア東部地域の政治・社会とを再構成する」という基課題の研究目的を引き継ぐものである。本研究では基課題で成しえなかった以下2点の問題を扱う。1)西安・北京を拠点として、とくに近年新たに発見された漢語史料(文献・石刻・文書)の現地調査・解読およびデータベース化による公表作業を行う。こうした素材を提供することによりとくに日本の学界の当該分野における停滞状況を解消することを目指す。2)これらの史料を利用し、712世紀のオルドス地域の具体的情況および当該地域を拠点とした遊牧勢力の実態を解明することを通じて、当該地域が担った歴史転換の構造について検討する。勤務の都合上、本研究計画では2020年3月より1年間渡航し共同研究を実施することになっており、実質的にはまだ準備期間にある。今年度は交付申請を2019年1月に行い、当月末に認可されたばかりの状況にある。ただしこの間に、共同研究者の栄新江氏・市来弘志氏とそれぞれ連携しつつ、中国における研究情況や訪問先研究機関の情報を調査している。また、基課題の成果報告書に掲載した唐・五代党項・吐谷渾関係墓誌の出土状況を整理した文章についてさらに最新の情報を加え、この増補版を中国語論文とした。これについてはすでに中国の学術誌に投稿して掲載の内定をもらい、現在修正作業を行っているところである。今年度から来年度前半にかけては国内で閲覧可能な資料収集に努めるとともに、2名の共同研究者とメールを通じて綿密に連絡をとり、現地の情報を得て具体的な調査計画を練り、調査地の研究機関との連絡を密にしていく予定である。現在、このうち資料の調査・収集については少しずつ進めており、とくに唐五代党項・吐谷渾関係墓誌の出土状況については上掲実績の概要で述べたように、現段階で判明した新出史料について増補しえた。しかし、来年度訪問する研究機関との交渉が遅れているため、共同研究者とのスケジュール調整がまだ確定には至っていない。1)研究全体に関わる問題として、新たに公表された調査対象の史料についてリストを作成し、その所蔵機関を調査する。新たに調査が必要と判断された史料があった場合、現地調査が可能であれば対象に含める。2)近年刊行された資料集や学術誌・研究書に対象史料が掲載されているかチェックする。3)現地調査に関して、1)、2)の作業をふまえ、2020年3月の渡航までに訪問調査する機関と連絡をとり、かつ共同研究者とスケジュールを調整する。内定年度:2017本研究は、「712世紀(唐宋代)の中国オルドス地域を拠点として活動した遊牧諸勢力の実態と、彼らの軍事力によって活性化されたユーラシア東部地域の政治・社会とを再構成する」という基課題の研究目的を引き継ぐものである。
低炭素経済社会における中小企業の環境経営の展開と可能性

本研究の目的は、低炭素経済の構築を志向する社会経済状況における中小企業の環境経営の展開と可能性を明らかにすることである。すなわち、低炭素経済が志向される経済状況及び経済政策における、中小企業の環境経営の推進について、その手法と課題についての調査・研究である。アンケート調査及びインタビュー調査により、中小企業の環境経営の実態とCO2排出削減に対する意識を把握することができた。本研究は、「低炭素経済の構築を志向する社会経済状況における中小企業の環境経営の展開と可能性」を実態調査・分析から明らかにすることを課題としている。具体的には、中小企業における環境経営の実態をアンケート調査及びインタビュー調査により把握し、中小企業による低炭素経済の構築への貢献とそれへの適応について環境経営の展開と可能性への示唆を得ることである。そのため、本年度は、中小企業の環境経営の実態把握のためのアンケート調査を行っている。研究メンバーの専門知識と文献研究から、環境経営の実態を把握するためのフレームワークとして次の項目を決定した。その項目とは、経営者の環境意識、リーダーシップ、環境影響の程度、経営資源、ステークホルダーの関与、経営理念、環境経営を推進する際の課題、業種特性、環境方針、経営リスクの認識、CO2削減の戦略と活動、である。これらに基づいてアンケート調査票を作成し、トライアル調査を行い、調査票の表現を修正している。アンケート調査の対象は、有益な結果を得るために、環境マネジメントシステムを認証登録している中小企業に絞って選定した。KES・環境マネジメントシステム・スタンダード認証登録企業600社、ISO14001認証登録企業600社を無作為抽出により選定した。調査票は、KES認証登録企業は2月21日に全数発送した。しかし、ISO14001認証登録企業は発送時期が東日本大震災と重なったため、被災地域の企業(岩手県、宮城県、福島県、茨城県51社)への発送を見合わせている。本年度は、上述のように、おおむね研究計画に沿って研究が実施された。来年度は、アンケートの集計・分析を行う。それにより、インタビュー項目の作成とインタビュー調査対象企業の選定しインタビューを実施する。さらに、最終年度に行う低炭素経済及び中小企業の環境経営のフレームワークの構築への示唆を得ることを目指す。本年は、3年計画のうちの2年目である。そのため、本年度は、中小企業の環境経営の実態把握のためのアンケート調査の回答の集計と分析を行った。アンケート調査では、環境経営の実態を把握するためのフレームワークとして次の項目を決めた。その項目とは、「経営者の環境意識」、「(経営者の」リーダーシップ」、「環境影響の程度(についての経営者の認識)」、「経営資源」、「ステークホルダーの関与」、「経営理念」、「環境経営を推進する際の課題」、「業種特性」、「環境方針」、「経営リスクの認識」、「CO_2削減の戦略と活動」である。これを、「組織概要・EMS認証登録」、「環境経営(理念・戦略)」、「環境対策活動」、「温暖化対策」に大分類し調査票を作成した。この調査票にもとづいてアンケートを実施した。このアンケート調査の結果に加え、インタビュー調査の結果を『「中小企業の環境経営とCO_2対策」に関する実態調査』(法政大学人間環境学部堀内研究室)として報告書にまとめた。さらに、アンケート調査の結果として中小企業の環境経営の実態に関する課題が浮かび上がった。それは、低炭素経済において技術力と競争力につながる環境経営の手法である。これについては、理念、戦略、組織、取引関係、地域的展開、組織間関係、などの視点から総合的に考察を行うことで低炭素経済に対応した中小企業の環境経営の展開が見えてくると思われる。来年度は、アンケート調査の分析のさらなる精査とシンポジウムによる研究成果の公表や共有を推進することを考えている。アンケート調査及びインタビュー調査の結果を『「中小企業の環境経営とCO2対策」に関する実態調査』(法政大学人間環境学部堀内研究室)として報告書にまとめた。アンケート調査の実施が年度末や東日本大震災と重なったものの、KES認証登録企業(19.3%)とISO認証登録企業(18.6%)の回答率はともに約19%と比較的高い結果となった。これは、調査対象となった企業の環境問題に対する高い意識の表れと解釈されよう。環境活動に取り組む理由として「社会潮流・世論の動向」、「コンプライアンス」、「理念・社是」、「ビジョン・方針」を上げている企業が多いことからは、EMSと企業経営との関係性が課題であることが読み取れる。また、通常業務を通じて従業員に対して環境教育を行うことで、本業と環境活動との関係性を強める施策を施している。

堀内・向井(2006)は、企業が自主的な環境対応を行う原因は「法規制に触発された面があるが、それよりもっと基本的なことは、新たな社会的責任が求められ始めた点である」と指摘している。このことは、環境経営に先進的な大企業における環境経営から企業社会責任を重視した経営への移行を説明している。また、企業社会責任、環境保全、サステナビリティが、ほぼ同義語であると考えている企業も存在する。すなわち、自企業を社会の構成員として位置づけ、社会に対して一方的に責任を果たすのではなく、社会との相互作用や社会への働きかけによってその義務を果たすことを経営活動の重要な要因として位置付けているといえる。アンケート調査の集計が予想以上に円滑に行えたため、計画よりも早い時期にデータの分析を行うことができたため。それにより、報告書『「中小企業の環境経営とCO_2対策」に関する実態調査』(法政大学人間環境学部堀内研究室)を前倒しで完成することが可能となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。アンケート調査の結果とそこから得られた研究上の課題について、さらなる情報の公開と共有化を行う。アンケート調査の報告書は完成し公表しているため、主にシンポジウムを開催することで情報公開と共有化を推進する。シンポジウムは、法政大学で開催する。
四元層状化合物半導体cdx In Ga S'_<3+X>(X=1,2,…)の物性と応用に関する研究

四元層状化合物cdInGaS_4は室温で強い赤色発光を示すことから発光材料として注目され、またマイカ状に容易にへき開するので、各種センサとしての応用も期待されている。さらにわれわれは、低温で強い緑色発光を示すcdxInGaS_5、cd_3InGaS_6という新しい物質も見出だした。これらの物質はcdXInGaS_<3+X>系を考えたとき、X=1,2,3に相当する。本研究はcdxInGaS_<3+X>系の結晶学的、光学的性質を調べることによって、われわれの見いだした緑色発光が、この系におけるどのような結晶学的状態と関係しているのか、またその発光センターは何かということを明らかにすることを目的としている。またcdInGaS_4をロボット用力計測センサとして用いる研究も並行して行われた。われわれはcdxInGaS_<3+X>系をメルト法で作成し、そのX線回折パターンと緑色発光の間の相関性を調べた。その結果、X線の、ある特定の回折線の強度と緑色発光の強度の間に強い相関性のあることを見いだした。さらにX線回折パターンを詳細に調べた結果、この特定の回折線はcdxInGaS_<3+X>がcdInGaS_4とcdSの積層した物質であるために生じていることがわかった。DTA曲線、種種の温度から急冷して作った結晶のX線回折、caInGaS_4とcdSの混合粉末を種種の温度で熱処理したもののX線回線等を調べることにより、積層は900°C800°Cの温度で生じていることがわかった。この積層モデルは実際にcdInGaS_4上にcdSを人口的に積層させた物がcdxInGaS_<3+X>と全く同じ強い緑色発光を示すことから確認された。今後は、この積層モデルに基づき、人口的に積層物質を作って発光素子へと発展させる計画である。cdInGaS_4のロボット用力計測センサについても、さらに改善することにより実用化の見込みのあることがわかった。本研究の今年度の目的は,室温でも強い赤色発光を示すC_dI_nG_aS_4(以下Cd_1と記す)と,われわれが新たに見いだしたCd_xI_nG_aS_5,Cd_3I_nG_aS_6(以下Cd_2,Cd_3と記す)という強い緑色発光を示す新物質について,その金相学的,結晶学的位置付けを行うことと,その緑色発光の,機構を解明することにあった.これらの物質はCd_1ーCdS系(Cd_xI_nG_aS_<3+2>系)の中の相として考えることができるので,このCd_x系について融点,密度,格子定数等をxの関数として測定した.その結果,融点,密度,格子定数はXによらず,ほぼ一定であることがわかった. Cd_x系の状態図を作る手始めとして,Cd_3を種種の温度から急冷して作りDTA,X線回折等による調べた結果,約800°C以下においてCd_3の相が安定であることがわかった(融点は約900°C).緑色発光の強度はXが13の間ではXの増加と共に増大する.

ラウェパターンを見ると緑色発光の強いものほどdiffuseになっているので,Xの増加と共にC軸方向の周期性の乱れ,すなわち積層欠陥が増加するものと思われる.これが発光機構とどのように関係しているのかは今後の課題である.從来のCd_3結晶はすべてノルマルフリージング法によって作製したが,大きな単結晶を得る目的ゐ,ブリッジマン法を試みた.その結果從来よりも大きな単結晶から成るインゴットが得られた.その中の一部で緑色発光だけを示す試射が得られた(從来のCd_3は緑色発光と共に長波長反に赤色バンドを伴なう).Cd_x系の密度測定の結果を結晶構造のコンピュータ・シュミレーションの結果と組み合わせることにより,Cd_9I_nG_aS_<12>という物質の存在が推論された.そこでこの組成で結晶作成を試みたところ, Cd.ナ_<3.ニ>よりも結晶性の良い物質が得られた.この物質は緑色発光は示さないが,電気抵抗率がCd_1やCd_3に比べて小さいという特徴を持つている.前年度において、われわれはCd_xInGaS_<3+x>系のDTA曲線の測定を行い、またCd_3InGaS_6を種種の温度から急冷した試料のX線回析を行った。今年度はさらにCdInGaS_4とCdSの混合粉末を種種の温度で熱処理したもののX線回析とフォトルミネッセンスの測定を行った。これより、X線回析パターンの、ある特定の回析線の強度と、緑色発光の強度が、共に熱処理温度800°C以上から急激に増加していることがわかった。この特定の回析線はCdSの(002)面の回析線と一致している。また、この800°Cという温度は前回のDTA曲線において、ある相移転の生じている温度でもある。これらの事実を、今までの実験結果と考え合わせると、Cd_xInGaS_<3+x>はCdInGaS_4とCdSが積層した物質であって、強い緑色発光は積層性と深くかかわっていることがわかった。そこで今回はこの事を裏づけるために、CdInGaS_4単結晶をCdS蒸気中で熱処理することを試みた。得られた物質を低温で水銀ランプにより励起したところ、極めて強い緑色発光が生じた。この緑色発光スペクトルはCd_3InGaS_6において見いだされた発光と全く一致した。また、励起光強度を増加させるピークエネルギーが増加することから、DAペア発光と考えられる。この物はオージェ分析の結果、CdInGaS_4上にCd_xSが積層した物であることがわかった。われわれは、この事実に基づき、Cd_3InGaS_6の緑色発光機構として、CdS/CdInGaS_4ヘテロ接合モデルを提案した。このモデルを用いることによって、今まで理解できなかった、Cd_3InGaS_6における発光スペクトルの励起エネルギー依存性や、ノルマルフリージング法による結晶とブリジマン法による結晶のスペクトルの違いを説明することができた。今後はさらに人工的に積層物質を作成すると共に、CdをZnで置き換えていくことによって青色発光を目ざす予定である。
ポリアミン型薬物の細胞膜透過機構と分子構造相関に関する研究

本研究では当初の実験計画に従い、ラット小腸刷子縁膜および側底膜、ならびにラット腎近位尿細管上皮細胞刷子縁膜小胞を用い、ポリアミン型薬物をジ、トリおよびテトラアミン型に大別し、その膜透過機構に関して分子構造の違いによる観点から検討を進めてきた。【小腸刷子縁膜を用いた検討】ジアミン型薬物の膜透過速度は、各薬物の脂溶性に依存していた。一方、トリおよびテトラアミン型薬物はジアミン型薬物に比較して脂溶性が極めて低いにもかかわらず、ジアミン型薬物とほぼ同等の膜透過速度を有していた。また、ジアミン型薬物の膜透過速度は負の拡散電位により増加し、この増加量と各薬物の脂溶性との間には極めて良好な正の相関が認められた。これに対し、トリおよびテトラアミン型薬物の膜透過速度は拡散電位の影響は受けなかったが、この原因は各薬物の脂溶性が極めて低いためであることが示唆された。さらに、いずれのポリアミン型薬物の膜透過も、膜表面電位に強く依存していることが示された。【小腸側底膜を用いた検討】小腸側底膜にはジアミン型薬物であるプトレッシンを認識する輸送担体が存在することが示された。この担体は内向きNa勾配を駆動力としてプトレッシンを細胞内へ輸送しており、他のジアミン型薬物によってその輸送は阻害された。一方、トリおよびテトラアミン型薬物は、プトレッシンの輸送には何ら影響を与えなかったことから、この担体はジアミン型薬物を選択的に認識することが示唆された。【腎近位尿細管上皮細胞刷子縁膜小胞に関する検討】自己を基質とした対向輸送の検討より、スペルミンおよびトリエンチンを選択的に認識する輸送担体の存在が示された。さらに、in vivoにおけるクリアランス実験より、この担体はポリアミン型薬物の尿細管分泌に寄与していることが示された。本研究では当初の実験計画に従い、多価カチオン型薬物のラット小腸刷子縁膜および側底膜透過機構の解明について検討を進めている。平成7年度は、刷子縁膜透過に関してはウイルソン病治療薬であるトリエンチンを用い、側底膜透過に関しては生体内ポリアミン類を用いて検討した。その結果、トリエンチンのラット小腸刷子縁膜透過は、1)小胞内濃縮2)温度依存性3)pH依存性4)拡散電位非依存性の点で、類似化合物であるスペルミンの特徴と一致した。また、トリエンチンの刷子縁膜透過は、スペルミンなどによって濃度依存的に阻害され、その阻害形式は拮抗型を示した。以上の結果より、トリエンチンは生体内ポリアミンと共通する膜透過機構によって、小腸上皮細胞内に輸送されていることが明らかとなった。これらの結果は関係学会(日本薬学会)に発表するとともに雑誌(Journal of Pharmacy and Pharmacology)に公表予定(印刷中)である。また、生体内ポリアミン類のラット小腸側底膜透過実験により、プトレッシンは内向きナトリウム勾配を駆動力とした担体輸送系によって、血管側から小腸上皮細胞内に輸送されていることが明らかとなった。また、プトレッシンの輸送はジアミン型化合物によって阻害されたのに対し、トリおよびテトラアミン型のスペルミジン、スペルミンによっては阻害されず、ジアミン型化合物に特異的な輸送系であることが示された。これらの結果は関係学会(日本薬学会)に発表するとともに、雑誌(Pharmaceutical Sciences)に公表した。

本研究では当初の実験計画に従い、ラット小腸刷子縁膜および側底膜、ならびにラット腎近位尿細管上皮細胞刷子縁膜小胞を用いて、これら薬物の生体膜透過機構の解明について検討を進めてきた。平成8年度は、小腸刷子縁膜透過に関して、ジ、トリおよびテトラアミン型薬物を用い、腎刷子縁膜透過に関して生体内ポリアミンおよびウイルソン病治療薬トリエンチンを用いて検討した。【小腸刷子縁膜小胞に関する検討】ジアミン型薬物の脂溶性(オクタノール分配係数)と小腸刷子縁膜透過速度の間には良好な正の相関関係が認められた。また、ジアミン型薬物の膜透過速度は負の拡散電位により増加し、この増加量と各薬物の脂溶性との間には極めて良好な正の相関が認められた。一方、トリおよびテトラアミン型薬物の脂溶性はジアミン型に比べ100分の1以下であるにもかかわらず、ジアミン型薬物と同等の膜透過速度を有し、脂溶性と膜透過速度の間に相関は認められなかった。また、これらの薬物の膜透過速度は拡散電位の影響を受けず、この原因は各薬物の脂溶性が極めて低いためであることが示唆された。さらに、ポリアミン型薬物の膜透過は膜表面電位に強く依存していることが示された。以上の結果は関係学会(日本薬学会)に発表し、雑誌(Journal of Pharmacy & Pharmacology)に公表予定(印刷中)である。【腎近位尿細管上皮細胞刷子縁膜小胞に関する検討】自己を基質とした対向輸送の検討より、スペルミンおよびトリエンチンを選択的に認識する輸送担体の存在が示された。さらに、in vivoにおけるクリアランス実験より、この担体はポリアミン型薬物の尿細管分泌に寄与していることが示された。これらの結果は関係学会(日本薬学会、生体膜と薬物の相互作用シンポジウム)に発表し、雑誌(Journal of Pharmacy & Pharmacology)に公表予定(印刷中)である。
p-進佐藤理論と数論幾何

佐藤幹夫はKdV方程式やKP方程式と呼ばれる非線形偏微分方程式の可積分構造を解明するためにタウ関数を導入した。そのp-進類似はAndersonにより導入され、次のような数論幾何の問題へと応用された:ヤコビ多様体のテータ因子の上に位数が素数の点が存在するためには、その素数には厳しい制限がつく。本研究では、この結果を「素数」から「素数の冪」へと大幅に一般化することに成功した。また、このような具体的な結果を得る過程で得られたp-進佐藤理論の基本定理たちは、今後の他の研究にも有用であろうと期待される。Pol Vanhaecke氏との共同研究で、戸田格子の重要な拡張である2-戸田格子の代数的可積分性を考察した。2-戸田格子は、無限次元の場合に上野・高崎により80年代に導入された力学系であるが、その有限次元版はごく最近Vanhaecke氏の学生であるAbdeljelil氏により導入された。ここでは無限次元の場合よりも詳細な解析が行えて、実際に新しい保存量がたくさん発見されており、それを用いてLiouvilleの意味で可積分であることが分かっている。古典的な戸田格子のように、代数的な意味でも可積分であることが期待できるが、それはまだ未解決の問題である。我々は、最も小さい系(sl 2に付随する場合)に限り計算によってこの問題を証明したが、全体像はまだ見えていない。来年度も引き続き考察を続ける予定である。9月28日10月1日に東北大学で勉強会「p-進佐藤理論と数論幾何」を開催した。40名ほどの研究者が参加して、大変充実した勉強会となった。2月17日18日にはPol Vanhaeckeを迎えて鈴鹿医療科学大学で研究集会「Integrable systems in Suzuka」を開催し、佐賀大学の市川氏によるp-進ノビコフ予想の解決など、最新の研究結果を報告して頂いた。どちらの会においても数論幾何と可積分系の両分野から多くの参加者を迎え、活発な交流が得られた。KdV方程式やKP方程式と呼ばれる非線形偏微分方程式と、代数曲線(リーマン面)の理論には密接な関係があることは古くから知られていた。アーベル多様体のテータ関数がKP方程式の解となることと、それが代数曲線から生じることが同値であるというNovikov予想は塩田氏により解決されたが、その証明では佐藤幹夫氏によるタウ関数の理論が中心的な役割を果たす.Andersonはタウ関数のp-進類似を導入し、フェルマー曲線の数論幾何へ応用を与えた。その理論を発展させることで、本年度の研究では以下の二つの成果を得た:(1)小林真一氏との共同研究ではAndersonの結果を拡張した。(2)宮坂宥憲氏との共同研究で別種の代数曲線に対しAndersonの類似の結果を得た。以下、これらの結果をより詳しく説明する。ヤコビ多様体のテータ因子上ある位数有限の点を決定することは数論的にたいへん興味深い問題であり、特に種数が2の場合には多くの研究がなされている。しかし、その場合を除くとこの問題に対する完全な解答は一つの例に対してすら与えられていない。Andersonはフェルマー曲線の商に対して位数が素数pの点がテータ因子に乗るかどうかをp-進タウ関数を用いて判定する方法を与えた。小林氏との共同研究では、この結果を位数が素数pの冪の点に拡張し、さらにヤコビ多様体の形式群とp-進タウ関数の間に潜む不思議な関係を発見した。(論文は準備中。)宮坂氏との共同研究では、類似の結果をある種の超楕円曲線に対して与えた。(論文は投稿中。)その証明はAndersonのp-進タウ関数を本質的に利用するものであり、p-進佐藤理論の数論幾何への応用としては15年以上前のAnderson自身の結果以来のものとなっている。
青色光受容体の改変による紅色光合成細菌の走光性の創出

本研究では、鞭毛モーターの回転方向を光で制御可能な走光性センサーを創出するべく、クラスIとIIのHKのキメラ化によるCheAの機能改変を試みた。LOV-HKであるYF1のLOVドメインにCheAのC末端キナーゼドメインを連結した、人工青色光受容体タンパク質「YC」を設計した。大腸菌の運動性の光依存的な変化をスクリーニングできる系を構築し、YCが光依存的にリン酸化活性を変化させることを見出した。YCの組換えタンパク質は、LOVドメインにフラビンを結合し、光励起によるCysアダクト形成とその崩壊による光変換能を有していた。これは、クラスIとIIのHKの機能的なキメラの作製の初めての成功例である。本研究課題では、ヒスチジンキナーゼ活性をもつ青色光受容体の改変により、細菌の鞭毛の回転を光で制御できる光受容体を創出することを主な目的としている。その改変型青色光受容体の異種発現により、紅色光合成細菌に人工的に走光性の付与し、光源に向かう正の走光性をもち、光合成を行いながらも恒常的に遊泳し続ける紅色光合成細菌の作製を目指している。平成28年度は、青色光受容体タンパク質であるLOVタンパク質と鞭毛モーターの回転を制御するヒスチジンキナーゼであるCheAのキメラタンパク質の作製を進めた。青色光受容体ドメインとして、クラスIヒスチジンキナーゼに分類されるLOV-HKのLOVドメインを使用し、多量体構造および光変換の反応サイクルのキネティクスが異なるものを選定した。具体的には、既に他のクラスIヒスチジンキナーゼとのキメラ化の成功例があるBacillus subtilisのYtvAと、単量体で機能することが報告されているErythrobacter litoralisのEL346のLOVドメインを使用した。一方、CheAはクラスIIヒスチジンキナーゼであり、LOV-HKとはドメイン構造が大きく異なるが、リン酸基転移ドメインであるP1-P2ドメインを切り離し、P3-P5ドメインをCheAの触媒ドメインとして融合方法を検討した。候補となるアミノ酸配列について人工遺伝子を化学合成し、大腸菌での発現を試みたところ、発色団であるフラビンを結合した融合タンパク質の過剰発現と大量精製に成功した。本研究課題の初年度である平成28年度は、青色光受容体タンパク質であるLOVタンパク質と鞭毛モーターの回転を制御するヒスチジンキナーゼであるCheAのキメラタンパク質の作製を計画していた。クラスIヒスチジンキナーゼに分類されるLOV-HKのLOVドメインと、クラスIIヒスチジンキナーゼに分類されるCheAのキナーゼドメイン(P3-P5ドメイン)の融合を試み、複数種類のLOVドメインについて、発色団であるフラビンを結合した融合タンパク質の大腸菌での過剰発現と大量精製に成功した。光依存的なヒスチジンキナーゼ活性の変化は未だ確認できていないが、融合タンパク質は水溶性タンパク質として発現しているため、生化学的な解析に大きな困難は予想されない。ヒスチジンキナーゼ活性の確認に必要なCheYおよびCheAのP1-P2ドメインの過剰発現にも成功している。得られた融合タンパク質のアミノ酸配列の網羅的な検討により、次年度中に目的の青色光受容体キメラタンパク質の作製は十分に期待できる。本研究課題では、ヒスチジンキナーゼ活性をもつ青色光受容体の改変により、最近の鞭毛の回転を光で制御できる光受容体を創出することを主な目的としている。その改変型青色光受容体の異種発現により、紅色光合成細菌に人工的に走光性を付与し、光源に向かう正の走光性をもち、光合成を行いながらも恒常的に遊泳し続ける紅色光合成細菌の作製を目指している。最終年度である平成29年度の研究では、青色光受容体タンパク質であるLOVタンパク質と、鞭毛モーターの回転を制御するヒスチジンキナーゼであるCheAのキメラ化を推し進めた。原子分解能の立体構造を比較することで、クラスIヒスチジンキナーゼのLOV-HKのDHpドメインと、クラスIIヒスチジンキナーゼであるCheAのP3ドメインにおいて、構造と機能の類似性を見出した。そこで、両ドメインを置き換える様にキメラタンパク質を設計したところ、発色団としてフラビン分子が結合したLOVドメインをもつ青色光受容体を創出することに成功した。精製タンパク質をもちいてLOVドメインの光変換能を解析したところ、LOVドメインとフラビンの間で光照射依存的なCysアダクトの形成を観測することができた。その基底状態への緩和時間はキメラ化につかったLOV-HKのLOVドメインとほぼ同じであったため、設計した青色光受容体キメラタンパク質は極めて機能的な形でLOVドメインとCHeAが融合されていると考えられた。大腸菌のCheA破壊変異株をもちいて光依存的なヒスチジンキナーゼ活性を調べた結果、CheAを創出した青色光受容体キメラタンパク質に置き換えることで、大腸菌に人工的な走光性を付与することに成功した。また、その研究の過程で、大腸菌にはわずかながらも内因性の走光性が存在することがわかってきた。

YCの組換えタンパク質は、LOVドメインにフラビンを結合し、光励起によるCysアダクト形成とその崩壊による光変換能を有していた。これは、クラスIとIIのHKの機能的なキメラの作製の初めての成功例である。まず、大腸菌で発現に成功したLOVドメインとCheAの融合タンパク質について、そのキャラクタリゼーションを進める。具体的には、多量体構造の決定、発色団分子種の決定、光変換能の解析、ヒスチジンキナーゼ活性とその光依存性の解析などである。本来の多量体構造や光変換能が異なる複数種類のLOVドメインについて融合タンパク質の過剰発現に成功しているので、これら全てについて生化学的な解析を進め、目的の青色光受容体キメラタンパク質に適した条件を明らかにする。また、融合タンパク質は水溶性タンパク質として発現した、大腸菌において生化学的な機能解析に依存しないスクリーニング系を確立する。融合タンパク質のアミノ酸配列を、部位特異的あるいはランダムに改変し、人工的に付与した大腸菌の光依存的な運動性の変化をもとに目的のヒスチジンキナーゼ活性を有するキメラタンパク質のアミノ酸配列を探索する。光生物学申請当初の計画では、青色光受容体キメラタンパク質の光変換能の解析まで見込んでいたため、それに必要な設備および物品に掛かる費用分を繰り越す必要が生じた。また、発現した融合タンパク質は当初の想定以上に発現量が多く、その単離と精製にほとんど困難が生じなかったことから、想定していた精製操作と生化学的操作が大幅に簡略化されたため、生化学的な実験に必要な器具や試薬類に掛かる費用の大部分が節約できた。本年度に実行できなかった、青色光受容体キメラタンパク質の候補となる融合タンパク質の生化学的な機能解析を行うため、高輝度単色光源やキナーゼ活性測定用試薬などの解析に必要な設備と物品の購入に充当する。また次年度では、融合タンパク質の発現系を利用して大腸菌での大規模な融合タンパク質のアミノ酸配列の順遺伝学的スクリーニングを計画しているため、そのシステムの確立と遺伝子の塩基配列の解析に掛かる物品と消耗品の購入費用に充当する。
血小板由来内皮細胞成長因子を用いた虚血心筋に対する遺伝子治療効果の機序の検討

目的:我々はヒトの血小板由来内皮細胞成長因子(PD-ECGF)のcDNAを犬の慢性虚血心筋に直接注入することにより血管新生の促進、心筋梗塞サイズの減少、心機能の改善と共に、心筋細胞のアポトーシスの抑制等の成果を確認してきた。今回、心臓を構成する主要な細胞の一つである血管平滑筋細胞に対するPD-ECGFの作用を検討した。方法:ラット大動脈から培養した血管平滑筋細胞にヒトPD-ECGF遺伝子を導入し、PD-ECGF高発現細胞株(C2)およびカラベクターを導入した細胞株(pC)を確立し、その増殖能、細胞周期の進行などを解析した。結果:MTT Assayにより、基礎状態下、血清刺激状態下および低酸素状態下のC2細胞の増殖能は対照細胞株pCと比べて、有意に低下した。ストレスタンパクであるhemeoxygenase-1(HO-1)の発現およびその活性はC2細胞において有意に増加しており、PD-ECGFおよびHO-1活性抑制剤によりHO-1の発現が有意に抑制され、C2細胞の増殖が有意に増加した。更に、細胞周期を分析したところ、C2細胞において細胞周期の進行はG1期に抑制され、細胞周期の進行に関わるCyclin-dependent kinase inhibitor(p27KIP1)は有意に増加した。PD-ECGFおよびHO活性抑制剤はC2細胞におけるp27KIP1の発現を有意にpC細胞レベルまで抑制した。結論:PD-ECGFの過剰発現はHO-1およびそれに伴うP27KIP1の誘発により血管平滑筋細胞の増殖を抑制する。PD-ECGFは血管閉塞性疾患に対する遺伝子治療として有用であることが示唆された。現在、血管内皮細胞、心筋線維芽細胞、心筋細胞に対するPD-ECGFの作用を検討中である。
肝細胞癌における腫瘍血管新生メカニズムの解明-Flt-1の細胞内情報伝達機構を中心として-

私共はこれまで、VEGF受容体-1(Flt-1)のチロシンリン酸化部位を同定するとともに、同部位にPLC-g,SHP-2,Grb2,Crk,Nckがチロシンリン酸化依存性に結合することを示してきた。そして、Tyr1213およびTry1333をphenylalaninに置換したmutant受容体を発現させた血管内皮細胞を用い、この部位のチロシンリン酸化が、内皮細胞の増殖に必須であることを明らかにしてきた。また、もう一つの受容体であるKDRと共発現させることにより、VEGF刺激に対する反応性が更に亢進することを報告してきた。一方、Tyr1213にチロシンリン酸化依存性に結合する27kDaの蛋白を見出し、cloningの結果マウスのGrap(Grb2-related adaptor protein)であることを明らかにしてきた。Grapは本来、hematopoietic cellで発現しており、c-kitのsignal伝達に関与していることが知られている。しかし、私共の研究では、検討した全ての血管内皮細胞においてもGrapが発現していることが明らかとなり、Flt-1のsignal伝達にも関与していることが示唆されている。更に、GrapのSH3domainがc-CblやSos-1と結合することを見出し、現在その詳細を検討中である。私共はこれまで、SH2蛋白であるPCL-γ,SHP-2,Grb2,Crk,Nckの他に、分子量27kDaの蛋白がチロシンリン酸化依存性にVEGF受容体-1(Flt-1)に結合することを見出して来た。その後、Flt-1のTyr1213周辺の合成ペプタイドを用いることにより、p27のmicrosequenceを行い、更に、cloningまで行った。その結果、p27はヒトのGrap(Grb2-related adaptor protein)と高いhomologyを示し、マウスのGrapであると考えられた。Grapは本来、hematopoietic cellで発現されており、c-kitのsignal伝達に関与していると考えられている。しかし、私共の研究では、検討した全ての血管内皮細胞においても発現していることが明らかとなり、Flt-1のsignal transductionにも関与していることが推察される。今後、Grapのbiological functionについて検討を進めていく予定である。更に、GrapのSH3 domainがc-CblやSos-1と結合することを見出し、現在その詳細を検討中である。
オステオプロテゲリン遺伝子ノックアウトマウスをモデルに用いた骨代謝研究の新展開

オステオプロテゲリン遺伝子欠損(OPG(-/-))マウスは、成長軟骨板の破壊を含む重篤な骨量の減少をきたす。研究代表者らはOPG(-/-)マウスを用いて、長管骨の破壊された成長軟骨板および骨梁骨に存在する破骨細胞の分化と微細構造明らかにすることを試みた。OPG(-/-)マウスでは、成長軟骨板における破軟骨細胞の異常な局在に起因した、石灰化軟骨のコアを欠く一次海綿骨梁が成長軟骨板に隣接して形成されていた。骨幹端の骨化中心では、TRAP陽性の破骨細胞がH型コラーゲン陽性の軟骨および1型コラーゲン陽性の骨基質上に存在した。軟骨基質上に認められた破骨細胞は典型的な波状縁を欠くが、吸収窩を形成していた。成長軟骨板の破壊が認められた領域においては、破骨細胞は残存した軟骨の表面に添加された骨基質に対して波状縁を形成していた。これらの所見から、OPG(-/-)マウスにおいて破骨細胞は軟骨もしくは骨基質に依存して、その構造が異なることが示唆された。次に、研究代表者らはOPG(-/-)マウスにおける海綿骨梁の構造と破骨細胞の分化に対するOPG投与の効果を検討した。OPG(-/-)マウスにOPGを投与した結果、骨梁骨の減少を有意に抑制し、かつ海綿骨梁の構造を維持したが、骨梁骨上の破骨細胞数は減少していなかった。大部分の破骨細胞に対してOPG投与は波状縁の消失または未成熟を引き起こしたが、破骨細胞のネクローシスやアポトーシスには影響しなかった。これらの結果から、代謝性骨疾患において、OPG投与は破骨細胞による骨吸収を抑制することによって正常な海綿骨梁の構造と骨梁骨の体積を維持する効果的な手段であることが示唆された。(1)オステオプロテゲリン(OPG)遺伝子欠損マウスを用いての解析:OPG遺伝子欠損マウス(生後5-7週)にOPGを腹腔内投与し,長管骨の成長(軟骨内骨化)に対するOPGの用量依存的な作用を,骨形態計測,光顕・電顕的免疫組織化学(TRAP,I・II型コラーゲン)によって解析した.実験の対照群には,同量の生理的食塩水を投与したマウスを用いた.OPG遺伝子欠損マウスの骨梁骨(海綿骨)構造の経日的変化とOPGの骨代謝への作用を,光顕・電顕的に解析した.実験の結果,OPG投与は用量依存的かつ有意に骨梁骨の減少を抑制した.また骨梁骨構造を正常に維持する作用が明らかにされた.TRAP陽性の破骨細胞の分布に関しては,OPG投与による有意な作用は認められなかったが,破骨細胞が不活性な細胞構造を示すことが明らかにされた.また破骨細胞のアポトーシスも観察されず,OPGによる骨吸収の抑制が,破骨細胞形成の阻害や細胞死の誘導によらず,細胞機能(骨吸収能)の抑制によることが示唆された.さらにOPG遺伝子欠損マウスの骨組織は骨粗鬆症とは異なった骨量減少の病態を示し,成長軟骨板の配列異常と骨髄中での部分的な骨形成の亢進が確認された.(2)ラット歯槽骨へのOPG局所投与の効果の解析:正常ラットの第一・第二臼歯間に矯正用顎間ゴムを挿入し,近・遠心側への臼歯の移動実験を行なった.移動期間は1週間および2週間であった.

ゴム挿入部位に連日,OPGを局所投与し,採取した骨組織を用い,歯の離開度,骨吸収程度,RANKLの発現,破骨細胞の分布と微細構造,液胞型H^+-ATPaseの発現に対するOPGの作用を解析した.その結果,歯の移動に伴う歯槽骨吸収は,OPGの局所投与によって抑制された.特にTRAP陽性の破骨細胞の分布に関する定量形態学的解析では,OPGの局所投与によって破骨細胞数が有意に抑制された.微細構造学的には,破骨細胞は波状縁を失い,不活性な状態にあることが明らかとなった.一方,RANKLの発現に関する免疫組織化学では,OPG局所投与の影響は認められなかった.オステオプロテゲリン遺伝子欠損(OPG(-/-))マウスは、成長軟骨板の破壊を含む重篤な骨量の減少をきたす。研究代表者らはOPG(-/-)マウスを用いて、長管骨の破壊された成長軟骨板および骨梁骨に存在する破骨細胞の分化と微細構造明らかにすることを試みた。OPG(-/-)マウスでは、成長軟骨板における破軟骨細胞の異常な局在に起因した、石灰化軟骨のコアを欠く一次海綿骨梁が成長軟骨板に隣接して形成されていた。骨幹端の骨化中心では、TRAP陽性の破骨細胞がII型コラーゲン陽性の軟骨およびI型コラーゲン陽性の骨基質上に存在した。軟骨基質上に認められた破骨細胞は典型的な波状縁を欠くが、吸収窩を形成していた。成長軟骨板の破壊が認められた領域においては、破骨細胞は残存した軟骨の表面に添加された骨基質に対して波状縁を形成していた。これらの所見から、OPG(-/-)マウスにおいて破骨細胞は軟骨もしくは骨基質に依存して、その構造が異なることが示唆された。次に、研究代表者らはOPG(-/-)マウスにおける海綿骨梁の構造と破骨細胞の分化に対するOPG投与の効果を検討した。OPG(-/-)マウスにOPGを投与した結果、骨梁骨の減少を有意に抑制し、かつ海綿骨梁の構造を維持したが、骨梁骨上の破骨細胞数は減少していなかった。大部分の破骨細胞に対してOPG投与は波状縁の消失または未成熟を引き起こしたが、破骨細胞のネクローシスやアポトーシスには影響しなかった。これらの結果から、代謝性骨疾患において、OPG投与は破骨細胞による骨吸収を抑制することによって正常な海綿骨梁の構造と骨梁骨の体積を維持する効果的な手段であることが示唆された。