hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
朝鮮時代に於ける日本語学習書の電子化、言語学的考察及び英訳

続いて、母音について特に問題となる日本語のエ列音節のハングル表記に焦点を移し、ラング説などのように口蓋的エ列音の存在を朝鮮資料からは立証できないといったことを示すその調査の結果を3月に発表した。上記の研究成果を2011年以内論文としてまとめる予定である。また、朝鮮語側の音声的な事実を明らかにするのに大きく寄与している外国資料の調査の一環として、朝鮮語史において従来さほど注目されてこなかったローマ字資料を整理し、広く西洋における朝鮮語研究史をテーマにした論文の形でまとめた。平成22年度には新資料の発見がいくつかあったが、主なものとしては、バチカン図書館蔵『伊呂波』と、シーボルト旧蔵にかかるマンチェスター・ジョンライランズ図書館現蔵『倭語類解』との欧洲所在朝鮮資料2点である。前年度に始めたそれらの調査を平成23年度にも続けた。後者に関しては、Medhurst編『朝鮮偉國語彙』(1835年刊)の前半の底本となったものであるということがわかったが、マンチェスター本『倭語類解』のみならず、『語彙』の後半のもととなった和刻本『朝鮮千字文』(Sturler旧蔵、パリ国立図書館現蔵)などをも調査した結果を2012年1月の教授就任講義で改めて取り上げ、今後『語彙』の成立過程と出典をテーマとした小論としてまとめる予定である。また、平成23年度には新たに、『朝鮮通信考』なる写本(京都大学附属図書館蔵)に「諺文いろは」が載せてあることを発見した。寛永13年(1636年)の朝鮮通信使の際、朝鮮人文弘績が林羅山と筆談する時に記したと見られるものである。とすれば、18世紀のものがほとんどの、先行研究において指摘されてきた「諺文いろは」の諸本よりも一世紀近く早いものということになる。従って、朝鮮資料のみならず一般的に日本語音韻史の研究にとって好資料となると思われる。特に、その原形がこの「諺文いろは」とほぼ同じ年代に遡るとされている原刊本『捷解新語』のハングル音注に矛盾するところが少なくないという点で、示唆に富む資料といえる。平成23年度内に発表した論文としては、まず、管見に入った若干の補遺を加えるとともに西洋の学界に紹介する目的で、2009年刊行の『譯學書文献目録』(遠藤光暁他編)の書評を執筆した。これ以外に、広く朝鮮時代におけるハングルによる外国語表記を扱った小論も平成23年に出たが、朝鮮資料の日本語表記などにも触れている。
壬辰戦争以後における東アジアの国際関係の再編と展開

壬辰戦争後の東アジアにおける国際関係の再編と展開の過程を実証的に明らかにすることは、以後200年以上続いた安定した東アジアの国際関係を理解する上で重要である。これまで一国史の視点で個々に考えられてきたものを東アジア国際関係史の立場からひとつの文脈に捉え直す目的で、本研究では1:日本軍の朝鮮半島撤退以降の日本の朝鮮・明に対する関係回復の模索と、朝鮮・明側の対応2:琉球侵略と明・朝鮮の反応2:後金の勃興と明・朝鮮の日本への警戒の三つの課題を掲げた。当初一つ一つの課題として研究年度ごとに検討していく予定であったが、三つの課題は密接な関係にあるため、一つずつ区切って検討するよりは、明・朝鮮・日本・琉球・後金に関連する史料を収集して大まかな流れを把握することを優先した。その過程で、日本の琉球併合を巡る明・朝鮮側の反応に関して、琉球の朝貢の窓口であった福建以外にも、マカオに日本人が居留している広東で強い危機感が持たれていることに気が付いた。この点は従来注目されてこなかった問題であったため、11月に行われた2018年度東洋史研究大会にて「壬辰戦争後の明の対日警戒と朝鮮・日本・琉球」、およびSYLCシンポジウム3「16ー19世紀東アジア国際秩序の成立と変容の研究ー日本・朝鮮・中国(明清)三国の比較という視点」にて、「日本の琉球侵略前後の明朝の対日警戒と朝鮮」として口頭報告を行った。口頭報告時には十分に収集分析できなかった史料があったため、その後、東京大学史料編纂所、中央研究院(台湾)、国史編纂委員会(韓国)にて関連する史料の収集を行った。また、マカオを抱える広東地域の地理や環境を把握する目的で現地調査を行った。今後、収集した新たな史料の分析も加えて口頭報告をブラッシュアップし、論文を投稿する予定である。上述の3つの課題に関して、『明実録』『朝鮮王朝実録』等の基本的な史料をもとに大まかな事態の時系列を把握できた。また、本年度の研究によって、日本の琉球併合に対する明側の対応に関して、従来注目されてこなかった広東地域での危機感の高まりを発見できた。従来の研究では明朝中央や、福建地域の意見は明らかにされていたが、広東地域の意見には注目されてこなかった。マカオには商人、傭兵、奴隷といった形で日本人が多く居住しており、琉球が日本の手に落ちたことを契機に不安視され、また広東の商人が日本に密貿易に出かけていることも警戒された。この発見に関連して口頭報告を2度行ったものの、まだ十分な関連史料の収集・分析ができたうえでの報告ではなかったため、その後国内外で関連史料を収集した。特に日本・琉球側の動きが、どのように明側に影響しているのかを再検討する必要があり、東京大学史料編纂所所蔵の島津家文書からも関連史料を収集した。また今回広東が焦点となったものの、一度も行ったことがなかったため現地調査を行ったことで、地理や環境をよく理解できるようになった。また本年度は、日本史料の本格的な活用のために、授業に参加するなどしてくずし字で書かれた史料の読み方を学んだ。まだ自由に読めるまでには至っていないが、勉強を始める以前よりは進歩しており、今後の史料分析に役立つと考える。以上のように、新たな問題を発見し史料収集を進めているものの、まだ論文にはできていなため、「おおむね順調」という評価が適切だと考える。次年度は、上述の口頭報告内容をブラッシュアップして論文を完成させ、『東洋史研究』への掲載を目指す。また、博士論文『十六ー十八世紀東アジア多国間関係史の研究』をベースに、この論文を含めた現在までの研究成果を単著として来年度前半までに出版することを目指したい。この試みにより、壬辰戦争後の東アジアの国際関係の展開が東アジア国際関係史において持つ意義が、より一層明瞭になると考える。次年度は韓国の国史編纂委員会所蔵の対馬宗家文書を本格的に調査収集する目的で、半年ほど在外研究を行う予定であったが、論文執筆作業や単著化に向けた作業等を考慮すると、半年間まとめて在外研究をするのは不便な点が多いため、8・9月、2・3月に分けて、それぞれ1ー2か月間の在外研究を行う形に変更する。滞在は短期間であるが、積極的に韓国の研究者と意見交換の機会を作り、人脈を作っていく。

この点は従来注目されてこなかった問題であったため、11月に行われた2018年度東洋史研究大会にて「壬辰戦争後の明の対日警戒と朝鮮・日本・琉球」、およびSYLCシンポジウム3「16ー19世紀東アジア国際秩序の成立と変容の研究ー日本・朝鮮・中国(明清)三国の比較という視点」にて、「日本の琉球侵略前後の明朝の対日警戒と朝鮮」として口頭報告を行った。口頭報告時には十分に収集分析できなかった史料があったため、その後、東京大学史料編纂所、中央研究院(台湾)、国史編纂委員会(韓国)にて関連する史料の収集を行った。また、マカオを抱える広東地域の地理や環境を把握する目的で現地調査を行った。今後、収集した新たな史料の分析も加えて口頭報告をブラッシュアップし、論文を投稿する予定である。上述の3つの課題に関して、『明実録』『朝鮮王朝実録』等の基本的な史料をもとに大まかな事態の時系列を把握できた。また、本年度の研究によって、日本の琉球併合に対する明側の対応に関して、従来注目されてこなかった広東地域での危機感の高まりを発見できた。従来の研究では明朝中央や、福建地域の意見は明らかにされていたが、広東地域の意見には注目されてこなかった。マカオには商人、傭兵、奴隷といった形で日本人が多く居住しており、琉球が日本の手に落ちたことを契機に不安視され、また広東の商人が日本に密貿易に出かけていることも警戒された。この発見に関連して口頭報告を2度行ったものの、まだ十分な関連史料の収集・分析ができたうえでの報告ではなかったため、その後国内外で関連史料を収集した。特に日本・琉球側の動きが、どのように明側に影響しているのかを再検討する必要があり、東京大学史料編纂所所蔵の島津家文書からも関連史料を収集した。また今回広東が焦点となったものの、一度も行ったことがなかったため現地調査を行ったことで、地理や環境をよく理解できるようになった。また本年度は、日本史料の本格的な活用のために、授業に参加するなどしてくずし字で書かれた史料の読み方を学んだ。まだ自由に読めるまでには至っていないが、勉強を始める以前よりは進歩しており、今後の史料分析に役立つと考える。以上のように、新たな問題を発見し史料収集を進めているものの、まだ論文にはできていなため、「おおむね順調」という評価が適切だと考える。次年度は、上述の口頭報告内容をブラッシュアップして論文を完成させ、『東洋史研究』への掲載を目指す。また、博士論文『十六ー十八世紀東アジア多国間関係史の研究』をベースに、この論文を含めた現在までの研究成果を単著として来年度前半までに出版することを目指したい。この試みにより、壬辰戦争後の東アジアの国際関係の展開が東アジア国際関係史において持つ意義が、より一層明瞭になると考える。次年度は韓国の国史編纂委員会所蔵の対馬宗家文書を本格的に調査収集する目的で、半年ほど在外研究を行う予定であったが、論文執筆作業や単著化に向けた作業等を考慮すると、半年間まとめて在外研究をするのは不便な点が多いため、8・9月、2・3月に分けて、それぞれ1ー2か月間の在外研究を行う形に変更する。滞在は短期間であるが、積極的に韓国の研究者と意見交換の機会を作り、人脈を作っていく。
肺胞免疫細胞と表皮細胞を標的とする急性肺障害の遺伝子治療

1.軽度高二酸化炭素血症が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:麻酔導入直後、2、4時間後、および手術終了時に、肺胞気管洗浄でAMを採取した。AMの炎症性変化の判定を、定量的RT-PCRを用いたサイトカイン(IL-1β、IL-8、IFNγ、TNFα、IL-4、IL-10)の遺伝子発現で評価した。さらにリンパ球の分布(CD4,CD8など)と接着分子(CD11a, b, c,18,49d,54)の細胞表面抗原の変化をフローサイトメトリで評価した。サイトカインの遺伝子発現、活性リンパ球の上昇、リンパ球の表面抗原の増加はcontrol groupの方が有意に高かった。これらの所見から、軽度の高二酸化炭素血症は、術中の免疫系の変化を抑制することが示唆された。2.手術侵襲の違いが肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:手術侵襲の違いがAMに及ぼす影響を評価した。手術侵襲の違いにより3群に分けた。研究方法は研究1に準じた。サイトカインの遺伝子発現は低体温患者の方が有意に低かった。活性リンパ球の上昇、リンパ球の表面抗原の増加も、control群の方が有意に高かった。したがって手術侵襲が大きい程AMの機能変化が高度と考えられた。3.術中低体温が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:術中の低体温がAM機能に及ぼす効果を検討した。その結果、AM機能すべて低体温で抑制された。周術期低体温は、肺免疫系を著明に抑制することが示唆された。1.本年度論文とした研究喫煙は術後肺合併症の大きなリスクファクタである。すでに喫煙により肺胞マクロファージ(AM)の抗菌能と炎症反応が著しく低下することを私は報告してきた。今回AMの機能の正常化にどのくらいの禁煙期間が必要かを検討した。その結果抗菌能の回復には3月を要し、炎症反応の正常化には6月要することが明らかとなった(Kotani et al. Anesthesiology 2001 ; 94 : 999-1006)。また抗菌能を抑制することなく、炎症反応を抑制する薬物療法として、プロスタグランディンE1(プロスタンディン、以下PGE1)の術中投与がAMに及ぼす影響を検討した。手術時間が遷延するにつれて増強する炎症反応はPGE1で著明に抑制された。一方抗菌能の減少は軽度であった。今後PGE1は周術期の肺機能保全のため検討されるべき薬剤と思われる(Kotani et al, Critical Care Medicine 2001 ; 29 : 1943-9)。2.分子生物学的研究の進達度今年度の研究から表皮細胞を標的としたIL-10の遺伝子注入により大量に血中レベルを上昇させることに成功した。予備実験ではラットにおけるエンドトキシンショックによる肺障害を軽減した。この効果を確認して結果を論文化する予定である。また同時に検索した接着分子の検討では、従来好中球マクロファージ系に強く発現するCD11b, CD11c, CD54, CD49dなどは、手術侵襲により強くリンパ球に発現することを見い出した。これは全体の10%以下のリンパ球が炎症による好中球マクロファージ系の活性化を強く制御しているという初めて結果である。これも近く公表する予定である。1.軽度高二酸化炭素血症が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:軽度の高二酸化炭素血症の肺保護効果について検討した。麻酔導入直後、2、4時間後、および手術終了時に、肺胞気管洗浄でAMを採取した。AMの抗菌能の判定をビーズの貪食能とリステリア菌の細胞内殺菌率で評価した。AMの炎症性変化の判定を、定量的RT-PCRを用いたサイトカインの遺伝子発現で評価した。さらにリンパ球の分布と接着分子の細胞表面抗原の変化をフローサイトメトリで評価した。

貪食能と殺菌能における群間差は軽度であった。炎症性サイトカインの遺伝子発現、活性リンパ球の上昇、リンパ球の接着分子の増加は高二酸化炭素血症で管理した患者の方が軽度であった。したがって術中の肺炎症反応を抑制することが示唆された。2.手術侵襲の違いが肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響;手術侵襲の違いがAMに及ぼす影響を評価した。実験1に準じてAM機能を評価している。多くの炎症性および抗炎症性サイトカインの遺伝子発現や、リンパ球の接着分子や活性リンパ球の増加は手術侵襲に比例して亢進していた。したがって手術侵襲が大きい程AMの炎症反応が高度と考えられる。3.分子生物学的研究の進達度:昨年度の研究から表皮細胞を標的としたIL-10の遺伝子注入により大量に血中レベルを上昇させることに成功した。予備実験ではのエンドトキシンショックによる肺障害を軽減した。AMのgranulocyte-colony stimulatingfactorの遺伝子導入をrota-virusを使って成功させた。今後このモデルを使用し、肺感染の予防効果を評価する所存である。1.軽度高二酸化炭素血症が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:麻酔導入直後、2,4時間後、および手術終了時に、肺胞気管洗浄でAMを採取した。AMの炎症性変化の判定を、定量的RT-PCRを用いたサイトカイン(IL-1β,IL-8,IFNγ,TNFα,IL-4, IL-10)の遺伝子発現で評価した。さらにリンパ球の分布(CD4,CD8など)と接着分子(CD11a,b,c,18,49d, 54)の細胞表面抗原の変化をフローサイトメトリで評価した。サイトカインの遺伝子発現,活性リンパ球の上昇,リンパ球の表面抗原の増加はcontrol groupの方が有意に高かった。これらの所見から、軽度の高二酸化炭素血症は、術中の免疫系の変化を抑制することが示唆された。2.手術侵襲の違いが肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:手術侵襲の違いがAMに及ぼす影響を評価した。手術侵襲の違いにより3群に分けた。研究方法は研究1に準じた。サイトカインの遺伝子発現は低体温患者の方が有意に低かった。活性リンパ球の上昇,リンパ球の表面抗原の増加も、control群の方が有意に高かった。したがって手術侵襲が大きいほどAMの機能変化が高度と考えられた。3.術中低体温が肺胞マクロファージ(AM)に及ぼす影響:術中の低体温がAM機能に及ぼす効果を検討した。その結果、AM機能すべて低体温で抑制された。周術期低体温は、肺免疫系を著明に抑制することが示唆された。
血球分化に関与する転写因子群の解析とその造血細胞腫瘍診断への応用

転写因子GATA-2は造血幹細胞および各系列の前駆細胞で発現され、未分化血液細胞において重要な役割を果たしている。血球分化が開始されるとGATA-2の発現は抑制されてくる。従って、GATA-2遺伝子発現の調節は細胞が造血幹細胞や前駆細胞であるための機構と密接に関連している。血液細胞におけるこのようなGATA-2遺伝子発現の調節機構を解明するため、マウスGATA-2遺伝子の5'調節領域の解析を試み、以下のような成果を得た。1)マウスGATA-2遺伝子全体および5'隣接領域を含むクローンを単離し、GATA-2発現調節には2ヶ所のプロモータが働いていることを明らかにした。下流側のプロモータIbは既報のヒトおよびアフリカツメガエルのGATA-2プロモーターと相同のものであるが、上流側のプロモーターIaは本研究で新たに見出されたものである。2)プロモーターIaは造血系細胞および胎児脳におけるGATA-2発現を特異的に活性化する。特に、肝造血期のマウス胎児肝やIin^-Sca-1^+c-kit^+のマウス骨髄細胞ではIaエキソンのみが検出され、造血幹細胞や造血前駆細胞では主にIaプロモーターがつかわれていることが知られている。3)Iaプロモーター活性に関与するシス因子の同定およびその機能解析の結果、Iaプロモータの転写開始点(+1)の上流-79-61の領域が細胞系列特異的なIaプロモータ活性に関与することが知られた。DNase 1フットプリンディング実験により、GATA-2発現陽性のP815肥満細胞株の各抽出液ではこの領域に結合するタンパク質が見出された。GATA-2 mRNAをほとんど発現していないマウス赤白血病細胞の核抽出液では、そのような結合タンパク質が検出されなかった。さらに、ゲル移動度シフト法により、この領域に結合するいくつかの未知のタンパク質が検出され、これらのタンパク質間の複雑な相互作用の存在が、変異導入遺伝子による解析などから示唆された。
第四系の酸素同位体比・花粉分析・古地磁気に基づく気候変化と国際的対比

1.目的:日本海側海岸平野において得られた過去約2万年間のボーリング・コア試料について古環境、特に古植生変化に基づく古気候変化、古水質(古水域環境)変化、古地磁気強度変化等を解明することを目的とする。2.実施状況:(1)古植生変化は花粉分析的手法により解析し、古気候変化を解析。(2)古水質(古水域環境)変化は、珪藻分析・微動物分析により解析。(3)古地磁気変化、特に強度変化が時代と共にどのように変化するかを解析。(4)実年代は、炭素C-14年代測定法により測定。3.研究成果:(1)金沢平野の過去約2万年間及び秋田県男鹿半島五里合盆地における過去5千年間の古気候変化を解明できた。(2)金沢平野における過去約2万年間の古地磁気変化、特に伏角・強度の変化の実態を解明できた。(3)金沢平野の過去約2万年間及び秋田県男鹿半島五里合盆地における過去5千年間の古水質(古水域環境)変化を珪藻分析・微動物分析により解明できた。(4)金沢平野における過去約2万年間に気候変化と古地磁気強度変化とに正の相関関係があると判断できるような成果が得られた。
糖アルコールによるバイオフィルム形成阻害機構の解明

数種の糖アルコールは、口腔常在菌Streptococcus gordoniiと歯周病菌Porphyromonas gingivalisで構成される歯周病原性バイオフィルムの形成を阻害し、とりわけエリスリトールがP. gingivalisを最も効果的に抑制することを確認した。そこで、その形成阻害機序を明らかにすることを目的とし、エリスリトール存在下におけるバイオフィルム構成細菌のタンパク質や代謝産物の変化を観察するためにメタボローム解析等を実施した。その結果、エリスリトールは核酸合成系、解糖系を含む様々な代謝経路に影響を及ぼすことにより、各菌の増殖を抑制し、バイオフィルム抑制効果を発揮している可能性を明らかにした。糖アルコールは,う蝕予防に効果があるとされる一方で,歯周病制御への応用に関する報告はほとんどない.我々はこれまでに,数種の糖アルコールが歯周病菌Porphyromonas gingivalis(Pg)とStreptococcus gordonii(Sg)で構成される混合バイオフィルムの形成を顕著に抑制することを確認している.そこで,供試糖アルコールの中で最も抑制効果の高かったエリスリトールに着目し,Pgのタンパク質や代謝産物への影響を検討することで,エリスリトールの作用機序を明らかにしつつある.本研究では,プロテオーム解析およびメタボローム解析の情報を統合的に解析し,歯周病原性バイオフィルム構成細菌のタンパク質および代謝産物の動態を網羅的に探索することにより,バイオフィルム形成機構を解析するとともに,糖アルコールによるバイオフィルム形成阻害機構の解明を目指す.代謝産物は遺伝子・タンパク質と比較し,より個体内全体に引き起こされる現象に密接に関連している.また,すでに多くの微生物のゲノムが解読され,細胞内のほとんどの代謝経路の同定が可能となっている.これらを踏まえ,代謝物質および代謝経路の変化に着目し,オミクス手法により歯周病菌のバイオフィルム形成機序の解明につなげようとする本研究は,従来の研究手法と全く異なる視点からアプローチを行う点で独創的である.平成23年度の研究においては,糖アルコール存在/非存在下のSgを試料としたメタボローム解析を実施し,Pgを試料としたメタボローム解析の結果と比較検討を行い,糖アルコールが各菌にどのような影響を及ぼすのかを検討した.さらに,トランスウェルアッセイを用いてSg代謝産物や糖アルコールの存在/非存在下のPgおよびPg代謝産物や糖アルコールの存在/非存在下のSgを試料としたメタボローム解析を実施した.これらの結果を統合し、総合的に解析することにより,SgとPgの相互の影響を明らかにし,Sg-Pg混合バイオフィルム中での栄養共生状態を現在解析しているところである.糖アルコールは,う蝕予防に効果があるとされる一方で,歯周病制御への応用に関する報告はほとんどない.我々はこれまでに,数種の糖アルコールが歯周病菌Porphyromonas gingivalis (Pg)とStreptococcus gordonii (Sg)で構成される混合バイオフィルムの形成を顕著に抑制すること,またそのマイクロコロニー形成が各糖アルコールで異なる形態を示すことを確認している.本研究では,プロテオーム解析およびメタボローム解析の情報を統合的に解析し,歯周病原性バイオフィルム構成細菌のタンパク質および代謝産物の動態を網羅的に探索することにより,バイオフィルム形成機構および糖アルコールによるバイオフィルム形成阻害機構の解明を目指す.平成24年度の研究においては,糖アルコール存在/非存在下のSgあるいはPgを試料としたメタボローム解析の結果の統合的解析を実施し,エリスリトールやソルビトールはSgやPgの核酸合成系や解糖系を含む様々な代謝経路に影響を及ぼすことにより,各菌の増殖を抑制している可能性を明らかにした.また,近年新たに歯周疾患との関連が報告されてきている菌のひとつであるFilifactor alocis(Fa)に着目し,糖アルコール存在/非存在下のFaを試料としたメタボローム解析を実施した結果,エリスリトールやソルビトールはFaに対してSgやPgと同様に,核酸合成系抑制などの効果を示した.さらに,ソルビトール存在下において,Faは歯周組織への為害作用が報告されている短鎖脂肪酸の産生量を有意に増加させた.このことより,ソルビトールはFaの歯周病病原性を増強させる可能性が示された.本研究計画のうち,PgおよびSgの2菌種の混合バイオフィルムの形成に及ぼすエリスリトールの影響を検討するための解析のうち,各菌単独に対する解析および1菌種の存在下でのもう一方の菌種の菌に対する解析のそれぞれについてはすでに実施されている.現在は,それらの結果を統合的に検討している段階であり,研究計画におおむね沿って順調に進展していると判断する.24年度が最終年度であるため、記入しない。

初期定着菌Sgおよび後期定着菌Pg2菌種の混合バイオフィルムでの統合解析により,代謝物質の動的変化や活性化代謝経路の同定を行い,歯周病原性バイオフィルム形成機構の理解と同時に,糖アルコールによるバイオフィルム形成阻害機序を明らかとしたい.さらに歯周病原性バイオフィルムの形成・成熟に重要な役割を果たすとされる中期定着菌Fusobacterium nucleatum(Fn)を加えた3菌種混合バイオフィルムについて同様の解析を進め,複雑な複合菌種で形成される歯周病原性バイオフィルム中のコミュニティーで繰り広げられる相互扶助関係の解明に取り組む予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
瞳孔反応を他覚的指標として利用した両眼間相互作用の実験的研究

本研究の目的は、瞳孔反応を他覚的指標として両眼間相互作用を検討するとともに、心理物理学実験も並行して行い、両眼間での情報統合の基礎メカニズムを明らかにすることであった。研究成果は以下のようにまとめることができる。(1)瞳孔計測実験の成果:永続的抑制(高コントラストの縞刺激が一方の眼に提示されている間、他方の眼に提示された空間的に一様な刺激の見えが抑制される現象)を利用して、異眼間抑制事態における瞳孔反応を検討した。その結果、抑制条件下では、輝度変化と色度変化に対する反応の両方が減弱し、しかも、その反応の減弱は、閾値近辺から閾上に及ぶ広いコントラスト範囲で認められた。さらに、輝度変化に対する反応は色度変化に対する反応よりも潜時が短く、皮質下経路により媒介されていると考えられた。以上の結果は、永続的抑制による異眼間抑制が、輝度変化と色度変化に対しては非選択的に生じること、そして、抑制効果が皮質下にも及ぶことを示唆している。(2)心理物理学実験の成果:視野闘争(左右眼の対応網膜部位に異なった刺激が提示された時に生じる知覚的葛藤現象)を生じさせるような検査刺激に先行して特定の刺激を提示することにより、闘争刺激の見えを変調させることができる現象(見えの変調現象)を用いて研究を進めた。研究の結果、次のような知見が得られた。(a)色刺激と輝度刺激を用いた研究によれば、先行刺激による変調効果には、刺激の提示眼に基づく場合と、刺激属性に基づく場合とがあり、それらは刺激の時間条件に応じて切り替わった。(b)縞刺激を用いると、刺激属性に基づく変調効果は幅広い時間条件下で観察されるものの、刺激提示眼に基づく変調効果はほとんど見られなかった。以上の結果は、色刺激と縞刺激では、視野闘争時の優勢/抑制の決定様式が異なり、したがって、両眼間での情報統合の際の処理様式も異なることを示唆している。本研究の目的は、瞳孔反応を他覚的指標として両眼間相互作用を検討することにある。そして、両眼情報の統合処理を理解する上で特に重要な現象として視野闘争(左右眼の対応網膜部位に異なった刺激が提示された時に生じる知覚的葛藤現象)を取り上げ、研究を進めている。本年度は、瞳孔実験に関しては、CRT式多機能ハプロスコープの設置と瞳孔反応測定用の赤外線カメラの組み込みを済ませ、予備的諸実験を実施した。また、瞳孔実験に向けた準備として、心理物理実験による視野闘争関連現象の検討を進めた。その成果は次のようにまとめることができる。一方の眼に赤、他方の眼に緑の検査刺激を提示すると視野闘争が生じるが、それに先だって別の赤や緑の刺激(先行刺激)を提示することによって、視野闘争時の刺激の見えを変化させることができる。この現象に関して、刺激の時間特性や輝度コントラストを系統的に操作した実験を行った結果、先行刺激の影響の生じ方が刺激条件に応じて変わることを見いだした。先行刺激の影響は提示時間が比較的長い条件で顕著であり、色刺激を用いた場合には、ほとんどの条件下で刺激属性に固有のものであった(例えば先行刺激が緑の場合には、提示眼にかかわらず緑の検査刺激の見えが阻害された)。ただし、検査刺激の提示時間が短く、刺激間間隔も短い場合には提示眼に固有の影響も認められた(例えば先行刺激を右眼に提示した場合には、右眼の検査刺激の見えが阻害された)。

同様の現象は検査刺激を単眼提示した場合には生じなかったため、先行刺激による視野闘争刺激の見えの変調は、先行刺激を提示することにより視野闘争の基礎となる両眼間相互作用が変化したことを反映していると考えられる。さらに、本研究の結果は、この相互作用の特性が、刺激の時間特性に応じて変わることを示唆している。本研究の目的は、瞳孔反応を他覚的指標として両眼間相互作用を検討するとともに、心理物理学実験も並行して行い、両眼間での情報統合の基礎メカニズムを明らかにすることであった。研究成果は以下のようにまとめることができる。(1)心理物理学実験の成果:視野闘争(左右眼の対応網膜部位に異なった刺激が提示された時に生じる知覚的葛藤現象)を生じさせるような検査刺激に先行して特定の刺激を提示することにより、闘争刺激の見えを変調させることができる現象(見えの変調現象)を用いて研究を進めた。研究の結果、次のような知見が得られた。(a)色刺激と輝度刺激を用いた研究によれば、先行刺激による変調効果には、刺激の提示眼に基づく場合と、刺激属性に基づく場合とがあり、それらは刺激の時間条件に応じて切り替わった。(b)縞刺激を用いると、刺激属性に基づく変調効果は幅広い時間条件下で観察されるものの、刺激提示眼に基づく変調効果は全く見られなかった。以上の結果は、色刺激と縞刺激では、視野闘争時の優勢/抑制の決定様式が異なり、したがって、両眼間での情報統合の際の処理様式も異なることを示唆している。(2)瞳孔計測実験の成果:永続的抑制(高コントラストの縞刺激が一方の眼に提示されている間、他方の眼に提示された空間的に一様な刺激の見えが抑制される現象)を利用して、異眼間抑制事態における瞳孔反応を検討した。抑制条件下での瞳孔反応を、検査刺激のみが提示される統制条件での反応と比較したところ、輝度変化と色度変化に対する反応の両方が抑制条件において弱まった。さらに、輝度変化に対する反応は色度変化に対する反応よりも潜時が短く、皮質下経路により媒介されていると考えられた。以上の結果は、永続的抑制による異眼間抑制が、輝度変化と色度変化に対しては非選択的に生じること、そして、抑制効果が皮質下にも及ぶことを示唆している。
並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子に関する研究

並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子を実現するために,前年度までに計算機支援ホログラム設計ツールの機能拡張を行い,この機能拡張したツールを用いて目標とするホログラフィック光学素子を設計した.今年度は,設計素子を試作し,試作素子の実験的評価を行い機能拡張した計算機支援ホログラム設計ツールと試作素子の有効性を確認した.設計したホログラフィック光学素子を試作した.この素子の記録には波長532nmのレーザー用いた.並列2次元面発光レーザーアレイとホログラフィック光学素子の間隔を3.40cm,この光学素子と結像面までの距離を10cm,回折角度を45°とした.物体光として点光源を45°の角度から,10cmの距離から発散する球面波を用い,参照光としてこの光学素子に垂直に3.4cm離れたところに収歛する球面波を用いた.8×8のレーザー要素をもつ並列2次元面発光レーザーアレイ(波長850nm)を用いた.まず,非最適設計の例として,記録と再生で波長の変化を考慮しない場合は記録された光学素子の並列光接続実験を行い,2次元画像データが伝送されないことを実験的に確認した.次に,試作素子によりこの面発光レーザーアレイの並列光接続実験を行い,収差が小さく高回折効率の2次元画像データの伝送能力を確認した.また,超高性能並列光接続装置にホログラフィック光学素手を利用することを目指し,フェムト秒で光パレスを発する場合を解析するのに必要な機能を計算機支援ホログラム設計ツールに対して拡張した.フェムト秒レーザーパルスのように,スペクトル帯域を持つ光で再生する場合についてホログラフィック光学素子の再生・結像特性を解析できる機能を実装した.以上,のことより提案した並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子の設計,試作,実験的評価を行い,提案素子の有効性を確認した.並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子を実現するために,同素子を設計するための計算機支援ホログラム設計ツールの機能拡張を行った.ホログラフィック光学素子は,光学システムを軽量・コンパクトに実現できるという特長をもつが,回折光学素子であるために,記録波長と再生波長が異なると結像位置が変化したり,収差が発生するという問題を抱えている.高い光量効率と小さい収差量を両立させた最適なホログラフィック光学素子の設計には複雑で大容量の計算を必要とするために,計算機支援設計が必要である.一方,本研究で対象とする並列2次元面発光レーザーアレイは空間的に多数のレーザーが2次元的に配置されている.各レーザーからの光を所望の位置に結像させるホログラフィック光学素子の設計が必要である.従来の計算機支援ホログラム設計ツールでは,1点の光源からの光を入力とするホログラフィック光学素子を設計する機能しか有していなかった.そこで,まず,多点光源からの光を入力とするホログラフィック光学素子を設計するプログラムを作成して,計算機支援ホログラム設計ツールの機能を拡張した.計算機支援ホログラム設計ツールを動作させるパーソナルコンピュータの性能を考慮して,最大64点の光源に対してホログラフィック光学素子の特性解析と設計を可能とした.各光源に対しては3次元空間において任意の位置と波長を設定できるようにした.作成した計算機支援ホログラム設計ツールを用いて並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子を設計した.並列2次元面発光レーザーアレイとして8×8のレーザー要素をもつMODE社のGigarray(サイズ1.75mm×1.75mm,波長850nm)を設定した.ホログラフィック光学素子として1cm×1cm,その光学素子の記録には,Nd : YAGレーザ(波長532nm)を設定した.並列2次元面発光レーザーアレイとホログラフィック光学素子の間隔を3.40cm,ホログラフィック光学素子と結像面までの距離を10cm,回折角度を45°として設計した.設計された記録光学系では,物体光として点光源を45°の角度から,10cmの距離から発散する球面波を用い,参照光としてホログラフィック光学素子に垂直に3.4cm離れたところに収斂する球面波を用いることが明らかとなった.最適設計したホログラフィック光学素子の結像待性を機能拡張した計算機支援ホログラム設計ツールで解析した.その結果,各レーザー光源に対する点像のRMSスポット半径は1.86mmで,各点が適切に結像することを確認した.並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子を実現するために,前年度までに計算機支援ホログラム設計ツールの機能拡張を行い,この機能拡張したツールを用いて目標とするホログラフィック光学素子を設計した.今年度は,設計素子を試作し,試作素子の実験的評価を行い機能拡張した計算機支援ホログラム設計ツールと試作素子の有効性を確認した.設計したホログラフィック光学素子を試作した.この素子の記録には波長532nmのレーザー用いた.並列2次元面発光レーザーアレイとホログラフィック光学素子の間隔を3.40cm,この光学素子と結像面までの距離を10cm,回折角度を45°とした.物体光として点光源を45°の角度から,10cmの距離から発散する球面波を用い,参照光としてこの光学素子に垂直に3.4cm離れたところに収歛する球面波を用いた.8×8のレーザー要素をもつ並列2次元面発光レーザーアレイ(波長850nm)を用いた.

まず,非最適設計の例として,記録と再生で波長の変化を考慮しない場合は記録された光学素子の並列光接続実験を行い,2次元画像データが伝送されないことを実験的に確認した.次に,試作素子によりこの面発光レーザーアレイの並列光接続実験を行い,収差が小さく高回折効率の2次元画像データの伝送能力を確認した.また,超高性能並列光接続装置にホログラフィック光学素手を利用することを目指し,フェムト秒で光パレスを発する場合を解析するのに必要な機能を計算機支援ホログラム設計ツールに対して拡張した.フェムト秒レーザーパルスのように,スペクトル帯域を持つ光で再生する場合についてホログラフィック光学素子の再生・結像特性を解析できる機能を実装した.以上,のことより提案した並列2次元面発光レーザーアレイ用並列光接続ホログラフィック光学素子の設計,試作,実験的評価を行い,提案素子の有効性を確認した.
複雑な系における確率論と実解析学の接点

1.本研究を遂行する中で、空間内に複雑な系が可算無限個存在する時にそれぞれの系にしみ込む拡散過程を構成しその性質を調べるという問題に関して新たな知見が得られた。複雑な系内でのディリクレ形式の定義域がベソフ空間である場合に、ベソフ空間のトレースの理論を援用することにより2次形式の正則性を示した。熱核の短時間挙動についての詳しい評価を得、これを用いて、短時間挙動における「最も起こりやすいパス」をエネルギー関数の変分問題の解として表現した。これらの結果はB.M.Hambly氏との共著で論文にまとめ、Probab.Theory Relat.Fieldsに掲載された。2.D-setと呼ばれるフラクタル図形の上に飛躍型確率過程を構成し、これらの熱核の詳しい評価を得た。扱う2次形式の定義域はこの場合もベソフ空間となり、熱核のナッシュ型の評価を得る際にベソフ空間の埋め込み定理が有効に利用される。熱核のoff-diagonalの評価では確率論を用いた議論が用いられ、実解析学と確率論の手法をうまく融合させている。また、得られた熱核の評価を用いて、確率過程の再帰性や、粒子の軌跡のハウスドルフ次元などを計算した。これらの結果はZ.Q.Chen氏との共著で論文にまとめ、Stoch.Proc.Their Appl.に掲載された。3.自己相似集合上の熱核の漸近挙動について研究し、測度がvolume doubling Propertyを持つことと熱核の対角成分のある種の漸近評価と同値であることを示した。一般の測度-距離空間上のディリクレ形式から定義される熱核に対して、測度のvolume doubling Propertyのもとで脱出時刻の評価と局所ナッシュ不等式が熱核のある種の上からの評価と同値であることを示した。複雑な系における確率論と実解析学に関連して、本年度行った研究により得られた成果は以下の通りである。1.空間内に複雑な系が可算無限個存在し、各系については熱伝導に関する情報がある程度分かっている時に、それぞれの系にしみ込む拡散過程を構成しその性質を調べるという問題を引き続き取り扱った。ベソフ空間のトレースの理論を援用することにより、2次形式の正則性を示した。熱核の短時間挙動についての詳しい評価を得て、これを用いて、短時間挙動における「最も起こりやすいパス」をエネルギー関数の変分問題の解として表現した。これらの結果はB.M. Hambly氏との共著で現在論文を投稿中である。これらの結果はZ.Q. Chen氏との共著で現在論文を投稿中である。3.有限分岐的なフラクタルにおいて、ホモジナイゼーション(均質化)の問題を取り扱った。フラクタルを近似する無限グラフ上の各ボンドに独立同分布・ランダムな抵抗を与えて決まる連続時間マルコフ連鎖について、適当なスケーリングと、ある条件のもとで、その長時間挙動が非自明な拡散過程に収束することを証明した。その際、対応する繰り込み写像の力学系を解析することが鍵となる。この結果については、現在論文を投稿中である。

複雑な系における確率論と実解析学に関連して、本年度行った研究により得られた成果は以下の通りである。1.Besov空間の理論の応用として、フラクタルを典型例として持つd-setと呼ばれるクラスの上に構成した飛躍型対称確率過程が、Triebel氏を初めとした関数空間の専門家が研究している作用素とどのような関係にあるかを調べた。2.一般の有限分岐的フラクタルグラフにおいては、重複対数の法則のオーダーに空間方向の依存性があることを示した。この種のグラフにおいては、Harnack不等式はresistance距離と呼ばれる距離でコントロールできるが、熱核のoff-diagonal評価にはグラフ距離(geodesic)の情報が必要となり、resistance距離で等距離であってもグラフ距離では全く異なるオーダーとなることが起こりうるためである。4.無限次元空間上の関数空間についての一般論を展開した。まず、領域上で定義されたSobolev関数が全体空間に拡張できるかという問題に対して部分的な結果を得た。また、Rieszの表現定理を無限次元空間の場合に拡張し、その応用として抽象Wiener空間上のBV関数からなる関数空間に対して,Sobolev空間への埋め込みや、関数の測度値微分の滑らかさについての新たな性質を示した。
抗体/DNA接合分子を用いた網膜芽細胞腫の遺伝子治療

網膜芽細胞腫や悪性黒色腫などの眼内腫瘍の保存的療法として、遺伝子治療が注目されている。本研究ではこの可能性を検討するため、上皮増殖因子レセプター(EGFR)に結合後エンドサイトーシスされると特異的なモノクローナル抗体(B4G7)を、ポリリジンを介してDNAと結合させた複合体"イムノジーン"を用いて、EGFR発現細胞に選択的に遺伝子を導入する方法を試みた。B4G7抗体およびそのFab断片を、それぞれβガラクトシダーゼ(β-gal)遺伝子と結合したイムノジーンを作製し、EGFRを過剰産生する培養偏平上皮癌細胞(A431)を対照として、培養網膜芽細胞腫細胞(Y79)に対するβ-gal遺伝子導入を検討した。Fabイムノジーンでは、A431への導入効率がB4G7抗体イムノジーンよりも数十倍優れていた。このFabイムノジーンを用いてY79および正常網膜色素上皮細胞への遺伝子導入を試みたが、両細胞のEGFR発現量が細胞あたり約10^4個と低いために、β-gal遺伝子の導入・発現は認められなかった。さらに、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(HS-TK)遺伝子を腫瘍細胞に導入し、その後ガンシクロビル(GCV)投与して、腫瘍細胞を選択的に排除する方法を検討した。A431については、数%の細胞にHS-TK遺伝子を導入すれば、by stander効果により、ほぼすべての細胞が死滅した。しかしY79および正常網膜色素上皮細胞では、有意な殺細胞効果を認めなかった。一方、EGFRを比較的多く発現している悪性黒色腫細胞(G361)について、同様の実験を行った。イムノジーンによるβ-gal遺伝子導入・発現はA431の1/10程度に観察された。HS-TK遺伝子を導入した場合には、有意な殺細胞効果を確認した。したがってイムノジーン法は、眼内腫瘍、特に悪性黒色腫に有効で、生体内ターゲッティング可能な遺伝子療法として期待される。
α,α-ジ置換ホモアリルアルコールからのアリルスズ化合物の新規発生法とその応用

塩化スズ(II)とN-クロロコハク酸イミド(NCS)を用いて、塩化メチレン中でα,α-ジイソプロピルホモアリルアルコールからレトロ(カルボニル-アリル)化によりアリルトリクロロスズ化合物を発生させ、カルボニル-アリル化、およびイミン-アリル化反応に応用した。1.カルボニルーアリル化反応この新規アリルトリクロロスズ発生法を用いて、まず、2-プロペニルトリクロロスズを発生させ、塩化メチレン中、-40°Cで種々のアルデヒドを高収率でアリル化することを見出した。また、同様に2-ブテニルスズを発生させ、脂肪族アルデヒドおよび非配位性の電子求引性置換基を持ったベンズアルデヒドへの付加において、通常難しいα-位置選択性の発現を可能にした。2.イミン-アリル化反応まず、申請者らが開発した、塩化スズ(II)/NCSによるアルデヒドとトシルアミドからのN-トシルイミニウムの生成法を利用し、種々のN-トシルイミニウムへの2-プロペニルスズの付加による新規ホモアリルアミン合成法を確立した。カルボニル-アリル化反応とは対照的に、このイミン-アリル化反応では六員環遷移状態を取ることができないことから、その反応は極めて遅く、立体障害の大きい置換アリルスズには使用できない。そこで、スズへの配位が可能なN-トシルイミンを用いた。γ-置換アリルスズ化合物である2-ブテニルトリクロロスズによりγ-位置選択的にイミン-アリル化反応が起こり、種々の2-メチルホモアリルアミンを合成することができた。塩化スズ(II)/N-クロロコハク酸イミド(NCS)を用いて、塩化メチレン中でα,α-ジ置換ホモアリルアルコールからレトロ(カルボニル-アリル)化による新規なアリルトリクロロスズ化合物の発生法を開発し、カルボニル-アリル化反応に応用した。実際には、α,α-ジイソプロピルホモアリルアルコールとベンズアルデヒドおよびヘプタナールの反応を例として、ハロゲン化スズ(II)とN-ハロゲン化コハク酸イミドの反応性、および溶媒、反応温度など反応条件を検討したところ、塩化スズ(II)/NCSを用いて、塩化メチレン中、-40°Cで行うと最も高収率でカルボニル-アリル化が起こることを見出した。その反応条件で種々のアルデヒドが高収率でアリル化された。また、筆者らの以前からの2-ブテニルスズによるアリル化の研究で、塩化メチレン中では低収率であるが、通常とは逆のα-位置選択性を示すことがわかっている。そこで、今回開発した塩化メチレン中でのアリルスズ発生法を2-ブテニルスズの発生に応用し、そのカルボニル-アリル化の位置選択性について調査した。脂肪族アルデヒドおよび非配位性の電子求引基を持ったベンズアルデヒドでは高いα-位置選択性を示した。それに対して、配位性の置換基を持ったアルデヒド、たとえば4-シアノベンズアルデヒド、4-メトキシカルボニルベンズアルデヒド、3-フェニルプロパナールでは、高いγ-位置選択性を発現した。これらの位置選択性の発現機構について考察した。塩化スズ(II)/NCSによりアルデヒドとトシルアミドからN-トシルイミニウムが形成されることをすでに報告している。そこで、アルデヒドの代わりにこのN-トシルイミニウムへのアリル化も試み、好収率でホモアリルアミンを生成することも可能にした。塩化スズ(II)/N-クロロコハク酸イミド(NCS)を用いて、塩化メチレン中でα,α-ジ置換ホモアリルアルコールからレトロ(カルボニル-アリル)化による新規なアリルトリクロロスズ化合物の発生法を開発し、カルボニル-アリル化、およびイミン-アリル化反応に応用した。本申請研究

1年目の昨年度は、本法により発生した2-プロペニルトリクロロスズが塩化メチレン中、-40°Cで種々のアルデヒドを高収率でアリル化することを見出した。また、同様に2-ブテニルスズを発生させ、脂肪族アルデヒドおよび非配位性の電子求引性置換基を持ったベンズアルデヒドへの付加において、通常難しいα-位置選択性の発現を可能にした。本年度は、このアリルスズ発生法をイミン-アリル化反応に応用した。まず、申請者らが開発した、塩化スズ(II)/NCSによるアルデヒドとトシルアミドからのN-トシルイミニウムの生成法を利用することを考え、上記のカルボニル-アリル化と同じ条件で種々のN-トシルイミニウムへのアリルスズの付加反応を試み、新規ホモアリルアミン類合成法を見出した。カルボニル-アリル化反応とは対照的に、このイミン-アリル化反応では六員環遷移状態を取ることができないことから、アリルスズの低い求核性によりその反応は遅い。故に、立体障害の大きい置換アリルスズをこの反応に利用することはできなかった。そこで、スズへの配位が可能なN-トシルイミンを用いた。γ-置換アリルスズ化合物である2-ブテニルトリクロロスズによりγ-位置選択的にイミン-アリル化反応が起こり、種々の2-メチルホモアリルアミンを合成することができた。
メカニカルストレスに対する軟骨細胞の応答機構の解明と軟骨変性の治療法開発ヘの応用

我々はこれまでに、変性軟骨由来の軟骨細胞のエネルギー代謝(グルコース取り込み、アデノシン三リン酸ATP産生)は、正常軟骨細胞に比べて低下していること、ATP産生量を制御する細胞内のエネルギーセンサーとしての役割を担う5'-AMP-activated protein kinase (AMPK)活性も変化することを見出した。さらに、我々は軟骨細胞に発現する「NAD依存性脱アセチル化酵素活性」を持つSirtuin1が、「エネルギーセンサーであるAMPK活性」を制御していることを初めて見出したので、2018年度はこれをさらに確実な知見とするため再現性を確認した。我々は、AMPKは細胞エネルギー(ATP)産生量を調節する機能を有することから、変形性関節症の軟骨細胞において「エネルギーセンサーとしての役割を持つAMPKとSirtuin1の相関」は細胞エネルギー代謝に重要な役割を担い、メカニカルストレスに応答して変化し、軟骨変性にも関与すると仮説し、2018年度の以下の検証を進めた。1)メカニカルストレスに対する軟骨細胞のストレス応答蛋白と応答機構を解析し、メカニカルストレスに対する防御機構としてのストレス応答機構の変化が軟骨変性に関与するか否かを明らかにし、2)メカニカルストレス条件下の軟骨細胞において、DNA修復酵素(APEX2, Ogg1)の活性と細胞エネルギー代謝・調節機構の変化を解析し、ストレス応答の防御機構としての役割を検証する計画である。これらの調節機構の変化・破綻が、軟骨変性の誘因となるか否かを実験的変形性関節症モデルで検証している。これにより、軟骨変性抑制法の開発の糸口を得る。本研究は、変形性関節症の発症に密接に関わるメカニカルストレスに対する軟骨細胞の応答機構の分子メカニズムに着目し、軟骨変性機序との関連について解明を試みる初めての基礎的研究であり、2018年度も概ね順調に計画は遂行できた。実験的メカニカルストレス実験モデルを用いて、メカニカルストレス負荷、非負荷後の2群の培養軟骨細胞株を樹立し、メカニカルストレス応答蛋白候補群、データベース・検索論文情報をもとに有力候補因子を35個選定したので、2018年度はこれの検証・再現性を確認した。これらの候補蛋白の欠損軟骨細胞(RNA干渉法, siRNA)および過剰発現軟骨細胞を既報に則って樹立し、これらの軟骨細胞活性を正常軟骨細胞活性と比較して、ストレス応答後の細胞内情報伝達路を解析中である。さらに、変性軟骨組織におけるストレス応答蛋白発現度と軟骨変性度との関連を免疫組織学的解析に検討した。実験動物モデルマウスの膝関節組織および変形性関節症患者から同意を得て採取した軟骨組織におけるストレス応答蛋白発現度を、免疫組織学的に解析する計画を2018年度も計画どおり継続しており、軟骨組織の変性度および臨床的背景との関連を分析中である。2019年度は、最終年度の計画案のとおりに、メカニカルストレスに応答する軟骨細胞のDNA修復酵素活性とエネルギー代謝の調節機構解析を行なう計画である。実験的メカニカルストレス負荷・非負荷後の軟骨細胞において、これまでに解析してきた「DNA修復酵素(APEX2, Ogg1)」ならびに「細胞エネルギー代謝関連因子(ATP産生量、エネルギーセンサーとしてのAMPK・Sirtuin1活性)」を分析する。実験的メカニカルストレスに応答した各因子の変化、ならびに各因子群の相関を解析することで、メカニカルストレスに応答する「DNA修復酵素活性」および「エネルギー代謝」の調節機構が、軟骨細胞活性および軟骨変性に影響するメカニズムを明らかにする。2019年度も2018年度から引き続き、DNA修復酵素(APEX2、Ogg1)および細胞エネルギー調節因子(AMPK, Sirtuin1他)について、RNA干渉法を用いた各因子の欠損細胞株および遺伝子導入による過剰発現細胞株を樹立し、軟骨異化誘導因子(実験的メカニカルストレス, IL-1β)刺激下の軟骨細胞活性[評価項目: anabolic activity (プロテオグリカン、II型コラーゲン産生能)、catabolic activity(軟骨基質分解酵素MMPs、アポトーシス)]を解析して、DNA修復およびエネルギー代謝の調節因子・機構のストレス応答および防御的役割を検証する。得られた結果から、これら調節機構のうち軟骨細胞の活性を修飾(anabolic activityの促進, catabolic activityの抑制)し、軟骨変性を抑制しうる因子を見つけ、軟骨変性抑制法の開発に発展させる。さらに、最近我々は軟骨細胞に発現する「NAD依存性脱アセチル化酵素活性」を持つSirtuin1が、「エネルギーセンサーであるAMPK活性」を制御していることを初めて見出した。我々は、AMPKは細胞エネルギー(ATP)産生量を調節する機能を有することから、変形性関節症の軟骨細胞において「エネルギーセンサーとしての役割を持つAMPKとSirtuin1の相関」は細胞エネルギー代謝に重要な役割を担い、メカニカルストレスに応答して変化し、軟骨変性にも関与すると仮説した。そこで、1)メカニカルストレスに対する軟骨細胞のストレス応答蛋白と応答機構を解析し、メカニカルストレスに対する防御機構としてのストレス応答機構の変化が軟骨変性に関与するか否かを明らかにし、2)メカニカルストレス条件下の軟骨細胞において、DNA修復酵素(APEX2, Ogg1)の活性と細胞エネルギー代謝・調節機構の変化を解析し、ストレス応答の防御機構としての役割を検証する計画である。これらの調節機構の変化・破綻が、軟骨変性の誘因となるか否かを実験的

変形性関節症モデルで検証し、軟骨変性抑制法の開発に発展させる予定である。本研究は、変形性関節症の発症に密接に関わるメカニカルストレスに対する軟骨細胞の応答機構の分子メカニズムに着目し、軟骨変性機序との関連について解明を試みる初めての基礎的研究である。実験的メカニカルストレス実験モデルを用いて、メカニカルストレス負荷、非負荷後の2群の培養軟骨細胞株を樹立し、メカニカルストレス応答蛋白候補群、データベース・検索論文情報をもとに有力候補因子を35個選定した。これらの候補蛋白の欠損軟骨細胞(RNA干渉法, siRNA)および過剰発現軟骨細胞を既報に則って樹立し、これらの軟骨細胞活性を正常軟骨細胞活性と比較して、ストレス応答後の細胞内情報伝達路を解析中である。さらに、変性軟骨組織におけるストレス応答蛋白発現度と軟骨変性度との関連を免疫組織学的解析に検討した。実験動物モデルマウスの膝関節組織および変形性関節症患者から同意を得て採取した軟骨組織におけるストレス応答蛋白発現度を、免疫組織学的に解析し、軟骨組織の変性度および臨床的背景との関連を分析した。我々はこれまでに、変性軟骨由来の軟骨細胞のエネルギー代謝(グルコース取り込み、アデノシン三リン酸ATP産生)は、正常軟骨細胞に比べて低下していること、ATP産生量を制御する細胞内のエネルギーセンサーとしての役割を担う5'-AMP-activated protein kinase (AMPK)活性も変化することを見出した。さらに、我々は軟骨細胞に発現する「NAD依存性脱アセチル化酵素活性」を持つSirtuin1が、「エネルギーセンサーであるAMPK活性」を制御していることを初めて見出したので、2018年度はこれをさらに確実な知見とするため再現性を確認した。我々は、AMPKは細胞エネルギー(ATP)産生量を調節する機能を有することから、変形性関節症の軟骨細胞において「エネルギーセンサーとしての役割を持つAMPKとSirtuin1の相関」は細胞エネルギー代謝に重要な役割を担い、メカニカルストレスに応答して変化し、軟骨変性にも関与すると仮説し、2018年度の以下の検証を進めた。1)メカニカルストレスに対する軟骨細胞のストレス応答蛋白と応答機構を解析し、メカニカルストレスに対する防御機構としてのストレス応答機構の変化が軟骨変性に関与するか否かを明らかにし、2)メカニカルストレス条件下の軟骨細胞において、DNA修復酵素(APEX2, Ogg1)の活性と細胞エネルギー代謝・調節機構の変化を解析し、ストレス応答の防御機構としての役割を検証する計画である。これらの調節機構の変化・破綻が、軟骨変性の誘因となるか否かを実験的変形性関節症モデルで検証している。これにより、軟骨変性抑制法の開発の糸口を得る。