hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大脳認知記憶システムの分散型メカニズムの解明:サルfMRI法に基づく統合的研究

本特別推進研究の当初計画は4つの下位目標を有していた。1)第1の下位目標は「サル用高磁場磁気共鳴画像システムの構築」であった。計画当初、サルを被験者とするfMRI法による研究はまだ揺藍期にあり、その重要性を疑問視する意見も多数存在したが、現在その重要性は明らかである。4.7テスラ磁気共鳴画像システムは現在完全に稼動し、全脳をカバーするsingle-shot EPI画像を1.25mmの解像度で撮像できる。2)第2の下位目標は「認知課題におけるヒトおよびサル大脳活動比較と領野間ホモロジー」であった。ヒトとサルの認知機能を直接的に比較する新しい研究方法を提唱し、覚醒行動サル標本におけるfMRI計測の実用性を世界に先駆けて示し(Nakahara et al.,2002;Koyama et al.,2004)、ヒト下部前頭回とサル弓状溝前壁部のホモロジーを示した重要な貢献は、Science誌(Vo1.295,No5559,2002)の中表紙図に掲載され高く評価されている。3)第3の下位目標は「文脈記憶、出典記憶の記銘と想起を支える前頭葉・頭頂葉機能の解析」であった。注意シフト・近時記憶課題では認知機能の分散型制御の実例を示し(Konishi eta1.,2002a,2003,2005)、ヒトのメタ記憶をFeeling-of-Knowing(FOK)課題で解析し、FOKの強さの自己評価の相関からFOK関連領野を同定した(Kikyo et al.2002,2004)。4)第4の下位目標は「サル大脳前頭葉・頭頂葉・側頭葉活動の侵襲的ミクロ解析」であった。大脳側頭葉内のTE野から36野へ向けて連合記憶がニューロン反応選択性の変化として形成される前向き情報処理(Naya et al.,2003)と、その形態学的基礎として軸索側枝の刈込み・発芽の重要性(Yoshida etal.,2003)を示し、前頭葉・下部側頭葉において、作業記憶中に保持された位置情報を運動プログラムに変換する機能を大脳運動前野ニューロン群が担うことを見出した(Ohbayashi et al.,2003;Fukushimaet al.,2004;Takeda et al.,2005)。これらの結果は、計画の全体目標を十分に達成した成果であると評価している。本研究の目的は、申請者による大脳側頭葉における記憶ニューロン発見を基礎として、異なる機能階層レベルを貫いた統合的研究により大脳認知記憶システムの分散型メカニズムを解明することである。この目的達成の為、平成14年度において、(1)サル用高磁場磁気共鳴画像システムの構築、(2)文脈記憶、出典記憶の記銘と想起を支えるヒト前頭葉機能の解析、(3)サル側頭葉における機能構築の解明、を下位目標とした。(1)においては、4.7テスラ磁気共鳴画像装置の調整は順調に進行している。

9月17-22日には、BurukerGermany社より専門技術者が来日しNMR信号の前置増幅器調整、S/N調整等を行った。現在まだ幾つかのアーチファクト源に対する対策にはまだ改善が必要であるが(拍動由来、固定具由来、頭部インプラント由来等)、当初の目標はほぼ達成し、行動サル大脳のBOLD信号の取得が可能になった。また、表面コイルの導入に向けた検討を開始した。(2)においては、サルに対する課題開発の意味も含めて、ヒトを被験者として出典記憶(広義には文脈記憶)の形成に焦点を絞ったfMRI課題の開発を進め、以下の2つの方向で最初の成果を得ることに成功した。第1は、神経心理学的な出典記憶課題として著名な近時記憶の前頭葉機構についてであり、新しく工夫したMRI用課題を用いて前頭葉内に複数の局所賦活部位を同定して近時記憶ネットワーク解明に貢献した(J.Neurosci.22,9549-9555,2002)。第2の成果は、記憶情報が自己の記憶貯蔵庫の内に存在するという確信の脳内機序についての発見であり、ヒトのメタ記憶課題に工夫を凝らすことにより記憶検索過程の自己モニター機能に光をあてることができた(Neuron36,177-186,2002)。(3)においては、サル大脳側頭葉内のTE野と36野における記憶ニューロンの性質・分布の違いを解析し、TE野から36野への前向き情報処理の内容をあきらかにした(J.Neurosci. in press,2003)。更に、この前向き情報処理がどのような形態学的基礎に支えられているかについての知見を得た(PNAS in press,2003)。本年度において、4.7テスラ磁気共鳴画像装置の構築は順調に進行し、ほぼ当初の技術目標を達成し、行動サル大脳皮質のBOLD信号取得が可能になった。次の段階として、システム構築の成果を検証する為に、saccade眼球運動の大脳制御機構を解析した。saccade眼球運動制御系は、大脳内に複数の機能中枢を有する分散型制御系であり、サル大脳の電気生理学的解析も進んでいる為、本磁気共鳴画像システムの評価に適した系である。Block型デザインとEvent-related型デザインを組み合わせた実験により、大脳前頭葉および頭頂葉に複数の活性化部位の同定に成功し、saccade方向に対する選択性に基づいて、1.5TMRIシステムで同定されたヒト大脳連合野における活性化部位とのホモロジーを明らかにした(Koyama et al. Neuron41,795-807,2004)。また、サルに対する課題開発の意味も含めて、ヒトを被験者として従来より解析を進めている注意シフト機構において、explicitなシフトとimplicitなシフトでは脳内メカニズムが異なることを発見し、それぞれの中枢を下前頭溝後部および中前頭回上部に同定した(J.Neurosci.23,7776-7782,2003)。さらに、大脳側頭葉内のTE野と36野における記憶ニューロンの性質・分布の違いをサルを用いて解析し、TE野から36野への前向き情報処理の内容をあきらかにし(J.Neurosci.23,2861-2871,2003)、この前向き情報処理がどのような形態学的基礎に支えられているかについての知見を得た(PNAS100,4257-4262,2003)。前頭葉においては、心に表象・保持されている知覚情報を運動プログラムに変換するプロセス解明の手掛かりを、サルの単一細胞活動解析により得た。
近代移行期の江戸・東京の再開発に関する都市史的研究

研究の中間まとめとして近世江戸の新道による会所地の開発について日本建築学会計画論文集に2012年7月(677号)掲載されました。その後、『「町人諸願之部」からみる代地の町人の動向に関する研究』というタイトルで日本建築学会計画論文集に2012年7月に投稿し、現在査読中であります。江戸の代地に関する研究は史料の限界もあり、ほとんど行われていない状態であるため、本論稿では、実際に代地に移動した町人の請願である『旧幕府引継書』「享保撰要類集」・「天保撰要類集」の「町人諸願之部」を通して、代地の空間的な移動の上に、請願という町人の意見を重ね、代地での町人の生活を実証することを目的としました。主に扱う史料である「町人諸願之部」のなかで代地をめぐる請願は享保期に三件、天保期に一件で四件があります。このような四件の町人請願の検討を通して、代地に移転した町人の請願の内容とその経過、町人の請願である替地が与えられる過程、替地を決定する主体を明らかにしました。その結果、江戸町中は様々な理由により絶えず屋敷が取り上げられ代地が与えられていること、また代地に移された町人達は請願を通して替地を求めていることがわかりました。「享保撰要類集」で替地を要求している請願は3件であるが、請願の中の事例をみると実際の数はそれより多かったと推測できます。江戸全体で代地の移動を追跡すると代地が与えられる約一割の町が下のレベルの地域に移動していることがわかりました。場所柄の同地域に移動したといっても町にとって重要な立地条件が合わないという理由で町人達は元地へ戻ることや別の地域への替地を要求している。請願によると江戸での武家屋敷、町屋敷、代官支配の町並み地という区別は行政的、管轄的な意味でその代地を媒介に入れ替えていることがうかがえます。当論考は査読委員から「江戸期の請願書とその回答から江戸期の町人の社会の動向をみるという、着眼点に優れた研究です。古史料について詳細な検証がなされており、町人と町奉行のやりとりが生々しく表出されており、大変興味深い内容です。」と評価されました。研究の中間まとめとして近世江戸の新道による会所地の開発について日本建築学会計画論文集に2012年7月(677号)掲載予定であります。李氏は会所地について「江戸会所地の沽券地化に関する研究」)、「江戸会所地の土地所有に関する研究」)で論じたことがあります。しかし、史料の限界もあり、前論考では会所地が沽券地になる際の過程については解明できませんでした。本研究では、会所地について新たな史料が見つかり、会所地を開発する過程がより明らかにすることができました。江戸の町割りの際、明地として区画された会所地を沽券地にする過程を明らかにすることが本研究の目的でした。その過程とは、会所地を開発するため、新道を整備し、その新道分の土地の代わりに代地を与えることです。本研究では、主に南伝馬町一丁目と三丁目にある会所地を開発するため通した新道分の代地をどこに与えたのかを追跡しました。その際、開発された会所屋敷はどこの町に所属し、その役負担はいかに変化するのかを考察しました。四方が町屋敷に囲まれていた会所地を開発するには、接近のために新道を通さなければなりません。施策を実施する側は、新道を通すために取り上げた屋敷分の代地を会所地に与えるという手法で、会所地を開発したことが確認できました。以上のように、会所地の沽券地化と新道の整備は、町人地の過密化により、明地であった会所地を開発せざるをえないという必然性から連動的に行われた現象として理解することができます。

江戸全体で代地の移動を追跡すると代地が与えられる約一割の町が下のレベルの地域に移動していることがわかりました。場所柄の同地域に移動したといっても町にとって重要な立地条件が合わないという理由で町人達は元地へ戻ることや別の地域への替地を要求している。請願によると江戸での武家屋敷、町屋敷、代官支配の町並み地という区別は行政的、管轄的な意味でその代地を媒介に入れ替えていることがうかがえます。当論考は査読委員から「江戸期の請願書とその回答から江戸期の町人の社会の動向をみるという、着眼点に優れた研究です。古史料について詳細な検証がなされており、町人と町奉行のやりとりが生々しく表出されており、大変興味深い内容です。」と評価されました。近世において新道と会所地の開発について重要なる史料が見つかり、それをもとにして学会に論文を発表している。近代移行期の江戸東京の再開発に関する都市史的研究において、近世ではあるが新道と会所地の開発に関する大事な史料を見つけたため、まず「江戸会所地の開発に関する研究」について論文を発表しました。現在は近代移行期に行われた再開発をめぐる史料を収集しています。今後はその史料をもとにし近代移行期の江戸東京の再開発の推移について明らかにします。
新規の血管内皮前駆細胞活性化遺伝子導入による効率的な血管再生治療の開発

虚血性脳心血管疾患は日本人の最大の死因のひとつであるのみならず、救命できた後もその後遺症によって罹患患者のQOLを著しく低下させることが大きな問題である。そこで虚血性疾患に対する新しい治療法の開発が世界中で研究されており、VEGF, bFGFといった増殖因子の投与や骨髄・末梢血中の血管内皮前駆細胞の細胞移植が臨床応用可能となってきている。しかしながらその効果は限定的であり、より効果の高い治療法への改良が必要である。私たちは毛細血管内皮細胞に高い発現を示す新規アクチン結合蛋白を同定し、その血管内皮機能における役割を解明した。そこでこの遺伝子(GMFG)を血管内皮前駆細胞に過剰発現させてその機能を活性化し、より高い血管新生能を獲得させる研究を行った。まず始めにGMFGを発現していない血管内皮細胞株のC166にGMFGを恒常的に発現させてその内皮機能の検討を行った。GMFGの導入により、血管内皮細胞の遊走能は明らかに亢進したが、細胞増殖やアポトーシスは変化しなかった。次にヒスタミン、PMAに対する血管透過性の変化を検討した。GMFGを発現させることにより、低濃度ヒスタミン、PMA刺激後の細胞膜ラッフリングが亢進した。FITC-デキストランをトレーサーとして血管内皮透過性を調べたところ、やはり低濃度ヒスタミン、PMA刺激後の透過性が亢進していた。一方で高濃度のヒスタミン、PMA刺激後の細胞膜ラッフリングはGMFG発現により明らかに低下しており、トレーサー実験でも血管内皮透過性の有意な低下が認められた。以上よりGMFGは刺激応答アクチン重合を促進させることで血管内皮細胞遊走を亢進させ、さらに血管透過性の制御を行っていることが明らかとなった。次に、GMFGを血管内皮前駆細胞に導入するためのレトロウィルスの作成を行った。GMFGのcDNAをレトロウィルスバックボーンのプラスミドにサブクローニングした後にパッケージング細胞にトランスフェクションして上清中に分泌されたレトロウィルスを回収した。このレトロウィルスをまず培養細胞に感染させてGMFGの発現誘導を確認した。現在、ヒト末梢血より血管内皮前駆細胞を単離してGMFGをレトロウィルスを用いて遺伝子導入する準備を行っているところである。血管新生・血管再生を亢進させ、その新生血管を維持することができれば脳梗塞、心筋梗塞といった虚血性疾患に対して極めて有効な治療となる。その目的の達成には血管内皮細胞増殖因子であるVEGFやbasic FGFといった増殖因子を導入し、既存の血管からの血管新生を増強する方法と血管内皮細胞に分化しうる血管内皮前駆細胞(EPC)を投与して新しい血管を作り出す細胞移植が精力的に研究されている。私達は最近、毛細血管内皮細胞に高い発現を示す新規のアクチン結合蛋白を発見し、この遺伝子が刺激応答性のアクチン重合を促進させることで細胞遊走を亢進させることを見いだした。この遺伝子(GMFG)の血管内皮細胞機能における働きをより詳細に解析するためにマウスの血管内皮細胞のcell lineであるC166にGMFGを恒常的に発現する細部株を作出した(C166-GMFG)。C166は通常はGMFGを全く発現しておらずGMFGの機能の解析に有用であろうと考えた。まず細胞遊走能を調べたところC166-GMFGは対照群(C166-MOCK)と比較して有意に高い遊走能を示した。一方、細胞増殖能および細胞アポトーシスに関してはGMFGの発現は有意な影響を与えなかった。このことよりGMFGは細胞遊走能のみを特異的に亢進させ、増殖亢進や抗アポトーシス効果による細胞の癌化を引き起こさない可能性が高いと考えられた。刺激応答性アクチン重合は血管透過性の制御においても重要な働きをしているため私達はこれら細胞のPMAおよびヒスタミン刺激に対する血管透過性の反応を解析した。非常に興味深いことにGMFGは低濃度のPMAおよびヒスタミン刺激に対する細胞膜のラッフリングを亢進させる一方で高濃度のPMAおよびヒスタミン刺激に対する細胞膜のラッフリングを抑制するという2層性の効果を示した。この結果はGMFGは刺激応答性の血管透過性を亢進させる一方で過剰な刺激に対しては血管透過性亢進を抑制して生体防御的に働く可能性を示唆している。以上よりGMFGは血管内皮細胞機能に非常に重要な働きをしており現在、GMFGを恒常的に発現するEPCを作成中である。

GMFGの導入により、血管内皮細胞の遊走能は明らかに亢進したが、細胞増殖やアポトーシスは変化しなかった。次にヒスタミン、PMAに対する血管透過性の変化を検討した。GMFGを発現させることにより、低濃度ヒスタミン、PMA刺激後の細胞膜ラッフリングが亢進した。FITC-デキストランをトレーサーとして血管内皮透過性を調べたところ、やはり低濃度ヒスタミン、PMA刺激後の透過性が亢進していた。一方で高濃度のヒスタミン、PMA刺激後の細胞膜ラッフリングはGMFG発現により明らかに低下しており、トレーサー実験でも血管内皮透過性の有意な低下が認められた。以上よりGMFGは刺激応答アクチン重合を促進させることで血管内皮細胞遊走を亢進させ、さらに血管透過性の制御を行っていることが明らかとなった。次に、GMFGを血管内皮前駆細胞に導入するためのレトロウィルスの作成を行った。GMFGのcDNAをレトロウィルスバックボーンのプラスミドにサブクローニングした後にパッケージング細胞にトランスフェクションして上清中に分泌されたレトロウィルスを回収した。このレトロウィルスをまず培養細胞に感染させてGMFGの発現誘導を確認した。現在、ヒト末梢血より血管内皮前駆細胞を単離してGMFGをレトロウィルスを用いて遺伝子導入する準備を行っているところである。
個人化社会における〈自己メディアとしての写真〉の文化社会学的研究

パーソナルな写真文化は今日、なぜこれほど強い支持を獲得し続けているのか。本研究課題では、この写真文化を、本格的な個人化社会の到来という社会的文脈のもと、「自己メディア」(自己の維持のためのメディア)という枠組を用いて学術的研究対象として積極的に捉え直し、その現代社会論的意味を探究する。そのために本研究では、ドキュメント分析など質的な調査方法を用いて、〈自己メディアとしての写真〉文化に関わる歴史的ならびに現代的データを収集、分析し、その写真実践の変化と社会の変化の連動的な変化を「データ対話」的に考察する。これらによって、個人化社会における〈自己メディアとしての写真〉の社会的機能を明らかにする。
夏季モンスーン期の東アジア域における降水系の地域特性

東シナ海、西部熱帯太平洋、インド洋に注目して、夏季モンスーン期の降水系について内部構造、維持過程、その周囲への影響などを調べた。1.東シナ海上における梅雨前線降水系の停滞機構、2.西部熱帯太平洋域における陸風前線降水系の北進メカニズム、3.東シナ海、西部熱帯太平洋、インド洋の降水系周辺における観測データが周囲に及ぼす影響の評価、という主な3項目について解析を進め、領域毎の降水系の特性を明かにした。東シナ海および西部熱帯太平洋に注目して、夏季モンスーン期の降水系について内部構造、維持過程などを調べた。まず、東シナ海については、2004年に実施された観測で取得したゾンデやレーダーのデータをもとに梅雨前線上の降水系を調べた。通常、梅雨前線は同じ緯度に停滞する性質があるとされてきたが、実際には前線が南下していても常に北側に新しい前線構造を作り出し、その結果あたかも停滞しているかのように見えている、というメカニズムもありうることが明らかになり、その結果をまとめた論文は2006年度に出版された。一方、西部熱帯太平洋については、ニューギニア島付近で発生して、その後800kmもの距離を北進した降水系の北進メカニズムについて調べた。この降水系は、ニューギニア島から吹く陸風(夜間に陸が海よりも相対的に冷たく高圧になると陸から海に向かって吹き出す風)による前線上で形成したが、通常の陸風は、島の海岸から800kmも伝播することはない。しかし、島の北側に偏東風波動とよばれる熱帯域における低気圧が存在しているときには、その低気圧の中心に向かって通常よりも強い北向きの風をもたらす力が働き、その結果800kmもの長距離北進が可能になった。この内容については、論文にまとめ来年度中に印刷される予定である。上記のように今年度は、二つの異なる地域において性質の違う前線構造に伴う降水系を詳細に調べた。今後これらの共通点・相違点を比較しながら地域特性を示していくためには、降水系を再現するための数値モデルの整備が必要である。その一環として、通常のモデルよりも地表面における扱いを非常に詳細に扱った数値モデルの開発を進めた。それを用いた一部の成果は2006年度に論文として出版され、現在投稿中の論文も2007年度中に出版される予定である。本年度は,西部熱帯太平洋における対流活動の特殊性を示す研究の一環として,二つの課題について明かにした。まず,ニューギニア島からの陸風前線によって発生した対流系が,800kmもの距離を北進するメカニズムを調べた。通常,陸風前線は,海岸からせいぜい200km以下の距離しか伝播しないが,パラオ付近に偏東風波動と呼ばれる赤道域における低気圧が存在しているときには,非常に長い距離を伝播できることが分かった。この結論が意味するのは,通常陸からの影響を受けないオープンな海域として捉えられてきたパラオ周辺でも,「偏東風波動の通過」という条件下では,「陸の影響が及びうる」ということである。この事例解析によってこの領域の地域特性の一面を切り出すことができたといえる。さらに,過去の統計的な研究で示唆されていた西部熱帯太平洋上における対流活動が日本付近の現象にも密接に関連している,というテーマについて,その証拠をより直接的に示す研究を行った。全球気象モデルにおいて西部熱帯太平洋域の観測データの有無によるインパクトを調べた。その結果,この領域の風の場が,梅雨前線付近の風の場に対して明瞭なインパクトを持っていることが分かった。このような事実は,これまで長らく間接的に示唆されてきた日本の気象・気候の理解における西部熱帯太平洋上の対流系研究の重要性を改めて直接的に示している。また,この研究を通じて,各地域の特別観測データの有効性を客観的に評価する手法を確立することができた。本年度は、前年度までに確立した観測データの有無による全球気象予報・解析における影響評価の手法を応用した課題に着手した。その結果、この領域の風の場が、梅雨前線付近の風の場に対して明瞭なインパクトを持っていることが分かった。このような事実は、これまで長らく間接的に示唆されてきた日本の気象・気候の理解における西部熱帯太平洋上の対流系研究の重要性を改めて直接的に示している。同様の取り組みをインド洋上で2006年に取得された観測データに対しても適用した。その結果、インド洋上の大気場が、赤道ケルビン波を通じて西太平洋上の大気場に対して明瞭なインパクトを持っていることが分かった。特に、その影響は、西太平洋上で台風が発生・発達する際により強く現れており、ひいては日本付近の大気場にもインド洋上での観測の影響が及びうることが示された。こうした解析により、東アジアの各地域で様々な特性を持つ降水系の観測データは、それぞれの経路や伝搬過程を経て日本付近に影響を及ぼしていることが本研究によってまとめることができた。このような知見は、将来のより効率的・効果的な観測を実施するための戦略において貢献するものであり、一部実際の観測戦略立案に生かす試みも始めることができた。

今後の戦略においては、本研究で主な対象としたインド洋・西部熱帯太平洋・東シナ海といった領域を含め、継続・追加しなければならない観測の具体的内容を国際的に訴えていくことが求められる。
化学物質に対する遅延型皮膚アレルギーにおけるサイトカインの発現とその役割の評価

本研究では、皮膚感作性物質であるOXAZとホルマリンを用いて、Balb/Cマウスで接触過敏症のモデルを作成し、その発症における数種のサイト力インの役割を検討した。下記の研究成果が得られた。(1)接触過敏症におけるIL-12の役割:正常のマウスでは微量なIL-2 mRNAの発現が認められたが、OXAZに対する接触過敏症のマウスではIL-2、IL-4とIFN-gのmRNAが発現したことが見られた。さらに、感作マウスに組み替えIL-12を投与した結果、非投与群より強い接触過敏症を誘発したことが分かった。また、炎症皮膚と所属リンパ節におけるサイトカインの発現に関しては、IL-12投与群ではIL-2と1FN-gのmRNA発現が有意に誘導されたが、IL-4の発現が抑制された。(2)接触過敏症におけるIL-18の役割:正常マウスの皮膚では弱いIL-18 mRNAの発現が検出したの対し、皮膚炎のマウスではIL-18の発現が誘発後の6時間に増加し、24時間にピークに達したが、その後低下の傾向を示した。また、接触過敏症(マウス耳介肥厚反応)とIL-18 mRNA発現量との間には有意な正の相関が認められた。さらに、IL-18抗体による免疫染色とIL-18特異的なRNAプローブによるmRNA in situ hybridization法を用いて、皮膚の炎症浸潤細胞が主なIL-18発現細胞であることが認められた。(3)ホルマリン接触過敏症におけるサイトカインの発現:ホルマリン過敏症におけるサイトカインの発現を検討するため、Balb/Cマウスの腹部に50%ホルマリンを3回連続塗布した。その後の異なる日に、所属リンパ節におけるサイトカインの発現をRT-PCR法で検討した。その結果、最終回塗布後の3日目より、IL-2,IL-4,IL-10,IL-12,IL-13,IL-18とIFN-gの発現が増加の傾向を示した。炎症皮膚では、検索した数種のサイトカインの中で、IL-4とIFN-gのmRNA発現のみが有意に増加したことが分かった。また、この2種類のサイトカイン発現量と接触過敏症との間に、有意な中程度の正の相関が見られた。以上の成果より、IL-2,IL-4,IL-12,IL-18とIFN-gが接触過敏症の発症に重要な役割を果たしていることが示唆されている。また、これらのサイトカイン発現の解析は、化学物質の接触感作能の新たな評価法になるだろうと思われる。本年度では、標準感作性物質であるOxazoloneを被検物質を用いて、Balb/Cで接触過敏症を誘発し、接触アレルギーの誘発段階においてサイトカインであるIL-18の遺伝子をRT-PCR法およびin situ hybridization法を用いて検索した上、当該遺伝子の発現と接触アレルギーとの関連を検討した。まず、誘発段階のIL-18mRNAの発現量を定量的なRT-PCR法を用い計時的に検討した結果、接触皮膚アレルギーのマウス皮膚ではIL-18mRNAの発現が誘発後の12時間より有意に増加したことが明らかにされた。その発現は24時間にピークに達し、その後減少した傾向を示した。それに反し、SDSによる刺激性皮膚炎マウスと溶媒で処置したマウスとの皮膚では、IL-18 mRNAの発現に関しほとんど変動は見られなかった。つぎに、in situ hybridization法にてIL-18 mRNAの遺伝子発現を検討した。炎症の真皮膚ではIL-18 mRNAを発現する細胞が多数に認められたが、表皮層ではほとんど見られなかった。また、IL-18 mRNAの発現が炎症細胞浸潤にも関連したことが分かった。さらに、炎症皮膚におけるI-18 mRNAの発現量マウス耳介肥厚反応との間に有意な正の相関が認められた。以上より、接触アレルギーの皮膚におけるIL-18増加は化学物質による遅延型皮膚アレルギーの発症に重要な役割を果たしていると考えれている。

(3)ホルマリン接触過敏症におけるサイトカインの発現:ホルマリン過敏症におけるサイトカインの発現を検討するため、Balb/Cマウスの腹部に50%ホルマリンを3回連続塗布した。その後の異なる日に、所属リンパ節におけるサイトカインの発現をRT-PCR法で検討した。その結果、最終回塗布後の3日目より、IL-2,IL-4,IL-10,IL-12,IL-13,IL-18とIFN-gの発現が増加の傾向を示した。炎症皮膚では、検索した数種のサイトカインの中で、IL-4とIFN-gのmRNA発現のみが有意に増加したことが分かった。また、この2種類のサイトカイン発現量と接触過敏症との間に、有意な中程度の正の相関が見られた。以上の成果より、IL-2,IL-4,IL-12,IL-18とIFN-gが接触過敏症の発症に重要な役割を果たしていることが示唆されている。また、これらのサイトカイン発現の解析は、化学物質の接触感作能の新たな評価法になるだろうと思われる。
肺癌に関わる非コードゲノム制御領域のゲノム・エピゲノム統合解析

癌の臨床検体のゲノミクス解析は、遺伝子コード領域を重点的に解析するエキソーム解析によって大きく前進した。これにより、遺伝子機能に直接影響し、癌患者に高頻度で起こるドライバー変異が確立され、治療薬・診断薬の開発標的となり、一部は既に臨床応用されている。しかしながら、遺伝子のコード領域はゲノム全体の2%程度と言われ、その他のゲノム領域については解析が進んでいない。全ゲノムシークエンシングが世界的に精力的に行われる一方で、本研究では、ChIPseq解析をもとにゲノム制御に重要な領域を見出し、その領域を重点的にシークエンシングを行うことで、より効率的にゲノム上の機能的に重要な非コード制御領域を解析している。今年度は昨年末に導入されたシークエンサーを活用して微量な検体を用いたChIPseqワークフローを完成し、同様な検体を用いたキャプチャーシークエンシングを開始した。肺癌を標的として本研究を継続しながら、ここで確立できた技術やノウハウを積極的に関連分野にも応用できるように、H28年度から設立準備が進められているトランスボーダー医学研究センターの活動としてゲノミクス解析が提供できる体制を整備した。新規に導入された次世代シークエンサーを直接運用できるようになり、これまでChIPseqによるゲノム領域のシークエンシングを直接変異検出に用いる場合に不利だった技術的な問題が改善された。このことにより、高価なカスタムプローブをデザインする当初の計画に比べ、解析を柔軟に行えるようになり、ゲノム変異とエピゲノム変化を同時に比べられるとともに、症例に特異的な変化を解析できるようになった。当初の目標を達成しつつ、より高度なゲノムーエピゲノム統合解析が出来るデータが蓄積されつつある。キャプチャーシークエンシングでの解析については、概念としては新規性があり、継続する。一方で、レーザーマイクロダイセクションで組織を切り分けやすい症例は肺癌では少なく、検体処理のペースが遅くなっており、「おおむね順調」と総合的に判断した。ユニークなデータセットは蓄積されつつあるので、癌研究と臨床検体のゲノム、エピゲノム解析研究分野の状況も考慮しながらインパクトの大きい論文として発表できるよう努力する。また、これまでに確立できたゲノム・エピゲノム解析、および臨床検体の解析法を、バイオバンキング事業とゲノミクス解析サービス等を通して他分野の研究者にもアクセスできるようにする。これによって、本研究を通して行った技術開発やデータ解析手法を、本研究以外の研究にも並列的に応用し、波及効果を最大化する。H27年度はエンハンサーの候補領域をマークするヒストン修飾を標的としたChIPseq解析を、臨床組織検体のレーザーマイクロダイセクションサンプルを対象として行うための条件検討を行った。バンキング保管された凍結組織を解凍、固定、切片作成したものでもH3K4me3マークのChIPseqを行えることが確認できたが、他のヒストン修飾についてはデータ品質が不十分で、エンハンサー候補領域の同定は難しいことが判明した。しかし、H27年度後半に導入された次世代シークエンサーを運用することで、外部委託に比べて条件検討実験のペースが大きく向上し、組織検体の処理とライブラリ作製方法が改善されつつある。ChIPアッセイを試みた症例数が蓄積され、ChIPseq解析に適当な検体のスクリーニング方法を確立できた。癌ゲノミクス分野の国際学会への参加を計画していたが、年度前半の要旨締め切り時点では報告できる結果が特になかったため、参加を見送った。「その他」の経費にはシークエンシング解析の外部委託分が含まれているが、これは、当初よりもシークエンサーの導入が遅れたためにシークエンシング消耗品から振り替えられたものである。エンハンサー領域の要となるヒストン修飾のデータ品質が不十分で条件検討が必要だったこととと、学内シークエンサーの導入時期が予定より遅れたことで技術開発の実験サイクルがあまり回らなかったことにより、研究開始時はやや困難があったが、シークエンサー稼働後は作業効率が大きく改善しており、検体によってはゲノムワイドの解析ができるデータが得られるようになった。キャプチャーシークエンシング手法については、他のプロジェクトのエキソーム解析で解析フローは立ち上がっており、H27年度は予算執行期限の都合で購入できなかったカスタムプローブの購入とゲノムシークエンシング実験についても開始できる見通しが立った。これらの状況から「おおむね順調に進展している」と判断した。

このことにより、高価なカスタムプローブをデザインする当初の計画に比べ、解析を柔軟に行えるようになり、ゲノム変異とエピゲノム変化を同時に比べられるとともに、症例に特異的な変化を解析できるようになった。当初の目標を達成しつつ、より高度なゲノムーエピゲノム統合解析が出来るデータが蓄積されつつある。キャプチャーシークエンシングでの解析については、概念としては新規性があり、継続する。一方で、レーザーマイクロダイセクションで組織を切り分けやすい症例は肺癌では少なく、検体処理のペースが遅くなっており、「おおむね順調」と総合的に判断した。検体のスクリーニングと解析の手順が決まったことで、高品質な検体はChIPseqとRNAseq、その他の検体はキャプチャーシークエンシングへと振り分けて、効率的に解析を進める。また、制御領域解析で新規の発見が見込める症例がどのようなものかを理解するために、様々な症例を解析フローに組み入れていく。ユニークなデータセットは蓄積されつつあるので、癌研究と臨床検体のゲノム、エピゲノム解析研究分野の状況も考慮しながらインパクトの大きい論文として発表できるよう努力する。また、これまでに確立できたゲノム・エピゲノム解析、および臨床検体の解析法を、バイオバンキング事業とゲノミクス解析サービス等を通して他分野の研究者にもアクセスできるようにする。これによって、本研究を通して行った技術開発やデータ解析手法を、本研究以外の研究にも並列的に応用し、波及効果を最大化する。次世代シークエンサーNextSeq500の運用を立ち上げ、本研究で使用されたゲノミクス解析が学外を含む研究者にも提供できる体制が、H28年度から設置されたトランスボーダー医学研究センターの活動の一部として整えられた。
積雪寒冷地における新規地震被害把握手法の開発と減災支援への展開

積雪寒冷地においては、冬期に地震が発生した場合、堆積雪や屋根雪による直接被害の拡大が予想される。さらに、積雪に伴う避難および救助・救急活動といった直後対応には多くの困難が伴う恐れがある。本研究は、過去の積雪期地震時の被災と対応の実態を解明し、これら積雪寒冷地特有の自然条件・社会条件を反映した震災軽減支援システムを構築するとともに、このシステムを活用した防災対策の提起を目的とするもので、3年間に亘って計画される研究の初年度にあたる。以下の3項目について研究を進めた。(1)積雪寒冷地の地震災害に関わる関連資料の収集・整備と防災課題の整理:1914年3月15日秋田仙北地震、1927年3月7日北丹後地震、1961年2月2日長岡地震、1982年1月8日秋田県森吉・阿仁地震について、各種被害報告、新聞記事を収集・参照し、積雪下特有の被災状況や対応を明らかにすることができた。さらに、これらの地震の他に東北地方の太平洋側で発生するM8クラスの巨大地震の場合、その被災域は太平洋側のみならず日本海側にもおよび、間接被害は広範囲に波及する。そこで、1968年十勝沖地震の秋田県で発生した被害に着目し、参照すべき被災事象、問題点を整理した。(2)地震災害危険度評価のためのGISデータベースの構築:震災軽減支援システムに必要な膨大なデータベースについて、国土地理院刊行の数値地図(国土基本情報)を基に、必要なコンテンツを抽出し、利用できる座標系に変換するプログラムの開発を行った。(3)積雪寒冷地における住宅振動特性の季節変化の把握(前半):令和元年度の予定を繰り上げ、2018年(平成30年)12月から秋田県横手市の住宅を対象に、屋根雪荷重による住宅振動特性の季節変化の評価を目的とした住宅振動(微動)の連続観測を実施している。豪雪地帯の積雪期(12月3月)に発生した地震災害の調査・分析、特に積雪下における防災上の現状と課題の把握を行い、積雪寒冷地の震災軽減支援システムに必須と思われる被災事象、問題点について成果が得られている。また、地震災害危険度評価のためのGISデータベースの構築もほぼ予定通り研究を遂行できた。さらに、令和元年度の予定を繰り上げ、屋根雪荷重による住宅振動特性の季節変化の評価を目的とした住宅振動(微動)の連続観測も開始している。今後は、1積雪寒冷地における住宅の現況調査および振動特性の季節変化の把握(後半)、2震災軽減支援システムの開発を進める。2については橫手市の防災担当者や消防本部職員を交えて妥当性・有効性を検討し、評価を受けて必要な改良を行いたい。また、過去の積雪期の地震災害についても文献調査を継続する。理由:秋田県以外の資料・情報収集は、次年度(令和元年度)に行う事としたため、次年度使用額が生じた。
双方寡占モデルを用いた排出権市場の分析

取引者の数が少なくすべての売手と買手に市場支配力を想定した双方寡占モデルを用いて排出権取引を分析した結果、汚染物質の除去費用および排出枠の初期配分に応じて市場支配力と経済効率が変化する点が明らかになった。双方寡占モデルが有するこれらの理論的な特徴は、汚染物質の除去費用および排出枠の初期配分に関する複数の異なる想定のもとで経済実験を行った結果と整合しており、双方寡占モデルの妥当性が示された。双方寡占モデルの妥当性を検証するため、排出権市場を想定して経済実験を行った。具体的には、排出権市場を想定した双方寡占のモデルのうち、非競争均衡(non-competitive equilibrium)、share auction、および供給関数均衡の3つに焦点を当て、仮想的な市場取引を通じて得られる実験データをもとに理論仮説の検証を行った。いずれのモデルも双方寡占において内生的な支配力の決定を特徴とするが、理論モデルから予想される均衡価格や均衡取引量において明確な差がみられる。実験では、被験者の取引状況をもとに市場支配力を推定し、理論モデルとの整合性を統計学的な手法によって明らかにした。実験では、あらかじめ汚染物質の排出を抑制するのに必要な費用に関していくつかのパターンを想定し被験者が排出権の売手あるいは買手になるように想定した。また、排出権の初期保有量について、無料で被験者に排出枠を供与するグランド・ファザリング方式を想定し、供与する排出枠の数量を変えて実験を行った。各ケースについて被験者を変えて数回実験を繰り返すことによって、検証結果の頑健性を保持するとともに、実験経済学においてしばしば用いられるMann-WhitneytestおよびWilcoxon signed-ranktestなどの検定手法を適用し実験結果の妥当性についても検証を行った。その結果、1限界除去費用関数の傾きが小さいほど市場支配力が高まる、2限界除去費用関数の傾きがすべての取引者で同一の場合、均衡価格は完全競争の水準と一致する、3排出枠の初期配分に応じて市場支配力が変化する、の3点が明らかになった。これらの実験結果は双方寡占の理論モデルと整合しており、内生的な不完全競争モデルの妥当性が示された。双方寡占モデルを用いた市場取引の分析事例として、環境汚染物質の排出権取引および卸電力取引を取り上げ、文献調査をもとに経済理論の特徴と問題点を明らかにした。具体的には、従来の不完全競争の理論においてしばしば仮定されたクールノー均衡、ベルトラン均衡、独占均衡などの概念に代わる新たなモデルである「非競争均衡」(non-competitive equilibrium)を取り上げ、理論上の特徴について検討を行った。非競争均衡は、近年Weretka(2011)によって提案された新しい理論モデルであり、市場に参加するすべての取引者に何らかの支配力が存在する点を仮定している点および支配力が内生的に決定される点で既存の均衡概念と異なる。特に取引者の数が少ない薄い市場(thin market)における支配力の分析に有効である。たとえば、近年欧州や東京都において取引が開始された温室効果ガスに関する排出権市場は、薄い市場の典型である。また、わが国の卸電力市場においても、しばしば取引の少ない薄い状態がみられる。排出権市場と卸電力市場を例にして、取引者の生産構造が市場支配力に及ぼす影響を分析した。数値例をもとに分析した結果、排出権市場における取引者の除去費用関数の凸性を小さく設定するほど、市場支配力が高まることが明らかになった。同様に、卸電力市場において発電費用関数の凸性を小さく設定するほど、市場支配力が高まることが明らかになった。すべての取引者の費用関数が同様の凸性を有する場合には、均衡価格は完全競争の場合と一致するものの、市場支配力によって取引が阻害されるため、経済効率性が低下する点も明らかになった。これらの点を検証するため、排出権取引を想定した経済実験を試みた。実験データの一部を用いた分析からは、理論モデルの妥当性が推察される結果が得られた。初めに平成24年度では、双方寡占モデルを用いた市場取引の分析事例として、環境汚染物質の排出権取引および卸電力取引を取り上げ、文献調査をもとに経済理論の特徴と問題点を明らかにした。また、排出権市場と卸電力市場を例にして、取引者の生産構造が市場支配力に及ぼす影響を分析した。次に、平成25年度では、実験経済学の手法をもとに排出権市場を想定した双方寡占の理論モデルの検証を行った。具体的には、あらかじめ汚染物質の排出を抑制するのに必要な費用に関していくつかのパターンを想定し被験者が排出権の売手あるいは買手になるように想定した。いずれの結果も双方寡占の理論モデルと整合しており、理論モデルの妥当性が示された。

最後に、平成26年度では、排出権市場を対象とした双方寡占のモデルとして、Lange(2012)の非競争均衡モデル、Wirl(2009)の数量入札モデル、Malueg and Yates(2009)の供給関数均衡モデルをそれぞれ取り上げ、理論上の特徴を明らかにするとともに、シミュレーション分析によってモデルの妥当性を検証した。その結果、数量入札モデルにおいて市場支配力の影響が大きく評価される点が明らかになった。本研究において取り上げる双方寡占モデルは、排出権市場に限らず、様々な分野に幅広く適用する可能性を有しており、市場支配力に伴う非効率な取引を防止するための政策の分析に貢献することが期待される。経済学昨年度において実施できなかった経済実験を含めて、分析に必要なデータを今年度は十分整備することができた。当初予定していた経済実験の一部が延期となったため、理論モデルの検証作業にやや遅れが生じている。その理由として、経済実験の実施を10月ごろに予定していた場所の利用が困難になり、急きょ代替地を選定する必要があったこと、および、代替地において3月に実験を実施したため、当初予定していた内容の一部しか実験できず、データの整備と解析に遅れが生じたことがあげられる。今後の研究では排出権市場に焦点を当て、市場全体の排出枠の合計を一定とし、取引者に対する排出枠の初期配分を変化させることによって、初期配分が取引者の行使する市場支配力へ与える影響を明らかにする。また、限界削減費用関数のパラメータを変化させることによって、削減技術が市場支配力に及ぼす影響を明らかにする。その際、双方寡占の理論モデルに共通する特徴、すなわち売手の市場支配力が強い場合には価格が高騰し、逆に買手の市場支配力が強い場合には価格が低迷する点について、実験データをモデルのシミュレーションから得た理論値と比較することによって分析を行う。さらに、汚染物質の除去費用およびマークアップ率をモデル間で比較することにより、モデルによる効率性および市場支配力の差を明らかにする。双方寡占モデルの妥当性を明らかにするため、排出権市場を想定した経済実験を行う。具体的には、非競争均衡(non-competitive equilibrium)、share auction、および、供給関数均衡の3つに焦点を当て、仮想的な市場取引を通じて得られる実験データをもとに理論仮説の検証を行う。いずれのモデルも双方寡占において内生的な支配力の決定を特徴とするが、理論モデルから予想される均衡価格や均衡取引量において明確な差がみられる。実験では、被験者の取引状況をもとに市場支配力を推定し、理論モデルとの整合性を統計学的な手法によって明らかにする。その際、汚染物質の除去費用関数や排出権の初期配分に関していくつかの異なる想定のもとで取引を行うことによって、市場支配力がどのような要因によって左右されるのかについても明らかにする。当初予定していた海外の学会への参加を中止したため、当該項目に関連する旅費が未使用となった。次年度に参加予定の海外の学会に関連する旅費の一部に使用する。今年度における経済実験の実施に際して、計画の一部に遅れが生じた。このため、今年度実施できなかった実験と、当初次年度に計画していた実験を合わせて、次年度に遂行することを予定している。
加齢黄斑変性患者における感受性遺伝子多型とサイトカインの関連性

加齢黄斑変性における前房水中のサイトカイン濃度と加齢黄斑変性症感受性遺伝子多型との関連を調べた。加齢黄斑変性症患者とコントロール患者の房水中のサイトカインをVEGF,CRP等の14種類のサイトカイン濃度を測定比較した。また対象者から末梢血を採取し、DNAを抽出TaqMan法で加齢黄斑変性の感受性遺伝子多型であるARMS2(rs10490924)及びCFH(rs800292)の遺伝子型を決定した。加齢黄斑変性患者では、コントロール患者と比較して有意に房水中CRP濃度が上昇していた。房水中CRP濃度とCFH及びARMS2遺伝子多型と関連は認められなかった。滲出型典型加齢黄斑変性とポリープ状脈絡膜血管症の房水中サイトカイン濃度に違いは見られなかった。研究目的:加齢黄斑変性における房水中のサイトカイン濃度と加齢黄斑変性感受性遺伝子多型との関連を調べること。対象と方法:抗VEGF抗体硝子体注射治療を受けた加齢黄斑変性患者と白内障手術を受けた眼底に異常を認めない患者をコントロールとして、房水中のサイトカイン濃度(房水中VEGF、CRP、IP-10等を含む14種類のサイトカイン)を測定した。また対象者から末梢血を採取し、DNAを抽出、TaqMan法で加齢黄斑変性感受性遺伝子であるARMS2(rs10490924)及びCFH(rs800292)遺伝子多型の遺伝子型を決定し、サイトカイン濃度と両遺伝子多型との関連を調査した。結果:加齢黄斑変性患者では、control群と比較して房水中VEGF濃度は有意差は認めなかったが、房水中CRP濃度は有意に高かった。白人加齢黄斑変性では、全身(末梢血)のCRP濃度とCFH遺伝子多型との間に関連があると報告されているが、本研究では加齢黄斑変性患者間の房水中CRP濃度とARMS2及びCFH遺伝子多型の遺伝子型との間に明らかな有意差は見られなかった。結論:房水中のCRP濃度は、加齢黄斑変性で有意に上昇しているが、加齢黄斑変性の感受性遺伝子多型との関連は認めなかった。これは、加齢黄斑変性が眼底の黄斑という局所での発症であるため、前眼部の房水に反映されにくいことが影響している可能性が考えられるが、今後症例数を増やして検討する必要があると考えられる。加齢黄斑変性症は,遺伝的要因に複数の環境的要因が影響することによって発症すると考えられている。本研究では,全身的及び眼房水中のサイトカイン濃度と加齢黄斑変性症感受性遺伝子との関連性に関して分析することを目的とした。平成23年は,患者サンプル(血液,血漿,眼房水)の収集と眼房水のサイトカイン分析,及び加齢黄斑変性症の感受性遺伝子の解析を行った。加齢黄斑変性症の感受性遺伝子の解析に関しては,ARMS2,CFH,rs1713985及びrs13278062の遺伝子多型解析を行った。ARMS2,CFH,rs1713985に関しては加齢黄斑変性症と非常に強い遺伝子多型であることが確認できたが,rs13278062は,加齢黄斑変性症との関連性は認められなかった。また,眼房水の解析に関しては,複数の分析したサイトカインの内で,CRPとinterfern gunmma inducible protein(IP)-10濃度は,control眼と比較して,年齢,性別,眼軸長を補正しても,血管新生加齢黄斑変性症(AMD)とポリープ状脈絡膜血管症(PCV)眼において有意に高いことが確認された。特に房水中IP-10濃度は,AMD及びPCVの病変面積と有意に相関しており,今後更に症例数を増やしての検討が必要であると考えられるが,IP-10に関しては加齢黄斑変性症の新しい治療targetになる可能性が示唆された。サイトカインの分析に関しては,血漿成分及び前房水のサイトカインに分類されるが,前房水中のサイトカイン分析に関しては,平成23年度に順調に進展しており問題はないと考えられるが,血漿成分の分析に関しては,まだ行っておらず平成24年度に行いたいと考えている。まだ,症例数が多くないため遺伝子多型とサイトカインの関連性に関しては分析は行っていないが,CFHやARMS2遺伝子多型のgenotypinも行っているため,研究の進捗状況は順調に推移していると考えている。今後の研究は,平成23年度に行ったELISAによる前房水中のサイトカインの定量だけではなく,末梢血から抽出した血漿成分のサイトカインを定量し,コントロール患者と比較して加齢黄斑変性症患者において全身的に上昇しているサイトカインをELISAにより同定する。

特に加齢黄斑変性症患者において前房水中で上昇していたCRPとIP-10に関しては,血漿成分におけるサイトカイン濃度と前房水中サイトカインの関連性に関しても検討を行う予定である。また加齢黄斑変性の感受性遺伝子との関連性に関しても,検討を行う予定である。特に房水中CRPやIP-10濃度とARMS2,CFH遺伝子多型との関連性の有無に関しても詳細な分析を行いたい。研究の使用計画に関しては,主に研究物品の購入が主であり,サイトカインの分析に使用するELISA kitの購入と遺伝子多型解析分析に必要なDNA抽出kitやTaq Mann genotyping assay等の購入に充てる予定である。昨年度は,サンプル数が集まらなかったためにELISA KITの購入の費用が少額で済んだが,今年度はサンプル数が順調に増えているために前年度繰り越しとしてELISAキットの費用に充当する予定である。
培養心筋組織における自発的パターン形成と拍動のダイナミクス

研究代表者らは、ラット新生仔由来の心室筋細胞初代培養系において、数日程度の時間スケールで細胞が自発的に凝集し、同期して拍動するクラスターを形成する現象を見いだしていた。これまでの研究によって、心筋細胞の収縮運動がクラスター形成の直接の原因になっているという示唆を得ていた。本研究では、上記のクラスター形成現象のメカニズムをより明確にするために、細胞が接着する基板の性質がクラスター形成にどのように影響するかを調べた。細胞外基質であるコラーゲンを様々な濃度でコートしたプラスチックシャーレを用意し、その上に細胞を播種して培養を行った。その結果、コラーゲン濃度が高い場合にはクラスター形成が起こりにくいことが新たに分かった。以上の実験結果より、拍動によって発生する周期的張力によって、細胞と基質問の接着斑が徐々に引っ張られて移動することが、クラスター形成現象のメカニズムになっていると考えられる。本研究によって、細胞の配置や、細胞間の結合状態が、細胞の収縮活動そのものによって変化することが明らかになった。この性質は、培養心筋細胞系の形態制御の新しい方法に繋がると期待される。本研究の成果は、現在論文にまとめている段階であり、近日中に投稿する予定である。本年度はさらに、筋収縮に関与する分子モーターの運動の性質についての理論的考察も行った。分子モーターはステップ的な確率運動を行うことが分かっているが、そのステップ確率が基本的な詳細釣り合い条件を破っていることが従来の実験により知られていた。研究代表者らは、その破れを説明する簡単な確率過程モデルを構成して、破れがおこる条件を明らかにし、破れの測定からモーターの内部自由度に関する情報が得られることを理論的に示した。我々の方法によって、さまざまな種類の分子モーターの運動特性を分類することが可能になる。この研究成果は、Europhysics Letters誌に受理されており、現在印刷中である。
腎尿細管におけるプロトロンビンの発現とその結石形成阻止作用の解明

再発性蓚酸カルシウム結晶凝集の主たる阻止物質はcrystal matrix protein(CMP)とヘパラン硫酸であることを発見した。CMPのアミノ酸配列解析でヒトprothrombinのactivationpeptideであることが判明した。抽出されたCMPは明らかに結晶凝集阻止作用を示した。ヒト腎においてこのプロトロンビン関連蛋白が検討されたことはなく、その具体的性質、性状などは不明である。本研究の目的はCMPの腎における局在の同定と性状解明およびヒトプロトロンビン遺伝子が腎において結石形成と関連していかに発現するかを解明すること、2)血中腎由来prothrombin測定法の開発と各種泌尿器科疾患、とくに尿細管障害に関する臨床的応用を実施することにある。研究成果Prothrombin mRNAはヒト腎poly(A)RNA、ヒト腎cDNAlibraryおよび手術時得られたヒト腎組織からその発現を確認した。ラット腎においてprothrombinmRNAの発現を確認でき、結石形成ラット腎では発現量は増加していた。ヒトの腎のcDNAlibraryの核酸配列を肝由来prothrombincDNA、ゲノムcDNAと比較した結果、3ヵ所で変異を発見した。cDNA(position475)は異なったアミノ酸を産生すると考えられた(N to T)。52人の腎提供者、19人の腎細胞癌患者、11人の慢性腎不全患者、7人の急性拒絶反応、9人の腎移植患者で血中に存在する腎由来prothrombin濃度を測定しその意義を検討した。血中濃度測定はanti renal prothrombinモノクローナル抗体を使用してsandwich-type enzyme-linked immunosorbentassay(ELISA)で測定した。血中の腎prothrombin濃度は腎提供者、腎細胞癌、慢性腎不全、腎移植患者、急性拒絶反応でそれぞれ0、2.7±125.8、23.0±29.6、58.9±77.0、206.5±450.2mAU/mlであった。腎移植後急性尿細管壊死となった患者で経時的に測定した結果、術後高値を示すが尿細管機能の回復にともない正常化した。このことから血中に存在する腎prothrombin測定は尿細管細胞の機能を反映するものと考えられた。また、急性拒絶反応、腎細胞癌患者においても高値を示すものがあった。CMPのアミノ酸配列解析でヒトプロトロンビンのactivation peptideであることが判明した。抽出されたCMPは明かに結晶凝集阻止作用を示した。本研究の目的はCMPの腎における局在の同定と性状解明およびヒトプロトロンビン遺伝子が腎において結石形成と関連していかに発現するかを解明することにある。本年度の研究実績1)飽和度を測定した男子、女子、再発性結石患者各々の新鮮尿100Lの中に蓚酸ナトリウムを過量に添加してCaOxの結晶を作成保存。この結晶表面をMillipore filter上で洗浄後、0.1MEDATにて溶解。透析膜を使用して電気透析を実施しEDTAを完全に除去後凍結乾燥。結晶抽出物質をイオン交換クロマトグラフィーでcrystal matrix protein(CMP)とheparan sulfateに分離し透析後凍結乾燥した。2)SDS-PAGEによりCMPの分子量測定。蛋白をゲルから溶出しアミノ酸配列を決定した。電気泳動、酵素処理にてglycosaminoglycanの同定を実施した。3)CMPとHSのCaOx結晶凝集阻止作用を非希釈尿系で測定し相互作用を検討した。4)走査電顕による観察も実施した。