hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
摂食に伴う不快情動の発動を担う神経基盤とその冗長性の解明

最終年度では不快反応を誘導する苦味刺激である、キニーネ刺激依存的に組み換えが起こった細胞(GFPで標識される)が、本当にキニーネ刺激依存的に活動するのかを確かめるために、組換えを誘導した個体で、その組換え誘導時に与えたのと同様のキニーネ刺激を与えた後に脳を固定し、固定直後の神経活動のマーカーとなるIEGであるcFosおよびArc mRANの発現を確かめた。結果、IEG/GFPおよびその逆は30%程度のoverlapになった。ネガティブコントロールとして水刺激で組換えを誘導した個体では、overlapは10%程度であった。従ってキニーネ刺激による遺伝子組み換えは、キニーネ刺激により活動する細胞を優先的に標識出来ていると考えられた。そこで次にそれらキニーネ刺激依存的に組換えが誘導される神経細胞で特異的にhM3Dqを発現させ、CNOを投与することでそれら細胞の活動を活性化した場合の行動レベルでの機能評価に進んだ。結果、最初のスクリーニングとして予定していた味覚反応テストおよび摂水行動テストでは、CNO投与により明確な行動変化は見られなかった。そこでキニーネ刺激依存的にhM3Dqが発現していることを確認したところ、水刺激に比べキニーネ刺激をした個体でより多くの細胞がhM3Dqを発現している傾向が確かめられた。研究期間全体を通じて、不快反応と相関のある神経活動を示す脳領域として扁桃体中心核および前交連後脚介在核を同定した。さらにそれら神経核で、不快反応と相関のある活動を示す神経細胞で優先的に遺伝子組み換えを誘導できることを実証した。本研究計画においては、申請者がこれまでに同定した、不快反応と高い相関を示す腹側淡蒼球、扁桃体レンズ核下部および前交連後脚介在核におけるc-fos細胞の活動が、不快反応に「必要十分」であるかどうかを明らかにすることを目指した。平成28年度は、まずc-fos細胞の活動が不快反応の「必要」条件である可能性を検討した。そのために、野生型マウスの上記脳領域に、人工受容体であるhM4Diをコードするアデノ随伴ウイルス(AAV)を注入し、hM4Diが十分に発現する3週間後にClozapine N-oxide (CNO)を腹腔投与し、その50分後にキニーネ水溶液を口腔内に注入して味覚反応を調べた結果、不快反応が有意に減弱することが明らかになった。しかしその後、同様の操作でマウスの摂水行動が抑制されることが明らかになり、さらにその抑制効果はhM4Diの代わりにネガティブコントロールとしてGFPを導入した場合も観察されることが明らかになった。つまり摂水行動の抑制は、CNOにより誘導されている可能性が示唆された。従って今後はCNOの投与量を減弱して再度味覚反応や摂水行動を再評価していく必要がある。また、「必要」条件の検討と平行して、平成29年度に予定していた「十分」条件の検討についても予備実験を開始した。まずc-fos-CreERT2マウスでキニーネ刺激依存的に組換えを誘導するために最適な刺激強度や4-OHTの投与量を検討するために、c-fos-CreERT2マウスを2種類のCre依存的なレポーターマウスと掛け合わせた。2種類のレポーターマウスのうち1種類は、刺激強度を高め、4-OHT量を過去の知見より多めに投与することで組換えが誘導されることが明らかになった。新しい実験を進めるにあたり、技術的な問題を少しずつ解決し、予定していた実験を実質的に進めることが出来ている。その過程において、hM4Diを活性化するために投与しているCNO自体が、過去に複数の論文で採用されている投与量にも関わらず、摂水行動に影響してしまうことが明らかになったことは少し意外であった。現在投与量を減らした状況での摂水行動を観察しており、その場合ではhM4Diを感染させた場合のみ、摂水行動が抑制される傾向がみえつつある状況である。また、平行して、来年度に予定していた研究計画の一部についても予備的に研究を開始しており、キニーネ刺激依存的に組換えを誘導するために必要な条件が分かりつつある。一方で、当初予定していたc-fos-CreERT2マウスではうまく組換えを誘導的できない脳領域も明らかになってきたので、c-fosと同じimmediate early geneであるarcの同様のノックインマウスである、Arc-Cre-ERT2マウスを導入し、同様にレポーターマウスとの掛け合わせを進めている。本研究計画においては、元々、不快反応と高い相関を示す腹側淡蒼球、扁桃体レンズ核下部および前交連後脚介在核におけるc-fos細胞に注目していたが、その後の解析で腹側淡蒼球や扁桃体レンズ核下部よりも、扁桃体中心核においてより不快反応と高い相関を示すc-fos細胞が見つかったため、平成29年度以降は特にこの扁桃体中心核および前交連後脚介在核におけるc-fos細胞に注目していくことにした。そして予定通り、これらc-fos細胞の活動が、不快反応に「必要十分」であるかどうかを明らかにすることを目指した。まず「必要」条件については、昨年度、CNOそのものによって摂水行動が抑制される影響が見られたため、CNO量の最適化を行った結果、1mg/kgの投与量では、GFPを導入したネガティブコントロールでは摂水量が変わらなかった一方、hM4Diを導入した場合は摂水量が抑制されることが明らかになった。

この結果は、想定していた効果と真逆の効果であり、この方法では我々が注目している細胞以外の活動も抑制してしまっているために、想定外の影響が見えてしまっている可能性が考えられた。従って「必要」条件の検討においても、「十分」条件と同様に、c-fos細胞特異的な操作が必要であると考えた。尚、平成29年度は主に「十分」条件の検討を目指し、まずその実験のために必要な、キニーネ刺激依存的な組換えを誘導するための条件検討を行う予定であったため、「必要」条件の検討のためにも「十分」条件検討のためにもまずはキニーネ刺激依存的な組換えを誘導できる条件検討を優先的に行うことにした。その結果、前交連後脚介在核において、水刺激に比べてキニーネ刺激により有意に多くの組換わり細胞を検出することが出来た。前年度から引き続き、新しい実験に伴う技術的な問題を少しずつ解決してきている。前年度問題になったCNO量については、そのものによる影響が出ないが、hM4Diを介した影響が見える最適量が決まった。その結果、意外にも想定していた結果とは真逆の結果が出たため、現在さらに精度の高い方法でその結果の再現性を確かめようとしている。実験を進めるにつれ、過去の報告を元に当初想定していたよりも、刺激依存的な組換えを誘導することが難しいことが明らかとなったが、丁寧に条件検討を進めた結果、少なくともc-fos-CreERT2マウスを用いることで前交連後脚介在核でキニーネ刺激依存的な有意な組換わりを検出することができるようになった。最終年度では不快反応を誘導する苦味刺激である、キニーネ刺激依存的に組み換えが起こった細胞(GFPで標識される)が、本当にキニーネ刺激依存的に活動するのかを確かめるために、組換えを誘導した個体で、その組換え誘導時に与えたのと同様のキニーネ刺激を与えた後に脳を固定し、固定直後の神経活動のマーカーとなるIEGであるcFosおよびArc mRANの発現を確かめた。結果、IEG/GFPおよびその逆は30%程度のoverlapになった。ネガティブコントロールとして水刺激で組換えを誘導した個体では、overlapは10%程度であった。従ってキニーネ刺激による遺伝子組み換えは、キニーネ刺激により活動する細胞を優先的に標識出来ていると考えられた。そこで次にそれらキニーネ刺激依存的に組換えが誘導される神経細胞で特異的にhM3Dqを発現させ、CNOを投与することでそれら細胞の活動を活性化した場合の行動レベルでの機能評価に進んだ。結果、最初のスクリーニングとして予定していた味覚反応テストおよび摂水行動テストでは、CNO投与により明確な行動変化は見られなかった。そこでキニーネ刺激依存的にhM3Dqが発現していることを確認したところ、水刺激に比べキニーネ刺激をした個体でより多くの細胞がhM3Dqを発現している傾向が確かめられた。研究期間全体を通じて、不快反応と相関のある神経活動を示す脳領域として扁桃体中心核および前交連後脚介在核を同定した。さらにそれら神経核で、不快反応と相関のある活動を示す神経細胞で優先的に遺伝子組み換えを誘導できることを実証した。不快反応の「必要」条件の検討を進めつつ、「十分」条件についても平行して検討していく。「必要」条件については、予定通り野生型マウスへのhM4Diの導入実験を進めていくが、これまでの実験の結果より、この方法では我々が注目しているc-fos細胞以外の細胞の活動を抑制してしまうことによる副作用が生じてしまう可能性が出てきている。
宇宙マイクロ波背景放射観測の高感度化を実現する観測システム

宇宙はどのように始まったのであろうかという問いに答えるための最も有力な手段の一つとして、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の観測、特に、その偏光分布の中から「Bモード」と呼ばれる渦状のパターンを探し出すことが広く知られており、そのモードの発見を巡って世界中で観測プロジェクトが展開されている。発見を実現するためには観測感度の飛躍的向上が必要であり、本研究は観測システムの高度化を進めることによって測定感度の向上をもたらすことを目的としたものである。2018年度は、CMB偏光観測プロジェクトSimons Array実験の新型受信機システムPOLARBEAR-2のチリ・アタカマの観測サイトにおける立ち上げが行われる機会を活かして、本研究で導入を進める観測システムの開発と実地試験を進めてきた。年度前半には日本国内において観測制御・データ取得系の開発、さらに、各種環境モニター系の選定とデータ読み出し・制御システムの試験も行った。特に、常温系モニターにおいては新規のセンサーと読み出しシステムの選定と試験を重ね、これまで達成できていなかった要求精度を満たすシステムを構築することに成功した。年度後半には、それまでに用意されたシステムをチリの観測サイトに導入し、実地試験を行った。観測サイトの厳しい自然環境の中で困難な導入作業を遂行し、年度内にファーストライトを実現、天体の観測を行えるレベルのシステムを構築した。観測システムの安定的な稼働のための改善を少しずつ進めている。次年度におけるSimons Array実験の観測において、さらにデータを収集し、実際に観測感度の向上に繋げるための解析的な研究を進めていく予定である。研究実績の概要で述べたように、本研究の2018年度の実施計画で目標としていたシステム開発とそのCMB観測サイトへの導入は順調に進展し、実際の観測システム上でのデータを着々と取得・蓄積することができるようになった。また、本研究開始前には要求精度を満たせていなかった常温系の温度モニターシステムに関して、本研究による試験・開発により大きな進展があり、飛躍的に良い感度での温度測定を実現できることを示し、さらに、その観測システムへの組み込みも完了することができたことなどから、実施計画で予定していた内容はおおむね達成されたと考えている。2018年度の研究が順調に進行し、新システムが観測サイトで動き始めたことから、今後の研究はそこで取得されたデータを活用して、本研究の目的である、CMB偏光観測の高感度化を実際に達成するための研究を進めていく計画である。そのためには、まず、取得されたデータを詳細に解析し、装置の特性などの理解を深める。さらに、そうした解析結果によりもたらされる新たな知見によるフィードバックを元に、現地でのシステムの改良作業などを適宜行うことを予定している。また、本研究で開発・試験してきたシステムの、Simons Array実験の次なる新受信機システムへの適用、さらには、将来実験計画への応用などの検討についても進めていく予定である。
欠陥低減機構の解明および高効率レアメタルフリー環境調和太陽電池の創製

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)太陽電池では欠陥がポテンシャル搖動を引き起こし,効率低下の原因となる可能性が指摘されている.本申請では組成比を変化させたCZTSの発光を分析することで,ポテンシャル搖動量を低減する方法を模索し,効率改善を図ることを目的とした.さまざまな組成比をもつCZTSの発光スペクトルからポテンシャル搖動を求めた結果,Cuを減らすことによりポテンシャル搖動を低減できることが分かった.また,試料成長温度によりポテンシャル搖動量は大きく変化しないこと,発光スペクトルの観測からもポストアニールによりポテンシャル搖動量の低減を確認することができた.Cu_2ZnSnS_4(CZTS)太陽電池ではZnサイトのCuがポテンシャル搖動を引き起こし,これが効率低下の原因となっている可能性が指摘されている.本申請では組成比を変化させたCZTSの発光分光を中心に分析することで,ポテンシャル搖動量を低減する方法を模索し,効率改善を図ることを目的としている.27年度は様々な組成比のCZTSをスパッタ法で作製して,そのポテンシャル搖動量を発光スペクトルから見積った.作製した試料の組成比により3つのグループA(Zn/Sn>1.0),B( Zn/Sn<1.0, Cu/(Zn+Sn)<1.0), C (Zn/Sn<1.0, Cu/(Zn+Sn)>1.0)に分けた.試料は532 nmのレーザーで励起し,励起強度を0.0440W/cm2で,試料温度を5300Kで変化させた.A,Bともに1.22 eV, 1.31 eVにピークを持つ発光ならびに,バンドからバンドテールへの遷移による発光である1.5 eVより高エネルギー側へ裾を引く発光を示すことがわかった.Cは異相を含み複雑な発光スペクトルを示していたため,分析は行わなかった.A,B発光スペクトルよりポテンシャル搖動の大きさを求めた結果,Znが多い方が,搖動が少ない傾向にあることがわかった.ただし,測定装置の関係で低エネルギー側のスペクトルを正確に測れていないことと,まだ,試料数が少ないことが課題である.また,ホール効果は膜のひび割れのため測ることができず,搖動量と移動度の関係を調べることはできなかった.低エネルギー側の観測系を整備できたので,今後はさらに効率よく発電するCu-poor, Zn-rich領域並びに化学量論比組成領域の発光を詳しく調べる予定である.本研究の最終目的は太陽電池の発電効率を下げるポテンシャル搖動を減らし,効率を改善することである.そのため初年度は様々な組成比のCZTS薄膜を作製し,ポテンシャル搖動量ならびにキャリアの移動度を見積もりそれらの比較からポテンシャル搖動が効率に与える影響を調べることを目標としていた.しかし,ホール効果は膜のひび割れのために観測することができず,キャリア移動度とポテンシャル搖動との関係は判明しなかった.一方で,Znを大目にするとポテンシャル搖動が減る傾向にあることが判明した.このことから,今後効率改善をするにはZn大目な領域を中心に検討し,さらにポテンシャル搖動が減る組成比を調べ,その結果を基に更なるポテンシャル搖動を減らす指針を得ればよいということがわかった.この様にキャリア移動度とポテンシャル搖動との関係は明らかにできなかったものの,ポテンシャル搖動を減らす,つまり発電効率を改善させるための指針は得られたのでおおむね順調に進展しているといえる.Cu_2ZnSnS_4(CZTS)太陽電池では薄膜中の欠陥がポテンシャル搖動を引き起こし,これが効率低下の原因となっている可能性が指摘されている.本申請では組成比を変化させたCZTSの発光を分析することで,ポテンシャル搖動量を低減する方法を模索し,効率改善を図ることを目的としている.27年度はスパッタ法でいくつかの組成比を持つCZTS薄膜を作製し分析を行った.しかし,低エネルギー側の発光を詳しく調べることができなかった.本年度は新しく長波長領域観測系を導入し,詳しく検討を行った.その結果,作製した試料の欠陥は"taile like"(バンドの裾様)ではなく"defect like"(=欠陥様)であることが判明した.またdefect likeであるためポテンシャル搖動が100 meV程度と非常に大きいことがわかった.低エネルギー側の発光分析できていない27年度の結果ではZnが多い方(相対的にCuが少ない方)がポテンシャル搖動が少ないことが判明していたが,低エネルギー側を分析した結果,Znの量に関係なくCuが少ない方が搖動が減ることが判明した.CZTSはCu_2SnS_3がZnSを取り込んでできることが知られていること,Cuが少ない方がポテンシャル搖動が減ることが判明したこと,そして申請者が所有するスパッタ装置では組成比を調整させることが難しいことがわかってきたため,成長温度を変化させながら固相成長法でCuが少なめのCZTSを作製し,ZnSを取り込んでCZTSができる過程でどの様のポテンシャル搖動が変化するのかを検討し,ポテンシャル搖動を減らすための成長過程の検討を行った.その結果,400°C以上でCZTSが生成されること,欠陥はdefect likeであること,成長温度の上昇とともにポテンシャル搖動が減るものの,ほとんど減らないことが判明した.本研究の最終目的は太陽電池の発電効率を下げるポテンシャル搖動を減らし,効率を改善することである.

初年度は観測装置の性能の制限により低エネルギー側の発光スペクトルを正確に評価できなかったため,今年度はさらに低エネルギー側を観測できる装置を導入し詳しく調べたところCuが少ないとポテンシャル搖動が減る傾向にあることがわかった.そのため,Cuの含有量を変化させ,スパッタ法により様々な組成を持つCZTS薄膜を作製したが,組成比が大きくずれると薄膜が剥離しやすくなり分析可能な試料を作ることができなかった.これを行うためには三元同時スパッタ装置やターゲットをあらかじめ任意の組成比を持つ多元化合物にするなどが挙げられるが,現状の設備・予算では行うことができなかった.そこで,組成比をさせることによる搖動低減の検討を中断し,当初の予定通り,先にCZTS生成過程でどのように搖動量が変化するのかの検討を行った.その結果,作製温度では搖動量はほとんど変化せず搖動量を低減することはできなかった.当初の予定では今年度中に搖動量を低減し,それを基に29年度は搖動量が少ないCZTS薄膜を用いて太陽電池の高効率化を図る予定であった.しかし,現状まだ大幅に搖動量を減らすことができないためやや遅れているといえる.Cu_2ZnSnS_4(CZTS)太陽電池では欠陥がポテンシャル搖動を引き起こし,効率低下の原因となる可能性が指摘されている.本申請では組成比を変化させたCZTSの発光を分析することで,ポテンシャル搖動量を低減する方法を模索し,効率改善を図ることを目的とした.27-28年度は様々な組成比を持つ試料の発光スペクトルからポテンシャル搖動の大きさを調べ,Cuが少ない方がポテンシャル搖動量を減らせること,欠陥がdefect likeであることを明らかとした.28年度後半はCuが少ない試料において,様々な温度で試料を作製し,ポテンシャル搖動量がどの様に変化するかを検討した.その結果,400°C以上でCZTSが生成されること,欠陥はdefect likeであること,成長温度の上昇とともにポテンシャル搖動が減るものの,ほとんど減らないことが判明した.当初の予定では29年度は27-28年度の結果を受けポテンシャル搖動の少ない薄膜を作製し,太陽電池の効率改善を図る予定だったが,申請者が所有するスパッタ装置では組成比調整が難しいことがわかってきたため,固相成長で作製したバルク多結晶においてポストアニールによるポテンシャル搖動の低減を試み,発光スペクトルの観測から搖動の低減が確認できるかを試みた.160°C24時間ポストアニールを施し,その前後でポテンシャル搖動を調べた結果,数meV程度のポテンシャル搖動の減少が確認できた.本研究を通して,発光スペクトルの観測によりポテンシャル搖動を引き起こす欠陥のタイプの同定,Cuが少ないと搖動量が減ること,試料成長温度では搖動量がほとんど変化しないこと,ポストアニールによる搖動量を低減できることがわかった.今後は太陽電池を作製し,太陽電池自体の発光スペクトルからポテンシャル搖動を求め,発電効率との関係を明らかにし,更なる高効率化を図ることが課題となる.Cu_2ZnSnS_4(CZTS)太陽電池では欠陥がポテンシャル搖動を引き起こし,効率低下の原因となる可能性が指摘されている.本申請では組成比を変化させたCZTSの発光を分析することで,ポテンシャル搖動量を低減する方法を模索し,効率改善を図ることを目的とした.さまざまな組成比をもつCZTSの発光スペクトルからポテンシャル搖動を求めた結果,Cuを減らすことによりポテンシャル搖動を低減できることが分かった.
妥当性および信頼性の高い看護技術演習ルーブリックの特徴分析

正確に学修成果を評価するため、妥当性と信頼性の高いルーブリックの特徴を明らかにし、妥当性と信頼性の高いルーブリックを判別するための指標を開発することを目的とする。学生の演習場面をビデオに記録し、そのビデオの演習場面を10年以上評価経験がある熟達教員がルーブリックを使用せずに評価したものを基準点と設定する。その基準点とルーブリックを用いて評価した結果とを比較して妥当性を検証する。またルーブリック評価は複数の教員で行い、結果の一致率から信頼性を検証する。その後、妥当性と信頼性の高いルーブリックから特徴を抽出し、妥当性と信頼性の高いルーブリックを判別するための指標を作成する。
多様体上のシュレディンガー作用素に対する確率論的アプローチについて

1.磁場をもつシュレディンガー作用素に対する準古典近似の理論を構成することを主目標に研究を進めた.準備として,コンパクトな多様体上で磁場をもたない-△+λV(λは正定数)という形のパラメーターの入ったシュレディンガー作用素に対する熱方程式を考え,その解に対する準古典極限λ→∞を考え,その解に対する準古典極限λ→∞を考えたときの漸近挙動について調べた.その結果Vを最小にする点とそれ以外の点とで,解が非常に異なる挙動をすることを証明した.これはSimon等の結果からある程度予想されるものであるので,さらに考察を進め磁場をもつ場合にも同様の結果を, 2種類の作用素に対して得た.未だ磁場をもつシュレディンガー作用素に対する準古典近似に理論はなく,上の結果はその手掛かりになると考え, Zeeman効果等物理学で知られた結果を考え合せて考察を進めてきたが,まとめるには至っていない.2.またトーラス内の1/2-スピンをもつ粒子の磁場の中での運動を記述するシュレディンガー作用素に対する固有値の漸近分布についての結果を得た.一般の多様体上でPauli行列をいかに定義するか,ということがこれからの課題で,これができれば,スピンを考えない場合のシュレディンガー作用素に対する,良く知られた固有値の漸近分布と同様の結果が得られるので興味深い.これは近くまとめたいと考えている.3.研究課題に関連して, 2階の偏微分作用素に対するultra-contractivityについて学習をし, 1次元の場合,非常に広いクラスの作用素に対してこれが成立することを証明し,十分条件を与えた.この結果は,以前から研究を進めていた1次元のstochastic flowの問題と深い関係があり,両方を合せて論文にまとめた.1.磁場をもつシュレディンガー作用素に対する準古典近似の理論を構成することを主目標に研究を進めた.準備として,コンパクトな多様体上で磁場をもたない-△+λV(λは正定数)という形のパラメーターの入ったシュレディンガー作用素に対する熱方程式を考え,その解に対する準古典極限λ→∞を考え,その解に対する準古典極限λ→∞を考えたときの漸近挙動について調べた.その結果Vを最小にする点とそれ以外の点とで,解が非常に異なる挙動をすることを証明した.これはSimon等の結果からある程度予想されるものであるので,さらに考察を進め磁場をもつ場合にも同様の結果を, 2種類の作用素に対して得た.未だ磁場をもつシュレディンガー作用素に対する準古典近似に理論はなく,上の結果はその手掛かりになると考え, Zeeman効果等物理学で知られた結果を考え合せて考察を進めてきたが,まとめるには至っていない.2.またトーラス内の1/2-スピンをもつ粒子の磁場の中での運動を記述するシュレディンガー作用素に対する固有値の漸近分布についての結果を得た.一般の多様体上でPauli行列をいかに定義するか,ということがこれからの課題で,これができれば,スピンを考えない場合のシュレディンガー作用素に対する,良く知られた固有値の漸近分布と同様の結果が得られるので興味深い.これは近くまとめたいと考えている.3.研究課題に関連して, 2階の偏微分作用素に対するultra-contractivityについて学習をし, 1次元の場合,非常に広いクラスの作用素に対してこれが成立することを証明し,十分条件を与えた.この結果は,以前から研究を進めていた1次元のstochastic flowの問題と深い関係があり,両方を合せて論文にまとめた.
PCRダイレクトシーケンス法の改良および絶滅種を含む哺乳類進化の分子系統学的解析:ミトコンドリアDNAおよび核内リボソームDNAの遺伝的分化

本年度の研究成果は以下の通りである。1.DNA抽出法およびPCR法を改良・簡略化し、PCRダイレクトシーケンス法の改善化をはかった結果、明瞭なシーケンスデータをより迅速に得ることができるようになった。2.ネコ科におけるイリオモテヤマネコの進化遺伝学的位置を探究するため、mtDNAの12SrRNA遺伝子およびチトクロームb遺伝子の部分領域について塩基配列を決定し比較解析した結果、イリオモテヤマネコはアジアに広く分布するベンガルヤマネコに極めて近縁であることが明らかになった。塩基置換から推定した両ヤマネコの分岐年代は約20万年前と推定され、これは琉球列島がアジア大陸から分離した地質学的年代とほぼ一致した。3.日本産を中心とするイタチ科11種においてチトクロームb遺伝子領域の塩基配列を決定し、その系統種間関係を考慮することができた。その中でも、従来、同種(亜種)または別種と議論されてきたニホンイタチとシベリアイタチの間の遺伝的分化が各々の種内変異よりも大きいことが明らかになった。4.ニホンジカにおける12SrRNA遺伝子およびチトクロームb遺伝子の部分領域ならびにD-loop全塩基配列を決定し、日本列島におけるニホンジカの進化を詳細に考察した。5.シベリア永久凍土層から発掘された絶滅種マンモス組織(^<14>C年代測定により約9600年前のものと推定)からのDNA抽出とPCR増幅に成功し、チトクロームb、12SrRNAおよび16SrRNAの各遺伝子領域について塩基配列を決定することができた。現在、他のマンモス標本の分析も行いながら現生アジアゾウおよびアフリカゾウと比較し、マンモスの系統進化学的位置の解析を進めている。
絶縁体の熱輸送と強誘電性の関与する相転移ダイナミクス

400万粒子数からなる大規模なモデル絶縁体系(非線形格子系)の熱輸送現象の分子動力学計算を行い、完全結晶からなるいくつかの系(単純立方格子、fcc格子、相互作用を変えた場合など)において、当該サイズまで熱伝導度が発散的に振舞うことを明らかにした。これまでのところ無欠陥の模型で例外は出ていない。また、平衡状態における熱流の自己相関関数を注意深く調べ、fcc格子の場合にはその長時間部分が従来見られないタイプの強いテールであることを明らかにした。また乱れや欠陥的なサイトを加えた設定で、非常に極端な条件でしか今のところ異常が抑制される振舞いが見られないことを明らかにした。これらはフォノンの振舞いが従来の緩和時間近似だけで捉えがたい長距離的性質を対象にしており、従来の熱輸送の現象論に収まらない高い熱伝導係数を与える現象の発見である。また、LJ粒子系の融解過程における構造とダイナミクスを調べ、"Hexatic相"と呼ばれる結晶液体間の中間相が臨界熱揺らぎの結果としての固液共存的な伏態であることを明らかにし、その性質を仔細に調べた。従来融解に伴うダイナミクスの研究は少ないが、熱流モード、欠陥拡散、動的不均一性、臨界減速などについて興味ある多くの性質が見られることが分かり、ガラス系におけるダイナミクスとの関連でも興味深く重要である。将来的にもまだ解明すべきいくつもの問題が現れた。これらの結果は近く出版可能であると考えている。他に多結晶のレオロジーにおける粒界の役割を調べ、一部を出版した。2年の予定だったものが本年度のみで終了となったため、本プロジェクトにおいて誘電的性質についての諸問題に取組む時間的余裕はなくなった。
鉄道車輪・レール系騒音の車上設置型デバイスによる能動的消音制御法に関する研究

研究計画に対応させて、得られた成果を項目別に記述する。1.「転動音と継目衝撃音の放射音特性の理論的・実験的把握」境界要素法によるレールからの放射音の指向性の理論解析を行った。また、継目衝撃音については、東急目黒線の奥沢-大岡山間で実車両の衝撃音特性を測定し、インパルス性の低周波音よりもクラスターとしての高周波音変動を消音制御すれば良い、との知見を得、ほぼ800Hz付近に卓越周波数を持つ転動音を消音制御出来れば継目衝撃音も人間の耳障りにならない事が分かった。2.「車両床・側板模擬パネル系およびレール加振装置の設計・製作」60kgレールの踏面を動電型加振器で750850Hzのランダム波で加振する装置を設計・製作し、さらにこれを囲む車両床・側板を模擬したアルミハニカム板よりなるΓ形のパネル構造系を作製した。3.「車両設置型デバイスの設計・製作と実際の消音制御実験の実施」研究支援者である、ビーバ株式会社の八百板晃氏に委嘱して、波動吸収制御法の原理に則ったデバイスのプロトタイプの型5基を作製し、この1基に実際にパラボラマイクロホンとスピーカを実装した。さらにアナログ電気回路系をベースとする広帯域フィルター群からなるコントローラを製作した。以上のコントローラを1次騒音源としてスピーカを使用して調整し、実際に消音制御実験を実施した。この結果、騒音源をスピーカに設定した場合には、レールから見通せる空間でほぼ-8-9[dB(A)]の騒音低減効果が得られ、また音源が実際のレールの場合でも-3-6[dB(A)]の消音制御効果が得られる事を確認する事が出来た。今年度は交付内定が平成14年の10月であったこともあり、3年間に渡っての研究実施計画の大枠の構想をまとめることが主な作業内容であった。ただ、車上設置型デバイスを実質的に作製してくれるビーバ(株)の八百板晃氏を研究支援者として雇用したため、デバイスの概念設計プランの作成は行った。以下項目別に作業実績を記述する。1.「鉄道車輪・レール系騒音特性の理論解析」(1)転動音の解析新幹線からの転動音の主発生源であるレールからの騒音放射特性は既に解析済みであるので、在来線を対象として、車輪からの放射音を解析する基礎として、非波打ち車輪の踏面半径方向調和加振による車輪の面外振動周波数応答を汎用的プログラムANSYSを用いて解析した。なおこの振動応答を境界条件として放射音を解析する境界要素法に基づく解析プログラムを開発中である。(2)継目衝撃音の解析在来線を想定し、レール継目における車輪の衝撃によるレールからの過渡衝撃音をラプラス変換・逆ラプラス変換を用いた境界要素法により解析するプログラムを開発し、レールが軌道床面に密着している場合と床面から5cm離れている場合について、種々の条件下で計算を実施し、その放射音特性を理論的に把握した。2.「車上設置型デバイスの概念設計」遮音壁の回折音の波動吸収制御に実績を持つ研究支援者の八百板晃氏と定期的に討議・検討を行い、上記1.の転動音と継目衝撃音の放射特性を踏まえて車上設置型波動吸収制御デバイスの概念設計プランを作成し、必要な電気部品類の調達を行った。実質的なデバイス作製は平成15年度に行う予定である。今年度は実際に、レール加振装置、車両床・側板パネル系および車上設置型デバイス1基を実装して実際に能動的消音制御の実験を実施した。また、継目衝撃音の実車両計測およびレール放射音特性の理論解析も行って、デバイス設計およびその構成法の基礎となる知見を得た。以下項目別に記述する。1.

「転動音と継目衝撃音の放射音特性の理論的・実験的把握」昨年度からの転動音の放射特性の理論解析の継続として、境界要素法によるレールからの放射音の指向性の理論解析を行った。また、継目衝撃音については、東急目黒線の奥沢-大岡山間で実車両の衝撃音特性を測定し、インパルス性の低周波音よりもクラスターとしての高周波音変動を消音制御すれば良い、との知見を得、ほぼ800Hz付近に卓越周波数を持つ転動音を消音制御出来れば継目衝撃音も人間の耳障りにならない事が分かった。2.「車両床・側板模擬パネル系およびレール加振装置の設計・製作」60kgレールの踏面を動電型加振器で750850Hzのランダム波で加振する装置を設計・製作し、さらにこれを囲む車両床・側板を模擬したアルミハニカム板よりなるΓ形のパネル構造系を作製した。3.「車両設置型デバイスの設計・製作と実際の消音制御実験の実施」研究支援者である、ビーバ株式会社の八百板晃氏に委嘱して、波動吸収制御法の原理に則ったデバイスのプロトタイプの型5基を作製し、この1基に実際にパラボラマイクロホンとスピーカを実装した。さらにアナログ電気回路系をベースとする広帯域フィルター群からなるコントローラを製作した。以上のコントローラを1次騒音源としてスピーカを使用して調整し、実際に消音制御実験を実施した。この結果、騒音源をスピーカに設定した場合には、レールから見通せる空間でほぼ-8-9[dB(A)]の騒音低減効果が得られ、また音源が実際のレールの場合でも-3-6[dB(A)]の消音制御効果が得られる事を確認する事が出来た。平成14年度と15年度で、レール加振装置、車両床・側板パネル系および車上設置型デバイス1基を実際に設計・作製して実験室レベルの実験を実施し、実際に波動吸収制御のコンセプトによる能動的消音制御法の有効性を基本的には確認した。しかし、実験室レベルの装置のため大音量ランダムノイズ騒音源を実現する事は難しく、近距離での騒音低減効果を検証したに止まった。そこで今年度は主として、在来線鉄道の環境騒音低減化の観点から、二次元境界要素法に基づくシミュレーション手法により、列車から45m離れた位置での騒音低減効果の検討を行った。以下得られた知見を記述する。1.「二次元境界要素法による提案した能動的消音制御法コンセプトの妥当性の確認」一次騒音源模擬境界,二次音源境界,二次音源波導波境界面、軌道面および車両側板パネル境界面からなる解析モデルを一定要素で分割して、600,800,1000Hzの場合について、スラブ軌道とバラスト軌道の両方を模擬した軌道境界条件の下で、二次元境界要素法に基づく消音制御シミュレーション解析を行い、いずれの軌道の場合でも騒音源の下流側の4m程度までの全領域で騒音を静音化出来る事を確認した。2.「実車両系の転動音と継目衝撃音の放射音特性の理論的・実験的把握」能動的消音制御実験は断片的に報告されている転動音の放射音特性データに基づいて実施したが、実車両系での転動音さらには殆ど報告例の無い継目衝撃音の放射音特性を正確に把握するために、転動音については車輪/レール連成系の振動解析結果を境界条件とする3次元境界要素法によって音響放射パワーに与える車輪とレールの寄与率を正確に計算して、今後の実験のための知見を得た。また、継目衝撃音については、実際の現象がやや不確定要素を含むことから、東急目黒線等の実車両走行時の衝撃音を実測し、その特性を分析・解析して、提案したコンセプトに基づくデバイスにより、継目衝撃音を実際に能動的に消音制御するための方策について検討を行った。
ペルオキシダーゼの反応過程における構造変化の結晶学的追跡

1.アンモニアの有無およびpHにより、ARPの吸収スペクトルが大きく変化することを示した。さらにpHが低い環境ではヘムが5配位構造をとり、ヘム鉄がヘム面より近位ヒスチジン側に0.19Åずれていることを明らかにした。これにより生理条件下ではARPのヘム鉄は5配位構造の高スピン状態をとっていることを示すと共に、pHが高いとアンモニアを結合することを証明した。また一般にペルオキシダーゼのヘム鉄の遠位側に見られる水分子の位置は、ヘム鉄との相互作用というよりむしろ遠位ヒスチジンのイミダゾール環の配向により決まっていることを示した。2.ARPにI_3^-およびCN^-をヘムに結合させ、その複合体結晶の構造を高分解能で決定した。この解析結果より、I_3^-およびCN^-はヘムの遠位側に結合していることを確認した。CN^-はbent型のコンフォメーションをとり、遠位ヒスチジンと水素結合している。CN^-およびI_3^-が結合すると、遠位ヒスチジンのコンフォメーションが変化したが、チトクロムcペルオキシダーゼがフッ素を結合したりcompound Iに変換する際に見られたようなアルギニン残基の大きな動きはなかった。CN^-が結合したARP(低スピン型)ではヘム鉄はネム面内に位置しているが、I_3^-が結合したARP(高スピン型)ではヘム鉄はヘム面から約0.2Å近位側にずれていた。3.ペルオキシダーゼの反応過程で、活性部位のアミノ酸残基がどのように動くかを直接見るために、CO結合型のARP結晶を調製した。単色光を用いたX線解析より、ヘムの遠位側にCOと考えられる電子密度を観測した。この結晶のラウエ写真では回析点がストリークを引いていたので、CO結合型のARP結晶の調製は、レーザー光によるCOの解離の確認と共に、今後の課題である。4.ARPはカルシウムイオンを結合しており、これまでのX線解析から推定されていた2個のカルシウム結合部位を、今回X線異常散乱法で確認した。
大腸全摘後の胆汁酸代謝

1.糞便中の胆汁酸組織の変動加齢により、糞便中に二次的胆汁酸分画が増加する傾向が見られた。従って、症例の年齢により、胆汁酸分画にも変動があると考えなければならないと、判明した。終末回腸を通過する、しないでの変動では、大腸がなくても、終末回腸を腸内容が通過することにより、胆汁酸の排泄は正常の状態に近付き、従って、終末回腸が胆汁酸代謝に重要な役割を担っていることが判明した。2.経口的胆汁酸負荷による変動「遊離型胆汁酸」は全腸管で吸収されると言われており、ウルソデオキシコール酸(UDCA)は負荷後30分にてピークが認められ、上部小腸にて良く吸収されるということが判明した。従って、これまで終末回腸の吸収能を調べるためにUDCAが用いられていたことがあるが、これは疑問である。抱合型胆汁酸は終末回腸で特異的に吸収されるとされており、タウロコール酸(TCA)およびグリココール酸(GCA)を負荷した。負荷した物質が終末回腸に到達するのに、3時間前後を要するが、TCAが3時間にて若干の上昇を示したのみで、今後の検討を要すると思われた。3.終末回腸への胆汁酸負荷による変動UDCAが最も良く吸収されたが、TCA・GCAも上昇を示したかTCA・GCAは上部消化管よりも終末回腸にて良く吸収されることが判明したが、UDCAほどの反応ではなく、一概に抱合型胆汁酸が終末回腸で良く吸収されるとは言えないのではないかと考えられた。今後は、どの様な胆汁酸がどの程度終末回腸にて吸収されるかを測定し、胆汁酸全般に関する吸収のされかたを検討することが必要となってくるであろう。大腸全摘例(大腸腺腫症)の術前の糞便中胆汁酸分析では、1次、2次胆汁酸を合わせた総量では5.4mg/g dry weightで、正常人と大差無かった。年齢による変動では、高齢になるにつれて2次胆汁酸分画が増加した。また、癌の有無による変化は見られなかった。ループイレオストミーの状態では、便中胆汁酸量は3.25mg/g dry weightと減少していたが、分画でみると2次胆汁酸に減少し1次胆汁酸に増加していた。この変化は糞便が終末回腸および大腸を通過しないための変化であると考えられるが、大腸を通過しなくても2次胆汁酸が便中に出現することは新しい知見である。ループイレオストミーを閉鎖し、糞便が終末回腸を通過するようになると、自然肛門より排泄された便中には再び2次胆汁酸分画が増加し術前の状態に近づく。これは、終末回腸にて胆汁酸の再吸収が再び行われるようになったことと共に、終末回腸において腸内細菌の増殖がおこったことによると考えられる。胆汁酸の経口負荷テストでは、遊離胆汁酸(UDCA)は小腸全域で同様の吸収が行われるが、抱合型胆汁酸特にタウリン抱合型が終末回腸にて特異的に吸収されることが確かめられた。また、タウリン抱合型胆汁酸を正常人に経口負荷すると、約3時間後、終末回腸に達したと思われる時間に血中に反応が現れ、このテストが終末回腸の機能を特異的にみる有効な方法となる可能性が示唆されたが、微量な測定のため血中の反応が一定でなく、正常人でも反応がみられないこともあり今後の課題となる。またイレオストミーの患者に経口負荷した場合にも血中の反応はみられないが、イレオストミーを閉鎖した後も血中の反応がみられないことが多くあり、これも今後の課題となる。

大腸全摘に伴う糞便中の胆汁酸の変動,及びUDCA, TCA, GCAなどの胆汁酸を経口負荷したときの血中の胆汁酸分画の変動などは,前年度までの研究で明らかとなってきたが,大腸全摘術後の血中の胆汁酸分画に関しては,いまだ定説がない.今回は大腸全摘術にともなう血中の胆汁酸分画の変動をみた.(結果)正常人に比べて,イレオストミーの時期の血中の分画では,二次胆汁酸分画が1:0.06と著しく減少し,また非抱合型の胆汁酸も1:0.06と著減がみられた.これは,今まで言われていた吸収障害の際の血中の分画とは相反する結果である.この原因としては,大腸が欠除するために,大腸内の細菌叢によって行われるはずの二次胆汁酸への変化や,抱合などが行われないためであると考えられる.一方イレオストミーを閉鎖して,糞便が終末回腸を通過するようにすると,血中の胆汁酸分画は正常人のものに近付いた.これは,胆汁酸の腸肝循環の再開と,終末回腸においてある程度は腸内細菌が繁殖して,二次胆汁酸への変化や抱合型への変化を起こしているのではないかと考えられた.各分画を合わせた総量でみると,イレオストミーの時期ではやや減少し,イレオストミー閉鎖後の状態では更に総量は減少していた.これらの所見は,糞便の胆汁酸の変動とよく一致している.即ち,イレオストミーの状態では一次胆汁酸が糞便中でも血中でも優位であり,また糞便中への喪失量も多い.しかし,イレオストミーを閉鎖し,糞便が終末回腸を通過するようにすると再吸収および腸内細菌叢の作用が加わり,正常人の状態に近付く.今後は,終末回腸でどの様な胆汁酸がどの程度吸収されるかという詳細な検討が必要となってくるであろう.1.糞便中の胆汁酸組成の変動2.経口的胆汁酸負荷による変動遊離型胆汁酸は全腸管で吸収されると言われており,ウルソデオキシコール酸(UDCA)は負荷後30分にてピークが認められ,上部小腸に良く吸収されることが判明した。従って,これまで終末回腸の吸収能を調べるためにUDCAが用いられていたとこがあるが,これは疑問である。抱合型胆汁酸は終末回腸で特異的に吸収されるとされており,タウロコール酸(TCA)およびグリココール酸(GCA)を負荷した。負荷した物質が終末回腸に到達するのに,3時間前後を要するか,TCAが3時間にて若干の上昇を示したのみで,今後の検討を要すると思われた。3.終末回腸への胆汁酸負荷による変動UDCAが最も良く吸収されたが,TCA・GCAも上昇を示した。TCA・GCAは上部消化管よりも終末回腸にて良く吸収されることが判明したが,UDCAほどの反応ではなく,一概に抱合型胆汁酸が終末回腸で良く吸収されるとは言えないのではないかと考えられた。今後は,どの様な胆汁酸がどの程度終末回腸にて吸収されるかを測定し,胆汁酸全般に関する吸収のされかたを検討することが必要となってくるであろう。
マクロライド剤による腫瘍血管新生阻害及び腫瘍増殖・転移の抑制

1.14員環マクロライド類抗生剤である、クラリスロマイシンが非小細胞肺癌株が誘導する腫瘍血管新生を用量依存性に抑制することを見いだした。この抑制作用は癌細胞の増殖抑制、また癌細胞が産生する血管新生因子を抑制する作用ではなく、少なくとも部分的には血管内皮細胞の遊走、官腔形成を阻害する結果と考えられた。2.同様に14員環マクロライド類であるロキシスロマイシンも、非小細胞肺癌株が誘導すす腫瘍血管新生を阻害すること、その阻害活性は同量のTNP-470の約三分の一であること、また16員環のジェサマイシンは血管新生阻害活性を持たないことを見いだした。作用機構はクラリスロマイシンと同様のものと考えられた。3.マウスB16メラノーマ細胞を用い、14、15、16員環マクロライド類の血管新生阻害、及び腫瘍増殖、転移に対する影響を検討したところ、14員環マクロライドのクラリスロマイシン、ロキシスロマイシンのみが腫瘍血管新生阻害活性を示し、15員環のアジスロマイシン、16員環のジェサミシンは血管新生阻害活性を示さなかった。また腫瘍のin vivoでの増殖、肺転移抑制効果も14員環のクラリスロマイシン、ロキシスロマイシンには認められたが、15員環のアジスロマイシン、16員環のジョサマイシンには認められず、腫瘍血管新生阻害活性と、腫瘍増殖、肺転移抑制効果は相関することが示唆された。また構造活性相関がある可能性も示唆された。
「薬物性歯肉増殖症の病因の研究」-遺伝子操作マウスを用いて-

薬物性歯肉増殖症は特定薬剤の副作用として発症する歯肉の肥厚性疾患である。申請者らはこれまで、本疾患を惹起する代表的薬剤のうち、フェニトインならびにサイクロスポリンがin vitroで歯肉線維芽細胞のライソゾーム酵素カテプシン-Lの遺伝子発現抑制を介して活性を低下させることを報告した。そこで、もう一つの疾患惹起薬剤である二フェジピンにも同様の効果があるか否かを検討した。その結果二フェジピンもカテプシン-L遺伝子発現を抑制することを見出した。すなわち3種類の薬剤に共通してカテプシン-L活性を低下させる作用があることを確認した。そこでカテプシン-Lの"complete loss of function"に伴うin vivo効果を検討するため、カテプシン-L欠損マウスを用いた検討を行った。その結果、カテプシン-L欠損マウスでは歯肉の肥厚が観察されること、組織学的に肥厚歯肉は結合組織・上皮組織のいずれもが肥厚し上皮脚が結合組織深部に進展していること、すなわちヒトにおける組織像に酷似した病理像を呈することを見出した。一方、サイクロスポリンには抗血管新生効果があること、歯肉増殖症局所では血管新生が観察されないことが知られている。この抗血管新生作用にc-jun N-terminal kinaseの活性低下を介したvascular endothelial growth factorの産生抑制が関与することを明らかにした。一方、こうした副作用の発現には原因薬剤が副作用を惹起するに充分な有効血中濃度が維持されることが必須の条件である。この有効血中濃度の維持に関わる薬物代謝酵素には遺伝子多型が存在することが知られている。薬物代謝に関わる酵素をコードする遺伝子のうち特定の遺伝子多型保有者では代謝能が低下すること、すなわち遺伝子多型を調べることが、疾患感受性を考察するうえで有用であることを示した。薬物誘導性歯肉増殖症は抗てんかん薬フェニトイン、降圧剤ニフェジピン、および免疫抑制剤サイクロスポリンによって惹起されることが知られている。これまでフェニトインおよびサイクロスポリン存在下で培養した歯肉線維芽細胞はライソゾーム酵素カテプシン-Lの遺伝子発現が抑制され、結果的に酵素活性が低下することを報告した(Yamada H et al., J Periodontol,2000)。このカテプシン-L活性の低下は降圧剤ニフェジピンによっても誘導されることを明らかにした。すなわち三種類の作用の異なる薬剤の服用によって惹起される歯肉増殖症の発症の背景には、ライソゾーム酵素とりわけカテプシン-L活性の低下という共通の機序が働いている可能性を示した。一方、フェニトイン服用患者において歯肉増殖症を発症する患者亜群は服用量に比べ高い血中フェニトイン濃度を維持する傾向にあること、さらにその一部に薬物代謝酵素チトクロームP450(CYP2C9)の遺伝子多型が関与する可能性を示した。すなわち、CYP2C9遺伝子多型保有者は非保有者に比べ、極めて高い血中濃度(C)/投与量(D)[C/D比]を示した。本研究結果は将来の発症前予知診断の開発につながるものと考えられる。最後にカテプシン-L遺伝子欠損マウスを用い、マウスにおけるカテプシン-L酵素活性の低下に伴う表現系を観察した。現在、本マウス歯肉から採取した組織切片を用い組織学的解析を行っている。薬物性歯肉増殖症を惹起することが知られているCa拮抗剤系降圧剤ニフェジピンによって培養歯肉線維芽細胞のライソゾーム酵素カテプシン-L活性が著明に低下することを明らかにした。また、この活性低下は遺伝子の転写レベルでもたらされること、すなわちニフェジピンがカテプシン-L遺伝子の発現を抑制することを明らかにした。

この結果と申請者らが以前、明らかにした他の原因薬剤(抗てんかん薬フェニトイン、免疫抑制剤サイクロスポリン)もカテプシン-Lの酵素活性を遺伝子の転写を抑制することで結果的に低下させる(Yamada H et al.,J Periodontol,2000)とした結果をふまえ、カテプシン-Lのcomplete loss of functionに伴うマウス表現型を検討した。カテプシン-L遺伝子欠損マウスでは歯肉が肥厚し、その程度はサイクロスポリンによってマウス歯肉に誘導される実験的歯肉増殖症(Asahara Y et al.,J Periodontol,2000)の肥厚の程度と同程度であった。さらにカテプシン-L欠損マウスの肥厚歯肉組織を組織学的に検討したところ、肥厚組織は上皮組織ならびに上皮下結合組織のいずれもが肥厚していること、上皮脚が結合組織内深部に進展していることが明らかとなった。すなわち本組織像はヒトにおける薬物性歯肉増殖症の組織像に極めて類似したものであった。以上の結果から、カテプシン-Lの活性低下によってマウスにおいてヒト歯肉増殖症類似の病変が惹起されること、薬物性歯肉増殖症の発症にカテプシン-Lの活性低下が関与する可能性があることを明らかにした。薬物誘導性歯肉増殖症の病因を解明するには、(1)原因薬剤が副作用を惹起するに充分な有効血中濃度を同定すること、(2)その濃度域における原因薬剤の標的組織に対する薬理作用を検討すること、が必須である。上記(2)に関連して、これまで本疾患を誘導する3種類の薬剤(フェニトイン、ニフェジピン、サイクロスポリン-A)いずれもがin vitroで歯肉線維芽細胞のライソゾーム酵素カテプシン-Lの活性を低下させること、さらにカテプシン-L欠損マウスではヒト歯肉増殖症の病態に極めて類似した歯肉の肥厚性疾患が惹起されることをつきとめた。一方、血中に移行した薬剤の大部分は肝臓において水酸化され尿中に排泄されることが知られている。さらにこの水酸化をつかさどる変換酵素(チトクロームP450)には遺伝子多型が存在すること、本多型はアミノ酸の置換を伴うため薬物代謝に個体差を生じる可能性があることが示唆されている。そこで、歯肉増殖症を惹起する代表的薬剤であるフェニトインを服用している患者における、フェニトインの血中濃度ならびに疾患の程度とチトクロームP450遺伝子多型との関連性を検討した。その結果、チトクロームP450(CYP2C9およびCYP2C19)の遺伝子多型と疾患発症の有無あるいは疾患の程度との間に直接の関連性は認められないものの、代謝能が低いとされているCYP2C9^*3保有者群では非保有群に比べて、服用薬剤量に対する血中濃度の割合が有意に高く保たれることを明らかにした。すなわち、本多型保有者は仮に同じ投与量であっても非保有者に比し、血中濃度が上昇しやすい傾向にあることが明らかとなった。以上から、フェニトイン服用者において投与量を変更する際などに本遺伝子多型を調べることは、投与量から血中濃度を推定するうえで極めて有用な参考材料となり得ること、ひいては将来的に本疾患の発症を予知する上で有効である可能性が示された。