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メカニズム・デザインの基礎理論とその応用モデルの多様化

プロジェクトIV)環境経済学モデルへのメカニズム・デザインの応用京都議定書(kyoto Protocol)に参加を予定している諸国に、自国の二酸化炭素削減義務を果たすための安価な二酸化炭素削減プロジェクトは数が限られており、すぐに消失してしまうのではないかという懸念があり、"Low Hanging Fruits Arguments"と呼ばれています。この"Low Hanging Fruits Arguments"の妥当性について経済誘因型メカニズムのうちCDM(Clean Development Mechanism)において、モデル分析を行いました。また、本研究が行っている定期研究会に、Chew Soo Hong (Hong Kong University of Science and Technology)、上東貴志氏(神戸大学経済経営研究所)、Debraj Ray (New York University)吉野直行氏(慶応大学経済学部)、松井彰彦氏(東京大学大学院経済学研究科)、グレーバー香子氏(慶應義塾大学経済学部)を招き、最近の研究動向について説明してもらい、本研究を発展させる参考にしました。本研究は,メカニズム・デザインの理論を発展させ、経済学のいろいろな各分野のモデルに応用することを目的としている。平成14年度は、研究計画調書で説明したプロジェクトのうち主にプロジェクトIII)とプロジェクトIV)で以下のような研究を行いました。プロジェクトIII)1)銀行に対する自己資本比率規制は銀行の債務超過による破綻の可能性を抑える目的で導入されていますが、自己資本にどのような項目を組み入れるべきかに関する議論が近年、盛んに行われてきました。銀行の破綻による経済への甚大な影響を考慮すれば、銀行破綻の可能性を限りなくゼロにするメカニズムとして、最適な自己資本比率規制とは如何なるものかを分析することは重要です。この問題意識に沿って、自己資本比率が銀行収益に及ぼす効果を検討し、銀行の期待自己資本収益率と銀行の破綻確率の間にはトレードオフが存在することを証明しました。2)日本企業の企業統治メカニズム・役員構成とそれらが役員報酬に与える影響についての実証分析を行い、所有と経営が分離している企業とオーナーが経営上の意思決定を行うことの出来る企業を比較すると、役員に対して金銭的報酬を通じて株主の利益を追求するインセンティブが与えられているのは後者であり、前者には与えられていないという結論を得ました。プロジェクトIV)環境経済学および農業経済学の分野では、環境の最適供給水準およびそれを達成するメカニズムを知るという政策的観点から、利用価値(Use Value)のみならず非利用価値(Nonuse Value)をも包含した環境の価値を如何に精緻に計測するかが議論の対象の一つとなっています。
イネ科植物における鉄獲得の分子機構

イネ科植物はムギネ酸類と総称されるキレーターを根から分泌して、三価の鉄を可溶化し、「鉄-ムギネ酸類」錯体として固有のトランスポーターにより吸収することによって必須元素である鉄を獲得する。ムギネ酸類は、メチオニンを出発として、S-アデノシルメチオニン、ニコチアナミン、ケト体、デオキシムギネ酸、ムギネ酸、その他のムギネ酸類の順に生合成される。ムギネ酸類生合成経路上の酵素遺伝子のうち、唯一単離されていなかったデオキシムギネ酸合成酵素遺伝子のオオムギからの単離を試みた。これまでの知見により、目的とする酵素は鉄欠乏誘導性のNAD(P)依存型還元酵素であることが明らかとなうている。そこで、この酵素がアルド・ケト還元酵素スーパーファミリーに属するものと仮定した。このファミリー内に存在するいくつかの保存されたアミノ酸配列のなかから2つの領域を選び、ディジェネレイトプライマーを設計してPCRを行った。得られたPCR断片のうち、鉄欠乏で誘導されるものをノーザン解析により選抜し、そのPCR断片を用いて鉄欠乏オオムギ根cDNAライブラリーから候補遺伝子のスクリーニングを行った。得られたcDNAクローンを酵母に導入して、そのタンパク質産物がデオキシムギネ酸合成酵素活性を持つことを検定した。その結果、2つのデオキシムギネ酸合成酵素遺伝子の単離に成功した。ノーザン解析により、これらの遺伝子はオオムギにおいて鉄欠乏に応答してその発現が上昇し、鉄添加によってその発現が抑制された。本章における、デキオキシムギネ酸合成酵素遺伝子のクローニングの成功により、ムギネ酸合成経路上の酵素遺伝子がすべて単離されることとなった。イネ科植物は鉄欠乏をシグナルとして,鉄キレーターであるムギネ酸類を合成,分泌することによって,根圏の不溶態の鉄を可溶化し,ムギネ酸-鉄錯体として再吸収するという巧妙な鉄獲得機構をもっている.本研究は,ムギネ酸類生合成に関わる酵素のうち未同定のまま残されているケト体還元酵素遺伝子と,ムギネ酸-鉄錯体の吸収を担うトランスポーターの遺伝子を単離,解析することにより,イネ科植物の鉄獲得の分子機構を明らかにすることを目的としている.本年度は,ケト体還元酵素遺伝子の単離を目指した.ケト体還元酵素が属すると考えられる,アルドーケト還元酵素スーパーファミリー内に存在する高い保存領域のアミノ酸配列をもとに,ディジェネレイトプライマーを作製し,鉄欠乏オオムギ根より調製したcDNAライブラリーを鋳型としてPCRを行った.増幅された断片をプローブに用いて,鉄欠乏オオムギ根より調製したcDNAライブラリーのスクリーニングを行い,3つの候補cDNAの全長を得た.いずれのクローンも鉄欠乏処理によってその発現が顕著に誘導された.これらの塩基配列を決定したところ,イネのグルタチオン還元酵素と最も高い相同性を示した.得られた遺伝子がコードするタンパク質を大腸菌で大量発現させ,ケト体からデオキシムギネ酸を生成する還元酵素活性を持つかどうかを現在検定中である.ケト体還元酵素,すなわちデオキシムギネ酸合成酵素遺伝子を単離することができれば,ムギネ酸合成経路上の酵素のすべての遺伝子が同定されたことになる.イネ科植物はムギネ酸類と総称されるキレーターを根から分泌して、三価の鉄を可溶化し、「鉄-ムギネ酸類」錯体として固有のトランスポーターにより吸収することによって必須元素である鉄を獲得する。

これまでの知見により、目的とする酵素は鉄欠乏誘導性のNAD(P)依存型還元酵素であることが明らかとなっている。そこで、この酵素がアルド・ケト還元酵素スーパーファミリーに属するものと仮定した。このファミリー内に存在するいくつかの保存されたアミノ酸配列のなかから2つの領域を選び、ディジェネレイトプライマーを設計してPCRを行った。得られたPCR断片のうち、鉄欠乏で誘導されるものをノーザン解析により選抜し、そのPCR断片を用いて鉄欠乏オオムギ根cDNAライブラリーから候補遺伝子のスクリーニングを行った。得られたcDNAクローンを酵母に導入して、そのタンパク質産物がデオキシムギネ酸合成酵素活性を持つことを検定した。その結果、2つのデオキシムギネ酸合成酵素遺伝子の単離に成功した。ノーザン解析により、これらの遺伝子はオオムギにおいて鉄欠乏に応答してその発現が上昇し、鉄添加によってその発現が抑制された。デオキシムギネ酸合成酵素遺伝子のクローニングの成功により、ムギネ酸合成経路上の酵素遺伝子がすべて単離されることとなった。
ドイツの社会経済政策と欧州雇用戦略－２００２年以降の改革の分析から

報告者は平成26年度、主としてドイツおよび他のヨーロッパ各国の社会経済政策の展開、2002年以降のアクティベーション政策について検討した。一方で、EUによる欧州雇用戦略については、いったん中心的な検証対象から外すこととした。その理由としては、欧州雇用戦略が近年の推移としてはマージナルな影響しか持たなくなってきたことが博士課程の最初の2年で明らかとなってきたことがある。逆に、社会経済政策の趨勢としてはアクティベーション政策が支配的になっていることから、他国の動向との比較を通じてドイツの政策実践の特徴を相対化させるため、広くヨーロッパ各国での実践に関する研究のレビューをすることに従事した。また、2月にはドイツ・オルデンブルク大学のM. Heidenreich教授と、同教授の受け持ついくつかの研究プロジェクトの研究員らと議論を重ねることにより、今後の研究の展開について具体的な展望を持つことができた。さらに、3月には平成26年度の研究のまとめとして、ハレ大学で開かれたセミナーで“Entwicklung der Aktivierungspolitik in Europa: Konvergenz zu einem Modell?“(「ヨーロッパにおけるアクティベーション政策の展開:1つのモデルへの収斂?」)と題して研究発表をし、アクティベーションを目指すという方向性では共通した傾向がヨーロッパ(西ヨーロッパ)にはあり、それがしばしば新自由主義的であるものが多いものの、そのアクティベーション政策の内容を検証すると依然として差異が見られるという点を指摘した。この成果はワーキングペーパーの形で発表する予定である。なお、冒頭に述べたようにEUの影響はマージナルではあるが、全くないわけでないため、最終的には統合的に研究をまとめることで、平成2425年度の研究も生かしていくつもりである。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、その中心的なテーマとして、ドイツの社会経済政策(主に労働市場改革や年金改革)、ヨーロッパ化(EUから加盟国への影響や加盟国による「EUの利用」のみならず、加盟国からEUへのアップロード、加盟国のヨーロッパ政策も含む)、労働市場におけるアクティベーション(労働市場および労働力の活性化)概念を検討している。ここではEU-加盟国間関係が検証されるが、その相互関係を社会経済政策分野において検討する背景には、同分野がー現在、欧州危機のなかで変革が模索されているもののー加盟国による選択余地が認められる分野であったため、EUにおける決定やそのプロセスと実際の加盟国での実践との相互作用が十分に検討されてこなかった点がある。また、近年の研究動向を射程に入れて考える際、EU加盟各国の潮流に見られるアクティベーションへの収斂とその一方での多様性も重要な観点となる。このような視角のもと、報告者は研究実施計画に照らして、とりわけ労働市場改革における政策決定プロセスの分析に注力するとともに、それを多角的に見る意図からアクティベーション概念(「資本主義の多様性」から派生する「アクティベーションの多様性」が議論される)最新の研究動向を概観していった。そうした成果を踏まえて、報告者は日独共同大学院プログラムを利用してドイツにおけるセミナーで「ドイツの社会経済政策とEU空間における雇用戦略」と題した研究成果の報告を行い、日独の研究者から博士論文執筆を含めた今後の研究の示唆を得ることもできた。本研究は、中心的なテーマとして、ドイツの社会経済政策(おもに雇用をとりまく諸政策)を据えている。また、その際のキーワードとして、過去約20年超に及ぶEUでの雇用戦略の展開を加味すると、ヨーロッパ化(EUから加盟国への影響や加盟国による「EU利用」のみならず、加盟国からEUへのアップロード、加盟国のヨーロッパ政策も含む)は、その有無も含めて重要な観点となる。加えて、近年の当該分野の研究動向を射程に入れて考える際、EU加盟各国の潮流に見られる社会経済政策分野、おもに労働市場におけるアクティベーション(労働市場および労働力の活性化)への収斂とその一方での多様性も重要な観点となる。平成25年度には、報告者は研究計画に照らし、アクティベーション政策の展開に関する研究動向を具に追うとともに、分析枠組みの検討に取り掛かった。アクティベーション政策の展開に関しては、平成26年2月に渡独し、当該分野の第一線の研究者と意見交換をして、博士論文執筆の上での鋭い知見を得た。とりわけEUおよび加盟国における雇用政策に関する複数の多面的な研究プロジェクトを有している大学の諸研究者との意見交換は有意義なものであった。また、分析枠組みについても、Vivien Schmidtらの研究に着目し、新制度論の枠組みから本研究に適合的な研究を見出し、理論の展開を精密に検証しているところである。そうした成果を踏まえて、報告者は平成26年度にアクティベーション政策に関する研究報告を何らかの形で成果を明らかにするつもりである。

また、2月にはドイツ・オルデンブルク大学のM. Heidenreich教授と、同教授の受け持ついくつかの研究プロジェクトの研究員らと議論を重ねることにより、今後の研究の展開について具体的な展望を持つことができた。さらに、3月には平成26年度の研究のまとめとして、ハレ大学で開かれたセミナーで“Entwicklung der Aktivierungspolitik in Europa: Konvergenz zu einem Modell?“(「ヨーロッパにおけるアクティベーション政策の展開:1つのモデルへの収斂?」)と題して研究発表をし、アクティベーションを目指すという方向性では共通した傾向がヨーロッパ(西ヨーロッパ)にはあり、それがしばしば新自由主義的であるものが多いものの、そのアクティベーション政策の内容を検証すると依然として差異が見られるという点を指摘した。この成果はワーキングペーパーの形で発表する予定である。なお、冒頭に述べたようにEUの影響はマージナルではあるが、全くないわけでないため、最終的には統合的に研究をまとめることで、平成2425年度の研究も生かしていくつもりである。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究上重要な位置を占める「アクティベーション」を主たるテーマとした第一線の研究者の集まる国際ワークショップに参加できたことにより、研究計画の順序とは多少異なるものの、順調に研究を進めることができている。研究そのものに関していえば基本的にはおおむね順調に進展しているものの、体調不良などにより研究成果の発信とそれによる研究の刷新が遅れているため。研究計画の全体像に関しては当初の通り。ただし、研究の性質上、なるべく多くのドイツおよびブリュッセルにおけるインタビューを必要とするが、健康上の理由によりそれが現在困難であるため、研究計画のうち先行研究の精査を重点化することにより研究の遅滞を防ぐ。ただし、研究の性質上、なるべく多くのドイツおよびブリュッセルにおけるインタビューを必要とするが、健康上の理由により長期間にわたる滞在が現在困難そうであるため、研究計画のうち先行研究の精査と理論的枠組みの検討を重点化することにより研究の遅滞を防ぐ。
脱焼却を目指した生分解性プラスチックの埋立特性に関する研究

本研究は,廃プラスチックの脱焼却をに向けた一技術として開発がなされている生分解性プラスチック(BP)の埋立処分における問題点,特に分解に伴い発生する有機汚濁物負荷,発生ガス負荷及び毒性等を明らかにし,効率的で環境に優しいプラスチックの処理処分方法を確立することを目的として行ったものである。平成13年度においてBPの分解特性とそれに伴う汚濁負荷について調査するとともに,浸出水汚濁負荷の小さな埋立構造について検討した。平成14年度はBPの種類と浸出水汚濁負荷について調査し,生分解性プラスチックへの転換後埋立処分をした場合の建設費用を現行システムである焼却や溶融処理等の中間処理後残渣物を埋立処分する場合と比較し,廃プラスチックの脱焼却技術としての埋立処分技術の有用性について検討した。本研究を通して得られた結果を以下にまとめる。1)BPの分解によって浸出水の汚濁負荷は増大する。2)埋立地における有機物分解の傾向と同様に、準好気性埋立構造は嫌気性に比べてBPの分解に伴う浸出水汚濁負荷が小さい。3)浸出水への汚濁負荷が最も大きいBPはPBSAであった。4)PLA及びPVA+澱粉では充填量の約半分が二酸化炭素へ分解され,浸出水汚濁負荷が比較的小さかった。5)3)及び4)の結果から,PBSAが多量に廃棄物埋立地に搬入されると浸出水汚濁負荷が増大する可能性がある。6)BPの分解によって人体に対して有害な有機化学物質は生成されなかった。7)プラスチックを生分解性プラスチックへ転換後埋立処分を行う処理処分システムを導入した場合の建設費は102億107億と試算された。この値は溶融処理を中間処理に採用した場合の建設費(165億201億)の65%であった。本研究は、生分解性プラスチック(Biodegradable Plastics : BP)が埋立処分された場合におけるBPの分解による浸出水水質への影響を明らかにすることを目的として実施したものである。今年度は、準好気性及び嫌気性埋立構造を有する小型埋立実験4槽に現在生産されているBP3種を重量比2%となるように焼却残渣と共に充填し、それら各槽から採取した浸出水水質を調査し、BPを充填しない槽の浸出水水質と比較することによりBPの分解による影響を見た。また、有機性汚濁物質に加えて、生物毒性を評価する変異原性についても調査した。その結果を以下にまとめる。3)小型模型槽内に充填したBPシートの消失面積より算出した各BPの分解率は、準好気性で46%、嫌気性で39%と準好気性が嫌気性に比べてBPの分解は早かった。4)2)及び3)の結果から、準好気性におけるBPの分解はガス化が主体であるのに対して、嫌気性は溶出主体であると予想される。5)BPを充填した槽及び充填しなかった槽どちらにおいても変異原性が認められた。しかし、変異原性の検出とBPの分解とに関係は認められなかったことから、変異原性は焼却残渣の分解に伴い検出されたものと考えられ、BPの分解によって生物毒性物質の生成はほとんどないと予想される。

今年度は,平成13年度において高い分解率が得られたBP3種(PBSA, PLA, PVA+澱粉)を別々に埋設した埋立模型実験を行い,BPの種類と浸出水への汚濁負荷について調査した。また,生分解性プラスチックへの転換後埋立処分をした場合の建設費用を現行システムである焼却や溶融処理等の中間処理後残渣物を埋立処分する場合と比較し,廃プラスチックの脱焼却技術としての埋立処分技術の有用性について検討した。その結果を以下にまとめる。1)浸出水への汚濁負荷が最も大きいBPはPBSAであった。2)PLA及びPVA+澱粉では充填量の約半分が二酸化炭素へ分解され,浸出水汚濁負荷が比較的小さかった。3)1)及び2)の結果から,PBSAが多量に廃棄物埋立地に搬入されると浸出水汚濁負荷が増大する可能性がある。4)PBSA及びPLA槽からの浸出水中の有機酸濃度はPVA+澱粉槽の有機酸濃度に比べて高かった。これらの事から,BSA及びPLAの分解は有機酸を経由して起こることがわかった。しかし,BSA及びPLA槽浸出水中に検出される有機酸の種類は両BPの構成成分である有機酸とは異なっていた。5)プラスチックを生分解性プラスチックへ転換後埋立処分を行う処理処分システムを導入した場合の建設費は102億107億と試算された。この値は溶融処理を中間処理に採用した場合の建設費(165億201億)の65%であった。
染色体リプログラミングによる革新的な粘液型脂肪肉腫の治療法の開発

t(12;16)によるTLS-CHOP遺伝子が原因とされる粘液型脂肪肉腫は、中高年で発生する軟部肉腫の中でも発生頻度が高い。本研究では、本腫瘍をYamanaka factorによって染色体をリプログラミングすることで腫瘍増殖を抑制する、分化誘導治療の開発を目指した。しかし、Yamanaka factorでは、腫瘍増殖を抑制することは出来なかった。一方研究過程の中で、脂肪分化に関するmiRNAとして、miR-486の同定に成功した。興味深い事に、miR-486は、TLS-CHOP遺伝子に直接制御されていることも明らかになった。さらに、miR-486の標的遺伝子としてPAI-1遺伝子を同定した。これらの検討から、粘液型脂肪肉腫において、TLS-CHOP遺伝子は、miR-486を抑制し、その結果PAI-1遺伝子の発現亢進がおこり、腫瘍の増殖進展へとつながる新たな分子機構を明らかにする事ができた。12番染色体と16番染色体の相互転座によるTLS-CHOP遺伝子が原因とされる粘液型/円形細胞型脂肪肉腫は、中高年で発生する軟部肉腫の中でも発生頻度が高い。本研究課題においては、粘液型/円形細胞型脂肪肉腫細胞をYamanaka factorによって染色体をリプログラミング(初期化)し、脂肪細胞に分化誘導を行うことで腫瘍増殖を抑制する、革新的な分化誘導治療の開発を目指す。昨年度は、t(12;16)(TLS-CHOPキメラ遺伝子陽性)の粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の培養細胞株にOct4,Sox2, Klf4, c-Mycを導入し、増殖能を検討したが、細胞形態や増殖能の変化はみられなかた。今年度は、昨年度の結果を踏まえて、4因子の遺伝子導入効率の検討、さらには本腫瘍において、分化誘導を起こすことができるmiRNAの同定を行った。miRNAの同定には、正常脂肪細胞を用いて、分化誘導前後におけるmiRNAの発現をマイクロアレイ法にて行った。その結果、数種のmiRNAの同定に成功した。その一つはmiR-486である。興味深い事に、miR-486は、TLS-CHOP遺伝子の標的遺伝子であることも示された。また、miR-486をTLS-CHOPキメラ遺伝子陽性の粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の培養細胞株に導入する、増殖能の抑制が観察された。これらの結果は、miR-486が脂肪細胞における分化能の制御によって、粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の増殖を制御している事を示す。染色体の初期化と未分化状態との関連も今後の検討課題である。今年度は、以下の検討を行った。(1)粘液型脂肪肉腫培養細胞へのYamanaka factorの導入:t(12;16)(TLS-CHOPキメラ遺伝子陽性)の粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の培養細胞株にOct4,Sox2, Klf4,c-Mycを導入し、細胞増殖への影響を確認した。4つの因子を導入した細胞には、増殖能において現在のところ変化はない。(2)リプログラミング化した肪肉腫細胞の脂肪分化誘導:リプログラミングした、粘液型/円形細胞型脂肪肉腫細胞株を、PPARγアゴニスト、インシュリンなどの脂肪分化誘導剤を用いて、分化誘導を現在行っている。(3)RAGマウス移植モデルでの検討:すでに申請者は、3種類のt(12;16)(TLS-CHOPキメラ遺伝子陽性)の粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の培養細胞株をRAGマウスに移植する事に成功している。今年度は、3種類のt(12;16)(TLS-CHOPキメラ遺伝子陽性)の粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の培養細胞株にルシフェラーゼレポーター遺伝子を導入した。脂肪肉腫細胞への感染効率が問題である。現在感染効率をあげるため、エレクトロポレーション法も検討している。(1)粘液型脂肪肉腫培養細胞へのYamanaka factorの導入4つの因子を導入した粘液型脂肪肉腫細胞における増殖能を詳細に検討する。

(2)リプログラミング化した肪肉腫細胞の脂肪分化誘導リプログラミングした、粘液型/円形細胞型脂肪肉腫細胞株を、PPARγアゴニスト、インシュリンなどの脂肪分化誘導剤を用いて、分化誘導を行う。(3)RAGマウス移植モデルでの検討ルシフェラーゼレポーター遺伝子を導入した粘液型/円形細胞型脂肪肉腫の培養細胞株に、RAGマウスを移植する。次年度は予定どおりに、実験の消耗品に研究費をあてる。
回折光学を用いた硬X線干渉顕微鏡の探索

レーザー核融合における燃料プラズマ密度は,従来はX線の透過像を撮影するラジオグラフィーにより測定されていた.これは燃料を模擬したプラスチックによる光電吸収を測定するものである.しかし本来の核融合燃料プラズマには束縛電子が存在しないのでこの方法は利用できない.したがってミクロンの空間分解能をもつX線干渉顕微鏡が必要となっている.X線の干渉系は高密度プラズマ診断から生体観測に至るまで様々な分野での応用があるにもかかわらず,これまでの成功例は軟X線領域に限られていた.これは光源であるX線レーザーの講師エネルギーが軟X線領域に限られていることと,多層膜ミラーなどの光学素子を製作することがkeV以上の領域では原理的に困難であることが理由である.本研究の目的は(1)X線干渉系の構成要素である回折光学素子の性能をテストすること,(2)回折光学を利用したX線干渉系の実現可能性を調べることである.本年度は・X線源用のターゲットにレーザーを照射し,アルミニウムのHe-α線を発生させた.・これを光源として位相型回折格子の回折特性をテストし所用の性能を確かめた.・フレネルゾーンプレートによりX線並行ビームを形成した.・干渉系を形成するのに必要な回折格子の設定精度を求めた.以上の結果,回折格子の回転角の設定と,単色性の2点を改良することにより,keVX線干渉系の実現は可能であることを示した.レーザー核融合における燃料プラズマ密度は,従来はX線の透過像を撮影するラジオグラフィーにより測定されていた.これは燃料を模擬したプラスチックによる光電吸収を測定するものである.しかし本来の核融合燃料プラズマには束縛電子が存在しないのでこの方法は利用できない.したがってミクロンの空間分解能をもつX線干渉顕微鏡が必要となっている.X線の干渉系は高密度プラズマ診断から生体観測に至るまで様々な分野での応用があるにもかかわらず,これまでの成功例は軟X線領域に限られていた.これは光源であるX線レーザーの講師エネルギーが軟X線領域に限られていることと,多層膜ミラーなどの光学素子を製作することがkeV以上の領域では原理的に困難であることが理由である.本研究の目的は(1)X線干渉系の構成要素である回折光学素子の性能をテストすること,(2)回折光学を利用したX線干渉系の実現可能性を調べることである.本年度の研究は以下の通りである.1.X線の利用効率を最大にするために,位相型X線回折格子により1次とゼロ次の回折光の強度比を最適化した設計を行った.さらにこの設計に基づいて製作されたX線回折格子の回折強度比を測定し,設計通りの性能を持っていることを検証した.(疇地)2.X線を平行ビームにするための位相型フレネルゾーンプレートの性能試験を行い,2.2ミクロンの空間分解能を得た.(疇地,重森)3.高強度レーザーをAlターゲットに集光し点光源をつくり,位相型フレネルゾーンプレートによりX線の平行ビームを形成した(重森)レーザー核融合における燃料プラズマ密度は,従来はX線の透過像を撮影するラジオグラフィーにより測定されていた.これは燃料を模擬したプラスチックによる光電吸収を測定するものである.しかし本来の核融合燃料プラズマには束縛電子が存在しないのでこの方法は利用できない.したがってミクロンの空間分解能をもつX線干渉顕微鏡が必要となっている.X線の干渉系は高密度プラズマ診断から生体観測に至るまで様々な分野での応用があるにもかかわらず,これまでの成功例は軟X線領域に限られていた.これは光源であるX線レーザーの講師エネルギーが軟X線領域に限られていることと,多層膜ミラーなどの光学素子を製作することがkeV以上の領域では原理的に困難であることが理由である.本研究の目的は(1)X線干渉系の構成要素である回折光学素子の性能をテストすること,(2)回折光学を利用したX線干渉系の実現可能性を調べることである.本年度は・X線源用のターゲットにレーザーを照射し,アルミニウムのHe-α線を発生させた.・これを光源として位相型回折格子の回折特性をテストし所用の性能を確かめた.・フレネルゾーンプレートによりX線並行ビームを形成した.・干渉系を形成するのに必要な回折格子の設定精度を求めた.以上の結果,回折格子の回転角の設定と,単色性の2点を改良することにより,keVX線干渉系の実現は可能であることを示した.
トポロジカル超伝導体における多成分渦糸状態と磁場下の物性解明

当該年度では、スピン三重項超伝導体の候補物質ルテニウム酸化物またはその他候補物質の磁場下における物理量の振る舞いを明らかにするための理論研究を行った。特に、スピン三重項カイラルp波またはヘリカルp波超伝導対称性といったトポロジカルに特別な超伝導状態を想定し、その超伝導対称性を反映した磁場下の超伝導状態として多成分渦糸状態に注目した。そして、多成分渦糸状態おける物理量がどのような振る舞いとなるかを数値計算によって探索した。また、これらトポロジカル超伝導体の磁場下の性質を明らかにすることは、トポロジカル超伝導体の工学的な応用へと繋がるだけなく、素粒子物理学でも盛んに研究が行われているマヨラナ準粒子の性質を明らかにする上でも重要な課題となっている。以下では、具体的な研究成果について記述する。本研究では渦糸格子状態を想定した準古典アイレンバーガー方程式を解くことによって物理量の空間・磁場依存性の振る舞いを定量的に算出した。特に、研究成果が得られたものとしては局所的な核磁気緩和率と局所状態密度の2つに関するもので、両物理量が特殊な空間または磁場依存性を示すことを明らかにした。また、局所的な核磁気緩和率に関しては、カイラルp波またはヘリカルp波超伝導体の多成分渦糸状態における局所的な核磁気緩和率の空間・磁場依存性がパルス磁場の向きに依存して大きく値を変化させることも示した。局所状態密度に関しては、ヘリカルp波超伝導体の多成分渦糸状態において、渦糸内部の局所状態密度がスピン偏極することを明らかにした。このスピン偏極した局所状態密度の振る舞いは、スピン偏極STM/STS測定によって測定できる可能がある。加えて、本研究で明らかにした特殊な物理量の振る舞いは、マヨラナ準粒子状態と関係しており、これら特徴的な振る舞いを観測することはマヨラナ準粒子の実験的な理解を推し進めるものである。29年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の研究実施計画の通り、スピン自由度を含む準古典アイレンバーガー方程式を解くことによって、トポロジカル超伝導体の多成分渦糸状態の物理量の振る舞いを明らかにした。特に、渦糸格子状態を想定した自己無撞着な数値計算を実行することで、多成分渦糸状態における様々な物理量の空間・磁場依存性を定量的に算出することに成功した。そして、これら物理量が実験において、どのように観測されるのかを明らかにした。また、より詳細なデータを得るために、計算環境としてマルチコアを有する計算機を導入し、並列計算を実行した。そして、得られた研究成果を、論文または学会を通して国際的に発表することで研究成果の波及に務めた。具体的には、アメリカ物理学会誌Physical Review Bへの論文掲載、国際学会を含む複数の学会発表を行った。これら研究活動は、当該年度における科研費によって実施することが可能となり、研究実施計画の通りに研究を推し進めることができた。また、当該年度の研究内容である、熱伝導率の面内磁場角度依存性に関しても現在遂行中で、ケルディッシュ形式での準古典理論と線形応答理論から導出される熱伝導率の定式化を行い、加えて渦糸格子状態を想定した準古典アイレンバーガー方程式を解くことで熱伝導率の面内磁場角度依存性の数値計算を行っている。また、関連する研究として、状態密度の面内磁場角度依存性に関する研究も、同研究室所属の後輩と共同研究という形で取り組んでおり、多くの知見を得ることができた。一方で、研究実施内容に示していた、スピン軌道相互作用を考慮した多成分渦糸状態における物理量の研究に関しては、現時点では研究成果をまとめるには至っておらず、次年度の研究でより発展させていく必要がある。

当該年度では、スピン三重項超伝導体の候補物質ルテニウム酸化物またはその他候補物質の磁場下における物理量の振る舞いを明らかにするための理論研究を行った。特に、スピン三重項カイラルp波またはヘリカルp波超伝導対称性といったトポロジカルに特別な超伝導状態を想定し、その超伝導対称性を反映した磁場下の超伝導状態として多成分渦糸状態に注目した。そして、多成分渦糸状態おける物理量がどのような振る舞いとなるかを数値計算によって探索した。また、これらトポロジカル超伝導体の磁場下の性質を明らかにすることは、トポロジカル超伝導体の工学的な応用へと繋がるだけなく、素粒子物理学でも盛んに研究が行われているマヨラナ準粒子の性質を明らかにする上でも重要な課題となっている。以下では、具体的な研究成果について記述する。本研究では渦糸格子状態を想定した準古典アイレンバーガー方程式を解くことによって物理量の空間・磁場依存性の振る舞いを定量的に算出した。特に、研究成果が得られたものとしては局所的な核磁気緩和率と局所状態密度の2つに関するもので、両物理量が特殊な空間または磁場依存性を示すことを明らかにした。また、局所的な核磁気緩和率に関しては、カイラルp波またはヘリカルp波超伝導体の多成分渦糸状態における局所的な核磁気緩和率の空間・磁場依存性がパルス磁場の向きに依存して大きく値を変化させることも示した。局所状態密度に関しては、ヘリカルp波超伝導体の多成分渦糸状態において、渦糸内部の局所状態密度がスピン偏極することを明らかにした。このスピン偏極した局所状態密度の振る舞いは、スピン偏極STM/STS測定によって測定できる可能がある。加えて、本研究で明らかにした特殊な物理量の振る舞いは、マヨラナ準粒子状態と関係しており、これら特徴的な振る舞いを観測することはマヨラナ準粒子の実験的な理解を推し進めるものである。今後の推進方策としては、主にトポロジカル超伝導体の多成分渦糸状態における熱伝導率の面内磁場角度依存性、スピン軌道相互作用を考慮した常磁性帯磁率(ナイトシフト)と局所状態密度または核磁気緩和率の空間依存性の解析を実施する予定である。本方策において、特にスピン三重項超伝導状態を特徴付けるdベクトルの向き、カイラルまたはヘリカル超伝導状態に注目し、これらdベクトル構造が物理量に与える寄与を明らかにする。また、計算手法としてはこれまでと同様に渦糸格子状態を想定し、さらにスピン自由度を含む準古典アイレンバーガー方程式による数値解析を行う。加えて、スピン軌道相互作用を考慮することで、多自由度の系における物理量の振る舞いを明らかにする。また、マヨラナ準粒子状態と局所的な物理量との関係性を明らかにすることも目的に含む。以下では、各物理量に関する研究内容の詳細を記述する。まず、熱伝導率の面内磁場角度依存性に関しては、現在遂行中のスピン一重項超伝導体を対象とした計算結果をまとめるとともに、ドップラーシフト法などの従来の計算手法で得られる振る舞いや、測定値との比較を行う。
多様な非線形現象を呈するスイッチング回路の合成と解析に関する研究

本研究では、簡素なスイッチング回路である区分定数系や重区分線形系に対して、回路の呈する分岐現象や同期現象の解析を行うことを第一の目的としている。また、それらの回路でモデル化できる工学的応用回路(例えばサンプリング制御系)に対して、解析結果に基づいた高機能システムの開発を行うことを第二の目的としている。本年度(平成16年度)は,従来より高機能なシステムを構築するために,得られた解析法を設計手法に発展させて,高次の波形発生回路の合成を試みた.これらの回路でモデル化できる工学的応用例としてサンプリング回路系に着目し,解析結果に基づいた高機能システムの開発を行うことを目的としていた.これらに対して主に下記の2点の成果を得た.まず,前年度までに提案した"遅れ時間を利用することで制御対象の位置情報を必要としない新しい制御手法"の独創性を発展させた新しい合成法の構築を行った.これらの成果は国際会議(IEEE MWSCAS2004, IEICE NOLTA2004)で発表し、現在論文として投稿準備中であるまた,前年度までの安定解析手法や合成法を適用して,DC-DC電源変換回路やスイッチング電流サンプリング回路を合成して,そのシミュレーションや評価を行った.ここで対象としたDC-DC電源変換回路と電流サンプリング回路は,スイッチトキャパシタを基礎としており,これまでのサンプル値制御系に対する成果が適用できた.これらの成果は国内学会(電気学会,電子回路研究会)で発表し、現在論文として投稿準備中である.本研究では、簡素なスイッチング回路である区分定数系や重区分線形系に対して、回路の呈する分岐現象や同期現象の解析を行うことを第一の目的としている。本年度(平成14年度)では主に、第一の目的である現象解析を進める研究計画であった。これに対して、今年度は主に以下の2点の成果を得た。1.区分定数発振器の結合系の呈する分岐現象の解析簡素な区分定数発振器を結合した大規模回路の呈する分岐現象を解析するために、解の計算アルゴリズムを導出た。このアルゴリズムは、回路動作をある離散時間系に厳密に対応させることで実現したものであり、その結果解は厳密に求まり、さらに大規模な系に対しても容易に応用できる。解析結果として、区分定数系では今まで明らかになっていなかった分岐の様子が一部明らかになった。これらの結果は国際会議(IEICE, NOLTA2002年10月)等で発表し、現在論文誌に投稿中である。2.遅れ時間を利用した新しいカオス制御法の提案カオス制御とは、カオス解の中にナ内存する不安定な周期解を安定化することである。本研究では、遅れ時間を利用することで制御対象の位置情報を必要としない新しい制御手法を提案した。本手法は従来知られている遅延状態フィードバック制御法とは基本的なアイデアが異なり、本手法の方が簡素である。またこの手法はサンプル値制御系として容易に実現でき、区分定数系には極めて有効であることを示した。これらの成果は研究会(IEICE, NLP)等で発表し、現在論文として投稿準備中である。またそれらの回路でモデル化できる工学的応用回路(例えばサンプリング制御系)に対して、解析結果に基づいた高機能システムの開発を行うことを第二の目的としている。本年度(平成15年度)では主に、第一の目的である現象解析について前年度の考察を発展させ、第二の目的である高機能システムの合成を目指す計画であった.これに対して、今年度は主に以下の2点の成果を得た。1.サンプル値制帰還を有する区分定数系の安定解析離散時間力学系を基礎として,サンプル値制帰還を有する区分定数系を合成した.前年度の結果に基づいて,解が観測可能な(広い意味で安定な)パラメータ領域を導出した.さらに,前年度に提案した"遅れ時間を利用することで制御対象の位置情報を必要としない新しい制御手法"を適用させて,有限制定制御が可能な制御パラメータの同定を行い安定性を検証した.これらの成果は研究会(IEICE, NLP)等で発表し、現在論文として投稿準備中である.2.カオス制御を応用した新しい波形発生回路の合成カオス制御とは、カオス解の中に内在する不安定な周期解を安定化することであり,その周期解は理論的に無限個存在する.本研究では、前年度に提案した新しい制御法を応用して,カオス理論に基づいた多様な周期解の発生回路の合成法を構築した.この合成法を区分定数系に適用させて簡素な回路を実現した.また初期条件と出力される波形の関係を一部理論的に明らかにした.これらの成果は国際会議(RISP, NCSP2004)で発表し、現在論文として投稿準備中である本研究では、簡素なスイッチング回路である区分定数系や重区分線形系に対して、回路の呈する分岐現象や同期現象の解析を行うことを第一の目的としている。本年度(平成16年度)は,従来より高機能なシステムを構築するために,得られた解析法を設計手法に発展させて,高次の波形発生回路の合成を試みた.

これらの回路でモデル化できる工学的応用例としてサンプリング回路系に着目し,解析結果に基づいた高機能システムの開発を行うことを目的としていた.これらに対して主に下記の2点の成果を得た.まず,前年度までに提案した"遅れ時間を利用することで制御対象の位置情報を必要としない新しい制御手法"の独創性を発展させた新しい合成法の構築を行った.これらの成果は国際会議(IEEE MWSCAS2004, IEICE NOLTA2004)で発表し、現在論文として投稿準備中であるまた,前年度までの安定解析手法や合成法を適用して,DC-DC電源変換回路やスイッチング電流サンプリング回路を合成して,そのシミュレーションや評価を行った.ここで対象としたDC-DC電源変換回路と電流サンプリング回路は,スイッチトキャパシタを基礎としており,これまでのサンプル値制御系に対する成果が適用できた.これらの成果は国内学会(電気学会,電子回路研究会)で発表し、現在論文として投稿準備中である.
養殖魚の生体防御機能向上に及ぼす藻類投与の効果

これまでに、養魚飼料に藻類を添加してハマチ,マダイ,クロダイ,アユなどの養殖魚に投与すると、代謝が改善されて体成分が変化し、ストレス耐性が向上することが明らかになっているので、本研究では藻類投与が抗病性に及ぼす効果について検討を行った。試験に先だって抗病性の指標について検討するため、白血球数,白血球の食菌能,血清の補体活性,免疫機能,細菌による攻撃試験について予備試験を行った。血清の非特異的溶血活性(【SH_(50)】)をウサギ,ヒツジ,ニワトリの赤血球を用いて比較したところ、コイおよびマダイではウサギ赤血球に対する感受性が最も高いことが明らかとなった。また、血清の液体窒素中における保存においても、少なくとも11日間は活性に変化はなかった。【SH_(50)】と血清の殺菌作用などの補体活性の経路の検索にキレート剤を用いて調べたところ、免疫前の血清における作用は代替作用(Alternative pathway)であり、免疫後では古典経路(Classical pathway)によるものと考えられる。これらの手法を用いて、マダイの抗病性の向上に及ぼすアオサ添加飼料の効課について調べた。マダイに5%のアオサ粉末を添加した精製飼料を投与することにより、顆粒球数は変化しなかったが、顆粒球のPastaurella piscicidaに対する食菌作用が向上し、リンパ球数が増加した。アオサ投与マダイの白血球の食菌作用は絶食後においても高い値を示した。アオサ投与は抗体産成能の向上においては全く効果は認められなかったが、【SH_(50)】や補体のE.coliやP.piscicidaに対する殺菌活性には効果が認められた。P.piscicidaを用いた人為感染実験から抵抗性の向上に明確なアオサ投与の効果は認められなかったが、種々の抗病性の指標にあらわれた結果から、マダイに対するアオサ粉末の投与は細菌感染症に対する抗病性の向上に有効であることが判明した。
超伝導機器を並列冷却流路で冷却する場合の流量不安定性に関する基礎的研究

大型の低温機器の冷却時間を短縮するためには流路の圧損の制約から並列冷却流路を選択せざるを得ないが,温度あるいは相変化に伴う圧損の変化によって先に温度の低下した流路の方が流れ易くなり温度差が拡大する不安定性が存在する。本研究の目的は,並列流路における流量・温度不安定性の現象を評価するプログラムを作成して実験で実証することである。今年度は,流量と温度変化を過渡的に評価するプログラムを作成して相変化も扱えるようにした。冷却重量あるいは常温での圧損が10%異なる2並列流路を一定質量流量の液体窒素で冷却する場合の温度変化を計算した結果は次の通りである。(1)2並列回路間に熱交換が無い場合には冷却が進行するにつれて流量比が約20%にまで拡大して温度差も拡大する。(2)2並列流路間が熱交換する場合には冷却途中の流量比と温度差がほぼ一定値に収束し,熱交換が良いほど小さな偏差に早く収束する。(3)片方が液体窒素温度に到達すると一気に流量比が10倍以上に拡大して,侵入熱が所定値以上の場合には冷え遅れた方の温度は上昇に転じる。解析と並行して,並列回路間の熱接触の影響を評価できるような試験体を製作した。まずコイル状に巻いた内径3.6mm,長さ約30mの鋼管を厚さ10mmと6mmの銅板で挟んで隙間を樹脂で埋めて一体化した試験体を2つ製作した。次にガラス繊維強化プラスチックスを挿入して2つの試験体を積層して,周囲を厚さ50mm以上の断熱材で断熱してから,全体流量がほぼ一定になるように液体窒素を並列に供給して温度変化を調べた。解析から予測されたように,被冷却体の温度の低下に伴って2並列流路間の流量比と温度差が拡大し,ガラス繊維強化プラスチックスを厚くするほど偏差が大きくなる結果が得られた。大型の低温機器の冷却において冷却時間を短縮するためには,冷却流路の圧損の制限から並列冷却流路を選択せざるを得ない。しかしながら,低温機器の冷却においては,温度の低い方の密度が高くなり粘性係数が小さくなるために,先に温度が低下した流路にはより多くの冷媒が流れて益々温度差が拡大する不安定性が存在する。並列流路間の熱伝導が大きい場合には、この温度不安定性は現れないことが実験的に示されているが、定量的な研究は行われていない。本研究は並列流路の温度不安定性と流路間の熱伝導の関係を明らかにすることを目的としている。今年度は、並列流路間の熱交換を考慮した平衡温度の計算プログラムを作成し、冷媒にガスヘリウムを使用する場合について評価を行った。ガスヘリウムの物性値は温度と共に緩やかに変化するので、入口温度と出入口の圧力差が一定の場合の冷却能は出口温度に対して単調増加であることを明らかにした。即ち,侵入熱に対して平衡温度は1つだけ存在することになり,液相と気相が混在する場合のような平衡温度の不安定性は存在しない。続いて、各並列流路の侵入熱に偏差がある場合には平衡温度の評価方法を研究した。例えば入口温度40K/出口温度85Kを標準とする冷却系統において、2倍、3倍の侵入熱がある場合の出口温度は,各々150Kと220Kとなる結果が得られた。無次元化は今後の課題である。更に、隣り合う並列回路間で位置をずらしながら部分的に熱交換をする効果を評価した。この場合には均温化以外に平均温度が上昇することが判明し、熱交換させる位置を最適化する必要があることが判明した。定式化は今後の課題である。
自己免疫病態におけるアンビバレンス（両価性）の解読

私どもが樹立したAire-TgではAire発現のためのプロモーターとしてMHC-IIを用いているので、Aireの発現がもっとも強い胸腺髄質上皮細胞(mTEC)に加え、MHC-IIを発現するDCやB細胞といった骨髄由来の抗原提示細胞(BM-APC)でもAireの発現を認めた。既に多発性筋炎様病態の発症については、mTECとBM-APCの両方で発現するAireが必要であることをBMT実験によって明らかにしているが、糖尿病抵抗性を担う細胞がmTECとBM-APCのいずれか、あるいは両方かについてBMT実験を行い検討した。その結果、BM-APCが発現するAireが糖尿病の発症抑制に作用していることが明らかになった。また、B細胞の関与については、B細胞欠損マウスとの二重遺伝子改変マウスを作製してBMTを行っており、その結果が待たれる。一方、TCR-Tgを用いた実験から、上記のAireを過剰に発現するBM-APCのI型糖尿病抵抗性獲得機能については、膵臓ラ氏島由来の自己抗原を認識するTCR-TgのT細胞を色素標識し、静脈内に投与して膵臓リンパ節における導入細胞の増殖状態をFACSで調べた。その結果、対照となるnon-Tgの膵臓リンパ節内では膵臓リンパ節内に存在するBM-APCによって膵臓ラ氏島由来の自己抗原が提示され、それに反応してNY8.3 T細胞の増殖が観察されたが、Aire-Tgでは膵臓ラ氏島抗原が提示されていないため、そのような増殖反応が見られなかった。すなわち、Aire-Tgでは胸腺におけるトレランス成立機構の障害があるにもかかわらず、末梢においてはラ氏島由来の自己抗原が提示されず、I型糖尿病を発症しない可能性が考えられた。常染色体潜性遺伝を示す多発性内分泌疾患I型(Autoimmune Polyendocrinopathy Syndrome type I:APSI)の原因遺伝子Aireは、mTECと一部のBM-APCに発現する転写調節因子で、自己寛容の成立機構に必須の役割を担う。したがって申請者は、これらの抗原提示細胞においてAireの発現を増強させれば、その免疫寛容誘導作用によって自己免疫病態を改善できる可能性があると考えた。その予想通り、MHC-IIプロモーター下にAireを発現するAire-TgではI型糖尿病の発症を完全に阻止することができた。しかしながら驚くべきことに、Aire-Tgは同時にヒトの多発性筋炎と酷似する病気を発症した。本研究ではmTECやBM-APCなどの抗原提示細胞におけるAireの過剰発現が、どのようなメカニズムによって自己免疫病態の修復と破綻をもたらすかを明らかにし、それによってAireの本質的な機能解明を図る。さらに、Aireの過剰発現によって多発性筋炎様病態が観察された事実から、実はヒトの多発性筋炎においても、Aireの過剰発現が病気の原因であるという大胆な仮説を検証する。初年度は主にAireの過剰発現によるI型糖尿病抵抗性の獲得機構のメカニズムについて、骨髄移植を中心に細胞免疫学的な解析を行い、BM-APCに原因があることを突き止めた。次年度には、さらにその内のDCに焦点を当てて、Aireの過剰発現に伴うBM-APC機能障害のメカニズムを探る。このように、本申請課題については、当初の計画通りに研究が進展していると考えられる。これまでの自己免疫疾患の研究は、「病気のなりやすさ」あるいは「病気のなりにくさ」のいずれかのメカニズム解明を目指して行われてきた。すなわち、「病気のなりやすさ」と「病気のなりにくさ」は相反する現象であり、いずれか一方の現象の解明から自己免疫疾患の原因究明や治療法の開発が議論されてきた。他方、ある臓器特異的自己免疫疾患に他の臓器特異的自己免疫疾患が合併することは比較的よく観察される現象である。事実、Aire欠損症(APS I)は複数の内分泌組織を標的臓器とする。しかしながら本研究は、本来、自己寛容の成立に必須の役割を担うAireの過剰発現によって、「病気(I型糖尿病)が治る」ことと「病気(多発性筋炎)になる」ことが同一個体内で同時に発生したことに端を発し、新たな自己免疫疾患研究へのアプローチを構築する計画である。すなわち、本研究課題は「病気になる」ことと、「病気が治る」ことのアンビバレンス(両価性)に着目して今後の研究を継続する。他方、Aire-Tgで観察された多発性筋炎様病態の発症に基づき、ヒトの多発性筋炎患者において、Aireの過剰発現がその原因となっている可能性を我々が樹立したヒトAireに対するモノクローナル抗体を用いて末梢血液で検討する実験を継続する予定である。

一方、TCR-Tgを用いた実験から、上記のAireを過剰に発現するBM-APCのI型糖尿病抵抗性獲得機能については、膵臓ラ氏島由来の自己抗原を認識するTCR-TgのT細胞を色素標識し、静脈内に投与して膵臓リンパ節における導入細胞の増殖状態をFACSで調べた。その結果、対照となるnon-Tgの膵臓リンパ節内では膵臓リンパ節内に存在するBM-APCによって膵臓ラ氏島由来の自己抗原が提示され、それに反応してNY8.3 T細胞の増殖が観察されたが、Aire-Tgでは膵臓ラ氏島抗原が提示されていないため、そのような増殖反応が見られなかった。すなわち、Aire-Tgでは胸腺におけるトレランス成立機構の障害があるにもかかわらず、末梢においてはラ氏島由来の自己抗原が提示されず、I型糖尿病を発症しない可能性が考えられた。常染色体潜性遺伝を示す多発性内分泌疾患I型(Autoimmune Polyendocrinopathy Syndrome type I:APSI)の原因遺伝子Aireは、mTECと一部のBM-APCに発現する転写調節因子で、自己寛容の成立機構に必須の役割を担う。したがって申請者は、これらの抗原提示細胞においてAireの発現を増強させれば、その免疫寛容誘導作用によって自己免疫病態を改善できる可能性があると考えた。その予想通り、MHC-IIプロモーター下にAireを発現するAire-TgではI型糖尿病の発症を完全に阻止することができた。しかしながら驚くべきことに、Aire-Tgは同時にヒトの多発性筋炎と酷似する病気を発症した。本研究ではmTECやBM-APCなどの抗原提示細胞におけるAireの過剰発現が、どのようなメカニズムによって自己免疫病態の修復と破綻をもたらすかを明らかにし、それによってAireの本質的な機能解明を図る。さらに、Aireの過剰発現によって多発性筋炎様病態が観察された事実から、実はヒトの多発性筋炎においても、Aireの過剰発現が病気の原因であるという大胆な仮説を検証する。初年度は主にAireの過剰発現によるI型糖尿病抵抗性の獲得機構のメカニズムについて、骨髄移植を中心に細胞免疫学的な解析を行い、BM-APCに原因があることを突き止めた。次年度には、さらにその内のDCに焦点を当てて、Aireの過剰発現に伴うBM-APC機能障害のメカニズムを探る。このように、本申請課題については、当初の計画通りに研究が進展していると考えられる。これまでの自己免疫疾患の研究は、「病気のなりやすさ」あるいは「病気のなりにくさ」のいずれかのメカニズム解明を目指して行われてきた。すなわち、「病気のなりやすさ」と「病気のなりにくさ」は相反する現象であり、いずれか一方の現象の解明から自己免疫疾患の原因究明や治療法の開発が議論されてきた。他方、ある臓器特異的自己免疫疾患に他の臓器特異的自己免疫疾患が合併することは比較的よく観察される現象である。事実、Aire欠損症(APS I)は複数の内分泌組織を標的臓器とする。しかしながら本研究は、本来、自己寛容の成立に必須の役割を担うAireの過剰発現によって、「病気(I型糖尿病)が治る」ことと「病気(多発性筋炎)になる」ことが同一個体内で同時に発生したことに端を発し、新たな自己免疫疾患研究へのアプローチを構築する計画である。