hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人が生育する限界的環境に於ける発育発達(生活技術の発達を含む）と成熟の総合的研究

1生育環境・ライフスタイル(食事、衣服、育児の慣習、通過儀礼、人体変工等)2形態発育(身長、体重、皮下脂肪厚など人類学的計測項目)3機能発達項目:微細筋・粗大筋等運動機能42項目(例、鉛筆削り、木登り、閉眼片脚立ち等)、生活技術28項目(衣服着脱、調理、火おこし、操船等)4その他走、跳、投能力、筋力、肺機能、視力、聴力、泳力、書字力等民族の特徴に応じた体力・基礎運動能力等5性成熟項目(初経、精通年齢等5項目)これらの研究活動は全て従来研究者が立ち入ることが難しかった地域で行っているものであって、この研究で蓄積しつつある調査データは非常に貴重なものである。本年度の調査に当たってはいずれのプロジェクトも事前に研究協力者・補助員の研修を行い、データ収集後は現地にてデータの確認と入力作業を行った。28年度は4年間の研究期間のうちの2年目であるが、計画通り上記「概要」に示したプロジェクトB、C、D、Fに焦点を当てた調査と測定を行ったが、特に昨年度ネパールで起きた地震によって不完全にしか遂行できなかったプロジェクトC、Dに関しては昨年度の補充調査を含めて実施することが出来た。また、プロジェクトA、E、F、Gについても補充調査を含めてデータの充実を図ることができた。人の発育発達過程の知識は従来欧米と東アジアを中心とする地域、民族に関して蓄積されてきたがこれら以外の人の発育発達の諸相については全く知識の蓄積が無かった。この研究では人の身体発育発達の諸相を人類が狩猟採集時代から現代までに辿ってきた社会の発展段階に添って探求してきた。この手掛りとしてGoldschmidtが示した人類発展史モデル「Man's Wayモデル」を作業的な仮説として取り上げ、これに対応させて、人の身体発育発達を解明している。その結果、アンダマン海の漂海民モーケン、タイの森の民ムラブリ、ヒマラヤの高地民ボーティア、シェルパ、ミャンマー最深部の伝統社会に生きるパダウン(カヤン)、上座仏教の僧院に出家した少年僧を継続的に現地調査しつつあり、実査データによって発育発達と生育環境との関係についてこれまでに無い規模でデータ蓄積が進んできた。1生育環境・ライフスタイル(食事、衣服、育児の慣習、通過儀礼、人体変工等)2形態発育(身長、体重、皮下脂肪厚など人類学的計測項目とそれらによる指数、3機能発達項目:FMS(ファインモータースキル)、GMS(グロスモータースキル)42項目(例、鉛筆削り、木登り、閉眼片脚立ち等)、SFL(スキルズ・フォア・ライフ生活技術)28項目(衣服着脱、調理、火おこし、操船等)4その他走、跳、投能力、筋力、肺機能、視力、聴力、泳力、書字力等民族の特徴に応じた体力・基礎運動能力等5性成熟項目(初経、精通年齢等5項目)これに関しては一部調査不可が含まれる。いずれにしても、この種の調査としては項目数、測定対象者の数ともに世界最大級のデータセットを蓄積しつつある。またこれまでに収集した318歳の発育発達データについて項目毎にそれらの発達状況を集計し、順次、データ解析と解釈を行い、日本発育発達学会などへの報告等論文として逐次公表しており今後も随時公表予定である。この研究では限界的な環境下で生育しつつある人々の発育発達の諸相をこれまで実態が全く未知であった民族を対象に、困難な調査環境下で実査を行ってきている。
戦間期・戦時・戦後初期における台湾の重化学工業

終戦時から米国援助開始期に至るまでの、発電容量と電力需要の回復過程を検討し、先行研究において非難される公営企業独占体制が、激動した外的環境が台湾経済へ与えるはずであった衝撃を緩和したことを明らかにした。日本帝国経済圏を前提として戦間期・戦時台湾に確立された産業間(電力産業と電力多消費型産業)の補完性は、国民党政権によって中華民国経済内での分業関係を前提としたものに再編成された。さらには1949年の中国大陸経済との分断という外的環境変化に対しても、公営企業独占体制は迅速に対応し、産業間の補完性は崩れなかった。この過程で、最大電力需要産業はアルミニウム精錬業から化学肥料産業に変わり、戦時に確立された移出志向型の産業間の補完性は、農業中心の産業構造に適合的な輸入代替型のそれに再編成された。この1940年代後半の過程があったからこそ、台湾経済が1950年代に入ってから米国援助を利用しつつ輸入代替工業化への軌道にのったことを明らかにした。個別産業に関する研究では、今年度もセメント産業に着目し、公営企業である台湾水泥公司の経営分析を行い、資田金および資材が不足する状況で、生産性を上昇させつつ増産目標を達成した過程を明らかにした。また、1950年代に入ると旧設備による生産性の上昇と増産が限界に達し、米国援助を利用した外国製機械購入が必要となり、民営企業参入が不可避となった過程を解明した。また、戦時日本からアジアに移設されたセメント回転窯の数量および生産能力も検討した。1946年から1949年における台湾の経済政策の担い手であった資源委員会の一次資料を北京や大連など収集し、東アジアにおける産業構造と分業関係の変遷という国際的視角のもとに、市場と経済政策に関する分析を行った。終戦に伴い、台湾経済は日本帝国経済圏から脱して、中華民国経済に編入された。この東アジア国際分業関係の激変は公営企業が展開する重化学工業に影響し、電力需給構造にも影響を与えた。1948年までの電力市場の回復を主導したのはアルミニウム、石灰窒素、苛性ソーダ、製紙の各工業であり、アルミニウム工業と苛性ソーダ工業は上海市場に依存しつつ発展し、石灰窒素工業と製紙業は省内市場を基盤に発展した。1949年の大陸「失陥」以後、電力市場の回復に寄与したアルミニウム、石灰窒素、苛性ソーダ、製紙の各工業は全て省内市場を基盤に発展した。1948年まで中国大陸経済との分業関係を築きつつあった台湾の重化学工業は再編成され、農業中心の産業構造に有機的な連関を有する電力立地型重化学工業が確立した。このことは、当時の最大輸入品目であった化学肥料の輸入代替を準備して外貨節約効果を有しただけでなく、外貨獲得産業である製糖業の復興を可能にした。以上の研究成果については、2008年1月の経営史学会関東部会1月例会(慶應義塾大学)において「台湾における戦後復興と電力市場の再編」と題する報告を行った。なお、同報告内容を論文化したものが田島俊雄編著『現代中国の電力産業-「不足の経済」と産業組織-』(昭和堂、2008年2月)に所収された。終戦後台湾には比較優位のある電力立地型重化学工業が確立したことを昨年度に明らかにしたが、今年度はこの確立された産業構造と、政府の経済政策が一致していたかどうかについて検討を加えた。具体的には、1940年代後半における中華民国経済部資源委員会の経済復興政策を検討した。この作業により、中華民国経済部は戦争で混乱した中国経済を復興させるため、台湾で接収して公営化した旧日本系重化学工業をして中国大陸経済と分業関係を構築せしめようとしており、経済政策と確立された産業構造は合致しつつあったことを明らかにした。次に、1950年代以降の電力多消費型産業の展開と、台湾経済のNIEs化過程とを整合化する作業を試みた。セメント産業を事例として、1950年代の輸入代替工業化から1960年代の輸出志向工業化へと転換していく過程を明らかにした。具体的には、終戦直後に旧日本系企業を接収して創立された公営台湾セメント公司の事業展開によって輸入代替が進展した過程、また、他の民営企業の参入によって生じた寡占的市場競争を経て、生産コストの低減や輸出拠点の構築などといった企業戦略によって国際競争力が強化されて輸出産業化した過程を明らかにした。この研究の意義は、先行研究が定式化していた「公営企業の国内市場独占→ダンピング輸出」とは異なる産業発展を論じた点にある。同内容を論文化したものが「台湾セメント産業における寡占体制の形成」であり、佐藤幸人編『台湾の企業と産業』アジア経済研究所(2008年12月)に所収された。

この過程で、最大電力需要産業はアルミニウム精錬業から化学肥料産業に変わり、戦時に確立された移出志向型の産業間の補完性は、農業中心の産業構造に適合的な輸入代替型のそれに再編成された。この1940年代後半の過程があったからこそ、台湾経済が1950年代に入ってから米国援助を利用しつつ輸入代替工業化への軌道にのったことを明らかにした。個別産業に関する研究では、今年度もセメント産業に着目し、公営企業である台湾水泥公司の経営分析を行い、資田金および資材が不足する状況で、生産性を上昇させつつ増産目標を達成した過程を明らかにした。また、1950年代に入ると旧設備による生産性の上昇と増産が限界に達し、米国援助を利用した外国製機械購入が必要となり、民営企業参入が不可避となった過程を解明した。また、戦時日本からアジアに移設されたセメント回転窯の数量および生産能力も検討した。
外国人児童の母国語教育を取り入れた受け入れプログラム研究

外国人生徒が帰国し再び母国に適応するプロセスを明らかにし、より効果的な受け入れプログラムを検討するため、ブラジル、ペルー、アルゼンチンを訪問し、日系人家族に対して質的データを収集し、分析した。結論として日本語教育だけではなく、母語保持・いじめ予防教育やなど、外国人の子供を国や学校レベルでマイノリティとして認め、日本に貢献できる人的資源として歓迎するポリシーが不可欠であることが分かった。日本では2009年4月から6月にかけて調査を行った、群馬県の玉村中央小学校の事例を取り上げる。ここではJSLの教室での観察、このクラスを担当している外国人と日本人教員と校長、以前このJSLのプログラム/類似のプログラムに参加していた3人にインタビューを実施した。ブラジルでは2009年7月から8月にかけて、日本で生まれ育った/大半の期間を日本で育った5歳から14歳の子どもたち24人と彼らの両親または保護者、教師、校長にインタビューを行った。このデータをより理解するために、日系コミュニティのなかで(ブラジルに)帰国した子どもたちの再統合をサポートしているリーダーたち、特にKAERUプロジェクトの責任者たち、にもインタビューした。その結果、報告者が日本でかってインタビューした3人のJSLの参加者は、3人ともポルトガル語を維持したことで(ブラジル社会においても)好ましい状況にあることが明らかになった。ある子は、玉村で公的ではないが教師がポルトガル語を教えてくれたおかげだと答え、別の子は母親が個別に教えてくれたおかげだと答えた。ブラジルでの生活経験を何度か繰り返したことが良かったという子もいた。ブラジルでインタビューした24人の生徒のうち、日本でブラジル人学校またはインターナショナルスクールに通っていたことによってポルトガル語を維持してきた14人は、ブラジル社会にうまく適応し、学力的にも問題はなかった。しかし、日本の学校だけにしか通っていなかった生徒、あるいは大半の期間を日本の学校に通いポルトガル語を維持していなかった生徒は、社会的に孤立し、授業についてゆけず、彼らをサポートする特別なプログラムもなかった。インタビューに答えてくれた全員が、日本の公立学校におけるポルトガル語維持のためのクラスの必要性を訴えた。日本における外国人児童・生徒への適切な受け入れのためのプログラムを探るため、日本からペルーとアルゼンチンに帰国した日系人生徒を中心に現地調査を行った。日系人生徒と家族、教育関係者(教師・日系人学校長先生・教育長・大学教授・日本語教育の担当者)、日・ペルー亜文化協会幹部など100人以上に調査を行い、ビデオ・ICリコーダー・ノートなどの記録と資料の基、収集を行った。今回の調査での協力者の提案として、最低、週5時間公立学校内での日本語教室や国際教室の中で、母国語の読み書きやアイデンティティを保持するための教育を提供していただければありがたい、という意見が多かった。更に、南米など外国にルーツを持つ子どもたちの文化や言葉を、国際教育の一環として日本人の子供にも教えれば、皆が得するではないかという指摘も受けた。更なるモデルを調べるため、アメリカの公立小学校の中で1020年ぐらい前から行っている外国語イマージョン教育の現状を4つの都市(ワシントン州シアトル市、ベンリングハム市、タコマ市、オレゴン州ポートランド市)で調査した。その結果、4つの都市ではスペイン語、日本語の習得に熱心であり、英語と日本語を半々、またはスペイン語と英語を半々という教育を行っていると分かった。日本に多いブラジルやペルー児童の理想的な教育例として、特にオレゴン州ポートランド市の3つの公立学校において、スペイン語またはロシア語の母語者を半分、英語の母語者を半分という比率で入学させて、ダブルイマージョン(2重イマージョン)を実施している。アメリカで生まれた子とアメリカに移民した子の両方の子供の立場を考えた教育法で、将来アメリカを世界の舞台で指導できるバイリンガル人材を育てるという教育方針から生まれている。研究の結果として、日本の教育に関して帰国生の親子が不安を示した主な3点について明らかにした。1.日本の教育が同化主義的であるために帰国後困難に直面すること、2.学校でのいじめに見られる反移民感情、3.長期的にみた親子関係における負の影響である。これらはそれぞれ、移住の前には想定されていなかった困難や結果とかかわっている。今年度はこの3年の研究結果をまとめ、外国人家族の日本の言語教育政策に対する意見と提案を中心に、日本(3月)・ブラジル・アルバの三つの国際学会で日本語・ポルトガル語・英語でそれぞれ発表し、さらに3つの言葉で3つの国際学会誌で論文を投稿する予定である。また、23年度で6回も一般市民にこの研究の結果を講演会で発表した:1.23年9月07日:NPO法人J-Communicationにて、「日本語教育におけるアイデンティティと関係性」2。23年9月20日高崎市国際交流協会にて、「多文化・多言語を持つ子どもの教育について」3.23年10月30日:群馬県庁国際課多文化共生推進係り多文化共生意識啓発地域ワークショップにて「外国籍児童生徒の心のケアについて」4.23年11月5日:NPO法人多言語教育研究所主催のシンポジウム「日系人親子への心理支援-そのニーズと対策」を企画し、司会し、パネラー発表をした。5.(2011)年12月3日

新潟市国際交流協会において「多文化共生を考える-ご近所の外国人」6.(24)年1月12日東京・地域国際化協会連絡協議会(財団法人自治体国際化協会)平成23年度地域国際化協会職員国内研修会において、「子供の心のケアいじめゼロの取組」のこの中で、在日ペルー人やブラジル人の教員と保護者に対して、直接にスペイン語で発表ができたので、母語保持の大事さ、帰国する際の困難など、十分外国人コミュニティにフィードバックができた。
米フィトグリコーゲンの構造と抗腫瘍性および生合成過程の解明

フィトグリコーグンの抽出イネwaxy/ sugary1系統を育成し、開花後5日目から30日目までの種子切片を観察し、アミロースを含まない純度の高い植物グリコーゲン(フィトグリコーゲン)を蓄積する事を確認した。また、フィトグリコーゲンの蓄積量は32日で最大で、その後減少し、代わりにデンプンの比率が高くなる事が分かり、フィトグリコーゲンの抽出には32日目の種子が適している事が分かった。分子構造の解析フィトグリコーゲンの側鎖長分布がアミロペクチンと動物グリコーゲンの中間の鎖長分布を示すことを明らかにした。また、その分布は開花後5日目から30日目までの間に徐々に短鎖比率が増加する事が分かり、分子の成長に伴い一定の分布を維持するアミロペクチンとは異なった。βリミットデキストリンを作製して分子内部の分岐頻度を調べ、アミロペクチンとグリコーゲンの両者とも開花後時期による変化が無いことが分かった。フィトグリコーゲンでは分子の生合成の後期に、特に末端部分の分岐が増加することが示唆された。消化性・安全性試験管内でαアミラーゼを加え、フィトグリコーゲンの消化性を調べた。フィトグリコーゲンはグリコーゲンと同レベルで消化率が低いことが分かった。また、ラットに胃ゾンデでフィトグリコーゲンを与えた場合、血糖値の上昇が早く、イネ由来デンプンを与えたときよりも1.3倍から1.7倍の最大血糖値を示し、消化性が高いことが示された。カキ由来グリコーゲンを与えた場合より血糖値上昇は低かった。綱羅的遺伝子発現解析網羅的遺伝子発現解析は多くのデータが蓄積されるため、データ解析のためのシステムが必要とされた。遺伝子発現量の網羅的グラフ表示、遺伝子名による検索、数値化されたデータの統計処理や閾値設定によるデータの解析を可能とし、今後データを利用するためのシステムを構築した。
3次元剛性の組合せ構造の解明と剛性判定のアルゴリズムの開発

発表論文1では,一般剛性の研究において広く知られているLamanの定理とTayの定理の拡張を行った.高次元グラフの一般剛性の組合せ的特徴付けは未解決な問題であるが,剛体棒構造モデルと呼ばれる特殊なモデルにおいては,その一般剛性の組合せ的性質がTayによって解明されている.我々はこの剛体棒構造モデルに対して,境界付きの場合を考えTayの定理の拡張を行った.外部との接続関係に幾何的な縮退がある場合においてもTayの定理が自然に拡張可能であることを証明した.高次元における幾何学的縮退を取り扱った研究はこれまで殆ど無く,本研究は目標である高次元一般剛性の特徴付けに対して,重要な考察を与えている.また上記剛性定理の証明のために,グラフの根付き木分割問題に取り組んだ.グラフの木分割定理の一般化として,各頂点への接続にマトロイド独立性制約が付与された特殊な根付き木分割が可能であるための必要十分条件の導出に成功した.この成果はグラフ理論・組合せ最適化分野で広く知られたNash-Williamsの森分割定理の一般化となっており,それ自体興味深い成果であると考えられる.発表研究2では,周期無限フレームワークの剛性の研究を行った.上記のTayの定理を周期無限剛体構造に拡張し,接続関係を素現する有限グラフの特徴付けに成功した.この結果は,今後の3次元結晶構造の剛性の解明の基礎理論として重要であると考えられる.発表研究3では,グラフの連結性とそのメディアルグラフの疎性や大域剛性の関係を解明した.その結果を利用しGraver, Servatius and Servatiusによる剛性サーキットのハミルトンパスへの分割可能性に関する予想を反証することに成功した.本研究課題の目標である3次元一般剛性の組合せ的性質の解明にむけて,本年度は制限された特殊構造モデルの性質解明を行った.通常,一般剛性の研究においては,棒と接点で構成される「フレームワーク」と呼ばれる構造物の剛性を研究対象としているが,特殊構造モデルの研究においては3次元剛体や2次元パネル等の物理・工学分野で自然に現れるより広いクラスの構造物剛性を研究対象としている,詳細は省略するが,これら特殊構造モデルの一般剛性は,3次元フレームワークの場合の特殊ケースであるため,特殊構造モデルを研究することは理論的にも自然である.特に今年度の成果では,Lovasz&Yeminiによる2次元一般剛性定理(Lamanの定理)の証明のアイデアを高次元へ拡張することによって,Maxwell/Laman型の条件(Maxwell/Lamanの主張をモデルに合わせて自然に修正したもの)が必要十分条件となりうる特殊構造モデルの限界を示すことに成功した。この知見をもとに来年度は,Maxwell/Lamanの条件が成立しない構造モデルに対する研究を行い,3次元一般剛性マトロイドの組合せ構造の解明を目指す.また同時にグラフの木分割定理の一般化に関する研究を行い,頂点への接続数が一様な根付き森分割が可能であるための必要十分条件を導出する事に成功した.この定理は今後行われる剛性の組合せ的性質解明の基礎となるため重要である.発表論文1では,一般剛性の研究において広く知られているLamanの定理とTayの定理の拡張を行った.高次元グラフの一般剛性の組合せ的特徴付けは未解決な問題であるが,剛体棒構造モデルと呼ばれる特殊なモデルにおいては,その一般剛性の組合せ的性質がTayによって解明されている.我々はこの剛体棒構造モデルに対して,境界付きの場合を考えTayの定理の拡張を行った.外部との接続関係に幾何的な縮退がある場合においてもTayの定理が自然に拡張可能であることを証明した.高次元における幾何学的縮退を取り扱った研究はこれまで殆ど無く,本研究は目標である高次元一般剛性の特徴付けに対して,重要な考察を与えている.また上記剛性定理の証明のために,グラフの根付き木分割問題に取り組んだ.グラフの木分割定理の一般化として,各頂点への接続にマトロイド独立性制約が付与された特殊な根付き木分割が可能であるための必要十分条件の導出に成功した.この成果はグラフ理論・組合せ最適化分野で広く知られたNash-Williamsの森分割定理の一般化となっており,それ自体興味深い成果であると考えられる.発表研究2では,周期無限フレームワークの剛性の研究を行った.上記のTayの定理を周期無限剛体構造に拡張し,接続関係を素現する有限グラフの特徴付けに成功した.この結果は,今後の3次元結晶構造の剛性の解明の基礎理論として重要であると考えられる.発表研究3では,グラフの連結性とそのメディアルグラフの疎性や大域剛性の関係を解明した.その結果を利用しGraver, Servatius and Servatiusによる剛性サーキットのハミルトンパスへの分割可能性に関する予想を反証することに成功した.
リグニン多糖類複合体分解酵素の植物中での発現による易脱リグニン植物の育種

リグニンが構造性多糖と結合したLignin Carbohydrate Complex (LCC)を開裂する白色腐朽菌であるCoprinopsis cinerea由来のエステラーゼCcEST1およびアラビノフラノシダーゼCcAbf62Aをイネに導入し、脱リグニンを容易にすることを目的とした。CcEST1の発現によりわずかながらリグニンの生合成が促進された可能性が示唆されたが、CcAbf62Aの発現によるリグニン含量の差はなかった。in vitroでの飼料消化率を比較するとCcEST発現イネと対象区では同程度であったが、CcAbf62A発現イネにおいて消化率の向上が見られた・白色腐朽菌であるCoprinopsis cinereaから細胞外分泌炭水化物エステラーゼCcEST1とアラビノフラノシダーゼCcAbf62Aはヘミセルロースとリグニンの複合体であるLCCを間裂できる酵素である。それらの酵素を発現している植物はLCCの結合が緩み、脱リグニンしやすくなると考えられる。そこでCcEST1とCcAbf62Aを発現するイネとタバコ双方の形質転換体を多数得た。それらを研究室内および隔離温室内で順化した。フェルロイルエステラーゼであるCcEST1を発現しているタバコとイネの形質転換植物では形態的な変化が見られなかったが、アラビノフラノシダーゼであるCcAbf62Aを発現している形質転換イネでは一部の個体において著しい矮化と多芽体形成が見られた。このことは単子葉植物であるイネのヘミセルロースがアラビノキシランを多く含むことと関連性がうかがわれた。・形質転換体のPCRとRT-PCR解析を行った。CcAbf62Aの発現量と形質転換イネの矮化には関連性があった。・CcEST1とCcAbf62Aの細胞内外での局在性の確認を行った。両方のcDNAの5'末端には交雑ヤマナラシのペルオキシダーゼ由来の細胞外分泌シグナル配列に相当する塩基配列を付加している。更に蛍光タンパク質との融合タンパク質を一過性の遺伝子発現系を用い、植物細胞中で発現させて共焦点レーザー顕微鏡で細胞外に分泌されていることを確認した。・野生型植物体と一部のコントロールの形質転換植物を用いて、リグニン化学分析や染色法の予備実験を行った。その他、モイレ染色やフロログルシノール塩酸反応などをそれぞれの野生型と形質転換植物に対して行い、顕微鏡観察した。イネの形質転換体の作製に手間取ったためである。今まで用いたイネの形質転換法で急に再分化効率が急減したため、いろいろ条件検討を行った。植物ホルモン等の更新や農業生物資源研究所に新しい形質転換法を習いに行った。その結果、多数のイネの形質転換体を得ることができるようになり、予定より3ヶ月の進捗の遅れですんだ。・前年度に得られた形質転換植物の中から選んだ系統の種子(導入した遺伝子の発現が強い系統)を、バイオトロンと隔離温室中で生育させて経時的に一部サンプリングしながら同時に播種して生育させた。最終的に28系統を生育させた。一部の形質転換イネにおいては矮化が生じていた。・形質転換植物のリグニン組成や含量を化学分析や染色法にて確認した。クラソン・リグニンの定量、酸可溶性リグニンの定量、アセチルブロミド法による定量、ニトロベンゼン酸化法による解析、ガスクロマトグラフィーによるシリンギル:グアイアシル比(S/G)などの解析を行った。その結果、系統によってはリグニン含量やS/Gに変化が生じていた。しかし、以前に行ったリグニン生合成系酵素CCRやCAD抑制イネに比べ、その変化の程度は低くかった。そこで実際にその変化の統計的確実性を増すためと、発現している酵素活性とそれらの変化の間についてサンプル数を増やして統計処理を行っている。また、モイレ染色法、フロログルシン塩酸染色法などの染色法によってシリンギル・リグニンの組織内分布を顕微鏡観察によって比較したところ、変化が生じていた系統が存在しており、化学分析した結果とほぼ一致した。・形質転換植物の糖化性の変化を調べた。糖化性が上昇している系統があった。・酵素活性を測定し、その強弱と化学的組成や糖化性との相関性を調べた。その結果、更にサンプル数を増やし検討する必要があるが、正の相関性があると推定された。・CADやCCRの発現を抑制した形質転換イネと交配して種子を得た。隔離温室の面積が狭く、他の研究室との兼ね合いもあり、幼植物体を多数生育させることができたが、最終的に結実させることができた系統は28系統になってしまった。前年度の形質転換イネ作成の遅れ自体は取り戻すことができた。LCC分解系エステラーゼCcEST1およびアラビノフラノシダーゼCcAbf62Aの遺伝子CcEST1、CcAbf62Aをイネ・アクチンプロモーターの下流につないだコンストラクトを作成し、アグロバクテリウム法を用いてイネに導入した。T1ーT2世代のイネについても導入遺伝子を確認した。RT-PCRによりmRNAの発現量を確認した結果、mRNAの発現量は個体ごとの差は小さく、また高い発現量が確認された。LCC分解系酵素がイネの生育に与える影響については、LCC分解酵素発現イネとコントロールとの間には成長速度や形態の違いは見られなかった。

また、出穂前においてはリグニン含量、およびリグニンモノマーの組成(S/G比)には大きな差は見られなかった。しかし、種子収穫後のイネを用いてin vitroでの飼料消化率(IVDMD)の測定を行ったところ、LCC分解酵素発現イネの方がコントロールよりも3-7%リグニン含量が増加していたが、IVDMDは平均でエステラーゼを発現しているものが27%、アラビノフラノシダーゼを発現しているものが31%、コントロールが28%であった。この結果から、CcEST1およびCcAbf62Aがリグニンと多糖との間で形成されるLCC構造を開裂することで、高いリグニン含量の下でも細胞壁成分の利用が阻害されにくくなった。リグニン生合成系酵素を抑制した系統で見られる、リグニン含量の低下による倒伏耐性の低下や矮化などは現在のところ見られず、種子の収穫量も野生型と同程度であることから、LCC分解系酵素導入イネは野生型と同様に生育できることが期待される。リグニンが構造性多糖と結合したLignin Carbohydrate Complex (LCC)を開裂する白色腐朽菌であるCoprinopsis cinerea由来のエステラーゼCcEST1およびアラビノフラノシダーゼCcAbf62Aをイネに導入し、脱リグニンを容易にすることを目的とした。CcEST1の発現によりわずかながらリグニンの生合成が促進された可能性が示唆されたが、CcAbf62Aの発現によるリグニン含量の差はなかった。in vitroでの飼料消化率を比較するとCcEST発現イネと対象区では同程度であったが、CcAbf62A発現イネにおいて消化率の向上が見られた・カッパー価と糖化性試験の予備実験を、野生型植物体を用いて行うと共に、LCC中におけるリグニンとの結合頻度の測定。・前年度に得られたタバコ形質転換植物の中から選んだ系統の種子とイネに関しては現在成育中の形質転換体から得られる種子を、バイオトロンと隔離温室中で生育させて経時的に一部サンプリングしながら生育させる。・形質転換植物のリグニン組成や含量を化学分析や染色法にて確認する。クラソン・リグニンの定量、酸可溶性リグニンの定量、スペクトル法やアセチルブロミド法による定量、ニトロベンゼン酸化法による解析、ガスクロマトグラフィーによるシリンギル:グアイアシル比(S/G)などの解析を行う。また、モイレ染色法、フロログルシン塩酸染色法などの染色法によってシリンギル・リグニンの組織内分布を顕微鏡観察によって比較する。また、カッパー価などを測定して脱リグニンの程度の変化を調べる。・形質転換植物の糖化性の変化を調べる。また、導入した酵素の活性を測定し、その強弱と化学的組成や糖化性との相関性を調べる。形質転換植物の中から優秀な系統を選択して、隔離温室中である程度の規模で栽培する。CADやCCRの発現を抑制した形質転換イネと交配して種子を得る。タバコに関しては除雄法により、イネに関しては開花前の穂の温熱処理によって行う予定である。CADやCCRの発現を抑制した形質転換イネと交配して得られた植物体におけるLCC結合の減少とリグニン組成や量の変化によるシナジー効果を調べる。・形質転換イネとタバコの中から脱リグニンしやすく矮化の少ない優秀な系統を選択したので、隔離温室とバイオトロン中である程度の規模で栽培する。
非線形発展方程式の最適制御とパラメータ同定問題の研究

関数解析の手法に基づき、非線形偏微分方程式を抽象空間上の発展方程式としてとらえ、変分法および半群理論を用いて最適制御問題、パラメータ同定問題、安定化問題を考察しその解決をはかった。具体的な偏微分方程式への応用として、次の5つのタイプの方程式を研究した。(1)1階非線形発展方程式(2)非線形波動方程式(3)2階ボルテラ型発展方程式(4)非局所項を持つ非線形振動方程式(5)移流拡散方程式非線形関数解析の手法に基づき、非線形偏微分方程式を抽象空間上の発展方程式としてとらえ、変分法および半群理論による立場から制御問題、安定化問題、パラメータ同定問題を定式化しその解決をはかる。具体的な問題の解決には各々非線形のタイプに応じた固有の解析が必要になる。この事と研究手法の違いに留意して、本研究では次の3つのテーマに分けて研究を進める。(1)非線形波動方程式の制御同定問題(2)反応拡散方程式系の可制御安定化問題(3)時間遅れ発展方程式系の制御同定問題関数解析の手法に基づき、非線形偏微分方程式を抽象空間上の発展方程式としてとらえ、変分法および半群理論を用いて最適制御問題、パラメータ同定問題、安定化問題を考察しその解決をはかった。(1)1階非線形発展方程式(2)非線形波動方程式(3)2階ボルテラ型発展方程式(4)非局所項を持つ非線形振動方程式(5)移流拡散方程式研究計画に従い、中桐は研究分担者および海外の共同研究者と協力して、非線形発展方程式の最適制御問題とパラメータ同定問題の理論的および応用解析的研究を行った。1)中桐は、未知パラメータを含む1階非線形発展方程式のパラメータ同定問題に対し、より一般な非線形性の仮定の下で方程式の解を構成し、パラメータ空間から解空間への解写像の連続性とガトー微分可能性を導いた。さらにそのガトー微分を特徴づける変分方程式を求めた。関連するパラメータ同定問題を定式化し、最適パラメータの存在と一意性を示した。さらには最適パラメータの満たすべき必要条件を導いた。2)中桐は海外研究者の協力を得て、強い減衰項を持つ非線形波動方程式の関数パラメータの同定問題を研究した。まず自由系の解の正則性を明らかにし、それに応じた形で観測のクラスと適切な2次出力コストを設定し、最適化の手法を用いて最適パラメータの存在と最適性の必要条件を導いた。3)中桐は海外研究者と協力して、変分法的取り扱いにより、半線形ボルテラ型微分積分方程式の解の存在と一意性および正則性を調べた。その結果を基にして、関連する最適制御問題を研究した。加えて、長期記憶を持つ粘弾性方程式方程式に対し、境界値制御問題の最適解の存在と一意性および最適性の必要条件を導いた。4)中桐は海外研究者の協力を得て、非線形キルヒホッフ型振動方程式の最適制御問題を研究した。制御項は外力によるものとし、観測は全空間における終端値状態観測および分布速度観測と仮定する。解の制御項に関する変分を取るには、解のより強い正則性が必要となり、そのため初期条件の強い正則性条件に反映させた。5)中桐は海外研究者と協力して、線形ファジー微分方程式に対するか制御性の問題を調べ、そのための必要条件を導いた。6)八木は無限次元力学系の立場から、数理生態系に現れる森林動態モデルや結晶成長BCF理論の基礎方程式に対して力学系を構成し、その指数アトラクタの構成や指数アトラクタ次元の性質を調べた。研究計画に従い、中桐は国内および海外の共同研究者と協力して、非線形発展方程式の最適制御問題とパラメータ同定問題の研究を行った。今年度は新たな研究の進展があり、化学工学に現れる移流拡散程式系の制御同定問題について多くの成果を得た。以上の成果は国内での学会、研究集会及び国際ワークショップ、海外での招待講演等で発表した。1.中桐は海外研究者と協力して、変分法的取り扱いにより、半線形2階ボルテラ型微分積分方程式を研究した。その結果を基にして、関連する最適制御問題を研究し、加えて長期記憶を持つ粘弾性方程式方程式に対し、境界値制御問題の最適解の存在と一意性および最適性の必要条件を導いた。2.中桐は国内および海外研究者と協力して、非線形2階発展方程式の解の外力と初期値に関するフレッシェ微分可能とその連続性を証明した。我々は、そこでの研究成果にもとづき、具体的な非線形系であるサイン-ゴルドン方程式や強減衰項を持つ非線形波動方程式系に対する非凸コスト最適制御問題と系に含まれるパラメータ同定問題の研究を行なった。3.中桐は海外研究者の協力を得て、車両の運転を記述する1階微分方程式系に対して、目標物に到達しつつ障害物回避を行なう制御問題を研究した。この系に対してリアプーノフ関数に基づく人工的ポテンシャル場を構成し、フィードバック系の漸近安定性を証明し、加えて幾つかの数値実験を行った。4.中桐は国内研究者の協力を得て、様々なタイプの移流拡散方程式系に対して、境界可制御性、可観測性および境界入力による安定化問題を研究した。系から構成される相空間上の境界制御系を適切に定義することにより、境界可制御性や可観測性のための必要十分条件を求めた。加えて安定化の問題に対しても、スピルオーバ現象を回避するため2種類の有限次元オブザーバを導入し、有限次元安定化コントローラを構成した。

中桐は国内および海外の共同研究者と協力して、研究計画にある非線形発展方程式の最適制御問題とパラメータ同定問題の研究を行った。今年度は昨年度に加えてさらに新たな研究の進展があり、様々なタイプの移流拡散方程式系の制御同定問題および境界安定化問題について多くの成果を得た。以上の成果は国内での学会、研究集会びスペインでの国際学会で発表した。1)中桐は海外研究者と協力して、変分法的取り扱いにより、減衰項をもつキルヒホッフ型非線形波動方程式に関する最適制御問題を研究した。加えて長期記憶を持つ等方的粘弾性体方程式に対し、現れる末知パラメータの同定問題を研究し、最適パラメータの存在と一意性および最適性の必要条件を導いた。2)中桐は国内および海外研究者と協力して、強い減衰項をもつ非線形振動方程式の解の存存と外力や初期値に関するフレッシェ微分可能性とその連続性を証明した。証明法は従来と異なり、田邊の手法を用いて行った。我々は、そこでの研究成果にもとづき、4階の非線形波動方程式系に対する最適制御問題の研究を行なった。3)中桐は海外研究者と協力して、n-次元ファジーベクトル空間における半線形ファジー微分方程式の解の存在と一意性の問題を研究した。この系に対して線形部分の基本解を各レベル集合で構成しボルテラ型ファジー積分方程式に帰着して証明を行った。4)中桐は国内研究者の協力を得て、非局所項と積分項をもつ移流拡散方程式系に対して、境界制御による安定化問題を研究した。その際、逆問題で有効な武器である変形公式を用いて、任意指数の指数安定性をもつ状態に導く制御則をバックステッピング法により構成した。加えて境界観測境界入力による安定化の問題に対しても、2層および3層移流拡散方程式系に対しスピルオーバ現象を回避するため2種類の有限次元オブザーバを導入し、有限次元安定化コントローラを構成した。さらにその数直解析を行った。平成22年度は計画の最終年度であり、中桐は国内および海外の共同研究者と協力して、非線形波動方程の最適制御問題と放物型および双曲型方程式系の境界制御と安定化問題に重点をおいて研究を取り纏めた。また変形公式法に基づく研究の進展があり、移流拡散方程式系や非局所項を持つ1階双曲系の制御同定問題および境界安定化問題について多くの結果を得た。以上の成果は国内での研究集会及び海外での国際学会で発表した。1.中桐は、非局所項を持つ移流拡散方程式系に対して、変形公式を用いることにより境界制御による安定化問題を解決した。また変形公式を拡張することにより、移流項に関する逆問題を考察し一意性のための十分条件を導いた。加えて、積分境界条件をもつ拡散系に対して任意指数の指数安定性をもつ系に変換する制御則を構成した。中桐はさらに考察を進め、変形公式が非局所項を持つ1階のボルテラ型偏微分積分方程式系にも拡張でき、より広い双曲系に対して零可制御性が成立することを確かめた。関連する連続半群の構造についても研究を行った。2.中桐は海外研究者と協力して、減衰項をもつキルヒホッフ型非線形波動方程式に関する最適制御問題を研究した。さらに長期の非線形記憶を持つ等方的粘弾性体方程式系に対し、系に現れる未知パラメータの同定問題を研究し、最適パラメータの存在と一意性および最適性の必要条件を導いた。
新反応場としてのガラスおよび過冷却液体における新規有機分子の光化学反応の動的制御

新しい反応場として興味深い分子性ガラスマトリックス中における光化学反応性を明らかにするとともに、分子性ガラスの微視的構造について知見を得ることを目的として、われわれがこれまでに創出したπ電子系starburst分子4,4',4′′-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine(m-MTDATA)のガラスマトリックス中における4-dimethylaminoazobenzene(DAAB)のフォトクロミック特性を検討した。m-MTDATA: DAAB=3:1および100:1のアモルファス薄膜に400nmの光を照射すると、可逆的光・熱異性化反応が進行した。光定常状態におけるDAABのcis-体の割合は、ポリスチレンガラス中に比べて小さな値となった。また、光定常状態に達した後のcis-trans熱性化反応の初期段階の見かけの反応速度定数は、高分子マトリックス系に比べて著しく大きいことがわかった。100:1-film中におけるcis-trans熱異性化反応は、benzene溶液中と同じ速度成分とより速い成分の二成分の一次反応として解析され、速い成分の割合は、polystyrene系に比べてかなり大きいことがわかった。このことは、光定常状態においてcis-体の多くがマトリックスの影響でひずんでおり、その割合がpolystyrene系に比べてかなり多いことを示している。以上の結果は、分子性ガラスと高分子ガラスとの間で微視的構造に大きな差異があることを示唆している。以上の研究のほか、2-vinylnaphthaleneの固相光反応について検討を行い、反応過程が溶液系と大きく異なることを示した。また、光電子移動反応におよぼすスピン多重度の効果ならびに分子間水素結合の効果について研究を進めた。
間質性肺疾患合併多発性筋炎/皮膚筋炎における筋炎特異的抗体とバイオマーカーの研究

多発性筋炎/皮膚筋炎に合併した間質性肺疾患患者の気管支肺胞洗浄液や血清を用いて新規バイオマーカーの探索を行った。筋炎特異的抗体(MSA)を網羅的に解析した結果、MSAサブグループによって臨床的表現型や治療反応性、予後が大きく異なるため、診断時のMSA測定が治療戦略決定のために重要であることが示唆された。LC-MS/MSを用いたショットガンプロテオーム解析によって、CD163分子やキチナーゼ3様タンパク1(YKL-40)などが候補分子として挙げられた。患者血清で検証したところ、いずれも本疾患群の重症度や疾患活動性、予後と関連し、新規バイオマーカーとなる可能性が示唆された。当院で診断した間質性肺疾患合併多発性筋炎/皮膚筋炎症例の診断時保存血清や気管支肺胞洗浄液(BALF)を用いて、以下の解析を行った。[1]保存血清を用いて筋炎特異的抗体(MSA)の測定を行い、患者群をMSAサブグループに分類し、臨床情報との関連を解析した。連続60例のうち、抗ARS抗体陽性例が26例(43.3%)、抗MDA5抗体陽性例が15例(25%)、抗SRP抗体陽性例が3例(5%)、抗TIF1γ抗体陽性例が1例(1.7%)、残りの15例(25%)がMSA陰性であった。抗MDA5抗体陽性群は他群と比較して、急性/亜急性発症のILDが多く、血清フェリチン値が有意に高く、血清KL-6値高値の割に血清SP-D値が極端に低かった。また、初期治療後の90日生存率が最も低かった。しかし、初期治療成功例のほとんどが長期生存していた。一方、抗ARS抗体陽性群やMSA陰性群は半数以上が慢性発症のILDであり、初期治療反応性は良好で、90日生存率は抗MDA5抗体陽性群と比較して有意に良好だった。特に、抗ARS抗体陽性群は長期予後も良好であった。本疾患では、MSAサブグループ毎に臨床的表現型や治療反応性・予後が大きく異なるため、診断時のMSA測定が治療戦略決定のために重要であることが示唆された。[2] LS-MS/MSを用いたショットガンプロテオミクス法にて、患者のBALF中に検出されるタンパクを網羅的に同定し、臨床情報との関連を解析した。BALF中にはマクロファージ関連分子の検出頻度が有意に高く、その分子プロファイルをもとに、血清中のいくつかの分子を測定した。その結果、血清CD163やキチナーゼ3様タンパク1(YKL-40)が本疾患の重症度や疾患活動性、予後と関連することが明らかになった。これらの分子は本疾患の新しいバイオマーカー候補となる可能性がある。本年度予定していた筋炎特異的抗体と本疾患の臨床的特徴との関連が検討できた。また、ショットガンプロテオミクス手法によって気管支肺胞洗浄液を用いて新規バイオマーカー候補を発見した。次年度は血清を用いたプロテオーム解析を予定している。間質性肺疾患合併多発性筋炎/皮膚筋炎症例の保存血清や気管支肺胞洗浄液(BALF)を用いて、以下の解析を行った。<筋炎特異的抗体(MSA)の評価>:血清MSAの網羅的測定によって患者を分類し、臨床情報との関連を解析した。抗MDA5抗体陽性群は90日生存率が最も低かったが、治療成功例のほとんどが長期生存した。一方、抗ARS抗体陽性群は90日生存率は良好だった。本疾患ではMSAグループ毎に治療反応性・予後が異なり、MSA測定が治療戦略決定に重要である。<患者BALFのプロテオーム解析>:BALF中にはマクロファージ関連分子の検出頻度が有意に高く、YKL-40などが重症度と関連する候補分子となった。次に、多数例の血清を用いて候補分子をELISA法で測定し、臨床パラメータとの相関を分析した。YKL-40は酸素化の指標値と負に相関し、重症度や治療経過の評価に有用であることが示唆された。肺組織の免疫染色では、YKL-40は増殖したII型肺胞上皮に強く発現し、肺障害における関与が推察された。さらにYKL-40高値は独立した予後不良因子となった。YKL-40は本疾患における治療方針決定に有用なバイオマーカーとなる可能性が示唆された。<血清のプロテオーム解析>:抗MDA5抗体陽性患者の重症化に関わる分子の探索のため、健常人と抗MDA5抗体陽性長期生存患者・早期死亡患者を対象とし、各群のプール血清を用いて群間のプロテオーム比較を行った。血清から非特異的な高存在量既知タンパクを特殊カラムで除去後にTCA沈殿し、再溶解したサンプルを用いた。ペプチド消化後に安定同位体試薬で標識し、LC-MS/MSで解析した。約700タンパクが同定され、健常人、軽症、重症の順に2倍以上に増加を示したタンパクを候補分子とし、約30タンパクに絞り込んだ。これらの臨床的有用性の検証が今後必要である。

筋炎特異的抗体(MSA)を網羅的に解析した結果、MSAサブグループによって臨床的表現型や治療反応性、予後が大きく異なるため、診断時のMSA測定が治療戦略決定のために重要であることが示唆された。LC-MS/MSを用いたショットガンプロテオーム解析によって、CD163分子やキチナーゼ3様タンパク1(YKL-40)などが候補分子として挙げられた。患者血清で検証したところ、いずれも本疾患群の重症度や疾患活動性、予後と関連し、新規バイオマーカーとなる可能性が示唆された。今後は検体の収集を続け、気管支肺胞洗浄液よりも複雑な分子プロファイルを形成している血清や病理組織を用いたプロテオーム解析を予定している。呼吸器内科学今年度は、筋炎特異的抗体やYKL-40などのバイオマーカーに関する研究や、血清プロテオーム解析に関しては実験系の確立や検体収集が中心となっており、予定していた血清の網羅的プロテオーム解析は次年度に行う方針としたため。次年度の血清網羅的プロテオーム解析に用いる予定である。
治療遺伝子を用いた腰痛に対する低侵襲治療システムの開発

腰痛の原因のひとつに椎間板変性がある。本研究では腰椎椎間板の変性過程を解明することにより、遺伝子治療による新たな腰痛治療法について研究を行った。椎間板の変性モデルを作成し、椎間板の変性過程において、変性を促進する特定の遺伝子が発現していることを明らかにした。これらの遺伝子の発現を抑制し、さらに椎間板器質を再生させる遺伝子を導入することにより、最小侵襲での腰痛治療の開発を可能にした。(1)椎間板への遺伝子導入本研究では、臨床応用可能なより安全で効率の高い遺伝子導入法の開発を行い、その手法を応用して治療遺伝子を椎間板内に導入することにより変性椎間板を再生させることである。そのために超音波コントラスト法による椎間板への遺伝子導入法を応用する。この方法を用いれば、安全かつ簡便に椎間板内への治療遺伝子の導入が可能になりうる。さらにRNA干渉法と呼ばれる新しい手法を椎間板に応用し、椎間板の変性に関連する負の要素(遺伝子発現)をブロックすることにより、効率よく椎間板の再生を促進させることを目的とする。(2)椎間板変性モデルの作成臨床応用を見据え、椎間板変性疾患モデルを作成し、遺伝子導入後の変性椎間板組織の再生をMRIにより客観的に評価する。(3)低侵襲治療システムの構築椎間板変性モデルを用いて、異化遺伝子の発現を抑制するsiRNAと椎間板の基質を合成する遺伝子を導入し、変性椎間板の再生を客観的に確認する。これらの結果を総合して、安全で長期的に最も有効となりうる低侵襲腰痛治療法を開発する。研究1:椎間板への遺伝子導入の研究SDラット尾椎椎間板から髄核を採取し、酵素処理によって細胞を分離、培養した。標識遺伝子としてGFPあるいはLuciferase(蛍&海シイタケ)を用い、培養細胞に上記の標識遺伝子をコードするplasmidを導入した。さらに、ラット尾椎椎間板にマイクロシリンジを用いてmicro-bubbleと標識遺伝子をコードするnaked plasmidの混合液を注入した。その後超音波を照射することで遺伝子を導入した。標識遺伝子としてはGFPあるいはLuciferaseを用いた。超音波を照射することで比較的高い効率で遺伝子導入が可能であることが判明した。研究2:RNA干渉を応用した内因性遺伝子の発現抑制実験SDラット尾椎椎間板の培養細胞に蛋白分解酵素(MMP-3)遺伝子をブロックするために同じsiRNAをコードするplasmidを同様の方法で導入した。1週間後、内在性MMP-3遺伝子の発現が特異的にdown regulateされたことが確認できた。長期間の調査では、約8週間にわたって、RNA干渉の効果が続くことが確認できた。さらに、ラット尾椎椎間板に標識遺伝子をコードするnaked plasmidの混合液を注入し遺伝子を導入した。次に標識遺伝子をブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを、同様の方法で先述のplasmidとともに椎間板へin-vivo導不し、標識遺伝子の発現がdown regulateされた。研究3:椎間板変性モデルの作成SDラットの尻尾に椎間板に創外固定器を装着し、持続的に圧迫を加えて椎間板変性モデルを作成した。約1週間の圧迫により椎間板の変性をMRIと病理組織標本により確認できた。MMP-3などの蛋白分解酵素の発現を経時的に調査している。1)変性椎間板モデルの作成と変性機序の解明:ラットの尾椎の椎間板に創外固定器を装着し、持続的に圧迫させることで椎間板の変性モデルを作成した。1週間の持続的な圧迫により椎間板変性が起こることを組織学的に確認した。経時的に蛋白分解酵素(MMP-3)の発現を調べると、MMP-3遺伝子の発現が上昇していることが圧迫後2週より確認できた。2)RNA干渉法の応用:RNA干渉方法を用いて椎間板変性に関連する負の要素(MMP-3,Fas-Lなど)の遺伝子の発現をブロックすることで変性椎間板の遺伝子治療への有効性を検討した。現在までに報告されているcDNA配列から標的とする遺伝子発現を抑制するためのsiRNAをデザインし、このsiRNAをコードするplasmidを作成、超音波コントラスト法により椎間板内に遺伝子導入した。次いで椎間板変性に関与していると考えられるMMP-3とFas-Lの発現を抑制するためにデザインしたsiRNAを導入した。SDラット尾椎椎間板の培養細胞にMMP-3遺伝子をブロックするために同じsiRNAをコードするplasmidを導入すると内在性MMP-3遺伝子の発現が特異的にdown regulateされたことが確認できた。一方、in vivoにおいてMMP-3をブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを導入するもMMP-3遺伝子の発現はdown regulateされなかった。これは椎間板における内在性MMP-3の量が少ないためと考えられた。しかし、Fas-LをブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを導入するとFas-L遺伝子の発現は有意にdown regulateされた。

この結果からsiRNA法を応用してFas-Lの発現を抑制することにより、椎間板変性の進行を抑制させることができる可能性が示唆された。治療遺伝子を用いて変性椎間板を再生させることで椎間板性腰痛を治療することを目的とした研究を行ってきた。昨年度に引き続きcDNA配列から標的とする遺伝子発現を抑制するためのsiRNAをデザインし、このsiRNAをコードするplasmidを作成、ラット尾椎の椎間板内に超音波コントラスト法により遺伝子導入した。siRNAによる特定遺伝子の発現抑制効果は24週間という長期間に認められた。この成果は、Eur Spine J(online14Jan,2009)に報告し掲載された。この手法により椎間板変性に関係している内在性のFas-Lをブロックすることに成功し、椎間板変性の進行を抑制させることができる可能性が示唆された。続いて、椎間板の圧迫による変性モデルを作成し、X-P,MRIによりモデルの妥当性を証明した。さらに1型コラーゲンの上昇やアグリカン、2型コラーゲンの低下も確認した。次に,本モデルでの圧迫群では、椎間板での蛋白及びmRNAレベルでのMMP-3の経時的な進行性の発現上昇が確認されるとともに他のMMP群及びADAMST群でも発現上昇が確認され、同化遺伝子群に比べ異化遺伝子群が上昇する不均衡が経時的に増大することが判明した。以上のことから異化遺伝子の発現上昇が椎間板変性の問題であることが明らかになり、この成果は昨年度の学会において発表した。このモデルにより作成された変性椎間板内に、変性を促進させる異化遺伝子をコードするsiRNAを導入し、変性の抑制と再生に対する効果について研究を継続している。腰椎椎間板の変性過程を解明することにより、治療遺伝子を用いた新たな腰痛治療法について研究を行ってきた。昨年度までの成果により椎間板の圧迫による変性モデルを作成し、椎間板の変性過程において、椎間板での蛋白及びmRNAレベルでのMMP-3の経時的な進行性の発現上昇が確認された。また、他のMMP群及びADAMST群でも発現上昇が確認され、同化遺伝子群に比べ異化遺伝子群が上昇する不均衡が経時的に増大することが判明した。以上のことから異化遺伝子の発現上昇が椎間板変性の問題であることが明らかになり、この成果は英語論文(J Orthop Res, in press)において発表する予定である。siRNAにより異化遺伝子を導入することにより変性を抑制する方法については現在研究である。本年度は長寿因子Sirtl(sirtuin-1)が髄核細胞内にも発現していることを初めて報告した。年齢の増加とSirtl発現量に有意な相関が認められ、変性度の高い椎間板ではSirtlの発現量が多く、これを添加することにより低栄養、低酸素条件下で髄核細胞の細胞活性が上昇したことから、変性している椎間板においてSirtlが有益な作用を及ぼしていることを見出し報告した。siRNAの導入により椎間板変性を抑制し、Sirtlの刺激により細胞活性を上昇させることにより変性椎間板再生による最小侵襲での腰痛治療が可能になると考えられる。