hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分解定理に基づく流体及び電磁気現象の統一的解析方法の展開

磁気流体力学方程式の定常的境界値問題に対して,我々の提出した分解定理に基づく解析手法を適用しその実効性と問題点を明らかにしました.具体的には,非斉次境界条件下での弱解の存在定理を示しましたが,その中でNavier-Stokes方程式に対して用いてきた分解定理に基づく解析手法の問題点が幾つか明らかになり,今後の研究課題が明確になりました.更に,定常解の安定性解析にも分解定理に基づく解析手法が有効であることを示唆する結果を得ることもできました.分解定理に用いた解析手法を流体力学及び電磁気学に現れる具体的問題に適用しその実効性と克服すべき問題点を明らかにすることを目的に,以下の研究を行いました.1.昨年度得た定常磁気流体力学方程式の非斉次境界値問題に関する研究結果において,境界条件の設定が物理学的観点から不自然であることが分かったので,その修正を行いました.具体的には,オームの法則と組み合わせることにより,磁気流体力学方程式に(見かけ上の)電場を取り入れ,境界条件を電場の接線成分と磁場の法線成分及び速度場に課す形に設定し直しました.このことにより,物理的にも自然な非斉次境界値問題となりました.次に,この非斉次境界値問題の弱解の存在を以下の手順で示しました:(1)接線方向トレースからなる空間の完全な特徴付けを行うことにより,電場の接線成分に対する境界データの函数解析的取り扱い方法を明確にしました.(2)(1)の結果を用いて適切と思われる弱解の定義を与えました.(3)弱解に関連する弱形式のcoercivenessを示し,弱解の存在を示しました.その際,領域に対する不自然な制限を除く為には,従来の分解定理を若干改良したものを磁場評価において適用すれば良いことが分かりました.更に,磁場を含む非線型項に対しては,流体力学において有効であったcut-off関数とHardyの不等式による評価法が適用できないことが分かり,Hardyの不等式を経由しない新たな評価法を導入しました.2.領域および解空間に適当な対称性を課した時の定常Navier-Stokes方程式に対する非斉次境界値問題について考察しました.具体的には,調和ベクトル空間の自明性と上記問題に対する存在定理の関係を統一的に明らかにする試みを行いました.磁気流体力学方程式の定常的境界値問題に対して,我々の提出した分解定理に基づく解析手法を適用しその実効性と問題点を明らかにしました.具体的には,非斉次境界条件下での弱解の存在定理を示しましたが,その中でNavier-Stokes方程式に対して用いてきた分解定理に基づく解析手法の問題点が幾つか明らかになり,今後の研究課題が明確になりました.更に,定常解の安定性解析にも分解定理に基づく解析手法が有効であることを示唆する結果を得ることもできました.分解定理に基づく解析手法を流体及び電磁気現象に現れる具体的な問題に適用することにより、その実効性と問題点を見極める為に、次の研究を遂行しました。1.流体及び電磁気現象に現れる応用上も重要な磁気流体力学の方程式に対する非斉次境界値問題に対して以下の点を明らかにしました:物理的にも妥当な非斉次境界条件下での定常解の存在定理を、我々の提出したベクトル場の分解定理(Hodge分解定理)に基づく解析を行うことにより示しました。このことにより、分解定理の具体的問題への応用例を新たに与えることができました。2.定常Navier-Stokes方程式に対する非斉次境界値問題の存在定理を考察する際に重要な役割を果たす境界データに対するある拡張条件に関して、以下の実験的考察を行いました:境界データに対する上記の拡張条件と「制限された流量条件」が同値であることを主張する竹下予想を示す為には、各境界成分での圧力値(定数)が異なるDirichlet境界条件を満たす定常Euler流の存在を示せば良いことを確認しました。更に、上記の拡張条件を緩めた「方向づけられた拡張条件」と「制限された流量条件」が同値であることを示す為のある十分条件を与えました。これらの考察により、Dirichlet境界条件を満たす定常Euler流の存在とその圧力の境界値を明らかにすることが本質的であることが分かってきました。3.Navierタイプの境界条件下での2次元有界領域におけるNavier-Stokes流の非粘性極限問題に関しては、半平面における予備的考察を行いましたが具体的な成果を得ることはできませんでした。4.流体力学の数学理論に関する国際研究集会を3月に奈良で開催しました。更に、研究テーマの近い海外研究者を奈良女子大に招聘し、セミナーや研究連絡を行いました。分解定理を用いた解析手法を磁気流体力学(MHD)方程式系に対する境界値問題に適用し,次の点を明らにしました.(1)昨年度の当該研究課題において示した非斉次境界条件下の定常的MHD方程式系の弱解の存在定理を見直すことにより,弱解が存在する為の新たな十分条件である「Maxwell TypeのLerayの不等式」を提出しました.このことにより,Navier-Stokes方程式とMHD方程式の境界値問題としての構造の違いが明確になりました.(2)上記(1)で得た定常解の安定性解析を行いました.具体的には,「速度場及び電磁場に対する境界データ全てが十分小さいときの定常解は,任意の初期擾乱に対してエネルギーノルムに関して指数安定である」ことを示しました.

証明は,定常解の周りで線型化して得られる初期境界値問題に対してエネルギー評価法を適用することにより行いました.(3)(2)で得た安定な定常解は,境界データ全てを小さくした場合のものなので,解それ自身も「小さい」ものとなっています.従って,「大きな安定定常解」を見つける研究を引き続き行いました.その結果,考えている領域上の調和ベクトルでその接線成分が境界上で0(ゼロ)となるもの全体の成す空間がトリビアルでない場合(例えばトーラスの内部領域を考えた場合)は,「大きな安定定常解」を構成できることを示しました.証明では,最近発表されたN.Kanbayashi, H.Kozono and Okabe (J. Math. Anal. Appl., Vol.409 (2014), 378-392)と類似の議論を用いました.この結果は,領域の位相的特性と「大きな」安定定常解の存在を結びつけた点で,興味深いものと考えています.偏微分方程式論研究実績の概要で述べた定常磁気流体力学方程式の非斉次境界値問題に対する研究により,電磁場の効果を考慮した場合には,流体力学に現れる方程式に対して従来有効とされてきた方法が適用できなくなるような電磁現象固有の問題点が現れることが明らかになってきました.特に,定常磁気流体力学方程式に対する解析を困難にしている点の一つである磁場と速度場データに関連する項の評価においては,定常Navier-Stokes方程式に対して有効であったHardyの不等式を用いた方法は適用できないことが分かりました.現在までのところ,既存のいくつかの結果を組み合わせることによりHardyの不等式を経由しない方法でこれらの項を評価することが出来ましたが,得られた存在定理においては,速度場データの法線成分が境界上で各点的に0となるというかなり強い条件を課す必要が出てきました.この条件が電磁現象を考慮する際自然に現れる制限なのかどうかは不明です.また,領域に対する不自然な位相的制限を除く為には,我々がこれまで用いてきたHelmholtz-Weyl分解におけるベクトルポテンシャルの属する空間を改良すれば良いことも明らかになりました.このように,当該年度の研究においては,分解定理に基づく流体及び電磁気現象の統一的解析方法の展開に向けての新たな課題と知見が得られたので,研究目的の達成度は「おおむね順調に進展している」と判断しました.磁気流体力学方程式に対する非斉次定常解の存在定理を示すことにより、分解定理を用いた解析手法の有用性を示すことができたことは、本年度の成果の一つと考える。また、定常Navier-Stokes方程式の非斉次境界値問題に対する竹下予想の考察から、Dirichlet境界条件を満たす定常Euler(弱)流の存在とその性質(特に境界における圧力値)の解明がポイントとなると確認できたことも、重要な成果である。一方、コリオリ力を考慮した定常Navier-Stokes方程式の非斉次境界値問題およびもうひとつの研究テーマである非粘性極限問題については、当初計画していた結果は得られなかった。従って、研究目的の達成度は「やや遅れている」と評価した。1.昨年度に得られた定常磁気流体力学方程式の非斉次境界値問題に対する存在定理における速度場データに対する条件が適切なものかを検討します.2.上記存在定理で得られた定常解の安定性と滑らかさに関する考察を行います.
IP3受容体ダイナミクスによるシナプス可塑性制御機構の解明

神経細胞では、小胞体膜上のカルシウム放出チャネルであるIP_3受容体タイプ1(IP_3受容体1)からのカルシウム放出が様々な神経活動に重要な役割を持っている。IP_3受容体1が多く発現している小脳プルキンエ細胞では、スパイン(棘突起)内で局所的に起こるIP_3受容体1からのカルシウム放出が、長期抑圧の誘導に関与していることが知られている。しかし、どのように局所的なカルシウム放出が制御されているかは明らかになっていなかった。そこで、私はIP_3受容体1の密度が神経活動依存的にダイナミックに変化し、それが局所的なカルシウム放出に関わっているのではないかと予想し、その解明を試みた。IP_3受容体1のスパインにおける動態を明らかにするために、小脳スライスに遺伝子銃を用いてGFPを融合したIP_3受容体1(GFP-IP_3受容体1)を発現させ、蛍光退色回復法により、動態を観察した。その結果、プルキンエ細胞のスパインにおいて、IP_3受容体1の拡散はアクチン骨格により制御されていることを明らかにした。また、IP_3受容体1の動態が神経活動依存的に変化するかどうか明らかにするために、グルタミン受容体のアゴニストで刺激した所、IP_3受容体1の拡散が遅くなることが分かった。またこの刺激によりスパインにおけるアクチン骨格が増加することも明らかにした。これよりスパインにおいて神経活動依存的にIP_3受容体1の動態が変化し、その変化にはアクチン骨格が関わっている可能性が示唆された。
コメのヒ素濃度を低下させる新規変異遺伝子の機能解明

玄米のヒ素濃度が低下したコシヒカリ変異体las1とlas3について野生株とのヒ素分布の違いを明らかにするため、組織別にヒ素濃度を測定した。どちらも玄米のみならず植物体地上部の広範囲でヒ素濃度が低下していることがわかり、両変異体とも土壌から地上部へのヒ素の移行が減少していることが示唆された。また、las1が幼植物体でも低ヒ素形質を示した一方でlas3の幼植物体は低ヒ素形質を示さなかったことから、両変異体の低ヒ素化メカニズムが異なることがわかった。las1の低ヒ素形質と連鎖する変異が生じた遺伝子の野生型をlas1に導入し発現させた結果、玄米ヒ素濃度が野生型と同程度に変化し、相補性が認められた。las3の低ヒ素形質と連鎖する変異が生じた酵素遺伝子について複数のallele変異体を入手し分析した結果、この酵素活性を低下させる変異をもつallele変異体では玄米ヒ素濃度の低下が認められた。以上の実験から、これらの遺伝子に生じた変異が低ヒ素形質の原因であることが遺伝学的に証明された。las1の原因遺伝子がコードする膜タンパク質LAS1にGFPを融合し、蛍光観察によりイネにおける細胞内局在を調べた結果、LAS1は根において原形質膜に極性をもって局在することがわかった。las1では、LAS1の膜局在に必要なタンパク質ドメインが変異により欠損していた。今後、植物体におけるタンパク質の量や局在をさらに詳細に解析するため、las1とlas3の原因遺伝子がコードするタンパク質を特異的に認識する抗体を作製した。平成30年度は、本研究推進の基礎となる課題として、元素測定によるヒ素の挙動把握と相補性試験やalleleの解析による原因遺伝子の証明を計画していた。年度内にこれらを全て達成し、次年度以降の計画に前倒しで取り組み始めた。今後は、原因遺伝子産物の詳細な特徴づけを進める。また、原因遺伝子のパラログ遺伝子についても注目し、変異体を入手または作出し形質を調べる。得られた情報から変異体が低ヒ素形質を示すメカニズムについて仮説を立て、実験的に検証する。当初の計画よりも安価で入手できた消耗品があった。また、当初に計画した実験(組織切片の作製)の目的をより安価な新しいアプローチ(組織透明化等)で達成できる見込みが生まれた。これらの理由により生じた次年度使用額は、原因遺伝子産物の解析に伴い新たに必要となる実験への対応に充てる。
酵素機能実現を目指したαーラクトアルブミンの遺伝子工学的改変

αーラクトアルブミン(αーLA)は乳糖合成酵素の修飾サブユニットであるが、直接酵素活性は示さない。このαーLAを加水分解酵素であるC型リゾチ-ムとの構造相同性に基づき遺伝子工学的に改変して酵素機能の実現を目指している。平成2年度に得られた研究実績の概要は次の通りである。1.αーLAの機能改変;リゾチ-ムの活性部位とほぼ相同な部位がαーLAにも存在しているが、リゾチ-ムのAla107はαーLAではTyrに置換されており糖残基との結合を阻害していると予想されている。またリゾチ-ムで基質の糖残基の結合に重要な役割をはたしているTrp62はαーLAではIleである。そこで、αーLAのTyr107をAlaにIle62をTrpに部位指定突然変異法で変換した。改変タンパク質は大腸菌で発現させ、精製及び巻戻し操作の後、リゾチ-ムの基質類似体を固定化した親和性クロマトグラフィ-を用いて分析した。その結果この改変αーLAは糖残基と特異的に相互作用をすることが示唆され、酵素機能実現の第一歩となる可能性がある。2.αーLAの酵母での分泌発現系;組換体αーLAを作製するためには大腸菌での大量発現系を利用しているが、この系では作製したタンパク質は不溶性顆粒となるため、可溶化、精製後、巻戻し操作が必要であり大変煩雑である。そこでより効率的な発現系として酵母での分泌発現系を確立した。この系ではヤギαーLAのシグナルペプチドは正しくプロセシングされ成熟型タンパク質として培地中に分泌される。培地中から精製した組換体αーLAのアミノ酸配列及び乳糖合成促進活性は天然型タンパク質と完全に一致していた。
ヴァイマール期ジードルンクを糸口としたモダニズム住宅の国際性と地域性に関する研究

ヴァイマール共和国時代のドイツで建設されたジードルンク(住宅団地)の主要な事例を把握し、それらを構造・構法・材料・設備・平面計画・建築表現の諸点から比較分析することで、ヴァイマール期のジードルンクに共通する一般的な特徴と地域的な特徴の考察を進めた。さらに同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の建築家の住宅計画を、1929年の年のCIAM「生活最小限住居」展などを題材として調査することで、モダニズム住宅の国際性の一端を解明することを試みた。本研究の目的は、(1)ヴァイマール期ドイツで建設されたジードルンク(住宅団地)の主要な事例を、構造・構法・材料・設備・平面計画・建築表現などの諸点から比較分析し、その建築に見られる普遍的・国際的な性格と地域的な多様性との両面を明らかにすること(2)さらに、同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の住宅計画を比較対象に加え、その特徴を分析することで、モダニズム住宅の国際性と地域性の一端を明らかにすること(3)以上の考察を通してモダニズム住宅の多様な側面を検討し、その意義を再評価することである。初年度である平成27年度は、当初計画通り(1)を中心に研究に取り組んだ。日本において資料の収集と読み込みを進め、年度後半に約2週間の現地調査を実施した。現地調査では、主に北・東部ドイツのヴァイマール期ジードルンクの事例を視察し、資料収集、写真撮影、関係者からのインタビューを行った。その結果、平成27年度以前に調査した事例とあわせてドイツの主要なジードルンクはほぼ訪問できた。調査ではジードルンクの視察と並行して、同時期に建設された住宅建築の視察も可能な限り試みた(例えばハンブルクのK.シュナイダー、旧東独地域のH.v.d.ヴェルデの作品など)。さらに(2)のテーマの端緒として、プラハ(チェコ)、ウィーン(オーストリア)を訪ね、モダニズム期の住宅建築を視察し、資料収集、写真撮影を行った。これら現地調査の成果をもとに、調査後は主にヴァイマール期ドイツのジードルンクの総合的な比較考察を進めている。本研究テーマと関連する当該年度の具体的な成果としては、フランクフルトのジードルンクの構法に関する口頭発表、ミース・ファン・デル・ローエのモダニズム住宅に関する論文がある。さらに今回の現地調査で得られた知見をもとに、ライプツィヒのジードルンク・ルントリンクに関して平成28年8月に口頭発表の予定である。これまでの研究においてヴァイマール期ドイツに建設された主要なジードルンクの訪問調査および資料収集がおおむね完了しており、ジードルンク建設の全般的な傾向が把握できる状態になってきた。現在は、個別の事例に関するケーススタディの形でその成果のアウトプットを続けており、今後もそれを継続することで、ヴァイマール期ジードルンクの全体像の提示に近づけていきたいと考えている。また、本研究テーマのもうひとつの課題である「同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の住宅計画との比較」についても、平成27年度はチェコ、オーストリアという近隣国の事例を視察し、知見を得ることができた。引き続き周辺国の事例調査を行うことで、ヴァイマール期ドイツの住宅計画の相対的な把握を試みていきたい。本研究の目的は、1.ヴァイマール期ドイツで建設されたジードルンク(住宅団地)の主要な事例を、構造・構法・材料・設備・平面計画・建築表現などの諸点から比較分析し、その建築に見られる普遍的・国際的な性格と地域的な多様性との両面を明らかにすること2.さらに、同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の住宅計画を比較対象に加え、その特徴を分析することで、モダニズム住宅の国際性と地域性の一端を明らかにすること3.以上の考察を通してモダニズム住宅の多様な側面を検討し、その意義を再評価することである。2年目にあたる平成28年度は、当初計画通り、1.と並行して、2.にも取り組んだ。日本において資料の収集と読み込みを進め、夏期に約2週間の現地調査を実施した。現地調査では、最初、ドイツとの比較対象国であるベルギー(ブリュッセル)、フランス(パリ、ボルドー近郊ペサック、マルセイユ)、スイス(チューリヒ)を訪問し、ジードルンクおよび近代住宅の視察を行い、資料収集も進めた。続いてドイツに移り、当該年度の中心テーマであるシュトゥットガルトのヴァイセンホーフ・ジードルンクの調査と資料収集を行った。シュトゥットガルト市史料館とチューリヒ工科大学建築史料室ではこのジードルンクに関する一次資料を得ることができた。最後にミュンヘンの図書館で補足の資料収集を行った。これら現地調査の成果をもとに、調査後は資料の読み込みや翻訳、およびヴァイマール期ドイツのジードルンクの総合的な比較に取り組んだ。本研究テーマと関連する当該年度の具体的な成果としては、ケーススタディの一つとして、ライプツィヒのジードルンク・ルントリンクに関する口頭発表を平成28年8月の日本建築学会大会で行った。さらに、1.の成果として、ヴァイマール期ドイツのジードルンクの共用施設(洗濯棟)に関する研究を本年7月に口頭発表する予定である。これまでの研究においてヴァイマール期ドイツに建設された主要なジードルンクの訪問調査および資料収集がおおむね完了しており、ジードルンク建設の全般的な傾向が把握できる状態になっている。今後も個別の事例に関するケーススタディを継続するとともに、包括的な考察を進め、ヴァイマール期ジードルンクの全体像の提示にさらに近づけていきたい。

また、本研究テーマのもうひとつの課題である「同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の住宅計画との比較」についても、平成28年度はベルギー、フランス、スイスという近隣国の事例を視察し、新たな知見を得ることができた。さらに1920年代のモダニズム住宅の国際的な舞台となったシュトゥットガルトのヴァイセンホーフ・ジードルンクについて、現地での建築調査と資料収集を進めることができた。引き続き周辺国の事例調査を行うことで、ヴァイマール期ドイツの住宅計画の相対的な把握を進めていきたい。本研究の目的は、(1)ヴァイマール期ドイツで建設されたジードルンク(住宅団地)の主要事例を構造・構法・材料・設備・平面計画・建築表現などの点から分析し、建築に見られる普遍的・国際的な性格と地域的な多様性との両面を明らかにすること(2)さらに同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の住宅計画を比較対象に加え、その特徴を分析することで、モダニズム住宅の国際性と地域性の一端を明らかにすること(3)以上の考察を通してモダニズム住宅の多様な側面を検討し、その意義を再評価することである。最終年度も当初計画通り、(1)と(2)に並行して取り組んだ。日本において資料の収集と読み込みを進め、夏期に約2週間の現地調査を実施した。現地調査では、ドイツのジードルンクに大きな影響を与えたイギリス(ロンドン)を訪問し、近代住宅と田園都市事例の視察を行った。続いてドイツに移り、これまで調査を進めてきたベルリン、ハンブルク、フランクフルトのジードルンクに関する補足調査を実施した。加えてヴィッテンベルク、ゴータ、ブラウンシュヴァイク、デュイスブルクなどの未見のジードルンクを見学した。さらに当該年度のテーマである第2回CIAM会議の「生活最小限住居展」に関する資料調査をフランクフルト市史研究所で実施した。当該年度の成果としては、ハンブルクのヤレシュタットに関する論文を発表し、ヴァイマール期ドイツのジードルンクの共用施設(洗濯棟)に関する口頭発表を行った。また、バート・デュレンブルクの大ジードルンクに関する論文を執筆し、2018年6月に掲載予定である。さらに生活最小限住居展に関する口頭発表を同年9月に予定している。ドイツのモダニズム住宅からの影響が窺える日本の建築事例として、厚木中央通り防災建築街区に関する論文を執筆したことも付記したい。3年間の調査・資料収集の成果を総合的にとりまとめるのが今後の課題である。ヴァイマール共和国時代のドイツで建設されたジードルンク(住宅団地)の主要な事例を把握し、それらを構造・構法・材料・設備・平面計画・建築表現の諸点から比較分析することで、ヴァイマール期のジードルンクに共通する一般的な特徴と地域的な特徴の考察を進めた。さらに同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の建築家の住宅計画を、1929年の年のCIAM「生活最小限住居」展などを題材として調査することで、モダニズム住宅の国際性の一端を解明することを試みた。今後は、当初の計画に従って、「研究実績の概要」に記した(1)(ヴァイマール期ドイツで建設されたジードルンクの比較分析)と並行して、(2)(同時期ドイツと影響関係をもった周辺国の住宅計画との比較)に取り組む予定である。平成28年度は、当初計画通り「シュトゥットガルトのヴァイセンホーフ・ジードルンク」に関する調査・考察を中心に進める。
心不全患者におけるNeprilysin濃度決定因子および予後への影響に関する研究

今年度は心不全患者を中心に血液サンプルの採取、および臨床データの収集はおおむね順調で有り200名程度の患者の末梢血採血および50名程度の冠静脈洞および動脈、大腿静脈の血液サンプルを収集することが出来た。また拡張型心筋症に関しては70名程度の予後調査を含めたデータセットを構築し、NEP濃度を測定し解析がすぐに行えるようなデータセットを作成済みである。症例の選定および検体の採取は順調に進んでいるが、信頼性のおける血清NEP測定をどの測定キットで行うかを検討しているため。昨今論文発表用いられているNEP測定のELISAキットとして、RayBio社; Human Neprilysin ELISA KitおよびHuman Neprilysin DuoSet ELISA DY1182(R&D Systems)があり、どのキットが信頼性があるのか検証を行い、現在までに集めた200検体以上の血液サンプルを測定し、仮説が実証されるか検証を行う。我々はB型ナトリウム利尿ペプチド(BNP)の分解に関連するNeprilysin(NEP)濃度がどのような因子によって規定されているか、心臓から放出されているのか、血行動態やBNPの値と相関があるか予備検討を行った。対象は13名の心不全患者。冠静脈洞、大動脈基部、大腿静脈の3カ所より採血を行い、血清NEP濃度を測定した。2名は測定感度以下であり11名で検討を行った。大腿静脈でのNEP濃度は中央値で198.8 pg/mlであるが、冠静脈洞(171.3 pg/ml)と大動脈基部(207.5 pg/ml)の血清NEP値と有意差はなかった。今回の検討でBNPや血行動態を含め、NEP濃度と相関する因子は確認できなかった。冠静脈洞のNEP濃度が大動脈基部より高値である(心臓からNEPが分泌されていると考えられる)症例は4名であったが、それを規定する因子については症例数が少なく検討できていない。2017年に収縮不全心不全では末梢血管の静脈血と比較して、冠静脈洞におけるNEP濃度上昇が見らられたことから、左室収縮力が低下した心臓からNEPが産生されるという内容の論文が報告された。我々も左室駆出率が保持されていた症例と低下していた症例の2群に分けて心臓からのNEP産生の有無を検討したが有意な結果は確認できなかった。今後症例数を増やしたり、左室駆出率の低下した症例に対象をそろえるなどを行い上記の検討を進めていく予定である。患者の選定、検体の集積はおおむね順調であるが血清Neprilysin測定を行うELISAキットの安定性の問題や広く研究者が使える信頼性のおける測定系が十分に確立されておらず、どのような方法で血清Neprilysin濃度を測定するか。それともNeprilysin活性を測定するべきなのかを検討中である。多岐にわたる心不全の原因疾患の中で対象を拡張型心筋症に対象を絞るなどして患者群をそろえることで患者側の要因をなるべくそろえるようにすると共にさらに症例数を増やしていき研究目的が達成できるように研究を進めていく。十分な症例が蓄積されたら、まとまった症例の血清Neprilysin濃度を測定し、血清Neprilysin濃度に寄与する因子や予後に与える影響を検討する。2017年に心臓移植を行った症例において心臓からNeprilysinが分泌されているという報告がなされている。そのような重症患者においての検討は困難ではあるが、より重症な症例において冠循環中に放出されるNeprilysinが増加するのかも知れない。この点を明らかにできるように患者選択を行いたい。血清Neprilysin濃度を測定するためのELISAキット購入を見送ったため物品費が予想よりも低額であった。血清NEP測定のためのELISAキットを購入しなかったため。
放射線曝露ヒト造血細胞の血球産生機能回復を促進する至適サイトカインの作用

研究課題「放射線曝露ヒト造血細胞の血球産生機能回復を促進する至適サイトカインの作用」の平成12年13年度における研究の結果、以下の点が明らかになった。2.ヒト臍帯血CFU-Megのうちその60%70%は未熟なCFU-Megであり、また分化が進んだ成熟CFU-Megに比べより放射線感受性が高い。一方、ヒト末梢血CFU-Megはその多くが成熟CFU-Megであるが、末梢血CFU-Megは臍帯血CFU-Megに比べ放射線感受性が高い。4.放射線照射ヒト臍帯血CD34陽性CFU-Megに対するTPOとSCFの併用による放射線障害軽減作用は、細胞内ERKを活性化し、カスパーゼ-3に依存するアポトーシスを抑制する事に起因している。5.ヒト末梢血CD34陽性CFU-Megに対するTPOとIL-3の併用による放射線障害軽減作用は、JAK/STAT系の情報伝達系が大きく関与しており、PI3-kinase関連シグナルの関与は低い。研究課題「放射線曝露ヒト造血細胞の血球産生機能回復を促進する至適サイトカインの作用」の平成12年度における研究の結果、以下の点が明らかになった.2.ヒト臍帯血CFU-Megのうち,大型の巨核球コロニーを形成する未熟なCFU-Megは,分化が進んだ成熟CFU-Megに比べより放射線感受性が高い.4.TPOとSCFの併用による放射線照射ヒト臍帯血CD34陽性CFU-Megの障害軽減作用は,細胞内ERKを活性化し,カスパーゼー3に依存するアポトーシスを抑制する事に起因していることが示唆された.5.カスパーゼカスケードを阻害する事で,照射CD34陽性CFU-Meg増殖を有意に回復させた.特にカスパーゼー8,9,とカスケードの上流での阻害が有効である事が示唆された.6.ヒト末梢血CFU-Megはその多くが成熟CFU-Megであるが,末梢血CFU-Megは臍帯血CFU-Megに比べ放射線感受性が高い.7.放射線に曝露された末梢血CFU-Megに対し,TPOとIL-3の組合せが最も強い放射線障害軽減・修復作用を示した.研究課題「放射線曝露ヒト造血細胞の血球産生機能回復を促進する至適サイトカインの作用」の平成13年度における研究の結果、以下の点が明らかになった.1.放射線に曝露された末梢血CFU-Megに対し,TPOとIL-3の組合せが最も強い放射線障害軽減・修復作用を示した.2.ヒト末梢血CD34^+CFU-Megに対するTPOとIL-3による放射線防護相乗効果は、JAK/STAT系に対する阻害剤AG-490で消失したことから、JAK/STATの情報伝達が大きく関与している可能性が示唆された。3.PI3-kinaseに対する阻害剤wortmanninは、TPOとIL-3の相乗効果に影響しなかったことから、PI3-kinase関連シグナルの関与の可能性は低いものと考えられる。放射線防護剤として開発され、現在はガン化学療法の副作用軽減の目的で、欧米で臨床応用されているamifostine(WR-2721)のヒト臍帯血CD34^+CFU-Megに対する作用を検討し、以下の結果を得た。1.Amifostineは、TPO存在下ヒト臍帯血CD34^+未熟CFU-Megに作用し、細胞増殖促進作用を示す。2.Amifostineは、TPO刺激CFU-Megの成熟を促進する可能性が示された。3.Amifostineは、TPO刺激臍帯血CD34^+CFU-Megの放射線感受性を低下させ、巨核球・血小板造血系に対する防護効果が明らかになった。
地球内部物質のレオロジィ

地球や惑星を構成する物質のレオロジイは1970年代から実験的に研究されはじめたが、1980年代から精密なクリープ実験がMIT,ANU,UCSA,および東京大学グループ(唐戸.鳥海)によって行われはじめた。また、脆性領域での摩擦実験が嶋本.LoganらのTAMグループによって精力的に遂行され、重要な問題として、1、超高圧鉱物の流動特性、2、高圧鉱物の流動則の圧力依存性、3、鉱物の流動則のH2O分圧依存性、4、塑性.脆性不安定性、5、塑性一脆性転移領域での流動に関する構成方程式の確立、6、多相.多結晶体のレオロジイと構造形成、などが浮かびあがった。この総合研究ではおもに超高圧鉱物のレオロジイを第一に計算機実験、第2に転位構造、第3に超高圧変形実験による流動則の確立、さらに多相多結晶体のレオロジイと構造形成の計算機実験がおこなわれた。本総合研究のなかで明かにされたことは、分子動力学法による超高圧かでの結晶転位の導入には極めて高速の計算機と長時間の計算時間を必要とすることである。具体的には200体で500Mfx0.1SECであることから、1000個の粒子系では100Mfで12.5sec/1stepとなる。ここで通常は1000-100000STEPの計算を必要とするので、スーパーコンピューターでさえも1-10日の計算時間を必要とする。したがって、専用の高速計算機をつくることが決定的であることが示された。本研究ではこの目的のために高速のCPUであるインモス社製のトランスピューターT800を5個並列に連結した特殊並列計算機を自作しバックエンドコンピューターとして計算機に組み込んだ。このマシン概要は次図に示されている。この計算機の能力は10Mflops,100MIPSに達する。使用できるOSはparallel fortran(3LCo.)である。この計算機を用いての多体の実験は以下の論文に示されている。本研究では超高圧鉱物であるざくろ石の転位構造に関する研究が進められた。とくに従来研究されていなかった転位の幾何学的性質がようやく決定された。この結果、以上に拡張した転位が観測され、転位の運動が極めて遅くなることの物理的理由の一部が判明した。本年度は次の事業を本研究計画の意図に基づいて行った。1.並列性の高い、4つのシリアルリンクを有する、かつ20MiPs,2MFlopsの実行性能をもつINNOS社T800 25NH_2を5つ並列に連結したパラレルコネクションマシンを設計・制作した。ソフトウェアはパラレルフォ-トランを使用し、ソフトを作成した。対応するインタ-フェイスマシンはPC9801RAである。2.分子動力学法の基本プログラムを北大・河村氏よりサポ-トをうけ,パラレルマシンPMT8システムに移植中である。これはMD法を用いての転位の力学を建設するための実験システムである。

3.超高圧発生装置をもちいてザクロ石岩の合成を行い、ザクロ石岩の微細構造、とくにザクロ石間のレオロジカルに軟いき石の分布、形状について新しい事実が観察された。4.天然のいちじるしく変形したかんらん岩中に含まれているザクロ石とエクロジャイトに含まれているザクロ石の転位構造がTEM法により解析され、かんらん石やき石の転位密度に比例したサグロ石の転位密度が初めて示された。またザクロ石の転位が著しくスプリットして部分転位に分解していることが初めて明らかになった。5.超高速衝撃実験によって多結晶体の融解実験が行われ、地震に伴い形成されるシュ-ドタキライトと類似のメルトが形成されることが実験的に実証された。以上の新知見は12月と1月にシンポジウムを開き,関連する分野の研究者を招いての討論は今後の計画推進に展望を与えた。とくに計算機実験ではPMT8のより高速(現在120MIPS)にして、より効果的な実験が可能となる方策が検討された。この総合研究ではおもに超高圧鉱物のレオロジイを第一に計算機実験、第2に転位構造、第3に超高圧変形実験による流動則の確立、さらに多相多結晶体のレオロジイと構造形成の計算機実験がおこなわれた。本総合研究のなかで明かにされたことは、分子動力学法による超高圧かでの結晶転位の導入には極めて高速の計算機と長時間の計算時間を必要とすることである。具体的には200体で500Mfx0.1SECであることから、1000個の粒子系では100Mfで12.5sec/1stepとなる。ここで通常は1000-100000STEPの計算を必要とするので、スーパーコンピューターでさえも1-10日の計算時間を必要とする。したがって、専用の高速計算機をつくることが決定的であることが示された。本研究ではこの目的のために高速のCPUであるインモス社製のトランスコンピューターT800を5個並列に連結した特殊並列計算機を自作しバックエンドコンピューターとして計算機に組み込んだ。このマシンの概要は次図に示されている。この計算機の能力は10Mflops,100MIPに達する。使用できるOSはparallel fortran(3LCo.)である。この計算機を用いての多体の実験は以下の論文に示されている。本研究では超高圧鉱物であるざくろ石の転位構造に関する研究が進められた。とくに従来研究されていなかった転位の機何学的性質がようやく決定された。この結果、以上に拡張した転位が観測され、転位の運動が極めて遅くなることの物理的理由の一部が判明した。本総合研究の効率的な運用を図るために地殻下部の物理過程を研究している研究者との研究内容に関する研究集会を企画した。その結果、多くの地殻下部での物理過程に固体流動と化学反応(鉱物)との結合が本質的に重要であるとの結論に達した。今後の展程の契機となった。この企画に当って旅費の一部を使用した。とくに地殻下部とマントルの固体流動に対する流体と多相であることの影響が大きい事が判明した。また全体系としての流動の挙動は熱の移動によって大きく支配される。そこで現実の地殻下部での変成反応にどれだけ岩石の流動が記録されているかが集中的に議論された。
インドネシアにおける家畜の生産性向上に関する基礎的研究-小型反芻家畜の栄養(無機物栄養)改善について-

一般にインドネシア共和国の畜産・家畜生産についての問題点やその改善に関する情報は主としてジャワ島における状況が中心であり、各種資源の豊富なスマトラ島についての調査研究は極めて少ないのが現状である。本研究では、インドネシア共和国、特にスマトラ島における家畜の生産性を阻害している要因について、同島のパダン市周辺地域における基礎的な調査を行い,中でも小型反芻家畜(ヤギ・メンヨウ)の無機物栄養にその焦点を当てて、改善策について具体的な方向性を見出そうとしたものである。3ヵ年間の調査研究の結果から次のような点が明らかになった。1)パダン市周辺地域(半径100km以内)の7地点から採取した土壌中の無機物含量からかなり狭い地域内であるにもかかわらず,有機物の豊富な比較的新しい部分と,栄養的に低質な年代的に古い土壌まで様々であるが、全般にこの地域の土壌はリン(P)と窒素が不充分であると考えられる。2)パダン市周辺地域における自然牧野草中の栄養成分含量には、際立って家畜に欠乏状態をきたす恐れのあるものは見当たらなかった。しかし、無機物の内鉄の含量は他の熱帯・亜熱帯地域と比較して明らかに高い値を示した。また、比較的高い硫黄含量の影響で銅の吸収率は高い可能性が示唆された。3)パダン市周辺地域の放牧在来ヤギの無機物栄養状態は、血中の含量から見てFeは過剰のようである。また、Cu, Mnの欠乏の可能性のある場所もあり、特に、Seについては地域間の差が大きく、乾季おいて全個体89頭の約40%が欠乏状態で、約24%が過剰の状況であった。血中の各無機物濃度の季節変動について見ると、Ca, S, Zn, Cu, Mo,およびCoにおいて乾季と雨季の間で統計的に有意な差が認められた。4)舎内における飼養試験の結果から、インドネシア、スマトラ島における在来ヤギの自然牧野草主体での飼養において、マメ科飼料木茎葉を蛋白質及び無機物の添加補助飼料として給与することは、自然牧野草の摂取量の増加並びに粗蛋白質・粗繊維の消化率の向上による栄養状況の顕著な改善効果を通して、著しい日増体量の増加が見込まれ、生産性の向上に大いに貢献し得ることが示唆された。多くの発展途上国が位置する熱帯・亜熱帯地域における家畜生産の向上を図るためには、耕種農業副産物の有効利用と地域飼料資源の効率的な開発・利用が重要である。今回得られた研究結果は,それらの地域で豊富に存在するマメ科飼料木を効率よく利用することによって,経済的負担をかけることなく比較的容易に安定した家畜生産の向上を可能にする飼養技術・方策のための貴重な基礎資料となり得るものであると考えられる。

今回得られた研究結果は,それらの地域で豊富に存在するマメ科飼料木を効率よく利用することによって,経済的負担をかけることなく比較的容易に安定した家畜生産の向上を可能にする飼養技術・方策のための貴重な基礎資料となり得るものであると考えられる。初年度の調査に関しては、5月にスタートして、先ず具体的な調査の方法・調査地点などを先方の共同研究者と数回連絡をとり、隔月毎のヤギの血液・放牧草および土壌サンプルの採取の地点を決定した。その後、7月後半に藤原が現地を訪れ、2箇所の調査地域での各種サンプルを採集して日本に持ち帰った。10月には若月が現地に出向き、放牧地の土壌条件などに関する調査を行い、9月に採集した各種サンプルを持ち帰った。11月および平成12年1月の各種サンプル採取は相手側研究者によって行われたが、3月には一戸が現地でサンプル採取を行い持ち帰った。さらに今年5月の各種サンプル採取が終了して初期の予定通りに一年間の調査が完了する。持ち帰ったサンプルの各種分析は鋭意実施中であるが現在のところ断片的な結果が得られているに過ぎない。今年5月のサンプル収集時点ではほぼ大筋は纏まり、次年度の研究室レベルでの実験をはじめるための基礎データが得られるものと考えられる。現時点で得られた結果からは、2調査地域(平野部・山間地)間の主要放牧草の無機物含量における季節間変動にはかなり大きな差異が存在する可能性が示唆されている。また、両調査地域における乾季・雨季での主要放牧草種の変化も明らかになっている。今年度は昨年度に引き続きパダン市周辺地域で収集した、ヤギの主要採食草(自生種)の栄養成分とヤギの血中無機物の分析を行ない次のような結果を得た。1)粗蛋白含量はイネ科草に比べてマメ科草で高く、またイネ科草では乾季と雨季の間にほとんど差はみ見られなかったが、マメ科草では比較的雨季で高くなる傾向であった。2)マメ科草のCa含量はイネ科草のそれに比して高く、一般的な指標としての推奨値を上回った。また、Mg含量では、両草種ともかなり高く推奨値を大きく上回る状況であった。3)Fe含量は両草種とも極めて高く、飼料中に含まれる最大許容量を大きく上回る種もあり、一般的に見られる熱帯・亜熱帯地域のそれらと比較しても高い値であった。4)Se含量は両草種ともに乾季の値に比べて雨季の値は有意に高い状況であった。5)両草種での計算的に求めたCuの吸収率は、S及びMo含量が比較的高い事による影響で、一般的な値よりも低い状況にある事が明らかになった。6)ヤギ(延べ180頭)の血液中無機物含量の測定結果から、雨季に比べて乾季では狭い範囲内ではあるものの、各無機物の血中濃度に明瞭な地域間差がみられ、特にFe濃度において顕著であった。7)血中Se濃度は年間を通じて、特に乾季・雨季に係わらず地域間差が顕著であった。また、血中Se濃度は過剰であると判断される個体が全体の24%あり、一方欠乏状態と判断される個体が全体の40%存在した。8)血中Fe濃度は全個体で過剰臨界値を上回り、このことは上述した採食草中のFe含量が高い事と関連しているものと考えられる。Cu濃度では約20%の個体で正常値以下の値であった。これもまた上述した草中Cuの低い吸収率と関連しているものと考えられる。今年度は、前年度に得られた結果を基に、昨年度にアンダラス大学・畜産学部で行った現地のヤギを用いた舎内での飼養試験・物質出納試験の試料分析とそれらの結果の纏めを行った。年度当初に相手側研究者のLili Warly博士が、日本国際教育協会の帰国外国人留学生短期留学制度により3ヶ月間島根大学に滞在する機会を得たことにより、試料の搬入・分析と最終的な纏めを効率良く実施できた。
経済性を追求した長大吊形式橋梁のための新しいシステムおよび設計法の開発研究

本研究では、経済的な長大吊形式橋梁とそれを支援する設計手法の開発を行っている。吊形式橋梁の双璧である吊橋と斜張橋に着目し、面内荷重に対する耐荷力を明らかにするための材料の非弾性と有限変位を扱う弾塑性有限変位解析法、風による横座屈やダイバージェンス不安定現象を明らかにするための変位依存型の風荷重を扱う有限変位解析手法およびモード座標系を用いたフラッター解析手法と、それぞれの解析プログラムを開発した。特にフラッター解析においては、多数ケーブルの振動がフラッター発振風速に与える影響が考慮できるようにした。また、これらを、従来形状の斜張橋、吊橋のみでなく任意の立体ケーブルシステムが扱えるよう拡張した。これにより、任意の形状をもつ長大吊形式橋梁の静的、動的不安定現象の解析的検討が可能となった。以上の解析手法を用いて、不安定現象をクリヤできる最小の主桁断面をもつ、すなわち最も経済的と考えられる長大斜張橋の開発検討を行った。具体的には、スパン1,400mの斜張橋を対象に、最小断面構成を特定するとともに、断面講成に関すする一般的な設計指標を与えた。次にフラッター風速を最も高くでき、しかも経済的なケーブルシステムの検討を行った。具体的には、スパン2,500mクラスを対象として立体ケーブルシステムや横補剛システムの耐風安定性に与える効果を検討した。その結果、立体ケーブルそのものの効果は少なく、むしろ横補剛システムの効果が顕著となることを明らかにした。上記の構造的な対策とともに、耐風安定化に密接に関係する減衰効果についてそのメカニズムを明らかにし、さらに振動制御方法について検討を行った。21世紀に向かい、我が国において第2国土軸構想が浮上し、そのルート中には湾口、海峡横断の超長大橋の建設が計画されている。その建設にあたっての最大の課題は、より経済的な、つまり建設コストを大幅に低減できる吊形式橋梁の開発である。このことに関連する大きな技術的課題として、安全率の低減の可能性を探ること、また耐風安定性ができる軽量なシステムの開発が挙げられる。本年度は、吊形式橋梁の双璧である吊橋、斜張橋のうち後者を中心に検討を行った。まず主桁の耐荷力評価に着目し、安全率、すなわち世界のコードを対象とした各種耐荷力曲線の差異に起因する耐力の差について検討を行った。そして、桁曲げ剛性が小さい場合、耐荷力曲線の高低の影響が現れること、大きい場合には影響がないことを明らかにした。これは、曲げ剛性を大きい場合、耐力が部材の降伏点に支配されるためである。次に、桁幅の特定を行うために、変位依存形の風荷重作用が考慮できる有限変位解析プログラムを開発した。そして、超長大自定、一部他定式斜張橋の特性を明らかにした。今後、必要最小幅の特定を行う必要がある。最後に、斜張橋、吊橋を対象にフラッター解析プログラムを作成し、1000mを超える長大斜張橋のフラッター特性を検討した。桁断面としては面内の耐力が確保できるものを選んだ。その結果、完成系のみならず架設系においても設計風速を大幅に超える極めて高い風速が得られ、さらなる断面の小型化が可能であることが明らかになった。今後、吊橋や斜張吊橋システムに着目した検討を継続し、軽量なシステムの開発を行っていく予定である。本研究では,経済的な長大吊形式橋梁とそれを支援する設計手法の開発を行っている.吊形式橋梁の双璧である吊橋と斜張橋に着目し,面内荷重に対する耐荷力を明らかにするための材料の非弾性と有限変位を扱う弾塑性有限変位解析法,風による横座屈やダイバージェンス不安定現象を明らかにするための変位依存型の風荷重を扱う有限変位解析手法およびモード座標系をベースとするフラッター解析手法と,それぞれの解析プログラムを開発した.

とくにフラッター解析においては,多数ケーブルの振動がフラッター発振風速に与える影響が考慮できるようにした.また,これらを,従来形状の斜張橋,吊橋のみでなく任意の立体ケーブルシステムが扱えるよう拡張した.これにより,任意の形状をもつ長大吊形式橋梁の静的,動的不安定現象の解析的検討が可能となった.以上の解析手法を用いて,不安定現象をクリヤできる最小の主桁断面をもつ,すなわち最も経済的と考えられる長大斜張橋の開発を行った.具体的にはスパン1400mの斜張橋を対象に,最小断面構成を特定するとともに,断面構成に関する一般的な設計指標を与えた.次にフラッター風速を最も高くでき,しかも経済的な立体吊橋ケーブルシステムの検討を行った.具体的にはスパン2500mクラスを対象に立体的なケーブルシステムの耐風安定性に与える効果を明らかにした.設計手法の開発については,上記不安定問題がクリヤできる最小断面構成を与える指標を開発するとともに,吊形式橋梁を構成する各要素の相関強度問題を検討した.
免疫寛容が破綻し発症する画期的水疱性類天疱瘡モデルの作成と応用

水疱性類天疱瘡(BP)は、表皮基底細胞の17型コラーゲン(COL17)を標的とする自己免疫水疱症であり、抗COL17自己抗体により水疱が形成される。一方、COL17に対し免疫寛容が破綻する機序は未だ不明である。本研究の目的は、大人マウスで自己抗体を生じ自然発症する新規BPモデルを樹立し、COL17に対する免疫寛容の破綻機序の解明と新規治療法開発を行うことである。平成30年度は、平成28年度に樹立したリコンビナント全長COL17タンパクをTiterMaxアジュバントで免疫しCOL17に対する免疫応答を破綻したマウスを用い、平成29年度に確認した本マウスの抗COL17抗体の特性を解明する目的で、モノクローナル抗体を6クローン作製した。平成29年度の研究成果から予想された通り、マウスCOL17のNC14A領域を標的とするモノクローナル抗体は認めなかった。平成28年度の研究成果で予想された通り、IgGクラスであったクローンは、4クローン全て補体活性可能を持つIgG2cあるいは2bであった。予想しなかった結果として、NC14A以外のCOL17の細胞外領域を標的とする2クローンは、いずれもIgMであった。興味深い結果として、このうち1クローンは全長のCOL17への反応性が乏しく、断片化された120kDと97kDの細胞外領域へ強い反応性を認めた。この結果は、平成29年度の研究成果と矛盾しないものである。IgMクラスのクローンの可変領域を解析したところ、somatic hypermutationを認めず自然自己抗体に類似したクローンが増殖したものと予想した。この様な自己抗体がBP発症の初期段階として生じる可能性が予想され、本研究がBP発症の一助を解明する大きな成果となると思われた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。水疱性類天疱瘡は、皮膚基底膜タンパクである17型コラーゲンに対する自己抗体によって生じる自己免疫性水疱症である。本研究の目的は、実際の患者に類似したモデルマウスを作製し、病態解明と新規治療法開発を目指すことである。平成28年度は、リコンビナント全長マウス17型コラーゲンタンパクをTiterMaxやMagic Mouseアジュバントを用い、SJL/J、C57BL/6、BALB/Cマウスの足底皮下へ、4週毎に2回、免疫投与し、マウス17型コラーゲンに対する免疫寛容の破断を試みた。その結果、TiterMaxを用いSJL/Jマウスへ投与するとマウス17型コラーゲンに対する免疫寛容の破断を誘導でき、約半数の個体において耳介等に痂皮とびらんを伴う紅斑と顔面や頭部に脱毛が出現した。病理組織学的に好酸球浸潤を伴う表皮下水疱を認め、蛍光抗体直接法では表皮真皮境界部にIgG、C3の沈着を伴っていた。これら表現型は、水疱性類天疱瘡患者での所見と極めて類似しており、本モデルが有用な疾患モデルであることを示唆している。一方、C57BL/6では表現型は出現せず、BALB/cでは脱毛を生じたものの蛍光抗体直接法では表皮真皮境界部へのIgG自己抗体の沈着は認めなかった。従って、水疱性類天疱瘡の表現型の出現は、マウスの系統種に依存していることが解る。また、SJL/JマウスへMagic Mouseアジュバントを用い全長マウス17型コラーゲンタンパクを免疫しても表現型は生じなかったため、免疫方法も重要な因子であることが判明した。今後、改善すべき点としては発症率を向上させる点が挙げられる。そのためには、免疫経路や免疫に用いるタンパク量、免疫するSJL/Jマウスの週令などが、最適化する上で重要と考えられた。マウスBP180に対する免疫寛容破断という、本研究において最も重要な点を克服したため。平成29年度は、平成28年度に得られたリコンビナント全長COL17タンパクをTiterMaxアジュバントで免疫するとCOL17に対する免疫応答を破綻可能であるという研究成果を基に、免疫に使用するCOL17の立体構造などプロセッシングの有無が自己抗体産生にどの様に関与するか解明を試みた。ヒトCOL17をプラスミンで切断すると、120kDと97kDの線状IgA皮膚症(LAD)抗原となることは既に研究者らによって報告されているため、同様にマウスCOL17をプラスミンで切断し抗原として使用するマウスLADタンパク作製を試みた。すると予想に反し、マウスCOL17ではヒトCOL17とは異なる切断形式を示すことが明らかとなり、120kDのLAD抗原は産生されるものの非常に少ないことが判明した。本結果は、マウスCOL17のNC14A領域(ヒトCOL17ではNC16A領域に相当する)内での切断が予想より少ないことを示唆している。興味深い点として、マウスCOL17で免疫したSJLマウス血清を解析したところ、マウスCOL17 NC14A領域を標的とする自己抗体を有するマウスは認めなかった。

以上より、COL17切断の有無と自己抗体認識部位は大きく相関していることが示唆され、BP患者自己抗体の多くがヒトCOL17のNC16A領域を標的とする機序の一因となっているものと予想された。COL17の立体構造・プロセッシングの有無と自己抗体の標的部位との相関をマウスモデルを用い解明したため。水疱性類天疱瘡(BP)は、表皮基底細胞の17型コラーゲン(COL17)を標的とする自己免疫水疱症であり、抗COL17自己抗体により水疱が形成される。一方、COL17に対し免疫寛容が破綻する機序は未だ不明である。本研究の目的は、大人マウスで自己抗体を生じ自然発症する新規BPモデルを樹立し、COL17に対する免疫寛容の破綻機序の解明と新規治療法開発を行うことである。平成30年度は、平成28年度に樹立したリコンビナント全長COL17タンパクをTiterMaxアジュバントで免疫しCOL17に対する免疫応答を破綻したマウスを用い、平成29年度に確認した本マウスの抗COL17抗体の特性を解明する目的で、モノクローナル抗体を6クローン作製した。平成29年度の研究成果から予想された通り、マウスCOL17のNC14A領域を標的とするモノクローナル抗体は認めなかった。平成28年度の研究成果で予想された通り、IgGクラスであったクローンは、4クローン全て補体活性可能を持つIgG2cあるいは2bであった。予想しなかった結果として、NC14A以外のCOL17の細胞外領域を標的とする2クローンは、いずれもIgMであった。興味深い結果として、このうち1クローンは全長のCOL17への反応性が乏しく、断片化された120kDと97kDの細胞外領域へ強い反応性を認めた。この結果は、平成29年度の研究成果と矛盾しないものである。IgMクラスのクローンの可変領域を解析したところ、somatic hypermutationを認めず自然自己抗体に類似したクローンが増殖したものと予想した。この様な自己抗体がBP発症の初期段階として生じる可能性が予想され、本研究がBP発症の一助を解明する大きな成果となると思われた。平成29年度以降は、発症率の向上を目指す必要がある。現在の方法では、発症率は約50%であるため、新規治療法開発等に用いるには多数の個体を要する。その手法として、免疫回数を最適化することに加え、免疫経路も足底だけでなく腹腔内や尾基部など検討する。また、発症したマウスと未発症マウスの抗マウスBP180自己抗体のエピトープを比較し、発症と強く相関する抗体認識部位の同定を目指す。平成30年度は、本モデルを新規治療法開発に応用する予定である。COL17の主要な抗原エピトープであるNC16A領域のペプチドをマウスへ経口投与し免疫寛容を誘導するという独創的な実験を本モデルを用い行いたい。また、免疫されるマウスの種が異によって(SJL、BSLB/c、C57BL/6)表現型が異なる知見から、マウスMHC型と応答する免疫細胞の相違が関与している可能性が予想されるため、これらマウスへCOL17を免疫した際の免疫応答の違いを解析し、COL17の免疫寛容破綻に関与する免疫制御機構を解明したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。