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LRT導入時の交通環境変化に関する研究

次世代路面電車システム(LRT)の導入が日本で進まない理由の一つが、道路交通環境の変化である。特に自動車依存型都市におけるLRT導入は、既存の道路空間を占有することで自動車交通の新たな渋滞を引き起こす。そこで、本研究ではLRT新設が道路環境に与える影響を多面的に分析し、評価した。宇都宮と池袋を対象とした分析の結果、LRTの専用軌道は一定の渋滞を発生させる。しかし、同時にLRT分担率が向上し、迂回交通も発生するが、基本的に代替路の存在が重要となる。また、導入時の合意形成にはCG等を用いた事業理解が有効である。渋滞する一方で、良好な道路空間を創出することを利用者に理解してもらうことが大切となる。平成27年度は現在LRT導入計画が進んでいる宇都宮市を対象に、LRT導入時の交通需要予測に必要なデータ収集と、広域交通流シミュレーションの構築を行った。これまでの同市におけるLRT交通需要推計の公表値は、平成4年宇都宮PT調査による推計値をベースとしてており、その信頼性について問題視されてきた。そこで、平成26年度に実施した新たな宇都宮PT調査の情報を加えて、再度LRT利用者を推計された値が平成27年に公表された。本研究では、この「芳賀・宇都宮基幹公共交通検討委員会」が平成27年11月に公表したLRT利用者数16,318人/日(特許申請ケース)の検証を実施しつつ、広域交通流再現のモデルを構築した。具体的な手法としては、まず最新の交通センサスや土地利用現況調査に加えて、平成26年宇都宮パーソントリップ調査のデータを整理し、LRT沿線ゾーンに合わせて加工した。次に、LRTの利用者推計の広域交通シミュレータ(TransCAD)を用いて、LRT導入後の利用者推計を行った。推計結果を照査した結果、平成26年に宇都宮市が実施した事業者アンケート調査等から推計されたLRT利用者数、平成26年実施による宇都宮PT調査による推計値の両者と比較した結果、本分析結果は同程度の値を示した。これらの結果を踏まえて、土地利用変化を説明変数として内在したLRT需要予測モデルを構築することができた。平成28年度はこのモデルを用いて、道路交通のボトルネックとなる交差点の抽出と分析を行う。平成26年に実施した宇都宮パーソントリップ調査のオリジナルデータを入手することで、広域交通シミュレータによるLRTの需要推計ができたため、当初の年度目的をおおむね果たしたといえる。次世代公共交通(LRT)導入による車線数の減少は、道路交通渋滞を引き起こす可能性がある。そこで本年度は栃木県宇都宮市・芳賀町を対象に、自動車からLRTへの交通手段転換率をシナリオとして外生的に与えた上で、特にLRTの導入に伴う道路容量の減少およびLRTへの転換による自動車交通量の減少の2点に着目する.自動車からLRTへの交通手段転換が道路交通へ及ぼす影響について時系列で比較する点に特徴がある.本研究は、1)道路ネットワーク・ゾーンの設定とOD表の作成、2)配分交通量の現況再現、3)ネットワークへのLRTおよびバス路線の導入、4)LRT導入フェーズおよび転換シナリオの作成、5)転換交通量の転換についての分析の手順で行う。特に、それぞれの導入フェーズおよび利用シナリオごとに配分交通量の予測を行い、現況との周辺道路における交通量および混雑率の変化を分析した.分析の結果、激しい混雑が発生した区間において、開業後の各シナリオにおける混雑率は現況と比較すると箇所によっては悪化するものの、混雑率の変化としては重大ではなく、全体として渋滞の悪化は限定的であった.また、LRTの利用増加によって、新たに深刻な混雑が発生する地点は局地的にも観測されなかった.また、混雑は開業後よりむしろ事業中において最も深刻となることが明らかとなった.そのため、事業期間中において交通の誘導、信号処理、公共交通サービスの提供などの対策を適切に実行することが重要となる.平成28年度中に宇都宮市ではLRT導入に係る都市計画決定がなされ、軌道運送高度化実施計画の国土交通大臣認定を受けた。それを受けて道路交通に係る市民の注目度もあがり、宇都宮市でも独自の渋滞予測を実施している。本研究は市の計画に加えて、複数の導入シナリオでの渋滞予測を実施した。平成29年度は、これまでの調査分析の結果をもとに次の3点について研究を実施した。1.トランジットモールの効果推定:LRTを導入するうえで道路交通の車線を減少させるトランジットモールの実施が重要である。ここでは、トランジットモールの区間を複数設定して、その影響を広範囲に推定した。その結果、LRT分担率や迂回交通の状況に応じて、トランジットモールによる渋滞区間が変化することを示した。2.LRT利用者に与える影響の推計方法:渋滞緩和に効果的な対策を実施した場合、交通環境が変化して、LRT利用者数も変動することが予想される。しかし、PTデータ等を用いた従来の予測手法では、その変化を適宜把握することが困難である。そこで、近年着目されているビックデータを活用して、LRT利用者数の推計方法を構築した。具体的には携帯電話のモバイル空間データを用いたLRT需要推計手法を開発し、宇都宮市に適用した。その結果、新たに開発した予測モデルは一定の精度を確保できることが分かった。3.市民合意形成の提案:LRT導入による交通空間の変化は市民に大きな影響を与える。ここでは3次元VRを用いて将来の都市空間を再現した。また、再現した将来都市空間を、行政、研究者、市民などの複数の被験者に提示して、その意見を収集した。

収集した意見をもとに将来都市像の再構築を行い、市民に再提示するPDCA手法を検討した。これまでの研究成果としては平成28年度に基礎的なデータ構築とともに「LRT輸送力変化と需要予測」について、平成29年では「LRT導入による道路容量減少と交通手段転換」について相互関係を把握した。研究成果は適宜、関連学会や行政機関での審議会、委員会で発表しており一定の評価を得た。特に、宇都宮LRT導入計画は平成28年に都市計画決定、平成30年3月に国の施工認可を得て、5月から事業着工となっている。次世代路面電車システム(LRT)の導入が日本で進まない理由の一つが、道路交通環境の変化である。特に自動車依存型都市におけるLRT導入は、既存の道路空間を占有することで自動車交通の新たな渋滞を引き起こす。そこで、本研究ではLRT新設が道路環境に与える影響を多面的に分析し、評価した。宇都宮と池袋を対象とした分析の結果、LRTの専用軌道は一定の渋滞を発生させる。しかし、同時にLRT分担率が向上し、迂回交通も発生するが、基本的に代替路の存在が重要となる。また、導入時の合意形成にはCG等を用いた事業理解が有効である。渋滞する一方で、良好な道路空間を創出することを利用者に理解してもらうことが大切となる。道路交通渋滞の対策を考える上で、広域レベルからさらに焦点を絞った交差点レベルでの交通流再現が必要となる。平成27年度の広域レベルで推計された配分交通量をもとに、渋滞対策が必要なエリアを選出する。その上で、狭域交通シミュレータ(TransModeler)を用いて、道路交通のボトルネックとなる交差点を抽出して詳細な分析を行う。なお、宇都宮市ではLRT事業実施において、平成28年度に交通安全の視点を検討しているため、この点は考慮する予定である。平成29年度は研究成果を踏まえた各種対策について行政機関に向けた提言を行う予定である。一方で、市民合意における行政連携が必要であり、研究成果の公表については細心の注意が必要である。研究成果のPRとその効果測定については、他市での検討も含めて総合的な視点で進める予定である。交通計画、都市計画当初想定していた機械器具の一部について別予算で購入したため差額が生じた当初購入予定のソフトウェアを研究室内の別予算で購入したため残額が発生した分析に必要なソフトの更新費および調査旅費等で支出する予定である平成29年度中に実施するソフトの更新費、海外を含む研究成果の発表に要する旅費等で使用予定である。また研究最終年度として3か年の資料整理等の人件費に利用する。
コレステロールを側鎖結合した両親媒性高分子電解質と界面活性剤の相互作用

本申請研究では胆汁酸を有効にトラップする機能を有する水溶性ポリマーの分子設計指針を確立することを目的とした。この目的のために、臨界ミセル濃度以下の希薄な状態での胆汁酸とポリマーの相互作用を調べることが可能な蛍光法の利用を試みた。まず、ナフチル基で修飾したコレステロールを含むメタクリルアミド型のモノマーを合成した。次に、このモノマーとスルホネートイオンを側鎖結合したモノマーをランダム共重合することで、ナフチル基でラベルしたコレステリル基を疎水基として含む両親媒性高分子電解質を合成した。光散乱や粘度測定からポリマー中のコレステリル基の会合によりフラワーミセルを形成していることを確かめた。胆汁酸をフラワーミセルの水溶液中に添加すると、フラワーミセルが崩壊することが光散乱の測定結果からわかった。これは、フラワーミセルの疎水性コアと胆汁酸の相互作用のために、フラワーミセルのコアが解離するためだと考えられる。つまり、胆汁酸はフラワーミセルの疎水性コアにトラップることが示唆された。またコレステリル基にラベルしたナフタレンの蛍光情報からも、胆汁酸の添加により、ナフタレンのまわりの微環境の極性や運動性が変化することが蛍光プローブ法と蛍光偏光解消法により確認された。さらに、臨界ミセル濃度よりも低い濃度の胆汁酸を添加した場合でも、フラワーミセルと胆汁酸との相互作用があることが蛍光法から確認された。臨界ミセル濃度以下の胆汁酸を効果的にトラップすることが可能なコレステリル基を側鎖結合した両親媒性高分子電解質は、腸からの胆汁酸の再吸収を抑制可能だと期待される。本申請研究では胆汁酸を有効にトラップする機能を有する水溶性ポリマーの分子設計指針を立することを目的とする。胆汁酸とコレステリル基を含む両親媒性高分子電解質との相互作用を調べる前に、構造の単純なノニオン性の界面活性剤であるヘキサエチレングリコールモノ-n-ドデシルエーテル(C_<12>E_6)とポリマーの相互作用についてポリマーにラベルしたナフチル基の蛍光情報から調べた。界面活性剤を添加していない時ナフチル基のエキシマ発光が強く観測された。これは疎水性相互作用によりコレステリル基間で会合が起きているためだと考えられる。また、光散乱や粘度測定からコレステリル基の会合によりフラワーミセルを形成していることを確かめた。このフラワーミセルの水溶液にC_<12>E_6を添加すると、ナフチル基のエキシマ発光の強度は減少した。これはポリマー間でのコレステリル基の会合が解離したことを示す。この結果はC_<12>E_6を添加したことにより、コレステリル基間の会合からコレステリル基とC_<12>E_6の会合へ変化することを示唆している。したがって、ポリマーの会合体はC_<12>E_6を効果的にトラップできたと考えられる。また、ナフチノ基の蛍光異方性の測定結果からもC_<12>E_6とポリマー側鎖のコレステリル基が相互作用していることが確認できた。平成16年度は今回合成したナフチル基をラベルした両親媒性高分子電解質と胆汁酸との相互作用について調べる。

この目的のために、臨界ミセル濃度以下の希薄な状態での胆汁酸とポリマーの相互作用を調べることが可能な蛍光法の利用を試みた。まず、ナフチル基で修飾したコレステロールを含むメタクリルアミド型のモノマーを合成した。次に、このモノマーとスルホネート基を側鎖結合した電解質モノマーをランダム共重合することで、ナフチル基でラベルしたコレステリル基を疎水基として含む両親媒性高分子電解質を合成した。合成した両親媒性高分子電解質は、ナフチル基をラベルしていないポリマーと同様に水中で疎水性のコレステリル基間の会合によりコアを形成し、そのまわりを高分子電解質鎖がループ状に取り囲んだフラワーミセルを形成することを確認した。このフラワーミセルの水溶液中に胆汁酸を添加すると、フラワーミセルが崩壊することが光散乱の測定結果からわかった。これは、フラワーミセルの疎水性コアと胆汁酸の相互作用のために、フラワーミセルのコアが解離するためだと考えられる。つまり、胆汁酸はフラワーミセルの疎水性コアにトラップることが示唆された。またコレステリル基にラベルしたナフタレンの蛍光情報からも、胆汁酸の添加により、ナフタレンのまわりの微環境の極性や運動性が変化することが蛍光プローブ法と蛍光偏光解消法により確認された。さらに、臨界ミセル濃度よりも低い濃度の胆汁酸を添加した場合でも、フラワーミセルと胆汁酸との相互作用があることが蛍光法から確認された。臨界ミセル濃度以下の胆汁酸を効果的にトラップすることが可能なコレステリル基を側鎖結合した両親媒性高分子電解質は、腸からの胆汁酸の再吸収を抑制可能だと期待される。
ペロブスカイト多結晶薄膜特性の結晶方位依存性に関する基礎的研究

有機金属ハライドペロブスカイト材料はその優れた光学的、電気的性質はさることながら、溶液プロセスによる簡便な成膜が可能なため、次世代光電デバイスへの応用が期待されている。本研究では、申請者が独自に開発した成膜法を活用し、均一性が高い、大粒径結晶粒を有するペロブスカイト多結晶膜を形成し、膜中の結晶粒ごとに結晶方位と光学的・電気的性質の相関を明らかにした上で、ペロブスカイト薄膜を用いた太陽電池やフォトディテクターなどの光電デバイスの性能向上を目指す。平成30年度においては、(1)大結晶ペロブスカイト薄膜の成膜条件の最適化、および(2)高い空間分解能を持つ顕微フォトルミネッセンス測定・解析環境の構築を実施した。まず(1)について、従来の成膜法では、高温アニール処理を大気中で行っていたため、湿度変化の影響により膜の形状が顕著に変わっていた。今回、アニール処理を窒素雰囲気下で行うとともに、結晶成長における重要なパラメータとなるアニール温度と有機成分の割合に着眼した。この割合を詳細に制御することによって、大結晶を有するペロブスカイト薄膜を、より低い温度で安定的に成膜させることに成功した。次に(2)について、ミクロンサイズのペロブスカイト結晶の結晶ごとに光学的な評価を行うためには、高空間分解能を有する顕微観察装置の構築が必要となる。平成30年度では、現有する蛍光顕微鏡に高分解能対物レンズ、高感度スペクトルメーター、低開口数光ファイバー、高精度自動ステージをそれぞれ追加し、ペロブスカイト薄膜の結晶ごとに、フォトルミネッセンススペクトルを測定した上で、結晶の蛍光強度及びピーク位置についての定量評価に成功した。平成30年度では、有機金属ハライドペロブスカイト薄膜の結晶成長手法の最適化を行った後、大結晶粒の光学的評価に必要な測定システムを構築できた。当初の研究計画における目的を達成できたため、おおむね順調に進展していると評価した。平成30年度では、アニール処理の温度と雰囲気の最適化によって、大結晶ペロブスカイト薄膜を再現よく得ることができるようになり、また、高空間分解能を有する顕微フォトルミネッセンス測定・解析システムの構築にも成功した。今後の展開としては、確立した新規成膜法によって得た大結晶ペロブスカイト薄膜に対し、構築したシステムを用いて測定することにより、膜中における結晶粒ごとの光学的・電気的特性について評価する予定である。また、結晶方位の情報と合わせて解析することにより、デバイスの性能向上に最適な結晶方位を見出す方針である。さらに、多結晶膜中結晶粒の結晶方位を揃えるための結晶成長プロセス制御法を確立し、ペロブスカイト薄膜を用いた光電デバイスのさらなる性能向上を目指す。スパッタターゲットと基板の納品は平成30年度に間に合わなかったため、次年度支払予定である。
新規のチラコイド膜輸送機構の解析

前年度の研究からチラコイド膜結合型アスコルビン酸ペルオキシターゼのC末端70アミノ酸にチラコイド膜移行シグナルが存在することが示された。さらに十分条件としてGFPにこの移行シグナルを付加した融合タンパク質を発現する形質転換シロイヌナズナを作成した。作成した形質転換シロイヌナズナではGFPの蛍光が観察されず、GFPの特異抗体を用いた解析からは、GFP自身が発現していないことが判明した。このため他のタンパク質としてチラコイド膜に局在化させると活性酸素の除去に働くカタラーゼを標的タンパク質とした。カタラーゼ自身はペルオキシソームに局在するタンパク質であるため、ペルオキシソームへの移行シグナルを同定し、その移行シグナルを除くことが必要となる。解析の結果カタラーゼのC末端13から11アミノ酸の部分がペルオキシソームへの移行シグナルになっていることが判明した。今後カタラーゼをチラコイド膜に局在化させる実験系を確立していく予定である。カボチャ子葉よりクロロプラストストロマ局在型アスコルビン酸ペルオキシダーゼのcDNAを単離した。そのcDNAは37アミノ酸からなるポリペプチドをコードしており、そのアミノ酸配列は先に単離したチラコイド膜結合型アスコルビン酸ペルオキシダーゼとC末端を除き完全に一致した。サザンプロット解析及びゲノム解析から、ストロマ及びチラコイド膜結合型アスコルビン酸ペルオキシダーゼのmRNAは1つの遺伝子からalternative splicingにより生じていることが判明した。また、イムノブロット解析から、両ペルオキシダーゼの発現量は光照射により大きく変動しており、このalternative splicingが光のよって影響を受けていることが明らかとなった。両ペルオキシダーゼの構造を比較したところ、チラコイド膜結合型酵素のC末端に70アミノ酸が付加されていること、その中に疎水性に富み、膜貫通領域と思われる配列が含まれていた。以上の結果から、チラコイド膜結合型アスコルビン酸ペルオキシダーゼのC末端70アミノ酸にチラコイド膜移行を担う配列が存在することが明らかとなった。
スーフィズムの存在論に関する哲学史的研究

本研究「スーフィズムの存在論に関する哲学史的研究」はイスラーム宗教思想の中心概念であるタウヒード論に基礎を置く存在一性論の思想史的研究である。この研究を通じて存在一性論が西暦13世紀のイブン・アラ本ビー(1240没)により基礎を据えられたという通説よりもさらに時代を遡って10世紀ないし11世紀ころのイスラーム哲学者の思想にその萌芽があることが明らかになった。とりわけ、イブン・スィーナー(1038没)が晩年の哲学論文『愛について』の中で後の存在一性論思想の鍵概念となる「タジャッリー(照射)」の概念を用いて一者であるアッラーの世界創造の過程を説明している事実から、彼を存在一性論思想の萌芽期の思想家と見なし得ることが明らかになった。このことを平成14年2月出版のサピエンチア・英知大学論叢・第36号に寄せた『イブン・スィーナーの哲学における「愛」に関する考察』において指摘した。他方、本研究を推進過程でイスラーム存在一性論が明、清時代の中国ムスリムの思想と関係があることが明らかになった。この事実は平成11年6月京都大学東洋史研究会発行東洋史研究58巻1号に掲載の『馬聯元著「天方性理阿文註解」の研究』において紹介した。イスラーム存在一性論が中国ムスリムの精神生活との関係を明らかにすることができたことは本研究の重要な成果であると自負している。さらに、中国ムスリムに直接的影響を及ぼしているイスラーム存在一性論はティームール朝時代の西アジアにおいて発達したペルシャ存在一性論であるという事実が明らかになったので、この時代のペルシャ存在一性論思想の詳細な研究が必要となった。このため、シャリーフ・ジュルジャーニー、ジャーミー等の存在一性論論文を集めて翻訳し、詳細な注釈をほどこした『ペルシャ存在一性論集』を作り、本研究の平成13年度研究成果報告書として印刷した。本研究は幾つか新たな知見を齎し、有意義であったと信ずる。今年度は研究計画の初年度として研究課題に関係する資料の収集と分析を主として行った。その結果として研究論文『イスラーム宗教思想の「愛」についての一考察』を1999年度英知大学紀要サピエンチア第33号に発表した。これはイスラニム神秘思想における神の愛の思想がイスラーム存在論に根拠をおいていることを論証するための基礎的研究である。この論文作成においてはテヘラン大学のプールジャワーディー教授によるレヴューに負うところが多い。また、東洋文庫所蔵の中国イスラーム思想家の文献を分析した結果、イスラーム神秘思想における存在一性論と愛の一元論を融合させた15世紀のジャーミーの思想が西アジアはいうに及ばず中国ムスリムにまで深く影響していることが明らかになった。このため、ジャーミーの著書で17世紀に漢文訳された『ラワーエフ(閃光)』を翻訳し、解説・注釈を加えて研究成果報告書の一部として印刷した。中国語(漢語)を母語とするイスラーム教徒は自分たちのイスラーム教を清真古教と呼びその伝統を誇りにしている。この清真古教の信者の世界観がイブン・アラビーやジャーミーの存在-性論哲学であることは興味深い事実である。この点を従来の中国イスラーム研究は無視してきた。このため、研究代表者は清末の中国イスラーム思想家馬聯元の研究に着手した。馬聯元の思想はこれまで研究されていないので、現在までに多くの新事実を発見した。この研究結果は次年度に発表する予定である。

本年度は研究計画の第2年度であるため初年度に収集した資料の調査と分析を行った。その成果の一部として研究論文「馬聯元著『天方性理阿文注解』の研究」を平成11年京都大学東洋史研究会年発行の東洋史研究第58号第1号に発表した。この論文はB5板36ページの長編である。これは清朝末期の雲南の代表的回儒の一人である馬聯元がアラビア語で書いた作品である『天方性理阿文注解』(アラビア語表題Sharh al-Lata' if)の第一章の内容を分析し、その思想の構成要素を明らかにしたものである。『天方性理阿文注解』は17世紀の回儒である劉智のイスラーム哲学に関する著作『天方性理』を馬聯元がアラビア語に翻訳し、さらにアラビア語で注釈をほどこしたものである。この研究により雲南のイスラーム教徒の間ではジャーミー、イブン・アラビー、アズィーズ・ナサフィーの存在一性論思想の作品が読み継がれ、またイスラーム神学の流派では「ナサフィー信条」が読み継がれいることが明らかになった。馬聯元はこの作品において西アジアのイスラーム世界に伝わる存在一性論思想を忠実に解説すると同時に、それが朱子学の宇宙生成論と比較してより優れたものであることを主張している。しかしながら劉智にならって哲学的概念を図形的に把握しようとす中国思想の方法の利点に着目し、自説の提示のために多数の図形を使用しているなお『天方性理阿文注解』に見える多数のアラビア語、ペルシア語文献の引用の出典についてはマシュハド大学神学部のアーシュティヤーニー教授、マシュハド自由大学法学部長アターイー教授に多くの教示を得た。本年度の研究は次年度に継続しておこなう予定である。本年度は研究計画の第3年度であり、既に提出した平成12年度研究実施計画に準じ研究をおこなった。具体的には、第一に中国イスラームの清真老教派に伝承される存在-性論の発展の研究をおこない、清初の王岱與の『清真大学』にみえる真一、数一、体一という存在顕現の三段階を示す観念が劉智の『天方性理』を介し清末の馬聯元の『天方性理阿文注解』Sharh al-Lata 'ifにおいて解釈が変化している事実を明らかにした。その内容の一部は平成13年1月22日に京都大学でおこなわれたCOE-ASAFAS International Conference Ibn 'Arabi and the Islamic World:Spread and AssimilationにおいてMuslim Chinese and Philosophy of Unity of Beingと題する講演において発表した。第二に、イスラーム存在論の基礎を築いたイブン・スィーナーの存在観念を多角的に研究するため彼の主要論文の一つ『愛について』を、それに先行する"清浄の同胞団"の論集にみえる『愛の本質について』と比較しつつ、分析した。その内容は英知大学論叢サピエンチア第35号に発表した。第三に計画していたイランへの渡航をおこないアリストテレスの『林檎の書』に対するクーチャーニーの注解書の校訂者アターイー教授のレヴューをうけペルシア語の研究論文を書いた。これは近くイランで発表の予定である。以上の三つの研究はスーフィズム存在論の観点から相互に関係の深いものである。本年度は、ほぼ計画どおり研究を実施することができた。本研究「スーフィズムの存在論に関する哲学史的研究」はイスラーム宗教思想の中心概念であるタウヒード論に基礎を置く存在一性論の思想史的研究である。
絶食および低栄養ストレスによる生殖機能抑制の脳内メカニズムの解明

ラットおよびヤギをモデル動物として用い、低栄養あるいは絶食ストレスによる生殖機能抑制に関わる神経伝達物質の同定、およびエストロジェンの作用を明らかにするための実験を行った。ラットを用いて、絶食あるいはグルコース利用阻害剤(2DG)の投与によるエストロジェン受容体αの視床下部室傍核(PVN)における増加が、PVNに投射するノルアドレナリン(NA)作動性神経によって仲介されることを明らかにした。また、分界条床核(BNST)に投射するNA作動性神経の活性化が低栄養による黄体形成ホルモン(LH)分泌抑制を仲介する可能性を示した。反芻家畜であるヤギを用いて、パルス状LH分泌と同期して観察される多ニューロン発火活動(MUA)multiple unit activity (MUA)への絶食の効果を確かめたところ、絶食がMUAの頻度を有意に抑制することが確かめられた。また、栄養因子による生殖機能制御に関わる神経ペプチドの役割を明らかにするための実験として、摂食および生殖機能の両方の調節に関わる可能性が高い神経ペプチドのうち、メラノコルチン受容体を介する系に注目し、メラノコルチン受容体作動薬を脳内に投与したところ、用量依存性にパルス状LH分泌と同期して観察される多ニューロン発火活動(MUA)の発火頻度を上昇させた。この結果により、メラノコルチン受容体が栄養によるLH分泌制御を仲介する可能性が示唆された。また、LH分泌を制御する新規神経ペプチドとして、KiSS-1遺伝子がコードする神経ペプチドであるメタスチンに注目し、メタスチンがLH分泌制御および正常な性周期の維持に中心的な働きをすることを、ラットを用いて明らかにした。さらに、低栄養のモデルである泌乳ラットにおけるLH分泌の抑制が、脳内メタスチン合成・分泌の抑制によることを示し、低栄養による抑制は脳内メタスチンニューロンの活動抑制に起因することを示した。低栄養や絶食など低エネルギーストレスを負荷された動物において生殖機能が抑制される。報告者らは、低エネルギーストレスによる生殖機能抑制のメカニズムの解明を最終目的としていくつかの実験を行った。本年度は、1)グルコース利用阻害によるLH分泌抑制を仲介する神経系の同定、および2)グルコースの利用阻害を感知する脳内機構の解明を目指し下記の実験を行った。卵巣除去を施したラットを用い、Fosタンパクの発現を指標として、グルコース拮抗剤(2DG)を投与することにより活性化される神経核の同定を行った。さらに、この神経の活性化がエストロジェン処理の有無により影響を受けるか否かを検討した。免疫組織化学によりFos免疫陽性細胞の有無を確かめたところ、エストロジェン依存性に、視床下部室傍核(PVN)および延髄孤束核(NTS)においてFos免疫陽性細胞の増加が認められ、NTSにおけるFos免疫陽性細胞の殆どが、細胞質にチロシン水酸化酵素(TH)を持つことが明らかとなった。この結果から、グルコース利用阻害はNTSのA2領域に細胞体をもち、かつPVNに投射するノルアドレナリン作働神経を活性化させること、またこの活性化にエストロジェンが重要な働きをすることが示唆された。これまでの研究結果により、下位脳幹の脳室周囲付近に存在するグルコキナーゼ免疫陽性の上衣細胞がグルコース利用阻害を感知を担うとの仮説を立て、これを明らかにするための実験を行った。ラット第4脳室付近の上衣細胞をin vitro系に取り出し、培養液中のグルコース濃度を変化させたところ、低グルコースあるいは高グルコースに反応して、細胞内カルシウム濃度が上昇する上衣細胞が確認された。また、このカルシウム濃度の上昇は、グルコキナーゼの活性阻害剤の共培養により阻害されたことから、グルコース濃度変化による細胞内カルシウム濃度の上昇は、グルコキナーゼの作用により仲介されることが示唆された。

以上の結果より、第4脳室を裏打ちする上衣細胞が血糖利用性の感知を担う細胞である可能性が高いことが示唆された。低栄養や絶食など低エネルギーストレスを負荷された動物において生殖機能が抑制される。報告者らは、低エネルギーストレスによる生殖機能抑制のメカニズムの解明を研究の最終目的とする。本年度は、脳内グルコース感知機構解明を目指し下記の実験を行った。メスラットを用い、下位脳幹の脳室周囲付近に存在するグルコキナーゼ免疫陽性の上衣細胞がグルコース利用阻害を感知する機構であるとの仮説を立て、これを明らかにするための実験を行った。ラット第4脳室付近の上衣細胞をin vitro系に取り出し、培養液中のグルコース濃度を変化させたところ、低グルコースあるいは高グルコースに反応して、細胞内カルシウム濃度が上昇する上衣細胞が確認された。また、このカルシウム濃度の上昇は、グルコキナーゼの活性阻害剤であるアロキサンの共培養により阻害されたことから、グルコース濃度変化による細胞内カルシウム濃度の上昇は、グルコキナーゼの作用により仲介されることが確認された。また、同in vitro系においてセロトニン作動性ニューロンの起始核である不確縫線核より得られた細胞において、おもに高濃度のグルコースに対して細胞内カルシウムの上昇が認められ、さらにこれらのセロトニン免疫陽性細胞にグルコキナーゼの共存が認められた。以上の結果より、第4脳室を裏打ちする上衣細胞およびセロトニン作動性ニューロンが血糖利用性の感知を担う細胞である可能性が高いことが示唆された。さらにin vivoにおいて、ラット第4脳室内へ、アロキサンを投与したところ、黄体形成ホルモン(LH)のパルス状分泌が速やかに抑制されたことから、第4脳室周囲の細胞におけるグルコキナーゼの活性の維持が、正常な生殖機能の維持に重要であることが明らかとなった。以上の結果より、動物の栄養状態は第4脳室付近の上衣細胞およびセロトニン作動性ニューロンにより完治され、LH分泌の調節を介して、生殖機能が制御されることが示唆された。ラットをモデル動物として用い、低栄養あるいは絶食ストレスによる生殖機能抑制に関わる神経伝達物質を明らかにするための実験を行った。分界条床核(BNST)に投射するノルアドレナリン作動性神経の活性化が低栄養による黄体形成ホルモン(LH)分泌抑制を仲介するとの仮説を立て、BNSTに直接ノルアドレナリンを投与したところ、エストロジェン依存性にパルス状LH分泌が有意に抑制された。また、この抑制は、各種アドレナリン作動薬のうち、アルファ受容体作動薬の投与によって再現され、ベータ作動薬は何ら効果を持たなかったことから、BNSTに投射するノルアドレナリン作動性神経は、アルファ受容体を介してLH分泌を抑制することが示唆された。このLH分泌抑制がエストロジェン依存性であった事から、BNSTに投射するノルアドレナリン作動性神経は、同様にエストロジェン依存性である低栄養によるLH分泌抑制を仲介する可能性が高いと考えられた。さらに、反芻家畜であるヤギを用いて、栄養因子による生殖機能制御に関わる神経ペプチドの役割を明らかにするための実験を行った。
肺線維症におけるタイプ別コラーゲン変動の解析

〈目的〉ヒト正常肺と線維化肺組織上のタイプ別コラーゲンの増減局在を明らかにすることで、肺における基礎的な線維化機序を解明したいと考え、以下の実験をおこなった。〈方法〉剖検により得られた正常肺8例と線維化肺組織3例の新鮮材料を未固定のままクリオスタットで10μに薄切し、スライドグラスにはりつけ、ペプシン処理、コラーゲンを可溶化し抽出後、その抽出液をDEAEセルロースクロマトグラフィーでタイプ別コラーゲンを分離した。この操作の前後で、肺組織のEvG,Ag,Masson染色、また抗タイプ別コラーゲン抗体、抗タイプI、抗タイプIIIと抗タイプIV抗体を用いてABC法による酵素抗体法を行い、コラーゲン成分の消失と残存を観察した。また、生材料そのままを30-50グラム、ホモゲナイズ後上記と同様に可溶化してタイプ別コラーゲンを定量した。〈結果〉おおよそのα|(|||)/α|(|)は正常例で0.1線維化肺例で0.8ほどであった。抗コラーゲン抗体を用いてPAP法により、上記の結果を確認したが、線維化肺ではタイプ|||の抗体のものの法がより強く染色された。出現する細胞成分の種類と増減について線維肺組織では、リンパ球,マクロファージ,線維芽細胞,平滑筋細胞等が増加しているが、場所によるバラツキが大きいこと、光学顕微鏡のみでは同定の困難な細胞が結構あることがわかった。上記の研究を進めるにあたり、画像解析装置を本研究費で購入することができ、ゲル電気泳動のパターン、細胞動態の解析に極めて能率をはかることができた。〈考察〉スライドグラスにはりつけた肺組織が、酵素処理ではがれることが多くあり、この点の対策を講じないと能率がわるい。また、症例数を増やしつつ、タイプ別コラーゲンの定量をしっかりしたデータとし、これに関与する細胞の役割を明らかにして、肺における線維化の基本的機序を解明したいと考えている。
マルチプレックスPCRとシークエンスによる新しいSTR多型解析法の開発

マルチプレックスPCRとシークエンスによるSTR多型解析システムの開発にあたって、以下に示す基本的条件に従って各種STRを検索した。即ち、(1)一回のマルチブレックスとして組み合わせるSTRは3-4種類を限度とし、泳動像が互いに重ならないこと。(2)組み合わせるSTRは、本邦でよく利用されており、アリルの出現頻度などの基本的データが入手可能なものであること。(3)アリル塩基配列に変異が少ないSTRの組み合わせから変異が多い組み合わせのものまで3-4種類のマルチブックレスシステムを準備し、親子鑑定や個人識別での利用に際しては前者のものから順次実施すること。(4)当初からのシークエンス解析は避け、必要な場合にも全てのアリルを対象とするのではなく、既に変異が報告されているアリスを優先的にシークエンス解析すること、などを基本的条件とした。VWA-FES-THO1のtriplexシステムでは、VWAおよびFESについては良好な泳動像が得られ、型判定も可能であった。しかし、Edwardsらによって報告されたプライマーによるTH01は、その一部のアリルがVWAのそれらと重なり型判定が不能であった(本植助金で購入したDNAシーケンサー(LIC-4200-A00)は一種類の標識色素を用いるため、泳動像に重なりがあれば、型判定はできない)。そこで、Gillらによるプライマーについて検討すると、泳動位置に問題はないもののVWAの泳動位置に余剰なバンドが出現し、VWAは判定不能となった。現在、THO1に換えて、F131を用いるVWA-FES-E13AのTriplexシステムについて検討した。このシステムでは、アニーリング温度を54°Cとした時に同時に各STRとも増幅可能であった。日本人集団試料について本システムで調査すると次の成績が得られた。即ち、アリルの頻度はVWA(n=114)では、14:0.110,15:0.035,16:0.215,17:0.250,18:0.250,19:0.118,20:0.022、FES(n=103)では、9:0.015,10:0.087,11:0.364,12:0.320,13:0.209,14:0.005,F13A01(n=114)では、2.3:0.356,4:0.081,5:0.021,6:0.542であり、それぞれHardy-Weinbergの法則に矛盾は認められなかった。また、それぞれのheterozygocity・discrimination power・meanexclusion chance-polymorphism information contentは、VWA・0801・0930・0577・0.742、FES:0.714・0.863・0.410・0.610、F13A01:0.572・0.735・0.214・0.412であった。X染色体上のSTRX1、HPRTB、ARAについて、Y染色体上のDYS390、DYS393について、マルチプックレスPCRシステムを検討した。アニーリング温度55°CでSTRX1、HPRTB、DYS390、DYS393のquadrplexが、同じく60°CでARA、DYS393の組み合わせが、アニーリング温度55°Cと60°CでARA、DYS390の組み合わせが可能であった(J Forensic Sci,44(4),1-6,1999)。本研究の目的の一つは、STR断片の塩基配列の差異による構造多型に言及することであった。しかし、我々が指向したダイレクトシークエンス法では、往々にして配列を判読不能な部分が複数箇所認められ、問題を残すこととなった。STR構造多型、特に塩基配列決定法については今後の課題としたい。

日本人集団試料について本システムで調査すると次の成績が得られた。即ち、アリルの頻度はVWA(n=114)では、14:0.110,15:0.035,16:0.215,17:0.250,18:0.250,19:0.118,20:0.022、FES(n=103)では、9:0.015,10:0.087,11:0.364,12:0.320,13:0.209,14:0.005,F13A01(n=114)では、2.3:0.356,4:0.081,5:0.021,6:0.542であり、それぞれHardy-Weinbergの法則に矛盾は認められなかった。また、それぞれのheterozygocity・discrimination power・meanexclusion chance-polymorphism information contentは、VWA・0801・0930・0577・0.742、FES:0.714・0.863・0.410・0.610、F13A01:0.572・0.735・0.214・0.412であった。X染色体上のSTRX1、HPRTB、ARAについて、Y染色体上のDYS390、DYS393について、マルチプックレスPCRシステムを検討した。アニーリング温度55°CでSTRX1、HPRTB、DYS390、DYS393のquadrplexが、同じく60°CでARA、DYS393の組み合わせが、アニーリング温度55°Cと60°CでARA、DYS390の組み合わせが可能であった(J Forensic Sci,44(4),1-6,1999)。本研究の目的の一つは、STR断片の塩基配列の差異による構造多型に言及することであった。しかし、我々が指向したダイレクトシークエンス法では、往々にして配列を判読不能な部分が複数箇所認められ、問題を残すこととなった。STR構造多型、特に塩基配列決定法については今後の課題としたい。マルチプレックスPCRとシークエンスによるSTR多型解析システムの開発にあたって、以下に示す基本的条件に従って各種STRを検索した。即ち、(1)一回のマルチプレックスとして組み合わせるSTRは3-4種類を限度とし、泳動像が互いに重ならないこと。(2)組み合わせるSTRは、本邦でよく利用されており、アリルの出現頻度などの基礎的データが入手可能なものであること。(3)アリルの塩基配列に変異が少ないSTRの組み合わせから変異が多い組み合わせのものまで3-4種類のマルチプレックスシステムを準備し、親子鑑定や個人識別での利用に際しては前者のものから順次実施すること。(4)当初からのシークエンス解析は避け、必要な場合にも全てのアリルを対象とするのではなく、既に変異が報告されているアリルを優先的にシークエンス解析すること、などを基本的条件とした。VWA-FES-THO1のtriplexシステムでは、VWAおよびFESについては良好な泳動像が得られ、型判定も可能であった。しかし、Edwardsらによって報告されたプライマーによるTHO1は、その一部のアリルがVWAのそれらと重なり型判定が不能であった。(本補助金で購入したDNAシーケンサー(LIC・4200・A00)は一種類の標識色素を用いるため、泳動像に重なりがあれば、型判定はできない)。
T細胞亜集団による免疫制御の分子機構

本研究の目的はヘルパーT細胞の亜集団Th1とTh2の分化増殖のシグナルの相違を分子レベルで明らかにし、これを利用してこれら亜集団の活性化を調節し、免疫制御を行う方策を求めることにある。ヘルパーT細胞の活性化には抗原提供細胞由来の第二シグナルが必要であるが、Th1とTh2細胞では全く異なる第二シグナルを要求することが本研究で明らかになった。これらは共にサイトカインであり、Th2細胞にはIL-1が、Th1には抗原提供細胞-T細胞反応によって産生されるサイトカインがそれぞれ第二シグナルとして作用する。後者をわれわれはIL-2RIFと呼んだが、IL-2RIFは最近cDNAがクローニングされたIL-12と同一の物質であることが判明し、IL-12(IL-2RIF)は抗原受容体刺激を受けたT細胞にIL-2と相乗的に作用してIL-2受容体の発現を促し、IL-2依存性増殖を起こさせる活性があることが分かった。ただし、IL-12にはIL-2産生を増強する活性はない。さらに、Th2細胞にはIL-1が同様の活性をもつことも分かった。すなわち、ヘルパーT細胞の亜集団の決定は抗原提供細胞がどちらのサイトカインを分泌するかによって行われる可能性が高いことが本研究で分かった。活性化に要する第二シグナルが異なるのであればTh1、Th2の間には抗原受容体を介するシグナルにも両細胞の間には差異がある可能性がある。そこで、刺激伝達系の解析を行った結果、Th2はTh1とは全く異なる伝達系が使われており、Th2ではTh1のIL-2産生に主要な役割を果たすイノシトール代謝、チロシン燐酸化反応も重要な意味を持たず、両細胞に共通しているのは細胞外カルシウムの流入のみであることが分かった。以上の様に本研究ではヘルパーT細胞亜集団Th1、Th2の分裂増殖機構の差異が明らかになり、免疫反応の様式を決めると思われるこれら亜集団の分化機構を解析する重要な手がかりを掴んだ。
2次元重力ポテンシャル下の等質量3体8の字運動の研究

(1)2次元重力を及ぼしあいながら質量が等しい3体が互いに8の字の軌道を追いかけっこするような初期配置と初速度が,数値解析により10桁以上の精度で得られた.(2)等質量3体の重心が原点に留まり,全角運動量がゼロになるような,周期をωとして同一閉曲線を追いかけっこする解は,重力場の構造によらずに,2つの周期関数で記述されることを示した.特に一方の関数は半周期ω/2で符号を替える偶関数で,もう一方の関数はω/6を周期にもつ偶関数であることが,等質量3体8の字解の必要条件になっていることをつきとめた.設定した研究実施計画は(1) 2次元重力ポテンシャル下の等質量8の字3体平面運動における高精度数値初期条件を決定すること(2)平面でなない3体運動において,3体の質量と軌道がわかっていて,1体の位置を定めたとき,他の2体の位置と運動を知ることができるという予想を証明することの2点である.対応する成果は以下の通りである(1) 2次元重力ポテンシャル下の等質量8の字3体平面運動における高精度数値初期条件には公表データが存在した,公表データは位置と速度について計12個の数値の組からなるが,8の字運動の初期条件を決定するのは実質的に2個のパラメータである.計画の方針をその2個のパラメータの決定に修正し,実際に高精度で2つのパラメータの数値を決定した.(2)空間の次元数だけ座標の変数を与えれば,平面運動の場合とまったく同様に証明できることが判明し,予想になっていないことが判明した.その一方で,予期しない成果として「重心が保存し,全角運動量がゼロでないような空間3体運動において,任意の時刻で全角運動量に平行な平面へと3接線を射影すると,それらは1点で交わる,もしくは、平行である」という定理を得た.2次元重力ポテンシャル下で等質量3体8の字舞踏解への解析的アプローチの1つとして,3体のうち2体(質点1と2)の長さを1に規格化して,残り1体の位置で3体の位置関係を表現する技法を試した.2変数で等質量3体8の字運動の全エネルギーを表わす計画だったが,現時点では計算が完結していない.前年度に得られた予想外の成果である拡張された3接線定理「重心が保存し,全角運動量がゼロでない空間的な3体運動において,3接線を任意の時刻に全角運動量に平行な平面に射影すると1点で交わる」は,一般質量の3体運動において成立するため,3体問題に対して新たな知見が得られたものと考えられる.新定理の証明と具体例を2014年7月にスペインのマドリードで開催されたアメリカ数理科学会,ならびに,11月に千葉で開催された天体力学N体力学研究会で発表した.発表内容は論文に仕上げ,天体力学N体力学のプロシーディングスへ投稿済みである.新定理は,3次元空間の3体周期運動の数値解の探索で威力を発揮すると期待される.2003年に藤原,福田とともに研究したレムニスケート上の等質量3体運動では,3接線と3法線が,それぞれ1点で交わる.3接線の交点の軌跡はMathematicaのサポートにより,直角双曲線であることがわかる.研究分担者の松田は,3接線定理を複素化することで,直接の証明を行った.証明の概略は以下の通りである.複素トーラスから複素射影平面への正則写像が3接線の交点で,それは代数曲線である.3接線の交点の軌跡は直線と3点以上の交点を持つことがないので2次曲線と定まる.さらに,座標軸に関する対称性と2次曲線上の数点を調べると直角双曲線になることがわかる.同様の考察により,松田は3法線の軌跡の関数形も決定した.これらの成果は論文にまとめJournaln of Physics A誌に投稿中である.等質量3体8の字運動の大きな特徴は,重心が定点に留まり全角運動量がゼロということである.研究分担者の松田は,ポテンシャルの具体的構造はひとまず脇に置き,重心が定点に留まり全角運動量がゼロになるような等質量3体の周期性座標の一般形がどうあるべきかを深く考察した.ωを任意の正の数,x(t),c(t)を周期ωの二つの周期関数,y(t)=c(t)・x(t)とおく.媒介変数表示x=x(t), y=y(t)で表される閉曲線を考え,c(t)を座標比関数と呼ぶことにする.重心条件,全角運動量条件,クライン四元群条件といった諸条件を座標比関数の言葉で記述するとき,等質量3体8の字解の厳密解探索問題は,座標比関数を求める問題に帰着する.周期ω/3の函数λ(t)と座標比関数を満たす周期ωの関数c(t)があれば,重心定点,全角運動量ゼロの等質量3体周期解をつくることができる.さらにλ(t)が周期ω/6の周期をもつ偶関数で,c(t)が半周期交代性をもつ偶関数ならば,クライン四元群条件をも満たすものになり,8の字解が得られる.

松田は8の字解への2つのアプローチを提案した.一つは等質量3体8の字解の様々な数値解で座標比関数を検討して,既知の関数と組み合わせて,諸条件を満たす関数を探しポテンシャルを考察するもの.もう一つは重心条件の表示を等質量3体の運動方程式に代入し,λ(t)とc(t)の関係の満たすべき方程式を導きそれを解く,というものである.松田の手法はNewtonポテンシャル下の等質量3体8の字解の構成にも適用可能で,様々なポテンシャル下の8の字解の解析解の構築へ向けて明らかに本質的一歩を踏み出したと言える.研究代表者は松田の手法で2次元重力下の等質量3体8の字解の厳密解の構成を試みたが,数値解に一致する結果はまだ得られていない.しかし松田の手法で問題を攻略できると確信している.(1)2次元重力を及ぼしあいながら質量が等しい3体が互いに8の字の軌道を追いかけっこするような初期配置と初速度が,数値解析により10桁以上の精度で得られた.(2)等質量3体の重心が原点に留まり,全角運動量がゼロになるような,周期をωとして同一閉曲線を追いかけっこする解は,重力場の構造によらずに,2つの周期関数で記述されることを示した.特に一方の関数は半周期ω/2で符号を替える偶関数で,もう一方の関数はω/6を周期にもつ偶関数であることが,等質量3体8の字解の必要条件になっていることをつきとめた.3体のうち2体(質点1と2)の長さを1に規格化して,残り1体の位置で3体の位置関係を表現する技法で全エネルギーを評価すると,Newtonの万有引力ポテンシャルや強力ポテンシャルの場合,等質量3体8の字運動を記述するために最初に導入することになる3変数のうち1変数はS3対称性により消え,全エネルギーが2変数で表される.同じように2次元重力ポテンシャルで評価しているのだが,現時点では,どういうわけか3変数すべてが生き残ってしまっている.他のポテンシャルの場合と比べて,2次元重力ポテンシャルにおいてだけ1変数が消去されないのは,S3対称性が存在しないことを示し,不自然と考えられる.現在,計算の過程に誤りがないかどうかを含めて最初から計算をやり直している最中である.計算を完遂するには,もう少し時間が必要である.一方で,複素平面上で等質量3体の連立運動方程式から8の字解を得る道筋は,いまだに見えない.現時点では,運動方程式の解を仮定し,そこから2次元重力ポテンシャルが出てくるかどうかを調べている.レムニスケート上の等質量3体舞踏解は,2次元重力ポテンシャルと斥力ポテンシャルの合成ポテンシャルへと行き着くので,本研究課題では斥力ポテンシャルが出て来ないような工夫ができればよいのだが,斥力ポテンシャルの壁は厚く,取り除くことはできていないのが現状である.3接線定理は全角運動量がゼロであることを幾何学的に表現したものなので,仮定した解が全角運動量ゼロを与えない場合は,それが解ではないことを示すのに有用である,しかしながら,全角運動量がゼロである軌道(解)は,8の字軌道(解)以外にも無数にあり,3接線定理では等質量3体の軌道(解)を制限できない.上記の松田の手法は,解析解がわかっている場合には強い威力を発揮するが,解析解が得られていない現状で,課題を解決するための推進力になりうるかどうかは,はっきりしない.数物系科学複素平面上で等質量3体の連立運動方程式の解を,k位の極をもつ解析函数と仮定する.たとえば,もしも解が1位の極を持つワイエルシュトラースのゼータ函数の線形結合であると仮定すると,加速度はワイエルシュトラースのぺー函数の1回微分の線形結合で表されることになる.一方で2次元重力ポテンシャルの空間微分はワイエルシュトラースのゼータやペー函数の線形結合で与えられるであろう.仮定した解が正しいものであれば,運動方程式がワイエルシュトラース函数の公式に帰着すると期待される.1よりも大きいk位の極をもつ場合はより複雑になるが,8の字解は周期解ゆえ,求めようとしている解は,2重周期函数であるワイエルシュトラースのペー函数やその微分と何らかの関係を持っていても不思議はない.楕円関数によるアプローチで解析解への道を拓きたい.課題解決のヒントを握るレムニスケート上の等質量3体運動へも,松田は代数幾何学的アプローチをさらに推し進めている.