hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経回路網を構築する神経極性の形成・維持機構の解明

神経細胞は通常1本の軸索と複数の樹状突起を有する高度に極性化した細胞である。軸索と樹状突起は共通の突起から形成されることが知られており、神経極性の破綻が破綻すると複数の軸索が形成される。そのため、1本のみの軸索が形成・維持されることが神経細胞の極性形成において極めて重要である(有村&貝淵, Nat. Rev. Neurousci., 2007;髙野ら, Development., 2015)。しかしながら、どのようにして共通の神経突起から1本の軸索と複数の樹状突起への運命決定かが制御されるのか、その分子機序は長年謎に包まれていた。そこで本研究では、1本のみの軸索形成を制御する分子機序を細胞外環境から細胞内への一連のシグナル伝達経路まで包括的に解明することを目的とした。これまでに、神経細胞が極性を獲得する際に、神経栄養因子(NT-3)に応答して軸索の末端から細胞体にかけて長距離のCa2+伝播が発生していることを見出した。この長距離Ca2+伝播は、細胞体においてCaMKI依存的にRhoAを活性化することが判った。そこで、光遺伝学的手法によりRho-kinaseを細胞体で光活性化したところ、未成熟な神経突起が急速に退縮することが判った。さらに、CaMKIの新規基質としてRhoA特異的活性化因子GEF-H1を同定した。GEF-H1はリン酸化依存的に活性化し、生体内において極性形成を制御することが明らかとなった。以上の結果から、軸索からの長距離Ca2+伝搬の下流で、CaMKI/ GEF-H1/RhoA/Rho-kinase経路が複数の軸索形成を抑制することで樹状突起への運命決定が制御されていることが初めて明らかにされた(髙野ら, Nat. Commun., 2017)。29年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、単一の突起のみに刺激する局所刺激法を用いてNT-3を軸索に刺激したところ、軸索以外の未成熟な突起が退縮することを見つけており、軸索から未成熟な突起に向けて誘導される因子としてCa2+が関与している可能性を見出していた。さらに、Rho-kinaseの阻害剤を軸索以外の未成熟な突起のみに刺激したところ、その突起が急速に伸長し、複数の軸索が形成されることも明らかにしていた。これらの結果から、NT-3に応答して軸索から未成熟な突起に向けてCa2+伝搬が引き起こされ、その下流でRhoA/Rho-kinase経路を介して複数の軸索形成が抑制されている可能性が示唆された。そこで、今年度はこれら仮説を検証するために(1)軸索から未成熟な突起に伝わるCa2+伝播の可視化、(2) Ca2+シグナルによるRhoA/Rho-kinase経路の活性化と機能解析を行った。当初は軸索から未成熟な突起に向けて生じるCa2+伝搬の時空間的動態を検討した後に、そのCa2+の下流のCaMKIによるRhoAの活性化機構について検討する予定だった。しかしながら、長距離Ca2+伝搬の下流で神経細胞の極性形成に関与するRhoAの活性化動態を検討したところ、興味深いことに細胞体でのRhoAの局所的活性化が認められた。そこで、細胞体で活性化したRhoA/Rho-kinaseが未成熟な突起の軸索への分化を抑制しているかどうか検討するために、光照射によって活性化するRho-kinaseの新規プローブを作製した。この新規プローブを用いてRho-kinaseの細胞体での局所活性化させたところ、未成熟な突起が急速に退縮することが判った。また、これらの未成熟な突起の退縮は、RhoAの光活性化でも同様に観察された。さらに、未成熟な突起でRho-kinaseを局所的に不活性化させると、突起伸長が誘導され、2本目の軸索が形成された。これらの結果から、軸索からの長距離のCa2+伝搬によって局所的に活性化するRhoA/Rho-kinaseは複数の軸索形成を抑制していることが示唆された。

そのため、1本のみの軸索が形成・維持されることが神経細胞の極性形成において極めて重要である(有村&貝淵, Nat. Rev. Neurousci., 2007;髙野ら, Development., 2015)。しかしながら、どのようにして共通の神経突起から1本の軸索と複数の樹状突起への運命決定かが制御されるのか、その分子機序は長年謎に包まれていた。そこで本研究では、1本のみの軸索形成を制御する分子機序を細胞外環境から細胞内への一連のシグナル伝達経路まで包括的に解明することを目的とした。これまでに、神経細胞が極性を獲得する際に、神経栄養因子(NT-3)に応答して軸索の末端から細胞体にかけて長距離のCa2+伝播が発生していることを見出した。この長距離Ca2+伝播は、細胞体においてCaMKI依存的にRhoAを活性化することが判った。そこで、今年度はどのようにしてCaMKIがRhoAを活性しているのか、その詳細な分子機序の解明を行なった。具体的には、リン酸化プロテオミクス解析を用いてCaMKIの新規基質としてRhoAの特異的活性化因子GEF-H1を同定した。さらに、GEF-H1のリン酸化部位を同定し、生体内においてもCaMKIによってリン酸化反応が誘導されていることを示した。また、このリン酸化依存的にGEF-H1が活性化することがわかった。今年度はCaMKIの基質を網羅的に同定するために、当研究室で新たに開発したリン酸化プロテオミクスを用いてCaMKIの基質の網羅的探索を行った。その結果、495ものリン酸化基質の同定に成功した。その中には、唯一のRhoAの特異的活性化因子GEF-H1が含まれていた。まず、実際にGEF-H1がCaMKIによってリン酸化されるか検討するために、in vitro kinase解析を行った。その結果、GEF-H1のN末側においてCaMKIによってリン酸化されることがわかった。次に、CaMKIによるGEF-H1のリン酸化部位を同定するために、リン酸化候補部位をAlaに置換した変異体を用いて再度in vitrokinase解析を行った。その結果、GEF-H1のT103がCaMKIによってリン酸化されることがわかった。最後に、このリン酸化とGEF-H1の活性化との関連性について検討した。その結果、GEF-H1はCaMKIによるT103のリン酸化依存的に活性化することがわかった。これらの結果から、GEF-H1はCaMKIによりリン酸化され、このリン酸化GERF-H1がRhoAを活性することが示唆された。神経細胞は通常1本の軸索と複数の樹状突起を有する高度に極性化した細胞である。軸索と樹状突起は共通の突起から形成されることが知られており、神経極性の破綻が破綻すると複数の軸索が形成される。
日本における驚愕病の臨床像の解明および病態解析

1)驚愕病の疫学調査全国の医療機関1394施設一次調査を行った。回収率は59%であり、うち症例の経験を有する施設は25施設(3.0%)であった。経験を有する施設へ二次調査を送付し、臨床像(家族歴、診断年齢、周産期歴、症状、その症状の発症年齢および消失時期、他覚所見、各種検査および画像所見、診断に至るまでの鑑別した疾患、治療およびその治療効果、リハビリテーション、遺伝子カウンセリングの有無、予後、現在の問題点など)についてアンケートをおこなった。18施設(72%)より回答があった。うち17症例は小児科領域であり、4症例は成人領域であった。小児領域の約半数は遺伝子検査で確定されていたが、成人領域では遺伝子検査で確定された例はなかった。2)驚愕病が疑われる症例について、全国から検体の提供を受け、本人あるいは家族の同意を得た後、グリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子(GLRA1,SLC6A5,GLRB)の解析をPCR法、SSCP法および直接塩基配列決定法などを用いて検索した。遺伝子変異も遺伝子量の異常も認めない症例に関しては、グリシン作動性神経伝達系に関与する他の遺伝子(SLC32A, SLC6A17など)について上記と同じ方法で検索を行った。平成30年度は10症例の解析を行い、うち4例(GLRA1遺伝子変異)でグリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子異常を認めた。3)疾患特異的iPS細胞の樹立については、我々の施設では正常健康人の線維芽細胞からiPS細胞を樹立し、神経細胞への分化が可能となっている。現在は正常健康人の血液検体のリンパ球からiPS樹立、神経細胞への分化を試みている。神経細胞への分化が確立すれば、患者検体から疾患特異的iPS細胞の樹立を試みる。平成30年度は計画の予定通り診断基準案を作成した。結果については第121回日本小児科学会で発表した。各関連学会より、パブリックコメントを受け付け、回答待ちである。1)驚愕病の疫学調査および臨床像の検討平成31年度は、関連学会のパブリックコメントの回答を待ち、診断基準を確定する。2)グリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子異常の解析驚愕病と診断されたあるいは疑わしい症例について引き続き遺伝子解析を行う。上記1)のデータと比較し、遺伝子型と表現型との関連を検討する。3)疾患特異的iPS細胞の樹立疾患特異的iPS細胞の樹立及び神経細胞への分化を引き続き行う。1)驚愕病の疫学調査全国の医療機関1394施設へ一次調査を行った。回収率は59%であり、うち症例の経験を有する施設は24施設(2.9%)であった。本年3月に症例の経験を有する施設へ二次調査を送付し、臨床像(家族歴、診断年齢、周産期歴、症状、その症状の発症年齢および消失時期、他覚所見、各種検査および画像所見、診断に至るまでの鑑別した疾患、治療およびその治療効果、リハビリテーション、遺伝子カウンセリングの有無、予後、現在の問題点など)についてアンケートをおこなった。現在、15施設より回答があり内容を解析中である。28年度は14症例の解析を行い、うち7例(GLRA1遺伝子変異4例、SLC6A5遺伝子変異3例)でグリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子異常を認めた。平成28年度の予定通り疫学調査、アンケート調査を行った。遺伝子解析、疾患特異的iPS細胞の樹立も並行して行っており、計画はおおむね順調に進展している。

遺伝子変異も遺伝子量の異常も認めない症例に関しては、グリシン作動性神経伝達系に関与する他の遺伝子(SLC32A, SLC6A17など)について上記と同じ方法で検索を行った。29年度は14症例の解析を行い、うち7例(GLRA1遺伝子変異4例、SLC6A5遺伝子変異3例)でグリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子異常を認めた。3)疾患特異的iPS細胞の樹立については、我々の施設では正常健康人の線維芽細胞からiPS細胞を樹立し、神経細胞への分化が可能となっている。現在は正常健康人の血液検体のリンパ球からiPS樹立、神経細胞への分化を試みている。神経細胞への分化が確立すれば、患者検体から疾患特異的iPS細胞の樹立を試みる。平成29年度計画の予定通り疫学調査、アンケート調査を行い解析を行った。結果については第51回日本てんかん学会で発表した。遺伝子解析、疾患特異的iPS細胞の樹立も並行して行っており、計画はおおむね順調に進展している。また、上記臨床像の解析から診断基準案を作成した。1)驚愕病の疫学調査全国の医療機関1394施設一次調査を行った。回収率は59%であり、うち症例の経験を有する施設は25施設(3.0%)であった。経験を有する施設へ二次調査を送付し、臨床像(家族歴、診断年齢、周産期歴、症状、その症状の発症年齢および消失時期、他覚所見、各種検査および画像所見、診断に至るまでの鑑別した疾患、治療およびその治療効果、リハビリテーション、遺伝子カウンセリングの有無、予後、現在の問題点など)についてアンケートをおこなった。18施設(72%)より回答があった。うち17症例は小児科領域であり、4症例は成人領域であった。小児領域の約半数は遺伝子検査で確定されていたが、成人領域では遺伝子検査で確定された例はなかった。2)驚愕病が疑われる症例について、全国から検体の提供を受け、本人あるいは家族の同意を得た後、グリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子(GLRA1,SLC6A5,GLRB)の解析をPCR法、SSCP法および直接塩基配列決定法などを用いて検索した。平成30年度は10症例の解析を行い、うち4例(GLRA1遺伝子変異)でグリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子異常を認めた。平成30年度は計画の予定通り診断基準案を作成した。結果については第121回日本小児科学会で発表した。各関連学会より、パブリックコメントを受け付け、回答待ちである。1)驚愕病の疫学調査および臨床像の検討平成29年度は、平成28年度で行ったアンケート調査を解析し、詳細な臨床像をまとめるとともに諸外国のデータと比較検討を行いその成果を全国学会等で発表する。2)グリシン作動性神経伝達系に関連する遺伝子異常の解析驚愕病と診断されたあるいは疑わしい症例について引き続き遺伝子解析を行う。
再発小児白血病におけるサイトカイン発現特異性の解明と早期予知法の開発

再発小児白血病におけるサイトカイン発現特異性の解明と再発早期予知法を探索した。再発例、非再発例(予後良好例)の初診時検体を用いた血清サイトカイン発現解析により、再発例は非再発例に比して初診時における炎症性サイトカインTNF, IL-6が有意に高値であることが判明した。また、再発症例では初診時、再発時に炎症性サイトカイン発現が寛解時に比し上昇していた。炎症性サイトカインは初診時における予後予測および病勢を反映していることが明らかとなった。小児白血病の治療成績の向上は、臨床および生物学的予後因子の抽出とそれによる治療の層別化によってもたらされた。しかし、既存のリスク因子の予後予測力は未だ十分とは言い難く、治療不応例や再発例の多くは依然不幸な転帰をとっているのが現状である。本研究では、小児白血病初発時、患者白血病細胞におけるサイトカイン遺伝子発現パターンおよび血清サイトカイン発現の詳細な解析を通じて再発白血病の特性を明らかにし、発現情報に基づいた再発早期予知法を開発する。《対象》小児白血病患児より初発時に採取した骨髄白血病細胞および正常末梢血好中球、単球・マクロファージ、NK細胞、NKT細胞、樹状細胞。《方法》実験の再現性と信頼性を高めるために、それぞれの細胞再発検体5人分、非再発検体5人分を混合したものを作成しcDNAマイクロアレイを用いて比較検討。(H21年度は数例の初発、再発症例が発生したため以下の要領で細胞の分離、保存を施行。)《細胞の分離》白血病細胞は初診時骨髄より採取する。骨髄中に白血病細胞が95%以上占めている場合のみ、リンパ球分離メディウムを用いて分離する。正常末梢血好中球は初診時末梢血より分離。Polymorphoprepにより多核顆粒球浮遊球を採取し、さらにFITC-CD16、Anti-FITCmicrobeadsを用いて、CD16陽性細胞をpositive selection。正常末梢血単球は初診時末梢血より分離。LSMで単核球を分離後FITC-CD14、Anti-FITCmicrobeadsを用いてCD14陽性細胞をpositive selection。同様に、NK細胞はCD3にてnegative selection後にCD56陽性細胞をpositive selection、NKT細胞はCD3にてpositive selection後にCD56陽性細胞をpositive selectionすることによりそれぞれの細胞を分離。正常末梢血樹状細胞はLSMにて単核球を分離し、Blood Dendritic Cell Isolation Kitを用いてプロトコールに従ってDCを分離(CD3、CD11b、CD16によるnegative selectionの後CD4によるpositive selection)。分離したDCの純度はLineage抗体(抗CD14、CDI9、CD56、TCRa/b抗体と抗HLA-DR抗体)を用いて測定。今後...《cDNAマイクロアレイ》症例が発生した時点で逐次保存を行い、治療開始後2年以内の再発の有無で振り分け、マイクロアレイによる解析を予定。《細胞の分離》白血病細胞は初診時骨髄より採取する。分離したDCの純度はLineage抗体(抗CD14、CD19、CD56、TCRa/b抗体と抗HLA-DR抗体)を用いて測定。

今後...《cDNAマイクロアレイ》症例が発生した時点で逐次保存を行い、治療開始後2年以内の再発の有無で振り分け、マイクロアレイによる解析を予定。小児白血病の治療成績の向上は、臨床および生物学的予後因子の抽出とそれによる治療の層別化によってもたらされた。しかし、既存のリスク因子の予後予測力は未だ十分とは言い難く、治療不応例や再発例の多くは依然不幸な転帰をとっているのが現状である。本研究では、小児白血病初発時、患者白血病細胞におけるサイトカイン遺伝子発現パターンおよび血清サイトカイン発現の詳細な解析を通じて再発白血病の特性を明らかにし、発現情報に基づいた再発早期予知法を開発する。今後・・・《cDNAマイクロアレイ》症例が発生した時点で逐次保存を行い、初発(初期治療反応良好・不良)再発の有無で振り分け、マイクロアレイによる解析を予定。《対象》小児白血病患児より初発時に採取した骨髄白血病細胞および正常末梢血好中球、単核球(NK細胞などの細かな分類を試みたが細胞数の問題や純度の問題があり断念した)。《方法》実験の再現性と信頼性を高めるために、それぞれの細胞再発検体5人分、非再発検体5人分を混合したものを作成しcDNAマイクロアレイを用いて比較検討。《細胞の分離》白血病細胞は初診時骨髄より採取。骨髄中に白血病細胞が95%以上占めている場合のみ、リンパ球分離メディウムを用いて分離。正常末梢血好中球は初診時末梢血より分離。Polymorphoprepにより多核顆粒球浮遊球を採取。現時点で3例ずつ収集分離終了した。《cDNAマイクロアレイ》治療開始後2年以内の再発の有無で振り分け、マイクロアレイによる解析を行う。予定症例数になり次第マイクロアレイを行えば研究完了の予定であるが、現時点で5例ずつには達しておらずアレイ開始待ちの状態である。今年度は血清におけるサイトカイン発現パターンの解析を加えて再発予知法検討の補助データを得た。初発の検体は集まりつつあるが、再発症例が少なくマイクロアレイ施行に耐えうる症例数に達していない。初発.再発検体における芽球、好中球の採取は予定通りに進んでいるが、その他の分画は元々の分画が少ないうえに高い純度が得1にくく、保存に難渋している。24年度が最終年度であるため、記入しない。
キットビルド概念マップに基づく知識構築支援に関する研究

キットビルド概念マップを用いた知識構築支援システムの作成とその評価を試みた.まず,キットビルド概念マップの実践的な利用を通して,マップ構築における誤りの収集分析を行った.実践的利用としては,小学校理科,中学校社会,大学社会学,を扱った.これらの収集に基づいて,概念マップにおける誤りに対する支援方法を実装し,実験的な評価を行った.誤接続リンクに対する支援により,マップのサイズと完成度を上げることができること,教材に関しての深い理解を促す上では,未接続リンクに対する支援が有効であること,が分かった.キットビルド概念マップを用いた知識構築支援システムの作成とその評価を試みた.まず,キットビルド概念マップの実践的な利用を通して,マップ構築における誤りの収集分析を行った.実践的利用としては,小学校理科,中学校社会,大学社会学,を扱った.これらの収集に基づいて,概念マップにおける誤りに対する支援方法を実装し,実験的な評価を行った.誤接続リンクに対する支援により,マップのサイズと完成度を上げることができること,教材に関しての深い理解を促す上では,未接続リンクに対する支援が有効であること,が分かった.本年度は,個別学習者マップの修正を支援する仕組みを実現し,実験的な利用を行った.(1)学習者マップ個別作成支援:学習者マップにおいて修正すべき箇所は,差分マップにおける(a)不足リンク,(b)過剰リンク,(c)未使用リンクとなる.過剰リンクおよび未使用リンクはそれぞれ不足リンクのいずれかに対応しており,不足リンクは一つのリンクとそれが連結している二つのノードとのセットにより特定される.本研究では,概念マップを構成する基本単位を一つのリンクとそれが結んでいる二つのノードとし,この基本単位をそれについての説明が存在する教材箇所に関連付ける機能を実現した.修正指導については,(I)学習者マップ上での過剰もしくは未使用リンクの指摘,(II)不足リンク経由で対応する教材部分の指摘,(III)リンクを付加すべきノードの指摘,(IV)正解としての不足リンクの指摘,といった段階で行う機能を実現した.、修正対象リンクの選択については,教諭らが一斉指導の際に用いた方針に沿って,過剰もしくは未使用リンクのうち,より多くの学習者マップに現れたものから修正対象とする.ノードやリンクの意味的な関係を利用した修正順序の決定する方法を実現した.(2)実験的利用:上記の機能を実現した上で,個々の学習者マップの診断結果に基づいて,その修正のためのフィードバックを与える機能を実現し,実験的な利用を試みた.結果として,このようなフィードバックがない場合に比べて統計的に有意にマップの完成度を挙げることができることが確認できた.このことは,今年度目指した個別支援が実現できたことを意味している.平成25年度においては,平成24年度に開発した個人利用向け概念マップ作成支援システムを拡張し,複数の学習者が話し合いながら協調的に学習者マップを修正していくことのできる仕組みを実現し,実験的に利用した.(1)協調的作業環境の整備を行った:メディアタブレットを端末として本システムを利用できるようにした上で,学習者間,つまりメディアタブレット端末間でのお互いの認識と通信を実現した.これにより,学習者マップに応じて協調作業を行う学習者のグループを動的に編成し,また学習者同士がお互いのマップを交換して比較するといったことが可能となった.(2)学習者マップ協調的作成支援とそれを用いた利用実験を行った:協調的作成支援としては,(i)グループ編成,と(ii)話題選択,を行った.協調的活動を支援する上では,どのような学習者によって一つのグループを編成させるかが重要な問題であることは多くの研究が指摘しており,また,グループごとに検討することに意義のある話題は異なってくる.平成25年度においては,学習者マップの洗練という観点から,学習者マップに基づくグループ編成と話題選択を行う機能を実装した.基本的な方針としては,グループとしての重畳マップができるだけゴールマップに近い形になるようにグループ編成を行い,そのグループにおいて最も重畳度の多い過剰もしくは未使用リンクをグループ内で取り上げ,それについての是非についての意見交換させた上で,必要に応じて対応する不足リンクの補完への誘導を行う設計をした.この設計のもとに利用実験を行い,(I)マップの一致度の向上,(II)成績の向上,を確認できた.また,主観的な評価としても,マップを用いることの有効性を感じる被験者が多いことが確認できた.複数の学習者が話し合いながら協調的に学習者マップを修正していくことができる仕組みの実現と,実験的な利用の試みが前年度までにおいて行えていた.今年度においては,学習者が自身の学習者マップに対して新しいノードとリンクを追加し,さらに,それを他者と共有・吟味することを支援する機能を実装した.これは,キットビルド概念マップをベースとした,多様で発展的な理解を達成するために不可欠な機能といえる.具体的な実装としては,命題をテンプレートに基づいて入力させるようにしている.命題テンプレートは,二つのノードと一つのリンクより構成されており,ノード名に相当する空欄にノード名を入力し,リンク名に相当する空欄にリンク名を入力させることで,一つの命題を作成させる.作られた命題は,既存のマップに対して,ノード名の一致に基づいて接続させる.ノード名が一致しない場合は,学習者に対して,既存のマップとの接続のための命題の追加,もしくはノード名の変更を要求する.これにより,既存のマップと整合性を取る形で,マップの拡張が可能となる.吟味に関しては,個々の学習者に既存のマップに対する命題の追加を行わせた後,その既存のマップを共通項したマップ追加部分についての検討を行わせる形で実現している.

既存マップは共有しているため,追加された追加マップの妥当性をその共有した部分に基づいて説明することが可能となっている.この機能を利用した協調的なマップの拡張の可能性も実験的に検証した.26年度が最終年度であるため、記入しない。学習工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた個別支援の機能の実装とその実験的な利用が達成できており,この成果に基づいて次年度の研究を予定通り行えることから,概ね順調といえる.計画した機能の実現と,実験的利用ができ,また,効果を示唆するデータも出ており,概ね順調に進展していると判断した.26年度が最終年度であるため、記入しない。概念マップを用いた知識構築支援を行うことが次の課題となる.マップの作成までは行えたが,このマップの作成が知識の構築につながっていることを確認した上で,それをさらに促進する方法を検討する.概念マップに対して新しい部品の追加を可能にすることが平成26年度の課題となる.具体的には,付加支援と,その付加したものに対する吟味・共有支援として行うことを予定している.26年度が最終年度であるため、記入しない。機能の設計・開発および実験利用は順調に行えたものの,得られたデータの分析処理・とりまとめと,その結果の発表については,次年度に持ち越しとなった.分析処理・とりまとめについてはおおむねめどが立っており,次年度においても必要な経費を確保していることから,繰り越し分については結果発表および調査のための旅費に利用することを予定している.OSのベージョン変更などの影響を押させるための利用機材更新の抑制と,国際会議における発表が予定より少なかったため,次年度使用額が生じた.今年度においては,協調学習をメインとするため,利用機材の更新を行う予定である.また,前年度得られた成果をさらに国際会議等で発表する予定であり,そのために使用する計画である.
臍帯血由来未分化間葉系細胞による骨軟骨欠損の修復法の開発

1.ラット胎児血より未分化間葉系細胞を単離する方法を確立した。この未分化間葉系細胞は、特殊な分化因子や培養環境を用いることなく骨芽細胞様細胞と軟骨細胞様細胞に分化することを確認した。また胎児血の至適な採取時期を決定した。またラット胎児血由来未分化間葉系細胞の増殖能を評価するため、doubling timeを計測した。2.type II procollagen遺伝子発現には、成熟軟骨細が発現するtype IIBと軟骨に分化する以前の細胞が発現するtype IIAが存在する。胎児血由来未分化間葉系細胞より分化した軟骨細胞様細胞は、肋軟骨より単離した成熟軟骨細胞と比較しtype IIAの発現が増強しており、より未分化な細胞と考えられた。3.ラット胎児血由来未分化間葉系細胞は、培養を継続することでCOL2A1,COL10A1,COL11A2の遺伝子発現が増強し、type IIAの遺伝子発現が減少していた。継続培養によって比較的未分化な軟骨細胞様細胞がより成熟したものと考えられた。4.ラット胎児血由来未分化間葉系細胞を継代培養し、細胞の自動分化能を評価した。骨軟骨細胞への自動分化能が低下することが示された。5.ラット胎児血由来未分化間葉系細胞の凍結保存を行った。通常の細胞保存液に細胞を混濁し保存した後解凍して培養したところ、特殊な分化因子や培養環境を用いることなく骨芽細胞様細胞と軟骨細胞様細胞に分化することを確認した。凍結保存を行っても、その自動分化能は維持されることが示された。6.ラット胎児血由来未分化間葉系細胞はウシ胎児血清を含まない培地で培養しても脂肪細胞様細胞に自動分化したことから、この細胞の自動分化能は胎児血清に含まれる因子によらないものであることが示された。7.臍帯血由来未分化間葉系細胞を骨軟骨折の修復に用いるためには、細胞の増殖分化の足場となるscaffoldが必要となる。そのため、今回我々は、II型コラーゲンスポンジを開発し、II型コラーゲンスポンジを用いた培養が脱分化軟骨細胞の再分化に対する影響を検討した。

通常の細胞保存液に細胞を混濁し保存した後解凍して培養したところ、特殊な分化因子や培養環境を用いることなく骨芽細胞様細胞と軟骨細胞様細胞に分化することを確認した。凍結保存を行っても、その自動分化能は維持されることが示された。1.ラット胎児血由来未分化間葉系細胞の増殖能を評価するため、doubling timeを計測した。また妊娠19週の胎児の胎児血にもっともこの細胞が含まれるが、その数は1胎児あたり1コロニーであることが示された。2.ラット胎児血由来未分化間葉系細胞はウシ胎児血清を含まない培地で培養しても脂肪細胞様細胞に自動分化したことから、この細胞の自動分化能は胎児血清に含まれる因子によらないものであることが示された。3.臍帯血由来未分化間葉系細胞を骨軟骨折の修復に用いるためには、細胞の増殖分化の足場となるscaffoldが必要となる。そのため、今回我々は、II型コラーゲンスポンジを開発し、II型コラーゲンスポンジを用いた培養が脱分化軟骨細胞の再分化に対する影響を検討した。6週齢Wistar ratの肋軟骨より酵素処理で採取した軟骨細胞を、DMEM(10%FBS, L-ascorbic acid含有)を用いて1週間単層培養したものをP0、3週間継代培養したものをP1とし、7週間継代培養したものをP3とした。1x10^6細胞個のP1をスポンジ内に播種し、4週間培養したものをP1rとした。P1rのCOL10A1,Aggrecanの遺伝子発現はP1,P3と比較し増加したが、P1rのCOL2A1,SOX9の遺伝子発現はP1,P3と比較し低下した。脱分化軟骨細胞は再分化の方向に導かれたが、COL2A1遺伝子発現の低下を認め、完全な再分化を生じていないと考えられた。今後このII型コラーゲンスポンジが臍帯血由来未分化間葉系細胞の骨芽細胞様細胞や軟骨細胞葉細胞への自動分化能に与える影響を評価する予定である。
超離散化手法による保存的セルオートマトンとその粒子系の研究

本研究の主な成果は以下の通りである。(1) 2つの保存量を持つ3階の可積分差分方程式が、2階の可積分差分方程式であるQRT系のペアから構成されることを示した。(2) 2階の可積分差分方程式であるQRT系から、明示的なリャプノフ関数を持つ差分方程式系を構成した。(3) QRT系と周期を持つ変換を組み合わせることによって、高次の保存量を持つ2階の差分方程式を構成する方法を提案した。(4)交通流モデルとして知られる最適速度モデルの離散化、超離散化に成功した。今年度は可積分なセルオートマトンの簡約化に相当する超離散化可能な高階差分方程式に焦点を当てた。その結果、ある種の3階の可積分な差分方程式がお互いに相異なる2階の可積分な差分方程式から構成されているということがわかった。今まで3階可積分な差分方程式については、その構造が未知な点も多かったため、これは大きな一歩である。またこの差分方程式は超離散化可能であり、セルオートマトンへの応用が期待できる。この結果は論文"Third-order integrable difference equations generated by a pair of second-order equations"にまとめられている。さらに今年度はアトラクタを持ち、超離散化可能な差分方程式にも焦点をあてた。超離散化の手法は今まで主に可積分系に適用されてきたが、ある種のQRT系を拡張した非可積分な系がアトラクタを持ちながらも超離散化可能であることを発見した。これは今までにない結果であり、超離散化法の非可積分系への今後の展開が期待される。またセルオートマトンへの応用も同様に期待できる。この結果は論文Discrete mappings with an explicit discrete Lyapunov function related to integrable mappingsにまとめられている。来年度はこれらの実績をもとに、粒子系への研究も展開していく予定である。昨年度は、粒子系セルオートマトンの典型である交通流セルオートマトンに焦点を当て、確率変数を持っモデルを構築することを試みた。確率変数を導入したセルオートマトンとしては、確率バーガースセルオートマトンが知られているが乱この多速度版に当たるFukui-lshibashfモデルに確率変数を導入したモデルの構築を試みた。その結果、超離散方程式のEuler表現の形で方程式を書き下すことに成功した。Lagrange表現については今のところまだ不明である。また、その基本図を理論的に求めるために、6点分布関数が満すマスター方程式を考え、2クラスター近似を用いることによって、その解を求めることにも成功した。この解析解は数値実験の結果をかなり高い精度で再現しており、近似がある程度成り立っているということができる。しかしながらとの方程式が厳密解を持つ可能性もあり、さらに研究を進めていく必要がある。これらの結果は学会で発表予定であり、雑誌論文にも投稿する予定である。また交通流とは別に、超離散ソリトン系の代数構造について、かなりの計算結果が得られているが、まだ成果を公表できる段階ではない。今年度も研究を継続し、より統一的な観点からその構造の解明に取り組んでいく予定である。さらにQRTおよび超離散QRT系を高次に拡張する研究も行い、いくつかの方程式を得たが、まだ詳細をつめる必要があり、今年度も継続して研究する。保存的セルオートマンの研究においては、セルオートマトンの状態を時間的に変化するセルの集合として表現するEuler表現と、粒子の運動として見るLagrange表現というものが存在する。今年度は、交通流を粒子の運動としてとらえ、その運動を微分方程式で記述する最適速度モデルに注目し、その時間離散化、超離散化を試みた。その結果として、連続極限において最適速度モデルとなる離散モデルの構築に成功し、さらにその超離散化によってLangrange表現のセルオートマトンモデルを得ることにも成功した。また超離散化したモデルが、交通流セルオートマトンモデルとしてよく知られている福井・石橋モデルを含んでいることもわかった。この結果は論文"On a discrete optimal velocitymodel and its continuous and ultradiscrete relatives"にまとめられている。最適速度モデルは微分方程式のモデルとしては、非常によく用いられているモデルであり、このモデルの超離散化により保存的セルオートマンが得られたということは、この分野の研究において、非常に大きな成果で言える。Euler表現も含めて、このモデルのEuler-Lagrange対応を明らかにすることが、今後の重要な研究課題となると思われる。
惑星起源物質形成環境解明のためのAFMによる惑星間ダストの表面観察

現在提唱されているような急激に温度変化する星雲環境でのダスト形成をシミュレートした。核形成過程のその場観察実験により、凝縮順序はこれまで考えられてきた凝縮順序はforsterite, enstatiteそしてsilicaであったが、実際には界面張力の違いによって準安定なsilicaが最初に凝縮し、次いでenstatiteの核形成が起こる。この実験の結果明らかになったことはとこの準安定相の凝縮によってケイ酸塩の惑星間ダストに見られる化学組成的多様性が作り出されるということである。この実験事実は、従来なされてきたように"相の安定関係のみで凝縮微粒子形成条件を決定する"ということは出来ないということを示す。しかし、結晶の形態は結晶成長時のガス温度、濃度条件に応じて変化するということが知られている。そこで、粒子の形態が成長条件によってどのように変化するのかを実験によって調べた。forsterite微粒子の形態は成長時のガス温度、濃度条件に依存し系統的に変化した。FE-SEM, TEMによる微細組織の観察により、この系統的な結晶形態変化は準安定な液相が微粒子表面に凝縮することによって引き起こされるということが明らかになった。天然の隕石を構成しているミクロンサイズのダスト微粒子との比較により、天然のダストは数分から数十秒の時間スケールで急激に冷却されたガスからの凝縮により出来たものであるということがらかになった。今年度は、ガスからの微粒子核形成メカニズムについての研究成果を国際誌"Journal of Crystal Growth"に発表した。さらに凝縮微粒子の形態のガス温度、濃度依存性における準安定ケイ酸塩メルト凝縮について、国際結晶成長学会(14^<th>),日本結晶成長学会(34th)ならびにGrain Formation WorkShop 24^<th>で発表した。惑星間ダストは46億年前、急速に温度・ガス濃度環境が変化する原始太陽系星雲ガスから凝縮したと考えられている。この惑星間ダストが形成される際の原始太陽系星雲の温度、ガス濃度変化の時間スケールを明らかにするために、急冷され高過飽和状態となった蒸発ガスから凝縮する微粒子の核形成速度を求めた。干渉計によって得られた高温メルト周辺のガス屈折率分布の画像データを解析した結果、蒸発開始から5秒-10秒の間に2度、メルト-ガス界面近傍に平衡蒸気圧の40-60倍もの高密度領域が形成される事が分かった。この結果は高温メルトから蒸発したガスからの凝縮微粒子核形成に伴う、ガス密度増加によるものであると考えられる。さらに、核形成速度に要する時間を明らかにするために、凝縮微粒子の核形成順序を調べた。惑星間ダストのうち、最も多く見られる重要な鉱物であるMgO-SiO_2系の鉱物は、化学平衡に基づいた研究によって、高温で安定なんForsteriteが最初に凝縮し、Enstatite, Silicaへと続くとこれまで考えられてきた。しかし本研究によって、高過飽和状態から凝縮する微粒子の核形成順序はこの予想されてきた凝縮順序とは異なり、SiO_2アモルファスがまず核形成し、Enstatite, Forsteriteの核形成が続くということが分かった。このことは惑星間ダストの粒子組み合わせを調べることで、原始太陽系星雲ガスの冷却速度に制約を与えることが出来ることを意味する。本年は先に述べた凝縮微粒子の核形成順序について結晶成長学会において報告を行い、干渉計によって明らかになった蒸発メルト界面近傍における高密度領域の形成について、鉱物学会において報告を行った。
二酸化炭素希釈酸化剤を用いた層流浮き上がり拡散火炎の構造と安定機構

近年、埋蔵量が豊富な石炭および再生できるバイオマス(木、ゴミなど廃棄物)を利用する複合発電システムで、高効率、高い環境性能を有する次世代火力発電システム(IGCC)の主力として注目されている。本研究では、石炭ガスあるいは廃棄物の熱分解ガス(CO,H_2とCH_4)の単一ガス及びそれらの混合物燃料と、CO_2で希釈された酸化剤から構成された層流噴流浮き上がり拡散火炎の火炎構造と安定機構を、実験及び詳細な反応機構と輸送特性を考慮した数値解析によって解明することを目的とする。1)15年度では、実験の方は、まず、出口直径0.2mmの噴射バーナを用いて、単一プロパン(C_3H_8)とDME(CH_3-O-CH_3)および混合燃料(CO+5%CH_4)の自由噴射拡散火炎実験を行った。可視化写真から一酸化炭素の層流噴流浮き上がり火炎特性がメタン(CH_4)とプロパン(C_3H_8)およびDME(CH_3-O-CH_3)燃料に比べ大きな違いがあることを初めに実験的に示した。2)続いて、出口直径100mmの酸化剤バーナと出口直径2mmの燃料バーナを用いて、単一プロパン(C_3H_8)とDME(CH_3-O-CH_3)および一酸化炭素(CO)の同軸噴射拡散火炎実験を行った。一酸化炭素の層流噴流浮き上がり火炎特性も実験的に示した。3)数値解析の方は、前年度に続いて、開発した層流噴流拡散火炎コードと購入した高速計算機を用いて単一のメタンと一酸化炭素燃料及びそれらの混合物燃料の層流浮き上がり拡散火炎を解析した。メタンと一酸化炭素浮き上がり火炎の構造と安定性において大きな違いがあり、その原因はメタンと一酸化炭素の化学反応特性の大きな違いであることを解明した。その成果の一部ASPACC2003(The Fourth Asia-Pacific Conference on Combustion, Nanjing, China)に投稿し、昨年の11月に発表した。さらに、新しい結果にまとめて第30回国際燃焼シンポジウムに投稿した。本研究では、石炭ガスあるいは廃棄物の熱分解ガス(CO, H_2とCH_4)の単一ガス及びそれらの混合物燃料と、CO_2で希釈された酸化剤から構成された層流噴流浮き上がり拡散火炎の火炎構造と安定機構を、実験及び詳細な反応機構と輸送特性を考慮した数値解析によって解明することを目的とし、三年度に分けて実行する。14年度では、実験の方は、まず、新しい一組の噴射バーナ(出口直径0.2mmから10.0mmまで6本)を設計・購入し、それと既存の噴射拡散火炎実験装置を組み合わせて整備した。また、整備した購入した噴射拡散火炎実験装置と高精度流量計や高精度フローコントローラなどを組み合わせ、メタンを噴射燃料とした拡散火炎試験を実行した。その結果により、本実験システムの有効性を証明した。更に、この実験システムで単一メタンと一酸化炭素および水素噴射火炎実験を行い、各燃料の火炎特性(例えば、火炎形状、色、安定性)を観察した。その観察により、これからの実験解析と数値解析の重要ないくつかの点を明らかにした。数値解析の方は、開発した層流噴流拡散火炎コードと購入した高速計算機を用いて単一のメタンと一酸化炭素燃料及びそれらの混合物燃料の層流浮き上がり拡散火炎を解析した。メタンと一酸化炭素浮き上がり火炎の構造と安定性において大きいな違いがあり、その原因はメタンと一酸化炭素の化学反応特性の大きいな違いであることを解明した。その成果の一部を日本第40回燃焼シンポジウムに発表し、更に、ASPACC2003(The Fourth Asia-Pacific Conference on Combustion, Nanjing, China)に投稿し、今年8月に発表する。

その成果の一部ASPACC2003(The Fourth Asia-Pacific Conference on Combustion, Nanjing, China)に投稿し、昨年の11月に発表した。さらに、新しい結果にまとめて第30回国際燃焼シンポジウムに投稿した。
現代日本の政党による候補者リクルートメントに関する実証的研究

「候補者擁立が自民党一党優位の規定要因である」との仮説を実証的に検討する。政党のブランドではなく個人的な評判によって得票する議員は選挙に強いが、議場投票で造反しやすく、政党にとっては諸刃の剣であることが知られている。こうした個人的評判によって得票する候補者の擁立状態が政党毎にどのように異なるのかを分析する。これにより、自民党ではこのような候補を必要な場合に限って的確に擁立することができていた一方、その他の政党は適切な擁立に失敗したことを示し、これが自民党一党優位の一つの規定因であったことを主張する。
高速ネットワークと大規模データベースを結合した宇宙科学統合解析システムの開発

宇宙科学および天文科学分野において、高速ネットワークと各所に散在するデータベースとの結合による「統合データ解析システム」を構築するための企画調査を行った。高速専用回線を利用したデータ解析環境構築のための打ち合わせを、各スーパーSINET接続先機関の担当者と行った。現存各分野別データベースについて調査し、解析システムのネットワーク対応、複数分野データベースの共通化手法について基礎検討を行った。宇宙・天文分野における複数波長帯域の観測データについては、統一的に検索・解析するためのデータベース連携およびユーザインタフェース設計も含めた検討を行い、汎用的ながら低速のJavaクライアントおよび高速サーバの組み合わせにおいて適切に負荷分散を行いつつ効率的にデータ表示および基本的な解析を行うための調査を行った。複数分野のデータを単一データベースに共通化し、開発コストを低減するために、既存モジュール(含汎用クラスライブラリ)の再利用および新規開発モジュールの共通化について検討を行った。並行して、前述のJavaクライアント・高速サーバシステムを他分野へ拡張するための互換性について議論を行った。遠隔地間での高速通信を高セキュリティ環境下で行うためのデータ伝送手法について議論を行い、高速伝送用の中継装置を介した実効速度調査および利用者側から見た利便性についての検討を行った。また、利用者の既存の解析環境を「統合データ解析システム」に接続するにあたってのセキュリティ上の課題等を検証し、ネットワーク接続およびデータ利用に掛かる基本ポリシーの協議を行った。
スペクトル適合多次元地震動を用いた漸増動的解析による次世代耐震設計法の開発

2方向地震動と漸増動的解析を用いた構造物の耐震性能評価と設計照査法に関して、次の成果が得られた。(1)実際構造物への漸増動的解析による耐震性能評価の検証例:ネパールパタンの歴史的組積造建物および熊本の通潤橋の耐震性を漸増動的解析により評価した.それぞれの構造物が実際に経験した2015年ゴルカ地震および2016年熊本地震による損傷状態のモデルによる評価は妥当であること、およびより大きなレベルの地震動で生じる損傷レベルとの関係が、本解析により示された。(2) 2方向入力に基づく地震応答と地震損傷に関するリスク評価:曲線桁の曲率が異なる複数の曲線橋構造モデルに対し、水平2方向と共に桁と橋台の衝突による回転も考慮した漸増動的解析を行った。ゴム支承の破断および落橋の2段階の損傷レベルを想定し、対応するフラジリティカーブの形での耐震性能と損傷リスクの評価結果が得られた。地震動の強さと50年間の発生確率および各段階の破壊による損失効果を考慮してそれぞれの地震リスクを計算した結果、耐震設計で2方向同時作用による地震リスクは曲線橋の曲率が大きい場合に増大する傾向があり、特に曲率が大きい(斜角が100度以上)の場合、落橋確率が急増することを見出した。(3)構造設計への適用に関する整理:線形弾性構造系モデルを用いた検討により、2方向入力の位相極性への応答評価への影響が大きくなる可能性が明らかとなった.これを踏まえた考察により、2方向地震動を入力として用いる場合には、安全側の評価のため、全ての入力方向のみならず2つの位相極性についての応答解析を行い、より大きい応答値を許容値と比較する考え方を導入する必要性が高いとの結論が得られた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。2方向地震動入力と漸増動的解析を用いた構造物の耐震性能評価法の開発に関連して,以下の成果が得られた.(1)曲線橋など非対称性を有する構造物モデルの水平2方向地震動入力に対する動的応答に関して,入力方向を全ての方向に変化させるとともに,2方向入力の2つの位相極性を考慮した場合の最大応答値の評価式を導いた.得られた評価式は,構造モデルにより決まる構造係数と2方向地震動により決まるドット項およびクロス項の積のモード重ねあわせの形式で表されることから,2方向地震動の有するクロス項が重要な意味を持つことが示された.具体的な影響を示すため,簡易な曲線橋モデルを用いた動的応答解析を行い,位相極性の相違により現れる2方向入力に対する応答特性を調べた.対象とした計算例の場合,位相極性によりダンパーの最大伸縮量の評価に1.4倍もの相違が見られた.また,ダンパーによる応答低減効果の評価にも位相極性が著しい影響を与えることを示した.(2)構造物の2方向応答解析モデルとして,橋脚を2方向挙動を表現するマルチスプリング(MS)モデルと免震支承の2方向挙動を修正Park-Wenモデルを直列に結合したモデルを構築した.このモデルに50セットの地震動記録を用いた水平2方向漸増動的解析を実施し,IDA曲線群を算出するとともに,平均IDA曲線と最小IDA曲線により1方向と2方向地震入力評価による応答評価の相違を検討した.(3)ゴルカ地震を経験したが倒壊は免れたネパール・パタン区にある歴史的組積造を対象に,推定地震動を用いた漸増動的解析を行った.その結果,推定地震動では倒壊しないが,推定地震動の2倍ではネパールの設計基準で許容されている層間変位角0.4%を超過すること,推定地震動の3倍以上では,倒壊の被害が発生することがわかった.成果として得られた,構造物モデルの水平2方向地震動入力に対する動的応答に関して,全ての入力方向・組み合わせを考慮した線形系における最大応答値の評価式は,今後の研究課題での検討の方向性を大きく広げる基本となる成果である.実際への適用を念頭に,弾塑性や非線形性を考慮した漸増動的解析とその設計法への活用に向けて,発展性の大きい検討を進められる状態となった.2方向地震動と漸増動的解析を用いた構造物の耐震性能評価と設計照査法に関して、次の成果が得られた。

(3)構造設計への適用に関する整理:線形弾性構造系モデルを用いた検討により、2方向入力の位相極性への応答評価への影響が大きくなる可能性が明らかとなった.これを踏まえた考察により、2方向地震動を入力として用いる場合には、安全側の評価のため、全ての入力方向のみならず2つの位相極性についての応答解析を行い、より大きい応答値を許容値と比較する考え方を導入する必要性が高いとの結論が得られた.耐震性能照査のための2方向入力地震動の特性と、漸増動的解析を用いた構造物の耐震性能の評価法の検証に関して、次の成果が得られた。(1)前年度までの成果により2方向地震動の特性を示す指標として提案した、ドット項およびクロス項の概念を用いて、実際の地震動の特性の検討を既往強震動記録を対象として行った。(2) 1方向地震動と2方向地震動入力の相互作用の影響を解明するため,ゴム支承と鋼製橋脚で構成される高速道路高架橋の漸増動的解析を行い、リスクの観点から危機耐性を比較した。その結果,設計想定を超える地震動を含め,構造物の損傷レベルでの被害コストを考慮した地震リスクを算定した結果,2方向地震動によるリスクは1方向入力地震動解析による結果よりも大きくなることを示した。(3)ネパール・パタンの2階建て歴史的組積造のFEモデルを振動特性に基づき同定し,この構造モデルに対してゴルカ地震の水平2方向地震動の入力を用いた動的解析を実施した。被災メカニズムと実際の構造物損傷の損傷の対応関係を分析し、耐震性能の評価法の妥当性について検討した。2方向地震動入力の特性の調査、2方向地震動入力による構造物の応答評価、漸増動的解析による耐震余裕度の評価手法の検討は順調に進行している。実験的な検証については環境整備のため実施がやや遅れている。(1)構造物の2方向弾塑性復元力特性モデルに関し,2方向入力エネルギー/吸収エネルギーの観点からの特性の分析を進める.従来より用いられているいくつかのモデルを比較するとともに,既往研究で発表されている実験結果や本課題でのデータを用いて,最も有用性の高い2方向モデルについての検討を行う.(2)上記の結果を基に,モデルとしてのエネルギー特性と2方向地震動の特性の両者の組み合わせから,2方向応答評価および様々な地震動入力レベルにおける耐震性能評価を行う方法について考察する.(3)漸増動的解析に関連した検討を進め,フラジリティ解析およびリスクの観点から1方向入力および2方向入力の相違を評価する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度のとりまとめに向けて、各項目についての検討を進めるとともに、の実験的検証については継続的に実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
シスタチン遺伝子ファミリーの遺伝的多型に関する研究

1)体液のシスタチンについての比較を行ったところ、尿、精漿、涙液、脳脊髄液に共通に存在し、唾液に存在しない蛋白バンドが認められた。これはAbrahamsonらのシスタチンSUの可能性があるものと考えられたが、現在のところ生化学的特徴の検査結果は確定的ではない。2)耳下腺唾液を試料として新しい2種のシスタチンの多型を見いだした。これらを仮にシスタチンSP1、SP2として検討したところ、それぞれのバンドを持つもの(+型)と持たないもの(-型)に分類された。家系調査を行ったところSP1、SP2ともに+型が-型に対して優性に遺伝しており、常染色体性優性遺伝形式をとるものと考えられた。日本人166名につき+型と-型の出現頻度について検索したところ、SP1+型は22例(22.9%)、SP-型は128例(77.1%)、SA2+型は31例(19.1%)、SP2-型は131例(80.9%)であった。3)シスタチンSBは当初シスタチンSNの多型と思われる結果を得ていたため、シスタチンSNをコードするCST1のexon1、exon2、exon3をPCR増幅後、核酸配列を決定し、SBの多型と比較したところ、CST1座位との間に相関は認められなかった。現在、他の遺伝子座位との相関を検討中である。またSP1、SP2の多型についても、DNA遺伝子座位との関連を検討中であるが、CST1、CST2と関連を持たないことは明らかになっている。今後シスタチン遺伝子ファミリーの他の遺伝子座位、CST3、CST4、CST5との関連を検索していくことにより蛋白を含めたシスタチンの多型を明らかにしてしていきたい。1)申請者らの見いだした酸性シスタチン新しい多型性蛋白について、そのN末端アミノ酸構造を決めシスタチンSAの変異蛋白(シスタチンSA-2)であることを証明した。2)シスタチンSAが常染色体性対立遺伝形式をとることを見いだし、日本人における出現頻度および遺伝子頻度をもとめた。3)シスタチンSは唾液中にリン酸化の程度が異なる3つの形が存在するが、一般集団においてこれらが普遍的に認められることがわかった。4)申請者らの見いだした塩基性シスタチンの多型(仮称シスタチンSB)について日本人における出現頻度の調査、家系調査をおこない、2種の対立遺伝子による常染色体性遺伝様式をとることを明らかにした。またこの蛋白は等電点が6.8で、抗シスタチンSに強く反応しシスタチンSNの多型である可能性があると考えられた。5)シスタチン遺伝子のSaclのRFLPについて日本人における遺伝子頻度を算出しCST2のalleleであることを明らかにした。またシスタチンSAの蛋白の多型と相関をもたないことを示した。6)体液におけるS型シスタチンはシスタチンSAが耳下腺唾液、顎舌下唾液に特徴的であること、またシスタチンSが耳下腺唾液、顎舌下腺唾液に加え涙液、精液に認められることを見いだした。またシスタチンSNは耳下腺唾液、顎舌下腺唾液および涙液に認められた。つまりS型シスタチンが体液により発現の様相が異なることがわかった。7)本研究の過程にあいて、耳下腺唾液中に、酸性ゲル電気泳動法で検出される新しいシスタチンの多型を見いだし、新たな多型として検討中である。