hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水和物評価によるセメント系硬化体の性能評価手法の構築

個々の水和物の性質を把握し,それらを積算していくことによってセメント系硬化体全体の性能を推定する手法の構築を最終目的とし,1.水和モデルの構築,2.各種水和物の諸性質の解明,3.水和物の性質とコンクリートの性能の関係のモデル化,の3つの検討を行った.具体的な検討内容と成果は,以下の通りである.1.水和モデルの構築においては,ポルトランドセメントの主要鉱物であるエーライト,ビーライトを焼成し,配合,養生温度を変化させて水和させ,相組成を経時的に測定した.その結果を用いて,C-S-Hの組成変化を考慮したエーライトおよびビーライトの反応式を提案した.2.各種水和物の諸性質の解明においては,密度およびゼータ電位の検討を行った.エーライトペースト,高炉スラグ微粉末-水酸化カルシウムペーストの相組成および密度を測定し,C-S-Hの密度を逆算した結果,純薬合成C-S-Hと同様にCa/Si比の低下に伴い,密度も低下することが明らかとなった.また,合成C-S-H,セメント系硬化体のゼータ電位を電気泳動法および電気浸透法により測定した結果,C-S-HのCa/Si比の低下とともにゼータ電位も低下し,セメント系硬化体のゼータ電位はC-S-HのCa/Si比に大きく依存していることを示した.3.水和物の性質とコンクリートの性能の関係のモデル化においては,塩化物イオン拡散性状評価モデルの構築を行った.その結果,塩化物イオン拡散係数を空隙構造パラメータである空隙率,屈曲度,収斂度により推定するために,空隙率を水和物量と密度により,屈曲度を結合材体積と比表面積により,収斂度をC-S-HのCa/Si比により評価して拡散係数を推定した結果,モデルによる計算値は拡散セルによる実験値と概ね一致し,モデルの妥当性を示すことができた.個々の水和物の性質を把握し,それらを積算していくことによってセメント系硬化体全体の性能を推定する手法の構築を最終目的とし,1.水和モデルの構築,2.各種水和物の諸性質の解明,3.水和物の性質とコンクリートの性能の関係のモデル化,の3つの検討を行った.具体的な検討内容と成果は,以下の通りである.1.水和モデルの構築においては,ポルトランドセメントの主要鉱物であるエーライト,ビーライトを焼成し,配合,養生温度を変化させて水和させ,相組成を経時的に測定した.その結果を用いて,C-S-Hの組成変化を考慮したエーライトおよびビーライトの反応式を提案した.2.各種水和物の諸性質の解明においては,密度およびゼータ電位の検討を行った.エーライトペースト,高炉スラグ微粉末-水酸化カルシウムペーストの相組成および密度を測定し,C-S-Hの密度を逆算した結果,純薬合成C-S-Hと同様にCa/Si比の低下に伴い,密度も低下することが明らかとなった.また,合成C-S-H,セメント系硬化体のゼータ電位を電気泳動法および電気浸透法により測定した結果,C-S-HのCa/Si比の低下とともにゼータ電位も低下し,セメント系硬化体のゼータ電位はC-S-HのCa/Si比に大きく依存していることを示した.3.水和物の性質とコンクリートの性能の関係のモデル化においては,塩化物イオン拡散性状評価モデルの構築を行った.その結果,塩化物イオン拡散係数を空隙構造パラメータである空隙率,屈曲度,収斂度により推定するために,空隙率を水和物量と密度により,屈曲度を結合材体積と比表面積により,収斂度をC-S-HのCa/Si比により評価して拡散係数を推定した結果,モデルによる計算値は拡散セルによる実験値と概ね一致し,モデルの妥当性を示すことができた.個々の水和物の性質を把握し,それらを積算していくことによってセメント系硬化体全体の性能を推定する手法の構築を最終目的とし,1.水和モデルの構築,2.各種水和物の諸性質の解明,3.水和物の性質とコンクリートの性能の関係のモデル化,の3つの検討を行った.具体的な検討内容と成果は,以下の通りである.1.水和モデルの構築においては,ポルトランドセメントの主要鉱物であるエーライト,ビーライトを焼成し,配合,養生温度を変化させて水和させ,相組成を経時的に測定した.その結果を用いて,C-S-Hの組成変化を考慮したエーライトおよびビーライトの反応式を提案した.2.各種水和物の諸性質の解明においては,密度およびゼータ電位の検討を行った.エーライトペースト,高炉スラグ微粉末-水酸化カルシウムペーストの相組成および密度を測定し,C-S-Hの密度を逆算した結果,純薬合成C-S-Hと同様にCa/Si比の低下に伴い,密度も低下することが明らかとなった.また,合成C-S-H,セメント系硬化体のゼータ電位を電気泳動法および電気浸透法により測定した結果,C-S-HのCa/Si比の低下とともにゼータ電位も低下し,セメント系硬化体のゼータ電位はC-S-HのCa/Si比に大きく依存していることを示した.3.水和物の性質とコンクリートの性能の関係のモデル化においては,塩化物イオン拡散性状評価モデルの構築を行った.

その結果,塩化物イオン拡散係数を空隙構造パラメータである空隙率,屈曲度,収斂度により推定するために,空隙率を水和物量と密度により,屈曲度を結合材体積と比表面積により,収斂度をC-S-HのCa/Si比により評価して拡散係数を推定した結果,モデルによる計算値は拡散セルによる実験値と概ね一致し,モデルの妥当性を示すことができた.
再帰的復号法の研究とそのVLSI向き最適化

最小重みトレリスダイアグラムについての復号手続きに再帰的最ゆう復号法の手法を用い,それを逐次的に繰り返す復号アルゴリズムを開発した.計算機を用いて復号のシミュレーションを行い,複雑度が低くかつ復号誤り確率が最ゆう復号とほとんど差がないことを示した.再帰的最ゆう復号法の基本アルゴリズムを種々の復号アルゴリズムに適用し,VLSIチップ上に実装することを考慮したアルゴリズムの最適化を行った.VLSIチップ上に実装するためには復号器に必要な全加算器の個数を減らすことが重要である.アナログ値である受信信号を量子化するときのビット数を小さくすれば,明らかに必要な全加算器の個数は減らせるが復号誤り確率は増加する.新たに,復号中に行う演算の精度も制御する手法を提案することで全加算器の個数と復号誤り確率のトレードオフの選択の幅を従来より拡大した.復号器のシミュレーションを行うプログラムを開発し,上記のトレードオフを詳細に評価した結果,量子化時の閾値を適当に選択することで全加算器の個数と復号誤り確率のトレードオフについて優れた復号器の幅広い選択が可能になった.畳込み符号について数ステップのシンボルをまとめ,これに再帰的最ゆう復号法を適用した.再帰的最ゆう復号法では,演算の総回数が小さいセクション分割を選ぶことが重要であるが,畳込み符号の場合はさらに逐次的に復号可能なセクション分割を採用することが重要である.実用的な畳込み符号はすべて,逐次的に復号可能であるような制限されたセクション分割から探索するだけで全てのセクション分割のうちでも最小の総演算回数となるセクション分割が得られることを証明した.このとき,復号複雑度も従来法より低減されていることを示した.再帰的最ゆう復号法の基本アルゴリズムを種々の復号アルゴリズムに適用し,VLSIチップ上に実装することを考慮したアルゴリズムの最適化を行った.VLSIチップ上に実装するためには復号器に必要な全加算器の個数を減らすことが重要である.受信信号のアナログ値を量子化するときのビット数を小さくすると全加算器の個数を減らすことができる一方,復号誤り確率は増加してしまう.復号器のシミュレーションを行うプログラムを開発し,上記のトレードオフを詳細に評価した結果,量子化ビット数を適正に選択することで最ゆう復号とほんど変わらない復号誤り確率で全加算器数を大幅に低減できることがわかった.最小重みトレリスダイアグラムについての復号手続きに再帰的最ゆう復号法の手法を用い,それを逐次的に繰り返す復号アルゴリズムを開発した.計算機を用いて復号のシミュレーションを行い,複雑度が低くかつ復号誤り確率が最ゆう復号とほとんど差がないことを示した.畳込み符号について数ステップのシンボルをまとめ,これに再帰的最ゆう復号法を適用した.いくつかの符号例について,逐次的に復号可能であるような制限されたセクション分割で一般のセクション分割のうち最小の復号複雑度が達成できることを示した.このとき,復号複雑度も従来法より低減されていることを示した.最小重みトレリスダイアグラムについての復号手続きに再帰的最ゆう復号法の手法を用い,それを逐次的に繰り返す復号アルゴリズムを開発した.計算機を用いて復号のシミュレーションを行い,複雑度が低くかつ復号誤り確率が最ゆう復号とほとんど差がないことを示した.再帰的最ゆう復号法の基本アルゴリズムを種々の復号アルゴリズムに適用し,VLSIチップ上に実装することを考慮したアルゴリズムの最適化を行った.VLSIチップ上に実装するためには復号器に必要な全加算器の個数を減らすことが重要である.アナログ値である受信信号を量子化するときのビット数を小さくすれば,明らかに必要な全加算器の個数は減らせるが復号誤り確率は増加する.新たに,復号中に行う演算の精度も制御する手法を提案することで全加算器の個数と復号誤り確率のトレードオフの選択の幅を従来より拡大した.復号器のシミュレーションを行うプログラムを開発し,上記のトレードオフを詳細に評価した結果,量子化時の閾値を適当に選択することで全加算器の個数と復号誤り確率のトレードオフについて優れた復号器の幅広い選択が可能になった.畳込み符号について数ステップのシンボルをまとめ,これに再帰的最ゆう復号法を適用した.再帰的最ゆう復号法では,演算の総回数が小さいセクション分割を選ぶことが重要であるが,畳込み符号の場合はさらに逐次的に復号可能なセクション分割を採用することが重要である.実用的な畳込み符号はすべて,逐次的に復号可能であるような制限されたセクション分割から探索するだけで全てのセクション分割のうちでも最小の総演算回数となるセクション分割が得られることを証明した.このとき,復号複雑度も従来法より低減されていることを示した.
自由粒子層による沸騰伝熱の高性能化技術

本研究は、自由に動き回れる粒子層を沸騰伝熱面周囲に設け、沸騰開始の気泡発生と共に流動化させることによって伝熱促進を図る、新しい沸騰伝熱促進法について主に実験的に研究し実用に繁げることを目的としている。特徴は、受動法でありながら能動法的効果があること、ファウリング蓄積を除外すると共に広い条件範囲で使用できる可能性があることである。先年度までにおいては、系統的な実験を行い、核沸騰域で最大10倍の伝熱促進率が得られること等を明らかにした。また、平面伝熱面における一部の実験を行った。本年度においては、実用的に重要な平面伝熱面の核沸騰伝熱および極大熱流束について、粒子材質、粒子直径、粒子形状、液体種類など多くのパラメータの影響を明らかにする一連の実験を行った。また促進効果に関する考察を行った。装置としては、直径30mmの銅製上向き面とし、使用液体としては飽和条件での水、アルコール、ファウリングを起こす諸液体を使用し、粒子としては直径1-3mmの球状アルミナ、ガラスおよび金属粒子を使用すると共に、有限円柱状粒子も用いた。この結果をまとめると、核沸騰域で最大7倍の伝熱促進率を得ると共に、各条件すなわち粒子材質、粒子径、粒子形状、初期粒子層厚さの影響を明らかにした。また、ファウリング系液体に対しての効果が確認された。これらの結果並びに流動化の観察結果を基として、伝熱促進の要因およびその阻害要因について考察を行い、伝熱促進率の整理式の導出を行うと共に、使用に当たっての最適条件を考察した。本研究は、伝熱面周囲に自由に動き回れる粒子層を設け、沸騰開始の気泡発生と共に流動化させて伝熱促進を図る、新しい沸騰伝熱促進法について主に実験的に研究し実用に繋げることを目的としている。特徴は、受動法でありながら能動法的効果があること、ファウリング蓄積を除外すると共に広い条件範囲で使用でることである。本研究では先ず、自由に流動化する粒子層中に水平に設置した外径0.88mmの細管からの核沸騰伝熱について、粒子材質、粒子形状、粒子層深さを変えて系統的な実験を行い、核沸騰域で最大10倍の伝熱促進率が得られることを明らかにした。また、液面から設置時粒子層表面までの深さの影響を確かめた。さらに極大熱流束および膜沸騰伝熱についてもデータを提供した。また、実用的に重要な平面伝熱面における一連の実験を行った。装置としては、直径30mmの銅製上向き面とし、使用液体としては飽和条件での水およびアルコール、粒子としては直径1-3mmのアルミナ、ガラスおよび金属粒子を使用した。この結果、核沸騰域で最大7倍の伝熱促進率を得ると共に、各条件すなわち粒子材料、粒子径、初期粒子層厚さの影響を明らかにした。これらの結果を基として伝熱促進の要因およびその阻害要因について考察を行い、現在の所定性的な結果ながら、次年度の実験計画に向けての具体的指針を得た。本研究は、自由に動き回れる粒子層を沸騰伝熱面周囲に設け、沸騰開始の気泡発生と共に流動化させることによって伝熱促進を図る、新しい沸騰伝熱促進法について主に実験的に研究し実用に繋げることを目的としている。

装置としては、直径30mmの銅製上向き面とし、使用液体としては飽和条件での水、アルコール、ファウリングを起こす諸液体を使用し、粒子としては直径1-3mmの球状のアルミナ、ガラスおよび金属粒子を使用すると共に、有限円柱状粒子も用いた。この結果をまとめると。核沸騰域で最大7倍の伝熱促進率を得ると共に、各条件すなわち粒子材質、粒子径、粒子形状、初期粒子層厚さの影響を明らかにした。また、ファウリング系液体に対しての効果が確認された。これらの結果並びに流動化の観察結果を基として、電熱促進の要因およびその阻害要因について考察を行い、伝熱促進率の整理式の導出を行うと共に、使用に当たっての最適条件を考察した。
国家・主権・連邦

◆研究1「国家の結合体」の研究本研究は、EUにおいて失われた議論の片綸を、憲法学・国家理論が補うことができる可能性を提示するに至った。EU民主制の法的到達点の一つともいえるリスボン条約の締結において、多くのEU構成国が国民投票を行わず、議会の承認によって批准することとなった。民主主義の赤字を改善するための制度改革の極致が、民主主義的手続を欠いた状態で成立したという逆説は、憲法学にとって示唆的である。憲法学が当地の原理を論じる場合、民主主義に加えて、それと並び立つ主権・立憲主義の理論を対置させ、両輪をもって議論を構築する。しかし、主権国家の枠組みをそのまま使用できないEUの場合、主権・立憲主義の概念が等閑視されたため、政治体の理論が十全に構築できなくなっている。そこで、片翼である憲法学・国家論の再定立が必要となるのである。◆研究2構成単位としての国家:カレ・ド・マルベール国家論の新解釈本研究では、フランスの憲法学者カレ・ド・マルベールの国家理論の再読により、同理論の新しい解釈の可能性を示した。彼の三著作のうち、第一著Contributionおよび第二著Loiはそれぞれ、国民主権論と法律概念の古典として、フランス・日本いずれにおいても読み継がれている。しかし、第三著Confrontationは、前二著とは対照的に、あまり注目されることは無かった。本研究はこの第三著につき、現代的視点から積極的位置づけを試みた。第三著Confrontationのうち、本研究が注目したのは、原理的に法段階理論を批判した前半部分ではなく、法規範と権力機関の性質を分析した後半部分である。そこでは法規範の実質論、複雑で複合的な法秩序論が登場し、雑然として遠心的な議論である。本研究はここに、彼の古典理論の中にある多元性の萌芽を読み取るのである。27年度が最終年度であるため、記入しない。憲法学における国家論の停滞とは裏腹に、発展著しい国際社会、とりわけEUの法秩序において、国家は国際レベル・地方レベルの法秩序の板挟みにあい、特権性を喪失している。憲法学からこの国家の動揺現象に対応することを最終目的として、本研究は1政治体結合の理論の探求と、2結合の基礎単位となる国家の理論の探求の2つを、課題として設定した。課題1について、政治体結合の理論を念頭に、旧来の日本の国家論を再検討する作業を通じて、戦後の日本憲法学において、主権論・国家論を純化するために、連邦をはじめとする政治体結合の理論が削ぎ落された可能性があることを示した。この点、本研究は、戦後憲法学の国家論全体の再検討を迫る非常に広い射程を持ちうるものである。課題2について、EU法学への参照から、「法律」の概念を分析するとき、実態と概念の深刻な乖離が生じることが判明した。法規範の正当性を多極的に確保するEU法の実態は、一元的な正当性を表す「一般意思の表現」というフランス発祥の伝統的な「法律」概念とは乖離している。したがって、構成単位としての国家の理論の探求として、この「法律」概念を定立したフランスの憲法学者カレ・ド・マルベールの議論を丹念に再検討し、「法律」の概念が現代において変容を迫られるのか、それとも存続可能なのかを明らかにする必要があることが判明した。カレ・ド・マルベールの再解釈を試みる中で、本研究が現在までに明らかにしたのは、日本の憲法学において、カレ・ド・マルベールの研究が必ずしも一貫したものと見られていないこと、解釈者が一貫性を肯定するか否定するかによって、「法律」概念の位置づけも変動しうることの二点である。だが、古典的な「法律」概念が国家・政治体結合の理論の中で十全に機能しうるものかは、なお検討の余地を残しているため、この点について研究を継続する。

第三著Confrontationのうち、本研究が注目したのは、原理的に法段階理論を批判した前半部分ではなく、法規範と権力機関の性質を分析した後半部分である。そこでは法規範の実質論、複雑で複合的な法秩序論が登場し、雑然として遠心的な議論である。本研究はここに、彼の古典理論の中にある多元性の萌芽を読み取るのである。本研究は、「国家概念の動揺」というきわめて現代的な問題関心を持ちつつも、古典の再読を通じて、動態的法秩序の先端研究においてないがしろにされがちである、理論的・原理的考察を充実させる点に、その主眼がある。理論的・原理的考察であるがゆえに、社会への利益還元の難しさを内包するものながら、本研究は、平成26年度の2本の論文と学会・研究会報告によって、憲法学会への問題提起としての確固たる形式を具備することができた。とりわけ、政治体結合の理論(【研究実績の概要】における課題1)は、著名な憲法学説の再検討を通じて、学界に対して理論的・原理的考察を至極理解しやすい形で提示することができた。また、国家の理論の研究において今後の主題とするカレ・ド・マルベールは、法学における常識ともいえる「法律」概念の再検討を主眼とするものであり、法学会に広く享有された前提を出発点とするために、原理的でありながら間口を広くすることができた。このように、本研究は手法における抽象性という困難を、対象における一般性によって補い、社会への利益還元に必須となるであろう、幅広い射程の広さと奥深さを獲得している。原理的考察の担い手でありつつ、その意義を提示する形式も整いつつある点において、本研究はほぼ順調に進展していると考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。基本的には、現行の課題として掲げているカレ・ド・マルベールの再読(【研究実績の概要】における課題2)を継続する。とりわけ、現代のフランス憲法学におけるカレ・ド・マルベールの丹念な読解者として、エリック・モラン(Eric Maulin,ストラスブール大学教授、公法学)のカレ・ド・マルベール論を取り上げ、モランの「法律」概念の形成を含めたカレ・ド・マルベール学説の一貫性に対する評価を検討する。また、現代の日本憲法学において精力的にカレ・ド・マルベールの再読を行う先行研究としては、従来の憲法学が軽視していたカレ・ド・マルベールの法人論を軸に再評価を試みる時本義昭(龍谷大学教授、憲法学)の議論を参照する。この二人の論者はいずれも古典学説としてのカレ・ド・マルベールの再読・再評価を行うものであり、本研究におけるカレ・ド・マルベール読解の成果を、これらと問題意識を共有する研究としてまとめ、所属機関の紀要への投稿論文として結実させる予定である。
発生間隔及び振幅分布に基づくスロー地震数理モデル構築

周期的に発生されるとされる測地学的スロースリップイベントに対して、地震学的に観測されるスロー地震(超低周波地震・低周波微動)の発生間隔分布や振幅分布は自明ではない。本年度は、昨年度得られた超低周波地震の特徴的なサイズ(マグニチュード)分布について断層長や破壊伝播速度、滑り量など震源パラメータとの対応関係を検討し、単純なモデルを構築した。サイズ分布を不確定性を議論し、なおかつ、より詳細な震源パラメータを求めるため、臨時観測記録の収集と解析手法の改良を行い、先行研究よりも小さなマグニチュード3前後の超低周波地震を多く検出することに成功した。さらには、震源パラメータの中でも特に重要となる震源時間関数を明らかにするために追加解析を行い、長周期より振幅が大きいすなわち震源時間が100秒より長いことなどを示した。また、解析領域を西南日本だけでなく東北沖の日本海溝付近や米北西部のCascadia地方に拡大した。この結果、振幅分布の地域性は同じ海溝沿いでも存在することが判明し、プレート境界の曲率など様々な要因が影響していることが示唆された。発生間隔についてより統計的な解釈を行うため、ニュージーランドの数理統計学の研究者との共同研究を開始した。隠れマルコフモデルを用いた解析手法を導入し、主観的に得られている低周波微動のクラスタによる発生間隔の違いなどを検証した。これらの結果を国際学会などで発表したほか、国際学術誌への投稿準備を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H30年度の数理モデル構築に向け、実データを用いたスロー地震の検出と発生間隔や振幅分布の規則性解明を行った。主な解析対象として西南日本の超低周波地震(VLFE)を選び、日向灘の浅部VLFEや紀伊半島沖浅部VLFE発生域、四国西部の深部VLFE発生域、紀伊半島東部の深部VLFE発生域を解析した。VLFEの検出には、防災科学技術研究所が運営する広帯域地震観測網F-netの連続記録を用いた。波形相関を利用するテンプレートマッチング法を用いてテンプレートイベントに類似するイベントを検出した後、相対位置や振幅を推定してイベントカタログを作成し、振幅分布および発生間隔分布を得た。実データにテンプレートイベントの波形を足し合わた上で検出を行う合成波形テストを様々なテンプレート振幅毎に行い、検出率を振幅の関数として定量的に評価した。得られた検出率を用いて、VLFEカタログの振幅分布を補正したところ、指数分布すなわち特徴的なサイズが存在することを示した。その特徴的サイズが地域によって10倍近く異なっており、プレート境界の不均質の空間スケールの違いなどを反映している可能性を示した。浅部VLFEについては統計的に総発生個数の約半分以上が検出できており、発生間隔分布について議論可能なことが明らかになった。その分布は通常の地震の余震同様に指数分布を示すが傾きが異なっており、異なる発生素過程を持つことが示唆された。簡単な数理モデルで傾きを再現可能だが、群発活動の初期および終盤の発生率増加と低下については、時間発展を取り入れた物理モデルの構築が必要なことを示した。以上の結果を国際学会等で発表した。H29年度には3地域以上での解析を予定していたが、合計4地域で解析を行い十分なイベントカタログを作成することができた。そのカタログを元に、当初予定していた振幅分布の評価、その地域性や時間変化などを議論することができた。振幅分布の時間変化については有意なものが見られず安定していることがわかった。一方で特徴的サイズの強い地域性が明らかになり、その成因の解明のため他地域における解析が必要になった。これについてはH29年度中にデータ収集は行えたが解析が完了しなかったため、H30年度に追加解析を行う。以上の振幅や発生間隔の議論について、浅部VLFEについては十分なカタログを作ることができた。しかし、四国西部の深部VLFEについてはH26以降活動が低調になっていたことが判明し、H27年度以降に設営に携わった新規観測点による直上観測データの解析を本研究に活かせなかった。H30年度はH29年度終盤に発生した大規模な群発活動の解析を行い、深部VLFEについても振幅や発生間隔の分布をより詳細に議論する必要がある。H30年度に予定していた発生間隔の数理モデル構築については、H29年度中に簡単なモデルを提案することができた。よって、H30年度には時間発展を含むより詳細な物理モデル構築を行う余裕ができた。新学術領域「スロー地震学」内の物理学者との分野を超えた共同研究に向けて、いくつかの研究打ち合わせ行い、スロー地震とは異なる現象との類似点などを議論した。現時点では、具体的な成果や共著発表などには至っておらず今後も共同研究の模索が必要である。

さらには、震源パラメータの中でも特に重要となる震源時間関数を明らかにするために追加解析を行い、長周期より振幅が大きいすなわち震源時間が100秒より長いことなどを示した。また、解析領域を西南日本だけでなく東北沖の日本海溝付近や米北西部のCascadia地方に拡大した。この結果、振幅分布の地域性は同じ海溝沿いでも存在することが判明し、プレート境界の曲率など様々な要因が影響していることが示唆された。発生間隔についてより統計的な解釈を行うため、ニュージーランドの数理統計学の研究者との共同研究を開始した。隠れマルコフモデルを用いた解析手法を導入し、主観的に得られている低周波微動のクラスタによる発生間隔の違いなどを検証した。これらの結果を国際学会などで発表したほか、国際学術誌への投稿準備を行った。最終年度であるH30年度は、当初の予定通りスロー地震の発生モデルの構築を行う。新学術領域「スロー地震学」内の物理学者などと議論を重ね、発生間隔の分布が通常の地震と異なる要因について理解を進め新たなモデルを提案する。その際に、群発活動の始まりと終わりの定義や活動領域の客観的な評価が必要になってくる。そこで、統計学の専門家と共同研究を行い、より客観的なモデル構築を目指す。このために、日本またはニュージーランドにおいて国際共同研究を進める予定である。一方で、H29年度に新たに明らかになったVLFEの特徴的サイズの地域性についてもモデル構築を進める。まず、解析地域や期間、使用するデータを増やすことでカタログを拡張し、地域性についてより詳細な議論をするための下準備を行う。解析地域は西南日本に加えて琉球海溝や日本海溝、アメリカ北西部やコスタリカなどを検討する。データについては新学術領域「スロー地震学」A01班が設置した広帯域地震計記録などを利用し、深部VLFEの検出率向上を試みる。次に得られた地域性と地質的な背景や様々なスロー地震活動の地域性との比較を行い、地域性の成因を検討する。以上で得られた結果を国内外の学会で発表するほか論文誌に投稿する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
マイクロ波非接触直接急速加熱による単一液滴の沸騰現象の観察

沸騰現象をはじめとする流体の相変化現象に関する研究は非常に多くなされている。それらのほとんどは,伝熱面を介しての熱現象であり,容器や伝熱面の固体壁面に存在する気泡核や流体中の温度分布が回避できない。本研究では,固体境界面からの加熱を行わないで,液体の直接加熱によって相変化現象の解明を行うことを目的としている。1.本研究遂行の第一段階としてふく射・吸収・散乱性媒体のふく射伝熱解析法の開発を行い,水などの吸収性媒体が壁面を介さない体積加熱でどのような温度分布となるかの解析を行った。2.次に,電磁波を集束し,高エネルギー場を得るために既存のマイクロ波発生装置を改造したが,マグネトロンに反射電磁波が入射すると装置を破壊するので,このままでは大幅なエネルギー密度の増幅は難しいことが明らかになった。別のエネルギー増幅法を調べるため,閉じた容器内での電磁波の反射,集束特性および容器壁面加熱特性を理論解析した。代表的な高エネルギー場であるプラズマのマイクロ波加熱問題を数値シミュレーションで詳細に検討した。また単一液滴を空中に浮遊させ,定位置に保持させるための基礎実験として,航空機パラボリックフライト中の微小重力下の実験と落下塔実験および数値解析を各種行い,微小重力下における測定法の検討を行った。本研究は、固体境界面からの加熱を行わないで、液体の直接加熱によって相変化現象の解明を行うことを目的としている。本研究遂行の第一段階としてふく射・吸収・散乱性媒体のふく射伝熱解析法の開発を行い、水などの吸収性媒体が壁面を介さない体積加熱でどのような温度分布となるかの解析を行った。次に、電磁波を集束し、高エネルギー場を得るために既存のマイクロ波発生装置を改造したが、マグネトロンに反射電磁波が入射すると装置を破壊するのでこのままでは大幅なエネルギー密度の増幅は難しいことが明かとなった。そこで、実験の第一段階として、大きなビーカーに水をいれ穴をあけた銅製金網で覆うことによって入射電磁波が壁面を加熱しないようにしたシステムで水を加熱し、沸騰の様相を観察した。水中の気泡核の状態によって、沸騰の様相は大きく異なるが、電磁波を吸収する上面の温度が上昇する。気泡核が多いときはビーカー壁や金網に付着した気泡核が成長し、それが上昇するにつれて気泡が大きくなる。一方気泡核が少ない場合は、突沸を起こすことが明かとなった。本研究は,固体境界面からの加熱を行わないで,液体の直接加熱によって相変化現象の解明を行うことを目的としている。2.次に,電磁波を集束し,高エネルギー場を得るために既存のマイクロ波発生装置を改造したが,マグネトロンに反射電磁波が入射すると装置を破壊するので,このままでは大幅なエネルギー密度の増幅は難しいことが明らかとなった。3.別のエネルギー密度の増幅法を調べるため,閉じた容器内での電磁波の反射,集束特性および容器壁面加熱特性を理論解析した。4.また単一液滴を空中に浮遊させ,定位置に保持するための基礎実験として,航空機パラボリック・フライト中の微小動力下で水滴を生成し,その浮遊特性を観察した。
リアルワールドデータによるドラッグ・リポジショニング・シグナル検出方法の開発

研究対象医薬品として、心不全の治療に用いられるジゴキシンとがんとの関連について検討した。有害事象自発報告データベースのDisproportionality analysisで得られる逆シグナルとレセプトデータベースおよび処方データベースのSymmetry analysisで得られる逆シグナルの共通性を確認した。データベースとして、米国FDAが公開する有害事象自発報告データベース(FAERS)と日本医療情報センター(JMDC)が提供するレセプトデータベースを用いた。FAERSではRORとICを、またJMDCレセプトデータベースではASR(調整順序比)を指標として用いた。食道がん、胃がん、大腸がん、すい臓がん、肺がん、乳がん、子宮がん、卵巣がん、前立腺がん、膀胱がん、皮膚の悪性腫瘍、血液のがんの12種のがんについて検討した結果、胃がん、大腸がん、前立腺がん、血液のがんで2つのデータベースでドラッグ・リポジショニング・シグナルを検出した。ジゴキシンのがん抑制効果は、すでにin vitro, in vivoおよび臨床研究である程度のエビデンスがあり、有害事象自発報告データベースおよびレセプトデータベースの解析による逆のシグナルがドラッグ・リポジショニング・シグナルとして活用できる可能性を示した。また、抗精神病薬と関節リウマチ(RA)との関連についても検討した。クロルプロマジン、プロクロルペラジン、ハロペリドールおよびリスペリドンにおいて、RAと逆の関連が検出された。循環器用薬について、網羅的にがんとの関連を米国の有害事象自発報告データベースであるFAERSをDisproportionality analysisで解析するとともに、JMDCレセプトデータベースをSymmetry analysisで解析した結果、ジゴキシンと各種がんとの逆の関連を検出した。また、ジゴキシンががんに対して抑制的に働く可能性が示唆されたため、文献調査を実施したところ、in vitro、in vivoおよび臨床研究においても、今回の解析結果を支持する文献が散見された。有害事象自発報告データベースのDisproportionality analysisによる解析やレセプトデータベースのSymmetry analysisによる解析で得られる逆シグナルがドラッグ・リポジショニング・シグナルとして活用できる可能性を強く示唆する結果が得られた。これらのことから、当初の研究目的としているリアルワールドデータによるドラッグ・リポジショニングのシグナルとして活用可能であると考えられた。有害事象自発報告データベースのDisproportionality analysisによる解析やレセプトデータベースのSymmetry analysisによる解析で得られる逆シグナルがドラッグ・リポジショニング・シグナルとして活用できる可能性をさらに確認する目的で、網羅的な解析を継続し、得られたドラッグ・リポジショニング・シグナルについて、文献的検討を実施するとともに、効率的な網羅的解析手法の確立について検討を重ねる。さらに、得られた、ドラッグ・リポジショニング・シグナルについて、BaseSpace Correlation Engine (Illumina Inc., CA, USA)やConnectivity Map (CMap)などの各種遺伝子発現データベースを用い、類似する遺伝子発現を示す化合物を探索するなど、得られたドラッグ・リポジショニング・シグナルをさらに補強する手法の開発を進める。

さらに、得られた、ドラッグ・リポジショニング・シグナルについて、BaseSpace Correlation Engine (Illumina Inc., CA, USA)やConnectivity Map (CMap)などの各種遺伝子発現データベースを用い、類似する遺伝子発現を示す化合物を探索するなど、得られたドラッグ・リポジショニング・シグナルをさらに補強する手法の開発を進める。
胎盤におけるlgG輸送機構の鍵となるFc受容体のディファレンシャル解析

母親のIgGは胎盤関門(絨毛栄養膜と胎児血管内皮)を越えて胎児へ受け渡されるが、そのIgG輸送機構の詳細は不明のままである。この萌芽研究により、我々が新たに見出した胎児血管内皮細胞中のIgG輸送体(IIb型Fc受容体-小胞)に関して、IgG輸送がどの時期にどの様に開始されるのか、胎盤発達に伴うディファレンシャル解析を行った。インフォームド・コンセントを得て種々の妊娠週数の胎盤を採取。免疫組織化学法、real-time RT-PCR法により妊娠各週数のFc受容体(胎児型およびIIb型)の発現を比較検討した。この研究により以下の新知見を得た。1)免疫組織化学から初期胎盤において脈管形成前の血管芽様細胞および形成中の幼弱な血管内皮細胞にIIb型Fc受容体が微量ではあるが既に特異的に発現していることが観察された。2)real-time RT-PCR法から初期胎盤において(絨毛栄養膜に発現していると考えられる)胎児型Fc受容体は妊娠末期レベルに近いかなりの発現を認めたが、それに対し(血管内皮細胞の)IIb型Fc受容体の発現レベルは既に初期絨毛で認められたが、末期のレベルに比べるとごく微量に発現しているのみであった。この研究により、初期胎盤に胎児型Fc受容体が発現し、IgGは既に絨毛表面の栄養膜を通過し絨毛組織内に存在しいるにもかかわらず、胎児血管内皮細胞が未熟で、IIb型Fc受容体が十分に発現していないためにIgGが胎盤を通過できず、血管の成熟に伴い中期から後期にかけてIgGが輸送されることが強く示唆された。また、このIIb型Fc受容体-小胞の輸送に関連するRab蛋白ファミリーの検索を進めるために、初期胎盤と満期胎盤を使用したマイクロアレー解析を行ったが解析途中となり課題として残った。インフォームド・コンセントを得て種々の妊娠週数の胎盤を採取(初期は妊娠中絶胎盤、中期は流早産胎盤、正期は予定反復帝王切開例の胎盤)。Western blot法により妊娠各週数のIgG、Fc受容体(胎児型およびIIb型)、CD31(血管内皮細胞マーカー)等の蛋白質レベルの発現を比較検討した。この研究により、1)胎盤内に存在するIgGは妊娠初期、中期、末期でほぼ同程度に認められた。2)CD31は妊娠初期でも検出され、初期胎盤における胎児血管内皮の存在を示しているが、3)IIb型Fc受容体は妊娠初期には検出されず、妊娠中期以降に強い発現を認めた。4)一方、驚くことに胎児型Fc受容体は妊娠初期より検出された。初期胎盤に胎児型Fc受容体が発現し、IgGは既に胎盤内に存在いるにもかかわらず、胎児血管内皮細胞にIIb型Fc受容体が発現していないために、IgGが胎盤を通過できない可能性が強く示唆された。現在、発達に伴うFc受容体のmRNAレベルでの解析を行っている。また、プロテオミクス解析のために不可欠な胎盤からの胎児血管内皮細胞の分離を進めており、正期産胎盤より、磁気ビーズ法を用いて効率よく血管内皮細胞を回収することが可能となった。
ヒツジ胎仔を用いた人工胎盤に応用できる膜型肺回路の開発

現行の新生児集中治療ではたとえ胎児肺に強い未熟性や低形成があっても人工呼吸が強制されるが,胎盤循環を模した人工胎盤装置を開発すればこうした症例を救命できる可能性が開かれる.本研究では心ポンプのみで駆動させて回路内を陽圧に保つ人工胎盤の有用性と安全性について動物実験モデルを用いて検討し,人工胎盤でヒツジ胎仔を18. 2 ±3. 2時間生存させることができた.脳血流量を減少させない安全な循環管理の必要性が指摘された.現行の新生児集中治療ではたとえ胎児肺に強い未熟性や低形成があっても人工呼吸が強制されるが,胎盤循環を模した人工胎盤装置を開発すればこうした症例を救命できる可能性が開かれる.本研究では心ポンプのみで駆動させて回路内を陽圧に保つ人工胎盤の有用性と安全性について動物実験モデルを用いて検討し,人工胎盤でヒツジ胎仔を18. 2 ±3. 2時間生存させることができた.脳血流量を減少させない安全な循環管理の必要性が指摘された.現行の新生児集中治療ではたとえ胎児肺に強い未熟性や低形成があっても人工呼吸が強制されるが,胎盤循環を模した人工胎盤装置を開発すればこうした症例を救命できる可能性が開かれる.心ポンプのみで駆動させて回路内を陽圧に保つ人工胎盤(臍帯動脈からの脱血回路+膜型肺+臍帯静脈への供血回路)の有用性と安全性について動物実験モデルを用いて検討した.東北大学動物実験委員会の承認(22医動-18)のもと平成22年1012月に実施した.実験には妊娠期間が確定したSuffolk種ヒツジを用いた.妊娠125140日(満期147日)に帝王切開で胎仔を娩出させ,臍帯動静脈に血管カヌラを挿入し,膜型肺に接続した.リポPGEを持続点滴して動脈管血流は胎児循環と同じ右左短絡を維持させた.回路内は予めヘパリン加母獣血で充填し,活性化凝固時間に基づいて回路内凝血を予防し,血流量は電磁血流計で測定した.手術後,胎仔ならびに人工胎盤は恒温漕(39°Cの生理的食塩水)に浮遊させた.Colored-microspher法を用いて各臓器の血流量を出生前後に測定し比較した.人工胎盤を装着できた3例ではいずれも胎児循環を保ちながら15時間生存させることができた.回路内血流量は約30120ml/min/kgの間で変動し,低酸素と低換気が進行すると血圧が上昇して回路内血流量が増加し,酸素化と換気が改善すると血圧が低下して回路内血流量が低下する適応現象が観察された.経過とともに高乳酸血症が進行して心ポンプ機能が悪化し,膜型肺自体の酸素添加能ならびに炭酸ガス除去能は維持できていたが回路内血流量を保てなくなった.出生後26時間に臓器血流量を維持できていたのは副腎と左右心筋のみで,脳では減少傾向が認められた.人工胎盤でヒツジ胎仔を15時間生存させることができた.並列回路で分葉化させて膜型肺の血流抵抗を減らすことができれば,回路内血流量を維持して生存期間を延長できる可能性がある.脳血流量を減少させない安全な循環管理の必要性が指摘された.心ポンプのみで駆動させて回路内を陽圧に保つ人工胎盤(臍帯動脈からの脱血回路+膜型肺+臍帯静脈への供血回路)の有用性と安全性についてヒツジ胎仔を用いて検討した.実験は東北大学動物実験委員会の承認(2011医動-55)のもと平成24年13月に実施した.妊娠115120日(満期147日)に帝王切開で胎仔を娩出させ,臍帯動静脈に血管カヌラを挿入し,並列回路の膜型肺(東京電機大より提供)に接続した.リポPGEを持続点滴して動脈管血流は胎児循環と同じ右左短絡を維持させた.回路内は予めヘパリン加母獣血で充填し,活性化凝固時間に基づいて回路内凝血を予防し,血流量は電磁血流計で測定した.手術後,胎仔ならびに人工胎盤は恒温漕(39°Cの生理的食塩水)に浮遊させた。Colored-microspher法を用いて各臓器の血流量を出生前後に測定して比較した.人工胎盤を装着できた3例ではいずれも胎児循環を保ちながら33-48時間生存させることができた.回路血流量は約100-150ml/min/kgの間で変動し,血中乳酸値も20-40mg/dlと比較的安定した循環状態が得られた.出生前日,出生後6時間,出生後12時間の臓器血流量を比較すると,血管収縮薬と血管拡張薬のいずれの投与下でも各臓器血流量は出生前に比較して増加傾向が認められた.並列回路の人工胎盤でヒツジ胎仔を33-48時間,安定した循環動態で生存させることができた.脳,心,副腎のみならず全身臓器の血流量に明らかな減少が認められなかったことから,並列回路の人工胎盤を用いて早産児を安全に循環管理できる可能性が示された.
先天性筋ジストロフィーの分子発病機序の解析と治療法開発

近年,福山型先天性筋ジストロフィーをはじめとする先天性筋ジストロフィーにおいて遺伝子異常が相次いで明らかにされた.これらの疾患は,αdystroglycanの糖鎖修飾の異常により基底膜のlamininとの連携が断たれることがその筋細胞壊死の原因と推測されている.またsarcoglycanopathyと総称される重症の筋ジストロフィーではdystroglycanを介する細胞外基底膜と細胞膜の架橋構造を破綻させる蛋白分解酵素の関与が示唆されている.本研究では先天性筋ジストロフィーの分子発病機序とその治療法を開発することを目指して,以下の点を明らかにした.(1)βdystroglycanの細胞外ドメインを切断するプロテアーゼとしてMMP-2とMMP-9を同定した.MMP-2とMMP-9によるβdystroglycanの細胞外ドメインの分解によりdystroglycanを介する細胞外基底膜と細胞膜の架橋構造が破綻することが予想される.従ってこれらの蛋白分解酵素を抑制することが筋ジストロフィーの治療法として応用し得る可能性がある.(2)fukutin欠損キメラマウスを用いた実験からαdystroglycanが末梢神経の髄鞘形成と神経筋接合部の形態形成に関与すると考えられた.同様の病態はヒトにおけるαdystroglycanopathyおいても存在しているものと推測され,今後これらの疾患においても末梢神経障害の検討が必要と考える.(3)培養細胞に発現するαdystroglycanはprotein convertaseにより切断され,そのN末端ドメインはα-DG-Nとして培養上清中に分泌されていることを示した.生体においてはα-G-Nは血清,脳脊髄液等の体液に存在していることを明らかにした.今後,各種の神経筋疾患で血清,脳脊髄液のα-DG-Nの濃度に異常がないか検討する必要がある.近年,福山型先天性筋ジストロフィーをはじめとする先天性筋ジストロフィーにおいて遺伝子異常が相次いで明らかにされた.これらの疾患は,αdystroglycanの糖鎖修飾の異常により基底膜のlamininとの連携が断たれることがその筋細胞壊死の原因と推測されている.またsarcoglycanopathyと総称される重症の筋ジストロフィーではdystroglycanを介する細胞外基底膜と細胞膜の架橋構造を破綻させる蛋白分解酵素の関与が示唆されている.本研究では先天性筋ジストロフィーの分子発病機序とその治療法を開発することを目指して,以下の点を明らかにした.(1)βdystroglycanの細胞外ドメインを切断するプロテアーゼとしてMMP-2とMMP-9を同定した.MMP-2とMMP-9によるβdystroglycanの細胞外ドメインの分解によりdystroglycanを介する細胞外基底膜と細胞膜の架橋構造が破綻することが予想される.従ってこれらの蛋白分解酵素を抑制することが筋ジストロフィーの治療法として応用し得る可能性がある.(2)fukutin欠損キメラマウスを用いた実験からαdystroglycanが末梢神経の髄鞘形成と神経筋接合部の形態形成に関与すると考えられた.同様の病態はヒトにおけるαdystroglycanopathyおいても存在しているものと推測され,今後これらの疾患においても末梢神経障害の検討が必要と考える.(3)培養細胞に発現するαdystroglycanはprotein convertaseにより切断され,そのN末端ドメインはα-DG-Nとして培養上清中に分泌されていることを示した.生体においてはα-G-Nは血清,脳脊髄液等の体液に存在していることを明らかにした.今後,各種の神経筋疾患で血清,脳脊髄液のα-DG-Nの濃度に異常がないか検討する必要がある.dystroglycan複合体は基底膜と細胞内骨格をつなぎとめる強固な架橋構造であり,生体にはこの構造を効率良く破壊するメカニズムが存在するはずである.その1つとして我々はβdystroglycanの細胞外ドメインを特異的に分解するmatrix metalloproteinase(MMP)活性を報告した.このMMP活性は筋ジストロフィーの分子発病機序においてどのような役割を果たしているのだろうか?我々はsarcoglycan欠損症ではdystroglycan複合体が崩壊しαdystroglycanとβdystroglycanが分離しているという事実に注目しsarcoglycan欠損症,Duchenne型筋ジストロフィー,福山型先天性筋ジストロフィー,炎症性筋疾患など各種の筋疾患の生検筋をイムノブロット法で解析した.MMPによるβdystroglycan細胞外ドメインの分解はsarcoglycan欠損症とDuchenne型筋ジストロフィーで著明に亢進していたが,その他の疾患では正常と差を認めなかった.ヒトsarcoglycan欠損症でも心筋症ハムスターと同様にMMPによるβdystroglycan細胞外ドメインの分解が亢進していること,dystrophinの一次的な欠損のために二次的にsarcoglycanを欠損するDuchenne型筋ジストロフィーでも同様の現象を認めたことは一次的,二次的を問わずsarcoglycanを欠損する筋ではこのMMP活性が亢進し,その結果として起こるdystroglycan複合体の崩壊が筋細胞変性に関与していることを示唆した.以上の結果はこのMMP活性を阻害する薬物がこれらの疾患の治療法として有用である可能性を示唆している.(1)Dystroglycan(DG)複合体は細胞外基底膜と細胞内骨格を強固に架橋する分子機構である.本研究ではβDGの細胞外ドメインを分解することによりDG複合体を破壊するmatrix metalloproteinase(MMP)活性を解析した.

精製したβDGならびにβDGの細胞外ドメインの融合蛋白をRT4細胞,培地,また各種のMMPとインキュベートし分解を見た.RT4細胞,培地のzymography,RT-PCRを行いMMPの発現を解析した.RT4細胞培地にはβDGの細胞外ドメインを特異的に分解するMMP活性が存在した,この活性はMMP-2と9の特異的阻害剤で抑制された.βDGの細胞外ドメインはMMP-2と9により分解された.Zymography,RT-PCRによりRT4細胞によるMMP-2と9の産生が確認された.βDGの細胞外ドメインが分解される過程には細胞から分泌されたMMP-2と9が関与すると考えられた.(2)αdystroglycanopathyの病態を明らかにすることを目的として,同疾患のモデル動物であるフクチン欠損キメラマウスの末梢神経,神経筋接合部の解析を行った.同マウス末梢神経におけるαDGのlaminin結合能を解析し髄鞘形成不全の有無を形態学的に検討した.免疫蛍光抗体法により神経筋接合部の観察を行った.αDGのlaminin結合能は著減しており神経根に有髄線維の著名な脱落を示す神経束が認められた.神経筋接合部は断片化した形態を示した.同様の末梢神経障害がヒトにおけるαdystroglycanopathyおいても存在しているものと推測され今後これらの疾患における末梢神経の評価が必要であると考えられた.【目的】α-dystroglycan(DG)がlamininとの結合能を獲得するためにはMDC1Dの原因遺伝子産物であるLargeがα-DGのN末端ドメインと結合することが不可欠であること、糖鎖修飾の完了後にこのN末端ドメインはprotein convertase(PC)によって切断されることが示された。α-DGとα-dystroglycanopathy遺伝子産物の相互作用を明らかにすることを目的として、α-DGのN末端ドメインのプロッセッシングに関する検討を行った。【方法】α-DGコア蛋白質のN末端ドメインおよびC末端ドメインの合成ペプチドをウサギに免役しポリクローナル抗体を得た。これらの抗体とα-DGの糖鎖特異的抗体(IIH6)を用いて、C2C12培養筋芽細胞におけるα-DGのN末端ドメインのプロッセッシングを検討した。α-DGのlaminin結合能はプロットオーバーレイ法を用いて解析した。【結果】α-DGのN末端ドメインに対する抗体により、C2C12の培養上清中には35KDのバンドを認めた。PC阻害剤であるCMKの添加によって培養上清中の同バンドは認められなくなり、一方でC末端ドメインに対する抗体によりC2C12のホモジネート中のα-DGの分子量は増大したことから、培養上清中の35KDのバンドはα-DGのN末端断片であると考えられた。同バンドはIIH6では検出されず、プロットオーバーレイ法にてもlaminin結合能は認められなかった。【結論】α-DGコア蛋白質のN末端ドメインおよびC末端ドメインに対する抗ペプチド抗体を作製した。
アレルギー疾患の慢性化機序の解明とそれに対する治療戦略の確立

2型免疫反応はアレルギー性炎症の主体であるが,2型サイトカインであるIL-4やIL-13によるアレルギー炎症の形成機序の詳細は不明のままである。我々はIL-4やIL-13の誘導遺伝子であるペリオスチンに着目して,その機能解析や疾患との関連性について解析を進めた。本研究では,線維芽細胞から産生されたペリオスチンと皮膚表皮細胞より産生されたIL-1が協調して線維芽細胞でのIL-6産生を誘導することを明らかにした。さらに,アレルギー性結膜炎患者の涙液において高濃度のペリオスチンを検出し,その濃度が重症度と相関することから,アレルギー性結膜炎の診療における涙液ペリオスチン測定の有用性を明らかにした。今年度はペリオスチンによる皮膚表皮細胞の増殖・分化機構において大きな成果が得られた(Taniguchi K, et al. J Invest Dermatol, in press)。皮膚表皮細胞と線維芽細胞を用いた3次元細胞培養法により以下のことを証明した。線維芽細胞から産生されたペリオスチンは、皮膚表皮細胞より産生されたIL-1alphaと協調して線維芽細胞に働き、線維芽細胞からのIL-6産生を誘導する。IL-6は皮膚表皮細胞に作用してその増殖・分化を誘導する。ペリオスチンとIL-1alphaによるIL-6産生の誘導はNF-kappaB経路の活性化による。このように、ペリオスチンが関与した上皮細胞ー間質細胞相互作用の分子メカニズムの一端を明らかにすることができた。また、NF-kappaBプロモーター領域配列を含んだレポーター遺伝子を線維芽細胞に強制発現させた細胞株を樹立した。今後この細胞株を用いて、ペリオスチンの受容体同定を含めてペリオスチンのシグナル伝達経路の解明を進める予定である。予備的実験として、すでにDNAマイクアレイを用いて線維芽細胞におけるペリオスチンの誘導遺伝子を同定しており、それらを最終的なアウトプットとして解析を進める予定である。さらに、ペリオスチンの汎組織的、あるいは線維芽細胞特異的トランスジェニックマウスの作製に成功した。今後、ペリオスチン欠損マウスと共に、これら遺伝子改変マウスの解析を介して、ペリオスチンのin vivoにおける機能解析を進めていく予定である。今年度は昨年度に引き続き線維芽細胞におけるペリオスチンによるNF-kB活性化機構について解析を進めている。NF-kBプロモーター領域配列を含んだレポーター遺伝子の強制発現細胞株を用いてペリオスチンによるNF-kB活性化機構について解析を行っている。その結果、ペリオスチンを強制発現させるとNF-kB活性化が亢進し、ペリオスチンをノックダウンするとNF-kB活性化が低下し、NF-kB活性化の程度がペリオスチンの発現量と比例していることが明らかとなった。今後は、ペリオスチン受容体の同定、NF-kB活性化に至るシグナル伝達分子の同定を進める予定である。また、この強制発現細胞株を用いて阻害剤の開発も進めている。阻害抗体の探索を行うとともに、製薬企業との共同研究により、低分子化合物の効果について検討を進めている。さらに、RNAiの手法を用いてがペリオスチントランスジェニックマウスにおいてペリオスチン発現が低下することを見出し、今後モデルマウスでの解析を進めて行く予定である。アレルギー性結膜炎患者の涙液におけるペリオスチン発現を検討した(J Allergy Clin Immunol, in press)。その結果、季節性アレルギー性結膜炎、アトピー性角結膜炎、春季カタルのそれぞれの患者の涙液において、健常者に比べて約100倍以上のペリオスチンを検出した。また、アトピー性角結膜炎患者において、結膜増殖、あるいは角膜障害の存在によって、涙液ペリオスチン濃度がさらに上昇することを見出した。この鑑別能力は、涙液におけるIL-13濃度、あるいは血液におけるペリオスチン濃度より優れていた。以上より、涙液ペリオスチン測定により、結膜炎の原因がアレルギー性であるかどうかを、あるいはアレルギー性結膜炎の重症度を評価できることが明らかとなった。結膜炎の原因としては、アレルギー性以外に感染性のものがあり、その鑑別は、治療方針の決定、患者の管理において重要である。また、アトピー性角結膜炎が重症化した場合、失明の危険性があり、その重症度の評価も治療方針の決定に重要である。現在、企業との共同開発により、涙液ペリオスチンを検体とした診断薬の開発を進めており、それは結膜炎の治療において有用となると期待される。ペリオスチンによるNF-kB活性化機序を解析できるin vitroの実験系を確立しており、今後解析を進めることで、その活性化経路を解明できると期待される。ペリオスチンに対する阻害剤において、阻害抗体については引き続き作製中であると、低分子化合物については候補物質を獲得しており、今後モデルマウスを用いて解析を可能としている。