hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジアの経済刑法と国際的相互作用の動態

定例の「経済刑法研究会」を2018年9月30日、同11月11日、2019年2月17日にいずれも立命館大学朱雀校舎にて開催した。検討した内容は次のとおりである。(1)共同執筆により出版予定の書籍『新経済刑法入門(第3版)』について、特に、新たに設ける内容である、「銀行預金をめぐる犯罪」および「『独占禁止法違反の犯罪』への公正取引委員会の対応」を中心に検討を加えた。後者に関して、公正取引委員会の中里浩氏を招へいし、専門的知見の提供を得た。(2)華東政法大学と合同で開催する経済刑法シンポジウムの内容について、日本側からは「AIと刑法」「AI自動運転と緊急避難」「詐欺罪」「仮装通貨と経済犯罪」「背任罪」をテーマとすることを決定し、各報告担当者からのプレ報告を受けて討論を行った。(3)これまでの華東政法大学および武漢大学との国際シンポジウムの成果を受けて、書籍『日中経済刑法の最新動向』を出版する予定であり、その原稿の作成・検討を行った。収録予定の論文のテーマ(日本側)は、「市場競争の激化と経済犯罪の規制ー証券犯罪を中心にー」「会社再建と強制執行妨害の罪」「コンピュータ関連の詐欺罪について」「悪質商法と経済犯罪ーねずみ講・マルチ商法の規制を題材にー」「食品の安全と過失論の役割」「食品の安全と刑事責任」「刑事製造物責任と組織の責任・個人の責任」「日本における過失犯論の発展」「犯罪論体系と比較法研究」「証券取引法から金融商品取引法へ」「インサイダー取引の刑事規制」「日本法における相場操縦・開示規制違反」「ネット金融と財産犯」「日本における利殖商法と組織的詐欺罪」である。華東政法大学との合同シンポジウム「AIと経済犯罪」の開催が今年度でなく次年度初めになったため、若干の予算執行残があるが、同シンポジウムは2019年度5月3-4日に開催されたので、おおむね、当初計画どおりのスケジュールに戻っている。(1)定例研究会を年に数回開催する。(2)華東政法大学とのシンポジウム「AIと経済犯罪」を同大学にて開催する。(3)武漢大学とのシンポジウムを同大学にて開催する。テーマは、経済刑法と犯罪論の体系を扱い、ドイツや英米の理論との比較を行う予定である。(4)これまでの成果を論文集『日中経済刑法の最新動向』として出版する。(5)『新経済刑法入門(第3版)』を共同執筆の教材として出版する。(6)2021年度には海外の研究者を招へいして日本でシンポジウムを実施する。国際シンポジウムの旅費を予定していたところ、開催が次年度になったため、主にその分が繰り越された。同シンポジウムはすでに2019年5月3-4日に開催されたので、当初予定どおりの研究計画が実施されている。
干渉SARとレーザー測量による深層崩壊危険斜面ピンポイント検出技術

深層崩壊が発生した斜面では、崩壊前から小規模な重力性変形が進行することが知られている。国土地理院の干渉SARデータによって異常が検出された地域の現地調査を行って、干渉SARによる地盤変動の監視の有効性を検証した。その結果、静岡県の坂本川上流と長野県の坂巻温泉上流斜面、天龍村虫川、大鹿村小塩、奈良県十津川村の神納川上流、和歌山県日高川町の斜面において、道路や擁壁の亀裂などの明瞭な変状が認められた。とくに、坂本川上流の斜面では、SARデータによって変形が確認された後に、大規模な深層崩壊が発生していたことから、明らかに崩壊発生前の重力性クリープを捉えていたことが示唆された。近年、各地で記録的な豪雨が発生し、多くの深層崩壊の発生がしており、その予測手法の開発が急がれている。これまでに開発された深層崩壊予測手法の多くは、深層崩壊発生前に進行する、重力性岩盤クリープが形成する微地形の評価を指標としているため、変形が加速中の斜面と変形が停止した斜面とを分離できない。これは、実際の重力性変形の進行を広域的に把握することが技術的に困難であったためであるが、本研究は近年開発が進みつつある、干渉SARデータの解析技術によって広域から重力性岩盤クリープが進行中の斜面を検出し、ローカルな斜面モニタリングにつなげるための手法を開発することを目的とした。本年度は、静岡県口坂本、長野県の坂巻温泉、天龍村、大鹿村において、干渉SARデータで斜面変形が推定される箇所について現地調査を行った。その結果、いずれの斜面でも重力性変形を示唆する亀裂が見られ、干渉SARが深層崩壊発生前の重力性クリープを検出していることが明らかになった。とくに、静岡県口坂本の斜面では、干渉SARによる変状が見られた1年以内に地すべりが発生していることから、深層崩壊や地すべりの直前予測にも利用できる可能性が示された。近年、国内各地で多くの深層崩壊の発生がしており、その予測手法の開発が急がれている。従来の広域を対象とした深層崩壊危険地予測手法は、崩壊発生前に進行する斜面変形によって形成された微地形を指標としていたため、現在重力性クリープが進行中の斜面を絞り込むことが困難であった。本研究では近年精度の向上が著しい干渉SAR技術によって広域から重力性岩盤クリープが進行中の斜面を検出し、ローカルな斜面モニタリングにつなげるための手法を開発することを目的とした。本年度は、静岡市口坂本、長野県大鹿村、和歌山県日高川町の干渉SARデータで斜面変形が推定される箇所について現地調査を行った。その結果、いずれの斜面においても重力性変形を示唆する亀裂等が見られ、干渉SARが深層崩壊発生前の重力性クリープを検出していることが明らかになった。とくに、静岡市口坂本の斜面では、干渉SARによる変状が見られた数年以内に地すべり性崩壊が発生していることから、深層崩壊の前兆現象を検出出来た可能性が高く、干渉SAR技術が深層崩壊や突発的に発生する地すべりの直前予測にも利用できる可能性が示された。防災科学当初想定した、干渉SARによる異常域での斜面クリープを確認することが出来た。また、一部の斜面ではその後に大規模な崩壊が発生していることから、深層崩壊の直前予測に利用できる可能性が示された。今年度調査を行った長野県と静岡県に加えて、近年深層崩壊が多発した紀伊半島についても、干渉SARデータと現地における斜面変動との比較検証を行いたい。長野方面への調査旅費メンバーの人数が変更及び、無償の代替データによる効率化。調査補助員の増員及び解析データの購入。
新しい肥大型心筋症病態遺伝子のシステムズ薬理学

肥大型心筋症は、心筋細胞の肥大と心室拡張障害を起こす疾患であり、不整脈や進行性の心不全、運動時の失神、突然死などが生じうる。肥大型myosin heavy chain 7など)をコードする遺伝子の変異が原因となることが明らかにされている。一方、先天性代謝異常症やフリードライヒ失調症の原因遺伝子など、サルコメア蛋白質以外をコードする遺伝子の変異によっても肥大型心筋症が発症することが知られている。本研究では、肥大型心筋症の病態に関連する新たな遺伝子を同定することを目的として、比較トランスクリプトーム解析を行った。公共データベースから、alphaミオシン重鎖遺伝子変異、alphaトロポミオシン遺伝子変異、ヒト型フォスフォランバン遺伝子発現、フラタキシン遺伝子変異、または大動脈結紮による肥大型心筋症モデルマウスの心臓における網羅的遺伝子発現データをから入手し、これら5種類のモデルに共通する遺伝子発現変化を解析した。その結果、4個の遺伝子の発現が、5種類の肥大型心筋症モデルに共通して増加していることを見出した。一方、酸化ストレスを制御するGlutathione S-transferase kappa 1(GSTK1)の遺伝子発現は5種類の肥大型心筋症モデルすべてにおいて低下していた。そこでゲノム編集技術を用いてgstk1ノックアウトゼブラフィッシュを作製し、心機能を解析したところ、心室拡張末期容積が有意に低下することを見出した。また、gstk1ノックアウトゼブラゼブラフィッシュでは、myosin heavy chain 7の発現が有意に増加することを見出した。これらの結果は、GSTK1の発現低下が肥大型心筋症の発症に密接に関与することを示唆している。肥大型心筋症は、一般人口の1/5001/1000人に認められ、不整脈や心不全、運動時の失神や突然死を生じるが、その病態は不明な点が多く、有効な治療法も確立していない。肥大型心筋症の約半数は家族性の発症を認め、サルコメア蛋白質をコードする遺伝子の変異が主要な原因となることが明らかにされているが、原因不明の肥大型心筋症患者も多く、肥大型心筋症の発症メカニズムの解明と、有効な治療方法の確立は喫緊の課題となっている。我々は、αミオシン重鎖遺伝子変異、αトロポミオシン遺伝子変異、ヒト型フォスフォランバン遺伝子発現、フラタキシン遺伝子変異、または大動脈結紮による肥大型心筋症モデルマウスの心臓における網羅的遺伝子発現データを公共データベースから入手し、これら5種類のモデルに共通する遺伝子発現変化を解析した。その結果、4個の遺伝子(myosin heavy chain 7, connective tissue growthfactor, periostin, reticulon 4)の発現が、5種類の肥大型心筋症モデルに共通して増加していることを見出した。一方、酸化ストレスを制御するGlutathione S-transferase kappa 1(Gstk1)の遺伝子発現は5種類の肥大型心筋症モデルすべてにおいて低下していた。そこでゲノム編集技術を用いてgstk1ノックアウトゼブラゼブラフィッシュを作製し、心機能を解析したところ、心室拡張末期容積が有意に低下することを見出した。本研究の目的は、多面的なアプローチを用いて、肥大型心筋症の病態に関連する新規遺伝子を見出し、治療法の開発に貢献することである。平成28年度は、公共データベースを利用した比較トランスクリプトーム解析により、グルタチオンS-転移酵素の一つであるGstk1の発現が肥大型心筋症モデル動物において低下していることを見出した。さらに、gstk1をノックアウトしたゼブラフィッシュにおいて、肥大型心筋症と類似する病態が出現することを明らかにした。平成29年度は、肥大型心筋症との関連性が示唆されているユビキチン・プロテアソーム系シグナルに注目し、脱ユビキチン化酵素の一つであるusp8をゲノム編集によりノックアウトしたゼブラフィッシュを作製し、その表現型を解析した。その結果、usp8をノックアウトしたゼブラフィッシュでは、尿細管の線毛形成が異常になり、腎臓に嚢胞が多く出現することを見出した。線毛病による多発性嚢胞腎が認められる患者では、後に肥大型心筋症が出現する確率が高いことが示唆されていることから、usp8ノックアウトゼブラフィッシュの成魚において肥大型心筋症が認められる可能性があり、現在解析を進めている。肥大型心筋症に関連する遺伝子を見出し、その遺伝子のノックアウトゼブラフィッシュを作製・維持できている。

公共データベースから、alphaミオシン重鎖遺伝子変異、alphaトロポミオシン遺伝子変異、ヒト型フォスフォランバン遺伝子発現、フラタキシン遺伝子変異、または大動脈結紮による肥大型心筋症モデルマウスの心臓における網羅的遺伝子発現データをから入手し、これら5種類のモデルに共通する遺伝子発現変化を解析した。その結果、4個の遺伝子の発現が、5種類の肥大型心筋症モデルに共通して増加していることを見出した。一方、酸化ストレスを制御するGlutathione S-transferase kappa 1(GSTK1)の遺伝子発現は5種類の肥大型心筋症モデルすべてにおいて低下していた。そこでゲノム編集技術を用いてgstk1ノックアウトゼブラフィッシュを作製し、心機能を解析したところ、心室拡張末期容積が有意に低下することを見出した。また、gstk1ノックアウトゼブラゼブラフィッシュでは、myosin heavy chain 7の発現が有意に増加することを見出した。これらの結果は、GSTK1の発現低下が肥大型心筋症の発症に密接に関与することを示唆している。平成29年度は、GSTK1低下による肥大型心不全発症メカニズムについて研究を進める。usp8-KOゼブラフィッシュの詳細な表現型解析と、病態を改善する薬物の探索当初予定よりも旅費が小額となったため。消耗品の購入に使用する。
カタストロフ・リスクを考慮した港湾施設の耐震性能設計における経済性評価手法の開発

本研究の目的は,(1)港湾施設の耐震基準の策定における経済評価手法を確立したうえで,(2)従来の港湾施設基準に潜在する社会的なリスク評価特性を計測し,これまでの研究代表者らによる計測結果との比較も交えて,(3)港湾施設の耐震設計におけるカタストロフ・リスク等の取扱手法について検討を行う,の3点であった.これに対応し,研究成果報告書は,以下のような構成となっている.はじめに,第1章で(1)港湾施設の耐震基準の策定における経済評価手法の確立を行い,つぎに,第2章で(2)従来の港湾施設基準に潜在するリスク評価特性の計測,および(3)港湾施設の耐震設計におけるカタストロフ・リスク等の取扱手法についての検討を行った.さらに,第3章で(1)で確立した手法の適用例として,地震被災時ではなく常時の例ではあるが,岸壁の信頼性設計法を提示した.ここでは,全国各コンテナ港湾の各バースを対象に算出した迂回輸送による被害額について,バース水深別の平均値だけでなく,その分散(σ)を算出して,平均値+σ,平均値+3σの被害額をもとに目標安全性指標を検討した.これは,目的(3)の検討に関連し,カタストロフィックな性質を持つリスクに対する,実務的・現実的なアプローチと解釈することもできるだろう.本研究課題の成果は,現在見直しが行われている港湾施設の設計基準に一部考慮されるなど,一定の成果を挙げているものの,第1章の最後でも触れたように,本交付期間内にすべての課題を克服したわけではない.特に,本研究課題の遂行中に明らかとなってきたのは,冒頭の目的の1番目に掲げられている,「港湾施設の耐震設計における経済評価手法の確立」についても,様々な観点から再検討の余地があるという点である.このような状況を踏まえ,研究代表者らは,特に上記問題点に着目し,引き続き研究を進めていく予定である.本研究の目的は,(1)港湾施設の耐震基準の策定における経済評価手法を確立したうえで,(2)従来の港湾施設基準に潜在する社会的なリスク評価特性を計測し,これまでの研究代表者らによる計測結果との比較も交えて,(3)港湾施設の耐震設計におけるカタストロフ・リスク等の取扱手法について検討を行う,の3点であった.これに対応し,研究成果報告書は,以下のような構成となっている.はじめに,第1章で(1)港湾施設の耐震基準の策定における経済評価手法の確立を行い,つぎに,第2章で(2)従来の港湾施設基準に潜在するリスク評価特性の計測,および(3)港湾施設の耐震設計におけるカタストロフ・リスク等の取扱手法についての検討を行った.さらに,第3章で(1)で確立した手法の適用例として,地震被災時ではなく常時の例ではあるが,岸壁の信頼性設計法を提示した.ここでは,全国各コンテナ港湾の各バースを対象に算出した迂回輸送による被害額について,バース水深別の平均値だけでなく,その分散(σ)を算出して,平均値+σ,平均値+3σの被害額をもとに目標安全性指標を検討した.これは,目的(3)の検討に関連し,カタストロフィックな性質を持つリスクに対する,実務的・現実的なアプローチと解釈することもできるだろう.本研究課題の成果は,現在見直しが行われている港湾施設の設計基準に一部考慮されるなど,一定の成果を挙げているものの,第1章の最後でも触れたように,本交付期間内にすべての課題を克服したわけではない.特に,本研究課題の遂行中に明らかとなってきたのは,冒頭の目的の1番目に掲げられている,「港湾施設の耐震設計における経済評価手法の確立」についても,様々な観点から再検討の余地があるという点である.このような状況を踏まえ,研究代表者らは,特に上記問題点に着目し,引き続き研究を進めていく予定である.平成16年度は,下記の内容について実施した.(1)研究の全体設計を行い,研究の全体フレームを構築した.(2)所与の設計条件のもとでの港湾施設の被災シミュレーション各種設計条件のもとで,港湾施設の被災状態の違いによる経済的被害の状況の違いを考慮した港湾施設の被災シミュレーションを行った.(3)各被災モードにおける経済的損失の金銭評価手法(プロトタイプ)の構築上記シミュレーションによる港湾施設の被災状態の予測結果に基づき,各被災状態における経済的損失の金銭評価を行った.具体的には,研究者らがこれまでに構築してきた港湾投資評価における経済評価手法をベースに,各被災モードごとの被害額の試算を行った.さらに,提案した手法を,単独もしくは複数の重力式コンテナバースをもつ港湾を例に適用し,迂回輸送に伴う経済損失の考慮の有り無しによって,得られる最適設計震度が異なる場合があることを示した.平成16年度は,下記の内容について実施した.(1)港湾施設の被災シミュレーションの継続昨年度に引き続き,各種設計条件における,港湾施設の被災シミュレーションを行った.(2)従来の港湾施設設計基準に潜在するリスク評価特性の同定従来の設計基準のもとで得られる被災シミュレーションによる想定結果に,昨年度構築した経済評価手法を適用することで,策定された設計基準の費用便益分析を行った.特に,カタストロフ・リスク等に対する社会的なリスク評価特性を考慮した場合としなかった場合における費用便益分析の結果と,実際に規定された従来の設計基準を比較することにより,従来の設計基準の策定において潜在的に内在したリスク評価特性の推定を行った.その結果,年生起確率については,どんなに小さい確率でも1/100弱程度はあるものと評価される結果となり,稀少確率

災害でも供用期間中に一度は発生するものと捉えられることが多いという,筆者らの従来の結果とも概ね一致した.いっぽう,被害額については,額の小さい領域では最大10倍程度大きく評価されるものの,額の大きい領域では実際の被害額より評価値が小さくなる結果となった.なお,今回の結果は,フラジリティ・カーブや貨物流動データの入手制約から,重力式岸壁をもつコンテナターミナル(または多目的国際ターミナルにおけるコンテナ貨物だけの物流被害)に対象を限定したため,桟橋式岸壁が多くを占める3大湾のコンテナターミナルなどは除外されている.また,複数港湾の同時被災等についても考慮しておらず,港湾のもつネットワーク性や相互補完性についても考慮する必要がある.今後は,本研究で提案した設計震度選択問題の枠組を,これらの要素も含めて拡張したうえで,リスク評価特性計測の精度向上を図りたいと考えている.本研究の目的は,(1)港湾施設の耐震基準の策定における経済評価手法を確立したうえで,(2)従来の港湾施設基準に潜在する社会的なリスク評価特性を計測し,これまでの研究代表者らによる計測結果との比較も交えて,(3)港湾施設の耐震設計におけるカタストロフ・リスク等の取扱手法について検討を行う,の3点であった.これに対応し,研究成果報告書は,以下のような構成となっている.はじめに,第1章で(1)港湾施設の耐震基準の策定における経済評価手法の確立を行い,つぎに,第2章で(2)従来の港湾施設基準に潜在するリスク評価特性の計測,および(3)港湾施設の耐震設計におけるカタストロフ・リスク等の取扱手法についての検討を行った.さらに,第3章で(1)で確立した手法の適用例として,地震被災時ではなく常時の例ではあるが,岸壁の信頼性設計法を提示した.ここでは,全国各コンテナ港湾の各バースを対象に算出した迂回輸送による被害額について,バース水深別の平均値だけでなく,その分散(σ)を算出して,平均値+σ,平均値+3σの被害額をもとに目標安全性指標を検討した.これは,目的(3)の検討に関連し,カタストロフィックな性質を持つリスクに対する,実務的・現実的なアプローチと解釈することもできるだろう.本研究課題の成果は,現在見直しが行われている港湾施設の設計基準に一部考慮されるなど,一定の成果を挙げているものの,第1章の最後でも触れたように,本交付期間内にすべての課題を克服したわけではない.特に,本研究課題の遂行中に明らかとなってきたのは,冒頭の目的の1番目に掲げられている,「港湾施設の耐震設計における経済評価手法の確立」についても,様々な観点から再検討の余地があるという点である.このような状況を踏まえ,研究代表者らは,特に上記問題点に着目し,引き続き研究を進めていく予定である.
ヘノホ・シェーンライン紫斑病発症における自然免疫の関与

(抄録なし)(抄録なし)平成21年度はヘノホ・シェーンライン紫斑病患者検体の集積を行った。これに先行して当科でマイクロアレイを用いた遺伝子解析を行った結果、腎炎非合併例に比して腎炎合併例で発現が高かった遺伝子のうち、NK細胞関連遺伝子であるGZMB、GNYLについて末梢血単核球上におけるGNYL,GZMBの発現量を各群で調べたところ、腎炎合併、非合併の2群間において有意差は認めなかった。また我々はHSP患者末梢血CD69陽性NK細胞/B細胞の比率を、検体採取時及びTLRリガンド刺激後でそれぞれフローサイトメーターを用いて測定しその変化をみたが、リガンド刺激による細胞の活性化は顕著ではなかったまたCD69陽性率とGNYL,GZMB発現の相関について単回帰分析を用いて解析したが有意な相関関係は認められなかった。またHSP群の末梢血単核球におけるGNYL,GZMB mRNAの発現量を、Man-Whitney U検定を用いて、healthy control群, disease control群で比較した。しかしHSP症例内の討では、これまで同様、腎炎症例と腎非発症例の比較においてGNYL,GZMBの発現量に有意差は認められなかった。また発症時すでに腎炎を合併していた症例と、そうでない症例でも同様の検討を行ったが、有意差は見られなかった。Henoch-Schonlein(ヘノホ・シェーンライン)紫斑病(以下HSP)は主に小児に見られる細小血管を中心とした血管炎であり、多くにA群β溶血性連鎖球菌の先行感染を認めるがウイルス感染とHSP発症との関連も指摘されている。またHSPの発症機序として感染等を契機としたIgA産生能の亢進等の免疫応答異常が推察されている。近年自然免疫系特にToll-like receptor(以下TLR)の発見を通じて大きな進展が見られ、TLRの一部がウイルスに対する免疫応答を行い、またB細胞にも発現し直接TLRを介して微生物を認識し活性化することも明らかになっている。我々の研究室の実験結果から、同じ全身性血管炎の川崎病急性期において自然免疫、特にNK細胞の活性化が病態に強く関与している可能性が示唆されている。さらに我々は、HSPに紫斑病性腎炎(以下、HSPN)を合併する症例としない症例が存在することから、この相違を明確に規定する分子の存在を解明するため、正常集団とHSP群(腎炎合併なし)、正常集団とHSPN群の各々についてマイクロアレイを用いた各遺伝子発現量の解析を行い、GNLYおよびGZMBの発現量が、腎炎非合併例に比して腎炎合併例ににおいて高いことを示した。本研究課題では指定された期間内にHSP症例の集積を行い、HSPと自然免疫との関連についてマイクロアレイ解析を進め、発症メカニズムの解明を行う。
ターボポンプインデューサのキャビテーション不安定の非綜型解析

H-IIロケットLE-7Aエンジンの燃焼試験において液体水素ターボポンプに軸回転周波数の約0.5倍の周波数の振動が発生した.その後の志村らの実験によりその振動は,ターボポンプインデューサに発生するキャビテーション不安定が原因であり,その不安定現象は軸回転と同方向に伝播するもの(伝播速度比約0.5)であることが明らかとなった.本研究では,その新型の不安定現象の発生原因を特定することを目的として2次元翼列の理論解析を行った.解析方法は,渡邉ら,堀口らがインデューサに発生する旋回キャビテーションなどの研究に用いた特異点法を応用したものを用いた.旋回キャビテーション,キャビテーションサージといったこれまで観察されてきたキャビテーション不安定は,性能曲線の勾配とは無関係に発生する.そのため,キャビティの発達による揚程低下が考慮できないキャビティ後縁閉鎖型のモデルで十分であった.しかしながら,本研究対象の不安定現象はキャビテーション数が低く,揚程が低下したような場合に発生する.そのため,揚程低下が予測できるキャビティの後流部分を考慮したモデルを構築し,解析を行った.まず,本研究で構築したキャビティ後流モデルを用いて定常解析を行った.その結果,実験で見られるような,キャビテーション数の低下に伴い揚程が低下する現象を予測できた.次に,微小振動を仮定した安定解析を行ったところ,これまでのモデルでは得られなかった伝播速度比が約0.5程度の不安定解が得られた.その不安定解の特徴を調べるために様々な条件での詳細な解析を行った.その結果,性能曲線の勾配がキャビティの発達により右上がりとなる領域で,主にその木安定解が得られた.このような解析により,実機エンジンや実験で発生した伝播速度比約0.5の新型の不安定現象は,キャビティの発達による揚程低下によって生じる性能曲線の右上がり勾配が原因であることを明らかにした.H-IIロケットLE-7Aエンジンの燃焼試験において液体水素ターボポンプに軸回転周波数の約0.5倍の周波数の振動が発生した.その後の志村らの実験によりその振動は,ターボポンプインデューサに発生するキャビテーション不安定が原因であり,その不安定現象は軸回転と同方向に伝播するもの(伝播速度比約0.5)であることが明らかとなった.本研究では,その新型の不安定現象の発生原因を特定することを目的として2次元翼列の理論解析を行った.解析方法は,渡邉ら,堀口らがインデューサに発生する旋回キャビテーションなどの研究に用いた特異点法を応用したものを用いた.旋回キャビテーション,キャビテーションサージといったこれまで観察されてきたキャビテーション不安定は,性能曲線の勾配とは無関係に発生する.そのため,キャビティの発達による揚程低下が考慮できないキャビティ後縁閉鎖型のモデルで十分であった.しかしながら,本研究対象の不安定現象はキャビテーション数が低く,揚程が低下したような場合に発生する.そのため,揚程低下が予測できるキャビティの後流部分を考慮したモデルを構築し,解析を行った.まず,本研究で構築したキャビティ後流モデルを用いて定常解析を行った.その結果,実験で見られるような,キャビテーション数の低下に伴い揚程が低下する現象を予測できた.次に,微小振動を仮定した安定解析を行ったところ,これまでのモデルでは得られなかった伝播速度比が約0.5程度の不安定解が得られた.その不安定解の特徴を調べるために様々な条件での詳細な解析を行った.その結果,性能曲線の勾配がキャビティの発達により右上がりとなる領域で,主にその木安定解が得られた.このような解析により,実機エンジンや実験で発生した伝播速度比約0.5の新型の不安定現象は,キャビティの発達による揚程低下によって生じる性能曲線の右上がり勾配が原因であることを明らかにした.
強相関電子に由来する異常熱起電力効果

遷移金属酸化物の異常熱起電力の原因を明らかにすることを目的として、近年、研究代表者らが見いだした新規化合物Ca1-xNaxCo2O4 (0<= x <= 0.6)の熱電特性と電子構造を詳細に調べた。その結果、Na置換量x 0.6付近の金属相では1次元的なフェルミ面が運動量空間のGamma点からY点方向に存在することが明らかになった。また、ウィルソン比は2 3の程度であり、NaxCoO2などの層状コバルト酸化物に匹敵するやや強い電子相関が存在することが明らかになった。これらをもとに本系の熱起電力の起源を考察した。本研究の目的は、遷移金属化合物を対象として、その強い電子相関に由来する異常に高い熱起電力の起源を調べ、より高性能の新しい熱電材料を設計するための指針を得ることにある。具体的には、課題申請者がごく最近合成に成功したコバルト酸化物としては世界初となる一次元金属物質(Ca,Na)Co2O4を取り上げ、電子構造の観点から、その異常熱起電力の原因を探る。第一原理バンド計算と良質試料を用いた分光測定による電子構造・電子状態の解析を行い、線形応答理論などを用いて異常熱起電力の起源を明らかにする。高い熱電性能は、高いゼーベック係数と高い電気伝導率によってもたらされるが、本来、両者は相反する物理量であるため、両立は容易ではない。この問題を打開するには、物質の電子構造に立ち返って熱電特性の発現機構を深く理解すると共に、電子構造の観点から物質設計を行うことが必要である。コバルト酸化物は、優れた熱電性能を示すことが知られている。その高い熱電性能の起源として、1スピン・軌道縮重残留エントロピー輸送効果や、2プリン型バンド効果などの理論が提唱されている。代表物質としては、従来から、NaxCoO2などの層状物質が多々取り上げられてきたが、研究対象を他の様々な物質に拡げることも重要である。原理検証や現象解明(物性研究)は多様な物質で行われてこそ、発現機構の一般化が可能となる。近年、研究代表者らは新物質CaCo2O4を合成発見し、そのNa置換体(Ca,Na)Co2O4が一次元金属として、優れた熱電性能を示すことを見いだした。本課題においては、(Ca,Na)Co2O4試料の良質化を行い、それを用いて詳細な物性を調べることで、本系の異常熱起電力の起源解明を図る。H25年度は、試料合成を中心に検討を行い、(Ca,Na)Co2O4の良質多結晶試料を合成した。また、関連物質の物性評価も並行して進めた。良質試料を用いた輸送特性測定、第一原理バンド計算による電子構造の検討を行い、線形応答理論などを用いて異常熱起電力の起源を明らかにする。H26年度は、(Ca,Na)Co2O4の単結晶試料合成試験と、多結晶試料による輸送特性解析・結晶構造解析などを中心に検討を行った。具体的には、課題申請者が最近合成に成功したコバルト酸化物系一次元金属物質(Ca,Na)Co2O4を取り上げ、電子構造の観点から、その異常熱起電力の原因を探る。良質試料を用いた輸送特性測定、第一原理バンド計算による電子構造の検討を行い、異常熱起電力の起源を明らかにする。

コバルト酸化物は、優れた熱電性能を示すことが知られている。その高い熱電性能の起源として、1スピン・軌道縮重残留エントロピー輸送効果や、2プリン型バンド効果などの理論が提唱されている。代表物質としては、従来から、NaxCoO2などの層状物質が多々取り上げられてきたが、研究対象を他の様々な物質に拡げることも重要である。原理検証や現象解明(物性研究)は多様な物質で行われてこそ、発現機構の一般化が可能となる。近年、研究代表者らは新物質CaCo2O4を合成発見し、そのNa置換体(Ca,Na)Co2O4が一次元金属として高い熱電性能を示すことを見いだした。本課題においては、(Ca,Na)Co2O4試料の良質化を行い、それを用いて詳細な物性を調べることで、本系の異常熱起電力の起源解明を図る。H27年度は、(Ca,Na)Co2O4の多結晶試料による輸送特性精密測定と解析を行った。また、関連物質の物性評価も並行して進めた。前年度作製した(Ca,Na)Co2O4の良質多結晶試料を用いて輸送特性測定などを行った。また、電子構造計算なども進めた。本研究の目的は、遷移金属化合物を対象として、その強い電子相関に由来する異常に高い熱起電力の起源を調べ、より高性能の新しい熱電材料を設計するための指針を得ることにある。具体的には、課題申請者が合成に成功したコバルト酸化物一次元金属物質(Ca,Na)Co2O4を取り上げ、電子構造の観点から、その異常熱起電力の原因を探る。良質試料を用いた輸送特性測定、第一原理バンド計算による電子構造の検討を行い、異常熱起電力の起源を明らかにする。高い熱電性能は、高いゼーベック係数と高い電気伝導率によってもたらされるが、本来、両者は相反する物理量であるため、両立は容易ではない。この問題を打開するには、物質の電子構造に立ち返って熱電特性の発現機構を深く理解すると共に、電子構造の観点から物質設計を行うことが必要である。代表物質としてNaxCoO2などの層状物質が多々取り上げられてきたが、研究対象を他の様々な物質に拡げることも重要である。近年、研究代表者らが合成発見した新物質CaCo2O4のNa置換体(Ca,Na)Co2O4は、一次元金属として優れた熱電性能を示す。最終年度(延長)であるH28年度は、(Ca,Na)Co2O4良質多結晶試料による輸送特性の追試と解析を中心に行い、より信頼性あるデータを確立した。遷移金属酸化物の異常熱起電力の原因を明らかにすることを目的として、近年、研究代表者らが見いだした新規化合物Ca1-xNaxCo2O4 (0<= x <= 0.6)の熱電特性と電子構造を詳細に調べた。その結果、Na置換量x 0.6付近の金属相では1次元的なフェルミ面が運動量空間のGamma点からY点方向に存在することが明らかになった。また、ウィルソン比は2 3の程度であり、NaxCoO2などの層状コバルト酸化物に匹敵するやや強い電子相関が存在することが明らかになった。
DNA相同組換えを利用した結核ワクチン開発のための基礎研究

1.構造の異なる合成DNAを基質としてintein蛋白の基質特異性を検討したが、基質間における有意な結合能の差は認められなかった。2.野生型および一アミノ酸変異をもつ変異型intein蛋白をそれぞれ精製し、recA蛋白によるDNA組換え反応に対する影響を試験管内反応系で検討した。野生型と変異型inteinのDNA組換え効率に対する影響は異なり、変異型inteinは組換え反応を濃度依存性に著しく抑制した。一方、RecA蛋白によるDNA組換え反応を促進する因子である一本鎖DNA結合蛋白(SSB)として、大腸菌SSBをMycobacterium bovis(BCG)由来のrecA蛋白の反応系に用いると、大腸菌recA蛋白で必要なSSB量と比べ多量のSSBが、同等の反応産物を得るのに必要とされた。この結果は、マイコバクテリア由来のrecAやintein蛋白による本来の活性に、種特異的なSSBの必要性を暗示させた。RecA蛋白以外にも、DNA組換えや修復に関与する因子が存在するので、DNA修飾酵素とintein蛋白の関連性を検討した。DNAの相同領域の連結酵素であるT4リガーゼは、制限酵素消化で直鎖状としたφX174DNAと混合するとDNAを環状化しスーパーコイル化を誘導する。この反応系にintein蛋白を加えると、DNA間の連結によりDNA長鎖化が誘導される。この結果は、intein蛋白がDNA結合蛋白と協力し、生体内でDNAの機能維持に何らかの役割を担っている可能性を示唆するが、より直接的証拠を得るため更に詳細な解析が必要とする。3.Inteinを含むrecA遺伝子をゲノム上に残したまま、inteinを除去した成熟型recA遺伝子をゲノム上にインテグレートさせ、その発現蛋白によるDNA組換え効率の変化測定を試みているが、intein蛋白が依然存在するためか、有意な効率変化は認められない。完全にinteinを除去した形での解析が必要かもしれない。1.recA遺伝子産物の発現と精製:結核菌群マイコバクテリアのrecA遺伝子(成熟型recAとintein遺伝子)を、それぞれ単独にPCR法を用いM.bovisゲノムDNAより増幅し、発現用プラスミドベクターに組み込み大腸菌で可溶性に発現させた。発現蛋白は45種類のカラムクロマトグラフィーを利用して精製した。精製度は90%以上であることを電気泳動後の染色性で確認した。2.精製蛋白の性状解析(1)成熟型recA蛋白: DNAに対する結合能を調べると、2本鎖DANとの複合体は凝集しやすい傾向にあったが、NaCl等の一価のイオンを共存させることにより抑制された。遺伝子相同組換えの最適条件を試験管内反応で検討すると、DNA結合能解析の結果同様、一価のイオンを要求した。また、recA蛋白の活性に必須とされるATPとMg^<2+>要求濃度は大腸菌recA蛋白の要求濃度条件とは異なり、大腸菌よりもより厳密な条件をDAN組換えに必要とした。また、組換え効率を経時的に測定すると大腸菌recAのものとほぼ同等であった。このことから成熟型recA単独によりDNA相同組換え効率が低くなるとは考えにくく、inteinを含む他の因子がその効率に影響を与えることが示唆された。(2) intein蛋白: recA蛋白はその活性にATPやMg^<2+>の共存因子を必要とするが、intein蛋白は共存因子無しで迅速で高いDAN結合能が検出された。しかし結合後の複合体の安定性は、recA蛋白の場合と比べ低いことが明かとなった。intein蛋白を試験管内DAN相同組換え反応に添加した場合、これまでの実験条件下ではrecA蛋白による相同組換えに対する著しい影響は検出されなかった。現在、さらに詳細な条件検討を行っている。(3)成熟型recAとintein間の相互作用: BIACOREを用いて現在検討中である。3.Inteinを含むrecA遺伝子をゲノム上に残したまま、inteinを除去した成熟型recA

遺伝子をゲノム上にインテグレートさせ、その発現蛋白によるDNA組換え効率の変化測定を試みているが、intein蛋白が依然存在するためか、有意な効率変化は認められない。完全にinteinを除去した形での解析が必要かもしれない。
「経験知」としてのライフヒストリーを基盤とする新たなデザインプロセスの創造

本研究課題では,これまで大学の演習や中山間地域の実課題の解決に向けた取り組みなど,実践の場において,経験知を手がかりとしたデザインプロセスの検証を行なってきた.また,これら研究の成果や課題については,適宜,国内外の学会やシンポジウムの場において発表した.また,本研究の総括として,第2年目に,国内の様々な領域の若手研究者14名を招聘した若手研究シンポジウム「地域×研究×実践」を開催した.本研究のテーマとなるユーザーのライフヒストリーと経験知の抽出について,実験研究では,これまで,全3回の研究会を開催し,研究の具体的な進め方や研究に必要な備品,実験装置,実験環境などを精査した.また,ライフヒストリーと経験知の相互関係を明らかにするための理論構築を目指すにあたり,兵庫県篠山市において,アイマークレコーダーを使った農産物の選別実験を行った.この実験では,選別に個人差が生じやすいヤマノイモを対象として,4人の選別者らを対象に,25個のヤマノイモの選別の様子を時間,視点,動作等に着目しながら観察した.その結果,選別のマニュアルは設定されているものの,選別の判断には,選別の経験年数よりも選別の指導者の意見が強く反映していることが明らかになった.また,対象物を認識する視点は,先ずは中心部分を確認し,その対象物の周縁を確認する傾向があることが判明した.これらの結果をふまえて今後は,改めて実証実験の手法や本研究の理論構築を目指すために協議し,本格的な実験を進める計画である.屋外研究では,平成27年度に実施した講義科目「デザイン人類学」を通じて,講義の効果測定や情報を整理するために,人類学的な手法を用いた三角測量法の導入を試みた.また,屋外でのフィールドワークを通じて,観察やヒアリング等のプロセス化を試みた.特に,効果測定では,モノの捉え方には個人差が見られ,その要因としては観察者の情報や知識の蓄積の差によるものではないかと推察するにいたった.また,こうした情報や知識の蓄積の度合いがアイデア創出の手がかりと関連しているのではないかという推察にいたった.今後は,これまでの研究結果を精査するとともに,本格的な実証実験を進めていく計画である.ライフヒストリーと経験知の抽出については,十分な文献資料や先行研究はないため,文献調査に基づく概念整理は困難であり,パイロット実験を繰り返しながら仮説や理論を構築せざるを得ないため,前年度は,予備調査の段階にとどまった.具体的な実証実験の方法と分析手法については,これまでに実施した予備調査の結果を精査し,早急に組み立てていく計画である.なお,実験研究と屋外研究の分析により,ライフヒストリーと経験知の関連性や,それらが及ぼす対象物への影響については,ユーザーの情報や知識の蓄積の際によって変化するといったことが仮説的に明らかになったが,分析フレームは未確立なままである.そのため,早急に実証実験の手法を整理していく必要がある.本研究の最終年度となる,第二年度目は昨年度に引き続き,名古屋市立大学芸術工学部の授業科目「デザイン人類学」の一環で実施した演習や学外のフィールドワークを研究対象としながら,現場での実証実験を行ってきた.また,大学の授業に加え,兵庫県の東部に位置する中山間地域である篠山市の岡野地区が抱える規格外農産物の利活用を目指した六次産業化事業や農業従事者の現状把握といった,実課題においても本研究が目指す経験知を基盤としたデザインプロセスの検証と実践導入を試みてきた.その結果,経験知がデザイナーや実務者のモノや事象の捉え方との関連性について考察することができた.また,本研究の総括として,神戸大学・篠山市農村イノベーションラボにおいて,経済学や農学,文化人類学,デザイン学など,様々な領域の若手研究者14名を招聘した若手研究シンポジウム「地域×研究×実践」を開催し,本研究課題がデザイン領域にとどまらず,他の領域,あるいは他領域間を横断しながら新たな研究課題や学際的な共同研究へと繋げる媒体にもなり得ることが明らかになった.今後は,これまでの研究成果を論文や書籍としてまとめ,情報の公開と本研究によって検証してきたデザインプロセスの本要請についてされに知見を深めるとともにより多くの研究者や実務者から示唆を得ながらさらなる研究の発展を目指す計画である.本研究課題では,これまで大学の演習や中山間地域の実課題の解決に向けた取り組みなど,実践の場において,経験知を手がかりとしたデザインプロセスの検証を行なってきた.また,これら研究の成果や課題については,適宜,国内外の学会やシンポジウムの場において発表した.また,本研究の総括として,第2年目に,国内の様々な領域の若手研究者14名を招聘した若手研究シンポジウム「地域×研究×実践」を開催した.今年度は積極的に実証実験やヒアリングをおこなう.また,実証実験に必要な備品の購入や環境整備をすすめ,研究計画にそって適切に執行していくこととする.デザイン学,デザイン人類学ライフヒストリーと経験知の抽出については,十分な文献資料や先行研究はないため,文献調査に基づく概念整理は困難であり,パイロット実験を繰り返しながら仮説や理論を構築せざるを得ないため,前年度は,予備調査の段階にとどまった.そのため,当初計画していた予算計画にも影響が生じたために予算の執行を計画通りに進めることができなかった.今年度は,前年度に遂行予定であった実験環境の整備を整えるとともに,直ちに本格な実証実験へと移行する計画である.まずは,本研究の拠点となっている名古屋市立大学芸術工学部において,ラボ環境を整える.その後,状況に応じて備品を購入しながら,9月より本格実験へと移行する.また,実証実験の分析フレームを構築するために,国内外の研究施設やデザインファームへの視察等も予定している.
集団的最適選択を可能にする根本原理の解明

社会性昆虫の集団的意思決定の合理性は、各個体の選択肢の価値に比例した反応により達成されるとされてきた。しかし、各個体が反応閾値を境にしたOn/Off型の二値的反応しかできない場合でも、集団的意思決定者の各個体の飯能閾値に分散があれば、より価値の高い物を多数決で選ぶことができる。シワクシケアリで働きアリのしょ糖液濃度に対する閾値を測定し、濃度の異なる2つの選択肢を与えたところ、動員の影響を無視できる最初の15分で、両選択肢を訪れた個体数に差はないが、6コロニー全てで高濃度の選択肢により多くの個体が反応した。この結果により、閾値反応の分散だけで、最適選択が可能になることが示された。平成26年度は、申請した課題を達成するために必要な情報を得るため、いくつかの予備的な実験を行った。大きさと動きの速さ、社会構造を加味して、材料を吟味し、昆虫後膜翅目アリ科フタフシアリ亜科のシワクシケアリを観察材料として選んだ。主な選択理由は、1)体サイズが適当であり、個体識別に必要なマーキングが容易であるため、2)動きが速くなく、行動観察実験での個体の行動認識が容易であること、3)女王が1匹しかおらず、交尾回数が1階の単女王・1回交尾の種類であり、多女王制や多数回交尾に由来するコロニー内の遺伝構造の複雑化を避けることができる材料であること、である。まず、石膏で作製した採餌場つきの人工蟻巣内にエサを置き、採餌行動を誘発し、その際の巣仲間の動員行動を観察できるかどうかを調べた。その結果、自分の後に巣仲間を1匹追随させるタンデムランニングと、フェロモンを引いてフェロモン誘因による動員という2種類の動員行動が観察された。これらの動員行動により、巣仲間が資源まで動員されることが確認された。また、フェロモンによる動員行動が行われる様子をビデオ撮影して解析したところ、尾端を地表面に接触させてフェロモンを摘果する事が観察され、ビデオ録画から、ある固体のこの行動の有無、頻度を記録することが可能であることが確認された。従って、これらの実績より、今後の、資源価値の異なる複数の資源の選択時に、それぞれの固体の動員行動の有無が、選択肢の選択(資源のより多い資源を選ぶ)の際に、各個体の動員行動がどのように資源に対する動員のフィードバックを行い、資源の選択が、個体の動員行動を誘発する閾値の強さに従って行われるという、申請課題の根幹のデータを実験的に収集していくことが可能であることが確認された。平成27年度は、アリのコロニー内のワーカー間の反応閾値の分散の適応的意義を明らかにするため、幾つかの実験及び解析を行った。まず、閾値分散が必然的に生み出す働かないハタラキアリの適応的意義を明らかにした。コロニーには常に処理し続けないとコロニー全体に大きなダメージを与える仕事があり、通常は閾値の低い個体がこれを処理しているが、それらの個体が疲労で働けなくなったとき、普段働かないアリは疲労していないため、代わりにその仕事をこなすことができる。よって、閾値分散という短期的生産性を下げる性質は、コロニーの長期的存続を保証するために進化したものと考えられた。コンピュータシミュレーションはそのような結果を示し、実際のアリでも仕事の交代が起こっていた。この成果はScientific Reports誌に公表した。また、閾値分散が合理的な意思決定を可能にするという、今まで考えられたことのなかった機構について、閾値をあらかじめ測定したシワクシケアリで実験した。その結果、6つのコロニー全てが、2択実験でより良い資源を選び、従来の資源価値に応じた個体の反応の集積が最適選択をもたらす斗いう仮説は棄却できた。したがって、合理的な集合的意思決定において、反応閾値の個体間分散は極めて本質的な役割を果たしていることが示された。この結果については、現在論文投稿中である(Yamamoto & Hasegawa in submitting)。当初の予定では、本格的な実験は3年目に行う予定であったが、予定を1年早めて実験を行うことができた。また、その結果は我々の予想通りであり、論文としてまとめ、投稿することができた(Yamamoto & Hasegawa in submitting)。したがって、最終年度には、これらの結果をベースに、より先の課題を追求することが可能となり、当初の計画以上に進展していると言えるだろう。刺激の大きさ(閾値)に対して、On/Offの二値的反応しかできない素子の集団が集合的意思決定をするとき、素子間に閾値の分散があれば、2つの選択肢のうち、価値の高い方に、必ず多くの個体がon反応を示すため、多数決を使えば、必ず価値の高い物を選ぶことができる。選択肢の価値が閾値分散の分布の範囲内にあれば、どのような価値の組み合わせに対してもこの機構が働くため、選択肢がいくつあっても、集合的意思決定主体は最も良い選択肢を選ぶことが可能になる。社会性昆虫に見られる集合的意思決定では、最適選択には、選択肢の質に比例した反応(quality graded response)が必須だとされてきたが、上記の機構はそれを必要としないので、素子である神経細胞が二値的反応しかできないと考えられる脳の合理的意志決定を説明可能である。シワクシケアリの6コロニーで、ワーカーのしょ糖溶液濃度に対する閾値を測定した上で、quality gradedな動員が起こらない短時間の間に、上記のメカニズムが働くかどうかを調べた。

ほとんどの働きアリは調査期間中一貫した閾値を示し、その値は個体により異なっており、コロニー内に閾値分散が存在した。すでに引かれたフェロモンの影響を除去するため、普段のえさ場と異なる2カ所においた3.5%と4.0%のしょ糖溶液のどちらに、多くの働きアリが反応するかを,エサ設置後15分間で調べたところ、両選択肢を訪れた個体数には有意差がなかったが、反応した個体は6コロニー全てで4.0%の方が多かった。閾値が3%より低い(両方にoff)LOW、3.0%にoffで4.0%にonのMID、両方にOffのHIGHの3クラスの反応を見たところ、LOWとHIGHは多数形成に貢献せず、MIDの決定が全体の意思を決めているという、理論通りの結果が得られた。少なくとも、アリの合理的集合的意思決定の基盤には閾値分散が存在してることが明らかになった。この結果は、Royal Society Open Science, 4:170097に発表された。社会性昆虫の集団的意思決定の合理性は、各個体の選択肢の価値に比例した反応により達成されるとされてきた。しかし、各個体が反応閾値を境にしたOn/Off型の二値的反応しかできない場合でも、集団的意思決定者の各個体の飯能閾値に分散があれば、より価値の高い物を多数決で選ぶことができる。シワクシケアリで働きアリのしょ糖液濃度に対する閾値を測定し、濃度の異なる2つの選択肢を与えたところ、動員の影響を無視できる最初の15分で、両選択肢を訪れた個体数に差はないが、6コロニー全てで高濃度の選択肢により多くの個体が反応した。この結果により、閾値反応の分散だけで、最適選択が可能になることが示された。上記のような進展により、本格的な検証実験を行うための基礎情報が揃った。よって、平成27年度からは、計画通り、コロニー内のワーカー間に反応閾値の変異が存在し、その存在が集団的最適選択を可能にするメカニズムであることを検証できる。よって、ほぼ計画通りに進展していると判断した。ある方法を使うことにより、コロニー内のワーカーの特定の刺激値に関する閾値を簡単にクラス分けできることがわかった。来年度以降はこの方法を用い、コロニー内の反応閾値の分布を測定した上で、分布を操作して、様々な興味深い課題を追求していくことになる。進化生物学平成27年度は,予定通り、コロニー内のワーカー間に資源評価に関する反応閾値の個体差が存在することを確認し、その変異の存在が、集団的最適選択の意思決定メカニズムになっていることを検証する実験を行う。昨年度、年度内に全額使用できるように発注をかけたが、幾つかの物品の納品が遅れ、会計上次年度繰越金額が生じた。したがって、これらに関してはすでに使用済みである。今年度に関しては、論文投稿の際の英文校閲代、掲載料の支払いのために必要な額を繰越とした。残額については3月発注納品となったため、大学の会計システム上4月支払いとなり、差が生じた。来年度への繰越は、英文校閲代、論文の掲載料等に使用する予定である。残額はすでに使用済みのため、来年度の収支状況報告時に加算して報告する。。
機械的刺激による下顎骨の成長の制御とそのメカニズムの探究

昨年度は、内軟骨性骨形成過程の増殖期および基質産生期における機械的伸張力および機械的圧縮力の影響についての検討を行った。本年度はさらに発展させ、内軟骨性骨形成最終分化過程にあたる軟骨から骨へと置き換わる肥大期(最終分化期)における機械的刺激の影響について検討を行った。(1)周期的な機械的伸張力は肥大期にある成長板軟骨細胞のALPaseおよびTypeX collagenの骨マーカー遺伝子発現を抑制すると共に、アリザリンレッドの染色性は対照群と比較して低下し約60%となった。また、TypeII collagenおよびAggrecanの軟骨マーカー遺伝子発現は亢進した。同時にTGF-βの遺伝子発現も促進し、機械的刺激によるアリザリンレッドの染色性の低下は、TGF-β中和抗体添加により回復する傾向を示した。このことから、肥大期への機械的刺激は軟骨細胞の最終分化を抑制し、TGF-βシグナル経路を介していることが明らかとなった。次に、in vivoでの内軟骨性骨形成と機械的刺激の影響を検討するため、ラット下顎骨の運動制限を行った下顎頭の組織学的検討を行った。(2)7日間の下顎骨の運動制限により、4、8および12週齢のラットの下顎頭軟骨層の菲薄化が生じ、増殖軟骨層、肥大軟骨層、全軟骨層のいずれの圧径も有意に小さくなった。また、週齢が若くなるほどその影響は大きく、運動制限後下顎頭軟骨層の回復も早かった。これらのことより、機械的刺激は内軟骨性骨形成に不可欠であり、その過程を制御していることが分かった。矯正臨床において、成長期に顎骨の不調和を有する患者に対しては顎整形力や機能的矯正力などの機械的刺激を顎骨に作用させ、成長のコントロールがしばしばなされる。しかしながら、機械的刺激による下顎骨の成長制御メカニズムについては不明な事が多い。本研究では、下顎骨の長軸方向への骨形成様式である内軟骨性骨形成過程における機械的刺激の影響についてin vitroで検討するため、成長板軟骨細胞の増殖、分化の各分化ステージにおいて、Flexercell unitを用い機械的刺激の種類や頻度を変えて負荷し影響の検討を行った。さらに、細胞の宿主年齢の違いによる効果の差違についても検討を行う。(1)周期的な機械的伸張力は増殖期にある成長板軟骨細胞のDNA合成を促進し、基質産生期にあるコラーゲン合成、プロテオグリカン合成を促進した。その効果は、刺激頻度の増大とともに顕著であった。(2)周期的な動的な機械的圧縮力は増殖期にある成長板軟骨細胞のDNA合成を促進し、基質産生期にあるコラーゲン合成、プロテオグリカン合成を促進した。一方で、一定圧の静的な機械的圧縮力は増殖期にあるDNA合成を抑制し、基質産生期にあるコラーゲン合成、プロテオグリカン合成を抑制した。以上より、成長板軟骨細胞における増殖、分化に対する機械的刺激は、刺激の種類や頻度により選択的に影響を受けることが明らかとなった。内軟骨性骨形成を主体とする下顎骨の成長は、機械的刺激の種類や頻度により異なった反応を示し、各分化段階を選択的に制御しうる可能性が示唆された。