hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高次脳機能におけるガラクトースやシアル酸糖鎖の機能解析

高次脳機能における糖鎖の役割を明らかにするために様々な糖鎖遺伝子の改変マウスを用いて,行動実験を中心に解析を行なった。β4GalT-2欠損マウスやC6ST-1 Tgマウスでは新奇刺激に対する過敏性や注意機能の異常が認められ,ドーパミン系の異常が示唆された。脳特異的β4GalT-5とβ4GalT-6欠損マウスでは活動性の変化や注意機能の異常が見られ,ミエリン形成の異常が示唆された。このように糖鎖は高次脳機能に重要な役割を持っていることが明らかとなった。これまでの研究からβ4GalT-2欠損マウスは海馬や大脳皮質でのHNK-1糖鎖の発現が激減して,空間的学習・記憶に障害があることを明らかにしたので,HNK-1糖鎖の生合成を担うGlcAT-P欠損マウスを京大の岡先生から供与を受け,β4GalT-2欠損マウスと共に情動性,社会的行動,注意機能等の測定を行った。興味深いことに情動性を測定する明暗箱往来テストでは両マウスが異なる性質を示し,今後さらに情動性や注意機能を解析することにした。(2)神経系特異的なβ4GalT-5欠損マウスの解析及びβ4GalT-6とのダブル欠損マウスの作製スピードコンジェニック法によりC57BL/6背景のβ4GalT-5 floxマウスを作製し,Nestin-Creマウスと交配することにより神経系特異的β4GalT-5欠損マウスを作製して行動実験に用いた。オープンフィールドテスト等いくつかの行動解析で過活動の傾向が見られ,テストバッテリー方式の行動実験をさらに進めている。一方,β4GalT遺伝子群の脳における発現を定量RT-PCR法により比較したところ,生後の発達期の脳ではβ4GalT-6の発現が最も強く,ついでβ4GalT-5の発現が見られた。成体期でもβ4GalT-6が最も強く,β4GalT-5, -2, -3も強い発現が見られた。β4GalT-6はβ4GalT-5と同じLacCer合成酵素活性を持つことが報告されているので,名大の古川先生よりβ4GalT-6欠損マウスの供与を受け,β4GalT-5とのダブル欠損マウスの作製を行った。23年度は神経系特異的β4GalT-5欠損マウスと共にダブル欠損マウスの解析も進める。この2つのマウスに対して他個体に対する社会性行動とプレパルス抑制(PPI)テストを行なった。新奇個体に対する探索行動の増加と注意機能の障害が見られ,次年度は薬理学的・組織学的解析を進める。(2)神経系特異的なβ4GalT-5欠損マウスの解析β4GalT-5floxマウスとNestin-Creマウスを交配してB6背例景の神経系特異的なβ4GalT-5欠損マウスを作製した。発達期の脳におけるβ4GalT-5の発現は出生直後が最も高く成体;期では減少したが,神経系特異的なβ4GalT-5欠損マウスの出生直後の脳では野生型の10%程度にβ4GalT-5の発現が消失していた。テストバッテリー方式の行動実験を実施したところ,このマウスは,1)ホームケージ活動量の顕著な低下,2)オープンフィールドテストでの高活動性,3)PPIテストでの注意機能の障害が見られ,注意機能の障害に基づく新奇環境での高活動性が示唆された。今後は脳における糖脂質の合成と後述するβ4GalT-6との関連を明らかにする。(3)新たな糖転移酵素欠損マウスの導入β4GalT-5はラクトシルセラミド合成酵素であることを明らかにしたが(Nishie et al., Glycobiology, 2010),β4GalT-6も同じ活性を持つことが報告されているので,β4Ga1T-6欠損マウスを名大の古川先生から分与していただき,脳神経系でのスフィンゴ糖脂質の役割を明らかにする。また,コンドロイチン硫酸鎖の脳神経系での役割を明らかにするために,C6ST-1Tgマウスを神戸薬科大の北川先生から分与していただき,テストバッテリー方式の行動実験を行なう。(1)神経系特異的なβ4GalT-5欠損マウスとβ4GalT-6欠損マウスの解析β4GalT-5floxマウスとNestin-Creマウスを交配してB6背景の神経系特異的なβ4GalT-5欠損マウスを作製し,β4GalT-6欠損マウスは名大の古川先生より分与していただいた。

2つのβ4GalTはLacCer合成酵素活性を担うと思われたので,脳抽出液中のLacCer合成酵素活性を測定したところ(九大の伊東先生に依頼),野生型の脳と比較して,それぞれの脳では活性が約半分に減少しており,どちらもLacCer合成酵素活性を持つことが明らかとなった。次にテストバッテリー方式の行動実験を実施したところ,両マウスともホームケージ活動量の顕著な低下が見られたが,オープンフィールドテストではβ4GalT-5欠損マウスでは高活動性,β4GalT-6欠損マウスでは低活動性と異なる結果が得られた。また,プレパルス抑制テストでの注意機能の障害はβ4GalT-5欠損マウスにのみ観察された。一方,β4GalT-5欠損マウスでは大脳皮質でのMBP,β4GalT-6欠損マウスでは延髄でのPLPの発現上昇が見られ,ミエリン形成に何らかの異常が示唆された。コンドロイチン硫酸鎖の6位に硫酸基を転移するC6ST-1を過剰発現するTgマウスを神戸薬大の北川先生から分与していただき,テストバッテリー方式の行動実験を行った。このマウスは臨界期を過ぎても眼優位性の可塑性が維持されることが北川らにより報告されている。オープンフィールドテスト,明暗箱,プレパルス抑制テストの結果から,新奇環境に過剰に反応する性質があり,ドーパミン受容体の発現上昇が見られたので,ドーパミン系の異常が示唆された。行動実験をほぼ終了し,組織学的・生化学的解析を進めて高次脳機能における糖鎖の役割を解析する。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していなかったβ4GalT-6欠損マウスとC6ST-1 Tgマウスを導入してより幅の広い研究を展開すると同時に,あまり顕著な異常が見られなかったGNE点変異マウスは解析の対象から外すことにした。
自動車静脈系サプライチェーンにおけるMFCAの適用に関する研究

本研究は、使用済自動車の部品(樹脂、ガラス等)を原材料として再資源化することを提案するものであり、研究の結果、以下の点が明らかとなった。1使用済自動車由来の部品のうち、とりわけ、樹脂部品を、原材料として再資源化を行うことは可能である。2樹脂部品の再資源化を行う「提言フロー」における物質の流れが明らかとなった。3生産プロセスの見える化によって「提言フロー」における生産プロセスの改善は可能である。本研究では、資源としての価値が見込める物質が再資源化されずに処分されている現状を再考し、MFCAを用いて、再資源化の可能性について提言を行うことを目的とする。具体的には、MFCAによって、資源の「現状フロー」と、再資源化の「提言フロー」とで、物量情報と金額情報を対比させて示すものである。そこで、初年度である今年度(平成25年度)は、使用済自動車(ELV)のフローと、再資源化に関する先行研究・企業事例をまとめ、次年度以降に行う「現状フロー」と「提言フロー」に関する調査の準備を行う予定であった。しかし、広島資源循環プロジェクトの参加企業と、ワイヤーハーネス付着物に関して、新たな資源循環の可能性に関する検証を行う機会を得ることができたため、今年度は、ワイヤーハーネス付着物に関する現状の把握と、回収試験を実施して物量データの収集を行った。その結果、以下の点が明らかとなった。ワイヤーハーネス付着物とは、主に銅が含まれるワイヤーハーネスに付着した物である。現状、付着物は回収されずに、ワイヤーハーネスに付着したまま、海外への輸出がされているのであるが、エンジンコンピュータボックス、コントロールボックス、メーター、カプラー等からなる付着物を解体・破砕し、製錬へ投入すると、金・銀・銅・パラジウムの有価金属を回収することが出来る。つまり、付着物は「都市鉱山」の1つと考えられるが、その価値が評価されることなく、国外へ流出しているのである。回収試験では、回収品目の違いで2つのパターンを実施した。1つは付着物全てを回収するパターンであり、もう1つは付着物のうちコンピュータボックスとコントロールボックスを回収するパターンである。現在、回収試験のデータを整理中である。今年度は、協力企業において実施されたワイヤーハーネス付着物、コントロールボックス、およびコンピュータボックスの回収試験のデータ整理を行った。その結果、想定した2つの解体方法(手解体と破砕)のうち、手解体による方法では、効果金額(=評価金額ー経費金額)は全ての品目においてプラスとなることが明らかになった。本研究は木村[2015]における「提案型のMFCA」の着想となった。なお、回収試験データを使った論文を今年度に公表する予定である。また、樹脂の再資源化に関する情報収集を行い、これまで廃車ガラとしてシュレッダー処理されていた樹脂(PP・PE・ABS)は、樹脂の再資源化業者においてリサイクル樹脂としての利用が可能であることが関係事業者へのヒアリング等によって明らかとなった。そして、実際に協力企業において樹脂の回収試験を行い、川下である樹脂の再資源化業者において、回収された樹脂の評価をおこなった。その結果、1台当りの効果金額(=評価金額ー経費金額)はプラスとなることが明らかとなった。なお、本研究の一部を木村・岸本[2015]において公表した。本研究では、資源として価値が見込める物質が再資源化されずに処分されている現状を鑑み、環境管理会計における一手法であるMFCAを用いて、再資源化の可能性について提言を行うことを目的とした。具体的には、使用済自動車(ELV)を対象として、資源の「現状フロー」と再資源化の「提言フロー」を示し、両フローの物量情報と金額情報を明確に示すことを行った。初年度の平成25年度と第2年度の平成26年度では、広島資源循環プロジェクトの参加企業の協力を得て、ELV由来のワイヤーハーネス付着物等に関して、ワイヤーハーネス付着物、コントロールボックス、およびコンピュータボックスの回収試験を実施した結果、想定した2つの解体方法(手解体と破砕)のうち、手解体による方法では、効果金額(=評価金額ー経費金額)は全ての品目においてプラスとなることが明らかになった。なお、当該研究は拙著[2015]における「提案型MFCA」の着想となった。さらに第2年度の平成26年度では、樹脂の再資源化に関する情報収集を行い、これまで、廃車ガラとしてシュレッダー処理されていた樹脂(PP・PE・ABS)が樹脂の再資源化業者においてリサイクル樹脂としての利用が可能であることが、関係事業者へのヒアリング等によって明らかとなった。そこで、最終年度の平成27年度では、解体業者A社の協力を得て、樹脂部品の再資源化の現状と課題について調査を行った。その結果、「現状フロー」と「提言フロー」を構築することが出来たうえ、さらに、現状では樹脂部品の回収を行っていないが、回収を行い、再資源化を実施する必要性が明らかとなった。なお、樹脂部品の効率的な回収にあたっては、いわゆる環境配慮設計(DfE)(特に易解体性)を通じた動脈側(メーカー)と静脈側(再資源化業者)との間のパートナーシップが必要であり、この点は次年度以降の研究の着想となった。

3生産プロセスの見える化によって「提言フロー」における生産プロセスの改善は可能である。現時点までで、ワイヤーハーネス付着物、コントロールボックス、コンピュータボックス、および樹脂に関する再資源化の可能性を、ある程度明らかにできているため、おおむね順調に進展していると言える。会計学樹脂に関する再資源化の技術・手法について、関係者の協力を得て、情報を収集を行うとともに、再度、実証試験を行い、データの精緻化を図りたい。また、ワイヤーハーネス付着物に関しても同様に、再考すべき点があるため、機会を見つけ再度の実証試験を行う。そして、中間発表として学会報告等で、成果の公表を行う。ワイヤーハーネス付着物に関して、情報と回収試験データを取集することできたため、達成度はおおむね順調と言える。国内調査の予定が次年度へと延期となったため。次年度では、ワイヤーハーネス付着物に関して、回収試験のデータを整理し、MFCAの作成を行うとともに、今年度の回収試験から得た課題を受けて、再度、回収試験を実施できればと考えている。さらに、以下の点を実施する。1.その他の物質に関しても、再資源化の技術・手法について、関係者の協力を得て、資料を収集・整理する。2.ELVの現状フローに関するデータを収集・整理する。3.先行研究のレビューを行う。次年度の国内調査旅費として使用を計画している。
外国人のための効果的な漢字・読解教育を支援する教育データベースの開発

本研究では、特に漢字読解教育に焦点を絞り、CAIを開発するために必要な日本語教材データを開発することである。漢字・読解教材をデータベース化するだけでなく、それを利用する学生の学力の測定や診断を行い、適切な教材提供までを考慮するシステムのためのデータベース開発も視野にいれて、将来的には統合化を目指せるようなデータベース開発を行った。具体的には、中級段階の個別教材が容易に作成できるようにする、興味に応じて、個別教材を選べるようにする、学力を診断した上で、適切な教材を選べるようにする、などの教育活動を支援するのに十分な情報のデータベース化が今までにない、実践的な教育システムのためのデータベースであろうと考える。本研究においては、19種のデータベースを開発し、教材開発支援、評価支援、教育支援に役立つデータを管理できるようになった。今後の課題として、データは大規模であってもその構造に一貫性を持ち、拡張性、汎用性において頑健であること、数学的に和および差が意味をなす集合として解釈できること、人間が行う実務に即していること、を追求し、データ構造に反映する作業が不可欠となる。日本語教育においては、1.言語そのものが持つ性質のデータ:文法、漢字、表現など、2.教育そのものが持つ性質のデータ:指導順序、教材、テストなど、3.学生そのものが持つ性質のデータ:難易、習得順序など、の領域固有のデータを取り扱う必要があろうが、現段階では、上記1.のみの研究に終っており、2.の一部はテストデータベースの形で実現しているが、それ以外は、試みが個々の発表論文の形式で終っている。これら論文で提案されている方法をデータベースとして何を用意すればよいかを検討し、実務に移す必要があろう。
新規オートファジー実行に関わるゴルジ体機能分子の同定、機能解析と哺乳動物への応用

オートファジーは、細胞内の不要なタンパク質やオルガネラを分解するシステムである。我々は、新たなメカニズムによるオートファジーを哺乳動物で見出した。さらに、同様の機構が出芽酵母にも保存されていることを見出した。本研究では、出芽酵母の遺伝学を用いて、出芽酵母における新規オートファジー実行に関わる分子を同定した。さらに、哺乳動物の相同遺伝子を探索し、哺乳動物における新規オートファジー実行に関わる分子を同定した。これらの分子は、飢餓で惹起される従来のオートファジーへの大きな関与は認められなかった。したがって、本研究で同定された分子は、新規オートファジーに特異的に関与している可能性が示唆された。我々は、オートファジーに必須とされてきたAtg5やAtg7に依存しない、新たなメカニズムによるオートファジー(新規オートファジー)を発見した。その後の研究で、この新規オートファジーが、(1)出芽酵母においても同様の機構が存在すること、(2)ゴルジ体膜が起源になっていることを見出した。本研究では、(1)出芽酵母の遺伝学を用いて、オートファジー実行に関わる分子を同定し、機能解析を行うこと、(2)哺乳動物の相同遺伝子を探索し、哺乳動物における新規オートファジーの分子機構解析を行うこと、(3)オートファジーを制御できる化合物の探索を行い、オートファジーの破綻に起因する疾病の治療戦略を確立することを目的とした。(1)我々のグループでは、出芽酵母の遺伝学を用いて、出芽酵母における新規オートファジーに関わる分子を、これまでに8つ同定した。(2)これら遺伝子の欠損株を作製し、新規オートファジー誘導刺激後の電子顕微鏡観察を行った。その結果、同定分子が新規オートファジーの如何なるステップに関与するか明らかにできた。(3)また、8つの同定分子の哺乳動物相同遺伝子を探索した結果、6つの相同遺伝子が同定された。(4)この6つの哺乳動物相同遺伝子をサイレンシングしたマウス線維芽細胞では、新規オートファジーが抑制されていることが観察された。今後、新規オートファジーの分子機構の全体像、生理的役割を明らかにできる可能性が高い。当初からの計画していたように、出芽酵母における新規オートファジーに関わる分子を、遺伝学を用い、複数同定でき、新規オートファジー素過程の如何なるステップで機能しているかを明らかにできた。また、哺乳動物細胞のおいても、新規オートファジーに関わる分子を同定できた。以上の理由により、本プロジェクトの今年度の達成度はおおむね順調に進展していると考える。本研究では、(1)出芽酵母の遺伝学を用いて、オートファジー実行に関わる分子を同定し、機能解析を行うこと、(2)哺乳動物の相同遺伝子を探索し、哺乳動物における新規オートファジーの分子機構解析を行うこと、(3)オートファジーを制御できる化合物の探索を行い、オートファジーに起因する疾病の治療戦略を確立することを目的とした。これまでに、(1)出芽酵母の遺伝学を用いて、出芽酵母における新規オートファジーに関わる分子を8つ同定した。また、(2)これら遺伝子の欠損株を作製し、電子顕微鏡観察を用いて、同定分子が新規オートファジーの如何なるステップに関与するか明らかにできた。(3)また、これら遺伝子の哺乳動物相同遺伝子を探索した結果、6つの相同遺伝子が同定された。(4)この6つの哺乳動物相同遺伝子を抑制または欠損させたマウス線維芽細胞では、新規オートファジーが抑制されていることが明らかになった。さらに、これらマウス線維芽細胞を、電子顕微鏡を用いて解析した結果、これらの分子が新規オートファジーの如何なるステップに関与するかを明らかにした。一方、飢餓で惹起される従来のオートファジーへの大きな関与は認められなかった。これらの結果から、これらの分子が新規オートファジーに特異的に関与している可能性が示唆された。(1)同定できた哺乳動物相同分子が、新規オートファジー実行過程のどのステップに関与するかを明らかにする。(2)これまでに同定している新規オートファジー分子との相互作用、上下関係を明らかにし、分子機構を系統的に明らかにする。(3)さらに、当該分子のノックアウトマウスの作製に着手する。細胞生物学
金融知識の習得が確定拠出年金加入者の金融資産選択行動に与える影響

本研究では、以下の2点の成果が得られた。(1)確定拠出年金加入者は、将来の計画性と投資家としての成熟度(リスク受容度)の2つの指標に基づく4つの異なるタイプに分類される。(2)金融教育の効果は、確定拠出年金加入者のタイプによって異なる。計画性があり、リスクを受容できる者は、教育によって金融資産選択行動を変化させる可能性があるが、リスクを嫌悪する者やリスクを受容できても計画性のない者は教育を受けても行動を変化させない可能性がある本研究では、以下の2点の成果が得られた。計画性があり、リスクを受容できる者は、教育によって金融資産選択行動を変化させる可能性があるが、リスクを嫌悪する者やリスクを受容できても計画性のない者は教育を受けても行動を変化させない可能性がある本研究の目的は,金融知識の習得が金融資産選択行動に与える影響を,確定拠出年金加入者の金融資産選択データを用いて実証的に明らかにすることである。そこで,今年度は,まず確定拠出年金導入企業,運営管理機関等でヒアリングを実施し,確定拠出年金継続教育の内容および教育を実施する上での課題を分析した。その結果,予算上・人員上の制約により,継続教育が実施できない,あるいは実施できたとしても望ましいと考えるレベルの教育が提供できていない企業が多く,効果的かつ効率的な教育プログラムが強く求められていることが明らかとなった。次に,金融教育の一環として統計的な知識の涵養に取り組むことが家計の金融資産選択行動に好ましい影響をもたらすか否かに関して分析を行った。分析にあたっては,(1)長期の運用にふさわしい資金配分を行っているか,(2)負担するリスクと期待できるリターンから見てより有利な金融資産が何であるか判断して保有しているか,(3)効率的なポートフォリオを構築しているのか,という点を検証した。分析の結果は,金融資産教育を行う際に,リスクとリターンの意味というような簡単な説明ではなく,初歩的であっても統計教育を組み入れて行うことにより,自己のリスク回避度に見合うより効率的な資産運用をできるようになる可能性があることを示唆するものであった。以上のことから,今年度の研究成果の最大の意義および重要性は,統計知識の欠如もまた金融資産を選択する際に必要な知識を有していないということになり,金融教育のカリキュラムに統計知識に関する項目を加える方向での検討を行う必要があることを示唆したことにあると言える。本研究の目的は、金融知識の習得が確定拠出年金加入者の金融資産選択行動(ポートフォリオの効率性)に与える影響を実証的に明らかにすることにある。平成22年度までの研究で、日本の確定拠出年金加入者は、計画性と金融資産運用の関心の高さという2つの指標に基づく4つの異なるタイプの加入者層に分類されることを明らかにした。そこで、23年度は、加入者をタイプ別に分類し、各タイプの加入者に継続的な金融教育(90分の講義を15回)を提供することで、加入者のタイプによって金融教育の効果が異なるのかを検証した。その結果、継続的な金融教育を受けた者のうち、計画性があり、将来を重視し、リスクを受容する者は、分散投資の程度(選択された金融資産の数)、リスク資産への資金配分率、効率的フロンティアからの距離の3つの指標を継続的に変化させることが明らかとなった。一方、リスクを嫌悪する者やリスクを受容できても計画性のない者、将来よりも現在を重視する者は、これらの3つの指標を継続的に変化させないことが示された。2011年、確定拠出年金法が一部改正され、事業主による加入者向け継続投資教育の実施の必要性が明文化された。このような改正の背景には、安全資産に偏っている確定拠出年金加入者の資産運用の現状を、継続的な教育の実施によって変化させたいとの思いがあるものと考えられる。しかし、本研究の分析結果は、継続的な教育が特定のタイプの加入者行動のみに影響を与え、加入者の多くを占める資産運用に無関心なタイプの行動には影響を与えないことを示唆している。すなわち、従来通りの画一的な金融教育では、安全資産に偏っている確定拠出年金加入者の資産運用の現状は変化しないと考えられる。この点を明らかにした点に、本稿の意義があると考える。
生徒が意欲的に学ぶ学習のネットワークの構築とその教育的効果に関する研究

中学校3年間の野外学習を中心としたカリキュラムの開発研究の一部を行った。そのカリキュラムでは社会施設や人材を学校教育に利用し、探究的拡張的な学習が行われるよう工夫した。具体的には以下の7項目の研究を行った。1.学校、博物館、大学、地域の社会施設のネットワークを形成し、野外学習を中心としたカリキュラムの試案を作成した。2.中学校1年生でネットワークを利用した授業実践を行い、その教育的効果について研究した。3.教師と専門家によるティームティーチングの授業を企画し、その教育的効果について研究した。4.博物館を利用した学習ソフト、教材教具、学習カリキュラムの開発を行った。5.博物館など社会施設と連携して授業を行う利点、問題点を整理した。6.海外での学校と博物館の連携教育の資料収集、整理を行った。7.第3回地学教育国際会議(オーストラリア)において「生涯学習時代の学校を中心とした科学学習のための学校を中心とした学びのネットワークの構築」というテーマで研究発表した。
大過剰賦活剤ドープ酸化物蛍光体の薄膜プロセス

プラズマディスプレイパネル(PDP)や電界放出ディスプレイ(EFD)の大画面化の要請を受け、紫外線励起あるいは電子励起蛍光体製造術の開発が急がれている。青・緑・赤三原色蛍光体の厚さあたりの蛍光強度を増やしつつ、簡便に製造することが求められており、酸化物はその有力候補である。平成1113年度科学研究費基盤Bの成果で、Al : ZnOウイスカーに大過剰(一般的な固溶限界の三倍)のAlをドープしてもウイスカー形状を保つことを速報した。ウイスカーへの不純物固溶機構は、バルクのそれと異なるようだ。Y_2O_3 : RE(RE:希土類)材料の高輝度ウイスカー蛍光体を得て、高輝度と構造の関係を探った。現有装置の大気開放型CVD装置(蛍光体膜の作製システム)を利用してEu : Y_2O_3(赤),Tb : Y_2O_3(緑)およびTm : Y_2O_3(青)の連続多結晶膜とウイスカー集合膜を作製した。現有設備である紫外-可視蛍光分光分析装置と電子励起蛍光分光分析装置により紫外線励起・電子線励起による蛍光特性を測定し、連続多結晶体とウイスカー集合体の蛍光特性を比較したところ、ウイスカーの方で輝度が強いことがわかった。現有のラマン散乱分光装置と現有の単結晶解析用X線回折装置でドープされたY_2O_3ウイスカーの格子定数の精密決定を行ったところ、ほぼ理論どおりの格子定数の変化が得られた。Y_2O_3ウイスカーの輪切りを作り、透過型電子顕微鏡法により元素分析を行って、大過剰賦活剤の析出位置を調査したところ、内部に均一に分布していることがわかった。
一般化されたローラン双直交多項式に付随する正値性を持つ可積分系とその超離散化

離散可積分系とは,具体的に解を書き下すことができるなど「良い」性質を持った差分方程式系のことを指す.そのような系は数学的に興味深いだけでなく,セル・オートマトンや数値計算アルゴリズムなど情報学の重要なテーマと密接に関係することが明らかにされてきた。離散可積分系の導出および解析には,直交関数系の理論が有効である.本研究では(-M,1)-双直交多項式という直交多項式系から離散可積分系を導出し,正値解および保存量を導出する.さらにその結果に基づいて対応する一般化固有値計算アルゴリズムおよびセル・オートマトンの解析を行う.離散可積分系とは,具体的に解を書き下すことができるなど「良い」性質を持った差分方程式系のことを指す.そのような系は数学的に興味深いだけでなく,セル・オートマトンや数値計算アルゴリズムなど情報学の重要なテーマと密接に関係することが明らかにされてきた。離散可積分系の導出および解析には,直交関数系の理論が有効である.本研究では(-M,1)-双直交多項式という直交多項式系から離散可積分系を導出し,正値解および保存量を導出する.さらにその結果に基づいて対応する一般化固有値計算アルゴリズムおよびセル・オートマトンの解析を行う.
建築物の電磁波透過性評価と耐電磁波特性を有する空間実現の手法に関する研究

1.一般に大きくて重く、組成も不均一で表面も平滑ではない建築材料の複素誘電率を自由空間で計測する「モデルを利用した自由空間定在波法」を開発した。この方法は、自由空間に立てて置いた材料に電磁波を照射して、定在波分布を計測する。同時に、波源、反射波源、散乱波源からなる当該計測系のモデルを考える。アンテナ-材料間の距離も変数として、このモデルによる定在波分布と実測した定在波分布が一致するように最小自乗法でモデルパラメータを決定する。得られたパラメータから散乱のない状態での定在波分布が求まり、この分布を実測結果としてミューラー法により複素誘電率を決定する。材料のサイズが600mmX600mm以上あれば、少なくとも実験した8502400MHzの範囲では非常に精度の高い測定が可能であった。2.単独では損失の大きくない2種類の誘電体を張りあわせることにより複合化した材料を考える。両者の張りあわされる面には凹凸を考え、その形状も一つの材料設計のパラメータとする。2種類の誘電体材料として建物に必要な建築学的観点から建築材料を選び、その複素誘電率が既知であるとする。この状態で特に透過率を高くすべき周波数、あるいは極力遮断すべき周波数が建物に要求される時、最もよく目的を達成するような複合建築材料を設計する技術を開発した。3.平板の建築材料に一定間隔でスリットを設けた構造を考える。この場合、構造性に基づいて電磁波透過特性に周波数依存性が現れるが、この周波数依存性を電磁波透過特性の調節に利用する可能性を明らかにした。このような構造体では、電磁波透過特性の調節のほか、空気の流れや光の透過も同時に調節可能で、情報化時代の新しい建築技術として活用できる知識となる。研究の根幹をなす構造材料の電磁波伝搬特性評価に不可欠な、建築材料の複素誘電率測定法について検討した。建築材料の特殊性を考慮、自由空間における定在波法を選択し、取得したRF反射特性解析システムを中核とする計測システムを構築、鉄筋コンクリート、ゴム、石膏ボード等の測定を行った。また、数値計算手法を用い、自由空間における定在波法の複素誘電率測定における精度評価を行った。石膏ボード、鉄筋コンクリートを例とするシミュレーション結果で、定在波比の値に比べ、電界最小の位置が複素誘電率の測定値に大きな影響を与えること、周波数が高くなるほど顕著になり、要求される許容測定誤差は小さくなり、結論としてサブミリメートルの位置測定精度が必要とされる事実を明らかにした。組成が均一で寸法精度の高い建築材料に対しては、他の測定法も適用可能である。一手法として同軸プローブ法により、石膏ボードと天然ゴムシートの測定を行った。取得したRF反射特性解析システムに接続したHP社製同軸プローブユニットを用い測定したが、測定結果自体は、これまでに報告されている複素誘電率と近似した値を得ることができた。材料により、この計測手法も自由空間法による測定結果の妥当性を検証する手段として利用できる。材料と空間のモデル開発に関する研究では、解析モデルの自動作成ツールとしての「自動セル分割ツール」の開発を行った。今年度は、想定した「内部に腔隙のある壁材」のモデルを例として採り上げ、モデル化ツールの有効性を確認した。さらに、空間の電磁波伝搬特性を解析するため,レイトレーシング法を用いて、コンクリート壁で構成された長細い廊下の空間モデルを開発し、その電磁波伝搬特性を求めた。終端が完全反射板である場合と、吸収帯である場合の特性の相違を比較し、終端で反射のある場合の反射波の影響が及ぶ範囲等について、妥当な計算結果を得ることができた。

1.構造材料の電磁波特性評価前年に続き、建築材料の電気特性を空間定在波法により測定・評価する具体的な測定法の確立を目指して研究を行った。当該手法の精度を著しく低下させる主たる要因は有限寸法の測定材料端面で散乱された電磁波が定在波分布に影響を与えるためで、無限に大きな測定材料を用いられない以上、この後方散乱波が定在波分布に与える影響を合理的に排除するしかない。本研究では、波源、反射波源、散乱波源を仮定した測定系のモデルを構築、このモデル各波源の振幅と位相を未知数として、実測による定在波パターンがモデルによる定在波パターンと最もよく一致するようその値を定め、定在波分布測定のこの結果からミューラー法によって建築材料の複素誘電率を定める手法を開発した。モデルを用いた定在波測定法をベースとする材料の複素誘電率測定法を用い、ガラス、コンクリートスラブ、石膏ボード、壁材であるサイディング3種、屋根用の断熱構造材の複素誘電率を測定し、データベース化した。測定周波数は850,1100,1500,1900,2400MHzである。2.材料と空間のモデル開発、およびその解析による低被曝化手法の研究アクリルとガラスの2種の誘電体材料を組み合わせて、周波数選択性を有する合成板材を作る可能性を検討した。2種の誘電体の帯を寄せ木造りのように広さ方向に並べて板を作る場合と、2種の板の片面を互いに組み合わせると平板の板となるよう表面形状を工夫した場合の二通りの合成板材を考え、平面波に対する電磁波遮断周波数と、板材の内部構造の各寸法および材料の複素誘電率との関係を明らかにした。結果として、2種の誘電体材料の板厚と合成板の厚みが電磁波透過特性における周波数選択制を支配するが、2枚の板材の断面形状の違いは殆ど影響を与えないことを明らかにした。以上の研究を通じ、伝統的建築材料の形状を工夫することにより特定周波数で選択的に電磁波を減衰させる可能性を示した。(1)構造材料の電磁波伝搬特性評価本研究を進める中で開発した建築材料の複素誘電率を自由空間において従来より格段に精度よく測定する技術、「モデルを用いた自由空間定在波法」の精度改善と取り組み、数値計算手法によりシュミレーションを繰り返し、精度が保証できる測定条件を明らかにした。大まかに言えば、600mm×600mm以上の材料面積があり、厚さは使用される一般的な条件を満たす限り、850MHz2400MHzの周波数範囲で建築材料複素誘電率の精度のよい計測が可能である。ただし、材料が極端に厚かったり、極端に薄い場合には何れも精度が低下する。電磁環境設計のためには、この事実を予め知識として持っていることが重要であるから、測定パラメータと複素誘電率の関係を図示したモノグラフを主要な材料について作成、複素誘電率とその評価の難易度を予測し、精度の高い測定が必要なパラメータが一目瞭然となるような研究用データベースを構築した。(2)材料と空間のモデル開発に関する研究開発した解析モデルの半自動作成ツールを利用して、コンクリート壁にスリットを入れたような構造物を仮定し、建築材料によって構成される空間形状と電磁波伝搬特性の関係を解析した。完全に"穴のあいた構造物"であるにも関わらず、この空間構造でも繰り返し構造による電磁波の選択的遮断が可能であることを明らかにした。
神経シナプス機能の基盤となるスパイン形態の解析

RhoファミリーGEFを光刺激依存的に活性化させ、繊維芽培養細胞および神経初代培養細胞スパイン(後シナプス)の形態変化の解析をおこなった。繊維芽細胞では、RacGEFはラメリポディアの発達を、RhoGEFはストレスファイバーの発達を、それぞれ誘導した。さらに神経細胞では、RacGEFはスパイン数の増加を、RhoGEFはスパインサイズの減少をそれぞれ誘導した。以上の結果から、Rhoファミリーの人為的な活性化によって、スパインの変化を操作できることが示された。Rhoファミリータンパク質のGEFを光刺激依存的に細胞膜へ移行させることによってRhoファミリータンパク質を活性化させ、その際に引き起こされる繊維芽培養細胞の形態変化および神経初代培養細胞のスパイン(後シナプス)の形態変化の解析をおこなった。方法として、GEF-mYFP-PIF6およびPhyB-mCherry-CAAXを同時に細胞に発現させた。PhyB-mCherry-CAAXはCAAXによって細胞膜に局在し、PCBの存在下、赤色光刺激でPIF6とPhyBの結合を誘導することによって、GEFの細胞膜移行を人為的に操作した。繊維芽培養細胞A6にGEFなしのmYFP-PIF6およびPhyB-mCherry-CAAXを発現し、PCB存在下で光刺激をおこなったところ、mYFP-PIF6が細胞膜へ移行することが確認できた。そこで次に、GEF-mYFP-PIF6で同様の実験をおこなった。GEFとしてRacGEF (Tiam),Cdc42GEF (intersectin), RhoGEF (Tim)の3種類を用いた。その結果、RacGEFはラメリポディアの発達を、RhoGEFは細胞形態の角張り、すなわちストレスファイバーの発達を、それぞれ誘導することがわかった。Cdc42GEFでは顕著な変化が見られなかった。さらに、マウス大脳皮質神経初代培養細胞を用いて同様の実験をおこなった。その結果、RacGEFはスパイン数の増加を、RhoGEFはスパインサイズの減少をそれぞれ誘導することが観察された。Cdc42GEFは、神経細胞においても顕著な変化が見られなかった。以上の結果は、これまでに報告されているRacおよびRhoの機能によく対応しており、Rhoファミリータンパク質の人為的な光刺激による一過的な活性化によって、スパイン形態の変化を操作できることが示された。RhoファミリーのGEFを光刺激依存的に膜へ移行させ、RhoファミリーGTPaseを活性化するためのコンストラクトを作製した。また、これらを培養細胞に導入した。実際に用いたGEFは、RacGEFのTiam、Cdc42GEFのintersectin、RhoGEFのTimで、これらにmYFPとPIF6を融合した。これらGEF-mYFP-PIF6をPhyB-mCherry-CAAXとともに培養細胞であるA6にとランスフェクションした。PCB存在下、650 nmの光照射でPIF6とPhyBの結合を誘導できることから、GEFの膜移行を促進することができる。ステーブルトランスフェクタントを得るための薬剤スクリーニングをおこなったが、ステーブルトランスフェクタントを得ることはできなかった。その理由として、膜移行を促進しない状態でも、ベーサルレベルのGEF活性が上昇していることが考えられる。実際、ラメリポディアの形成を促進することが知られているTiamのコンストラクトを導入した細胞は、導入していない細胞に比べて培養ディッシュに強く張り付いて扁平な形態になっていた。今後は、トランジェントトランスフェクタントで実験をおこなう必要があると考えられた。また、青色光によって細胞内にNa+等のカチオンを流入させるチャネルロドプシンをマウス脳神経初代培養細胞に導入した。この神経細胞を光照射することにより、樹状突起における局所的翻訳を活性化できることを明らかにした。局所的翻訳はシナプス長期増強刺激によって活性化されることが知られており、今後、チャネルロドプシンの活性化がシナプスの形態変化を引き起こしているかどうかについて解析をおこなう。RhoファミリーGEFのコンストラクトが細胞に発現されて機能しうること、チャネルロドプシンが神経初代培養細胞に発現されて局所的翻訳を引き起こしうることがわかり、今後のシナプス形態観察のための道筋をつけることができた。RhoファミリーGEFについて、トランジェントトランスフェクタントでの効果を解析するとともに、神経培養細胞に発現し、シナプス形態への効果を解析する。また、チャネルロドプシンについては、神経初代培養細胞で局所的翻訳への効果が見られたことから、今後はシナプス形態への効果を解析していく。今年度は、既存の試薬や器具を使用することができたため、当該研究費が生じた。次年度は主に実験動物、培養器具と培地、試薬に研究費を使用する。
混合周波数超音波による欠陥検出と劣化評価法の開発

当初計画に対応して以下の成果を得た.1)欠陥検出について:a)打音法による内部欠陥の検出:鋼球落下による衝撃音によって人工欠陥を判定した.聴音法(音色により判定する)は,欠陥の有無判定と,スキャンすれば大きさの推定にも有効である.マイクロフォン法(マイクロフォンで採音,機器使用)では,振幅および周波数スペクトルにより,欠陥の無い場合を基準として,欠陥の有無の判定と大きさや深さの推定ができる.b)超音波反射法:反射波により欠陥検出を試みたが,入射周波数の選択が難しく,反射波の初動を正確に判定することは容易ではない.2)劣化評価について:一軸圧縮負荷により発達するマイクロクラックに伴う劣化(破壊の進展)を対象とした.a)伝播速度:供試体中を,圧縮軸と直交した方向に伝播する縦波および横波の伝播速度は、負荷と共に減少すること,負荷-除荷サイクルのもとでは,再負荷に伴って履歴最大応力で急変すること,破壊応力に近づくにつれて急激に減少することなどが明らかとなった.b)振幅減衰:上の試験で,劣化の進行につれて,振幅減衰は次第に大きくなること,それは高い周波数になるほど顕著であることが分かった.3)劣化評価法について:a)欠陥の有無判定:聴音法が簡便であり,有効である.マイクロフォン法も有用であるが,基準となるデータが必要である.b)欠陥の大きさと深さ:聴音法によれば,大きさはほぼ推定できる.深さの判定は難しい.マイクロフォン法では,基準となるデータがあれば,大きさも深さも推定できる.現実的な方法としては,聴音法が,さらに精査の必要があれば,超音波反射法を適用する.c)均質な劣化は,超音波の伝播速度,振幅減衰などから評価することができる.当初計画に対応して以下の成果を得た.1)欠陥検出について:a)打音法による内部欠陥の検出:鋼球落下による衝撃音によって人工欠陥を判定した.聴音法(音色により判定する)は,欠陥の有無判定と,スキャンすれば大きさの推定にも有効である.マイクロフォン法(マイクロフォンで採音,機器使用)では,振幅および周波数スペクトルにより,欠陥の無い場合を基準として,欠陥の有無の判定と大きさや深さの推定ができる.b)超音波反射法:反射波により欠陥検出を試みたが,入射周波数の選択が難しく,反射波の初動を正確に判定することは容易ではない.2)劣化評価について:一軸圧縮負荷により発達するマイクロクラックに伴う劣化(破壊の進展)を対象とした.a)伝播速度:供試体中を,圧縮軸と直交した方向に伝播する縦波および横波の伝播速度は、負荷と共に減少すること,負荷-除荷サイクルのもとでは,再負荷に伴って履歴最大応力で急変すること,破壊応力に近づくにつれて急激に減少することなどが明らかとなった.b)振幅減衰:上の試験で,劣化の進行につれて,振幅減衰は次第に大きくなること,それは高い周波数になるほど顕著であることが分かった.3)劣化評価法について:a)欠陥の有無判定:聴音法が簡便であり,有効である.マイクロフォン法も有用であるが,基準となるデータが必要である.b)欠陥の大きさと深さ:聴音法によれば,大きさはほぼ推定できる.深さの判定は難しい.マイクロフォン法では,基準となるデータがあれば,大きさも深さも推定できる.現実的な方法としては,聴音法が,さらに精査の必要があれば,超音波反射法を適用する.c)均質な劣化は,超音波の伝播速度,振幅減衰などから評価することができる.コンクリート構造物の欠陥や劣化状態を的確に把握し,評価する方法の確立が強く望まれている.この研究は,1)種々の波長(周波数)の超音(弾性)波(縦波,横波及び表面波)の伝播特性を利用して,非均質な材料中の潜在欠陥を非破壊的に検出すると共に,2)プログラム化された混合周波数の超音波を入射することにより,種々の波動情報(伝播速度変化,減衰特性,スペクトル特性,位相特性など)並びにその応答特性などを含めて劣化指標を抽出して,劣化状態を総合的に評価する手法を開発することを意図している.本年度の研究成果の概要は,以下のようである.1)超音波波動測定システムの構築:超音波方形波パルサーを駆動した混合周波数超音波測定システムを構築した.超音波の入射には周期100kHz2MHzの振動子あるいは圧電素子を用い,受信用の超音波トランスデューサーとしては広帯域のもの(周波数特性の平坦なAEセンサー)を使用した.波動情報はディジタル・オッシロスコープによりモニター並びにディジタル収録した.なお,デュアルディケードフィルタを通して検出波の周波数域を選択できるようにした.ディジタルデータから処理することもできる.2)簡単なモデルによる潜在欠陥の検出:欠陥を含む簡単な供試体をモルタルで作製し,その欠陥深さを種々のTOFD法(屈折波伝播時間計測法)により推定した.また,スキャン法(欠陥に平行にスキャンしてデータを得る)を併用して,欠陥の形状も推定した.欠陥の推定には,入射波の放射パターンを考慮して,適切な角度で入射することが望ましいことが分かり,そのために必要となるプラスティックのくさび(沓)を製作した.なお,損傷を受けた供試体に関して,その劣化特性を検討することは不充分であった.次のような成果を得た.

1)超音波測定システムの構築:方形波パルサー,レシーバー,ゲートとオッシロスコープ,シングアラウンド装置,フィルターなどからなる成るシステムを構築した.また,打音検査用として,マイクロフォン,増幅器とオッシロスコープから成る音響検査システムを併設した.2)表面欠陥の検出:表面欠陥の深さをTOFD法により計測し,スキャンしてその形状も推定した.3)内部欠陥の検出について:打音法による内部欠陥の判定を行った.聴音法(音色により判定)は,欠陥の有無判定には有効である.また,スキャンすれば欠陥の大きさも推定できる.マイクロフォン法(マイクロフォンで採音し波形などにより判定)によれば,振幅および周波数スペクトルを基準となるデータと比較することにより,欠陥の有無および大きさや深さを推定することができる.4)劣化評価について:モデルとして一軸圧縮負荷による劣化(均質な劣化)を取り上げた.a)伝播速度変化:圧縮軸と直交した方向に伝播する縦波および横波の伝播速度は,負荷と共に減少すること,負荷-除荷サイクルでは,再負荷によって履歴最大応力で急変すること,破壊に近づくと急激に減少することが分かった.b)振幅減衰:劣化が進行するにつれて,減衰は次第に大きくなったそれは高い周波数の方がより顕著であった.c)周波数スベクトル変化:スペクトルの変化は顕著ではなかった.5)劣化評価法について:a)欠陥の有無判定と大きさと深さの推定には,聴音法が簡便であり,(欠陥があまり深くなければ)十分有効である,マイクロフォン法によれば,基準となるデータがあれば,いずれも推定することができる.b)均質な劣化は,超音波の伝播速度の変化,振幅減衰などから評価することができる.
受容体RANK/HCRを介した破骨細胞の分化メカニズムの包括的解明と、その応用

破骨細胞はその骨吸収活性により、骨芽細胞の造骨活性と協調的に機能することで、体内の骨量を一定に維持する骨代謝の一翼を担っているため、分化機構の破綻は様々な骨疾患の原因となってしまう。本研究は破骨細胞の分化メカニズムを詳細に解明することを目的に実施され、破骨細胞分化に必須な受容体RANKにおける機能領域HCRに結合する分子を同定した。また、遺伝子発現解析から破骨細胞分化を制御する新規遺伝子を複数同定することに成功し、新たな分化メカニズムの一端を明らかにした。これらの成果は骨疾患治療方法の新規開発の一助となると考えられる。造骨活性を持つ骨芽細胞と共に骨吸収活性により体内骨量の維持と骨代謝に働く破骨細胞は、骨粗鬆症や癌骨転移に関与することが知られており、その分化・活性化メカニズムの解明が新規治療方法の開発のために待たれている。破骨細胞は、前駆細胞上に発現している受容体RANKにリガンドRANKLが結合することで細胞内シグナル伝達経路が活性化され、NF-kBやAP-1など様々な転写因子が活性化され、破骨細胞分化のマスター転写因子NFATc1が発現誘導されることで分化することが知られている。本研究代表者は受容体RANKにおいて分化誘導に必須である機能領域HCRを同定しており、このHCRの機能と分子メカニズムを明らかにするためにHCRに会合する分子の同定を試みた。本年度においてHCRをbaitとしてYeast-two-hybrid screeningを実施したところ、14種の候補遺伝子を同定することができたため、次年度ではこれら候補遺伝子が破骨前駆細胞内でもHCRに結合するか、そして破骨細胞分化誘導に関与するかを調べる予定である。また、本研究代表者は以前にHCRが何らかの翻訳後修飾を受けていることを示唆するデータをwestern blotting法による解析から得ていたが、本年度ではその修飾がUb化やSUMO化ではないことを明らかにしたため、次年度は糖鎖修飾の可能性を検討する。破骨細胞分化のメカニズムは未だ全容が解明されていないため、本研究代表者は以前に破骨細胞分化に関与する遺伝子を網羅的に探索する目的でマイクロアレイ解析を実施しており、いくつかの候補遺伝子を同定していた。本年度はそのうちの3種の遺伝子をそれぞれ過剰発現させることで破骨細胞分化に影響が有ることを明らかにしたため、次年度ではその3種の遺伝子の破骨細胞分化における機能を解析する。本研究の目的は、破骨細胞分化の分子メカニズムを明らかにすることと、明らかになった知見を応用して骨疾患に対する新規治療方法を開発することである。特に、本研究代表者が以前に見出した受容体RANKのHCRドメインは破骨細胞分化に必須な領域だが、その分子メカニズムはほぼ未解明であった。申請時において本年度は(1)Yeast-two-hybrid法にてHCR結合タンパク質を同定すること、(2)HCRから発生する細胞内シグナル伝達経路を同定すること、(3)HCRにおける翻訳後修飾がUb化・SUMO化・リン酸化・糖鎖修飾であるかを検討すること、(4)HCRをペプチド断片として破骨前駆細胞内へ導入して分化を制御することを計画していた。(1)に関しては候補遺伝子を同定して既に機能解析に取り掛かっており、(2)に関してはHCRがNFATc1を活性化する新規メカニズムを明らかにしており、次年度の計画分の実験が進行している。しかし、(3)はUb化・SUMO化・リン酸化は検討したが、糖鎖修飾の検討ができておらず、(4)はペプチド断片の導入により分化制御には成功したが、そのメカニズムの確認と解明には至らなかった。すなわち、申請時の計画の全てにおいてある程度の進行が見られたが、申請時の予定よりも進んだものと予定よりも遅れているものが混在しており、そのため研究計画は「おおむね進行」と判断した。破骨細胞はその骨吸収活性により、骨芽細胞の造骨活性と協調的に働いて体内骨量を恒常的に維持しているため、その分化・活性化異常は骨粗鬆症など様々な骨疾患の原因となることが知られており、破骨細胞分化メカニズムの詳細な解明が医療への応用面も含めて待望されている。破骨細胞は前駆細胞に発現している受容体RANKが活性化されることで分化誘導されることが知られており、本研究代表者はRANKにおいて分化に必須な新規機能領域HCRを同定していた。昨年度までにHCRに結合する分子の候補をYeast-2-Hybrid法にて複数同定していたが、そのうちの1つの分子が破骨前駆細胞内において実際にRANKのHCR周辺領域に結合することを明らかにした。そして、この分子の活性化がRANKの細胞内internalizationにより制御されていることを見出し、分子メカニズムを新規解明することができた。また、昨年度までに本研究代表者はマイクロアレイ解析から破骨細胞分化に関与する遺伝子の候補を複数同定していたが、そのうちの1つの遺伝子の欠損マウスを入手して解析を実施した。その結果、その遺伝子が破骨細胞分化に実際に影響を与えることを新規に見出すことができ、破骨細胞分化の新規分化メカニズムを明らかにすると共に、骨疾患の新規治療方法を考える基礎データを得ることができた。RANKにおける翻訳後修飾については、Yeast-2 Hybrid法や他方法においても関連遺伝子を候補として得ることができず、修飾の種類と機能については明らかにすることができなかったが、本研究を遂行する過程で得られたRANK関連の研究試料を用いて今後も解析を継続して明らかにする予定である。これら上記の研究成果は関連学会等で一部を発表し、全容を論文として専門誌にて発表するべく準備中である。

破骨細胞はその骨吸収活性により、骨芽細胞の造骨活性と協調的に機能することで、体内の骨量を一定に維持する骨代謝の一翼を担っているため、分化機構の破綻は様々な骨疾患の原因となってしまう。本研究は破骨細胞の分化メカニズムを詳細に解明することを目的に実施され、破骨細胞分化に必須な受容体RANKにおける機能領域HCRに結合する分子を同定した。また、遺伝子発現解析から破骨細胞分化を制御する新規遺伝子を複数同定することに成功し、新たな分化メカニズムの一端を明らかにした。これらの成果は骨疾患治療方法の新規開発の一助となると考えられる。本研究は破骨細胞分化の分子メカニズムを明らかにすることが目的である。本年度、Yeast-two-hybrid法を用いて受容体RANKのHCRに会合するタンパク質の候補を同定した。次年度はこれら候補遺伝子の破骨細胞分化における機能を解析する。また、本研究代表者が以前に実施したマイクロアレイ解析により破骨細胞分化に関与する可能性の有る遺伝子を複数同定しているが、これらの遺伝子も破骨細胞分化における機能を解析する予定である。それぞれの遺伝子を破骨前駆細胞に強制発現して分化への影響を調べるとともに、それぞれの遺伝子における既報の機能から分子メカニズムを推測し、それらを検証する。また、RANKにおける翻訳後修飾について、申請時の計画通りに糖鎖修飾の可能性を検討するとともに、MS解析を応用して修飾基の同定を検討する。また、上記候補遺伝子からHCRの機能発現に関与する可能性が高いものを優先して選び、それぞれの遺伝子機能産物が破骨細胞分化に与える影響を検討する。HCRをペプチド断片として破骨前駆細胞内に導入することで分化を制御できることを明らかにしたため、申請時の計画通りに次年度では骨疾患モデルマウスへ投与して治療効果を検討する。概ね申請時の計画通りに進行しているため、次年度も計画に沿って実施する方策である骨免疫学概ね申請時の計画通りに研究が進行しているが、いくつかの遅延が生じたために実施できなかった実験が有り、予定していた予算を使用しなかったために次年度使用額が生じた。Yeast-two-hybrid法を用いてHCRに会合するタンパク質を探索して候補遺伝子を同定したが、酵母を用いた実験系を導入するにあたり実験方法(培養方法・遺伝子導入方法・酵母からの核酸抽出方法)の習得と条件検討に予定以上に時間を要した。そのため、同定した遺伝子の機能解析までは実施できず、そのために計上した予算額を消費できなかった。また、HCRをペプチド断片として前駆細胞に導入して破骨細胞分化を人為的に制御することを目指したが、ペプチドの入手に予定以上に時間が掛かってしまい、その後の解析を十分に進めることができなかったために計上していた消耗品を購入しなかったため、予算額分を消費できなかった。現在のところ、概ね申請時の計画に沿って実験が進行している。本年度に実施が遅れてしまった研究計画は次年度に実施する予定であり、使用する消耗品を次年度に購入する予定である。HCR機能発現に関与する候補遺伝子の解析に必要な消耗品を購入して実験を進行する。
精巣におけるGerm cell factorsの存在とその臨床的意義について

精巣におけるNeuropeptideの発現について検討し、細胞間の相互作用について検討した。まず、Sertoli cellにおけるneuropeptideの発現について検討したところ、PT-PCR法にてVasoactive intestinal polypeptide(VIP),Neuropeptide Y(NPY)のmRNAの発現を確認した。さらに、Northern blottingにてもNPYのmRNA発現を確認し、その制御機構について検討した。VIPは量的に非常に微量と考えられNorthern blottingではmRNAの発現が確認できなかった。また、蛋白分泌に関しては免疫組織学的検討によりNPYの分泌が確認された。さらに、Radioimmunoassayによっても現在検討中である。このように、NPYは神経組織のみならず、精巣においても存在することが明かとなった。その制御機構に関して、NPYはFollicle stimulating hormone(FSH)によりその発現が増加し、TPAやForskolinの添加によっても同様にNPYの発現が増加する。このことから、cAMPあるいはProtein kinaseCを介した情報伝達系が推察される。さらに、現在、Germ cellを分離し、この培養上清のSertoli cellにおけるNPYの発現に対する影響について検討中であるが、明確なデータは得られていない。影響が見られた場合は、Germ cell factorの存在をさらに裏付ける結果となり、Germ cell factorの精製へと進む予定にしている。また、このNPYの精巣における機能に関して検討するために、Leyding cellを分離し、そのSteroidgenesisについて検討したところ、testosterone産生を抑制する可能性が示唆され、さらに検討中である。ヒト精巣における発現ならびに制御機構についてはもう少し時間を要する。