hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災に関する予測評価モデルの構築

ケーソン防波堤の越流洗掘型被災は,津波がケーソン防波堤に衝突して越流し,その越流水が落下流となって防波堤のマウンド・砂地盤が洗掘され,それによって支持力が失われることでケーソンが移動・転倒する被災形態である.この一連の過程を現象に忠実に解くためには,波浪変形ーケーソン移動ーマウンド・砂層変形の三者の相互作用を扱う必要がある.本研究では,この要請に対応可能な数値シミュレーションモデルの構築を行い,ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災に対する本数値モデルの適用性を検討する.本研究の目的は,ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災過程を記述できる数値シミュレーションモデルの構築である.当該年度に実施した研究を以下に要約して示す.1.防波堤越流によるマウンド崩壊過程の実験および流体-粒状体相互作用モデルの検証...水路内に防波堤に相当する矩形ブロックを固定し,その背面に捨石を台形状に積み上げ,一方向流を発生させて越流水による捨石マウンドの変形過程を確認した.一方で,捨石をDEM粒子とし,抗力型流体-粒状体相互作用モデルを用いて数値シミュレーションを実施した.三種類の抗力型相互作用モデルを適用し,マウンドの変形過程を実験結果と比較することで,最適な相互作用モデルの検討を行った.2.噴流洗掘計算による流体-砂層連成計算の検証...平坦にした砂層表面に垂直に下向きの噴流を一定の流入速度で作用させ,砂層表面形状の時系列変化を既往の水理実験結果と比較することで,本モデルの検証を行った.最終的な実務計算を考えると砂粒子の粒径は,実際の砂粒よりも10倍以上は大きく設定する必要があるが,そうすると砂地盤の侵食速度が実際よりも低下することが確認された.この速度差を改善するために粒子径以下のサイズの砂粒の移動を考慮する浮遊砂(濁質輸送)モデルを適用し,効果的であることを確認した.3.濁質輸送モデルの改良...上記で適用した濁質輸送モデルは,既存の粒子法型モデルをそのまま用いたものであるが,濁質の挙動について十分な検討がなされていないものであった.そこで,改めて流体および濁質のみを対象に濁質の輸送・堆積に関する計算を行い,モデルの検証を行った.既存のモデルでは堆積分布の再現性に問題があることが判明し,変動型濁質沈降速度を導入することでこれを改善した.現在までのところ,ほぼ当初の予定通り研究は進捗しているが,計算で得られた捨石マウンドの変形挙動について実験結果との対応が不十分であり,最適な流体-粒状体相互作用モデルが決定できていない.原因は2つあり,1つは,防波堤背後の負圧が十分に記述できていないことによる越流水脈の再現性の低下.もう1つは,捨石マウンドへのDEM適用の是非である.前者については負圧の記述に有効なスキームの適用を検討する.後者については,捨石のような離散体をDEMで表現することは直感的で頻用されているが,完全な球体に置換するので,必ずしも目的とする捨石マウンドの挙動が再現できるとは限らない.そこで,砂地盤モデルと同様の連続体モデルの導入を検討する.本研究では,ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災過程の数値シミュレーションを実施するためのモデル開発を行った.H27年度においては,粒子法をベースとして,砂地盤やマウンドを弾塑性体として扱うモデルを開発し,基礎的なシミュレーションを行うことで,実現象に対する再現性を検証した.H28年度では,このモデルを用いて,津波作用時のケーソン防波堤の越流洗掘破壊過程のシミュレーションを実施した.ケーソン天端を乗り越えた津波によって防波堤背後のマウンド・砂地盤で洗掘が発生し,徐々に洗掘孔が大きくなるに従って,ケーソンを支えている支持力が失われ,最終的にケーソンが洗掘孔に落下する様子が再現された.ここで重要であるのは,ケーソンの支持力を弾塑性計算に基づいて解いた地盤内応力によって与え,一方で,砂地盤自身も応力によって大きく変形することをモデル化した点である.これまでの研究では,応力による地盤変形計算なしにケーソンの移動を解くか,あるいは,応力計算はしても地盤変形やケーソンの移動はほんのわずかしか許容しないというシミュレーションしか行われてこなかった.したがって,ケーソンの移動開始時刻や移動過程に関しては,予測精度が悪いか,不可能であった.本研究では,このような既往の研究から明確な進歩が見られ,より正確にケーソンの移動を予測することができるようになったことから,近年注目されている防波堤の「粘り強さ」の評価に有用なモデルが開発されたと言える.この点で本研究の意義は非常に大きい.本研究で開発したモデルは,鉛直断面二次元モデルである.したがって,三次元的な形状や流れ構造には対応していない.今後は,モデルを三次元に拡張し,より一般的な条件にも対応が可能なモデルへと昇華させていく必要がある.ケーソン防波堤の越流洗掘型被災は,津波がケーソン防波堤に衝突して越流し,その越流水が落下流となって防波堤のマウンド・砂地盤が洗掘され,それによって支持力が失われることでケーソンが移動・転倒する被災形態である.この一連の過程を現象に忠実に解くためには,波浪変形ーケーソン移動ーマウンド・砂層変形の三者の相互作用を扱う必要がある.

本研究では,この要請に対応可能な数値シミュレーションモデルの構築を行い,ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災に対する本数値モデルの適用性を検討する.今後については,まず,上に記した検討を追加で行うことで最適な流体-粒状体相互作用モデルの選定を急ぐ.その上で当初の計画通り,ケーソン防波堤の越流洗掘型津波被災過程のシミュレーションモデルの構築を行い,既往の実験結果と比較することでモデルの有効性を確認する.水工学実験計画や購入する計算機のスペック等の見直しにより,わずかながら差額が生じた.投稿論文の英文校閲費もしくはデータ保管用HDDの購入に充てる予定である.
島皮質味覚野と胃腸関連領野間のシータリズム同期化の生成機序

GPR119 KOマウスを用いて、島皮質味覚野と胃腸関連領野間のシータリズム及びデルタリズムの周期的同期化現象の受容体機構及びそれによる機能的連関を明らかにすることを目指したが、GPR119 KOマウスに特異的に発生する肝炎のため、実験遂行が困難を極め、本実験計画を変更することを決断した。そこで、本年度は、味覚嫌悪学習に伴う、島皮質味覚野と胃腸領域間の機能的連関を明らかにすることを目的とし、まず、島皮質と扁桃核間の相互関係を明らかにする研究を行った。その結果、味覚野島皮質では第5層錐体細胞が扁桃核に投射するが、島皮質胃腸関連領野では第2/3層錐体細胞が扁桃核に投射することがイスラエル・ハイファ大学(Kobi Rosenblum教授)との共同研究により明らかになった。島皮質胃腸関連領野の第2/3層錐体細胞は皮質-皮質ニューロンであることから、扁桃核のみならず島皮質味覚野にも投射することが考えられ、味覚認知の異変を来す味覚嫌悪学習において重要な役割を果たすことが想定された。さらに、味覚野第5層錐体細胞は、脱分極通電により引き起こされるスパイク列の発火頻度が味覚嫌悪学習に伴い低下することが明らかになった。この発火抑制はスパイク後過分極の変化を伴わず、GABAA受容体の拮抗薬により阻害されることから、GABAA受容体を介する自己抑制作用によるものと考えられた。こうした所見は、島皮質味覚野と胃腸関連領野間の機能連関の存在を強く示唆するが、GABA作動性介在ニューロンの働きが味覚嫌悪学習に伴い強化された結果、島皮質味覚野と胃腸関連領野間のシータリズムの周期的同期化現象がデルタリズムに低下する可能性が示唆された。GPR119 KOマウスを用いた実験が肝炎のため予定通り遂行できなかったため、実験計画を変更し、本年度後半から味覚嫌悪学習に伴う島皮質味覚野と胃腸関連領野間の周期的同期化を解明する実験を開始したため、少し遅れている。味覚嫌悪学習に伴う、島皮質味覚野と胃腸関連領野間の機能的連関を明らかにするという方向に研究目的を変更した。組織学的手法、電気生理学的手法・分子生物学的手法等を用いて、味覚野、胃腸関連領野の錐体細胞と扁桃核細胞等からin-vitroおよびin-vivo標本を用いて記録を行い、島皮質味覚野と胃腸関連領野間の機能連関を明らかにする。代表研究者らは、島皮質においてCB1受容体の活性化によりθリズム周期的同期化現象が生じることを膜電位測光法により明らかにした。θリズムの周期的同期化の振動発生源は味覚野内に存在するが、その伝播先の胃腸関連領野の興奮が味覚野に何らかのフィードバック効果を与え、振動発生源に影響を与える可能性がある。その可能性を検証するため、島皮質味覚野と胃腸関連領野の接合部付近の皮質全層を切断したスライス標本と皮質全層及びclaustrumまで切断した2種類のスライス標本を作製し、AEAを投与して、oscillationを観察した。その結果、味覚野では5 Hz、胃腸関連領野では13 Hzのoscillationが、それぞれ独立に観察されたが、皮質のみ切断したスライス標本では弱いcoherenceが観察され、claustrumまで切断したスライス標本では、coherenceは消滅した。この結果から、θリズムの生成部位は味覚野であることが確定し、フィードバック効果も顕著ではないことが明らかになった。さらに、島皮質胃腸関連領野はδリズムの振動発生源になり得ることも確定した。従って、島皮質はδとθの異なるリズムで活動し得ることが明らかになったが、このリズムの切り替えがどのような機能的意味をもつのかを明らかにするため、全動物標本を用いた実験を遂行した。GPR119 KOマウスでは、AEAの投与なしに、自発的な島皮質味覚野と胃腸関連領野間の周期的同期化が生じている可能性があり、そのリズムがδからθへの切り替わることも観察できると期待されたが、原因不明の肝炎のため十分に実験を遂行できなかった。一方、対照群で、リズムの切り替え現象が生じる条件の探索を行った。その結果、空腹時には弱いδリズム様の活動が胃腸関連領野及び味覚野で認められたが、確定的な結果は得られていない。おおむね順調に進展しているが、GPR119 KOマウスによる実験は、原因不明の肝炎のため順調ではない。

さらに、味覚野第5層錐体細胞は、脱分極通電により引き起こされるスパイク列の発火頻度が味覚嫌悪学習に伴い低下することが明らかになった。この発火抑制はスパイク後過分極の変化を伴わず、GABAA受容体の拮抗薬により阻害されることから、GABAA受容体を介する自己抑制作用によるものと考えられた。こうした所見は、島皮質味覚野と胃腸関連領野間の機能連関の存在を強く示唆するが、GABA作動性介在ニューロンの働きが味覚嫌悪学習に伴い強化された結果、島皮質味覚野と胃腸関連領野間のシータリズムの周期的同期化現象がデルタリズムに低下する可能性が示唆された。GPR119 KOマウスを用いた実験が肝炎のため予定通り遂行できなかったため、実験計画を変更し、本年度後半から味覚嫌悪学習に伴う島皮質味覚野と胃腸関連領野間の周期的同期化を解明する実験を開始したため、少し遅れている。GPR119 KOマウスは、肝炎(恐らくウイルス性)を発症しやすい素因を持つと考えられるので、その対策として、ワクチン接種を行った上で、慢性記録実験を行うことが必要であると考えられる。味覚嫌悪学習に伴う、島皮質味覚野と胃腸関連領野間の機能的連関を明らかにするという方向に研究目的を変更した。組織学的手法、電気生理学的手法・分子生物学的手法等を用いて、味覚野、胃腸関連領野の錐体細胞と扁桃核細胞等からin-vitroおよびin-vivo標本を用いて記録を行い、島皮質味覚野と胃腸関連領野間の機能連関を明らかにする。in-vivo実験において、多少の遅れがあるため。全て実験試薬の購入に充てる。GPR119 KOマウスの実験を中止したため、実験に必要とされた消耗品等の購入も中止しため次年度使用額が生じた。次年度の使用計画としては、共同研究のための旅費及びin-vitroおよびin-vivo実験消耗品に充てる。
仮骨延長術におけるメカノトランスダクションの解析

昨年度作成した3つの動物モデル、2急速拡大群(critical defect群):骨切り後、創外固定装置で4mmの欠損を作製、固定。3中間群(sub-critical defect群):骨切り後、創外固定装置で2mmの欠損を作製、固定。以上の3群の延長組織、骨間隙の組織を取り出し、培養を行った。代表的な幹細胞マーカー、血液系細胞を除外するLineageマーカーを用いてフローサイトメトリーを行った。すべての群の細胞集団から、いわゆる間葉系幹細胞の集団が認められた。さらにこれらの細胞を分離培養し、多分化能を解析するため、骨、軟骨、脂肪分化誘導培地で培養した。3群から分離培養された細胞は骨、軟骨、脂肪分化能を有する間葉系幹細胞を含むことが明らかとなった。すべての実験群から間葉系幹細胞の集団が得られたことより、骨形成がされるかどうかは間葉系幹細胞の有無が問題ではなく、細胞を骨形成性細胞に導くシグナルによることが示唆された。骨延長治癒過程に置ける機械的刺激の影響を解析する目的で2急速拡大群(critical defect群):骨切り後、創外固定装置で4mmの欠損を作製、固定3中間群(sub-critical defect群):骨切り後、創外固定装置で2mmの欠損を作製、固定以上の3群の動物実験モデルを作成し組織学的評価を行った。骨延長群では仮骨が延長されている所見認められ、硬化期間終了時には十分な骨の形成を認め、骨切り断端が仮骨によって結ばれていた。一方、急速拡大群では骨切りの断端部にわずかに骨の形成が認められるものの、欠損部の骨形成は認めなかった。欠損部は軟組織で満たされていた。中間群では骨切り部の断端から骨形成が認められ、一部、骨による橋渡しができていたが、細く、十分な骨形成は起こらなかった。レントゲン的評価を行ったところ、組織学的検討とほぼ同様の結果を認めた。すなわち、骨延長群、中間群、急速拡大群の順に、骨延長間隙、骨欠損部にレントゲン不透過像の亢進を認めた。すべての実験群の骨間隙の組織を採取し、インビトロでの細胞培養を試みた。全ての群で細胞の生着を認めた。しかし、骨延長群から採取した細胞が最も数が少ないことが分かった。この事から、良好な骨形成が起こっていることにより細胞成分が少なくなっていることが予想される。今後、幹細胞マーカーなどを用いた解析で、幹細胞が含まれる割合などに差があるかを解析して行く予定である。組織学的検討、レントゲン的検討までは行う事ができたが、データ解析などに予想以上に時間がかかり、免疫学的検討を終了する事ができなかったため。基本的な実験計画に変更はない。今後、前年度の遅れを取り戻すべく、研究に邁進する。
薬のリスク等をテーマとした医療分野へのリスクコミュニケーションの応用に関する研究

食品や環境の分野で広く行われているリスクコミュニケーションについて,その医療分野への応用をはかる観点から本研究を行い,新薬開発のための治験などを例にとり,医療従事者の知識構造を解明した。また,市民の認知度が低い医療用語であっても,医師や薬剤師はその市民の認知を高く捉えることなど,医療従事者と市民の医療用語に関する認知の差異を解明した。このように,医療分野へのリスクコミュニケーションの活用に活路を開く研究成果を得ることができた。医療現場における「情報の格差」や「認識の差異」の実態の解明をとおして、市民参加型の政策形成手法としてのリスコミを広く医療分野へも応用することを目的に本研究を実施するにあたり、初年度である平成22年度には、以下の2つの研究を遂行した。まず、一般市民と医療従事者の「薬のリスクに関するメンタルモデル」の解明のために、心理学的手法を用いて、医療社会学の観点から、「薬のリスク」に関する一般市民と医療従事者とのメンタルモデルを解明すべく、医療分野における専門家のメンタルモデルの作成にむけた医師及び治験コーディネーターらの医療専門家それぞれ6名と3名を対象に面接調査を実施した。また、専門家の発話データを解析しダイアグラムを作成した。なお、本結果については、平成23年度の日本心理学会での演題登録を済ませている。また、医療における「情報の格差」の解明については、インフォームドコンセントにより、患者が自ら選択することを第一義とした医療に推移している現在にあってもなお根強い課題として残っている「情報の格差」をつまびらかにするため、一般市民と医師について、それぞれ300名及び200名を対象にインターネット調査を実施した。内容は、医療従事者に対しては、患者がある疾病や医療用語などの事項を事前に理解していると思うか、あるいは、説明を行えば容易に理解を得られると考えるか等の質問を行い、一般市民に対しては、実際に知っていたか、説明を受ければ理解し得る内容であるかなどという観点から質問紙調査を行うものであり、調査結果について現在解析中である。医療現場には、特有な「認識の差異」の壁があり、リスクコミュニケーション(以下リスコミ)の取り組みが阻まれている。このため、この「認識の差異」の実態の解明をとおして、市民参加型の政策形成手法としてのリスコミを広く医療分野へも応用することを目的として、以下の研究を行った。1)医療分野における専門家として医師6名及びクリニカルリサーチコーディネーター(以下CRC)3名については、すでに、医療社会学の観点から、心理学的手法を用いて、メンタルモデル解明のための面接調査を行ったところであるが、今年度新たに、CRC3名を対象に面接調査を行い、発話データからダイアグラムを作成し、さらに、そのダイアグラムの検証を行った。これにより、医療従事者間の「薬のリスクに関するメンタルモデル」の差異に関する解明を行うことができた。2)医療における「認識の差異」の解明を行うために、インターネット調査により一般市民300名と医師200名から得られた調査結果を解析評価し、市民の認知度が低い医療用語であっても、医師は比較的知っているだろうと認知しており、言い換えれば、難解な医療用語であるほど、医師が思う以上に市民は認知していないことを数値化した形で「認知の差異」を解明した。3)これまでに解明された結果を基に、乖離の状況を把握するとともにその乖離を最小化するための「方策」について、分野横断的にさらに詳細に検討するために、今年度、医療従事者として、新たに薬剤師を対象に、医療における「認知の差異」の解明のためのインターネット調査を実施した。4)2日間同一のテーマを繰り返すという1日毎に独立・完結する形式で、1日目終了後に各パネリストに「市民と医療従事者の認知の差異」について,パネリストに認識してもらうという介入型試験としてのリスコミを開催した。医療従事者の「治験に関するメンタルモデル」を構築し検討した結果、医師と治験コーディネーター(以下CRC)の間に差異があることが解明され、そしてCRC6名のうち看護師が5名であったことから、今年度、看護師200名を対象に、医療における「認知の差異」に関するインターネット調査を実施した。つぎに、これまでの医師と市民の間の医療用語に関する「認知の差異」の結果を踏まえつつ、薬剤師と医師のそれぞれの市民との医療用語の認知の差異について解析を行い、「患者が知っていると思う」という用語については,90の医療用語中、3用語のみ医師が高い値をとったが,87用語については薬剤師の値が高く,41用語で統計的有意差が見られるという結果が得られた。薬剤師法25条の2の情報の提供の規定に基づき,薬局等において医薬品に関する情報提供が、薬剤師により鋭意なされているが,薬剤師の方が医師よりも市民との「認知の差異」に関するかい離が大きいことを数値化して解明したものであり、有益な調査結果を得ることができた。

さらに、2日間同一のテーマを繰り返すという1日毎に独立・完結する形式で、1日目終了後に各パネリストに「市民と医療従事者の認知の差異」について,パネリストに認識してもらうという介入型のリスクコミュニケーション(以下リスコミ)を開催して得たデータを検討し、満足度を把握するための評価手法として、Visual Analogue Scale (VAS)が活用できることなどを確認した。これらにより、医療現場に特有な「認知の差異」を数値的に解明し、医療従事者間の治験に関するメンタルモデルの差異を解明するなど、多くの成果を得た。これらの成果は、市民参加型の政策形成手法としてのリスコミを広く医療分野へ応用する上で、大きな推進力となるものである。医療現場におけるリスクコミュニケーションの取り組みを阻害する要因と考えられる「認知の差異」の壁について、これまでに行った研究結果から、まず、市民の認知度が低い医療用語であっても、医師は比較的知っているだろうと認知しており、言い換えれば難解な医療用語であるほど、医師が思う以上に市民は認知していないことを数値化したデータを用いて示し、「認知の差異」を解明した。さらに、治験への参加経験の有無による医師の推定する患者の認知スコアの差異に関する結果からは,治験参加経験有りの医師は、無しの医師と比べて、患者の認知について厳しく評価していることが見いだされた。これは,医師が治験に参加することは,新薬の承認開発のためという本来の目的に加えて,医師がより市民の医療用語全般に関する認知の度合いを的確に知る機会を得る上でよい活動であることを示すものである。これらの結果は、医療現場における円滑なリスクコミュニケーションの応用に向けて、認知の差異を最小化のための多くの手がかりを提供するものであり、有益な調査結果を得ることができた。また、医療における「認知の差異」を解明し、その乖離を最小化するための「方策」について、分野横断的にさらに詳細に検討を行う観点から、薬剤師法25条の2の情報の提供の規定に基づき,薬局等において、現在、鋭意情報提供を行っている薬剤師について、今年度新たに対象として、インターネット調査を実施できたことは、本研究を遂行する上で大きな役割を果たしうるものである。一方、薬のリスクに興味や関心があり、ある程度の知識がある市民のメンタルモデルの作成及び一般化可能性調査については、予備調査研究からは、一般市民とした場合には、メンタルモデルを作成する観点からは、振れ幅が大きいことから、調査対象について、一定の絞り込みをかけるなどの工夫をすることが必要であると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。医療分野における「認識の差異」の実態の解明をとおして、市民参加型の政策形成手法としてのリスコミを広くこの分野へ応用することを目的として、今後は以下のとおり、研究を推進する。1)医療における「認知の差異」の解明のために、インターネット調査により、1一般市民300名と医師200名、2薬剤師200名の調査結果について解析・評価したところであるが、メンタルモデルの解明からCRCと医師の間の「治験に関するメンタルモデル」に差異があることが解明された。この結果を踏まえ、上記CRC6名のうち看護師が5名であり、薬剤師が1名であったことから、医療従事者としての看護師についても、その認知に関する調査を行うことが有益と思われた。このため、看護師200名について,医師や薬剤師と同様の調査をすることが必要であると考える。
rbcL遺伝子の塩基配列情報を一次キーとした日本産シダ植物の分子α-分類

シダ植物は複雑な花器官を欠くために形態が単純である。にもかかわらず、従来、シダ植物の種は、ほとんど形態学的形質の不連続性のみに基づいて認識されてきた。したがって、一つの形態学的種の中に複数の生物学的実態(隠蔽種)が含まれている可能性が高い。そこで、本研究は、rbcL遺伝子の塩基配列を一次キーとして日本産シダ植物の隠蔽種を見出そうというものである。見出された隠蔽種候補については、さらに細胞学的および生態学的観察に基づく比較や人工交配実験による生殖的隔離の有無なども調べることで、異なる生物学的実態(=別種)かどうかを判定する。このような試みを通じて、分子情報を一次キーにした新しいα-分類(種分類)の方法を確立することが本研究のねらいである。本研究では、シマオオタニワタリ類、シロヤマシダ類、シケシダ類、ゼンマイ類、ミゾシダ、スジヒトツバ、コブランなどを系統学的に離れた様々なシダ植物群を材料として、rbcL遺伝子の塩基配列の変異を調べ、rbcLが異なるタイプ間で外部形態、染色体数、生育環境などにも分化が見られないか、および人工交配実験化で交配可能かどうかを調べてきた。そして、多くの例でこれらの間には密接な関係があることを明らかにできた。すなわち、rbcL遺伝子の塩基配列が大きく異なる形態種内タイプ間では、交配しても雑種さえ形成されず、生育環境など生態学的地位も明瞭に分化した別の生物学的種として自然界に存在することが多いことを明らかにすることができた。得られたデータを総合して、シダ植物においてはrbcL遺伝子の塩基配列変異に着目すると、形態では明確な不連続性は認められなくても、互いに生殖的隔離があって遺伝的にも分化しており、生態学的にも分化が見られる離散群(=生物学的種)を効率よく探索できると結論した。今年度は、多くの日本産シダ植物種についてrbcL遺伝子の塩基配列を決定し、それぞれの形態学同一種内にどのくらい変異があるかをおおまかに調べた。その結果、一つの形態学的種の中にrbcLの3-5塩基以上の配列の違いが見出されたミゾシダとナチシケシダ類について、さらに多くの地点(10-30産地)から植物材料を集めてrbcLの塩基配列決定、あるいは増殖したrbcL断片のSSCP解析を行った。そして、rbcLのタイプごとに地理的分布域や形態学的差異、生態学的差異がないかを調べた。さらに、rbcLとは完全に独立な分子情報であるアロザイム多型を用いた解析も行って、異なるrbcLタイプ間で核遺伝子レベルの遺伝的分子が見られるかどうかも調べた。さらにここのrbcLタイプが特定のサイトタイプと対応していないかを明らかにするために体細胞分裂時の染色体を観察した。ミゾシダについてはrbcLが4-6塩基異なる2群(熱海型と立山型)が見出され、染色体数はすべて2n=72で2倍体であることがわかった。人工交配実験の結果は、F1雑種が容易に形成され、またF1雑種も正常な胞子を形成することが観察された。アロザイム解析の結果も多型の見られた複数の遺伝子座で2群間に特に頻度の違いは見られなかった。したがって、ミゾシダの2群の間では生殖的隔離は発達しておらず、遺伝子流動も起きていることがわかる。しかしながら、熱海周辺のこれら2群が近接して生える場所で詳しい生態及び葉形の調査をしてみると、高度が上がるにつれて熱海型から立山型にきれいに移行すること、rbcL型の移行に対応して葉形も細長い形から三角形の葉形に変わることも観察された。

同じ傾向は、日本全国レベルでも観察されている。このことは、ミゾシダの2型の分化が生殖的隔離ではなく、生態的分化に関わる自然選択の分化によって維持されていることを示唆していて興味深い。平成12年度には、平成11年度の予備調査でrbcLに大きな変異が見出された形態種のより詳細なrbcL遺伝子の多型解析と外部形態、生育環境、細胞学的解析、交配実験に力を注いだ。具体的には、シマシマオオタニ類、ゼンマイ類、シケシダ類、シロヤマシダ類、スジヒトツバについて特にrbcLに大きな変異が見出されているので、これらの群の詳細な解析を行った。シマオオタニワタリ類に関しては異所的なもの間の交配実験に力を入れて解析を行った。その結果、rbcLが大きく(15塩基以上)異なるものでは、異所的なものの間でも、F1雑種ができないような生殖的隔離があることが明らかになった。逆にrbcLが似たもの同士は、場所が違っても似た環境に生育しており、それぞれのrbcLタイプが独自の生育環境をもつこともわかった。したがって、これらは生物学的に別種であると結論した。結果は論文にまとめ、アメリカ植物学会誌(Am.J.Bot.)に受理されている。ゼンマイ類には関しては、異なるrbcLタイプ間の交配実験の結果、F1雑種が得られた。そこで、これらについてはF1雑種の稔性を調べるために、長期的に栽培しているところである。シケシダ類とシロヤマシダ類については、細胞学的観察に力を入れてrbcL遺伝子の解析結果と比較する形で研究を行った。その結果、従来、ナチシケシダ、シマシロヤマシダと呼ばれてきたものの中に倍数性とrbcL遺伝子の塩基配列が相関する形で異なる複数の型が見出された。詳しく比較してみたところ、形態や生育環境にも分化がみられることがわかった。シマシロヤマシダの解析結果については論文にまとめ、Int.J.Plant Sci.2001年3月号に掲載予定である。そのほか、スジヒトツバでも、rbcLの塩基配列の異なる2つの型が、形態、生育環境(高度)と対応していることが明らかになった。結果をまとめた論文は、Blumeaに受理されている。シダ植物は複雑な花器官を欠くために形態が単純である。にもかかわらず、従来、シダ植物の種はほとんど形態学的形質の不連続性のみに基づいて認識されてきた。したがって、一つの形態学的種の中に複数の生物学的実体(隠蔽種)が含まれている可能性が高い。そこで、本研究は、rbcL遺伝子の塩基配列を一次キーとして日本産シダ植物の隠蔽種を見出そうというものである。見出された隠蔽種候補については、さらに細胞学的および生態学的観察に基づく比較や人工交配実験による生殖的隔離の有無なども調べることで、異なる生物学的実体(=別種)かどうかを判定する。このような試みを通じて、分子情報を一次キーにした新しいα-分類(種分類)の方法を確立することが本研究のねらいである。これまでの2年間で、シマオオタニワタリ類、シロヤマシダ類、シケシダ類、ゼンマイ類、ミゾシダなどを材料として、rbcL遺伝子の塩基配列の変異を一次キーとして、外部形態、染色体数、生育環境などで分化が見られないか、および人工交配実験下における交配可能性を調べてきた。そして、多くの例でこれらの間には密接な関係があることを明らかにしてきた。すなわち、rbcL遺伝子の塩基配列が大きく異なるものは、交配しても子孫を残せず、生育環境など生態学的地位も分化した別の生物学的種として自然界に存在することが多いことを明らかにすることができた。
２次元複素双曲三角群の離散性に関する研究

2次元複素双曲空間に等長変換群として作用する(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群を考察し、複素双曲版Jorgensenの不等式、および三角関数のディオファンタス方程式に関するConway-Joneの結果などを用いて非離散的な(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群の新しいリストを得た。特にn>21の時はすべて非離散的になることを示した。また10個の離散的な(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群を見出した。離散群の研究において離散性条件、離散群の例を見つけ出すことは重要である。2次元複素双曲空間に作用する等長変換群PU(1,2;C)の部分群のうち特に3つの複素鏡映写像により生成される複素双曲三角群の離散性をしらべた.実双曲空間に作用する三角群についてはよく知られている.実双曲三角形は双曲三角形のつくる内角によりこの群は決定されるが複素双曲三角群の場合には内角だけでは三角群を決定することはできず自由度がある。二つの「辺」の交角がπ/p, π/q, π/rとなる複素双曲三角形のそれぞれの「辺-の複素鏡映写像から生成されるPU(1,2;C)の部分群を(p, q, r)型の複素双曲三角群と言う.(p, q, r)型の複素双曲三角群は(共役をのぞいて)1-パラメータの族をなすことが分かる。特別に決めた元の位数nを決めるごとにこのパラメータの値が一つ対応する。この群を(p, q, r ; n)型の複素双曲三角群という。regular ellipticな元に対する複素双曲版Jorgensenの不等式を用いて(p, q, r ; n)型の複素双曲三角群について考察し、離散群になるための条件を示し具体的に離散群、非離散群の例を与えた。また今までに知られている離散的な複素双曲三角群について表にまとめた。これらの結果は、アメリカ数学会の雑誌に発表した。特に(n, n, ∞; k)型の群について詳しく研究し離散的かどうかを判定しそれをリストにまとめた。nが29以上のときは全て離散的ではないことは既に示した(Canadian Mathematical Bulletinに掲載確定)。この結果のnを22まで下げることができた。この内容は新たな研究論文として発表の予定である。2次元複素双曲空間に作用する等長変換群PU(1,2;C)の部分群のうち特に3つの複素鏡映写像により生成される複素双曲三角群をしらべた。実総局空間に作用する三角群についてはよく知られている。実双曲三角群は双曲三角形のつくる内角によりこの群は決定されるが複素双曲三角群の場合には内角だけでは三角群を決定することはできず自由度がある二つの「辺」の交角がπ/p,π/q,π/rとなる複素双曲三角形のそれぞれの「辺」複素鏡映写像から生成されるPU(1,2;C)の部分群を(p,q,r)型の複素双曲三角群と言う。(p,q,r)型の複素双曲三角群は(共役をのぞいて)1-パラメータの族をなすことが分かる。特別に決めた元の位数kを決めるごとにこのパラメータの値が一つ対応する。この群を(p,q,r;k)型の複素双曲三角群という。特に(n,n,∞;k)型の群について詳しく研究した。PU(1,2;C)の楕円型の元に関するJorgensenの不等式の複素双曲版を作りそれを用いてnが22以上のときは全て離散的ではないことを示した。またConway-Jonesのディオファンタス方程式に関する結果を用いていくつかの群が離散的なことを示した。離散性を示すには代数的な方法と基本領域を構成する方法が考えられるが2次元複素双曲空間では「辺」に相当するものが非常に複雑なため組合せ的な方法により基本領域の候補をつくりそれが基本領域になることを示すことになるが今のところ特別な場合以外は良い方法が見つかっていないがいくつかの例については調べることができた。2次元複素双曲空間に等長変換群として作用するPU(1,2;C)の部分群の離散性を調べ離散的な群を新たに見出すことが目的であった。特にcomplex geodesicを固定するcomplexinvolution 3つにより生成される(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群の離散性を調べた。楕円型の元を含む群についての複素双曲版Jorgensenの不等式を用いてあらたに36個の非離散的な群を見出した。

また特別な元のtraceを詳細に調べ三角関数のディオファンタス方程式に関するConwayーJonesの結果などを用いることにより6個の非離散的な群を見出した。(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群の部分群としてFuchs群を含むようなものを見出しえていないのでこの研究に2元生成のFuchs群の結果を応用して離散性を調べる方法は応用できてはいない。一般の(p,q,r,;k)型の複素双曲三角群の生成元の3つの変形(群の生成元の取り換え)を行い既知の群との関連をしらべ変形していく様子を図で表したところlatticeの場合とそうでない場合には大きな違いが見出されたがその理由については今のところ不明である。素数の個数評価と同様な手法で軌道の点の数を評価することにより群の解析を行ったが新しい結果は見出しえていない。いくつかの群についてのArithmetic性についてはMostowらの結果を用いて調べることができた。保型関数との関連については今のところはっきりした関連のある結果を得ることはできなかった。個々の群の離散性を1個ずつ調べる以外に方法が見つかっていないのが現状である。また(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群の場合では代数的な方法によって見出した離散部分群以外に新しい離散部分群は見つかっていない。2次元複素双曲空間に等長変換群として作用するPU(1,2;C)の離散部分群を見つけだすことが目標であり、本研究では特に離散的な複素双曲三角群を見つけだすことが目的である。まず(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群の離散性についての研究をおこなった。以前複素双曲版のJorgensenの不等式と3つの生成元の積に関する性質により、n>29についてはすべて非離散的であることを示した。この結果を改良するために、私たちが開発してきた複素双曲版(特にregular ellipticな元を含む群についての)Jorgensenの不等式を用いることにより、n>21の場合はすべて非離散的な群になることを示すことができた。Jorgensenの不等式以外の別の統一した方法も探ってきたが今のところ見出すことができていない。複素双曲三角群を個々に調べていくという方法により手探りで離散性の判定を行っているのが現状であるが、Conway-Jonesの三角関数についてのディオファンタス方程式に関する定理を応用し、無限位数を持つ特別なregular ellipticな元を見つけ、このことによりいくつかの非離散的な部分群を散発的には見つけることができた。また対象とする複素双曲三角群が算術的かどうかを調べるという代数的な方法により離散的な群をいくつか見出すことができた。実双曲空間の場合と比べて複素双曲空間の全測地的な部分空間の交わり方は複雑であり基本領域の形状を議論するのはやさしくないが条件をつけることにより少しずつ状況が明らかになってきた。非離散性を判定する方法の精密化のための計算が複雑すぎて計算に困難をきたしていること。Gauss和をConway-Jonesの結果の代わりに用いるには複雑すぎること。基本領域の候補を見出すのがかなり複雑であることなどが理由である。25年度が最終年度であるため、記入しない。(n,n,infinity;k)型の複素双曲三角群がn>29の時,非離散的であるという以前の結果をn>21にまで改良できた。しかしこれをn>17にまで改良できるのではという予想については未解決である。(n,n,infinity;
イギリスと日本の政治参加に関する研究

研究機関中に日本側の研究者二人がイギリスへ行って、イギリス研究者と一緒にワークショップを開いて、意見交換した。Patrick SeydとPaul Whiteleyはヨーロッパの党員研究の最前線の研究者で、大変勉強になった。第二年にイギリスの研究者を日本に来て、ワークショップを実施した。日本公共選択学会に発表してもらった。自民党の代議士と民主党の代議士を面接したりして、講演会活動に参加した。日本政治の特徴だけではなく、イギリスとの共通点を発見した。第三年に研究業績をまとめた。イギリスにおける選挙活動の多い、高度参加者の分析もできたし、日本の1996年総選挙における投票率の分析もできた。研究は日本とイギリスからはじめたが、後で多くなった。日本と似ている小選挙区制と比例代表制を組む並立制を採択しているイタリアも分析して、日本・イギリス・インド・カナダの研究もできた。イギリスは小選挙区制の代表的な国で、日本は中選挙区制の代表的な国で、カナダとインドは小選挙区制の例外的な国とされてきたが、共通点を多く発見した。均衡状態はどこでもM+1に近いと思われる。方法論としては、統計学分析で終わらずに、物理のカオス理論に使っているリターンマップも、シミュレーションも利用できた。主の結論としては、ひとつ、政党から提供している選択肢が有権者の政治活動に影響を及ばすこと。そして、生態的な分析と動態的な分析が違う結果を生むことであった。特に物理の「動態的均衡状態」が社会科学に適用できることを実感した。本年度は、研究計画に従って、政治参加についての先行研究に関する文献及び資料を集め整理し、コンピュータにデータなどを入力した。イギリス側の共同研究者であるSeyd教授とWhiteley教授が既に実施した党員へのアンケート(英文)を日本語に訳して、日本の政治実態に合わせる作業を行った。また、日本・イギリスだけでなく欧米諸外国の政治参加についてのデータも、大量に入手した。これらの研究活動に加え、本研究に興味をもつ大学院生たちとも二週間に一回程度勉強会を行い、研究を深化させた。研究調査のために、8月には新潟へ行って、地方新聞・自民党県連、民主党県連・社会党県連に対して面接を行った。そこから得た知見に基づいて、自民党本部との連絡・交渉を始めた。10月には、研究代表者であるリードと研究分担者である横山教授は、イギリスへ行ってSeyd・Whiteley両教授と一緒に三日間のワークショップを行った。このワークショップによって、基本的にイギリス側の「党員へのアンケート調査」に関するの長い経験と進んだ技術を勉強した。日本で同様の「党員へのアンケート調査」を実施するための不可欠な知識を得た。さらに2001年度の研究計画についても打ち合わせた。本年度の研究成果としては、データ解析を行って投票率についての論文を二つ作成した。そして、副産物として、別紙の通り、いくつか他の論文を作成した。研究は順調に進んでいると思われる。5月にイギリスの二人の先生を招いて、(一人は別の予算で)研究者四人(リード・横山・Seyd・Whiteley)は党員研究のワークショップを二回実施しました。そして、5月13日に公共選択各界に特別研究会を開いて、イギリスの党員研究の報告をしてもらいました。日本の国会議員(与党一人・野党一人)に合わせて、情報交換した。選挙運動の現場も見学しました。ワークショップを通じて、色々な具体的な教訓を頂いきました。厳しい指摘もありました。アンケート調査を先生二人だけで実施するのはなかなか難しいことが解りました。日本政治のタイミングも党員研究に難しいことを踏まえて、アンケート調査を延期して、平行している研究を優先しることに決めました。2000年6月総選挙における各候補者の広報を集めるために、各都道府県の選挙管理委員会にお願いして、回答率100パーセントで、広報を全部集めました。

この広報を整理して、分析できるような設備・ソフトを購入しました。日本における並立制の二つの総選挙を分析する英文の本をほぼ完成しました。歴史的な背景と統計学的な分析に加えて、都道府県七つの事例研究で、16章から編成されています。事例研究は大学院生(日本人3名、外国人4名)を動員して実施しています。今年4月までに出版社に送る予定です。比較をよりよくできるように、イギリスの選挙研究で有名な15冊全集を購入して、現時点で12冊めに入りました。今年データの整理が中心となった。データ入力が大分進んで、小選挙区の国(イギリス・インド・カナダ)と小選挙区制と比例代表制を組む並立制と併用制の国(ドイツ・イタリア・日本)の選挙区別データがそろった。日本のデータは選挙区別の時系列データがほぼ完成して、地盤別のデータもできた。知事選挙・参院選挙のデータにも始めた。朝日新聞のCD-ROMから、選挙区別・選挙別のデータベースが完成した。各選挙・選挙区についての新聞記事が検索できるようになっている。それに、最新の統計分析ソフトを手に入れた。分析の準備ができた。イギリスの研究者との連携が続いている。アメリカ政治学会で将来の共同研究について意見交換した。後シミュレーションを始めた。アルバイトの学生の力を借りて、選挙のシミュレーションを作って、論文を作成中である。これをデータ分析と両立して、選挙制度の研究を進めようと思っている。学部の自然科学系の先生とアメリカの研究者と連携をとって、シミュレーションの共同研究を進めている。この三年間のいろいろの研究をまとめて、日本の1996年・2000年総選挙、並立制による初めての選挙、についての本を書いた。現在Routledge出版会に申請している。パート1は1993年総選挙から2000年総選挙までの政治の出来事の歴史的な分析。パート2は七つの都道府県の事例研究。パート3は統計学的な分析という構成である。ある程度書き直す必要が出るであろうが、来年出版できると思う。
体形の進化の至近メカニズムの解明と生態学的意義

本研究計画は体形と進化に焦点を当てたものであり、オオツノコクヌストモドキを使用して、以下の研究を展開した。最初にオオツノコクヌストモドキにおいて体系の変化がどのように個体の利益に影響するか調査した。また体形の変化がどのようなメカニズムで制御されるかを分子学的手法で調べた。最後に、これらデータを総合的に議論し、体形の進化を明らかにした。これら結果の一部は専門の国際誌に掲載されている。本研究計画の大きな目的は以下である。生物体の構造や形は、複数形質が適応的に複合したものであり、いくつかの遺伝子で巧妙に制御されている。これまでその至近メカニズムに注目が集まり、体形の多様な進化とその適応的意義に焦点が当たっていない。本研究では、モデル甲虫を用い、実験的な選択によって生じる体形の進化と個体形質への影響を調べる。実験結果から、分子生物学的・量的遺伝学的知見を取り込んだ生態学的手法を駆使し、表現型から遺伝子レベルまでの情報を抽出し、複数形質の統合によって形成される体形の適応的意義を探る。これまでの成果として、モデル甲虫として有用なオオツノコクヌストモドキを使用して、以下の研究展開をした。最初に生理学的研究から、体形の変化があるホルモン物質によって左右されることを特定した。またその変化によって、本種の行動が大きく変化することがわかった。その行動を具体的に上げると、闘争行動、分散行動、繁殖行動と歩行活動である。これら行動形質は本種の適応度に大きく寄与するものである。従って、体形は極めて強い選択を受けており、その結果、より適応度が高い体形に維持されていることが考えられる。また量的遺伝学的解析から、本種の体形には遺伝的な基盤があり、また幼虫時の発育条件で投資配分も変化することがわかった。これら結果は国内外の学会等で高い評価を受け、一部は専門の国際誌に掲載されている。以上の結果を踏まえて、現在ではオオツノで体形制御に関する候補遺伝子のホモログ遺伝子を探索している。探索した遺伝子の塩基配列の違いをシークエンス解析により明らかにする予定である。有意なアミノ酸配列が検出された遺伝子において、RNA干渉法を行い、体形の形成に関与するかを調査予定でもある。探索した遺伝子の塩基配列の違いをシークエンス解析により明らかにしており、有意なアミノ酸配列が検出された遺伝子において、RNA干渉法を行い、体形の形成に関与するか調査を行いつつある。

以上の結果を踏まえて、今年度は、オオツノで体形制御に関する候補遺伝子のホモログ遺伝子を探索した。探索した遺伝子の塩基配列の違いをシークエンス解析により明らかにでき、有意なアミノ酸配列が検出された遺伝子において、RNA干渉法を行い、体形の形成に関与するか調査を行い、体型に関与する遺伝子を特定できた。本研究計画は体形と進化に焦点を当てたものであり、オオツノコクヌストモドキを使用して、以下の研究を展開した。最初にオオツノコクヌストモドキにおいて体系の変化がどのように個体の利益に影響するか調査した。また体形の変化がどのようなメカニズムで制御されるかを分子学的手法で調べた。最後に、これらデータを総合的に議論し、体形の進化を明らかにした。これら結果の一部は専門の国際誌に掲載されている。上記に記したように、表現型及び遺伝子に関する体形のデータは蓄積された。これは、当初の計画よりも進むペースが早い。さらに、Gene Bank検索等を用いて、体節や四肢形成に関係する遺伝子のホモログ遺伝子をオオツノで探索することに着手している。そしてオオツノからmRNA抽出およびcDNA作製し、オオツノで機能するそれぞれの遺伝子用のPCR primer作製しており、候補遺伝子も絞れてきた。候補遺伝子について、RNA干渉法(RNAi)を行い、体形の形成に関与するかを調査できた。甲虫類ではlarval RNAi(幼虫体への二本鎖RNAのインジェクションによるRNAi法)が極めて有効である(伊藤ら2010, Tomoyasu et al. 2009)。クローニングした遺伝子についてlarval RNAi法を用い、体形形成に関与する遺伝子のスクリーニングが成功し、一部の結果を学会等で発表している。従って、来年度以降も計画に支障がなく、研究計画を進めることができる基礎生物学・生態・環境今後は、昨年度と同様に、遺伝子解析を積極的に行うと同時に、すでに確立した体形が異なる系統を使用し、体形の進化とオスの繁殖や生態がどのように影響し合うかを調べる。具体的には、神経線維の染色や脳内の神経伝達物質の測定など神経生理学的手法を使用し、体形変化による脳内の神経回路の修飾を調べる。また、飛翔能力、歩行活動や射精行動など、オスの適応度に関わる形質を網羅的に調べる。これら形質の測定法はすでに確立している。得られたデータから、表現型から内分泌・神経生理という複数レベルで、体形とオスの繁殖や生態の進化的な関係を明らかにする。得られた実験データから、体形の変化とオスの適応度に関わる形質がどのようにリンクしているかが明らかになる。来年度は今年度の実験を引き続き行うとともに、得られた実験データの解析を行い、体形の進化の適応的意義と至近メカニズムを総合的に議論した上で、学会での成果発表及び一般科学学術誌に投稿を行う。上記に記したように、表現型及び遺伝子に関する体形のデータは蓄積されつつある。そしてオオツノからmRNA抽出およびcDNA
cDNAマイクロアレイを用いた鼻副鼻腔線維芽細胞活性化分子機構の解明

上気道の慢性炎症性疾患(たとえば慢性副鼻腔炎、アレルギー性鼻炎など)においては、線維化病変はみられにくい。一方好酸球の浸潤はきたしやすい。この病態が線維芽細胞の特殊性から、ある程度説明できないかを探究することが、目的であった。鼻線維芽細胞は、線維化に誘導する上で最も重要な因子であるTGF-βで刺激しても筋線維芽細胞に変換されないことがわかった。今回のマイクロアレイの解析から、その理由は、Rho(Ras homology)mRNAの上昇がみられず、肺線維芽細胞ではその上昇が確認された。またTGF-βで刺激すると肺線維芽細胞では、Smad2,3,4が細胞質から核に移動したが、鼻線維芽細胞では、Smad3のみが移動した。鼻線維芽細胞において、このSmad分子の移動の違いも筋線維芽細胞への変換されない理由の一つである可能性が示唆された。また鼻線維芽細胞は、LPSに直接反応し種々のサイトカイン・ケモカインを産生するが、肺線維芽細胞は反応しない。さらに鼻線維芽細胞はTLR2,3,4,5のリガンドに反応しRANTESを産生することがわかった。TLR2,3,4,5イガンドとIL-4で線維芽細胞を刺激すると、MCP-4,TARCが相乗的に産生されることがわかった。これら相乗的産生には、NF-κBとSTAT6が深く関与していることが、これまでのマイクロアレイの解析から示唆されている。これまでの解析から鼻線維芽細胞は自然免疫に深く関与していること、線維化病変は形成されにくい可能性があることが分り、またそれに関与する細胞内分子の解明がすすんだ。実験1:線維芽細胞を、上気道(健常な副鼻腔粘膜、炎症性産物である鼻茸)と下気道(健常肺、線維化肺)より単離した。実験に使用するまで凍結保存した。実験は、上気道の線維芽細胞と下気道の線維芽細胞細胞を同時にTGF-β1にて24時間刺激と、72時間刺激を行った、刺激後線維芽細胞を凍結保存した。線維芽細胞は第3継代から第10継代を用いた。その後、RNeasy kitを用いRNAを抽出・精製した。精製したRNAをRNAポリメラーゼを用いて試験管内増幅した。また比較する2種類の組み合わせのRNAを各々Cy-3およびCy-5蛍光色素をラベルとしてcDNA合成反応により標識プローブを作製した。さらに、蛍光標識した2種類のcDNAプローブを同時、競合的に2万5千種のヒト遺伝子がスポットされたマイクロアレイ・スライドとハイブリダイゼーションさせた。現在数理統計的解析を行うところであり、統計的結果は出ていない。しかし、蛍光色素による遺伝子のスポットは、上気道の線維芽細胞と下気道の線維芽細胞で違いが見られ、上気道と下気道の線維芽細胞には、かなりの性質の違いがあると予想される。これら気道線維芽細胞のheterogeneityは気道慢性疾患病態形成に重要な役割を果たしていると考えられる。実験2:線維芽細胞を培養し、TGF-β1で刺激した。刺激後1時間でPLP固定し、免疫組織学的にSmad2,3,4の局在を調べると、下気道線維芽細胞は、刺激前に細胞質に局在していたSmad2,3,4はすべて刺激後核に移行していた。一方、上気道の線維芽細胞は、刺激後Smad3のみ核に移行し、Smad2,4の刺激による核への移行はみられなかった。Smad分子の移行にも上気道と下気道の線維芽細胞にheterogeneityが存在することがわかった。培養線維芽

細胞をToll like receptor ligandsを用い刺激して、刺激後のケモカイン産生を観察している。TLR2 ligandsとしてlipotaichoic acid、Pam3CSK4、Peptidoglycan、Zymosanを、TLR3 ligandsとしてpoly(I : C)を、TLR4 ligandsとしてTLPSを、TLR5 ligandsとしてFlagellinを、TTLR7/8 ligandsとしてsingle stranded PolyUを、TLR9 ligandsとしてE.coli DNAを使用している。鼻茸線維芽細胞を用い、TLR2,3,4,5 ligandsとIL-4の共刺激を行うと好酸球の遊走因子であるMCP-4やTh2リンパ球の遊走因子であるTARCの産生が時間依存的に観察された。鼻・副鼻腔線維芽細胞は、自然免疫において重要な役割を果たし、IL-4の刺激も加わると、好酸球性炎症へと導びく機能を持っていると考えられる。TNF-αとIL-4で刺激した線維芽細胞を、さらにTLR3 ligandのpoly(I : C)での刺激を加えると、あるケモカインの相乗的産生がみられ、どのような機構で相乗効果が生まれるか検討している。Poly(I : C)が、TLR3のみを刺激しているのかどうか、線維芽細胞の細胞内に入るのか、入るとすれば、どのように入るのか、入ってRIG-1、MDA5など細胞内の分子によってpoly(I : C)の刺激が伝達されることが、ケモカイン産生に重要な役割をはたしているか、を検討している。培養線維芽細胞をToll like receptor ligands、IL-1、TNF-αを用い刺激して、刺激後のケモカイン産生を観察している。TLR2 ligandsとしてlipotaichoic acid、Pam3CSK4、Peptidoglycan、Zymosanを、TLR3 ligandsとしてpoly(I:C)を、TLR4 ligandsとしてLPSを、TLR5 ligandsとしてFlagellinを、TLR7/8ligandsとしてsingle stranded PolyUを、TLR9 ligandsとしてE..coli DNAを使用している。さらにTh2サイトカインであるIL-4、IL-13を刺激に加え、サイトカイン・ケモカイン産生を検討している。鼻線維芽細胞は、TLR2 ligands,TLR3 ligand,TLR4 ligand,TLR5 ligandの刺激に対して反応し、RANTES, MCP-4を産生した。またTLR24ligandsとIL-4あるいはIL-13で刺激するとMCP-4とTARCの相乗的産生がみられた。またTLR24とIFN-γで刺激するとRANTESの相乗的産生がみられた。さらにTLR3 ligand,TNF-α,IL-4あるいはIL-13で刺激するとTARCの過剰産生が誘導された。これら相乗的産生が誘導されるのに、どのような分子が重要な役割を果たしているのか現在検討中である。これまでの論文から推察される重要な分子としては、NF-κBとSTAT6が上げられるが、さらに詳細な検討を必要とする。