hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジア宗教絵画の自然表現に関する研究

古代東アジアの宗教絵画において、表現技法や画面を構成するモチーフについてきわめて多様な表現が確認される。しかし、その中で日本の宗教絵画が中国や朝鮮のそれらと顕著な違いを見せているのが画中の自然表現である。本研究では、この問題について各地各時代の作例を具体的に検証し、その実際を詳らかにしようとしてきた。その結果として以下の点が明らかになった。1東アジア宗教絵画の画中に、具体的であれ抽象的であれ、山水表現を描きこむことは中国唐代にその方法が確立し、自然表現がかなり重視されていた。しかし、その強い影響下にあった12世紀以前の朝鮮絵画がいかなる状況だったかは作例がほとんど残っていないため状況は把握し得ない。2日本では奈良時代から唐代絵画の表面を模倣していたが、平安時代には宗教的モチーフと山水風景との関係づけの点で中国とは本質的に異なる方向に向って行った。日本独自の自然観や表現方法は12世紀から13世紀に顕著になった。3そうした中で、自然表現を最も多用する説話画が唐代絵画と変わらぬ表現志向をめざしていたのに対して、阿弥陀来迎図はきわめて独特な発想や価値観で山水表現を画中にとりこんでいたことが明らかになった。以上の知見は、これまで具体的な検証をされずにきた東アジア絵画史上きわめて重要な問題を初めて明瞭にしたことで充分な成果をあげ得たものである。また、今後の課題としては中国の宗教絵画における自然表現の意義づけをより明らかにすることがあげられる。なお本研究において、美術史の個人研究では初めて画像処理技術をフルに活かして大きな成果をあげた点も特筆される。今年度は、まず当該研究に関わる基礎資料の収集につとめた。既存の写真資料の整理分析を行い、それらの画像データとしての入力加工を行った。次に、研究においてきわめて重要な意味を持つ仏教絵画数点を京都国立博物館等で数回にわたり調査し、その結果得られた情報を整理検討しつつある。上記の作業の結果、現時点で明確になった問題として、中世日本の仏教絵画における山水花木描写の重要性があげられる。それらは、仏教説話や僧伝などの単なる背景として描かれているのではなく、画面全体がになわされている宗教的機能を最もよく果たすモティーフにほかならない。このことは、奈良時代から鎌倉時代にかけての日本の仏教絵画の自然表現の変遷を検証し、さらに同種のモティーフを唐宋や高麗の仏教絵画に求めて比較検討した結果得られた知見である。こうした点は、研究の申請に当たって予想したことではあるが、実際に個別の作例を丹念に検討した結果、さらに多くの付随する問題が存在することをも知らしめてくれた。それらの問題を次年度に検討するために、今後は文献資料やテキストの分析、さらに種々の事情で調査が遅れている作例の調査を重ね、より問題を掘り下げると同時に、垂迹画や山水画など他のジャンルにも視野を広げて研究を進めていきたいと考えている。また、技術的な問題としては写真資料のコンピュータ上における画像処理をさらに試み、美術史研究における情報処理技術の実用化を進めていきたい。古代東アジアの宗教絵画において、地域時代を超えて共通するものは尊像の儀軌図像だけでしかなく、表現技法や画面を構成するモチーフについてはきわめて多様な表現が確認される。本研究においては、この問題について各地各時代の作例を具体的に検証し、しの実際を詳からにしようとしてきた。

2日本では奈良時代から唐代絵画の表現を模倣していたが、平安時代には宗教的モチーフと山水風景との関係づけの点で中国とは本質的に異なる方向に向って行った。日本独自の自然観や表現方法は12世紀から13世紀に顕著になった。3そうして中で、自然表現を最も多用する説話画が唐代絵画と変わらぬ表現志向をめざしていたのに対して、阿弥陀来迎図はきわめて独特な発想や価値観で山水表現を画中にとりこんでいたことが明らかになった。以上の知見は、これまで具体的な検証をされずにきた東アジア絵画史上きわめて重要な問題を始めて明瞭にしたことで充分な成果をあげ得たものである。また、今後の課題としては中国の宗教絵画における自然表現の意義づけをより明らかにすることがあげられる。
三次元解析による精子形成障害メカニズムの解明

申請者が考案した"三次元再構築精巣"と"三次元マッピング"という新たな研究ツールと、男性不妊症のヒト精巣と同じ状態になるモデル動物を用いることで、障害が精巣内のどの場所から、どのような変化として始まり、どのように進展していくかを明らかにする。また、三次元再構築精巣に血管および各種マーカー情報をマッピングすることで、精子形成障害の発生と進展に関連する因子を同定する。
デジタルホログラフィーによる原子核乾板像の3次元取り込み

本研究は、顕微鏡下のone-shotで撮影した像から、3次元情報を取り込むことを目的としている。従来の一定間隔で断層映像を複数撮影する方法に比較して高速に取得することが可能になる以外にも、深度方向の位置精度を撮影間隔に依存せずに向上しうる。当初はレーザー光を用いた照明下での取得を試みたが、本年はHg-Xe放電管による高輝度光源を使用した、低NA照明による部分コヒーレント条件下での画像取得を中心に行った。ピエゾ素子による対物レンズ移動を行いながら光軸垂直方向(深さ方向)に0.7μm等の間隔で画像取得を行い、同一の粒子(現像銀)の回折像の変化を追跡した。その結果、像面の正負両方向に±12μm以上に渡って回折像が確認できた。但し本研究のセットアップでは正側と負側の区別ができないため有効な領域は12μmとなるが、エイリアスを認めるならば倍の厚みを得ることができる。回折像を得られる焦点外れの限界は、主には撮像素子のダイナミックレンジによるものと考えられ、高ダイナミックレンジの撮像素子を用いることでこれらは改善可能である。また照明を含む光学系を改良し、最適化することでも回折像を得られる厚みを増やすことができると考えられる。これらの改良を行うことで、本研究の主目的である原子核乾板の読み取りに必要な30μm以上の3次元画像の取得は達成可能であると考えるに至った。また、粒子数が増加し回折像が多数重なり合う状態についても画像を取得し評価を行い、一定の知見を得ているものの、より詳細な解析が必要であることが解った。従来、多数の断層映像を撮影することで原子核乾板の3次元画像を取得していたが、本研究ではコヒーレント光の照明下で3次元情報をone-shotで撮影し、ホログラフィーの手法を用いコンピューター上で3次元映像を再生する。本年はレーザー光源(He-Neレーザー、半導体レーザーλ=650nm)で照明した原子核乾板像(対象銀粒子径<1μm)を顕微鏡用対物レンズ(×100)でCCD撮像素子に結像して撮影する実験を行った。顕微鏡用対物レンズは無収差レンズとして近似できるため、フラウンホーファー回折が発生し焦点外れの回折像がリング状に観測できる。これを計算機によってデコンボリューションすることで、異なった結像面の情報が再生できる目論見であったが、実験結果は、原子核乾板中の銀粒子による回折像よりも途中の光路の乱れにより発生したスペックルパターンが支配的であり、不要な散乱光を無くす対策が極めて重要であることが判明した。一方で、照明光のコヒーレント長が観測対象に対して、不必要に長いために有害なスペックルが発生したと考えられたため、部分コヒーレント照明を用いた実験を試みた。光源にHg-Xe放電管を用い干渉フィルターでλ=550nm付近の光を取り出し、コレクターレンズを用いて近似的に平行光にしたものを照明として使用した。その結果十分なコントラストではないものの、乳剤層中の厚み10数μmに渡って銀粒子回折像を観測することができた。これはレーザー光に比べてスペックルが平均化されるため、そのスケールが銀粒子の回折像と大きく異なり観測の邪魔になりにくくなったためと理解できる。奥行き方向に応じた銀粒子回折像が観測できたことは、より高輝度な光源を必要とするものの、照明光の平行度を上げかつ分光強度を狭帯域化することでコントラストを改善することが見込め、レーザー以外の照明での実現の可能性を示唆する。
高難度選択水酸化反応を触媒する新規遷移金属錯体含有固体触媒の開発

ベンゼンからフェノールを一段階で選択的に酸化することは非常に難しい反応であることが知られいる。本研究課題でこれまでにゼオライト中に電荷補償で存在するNa+イオンを有機カチオンに変換することでベンゼン酸化活性が向上することを見出した。一方で当研究で用いているY型ゼオライトは約1nmの空孔サイズしか有しておらず、錯体の大きさにかなり制限がかかってしまうことが問題としてあった。そこで、層状化合物であるモンモリロナイトを担体とすることで、遷移金属錯体カチオンをイオン交換で容易に導入できることが明らかとなった。遷移金属錯体カチオンの配位子を変えても同様に容易に導入できるため、配位子の二重結合の範囲を大きくすることで、ベンゼンなどの基質の取り込み能力が向上し、ベンゼン酸化活性が向上することが明らかとなった。また、上記の有機カチオン交換ゼオライトを用いた遷移金属錯体触媒を用いることでベンゼン酸化活性が向上したことから、活性中心である遷移金属錯体の周りに疎水場を形成させることが重要であると考えた。そこで、担体を無機担体であるゼオライトから高分子の陽イオン交換樹脂であるナフィオンを担体として用いることで、前述の層状化合物と同様、イオン交換により鉄錯体を導入することができることを見出した。過酸化水素を用いた酸化反応を行うと、ナフィオンを担体とした鉄錯体触媒が、ゼオライトや層状化合物を用いた鉄錯体触媒と比較して、最も高いベンゼン酸化特性を示すことがわかった。ナフィオンの代わりに一般的なイオン交換樹脂を用いても鉄錯体カチオンは容易にイオン交換することができるが、過酸化水素を用いた酸化反応を行うと、イオン交換樹脂自身が酸化され、溶液に溶けてしまうため、固体触媒としては使えないことが明らかとなり、イオン交換樹脂担体としても耐酸化性の高いナフィオン担体が非常に有用であることがわかった。ベンゼンからフェノールへの水酸化反応に代表される有機基質の酸化反応は,有機化学工業分野およびファインケミカル製造にとって非常に重要な反応プロセスの一つである.本研究は,反応活性部位と活性点周辺の環境を考慮して設計した遷移金属錯体内包ゼオライト触媒を調製し,過酸化水素を酸化剤として,その触媒を用いた有機基質の選択的酸化反応を検討するものである.シクロヘキセン酸化活性化能を有する鉄-ビピリジン錯体内包ゼオライト触媒を用いて,水あるいは有機溶媒中,過酸化水素を酸化剤としたベンゼンの酸化反応を検討した.水添加の有無に関わらず,フェノールが選択的に生成した.アセトニトリル溶媒に対する水の添加がベンゼン反応活性に与える影響について検討したところ,水とアセトニトリルの体積比が1:1のときに最大の触媒活性を示した.水,アセトニトリル溶媒それぞれで,ベンゼン,過酸化水素の分散が問題であったが,混合溶媒となることでそれぞれの問題が相殺され,活性点に基質と酸化剤が適度に供給されるようになったことが触媒活性向上の原因であると推察している.今後の方針として,更なる反応活性の向上を目指し,触媒中の反応活性部位である遷移金属錯体の部分を鉄-ビピリジン錯体から他の鉄錯体や銅錯体を導入し,ベンゼン酸化反応に対する触媒活性を検討する.また,担体であるゼオライト中に存在するナトリウムイオンは反応活性部位にも存在し,基質の活性部位への導入や生成物の選択性に影響を与えていると考えられるので,他の金属イオンや有機カチオンとイオン交換することで活性点周辺の環境が触媒活性や生成物の選択性に与える影響について検討を行う予定である.平成28年度の主な計画の「1鉄-ビピリジン錯体内包ゼオライト触媒を用いた過酸化水素を酸化剤としたベンゼン類の酸化反応の反応条件検討」に関して,アセトニトリル溶媒に対する水の添加がベンゼン反応活性に与える影響について検討したところ,水とアセトニトリルの体積比が1:1のときに最大の触媒活性を示した.このときのフェノール選択率は90%以上,基質であるベンゼンの転化率は約10%となり,目標値には及ばないが,クメン法での多段階プロセスの収率に匹敵する値であることがわかった.また,「2鉄錯体内包ゼオライト触媒の触媒活性部位にある鉄錯体の最適化」,「3鉄錯体内包ゼオライト触媒の生成物捕捉部位にあるカチオンの最適化」を検討するための各種鉄錯体内包ゼオライト触媒の調製は順調に進んでおり,ベンゼン類の酸化反応へ展開する間近の状態となっている.以上のように,本申請課題は,当初の目的通りに進展している.本研究では,鉄-ビピリジン錯体内包ゼオライト触媒の電荷補償のために存在するNa+カチオン部分を他の金属カチオンに交換した鉄錯体内包カチオン交換ゼオライト触媒を調製し,活性部位近傍のカチオンがベンゼン酸化活性に与える影響について調査した.水溶媒中で種々のカチオン交換ゼオライト触媒を用いた過酸化水素を酸化剤とするベンゼンの酸化反応を行った.どの触媒を用いても主生成物としてフェノールが生成した.交換したカチオンが1価の金属イオンの場合, Na+よりK+, Cs+の方が, 2価の場合, Mg2+よりCa2+の方が高い活性を示した.この触媒活性の序列は,水和イオン半径の序列と概ね一致していることから,カチオンの水和イオン半径が小さくなると触媒中の反応場が広くなりベンゼン酸化が促進されることが示唆された.また,鉄錯体内包カチオン交換

ゼオライト触媒のカチオン部分をテトラメチルアンモニウム,テトラブチルアンモニウムなどの有機カチオンに交換することで,ベンゼン酸化反応が向上することが明らかとなった.また、鉄-ビピリジン錯体の代わりに,鉄-フェナントロリン錯体や鉄-ターピリジン錯体をゼオライトに内包した触媒を新たに調製し,過酸化水素を酸化剤として環状炭化水素類(シクロヘキサン,シクロヘキセン,ベンゼン)の酸化反応を行ったところ,いずれも対応するアルコール類が選択的に生成することが明らかとなった.上記の検討から,鉄-ターピリジン錯体内包ゼオライト触媒がベンゼン酸化反応に対して最も高い触媒活性とフェノール選択性を示すことが明らかとなった.さらに,もっともπ-電子系の小さいビピリジン配位子を有する鉄錯体内包触媒を基準とすると,比較的広いπ-電子系を持つフェナントロリンやターピリジン配位子を有する触媒では,基質のπ-電子性が高くなるにつれて活性が向上することがわかった.平成29年度の主な計画の「2鉄錯体内包ゼオライト触媒の触媒活性部位にある鉄錯体の最適化」に関して,鉄-ビピリジン錯体の代わりに鉄-フェナントロリン錯体や鉄-ターピリジン錯体をゼオライトに内包した触媒を調製し,ベンゼンの酸化反応を行ったところ,鉄-ターピリジン錯体を内包した触媒が触媒活性やフェノール選択性が最も高くなることを明らかにしている.また,これらの触媒を用いて「4ベンゼン以外の基質を用いた酸化反応」として,ベンゼンと同様な六員環炭化水素類のシクロヘキサンとシクロヘキセンの酸化反応を実施し,配位子と基質との関係性について検討を行った.また,「3鉄錯体内包ゼオライト触媒の生成物捕捉部位にあるカチオンの最適化」に関して,鉄-ビピリジン錯体内包ゼオライト触媒の電荷補償のために存在するNa+カチオン部分を他の金属カチオンや有機カチオンに交換した鉄錯体内包カチオン交換ゼオライト触媒を調製し,活性部位近傍のカチオンがベンゼン酸化活性に与える影響について調査した.水溶媒中でベンゼン酸化反応を行ったところ,アルカリ金属およびアルカリ土類金属イオンに交換した触媒では,各金属イオンに水が配位し,水和イオン半径が小さいほどベンゼン酸化活性が高くなることがわかった.また,有機カチオンに交換することでベンゼン酸化活性が向上した.有機カチオン導入による疎水場の形成が活性向上の原因であると考えている.以上のように,本申請課題は,当初の目的通りに進展している.ベンゼンからフェノールを一段階で選択的に酸化することは非常に難しい反応であることが知られいる。本研究課題でこれまでにゼオライト中に電荷補償で存在するNa+イオンを有機カチオンに変換することでベンゼン酸化活性が向上することを見出した。一方で当研究で用いているY型ゼオライトは約1nmの空孔サイズしか有しておらず、錯体の大きさにかなり制限がかかってしまうことが問題としてあった。そこで、層状化合物であるモンモリロナイトを担体とすることで、遷移金属錯体カチオンをイオン交換で容易に導入できることが明らかとなった。遷移金属錯体カチオンの配位子を変えても同様に容易に導入できるため、配位子の二重結合の範囲を大きくすることで、ベンゼンなどの基質の取り込み能力が向上し、ベンゼン酸化活性が向上することが明らかとなった。また、上記の有機カチオン交換ゼオライトを用いた遷移金属錯体触媒を用いることでベンゼン酸化活性が向上したことから、活性中心である遷移金属錯体の周りに疎水場を形成させることが重要であると考えた。
先天性角化症における既知遺伝子の変異解析と新規原因遺伝子の同定に関する研究

先天性角化症や表皮水疸症の患者についてPCR法、DDGE法、ダイレクトシークエンス法を用いて遺伝子変異解析を行い、いくつかの結果を報告した。一部の疾患においては、臨床的重症度と遺伝子変異の種類・部位との相関についての所見を見出すことができた.先天性角化症や表皮水疸症の患者についてPCR法、DDGE法、ダイレクトシークエンス法を用いて遺伝子変異解析を行い、いくつかの結果を報告した。一部の疾患においては、臨床的重症度と遺伝子変異の種類・部位との相関についての所見を見出すことができた.
プログラミングにおけるコードリーディング学習環境の構築とその効果の実践的調査

[30-1]本研究のコードリーディング支援システム(LEPA)が視覚化する三つの領域のうち,プログラムの処理対象となる論理的データ構造の領域(対象世界)に引き続き着目した。学習者が対象世界の観察を通じて得ている情報を明らかにすべく,LEPAによる視覚化を手がかりにコーディング課題に取り組ませるという形態で実践授業を実施した。この実践から得られた知見を元に,学習者自身が作成したプログラムを教師の意図に基づいて視覚化するシステムを構築した(雑誌論文1: ICCE2018)。[30-2]平成29年度および[30-1]の研究成果から得られた対象世界の視覚化方法を応用し,ポインタを学習するための学習支援システムを構築して,システムの学習効果を評価した(雑誌論文2: ICCE2018)。ただし,学習効果の評価対象は本研究で当初から想定されていた文科系学生ではなく,理科系学生とした。文科系学生のプログラミングの授業では,ポインタの学習が授業範囲外となっていたためである。研究期間中のこれまでの研究から,ある一定の学習者は,対象世界の挙動の観察からコードリーディングに関する十分な知見を得られていないことが分かっている。本研究では平成29年度から,対象世界の視覚化を拡張してこの問題への対処を試みてきた。このため,コードリーディング環境全体を扱う統合システムの構築には遅れが生じている。そこで本研究では研究期間を延長し,システム構築と評価の完遂を目指す。今年度の研究成果([30-1],[30-2])は双方とも,コンピュータを利用した教育に関する歴史ある国際会議であるInternational Conference on Computers in Education 2018(ICCE2018)に採択されており,国際的に高い評価が得られたと考えられる。しかし,当初の計画であるコードリーディング学習の関する研究の遂行に寄与する範囲は限定的である。学習者はLEPAによる対象世界の視覚化から得られた情報を元にコードリーディング学習を進めるが,その学習によって理解した内容を外化させたものを評価分析すると,視覚化から十分な理解が得られていないことが伺える。そのため今年度は,対象世界の描画を改善して円滑なコードリーディング学習ができることを目指して研究を進めた。しかし,これまでの成果を統合したシステム全体の構築までには到達できていない。よって,高い評価の得られた成果がある一方で研究の当初計画の全体的な観点からは遅れが生じていることから,本研究課題の進捗状況はやや遅れていると自己評価する。平成30年度までの研究成果をLEPAに盛り込み,実授業に投入可能なコードリーディング支援システムの構築を目指す。これまでの研究からは,学習者の理解の躓きが想定以上に初歩的な学習内容であることが分かってきている。これには,本学のカリキュラムが変更されて情報系の基礎科目が大幅に削減されたことも影響していると考えている。授業投入にあたっては実践授業の内容をより精細化するとともに,システムの完成度を高めて学習者への支援を改善することが必要と考えられる。今年度も継続してシステムの改善を進め,コードリーディング学習から外化された情報の統計的分析方法の検討や,より規模の小さい授業への導入を検討する。[28-1]本研究で構築するコードリーディング支援システムは、コードリーディングの対象となるプログラム、プログラムの処理対象となる論理的データ構造(対象世界)、プログラムコードが実現する対象世界への操作の系列(操作系列)の三つの視覚化領域からなる。学習者はプログラムコードの各ステートメントの実行によって対象世界に生じる変化の様子を観察し、そこから得られた知見を元に操作系列をグループ構造にまとめる作業を通じてコードリーディング学習を行う。これまでの実践では、対象世界の視覚化方針が教師の意図に沿わない事例が散見されており、こうした場合に対象世界の観察から得られる知見が不十分と思われる学習者が見られていた。本研究ではこうした問題に対処すべく、対象世界の描画に教師の意図を反映できるシステムであるTEDViTを構築し、実際に授業に導入してTEDViTを評価した(雑誌論文1: International Conference on Computers in Education 2016 (ICCE2016))。[28-2]これまでに構築してきたコードリーディング支援システムLEPAを実際の授業に導入し、学習者のコードリーディングの様子を観察・記録した。記録の分析から、コードリーディング学習の成果を学習者が外化したものである操作系列のグループ構造は、授業回が早期の場合には単調であったり誤りが含まれていたのに対し、授業回が末期の場合には詳細な構造が作成されるようになることが明らかになった。このことは、学習者のコードリーディング能力と操作系列のグループ構造の精密さに正の相関があることを示唆している。本研究はコードリーディング学習とプログラミング能力向上の間にある相関性を明らかにすることを目的としている。本研究ではコードリーディング学習の円滑な遂行、学習者による学習成果の外化、教師による外化された学習成果の確認のため、コードリーディング支援システムであるLEPAを授業に導入している。本システムが提供するプログラムのふるまいの視覚化は、コードリーディング学習の円滑な遂行に支障となる恐れが見られたため、教師の意図を反映した視覚化を実現するシステムであるTEDViTを構築し、実授業にてその効果を評価した(研究成果28-1)。この成果はコンピュータ利用教育に関する歴史ある大規模な国際会議であるInternational Conference on Computers and Education 2016(ICCE2016)に採択されており、国際的に高い評価を受けているといえる。

研究成果(28-2)は、頭記の研究目標の達成に密接に関わるものであり、得られた分析結果は今後の授業実践の方向性に対して十分な示唆を与えるものと考えられる。当初の計画通り小規模な学生数での実践ではあるが、実践授業の計画立案への貢献は大きいと評価する。以上の点より、本研究はコードリーディング学習の基盤技術ならびに実践的な調査活動の双方において進捗が認められていることから、順調に進展していると自己評価する。[29-1]前年度に引き続き,本研究のコードリーディング支援システム(LEPA)が視覚化する三つの領域のうち,プログラムの処理対象となる論理的データ構造の領域(対象世界)に着目した。これまでの授業実践から,対象世界の観察を通じて得られる知見が不十分な学習者が少なくないことが分かっている。こうした学習者はLEPAのストア機能を利用せず,コードブロックの実行前後の対象世界の変化を観察していない。本研究では教師が見比べるべき場面をあらかじめ指定して学習者に与えることのできるシステムを構築し,システムの学習効果を評価した(雑誌論文1: ICCE2017)。[29-2]また,対象世界の表現範囲を広げることを試みた。プログラミング初学者が理解に躓く代表的な学習対象に再帰的な関数の利用がある。LEPAに含まれるプログラム実行過程の解析器はこれまで再帰関数には対応していなかったため,本研究では解析器を再帰関数に対応できるよう拡張した。また,対象世界の描画方法について検討し,再帰関数の理解を支援する学習支援システムを構築した。小規模な評価実験を通じて,システムの学習効果を評価した(雑誌論文2: ICCE2017)。[29-3]本研究ではコードリーディング学習とコーディング能力との相関関係についても評価・考察の対象としているため,プログラミング演習中に学習者のプログラムを自動収集するシステムを構築した。システムを試験運用する中で,収集したプログラムを分析することでコーディング時の学習者の躓きが自動的に検出できる可能性に着目した。検出した躓きを時系列に整理して学習者に見せることで,学習者の振り返り学習を支援するシステムを構築し,評価実験を行った(雑誌論文3: ICCE2017)。[29-4]このほか,本研究で28年度の成果を取りまとめて論文化した(雑誌論文4: RPTEL)。今年度の三つの研究成果(29-1,29-2,29-3)は,コンピュータ利用教育に関する歴史ある大規模な国際会議であるInternational Conference on Computers in Education 2017 (ICCE2017)に採択されており,国際的に高い評価を受けているといえる。しかし,これらの研究成果がコードリーディング学習に関する研究の遂行に寄与する範囲は限定的である。
日本の製造業におけるマークアップの循環性に関する研究

本研究では、日本における製造業のマークアップの水準と変動要因に関する実証を行った。主な研究成果は以下のとおりである。(1)日本の製造業マークアップにはかなりはっきりした順循環性が見られる。これは、米国における同様の実証研究の結果の多くが、はっきりした景気との相関を発見できなかったり、逆順慣性を認めるのと対照的である。(論文I,II)(2)輸入競合品の価格変化は全体としてマークアップを輸入品価格変化と同方向に変化させる。但し、一部の素材系産業ではこのような効果が発見出来なかった。(論文II)(3)理論モデルの実証を行った結果,製造業のマークアップの順循環性は基本的に二つの原因により説明出来ることが解った。第一に、資金制約がもたらす、効果である。資金制約下にある企業は、企業間信用により購入する原材料の限界費用が割引率の上昇により低下し、そのため、購入原材料価格に比べて、製品価格をより低く設定する。資金制約の強弱には強い循環性があるため、不況下では資金制約により製品価格が限界費用に比べて低めになる傾向が認められる。第二に、製造企業間のプロフィット・シェアリングの影響が考えられる。投入・産出の連関の強い産業間ではマークアップ率の変動の相関が高い傾向が見られる。(論文I)(4)製造業のマークアップの変動には、このような循環変動による以外に、価格設定の硬直性によるものも大きい。特に、価格調整における下方硬直性が上方硬直性より大きいため、近年のように為替レート変動による大規模なデフレショックが起こると、長期にわたる価格やマークアップ体系が大きく影響されることが解った。(論文III)本研究では、日本における製造業のマークアップの水準と変動要因に関する実証を行った。(論文III)本研究ではマークアップの景気に対する反応を産業別に推定し、さらに景気の伴う変動の原因を探ることが目的である。研究は大きく分けて3段階からなる。第一段階では、製造業の二桁分類に従い、トランスログ型の生産関数を直接推定し、それに基づき、短期の限界費用関数を推定する。第二段階では、限界費用関数と価格データよりマークアップ率を推定し、その景気循環との連動を調べる。第三段階では、既存のマークアップ変動の理論に関る主要変数、特に市場の寡占度(集中度)、顧客の固定性、及び輸入商品との競合に関る様々な代理変数と、我々の仮説である資金需要逼迫度の代理変数を組み合わせ、理論の検定をおこなう。本年度の主要な研究成果は以下のとおりである。第一に、マークアップ変動について、米国経済をサンプルとする多くの既存研究と異なり、日本の製造業においては、概して統計的に有意で規模も大きい景気との順循環性が得られた。第二に、マークアップ変動と市場集中度には、緩い負の相関が見られるが、その規模は小さく、最も集中度の高い産業でも順循環性が見られる。また、マークアップに関しては、様々な代替的な仮定、利用する変数の組み合わせで、多くの推定値を得て、景気変動との連関について頑健な結果を得るべく心掛けた。これは、米国における同様の実証研究の結果の多くが、はっきりした景気との相関を発見できなかったり、逆循環性を認めるのと対照的である。(2)輸入競合品の価格変化は全体としてマークアップを輸入品価格変化と同方向に変化させる。(3)理論モデルの実証を行った結果,製造業のマークアップの順循環性は基本的に二つの原因により説明出来ることが解った。

資金制約の強弱には強い循環性があるため、不況下では資金制約により製品価格が限界費用に比べて低めになる傾向が認められる。第二に、製造企業間のプロフィット・シェアリングの影響が考えられる。投入・産出の連関の強い産業間ではマークアップ率の変動の相関が高い傾向が見られる。(4)製造業のマークアップの変動には、このような循環変動による以外に、価格設定の硬直性によるものも大きい。特に、価格調整における下方硬直性が上方硬直性より大きいため、近年のように為替レート変動による大規模なデフレショックが起こると、長期にわたり価格やマークアップ体系が大きく影響されることが解った。
機能構造の解明による新しいHIVコレセプターの同定

【目的】ヒト免疫不全ウイルス1型(human immunodeficiency virus, HIV-1)のコレセプターとして機能する7回膜貫通型G蛋白質共役受容体(G protein-coupled re-ceptor, GPCR)のアミノ末端細胞外領域(NTR)に共通する特徴として、アスパラギンあるいはアスパラギン酸残基に隣接したチロシン残基がみとめられる。これらのチロシン残基の硫酸化がコレセプター活性に重要とされる。本研究では、HIV-1のコレセプター使用におけるチロシン残基の役割を明らかにするために、HIV-1感染における主なコレセプターとされるCCR5と、我々が同定した代替コレセプターであるGPR1の細胞外領域とのキメラ、およびアミノ酸配列変異体を作製して活性を解析した。また、CCR5と同じくケモカインレセプターに属し、NTRに4つのチロシン残基を有するD6のコレセプター活性を解析した。【方法】CCR5とGPR1の蛋白質コード領域を発現ベクターpMX-bsrrにクローニングした。PCR法を用いてCR5とGPR1の細胞外領域のキメラとアミノ酸変異体を作製した。CCR5では、NTRのチロシン残基をアラニンに置換した変異体を作成した。それらをヒトglioma由来のHIV-1非感受性CD4発現NP-2/CD4/細胞株に導入して、HIV-1の感染感受性を解析した。【結果】CCR5のR5-X4指向性(CCR5とCXCR4を使用)HIV-1株およびR5(CCR5のみ使用))HIV-1株に対するコレセプター活性は、第1チロシン残基のアラニン置換では維持されたが。第4チロシン残基の置換では完全に失われた。第2あるいは第3チロシン残基の置換では、全てのR5指向性HIV-1株に対するコレセプター活性は維持されたが、R5-X4指向性HIV-1株に対する活性は失われた。D6を導入したNP-2/CD4細胞は、R5-X4指向性HIV-1で株のみに感受性を示した。【考察】CCR5のコレセプタ-活性には、NTRの第4チロシン必須であった。D6は、R5-X4指向性HIV-1株特異的なコレセプターとして機能することが明らかになったことから、コレセプター活性にはNTRのチロシン残基を含む何らかの特異的構造とHIV-1のEnv蛋白質との相互作用が必須であることが示唆された。これらの相互作用領域の構造の解明は、抗HIV-1剤の開発につながる可能性がある。ヒト免疫不全ウイルス(HIV)とサル免疫不全ウイルス(SlV)は、CD4(主レセプター)とコレセプターを介して細胞に感染する。コレセプターはHIVの細胞指向性決定因子でもあるため、AIDSの複雑な病態と密接に関係する。いくつかのG蛋白質共役レセプター(GPCR)がHIV/SIVのコレセプターとして機能する。

GPCRは、特異性を異にする300以上のレセプターからなる同族分子である。我々は、リガンド未同定GPCRであるGPR1が、HIVの脳血管周細胞指向性を決定するコレセプターであることを見いだした(Shimizu, N., et al. Virology 73, 5231-5239, 1999)。現在までに、ケモカイン・レセプターを中心にして近縁の分子系統関係を持つ約20種類のGPCRがコレセプターとして機能するとの報告がある。どのコレセプターを利用するかは、HIV/SIVの外被糖蛋白質(Env)のアミノ酸配列に依存する。HIV/SIVは変異性が高いため、未同定のコレセプターが多数存在する可能性が高い。本研究では、GPR1を用いてコレセプター機能に重要なアミノ酸配列モチーフを解析することにより、新しいコレセプターを同定することを目的とする。1.GPR1の変異体の作製コレセプター機能に重要な領域を同定するために、GPR1の細胞外領域の点突然変異体を作製した。発現ベクターpMX-PuroにクローニングしたGPR1遺伝子にPCR法を用いて変異を導入し、レトロウイルス・ベクターを用いてヒトグリオーマ由来CD4発現細胞株NP-2/CD4に導入した。2.GPR1の機能領域の同定GPR1変異体を発現させたNP-2/CD4細胞のHIV/SIV感染感受性を検討した。アミノ末端細胞外領域の4つのチロシンを含む領域が、コレセプター機能に重要であった。また、最もアミノ末端側のチロシンが、コレセプター機能に必須であった。次年度においては、機能領域の更なる絞り込みを試みる。3.新しいコレセプターの同定現在までに知られているコレセプターのほとんどは、アミノ末端細胞外領域にチロシンを持つ。2.の結果からもコレセプター機能におけるチロシンの重要性が示唆されたため、アミノ末端細胞外領域にチロシンを含むGPCRを発現ベクターpCX-bsrにクローニングし、NP-2/CD4細胞に導入してHIV/SIV感染感受性を検討した。ケモカイン・レセプターであるCCR9、CCR11、XC、およびD6レセプターが、HIVあるいはSIVのコレセプターとして機能することを見いだした。次年度においては、ケモカイン・レセプターと近縁関係を持たないGPCRについても、広くコレセプターを探索する。後天性免疫不全症候群(AIDS)の原因ウイルスであるヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)のコレセプターはG蛋白質共役レセプター(GPCR)である。我々はリガンド未同定GPCRのGPR1が、HIV-1の脳血管周細胞指向性決定コレセプターであることを見い出した。HIVの変異は蓄積を続けているため、未知のコレセプターが存在する可能性が高い。本研究では、GPR1を使って既知のコレセプターに共通するアミノ酸配列機能モチーフを同定し、新規コレセプターをの探索に繋げることを目的をした。1.GPR1の点突然変異体の作製。GPR1のコレセプター機能にはアミノ末端細胞外突出領域が必須で、特にチロシン残基を含む領域が重要である。GPR1のアミノ末端配列に欠失や置換変異を系統的に導入して活性の変化を解析し、コレセプター活性に重要な領域を同定した。2.GPCRの系統関係の解析。現在までに約700種類のGPCRの遺伝情報が報告されている。
環状フェロセン化ナフタレンジイミドによるがんの超高感度診断

がんの早期診断法の確立を目指して、電気化学的テロメラーゼアッセイ法に最適なプローブ分子として環状フェロセン化ナフタレンジイミド(cFND)を開発する。テロメラーゼは、がんのマーカーとして期待されており、テロメラーゼの基質DNAであるTSプライマーを電極に固定化したセンサチップにテロメラーゼを作用させるとTSプライマーが伸長される。これを電気化学シグナルへ変換し、間接的にテロメラーゼ活性を検出する。この変換で用いるcFNDは、単独電解液中ではフェロセンの酸化電流が抑えられ、テロメラーゼで伸長されたテロメアDNAが形成する4本鎖DNAに結合した際に酸化電流が生ずるシグナルオン型検出系を構築する。
ミズクラゲの浮遊挙動に及ぼす光電気化学刺激の影響評価とそれを用いる生態制御

原始的な神経系しか持たないクラゲの浮遊挙動を解明するとともに、ソフトな刺激により制御することを検討した。これによりミズクラゲの大量発生に伴う火力発電所や船舶における冷却用取水トラブルの解消、あるいはクラゲによる漁業被害の低減のための技術開発を目的とした。1.飼育環境の整備とミズクラゲの自動追尾計測システムによる光や電圧、超音波などの影響評価飼育水槽の整備や給餌法などの改良を行い、水温・水流、塩分濃度、アンモニアや亜硝酸の濃度等に配慮してミズクラゲのライフサイクルの観察、継続的飼育に適した飼育環境を整備した。ミズクラゲの浮遊挙動の時系列データを得る目的で、光散乱や超音波散乱測定を試みた。また、電気刺激以外に超音波、可視光などを水槽内のミズクラゲに照射し、刺激信号の変調や刺激の有無に対する浮遊挙動の変化を生物個体重心の変位として記録、解析した。2.ビデオ画像を用いるクラゲ浮遊挙動の解析ビデオ撮影した動画像データからミズクラゲの断面形状を2値化し、断面形状の形態変化、断面積の時間変化から拍動挙動および浮遊挙動の時系列データを得た。これにより各種刺激に対するクラゲの拍動強度の変化や浮遊姿勢、遊泳方向などについてより詳細に検討できることが明らかになった。3.ミズクラゲの浮遊挙動に及ぼす光照射の影響評価各種・各色の光源を用いて光刺激の強弱や有無あるいは変調光照射に対するミズクラゲの拍動や浮遊挙動の変化を検討した。一定時間の拍動数平均値に注目した先行研究とは異なり、光のONあるいはOFF直後の過渡的な拍動数変化に影響が現れること、また刺激条件により一定時間後に拍動数が元のレベルに戻り光馴化が起こることが示唆された。原始的な神経系しか持たないクラゲの浮遊挙動を解明し制御することで、ミズクラゲの大量発生に伴う火力発電所や船舶における冷却用取水トラブルの解消やクラゲによる漁業被害の低減に向けた有効な対策技術になることが期待される。本研究実施1年目の今年度においては、以下の項目を検討した。1、飼育環境の整備とミズクラゲの拍動自動計測システムの構築飼育水槽の整備や給餌法などの改良を行い、水温・水流、塩分濃度、アンモニアや亜硝酸の濃度等に配慮してミズクラゲのライフサイクルの観察、継続的飼育に適した飼育環境を整備した。ミズクラゲの拍動や浮遊挙動の時系列データを蓄積し解析する目的で、ミズクラゲの拍動を光散乱もしくは超音波散乱測定によって計測・記録する自動化システムを試作し計測した。水槽壁面での超音波反射あるいは多重散乱、水流の揺らぎやクラゲそのものの多様な運動による背景散乱光の問題など、測定方法の問題点が明らかになった。そこで、ビデオカメラで記録したデジタル動画像の画像解析を通じて拍動の様子を記録・解析するプログラムのプロトタイプを作成し、クラゲ体表に適当なマーカーさえあれば、拍動計測できるところまでできた。2、ミズクラゲの浮遊挙動に及ぼす光や電圧、超音波などの影響評価ミズクラゲの拍動と浮遊挙動を制御するために、ポテンショスタットを用いた電気刺激以外に超音波、可視光などの刺激を水槽内のミズクラゲに照射し、刺激の有無に対する拍動の変化を記録した。微弱電気刺激および可視光刺激では数百分の一ヘルツから数キロヘルツまで変調したものを照射し、超音波は超音波測距計の超音波(44kHz)を定常照射した。現在までの観測結果からは可視光(白色光、赤色光(670nm)、緑色光(550nm))または微弱交流電圧を数ヘルツから百分の数ヘルツ程度に変調した場合に拍動数の減少が見られたが、個体差が大きく、まだ明確な結論は得られていない。

原始的な神経系しか持たないミズクラゲの浮遊挙動を解明し制御することで、クラゲの大量発生に伴う火力発電所や船舶における冷却用取水トラブルの解消、あるいはクラゲによる漁業被害の低減に向けた有効な対策技術の確立に資する目的で、以下の項目を検討した。1、ミズクラゲの拍動の自動計測と長時間データの解析ミズクラゲの拍動や浮遊挙動について長時間にわたりデジタルビデオ記録を行った。昨年度に自作した画像解析プログラムでは短時間の重心追跡が限界であった。そこで、今年度新規に購入した市販の画像解析ソフトを用い、撮影したビデオデータからミズクラゲの断面形状を2値化し、断面積の時間変化に変換して拍動挙動および浮遊挙動を反映した時系列データを得た。光散乱法を用いて散乱光強度の時間変化から浮遊挙動を追跡する方法に比べ、この画像解析を用いる方法では、クラゲの拍動強度の変化や浮遊姿勢、遊泳方向などについてより詳細に検討できることが明らかになった。2、ミズクラゲの浮遊挙動に及ぼす光照射の影響評価ミズクラゲの拍動と浮遊挙動を光で制御するために、各色(赤、青、緑)のLEDパネル、ハロゲン灯、蛍光灯、レーザー(He-Ne、半導体)を光源として水槽内のミズクラゲに照射し、光刺激の強弱や有無あるいは変調光照射に対する拍動や浮遊挙動の変化を検討した。一定時間の拍動数平均値に注目した安田らの先行研究('02)と異なり、定常的な光刺激に対し有意な影響は見られなかったが、光のONあるいはOFF直後の過渡的な拍動数変化、特に光のON/OFFの1分程度以降では明(暗)順応により拍動数が元のレベルに戻り光馴化が起こることが示唆された。
IgG4関連疾患における発がん関連蛋白の探索

IgG4関連疾患(IgG4-RD)では、健常人と比べ発がんリスクが約3.5倍高いことが報告されており、我々も眼窩領域のIgG4-RDを背景にMALTリンパ腫が発症する可能性について報告してきた。IgG4-RDでは、IL-4、IL-10、TGFbなどが過剰発現しており、それらが発がんに関与しているのではないかと考えられる。Activation-induced cytidine deaminase (AID)はB細胞において抗体のクラススイッチを誘導する蛋白であり、近年ではc-myc等の癌原遺伝子に対してもAIDの変異原性が認められ、発がんへの関与も示唆されている。さらに、AIDはIL-4、IL-10、TGFbなどにより活性化することが知られており、AIDによる発がんの可能性を疑い、IgG4-RDとAID発現の関連について検討した。IgG4-RD、唾石症および正常顎下腺のパラフィン包埋切片(FFPE)を対象とした。免疫染色およびrealtime-PCRによりAIDの定量的解析を行った。realtime-PCR解析の結果、唾石症群や正常群と比較して、IgG4-RD群では有意にAIDが高発現していることが明らかとなった。また、免疫染色によりIgG4-RDでは胚中心外においてもAIDが強発現していることが確認できた。今回の研究によりIgG4-RDにおいてAIDが過剰発現し、胚中心外においても過剰産生されていることが明らかとなった。先に述べたようにIgG4-RDでは、IL-4、IL-10、TGFbなどのサイトカインが過剰産生されており、これらサイトカインはB細胞のクラススイッチに関与することが知られている。これらのサイトカインによってAIDが胚中心外にも過剰発現し、これによって他の遺伝子のmutationが引き起こされ、発がんのリスクを高めている可能性が示唆された。研究方法:IgG4-RD(14例)、唾石症(13例)、正常顎下腺(14例)、のパラフィン包埋切片(FFPE)を対象とした。自動免疫染色装置BondIIIを使用し、anti-AID免疫染色を行い、染色結果の評価を行った。さらに対象症例のFFPEよりRNAを抽出し、realtime-PCRによりAIDの定量的解析を行った。研究結果:realtime-PCR解析の結果、唾石症群や正常群と比較して、IgG4-RD群では有意にAIDが高発現していることが明らかとなった。これによって他の遺伝子のmutationが引き起こされ、発がんのリスクを高めている可能性が示唆された。IgG4関連疾患は日本人によって見出された新規疾患単位で、欧米人よりも日本を中心にアジア人に多い傾向があることが分かっている。これまで原因不明とされてきた形質細胞を主体とする腫瘤あるいは肥厚性病変を形成する疾患の多くがIgG4関連疾患であることが分かってきた。IgG4関連疾患は良性疾患ではあるが、最近では統計学的に悪性腫瘍を合併する頻度が高いということも報告されるようになってきた。これは単なる偶然ではなく何らかの発癌因子が関与している可能性を推測し本研究を開始した。IgG4関連疾患では病変部でIL4やTGF-betaが活性化していることが報告されている。そこでわれわれはこれらのサイトカインによって活性化することが知られているAID(突然変異誘導酵素)の可能性を疑った。研究対象として、IgG4関連疾患の顎下腺病変、コントロールとして唾石で摘出された顎下腺および口腔癌等で廓清された顎下腺をもちいた。その結果、IgG4関連疾患の顎下腺では、コントロール群である唾石で摘出された顎下腺および口腔癌等で廓清された顎下腺よりも統計学的に有意差をもってAID mRNAが高値を示していた。さらに免疫染色でも、IgG4関連疾患の顎下腺は、コントロール群である唾石で摘出された顎下腺および口腔癌等で廓清された顎下腺よりも統計学的に有意差をもってAIDの陽性所見(AID蛋白の発現)を認めた。これらは胚中心のみならず、導管にも高度の発現を認めた。

以上の結果より、IgG4関連疾患の発がんに突然変異誘導酵素であるAIDが関与している可能性が示唆される結果となった。現時点で予定していた実験は終了しており、それなりに満足のいく結果を得ることが出来た。現在はそのデータをもとに鋭意英文論文を作成中であり、研究期間内に然るべき国際ジャーナルに掲載を目指すつもりである。IgG4関連疾患(IgG4-RD)では、健常人と比べ発がんリスクが約3.5倍高いことが報告されており、我々も眼窩領域のIgG4-RDを背景にMALTリンパ腫が発症する可能性について報告してきた。IgG4-RDでは、IL-4、IL-10、TGFbなどが過剰発現しており、それらが発がんに関与しているのではないかと考えられる。Activation-induced cytidine deaminase (AID)はB細胞において抗体のクラススイッチを誘導する蛋白であり、近年ではc-myc等の癌原遺伝子に対してもAIDの変異原性が認められ、発がんへの関与も示唆されている。さらに、AIDはIL-4、IL-10、TGFbなどにより活性化することが知られており、AIDによる発がんの可能性を疑い、IgG4-RDとAID発現の関連について検討した。IgG4-RD、唾石症および正常顎下腺のパラフィン包埋切片(FFPE)を対象とした。免疫染色およびrealtime-PCRによりAIDの定量的解析を行った。realtime-PCR解析の結果、唾石症群や正常群と比較して、IgG4-RD群では有意にAIDが高発現していることが明らかとなった。また、免疫染色によりIgG4-RDでは胚中心外においてもAIDが強発現していることが確認できた。今回の研究によりIgG4-RDにおいてAIDが過剰発現し、胚中心外においても過剰産生されていることが明らかとなった。先に述べたようにIgG4-RDでは、IL-4、IL-10、TGFbなどのサイトカインが過剰産生されており、これらサイトカインはB細胞のクラススイッチに関与することが知られている。これらのサイトカインによってAIDが胚中心外にも過剰発現し、これによって他の遺伝子のmutationが引き起こされ、発がんのリスクを高めている可能性が示唆された。今後は他臓器IgG4関連疾患においてAIDの過剰発現が起こっているか否か確認し、さらに眼窩領域のIgG4陽性細胞の浸潤を伴うMALTリンパ腫、IgG4陽性細胞を伴わないMALTリンパ腫およびIgG4関連疾患においてAIDの発現解析を行う予定である。これらの成果は、本研究期間内には然るべき学術英文誌に報告を行うことを考えている。予定していた実験は終了しており、その結果を英語論文化中である。また、この結果に関連して次の実験も進行中であり、この研究に関してもきちんとした形で成果として残したいと考えている。当初予定していたよりもスムーズに研究が進行し、そのおかげで余計な試薬費等を節約することが出来たため。予想していたよりも順調に研究が進んだためである。そのため、当初の研究計画にはなかったが、この結果のevidenceをさらに高めるために追加実験をスタートさせている。この実験にこの研究費を充当する予定である。
骨粗鬆症治療薬の開発-新規化合物KCA098の骨代謝に対する作用

KCA-098は植物由来の卵胞ホルモンであるクメステロールの類緑体で、卵胞ホルモン活性は全くもたず、骨組織の器官培養において骨形成を促進すると同時に骨吸収を抑制し、総合的に骨形成を促進するユニークな物質である。本研究では、KCA-098の骨組織に対する作用をより詳細に明らかにするために、骨形成を担当する骨芽細胞、ならびに骨吸収を担当する破骨細胞に対する直接作用を細胞培養を用いて調べ、さらに、実験的骨粗鬆症動物を用いたin vitro実験を行い、治療薬としての可能性を検討した。KCA-098は骨芽細胞の代表的な分化機能であるアルカリホスファターゼ活性、コラーゲン合成の増加をもたらすこと、また破骨細胞の形成を抑制することが明らかとなった。したがって、KCA-098は器官レベルのみならず細胞レベルでも全体として骨形成促進作用を持つことが明らかとなった。しかし、骨芽細胞の特徴的な産物であり、したがって分化機能の最も重要な指標と考えられているオステオカルシンの合成は逆に抑制した。現在までオステオカルシンは骨形成に関与していると考えられてきたが、その正確な役割は分かっていない。骨形成を促進する薬物であるKCA-098によりその合成が抑制されたことは、オステオカルシンが骨形成以外の代謝経路に影響を与えている可能性がある。また、卵巣摘出あるいは狭所飼育した実験的骨粗鬆症ラットにおいて、KCA-098は発症により減少した大腿骨の骨密度を有意に増加させると共に破断力(大腿骨を折る力)も増加させ、in vivoのレベルでも骨組繊に有効に働くことが明らかとなった。しかし、その回復程度は部分的であり、完全回復には運動などの機械的刺激や他の液性因子などとの共同作用が必要であるかも知れない。この点の解明をこれから進める必要がある。卵胞ホルモンは骨粗鬆症治療薬として繁用されているが、本来の卵胞ホルモン作用による副作用も報告されている。KCA-098は植物由来の卵胞ホルモンであるクメステロールの類縁体で、卵胞ホルモン活性は全くもたず、骨組織の器官培養において骨形成を促進すると同時に骨吸収を抑制し、総合的に骨形成を促進するユニークな物質である。平成7年度は、KCA-098の骨組織に対する作用をより詳細に明らかにするために、骨形成を担当する骨芽細胞、ならびに骨吸収を担当する破骨細胞に対する直接作用を細胞培養を用いて明らかにすることを試みた。その結果、KCA-098は骨芽細胞の代表的な分化機能であるアルカリホスファターゼ活性、コラーゲン合成の増加をもたらすこと、また破骨細胞の形成を抑制することなどが明らかとなった。したがって、KCA-098は器官レベルのみならず細胞レベルでも骨形成促進作用ならびに骨吸収抑制作用であることが明らかとなり、ほぼ期待どうりの結果を得ることができた。現在までオステオカルシンは骨形成に何らかの役割を演じていると考えられてきたが、骨形成を促進する薬物であるKCA-098によりその合成が抑制されたことは、オステオカルシンが骨形成以外の代謝経路に影響を与えている可能性がある。オステオカルシンは骨吸収を促進するともいわれており、KCA-098の骨吸収抑制作用の一部はオステオカルシンの合成抑制を介して発現しているのかも知れない。まだその役割の明確になっていないオステルカルシンの生理的意義の解明についてKCA-098は有効な手段を与えるかも知れない。

KCA-098は植物由来の卵胞ホルモンであるクメステロールの類縁体で、卵胞ホルモン活性は全くもたず、骨組織の器官培養において骨形成を促進すると同時に骨吸収を抑制し、総合的に骨形成を促進するユニークな物質である。本研究では、KCA-098の骨組織に対する作用をより詳細に明らかにするために、骨形成を担当する骨芽細胞、ならびに骨吸収を担当する破骨細胞に対する直接作用を細胞培養を用いて調べ、さらに、実験的骨粗鬆症動物を用いたIn vitro実験を行い、治療薬としての可能性を検討した。KCA-098は骨芽細胞の代表的な分化機能であるアルカリホスファターゼ活性、コラーゲン合成の増加をもたらすこと、また破骨細胞の形成を抑制することが明らかとなった。したがって、KCA-098は器官レベルのみならず細胞レベルでも全体として骨形成促進作用を持つことが明らかとなった。しかし、骨芽細胞の特徴的な産物であり、したがって分化機能の最も重要な指標と考えられているオステオカルシンの合成は逆に抑制した。現在までオステオカルシン骨形成に関与していると考えられてきたが、その正確な役割は分かっていない。骨形成を促進する薬物であるKCA-098によりその合成が抑制されたことは、オステオカルシンが骨形成以外の代謝経路に影響を与えている可能性がある。また、卵巣摘出あるいは狭所飼育した実験的骨粗鬆症ラットにおいて、KCA-098は発症により減少した大腿骨の骨密度を有意に増加させると共に破断力(大腿骨を折る力)も増加させ、In vivoのレベルでも骨組織に有効に働くことが明らかとなった。しかし、その回復程度は部分的であり、完全回復には運動などの機械的刺激や他の液性因子などとの共同作用が必要であるかも知れない。この点の解明をこれから進める必要がある。