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シェア関数アプローチの公共経済学への応用に関する研究

本研究の基本的目的は、構成員間の異質性において既存研究より豊かな構造を持った集計的モデルの分析を、シェア関数アプローチの使用によって実現することである。今年度は、昨年度に公刊した以下の論文を国際的学会において報告した。概要:集団間コンテストにおいて各集団が個別報酬制を内生的に決定する場合の分析に構成員の異質性を導入したモデルを構築した。個別報酬制を従来のようにコンテストのプライズの分け前として(プライズ・シェアリング)ではなく貢献の費用のペイバックとして(コスト・シェアリング)定式化することで、異質な構成員による貢献を、個別報酬制ルールをパラメータとする関数として容易に表現できるようになった。これにより集団間コンテストを各グループのリーダーをプレイヤーとした疑似戦略形ゲームとして容易に扱えるようになり、シェア関数アプローチを疑似戦略形に適用可能な形に一般化することによって均衡の存在と一意性の証明が実現した。また、個人間の異質性と個別報酬制の特徴づけの関連の詳しい分析が可能になり、プライズの評価における異質性は個別報酬制に影響を与える一方、貢献能力に関する異質性は影響しないことが明らかになった。報告学会・場所:2018年SAETコンファレンス6月11日13日。台湾Academia Sinica(中央研究院)。報告の際の質疑応答は有益であった。また、コンファレンス期間中にボストン大学の小西秀男教授とコンテスト理論の選挙モデルへの応用に関してディスカッションを行った。2017年度は検討を予定していた発展方向の一つだけに突出した進展があったが、その分だけ他の発展方向に関する検討は後回しとなったため、2018年度は当初の計画に立ち戻り、構成員間の異質性を持つ集団に関する公共財の自発的供給(または共有資源)および集団間コンテストに関するモデル構築の他の有力な方向の可能性について改めて検討を行うこととした。いくつかの予備的検討の試みを行い、1複数貢献手段導入の方向では生産・収奪モデルの集団コンテストに一般化したモデル、2危険回避度導入の路線においては災害リスク低下への自発的貢献モデルの構築に至った。これらのモデルにおける予備的結果に関しては、小西教授および共同研究者であるバーイラン大学のNitzan教授に示し、幾つかのコメントを得ている。特にNitzan教授とはHIASの客員研究員として来日した機会を利用して科研費により名古屋に招聘し、今後の見通しに関して協議を行った。さらに、彼の最近の研究をコンテストに応用するアイディアが提示され、新たな共同研究のテーマとすることが話し合われた。以上のように、年度当初に検討を開始した複数の方向について一定の予備的成果を得て、論文作成への準備が順調に進んでいるという現状にある。1生産・収奪モデルの集団コンテストについて:生産・収奪モデルは、Jack Hirshleiferによって無政府状態のもとでの経済活動を分析するために考案された、複数の経済主体から成るモデルである。各経済主体は自分の保有する資源(時間、資金etc.)を「生産」と「収奪」の二種類の活動に割り振る。「収奪」の対象が他集団の生産物であるような複数集団間の生産・収奪モデルはこれまで試みられたことが無く、シェア関数アプローチによって、こうしたモデルの構築と分析を行う。2災害リスク低下への自発的貢献モデルについて:公共財の自発的供給モデルに危険回避度を導入し、災害リスク低下への自発的貢献モデルを構築する。災害リスクは災害発生の確率と災害の大きさの積として表せるが、この両者の低下にグループの構成員が自発的に貢献する場合について分析したモデルはこれまで例がない。こうしたモデルをシェア関数アプローチの適用によって取り扱い可能なものにし、自発的貢献の程度に影響を与える要因について検討を加える。1、2のいずれに関しても、年度末までに論文の形にすることを目指す。共同研究者であるNitzan教授とは新たな共同研究も視野に入れつつ定期的な連絡を継続し、昨年同様に氏の来日が可能であるならば、その機会を利用して名古屋に招聘したい。それが困難な場合には報告者の方からバーイラン大学を訪問することも考えている。Nitzan教授から示唆されたモデルについても、その可能性について検討を加えていく。今年度は以下の論文を完成させ、さらに掲載決定までを実現できた。個別報酬制の選択を考慮した集団間コンテストのモデルに構成員の異質性を導入した分析はこれまで存在しなかったが、それは二つの障害が存在したためである。第一に、モデルの均衡の存在証明の難度が上がること、第二に、個人間の異質性の分布を個別報酬制の特徴づけとリンクさせて分析する枠組みの不在である。本論文では個別報酬制を従来のようにコンテストのプライズの分け前として(プライズ・シェアリング)ではなく貢献の費用のペイバックとして(コスト・シェアリング)定式化することで、異質な構成員による貢献を個別報酬制ルールのパラメータを変数とする関数に容易に表現できるようになった。これにより元々の集団間コンテストを各グループのリーダーをプレイヤーとした疑似戦略形ゲームとして扱うことが容易になり、さらにシェア関数アプローチを疑似戦略形に適用可能な形に一般化することによって均衡の存在と一意性の証明が実現した。また、コスト・シェアリングによる定式化は個人間の異質性と個別報酬制の特徴づけの関連の詳しい分析を可能にし、いくつかの新たな発見をもたらした。プライズの評価における異質性は個別報酬制に影響を与える一方、貢献能力に関する異質性は影響しないことが明らかになった。

さらに各個人の貢献について限界費用の弾力性が一定である場合には、コスト・シェアリングの程度が構成員のプライズの評価の分布のLehmer meanとなることもわかった。2017年度は研究の第1段階における検討期間とし、集団構成員間の異質性と集団のパフォーマンスに関する分析について、1複数貢献手段の導入、2危険回避度の導入、3個別的報酬制の導入の各方向において一般化の可能性を考える予定であった。ところが、いくつかの技術的困難のために進捗が危ぶまれ研究計画から外すことさえ考えていた、3と関連する集団間コンテストのモデルにおいて、意外にも早期に解決方法が見出され、問題点の解消と最終的完成までが視野に入ることになった。このため共同研究者であるバーイラン大学のNitzan教授とも協議のうえ、この個別的報酬制と集団間コンテストに関するモデルの研究を重点的に進めることにした。今年度の前半の当該研究課題へのエフォートのほぼ全てを研究論文の完成と改訂に集中させ、改訂版の投稿にこぎつけた。11月にNitzan教授がHIASの客員研究員として来日した機会を利用して科研費により名古屋に招聘した際には、投稿中のこの論文に関する対応に関しても打ち合わせを行った。年明け以降に掲載が決まり、今年度の業績として報告することが可能になった。1、2の方向での分析は後回しとなったが、これについても秋以降に予算を利用した資料収集と検討が順調に進行している。また、2017年1月に参加したWorkshop on Decision Making and Contest Theoryでの報告にヒントを得、これ以外の方向での拡張の可能性も視野に入ってきている。特にコンテストの勝利確率関数が参加者の間で異なる場合の影響について幾つかの理論的結果を得ており、Nitzan教授との11月の打ち合わせにおいても踏み込んだ検討を行った。以上のように、予定していた発展のうち一方向については論文の掲載決定に至り、他の方向についても新たな可能性を加えつつ検討を進めているという現状にある。本研究の基本的目的は、構成員間の異質性において既存研究より豊かな構造を持った集計的モデルの分析を、シェア関数アプローチの使用によって実現することである。今年度は、昨年度に公刊した以下の論文を国際的学会において報告した。概要:集団間コンテストにおいて各集団が個別報酬制を内生的に決定する場合の分析に構成員の異質性を導入したモデルを構築した。個別報酬制を従来のようにコンテストのプライズの分け前として(プライズ・シェアリング)ではなく貢献の費用のペイバックとして(コスト・シェアリング)定式化することで、異質な構成員による貢献を、個別報酬制ルールをパラメータとする関数として容易に表現できるようになった。これにより集団間コンテストを各グループのリーダーをプレイヤーとした疑似戦略形ゲームとして容易に扱えるようになり、シェア関数アプローチを疑似戦略形に適用可能な形に一般化することによって均衡の存在と一意性の証明が実現した。
非定常風況下におけるフィールド風車回転翼の動的失速に関する実験的研究

フィールドにおける回転翼に発生する非定常流体力を解明するために、翼面上の多点同時圧力測定を行った。超音波流速計および6組の風向風速計を風車上流に設置し、風車回転面全体に流入する風を測定し、風車に流入する面的な風の分布を明らかにした。これらの流入風データをもとに、回転翼面上に働く圧力を測定した。圧力測定用の翼は半径5.0m、FRP製テーパねじり翼で、風車専用厚翼を採用している。圧力測定孔は、翼の半径方向の4断面の翼表面に各60個設けてある。また、翼前縁に流れの動圧、流入角測定のための5孔ピトー管を取り付けている。得られたデータから翼に働く垂直力係数Cn、接線力係数Ctを解析した結果、Cnと迎角の関係から、非定常流中では、この翼は迎角9度付近で最高の効率を示すことがわかった。また迎角の変化があってもCnとCtの変化はゆるやかであり、この翼は非定常流に対して発生する力が安定しており、風車翼として適していることがわかった。風速計データから動圧を求めると、風車と風速計の距離による時間差、および風車上流の近寄り速度により誤差が生じた。これを改善するために、翼前縁に取り付けたピトー管データから動圧を計算した場合には、よどみ点圧力はほぼ動圧に一致し、回転翼の性能評価には翼面上のピトー管データから動圧を計算することが最良であることがわかった。ピトー管における迎角を用いると、風洞実験からは迎角12度付近でCnの最大値が得られるのに対し、フィールド実験では迎角が20度まで失速は発生しなかった。超音波流速計を風車上流の回転軸高さに設置し、風車に流入する変動風速を詳細に測定した。また、回転中の翼の迎角を測定するためのストレート型5孔ピトー管を製作し、このピトー管を風洞で検定した。このピトー管を翼車直径10mの研究用フィールド風車翼の前縁に取り付け、5孔からの圧力信号をパソコンに取り込み計算することにより、ピトー管位置での局所的な流入角を検知した。また、翼に搭載した高速多点圧力変換器により回転翼面上の非定常圧力分布を測定し、実際の運転状態における動的失速を調べた。この際、全ての圧力導管の長さを同一にし、測定点ごとの圧力信号の伝播の時間差が発生しないように注意した。測定した圧力信号は翼を基準とした座標系上で整理し、翼弦線方向の流体力とそれに直角な方向の流体力に成分を分解して考察した。さらに、タフトを翼面上に貼り、回転翼にワイヤレス小型ビデオカメラを搭載して、画像信号を静止系に飛ばし、タフトの挙動を観察することにより、回転翼面上の圧力分布との動的失速領域の関係を調べた。これらの結果をもとに次年度はさらに実験を重ね、翼周りの流れの三次元性による失速の遅れや風速変動に対する境界層遷移域の移動を明らかにする。また、強風時に翼を静止させた状態で翼面上の流れを測定し、非定常な風が翼に流入する場合と定常な風洞実験の結果との比較を行う。
SNP情報を利用した改良目標型選抜法の開発と豚における育種効率の検証

近年、ゲノムワイドのSNP情報を利用した選抜(ゲノム選抜)は、乳用牛を中心に実用化の方向に動いており、豚においても実用化に向けた研究が行われるようになってきた。ゲノム選抜には、ベイズ法を利用した方法とゲノム関係行列を利用する方法がある。いずれの方法も膨大なSNP情報を利用するため、演算などに制約がある。特に、個体数が10万頭以上になると、既存のコンピューターでは容量や演算時間に限界があり、継代記録を何反復も発生させて結果を得るモンテカルロ法によるコンピュータシミュレーションへの利用は困難である。本研究では、まず種々の演算アルゴリズムの改良等、SNP情報を用いたゲノム関係行列の逆行列を算出するための効率的な演算手法と効率的な逆行列の作成アルゴリズムについて検討した。そこで、ガウスの消去法を分割法に応用した結果、演算時間は行列のランクによって異なるものの、最も効率的に演算できるポイント(行列のサイズ)のあることが明らかとなった。さらに、分割法による逆行列の算出法について詳細に検討した結果、対称行列や元の行列がメモリに入りきらないような密行列の場合に有効であることが明らかとなった。これらの特性はゲノム関係行列に当てはまることから、分割法を用いて逆行列を算出するプログラムの有効性が明らかとなった。本年度は改良目標型選抜法のコンピュータシミュレーションを行うため、SNP情報を取り入れた遺伝的パラメーターを推定した。分析データは種雌豚約6万件の生存産子数の記録であり、そのうちSNP情報を持つ豚は2304頭であった。分析モデルは反復率アニマルモデルとした。ゲノム情報を取り入れた遺伝率は相加的血縁行列による遺伝率よりも低く推定されたため、シミュレーションには文献値を用いた。その結果、改良目標型選抜法においても、ゲノム情報の利用による選抜は効率的であることが示唆された。ゲノムワイドのSNP情報を利用した選抜(ゲノム選抜)は、乳牛において米国を中心に実用化の方向に動いている。ゲノム選抜では膨大なSNP情報を利用するため、個体数が10万頭以上になると、既存のコンピュータでは容量や演算時間に限界があり、継代記録を何反復も発生させて結果を得るモンテカルロ法によるコンピュータシミュレーションへの利用は困難である。そこで、種々の演算アルゴリズムの改良等、SNP情報を用いたゲノム関係行列の逆行列を算出するための効率的な演算手法と逆行列の作成アルゴリズムについて検討した。プログラミング言語はFORTRAN95とし、コンパイラの影響を調べるため、2社から市販・提供されている異なるコンパイラを用いた。行列同士の積の演算時間の短縮は、分割法による逆行列の計算に有効である。正方行列の積の計算は、行列のサイズNが2倍になると、演算時間が約8倍になる。N=5000のとき、最も演算時間の短いJKI型を用いると、A社のコンパイラで133秒、B社のコンパイラで596秒を要した。この演算時間をさらに短くする新たな方法を考案したところ、A社のコンパイラでは画期的な効果が得られた。ガウスの消去法による演算時間を測定したところ、ランクが5000のとき40分弱、ランクが10000のとき約6時間弱を要した。また、コンパイラの違いは演算時間にほとんど影響を与えなかった。ただし、あとからプログラムに改良の余地のあることがわかったため、演算時間はこれよりももう少し短くなることが予想される。計算に用いた行列は疎度0の密行列であったが、すべての要素を格納するガウスの消去法を用いる場合、行列の疎度は演算時間に影響を与えないと考えられる。極端な場合、対角行列はピボット選択による行(列)の入れ替えがないだけで、疎度0の密行列とほぼ同じだけの演算時間を必要とすると考えられる。研究実績の概要で述べた以外にも分割法を用いた逆行列の計算において、分割の大きさと演算時間との関係を明らかにしており、現在までの研究の達成度は、当初の計画通り順調である。今後、この方法によるゲノム関係行列の逆行列を制限付きBLUP法に組み込むため、汎用性のある逆行列の算出プログラムを完成させる。近年、ゲノムワイドのSNP情報を利用した選抜(ゲノム選抜)は、乳牛を中心に実用化の方向に動いており、豚においても実用化に向けた研究が行われるようになってきた。いずれの方法も膨大なSNP情報を利用するため、演算の制約がある。その結果、ガウスの消去法の演算時間は、当然行列のランクによって異なるものの、最も効率的に演算できるポイントのあることが明らかとなった。次に、分割法による逆行列の算出法について検討した結果、元の行列がメモリに入りきらないような蜜行列の場合や対称行列の場合に有効であることが明らかとなった。これらの特性はゲノム関係行列に当てはまることから、分割法を用いて混合モデルを解くプログラムを開発することとした。そこで、改良目標型選抜法に、本課題で検討した分割法によりSNP情報を利用したゲノム関係行列の逆行列を組み込んだ改良目標型選抜法サブルーチン副プログラムの開発に着手した。

現在、プログラミングの途中であり、複数の選抜法に対応できるような汎用性のあるプログラムを開発中である。研究実績の概要で述べた通り、現在までの研究の達成度は、ほぼ当初の計画通り順調である。今後、この方法によるゲノム関係行列の逆行列を制限付きBLUP法に組み込むため、汎用性のある制限付きゲノム育種価を算出するプログラムを完成させる。近年、ゲノムワイドのSNP情報を利用した選抜(ゲノム選抜)は、乳用牛を中心に実用化の方向に動いており、豚においても実用化に向けた研究が行われるようになってきた。ゲノム選抜には、ベイズ法を利用した方法とゲノム関係行列を利用する方法がある。いずれの方法も膨大なSNP情報を利用するため、演算などに制約がある。特に、個体数が10万頭以上になると、既存のコンピューターでは容量や演算時間に限界があり、継代記録を何反復も発生させて結果を得るモンテカルロ法によるコンピュータシミュレーションへの利用は困難である。本研究では、まず種々の演算アルゴリズムの改良等、SNP情報を用いたゲノム関係行列の逆行列を算出するための効率的な演算手法と効率的な逆行列の作成アルゴリズムについて検討した。そこで、ガウスの消去法を分割法に応用した結果、演算時間は行列のランクによって異なるものの、最も効率的に演算できるポイント(行列のサイズ)のあることが明らかとなった。さらに、分割法による逆行列の算出法について詳細に検討した結果、対称行列や元の行列がメモリに入りきらないような密行列の場合に有効であることが明らかとなった。これらの特性はゲノム関係行列に当てはまることから、分割法を用いて逆行列を算出するプログラムの有効性が明らかとなった。本年度は改良目標型選抜法のコンピュータシミュレーションを行うため、SNP情報を取り入れた遺伝的パラメーターを推定した。分析データは種雌豚約6万件の生存産子数の記録であり、そのうちSNP情報を持つ豚は2304頭であった。分析モデルは反復率アニマルモデルとした。ゲノム情報を取り入れた遺伝率は相加的血縁行列による遺伝率よりも低く推定されたため、シミュレーションには文献値を用いた。その結果、改良目標型選抜法においても、ゲノム情報の利用による選抜は効率的であることが示唆された。これまでに開発した改良目標型選抜法に、本課題で開発したSNP情報を利用したゲノム関係行列の逆行列を組み込んだ改良目標型選抜法サブルーチン副プログラムの開発に着手する。選抜候補個体の中から次世代の種畜を選抜するための改良目標型選抜法プログラムは、(1)Quaasら(1976)が提唱した制限付きBLUP法、(2)Satoh(2004)が提唱した制限付きBLUP法,、(3)改良目標から経済的重み付け値を逆算する方法(Satohら, 2000)、(4)線形計画法を適用した交配組み合わせ法(佐藤, 2007)の4種類の選抜法に対応するものとする。また、平成29年度までに、豚の親世代(第2世代)および子世代(第3世代)における経済形質の記録、血縁情報およびSNP情報を収集する。
8020高齢者の摂食・嚥下機能

加齢に伴う嚥下反射の低下は,口腔相から咽頭相への送り込みの遅延によるところが大きいことが報告されている.口腔相から咽頭相への食塊の移行時に上下の歯が接触するといわれていることから,高齢者においては咬合の喪失が嚥下機能に何らかの影響を及ぼしている可能性が考えられる.しかしながら,この嚥下機能低下が加齢そのものによるものなのか(一次老化),咬合の喪失が嚥下機能に影響を及ぼした結果(二次老化)によるものかどうかは明らかにされてない。本研究は,この点を明らかにするために,80歳以上で20歯以上残存している,いわゆる8020達成者と若年者の摂食・嚥下機能をX線学的に比較し,加齢による機能低下によるところ明確化することとした。広島市が11月8日のいい歯の日に主催している8020達成者の表彰式において研究協力者を募集、インフォームドコンセントをとった後、摂食嚥下機能に関するアンケート調査,発音検査,嚥下造影検査を実施し、若年対照群と比較した。検査を行った8020達成者は、男性12名、女性7名の計19名であった。この中に、誤嚥があった者はいなかった。男女間の時間分析結果に差は認められなかったため、若年対照群(男性9名、女性5名、平均年齢26.8歳)との比較は、男女をまとめて行った。若年群に比較して、高齢者群では、口腔通過時間、咽頭通過時間ならびに嚥下反射誘発時間のすべての項目において、有意に延長が見られた。このことは、これまでの報告と一致しており、嚥下時間の延長は、加齢に伴う神経・筋機構の予備能力の低下と柔軟性により引き起こされている一次老化によるものであることが明確となった。加齢に伴う嚥下反射の低下は,口腔相から咽頭相への送り込みの遅延によるところが大きいことが報告されている.一般に,口腔相から咽頭相への移行時には上下歯が接触するといわれていることから,高齢者においては咬合の喪失が嚥下機能に何らかの影響を及ぼしている可能性が考えられる.しかしながら,この嚥下機能低下が加齢そのものによるものなのか(一次老化),咬合の喪失が嚥下機能に影響を及ぼした結果(二次老化)によるものかどうかは明らかにされてない。本研究は,この点を明らかにするために,80歳以上で20歯以上残存している,いわゆる8020達成者と若年者ならびに8000高齢者(80歳以上の上下顎無歯顎者)の摂食・嚥下機能をX線学的に比較し,加齢による機能低下によるところと歯の喪失により引き起こされた機能低下とを区別することを目的としている。しかしながら,大学附属病院内を調査しても対象となる8020達成者はほとんどいなかった。そこで,広島市が11月8日のいい歯の日に主催している8020達成者の表彰式終了後に,本研究への協力者を募集することとした。当日の式典終了後,会場にてスライドを使って研究内容の説明を行い,また資料を配布し,研究協力者を募ったところ,これまでに,男性17名女性5名の協力者を得ることができた。現在,これら研究協力者を用いて,摂食嚥下機能に関するアンケート調査,発音検査,嚥下造影検査を施行しているところである。さらに,若年者男女各10名の嚥下造影検査も行っており,若年対照群として用いる予定である。

次年度には,上下顎無歯顎の80歳以上の高齢者(8000高齢者)のデータを集積し,嚥下機能の一次老化と二次老化について明らかにしていく予定である。加齢に伴う嚥下反射の低下は,口腔相から咽頭相への送り込みの遅延によるところが大きいことが報告されている.口腔相から咽頭相への食塊の移行時に上下の歯が接触するといわれていることから,高齢者においては咬合の喪失が嚥下機能に何らかの影響を及ぼしている可能性が考えられる.しかしながら,この嚥下機能低下が加齢そのものによるものなのか(一次老化),咬合の喪失が嚥下機能に影響を及ぼした結果(二次老化)によるものかどうかは明らかにされてない。本研究は,この点を明らかにするために,80歳以上で20歯以上残存している,いわゆる8020達成者と若年者の摂食・嚥下機能をX線学的に比較し,加齢による機能低下によるところ明確化することとした。広島市が11月8日のいい歯の日に主催している8020達成者の表彰式において研究協力者を募集、インフォームドコンセントをとった後、摂食嚥下機能に関するアンケート調査,発音検査,嚥下造影検査を実施し、若年対照群と比較した。検査を行った8020達成者は、男性12名、女性7名の計19名であった。この中に、誤嚥があった者はいなかった。男女間の時間分析結果に差は認められなかったため、若年対照群(男性9名、女性5名、平均年齢26.8歳)との比較は、男女をまとめて行った。若年群に比較して、高齢者群では、口腔通過時間、咽頭通過時間ならびに嚥下反射誘発時間のすべての項目において、有意に延長が見られた。このことは、これまでの報告と一致しており、嚥下時間の延長は、加齢に伴う神経・筋機構の予備能力の低下と柔軟性により引き起こされている一次老化によるものであることが明確となった。
生体用ジルコニウム合金の高耐食性化と腐食機構の解明

ジルコニウム合金を生体材料へ応用するにあたり、これまでに明らかにされていなかったジルコニウムへの合金元素添加が及ぼす耐食性への影響を調査した。この結果、耐食性を向上もしくは低下させる元素およびその濃度範囲を解明した。また、この結果を基に成分調整を行うことで、既存のジルコニウム合金の大幅な耐食性の改善に成功した。チタンと同族の元素であるジルコニウムは、新たな生体用金属材料として期待され、近年になり急激に主および副成分としての使用頻度が高まっている。溶出イオンが生体へ及ぼす影響を考慮すると、金属材料にとって耐食性は非常に重要な性質である。しかしながら、体内環境を模擬した条件におけるジルコニウムの腐食挙動に関する報告はほとんどない。本研究は、この問題に対し、様々な組成のジルコニウム基合金を作製し、擬似体液中の耐食性を詳細に評価することで、ジルコニウムの耐食性を左右する添加合金元素の種類や濃度に関するデータを広範囲に収集・蓄積すること、およびこの結果を応用し、生体中で非常に高い耐食性を発揮する新たなジルコニウム合金を開発すること、さらに、これまでほとんど明らかにされてこなかったジルコニウムの擬似体液中における腐食メカニズムを解明することを目的とした。研究の初年度にあたる本年度は、当初の計画通り、毒性が低く、ジルコニウム合金への添加が有力視される元素を用いて、さまざまな組成のジルコニウム基二元合金を作成し、疑似体液中における耐食性を評価することで、これまでに明らかにしてきたチタン、ハフニウム、ニオブ、タンタル、パラジウム、白金の結果に加え、データベースの充実を目的とした。歯科用合金の主成分である金、銀、および銅を用いてジルコニウムの二元合金を作成し、疑似体液中で腐食試験を行ったところ、これらの金属はほとんどの場合、耐食性を低下させることが明らかになった。すなわち、これらをジルコニウムの合金元素として添加することがたとえ機械的性質向上に有効であっても、耐食性および生体への安全性の観点からは、十分な注意を要することが明らかになった。研究の二年目にあたる平成22年度は、前年度までの研究において明らかとなった、ジルコニウムの耐食性に及ぼす添加合金の種類とその濃度の影響について、既存のジルコニウム合金に応用し、その効果を検証することを試みた。塩化物が存在する環境で耐食性に問題があり、生体材料としての応用が困難であると考えられていたジルコニウム基金属ガラスに対し、銅濃度の低減と、ごく微量の白金やパラジウムの添加を行うことで、劇的に耐食性が改善されることを確認した。このことは、本研究の目的である、データベースの充実により、ジルコニウム合金の高耐食性化を容易にすることが可能であることを示す結果となった。研究の最終年度となる平成23年度は、前年度に引き続き、ジルコニウムの耐食性に及ぼす添加合金の種類とその濃度の影響について、既存のジルコニウム合金に応用し、その効果を検証することを試みた。塩化物が存在する環境で耐食性に問題があり、生体材料としての応用が困難であると考えられていたジルコニウム基金属ガラスに対し、白金やパラジウムだけでなく、ごく微量の金や銀の添加も、合金の耐食性の改善に有効であることを確認した。さらに、優れた機械的性質、耐食性と生体安全性、生体適合性を兼ね揃える材料としてジルコニウム-ニオブ合金に微量の白金もしくはパラジウムを添加した新たな合金を提案した。

前年度3月に発生した大震災の影響で、本来であれば禁忌とされていた原子炉の冷却に海水が使用されたことを受け、被覆管であるジルコニウム合金の塩化物環境における耐食性についての知見の共有が必要となったことから、招待講演にて本課題の成果をとりまとめた内容を発信した。
Runxを使った口蓋裂の分子診断と分子治療への基盤研究

最も発生頻度の高い先天奇形である口蓋裂について、遺伝子改変動物を用いた研究から近年、飛躍的にその発症に至る分子機構が明らかになっている。本研究では、Runxファミリー遺伝子を経由する口蓋裂発症機構について新たなシグナル分子を同定する目的で、上皮特異的にCbfbあるいはRunx1を不活化したノックアウトマウスの解析を行った。その結果、いずれのノックアウトマウスも、一次口蓋と二次口蓋の癒合に異常をきたす特徴的な口蓋裂がみられた。Runx1/Cbfbシグナルは正常な口蓋形成に必須な系路であることが示された。口唇口蓋裂は種々の遺伝子異常が関与する最も頻度の高い先天異常の一つである。口蓋裂の原因は多岐に及ぶが、近年遺伝子改変動物を利用した研究の発展から、飛躍的に口蓋裂発症に関わる遺伝子が報告されており、徐々に細かい分子病態の解明に迫りつつある。しかし、それぞれの因子を繋ぐ分子機構は依然として未解明の部分も多い。本研究では、各因子の集約点となる分子の候補として、Runx関連遺伝子の口蓋裂発症への関与を解析する。まずはじめに、上皮特異的Cbfbホモ変異マウスを用いて解析を行った。口蓋組織の遺伝子発現解析を行う前に、出生直後の同変異マウスおよび野生型マウスの下顎切歯サービカルループ部からマイクロダイセクション法によりRNAを回収し、マイクロアレイ解析を行った。理由は、既に同変異マウスの歯牙発生について申請者のグループでは第一報が報告されており、新規シグナル分子解明への近道としてサービカルループ内で変動がみられる分子であたりをつけるためと、単純に組織の回収がサービカルループの方が容易であったことも挙げられる。そして口蓋癒合時の目的組織が非常に僅かな領域に限定され、網羅的な解析を行うのに十分な量のRNA回収が行えなかった場合に備えた。その結果、新規シグナル分子としていくつかの候補が得られている。その候補である物質の口蓋形成時の発現を裏付ける為に、口蓋癒合時期である胎生14.5日齢のマウス口蓋の組織染色を行った。引き続いてCbfbホモ変異マウスの胎児を利用した口蓋の解析へ移行する。Runx1ホモ変異マウスについてはまだ解析に至っていない。現在コロニー確立の最終段階まで達している所であり、これについては想定していたよりも時間を要した。次年度には最終の交配を順次行い、上記で新規に得られた分子も参考にしながらRunx1ホモ変異マウスの口蓋形成におけるシグナル分子の解析を行う予定である。上皮特異的Runx1ホモ変異マウス作成のためのコロニーを確立し、現在は持続的に目的マウスを供給できる環境が整備された。同マウスをまずは骨格スクリーニング目的でマイクロCTの撮影を行った。その結果、上下顎切歯の形成不全が明らかに生じていた。臼歯ではCTレベルの解像度では明らかな異常がなかったが、切歯同様にエナメル質の形成に異常が生じている可能性が示唆されたため、切歯および臼歯のエナメル質の微細な小柱構造について解析した。その結果、切歯では明らかなエナメル質形成不全を認め、臼歯でも野生型と比較するとやや脆弱なエナメル質であることを示すような結果が得られた。加えて、歯の形成に重要な部位であるサービカルループのみを出生直後のRunx1変異マウス凍結切片から、マイクロダイセクション法を用いて回収し、現在マイクロアレイ解析を行っている。口蓋については、以前当教室で得られた別系統のRunx1変異マウスに見られた一次口蓋と二次口蓋の境界に限局した口蓋裂が今回のマウスでも見られた。こちらもマイクロダイセクション法を用いて、口蓋突起の該当組織を回収し、マイクロアレイ解析を行う。口蓋裂発症に関わる新たなシグナル分子を探索することで、未知の分子を同定するとともに、各分子を繋ぐ集約点としてのRunx分子の役割の重要性を見出した。歯科矯正学上皮特異的Runx1ホモ変異マウス作成のために、数種類のコロニーを作成・維持する必要があったが、理論上メンデルの法則に則った確立で産まれるはずであった目的の遺伝子型をもつ仔マウスが産まれなかったことや、母マウスによる想定外の仔の捕食などにより、当初の予定よりもコロニーの確立に余分に期間を要する結果となった。しかし現在は最終段階まで到達しており、目的マウスが産まれ次第、順次解析を行う予定である。Runx1ホモ変異マウスおよびCbfbホモ変異マウスの口蓋から目的の組織をマイクロダイセクション法により回収し、mRNAを回収する。サービカルループのマイクロアレイから候補として挙げられた分子についてRT-PCRにて発現確認を行う。mRNAの回収が十分量確保できれば、マイクロアレイ解析も行う。同定された発現分子の免疫染色あるいはin situ hybridizationを行い組織上で発現の確認を行う。

また野生型マウスの癒合直前の口蓋を摘出して器官培養を行い、新規同定分子のインヒビターを添加して口蓋裂発症の再現を行う。逆に同じステージのホモ変異マウスの口蓋に新規同定シグナル分子を添加することで、口蓋裂が発症することなく、正常に癒合することを確認する。年度末に購入予定であった消耗品があったが、国内在庫が確保できず海外から輸送される計画になっていた。納期が間に合う予定であったが、手続き上の連絡の不行き届きにより、期限に間に合わない事態となったため。年度末に購入予定であった消耗品を購入する計画である。
当事者主導研究による精神病性疾患当事者の主観的ウェルビーイング回復過程の解明

精神病性疾患からの回復(recovery)には,地域生活の中で,当事者の主観的なウェルビーイングを高めることが不可欠である.当事者主導研究(User-led study)は,精神疾患を経験した当事者の主観的ウェルビーイング回復過程を明らかにする有力な方法だが,世界的にも少なく,我が国ではほぼ皆無である.本研究では,1精神病および重度精神疾患を経験した当事者を中心とした研究チームを組織し,2地域生活の中で当事者が主観的なウェルビーイングを回復する過程を,当事者主導の研究体制で明らかにしていくことである.平成30年度は,1昨年度までに実施したフォーカスグループインタビューを通じて生成した仮説モデルの精緻化,2回復過程モデルの公表と論文化,3回復過程モデルを基にした量的研究の準備と実施,以上の3点を進めた.1昨年度までに精神疾患当事者を含むチームでのディスカッションを通じて,仮説モデルの精緻化を進め,回復促進要因に着目したモデルおよび回復阻害要因に焦点を当てたプロセスモデルを作成した.2回復促進要因に着目したモデルについては,当事者との共同研究の成果として国内誌に発表した.回復阻害要因に着目したモデルについては,フォーカスグループインタビューの結果を踏まえてまとめ,国際誌へ投稿し,受理された.3回復過程モデルを基にした量的研究については,現在計画を検討中である.昨年度までに実施したフォーカスグループインタビューおよびディスカッションの結果を踏まえて,回復促進要因・阻害要因に関する仮説モデルの精緻化を進め,当事者を含む研究チームで論文化することが出来,成果は積み上がっているが,当事者主導研究チームにおいて,参加する当事者メンバーの再構成が必要となり,インタビュー調査の日程再検討とそれに伴うスケジュールの変更が生じ,研究遂行に想定以上の時間を要した.また,研究結果を公表するに当たり,論文での報告に加えて,精神疾患当事者にも研究結果を分かりやすく伝えるためのPR方法を再検討し,当事者のリカバリー支援ガイドラインへの反映も含めた研究計画への見直しが必要となった.以上の遅れについては,補助事業期間を延長して対応する予定である.今年度までの結果を踏まえて,延長期間において,1当初想定していた量的研究につながる研究計画の立案・実施,2研究結果のPRの展開を進めていく.また,今年度までの成果については,国際学会等を通じて国際的に発信していく.精神病性疾患からの回復(recovery)には,地域生活の中で,当事者の主観的なウェルビーイングを高めることが不可欠である.当事者主導研究(User-led study)は,精神病性疾患を経験した当事者の主観的ウェルビーイング回復過程を明らかにする有力な方法だが,世界的にも少なく,我が国ではほぼ皆無である.本研究の目的は,1精神病および重度精神疾患を経験した当事者を中心とした研究チームを組織し,2地域の中で当事者が主観的なウェルビーイングを回復する過程を,当事者主導で明らかにしていくことである.平成28年度は,1当事者主導研究チームを組織すること,2フォーカスグループインタビュー実施に当たって,当事者主導研究チームでのディスカッションを通じて仮説モデルを生成すること,3当事者をパネリストとするシンポジウム及びグループディスカッションを実施し,コミュニティにおける当事者のナラティブデータを収集すること,以上の3点を進めた.全5回の当事者主導研究チームによる研究セミナーを実施し,精神病及び重度精神疾患を経験した当事者のリカバリーの過程を当事者主導でモデル化した.また,精神病性疾患を持つ当事者の身体的健康の回復に関するシンポジウムを開催し,ピアカウンセラーによる進行のもと,3名の当事者パネリストから回復過程に関するナラティブを得ることが出来た.今年度収集したデータは,現在論文化中であり,平成29年度以降に出版予定である.フォーカスグループインタビュー実施に向けて当事者主導研究チームの運営を丁寧に進めている.当事者主導研究チームによる研究プロセスについて,国内誌にて報告する予定である.リカバリープロセスに関するシンポジウムを当事者主導で開催し,得られたナラティブデータを元に,回復を阻害する要因について図式化することが出来た.コミュニティでの活動と連動しながら,当事者主導の形で着実に研究成果を積み重ねており,順調に進展していると言える.精神病性疾患からの回復(recovery)には,地域生活の中で,当事者の主観的なウェルビーイングを高めることが不可欠である.当事者主導研究(User-led study)は,精神疾患を経験した当事者の主観的ウェルビーイング回復過程を明らかにする有力な方法だが,世界的にも少なく,我が国ではほぼ皆無である.本研究では,1精神病および重度精神疾患を経験した当事者を中心とした研究チームを組織し,2地域生活の中で当事者が主観的なウェルビーイングを回復する過程を,当事者主導の研究体制で明らかにしていくことである.平成29年度は,1昨年度に立ち上げた当事者主導研究チームを継続し,フォーカスグループインタビューを順次実施する,2昨年度生成した仮説モデルを精緻化する,3回復過程モデルをシンポジウムで公表し,論文化を進める,以上の3点を進めた.1精神疾患当事者2名を含む当事者主導研究チームにより,フォーカスグループインタビュー及びディスカッションを計12回実施した.2その過程で,精神疾患当事者を含むチームでのディスカッションを通じて,仮説モデルの精緻化を進め,回復促進要因に着目したモデルおよび回復阻害要因に焦点を当てたプロセスモデルを作成した.3回復促進要因に着目したモデルについては,当事者研究シンポジウム(平成30年1月)にて発表した.回復阻害要因に着目したモデルについては,昨年度のフォーカスグループインタビューの結果を踏まえて,現在国際誌投稿へ向けて準備中である.当事者主導研究チームの運営を継続し,フォーカスグループインタビューおよびディスカッションからナラティブを抽出した上で,回復促進要因・阻害要因についての仮説モデルの構築と精緻化を進めることが出来た.当初計画の量的研究は実施出来ていないが,仮説モデルを予備的成果としてシンポジウムで発表し,国内誌に報告した.回復阻害要因についてのモデルも,国際誌へ投稿準備中であり,着実に成果の発信につながっているため,おおむね順調に進展していると言える.

精神病性疾患からの回復(recovery)には,地域生活の中で,当事者の主観的なウェルビーイングを高めることが不可欠である.当事者主導研究(User-led study)は,精神疾患を経験した当事者の主観的ウェルビーイング回復過程を明らかにする有力な方法だが,世界的にも少なく,我が国ではほぼ皆無である.本研究では,1精神病および重度精神疾患を経験した当事者を中心とした研究チームを組織し,2地域生活の中で当事者が主観的なウェルビーイングを回復する過程を,当事者主導の研究体制で明らかにしていくことである.平成30年度は,1昨年度までに実施したフォーカスグループインタビューを通じて生成した仮説モデルの精緻化,2回復過程モデルの公表と論文化,3回復過程モデルを基にした量的研究の準備と実施,以上の3点を進めた.1昨年度までに精神疾患当事者を含むチームでのディスカッションを通じて,仮説モデルの精緻化を進め,回復促進要因に着目したモデルおよび回復阻害要因に焦点を当てたプロセスモデルを作成した.2回復促進要因に着目したモデルについては,当事者との共同研究の成果として国内誌に発表した.回復阻害要因に着目したモデルについては,フォーカスグループインタビューの結果を踏まえてまとめ,国際誌へ投稿し,受理された.3回復過程モデルを基にした量的研究については,現在計画を検討中である.昨年度までに実施したフォーカスグループインタビューおよびディスカッションの結果を踏まえて,回復促進要因・阻害要因に関する仮説モデルの精緻化を進め,当事者を含む研究チームで論文化することが出来,成果は積み上がっているが,当事者主導研究チームにおいて,参加する当事者メンバーの再構成が必要となり,インタビュー調査の日程再検討とそれに伴うスケジュールの変更が生じ,研究遂行に想定以上の時間を要した.また,研究結果を公表するに当たり,論文での報告に加えて,精神疾患当事者にも研究結果を分かりやすく伝えるためのPR方法を再検討し,当事者のリカバリー支援ガイドラインへの反映も含めた研究計画への見直しが必要となった.以上の遅れについては,補助事業期間を延長して対応する予定である.平成29年度以降は,平成28年度に得られた成果を着実に論文として国内誌・国際誌に投稿していく.
「人を罰する動機」の規定要因と影響に関する法心理学的研究

司法制度改革の進展に伴って「市民感覚」を司法に取り入れることの必要性が強調されている。本研究では、違法行為に対する懲罰的反応に焦点を当て、法律の専門的教育を受けていない一般人の思考様式を明らかにすることを目的とした。特に、行為ではなく人物を罰しようとする動機の影響について重点的に検討した。方法として、違法行為を題材とした心理学的実験により、懲罰的な判断や行動の規定要因を明らかにするとともに、神経科学的検討を試みた。結果は、属人的要因を理由に懲罰しようとする傾向の基礎には、応報的動機と功利主義的動機がともに作用している可能性が示された。将来の継続研究を志向する上でも示唆に富んだ結果が得られた。1.判例プロジェクトでは、刑事裁判における判決文に現れる懲罰根拠の分析を継続して行った。さらに、民事裁判の事案において、賠償額の調整などに含まれる懲罰的な意味合いに関する分析を行った。2.刑事事件プロジェクトでは、前年度に引き続き量刑判断に及ぼす人物道徳性の効果、および応報的動機と功利主義的動機の媒介効果を比較するための実験研究を行った。そこでは、非道徳性に関する応報的義憤(moral outrage)の一貫した媒介効果が明らかになった。3.人物道徳性の効果を規定する自動的過程と統制的過程を区別するために、過程分離手続きを用いた実験題材の作成と試行的実験を行った。まず、道徳的基盤に関する多数の特性語に対する判断を測定するための予備調査を行い、その結果をもとに開発した題材を用いた実験を行った。再認課題等に変更を加える必要性が明らかとなり、その改訂を行った。4.民事事件プロジェクトでは、損賠賠償判断に及ぼす行為の意図性の効果と、法人等の集合体が行為者である場合の賠償判断に影響する要因について検討するための実験題材を作成し、試行的実験を行った。刑事犯罪の被告に対する量刑判断が、応報的公正観に基づく「義憤」と功利主義的な判断過程の両者に基づいて行われるという理論モデルの定式化とその検証を中心に研究を行った。また、被告の道徳性をはじめとする属人情報が量刑に影響を及ぼす過程についても検討を行った。実験結果は、応報-対-功利主義の二重過程が、犯罪行為の犯罪性などの要因によって、直観的-対-熟慮的過程のいずれが駆動されるかの違いを生み、これが量刑判断に異なる経路として作用する可能性を示唆した。また別の一連の実験的研究では、被告の非人間性も属人情報として作用し、より重い量刑判断を導くことを示した。さらに、道徳判断の基礎をなすと考えられる直観的-対-熟慮的過程の区別を、記憶実験のパラダイムを用いて分離する可能性についても実験的検討を行った。刺激題材や実験パラダイムの開発に成功を収め、今後の発展的研究に役立てるための基礎を築くことができた。加えて、司法的判断における懲罰だけでなく、集団間関係における譴責と赦免といった分野に本研究の枠組みを適用する可能性についても、重要な手がかりとなる知見を得た。1.判例プロジェクトでは、懲罰動機が典型的に問題となる、刑事裁判の事案とその判決内容に関する調査を行った。これをもとに実験題材の開発を続ける。2.刑事事件プロジェクトでは、事案シナリオを用いた実験研究を行った。行為の違法性や結果の重大性に加えて、被告の道徳性を操作した実験を行い、被告に対する評価を顕在指標および潜在指標によって測定した。また、潜在指標への反応時における脳波を測定し、事象関連電位を分析した。結果は、顕在および潜在指標において予測された結果が明確にみられず、測定方法の改善の必要性を示した。ただし、事象関連電位の測定方法と実験手続き全般については、想定した方法の有効性を確認できた。3.道徳性に加えて、被告の人間性が量刑判断に与える影響を検討するための実験を行った。結果は、被告の非人間性の影響を示唆するもので、実験題材のさらなる精緻化によって、意義深い結果がられる可能性を示した。4.懲罰動機に関するこれまでの研究成果について報告するため、米・ニューヨーク大学およびプリンストン大学を訪問し討論を行った。本研究で継続して検討すべき課題を明確化することができた。判例プロジェクトの進捗により、当研究が考察対象とする問題領域の特定と理論的枠組みの構造化が順調に進められている。行動実験の精度を向上させるための様々な取り組みを行い、実証データが蓄積されている。特に懲罰動機の基礎となる媒介過程については、より精緻な理解を可能にするデータが収集されている。自動的・統制的過程を分離するための実験題材の開発も進んでいる。また、刑事だけでなく民事分野にも題材を取った実験デザインを構築する作業も順調に進展している。

以上の研究成果を国内外の学会等で発表する作業も順調である。行動実験および脳波測定の方法を確認することができ、初年度の実験としてはおおむね順調である。また人間性評価の影響を調べる実験では、有効な結果を見いだせる可能性が示され、今後の研究の進展が見込まれる。さらに、判例プロジェクトも順調な進捗を見せている。海外研究者との共同研究の可能性も具体化しつつある。これらはいずれも、期待された水準を満たすものであり、全体として順調に進展していることを示すといえる。過程分離手続きを用いた、自動的・統制的過程の同定を行動実験によって確立することが喫緊の課題である。それに引き続き、事象関連電位をはじめとする脳神経科学的知見を得ることも緊急の課題と言える。最終年度には、刑事領域だけでなく民事領域における懲罰的動機の効果についても実証的検討を加える。その際、大学生サンプルだけでなく一般サンプルを対象としたデータ収集を行い、知見の一般化を図る。成果の公表をさらに進めるため、学会におけるシンポジウム等の企画を積極的に行っていく。海外の研究者との共同研究、さらには成果公表のための国際シンポジウム開催の企画について、それぞれの具体化に向けて一層の努力を続ける。・判例プロジェクトでは、研究分担者・藤田を中心に研究を継続する。・刑事実験プロジェクトでは、道徳性情報の影響を調べるための実験刺激をさらに洗練されたものに改善する。脳波測定の実験参加者を増やし、安定した実験データの取得を目指す。・同じく刑事実験プロジェクトで、人間性情報の影響を吟味する実験をさらに進展させる。・プリンストン大学他の研究者との国際共同研究の準備を進める。・研究代表者と分担者、連携研究者の間で理解の共有を図るため、研究会を随時開催する。・大学生以外の一般サンブルからデータ収集を行うため、オンライン実験の実施を業者に委託する。・研究補助者の雇用を行う。・国際共同研究を推進するため海外出張費用を支出する。・成果公表のための国際会議出席費用を支出する。・実験研究を本格化させるため、実験制御装置等を購入する。・実験参加者謝礼、および研究補助者への謝金等を支払う。・国際共同研究の相手方との打ち合わせや、これまでの研究成果公表のための海外出張費用を支出する。・研究チーム内の研究会および研究打ち合わせ、そして国内学会における成果公表のための国内旅費を支出する。
標的細胞中で発現しない非コードＲＮＡ遺伝子をトラップする手法の開発

欧米では、マウスES細胞中で全てのタンパク質コード遺伝子を挿入型変異導入法により破壊するために、大規模な「ノックアウトマウス・プロジェクト」が推進された。我が国では、ナショナルバイオリソースプロジェクト(文科省)の中で、報告者が開発した遺伝子トラップ法UPATrapの改変が進められた。本研究では、最新型UPATrapに、さらに二つの新しいトラップ技術を導入し、(1)標的細胞中で発現しない、(2)非コードRNA遺伝子を、ランダムに破壊するための手法の樹立を目指した。DTrapベクターの両端に、プロモーターを持たないジフテリア毒素(フラグメントA)遺伝子のカセットを配置した。ジフテリア毒素遺伝子としては、野生型に比べ酵素活性が約1/30に減弱されたバリアント「tox-176」を用いた。このベクターとマウス未分化ES細胞を用いて遺伝子トラップを行い、数百個のES細胞クローンを得た。その中から数個を選び、それぞれに対してFlp発現ベクター(FLPo)を一過性に導入し、FRT-FRT間とF3-F3間で、同時に2種類の並行した相同組換えを引き起こした。組換え後のベクター内部には、FRTとF3が一個ずつ残存したが、それらの間で組換えが引き起こされることはないため、EGFPカセットがさらに反転を繰り返すことはなかった。上記のベクターで実施した遺伝子トラップ実験では、約6割のクローンにおいてES細胞中で発現しない遺伝子がトラップされていた。しかしながら、約3割のクローンでは、ベクター内のNEO pre-mRNAが、すぐ下流のDTカセット(アンチセンス鎖)の内部にスプライスされることが判明した(DTカセットのアンチセンス鎖には、複数のクリプティックなスプライス・アクセプターが存在することが示された)。そのままでは、実際に遺伝子をトラップしていない場合でも、あたかもトラップに成功したかのような結果が出てしまうため、対策として、遺伝子トラップのためのNEOカセットを、2番目のDTカセットのさらに下流に移動した。この変更により、NEOカセット内のスプライス・ドナーは、必ずベクターの外側に存在する内在性遺伝子へとスプライスされるようになった。私たちが開発したUPATrap型のポリAトラップ法では、NEO終止コドンの直下にIRES配列が接続されており、いったんNEO部分の翻訳が終結しても、IRESにリボソームが再会合するため、トラップされた遺伝子の最後のエクソン上に存在する終止コドンまで「第二の翻訳」が継続する。細胞質におけるこの人工的な翻訳により、核内でスプライシングの際に形成されたexon-junction complex (EJC)が融合型mRNAから排除されるため、NMDの引き金シグナルが消失し、NEOタンパク質は安定的に発現される。しかし、トラップした遺伝子がlncRNAのもので、全てのエクソンを貫通するopen reading frame (ORF)が存在しない場合には、事情が大きく異る。つまり、IRESによって誘発されたタンパク合成は、必ずどこか途中のエクソンに存在する終止コドンの位置でストップするため、それより下流に存在するEJCはリボソームによって排除されず、融合型mRNA上に残存することになる。そのようなEJCは、融合型mRNAにNMDを惹起するため、NEOタンパク質の蓄積が妨げられ、遺伝子トラップは不成功に終わる。私たちの先行研究によれば、NMDを抑制するためには、遺伝子の前半に生じた「異常な」終止コドン(premature TC)の下流において、必ずしも人工的な翻訳を誘発する必要はない。そのような終止コドンの下流にRNAの非常に強固な二次構造を作れば、NMDを抑制することが出来る。平成26年度には、この先行研究で用いたNMD抑制エレメントをトラップ・ベクター内のNEOの下流に組み込み、マウスES細胞での遺伝子トラップを実施した。トラップされた遺伝子の中に、従来よりも高頻度にlncRNA遺伝子が含まれることを確認できたため、実験は成功したと考えられる。平成27年度には、この先行研究で用いたNMD抑制エレメントの改良を試み、トラップ・ベクター内のNEOの下流に組み込んだ上で、マウスES細胞での遺伝子トラップを実施した。

トラップされた遺伝子の中に、従来よりも高頻度にlncRNA遺伝子が含まれることを確認できたため、実験は成功したと考えられる。平成27年度には、私たちの先行研究で用いたNMD抑制エレメントを改良し(RNAのレベルで形成される高次構造をより強いものにした)、トラップ・ベクター内のNEOの下流に組み込み、マウスES細胞を用いて遺伝子トラップを実施した。その結果、NEO部分とトラップされた遺伝子の融合型mRNAのNMDが回避されていることを確認することができた。さらに、トラップされた遺伝子の中に、従来よりも高頻度にlncRNA遺伝子が含まれることを確認することができた。しかしながら、このNMD抑制エレメントの改良のステップに想定以上の時間を要してしまったため、補助事業期間の延長を申請し、承認された。私たちの先行研究で用いたNMD抑制エレメントを改良し(RNAのレベルで形成される高次構造をより強いものにした)、トラップ・ベクター内のNEOの下流に組み込み、マウスES細胞を用いて遺伝子トラップを実施した。その結果、NEO部分とトラップされた遺伝子の融合型mRNAではNMDが回避されていることを確認することができた。さらに、トラップされた遺伝子の中に、従来よりも高頻度にlncRNA遺伝子(候補)が含まれることを確認することができた。平成28年度には、この完成した改良型ベクターを用いて重点的に遺伝子トラップを行い、トラップされたlncRNA遺伝子(候補)の発現パターンを解析した。既知遺伝子とは異なり、本研究で着目するlncRNA遺伝子には、関連するESTが存在しないことも多いため、米国NCBIのUniGeneデータベースなどを利用して、マウス体内における発現パターンを類推することは、予想通り難しかった。そのため、候補遺伝子ごとにPCR用プライマーを設計してRT-PCRを行い、発現部位を解析する必要があった。トラップされたlncRNA遺伝子(候補)の中には、RNAレベルの発現が確認できないものも存在した。トラップされたlncRNA遺伝子(候補)のうち、免疫系組織(胸腺、脾臓、リンパ節など)や神経系組織(脳や脊髄など)で特異的に発現するものを選別し、定法に従いノックアウトマウスを作製する、という当初の予定であったが、これまでのところ、免疫系組織や神経系組織に高度に限局した発現パターンを示すlncRNA遺伝子(候補)がトラップされたES細胞クローンは樹立されていない。今後はさらに遺伝子トラップ実験を追加して、そのようなES細胞クローンの樹立を目指す必要がある。欧米では、マウスES細胞中で全てのタンパク質コード遺伝子を挿入型変異導入法により破壊するために、大規模な「ノックアウトマウス・プロジェクト」が推進された。我が国では、ナショナルバイオリソースプロジェクト(文科省)の中で、報告者が開発した遺伝子トラップ法UPATrapの改変が進められた。本研究では、最新型UPATrapに、さらに二つの新しいトラップ技術を導入し、(1)標的細胞中で発現しない、(2)非コード