hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質に応答するCD1依存性獲得免疫の成立基盤の解明とその賦活法の開発

モルモットおよびCD1トランスジェニックマウスを用い、抗酸菌脂質に対するグループ1CD1(CD1a、CD1b、CD1c)依存的免疫応答の解析研究を展開した。まず、BCG接種モルモットから脾臓T細胞を採取し、モルモットCD1分子(CD1b1、b2、b3、b4)をトランスフェクトしたモルモット線維芽細胞を標的細胞として細胞傷害試験を行ったところ、BCG由来脂質抗原を特異的に認識して活性化されるCD1b2、b3あるいはb4拘束性キラーT細胞の存在が明らかとなった。また、BCG接種モルモット血清中には、接種後4週をピークとして抗BCG脂質抗体が産生されることを見出した。このことから、BCG接種によつて、BCG脂質に対する細胞性応答ならびに液性免疫が誘導されることが初めて実証された。一方、ヒトCD1Cゲノム遺伝子を単離し、それを導入したトランスジェニックマウスを作製した。このマウスでは、ヒトと同様、樹状細胞においてCD1c蛋白の特異的な発現が見られることを確認した。無刺激CD1Cトランスジェニックマウスの脾臓マクロファージはCD1C蛋白を発現しないが、BCG接種CD1Cトランスジェニックマウスにおいては、CD1c蛋白の発現が顕著に誘導されることを見出した。このことから、微生物感染に伴って、生体内では樹状細胞とマクロファージがCD1分子を表出し、脂質特異的免疫応答の誘導を担っていることが示唆された。MHCクラス1、クラス2分子が提示するペプチド抗原の種類やそれを認識するT細胞群の機能には、明確な差異が認められる。一方、ヒトCD1脂質抗原提示分子群(CD1a、CD1b、CD1c)の機能的差違は明確ではない。このことを追究するために、炭素鎖長の異なるCD1b提示脂質抗原(グルコースモノミコール酸GMM)を精製し、樹状細胞内での動態を検証した。長鎖GMMは、CD1b分子が選択的に発現したリソソームに輸送され、CD1b拘束性T細胞に抗原提示されたが、短鎖GMMは、CD1a分子を発現したリサイクリングエンドソームに輸送され、結果としてCD1b拘束性T細胞に抗原提示されなかった。さらに、CD1a細胞質ドメインを有するCD1bキメラ分子はリサイクリングエンドソームに発現し、短鎖GMMを効率的にサンプリングできることを明らかにした。以上の結果は、CD1a分子とCD1b分子が、炭素鎖長の異なる脂質分子のサンプリングに関わる可能性を強く示唆するとともに、CD1a分子とCD1b分子が、それぞれ浅い抗原結合部位と深い抗原結合部位の構造を有することとも符合した。一方、非定型抗酸菌感染に伴い、菌固有の糖脂質グリコペプチドリピド(GPL)に対するIgM、引き続いてIgGクラスの抗体産生が起こることを、感染モルモットを用いて観察した。さらに抗体のエピトープは、糖鎖部分に存在することを実証した。この抗糖脂質抗体のクラススイッチが、CD1拘束性ヘルパーT細胞に依存するのか、またその場合どのCD1分子が関わるのかは、現時点では明らかでない。
中周期帯スロー地震観測のためのレーザー歪偏差計の開発

本研究は現在明確には観測されていない中周期帯、すなわち継続時間が1000秒から10万秒程度のスロー地震を観測する手法として、新規にレーザー歪偏差計を開発し、プレート境界などで起こると予想される当該イベントの初検出を目指すものである。レーザー歪偏差計は同一直線上の2本の基線の間の歪の差、すなわち歪偏差をレーザー干渉計で直接計測する。機器の主要なノイズは温度変化による構成部品の熱膨張であると考えられ、温度環境の実測および有限要素法による熱伝導シミュレーションを行い、温度変動の影響を受けにくい装置の基本構成や設置方法に関する結論が得られた。それらに基づいた歪偏差計を設計・製作した。本研究は現在明確には観測されていない中周期帯(継続時間10^310^5秒)のスロー地震を観測できる手法として、新規にレーザー歪偏差計を開発し、プレート境界の当該イベントの初検出を目指すものである。検出できれば、さまざまな時間スケールで観測されているスロー地震が同一の物理過程であるか否かを観測的に決着できるのみならず、物理モデルの構築に必要な基礎データを提供する。H25年度は実験室においてレーザー歪偏差計の計測部を構成し、検出精度の評価を行った。小型の真空容器内の同一光学台上にビームスプリッタを中心に左右対称な各基線の差の信号を干渉光として得られる光学系を構成し、歪偏差のノイズレベルを計測した。その結果、対称型レーザー干渉計のノイズは、低真空中で周期10秒から20000秒の帯域では、光路のわずかな非対称性とレーザー波長の不安定性に起因し、それより長周期側では温度変化による光学定盤や光学素子の熱膨張に起因すると分かった。また、温度変化は当初光学台の支柱の熱伝導によるものが大半と予想していたが、計測部をモデル化し大まかな伝熱量を見積もったところ、支柱の熱伝導の寄与が半分程度、残留空気の熱伝導と輻射による伝熱がそれぞれ1/4程度だと計算された。この結果と同程度のノイズが残留すると仮定すると、継続時間1万秒のスロー地震を観測できるまでノイズを落とすには500m以上の基線長が必要であり、伝熱を低減すべきであると分かった。並行して、典型的なスロー地震から生じる歪偏差の予想振幅をシミュレーションにより計算した。地下40kmにスロー地震の点震源を想定し、その断層運動が作る地表における歪偏差の振幅および空間分布を計算した。本研究開始時の見積とほぼ一致する結果が得られた。ただし、空間分布があるため場所によって若干振幅が異なることがわかった。この結果を踏まえ、観測に適した場所を検討する。本研究は現在明確には観測されていない中周期帯(継続時間1000秒100000秒)のスロー地震を観測できる手法として、新規にレーザー歪偏差計を開発し、プレート境界の当該イベントの初検出を目指すものである。H26年度は、目標とする検出精度を実現するために、レーザー歪偏差計の計測部の検出性能を向上させる方法を検討した。2×10-4Hz以下の長周期側は温度変化によるノイズの影響が大きいことがわかっており、外部からの伝熱を減らし断熱する方法および一定温度の岩盤に熱結合して温度変化を低減させる方法の2つを検討した。その結果、後者がより現実的に構成できることがわかった。一方、干渉計のノイズの短周期側を調べたところ、レーザー光強度の揺らぎ、素子の雑音、光軸ずれに伴うノイズ、ADC収録装置のノイズからなっていることがわかり低減策を講じた。また、愛知県の犬山観測点と岐阜県の神岡観測点に設置された各レーザー歪計のデータについて、背景ノイズにフィルタをかけて相関を計算した結果、レーザー歪偏差計を用いて観測を行えば、従来の観測方法と比べて背景ノイズが効果的に低減できることが計算上確かめられた。これまでの研究により、観測周期帯における機器の主要なノイズが温度変化による光学定盤・光学素子の熱膨張によることが分かっている。温度変化を抑えるいくつかの方法を検討してきたが、H27年度は現実的な装置を用いた場合の定量的なノイズの評価を実施した。市販の有限要素法解析ソフトウェアを用いて、真空容器の熱伝導のシミュレーションを行った。真空容器の底板を模したステンレス塊を断熱材で覆い地面と熱結合するというモデル化を行い、断熱材および床面の表面にステップ状の温度変化を入力してステンレス塊の温度変化を計算した。その結果、熱結合した場合は10^5秒の時間スケールで4.5×10^-2[K]の温度変化、熱結合しなかった場合は2.4×10^-1[K]の温度変化が見られた。観測坑の床面を断熱材で覆える場合は、真空容器を地面に熱結合したほうが温度変化が小さく、そうでない場合は熱結合しないほうが良いことが分かり、レーザー歪偏差計の装置形状や設置方法に関する結論が得られた。

当初計画では観測所に装置を設置して観測する段階であったが、温度変化によるノイズは観測精度に影響する重要な課題であり、装置の構造や設置方法についての指針を得るため、その定量的な評価を本年度実施した。本研究は現在明確には観測されていない中周期帯、すなわち継続時間が千秒から10万秒程度のスロー地震を観測する手法として、新規にレーザー歪偏差計を開発し、プレート境界などで起こると予想される当該イベントの初検出を目指すものである。検出できれば、さまざまな時間スケールで観測されている微動やスロースリップなどのスロー地震が同一の物理過程であるか観測的な制約が付けられるだけでなく、物理モデルの構築に必要な基礎データを提供できる。レーザー歪偏差計は同一直線上の2本の基線の間の歪の差、すなわち歪偏差をレーザー干渉計で直接計測する原理で、脈動など空間波長の長い地動ノイズは空間微分である偏差を計測することにより低減される。一方スロー地震などの空間スケールの小さい震源からの地動は偏差を計測することにより強調され、従来の歪や変位の計測では検知が難しかった中周期帯のスロー地震が、歪偏差を計測することにより検知可能になることがモデル計算により示されている。実際の装置では、2本の基線から得られる歪について、どのくらいの精度で差が取れるかが歪偏差の検出性能を決める。これまでの研究で、観測周期帯における機器の主要なノイズは温度変化による光学定盤・光学素子・真空容器の熱膨張であることが予想されており、H28年度は観測所坑内での温度環境の実測および有限要素法による熱伝導シミュレーションを継続し、温度変動の影響を受けにくい装置の構成を検討した。その結果、空気による温度擾乱を抑えるための装置全体の断熱、真空容器の岩盤への熱的な結合、熱容量の大きい光学定盤と真空容器との熱的分離、などが有効であることがわかり、基本構成や設置方法に関する結論が得られた。それらに基づいた歪偏差計を設計・製作した。本研究は現在明確には観測されていない中周期帯、すなわち継続時間が1000秒から10万秒程度のスロー地震を観測する手法として、新規にレーザー歪偏差計を開発し、プレート境界などで起こると予想される当該イベントの初検出を目指すものである。レーザー歪偏差計は同一直線上の2本の基線の間の歪の差、すなわち歪偏差をレーザー干渉計で直接計測する。機器の主要なノイズは温度変化による構成部品の熱膨張であると考えられ、温度環境の実測および有限要素法による熱伝導シミュレーションを行い、温度変動の影響を受けにくい装置の基本構成や設置方法に関する結論が得られた。当初計画では本年度は観測所に装置を設置して改良を加えながら観測を続ける予定であったが、前年度に計測された温度変化によるノイズの対策などが観測精度に影響する重要な課題と考え、本年度はその要因の究明と解決策を検討するプロセスで時間を要した。装置形状や設置方法についての指針が得られたため、それに基づき実際に装置を製作し観測所に設置して試験観測を実施する。固体地球計測懸案の温度変化によるノイズの対策として、岩盤に熱結合する方法で解決できる見込みが得られた。今後は当初計画に沿って、観測所に装置を設置し改良を加えながら観測を実施する予定である。H25年度は実験室においてレーザー歪偏差計の計測部を構成し、検出精度の評価を行う計画であり、予定通り進められた。
成人性T細胞白血病の遺伝因子の解明:DNA修復遺伝子の多型の遺伝解析

HTLV-Iウイルス感染者は日本全体で100万人存在し、毎年約1,000人が成人性T細胞白血病(ATL)を発症している。一旦ATLを発症した場合その予後は1年に満たず極めて不良で、ATLに対する治療法開発はHTLV-Iが蔓延している唯一の先進国である日本の責務である。ATLは病気の発症、進行や、予後に宿主の複数の遺伝子の多型の関与が推測されてきたが、その遺伝因子は未だ不明である。そこで、詳細な臨床情報を伴うATLの患者、ウイルスキャリア非発症者のDNA検体を用いて、候補遺伝子アプローチによる疾患感受性遺伝子の同定を試み、以下に述べる結果を得た。当研究室で同定した免疫関連遺伝子約200個に存在するSNPにHapMap計画で得られた情報を加え、1536個のタグSNPを抽出し、Goldengate法によりマーカーパネルを作成した。相関解析は段階的におこなうこととし、まず患者96人、非発症者96人でタイピングを行った。タイピング結果をもとに個別SNPのアレル頻度で統計解析を行い、p値<0.001のマーカー5個(1.1x10-6から9.8x10-4)に加え、0.01を下回るマーカー47個に対応する遺伝子領域から網羅的に384個のマーカーを選択し、患者208検体、非発症者276検体を用いて2次スクリーニングを実施した。その結果p<0.01(p=0.0030.006)を示すSNPが存在する遺伝子が3個同定された。現在、有意差を示す多型を含むハプロタイプ解析を行っており、また細胞株を用いた実験を開始し、これら3個の遺伝子のATL発症における役割を解析中である。HTLV-Iウイルスの感染者は日本全体で100万人存在し、毎年約1,000人が成人性T細胞白血病(ATL)を発症している。一旦ATLを発症した場合、その予後は1年に満たず極めて不良であり、治療法開発はHTLV-Iが蔓延している唯一の先進国である日本の責務である。本研究ではATL患者群とHTLV-I陽性の非発症者のゲノム多型(特にSNP)の比較をゲノム疫学的手法で試みる。2006年度は以下の2点に焦点を当てて、研究を行った。1)ATL、HTLV関連脊髄症(HAM)、HTLV-1キャリアー(非発症者)のDNA各93検体を用いて、174個の免疫関連遺伝子より抽出した1536個のタグマーカーパネルによるジェノタイピングを行った。その結果,統計的補正なしのp値が0.01を下回るマーカーがATL-HAM間で55個、ATL-キャリア間で47個、HAM-キャリア間で30個得られた。そこで、これらのマーカーを含むLDブロックよりさらにSNPを追加し、2次スクリーニングに用いる384個からなるマーカーパネルを作成した。現在このパネルを用いて、新たな患者、キャリアのDNA合わせて約600検体に対し2次スクリーニングを進めている。2)宿主内でのウイルスゲノムの複製、増殖等に関わる遺伝子を20個選択し、日本人の健常者DNA32検体を用いてSNP同定を行った。その結果新たなSNP127個を含む311個のSNPを同定した。1)と同様の手法で、これらにHapMapで得られ公開されているSNPを追加してからタグマーカーパネルを作成し、各93検体を用いてジェノタイピングによる相関解析を行った。現在得られた結果を解析中である。
大学連携VLBIによる狭輝線セイファート1型銀河の観測的研究

本報告は,2年計画の最終年度に関するものである。前年度では,使用する観測装置であるJapanese VLBI Network(JVN)の整備と,観測ターゲットであるNarrow-Line Seyfert 1 galaxy(NLS1)をJVNで観測するための観測手法の発明と実証をおこない,論文として発表した。これらの準備をふまえ,今年度ではJVNでNLS1の科学観測を実行した。NLS1は活動銀河のなかでも電波放射の大変暗い種族であるため,これまでほとんどNLS1は電波観測されておらず,本観測は大変先駆的な挑戦となった。NLS1 5天体を発明した観測手法Bigradient Phase Referencingを適用して観測し,すべて検出することができた。観測によって,輝度温度10の7乗ケルビン以上の非熱的なシンクロトロン放射をする成分がNLS1に付随していることが初めて明らかになった。放射体はおそらく相対論的ジェットである。NLS1のような質量的小さなブラックホールに急速な質量降着がおこっている系でも,ジェットが生成されていることの観測的証拠が得られたのである。本結果は,降着現象の理論に対して重要な示唆を与えるものである。研究は論文としてまとめられ,本年度のうちに出版された。このNLS1の初めてのVLBIによる系統的な研究を発展させて,NLS1に非常に性質の近いと考えられているBroad Absorption Line Quasar(BALQSO)という活動銀河核の種族の調査にも着手した。この種族を観測することによって,NLS1の理解の助けとするためである。BALQSOもまた電波放射の弱い種族であり,これまでほとんど電波観測のされてこなかった天体であったため,これも大変先駆的な挑戦となった。JVNのサブアレイであるOCTAVEを用いて,BALQSOを23天体観測した。結果21天体を検出し,これらにも非熱的放射をするジェットが付随していることが初めて明らかとなった。この結果は日本天文学会で発表され,学術論文としても投稿直前となっている。総じて,科学研究費補助若手Bによる本研究は,大変先駆的な観測に挑戦・成功し,当初の目標を上回る成果を挙げたといえる。本研究は、これまでほとんど明らかになっていない狭輝線セイファート1型銀河中心核のジェット現象について、世界で初めての系統的なVLBI撮像観測により、その性質を明らかにしようとするものである。狭輝線セイファート1形銀河は、活動銀河核のサブクラスの1つであり、急激に成長しているブラックホールに関連する知見を持っている可能性が高い天体であり、大変興味深い。電波で大変暗い天体であり、観測の技術的な面で難しい観測になる。私は、新しく構築された大学連携VLBI観測網に、位相補償観測モードを追加することで解決を図り、この研究に挑んだ。本報告では、平成18年度(研究計画1年目)の研究実績について述べる。設定していた研究計画とは、(1)大学連携VLBIを用いて、必要な観測データをすべて取得し、解析をおこなう。(2)以前米国のVLBAでおこなっていた観測の成果論文を発表する。(3)ポーランドでのEVNシンポジウム、中国での東アジアVLBI研究会、および日本天文学会春季年会で、途中成果を順次発表してゆく。の3つであった。この1年間で実際に達成できた事項は、(1')予定通り、観測データをすべて取得することに成功。さらに、解析も終了、その成果は学術論文として受理され、予定を上回る進捗となった。これは、大学連携VLBI観測網から生まれた初めての科学的成果となった。(2')予定通り、VLBAの観測から得られた結果は、学術論文として受理され、出版された。(3')予定通り、ポーランドのシンポジウムでポスター発表、中国の研究会で口頭発表した。天文学会では、予定通り春季年会でポスター発表しただけでなく、秋期年会でも口頭発表をおこなった。このように、すべての項目において、予定通りまたは予定を上回る成果をあげることができた。さらに当初計画にあげていなかった項目として、(4')本研究の観測に必要となり新たに開発した観測技術に関する学術論文を出版した。2年間の研究計画の中で、観測データをすべて取得し順次成果発表をしてゆくという1年目の計画は、順調に実行され、完全に達成されたと考えている。

このNLS1の初めてのVLBIによる系統的な研究を発展させて,NLS1に非常に性質の近いと考えられているBroad Absorption Line Quasar(BALQSO)という活動銀河核の種族の調査にも着手した。この種族を観測することによって,NLS1の理解の助けとするためである。BALQSOもまた電波放射の弱い種族であり,これまでほとんど電波観測のされてこなかった天体であったため,これも大変先駆的な挑戦となった。JVNのサブアレイであるOCTAVEを用いて,BALQSOを23天体観測した。結果21天体を検出し,これらにも非熱的放射をするジェットが付随していることが初めて明らかとなった。この結果は日本天文学会で発表され,学術論文としても投稿直前となっている。総じて,科学研究費補助若手Bによる本研究は,大変先駆的な観測に挑戦・成功し,当初の目標を上回る成果を挙げたといえる。
氷河の可能性を秘めた飛騨山脈北部の万年雪の流動と内部構造の解明

現在の日本の山岳には、多年性雪渓(万年雪)は存在するが、氷河は存在しないとされていた。本研究では、飛騨山脈剱岳の小窓雪渓、三ノ窓雪渓、立山の御前沢雪渓で氷体の厚さと流動の観測を実施した。その結果、各雪渓は厚さ30 m以上、長さ4001200 mに達する巨大な氷体をもち、氷体は1ヶ月あたり530 cm流動していることが明らかになった。したがって、小窓,三ノ窓、御前沢雪渓は日本では未報告であった1年を通じて連続して流動する現存する「氷河」であると考えられる。平成24年度は、5月末に剱岳・三ノ窓氷河でアイスレーダー観測を実施して、積雪深と氷厚を観測した。9月10月に立山・御前沢氷河、剱岳・三ノ窓氷河、小窓氷河で前年から残置してある流動観測用ポールの再測量及びクレバスやムランの断面での積雪密度観測を実施した。また、剱岳・池ノ谷右俣雪渓でも、氷厚と流動の予備調査を実施した。1三ノ窓氷河では、中流部の氷厚が60mに達していることが新たに確認できた。三ノ窓氷河は国内最大規模の氷河であるといえる。2御前沢雪渓では、前年に残置しておいたポール6本のうち3本を確認できた。その位置をGPSで測量したところ、年間の流動速度は最大で30cm程度であることが分かった。三ノ窓氷河、小窓氷河では、残雪の量が多くて前年に残置したポールが出てこなかった。3御前沢氷河、三ノ窓氷河、小窓氷河のクレバスやムランの断面で密度観測を行った結果、積雪は1年以内に氷化することが確認できた。4池ノ谷右俣雪渓も厚さ40mの氷体を持っており、氷体は秋の一ヶ月間で最大15cm流動していた。このため、氷河の可能性が高いことが示唆された。4「飛騨山脈、立山・剱山域の3つの多年性雪渓の氷厚と流動ー日本に現存する氷河の可能性についてー」と題する原著論文が平成24年5月発行の日本雪氷学会誌に掲載された。平成23年度は、立山の主峰雄山東側の御前沢(ごぜんざわ)雪渓で高精度のGPS(衛星利用測位システム)を使用して流動観測を実施するとともに、御前沢と同じく厚い氷体をもつ剱岳の三ノ窓雪渓、小窓雪渓でもアイスレーダーを使った氷の厚さの観測と流動観測を実施した。(1)三ノ窓雪渓では、厚さ1520mの積雪の下に厚さ30m以上の氷体を確認できた。小窓雪渓では、厚さ1520mの積雪の下に厚さ2030mの氷体を確認できた。三ノ窓、小窓両雪渓とも氷が塑性変形で流動するのに十分な厚さを持っているといえる。(2)三ノ窓雪渓では、約1ヶ月で24cm、31cmと誤差以上の有意な流動が観測された。流動方向は、東南東で雪渓の最大傾斜方向と一致した。小窓雪渓についても、約1ヶ月で17cm、32cmと誤差以上の有意な流動が観測された。小窓雪渓も流動方向は、雪渓の最大傾斜方向とほぼ一致した。御前沢雪渓でも、52日間で79cmと誤差以上の有意な流動が観測された。御前沢雪渓では、GPSデータをクロスチェックするためにトータルステーションを使った測量も実施したところ、GPSデータとほぼ一致する結果が得られた。また、三ノ窓雪渓と御前沢雪渓では、GPS測量に用いたポールを、防水デジタルカメラで約1ヶ月間インターバル撮影した。その結果、氷体の流動に伴い、ポールが少しずつ下流側に移動していく様子を撮影・記録できた。(3)観測を行った3つの雪渓全てで氷体の流動が観測されたことから、これらの雪渓はすべて現存する「氷河」であることが分かった。研究成果をすみやかに発信するため、日本雪氷学会誌「雪氷」に観測結果を原著論文として投稿した。平成23年度に予定していた観測は全ておおむね成功し、立山連峰の3つの多年性雪渓は現存する「氷河」であることが分かった。そして、観測結果を学会誌に原著論文として投稿することが出来た。本研究の最大の目的は、調査した3つの多年性雪渓が現存する「氷河」であると実証することである。このため、研究自体はおおむね順調に進展しているといえる。

極東地域では、カムチャッカ半島だけでなくて日本にも現存する「氷河」が分布していることを国外の研究者にも広く認められるために、観測結果を国際学会の学術誌に投稿する予定である。また、氷河は長期間、連続して流れているものなので、立山の御前沢雪渓、剱岳の三ノ窓雪渓、小窓雪渓では引き続き流動観測を実施するとともに、氷河の可能性のある国内のほかの多年性雪渓、鹿島槍ヶ岳のカクネ里雪渓や立山の内蔵助雪渓でGPSを使った流動観測やアイスレーダーを使った氷体の厚さの観測を実施する。平成24年度は立山の御前沢雪渓、内蔵助雪渓、剱岳の三ノ窓雪渓、小窓雪渓、鹿島槍ヶ岳のカクネ里雪渓でGPSを使った流動観測やアイスレーダーを使った氷体の厚さの観測を実施する。このため、現地調査のための旅費を研究費から支出する。現地調査の際には山岳ガイドを雇用する必要がある。このための謝金を研究費から支出する。論文の投稿料と英文校閲のための費用も研究費から支出する。
グローバル経済下における階層的政策競争の経済学的考察

本研究では、グローバル経済下における国際間の政策競争が各国の国内経済や世界経済の資源配分、経済成長、経済厚生などに及ぼす影響を理論的に明らかにした。国の特性の違いや政策手段の違いによって、政策競争はそれらに対して異なる影響をもたらすことが明らかになった。また、グローバル経済における貿易の自由化など、貿易政策の変更が国内の地域の雇用や環境などに及ぼす影響を明らかにした。1.国際的な政策競争を考察する場合には、政策の国際的な相違が貿易構造にどのような影響を与え、貿易構造の変化が国内の資源配分や経済厚生にどのように影響を与えるかを考察する必要がある。国内政策の一例として環境政策を取り上げ、その分析を行った。具体的には、企業の生産活動から発生する汚染を軽減/除去するような財(環境財)を供給する産業を導入し、環境財の購入に対する補助金や排出税が資源配分に及ぼす影響を分析するとともにそれらの最適政策について分析した。また、排出税の国際的な差異が環境財の国際取引を含めた貿易構造に及ぼす影響も考察した。2.次に、国際賃金格差と技術革新、産業集積に関する研究を行った。国際間に賃金格差が発生している場合、市場の大きな国に企業が集積するとは限らない。この場合、技術革新は賃金が低く、企業が多く集積しているか、もしくは市場が大きく、企業が集積している国で行われる。財の輸送費用が低下するにしたがって賃金格差の影響力が大きくなり、賃金の安い国への集積が進み、技術革新もその国で行われるようになる。グローバリゼーションの促進に従い、経済成長率は、上昇、低下、再上昇の方向に変化する。その間、企業の立地は、分散から、先進国への集積、再分散、さらに低賃金国への集積という方向で変化する。本研究は、政策競争が産業集積を通じて国際的な資源配分や各国の経済厚生に及ぼす影響を分析していく上での基礎となる。本年度は、主要な研究成果は以下の2つである。いずれも国際的資本移動が存在するもとで、政策競争が資源配分や経済厚生に及ぼす影響を理論的に分析している。第1に、天然資源の偏在が資本移動にどのような影響を及ぼすか、また、その資本移動に対して、資源の無い国とある国の政府がどのように反応するかを、租税競争の枠組みを用いて分析した。分析に際しては、局地的にしか利用できない資源を用いて生産される中間投入財と、資源の有無のみ異なる二国を想定した。その結果、資本は、資源の無い国からある国へと移動する誘因があり、そうした資本移動は、二国合わせた生産効率を改善するものの、効率性改善の便益は資本輸出国である資源の無い国に帰着し、資源のある国は厚生の損失を被ることが明らかになった。それに対して、政府が資本課税/補助金を課すことができれば、資本課税を通じて資源のある国は資本移動の便益の一部を取り戻すことができるが、資本課税は生産効率を損ねてしまう側面があることも分かった。第2に、2国間での企業の誘致政策競争と経済成長の関係に関する研究を行った。多国籍企業の外国生産に取引費用が発生する場合、外国政府は取引費用を引き下げることか、もしくは関税の引き上げによって多国籍企業の誘致を行う。取引費用の引き下げ競争は結果として多国籍企業の本国から外国への流出を招き、経済成長率を低下させるが、関税の引き上げによる多国籍企業の誘致競争は、本国への企業の集積を促し、結果として経済成長率を上昇させることが分かった。経済厚生は、経済成長率に大きく依存し、経済成長率が上昇する場合に経済厚生も改善する。したがって、関税競争は経済厚生を改善させるが、取引費用の引き上げ競争は経済厚生を低下させることが分かった。本年度は、貿易の自由化が国内の地域経済に及ぼす影響や貿易政策と国内政策の望ましい組み合わせなどについて主に研究を行った。第1に、貿易の活性化や地域統合による市場拡大が、職業選択や起業行動にどのような影響を及ぼすのかを分析した。特に、大きな市場が企業を市場規模の差以上に引きつけるという、自国市場効果と、企業集中による競争効果のバランスが重要であり、日本の地域データを用いた実証研究により、大都市を抱える地域ほど前者の効果が大きいことが分かった。第2に、国際貿易と出生率に関する分析を行った。この研究では、貿易の自由化が各国の出生率を引き下げる事を示し、現実データと結果が整合的であることを指摘した。また、人口密度と国際貿易に関する分析も行った。人口密度が高い国は、市場規模が大きい。企業は市場規模の大きい国に集積するので、人口密度の高い国に企業が集積し、生産される財の輸出国となることを明らかにした。第3に、都市部における失業と農村部における森林などの自然環境が存在する経済で、貿易政策と国内政策の効果を分析した。森林はコモンズとなっており、共同体によって木材が生産されると仮定する。このとき、自然環境を利用して生産される木材などに対する輸出税は、自然環境の改善(森林などの増大)には役立つが、都市部の失業率を引き上げ、国全体の経済厚生を引き下げる可能性があることを示した。また、植林などの政策は、環境の改善と失業の減少をもたらし、経済厚生を高める可能性があることを示した。

本研究の主要な目的の一つは、国際的な資本移動(あるいは企業の移動)が存在する世界経済において政策競争が資源配分、集積、経済成長、および経済厚生などに及ぼす影響を分析することであったが、この課題に対する分析が大きく進展した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、国際間の政策競争だけでなく、国内の地域間の政策競争も同時に含めた形でそれらが資源配分、集積、経済成長、および経済厚生などに及ぼす影響を分析する予定である。これまでの研究成果を踏まえつつ、それをさらに拡張する方向で分析を行う予定である。平成24年度は、本研究の最終年度になるので、研究成果の取りまとめも行う。
３次元曲面ネットワーク物質における電子物性の理論

平成30年度は3次元グラフェン及びグラフェンナノ構造に関する研究を幅広く行った。越野と桐生は3次元グラフェンの量子ホール効果の理論計算を行い、曲面上に生ずる特殊な1次元カイラルチャネルとそれがもたらす量子ホール効果を明らかにした。その結果はPhys. Rev. B誌より出版された。また阪大の野村、羽部、東大化学の坂本とともに、新しい3次元炭素物質graphdiyineについての電子構造計算を行い、この物質が3次元トポロジカルノーダルライン半金属であることを初めて示し、Phys. Rev. Materials誌に発表した。また越野は阪大の黒木、MITのLiang Fuらのグループと共に、twisted bilayer grapheneのもたらす平坦バンドの電子構造を解析し、モアレ超格子上のワニエ軌道によって電子状態が記述されることを示し、Phys. Rev. X誌に発表した。この結果は近年発見されたtwisted bilayer grapheneにおける超伝導とも関連し、すでに70件以上の引用件数がある(Google Scholarによる)。また韓国SKKUの実験グループとの共同研究により、30度積層のグラフェンにおける準結晶状態を発見し、電子状態の理論計算によって実験結果を説明した。結果はScience誌で発表された。この系は、2次元物質を単純に重ねることで作られる全く新しいタイプの準結晶である。初年度および2年度の重要な課題であった磁場中曲面3次元電子系の電子状態・ホール効果の研究が進捗し、論文として発表された。当初の予定通り進捗している。また3次元炭素ナノ構造「graphdiyine」は当初の予想にはなかった新奇3次元物質であり、これは予想を超えた進展であった。最終年度に向けてgraphdiyineを始めとする新たな3次元炭素ナノ物質や実験でみられる3次元ランダム多孔質グラフェンの研究を進める。後者に関しては、ランダムに接続した非周期系における磁場中の電子状態を、1次元カイラルチャネルのランダムネットワークモデルとして捉えることで、電子状態および電気伝導度を解析することを目指す。平成29年度は3次元グラフェンの電気輸送特性を中心に研究を行った。越野と桐生(研究協力者)は3次元グラフェンの量子ホール効果の理論計算を行い、3次元にも関わらずホール伝導度が量子化すること、更にそれが曲面上に生ずる特殊な1次元チャネルによって引き起こされることを明らかにした(論文投稿準備中)。また越野と林は3次元グラフェン上に存在する7員環や8員環などの「トポロジカル欠陥」における電子状態をDirac方程式によって解析し、電子散乱効果を明らかにした。電子はほぼ曲面上の測地線に沿って進み、後方散乱が極めて小さく、電気抵抗に限定的な寄与しかもたらさないことがわかった。この結果は、トポロジカル欠陥が電気抵抗の主原因であるとする従来までの予想を覆すものである(論文投稿準備中)。また越野は伊藤(筑波大)、青木(産総研)らと共同で、3次元グラフェンの輸送現象の実験および理論解析の現時点でのレビュー論文を執筆した。越野と五十嵐(東北大)は、3次元ワイル半金属の物理の中で電気伝導とその磁場効果に注目し、トポロジカル表面状態がもたらす特異な現象を理論的に始めて明らかにした。ワイル半金属を記述する簡単な強束縛模型を用いて有限幅を持つ擬1次元細線を構成し、様々な方向の外部磁場の下での電気伝導度を計算した。その結果、磁場の方向によって電気伝導が全く異なる変化を見せることが明らかになった。特に磁場がトポロジカル表面状態を垂直に貫くとき、表面状態がバルク状態へと変性し、電気伝導度が劇的に減少するという新しい効果が見出された。初年度および2年度の計画に掲げたトポロジカル欠陥の散乱、および磁場中の電子状態・ホール効果がほぼ解明され、予想より早く進捗している。特に磁場中の1次元カイラルチャネルの発見は、周期系のみならずランダム曲面系に拡張する上で大きな鍵となると期待される。

実験で実現されている3次元多孔質グラフェンは曲面がランダムに接続した非周期系である。2年度以降は、現在までの周期系の計算から一歩進んで、ランダム曲面系に理論を展開していくことを目指す。特に、磁場中の電子状態は1次元カイラルチャネルのネットワークモデルとして捉えることができ、この手法を用いて電子状態および電気伝導度を解析することを計画する。最終年度に向けてgraphdiyineを始めとする新たな3次元炭素ナノ物質や実験でみられる3次元ランダム多孔質グラフェンの研究を進める。後者に関しては、ランダムに接続した非周期系における磁場中の電子状態を、1次元カイラルチャネルのランダムネットワークモデルとして捉えることで、電子状態および電気伝導度を解析することを目指す。研究協力者(林、桐生)が最終的な研究結果が出るのが年度の終わりにかかり、会議で発表する機会を当初計画よりも減らしたため。現時点で結果が出ているので、次年度助成金と合わせて学会発表の旅費として使用する計画である。取替を計画していたノートPCを引き続き利用したために10万円ほどの差を生じた。次年度助成金と合わせて物品購入費として使用する計画である。
例外リー群とその旗多様体のＭｏｒａｖａ　Ｋ－理論

ファイバー束の性質を知るための方法として特性類を計算することがある.ファイバー束の中で最も重要なのが普遍束であり,その特性類を決定することは構造群の分類空間のコホモロジーを計算することにあたる.それを計算するための道具としてスペクトル系列があり,今回は例外リー群E_7, E_8の分類空間のmod3コホモロジーへ収束するスペクトル系列のE_2-項の代数構造を計算した.それから分類空間のコホモロジーと密接に関係している, Weyl群の極大トーラスの分類空間のmod3コホモロジーへの作用による不変式環をE_7の場合に計算した.例外リー群E_8の分類空間のmod3コホモロジーに収束するスペクトル系列のE_2項の代数の関係式を前年度、ほとんど見つけていたが、当該年度においてすべて決定することができた。このことにより、Mimura-Sambeの論文において示されていなかった代数構造を完全に決定できた。それから、例外リー群E_7の極大トーラスの分類空間のmod3コホモロジーへWeyl群が作用しているが、その不変式環の生成元をすべて決定することができた。これらはE_7の分類空間のmod3コホモロジーに収束するスペクトル系列のE_2項の生成元の一部にきちんと対応している。代数構造に関しては、次数の低い関係式は計算しており、残りの関係式についても近いうちに計算することができると思われる。例外リー群E_8の分類空間のmod2コホモロジーに収束するスペクトル系列のE_2項を計算するため、何回かBocksteinスペクトル系列を用いて計算しようとしている。現在、途中まで計算しており、後、2回Bocksteinスペクトル系列を計算すると元のスペクトル系列のE_2が計算できる状況になっている。しかし、後のほうになればなるほど計算が大変なので、まだ、時間がかかりそうである。ファイバー束の性質を知るための方法として特性類を計算することがある.ファイバー束の中で最も重要なのが普遍束であり,その特性類を決定することは構造群の分類空間のコホモロジーを計算することにあたる.それを計算するための道具としてスペクトル系列があり,今回は例外リー群E_7, E_8の分類空間のmod3コホモロジーへ収束するスペクトル系列のE_2-項の代数構造を計算した.それから分類空間のコホモロジーと密接に関係している, Weyl群の極大トーラスの分類空間のmod3コホモロジーへの作用による不変式環をE_7の場合に計算した.例外リー群E_7の分類空間に収束するスペクトル系列のE_2項の代数構造を決定した.これはE_2項に収束するスペクトル系列を構成し,そのスペクトル系列を計算することにより, E_2項の加群構造を決定した.更にその結果を見てE_2項の関係式を全て見つけ出すことによりE_2項の代数構造を決定できたのである.その結果の中でE_2項の非分解元とされていた元のいくつかが分解元であることを以前に指摘したことがあるが,今回の計算で残りの非分解元は全て非分解元であることを確認し,それ以外に非分解元が存在しないことを示した.例外リー群E_8の分類空間に収束するスペクトル系列のE_2項の計算も同様にしてE_2項に収束するスペクトル系列を構成し,計算を行った.その結果, E_2項の加群構造を決定することが出来,Mimura-Sambeの続編の論文で示されていたE_2項の非分解元が全て非分解元であり,それ以外に存在しないことを確認した.代数構造に関しては,ほとんどの関係式を既に見つけており,残りの関係式も近いうちに計算することが出来ると思われる.例外リー群E_7の極大トーラスの分類空間のmod3コホモロジーへWeyl群が作用しており、その不変式環の生成元を前年度に決定していたが、不変式環の代数構造を今年度決定することができた。それから、E_7の複素56次元表現から誘導されるChern類をWeyl群の不変式環に引き戻したものも決定した。Mimura-Sambe-Tezukaの論文は例外リー群E_6の分類空間のmod3コホモロジーを決定するための論文であるが、論文のIのE_6をE_7に置き換えたものに対応する部分は前年度の計算結果で得られており、今回の計算結果で、IIに対応する部分の計算ができたことになる。今後はWeyl群の不変式環へのコホモロジー作用素の作用がどのようになっているかを決定することが重要で、その後、Elementary abelian 3-groupの分類空間のコホモロジーへのWeyl群の作用による不変式環などの情報を用いながら、E_7の分類空間のmod3コホモロジーを計算していくことになる。また、例外リー群E_8の極大トーラスの分類空間のmod3コホモロジーへのWeyl群の作用による不変式環の決定に着手しており、現在は生成元の決定を目指しているところである。代数的位相幾何学現在、例外リー群E_8の分類空間のコホモロジーを決定するための計算をしようとしているが、計算量が多く、計算のステップを進めようとするとコンピューターを用いて、月単位の時間がかかるような状況となっている。そのため、あまり計算が進まないでいる。もう少し、効率の良い計算方法を考える必要があるかもしれない。

例外リー群の旗多様体のMorava K-理論の計算に関係する例外リー群の分類空間の常コホモロジーを計算していたが,例外リー群E_8の分類空間に収束するスペクトル系列のE_2項の計算量が予想されていたことではあるが、かなり多く計算に手間取っているためである. mod 3コホモロジーの場合のE_2項の計算はもうすぐで終わる予定である.例外リー群E_8の分類空間のコホモロジーの計算をするのは時間がかかりすぎるため、例外リー群E_7の分類空間のmod 3コホモロジーを完全に決定するほうがよいように思われる。そのため、Weyl群の不変式環を完全に決定する必要がある。その後、例外リー群の旗多様体のMorava K-理論を計算していく予定である。さらにその結果を用いて、例外リー群のMorava K-理論のHopf代数構造を計算していこうと思っている。最初に,例外リー群E_7やE_8の極大トーラスTの分類空間BTのコホモロジーのWeyl群W(G)による不変式環を計算していく.その結果と分類空間BE_7やBE_8のコホモロジーに収束するスペクトル系列の結果,基本p群のコホモロジーのWeyl群の不変式環の結果などと比較して分類空間のコホモロジーを計算していく.その計算ではある表現から誘導される特性類やコホモロジー作用素の作用の仕方,関係式の計算などを同時に行っていく.これはそれらを次数の低いほうから順に計算し,お互いの結果を組み合わせながら行う必要があるからである.その後,それらの結果を用いて例外リー群の旗多様体のMorava K-理論を計算していく予定である.それが計算できれば,その結果とで用いた手法を組み合わせることにより,例外リー群のMorava K-理論のHopf代数構造に関する情報を引き出すことができると予想されるので,そのHopf代数構造を決定しようと考えている.旅費等に使用する予定であったが、計画を中止したものがあったため、余りが出た。旅費等に使用していく予定である。25年度の研究費は主に研究集会や研究打ち合わせのための旅費,研究に必要となる文献の購入などに当てる予定である.
大脳皮質運動野の層構造依存的に符号化された運動記憶情報の長期安定性機構の解明

本研究では学習によって習熟した運動が大脳皮質運動野の各層構造の神経集団活動として長期に安定に符号化されているか、さらにそのメカニズムを明らかにすることを目的としている。具体的にはマウスに行動課題を学習させた後、1週間の休息期間を設けることで時間経過による課題習熟度の変化を調べる。また、課題中のマウス大脳皮質の各層の神経細胞集団活動を計測する。得られた細胞集団活動から一般化線形モデルによって行動を予測するデコーダーを作成し、その予測精度によって時間経過による各層の細胞集団活動の長期安定性を定量的に評価する。今年度はまず、研究に使用するマウスの導入を行った。大脳皮質の層構造の中でも特に5a層に着目し、5a層特異的にCre遺伝子を発現するマウスをジャクソン研究所から導入した。次に大脳皮質5a層の神経細胞集団活動を長期間追跡する方法の検討を行った。AAVによってマウス大脳皮質運動野前肢領域(CFA)にCre依存的に赤色カルシウム感受性蛍光タンパク質を発現させ、数週間にわたって同一視野から2光子顕微鏡イメージングを行った。その結果、CFA 5a層の同一の神経細胞集団から神経活動を長期に安定に記録できることを確認した。これらの条件検討を踏まえて、習熟した運動が時間経過を経ても安定に発揮できるかどうかの検証を行っている。具体的には、マウスに右前肢で行う自発レバー引き課題を学習させた後、1週間休息させた後再訓練を行い、休息前後の自発レバー引き課題の評価を進めている。課題中に2光子顕微鏡イメージングによって取得したCFA 5a層神経細胞集団活動の評価を進めている。さらに、課題中のマウスの行動をビデオで取得し深層学習を用いたトラッキングによって解析している。今年度は本研究課題を遂行する上で必須の実験の条件検討を行い、大脳皮質の層特異的な神経細胞集団活動を長期に取得する実験系を確立した。これを基に統計処理に必要なデータ数を取得しつつある。さらに、ことから期待通り研究が進展しているといえる。これまでに得られた2光子顕微鏡イメージングによる各層ごとの神経集団活動の長期安定性の検証を引き続き進めるとともに、大脳皮質の層選択的に神経活動を選択的に制御した実験から熟練した運動情報が大脳皮質一次運動野の層依存的に記憶されているかを検証する。具体的には、大脳皮質運動野2/3層、5a層、5b層にCre遺伝子を発現するマウスにAAVによってcre/loxpシステムを利用し層選択的にデザイナー受容体を発現するマウスを作成する。これらのマウスに自発レバー引き課題を学習させた後、デザイナー化合物の投与によって層選択的に神経活動を活性化、または不活性化させる。そのときの自発レバー引き課題の成績を評価する。また、同時にAAVによって大脳皮質運動野の神経細胞にカルシウム感受性蛍光タンパク質を発現させ、2光子顕微鏡イメージングによって神経活動を取得する。マウスの導入が困難な場合にはAAVによって層特異的にCre遺伝子を導入する実験方法を検討する。

これらのマウスに自発レバー引き課題を学習させた後、デザイナー化合物の投与によって層選択的に神経活動を活性化、または不活性化させる。そのときの自発レバー引き課題の成績を評価する。また、同時にAAVによって大脳皮質運動野の神経細胞にカルシウム感受性蛍光タンパク質を発現させ、2光子顕微鏡イメージングによって神経活動を取得する。マウスの導入が困難な場合にはAAVによって層特異的にCre遺伝子を導入する実験方法を検討する。
オプティカルフローを利用した顔面神経麻痺の客観的評価法の開発

本研究では、オプティカルフローを利用した顔面神経麻痺の評価法に取り組んだ.Linux上で開発された解析アルゴリズムをWindowsに移植するという目標は2年の間には果たすことができなかったが、その後、別の研究者の協力により、Windows上で動作するシステムが完成した。Linux上で動く解析システムを利用しながら取り組んだ研究内容は、解析結果の信頼性の検証、解析結果のばらつきや再現性の検証、40点評価法による評価結果との比較検討であった。また、本解析法による評価結果をもとに40点評価法に換算する式の検証も行った。これらの研究のいずれでも満足すべき結果が得られた。本解析法ではオブティカルフローの計算に勾配法と呼ばれる手法を用いているが、もう一つの計算法であるマッチング法による解析結果との比較では、解析した顔面領域のいずれでも相関係数が0.99程度の高い相関が得られた。また、解析を行う者が違っても得られる結果のばらつきは極めて小さいことが立証された。40点評価法との比較でも、評価点数0点、2点、4点の顔面運動の間には、オプティカルフローの左右差に明確な差が認められ、本解析法で求めたオプティカルフローの左右比(患側/健側)が40%未満の場合は評価点数0点、40点80%では2点、80%以上では4点と考えてよいことが判明した。つまり本解析法で得られた結果は視診による評価結果ときわめて高い相関を示すことが立証された。さらに、本解析法による解析結果を元に40点評価法の評価点数を求める換算式もきわめて信頼性が高いことも同時に立証された。解析ソフトウェアをウィンドウズに移植することが平成12年度の最大の目標であったが、残念ながら完成に至らなかった。ただしこれまでは動画から静止画への分割はウィンドウズ上で、解析はUNIXで行っていたが、両者ともUNIX上で行うことができるようになった。平成13年度も引き続き移植作業を続ける予定である。平行して行った実際の顔面神経麻痺の解析からはいくつか有用な情報が得られた。まず、本解析法とパターンマッチング法の両者を用いて同じ画像を解析した結果、両者の間には相関係数が0.86から0.99という高い相関がえられた。また40点評価法との比較も行った結果、この評価法と本解析法による解析結果との間にも高い相関が認められた。健常人では眉毛挙上運動などによる画素の移動量は左右比=80%120%であった。また完全麻痺(評価点数:0点)では患側健側比は25%以下であった。更に、口をイーとさせる運動と口をへの字に曲げる運動との間、口を膨らませる運動と口笛運動との間にも高い相関が認められた。これらの結果は、40点評価法への換算にあたって必ずしも全ての顔面運動を解析する必要がないことを示す結果と考えられた。本解析法の問題点は、静止時の顔面の左右対称性を評価できないこと、片目つぶりなどの非対称運動の評価に向かないことなどが挙げられる。しかし位常道運動などの定量的評価法としても将来有望な評価法になるものと期待される。なお、撮影時に用いる椅子や光源などの開発は平成12年度で終了した。残念ながら完成には至らなかったが、本年度は主としてソフトウェアの開発に専念した。ビデオや撮影した画像のキャプチャーから解析までは、UNIX上ではほぼ半自動で行えるようになった。しかし、マッキントッシュのOSがUNIXをベースとするものにかわったのを機会に、ウィンドウズへ移植することを取りやめ、マッキントッシュへの移植に切り替えた。しかし、時間的、また資金的制約のため、この移植作業はまだ初期段階のままである。本解析法は臨床的にきわめて有用な方法と考えられるので、今後も引き続き開発を続けていきたいと考えている。本解析法の問題点は、安静時の顔面の対称性の評価ができないということである。

本解析法でできるのは、画素の移動つまり、顔面の動きだけである。しかし安静時の顔面の対称性の評価は、臨床的には極めて重要な事項である。この欠点を補うために、我々は新たに「輸郭抽出法」という解析方法を考案した。まだ、50%程度の患者でしか解析できないが、今後、この解析方法の開発も引き続き行っていく予定である。ただ、臨床例の検討を更に進めた結果、我々の開発した方法を用いての解析結果が、我が国でもっとも普及している40点評価点数と極めて高い相関を示すことが明らかとなった。我々は、解析結果から40点評価法による評価点数への換算式を考案し、「Optical Flow Index(OFI)」と命名したが、このOFIと40点評価法との相関は0.98になった。きわめて高い相関であるといえる。昨年度中に行った、健常人と顔面神経麻痺患者での基礎データと総合して高察すると、オプティカルフローを利用した本解析法はきわめて優れた方法と考えられる。
新しい蘇生後脳症予後判定マーカーは善玉か悪玉か?

蘇生後脳症の新規予後判定マーカーについて、分子構造、分子機能、および細胞内の局在を解析した。生理的環境では細胞内の核・細胞質に局在したが、ストレス条件下では細胞外へ放出され、さらに新たな翻訳後修飾も付加された。また、本マーカーの安定発現細胞株が得られていないことから、蘇生後脳症における本新規マーカーの発現上昇と細胞外への放出が病態を悪化させる要因のひとつになり得ると考えられた。平成20年度は新規蘇生後脳症マーカータンパク質の機能解析を目的として、組み換えタンパク質の発現、相互作用タンパク質解析、および翻訳修飾解析を行った。新規マーカーをコードするcDNAをヒト白血球よりクローニングし、タグ付組み換えタンパク質として293細胞で一過性に発現させた。発現タンパク質の分子最は塩基配列から予想される約10kDaで、患者脳脊髄液より見出された24kDaとは異なっていた。両タンパク質の同一性は特異抗体によるウエスタンブロッティング解析と抗原ペプチドを利用した中和実験により確認した。これらの結果は新規マーカーの翻訳後修飾が病態特異的である可能性を示唆している。侵襲条件下での詳細解析を行うため、タグ付マーカーを発現する安定発現株のクローニングを進めている。一方、新規マーカーの分子機能を解析する目的で、相互作用タンパク質の同定を行った。コントロールビーズと比較して大腸菌組み換えタンパク質固定化アガロースビーズに特異的に結合した293細胞抽出タンパク質のうち、SDS-PAGEで強く染色された16組のゲルバンドについて、ゲル内トリプシン消化を行い、ナノフロー液体クロマトグラフィー・質量分析システムによりタンパク質同定を行った。同定された結合タンパク質には核局在が知られるものが多く含まれており、蛍光免疫染色で確認した新規マーカーの核・細胞質局在とよく一致していた。市販の特異抗体を利用した免疫沈降により、同定タンパク質との結合特異性の確認を進めている。申請者らが見出した新規の病態マーカータンパク質は蘇生後脳症の早期の神経学的予後予測に有効ではあるが、本来の分子機能や生理的役割が未解明であるため、病態の分子機序との関連や治療ターゲットとしての可能性は依然として不明である。構造・機能解析を通じて蘇生後脳症における新規マーカータンパク質の機能的意義を明らかにする。平成21年度は新規蘇生後脳症マーカータンパク質の機能解析を目的として、タンパク質相互作用解析、ヒト培養細胞系での安定発現株の作製、および翻訳後修飾解析を行った。<相互作用解析>昨年度の相互作用タンパク質の同定に引き続き、免疫沈降/ウエスタンブロット法による相互作用の確認を行うとともに、タグ付タンパク質を一過性に発現させた培養細胞抽出物を用い、マーカータンパク質を含む複合体のサイズをゲルろ過(Sephacryl S-100HRカラム)により推定した。<安定発現株>マーカータンパク質をコードするcDNAを含むベクターを293細胞に導入し、G418存在下でのクローニングと長期培養後に複数のG418耐性クローンを得た。抗タグ抗体を利用したウエスタンブロット法では、いずれのクローンもマーカータンパク質陰性であり、定常的、あるいは高濃度のタンパク質発現が293細胞の増殖に対して抑制的に働くと考えられた。コンディショナルな発現系への変更が必要と考えられる。<翻訳後修飾解析>組み換えタンパク質はSDS-PAGEにおいて還元剤耐性のダブレットを示すことから、ゲル内消化後のペプチドをLC/MSにて解析した。同定された7種類のペプチド配列中に、N末端アセチル化を含む3箇所の翻訳後修飾部位を見出した。また、ゲル上の分子量と質量分析データから71番目のシステイン残基を含む領域に約1kDaの修飾が付加していることが想定された。申請者らが見出した新規の蘇生後脳症病態予後予測マーカーは、本来の分子機能や生理的役割が未解明であるため、病態の分子機序との関連や治療ターゲットとしての可能性は依然として不明である。本研究課題では、構造・機能解析を通じて新規マーカータンパク質の機能的意義を明らかにする。平成22年度は新規マーカータンパク質の機能解析を目的として、培養細胞系を用いた侵襲条件下での動態と翻訳後修飾付加反応、さらに蘇生後脳症以外の炎症性疾患における血中動態について解析した。293細胞で一過性に発現させたタグ付きタンパク質は無血清培養時、血清存在下と同等のタンパク質発現を示した。細胞抽出試料のウエスタンブロット解析において、細胞内の発現タンパク質の大部分は未修飾の分子量を示した。一方、エクソソームを介した発現タンパク質の培地中への放出は無血清培養時に顕著であり、そのほとんどは修飾付加型分子として検出された。精製したタグ付きタンパク質を293細胞の培養系へ添加した場合、血清存在下、あるいは無血清培養時、いずれの条件下でも細胞抽出試料中に修飾付加型分子が検出された。しかしながら、修飾付加型分子の割合は、圧倒的に無血清培養時で高く、侵襲条件下の細胞では、生理的なレベルを大きく超える新規マーカータンパク質の放出と翻訳後修飾付加が起こると考えられた。