hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゴーシェ病の神経症状発現機序の解明

ゴーシェ病2型、3型は神経症状を呈するがその機序については明らかとなっていない。リピドーシスの神経症状発症にリゾ体が重要な働きを果たしていることが明らかになりつつある。そこで今年度はHPLCを用いてゴーシェ病患者の肝、脾、脳のグルコシルスフィンゴシン濃度を定量した。臨床表現型は1型であるL444P/F213Iの遺伝子型をもつ患者の肝、脾のグルコシルスフィンゴシン濃度は約250500pmol/mg proteinと著明に増加していた。新生児型の症例においては肝、脾のみならず副腎、肺、腎にもグルコシルィンゴシンが増加しており、しかも肺では1377pmol/mg proteinと著明であった。組織障害度とグルコシルスフィンゴシン濃度との間には明確な関係は存在しなかった。新生児型においてはグルコセレブロシドの全身的な蓄積のみならずグルコシルスフィンゴシンの蓄積も全身的に認められた。以上の結果は新生児型ゴーシェ病の脂質代謝は他の臨床型とは全く異なることが推察された(JournalNeurochemistryinpress)。そこで今年度は、HPLCを用いてゴーシェ病患者の肝、脾、脳のグルコシルスフィンゴシン濃度を定量した。臨床表現型は1型であるL444P/F213Iの遺伝子型をもつ患者の肝、脾のグルコシルスフィンゴシン濃度は約250500pmol/mg proteinと著名に増加していた。新生児型の症例においては肝、脾のみならず副腎、肺、腎にもグルコシルィンゴシンが増加しており、しかも肺では1377pmol/mg proteinと著名であった。
アクセシブルデザインにおける視覚情報の戦略的導入と展開

生活環境における具体的な事例を対象としたアクセシブルデザインの有効性について検討し,以下の結果を得た.利用者が見やすいと感じるモバイル絵文字は,利用者にとってその意味がわかりやすく,制作者の意図が正しく伝わる傾向がある.また,複数色の絵文字の方が単色に比べ意味伝達効果が優れている.繊維製品の洗濯の取扱い絵表示のカラー化による視覚情報の改善を検討した結果,「温度」を表す絵表示に関しては,絵表示全体のカラー化が効果的である.「強弱」に関しては,その意味を示す部分のみのカラー化が効果的である.さらに,絵表示の線の部分のみを着色すると,その意味を強調できる.アクセシブルデザインの配慮対象者は,日常の生活に不便を感じている全ての人々である.携帯電話やスマートフォンなどの通信機器の普及に伴って,メールやソーシャルネットワーキングサービス(SNS)は私たちの生活に必要不可欠な情報伝達の手段となっている.メールやSNSにおいて使用されるモバイル絵文字は,文字の一部を絵で表現したり,自分の感情を絵で表現したりして,自分が伝えたい内容をより相手に伝えやすくしている.H26年度は,生活環境におけるビジュアルインフォメーション(視覚情報)の1つであるモバイル絵文字に関する分かりやすさについて検討した.文字や言語から独立して情報を伝達するために用いられ,視覚的に理解できる特定の意味を持った図記号であるモバイル絵文字について,作成者が意図する意味と同様の意味で利用者が使用しているか,正答率,回答容易性,,認識容易性,単色使用のモバイル絵文字と複数色使用のモバイル絵文字の比較などについて実験を行った.国内2社において使用されているモバイル絵文字を各30個(計60個)抽出し,絵文字の意味,分かりやすさ,見やすさなどについて被験者実験を行った結果,回答がしやすい,つまり主観的にわかりやすいと感じるモバイル絵文字は,相対的にその意味が正しく伝わっている(r2=0.2605).視界に入ってきやすい,つまり主観的に見やすいと感じるモバイル絵文字は,わかりやすいと感じる傾向がある(r2=0.6897).モバイル絵文字の回答容易性と認識容易性の関係は,単色使用の場合(r2=0.7255)に比し複数色使用の場合(r2=0.8681)のほうが優れていることなどが明らかになった.アクセシブルデザインは“より多くの人が使いやすい"ことを目的としている.本研究では,「人は色や形などの視覚情報とどのように関わっているか」を念頭に置き,生活環境における具体的な事例を対象としたアクセシブルデザインの有効性について検討している.H27年度は,国内における繊維製品の「取り扱い絵表示」の意味伝達効果を検討した.「取り扱い絵表示」は家庭用品品質表示法および繊維製品品質表示規程により,日本工業規格(JIS)で規定されているが,平成28年12月1日から国際標準化機構ISO 3758との整合化のために,JIS L0217からJIS L0001への切り替えが予定されている.これまで慣れ親しんできた取り扱い表示記号が変わることで,記号を表示する事業者やそれを利用する生活者の混乱が懸念される.そこで「取り扱い絵表示」のカラー化による改善を試みた.JIS安全色(JIS Z 9101)の中から赤紫を除く7色に関して,カラーイメージ調査により,各色のイメージ(冷温,強弱,乾湿,明暗,可否など)を明らかにし,その結果に基づき記号のカラー化を行った.さらに,カラー記号の意味伝達効果について,パーソナルコンピュータを刺激表示装置として用いた順位付け法により検討した.その結果,温度に関してはカラー化の効果が認められる一方で,強弱に関してはその効果が小さいことなどが示唆された.このような記号と意味との連結作業は,脳の活動にも影響しているのではないかと考え,脳の活動に対する負荷がより小さいものが優れた意味伝達効果を有していると仮説を立てた.現在,記号のカラー化による意味伝達効果を明らかにするため,今年度購入した携帯型近赤外線組織酸素モニタ装置(NIRS:near-infrared spectroscopy)を用いて,脳活動への負荷が適度な,記号と意味との連結作業の探索を行っている.初年度(H26年度)は,生活情報のうち,通信機器において文章表現の一部を代替するモバイル絵文字を対象としたアクセシブルデザインの検証を行った.H27年度は, JISと国際標準化機構ISO 3758との整合化のため,平成28年12月1日よりJIS L0217からJIS L0001への切り替えが予定されている,国内における繊維製品の「取り扱い絵表示」に関して,“より多くの人が使いやすい"というアクセシブルデザインの目的に沿って,カラー化による改善を試みた.記号と意味との連結作業は,脳の活動にも影響すると考えられ,意味伝達を両者の連結作業ととらえた場合,脳の活動に対する負荷のより小さいものが優れた意味伝達効果を有していると予想されることから,現在,今年度購入した携帯型近赤外線組織酸素モニタ装置(NIRS)を用いて,カラー化による意味伝達への効果について,脳科学的な視点からの裏付けを行うため,脳活動への負荷が適度な,記号と意味との連結作業の探索中であり,H27年度,H28年度の研究はおおむね順調に進展している.人間の視機能とデザインの融合を考慮したビジュアルインフォメーションは,生活シーンにおけるQOL(Quality of life)向上に貢献できる.本研究は,生活環境における具体的な事例を対象としたアクセシブルデザインの有効性について検討している.

平成28(最終)年度は,JIS L 0217と国際規格ISO 3758の整合化を図って改正された繊維製品品質表示規定(JIS L 0001,平成28年12月1日施行)における「繊維製品の洗濯の取扱い絵表示」のカラー化による視覚情報の改善を試みた.記号と意味との連結作業は,脳の活動にも影響すると考え,まず,簡易型NIRS(near-infrared spectroscopy)装置を用いて,カラー化による意味伝達効果について脳科学的な視点からの実験を行ったが,脳活動への負荷が適度な記号と意味との連結作業の完成には至っておらず,並行実施した調査研究による意味伝達効果の結果を中心にまとめた.5つの基本記号に付加記号を組合せて表示する新JISの絵表示(41種)の中から,14種を抽出して記号の意味の理解度を調査した.誤解答が多く見られた絵表示をJIS安全色(JIS Z 9101)でカラー化して意味伝達効果を検討した.その結果,処理の強さ(弱さ)の強調はその意味を示す部分のみのカラー化が,処理温度の強調は絵表示全体のカラー化が効果的である.また、クリーニングの種類や漂白・乾燥のしかたなどを示す場合は、絵表示全体より一部をカラー化した方が,意味を強調できることを明らかにした.さらに,塗りつぶすよりも線のみを着色した方が絵表示の意味を強調できる一方,日陰の意味を強調させるときは塗りつぶしが効果的であることなどを明らかにした.本研究により,日常生活の支援ツールとして,視覚情報の意味・伝達をサポートするアクセシブルデザインの効果的な改善案を示した.生活環境における具体的な事例を対象としたアクセシブルデザインの有効性について検討し,以下の結果を得た.利用者が見やすいと感じるモバイル絵文字は,利用者にとってその意味がわかりやすく,制作者の意図が正しく伝わる傾向がある.また,複数色の絵文字の方が単色に比べ意味伝達効果が優れている.繊維製品の洗濯の取扱い絵表示のカラー化による視覚情報の改善を検討した結果,「温度」を表す絵表示に関しては,絵表示全体のカラー化が効果的である.「強弱」に関しては,その意味を示す部分のみのカラー化が効果的である.さらに,絵表示の線の部分のみを着色すると,その意味を強調できる.初年度は生活情報およびユーザーインターフェースに関するアクセシブルデザインの検証を行った.生活情報のうち,通信機器において文章表現の一部を代替するモバイル絵文字を対象とした.国内で使用されている代表的なモバイル絵文字をその特徴から単色使用と複数色使用に大別し,被験者実験に供した.「正答率」,「誤答率」,「無回答率」,「回答容易性の平均」,「認識容易性の平均」などを求め,「正答率」から度数分布を作成し,「わかりやすさの指標」について検討した.被験者の応答によるデータ解析への展開のために,現在,視線分析の実験環境を整備中であり,初年度の研究はおおむね順調に進展している.
六甲山の斜面崩壊多発地域の磁鉄鉱系花崗岩と沸石脈の存在と化学組成による崩壊予知

研究期間,平成1012年の科学研究費で以下のような成果が得られた。1.兵庫県南部地震による斜面崩壊を航空写真と現地調査を行い検討した結果,崩壊は六甲山地で均等に分布せず,磁鉄鉱を含有する磁鉄鉱系花崗岩が分布する地域に多く発生していることが明らかになった。斜面崩壊の中で,花崗岩中の沸石脈が存在するところでは,沸石脈がすべり面となり,急速地滑りが生じ比較的規模の大きい崩壊が生じていることが判明した。2.斜面崩壊の原因について検討するため,化学組成に注目して検討した。分析にあたっては,本科研費で購入した日本電子製エレメントアナライザー(エネルギー分散型蛍光X線)を用いた。この機器で斜面崩壊地の岩石を非破壊で多量に化学分析を行い,その化学的特徴を詳細に検討した。その結果,崩壊斜面の花崗岩は化学組成が変化しており,CaOやMgOなどの元素の逸脱が生じていることが明らかとなった。3.斜面崩壊多発地域の花崗岩の化学組成は元素逸脱が顕著で,しかも元素逸脱は花崗岩の風化度とよく対応していることが明らかとなった。すなわち,Ca,Mg,Fe,K等の元素が逸脱している所は風化作用が顕著であることを示し,崩壊しやすい状況になっていることを示している。このように,斜面崩壊地の化学組成から風化度が定量的に表され,地形資料とも合わせ,斜面崩壊の予知が可能であることが判明した。4.化学組成などの基礎データの成果を基にして,六甲山全域の斜面崩壊地の化学組成をみると,やはり元素の逸脱が激しい所では崩壊が多発しており,さらに磁鉄鉱系花崗岩や沸石脈が存在している所でより崩壊が顕著で,これら地域は特に危険度が高いことが明らかとなった。そこで,これら化学組成の基礎データから判明した危険地域を公表し,未然に崩壊を防止する試みを行った。5.斜面崩壊多発地域の中で,特に危険な斜面については,降雨との関係をみるため,継続観察を行った。特に,宝塚付近の急傾斜地崩壊危険区域は危険度が高いため,詳細に調査し,危険度を数値化して判定を行い,崩壊予知を試みた。そして,これら調査した全斜面の基礎データをデータベース化し,カタログの形で公表し,今後に役立てる基礎資料を作成した。兵庫県南部地震で約750箇所の崩壊が生じた。崩壊は六甲山東部の磁鉄鉱系花崗岩の分布地域に密集することが確認された。特に,大規模な山腹崩壊箇所には沸石脈の存在が知られ,この脈を境に急速地滑りが生じていることが多い。この地域の花崗岩をみると,黒雲母中に磁鉄鉱が生じている。この磁鉄鉱は劈開中に生じており,初生的なものでなく,花崗岩の熱水変質過程で生じたものといえる。沸石脈も断層近くの破砕帯に生じていることが多く,断層に沿って上昇した熱水に由来すると考えられる。今回,科研費で購入した日本電子製のエレメントアナライザーで,これら花崗岩や沸石脈の詳細な化学組成を非破壊で行った。

その結果,肉眼的にあまり風化作用を被っていない花崗岩でも,著しくCaやFeが溶脱しており,さらに,沸石脈のほかに多数の方解石脈が生じていることが明らかとなった。このように,花崗岩の化学組成を,非破壊で,採取した試料をそのまま化学分析できる装置を用いて,風化作用の段階を定量的に明らかにする事ができ,それらをコンピューターで処理し,六甲山系の現地に持参し,デジタルカメラなどで撮影し,崩壊の過程をその場で明らかにすることが可能となった。このように,花崗岩の化学組成と沸石脈や磁鉄鉱の存在から,最も危険な斜面を特定することができ,それら39箇所のリストを公表することができた。来年度はこれらデータをもとに,梅雨期に降雨と崩壊との定量的検討を計画している。平成11年度における本研究の実施結果は、おおむね次の通りであった。1.平成10年度に約750箇所の斜面崩壊地域の花崗岩の風化作用で形成されたマサ土を本科学研究費で購入したエレメントアナライザーを用いて、約800個と大量に化学分析を行った。CaやFe、Al,Kなどが風化作用で著しく減少し、元素の溶脱が風化作用の指標として、有効であることが判明した。また、それらの結果を環境地質の第9号、および神戸大学都市安全センター紀要にその成果を発表した。2.兵庫県南部地震に関わる斜面崩壊地域で、磁鉄鉱系花崗岩との対応を見るため、神戸大学のX線マイクロプローブ(EPMA)を用いて、風化作用を受けた花崗岩の黒雲母の化学分析を行い、黒雲母からのFeやKの溶脱がさらに顕著である結果を得られた。3.斜面崩壊地において、白い筋が頻繁に見いだされ、それが滑りのもととなっている。それらをエレメントアナライザーで分析すると、沸石であることがわかり、この沸石が産する斜面では崩壊が予知されることが明らかとなった。4.斜面のなかで、最も被害が多い、宝塚付近の急傾斜地崩壊危険区域の斜面を、現地調査し、さらに、鹿児島、広島、宮崎、屋久島などの斜面と比較し、危険度調査を実施した。このなかで、各斜面のデータベースを作成し、また、各斜面の化学分析を行い、それらを神戸大学発達科学部研究紀要としてまとめ、報告した。5.多数の急傾斜地崩壊危険区域の斜面のデータベースを作成し、さらに、化学組成もつけ、それらからカタログを作成し、報告した。これらのなかで特に、危険度の高い39箇所の斜面のデータを報告し、その危険度を数値化した。6.来年度は神戸市の西部地域を含め、危険斜面のカタログを作成するため、コンピュータを購入し、地図上で危険度のデータを表示する試みを行った。平成12年度の科学研究費で以下のような成果が得られた。1.本科研費で購入した日本電子製エレメントアナライザー(エネルギー分散型蛍光X線)を用いて斜面崩壊地の岩石を非破壊で多量に化学分析を行い,その化学的特徴を詳細に検討した。その結果,斜面崩壊多発地域の花崗岩はCaO,MgO,FeOやMnOなどが著しく減少しており,元素の逸脱が生じていることが明らかとなった。このように,斜面崩壊多発地域の花崗岩の化学組成は安定地域の花崗岩と化学組成を異にしており,斜面崩壊の予知に使用できることが明らかとなった。2.元素逸脱とX線での変質鉱物との関係をみると,黒雲母からバーミキュライトをへてカオリナイトに変化するにつれて,Ca,Mg,Fe,K等の元素が逸脱が生じている。この事実から,化学組成変化は風化度をよく反映していることを示している。すなわち,元素逸脱が顕著な花崗岩は風化作用が顕著で,崩壊しやすい状況になっていることを示す。3.兵庫県南部地震による斜面崩壊は沸石脈が存在するところでは沸石脈がすべり面となり,急速地滑りが生じる傾向が明らかとなった。
生理活性ペプチドGhrelinを応用した新しい心臓病治療法の開発

Ghrelin(グレリン)は分担研究者の寒川らが発見した新規の成長ホルモン(GH)分泌促進ペプチドであり、脳下垂体からのGH分泌促進作用のほかに、摂食調節、糖および脂質代謝、骨代謝などに対する多彩な作用を有する。また、ヒト及び動物に投与したGhrelinは顕著な交感神経抑制作用をもつ。最近、培養心筋細胞でのGhrelinによる細胞死抑制効果が報告されており、心疾患の新しい治療法としての可能性が注目されている。しかしながら、生体における意義に関しては、その研究が緒についたばかりであり、心臓リモデリングや心不全においても病態生理的意義を含め不明のままである。よって本研究では、種々の心疾患におけるGhrelinの病態生理的意義を検討し、Ghrelinを応用した心臓病治療の基盤確立につなげる目的で、心筋梗塞モデルにおけるGhrelinとその受容体の情報伝達系の(1)発現・分泌調節と(2)投与効果を検討した。この結果、心筋梗塞後の心臓からの内因性ghrelin分泌が完遂すること、投与したCNPが心筋梗塞後残存心筋のリモデリングを改善し心機能を高めて心不全を抑制すること、が明らかとなった。また、投与したGhrelinは心筋梗塞後に増加した心臓交感神経活性を有意に抑制した。さらに、そめ機序を明らかにするため、Ghrelin受容体の心臓における発現を検討し、この蛋白が心臓に分布する神経終末に局在することを明らかにした。また、副交感神経の細胞体であるNodose神経節にも受容体mRNAを証明した。これらの事実はGhrelinが心臓の副交感神経求心繊維の神経終末に作用して中枢を介した交感神経抑制に働く機序を示唆しており、生物学的にも臨床的にも新しい作用メカニズムと考えられる。本研究費によりそれまで明らかではなかったGhrelinの心筋梗塞における病態生理的及び治療的意義とその機序を世界で初めて解明できた。今後これらの系を用いてGhrelinとその受容体の循環器疾患における意義をさらに追求して行きたい。投与したGhrelinは顕著な交感神経抑制作用をもち、心疾患の新しい治療法としての可能性が注目されているが、心疾患における病態生理的意義および治療効果は不明である。平成16年度はGhrelinの循環器系における新しい機能および病態生理的意義を明らかにするため、遺伝子発現、分泌調節機序を中心として研究を遂行し以下のような結果を得ている。(1)心臓Ghrelinの生理的意義検討:Ghrelinの生理的意義を明らかにするために免疫組織化学(IHC)およびin situ hybridization (ISH)法を用いて正常の心臓におけるGhrelinの局在を検討したところ、正常な心臓にはほとんどGhrelinは証明されなかった。現在、Ghrelin遺伝子発現の高感度の定量が可能なreal time PCRの系を用いて、微量なGhrelin遺伝子発現調節を検討中である。(2)心臓Ghrelinの病態生理的意義検討:病的心臓におけるGhrelinの発現調節を検討するため、心筋梗塞ラット、拡張型心筋症モデルハムスター及び心肥大・線維化モデルであるGC-A遺伝子欠損マウスを確立した。現在これらの心臓からmRNAを調製してGhrelinの心臓局所での発現調節をIHC, ISH法を用いて検討中である。

さらに、これら心疾患モデルの病態で、Ghrelinの主な産生部位である胃での発現や肺における発現調節も検討している。(3)ラット心筋梗塞モデルを用いた検討:生体において浸透圧ミニポンプを用いてGhrelinを安定的に静脈内投与する方法を確立した。今後、病態モデルに対してGhrelinの効果を検証する。Ghrelin(グレリン)は分担研究者の寒川らが発見した新規の成長ホルモン(GH)分泌促進ペプチドであり、脳下垂体からのGH分泌促進作用のほかに、摂食調節、糖および脂質代謝、骨代謝などに対する多彩な作用を有する。また、ヒト及び動物に投与したGhrelinは顕著な交感神経抑制作用をもつ。最近、培養心筋細胞でのGhrelinによる細胞死抑制効果が報告されており、心疾患の新しい治療法としての可能性が注目されている。本研究では、種々の心疾患におけるGhrelinの病態生理的意義を検討し、Ghrelinを応用した心臓病治療の基盤確立につなげる目的で、心筋梗塞モデルにおけるGhrelinとその受容体の情報伝達系の、(1)発現・分泌調節と(2)投与効果を検討した。この結果、心筋梗塞後の心臓から内因性Ghrelin分泌が亢進すること、投与したGhrelinが心筋梗塞後残存心筋のリモデリングを改善し心機能を高めて心不全を抑制すること、が明らかとなった。また、投与したGhrelinは心筋梗塞後に増加した心臓交感神経活性を有意に抑制した。さらに、その機序を明らかにするため、Ghrelin受容体の心臓における発現を検討し、この蛋白が心臓に分布する神経終末に局在することを明らかにした。また、副交感神経の細胞体であるNodose神経節にも受容体mRNAを証明した。これらの事実はGhrelinが心臓の副交感神経求心繊維の神経終末に作用して中枢を介した交感神経抑制に働く機序を示唆しており、生物学的にも臨床的にも新しい作用メカニズムと考えられる。本研究費によりそれまで明らかではなかったGhrelinの心筋梗塞における病態生理的及び治療的意義とその機序を世界で初めて解明できた。今後これらの系を用いてGhrelinとその受容体の循環器疾患における意義をさらに追求して行きたい。
レーザ粉体肉盛法による高硬度・高靱性WC/Co超微細傾斜機能複合材の創製技術開発

付加製造の一種であるレーザ粉体肉盛法を用いて,硬質なタングステンカーバイド(WC)粒子とその周りを囲むコバルト(Co)層で構成される複合材料中のWCとCoの体積比が段階的に傾斜した傾斜機能複合材料を積層造形し,高硬度と高靱性を合わせ持つ材料のコーティング技術を確立する.従来材のWC粒子径は最小1μm程度であるが,本研究ではこれをWC超微粒子やWCナノ粒子にダウンサイズし,基本単位造形層のさらなる硬化と薄化を試み,バイモーダル分布等のWC粒子径分布の制御も考慮して表層部を高硬度,内部を中硬度・高靱性とした割れの無い機能構造をレーザ加工で実現することを目指す.付加製造の一種であるレーザ粉体肉盛法を用いて,硬質なタングステンカーバイド(WC)粒子とその周りを囲むコバルト(Co)層で構成される複合材料中のWCとCoの体積比が段階的に傾斜した傾斜機能複合材料を積層造形し,高硬度と高靱性を合わせ持つ材料のコーティング技術を確立する.従来材のWC粒子径は最小1μm程度であるが,本研究ではこれをWC超微粒子やWCナノ粒子にダウンサイズし,基本単位造形層のさらなる硬化と薄化を試み,バイモーダル分布等のWC粒子径分布の制御も考慮して表層部を高硬度,内部を中硬度・高靱性とした割れの無い機能構造をレーザ加工で実現することを目指す.
原子モアレ変調構造の走査トンネル分光

本研究は、ファンデアワールス・エピタキシー法によって作製された層状物質による超薄膜ヘテロ構造表面の、走査型トンネル顕微鏡(STM)像に現れる、長周期モアレ変調構造の微視的解明を目標としている。平成5年度は、モアレ変調構造の各所において、STMを用いたトンネルスペクトルの測定を進めた。その一方で、モアレ変調構造の起因を追求するための基礎データとして、層状物質表面そのもの、及び極微量の金属原子を吸着させた層状物質表面の電子帯構造のSTM、トンネルスペクトル測定を行った。MoS_2基板上にMoSe_2超薄膜を単結晶ヘテロ成長した試料のモアレ変調構造のトンネルスペクトル測定では、変調構造の明部と暗部の電子帯構造に、明らかな差異があることが確認された。この結果は、モアレ変調構造が、単純な表面の凹凸ではなく、成長した超薄膜の表面電子構造が基板から周期的な変調作用を受けた結果現れている、というモデルを支持している。層状物質表面にSnやNa等の金属を微量吸着させた試料の測定では、STM像に、吸着によると思われる大きさ数nmの暗い班点状の模様が観察されたが、高分解能観察を行うと、その暗部の中でも、外側の明部と連続した原子像が観察された。このことは吸着した金属は表面にはとどまらずに内部に浸透し、その周辺に局在する電子構造の変調を引き起こしていると考えられる。トンネルスペクトルの測定では、フェルミ準位から+1.2Vの空準位において清浄表面のスペクトルには存在しないピークが観察されており、吸着金属原子による局所的電子構造の変化を裏付けている。
モンゴルにおける日本の政府開発援助(ODA)の社会経済効果に関する研究

本研究代表者である吉野悦雄及び研究分担者であるジャミヤン,ガンバトは平成16年度においてモンゴルに対する日本のODA事業の実態を調査するために,それぞれ1回,モンゴルに出張した。外国出張については、研究代表者が8月16日から8月22日までの7日間、研究分担者が8月16日から9月5日までの21日間にわたってモンゴルに滞在し、現地調査を行った。出張の内容は駐モンゴル日本国大使館を訪問し、経済協力関係担当者にモンゴルにおける日本のODAの役割及び今後の展望についての聞き取り調査を行った。そして研究代表者と研究分担者は、日本のODA(無償援助)の対象事業となるハルホリン(ウランバートルから西方400km)に所在する穀物倉庫建設事業及びウブルハンガイ県(ウランバートルから南西600km)のハイルハン・ヅラーンソム、ナリーン・テールソム、バルーン・バヤン・ウラーンソム、グチン・ウスソムの計4つの村(ソム)で実施されたディーゼル発電機改修事業の実態、並びにこれらの援助事業が当該地域開発に与えている社会・経済効果を解明するために上記の地域を訪問し、関係者に聞き取り調査を行った。このように展開された研究過程の中で次の結論が得られた。すなわち、日本ODAはモンゴルの社会インフラ及び経済インフラを中心として行われ、特に電力や鉄道などの分野で顕著であった。モンゴルに対する日本のODAは幾つかの失敗の例があるものの、全体としてはモンゴルの社会・経済において非常に重要な意義を持ち、欠かさない役割を果たした。なお、平成16年度の研究成果としてはジャミヤン・ガンバト・吉野悦雄共著「モンゴルにおける日本のODAの現状と課題」が『経済学研究』誌第55巻第1号に掲載される予定であり,「モンゴルの税制度とGDP計算方法」が第45回比較経済体制学会全国大会で報告の予定である。後者についてはディスカッション・ペーパーでも公刊する予定である。
越境汚染大気と都市大気の混合過程解明のためのリモートセンシング観測手法の高度化

地上からのリモートセンシング手法であるMAX-DOAS法の大気微量成分導出アルゴリズムを最適化のため実験室内で光源を使った分光観測により手法の高度化を行った。しかし他の地上直接観測と定量的に比較できるまでには至らなかったため、平行してモバイル観測装置による観測手法の高度化に着手し、直接観測を実施した。断片的には明らかであったが、福岡都市中心部の高濃度のNO2空気が水平・鉛直方向に輸送される過程を直接観測により明らかにした。またその輸送過程が海陸風循環と密接に関連していることを明らかにした。またNOx排出量の推定を行った。得られた地上観測データと人工衛星観測データとの比較をおこなった。東アジアの経済成長にともない、国境を越えた大気汚染が深刻化している。しかし大気組成の観測が不足しているために、越境大気汚染の影響評価は十分になされていない。本研究では、リモートセンシング観測手法である地上からのMAX-DOAS法による対流圏エアロゾル・ガス成分の立体観測を高精度化するため、直接観測により分光法(DOAS法)のアルゴリズムを最適化する。最適化したアルゴリズムをMAX-DOAS法へ適用し、越境大気を日本最西端で観測できる長崎県福江島と福岡都市域で対流圏下層の鉛直分布の観測を通して、越境汚染大気と日本の都市大気の混合過程を明らかにし、越境大気汚染の定量的な影響評価に貢献する。直接観測により分光法(DOAS法)のアルゴリズムを高精度化するため、室内での実験装置の設計・検討をおこない、分光器および光源の温調機構の制作・試験等を行った。一部の部品購入が遅れたために装置の組み立て作業および試験観測には遅れが生じている一方で、今後の実験をスムーズに実施するために、既存の計測器を用いて、新規計測器用のアルゴリズム開発を行った。現在福岡で実施している地上からのMAX-DOAS法による対流圏エアロゾル・ガス成分の立体観測について、有機物質(ホルムアルデヒド、亜硝酸)の試験的な導出を行った。本研究は大気汚染物質などの大気微量成分の分光観測(DOAS法)のアルゴリズムについて、室内での直接観測・測定により最適化することを目的としている。一部の観測装置部品の購入が遅れていたが,装置を組み立てて試験測定を行うことができた。ただ新たに光源部分の結露等の問題が生じたため連続観測には遅れが生じている。室内で得られたデータについて検討するため,福岡で既存の計測器を用いて継続観測している太陽散乱光スペクトルデータを用いて, MAX-DOAS法による長期間(3年間)のデータ解析を行い, DOASアルゴリズムの改良を実施した。さらに試験的に二酸化硫黄(SO2)等の導出も実施した。観測装置を組み立てて試験観測を実施したが,新たに光源の結露等の問題が生じたため,観測の継続までには至っていない。最終年度は、実験室内でLED光源を使い、DOAS法を用いて二酸化窒素(NO2)等の導出手法の高度化を継続した。昨年度に続き装置の改良を行ったが他の地上直接観測と定量的な比較ができるまでに至らなかった。このような背景から、昨年度から室内実験と並行して、実験室で使用している同じ分光器(同じ温度調節システム)を使った装置を小型化した小型モバイル観測装置による観測手法の高度化に着手した。この高度化した装置を用いて福岡都市圏(福岡都市高速環状線)内での直接観測を実施し、NO2の変動について福岡大学(33.55°N, 130.36°E)でこれまで実施してきたMAX-DOAS法(都市中心部(天神方向、北東方向)と都市中心部から外れた方位(糸島方向、北西方向)の2方位について連続立体観測)との比較を行った。このことで、より定量的なデータを得ることができたことから、福岡都市域からのNOx排出量の推定を行った。これまでの定常観測からも断片的には明らかであったが、都市中心部の高濃度のNO2空気塊が水平・鉛直方向に輸送される過程を直接観測により明らかにした。本研究で得られた地上観測データと人工衛星観測データ(Aura衛星搭載のOMI (Ozone Monitoring Instrument))との比較を行った。装置部品の設計・検討、分光器および光源の温調機構の制作等を行ったが、一部の部品の購入が遅れており、予定していた試験観測の実施には至っていない。一方で2年目以降に想定しているMAX-DOAS法による大気微量成分の導出を実施した。既存の装置の問題を解決し,観測を実施する。大気科学1年目に予定していた装置部品を可能な限り早く準備し、試験観測を実施する。新たに装置の別の箇所に問題が生じ,室外の大気の取り込んで観測する機構の構築に遅れが生じている。

観測装置の設計等に時間を要し、一部の部品購入がまだ済んでいないため使用額が生じた。問題箇所を解決し装置を完成させる。必要部品の購入を可能な限り早く行い、実験装置の組み立てを行う。
河口・沿岸域の水環境管理支援のための実時間的情報提供システムの構築

沿岸域で持続可能な開発を行うには、開発行為に伴う環境影響を高い確度で予測しておくと共に、ミチゲーションの観点から影響の回避・軽減のための対策が事後の環境管理に反映されねばならないこと、等に鑑み、水工学的に水域の流動状況を実時間的に予測し、インターネットを使って、予測情報を広域的に配信する手法の構築を行った。併せて、水質変化のシミュレーションモデルに関して、代表的な大域的最適化手法の一つであるGenetic Algorithm (GA)や、Adaptive Cluster Covering Method (ACCO手法)を用いて、物質変化に関わるモデルパラメータの推定方法について検討した。水域の流動予測に関しては、3次元レベルモデルの妥当性の検討が、幾つかの試行計算の結果に基づいてなされている。本研究で開発されたモデルは、汎用型の水理モデルとして拡張・開発されている.さらに、このレベルモデルは、ケーススタディとして、諌早湾並びに島原湾への適用が図られ、WWWを用いた流動情報システムのシミュレーションエンジンへ応用された。流動情報システムについては、インターネットに接続された端末からの利用が可能なものとして構築され、試験運用されている。つぎに、シミュレーションモデルのパラメータの推定方法に関する検討については、物質循環モデルを対象に、各手法の実際的な適用性を検討しており、国内外で開催された学会において、成果の発表を行った。本研究では、沿岸域において"持続可能な開発"をすすめるには、開発行為による自然環境への影響を高い確度で予測されねばならないこと、それらの予測結果をもとにミチゲーションの立場から環境影響の回避や軽減に向けた対策が環境管理に反映されねばならないこと、等の背景から、水工学的に水域の流動状況を実時間的に予測し、インターネットを経由して、同時広域的に情報を配信する手法の構築を試みている。また、水質の予測シミュレーションモデルについて、大域的最適化手法の一つであるAdaptive Cluster Covering Method (ACCO手法)を適用することで、予測モデルに含まれる物質変化に関わるモデルパラメータの高度推定する方法について検討した。まず、水域の流動予測に関しては、3次元水理モデルの妥当性の検討が幾つかのテストケースをもとに実施されており、併せて、汎用型の水理モデルへと拡張している。また、この水理モデルは、諌早湾および島原湾への適用が図られると共に、WWWを用いた流動情報システムの予測エンジンに応用された。なお、流動情報システムについては、端末環境からの利用が可能なものとし、目下、試験運用している。つぎに、水質モデルのパラメータ自動推定については、数種類の水質モデルに対してその適用性が検討されており、既に、国内外で開催された学会にて成果発表している。本研究は、当初の計画に則って進められてきているが、今後はシステムの効率化やハイブリッド化を進め、適用性の向上ならびに実問題への応用を図る予定である。
カルボニル化による触媒的ケテン発生法の開発と有用化合物合成への展開

パラジウム触媒を用いるカルボニル化で、ケテンもしくはその等価体を発生させることを検討し、あわせてβ-ラクタム類の新規合成法の開発を行った。即ち、イミン存在下一酸化炭素30気圧でパラジウム触媒を用い、種々のアリルアルコール誘導体のカルボニル化を行ったところ、アリルホスフェートのカルボニル化において、3-ビニル-β-ラクタムが高収率で得られることを見いだした。種々のイミン類を用いて本反応を検討したところ、イミンの構造によってβ-ラクタム環のシス、トランスの立体化学が、極めて高選択的に制御できることが判明した。例えばケトイミンとの反応では、シス体が生成し、他の非共役系イミンはトランス体を与えた。本法は、室温付近の温和な条件で一挙にかつ立体選択的に3-ビニル-β-ラクタム類を製取でき、また得られた3-ビニル-β-ラクタム類は容易にそのビニル基を種々の官能基に変換できるため汎用性に富む方法と言える。本反応では、中間に生じるアシルパラジウム種がケテン等価体として作用していると思われるが、生成物の立体選択性は、従来法によるβ-ラクタム合成のそれとは大きく異なっており、反応機構的にも興味深い。ケテンは、重要な反応種であるにもかかわらず、その発生法は古典的な方法によらねばならず、いくつかの制限がある。本法は、出発物質が上記アリルアルコール類だけに限定されるものではなく、また活性化カルボン酸誘導体を用いないため、その活用範囲は極めて広い。種々のイミン類を用いて本反応を検討したところ.イミンの構造によってβ-ラクタム環のシス、トランスの立体化学が、極めて高選択的に制御できることが判明した。

本法は、室温付近の温和な条件で一挙かつ立体選択的に3-ビニル-β-ラクタム類を製取でき、また得られた3-ビニル-β-ラクタム類は容易にそのビニル基を種々の官能基に変換できるため汎用性に富む方法と言える。本反応では、中間に生じるアシルパラジウム種がケテン等価体として作用していると思われるが、生成物の立体選択性は、従来法によるβ-ラクタム合成のそれとは大きく異なっており、反応機構的にも興味深い。ケテンは、重要な反応種であるにもかかわらず、その発生法は古典的な方法によらねばならず、いくつかの制限がある。本法は、出発物質が上記アリルアルコール類だけに限定されるものではなく、また活性化カルボン酸誘導体を用いないため、その活用範囲は極めて広い。
核融合炉高温超電導マグネットに関する工学的基礎研究

本研究の結果の概要は以下のようにまとめられる。本研究では、高温超電導プラズマ安定化コイルに着目し、その工学的特性に関する研究を実施した。高温超電導プラズマ安定化コイルとは、核融合炉プラズマ周辺にトロイダル方向に高温超電導コイルを配置することによりプラズマの作る磁場をコイルに捕獲させ、プラズマ位置の変化による磁束変動を超電導コイル内に誘起される電流により阻止するというものである。しかし、ITERなどのトカマク型核融合炉はトーラス形状をしているため、高温超電導プラズマ安定化コイルを複数の鞍型コイルに分割しなければ、核融合炉内に設置することができない。ここではそのコイルの分割によるプラズマ位置安定化効果への影響を調べるために、鞍型形状の超電導体を対象とする高温超電導遮蔽電流解析コードを開発した。また、Bi系高温超電導線材を用いて鞍型モデルコイルを製作し、外部磁場変動を印加した際のコイル誘導電流を測定した。この実験結果と上記コードに基づく解析結果を比較することにより、数値解析コードの妥当性を確認した。次に、高温超電導鞍型コイルによるプラズマ安定化効果を評価するために、上記超電導コードとプラズマ動的平衡解析コードとの連成解析コードを作成した。この連成解析コードを使用して、ITER体系について解析した結果、トロイダル方向に20分割した鞍型コイルを2対設置した場合には充分なプラズマ安定化効果が得られることを確認した。本年度は、コイル設計に必要な高温超電導線材の基礎特性に関する様々な測定と数値解析、そして理論的考察を実施した。詳細は以下の通りである。1)磁束量子動力学法による照射量依存性の解析:既に開発している磁束量子動力学法を改良して、核融合炉の適用上重要である臨界電流密度の中性子照射量依存性について調べた。その結果、臨界電流密度の中性子照射による変化が実験結果と定量的に一致することが示され、今後の有用な解析ツールとして期待される。2)ピン止めポテンシャルの電流-電圧特性への影響に関する理論的考察:電流-電圧特性に関する理論的考察を超電導現象の中間視的観点に基づいて行った。平面型と円柱型の2種類のピン止め中心を導入し磁束量子との相互作用を考えることにより、電流-電圧特性の理論式を求めた。また、実験結果と比較することにより本理論式の定性的妥当性についても確認した。3)臨界電流密度の諸特性の評価及び理論的考察:臨界電流密度の温度依存性について12Tスプリット磁石を用いて実験的に調べた。その結果、JcとBの間の対数的な関係を明らかにした。また、不可逆磁場曲線についても調べ、測定に加え理論的考察も行った。その結果、不可逆磁場と温度の関係は、印加磁場の強さにより2領域に分けられることを示し、各々の関係を求めた。さらに、実験結果との比較により理論的考察の裏付けを得た。4)超電導線材の機械的特性の評価及び理論的考察: Bi-2223超電導テープがセラミックスであるために機械的な荷重に対して敏感であることがわかった。ε=0.4%のレベルを越えると、不可逆な破壊が超電導結晶にて生じI_cの低下が顕著となる。本年度は、高温超電導プラズマ安定化コイルに着目し、その工学的特性に関する研究を実施した。プラズマ安定化コイルを核融合炉に設置する場合、コイルの設置、保守の観点からコイル形状を鞍型とする必要がある。この場合、コイル製作の際にコイルに接続部が多数存在すること、プラズマ安定化効果の減少が予想されること、の2点が課題として生ずる。この点を実験と数値解析の双方から調査した。具体的にはBi系高温超電導線材を用いて鞍型モデルコイルを試作し、その外部応答磁場特性を測定した。同時に、鞍型形状に対応した高温超電導遮蔽電流解析コードを開発し、数値解析と実験結果との比較を試みた。その結果、両者は良好に一致し開発したコードの妥当性を検証することが出来た。

検証された鞍型高温超電導遮蔽電流解析コードを用いてプラズマ動的平衡計算との連成解析を実施し、鞍型コイルのプラズマ安定化効果を評価した。国際熱核融合実験炉を体系として選び解析を実施した結果、鞍型コイルのトロイダル方向分割数を20分割まで増やした場合においても十分なプラズマ安定化効果を発揮することを確認した。従って、コイルの設置、保守において問題のない、鞍型高温超電導コイルによりプラズマを安定化することができることが示された。
韓国における才能教育の実態に関する研究－制度上の機能と地域での役割に注目して－

本研究では李明博政権以降における韓国の才能教育の展開に焦点を当て、韓国の才能教育の実態について調査・分析をおこなった。李明博政権以降、韓国では才能教育の実施権限の地方委譲が進められており、それにともない才能教育関連事業に対する政府から地方への財政的支援も急減していることが明らかになった。その結果、地方では才能教育の政策的優先順位を引き下げたり、原則無償であった才能教育プログラムの有償化も検討されていた。才能教育の実施権限の地方への委譲は、地域のニーズに応じた才能教育プログラムの実践開発を促進する一方で、地方の財政状況によっては才能教育機会の地域間格差の拡大をもたらすおそれがあるといえる。本研究の2年目となる今年度は、引き続き関連文献・資料の収集・分析を進めるとともに、韓国京畿道教育庁の協力を得て現地訪問調査を実施した。調査対象としたのは道内の各種才能教育機関(英才学校、大学附設英才教育院、教育庁英才教育院、英才学級各1つ)である。その結果、以下のことが明らかになった。第1に、現在韓国の才能教育の実施権限は政府から各市・道へと委譲されていた。これによって地域の特色を出した才能教育を実施できるようになった反面、権限委譲とともに政府からの財政支援もなくなったために財政難に陥り、才能教育行政および才能教育機関の安定的運営という点で課題も出ている。第2に、同教育庁では科学職業教育課が才能教育実施に関する責任部署となっていた。才能教育プログラムの数学・科学分野偏重はこれまでも指摘されていたが、1地方の事例に過ぎないとはいえ教育行政においても数学・科学分野の管轄部署が責任部署となっていることが判明し、韓国の才能教育の数学・科学分野偏重をさらに裏付けるものとなった。第3に、才能教育機関の監督・指導だけでなく、才能教育担当教員の研修も同教育庁がおこなっており、英才教育振興法施行から10年あまりの間に地方でも体系的な才能教育実施体制が整備されてきていることが分かった。第4に、才能教育機関への入学志願状況や志願者の学力レベルなどから、これまでの研究で指摘されてきたように、各種才能教育機関の間に英才学校を頂点とした一定の序列が存在していることが確認できた。なお、同教育庁も才能教育の効率向上や継続性・連続性を高めるためにむしろ各種才能教育機関の階層化・構造化を進める姿勢をみせていた。第5に、道内の才能教育機関間の連携や交流は十分といえないまでも、いくつかの連携プログラムの事例が生まれていることが分かった。本研究の初年度となる今年度は、文献・資料の収集・分析など基礎的な研究に力を注ぐとともに、現在の韓国の才能教育をめぐる状況に関する情報を整理した。その結果、近年、韓国の才能教育機関の類型がさらに多様化しており、才能教育機関や才能教育対象者の数も爆発的に増加していることが分かった。これは、「第2次英才教育振興総合計画」に基づく、李明博政権下での才能教育振興政策による結果と考えられた。また、2011年の高校体制改編(高校類型の整理・単純化)に伴い、特殊目的高校に関する規定(初・中等教育法施行令第90条)が改正され、特殊目的高校に関する法令上の規定から「英才」の文言が削除されたことも大きな変化であった。なお、韓国社会で才能教育実施が正当化されている背景について教育資源配分の公平性と効率性という観点から考察したところ、韓国では科学者など国家・社会の発展に寄与する人材を育成することで、少数者に特別な教育を提供する才能教育の存在が正当化されていることが明らかになった。また、才能教育が社会経済階層の再生産を助長するという批判については、生活保護受給者の子女や僻地居住者など不利な条件にある才能児に対して、積極的に才能教育の機会を提供することで対応していることが判明した。さらに、受験名門校として強い批判を浴びてきた外国語高校の入試のように、才能教育機関の入試方法に繰り返し規制をかけることで、才能教育が受験競争を煽るという批判をかわそうとする姿勢が見られた。本研究の最終年度となる今年度は、これまでの研究で得られた情報やデータを整理し、韓国における才能教育の実態について分析をおこなった。その結果、李明博政権以降、才能教育の実施権限が地方に委譲されていくとともに、国からの財政的支援も急減していることが明らかになった。こうした中でも韓国の才能教育機関は量的拡大を続けており、2013年時点で3,083機関で16万4,044名の子どもが公的な才能教育プログラムを受けていることが分かった。これは同年齢層の2.5%に相当する。

しかしながら、こうした才能教育の量的拡大は、地方にとって最も設置が容易で財政的負担も少ないタイプの才能教育機関である「英才学級」の増加によるところが大きく、必ずしも高度で専門的な才能教育を受ける機会が拡大していることを意味しないことも明らかになった。中には、財政難から才能教育の政策的優先順位を引き下げたり、原則無償であった才能教育プログラムの有償化を検討する自治体も出てきていた。才能教育の実施権限の地方への委譲は、才能教育の多様化や地域のニーズに応じた実践の開発を促進する一方で、地方の財政状況によっては才能教育の機会の地域間格差の拡大や才能教育の全体的な質低下をもたらすおそれがあるといえる。比較教育学本年度は3年計画の2年目であるが、本年度の主要な目標であった現地訪問調査も実施するなど、研究の目的はおおむね順調に達成されている。本年度は3年計画の初年度であり、主要な文献・資料の収集・分析と近年の才能教育政策の動向を探ることが主要な目的であった。この観点からは目的はおおむね順調に達成されているといえる。研究計画に則り、引き続き各地方の教育庁や才能教育機関における現地訪問調査によって、地域レベルでの才能教育の実施状況を探っていく。研究計画に則り、各地方の教育庁や才能教育機関における現地訪問調査によって、地域レベルので才能教育の実施状況を探ることが今後の主要な課題となる。諸事情により予定していた平成25年6月の世界比較教育学会第15回大会(ブエノスアイレス)への参加が不可能となったため、その分の旅費が残った。研究計画書に示している平成26年度の研究経費への使用に加え、平成26年9月に開催されるヨーロッパ才能児会議第14回大会(リュブリャナ)に参加し、才能教育の先進事例と最新の理論について情報収集をおこなう。・引き続き関連文献・資料の収集をおこうために、設備・備品費が必要である。・収集した情報の整理や論文執筆等研究成果の発表のために、文具やパソコンソフトの購入に当てる消耗品費が必要である。・韓国におけるフィールドワークや国内外の学会大会等における研究成果の発表のために、国内・外国旅費が必要である。・韓国におけるフィールドワークの際に専門家から知識の提供を受けるために、人件費・謝金が必要である。・その他、日本から韓国への通信費、文献・資料等の複写費および搬送費が必要である。なお、次年度への未使用額(繰越金)が生じたが、これは以下の事情によるものである。本年度に収集可能な関連文献・資料の数が当初予測していたより多く、次年度に収集予定だった関連文献・資料を前倒しで収集するために前倒し請求をおこなった。これにより関連文献・資料の収集は順調におこなうことができた。しかし、諸般の事情により本年度3月に予定していた韓国でのフィールドワークを中止せざるを得なくなったため、結果として未使用額が生じた。本年度の未使用額は当初予定していた韓国でのフィールドワークを次年度に実施することで使用する。
高回転型骨代謝疾患モデルであるOPG欠損マウスを用いた歯の形成に関する研究

我々のこれまでの研究から、骨吸収の亢進により骨粗鬆症を呈するOPG遺伝子欠損マウスにおいては、骨芽細胞による骨形成の亢進がカップルして認められ、この骨形成促進活性は、ビスフォスフォネートの投与によって完全に抑制されることが確認された。これは、骨吸収の亢進と骨形成の促進は共役(カップリング)していることを示しており、何らかの骨代謝共役因子が存在している可能性が立証できた。一方、局所性の骨吸収の亢進が認められる歯周疾患や口蓋裂等における骨欠損症例に対して,骨誘導因子(Bone morphogenetic protein : BNP)を移植することにより骨組織の補填を行う試みも進行している。そこで,破骨細胞の骨形成における役割を明らかにすることを目的に,大理石骨病マウスであるM-CSF遺伝子欠損マウス(op/op)を用いて,破骨細胞が存在しない条件におけるBMP誘導性の骨形成についての検討を行った。4週齢雄のop/opマウスと正常マウス(C57BL/6J)の背筋筋膜下にリコンビナントヒトBMP-2含有コラーゲンペレットを埋入し,異所性骨形成を誘導した。その結果、BMP誘導性の異所性骨形成(骨密度)はop/opマウスにおいて正常マウスと比較して,約3倍の促進が認められた。また、op/opマウスにおける異所性骨の外面は大変粗雑な形態を呈していた。以上の結果は、破骨細胞が存在しないop/opマウスにおいては,BMP誘導性の異所性骨形成が著明に亢進していることを示している。また,これらの異所性骨には形態学的異常が観察されたことより,骨形成の際に出現する破骨細胞が正常な骨の形態形成に重要な役割を果たしていることが示された。RANKLのデコイ受容体であるOPGの遺伝子欠損マウスは,破骨細胞の形成が促進し骨吸収の亢進が認められる。興味深いことに,OPG遺伝子欠損マウスは骨吸収の亢進と共に骨形成も亢進している。そこで、骨吸収阻害薬であるビスフォスフォネートを投与することにより骨吸収を強力に阻害した際に,OPG遺伝子欠損マウスにおける骨形成マーカーがどのような挙動を示すかについて解析した。実験は、14週齢雄のOPG遺伝子欠損マウスおよび正常マウスにビスフォスフォネートを30日間連続皮下投与(0.01mg/kg)した。その結果、1.大腿骨成長板直下において,OPG遺伝子欠損マウスでは立方形のふっくらと厚みを増した大型の骨芽細胞が多数認められた。これらの立方形を呈する骨芽細胞は,ビスフォスフォネートの投与によって消失し,扁平な形態を示すようになった。2.腰椎における骨形態計測の結果,OPG遺伝子欠損マウスにおいて亢進している各種の骨吸収マーカーおよび骨形成マーカーはビスフォスフォネートによって完全に正常化された。3.OPG遺伝子欠損マウスにおいて高値を示す血清中のアルカリホスファターゼ活性およびオステオカルシン濃度は,ビスフォスフォネートの投与により,正常マウスの値以下まで低下した。一方、正常マウスでは認められない血清中の可溶性RANKLがOPG遺伝子欠損マウスで高値を呈していた。ビスフォスフォネートの投与は、可溶性RANKL濃度には全く影響を与えなかった。以上をまとめると、骨吸収の亢進により骨粗鬆症を呈するOPG欠損マウスにおいては、骨芽細胞による骨形成の亢進がカップルしていることが認められた。このOPG遺伝子欠損マウスにおける骨形成促進は、ビスフォスフォネートの投与によって完全に抑制された。

この実験結果は、骨吸収の亢進と骨形成の促進は共役(カップリング)していることを示すものである。すなわち、骨組織においては、何らかの骨代謝共役因子が存在している可能性が立証できた。現在、OPG遺伝子欠損マウスにおける歯の形成について象牙芽細胞に焦点を当て観察中である。我々のこれまでの研究から、骨吸収の亢進により骨粗鬆症を呈するOPG遺伝子欠損マウスにおいては、骨芽細胞による骨形成の亢進がカップルして認められ、この骨形成促進活性は、ビスフォスフォネートの投与によって完全に抑制されることが確認された。これは、骨吸収の亢進と骨形成の促進は共役(カップリング)していることを示しており、何らかの骨代謝共役因子が存在している可能性が立証できた。一方、局所性の骨吸収の亢進が認められる歯周疾患や口蓋裂等における骨欠損症例に対して,骨誘導因子(Bone morphogenetic protein : BMP)を移植することにより骨組織の補填を行う試みも進行している。そこで,破骨細胞の骨形成における役割を明らかにすることを目的に,大理石骨病マウスであるM-CSF遺伝子欠損マウス(op/op)を用いて,破骨細胞が存在しない条件におけるBMP誘導性の骨形成についての検討を行った。4週齢雄のop/opマウスと正常マウス(C57BL/6J)の背筋筋膜下にリコンビナントヒトBMP-2含有コラーゲンペレットを埋入し,異所性骨形成を誘導した。その結果、BMP誘導性の異所性骨形成(骨密度)はop/opマウスにおいて正常マウスと比較して,約3倍の促進が認められた。また、op/opマウスにおける異所性骨の外面は大変粗雑な形態を呈していた。以上の結果は、破骨細胞が存在しないop/opマウスにおいては,BMP誘導性の異所性骨形成が著明に亢進していることを示している。また,これらの異所性骨には形態学的異常が観察されたことより,骨形成の際に出現する破骨細胞が正常な骨の形態形成に重要な役割を果たしていることが示された。