hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アロ抗原ペプチド胸腺内注入による免疫寛容誘導の検討

1)皮膚移植:HLA・B35TGMの皮膚をHLA・B51TGMに移植すると平均12.6日で拒絶された。この皮膚移植後のHLA・B51TGMの脾細胞より、HLA・B35TGMにたいするCTLの誘導が確認された。2)胸腺内ペプチドの投与の心移植に与える効果:HLA・B35分子のアミノ酸置換のみられる部分より選択された、約20アミノ酸残基より構成される6種類のペプチドを合成した。HLA・B35TGMの心をHLA・B51TGMに移植すると平均22.8日で拒絶され、組織学的には強い細胞浸潤を認めた。一方、心移植48時間前にHLA・B35分子由来の上記合成ペプチドを胸腺内に投与を受けた群は、平均86日以上の生着を認めた。移植した心が60日以上生着したHLA・B51TGMにHLA・B35TGMの皮膚移植を行ったが、平均11.5日で拒絶され、免疫寛容の状態ではないことが示された。以上の結果より、HLA・B51TGMはHLA・B35TGMの皮膚、および心を細胞性免疫反応を主体として拒絶することが示された。またドナー抗原となるであるHLA・B35分子由来の合成ペプチドの胸腺内投与が、HLA・B35TGMの心移植の生着延長に効果があることが示された。移植の理想的な免疫抑制法はドナー特異的な寛容状態をつくることである。ドナー特異的な寛容を導入する方法として、胸腺内に抗原を注入する方法があるが,主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI抗原ペプチドによる寛容についてはまだ報告されていない。そこで我々は、ヒトMHCクラスI抗原であるHLA-B51を移入したトランスジェニックマウス(HLA-B51TGM)、HLA-B35を移入したトランスジェニックマウス(HLA-B35TGM)および、HLA-B35のアミノ酸置換の多い領域の合成ペプチドを用い、ヒトMHCクラスI抗原ペプチドの胸腺内注入による特異的な寛容の誘導についてマウスの心移植で検討を行うことを目的とし、以下の実験を行った。1)皮膚移植:HLA-B35TGMの皮膚をHLA-B51TGMに移植すると平均12.6日で拒絶された。この皮膚移植後のHLA-B51TGMの脾細胞より、HLA-B35TGMにたいするCTLの誘導が確認された。2)胸腺内ペプチドの投与の心移植に与える効果:HLA-B35分子のアミノ酸置換のみられる部分より選択された、約20アミノ酸残基より構成される7種類のペプチド(AGと命名)を合成した。HLA-B35TGMの心をHLA-B51TGMに移植すると平均22.8日で拒絶され、組織学的には強い細胞浸潤を認めた。一方、心移植48時間前にHLA-B35分子由来の上記合成ペプチドを胸腺内に投与を行うことにより、とくにペプチドCの投与によりグラフトの生着は著明に延長し、組織学的にも細胞浸潤は軽微であった。移植した心が60日以上生着したHLA-B51TGMにHLA-B35TGMの皮膚移植を行ったが、平均11.5日で拒絶され、免疫寛容の状態ではないことが示された。以上の結果より、HLA-B51TGMはHLA-B35TGMの皮膚、および心を細胞性免疫反応を主体として拒絶することが示された。またドナー抗原となるであるHLA-B35分子由来の合成ペプチドの胸腺内投与が、HLA-B35TGMの心移植の生着延長に効果があることが示された。
イオン検出を用いた高分解能レーザー分光システムの開発と展開

1.これまでに確立した光検出によるドップラーフリー光・光二重共鳴偏光分光法を用いて、アルカリ金属二原子分子であるKRb分子の励起状態の観測を行うとともに、上記分光法を紫外光領域に拡張してLi_2、NaLi、Na_2分子の高分解能分光をも行った結果、以下のことが明らかとなった。(1)KRb分子において観測された2つの^1II状態間における状態間相互作用の存在を見出すとともに、その相互作用における両状態の波動関数の符号によってスペクトル線の強度異常が生じる(干渉効果)ことを発見した。また、KRb分子の(1)^1II状態の高振動準位においてスペクトル線幅の広がりを見出し、線幅の広がりが前期解離によるものと帰属した。さらに、前期解離の生じている領域において2つの^1II状態間における状態間相互作用が生じる場合に、前期解離の大きさにも干渉効果が生じていることを見出した。(2)Li_2、NaLi、Na_2分子の紫外領域の高分解能分光を行い、励起状態の構造を決定するとともに、スペクトル線のシフトや線幅の変化から状態間相互作用や前期解離を見出し、その機構を明らかにした。特に、Li_2分子に関しては、2極小ポテンシャルを持つ励起状態における相互作用について詳細な知見を得ることができた。2.前年度に作成したイオン検出を目的としたステンレス製ヒートパイブセルを改良し、アルカリ金属二原子分子のスペクトルを光検出による測定を試みた。信号を得ることができるようになったが、前期解離などの現象を観測するにはさらなる信号ノイズ比の向上が必要である。1.これまでに確立した光検出によるドップラーフリー光・光二重共鳴偏光分光法を用いて、アルカリ金属ニ原子分子であるCs@S22@E2分子およびKRb分子の励起状態の観測を行った結果、以下のことが明らかとなった。(1) Cs@S22@E2の励起状態であるC@S11@E1Π@S2u@E2状態および近傍に存在する(2)@S13@E1Π@S2u@E2状態について、スペクトル線位置のシフトならびに線幅の変化を解析することにより、状態間相互作用および前記解離機構に関する詳細な知見を得ることができた。特に、シフトの大きな領域では相互作用の相手状態である。1@S2u@E2状態[(2)@S13@E1Σ@S1+@E1@S2u@E2と(2)@S13@E1Π@S2u@E2状態が混合した状態]の存在を見出すことができた。(2) KRb分子の励起状態である@S11@E1Π状態について、(1)@S11@E1Πおよび(2)@S11@E1Πの2つの状態の存在を明らかにし、各状態の分光定数ならびにポテンシャル曲線を決定した。(3) KRb分子において観測された2つの@S11@E1Π状態間における状態間相互作用の存在を見出すとともに、その相互作用における両状態の波動関数の符合によってスペクトル線の強度異常が生じる(干渉効果)ことを発見した。(4) KRb分子の(1)@S11@E1Π状態の高振動準位においてスペクトル線幅の広がりを見出し、線幅の広がりが前期解離によるものと帰属した。2.イオン検出を目的としたステンレス製ヒートパイブセルを自作した。まず、アルカリ金属ニ原子分子のスペクトルを光検出によって測定してセルの性能評価を行い、次にイオン検出部の取り付けを行った。現在、アルカリ金属原子のイオンシグナルの検出を行っている段階である。次年度に分子の検出まで性能をあげていく計画である。
落葉分解過程における土壌動物の機能を測定するための新たな手法の開発

ヒノキのようなサイズの小さい落葉の分解過程はこれまでのリターバッグ法では把握しにくい。この研究においては、大型土壌動物、中型土壌動物、微生物のそれぞれの分解過程における寄与を調べるために、メッシュサイズを変えたリターケースを14年度に開発し、ヒノキ落葉を封入したリターケースをヒノキ人工林内に設置した。この装置の有効性を検討する実験を行うため、15年度に2回回収した後、今年度は設置後18ヶ月目と23ヶ月目にリターケースの回収を行った。リターケース内のリターは湿重を計測後、ツルグレン装置によって土壌動物を抽出し、ケース内のヒノキ落葉の風乾重量を求めた。設置後1年目では小さなメッシュ(すなわち土壌動物の侵入が少ないもの)で分解速度が大きくなる傾向があり、土壌動物による分解抑制効果が、示唆されたが、2年目では処理間の差がなくなった。理由としては土壌動物の遷移が起こり機能の転換が起こった、あるいは微生物の成長が土壌動物の影響よりも卓越するようになったなどが考えられる。分解初期において菌食性の種が優占する場合、土壌動物の菌に対する摂食が分解速度の低減につながることが知られているが、今回の装置においてそうした細かな差異が検出された可能性がある。以上から細かな針葉の分解過程の追跡、さらに土壌動物の分解の機能を測定する装置として、リターケースは有効であると考えられた。また、今回の研究を進める過程で、落葉分解過程と土壌動物群集の関係についての研究をまとめ、学会誌に発表した。今年度は大型土壌動物、中型土壌動物、微生物のそれぞれの寄与を測るケースを作るため、ケースに用いるメッシュの大きさ、全体のサイズ、形状の検討を行い、その効果を調べるために、野外にケースを設置することを目的とした。リターをいれるケースの検討を行った結果、市販のプラスチックシャーレを、改造して用いるのが適当と考えられた。プラスチックシャーレの上部、底部を熱したカッターを用いて円形にくりぬき、また、側面を縁を残してくりぬいた。くりぬいた部分にメッシュを接着剤で付着させることにより、ケースを作成する。ケース全体の大きさとして直径9cm、深さ1.5cmのものと、直径5cm、深さ1cmの2種類を用いた。メッシュのサイズを、a,上面底面が1mm、側面が4mm(大型動物用)、b,上面、底面、側面とも1mm(中型動物用)、c,上面、底面、側面とも0.1mm(微生物のみ)のケースを作成した。予備調査的に上記のリターケースを野外に3ヶ月設置し土壌動物等の侵入を調べたところ、aのケースにおいてほぼケース外と同程度の土壌動物の侵入が見られた。以上から、このケースを用いるのが適当と考え、直径9cmの3種をそれぞれ20個づつ合計60個、直径5cmのものは3種それぞれ60個づつ合計180個作成し、木曽郡内の林齢約20年生のヒノキ林に2002年11月に設置した。リターケース内には9cmのものには8g、5cmのものには2gのヒノキ落葉を封入した。次年度は今年度設置したリターケースの回収を行い、土壌動物の定着度、落葉の分解速度などの計測を行う。ヒノキのようなサイズの小さい落葉の分解において、大型土壌動物、中型土壌動物、微生物のそれぞれの分解過程における寄与を調べるために、メッシュサイズを変えたリターケースを昨年開発し、ヒノキ林内に設置した。今年度はこの装置の有効性を検討する実験を行うため、設置後6ヶ月目と11ヶ月目にリターケースの回収を行った。リターケース内のリターは湿重を計測後、ツルグレン装置によって土壌動物を抽出し、風乾重量を求めた。設置後11ヶ月目において、各メッシュサイズを平均して約33%の重量減少がみられ、ヒノキの分解速度としては比較的大きい値が得られた。11ヶ月目のリターの含水率は400%ほどあり、分解に十分な湿度が与えられていることが確認された。リター表面の観察により、茶褐色の菌糸の定着が一様にみられこうした菌類の分解が初期分解において重要な役割を持っていることが推察された。また、ケース側面のメッシュサイズが小さいもの(すなわち土壌動物の侵入が少ないもの)において、分解速度が大きいことが示された。次年度は引き続き設置したリターケースの回収を行い、土壌動物の定着度、落葉の分解速度などの計測を行うとともに、今回開発したケースの有効性についての検討を行う。

理由としては土壌動物の遷移が起こり機能の転換が起こった、あるいは微生物の成長が土壌動物の影響よりも卓越するようになったなどが考えられる。分解初期において菌食性の種が優占する場合、土壌動物の菌に対する摂食が分解速度の低減につながることが知られているが、今回の装置においてそうした細かな差異が検出された可能性がある。以上から細かな針葉の分解過程の追跡、さらに土壌動物の分解の機能を測定する装置として、リターケースは有効であると考えられた。また、今回の研究を進める過程で、落葉分解過程と土壌動物群集の関係についての研究をまとめ、学会誌に発表した。
リソソーム酵素のプロセシング及び分解制御機構とその遺伝病の分子病態の解明

1.保護蛋白質は、リソソーム内でβ-ガラクトシダーゼやシアリダーゼと高分子複合体を形成し、前者をプロテアーゼによる分解から保護し、後者を活性化すると考えられるが、その分子レベルでの制御機構は不明である。我々は、保護蛋白質とβ-ガラクトシダーゼの分子間相互作用を解析するため、バキュロウイルス発現系を用いてヒトβ-ガラクトシダーゼの前駆体と成熟体を作製した。また、神経芽細胞株を用いた発現系により保護蛋白質を作製した。これらを試料として、バイオセンサーでそれぞれの蛋白質の会合と解離を解析した。β-ガラクトシダーゼと保護蛋白質は、酸性pH条件下で、1:12:1の分子比で会合した。さらに、β-ガラクトシダーゼの前駆体から成熟体への変換に伴い、保護蛋白質との親和性が3倍に増加することが明らかになった。2.YACライブラリーを用いてクローン化した保護蛋白質DNAの塩基配列を決定し、その遺伝子の構造を明らかにした。これを基に、保護蛋白質欠損症患者の遺伝子解析を行い、日本人での本疾患の重症型を起こす原因としてY395Cが多いことを示した。β-ガラクトシダーゼ前駆体、同酵素の成熟体、さらに同酵素と保護蛋白質の複合体に対する抗体を作製した。これらを用いて、保護蛋白質欠損症患者由来の細胞内でのβ-ガラクトシダーゼの分布を解析した。その結果、重症型患者の細胞では、同酵素の前駆体のみがゴルジ体周辺に認められるのに対して、軽症型患者の細胞では、僅かながら成熟体がリソソームに認められた。重症型では、保護蛋白質の欠損により、リソソームでβ-ガラクトシダーゼが分解されるのに対し、軽症例では、リソソーム内で一部機能を持つ保護蛋白質が、β-ガラクトシダーゼを保護すると考えられた。
アフリカツメガエル黒色素胞の発生におけるMitf遺伝子の機能解析

本研究は、黒色素細胞発生のキーとなる小眼球症関連転写因子Mitfに着目し、黒色素胞発生の分子メカニズムを解明することを目指してきた。本年度は、私がMitfの過剰発現実験からMitfの下流にあることを見出した、エンドセリン受容体B2(Ednrb2)とそのリガンドの一つであるエンドセリン3(ET3)の黒色素細胞芽細胞(メラノブラスト)移動に対する機能を昨年度に引き続いて解析した。メラノブラストの起源となる体幹部神経冠細胞には、最終的に分化する細胞種に応じて、主に腹側と背側の2つの移動経路があり、どのように移動経路を選択しているのかという問題がある。ニワトリ胚では、メラノブラストは背側経路を移動し、その経路への進入に重要なのが、Ednrb2だと考えられている。アフリカツメガエルのメラノブラストは背側経路は通らず、腹側経路を通って目的地へと移動する。そこで、ET3/Ednrb2が、たとえ腹側経路しか通らないアフリカツメガエルのメラノブラストの移動でも関与しているのかを解析した。昨年度までにこれらの遺伝子発現パターンを解析し、このエンドセリンシグナルがメラノブラストの移動に関与することを強く示唆する結果を得ていた。今年度はin situ hybridization法を改良して、より詳細に発現パターンを解析した結果、受容体の発現はメラノブラストでかなり早い時期から発現していること、リガンドの発現時期は移動が始まる時期とほぼ一致し、移動の目的地で発現が維持されることなどを明らかとした。また、アフリカツメガエル胚とニワトリ胚で、ET3の発現場所やET3に対するメラノブラストの応答性の違いがあることを見出し、これらの違いが移動経路の違いに反映されているのではないかということが示唆された。以上の成果をDevelopmental Dynamics誌に発表した。本研究は、黒色素細胞発生のキーとなる小眼球症関連転写因子Mitfに着目し、黒色素胞発生の分子メカニズムを解明することを目指している。今年度はこの研究の初年度として、それぞれの技術の確立と今後の研究の基盤整備を目的とし、次の成果を得た。1.胚を生かしたままメラノブラストの発生過程を可視化するため、メラニン合成酵素をコードする遺伝子の1つDctの上流約3kbをニシツメガエルのゲノムから単離し、GFPとの融合コンストラクトを作成した。顕微注入によるGFPの発現パターンはメラノフォアの存否と一致したが、発現が微弱であった。来年度はさらに効率的にメラノブラスト特異的に発現するプロモーター部位を探索する必要がある。2.外因的にMitfの過剰発現・機能阻害を時期特異的に行うため、グルココルチコイド受容体(GR)融合コンストラクトを作成した。このコンストラクトから作成したmRNAをマイクロインジェクションした胚に合成コルチコイドを添加することにより、生体内で翻訳された外因性のタンパク質が細胞質から核内へ移行することを免疫染色法により確認し、またこれが機能しているか否かを、以前の研究から明らかになっているMitfの影響を受けた場合の表現型と比較し確認した3.GR融合コンストラクトを用い、時期特異的なMitfの過剰発現・機能阻害を行ってその表現型を解析した。主な結果として、Mitfがメラノフォアの移動に影響を与えている可能性があること、また以前の研究で明らかにしたMitfのメラノフォアの樹状性への寄与は比較的早い段階でのMitfの活性が重要であることがわかった。前年度の我々の研究でMitfが、発生過程におけるメラノブラストの神経管上部からの移動に影響する可能性が見出された。本年度は、このMitfのメラノブラストの移動への影響に着目し、Mitfの下流にあると考えられる遺伝子の解析を行った。皮膚などに存在する色素細胞は神経冠由来の細胞であり、神経管の背側から最終的な場所へと移動する。Mitfを過剩発現させるとメラノフォアの移動が乱れ、ニワトリなどでメラノブラストの背側経路の移動に関係していることが知られているエンドセリン受容体B2(Ednrb2)の発現を異所的に誘導することがわかった。アフリカツメガエルのメラノブラストは背側経路を通らず、腹側経路を通って目的地へと移動するので、ニワトリの場合と異なる。アフリカツメガエルにおけるEdnrb2の機能は調べられていないため、Ednrb2がツメガエルでも移動に関連しているのかをin vivo, in vitroの両面から解析した。Ednrb2の発現パターンを調べると、移動前から分化後までメラノフォア特異的に発現し、リガンドであるエンドセリン3(ET3)は移動が終わる部分で発現していることがわかった。Ednrb2の過剰発現やET3のモルフォリノアンチセンスオリゴの顕微注入によって、腹側へのメラノブラストの移動が阻害された。またET3に対するメラノブラストの応答性を解析するため、神経管培養法を用いin vitroで解析した結果、走化性は認められなかったものの、ケモキネンス活性は示した。これらのことから、ET3-Ednrb2のシグナル経路がメラノブラストの移動に関わっていることがわかり、MitfはEdnrb2の発現調節を介してメラノブラストの移動に影響することが示唆された。

本年度は、私がMitfの過剰発現実験からMitfの下流にあることを見出した、エンドセリン受容体B2(Ednrb2)とそのリガンドの一つであるエンドセリン3(ET3)の黒色素細胞芽細胞(メラノブラスト)移動に対する機能を昨年度に引き続いて解析した。メラノブラストの起源となる体幹部神経冠細胞には、最終的に分化する細胞種に応じて、主に腹側と背側の2つの移動経路があり、どのように移動経路を選択しているのかという問題がある。ニワトリ胚では、メラノブラストは背側経路を移動し、その経路への進入に重要なのが、Ednrb2だと考えられている。アフリカツメガエルのメラノブラストは背側経路は通らず、腹側経路を通って目的地へと移動する。そこで、ET3/Ednrb2が、たとえ腹側経路しか通らないアフリカツメガエルのメラノブラストの移動でも関与しているのかを解析した。昨年度までにこれらの遺伝子発現パターンを解析し、このエンドセリンシグナルがメラノブラストの移動に関与することを強く示唆する結果を得ていた。今年度はin situ hybridization法を改良して、より詳細に発現パターンを解析した結果、受容体の発現はメラノブラストでかなり早い時期から発現していること、リガンドの発現時期は移動が始まる時期とほぼ一致し、移動の目的地で発現が維持されることなどを明らかとした。また、アフリカツメガエル胚とニワトリ胚で、ET3の発現場所やET3に対するメラノブラストの応答性の違いがあることを見出し、これらの違いが移動経路の違いに反映されているのではないかということが示唆された。以上の成果をDevelopmental Dynamics誌に発表した。
疾患感受性を決定する遺伝子領域に焦点を当てた疾患モデルマウスの樹立と解析

主要組織適合複合体(major histocompatibility complex ; MHC)領域には「自己と非自己の識別」という免疫系の基本原則に直接関わる中心的な分子の遺伝子群が存在する一方、このような機能とは直接関わらない遺伝子群が存在し、古典的なHLA遺伝子に対してnon-HLA遺伝子と呼ばれる。他方、特定のHLA型が自己免疫疾患をはじめとするおよそ200種類の疾患の疾患感受性と相関を示すことが知られているが、その本態は不明である。MHC領域に存在する疾患感受性遺伝子の解明を目指し、これまでに申請者らは、この領域に存在する3種類のnon-HLA遺伝子(lymphotoxin-α遺伝子、factor B遺伝子およびS遺伝子)の機能をノックアウトマウスを用いて明らかにし、これらの遺伝子と疾患感受性との関わりについて検討してきた。本研究では、このアブローチをさらに発展させ、多数のnon-HLA遺伝子についてノックアウトマウスを作製し、疾患感受性の本態となるnon-HLA遺伝子の同定を試みる。すなわち、lymphotoxin-β、TNF、lymphotoxin-αの3つの遺伝子がクラスターを形成して存在する領域近傍に存在するB144(LST-1)とIkB-like(IkBL)を最初の破壊遺伝子とした。現在、targeting vectorの構築を終了し、これらの遺伝子のES細胞へのtransfectionにより、IkBLについては相同組換え体を取得した。これら2つの遺伝子は発現様式と構造から、生体防御機構に深く関わり、それによって炎症を主病変とする疾患の病態形成にも関与している可能性がある。今後は、これら2種類の遺伝子ノックアウトマウスの作製に向けて、さらに作業を進めて行く。他方、MHC領域外に存在する自己免疫疾患の原因遺伝子AIRE(autoimmune regulator)については、ノックアウトマウスを樹立し、その免疫学的性状について解析を継続するとともに、新たにIKKaの自己免疫病態への関与について検討・報告した。主要組織適合複合体(major histocompatibility complex ; MHC)額域には「自己と非自己の識別」という免疫系の基本原則に直接関わる中心的な分子の過伝子群が存在する一方、このような機能とは直接関わらない遺伝子群が存在し、古典的なHLA遺伝子に対してnon-HLA遺伝子と呼ばれる。MHC領域に存在する疾患感受性遺伝子の解明を目指し、これまでに申請者らは、この領域に存在する3種類のnon-HLA遺伝子(lymphotoxin-α遺伝子、factor B遺伝子およびS遺伝子)の機能をレックアウトマウスを用いて明らかにし、これらの遺伝子と疾患感受性との関わりについて検討してきた。本研究では、このアプローチをさらに発展させ、多数のnon-HLA遺伝子についてノックアウトマウスを作製し、疾患感受性の本態となるnon-HLA遺伝子の同定を試みる。すなわち、lymphotoxin-β、TNF、lymphotoxin-αの3つの遺伝子がクラスターを形成して存在する領域近傍に存在するB144 (LST-1)とIkB-like (IkBL)を最初の破壊遺伝性とした。主要組織適合複合体(maior histocompatibility complex ; MHC)領域には「自己と非自己の識別」という免疫系の基本原則に直接関わる中心的な分子の遺伝子群が存在する一方、このような機能とは直接関わらない遺伝子群が存在し、古典的なHLA遺伝子に対してnon-HLA遺伝子と呼ばれる。他方、MHC領域外に存在する自己免疫疾患の原因遺伝子AIRE(autoimmune regulator)については、ノックアウトマウスを樹立し、その免疫学的性状について解析・報告した。

他方、特定のHLA型が自己免疫疾患をはじめとするおよそ200種類の疾患の疾患感受性と相関を示すことが知られているが、その本態は不明である。MHC領域に存在する疾患感受性遺伝子の解明を目指し、これまでに申請者らは、この領域に存在する3種類のnon-HLA遺伝子(lymphotoxin-α遺伝子、factor B遺伝子およびS遺伝子)の機能をノックアウトマウスを用いて明らかにし、これらの遺伝子と疾患感受性との関わりについて検討してきた。本研究では、このアブローチをさらに発展させ、多数のnon-HLA遺伝子についてノックアウトマウスを作製し、疾患感受性の本態となるnon-HLA遺伝子の同定を試みる。すなわち、lymphotoxin-β、TNF、lymphotoxin-αの3つの遺伝子がクラスターを形成して存在する領域近傍に存在するB144(LST-1)とIkB-like(IkBL)を最初の破壊遺伝子とした。現在、targeting vectorの構築を終了し、これらの遺伝子のES細胞へのtransfectionにより、IkBLについては相同組換え体を取得した。これら2つの遺伝子は発現様式と構造から、生体防御機構に深く関わり、それによって炎症を主病変とする疾患の病態形成にも関与している可能性がある。今後は、これら2種類の遺伝子ノックアウトマウスの作製に向けて、さらに作業を進めて行く。他方、MHC領域外に存在する自己免疫疾患の原因遺伝子AIRE(autoimmune regulator)については、ノックアウトマウスを樹立し、その免疫学的性状について解析を継続するとともに、新たにIKKaの自己免疫病態への関与について検討・報告した。
高安定短パルス受動・能動ハイブリッドモード同期光ファイバレーザとその応用

ピコ秒・フェムト秒領域の高強度短パルスを発生させることのできる受動モード同期光ファイバレーザとして最近注目されているのが、9の字(Figure-9)型レーザ(F9L)である。F9Lでは可飽和吸収素子である非線形ファイバループミラー部分にファラデー回転子を用いた非相反位相シフタを挿入し、右回りパルスと左回りパルスに逆の非相反位相シフトを与える。これにより両回り光間に位相バイアスを与えることができ、位相バイアスを適切に選べば可飽和吸収の飽和強度を下げてモード同期しきい値を低減できるのと同時に、非線形ファイバループミラーの動作を反転させることができるため、非線形ファイバループミラーとミラーにより構成するF9Lが可能となる。我々は、このF9Lの非相反位相シフタを光変調器(光位相変調器もしくは光周波数シフタ)で置き換えることを考案し、本研究で実施した。本方式は受動モード同期と能動モード同期のもつ特長を両立させることのできる受動・能動ハイブリッドモード同期光ファイバレーザであると言える。光位相変調器を用いた構成を試作し、パルス幅210fs、スペクトル幅17.94nm(帯域時間積は0.469)、繰り返し周波数は1.54MHzのモード同期短パルスを得た。変調周波数が1.64 ±n×約0.1MHzでモード同期がかかることが観測された。分数モード同期が起こっていると考えているが、詳細な原因は現在も検討中である。光位相変調器に代えて光周波数シフタを用いた構成では、光周波数シフタの駆動周波数38.58MHz、ポンプパワー41mWでパルス幅1.9ps、スペクトル幅1.3nmで繰り返し周波数は3.73MHzのモード同期短パルスを得た。この場合には分数モード同期は観測されず、安定な基本モード同期が実現できた。本研究は、光ファイバレーザにおいて受動モード同期と能動モード同期のもつ特長を両立させることのできる受動・能動ハイブリッドモード同期光ファイバレーザからの高安定な短パルス発生を実現し、その計量・計測・通信への応用を図るものである。これまでに提案されている非相反位相シフタの代わりに、代表者らが提案している位相変調器を用いたFigure9ファイバレーザを構成し、実験を進めた。系は全て偏波維持ファイバで構成されており、シングルモードファイバ(SMF)34mをファイバフェルール型ミラー(反射率99%)と非線形ループミラー(NALM)で挟むことで共振器を構成した。NALMは3dBカップラとゲイン用のErファイバ(EDF)5m、SMF25m、分散シフトファイバ(DSF)20m、位相変調器で構成した。ポンプパワー250mWで位相変調を加えることでモード同期が実現された。パルス幅(Sech型)は190fs、スペクトル幅は11.14nm、繰り返し周波数は1.54MHzのパルスが得られた。モード同期は複数の変調周波数で実現し、1.54MHzを除く1.54 ±n×約0.1MHzでモード同期が実現した。これに加え、新たに位相変調器に代えて周波数シフタ(AOM)を用いる方法でも安定なモード同期が実現できることを示した。上とほぼ同じ系を用い、AOMの駆動周波数約38MHzでスペクトル幅1.3nmでパルス幅3.9ps、繰り返し周波数3.7MHzの安定なパルス発生を確認した。位相変調器を用いたFigure9ファイバレーザの研究は計画通りに進展しているのに加え、新しい構成として周波数シフタを用いるFigure9ファイバレーザを提案して実証している。位相変調器を用いたFigure9

ファイバレーザの研究を計画通りに進めるに加え、新しく提案した周波数シフタを用いるFigure9ファイバレーザの研究をさらに進めたい。研究を担当する大学院生の予期せぬ休学と、注文した実験用物品の納期が予想よりも長くかかることが重なり、次年度に回さざるを得なかった。購入予定の物品は次年度の早期に納入される予定である。
中学校技術科における「イノベーション」の教材化に関する研究

我が国を取り巻くグローバル社会においてイノベーションの創出は重要な政策課題であり,義務教育の段階からその基礎を培う意義は大きい。そのためには,教師自身がイノベーションについて理解を深める必要があり、教員養成段階において,その育成カリキュラムを構成することは急務である。本研究では,イノベーションの教材化に関する知見を得ることを目的とし, 2つの実践を試みた.具体的には,「木材加工実習」,「プレゼンテーション演習II」(教員養成課程3年次)を対象とした。実習科目「木材加工実習」では,デザイン思考を導入し,イノベーションプロセスの体感を狙った実践を行った。具体的には,ダンボールを用いたラピッドプロトタイピングを導入することで,短期的に視覚化(ダンボール模型)を行い,多様な意見による素早い失敗の誘発を狙った。演習科目「プレゼンテーション演習II」では,ケースによるイノベーション理解を目的とするため,「5年後の未来」をテーマとしたプレゼンテーションの作成をチーム活動で行った。実践の結果(木材加工,プレゼンテーション演習での5件法によるアンケート結果:あてはまるを2,ややあてはまるを1,どちらでもないを0,あてはまらないを-1,全く当てはまらないを-2とし集計),イノベーションの重要性についての高い理解が得られた(1.91, 1.33)。しかし,イノベーションそのものについての理解は低い値に留まった。(-0.01, 0.17)。また,デザイン思考の導入がイノベーションにつながるとの意見が多数を占めた(1.55 :木材加工)。また,ケースを用いた教材がイノベーションの理解につながるとの意見は, 0.83となった。3Dプリンターなど現在まさに進行しているイノベーション事例を理解しつつも,「5年後を想像することは難しかった」とする意見があった。以上のように,本取り組みの結果,イノベーションの重要性についての理解が高まったことが示唆された。
スポーツソナーリング：音情報の時間的・空間的ズレが運動パフォーマンスに及ぼす影響

本研究課題では,音情報がスポーツパフォーマンスに及ぼす影響について検討した.まず,「周囲音を左右逆転させる機能」さらには「周囲音を遅れて聞こえるようにする機能」を有するヘッドホンを開発・製作した.続いて,「ゴルフのパッティングパフォーマンスにおける音情報の役割」について実験を実施し,ボールとクラブヘッドの衝突音が「打感」に及ぼす影響について調査した.パッティングにおいて衝突音の持つ役割が熟練者と未経験者で異なることを明らかにし,国際学会での発表や論文を通して成果発表した.これらの成果を基に,今後もスポーツ動作における音情報の役割や有用性について研究を進めていく.球技スポーツの熟練者は,プレーヤーやボールが発する音から位置や動きを正確に把握していると考えられる.また,聴覚は全方位性(全方位から刺激を知覚できる特性)を有しているため,スポーツにおける音情報の利用は,パフォーマンスを左右する重要なスキル要素である.そこで本研究では,熟練者の『音情報処理スキル』の特徴を明らかにし,スポーツパフォーマンス向上に資する音情報の役割を検証することを目的とする.目標を達成するために,音知覚に空間的・時間的“ズレ"を生じさせる装置を開発し,音情報が競技熟練者や初心者のパフォーマンスに及ぼす影響を明らかにする.本課題の実施において,周囲音を左右逆転させる「迷聴(pseudophone)」機能,さらには周囲音を遅れて聞こえるようにする「音声遅延フィードバック(DAF:Delayed auditory feedback)」の機能を有するヘッドホンの開発が重要な位置を占めている.本年度では,この「迷聴」および「音声遅延フィードバック」の両方の機能を持つヘッドホン装置を設計・製作し,完成させることができた.このヘッドホン装置は,周囲音を左右逆転させることができ,0ms1,000msの音声遅延を付加することが可能である.また,装置は電池式のため本体部分は携帯可能であり,動作課題においてもパフォーマンスを阻害することのない設計となっている.この装置によって,周囲音を左右逆転させる「空間知覚不一致課題」および音声遅延を付加する「タイミング知覚不一致課題」の実施が可能となった.2015年度では,「迷聴」および「音声遅延フィードバック」の両方の機能を持つヘッドホン装置を設計・製作し,完成させることができた.しかし,その構想,設計,そして製作までに時間を要した.特に,動作パフォーマンスを阻害しないよう本体部分を電池式かつコンパクト化する必要があり,設計段階で多くの試行が必要であった.結果として,プロトタイプではあるが十分な機能を有する装置を完成させることができたので,次年度以降では「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」などを実施し,実用性を検証する予定である.種々の身体運動やスポーツにおいて,動作に付随して生じる音情報や周囲音の変化は,自身のパフォーマンスや調子の良し悪しを評価する上で有用なツールとなり得る.特に,熟練者では音情報に対する感受性が高いと考えられ,効果的に音情報を利用することが可能と推測される.そこで本研究では,熟練者の『音情報処理スキル』の特徴を明らかにし,スポーツパフォーマンス向上に資する音情報の役割を検証することを目的とする.初年度(平成27年度)では,周囲音を左右逆転させる「迷聴(pseudophone)」機能,さらには周囲音を遅れて聞こえるようにする「音声遅延フィードバック(DAF: Delayed auditory feedback)」の機能を有するヘッドホンを開発し,プロトタイプを製作した.平成28年度では,そのヘッドホンを用いて「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」などを実施し,実用性を検証する予定であったが,並行して実施しているゴルフのパッティング実験に注力したため十分に実行することができなかった.そのため,「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」については,平成29年度において実験を実施し,解析ならびに発表準備を進めていく予定である.一方で,並行して実施している「ゴルフのパッティングパフォーマンスにおける音情報の役割」については,実験を完了することができ,現段階での解析結果を論文化ならびに国際学会で発表する準備が整っている.開発したヘッドホンを用いて「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」などを実施する予定であったが,並行して実施しているゴルフのパッティング実験に注力したため十分に進展させることができなかった.一方で,ゴルフのパッティングパフォーマンスにおける音情報の役割については,実験から解析まで着手できており,平成29年度での研究成果の論文化ならびに国際学会発表準備が完了している.ラケットやバット,ゴルフクラブなどの道具を扱うスポーツ種目において,ボールと道具の衝突音などの音情報は自身のパフォーマンスやコンディションの良し悪しや,動作習熟の程度を知る上で有用な情報となりうる.本研究課題では,それらの音情報がスポーツパフォーマンスに及ぼす影響や,その役割について検討することを目的とした.初年度(平成27年度)では,周囲音を左右逆転させる「迷聴(pseudophone)」機能,さらには周囲音を遅れて聞こえるようにする「音声遅延フィードバック(DAF: Delayed auditory feedback)」の機能を有するヘッドホンを開発し,プロトタイプを製作した.平成28年度では,そのヘッドホンを用いて「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」などを実施し、実用性を検証する予定であったが,並行して実施しているゴルフのパッティング実験に注力したため十分に実行することができなかった.平成29年度においては「ゴルフのパッティングパフォーマンスにおける音情報の役割」について、実験を完了することができ,国際学会での発表を行った.実験ではクラブの衝突音の有無がパッティングパフォーマンスに及ぼす影響を明らかにし,衝突音が「打感」に及ぼす影響や,パッティングパフォーマンスに対して衝突音の持つ役割が熟練者と未熟練者で異なることを明らかにした.これらの成果を基に,スポーツ動作における音情報の役割や有用性(スポーツソナーリング)について,今後も研究を進めていく予定である.

本研究課題では,音情報がスポーツパフォーマンスに及ぼす影響について検討した.まず,「周囲音を左右逆転させる機能」さらには「周囲音を遅れて聞こえるようにする機能」を有するヘッドホンを開発・製作した.続いて,「ゴルフのパッティングパフォーマンスにおける音情報の役割」について実験を実施し,ボールとクラブヘッドの衝突音が「打感」に及ぼす影響について調査した.パッティングにおいて衝突音の持つ役割が熟練者と未経験者で異なることを明らかにし,国際学会での発表や論文を通して成果発表した.これらの成果を基に,今後もスポーツ動作における音情報の役割や有用性について研究を進めていく.完成したヘッドホンを装着し,実際に「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」を実施する.動作課題中に付加する音声情報の変化について,いくつかの「迷聴」および「音声遅延フィードバック」の組み合わせを試行し,最適な音声条件を選定する.選定した音声条件をもとに,「視覚と聴覚による定位のズレ」や「視覚と聴覚による時間のズレ」を加え,動作パフォーマンスに音声情報の変化が及ぼす影響を明らかにしてく.得られた結果から,音声情報および運動パフォーマンスの関係,そして聴覚情報処理能力について検討を進めていく.また,ヘッドホン装置についても適宜改良を加え,重量やサイズなどをより軽量かつコンパクト化できるようマイナーチェンジしていく.完成したヘッドホンを装着し「空間知覚不一致課題」および「タイミング知覚不一致課題」については,平成29年度において集中的に実験を進めていく予定である.動作課題中に付加する音声情報の変化についても,いくつかの組み合わせを試行し,最適な外乱付加条件を選定する.選定した条件をもとに,「視覚と聴覚による定位のズレ」や「視覚と聴覚による時間のズレ」に対する,動作パフォーマンスの変化を明らかにしてく.ヘッドホン装置についても適宜改良を加え,重量やサイズなどをより軽量かつコンパクト化できるようマイナーチェンジしていく.身体運動科学,スポーツ科学旅費に関して,都合により当初参加を予定していた学会大会に参加できなかったため.ヘッドホン装置について,プロトタイプに変更を加えなかったことで製作費用を支出せず,また発表を予定していた国際学会への参加を次年度に繰り越したため.2016年度に参加する学会大会を増やし,研究発表および情報収集の場を増やす予定である.すでに国際学会での研究発表が決定している.また,適宜ヘッドホン装置をマイナーチェンジするための製作費用、ならびに追加実験の謝金に充てる予定である.
骨髄移植及び短期免疫抑制剤併用によるラット心移植の寛容誘導に関する研究

ドナ-抗原特異的な免疫学的寛容を誘導する方法を死体臓器移植にも応用すべく、移植当日にドナ-の骨髄細胞を投与し、同時に短期間の免疫抑制剤FK506を併用すると著明なグラフトの延長効果が認められる。そこでそのメカニズムについて検討した。動物モデルはラット異所性心移植であり、ドナ-の骨髄細胞(BM)を術当日に静脈内投与した。免疫抑制剤FK506(FK)は1mg/kgを-1,0,1日と3日間筋肉内投与した。一部のgroupには、FKを9,10,11または骨髄細胞をさらに3日間投与した。グラフトの生着延長したレシピエントの脾細胞を用いて限界希釈法(LDA)を行った。また、IL2産生のヘルパ-T細胞頻度;f(Thp)はCTLL2を用いたproliferation assayにより、細胞傷害性T前駆細胞頻度;f(Tcp)は^<51>Cr release assayによりPoisson分布の法則に従って計算した。各Groupは、G1:無処置群、G2:FKの3日間単独投与群、G3:FK投与とBUFのBMを投与、G4:FK投与と2回のBUFのBM投与、G5:2回のFK投与と2回のBUFのBM投与である。G2とG3の移植後10日目の脾細胞を用いてLDAを行った。f(Thp)において、G3では1/3617とG2の1/2003に比して低値を示した。なおG1でのそれは1/1720であった。またG3にはCD4^+サプレッサ-T細胞が認められた。一方、f(Tcp)はG2及びG3でそれぞれ1/1174及び1/1255と差を認めなかった。次にG5において、移植後60日目の脾細胞におけるf(Tcp)は1/7498と著明な低下を示した。同時に測定した正常ラット脾細胞では1/1884であり、グラフト拒絶後の脾細胞では1/350であった。同時期の脾臓には、CD4^+,CD8^+サプレッサ-T細胞が認められた。従って、FK/BM投与を受けたレシピエントの脾細胞において、移植後10日目、IL2産生のヘルパ-T細胞のクロ-ンサイズの有意な減少が認められた。また、移植後60日目には、FK/BM群において、細胞傷害性T前駆細胞のクロ-ンサイズの縮小が認められた。以上に加え、今回は同様の動物モデルに免疫抑制剤Deoxyspergualinを投与し,細胞傷害性活性とIL2産生能を検討した。
脳卒中後うつの早期発見を目指した看護師のスクリーニング能力を高める教育方法の検討

脳卒中の合併症である脳卒中後うつ病(PSD)は、脳卒中回復期にある患者の約40%に認められ、リハビリテーションの阻害因子と言われている。PSDの治療法は、抗うつ薬による早期の治療開始が推奨されているが、実際に治療を受けていた患者は、わずか1割との報告がある。その理由はPSDの症状が、不定愁訴として見過ごされやすく適切な治療に結びつかないことが指摘されている。そこで本研究の目的は、PSDの早期発見を目指した看護師のスクリーニング能力を高める教育方法を検討することとした。研究方法は、回復期リハビリテーション病棟の看護師を対象にPSDの病態や治療・早期発見のためのスクリーニングツールの活用に関する研修会(教育介入)を行い、研修会の前後、1ヵ月後、3ヵ月後にアンケート調査を実施した。調査内容は、PSDに関する知識・関心とスクリーニングを実践する自信について問い、教育介入の効果を検討した。当該年度の研究成果としては、平成30年7月8月にA回復期リハビリテーション病院の看護師を対象に、研修会を実施した(講義と演習の計2回)。講義には13名、演習には3名が参加した。分析の結果「スクリーニングツールの使用方法」や「PSDの治療法」などの知識の正答率は低かった。また、「PSDの治療の必要性を説明できる」や「PSDの早期発見と評価を実施できる」などのPSD早期発見のための実践について“よくできる"と回答したものはいなかった。よって、知識だけでなく実践への自信を高める介入の必要性が示唆された。尚、研修会の1ヵ月後、3ヵ月後のアンケート調査では、症例数が少なく、本教育介入が有効であったとは言い切れない結果となった。しかし、本研究の発展に向け重要な示唆を得ることができた。研究結果については、第6回日本ニューロサイエンス看護学会にて演題発表(2題)を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。脳卒中の合併症のひとつに脳卒中後うつ病がある。脳卒中後うつ病は、脳卒中回復期にある患者の約40%に認められ、リハビリテーションの阻害因子と言われている。本研究は、脳卒中後うつ病を合併する患者が多いとされる回復期リハビリテーション病棟の看護師を対象に脳卒中後うつ病の早期発見を目指した看護師のスクリーニング能力を高める教育方法を検討することを目的としている。本研究では、前述した目的を達成するために、研究協力施設である回復期リハビリテーション病棟において看護師を対象とした研修会を行い、その効果についてアンケート調査で追跡する予定である。当初の計画では、平成29年度中に実施予定であったが、研究協力施設との日程調整の都合により、平成30年度に延期となっている(7月9月実施予定)。当該年度の研究成果としては、上記研修会を行う事前調査として、平成30年3月に研究協力施設の看護部全員を対象にアンケート調査を行った。4月中にアンケートを回収済みであり、5月6月に分析を行う予定である。得られた結果を基にして、回復期リハビリテーション病棟の看護師における脳卒中後うつ病に関する知識・関心・自信についての実態を明らかにし、研究発表を行う予定である。また、平成30年度は、当初予定していた研修会を実施し、脳卒中後うつ病のスクリーニング実践能力が向上したか否かについて、研修会の効果を分析し日本看護科学学会等で発表する予定である(平成30年12月)。前述した研修会を実施するにあたり、研究代表者が研究協力施設へ訪問し打ち合わせを行った(平成30年1月)。内容は、研究の目的・方法・実施場所・目標対象数等に関するものとした。研究協力施設の看護科長、主任看護師(いずれも当該研究の研究協力者)の同席のもと、研究計画書を用いて説明を行い、研究実施の承諾を得た。当初の計画では、平成29年度中に研究協力施設において回復期リハビリテーション病棟の看護師を対象とした研修会を行う予定であったが、研究協力施設との日程調整の都合により、平成30年度に延期となっている(7月9月実施予定)。現在までの進捗状況としては、上記研修会を行う事前調査として、平成30年3月に研究協力施設の看護部全員を対象にアンケート調査を行った。研修会実施前における回復期リハビリテーション病棟の看護師の知識・関心・自信の実態を明らかにすることを目的とした。すでにアンケートを回収済みであり、5月6月に分析を行う予定である。得られた結果を基にして、研究発表を行う予定である。また、この結果を研修会の実施直後・1ヵ月後・3ヶ月後のアンケート調査と比較し、研修会の効果を分析するとともに、よりよい教育方法の検討を行っていく。

調査内容は、PSDに関する知識・関心とスクリーニングを実践する自信について問い、教育介入の効果を検討した。当該年度の研究成果としては、平成30年7月8月にA回復期リハビリテーション病院の看護師を対象に、研修会を実施した(講義と演習の計2回)。講義には13名、演習には3名が参加した。分析の結果「スクリーニングツールの使用方法」や「PSDの治療法」などの知識の正答率は低かった。また、「PSDの治療の必要性を説明できる」や「PSDの早期発見と評価を実施できる」などのPSD早期発見のための実践について“よくできる"と回答したものはいなかった。よって、知識だけでなく実践への自信を高める介入の必要性が示唆された。尚、研修会の1ヵ月後、3ヵ月後のアンケート調査では、症例数が少なく、本教育介入が有効であったとは言い切れない結果となった。しかし、本研究の発展に向け重要な示唆を得ることができた。研究結果については、第6回日本ニューロサイエンス看護学会にて演題発表(2題)を行った。平成30年度の実施計画として、脳卒中後うつ病のスクリーニング実践能力を高めるための教育方法を再考し、研修会の内容をより実践的なものに発展させる(平成30年4月6月)。具体的には、失語症や認知機能障害等のコミュニケーション障害のある患者を想定したスクリーニング演習を組み込む予定である。次に、再考した教育方法を用いて研修会を実施する(平成30年7月9月)。研修会は、講義と演習の2回で1セットとする。所要時間は1回あたり60分とし、講義と演習の間隔は2週間とする。研修会の実施場所は、広島県内の研究協力施設とし、目標対象数は40名である。研修会終了から3ヶ月後までアンケート調査を行い追跡していく。得られた結果を基に、回復期リハビリテーション病棟の看護師において脳卒中後うつ病のスクリーニング実践能力が向上したか否かについて、研修会の効果を分析し、日本看護科学学会等で発表することを予定している(平成30年12月)。研究を遂行する上での起こりうる問題点として、目標対象数に達しないことがあげられる。その対応策として、申請者の所属する施設近隣の回復期リハビリテーション病棟を有する施設に協力を依頼し、研究期間を延長し目標対象数に達するまで研究を継続していく。また研修会の実施は、平日の勤務終了後とし1回あたり60分とすることで協力の得られやすい環境を整える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
カオス及び分岐を示す非線形系における分布関数の発展演算子の固有値問題の解析的研究

非線形系の研究は応用面においても重要だが、解析的にこれを行なうことは一般には困難である。本研究では密度分布関数のレベルでいくつかのカオス力学系のふるまいを解析的かつ厳密に調べ、以下の結果を得た。1)保存的な決定論的拡散モデルにおける非平衡定常状態の研究:多重パイこね変換と呼ばれる保存的な決定論的拡散モデルにおいて様々な非平衡定常分布を特異不変測度を用いて構成した。そして経験則と合う定常状態が「延びる方向に沿う分布が滑らかである」という条件で特徴付けられることが分かった。この結果はP. Gaspard氏(ベルギー、ブリュッセル自由大)によって、発見的にローレンツ気体に拡張されたが、同氏と共同して周期的公理A系の場合、この結果が厳密に導けることを示した。以上の結果は力学の可逆性と熱力学の不可逆性の関係を明らかにする上で重要な情報を提供するものと期待され、原理的意義は非常に大きい。2)Cat写像におけるフロベニウス・ペロン演算子のスペクトルの研究:マルコフ分割を持つ任意の写像に使えるフロベニウス・ペロン演算子の固有値問題の解法(分布関数の時間発展から指数緩和する項を系統的に分離する方法)を開発し、可微分なカオス的写像の典型例であるCat写像に適用した。この結果、高次の緩和率が縮退しているにもかかわらずフロベニウス・ペロン演算子がジョルダン・ブロックの構造を持たないことが分かった。これはパイこね変換の場合と対照的である。1)同様P. Gaspard氏との共同研究。3)フレドホルム理論を用いた2次元量子ビリヤード系の研究:近年、カオス系である2次元ビリヤードを量子化した系の固有値問題にフレドホルムの積分方程式論が適用可能であることが指摘された。この理論を用いて固有値問題にに現われるフレドホルム行列式がエネルギーの関数として絶対収束するオイラー型の無限乗積(零点は固有値)に展開できることを証明した。原山氏(ATR光電波通信研究所)、首藤氏(分子科学研究所)との共同研究。
イノシトールシグナリングと軟骨細胞分化

イノシトールポリリン酸ホスファターゼ(MIPP : Multiple Inositol Polyphosphate Phosphatase)をコードする遺伝子が、ニワトリの骨端成長軟骨において増殖軟骨細胞層/肥大軟骨細胞層の境界に特異的に発現している遺伝子であるHiPER1遺伝子と類似していることが明らかとなった。本研究では、細胞でのイノシトールリン酸代謝機構に関わるMIPP分子を中心に、イノシトールリン酸代謝を介する細胞内情報伝達機構が、軟骨細胞分化に果たす機能を明らかにすることを目的とした。目的達成のために、軟骨細胞分化のモデルとして多く活用されているATDC5細胞を用いて解析を行った。ATDC5細胞を、インスリン存在下で培養後、各段階で全RNAを調製し、ノーザンブロッテイング法にて種々の軟骨細胞分化マーカー遺伝子とMIPP遺伝子との発現を比較検討した。さらに、各段階のMIPP酵素活性を試験管内実験で測定した。その結果、ATDC5細胞の、骨端成長軟骨における増殖細胞層/肥大細胞層に相当すると考えられる培養の段階で、MIPPの遺伝子発現、酵素活性ともに上昇していることが明らかとなった。また[^3H]イノシトールで標識した細胞を用いて培養日数を追いながら細胞内の[^3H]InsP_5や[^3H]InsP_6量を測定したところ、生細胞内においても同じくMIPPの発現状態の増減を反映しているものであった。ウサギの肋軟骨成長軟骨の初期継代培養細胞を用いた実験でも、MIPPの遺伝子発現、酵素活性について同様の結果が得られた。以上の結果は、軟骨細胞の分化過程において、MIPPを中心としたイノシトールリン酸代謝の重要性を示唆するものである。イノシトールポリリン酸ホスファターゼ(MIPP:Multiple Inositol Polyphosphate Phosphatase)をコードする遺伝子が、ニワトリの骨端成長軟骨において増殖軟骨細胞層/肥大軟骨細胞層の境界に特異的に発現している遺伝子であるHiPER1遺伝子と類似していることが明らかとなった。6日齢ラット頚骨骨端成長軟骨を用いたin situハイブリダイゼーション解析により、MIPP mRNAが増殖軟骨細胞層から肥大軟骨細胞層にかけて強く発現していることが明らかとなった。さらに軟骨細胞分化のモデルとして多く活用されているATDC5細胞を用いて解析を行った。ATDC5細胞を、インスリン存在下で培養後、各段階でtotal RNAを調製し、ノーザン・ブロッティング法にて種々の軟骨細胞分化マーカー遺伝子とMIPP遺伝子との発現を比較検討した。さらに、各段階のMIPP酵素活性を測定した。その結果、ATDC5細胞の、骨端成長軟骨における増殖細胞層肥大細胞層に相当すると考えられる培養の段階で、MIPPの遺伝子発現、酵素活性ともに上昇していることが明らかとなった。また、MIPPを恒常的に過剰発現しているATDC5細胞を樹立し、その軟骨細胞としての分化能を検討したところ、分化能の著しい低下が観察された。