hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
看護情報学における研究・技術者を養成する為の大学院前期課程教育カリキュラムの研究

その結果、求められている人材ニーズは、単に情報科学の知識・技術を持った保健師を求めているのではなく、保健師業務に関わる情報システムの開発時、導入時に専門職員と調整する事のできる能力を求めていた。特に、情報システムの開発時において、保健師業務をシステム化する為に必要となる作業を、専門職員とともに関わる事や、保健師のニーズをシステムに反映することのできる能力を求めていた。また、住民へのより良い情報提供など、保健師業務の遂行にどのように情報技術が活用できるのか、自分自身で考える事のできる能力や、データの解析を通し、市町村の保健師や関連職種との連携やサポートを行う能力を求めていた。併せて、看護情報学を大学院前期課程において専攻した者が活躍する場の一つである医療系システム開発企業に対し、人材ニーズ調査を行い、その結果から医療系システム開発企業が求めている看護学を素養に持ち、看護システム開発に携わる人材として必要な知識、技術について検討を行った。その結果、医療系システム開発企業が求める知識、技術は、看護師としての知識の他に、システムを構築したり、顧客(システムユーザー)との意思の疎通にその能力を活用したいと考えていることが示唆された。また、我が国において看護情報学の教育を行う環境として、看護系大学院や応用情報科学系大学院、専門職大学院など様々な教育体系の方向から検討を行った。現在、看護情報学の大学院前期課程における教育現状の把握を適切に行うために、看護情報学を大学院前期課程において看護情報学を専攻として設け、教育を行っている大学のカリキュラムを収集し、検討を行っている段階である。今年度は、病院・施設を対象に、導入されているコンピュータシステムの状況、看護師の免許を所持した上で、さらに必要と考える情報に関連した知識・技術について、医療情報部(またはそれに類する部)に看護師は所属しているか、看護の臨床現場における情報の知識・技術をもった看護師の採用について、調査を行った。その結果を基に、看護情報を担当する看護師として求める知識、技術について社会的なニーズを検討した。病院・施設を対象とした調査の結果、回答があったのは、700床以上の全大規模病院159箇所のうち、57施設であった(回収率35.8%)。看護と情報科学の関わりについての知識を求めた者が63%、病院という環境の中でパソコンを利用する知識があることを求めた管理者が89%、情報についての倫理観を求めた者は98%存在した。現役看護師、看護管理者への教育については、「看護業務を行うためのコンピュータ操作を教育することができる」54名(95%)、「情報倫理に関する法規を教育することができる」では42名(74%)が、教育することができる能力を求めていた。また、情報の知識を持った看護師を採用したいと考えている回答者は50名(88%)であるが、実際に「医療情報部に看護師が所属している」と回答したのは15名(26%)であった。さらに、情報の知識をもった看護師に期待する回答者は44名(77%)であった。
ロシアにおける労働者-経営者関係と労働インセンティブ

本研究では、経済システム論の観点から、日本をはじめとする他国との比較にもとづき、ロシアの労働者をめぐる利害関係、労働へのモチベーションに接近した。ロシアの労働者をめぐる利害関係はパターナリズムを特徴とし、このことは労働者には労働生産性向上に対する強いインセンティブが存在しないことを示唆している。他方で、ロシアの労働者の行動や労働者-経営者関係には一定の合理性が存在しており、労働生産性の向上には、ロシアの独自性を考慮した制度・政策が必要であると考えられる。今年度は、先行研究のレビューにもとづき、ロシアにおける経済システムの転換と労働者のモチベーションの変化との関係を検討するための分析枠組みを構築した。まず、先行研究の整理によって、ロシア企業の労働者一経営者関係としてパターナリズムが支配的であることを確認した。このことはロシアの労働者のインセンティブを検討する上で基本的な視点を提示するものである。次に、体制転換と生活変化の方向性との関係について検討を加えた。体制転換にともなう生活の変化を、市場、国家、伝統的要素という3つの要素の相互作用によってとらえ、生活様式の市場経済化が進む一方、国家および伝統的要素も相対的に強い影響を与えており、生活の市場経済化による労働者の生活への強いインパクトを阻止していること、労働者の生活に対する市場経済化の影響は限定的であることを示唆した。さらに、このことは、生活の安定性を高めることにより労働者の労働インセンティブを強化する方向に作用するが、同時に、大きな社会変動にもかかわらず人々の生活に大きな影響が生じないという意味では労働インセンティブを低下させることにもなる点を指摘した。このように、今年度の研究は、生活面を中心に労働者のインセンティブを考える枠組みを検討し、一定の分析枠組みを構築した点で重要な意味をもつと考える。また、学会報告および論文執筆により研究成果も公表している。次年度以降の課題として、国家が果たす役割を具体的かつ実証的に明らかにすること、現地調査にもとづき労働者のインセンティブの所在を実証的に明らかにすることが挙げられよう。今年度は、経済システムと労働インセンティブとの相互関係を再検討するとともに、昨年度構築した経済システム転換と労働インセンティブの変化との関係についての分析枠組みを活用して、日本とロシアにおける労働インセンティブの比較研究をおこなった。まず、従来、労働インセンティブは個々の企業あるいは労働者にとっての課題と考えられ、主として経営学あるいは心理学の領域において研究蓄積がなされてきたが、労働インセンティブを規定する要素として経済システムに着目することによって、労働インセンティブを経済学の領域において捉え直す必要があることを確認した。次に、日本とロシアの労働インセンティブ比較から、両国とも経済システムの変動によって労働のあり方および労働へのインセンティブに変化が生じていること、日本では市場経済化の影響が労働領域にも強く作用しており、一方で労働インセンティブを強化しているとともに、他方では過労死をはじめとする社会問題を発生させていること、逆にロシアでは国家および伝統的要素が労働面における市場経済化の直接的な影響を回避させる役割を果たしており、生活の安定性を高める反面、労働インセンティブの強化にはつながっていないことを明らかにした。上記に加え、ロシア(ヤロスラブリ)にて企業訪問をおこない、経営者および労働者に対して聞き取り調査を実施した。ロシア企業における労働インセンティブを検討する上で、ロシア社会の独自性を考慮する必要性があること、他方で、労働インセンティブをめぐる制度を有効に機能させることによって、ロシア企業においても先進国と同様に高い労働生産性を達成しうることが確認された。今年度は、前年度までに構築した経済システムと労働インセンティブの変化との関係についての分析枠組みをさらに精緻化するとともに、日本とロシアにおける労働インセンティブの特徴を多様な資本主義像およびそこでの労働インセンティブのあり方との相関において捉え、研究の総括をおこなった。まず、昨年度に引き続き、日本とロシアの労働インセンティブの特徴を比較検討し、以下の二点を明らかにした。第一に、過労死が社会問題化するほどに自らを追い込む日本の労働者の状況と、勤労意欲の低さ、非公式経済に逃避するロシアの労働者の状況は対照的であること、第二に、労働モチベーションを規定する要素として、社会の価値観やライフスタイルが与える影響が無視できないこと、である。とくに後者について、日本では、階層別ライフスタイルに自足する通念がなかったことが階層を問わず家族の生活のために積極的かつ必死に働くという労働観を生み出したと考えられ、ロシアでは、平等性を重視する価値観が有期労働者比率の低さや同一労働同一賃金の普及を通して、独自な労働のあり方を規定したと考えられる。さらに、多様な資本主義像およびそこでの労働インセンティブのあり方を考慮することによって、以下の二点について示唆を与えた。第一に、ロシアおよび日本の労働インセンティブは、欧米の資本主義およびそこでのインセンティブのあり方と比較した際に相違がきわめて大きいと考えられるが、同時に、そこには独自な社会制度や価値観を反映した合理性が観察されること、第二に、労働インセンティブのあり方を軸に比較資本主義分析が可能になることであり、その際、社会の有する価値観が中心的な意味をもつと考えられることである。

以上の研究成果は学会報告等により公表している。1年目には、経済学の領域において労働インセンティブを研究するための分析枠組みを構築し、2年目には、日本とロシアにおける労働インセンティブ比較およびロシアでの実態調査を実施することができた。これまでのところ、おおむね順調に進展していると考える。最終年度となる本年度は、再度ロシアでの実態調査をおこなうとともに、研究成果の公表を中心におこないたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。企業における意思決定をめぐる非公式のルールを中心に、昨年度おこなったロシアでの実態調査では明らかにしえなかった課題について、実態調査を再度おこなう予定である。あわせて、これまでの研究成果をもとに、学会報告等の形で研究成果の公表をおこなう。
ゲノム編集技術が拓く遠赤色光をも利用できる特異な非モデル藍藻研究の新展開

これまでに確立したAcaryochloris marinaでの形質転換系を利用して、本生物でのゲノム編集技術の開発を進めた。シアノバクテリアを含む多くの細菌で保持されることが知られている広宿主域プラスミド由来のベクターを用いて、ゲノム編集に必要な遺伝子などの導入を試みた。具体的には、ゲノム編集においてよく使用されているヌクレアーゼであるCas9タンパク質の遺伝子とCas9タンパク質の標的配列を定めるsgRNAの発現カセットおよび相同組換え用のホモロジーアームの3つのDNA断片をプラスミドベクターを利用して保持させることを企図した。プラスミドベクターは、接合法によって大腸菌からA. marinaに伝達させた。その結果、Cas9遺伝子を保持する形質転換体を得ることはできなかった。シアノバクテリアなど、いくつかの生物では最近Cas9タンパク質の毒性について報告されていることから、Cas9タンパク質はA. marinaに対しても毒性があるのではないかと考えられた。そこで、Cas9タンパク質よりも毒性が低いとの報告があるCpf1(Cas12a)タンパク質の遺伝子をCas9遺伝子の代わりに導入することを試みた。様々な条件を検討した結果、Cpf1遺伝子を保持するA. marinaの形質転換体を得ることに成功した。A. marinaへのCpf1遺伝子の導入に成功したことで、ようやくcrRNA発現カセットやホモロジーアームの導入の検討に進むことが可能となった。今後のさらなる条件検討が必要とされるものの、本研究での核となる技術の開発に一定の目処がたったと言える。本年度は、A. marinaでのゲノム編集技術という、本研究での核となる技術の開発において進展が見られた。これまでA. marinaのゲノムを狙ったように改変する、いわゆる「遺伝子ターゲッティング」技術が確立していないことが、本生物の分子遺伝学的研究の大きな妨げとなっていた。毒性が懸念されていたCas9タンパク質の遺伝子に代わりCpf1タンパク質の遺伝子を使用することで、毒性の問題が解決されたことが大きな前進であった。また、Cpf1遺伝子は約4 kbの大きな遺伝子であり、導入するためのプラスミドベクターのサイズが非常に大きくなったため導入効率の低下が予想されたが、接合伝達により十分に導入可能であることが判明したことも今後の進展につながる大きな知見となった。次年度以降、crRNA発現カセットとホモロジーアームの導入の条件を検討することで、A. marinaでのゲノム編集技術が確立できるのではないかと期待される。以上を鑑みて、現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」とした。本年度に進展のあったA. marinaでのゲノム編集技術の開発に注力する。導入に成功したCpf1遺伝子のみならず、crRNA発現カセットとホモロジーアームを導入する条件も検討してゲノム編集技術を確立する。ゲノム編集の標的としては、光化学系IIのサブユニットへのヒスチジンタグの導入を優先する。これは、他の光合成微生物での実験結果より、このような変異の導入が細胞の増殖に影響を与えないことが期待されるからである。また、これまでにモデルシアノバクテリアであるSynechocystis sp. PCC 6803で確立したCRISPR干渉(CRISPRi)をA. marinaでも可能にすることを目指す。CRISPRiでは、Cas9タンパク質の変異体であるdCas9の遺伝子とsgRNA発現カセットを導入する必要があるが、dCas9遺伝子と同程度のサイズのCpf1遺伝子のA. marinaへの導入にはすでに成功しているので、技術的には問題ないと考えられる。そこで、dCas9遺伝子とsgRNAの発現など、A. marinaでのCRISPRiに適した条件を検討する。

毒性が懸念されていたCas9タンパク質の遺伝子に代わりCpf1タンパク質の遺伝子を使用することで、毒性の問題が解決されたことが大きな前進であった。また、Cpf1遺伝子は約4 kbの大きな遺伝子であり、導入するためのプラスミドベクターのサイズが非常に大きくなったため導入効率の低下が予想されたが、接合伝達により十分に導入可能であることが判明したことも今後の進展につながる大きな知見となった。次年度以降、crRNA発現カセットとホモロジーアームの導入の条件を検討することで、A. marinaでのゲノム編集技術が確立できるのではないかと期待される。以上を鑑みて、現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」とした。本年度に進展のあったA. marinaでのゲノム編集技術の開発に注力する。導入に成功したCpf1遺伝子のみならず、crRNA発現カセットとホモロジーアームを導入する条件も検討してゲノム編集技術を確立する。ゲノム編集の標的としては、光化学系IIのサブユニットへのヒスチジンタグの導入を優先する。これは、他の光合成微生物での実験結果より、このような変異の導入が細胞の増殖に影響を与えないことが期待されるからである。また、これまでにモデルシアノバクテリアであるSynechocystis sp. PCC 6803で確立したCRISPR干渉(CRISPRi)をA. marinaでも可能にすることを目指す。CRISPRiでは、Cas9タンパク質の変異体であるdCas9の遺伝子とsgRNA発現カセットを導入する必要があるが、dCas9遺伝子と同程度のサイズのCpf1遺伝子のA. marinaへの導入にはすでに成功しているので、技術的には問題ないと考えられる。そこで、dCas9遺伝子とsgRNAの発現など、A. marinaでのCRISPRiに適した条件を検討する。
非自明な漸近構造をもつ高次元時空におけるブラックホール

本年度に実施した研究の成果は主に以下の3つである.1.動的なブラックリング解の構成:従来の調和関数を用いてブラックホール解を構成する方法を応用し,リング状の源に対する調和関数を用いてS^1×S^2の位相構造を持つブラックリング解を構成することに成功した.これまでに知られているブラックリング解はすべて定常時空であるが,この方法で構成できる解は動的でありそのために時間発展とともにリングの半径が小さくなり最終的にはつぶれて1体のブラックホールになることを明らかにした.2.合体するブラックホール解における地平面の構造:数値計算によって,非自明な漸近構造のために2つのS^3の位相構造をもつブラックホールが合体し,レンズ空間の位相構造をもつブラックホールとなるようなプロセスを記述する解の事象の地平面を求め,その位相構造を調べた.特に,そのような場合には衝突が点ではなくS^1で起こることが明らかになった.3.コンパクトな余剰次元をもつ高次元時空におけるフープ予想:コンパクトな余剰次元をもつ時空において2つ粒子の作る重力場を記述するアインシュタイン方程式の初期データを構成し,2つの粒子をどの程度近づければブラックホール地平面が形成されるかをみることで,ブラックホールの形成条件を議論した本年度に実施した研究の成果は主に以下の3つである.1.歪んだ地平面をもつKaluza-Kleinブラックホール上の重力摂動の研究:歪んだ地平面を持つKaluza-Kleinブラックホール上の重力摂動を調べ,もっとも対称性の高いモードに関して安定性を示し,また準固有振動について議論した.安定性の性質は,このブラックホールが現実に実現しうる可能性を見る意味で重要である.また,準固有振動の研究によって時空が4次元の場合に比べて重力が多く放出される可能性を示した.2.非自明な漸近構造をもつ5次元時空における多体ブラックホールの地平面の解析性の研究:近年,高次元時空における多体ブラックホールの地平面が解析的ではないことがわかってきたが,漸近構造として非自明なトポロジーをもつ時空を持つ場合には解析的である場合があることを示した.これは解析性という局所的な性質と,時空の漸近構造という大域的な性質が密接にかかわっていることを示唆している.3.非等方インフレーションモデルについての研究:通常のスカラー場を用いたインフレーションモデルに空間的なベクトル場を加えることで,非等方なインフレーションを引き起こすモデルを構成した,これは,宇宙背景放射の非等方性,初期重力波,を説明できる可能性をもち,将来の精密測定によって検証できるかもしれない.これに対してより正確な予言を行うために更なる研究として,この時空を背景とした摂動を計算する必要があり現在進行中である.本年度に実施した研究の成果は主に以下の3つである.1.動的なブラックリング解の構成:従来の調和関数を用いてブラックホール解を構成する方法を応用し,リング状の源に対する調和関数を用いてS^1×S^2の位相構造を持つブラックリング解を構成することに成功した.これまでに知られているブラックリング解はすべて定常時空であるが,この方法で構成できる解は動的でありそのために時間発展とともにリングの半径が小さくなり最終的にはつぶれて1体のブラックホールになることを明らかにした.2.合体するブラックホール解における地平面の構造:数値計算によって,非自明な漸近構造のために2つのS^3の位相構造をもつブラックホールが合体し,レンズ空間の位相構造をもつブラックホールとなるようなプロセスを記述する解の事象の地平面を求め,その位相構造を調べた.特に,そのような場合には衝突が点ではなくS^1で起こることが明らかになった.3.コンパクトな余剰次元をもつ高次元時空におけるフープ予想:コンパクトな余剰次元をもつ時空において2つ粒子の作る重力場を記述するアインシュタイン方程式の初期データを構成し,2つの粒子をどの程度近づければブラックホール地平面が形成されるかをみることで,ブラックホールの形成条件を議論した
スピン偏極のユニバーサルな定量化技法

本研究では、パルスレーザーを磁性体に照射することで励起される電子のスピン緩和過程を計測することで、強磁性体のスピン偏極率を定量化することを目的としている。まず、スピン偏極率が異なると考えられる種々の強磁性金属薄膜試料を作製した。次に、半導体量子井戸耕造を用いてポンプ-プローブ法によりスピン緩和を測定する手法を確立し、本手法を強磁性金属薄膜に適用した。その結果、強磁性金属薄膜のスピン緩和過程が観測された。昨年度まで、ポンプ-プローブ計測に用いる薄膜試料としてFeやFeRh等の強磁性材料について検討してきたが、これらの材料の場合、磁化が反磁場の影響で基板面内に配向するため、大きな磁気光学信号が得られなかった。そのため、(1)磁化が基板面に垂直に配向する垂直磁化膜を用いた試料を用いることで磁気光学信号の向上を試みた。また、他の手法によりスピン偏極率を事前に算出することを目的として、(2)強磁性体/半導体量子井戸ヘテロ構造においてスピン注入により生じる円偏光発光からスピン偏極率を定量化した。さらに、ポンプ-プローブ計測によるスピン緩和計測を行った。以下にその詳細を記す。(1)、ポンプ-プローブ計測用強磁性垂直磁化膜のMBE成長垂直磁化膜として知られるFePd薄膜をMgO, MgAl2O4, SrTiO3, BaTiO3, GaAs単結晶基板上に成長した。その結果、いずれの試料に対しても明瞭な垂直磁気異方性を観測することに成功した。さらにCu/Ni多層膜をGaAs量子井戸上に成長し、[Cu/Ni]5層膜において、CuおよびNiの膜厚がそれぞれ9nm、3nmのとき明瞭な垂直磁気異方性を観測することに成功した。(2) Cu/Ni多層膜/GaAs量子井戸ヘテロ構造におけるスピン偏極率計測とポンプ-プローブ計測によるスピン緩和計測上記(1)により作製したCu/Ni多層膜/GaAs量子井戸ヘテロ構造に対してCu/Ni多層膜からGaAs量子井戸に電気的にスピン注入を行い、その際に生じる円偏光発光からスピン偏極率を計測した。その結果、10Kにおいて約8%のスピン偏極率が得られた。さらに上記(1)により作製した試料に対して時間分解スピン緩和計測を行ったが、スピン偏極率を定量化するための明瞭なスピン緩和を見出すまでには至らなかった。引き続き測定条件等の精査が必要であると考えられる。電子スピン制御により実現される多機能スピントロニクスデバイスは、磁性金属のスピン偏極した電子を半導体や非磁性金属に注入することで動作する。そのためスピン注入用高スピン偏極材料の開発が急務とされている。一方で、高スピン偏極材料の開発にとって不可欠なスピン偏極率の定量化法に関しては、現状では、デバイス化を必要としない唯一の方法でさえ超伝導を利用するという理由からその適用条件は低温に限定され、材料開発を推進する上でのボトルネックとなっている。本研究では、時間分解スピン緩和計測法を利用することで環境を選ばない様々な条件下において利用可能なスピン偏極率の定量化法の礎を確立することを目的としている。本年度実施した研究概要について以下に記す。(1)強磁性薄膜のMBE成長(時間分解ポンプ-プローブ用試料の準備)スピン偏極率が異なる種々の磁性薄膜を現有のMBE装置を用いて成長した。具体的には、ハーフメタルと理論的に予測されている磁性酸化物マグネタイト(Fe3O4)、遷移金属規則合金FeRh、および典型的な強磁性金属Feを成長するための条件を精査した。(2)ポンプ-プローブ法によるピコ秒スピン緩和過程の計測現有のポンプ-プローブ法を用いた磁気光学Kerr効果測定装置により、GaAs量子井戸に円偏光励起されたスピン偏極電子のスピン緩和過渡過程を計測し、本研究で用いる時間分解Kerr効果の性能を調査した。その結果、緩和時間23ps程度のスピン緩和過程を明瞭に計測できることを確認した。一方、強磁性Fe薄膜/MgO(001)構造に対して磁化緩和過程を計測したが、明瞭な信号が得られるまでには至っておらず、引き続き測定条件等の改善が必要とされた。H23年度交付申請書に記載の実施計画をおおむね完了しているため。前年度の研究において洗い出された問題点を踏まえ、以下の研究項目を実施し、研究目的の達成を目指す。(1)前年度においてFe/MgO(001)構造に対して明瞭なスピン緩和に関する信号を得ることができなかった。本問題点を解決することを目的として、対物レンズを用いて照射光のフォーカスサイズを微小化することにより励起光密度を強化することを試みる。また、励起光のエネルギーを変化させる方法についても併せて検討することで、強磁性体に対するスピン緩和過程の計測を実現する。(2)スピン緩和過程とスピン偏極率との相関を明らかにするためには、他の手法により標準試料のスピン偏極率を事前に算出する必要がある。

そのため、強磁性体/半導体量子井戸ヘテロ構造においてスピン注入により生じる円偏光発光からスピン偏極率を事前に算出する。(3)時間分解Kerr回転計測により得られる磁性体のスピン緩和に関する情報と量子井戸からの円偏光発光から見積もられたスピン偏極率との相関について明確化し、スピン偏極率をスピン緩和時間の関数として表すことで本手法の有効性を検証する。以上を取りまとめ、本研究を総括する。当初計画では今年度学会発表用に旅費を計上していたが、実験結果について精査が必要であると判断して、学会発表を次年度に行うこととし、また、金属材料等の消耗品の実消費量が見込み消費量より少量であったため、本年度に予定していた消耗品用の予算の執行を次年度に行うこととした。その結果として、本年度の執行額に残額が生じた。これらの残額と次年度の予算の執行計画については下記に示す通りである。今後の研究の推進方策に記した通り、研究項目(1)に関連して、照射光のフォーカスサイズを微小化し励起光密度を強化して磁気光学効果を計測するためには、高NAを持つ対物レンズが必要であり、さらには、照射光の位置を確認しながら磁気光学効果を計測する必要がある。そのため、高NA対物レンズに加え、CMOSカメラ等、光学機器、光学部品を購入することを計画している。研究項目(2)に関しては、強磁性体/半導体量子井戸ヘテロ構造を作製する必要があるため、半導体基板類、金属材料類、その他消耗品類を計上する必要がある。測定装置系に関しては現有の物品を活用する。また、試料作製に用いるMBE装置類の整備のために、真空部品類を計上する必要がある。以上の購入予定物品は本研究項目を実施する上で必須の物品と考えられ、これらを購入することにより本研究目的が達成されることが期待できる。加えて、次年度、上記の研究により得られた成果を学会等において発表することを予定している。
化学修飾フラーレンナノ構造体による高機能性ワクチン輸送キャリアの構築

ワクチンは,重篤な疾患の予防のみならず,がんの予防および治療にも有用であることから,近年では着目されている.従来の弱毒化した抗原では,疾患を誘発することに加え,がんの治療においては困難である.そこで,ワクチンの輸送試薬の開発が求められている.申請者は,抗酸化作用を有するとともに薬剤輸送能を有するフラーレンナノ構造に着目した.申請者は,化学修飾したフラーレン誘導体ライブラリを構築し,種々のナノ構造体の制御を行った.液液界面析出法を用いて様々な構造体を調製した.これらナノ構造体の一部は,細胞の足場材料として展開した結果,毒性を示さないことを明らかにした.ワクチン応用へ向けた生物実験へと展開している化学修飾フラーレンのナノ構造の創出を目的とし,各種フラーレン誘導体の合成を行った.それらのフラーレン誘導体を液液界面析出法を用いて種々のナノ構造の調製を行った.その中で,特異な異方性を持つナノ構造の作成に成功した.そこで,その現象の機構の解明を進めてきた.界面での自己組織化と均一系での自己組織化の二つをプログラムすることで,異方性のあるナノ構造形成および形成プロセスの制御をすることが可能であることを明らかにした.本系は,ヘテロ原子を含まない単純な炭化水素化合物においても,その調製手法を制御することで異方性を持ったナノ構造を形成させられることを見いだした.これらに関して,現在学術論文に投稿準備中である.一方,フラーレンの生体応用可能性として,フラーレンのナノ結晶を用いた細胞培養の足場への展開を行った.ラングミュアーブロジェット法を応用した手法を用いて,気液界面にて一次元針状のフラーレン結晶の配向を制御し,基板へと転写させた.この手法により,基板表面特性に依存しない配向フラーレン結晶基板を大面積で作製することに成功した.さらに,作製した基板上に筋芽細胞を播種したところ,細胞の成長方向を制御するとともに,細胞の分化を促進させることに成功した.さらに,フラーレン結晶の配向法として,撹拌による流れを用いることで気液界面にて配向させる手法を新たに開発した.これは,ラングミュアーブロジェット法と異なり,特殊な装置を必要としない簡便な手法である.当初計画したフラーレン誘導体の合成およびそれらのナノ構造の調製に成功している.その生体応用への展開も進められているから.化学修飾フラーレンのナノ構造体の創出を目的とし,各種フラーレン誘導体の合成を行った.それらフラーレン誘導体を液液界面析出法により種々のナノ構造の調製を行った.その中で,特異な異方性を有するナノ構造体を昨年度明らかとした.そこで,本年度はこれらの現象の解明を進めるとともに,更なる応用の可能性を示した.その結果,学術論文にて報告するに至った.また,C60フラーレンと異なり楕円体構造を持つC70フラーレンの階層的自己組織化挙動の制御に成功した.液液界面析出法で調製した立方体構造のフラーレン結晶を,他の溶媒に再分散させることで表面上にて階層的自己組織化を誘起させ,高次構造を有するフラーレン結晶を作成した.さらに,溶媒条件を変更することにより空孔を有する結晶作成にも展開した.これら階層的自己組織化により調製したフラーレンナノ構造は,高い表面積を有しており,種々の分子を吸着させることが可能であることを見いだした.この結果の一部は既に学術論文として報告しており,残りの研究成果も現在論文投稿中である.異方性を有したナノ構造体,高い表面積を有したナノ構造体ともに当初のワクチン輸送キャリアへの応用として必要となる性質であり,これらのワクチン輸送キャリアへと現在展開している.ワクチンは,重篤な疾患の予防のみならず,がんの予防および治療にも有用であることから,近年では着目されている.従来の弱毒化した抗原では,疾患を誘発することに加え,がんの治療においては困難である.そこで,ワクチンの輸送試薬の開発が求められている.申請者は,抗酸化作用を有するとともに薬剤輸送能を有するフラーレンナノ構造に着目した.申請者は,化学修飾したフラーレン誘導体ライブラリを構築し,種々のナノ構造体の制御を行った.液液界面析出法を用いて様々な構造体を調製した.これらナノ構造体の一部は,細胞の足場材料として展開した結果,毒性を示さないことを明らかにした.ワクチン応用へ向けた生物実験へと展開している今後,得られたフラーレンナノ構造体の生体内での動態および毒性などの評価を進める.その上で,当初の計画通りワクチン輸送キャリアへの応用へと展開していく.一方,解明した自己組織化機構を用いて,更なるナノ構造の創出とその生体応用への展開も進める.有機合成化学当初の研究計画において行う予定であった動物実験等が次年度へと繰り越すことになったため前年度にて使用予定であった動物実験等を当初の計画に加えて遂行する.
近代の視覚空間-教育とジェンダーをめぐる政治学

本研究は、ジェンダーの視点から近代日本の教育とその表象を検討したものである。特に、近代の女学校を対象に表現することと見ることを焦点化し、女学生の踊る身体と女子美術教育の在り方を検証した。第一に、女学生は、学校空間の中で自己の身体を視覚的交渉の媒体として位置づけることができる。第二に、女学生の美術表現は男子学生とは制度的に差異化され、男女の美術教育の枠組みは二分化されていたことが明らかになった。近代教育システムにおいて、視覚メディアは必須の教育ツールとして機能し、学生・生徒は多様な学校イベント教材・教具を通して視覚文化を受容し、学んできた。例えば、教科書や掛図という道具、展覧会や博覧会または修学旅行などの各種見学・研修、運動会・学芸会などの表現活動などを含めて、本研究は「見る」「見られる」という視覚を通じた文化の授受-特に女子教育制度における-について明らかにするものとして、調査・研究を行ってきた。特に、近代女子教育において視覚文化の授受がいかなるジェンダー規範と連関を持ち、またその規範獲得に視覚文化がいかに機能したのかを明らかにすることを目的としている。22年度は、調査の受け入れ状況に対応し研究計画を変更し、特に女学校における「展示」と「表現」(視覚表現を行う側に女学生を位置づけ、空間・身体による視覚文化の発信とその文化的受容そして展開について)の調査研究を行い、「踊る女学生の身体-教育空間に示された近代的女性身体」というテーマで成果報告論文を執筆しまとめた。従来の運動会研究において重視されてきた学校と地域のコミュニケーションの問題および体育教育におけるダンスの研究から、学校空間において踊る女学生とそれを見る地域社会の関係が、女学校システムを視覚化し伝播させていく機能を持ちえたことを明らかにした。これは従来の学校教育における視覚イベントが、単に地域コミュニティと教育システム間の問題としてだけでなく、「教育」そのものの広報的媒体として機能し、また特に「女子教育」を機能・伝播させるものであったという新たな意味を見出すものである。本研究は、学校空間における視覚文化をジェンダーの視点から分析することを目的としている。特に、近代女子教育において視覚文化の授受がいかなるジェンダー規範と連関を持ち、またその規範獲得に視覚文化がいかに機能したのかを明らかにするものと位置づけられる。23年度は、史料収集を中心に行なった。主に全国の女学校関係の年史史料、新聞・雑誌の記録、写真資料を主にし、その他古書、行政文書などについて収集を行なった。特に、写真資料が本調査の中心になるため、可能な限り年代等の特定と画像データ化の作業を行なってきた。具体的には、学校空間を写した写真、絵画、挿絵などのイメージの収集と分析、また学校案内史料や、女学生が制服を着たイメージなど、女学校生活を視覚的に形成しそのイメージを定着させてきた経緯を追ってきた。また、全国に残る女学校の近代建築の調査、建築家の意図、創設者の意志を反映した文献、さらには制服制定の経緯や入学・卒業時の記念写真など、多様な視覚イメージの創造と操作によって「女学生」と「女学校」のイメージが定着・流布するための調査を行なってきた。特に奈良女子高等師範学校に残る校史関係史料の基礎調査によって、学校イメージの形成に関する視覚史料を収集した。本研究課題では、戦前までの近代日本の教育におけるジェンダー格差の問題を、視覚的教育に対象を絞り、その構造を理解することを目指してきた。明らかにした点は以下の四点である。第一に、女子の美術教育について検証する上で不可欠な理論的ベース「女子の美術」という議論を検証し、女子に適する「美術」があるという理念および近代以降の美術教育の根幹を規定する枠組みを見出した。第二に、戦前までの学校美術教育において使用されてきた図画教科書を取り上げ、男女別に図画教科書の特徴を裁縫教育の要素を女子用教科書の中に多数挿入し、裁縫との親和性を持たせている点にあることを論証した。女子美術教育は極めて裁縫教育との親和性が高く、男女で大きな差異を持たせていたことを明らかにした。第三に、女子高等教育における美術教育を対象に、全国で唯一女子の専門美術教育機関であった私立女子美術学校、全国で唯一の女子のみの洋画塾・赤艸社女子絵画研究所、家庭で美術教育的空間を持つ事例として画家である父親が娘に与えた教育を、岸田劉生の『図画教育論』から検証した。第四として、戦後男女別に学ぶことがなくなった美術教育のジェンダー視点の不可視化という問題を取り上げた。戦前までの制度的な差異化・差別化はなくなったが、1980年代以降のフェミニスト・アート・エデュケーションを軸に、欧米の美術教育研究の三冊の研究書から、現代の美術教育研究の中で不可視化された経緯を考察した。現代社会の美術的産業への従事者のヒエラルキーは明らかにジェンダー化されている。美術教育を通じて育成された能力をもって、産業構造の中で男女は差異化されていくにもかかわらず、そのシステムは不可視化されている。

こうした構造の原型はまさに近代社会に形成され、戦後、なんの議論もないままジェンダー秩序を維持したまま型だけが変更されていったことが本研究から明らかになった。平成23年度は、集中的な調査研究をすることが困難な勤務状況であったため、その作業のほとんどを資料収集に費やすことになった。計画していた長期調査ができなかったため、資料読解と短期調査のみとなったために、進捗状況は遅れ気味と判断する。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、当初予定していた調査が遅れているため、その遅れを取り戻しつつ24年度前半期に史料調査を集中的に行う計画である。また、複数並行して進めている調査(女学校の視覚空間、女学校の視覚イベント等)をいくつかの論文としてまとめていく予定である。
台風18号による自然攪乱が北方森林の炭素交換量および蓄積量に与える影響の評価

北海道苫小牧市のカラマツ人工林(樹齢約45年の植林地)は,2004年9月の台風18号により風倒壊被害を受けた。台風による大規模攪乱は,林内環境や植生に大きな変化を与え,森林の炭素循環および炭素蓄積を変化させる。本研究では,植生が回復過程にあるカラマツ林跡地において現地調査を行い,台風による大規模環境撹乱がカラマツ林生態系の炭素動態に与える影響を明らかにすることを目的とした。微気象学的方法(渦相関法)および大型の自動開閉チャンバーを用いて連続測定したCO_2フラックスを基に,生態系呼吸量(RE),生態系光合成量(GPP)および生態系正味CO_2吸収量(NEP=GPP-RE)の季節変化,経年変化および環境応答特性を評価した。成長期間(6月13日11月12日の5ヶ月間)のRE,GPP,NEPの積算値は,倒壊前の森林(20012003年の平均)でそれぞれ1125, 1370, 245 gCm^<-2>,倒壊2年後(2006年)にそれぞれ711, 607, -104gCm^<-2>,倒壊3年後(2007年)にそれぞれ664,622,-42gCm^<-2>となった。したがって,2004年の台風被害により,カラマツ林はCO_2の吸収源から放出源に変化し,エゾイチゴなどの潅木や草本を中心とした植生の回復にともない,徐々に吸収源に戻りつつあることがわかった。なお,2007年のREのうち,土壌呼吸と残置された切り株の分解の寄与は,それぞれ34%,2%であることがわかった。2004年9月の台風18号で被災した,樽前山麓の苫小牧国有林内のカラマツ人工林(100ha)において,2005年8月に微気象(放射,風向風速,降水量,気温,湿度,地温,土壌水分,CO_2濃度など)およびCO_2・エネルギーフラックスの連続観測を開始した。観測サイトは,台風による倒木の木材部分のみを搬出した被災跡地であり,枝葉および切り株などのバイオマスが大量に残置されている。被災跡地に約1.5haの試験区を設け,高さ約4mのタワーを新たに建設し,渦相関法を用いたフラックス観測を行っている。また,デジタルカメラによる地表面状態のインターバル撮影を行い,草本植生などの回復過程のモニタリングも開始した。試験区の測量を行い,空間的な不均一性を評価するための基盤となる10mおきのグリッドを設定するとともに,標高データを取得した。また、各グリッドで土壌のサンプリングを行い,土壌水分の空間分布を把握するとともに,炭素と窒素の含有量の分析を行った。さらに,主に切り株から成る大型の残置バイオマスの位置と大きさ(体積)の調査を行った。リモートセンシングに関しては,2005年9月に航空機による赤外画像の撮影を行った。また,土壌呼吸量の自動測定を行うためのチャンバーシステムを作製し,つくばで試験を行った。上記の観測データに関しては,現在解析中のため,特筆すべき結果は得られていないが,微気象について2004年以前のカラマツ林での観測結果と比較すると,森林の消失により,1)地表面の放射反射率が上昇,2)地温の季節変化が増大,3)地中熱流量の振幅が増大,などの傾向が明らかとなった。北海道苫小牧市のカラマツ林は,2004年9月の台風により風倒壊被害を受けた。台風による大規模攪乱は,林内環境や植生に大きな変化を与え,森林の炭素循環を変化させる。

本研究ではカラマツ林跡地において,1)渦相関法によるフラックス観測,2)自動開閉型大型チャンバーによるフラックス観測,3)生態学的手法による植生・バイオマスの調査,などを行い,台風による大規模環境撹乱がカラマツ林生態系の炭素動態に与える影響を明らかにすることを目的としている。経験式による欠測補間を行い,NEP,GPP,REの年積算値を算出し,風倒害前(2003年)と比較した。風倒害後,GPPは約半分に減少し816 gC m^<-2> y^<-1>となった。REは1.2倍程度に増加し,1139 gC m^<-2> y^<-1>となった。NEPは-532 gC m^<-2> y^<-1>となり,風倒害前後で炭素シンクからソースに変化した。また,チャンバーによる観測結果によると,REとGPPは,それぞれ8,7月に最大となった。NEEは常に正であったが,7月にはほぼゼロとなった。観測期間(約5ヶ月)の積算NEEは128 gCm^<-2>であった。風倒前のカラマツ林のNEEと比べると,環境撹乱により生態系が炭素シンクからソースに変化したことを示した。風倒壊被害を受ける直前のカラマツの全バイオマス(炭素換算)は43.0tC ha^<-1>,広葉樹が13.9 tC ha^<-1>であった。この内,林外に搬出されたカラマツの幹は26.6 tC ha^<-1>であり,これは全カラマツバイオマスの63%に当たる。この結果,風倒壊により30.3 tC ha^<-1>のバイオマスが地表面に供給されたと推定された。風倒壊前(2001年)における下層植生(潅木除く)および風倒壊後における植生の年間最大地上部バイオマス(乾物重)は,風倒壊前が2.7t ha^<-1>,風倒壊後が4.4t ha^<-1>となり,風倒壊後の方が大きくなった。北海道苫小牧市のカラマツ人工林(樹齢約45年)は,2004年9月の台風により風倒壊被害を受けた。台風による大規模攪乱は,林内環境や植生に大きな変化を与え,森林の炭素循環を変化させる。本研究では,植生が回復過程にあるカラマツ林跡地において現地調査を行い,台風による大規模環境撹乱がカラマツ林生態系の炭素動態に与える影響を明らかにすることを目的としている。微気象学的方法(渦相関法)および大型の自動開閉チャンバーを用いて連続測定したCO_2フラックスを基に,生態系呼吸量(RE),生態系光合成量(総一次生産量,GPP)および純生態系CO_2交換量(NEE)の経年変化を評価した。成長期間(6月13日11月12日の5ケ月間)のRE,GPP,NEEの積算値は,倒壊前の森林(20012003年の平均)でそれぞれ1125,1370,-245gCm^-2,倒壊2年後(2006年)にそれぞれ711,607,104gCm^-2,倒壊3年後(2007年)にそれぞれ664,622,42gCm^-2となった。NEEは,負値がCO_2吸収を意味する。したがって,2004年の台風被害により,カラマツ林はCO_2の吸収源から放出源に変化し,エゾイチゴなどの潅木や草本を中心とした植生の回復にともない,徐々に吸収源に戻りつつあることがわかった。なお,2007年のREのうち,土壌呼吸と残置された切り株の分解の寄与は,それぞれ34%,2%であることがわかった。
土壌中の亜硝酸イオンの定量法開発と動態解明

土壌中の亜硝酸イオン及び他の無機態窒素(アンモニウムイオン、硝酸イオン)を同時に抽出する上で、従来の高濃度中性塩(塩化カリウム)溶液を用いた抽出方法では、土壌から抽出される交換酸度によって懸濁液pHが低下するため、高pH条件下では揮散するアンモニアの損失を防ぐことが出来るという利点があった。一方、欠点は、懸濁液pHの低下により(例えば、pH5.5程度以下)、亜硝酸イオンの化学的分解による亜硝酸ガスの生成・揮散が顕著となり、亜硝酸イオンが抽出液中から損失することである。昨年に引き続き、腐植含量及び粘土鉱物組成が大きく異なる土壌試料について、様々な溶液による亜硝酸イオンの抽出を行ったところ、土壌からの亜硝酸イオン抽出には、懸濁液が低pHとなる中性塩や高pHに調整した塩溶液よりも、高pHの希アルカリ(水酸基)溶液が適していること、また、アルカリ金属の種類によって亜硝酸イオン抽出率が異なることが示された。抽出液のろ液中の亜硝酸イオンの定量法については、腐植をある程度以上含む土壌では、抽出される腐植酸による影響を抑えるため、比色法の前に腐植酸を除去する方法の有効性について、現在検討を進めている。一方、主な調査対象圃場である黒ボク土野菜畑の深層に出現する凝灰質重粘土層付近は腐植含量が低く、従来の比色法とイオンクロマトグラフ法でほぼ同等の定量値が得られた。この深層における亜硝酸及び硝酸イオン含量を直接採土によって時期別に測定(希アルカリ抽出、イオンクロマトグラフ定量)すると共に、ポーラスカップ吸引法により採取した土壌水中の亜硝酸及び硝酸イオン濃度を測定し、亜硝酸イオン/硝酸イオンのモル比に着目して、その季節変動や地下水位変動の影響に関する考察を進めた。昨年に引き続き、腐植含量、粘土含量、粘土鉱物組成等が大きく異なる土壌試料を対象として、中性塩溶液、アルカリ性に調整した塩溶液、アルカリ金属種の異なる希アルカリ溶液、純水等の異なる溶液によって土壌中の亜硝酸イオンの抽出法を検討を進め、土壌中の亜硝酸イオンの抽出に適した条件について、およそ特定することが出来た。また、抽出液中の亜硝酸イオンの定量法については、比色法とイオンクロマトグラフ法の比較を進め、土壌特性によっては両方でおよそ同等の結果が得られることが示され、前処理として腐植を除去する方法の有効性について、さらなる検討が進められた。さらに、主な調査対象圃場における深層土壌中の亜硝酸イオン濃度の変動要因について、硝酸イオン濃度とのモル比や地下水位変動に着目した検討が進められた。土壌からの抽出液中の亜硝酸イオン濃度の定量法について、前処理として腐植酸を除去する方法の有効性についての検討をさらに進め、土壌特性との関係や適用性に関する整理を行う。主な調査対象圃場においては、特に深層土壌における亜硝酸イオン濃度の実態把握及び変動要因の解析を進める。得られた研究成果については、国際研究集会等において成果発表を行うと共に、最終的な成果取りまとめに向けて、国内外の研究者等との意見交換・情報交換を行いブラッシュアップを図る。亜硝酸イオンは、硝化や脱窒の中間生成物であり、窒素循環の最も中心に位置する窒素化合物であるが、現場土壌中における定量的知見は乏しい。土壌中の亜硝酸イオンの抽出では、一般に中性塩溶液(塩化カリウム)が用いられるが、抽出される交換酸度によって懸濁液pHが低下し、亜硝酸イオンの化学的分解が生じる。高pHの希アルカリ溶液(水酸化ナトリウム)による抽出法も考えられるが、腐植酸が抽出され分析精度の低下が懸念される。本課題では、土壌中の亜硝酸イオンのより正確な抽出及び定量法の開発を目的とする。今年度は、火山灰土壌である黒ボク土野菜畑の表層深層(凝灰質重粘土層)土壌を対象に、中性塩溶液、アルカリ性塩溶液、希アルカリ溶液、純水等による抽出を行い、亜硝酸イオン定量値を比較した。抽出液中の亜硝酸イオン濃度分析は、比色法またはイオンクロマトグラフ法によった。土壌中の亜硝酸イオン含量は、全体的に、中性塩溶液抽出よりも、希アルカリ溶液抽出で12桁以上高い傾向にあったが、深層土壌ではほぼ同等の値を示した。希アルカリ溶液抽出による亜硝酸イオン含量は、深層ほど高くなる傾向があり、同じく亜硝酸イオン/硝酸イオン濃度比は、表層と深層で高い傾向があった。また、アルカリ性塩溶液抽出による亜硝酸イオン含量は、全体的に、中性塩溶液抽出よりも高い値を示したが、両者の差は1桁以内であった。希アルカリ溶液による抽出液を比色法及びイオンクロマトグラフの両方で分析したところ、抽出された腐植酸が比色法の吸光度やイオンクロマトグラフのピーク面積を増大させる傾向が見られた。腐植含量の高い土壌を除けば、希アルカリ溶液による抽出液中の亜硝酸イオン濃度を比色法で測定する方法が、現状では最適と考えられる。黒ボク土野菜畑の表層から深層まで、土壌特性の大きく異なる多数の土壌試料を対象として、中性塩溶液、アルカリ性塩溶液、希アルカリ溶液、純水等の異なる溶媒を用いた抽出を行うとともに、比色法とイオンクロマトグラフ法を両方の定量法を比較することにより、土壌中の亜硝酸イオンに適した抽出・定量法についての基礎的知見を得ることが出来た。

一方、欠点は、懸濁液pHの低下により(例えば、pH5.5程度以下)、亜硝酸イオンの化学的分解による亜硝酸ガスの生成・揮散が顕著となり、亜硝酸イオンが抽出液中から損失することである。昨年に引き続き、腐植含量及び粘土鉱物組成が大きく異なる土壌試料について、様々な溶液による亜硝酸イオンの抽出を行ったところ、土壌からの亜硝酸イオン抽出には、懸濁液が低pHとなる中性塩や高pHに調整した塩溶液よりも、高pHの希アルカリ(水酸基)溶液が適していること、また、アルカリ金属の種類によって亜硝酸イオン抽出率が異なることが示された。抽出液のろ液中の亜硝酸イオンの定量法については、腐植をある程度以上含む土壌では、抽出される腐植酸による影響を抑えるため、比色法の前に腐植酸を除去する方法の有効性について、現在検討を進めている。一方、主な調査対象圃場である黒ボク土野菜畑の深層に出現する凝灰質重粘土層付近は腐植含量が低く、従来の比色法とイオンクロマトグラフ法でほぼ同等の定量値が得られた。この深層における亜硝酸及び硝酸イオン含量を直接採土によって時期別に測定(希アルカリ抽出、イオンクロマトグラフ定量)すると共に、ポーラスカップ吸引法により採取した土壌水中の亜硝酸及び硝酸イオン濃度を測定し、亜硝酸イオン/硝酸イオンのモル比に着目して、その季節変動や地下水位変動の影響に関する考察を進めた。昨年に引き続き、腐植含量、粘土含量、粘土鉱物組成等が大きく異なる土壌試料を対象として、中性塩溶液、アルカリ性に調整した塩溶液、アルカリ金属種の異なる希アルカリ溶液、純水等の異なる溶液によって土壌中の亜硝酸イオンの抽出法を検討を進め、土壌中の亜硝酸イオンの抽出に適した条件について、およそ特定することが出来た。また、抽出液中の亜硝酸イオンの定量法については、比色法とイオンクロマトグラフ法の比較を進め、土壌特性によっては両方でおよそ同等の結果が得られることが示され、前処理として腐植を除去する方法の有効性について、さらなる検討が進められた。さらに、主な調査対象圃場における深層土壌中の亜硝酸イオン濃度の変動要因について、硝酸イオン濃度とのモル比や地下水位変動に着目した検討が進められた。亜硝酸イオンの抽出液は高pHが適しているが、同時に抽出される腐植酸による分析精度の低下を防ぐ必要がある。そこで、抽出液から腐植酸を除去した後に、比色法による定量を行う方法を検討する。土壌からの抽出液中の亜硝酸イオン濃度の定量法について、前処理として腐植酸を除去する方法の有効性についての検討をさらに進め、土壌特性との関係や適用性に関する整理を行う。主な調査対象圃場においては、特に深層土壌における亜硝酸イオン濃度の実態把握及び変動要因の解析を進める。得られた研究成果については、国際研究集会等において成果発表を行うと共に、最終的な成果取りまとめに向けて、国内外の研究者等との意見交換・情報交換を行いブラッシュアップを図る。主に、土壌試料の採取分析前処理等にかかる諸作業、異なる溶液を用いた抽出実験機器分析に必要な試薬や消耗品の使用等を非常に効率的に実施できた(大きなミス無く遂行でき、やり直し実験等も不要だった)ことによる。次年度使用額が生じた理由は、亜硝酸イオン含量を測定するための様々な土壌試料の入手、抽出液作成用の試薬及び機器分析用の各種試薬・消耗品等の使用量、様々な実験に伴う作業効率の向上等により、消耗品費、旅費、賃金等にかかる費用が節約できたためである。
新規手法による膜タンパク質の組込みおよびフォールディング過程の解明

膜タンパク質は生体外シグナルの最初の窓口であるため、膜タンパク質の機能解析は様々な生体反応の研究において大変重要な課題である。なかでもチャネルやトランスポーターなどの膜輸送体は、5大疾病をはじめ多くの疾病に関与する膜タンパク質であるほか、高等植物においては成長・細胞の増殖・気孔の開閉調節を担い耐塩性関連タンパク質として機能するなど、医学的・農学的に注目されている。このように膜タンパク質は生物化学分野において重要な研究対象であるが、生体膜上に存在して疎水性が高いという性質ゆえに発現および精製が困難であり、解析が遅れがちであった。以上を踏まえ本研究では、好熱菌由来の膜電位依存性K^+チャネル(KvAP)および大腸菌由来K^+輸送体(Kup)を解析対象として無細胞合成および機能解析を行い、膜輸送体の生体内機能の解明を図った。好熱菌由来KvAPの膜電位センサーの組込み様式について、ウサギ網状赤血球由来蛋白質合成系およびイヌ膵臓由来の粗面小胞体を用いたin vitro解析を行った結果、KvAP S4にはN末端側を小胞体内腔へトランスロケートさせる活性(SA-I活性)が見出された。しかし、KvAP S4のSA-I活性は比較的弱いものであったため、S4およびS3の正常な組込みには、S3-S4間のループ長が短いことおよび静電相互作用の寄与が必要なことが示唆された。大腸菌由来Kupの各疎水領域のC末端側にアルカリフォスファターゼ(PhoA)接続したPhoA融合Kupを作成し、大腸菌発現系を用いて膜貫通構造の解明を行った結果、Kupは12回膜貫通構造から成ることが分かった。また、KupのK輸送機能活性には、少なくともN末端から第7疎水部位までの領域が必須であることが分かった。以上の成果より、膜電位依存性K^+チャネルおよびK^+輸送体の構造形成過程および機能部位を明らかにすることができた。心筋や神経において活動電位と静止電位の調節を行っているKチャネルのうち、膜電位依存性Kチャネル(Kv)は、基本構造として6回の膜貫通部位(S1S6)を持ち、膜電位センサー(S1S4)のS4には数個の正電荷残基が存在する。このためS4は通常は比較的親水性が高く、疎水的環境である膜への挿入機構は不明であった。本研究では、好熱菌由来のKvAPの膜電位センサーの組込み様式についてウサギ網状赤血球由来蛋白質合成系およびイヌ膵臓由来の粗面小胞体を用いたin vitro解析を行った。その結果、KvAP S4を水溶性ドメインに交換した場合S3の膜組込みが阻害されたことから、S3の組込み特性が非常に弱いことが分かった。また、S4はN末端側を小胞体内腔へトランスロケートさせる活性(SA-I活性)を持つことが見出された。しかし、KvAPS4のSA-I活性は比較的弱いものであったため、S4のN末端側に水溶性ドメインを融合した場合においてSA-I活性は阻害された。従って、S4のSA-I活性によって強制的に膜内に引き込まれたS3が正常な位置で停止するためには、S3-S4間のループ長が短いこと、および静電相互作用の寄与が必要なことが示唆された。植物由来KvチャネルのKAT1や昆虫由来KvチャネルのShakerにおいては、膜組込みにおいて静電相互作用が重要な役割を果たすことをすでに報告しており、KvAPについても膜貫通部位を安定化するための静電相互作用部位の解析を進めている。