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衡平性の経済哲学:社会保障制度における分配ルールの設計

本年度の博士論文の完成を目指すため、第一にこれまでの研究を総合させて一つの論旨に貫徹された統一性を体現し、第二に博士論文では既存の論文を単に集積させるだけではなく欠けているパートに関する論考を深める必要があった。そのため、今年度前期は従来の論文・学会発表の統合化、並びに貫徹される主題を彫琢させることに照準を合わせた。かかる作業と平行して、既存の研究において不十分な議論をより考察することにも従事していた。とりわけ、ベーシック・インカムは報告者の博士論文において要となる概念であるが、それは財源問題という致命的な弱点を抱えている。そこで、報告者は今日における日本の財政・税制度において必須の課題である所得税の問題に着手した。これは、ベーシック・インカムという狭義の問題だけでなく、税制と社会保障改革というアクチュアルな問題にも決定的な役割を果たす重大なテーマである。その成果は立岩真也・村上慎司・橋口昌治『税を直す』に所収されている論文である「所得税の累進税率変更試算」として結実した。そして、その議論の延長線にあるのが平成21年11月1日に社会政策学会にて発表した「ベーシック・インカムと累進所得税」である。以上の研究遂行によって、博士論文を完成し、平成22年3月19日に所属研究科に提出した。そこでは、上述のベーシック・インカムに関する議論を補強しただけでなく、ケイパビリティ概念に関しても独自の貢献を行った。平成19年度における研究実績の概要を述べたい.年度計画の要となったのは,学会発表と翻訳作業であった.まず,5月27日に日本経済政策学会で研究発表を行った.そこでの具体的内容は,ベーシック・インカムにおける問題と経済学における衡平性概念を再検討し,それと平行して,障害者自立支援と生活保護に関する文献を読み込み,福祉政策と厚生経済学との架橋を試みた.この発表は先行研究が乏しいことから意義があると言えるだろう.また,報告原稿は6月下旬に学会誌へ投稿し,査読を経て受理され,2008年度5月に公刊される予定である.11月3日に開催された関西倫理学会における発表論文の主題は,経済学者アマルティア・セン教授の潜在能力概念における「理由/理性(reason)」概念を解明するために,道徳哲学者トマス・スキャンロン教授の議論を手掛かりに検討するものであった.具体的には,セン教授とスキャンロン教授の共通性を文献の渉猟と考察から指摘した.潜在能力概念への倫理学的アプローチとしては重要な研究の第一歩だと思われる.翻訳作業の一つは,2005年度に立命館大学で開催された国際カンファレンスの英語版報告書に該当する書籍の翻訳である.具体的には,そこに収録されている論文のうち,プラサンタ・パタナイク教授の論文を翻訳している.二つ目は,政治哲学者トマス.ポッゲ教授の主著である「World Poverty and Human Rights」の第4章の翻訳である.これらの翻訳は平成20年度中に公刊される予定である.平成20年度は、昨年度から引き続き、二つの翻訳作業の完成を目指した。第一のものは、政治哲学者トマス.ポッゲ教授の主著である『World Poverty and Human Rights』における第4章の翻訳である。かかる議論は、今日の国際社会が直面している多くの不正義に対して、有益な示唆を与えると同時に、国内社会における分配問題への思考を深め、研究課題である分配ルールの性質を解明する博士論文の重要な礎石となる作業であった。第二のものは、平成17年度に立命館大学で開催された国際カンファレンスの報告書に該当する書籍に所収されているプラサンタ・パタナイク教授の論文を翻訳することであった。いずれの翻訳書も諸事情から出版が遅延しているが、平成21年度中に公刊予定である。次に、平成20年度に労力を傾注した研究であるベーシック・インカムの検討について述べたい。現在、日本におけるベーシック・インカム研究の第一人者である小沢修司教授と山森亮准教授を中心としたベーシック・インカム日本ネットワーク準備会に参加している。その会が主催する平成20年4月12日の第2回研究会において発表をした。これは、平成20年度に公刊された論文の中からベーシック・インカムに関する部分を取り出し、政治経済学者フィリップ・ヴァン・パレース教授の議論を本研究会の中心的概念である衡平性の観点から発表した。同会は、平成21年度科学研究費補助金の交付が採用され、報告者も研究協力者として参加することになっている。そこでは、小沢教授と連携して、ベーシック・インカムに関する実現可能性の研究を担当する予定である。それゆえに、平成20年度の後半は、衡平性と税制度の研究にも着手している。この研究成果は平成21年度以降の学会で報告予定である。

これは、ベーシック・インカムという狭義の問題だけでなく、税制と社会保障改革というアクチュアルな問題にも決定的な役割を果たす重大なテーマである。その成果は立岩真也・村上慎司・橋口昌治『税を直す』に所収されている論文である「所得税の累進税率変更試算」として結実した。そして、その議論の延長線にあるのが平成21年11月1日に社会政策学会にて発表した「ベーシック・インカムと累進所得税」である。以上の研究遂行によって、博士論文を完成し、平成22年3月19日に所属研究科に提出した。そこでは、上述のベーシック・インカムに関する議論を補強しただけでなく、ケイパビリティ概念に関しても独自の貢献を行った。
最適なインプラント選択のための新しい三次元顎骨診査・評価システムの開発

平成9年度は平成8年度に確立した骨量評価用画像解析システム(pQCT装置)の頭部位置決めの方法により,ニホンザル成猿4頭の下顎無歯顎部(M_1P_2P_1|P_1P_2M_1)の骨密度を測定した。3頭については抜歯後3カ月のインプラント埋入直前の骨密度を,1頭は抜歯後1カ月,2カ月,3カ月の顎骨の骨密度を経時的に測定した。pQCT装置による再現性については,平均2.55%の撮影誤差が生じていたが,従来の規格CT撮影と同程度の再現精度が得られた。また,インプラント埋入部位の手術所見によるLekholmらによる骨質分類と骨密度との間には,相関係数r=0.78で有意な相関が認められた(P<0.01)。三次元顎骨診査による埋入部位の骨密度と三次元組織学的評価との対比を行ったところ,相関係数=0.64で有意な相関を認めた(P<0.05)。すなわち,海綿骨の骨密度が400600mg/cm^3のときインプラントと骨の接触率(以下,骨接触率)50%前後であり,骨密度800mg/cm^3以上のときは骨接触率60%以上であることが明らかとなった。以上より,今後インプラントのデザインや埋入後の荷重負荷条件などをかえることにより,骨質に応じた最適なインプラントを選択するための示唆を与える三次元顎骨診査・評価システムの開発ができた。本研究では,ヒトに近い顎骨の構造をもつニホンザルを用いて,抜歯後の下顎骨の骨質を骨量評価用画像解析システム(CT装置)により三次元的に把握した上で,各種インプラントを同部位に埋入し,安静期間終了後および機能圧負荷後のインプラント周囲骨構造を当教室で開発した三次元構築システムを用いて評価する。すなわち,本研究の目的は,術前の顎骨診断と術後の三次元構築像に基づく評価を併せて行うことにより,顎骨の骨質に応じた適切なインプラントを選択するための示唆を与えるシステムを開発することである。本年度得られた知見と今後の展望は以下の通りである。1.CT装置を用いて,ニホンザルの下顎骨の骨質を計測(1)CT装置の下顎骨への応用予備実験としてニホンザルの乾燥下顎骨を用いて,CT装置による顎骨の骨質評価を確認した。(2)全身麻痺下のサルにおける下顎骨の骨質評価頭部の固定が完全でないとスキャン中に画像が乱れて,正確な計測ができない。そこで,手指による固定,レジンによる固定のなど試みたが,不十分であった。最終的に最大開口の状態を維持できるようにシリコン印象材(パテタイプ)でバイトブロックを作製,装着したままで,歯槽頂とスキャン平面が平行となる位置で頭部を整形外科用のテ-ピングテープで固定する方法を確立した。この固定法により,ニホンザル3頭の術前の埋入部位の骨質評価が可能となった。今後は,残り3頭のニホンザルの抜歯後の顎骨の経時的変化を追跡すること,各種インプラントの埋入を行い,安静期間終了後および機能圧負荷後のインプラント周囲骨構造の三次元的評価を行い,骨質とインプラントの選択についてさらに検討する予定である。平成8年度は骨量評価用画像解析システム(pQCT装置)を用いて、頭部の位置決めを検討し、ニホンザル成猿4頭の下顎無歯顎部(M_1P_2P_1|P_1P_2M_1)の骨密度を測定した。3頭については抜歯後3カ月のインプラント埋入直前の骨密度を、1頭は抜歯後1カ月、2カ月、3カ月の顎骨の骨密度を経時的に測定した。平成9年度はpQCT装置による再現性、インプラント埋入前の骨質と術後の三次元組織像との対比などを検討した。再現性については平均2.55%の撮影誤差が生じていたが、従来の規格CT撮影と同程度の再現精度が得られた。

また、インプラント埋入部位の手術所見によるLekholmらによる骨質分類と骨密度との間には、相関係数r=0.78で有意な相関が認められた(P<0.01)。三次元顎骨診査による埋入部位の骨密度と三次元組織学的評価との対比を行ったところ、相関係数r=0.64で有意な相関を認めた(P<0.05)。すなわち、海綿骨の骨密度が400600mg/cm^3のときインプラントと骨と接触率(以下、骨接触率)50%前後であり、骨密度800mg/cm^3以上のときは骨接触率60%以上であることが明らかとなった。以上より、今後インプラントのデザインや埋入後の荷重負荷条件などをかえることにより、骨質に応じた最適なインプラントを選択するための示唆を与える三次元顎骨診査・評価システムの開発ができた。
種苗生産における「水作り」の微生物生態学的な解析とマニュアル化

種苗生産では経験的に微細藻類を飼育水に添加し、仔稚魚減耗の低減化を図る。これを海外ではGreen Water(水作り)と呼ぶ。本研究では、そのメカニズムを微生物生態学的側面から科学的に検証した。その結果、活発に増殖する微細藻類の培養液中に善玉菌(Roseobacterグループ)が質的(多種類)にも量的にも多く存在し、微細藻類と善玉菌が協働して、悪玉菌(例えばVibrio属の魚病細菌)の増殖を特異的に抑制し、時には死滅させることが明らかになった。魚類種苗生産の現場では「水作り」という言葉がある。養殖魚類の受精卵を収容する飼育水の水質環境を微細藻類により整えるプロセスを指す。水作りの成否は種苗生産に直結する。種苗生産の飼育水槽内では仔稚魚を頂点とした、独自の生態系・食物網(構成生物:ウイルス・細菌・微細藻類・動物プランクトン・仔稚魚)が出来上がっている。この飼育水の環境条件の変化、特に初期の仔魚の生残には飼育水中の細菌群が影響し、飼育水に添加されてきた微細藻類(ここでは主にNannochloropsis oculata、以下ナノクロ)が飼育水中の細菌群集をコントロールする。本年度は微細藻類による細菌群の制御メカニズムの解明を中心に研究を進め、特にナノクロ培養液に多く存在するRoseobacterグループの細菌の働きに注目した。Roseobacterグループの細菌は魚病細菌の代表格であるビブリオ属細菌の増殖を抑制する能力を持つことが報告されているが、ナノクロ培養液中ではその抑制効果が飛躍的に向上した。通常の従属栄養細菌用培地では共存可能だが、微細藻類培養液になるとRoseobacterグループの細菌が魚病細菌を積極的に殺滅するのである。これは経験的に行われてきた水作りのメカニズムを、科学的に検証した初めてのケースといえる。ただし、すべての微細藻類で同じような効果があるかというとそうではなく、海産クロレラについて同様の実験を試みたところ、ナノクロほどの効果はなかった。これは、より効果的な水作りのためには、選択すべき微細藻類を慎重に決める必要があることを示す。消費者の食の安全への関心の高まりや法改正に伴う薬剤の使用の制限などから、より環境を配慮した飼育法が望まれている。経験的に行われてきた微細藻類による飼育水環境の制御は、食の安全と言う現代のニーズに応える有用な方法である。今後は微細藻類の種類、悪玉菌の種類を変化させながら、飼育水生態系での微生物の相互作用に関する情報をさらに蓄積し、水作りをマニュアル化して行く。これは養殖魚類の受精卵を収容する飼育水の水質環境を微細藻類により整えるプロセスを指す。種苗生産の飼育水槽内では仔稚魚を頂点とした、独自の生態系・食物網が出来上がっており、初期の仔魚の生残には飼育水中の細菌群が影響する。飼育水の細菌群集組成は飼育水に添加された微細藻類の生理状態に左右される。本年度は昨年度に引き続き、微細藻類による細菌群の制御メカニズムの解明に取り組んだ。1)微細藻類と細菌群の光合成代謝産物を介した相互関係:ブルーム時を想定した細胞密度の微細藻類(ここではNannochloropsis oculata)の培養液に^<14>C-重炭酸ナトリウムを添加して、^<14>C標識された光合成代謝産物を作製し、その取り込みを調べた。Roseobacterグループの細菌(以下ロゼオバクター菌)は^<14>C代謝産物を効率よく取り込むのに対して、魚病細菌Vibrio anguillarum(以下ビブリオ菌)はほとんど利用しなかった。これはロゼオバクター菌と微細藻類との良好な関係を裏付けるものである。2)悪玉菌(魚病細菌、ビブリオ菌)の増殖を抑制・殺滅する善玉菌(ロゼオバクター菌)の効力に関する情報の蓄積:異なる血清型のビブリオ菌株(血清型J-O-1、O2、O10)を用いた微細藻類培養ろ液中での善玉菌と悪玉菌の共培養実験を行った。強毒性の悪玉菌(血清型J-O-1、O2)に対して、ロゼオバクター菌の強い抑制効果が見られたが、弱毒株(血清型O10)ではあまり抑制効果はなかった。今後、更に様々な善玉と悪玉の組み合わせについてデータを蓄積する必要がある。3)20LのマイクロコズムによるVibrio属細菌の抑制効果の検証:1)と2)では純粋培養した微生物同士を用いて実験を行っているが、実際の飼育水は天然海水を用いているため、その生態系は複雑である。その複雑な系での事象を把握するためにマイクロコズム実験を実施した。その結果、マイクロコズム内でのナノクロの増殖に伴い、細菌群集に占めるVibrio属細菌の割合が低下した。

ただし、Vibrio属細菌全体として減少はするが、例えばV.campbellii血様の細菌などは減らずに残り、種によって反応の異なる可能性がある。2)の結果も踏まえマイクロコズムによる現場シュミレーションは、今後も継続する。種苗生産用飼育水(通称"グリーン・ウォーター")には、仔魚を頂点とした独自の生態系・食物網が形成されている。これを便宜上飼育水生態系と呼ぶ。初期の仔魚の生残には、この飼育水生態系の物質循環を支える細菌群が影響する。この飼育水の微細藻類の生理状態や種類により、"グリーン・ウォーター"が変化し、それに応じて飼育水中の細菌群集構造が変化する。本年度取り組み得られた結果は次の3つになる。1)微細藻類の光合成代謝産物を介した細菌群の制御:微細藻類(ここではNannochloropsis oculata、以下ナンノクロ)の培養ろ液にROseobacterグループの細菌(以下ロゼオバクター菌)と魚病細菌Vibrio angullarum(以下ビブリオ菌)を共存させるとビブリオ菌が死滅する(H21、22年度に報告)。これに関わる可能性のある微細藻類の代謝産物として、10数種の有機化合物を、微細藻類の培養ろ液の溶存態有機物濃度に相当する量(5mgC/L)添加し、ロセオバクター菌とビブリオ菌の共存実験を行った。その結果、トリプトファンやガラツクロン酸を添加した場合、微細藻類の培養ろ液と同等のビブリオ菌の殺滅効果をロゼオバクター菌の共存下で確認した。2)他の微細藻類によるビブリオ菌殺滅効果:日本の養殖現場でよく使用される濃縮淡水クロレラと海産クロレラ(いずれもChlorella vulgaris)、エビ養殖などでも利用される珪藻のキートセロス(Chaetoceros gracilis)の培養液にナンノクロと同じようなビブリオ菌殺滅効果があるのか確かめた。生産現場では濃縮淡水クロレラを海水魚の飼育水槽に添加して用いるが、濃縮淡水クロレラでは全くビブリオ菌の殺滅効果がなかった。一方、増殖中の海産クロレラとキートセロスでは、ナンノクロと同じ効果を確認した。興味深いのは、ナンノクロ培養ろ液で効果を示したロゼオバクター菌をキートセロス培養ろ液(無菌状態)に入れ、ビブリオ菌と共存させても効果がなかった点である。キートセロスと協働する善玉菌とナンノクロと協働する善玉菌は異なる可能性が高い。3)ワムシ体内のビブリオ属細菌の変化:微細藻類の種類(ナンノクロと濃縮淡水クロレラ)を変えてワムシを培養し、ワムシ体内のビブリオ属細菌の存在状況を調べた。2)の結果を反映して、濃縮淡水クロレラではワムシ体内からビブリオ属細菌が居なくなることはなかったが、ナンノクロではワムシ体内のビブリオ菌が消滅した。種苗生産では微細藻類を飼育水に添加し、仔稚魚減耗の低減化を図る。これを海外ではGreen Waterと呼ぶ。このGreen Waterが種苗生産に効果的であることは経験的に知られているが、そのメカニズムを微生物生態学的側面から科学的に検証した研究は少ない。その解明とGreen Water利用の高度化に着目している点が本研究の特色である。申請者は微細藻類(Nannochloropsis oculata、以下ナンノ)の培養液中に善玉菌(Roseobacterグループ)が多く存在し、微細藻類と善玉菌が協働して、悪玉菌(例えば病原性ビブリオ属細菌)の増殖を特異的に抑制し、時には死滅させることを明らかにしてきた。
CD82の血管内皮細胞における生理機能の解析

HIFは低酸素環境下で生体内に引き起こされる遺伝子発現を制御する転写因子である。血管内皮細胞にはHIF-1とHIF-2の2種類が存在しており、各々制御する遺伝子に違いがあることが知られている。HIF-2は血管の成熟化に重要な役割を果たしていることが示唆されているが、詳細は明らかではない。そこで血管内皮細胞においてHIF-2特異的に誘導される分子の検索を行い、CD82を同定した。CD82の血管内皮細胞における発現は報告があるが、転写制御についてはあまり報告がない。レポータージーンアッセイとChIPアッセイにより、CD82はイントロン1に存在するHREを介してHIF-2に転写制御されることが明らかとなった。HIF-2によるCD82の転写制御機構は新しい報告である。CD82の発現上昇が血管内皮細胞の挙動にどのような変化を及ぼすのか、細胞が受け取るシグナル伝達がCD82によって調節されているのか、CD82強制発現を行って検討した。CD82はテトラスパニンファミリーに属する分子であり、上皮細胞では増殖因子刺激によるシグナル伝達やインテグリンによる基質への接着、カドヘリンによる細胞間接着を調整しているとの報告がある。CD82強制発現した血管内皮細胞においてスクラッチアッセイを行ったところ細胞シートの移動の抑制が認められたことから、細胞増殖抑制、細胞間接着の強化、細胞-基質間接着強固の3つの可能性が考えられた。最初に細胞増殖について検肘したが、差は認められなかった。次に細胞間接着のない状態で、個々の細胞移動度についてタイムラプスイメージングを行った解析の結果、細胞間接着によらず個々の細胞運動自体が抑制されることが明らかになった。新生血管が構築されるまでの過程、すなわち血管新生の開始時から血管形成完了までの間の血管内皮細胞の動きは細胞膜上の分子と細胞外マトリクスとの相互作用によって調整されている。血管内皮細胞におけるCD82がその調節機能の一端を担っていることが予想される。今後は細胞-基質間接着の調節におけるCD82の関与と、CD82トランスジェニックマウスを用いたin vivoでの血管新生調節について検討を行いたい。
細胞内に導入した金属ナノ粒子のリアルタイム共焦点顕微観察法の開発

オール化合物をアンカーとしてタンパク質により被覆した金ナノ粒子を調製し,その細胞内導入を共焦点レーザー顕微鏡を利用して検討した。調製したタンパク質被覆ナノ粒子は顕微鏡下での細胞実験に供する粒子濃度条件においては低毒性であり,その観察に影響しないことを確認した。IgGを付与したナノ粒子を用いたところ,IgGの細胞内での解離が確認できた。また,核局在シグナル配列を有するタンパク質によりナノ粒子を被覆し実験に用いたところ,ナノ粒子の核内への侵入が確認できた。生命活動はタンパク質の代謝物輸送機能,反応触媒機能に大きく依存している。すなわちタンパク質はDNAを設計図とした生体内の機動部隊であると言える。地球上のあらゆる生命体の全遺伝子が解読されつつある現在,生命活動の更なる詳細を明らかにするため,タンパク質の機能解明が重要視されている。タンパク質の機能は多種多様であるが,いずれの場合にも反応を起こす準備段階として,特定の脂質や核酸,または異種のタンパク質とで複合体を形成する場合が多い。タンパク質は温度や塩濃度,pHなどの周囲環境の変化によって容易に変性が起こるため細胞の状態でそのまま測定,解析できることが望ましいといえる。よって細胞内タンパク質の動態解析は,腫瘍マーカーをターゲットにした医療診断や低分子量薬剤設計において極めて重要である。金ナノ粒子はその局在表面プラズモン共鳴(LSPR)により特定波長の散乱光を増強し,粒子周囲の屈折率変化をセンシングできる特性を有する。すなわち,金ナノ粒子表面へ目的タンパク質や薬剤化合物を修飾し,細胞内へ導入することで,LSPR光散乱により,細胞内での局在位置と分子間相互作用を同時検出可能な高効率細胞アッセイが実現できる。本研究では,化学機能を複合化した金ナノ粒子を細胞内への導入し,金ナノ粒子の有する局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を利用することで,細胞内に導入したナノ粒子の局在位置のリアルタイム可視化を行い,細胞のナノ物質取り込み機構解明に資する方法論の確立を目的とした。細胞動態の解析には,細胞内分子をそのままの状態で解析することが肝要であり,生体内のタンパク質動態の解析には,生細胞そのままの状態でタンパク質の機能を測定することが最も望ましい.申請者はこれまでに細胞内に導入した金ナノ粒子が共焦点レーザー顕微計測により単一粒子レベルで観測可能であることを世界に先駆けて見出した.本研究の目的は,化学機能を複合化した金ナノ粒子を細胞内への導入し,金ナノ粒子の有する局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を利用することで,細胞内に導入したナノ粒子の局在位置のリアルタイム可視化を行い,細胞のナノ物質取り込み機構解明に資する方法論の確立することである。本年度は第一段階として、細胞内局在シグナルと呼ばれる配列を有するペプチドを金ナノ粒子表面へ化学的に結合させ,ナノ粒子の効率的な細胞内導入し,細胞内小器官への局在化を行う事を目的として実施した。金ナノ粒子に対して特異的に結合し化学修飾可能な官能基を付与できる化合物として、メルカプトウンデカン酸のほか、CALNN (Cys-Ala-Leu-Asn-Asn)の配列を持つ5残基ペプチドを実験に用いた。これらの化合物により修飾した金ナノ粒子を調製し,その細胞導入および細胞毒性をHela細胞を用いて検討したところ,共焦点顕微画像より金ナノ粒子存在下で培養した細胞内にはナノ粒子の存在が輝点として観察された.測定波長に対する強度比より細胞内での粒子の凝集状態を検討したところ,CALNNペプチドを利用した場合には共存させる粒子濃度に依存せず,CALNNが粒子凝集を抑制していると示唆された.さらに,粒子の表面状態および存在状態が細胞毒性に対しても影響を与えていることが予想された.ウイルスや病原菌等で起こる病気を除く疾患の多くは,タンパク質の機能や立体構造の変化による異常に起因している。現在タンパク質検出を行う際には,抗体を用いた微量タンパク質検出法であるイムノブロット法などの手法を用いて細胞から取り出した状態で解析が行われている。しかしタンパク質は温度や塩濃度,pHなどの周囲環境の変化によって容易に変性が起こるため細胞の状態でそのまま測定,解析できることが望ましいといえる。本研究では,化学機能を複合化した金ナノ粒子を細胞内への導入し,金ナノ粒子の有する局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を利用することで,細胞内に導入したナノ粒子の局在位置のリアルタイム可視化を行い,細胞のナノ物質取り込み機構解明に資する方法論の確立を目指すものである。本年度は,ナノ粒子の抗体修飾を念頭においたイムノグロブリンによる修飾法の最適化およびその細胞内導入とレーザー顕微鏡イメージングを中心に検討を行い、達成した。

分析化学チオール化合物およびナノ粒子結合性ペプチドに加え、イムノグロブリン等のタンパク質によるナノ粒子の高効率表面修飾法の開発が堅調に進捗している。また、細胞内に導入した金ナノ粒子の毒性評価に加え,内在化したナノ粒子の定量方法の確率もできている。従って、本研究は当初の予定通り順調に進行しているといえる。採択事前より予備検討を行い、十分に推敲した研究計画であったため。顕微鏡下で利用可能なCO2インキュベータを導入した。今後は本研究の最終目標である顕微鏡下での細胞内ナノ粒子のリアルタイム観察を中心に研究を進行する。タンパク質等の生理機能を保った状態でナノ粒子に結合できる,ナノ粒子の表面修飾法を開発し,さらにタンパク質の局在シグナル配列を利用することでナノ粒子の細胞内局在制御を行う。また,機能化ナノ粒子の細胞内導入に対してリアルタイム共焦点顕微観察を行い,機能化ナノ粒子の細胞内導入機構の解明を行う。この際には顕微分光測定も合わせて行うことで,顕微観察による形態学的な情報に加え,LSPRを利用した化学的考察も行う。これまで検討した化学修飾金ナノ粒子に対してさらに細胞内局在シグナル配列を導入し細胞内でのナノ粒子の局在位置制御を行う。反応性官能基をカルボキシル基とした場合にはアミンカップリング(G.T. Hermanson, Bioconjugate Techniques 2nded., Academic Press (2008))を用いるが,結合するタンパク質やペプチドに応じて利用する官能基を変化させ,反応条件もまた精査を行う。ペプチドおよびタンパク質は大腸菌・酵母・無細胞タンパク質合成系等を用いることにより調製し,実験に用いる。顕微鏡下で利用可能なCO2インキュベータ(Olympus MI-IBC)を本研究費により導入する。これによりこれまでに見出すことのできていなかった生細胞に対する機能化金ナノ粒子の細胞内への導入過程を確認することができる。
統合失調症罹患感受性を増強する環境因子のエピゲノムへの刻印の特定

胎生期の環境因が統合失調症への罹患感受性を引き上げる分子メカニズムのモデルとして、胎生期の環境因により変化したDNAメチル化パターンが刻印されて終生持続することを想定し、下記の解明が行われた。1)低酸素暴露がヒト脳神経細胞由来培養細胞のDNAメチル化パターンに残す変化の特定。2)胎生期ウイルス感染モデルマウスの成獣後の脳内エピゲノム変化の特定。3)統合失調症罹患者死後脳でのエピゲノム状態の検討。周産期の低酸素暴露が統合失調症への罹患感受性を引き上げる機序として、周産期低酸素暴露により変化したDNAメチル化パターンが刻印されて終生持続し、思春期以降の心身のストレスに応答しての遺伝子発現調節の差を生み出すことで統合失調症への罹患感受性を引き上げることを想定し、低酸素暴露がヒト脳神経細胞由来培養細胞のDNAメチル化パターンに永続的に残す変化の特定を行った。低酸素状態下または通常酸素状態下で培養したヒト神経細胞由来の遺伝子発現プロファイルをIllumina発現マイクロアレイ実験によって特定し比較することで、低酸素暴露により顕著に発現が誘導される遺伝子群と抑制される遺伝子群を特定した。更に抗メチル化シトシン抗体を用いた免疫沈降法により得られるメチル化CpGを含むDNA断片のコピー数を比較することで発現変化に対応するメチル化の変化を評価した。Disrupted in Schizophrenia1 (DISC1)遺伝子から転写翻訳されるタンパク質と結合して細胞内のcAMP濃度を調節し、統合失調症への罹患感受性が示唆されるphosphodiesterase 4D (PDE4D)の発現が低酸素暴露により低下しているのに対応して、そのゲノム上流領域のメチル化が先進していることが示され、胎生期・周産期の低酸素暴露により本遺伝子上流CpGアイランドの亢進がおこり、発現変化が持続することが統合失調への罹患感受性に関与する可能性が示された。妊娠後期や周産期の低酸素暴露、脳循環障害等の環境負荷が統合失調症への罹患感受性を引き上げる機序として、胎生発達期の環境負荷により変化したDNAメチル化パターンが刻印されて終生持続し、思春期以降の心身のストレスに応答しての遺伝子発現調節の差を生み出すことで統合失調症への罹患感受性を引き上げることが想定される。昨年度、低酸素暴露のヒト脳神経細胞由来培養細胞のDNAメチル化パターンに永続的に残す変化の特定を行ったのに引き続き、本年度は実際の胎生期の脳循環不全、低酸素暴露の要因として想定される妊娠期の母体のウイルス感染の要因に着目し、10匹の妊娠12日目のマウスに非ウイルス性2本差リボ核酸PolyI:C(5.0mg/kg)を1日1回5日間投与し、出生した仔マウスの成長、行動を観察した。出生時体重は対照群平均で1.36gに対し、PolyI:C投与群では1.24gと有意に減少していた(P<0.0001)。この体重差は成長とともに減少し、7週齢になると両群間でサイズの変更はなくなった。一方、7週齢時の行動評価を行うとPolyI:C投与群では対照群に比して一定の観察時間中に2.46倍の距離を移動し、有意にhyperlocomotionが観察された(P<0.005)。今回、我々はより、妊娠後期のウイルス感染に対する応答のモデルとなるように従来よりPolyI:C投与時期を妊娠の後期に設定するモデルを検討したが、子宮内胎児発育遅延の経過をたどり、成長後、体重が正常化する一方、多動などの行動異常が出る点で、胎生期発達障害モデルとして適していると判断された。次年度はこれらのマウスから摘出した脳組織の遺伝子発現解析、DNAメチル化解析などを行い、胎生期の環境負荷が成長後の行動への刻印となる分子マーカーを特定する。妊娠後期や周産期の低酸素暴露、脳循環障害等の環境負荷が統合失調症への罹患感受性を引き上げる機序として、胎生発達期の環境負荷により変化したDNAメチル化パターンが刻印されて終生持続し、思春期以降の心身のストレスに応答しての遺伝子発現調節の差を生み出すことで統合失調症への罹患感受性を引き上げることが想定されるが、その分子メカニズムを解明するため下記の研究を行った。(1)低酸素暴露のヒト脳神経細胞由来培養細胞のDNAメチル化パターンに永続的に残す変化の特定を行った。(2)胎生期の脳循環不全、低酸素暴露の要因として想定される妊娠期の母体のウイルス感染の要因に着目し、10匹の妊娠12日目のマウスに非ウイルス性2本差リボ核酸PolyI:C(5.0mg/kg)を1日1回5日間投与した結果、出生した仔マウスの出生時体重は対照群平均で1.36gに対し、PolyI:C投与群では1.24gと有意に減少し(P<0.0001)、この体重差は成長とともに減少し、7週齢になると両群間でサイズの変更はなくなるという現象を確認した。また、7週齢時の行動評価によりPolyI:C投与群では対照群に比して2.46倍の有意な行動量の増加が観察された(P<0.005)。

これらのマウスの前頭前野組織を摘出して、抽出した総RNAを対象としたマイクロアレイにより網羅的遺伝子発現解析を行って、胎生期ストレス負荷により成長後も発現に影響を受ける遺伝子群の特定を行った。また、DNAメチル化解析などを行い、遺伝子発現解析の結果と併せて、胎生期の環境負荷が成長後の行動への刻印となるDNAメチル化状態の変化を分子マーカーとして特定した。
Yeast two-hybrid法による嚢胞腎起因蛋白に相互作用を有する蛋白解析

ヒトにおける腎の形態形成異常で最も重要な意義を持つと考えられる多発性嚢胞腎の責任遺伝子の決定が相次いで行われた。PKD1遺伝子の遺伝子産物、polycystin1は、そのN末端は細胞外に、C末端は細胞内に存在し、711個の膜貫通ドメインをもつ膜蛋白である。細胞外にある大きな領域には、他の淡白と相同性のある特異的なドメインが並んでおり、それに続いて膜貫通ドメイン、細胞内ではcoiled tocoilドメインなどが存在する。一方、PKD2遺伝子の遺伝子産物(polycystin2)は、N末端、C末端ともに細胞内に存在し、その間に6個の膜貫通ドメインをもつ蛋白である。遺伝子レベルでは、polycystin1と2の間にcoiled to coilの領域が存在し相互作用をおよぼす可能性が指摘されている。この点からも両蛋白の何らかの共発現が期待されるが、我々は、ヒト腎組織で両蛋白の存在を二重染色によって確認した。さらにこの両者が共同して"PKD pathway"を形成することが推測されている。遺伝子構造でcoiled tocoilドメインの存在は両者がbindingpartnerとして働く可能性示唆している。このためpolycystin1の細胞内ドメインとpolycystin2を挿入したベクターを用いたhybridiztionを行い、両者が相互に結合しあうことが観察された。さらに、polycystin1およびpolycystin2それぞれに対するbindingpartnerの候補を5個以内に絞り込んだ。polycystin1はやはり蛋白自体が巨大であり、発現ベクターのconstructが非常に困難で、分割したクローンを作製せざるを得なかった。陽性クローンのsubcloningを行い、nucleotideのシークエンスを行っている状況である。嚢胞腎は常染色体優性遺伝形式をとり、平成6年にPKDI遺伝子(Polycystin)が責任遺伝子として同定され、PKD2遺伝子は、平成8年に特定された。本研究の目酌はin vivoにおける結合蛋白解析法を用いて、PKDlおよびPKD2遺伝子の関連蛋白のスクリーニングを行い、同定することにある。1,まず、PKD1およびPKD2クローン挿入ベクターを構築した。PKD1おおびPKD2のターゲット遺伝子はGALADNA結合領域と融合させ、候補蛋白質をcodingするcDNAライブラリーはGALA転写活性化領域どの融合蛋白質として作成し、Restriction enzyme mappingとシークエンスにて融合プラスミッドの構築が正しいかを確認した。(また、この融合蛋白質(DNA結合領域とターゲット蛋白質)がレポーター遺伝子の転写活性作用がないことを確認する。)2,酵母細胞にYeastmaker transfomationsystemを利用して、ターゲット融合蛋白質をcodeするプラスミドと活性化領域融合ライブラリーコスミドを導入し形質転換し、形質転換体のβガラクシダーゼ活性をフィルター法で測定する。Two-hybridで再構築された機能的なGALA活性化因子はコロニー青白判定により選択が可能で、本年度は12個の候補クローンを獲得した。偽陽性クローンの排除は、PCRおよび制限酵素切断による陽性クローンをグループ化し、個々のhybridで形質転換を行い、偽陽性の反応をきたさないかどうかを確認する。3,今後は、陽性の酵母細胞からのプラスミドDNAの回収を行い、シークエンスで塩基配列を決定しhomologysearchを行う。
脂質二分子膜ベシクルの局所構造が生む力

本研究は、細胞膜に代表される脂質二分子膜に於ける局所的な変形形状に働く力を、主に細胞サイズの小胞を実験系として用いて解明するのが目的である。脂質膜上に局所構造を作る一つの手段は相分離現象を利用する事である。相分離した膜面は条件によってはマイクロメーターサイズの凸凹を作る。相分離現象は一般に2成分以上の混合系で観察される。この膜面の相分離現象は生命現象に関わるラフトと関係が深いと言われており、基礎的な膜の物理を理解する事で生命現象の理解に貢献できると期待できる。本研究では、膜をレーザートラップによって直接的に力を測定する実験も実施し、直接的に測った力とベシクルの形態や局所構造の観察の両面から、局所構造が生む力を解明した。平成21年度は、前年度に構築した実験系を用いて行った混合脂質脂質ベシクルの伸張実験に続いて、相分離する混合脂質の伸張実験を行い両者を比較した。荷電混合脂質においては荷電密度が上昇すると共に表面張力係数が上昇し、曲げ剛性率はほとんど変化が無かった。一方で、相分離混合脂質系では、伸張時に相分離が誘起、進行させられる事が観察された。相分離が進行中に測定された力学プロファイルは荷電混合脂質でも得られた通常のプロファイルとは大きく異なり、相分離の進行や誘起を力学測定から検知する事が可能である事が明らかになった。これは、蛍光プローブ等を用いた観察的手法だけでなく、力計測からも相分離を測定できることを示すものである。この結果を論文として報告した。また、構築した装置を用いて脂質分子以外のソフトマテリアルの力学測定を行い、特徴的な力学的性質を明らかにした。この膜面の相分離現象は生命現象に関わるラフトと関係が深いと目されてもいる。本研究では、膜をレーザートラップによって直接的に力を測定する実験も実施し、直接的に測った力どベシクルの形態や局所構造の観察の両面から、局所構造が生む力を解明する事を目標とする。本年度は、ベシクルを出来るだけ非侵襲的に変形させる実験系の構築とその力を測定可能な光ピンセット装置の開発を中心に研究を行った。開発した装置を用い、ベシクルを球形・レモン型・突起形状と変形させ、その時の力を測定、理論モデルに結果を当てはめる事で脂質膜ベシクルの張力係数と曲げ剛性率を測定できる事を確認した。これを元にして3成分系相分離ベシクルの力学測定を行い、レモン型から突起形状へかけて力のプラトー領域が観察される事が明らかになると共に、一様状態とは異なる力学プロファイルが得られる事を示した。この結果によって、蛍光観察やNMRなどの従来用いられてきた手法以外でも、力学測定によって相分離ベシクルのダイナミクスが測定可能である事が示された。
中学生のオーバーハンドパスに関する素朴概念とパフォーマンスの関係性

本研究では,中学校体育授業において知識・技能の習得に関わる素朴概念を解明し,学習者の素朴概念を修正する学習指導方略を提案することを目的とした.そのため,バレーボールのオーバーハンドパスの学習を対象に,技能の習得に関わる学習者の素朴概念とその変化について素朴概念を修正するために仲間学習(Peer teaching)を適用し,その効果を経年的に検討した.その結果,生徒のオーバーハンドパスに関する素朴概念は修正され,そのパフォーマンスは向上した.本研究では,中学校体育授業において知識・技能の習得に関わる素朴概念を解明し,学習者の素朴概念を修正する学習指導方略を提案することを目的とした.そのため,バレーボールのオーバーハンドパスの学習を対象に,技能の習得に関わる学習者の素朴概念とその変化について素朴概念を修正するために仲間学習(Peer teaching)を適用し,その効果を経年的に検討した.その結果,生徒のオーバーハンドパスに関する素朴概念は修正され,そのパフォーマンスは向上した.素朴概念とは,学習者が経験的に身につけている知識であり,この知識が新しい知識の習得を妨げたり促進したりしている.本研究では,体育授業において新しく学習する知識・技能の習得に関わる素朴概念を解明し,学習者の所持している素朴概念や技能レベルに応じた学習指導方略を提案することを目的とした.そのため,中学校体育授業におけるバレーボールのオーバーハンドパスの学習を対象に,技能の習得に関わる学習者の素朴概念とその変化について,学習指導方略を考案し,(1)学習者の素朴概念の経年的変化及び(2)素朴概念を修正するための指導方略の効果検証を次のように行った.(1)平成22年10月平成23年1月にかけて,茨城県内H中学校の1,2年生を対象に,オーバーハンドパスからのアタックを学習内容とし,ドリルゲームやメインゲームを工夫してオーバーハンドパスの試行回数を保障したバレーボールの単元計画(10時間単元)を立案・実施した.H中学校では前年度より検証授業を実施しているため,経年的変化を検証するため,単元前後における素朴概念調査票のデータ及びドリルゲームでの生徒のパフォーマンス映像をデータとして収集した.(2)平成23年1月2月にかけて,茨城県内N中学校の1年生を対象に,同様の実験授業を実施した.その際,素朴概念を修正するための指導方略として,ドリルゲームにおいてペアでの教え合いが含まれる仲間学習(peer teaching)を用いたMetzler(2000).ここでは,単元前後における素朴概念調査票及びパフォーマンス(映像)データを収集した.現在,上記2校で収集したデータを分析中である.本研究では,体育授業において知識・技能の習得に関わる素朴概念を解明し,学習者の素朴概念に応じた学習指導方略を提案することを目的とした。そのため,中学校体育授業におけるバレーボールのオーバーハンドパスの学習を対象に,技能の習得に関わる学習者の素朴概念とその変化について,学習指導方略を考案し,学習者の素朴概念の経年的変化及び素朴概念を修正するための指導方略の効果検証を前年度から継続して,次のように行った。i)平成23年11月平成23年12月にかけて,千葉県内U中学校の1年生を対象に,オーバーハンドパスを主な学習内容としたバレーボールの単元計画(10時間)を立案・実施した.その際,素朴概念を修正するための指導方略として,ペアでの教え合いが含まれる仲間学習(Peer teaching)をドリルゲームにて用いた.また,単元前後における素朴概念調査票及びドリルゲームでの生徒のパフォーマンス映像をデータとして収集した.2)平成24年1月2月にかけて,茨城県内N中学校の2年生を対象に,学習内容を発展させた実験授業を実施した.N中学校では前年度より検証授業を実施しているため,経年的変化を検証するための中学2年次のデータを収集した.その結果,単元前後でパフォーマンスを向上させるためには,知識の獲得状況が重要であること,また,知識の安定した獲得には一定の経験や特別な学習指導方略の適用の必要性が示唆された.さらに,素朴概念を修正する学習指導方略として仲間学習を取り入れた介入授業を実施した結果,知識,パフフォーマンスともに変容した。
人工網膜のための視線フィードバックシステム開発

現行の人工網膜では眼鏡枠に固定されたカメラから画像取得を行っているため、眼球運動で視線を変えても見える映像が変わらない。そこで、眼球運動応じて視線方向に一致した映像を人工網膜で呈示する「視線方向フィードバック機構」を取り入れれば、上記の問題を解決できるかもしれないと考えた。まず人工網膜シミュレータを用いて、視線方向フィードバック機構の有効性を示した。次に視線方向フィードバック機構を組み入れた人工網膜の試作機の性能評価を実施したところ、遅延時間等の問題点が明らかとなった。この問題を解決するために、人工網膜で生じる皮膚電位の変化を利用した新規視線解析方法を考案した。人工網膜向け視線フィードバック機構の有効性を検証するため、視線フィードバック機構の人工網膜シミュレータを試作した。これは市販のヘッドマウントディスプレーと視線解析装置を利用したもので、人工網膜の見え方をシミュレーションできる装置である。さらに視線フィードバック機構が組み入れた場合とそうでない場合の両方を再現できるようにした。これを用いて健康な成人被験者に対してローカリゼーションテストを実施したところ、視線フィードバック機構有りの方がより正確に視標位置を同定できるようになることが示された。次に視線フィードバック機構を既存の人工視覚システムに組み入れてその機器の性能を評価した。その結果、視線方向の検出誤差は約1度程度で人工視覚の空間解像度とほぼ同程度であることから、実用化にあたり許容できると見なすことができる。しかし、視線の変化から刺激に反映されるまでの時間遅れは最大800ms程度だった。これは、現在臨床試験に用いられている人工網膜に比べて8倍程度である。時間遅れが大きいと、視標位置の同定の正確さに悪影響を及ぼすことが懸念される。さらに、試作した体外装置の重量は300400gと重く、長時間の連続使用には重すぎる。そのため、次年度からはこの時間遅れを短縮し、かつ体外装置を軽量化するための研究開発を行うことにした。当初の予定では、初年度は視線フィードバック機構を組み込んだ人工網膜シミュレータを試作することを予定していた。さらに、それを用いて健康な成人被験者に対して視線フィードバック機構の有効性を評価することを目標としていた。今回、その目標をほぼ達成できたことから、「おおむね順調に伸展している」と見なした。初年度の研究から、視線フィードバック機構を組み込んだ人工網膜試作機の性能評価を行ったところ、処理時間とシステムの重量の問題が明らかとなった。そこで、本年度の研究目標を一部変更し、処理時間の短縮と体外装置の軽量化を目指した検討を進めた。原因究明の結果、処理時間および重量の問題点は、上記試作機に組み込まれている線計測システムに起因することが明らかとなった。この視線計測に市販の画像解析型のシステムが搭載されていた。通常、画像解析型では前眼部画像を撮影して、その画像から視線方向を算出する。この画像処理に時間がかかっていた。そして、前眼部撮影カメラとカメラ保持フレームがシステムの重量の増加の原因となっていた。まずは、画像解析型以外の視線計測手法を検討し、上記問題点の解決を試みた。画像解析型以外の既存の視線計測法には、サーチコイル法とEOG法が挙げられる。サーチコイル法はシステムのサイズや重量が大きい。EOG法は軽量かつ処理が速いが、人工網膜の対象となる網膜色素変性患者では疾患によりEOGが計測できない。これらの理由から既存の手法は上記問題点の解決策とならないことが明らかとなり、新たな視線計測方法を検討する必要が出てきた。そこで今回、人工網膜からの電気刺激を利用した視線計測法を考案した。人工網膜では光覚を生み出すために電気刺激を用いる。刺激に伴う電位変動は眼球周囲の皮膚表面でも検出する事ができ、さらに電極からの距離によって電位が変化することから視線計測に使えるのではないかと考えた。検証試験として中型動物(ネコ)を用いて、視線方向と眼球周囲の電位変動の関係を調べた。5例中全例で視線方向と電位変動の振幅が線形回帰できることを確認した。この手法は、EOG同様に軽量かつ高速処理が可能であることから上記問題点を解決できると期待される。この結果を基に、特許を出願した。申請時は2年目までの目標として視線追尾の有効性を人工網膜シミュレータで検証することと、視覚障害者の眼球運動解析を目標としていた。前者は1年目で検証済みで、後者についてもすでに共同研究者の研究により評価済みである。人工網膜シミュレータの結果から、当初の予想とは異なって既存システムの問題点が明らかとなったが、これをきっかけに人工網膜に特化した新たな視線計測法の発明に繋がった。さらに、この新手法に関する特許の出願も行った。以上の理由から、当初の計画以上に進展していると見なすことができる。これまでに、人工網膜シミュレーターを用いた実験を通じて視線方向フィードバックを組み入れた人工視覚の有用性を示した。その結果を受けて既存の部品を用いて視線方向フィードバックを組み込んだ人工網膜を試作し機能検査を行った。しかしながら、既存製品を組み込んだだけでは装置全体の重量や遅延時間等に問題がある事が明らかとなった。そこで、人工網膜専用の視線検出方法を新たに考案した。これは人工網膜の刺激で生じる皮膚電位の変化を検出して視線方向を推定する方法である。視線検出用のカメラを必要としないことや演算が少なくて済むことから従来品の問題点を解決できる可能性がある。昨年度から今年度にかけてネコを用いた動物実験にて提案手法の有効性評価を実施した。その結果、当初の予想通り視線の変化に応じて、眼瞼裂周囲の皮膚上の電位が変化することを確認した。

視線の移動量と皮膚電位の変化量は比例関係にあることが分かった。そこで、皮膚電位の変化から視線方向を推定したところ、その誤差は0.5度以内であることが分かった。人工網膜の最小電極間間隔は約2度程度であることから、実用上その誤差は許容できる範囲である。この成果は特許として出願し、さらに国際会議(ARVO2017)にて発表した。現在、海外のグループでも人工網膜に視線方向フィードバックを組み込む研究が進められており、我々が考案した視線検出方法は大きな注目を集めた。本年度はさらに新手法を人工網膜に実装することを目指して、試作機の製作に取り組んだ。最初にDA変換回路をPCに直接接続しリアルタイム記録を行うソフトウェアを試作した。しかし当初の試作機では皮膚電位の変化速度を検出するのに必要なサンプリング周波数を得ることができなかった。そこで、次の試作機として、マイコンを使用して皮膚電位の変化を検出して、演算結果のみをPCにリアルタイムに送信するシステムを現在開発中である。現行の人工網膜では眼鏡枠に固定されたカメラから画像取得を行っているため、眼球運動で視線を変えても見える映像が変わらない。そこで、眼球運動応じて視線方向に一致した映像を人工網膜で呈示する「視線方向フィードバック機構」を取り入れれば、上記の問題を解決できるかもしれないと考えた。まず人工網膜シミュレータを用いて、視線方向フィードバック機構の有効性を示した。次に視線方向フィードバック機構を組み入れた人工網膜の試作機の性能評価を実施したところ、遅延時間等の問題点が明らかとなった。この問題を解決するために、人工網膜で生じる皮膚電位の変化を利用した新規視線解析方法を考案した。研究実績の概要にも記載したように初年度の研究から、視線フィードバック機構を組み込んだ人工網膜試作機の性能評価を行ったところ、時間遅れと重量の問題が明らかとなった。実用化に向けてこれらの問題を解決する必要があることから、2年目の研究目標を一部変更し、処理時間の短縮と体外装置の軽量化を目指した検討を行うことを計画している。時間遅れの原因として、視線解析装置の方式が画像解析型を用いていることが挙げられる。この方式は非侵襲的であるものの処理データ量が大きく時間遅れが起きやすい。また前眼部カメラを使用することから体外装置が重くなりやすい。そこで、画像解析型以外の方法を用いた視線解析装置を採用し上記問題に対応していくことを考えている。今回発明した視線計測法を利用した視線計測システムの試作機を製作しどの程度時間短縮や軽量化が見込めるか検証を進める。また、初年度の評価に用いた人工網膜シミュレータには旧式のヘッドマウントディスプレイが用いられていたた。この装置では視野角が狭いため可能な実験項目に制限があった。特に歩行テストには不向きであった。
磁性半導体量子細線の形成と磁気光物性の研究

本研究は、Cd_<1-x>Mn_xTe、Cd_<1-x>Mn_xSe、Zn_<1-x>Mn_xSeなどの磁性半導体を用いて10-100nmスケールの量子構造を作製し、この量子構造に発現される低次元電子状態を反映した磁気光学特性と光学機能を研究することを目的としている。このため、磁性半導体量子細線、量子ドット、量子井戸を作製し、この量子構造の中で起きる電子や励起子のダイナミクス、低次元巨大磁気光学効果を、超高速発光時間分解分光、過渡的ポンププローブ分光により明らかにし、新しい磁気光学機能性、磁気光学デバイスヘの応用に関して研究した。磁性半導体ナノ構造の多様な磁気光学物性を明らかにするため、1次元、0次元の構造をもつ量子細線と量子ドットを作製した。これらのナノ構造の作製には、分子線エピタキシー成長と電子ビームリソグラフィー極微細加工を用いパターン描画と化学エッチング、メサ構造上への成長、自己組織化などを活用し、10nm精度の1、0次元の極微細構造、またこれらの複合構造を作製した。これらの磁性半導体ナノ構造の形状や結晶学的評価を、原子間力顕微鏡、X線回折により行い、ナノ構造におけるフェムト秒からピコ秒領域における超高速電子ダイナミクス、スピン物性を、磁場下のポンプ・プローブ過渡吸収分光、過渡的発光分光により解明した。ナノ構造上での電子や励起子のスピンのダイナミクスは、励起子磁気ポーラロン形成やスピン注入の過程を反映しており、円偏光特性を用いた時間分解分光により明らかにした。
ヒトにおける老化に伴う自己反応性T細胞の出現とその対策ークロ-ンレベルグの解析ー

自己抗体(リウマチ因子、抗核抗体,抗DNA抗体、抗typeIIコラ-ゲン抗体、抗calphobindin抗体、抗サイログロブリン抗体)陽性の老人、膠原病患者、及び若年健常者から未梢血リンパ球を採取し、自己及び非自己(テタヌストキソイド、DNCB等)の各種抗原と反応するT細胞クロ-ン(細胞株)を樹立した。老人由来で自己及び非自己と反応するものをそれぞれOS_<1,2,3,>...,ON_<1,2,3,>...と名づけた。膠原病患者由来のものはそれぞれDS_<1,2,3,>...,DN_<1,2,3,>...と、若年健常者由来のものはそれぞれYS_<1,2,3,>...,YN_<1,2,3,>...とした。これと並行して,樹立T細胞株に対する抗イディオタイプ・モノクロナ-ル(単クロ-ン性)抗体をハイブリド-マの方法によって作製した。これらの方法によって樹立T細胞株の性質を分類してゆくと、老人及び健常者由来の自己反応性クロ-ンは、同時に非自己抗原とも反応するものが多く認められた。これに対し膠原病由来のそれは、特定の自己抗原に反応が限定されているように考えられる傾向を示唆する結果が得られた。また、モノクロナ-ル抗体によって認識される抗原認識レセプタ-のイディオト-プの差異が存在する結果も得られた。今後は、これらの基礎的結果を基に老化に伴う自己反応性T細胞出現のメカニズムが老化に伴う自己抗体産生とどの様な関係にあるか明らかにしたい。また,SCIDやヌ-ドマウスを用いて、自己応性T細胞株の病因編的意義も明らかにしたい。現在、樹立T細胞の持つ抗原認識レセプタ-のmRNAからcDNAを作製し、PCR法で増幅し分子、遺伝子のレベルからも解析を進めている。