hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
キラリティ誘起物性、及びその制御に関する研究

本年度は磁気構造キラリティに関する進展、またそれに関連した共鳴X線回折の基礎学理に関する新たな知見が得られた。室温マルチフェロイック物質であるZ型六方晶フェライトSr3Co2Fe24O41を主な対象とし、放射光X線を用いた磁気ドメイン構造観察や巨視的な電気磁気応答に関する実験結果を対称性の議論によって包括的に理解した。前年度までに、本物質にはフェリ磁性成分とサイクロイダル成分に起因する2種類の独立した磁気ドメインが存在することが分かっていた。今年度はこれらのドメインに対する磁場効果を詳細に調べ、磁化反転(フェリ磁性成分の反転)によってサイクロイダル成分が必ず反転(右回り⇔左回り)することを明らかにした。この実験結果を、結晶構造の対称性に着目したランダウ理論により議論した。その結果、自由エネルギー中に電気分極、磁化、磁気構造キラリティといった複数の秩序変数が互いに結合した結合項が含まれ得ること、またその存在によって磁化反転に付随した各秩序変数の挙動を説明できることが明らかになり、磁気ドメインの変遷と巨視的な電気磁気効果に関する実験結果を包括的に説明することができた。前年度までにY型六方晶フェライト(Ba,Sr)2CoZnFe11AlO22ではスピンキラルな成分とは独立に共線的反強磁性成分が共鳴X線回折において回折強度の円偏光依存性として観測できるドメインを形成することを明らかにしていた。本年度はこの円偏光依存性の起源が磁気散乱と電荷散乱の干渉効果にあることを、一般の磁性体を想定した同干渉効果の導出、ならびに同物質の具体的な磁気構造への適用によって明らかにした。なお上記のZ型六方晶フェライトにおいても同干渉効果が円偏光依存性の起源であることが判明しており、同効果の適用によって様々な種類の磁気ドメインの観察が可能となることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、結晶構造、磁気構造、分子配列に内在するキラリティの自由度によって創発される特異物性の開拓と制御を目指すものである。平成28年度は、特に磁気および分子配列キラリティの制御に関して進展が見られた。研究実績の概要は以下の通りである。磁気構造がキラリティを内包する磁性絶縁体においては、キラリティが強誘電性を誘起する秩序変数であることが知られており、本研究ではそのような磁性絶縁体中の磁気構造が織りなすドメイン構造の外場(磁場、電場、光など)制御を目指す。今年度はマルチフェロイック物質の一種であるY型六方晶フェライトに着目し、共鳴X線回折法を用いた磁気ドメイン構造観察と外場効果の検証を行った。その結果、本物質はc面内キラル成分とc軸平行共線的反強磁性成分の重ね合わせである特異な磁気構造をとり、円偏光軟X線共鳴回折法によってこれら2種類の磁気ドメインを独立して観察することが可能であることが明らかとなった。さらにc面内磁場印加により、キラル磁気ドメインのみを選択的に制御する(すなわち右回りと左回りのキラリティ制御)ことに成功した。結晶中と比較して弱い分子間力によって棒状分子が配向秩序を示す液晶相において、分子の持つ微視的なキラリティはその物性に大きく寄与している。本研究では、キラリティによって各分子の配向方向と誘電性に相関が生じているSmC*と呼ばれる秩序相と、棒状分子が示す磁気異方性に着目し、誘電性と磁性の交差相関現象である電気磁気効果の観測を試みた。その結果、分子配向制御による誘電率、電気分極の制御に成功した。同電気磁気効果は電子スピンに依らない非従来的な電気磁気効果であり、他の電気磁気効果発現物質と比較して高温動作が可能である。さらに分子配向と誘電性の結合にはキラリティが密接に関わっているため、本電気磁気効果はキラリティによって創発された新規な物性であると言える。前者に関しては、らせん磁気秩序に起因してマルチフェロイックな特性を示す六方晶フェライトを対象として、SPring-8にて円偏光共鳴軟X線回折測定を実施した。その結果、2つの異なる磁気ドメイン構造の存在を明らかにした。1つは従来から知られたらせん秩序に起因するキラルドメインに対応するが、もう1つはこれまで同物質では議論されたことのない共線的な反強磁性構造に起因するドメイン構造であることを示唆する新たな結果であり、同成果はすでにApplied Physics Lettersに掲載された。分子配列キラリティに関しては、棒状分子から成るキラル液晶が示す強誘電性と磁気異方性に着目し、非磁性液晶における分子配向の磁場制御による誘電性の制御を試み、実際に分子配向制御による電気磁気効果の観測に成功した。同成果は特許を出願済であり、現在、再現性の確認など論文執筆に向けたデータの蓄積・検討を行っている。以上のように、キラリティに関わる電気磁気結合現象に関するいくつかの新たな知見が見つかってきており、研究は期待通り進展していると判断できる。本研究は結晶や液晶中に内在するキラリティの自由度によって創発される特異物性の開拓と制御を目指すものである。平成29年度は、磁気及び分子配列キラリティを対象とした、磁性と誘電性が密接に結びついた電気磁気結合現象に関する研究において進展が見られた。

キラルな磁気構造を内包する磁性絶縁体、マルチフェロイック物質である複数の六方晶フェライトに対して円偏光X線を用いた共鳴回折実験を行った。その結果、ヘリカル成分と共線的反強磁性成分が、またフェリ磁性成分とサイクロイダル成分が、それぞれY型、Z型六方晶フェライト単結晶試料中に共存していることが分かった。数十μmに径を絞ったビームを用いることでこれらのドメイン構造をそれぞれ独立に観測することに成功した。さらにドメインスケールでの磁場に対する各磁気構造成分の応答を直接観測することで、また単結晶試料を用いた詳細な電気磁気応答を測定することで、これらの六方晶フェライトが示す室温電気磁気効果の起源を明らかにした。分子配列がキラリティを持つスメクチック液晶材料において、平成28年度までに見出していた電気磁気結合現象、磁場印加による電気分極の誘起に関して、より詳細な誘電測定・解析による実験的研究を進めた。その結果、本電気磁気効果の起源がらせん的分子配向の磁場制御にあることを突き止めた。この結果により、本電気磁気効果がスピン軌道相互作用や交換相互作用などに依らない、キラリティによる空間反転対称性の破れと液晶の持つ柔軟な外場応答性という新奇な起源に基づくものであることが明らかとなった。平成29年度は磁気構造キラリティおよび分子配列キラリティに関する研究を並行に進めた。磁気構造キラリティに関する研究においては、キラルな磁気構造を持つ室温マルチフェロイクスである六方晶フェライトを対象として、円偏光共鳴X線回折実験を用いた複合磁気ドメイン観測をさらに展開した。本研究者が主導して、異なるタイプの六方晶フェライトの測定や磁場効果などの詳細な測定および解析を行い、同系における電気磁気結合の微視的な理解が進むなど一定の研究の進展が見られた。さらに、ETH ZurichのFiebig研究室に約3か月滞在し、マルチフェロイクスにおける複合ドメイン観測のもう1つの有力な手法として知られる第二高調波発生の測定手法を学んだ。このように多角的な手法で磁気構造キラリティの研究を進め、積極的に自身の研究の幅を広げる活動を行ったという点で評価できる。一方、分子配列キラリティに関する研究では、平成28年度の研究において進展のあった液晶材料における分子配向の磁場による誘電性の制御に関して、磁場下における誘電分散測定など詳細な実験・解析を展開し、分子配向制御による室温電気磁気効果の実現およびその起源の理解を進めた。従来の機構とは異なる室温電気磁気効果の実現が評価され、この成果はApplied PhysicsLettersに掲載された。以上のように、本研究者はキラリティに関わる電気磁気結合現象に関する研究を精力的に実施し、新たな成果を生み出しており、研究は期待通り進展していると判断できる。本年度は磁気構造キラリティに関する進展、またそれに関連した共鳴X線回折の基礎学理に関する新たな知見が得られた。室温マルチフェロイック物質であるZ型六方晶フェライトSr3Co2Fe24O41を主な対象とし、放射光X線を用いた磁気ドメイン構造観察や巨視的な電気磁気応答に関する実験結果を対称性の議論によって包括的に理解した。前年度までに、本物質にはフェリ磁性成分とサイクロイダル成分に起因する2種類の独立した磁気ドメインが存在することが分かっていた。
病的心筋細胞におけるカルセクエストリン・カルレチクリンの変化

Calsequestrin(CS)はウサギ骨格筋,Calreticulin(CR)は牛肝臓から精製し,それぞれをウサギに免疫し抗体を作成した。鶏胎児培養骨格筋を用い,蛍光抗体法及びWestern blottingにより筋細胞では分化に伴いCa貯蔵蛋白がCRからCSにおき変わることを明かにした。次に正常成熟ラット心筋凍結切片,培養心筋,人心筋組織での心疾患生検21例でCS,CRの存在様式について検討を行なった.CSは正常ラットおよび人心組織では筋原線維のZ帯付近に規則的な縞状構造として存在し,CRはほとんど認められなかった.培養心筋では,CS陽性SRは,筋原線維と強い親和性を示しながらダイナミックに構成され、培養液にnocodazoleを加え微小管を脱重合することにより、この過程が微小管に依存することが明かになった.正常成熟心筋には認められなかったCRは,長期培養に伴い脱分化細胞で,核周囲に非筋細胞のER様の網状構造として認められた.さらに、拡張型心筋症など心疾患生検組織で,CSの膜直下の異常集積像や,正常では見られないCRの発現が見られた.以上よりSRは動的な構造であり,病的状態で容易に構造変化を生じうることが示された.また,脱分化した培養心筋や心疾患時に見られたCRの発現は,ミオシン重鎖などで報告されているような病的心筋での一種の胎児型遺伝子の再発現と考えられる。逆にこのようなSRの構造変化やCa貯蔵蛋白の変化が、最近注目されている心疾患時の筋小胞体の機能不全の一因となっている可能性も示唆された。
近代熊本の歴史家が収集した和本・蘭書コレクション

後藤是山は九州日日新聞の記者として、さらに郷土史家、あるいは徳富蘇峰との交友で知られているが、郷土史などを執筆する際に収集したと思われる和本、写本ならびに漢籍が1000冊以上眠っている。初年度は、まず、この後藤是山記念館を中心に、予備調査(仮目録作成)に従事した。調査の中で不明の書誌に出くわした場合もあり、これら稀覯本の書誌や背景を明らかにするため、インターネットを用いた国内外の機関の書誌調査、ならびに同本の捜索をはじめ、同版や異版、あるいは関連本の追究を、これら書籍の購入や国内の様々な機関での現地調査により行った。次に、菅野是正が近代の長崎で収集したと伝えられる菅野文庫の蘭書29冊については全貌が不明であったが、仮調査の結果、おぼろげながら全体像が把握できるようになった。ただし、菅野是正という人物については不明で、その究明と、伝来経緯の解明、さらにはコレクションの評価が課題となる。熊本博物館の蔵書については、同館のリニューアルオープンの時期が2018年12月までずれこみ、さらに体制も変わったため、調査を行うことは不可能であった。ただし、担当者から数百冊に及ぶ和本の台帳を提供していただき、同館が所蔵している和本の概ねの全体像を把握した。なお、これらの書誌調査や背景究明の過程で得られた成果や情報は、九州近世文学研究会における発表「蘭文和訳論の誕生」(九州大学西新プラザ、2018年12月22日)、ならびに熊杏会主催の一般公開講座「古城医学校と洋学校」(熊本市医師会館、2018年10月25日)に反映した。調査を進める中で、後藤是山記念館の和漢籍は当初見込んでいたよりも多いこと、加えて、同館で付された仮目録番号に整理上の問題があることなどが判明したが、目録の作成自体は順調に進んでおり、2020年度に仮目録を作成することを目標としている。菅野文庫の蘭書については、全体の点数が多くないことから既に蔵書の概ねの全体像は把握したものの、蘭書の書誌採録および背景追究が難しいため、時間をかけて調査を進める。熊本博物館の蔵書については、同館のリニューアルオープンの時期が2018年12月までずれこみ、さらに体制も変わったため、2019年度において担当者と調査の方向と実施について相談することを考えている。後藤是山記念館における資料整理体制・閲覧体制を整備し、より円滑に調査を進めていく。菅野文庫の蘭書については、書誌や書物の背景究明のためにどの程度の調査が必要かを見極めながら、1冊1冊丁寧に時間をかけて書誌採録につとめる。熊本博物館については、新たになった先方の体制を踏まえて、どのコレクションから整理すべきかを担当者と相談していく。

後藤是山記念館の蔵書が当初の見込みより多かったことから、現物の予備調査に多くの時間を割くことになり、未使用額が生じた。次年度は、仮目録を作成しながら、アルバイトを雇用して順次電子化していくため、次年度使用額も含めてアルバイトの謝金に使用する予定。
動態的能力構築メカニズムの解明：組織の共進化理論の拡張をめざして

本年度は主に二つの研究テーマについて研究を進めてきた。まず、「組織デザインと外部環境との共進化理論」に関する研究では、特にトップマネジメントが組織変化における役割について、既存研究のレビュー及び実証研究を行ってきた。いわゆる既存研究の中で多いに議論されてきたTMT理論、と最近注目されているMicrofoundations of Strategyの理論とを統合させ、トップマネジメントのプロセスモデルというコンセプトを提出した。なお、この研究成果は既に国際ジャーナルに投稿し、一回目の大幅修正を通過し、現在第二ランドのマイナー修正に入っている。そして、第二の研究としては、昨年の研究成果を引継ぎ、近年脚光を浴び続けたRegulatory Focus理論に注目し、この理論を組織論の文脈において拡張するための理論構築作業及び実証研究を行った。具体的には既存のフレーミング理論をより拡大し、組織文脈におけるモチベーション論、及びBehavioral Strategyの研究分野で急成長しているエモーション理論にも注目している。この分析視野は組織のマクロレベル分析における様々な課題をより認知心理学や組織行動のミクロ的基礎のレベルまで掘り下げて分析を行うところに特徴がある。なお、分析枠組みの構築作業はかなり複雑になっているため、二つのサブタイトルにおいて研究をまとめる方向で研究を進めてきた。その一つの暫定的研究成果は既に2018年度のアメリカ経営学会のペーパ・セッションに採択され、シカゴで研究発表を行った。本年度は主に文献研究を中心に「組織デザインと外部環境との共進化理論」に関する既存研究をレビューし、本研究の着目点となる組織の動態的能力の進化メカニズムを分析するための理論的枠組の構築を試みた。組織の共進化理論について、これまでの研究は組織統合、及び経営的プラクティスと外部環境との関係に焦点を当ててきた。それに対して、本研究では、組織の長期的進化能力を考えるには、組織のサブユニットにおける様々な活動を統合するための調整的メカニズムに注目するところには特徴がある。本年度では、組織内メカニズムと外部環境との相互依存的適(Interdependent fit)の概念に焦点を当て、文献レビューを行った。また、より内部メカニズムを抽出するため、近年再び脚光を浴び続けたRegulatory Focus理論に注目し、この理論を組織論の文脈において拡張するための理論構築作業及び実証研究を行った。Regulatoryfocus理論は心理学や認知科学の分野で大変研究蓄積があるが、組織文脈における分析が薄いため、本研究は組織が異なる環境変化(イノベーション・新製品開発)に直面する際に、どのようなregulatory fociを持てるのかに関する分析を行った点において、大変ユニークであり、研究の新規性が得られる可能性が高い。なお、この暫定的研究成果は経営戦略論研究で定評のある国際学会Strategic Management Society Annual Conferenceに採択され、レビューアから大変ポジティブなコメントを頂いた。今後、こうした国際学会で得られるフィードバックを元に、理論構築の精緻化及び実証研究の妥当性を図る作業を進めていく予定である。文献レビューはある程度進行し、国際有力学会での研究発表が決まっている。文献研究の精緻化を図るため、既存文献、特に近年に発表された文献に対するレビューを行うと同時に、海外の研究者と新しいアイディアにつながるディスカッションを積極的に行っていく。また、データ収集について、アーカイブ・データやインタビュー・データの収集を行ってく予定である。研究スタートした時点で代表者が北米大学に滞在することになり、海外調査で予定された経費はかなり節約されたからである。その分に関して、本年度の海外調査及び海外学会発表のために計上されている。
知床峠の除雪における災害防止のためのGPSによるバーチャルビジョンシステムの開発

世界遺産知床峠の春の除雪において、積雪7mを越える除雪箇所を安全に重機で除雪できるよう、高精度なRTK-GPSシステムを用いた3次元バーチャルビジョンシステムの開発を行った。平成16年度はプロトタイプを完成させ、降雪前にRTK-GPSを用いて取得した峠周辺道路の位置データを用いて、平成17年4月の知床峠除雪現場で実証試験を行った。位置データが1平方メートル当たり概ね1点の密度区間では、精度良くバーチャル画面上に現在位置が表示されたが、データ密度の粗い区間では問題が生じた。平成17年度はバーチャルビジョンシステムの三次元画像の質とシステムの使い勝手の改良を行い、峠周辺道路の位置データを細かく取り直し、降雪前にバーチャルビジョンシステムの実地試験を行い、約1Kmの実証試験区間で良好な結果が得られた。ただし、トランシーバによる固定点GPSでの位置情報誤差の送信では、道路が曲がって山の陰に隠れた地点で問題が生じた。大学のある北見市では携帯端末にてGPS固定点位置情報誤差の取得環境が整備されており、トランシーバ通信の問題点を解決している。しかしながら、知床峠は携帯端末が利用できず、固定点位置情報誤差の通信が今後の課題である。これまで現地では大型パワーショベルの旋回への追従性も検証しているが、方位センサーである電子コンパスが重機本体金属塊の影響を受けて若干の誤差を生じている。今後は、重機にGPSを2台搭載し、方位や重機の傾きも正確に検出できるシステムの開発が望ましい。平成18年4月初旬にはシステムを知床峠除雪現場に持ち込んで実証試験を行い、雪の下に隠れた道路を精度良く表示することができ、実用化の目処が十分立った。今後は、GPSシステムの起動をスイッチ一つで可能にし、GPSに不慣れな現場重機操縦者にも簡単に扱える工夫がシステムの普及には重要である。世界遺産への登録が進む知床半島を横切る知床峠の春の除雪において、積雪7mを越える除雪箇所を安全に重機で除雪できるよう高精度なRTK-GPSシステムを用いた3次元バーチャルビジョンシステムの開発を進めている。平成16年度は降雪期直前にバーチャルビジョンシステムの基礎となる地理情報を収集するために、当該除雪区間の地理データをRTK-GPSによって測量した。また今年度全体を通じて車載されるGPSシステムからの位置情報をベースにコンピュータ画面にリアルタイムなワイヤーフレームによる3次元地形図を表示するバーチャルビジョンシステムのプロトタイプを開発した。このシステムは以前より開発中の除雪ロボットに搭載し、本学構内の地理情報をベースに動作確認を行い、良好な結果が得られている。このシステムは4月現在除雪が急ピッチに進められている知床峠現地に4月14日と15日に入り重機等に搭載し、昨年収集した峠の地理情報をベースにバーチャルビジョンシステムの有用性と信頼性、および問題点の確認作業を行い、平成17年度にはより完成度の高いものに仕上げてゆく予定である。特に今年度は電子コンパスをGPSとリンクさせて除雪重機の方位を把握するようにしたが、方位算出精度と走行速度が速い時の時間遅れが課題として残っている。世界遺産に登録された知床半島を横切る知床峠の春の除雪において、積雪7mを越える除雪箇所を安全に重機で除雪できるよう、高精度なRTK-GPSシステムを用いた3次元バーチャルビジョンシステムの開発を行った。平成16年度にプロトタイプを完成させ、平成16年の降雪前に予めRTK-GPSを用いて取得しておいた知床峠周辺道路の位置情報データを用いて、平成17年4月の知床峠除雪現場において実証試験を行った。

位置情報データが1平方メートル当たり概ね1点という密度の区間においては、大変精度良くバーチャル画面上に現在位置が表示されたが、データ密度の粗い区間では問題が生じた。その後、平成17年度ではバーチャルビジョンシステムの三次元画像表示の質とシステムの使い勝手の改良を行い、再度知床峠周辺道路の位置情報データを細かく取り直し、降雪前にバーチャルビジョンシステムの実地試験を行い、約1Kmの実証試験区間において良好な結果が得られた。ただし、固定点に設置したGPSからの位置情報誤差をトランシーバで重機に搭載した移動点GPSへ送信しているため、道路が曲がって山の陰に隠れた地点での動作には問題が生じた。大学の所在地である北見市では携帯端末を利用してGPS固定点の位置情報誤差の取得ができる環境が整備されており、大学構内で行っている除雪ロボットの軌道制御や二次元バーチャル画像表示に利用し、トランシーバ通信の問題点を解決している。しかしながら、知床峠はで現在携帯電話は利用できない環境にあり、固定点位置情報誤差の通信が今後の課題となっている。現時点までの現地実証試験では重機(大型パワーショベル)の旋回への追従性も検証しているが、方位センサーとして用いている電子コンパスが重機本体の大きな金属塊の影響を受けて若干の誤差を生じることが分かった。今後の対応としては、重機にRTK-GPSを2台搭載し、方位だけでなく重機の傾きも正確に検出できるシステムの開発が望ましいことが分かった。平成18年4月中旬には再度システムを知床峠の除雪現場に持ち込んで実証試験を兼ねた実用稼働を予定している。
毒素原性大腸菌のLTのエンドサイトーシスに関与する細胞成分の解析

毒素原性大腸菌の易熱性下痢毒素(LT)は、A,Bサブユニット(A,B)から構成される。AはA1フラグメント(A1)を遊離し、A1が細胞膜に入りadenylate cyclase/cAMP系を刺激して毒性を示す。Bは受容体(GM1)に結合し、A1の膜侵入の手助けをしている。一方、endocytosisでも毒素が細胞内に入ると報告された。しかしGM1以外の細胞成分が関与するか、毒性への意義は不明である。そこで、endocytosisに関与する物質の解明、その生物学的意義を明らかにする目的で本研究を企画し、以下の結果を得ている。(a)毒素のendocytosisに、GM1以外の細胞成分が関与するか検索した。その結果、BをSDS-PAGEで分子量約1万程度移動させる細胞成分が、LT共に細胞内に入ることを明らかにした。(b)A1を遊離できない変異毒素が、部分的毒性を示す。これはA1以外の活性を持つフラグメントが標的細胞で作られることを示す。さらにこの部分的毒性にendocytosisが関与する可能性がある。(c)GM1欠如した細胞を超音波処理して、ウサギに免疫をし、Bサブユニットの細胞内侵入を遅延させる抗体を作成に成功した。現在この抗体をビオチン化して抗体と反応する細胞分子の検索を行っている。以上の様にGM1以外の細胞成分がendocytosisに関与している事を明らかにした(a,c)。さらに生物活性への関与を示唆する結果を得ている。現在細胞成分の解析を行っている。A^1がフラグメント(A^1)を遊離し、A^1が細胞膜に入りadenylate cyclase/cAMP系を刺激して毒性を示す。Bは受容体(GM^1)に結合し、A^1の膜侵入の手助けをしている。しかしGM^1以外の細胞成分が関与するが、毒性への意義は不明である。そこで、endocytosisに関与する物質の解明、その生物的意義を明らかにする目的で本研究を企画し、以下の結果を得ている。(a)毒素のendocyosisに、GM^1以外の細胞成分が関与するか検索した。(b)A^1を遊離できない変異毒素が、部分的毒性を示す。これはA^1以外の活性を持つフラグメントが標的細胞で作られることを示す。(c)A^1を遊離できない変異毒素のアジュバンド活性とcAMP誘導が平行しない。このadenylate cyclase/cAMP系非依存性活性発現にendocytosisが関与するか検索している。以上のようにGM^1以外の細胞成分がendocytosisに関与している事を明らかにした(a)。毒素原性大腸菌のLTは、A,Bサブユニット(A,B)から構成される。AはA_1フラグメント(A_1)を遊離し、A_1が細胞膜内に入りadenylate cyclaseを刺激して毒性を示す。Bは受容体(GM_1)に結合し、A_1の膜侵入の手助けをしている。一方、endocytosisでもホロ毒素が細胞内に入ると報告された。しかしendocytosisにGM1以外の細胞成分が関与するか、毒性への意義は不明である。(a)ホロ毒素のendocytosisに関与するGM1以外の細胞成分を検索した。

その結果、Bに結合する分子量約1万程度の細胞成分が、LT共に細胞内に入ることを明らかにした。(b)A_1を遊離できない変異毒素が、部分的毒性を示す。これはA_1以外の活性を持つフラグメントが標的細胞で作られることを示す。さらにこの部分的毒性にendocytosisが関与する可能性がある。(c)A_1を遊離できない変異毒素のアジュバント活性とcAMP誘導が平行しない。このadenylate cyclase/cAMP系非依存型活性発現にendocytosisが関与するか検索している。しかし、変異毒素の作製に苦慮している。しかし、以上の様にGM1以外の細胞成分がendocytosisに関与している事を明らかにした(a)。そこで、現在さらに細胞成分の精製を試みている。毒素原性大腸菌の易熱性下痢毒素(LT)は、A,Bサブユニット(A,B)から構成される。AはA1フラグメント(A1)を遊離し、A1が細胞膜に入りadenylate cyclase/cAMP系を刺激して毒性を示す。Bは受容体(GM1)に結合し、A1の膜侵入の手助けをしている。一方、endocytosisでも毒素が細胞内に入ると報告された。しかしGM1以外の細胞成分が関与するか、毒性への意義は不明である。そこで、endocytosisに関与する物質の解明、その生物学的意義を明らかにする目的で本研究を企画し、以下の結果を得ている。(a)毒素のendocytosisに、GM1以外の細胞成分が関与するか検索した。その結果、BをSDS-PAGEで分子量約1万程度移動させる細胞成分が、LT共に細胞内に入ることを明らかにした。(b)A1を遊離できない変異毒素が、部分的毒性を示す。これはA1以外の活性を持つフラグメントが標的細胞で作られることを示す。(c)GM1欠如した細胞を超音波処理して、ウサギに免疫をし、Bサブユニツトの細胞内侵入を遅延させる抗体を作成に成功した。現在この抗体をビオチン化して抗体と反応する細胞分子の検索を行っている。以上の様にGM1以外の細胞成分がendocytosisに関与している事を明らかにした(a,c)。さらに生物活性への関与を示唆する結果を得ている。現在細胞成分の解析を行っている。
未来を予測し学生の主体性を高めるフィードフォワード型教学IRのシステム構築

大学のユニバーサル化を背景に,多様な学力,多様なモチベーション,多様なビジョンを持つ大学1年生が,「なれる自分」ではなく,「なりたい自分」に向けて自らの学びに責任を持ち,積極的にマネジメントする主体性を喚起することを目的としている。その手法として,学生個別に未来予想図教学IRシステムを開発する。2018年度は,計算科学の知見をもとに,2000の個人学生のデモデータセットを作成し,どのようなデータがそのカリキュラムのキーパラメーターになり得るのかについて,プロジェクト内で3回にわたり,議論を行った。結果,学力の3要素に学生の能力を区分し,直接評価と間接評価を組み合わせたコンピテンシーセットにすることが現実的であり,かつ学生の学びの実態に適していると考えられる。これについては引き続き,議論を行っていきたい。また大学だけではなく,カリキュラム・マネジメントの観点から高校での生徒の学びについても検討を開始した。フィールド校である兵庫県立K高校において,卒業時調査を実施し,その卒業生が本学に入学することで,高校から大学までの学びのタイプ化が可能になるのではないかという議論も開始している。これはまた別の科学研究費基盤Aと連動しながらまた検討を開始することとなった。調査としては他大学(明治大学,立命館大学)の教学IRの組織や分析方法についてヒアリング調査を行うとともに,キーパラメータの在り方について検討した。2000名のデモデータセットの構築ができたことで,着実に予定とおり研究は進んでいる。さらに関連する他科学研究費との連携も取れることになり,今後,ますますの発展が期待できる。今後の方策については以下4点で進めていく。1.2000名のデモデータにとってかわり,同じカリキュラムを共有する100名程度の卒業した学生の成績,学習行動,学習意欲,コンピテンシー調査などのパネルデータを用いて,先端的な統計モデルの適正な応用(マルチレベル分析、ベイズ推定等),学生個別の行動分析・評価が可能な包絡分析法の応用によるこれら分析結果とシミュレーションに基づき,学修の現状評価と将来の進路展望の提供まで可能かどうかを模索する。2.高校と大学の学びの接続とその予測を検討するため,2019年採択基盤研究A「社会的能力の特定化とその育成適正期および教育効果の検証」(代表,松繁和寿)と緩やかに連動する。3.1.に関するシステム化の検討を始める。場合によってはIR総合研究所(ベネッセホールディングス)と意見交換を行う。システム構築の検討を始める予定であったが,他基盤研究との連動の話が出てきたこともあり,プログラミングを組む以前にさらにキーパラメーターについて検討することが必要となったため。
光遺伝学による文脈依存性恐怖記憶を担う海馬神経回路の制御

海馬は、エピソード、空間と文脈情報の学習と記憶に関与する重要な構造である。しかし記憶形成において異なる海馬神経回路それぞれの役割はあまり理解されていない。光遺伝学の発展はマウスの行動の根底にある特定の神経回路の役割を研究するのに必要な手法を提供してきた。当研究は、光遺伝学を駆使して、海馬の神経回路を機能的に制御し、海馬の記憶に重要な細胞、ネットワークレベルの機構を解明することを目指している。2012年度は、海馬神経回路レスキューモデルの設計と評価-破傷風毒素耐性VAMP*のウイルス誘導発現を用いたCA3シナプス伝達の復元-を目指した。最初の目的は、記憶の符号化、想起や保持に関わる海馬の特定の神経回路を機能的に制御できるモデル系を構築することにあった。そこで海馬依存的な記憶や恐怖条件付け文脈学習の形成に関与するとされる特定の神経回路を選択的に特定し、制御することを目的に新たなウイルスを導入し、機能を回復させるというアプローチを試みることにより、当初の目的を達成した。実験にはCA3 TeTXマウス、このマウスはCA3のニューロンに特異的に破傷風毒素を発現させることにより、CA3のシナプス伝達を消失させ、恐怖条件付け文脈学習が障害されている(Nakashiba et al., 2008)を用いた。この障害された機能を回復させるために、次のたんぱく質に符号化するアデノ随伴ウイルス(AAV)を作成・導入して、機能的回復を得た。1)VAMP2*(Q76)変異型:破傷風毒素による切断に耐性のある変異型で、CA3ニューロンのシナプス伝達と海馬の三シナプス性回路を修復する。2)感染させた細胞を特定する蛍光タンパク。3)ミリ秒オーダーで神経活動を活性化・抑制可能にするたんぱく質を活性化したチャネルロドプシン・ハロロドプシンライト。また我々のシステムの特徴を明らかにし、ウイルスの機能的なレスキュー方法を確認した。ウイルスレスキューを検証するためにIn vivo電気生理学と組織学的分析の双方を用いた。またウイルス導入により修復されたCA3の機能が、野生型の動物と同様な行動の表現型を示すかを確認するための行動実験も行った。これらの実験は、我々のウイルスレスキューモデルはCA3 TeTXマウスが障害されているCA3の機能を回復させることができると示している。上記「研究実績の概要」にある通り、現在まで計画通り進展した。2013年度は、記憶の形成や貯蔵における異なるそれぞれの段階でCA3の神経活動が影響しているかを調べるために、覚醒して行動している動物を用いて光遺伝学的に機能をレスキューした細胞集団を制御する。光遺伝学的タンパク、ChR2とeNpHRを用いて、レスキューされた海馬神経回路の機能制御がマウスの記憶形成、保持、想起各過程に影響するかどうかを調べる。VAMP2*eNpHRを発現させたCA3ニューロンに黄色の光を照射すると、レスキューされた三シナプス性回路の神経活動は抑制されることが期待される。これに対してVAMP2*ChR2を発現させたCA3ニューロンに青色の光を照射すると、神経活動が増加することが期待される。光源の供給のために、ウイルスを導入する際に光ファイバーを慢性的に移植する手術を行い、感染細胞への正確な光照射を可能にする。ウイルス感染後、マウスにフットショックと特定の文脈と連合させる恐怖文脈条件付け課題のトレーニングを行う。eNpHRを用いて記憶符号化時、または想起時のCA3細胞の活動を特異的に抑制すると、連合させた文脈における記憶に障害を引き起こすかどうかを調べる。この実験は、CA3ニューロンの活動が文脈記憶の異なるそれぞれの段階に必要であるかどうかを明らかにする。記憶の符号化時に活動した細胞の再活動がどのように学習に影響を与えているかは解明すべき重要な問題である。一度文脈恐怖条件付け学習に関与したCA3の神経細胞はChR2に光照射することによって再活性化されると、記憶が想起され、すくみ行動を引き起こすと予想され、この細胞集団は記憶想起に十分であるという証拠となる。2012年度は学会への参加がなかったことから、当初計上していた旅費相当分が余剰となり、また動物費も予定より低く、結果的に繰越金が発生した。今年度の研究費使用計画としては、情報収集のために学会等に参加することを検討しており、また昨年同様、消耗品、試薬および動物を購入予定である。
安全規制のあり方に関する社会技術論的研究

原子力安全規制を例に、わが国及び欧米の安全規制システムの現状と動向について調査した。米国では安全規制に関する連邦法や規制指針は性能規定化されており、具体的な仕様規定は民間技術基準を連邦法や規制指針で引用して用いている。欧州(フランス)においても規制に関する法令はほとんど性能規定化されており、具体的な技術基準を定めるのは事業者の責任であるとされている。これに対し、わが国では法律の下位に省令や告示があってこれらが細かな技術基準を定めており、性能規定化はまだ進んでいない。技術進歩に安全規制が機動的に適応して行くためには、法令の性能規定化と民間技術基準を引用するための制度の整備が必要である。また、事業者の保安活動が技術基準を満たしているかどうかを検査する体制についても、米国では第三者機関が検査機関や検査員の認定・認証を行っており、規制機関の検査官に対する教育訓練、資格認定のプロセスはよく公開されている。欧州においても、EU指令に基く検査機関、検査員の認定・認証制度が整備されている。これに対して、わが国では認定・認証制度が十分に確立されておらず、規制行政当局やその担当者の技術的能力に対する認定・認証も曖昧である。つぎに、安全規制システムの評価を行うための社会シミュレーションを提案した。シミュレーションモデルは企業を単位とするマルチエージェントシステムであり、多数の企業が与えられた条件下で進化しながら生産活動を行う。各企業は事業リソースを生産活動と安全管理に分配し、その結果によって設備の稼働率と信頼性(事故確率)が決る。さまざまな安全規制スタイルを環境条件としてシミュレーションを実施したところ、事後制裁は生産効率向上を促進することがあること、仕様規定型規制は意図と逆の結果を生む可能性があること、途中で規制を撤廃すると信頼性は劣化すること、間隔の長い定期検査よりも抜き打ち検査の方が効果的であることなどがわかった。原子力安全規制を例に、まずわが国及び米国の安全規制システムの現状と動向について調査した。その結果、米国では規制において民間技術基準を連邦法や規制指針が読込んでいるのに対し、わが国では法律のしたに省令や告示があってこれらが細かな技術基準を定めていることがわかった。また、事業者の保安活動が技術基準を満たしているかどうかを検査する体制についても、米国では米国機械学会などの公益団体が検査機関や検査員の認定・認証を行っている。原子力発電所の設備検査を行う公認検査機関は米国機械学会が認定しており、そこで実際に検査を行う検査員、検査監督員の資格はNBBIという業界団体が養成・認証を行っている。これに対して、わが国ではこうした制度がなく、規制行政当局やその担当者の技術的能力に対する認定・認証が暖昧であることを明らかにした。つぎに、安全規制システムの評価を行うためのモデルについて検討した。モデルでは、事業者が事業リソースを生産活動と安全管理に分配し、その結果によって設備の稼働率と信頼性(自己確率)が決るという概念的なモデルである。生産による利益と設備信頼性とは.トレードオフの関係にあるが、設備が事故を起すとその結果損害が生じるので、最も高い収益を得るようなリソース分配の最適点が存在する。事業者が事故のリスクをどの程度認識するかは、事業者の安全文化に依存するパラメータによって決定される。このような事業者を多数含む社会シミュレーションモデルを構築し、シミュレータの基本設計を行った。昨年度に開発したモデルに基づき、安全規制に関する社会シミュレーションを実施するためのシステムを開発した。シミュレーションシステムは、各々の組織や事業者をエージェントとするマルチエージェントシステムでモデル化した。事業者モデルは複数の機器から構成される設備を用いて生産を行い、収益を上げる。各事業者は所有する設備に対して特定のメンテナンスポリシーを有しており、これに従って設備の保守を行いながら操業する。

各機器のメンテナンスにはコストがかかるが、メンテナンスを怠って機器群が特定の組合せで故障すると事故が起り、多大の損害を蒙る。規制者の規制スタイルは環境として与える。規制スタイルとして事業者の使用設備機器やメンテナンス期間を細かく規定する仕様規定型と、設備信頼度だけで規定する性能規定型を比較し、規制スタイルが社会全体の安全・利益が最大になるような条件をつきとめるとともに、感度解析を行って公益を大きく損ねるような要因を明らかにした。具体的には、シミュレーション実験の結果から次のような知見を得ることができた。事故に対する事後制裁は、必ずしも効率性向上の阻害になるとは限らず、場合によってはむしろその発展を手助けすることがわかった。さらに、仕様規定は意図と全く逆の結果を生む可能性があることが示された。そして、社会の安全性は現に採用されている規制スタイルに依存するため、例えば途中で規制を撤廃すると、信頼性はやがて規制がない場合と同じ水準に変化してしまうことが示された。また、安全規制は定期検査よりも抜き打ち検査で実施した方が効果的であることがわかった。本研究によって、安全規制を評価するための有効なモデルが開発され、上記のような、これまでシミュレーション等で検証されることのなかった多くの知見を得ることができた。
硬化性萎縮性苔癬の細胞外基質を標的とする免疫異常の病態解明と分子標的治療への応用

LiPとLSAの2疾患において、以下の主軸となる3つのステップを各年度ごとに具体化していく。1)両疾患のモデルマウスを作製: ECM1遺伝子のコンディショナルノックアウトによるLiPモデル、抗ECM1抗体の投与によるLSAモデルを各々樹立する。2)2疾患のモデルマウスを用いて、in vivoにおけるECM1の機能を詳細に解析する。3)ヒトLiPとLSAへの臨床応用を試みる:LiP患者へのECM1遺伝子の組織特異的な導入による遺伝子治療、一方でLSA患者ではECM1抗体をマーカーとする血清診断法ならびに本抗体を除去する治療デバイスの新規開発を試みる。LiPモデルマウスの作製と、臓器・発生段階特異的なECM1の機能を解析することを目的としている。ヒトLiPの臨床病型を反映するモデルマウス作製の具体的な手法として、既存のECM1ノックアウトマウスが全て致死に至る経験を踏まえ、以下の独立した3系統でECM1遺伝子の欠損状態を樹立することを目的として実験を行っている。1ヒトLiPの臨床像を反映する皮膚や諸臓器に特異的なECM1遺伝子の発現を制御するため、コンディショナル・ノックアウト法(Cre-loxPシステム)でECM1遺伝子欠損マウスを作製する。2上記の臓器特異性の評価に加え、実際にヒトLiP患者で同定されたECM1遺伝子変異(ミスセンス点突然変異)が集積するホットスポット領域を欠失させたマウスを作製する。3Creリコンビナーゼの投与時期を変えることで、マウスの発生段階に応じたECM1遺伝子の欠損が及ぼす表現型の違いを評価する。本研究ステップの最大の利点は、ECM1欠損による胎生期での致死を回避し、ヒトLiP患者の表現型により近似したモデルマウスを再現できる可能性を追及していることにある。Molecular実験の結果がではじめている。LiPとLSAの2疾患において、以下の主軸とな3つのステップを各年度ごとに具体化していく。Molecular実験に時間を費やしている。

2上記の臓器特異性の評価に加え、実際にヒトLiP患者で同定されたECM1遺伝子変異(ミスセンス点突然変異)が集積するホットスポット領域を欠失させたマウスを作製する。3Creリコンビナーゼの投与時期を変えることで、マウスの発生段階に応じたECM1遺伝子の欠損が及ぼす表現型の違いを評価する。本研究ステップの最大の利点は、ECM1欠損による胎生期での致死を回避し、ヒトLiP患者の表現型により近似したモデルマウスを再現できる可能性を追及していることにある。Molecular実験の結果がではじめている。1ヒトLiPの臨床像を反映する皮膚や諸臓器に特異的なECM1遺伝子の発現を制御するため、コンディショナル・ノックアウト法(Cre-loxPシステム)でECM1遺伝子欠損マウスを作製する。
次世代シーケンサーを用いたアプタマー探索による腫瘍細胞の新規バイオマーカー開発

Escherichia coliの尿路感染症単離株(E. coli NSM59)の細胞表面上の未知の抗原に結合するDNAアプタマーのスクリーニングを実施した。アプタマーの探索は、生きた細菌や細胞を直接標的に用いるCell-SELEX法により実施した。従来のSELEXでは、PCR増幅の際の増幅効率のバイアスによって増幅されやすい配列が濃縮され、目的のアプタマーが得られないことが課題として挙げられていた。本研究では、PCR増幅バイアスの影響を低減するために、real-time PCRを用いてDNAライブラリー回収量を定量し、PCR増幅サイクル数を最適化するqPCR-controlled Cell-SELEXを提案した。本手法によって、E. coli NSM59に結合するアプタマーを取得することに成功し、獲得したアプタマーをE. coli結合アプタマーとして報告した。これまでに、尿路感染症のもう1つの主要な細菌であるProteus mirabilisに結合するアプタマーを探索し、開発を進めてきたin silicomaturation法によりアプタマーの特異性を改良することに成功している。今後これらの2つのアプタマーを用いることで、P. mirabilisやE. coliといった主要な尿路感染症細菌を検出するバイオセンサーの構築が期待される。さらに、これらのアプタマーは細胞表面上の未知の抗原に対して得られており、アプタマーを使ってこれらの抗原を精製・解析することで新たなバイオマーカー/抗原同定法としてのアプタマーの応用が期待できる。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。アプタマーは通常10^<14>種類以上の配列を含む核酸ライブラリーから試験管内進化法(SELEX)によって探索される。特に、細菌や細胞を直接標的として用いるCell-SELEXによって、細胞膜上の未同定な蛋白質に対するアプタマーを探索可能である。通常SELEXは、(1)ライブラリーと標的分子の結合、(2)結合したライブラリーの回収、(3)ライブラリーのPCR増幅の過程を繰り返し行い、最後にライブラリーに含まれるDNA配列を解析することでアプタマーを同定する。しかし、PCRの繰り返しによる配列の偏りや、解析できる配列数が限られていることなどから、必ずしも親和性や特異性の優れたアプタマーが得られるわけではない。そこでSELEXにおいて、次世代シーケンサーを用いて回収したライブラリーの配列解析を網羅的に行うことで、配列情報を元に優れたアプタマーを同定できると考えられる。本研究では次世代シーケンサーを用いたCell-SELEXにより、細胞や細菌の細胞膜蛋白質に対してアプタマーを開発することを目的としている。本年度は、尿路感染症の主な原因菌であるProteusmirabilis B4株とEscherichia coliNSM59株を標的にCell-SELEXを行い、アプタマーの探索を試みた。各々の細菌に対するCell-SELEXにおいて、菌体に結合したライブラリーをqPCR解析により定量した結果、Cell-SELEXの操作サイクルを36回繰り返すことで標的細菌に対するライブラリーの回収量の増加が確認された。回収したライブラリーの配列解析をそれぞれ約40本ずつ行った結果、E.coli NSM59に結合するアプタマーを取得した。今後、次世代シーケンサーを用いて網羅的な配列解析を行うことで、標的細菌に対して高い親和性と特異性を示すアプタマーを取得出来ると考えられる。尿路感染症細菌(Proteus mirabilis)の細胞表面上の新規バイオマーカー探索、及び病原性因子の1つである鞭毛蛋白質を特異的に認識する分子認識素子の開発を目的とし、Counter Cell-SELEX法によるDNAアプタマーの探索を実施した。Cell-SELEXでは細胞膜上の蛋白質をアプタマーの標的とすることができる。P. mirabilisに特異的な結合を示すアプタマーを取得するために、非Proteus属細菌やP. mirabilisの変異株をネガティブセレクションに用い、それぞれP. mirabilisに特異的な結合を示すアプタマーライブラリーの取得に成功した。ライブラリの塩基配列解析を行った結果、標的細菌に結合するアプタマーの同定に成功した。さらに結合能及び特異性が高いアプタマーを同定するために、現在次世代シーケンサーを用いたライブラリの大規模配列解析を進めている。標的細菌及びネガティブセレクションに用いた細菌のそれぞれに結合するライブラリの配列情報を比較し、標的のみに高い親和性を示すアプタマーの配列の同定を試みる。そして、取得したアプタマーを応用して細菌検出用バイオセンサーを構築し、尿路感染症の簡便かつ迅速な診断技術の開発を目指す。さらに、本研究では生体組織中の未同定蛋白質に結合を示すアプタマーの新規探索技術の開発も進めた。全自動二次元電気泳動装置を用いて、モデル試料としてマウス肝臓中の蛋白質を分離し、分離した蛋白質を膜に転写した。そして、転写膜上の特定のスポットを標的にアプタマーの探索をSELEXにより進め、標的スポットを特異的に認識するアプタマーの取得に成功した。今後、アプタマーを用いた新規バイオマーカー探索としての応用研究を進める。

本研究では、PCR増幅バイアスの影響を低減するために、real-time PCRを用いてDNAライブラリー回収量を定量し、PCR増幅サイクル数を最適化するqPCR-controlled Cell-SELEXを提案した。本手法によって、E. coli NSM59に結合するアプタマーを取得することに成功し、獲得したアプタマーをE. coli結合アプタマーとして報告した。これまでに、尿路感染症のもう1つの主要な細菌であるProteus mirabilisに結合するアプタマーを探索し、開発を進めてきたin silicomaturation法によりアプタマーの特異性を改良することに成功している。今後これらの2つのアプタマーを用いることで、P. mirabilisやE. coliといった主要な尿路感染症細菌を検出するバイオセンサーの構築が期待される。さらに、これらのアプタマーは細胞表面上の未知の抗原に対して得られており、アプタマーを使ってこれらの抗原を精製・解析することで新たなバイオマーカー/抗原同定法としてのアプタマーの応用が期待できる。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本年度中に、標的細菌に結合するアプタマーの探索に成功した。今後、次世代シーケンサーを用いた配列解析やアプタマーの機能改良を行うことによって、細菌検出に応用出来ると期待できる。新規アプタマー探索手法を開発し、標的細菌を特異的に認識するアプタマーの探索に成功した。さらに、次世代シーケンサーを用いた配列解析を進めており、当初の研究目的及び研究計画に準じて研究を実施している。今後、カテーテル関連尿路感染症の主な起因菌であるProteus mirabilisに結合するアプタマーをCell-SELEXと次世代シーケンサーを用いた配列解析により同定することを目指す。JSPSの頭脳循環プログラムによる海外派遣によって英国ブライトン大学のBrianV.Jones博士との共同研究として遂行する。また、当初の研究計画通り腫瘍細胞に対するアプタマーの探索にも着手しており、標的細胞を特異的に認識するアプタマーの開発を行う。今後、次世代シーケンサーを用いた大規模配列解析により、標的を特異的に認識するアプタマーの同定法の確立を目指す。次世代シーケンサーを使用した研究は、英国ブライトン大学及びアイルランドのTeagasc Food Research Centreとの共同で進める。そして、最終年度はこれまでに開発したアプタマーを用いて診断用バイオセンサーの構築を目指す。
一人当りの外気取入量を変えた場合の事務室の空気環境の空気質の実態調査研究

本研究は単年度限りのものであり、研究目的を達成するために研究実施計画にしたがって研究を進めた。研究実績の概要は、次のとおりである。1)外気取入量の正確な把握在室者が居る状態で外気取入量を測定するために、トレーサーガスとしてSF_6を用いた。事務室における実態調査では、ガスの減衰より正確に測定はできたが、初期条件を設定する際の方法としては、別の方法(例えばダクトの部分での風速測定)を併用する必要があることが確認された。2)実際の事務所ビルでの調査6ケ所の事務所ビルにおいて、一人当たりの外気取入量の基準値を30cm^3/h人とし、この値の1/2、1/3、1/4になるように設定した。大半のビルでは、空調器に接続されているダクトのダンパーでは、外気量をしぼりこんで正確な値に微調整することはできなかった。空気室(IAQ)について、被験者(在室者)及び検者(在来者)によるアンケート申告をおこなった。同時に空気環境要素について測定をおこなった。アンケート申告結果と空気環境要素との関係から、次のような結果がえられた。(1)一人当たりの外気取入量として、現在の基準値は妥当であることが確認できた。(2)事務所ビルにおける空気質の指標として、現在CO濃度を用いているが、指標性として再検討が必要と思われる。