hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類の鰓における塩類細胞の機能の分化と内分泌系

この塩類細胞の外界に面する表面にはH^+ ATPaseが局在しており、水素イオンの能動的排出に関与しているものと思われる。次年度においては、塩類細胞におけるプロラクチン受容体遺伝子の発現および各種イオンチャンネル、イオン交換体の局在等を明らかにし、塩類細胞の機能分化に及ぼす内分泌系の関与をさらに明らかにする予定である。本研究の目的は、魚類の鰓に存在する塩類細胞が、環境の塩濃度・浸透圧の変化に伴い、その機能が分化する際に関与する内分泌系を明らかにすることにある。本研究により得られた主な成果としては、1)ニジマスのコルチソル受容体のcDNA配列を参考にしてティラピアのコルチソル受容体のホルモン結合部位をコードするcDNAをPCRで増幅しクローニングした。得られたDNA断片をプローブとしてNorthern解析を行うと、受精直後の卵において、すでに受容体mRNAが検出され、そのmRNA含量が孵化以前に増加していた。2)シロサケの稚魚および成魚の鰓の塩類細胞は、主に海水中における塩分排出に関与すると思われる一次鰓弁に存在する大型の塩類細胞と、淡水中でよく発達している二次鰓弁上の細胞の二型からなることが明らかとなった。3)コルチソル受容体遺伝子のホルモン結合部位の塩基配列を基とした合成プローブを用い、in situ hybridizationを行ったところ、淡水あるいは海水に適応したシロサケ稚魚のいずれにおいても一次および二次鰓弁の双方の塩類細胞において特異的に発現していた。また、未分化の細胞においても一部発現しており、コルチソルが塩類細胞の機能分化および機能の維持に関与していることを示唆している。4)ティラピアのプロラクチン受容体の細胞外領域の塩基配列を決定した。ホルモン結合部位の塩基配列を用いた競合PCR法により、受精2日後(孵化3日前)の胚にプロラクチン受容体遺伝子がすでに発現していた。5)魚類の卵黄中にも各種のホルモンが含まれており、分化および初期減耗に大きな影響を及ぼしている。ブリ、マダイ、シロギスなどを甲状腺ホルモンで処理すると初期生残が有意に向上する。塩類細胞の機能分化における甲状腺ホルモンの作用に関しては今後の課題である。今後は、塩類細胞の機能分化における甲状腺ホルモンの役割、およびプロラクチン受容体遺伝子の発現および各種イオンチャンネル、イオン交換体の局在等を明らかにし、塩類細胞の機能分化に及ぼす内分泌系の関与をさらに明らかにする必要がある。
第二次世界大戦期植民地兵の研究―植民地世界の戦争・労働・ジェンダー

第3年度の2018年度には、前年度末に行った国際会議の成果を踏まえ、それを発展させる各自の調査を行い、並行して成果論集の刊行に向けた準備を進めた。これまでの研究で、特に以下の点の重要性が明らかになった。1戦時の労働動員のスキームは、植民地地域においては、そうではない地域とは異なり、多くの場合「戦争動員」という特殊な動員ではなく、平時の労働動員のそれの延長線上にあった。したがって、植民地住民にとっての「戦場」は「労働現場」の側面を強くもち、動員された人々の経験は地域と同様の「戦争経験」としてではなく、労働動員の戦時的特性としてとらえられる。2第二次世界大戦期に1の現象が植民地間の強制的および自発的な人々の移動の問題と重なり合っており、それは「帝国」の範囲にとどまらなかった。このモビリティと第二次世界大戦後のナショナリズムに発展する動きとの相関が示される地域がある。3女性の性的動員(ここでの「動員」は狭義のそれのみでなく、形の上で「自発的」なものも含む)は、兵士の大量移動に付随する現象として「戦時」の特殊性を強く帯びたものであるが、地域社会のジェンダー関係、都市=農村関係との相関の点で、12と同じく、戦前・戦後を含む時間軸の中で理解されるものであった。以上につき、代表者はその編著『人々がつなぐ世界史』に、分担者・協力者は別表のとおりの学会発表ならびに論文に反映させた。2018年度には、当初からの計画通り、各自の調査と論文執筆を中心に研究を進めた。ただし、2017年度に行った国際会議のキーノートスピーカーの一人が健康上の理由により来日できなかったことの代替の研究会を2018年度に希望したものの、日程調整の都合上実現できなかったことから、その研究会が2019年度に持ち越されることになった。そのため、研究課題のうち性的動員にかかわるテーマの研究に十分取り組むことができなかった。また、2018年度に予定した韓国での調査・研究会が、先方の研究協力者の健康上の理由により、2019年度に延期となった。朝鮮戦争におけるエチオピア兵派兵の問題を主題とすこの調査・研究会は、「実績の概要」で述べた、第二次世界大戦期をその前後の時期との連続性においてとらえるとの観点で重要なものであったが、このテーマに関する取り組みは最終年度にずれこんだ。最終年度の2019年度には、上述の、二つの持ち越された二つのテーマに十分に取り組むため、年度初めの時点で予定を確定し(2019年10月の性的動員に関する研究者招聘による研究会、同11月の韓国における調査・研究会)、具体的な準備に着手している。また、とくに力を入れる分野(太平洋地域における動員の問題)のために従来の協力者に分担者となってもらい、強化する体制を整えた。また例年より多くの協力者が、年度前半のうちに調査の予定を組み、最終年度の成果取りまとめのための十分な資料(文書史料および聞き取り)の収集する体制を整えている。本研究初年度の2017年度は、下記のような活動を行った。(1)研究会:以下の3回の研究会を行い、4年間を通しての研究計画をメンバーで共有するとともに、具体的な事例研究を進めた。第1回(2016年5月14日):メンバー各自の研究紹介と本プロジェクトの方針についての確認;第2回(2016年10月1日):網中昭世(連携研究者)「ポルトガル領アフリカから東アジアへの植民地兵派兵ーマカオにおけるアンゴラ人脱走兵をめぐる一考察」、遠藤正敬(研究協力者)「植民地支配における徴兵と戸籍ー管理・動員・皇民化」;第3回(2017年3月24日)粟屋利江(研究分担者)「第二次世界大戦とインド兵をめぐる研究動向」、深澤安博(研究協力者)「植民地軍と「原住民」兵ースペイン領モロッコの場合」(2)海外調査および研究打ち合わせ:以下のような史料調査・研究打ち合わせを行い、その成果を上記研究会の際に相互に報告し合った。アンゴラ・ナミビア現地調査(2016年8月、担当:永原):南部アフリカ植民地兵にかんする聞き取り調査および史料調査;マルメー研究打ち合わせ(2016年9月、担当:永原陽子):海外研究協力者Tekeste Negash教授(ウプサラ大学名誉教授)と2017年度に実施予定の国際会議にかんし研究打ち合わせ;リスボン史料調査(2017年3月、担当:網中昭世):ポルトガル海外ポルトガル歴史公文書館およびポルトガル海外領歴史公文書館でのアンゴラ植民地兵に関する史料調査;インド史料調査(担当:上杉妙子):ニューデリー及び郊外のノイダでの聞き取り調査(旧ゴルカ連隊の軍人)、同ネルー記念図書館でのゴルカ連隊関連史料の閲覧前項で示したとおり、初年度の計画に即し、メンバーの集まる研究会において、第二次正解大戦期の日本帝国関係、ポルトガル=アンゴラ関係、スペイン=モロッコ関係、イギリス=インド関係にかんする事例研究を進め、植民地兵の徴募のしくみ、当該社会の労働関係にかんする歴史的文脈と植民地兵徴募の関係、植民地兵投入の実際、帰還後の当該社会との関係などについて比較の視座を検討しながら、実証的な研究を進めてきた。また、史料収集およびインタビュー調査も順調に進んでいる。また、マルメーでの研究打ち合わせにより、2017年度に実施予定の国際会議について、取り上げるべきテーマや招聘者などについての概容を定めることができた。

第2年度にあたる2017年度は、年度末の国際会議に焦点を定めて活動を行った。7月8日の研究会では庵逧由香氏(立命館大学)に「朝鮮軍研究の現状と課題」についての報告を依頼し、当該分野の状況をメンバーが包括的に理解・共有し、国際比較の視座を得ることができた。3月の会議での報告者は、国際公募方式で募集することとし、8月から公募を開始した。9月末の締め切り日までに集まった応募者の中から、地域・テーマのバランスなども考慮して、報告候補者を約30名に絞った。3月初めまでにフルペーパーが提出された。一方、9月中に研究代表者がイギリスに出張し、キーノートスピーチを依頼するD.Killingray氏と面談し、会議の内容について打ち合わせた。また、ジェンダー視点からのキーノートスピーチを依頼するY.Khan氏とも面談した(Khan氏はのちに参加不可能となり、C.Taraud氏にその役割を依頼したが、Khan氏との意見交換は国際会議の内容に資すこととなった)。また、夏から冬にかけて、各メンバーが、イギリス、インド、ポルトガル、南アフリカ、モザンビークなどに出張し、関連資料の収集を進めた。「研究実績の概要」で述べたとおり、当初の計画通り、年度末に国際会議を開催し、大きな成功を収めることができた。この会議に向けて、各メンバーがスピーチ予定者との事前の面談・打ち合わせや、資料収集を体系的に進めたため、会議の内容を有機的に構成することができた。会議を通じて形成された国際的なネットワークは、第3年度以降の研究に有効に活かされることになり、すでにその成果を踏まえた2018年度の海外での共同調査計画や研究者の招聘計画が進んでいる。また、会議の成果をまとめ、英文書籍として出版する計画が進み、第3年度以降にそのための活動を進める準備が順調に進展している。第3年度の2018年度には、前年度末に行った国際会議の成果を踏まえ、それを発展させる各自の調査を行い、並行して成果論集の刊行に向けた準備を進めた。これまでの研究で、特に以下の点の重要性が明らかになった。1戦時の労働動員のスキームは、植民地地域においては、そうではない地域とは異なり、多くの場合「戦争動員」という特殊な動員ではなく、平時の労働動員のそれの延長線上にあった。したがって、植民地住民にとっての「戦場」は「労働現場」の側面を強くもち、動員された人々の経験は地域と同様の「戦争経験」としてではなく、労働動員の戦時的特性としてとらえられる。2第二次世界大戦期に1の現象が植民地間の強制的および自発的な人々の移動の問題と重なり合っており、それは「帝国」の範囲にとどまらなかった。このモビリティと第二次世界大戦後のナショナリズムに発展する動きとの相関が示される地域がある。3女性の性的動員(ここでの「動員」は狭義のそれのみでなく、形の上で「自発的」なものも含む)は、兵士の大量移動に付随する現象として「戦時」の特殊性を強く帯びたものであるが、地域社会のジェンダー関係、都市=農村関係との相関の点で、12と同じく、戦前・戦後を含む時間軸の中で理解されるものであった。以上につき、代表者はその編著『人々がつなぐ世界史』に、分担者・協力者は別表のとおりの学会発表ならびに論文に反映させた。2018年度には、当初からの計画通り、各自の調査と論文執筆を中心に研究を進めた。ただし、2017年度に行った国際会議のキーノート
組織工学による人工腱索開発のための基礎的研究

心臓弁膜症に対する外科的治療は人工弁置換術と弁形成術の二つに分類される。成人弁膜症における人工弁置換術の遠隔成績は比較的良好である。しかし、感染、抗凝固療法による出血、血栓症の合併症などの問題は未だ存在し、人工物を使用する限り避けられない。小児例においてはさらに、成長に伴う人工弁サイズのミスマッチが問題となる。近年では弁輪リング、Gore-Tex糸を用いた弁形成術の成績が安定し、的広範囲も拡大され、可能な限り人工弁使用を避ける趨勢にある。本研究は再生医工学の手法によりヒト腱細胞を用いて人工腱索を作成し上記人工物の代替えとすることを目的とした。作成された組織は自己細胞の残した自己組織であるため、成長も期待できると考えられる。これらにより小児例にも使用可能な手術用補填物の作成ができ、弁形成術のさらなる適応拡大が得られると考えられる。1.イヌ、房室弁腱索からの人工腱索作成まず、心内組織から元の腱索に匹敵する力学的強度をもつ人工組織が作成可能であるか確認する。犠牲死イヌから房室弁組織を切除し、組織培養液厨で十分な細胞数が得られるまで培養した。準備実験から約3週間で十分な細胞数が得られた。その後、生分解性ポリマーに播種した。ポリマーは約8週間で吸収されるようにデザインした。一週間ポリマー上で培養した後、吸入麻酔下のヌードマウスの皮下に移植した。約10週間後にマウスを犠牲死せしめ、皮下より移植片を取り出した。これらを組織学的、電顕学的に検討し、さらにコラーゲンタイプ、定量等の生化学的検討を加え、最終的には引張試験により力学的検査を行った。2.イヌ、アキレス腱からの人工腱索作成イヌ自己細胞を用いて上記と同様な細胞培養の後イヌ腹腔内に構造物を移植し腱索の作成を試みた。最終的には、犬三尖弁をティッシュエンジニアリングによる腱索で置換した。犠牲死イヌから房室弁組織を切除し、組織培養液廚で十分な細胞数が得られるまで培養した。

約10週間後にマウスを犠牲死せしめ、皮下より移植片を取り出した。これらを組織学的、電顕学的に検討し、さらにコラーゲンタイプ、定量等の生化学的検討を加え、最終的には引張試験により力学的検査を行った。2.イヌ、アキレス腱からの人工腱索作成イヌ自己細胞を用いて上記と同様な細胞培養の後イヌ腹腔内に構造物を移植し腱索の作成を試みた。最終的には、犬三尖弁をティッシュエンジニアリングによる腱索で置換した。
日本語副詞における意味・機能の史的変遷の記述的研究

平成19年度は、平成18年に日本語学会秋季大会にて、「副詞における意味変化と機能変化の相関-「だんだん」を例として-」として口頭発表を行ったものの一部を論題「「ダンダン」の意味・機能の史的変遷-〈累積〉から〈進展〉へ-」(『都大論究』45号平成20年4月23日現在印刷中)として論文化した。論文化にあたっては、新たな知見を加え、大幅に改稿した。平成18年の日本語学会口頭発表の時点では、「ダンダン」が中世初頭に一片一片が離散的に集合している状態を表していたものが、中世末から近世にかけて、秩序のある集合を表すようになったことを記述し、その変遷過程には意味変化と機能変化の両方が関わっていることを報告するにとどまっていた。この報告を踏まえ、平成19年度には、「ダンダン」における離散的な集合から連続的な集合への意味変化について、認知言語学の観点から改めて見直し、「「ダンダン」の意味・機能の史的変遷-〈累積〉から〈進展〉ヘ-」において「ダンダン」が〈累積〉から〈進展〉へと展開した「変化の要因」について論じた。また、本論文から、発展的な一つの仮説が得られた。それは、「日本語が古代語から近代語へと大きく変化する流れの中で、量や時間を表す抽象的な意味が「離散的な表現から連続的な表現へ」と大きく変化した」というものである。「ダンダン」の史的変遷においては、〈階段状〉や〈序列〉といったものごとの〈累積〉を表す用法は、あくまでもバラバラで個別に存在する離散的なものを並べるための規則に他ならなかった。しかし、そこから一連の漸次的な質の変化を表す〈進展〉用法へという変化には、背景となる量や時間を表す抽象的な意味体系が日本語の近代語化の流れの中で、「離散的な表現から連続的な表現へ」と大きく変化したことが関係していると考えられる。もし、この仮説が妥当であれば、他の時間表現や数量表現の意味・機能の変化においても、同様の「離散的な表現から連続的な表現へ」という変化が観察されると考えられる。この仮説を今後の研究において発展させたい。日本語学会2006年度秋季大会にて、「副詞における意味変化と機能変化の相関-「だんだん」を例として-」という論題で、口頭発表を行った。(『日本語学会2006年度秋季大会予稿集』p.75-P.82に予稿収録)日本語学会での口頭発表では、現代日本語で、漸次的な変化を表す副詞・「だんだん」を、過去にさかのぼって古典作品を中心とする文献から用例収集および調査を行った結果を報告した。その結果、「だんだん」は、はじめ現代語の「バラバラ」のような一片一片の集合している状態を表す語であった事がわかった。この「バラバラ」の意味が秩序のある集合体を表すように変化し、やがて<累積>した様子を表すようになった。この<累積>の意味から、感謝表現・謝罪表現においてくり返しによる強調を表す用法と、時間的な積み重ねを表す用法とが生じ、後者が現代共通語の用法につながったものと考えられる。この「だんだん」の意味・機能の変化のプロセスは、現代語において時間的な変化を表す副詞の成立と意味・機能について考察する上でも参考になるものと思われる。また、本年度は現代語の「おおよそ」・「およそ」の史的変遷を、初出時の表記「おほよそ」「およそ」から書き起こした論文・「「おほよそ」「およそ」の意味・機能の史的変遷」を『外国文学』56号(宇都宮大学外国文学研究会発行)に発表した。「おほよそ」「およそ」のような「だいたいの数量」(概数量)を表す語は、構文内において連体修飾や名詞的な用法として数量詞的な振る舞いをするが、一方、文頭で一文を概括する副詞的用法や文末の推量表現と共起して確信の度合いを表す陳述副詞的な用法を持つものもある。このような概数量を表す副詞のグループにおいて、概数量を表す語彙的な意味の面と、そこから派生したと考えられる文法的な機能の面が、史的変遷においてどのように関連して成立しているのか明らかにし、意味・機能の変化における規則性を見いだすために、個別に概数量を表す副詞の史的変遷を記述する必要がある。

この報告を踏まえ、平成19年度には、「ダンダン」における離散的な集合から連続的な集合への意味変化について、認知言語学の観点から改めて見直し、「「ダンダン」の意味・機能の史的変遷-〈累積〉から〈進展〉ヘ-」において「ダンダン」が〈累積〉から〈進展〉へと展開した「変化の要因」について論じた。また、本論文から、発展的な一つの仮説が得られた。それは、「日本語が古代語から近代語へと大きく変化する流れの中で、量や時間を表す抽象的な意味が「離散的な表現から連続的な表現へ」と大きく変化した」というものである。「ダンダン」の史的変遷においては、〈階段状〉や〈序列〉といったものごとの〈累積〉を表す用法は、あくまでもバラバラで個別に存在する離散的なものを並べるための規則に他ならなかった。しかし、そこから一連の漸次的な質の変化を表す〈進展〉用法へという変化には、背景となる量や時間を表す抽象的な意味体系が日本語の近代語化の流れの中で、「離散的な表現から連続的な表現へ」と大きく変化したことが関係していると考えられる。もし、この仮説が妥当であれば、他の時間表現や数量表現の意味・機能の変化においても、同様の「離散的な表現から連続的な表現へ」という変化が観察されると考えられる。この仮説を今後の研究において発展させたい。
理科・数学教師の教材開発能力を向上させる推測型WBT学習コンテンツの開発と評価

1)簡易LMSの開発推測型WBT学習コンテンツにより,レポート提出・評価や受講生相互の非同時的コミュニケーションを展開するために,簡易LMSを開発した。2)推測型WBT学習コンテンツの開発と定式化多様な経験を持つ現職教師の経験を引き出し,学校で勤務しながら大学院レベルの学習を可能にする推測型WBT学習コンテンツを開発した。このコンテンツはケース(実践事例)をもとに,学校での日常的な授業実践と,大学院レベルの学習内容を結びつける講義前・後の学習活動を非同時的メディアによって実施するものである。フィールドワークを通じて収集した実践事例を基盤としたコンテンツ3事例,現職教師との共同研究事例を基盤としたコンテンツ5事例,解説用ビデオコンテンツ4事例である。また,講義前・後の学習を展開する推測型の講義の実践方法を定式化した。3)簡易LMS上での推測型W8T学習コンテンツの評価現職教員大学院生を対象とした講義において,推測型WBT学習コンテンツの評価を行った。評価は,On-Campusの大学院生を対象に2年間,実際に働きながら学ぶ現職教師を対象とした夜間・遠隔大学院の学生を対象に1年間実施した。On-Campusの学生に対する試行の結果,学習意欲の向上や知識の理解度など,当初予定していた効果が見られるとともに,動画による課題は短い提示ほど効果が高いと想定されること,などが示された。4)遠隔学習に特化した非同時的学習のマネージメント方略実際に働きながら学ぶ現職教師を対象とした試行では,推測型WBT学習コンテンツを利用するとともに,非同時的学習をマネージメントする教育方法を開発し,その効果を検証した。特に,掲示板におけるコミュニケーションを活性化させるためのスレッド・マネージメント方略が効果的であることが示された。1)推測型WBT学習コンテンツの開発推測型WBT(Web-Based Training)とは,多様な経験を持つ社会人を対象としたWBTのための学習コンテンツの設計法である。実際に現場で収集された問題解決事例(ケース)をもとに,学習者であり,かつ多様な経験を持つ社会人(例えば現職教師)に対し,自分自身の経験を最大限反映させながら生きた形での理論的知識を学ぶため,学習冒頭に問題解決事例の「結果」を提示し,解決者のおかれた状況や解の有効性を推測する課題を提示し,その後に理論的知識を教授するものである。研究初年度である平成14年度は,理科・数学に限定せず,次のような一般的な教材開発能力「推測型WBT学習コンテンツ」の開発と試行を行った。(1)教材の定義(小学校3年生を対象にコンピュータの操作技能の指導のための教材を提示し,開発目的と開発プロセスを推測する),(2)学習環境(学校図書館での学習活動を活性化させるための種々の環境設計のポイントを推測する),(3)学習環境としてのコミュニティー(小学校5年生を対象にコンピュータの操作技能を指導している動画を提示し,教師の発問の意図や有効性を推測する)。2)WBTシステムの開発と改善推測型WBT学習コンテンツを実行する環境として,利用者認証,学習者間のコミュニケーション支援,接続時間やレポート提出状況などのWBT学習進行のための基本的機能を備えた遠隔学習実行管理システムを設計・開発した。3)現職教員大学院生を対象とした推測型WBT学習コンテンツの試行On-campusの現職教員大学院生を対象に推測型WBT学習コンテンツによる講義を1ヶ月継続したところ,学校で働きながら受講しても有効との結果を得た。しかし,推測型WBT学習コンテンツのメディアとしては,動画は受講者側の負担が大きく,写真1枚程度の課題が適していることが示唆された。1)推測型WBT学習コンテンツの開発研究2年目の平成15年度は,次のような実践事例を収集し,コンテンツのためのリソース収集を行った。(1)中学校数学における学習習慣の形成,(2)小学校算数科における有効なプレゼンテーションの利用,

(3)小学校理科学習における地域教材の開発,いずれもケーススタディーであり,ビデオを含む授業場面のリソースを含んでいる。これらのうち,(1)と(2)については,事前の推測課題の設定まで終了している。またその他に,科学教育研究を進める上で重要な概念(例えば構成主義的学習論やコンセプトマップなど)については,非推測型学習コンテンツとして開発する必要性が研究討議の中で指摘され,今後さらに対応して行く予定である。2)WBTシステムの開発と改善3)現職教員大学院生を対象とした推測型WBT学習コンテンツの評価平成14年度試行した結果の評価を行った。特に,同じ大学院講義を受講した現職教員大学院生と,学部卒業大学院生(現職経験なし)との効果の違いを検証した。その結果,(1)課題の困難度ならびに有効性について,平成14年度に開発した「教師の発問」が大きく異なり,理解度ならびに有効性の評価は,現職教員大学院生が学部卒業大学院生を大きく上回った。課題解決の際に最も経験が反映する課題とみなすことができ,比較することが一つの有効な手段となることが示された。(2)学習時の相互作用を保証する掲示板の活用については,まずまずの有効性が認められたが,個人差が大きいことが示された。相互作用をより活性化させるための教育方法の工夫が必要である。WBT (Web Based Training)の「トレーニング」という呼称が教育の場には相応しくないという指摘が海外の文献で見られたため,研究発表の一部でWBL (Web Based Learning)という呼称を用いた。1)推測型WBT教材によって育成される教材開発能力の検討教材という用語は,日本では多様な文脈で異なる意味で用いられるため,教師の教材開発能力が具体的にはどのような意味なのかが曖昧なままであった。そのため,本研究では素材と教材間の関係を定義した上で,教師が素材の特性を把握し,授業で利用するための様々な制約条件を考慮しながら教材化する能力として「リソース・マネジメント」という能力を,理科・数学の実践事例をもとに抽出した。2)ブレンディド学習環境下での推測型教材の教育方法の開発実際に働きながら学ぶ夜間遠隔大学院で推測型WBT教材を活用するため,同時的メディア・非同時的メディアを利用した教育方法を検討した。その結果,週1回の同時的メディアによる講義を重視しながら,非同時的メディアを講義と講義の間に活用する具体的教育方法(掲示板におけるスレッド・マネージメント方法)を開発した。3)推測型WBT教材の開発と夜間遠隔大学院での実践平成15年度までの試行を踏まえ,平成16年度には,実際に働きながら学ぶ現職教師が大学院生として在籍している,岐阜大学大学院教育学研究科において,実践を行った。実践では,同時的なメディアであるテレビ会議システムと,非同時的なLMSによる学習を援用した。
河川生態系を健全に維持するための瀬と淵のあり方に関する研究

本研究では、平成9年度11年度3年間にかけて、河川の窒素化合物由来の酸素消費、河川生態系の復元のためのビオトープの創出、河川のビオトープや自然型川づくりに有効な河床構造と浄化能との関係、瀬と淵と水質浄化機能との関係等の検討を行ったところ、得られた結果は以下の通りである。1)下水2次処理水が放流されている解析では、窒素由来の酸素消費(N-BOD)が高頻度で検出されること;C/N比が小さく、NH4-N濃度が高く、水温が高いとN-BODが検出しやすいことが明らかとなった。これは、窒素化合物濃度の高い河川において滞留時間が長く、流下方向距離も長く、水深の浅い緩流部・淵を設けるとDO消費につながり、河川生態系に悪影響を与えることが示唆された。2)有機物、窒素化合物負荷が高い場合には、緩流部・淵の最下流部のDOが4mg/1まで減少することが簡易モデルより予測され、緩流部で7.5mg/l以上のDOを保つためには水中NH4-Nが0.5mg/l未満であることが必要である。3)健全な河川生態系を維持するためには、ビオトープ創出による水辺浄化機能の向上や自然川づくりの導入、生態工学を活用した自然浄化強化手法の開発が重要であること;水生生物の生息環境の創出にあたっては、瀬や淵を形成させるなど流路の変化と、植生の確保や礫を充填するなどの多孔空間の確保が有効であること;河川の生物膜接触酸化効果の向上には、接触効率の確保、適切な生物膜量の保持が必要であること;淵・よどみや植生の繁茂によって流速が低下し、窒素除去効果を高めることが明らかになった。4)浄化ブロック・ネットの適応はビオトープと同調して自然浄化機能を持続的に維持しながら強化する上で有効で、浄化ブロックは低水路の瀬や淵の創出を通じて、浄化ネットは植生の補助材として有機物および窒素除去能が期待できることがわかった。本研究では,近自然工法によって河川内における生物多様性の確保を実現させるために,生物の生息環境として重要な淵を対象として,河川水質に応じた瀬と淵の構造の最適化を図ることを目的とする。この目的を達成するために,河川水質の中で特に有機物・窒素化合物濃度と淵の構造とを変数として作成したモデルにより,淵底部における溶存酸素濃度を予測し,底生生物の生息可能な溶存酸素濃度を確保しうる瀬と淵の設計因子を検討する。平成9年度では,主に水質の異なる河川でのフィールド調査と,河川で採取した河床礫生物膜を用いた室内実験により,硝化細菌と付着藻類の生理特性を明らかにすることをめざした結果,以下の知見を得た。1)窒素化合物を高濃度に含む下水処理場2次処理水が放流されている河川においては,窒素由来の酸素消費(N-BOD)が高頻度で検出された。その水質要因として,C/N比が小さいこと,NH4-N濃度が高いこと,水温が高いとN-BODが検出されやすいことが明らかとなった。2)現場調査で明らかになった水質条件から人工河川水を調整し,それを用いて河床礫生物膜を馴化させ,N-BODと窒素化合物,硝化細菌数の経時変化を検討した結果、C/N比が小さいほどN-BOD検出までの遅滞時間が短く,水温が高いほど硝化速度が高いことが明らかとなった。

本研究では,近自然工法によって河川内における生物多様性の確保を実現させるために,生物の生息環境として重要な淵を対象として、河川水質に応じた瀬と淵の構造の最適化を図ることを目的とする。平成9年度には、主に水質の異なる河川でのフィールド調査と、河川で採取した河床礫生物膜を用いた室内実験により、窒素由来の酸素消費(N-BOD)が高頻度で検出される水質要因とそのメカニズムを明らにした。これらの成果を踏まえて、平成10年度では、河床生物膜中の硝化細菌および付着藻類、従属栄養細菌間をめぐる窒素の収支を室内実験で求めるとともに、窒素由来の酸素消費がおこりやすい河川水質での各生物の動態を検討した。また、室内実験より算出した硝化速度や窒素収支などを用いて、瀬と淵のパラメータを考慮した簡易な水質シミュレーションモデルを構築し、淵の形状が変化した場合のDO濃度の予測を試みた。得られた結果は以下の通りである。1)河床付着生物膜中の藻類と硝化細菌間の窒素化合物の移動量は、藻類が摂取する窒素化合物のうち約1割が硝化細菌による硝化由来であり、硝化細菌が摂取する窒素化合物のうち約5割が藻類の分解由来のものであることが明らかになった。2)緩流部に窒素化合物とともに剥離した生物膜による懸濁態有機物が流入したときに、有機物負荷が高い場合には、緩流部最下流部のDOが4mg/l程度まで減少することが簡易モデルを用いたシミュレーションにより予測された。また、緩流部において7.5mg/l以上のDOを保つためには水中NH_4-N濃度が0.5mg/l未満である必要があることが計算により示された。本研究では,近自然工法によって河川内における生物多様性の確保を実現させるために,生物の生息環境として重要な淵を対象として,河川水質に応じた瀬と淵の構造の最適化を図ることを目的とする。平成9、10年度の研究成果を踏まえて,平成11年度では、河川生態系復元のためのビオトープの創出、河川のビオトープや多自然型川づくりに有効となる河床構造と浄化能との関係、瀬と淵と水質浄化機能との関係の検討を行った。得られた結果を以下に示す。1)健全な河川生態系を維持するためには、ビオトープ創出による水辺浄化機能の向上や多自然型川づくりの導入、生態工学を活用した自然浄化強化手法の開発が重要であることがわかった。2)水生生物の生息環境の創出にあたっては、瀬や淵を形成させるなど流路の変化と、植生の確保や礫を充填するなどの多孔空間の確保が有効であることがわかった。3)流路における有機物除去能は,効率的な接触効率が確保されながら適切な生物膜量が保持されることで生物膜接触酸化効効果が向上することがわかった。4)淵・よどみや植生の繁茂によって流速が低下することで生物膜量が高まるために嫌気的領域の存在する割合が多くなり,それが脱窒作用を向上させ窒素除去効果が高まることが明らかになった。5)浄化ブロック,浄化ネットの適用はビオトープと同調して自然浄化機能を持続的に維持しながら強化する上で有効で,浄化ブロックは低水路の瀬や淵の創出を通じて,浄化ネットは植生の補助材として有機物および窒素除去能が期待できるものと考えられた。
半導体・強磁性体複合型ナノワイヤを用いた縦型ナノスピントランジスタの研究

化合物半導体への強磁性MnAsナノ構造のエピタキシャル成長技術確立を目的とし、本年度は主にプレーナGalnAs{111}面上の有機金属気相成長に関して、結晶面方位依存性や、供給ガス比率(V/Mn比)・成長時間等の成長条件依存性を評価し、ナノクラスタ形成制御の観点から詳細なデータ取得を行った。これまで断面格子像観察・電子線回折による構造評価及び、磁気異方性評価から.、(111)B面上のMnAs成長では、六方晶のNiAs型MnAsナノクラスタが立方晶の閃亜鉛鉱型GaInAs表面に形成され、MnAsのc軸がGalnAsの[111]B方向と平行であるとの知見を得た。今回矩形ナノクラスタが形成される(001)面上及び、よりサイズの小さい六角形ナノクラスタが高密度に形成される(111)A面上で詳細な構造評価を行った結果、いずれの結晶面方位においてもNiAs型ナノクラスタが形成するものの、(111)B面上とは異なりナノクラスタの結晶軸が下地GaInAsの[111]方向から僅かに傾く、あるいはばらつきを持つ傾向にあった。これはV族(As)原子に覆われた(111)B表面と異なり、特に完全なIII族面である(111)A面では、GaInAs層に埋め込まれたMnAsナノクラスタが形成されやすいことに起因すると考えられる。ただ(111)A面上においてもV/Mn比を60から1125と大幅に増加させることにより、微小ナノクラスタがより高密度に形成され、周囲の結晶表面の平坦性も向上する。今回の結果は、MnAsの結晶成長では従来のIII-V族化合物半導体に比べ著しく高いV族分圧が必要であることを示唆しており、半導体・強磁性体複合構造形成のための有用な知見となった。またより格子不整合度の小さいGaAs(111)B面上のMnAs成長では、10μm^2以上の広範囲に渡って平坦に薄膜状成長する傾向にあった。GaInAs/InP薄膜への強磁性MnAsナノ構造のエピタキシャル成長技術確立を目的とし、プレーナのInP{111}面上の有機金属気相成長(MOVPE)及び磁化特性評価を行った。MnAsナノ構造形成に関し、結晶面方位依存性や、成長温度(T_g)・供給ガス(AsH_3及びMn)混合比率(V/Mn比)等の成長条件依存性の基礎データ取得を行った。閃亜鉛鉱(ZB)型化合物半導体{111}面は、格子不整合が存在するものの原子配置が六方晶のNiAs型MnAsと類似で、結晶軸の揃った強磁性MnAsナノ構造の複合に好適と考えられる。GaInAs/InP(111)A・(111)B・(001)面上にT_g=600°C・V/Mn=375の条件下で実際にMnAsをMOVPE成長した。(001)面では矩形のナノクラスタが形成される一方、(111)A及びB面では六角形ナノクラスタが形成された。そこで(111)B面上の六角形ナノクラスタに対し、断面格子像観察(TEM)、組成分析(EDX)、電子線回折による構造評価を行った結果、六方晶のNiAs型MnAsナノクラスタが立方晶のZB型GaInAs表面に形成され、六方晶の[001]方向(c軸)がGaInAsの[111]B方向と平行であると判明した。磁化特性の印加磁場方向依存性を試料振動型磁力計により室温にて評価した結果、基板面内に磁場を印加した場合、常にM-H曲線が強磁性的なヒステリシスを描く一方、基板面と垂直の場合、主にInP基板に起因する反磁性を示した。これはMnAsの磁化容易軸(a軸)が面内に、磁化困難軸(c軸)が面と垂直方向にあることを示しており、結晶構造評価結果と極めて良い一致を示す。さらにT_g及びV/Mn比依存性を調査し、形成されるMnAsナノクラスタの密度(10^710^9cm^<-2>)・サイズ(高さ:6400nm,幅:60nm1.0μm)に関する知見を得た。今回矩形ナノクラスタが形成される(001)面上及び、よりサイズの小さい六角形ナノクラスタが高密度に形成される(111)A面上で詳細な構造評価を行った結果、いずれの結晶面方位においてもNiAs型ナノクラスタが形成するものの、(111)

B面上とは異なりナノクラスタの結晶軸が下地GaInAsの[111]方向から僅かに傾く、あるいはばらつきを持つ傾向にあった。これはV族(As)原子に覆われた(111)B表面と異なり、特に完全なIII族面である(111)A面では、GaInAs層に埋め込まれたMnAsナノクラスタが形成されやすいことに起因すると考えられる。ただ(111)A面上においてもV/Mn比を60から1125と大幅に増加させることにより、微小ナノクラスタがより高密度に形成され、周囲の結晶表面の平坦性も向上する。今回の結果は、MnAsの結晶成長では従来のIII-V族化合物半導体に比べ著しく高いV族分圧が必要であることを示唆しており、半導体・強磁性体複合構造形成のための有用な知見となった。またより格子不整合度の小さいGaAs(111)B面上のMnAs成長では、10μm^2以上の広範囲に渡って平坦に薄膜状成長する傾向にあった。
原子イオンの電子対密度の理論計算

平成12年度では、以下の順序で研究を進めた。(2)コンピュータ(NEC製MA55J/M5BMBE4とNEC製VA40D/AXBANA6)と上記(1)で作成したプログラムを使って、Cs原子からLr原子までの49個の中性原子の基底状態の運動量空間の電子対密度を系統的に計算した。49個の原子の電子対密度の挙動が視覚的に明らかにされた。また、その電子対密度から相対運動密度と質量中心運動密度のモーメントのHartree-Fock極限値を得ることに成功した。(3)上記(2)で得られた結果をまとめて、Journal of Chemical Physics誌に投稿した。なお、平成11年度の科学研究費補助金(奨励研究(A))を使って研究した成果(投稿論文)がJournal of Physics B:At.Mol.Opt.Phys.誌に受理され、同誌上で公開されている。平成11年度では、以下の順序で研究を進めた。1.基底状態のHe原子からXe原子の位置空間の電子対密度とそのモーメント計算用プログラム(H.Matsuyama,T.Koga,E.Romera and J.S.Dehesa,Physical Review A,57巻、p.1759、1998年)を、購入したコンピュータ(NEC製MA55J/M5BMBE4とNEC製VA40D/AXBANA6)を使って、CsからLrまでの49個の原子や一価のイオンの電子対密度計算用プログラムに作り直した。そして、そのプログラムを使って、基底状態のCsからLrまでの中性原子、Li^+からGs^+までの53個の一価のカチオン、H^-からI^-までの43個の一価のアニオンの位置空間の電子対密度とそのモーメントを数値的ハートリーフォック法に基づいて系統的に計算した。なお、計算では上記のコンピュータを使用した。この計算結果を論文としてまとめて、Journal of Physics B:At.Mol.Opt.Phys.誌に投稿した。2.現在、上記1で開発されたプログラムを運動量空間の電子対密度とそのモーメント計算用プログラムへ変更するための作業を進めている。そして、そのプログラムを使って、基底状態の中性原子(CsからLr)や一価のイオン(Li^+からGs^+とH^-からI^-)について運動量空間の電子対密度とそのモーメントを数値的ハートリーフォック法に基づいて、上記のコンピュータ上で計算する予定である。
歯周炎病変部由来の血液中LPSと糖尿病病態に関する研究

歯周病に罹患した糖尿病患者に歯周治療の介入を行ない、被験者の血糖コントロール状態、糖尿病に関連した血清成分の変動への影響を検討した。(1)被験者:歯周病に罹患した糖尿病患者36名とし、24名を介入群とし、歯周治療を行い、他の12名は対照として、歯周治療を行なわず経過を見た.(2)臨床診査:臨床診査として、プロービングポケット深さ,プロービング時の歯肉からの出血を測定した。臨床診査はベースライン時、基本治療終了時、基本治療終了後3,7,11ヶ月,に行った。(3)歯周治療:歯周治療介入群24名:口腔衛生指導後、口腔内のすべての歯周ポケットに歯科用軟膏塩酸ミノサイクリン製剤を7週間の内最低4回投与した。抗生剤局所1回投与後、主に超音波スケーラーを用いて歯肉縁下スケーリングを行い、抗生剤局所投与4回目後、一週目を基本治療終了時とした。対照群は歯周治療をせず、経過観察とした。(4)内科検査:糖尿病に関する内科検査(糖関連として空腹時血糖、食後血糖、HbA1c、血中脂質としてT-chol, TG, HDL-C,一般血液検査,一般検尿として微量アルブミン血算:赤血球数、Hb、白血球数、リンパ球数、血小板数、高感度CRP)を行なった。結果1.術前の歯科検査値、内科検査値で、介入群と非介入群で、有意差のある項目は認められなかった。2.介入群では術後3,7,11ヶ月のBOP部位数、歯周ポケットの平均値、4mm以上の歯周ポケットを有する歯数およびの部位数が有意に術前と比べ小さな値であったが、非介入群では術前術後で差のある項目はなかった。3.内科検査では、介入群のHbA1c値、高感度CRP値が術後で有意に減少していたが、非介入群では術前術後の間に差のある項目はなかった。今年度は歯周病に罹患した糖尿病患者に歯周治療の介入を行ない、被験者の血糖コントロール状態、糖尿病に関連した血清成分の変動への影響を検討した。(1)被験者:歯周病に罹患した糖尿病患者24名とし、12名を介入群とし、歯周治療を行い、他の12名は対照として、歯周治療を行なわず経過を見た.(2)臨床診査:臨床診査として、プロービングポケット深さ,プロービング時の歯肉からの出血を測定した。臨床診査はベースライン時、基本治療終了時、基本治療終了後3ヶ月に行った。(3)歯周治療:歯周治療介入群12名:口腔衛生指導後、口腔内のすべての歯周ポケットに歯科用軟膏塩酸ミノサイクリン製剤を7週間の内最低4回投与した。(4)内科検査:糖尿病に関する内科検査(糖関連として空腹時血糖、食後血糖、HbA1c、血中脂質としてT-chol,TG,HDL-C,一般検査として総蛋白,アルブミン、GOT、GPT、BUN、クレアチニン、尿酸、一般検尿として微量アルブミン血算:赤血球数、Hb、白血球数、リンパ球数、血小板数、高感度CRP)を行なった。2.介入群では術後のBOP部位数、歯周ポケットの平均値、4mm以上の歯周ポケットを有する歯数およびの部位数が有意に術前と比べ小さな値であったが、非介入群では術前術後で差のある項目はなかった。

結果1.術前の歯科検査値、内科検査値で、介入群と非介入群で、有意差のある項目は認められなかった。2.介入群では術後3,7,11ヶ月のBOP部位数、歯周ポケットの平均値、4mm以上の歯周ポケットを有する歯数およびの部位数が有意に術前と比べ小さな値であったが、非介入群では術前術後で差のある項目はなかった。3.内科検査では、介入群のHbA1c値、高感度CRP値が術後で有意に減少していたが、非介入群では術前術後の間に差のある項目はなかった。
太平洋岸に竜巻をもたらすシビアストームの研究

竜巻発生環境を再現する実験装置を確立し、メソサイクロン高度に依存して竜巻発生状況が異なることや竜巻の詳細構造を示した。この知見は竜巻予測精度向上に寄与すると期待される。また、レーダー観測により竜巻発生件数の多い高知県において積乱雲中の渦の8割が土佐湾海上で発生することと、福岡竜巻の事例についてメソサイクロンと竜巻渦との関係を示した。モデル解析においては非スーパーセル竜巻事例の発達過程を示した。以下の4つのサブテーマを実施した。1.レーダー観測:本学屋上のドップラーレーダーは2010年7月末より稼働し、擾乱通過時の観測を続けている。また、過去3年間の竜巻注意情報発令時を中心に室戸レーダーのデータを解析した。2.室内実験:メソサイクロン模擬装置の案内羽根下にスプリッタープレートを設置して流れの安定化をはかり、設置高度と案内羽根角度,ガストジェネレーターの設置位置をパラメーターとした可視化実験を行い、多重渦発生条件ではPIV計測も行った。3.モデル解析:高知県で竜巻が発生した2事例についてNHMによる再現実験を行った。また気象モデル実行のためのPCクラスタ環境を整備し、WRFによる再現実験も行った。4.環境場解析と被害調査:2010年は4月29日、8月11日、12月2日の突風災害について現地調査をおこなった。また、過去の竜巻発生事例について発生環境ごとの整理を行った。これらの成果として、1により大半のマイソサイクロンは土佐湾上で発生したのち、上陸すること、渦径と渦度に相関があり、特に竜巻災害をもたらしたものは両者の積が大きいこと、2によりスーパーセル下で発生する多重竜巻や逆回転する竜巻対などがメソサイクロンの流れ条件に応じて発現すること、4により8月11日の事例は2つのマイソサイクロンが北側の降水システムからの冷気外出流が形成した局地前線により発生したノンスーパーセル型であり、上空への発達程度の差が竜巻として被害をもたらすかどうかの差となったことなどを明らかにし、6件の学会発表にて報告した。これらの内,スーパーセル竜巻の発生条件は今後のレーダーナウキャストシステムに重要な指標を与えるものとして期待される。また、土佐湾の発生特性は高知県の地形効果や土佐湾による影響も大きいことを初めて明瞭に示したものであり、今後の気候学的解明の基礎となる重要な知見である。1.レーダー観測:国内で珍しい多重竜巻が発生した福岡の事例について、気象台と空港のレーダーデータを解析し、詳細な特性を明らかにした。2.室内実験:メソサイクロン模擬装置とガストジェネレーターにより、多重竜巻の再現実験を行い、可視化とPIV計測により詳細な構造を明らかにした。また、制御可能なガストジェネレーターを製作し、性能を評価した。また、竜巻の渦度がどのようにして得られるかをPIV解析結果より調べた。3.モデル解析:NHMによるGPVデータに基づいて台風に伴う竜巻発生のパラメータを評価した。4.環境場解析と被害調査:2011年10月21日の土佐清水突風災害について現地調査をおこなった。これらの成果として、1によりレーダーデータによる多重竜巻の詳細な構造と、地表の被害との対応関係について定量的に明らかにした。2により吸い込み渦が24個同時に発生する多重竜巻の構造をとらえ、吸い込み渦の通過によって風速が1.6倍に上昇することや、すり鉢状の形状などを明らかにした。また、竜巻の渦度は地表付近の水平渦度からの立ち上げによって供給されるのではないことを示した。3においては台風のアウターレインバンドで発生しやすい竜巻の発生条件を示す指標として、地表付近の鉛直渦度とCAPEとの積が有効であることを示した。また、4により高知県の事例を蓄積した。これらの成果は8件の学会発表と、1報の論文によって報告した。これらの内,土佐湾における竜巻の多発状況を示した発表については、世界的に注目をうけるものであった。また、多重竜巻の詳細な構造をレーダー解析と室内実験により定量的に解析し、これまでに明らかにされていなかった様々な特性が初めて確かめられた。温度速度を制御できる冷気外出流模擬装置を作成し、実在の冷気外出流の鉛直分布を再現しつつ長時間状態を維持できる冷気外出流を形成することに成功した。模擬した冷気外出流側部の水平シアーが大きい領域を別のファンで吸い上げることによりノンスーパーセル型竜巻の再現にも成功し、速度勾配と形成された渦の循環との関係や、鉛直渦度に寄与する各生成項の強度を明らかにした。また、竜巻の渦度形成には水平シアーに伴う鉛直渦度が寄与しているが、竜巻状渦が維持される場合も下層における収束に伴って周囲の鉛直渦度が収束することが関係していることを示した。一方、スーパーセル竜巻の再現実験により、メソサイクロンの回転強度と下層の高度に依存して再現される竜巻状渦が単一渦、互いに逆回転する渦対、多重渦に変化し、メソサイクロンが存在しても竜巻状渦が形成されない状態もあることを明らかにした。

互いに逆回転する渦対と多重渦竜巻については詳細な速度場計測を行い、吸い込み渦と主渦との関係や吸い込み渦の螺旋構造など詳細な形態を明らかにした。レーダー観測においては、土佐湾で発生する雲内の渦(マイソサイクロン)を数多く検出し、被害をもたらした竜巻事例については現地調査により明らかにした被害状況とも比較して竜巻渦と親雲内の渦の関係を調べ、マイソサイクロンの8割は土佐湾上で発生することを示した他、竜巻として被害をもたらすものは渦の循環が大きいこと、上陸する渦の6割は強化されることを示した。また、福岡のスーパーセル竜巻の事例について、多重渦竜巻であったことを示した他、メソサイクロンの中に渦が複数存在し、そのうちの一つが竜巻として被害をもたらしたことを明らかにした。モデル解析では2006年7月5日や2012年7月12日の事例について竜巻形成過程を示し、地形効果により気流が海上で収束することなどを明らかにした。サブデーマ1、2については特に多重竜巻の構造をレーダー解析と室内実験の両方で定量に示したことにより当所の計画以上に大きな進展があった。しかし、2011年における高知県の発生事例は少なく、データの蓄積は十分ではなかった。これらの結果環境場解析についてはやや遅れている点もあり、各テーマを総合するとおおむね順調ということになる。24年度が最終年度であるため、記入しない。レーダー解析については昨年度のものも含め、高知県の事例解析を詳細に進め、土佐湾における渦の特性をより明確に進める。実験については竜巻の構造について今後もより詳細なPIV解析を進めて行くが、新たなメソサイクロン模擬装置の開発により下降流の効果も評価することを検討している。モデル解析はWRFの稼働が軌道に乗ってきたため、事例解析を増やして行く。これらの事例解析と、過去のGPVデータによる環境場の評価などを通じて、台風に伴う竜巻発生環境を明確にするとともに、土佐湾においてなぜ竜巻が多発するか気候学的な要因を明らかにしていく。現状で当初計画と大きな変更があったのは、レンタルしてきたレーダーが老朽化のため使用できなくなったことである。このため、最終年度においては気象庁室戸レーダーの解析を中心に進めて行く予定である。
RNAメチル化を介した栄養情報と生物寿命

本研究は「メチル化反応の修飾基供与体であるS-アデノシルメチオニン(SAM)がメチオニン代謝を経て産生されること」、「翻訳装置の構成因子であるtRNAやrRNAがメチル化されること」、「翻訳活性と生物寿命に相関関係があること」という3点に立脚し、RNAメチル化修飾制御という観点から、栄養情報と生物寿命をつなぐ分子基盤の解明を目指している。(1)生体内におけるtRNAとrRNAのメチル化動態を解析するため、線虫個体およびマウス組織から抽出したtotal RNAをアガロース電気泳動によりrRNAとtRNAに分離し、LC-MS/MSによる網羅的なメチル化修飾の解析を行った。独自の分析手法により、10種類以上のメチル化RNAについて同時に比較定量した結果、rRNAのメチル化はそのほとんどがリボースにみられ、逆にtRNAは塩基のメチル化が多くを占めることが明らかになった。(2) tRNAメチル化酵素をコードするW02A11.1遺伝子を線虫でノックダウンすると、有意な寿命延長と共に、老化に伴う運動の運動能の低下が抑制されることを見出した。(4)既知のDNA/RNA脱メチル化酵素の1次構造から、脱メチル化活性をもつと予想される線虫の遺伝子群のノックダウンライブラリーを構築し、上述した解析法と組み合わせて、新規RNA脱メチル化酵素のスクリーニングを行った。(1)部位特異的なメチル化の解析方法として、メチル化による塩基対の水素結合の低下を指標としたRT-qPCR法、およびメチル化RNA特異的抗体を用いたRNA-IP法を確立済みであり、既にデータを得られ始めている。(3)ゲノム編集技術を用いて線虫W02A11.1遺伝子、およびマウスオルソログのKO個体の作出を試みたが、いずれもホモKOの樹立に至っていない。おそらく同遺伝子を完全に欠失すると耐性致死になると考えられる。現在、マウスについては組織特異的KOマウスを作出中である。(1)固相化した各tRNAの相補DNA配列を用いることで、RNA抽出物から各tRNAを特異的に精製する方法を新たに導入する。なおtRNAの中でも、特に翻訳効率に影響するiMetおよびeMetに焦点を当て、58番目のアデニンの1位のメチル化を中心に解析する。(2)ショ糖密度勾配遠心によるリボソーム分画法を最近確立しており、今後、rRNAのメチル化とリボソーム粒子の形態との関係性についても検討する。(3)翻訳制御因子であるeIF4Eの線虫オルソログife-2や、リボソームタンパク質をコードする遺伝子の変異体を用いたエピスタシス解析により、RNAメチル化を介した翻訳調節と健康寿命の関係性を明らかにする。(4) RNA脱メチル化酵素に関しては、線虫ノックダウンスクリーニングを推進すると同時に、哺乳類でRNA脱メチル化酵素として報告されたALKBH1の線虫オルソログについて、tRNAのメチル化や寿命への影響を調べる。(1)線虫の加齢に伴い、細胞内のメチオニン量とS-アデノシルホモシステイン量は顕著に減少したのに対し、SAM量は大きく増加するという結果を得た。また線虫のリボソームRNAとtRNAに存在するメチル化ヌクレオシドをLC-MS/MS分析することで、メチル化様式の網羅的に検出・定量する系を確立した。現在、栄養環境の変化や寿命調節に関わるRNAメチル化酵素のKD線虫におけるメチル化動態を解析中である。(2)線虫個体およびマウスの組織を用いたリボソーマルプロファイリングを行うため、RPF (Ribosome protected fragment)の調整法を確立した。RNA sequenceの結果と比較することで、網羅的な遺伝子転写・翻訳解析に着手している。また線虫にメチオニンの安定同位体を用いたin vivoにおけるタンパク質合成評価系を開発し、翻訳制御因子であるrsks-1のKDによって、新規タンパク質合成が低下することを確認した。現在、寿命調節に関わるRNAメチル化酵素のKD線虫を解析対象とすることで、RNAメチル化・翻訳・寿命の3者の関係性を検証している。(3)線虫の老化レベルを評価する系として、単位時間あたりの移動距離を動画解析で定量化する方法を確立した。また長寿変異体の加齢と運動活性の相関を調べることで、健康寿命という観点から線虫寿命を再評価するシステムを整備した。一方で、ゲノム編集技術によりW02A11.1遺伝子KO線虫の樹立を試み、部分的な遺伝子欠失変異体を樹立した。現在、この系統のRNAメチル化レベルや寿命を測定している。(1)線虫やマウス組織からのtRNAとrRNAの調製方法、および網羅的・部位特異的なメチル化検出方法は確立している。また線虫において寿命延長をもたらす栄養制限の実験系も確立しており、栄養・RNAメチル化・寿命をつなぐメカニズムの評価系は整った。(2) tRNAとrRNAのメチル化が翻訳の効率や選択性に与える影響を評価線虫やマウスからのリボソーム画分の調整法を確立し、リボソームの形態異常を生化学的に観察することが可能になった。またリボソーマル・ポリソームプロファイリング法を確立したことで、tRNAとrRNAのメチル化酵素が、翻訳の選択性に与える影響を評価できる段階に至った。(3) tRNAメチル化酵素であるW02A11.1遺伝子に加え、同メチル化部位の脱メチル化酵素と考える遺伝子について、RNAiによるメチル化や寿命餌の影響を検証している。さらに同遺伝子の過剰発現線虫やゲノム編集技術によるKO線虫の樹立にも着手している。