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資本化仮説を応用した社会資本の純便益計測に関する実証分析

生活基盤型の社会資本整備について資本化仮説に基づいた分析を展開した。生活関連の社会資本は必ずしも生産に貢献しないので、その便益を測定するのは、困難であるという大きな問題点を抱えていた。本研究では、Urban Economicsの分野で用いられてきた資本化仮説を応用するBrucknerモデルを一般均衡モデルに拡張し、所得税や住民税になどの一般的な財源で社会資本を調達する場合にも適用できるように、モデルの改良をおこなった。そのモデルを用いて、研究期間中に3つの実証分析を展開した。第1は、生活基盤型の社会資本整備を一つと捉え、都道府県のパネルデータを用いて、生活基盤型の公共投資の効率性について実証分析により明らかにした。分析の結果、3大都市圏において80年代を中心に生活基盤型の公共投資が過小であり、それ以外の地方では生活基盤型の公共投資が過大となっている。これについては2002年に日本経済学会秋季大会において学会発表を行った。これは、英文化しJJIE (Journal of Japanese and International Economics)に投稿中である。第2に、生活基盤型の社会資本整備を機能別に分類した分析では、生活道路、都市計画、下水道の評価は高いという結果が得られた。なお、この研究は2002年に日本財政学会において学会発表を行った。さらに、これを加筆修正し、現在「生活経済学研究」に投稿中である。第3に、国県道のような生産基盤型と町村道や街路などのような生活基盤型の社会資本の双方を含んでいる道路関連の社会資本に注目し、さらにストックとしての効率性に関して実証分析を展開した。実証分析の結果として、都市部では道路関連の社会資本が過小であると判断され、地方では比較的効率的な状態にあり、90年代後半以降は道路関連の社会資本が過大になっている。この研究は現在改訂中であり、学会誌等への投稿を検討している。とくに生活関連の社会資本は必ずしも生産に貢献しないので、その便益を測定するのは、計測上困難であるという大きな問題点を抱えていた。本研究では、Urban Economicsの分野で用いられてきたキャピタリゼーション仮説を応用するBrucknerモデルを一般均衡モデルに拡張し、かつ理論的な側面からキャピタリゼーション仮説の精緻化を行った。とくに、日本の制度にマッチするようにモデルを構築した。すなわち、Brucknerモデルでは固定資産税を社会資本整備の財源としているが、本研究では所得税や住民税などのより一般的な財源で社会資本を調達する場合にも適用できるように、モデルの改良をおこなった。さらには、機能別の複数の社会資本整備が行われるときに関しても分析の拡張を行った。そのモデルを用いて、今年度はふたつの実証分析を展開した。第1は、生活基盤型の社会資本整備を一つと捉え、1976年から1998年までの都道府県のパネルデータを用いて、生活基盤型の公共投資の効率性について実証分析により明らかにした。分析の結果、おもに次の点が明らかとなった。すなわち、3大都市圏において、80年代を中心に生活基盤型の公共投資が過小であり、それ以外の地方の多くでは、生活基盤型の公共投資が過大となっている。また、バブル崩壊以降では多くの都道府県において生活基盤型の公共投資が過大であるという実証結果が得られた。これについては日本経済学会秋季大会において学会発表を行っている。推定において一部の公共投資の係数が有意とならなかったため、さらなる分析の精密化を行う予定である。なお、この研究は日本財政学会において学会発表されている。
料金規制環境と株価-利益関係

電力料金規制が電力会社の会計行動にあたえる影響、その行動と株価との関係を実証分析した。原発稼働から生じる廃炉費用と核燃料の再処理費用について、年々の費用がいかなる誘因にもとついて裁量的に決定されているのか、それぞれの裁量的費用はvalue relevantであるのかを検証したものである。第1に、年度の再処理費用は、利益の不確実な変動を平準化するように裁量的に測定されているのにたいして、年度の廃炉費用は利益平準化には利用されていない。かりに費用の期間配分のパターンが、利益平準化目的で裁量的に決められているとすれば、費用の量的増加(利益の先送り)は、将来の業績悪化を投資家に推測させるであろう。第2に、その仮説と整合的に、裁量的再処理費用はvalue relevantであり、それにかかる係数はマイナスであった。さらに、再処理費用の裁量的増加は、翌年の営業利益とマイナスの関係にあった。このように、裁量的再処理費用のrelevanceは、その規定誘因および将来業績の予測能力と整合的であることが判明した。第3に、廃炉費用と再処理費用は利益の質を低下させておらず、費用を裁量的に測定することが会計情報の有用性を低めるという証拠は得られなかった。2年の研究プロジェクトの1年目にあたる平成15年度は、電気、ガス、石油のエネルギー産業を対象として、期間別および産業別の規制環境の違いが、株価-利益関係にどのような影響をあたえているのかを検証した。検証結果は、日本経済国際共同研究センターのディスカッション・ペーパー(2003-CJ-89)としてまとめた。その要旨は以下の通りである。第1に、エネルギー産業の利益のrelevanceは、産業政策の影響を受けている。しかし、近時の規制緩和、自由化の進展は、利益のrelevanceを低下させているわけではない。第2に、為替レートや原油輸入価格の変動は利益の質に影響をあたえており、その影響は、産業や期間によって異なっている。ただし、電力(ガス)の燃料費(原料費)調整制度が利益の質を高めるという証拠は、得られなかった。第3に、製造業と比べて利潤率が低い企業の利益の質は低く、料金規制産業の利益のrelevanceは、一般事業会社の収益性との相対比較で決められていることが判明した。この論文は、必要な改訂を施したうえ、書物として公刊する予定である。なお、2年目の16年度では、交通産業を対象に分析する予定である。本研究は、原発稼働から生じる廃炉費用と核燃料の再処理費用について、年々の費用がいかなる誘因にもとづいて裁量的に決定されているのか、それぞれの裁量的費用はvalue relevantであるのかを検証したものである。かりに費用の期間配分のパターンが、利益平準化目的で裁量的に決められているとすれば、費用の裁量的増加(利益の先送り)は、将来の業績悪化を投資家に推測させるであろう。当研究の成果は、下記の論文として公表した。「原発費用の裁量的決定とValue Relevance」経済学論集、第70巻、第3号、29-59頁。なお、同一内容のworking paperを作成し、これはインターネットで公開し、経済学研究のデータ・ベースに登録されている。
アメリカ・インディアン文学の総合的研究

新しく取り組む研究であり,日本ではあまり研究されてこなかった領域だけに,平成4年度は資料収集とその整理に追われてしまった感がある。申請では2年間の研究計画であったので,1年間ではなかなか成果が上がらず,今後も科研費の補助を得ての研究継続を希望している。平成4年度は,申請よりもかなり補助金を削られているために,コンピュータを購入した以外は,本はあまり買えなかった。買った本や複写した本については,コンピュータで整理するようにしている。とりあえずインディアン関係で入手可能な本を購入した結果,インディアンの歴史を扱ったスタンダードなものか,新しく出版されたもの(つまり,インディアンの文化・歴史について,白人の従来のものとは違ったアプローチをしているもの)を読むことができた。したがって,従来からの研究についての基本的な知識と,最近の研究成果についての知識を得ることができた。私の研究はあくまでインディアンの文学の研究なので,今回購入できた本などから得られた,インディアン史の基礎的な知識に基づいて,今後はインディアンの小説や詩(口承詩も含む)を分析していきたい。現代アメリカ・インディアンの諸作家の作品は,ある程度はすでに入手して読んできているので,今後も研究補助をいただけるようならば,これからは主に最近のインディアン文学についての研究書を集めて読んでいき,自分なりのアプローチを確立した上で,個々の作品分析に移りたいと思う。
細胞応答シグナルを利用する新放射線療法の開発

放射線治療では、正常組織障害が投与できる腫瘍線量の限界を決める。腫瘍・組織としての放射線感受性は細胞固有の感受性のみならず、生理的因子(PO2、血流、増殖と分化、細胞死に関与する各種因子)、宿主との関係などを総合的に考慮する必要がある。あまりにも多くの未知因子、未解決の問題があり、細胞固有の感受性に関与する未知因子を分子レベルで同定、解明する事が先決と考えた。これまで、"MOLT4細胞はなぜ放射線高感受性か"培養細胞の実験系で解明を行い、p53経路とは別にSAPK/JNKの経路が重要な働きをしていることを示してきた。MOLT4の放射線誘発アポトーシス様細胞死にはJNKの活性化に続きc-Mycの減少を伴うことを見出した。線量・時間依存的に転写因子c-mycのmRNA、タンパク量が減少し、c-myc antisense oligonucleotidesやsiRNA導入、c-Myc阻害peptides処理で、細胞死が誘導された。腫瘍細胞ではp53が変異したり欠落していることが多い。p53特異的経路を利用して、野生型の正常組織を特異的に保護しながら、一方、正常なp53機能なしに働くSAPK/JNK経路を活性化することで腫瘍細胞を殺傷するという選択的な方法を開発できる可能性が考えられた。候補薬剤として、Vanadateがp53 wild MOLT4細胞を防護し、p53 nullのU937細胞死を増感することを見出した。p53経路特異的防護メカニズムの解明を行い、条件決めの基礎研究を行った。これらの現象が培養腫瘍細胞のみならずin vivo(scidマウス腫瘍系)でも起こることを確認した。DNA-PK欠損、p53欠損マウスと各野性系をもちいて放射線致死・治療効果におけるこれらシグナル系の役割解明のため各臓器死と分割照射修復能の解析を行った。以上の結果から、JNK経路を修飾して変異型又p53nullの腫瘍細胞を選択的に増感しながら野性型p53特異的に正常組織を防護できる可能性が示された。放射線治療では、正常組織障害が投与できる線量の限界を決める。あまりにも多くの未知因子、未解決の問題があり、放射線感受性の基本である細胞固有の感受性に関与する未知因子を分子レベルで同定、解明する事が先決と考え、これまで、"MOLT4細胞はなぜ放射線高感受性か"培養細胞の実験系で解明を行い、p53経路とは別にSAPK/JNKの経路が重要な働きをしていることを示してきた。p53特異的経路を利用して、野生型の正常組織を特異的に保護しながら、一方、正常なp53機能なしに働くSAPK/JNK経路を活性化することで腫瘍細胞を殺傷するという選択的な方法を開発できる可能性が示されたのでその条件決めの基礎研究を行う。線量・時間依存的に転写因子cmycのmRNA、タンパク量が減少し、c-myc antisense oligonucleotidesやsiRNA導入、c-Myc阻害peptides処理で、細胞死が誘導された。3)これらの現象が培養腫瘍細胞のみならずin vivo (scidマウス腫瘍系)でも起こることを検証確認した。さらにDNA-PK欠損、p53欠損マウスと各野性系をもちいて放射線治療効果におけるこれらシグナル系の役割解明のため分割照射修復能と各臓器死の解析を行った。

これらの現象が培養腫瘍細胞のみならずin vivo(scidマウス腫瘍系)でも起こることを確認した。DNA-PK欠損、p53欠損マウスと各野性系をもちいて放射線致死・治療効果におけるこれらシグナル系の役割解明のため各臓器死と分割照射修復能の解析を行った。以上の結果から、JNK経路を修飾して変異型又p53nullの腫瘍細胞を選択的に増感しながら野性型p53特異的に正常組織を防護できる可能性が示された。
精巣幹細胞の維持機構とsmall RNA

MILIはマウスの精子形成に必須のタンパクで、小分子RNAであるpiRNAを介して遺伝子抑制に関わっている。MILI欠損マウスの精巣より樹立した精巣性幹細胞株(GS細胞)は、マウス同様、piRNAの発現低下、レトロトランスポゾンIAPのDNAメチル化の低下と発現上昇がみとめられた。このMILI欠損GS細胞にMili遺伝子を導入しMILI回復GS細胞を樹立し、piRNA合成やIAPの発現抑制におけるMILIの役割を解析した。MILIはマウスの生殖細胞で発現している遺伝子であり、精子形成に必須の遺伝子である。MILIが、マウス精巣の幹細胞維持においてどのように機能しているかを明らかにするために、遺伝子欠損マウスや精巣性幹細胞に相当するGS細胞(Germ stem cell)を用いて研究をすすめている。今年度は、MILI欠損マウスよりGS細胞を樹立し、その性状を調べた。その結果、MILI欠損GS細胞において、(1)野生型GS細胞と増殖速度に差は認められなかった。(2)レトロトランスポゾンIAPの転写産物の蓄積がみとめられたが、Line1は野生型との間に差がみとめられなかった。(3)レトロトランスポゾンは通常、転写制御領域のDNAは、CpGがメチル化されているが、MILI欠損GS細胞においては、IAPの5'LTR部位のメチル化が低下していた。MILI欠損マウスの精巣においては、IAPだけでなくLine1においても転写産物の蓄積とDNAメチル化の低下が認められるが、GS細胞においては、IAPのみの変化であった。原因は不明であるが、GS細胞樹立の際にLine1がメチル化されている一部の細胞が選択的に樹立されたと考えられる。現在は、変化の認められているIAPの領域におけるヒストン修飾についても違いがあるかどうかを調べている、また、野生型とMILI欠損GS細胞におけるRNA転写産物の差をマイクロアレイを用いて行った。差がみとめられた転写産物の精巣性幹細胞における役割を解析中である。PIWIファミリーは幹細胞維持や、小分子RNAのpiRNA(PIWI interacting RNA)を介するレトロトランスポゾンの抑制に関与することが知られている。マウスPIWIファミリーのひとつであるMILIの、生殖幹細胞における役割を明らかにするために、遺伝子欠損マウスや精巣性幹細胞に相当するGS細胞(Germ stem cell)を用いて研究をすすめている。昨年度までに、MILI欠損マウスより樹立したGS細胞において、レトロトランスポゾン遺伝子IAPの発現上昇と、5'LTR部位の転写制御領域のDNAメチル化の低下を認め、生体におけるMILI欠損マウスの精巣の表現型と一致することを明らかにした。そこで今年度は、MILI欠損GS細胞に、センダイウイルスベクターを用いてMILI遺伝子の導入を行い、MILIの機能回復による表現型の変化を解析した。センダイウイルスベクターには、MILI遺伝子の他、GFP遺伝子と薬剤耐性遺伝子を直列に組み込んだベクターを用い、GFP蛍光を指標として発現を確認し、また、薬剤選択によりMILI安定発現株を樹立した。MILI欠損マウスではpiRNAの発現が極端に低下していることから、MILI欠損GS細胞においてもpiRNAはほとんど発現していないと考えられる。MILIの発現を回復したGS細胞においては、野生型GS細胞と同様にMILI結合piRNAの発現が認められた。しかし、レトロトランスポゾン遺伝子IAPのmRNA発現量は、MILIの発現を回復したGS細胞においても、MILI欠損GS細胞と同程度であった。以上の結果は、少なくともGS細胞においては、MILIの機能回復のみでは、レトロトランスポゾン遺伝子IAPを抑制できないことを示しており、レトロトランスポゾン遺伝子IAPの抑制は、胎仔期における制御領域のDNAメチル化が重要であると考えられた。マウスPIWIファミリーのひとつであるMILIの、生殖幹細胞における役割を明らかにするために、精巣性幹細胞に相当するGS (Germ stem)細胞を用いて研究を進めている。MILI欠損マウスより樹立したGS細胞においては、レトロトランスポゾン遺伝子IAPの発現上昇と、転写制御領域のDNAメチル化の低下を認めた。そこでこのMILI欠損GS細胞に、センダイウイルスベクターを用いてMILI遺伝子の導入を行い、MILIの機能回復による表現型の変化を解析してきた。piRNAの詳細な解析を行うために、MILIの発現を回復したGS細胞と、野生型GS細胞に発現する小分子RNAについて、大量シークエンスを行った。その結果、piRNAの発現は全体では野生型と比較すると約3倍に増加しており、さらに、IAPに対するpiRNAは約20倍に増加していた。piRNAは一次生成と二次生成により産生され、一次生成では5'末端にウラシル(1^<st>U)を、二次生成では5'末端から10番目にアデニン(10^<th> A)を含むpiRNAが産生される。

回復細胞におけるIAP piRNAはセンス鎖の1^<st> Uが非常に多いが10^<th> Aの割合は低かったことから、回復細胞においてはIAP転写産物から一次生成によってpiRNAが生成されるが、二次生成は進行しないと考えられた。その一方で、レトロトランスポゾン遺伝子IAPのmRNA発現量や転写調節領域のDNAメチル化は、回復細胞においても、MILI欠損GS細胞と同程度であった。以上のことから、GS細胞においては、MILIの回復によってpiRNAの産生は回復するものの、IAPの抑制はできないことが示された。
新規に同定したキナーゼ(ASK3)を中心とした浸透圧ストレス応答メカニズムの解明

我々が新たに同定したASK3というキナーゼが細胞レベルで浸透圧の変化に対し応答し、活性を変化させることを明らかにした。その活性変化がどのような分子メカニズムによってなされるか詳細に検討し、生体の水とイオンの恒常性、その中でも特に血圧調節にASK3が重要な働きをしている可能性を提示した。本年度は概ね初年度に行う予定の研究を達成した。ASK3関連分子のスクリーニング結果からASK3とTyrキナーゼが相互作用し、ASK3が実際にTyrリン酸化を受けていることを明らかにした。これにより、ASK3の新たな制御機構としてTyrリン酸化が提起され、浸透圧ストレスにおけるASK3の活性変化メカニズムの解明に寄与する可能性がある。ショウジョウバエs2細胞を利用したRNAiスクリーニングによりASK3を脱リン酸化し不活性化するフォスファターゼの同定に成功した。このフォスファターゼは哺乳類細胞にオルソログが存在し、哺乳類培養細胞でも同様の機能を持つことを示した。この結果はRNAiライブラリーを用いて網羅的にASK3活性制御因子を探索することが現実的に可能であることを示すもので、より大きなスケールでのASK3関連因子の探索につなげることができる。既に得られていたASK3結合分子の解析では遺伝性高血圧症の原因遺伝子産物との関係を掘り下げ、ASK3の機能不全により高血圧が引き起こされることを示唆するデータを得た。このことから、ASK3ノックアウトマウスの血圧を測定した結果、ASK3ノックアウトマウスでは高血圧症の傾向を示すことが明らかになった。また、このマウスは尿量に関しても特徴的な表現型を示すことが分かり、ASK3が体内水分量の調節などを介して血圧制御に関わる可能性が想定できる。これらの結果からASK3に関する本研究は浸透圧ストレスの新たなシグナル伝達を提示するとともに、高血圧症の理解と治療に貢献する可能性があると考えられる。本年度は前年度のスクリーニングなどの結果を受け、個々のASK3関連分子について解析を行った。前年度ASK3結合分子として同定したTyrキナーゼはASK3を直接リン酸化することを明らかにした。また、高浸透圧刺激によりASK3がTyrリン酸化されることを見出し、ASK3の浸透圧依存的活性変化にTyrリン酸化が関わる可能性をはじめて提唱した。S2細胞を利用したRNAiスクリーニングの結果から得られたASK3フォスファターゼに関しては、低浸透圧刺激時のASK3活性化に対してネガティブフィードバックとして働くことを明らかにした。これらの知見から、これまで全く不明であった浸透圧ストレス時のASK3の活性制御機構について分子実態の一端を明らかにした。細胞に低浸透圧ストレスを処置した際の遺伝子発現変化について、WTとASK3をノックダウンした細胞で比較を行い、c-junの発現誘導にASK3が必要であることを見出した。ASK3、c-junのノックダウンは共に細胞の増殖速度を遅らせたことから、低浸透圧下の細胞の生存にこれらの分子が重要である可能性が考えられる。前年度の研究からASK3は遺伝性高血圧症の原因タンパク質と相互作用し機能を調節すること、およびASK3ノックアウトマウスは高血圧症の傾向を示すことを明らかにしていたが、ASK3の浸透圧依存的な活性変化が、この原因タンパク質の活性調節に重要であることを見出した。また、高食塩食をASK3ノックアウトマウスに与えるとWTでは影響のない濃度で血圧が上昇することを見出した。以上より、ASK3は個体レベルでもNaCl過負荷など体液の浸透圧に関わるストレスに応答していると考えられる。本研究の結果はこれまで未知であったASK3を介する浸透圧ストレス応答機構の解明を通じて、高血圧症など体内の水分や浸透圧の調節不全に原因のある病態の理解に繋がると考えられる。
沈み込み帯におけるマントル対流と火成作用

何故冷たいプレートの沈み込む場所でマグマが生成されるかという問題については古くから様々な観点から制約が提出されてきた。過去の研究の結果、沈み込み帯の熱的構造に関しては(1)火山フロントから背弧にかけて比較的一様におよそ0.1W/m^2の高熱流量が観測されること、(2)火山は海溝に比較的近い所(数百km以内)に分布し、マグマはおよそ1300°Cの温度条件で生成された可能性が高いこと、(3)(1)と(2)は背弧側からの比較的高温のマントル物質がコーナーフローとして沈み込み帯に供給されるというモデルで整合的に説明できること、などが明かとなった。しかし火成活動をもたらす背弧に存在する高温物質・熱流量の由来、つまりより広範囲におけるマントルの対流パターンと熱収支については未知の部分が多い。本研究では単純な上部マントルにおける2次元対流セルの定常状態から検討を始めた。対流セルが下部からの熱の供給を受けるときはhot-plumeが形成され地表には局所的な高熱流量地域が背弧側に生みだされる。スラブによる冷却によって対流セル内は温度が上昇しにくく、1300°Cを再現するために底部に高温熱源や大きな熱の流入を過程すると背弧側に顕著なhot-plumeが形成されてしまい観測と合わない。一方、内部発熱が卓越する場合にはhot-plumeは生成されず上昇流は広い領域で緩やかに起こり、一様な熱流量が実現する。この場合にも熱源に関しては問題が残り、1300°Cの高温をセルの内部に生みだすには通常のマントルよりも12桁高い発熱量が要求される。1つの可能性としてスラブから放出されたU,Thがセルの中に停留し(i.e.高濃度)熱源となっているという過程が考えられる。このモデルの実現性は火山岩の組成と対流の計算から要求される発熱量とを突き合わせて現在検討中である。非定常状態やより大きなセルについても検討をおこないつつある。本研究によって、沈み込み帯の火成作用の熱源に関して何が問題なのか、またその問題を解くにはどのような研究が必要かが明かになりつつある。
ヘミデスモゾーム構成タンパクのリクルートおよびリサイクルの解明

表皮角化細胞が運動する際に、運動方向にassembleされるHemidesmosom構成タンパクは近位よりスライドしないことがわかった。また、新たに生成されたタンパクではないこともわかった。つまり、細胞が運動する際に、そのleadingedgeに、新たにassembleされるβ4integrinはendocytosisによってリサイクルされたタンパクであることがわかった。またリサイクルまでの時間を考慮すれば、shortloopのendocytosisである可能性が高く、今後Rab4などのタンパクとの関係を中心に研究を行っていく必要があると考えた。【目的】Hemidesmosome構成タンパクはダイナミックな構造であることは解明されたが、細胞膜内および細胞質内での挙動等はいまだ不明である。今回、我々はHemidesmosome構成タンパクであるβ4 integrinの細胞膜内および細胞質内の挙動をkikume Green-Red vectorを使用し、解析を行う事を今年度の目標とした。【方法】Hemidesmosomeの構成タンパクであるβ4 integrinの遺伝子コードを紫外線による変色機能を持ったkikume Green-Red vectorに導入しplasmidを作成した。そのplasmidを804G細胞に遺伝子導入し、Greenβ4 integrinタンパクを発現させた。発現したタンパクに共焦点レーザー顕微鏡下に紫外線を一部照射し変色させ、Redβ4 integrinタンパクに変色させた後、Live cell imaging methodでその細胞を観察し、緑色と赤色各々のβ4 integrinを同時に観察することにより、リクルートおよびリサイクルついて観察し、解析を行った。【結果】804G細胞が移動する際には、細胞膜内でのβ4 integrinのスライディングは見られなかった。β4 integrinは膜内移動をしない可能性が示唆された。つまり、β4 integrinは運動の際には、細胞質内を移動することがわかった。【次年度の目標】細胞質内を移動するβ4 integrinを、制御する機構を各種条件下に観察することにより解明する。このことにより、上皮細胞の運動メカニズム解明がすすむものと考えられる【目的】Hemidesmosome構成タンパクはダイナミックな構造であることは解明されたが、細胞膜内および細胞質内での挙動等はいまだ不明である。【結果】上皮細胞がが運動する際に運動方向にassembleされるHemidesmosomは近位よりスライドしたものでもなく、また、新たに生成されたものではないことがわかる。つまり、leading edgeに近傍に新たにassembleされたβ4 integrinはendocytosisによってリサイクルされたものと考えられる。またリサイクルまでの時間を考慮すれば、short loopのendocytosisである可能性が高く、今後Rab4などのタンパクとの関係を中心に研究を行っていく必要があると考えている。
ヒトの目から見た芸術的質感を再現する三次元カラーマネジメントの研究

本研究は、芸術作品のデジタル上での色再現性を高めるため、芸術表現の視点から研究を行うことで、より人間の知覚に沿った三次元的なカラーマネジメントの研究をおこなう。実際の「もの」の色彩とデジタル上での色彩の差分を、色彩計を用いて立体的に数値化し、さらに芸術家の審美眼による微妙な色の判別を加え、感性によるオリジナルのカラープロファイルを構築するものである。平成30年度は、デジタル上での色再現性を高めるため、色彩差分の発生要因となりうる環境把握を目的として、古今東西の様々な芸術作品の色彩調査を実施した。色彩調査に加え、芸術作品の展示環境の調査を行い、デジタル上での色再現性の現況を定性的に把握し、ディスプレイ上で可視化された色データと芸術作品の「見た目」の印象は、かけ離れている現状を確認した。平成28年度は、デジタル上での色再現性を高めるため色彩差分を検証する対象となる色の選定並びに色材の具体的な選定を行うべく、当調査結果の色彩差分のグローバル展開も視野に入れ、古今東西の様々な芸術作品の色彩調査を実施した。色彩調査に加え、デジタル入力、デジタル出力の結果も検証し、芸術作品のデジタル上での色再現性の現況を定性的に把握し、現在一般的に使用されているカラーチャートでのカラーマネジメントでは、人間が知覚する色よりも鮮やかになりすぎる、白い部分が明るくなりすぎる等、質感のある色材が再現されておらず、ディスプレイ上で可視化された色データと芸術作品の「見た目」の印象は、かけ離れている現状を確認した。その現状認識に基づき、平成29年度の研究活動に向けて、高精細撮影の対象とする具体的な色材の選定並びに色材調達方法の検討を実施した。また、当研究で重要視している、物理化学的な視点に偏重することなく芸術表現の視点に基づく質感を伴った色彩の重要性を含めた、質感を伴った複製文化財がもたらす社会的役割などについて、アフガニスタン情報文化省・UNESCO共催の国際学会などで発表を行った。(1)芸術表現に用いられる色材の計測・・・本格的な色材の計測作業に先立ち、複数の芸術作品を作品別に色材を計測することを通じ、平成29年度に幅広く色彩差分を検証する対象色と対象色材の具体的な選定を優先的に実施した。(2)芸術家の審美眼による色の判別・・・本格的な色の判別作業に先立ち、複数の芸術作品を作品別に、作品の芸術技法や下地含めた色材による差分発生の状況を定性的に検証することを優先的に実施した。(3)色情報・差分のアーカイブ・・・本格的なカラープロファイルの作成作業に先立ち、複数の芸術作品のデジタル入力・デジタル出力を通じて、平成29年度に幅広い色情報・差分を効率的にアーカイブする方向性を固めることを優先的に実施した。平成29年度も、デジタル上での色再現性を高めるため色彩差分を検証する対象となる色の選定並びに色材の具体的な選定を行うべく、当調査結果の色彩差分のグローバル展開も視野に入れ、古今東西の様々な芸術作品の色彩調査を実施した。その現状認識に基づき、平成30年度の研究活動に向けて、高精細撮影の対象とする具体的な色材の選定並びに色材調達方法の検討を実施した。また、当研究で重要視している、物理化学的な視点に偏重することなく芸術表現の視点に基づく質感を伴った色彩の重要性を含めた、質感を伴った複製文化財がもたらす社会的役割などについて、ドイツの国際学会などで発表を行った。(1)芸術表現に用いられる色材の計測・・・本格的な色材の計測作業に先立ち、複数の芸術作品を作品別に色材を計測することを通じ、平成30年度に幅広く色彩差分を検証する対象色と対象色材の具体的な選定を優先的に実施した。(3)色情報・差分のアーカイブ・・・本格的なカラープロファイルの作成作業に先立ち、複数の芸術作品のデジタル入力・デジタル出力を通じて、平成30年度に幅広い色情報・差分を効率的にアーカイブする方向性を固めることを優先的に実施した。

本研究は、芸術作品のデジタル上での色再現性を高めるため、芸術表現の視点から研究を行うことで、より人間の知覚に沿った三次元的なカラーマネジメントの研究をおこなう。実際の「もの」の色彩とデジタル上での色彩の差分を、色彩計を用いて立体的に数値化し、さらに芸術家の審美眼による微妙な色の判別を加え、感性によるオリジナルのカラープロファイルを構築するものである。平成30年度は、デジタル上での色再現性を高めるため、色彩差分の発生要因となりうる環境把握を目的として、古今東西の様々な芸術作品の色彩調査を実施した。色彩調査に加え、芸術作品の展示環境の調査を行い、デジタル上での色再現性の現況を定性的に把握し、ディスプレイ上で可視化された色データと芸術作品の「見た目」の印象は、かけ離れている現状を確認した。(1)芸術表現に用いられる色材の計測・・・平成28年度の研究活動を通じて選定した対象色と色材を集中的に計測することにより、効率的に色材計測を行うとともに固有色間で発生しうるであろう計測上の差分の特徴も合わせて相対的に検証していく。(2)芸術家の審美眼による色の判別・・・平成28年度の研究活動を通じて部分的に把握した、作品の芸術技法や下地含めた色材による差分も判別基準の1つとし、集中的に判別することにより、効率的に色の判別を行う。(3)色情報・差分のアーカイブ・・・色材計測時からデータベース構築方法をあわせて検討することにより効率的なデータアーカイブを実施し、新たな色区分の導入も感性によるオリジナルのカラープロファイルを制作する。(1)芸術表現に用いられる色材の計測・・・平成29年度の研究活動を通じて選定した対象色と色材を集中的に計測することにより、効率的に色材計測を行うとともに固有色間で発生しうるであろう計測上の差分の特徴も合わせて相対的に検証していく。(2)芸術家の審美眼による色の判別・・・平成29年度の研究活動を通じて部分的に把握した、作品の芸術技法や下地含めた色材による差分も判別基準の1つとし、集中的に判別することにより、効率的に色の判別を行う。研究遂行に関わる経費の無駄を省くため、色材の計測、色の判別の本格作業に先立ち、サンプル作業を定性的に実施し、手法の方向性確立を優先したため。高精細撮影の環境整備、デジタル入出力作業、色の判別作業などを短期集中的に実施し、カラープロファイルの作成を行う。
ピンポイントフッ素化した多環式芳香族化合物の系統的合成と機能開発

これまでに開発した2-(トリフルオロメチル)-1-アルケンのルイス酸によるアリル位置換反応を分子内反応に適用し、直線型F-PAH構築法(タイプC環化)の基本形であるテトラセン([4]アセン)合成を展開した。この手法は種々のトリフルオロメチルアルケンに対して行うことができ、それぞれペリ位に置換基を有するテトラセンを良好な収率で与えた。具体的には、二つのアリール基を有する2-(トリフルオロメチル)-1-アルケンに対し化学量論量のアルミニウムルイス酸を作用させた。アリル位置換反応で一つ目の環を形成すると同時に、1,1-ジフルオロアルケンを得た。1,1-ジフルオロアルケンにトリフルオロメタンスルホン酸を作用させ、報告済みのビニル位置換反応で二つ目の環を形成したのち(テトラセン骨格構築)、生じた四環式ケトンのカルボニル基を足がかりとして種々の置換基を導入した。また関連する反応として、分子内にアリール基を有するアセタールのブレンステッド酸による環化反応も開発し、フッ素の置換していないPAHの合成を達成した。この手法では、反応部位を二つ有する基質からタンデム形式による環化反応を行うこともでき、ヘリセン類(らせん状PAH)を収率良く与えた。ここでは、基質に対して触媒量のp-トルエンスルホン酸またはトリフルオロメタンスルホン酸を作用させる。系内で発生したオキシカルベニウム塩のFriedel-Crafts型の環形成と脱アルコールを経て、生成物を与えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(トリフルオロメチル)アルケンは、フッ素置換有機化合物を合成するための有望なビルディングブロックである。これまでに、有機リチウム反応材等のアニオン性求核剤による(トリフルオロメチル)アルケンのSN2'反応が知られていた。しかしこれらアニオン性置換反応には、(1)反応性に富む求核剤を必要とする、(2)置換生成物が二分子目の求核剤と反応する、などの問題があった。申請者らはこれらの問題を解決するために、塩化ジルコニウム(IV)による(トリフルオロメチル)アルケンのアリル位置換反応(SN1'型反応)について基礎的な検討を行っていた。今年度は、このカチオン性置換反応の効率を高めるため、さらに詳細な検討を行った。その結果、アルミニウムルイス酸による(トリフルオロメチル)アルケンのSN1'型反応を確立した。すなわち化学量論量のジエチルアルミニウムクロリドの存在下、(トリフルオロメチル)アルケンに対して種々のアレーンを作用させたところ、アルミニウムルイス酸によるフッ化物イオンの引き抜きで生じたCF2カチオン中間体を経て、アリール基が導入された1,1-ジフルオロアルケンを高収率で与えた。このSN1'型反応は、反応性が低い求核剤(アレーン)でも進行する上、生成物からのフッ化物イオンの引き抜きが起こらないため、二つ目のアリール基は全く導入されない。この手法は、直線型PAH合成法を実現するための重要な素反応であり、今後これを発展させ申請者がこれまでに開発してきた曲折型PAH合成法と合わせることにより、PHAの自在合成を実現する。本研究課題で目指すピンポイントフッ素化PAHの系統的合成法を確立するには、直線型PAH合成法が必要不可欠である。しかしこれまで、直線型PAH合成法は手薄であった。申請者は今年度、直線型PAH合成法の開発に必須である(トリフルオロメチル)アルケンのSN1'反応を実現しており、本研究課題は順調に進展していると言える。申請者はまず、酸(ブレンステッド酸、ルイス酸)を用いないカルボカチオン生成法について検討を行った。その結果、(トリフルオロメチル)アルケンの分子内Friedel-Crafts型環化で得た1,1-ジフルオロアルケンにメタンスルホン酸存在下、2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノンを作用させることで、アセン骨格を有する4環式化合物が合成できることを明らかにした。本反応系内では、ジフルオロアルケンの酸化によりカルボカチオンが生成している。次に、ジフルオロアルケンのFriedel-Crafts型環化を用いるフッ素置換チエノアセン(F-チエノアセン)合成法について検討を行った。その結果、チオフェン環の隣接位にアリール基とジフルオロビニル基を有する環化前駆体に、触媒量の塩化パラジウムとビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)銀(1/2)を三フッ化ホウ素-エーテル錯体の存在下で作用させると、期待した環化反応が円滑に進行し、末端にチオフェン環を有するアセンが収率良く得られることを見出した。さらに、これまでに開発してきた反応で構築したF-PAHライブラリを用いてその物性を測定し、フッ素導入による効果を吟味した。その結果、これらF-PAHはフッ素置換基を一つないし二つ導入しただけにも関わらず、有機溶媒への溶解度が最大で25倍向上していることを明らかにした。また、紫外・可視吸光スペクトルならびにボルタンメトリーをもとにそのエネルギー準位を見積もったところ、フッ素導入により例外なくHOMOおよびLUMOエネルギー準位が低下していること、また、HOMO/LUMOエネルギーギャップも例外なく低下していることを示した。今年度申請者は、従来から用いてきた酸による方法に加え、酸化剤によるカチオン生成法を開発することに成功した。カチオン生成は、本研究課題が目指すピンポイントフッ素置換

PAHの系統的合成への鍵であり、合成のための方法論として新たな可能性を手に入れたことになる。また、硫黄を含む化合物群であるフッ素置換したチエノアセンの合成へも展開した。チエノアセンは、PAHと並ぶ重要な有機半導体である。今年度の検討により、申請者らの手法により合成可能な化合物群が大きく広がった。また、申請者だけが保有するピンポイントフッ素置換PAHライブラリを利用することで、系統的な物性評価も行った。これにより得られた知見は、申請者だけがもつものであり、今後の標的分子設定や反応設計に極めて重要な意味をもつものである。以上のことから、本研究課題は順調に推移していると言える。これまでに開発した2-(トリフルオロメチル)-1-アルケンのルイス酸によるアリル位置換反応を分子内反応に適用し、直線型F-PAH構築法(タイプC環化)の基本形であるテトラセン([4]アセン)合成を展開した。この手法は種々のトリフルオロメチルアルケンに対して行うことができ、それぞれペリ位に置換基を有するテトラセンを良好な収率で与えた。具体的には、二つのアリール基を有する2-(トリフルオロメチル)-1-アルケンに対し化学量論量のアルミニウムルイス酸を作用させた。アリル位置換反応で一つ目の環を形成すると同時に、1,1-ジフルオロアルケンを得た。1,1-ジフルオロアルケンにトリフルオロメタンスルホン酸を作用させ、報告済みのビニル位置換反応で二つ目の環を形成したのち(テトラセン骨格構築)、生じた四環式ケトンのカルボニル基を足がかりとして種々の置換基を導入した。また関連する反応として、分子内にアリール基を有するアセタールのブレンステッド酸による環化反応も開発し、フッ素の置換していないPAHの合成を達成した。この手法では、反応部位を二つ有する基質からタンデム形式による環化反応を行うこともでき、ヘリセン類(らせん状PAH)を収率良く与えた。ここでは、基質に対して触媒量のp-トルエンスルホン酸またはトリフルオロメタンスルホン酸を作用させる。系内で発生したオキシカルベニウム塩のFriedel-Crafts型の環形成と脱アルコールを経て、生成物を与えている。申請者のピンポイントフッ素化PAHの合成法では、フッ素置換基により安定化されたカルボカチオンの生成が鍵となる。これまでの方法では酸(ブレンステッド酸、ルイス酸)によるカチオン生成に頼ってきたが、これに新しいカチオン生成法を加えることで、より自由度が高いピンポイントフッ素化PAH合成が可能になる。具体的には、酸化剤を活用するカチオン生成法について検討を行う。また、PAHに密接に関連する化合物群として、硫黄を含むチエノアセンがある。これまで申請者は、炭素原子からなるPAHの合成について検討を行ってきたが、有機半導体への応用を考え、硫黄を含む化合物群へも展開を計りたい。(トリフルオロメチル)アルケンに密接に関連する化合物群である(トリフルオロメチル)シクロプロパンを取り上げ、これらからのカチオン生成について検討を行う。また、(トリフルオロメチル)アルケンのSN1'型反応を組み込んだ直線型PAH合成法を完成し、最終目標であるピンポイントフッ素置換PAHの系統的合成法を確立する。
自律適応型補聴器の開発のための基礎研究

本研究は、従来型の補聴器では実現不可能な補聴器が使用者に慣れる自律適応型補聴器の開発を目的としている。ここでは、対象を老人性難聴者として、フィッティングの専門家と同等の機能を実現可能な自律適応型インタフェースを実現するための基礎的アプローチを試みた。本システムを構築するためには、1)人の快・不快の定量化、2)自律的なフィッティングシステムの開発が不可欠である。1)に関して、23名の健常者に対して脳波や筋電位を測定し、五感に対する快・不快の定量化を試みた。その結果、音質や音圧の変化に対して生体信号から特徴量を抽出する可能性を確認することができた。2)に関して、人の快・不快を強化信号とするon-line制御可能なInteractive Q-learning(IQL)という新しい強化学習の手法を提案した。提案手法であるIQLのon-line学習における有効性は、Kheperaロボットの行動飼御で確認済みである。しかし、IQLにおける報酬の与え方の個人差が、学習の収束に大きく影響していることがわかった。このため、生体信号を用いてon-line制御を行うには、使用者が快・不快を感じてから強化信号を与えるまでの加齢や性格による時間遅れが問題となる。今後、幅広い年齢層の基礎的データを収集することにより、時間遅れに適応可能な自律的に強化信号を与える理論を構築する必要がある。また、IQLを周波数調整に適応するために、マルチエージェントによる自律分散型IQLを構築中である。本研究の目的は、対象を老人性難聴者として、フィッティングの専門家と同等の機能を実現可能な自律適応型補聴器を実現するための基礎的アプローチを試みることである。本年度は、1.機械学習をデジタル補聴器の周波数調整に適応するための理論の構築、および2.学習に必要な教師信号として適切な生体信号に関する基礎的データの収集を行なうことである。1.に関して、本システムではON-LINE性を重視する。第一段階として、学習するパラメータの数の少ないアプリケーションに対して、Interactive Q-Learningを構築した。試験的に作成したアプリケーションはシミュレーション上の移動ロボットによるゴール到達問題とした。被験者が不快と感じた時に負の報酬を与えることにより学習をする。実験結果より、一般的なゴールに到達したときの正の報酬を与える場合よりも学習が早く収束することがわかった。しかし、報酬を与え続ける被験者が途中で飽きてしまうため、より早い収束が求められる。今後、収束速度の向上をし、パラメータの多いデジタル補聴器の周波数調整に適応する。2.関しては、EEG,EMG,瞳孔の3種類の生理指標を測定し、不快な音の特徴量を検出するための基礎データを収集した。数種類の不快な音のもとで20人の健常者に対する基礎実験を行なった。さらに、タスクに集中している時に不快な音を聞いてもらい、そのときの生体信号を測定した。基礎データを解析した結果、不快な状況下から開放されたとき、高周波成分がでることがわかった。しかし、すべてのタスクにおいて同じ結果がでるわけでない。現在、不快の特徴量を自動的に抽出するための学習機構を構築中である。
細胞基質接着部位局在タンパク質Hic-5が細胞老化と酸化ストレス応答で果たす役割

Hic-5は一次構造上paxillinに近縁の蛋白質であり、繊維芽細胞の細胞基質接着部位に局在して観察される。このことから、インテグリンや成長因子などの刺激に対する細胞応答においてHic-5が何らかの機能を果たすことが予想される。一方Hic-5が核に存在し、細胞の老化やストレス応答に関連した役割を担うとする報告もある。そこでHic-5の特徴的な細胞内局在様態に着目しつつHic-5の機能を解明することを目的に本研究を行った。まず細胞表面からの刺激による細胞内シグナル伝達経路におけるHic-5の関与を検討するため、Hic-5のチロシン燐酸化動態を観察した。Hic-5を内在性に発現する細胞では、細胞の浸透圧刺激でHic-5のチロシン燐酸化が観察される。Hic-5を内在性に発現しないCOS-7細胞にHic-5を発現させた系では、CAKβやFynを共発現させることによってのみ、刺激依存性のチロシン燐酸化を観察することができた。この燐酸化はHic-5の第60番目のチロシンに生じ、その結果Hic-5はCskのSH2に対し特異的に結合した。このことはHic-5がCAKβやFynの活性化に依存して燐酸化し、蛋白質間結合によってシグナルを下流に伝えていることを示唆する。一方、焦点接着の形成と細胞伸展にpaxillin分子のチロシン燐酸化が深く連関していることが報告されている。そこで、焦点接着におけるpaxillinを近縁のHic-5によって置換すべく、アデノウイルスベクターを用いて細胞にHic-5を大過剰発現させた。その結果Hic-5を発現群ではインテグリン刺激下の細胞の伸展につき対象群と比べて顕著な減縮を生じた。Hic-5がpaxillinに特有なチロシン燐酸化シグナル伝達モチーフを欠くことから、これらのモチーフが焦点接着の再形成や細胞の伸展に際して重要な役割を演ずる可能性が示唆された。Hic-5の第60番目のチロシンを介するシグナル伝達によっては、それらの機能を代替することができないと考えられる。Hic-5は細胞の老化やストレスに応じて発現するタンパク質として報告されている。私達は以前、Hic-5の一次構造がpaxillinにているのみならず、Hic-5がpaxillinと同様、細胞基質接着部位(焦点接着)に局在することを見出した。ところがHic-5の一次構造上には、paxillinのCsk/Crk-SH2結合部位やSrc/Fyn-SH3結合部位に相当する配列が存在しない。そこで、Hic-5の細胞内シグナル伝達経路における機能を調べるため、細胞培養系を用いてHic-5のチロシン燐酸化の動態を観察した。Hic-5を内在性に発現しているWFB細胞においては、細胞の浸透圧刺激によってHic-5のチロシン燐酸化亢進を観察することができた。一方、Hic-5を内在性に発現していないCOS-7細胞にHic-5を発現させたところ、チロシン燐酸化を観察することができなかった。しかしHic-5と同時にCAKβあるいはFynを共発現させた場合には、浸透圧刺激依存にHic-5のチロシン燐酸化を観察することが出来た。この燐酸化はHic-5の第60番目のチロシンに生じていた。

またin vitroの系で、このチロシン燐酸依存性にHic-5のCskのSH2ドメインへの結合が観察された。これらの結果から、Hic-5がCAKβやFynの活性化に依存して燐酸化し、シグナルを下流に伝える役割を果たす可能性が示唆された。Hic-5は一次構造上paxillinに近縁の蛋白質である。Hic-5を内在性に発現する細胞においては、細胞の浸透圧刺激でHic-5のチロシン燐酸化が観察される。一方、Hic-5を内在性に発現していないCOS-7細胞にHic-5を発現させる系では、CAKβ又はFynと共発現させることにより、同様なチロシン燐酸化を観察することができた。この燐酸化はHic-5の第60番目のチロシンに生じており、in vitroの系で、この部位の燐酸化に依存性にHic-5のSH2ドメインへの結合が示された。この結合は特異的であり、Cskあるいはそれに類似の蛋白質分子とHic-5との特異的相互作用が予想された。これらのことから、Hic-5がCAKβやFynの活性化に依存して燐酸化し、シグナルを下流に伝える役割を果たしている可能性が示唆された。一方繊維芽細胞においては細胞基質接着部位にHic-5が局在して観察される。このことは、インテグリンや成長因子などの刺激に対する細胞応答においてHic-5が何らかの機能を果たしていることを予想させる。同じく細胞基質接着部位に局在しするpaxillinについては、焦点接着の形成と細胞伸展に、その燐酸化様態が連関していることが報告されている。そこで、アデノウイルスベクターを利用した大過剰発現実験によって、繊維芽系培養細胞等の焦点接着におけるpaxillinをHic-5によって置換し、細胞動態の変化を調べた。その結果、インテグリン刺激下の細胞において、Hic-5発現群は対象群と比べ顕著な細胞伸展の減縮を生じた。Hic-5はpaxillinに特有なチロシン燐酸化シグナル伝達モチーフを欠いていることから、これらのモチーフが焦点接着の再形成や細胞の伸展に重要な役割を演じている可能性が示唆された。Hic-5の第60番目のチロシンを介するシグナル伝達によっては、それらの機能を代替することができないと考えられる。
HTLVーI産生細胞におけるIa抗原発現に関する免疫電顕的研究

HTLVーI抗体陽性キャリア-8名の末梢血短期培養リンパ球を用いて、ウイルス産生T細胞の表現型を同定するために、未固定のままCD4またはCD8でフェリチン抗体間接法により標識し、ウイルス粒子を中心に、各陽性細胞の微細構造を標識状況と共に検討した。8名いずれもPA法では陽性であったが、蛍光抗体法では4名のみが陽性であり、PA法ではいずれも2^6以上であった。ウイルス粒子は3名のみに確認された。CD4陽性細胞には、2型が識別された。第1型は、やや大型で核・胞体共に明るく、標識は分節状で1数カ所にみられたが、周囲に存在するウイルスを巻き込んだ形での標識は認めなかった。第2型は、N/C比の大きな小型細胞で、表面はびまん性または長い分節状に標識されていた。これら2型がマウスのTh_1、Th_2に該当するかどうか興味深い。又、CD8陽性細胞は、CD4陽性細胞の第2型に類似しているが長短の分節状に非常に強く標識されCD4によるものとは異なっており、ウイルスもその部の細胞と共に標識されていなかった。以上本実験条件下では、CD4には2型が区別され、CD8とは標識状況が異なっており、且つ細胞膜は標識されたがウィルスは非標識であった。又、ウイルスはCD4陽性細胞から産生されると考えられた。抗体との反応前にPLP固定を行った細胞では、細胞膜はびまん性標識であり、ウイルスが存在する場合には細胞膜と同様の標識が得られた。又、T細胞受容体抗体との反応では、WTー31抗体は、小型リンパ球の表面にのみ陽性であり、βF_1抗体は、粗面小胞体や核膜に陽性であったが表面には標識はみられず、ウイルス産生長期培養株では、HLAーD、lLー2受容体はウイルスも含み陽性であるが、WTー31、βF_1共に陰性であった。これら未固定またはPLP固定細胞における標識状況の差異は、ウイルス産生やT細胞受容体発現との関連においても興味深く今後の検討課題である。