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農業食料分野におけるゲノム編集技術のコミュニケーションに関する社会学的研究

平成30年度の前半では,主に消費者団体および生協関連団体が主催したゲノム編集に関する活動やシンポジウムにおいて参与観察および質問紙調査を実施し,その結果について質的および量的な分析を行った.環境省のカルタヘナ法のゲノム編集生物への適用に関するパブリックコメントに関する質的な分析からは,「自然さ」が新たな争点となっていることが分かった.これは,20年前の遺伝子組換え生物(GMO)の規制に関する議論では見られなかったことである.むしろ20年前は,「自然さ」のような曖昧で文化的な概念は,非科学的であるとして退けられてきた.それが,GMOに対する消費者の拒否感から,慣行農作物との遺伝的距離を考慮したシスジェニック等を科学者が提示し,それがゲノム編集のSDN-1技術では「自然さ」として主張されるようになった.しかし,消費者団体および生協関連団体での質問紙調査では,消費者が考える「自然さ」は科学者が考える「自然さ」とは異なっていることが示唆された.また,育種技術の「安全さ」「自然さ」認知に対する順位付け質問を対象とした主成分分析からは,「安全さ」「自然さ」の認知と購買行動が相対的に独立しており,ゲノム編集の購買行動はGMOの購買行動の影響を強く受けることも分かった.さらに,平成30年度の後半では,ゲノム編集技術が農業と食料にもたらす変化が,上記のようなSDN-1技術だけではないことを考慮して,同技術の雑種強勢の固定化に対する応用に焦点を当て,科学者への聞き取り調査を開始した.この応用は,発展途上国における第2の緑の革命をもたらす可能性があり,ゲノム編集技術の社会的受容に影響を与えることが考えられる.今後は,これらの最新動向ふまえつつ,ゲノム編集に対するどのような「問い」が可能となるかを検討する.予定していたように,消費者団体および生協関連団体が主催・参加するイベント,ワークショップ,カフェ等における参与観察,またそれらの団体へのインタビュー調査を実施することができたほか,環境省パブリックコメントの分析,および消費者団体および生協関連団体が主催したイベント参加者への質問紙調査も行うことができた.質問紙調査の結果については,適切な統計分析を行うことができた.これらの結果については,論文にまとめているところである.しかし,有機農業団体や環境保護団体に対しての同様の調査は実施できていない.これは,ゲノム編集技術の新品種開発への技術革新が著しく進んでおり,当初は想定していなかったような雑種強勢の固定化,つまりF1ハイブリッド種子のクローン化の可能性が出てきたためである.現在,この新技術の可能性を見定めるべく,文献調査および科学者への聞き取り調査を実施している.消費者団体および生協関連団体については,まだ会員に向けての学習会を行っている段階だが,今後,ゲノム編集減量の検出と表示に関する議論が起こってくると考えられる.それらの動向をフォローすることが必要である.また,厚生労働省のパブリックコメントも公開されたため,その分析を実施する.雑種強勢の固定化については,文献調査と科学者へのヒアリングを継続するとともに,主要穀物のF1ハイブリッド種子の市場動向についても調査を行い,発展途上国における第2の緑の革命をもたらす可能性について議論できるような情報の収集と整理を行う.ここでは,植物遺伝学や植物育種学の専門家だけでなく,発展途上国の農業実践に知見を有する農業専門家,国際食糧研究機関,および文化人類学者からの情報収集が有益となると考える.その上で,有機農業団体や環境保護団体に対してどのような問いかけが可能かについて検討する.平成30年度の前半では,主に消費者団体および生協関連団体が主催したゲノム編集に関する活動やシンポジウムにおいて参与観察および質問紙調査を実施し,その結果について質的および量的な分析を行った.環境省のカルタヘナ法のゲノム編集生物への適用に関するパブリックコメントに関する質的な分析からは,「自然さ」が新たな争点となっていることが分かった.これは,20年前の遺伝子組換え生物(GMO)の規制に関する議論では見られなかったことである.むしろ20年前は,「自然さ」のような曖昧で文化的な概念は,非科学的であるとして退けられてきた.それが,GMOに対する消費者の拒否感から,慣行農作物との遺伝的距離を考慮したシスジェニック等を科学者が提示し,それがゲノム編集のSDN-1技術では「自然さ」として主張されるようになった.しかし,消費者団体および生協関連団体での質問紙調査では,消費者が考える「自然さ」は科学者が考える「自然さ」とは異なっていることが示唆された.また,育種技術の「安全さ」「自然さ」認知に対する順位付け質問を対象とした主成分分析からは,「安全さ」「自然さ」の認知と購買行動が相対的に独立しており,ゲノム編集の購買行動はGMOの購買行動の影響を強く受けることも分かった.さらに,平成30年度の後半では,ゲノム編集技術が農業と食料にもたらす変化が,上記のようなSDN-1技術だけではないことを考慮して,同技術の雑種強勢の固定化に対する応用に焦点を当て,科学者への聞き取り調査を開始した.この応用は,発展途上国における第2の緑の革命をもたらす可能性があり,ゲノム編集技術の社会的受容に影響を与えることが考えられる.

今後は,これらの最新動向ふまえつつ,ゲノム編集に対するどのような「問い」が可能となるかを検討する.予定していたように,消費者団体および生協関連団体が主催・参加するイベント,ワークショップ,カフェ等における参与観察,またそれらの団体へのインタビュー調査を実施することができたほか,環境省パブリックコメントの分析,および消費者団体および生協関連団体が主催したイベント参加者への質問紙調査も行うことができた.質問紙調査の結果については,適切な統計分析を行うことができた.これらの結果については,論文にまとめているところである.しかし,有機農業団体や環境保護団体に対しての同様の調査は実施できていない.これは,ゲノム編集技術の新品種開発への技術革新が著しく進んでおり,当初は想定していなかったような雑種強勢の固定化,つまりF1ハイブリッド種子のクローン化の可能性が出てきたためである.現在,この新技術の可能性を見定めるべく,文献調査および科学者への聞き取り調査を実施している.消費者団体および生協関連団体については,まだ会員に向けての学習会を行っている段階だが,今後,ゲノム編集減量の検出と表示に関する議論が起こってくると考えられる.それらの動向をフォローすることが必要である.また,厚生労働省のパブリックコメントも公開されたため,その分析を実施する.雑種強勢の固定化については,文献調査と科学者へのヒアリングを継続するとともに,主要穀物のF1ハイブリッド種子の市場動向についても調査を行い,発展途上国における第2の緑の革命をもたらす可能性について議論できるような情報の収集と整理を行う.ここでは,植物遺伝学や植物育種学の専門家だけでなく,発展途上国の農業実践に知見を有する農業専門家,国際食糧研究機関,および文化人類学者からの情報収集が有益となると考える.その上で,有機農業団体や環境保護団体に対してどのような問いかけが可能かについて検討する.参与観察およびインタビューの調査地が想定していたより近隣となったため,旅費が少なく済んだためである.その分の助成金を合わせることで,調査結果の分析や出版に使用する.(講演)大塚善樹「ゲノム編集学習会ー科学技術社会学の観点からー」生活クラブ連合会2019年政策討論集会,2019年3月27日
石炭灰を原料とするゼオライトを用いた高性能水質浄化材の開発

石炭灰を原料としてNa-P型ゼオライト(以下、Na-P)を水熱合成し、得られたゼオライトの2価陽イオンに対する陽イオン交換特性について検討を行った。290meq/100gの陽イオン交換容量を持っNa-Pを用いて2価陽イオンのイオン交換を行った結果、Pb^<2+>+をイオン交換させたときが最もイオン交換量が高かった。平衡時のPb^<2+>のイオン交換量は260meq/100gを示しており、優れたPb^<2+>に対する除去剤としての利用が考えられる。Mg^<2+>はNa-Pにほとんどイオン交換が行われず、平衡時のイオン交換量は17meq/100gであった。Na-Pに対する2価の陽イオン交換では、Pb(全部)^<2+>>Ba^<2+>>Cu^<2+>>Cd^<2+>>Zn^<2+>>Ca^<2+>>Co^<2+>>Ni^<2+>>Mg^<2+>の順に陽イオンの交換量が高かった。Na-Pに対するイオン交換序列は、Ca^<2+>を除いてストークスの水和イオン半径の順に概ね一致していることがわかった。大きい水和イオン半径を持つ陽イオンはゼオライトへの陽イオン交換量が小さく、小さい水和イオン半径を持つ陽イオンはゼオライトへの陽イオン交換量が大きい傾向が見られた。Na-Pを用いて温度を変化させてMg^<2+>のイオン交換を行った結果、Mg^<2+>のイオン交換の場合、25°Cでは34meq/100gのイオン交換量を示した。40°C、60°Cおよび80°Cではイオン交換量はそれぞれ70meq/100g、143meq/100gおよび183meq/100gに増加した。25°Cおよび80°Cでのイオン交換量を比較すると、約6倍もの交換量の増加が見られた。温度の上昇に伴い、Mg^<2+>のイオン交換量が顕著に増加することがわかった。これは、温度の上昇に伴って、Mg2+の水和状態が変化することが一因であると考えられる。石炭灰フライアッシュを原料としてゼオライトの水熱合成を行った。得られたゼオライトをカルシウム置換することによって、水質浄化材として用いるカルシウム型ゼオライトを調製した。このゼオライトを用いて、アンモニウムイオンおよびリン酸イオンを含む混合溶液からの両イオンに対する同時除去実験を行った。併せて、両イオンの同時除去の機構について考察した。石炭灰から合成されたゼオライトは、300meq/100gの陽イオン交換容量をもつP型ゼオライトであった。得られたゼオライトとカルシウムイオンを含む水溶液とを接触させてカルシウム置換反応を行うと、約94%の置換率を有するカルシウム型ゼオライトが生成した。このゼオライトを用いてアンモニウムイオンおよびリン酸イオンを様々な濃度で含む混合溶液から両イオンを同時に除去するための検討を行った。その結果、リン酸イオンの除去率をさらに高めることが望ましいものの、両イオンを水溶液中から同時に除去できることを確認した。カルシウム型ゼオライトによるアンモニウムイオンおよびリン酸イオンの同時除去の機構を考察した。アンモニウムイオンは、カルシウム型ゼオライトとの陽イオン交換反応によって水溶液中から除去され、同時に水溶液中にカルシウムイオンが放出される。このとき、水溶液中にリン酸イオンが多量に存在すると、リン酸水素カルシウムやヒドロキシアパタイトのような難溶性塩が形成されることによって、リン酸イオンが水溶液中から沈殿除去されると考えられる。本研究で得られた両イオンの同時除去方法は、従来法のように2種以上の薬剤を用いることなくカルシウム型ゼオライトのみを用いるだけでチャージの異なる両イオンの同時に除去することが出来る点で優れている。

Na-Pを用いて温度を変化させてMg^<2+>のイオン交換を行った結果、Mg^<2+>のイオン交換の場合、25°Cでは34meq/100gのイオン交換量を示した。40°C、60°Cおよび80°Cではイオン交換量はそれぞれ70meq/100g、143meq/100gおよび183meq/100gに増加した。25°Cおよび80°Cでのイオン交換量を比較すると、約6倍もの交換量の増加が見られた。温度の上昇に伴い、Mg^<2+>のイオン交換量が顕著に増加することがわかった。これは、温度の上昇に伴って、Mg2+の水和状態が変化することが一因であると考えられる。
機械的交互脈の成因解明

心筋リモデリングの進行を反映している機械的交互脈と、心室細動の前兆である電気的交互脈の関連を検討した。慢性心不全では機械的交互脈の易出現性が高まっており、大きな機械的交互脈は電気的交互脈を伴っていることを臨床例で明らかにした。また、多数の慢性心不全例を治療し、機械的交互脈が出現しやすい症例が心室細動により突然死するリスクが高いことを発見し報告した。陳旧性心筋梗塞および拡張型心筋症による慢性心不全症例について、診断的心臓カテーテル検査の際、ミラー圧トランスデューサーを用いて、左室圧dP/dtを記録するとともに、ペーシング法を併用して連結期収縮性特性、頻度収縮性特性、期外収縮後収縮増強反応、機械的交互脈出現閾値を測定した。機械的交互脈が持続している状態で左室圧容積曲線を求め、臨床例では左室収縮性と前負荷の両者が交互に変動していることを示した。これは一方で、交互脈の持続が前負荷依存性(Starlingの法則)だけでは説明できないことを示したことになる。慢性心不全の多数例について頻度収縮性特性を求め、新たな定量的指標、最高強度心拍数(peak force rate)と収縮性増強幅(force gain)を提唱した。この指標を用いて慢性心不全例の予後予測能を検討し、収縮性増強幅が予後指標となることを示した。これまでの検討では頻度収縮性特性の障害と交互脈出現性には強い関連がある。以上から、交互脈は慢性心不全症例にみられる「心筋リモデリングの進行」と「心室細動リスクの上昇」という二大死因の基盤をなす心挙動と考えられる。拡張型心筋症による慢性心不全206症例について診断的心臓カテーテル検査時に頻度収縮性特性、連結期収縮性特性、機械的交互脈出現性、電気的交互脈出現性を検討した。方法はミラー圧トランスデューサー付カテーテルを用いて左室内圧を測定しながら、頻回刺激法と刺激期外法による心房電気刺激(心房細動例は心室電気刺激)を行なって評価した。頻回刺激法では206例中113例(54.7%)に機械的交互脈が出現し、21例(10.2%)に電気的交互脈が出現した。電気的交互脈は常に機械的交互脈に随伴して出現し、電気的交互脈が出現しやすい症例は左室機能障害が重症であった。また、電気的交互脈を随伴する機械的交互脈は随伴しないそれに比べ交互差が大きかった。次に206例中160例について予後調査を行なった。生存は114例(71%)であり、遠隔期の心不全死30例、遠隔期の突然死10例、心外死3例であった。診断確定後100日以内の早期死亡が3例あり、全て心室細動による突然死であった。早期に突然死した3例はいずれも交互脈易出現症例であった。次に、交互脈出現機序を明らかにするため、交互脈持続中に、強脈後と弱脈後の連結期収縮性特性を評価した。弱脈後の心拍(すなわち強脈が予想される心拍)は連結期収縮性特性の立ち上がりが速やかで、時定数が短く、強脈後の心拍(弱脈が予想される心拍)とは連結期に依存しない収縮性の差を示していた。機械的交互脈は一つの心臓が二つの異なった連結期収縮性特性を交互に示す現象であり、連結期収縮性特性の乗換えがその起源と考えられる。この乗り換えのメカニズムは基礎的に検討しなければならない。

慢性心不全では機械的交互脈の易出現性が高まっており、大きな機械的交互脈は電気的交互脈を伴っていることを臨床例で明らかにした。また、多数の慢性心不全例を治療し、機械的交互脈が出現しやすい症例が心室細動により突然死するリスクが高いことを発現し報告した。陳旧性心筋梗塞および拡張型心筋症による慢性心不全症例について、診断的心臓カテーテル検査の際、ミラー圧トランスデューサーを用いて、左室圧dP/dtを記録するとともに、ペーシング法を併用して連結期収縮性特性、頻度収縮性特性、期外収縮後収縮増強反応、機械的交互脈出現闘値を測定した。機械的交互脈が持続している状態で左室圧容積曲線を求め、臨床例では左室収縮性と前負荷の両者が交互に変動していることを示した。これは一方で、交互脈の持続が前負荷依存性(Starlingの法則)だけでは説明できないことを示したことになる。慢性心不全の多数例について頻度収縮性特性を求め、新たな定量的指標、最高強度心拍数(peak force rate)と収縮性増強幅(force gain)を提唱した。この指標を用いて慢性心不全例の予後予測能を検討し、収縮性増強幅が予後指標となることを示した。これまでの検討では頻度収縮性特性の障害と交互脈出現性には強い関連がある。以上から、交互脈は慢性心不全症例にみられる「心筋リモデリングの進行」と「心室細動リスクの上昇」という二大死因の基盤をなす心挙動と考えられる。
一般用医薬品（OTC）広告での著名人起用の実態と効果：信用性理論からのアプローチ

本研究では日本でのOTC一般医薬品の広告キャンペーンでの著名人起用の現状と効果を、信用性理論に基づき調査・分析を行った。TV広告と該当製薬会社の商品ウェブサイトの定量性内容分析の結果に基づき医薬品広告刺激を作成し、オンライン上で一般消費者からデータ収集を実施した。OTC医薬品広告の好感度はスポーツ選手やタレントよりも俳優・女優が起用される場合が最も高く、信用性の3要素の中でも魅力度と信頼度が広告・ブランド態度に影響を与える事が判明した。また、被験者にとっては俳優・女優は他の著名人の種類よりも自分からかけ離れている存在として認識されているが、同時に共感できると考えられていることが明らかになった。当研究では日本でのOTC医薬品広告の現状(特に著名人起用に関する現状)と、その効果を(著名人の)信頼性理論の面から調査する。OTC医薬品広告に関する研究は諸外国においても少数であり、特に日本市場を対象にした医薬品広告に関する研究が世界的にもほぼ見当たらない現状を考慮すると、第一段階としての内容分析は、今後の当分野の研究発展のためには必須である。また、日本でのOTC医薬品市場の将来の成長において企業及びマーケティング・広告関係者にも当研究がもたらす情報・知識は、今後の戦略立案においても非常に有益な情報をもたらすと期待される。第一段階として、平成26年度第3,4四半期及び27年度第1四半期に関東地区で放映されたOTC医薬品に関するTVコマーシャルの記録及び2名のコーダーによるコーディングを終了。データに基づき定量的内容分析の手法を用い、論文一篇を完成。該当研究の主要変数は以下の通り:製薬会社(国内、外資系);登場人物(俳優、歌手、スポーツ選手、その他)、登場人物の性別;薬の種類、対応する症状;広告アピール・効果(画期的、強力な効果、症状コントロール、便利、即効性、体にやさしい等);メッセージアピール;情報の種類(価格、質、有効成分等)。該当サンプル(n=204)中、栄養ドリンク(栄養剤を含む)、風邪薬、胃腸薬がOTC医薬品TV広告の過半数を占め、広告中のメッセージアピールでは「効果的」「症状コントロール」「即効性」等が頻繁に使用されていた。特に栄養剤等では「効果的」なアピール、そして風邪薬等では「即効性」のアピールが多用されていた。該当CMの出演者のカテゴリーでは、芸能人、特に俳優・女優や日本独特の「タレント」が主に起用されていた。本研究は、日本におけるOTC(一般)医薬品の広告キャンペーンでの著名人起用の現状とその効果を、信用性理論からのアプローチを用いて調査・分析を行う。著名人の一般広告キャンペーンへの起用は日本に限らず諸外国でも頻繁に行われており、その効果に関する研究もこれまでに多数発表されているが、規制の厳しい品目(医薬品、酒類等)での広告キャンペーンの信頼性効果の研究は少数であり、OTC医薬品の分野においては諸外国の研究でもほぼ見当たらない。OTC医薬品の広告キャンペーンの現状を把握するためには、まず内容分析が必須であり、そのデータをもとに実験を行い正しい効果測定を図る必要がある。広告の分野では、クロスプロモーションとして複数の媒体を使用することが一般的であるが、当研究の第2段階として、第一段階で分析されたCM広告のデータに基づき、対象となるOTC薬品の製薬会社のウェブサイトの定量性内容分析を実施、比較分析を行った。データに基づき論文一篇を完成(現在Journal of Promotion Managementで査読中)。アメリカ広告学会においても発表を行った。OTC医薬品のウェブサイトではTV広告以上に詳細な情報(価格、品質保証、安全性、成分等)が掲載され、TV広告と比較し合理的なメッセージアピールが多用されていた。また、ウェブ、TV媒体に関わらず日本のOTC医薬品広告キャンペーンでは芸能人・有名人がほとんどのケースで採用されていることも判明した。同時に第3段階である実験操作のためのプレテスト、本調査に使用予定の広告作成にすでに取り掛かっている。内容分析の結果に基づき、OTC医薬品広告刺激を8種作成(著名人の種類、性別を操作)し、オンライン上で約650名の一般消費者からデータ収集を実行。データ分析の結果、OTC医薬品広告の好感度はスポーツ選手やタレント等よりも俳優・女優が起用されている場合が最も高く、著名人の信頼性の3要素(信頼、魅力度、専門性)の中でも魅力度と信頼度が広告・ブランド態度に影響を与えるという事が判明した。同時に、被験者にとっては俳優・女優は他の著名人の種類と比較して、最も自分よりかけ離れている存在として認識されているが、同時に最も共感できる著名人の種類と考えれられている。著名人のOTC医薬品広告における本人に対する好感度は異なる著名人の種類において有意差は見られなかった。4四半期及び27年度第一四半期に関東地区で放映されたOTC医薬品に関するTVコマーシャルの記録及びコーディングを終了。データに基づき定量的内容分析の手法を用い、論文一篇を完成、Association for Education in Journalism & Mass Communicationの本年度8月に開催される学会に応募。現在審査結果待ち。

今後同論文を編集し、ジャーナルへ投稿予定。同時に第二段階である製薬会社のOTC医薬品のホームページ情報の収集、コーディングも開始。商学平成27年度に書籍等の購入がなかったため、残金を平成28年度の研究費用に繰り越し予定。平成26年度に旅費の出費がなかったため、残金を27年度の研究に繰り越し予定。平成27年度は、当研究の第2段階である製薬会社のOTC医薬品のホームページの内容分析に着手。第1段階であるTV広告分析の結果を基に、サンプル中のOTC医薬品ブランドの中から、ウェブサイトが開設されているものを抽出し、定量的内容分析を行う。分析単位は各OTC医薬品ブランドとするが、同じブランド名の中にサブブランドとして独立したウェブサイトを持つ場合はそれぞれのサブブランドのウェブサイトも個別に分析する。CM分析と同様、抽出されたウェブサイトのサンプルは二名のコーダーが主要変数を分類する。人件費としてアシスタント1名(事務、調整業務、調査補助)、その他通信、文具、英文校正、ウェブホスティングの費用として使用予定である。人件費としてアシスタント1名(事務、調整作業・及び研究補助)、ホームページのコーダー2名を雇用予定。学会参加費用・旅費、そのほか通信、書籍、文具、英文校正、ウェブホスティングの費用として助成金を使用予定である。
神経分化と機能制御における膜輸送の役割

本研究では、神経細胞の分化、移動、構築、機能制御における、膜輸送制御複合体のFKBP38-Protrudinによる作用機序を解明するために、以下の研究を行った。ヒトの神経管形成不全や遺伝性痙性対麻痺などの神経疾患の病因への関与を解明し、治療への応用を目指した解析を行った。上記目的のために、プロトルーディンノックアウトマウスを作製した。そのマウスを用い、神経細胞における膜輸送の異常、脂質分布の異常、神経疾患の発症、神経・グリア接着の異常について解析した。そして小胞膜輸送制御の神経疾患との関連を解析した。そしてプロトルーディンを介した輸送システムが樹状突起スパインにおいても重要であること、およびそのシステムに関与する新たなシグナル脂質を発見した。プロトルーディンはFYVEドメインという脂質結合モチーフを有している。典型的なFYVEドメインはイノシトールリン脂質のPI(3)Pと特異的に結合することが知られているが、プロトルーディンのFYVEドメインは意外なことに硫酸化糖脂質と結合した。そして、樹状突起スパインにおいて膜融合促進に働くことがわかった。近年、樹状突起スパインにおいてRab11-positive recycling endosomeがAMPAreceptorの輸送に重要との報告がなされているが、プロトルーディンはRab11の制御分子であることから、プロトルーディンノックアウトマウスを用いてAMPA receptorの輸送の異常を調べたところ、輸送不全が認められた。よって、プロトルーディンは、Rab11と硫酸化糖脂質との結合により、小胞膜の融合と輸送を制御し、AMPA receptorの輸送を促進することが明らかになった。本研究では、神経細胞の分化、移動、構築、機能制御における、膜輸送制御複対合体のFKBP38-Protrudinによる作用機序を解明するために、以下の研究を行った。ヒトの神経管形成不全や遺伝性痙性対麻痺などの神経疾患の病因への関与を解明し、治療への応用を言指した解析を行った。(1) FKBP38ノックアウトマウスを用いて、初代神経培養や組織解剖学的手法により、神経細胞の移動や構築に関与する分子の変化を解析した。野生型マウスと比較してFKBP38ノックアウトマウスでの異常を、初代神経培養細胞の観察や中枢神経組織の解剖学的解析により検討した。また、Protrudinの膜輸送活性について比較し、FKBP38とProhudinの制御関係を明らかにする。(2) Protrudinとスルファチドの神経・グリア接着機能や、神経軸索上ドメイン形成への関与を解析した。(3) Protrudinノックアウトマウスを作製した。
看護系大学院修了者支援プログラムの精錬と展開

本研究の目的は、看護系大学院修了者がその能力を持続的に開発するために作成した支援プログラムの精錬、実施および評価を行うことであり、大学院修了者支援プログラムを、専門看護師資格認定試験準備者、合格者を対象に実施し、評価を行った結果、支援プログラムにより9割の者にコンサルテーション実践の変化が「ある」との結果を得た。また国内調査においては、専門看護師および看護管理者にインタビューを行った結果、専門看護師が期待される役割を遂行するために必要な看護管理者からの支援としては、情緒的配慮、職場環境の調整、職位への配慮が必要であることが明らかにされた。1)看護系大学院修了者支援プログラムの実施と評価目的:看護系大学院修了者が医療機関においてその能力を持続的に開発するために作成した支援プログラムの精練、実施および評価を行う。支援プログラム:2つのワークショップから構成され(1)コンサルテーション実践力向上(2)組織内における役割葛藤解決のための能力向上、(3)大学院修了者同士の相互サポートの目的で実施および評価を行う分析方法:質問紙およびワークショップ内容を質的帰納的方法により分析し、ワークショップ評価を行う2)看護系大学院修了者支援プログラムの精練と展開-専門看護師が必要とする看護管理者からの支援に関する予備調査-目的:本研究は、専門看護師としての役割を遂行する上で必要とされる看護管理者からの支援内容を明らかにし、看護の質向上のために必要とされる専門看護師と看護管理者とのよりよい関係性を構築するための方法を検討することを目的とする。研究方法:対象者:国内および国外の看護管理者および専門看護師調査方法:面接調査調査内容:(1)看護管理者:専門看護師の配置の現状や専門看護師に期待する役割など(2)専門看護師:現在の専門看護師としての役割や看護管理者との連携の工夫など分析方法:質的帰納的分析方法調査時期:2009年7月2011年2月本研究の目的は、看護系大学院修了者がその能力を持続的に開発するために作成した支援プログラムの精錬、実施および評価を行うことであり、大学院修了者支援プログラムを、専門看護師資格認定試験準備者、合格者を対象に実施し、評価を行った結果、支援プログラムにより9割の者にコンサルテーション実践の変化が「ある」との結果を得た。本研究の目的は,看護系大学院修了者が医療機関においてその能力を持続的に開発するために作成した支援プログラムの精錬,実施および評価を行うことであり,今年度は支援プログラムの実施および,評価を行った。1.ワークショップの実施,11月および2月にワークショップを実施した結果,4名の参加者がえられ,参加者は全員ワークショップが,今後のコンサルテーション実践において有効であると評価した。ワークショップにおいて提示された事例を分析した結果,分析の視点が明確となり,コンサルテーションおよびコーディネーションの違いが明確となった。また痴呆性老人の疼痛コントロールに対する問題解決の指針が得られた。2.ホームページ活用によるワークショップの補完ワークショップ実施後にホームページ掲示板を用いて討論を行った結果,1つのテーマについて全員が発言できていた。しかし,ワークショップ参加者でないものも掲示板に参加できることや,匿名性が曖昧であるため,十分な討論ができないと不備が指摘された。以上から,今後は,ワークショップ参加者を増やすための日程調整と,ホームページにワークショップ参加者専用の掲示板を作る必要性が示唆された。本研究の目的は、看護系大学院修了者が医療機関においてその能力を持続的に開発するために作成した支援プログラムの精錬、実施および評価を行うことであり、今年度も19年度に引き続き支援プログラムの実施および、評価を行った。1.ワークショップの実施、10月および2月にワークショップを実施した結果、5名の参加者がえられ、参加者は全員ワークショップが、今後のコンサルテーション実践において有効であると評価した。ワークショップにおいて提示された事例を分析した結果、分析の視点が明確となり、コンサルテーションおよびコーディネーションの違いが明確となった。2.ホームページ活用によるワークショップの補完ワークショップ実施後にホームページ掲示板を用いて討論を行った結果、1つのテーマについて全員が発言できていた。しかし、ワークショップ参加者でないものも掲示板に参加できることや、匿名性が曖昧であるため、新たに掲示板を立ち上げた。5名のうち1名は掲示板を活用したが、他のメンバーは活用できていない。以上から、今後は、ワークショップ参加者を増やすための日程調整と、ホームページにワークショップ参加者専用の掲示板の活性化の必要性が示唆された。3.今年度は国内、国外の看護系大学院修了者のニーズ調査と看護系大学院修了者と看護管理者との関係性について調査を行うために、四国がんセンター、韓国ヨンセイ大学にてインタビュー調査を行った。その結果、専門看護師の組織での位置づけや、評価方法について看護管理者としての課題が示された。本研究の目的は、看護系大学院修了者が医療機関においてその能力を持続的に開発するために作成した支援プログラムの精錬、実施および評価を行うことであり、平成19年度に引き続き、今年度も支援プログラムの実施および、評価を行った。

ワークショップにおいて提示された事例を分析した結果、分析の視点が明確となり、コンサルテーションおよびコーディネーションの違いが明確となった。また専門看護師の実践やコンサルテーション時の立ち位置に関する問題提起が行われ、問題解決の指針が得られた。2.ホームページについての活用は、昨年度同様であったが、内容については個人的な内容に留まり、集合して討議を行うことを補完し、今回の支援プログラムの代わりとして運用するためには、課題があることが判明した。3.看護系大学院修了者支援プログラムの精練と展開-専門看護師が必要とする看護管理者からの支援に関する予備調査-昨年度の調査を元に調査を行い、国内4カ所、8名のインタビュー調査を行った。その結果、専門看護師と看護管理者が効果的に連携を行うためには、相互の期待の一致などが重要であることが示唆された。また、平成22年度は、調査対象施設を増やして実施する予定である。【目的】医療機関において能力を持続的に開発するために作成された看護系大学院修了者支援プログラム(以下支援プログラム)参加者の支援プログラム後のコンサルテーションに関する認識の変化を明らかにすること。【方法】対象者は医療機関において患者の直接的看護を行なっており、CNS資格認定試験の受験準備者、合格者、または将来受験する可能性のある者で、修了者が実践している看護の専門領域は「がん看護」または「老人看護」であり、管理職でない者。調査方法:支援プログラム実施前、実施中、実施後に参加者の目標達成および支援プログラムの参加者への影響に関するデータ収集を自己記載式質問紙により実施。【結果】研究参加者は計21名、専門領域は「がん看護」20名、「老人看護」1名。コンサルテーションの実践に支援プログラムが効果をもたらしたと答えた者は18名(約86%)で、コンサルテーションに対する認識の変化について28記述がえられた。分析の結果<コンサルテーション課題を焦点化することの重要性の実感><コンサルテーション方法のイメージの広がり><コンサルテーションに必要な患者の分析視点の拡大><コンサルティをアセスメントする視点の更なる明確化><コンサルティの成長を育むための方法の重要性の気づき>などの8表題に分類された。【考察】結果より支援プログラムによるコンサルテーションに関する認識の変化は、コンサルテーションの焦点化、その具体的な方法、コンサルティへの支援方法、コンサルテーションへのモチベーションに関する内容に集約された。対象者らはコンサルテーションの目的を焦点化することや、コンサルティに対する支援方法の理論を既に学習しているが、実際の複雑な人間関係の中で展開されるコンサルテーション課題解決には、既知の理論の応用と現実の場での課題解決能力が要求される。
グローバル社会におけるコンピテンシーを具体化する高度教養教育の開発研究

第1に,個別国家における教養教育の動向だけでなく,世界的視点でこれらを統合し,STEM教育という新たなイシューのもたらす影響を考察した.第2に,高等教育研究者だけでなく,数学,歴史学,体育学,キャリア教育の専門家が参画し,学問分野の視点から教養教育の現状と課題を考察した.これら学問分野の変動と再構築についてメタ認知分析を行った.第3に,アメリカ・イギリス・カナダ・ドイツ・中国・オーストラリアにおける教養教育の新たな動向を検討し,日本における大綱化以後の新たな動向を検討した.第4に,学習成果測定の視点から,教養教育を学士課程教育全体に位置付けて考察した.成果は,東北大学出版会から刊行した.1.研究会として,1「学習成果アセスメントをめぐる国際動向TUNINGーAHELOを中心に」(国立教育研究所,深堀聡子氏,7月16日),2東北大学高度教養教育・学生支援機構発足記念シンポジウム(元ユネスコ事務局長松浦晃一郎氏,「国境なき医師団」日本団長黒崎伸子氏,American Association of Colleges and Universities上級フェローアン・フェレン氏,国際連合大学特別学術顧問鈴木基之氏,7月25日),3「アメリカの大学における歴史教育のチューニングーユタ大学の事例から」(ユタ州立大学歴史学部副学部長ダニエル・Daniel Mclnerney,有光秀行東北大学教授,小原豊志同教授,9月5日)を開始し,グローバル時代における人間像の課題と大学教育の構造についての知見を深めた。2.国内調査・研究会としては,1平成26年度国立大学教養教育実施組織会議(5月29日,京都),2第64回東北・北海道地区大学等高等・共通教育研究会(8月28日),32014年度大学教育学会課題研究集会「日本社会における大学教育の意義」「現代日本の『学び』と『教養』教育」(11月28日,神奈川大学)に参加し,国内の教養教育の到達点について情報収集をしたほか,先駆的な取り組みをしている大阪大学高度教養教育調査(2月4日),新たな世界史教育の推進を進めている大阪大学等の事例を,5シンポジウム:市民的教養のための歴史学(2月20日)で学んだ。3.外国調査としては,1アメリカ(大学院協会など東部,及びUCバークレー),2イギリス(インペリアルカレッジロンドンなど)、3オーストラリア(メルボルン大学)の調査を行った。4.文献収集として,大学教育に関する文献152と大学制度に関するマイクロ資料等を購入した。1.海外調査として、イギリス(ロンドン大学、ケンブリッジ大学)、アメリカ(コロンビア大学)、カナダ(ビクトリア大学)、中国(教育科学院、北京大学)への訪問を行い、各国における教養教育の現状と課題、質保証についてのインタビューと資料収集を行った。国内大学調査として、国際基督教大学、九州大学への訪問調査を行った。大学教育学会、日本教育行政学会のシンポジウムへ参加するなどし、関連情報を収集した。2.学士課程教育における卒業研究の位置づけについて、関連規程や要件等を学生便覧等から抽出・整理した。3.国内外の教養教育に関する文献の収集を行い、149冊の図書を収集した。また、日本の青年の教養の全体構造を明らかにするために、高校で使われている全教科の教科書を収集した。4.研究会を3回開催し、吉田文(日本の教養教育)、吉永契一郎(ヨーロッパの教育改革)、立田慶裕(OECDにおける教育改革)についての講演を聞き、意見交換を行った。5.以上の活動をもとに、世界における教養教育の現状と課題を共通理解し、今後の課題を整理した。国内調査においては、ほぼ高度教養教育を実施している大学の情報収集を終え、海外の先進事例についてもデータを集めることができた。外国調査では、イギリスにおけるリベラル・アーツの学士課程の広がりやアメリカにおけるコンピテンシーベースのリベラル教育の動向を収集することができた。学習成果測定はやや遅れ気味であるが、各国の成果指標は収集しており、今後分析することで学習成果のアプローチから教養教育のあり方を検討する基盤ができた。1.2回研究会を開催したほか、藤田英典(日本学術会議の教養教育提言)、篠原清夫(学術会議参照基準による社会学の講義体系)、楠見孝(認知心理学の視点からの批判的思考とリテラシー)の講師を招き、公開研究会を開催した。2.海外調査として、アメリカ(スタンフォード大学、ワシントン大学、ジョージタウン大学ほか)調査を3名が行った。国内調査としては、大学教育学会、日本高等教育学会、教育史学会、日本科学史学会などの学会参加を含み、延べ17回の国内大学調査を行った。3.海外からD.D.Dill(アメリカ・ノースカロライナ大学)、William YAT WAI LO(香港・香港大学)、Michael Dobbins(ドイツ・Goethe University of Frankfurt)の3名の講師を招聘し、リベラル教育に大きな影響を与えている大学教育の市場化とカリキュラムにも影響を与えるガバナンスの国際比較シンポを開催した。学習成果の分析としては、国公私立大学のシラバスを収集し、卒業研究など前期課程にとどまらない学士課程教育全体を通じた統合的視点を持った取り組みの分析を行った。4.教養教育に関する国内外の文献59冊を収集したほか、後期中等教育までの教養像を明らかにするために、高校教科書を収集し、その分析を行った。5.大学教育学会において、現代的教養の核となる数理科学教育について代表者が発表を行った。研究会の開催や調査等がほぼ予定通りに進行し、研究分担者ごとの研究活動とグループによる研究がほぼ予定通り進行している。また、国内で出版された大学教育及び教養教育に関する文献収集も持続的に進んでおり、所期の目標を達成していると判断できる。

本研究は歴史学,数学,体育学,教育学,教育社会学,高等教育論,比較教育の研究者19名によって進められ,理論的研究とともに,国内外の大学調査および文献研究,国内外の研究者の招聘によって進め,最終成果を『グローバル社会における高度教養教育を求めて』(東北大学出版会,2018年3月,373ページ)として出版した。その内容は5部構成21本の論文からなり、第1部で,教養教育を取り巻く国内外の動態を明らかにし,教養の中核として従来捉えられてきた人文学ではなく,科学・数学・工学教育が浮上していることを解明した。第2部で,教養教育を専門分野に即し,またその基盤となる専門分野の動態を明らかにした。キャリア教育は概念自体が未確立であるが,生き方に関わる点で,今後,教養教育の大きな柱になることが示唆された。第3部で,日本に大きな影響を与えて来たアメリカはもちろん,大学教育が主に専門教育として構成されるイギリス・オーストラリアの事例や中国のケースを検討し、大学教育における広領域化が進展していることを明らかにした。第4部で,正課教育の枠組みだけで教養教育をとらえるのではなく,知識の身体化のプロセスで自らの教養を問う活動の意義を検討し,イギリスのチューター制度や戦前日本の旧制高校の全寮制は,定型化された教授=学習活動を超えた教育力を持っており,教育活動すべてを授業に還元するのではない視点を提供する意義があることを示した。第5部で,学習成果に関する検討を行った。学習成果測定は,近時の高等教育の大きなイシューであるが,教養教育の成果が測定になじむものかどうか,基本的な問題がある。前期課程に位置づく教育は,卒業時には他の教育活動の効果と区分が難しく,専門教育の基礎教育として設定される場合には,従属的な意味しか持たない。今後も引き継ぐ課題である。第1に,個別国家における教養教育の動向だけでなく,世界的視点でこれらを統合し,STEM教育という新たなイシューのもたらす影響を考察した.第2に,高等教育研究者だけでなく,数学,歴史学,体育学,キャリア教育の専門家が参画し,学問分野の視点から教養教育の現状と課題を考察した.これら学問分野の変動と再構築についてメタ認知分析を行った.第3に,アメリカ・イギリス・カナダ・ドイツ・中国・オーストラリアにおける教養教育の新たな動向を検討し,日本における大綱化以後の新たな動向を検討した.第4に,学習成果測定の視点から,教養教育を学士課程教育全体に位置付けて考察した.成果は,東北大学出版会から刊行した.当初の計画は,1外国調査と3か国6大学程度での比較が可能な連携の模索,2アジアを対象にした多元的比較,3国内の動向と比較調査、4東北大学を含む複数の大学での学習成果に関するデータの統合と学習成果指標の開発を予定していた。しかし,比較を含む他国の大学との連携は,大学独自の取り組みが進行しており、極めて難しいことがわかり、調査に重点を置かざるを得なかった。また,アジア(中国,韓国)については,相手方の事情もあり,平成26年度は実施できなかった。
ＤＮＡの協同的分子認識機構解明のための電子相関効果を導入した量子化学解析法と応用

量子化学は1981年福井謙一の国内第一回ノーベル化学賞以来、コンピュータの進歩と共に大きく発展してきた。しかし、ペタスケールスパコンが発展した今ですら、大きな生体系になると膨大な計算時間を必要とする。代表者らのグループで高分子の電子状態計算のために開発してきた超高精度オーダー(N)計算法ー高分子の電子状態の理論的重合法ーElongation法ーを三次元生体高分子に効率よく適用可能となるよう一般化した(3D-ELG法)。これを協同現象解明に役立てるため局所的構造最適化、電子相関、励起状態等のアルゴリズムを3D-ELG法に導入し、DNAの構造解析やミスマッチ過程やバンド構造の解明などに適用した。本課題は、DNAに対し、超効率的にグローバルミニマムな安定構造を決定し、その電子状態を高精度に求めることにより生体内で起こる諸現象を精密に解明し、生体機能をミクロな立場から機能設計できる方法を構築することを目的とする。その意義としては、医学歯学薬学の分野で新規生体材料の開発が求められている昨今においては、DNA・タンパク質・糖鎖などの生体高分子の機能を呈する原点となる電子状態を明らかにすることは、今後の機能性生体材料を設計していく上で重要な情報になるからである。上記の目標を達成するためには、申請者らがオリジナルに提唱してきたElongation法を方法論的に改良しながら、DNAにおける諸現象に応用するための準備計算上が必要であった。今年度に得られた成果として、信頼性のある計算精度を得るために、DNAのように化学結合を介して密に塩基対がスタックした系に対しても高精度計算が可能となるようOrbital shift法を新たに導入した。テスト系として、まずチオフェン誘導体からなる一次元ワイヤーの末端が、カーボン60とポルフィリンで閉じられている系について適用し、非局在軌道を取り込むことにより精度が改善され、従来法による計算との誤差が2桁以上改良されることを確認した。また、最適構造を効率良く得るための局所的Elongation-optimization法を開発し、いくつかのタンパク質に適用し、DNAでも稼働確認した。電子相関効果の導入に関しては、励起状態計算のためのLocal CI法も導入中である。また、金属がDNAに取り込まれた場合の計算にも対応しうるよう、開殻系および高スピン系のための計算手法の導入も始めた。一方、協同現象への応用のひとつとして、伝導性の検証のために、DNAのリン酸結合部におけるナトリウムカウンターイオンのエネルギーバンドへの劾果を、さらにA-typeおよびB-typeのグアニン(G)-シトシン(C),アデニン(A)-チミン(T)塩基対の種々の配列の組み合わせのバンドギャップへの効果を系統的に調べた。その結果、GとA残基がHOMOバンドを、NaイオンがLUMOバンドを支配し、GとAおよびカウンターイオンが伝導性の担い手になっていることを局所状態密度解析によって明らかにした。昨年までに、Elongation法において本質的に局在化しないいくつかのπ電子軌道を自動的に認識して相互作用に取り込むことにより、従来法との全エネルギー誤差が大幅に改善されたので、これをDNAに適用したが、領域ベースではなく軌道ベースであるがために、従来のAO-cutoff+QFMM法の導入が難しくなり、計算速度が本方法を利用しないときに比べて劣るという別の問題が見出された。これを解決するために、軌道ベースによる活性空間の定義を行う手法にAO-cutoff+QFMM法を組み込むためのプログラミングを行った。また、Elongation-LMP2法のレベルで、効率よく電子相関子を導入する手法を合わせて開発中である。Active軌道のみをLMP2法で扱うために、高効率で電子相関効果の導入が可能であることを確認している。高効率構造最適化のためのElongation-opt法において、局所的な構造変化のみならずグローバルな構造変化を捉える必要があるため分子動力学法との結合によりElongation-MDを開発した。単なる電子状態のみを利用した構造最適化に比べて、より安定な構造を見つけやすいことを見出している。一方、応用として、A-type, B-type, Z-typeなどにおける種々のG-C,A-T塩基対配列のパターンに対して構造最適化後にエネルギーバンドの抽出を行ない、カウンターイオン効果と電子伝導性との関連について詳しく調べる手法を発展させている。一例として、DNAへの添加材によって水素結合が一部切断されることにより、互変異生体によって引き起こされるミスマッチ塩基対形成を取り上げ、本現象に深く関わるDNA複製過程に対して本構造最適化法を応用した。Elongation法においては各領域に軌道を局在化させることが基本となる。しかしながら、一部広がった軌道が存在し、特定の領域への局在化が困難な軌道である非局在化軌道の存在が、結果の精度を悪くする。そこで本質的に局在化しないいくつかの軌道を自動的に認識して相互作用に取り込むことにより、従来法との全エネルギー誤差が大幅に改善された。一方、DNA全体の構造最適化法をElongation法に結合するためのElongation-partial-opt法の開発を行った。利点としては、Elongation-partial-opt法の方が、従来の構造最適化法よりエネルギー勾配法における収束が早いことにあり、同じ閾値の下で収束した結果においては、Elongation-partial-opt法による構造の方が安定となる場合が多々あることが明らかとなった。また、応用例として、DNAのミスマッチ塩基対について適用を行った。

B-DNAの一部がA-T対に置き換わる例を取り上げ、そのミスマッチ塩基対形成の過程を周囲の塩基対の影響を含めた形で電子論的な立場から明らかにするための計算を開始した。このような応用に対しては、電子状態理論の枠内に収まらず、よりグローバルなミニマムを見つけることが必要である。よって、動力学的手法とのハイブリッドによるElongation-Dynamics-構造最適化法についての開発も開始した。DNAの生体内における役割を電子論的に解明する上で避けられない、安定構造探索(構造最適化)を高速に実行するためのElongation-構造最適化法を、より実用的に展開するための基盤構築とプログラム開発を行った。また、不要な遠距離二電子積分を適切にカットすることにより、精度を落とさず全系の電子状態を効率的に求めるための並列化効率アップのためのチューニングも合わせて行った。特にランダムなDNAに対しては、一部の構造が異なるだけでも、従来法では全系をまるごと扱う必要がある。しかしながら、塩基配列が変化しない部分においては、Elongation法の特徴を利用することにより既に求めた電子状態を利用でき、効率的に様々な塩基配列を有するDNAを扱うことが出来る。このことを利用した効率的なDNAシーケンスの探索の仕方を工夫し、様々な天然DNAや人工DNAに適用した。本方法を、DNAの生理機能やタンパク質との相互作用を分子レベルで解明できる方法を展開することを目的とし、周囲の電荷のもとでのSCF法、局所的相互作用の局所的高精度な扱い方法、分子動力学方との結合、振動解析法などを発展させるとともに、電子相関効果を効率的に得る手法を導入している。また、金属を含む場合を想定し、相対論効果の導入のほか、スピン状態と絡む生体内磁性問題にも取り組むために、開殻系Elongation法の開発も並行して行った。本課題は、DNAに対し、超効率的にグローバルミニマムな安定構造を決定し、その電子状態を高精度に求めることにより生体内で起こる諸現象を精密に解明し、生体機能をミクロな立場から機能設計できる方法を構築することを目的としている。そのために、申請者らがオリジナルに開発してきたElongation法に、安定構造、基底状態、電子相関効果を正確に得る手法を導入し、DNAを代表する生体系の生理機能を分子レベルで解明できる方法を展開している。特に本年はDNAとタンパク質等との相互作用を効率よく得られる手法の展開としてIntermediate electrostatic field法によるElongation法を開発した。外部分子の電荷のもとでDNAを伸長できるようにすることで、計算精度と効率が改善されることが分かった。機能を設計する上で重要なElongation-構造最適化法の開発について、従来の全系に対するダイレクトな構造最適化計算によって得られた構造よりも、さらに安定な点を効率的に探しうる可能性が示唆された。また、Hartree-Fock法レベルを超えて、電子相関効果を含めるためにHF+LMP2法のレベルでの開発を行ない、効率よく電子相関効果の影響が得られるように開発している。
脳虚血耐性現象におけるグリア・神経細胞相互作用の解明

虚血耐性現象におけるアストロサイト由来S100-βの関与について検討した。砂ネズミ一過性前脳虚血モデルを用い、5分間の致死的虚血導入1,2,3,4,7日後に砂ネズミを灌流固定し、HE染色で海馬CA1錘体細胞数、S100ーβ免疫染色で海馬CA1領域におけるそれらの発現、TUNEL法でDNA断片化を示した海馬CA1錘体細胞数を評価した。虚血耐性獲得群では、5分虚血24時間前に2分間の非致死的虚血を加えた。HE染色では致死的虚血導入3日後より海馬CA1錘体細胞の染色性がやや低下し、4日後以降で著明な神経細胞数の減少が観察されたが、この4日後以降の神経細胞数減少は虚血耐性を獲得させることで有意に抑制された。S100-β陽性アストロサイトは、遅発性神経細胞死が観察される以前の致死的虚血導入3日後より対照群および致死的虚血導入後2日までとは異なり、肥大した突起を有するようになり、また海馬における数も増加していた。この致死的虚血導入3日後以降のアストロサイト活性化は、虚血耐性を獲得させることで抑制された。TUNEL陽性神経細胞は、致死的虚血導入3日後以降で著明に増加したが、虚血耐性獲得群では同時期以降散見される程度であった。これらの結果は、遅発性神経細胞死におけるアストロサイト活性化の関与、そして虚血耐性獲得に際してこの活性化が抑制されることを示唆していると考えられた。
エレクトロルミネッセンス光を利用するクロレラの光培養

本研究では、火力発電所などから大気中に排出される二酸化炭素の固定化および有効利用法の一つとして、高い光合成能を持つ微細藻類に着目し、太陽光を利用する光バイオリアクターによる藻類の光増殖に関する基礎的知見を得るために、太陽光のモデル光源としてエレクトロルミネッセンス(EL)および平板バックライト光源、蛍光灯光源を用いて緑藻クロレラの回分培養実験を行った。培養器として、独自に設計・試作したガラス製回分培養器を使用した。各種色素の濃度は、積分球を込んだ分光光度計を使用し細胞懸濁液の吸収スペクトルを測定し、色素の吸収ピークにおける吸光度により比較検討した。また、バイオマス量の定量にあたり、クロロフィルaの吸収ピークである680nmにおける吸光度と共に、細胞懸濁液の濁度として780nmにおける吸光度を測定し、乾燥重量との相関をそれぞれ求めた結果、クロロフィルaよりも濁度の方が乾燥重量を表す指標としてより適切であることが確認された。操作因子として光強度を1,00011,000 1uxまで種々変化させ光培養を行い、光強度の増殖度および細胞色素組成に及ぼす影響を考察した。その結果、濁度の経時変化における最大値は光強度による差がほとんどないが、クロロフィルaの最大値は光強度が大きくなるほど減少することがわかった。また、クロロフィルa、濁度、細胞数の経時変化の比較より、クロロフィルaの増加が細胞分裂の進行を、濁度の増加が細胞増殖の進行をそれぞれ表す指標となり得ることがわかった。光強度が大きいほど、強光への適応によって、クロロフィルa、b、カロチノイドなどの各種光合成色素の細胞内含有量は減少し、クロロフィルaに対する集光性色素の比率は増加することより、クロレラの光適応は、主にクロロフィルaの増減によって行われることがわかった。本研究では、火力発電所などから大気中に排出される二酸化炭素の固定化および有効利用法の一つとして、高い光合成能を持つ微細藻類に着目し、太陽光を利用する光バイオリアクタ-による藻類の光増殖に関する基礎的知見を得るために、太陽光のモデル光源としてエレクトロルミネッセンス(EL)を用いて緑藻クロレラの回分培養実験を行った。まず培養器として、直径12cm、深さ10cmのガラス製回分培養器を設計・試作した。この装置の底面に光源を密着させ上向きに光を照射することにより、培養器内における光強度の一次元的な解析を可能とした。また、バイオマス量の定量に当たり、積分球を組み込んだ分光光度計を用いて680nmにおける細胞培養液の濁度を測定し、乾燥重量との相関を求めることによって、濁度による細胞濃度測定を可能とした。操作因子として光強度を700luxまで種々変化させ光培養を行い、光強度と増殖速度との関係を考察した。この結果、培養の初期においては光強度が大きいほど増殖速度も大きいが、定常期に至るまでの培養期間が短くなり、その時の細胞濃度も小さくなる傾向が観察された。また光源として液晶文字表示用バックライト蛍光燈を使用した同様の実験を行い、EL光源を用いた場合との比較検討を行った。従来提案されている増殖モデルは、培養の初期(対数増殖期)および中期(直線増殖期)までにしか対応していなかったが、本研究では、実験結果を基に、増殖速度に加えて誘導期および細胞死滅速度を考慮することにより増殖後期(定常期以降)までを的確に表す統一した増殖モデルの構築に成功した。また、このモデルに従い、光強度および培養器深度がクロレラの増殖速度に及ぼす影響をシミュレ-ションによって求めた。この結果より、実際の培養においては目的に応じた適切な光強度および深度が存在することがわかった。本年度は太陽光のモデル光源として平板バックライト光源、蛍光灯光源を用いて緑藻クロレラの回分培養実験を行った。