hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光遺伝学的手法を用いたeNOS活性化によるNO合成と血管機能の調節

血管内皮細胞での構成的な一酸化窒素(NO)産生蛋白であるeNOSの活性調節に細胞内へのCa2+流入によるCa2+-カルモジュリンシステムが関与するため、青色光依存的にCa2+を流入する膜蛋白hBACCS2(Ishii et al., 2015 Nat Commun)を血管内皮細胞株bEnd.3細胞に遺伝子導入し、青色光を照射し細胞内Ca2+濃度を上昇することに成功した。次のステップとして、eNOSが放出する(NOの検出を試みた。NOの蛍光指示薬であるDAF-2およびDAF-FMを用い蛍光Ca2+イメージングを行ったが、所属する研究室に存在する蛍光システムでは検出できなかった。また、NO上昇の下流で起こるcGMPの上昇を検出するための蛍光イメージングも行ったが、検出できなかった。そのため、生化学的手法(Inoue et al., 2016 BBRC)によるNOの検出も試みたが、遺伝子の発現効率が低いためか検出できなかった。そこで、今年度はbEnd.3細胞でhBACCS2の安定細胞株を作成・取得を試みたが、取得することができなかった。そこで、別の血管内皮細胞株を用いることとした。血管内皮細胞株であるF-2細胞を購入し、一過性にhBACCS2を導入したところ、青色光依存的にCa2+を流入することは確認された。続いて、bEnd.3細胞の場合と同様にhBACCS2遺伝子の安定株の作成を試みたが、安定細胞株は取得することはできなかった。今後は今まで以上に多くの単離細胞を採取し、安定株取得を試みる。eNOSの活性調節に細胞内へのCa2+流入によるCa2+-カルモデュリンシステムが関与しているため、細胞内のCa2+濃度を恣意的に上昇できればeNOSが活性化し、NO産生が増加すると予想された。それを検証するために、まずカルシウムチャネルOrai1を活性化し細胞内Ca2+を上昇する小蛋白分子であるhBACCS2(Ishii et al, 2015 Nat Commun)を赤色傾向蛋白mCherryとともに発現するプラスミドを入手した。このプラスミドをHEK293細胞に導入し、蛍光Ca2+指示薬Fluo-8を用いてCa2+イメージングを行った。蛍光顕微鏡においてmCherryの蛍光を確認することでhBACCS2陽性細胞を同定した。これらの細胞に青色光(480 nm)を当てたところ、Fluo-8の輝度が上昇し、細胞内Ca2+の上昇が検出できた。その後、マウス血管内皮細胞株であるbEnd.3細胞を使い電気穿孔法を用い遺伝子導入を行い、同様のCa2+イメージングを行ったところ、HEK293細胞の場合と同様青色光照射による細胞内Ca2+の上昇が認められた。mCherryだけを導入したコントロールでは、HEK293細胞、bEnd.3細胞ともに光刺激によるCa2+の上昇が認められなかった。これらのことから、外来性の光感受性分子の導入により血管内皮細胞株での細胞内Ca2+の制御ができることが示された。平成28年度中に行う予定だった一酸化窒素(NO)の検出は予定通りに進まなかったが、平成29年度以降に行う予定の血管内皮でのCa2+の上昇を検出することができたので、順序は異なったが、おおむね当初の予定通り実験を進行することがていると考えている。前年度は血管内皮細胞に光依存性カルシウム上昇が認められたため、当該年度はカルシウム上昇シグナルの下流で起こる一酸化窒素(NO)合成酵素(eNOS)の活性によるNO産生の検出を主要な目的に実験を行ってきた。蛍光顕微鏡イメージング装置を使い、NOの蛍光指示薬であるDAF-2とを用い青色光を照射したときのDAF-2の蛍光輝度の変化を継時的にモニターしたが、変化を検出できなかった。別のNO蛍光指示薬であるDAF-FMも用いて実験を行ったが、その場合も同様に検出できなかった。ただし、ポジティブコントロールであるsodium nitroprusideを投与しても検出できなかったので、蛍光フィルターの波長などイメージングシステムが蛍光指示薬の波長特性にとって最適化されていない可能性があると考えた。そこで標的を変えてNOの下流で活性化されるグアニジンシクラーゼの活性化に伴い産生されるcGMPを蛍光蛋白を用いて検出する方法を用いた。しかしながらカルシウムが上昇しない条件でも青色光でcGMPの上昇を検出してしまい、評価系として確立することができなかった。また、NOの産生を生化学的にとらえる方法も行ったが、カルシウムを上昇するための遺伝子の発現効率が低く、その産生も検出することができなかった。また、電気穿孔法を用い、ex vivoの血管に青色光依存性カルシウム上昇を起こす遺伝子の導入を試みたが、発現効率が非常に悪く、NOなどの産生検出実験に用いることができなかった。当該年度に行う予定であったNOあるいはその下流のシグナルの活性の検出ができなかったため。

NOの蛍光指示薬であるDAF-2およびDAF-FMを用い蛍光Ca2+イメージングを行ったが、所属する研究室に存在する蛍光システムでは検出できなかった。また、NO上昇の下流で起こるcGMPの上昇を検出するための蛍光イメージングも行ったが、検出できなかった。そのため、生化学的手法(Inoue et al., 2016 BBRC)によるNOの検出も試みたが、遺伝子の発現効率が低いためか検出できなかった。そこで、今年度はbEnd.3細胞でhBACCS2の安定細胞株を作成・取得を試みたが、取得することができなかった。そこで、別の血管内皮細胞株を用いることとした。血管内皮細胞株であるF-2細胞を購入し、一過性にhBACCS2を導入したところ、青色光依存的にCa2+を流入することは確認された。続いて、bEnd.3細胞の場合と同様にhBACCS2遺伝子の安定株の作成を試みたが、安定細胞株は取得することはできなかった。今後は今まで以上に多くの単離細胞を採取し、安定株取得を試みる。Ca2+流入確認できたので、今後は以下の2つの方法で、NOの産生を検討する。非血管内皮細胞への光刺激でCa2+→hBACCS2活性化→eNOS活性化→NOの作動が確認できた後、内在性のeNOSを持つECを用いてeNOSが活性化し、NO産生がみられるか検討する。念のためこれらの細胞株でeNOSの発現をウェスタンブロッティング法にて確認する。続いて、AchやATPでeNOSを活性化し、上述の方法でNOを検出する。内在性のeNOSの活性変化が比較的簡単にできそうな細胞を選ぶ。続いて、ECにChR2-mCherryプラスミドを導入し、上記同様、まずCa2+の流入をCa2+イメージング法にて確認する。トランスフェクションによる遺伝子導入の効率が良ければNOイメージングとDANによる定量を行う。効率が悪い場合、定量的な解析ができなくなり、NOイメージングのみの施行となる。また、Ca2+の流入によりeNOSの調節以外の影響があるかどうか、特に全身への影響が考えられるプロスタグランジンやtissue factor、VEGF等いくつかの生理活性物質の生成および放出についてReal-time PCR、Western blotting、ELISAを用いて検討する。当該年度の結果から、青色光依存性カルシウム上昇を起こす遺伝子を高確率で発現する可能性がある。そのため、血管内皮細胞株にその遺伝子を発現する安定細胞株を作成しNO産生などを検出する。実験の結果が想定通りに出なかったため、予定外の消耗品の購入が必要になったと同時に、予定していた実験が実施できなかったため、残金が生じた。
日独の児童虐待対応に関する実証的比較研究―責任共同体としての司法と児童福祉

ドイツでは、2000年代に入って度重なる法改正により、「子の福祉の危険化」の回避という概念の下で、児童虐待防止に向けたシステムが集中的に構築されたが、実際には少年局の取扱いの件数や、家裁の親の配慮の剥奪の数が減ることはなかった。しかし、ドイツ全般の調査の結果からは、少年局と家庭裁判所の間では、手続的により密接な連携が組み上げられ、両機関の行動の多様性を、適法かつ効果的に拡大してきていることが分かった。また、ベルリンでの調査からは、少年局や裁判所を含め、多機関、多専門職の間の支援や情報提供のネットワークが整備され、早期の危険回避に効果を上げていることが分かった。本研究の目的は、ドイツと比較して、児童福祉と司法さらには民間機関の連携のシステムを探ることにあり、その特徴は、第1に、ドイツの大規模調査に参加するということ、第2に、司法と行政の峻別には厳しい目を持ちつつも、司法判断の際に強制的な協議の場を設けて親に社会的な援助の受給を説得し、また処分の一つとして受給を命ずるというシステムを有するドイツの児童福祉と司法の連携のシステムを、法文上からだけでなく、具体的実務の面からも探求することにある。2014年度には、まず第1のドイツ側調査が2015年4月から本格的に始まることにかんがみ、それに参加するために、2014年10月にベルリンを訪問し、ドイツ調査責任者であるミュンダー教授、ザイデンシュトゥッカー教授と協議し、調査内容、調査項目、調査対象等について細目の打合せを行った。またドイツ側の調査と対応する日本側調査の準備のため、福岡市の児童相談所を訪問し、児童相談所と民間の委託機関の聴き取りを行った。またわが国で唯一のSOS子ども村である福岡SOS子ども村を訪問し、責任者からの聴き取り調査を行った。次いで、第2に掲げた児童福祉と司法の連携のシステムの探求の作業を進めるため、2014年10月の訪問時には、ベルリン州の州少年局、2015年3月には、ベルリンおよびブランデンブルグ州コトブスを訪問し、ベルリンの上級地方裁判所および家庭裁判所、少年局3カ所、民間の少年援助の機関(コトブス・SOS子ども村)から聞き取り調査を行った。平成27年度は、2回のドイツ調査を実施した。第1回(7月)は、ベルリンのパンコウ家庭裁判所裁判官、手続補佐人、危機児童保護施設Nogatstr.7、ケルナーパーク街区整備事務所長、第2回(12月)は、テンペルホーフ=クロイツベルク家庭裁判所裁判官、ベルリン緊急児童保護サービス所長、ベルリン州警察虐待対応課課長、ベルリン大学附属病院暴力被害外来所長、ドイツ司法省参事官などに対して、聞き取り調査を実施した。バイエルン州レーゲンスブルク市での聴き取り調査も実施を計画していたが、ドイツ側研究協力者の急な都合により中止となり、来年度へ延期とした。これら調査の結果は、平成26年度3月に実施した、ベルリンのシャルロッテンブルク=ヴィルマースドルフ区、パンコウ区、リヒテンベルク区の少年局、シェーネベルク家庭裁判所、ベルリン上級地方裁判所の聴き取り調査の結果とともに、整理分析中であるが、その一部を報告論文としてまとめた(「家族<社会と法>」第32号(2016年8月刊行予定)に掲載予定)。平成26年度、27年度の調査によって、第1に、裁判所の手続を喚起するまでの間、少年局による子の福祉の危険化の評価と保護がどのように行われてきているか、第2に、裁判所の手続が開始して行われる討議が実際上どのように運営され、児童保護の流れの中で裁判所がどのような位置づけを与えられているかという2点について、ほぼその実務の実態が判明してきた。なお不分明な部分については、28年度調査で詰めていく予定である。平成26年度、27年度において合計4回のドイツ調査を実施し、ベルリンを中心としてという限定はあるが、児童保護行政(少年局)、司法(家庭裁判所)、その他の諸力(警察や民間団体)の児童虐待対応の実態を把握することができる段階にまで到達した。本研究と並行して行われてきたドイツ側の全ドイツ規模の調査がほぼ終了し、現在その結果の取りまとめ中である。平成28年度にはそのデータを参照することができるため、我々のベルリン調査に、全ドイツ規模の視点を加えることができると考える。調査報告を最終的に報告するにあたり、ドイツの少年援助の制度全体をあわせて紹介する必要がある。そのため、ドイツ側研究協力者であるヨハネス・ミュンダー教授より、さおの最新の教科書「少年援助法」の翻訳の許可を得、現在翻訳が進行中である。また制度理解の前提となる法律規定についても、すでに私が中心となって翻訳した社会法典第8編の翻訳を、最新版に改訂中である。1これまでの部分の中間的な報告として、日本家族〈社会と法〉学会の機関誌である、家族〈社会と法〉第32号に、「親の養育権と児童保護の融和を目指してーベルリンの点と、線と、網とー」を執筆、掲載(1頁乃至19頁)した。210月2日から8日の間、ベルリン市において、ベルリン州少年局の、家庭養護・養子縁組担当職、ベルリン児童保護ネットワーク担当職、ノイケルン区少年局からの聞き取り調査、および2017年3月に開催予定の独日シンポジウムの報告内容についてのドイツ側研究者との打ち合わせを行った。32017年3月20日に、ドイツより、研究協力者であるベルリン工科大学教授ミュンダー氏、東バイエルン工科大学教授ザイデンシュトゥッカー氏を招聘し、早稲田大学において、「児童福祉と司法の間の子の福祉」という表題での、シンポジウムを行った。

日本側からは、共同研究者である駿河台大学の吉田恒雄教授と、私が報告を行った。参加者は70名を超え、ドイツの最新の調査結果と、日本の最新の政府側の審議状況をめぐって、議論が行われた。なお、このシンポジウムの資料として、本研究の過程で取得した、主としてベルリン州の実務資料の翻訳を公表し、配布した。4本研究の過程で、翻訳を目指すこととなった、ミュンダー教授の少年援助法の教科書については、すでに大半の作業を終えており、早稲田大学比較法研究所の出版助成をえて、2017年度中には出版できる見込みとなっている。ドイツでは、2000年代に入って度重なる法改正により、「子の福祉の危険化」の回避という概念の下で、児童虐待防止に向けたシステムが集中的に構築されたが、実際には少年局の取扱いの件数や、家裁の親の配慮の剥奪の数が減ることはなかった。しかし、ドイツ全般の調査の結果からは、少年局と家庭裁判所の間では、手続的により密接な連携が組み上げられ、両機関の行動の多様性を、適法かつ効果的に拡大してきていることが分かった。また、ベルリンでの調査からは、少年局や裁判所を含め、多機関、多専門職の間の支援や情報提供のネットワークが整備され、早期の危険回避に効果を上げていることが分かった。2014年2月頃から実施予定であったドイツ側調査が、諸般の事情から2か月ほど開始が遅れた。しかし、これはドイツ側で、調査項目およびアンケートの内容が慎重に点検されていたためである。ドイツ調査の担当責任者は10年前にも同様の調査を行ったが、当時とは実体法、手続法等が大きく変化したことから項目の変更や修正が相当程度あったことによる。日本側も、このような調査項目の作成の過程に最初から加わり、わが国の問題点を整理する上でも大いに参考となった。現在、このドイツの調査項目を参考に、日本側調査の項目を作成しており、日独のシステムの差を前提としたうえではあるが、相互比較できる基盤を共有することができた。このドイツ側調査の作業と並行して、裁判所、少年局、民間の少年援助機関の聴き取り調査を行った。裁判所はベルリンのシェーネベルク家庭裁判所とベルリン上級地方裁判所で実施したが、第1審裁判所と第2審裁判所それぞれの手続対応の相違など、文献調査では得ることのできない知見を得ることができた。またベルリン市内では、従来の西ベルリン地域、旧東独地域、外国人の多い地域の3カ所の少年局と、小規模地方都市であるコトブス市少年局という、それぞれに特徴のある少年局の司法との連携システムを探ることができた。近時の法改正により、法文上は同一手続、同一基準が設定されているが、それぞれの実情に応じて、子の福祉の危険化への対応方法に差があることが解明できたことは有意義な成果であった。コトブス市のSOS子ども村施設の調査では、いわゆるワンストップ型の子の福祉の危険化対応の仕組みが構築されていることが実見できた。すでに上記の通り、26年度、27年度調査で得られた結果の整理は現在進行中である。これら調査によって、ベルリンという限られた窓からではあるが、ドイツの児童保護実務の実態が明らかとなってきた。今年度は、これら先行する調査の分析から、なお不分明な部分を明らかにするため、ベルリンで調査を実施する。
学習支援者の専門性と力量形成に関する研究-成人学習支援の視点から

地域や職場において人々の成長や学び合いを支える人々を、それぞれがおかれている多様な状況や領域を横断して、実態として成人の学習を支援する実践に取り組むという視点から、成人学習支援者としてとらえることができる。成人学習支援者は、成人学習者の特性に配慮した支援を行い、学びあうコミュニティのコーディネーターとしての役割を担う。成人学習支援者の実践を展開する能力の開発もまた成人の学習であり、支援者自身の実践の省察を中心として取り組まれ、学びあうコミュニティに支えられて展開されていく。地域・職場のコミュニティをつくる成人の学習を援助する学習支援者の専門性と力量形成に関して次の3つの研究課題について理論的・実践的研究に取り組んだ。課題(1)成人学習支援者とは誰かまず、欧米の成人教育研究では成人学習支援者の範囲をどのようにとらえているのか検討したうえで、わが国における成人学習支援者にあたる人びとについて検討した。社会教育・生涯学習に関わる職である社会教育主事(主事補)や生涯学習関連の行政職員、高等教育機関における社会人学生を教える教員、健康に関わる職である看護師、保健師、栄養士といった人々、企業・ビジネスの領域における人材育成・企業内教育担当者など、成人の学習を支援するさまざまな状況における人びとが、成人学習支援者としてとらえることができるということを文献研究によって示した。これにより、これまで実態として成人学習者を支援する実践に取り組みながら成人学習支援者として位置づけられてこなかった人々をとらえなおし、整理する意義がある。課題(2)成人学習支援のための専門性とは何か成人学習支援のための専門性の内実について研究するために、理論研究・事例研究について国内外の文献資料を収集した。また仮説の検証のために地域における学習グループのリーダー、社員教育の研究者、保育者養成学校の教員にインタビューを実施し、共通する専門性を検討した課題(3)実践的な力量形成のために何が必要か成人学習支援者の実践を展開する能力の開発は、支援者自身の実践の省察を中心として取り組まれ、学びあうコミュニティに支えられて展開されていくということについて、D.ショーンのの省察的実践論およびE.ウェンガーの実践コミュニティの概念を検討した。また、成人学習支援者の省察による専門性の形成プロセスを検討するために、1970年代以降展開されてきている長野県松川町の保健師の力量形成の取り組みについて、記録をもとに吟味した。課題(1)成人学習支援者とは誰か社会教育を中心に福祉や保育、教師教育など多様な領域において学習支援や人材育成に関わる入びとの実態を探り、領域を横断する「成人学習支援者」という考え方が成り立ちうることを検討した。これまで実態として成人学習者を支援する実践に取り組みながら成人学習支援者として位置づけられてこなかった人々をとらえなおし、整理したところに意義がある。課題(2)成人学習支援のための専門性とは何か理論研究・事例研究について国内外の文献資料を収集し、各領域における学習支援者への聞き取りおよび社会教育分野を中心とした実践研究の検討を行い、成人学習支援のための専門性を検討した。またこれまでほとんど検討が進められてこなかったが、現場では近年大きな課題として直癒している「評価」の視点から検討を進め、何が専門性として評価されるのか、またどうすれば実践を評価しうるのかについて先行研究を整理することで課題をまとめた。課題(3)実践的な力量形成のために何が必要か成人学習支援者の実践的な能力の開発は、支援者自身の実践の省察を中心として取り組まれ展開されていくという省察の考え方に基づき、D.ショーンの省察的実践論について検討した。省察による力量形成が十分に効果を発揮するためには、個人の取り組みだけではなくその学習支援者の属する組織のあり方や力量形成のシステムも問い直し、変容させていく必要があることから、実践コミュニティ(community of practice)の概念に着目し、E.ウェンガーの議論を中心に理論的検討を行った。また、北アメリカにおけるContinuing professional educationと成人教育学との関連を検討した。
組成変動を伴う規則-不規則転移過程のIKL-ALCHEMI-EDX法による解析

1.L1_0規則状態におけるMoは、マトリクス組成がTi-richのときはAlと同じ副格子サイトを優先的に占め、Al-rich組成のときはTiと同じサイトを占める。本結果は、Moが不規則化元素として振る舞うことを示唆しており、組織制御の面で注目されるMo添加の効果を理解する上できわめて重要である。2.Lennard-Jonesポテンシャルを用いたクラスター変分法による解析[Abe et al.(1993)]では、MoはTiとL1_0型に規則化する傾向が強く、Alと同じ副格子サイトを優先的に占有する結果が得られている。このことは、本研究で得られたMoのサイト占有傾向とは一致しない。本合金のL1_0規則状態を理論面から正しく理解するためには、解析に用いる原子間ポテンシャルを実験と対応させながらより厳密化する必要がある。3.Ti-Al-Mo合金におけるL1_0およびB2規則格子反射の結晶構造因子の値はかなり小さく、従来のIKL法では規則度の測定誤差が大きくなり易い。等厚干渉縞を用いる方法などをIKL法と併用することで規則度の測定精度は向上する。4.多波動力学的回折理論に基づく計算の結果、Ti-Al系合金のB2規則格子反射は運動学的近似から予想されるよりもはるかに大きな強度を有することが判明した。X線回折ではほとんど不可能であるTi-Al系合金のB2規則状態の定量的解析も、電子の多波効果を利用するIKL-ALCHEMI-EDX法を用いれば可能であることを、本結果は示唆している。本年度は,規則化と相分離を伴う相変態過程を示すTi-Al-Mo3元合金の微細構造を,主に分析電子顕微鏡を用いて解析した.はじめに,平衡状態においてα(D0_<19>),β(B2)あるいはγ(L1_0)規則相を有する種々の組成のTi-Al-Mo合金試料をアーク溶解により作製し,X線回折実験および焼鈍組織の観察を行った。高温構造材料として期待される本合金の規則化は極めて速く,規則化初期段階を想定して高温域から焼き入れた試料は,平衡状態と同一構造の規則相からなる組織を有していた.しかしながら,試料内部のEDX組成分析により,同一構造の規則相間で組成のばらつきがあることがわかった.そこで,化学量論組成がTiAlであるγ相の規則状態に着目し,種々のγドメインの原子配列をIKL-ALCHEMI-EDX法により調べた.その結果,添加元素であるMoは,ドメイン組成がTi-richの場合はAlのサイトに,Al-richの場合はTiのサイトに多く存在する傾向が認められた.すなわち,Moはホスト元素であるTiとAlのサイトのうち化学量論組成よりも少ない方を優先的に占有することが判明した.γ相中のMoは,TiとAlいずれの元素に対しても結合力が弱く,規則化にはあまり寄与しないことを本結果は示唆しており,共有結合性元素であるMoを第3元素として添加したTi-Al-Mo合金の規則-不規則変態に関する,極めて重要な知見を与えるものである.現在,Moの固溶限ならびに組成変動がγ相よりも大きいβ相についてIKL-ALCHEMI-EDX実験を行い,規則ドメイン内部の原子配列の解析を進めている.また,Ti-Al-Mo3元合金における規則-不規則変態に対する理論面からのアプローチとして,統計熱力学的手法の一つであるクラスター変分法を規則状態の解析に適用することを試みている.本年度は以下の3つの研究成果を得た。第1に、Ti-Al-Mo合金のL1_0規則状態を原子間相互作用の観点から考察した。Lennard-Jonesポテンシャルを用いたクラスター変分法(CVM)による解析[Abe et al.(1993)]では、Ti-richあるいはAl-richいずれの組成においてもMoはTiと規則化する傾向を示す結果が得られている。

一方、本研究で行ったIKL-ALCHEMI-EDX法による実験では、MoがTi、Alのいずれかと優先的に規則化または相分離する傾向は認められず、CVMの解析結果とは一致しない。本合金のL1_0規則状態を理論面から理解するには、CVMで用いた原子間ポテンシャルやポテンシャルパラメータを、実験結果と対応させながらより厳密化していく必要がある。第2に、規則度の測定精度に関する検討を行った。Ti-Al-Mo合金における規則格子反射の結晶構造因子の値はかなり小さく、従来のIKL法では規則度の測定誤差が大きくなってしまう。本問題の改善策として、電子回折強度測定による方法や等厚干渉縞の間隔測定による方法を採り上げ、これらをIKL法と併用することで規則度の測定精度が向上することを明らかにした。第3に、Ti-Al系合金におけるB2規則状態の定量的解析の可能性について検討した。Ti-Al系合金のB2規則格子反射は、X線回折ではほとんど観測されないのに対して、電子回折では明瞭に現れることがある。多波動力学的回折理論を用いた回折強度計算の結果、Ti-Al系合金のB2規則格子反射の強度は、電子の動力学的回折効果のために運動学的回折近似から予想されるよりもはるかに大きな値をとることが判明した。本結果は、IKL-ALCHEMI-EDX法を用いればTi-Al系合金のB2規則状態の定量的解析が可能であることを示唆している。電子回折およびALCHEMI実験における動力学的回折効果の影響を定量的に評価していくことが、今後の研究課題である。
非線形可績分系の双線形構造の研究

1.ソリトンにおける双線形理論を用いることによって、相対論的戸田格子方程式が、戸田格子、戸田格子のBacklund変換、離散時間戸田格子の三つの系に分解できることを示し、この方程式が可績分であることを明らかにした。従属変数変換によってこの系の双線形形式はPlucker関係式に帰着され、その解がCasorati行列式で与えられることを示し、N-ソリトン解を構成した。2.相対論的戸田格子方程式の空間を二次元化した式において、reductionを行うことにより、可績分になるように変形されたdouble sine-Gordon方程式を導出した。その方程式に対して、N-二重キンク解の存在を証明し、解の挙動を解析的に調べた。3.二次元戸田分子方程式のq-差分化を行うことによってq-戸田分子を導出し、その解、Backlund変換、Lax対を提出した。このq-差分方程式に対してreductionを行うことにより、q-差分化されたcylindrical戸田分子方程式を構成することに成功した。4.離散PainleveII方程式を、従属変数変換によって双線形形式に書き直し、特別なパラメタの値に対してその双線形方程式が、離散Airy函数を成分とするCasorati行列式解をもつことを示した。同様の手法が、離散PainleveIII方程式にも適用できることがわかった。5.一次元二準位系におけるFrenkel励起子系の発光スペクトルと、一次元量子スピン鎖の相関函数の間の対応関係を議論し、発光強度のスケーリングが、スピン系の臨界指数によって与えられることを明らかにした。スペクトルのFourier成分が、ソリトン方程式のtau函数に一致していることを用いて、相互作用にランダム性がある励起子系に対して、スペクトルを記述する非線形可績分方程式を構成した。
結晶形態変化を切り口とするクラスターの集合過程と結晶化機構に関する研究

マイクロエマルションの内水相を反応場とする超微粒子調製プロセスにおいて、異方性の超微粒子が生成する場合が知られている。異方性の原因として、粒子の結晶構造の異方性やマイクロエマルションの微細構造の異方性、あるいはそれらの複合作用が考えられる。さらに、マイクロエマルションの微細構造は水、界面活性剤、有機溶媒の比率によって変化することから粒子の生成によっても変化することが考えられる。したがって、粒子が生成しつつある溶液そのものを対象として、マイクロエマルション溶液の微細構造と粒子の存在様式を明らかにする必要がある。プラズマレプリカ法による溶液の微細構造観察をマイクロエマルション中におけるコバルトフェライト微粒子の生成過程に適用した。反応場であるマイクロエマルションの微細構造とマイクロエマルション中の直径約15nmのコバルトフェライト微粒子の集合状態を同時に捉えることができた。この微細構造はマイクロエマルション滴の集合体の構造であると考えられ、マイクロエマルションの含水量が増加すると微細構造の単位構造が大きくかつ長くなること、微粒子はこの微細構造の外表面に存在し、一部は孤立しているが、含水量が増加するとほとんどが集合体となることを明らかにした。以上のように、マイクロエマルションの内水相を反応場とする超微粒子調製において、各マイクロエマルション滴は必ずしも独立の反応場ではなく、集合体を形成する場合があること、さらに本系ではこの集合体の表面に粒子が集まり、そしてここで粒子が凝集し、より大きな粒子集合体へと変化することを明らかにした。このように、マイクロエマルションを反応場とする粒子生成の機構を検討するためには粒子が生成しつつある溶液そのものの構造の確認が必要である。今後、異方性の微粒子が生成する系について検討を進めていきたい。クエン酸結晶の水溶液からの生成過程を、溶液を急速凍結して割断し、割断面の炭化水素プラズマ重合レプリカを電子顕微鏡で観察するプラズマレプリカ法を用いて検討した。未飽和水溶液では、直径約20nmのクラスターおよびその凝集物(直径約60nm)、さらにこの凝集物が鎖状に連結された構造が観察されたが、これらの構造が見られない平滑な部分も見られた。このように、クラスターの空間分布に偏りがあり、クラスターがほとんど存在しない領域がある一方、密度の高い部分では凝集していた。飽和水溶液では、直径約20nmのクラスターが溶液内をほぼ均一に満たしているようすが得られた。生成結晶が懸濁した飽和水溶液では、直径約60nmのクラスターが密に集合している部分が観察され、その構造は未飽和水溶液中でクラスターが局所的に凝集している部分の構造と類似していた。また、直径約60nmのクラスターが鎖状に連結して成長したと考えられる、太さ約60nmの棒状の凝集物も確認された。以上の結果からクエン酸の水溶液からの結晶化機構として、次の機構が示唆される。未飽和水溶液には直径約20nmのクラスターが存在し、クラスター密度の空間ゆらぎによって密度が高くなった部分ではクラスターの凝集がおこる。直径が約3倍(60nm)のクラスター凝集体が特に安定で、より大きい構造の単位としても振る舞う。飽和溶液ではクラスター密度の増加により、クラスターが溶液をほぼ均一に満たす。過飽和になると、クラスターの相互連結が顕著となり、結晶へと転化する。クラスターが鎖状に連結されることから、クラスターには優先的に連結されていく方向があり、この方向は生成結晶の方位、形態とも関連しているものと考えている。来年度は、異方性結晶が生成する系を対象として、結晶形態とクラスターの方位との関連を明らかにし、上記仮説の確認を行う。
骨再生関連細胞のinvivoにおける機能段階推移の組織分子生物学的解析

本研究は骨基質への埋入から破骨細胞による骨吸収野に至るまでの骨細胞の機能活性状態の段階的推移を酵素活性・タンパク・ゲノムの発現状態を指標として区分し、その特徴や差異の解析から骨細胞の機能そのものを考察することを目的とし、また、これら指標の解析を骨表面での骨芽細胞・破骨細胞についても行い、骨添加・吸収および骨リモデリング全体においての、骨細胞の機能段階に応じた骨細胞-骨芽・破骨細胞間の細胞連鎖的機能相関のメカニズムを明らかにすることを長期的展望に据えて計画・遂行された。また骨添加部位については、骨芽細胞細胞膜上に存在し骨石灰化に深く関わるとされるphosphataseに注目し、骨芽細胞膜抽出物の電気泳動を行い、ゲル上での酵素活性パターンとwestern blottingによるタンパク発現のパターンの比較から骨芽細胞膜上には組織非特異的alkaline phosphataseとplasma membrane Ca-ATPase (PMCA)の両者が存在すること証明した。さらにその細胞膜上での局在パターンに極性があることを酵素組織化学・免疫組織学的に示した。同様の解析を組織非特異的alkaline phosphatase欠損マウスについても行い、骨芽細胞膜骨形成面に偏在するPMCAの骨石灰化への関与を示唆した。この結果はBONE35巻5号に掲載された。【高細胞活性状態osteoblastの細胞膜phosphataseの局在と機能について】骨改造現象に伴う骨関連細胞の機能段階の推移を検索するにあたり、本年度はまず骨形成部に見られるosteoblastについて、その細胞膜上に発現するアルカリpH領域で強い活性を示すphosphataseの局在とその機能的意義について検討した。いわゆるosteoblastに見られるALP活性が骨石灰化に深く関わることはこれまでの数多くのin vitro,また低フォスファターゼ血症の研究等からconsensusとして理解されてきたが、実際にosteoblastを含む微小環境でどのようなメカニズムでこの酵素が石灰化に関与しているのかは多くの不明な点を残している。中野らは骨型ALP(TNSALP)を含む2種のアルカリpH領域で強い活性を示すphosphataseについてosteoblastの細胞膜上にそれぞれ極性を持って限局して存在することを証明し、加えてTNSALP (Akp2) null mutant miceでの解析からその機能的意義について考察した。この研究により骨の添加と石灰化機序における高細胞活性状態osteoblastの関与機構の一端を明らかにするに至った。本研究の内容については現在論文投稿中である。またこれに関連した石灰化機構として歯牙碑組織についても解析を行い論文発表を行った。【osteocyteの細胞活性評価因子の時間/空間的分布の解析】引き続いてosteoblastにより形成された骨基質内に埋入されたosteocyteの活性状態の推移をosteoblast, osteoclastの細胞活性状態と併せて時間的空間的に可視的に検索する実験系を立ち上げた。これには、まず骨形成と吸収を2次元/3次元的方向性を持って解析することが可能なモデル部位となり得る骨種を正常動物の全身から検討し選択した。これを用いて組織学的にosteocyteの細胞活性の評価基準となりうる種々のタンパクの発現レベルの分布を現在解析中であり平成16年度も引き続いて検索を行う予定である。解析データの一部を現在論文にまとめ投稿中である。
NMRを用いた情報伝達系に対する麻酔薬の作用の解析

ラット脳より抽出したmRNAを注入したアフリカツメガエル卵母細胞(Xenopus laevis oocyte)を用いて、揮発性麻酔薬の細胞内二次情報伝達系に対する影響を検討した。アフリカツメガエルに発現する5-HT_<2C>受容体はイノシトールリン酸(PI)代謝と接合し、アゴニストの結合により、G蛋白質を介してinositol 1,4,5-trisphosphate(IP3)とdiacylglycerol(DG)を生成する。IP3は小胞体からCa^<2+>を放出し、最終的にCa^<2+>依存性Cl^-チャネルを開口させる。このCl^-電流を指標として揮発性麻酔薬の細胞内二次情報伝達系に対する影響、および作用部位の同定のためにIP3およびCa^<2+>を直接細胞内に注入し、誘発されるCl^-電流に対する揮発性麻酔薬の影響を解析した。これにより、メトキシフルランは5-HTによって誘発される代謝型の細胞内情報伝達系に抑制的に作用することが明らかとなった。細胞内へのIP3,Ca^<2+>注入によって誘発される電流応答はハロタン、イソフルラン、メトキシフルランいずれの濃度によっても変化は認められなかった。要約すると、1)5-HTの濃度-反応曲線は非競合的に抑制される、2)揮発性麻酔薬はIP3およびCa^<2+>の細胞内注入で誘発されるCl^-電流を抑制しない。これらの成績は、揮発性麻酔薬が細胞内のCa^<2+>ストアからのCa^<2+>放出、およびCa^<2+>によるCl^-チャネルの開口のいずれをも抑制しないことを示唆するものである。したがって、揮発性麻酔薬は受容体、G蛋白質、PLCのいずれかの活性過程あるいはそのカップリングを抑制するものと考えられた。
戦後改革期におけるわが国金融政策・為替政策の研究

年度当初計画に述べたように、本年度は過年度に引き続き、GHQ/ESS資料のデータ・ベース化作業(Contents Listを含むdiscription cardそのもののデータベース化作業)を進めた。戦後日本形成経済班内での調整により、経済班のなかで筆者が分担した部分は、冊子117(1冊平均120ページ)に達したが、予定通りデータ・ベース化を完了させることができた。本研究の課題である当該期の金融政策・為替政策についてはは、GHQ/SCAPの管理の下で、連合国側と日本側の協同によって形成・実施されてきた。この協同は、一方でGHQ/SCAPの指揮・命令を、他方で日本側の抵抗を含むものとして進行した。連合国側とくにアメリカ本国およびGHQ/SCAPと日本側との具体的関係については、近年まで当該資料が未公開であったこともあって不明な部分が多かった。本研究では、上述のようにGHQ/ESS資料のデータ・ベース化を完了させることにより、米国側資料と日本側資料の突合せが可能となり、従来明らかではなかった貴重なファクツ・ファインデアングスを行うことができ、当該期の金融政策・為替政策の推転プロセスを体系的・総合的に把握することができるようになった。
実験的モデルによる縊死の呼吸・循環の経過に関する研究

これまで単純気管閉栓による窒息、絞頸モデル、溺れのモデルなどで呼吸・循環の経過を見て種々の新しい知見を得てきたが、縊頸のモデルについては犬の椎骨動脈を閉塞することが難しく、作ることができなかった。今回、犬の頸椎を露出し椎間にビニ-ル紐を一周させ、前頸部で交叉させ左右に強く引きつつ固定することによって、左右の椎骨動脈が完全に閉塞することを見出した。この方法と併せて同時に左右の頸動脈と気管を閉塞することによって縊頸モデルを作ることができた。30匹の犬で、縊頸モデルを作り、その際の心電図・血圧・胸腔内圧(呼吸運動)・脳波をポリグラフのモニタ-で見ながらレコ-ダ-及びデ-タ-レコ-ダ-に記録した。実験後、デ-タ-レコ-ダ-に記録しておいた心電図を拡大して観察し、心電図の波形の変化を観察した。大部分の犬では、縊頸開始後直ちに呼吸困難期が始まり呼吸は大きくなったが、その持続時間は30秒1分であった。それに続き、12分続く呼吸停止期があった。それに続き、約半数の犬で数個の呼吸からなる終末呼吸が見られた。終末呼吸停止までの全経過は23分であった。脳波は呼吸困難末期に消失し、血圧は呼吸困難末期に急激に低下し、呼吸停止後30秒位で零となった。心電図は呼吸困難期の開始と共に次第にR波が低くなり、呼吸困難の直後からST低下が始まり、徐々に著明となり、且つR-R間隔の増大が見られるようになった。この結果を縊頸モデルのものと比較すると、呼吸困難期に著しい短縮があり、これに伴って、循環停止までの時間も縊頸モデルの1/21/3になることが明らかにされた。
ヘテロカーボンナノチューブおよびヘテロフラーレンの合成とその電子状態の研究

カーボンナノチューブを構成する骨格の炭素原子の一部をホウ素や窒素に置換したヘテロカーボンナノチューブの合成を試みた。合成は、BNを含む複合炭素棒を作製し直流アーク放電法により、HeおよびN_2ガス中で行った。合成された試料を、走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)により考察を行った。その結果、通常のカーボンナノチューブと比較して、チューブの長さが数倍から一桁程度長い多層構造を取っていることがわかった。また、x線回折(XRD)により求めた層間距離は、通常のナノチューブとグラファイトとの中間の値を取ることがわかった。以上のことより、ホウ素置換ヘテロカーボンナノチューブ(B-C)を合成することができたと考えられる(窒素に関しては置換されているかどうか明確ではない)。そこで、ホウ素置換ナノチューブの電子状態を電子スピン共鳴(ESR)により考察を行った。その結果、これらのチューブは通常のカーボンナノチューブと比較し、金属的であることが世界で初めて示唆された。このことは、電気抵抗の温度変化によっても確かめられた。以上のことから、カーボンナノチューブの構成元素である炭素の一部を、ホウ素に置換することにより電子的特性の制御が可能であることを示唆した。以上の結果は、論文として受理されており、また、国際会議にも投稿中である。また、カーボンナノチューブの成長機構を考察することを目的として、炭素の結合を終端するような原子を含むCF_4ガス中でチューブが合成されるかどうかについても実験を行った。その結果、フッ素原子を含むガス中においてもナノチューブを合成することができた。この結果は、カーボンナノチューブの成長機構を考える上で重要であると考えられる。以上の結果は、国際会議に投稿し採択され、また、論文としても投稿中である。今年度は、ヘテロカーボンナノチューブの作製およびその基礎的知見を得るための前段階として、主に電子スピン共鳴(ESR)法による通常のカーボンナノチューブの電子状態に関する考察を行った。すなわち、CF_4、H_2およびO_2ガスによるプラズマ処理を行ったナノチューブと、処理を行う前のものとの電子状態を比較検討することにより、その表面状態の変化、例えば表面がフッ素化あるいは水素化されるかどうか、およびチューブの先端に穴を開けることができるかどうかについて考察を行った。ESRスペクトルの温度依存性の解析より、それぞれのスペクトルは、温度に依存しない信号強度を持つ成分と、依存する成分とに分解することができた。前者の成分は、伝導電子に、また、後者の成分はダングリングボンド等の欠陥に起因する信号と同定された。さらに、前ESR信号強度に対する欠陥信号の比は、CF_4、H_2プラズマ処理により減少し、O_2プラズマ処理により増加することがわかった。このことは、CF_4およびH_2プラズマ処理により、ナノチューブの表面がそれぞれフッ素化および水素化され、その結果欠陥が終端されることを示唆している。また、O_2プラズマ処理により、ナノチューブの先端部分に穴が開き、その結果、欠陥が増加したものと推定される。以上のことを確かめるため、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察を現在行っているところである。上記の結果は、「Properties of Plasma Treated Carbon Nanotubes」という題名でJ.Appl.Phys.に論文として投稿するところである。今後は、本研究の目的である、窒素およびホウ素置換ヘテロカーボンナノチューブの作製を行い、その基礎物性について考察を行っていく予定である。
科学の階層化にともなう電磁気学の方法・目的・理解の歴史的変化についての研究

18世紀から19世紀にかけてのイギリス経験論では人間の感覚について研究が進められ、自然現象は力学的な性質に還元されると考えられた。そして、考察をもとに学問の分類がおこなわれた。本研究ではこのような歴史的文脈を踏まえて、19世紀イギリスの科学者ファラデーとトムソンを中心に、彼らが用いていた「力線」や「力学的モデル」といった概念が電磁気現象を研究し、それを理解していく上で持っていた歴史的意味を考察した。研究実施計画に基づき、平成19年7月に約2週間、スコットランド国立図書館およびグラスゴー大学図書館のアーカイブにて資料調査を行った。その結果、あらためてウィリアム・トムソンを中心とした19世紀における電磁気学の理論展開においてファラデー効果(光磁気効果)の発見とその理論的解釈が占める重要性を確認した。ファラデー効果は、光と磁気という、異なる分野の現象の相互関係を実証したものである。これは、物理学の諸力が何らかの統一的な力の現れ方の違いであるという可能性を示唆しただけでなく、研究の方法・形式においても積極的な分野間の乗り入れが可能であることを示唆するものであった。そこでは、各分野の物理現象そのものは異なるものと考えられていたため、物理量の形式上の関係性を考えるアナロジーの重要性が意識的あるいは無意識的に大きくなっていった。このことは、研究者が物理的に実在するものとして抱いているイメージが、研究において導入されるモデルとは必ずしも一致しないことを意味する。一般には、物理学者が自然を解釈するために導入するモデルは、自然そのものを簡略的に表現したものと考えられる。しかし、こうした一対一の対応関係は、少なくとも19世紀の雷磁気学において必ずしも正しくはない。しばしば物理的意味の異なる複数のモデルを用いながら現象を説明していく過程は、物理学と数学とがより密接に関連していく過程であるとともに、物理学が自然そのものの解釈(すなわち自然哲学)とは相いれなくなっていく過程でもあった。これらの成果をもとに、平成19年12月に学会発表をおこない、それをまとめた論文を平成20年3月に発表した。現在は、力学的モデル(これは必ずしも今日的なイメージでの「力学」ではないと考えられる)と微分方程式との関係について論文を執筆中である。研究実施計画に基づき、5月にイギリス・ケンブリッジ大学で、7月にはロンドンの大英図書館を中心に、それぞれ資料調査をおこなった。これらの資料調査を進める中で、19世紀のイギリスの電磁気学を評価する上では「感覚」というキーワードが極めて重要であることがわかった。「感覚」はジョン・ロック以来、物質の性質を「一次性質」「二次性質」「力能」に分類して理解する上でのキーワードとなっている。これらの性質は、それぞれ力学、物理学(音、光、熱など)、および電磁気学と化学という学問分野を分類する上での基準にもなっている。ただし、電磁気学は当時の最先端科学であり可感な運動の学である力学と可能ではない運動の学である化学との中間に位置していた。そのため、電磁気学研究に対するアプローチには、可感な世界の原理で進ようとする力学側からの研究と、可感な世界の原理とは異なる原理であることを想定する化学側からの研究があった。前者の研究が、力学的モデルを応用しようとするトムソンやマクスウェルの方法であり、後者が力線を導入しようとするファラデーの方法である。これらの研究が19世紀中葉から互いに歩み寄って影響しあうことで、電磁気学は形成されたと言える。本研究では、上記のように、力学的モデルや科学の階層的分類が「感覚」と結びつけて理解できることを明らかにし、それを実験機器研究に結びつけるよう考察を進めている。この成果の一部は、平成21年5月の科学史学会で発表され、同内容を詳しく論じた論文を執筆中である。また、この学会発表および論文はファラデーに焦点をあてたものになったため、続いて、トムソンやマクスウェルの力学的モテルの議論と数学との関係に焦点をあてたもの執筆する予定である。
進行性腎障害に対する遺伝子治療

糸球体障害には遊走してくる単球・マクロファージとメサンギウム細胞の応答によるIL-1,TNFα,TGF-βなどの増殖因子、サイトカインの産生増加が重要であり、これを抑制することにより腎糸球体障害を軽減できる可能性がある。IL-10はマクロファージから産生されるTNFαや酸素ラジカルの放出を抑制する最も強力な因子である。このIL-10をin vivoで発現させる遺伝子導入系を開発し、実験腎炎モデルラットでその抗蛋白尿効果を検討した。まず、レトロウイルスベクターにヒトIL-10遺伝子を組み込み、培養メサンギウム細胞に導入した。このメサンギウム細胞でIL-10が発現することを確認した後、抗基底膜抗体糸球体腎炎モデルラットの腎動脈から注入した。その結果、メサンギウム細胞を導入した腎臓から単離した糸球体でのIL-10の発現が認められ、尿蛋白も減少した。この方法ではメサンギウム細胞が糸球体毛細血管内腔にとどまり、非生理的なため筋肉内にベクターを注入し、全身的にIL-10濃度を上げることより糸球体腎炎に対する効果を検討した。IL-10遺伝子発現ベクターはpCAGGSを用いた。HVJ-リポソームを用いて筋肉に導入したこのベクターからIL-10が産生され、尿蛋白が抑制されることを確認した。この結果は、IL-10が糸球体腎炎の進展を抑制する可能性があることを示唆するものである。このメサンギウム細胞でIL-10が発現することを確認した後、抗基底膜体糸球体腎炎モデルラットの腎動脈から注入した。

HVJ-リポソームを用いて筋肉に導入したこのベクターからIL-10が産生され、尿蛋白が抑制されることを確認した。この結果は、IL-10が糸球体腎炎の進展を抑制する可能性があることを示唆するものである。
染色体構造データベースを利用した転写制御のモデリング

染色体高次構造と転写との関係解明に役立つ数理モデルの構築と評価を行った。まず、関連データが比較的豊富なB細胞を題材に選別し、大量のパブリックHi-Cデータ、ChIP-seq、RNA-seqデータ等の解析を行った。この解析結果から、胚性幹細胞とB細胞、リンパ腫での染色体高次構造は互いに保存されているが、リンパ腫形成ではおおよそ10%のゲノム領域にクロマチン変化がみられ、腫瘍性異常発現遺伝子がこの領域に含まれていることがわかった。そこで、正常B細胞とリンパ腫の間で変動する遺伝子発現を予測する線形回帰モデルを構築・評価した。これは、Hi-C法によるDNA相互作用、ChIP-seqによるヒストン修飾情報、in-silico転写因子結合部位を説明変数とし、RNA-seqによる遺伝子転写量を目的変数とするモデルである。そして、我々が開発している最良モデル選択手法によって、実測発現量を相関係数0.7以上で予測するモデル構築に成功した。この過程で、ヒストン修飾と染色体内長距離DNA相互作用の顕著な寄与が見いだされた。開発中のDBに関連情報を集約しつつ、DB機能拡張と整備、広報を続けてきた。また、領域内の共同研究を行っており、山中総一郎先生(慶応大)とは、マウスゴノサイトでの染色体高次情報を解析し、出生前後における長距離DNA相互作用の一時的な動態変化の重要性を見出した(論文投稿中)。宮成悠介先生(基生研)とは、遺伝子改変ヒト細胞ATAC-seq、ChIP-seq等で染色体構造制御因子のスクリーニングと機能推定を行った。上述のように細胞選別と数理モデルの構築と評価はおおむね済んでおり、順調に進んでいる。また、OpenLooperの機能改良も行っていて、本研究課題であるデータベースと数理モデルの融合が見込めるようになった。しかし、DNAメチル化データ解析は、研究協力者の李が離職したため、ヒストンを中心としたエピゲノム状態の動的変化と染色体高次構造変化、転写制御の関連性解析に注力してきた。これまでの数理モデリングで分かってきた主要説明変数の生物学的な意味解釈が欠かせない。とりわけ、同一染色体上DNA相互作用について、例えば、エンハンサーとプロモーター相互作用、エンハンサーとエンハンサー相互作用などに分類することを試みて、詳細な意味づけのための計算機シミュレーションや統計処理を行う。また、本モデリング手法は現在、開発しているデータベースOpenLooperにウェブツールとして組み込む予定であり、早い段階で論文発表等を通じて一般公開を行う。