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21世紀ドイツ社会国家の歴史的位相―戦後連邦共和国における歴史的経緯を踏まえて

第二次大戦後ドイツ連邦共和国のオルドリベラリズム/ネオリベラリズムの展開のあり方そのものや戦前から今日に至るまでの時々の社会経済的背景、それをめぐる今日の研究状況や社会国家体制の時々の位相について、原資料や研究文献、また現地でのさまざまな議論を踏まえて考察を深め、その成果の一部を日本の学会のフォーラム研究会、ドイツで行われた国際シンポジウムやワークショップなどで報告した。とりわけフライブルク学派の拠点として知られるフライブルク大学経済学部との研究協力体制を構築し、またオルド自由主義の創設者・ヴァルター・オイケンの名を関したヴァルター・オイケン・インスティテュート(在・フライブルク)ともコンタクトを取りつつ研究を進めてきた。こうしたドイツ現地での議論からさらに触発されつつ、また国内での福祉社会研究フォーラムなどで指摘を受けつつ、社会国家やオルド(ないしネオ)リベラリズムの根源となる思想についてさらに検討するとともに、その現代性・今日における含意について考究を深めた。とくに冷戦体制下まではまだ相応に説明能力があったとされる一般的数理経済学モデルの限界、また秩序政策や秩序理論というさらなる研究ジャンルとして展開を遂げている秩序経済学の様々なアプローチ、社会的公正や経済倫理、人間の性や文化にまで踏み込んだ新たな観点からの経済分析の流れを追い、さらに近年展開されている「新方法論争」との係わりにおいて、秩序経済学や社会的市場経済ないし社会国家概念の可能性(積極的な役割や必要性)を明らかにしてきた。そしてこれらの所見を学術誌で公表するべく準備を進めてきた。現在の部局長職を含め、ここ数年間、所属大学の管理的業務を行う職に就いており、5%の研究エフォートもつくり出すことができない状態が続いていた。そのため元来計画していた通りのテンポで研究を進めていくことがかなわなかった。本研究計画は本来、昨年度で研究を終了させるべきところ、昨年度3月(2019年3月)に学術振興会より一年間の研究期間延長のお許しをいただき、2019年度中で研究を完結される予定である。すでに進行し、また口頭発表してきた研究成果をまとめた論考がすでに脱稿直前の状態であり、学術雑誌に投稿する。本年度も部局長職は継続しているものの、意欲的にさらなる資料調査や現地研究との交流を実施し、議論の範囲を本来計画したレベルまで拡げ、再度の国際学術シンポジウムの開催・報告や学術誌での発表を行っていく予定である。本研究の目的は第二次世界大戦後のドイツ連邦共和国(旧西ドイツ、統一ドイツ)における社会国家体制の展開のバックグラウンドを理論的に整理することである。理論的整理を必要とする背景の一つが、戦後、ア・ポステリオリに福祉促進的に機能してきたと理解されるドイツの社会国家体制が1990年代以降、従来とは異次元の国際的経済関係の緊密化やEU統合の深化が進む中、外形的に変化を遂げたように見えることである。実際に1990年代以降産業立地としてのドイツの不利がさかんに問題にされ、2000年代以降は左派政権のもとにおいてなお給付削減的な社会給付制度改革が行われた。つまり社会的進歩の発露の一局面として積極的に評価されてきた社会国家体制に対する見直しが余儀なくされ、こうした中でドイツ現地における学術的な社会国家論の論調も、多面性を帯びるようになったのだが、こうした時代状況の中で生み出された新たな視角を導入しつつ戦後の社会国家体制をあらためて見直すことにより、福祉促進一辺倒というような先入観を排したかたちで社会国家の本質やその展開の論理を明らかにするのが本研究課題の目的である。それに即して平成27年度はドイツ現地の社会国家体制に関わる諸議論の新たな傾向を一方で捕捉しつつ、同時にそれを踏まえて戦後間もない時期の社会国家を規定した経済情勢と経済秩序のかかわりについての考察を深めた。また、社会国家体制を論じるうえでの一つのキーワードとなる社会経済的「格差」をめぐる近年の議論を追い、さらに議論の幅を広げるべく、現代資本主義を論じる様々な論考や、社会国家(ないし福祉国家)の国際比較についての新たな研究なども渉猟しつつ考察を深めた。平成27年度については論文や書物のかたちで公刊した業績はまだないが、上記のように本研究課題遂行の基盤となるべき浩瀚な研究文献や資料などの収集に努め、その理解を深めてきた。当初の想定では初年度においては研究の基盤となる文献や資料、その他各種の統計資料などを早い段階から整備して仮説となる理論モデルを構築し、年度内に政策施行の実態分析やさらなる一次資料の調査を行う計画であったが、実際には本研究課題の補助金受け入れは10月下旬となり、実質的な研究の開始は11月となった。そのため研究文献や資料等の調達がいずれも後ずれして年度末となり、それと関連して、平成27年度に実施する意向であったドイツでの資料調査・収集も年度内に行うことはできなかった。本年度は前年度内に調達できなかった研究文献や一次資料を収集した。それらをもとに、前年度に引き続き、ドイツ現地の社会国家体制に関わる最新の研究動向を捕捉し、社会経済的「格差」をめぐるより新しい議論を追った。現代資本主義を論じる様々な論考や社会国家(ないし福祉国家)の国際比較研究においても引き続き最新のものを渉猟した。それらを踏まえて、戦後間もない頃、1950年代、60年代の西ドイツ「社会国家」の体制の背景としての同時期の経済情勢や、根底にある経済基盤との関係を分析するとともにドイツ現地においてさらに必要となった資料の収集を行い、またさらに新しい研究や、関連分野の諸研究を一通り検討し、必要なものはそのまま収集した。

渡航時においては、本研究が取り扱うフライブルク学派に関わる資料や情報を得るべくフライブルク大学も訪れ、フライブルク大学の教員とともにHow Tradition of Economic Thinking Shape Economic Policyというテーマで研究ユニットを立ち上げ、今後の共同研究の基盤も構築した。(このユニットのテーマ自体が本研究の目的に合致させたものであり、また自身はとりわけThe "Social Market Economy" and the German "Sozialstaat"に関する分析を深めていくことになった。)これと並行して、バックグラウンドとしての福祉国家、福祉社会研究全般の理解を深めるべく、政治経済学・経済史学会福祉社会研究フォーラムをはじめとする研究集会にも積極的に出席しながら、比較の視点が高められるよう、各国の福祉国家、福祉社会研究者と研究協力体制を築き、共同報告なども行った。当初の想定では、本研究初年度において研究の基盤となる文献や資料、その他各種の一次資料を用いて早い段階から仮説となる理論モデルを構築し、年度内に戦後間もない時期から1950年代にかけての西ドイツの社会国家的諸施策を施行していくうえでの実態、背景となる経済状況や構造、経済秩序とのかかわりを明確にするような実証マテリアルを渉猟していくよう意図していたが、本研究課題の初年度は10月下旬の補助金受入れとなり、実質的な研究の開始は11月となった。そのため研究文献や資料等の調達が後にずれ、実際には初年度末から平成28年度にかけて行うこととなった。関連して、初年度度に実施する計画であったドイツでの資料調査・収集も平成28年度になってから実施した。こうした遅れに対し、本来ならば本研究に対するエフォートを高めて遅れを取り戻したいところであったが、平成28年度は副研究科長職兼務およびそれに伴う各種委員長業務、加えて総長補佐兼任による諸業務により、大学の管理的業務を多重に処理することを余儀なくされ、十分なエフォートの向上に至ることができず、本来の計画からの遅れがそのまま研究計画の進行の後ずれとして残ったかたちになっている。本年度も研究文献や一次資料を収集し、ドイツ現地の社会国家体制に関わる最新の研究動向を捕捉しつつ、一次資料と共に経済史の観点からのそれら諸研究の再考を試みた。昨年度にはフライブルク大学との共同研究ユニット(How Tradition of Economic Thinking Shape Economic Policy)を構築したところだが、フライブルクは本研究課題の一つの中心たるオルドリベラリズムの本拠地であり、今なおワルター・オイケン研究所を核とするオルドリベラリズム研究の拠点の地でもある。本年度はさらにワルター・オイケン研究所とのネットワークも構築しつつ、フライブルクの研究者との議論を中心に研究を発展させた。オルドリベラリズムや社会的市場経済に関する一連の代表的研究であるワルター・オイケン研究所叢書(Untersuchungen zur Ordnungstheorie und Ordnungspolitik:秩序理論および秩序政策に係る諸研究)における数多の諸研究を批判的に摂取しつつ、西ドイツ戦後史の歴史的脈絡の中でその論理を再構成するための考察を行い、その成果は平成30年度中のフライブルクにおける研究集会において発表予定である。
高純度がん幹細胞培養法の構築とがん幹細胞特異的マーカーの同定

幹細胞性を維持したままがん幹細胞を培養する方法を検討するため、極めて高い薬剤耐性能を有する細胞を選択し、3Dクリノスタット(重力分散型人工無重力装置)を用いた微小重力環境下で培養をおこなった。微小重力環境下で培養をおこなうことにより、通常重力下と比較して細胞増殖促進効果が示された。この微小重力環境下で培養した1x102103細胞をヌードマウスの皮下に接種したが、造腫瘍性は観察されず、高純度がん幹細胞培養法としての至適条件を見い出すには至らなかった。「微小重力環境下での培養法」により純度の高い「がん幹細胞集団」を回収する系の構築を目的として以下の検討を行った。がん幹細胞は、ABCトランスポーターの高発現により細胞内に取り込まれた抗がん剤を積極的に排出することで、薬剤耐性能を有している。この性質を利用し、ヒトがん細胞株(LoVoおよびPanc1)に対し、CDDP 30μM、Gemzar 100nM添加培地で1週間培養して99%程度の細胞を死滅させた後、2週間抗がん剤無添加培地中において残存した細胞からコロニー形成させた。このコロニーを3Dクリノスタット(重力分散型人工無重力装置)にて微小重力環境下での培養を2週間おこなうことで、がん幹細胞が幹細胞性を維持したまま増殖効率の増加が見られるか検討した。細胞数をカウントした結果、LoVoおよびPanc1共に、通常重力下(コントロール)での培養条件と比較し細胞増殖能が高くなることを見出した。微小重力環境下での培養後、細胞は点在性に円形のコロニーを形成して増殖しており、単一細胞由来のクローンの可能性が示唆された。現在、微小重力環境下での培養により発現が変化するマイクロRNAについて検索中である。これら微小重力環境下にて培養した細胞を回収し、免疫不全動物へ1x102103細胞を接種し造腫瘍性を検討したが、いずれの細胞株においても造腫瘍性は観察されなかった。他方、微小重力環境下あるいは通常重力下で培養した細胞1x106個を接種した場合、培養条件に関わらず造腫瘍性を示した。かかる所見は、in vitroの系において微小重力環境下での培養条件では通常重力下と比較しやや高い細胞増殖能を示すものの、必ずしもがん幹細胞集団を特異的に増殖させているといった当初の仮説を支持するデータを得ることはできなかった。この性質を利用し、ヒトがん細胞株6株を抗がん剤(6種)添加により、非がん幹細胞を死滅させる一方でがん幹細胞が生き残る条件を検討した。ヒト大腸がん細胞株(LoVo)およびヒト膵癌細胞株(Panc1)に抗がん剤(CDDP, Gemzar, Taxol,ドキソルビシンおよびアリムタ)を添加して1週間培養後、顕微鏡下で生細胞がごく僅かに確認でき、その後2週間抗がん剤無添加培地中において残存した細胞からコロニー形成する条件を絞った。その結果、LoVoおよびPanc1いずれもCDDP 30μM、Gemzar 100nMが至適と判断した。このコロニーを3Dクリノスタット(重力分散型人工無重力装置)にて微小重力環境下での培養を2週間おこない、通常の培養環境をコントロールとして、細胞増殖能を検討した。クリノスタットを用いた培養により幹細胞は、幹細胞性を維持したまま増殖能が促進することが予想される。細胞数をカウントした結果、LoVoはCDDP 30μMで処理後、Panc1はGemzar 100nMで処理後クリノスタットで培養したときに、コントロールと比較し細胞増殖能が高くなることを見出した。これらの細胞を回収し、免疫不全動物への接種により造腫瘍性を検討中である。平成23年度は、(1)抗がん剤処理により非がん幹細胞を死滅させがん幹細胞のみにする条件を決定、(2)3Dクリノスタットによる微小重力環境下での培養によりがん幹細胞を増殖させる、(3)免疫不全マウスへの移植により10個以下の細胞で造腫瘍性を確認することを計画していた。現在、(3)へ進行したところであり、造腫瘍性の確認中である。やや遅れた理由として、(1)において、ヒトがん細胞株6株を用い、作用機序の異なる抗がん剤6種(代謝拮抗剤、微小管阻害剤、アルキル化剤、白金誘導体、トポイソメラーゼ阻害剤など)によりがん幹細胞のみを残存させる条件の検索に時間を要した。

微小重力環境下での培養により純度の高い「がん幹細胞集団」を回収できていれば、10個程度の細胞移植により腫瘍形成の確認ができると予想される。現在、3Dクリノスタットによる微小重力環境下で培養した細胞を免疫不全マウスへ移植し、その経過を観察中である。造腫瘍性確認後、一連の抗がん剤処理から3Dクリノスタットによる培養を再度おこない、同様に造腫瘍性を再確認すると共に、その増殖してきた細胞の細胞表面抗原やmRNA, miRNA発現パターンなどを解析し、がん幹細胞としての特徴を検索予定である。細胞培養関連経費:40万円、動物実験経費:50万円、分子細胞生物学実験経費:50万円、旅費:20万円を予定している。
遺伝子欠損マウス作製による学習・本能行動に関与する分子機構の解析

本年度は、当初に計画した研究目的以上の成果をあげることができた。ES細胞での遺伝子操作技術の開発においては、新たな薬剤ピューロマイシンによる選択法を開発して、二重に遺伝子操作したES細胞より変異マウスを作製することに成功するとともに(BBRC,1995)、PCR法を用いた新たなジーントラップ法を確立し報告した(Tarnsgenic Res.,1995)。また、ジーンターゲティング法により学習・記憶関連分子であるNMDA受容体サブタイプの遺伝子欠損マウスを作製し、ε1で海馬長期増強の減少による空間学習の異常(Nature,1995)、ε4で自発的行動の低下(Mol.Brain Res.,in press)、δ2で小脳長期抑圧の減少による運動障害(Cell,1995)を明らかにし報告した。また、現在までに種々の行動異常を報告しているFyn欠損マウスについては、新たに聴覚性痙攣発作の異常(Mol.Brain Res.,1995)、学習行動過程での情動異常(Mol.Brain Res.,in press)を確認し報告した。現在までこのFynのタンパクレベルでの機能については不明な点が多く、現在までに明らかにされていない細胞内情報伝達系が想定されることより、本年度我々はこのFynに特異的なモノクローナル抗体を作製し、細胞内の局在について解析するとともに(J.Cell Biol.,1996)、この抗体を用いてマウス脳においてFynと結合する分子の単離を行った。現在、行動制御に関連すると予想される新規分子を4種同定することに成功し、解析を進めている。今後これら新規分子の解析により今までに明らかとなっていない哺乳類の学習・本能行動制御に関する新たな分子機構が解明されると期待している。
不可逆電気穿孔法(IRE)を基軸とした悪性肝腫瘍の低侵襲治療法の開発

研究期間内に肝細胞癌を有する計5症例6結節に対し不可逆電気穿孔法(IRE)治療を行った。重篤な有害事象は1例も認めず、治療の安全性は担保された。特に、主要な肝内血管に近接する腫瘍に対しても安全かつ効果的に治療を行うことが可能であった。このような結節は現在のラジオ波焼灼療法に代表される熱凝固療法では治療が困難であり、IRE治療の意義は高いと考えられた。本研究の目的は,不可逆電気穿孔法(Irreversible Electroporation: IRE)を基軸とした,悪性肝腫瘍の低侵襲治療法を開発し,新たな治療法として臨床応用へと展開するための橋渡しとなる研究基盤を確立することである。それを達成するために,現在まで下記の検討をおこなった。1IREによる血管(動脈,門脈,静脈)神経,胆管,胆嚢,および消化管への影響の検証。2IRE後の治療変化を経時的に評価するー特に画像と病理との対比。結果:1ブタの肝臓(血管近傍)と胃に対しIRE焼灼を行ったところ,肝動脈,門脈,胆管の上皮に一時的な障害を認めたが,線維性の構造は保たれており,焼灼1か月後の確認では,組織障害は全く確認されなかった。また,胃壁に対してもIRE焼灼を行ったが,消化管穿孔は生じることはなかった。以上より,IREは肝臓の大血管近傍の腫瘍に対しても,安全かつ効果的に治療できる可能性が示唆された。また,将来的には胃癌に対しても本治療を適応しうることが示唆された。2IRE直後の治療域の判定では,造影超音波がBモード超音波と比べ病理学的な焼灼域をより正確に反映しており,有用である可能性が示唆された。研究期間内に悪性肝腫瘍を有する計20症例30結節に対し不可逆電気穿孔法(IRE)治療をおこなった。特に、主要な肝内血管(門脈2次分枝まで、ないし肝静脈1次分枝まで)に近接する腫瘍に対しても安全かつ効果的に治療を行うことが可能であった。このような結節は現在のラジオ波焼灼療法に代表される熱凝固療法では治療が困難であり、IRE治療の意義は高いと考える。また、IRE治療の画像による治療評価は現時点で確立されていないが、我々の検討では治療直に造影超音波を行い、治療結節ないに血流シグナルを認めるか否かが、治療の成否に強く関係していることが示唆された。昨年度の目標であった,以下の項目に関し実験を遂行することができたため。肝臓内科学今までの検討は,動物実験が中心であったが,今までの研究成果を踏まえ,IREの臨床応用を進めていく予定である。具体的は対象疾患は,肝細胞癌,転移性肝癌,胆管細胞癌(肝門部胆管癌も含む),膵癌である。今年度の経費としてIREの電極針を計上していましたが、充足していたため本年度は購入しなかったためです。今年度は実験遂行のためIREの電極針が必要ですので、本年度の経費で購入する予定です。
抽出法による希土類金属の高効率リサイクルシステムの構築

希土類金属は情報、エネルギー、環境などあらゆる領域で不可欠の機能性材料として需要が拡大している。希土類産業の先進国であるにもかかわらず資源を全て海外に依存している我が国にとって、原料の安定確保のために資源の有効利用を促進すること、並びに環境保全の立場から廃棄物を削減することは今後の重要な課題である。これらを解決する重要な要素の一つが分離に多大のエネルギーとコストを要している希土類金属の高効率分離プロセスの開発である。本研究では、省エネルギー型の抽出分離プロセスを希土生産、再生工程に応用するために1.希土類金属を高度に分離する抽出系の開発、2.新しい膜抽出法の開発、3.希土類各元素のマテリアルフローとエミッションの現状の分析を行った.その結果,新しい抽出剤として開発したカリックスアレーン誘導体は,希土類金属と他金属イオン(主に亜鉛イオン)の分離性能を大きく向上させ、しかも高い抽出能力を示すことが明らかとなった。また,工業的応用で問題視されていた,抽出試薬の環境に配慮した有機溶剤(クロル系以外の溶剤)への溶解性向上に対して,逆ミセル方という新しい抽出系を提案した.逆ミセル溶剤を使用することによって,抽出試薬の溶解性は大きく向上した.今後の希土類産業の動向を睨みながら各製品についてさらに細かい分析を行い,それぞれに適したプロセスの設計により、希土類金属の生産から回収までの一貫システムを完成させることが必要である。
炭化水素の自発着火および火炎伝播過程における成分間相互作用

内燃機関を始めとする燃焼機器においては燃料の組成が着火や燃焼に影響を与えることがよく知られている.本研究では燃料影響が生じるしくみを炭化水素成分間の相互作用に着目して明らかにするため,実用燃焼装置および模擬燃焼装置の両方を用いた検討を行った.実用燃焼装置として,希薄燃焼火花点火機関および二元燃料機関において,天然ガス混合気中における軽油噴霧の着火性,あるいはメタン中に微量に高級炭化水素を混合した時の希薄燃焼限界の変化などについて検討した.また,燃料噴霧の着火に対する燃料組成の影響を調べるため,まず,急速圧縮燃焼装置および流動反応装置を用いて炭化水素燃料の着火過程に関する基本的な理解を得た.しかしながら,燃料噴霧のような不均質系では,燃料ー空気の混合過程の速さが燃料の酸化過程に強く影響すると思われたので,新たに高圧噴射装置を備えた定容燃焼装置を設計,製作し,主として高圧の噴射条件で燃料影響を評価した.これらの結果をまとめると,高い噴射圧力あるいは小さな噴口を用いた場合は,炭化水素組成を大きく変化させても着火に対する影響が小さくなること,ある程度以下の雰囲気温度,圧力の元では,直鎖飽和炭化水素燃料中に芳香族燃料を混合すると,着火に必要な中間生成物である低級炭化水素の供給が直鎖飽和分によって行われるのみで,芳香族成分は不活性物質として働くため,着火遅れが伸びること,見かけの活性化エネルギーの温度依存性は燃料組成だけでなく,燃料ー空気の混合速度に強く影響されることなどが分かった.内燃機関を始めとする燃焼機器においては燃料の組成が着火や燃焼に影響を与えることがよく知られている.本研究では燃料影響が生じるしくみを炭化水素成分間の相互作用に着目して明らかにするため,実用燃焼装置および模擬燃焼装置の両方を用いた検討を行った.実用燃焼装置として,希薄燃焼火花点火機関および二元燃料機関において,天然ガス混合気中における軽油噴霧の着火性,あるいはメタン中に微量に高級炭化水素を混合した時の希薄燃焼限界の変化などについて検討した.また,燃料噴霧の着火に対する燃料組成の影響を調べるため,まず,急速圧縮燃焼装置および流動反応装置を用いて炭化水素燃料の着火過程に関する基本的な理解を得た.しかしながら,燃料噴霧のような不均質系では,燃料ー空気の混合過程の速さが燃料の酸化過程に強く影響すると思われたので,新たに高圧噴射装置を備えた定容燃焼装置を設計,製作し,主として高圧の噴射条件で燃料影響を評価した.これらの結果をまとめると,高い噴射圧力あるいは小さな噴口を用いた場合は,炭化水素組成を大きく変化させても着火に対する影響が小さくなること,ある程度以下の雰囲気温度,圧力の元では,直鎖飽和炭化水素燃料中に芳香族燃料を混合すると,着火に必要な中間生成物である低級炭化水素の供給が直鎖飽和分によって行われるのみで,芳香族成分は不活性物質として働くため,着火遅れが伸びること,見かけの活性化エネルギーの温度依存性は燃料組成だけでなく,燃料ー空気の混合速度に強く影響されることなどが分かった.今年度は燃料中の炭化水素成分相互作用の理論モデルを作成するために必要な実験データの採取に重点を置き,火花点火機関,二元燃料(デュアルフュエル)機関における各種燃料の着火特性を調べるとともに,購入したガスクロマトグラフによって燃料および排出炭化水素の分析を行った(石山,池上).また急速圧縮装置および高温反応装置による炭化水素の自発着火と酸化過程の解析を実施した(分担者三輪).火花点火機関による試験の結果から,天然ガスは含有される微量なエタン,プロパンの分解によって生じる不飽和炭化水素が着火性を向上させて,純粋メタンに比べて希薄燃焼限界が広がることが分かった.二元燃料機関の結果によると,天然ガス雰囲気中では軽油の着火が遅らされ,軽油が着火しても天然ガス当量比が0.2程度だと,火炎伝播はほとんど不可能で,投入燃料の80%近くが変化を受けていないメタンとして排出されることがあることが分かった.火花点火機関,二元燃料機関の結果を総合すると,希薄天然ガス中のメタンはホルムアルデヒドを発生する酸化の初期段階で酸化過程が止まりやすく,COを発生する段階に至らないことが判明した.また,急速圧縮装置と流動高温反応装置を用いた酸化,熱分解試験の結果によると,直鎖飽和炭化水素燃料に芳香族炭化水素を混合すると,等しい雰囲気温度を与えても,酸素の消費が進むのにもかかわらず,エチレンやプロピレンなどCOおよびCO2発生につながる中間生成物の生成が遅れ,結果として発熱反応が抑えられることなどがわかった.燃料中の炭化水素成分相互の作用が着火に影響するしくみを明らかにするため,実用燃焼器および模擬燃焼装置の両方を用いた検討を行った.実用燃焼器に関しては主として二元燃料(デュアルフュエル)機関において,メタンを主体とする天然ガス混合気中に微量の軽油を噴射した時の着火,熱発生の状況を調べて高温高圧空気中噴射との差異を明らかにした(石山,池上).また,炭化水素混合燃料の着火過程を明らかにするため,まず,流動反応管を用いた研究を行い,熱分解・酸化が容易なトリデカンを主体とする基材と,実用燃焼機関の典型的な温度圧力では着火が難しい12環芳香族炭化水素基材を混合した燃料の混合気を種々の温度で反応させることにより,ある温度以下ではトリデカンのみが酸化され,芳香族炭化水素は単に不活性な物質として作用すること,しかし,温度が十分高い場合は,トリデカンとともに芳香族炭化水素の一部も着火に必要な低級炭化水素の供給源になることなどを見出した(石山,三輪).

次に,希薄予混合気の燃焼によって高温高圧雰囲気を作成する形式の定容燃焼装置を製作し,80160MPaの高圧で噴射された燃料噴霧の着火に対する燃料組成の影響を検討した.その結果,燃料-空気の混合速度が非常に速い条件では,燃料の炭化水素組成の違いが着火遅れに影響しにくく,雰囲気温度および圧力が低い条件においてのみ,その影響が顕著に現れることなどが分かった(石山).これらのことから,特に燃料噴霧の着火に関しては,物理的な混合過程を記述したうえで,広範な温度範囲で適用できる酸化過程の化学モデルを組み込むことが着火予測モデルとして妥当であるとの結論を得た.
パルスレーザーを利用したラマン分光法による、氷床コアに含まれる微粒子解析の研究

レーザーの特徴を活かした極地氷床コアに含まれる物質の計測や、氷コアの局部的な物質の抽出方法を検討した。1)パルスレーザーによるEERSとLIBSを利用して、ラマンスペクトルから水溶液中に含まれる水分子の配向と、輝線スペクトルからイオンの元素組成が計測されることがわかった。これらは氷コア内に含まれる微粒子の組成解析に役立つ可能性がある。2)深紫外レーザー誘起蛍光分光法を利用した微生物の非染色計測では微生物や有機物の蛍光スペクトルが得られ、氷内部に点在する微生物の分布が解る可能性を示した。3)赤外レーザーによる局所的な氷の融解方法について検討し、レーザードリルやコアの局所分析等への有用性を示した。レーザーの特徴を活かした極地氷床に含まれる物質計測、あるいは物質の抽出方法について検討した。計測方法として、1)パルスレーザーを利用した電子増強ラマン分光法(EERS)およびレーザーブレークダウン分光法(LIBS)による水溶液中に含まれるイオンと水の計測、2)深紫外レーザー誘起蛍光分光法(DeepUV LIFS)を利用した微生物の計測、抽出方法として、3)赤外レーザーによる局所的な氷の融解方法について検討を進めてきた。1)532nmのパルスレーザーを利用したEERSではイオンを含む水溶液を計測した。水やイオンのEERスペクトルが得られ、塩化物水溶液のイオン濃度変化に伴う水の構造に関する知見も得られた。高強度になるとLIBSによってナトリウム原子の輝線スペクトル等も同時に計測されるため、氷床コア中に含まれる微粒子の化学組成と元素組成を一度に計測することが可能になると考えられる。ただし、高強度の光が照射された部分は数千°Cの高温状態になることが水のEERスペクトルから示唆された。氷破壊分析としては有用な計測手法であると考えられる。2)248nmのパルスレーザーを利用したDeepUV LIFSによってアミノ酸および微生物サンプルからの蛍光スペクトルが得られた。計測された鉱物からの自家蛍光がないことから、微生物由来の氷床内に存在する微生物の計測方法としては最適であると考えている。ヤングの式で示されるように微生物の栄養源となるイオンを含む水は、氷床深部ではごく限られた結晶粒界に存在することがわかった。氷非破壊で微生物を計測する際には重要な知見となる。3)氷は赤外帯域の波長をよく吸収することが解っている。10.6μmのCWレーザーを氷に照射すると照射された部分の氷が融解して、およそ50 W/cm2程度の照射強度で1mm/s程の融解速度が得られた。レーザー掘削技術あるいはレーザーによる局所的な融解方法として氷床コア解析への応用が期待できる。本研究は、極地氷床コアに含まれる水溶性エアロゾルの微量含有物を高感度で分析する技術開発を行っている。パルスレーザーを利用することで、非線形光学過程などを利用した分光が可能である。本年度は以下の研究を実施した。1.SRSーLIBS計測システムを考案した。これまでの氷床コア解析では、氷床コアに含まれる微粒子などの化学組成と元素組成を同時に計測することは困難であった。本システムでは、液中に含まれる不純物をSRSで化学組成、LIBSで元素組成を同時に計測することが可能であることを示した。NaCl水溶液に含まれるO-H伸縮振動とNa+(D線)を同時に計測することに成功した。また、硝酸塩水溶液からは、N-O伸縮振動と考えられるSRSスペクトルが得られた。氷床コアを解析するにあたり有力な計測手法になる可能性がある。2.氷床深部に存在する水溶液の分布について、ラマン分光法で明らかにしてきた。さらに、計算によって氷床深部に存在する水溶液の分布について新しい知見が得られた。これまで言われていた氷内水溶液の分布とは異なり、ラマン分光法で得られた計測結果と相違ないものであった。3.パルスレーザーを水溶液に照射した。水溶液の濃度変化によるSRSスペクトルの変化を解析し、水溶液中に含まれる水分子の挙動に関する知見が得られた。また、1パルスごとに得られるSRSスペクトルを現在解析中である。4.レーザーで氷を融解する手法を考案した。氷コア解析では常にコンタミネーションの問題と背中合わせである。レーザーで氷を融かせばコンタミネーションの心配はなくなる点で本手法の利点があり、その融解特性について評価した。研究計画の通り、パルスレーザーを利用した分光計測の手法を提案している。さらに、本研究はレーザー分光だけでなく、レーザーで氷を融解させることにより、コンタミの影響を気にする必要のない手法を提案している。これは、氷コア解析には画期的な方法であり、氷床深部に存在する微粒子やごく微量に含まれる不純物分析などへの応用が期待できる。

たとえば、氷床コア深部などでは微粒子がごく一部に集まっている可能性があり、氷コア内におけるそれらの空間分布を知るために、有力な手法となる。非線形光学過程を利用したレーザーの分光法について提案している。たとえば、LIBS - SRS計測では、氷床内に含まれる微粒子の化学組成だけでなく元素組成も明らかになる利点があり、これまでにラマン散乱だけでは得られなかった、「元素」の情報も得られることが期待できる。また、水溶液中に含まれる水分子の挙動に関する知見がSRS計測によって得られた。氷コア研究だけでなく水の構造に関する知見が得られる可能性があり、他分野への波及性が高いものと考えている。以上のことから、当初の計画以上に研究内容が豊富になり、これからを論文として発表していきたい。上記課題はすべて常温で対象物を計測した成果である。今後は、低温冷却装置を利用した計測を行う予定である。また、結果をまとめて論文発表を進める予定である。該当なし。
ソフトウェア記述によるハードウェアストリーム処理の研究

本年度は、FPGAをよりデータセンタで扱いやすくするための基盤技術の研究に取り組んだ。具体的には、クラウド環境構築ソフトウェアとFPGAアプリケーション開発環境を統合することで、アプリケーション開発者が簡単にクラウド上でFPGAを利用できる仕組みを開発した。更にこのインフラ上で分散データベースアプリケーションであるApache Drillの処理をFPGAによって加速する取り組みをすることで、上述のインフラに足りないもの(今後必要になると考えられるもの)を洗い出した。インフラの構築にはOpenStackを用いた。FPGAをPCI Expressスロットに搭載した仮想サーバをOpenStackを用いて生成できるようにするため、OSの仮想化レイヤであるKVMからXilinxのFPGAボードへアクセスできるよう、PCI Express passthroughを開発した。FPGAの開発・実行環境にはXilinxのSDAccelを用いた。これはOpenCLとC/C++でFPGAアプリケーションを開発・実行することを可能にする環境で、PCI Express passthroughによりこの環境を仮想サーバ上で利用することができる。分散データベースアプリケーションであるApache Drillでは、文字列マッチングが最も大きなボトルネックとなっている。これを解決するため、クエリの中に含まれる処理の中でも文字列マッチングの処理だけを取り出して、FPGAに処理させるようなシステムを現在開発中である。開発は完了していないものの、すでにいくつか課題が見つかっている。まずアプリケーションからFPGAにデータを効率的に転送するために、まとまったデータを取り出しやすくするインターフェースが必要である。またデータセンタ内に配置されたFPGAリソースを処理に応じて効率よく管理するための仕組みが必要である。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、MemcachedのNIC Cacheによる高速化の研究に取り組んだ。Memcachedは分散サーバのDRAM上にデータをキャッシュすることでWebサーバの応答速度を向上させる技術で、様々なWebサービスに取り入れられている。その重要性から、様々なハードウェアプラットフォームにおいてMemcachedの高速化が試みられている。その中でも特にFPGAはMemcached高速化に有望なプラットフォームと考えられており、複数の研究グループがFPGAを用いてCPUよりも高速にMemcachedを実行することに成功している。しかしこのような研究では現在、数ギガバイトに及ぶ大きなDRAMをFPGA上に実装したMemcachedから管理することが難しいという問題がある。また、FPGAのようなハードウェアでソフトウェアによるMemcachedサーバを置き換えるには大きなコストがかかるため、これまでの研究ではソフトウェアによるMemcachedの処理のうち、限られた機能のみがハードウェア実装されてきた。FPGAでソフトウェアMemcachedすべてを置き換えようとする既存の手法とは異なり、本研究ではホストコンピュータのCPU上で動作するMemcachedのデータと機能を、そのコンピュータのネットワークインターフェースカード(NIC)に配置したFPGAでキャッシュすることによりMemcachedの高速化を目指した。様々なキャッシュアルゴリズムやNIC上のメモリ容量について、有効性を標準のキーバリューストアベンチマークツールを用いて評価した結果、ソフトウェアによるMemcachedに比べて本手法では最大3.5倍レイテンシが向上した。本年度はMemcachedというデータベース技術をハードウェアを用いることで高速化する研究を行った。これは当初の予定であったデータマイニング、特に異常検知アルゴリズムを実装するという予定とは異なる。またアプリケーションを実装した結果から他のアプリケーションに応用できるようにテンプレート化するという予定であったが、テンプレート化とは異なる形でハードウェアの開発・利用方法を確立した。実装アプリケーションを異常検知からMemcachedに変更したのは、データマイニングの一分野である異常検知よりも、Memcachedの方が応用範囲が広く、研究のインパクトが大きいと判断したためである。近年急速に利用者・企業が増えているクラウドコンピューティングのような環境で利用される大規模分散データベースの多くはキーバリューストアと呼ばれるデータベース技術を核としており、Memcachedはキーバリューストアの最も単純な実装である。したがって、Memcachedをハードウェアで高速化する手法を確立することにより、その他の大規模分散データベースに対して応用できる可能性が高く、研究のインパクトが大幅に向上したと考えられる。

テンプレート化とは異なるハードウェアの開発・利用方法というのは、具体的にはFPGAで主要な処理を低レイテンシで行い、それ以外の処理を後ろに控えるCPUで行うことにより、ソフトウェアとほぼ同等の機能を維持したままハードウェアの開発コストを下げるということである。将来、クラウドコンピューティング環境ではCPU、GPU、FPGAなどを複合的に使用するヘテロジーニアスコンピューティングが可能になると予想されており、提案手法によりそのような環境を有効に利用できるようになると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。将来のクラウドコンピューティング環境では、CPUの他にもGPUやFPGAを用いたヘテロジーニアスな処理が行われるようになり、さらにそれらを多数用いることができるようになると予想される。そのような環境ではユーザが個々のデバイスの物理的な配置を意識することなく、自由にデバイスを組み合わせて処理を行えるよう、ネットワークとハードウェアを仮想化する必要がある。現状のサーバとそれをつなぐネットワークを仮想化する技術は現在活発に研究されており、今後それがFPGAやGPUなどに対して拡張されていくと予想される。当初の研究計画では、本年度開発したテンプレートを新たなアプリケーションに適用し、テンプレートの汎用化を目指す予定であった。しかし本年度の研究ではテンプレート開発ではなく、CPUとFPGAをうまく使い分けるという開発・処理方式を提案した。そこで、次年度はこの開発・処理方式のヘテロジーニアスなコンピューティング環境での利用を見据え、大規模・仮想的なCPU・FPGAデバイスに対してアプリケーション(データマイニング、データベース)を実装することで更に先進的かつ実用的な処理方式を確立する。さらに、本年度はハードウェア記述言語を用いて開発していたFPGA上の回路も、高位合成と呼ばれるソフトウェア記述によるハードウェア開発手法を取り入れることで低コスト化を図る。
酸化変性タンパク質のプロテオーム解析に関する研究

タンパク質の酸化修飾は、病態組織における検出が最も進んでいる酸化ストレスマーカーのひとつであり、多くの疾患との関連が示唆されている。しかしながら、酸化ストレスと疾患発症との関連を直接証明しうる標的タンパク質の存在はほとんど明らかになっていない。本研究では、酸化修飾タンパク質の分析・探索モデルとして、試験管・培養細胞・動物レベルでの実験系を構築し、タンパク質の酸化修飾を指標としたプロテオーム解析及びメカニズム解析を行った。まず、急性酸化ストレス/慢性腎発ガンモデルである鉄-ニトリル-4-酢酸投与マウスを用い、タンパク質カルボニルを指標とした腎臓および血清のプロテオーム解析を行った。その結果、酸化修飾の標的タンパク質として、アルブミン、ヘモグロビン等の血清タンパク質に加え、アクチン等の細胞骨格タンパク質や解糖系酵素、分子シャペロンタンパク質等を同定した。次に、胃発ガンモデルとしてHelicobacter pylori由来CagAタンパク質をテトラサイクリンにより発現・抑制可能な培養細胞系を構築し、細胞増殖と酸化ストレスの亢進の関係を検討した。その結果、CagAタンパク質発現により細胞内酸化ストレスが亢進し、細胞増殖に関連するタンパク質郡の増加が確認された。さらに、キノン毒性のモデル化合物としてピロロキノリンキノン(PQQ)およびドーパミンを用い、モデルペプチドおよびタンパク質との反応をMSにより解析し、酸化修飾機構の解明を試みた。その結果、PQQは金属非存在下ではタンパク質システイン残基を特異的に酸化し、その酸化は可逆的であることを明らかにした。また、ドーパミンはシステインに酸化修飾するが、金属存在下で活性酸素種を生成し細胞毒性を示すことが明らかとなった。また、食品由来のポリフェノールも酸化条件下でタンパク質のシステイン残基に修飾することが明らかとなった。以上の研究成果は、酸化ストレスの標的成分の探索および酸化修飾機構の解明に向けた新たな知見を与えうるものであり、今後の進展による酸化ストレスによる疾患機構の解明やバイオマーカー探索への応用が期待される。蛋白質カルボニルは、病態組織における検出が最も進んでいる酸化修飾であり、多くの疾患との関連が示唆されている。その一方で、細胞機能の低下や細胞死を説明しうるような致命的な標的はほとんど見つかっておらず、疾患の進展・発症にどのように関わるのかは不明である。そこで蛋白質カルボニルの標的蛋白質を明らかにするために、プロテオーム解析を行った。その結果特異的な標的蛋白質として、プロテアソーム構成因子である19Sプロテアソームサブユニット6(S6ATPase)を同定した。また、精製した26Sプロテアソームにおけるin vitro酸化においても、S6-ATPaseが酸化修飾の標的であることを示した。さらに、S6-ATPaseの酸化に伴うATPase活性の低下が認められ、それに伴う26Sプロテアソーム機能の低下が確認された。また、S6-ATPaseの発現抑制により、ユビキチン化蛋白質の蓄積が認められた。これらの結果から、S6-ATPaseがプロテアソーム複合体における酸化修飾の標的であり、蛋白質ターンオーバーを負に制御する主要な蛋白質酸化変性であることを示した。また、蛋白質カルボニルの生成を引き起こす代表的な脂質過酸化物であるマロンジアルデヒド(MDA)を用い、蛋白質修飾機構に関する詳細な解析を質量分析法により行った。その結果、蛋白質中のリジン残基およびN末端のアミノ基にカルボニル構造を有するN-プロペナールおよびジヒドロピリジン(DHP)付加体が生成することを明らかにした。さらに、抗-MDA修飾蛋白質抗体がジヒドロピリジンリジンを認識することを明らかとし、DHPが動脈硬化病巣に蓄積することを明らかとした。以上の研究結果より、蛋白質カルボニルの生成が細胞機能を制御し、病変発祥に寄与することが強く示唆された。

以上の研究成果は、酸化ストレスの標的成分の探索および酸化修飾機構の解明に向けた新たな知見を与えうるものであり、今後の進展による酸化ストレスによる疾患機構の解明やバイオマーカー探索への応用が期待される。
瀬戸内海島しょ部における高齢者の地域生活と在宅支援に関する研究II

本研究においては、瀬戸内海島しょ部地域に立地する愛媛県弓削町(弓削島、佐島)、愛媛県魚島村(魚島、高井神島)、愛媛県関前村(岡村島、大下島、小大下島)の1町2村(7島)を対象に調査を実施した。調査方法は、ヒアリング調査を中心として、訪問面接調査を実施することにより研究課題に取り組んだ。これらの島々は離島地域であり、過疎化高齢化の深刻な生活基盤の変化に見舞われている。とりわけ世帯数が激減し、高齢者の島と変容しつつあるのは、魚島村の魚島と高井神島、及び関前村の大下島と小大下島である。そこで、これら4島の65歳以上の高齢者世帯全世帯を対象に訪問面接調査を実施し、住民の生活実態や意識、地域活動の状況や介護問題など地域生活の課題について検討した。島民の意識は、「ずっとすみ続けたい」、「できればすみ続けたい」が90%を上回っており、これからも島での生活を希望している。島に住み続けたい理由として、「近所づきあい」、「自然の環境」、「子供や友人・知人が住んでいる」が多くあげられている。他方、改善すべき問題として、「交通の便」、「買い物の便」、「医療や福祉施設の整備」がある。また困っていることは、買い物や通院など島外への外出に関わる内容と、健康・体調に関わる内容に大別される。さらにヒアリング調査の結果から、この島で生活をしていく上で不安なこととは、生活の不便さではなく、多くの住民が健康面への不安を抱えていることにある。離島という環境特性によって、住民(その大部分が高齢者)の地域生活を支援するためには、医療サービスの充実が要請されていることが明らかである。なお、弓削町と魚島村は越智郡上島町、関前村は今治市に合併・編入している。そのため、住民生活に及ぼす合併の影響について、今後の検討を要する。本研究課題は、瀬戸内海島しょ部地域の愛媛県越智郡弓削町、生名村、岩城村、関前村、魚島村の1町4村を研究対象としている。本年度は当該地域の全体像を把握するために、各町村の所在する弓削島、生名島、岩城島、魚島、岡村島の保健福祉行政関係者へのヒアリング、及び弓削町と関前村の現地調査を実施した。これら1町4村は、「瀬戸内しまなみ海道」(西瀬戸自動車道)の交通路線から外れていることもあり、当該町村の交通手段は航路のみに依存している。弓削町、生名村、岩城村は因島市-今治市間の航路によって中国・四国地方と結ばれているが、関前村と魚島村はそれぞれ別の航路が設定されている。基幹産業の農業・柑橘栽培や漁業・養殖業の低迷から若者の流出が常態化しており、高齢化・人口減少が目立つ過疎、離島地域である。現地調査は、民生委員、老人クラブ役員、保健師を主な対象として弓削町と関前村において実施した。弓削町は、広島県因島市との航路によって結ばれていることもあり、生活圏としては因島市との結びつきが強く、日常の買物や通勤、通院などは因島市を利用する場合が多い。基幹産業である柑橘類の農業は、従事者の高齢化と後継者難によって衰退傾向にあるが、町内には商船高専や高校があることから近隣町村からの通学者もおり、平成16年中に予定されている生名村、岩城村、魚島村との1町3村合併計画の中心地となる。関前村は、瀬戸内しまなみ海道の西方に位置しており、主に今治市との航路が住民生活を支えている。

とくに高齢化率が全国2位に達しており、若者の流出や人口減少が著しい地域である。両地域の民生委員や老人クラブ役員、保健師、住民組織の役員あるいはボランティア団体の役員より、高齢者の地域生活の様子や在宅支援の実態について多くの情報を得ることができた。平成16年度は、本研究課題において、特に過疎化高齢化の進行する僻地・離島に暮らす高齢者の地域生活と在宅支援について研究するために、愛媛県越智郡上島町に編入合併した旧魚島村の魚島及び高井神島の2島、そして愛媛県今治市に編入合併した関前村の大下島と小大下島の2島について、それぞれの4島に在住する65歳以上の高齢者、とくに単独世帯と高齢者のみの世帯を対象として、訪問面接調査を実施した。これらの4島の他地域との交通手段は1日に数便の航路であり、魚島と高井神島は広島県の土生港(因島市)発着航路により本州と結ばれている。また、旧関前村の中心は岡村島であり大下島と小大下島は岡村島を経由して愛媛県の今治港発着の航路で結ばれている。当該地域においては、住民の日常生活を支えているのは航路であるが、さらに旧魚島村では魚島と高井神島との関係、旧関前村では岡村島と大下島・小大下島との関係について、その生活基盤や社会経済的な構造において各島間格差の存在が在宅支援を考えてゆく上で重要な要素になっている。調査内容は、対象者の家族と家族関係、地域住民間の関係や意識、地域生活意識と評価などを中心にインタビュー方式で実施した。調査結果については現在取りまとめ中であるが、魚島・高井神島の2島では調査対象者数99人、有効回収率が約80%。同様に、大下島・小大下島の2島では71人、約65%、4島全体では170人、約75%の有効結果が得られた。なお、調査対象者が高齢であることから、調査不能理由として入院・病気、長期不在のケースも多く見られ、高齢化地域の現状を反映しているものと考えられた。4島各島に在住する高齢者の生活実態の把握と考察、今後の在宅支援のあり方を考えてゆく上での住民自身の意識(要望)を把握するための貴重な情報について、今年度の調査研究により多くを得ることができた。
無機分離膜素材の分子設計

無機分離膜は、高分子膜など既存の分離膜に比べて高い耐熱性を有するために、高温分離膜やメンブレンリアクターとしてその開発が非常に期待されている。そこで、本研究では、分子動力学(MD)法、量子化学、コンピュータグラフィックス(CG)、などを活用し、無機分離膜素材開発のケーススタディーとして、二酸化炭素高温分離・回収用無機分離膜の分子設計を行った。アフィニティ付与型分離膜の開発を目的として、密度汎関数法(DFT)と呼ばれる新しい量子化学計算手法を用いて、透過分子と膜間に働くアフィニティを評価した。その結果、チタニア、アルミナ、マグネシア、シリカに対する二酸化炭素および窒素のアフィニティ値が求められた。特に、マグネシアが二酸化炭素と窒素分離を目的としたアフィニティ付与型分離膜素材に適していることが示唆された。DFTによる計算結果に基づき、シリカ膜と二酸化炭素分子および窒素分子間の二体中心力ポテンシャルパラメータを決定した。このポテンシャルを用いてMDシミュレーションを行ない、シリカ膜による二酸化炭素/窒素の高温分離過程のダイナミックスを再現した。さらに、新規分子ふるい素材として注目されるカーボンナノチューブを活用した、有機分子の分離過程についても検討を行なった。その結果、工業的に非常に困難とされる2,6-ジメチルナフタレンと2,7ジメチルナフタレンの分離に、カーボンナノチューブが有効であることが明らかとなった。また、分離のメカニズムを原子レベルで明らかにすることができた。計算結果の迅速かつ的確な把握を目標として、バーチャルリアリティ分子動力学計算システムを開発した。これにより、立体感、臨場感を持った分子像による計算結果の解析が可能となった。
インタ-ロイキン3受容体の構造とシグナル伝達

AicZAとAic2Bタンパク質は91%アミノ酸配列が同一であるが、ILー3はAic2Aにのみ結合する(昨年度までの研究成果)。そこで、Aic2AとAic2Bの機能(の違い)を明らかにする目的として、両タンパク質にそれぞれ特異的なモノクロ-ナル抗体を作製した。Aic2AとAic2Bの細胞外ドメインだけをコ-ドするCDNAをCOS細胞に導入発現させ、培養上清から可溶性分子を精製した。これらをアルメニアンハムスタ-に免疫し、モノクロ-ナル抗体をえた。mAbHaはAic2Aに強く結合し、マウス肥満細胞前駆体細胞株IC2へのILー3の高親和性結合を阻害した。mAbHBはAic2B特異的であり、GMーCSFのIC2細胞への高親和性結合を阻害した。mAbHCはAic2A・Aic2Bの両分子に結合し、ILー3の高親和性結合を阻害したが、GMーCSFの結合は阻害しなかった。これらの結果、Aic2AはILー3レセプタ-複合体においてILー3の高親和性結合に必須であり一方Aic2BはGMーCSFレセプタ-においてリガンドとの高親和性結合に必須であることが明らかになった。また、Aic2AとAic2Bという類似した分子上でILー3とGMーCSFの結合に関与する部分は異っていることも示唆された。免疫状降を行うと、ILー3受容体では63K、GMーCSFレセプタ-では75Kの第2成分が存在することが示唆され、今後これらのタンパク質の解析を行う。
新しい森林管理法「家系管理法」の確立

本研究の目的は、特定の樹種について、森林全体の家系の多様性を維持しつつ同時に特定の優良家系を拡大するための森林管理法を、その繁殖様式を基礎にして確立することににある。そこで、昨年度に引き続き、様々な観点から、林木の繁殖様式を検討した。主な結果は以下の通りである。(1)昨年度は、PCRを用いてrbcL遺伝子を比較し、カラマツとグイマツの葉緑体DNAが父性遺伝することを確認した。今年度は、カラマツ属樹木の交配家系において家系管理を行う際の指標を得るために、このrbcL遺伝子領域における制限サイトを利用して、人工交配によって作出された雑種カラマツにおける葉緑体DNAの遺伝様式の調査を行った。その結果、カラマツ属樹木の葉緑体DNAは父性遺伝する(Szmidtら.1985)ことが、ダイマツとカラマツの相互交配家系においても確認された。しかし、グイマツ(V551)×カラマツ(V307)では、2個体中1個体がグイマツ型を示し母性遺伝していた。葉緑体DNAが父性遺伝するとされるカラマツ属樹木において、希に母性遺伝や両性遺伝する可能性を示す結果が得られたことから、今後さらに調査個体数を増やしてこれらの生じる割合を調べ、雑種家系の遺伝構造解明につなげていきたい。(2)その他に、メラル-カのDNA多型に基づく繁殖様式の解析のために、PCRに基づくマイクロサテライト領域解析用のプライマーの決定法を考案した。本研究の目的は、特定の樹種について、森林全体の家系の多様性を維持しつつ同時に特定の優良家系を拡大するための森林管理法を、その繁殖様式を基礎にして確立することにある。そこで、まず、樹木の繁殖様式推定のための方法を検討した。カラマツ属およびトウヒ属樹木について表現型による遺伝様式の解明に取り組んだ。カラマツ属ではカラマツとグイマツとの種間雑種について、一年生枝の有毛性および枝色の遺伝ならびに球界の諸形質の遺伝を調べた。その結果1年生枝の形質遺伝は母樹の影響が大きいこと、球果は両母樹の中間を示すものの変異の大きいことが解り、表現型によっても、厳密性は低いが、ある程度の確度で遺伝様式、ひいては繁殖様式の推定が可能なことが明らかになった。また、トウヒ属のエゾマツとアカエゾマツの天然雑種についても、枝の有毛性や葉の断面の形状および球果の特徴といった表現型が、繁殖様式の推定に利用できるかどうかを検討した。種間雑種には中間型の形質を示すものとエゾマツよりの形質を呈するものの2型が確認され、表現型が繁殖様式を推定する上で、あまり有効ではないことが解った。現在、RAPD法によるDNAフィンガープリントの有効性を検討している。本研究のもう一つのキーワードである多様性についても検討した。ヒノキの天然生林と天然林由来の実生人工林と通常の実生人工林とについてアロザイムの対立遺伝子頻度分析を行ったところ、前二者とも通常の人工林に比べると高い遺伝的多様性を保持していることが解った。以上の結果から、遺伝的多様性の高いヒノキ人工林の育成には、天然林実生を素材とした造林が適していることが明らかになった。その他に、メラル-カ林の試験地設定および生態調査(毎木調査)を行った。また、葉のサンプリングを行い、現在、RAPD法によるDNAフィンガープリントのためのプライマーを検討中である。(1)昨年度は、カラマツとグイマツとの種間雑種について、形態的形質の遺伝を調べ繁殖様式の推定を行ったが、今年度は、カラマツとグイマツとそれらの雑種について葉緑体DNAを調べ、細胞質遺伝様式を調べた。カラマツとグイマツおよびその相互交雑家系から葉緑体DNAを抽出し、PCRを用いてrbcL遺伝子を比較すると、カラマツとグイマツでは異なっており、また、雑種についてみるとカラマツ×グイマツの場合グイマツ型を示し、グイマツ×カラマツの場合カラマツ型を示した。このことから、カラツとグイマツの葉緑体DNAを父性遺伝することが確認された。(2)本研究のもう一つのキーワードである多様性についても検討した。昨年度の研究の結果に基づいて天然林集団から挿し木によって得られた集団の個体についてアロザイム分析を行い、そのような方法で現実に造成される森林が、どのような多様性を保持できるかについて検討を行った。その結果、挿し木群においても100クローン以上と十分に多くのクローンを増殖した場合、もとの天然林集団と変わらない多様性が保持されることが確認された。