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高度技術環境における共生社会の構築可能性に関する感性社会学的研究

本研究は,人間・環境・技術が織りなす「持続的共生社会」のあり方とその構築可能性について,高度技術が果たす社会的寄与の観点から究明し,経済至上主義や物質主義に基礎をおく近代産業型の価値理念や環境負荷型生産方式がもたらす過剰社会から,精神的豊かさと相互信頼を基礎とするポスト近代的価値や環境配慮型・対話型生産方式による共生社会へと指向するマクロ的社会趨勢を感性概念による近代価値の社会倫理的パラダイム転換として理論的に検証した.そこにおいて日本の市場指向性と産業政策が,伝統的な宗教精神性に依拠する共生思想に文化的に基礎づけられ,感性工学領域での産業発展の構造パターンを維持している点が明らかとなった.本研究は,高度技術環境が社会的価値の変容をもたらすプロセスを実証的に検証し,人間・環境・技術が織りなす「持続可能な共生社会」のあり方とその構築可能性について,感性社会学的視座から究明するものである.研究過程においては,(1)価値変容プロセスの社会文化的コンテクスト(マクロ的側面)の把捉として,近代化過程の要請する合理主義および効率主義を促進要因とする応用化学技術の高度化に対する価値理念の共有化と社会的浸透,(2)それに依拠する環境負荷型生産方式がもたらした「過剰社会」の抱える問題群を明らかにし,そのようなコンテクストにおいて,(3)理念的な離脱が新しい価値観と社会倫理の形成へと発展していくこと,(4)後期近代における精神的豊かさと相互信頼を基礎とするポスト近代的価値や環境配慮型・対話型生産方式による共生社会へと指向する今日のマクロ的社会趨勢がグローバル化のなかで社会生活,経済市場ならびに産業構造へと波及していくこと,を明らかにする.13年度の研究課題として,とくに感性産業の範例的事例として繊維アパレル部門に焦点を向け,1そこでのマクロ的な経済情勢と産業構造の変動,2生産方式の転換と商品開発理念の革新プロセス,3消費者倫理における価値観の変容,4業界団体や行政における社会的企業活動に対する振興支援政策のあり方,5生産-消費ネクサス領域における市場形態の機能的変化と6企業の社会的責任と企業倫理の問題等に関する分析を行い,これら複合的かつ重層的な価値変容プロセスのメカニズムを「感性」概念による近代価値のパラダイム転換として理論的に整理した.本研究は,人間・環境・技術が織りなす「持続的共生社会」のあり方とその構築可能性について,高度技術が果たす社会的寄与の観点から究明し,経済至上主義や物質主義に基礎をおく近代産業型の価値理念や環境負荷型生産方式がもたらす過剰社会から,精神的豊かさと相互信頼を基礎とするポスト近代的価値や環境配慮型・対話型生産方式による共生社会へと指向するマクロ的社会趨勢を感性概念による近代価値の社会倫理的パラダイム転換として理論的に検証した.そこにおいて日本の市場指向性と産業政策が,伝統的な宗教精神性に依拠する共生思想に文化的に基礎づけられ,感性工学領域での産業発展の構造パターンを維持している点が明らかとなった.本研究は,高度技術環境にみる人間観や身体観の価値変容の実態を実証的に把握し,人間・環境・技術が織りなす「持続的共生社会」のあり方とその構築可能性について,感性社会学的視座から究明する.経済至上主義や物質主義に基礎をおく近代工業化の価値理念や環境負荷型生産方式がもたらす過剰社会から,精神的豊かさと相互信頼を基礎とするポスト近代的価値や環境配慮型・対話型生産方式による共生社会へ,と指向する今日のマクロ的社会趨勢を「感性」概念による近代価値のパラダイム転換として理論的に省察する.また実証研究として,「高度感性社会」(イタリアを調査国として選定)での事例調査を実施し,高度技術環境の感性化が多元的価値を前提とする共生社会の構築に果たす社会的機能と意義について社会学的に考察する.先端技術と人間との関係性にみる<感性>と身体問題の理論的考察においては,「ロボット化する人間(身体)」と「人間化するロボット(機械)」との相互浸透にみる<ポストヒューマン>概念を人間の感覚・認識の観点から考察した.先端技術の身体への応用を促進/阻害する社会要因を摘出し,ヒューマンインターフェースとしての<感性>を社会装置として導入することにより,ミクロ-マクロ・レヴェルでの社会的相互作用プロセスをつうじて人間のあり方が環境や技術(機械)との関係性のなかで相対化される局面を明らかにした.理論・方法論研究では,社会学領域での身体論・自我論を中心に先行研究の渉猟と理論モデルの再検討をつうじて,本研究課題の感性社会学的アプローチの可能性と有効性について検討を試みた.本研究は,高度技術環境にみる現代社会の価値変容のあり方を実証的に把握し,人間・環境・技術が織りなす「持続的共生社会」のあり方とその構築可能性について,感性社会学的視座から究明する.経済至上主義や物質主義に基礎をおく近代工業化の価値理念や環境負荷型生産方式がもたらす過剰社会から,精神的豊かさと相互信頼を基礎とするポスト近代的価値や環境配慮型・対話型生産方式による共生社会へと指向する今日のマクロ的社会趨勢を「感性」概念による近代価値のパラダイム転換として理論的に考察するものである.また実証研究として「高感性社会」のモデルを国際比較事例をつうじて明らかにするために,比較対照としてイタリア国を調査対象地として選定し,ヒアリングを中心とした事例調査を実施した.そこにおいて日本との社会文化的状況の差異にみられる高度技術の発達環境の異なるコンテクストにおいて,感性社会化が多元的価値を前提とする共生社会の構築に果たす社会的機能と意義についてグローバル化における社会の「スロー化」モデルを理論的に整理した.

日本の事例調査においては,今日の先端技術が「感性」商品の開発と応用にとどまらず,「精神的豊かさ」を実現する社会環境の整備と社会問題への取り組みとに重要な影響をもたらすこと,そこにおいて「共生」思想を背景とする宗教的精神性が固有のマーケティング戦略や経営マネジメント技術を支え,80年代までの経営環境を支えてきた旧来型の「日本的経営」方式とは異なる新しい産業発展モデルを形成し続けてきた背景が明らかにされた.高度技術の社会的本質が,市場経済と新しい消費態度に顕著にみられる社会倫理の実践的要請に対して,企業の社会貢献・社会的責任(CSR)と消費者行動の倫理性とを媒介に,共生社会と持続可能性の実現を目指すグローバル社会での新しいパートナーシップのあり方を提起する点に求められることが明らかとなった.社会学本研究課題全体における理論的考察については,前半部分の理論的考察が概ね終了し,後半部分の実証研究での作業のうち調査研究のパイロット的調査が終了した段階である.本研究では,海外比較事例を調査することが要請されており,そのうち海外調査地(イタリア)での現地調査にあたり,調査協力者との連携体制は構築され,共同研究者チームとの国際シンポジウム・学術会議・講演会等は,すでに数回実施されている.詳細な実査作業(本調査)は次年度に実施予定である.これまでの成果については,前記にある成果報告の機会によって研究知見の社会への発信がある程度達成された.感性産業部門の対する海外現地調査については,現地共同研究機関の財政的事情により一部延期される事態が発生し,若干の遅滞がみられたものの,本年度の研究時点においてヒアリング調査企画は決定され,そのうち数地区での調査はすでに実施された.本研究課題全体における理論的考察については,比較対象国(イタリア)での感性部門領域での基礎資料の収集が進展し,現地共同研究者チームと国際シンポジウム・学術会議・講演会を共催するなど一定の成果が得られ,また社会貢献として研究知見の社会への発信がある程度達成された.感性産業部門の対する海外現地調査については,現地共同研究機関の財政的事情により一部延期される事態が発生したが,現在,ヒアリング調査企画を固めつつあり,次年度において実施する予定である.これまで実施した研究作業の全体的な総括と海外現地調査の継続を展開することに今後の研究作業の時間を集中させる.とくに社会学における文化研究に<感性>工学の理論的視点を導入し,その射程から共生社会の構築プログラムに関するマクロ社会論の理論化(社会倫理モデル)を目指す.理論・方法論研究については,前年度からの継続課題として,以下の論点を設定することで「感性社会化」の持続的共生社会づくりへの影響・効果に関するマクロ社会的理論のモデル化を試みる.具体的な研究課題としては,(1)高度技術環境における「感性文化」の社会的浸透プロセス,(2)<感性>を媒介とするパートナーシップ形成と共生社会の構築プロセス,(3)企業の社会貢献
電子ポートフォリオを用いた学習成果の自動評価とアドバイザーの支援環境

国内の大学を対象にeポートフォリオの利用状況を調査した。また、学内のシステムの利用状況を調査すると、授業に深く関連づけたキャリアポートフォリオは、年間を通して利用されているが、その結果を踏まえつつ、eポートフォリオの大学での活用促進方法について研究を行った。教職履修カルテの必要な資質能力について5段階による自己評価を例にして、アドバイザーの支援環境のための自己評価の検証方法について研究を行った。履修科目のシラバスの到達目標と同指標を紐付けることにより、成績と自己評価を対比させることで自己評価の検証を半自動的した。また学習ポートフォリオから自動生成する教職履修カルテの精度も検証した。全国の大学に対して、ポートフォリオの利用実態についてアンケート調査を実施した。その結果、29.5%、回収ができ、その中で、30%の大学で運用中・試用中であることがわかった。GP等の補助金で運用しているはずの大学において、継続されていない等の実態や、導入しても全学的な利用に至っていない実態がよく理解できた。また、学生への継続的な利用をさせる方法がないのが現状の中、具体的な運用ノウハウを共有していくことが、ポートフォリオの活用を増やすために必要であることもわかった。昨年度に引き続き、教職ポートフォリオの開発を継続して行い、その中で、シラバスの情報を活用して、成績の情報から、自己評価の項目の精度をあげるための仕組みを考案することができた。しかしながら、シラバスの記入が不十分であったり、抽象的な到達目標しかない場合には、うまく機能しないため、教職課程に必要な科目とその内容から、補う必要がある。ポートフォリオの自動評価を行うための基礎的な研究は終了した。近年、電子ブックの普及がめざましいが、ショウケースとしてのポートフォリオの作成に電子ブック作成ソフトを活用できないかを検討した。例えば、apple社のibookautherを活用すると無料で簡単に電子ブックを作成できる。しかしながら、作成したものをPDF以外で公開したり、共有する仕組として、電子ブックの販売や公開用の仕組みを利用するしかないため、専用のアプリの開発が必要であることがわかった。また、作成に凝り始めると、相当な時間が必要なため、専用のテンプレート等の整備が必要であることがわかった。ポートフォリオに関する調査の内容を冊子にまとめ、協力してくれた機関および関連する機関に送付した。他大学の先進的な事例調査も併せて行った。自大学でのポートフォリオシステムも、運用開始から5年経過しており、利用状況について調査したところ、約6000項目の科目毎の目標設定と振り返りの入力があることがわかった。これは、特に、義務でもなく、学生が自主的に行った結果である。自立的に学びの振り返りを行う学生が出てきいることがわかった。先進事例においても継続的な入力が困難であることがわかっているが、続けることで、その裾野が広がっていることがわかったことは大きい。・これまでの運用により蓄積したポートフォリオ上の記録と成績とを対応させるため、システムの改修を行い、実際にデータを対応させる作業を完了させた。・ポートフォリオシステムの利用状況についてアンケート調査を行った。その結果、成績のよい学生ほど、きちんとデータを蓄積する傾向があり、成績不振者ほど、入力しないことがわかった。また成績優秀者でも当初はきちんと入力しているが、勉強を優先させるために、余計な手間を嫌う傾向もわかった。継続的にデータを入力させる困難さが改めて明確になった。しかしながら、目標を設定したり、振り返りをきちんとする習慣のない学生にとっては、電子ポートフォリオの活用が新鮮に感じたようだ。・海外の事例をWeb上の情報で調べた。また、昨年度までアメリカで初年次教育をおこなっていた教員が本学の教員になっため、実態についてヒアリングを行うことができている。・ルーブリックを用いた評価について調査し、その作成方法について検討を行うことができた。ポートフォリオを用いた評価を行うまでには、至っていないが、評価の根拠を学生に示すよい手法であることがわかった。・教職課程の履修者に学習ポートフォリオを記入させるために、教職履修カルテと連動したシステムを設計した。その結果を用いて、実システムを大学が開発し、運用を開始できた。電子ポートフォリオを活用する場合と紙ベースのワークシートに記入しファイルに蓄積する方法を比較した。授業と連動して授業中に作成する紙ベースのポートフォリオであれば、通常の教室で授業が実施でき、出席していれば、全員が記入する。しかしながら、電子化されていないため、学生の管理がいい加減な場合、紛失等が発生し、ポートフォリオの意味をなさなくなる事例があった。この紙の利便性を活かすためのシステムの在り方として、紙上に記入したポートフォリオをPDF化し、それを蓄積する方法が良いことがわかり、システムの設計した。本研究の範囲をこえるため、設計資料を大学に提供し、自己成長記録データベースとして実現した。また、これまで、開発してきたポートフォリオシステムの機能や利用状況について整理するとともに、キャリアポートフォリオについて活用事例をまとめた。さらに入力すべき項目について整理しつつ、入力支援機能についても整理することができた。

「教職履修カルテについて」における「必要な資質能力の指標」は5段階による自己評価を行う。その一方で、どの科目を履修すればどのような資質能力が身に着くか,科目のシラバスを同指標に紐付けることにより,成績と自己評価を対比させることで自己評価の検証を半自動的に行うことがわかった。1つの指標と1つの免許法科目が対応しているわけではなく、1つの指標に複数の免許法科目が関連している場合や,1つの科目が複数の科目に対応している場合がある。このためシラバスを参照したり、担当教員や担当事務と協議の上、関連性および寄与率を算出する必要がある。免許法科目で定められている教職に関する科目は,多くの大学において10科目20科目程度であるため、手作業による紐付け作業により寄与率の算出が可能であることがわかった。教育工学システムの開発に予想以上に手間取ってしまっている。シラバスの解析や評価の方法など、システムの要件を整理するのに手間がかかりすぎてしまった。実験的なシステムではなく、実運用のシステムに反映して実験することを目指したため、無理が生じてしまった。実運用のシステムと切り離し、研究用の環境を構築しているが、その区別を今後は行っていく。卒業生調査を分析したが、期限守る、約束を守る、報告をする等の基本的な能力を求められ、困っている実態がありからになり、卒業して身につくラーニングアウトカムに関連して、独自の判定基準を確立することができなかった。他大学のデータとも比較したが、同様の結果であった。期限を決め、決まった内容を入力させるポートフォリオの重要性については、明確になった。システムの構築に時間がかかっている。一部、コーディングを外注する予定でいたが、見積もりをとったところ、予算的に難しいことがわかったため、自分でコードを書いているのが遅れた原因である。震災の影響で学事日程が1カ月程度ずれ、5月からスタートすることになった。その混乱もあり、前期セメスター中は、研究に専念する時間が充分に得られず、調査の準備をするのがやっとであった。また、全国の大学にアンケート調査を実施する予定であったが、震災の影響を考え実施を見送ったのも研究が遅れている理由である。研究の遅れを取り戻すために、研究の実施方法を改める。ポートフォリオを自動評価するための試作システムを構築する。この時、実運用による実験はあきらめ、小規模の実験を行うこととし、研究をすすめる。卒業生調査の結果分析から、基本的な事項で困っている実態があきらかになったことから、継続した記入方法について、事例を調査し、有効は方法も検討する。1年延長したため、当初からの遅れも取り戻すことができる。
水中における酵素模倣型キラルBronsted酸触媒の創製

環境負荷の軽減を指向した物質変換は、持続可能な社会を実現する上で化学者に課された命題の一つである。生体内における物質変換を担う酵素は、環境に調和した反応系を構築する上でまさに理想的な触媒ということができる。酵素の特徴の一つに水中での物質変換がなされていることが挙げられるが、近年、水中での有機変換反応が盛んに研究されている。その膨大な研究の背景には水の特異な性質、「高い誘電率、水素結合能」とともに、安価で安全であることが、多くの研究者を魅了した最大の理由であろう。しかし、真に効率的な物質変換を目指すのであれば、「環境に優しい」に終始する現状から一歩進んだ革新的なアプローチが不可欠である。本申請研究では水中反応のきっかけとなった生態系での物質変換、すなわち水中で機能する酵素に立ち返ったアプローチ、基質捕捉を鍵とする酵素模倣型触媒の設計開発を目的とする。基質捕捉に基づく酵素模倣型触媒の設計開発を主たる目的とする本申請研究では、触媒の分子設計がその成否を握ることになる。平成20年度はこれまで申請者が設計開発に取り組んできたビナフトール由来のリン酸触媒を継続して検討し、有機溶媒/水との混合溶媒中における触媒機能の探索を検討した。水溶性のアルデヒドであるホルムアルデヒドを用いたアルドール反応の触媒化を検討した結果、有機溶媒/水の混合溶媒系において、リン酸が触媒として機能することを見出した。不斉触媒化については今のところ、充分な結果を得るには至っていない。平成19年度はこれまで申請者が設計開発に取り組んできたビナフトール由来のリン酸触媒に焦点を絞り、その水中もしくは、有機溶媒/水との混合溶媒中における触媒機能の探索を検討した。
フォリスタチンドメインを有する蛋白質群の機能解析

1.マウスのフォリスタチン関連蛋白質TSC-36(FRP,follistatin-related protein)は、骨芽細胞株においてTGF-βにより発現が誘導される遺伝子産物として同定された。我々はこの新規遺伝子の機能を明らかにするため、アフリカツメガエルFRP遺伝子(xFRP)のcDNAクローニングを行った。ツメガエル初期発生過程で、xFRPの発現は原腸胚期(嚢胚期)から尾芽胚まで維持されていた。また、シュペーマンオーガナイザー、脊索、下索、底板、体節などで強い発現が観察されて、神経誘導に関与していると考えられるフォリスタチン遺伝子の発現と類似していることもわかった。また、フォリスタチンの神経誘導における第一の役割は、アクチビン活性の抑制であると予想されている。我々はフォリスタチンによるアクチビンシグナル遮断機序に検討を加え、細胞膜ヘパラン硫酸プロテオグリカンを介したエンドサイトーシスによってアクチビン/フォリスタチン複合体が細胞内で分解・代謝されている可能性を各種培養細胞で見出した。2.一方、フォリスタチンによって遮断されるアクチビン情報伝達系について、酵母Two-hybrid系を用いてアクチビン受容体と相互作用する細胞内因子を探索したところ、アクチビンType IIA受容体と特異的に結合するタンパク質(ARIP1と命名)を発見し、cDNAクローニングによってその全構造を明らかにした。ARIP1はN末端側からグアニル酸キナーゼドメイン、WWドメイン、5個のPDZドメインを有するモザイクタンパク質で、アクチビンの情報伝達に関わるSmad3と結合することも分かった。ARIP1は特に脳・神経系で高い発現が見られることから、フォリスタチンとは異なった神経伝達、シナプス形成などにおけるアクチビンの情報伝達の正/負の調節に役立つものと考えられた。研究代表者は平成9年5月16に付けで前任地の徳島大学分子酵素学研究センターより香川医科大学・医学部に転任した。本研究課題の実施に当たり、本年はまず実験設備と実験動物の飼育環境の整備などに努め、生化学、並びに分子生物学的実験を実施できる環境をほぼ整えることができた。現在アフリカツメガエルの卵や初期胚の操作を行う実験器具を購入して、その整備を進めているところである。その間、徳島大学の東海林博樹氏らとの共同研究により、フォリスタチンドメインを持つ新規マウスタンパク質、TSC-36(TGF-β-stimulated clone36)のツメガエルホモログ、xTSC-36のcDAクローニングを行った。マウスTSC-36は骨芽細胞株においてTGF-βにより発現が誘導される遺伝子として同定されたが、その機能は今日でも不明である。我々はツメガエル初期胚をモデルに、この新規遺伝子の機能を明らかにするためにツメガエル胚cDNAライブラリーよりxTSC-36の全長をコードするクローンを得た。予想されるアミノ酸配列から、xTSC-36は299アミノ酸からなる分泌タンパク質であり、マウスやヒトホモログとは約70%のアミノ酸配列が一致することがわかった。フォリスタチンドメインの存在するN末端付近の類似性は特に高く、特徴的なシステム残基の位置も動物種間で完全に保存されていた。しかし哺乳類TSC-36に4ヵ所存在するアスパラギン糖鎖の結合が予想される配列は、xTSC-36ではそのうち1ヵ所が保存されているのみであった。現在、とくに初期発生過程でのTSC-36の役割を検索するために、ツメガエル初期胚におけるTSC-36遺伝子の発現パターンを調べる準備を進めている。1.マウスのフォリスタチン関連蛋白質TSC-36(FRP,f0llistatin-related protein)は、骨芽細胞株においてTGF-βにより発現が誘導される遺伝子産物として同定された。

我々はこの新規遺伝子の機能を明らかにするため、アフリカツメガエルFRP遺伝子(xFRP)のcDNAクローニングを行なった。ツメガエル初期発生過程で、xFRPの発現は原腸胚期(嚢胚期)から尾芽胚まで維持されていた。また、シュペーマンオーガナイザー、脊索、下索、底板、体節などで強い発現が観察されて、神経誘導に関与していると考えられているフォリスタチン遺伝子の発現と類似していることもわかった。2.フォリスタチンの神経誘導における第一の役割は、アクチビン活性の抑制であると予想されている。我々はフォリスタチンによるアクチビンシグナル遮断機序に検討を加え、細胞膜結合型ヘパラン硫酸プロテオグリカンを介したエンドサイトーシスによってアクチビン/フォリスタチン複合体が細胞内に取り込まれて分解・代謝され、アクチビンシグナルが遮断されている可能性を指摘した。一方、ツメガエル初期発生にはbFGFのようなヘパリン結合性増殖因子やヘパラン硫酸プロテオグリカンが関与していることが知られている。今回、フォリスタチンやbFGFなどヘパリン結合性蛋白質の代謝機構の詳細を明らかにする目的で、BALB/3T3細胞、COS-7細胞について、bFGFとアクチビン/フォリスタチン複合体の分解活性を比較検討した。その結果、これらが、細胞膜結合型のヘパラン硫酸プロテオグリカンのエンドサイトーシスに伴って細胞内に取り込まれる共通の経路を経て分解除去されることがわかった。FRPは弱いながらヘパリンと親和性を持つ蛋白質であることから、FRPの機能に対するヘパラン硫酸プロテオグリカンの関与も注目される。1.フォリスタチンの神経誘導における第一の役割は、アクチビン活性の抑制であると予想されている。フォリスタチンはbFGFのようなヘパリン結合性増殖因子の一つであることから、フォリスタチンやbFGFなどは共通の代謝機構でその情報伝達が調節されている可能性がある。今回、BALB/3T3細胞、COS-7細胞について、bFGFとアクチビン/フォリスタチン複合体の分解活性とこれら細胞のヘパラン硫酸プロテオグリカン(パールカン、シンデカン1-4)の発現を調べ、これら細胞がすべてのヘパラン硫酸プロテオグリカンを発現し、代謝経路の一端は共有していることが予想された。2.フォリスタチンによって遮断されるアクチビン情報伝達系について、酵母Two-hybrid系を用いてアクチビン受容体と相互作用する細胞内因子を探索したところ、アクチビンTypeIIA受容体と特異的に結合するタンパク質(ARIP1と命名)を発見し、cDNAクローニングによってその全構造を明らかにした。ARIP1はN末端側からグアニル酸キナーゼドメイン、WWドメイン、5個のPDZドメインを有するモザイクタンパク質で、アクチビンの情報伝達に関わるSmad3と結合することも分かった。
身体志向の心理療法における身体感覚への気づきと自己制御に関する異分野融合型検証

本研究課題は、近年注目されている身体志向の心理療法である臨床動作法(以下、動作法)に着目し、身体の注意の向け方の違いによって自己制御の仕方(実際の動作の仕方)やその際の体験がどのように異なるか、また、心理的特性の違いによって自己制御の仕方やその際の体験がどのように異なるかについて検討することを目的とする。そのために、2018年度前半に、まず一連の研究で使用する動作時の体験を尋ねるための質問紙を作成し、2018年度後半2019年度前半にかけて、注意の向け方(自体への注意集中条件/自体外への注意集中条件)と心理的特性(不安傾向、アレキシサイミア傾向等)によって動作時の自己制御の仕方や体験が異なるかどうかについての実験調査を行う、という研究計画を予定していた。(1)に関しては、具体的には先行研究を参考に動作法時の体験を尋ねるのに適切と思われる項目を収集し質問紙を予備的に作成した。その後大学生を対象に集団で動作法を実施し、作成した質問紙への回答を求め、その後得られた回答について因子分析を実施し質問紙を作成した。(2)に関しては、本研究の特色である異分野(生体力学)の研究者と共同しての実験実施のため、実験内容・手続きについて議論と予備実験を重ね、一部実験内容・手続きを変更するなど、検討に時間をかけたため、実験開始が当初の予定より遅れ、年度内に実験を開始することができなかった。2019年度頭より実験を開始している。異分野(生体力学)の研究者と共同しての実験実施のため、実験内容・手続きについて議論と予備実験を重ね、一部実験内容・手続きを変更するなど、検討に時間をかけたため、実験開始が当初の予定より遅れた。実験被験者は確保できる見通しであり、2019年度頭より実験を開始している。当初の予定より遅れるものの、2019年12月までには予定していた実験を終えられる見通しである。実験開始にあたって、実験手続き上の不備が見つかり、計画の見直しが必要となったため、被験者への謝礼(図書カード)に余りが生じた。実験については、計画の見直しが終了し、2019年度頭には開始可能であり、被験者への謝礼についても計画通り執行予定である。また実験開始が遅れたため、予定していたデータ入力等のアルバイト謝金も発生しなかったため、人件費にも余りが生じた。
サツマイモ野生種・栽培種の自家・交配不和合性における自他認識機構の解明

自家不和合性における自他認識に直接的に関わるS遺伝子の同定を試みた。複数のS遺伝子座を単離して解析したところ、S遺伝子座周辺領域長は、S遺伝子の優劣性に従って優性のものほど長くなっていた。また、自家和合性突然変異体の解析から、S候補遺伝子のうち、AB2(♂側)とSEA(♀側)が有力な候補であることが示された。サツマイモ栽培種(I.batatas)も、I.trifidaの自家不和合性と同一の分子基盤に基づく不和合陛を有しており、その解析の結果、I.trifidaのS_3遺伝子型は、I.batatasにも保存されていることが示された。サツマイモ野生種(Ipomoea trifida)の自家不和合性並びにサツマイモ栽培種(I.batatas)の交配不和合性を支配する遺伝子を同定し、当該現象における自他認識機構の解明を通してサツマイモの効率的交配育種を行うべく研究を行った。本年度は、I.trifidaの複数のS遺伝子型のS遺伝子座を単離し、その塩基配列を解析するとともに、S候補遺伝子の発現動態を解析した。またS候補遺伝子産物を大腸菌体内で合成を試みた。研究開始当初得られていた、S1,S3,S10,S29,Sc(Sc:自家和合性変異体)のS遺伝子座のコンティグを元に塩基配列を解析し、計約650kbpを決定した。S遺伝子座の長さは優劣性の直線関係に則り、S29が最も長く、以下S1>Sc>S10>S3の順であった。S遺伝子座が最長のS29においては、S遺伝子座中央部へのミトコンドリアゲノムの挿入とそれに引き続いて起きたと推定される葉緑体ゲノムの挿入が認められた。また、S遺伝子座上のS候補遺伝子AB2,AB3,SE2,SEAの配列順序は遺伝子型を超えても共通であったこと並びにゲノム配列の多様性から、劣性のS遺伝子型が最初に発生し、その後、より優性のS遺伝子型が発生したと考えられた。自家和合性系統であるScのS遺伝子座上には、S候補遺伝子であるSc-AB3,Sc-SEAが重複して存在していることが確認された。また、不和合性系統では柱頭特異的に発現するSEAのScホモログであるSc-SEAの一方は葯での異所的発現が確認された。これらがSc系統の自家和合性の原因になっていると考えられた。なお、大腸菌で発現させたS候補遺伝子の多くは不溶化していることが確認されたため、現在、発現条件を再検討している。ヒルガオ科に属するサツマイモ野生種(Ipomoea trifida)は、サツマイモ栽培種(I.batatas)の近縁野生種であり、両者ともに胞子体型自家不和合性を基盤とした交配不和合性を有する。このためI.batatasでは交雑が限定され、効率的な交配育種ができない。I.batatasはI.trifidaの同質6倍体であることが明らかにされているため、I.batatasの交配不和合性の分子基盤を明らかにするため、I.trifidaの自家不和合性の解析を行っている。I.trifidaの自家不和合性は、単一の複対立遺伝子座(S遺伝子座)により制御されており、これまでにS1,S3,S10,S29及び自家和合性突然変異系統ScのS遺伝子座領域を単離し、当該遺伝子座領域の構造、並びにそこに座乗するS遺伝子の候補遺伝子(S候補遺伝子:AB2,SE2,SEA)に関して解析を進めてきた。これまでに単離したS遺伝子座領域の長さはS29>S10>Sc>S10>S3の順であり、これはS遺伝子の優劣性関係(S29>S10>Sc>S10>S3)と一致していた。このことは、劣性側のS遺伝子座から優性側のS遺伝子座が発生した可能性を示唆している。また、自家和合性系統Scが、自家和合性でありながら自家不和合性の優劣性は保持していたことから、自家不和合性の優劣性を支配する因子はS遺伝子座上にあり、Scにおいては自他認識に関わる遺伝子のみが変異したと考えられた。Sc系統においては、S候補遺伝子のうちAB2(雄側候補遺伝子)とSEA(雌側候補遺伝子)が重複しており、更に、SEAの発現が異所的に葯で発現していたことが観察された。Sc系統の和合化の原因については、現在、調査中である。

サツマイモ栽培種(Ipomoea batatas)は、サツマイモ野生種(I.trifida)が持つ自家不和合性と同様の遺伝的メカニズムによる交配不和合性を有しており、このため、自殖および同一のS表現型を示す個体・系統間での交配は不可能であり、交配育種の妨げとなっている。申請者は、これまでのI.trifidaの胞子体型自家不和合性研究において、自家不和合性(SI)系統4系統、自家和合性(SC)系統1系統の自家不和合性遺伝子座(S遺伝子座)を単離し解析を続けてきた。これまでの研究成果府を踏まえ、本年度は、(1)サツマイモ栽培種(I.batatas)におけるS遺伝子型の決定を試みると共に、(2)サツマイモ野生種の各SハプロタイプのS遺伝子座の完全解析を行った。また、(3)S候補遺伝子のコード領域の増幅と発現ベクターへの組込み、組換えタンパク質の合成を行った。(1)サツマイモ栽培種(I.batatas)におけるS遺伝子型の決定(2)サツマイモ野生種(I.trifida)の各SハプロタイプのS遺伝子座の解析これまでに解析が終了したS_1,S_<10>-S遺伝子座の配列をリファレンスとしつつ、S_<29>,S_3,S_Cの各S遺伝子座を単離し、ABI3100を用いてショットガンシークエンスを行ったが、S遺伝子座領域を連結するには至らなかった。(3)S候補遺伝子のコード領域の増幅と発現ベクターへの組込みと組換えタンパク質の合成I.trifidaの各S遺伝子型(S_<29>,S_3,S_C,S_1,S_<10>)のS候補遺伝子の完全長cDNAを単離するため、各系統の柱頭(開花前日)および葯(開花2週間前)よりmRNAを単離しcDNAを合成した後に、PCRにより当該領域を増幅した。得られたDNA断片を用いた大腸菌体内タンパク質発現系により、当該タンパク質の合成を行ない、バイオアッセイに供すべくタンパク質の精製を行った。
深層土壌中における水および硝酸性窒素の動態に関する研究

農村流域における地下水硝酸性窒素汚染の影響解析の一環として,深層土壌圏における水と硝酸性窒素の動態に関して,地下水質および水理地質,化学性,生物性の観点から現地調査と分析を行った.地表面から基盤岩に至るボーリングで得られた不攪乱土壌コアの分析から,旧表土およびその直上部が脱窒に関するホットスポットのひとつである可能性が示されたが,一方で以深の層位では脱窒が生じている可能性は低いと考えられた.類似の調査事例は限られており,得られた成果が今後の流域物質循環研究の進展に繋がることが期待される.農村流域における地下水硝酸性窒素汚染の影響解析の一環として,深層土壌圏における水と硝酸性窒素の動態に関して,地下水質および水理地質,化学性,生物性の観点から現地調査と分析を行った.地表面から基盤岩に至るボーリングで得られた不攪乱土壌コアの分析から,旧表土およびその直上部が脱窒に関するホットスポットのひとつである可能性が示されたが,一方で以深の層位では脱窒が生じている可能性は低いと考えられた.類似の調査事例は限られており,得られた成果が今後の流域物質循環研究の進展に繋がることが期待される.初年度は,はじめに地質ボーリング技術を用いた不攪乱深層土壌コアの採取条件の検討を行った.まず,採取地点の決定のため,鹿児島県鹿屋市において既往の地質データの収集・整理を行い対象地域の予想地質断面を作成した.地質に加えて土地利用等の条件を勘案して候補地を5地点に絞り,比較検討を行った結果から最終的に1地点を選定した.次に,試料の分析項目と採取層位を検討し,生物特性は脱窒活性や脱窒菌数など5項目,物理性は透水係数など5項目,化学性は全窒素,全炭素など7項目,について最大11層位において採取・分析することとした。地質ボーリングはH19年11月よりH20年1月にかけて実施した.コア採取法には攪乱が少ないトリプルコアサンプラーを用い地表面から約97mまで掘削し,表土から基盤岩に至る地質試料を採取した.得られた試料は一時的に冷蔵庫で保管し速やかに分析に供した.深層コアの生物機能評価の結果,表層土壌の他,地表面下60m以深にある旧表土に相当する層位で高い脱窒活性が認められた。また,採取した不攪乱コアを用いた水理地質特性並びに窒素移動特性の評価試験として,試験装置の試作や前処理方法,作業手順について検討した.具体的には不攪乱土壌コアと保護管(アクリルパイプ)との隙間を埋めるための充填材や注入方法を検討した.その結果,充填材としてエポキシ系接着剤が扱いやすいことがわかった.次にカラム試験器を試作し,飽和/不飽和透水係数・溶質分散係数等の測定方法について検討した.さらに,地下水盆内の浅層深層にわたる一連の地下水の窒素動態を把握するため,茨城県恋瀬川流域を対象とした既往の地下水調査結果を帯水層別に整理・検討した.これにより,40m以深のボーリング井戸から低溶存酸素かつ硝酸態窒素未検出の井水が確認され,更新世中期の堆積層内で脱窒が生じている可能性が示された.本年度は,ボーリング調査で採取した不攪乱深層土壌コアを用いた分析を進めるとともに,前年度に実施したボーリング調査後に構築した鹿児島県鹿屋市の地下水観測井戸において地下水の水文水質調査を行った.また,茨城県恋瀬川流域にある県が管理する3ヶ所の地下水観測用深井戸を調査対象として水質ゾンデを用いて深層地下水調査を行った.これらの調査・分析の結果から次のことが明らかとなった。まず,ボーリング調査で得られたコアの分析から,硝酸性窒素の移動速度と関係が深い陰イオン交換容量(AEC)は,土壌及び表層地質(05m)において高く(1.226mmol/kg),シラス層以深では0.5以下と低いことがわかった.このことから硝酸性窒素の溶脱過程において生じる遅延は主に表層から5mまでで生じ,それ以深ではほぼ水移動に従って硝酸性窒素が移動することが明らかになった.また,鹿児島の観測井における地下水調査から,帯水層の水質は電気伝導度(EC)や酸化還元電位等の分布からみると地質層序にほぼ対応した分布であることがわかった.2008年7月下旬において第一帯水層の上部にあたるシラス層(GL-3264m)のECは3.46.0mS/mであったのに対して,第一帯水層下部の大隅降下軽石層(GL-6471m)では3.03,8mS/mとやや低く,第二帯水層(71m以深)では2.7mS/mとさらに低い値であった,しかし,採水前後の水質値は安定せず,長期的な観測を行う必要があると考えられた.一方,恋瀬川流域の3ヶ所の深井戸(八郷1号,八郷2号,石岡)における水質検層調査から,八郷1号(深度GL-116m)では,深度による水質の差異が認められたが,八郷2号(GL-42m)と石岡(GL-45m)では井戸内の水質に違いが見られず,観測井内の対流の発生や周辺地盤との水の出入りの制限など,水質観測上の問題点が浮き彫りになった.最終年度は,昨年度に引き続き,ボーリング調査で採取した不攪乱深層土壌コアを用いた分析を行うと共に,その取りまとめを行った.

また,鹿児島県鹿屋市の地下水観測井戸において地下水の水文水質調査を行った.不攪乱深層土壌コアを用いた試験では,粒径分布,仮比重,比重,土壌水分特性曲線,飽和・不飽和透水係数,pF,溶質の分散係数について水理地質を構成する代表層位を対象として測定し,これまでに測定された化学性や生物特性と合わせて取りまとめを行った.その結果として主要帯水層の飽和透水係数を見ると,入戸火砕流堆積物層(シラス層)で10^-310^-4cm/s,大隅降下軽石層で10^-2cm/s前後であったが,下部の礫層の一部についてはコアサンプルの採取ができず測定できなかった.さらに,不透水基盤をなす四万十類層群のコアサンプルの測定も通常の試験器では困難であった.また,化学性について全炭素含量の鉛直分布をみると,表層付近(02.4m)で1.66.8%と比較的高いのに対してシラス層大隅降下軽石層中では0.010.17%と低く,さらに基盤岩では0.03%であった.また,旧表土であったと考えられる有機質砂質シルト層では,GL-72mの位置にあるにもかかわらず3.6%と高かった.全窒素についても同様の傾向であったが,アンモニア性窒素含量では,旧表土やその下位のシルトや砂層(1.41.9mg/100gDW)において,表層から大隅降下軽石層における含量(0.00.3mg/100gDW)より多かった.また,地下水観測井における水質観測を数度にわたって試みたが安定した観測ができなかった.これは,地下水の採水法に問題があったことと,層内における地下水の鉛直混合等による撹乱の影響が強いこと等が理由と考えられた.今後,地下水観測法の改良や未評価の層位の特性把握等が課題として残された.
無限次元群及び離散群のユニタリ表現の研究

1.各分担者との協力により、主として研究代表者が積み重ねた研究実績は、(1)リ-ス積(wreath product)として得られる群の既約ユニタリ表現の構成、および(2)それを用いての、無限置換群S_∞の既約ユニタリ表現の構成、がある。いずれも、従来は何らかの有限性を仮定して行われていた研究を、本質的に無限的なものをはじめから取り入れた手法で行ない、重要な発展を見たものである。2.現在は、さらに(1)(2)の結果を拡張することを試みている。3.その他に、全く異なる型の群に(1)(2)の手法や結果が応用できないかを調べている。例えば、多様体Mの微分同相写像のなす群Diff(M)の既約表現の構成に応用するには2通りの考え方がある。1つはこの群の部分群としてリ-ス積型になりかつsaturatedに埋め込まれているものを探し、その部分群のstandardな既約ユニタリ表現を誘導すること。もう1つは、Mを可算無限個直積した。Z=M^∞に左からS_∞を働かせ、右からG=Diff(M)を働かせて、GのM上の準正則表現の無限個のテンソル積をS_∞の作用によって分解する、もしくは分解したことを想定して既約表現を構成すること、である。現在、後者の方がやや進展を見ている段階である。4.研究分担者は、Diff(M)の研究に役立つものとしては、Mが対称有界領域のときに、M上の微分作用素のうち不変なもののなす環を考え、その代数的生成元素を、Mの分類に依らず一般的に書き下すことを、成しとげた。5.研究分担者、山下は、Mの構造を保存する作用の集まりとして現れて来る、半単純リ-群の表現についてその一般化されたwhittaker模型の存在、非存在や、模型の構成、について研究した。
慢性閉塞性肺疾患における肺-消化管ネットワーク：Autophagyからの機序解明

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は喫煙者の約20%しか発症していない。近年腸内環境の変化が呼吸器疾患の発症に関与することが注目されており、我々は動物モデルを用いて全身性疾患としてのCOPDの発病における肺ー消化管ネットワークの重要性を明らかにしてきた。しかしこのネットワークのメカニズムに関しては、明らかにするまでには至っていない。われわれはAutophagy(自食作用)に着目し、調節因子であるLC3Bの血中レベルが喫煙者で低下し、COPD患者ではさらに低下していたことから、Autophagyの低下がCOPD発症に関与する可能性を見出した。これらの研究成果から『全身性疾患としてCOPDの発症には肺ー消化管ネットワークが関与する』との仮設を立てた。腸内環境の悪化とAutophagyの関連性を明らかにし、COPD発症機序を『腸内環境ーAutophagy連関』というあらたな観点から解明することが本研究の目的である。本年度はAutophagy関連マーカとして用いられている血中mitochondrial DNA(Mit DNA)レベルをCOPD患者で測定するとともに、日本人、白人等の人種差についても検討するため、現在データを解析中である。1)腸内環境の解析および動物実験担当の研究分担者が本年度他施設に異動したため便の解析および動物実験の進行が遅れている。2) Autophagy関連マーカとして用いられている血中Mit DNAレベルを測定したが、COPD患者では、これまでに測定したLC3Bとは異なる傾向が認められた。そのためMit DNAについての詳細な評価および解析とLC3B測定方法の検証が必要になったため、研究の進行が遅れている。Mit DNAについての詳細な評価および解析とLC3B測定方法の検証を行いつつ、登録できているCOPD患者の血液および便の解析を速やかに施行し、臨床データとの関連性について検討する。さらに昨年度予定していた動物実験も行い、基礎的データもあわせて収集し解析する。しかしこのネットワークのメカニズムは明らかにするまでには至っていない。我々はAutophagy(自食作用)に着目し、調節因子であるLC3Bの血中レベルが喫煙者で低下し、COD患者ではさらに低下することを明らかにし、Autophagyの低下がCOPD発症に関与する可能性を見出した。これらの研究成果から『全身性疾患としてCOPD発症における肺ー消化管ネットワークにAutophagyが関与する』との仮設を立てた。本年度はCOPD患者における『腸内環境ーAutophagy連関』の検証を目的として当院および関連施設の通院中のCOPD患者を登録して、血液および便の収集を行った。患者登録が予定より遅れた。近年、腸内環境の変化が呼吸器疾患の発症に関与することが注目されており、我々は動物モデルを用いて全身性疾患としてのCOPDの発病における肺ー消化管ネットワークの重要性を明らかにしてきた。しかしこのネットワークのメカニズムは明らかにするまでは至っていない。我々はAutophagy(自食作用)に着目し、調節因子であるLC3Bの血中レベルが喫煙者で低下し、COPD患者ではさらに低下することを明らかにし、Autophagyの低下がCOPD発症に関与する可能性を見出した。これらの研究成果から『全身性疾患としてCOPD発症における肺ー消化管ネットワークにAutophagyが関与する』との仮説を立てた。腸内環境の悪化とAutophagyの関連性を明らかにし、COPD発症機序を『腸内環境ーAutophagy連関』という新たな観点から解明することが本研究の目的である。本年度はCOPD患者における『腸内環境ーAutophagy連関』の検証を目的として当院および関連施設の通院中のCOPD患者を登録して、血液及び便の収集を行った。

2) Autophagy関連マーカとして用いられている血中Mit DNAレベルを測定したが、COPD患者では、これまでに測定したLC3Bとは異なる傾向が認められた。そのためMit DNAについての詳細な評価および解析とLC3B測定方法の検証が必要になったため、研究の進行が遅れている。COPD患者の登録が終了しだい血液および便の解析を速やかに行い臨床データとの関連性について検討する。さらに本年度予定していた動物実験を用いた基礎的データもあわせて収集する。COPD患者の登録が終了次第血液および便の解析を速やかに行い臨床データとの関連性について検討する。さらに本年度予定していた動物実験を用いた基礎的データも合わせて収集し解析する。Mit DNAについての詳細な評価および解析とLC3B測定方法の検証を行いつつ、登録できているCOPD患者の血液および便の解析を速やかに施行し、臨床データとの関連性について検討する。さらに昨年度予定していた動物実験も行い、基礎的データもあわせて収集し解析する。COPD患者登録が予定より遅れたため解析が開始できなかった。使用計画として、COPD患者の登録が終了次第血液および便の解析を速やかに行い臨床データとの関連性について検討する。共同研究者の友田恒一が、2018年10月に、奈良県立医科大学から川崎医科大学に転籍になり、研究の遅延が生じたために次年度に継続研究が必要となった。研究計画の変更は必要ありません。
角度分解磁場中比熱測定から切り拓く重い電子系の超伝導

超伝導ギャップ構造の決定は超伝導発現メカニズムを解明する上で重要な役割を果たす。本研究では、方位を精密制御した磁場中で様々な重い電子系超伝導体の比熱を極低温まで測定し、それぞれの超伝導ギャップにおけるノード構造を決定することを目的としている。平成24年度には、前年度までに行ったCeIrIn5とUPt3に関する角度分解磁場中比熱測定の結果を論文にまとめて公表し、国際ワークショップなど2件の招待講演の依頼を頂いた。特にUPt3に関しては、c軸から30度以内の磁場角度範囲で超伝導が異常に壊れやすくなっていることを見出し、さらに最近有力視される2回対称性を有する超伝導ギャップが比熱では奇妙なことに検出されないことを明らかにした。これらの結果は、UPt3超伝導の謎を解明する上で重要な手掛かりになると期待され、本研究成果をまとめた論文はJPSJ注目論文に選定された。本年度は加えて異方的s波超伝導体CeRu2、重い電子系超伝導体CeCu2Si2について角度分解磁場中比熱測定を行った。CeRu2は純度の異なる2つの試料について測定を行い、回転磁場中比熱の相対振動振幅がギャップ極小の大きさに対応した磁場下で温度とともにゼロに減衰することを明らかにした。この結果は、微視的理論計算から予測される振る舞いと良く一致しており、本手法が異方的s波ギャップの評価にも有用であることを示している。CeCu2Si2に関しては現在も研究が進行中であり、超伝導対称性に関する重要な知見が得られつつある。他にも一軸性圧力下極低温比熱測定装置の開発を進め、一軸性圧力下での比熱測定からCeIrIn5の超伝導転移(Tc=0.4 K)を観測することに成功した。これにより今後、一軸性圧力下比熱という新たなアプローチから超伝導研究を行うことが可能となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、方位を精密制御した磁場中で様々な重い電子系超伝導体の比熱測定を数十mKの極低温まで行い、それぞれの超伝導ギャップにおけるノード構造を決定することを目的としている。平成23年度は、CeIrIn_5、UPt\3、KFe_2As_2、CeRu_2について回転磁場中比熱測定を行い、それぞれの研究結果を国内外の学会や論文で発表した。特にCeIrIn_5に関しては、C軸を中心に円錐状に回転させた磁場中で比熱の振る舞いがd_<x2-y2>波の超伝導ギャップを仮定した数値計算結果と非常に良く一致することを明らかにし、これまで議論の渦中にあったCeIrIn_5の超伝導対称性を決定づける大きな成果をあげた。CeCoIn_5、CeRhIn_5と並んでCeIrIn_5でもd_<x2-y2>波の対称性が確立されたことは、CeMIn_5系(M=Co,Rh,Ir)の対形成機構が普遍的であることを物語っており、そのメカニズムを理解していく上で重要な手掛かりとなる成果である。本研究成果をまとめた論文は、重要性の高い論文としてPhysical Review B誌のEditors'suggestionに選ばれ、さらにPhysicsのSynopsisにも取り上げられる高い評価を受けた。本年度は他にも、重い電子系の超伝導を別のアプローチから研究することを目指して、一軸性圧力下で回転磁場中比熱測定が可能な装置の開発にも取り組んだ。本年度は、交流法による比熱測定装置を新たに立ち上げ、比較的断熱条件の悪い環境下でも感度良く比熱を測定することに成功した。来年度は実際に一軸性圧力下での比熱測定を実施していく予定である。

これにより今後、一軸性圧力下比熱という新たなアプローチから超伝導研究を行うことが可能となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、CeIrIn_5、UPt_3、KFe_2As_2、CeRu_2と当初の予定より多くの物質において角度分解磁場中比熱測定を行い、超伝導ギャップ構造に関する重要な情報を得た。また、これらの成果は既に学会や論文などで発表しており、当初の計画以上に研究が進展していると評価できる。角度分解磁場中比熱測定装置は24時間自動測定が可能な態勢が整っており、今後も様々な重い電子系超伝導体において研究を進めていく予定である。また並行して、一軸性圧力下比熱測定装置の開発にも力を入れたいと考えている。
高周波磁場により発熱する磁性担体を用いた固定化酵素-磁場による反応促進と制御

高周波磁気加熱法には2つの原理があるが、それぞれについて各種酵素を固定化した担体を調製して検討した結果、磁気加熱の有効性を確認できた。現在、下記の結果をまとめて生物工学会の英文誌への投稿準備中である。(1)渦電流損失による磁気加熱法:磁気加熱担体として強磁性ステンレス粉体を57%含むポリアクリルアミドゲルを用いた。これにインベルターゼ、カタラーゼ、ウレアーゼ、グルコアミラーゼの4種類の酵素をそれぞれ包括固定化した。磁場強度0800Oe、磁場周波数015kHzの種々の条件で磁場を印加し、ゲルの発熱と、それにともなう、酵素活性の向上を調べた。酵素活性は、最大で40%向上し、また、ゲルの温度上昇も確認できた。ゲルの温度上昇、酵素活性の増加率は磁場強度の1.4乗および磁場周波数に比例した。(2)ヒステリシス損失による磁気加熱法:磁気加熱体としてマグネタイト粉、Sr-フェライト粉、γ-酸化鉄粉を4557%含むポリアクリルアミドゲルを用いた。これに、前述の酵素を同様に固定化した。前述の範囲の高周波磁場を印加し、担体の発熱と酵素活性の向上が確認できた。ヒステリシス損による磁気加熱の場合には用いた強磁性粉の保磁力を越える磁場で発熱が始まり、飽和磁化に達する磁場では発熱が頭打ちになった。また磁場周波数に比例して発熱量が増加した。この結果はヒステリシス加熱の原理から予想できるものであった。酵素活性向上は発熱の程度と対応せず比較的低い周波数、発熱が少ない条件でも40%程度の活性向上が見られた。周波数が増加し、磁気による発熱が増すと酵素活性は最大で2倍まで上昇した。これは温度上昇効果だけでは説明できず、フェライトなど強磁性粉がゲル内で磁気異方性によるトルクを受けるために、振動して基質の拡散促進効果も生じているのではないかと推察された。
器官形成における細胞系譜制御プログラムとその可塑性の解析

生体内の各器官は機能的に特化した種々の細胞の集合体であり、その形成過程には様々な細胞系譜の厳密な制御プログラムの基盤となる分子機構の存在が必須である。本研究は主として中枢神経系ならびに血液系の細胞系譜を制御する機構について、サイトカインなどの細胞外来性シグナルの観点からと、エピジェネティックな修飾を基盤とする細胞内在性のプログラムの見地からの双方により取り組むことを目的として実施された。成果1:中枢神経系を構成するニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトは共通の前駆細胞である神経幹細胞から分化する。神経幹細胞を多く含むことが知られている胎生期マウス神経上皮細胞培養系に対してBMP群は細胞の運命付けをニューロン分化からアストロサイト分化へと転換させることを見いだした。この作用はBMP群が抑制性helix-loop-helix(HLH)分子の発現を誘導し、これによりニューロン分化に必要なbasic HLH型転写因子の作用を阻害することに起因することがわかった。成果2:ニューロンやアストロサイトのもとになる前駆細胞は共通でありながら胎生中期の脳ではニューロン分化は盛んに生じるがアストロサイト分化は皆無である。一方胎生終期になるとニューロン分化は殆ど見られず代わってアストロサイト分化が優位となる。GFAP陽性の成熟したアストロサイトの分化には転写因子STAT3の活性化が必須であり、アストロサイト特異的マカ分子GFAPの遺伝子プロモーターにはGFAP遺伝子発現にクリティカルなSTAT3認識配列が1カ所存在する。そのSTAT3認識配列に存在するシトシンが胎生中期では高度にメチル化され、胎生後期にはそのメチル化が外れることがわかった。また、そのSTAT3認識配列のメチル化によりSTAT3の結合およびSTAT3を介した転写活性がともに消失することも明らかになった。これらの結果から胎生期中枢神経系の細胞系譜の運命付けの制御が、サイトカインなどの細胞外来性シグナルと、エピジェネティツクな細胞内在性のプログラムの双方で精妙になされていることがわかった。