hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨組織の成熟過程におけるマスピンの役割に関する分子細胞生物学的研究

このことから、マスピンの過剰発現が、細胞外基質の成熟を促すような働きを持つことが示唆された。しかし、14日目では細胞外基質中のTGF-beta量はマスピン過剰発現細胞株とコントロール株で、変化はなくなり、マスピンの過剰発現の影響は早期の培養段階に現れ、培養細胞が成熟してくる頃には、マスピンはコントロール株でも十分量発現されていることが予想された。そこで、今後は、マスピンの発現を低下させることで、細胞外基質中のTGF-beta量に及ぼす影響、細胞外基質の成熟に及ぼす影響を検討していく予定である。マスピンは1994年zouらによりはじめて報告された42kDaのセリンプロテアーゼインヒビターであり、多くの正常組織においてその発現が確認されている。生物学的作用としては現在までに腫瘍抑制作用、血管新生抑制作用が知られている。これらの作用はマスピンがセリンプロテアーゼである2つのplasminogen activatorを阻害することにより発現すると考えられている。このことから本研究では、骨の成熟過程における細胞外基質中のTGF-bataがplasminにより活性化の制御を受けていること、plasminはplasminogen activatorによりplasminogenから変換されることに着目し、内軟骨骨化過程において、セリンプロテアーゼインヒビターの一つであるマスピンが骨形成やリモデリングにおいて何らかの生理的役割を演じている可能性に着目し、研究を進めてきた。昨年度報告したようにラット内軟骨骨化過程における骨芽細胞でのマスピンの発現を確認し、また培養骨芽細胞での発現も確認できたことから、マスピンが骨芽細胞においてin vivo, in vitro両方でmRNAレベルでもタンパク質レベルでも発現していることを確認した。さらにmaspin overexpression vectorを導入した細胞を用いてマスピンを過剰発現させることで細胞外基質中に蓄積されるTGF-beta量が増加し、骨関連遺伝子の発現が上昇し、マスピンの過剰発現が細胞外基質の成熟を促すような働きを持つことが示唆された。しかし培養期間が10日を過ぎて14日になるとコントロールとの成熟程度の差が認められなくなることから、マスピンの発現は正常細胞でも培養日数とともに十分な量が得られていることが示唆された。そこで本年はマスピンの発現を低下させることで細胞外基質へそのような影響が出るかを調べた。まずマスピン蛋白質の機能抑制が細胞外基質中のTGF-beta蓄積量に及ぼす影響を検討するためにマスピンに特異的な中和抗体をROS 17/2.8の培養系に添加することにより、マスピン蛋白質の機能を抑制した。すると細胞外基質中に蓄積されるTGF-beta量はコントロールに比較して少なくなり、さらに骨関連遺伝子の発現にも遅れが認められた。
アルベルト・サヴィーニオの領域横断的表現とイタリア・シュルレアリスムの関係

今年度はアルベルト・サヴィーニオAlberto・Savinioの第一次世界大戦直前期からいわゆる両大戦間の時代における表現活動に焦点を当て、その領域が音楽から絵画・文学へと拡大しつつ変化していく様を一次資料にもとづき、実証的に検証しつつ、その後のファシズム体制下における表現成果の特異性を抽出する準備につとめた。その成果の一端は、2001年7月イタリアのペスカーラにおいて開催された国際シンポジウム「世界のなかのイタリア文化」においても、また昨年度より月刊誌『國文學』誌上で連載中の「境界の侵犯から」においても披露した。だが現段階における成果についての集約的な論文は、2002年3月刊行予定の『モダニズムの越境』(人文書院)収載の「ファシズム下において無国籍者であること--アルベルト・サヴィーニオをめぐって」である。この論文は、サヴィーニオの第一回目のパリ滞在から第二回目のパリ滞在までの時期に産みだされた多様なジャンルの作品を分析することによって、そのすべてがファシズムに象徴される抑圧のシステムに抗するための《解放》の方途を模索することに収斂していく表現行為であったことを跡づけるものである。今後は、とりわけ絵画作品と演劇作品を中心に、1952年に生涯を閉じるサヴィーニオの後半生における活動について、シュルレアリスム運動の渦中にあった前半生の経験がどのように刻印され、そして変形されることになったのかを検証することになる。研究は当該主題に関する我が国における実質的に最初の試みにあたるため、まず資料の収集から着手した。その結果、当初の予想を上回る文献が、図版もふくめ入手することができた。また、2000年9月と2001年3月の2度にわたり、延べ27日間の資料調査および研究者との交流を目的とするイタリア出張を行い、とりわけフェッラーラ在住期の雑誌『造型価値Valori Plastici』のオリジナルをはじめ、貴重な図版をふくむ1次資料を閲覧する機会と、当該主題に関する本国の稀少な研究者ステーファノ・ザンピエーリ氏など多くの20世紀前半のイタリア文学・芸術を専門領域とする諸氏から的確な助言とを得ることができた。具体的な研究内容については、サヴィーニオの生涯を再構成するかたちで、(1)ギリシャでの幼年時代と神話体験(2)父親の死を契機にはじまるミュンヘン、パリにおける青年時代の芸術遍歴(音楽の師マックス・レジェ、アポリネール、ピカビア、ブランクーシ、コクトオ、ピカソ、ジャコブとの出会い)(3)第一次大戦による〈イタリア〉の発見と失望(雑誌『造型価値Valori Plastici』創刊=兄弟によるフィレンツェ、フェッラーラでの前衛芸術運動、ツァラとの交流、デ・ピシス、カッラとともに〈形而上派絵画〉の推進、演劇への傾斜)(4)パリとの再会(192633:女優マリア・モリーノとの結婚、エルンスト、アラゴン、ブルトン、ベルンハイムとの交流、最初の個展、作家の自覚)(5)ファシズム体制下の旺盛なジャーナリズム活動(懐疑とアイロニーの力)(6)戦後スカラ座での活動(コクトオ、ストラヴィンスキイ、オッフェンバックのオペラとバレー)の8期に分け、アヴァンギャルドの時代からファシズム体制を経て戦後へといたる半世紀を「ヨーロッパ人」として生きたサヴィーニオの軌跡が、国境のない文化共同体のありようの先駆けであったことを検証すべく作業した。
スタンノールジアニオンを用いた含スズ新規π電子系の構築

私は、すでにシクロペンタジエン環の1位にスズを有するスタンノールジアニオンの合成及び単離に成功し、その芳香族性を明らかにしている。今回、スタンノールジアニオンと1当量の酸素との反応により、ほぼ定量的にビスタンノール-1,2-ジアニオンを合成することに成功した。種々のNMR測定及びX線結晶構造解析により、このビスタンノール-1,2-ジアニオンが芳香族性を有さないことを明らかにした。ビスタンノール-1,2-ジアニオンはリチウムによる還元反応によりスタンノールジアニオンを与えるという新規な酸化還元系の構築にも成功した。さらにスタンノールジアニオンに1.26当量の酸素を作用させたところ、スズを介してスタンノール環が3つ連結されたトリスタンノール-1,3-ジアニオンの合成にも成功した。スタンノールジアニオンの酸化反応によるオリゴ及びポリスタンノールの合成を検討した。酸素による酸化反応では、過剰量を作用させると反応が複雑となってしまった。そこで、スタンノールジアニオンに酸化剤として1,2-ジブロモエタンを3当量作用させたところ、空気中で不安定な化合物Xを黄色粉末として与えた。化合物Xをリチウムにより還元させたところ、スタンノールジアニオンのみが生じたことから、化合物Xはスタンノール環がスズを介して連結されたポリスタンノールであることが示唆された。この酸化反応をフェニルリチウム共存下で行ったところ、モノスタンノール、ビスタンノール、トリスタンノールがそれぞれ得られ、フェニルリチウムの当量によりそれらの収率が変化することも見出した。スタンノールモノアニオン及びジアニオンの構造について研究を行い、ジアニオンのX線結晶構造解析に成功した。解析結果から2つのリチウム原子は環の上下に位置し、スタンノール環内の炭素-炭素結合の交替がないことがわかった。これは、ジアニオンが芳香族性を有していることを強く示唆している。さらにスタンノールジアニオンのリチウムのNMRをエーテル中室温で測定したところ、-3.2ppmという高磁場にシグナルが観測された。このことはリチウム原子が環の上下に位置することによりスタンノール環の環電流の影響を受け、シグナルが高磁場シフトしていると解釈できる。従って溶液中でもこの構造を保ち、芳香族性を有していると考えられる。理論計算によるアプローチは分子研の永瀬教授との共同研究として行い、X線結晶構造解析により得られた分子構造を支持する結果を得た。さらに、化合物の芳香族性を表す指標として最近用いられているNICS値を算出し、その値からスタンノールジアニオンがかなりの芳香族性を有していることが示されたた。スタンノールジアニオンの反応については、2,4,6-トリイソプロピルブロモベンゼンとの反応により2,4,6-トリイソプロピル基がスズ上に導入された新規なスタンノールモノアニオンの合成に成功した。これまスズ上にフェニル基及びt-ブチル基が導入されたスタンノールモノアニオンの合成に成功しており、スズ上にかさ高い置換基が導入されたことによる構造や芳香族性の変化は興映深い。現在X線結晶構造解析を行うため、これらの単結晶を作成中である。私はこれまでスタンノールアニオン及びジアニオンの簡便な合成法を確立し、その構造及び物性について研究してきた。今回、それらの反応性を明らかにし、新規含スズπ電子系化合物に誘導することを目的とした。ペンタフェニルスタンノールアニオン1にジクロロメタンを作用させたところ、スタンノール環が炭素1つで連結された1,1-ビス(ペンタフェニルスタンナシクロペンタジエニル)メタン(2)が収率79%で得られた。X線結晶構造解析の結果、2は2つのスタンノール環が重なるサンドイッチ構造であることが明らかとなった。1と1,2-ジブロモエタンとの反応では、スタンノール環がスズ上で2つ連結したビ(1,1-スタンノール)が得られた。これは、スタンノールアニオンが1,2-ジブロモエタンによって一電子酸化された結果と考えられる。1,n-ジブロモアルカン(n=3,4,5,6)との反応では、それぞれ対応する炭素鎖でスタンノール環が連結された1,n-ビス(スタンナシクロペンタジエニル)アルカンが得られた。炭素鎖で連結された化合物は、いずれも紫外可視吸収スペクトルにおいて360nm付近に吸収極大を示し、360nmの光で励起させたところ410nm付近に蛍光が観測された。今後、これらの光物性の詳細を明らかにしていく予定である。スタンノールジアニオンにクロロトリイソプロピルシランを作用させ、NMRによる直接観測を行ったところ、^<119>Sn NMRにおいて-218ppmに新たなシグナルを観測した。種々のNMRスペクトルの結果より、スズ上にトリイソプロピルシリル基が導入されたスタンノールアニオンが発生していることが示唆された。今後、X線結晶構造解析などでその構造を明らかにする予定である。

さらにスタンノールジアニオンに1.26当量の酸素を作用させたところ、スズを介してスタンノール環が3つ連結されたトリスタンノール-1,3-ジアニオンの合成にも成功した。スタンノールジアニオンの酸化反応によるオリゴ及びポリスタンノールの合成を検討した。酸素による酸化反応では、過剰量を作用させると反応が複雑となってしまった。そこで、スタンノールジアニオンに酸化剤として1,2-ジブロモエタンを3当量作用させたところ、空気中で不安定な化合物Xを黄色粉末として与えた。化合物Xをリチウムにより還元させたところ、スタンノールジアニオンのみが生じたことから、化合物Xはスタンノール環がスズを介して連結されたポリスタンノールであることが示唆された。この酸化反応をフェニルリチウム共存下で行ったところ、モノスタンノール、ビスタンノール、トリスタンノールがそれぞれ得られ、フェニルリチウムの当量によりそれらの収率が変化することも見出した。
半導体レ-ザ-を用いたパ-システントホ-ルバ-ニングとフェムト秒フォトンエコ-

1,連続発振多モ-ド半導体レ-ザ-及びス-パ-ルミネセントダイオ-ドを励起光源とする,フェムト秒畜積フォトンエコ-を初めて行いインコヒ-レント光フォトンエコ-の簡便化と信頼性の向上をもたらした。2,パ-システントホ-ルバ-ニングは将来の超高容量光メモリ-の原理として期待されているが、実用に向けて半導体レ-ザ-波長域でのその実現が極めて重要である。我々は半導体レ-ザ-波長域、780nm近傍で高い効率でパ-システントホ-ルバ-ニングをおこす媒質HITC/PVAを見出した。3,半導体レ-ザ-の電流掃引による高速ホ-ルバ-ニング観測システムを構築して,10ミリ秒の時間分解能でホ-ル形の時間発展が観測できるようになった。4,一光子過程PHB媒質HITC/PVAのパ-システントホ-ルの多重回読み出しが1000回以上可能であることを実証した。5,以上で述べた方法を駆使して,パ-システントホ-ルの時間に対するlogt依存性を示す自発的埋め戻しや,スペクトル拡散の様子を観測した。6,有機色素HITCを二種の重合度の異ったホスト,即ちポリビニルアルコ-ルとエタノ-ルに混入した試料HITC/PVA及びHITC/EtOHを作製し、それぞれのパ-システントホ-ルのダイナミックスを観測した。そしてホストの二準位系が空間的にフラクタル構造をとっていると仮定して統一的な説明に成功した。この理論によればフォトンエコ-減衰曲線,ホ-ルの形状及びホ-ル幅の温度依存性がそのフラクタル次元から導かれる。PVAとEtOHガラスのフラクタル次元として2・2及び2・7を得た。1.連続発振多モ-ド半導体レ-ザ-及びス-パ-ルミネセントダイオ-ドを励起光源とする、フェムト秒蓄積フォトンエコ-を初めて行い、インコヒ-レント光フォトンエコ-の簡便化と信頼性の向上をもたらした。2.パ-システントホ-ルバ-ニングは将来の超高容量光メモリ-の原理として期待されているが、実用に向けて半導体レ-ザ-波長域でのその実現が極めて重要である。3.多モ-ド半導体レ-ザ-を用いた蓄積フォトンエコ-により、HITC/PVAのホ-ル幅を測定したところ、その温度依存性が通常のホ-ルバ-ニング分光法と一致する結果が得られた。4.ナノ秒インコヒ-レント光フォトンエコ-によりHITC/PVAのホ-ル幅の温度依存性を測定したところ、3.の場合と比較して最大3倍の差が観測された。これはスペクトル拡散の影響である。5.半導体レ-ザ-の電流掃引による高速ホ-ルバ-ニング観測システムを構築して、10ミリ秒の時間分解能でホ-ル形の時間発展が観測できるようになった。6.高速ホ-ルバ-ニング観測法によって、HITC/PVAのパ-システントホ-ルの自発的埋め戻し過程を観測して、時間に対するlog t依存性を見出した。7.一光子過程PHB媒質HITC/PVAのパ-システントホ-ルの多重回読み出しが1000回以上可能であることを見出した。

有機非晶質系における永続的ホ-ルバ-ニングのホ-ル幅は,極低温では主にホストの二準位系のダイナミックスによって決定される。ホストの二準位系とゲスト色素分子との相互作用を双極子相互作用と考えるとその二準位系のジャンプに伴う色素分子の遷移周波数のシフト△Wは△W(r)=7/r^3と書ける。但し,rは両者間の距離,7は定数.ところで最近,長鎖ポリマ-の空間的構造がフラクタル的であることが指摘されている.我々はホストの二準位系の空間分布が,フラクタル次元Dで表わされる構造をとっているとして,3パルスフォトンエコ-の極衰曲線関数C(τ,Tw,τ)=exp(-cTτ^<D/3>)を得た。但しここで,τは第1,第2パルス間の間隔,Twは第2,第3パルス間の間隔,Tは温度,Cは定数である.これより,ホ-ル形はI_H(w)〓〓__ー^∞_∞dτexp(iwτ)C(τ,Tw,τ)となる.これらの結果から,フラクタル次元Dが3以外の場合,エコ-減衰曲線は単純な指数関数的減衰曲線とはならず,ホ-ル形もロ-レンツ形からずれることになる.更にこの減衰曲線C(τ,Tw,τ)からホ-ル幅の温度Tに対するΓhole〓T^<3/D>なる依存制が導かれる.我々は,ポリマ-ガラス,PVA中のHITCとモノマ-ガラス,エタノ-ル中のHITCに対して実験を行い,上式の関係から,各々に対するフラクタル次元D=2.12.3,及びD=2.7を得た.これはHITC/PVAの不均一幅がHITC/EtOHに較べて大きいという実験事実とも一致している.
培養ヒト表皮細胞によるコラーゲン合成およびその制禦機構の解明

ヒト表皮細胞(SV40transformed keratinocyte)を培養し、confluentとなった状態で【^3H】プロリンをとりこませ、培地画分、細胞画分より合成タンパクを回収した。各画分を加水分解後、【^3H】hydroxyproline,【^3H】proline量をHPLCで測定した。その結果、細胞画分に比し培地画分に多くのコラーゲンが分泌されていることが判明した。合成タンパクを細菌コラゲナーゼ消化後SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動にて分析するとcollagenousなタンパクは190kdでペプチン消化により、主に140kd,10kd,8kdのタンパクとなった。以上の結果より【I】型,【III】型,【V】型のコラーゲンは否定され、【IV】型コラーゲンの可能性が考えられた。さらに抗ヒト【IV】型コラーゲン抗体でimmunoprecipitationさせると190kdのタンパクのみが沈降した。以上の結果より、ヒト表皮細胞は【IV】型コラーゲンを活発に合成していることが判明した。またヒト表皮細胞よりmRNAを抽出し、ヒト【IV】型コラーゲンcDNAとハイブリダイズさせると、少くとも2種類の分子量のRNAが認められた。今後cDNAを用いて分子レベルで【IV】型コラーゲンの合成機構を解明していく予定である。
微量気体成分の海面乱流フラックス直接測定法の開発

地球温暖化に直接関わる二酸化炭素が海面を通して吸収・放出される量を,現場で短時間に直接測定できる渦相関法の手法を用いて測定する手法の開発を行った。陸面に比べて微小なCO2交換量を高精度に算定するには,測定器の光学系の管理,またフラックス補正項の評価が不可欠であることがわかった。また,海面から放出され,上空での雲の形成に関わる硫化ジメチル(DMS)について,これまでできなかった渦相関法での放出量評価に取り組んだ。地球温暖化に関連して,自然界のCO2吸収・放出量を精確に評価するために,森林上のCO2交換量については,多くのプロジェクトで「渦相関法」が取り入れられている。一方,海洋におけるCO2交換量については,海洋と大気とのCO2濃度差から,ある輸送係数を仮定して推定する,という手法が採用されてきたが,その真の値を陸上と同様の渦相関法で測定するシステムを確立することをめざしている。また,雲の凝結核に関わるDMSフラックスの測定にも渦相関法を適用することを目指す。微量気体成分の海面乱流フラックス直接測定法の開発のために,これまでの海面における微量気体成分について文献調査を行った。また,船舶を用いた実施した二酸化炭素フラックス測定について,詳細なデータ解析,品質管理を行い,西部太平洋・インド洋地域における海面乱流フラックスのデータ整備に着手した。また,DMS(硫化ジメチル)の海洋からの放出量を直接測定するための,オープンパスDMS変動計の試作に着手した。観測船を用いた現場直接測定として,海洋研究開発機構の観測船「みらい」に研究分担者・研究協力者が乗船して,大気海洋二酸化炭素濃度の測定,大気中のDMS濃度の測定,渦相関法による乱流フラックスの直接測定を実施した。これらの結果は「みらいシンポジウム」「SOLAS Open Science Conference 2007」で発表した。また,Inertial Dissipation法を用いた二酸化炭素フラックスの推定も試みて,渦相関法との良い一致をみたことを「日本気象学会」「SOLASOpen Science Conference 2007」で発表した。船舶を用いた海面乱流フラックスのリアルタイムデータ表示・解析プログラムを作成し,これの試験運用を行った。研究者が乗船して,実際のデータを入力することでこのプログラムの改良,修正を行った。引き続き検討すべき事項はあるが,従来のデータ処理プログラムに比べて,わかりやすさ・汎用性の増大など今後のシステム開発に大きな基礎を築いたといえる。微量気体成分の海面乱流フラックス直接測定法の開発のために,船舶を用いた実施した二酸化炭素フラックス測定について,詳細なデータ解析,品質管理を行い,西部太平洋・インド洋地域における海面乱流フラックスのデータ解析を昨年度に引き続き実施している。また,DMS(硫化ジメチル)の海洋からの放出量を直接測定するために,昨年度試作したオープンパスDMS変動計を用いて船舶での野外観測を実施した。得られたDMS変動は平行して独立に測定された水蒸気変動と非常に良い対応を示す場合があることがわかった。このことからDMS変動測定について実用化できる目途がついたといえる。これらの結果は「みらいシンポジウム」「日本気象学会」「日本海洋学会」で発表した。また、3月には東京大学でW=PASS Eddy Covariance Workshopを開催して、海面での微量気体成分を渦相関法で測定する場合の問題点について、陸域も含めた多方面からの参加者を含めて有意義な議論をすることができた。現在稼動している船舶を用いた海面乱流フラックスのリアルタイムデータ表示・解析プログラムのほかに、別の船舶で短期間同様な測定を簡易に実施するためのモバイルシステムを構築した。次年度での実用化に向けて準備作業を進めている。研究船「みらい」における連続観測を継続して,本研究で開発した測定システムの問題点,改良点を検討した。また本研究を効率的に進めるために,昨年度に引き続き,ポスドクの研究者を非常勤で雇用し,研究協力者とした。(1) CO2変動計測システムの評価:オープンパス変動計の光学窓の汚れについての室内・野外実験を行った。(2)水平風速に対する加速度補正の改良:運動量フラックス測定のためには鉛直風速のみならず水兵風速成分の船体動揺補正が不可欠であるが,これまで傾斜角の測定に問題があったことが判明し,動揺補正のアルゴリズムを改良した。これによって合理的な風速3成分の動揺補正が可能になった。(3) DMS変動測定の改良・DA変換による風速変動計測との統合:これまでデジタル出力として得てきたDMS変動について,風速の乱流変動と組み合わせて渦相関法を適用するために,デジタル信号をDA変換して電圧信号とし,これを他の信号と組み合わせて収録するための改良を行った。

モバイルフラックスシステムの試験運用前年度にほぼ構築できた,モバイルフラックスシステムは,現在継続的に実施している「みらい」以外の観測船でも同様なフラックス測定が簡易に行えるようにしたもので,その試験運用のために陸上での野外実験を経て,船舶への適用を試みた。瀬戸内海での小型モーターボート,神戸大学の「深江丸」による四国一周航海で基本的な試験運用を行うことができ,予定通りのデータを得ることができた。次年度の航海に向けての準備を進めると同時に,この得られたデータを解析を進めて問題点の検討を行っている。本特定領域の他の班との連携:本年度については本研究班に追加配分が認められ,微量気体成分の化学的分析を進めているAO2班(角皆班)との共同実験を北海道大学の質量分析計などを用いて実施した。バルク法と本課題で得られる渦相関法の比較検討を行い,相互の精度向上をはかるための基礎データが構築できた。海洋地球観測船「みらい」における微量気体成分などの乱流フラックス連続測定を継続し,本研究で開発した測定システムの問題点,改良点を検討した。またモバイルフラックスシステムを他の船舶で運用できる体制が整った。,昨年度まで本研究費で雇用していたポスドク研究員が他機関へ就職したため,研究分担者に加えた。(1) CO2変動計測システムの評価:オープンパス変動計の光学窓の汚れに伴う感度への影響について,昨年度行った室内実験を踏まえて,海岸における連続野外測定で調査した。(2)昨年度見出された水平風速に対する動揺補正の改良点について,過去のデータにさかのぼって再計算した。(3)計算されたデータの統計的なバラつきを評価するために,乱流フラックスの短時間移動平均操作を行う手法を取り入れた。併せて,時系列のcovarianceとしてのフラックスだけでなく,co-spectrumの周波数積分値としてのフラックスの評価を統合的に扱う手法を検討している。(4) DMS変動測定について,昨年度測定システムを改良して他の測定項目と同様にアナログ信号として出力し,これを同時にAD変換してサンプルする手法に切り替えた。(5)「モバイルフラックスシステム」の試験運用:「みらい」以外の船舶でも乱流フラックス測定が手軽に行えるように開発した本システムを神戸大学の「深江丸」,東京大学/JAMSTECの「淡青丸」,岡山大学の「マリナス」にそれぞれ2回ずつ設置して試験運用を実施した。本システムにおいても「みらい」と同様に船体動揺補正の効果が確認でき,今後の他の船舶への応用について大きな一歩となった。(6)本特定領域の他の研究班との連携:A01-3班で進められているエアロゾルのフラックス測定について,本研究と共通して渦相関法を適用できるので連携を進めている。研究の最終年度として,研究成果のとりまとめとともに,これまでの研究の継続・進展として以下の項目について研究を実施した。1.海洋地球観測船「みらい」を用いた海面乱流フラックス測定を継続した。これまで実施してきた定常観測を継続し,様々な海域・季節における海面熱フラックス,水蒸気フラックス,二酸化炭素フラックスを渦相関法によって直接測定することができた。
数学モデルの特性を生かした活性汚泥法の最適制御システムの開発

我が国のみならず主要先進諸国においても最も普及した廃水処理技術と言える活性汚泥法が、近年、技術上の変革期を迎えている。すなわち、富栄養化対策としてのリン・窒素除去技術の導入や高効率や小型化などの要求に対応した各種の新しいリアクターの開発(膜分離活性汚泥法、固定化法、し尿処理のための高負荷硝化脱窒法など)が進み、その設計においても運転管理においてもより多様で高度な技術的対応を求められるようになったのである。今後活性汚泥法の制御に関する上に述べたような多様な要請を満たすプロセス制御を行うためには、構造モデルを基幹としてそれに最新の計測制御技術を組み合わせた制御システムを実用的な見地から構築することが急務となっている。本研究では、IAWQモデルを基幹として活性汚泥法のモニターおよび制御のためのシステムを構築することを目的として研究を行った。その具体的な内容は以下の2点に集約される。(1)モデルの挙動の解析を通じてのプロセス制御戦略の構築、および(2)計測・制御ハードウェアと数学モデルとを結びつけて制御を行うためのマン・マシンインターフェースの開発、である。研究の成果として、オンラインデータ、実験室分析値、ファジーエキスパートモデル、数値シミュレーションモデルを統合したブラックボードコンセプトに基づく計測制御プロセスを構築し、その有効性を高負荷活性汚泥プロセスについて検証した。また、数値シミュレーションに活性汚泥フロックの構造を取り入れたモデルを開発した。本研究では活性汚泥法の新しい制御戦略を検討するためのデータを取ることを目的に実下水により運転されているパイロットプラントおよび人工下水により運転されている室内実験プラントを用いて以下の2種類の実験的検討を行った。まず、リン・有機物の除去を目的として運転しているパイロットプラント2系列(嫌気槽1槽または4槽、および、好気槽3槽)における各槽内のリン・窒素・COD濃度をモニターし、その結果からIAWQ活性汚泥モデルを基本モデルとしたモデルパラメーターの同定を行った。同時に硝化に関するパラメータの同定のためのバッチ実験も別に行った。もう一つは、室内プラント汚泥を主に用いて、モデル構築の際に最も問題になると想定されるいくつかの点、すなわちリン蓄積微生物の持つ脱窒能力評価のための方法の検討、リン・窒素除去活性汚泥法において重要な律速段階の一つである高分子有機物加水分解反応に対する電子受容体の種類の影響の評価を行った。これらの結果を総合することにより、IAWQモデルを日本の下水処理場に適応するためのモデル再構築を行い、さらにそのモデルのキャリブレーションのための手順を提案した。以上をもとにプロセス制御戦略構築につなげるための検討を行っている。表が国のみならず主要先進諸国においても最も普及した廃水処理技術と言える活性汚泥法が、近年、技術上の変革期を迎えている。すなわち、富栄養化対策としてのリン・窒素除去技術の導入や高効率や小型化などの要求に対応した各種の新しいリアクターの開発(膜分離活性汚泥法、固定化法、し尿処理のための高負荷硝化脱窒法など)が進み、その設計においても運転管埋においても,より多様で高度な技術的対応を求められるようになったのである。今後活性汚泥法の制御に関する上に述べたような多様な要請を満たすプロセス制御を行うためには、構造モデルを基幹としてそれに最新の計測制御技術を組み合わせた制御シス享ムを実用的な見地から構築することが急務となっている。その具体的な内容は以下の、2点に集約される。また、数値シミュレーションに活性汚泥フロック構造を取り入れたモデルを開発した。
学習者の生体計測と教授者・学習支援システムを結ぶ学習者理解基盤システムの試作

近年の知的学習支援研究におけるEducational Data Mining (EDM)では,学習者が持つ知識に留まらず,生体計測データなどを取得して心的状態などにも学習者理解の側面を広げている.EDMによる学習者理解の技術基盤は,学習支援システムによる支援の範囲を,旧来の研究の中心であった知識獲得だけでなく,学習継続のための動機付けなどのメンタリングなどにも拡張することが期待される.しかし,EDMの技術基盤は使用する生体計測データと知りたい学習者の状態に特殊化され,学習者の状態のみを出力するモデルを使用しているため,その心的状態に至るまでに関連した学習者の状況やプロセスなどを知ることができないことから,人間と学習者理解を共有できないという課題がある.本研究では,EDMの技術基盤を応用したシステムの実現にあたり,人間と学習支援システムとで学習者理解を共有することが可能な基盤を設計し,そのシステムの試作を行う.拡張や変更が可能な知識記述を導入し,EDMによる学習者理解を補強し,人間の教授者が介入できるシステム実現の基盤を提供する.平成29年度は,先述の学習支援システム基盤の概念設計を行うとともに,実験調査の準備を行った.平成30年度はスモールケースとして,学習者が多肢選択問題に回答する状況を設定し,正答することへの確信と視線の推移パターンの関係から学習者理解を行うことを対象とし,学習支援システム基盤における知識記述を構築するための実験調査を実施した.実験にあたり,多肢選択問題を出題し,視線計測装置により取得されるデータを分析することで,学習者の振る舞いを出力する機能を持つシステムを構築した.これを用いて一般大学生を対象に多肢選択問題に回答させるとともに,正答することへの確信についてのアンケートに回答させることで,確信が高い時に特徴的に現れる振る舞いが明らかになった.平成30年度の実験では,視線から取得することが可能な学習者の振る舞いと,正答することへの確信という点での心的状態との関係を探索した.その結果,確信が高い時と低い時とを区別する,特徴的な振る舞いは明らかになったものの,確信が中程度の時と低い時とを区別する特徴については十分に明らかにできなかった.現時点の結果では,心的状態と振る舞いの関係から学習者理解を行う知識記述を構築するための知見が不足していると判断したため,遅れていると考えられる.平成31年度ならびに令和元年度は,学習者の振る舞いと心的状態との関係についての知見をさらに収集するための追加実験調査を実施する.その後,学習者理解を行う知識記述をオントロジーを用いて構築する.オントロジーとは,情報処理システムで基本構成要素として用いられる概念・語彙の体系である.我々の研究グループの先行研究において,オントロジーを用いて学習活動における学習者の振る舞いや学習と関連する情動に関する知識を表現する枠組みを提案しているため,これを適用する.その後,この枠組みによる学習者理解を人間の教師と共有可能か,人間教師にどのように受け入れられるかを探る実験調査を計画する.近年の知的学習支援研究におけるEducational Data Mining (EDM)では,学習者が持つ知識に留まらず,生体計測データなどを取得して心的状態などにも学習者理解の側面を広げている.EDMによる学習者理解の技術基盤は,学習支援システムによる支援の範囲を,旧来の研究の中心であった知識獲得だけでなく,学習継続のための動機付けなどのメンタリングなどにも拡張することが期待される.しかし,EDMの技術基盤は使用する生体計測データと知りたい学習者の状態に特殊化され,学習者の状態のみを出力するモデルを使用しているため,その心的状態に至るまでに関連した学習者の状況やプロセスなどを知ることができないことから,人間と学習者理解を共有できないという課題がある.本研究では,EDMの技術基盤を応用したシステムの実現にあたり,人間と学習支援システムとで学習者理解を共有することが可能な基盤を設計し,そのシステムの試作を行う.拡張や変更が可能な知識記述を導入し,EDMによる学習者理解を補強し,人間の教授者が介入できるシステム実現の基盤を提供する.平成29年度は,EDMの技術基盤を応用したシステム実現のために,人間と学習支援システムとで学習者理解を共有することが可能な基盤の概念設計を行った.この技術基盤では,計測装置を通じて得られる学習者のデータから,学習者の振る舞いを抽出し,質的に記述する.そして,学習者の振る舞いと心的状態に関する知識記述に基づき,人間と共有可能な形で学習者理解を行う.ひとつのスモールケースとして,学習者が多肢選択問題に回答する状況を設定し,正答することへの確信と視線の推移パターンの関係から学習者理解を行う知識記述を構築するための実験調査を進めた.そのために,多肢選択問題を出題し,視線計測装置を通じて学習者の振る舞いを出力する実験システムを試作した.試作した実験システムを用いて,学習者が多肢選択問題に回答する状況における,正答することへの確信と視線の推移パターンの関係を抽出し,学習者理解のための知識構築の準備を進める予定であった.しかし,視線計測機の不調などにより実験システムの準備が遅れたこと,実験調査の材料を検討するための予備実験に予想以上に時間を要したことから,平成29年度内に実験が完了しなかった.近年の知的学習支援研究におけるEducational Data Mining (EDM)では,学習者が持つ知識に留まらず,生体計測データなどを取得して心的状態などにも学習者理解の側面を広げている.

EDMによる学習者理解の技術基盤は,学習支援システムによる支援の範囲を,旧来の研究の中心であった知識獲得だけでなく,学習継続のための動機付けなどのメンタリングなどにも拡張することが期待される.しかし,EDMの技術基盤は使用する生体計測データと知りたい学習者の状態に特殊化され,学習者の状態のみを出力するモデルを使用しているため,その心的状態に至るまでに関連した学習者の状況やプロセスなどを知ることができないことから,人間と学習者理解を共有できないという課題がある.本研究では,EDMの技術基盤を応用したシステムの実現にあたり,人間と学習支援システムとで学習者理解を共有することが可能な基盤を設計し,そのシステムの試作を行う.拡張や変更が可能な知識記述を導入し,EDMによる学習者理解を補強し,人間の教授者が介入できるシステム実現の基盤を提供する.平成29年度は,先述の学習支援システム基盤の概念設計を行うとともに,実験調査の準備を行った.平成30年度はスモールケースとして,学習者が多肢選択問題に回答する状況を設定し,正答することへの確信と視線の推移パターンの関係から学習者理解を行うことを対象とし,学習支援システム基盤における知識記述を構築するための実験調査を実施した.実験にあたり,多肢選択問題を出題し,視線計測装置により取得されるデータを分析することで,学習者の振る舞いを出力する機能を持つシステムを構築した.これを用いて一般大学生を対象に多肢選択問題に回答させるとともに,正答することへの確信についてのアンケートに回答させることで,確信が高い時に特徴的に現れる振る舞いが明らかになった.平成30年度の実験では,視線から取得することが可能な学習者の振る舞いと,正答することへの確信という点での心的状態との関係を探索した.その結果,確信が高い時と低い時とを区別する,特徴的な振る舞いは明らかになったものの,確信が中程度の時と低い時とを区別する特徴については十分に明らかにできなかった.現時点の結果では,心的状態と振る舞いの関係から学習者理解を行う知識記述を構築するための知見が不足していると判断したため,遅れていると考えられる.まず,平成29年度に予定していた実験調査を完了させ,多肢選択問題への回答における,正答することへの確信と視線の推移パターンの関係を抽出し,学習者の振る舞いと心的状態を理解するための知識記述を構築する.この知識記述には,オントロジーを用いる.オントロジーとは,情報処理システムで基本構成要素として用いられる概念・語彙の体系である.我々の研究グループの先行研究において,オントロジーを用いて学習活動における学習者の振る舞いや学習と関連する情動に関する知識を表現する枠組みを提案しているため,これを適用する.その後,この枠組みによる学習者理解を人間の教師と共有可能か,人間教師にどのように受け入れられるかを探る実験調査を計画する.平成31年度ならびに令和元年度は,学習者の振る舞いと心的状態との関係についての知見をさらに収集するための追加実験調査を実施する.その後,学習者理解を行う知識記述をオントロジーを用いて構築する.オントロジーとは,情報処理システムで基本構成要素として用いられる概念・語彙の体系である.我々の研究グループの先行研究において,オントロジーを用いて学習活動における学習者の振る舞いや学習と関連する情動に関する知識を表現する枠組みを提案しているため,これを適用する.
トリ層状核における両耳間時間差検出機構の解明

トリ層状核(NL)神経細胞はシナプス入力の同時検出器として働き,両耳に到達する音の時間差(両耳間時間差:ITD)を検出することにより音源定位に関わる.NLには音の周波数に対応した機能局在があり,ITDは特徴周波数(CF)毎のNL細胞により検出される.本研究では,ヒヨコを用いてNLの機能解析をCF領域毎に行うことにより,音源定位の神経回路機構を明らかにすることを目指す.前年度までは主にin vitroの実験により,NLにおける細胞の形態,チャネルの分子密度および細胞内局在が,ITD検出を正確に行うためにCF領域毎に最適化されていることを明らかにしてきた.本年度はさらに,in vivoの実験系を立ち上げ,NLにおけるITD検出機構を解析した.麻酔下のヒヨコの両耳にスピーカーから音提示を行い,脳定位的にNLからの単一細胞記録を行った.NL細胞の発火頻度はITDに応じて周期的に変化し,その周期は細胞のCFに一致した.一方,このITD応答は音圧に強く依存し,中高CF領域では音圧の増加に伴ってITD応答が消失するのに対して,低CF領域では逆に増強することが観察された.この低CF領域におけるITD応答の増強効果は,NLへGABA性投射を行う神経核である上オリーブ核(SON)を電気的に破壊することにより消失することから,SONからの抑制性入力を介すると考えられた.このことと一致して,NLの低CF領域ではSONからのGABA性神経終末が特に多く分布していた(図).以上のことから,NLでは抑制性神経回路がCFと音圧に依存してITD検出を最適化するしくみとして働くことを明らかにした.音源定位は両耳に到達する音の時間差(ITD)を手がかりとして行われ,トリでは層状核(NL)神経細胞が両耳からのシナプス入力の同時検出器として働くことにより実現される.ITDの検出は音の周波数毎に異なる神経回路により行われ,その精度は各周波数領域で非常に高いことが知られている.本研究ではNL細胞の特性を特徴周波数(CF)毎に調べることにより,各周波数領域で正確なITDの検出を可能にする神経機構を明らかにする.本年度は以下のことを明らかにした.NLの高いCF領域の細胞では,活動電位が小さく,かつ細胞体膜からNa電流が記録されないことから,活動電位が細胞体から電気的に離れた軸索上で発生していると考えられる.そこで,免疫染色によりNaチャネルの分布を調べたところ,高いCF領域の細胞ほどNaチャネルは細胞体から離れた軸索上に短く集積していた.これらの所見は高いCF領域の細胞ほど活動電位が軸索上の細胞体から離れた場所で発生することを示している.さらに,NEURONを用いてNL細胞の活動電位発生部位がCF領域に応じて異なることの機能的意義を検討した結果,この違いは各CF領域の細胞が安定して発火しITDを正確に検出する上で重要であることを明らかにした.特に高いCF領域の細胞は高頻度のシナプス入力を受けるため,シナプス入力の時間的加重により細胞体で大きな持続的脱分極を生じる.この脱分極は軸索のNaチャネルを不活性化し,細胞の興奮性を減少する.このため高いCF領域の細胞は活動電位の発生部位を細胞体から離し,持続的な脱分極を軸索で電気緊張性に減少することにより,高い興奮性と正確なITD検出を実現すると考えられた.今後さらに,ダイナミッククランプにより様々なパターンのシナプス入力が各CF領域の細胞の活動にどのような効果をもつのかを検討するとともに,高頻度シナプス入力によるNaイオンの細胞内蓄積が細胞の興奮性に及ぼす効果についても検討する予定である。トリ層状核(NL)神経細胞はシナプス入力の同時検出器として働き,両耳に到達する音の時間差(両耳間時間差:ITD)を検出することにより音源定位に関わる.NLには音の周波数に対応した機能局在があり,ITDは特徴周波数(CF)毎のNL細胞により検出される.本研究では,ヒヨコを用いてNLの機能解析をCF領域毎に行うことにより,音源定位の神経回路機構を明らかにすることを目指す.前年度までは主にin vitroの実験により,NLにおける細胞の形態,チャネルの分子密度および細胞内局在が,ITD検出を正確に行うためにCF領域毎に最適化されていることを明らかにしてきた.本年度はさらに,in vivoの実験系を立ち上げ,NLにおけるITD検出機構を解析した.麻酔下のヒヨコの両耳にスピーカーから音提示を行い,脳定位的にNLからの単一細胞記録を行った.NL細胞の発火頻度はITDに応じて周期的に変化し,その周期は細胞のCFに一致した.一方,このITD応答は音圧に強く依存し,中高CF領域では音圧の増加に伴ってITD応答が消失するのに対して,低CF領域では逆に増強することが観察された.この低CF領域におけるITD応答の増強効果は,NLへGABA性投射を行う神経核である上オリーブ核(SON)を電気的に破壊することにより消失することから,SONからの抑制性入力を介すると考えられた.このことと一致して,NLの低CF領域ではSONからのGABA性神経終末が特に多く分布していた(図).以上のことから,NLでは抑制性神経回路がCFと音圧に依存してITD検出を最適化するしくみとして働くことを明らかにした.
小・中学校理科における地層観察の実態と実施に向けた取組みに関する研究

本研究では、地域ごとに小・中学校の地層観察の実施状況、教材内容、実施できない理由及び教員の意識を調査し、何が地層観察を阻んでいるか実態を明らかにすることを目的としている。また、教材の提供や研修の実施などの具体的な支援を行い、実施状況がどの程度改善するかについても研究を行っている。本年度は、研究の3年目にあたり、以下の研究を行った。1.地層観察実施地点の調査17年度に行ったアンケート調査によって、全国の各地域においてどのような場所で地質調査が行われているかの回答が集まった。この回答をもとに、各学校の教材内容を分析し、地質学的な特徴を明らかにするために、今年度は秋田県、東京都、京都府、徳島県、兵庫県を中心に調査を行った。その結果、地層観察を行っているほとんどの小・中学校は、他地域と同様に規模の大きな露頭を観察対象としており、小規模な露頭を対象としている学校は少なかった。小・中学校教員の意識として、できるだけ大きいものを見せたいという希望があると推測される。また、学校のすぐ近くに小さい露頭があっても、観察対象にされないことが多いことも現地調査により明らかになった。2.実施率の向上を図る地域における働きかけ教材提供や研修実施などの支援を行った場合、実施状況がどの程度改善するかを明らかにするために、今年度夏季休業中に大分市において教員研修を実施した。3.地層観察の実施状況の調査17年度に行ったアンケート調査と同様の調査を行い、実施率の向上を図る働きかけの成果について検証した。教員研修を受けた教員が新たに地層観察を始めた学校があるなど,一定の成果が得られることが分かった。しかし,教員の入れ替わりなどで地層観察を実施しなくなった学校もあり,長期的な働きかけが必要であることも分かった。今年度は、地域ごとに小・中学校の地層観察の実施状況、教材内容、地層観察を実施できない理由及び教員の意識の調査を行い、地層観察の実態を明らかにすることを目的として研究を行った。日本列島の地質の違いを考慮した調査地域(北海道北部、北海道中部、秋田県中部、東京都東部、千葉県中部、神奈川県東部、神奈川県西部、京都府中部、兵庫県東部、兵庫県西部、徳島県中部、山口県中部、大分県北部、大分県中部、大分県南部)の中から802校を選び、郵送調査法によってアンケート調査を3月上旬に行った。3月末日現在の回収率は、小学校で約45%、中学校で約60%である。その結果概要を箇条書きで示すと以下の通りである。1.地層観察を実施している割合は、調査地域全体を平均すると35%程度である。2.地方の学校は、都市部の学校に比べて地層観察を実施している割合が10%程度高い。3.小学校の場合、教員の大学時代の専攻と地層観察の実施状況との間に関係は見られない。4.地層観察の実施場所や指導方法については、同僚の教員や地層に詳しい人から学ぶことが多い。5.観察する地層としては、砂や泥などの堆積物、堆積岩、火山灰などが中心であったが、変成岩や火成岩の露出地域では、(学習指導要領から外れた)これらの岩石を観察対象としている学校もあった。6.実施できない理由として、地層を観察する場所や授業時間、交通手段がないことを挙げる教員が多い。7.これまでの教職経験の中で、一度も地層観察を実施したことがない教員が30%程度いる。8.研究者に対しては、観察場所の紹介と、ゲストティーチャーとして授業へ参加を挙げる教員が多い。9.小学校を中心に直接体験を重視する立場から、地層観察はした方が良いという意見を述べた教員の割合が90%程度である。本年度は、研究の2年目にあたり、以下の研究を行った。1.アンケート調査の分析前年度行ったアンケート調査をもとに、全国の調査地域ごとの詳細な結果と地層観察を阻んでいる要因を分析した。学校の近くに露頭がないことを理由にあげる教員が多く、次いで授業時間に余裕がないことや、露頭までの交通手段がないことが理由としてあげられた。2.地層観察実施地点の調査前年度行ったアンケート調査によって、全国の各地域においてどのような場所で地質調査が行われているかの回答が集まった。この回答をもとに、各学校の教材内容を分析し、地質学的な特徴を明らかにしていく。今年度は北海道、神奈川県、千葉県、大分県を中心に調査を行った。その結果、地層観察を行っているほとんどの小・中学校は、規模の大きな露頭を観察対象としており、小規模な露頭を対象としている学校は少なかった。3.実施率の向上を図る地域における働きかけ教材提供や研修実施などの支援を行った場合、実施状況がどの程度改善するかを明らかにするために、今年度夏季休業中に大分市において教員研修を実施した。

また、教材の提供や研修の実施などの具体的な支援を行い、実施状況がどの程度改善するかについても研究を行っている。本年度は、研究の3年目にあたり、以下の研究を行った。1.地層観察実施地点の調査17年度に行ったアンケート調査によって、全国の各地域においてどのような場所で地質調査が行われているかの回答が集まった。この回答をもとに、各学校の教材内容を分析し、地質学的な特徴を明らかにするために、今年度は秋田県、東京都、京都府、徳島県、兵庫県を中心に調査を行った。その結果、地層観察を行っているほとんどの小・中学校は、他地域と同様に規模の大きな露頭を観察対象としており、小規模な露頭を対象としている学校は少なかった。小・中学校教員の意識として、できるだけ大きいものを見せたいという希望があると推測される。また、学校のすぐ近くに小さい露頭があっても、観察対象にされないことが多いことも現地調査により明らかになった。2.実施率の向上を図る地域における働きかけ教材提供や研修実施などの支援を行った場合、実施状況がどの程度改善するかを明らかにするために、今年度夏季休業中に大分市において教員研修を実施した。3.地層観察の実施状況の調査17年度に行ったアンケート調査と同様の調査を行い、実施率の向上を図る働きかけの成果について検証した。教員研修を受けた教員が新たに地層観察を始めた学校があるなど,一定の成果が得られることが分かった。しかし,教員の入れ替わりなどで地層観察を実施しなくなった学校もあり,長期的な働きかけが必要であることも分かった。
妊娠ラットの甲状腺ホルモン阻害による次世代認知行動障害の研究

本研究の目的は、中枢神経系(central nervous system、以下CNS)発達期における甲状腺ホルモン(thyroid hormone、以下TH)阻害が、成長後にどのような認知行動障害を引き起こすのかを動物実験から明らかにすることである。本年度は、CNS発達期のTH阻害が空間作業記憶能力に与える影響について検討するため、遅延場所あわせ課題を実施した。妊娠ラット16匹を購入し、統制群とTH阻害群に分け(n=8)、TH阻害群にはTH阻害剤メチマゾールを妊娠15日目から産後21日目まで飲料水に溶かして投与した。両群から仔ラットを雌雄8匹ずつ、計32匹選び、被験体として用いた。生後48日目からモリス水迷路課題を行ない、その終了後に、水迷路を用いた遅延場所あわせ課題を行なった。遅延場所合わせ課題は、水迷路内のゴール設置領域を学習する強制試行と、ゴールの位置情報を保持できているかを確認する選択試行から構成された。両試行の試行間間隔は60秒であり、ゴールの設置領域は擬似ランダムに変更した。選択試行時に強制試行と同じゴール設置領域を選択することを正選択とし、直近10セッション中9セッション正選択をすることで課題を学習したものとみなした。実験の結果、統制群12匹、TH阻害群2匹が学習基準に到達した。また、統計的検定により、TH阻害群の学習基準到達個体数は、統制群よりも有意に少ないことが明らかとなった。この結果は、TH阻害群がゴールの位置情報を60秒間保持できなかったことを示すものであり、CNS発達期のTH阻害は、空間作業記憶能力に影響する可能性が高いと考えられる。
Establishing a non-invasive real-time Ca2+ imaging with optogenetics-induced muscle stimulation in skeletal myotubes using DMD patient-derived iPSC

デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)という病気においてはカルシウムの上昇が認められており、この上昇を阻害する事が薬効へと期待されている。しかしながら、現時点においてもそのカルシウム阻害の薬効評価はまだ未知数である。本研究の目的は、カルシウムプローブであるG.CaMPとオプトジェネティクスプローブのChR2を用いた、real-timeかつnon-invasiveな骨格筋刺激モデルの確立及びその技術のスクリーニングへの活用である。まず最初にDMD患者由来のiPS細胞にG.CaMPプローブを安定的に発現させた細胞を樹立した。そのiPS細胞を骨格筋へと分化させ、分化した細胞を蛍光顕微鏡下においてG.CaMPのシグナルを安定的に観測出来る系を構築した。その後同様に、オプトジェネティクスプローブのChR2を安定的に発現させた細胞を樹立した。G.CaMP観測と同様に蛍光顕微鏡下において、レーザの刺激に応答して骨格筋の収縮活動を観測する事に成功した。これらのことから、蛍光顕微鏡下においてreal-timeにかつnon-invasiveな状態での細胞内のカルシウムの動きだけでなく、骨格筋の収縮活動も観測する事が出来ると思われる。その後、G.CaMP及びChR2両方の遺伝子を安定的に発現するiPS細胞を樹立し、系の確立を今後は予定している。またそれらを用いて96-well plateでのスクリーニングの系の構築も進めていく。おおむね当初の計画通りに推移している。今後は、同一細胞にG.CaMPプローブとChR2プローブ2つを安定的に発現しているiPS細胞を樹立し、以下の点を検証していく。(1)光刺激のみで骨格筋細胞の成熟か及び収縮活動を引き起こせる事が出来るか(2)光刺激によって実際にG.CaMPプローブの反応が観測出来るか。(1)に関しては、そもそも今までは電気刺激によって骨格筋細胞の成熟化及び収縮活動を引き起こしており、光刺激だけで収縮活動が引き起こせるかは我々のモデルではまた未知である。そのため、実際に光刺激だけで収縮活動を引き起こせるかどうかの検証実験が必要である。また(2)に関しては、real-timeにカルシウムの動きを観測する為に(1)と同様に光刺激でG.CaMPプローブの蛍光反応を観測出来るかとうかの実証実験が必要である。本年度は特に高額な機材等の購入を必要であったため、支出額が低額に収まった。翌年度以降に関しては、当初予定していた機材の購入等を見込んでいる為本年度より支出額が増える見込みである。
一酸化炭素(CO)中毒に対する新しい治療法としての光照射

一酸化炭素ヘモグロビン(CO-Hb)への可視光照射がHbからCOの解離を促進する原理を臨床応用し、CO中毒患者の新たな治療法として血液への光照射法を従来の高濃度酸素治療に加えることで、CO中毒の治療成績向上を目指すことである。
西ドイツの教科書検定制度と教科書裁判に関する研究

教科書行政はいかにあるべきか。教科書の検定制度は出版の自由、検閲の禁止、教育の自由などの基本的人権との関連で、果たして合憲なのか。西ドイツにおいてもこの問題はかつて長年にわたって深刻な論議をよんだ。しかし西ドイツにおいては、教科書裁判を契機として教科書行政改革が敢行され、今日では、相当程度にオープンで民主的な教科書検定制度を擁するに至っている。そこで本研究は、わが国の教科書行政のあり方についての参考資料を得ることを目的として、西ドイツの教科書裁判と教科書検定制度について、以下のような理論的・実証的な分析・検討を行った。(1)教科書裁判に関する教育行政学的検討教科書裁判の原告(出版社)と被告(文部省)の主張、そこにおける争点これについての各界の見解や連邦行政裁判所の判決などを、西ドイツの教育法制や学説・判例を踏まえて、教育行政学的手法によって検討した。この結果、西ドイツにおいては、教科書検定制度は憲法上疑議はなく既に国民的なコンセンサスを得ている、という知見が得られた。(2)教科書検定制度の法的構造に関する研究現行の教科書検定制度について、学校法や各種の検定基準なと、西ドイツ各州の教科書検定関係法を収集・分析し、その法的構造を考察した。その結果、たとえば検定・採択過程への教師や親の参加権を保障するなど、検定制度は相当程度に民主化されていることがしられた。(3)教科書検定制度の運用実態に関する調査各州の文部省、教科書研究センター、教科書出版社・著作者、父母協議会、教員組合、研究者などに質問紙を郵送し、検定制度の運用実態と課題について調査・分析した。その結果、現行制度がもつ最大の問題点は、検定基準と教科書調査官の権限が曖昧であるということであった。