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中世インド言語哲学の文献学的研究

この2論文は、語の有する直接表示機能を知るための八つの手段のうち7つ(類比、辞書、信頼に足る人の言明、言語使用、補足文、換言、意味の知られた語が近くにあること)に関して、新論理学(新ニヤーヤ)学派と文法学派とミーマーンサー学派との間に見解の相違があり、それぞれの主張が具体的にどのような議論によって展開されたかを解明した。中世という時代では学派の主張の正統性の判断基準が論理的簡潔性にあるということも、本研究の成果である上記の論攷により明確となった。2.本研究のもう一つの成果である"The Structure of the World in Indian Realism and Its Schematiza-tion"(成果報告書第4章)は、インド論理学の研究で用いられる、本研究者の勘案した図式が、インドの言語哲学研究においても有効かどうかを論じている。言語哲学研究に適するように図式の改良を行う必要がある点を指摘しているが、基本的には有効であることを確認できた。これは本研究の貴重な成果である。
伊・瑞の子どもの権利基盤型アプローチに学び、日本の社会的養護の向上をめざす試み

日・伊・瑞の3か国比較調査の2年目に当たり、主としてイタリアの社会的養護の南北間格差を調査する計画だったが、国際的な移民・難民問題や、時の中央・地方政府によって社会的養護の体制が大きく変わるので単純には測れないと、調査に先立つ分担研究者との討議で判断された。そこで方針を転換して、同時期にイタリアで合流できる3名がフィレンツェを中心に社会的養護に関わる機関や団体に赴いて調査することにし、他の2名はそれぞれの専門分野での調査の成果を「インノチェンティにおける養護の変遷」「未成年裁判所」などのテーマに沿って報告することとした。フィレンツェ市里親支援センターを、3名同行で訪問見学した。センター内の見学後、3名の職員(ソーシャルワーカーのアントネッラ・ロマーニさんとアンジェラ・サルティーニさん、心理学者のバルバラ・マンフレーディさん)に里親支援の現状と課題、大規模施設の廃止とそのメリット・デメリット、他機関との連携などについてインタビューすることができた。新装なったインノチェンティ捨児養育院を訪問見学して、公開されている展示物(里子経験者が語るライフストーリーの動画、実親の手紙・形見など)や連携先施設(今回は訪問不可)のパネルを撮影して概要を推測することができた。ダウン症のあるKさん母子と5年ぶりに再会して、フィレンツェ市立中学校卒業後の進路と、成人した現在の暮らし、将来の志望についてインタビューすることができた。国内では、毎月の早稲田大学里親研究会やそれに付随する社会的養育の新ビジョン勉強会に参集した多様な方々とともに、日本の社会的養護の現状を把握しながら意見交換した。また、里親拡大のため週末・季節里親をテーマに都道府県里親会へのアンケート調査と里親家庭や児童養護施設、児童相談所等での当事者や行政職員へのインタビュー調査を実施し、学会で中間報告のポスター発表を行なった。インノチェンティ捨児養育院・博物館の関連施設やそこで行なわれているプロジェクトを以下のようにリストアップし、5か所の見学と担当者や利用者へのインタビューを願い出たが、長年交流してきた現地の研究協力者との連絡交渉が今回は困難を極め、遂行できなかった。一方、日本国内の里親子、養親子へのインタビュー調査は、児童相談所の個人情報保護の厚い壁に阻まれて難航している。子ども自身の声を聴きたいと思っても、里親や施設に養育を委託されている措置児については、本人・家族が同意しても、児童相談所の許可が下りないため、インタビューすることが出来なかった。最終年度の2019年度は、日本国内の学会、研究会等で、分担研究者や連携研究者が各自発表や投稿を行なって成果を報告するとともに、代表者が取りまとめを行なって報告書を作成する予定である。2018年度のイタリア研究の遅れを挽回するため、分担研究者の一人が単身フィレンツェに出向き、恒例の調査を行なう際、インノチェンティ捨児養育院関連の施設で再度インタビュー調査に挑むことになった。国内の里親養育、養子縁組経験者や施設養護経験者へのインタビュー調査については、18歳過ぎて措置解除となった「ケアリーバー」にコンタクトが取れるようになってきたので、最終年には子ども自身の声を聴くことに重点的に取り組みたい。また、2017年末以来、全国各地を回って「絵本から見る子どもの権利スウェーデンの画家からの贈り物」展を40回近く開催してきたが、じわじわと協賛者が増え、開催申し込みが相次いでいる。プロジェクトチームを再編して貸出規約や申請用紙等を整備し、イラストパネルの保管や配送など、需要に迅速に応じられる体制を整えている。上記のような多様な動を通して築かれた中央・地方議会の議員、マスコミ、市民活動団体など、多様な個人・団体とのネットワークを活かして、里親子・養親子支援に関するリソースセンター機能を果たす、政策提言を行なうなどを早稲田大学里親研究会を舞台に部分的には実現しているが、引き続き子どもの権利を日本でも早急に実現するための実践的活動に取り組むより強固な足場を構築したい。1.子どもの権利条約の普及啓発のためスウェーデンで1990年に出版された『子どもの権利ブックレット』のイラストを担当したチャーリー・ノーマン氏から取得したイラスト17点にやさしい日本語訳の条文を添えて、絵本『はじめまして、子どもの権利条約』を出版した(東海大学出版部、2018年3月刊)。また上記イラストを額装パネルに仕立て、各地の大学や社会的養護の当事者団体、支援団体などと共催し、全国30か所余で巡回イラスト展を開催した。趣旨に賛同して集まったスタッフによるプロジェクトチームミーティングを毎月開催し、パネルを貸出規約に則って無料で貸し出し、来場者へのアンケートデータを蓄積して効果測定を行なう体制を築いてきた。2.さらに効率的に普及啓発を進めるため、日本社会福祉学会、保育学会、当事者団体の研究大会などで、ポスター発表や自主シンポジウムに参加し、より適切な方法を探索してきた。3.2017年9月、スウェーデンで研究協力者と共に、警察署内のチャイルドハウス、自治体の児童福祉課、中東やアフリカなどからの児童難民のスト集会場や仮暮らしのホーム、里親宅、女性のシェルター、被虐待児の当事者組織を訪問見学した後、ストックホルム大学社会学部の研究者と意見交換してきた。4.国内の社会的養護の現場での当事者や施設職員へのインタビュー調査はできなかったが、毎月の早稲田大学里親研究会やそれに付随する社会的養育の新ビジョン勉強会に参集した方々にヒアリングして日本の社会的養護の現状を把握しながら、意見交換している。5.これらのパイロットスタディの際、子どもの権利擁護の具体的ツールであるケースファイルの作成の手法や保管の期間・場所、開示の方法も意識しているので、2018年度以降、さらに発展させて、日・伊・瑞3か国比較のフォーマットに則った里親や措置機関へのインタビュー調査につなげていける見込みである。

日・伊・瑞の3か国比較調査の初年度に当たり、主としてスウェーデン調査を実施する計画は、研究協力者との日程調整や現地の訪問先との交渉が困難で、直前にキャンセルされた箇所を除き、ほぼ予定通りに遂行することができた。一方、国内の社会的養護の現場(里親養育家庭や養子縁組家庭、ファミリーホームや、児童養護施設、乳児院、児童相談所、子ども家庭支援センター等)での当事者や施設職員へのインタビュー調査を実施する計画は、これを分担する研究協力者側の事情により連絡調整が滞り、実施できなかった。しかし、毎月の早稲田大学里親研究会やそれに付随する社会的養育の新ビジョン勉強会に参集した方々にヒアリングして日本の社会的養護の現状を把握しながら、意見交換し、インタビュー対象を選定しているので、最終年度までには実施できる見込みである。日・伊・瑞の3か国比較調査の2年目に当たり、主としてイタリアの社会的養護の南北間格差を調査する計画だったが、国際的な移民・難民問題や、時の中央・地方政府によって社会的養護の体制が大きく変わるので単純には測れないと、調査に先立つ分担研究者との討議で判断された。そこで方針を転換して、同時期にイタリアで合流できる3名がフィレンツェを中心に社会的養護に関わる機関や団体に赴いて調査することにし、他の2名はそれぞれの専門分野での調査の成果を「インノチェンティにおける養護の変遷」「未成年裁判所」などのテーマに沿って報告することとした。フィレンツェ市里親支援センターを、3名同行で訪問見学した。センター内の見学後、3名の職員(ソーシャルワーカーのアントネッラ・ロマーニさんとアンジェラ・サルティーニさん、心理学者のバルバラ・マンフレーディさん)に里親支援の現状と課題、大規模施設の廃止とそのメリット・デメリット、他機関との連携などについてインタビューすることができた。新装なったインノチェンティ捨児養育院を訪問見学して、公開されている展示物(里子経験者が語るライフストーリーの動画、実親の手紙・形見など)や連携先施設(今回は訪問不可)のパネルを撮影して概要を推測することができた。ダウン症のあるKさん母子と5年ぶりに再会して、フィレンツェ市立中学校卒業後の進路と、成人した現在の暮らし、将来の志望についてインタビューすることができた。国内では、毎月の早稲田大学里親研究会やそれに付随する社会的養育の新ビジョン勉強会に参集した多様な方々とともに、日本の社会的養護の現状を把握しながら意見交換した。また、里親拡大のため週末・季節里親をテーマに都道府県里親会へのアンケート調査と里親家庭や児童養護施設、児童相談所等での当事者や行政職員へのインタビュー調査を実施し、学会で中間報告のポスター発表を行なった。インノチェンティ捨児養育院・博物館の関連施設やそこで行なわれているプロジェクトを以下のようにリストアップし、5か所の見学と担当者や利用者へのインタビューを願い出たが、長年交流してきた現地の研究協力者との連絡交渉が今回は困難を極め、遂行できなかった。
大規模結合高次アクティブシリコンニューロンの試作による人工ブレインの構成的研究

ポテンシャルとアクティブ領域の新概念によるニューロダイナミクスの研究を進め、発振系の結合によりバースト発振が生起すること、またその制御性が明らかとなった。36ニューロンユニットを用いたLSIチップの測定から得られた知見を基に、大規模なシステムへと拡張するための検討を行い、相互結合系の解析のために、LSIチップを利用して測定を行った。高次ダイナミクスを導入したニューロンモデルに関して、高次化をシナプス結合へ導入しTSP・QAP共に静的解表現の適用が可能となり100%の正解率が得られた。本研究課題では、自励発振能力を含むアクティブな性質を持つシリコンニューロンの次元を上げ、その大規模結合系のマクロな回路網であるシリコンブレインにおける情報処理を前提とした高次特性への関与を解明する。1つの具体例は、前課題のレベルでは困難であったが生理学的には広く興味が持たれ際立った特性であるバースト発火現象をシリコンニューロンに発現させ、これによりシリコンブレインの全く新しい高次の機能を引き出し、脳の情報処理機構の新たな獲得ならびに知的な処理に結びつく新機能の創製と開発に繋げる。このため我々が提案した逆関数遅延IDモデルをベースにしたさらに高次な一般性の高いモデルを構築し、応用をも視野に入れてこのモデルをベースとした集積回路による高次アクティブシリコンブレインを製作して、その測定と評価を通して超並列情報処理機構を明らかにする。新提案の高次モデルの特性解析を数値解析により詳細に行い、種々の条件やパラメータに対する単一ニューロンの動作を明確にして評価した。特にバースト状態、カオス状態などの高次の状態に関係するダイナミクスを中心に安定状態、自励発振状態、その境界状態、不応期状態などとの関連性の解明を試みた。これによりモデルと既存の生理モデルとの関連も明らかになりつつある。その後、単一ニューロンの結果をベースに複数ニューロンの結合状態に関する解析を進めている。このときの指針としてエネルギー関数との関連性を用いることができるため、前課題のIDモデルに基づく結果を参照することが可能である。以上の解析によりバーストが最適化問題の解探索に有効であることが示唆され、その原因を追求中である数値解析によるニューロン数は多くとも数百止まりでありそれを越えての解析や、また現実的なシステムを構成して自律分散処理を行わせるためには集積回路の構成が必要不可欠であるため、その回路設計を平行して進めた。この場合もニューロン単体の設計から始めてシナプス部の設計、複数ニューロンの結合系の設計へと順次拡大した。設計が確定したものから順次CADによるマスクパターンに落として集積回路製作に移し、測定と特性解析を行い、期待通りの性能が得られた。つまりバースト発振を個々のユニットで観測し、結合系については最適化問題を埋め込んでの動作に成功した。これを基に更に大規模なシステムの試作、構造化を検討した構成の展開へと進める予定である。以上の結合系の動作は前課題のIDモデルに基づく結果を参照して静的な解表現に限定して進めたものであるが、今後早急に動的解表現の動作の解析やその有効性の評価に移行することも考慮中であり、次年度の主要課題と考えている。本研究課題では、自励発振能力を含むアクティブな性質を持つシリコンニューロンの次元を上げ、その大規模結合系のマクロな回路網であるシリコンブレインにおける情報処理を前提とした高次特性への関与を解明することである。この目標に向けて今年度我々は、次の3点で成果を得た。(1)昨年度同様に、高次ダイナミクスを導入した個別ニューロンモデルに関して、これまで明らかにされた動作とパラメータの関係を詳細に検討することを継続して実施したとともに、高次化をシナプス結合まで拡大することによって、情報処理性能の向上を試みた。この高次シナプス結合によりTSP問題での性能向上が期待できる結果を得た。(2)ネットワーク全体としてのダイナミクスの検討を行い、そこに発生する望ましくない振動状態の存在を明らかにするとともに、パラメータ依存性も明確にできた。この結果をもとに我々は、この状態の回避方法を明らかにした。(3)既に試作済みの36ニューロンユニットを用いたLSIチップの測定から得られた知見を基に、大規模なシステムへと拡張するための検討を継続的に行ったとともに、信頼性の高い大規模システムを目指す方向性で、デジタル回路に立脚したシステム設計をFPGAにより行った。また、先に述べた(1)の研究結果より、ハードウェア面でもシナプス結合における高次化を視野に入れた研究の必要性が出てきた。この目標に向けて今年度も我々は、次の3点で成果を得た。(1)昨年度同様に、高次ダイナミクスを導入した個別ニューロンモデルに関して、これまで明らかにされた動作とパラメータの関係を詳細に検討することを継続して実施した。

特に高次化をシナプス結合の導入による解析において、組み合わせ最適化問題を記述するエネルギー関数をより一般化することができ、TSP・QAP共に静的解表現の適用が期待できる成果を得た。これにより最適解を得られるパラメーターの範囲が解析的に求められるため、その設定が可能となった。これは数値解析によっても確認された。(2)ポテンシャルとアクティブ領域の新概念にダイナミクス理解の研究を進め、ニューロンモデルの相互結合系まで拡張した解析へと拡張する試みを行った。詳細な解析を進めている途上である。(3)既に試作済みの36ニューロンユニットを用いたLSIチップの測定から得られた知見を基に、大規模なシステムへと拡張するための検討は、本年度も継続的に行った。さらに、本年度は、(2)の相互結合系の解析に役立たせるために、ポテンシャルとアクティブ領域の新概念の視点から改めてLSIチップを利用した測定を進めている。この結果はこれから出始めるところである。本研究課題では、自励発振能力を含むアクティブな性質を持つシリコンニューロンの次元を上げ、その大規模結合系のマクロな回路網であるシリコンブレインにおける情報処理を前提とした高次特性への関与を解明した。その成果は次の3点である。(1)高次ダイナミクスを導入した個別ニューロンモデルに関して、これまで明らかにされた動作とパラメータの関係を詳細に解析し論文として発表した。特に高次化をシナプス結合へ導入した解析において、組み合わせ最適化問題を記述するエネルギー関数をより一般化することができ、TSP・QAP共に静的解表現の適用が可能となった。これにより100%の正解率が得られた。これは高次特性をニューロンユニットのみではなくシナプスの結合システムまで拡張した結果である。(2)ポテンシャルとアクティブ領域の新概念によるダイナミクス理解の研究を進め、ニューロンモデルの相互結合系まで拡張した解析へと進展させた。これにより発振系の結合によりバースト発振が生起すること、またその制御性が明らかとなった。これによりアクティブエリアという概念が非常に有効であることが確認された。(3)既に試作済みの36ニューロンユニットを用いたLSIチップの測定から得られた知見を基に、大規模なシステムへと拡張するための検討を行った。さらに、相互結合系の解析に役立たせるために、ポテンシャルとアクティブ領域の新概念の視点から改めてLSIチップを利用して測定を行った。これらの結果は国際会議において報告した。
MBE法によるビスマス系高温超伝導体の薄膜形成と新しい高温超伝導薄膜の人工設計

我々はMBE法を用いて、高温超伝導体薄膜のその場成長をめざして研究を行なっている。当面の物質としては準安定な多くの相を有するBi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_yを選びこれ等の相を選択的に得、またバルクでは得られないnの大きな相の形成とその物理的性質の解明を目指している。さらに極薄膜の形成、nの異なる相の超格子の形成等を目指しているが、現在までは如何に良いBi_2Sr_2Ca_<nー1>Cu_nO_yの超伝導薄膜をその場成長で得るかという事に主力が注がれ、n=15相に関しては単相でその場成長で超伝導を示す薄膜が得られた。方法は基本的には分子エピタキシ-(MBE)である。酸化源としては高純度オゾンを用いた。自由エネルギ-値の互に近いnの異なる相を作り分けるのは、共蒸着法では困難であることを既に以前の実験で結論していた。従って、この目的のため蒸着源として用いた各クヌ-ドセンセルからの分子線をパ-ソナルコンピュ-タ-で制御されたシャッタ-の開閉によって、遂次蒸着した。n=2の相に対して決定した最適基板温度780°Cでn≠2の相のその場成長も行ない以下のような結果を得た。この方法により現在までのところn=1からn=5までの(X線で観測した限り)単相の薄膜が得られた。X線回折パタ-ンは何れも各々のnの値の単相の回折パタ-ンを示しているとともに、c軸配向の回折ピ-クのみが観測され、遂次蒸着法が準安定な構造を作るのにも非常に有効であることがわかった。抵抗率の温度依存性からn=1,2,3,4,5の各々の試料でT_<c0>が7,65,71,75,30Kとなった。特にn=1の薄膜でMBE法でその場成長で超伝導性の得られたのはこれが初めてであり、転移幅もかなり狭い。作製した薄膜の物性を調べるためn=14の薄膜の反射電子エネルギ-損失分光法の実験を行なった。また極薄膜化という観点からは、n=2の薄膜2cの厚み(約62A^^°)で(asーgrownで)T_<c0>=38Kで超伝導を示した。上述の程度の薄膜の再現性はほぼ100%であり、今後の技術向上でバルク単結晶を凌駕する薄膜が作れる日も近いと思われる。
教師の運動観察力養成プログラムの開発

体育教師あるいは運動指導者やコーチが児童や生徒、選手の運動指導をする際には、言うまでもなく運動観察力を身につけていることが前提になる。運動の観察は、例えば、教師が生徒の動きを見てその問題点を見抜くことであり、この観察力は体育教師に必要なものである。しかしこれまで、この運動観察力はどのようにして高められていくのかについては十分明らかにされているとは言えないし、運動観察力養成プログラムの開発にもそれほど本腰を入れた取り組みは見られない。まして、これまで現場を視野に入れた運動観察の学問的理論体系自体さえもしっかりした形で構築されているとは言いがたい。そこで本研究は、運動観察に関する学問的問題点をとくにスポーツ運動学の立場から考察し、それを前提として、器械運動を例として、教師ないし運動指導者の観察力を養成するためのプログラムの作成に向けての基礎的知見、方向性を得ることを目的に行われた。その結果、運動観察に関する理論的考察と調査研究を通して、観察プログラムに含まれているべき要素(多様な実施形態の提示、学習者の内的状態の変化、「それらしい」という実施の評価視点、観察対象である運動に関する情報収集)を抽出した。この結果は、プログラム作成に向けて有用な知見となると思われる。今後は、実際の観察力養成の具体的なプログラム作成に、ここで得られた知見がどのような形で生かされたらいかを検討し、現場で活用できる観察プログラムの作成に少しでも歩を進めていきたい。本研究は、器械運動あるいは体操競技の技を対象として、体育教師あるいは小学校教師の運動観察力を向上させるためのプログラムの開発に関する研究である。本研究の目的を達成するために、本年度はまず、学習者(生徒、児童、選手など)が技を実施する際に、実際にどんなやり方でどんな運動の状態を示すのかを調べることに着手した。つまり、学習者の技能レベルや発達段階などの違いによって、器械運動におけるいろいろな技や体操競技の技がどのような違いを示して実施されているのかを調べた。その際、その運動の実施の仕方をビデオ撮影し、映像に収めるようにした。まだ十分なデータは得られていないが、同じ技でも、学習者によって実に様々な技の実施の仕方が現れたが、一方で、それは微妙な違いであることもあった。この実施の仕方の違いは、ある意味で、うまいやり方やそうでないやり方、できるやり方、できないやり方を意味している。また、初期段階のやり方、技能レベルが向上した段階のやり方と考えることもできる。次年度も、この映像資料をさらに収集し、技の実施の仕方を類型化し、観察力養成のプログラム作成に役立てるつもりである。また、本年度は、そうした実施の違いを専門家はどう評価しているかの意見ないし技の考え方を知る目的で、専門家にインタビューすることにも取りかかっている。現段階で言えることは、専門家でも技の見方、考え方、評価の仕方が必ずしも同じではないことである。本研究では、そうした見方の違いが生じる根拠を探ることも重要な課題になっている。運動観察力養成のプログラムを作成する上で、今後もより多くの専門家の技の見方、考え方、評価の仕方、およびその根拠を調査するつもりである。研究期間の残り一年では、映像資料の収集と整理、専門家の技の見方の調査を進めて、運動学の立場から運動観察力養成プログラムの開発につなげるつもりである。この目的を達成するために、前年度はおもに、学習者(生徒、児童、選手など)の技を実施する際の具体的な運動状態(やり方)をビデオ撮影して映像に収める活動を行った。今年度も引き続き、学習者の技の具体的なやり方をビデオ撮影して映像に収めるとともに、学習者の違いによって、技の実施の仕方にどのような違いが現れるかの資料を得ようとした。この資料をもとに、今年度は、これらの学習者の技の実施が専門家の視点からどう評価されるかをまとめるとともに、技の見方、考え方、評価の仕方のサンプルを出すことを試みた。また前年度から行っている文献調査等によって、運動観察(力)に関するスポーツ運動学的理論背景も押さえるようにした。

このような運動観察(力)に関するスポーツ運動学的理論を押さえておくことは、運動観察力養成のプログラムを作成するには必要不可欠である。映像資料の収集と整理、また技の見方の整理、運動観察(力)に関するスポーツ運動学的な理論背景のまとめは決して十分かつ最終的なものとは言えないが、ここまでの諸資料をもとに、体育教師の運動観察力を養成するプログラム開発を目指して、またその基礎研究として、運動観察(力)に関するスポーツ運動学的基礎理論を展開した上で、器械運動あるいは体操競技の技の観察の仕方、技を見る際の目の付け所ないしその要領をまとめるようにした。
家畜ふん尿の堆肥化に伴う腐植物質の生成と機能-とくに水溶性画分の評価-

本研究では、牛ふん尿を主原料とする堆肥(好気発酵)およびメタン発酵消化液(嫌気発酵)を対象に腐植物質の量と質を調べ、とくにアルカリ抽出および水抽出される腐植物質(腐植酸とフルボ酸)の量および光学的特性、消化液から水抽出された腐植物質が植物の生育や生理活性に及ぼす影響などについて明らかすることを目的とした。その結果、堆肥および消化液のいずれについても発酵に伴って腐植酸の相対色度(RF値)が高くなり、腐植化が進んだ二次的な腐植物質の増加が示唆された。とくに、メタン発酵消化液では水抽出腐植酸がアルカリ抽出腐植酸よりも極めて相対色度が高く、その量は発酵温度が高い消化液で顕著に多かった。また、消化液は原料ふん尿と比べて水抽出フルボ酸のカルボキシル基構造が発達していることが認められた。好気発酵および嫌気発酵のいずれについても牛ふん尿の堆肥化と腐熟化に伴って"腐植化"が進行することが認められ、その影響はアルカリ抽出よりも水抽出される腐植物質でより顕著であった。消化液から得られた水溶性腐植酸およびフルボ酸についてLapidium sativumを用いた生物検定を行った結果、明瞭なオーキシン様作用は認められなかった。これは水溶性腐植物質が様々な化合物の複合体であることに起因すると考えられた。Brassica rapa var.peruviridisを用いた根の伸長阻害に関する検定では、原料の乳牛ふん尿から得られた水溶性腐植酸では阻害効果があったが、消化液の水溶性腐植酸では高濃度でも阻害効果が認められず、むしろ根の伸長を促進する効果があった。堆肥化や発酵を経た牛ふん尿から水抽出される腐植物質には植物の生理活性に影響を及ぼす可能性が示唆されたが、今後は水溶性腐植物質の分子サイズによる分画や他の生物検定などによる詳細な検討が必要であると思われる。本研究では、乳牛および肉牛糞尿を主原料とする堆肥について、とくに野外での堆肥化試験で試作した堆肥や一般農家が製造した堆肥を対象に、腐植物質の量と質を調べ、堆肥化および腐熟化の程度が異なる糞尿堆肥から、アルカリ抽出および水抽出される腐植酸の量および光学的特性、それらから予想される堆肥の機能などについて明らかすることを目的とした。その結果、牛糞尿堆肥には、糞や敷料などの堆肥原料に元々含まれていた腐植様物質と、堆肥化に伴って新たに生成された相対色度の高い(黒色味が強い)腐植物質が存在し、堆肥の腐熟化に伴って一次的な腐植物質の減少と二次的な腐植物質の増加が同時進行的に起こると考えられた。また、相対色度の高い腐植物質の生成は、水によって堆肥から抽出される画分において顕著に反映された。堆肥から抽出した腐植酸の光学的特性を調べた結果、腐熟化が進行していない堆肥では、アルカリ抽出した腐植酸でリグニンに由来する構造の寄与が顕著に認められた。堆肥の腐熟化の進行に伴って、リグニンに由来する構造は減少し、カルボキシル基や多糖類に由来する構造が増加した。この特徴はアルカリ抽出よりも水抽出した腐植酸でより顕著であった。以上のことから、本研究で対象とした牛糞尿の堆肥化と腐熟化の進行に伴う"腐植化"とは、「一次腐植酸の減少と堆肥化に伴う二次腐植酸の増加が同時進行的に起こる変化であり、腐植物質の重縮合反応の進行と光学的特性の変化、および腐植物質の構造変化を伴う」と定義された。アルカリ抽出と水抽出の違いは、腐植物質の溶媒への溶解性、つまり分子量、親水性ないし疎水性構造の割合、その他の官能基構造などの違いに起因している可能性がある。さらに、水溶性腐植物質を用いた植物栽培予備試験結果から、水溶性画分が植物生育への影響を及ぼしている可能性が示唆され、これらについて詳細な検討が必要であると思われた。

Brassica rapa var.peruviridisを用いた根の伸長阻害に関する検定では、原料の乳牛ふん尿から得られた水溶性腐植酸では阻害効果があったが、消化液の水溶性腐植酸では高濃度でも阻害効果が認められず、むしろ根の伸長を促進する効果があった。堆肥化や発酵を経た牛ふん尿から水抽出される腐植物質には植物の生理活性に影響を及ぼす可能性が示唆されたが、今後は水溶性腐植物質の分子サイズによる分画や他の生物検定などによる詳細な検討が必要であると思われる。
バルクアモルファス金属の熱物性とアモルファス形成能

Pd基(Pd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>、Pd_<40>Ni_<40>P_<20>、Pd_<40>Cu_<40>P_<20>)、Zr基(Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>、Zr_<60>Al_<15>Ni_<25>、Zr_<65>Al_<7.5>Cu_<27.5>)金属ガラスの熱物性及び電気抵抗率を測定し、金属ガラスの熱安定性について議論することを本研究の目的とした。熱拡散率はレーザフラッシュ法、電気抵抗率は直流4端子法、比熱はトリプルセル型示差走査熱量計により測定した。各合金の融体状態において、熱拡散率の値が低い合金程臨界冷却速度は遅く、また熱拡散率が大きいと比較的臨界冷却速度が速い傾向を示し、熱拡散率と臨界冷却速度の間には正の相関が存在することが分かった。これより熱拡散率が金属ガラスのガラス形成能を示す指標の一つになりうる可能性を見出した。また、液相線温度直下における過冷却融体状態の熱拡散率とガラス遷移温度直上の過冷却融体状態の熱拡散率はほぼ等しい値を示すことがわかった。Pd基合金融体の比熱の値は温度の一次関数となり、緩やかな負の温度依存性を示すことが明らかとなった。比熱はPd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>合金融体が一番大きく、Pd_<40>Ni_<40>P_<20>、Pd_<40>Cu_<40>P_<20>合金融体の順に小さのいことが明らかとなった。Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>金属ガラスのガラス状態の比熱は一定値を示した。Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>金属ガラスの電気抵抗率はガラス状態から加熱すると負の温度依存性を示し、結晶化温度にて急激に減少し、結晶状態では大きく分け3つの段階的な変化を示した。さらにPd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>及びPd_<40>Ni_<40>P_<20>合金融体の熱伝導率と電気抵抗率の値からWiedemann-Franzの法則の適用について検討を行った。Pd合金融体はいずれもこの法則が成立しており、これらの合金融体の熱伝導機構は主に伝導電子によるものであると結論した。Pd基合金は優れたガラス形成能を示すことが知られている。

本年度は、このPd基金属ガラスの優れた熱安定性を検討するため、Pd基合金の熱拡散率、比熱、電気抵抗率等を測定した。Pd基合金(Pd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>、Pd_<40>Ni_<40>P_<20>、Pd_<40>Cu_<40>P_<20>)融体の熱拡散率をレーザフラッシュ法により測定した。各合金融体の熱拡散率の値は温度の一次関数として表され、正の温度依存性を示すことが明らかとなった。また、ガラス形成能の優れた合金融体の熱拡散率の方が小さい値を示した。さらに、Pd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>合金については、ガラス、結晶化、過冷却融体状態の熱拡散率を測定した。この結果から、ガラス、結晶化、融体状態の熱拡散率は正の温度依存性を示すこと、液相線温度直下における過冷却融体状態の熱拡散率とガラス遷移温度直上の過冷却融体状態の熱拡散率はほぼ等しい値を示すこと、Pd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>合金の結晶化状態の熱拡散率はガラス状態の熱拡散率よりも大きいなどの新しい知見を得た。熱流束型DSCを用いてPd基合金融体の比熱を求めた。各合金融体の値は温度の一次関数となり、緩やかな負の温度依存性を示すことが明らかとなった。比熱はPd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>合金融体が一番大きく、Pd_<40>Ni_<40>P_<20>、Pd_<40>Cu_<40>P_<20>合金融体の順に小さいことが明らかとなった。さらにFd_<40>Cu_<30>Ni_<10>P_<20>及びPd_<40>Ni_<40>P_<20>合金融体の熱伝導率と電気抵抗率の値からWiedemann-Franzの法則の適用について検討を行った。Pd合金融体はいずれもこの法則が成立しており、これらの合金融体の熱伝導機構は主に伝導電子によるものであると結論した。本年度はZr基金属ガラスの熱物性及び電気抵抗率を測定し、金属ガラスの熱安定性について議論することを本研究の目的とした。Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>、Zr_<60>Al_<15>Ni_<25>、Zr_<65>Al_<7.5>Cu_<27.5>の3種類を測定試料とした。熱拡散率の測定はレーザフラッシュ法を用いて、ガラス、過冷却、結晶、融体の値を求めた。電気抵抗率の測定はZr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>について直流4端子法により測定した。比熱の測定もZr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>についてトリプルセル型示差走査熱量計により測定した。融体状態において熱拡散率の値が低い合金程臨界冷却速度は遅く、また熱拡散率が大きいと比較的臨界冷却速度が速い傾向を示し、熱拡散率と臨界冷却速度の間には正の相関が存在することが分かった。これより熱拡散率が金属ガラスのガラス形成能を示す指標の一つになりうる可能性を見出した。Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>金属ガラスの電気抵抗率はガラス状態から加熱すると負の温度依存性を示しながら下がっていき、過冷却融体状態ではその負の温度依存性を強めた後、結晶化温度にて急激に減少し、結晶状態では大きく分け3つの段階的な変化を示した。これらの変化は電気抵抗率だけでなく熱拡散率においても対応した温度において変化することがわかった。Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>金属ガラスのガラス状態の比熱はガラス状態で比熱は一定値を示した。次に熱拡散率の実測値と、比熱の実測値と密度の文献値からZr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>合金融体の熱伝導率を算出した。Zr_<55>Al_<10>Ni_5Cu_<30>、Zr_<60>Al_<15>Ni_<25>、Zr_<65>Al_<7.5>Cu_<27.5>の
眼科領域における新生血管発生および退縮に関する実験的研究

1.実験的脈絡膜新生血管に対する周皮細胞の役割サル眼に強い光凝固を行い、脈絡膜新生血管を発生させた。経時的に眼球を摘出し、電子顕微鏡を用いて、周皮細胞の血管新生に果たす役割を検討した。周皮細胞は内皮細胞の成熟、ひいては血管新生に抑制的に働いていると考えられた。2.In vitro脈絡膜血管新生モデルにおけるtecogalan sodiumの影響4.網膜色素上皮細胞の脈絡膜血管内皮細胞に対する影響ウシ脈絡膜血管内皮細胞と網膜色素上皮細胞(RPE)とを共培養し、RPEのin vitro血管新生に対する影響を検討した。共培養の初期にはRPEはin vitro血管新生を促進したが、培養後期には抑制した。血管新生促進作用にはvascular endothelial growth factor (VEGF)やbFGFが関与していた。Vitamin E (VE) succinateが培養ウシ脈絡膜血管内皮細胞の増殖抑制に及ぼす効果を調べた。VE succinateにプロテインキナーゼC (PKC)刺激薬であるphorbol esterを加えて脈絡膜血管内皮細胞と共培養すると、VE succinateの細胞増殖抑制効果は減弱した。従って、この作用にはPKCの関与が示唆された。新生血管の発生抑制および退縮における周皮細胞の役割についての研究のうち、実験的脈絡膜新生血管についての検討では以下の結果が得られ、Archives of Ophthalmologyに投稿し、1995年2月号に掲載予定である。1.光凝固3日目では、新生血管は大部分が内皮細胞のみから成り、未熟な形態をとっていた。その周囲に周皮細胞の核分裂像がみられた。2.光凝固7日目では、新生血管の内皮細胞を取り囲むように周皮細胞が増殖する。3.光凝固14日目では、新生血管はかなり成熟し、周皮細胞と内皮細胞の細胞膜の接触や、細胞膜のinterdigitationが多数みられた。4.以上より、周皮細胞は内皮細胞の成熟、ひいては血管新生に抑制的に働いていると考えられた。上述したように実験的脈絡膜新生血管については計画どおり実験を行い、論文を作製した。糖尿病網膜症の新生血管については、まだ材料の収集が不十分で現在進行中である。また眼科領域における血管新生についての著書を編集し、発行した。(眼科New Insight.Vol.3.眼内血管新生性疾患.石橋達朗編.メジカルビュー社1994年)1.平成6年度におこなった新生血管の発生抑制および退縮における周皮細胞の役割についての研究のうち、脈絡膜新生血管についての検討結果を論文で発表した(Archives of Ophthalmology 113:227-231,1995)。2.in vitro脈絡膜血管新生モデルにおけるtecogalan sodiumの影響血管新生抑制作用を持つDS-4152の培養脈絡膜血管内皮細胞に対する影響について検討した。牛眼から脈絡膜血管内皮細胞を分離培養した。Tecogalansodium(1,5,25,125,250μ/ml)を添加し、内皮細胞の増殖、遊走に対する影響を調べた。また内皮細胞をI型コラーゲンゲル中で培養し、tecogalan sodiumの管腔様構造形成能に与える影響を測定した。さらに塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)と血管内皮増殖因子(VEGF)で刺激された内皮細胞に対するtecogalansodiumの影響も調べた。低濃度(1-25μg/ml)のtecogalansodiumはコントロール群やVEGFに刺激された内皮細胞に影響を与えなかった。しかし、bFGFによって刺激された内皮細胞には特異的に作用し、増殖、遊走、管腔形成のすべての過程を抑制した。一方、高濃度(250μg/ml)ではコントロール群、VEGF群、bFGF群のすべての作用を抑制した。2.網膜色素上皮細胞の脈絡膜血管内皮細胞に対する影響ウシ脈絡膜血管内皮細胞と網膜色素上皮細胞(RPE)とを共培養し、RPEのin vitro血管新生に対する影響を検討した。血管新生促進作用にはvascular endothelial growth factor(VEGF)やbFGFが関与していた。

VE succinateは培養ウシ脈絡膜血管内皮細胞の増殖を抑制した。VE succinateにプロテインキナーゼC(PKC)刺激薬であるphorbol esterを加えて脈絡膜血管内皮細胞と共培養すると、VE succinateの細胞増殖抑制効果は減弱した。従って、この作用にはPKCの関与が示唆された。(日本眼科学会雑誌100:777-782,1996)4.血管新生に対する薬物療法の展望血管新生抑制薬のうち、近い将来臨床に応用されると思われるものを中心に、その可能性と問題点について解説した。(眼科38:161-168,1996)
非線形圧電振動評価法の確立と小型強力超音波デバイスへの応用

本研究の目的は、強力超音波振動子の限界振動速度を決定する圧電材料の非線形振動を含めたモデル化を行うことで、実デバイスの定量的性能評価を可能にすることと、圧電材料の性能向上に貢献することができるようにすることにある。本年度は、まず強力超音波振動源として最も一般的に用いられるランジュバン振動子の非線形モデルを作成し、ハイパワー特性の計算モデルを構築した。その計算を実施することで、材料パラメータを変化させてハイパワー特性の定量評価を可能にした。また、実際のランジュバン振動子のハイパワー特性を実測し、この結果を提案モデルで解析することにより、高次弾性係数の応力特性はランジュバン振動子の最適予圧に関与しない可能性が高いことを明らかにした。本研究により、高次弾性係数を用いて圧電デバイスの非線形モデルが作成可能であることを実証することができた。また、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)に代替可能で、環境負荷の小さい非鉛圧電セラミックスの非線形振動評価を行い、PZTに匹敵する特性を示す材料が存在することを明らかにした。特に、従来の非線形圧電振動において一般的に用いられてきた31圧電効果ではなく、33効果において伝達マトリックス法を応用展開したモデル化を構築したことは大きな進展である。今後は、上記のランジュバン振動子に優れた非鉛圧電材料を利用することで、従来の限界振動特性を凌駕する強力超音波を利用することが可能になるものと期待できる。実デバイスとして強力超音波振動子として最も利用されているランジュバン振動子をとりあげ、その非線形振動モデル化を行うことができた。その結果、圧電材料の非線形特性の予圧依存性を実測することによって、ランジュバン振動子の最適予圧が非線形特性ではなく、線形特性に大きく依存していることを明らかにすることができた。非鉛圧電セラミックの非線形振動評価を引き続き計測すると共に、ランジュバン振動子に組み込んだ場合の強力超音波特性を評価していく。2018年度のPZT系圧電セラミックではランジュバン振動子に組み込んだ場合の限界振動特性は非線形特性の予圧依存性は見られないという結果が得られた。非鉛圧電セラミックの場合について、この傾向が同じであるかどうか、またそれは圧電セラミックの結晶構造やドメイン構造などとどのような関連があるのかを明らかにしていく予定である。本研究は、申請者が考案した非線形圧電振動評価法を用いて、大振幅駆動時の圧電振動特性を考慮した材料開発・設計シミュレーション手法を確立し、小型で強力超音波発生可能な圧電デバイスに応用することを目的としている。本年度は、31効果圧電振動子についてアドミタンス特性から圧電材料の高次弾性定数を測定する方法を考案し、鉛系圧電セラミックス(チタン酸ジルコン酸鉛)、非鉛系圧電セラミックス(ニオブ酸カリウムナトリウム、チタン酸ジルコン酸バリウムーチタン酸バリウムカルシウム、チタン酸ビスマスナトリウムーチタン酸バリウム、ビスマス層状構造強誘電体)、非鉛系圧電単結晶(ニオブ酸リチウム)の高次弾性定数を評価した。これにより、圧電単結晶は非線形性の少ない材料であり、セラミックス材料では結晶粒界などの構造欠陥が高次弾性を高めていること、圧電セラミックスではアクセプタ添加やモルフォトロピック相境界から離れた組成比にすることでドメイン壁の可動性を抑制し、高次弾性定数の絶対値を小さくすることができることを明らかにした。さらに、測定した高次弾性定数を考慮することで大振幅駆動時の振動速度や出力パワー密度の性能評価指数を考案した。また、高次弾性項を考慮した圧電方程式から非線形伝達マトリックスを導出し、1次弾性定数を歪みに依存した非線形パラメータとするとともに、振動子中の電束密度と先端振動速度の関係式を用いて、反電界の生じる33効果振動子でも非線形振動を取り扱う手法を考案した。これを用いて、ランジュバン振動子の全長に比べて十分短い圧電振動子の場合には歪みを一定とすることで、ボルト締めランジュバン振動子の非線形圧電振動について解析を可能とし、製作したランジュバン振動子のアドミタンス特性から、内部の圧電材料の高次弾性定数が得られることを確認した。非鉛材料の非線形振動特性を評価すると共に、ランジュバン振動子の非線形振動モデルへの適応を行うことに既に成功しているため。

今後は、上記のランジュバン振動子に優れた非鉛圧電材料を利用することで、従来の限界振動特性を凌駕する強力超音波を利用することが可能になるものと期待できる。実デバイスとして強力超音波振動子として最も利用されているランジュバン振動子をとりあげ、その非線形振動モデル化を行うことができた。その結果、圧電材料の非線形特性の予圧依存性を実測することによって、ランジュバン振動子の最適予圧が非線形特性ではなく、線形特性に大きく依存していることを明らかにすることができた。圧電材料の高次弾性評価方法を圧電材料の開発プロセスに用いることで、圧電材料の非線形特性の向上を試みる。既に、チタン酸ジルコン酸バリウムーチタン酸バリウムカルシウムではMn添加を行った場合、ニオブ酸カリウムナトリウムではナトリウム比率を増加させた場合に、高次弾性定数の絶対値が減少することが確認されており、特にチタン酸ジルコン酸バリウムーチタン酸バリウムカルシウムは圧電定数も高く、強力超音波応用に適した圧電材料の創成に期待が持てる。また、非線形伝達マトリックス法を用いることで、ボルト締めランジュバン振動子の締めトルクを変更した際の圧電材料の非線形特性の変化を測定し、圧縮予圧と非線形特性の関係を測定する。圧縮予圧を計算するため、ボルトの軸力を測定可能なランジュバン振動子を製作し、軸力とアドミタンス特性の測定を行う。さらに、高次弾性を考慮した非線形有限要素法による圧電振動シミュレーション手法の検討を行う。そのため、現在測定手法が確立している3次の縦弾性係数の他に、せん断弾性係数などを含めた高次弾性テンソルを得ることが必要である。測定対象に適した形状の振動子を測定することで、それぞれのテンソル成分を求めると共に、3次よりも高次の弾性定数については、圧電材料の歪みに対して影響を及ぼす限界を評価し、考慮するべき高次弾性定数の範囲についても検討を行う。大振幅駆動時には発熱も重大な問題となるため、各弾性定数の温度依存性についても測定を行い、発熱についても有限要素法計算の中に含め、係数の変化が圧電振動に及ぼす影響についても明らかにする。非鉛圧電セラミックの非線形振動評価を引き続き計測すると共に、ランジュバン振動子に組み込んだ場合の強力超音波特性を評価していく。2018年度のPZT系圧電セラミックではランジュバン振動子に組み込んだ場合の限界振動特性は非線形特性の予圧依存性は見られないという結果が得られた。非鉛圧電セラミックの場合について、この傾向が同じであるかどうか、またそれは圧電セラミックの結晶構造やドメイン構造などとどのような関連があるのかを明らかにしていく予定である。
分子標的ナノ粒子を用いた診断と治療を同時に行う超音波力学的がん治療

肝細胞特異認識タンパク質preS1/S2固定化TiO_2ナノ粒子を用いて、培養がん細胞に対する細胞損傷効果および担がんマウスに対する抗腫瘍効果を解析した。その結果がん細胞がOHラジカルなどの化学種の酸化作用により損傷を受け、アポトーシスを誘導し細胞死に至ること、周波数1MHz,照射強度1W/cm^2,照射時間1minという条件で週3回担がんマウスに超音波照射を行い、有意な腫瘍の成長抑制を確認した。本研究目的は「抗がん剤などを必要な量を必要な時期に必要な場所に送達する」新規の薬物送達システムと,我々が開発した二酸化チタン・超音波触媒法と組合わせた診断と治療が可能ながん治療システムを開発することにある。本年度は目的抗がん剤の運搬担体として,超音波刺激に応答する感温性高分子を融合したナノサイズ(100200nm)のリポソームを調整した。N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)で活性エステル化した,ポリエチレングリコール(PEG)結合リン脂質(NHS-PEG-DSPE)をリポソームと融合した。これより,タンパク質などのアミノ基と容易にアミド結合を形成させ,リポソーム表面へのタンパク質修飾が可能になる。これより酵母遺伝子組換え生産系を用いて作製したB型肝炎ウィルスの肝細胞認識タンパク質(preS1/S2)を固定した。Pre-S1領域にはヒト肝細胞と直接結合する領域を含んでいることから,肝細胞を特異的に認識できるナノサイズのリポソームの構築に成功した。温度感受性ポリマーとして2C_<12>-poly(NIPMAM-co-NIPAM)を合成し,これをリポソームと融合した。感温性高分子は,温度変化によって親水/疎水性を変化させる高分子であるが,がん組織局所に焦点を合わせた超音波刺激は高分子の相転移温度を変化させ,リポソーム膜を特異的に破壊し,抗がん剤,二酸化チタンナノ粒子を放出する。これによって目的の抗がん剤を選択的にがん局所へ投与し治療効果を高めるとともに,正常組織への集積を抑制し,副作用の軽減を図ることができる。またマイクロバブルである超音波造影剤は肝臓および循環器領域での超音波診断に画期的な進歩をもたらしていることから,がん病変部位と特異的に結合するコントラストエコーガス封入リポソームを調整し,診断と治療を同時に行う次世代型システムへと進化させる。光触媒として知られている"二酸化チタン"に超音波を照射すると活性酸素種(ラジカル分子)が生成する現象を我々は明らかにしている(二酸化チタン・超音波触媒法)。そこで、この現象を新規がん治療法として応用展開することを目標とした。すなわち、「腫瘍細胞を特異的に認識する機能性光触媒ナノ粒子」と「二酸化チタン・超音波触媒法」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の「新規がん治療法」の確立が本申請研究の目的である。本年度は、まず、分子標的生体分子を修飾した二酸化チタン・ナノ粒子の標的細胞への結合性を評価した。次に、分子標的生体分子を修飾した二酸化チタン・ナノ粒子を用いて、培養がん細胞への二酸化チタン・超音波触媒法による細胞損傷及び増殖阻害の検討を行った。その結果、「二酸化チタン・超音波触媒法」によってOHラジカルを発生させ,OHラジカルによる培養がん細胞の損傷・死滅効果を確認できた。さらに、この「二酸化チタン・超音波触媒法」による細胞損傷及び増殖阻害のメカニズム解析を行なった。その結果、この細胞損傷はアポトーシスによるものであることが分かった。最後に、分子標的生体分子を修飾した二酸化チタンのマウスなど小動物への適用性について検討した。我々は光触媒として知られている"二酸化チタン"に超音波を照射すると活性酸素種(OHラジカル)が生成する現象を明らかにしている(二酸化チタン・超音波触媒法)。すなわち、「腫瘍細胞を特異的に認識する機能性光触媒ナノ粒子」と「二酸化チタン・超音波触媒法(TiO_2/US法)」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の「新規がん治療法」の確立が本申請研究の目的である。昨年度までモデルタンパク質としてB型肝炎ウイルス由来のタンパク質(遺伝子組換えpreS1/S2タンパク質)をTiO_2ナノ粒子(直径約100nm)表面に化学修飾することで、肝細胞を特異的に認識するナノ粒子(preS固定化TiO_2)を作製した。本年度はこのTiO_2ナノ粒子を用いて、in vitroでの培養がん細胞(HepG2)に対する細胞障害メカニズム、さらにin vivoでの担がんマウスに対する抗腫瘍効果を調べ、以下の結果を得た。照射強度0.1W/cm^2、照射時間30秒でTiO_2/US法を適用した場合、細胞増殖抑制を確認することができ、その効果は照射後24時間から時間経過とともに増大した。細胞の形態変化を観察したところ、TiO_2/US法を適用した細胞群ではHepG2が接着能を失い培養液中に浮遊する様子が観察することができた。

さらに、ミトコンドリア膜電位の低下、核の凝集、膜のリン脂質の局在変化の解析により、TiO_2/US法適用時に見られる細胞損傷機構はアポトーシス誘導に起因することが判明した。超音波照射のみでは担がんマウスの腫瘍成長を抑制することはできなかったが、TiO_2/U.S.法を適用することで抗腫瘍効果が認められ、週3回の頻度で超音波照射を行った場合、照射強度1W/cm^2、照射時間1minが最適な照射条件であることが判明した。
新規DNA修飾の探索とエピジェネティッスクのパラダイムシフト

DNAのメチル化やヒストン修飾に代表されるクロマチンの構造変化は、エピジェネティックに遺伝子発現を調節し、発生や分化、疾患などの高次生命現象と密接に関わっている。本研究において我々は、高感度な質量分析法を駆使することでヒトおよびマウスのゲノム中からいくつかの新規DNA修飾体を見出した。そのうちの一つについて、化学構造を決定することに成功した。癌に代表される疾患でエピゲノム情報が大きく変動することが知られており、診断や創薬のターゲットとしても注目されている。哺乳動物におけるDNA修飾は、主に5-メチルシトシン(m5C)をはじめとして、近年、5-ヒドロキシメチルシトシン(hm5C)、5-ホルミルシトシン(f5C)、5-カルボキシシトシン(ca5C)などが発見されているが、他にも未知のDNA修飾が存在する可能性が示唆されている。そのうちの一つについて、精密質量の測定から元素組成の決定や衝突活性化解離法による化学構造の解析を行い、候補となる修飾構造を推定した。実際に、有機化学的に合成した標品と比較することにより、化学構造を決定することに成功した。今後は、この新規DNA修飾に対する抗体を作成し、免疫沈降したゲノム断片のDeep seq解析により、ゲノム上の修飾部位を解析する予定である。様々な生命現象を理解するためには遺伝子の発現制御機構を解き明かす必要がある。DNAのメチル化(m5C)やヒドロキシメチル化(hm5C)などの化学修飾はヒストン修飾に並んで重要なエピゲノム情報である。本研究では、高感度な質量分析法を駆使することでヒトおよびマウスのゲノム中から新規なDNA修飾を探索し、構造を決定することで、エピジェネティックスのパラダイムシフトを目指している。本年度は、マウス脳由来ゲノムから見出した新規シチジン修飾体C*について解析を行った。C*の存在量をマスクロマトグラムの強度比から推定したところhm5Cの1/10程度であることが判明した。精密質量の測定から修飾基の元素組成を決定しC*の化学構造の推定を行った。さらにC*が、組織からゲノムを抽出する際に生じる反応性化学種によって修飾されたものである可能性があるため、複数の手法でゲノムを抽出した。さらに様々な反応性化学種を消去する目的で酢酸ヒドラジドを添加してC*の回収量を比較した。その結果、いずれの条件においてもC*が検出されたことから、C*は新規DNA修飾体である可能性が高まった。マウス組織から見出したC*は存在量が微量であるため、ゲノム抽出の際に生じたアーティファクトである可能性を否定することが先決である。本年度の研究で、複数の抽出方法を試したところ再現性良くC*の検出に成功したことから、C*が新規DNA修飾である可能性が高まったと考えている。今後は、C*の化学構造の決定、ゲノム上の位置、機能、生合成などやるべきことはたくさんあるが、概ね順調に研究が進行している。今後は、まずC*の化学構造を決定する必要がある。推定された構造の標品を有機合成し、ゲノムから精製したC*と様々な物性を比較解析することで決定する予定である。具体的にはLC/MS/MSを用いたcoinjectionを行う予定である。また、C*が酵素的に生じるものであるとするとゲノム上の特定の配列に存在することが考えられる。複数の制限酵素を用いて配列特異的なゲノムの断片化を行い、生じた末端塩基にC*が存在するかをLC/MSを用いて解析することを計画している。さらにC*特異的な抗体を作成し、C*が存在する領域を特定することも計画している。上記の計画を実行するために、主に試薬類や酵素、LC/MS解析に使用する分析カラムや試薬類と消耗品に使用する予定である。