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大学史料の情報資源化と大学アーカイヴスのシステム開発に関する基礎的研究

大学にあるアーカイヴスという特徴を活かして、個別大学史を大学の授業の中にどのように取り入れるか等を、シンポジウム「大学における低年次教育の意義」(新谷恭明・折田悦郎共編、2000年)で論じている。本年度の目的は、九州大学をはじめとする大学関係史料を調査・収集・整理し、その上で史料目録化の作業を行い、パソコン上で検索が出来るようにすると同時に、ホームページ開設の基礎作業を行うことにあった。このうち、九州大学に関係する史料の一部を「九州大学関係史料目録」としてまとめた。同時に、この目録を九州大学大学史料室のホームページ上から検索出来るようにするための基礎・準備作業を行い、また大学史料室所蔵の写真史料(戦前期写真約1,600枚)についても検索するシステムを構築した。写真については著作権等の問題があり、今少し時間がかかるが、史料目録については、次年度のホームページ開設と同時に公開する予定である。なお、現在のところ大学史料、特に学内公文書の調査・収集・利用については、保存年限やプライバシー等の問題があって大きな困難が伴っているのが実情である。しかし、近年の公文書館設置・情報公開の動きの中で、恒常的な公文書の調査・保存・利用は是非とも行われなければならない作業となってきている。臨時的な大学史編纂室から恒常的な大学史料室等(アーカイヴス)への移行・改組は、そのための有力な一つの方法であるが、この点に関しては、折田悦郎「大学史編纂と資料収集・保存のあり方について」(口頭発表。広島大学50年史編集室第5回研究会)、同「『九州大学七十五年史』の編集と九州大学史料室の設置について」(『大学史を作る』、東信堂)が、九州大学の事例に即しての報告を行っている。本年度の目的は、大学関係史料を調査・収集・整理し、ホームページの開設を準備するという昨年度の作業をさらに進め、とくに最近九州大学史料室が受け入れた史料の目録化を行いうと同時に、写真史料を始めとするデータベースをホームページ上での公開すること、及び近日中に施行されるいわゆる情報公開法との関係にも留意しながら、大学におけるアーカイヴスシステムのあり方について検討することであった。このうち、ホームページについては、本年度の初めに「九州大学大学史料室」(http://www.arc.kyushu-u.ac.jp/)というホームページを立ち上げた。その目次を示せば「設置の目的/機能及び活動/沿革/所蔵史料/組織/刊行物/規則/利用状況/九州大学関係史料目録/共同研究/写真検索(工事中)/九州大学大学年表」というものである。このうちの「刊行物」には創刊以来の「大学史料室ニュース」と「総長訓辞式辞集」等を収め、また同じく「九州大学関係史料目録」では、九州大学に関係する史料の一部が検索可能となっており、大学史料室所蔵の他大学・文部省・諸団体等関係史料についても検索出来るように作業を進めている。具体的な史料の受入れと目録化について記せば、旧教養部、研究強力課、学務部等の公文書等を受け入れた。
東南アジアのデルタ開発に伴う小規模潅漑地帯の対応に関するシステム農学史的研究

本研究では、湿潤地デルタ開発によってもたらされた社会経済的環境変化に、その後背に位置する半乾燥地がどのように対応したのかを、エーヤーワディー・デルタとミャンマー中央平原地帯およびチャオプラヤー・デルタと東北タイの関係を例にとり、明らかにしようとした。ミャンマー中央平原地帯のタウンドゥインヂー地方では、デルタの開発当初から畑作地の開発に重点を置いたわけではなく、さしあたりは小規模河川灌漑による米作地の開発が進められ、それが行き詰まった段階で畑作、それも収益性の高いゴマやラッカセイの栽培に向かう。20世紀初頭の段階で、ほぼ可能な限りの灌漑施設が整備されており、農民はシステムごとにセーダインやミャンウンゾーなどの請負人を独自に選任し、これらの采配のもとにシステムの維持管理、配水等を円滑に行なっていた。請負人による堰と水路の管理体制は、畑作農業の展開とその高度化により、より多くの労働力をそれに振り向けようとした結果であった。その後、畑作地の拡大により、森林面積が減少し、これが水源河川の流況を変更・悪化させるが、灌漑システムはうまく維持されている。いっぽう東北タイは、1900年チャオプラヤー・デルタ地帯と鉄道で結ばれて以来、米価や諸物価の上昇を招来し、米の自給に拍車がかかる。この時稲作を可能にしたのが、区長や村長、僧侶などが中心となり、地域の農民が自主的に建設したタムノップ灌漑(洪水拡散型土堤灌漑)システムであった。また東北タイおける畑作物の商品化は、この地の土壌に適したサトウキビやキャッサバなどを中心に1950年代以降にはじまる。また1980年以降は、良質の香り米が塩分濃度の比較的高く、砂地のような土壌が広がる東北タイで生産されるようになる。米を主食とする社会にあって農業は、域内の生態的特性に従って相互補完的には発展せず、それぞれの地域において、限りなく自給確立を志向しようとする力が働くことが明らかになった。平成14年度は、主としてエーヤーワディー流域中部の灌漑濃業について、実態調査を2回行なった。第1回は平成14年7月29日から8月11日にかけて、タウングー、ヤメーディン、メイッティーラー、ミンジャン、タウンドゥインヂー地方等の小規模灌漑施設の稼動状況を、ミャンマー農業灌漑省のアレンジにより調査した。農民独自の組織によって築造、維持、管理されている溜池や木堰、砂堰の構造を実見し、関係農民への聞き取りによりその築造方法や維持管理方法および灌漑地の土地利用の実態について理解を深めた。またタウングー付近に東北タイのタムノップ(洪水拡散型土堤灌漑)に類似した施設が存在することも確認した。次いで第2回目として、平成15年1月8日から1月18日にかけて、タウンドゥインヂー、サリン、セイトータラー地方に存在する小規模河川灌漑施設を、今回もミャンマー農業灌漑省のアレンジにより調査した。その結果、これまで殆ど知られていなかった水利委員会の活動内容と、その記録簿を6箇所で入手できたことは大きな収穫であった。中にはここ数十年の記録も含まれており、これによってデルタ後背地の農民が、気候や米穀市場変動にどのように対応したが明らかになるものと期待される。またタウンドゥインヂー地方の小規模河川灌漑地域に展開する村落に関し、1783年当時と1930年時点での比較検討を行なった結果、約三分の一がこの間消滅し、かつこれを上回る村落が植民地期以降成立していたことが明らかになった。

その原因等の調査は次年度以降の課題である。以上の実態調査と平行して、在ヤンゴン・ミャンマー公文書館と在デリーのインド公文書館で、19世紀後半から20世紀前半にかけてのエーヤーワディー流域中部の小規模灌漑関係および飢饉に関する資料調査を行い、多くの関係資料を収集した。平成15年6月に松山市で、東北タイに見られるタムノップ(洪水拡散型土堤灌概)の機能を解明する手がかりとして、弥生時代の小規模灌概遺跡の調査を行なった。また同時に、上ビルマ・タウンドィンヂー地方における19世紀以降の農業生産についてのワークショップを、タイ経済史の専門家を招聘して開催した。チャオプラヤー・デルタの稲田開発問題に関わる研究協力者を1名とともに、7月28日から8月10日にかけて、東北タイコーラート市、スリン市、ウボン市、ブリラム市、チャイヤプーン市近郊の農村に存在する小規模灌概施設について、構造、機能・用途についての調査をおこなった。また同時に、20世紀初頭東北タイにおける稲田開発の様相と農業変化に関する資料の収集を行なった。8月31日から9月14日にかけて、大英図書館に保存されている旧インド省文書の中にある植民地期の上ビルマにおける畑作、小規模灌概、上ビルマで発生した飢饉、植民地政庁の農業政策等の関係史料の収集を行なった。平成16年2月6日から16年2月25日にかけて、ミャンマー国マンダレー市、モンユワ市、タウンドゥインヂー市、サリン市において小規模灌概史関係等の史料収集と現地調査を行なった。マンダレーやモンユワでは、マンダレー大学歴史学部スタッフの協力のもと、タウンドゥインヂー、サリン地方の農業に関する1819世紀の史料をマイクロフィルムの形で収集した。またタウンドゥインヂー市、サリン市では、衰退した灌概施設の調査や、現在も機能している農民レヴェルでの水利委員会の調査を行い、7委員会の水利文書をマイクロ化した。この文書はワープロで起こし、その英訳を資料集として公刊するべく、一部その作業に着手した。前年度までにミャンマー国家文書局および大英図書館等で収集された資料の分析、特にミャンマー中央部タウンドゥインヂー地方における植民地前期の畑作農業についての調査を進め、落花生や早生ゴマ、黍の作付けはそれぞれ増加し、稷は減少したことが明らかになった。また米作は横ばいで、灌漑地が増加していないことがこれを裏付けた。平成16年8月26日平成16年9月13日にかけてカンボジア・シエムリアップ平野における小規模灌漑施設の調査を行ない、この地域には東北タイで見られる「洪水拡散型土堤灌漑(タムノップ)」が広範に分布していることを明らかにし、それらの分布と機能、農民組織、および関連資料の収集を行った。また同時に、タイ国ナコンラーチャシーマ・ブリラム市近郊のタムノップのデータベース化に向けて、基礎的データの収集を行った。平成16年10月23日より24日にかけて、別府市の立命館アジア太平洋大学にて、カンボジア・シエムリアップ平野臨地調査報告会と最終報告書作成へ向けて、章別分担についての打ち合わせを行った。平成16年11月28日から12月6日にかけてミャンマー・コンバウン王朝時代の小規模灌漑関係史料調査および最終報告書に添付する水利委員会文書資料集作成についての打ち合わせを、ミャンマー人研究協力者と間で行った。また平成17年1月2日から1月17日にかけて、タイ国ナコーンラーチャシーマ市、ブリーラム市、スリン市周辺の小規模灌漑施設(タムノップ)の立地に関する地理的資料の収集を行った。
金ナノ微粒子に基づくチップ電気泳動-レーザースプレーイオン化質量分析検出法の開発

ナノスプレーを直接加工した電気泳動分析用チップを用いて,金ナノ微粒子に基づくレーザースプレーイオン化質量分析(LSI-MS)検出について検討した。試料を溶解した緩衝液に金ナノ微粒子を分散し,インフュージョンモードでMS検出器へ導入した。ナノスプレー先端に532nmのレーザーを照射したところ,負イオンモードでは信号強度が12倍に増加したことから,金ナノ微粒子を用いるLSIにおいては,アニオン性試料成分に対して感度増幅効果があることが明らかとなった。金ナノ微粒子に基づくチップ電気泳動ーレーザースプレーイオン化質量分析検出法の開発にあたり,シクロオレフィンポリマー(COP)製チップのマイクロチップ電気泳動(MCE)-質量分析(MS)への適用および金ナノ微粒子の光熱変換現象を利用した電気泳動分析について検討を行った。COPマイクロチップの端面にイオン化ナノスプレーを直接加工した電気泳動分析用チップを作製した。マイクロチップの分離部のチャネルは幅50μmとなっており, ESIナノスプレー部は先端でのチャネル幅が10μmとなるようなテーパー型の構造とした。このチップ先端にESI電圧を印加しながら,送液を行ったところ,スプレーチップの先端角が60°のときには,テイラーコーンの形成は確認されたものの,断続的なスプレーとなった。そこで,より鋭角なスプレーチップ(先端角30°)を作製したところ,連続的なスプレーの発生に成功した。この先端角30°のマイクロチップにおいて薬物成分やアミノ酸のMCE分離・MS検出を行ったところ,ベースライン分離を達成した。一方,レーザースプレーイオン化において重要となる金ナノ微粒子の光熱変換現象の電気泳動分析への適用についても検討を行った。金ナノ微粒子は表面プラズモンに由来する吸収を可視域に示し,無輻射失活過程において熱を放出する。この放熱を擬似吸光検出器である熱レンズ顕微鏡によりモニターしたところ,非常に強いシグナルが得られ,金ナノ微粒子を含む試料溶液を高感度に検出することに成功した。この現象をレーザースプレーイオン化に応用することで,高感度なMS検出を実現できると期待される。前年度に開発したナノスプレーを直接加工したマイクロチップ電気泳動(MCE)分析用シクロオレフィンポリマー製チップを用いて,金ナノ微粒子に基づくレーザースプレーイオン化(LSI)質量分析(MS)検出について検討した。試料として,カフェインまたはイブプロフェンを溶解したグリシンークエン酸塩緩衝液に金ナノ微粒子を100pMになるように分散したものを用い,インフユージョンモードでMS検出器へ導入した。ナノスプレーがMSオリフィスに対して,90°となるように配置し,ナノスプレー先端にレーザー(532nm)を照射した際のカフェインの信号強度について検討したところ,ピコ秒パルスレーザー(110μW)を照射した際には,ベースラインが不安定となった。また,レーザーを照射し続けたところ,金ナノ微粒子の凝集体がスプレー先端に生成し,流路を閉塞したため,パルスレーザーは有効ではなかった。一方,CWレーザー(110mW)を照射したところ,カフェイン(正イオンモード)の検出感度に有意な差はなかったのに対し,イブプロフェン(負イオンモード)では信号強度が12倍に増加した。したがって,金ナノ微粒子を用いるLSIにおいては,負イオンモードで感度増幅効果があることが示唆された。MCE-LSI-MSのさらなる高感度化を目指し,タンパク質をマイクロヒーター上で濃縮してから,LSI-MS検出するためのチップデバイスの試作を行った。ポリジメチルシロキサン基板にチャネルを形成し,幅1mmの銀薄膜を埋め込んでヒーターとした。タンパク質の変性剤を含む泳動液を満たしたチャネルにBSAを注入したところ,ヒーター上でBSAは濃縮され,検出感度が5倍以上に向上した。ナノスプレーを接合したチップとの組み合わせにより,高感度なMCE-LSI-MSが期待できる。
視物質解析に基づいた動物界第三の色覚系としてのクモ類色覚メカニズムの解明

ハエトリグモは優れた色覚を持ち、色覚を支える主眼と呼ばれる眼には、視細胞の受光部位が4層に積み重なった特殊な構造の網膜が存在する。この層構造はレンズによって生じる色収差を補正する役割を持つと推測されているが、結論は得られていない。この色収差が関与する色覚メカニズムを理解するため、本研究ではハエトリグモの色覚の分子基盤および色覚メカニズムにおいて4層構造網膜が持つ生理的意義の解明を目指した。昨年度までに、4種類のハエトリグモの視物質のうち主眼にはRh1およびRh3の2種類が発現していることがわかっていた。今回、視細胞の分子マーカーとの対比染色により、各層の視細胞がRh1かRh3のどちらかを発現していることがわかった。また、既に作製していた視細胞でRh3を発現する遺伝子導入ショウジョウバエについて網膜電図を測定し、Rh3の吸収特性を明らかにした。以上の結果とこれまでの成果によってハエトリグモの色覚の分子基盤の全体像が明らかとなり、網膜の層構造が、色収差や固定焦点といった単眼光学系特有の欠点を補う役割を果たすことで、ハエトリグモの発達した色覚を支えていることが示唆された。更に興味深いことに、4層の内の1層に存在する視物質の吸収極大と発現場所との関係は「ピンぼけ」を作りだし、このピンぼけの度合いからハエトリグモが奥行きを知覚している可能性が示された。これは視物質の分子特性が関わる新しい視覚機能のメカニズムであり、視覚研究に新たな概念をもたらすと期待される極めて重要な研究成果といえる。また、ハエトリグモから同定した視物質様タンパク質ペロプシンの分子特性について詳細な解析を行い、無脊椎動物視物質と同様に光可逆的に安定な光産物を生じる性質を持つことなどを明らかにした。更にペロプシンとして初めて、ハエトリグモペロプシンが生体内で発色団を結合し、光受容体として機能していることを示した。ハエトリグモは優れた色覚を持ち、視細胞の受光部位(外節)が4層に積み重なった特殊な構造の網膜を持つ。この層構造はレンズが生じる色収差を補正するための構造と考えられているが、その生理的な意義についてこれまでの研究からは包括的な結論が得られていない。この色収差が関与する新規の色覚メカニズムを理解するために、本研究ではハエトリグモの色覚の分子基盤および色弁別のための神経ネットワークの解明を目的とする。まず、クモ類における視物質のレパートリーと色覚の関連を調べる目的で、ハエトリグモに加え、色覚が発達していないオニグモのロドプシン遺伝子の単離を行った。その結果オニグモがハエトリグモ同様3種類の視物質を持つことが明らかとなり、ハエトリグモの高度な色覚が視物質の多様化のみならずハエトリグモ特有の網膜の多層構造といった独自のメカニズムに支えられていることが示唆された。次にハエトリグモの視物質の一つ、Rh1について培養細胞での大量発現・精製を行い、極大吸収波長(536nm)を厳密に決定した。これはハエトリグモから電気生理学的に同定されている4種類の視細胞のうちの1種類が最大の感度を示す波長の値と良く一致するものであった。さらに、この培養細胞発現系を用いてRh1の変異体解析を行った結果、これまで不明であった節足動物視物質の可視光吸収に不可欠なアミノ酸残基(対イオン)の同定に成功した。培養細胞系を用いた一般的な無脊椎動物視物質の変異体解析はこれが初めての例であることから、今回の成果はハエトリグモを含む無脊椎動物の色覚の分子基盤の詳細な解析や脊椎動物の色覚との比較解析を可能とする重要なものである。ハエトリグモは優れた色覚を持ち、主眼と呼ばれる眼には視細胞の受光部位が4層に積み重なった特殊な構造の網膜を持つ。この層構造はレンズによって生じる色収差を補正するための構造と考えられているが、その役割についてはこれまでの組織学的あるいは電気生理学的な手法によるアプローチからは包括的な結論が得られていない。この色収差が関与する新規の色覚メカニズムを理解するために、本研究ではハエトリグモの色覚の分子基盤および色覚メカニズムにおいて4層構造網膜が持つ生理的意義の解明を目指す。今回単離したオプシン遺伝子・Rh4を含め、これまでにハエトリグモから単離した5種類のロドプシン類についてmRNA・タンパク質の発現を解析した結果、4層構造網膜においてRh1,Rh3およびペロプシンが発現していることを明らかにした。このうち培養細胞で発現が困難であったRh3については、吸収特性の解析を行うため、遺伝子導入によりショウジョウバエの視細胞において機能的に発現させることに成功した。ペロプシンについては、特異的抗体を作製し網膜における発現を明らかにしたことに加え、培養細胞での発現および精製に成功し、吸収特性を明らかにした。我々ヒトにも存在するペロプシンは視物質以外の機能が示唆されているが、培養細胞での発現、あるいは局在の解析が困難であることなどの理由から解析が進んでおらず、その生理的役割は未だ明らかになっていない。したがって今回のペロプシンについての成果はペロプシンの機能解析のための優れた材料の発見という意味で大変重要と言える。

この色収差が関与する色覚メカニズムを理解するため、本研究ではハエトリグモの色覚の分子基盤および色覚メカニズムにおいて4層構造網膜が持つ生理的意義の解明を目指した。昨年度までに、4種類のハエトリグモの視物質のうち主眼にはRh1およびRh3の2種類が発現していることがわかっていた。今回、視細胞の分子マーカーとの対比染色により、各層の視細胞がRh1かRh3のどちらかを発現していることがわかった。また、既に作製していた視細胞でRh3を発現する遺伝子導入ショウジョウバエについて網膜電図を測定し、Rh3の吸収特性を明らかにした。以上の結果とこれまでの成果によってハエトリグモの色覚の分子基盤の全体像が明らかとなり、網膜の層構造が、色収差や固定焦点といった単眼光学系特有の欠点を補う役割を果たすことで、ハエトリグモの発達した色覚を支えていることが示唆された。更に興味深いことに、4層の内の1層に存在する視物質の吸収極大と発現場所との関係は「ピンぼけ」を作りだし、このピンぼけの度合いからハエトリグモが奥行きを知覚している可能性が示された。これは視物質の分子特性が関わる新しい視覚機能のメカニズムであり、視覚研究に新たな概念をもたらすと期待される極めて重要な研究成果といえる。また、ハエトリグモから同定した視物質様タンパク質ペロプシンの分子特性について詳細な解析を行い、無脊椎動物視物質と同様に光可逆的に安定な光産物を生じる性質を持つことなどを明らかにした。更にペロプシンとして初めて、ハエトリグモペロプシンが生体内で発色団を結合し、光受容体として機能していることを示した。
外来遺伝子防御機構の改変による高効率高発現植物遺伝子導入系の開発

RNAサイレンシングとして知られる外来遺伝子防御機構は、トランスポゾンやRNAウィルスなどのゲノム寄生因子に由来する2重鎖RNAにより起動し、これらを不活性化・分解する。一方、植物に遺伝子導入する際にも、トランスジーンアレイや転写のリードスルーなどにより、予期せず2重鎖RNAが作られ、RNAサイレンシングの標的とされやすい。このため、導入遺伝子が高発現しないケースや形質転換体が得られにくい事がしばしばある。そこで、本研究は植物が持つ外来遺伝子防御機構を抑制する事により、高発現かつ高効率に遺伝子組換え植物を作出するシステムの開発を行った。一方、植物に遺伝子導入する際にも、トランスジーンアレイや転写のリードスルーなどにより、予期せず2重鎖RNAが作られ、RNAサイレンシングの標的とされ易い。そこで、本研究は植物が持つ外来遺伝子防御機構を抑制する事により、高発現かつ高効率に遺伝子組換え植物を作出するシステムを開発し、この問題の解決を目指している。これまでの研究で、RNAサイレンシングのRNAiによる阻害により、薬剤耐性遺伝子や導入遺伝子が高発現する事が明らかになっていた。具体的には、RNAポリメラーゼIVとRNAポリメラーゼVを構成するタンパク質をコードする遺伝子のノックダウン系統において、薬剤耐性遺伝子や導入遺伝子が高発現が誘導される事が明らかになった。そこで、平成25年度は遺伝子導入効率および薬剤耐性遺伝子高発現の分子的基盤の理解を重点目標にして実験を行った。その結果、RNAポリメラーゼIVとRNAポリメラーゼVを構成するタンパク質をコードする遺伝子のノックダウン系統のカルスにおける、薬剤耐性遺伝子の発現と細胞周期関連遺伝子の発現に相関が見られた物の、細胞の増殖との関連は必ずしもはっきりとは観察出来なかった。RNAサイレンシングとして知られる外来遺伝子防御機構は、トランスポゾンやRNAウイルスなどのゲノム寄生因子に由来する二重鎖RNAにより起動し、これらを不活性化・分解する。一方、植物に遺伝子導入する際にも、トランスジーンアレイや転写のリードスルーなどにより、予期せず二重鎖RNAが作られ、RNAサイレンシングの標的とされ易い。そこで、本研究課題では、植物が持つ外来遺伝子防御機構を抑制する事により、高発現かつ高効率に遺伝子組換え植物を作出するシステムを開発し、この問題の解決を目指している。これまでの研究で、RNAサイレンシングをRNAi法で阻害する事により、薬剤耐性遺伝子などの導入遺伝子が高発現する事が明らかになった。具体的には、RNAポリメラーゼIVとRNAポリメラーゼVを構成するタンパク質をコードする遺伝子のノックダウン系統において、薬剤耐性遺伝子が高発現する事が明らかになっている。そこで、平成26年度はこのシステムを汎用的なイネの形質転換用ベクターに導入する事により、容易に任意の導入遺伝子を高発現させる事のできるベクターの開発を行った。このベクターはACTINプロモーターによりRNAiカセットを発現させ、導入遺伝子をUBIプロモーターで発現さている。また、UBIプロモーターの下流にはMCSを導入し、任意の遺伝子がクローニングし易いように工夫した。実際に、UBIの下流にGFPを挿入し、イネに形質転換したところ、通常のベクターよりも高発現を示す耐性カルスを多数取得出来た。この事から、本システムが有効である事が確認できた。植物遺伝育種学RNAポリメラーゼIVとRNAポリメラーゼVを構成するタンパク質をコードする遺伝子のノックダウン系統において、薬剤耐性遺伝子や導入遺伝子が高発現が誘導される理由について、細胞の増殖と言う観点から解析を行い、細胞周期因子の発現との関連を見いだした。一方で、遺伝子導入効率の定量化については、レポーターの発現が思いのほか低く、導入遺伝子のコンストラクトの作り直しから作業を始める事となった。平成26年度は、遺伝子導入効率の定量化を最優先で行う。レポーター遺伝子の発現を一過的発現実験で確認するなどして、RNAポリメラーゼIVとRNAポリメラーゼVを構成するタンパク質をコードする遺伝子のノックダウン系統において、遺伝子導入効率に変化があるのか否かを明らかにする。また、導入遺伝子の発現量の増大機構については、導入遺伝子のコピー数の確認や、導入遺伝子座辺りの転写量の定量、また導入遺伝子のプロモーター領域におけるDNAのメチル化やヒストン修飾等のエピジェネティックな変化についても解析する予定である。平成25年度中に、本研究の成果の一部を論文にまとめる予定があったため、英文校閲代並びに論文投稿料金として使用する予定であった金額を次年度使用する事となった。この理由は、平成25年度の実験で遺伝子導入コンストラクトが思うように機能しなかったため、当初計画通りのデータ取得が間に合わなかったため、予定が遅れてしまった。平成25年度に投稿予定だった論文を平成26年度中に完成させて投稿する予定である。そのための資金として使用を計画している。
現代政治理論としての戦後日本の政治思想の意味ーラディカル・デモクラシー論を中心に

本研究は、戦後日本の思想家藤田省三(1927-2003)と松下圭一(1929-2015)における「大衆」と「市民」の思想を欧米の政治思想と比較分析するものである。本研究の目的は、第一に、かつての戦後政治思想の研究が「市民」概念を中心に民主主義を論じてきたことに対して、それと緊張関係にあった「大衆」概念を分析し、両者の関係を明らかにすることにある。そして第二の目的は、藤田と松下の思想を同時代の欧米の思想と比較することを通じて、戦後思想に対するより豊かな解釈の可能性を提供することである。本研究の具体的な内容は(1)鍵概念となる「大衆」と「市民」の日本と欧米における概念史の分析、(2)熟議民主主義論やフランクフルト学派の議論など、欧米の政治思想を視野に入れた上での藤田と松下の著作読解、(3)同時代の言説空間(総合雑誌、同時代知識人の著作など)の分析によって構成されている。また(4)藤田・松下と実際に交流した人々へのインタビューを通じて、多くの情報を入手することができた。本研究の成果として(1)高度成長期を中心に行われた戦後日本の構造変化の中でマルクス主義を批判的に検討し、より創造性のある政治思想を構築した思想家として藤田と松下を位置付けた点、(2)「市民」・「市民社会」論と緊張関係にあった「大衆」・「大衆社会」論に着目することによって、高度成長期の政治思想の両面性の検討した点、(3)藤田と松下の議論を熟議民主主義論、公共性論、そしてフランクフルト学派の議論と関連づけて理解することによって、一九七〇年代の戦後思想の豊かさを検証した点を挙げることができよう。28年度が最終年度であるため、記入しない。
多核金属活性点の構築を基盤とした燃料電池用非貴金属カーボン電極触媒の開発

固体高分子型燃料電池は、高効率なエネルギー変換を実現する技術として最も期待されている。しかし、カソードでの酸素から水への4電子還元を伴う酸素還元反応の高活性な電極触媒の開発は以前として十分でない。本研究では、高効率に酸素還元反応を触媒している生体の金属酵素の多核金属中心を規範とし、非貴金属活性点を組み込んだ含窒素カーボン電極触媒の開発を実施した。非貴金属原料とした新たにヘム金属錯体や金属サレン錯体を活用し、触媒活性点のプリカーサ-を調製後に焼成する手法により、触媒活性点デザインの技術を高め、高活性・高耐久性を実現した非貴金属カーボン電極材料の調製と酸素還元反応における触媒活性評価を行った。固体高分子形燃料電池は、燃料の化学エネルギーを直接かつ効率的に電気へと変換するデバイスとして重要な技術である。より高効率なデバイス創製に向けて、酸素から水への4電子還元を伴う酸素還元反応(ORR)の高活性な非貴金属カーボン電極触媒の開発が求められている。これまでにFeポルフィリンやCoポリピロールを焼成した触媒や、カーボン担体に金属及び窒素源を吸着後に焼成した非貴金属含窒素カーボン触媒(M-N-C触媒)はORR活性を有することが報告されている。本研究では、高活性なORR触媒活性点を効率的に構築するための戦略として、配位子骨格を分子設計したFe錯体を前駆体に用いてFe-N-C触媒、また、同系列の原料により異種金属を含むM-N-Cを作製し、同定及び活性評価を行った。配位子骨格の異なるFe錯体を原料として、カーボン材料と混合物を触媒前駆体とした。N2気流下で焼成後に、酸洗浄によりFeとNを含むカーボン触媒を得た。Fe-N-C触媒は、金属配位可能なピリジン様構造と第四級を含むことをXPSにより確認した。Fe含有量は0.42.3 wt%であり、FeのK端XANESの結果より、Fe成分の化学構造にNが配位した活性点を含むこと、また触媒活性に寄与しない鉄カーバイドも高い割合で含まれることが分かった。FeのK端EXAFSの結果より鉄カーバイドはサブナノクラスターとして存在すると考えられる。対流ボルタモグラムによる評価より、いずれのFe-N-C触媒も高いORR活性を有しており、前駆体のFe錯体に芳香環をより多く含む錯体を原料とした場合に正側にシフトすることを明らかにした。いずれも還元電子数は3.8以上であり、4電子のORRが優先的に進行していることが示された。前駆体の配位子骨格構造を変化させることによって、焼成後のカーボン触媒のORR活性を大幅に向上可能であることを見出した。エネルギー・環境問題の克服が世界的に求められる中、固体高分子型燃料電池は、高効率なエネルギー変換を実現する技術として最も期待されている。しかし、カソードでの酸素から水への4電子還元を伴う酸素還元反応の高活性な電極触媒の開発が以前としてボトルネックとなっている。非貴金属原料とした新たに金属サレン錯体を活用し、触媒活性点のプリカーサ-を調製後に焼成する手法により、触媒活性点デザインの技術を高め、高活性・高耐久性を実現した非貴金属カーボン電極材料の調製と酸素還元反応における触媒活性評価を行った。具体的には、Fe錯体を含む原料として作製し、バルカンX、ケッジャンブラック等の多種のカーボン担体を混合した上で、約1000 oCで焼成後、酸洗浄により触媒を調製した。調製後の触媒を元素分析、誘導結合プラズマ発光分析、光電子分光により鉄と窒素を活性部位として含むことを確認した。この触媒とナフィオン膜と混合後に回転ディスク電極、あるいは回転リングディスク電極に塗布し、酸素飽和の過塩素酸溶液中で、酸素還元反応活性の評価を行ったところ、4電子還元反応が進行していることが明らかとなった。また、本年度は、プリカーサーとなる配位子を新たに調製し、鉄を含む新たな金属カーボン触媒の改良と、構造評価と活性評価を実施した。当初の予定通りに、サレン系配位子を有する鉄、銅を含む金属錯体をプリカーサーとしてカーボン触媒調製を行い、酸性水溶液中での酸素還元反応においてオンセット電位が期待を上回る触媒を見出すことに成功しており、概ね順調に研究が進行した。具体的には、金属錯体を含む原料として作製し、バルカンX、ケッジャンブラック等の多種のカーボン担体を混合した上で、約1000度で焼成後、酸洗浄により触媒を調製した。

調製後の触媒を元素分析、誘導結合プラズマ発光分析、光電子分光により鉄と窒素を活性部位として含むことを確認した。この触媒とナフィオン膜と混合後に回転ディスク電極、あるいは回転リングディスク電極に塗布し、酸素飽和の過塩素酸溶液中で、酸素還元反応活性の評価を行ったところ、4電子還元反応が進行していることが明らかとなった。また、本年度は、プリカーサーとなる配位子を新たに調製し、鉄、コバルト、銅を含む新たな金属カーボン触媒の改良と、異種金属カーボン触媒試料の構造評価と活性評価を実施した。固体高分子型燃料電池は、高効率なエネルギー変換を実現する技術として最も期待されている。しかし、カソードでの酸素から水への4電子還元を伴う酸素還元反応の高活性な電極触媒の開発は以前として十分でない。本研究では、高効率に酸素還元反応を触媒している生体の金属酵素の多核金属中心を規範とし、非貴金属活性点を組み込んだ含窒素カーボン電極触媒の開発を実施した。非貴金属原料とした新たにヘム金属錯体や金属サレン錯体を活用し、触媒活性点のプリカーサ-を調製後に焼成する手法により、触媒活性点デザインの技術を高め、高活性・高耐久性を実現した非貴金属カーボン電極材料の調製と酸素還元反応における触媒活性評価を行った。本年度は、ヘム鉄を含むタンパク質を原料に用いたカーボン触媒での性能結果を踏まえて、さらに高活性なORR触媒活性点を効率的に構築するための戦略として、配位子骨格を分子設計した6種類のFeサレン錯体を前駆体に用いてFe-N-C触媒を作製し、同定及び活性評価を行った。配位子骨格の異なるFeサレン錯体を有機溶媒に溶解後にカーボン材料と混合して、溶媒を留去し、触媒前駆体とした。焼成後、硫酸洗浄し、凍結乾燥によりFeとNを含むカーボン触媒を得た。Fe-N-C触媒はICP-AES、E.A.、XPS、XAFS、TEMにより同定した。Fe-N-C触媒は、0.50.8 wt%のN成分を含むことがE.A.により示された。この炭素骨格に取りこまれたN成分は、金属配位可能なピリジン様構造と第四級を含むことをXPSにより確認した。FeのXANESの結果より、いずれのFe-N-C触媒においても、Fe成分の化学構造にNが配位した活性点を含むこと、また触媒活性に寄与しない鉄カーバイドも高い割合で含んでおり、EXAFSの結果より鉄カーバイドはサブナノクラスターとして存在すると考えられる。得られたカーボン触媒をグラッシーカーボン電極に塗布、乾燥し、N2及びO2飽和下、回転リングディスク電極を用いた対流ボルタモグラムにより触媒活性を評価した。対流ボルタモグラム(0.1 M HClO4、pH 1.0)による評価結果から、いずれのFe-N-C触媒も高いORR活性を有していることが明らかとなった。最も活性の高い触媒のオンセット電位は0.86 Vであり、還元電子数は3.8以上であり、4電子のORRが優先的に進行した。現在までに、原料の鉄錯体の構造を選択することにより、焼成後のカーボン触媒の酸素還元反応活性を大幅に向上可能であることを見出しており、おおむね順調にしている。今後の方針として、有望なサレン骨格を軸として、類似の配位子を使った金属錯体をプリカーサーの探索を進めながら、高い触媒活性を示すカーボン触媒の作製を実施する。カーボン触媒中に含まれる金属中心の同定を参考にしながら、触媒調製の改良を行い、高活性なカソード電極触媒を作製する。
東アジアにおける森林植物の分布制限条件の解明と過去・現在・将来の分布変化予測

東アジアの主要樹種のひとつであるカバノキ科のヤエガワカンバは、東アジアの大陸部では広域に分布する普通種である。しかし日本列島のヤエガワカンバは本州中部山岳と北海道にのみ隔離分布する。この分布の謎を解明するために、分布を気候条件から説明する生態ニッチモデルを構築し、最終氷期から現在までの潜在生育域の変化を推定した。モデルの構築にあたり、従属変数である種の分布情報は、既存のヤエガワカンバの分布図や文献から抽出、または現地調査により分布を特定した。説明変数に用いた最終氷期最寒冷期、完新世中期および現在の気候条件は、既存のGCM気候シナリオ(CCSM4,MIROC,MPI)から、生態学的に意義のある19の変数(Bioclim)を用いた。分布予測モデルは、Maximum entropy principle algorithms (MaxEnt)を使用した。その結果、モデルの予測精度を示すAUC(Are Under Curve)は0.95を示し、高精度なモデルの構築に成功した。約2万年前の最終氷期最寒冷期のヤエガワカンバの潜在生育域は、中国大陸の中部から東部、極東ロシア、韓半島、日本列島にかけて連続的に分布していたと予測された。その後、約6,000年前の完新世中期には、分布が全体に北方に移動し、韓半島から極東ロシア沿海州が分布の中心となった。日本列島の分布もこの時期には中部地方と北海道に分断された隔離分布を示した。以上のことから後氷期の温暖化は大陸のヤエガワカンバの分布北上を促し、一方で日本列島における温暖湿潤化と多雪化は本州と北海道の隔離分布を促進したことが示唆された。本成果は、気候変動の影響評価技術の高度化と適応技術の開発に貢献しうる。日本と東アジア大陸に分布するカンバ科ヤエガワカンバの研究成果を公表できたことから、順調に進展していると判断した。また、温暖化影響予測とともに重要な影響検出を行うため、国内でモニタリング調査を実施しているが、2018年度は、温暖化に対して脆弱なブナ林が分布する筑波山において、5年おきに行われている森林モニタリング区(1ha)の調査、ブナの開花結実調査を実施した点も意義がある。今年度の成果以外にも成果が挙げられる可能性があるものとして、ロシアの科学アカデミーとの共同研究(ハイマツ分布の現在、6,000年前の温暖期、最終氷期の分布変化予測)、北京大学との共同研究(温帯の重要属であるナラ属の常緑・落葉樹種の分布変化予測)が挙げられる。これらのとりまとめ、公表を行う。本研究は、東アジアにおける重要な植物種の分布予測モデルを構築することにより、分布制限条件の解明、過去・現在・将来における種の潜在生育域の予測を通して、生態系保全上重要な地域を特定することを目的とする。本年度は、中国雲南省の高山に分布する寒温帯針葉樹林について、雲南大学と共同で解析を行い、次のような成果を得た。雲南省の寒温帯針葉樹林の分布への気候要因の影響を評価するために、分類樹モデルを構築し、現在と将来の気候条件における潜在生育域を予測した。将来気候条件は、20702099年におけるCCCma-CGCM3.1気候シナリオである。予測精度の高い分類樹モデルによると、モデル構築に用いた6つの気候変数(説明変数)のうちで最寒月最低気温(TMW)が最も影響力のある要因で、TMW<-4.05の高標高地域が生育に適する場所(適域)であった。一方、より温暖な-1.35<TMWの地域は非生育域で、寒温帯針葉樹林に接する低標高域には温帯針広混交林が分布している。寒温帯針葉樹林の優占種であるモミ属・トウヒ属・カラマツ属の耐寒性は、温帯針広混交林優占種であるツガ属や落葉広葉樹類(カエデ属、カンバ属)や常緑広葉樹類(カシ属、マテバシイ属)より高い。冬季の寒さが温帯針広混交林の高標高域の分布を制限し、それとの種間競争の結果、寒温帯針葉樹林の分布下限が規定されると考えられる。温暖化に伴い、寒温帯針葉樹林の分布域下部は温帯針広混交林に置き換えが進行すると推定される。将来気候シナリオに基づくと、寒温帯針葉樹林の現在の潜在生育域(90,201km2)は50%(45,058km2)に減少すると予測されるが、非生育域に移行する地域が脆弱な地域で生態系保全策の優先順位の高い場所と考えられる。東アジアの生物多様性保全上重要な位置を占める中国雲南省の植生について、温暖化影響予測の成果を得た。成果にはまだ至らないが、東アジア各国の研究機関と共同研究を進めた。北京大学、ロシア科学アカデミー植物園、韓国樹木園、韓国生物資源研究所、国立台湾大学と相互訪問によるセミナーの開催、メールによる情報交換を行い、研究目標に向けて取り組んだ。このような点から、おおむね順調に進展していると判断される。本年度は、雲南大学との共同研究の成果として、雲南省の寒温帯針葉樹林の分布規定要因の特定と気候温暖化影響予測に関する論文を公表した。

同時に、中国の南・中央部と南西部に分布する第三紀遺存樹種ハンカチノキ(Davidia involucrata)への温暖化影響について解析を進め、次のような結果を得た。種分布予測モデルを用いて、完新世中期、最終氷期最盛期、現在、将来(2070年)における気候的に適する生育域(潜在生育域)を予測した。完新世中期と最終氷期最盛期の予測結果は、南・中央部と南西部が安定的な逃避地となっていた。現在の分布域はこの逃避地にほぼ一致した。6つの将来気候シナリオによると、潜在生育域は現在の分布域内の高標高域だけが維持されるとともに西部の高山への移動が予測された。高い出現確率(0.51.0)の適域は2070年には平均で29.2%に減少してしまうので、本種が脆弱であることを示唆した。このような結果に基づき、気候変化影響から見た本種の保護区の優先順位を判定することができる。この結果は、本種に近い生態的特性と分布域を有する他の古固有種の保全計画にも示唆を与えるものである。このように本研究は、ハンカチノキの分布の歴史や将来予測を明らかにしており、生物多様性上重要な本種の保全策を立案するうえで有用であり、インパクトの高い論文となることが期待できる。雲南大学との共同研究の成果として、寒温帯針葉樹林の論文1編を公表した。また、国内の温暖化影響研究を4編を公表した。一方、平成28年度に北京大学と共同研究推進会議を開催予定したが、先方の都合で延期となり平成29年度に開催した。会議ではナラ属の研究論文は、さらに地域を拡大するなどインパクトを高める方向で解析を進めることとなり、論文化は少し後になる。ロシア科学アカデミーとの共同研究では、ハイマツ論文の完成が遅れている。平成29年度7月にロシア研究者と国際植物学会議の際打ち合わせができるので、それに基づき解析を進める必要がある。東アジアの主要樹種のひとつであるカバノキ科のヤエガワカンバは、東アジアの大陸部では広域に分布する普通種である。しかし日本列島のヤエガワカンバは本州中部山岳と北海道にのみ隔離分布する。この分布の謎を解明するために、分布を気候条件から説明する生態ニッチモデルを構築し、最終氷期から現在までの潜在生育域の変化を推定した。モデルの構築にあたり、従属変数である種の分布情報は、既存のヤエガワカンバの分布図や文献から抽出、または現地調査により分布を特定した。説明変数に用いた最終氷期最寒冷期、完新世中期および現在の気候条件は、既存のGCM気候シナリオ(CCSM4,MIROC,MPI)から、生態学的に意義のある19の変数(Bioclim)を用いた。分布予測モデルは、Maximum entropy principle algorithms (MaxEnt)を使用した。その結果、モデルの予測精度を示すAUC(Are Under Curve)は0.95を示し、高精度なモデルの構築に成功した。約2万年前の最終氷期最寒冷期のヤエガワカンバの潜在生育域は、中国大陸の中部から東部、極東ロシア、韓半島、日本列島にかけて連続的に分布していたと予測された。その後、約6,000年前の完新世中期には、分布が全体に北方に移動し、韓半島から極東ロシア沿海州が分布の中心となった。日本列島の分布もこの時期には中部地方と北海道に分断された隔離分布を示した。
レーザピーニングによる溶接部の信頼性向上－表面欠陥の無害化－

本年度の研究成果を下記の(1)(5)に示す。(1)前年度に決定したステンレス鋼に対するレーザピーニング(LP)の最適施工条件でLPを施工した溶接試験片を用意し,一部の試験片には溶接止端部近傍に人工表面欠陥(半円スリット)を導入した上で,疲労試験を実施した。LPの施工により,疲労限度は14%64%改善されるとともに,深さ0.2 mmのスリットが無害化されることが明らかになった。(2)高張力鋼について,LPの最適施工条件を決定した後,上記(1)と同様のプロセスで疲労試験を実施した。LPの施工により,疲労限度は45%107%改善されるとともに,深さ0.2 mmのスリットが無害化された。(3)上記(2)で使用したものと同じ高張力鋼の溶接試験片に対してニードルピーニング(NP)を施工した場合の疲労限度改善率は9%200%,無害化可能欠陥寸法は深さ1.0 mmであることがわかった。(4)前年度に実施した実験を含む一連の実験結果を比較検討した結果,無害化可能欠陥寸法の大きさはピーニングにより導入される深さ方向の残留応力分布の様態に大きく依存し,その大きさは必ずしも残留応力が圧縮から引張に変化する深さに比例して大きくなるわけではなく,そこに至るまでの各深さにおいて、大きな圧縮残留応力が導入されることが重要であることがわかった。(5)ピーニング施工後の疲労限度相当の作用応力分布ならびに残留応力分布より応力拡大係数を評価し,それらを足し合わせたき裂進展に寄与する正味の応力拡大係数範囲の値を,き裂進展抵抗を表す下限界応力拡大係数範囲と大小比較することにより,ピーニングにより無害化可能な欠陥寸法を定量的に評価した。その評価値はステンレス鋼,高張力鋼ともに,LPの場合で0.2 mm前後,NPの場合で1.4 mm前後であり,実験結果と整合していたことから,評価法の妥当性が示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。溶接部では,溶接の熱影響による引張残留応力や溶接余盛の形成によって生じる応力集中により,疲労き裂等の表面欠陥が発生しやすく,構造物等における破壊事故の主要な発生原因のひとつとなっている。そのため,非破壊検査を実施し,欠陥の有無を確認することで溶接部の信頼性を検証している。しかし,非破壊検査には検出限界が存在し,それ以下の寸法の欠陥を検出することはできない。そこで,本研究では,溶接部にピーニングと呼ばれる表面処理を施工し,材料表面部に圧縮残留応力を導入することで,表面欠陥が疲労強度に及ぼす影響を無害化して溶接部の信頼性向上を図る構想を提案した。ピーニングには様々な方法が存在するが,本研究ではできる限り大きな表面欠陥を無害化することを目標とし,材料の表面から深い位置まで圧縮残留応力を導入可能なレーザピーニング(LP)に着目し,LP施工により無害化可能な欠陥寸法について調査した。本年度の研究実績の概要を以下に述べる。(1)引張強さ600 MPa級のステンレス鋼について,LPの最適施工条件を決定した。溶接試験片に最適施工条件でLPを施工し,溶接止端部近傍に種々の寸法の人工表面欠陥を導入した後,疲労試験を実施し,無害化可能な欠陥寸法を調査した。また,圧縮残留応力を導入可能な深さがLPよりも浅いショットピーニング(SP)についても同様の調査を実施し,結果を比較することで,ピーニング方法の違いによる残留応力分布の違いが無害化可能な欠陥寸法に及ぼす影響を調査した。さらに,欠陥寸法と疲労限度の定量的関係を破壊力学的に評価する方法を提案し,評価結果の妥当性について検証した。(2)引張強さ800 MPa級の高張力鋼について,上記(1)と同様のプロセスでLPの最適施工条件を決定した。本年度は(1)引張強さ600 MPa級のステンレス鋼ならびに(2)引張強さ800 MPa級の高張力鋼について研究を実施した。それぞれの進捗状況は以下の通りである。(1)引張強さ600 MPa級のステンレス鋼について,試験片に複数の施工条件にてLPを施工し,それぞれ残留応力分布を調査した。残留応力分布をもとに応力拡大係数を評価し,疲労き裂進展に対する抑制効果が最も高い施工条件を最適施工条件と決定した。溶接試験片には溶接の熱影響によって表面部に引張残留応力が生じていたが,その大小に関わらず,最適施工条件でLP施工することで表面部の引張残留応力を降伏応力程度の圧縮残留応力に変化させることが可能であることがわかった。溶接試験片に最適施工条件でLPを施工した後,溶接止端部近傍に種々の寸法の人工表面欠陥を導入した。その後,疲労試験を実施し,疲労限度および破壊起点から無害化可能な欠陥寸法を決定した。SPについても同様の疲労試験を実施した.実験結果を比較することで,ピーニング方法の違いが無害化可能な欠陥寸法に及ぼす影響を調査した。さらに,疲労限度における作用応力分布と残留応力分布を重ね合わせた正味の応力拡大係数範囲と,材料固有の下限界応力拡大係数範囲の大小関係を比較することで,欠陥寸法と疲労限度の定量的関係を評価する方法を提案した。評価結果は実験結果とよく整合しており,評価法が妥当であることを確認できた。

(2)引張強さ800 MPa級の高張力鋼の溶接試験片を作製し,上記(1)と同様のプロセスで高張力鋼に対するLPの最適施工条件を決定した。LPと比較するため,ニードルピーニング(NP)についても最適施工条件を調査した。本年度の研究成果を下記の(1)(5)に示す。(1)前年度に決定したステンレス鋼に対するレーザピーニング(LP)の最適施工条件でLPを施工した溶接試験片を用意し,一部の試験片には溶接止端部近傍に人工表面欠陥(半円スリット)を導入した上で,疲労試験を実施した。LPの施工により,疲労限度は14%64%改善されるとともに,深さ0.2 mmのスリットが無害化されることが明らかになった。(2)高張力鋼について,LPの最適施工条件を決定した後,上記(1)と同様のプロセスで疲労試験を実施した。LPの施工により,疲労限度は45%107%改善されるとともに,深さ0.2 mmのスリットが無害化された。(3)上記(2)で使用したものと同じ高張力鋼の溶接試験片に対してニードルピーニング(NP)を施工した場合の疲労限度改善率は9%200%,無害化可能欠陥寸法は深さ1.0 mmであることがわかった。(4)前年度に実施した実験を含む一連の実験結果を比較検討した結果,無害化可能欠陥寸法の大きさはピーニングにより導入される深さ方向の残留応力分布の様態に大きく依存し,その大きさは必ずしも残留応力が圧縮から引張に変化する深さに比例して大きくなるわけではなく,そこに至るまでの各深さにおいて、大きな圧縮残留応力が導入されることが重要であることがわかった。(5)ピーニング施工後の疲労限度相当の作用応力分布ならびに残留応力分布より応力拡大係数を評価し,それらを足し合わせたき裂進展に寄与する正味の応力拡大係数範囲の値を,き裂進展抵抗を表す下限界応力拡大係数範囲と大小比較することにより,ピーニングにより無害化可能な欠陥寸法を定量的に評価した。その評価値はステンレス鋼,高張力鋼ともに,LPの場合で0.2 mm前後,NPの場合で1.4 mm前後であり,実験結果と整合していたことから,評価法の妥当性が示された。引張強さ800 MPa級の高張力鋼の溶接試験片にLPを最適条件で施工し,種々の寸法の人工表面欠陥を導入した後,疲労試験を実施して無害化可能な欠陥寸法を実験的に明らかにする。NPについても同様に実験を実施し,結果を比較することで,高張力鋼溶接部に対するLP施工が欠陥の無害化に及ぼす影響を相対的に検討する。さらに,本年度提案した評価法を用いて欠陥寸法と疲労限度の定量的関係を評価し,高張力鋼溶接部についても精度の良い評価が可能かどうかを検証する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
間葉系幹細胞を用いた閉塞性尿路疾患に対する新規治療方法の確立

閉塞性腎症に対する間葉系幹細胞(MSC)の注入療法による治療効果をラット尿管部分結紮モデルを用いて検討した。治療後の腎組織を採取して、上皮・間葉系形質転換(EMT)、腎線維化、それに関与する増殖因子とサイトカインについて評価した。1)赤色蛍光標識したヒトおよびラットMSCは、閉塞性腎症モデルの腎間質と尿細管に4週間以上にわたり局在した。2)閉塞性腎症モデルにおいて、EMTと腎線維化は、MSCの注入により治療後3日4週間までそれぞれ有意に抑制された。3)MSC注入によるEMTと腎線維化の抑制には、多くの増殖因子やサイトカインのなかでTNF-αの関与が示された。1.腎障害に対するMSCの治療効果と安全性の検討a)雌由来幹細胞を投与前にPaul Karl Horan dye (PKH)-26を用いて赤色蛍光標識し、Sprague-Dawleyラット両側尿管部分結紮モデルに注入後経時的に腎組織を採取して、蛍光顕微鏡を用いてその局在を詳細に評価し、幹細胞の局在・分化について検討した。尿管部分結紮モデルの作成に難渋するも、蛍光標識された幹細胞は腎間質と尿細管に局在することが認められた。b)ラットを麻酔後開腹して、1)培養液のみをvehicleとして下大静脈に注入し、その後両側尿管を部分結紮した閉塞性腎症群、2)骨髄由来MSC(1x106/匹)を静注後に尿管結紮した幹細胞治療群、および3)尿管結紮を行わないSham群を作成する。3日4週間後に尿、血液、腎組織を採取して、尿/血液からはクレアチニン値などの腎機能を評価し、腎組織からはwestern blotting法によるE-cadherin、α-SMA発現と、fibroblast specific protein-1染色によりEMTについて評価する。また、同組織を用いてELISA法による組織コラーゲン濃度測定、およびMasson's trichrome染色により腎間質線維化を評価し、各群間の比較検討した。幹細胞治療群は、Sham群同様にE-cadherin発現が維持され、1週間の閉塞に伴い増加したα-SMA発現とFSP陽性細胞の有意な低下を示した。幹細胞治療群は閉塞に伴い増加した組織コラーゲン濃度と間質線維化の有意な低下を示した。これは、幹細胞が閉塞性腎症に伴うEMTと腎線維化を抑制する効果を示したことになる。c)上記治療後の動物モデルを1ヵ月以上の長期間にわたり経過観察することにより、生存期間や腫瘍発生など合併症の有無を評価しその安全性を確認する計画は、現在進行中である。2.膀胱障害に対するMSCの治療効果と安全性の検討現在、ラットの尿道を部分結紮した尿道閉塞モデルを作成中である。1.膀胱障害に対するMSCの治療効果と安全性の検討現在、ラットの尿道を部分結紮した尿道閉塞モデルを作成中である。2. MSCによる線維化抑制効果の作用機序の検討ラット尿管部分結紮モデルを作成し、培養液のみを下大静脈に注入した閉塞性腎症群、骨髄由来MSC(1x106/匹)を静注した幹細胞治療群、尿管結紮を行わないSham群を作成した。3日4週間後に尿、血液、腎組織を採取した。採取した腎組織をホモジナイズし、ELISA法により増殖因子(TGF-β1、BMP-7、VEGF、FGF、HGF、IGF-1など)、サイトカイン(TNF-α、IL-6、IL-11、IL-18など)の組織内タンパクレベルを評価した。また、組織から抽出したRNAを用いてリアルタイムPCR法により増殖因子およびサイトカインの組織内遺伝子発現を評価し、MSCによる組織線維化抑制効果に関するEMT、METの制御、および液性因子の関与を検討した。ELISA法による腎皮質内のタンパクレベルの評価では、VEGFとIL-10は測定値以下であったが、TNF-αとTGF-β1は尿管閉塞にて有意に増加した。そして、幹細胞の投与によりTGF-β1には変化が認められなかったが、TNF-αは有意に低下した。リアルタイムPCR法による腎皮質内のmRNA発現の評価では、TNF-α、TGF-β1、FGF、HGFは尿管の閉塞により有意に増加、VEGFは有意に低下した。尿管閉塞4週間後には、TNF-αの発現は幹細胞の投与により有意に低下した。これらの結果は、幹細胞によるEMT、腎線維化防止のメカニズムとして、TNF-αの関与が示唆された。閉塞性腎症の動物モデルとして、今回は尿管完全結紮ではなく尿管部分結紮によるモデル作成を計画した。しかしながら、結紮程度が一定せず、モデル作成の確立に時間を要した。また同様に、膀胱障害モデルとしての尿道部分結紮モデルの作成にも難渋している。ヒトのように膀胱壁肥厚の所見となる前に膀胱拡張や破裂となってしまう動物が多く、研究遂行に遅れをきたしている。1.腎障害に対する間葉系幹細胞(MSC)の治療効果と安全性の検討a)雌由来MSCを投与前にPKH-26を用いて赤色蛍光標識し、Sprague-Dawleyラット両側尿管部分結紮モデルに注入後経時的に腎組織を採取して、蛍光顕微鏡を用いてその局在を詳細に評価し、MSCの局在・分化について検討した。