hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光駆動型内向きプロトンポンプの輸送メカニズム解明とオプトジェネティクスへの応用

平成30年度は引き続き本研究の主な研究対象である、光駆動内向きH+ポンプ(PoXeR)を中心とした各種微生物型ロドプシン分子について、機能解析や分光測定などを行い、分子機能や機能発現メカニズムについて数多くの知見を得ることに成功し、その成果を主に10報の論文と10件の招待講演として発表した。中でも本年度新たに、既存のロドプシンファミリーと独立した、ヘリオロドプシン(HeR)ファミリーの存在を国際共同研究を通じて明らかにし、またその分子物性や光反応を調べた。その結果HeRは他のロドプシンと独立しているだけではなく、細胞膜中での分子配向が逆転しているという極めて新奇な知見を得、これらの成果についてNature誌に報告を行い、さらに中日新聞において新聞報道がなされた。また広範な微生物型ロドプシンについて、多量体構造を高速原子間力顕微鏡および円二色性分光法を用いて調べたところ、進化的に三量体型と五量体型のロドプシンに分岐し、それぞれのファミリーで多様な機能を持つ分子が生じていることが明らかとされ、その成果についてSci. Rep.誌に報告を行った。さらに本年度より新たに長波長光で駆動可能なオプトジェネティクスツールの開発に向け、機械学習法による、アミノ酸配列からロドプシンの吸収波長を予測する技術の開発に取り組んだ。この結果±7.8 nmの精度で、配列情報のみからロドプシンの吸収波長を予測できることが示され、本成果についてもSci. Rep.誌に論文として報告を行った。本研究の主たる研究対象である内向きH+ポンプ型ロドプシン(PoXeR)については、これまでの研究により、他のロドプシンより少ない数のH+化レチナールSchiff塩基のカウンターイオンや細胞質側に特徴的に保存された酸性アミノ酸へのH+移動、13-cis-15-anti型から13-cis-15-syn型もしくはall-trans-15-anti型への熱的な異性化に伴う細胞外側からのダイレクトなH+受容などによって、効率的な内向きH+輸送が達成されていることが明らかとなり、ほぼそのメカニズムについて完全に解明することに成功していることから、本研究課題において当初の計画以上の進展があるといえる。また本年度は既存の微生物型および動物型のいずれのロドプシンとも異なる、第3のロドプシンファミリーであるヘリオロドプシン(HeR)を、新たにイスラエル工科大学Oded Beja教授のグループと共に発見した。このHeRについてはいまだ光によってどのような生理機能が発現するのかについては明らかとなっていないが、詳細な分子物性および光反応サイクルの解析により、既存の全てのロドプシンと比べて、細胞膜中での膜配向が逆転しているという、極めて新しい特徴を持つことが明らかとされた。その他、細菌や古細菌の持つ微生物型ロドプシンの大部分が三量体および五量体構造を持ち、さらにそれぞれのグループの中で多様な機能を持つ分子が進化したことが高速原子間力顕微鏡と円二色性分光法によって明らかにされた。またおよそ900種類のロドプシンのアミノ酸配列と吸収波長の実験結果に対して機械学習法を適用することで、配列情報のみから±7.8 nmの精度で吸収波長の予測が可能である事を示した。この機械学習法を用いた波長予測法については、今後自然界における波長未知のロドプシンから、よりオプトジェネティクスなどの応用に適した分子の探索に用いられることが期待される。本研究によりPoXeRについて、その内向きプロトンポンプ機能を達成するメカニズムの主な部分に関しては、ほぼ完全に明らかにすることに成功した。従って今後はさらに他の内向きプロトンポンプ型ロドプシンについても輸送過程の研究を行い、PoXeRとの共通点や相違点について明らかにすることで、より本質的なメカニズムの理解に取り組む。一方で本年度新たに発見したHeRについては、その分子機能や構造について不明な点が数多くあることから、次年度以降さらなる研究を行っていく。さらにこれまでHeRは主に細菌由来のものに対して研究を行っていたことから、次年度以降は古細菌や真核生物、ウイルスなどの持つHeRについても調べ、機能や光反応の多様性について明らかにする。また最近進化的にHeRと既存の微生物型ロドプシンとの間に位置する新たなファミリーの存在が見出されたことから、今後これらについても分子機能解析を実施する。その一方で今年度新たに開発を行った機械学習法による波長予測法を応用することで、今後はより多様な吸収波長を持つロドプシンの探索を行う。特にオプトジェネティクスにおいては、長波長光を用いることで、脳組織による光の散乱や光による細胞毒性などの影響を受けずに、神経操作が可能になることから、より長波長域に吸収を持つロドプシンを探索することで、従来のものより応用に敵した分子の発見が期待される。またそれと並行してアミノ酸変異によってレチナールの電子状態を変化させることで、吸収波長の人工的な長波長化を試みる。これら自然界での新奇分子探索と人工的なアミノ酸改変を組み合わせることで、これまでになく長波長に吸収を持った、極めて高機能なオプトジェネティクスツールの実現が期待される。本年度は本研究の主な研究対象である、光駆動内向きH+ポンプ(PoXeR)を中心とした各種ロドプシン分子について、機能解析や分光測定などを行い、その成果を8報の論文と2報の総説、8件の招待講演などで発表した。

特にPoXeRの輸送メカニズムについて、低温光誘起フーリエ変換赤外分光を行い、PoXeRのタンパク質分子内でアミノ酸と内部結合水が形成する水素結合ネットワークについての知見を得、Photochem. Photobiol.誌にその成果を報告した。さらにPoXeRに近縁な外向きH+ポンプや外向きNa+ポンプについても主に分光測定によってその輸送メカニズムについて数多くの知見が得られ、それらの結果をJ. Phys. Chem. B誌など注目度の高い雑誌へと報告した。これらの結果について、今後さらにPoXeRの知見と比較することで、微生物型ロドプシンが輸送するイオン種とその方向性が決定づけられるメカニズムについて、より深い理解が達成されると期待される。また全体を俯瞰した総説をBiophy. J.誌やChem. Rev.誌において発表したが、特に後者はインパクトファクターが40以上の最も注目度の高い化学系総説誌であり、本研究で得られた成果を幅広く社会に発信するために極めて重要なものである。また本年度研究代表者の井上は、PoXeRを含む微生物型ロドプシンのメカニズム研究について日本光生物学協会より第4回奨励賞を受賞した。このことは本研究で行った内向きH+ポンプ型ロドプシンに代表される微生物型ロドプシンのメカニズム研究が、極めて高い注目度と評価を得ていることを示している。本年度は本研究の主な研究対象である、光駆動型内向きH+ポンプ(PoXeR)について機能解析および分光研究を行い、特に低温光誘起フーリエ変換赤外分光計測によって、これまで構造的知見がほとんどなかったPoXeRのタンパク質分子内の水素結合ネットワークについて大きな理解が深まった。またさらにPoXeRの光化学反応ダイナミクスを理解するため、本研究で新たにナノ秒パルスNd3+:YAGレーザーを導入し、大腸菌を用いて精製したPoXeRについてpH指示薬や重水を用いたレーザー過渡吸収分光測定を行ったところ、分子内H+移動について非常に詳細な知見を得ることに成功した。特にpH指示薬存在下の測定では、初めてPoXeR分子からH+が放出および取り込まれる過程をリアルタイムで観測することに成功した。また重水中での測定の結果によって、発色団レチナールから細胞質側へのH+放出過程において、その反応速度に非常に大きな同位体効果があるのに対し、その後に起こるH+取り込み過程にはほとんど同位体効果が見られないことが明らかとなった。この結果は二つのH+移動過程において、その輸送過程に大きなメカニズムの違いがあることを示唆しており、その理由としてPoXeRにおいて特徴的に見られる光反応後半での発色団の熱的な二段階目の異性化がH+取り込み過程の律速過程となっているためであると考えられる。またこれらの成果については現在論文を投稿中である。この様に研究初年度において、主に分光測定を通じてPoXeRの構造および反応ダイナミクスについて数多くの知見を得ることがすでに達成されており、当初の計画以上に進展しているといえる。平成30年度は引き続き本研究の主な研究対象である、光駆動内向きH+ポンプ(PoXeR)を中心とした各種微生物型ロドプシン分子について、機能解析や分光測定などを行い、分子機能や機能発現メカニズムについて数多くの知見を得ることに成功し、その成果を主に10報の論文と10件の招待講演として発表した。中でも本年度新たに、既存のロドプシンファミリーと独立した、ヘリオロドプシン(HeR)ファミリーの存在を国際共同研究を通じて明らかにし、またその分子物性や光反応を調べた。
顎顔面変形症における咀嚼筋の筋病理と筋電図パワースペクトラムの関係について

咀嚼筋の筋病理:顎変形症について顎矯正手術時に咬筋の生検を行い、正常者を対照として比較検討を行った。1.正常咬筋はタイプ2の直径がタイプ1の約半分しかなく、四肢筋と全く異なっていた。これは咀嚼運動に機能的に順応したものと考えられた。2.顎変形症ではタイプ2の選択的萎縮と比率の低下が特徴的所見であった。これは顎機能が障害されていることを意味し、とくに最大咬合力が弱いことが予想された。3.タイプ2のgroup atrophyやsmall angulated fiberなど神経原性変化は、咀嚼筋におけるミオパチーの存在を示唆するものと考えられた。4.これら咀嚼筋におけるミオパチーの所見は、いままでのミオパチーの分類に当てはまらないものであり、このように咬合不全を伴った咀嚼筋のミオパチーは、branchial maopathyと名付けるべき疾患であると思われた。咀嚼筋筋電図:持続的最大かみしめにより実験的に筋疲労をおこさせ、かみしめ開始時から60秒間を12区間にわけ、EMGパワースペクトラムと筋活動量の時間的推移を表示するシステムを開発した。5.正常者において積分値は経時的に漸減しており、筋疲労を示す所見と考えられた。顎変形症では有意に低下しており、筋病理所見と一致していた。6.正常者では、中心周波数は経時的に低周波数域にシフトしてた。顎変形症では、経時的に増加したり、大きく低周波数域にシフトしたり異常所見が認められた。7.本研究の筋疲労のEMGパワーペクトラム分析は顎変形症の機能的評価、診断に有用な方法であると考えられた。
地域の活性化と若者の役割ー熊本県における地域づくりの現状と展望ー

熊本県における地域づくりの実態調査を県下一円にわたって行うとともに、九州大学や信州大学等の研究機関において、地域づくりに関する基礎資料の蒐集を行った。今回の研究調査は、まず、小国町、泉村、久木野村、牛深市、蘇陽町など、地域づくりの先進市町村を中心に実態調査を実施した。それてそれらの資料をもとに地域づくりの“類型化"を行ったが、その座標軸として、タテ軸に「伝統的志向【.tatum.】近代的志向」、ヨコ軸に「行政主導【.tatum.】民間主導」を設定し、この組合せにより4つの領域を設け、最終的に次の5つの市町村を選定した。(1)泉村(「伝統的志向・行政主導型」)(2)湯前町(「伝統的志向・民間主導型」)(3)久木野村(「近代的志向・行政主導型」)(4)水俣市(「近代的志向・民間主導型」)(5)小国町(「全方位型」)この5つの事例分析により、次の2点が明らかとなった。すなわち、(1)「行政」と「民間」との関連、そしていうまでもなく、(2)本研究の課題である「地域づくりにおける若者の役割」、この2点である。まず、第一の「行政」と「民間」との問題でいえば、「行政」と「民間(住民)」の活動のバランスである。かみ砕いていえば、「行政」がいかにうまく「民間活力」を引き出すことができるか、これである。第二の「若者の役割」については、平成2年から1年間にわたって実施された「地域づくり活動活性化計画」、および「熊本県地域づくり推進協議会」の設立によって、若者たちの「人的ネットワーク」が形成され、熊本県における若者たちにより「地域づくり」は、新たな段階へと進みつつある、ということができるのである。今年度は熊本県下における「地域づくりグル-プ」の面接調査を実施するとともに、九州大学や信州大学等の研究機関において、地域づくりに関する基礎資料の蒐集を行った。とりわけ今回は、面接調査の対象として、牛深市「うしぶか未来グル-プ」と蘇陽町の「商工青年部」をとりあげたわけであるが、牛深と蘇陽を比較してみると、地域づくりに対する若者たちの取りくみに、かなりの相違がみられる。牛深市のばあい、民間の地域リ-ダ-Y・S氏(40才)を中心に、ハイヤおどりを軸とした民間生導型の地域づくりを目指している。また、熊本青年塾を中心とするCCAプログラム(地域づくり活動活性化計画)にも参加し、「ザ・ハイヤ」というテ-マのもと、伝統的な郷土のお座敷芸の復活をめざしている。行政も市役所のK・Y氏(41才)とR・T氏(38才)の2人を中心にこのグル-プを積極的に支援している。一方、蘇陽町のばあい、「商工青年部」をはじめ、いくつかの民間団体が存在するが、その活動はまだ充分とはいえない。むしろ、行政、すなわち役場の企画観光課を中心に「青年部」に働きかけていく段階であり、今後、行政主導型の新たな展開が期待される。この他、県下10ヵ所において、資料の蒐集と聞取り調査を実施したが、熊本県における地域づくりは次のふたつの分析軸、すなわち「伝統的志向」・「近代的志向」をタテ軸に、「行政主導」・「民間主導」をヨコ軸に設定することによって、次の4つのタイプの類型化が可能となる。(1)「伝統的志向・民間主導型」、(2)「伝統的志向・行政主導型」、(3)「近代的志向・行政主導型」、(4)「近代的志向・民間主導型」、この4つのタイプである。今後、この4つのタイプを軸に、県下94市町村における地域づくりの′′類型化_′′が残された課題である。
ミュー粒子を用いた新規アプローチによるパラ固体水素のトンネル拡散速度の決定

本研究では、固体水素中の水素原子の拡散挙動を理解するために、ミュー粒子を利用したμSR法に注目した。この実験を実施するに当たり、まずはミュオンと水素の相互作用の素過程を明らかにすることを目的に、ミュー粒子の水素に対する全散乱断面積測定実験を実施した。実験装置のセットアップの構築を行い、加速器のマシントラブルによりビーム実験の機会が非常に限られた状態の中ではあったが、短時間のビーム実験を実施して実験装置の基礎データの取得を行った。また、冷凍機の整備を行い、固体水素中でのμSR測定のための準備を行った。物質中での正電荷ミュオンの詳細な振る舞いを明らかにするために、固体水素と希薄気体の二つの実験系を想定し、必要な実験システムの整備を行った。まず冷凍機を整備することにより、固体水素の生成システムを作成した。この実験システムは10K冷凍機と、必要な熱シールドからなっている。なお必要な検出系システムについては、実験を想定している茨城県東海村J-PARCをはじめとする、世界中のミュオン実験室には整備されているμSR実験装置を用いる予定である。もうひとつの系として、希薄気体との衝突に関する素過程を調べるために、低圧のガス衝突システムの整備をおこなった。この実験システムは、希薄ガスとミュオンを衝突させるガスセルと、ミュオンの検出装置、全体の真空チェンバーからなっている。本年度は真空チェンバーの整備と、ガスセルの作成、および検出器のテスト実験を行った。チェンバー作成についてはすでに真空試験を完了している。検出器のテストはJ-PARCミュオン実験施設において行った。ガスセルを設置していない条件において、実験で想定している2 MeV以下の低エネルギー正ミュオンを取り出し、プラスチックシンチレーション検出器を用いてミュオンの検出と、そのビームの広がりおよび強度測定を行った。これらの実験結果から、ビーム実験で使用するミュオンビームのコリメーターシステムの最適化と、ガスセルの長さや径について決定することができ、ビーム実験に向けて必要なマシンタイムの見積もりを行った。これら実験の成果は、適宜学会発表および査読付き学術論文で発表している。本研究では、物質中での正電荷ミュオン(ミュー粒子)の詳細な振る舞いを明らかにするために、固体水素と希薄気体の二つの実験系を想定し、必要な実験システムの整備を行ってきた。H27年度は、非常に単純な系であり、最初の実験を行うには適した条件であると考えられる、希薄気体に対する実験システムの整備を特に進めた。今回整備した実験システムは、ミュオンと希薄気体が相互作用するガスセルと、ミュオンビームを絞るコリメーターシステム、ミュオンの検出系よりなっている。実際に実験を行う条件、すなわち0.1-3Paの圧力条件においてガス導入試験を行い、実験システムがマシンタイムで想定している条件下で問題なく動作することを確認した。またベータ線源を用いて、ビームを模擬した検出系の細かな調整を実施した。また、モンテカルロ計算(PHITSコード)を用いた、各種実験条件におけるシミュレーション実験についても実施し、コリメーターや検出器の配置についても最適化を行った。今年度は前期および後期でそれぞれJ-PARCミュオン実験施設における実験実施の予定があった。しかしながら両方の予定において加速器実験施設がトラブルのため、ミュオンの照射実験の実施ができなかった。ただし短時間のテスト実験については実施することができ、統計的に十分な成果を得ることはできなかったが、本計画で整備した実験システムの妥当性を示すことができた。これら実験の成果は、適宜学会発表および査読付き学術論文で発表した。これまで実験がされていなかった、正ミュオンと物質との相互作用の詳細を調べるための実験システムの整備が着々と進んでいる。今年度はJ-PARCミュオン施設における火災事故とそれに関連したマシンタイムの削減から、実施することができなかったが、必要なテスト実験については実験時間を確保し、ビーム実験への準備が整いつつある。放射化学・核化学今年度は、H26年度の実験で構築したシステムを用いて、当初予定していたようにミュオンを照射する実験を行う。このためにまずはベータ線源を用いて、電子により構築した実験システムのコミッショニングを行った後に、茨城県東海村J-PARCに実験装置を持ち込みビーム実験を行う。実験を行うにあたり、希薄試料導入システムの性能の不足がわかったために、今年度は新たにリークバルブの導入と、高精度の真空計を新たに整備する。
骨指向性を有する新規骨粗鬆症治療薬の開発

骨粗鬆症は、骨を作る細胞(骨芽細胞)と骨を壊す細胞(破骨細胞)のバランスが破綻して骨量が減少する疾患である。我々は、EphrinB2が骨芽細胞の分化促進作用と破骨細胞の分化抑制作用を有し、全身投与によって骨粗鬆症モデルマウスで認められる骨量減少が抑制されることを新たに見出した。EphrinB2の骨粗鬆症治療効果を上げるために、骨指向性を有するEphrinB2(AcOP-EphrinB2)を作製したが、高投与量のAcOP-EphrinB2は骨量減少を抑制せず、骨へ高濃度かつ長期間蓄積したAcOP-EphrinB2の骨粗鬆症治療効果は制限されることが明らかとなった。EphrinB2は成熟破骨細胞で発現している膜結合型タンパク質であり、その特異的な受容体は骨芽細胞の膜に存在するEphB4である。EphrinB2の刺激を受けることにより、骨芽細胞の分化・成熟が促進する。本研究は、ephrinB2の骨粗鬆症に対する治療効果を試験するとともに、骨輸送担体として機能する酸性オリゴペプチドをephrinB2に共役させることで、その治療効果の増強を目指す。EphrinB2及びその酸性オリゴペプチド共役体を作製するため、ephrinB2のmRNAをヒト正常肺組織から抽出し、逆転写反応によりcDNAを得た。EphrinB2の膜貫通領域及び細胞内領域をコードする配列をヒト免疫グロブリンのFc領域をコードするDNAで置換した(ephrinB2-Fc)。さらに、酸性オリゴペプチドとしてアスパラギン酸6個、10個及び14個のホモペプチドをコードするDNA配列をephrinB2-Fc cDNAに付加した。作製したcDNAを哺乳類細胞でタンパク質として発現させるため、発現ベクターに組み込んだ。発現ベクターに組み込まれたcDNAを哺乳類細胞(CHO-K1細胞)にトランスフェクションすることで、タンパク質として培養上清中に分泌されることが確認できた。培養上清中のephrinB2-Fcとその酸性オリゴペプチド共役体は、疎水性樹脂カラム及びハイドロキシアパタイトカラムを用いたクロマトグラフィーによって精製することが出来た。EphrinB2は成熟破骨細胞で発現している膜結合型タンパク質であり、その受容体は骨芽細胞の膜に存在するEphB4である。EphB4がEphrinB2と結合することにより、骨芽細胞の分化・成熟が促進する。本研究は、EphrinB2の骨粗鬆症に対する治療効果を試験するとともに、骨輸送担体として機能する酸性オリゴペプチドをEphrinB2に共役させることで、その治療効果の増強を目指す。遺伝子工学的手法を用いてEphrinB2-Fc及びその酸性オリゴペプチド共役体(EphrinB2-Fc-D6及びEphrinB2-Fc-D10)を作製し、それぞれのタンパク質をアフィニティークロマトグラフィーによって精製した。精製したタンパク質の骨指向性を確認するため、EphrinB2-Fc及びその酸性オリゴペプチド共役体をマウスに静脈投与後、経時的に大腿骨を摘出して免疫組織化学によって大腿骨に移行したタンパク質を染色した。投与されたEphrinB2-Fcは投与3日後でほとんど検出されなかったのに対し、EphrinB2-Fc-D6及びEphrinB2-Fc-D10はいずれも投与2週間後においても大腿骨で検出された。このことから、酸性オリゴペプチド共役体はEphrinB2-Fcと比較して高い骨指向性を有することが確認できた。マウス骨髄細胞初代培養系を用いて、精製したタンパク質の骨芽細胞分化に対する作用を検討した。マウスの骨髄細胞初代培養系にEphrinB2-Fcを添加すると、骨芽細胞の分化マーカーであるアルカリホスファターゼ(ALP)の陽性細胞数が増加した。EphrinB2-Fc及びその酸性オリゴペプチド共役体との間で差を認めなかったことから、酸性オリゴペプチド共役体はEphrinB2-Fcとほぼ同程度の骨芽細胞分化促進作用を有することが確認できた。高純度のタンパク質を高収率に精製する工程でやや難航したため、若干の遅れが生じたが、全体的にはおおむね順調に進展している。EphrinB2は骨芽細胞の膜に存在するEphB4と結合することにより、骨芽細胞の分化・成熟を促進させる。さらにEphrinB2-Fcは骨髄細胞培養初代培養における骨芽細胞分化のマーカー遺伝子(Col1a1、Runx2、Osx、Tnsalp、Osteocalcin)の発現を増加させた。骨芽細胞分化に及ぼす作用はEphrinB2-FcとEphrinB2-Fc-D10との間で差を認めなかったことから、両者はほぼ同程度の骨芽細胞分化促進作用を有することが確認できた。精製したタンパク質の骨粗鬆症治療効果を検討するため、卵巣切除(OVX)マウスにEphrinB2-Fcを0.3 mg/kgの投与量で2週間に1回投与した。

2回目の投与から2週間後にマウスの椎骨を摘出し、未脱灰組織切片を作製して骨量、骨芽細胞数、破骨細胞数の測定を行った。OVXマウスでは正常マウスと比較して骨量と骨芽細胞数の低下が認められたが、EphrinB2-FcをOVXマウスに投与することにより骨量と骨芽細胞数が有意に増加した。高純度のタンパク質を高収率に精製する工程でやや難航したため、若干の遅れが生じたが、それ以降はおおむね順調に進展している。EphrinB2は骨芽細胞の細胞膜に発現する受容体(EphB4)に作用して骨形成を促進すると考えられているが、全身投与したEphrinB2によって骨量が増加したという報告は未だなされていない。我々は骨輸送担体として機能する酸性オリゴペプチドをEphrinB2に付加し(AcOP-EphrinB2)、卵巣切除(OVX)マウスを用いて骨粗鬆症の治療効果を検証した。EphrinB2とAcOP-EphrinB2の骨芽細胞分化に対する作用は、マウス骨髄細胞初代培養系を用いて評価した。OVXマウスに対する治療効果は、EphrinB2もしくはAcOP-EphrinB2(0.1もしくは0.3 mg/kg)を2週間に1回、静脈内投与し、最初の投与から4週間後に脊椎を摘出して骨量を測定することで評価した。EphrinB2もしくはAcOP-EphrinB2はマウス骨髄細胞初代培養系において、3 μg/mL以上の濃度で骨芽細胞数を増加させた。また、EphrinB2とAcOP-EphrinB2は骨芽細胞分化マーカー遺伝子の発現をほぼ同程度に増加させたことから、EphrinB2とAcOP-EphrinB2はいずれも骨芽細胞の分化促進作用を有することが確認された。OVXマウスは正常マウスと比較して椎体の骨量が顕著に減少したが、EphrinB2(0.1及び0.3 mg/kg)もしくはAcOP-EphrinB2(0.1 mg/kg)の投与によって骨量減少は有意に抑制された。しかし、高用量のAcOP-EphrinB2(0.3 mg/kg)は効果を示さなかった。これらの結果から、EphrinB2は骨芽細胞の分化を促進することによってOVXマウスの骨量減少を抑制したが、AcOP付加によるEphrinB2の骨への集積はその作用を制限し、EphrinB2の方がより強力な骨粗鬆症治療効果を示すと結論付けられた。骨粗鬆症は、骨を作る細胞(骨芽細胞)と骨を壊す細胞(破骨細胞)のバランスが破綻して骨量が減少する疾患である。我々は、EphrinB2が骨芽細胞の分化促進作用と破骨細胞の分化抑制作用を有し、全身投与によって骨粗鬆症モデルマウスで認められる骨量減少が抑制されることを新たに見出した。EphrinB2の骨粗鬆症治療効果を上げるために、骨指向性を有するEphrinB2(AcOP-EphrinB2)を作製したが、高投与量のAcOP-EphrinB2は骨量減少を抑制せず、骨へ高濃度かつ長期間蓄積したAcOP-EphrinB2の骨粗鬆症治療効果は制限されることが明らかとなった。CHO-K1細胞から培養上清中に分泌されたタンパク質を精製する工程において、過去の報告からProtein Gを用いたアフィニティークロマトグラフィーによって純度の高いタンパク質が回収できると予想していた。しかし、回収率が低かったため実用的ではないと判断し、タンパク質の精製に適した樹脂の選択を行うこととした。複数の樹脂を試験した結果、疎水性樹脂とハイドロキシアパタイトの組合せが回収率も高く、充分実用的であるとの結論に至った。
パーキンソン病原因遺伝子CHCHD2 が織りなすシグナルネットワークの究明

パーキンソン病の優性遺伝形式原因遺伝子CHCHD2は、ミトコンドリア内腔に局在する機能未知のタンパク質をコードしている。申請者らは、哺乳類培養細胞でのCHCHD2欠損により酸素消費量、呼吸鎖複合体活性低下が生じることを明らかにし、電子伝達系における役割が強く示唆された。さらにCHCHD2が、アポトーシス阻害分子と結合し細胞死を抑制すること、CHCHD2の発現量低下により各種ストレスに脆弱になり、細胞死が誘導されることを見出した。また、CHCHD2変異ハエモデルを用いて、PDと関連した表現型を忠実に再現できることを確認した。最近、CHCHD2変異患者の病理から新たな知見が得られ、この知見に基づき一部計画を変更し、研究期間を1年延長し解析を進めた。CHCHD2変異PD患者剖検脳から、顕著なレビー小体の蓄積が認められた。これらの病理学的な結果は、CHCHD2がその変異により、異常なたんぱく質蓄積の原因となることを示唆している。そこで、CHCHD2変異体を導入したハエモデルを用いてα-シヌクリンの加齢依存的な凝集や神経脱落等を確認した。一方、哺乳類細胞においてCHCHD2とCHCHD10の結合が示された。また、CHCHD2がホモダイマーを形成すること、病因変異体では、ホモダイマーの形成効率が低下していることを明らかにしている。こうした知見と先行論文から、ミトコンドリア膜電位低下よりCHCHD2とCHCHD10のヘテロダイマー形成、CHCHD2のホモダイマー形成が、ミトコンドリア機能維持に重要な役割を持つと考えられる。CHCHD2病因変異では、タンパク質構造が変化しホモ・ヘテロダイマー形成に異常が生じることででミトコンドリア機能に異常が生じ、パーキンソン病の発症につながると推察できる。本年度は、CHCHD2の生体での役割を明らかにするため、CRISPR/Cas9を使ったゲノム編集により、CHCHD2遺伝子を欠失したショウジョウバエ(CHCHD2ノックアウトハエ)を作製しました。このハエを解析することにより、CHCHD2がなくなるとミトコンドリアの細胞内呼吸(酸素呼吸)が低下し、活性酸素種(ROS)が発生することが分かりました。電子顕微鏡観察から、ミトコンドリアのクリステは酸素呼吸に関わる酵素群が配置されている場所で、CHCHD2ノックアウトハエのクリステ構造が崩壊していることを明らかにしました。哺乳類培養細胞からCHCHD2と協働する、クリステの維持およびチトクロムCの安定化に関わるMICS1を同定しました。CHCHD2がなくなることにより、チトクロムCの不安定化、ROSの発生、細胞死シグナルの活性化が起こり、神経細胞死が誘導されることが分かりました。パーキンソン病家系で見つかったアミノ酸変異を導入したCHCHD2では、CHCHD2ノックアウトハエのミトコンドリアの不調を改善させることができませんでした。このことから、パーキンソン病はCHCHD2の機能の喪失で発症することが考えられます。更に、この動物モデルを用いて、変異ミトコンドリア過剰ROS発生を抑える遺伝子として4E-BPを見出しました。そこで、CHCHD2ノックアウトハエへ4E-BPを遺伝子導入したところ、ミトコンドリアの形態、機能改善及びドーパミン神経脱落の抑制を認めました。今年度、交付申請書の計画した実験が遂行できた。本研究で開発したCHCHD2モデルハエを用いてパーキンソン病モデル関与する表現形を検討した、ミトコンドリアおよび神経の加齢依存的な変性を忠実に再現するパーキンソン病モデル動物で開発成功した。また、哺乳類培養細胞でCHCHD2と細胞死関与分子との協働するマケニズム検討を行いました、CHCHD2協働する、クリステの維持およびチトクロムCの安定化に関わるMICS1をを同定しました。これらの結果より、ミトコンドリアの機能不全による酸化ストレスと細胞死シグナルの活性化の分子レベルでの病態機序、およびそれを改善する遺伝子が明らかになりました。それらの結果を筆頭著者として論文発表に至った(Meng, Yamashita, et. al. Nature communication, 2017)。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。交付申請で計画した実験により同定された結合分子p32は内在性レベルでの結合が生化学的な解析で見られた。しかし、ショウジョウバエの遺伝的相互作用解析の結果から有意な機能的関係が見いだせなかった。すなわち、p32の組織特異的ノックダウン(ノックアウトは致死)で、CHCHD2変異によるミトコンドリア表現型の増悪はみられなかった。また、p32の過剰発現でCHCHD2変異によるミトコンドリア変性を回復させる効果も見られなかった。一方、CHCHD2自分自身がホモ2量体を形成すること、病因変異体で2量体の形成効率、可溶化度の低下を観察し、病因変異により、タンパク質構造が変化し結合パートナーが不安定化することが示唆された。CHCHD2変異パーキンソン病患者病理像が新たに分かり、CHDHD2がα-Synucleinの凝集化に関与することが強く示唆された。本所見はミトコンドリア機能異常がα-Synuclein凝集に積極的に寄与するエビデンスと考えられる。α-Synucleinの凝集化は神経脱落の原因の一つである。

ミトコンドリア変性がα-Synuclein凝集を引き起こす分子メカニズムを理解するため、まずCHCHD2変異体導入したハエモデルを用いてα-Synucleinの加齢依存的な蓄積が再現できることを確認した。α-Synuclein発現CHCHD2変異ハエでは、加齢と共に界面活性剤であるサルコシルに不溶性のα-Synucleinが増加した。次に、細菌由来の光駆動型プロトンポンプをCHCHD2変異ハエミトコンドリアへ導入することにより、膜電位が回復し、α-Synuclein不溶化が抑制されることを明らかとした。この結果は、ミトコンドリアの機能低下による酸化ストレスがα-Synucleinの凝集化を促進すること、人為的なミトコンドリアの機能回復で、α-Synucleinの凝集化が抑制できることを示していた。哺乳類培養細胞でCHCHD2結合タンパク質としてp32を同定し、ミトコンドリア変性を忠実に再現するパーキンソン病モデルハエを用いてCHCHD2とp32の遺伝的な相互作用を検討した。また、光駆動型プロトンポンプmito-dRをCHCHD2ノックアウトハエに導入し、ミトコンドリア機能改善およびドーパミン神経の脱落抑制を認めた。さらに、mito-dRの光刺激により、ハエ脳においてα-Synucleinの不溶化を抑制することを見出した。これらの結果をまとめて論文投稿準備中である。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。パーキンソン病の優性遺伝形式原因遺伝子CHCHD2は、ミトコンドリア内腔に局在する機能未知のタンパク質をコードしている。申請者らは、哺乳類培養細胞でのCHCHD2欠損により酸素消費量、呼吸鎖複合体活性低下が生じることを明らかにし、電子伝達系における役割が強く示唆された。さらにCHCHD2が、アポトーシス阻害分子と結合し細胞死を抑制すること、CHCHD2の発現量低下により各種ストレスに脆弱になり、細胞死が誘導されることを見出した。また、CHCHD2変異ハエモデルを用いて、PDと関連した表現型を忠実に再現できることを確認した。最近、CHCHD2変異患者の病理から新たな知見が得られ、この知見に基づき一部計画を変更し、研究期間を1年延長し解析を進めた。CHCHD2変異PD患者剖検脳から、顕著なレビー小体の蓄積が認められた。これらの病理学的な結果は、CHCHD2がその変異により、異常なたんぱく質蓄積の原因となることを示唆している。そこで、CHCHD2変異体を導入したハエモデルを用いてα-シヌクリンの加齢依存的な凝集や神経脱落等を確認した。一方、哺乳類細胞においてCHCHD2とCHCHD10の結合が示された。また、CHCHD2がホモダイマーを形成すること、病因変異体では、ホモダイマーの形成効率が低下していることを明らかにしている。こうした知見と先行論文から、ミトコンドリア膜電位低下よりCHCHD2とCHCHD10のヘテロダイマー形成、CHCHD2のホモダイマー形成が、ミトコンドリア機能維持に重要な役割を持つと考えられる。CHCHD2病因変異では、タンパク質構造が変化しホモ・ヘテロダイマー形成に異常が生じることででミトコンドリア機能に異常が生じ、パーキンソン病の発症につながると推察できる。
自己修復界面を有するインテリジェントFRPの開発に関する基礎研究

本研究は、使用時の繊維強化ポリマー(FRP)の強度を著しく劣化させる要因である強化繊維とマトリックス間の界面剥離を材料自体が自己修復し、優れた強度を長期間維持するインテリジェントFRPを開発するための基礎的検討を行ったものである。昨年度までの検討結果を踏まえ、新たな実験・解析を行った。得られた成果を要約すると以下の通りである。1.修復剤入り微細カプセルと硬化触媒を混合した自己修復エポキシ樹脂を異なるフィラメント数N(3000,6000,12000)の強化繊維ストランドに塗布・硬化させて、自己修復界面を形成した強化繊維ストランドを作製した。これらの強化繊維ストランドを用いて自己修復FRP(一方向FRP)を作製し、繊維と垂直方向の引張試験を行った。初期の引張強度は、N=6000で最大値、N=12000で最小値を示したが、修復後の引張強度は、フィラメント数に依存せず、ほぼ一定値を示した。2.N=6000の強化繊維ストランドを用いた自己修復FRPを対象に、繊維と垂直方向の引張試験を行い、強度回復に及ぼす微細カプセルの粒径および含有量の影響を検討した。自己修復FRPの初期の引張強度は、微細カプセルの粒径・含有量に依存せず、ほぼ一定値を示した。また、自己修復FRPの修復後の引張強度は、微細カプセル粒径の影響をほとんど受けず、微細カプセル含有量が15wt%以上でほぼ一定値を示した。3.引張負荷を受けた自己修復エポキシ樹脂中の損傷進展挙動に関する3次元有限要素解析を行い、損傷進展挙動と微細カプセルの粒径・配置との関連性を検討した。粒径の異なる2つの微細カプセルが水平に並んだ場合、大粒径の微細カプセルの周囲から損傷が発生・進展した。4.自己修復エポキシ樹脂の引張疲労試験を行い、剛性回復効果について検討し、一部興味のある結果を得た。1.微細カプセルから流出した修復剤は、強化繊維表面の自己修復界面中に分散させた硬化触媒と反応することで硬化する。ジシクロペンタジエン(修復剤)を内包した微細カプセルとGrubbs Catalyst(硬化触媒)を混合したエポキシ樹脂(自己修復エポキシ樹脂)の平板を作製し、引張試験を行って、引張強度に対する修復効果を検討した。初期の引張強度は微細カプセル含有量の増大に伴い単調に減少したが、初期の破断ひずみは微細カプセル含有量30wt%付近で最大値を示した。また、初期の引張強度と修復後の引張強度との比を修復率と定義すると、自己修復エポキシ樹脂の引張強度に対する修復率は最大14%となった。さらに、走査型電子顕微鏡(SEM)による修復・破壊後の破面観察を行い、微細カプセルの破壊形態が粒径の大小によって異なることを明らかにした。2.自己修復エポキシ樹脂を塗布・半硬化させて自己修復界面を形成した強化繊維を作製した。この強化繊維を用いて一方向FRP(自己修復FRP)を作製し、引張試験を行って、界面剥離に対する修復効果を検討した。繊維と垂直方向に負荷した場合、自己修復FRPは繊維・マトリックス間の界面剥離によって最終破壊した。また、自己修復FRPの繊維と垂直方向の引張強度に対する修復率は最大19%となり、自己修復エポキシ樹脂の場合に比べて高くなった。さらに、SEMによる修復・破壊後の破面観察を行い、強化繊維表面の微細カプセルが自己修復エポキシ樹脂の場合に比べて顕著に破壊していることを明らかにした。昨年度は、自己修復性を有するエポキシ樹脂およびFRPを作製して引張試験を行い、強度回復に及ぼす微細カプセル含有量の影響を詳細に検討した。本年度は、昨年度の検討結果を踏まえ、新たな実験および解析を行った。1.異なる平均粒径(100500μm)の修復剤入り微細カプセルと硬化触媒を混合した自己修復性を有するエポキシ樹脂(自己修復エポキシ樹脂)を対象に、引張試験を行った。初期の引張強度は、微細カプセルの平均粒径200500μmではほぼ一定の値を示したが、平均粒径100μmで低下した。また、修復後の引張強度は、微細カプセルの平均粒径の増大に伴い増大する傾向を示した。2.室温における自己修復エポキシ樹脂の強度回復の可能性を検証するため、破壊後の試験片を30°Cの恒温槽内で修復させて、修復後の引張強度と時間の関係について検討した。室温で24時間後、80°Cで24時間修復させた結果と比較すると、30°Cでも10日以上修復させると同程度の強度回復が得られた。3.異なる平均粒径の微細カプセルを有する自己修復エポキシ樹脂を強化

繊維表面に塗布して、自己修復界面を有するFRPを作製した。このFRPを対象に、繊維と垂直方向の引張試験を行った結果、初期の引張強度はばらつきが大きく、極端に初期の引張強度の低い試験片は修復しない傾向があることが明らかとなった。4.微細カプセルの設計指針を得るため、自己修復エポキシ樹脂中のき裂進展挙動に関する有限要素解析を行い、き裂進展経路と微細カプセルの粒径・配置との関連性について考察した。本研究は、使用時の繊維強化ポリマー(FRP)の強度を著しく劣化させる要因である強化繊維とマトリックス間の界面剥離を材料自体が自己修復し、優れた強度を長期間維持するインテリジェントFRPを開発するための基礎的検討を行ったものである。昨年度までの検討結果を踏まえ、新たな実験・解析を行った。得られた成果を要約すると以下の通りである。1.修復剤入り微細カプセルと硬化触媒を混合した自己修復エポキシ樹脂を異なるフィラメント数N(3000,6000,12000)の強化繊維ストランドに塗布・硬化させて、自己修復界面を形成した強化繊維ストランドを作製した。これらの強化繊維ストランドを用いて自己修復FRP(一方向FRP)を作製し、繊維と垂直方向の引張試験を行った。初期の引張強度は、N=6000で最大値、N=12000で最小値を示したが、修復後の引張強度は、フィラメント数に依存せず、ほぼ一定値を示した。2.N=6000の強化繊維ストランドを用いた自己修復FRPを対象に、繊維と垂直方向の引張試験を行い、強度回復に及ぼす微細カプセルの粒径および含有量の影響を検討した。自己修復FRPの初期の引張強度は、微細カプセルの粒径・含有量に依存せず、ほぼ一定値を示した。また、自己修復FRPの修復後の引張強度は、微細カプセル粒径の影響をほとんど受けず、微細カプセル含有量が15wt%以上でほぼ一定値を示した。3.引張負荷を受けた自己修復エポキシ樹脂中の損傷進展挙動に関する3次元有限要素解析を行い、損傷進展挙動と微細カプセルの粒径・配置との関連性を検討した。粒径の異なる2つの微細カプセルが水平に並んだ場合、大粒径の微細カプセルの周囲から損傷が発生・進展した。4.自己修復エポキシ樹脂の引張疲労試験を行い、剛性回復効果について検討し、一部興味のある結果を得た。
ベクトル選択的反応の発見

1.トポロジー制御したシクロデキストリン誘導体の分子認識能平成20年度に引き続き、トポロジー制御した8種類の新規なシクロデキストリン誘導体を創出し、それらの自己包接または自己組織化挙動を、可視-紫外線吸収スペクトル、蛍光スペクトル、円二色性スペクトルおよびNMR測定などを用いて検討した。また、胆汁酸やAHL類クオルモン分子を含む多種の生体機能分子に対するこれらのトポロジー制御したシクロデキストリン誘導体の分子認識能についても検討を行い、endo-シクロデキストリン誘導体がexo-型誘導体より優れた分子認識能を有することを明らかにした。2.新規ベクトル選択的反応の発見シクロデキストリンの二級水酸基側に結合したアシル基が分子内に隣接水酸基へ転移すると思われているが、芳香族チオエステルがアシル基転移を分子内で起こさず、分子間で引き起こすことを発見した。多種のシクロデキストリンチオエステルを用いて中性水溶液中でアシル転移反応を行い、生生物の構造を決定した。その結果、この分子間アシル転移反応は、二つの気質分子が形成した包接錯体を介して発生し、高いベクトル選択性を示すことを明らかにした。1.シクロデキストリンの転位反応におけるベクトル選択性イミダゾール基をβ-CDの6位に導入し、それを指向性触媒として利用し、CDの二箇所目の修飾位置を正確に制御することを図った。イミダゾリルーβ-CDを水中でスルホニルクロリドと反応させると、(一級水酸基から見て)イミダゾール基から反時計回り方向の三つ目の6E位のみがスルホニル化させた。また、フェニルアセテートを反応剤として用いると、反時計回り方向の一つ目の6G位のみがアシル化を受けることが分かった。更に、2-イミダゾリルチオーβ-CDを用いて同様にスルホニル化反応を行い、時計回り方向の一つ目の6B位のみを選択的にスルホニル化することに成功した。これらの結果により、CDにおける一箇所目の修飾基を指向性触媒として利用し、二箇所目の修飾位置を正確に制御できることが明らかとなった。2.シクロデキストリンの架橋反応におけるベクトル選択性スルフィド結合を通じてシステインをβ-CDの一級水酸基側に導入した後、アミノ基を保護し、脱水条件下で分子内エステルを形成させ、生成物を単離し構造を決定した。その結果、ラクトン化反応は時計回り方向の一つ目の6B位で特異的に起こることを明らかにした。また、ラクトン構造を保った上で、生生物を脱保護し、アミノ基を選択的に修飾することに成功した。
アルカリ金属を用いた無極性液体中への光電子導入

アルカリ金属からの光電子放出を用いて無極性液体中に大量かつ定常的に電子を導入する手法を確立し、これまで国内外のどの研究グループも試みたことがない全く新しい視点からの研究を開拓することを目的に、光電流測定用セルを試作し、光電陰極材質としては、比較的扱いやすいNaK合金を用い、300-400nmの光を小型の特殊蛍光管よりえて、光電流の電圧・時間依存性の予備的測定に着手した。試料液体としては、できるだけ広範囲の液体に対するデータを集めるために移動度の値が0,1-100cm^2/Vsの3桁に及ぶように、ノルマルペンタン(0.1)、イソペンタン(1)、イソオクタン(10)、テトラメチルシラン(100)の4種を選んだ。(括弧内は室温でのおおよその電子移動度の値、単位はcm^2/Vs)観測された光電流の絶対値は、真空中(セルを反射型光電管として使用、飽和領域の電流値をとる)と比較して実用上、1/10-1/100にしか落ちないことがわかった。また、電流値は移動度の順で大きくなる。また、十分に精製されていない液体の場合には、光電流は定常値に落ち着くまでに分オーダーで徐々に減少を続ける時間依存性が観測された。これは、電子補足性不純物による電子の捕獲とそれに続く空間電荷の蓄積、結果として光電陰極表面近傍での有効電場の減少によるものと解釈される。さらに、液体により多少の違いはあるが、光電流は電圧の増加と共にほぼ直線的に増加することを確認し、この電圧依存性は、一次元オンサガ-モデルで説明できることを示した。
小学校区おけるソーシャル・キャピタルの構築に関する研究

日本の学区におけるソーシャル・キャピタルが児童の学力・学習意欲及び教師の職能成長に対して及ぼす効果について、特に定量的データを活用して検証した。日本では、教師と児童との紐帯が重要な影響を及ぼしていた。また、ソーシャル・キャピタルを学区において醸成する過程・方法について、特に定性的データを活用して明らかにした。対話交流の促進、互酬性規範の形成、信頼関係の形成を通して、ソーシャル・キャピタルが醸成されている実態が明らかとなった。本研究の目的は、近年学際的に注目されているソーシャル・キャピタル(SC)の視点から、小学校区におけるSCの生成・拡充過程、教育効果に至る影響過程、アクセス決定要因等の探究を行い、小学校区を核とする地域紐帯の再生方法を提案することにある。平成22年度は、先行研究の収集と整理を通して、今後の調査研究のベースとなる理論の構築を行った。その成果は、稲葉陽二他『ソーシャル・キャピタルのフロンティア』(ミネルヴァ書房、2011)に掲載されている。また、平成22年度は、調査データの収集においても相当の成果を収めている。サーベイリサーチ部門では、児童生徒1,532名(福岡県)、保護者2,427名(福岡県)、教員638名(愛媛県)、校長469名(愛媛県)のデータ収集を終え、現在、解析中である。なお保護者調査は継続4年目、教員調査は継続2年目であり、今後とも、データ収集が継続される見込みである。保護者を対象とするサーベイデータの一部は、露口(2010)「学校組織のソーシャル・キャピタル-構造・機能・決定要因-」(日本教育経営学会発表)として成果をまとめ、報告している。さらに、事例研究部門では、大阪府・兵庫県・佐賀県・福岡県・岡山県の小学校区においてSCの生成過程に関する調査が進められている。特に、保護者間、学校と地域、子どもと地域の紐帯については、独創的かつ優れた教育・経営実践の発見に至っており、研究知見がまとめられつつある。平成23年度は、これらの量的・質的データの分析・整理を行い、平成24年度の「提言」につなげていく予定である。平成23年度は、次の3つのソーシャル・キャピタル(SC)領域を対象とする研究を推進した。第1は、職員間ネットワーク領域である。この領域では、例えば、次のような事が明らかにされた。(1)評価に焦点を当てた学校改善は、子どもの教育効果に直接反映するものではなく、改善の過程で生じる様々な紐帯が、学力等の教育効果を高めていた。(2)職員間ネットワークの代理指標である専門的コミュニティは、日本の多くの学校において形成されている。しかし、専門的コミュニティが教員個々の授業改善に結合するのは、当該学校組織において校長がサーバントリーダーシップを発揮している状況下に限定される。校長がリーダーシップを発揮していない学校組織では、専門的コミュニティの形成が授業改善に結合していない。(3)専門的コミュニティを授業改善につなげる方法として、校長のリーダーシップの他に、校内研修(授業研究)がある。複数のリーダーが様々な人工物を活用して、授業研究を活性化する方法の記述に成功した。第2は、家庭SC領域である。個人レベルデータを使用した先行研究では、家庭SCと学力との有意な影響関係が見出されている。ところが、家庭SCと学力との関係を組織レベルデータで分析したところ、双方の間に有意な関係は認められなかった。組織レベルデータを用いて家庭SCと学力との関係を説明するためには、学校の組織活動を媒介要因として設定する必要がある。組織レベルデータでみた場合、子どもが他者と関わろうとする意欲及び規範意識が、学習意欲を高め、それが学力向上につながるというプロセスが解明されている。第3は、学校-保護者領域である。保護者が学校を信頼するためには、実は、保護者相互の紐帯が重要であるとする結果が、経年のサーベイリサーチによって明らかにされている。また、事例研究では、保護者相互の紐帯を強化するための実践を記述している。平成24年度は、これまでの研究成果の集約に取り組んだ。研究期間である平成22-24年度間に発表された研究を「学校組織のソーシャル・キャピタルー教育効果と醸成過程ー」として報告書形式にまとめた。同報告書は、全15編の研究論文から構成されている。これらの研究論文は研究代表者・研究分担者・研究協力者等、計11名の研究者によって執筆されている。第I部では、子どもを取り巻くソーシャル・キャピタルの教育効果と醸成過程について言及している研究論文4本を紹介している。子どもを取り巻くソーシャル・キャピタルのうち、学校内における紐帯要因が学業成績や学習意欲に対して正の影響を及ぼしている点、日常の学習指導を通して子どものソーシャル・キャピタルが醸成されている実態が明らかにされている。第II部では、学校・教師を取り巻くソーシャル・キャピタルの教育効果と醸成過程について言及している研究論文6本を掲載している。学校内において教員間に醸成されているソーシャル・キャピタルが、教師の授業力向上の決定要因であることが明らかにされている。

また、教員人事や校長人事におけるネットワークの効果的側面やそのダークサイドが明らかにされている。さらに、小中一貫教育や学校防災を事例として、ソーシャル・キャビタルが醸成されていく過程の記述に成功している。第III部では、保護者を取り巻くソーシャル・キャピタルの醸成過程について言及している研究論文5本が掲載されている。保護者と学校との信頼関係の醸成過程、学校と地域社会のネットワーク構築過程について、実践例を取り上げ、分析・考察を行っている。日本では、教育分野におけるソーシャル・キャピタルがほとんど発表されていない。こうした中で本報告書は、先駆的研究として位置づくであろう。平成23年度に予定していたサーベイリサーチがいずれも順調に実施されているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、ソーシャル・キャピタル構築の具体的記述を行うために、複数の事例研究を実施する。