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ドイツにおける「スリムな国家」論と「行政システム改革」論の法学的研究

今年度の具体の研究成果は、公勤務領域への能力主義・成果主義との関係で、公務員の業績評価システム(Beurteilungswesen)の端緒的研究と、わが国のNPMの先端実験である三重県の事務事業評価システムなどの行政評価の基礎的理論研究にとどまった。昨年度、研究課題であるドイツの行政改革研究を進める中で、国・自治体双方のレヴェルで、ニュー・パブリック・マネージメント(NPM)と呼ばれる公共(行政)管理の「現代化」が進行していることが確認できた(ドイツでは、「新制御モデル」(das neue Steuerungsmodell)と呼ばれる。略称NSM)。今年度は、さらにドイツにおける行政改革の現況を視察し、行政現場および研究所などでヒアリングを行うなど、国・自治体レヴェルの実態調査を実施し、研究を深めることができた。とくに注目すべきは、第一に、連邦レヴェルにおいて、これまでの「スリムな国家」論に代わって、「現代国家-現代行政」("Moderner Staat-Moderne Verwaltung")の連邦政府プログラムが開始されたことである。旧福祉国家から距離を置く「スリムな国家」への転換をさらに一歩進めた、連邦レヴェルでのNPMの新展開といえる。第二に、都市における行政改革の典型を示すベルリン行政改革が急速な展開を見せており、ここでもNPM理論の影響が大きいことが看取できる。いずれにしても、NSM論、「スリムな国家」論および「現代国家-現代行政」論は、NPM理論抜きで語れない。しかし同時に、市場原理、競争原理と深く結びつくNPM理論には、行政法学における法治主義論、民主主義論、公私の役割分担論、政治と行政との関係論など、なお検討すべき論点が多い。第三に、わが国では、中央省庁等再編および地方分権改革が実施段階に入ったが、NPMの視点から見ると、わが国の行政改革においても、NPM理論の影響が無視できないことが判明した。今後も、国・自治体のレヴェルでのNPMの具体化を注視したい。
中心体複製ライセンシング機構におけるセパレースおよびその基質蛋白質の機能解析

中心体は分裂期に双極紡錘体を形成して染色体の均等分配に重要な役割を果たす。そのために中心体の複製は細胞周期につき1回だけ、細胞分裂を経た後に開始できるというライセンシング制御が想定されている。その分子機構は未解明であり、染色体分離に関わるタンパク質分解酵素セパレースが必要であることは知られていたがその基質も不明であった。本研究によって、中心体タンパク質kendrinが中心体におけるセパレースの重要な新規基質であり、分裂期におけるkendrinの限定分解とそれによる中心体からの解離が、次の中心体複製開始すなわちライセンシング機構に必要であることを世界で初めて明らかにした。中心体は、分裂期の双極紡錘体を形成するために細胞周期につき1回だけ複製される必要がある。これは、細胞分裂終了時に起こる中心小体の構造変換を経ない限り、中心体複製を開始できない、というライセンシング機構により制御されている。このライセンシング機構に蛋白質分解酵素separaseが必要であることが知られ、その基質候補として中心体蛋白質kendrinを見出し解析を行ってきた。平成24年度は、kendrinが中心体におけるseparaseの新規基質であり、その限定分解と中心体からの解離が中心小体の構造変換とそれに続く中心体複製開始に必要であることを論文として公表した。さらに、separaseの中心体における活性化→kendrinの限定分解と中心体からの解離→中心小体の構造変換→中心体複製開始に至る分子機構の解明を目指して下記の取り組みを行った。1.中心体におけるseparaseの活性化とkendrinの限定分解の時間的空間的関係を明らかにするため、センサーとして機能しうる蛋白質を発現させ、ライブイメージングで観察を行った。中心体における蛍光の消失によりseparase活性化を検出することを期待したが、完全な消失を判定することが難しく、実験系の改良を続けている。2.中心体における詳細な免疫蛍光染色解析から、kendrinが母中心小体を円筒状に取り囲んで局在することを見出し、中心小体の構造変換に直接関わる可能性も示唆された。3.中心小体の構造変換のタイミングを可視化する試みとして、構造変換に伴い免疫蛍光染色で1点から2点に変化する中心体蛋白質を蛍光蛋白質と融合させて発現し、ライブイメージング観察を行い実験系として使えることを確認した。中心体は、分裂期に双極紡錘体を形成して染色体の均等分離に重要な役割を果たす。そのために細胞周期につき1回だけ複製される必要がある。中心体複製はDNA複製と類似したライセンシング機構により制御され、その本体は分裂期終了時に起こる中心体の構造変換にあると考えられている。すなわち、G1期の構造のみが複製可能となる。この構造変換にタンパク質分解酵素セパレースが必要であることが知られていたがその基質は不明であった。本研究により、中心体タンパク質kendrinが中心体におけるセパレースの新規基質であることを世界で初めて見出し、その限定分解と中心体からの解離(分解産物であるN末端側は解離、C末端側は分解)が、中心体の構造変換とそれに続く中心体複製開始に必要であることを明らかにした。平成25年度は、セパレースの活性化→kendrinの限定分解と中心体からの解離→中心体構造変換→中心体複製開始に至る分子機構の解明を目指して以下の取り組みを行った。kendrinの分裂期以降における中心体局在およびタンパク質量を詳細に調べたところ、限定分解後に解離したN末端側もS期開始時までには分解され、新たに合成された全長分子が中心体に集積し始めることが分かった。kendrinは足場タンパク質として、細胞分裂に伴う中心体周辺物質のリニューアルや、S期に向けた中心体複製開始複合体の形成に関わる可能性が考えられた。そこで中心体複製開始に関連する複数のタンパク質について中心体局在およびタンパク質量の変動を検討したところ、S期にむけてkendrinと同様にタンパク質量が増加し、kendrinと複合体を形成する可能性があるものを見出した。今後、中心体複製開始、あるいはそれ以降の過剰複製抑制にkendrinが関わる可能性についても検討し、中心体複製制御機構の解明に努めていく所存である。中心体は、双極紡錘体を形成して染色体の均等分配を司るために細胞周期につき1回だけ複製される必要がある。これは細胞分裂終了時に中心小体の構造変換(disengagement)が起こり、それにより次の中心体複製開始が可能になる、というライセンシング機構に制御されている。このライセンシング機構に蛋白質分解酵素separaseの活性が必要であることが知られ、その基質候補として申請者らは中心体蛋白質kendrinを見出し解析を行っている。

平成23年度は、kendrinが中心体におけるseparaseの基質である可能性をさらに検証し、kendrinの限定分解が中心小体の構造変換(disengagement)、さらにその結果として次の中心体複製開始に必要であるか否かを検討した。1、培養細胞でseparaseをsiRNAにより発現抑制するとkendrinの切断が抑制された。また野生型separaseを発現させるとkendrinの切断が促進され、一方不活性型separaseでは影響はみられなかった。さらにXenopus卵抽出液によりseparaseを活性化する系を導入・確立し、in vitroでkendrinがseparaseにより直接限定分解を受けることを明らかにした。2、kendrinの非切断型変異体の発現によるdisengagementの阻害について再現性を確認し、さらにそれに続く中心体複製も阻害されることを見出した。またsiRNAによりkendrinの発現を抑制して中心体構造を調べたところ、通常よりも早期のdisengagementが起こる頻度が上昇していた。以上より、kendrinはseparaseの新規基質であり、中心体複製ライセンシングにその切断(とそれによる中心体からの遊離)が必要であることが確かめられた。年度末にキャンパスの移転がありその引越準備等で約2か月間研究を実施できなかったため、影響は受けたものの、第1に目的としていたkendrinがseparaseの基質として中心体複製ライセンシングに関わることは明らかすることができた。その次の段階として、中心体におけるseparase活性化のモニターを試み、さらにkendrinの限定分解と中心体からの解離以降の分子機構解明のために、中心小体の構造変換や複製開始に関わる蛋白質のcDNA、発現ベクター、特異抗体の準備などは着実に進めてきている。交付申請書に記載した実験計画の大部分は予定通り行い、さらに検討項目を追加し、期待していた以上の結果を得ることができた。一方で、kendrinの高リン酸化とseparaseによる切断の関係などは翌年度に持ち越しとなった。前年度までの研究結果および準備状況に基づき、中心体におけるseparase活性化からkendrinの限定分解、中心小体の構造変換、中心体複製開始に至る分子機構を解析する。1.ライブイメージングや免疫蛍光染色により中心体で上記イベント群の起こる時期を詳細に明らかにする。さらにその結果をこれらの過程に関わる候補分子特定の手掛かりとする。2.中心体複製の開始に関わる分子の中心体へのリクルートや複合体形成に、kendrinの限定分解、解離、中心体への再局在が関与する可能性を、蛋白質リン酸化酵素の関与も含めて検討する。3.kendrinの分裂期前期(separaseによる限定分解を受ける前)における高リン酸化の意義を、中心小体構造変換に関わるもう一つの酵素Plk1との関係も含め、明らかにする。また、kendrinの限定分解で生じる比較的安定なアミノ末端側断片の、細胞分裂期からG1期にかけての機能についても検討する。これらの解析より、正常な細胞増殖を担う中心体複製の制御機構解明への一助となることを目指す。
細胞外マトリックスの硬さ依存的な脂肪細胞分化機構の解明

近年、細胞外マトリックス(ECM)の硬さという物理的な要因が組織幹細胞の分化方向性を調節していることが明らかになってきた。特に、ECMが軟らかいほど脂肪細胞へと分化しやすくなることが知られている。軟らかいECM上で間葉系幹細胞が脂肪細胞へと分化しやすくなる仕組みを明らかにするため、細胞とECMの接着領域に存在するタンパク質ビンキュリンに着目して研究を進めてきた。これまでの研究によって、硬い基板上でビンキュリンがアクチン繊維親和型へと構造変化し、そのことにより転写因子YAPの核局在亢進を介して脂肪細胞への分化が抑制されていることが示唆されている。そこで、ビンキュリンの構造変化に必要なSORBSファミリータンパク質ビネキシン(SORBS3)とCAP(SORBS1)の役割について調べるため、まずビネキシンとCAPの発現を抑制した間葉系幹細胞株を樹立した。ビネキシンとCAPはいずれも界面活性剤不溶性で評価されるビンキュリンの構造変化に必要であることがわかった。また、いずれのタンパク質も硬い基板上における転写因子YAPの核局在亢進に必要であることがわかった。最後に細胞分化に与える影響についても調べたところ、CAPはビンキュリン同様に、硬いECM上での脂肪細胞への分化を抑制した。一方ビネキシンは、予想に反して、脂肪細胞への分化を促進した。以上の結果より、ビンキュリン-SORBSタンパク質複合体はECMの硬さ感知および細胞運命の調節に重要な役割を果たしていることが明らかになった。またビネキシンは転写因子YAPとは独立して脂肪細胞への分化を促進する機能を持つことを新規に見出した。29年度が最終年度であるため、記入しない。動物の細胞は、組織においてコラーゲンなどの細胞外マトリックスに囲まれて存在している。この細胞外マトリックスの硬さという物理的な要因が組織幹細胞の分化方向性を調節している。特に、細胞外マトリックスが軟らかいほど脂肪細胞へと分化しやすくなることが知られている。これまでの研究によって、細胞と細胞外マトリックスの接着面に存在するタンパク質ビンキュリンが、組織幹細胞の一つである間葉系幹細胞の硬い細胞外マトリックス上での脂肪細胞への分化を抑制していることが明らかにした。しかし、ビンキュリンの下流で、硬さに依存した脂肪細胞への分化を調節するメカニズムは不明である。そこで本研究では、「細胞外マトリックスの硬さをビンキュリンが感知し、細胞外の硬さという情報を転写因子の細胞内局在と活性の変化を介して核内に伝えることによって間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化を制御している」という仮説を検証することにした。骨髄由来間葉系幹細胞株であるST2細胞を用いて、硬さの異なる培養基板上である転写因子の挙動の解析および細胞分化の評価を行っている。硬い基板であるガラス上、および硬さの異なるポリアクリルアミドゲル上で、ビンキュリンが転写因子の核局在に与える影響を調べた。その結果、ビンキュリンは硬い基板上で転写因子の核局在を促進し、硬さ依存性を調節していることがわかった。さらに、転写因子の転写活性もビンキュリンによって制御されていることが示唆された。本研究により細胞外マトリックスの硬さを感知したセンサー分子ビンキュリンがどのようにその情報を伝えるかが明らかになり、今後幹細胞の分化方向性を調節する新しい技術の発展に貢献することができると考えている。本年度の研究計画の一つであった、転写因子の挙動を評価する実験系の構築に成功した。さらにこの評価系を用いて、ビンキュリンが転写因子の挙動変化に与える影響を解析した。この実験は当初、平成28年度に実施する予定であり、期待以上に研究の進展があった。これまでの研究によって、細胞と細胞外マトリックスの接着領域に存在するタンパク質ビンキュリンが、組織幹細胞の一つである間葉系幹細胞の硬い細胞外マトリックス上での脂肪細胞への分化を抑制していることが明らかにした。そこで本研究では、「ビンキュリン転写因子の細胞内局在と活性の変化を介して細胞外の硬さという情報を核内に伝え、それによって間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化を制御している」という仮説を検証することにした。昨年度までに細胞外マトリックスの硬さおよびビンキュリンの下流で転写因子YAPの核局在が制御されていることを明らかにした。そこでビンキュリンが転写因子YAPの核局在を制御するメカニズムについて調べた。アクチン細胞骨格に結合できない変異体ビンキュリンは野生型に比べて、YAPの核局在が小さくなっていた。さらに、ビネキシンが結合できない変異体ビンキュリンでも、野生型に比べてYAPの核局在が小さくなっていた。これらのことからビンキュリンがYAPを制御するメカニズムが明らかになりつつある。平成29年度に実施する予定であった、ビンキュリンのアクチン結合能が転写因子の挙動変化に与える影響を解析した。

さらにこれらの成果を学術論文として発表した。近年、細胞外マトリックス(ECM)の硬さという物理的な要因が組織幹細胞の分化方向性を調節していることが明らかになってきた。特に、ECMが軟らかいほど脂肪細胞へと分化しやすくなることが知られている。軟らかいECM上で間葉系幹細胞が脂肪細胞へと分化しやすくなる仕組みを明らかにするため、細胞とECMの接着領域に存在するタンパク質ビンキュリンに着目して研究を進めてきた。これまでの研究によって、硬い基板上でビンキュリンがアクチン繊維親和型へと構造変化し、そのことにより転写因子YAPの核局在亢進を介して脂肪細胞への分化が抑制されていることが示唆されている。そこで、ビンキュリンの構造変化に必要なSORBSファミリータンパク質ビネキシン(SORBS3)とCAP(SORBS1)の役割について調べるため、まずビネキシンとCAPの発現を抑制した間葉系幹細胞株を樹立した。ビネキシンとCAPはいずれも界面活性剤不溶性で評価されるビンキュリンの構造変化に必要であることがわかった。また、いずれのタンパク質も硬い基板上における転写因子YAPの核局在亢進に必要であることがわかった。最後に細胞分化に与える影響についても調べたところ、CAPはビンキュリン同様に、硬いECM上での脂肪細胞への分化を抑制した。一方ビネキシンは、予想に反して、脂肪細胞への分化を促進した。以上の結果より、ビンキュリン-SORBSタンパク質複合体はECMの硬さ感知および細胞運命の調節に重要な役割を果たしていることが明らかになった。またビネキシンは転写因子YAPとは独立して脂肪細胞への分化を促進する機能を持つことを新規に見出した。当初の計画通り、ビンキュリンが転写因子を介して硬さに依存した脂肪細胞への分化を制御するメカニズムについて検討する。具体的には、ビンキュリンを含む接着斑を起点とするシグナル伝達経路に着目し、阻害剤やシグナル分子のドミナントネガティブ変異体または恒常活性化変異体を用いた実験により、ビンキュリンと脂肪細胞分化の関係を明らかにしていく。前述のように、ビネキシンとビンキュリンの相互作用の関与が示唆された。そこで、当初の計画に加え、ビネキシンやそのファミリータンパク質の発現を抑制した細胞を作製し、これらのタンパク質がYAPの核局在や脂肪細胞分化に与える影響を評価する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
腸管を利用した尿路変向術後の骨吸収促進機序に関する研究

腸管を利用した尿路変向術および代謝性アシドーシスによる経時的な骨吸収の変化を調べた。各群5匹ずつの12週齢雄のWistar ratでControl群にはイオン交換水を自由摂取させ,NH4Cl群には1.5%NH4Cl水を飲水させた。0,2,4,8週にDEXAにて第1-6腰椎の骨ミネラル(BMD),尿中デオキシピリジノリン(Dpyr),ピリジノリン(Pyr),血清Osteocalcin,Ca,Pを測定した。回腸末端部を膀胱頂部に吻合したAugmentation群,回腸を切除したのみのSham群,回腸を切開し再び吻合したRe-anastomosis群に分けた。BMDはControl群,Re-anastomosis群で経時的に増加していくがAugmentation群,Sham群では2週目に減少しRe-anastomosis群に比べ有意差を認めた。NH4Cl群ではBMDは増加せずControl群,Re-anastomosis群と有意差を認めた。Dpyr-Pyrはどの群間にも有意差なく,Osteocalcinはどの群でも経時的に減少した。CaはControl群,Re-anastomosis群で増加し,NH4Cl群で不変,Augmentation群,Sham群で減少し,Control群とAugmentation群あるいはSham群の間で有意差を認めた。Pは全体として減少傾向があった。Augmentation群とSham群が同様のパターンを示しNH4Cl群とは異なっていたことは,腸管を利用した尿路変向後のBMDの減少にはアシドーシスよりも回腸切除の影響が強いことが示唆された。尿路変向術に腸管を利用した際に、尿の再吸収によって惹起される代謝性アシドーシスによる骨吸収の動物モデルの作成と、その機序の解明を目的としている。その第1段階として、(1)アルカリ化剤投与ラット(アシドーシスラット)の骨ミネラルの変化を測定した。同時に(2)ラットの膀胱形成術の手術術式を確立した。(1)8週齢のWistar ratに1.5%NH4Cl水の連日,自由に飲水させてアシドーシスラットを作製した。週1回体重測定,2週に1回DEXAにてBMDを測定し,イオン水を飲水させたコントロールと比較した。実験前の体重は247-289g,全身,腰椎,大腿骨のBMDは0.1062-0.1094,0.1551-0.1840,0.2051-0.2099であった。体重は1週間に11-57gずつ増加,2週間で全身,腰椎,大腿骨のBMDは,アシドーシスラットで0.0034,0.0276,0.023の増加,コントロールで0.010-0.0168,0.0145-0.0218,0.0189-0.0564の増加であった。10年度には,さらにラットの数を増やし観察期間をのばしていく予定である。(2)尿路変向によるアシドーシスモデルを作製するため,ラットの回腸を3-4cm遊離し,ループ状にして膀胱頂部に6-0PDSにて吻合した。1週後には吻合した回腸は十分に拡張し尿の貯留を認めた。長期観察の結果は得られていないが、10年度は膀胱形成ラットの個体数を増やし、このラットモデルを用いて腸管からの尿の再吸収によるアシドーシスと骨吸収のメカニズムを解明する。平成9年度に(1)塩化アンモニウム投与ラット(アシドーシスラット)の骨ミネラルの変化を測定。(2)ラットの膀胱形成術の手術術式の確立した。

平成10年度は(1)膀胱形成ラット群(2)腸管切除群(3)膓管切断再吻合群(4)アシドーレス群(5)コントロール群を作成、以下の点を比較検討した。1. 2週齢・雄Wistarratを用い、(1)(2)(3)群は各手術を施行し、(4)は1.5%NH@@S24@@E2Cl(5)はイオン水投与を開始した。実験開始0、2、4、8、12、16、20週目にDEXAにて骨量、尿中ピリジノリン・デオキシピリジノリン、血清カルシウム・オステオカルシンを測定した。体重は週1回測定した。DEXAによる骨量は(1)膀胱形成ラット群(2)腸管切除群(4)アシドーシス群では第2第4週時点で低下認めるも、(3)腸管切断再吻合群(5)コントロール群では増加した。第8週以降は5群全てで骨量の上昇を認めた。尿中ピリジノリンは全例2週目をピークに上昇し、その後緩やかに下降した。上昇の程度は(1)(2)群、(3)群、(4)(5)群の順に大きく、腸管切除の影響が示唆された。尿中デオキシピリジノリンは各群に差を認めず、週齢と件に低下する傾向を認めた。血清Caは(5)コントロール群では、週齢と伴に上昇するも、他の群では低下していった。一方、血清オステオカルシンは各群間で差を認めなかった。総括として、(1)(2)の腸切群及び(4)のアシドーシス群では浸襲を加えた24週間で、明らかな骨量の底下をDEXAにて観察しえた。現在、各群を5匹に増やし長期現察中であり、統計的処理を含め最終的なデータ解析を現在進行中である。
ソフト化学法による高アモルファス型高密度Na吸蔵放出材料の開拓

本研究課題の目的は、ソフト化学法を用いて高度にアモルファス化した材料を創製し、新たなNa二次電池用電極材料群を開拓することにある。ソフト化学法によりSi, Geにてアモルファス構造をとりえる材料を創製できることを確認した。しかし、アモルファスGe系材料のみ、Na二次電池特性を示した。ソフト化学合成を行う際、Zitle相NaMを酸化するためのアルコール種に2級アルコールである2-プロパノールを用いる事で、数ミクロンの微粒子を持つ材料の合成が可能になった。また、エーテル系溶媒をNa二次電池電解液に用いることで、アモルファスGe材料の電気化学的特性が大幅に向上した。本研究課題は、ソフト化学法を用いて高度にアモルファス化した材料を創製し、新たなNa二次電池用電極材料群を開拓することにある。本年度は、1ソフト化学法によりアモルファス化しうる元素を絞り込みその電極特性を明らかにすると共に、2ソフト化学合成条件であるZintle相NaM(M:14属元素または15族元素)をアルコールにて酸化する手法を最適化することに注力した。結果について以下に示す。1ソフト化学法によりアモルファス化しうる元素(14族、15族): Si, Geにてアモルファス構造をとりえること材料を創製できることを確認した。しかしながら、Na二次電池特性を示したのは、アモルファスなGe系材料のみであった。アモルファスSiでは、Si-S結合が強く過電圧が高くなっていることが考えられた。2ソフト化学合成条件の最適化:ソフト化学合成を行う際にZintle相NaMを酸化するためのアルコール種の最適化を行った。メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノールにおいてNaGeを酸化したところ、1級アルコールであるメタノール、エタノール、1-プロパノールにおいては粒子径が数十ミクロン、2級アルコールである2-プロパノールでは、粒子径が数ミクロンであった。酸化に用いるアルコール種により粒子径がコントロールできることが分かった。3その他:電池評価する過程において、エーテル系溶媒をNa二次電池電解液に用いることでアモルファスGe系材料の電気化学的特性が大幅に向上することが分かった。ソフト化学法を用いて高度にアモルファス化した材料を創製し、新たなNa二次電池用電極材料群を開拓することにある。14族元素Si,Geにおいて本研究で用いたソフト化学法によりアモルファス粉末を得られることを発見した。また、合成したアモルファスGe酸化物粉末において、電気化学的なNaの脱挿入を実証した。さらにソフト化学合成条件において、2級アルコールによる酸化がNa二次電池負極特性に効果的な粒子形状を作ることが分かった。以上より、おおむね順調に進展しているといえる。本年度は、1前年度までにソフト化学法によりアモルファス化しうる元素を絞り込んだ結果を鑑み、2種類の元素を用いて材料を創製し、その電極特性を明らかにする事、2前年度までにエーテル系溶媒を用いる事でNaイオン二次電池としての電気化学特性が大幅に向上することが分かったので、更なるNaイオン二次電池性能の向上の可能性を拡げるため、2種類のエーテル系溶媒を混合し、電解液として用いて、電気化学特性を評価した。まずは、グラファイトにて評価を行なった。1ソフト化学法によりアモルファス化し、かつNaイオン二次電池として機能しうるGeとSn、Pb、Sbの中から1つの元素を選択して組合わせて、アモルファス構造をとりえる材料を創製できることを確認した。結果GeとSnの組み合わせにてアモルファス構造になる事が得られた。まこの材料を用いて電極を作製し、Naイオン二次電池として機能する事も確認した。2エチレングリコールジメチルエーテルとジエチレングリコールジメチルエーテルを混合した(体積比で7/3, 5/5, 3/7)電解液溶媒と負極材料にグラファイトを用いて、Naイオン二次電池とし評価したところ、高レート特性と高サイクル特性の両立が確認できた。特に40Cで75%程度の高レート特性、10000サイクルで80%の高サイクル特性を示しており、実用電池としての可能性を期待できる。ソフト化学法を用いて高度にアモルファス化した材料を創製し、新たなNa二次電池用電極材料群の創製を目指す。アモルファスGe酸化物粉末にて新たなNa二次電池用負極の可能性を示すことができた。今後は、2元素によるアモルファス粒子の創製および電池特性の創出を目指す。さらに電解液との反応性評価にも注力する。二次電池次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額である。
脳虚血におけるシナプス前グルタミン酸放出の機構の研究

砂ネズミにマイクロダイアリシスプローブを装着し人工髄液を流し経時的に透析液を採取しながら、全脳虚血を負荷した全脳虚血群と砂ネズミにマイクロダイアリシスプローブを装着し人工髄液を流しtPDC(L-trans-pyrrolidine-2,4-dicarboxylate)を含む人工髄液に切り替え透析液を経時的に採取しながら全脳虚血を負荷した全脳虚血tPDC処理群の透析液を液体クロマトグラフィー蛍光光度計を組み合わせた系でグルタミン酸とtPDCを虚血前後で経時的に測定し比較検討した。全脳虚血tPDC群ではtPDC処理をするとグルタミン酸濃度の上昇が確認され、虚血負荷するとグルタミン酸濃度の上昇は2倍ぐらいに抑制された。しかしながら、全脳虚血群でも虚血後のグルタミン酸濃度の上昇が全脳虚血tPDC群と同程度しか上昇が確認されなかった。これまで得たデータではCa依存性かCa非依存性を判断することは困難である。その原因を確認するためにプローブの挿入位置が的確でないのか、あるいは測定系に問題があるのか検討中である。現在までにマイクロダイアリシスによるグルタミン酸(GLU)の微量測定には酵素を利用した系が確立されているがこの系ではGLUトランスポーターの拮抗剤L-trans-pyrrolidine-2,4-dicarboxylate(tPDC)を測定することができないので、この研究を行うためにGLUとtPDCを同時に微量測定する系を確立する必要がある。そのためにortho-phthalaldehyde(OPA)を用いる従来のアミノ酸測定に使用されている高速液体クロマトグラフィーと蛍光検出器を組合わせた系(HPLC-FD)でGLUとtPDCを微量測定する系を確立することを行った。HPLC-FDでアミノ酸を測定する方法には二つの方法がある。アミノ酸とOPAを反応させて逆相カラムで分離し測定するプレカラム法とアミノ酸を順相カラムで分離し、それからOPAを反応させて測定するポストカラム法がある。まず、プレカラム法で移動相にリン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、または、酢酸緩衝液を使用し、有機溶媒としてメタノール、アセトニトリル、または、エタノールの濃度勾配を利用した方法でGLUとtPDCの分離を行ったがうまくいかなかった。次にポスト法の検討を行ったところ、GLUとtPDCの分離もうまくでき、またGLUとtPDCの検量線も書くことができようやく当初の目的である2分間毎に測定する微量測定方法が確立できた。砂ネズミを使用した両側総頸動脈閉塞による6分間の虚血では、マイクロダイアリシスによるGLU濃度は虚血直後から増加し続け、再開通後減少しベースに戻ることが確認できた。今後、この方法を使用し、透析液中にtPDCを加えた場合のGLU濃度の変化を検討する。また、シナプトゾームの調製に関しては、脳組織からシナプトゾームを超遠心分離して、シナプトゾームがどれだけの率で分離できているかを確認するために電顕標本を作製中である。
非対称モノマーの配列を鍵とした巨大双極子π造形

本研究ではカルバゾールのように非対称で双極子モーメントを有するモノマーを連結することで巨大な双極子モーメント有する分子を合成し、その電気・光物性を明らかとすることを目的としている。また、新学術領域研究であるため、領域内での共同研究を通じて領域目標を達成することも目的としている。本年度はアクセプター部位であるトリアジンをコアとして末端に種々の置換基を配したカルバゾールデンドリマーを合成し、塗布型熱活性化遅延蛍光材料として展開した。また、同様にカルバゾールデンドロンを有し、アクセプター部位としてベンゾフェノンを有するデンドリマーに関しても塗布型熱活性化遅延蛍光材料として展開した。両デンドリマーが過去に1例しか報告されていない、発光材料上に電子輸送層を塗布製膜可能な熱活性化遅延蛍光材料であることを明らかとした。実際に有機層を全て塗布によって形成した有機EL素子を作製した所外部量子効率が5%から10%程度にまで達することを見出した。領域内共同研究も活発に行っている。熱活性化遅延蛍光を示す第3世代カルバゾールデンドリマーに関してはA02班の山本Gと自己組織化に関する共同研究を推進しており、複数回の学会発表を行い論文投稿を準備している。さらに、A01班の武田Gとの共同で合成した新規なドナー・アクセプター型デンドリマーに関してはA02班の山本Gとの3グループ間共同研究へと発展した。A03班の竹延Gと行ってきた電気化学発光セルへの熱活性化遅延蛍光デンドリマーの適用に関しても十分な成果が得られており、論文を投稿中である。こうした研究について領域会議などで他研究者と多くのディスカッションをしており、今後の研究推進に有用なアドバイスも得るとともに、新たな共同研究の実施も開始している。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はカルバゾールを樹上に配置したカルバゾールデンドロンが大きな双極子モーメントを有しており、分極した電子構造を有していることに着目してアクセプターを結合した分子を合成した。この分子が熱活性化遅延蛍光を示すこと明らかとした。このデンドリマーに関してはA02班の山本Gと自己組織化に関する共同研究を推進しており、複数回の学会発表を行った。さらに、カルバゾールデンドリマーに関してA01班の武田G、重野Gと新規物質の合成を目指した共同研究を行い、A03班の竹延Gとはデバイス化の研究を、中野Gとは非線形光学特性に関する理論計算の共同研究を実施している。この他にもカルバゾールとベンゾチアジアゾールの結合した分子を繰り返し単位とした新規デンドリマーの合成にも成功した。基礎的な吸収・発光特性について測定した他、計算化学とNMR測定などから興味深い電子構造を有していることを明らかとした。今後、領域内の共同研究も含めて特異なπ電子系に基づく機能発現を探索する。こうした研究について領域会議などで他研究者とディスカッションをしており、今後の研究推進に有用なアドバイスも得るとともに、新たな共同研究の実施で合意することも出来た。すでにカルバゾールという非対称な分子が配列し、大きな双極子モーメントを有するカルバゾールデンドリマーによって熱活性化遅延蛍光を示す分子の開発に成功している。また、カルバゾールとベンゾチアジアゾールからなる新規デンドリマーの開発にも成功している。新学術領域内における共同研究も進展しており概ね順調に進展していると考えている。

独自の物質であり、大きな双極子モーメントを有するカルバゾールデンドロンを使用して新規なπ電子系物質を開拓していく。特に、光・電子物性の計測を行うことで物性を明らかとする。また、新学術領域内での共同研究をより一層深化させることで領域の発展に資する研究成果を得る。28年度が最終年度であるため、記入しない。
中華民国期の中国・チベット関係

研究1年目の今年度は、当初の研究計画にしたがい、備品購入による研究環境の整備、基礎的な文献の収集と調査を行った。また、北京に出張した機会を利用して、中央民族大学を訪問し、胡振華・索文清教授と面談し、中国の民族学研究をめぐって、研究交流を進めた。索教授からは、大陸におけるチベット近現代史研究の現況に関して、貴重な提言と示唆を得た。さらに研究開始後まもなく、日本の外交資料館に収蔵される外交文書「西蔵問題及事情関係雑纂」に、本研究に有用な資料が含まれることが判明した。次年度も引き続き、これらの資料や情報を活用した研究を進めて行くつもりである。以上の作業にもとづく今年度の研究成果は、次の通りである。1、南京国民政府はその成立当初から、周辺民族、とくにチベット・新疆・モンゴルの統合問題を重要な政治課題に掲げ、行政院(内閣)に蒙蔵委員会を設置するなど、その実効支配のための制度や環境を整えようとした。2、しかし、そうした努力にもかかわらず、対チベット関係においては、東チベット地区(中央は1939年に西康省を設置)で1930年唄から、チベット・漢軍の激しい武力衝突が頻繁に発生したことが物語るように、中央政府がチベットに実効支配を及ぼす力はなかった。1931年の満州事変が、国民政府による国家統一の危機をさらに深めたことはいうまでもない。3、こうした状況の中で、1933年にダライ・ラマ13世が死去したことは、中央政府にチベット「介入」へのまたとない機会を提供するものだと受けとめられた。34年、ラサでのダライ・ラマの葬儀に列席した黄慕松は、中央大官の初めてのラサ入りとなった。また、40年の新ダライ・ラマ即位式典に蒙蔵委員会委員長呉忠信が参列したことは、国民政府のチベット関与を一歩前進させるきっかけになった。4、ただし、呉忠信の式典参加をめぐっては当時から、「主宰」か「参列」かで、その解釈が大きく分かれており、民国期の中蔵関係を考える上での、一つの焦点となっている。次年度は、この点に的を絞り、黄慕松および呉忠信のチベット入りをめぐる中蔵関係の展開について、档案資料を駆使した個別研究を行うことにする。
ファブリー病のミスセンス変異と機能的多型の分子病態の解析と診断への応用

ファブリー病は、リソソーム性加水分解酵素であるα-ガラクトシダーゼA(GLA)の活性低下により、基質である糖脂質が全身の細胞に蓄積するX染色体性の遺伝病である。近年、アミノ酸置換を起こすにもかかわらずファブリー病を発症しない機能的多型が見つかっており、臨床では新規アミノ酸置換が見つかった場合、病因変異であるか機能的多型であるかを判断することが困難であるため問題となっている。本研究では特に軽度な臨床症状を引き起こすミスセンス変異3種類(p.R112H, p.N215S, p.M296I)と機能的多型4種類(p.E66Q, p.R118C, p.A143Y, p.D313Y)を蛋白質レベルで比較し、病気と非病気の境界を解明することを目的とした。今年度は、COS-7細胞に野生型、ミスセンス変異3種類と機能的多型4種類を一過性過剰発現させ、経時的にGLA活性とGLA蛋白質量を解析した。機能的多型の方がミスセンス変異に比べて共に大きい傾向がみられたが、機能的多型のなかでもp.R118Cとp.A143Tはp.E66Qとp.D313Yに比べて低く、ミスセンス変異に近い値を示すことが確認された。また、精製酵素を作製し各変異酵素の性状解析をするために、各変異GLA蛋白質を培養液中に分泌するメタノール資化性酵母株(計7株)を樹立した。そして、野生型とミスセンス変異2種類については、培養・精製を行い、各1mgの精製酵素を作製した。COS-7細胞を用いた一過性過剰発現実験を行うことで、ミスセンス変異と機能的多型の細胞内での発現が異なるが、その差は大きくないことを確認することができた。また、来年度に解析予定である精製酵素を作製するための発現酵母株も全て樹立できており、すでに3種類の精製酵素を得ることができている。残りの変異GLA蛋白質5種類についても精製酵素を作製する。そして、精製酵素を用いて性状を解析する。具体的には、1)酵素学的パラメータ(Km, Vmax)の算出、2)天然基質を用いたGLA活性の測定、3)リソソームのpHである酸性条件とその他の細胞小器官のpHである中性条件における熱安定性(残存活性、熱変性温度)の解析を行う。また、分子モデルソフトTINKERを用いて変異GLA蛋白質の立体構造モデルを構築する。そして、アミノ酸置換により影響を受けたGLA分子内の原子の数とその移動距離を解析する。以上のin vitroとin silicoによる蛋白質レベルの解析結果と今まで解析してきた患者情報と臨床検体の解析結果を統合することにより、ファブリー病の分子病態の解明を進めるとともに蛋白質レベルで病気と非病気の境界の解明を目指す。

以上のin vitroとin silicoによる蛋白質レベルの解析結果と今まで解析してきた患者情報と臨床検体の解析結果を統合することにより、ファブリー病の分子病態の解明を進めるとともに蛋白質レベルで病気と非病気の境界の解明を目指す。本年度途中から海外留学をしたため、年度後半は助成金を使用しなかった。本年度に発生した次年度使用額は、翌年度として請求した助成金と合わせて使用を計画している。
人工衛星の利用と現地植生調査による日韓中の環境測定と検討

森林は,地球上の生物の生存環境を保つ上で重要な役割を演じている。最近,東アジアでは,森林が人為的や環境変化などの理由により年々減少していると言われているが,その定量的な解析は十分に行われていない。本研究では,1.まず,特定の地域における植生について,人工衛星によるリモートセンシングならびに現地調査を行うことにより,リモートセンシングのグランドトルース(Ground truth)を確立する。2.次に東アジア地域の植生の広範囲な時空間解析をリモートセンシングにより行う。ことを目的として,東アジアの研究者が共同で,現地調査と討論を行った。(I)日本における植生調査ならびに研究打ち合わせ植生のリモートセンシングのグランドトルースを確立するために,中国の研究者および韓国の研究者を招聘し,現地植生調査と研究討論を行った。1.本学メインキャンパスの森林域にて,植物の種類ごとのスペクトル特性を測定した。2.ランドサットTMデータを購入し,センサごとの解析を行った。3.地上の観測データと衛星データとの対応を検討した。4.植生に関する研究者および市民に対し研究内容を公開し,討論するためのシンポジウムを開催した。(II)中国における植生調査のための資料収集ならびに研究打ち合わせ中国において植生調査ならびに研究討論を行った。1.中国森林科学研究院の衛星画像解析装置等の視察を行った。2.内モンゴル地区において樹木および草原のスペクトル特性を測定した。3.中国科学院にて植生調査の資料を収集するとともに中国の研究分担者と討論した。森林は、地球上の生物の生存環境を保つ上で重要な役割を演じている。最近、東アジアでは、森林が人為的や環境変化などの理由により年々減少していると言われているが、その定量的な解析は十分に行われていない。本申請研究では、1.まず、特定の地域における植生について、人工衛星によるリモートセンシングならびに現地調査を行うことにより、リモートセンシングのグラウンド・トルース(Ground truth)を確立する。3.日中韓のリモートセンシングならびに森林に関する研究者が、共同で現地調査と討論を行う。ことを目的として、以下を行った。(I)日本における植生調査並びに研究打ち合わせ植生のリモートセンシングのグラウンド・トルースを確立するために、中国の研究者3名および韓国の研究者2名を招聘し、以下の通り、現地植生調査と研究討論を行った。1.本学メインキャンパスの森林域にて植生調査を行った。2.植生の分布ごとのスペクトル特性を測定した。3.2.の測定を行った日のランドサットデータを購入し、センサごとの解析を行った。4.地上の観測データと衛星データとの対応を検討した。5.植生にする研究者へこれらの研究内容を公開し討論するために、シンポジウムを開催した。(II)中国および韓国において植生調査のための資料収集並びに研究打ち合わせ中国および韓国における植生調査を行うための資料収集並びに研究討論を行った。1.中国科学院の衛星信号受信装置等の視察を行った。2.中国の現地植生調査の資料を収集すると共に中国の研究分担者と討論した。3.韓国林業研究院の樹木観測タワー等の視察を行った。4.韓国の現地植生調査の資料を収集すると共に韓国の研究分担者を討論した。(I)日本における植生調査ならびに研究打ち合わせ植生のリモートセンシングのグランドトルースを確立するために,中国の研究者3名および韓国の研究者3名を招聘し,現地植生調査と研究討論を行った。

2.ランドサットTMデータを購入し,センサごとの解析を行った。3.地上の観測データと衛星データとの対応を検討した。4.植生に関する研究者および市民に対し研究内容を公開し,討論するためのシンポジウムを開催した。(II)中国における植生調査のための資料収集ならびに研究打ち合わせ中国において植生調査ならびに研究討論を行った。1.中国森林科学研究院の衛星画像解析装置等の視察を行った。2.内モンゴル地区において樹木および草原のスペクトル特性を測定した。3.中国科学院にて植生調査の資料を収集するとともに中国の研究分担者と討論した。(III)韓国における植生調査のための資料収集ならびに研究打ち合わせ韓国において植生調査ならびに研究討論を行った。1.韓国林業研究院の研究設備および森林の視察を行った。2.植生調査の資料を収集し、韓国の研究分担者と討論した。森林は,地球上の生物の生存環境を保つ上で重要な役割を演じている。最近,東アジアでは,森林が人為的や環境変化などの理由により年々減少していると言われているが,その定量的な解析は十分に行われていない。本研究では,1.まず,特定の地域における植生について,人工衛星によるリモートセンシングならびに現地調査を行うことにより,リモートセンシングのグランドトルース(Ground truth)を確立する。2.次に東アジア地域の植生の広範囲な時空間解析をリモートセンシングにより行う。ことを目的として,東アジアの研究者が共同で,現地調査と討論を行った。(I)日本における植生調査ならびに研究打ち合わせ植生のリモートセンシングのグランドトルースを確立するために,中国の研究者3名および韓国の研究者3名を招聘し,現地植生調査と研究討論を行った。1.本学メインキャンパスの森林域にて,植物の種類ごとのスペクトル特性を測定した。
植物のバイオマス生産から学ぶ理科教育指導プログラムとその教材開発

植物のバイオマス生産に関する教材開発とその指導プログラムの検討を目的として, (1)教員養成課程の大学生における植物栽培とその生産に関する意識調査, (2)小学校教科書に掲載されている種子発芽の実験の検討,(3)全国第2位の生産量を誇る福岡県におけるイグサの教材化,(4)植物の遺伝教材としてのファストプランツの有効性の検証,(5)バイオマス教材としてサトウキビの利用方法の開発と指導プログラム,の5点について調査,実験などを行い,更に授業実践を行ったところ,いくつかの新たな知見と指導プログラムの有効性が確認できた。本研究の目的は、大学の「ネイチャーウォッチング」の授業や学生の卒論・修論指導を通して、体験的に植物のバイマス生産に関する実験・実習を行ない、その中で効果的な理科教育指導プログラムとその教材開発を行うことである。具体的には、小学校や中学校の理科(第2分野、生物)や、高等学校の生物Iの授業で、実際にバイオマス生産の観点から理科教育が実践可能な形で、種子の発芽や植物の光合成・呼吸に関する測定装置などの教材・教具、実験器具の開発を試みる。19年度においての3点である。第1点は、大学の授業「ネイチャーウォッチング」において、初頭理科を専攻する学生に対して、植物の栽培などに関する意識調査とその因子分析を行い、論文(日本生物教育学会、生物教育47(3)、2007)にまとめた。その結果、調査対象の学生からは、「動植物への好感」「動物への愛護・植物の世話」という因子が抽出され、概ね栽培や飼育や飼育活動に好意的な意識が認められた。次に、トウモロコシやインゲンマメを材料とし、主に小学校5年生の種子発芽に関する実験を行い、論文1(日本農業教育学会、日本農業教育学会誌39(1)、2008)および学会発表1(日本科学教育学会)を行った。その結果、最適発芽温度(23°C、30°C)や最適土壌水分域(24%)を中心に条件を変えることにより、小学校においても探究的な課題学習の題材として有効であることがわかった。また3点目として、イグサを材料とした乾物生産を解析する目的で、模擬的なイグサ群落を作出し、群落の光透過率を測定した。この調査の成果は、日本科学教育学会と日本生物教育学会で発表を行った。本研究の目的は,中学校等の教科書でバイオマスが盛んに取り上げられているにも拘らず,それに関する実験が全く掲載されていないことに鑑み,植物のバイオマス生産に関する基礎的な実験を行い,バイオマスに関する効果的な理科教育指導プログラムとその教材開発を行うことである。具体的には,中学校の理科(第2分野,生物)や,高等学校の生物Iの授業で,イグサの光合成に関する実験やサトウキビを用いたバイオエタノールの生産に関する教材・教具,実験器具の開発を試みる。20年度においての成果は以下の2点である。第1点は昨年度からの継続として,イグサを材料とした乾物生産を解析する目的で,模擬的なイグサ群落を作出し,群落の光透過率を測定した。イグサの他にもセイタカアワダチソウやキクイモなどと比較調査を行ったが,イグサの吸光係数はK=0.12となり,極めて効率の良い受光体制が明らかとなった,この調査の成果は,日本科学教育学会において発表した。次に,サトウキビを活性酵母やドライイーストで発酵させ,中学校現場でもエタノールが抽出できるバイオマス教材を開発した。このキットを用いて本学附属久留米中学校において授業実践し,教材としての有効性を検証した。その結果,授業前後のアンケート調査により,身の回りの環境やバイオマス資源などを身近な問題として捉え,環境やエネルギーに関する認識を深めることが確認できた。この成果は,日本科学教育学会において発表を行うとともに,現在,日本理科教育学会の「理科教育学研究」に投稿中である。
骨延長モデルを用いた間葉系幹細胞集積に関する研究

はじめに、申請者らが解析対象としてきたマウス骨延長モデルを用いて、間葉系幹細胞の局在解析に取り組んだ。具体的な手法として、間葉系幹細胞を同定するための特異的抗原(Sca-1, CD44, CD45, CD31, PDGFレセプターα,Nestinなど)を数種類組み合わせた免疫染色を経時的に行った。延長終了時の骨延長部のサンプルでは間葉系幹細胞が延長部に集積している像を得た。また、延長部の組織を取り出し、コラゲナーゼ、ディスパーゼで処理した後に間葉系幹細胞培地を用いて培養を試みた。培養された細胞は一般的な間葉系幹細胞の性質である多分化能(骨、軟骨、脂肪組織への分化能)を有していた。また、形態学的にも繊維芽細胞様の細胞であった。以上のことから、マウス骨延長治癒過程に置いて内在性の間葉系幹細胞は延長部に集積し、骨、軟骨再生に寄与していることが示唆された。細胞移植治療はこれまで治癒が困難であった大型組織欠損の再生を実現しうる可能性を持っている。しかし、細胞移植治療には多くの問題点も残されているのも事実である。細胞培養のための時間と経費、細胞品質の安定性の問題、移植後の腫瘍化、細胞採取に伴う侵襲などが挙げられる。これらの問題は、細胞を体内から取り出し、培養するため起こる問題である。そのため、もし内在性幹細胞の移動をコントロールすることができれば、再生医療は新しいステージへと進むことができる。今後の解析では、同モデルを用いて間葉系幹細胞の集積因子の解析を行う。
電解触媒反応を用いる高選択的有機還元プロセスの開発

ラネ-ニッケル(R-Ni),パラジウム炭素(Pd-C),白金炭素の水素化触媒粉末を沈積状態で電極とし、以下の有機物の電解触媒還元反応を通常の接触還元法と対比しながら実施した。1.共役不飽和カルボニル化合物の選択的還元反応1-シクロヘキセン-2-オン、メシチルオキシド、trans-シンナムアルデヒド、P-ベンゾキノンに対し両法の還元反応を行い、実験を完了した。両法で還元反応の選択性に著しい相異は認められなかったが、電解接触法ではシンナムアルデヒド(選択率57%)以外では選択率100%で炭素一炭素二重結合が還元された。2.p-ニトロアセトフェノンの選択的還元反応選択率83%、電流効率80%でPd-Cを用い電解還元された。副反応物はアゾおよびアゾオキシ体と推定された。R-Niの場合は1-(p-アミノフェニル)エタノールも多く生成し目的物の選択率は43%であった。接触還元法でも類似の還元選択性を示した。3.フェニルアラミンの製造ベンズアルデヒドからベンザルアズラクトンおよびベンザルヒダントインを経由するフェユルアラニンの製造を検討した。R-Niの電解触媒還元反応はアルカリ水溶液中で反応が円滑に進行するため、電解終了後の反応液を煮沸することによりone-pot反応で、ベンザルアズラクトンから選択率70%、電流効率47%、ベンザルヒダントインからそれぞれ74%、64%でフェニルアラニンを生成した。この結果は接触還元法より良好であった。4.触媒表面上の活性水素量の評価3気圧、常温でのR-Ni上の活性水素は8×【10^(-4)】mol/【dm^3】、電流密度1.6A/【dm^2】でのR-Ni上のそれは1×【10^(-2)】mol/【dm^3】と計算され、電解法R-Ni触媒上の活性水素量は通常の接触法R-Ni上のそれの約800倍となり、電解法の特長が評価された。