hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保育・教育費負担の「脱家族化」は人口減対策になるか？日本の自治体と瑞仏の調査から

自治体住民1人当り児童福祉教育費と年少人口増加率はほぼ相関がなかった。地方の子育て世帯を呼び込む政策は近隣との奪い合いに終わりがちだ。高齢者向けの保障を合理化し少子化対策に振り向けられるのは国だけだ。仏が常に出産奨励主義なのは独に対抗するためで、強い意志は19世紀末から一貫する。社会保障目的税CSGの増税を唱えたマクロンが大統領選挙に勝てたのは、高齢者の貧困率が若い世代より低いからだ。CSGはスウェーデンの課税給付金の発想(「全員が税を負担できるように、全員に十分給付する」)に似ている。また、人口減対策の財源を作るため、高卒の社会人の大学入学を公費で促し、税をより払う大卒者を増やす必要がある。研究の目的は、保育・教育費の負担を家族から社会へ移す「脱家族化」は人口減対策になるかという問題を、日本の地方自治体調査から考えることである。日本には人口減対策のため保育・教育費を無料とし「脱家族化」する自治体がある。それは人口減対策のため有効なのか。それを自治体の予算の分析で明らかにしようとした。そのため、まず最近、年少人口が増加した自治体を取り出した。具体的には、5年ごとに行われる国勢調査で年少人口(15歳未満人口)が2005年から2010年にかけて増加した自治体で、かつ、その間に合併しなかった自治体200を対象にして分析を行った。これら年少人口が増加した市町村の2007(平成19)年度の予算を、総務省の市町村別決算状況調から調べた。その予算の編成時には、2005(平成17)年の国勢調査の情報を参照できただろうからである。地方自治体が保育・教育費を無料とし「脱家族化」すれば、当然、児童福祉費と教育費は増えるはずである。市町村別の目的別歳出内訳から、児童福祉費と教育費を取り出した。教育費のうち、社会教育費と体育施設費等は除いた。社会教育費には全世代向けの施設があり年少人口向けの予算だけを取り出せず、体育施設費等は年度による金額の変動が激しいからである。自治体住民1人あたり児童福祉教育費(2007年度)と、年少人口増加率(2005年2010年)の相関を見ると、R2値は0.10。相関がほとんど見られない。経済学の小峰隆夫教授の指摘(1地方レベルの少子化対策は効率が悪い。子育て世帯を引きつける政策を取っても、近隣地域との奪い合いに終わる可能性が高い。2少子化対策は基本的には国の責務だ。少子化対策を充実するには、高齢者向けの社会保障を合理化して、少子化対策に振り向けることが必要だ。それができるのは国しかない。)を、更なる分析により裏付けうる可能性が出てきた。当初の計画では各自治体への現地調査を予定していたが、その前に全国的な状況を把握する必要があった。そのため、上記のような国勢調査や各自治体の予算分析にもとづき、児童福祉費と教育費を充実している自治体ほど、年少人口の増加がより多く見られるかを分析した。しかし、そのような傾向は見られないことがわかった。また、個別の自治体で成功事例はあることもわかった。そこでは、1住民自らが参加し労働することによる徹底した経費の削減、2首長、自治体議員、職員の給与カット、3予算編成の徹底した透明化などによって財源を捻出し、児童福祉費・教育費の予算を充実した。これらが可能になったのは、「自治体の発展には、人を育てるのが一番確実だ」という考えが、自治体住民の間に浸透していたからではないかと考えられる。更なる調査を行いたい。まず、フランスが児童福祉費・教育費の財源を捻出した思想と戦略を研究した。パリ家族手当金庫、全国家族手当金庫、家族高等評議会、家族・子ども・女性権利省にインタビューした。文献研究も踏まえ、高齢化でも、子ども・若者向けの政策の財源が不足しなかった理由を明らかにした。第一に、フランスの政治的指導者は、常に出産奨励主義者だった。ドイツに対抗し出産を奨励すべきという考えは19世紀末に遡る。その後、厳しい財政状況の中でも、少子化対策充実への強い意志が、第2次世界大戦でドイツ占領下のヴィシー政権にも、1980年代の社会党政権にも一貫してあった。第二に、1991年に社会保障目的税CSGが導入された。1994年には、CSGと付加価値税率の引き上げ、長期キャピタルゲイン優遇制度の廃止等が行われた。CSGは導入以降、既存の個人所得税を上回るまでに発展し、これまで社会保障拠出金で殆ど賄われていた社会保障財源の租税代替化をもたらした。1990年代以降の税収の増加の多くはCSGである。次に、高齢化でも家族・教育政策を充実したスウェーデンを研究した。高齢者優先のシルバー民主主義を止めるには、多数派の高齢者も納得できる論理が要る。子どもや若者向けの政策充実は、労働力確保で高齢者の年金制度等の維持が目的と説得すべきだ。日本の高齢者が納得する論理をスウェーデンに探った。スウェーデンは、1低所得者に税金が払える現金給付を支給し、給付に課税して課税ベースを拡大し、2高所得者も年金保険料本人負担ゼロとする普遍主義をとり、3負担者と受益者を分断せず、制度の政治的支持を高めた。また、日本の高齢者の所得格差と貧困をみて、税・社会保険料研究の今後の課題を確認した。

制度の政治的支持が弱まるため、高所得者への基礎年金支給額を削減すべきでなく、その年金への課税を検討すべきだ。以上を実現するためには組織改革も必要である。今年度は、日本の国レベルでの人口減対策の思想とその実行戦略を練るために、保育・教育費負担の「脱家族化」や少子化対策に成功してきたスウェーデンやフランスでの政策思想と実行戦略の研究に注力する予定であった。そのため、二国での資料収集、関係者へのインタビューなど現地調査を優先して行う方針を立てた。幸い、フランスでは、パリ家族手当金庫、全国家族手当金庫、家族高等評議会、家族・子ども・女性権利省という家族政策に関わる4つの重要な組織にインタビューすることができた。文献研究も踏まえ、高齢化にもかかわらず、子ども・若者向けの政策の財源が不足しなかった理由を、国レベルの政策思想と実行戦略として明らかにできた。また、スウェーデンでは、パリの社会科学高等研究院-フランス国立科学研究センターのエドガール・モラン・センターで食事文化の比較研究を行ったスウェーデン人社会学者にインタビューができた。上記のフランスでのインタビューの成果と合わせて、家族・教育政策や食事文化において、プロテスタントの強いスウェーデンでは、独立した個人に焦点が当てられ、教会を重視するカトリックの強いフランスでは、家族や親子や友人というつながりに焦点が当てられることがわかった。両国での語りの違いは、デュルケムが『自殺論』で指摘した自殺率の違いを生み出す社会の違いに似ていることがわかった。第一に、保育・教育費の家族負担を減らし、人口減への対策を行う財源を作るため、高卒の社会人の大学入学を公費で促す必要があることを明らかにした。人口減の中で、すべての子ども・若者が能力を伸ばすためには、貧困な子どもにも早くから就学前教育をした上で、大卒が増えれば長期的には税収が増えるので、大学にも税を投入すべきである。特に、1大学教育費の親負担を廃止し、公費による高卒の社会人入学を促して大卒を増やすという成長戦略をとるべきこと、2高卒の社会人入学を促し、国民全員に高等教育機会を保証することで、大学教育の公費負担への社会的合意もつくり出せることを明らかにした。実現には増税が必要なため、「税は取られるだけ」という「予言の自己成就」の悪循環を断ち切る必要がある。高所得者の進学が多い大学教育費を税で賄うことへの納得を、低所得のため大学進学できなかった高卒者から得るには、税による公費を財源とする、高卒社会人の大学入学の拡大が必要である。第二に、人口減対策を行う財源を確保するには、高齢者も納得する増税が必要である。高齢者負担増となる社会保障目的税CSGの増税を唱えたマクロンが、フランス大統領選挙に勝てた背景を分析した。CSGは年金、資産所得、投資益等を対象とし、所得税より広範な所得を課税対象とする。労使拠出の社会保険料が中心の社会保障財源を、広く国民に負担してもらうようにした。高齢者への増税を唱えたマクロンを、高齢者が支持したのはなぜか。マクロン支持は、仏の高齢者の貧困率が若い世代の貧困率より低いからだ。一方、日本は高齢者の貧困率が高い。増税を納得できるだけの年金を前提としたCSGは、スウェーデンの課税給付金(「全員が税負担できるよう、十分給付する」)に似る。日本は高齢者の貧困率が高いため、増税を唱えると選挙に負けやすい。増税するには、高齢者の貧困状況の改善が必要である。
通信使と燕行使から見た日朝中三国の政治的・文化的位相

近代に入るまでの日本・朝鮮・中国三国の政治的・文化的位相を測る上で、キーパーソンとなるのは洪大容である。本研究期間に、洪大容が北京で筆談した時の記録『乾浄筆譚』の日本語訳を完成した。また洪大容の東アジア三国における歴史的位置について、日本・韓国・中国で研究報告をおこない、関係論文を公表した。朝鮮国と琉球国との間で、何の敵対関係もないのに国交がなかったことを明らかにし、これをもとに日本・朝鮮・中国三国によって構成される独特な国際関係を明らかにした。本年度は以下の研究をおこなった。1)朝鮮通信使と朝鮮燕行使をつなぐキーパーソンである洪大容につき、研究をすすめた。なかでもその主著である『乾浄〓筆談』がどのような編纂過程をたどって、我々が今読むものとなったのか、考察を進めた。このために現存する『乾浄筆譚』の諸版本を比較した。また『乾浄〓筆談』の訳注作りを進め、おおよそ4分の3を完了した。2)これまでに日本語あるいはハングルで公表した朝鮮燕行使と朝鮮通信使に関わる諸論文に加筆訂正を行い、これを中国語訳し、論文集『朝鮮燕行使と朝鮮通信使-使節が見た中国・日本』(上海古籍出版社)として、中国で出版した。3) 18世紀朝鮮知識人のグループとしていわゆる北学派がある。北学派知識人たちが東アジアの政治構造をどのように見ていたのかにつき、彼らの地理的知識の進展をも含めて考察を進めた。4)内閣文庫と東洋文庫に赴き、『両東筆語』など通信使関連の史料を収集した。5)『韓国文集叢刊』『越南漢文燕行文献集成』のほか、朝鮮燕行録や朝鮮通信使録などの資料を読み進め、そこに現れる朝鮮知識人による中国知識人・ベトナム知識人および日本知識人との交流関係の記録、ヨーロッパやアジア諸民族について見聞した記録、なかでも満洲民族に対する観察、医学など自然科学についての見聞に関わる史料を収集した。また、朝鮮知識人が異国で見た家族、民衆の生活、風俗衣装についての彼らの考え、物質的な豊かさについての彼らの見聞に関わる史料を収集した。6)日本-朝鮮-中国とつながる銀の移動と、三国間における国際商業について研究を進めた。2012年3月17目に韓国檀国大学で国際シンポジウムがあり、そこで「洪大容『乾浄?会友録』とその改変」というタイトルで報告した。それに先んじてスンシル大学キリスト教博物館で史料調査を行い、これまで現存しないとされていた洪大容『乾浄?会友録』が現存するという「大発見」をおこなった。この発見を翌日のシンポジウムでただちに報告し、聴衆を驚かせた。2)洪大容『乾浄筆譚』の訳注作りを進め、本文の訳注はほぼ完成した。3)18世紀朝鮮知識人のグループとしていわゆる北学派がある。4)『韓国文集叢刊』『越南漢文燕行文献集成』のほか、朝鮮燕行録や朝鮮通信使録などの資料を読み進め、そこに現れる朝鮮知識人による中国知識人・ベトナム知識人および日本知識人との交流関係の記録、ヨーロッパやアジア諸民族について見聞した記録、なかでも満洲民族に対する観察、医学など自然科学についての見聞に関わる史料を収集した。5)日本-朝鮮-中国とつながる銀の移動と、三国間における国際商業について研究を進めた。1)朝鮮通信使と朝鮮燕行使をつなぐキーパーソンは洪大容である。洪大容の北京での筆談集『乾浄筆譚』の現代日本語訳を完成した。この『乾浄筆譚』は朝鮮知識人と中国知識人との文化交流をあらわすもっとも重要な文献である。かつ、この文献の出現が朝鮮にあたえた衝撃は計り知れないものがあり、いわゆる朝鮮北学派が生まれたのもこの文献の出現を契機とした。筆談の内容は中国・朝鮮の政治・社会・文化諸側面にわたるのみならず、日本など諸外国についての彼らの知識についても含まれる。この翻訳が完成したことは、朝鮮通信使および朝鮮燕行使の研究のみならず、東アジア三国の政治的・文化的位相の中での各国の位置をはかる上で、この上ない意義をもつ。『乾浄衕筆談』の現代語訳は、すでにハングルでなされているが、本翻訳はそれらの誤りを多く訂正している。本翻訳は2013年秋に平凡社・東洋文庫より刊行される予定である。2)洪大容

『乾浄筆譚』の前身は『乾浄衕会友録』と称した。この『乾浄衕会友録』は現存しないとされてきたが、2012年3月に私はこの文献をスンシル大学キリスト教博物館にて発見した。本年度、スンシル大学基督教博物館へ二回赴き、『乾浄衕会友録』の原物を閲覧し、洪大容がどの部文を改変したのか、その改変の課程はどのようであったのかを調査した。その結果、2012年6月に韓国で公刊された私の論文「洪大容『乾浄衕会友録』とその改変」で記したことが正しかったことが、確認された。3)日本・朝鮮・中国の東アジアにおける国際構造を明らかにするため、これら三ヶ国が琉球国をどのように認識していたのかを研究した。論文「北学派を中心とした朝鮮知識人による琉球の国際的地位認識」を執筆し、これは2013年6月に公刊される予定である。朝鮮燕行使と朝鮮通信使をいわば方法として用い、17世紀から19世紀にかけての日本・朝鮮・中国の政治的・文化的位相を明らかにするのが、本研究の目的である。これを明らかにするための中心は、1765年に朝鮮から中国へ旅行した洪大容であり、彼の燕行に関わる研究が大幅に進展した。また、朝鮮通信使として来日した元重挙と洪大容のかかわりについても、研究が進展したので、全体としてはおおむね順調に進展していると評価してよい。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究期間は最終年度となったが、研究計画を変更する必要はまったくない。洪大容の燕行が日本・朝鮮・中国という東アジア三国の中で、どのような歴史的な位置を占めるのかを明らかにし、この研究を完了することにしたい。
高機能性超天然タンパク質性モジュールの創製と薬剤学的応用に関する研究

本研究は、遺伝子工学的手法とプロテオーム技術を駆使して、"天然由来の抗腫瘍性クロモホア結合性タンパク質"あるいは"低分子薬物を認識する抗体"を改変し、天然物が持っていない高精密機能を有する"超タンパク質"を創製し、医薬品の適正使用への臨床応用を提供するための基礎的研究を行うことを目的とした。1)抗体の親和性・特異性に寄与するグリチルレチン酸(GA)構造を明らかにするために、AGA-1モノクローナル抗体に対して、GAを含む誘導体17種の化合物を阻害剤とした阻害ELISAを行った結果、胆汁酸類は阻害を示さなかったが、その他の化合物では阻害反応が認めら、GAのA環及び3位の水酸基、E環30位カルボニル基、そしてオレアナン骨格及びその11位のカルボニル基が抗体の認識に重要な構造であることを明らかにした。2)続いて抗体のCDR-H3を含む各アミノ酸をアラニンに置換したrFabフラグメント抗体を調製し、ELISAによりGA結合BSAとの反応性を検討した結果、CDR-H3ループの根本付近であるFR付近に位置するアミノ酸構造の重要性が示唆された。3)さらに、AGA-1および作製した各rFabの反応性に関して、センサーチップCM5に抗原であるグリチルレチン酸を結合させ、表面プラズモン共鳴分析法を用いる速度論的解析を行い、AGA-1 rFab及びCDR変異体rFab抗体のGA-BSAに対する結合速度定数をそれぞれ算出した。同時にグリチルレチン酸誘導体との反応性を阻害ELISAにて測定し、抗体の構造と低分子抗原の構造との関係を精査し、超天然タンパク質性モジュールの構造設計に資する有益な情報を得ることに成功した。1.AGA-1抗体エピトープ解析およびパラトープ解析抗体の親和性・特異性に寄与するグリチルレチン酸(GA)構造を明らかにするために、AGA-1モノクローナル抗体に対して、GA、グリチルリチン(GL)、18α-ヒドロキシGAに加えて、GAのA環誘導体(4種)、E環30位付加誘導体(3種)、C環誘導体(3種)、及び天然体であるhederagenine、oleanoic acid、cholic acid、deoxycholic acidの計17種の化合物を阻害剤とした阻害ELISAを行った。その結果、胆汁酸類は阻害を示さなかったが、その他の化合物では阻害反応が認められた。これらの化合物による阻害性プロファイル解析から、GAのA環及び3位の水酸基、E環30位カルボニル基、そしてオレアナン骨格及びその11位のカルボニル基が抗体の認識に重要な構造であることが推察された。2.抗体の相補性決定領域(CDR)構造のアラニンスキャニング抗原認識にはCDRが主に寄与していると予測されるため、まずCDR-H3を含む各アミノ酸をアラニンに置換した変異体を調製した。すなわち、Ser^<93>からTrp^<103>までのアラニン置換体15種をpComb大腸菌発現ベクターを用いて、rFabフラグメント抗体として生産した。ELISAにより、各変異体とGA結合BSAとの反応性を検討した結果、反応性の低下が認められ、Y99Aでは反応性がほぼ消失し、W95A、G96A、G97A、V100cA、V100dA、D101Aでは約90%の反応性減少であった。これよりAGA-1とGA-BSAとの反応性に関して、CDR-H3ループの根本付近であるFR付近に位置するアミノ酸構造の重要性が示唆された。本研究は、天然由来の抗腫瘍性クロモホア結合性タンパク質あるいは低分子薬物を認識する抗体を改変し、天然物が持っていない高精密機能を有する超タンパク質を創製し、医薬品の適正使用への臨床応用を提供するための基礎的研究を行うことを目的としている。

はじめに昨年度の本課題研究で解析を行った抗グリチルレチン酸抗体AGA-1および作製した各リコンビナントFab(rFab)の反応性に関して、表面プラズモン共鳴分析法を用いる速度論的解析を行った。装置にはBiacore2000を用い、センサーチップCM5に抗原であるグリチルレチン酸を結合させた牛血清アルブミン(GA-BSA)をBSAのアミノ基を介して固定化した。AGA-1 rFabのGA-BSAに対する結合速度定K_<on>は37.4×10^4M^<-1>s^<-1>、解離速度定数K_<off>は31.6×10^7M^<-1>s^<-1>、K_Dは3.2×10^<-9>Mであった。CDR3変異体であるY99A、Y100bA、D101A、W95Gにっいて同様に解析した結果、Y99A(K_<on>×10^4M^<-1>s^<-1>,K_<off>×10^4M^<-1>s^<-1>,KD×10^<-9>M:0.9,0.2,20.8)、Y100bA(36.4,2.3,6.2)、D101A(16.5,3.7,25.1)、W95G(5.2,5.1,98.4)と算出された。続いて、17種類の変異体rFab(ΔXhoI,S93G,T94A,W95A,G96A,G97A,N98A,Y99A,V100A,D100aA,Y100bA,V100cA,V100dA,D101A,Y102A,W103A,W95A)を用い、グリチルレチン酸誘導体との反応性を阻害ELISAにて測定し、抗体の構造と低分子抗原の構造との関係を精査し、有益な情報を得た。現在、さらに詳細な検討を継続中である。
液状化地盤における高靭性鋼管杭の連成動座屈発散現象に対する上屋応答の影響

保有水平耐力の観点から靭性の高い鋼管杭を適用した場合でも,地盤の水平抵抗に期待して,杭基礎は設計されており,杭基礎の終局設計に対して早急な対応が必要である。液状化地盤等の軟弱地盤上にある高層建築物が都市直下巨大地震動を受けた場合に杭基礎の損傷・崩壊により倒壊に至る可能性を検討し,設計時には考慮されていない非構造部材が構造部材の地震応答性状に及ぼす影響を明らかにした。(1)液状化地盤において繰返し鉛直荷重を受ける鋼管単杭の杭頭局部座屈及び全体曲げ座屈の連成座屈挙動の把握これまでに,地盤が液状化した場合,水平抵抗が急激に低下することから,鉛直荷重のみでも杭基礎の崩壊を生じる可能性を示した。その際,全体曲げ座屈が卓越する比較的スレンダーな杭を対象としてきた。本研究では,液状化層が薄い場合に生じうる杭頭での局部座屈と全体曲げ座屈との連成について検討した。鋼管杭には上屋構造の鉄骨柱に比べて大きな径厚比が用いられることが多く,比較的早期に杭頭で局部座屈が発生する一方,液状化地盤では地盤による水平抵抗の喪失により,全体曲げ座屈を生じる可能性がある。さらに,上屋応答による変動軸力により鋼管杭が繰返し荷重を受ける場合,単調荷重と異なり局所的に応力集中する可能性があることから,杭細長比,杭径厚比,地盤反力係数,繰返し荷重回数・振幅等のパラメータに対して両者の連成座屈メカニズムを明らかにした。(2)動的周期鉛直荷重を受ける鋼管単杭の動座屈発散現象の解明既往の研究及び(1)では,静的荷重を受ける場合について検討した。一方,動的鉛直荷重を受ける圧縮部材では,図1に示す不安定領域で,静的荷重に比べてより低い荷重でも動座屈を生じることもありうる。このとき,発散現象により急激な水平変形が増幅し,地震後,杭に大きな残留変形を生じる可能性がある。本研究では,鋼管杭が動的荷重を受ける場合の動座屈挙動を明らかにした。地震時に上屋応答による動的軸力変動や上下動等の影響により,杭には動的鉛直荷重が作用することから,有限要素による弾塑性大変形解析により,杭の細長比や地盤反力係数,荷重周期等をパラメータとして動座屈が生じない安定荷重を明らかにした。杭の幾何学的非線形性,杭と地盤の材料非線形性を考慮したモデルを用いた。上屋構造・基礎構造の相互作用に関する砺究は数多く見られ,杭基礎の終局設計の検討が行われつつあるものの,未だ途上段階である。すなわち,保有水平耐力の観点から靭性の高い鋼管杭を適用した場合でも,地盤の水平抵抗に期待して,杭基礎は設計されており,杭基礎の終局設計に対して早急な対応が必要である。しかし,上屋の応答が杭基礎の終局耐力に与える影響や基礎構造の崩壊によって上屋構造の倒壊の可能性を検討した研究は申請者以外ではほとんど見受けられない。そこで,本研究では下記の検討を行った。さらに,上屋応答による変動軸力により鋼管杭が繰返し荷重を受ける場合,単調荷重と異なり局所的に応力集中することを。そこで,杭細長比,杭径厚比,地盤反力係数,繰返し荷重回数・振幅等のパラメータに対して両者の連成座屈メカニズムを明らかにした。次に,鋼管杭が動的荷重を受ける場合の動座屈挙動を明らかにした。地震時に上屋応答による動的軸力変動や上下動等の影響により,杭には動的鉛直荷重が作用する。そこで,有限要素による弾塑性大変形解析により,解析モデルを作成し,杭の細長比や地盤反力係数,荷重周期等をパラメータとして動座屈が生じない安定荷重を明らかにした。その際,杭の幾何学的非線形性,杭と地盤の材料非線形性を考慮したモデルを用いた。最後に,縮小模型振動台実験による上屋応答の変動軸力による杭基礎の全体曲げ座屈崩壊メカニズム再現を再現し,水平・鉛直荷重を受ける鋼管杭の塑性変形性能と鉛直荷重支持限界性能評価を行った。
蛋白工学的手法を用いた中枢作用性修飾型線維芽細胞増殖因子の開発

線維芽細胞や、血管内皮細胞の生長を促進する細胞増殖因子として発見された線維芽細胞増殖因子(FGF)は、単なる細胞増殖因子としての作用以外に、摂食中枢抑制作用や、老化に伴う学習記憶傷害の原因である内側中隔及び前脳基底部のアセチルコリン含有細胞の細胞変性を、防止あるいは、修復することが明かとなり、老化によって生じる記憶学習傷害の予防あるいは治療におけるFGFの有効性が強く示唆されている。しかしFGFには本来細胞増殖因子としての作用があるため記憶学習障害の予防薬として用いるには発癌などの潜在的危険性が示唆され、より中枢に選択的に作用するFGFの開発が求められた。そこで遺伝子工学的ならびに蛋白工学的手法を用いることにより、より中枢に特異的に作用する修飾型FGFの開発を目指してその基礎的研究をおこなった。われわれはまずN端およびC端に相当するaFGFフラグメントを脳室内に投与することによってFGF分子の中枢作用に関係する機能ドメインの検討を行った。その結果C端フラグメントaFGF(114-140)の投与は無効であったが、N端フラグメントaFGF(1-15)の投与は用量依存性に摂食を抑制した。この結果によって、摂食抑制に対するaFGFの活性部位がN端にあることが明かとなった。さらにより長いアミノ酸配列をもつN端フラグメントaFGF(1-20)及びaFGF(1-29)を投与したところ、これらフラグメントは摂食抑制作用を示さなかった。ところがaFGF(1-29)の16番目のシステイン残基をアラニンに変えたペプチドを作成し投与した結果、このペプチドは摂食抑制作用を示し、その強さはaFGF(1-15)の16倍に達した。このことからaFGFの摂食抑制作用対するaFGFの活性部位がN端にあることが明らかになり修飾型FGFの設計に重要な知見を与えた。本研究の初年度にあたり、まずバキュロウイルスベクタ-系を用いたbFGFの生合成ならびにその精製法の確立を行った。ラットbFGFの全構造遺伝子をバキュロウイルストランスファ-ベクタ-に組み込み野生型のバキュロウイルスゲノムとの間で相同組替えを行い、bFGF組替え型バキュロウイルスを得た。次にこのウイルスをsf9と呼ばれる昆虫細胞に感染させ、4日後上清および細胞を回収し、bFGFの精製を行った。得られたbFGFのN端に相当するアミノ酸配列を決定したところ、メチオニンから7つのアミノ酸が切りとられたbFGFであることが明かとなった。このbFGFは、ヘパリンに結合する能力を持ち、PC12細胞に作用して樹状突起の形成促進効果を示した。さらに現在C端領域を欠如した修飾型FGFの作製にも取り組んでいる。FGFの中枢作用の検討(佐々木、大村):虚血による海馬錐体細胞の細胞死などに対しaFGFが阻害、修復効果を有することを明かとにした。また、aFGFによって、海馬錐体細胞層より記録されるポピュレ-ションスパイクの長期増強(脳切片を用いる)が引き起こされる事が明らかとなり、この系を用いた修飾型FGFの生理活性検討が可能となった。今回われわれは、バキュロウイルスベクタ-を用いたbFGFの生合成法ならびに精製法を確立したが、FGFの精製には、ヘパリンに結合するといった性質を利用しているために、ヘパリン結合領域を削った修飾型FGFでは精製に困難さが予想された。

そこでこの問題点を克服するためにマルト-ス結合タンパク質(MBP)にFGFの遺伝子を融合しN端にMBPを持つFGFを作製し、マルト-スとMBPの親和性を利用してMBPーFGF融合タンパク質を精製し、その後MBPとFGFをプロテア-ゼで切り離すことにより精製された修飾型FGFを得るといった方法の開発を試みている。平成3年度にわれわれは、バキュロウイルスベクターを用いたbFGFの生合成法ならびに精製法を確立したが、FGFの精製には、ヘパリンに結合するといった性質を利用しているために、ヘパリン結合領域を削った修飾型FGFでは精製に困難さが予想された。そこでこの問題点を克服するために本年度は、マルトース結合タンパク質(MBP)にFGFの遺伝子を融合しN端にMBPを持つFGFを作製し、マルトースとMBPの親和性を利用してMBP-FGF融合タンパク質を精製し、その後MBPとFGFをプロテアーゼで切り離すことにより精製された修飾型FGFを得るといった方法を確立した。この方法を用いて線維芽細胞増殖活性をもつヒトaFGFの産生に成功した。これを用いて海馬錐体細胞層より記録されるポピュレーションスパイクの長期増強(脳切片を用いる)を指標とする修飾型FGFのスクリーニングを確立した。線維芽細胞や、血管内皮細胞の生長を促進する細胞増殖因子として発見された線維芽細胞増殖因子(FGF)は、単なる細胞増殖因子としての作用以外に、摂食中枢抑制作用や、老化に伴う学習記憶傷害の原因である内側中隔及び前脳基底部のアセチルコリン含有細胞の細胞変性を、防止あるいは、修復することが明かとなり、老化によって生じる記憶学習傷害の予防あるいは治療におけるFGFの有効性が強く示唆されている。しかしFGFには本来細胞増殖因子としての作用があるため記憶学習障害の予防薬として用いるには発癌などの潜在的危険性が示唆され、より中枢に選択的に作用するFGFの開発が求められた。そこで遺伝子工学的ならびに蛋白工学的手法を用いることにより、より中枢に特異的に作用する修飾型FGFの開発を目指してその基礎的研究をおこなった。われわれはまずN端およびC端に相当するaFGFフラグメントを脳室内に投与することによってFGF分子の中枢作用に関係する機能ドメインの検討を行った。その結果C端フラグメントaFGF(114-140)の投与は無効であったが、N端フラグメントaFGF(1-15)の投与は用量依存性に摂食を抑制した。この結果によって、摂食抑制に対するaFGFの活性部位がN端にあることが明かとなった。さらにより長いアミノ酸配列をもつN端フラグメントaFGF(1-20)及びaFGF(1-29)を投与したところ、これらフラグメントは摂食抑制作用を示さなかった。ところがaFGF(1-29)の16番目のシステイン残基をアラニンに変えたペプチドを作成し投与した結果、このペプチドは摂食抑制作用を示し、その強さはaFGF(1-15)の16倍に達した。このことからaFGFの摂食抑制作用対するaFGFの活性部位がN端にあることが明らかになり修飾型FGFの設計に重要な知見を与えた。
ヒトiPS細胞に低酸素培養を応用した三次元骨様組織の作製およびその骨組織再生効果

広範囲に骨欠損が生じた症例において,iPS細胞は、歯槽骨の再生医療に用いる幹細胞源として期待が寄せられている。iPS細胞を臨床応用へ展開するためには、ヒトiPS細胞の骨芽細胞分化誘導条件をさらに検討する必要がある。本研究で,我々は低酸素培養がiPS細胞の骨芽細胞分化を促進することを見出した。本研究成果が,自己由来細胞であるiPS細胞を用いた新たな骨増生技術の確立へと発展していくことが期待される。外傷や腫瘍の摘出,重度の顎堤吸収によって生じる広範囲に欠損した症例では,歯槽骨の欠損を補うために骨移植や骨補填材を用いた顎骨再建/再生が行われているが、欠損が広範囲に及ぶ場合はその治療効果は十分でない。そこで、iPS細胞は、歯槽骨の再生医療に用いる幹細胞源として期待が寄せられている。本研究課題の目的は、低酸素培養下でヒトiPS細胞の骨芽細胞分化を強力に促進する分化誘導方法を同定し、さらには広範囲の骨増生技術として臨床応用へ展開するための研究基盤を確立することである。平成28年度は、低酸素環境がマウスiPS細胞に及ぼす影響を明らかにした。マウスiPS細胞を低酸素培養器内または低酸素模倣化合物を添加して骨芽細胞に分化誘導したところ、どちらの場合においてもマウスiPS細胞の骨芽細胞分化は促進された。平成29年度は、低酸素模倣化合物を添加してヒトiPS細胞の骨芽細胞分化誘導を行った。その結果、低酸素模倣化合物は、ヒトiPS細胞の骨芽細胞分化を促進することが明らかとなった。さらに、不活化したヒトiPS細胞由来骨芽細胞をラット頭蓋骨欠損部に移植した。ヒトiPS細胞由来骨芽細胞は、ラット頭蓋骨の骨欠損部の治癒を部分的に促進した。今後、ヒトiPS細胞由来骨芽細胞の誘導プロトコールを改良することや低酸素培養条件を調整していくことで、自己由来細胞であるiPS細胞を用いた新たな骨再生材料となる可能性が示唆された。広範囲の顎骨欠損を生じた症例において補綴装置による十分な機能回復を得るためには,補綴装置を支える顎堤,骨組織を再生する技術の開発が重要な課題となる。これまでに,マウスiPS細胞から作製した骨様の構造体が『生体内で骨形成を促進する』という知見を得ている。しかしながら,動物種が大きく異なるため,ヒトiPS細胞に応用するには,骨芽細胞分化誘導条件をさらに検討し,より生体に近い環境下で培養を行う必要がある。本研究課題の目的は,低酸素培養下でヒトiPS細胞の骨芽細胞分化を強力に促進する分化誘導方法を同定し,さらには広範囲の骨増生技術として臨床応用へ展開するための研究基盤を確立することである。初年度の平成28年度では,まず低酸素環境がマウスiPS細胞の骨芽細胞分化に及ぼす影響を検討した.低酸素チャンバー内でマウスiPS細胞の骨芽細胞分化を行った結果,マウスiPS細胞の石灰化が促進した.さらに,低酸素模倣化合物を用いて分化誘導を行った結果,低酸素模倣化合物がマウスiPS細胞の石灰化を促進することも明らかとなった。本年度では,低酸素培養は,マウスiPS細胞の石灰化を促すという知見を得ることができ,本研究課題を達成するために有用な知見を得ることができた。今後は,ヒトiPS細胞を用いて低酸素環境のもとで骨芽細胞分化誘導を行っていく予定である。これらの結果は,ヒトiPS細胞を用いた新規骨再生材料となる可能性を示しており,今後の研究の発展が期待される。本研究課題は低酸素培養下でヒトiPS細胞の骨芽細胞分化を強力に促進する分化誘導方法を応用した,広範囲な骨欠損に対する新規歯槽骨再生技術の開発を目的としており、初年度では低酸素培養がiPS細胞の骨芽細胞分化に及ぼす影響の検討を計画していた。研究実績の概要の通り,低酸素環境が,マウスiPS細胞の石灰化を促進したことを明らかにした。以上のことから本研究の進捗は、おおむね順調に進展していると判断できる。歯科補綴学29年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、ヒトiPS細胞を低酸素環境下において骨芽細胞分化誘導を行い,iPS細胞の石灰化にとって最適な酸素濃度および分化誘導期間の検討を行う。さらに、ヒトiPS細胞由来三次元骨様組織が,骨組織再生に及ぼす影響を、動物実験を用いて検討を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
セルラーゼ阻害剤に関する研究

セルラーゼはセルロースを加水分解する酵素の総称であり、作用機作の異なる酵素群により構成されている.しかし,その詳細な分解機構は解明されていない.酵素の活性部位の構造や機能を検討する手段の一つにその酵素に対しての特異的阻害剤を用いる方法がある.著者らは糖転移活性を有する市販セルラーゼ剤を用い,グルコンダーゼ阻害剤であるSGI(1-デオキシノジリマイシン)とセロオリゴ糖を転移重合させ4種の阻害剤を単離し、それらの構造を決定した.さらに重合度の大きい阻害剤を分取することを目的とた.1.2% SGI,10%セロオリゴ糖,25%セルラーゼ,30%DMSOを含んだ100mM酢酸緩衝液中で37°Cで48時間反応を行い,産物はイオン交換クロマト,ゲル濾過HPLCで新たに2種の新規セルラーゼ阻害剤を得た.2.これらの構造を,HPLCによる構成成分の同定,β-グルコシダーゼ分解,メチル化分析により,4-0-β-D-セロトリオシル-SGIおよび4-0-β-D-セロテトラシル-SGIと決定した.3.しかし,この方法で得た阻害剤の量は微量であった.そこでClostridium thermocelun由来のセロデキシストリンホスホリラーゼ(CDPase)の逆反応を利用して,グルコース-1ーリン酸を供与体,Gl(β1-4)SGIを受容体として合成する新たなセルラーゼ阻害剤(GnSGI)の合成法を確立した.4.各種セルラーゼに対する阻害剤の阻害作用を検討した.それらの中でAspergillus aculeatus由来のFI-CMCaseはG3SGIG6SGIに対して強い阻害を受けた.セルラーゼはセルロースを加水分解する酵素の総称であり、作用機作の異なる酵素群により構成されている.しかし,その詳細な分解機構は解明されていない.酵素の活性部位の構造や機能を検討する手段の一つにその酵素に対しての特異的阻害剤を用いる方法がある.著者らは糖転移活性を有する市販セルラーゼ剤を用い,グルコンダーゼ阻害剤であるSGI(1-デオキシノジリマイシン)とセロオリゴ糖を転移重合させ4種の阻害剤を単離し、それらの構造を決定した.さらに重合度の大きい阻害剤を分取することを目的とた.1.2% SGI,10%セロオリゴ糖,25%セルラーゼ,30%DMSOを含んだ100mM酢酸緩衝液中で37°Cで48時間反応を行い,産物はイオン交換クロマト,ゲル濾過HPLCで新たに2種の新規セルラーゼ阻害剤を得た.2.これらの構造を,HPLCによる構成成分の同定,β-グルコシダーゼ分解,メチル化分析により,4-0-β-D-セロトリオシル-SGIおよび4-0-β-D-セロテトラシル-SGIと決定した.3.しかし,この方法で得た阻害剤の量は微量であった.そこでClostridium thermocelun由来のセロデキシストリンホスホリラーゼ(CDPase)の逆反応を利用して,グルコース-1ーリン酸を供与体,Gl(β1-4)SGIを受容体として合成する新たなセルラーゼ阻害剤(GnSGI)の合成法を確立した.4.各種セルラーゼに対する阻害剤の阻害作用を検討した.それらの中でAspergillus aculeatus由来のFI-CMCaseはG3SGIG6SGIに対して強い阻害を受けた.セルラーゼの一次構造,高次構造,酵素の活性中心に関する情報も少ない,セルラーゼの基質が高級セロオリゴ糖となると水不溶性となるため反応速度論の解析も難しく,サブサイトも殆ど分かっていない.最近,遺伝子操作技術により多くのセルラーゼ遺伝子がクローン化され,一次構造が続々と解明されつつあり,幾つかの酵素の立体構造も明らかになった.酵素分子の活性部位の構造について検討する方法として,特異的酵素阻害剤を用いる方法があるが,セルラーゼにおいて特異的阻害剤はいまだ発見されていない.そこで,セルラーゼの活性中心に関する情報を得るためセルラーゼの特異的阻害剤(基質アナログ)を考え,阻害剤生産菌株の検索を行ったが,現在のところ成功していない.そこで,グルコシダーゼの特異的阻害剤であるSGI(l-デオキシノジリマイシン)をセロオリゴ糖に位置選択的に付加することを試み,その産物(混合物)がセルラーゼを阻害することを発見した.この中から4種の阻害剤を精製し,構造を決定した.これらはSGIにグレコースがβ-1,4又は1,6で結合したものであった.これらの阻害強度は,酵素の起源により大きく異なった.次に,SGI生産菌の大量培養を行い,SGIを大量に精製分取した.これを用い,上記の条件下で阻害剤を調製し,そこから,上記4種以外の阻害剤を3種分取した.これらを用い,その構造決定,Aspergillus Trichoderma,Irpex等カビのセルラーゼ,Bacillus等の細菌のセルラーゼの精製酵素を用い得られた阻害剤による阻害を詳しく調べる予定である.新規セルラーゼ阻害剤生産菌の検索は未だ成功していない.セルラーゼはセルロースを加水分解する酵素の総称であり,作用機作の異なる酵素群により構成されている.しかし,その詳細な分解機構は解明されていない.酵素の活性部位の構造や機能を検討する手段の一つにその酵素に対しての特異的阻害剤を用いる方法がある.

著者らは糖転移活性を有する市販セルラーゼ剤を用い,グルコシダーゼ阻害剤であるSGI(1-デオキシノジリマイシン)とセロオリゴ糖を転移重合させ4種の阻害剤を単離し,それらの構造を決定した.さらに重合度の大きい阻害剤を分取することを目的とした.1.2%SGI,10%セロオリゴ糖,2.5%セルラーゼ,30%DMSOを含んだ100mM酢酸緩衝液中で37°Cで48時間反応を行い,産物はイオン交換クロマト,ゲル濾過,HPLCで,新たに2種の新規セルラーゼ阻害剤を得た.2.これらの構造を,HPLCによる構成成分の同定,β-グルコシダーゼ分解,メチル化分析により,4-0-β-D-セロトリオシル-SGIおよび4-0-β-D-セロテトラシル-SGIと決定した.3.しかし,この方法で得た阻害剤の量は微量であった.そこでClostridium thermocellum由来のセロデキストリンホスホリラーゼ(CDPase)の逆反応を利用して,グルコース-1ーリン酸を供与体,G1(β1-4)SGIを受容体として合成する新たなセルラーゼ阻害剤(GnSGI)の合成法を確立した.4.各種セルラーゼに対する阻害剤の阻害作用を検討した.それらの中でAspergillus aculeatus由来のFI-CMC aseはG3SGIG6SGIに対して強い阻害を受けた.
加速度計を用いた小学生における日常の座位行動の評価法の確立および変動要因

日本人小学生を対象に、日本製の加速度計と姿勢計で得られた座位時間との関係を検討した。更に、日常の座位行動時間の変動要因を検討した。加速度計と姿勢計で得られた座位時間との間には、有意な正の相関関係が見られた。座位行動時間は、肥満度と有意な正の相関が、体力・運動能力とは有意な負の相関が見られた。何れもかなり弱い関係であった。中休みの座位行動時間は清掃時間より有意に長かった。日常の座位行動時間は、自宅近隣環境と関係が見られた。諸外国において子どもの身体活動の推奨値とされる、一日60分以上の中強度以上の身体活動を満たす子どもの割合は国際的に少なく、一日の大半は1.5メッツ以下の座位行動(SB: sedentary behavior)や比較的低強度の活動が占める(Hallal et al. 2012)。最近、従来の加速度計では推定精度が低かった小学生の低強度から高強度の活動を高い精度で評価できる日本製の加速度計の推定式が報告されているが(Hikihara et al. 2014)、座位という姿勢を保持している時間を正確に評価できるかどうかは不明である。更に、国外で主流の加速度計との互換性も不明でありSBの国際比較が難しい。そこで、平成27年度は、日本の小学生の座位行動の実施時間を姿勢計によって測定すると同時に、申請者らが小学生用の変換式を報告した日本製の加速度計を用いて、活動強度別の身体活動の実施時間の測定を行い、加速度計を用いた座位時間およびそのbreakの評価法を確立する。更に、国内外で主流の加速度計で得られた座位時間の機種間差を補正する式を作成することを目的とした。首都圏の小学校に通学している男女69名を対象に、日本製の3軸加速度計(Active style Pro HJA-350IT)および国外の大規模調査で用いられている海外製の3軸加速度計(ActiGraph GT3X)を対象者の腰部、姿勢計(activPAL)を大腿部に装着し、日常生活の中で一週間のSBおよび身体活動量の調査を実施した。Active style ProとactivPALで得られたSBの時間との間には、有意な正の相関関係が見られた。加速度計のデータから座位時間およびbreakを推定する式を作成中である。更に、ActiGraphで得られた座位時間の機種間の差を補正する式(互換式)を作成する。平成27年度は、男女小学生男女69名を対象に、児童の座位行動の実施時間を姿勢計によって測定すると同時に、申請者らが児童用の変換式を報告した日本製の加速度計を用いて、活動強度別の身体活動の実施時間の測定を行い、加速度計を用いた座位時間およびそのbreakの評価法を確立することとした。日本製の加速度計(Active style ProHJA-350IT)の座位行動時間と姿勢計(activPAL)での座位時間との間には、有意な正の相関関係が見られたものの、個人差も見られた。また、諸外国で主流の加速度計(ActiGraph GT3X)との間も同様の結果が見られた。現在、breakの算出および、国外で多用されている加速度計との互換式の作成を行っている。座位行動(sedentary behavior: SB)を評価する際、海外製の加速度計が捉える単位時間(epoch length)によって、子どものSBの所要時間は影響されることが報告されている(Ojiambo et al. 2011)。これまで、日本製の加速度計を用いて成人の活動量の算出に最適なepoch lengthは報告されているものの(田中と田中2012)、小学生の活動量やSBについては未知である。また、学校内におけるSBの減少に向けた介入には、休み時間や放課後がターゲットとして考えられるものの(Gao et al. 2014)、日本における、学校内のSBの性差・学年差の状況は不明である。そこで、日本製の加速度計を用いて、SBと健康関連指標との相関から、最適なepoch lengthを検討した。更に、日常と学校内におけるSBの性差や学年差を明らかにした。小学16年生の男女を対象に、加速度計を腰部に装着させた。体型の評価は、対象者の身長および体重の測定を行い、肥満度を算出した。体力・運動能力は、各学校の新体力テストの結果を用いた。その結果、SBは、60秒間値に比較して10秒間値が有意に長かった。また、60秒間値と10秒間値の単相関係数は、強かった。肥満の指標としての肥満度、体力・運動能力とSBとの関係を、性別および年齢を調整して検討した結果、肥満度は有意な正の相関が、体力・運動能力とは有意な負の相関が見られたが、その関係はかなり弱く、かつ、epoch lengthによる違いはほとんどなかった。また、日常生活全般において、中高強度活動が短い群ほど、SBが長かった。そして、その関係性に、性差や年齢層による違いはほとんど見られなかった。一方、学校内の時間帯については、男女共に、中休みのSBは清掃時間より有意に長かった。また、男子の中休みと昼休みのSBの割合は、女子より低かった。平成28年度は、小学生男女378名を対象に、日本製の3軸加速度計(Active style ProHJA-350IT)を

腰部に装着させ、日常生活の中で一週間の座位行動の調査を実施した。体型の評価は、対象者の身長および体重の測定を行い、肥満度を算出した。体力・運動能力については、各学校の新体力テストの結果を用いた。現在、平日の放課後など、分析を行っている。諸外国と生活環境の異なる日本の幼児では、諸外国とは異なる環境要因と身体活動量との関係がみられるものの(田中ら,2011)、座位時間と自宅周辺の環境要因との関係については不明であった。そこで、平成29年度は、日本人の小学生を対象に、日常生活における座位行動と近隣環境との関係を検討した。対象者は、東京都および京都市内の14校に通う小学16年生の男女374名であった。日常生活における座位行動(1.5メッツ以下)に要した時間を、日本製の3軸加速度計(Active style ProHJA-350IT)を用いて7日間にわたり評価した。自宅近隣環境については、国際標準化身体活動質問紙環境尺度日本語版(Inoue et al.,2009)を用いて児童およびその保護者に尋ねた。また、身長および体重を計測し、Body Mass Index (BMI)を算出した。性別、学年、BMIのz得点、世帯、学校を調整した結果、座位行動時間の割合は、バス停、駅などが自宅から10-15分以内にあるほど有意に低く、車やバイクの所有台数が多いほど有意に低かった。日本の小学生において、日常の座位行動は、自宅近隣環境と関係のあることが明らかとなった。自宅近隣のバス停・駅の有無および車やバイクの所有数と有意な関係が見られたことから、身体活動推進のためにこれらの環境を整える重要性が示唆された。研究期間全体を通して、先ず、日本製の3軸加速度計および国外の大規模調査で用いられている姿勢計(activPAL)で得られた座位時間との間には、有意な正の相関関係がみられた。更に、日本製の3軸加速度計に最適なepoch lengthを明らかにした上で、男女共に、中休みの座位時間は清掃時間より有意に長かったこと、かつ、男子の中休みと昼休みの座位時間の割合は、女子より低かったことを明らかにした。日本人小学生を対象に、日本製の加速度計と姿勢計で得られた座位時間との関係を検討した。更に、日常の座位行動時間の変動要因を検討した。加速度計と姿勢計で得られた座位時間との間には、有意な正の相関関係が見られた。座位行動時間は、肥満度と有意な正の相関が、体力・運動能力とは有意な負の相関が見られた。何れもかなり弱い関係であった。中休みの座位行動時間は清掃時間より有意に長かった。日常の座位行動時間は、自宅近隣環境と関係が見られた。平成28年度以降は、小学生の一日の時間帯別における座位行動の性差・学年差を検討することによって座位行動の実態を明確にするとともに、環境要因および健康関連指標との関係を明らかにする。さらに、国外の大規模な集団で得られた結果と比較し、生態学的考察を行うことを目的とする。対象は、小学16年生の男女とする。日常のSBの測定は、対象者の腰部に、日本製の加速度計(Active style Pro)を装着させ、1週間にわたる日常のSBを評価する。
鉱物組織形成過程の統計物理学的描像の構築にむけて

成長組成累帯構造の統計力学的描像の構築と数値計算を行い、斜長石とガーネットの累帯構造と比較し、天然における温度・圧力変化における加速度変化の推定を行なった。ガーネットの累帯構造からは初めて広域変成岩作用中での接触変成作用の存在を推定した。また、非平衡な過程ではセクター構造と逆累帯構造のオーバーラップすることを見出した。さらに、構築した統計物理学的描像に基づいた地球惑星物質科学の新しい教育を行った。理論的研究では、すでに提唱した新しい理論を基礎として、統計力学的立場から結晶成長による形や化学組成の変動に関する一般的な場合への理論の拡張を、北村を中心として行った。提唱した理論(Kitamura and Matsumoto, 2004)は、2成分系において、2成分固溶体結晶がそのメルトから成長する場合である。天然の鉱物に適用するためには、多成分系からの2成分固溶体の成長に理論を拡張する必要がある。本年度は多成分系の格子溶液モデルの構築を始めた。また緑泥石-ガーネットの反応などの場合のように鉱物間に存在するfluidを通しての物質輸送には非平衡熱力学的取り扱いを始めた。既に提唱した理論の一部を拡張した理論を用いて、岩石の温度・圧力変化に伴う、成長組成累帯構造の数値計算を行った。また、温度・圧力を変化させた場合の成長組成累帯構造の数値計算も行った。温度・圧力変化による計算では、(1)その加速度を変える、(2)元素(分配係数)を変える、(3)元素濃度を変える、という事に留意して進めた。その結果、予想以上に核形成のタイミングの影響が大きく、今後、核形成の生じるタイミングと成長組成累帯構造変化の両者を兼ね合わせた理論の構築が必要であるという結論に達した。数値計算した成長組成累帯構造の特徴を、温度・圧力変化における加速度と対応させて整理を始めた。天然の斜長石とガーネットの成長組成累帯構造の特徴と、理論による成長組成累帯構造の特徴を比較し、天然における温度・圧力変化における加速度の推定を開始した。地球惑星物質の履歴の解読では未知の条件下で形成した組織からその生成環境を逆に推定を行うため、どのように組織が形成されるかについての理論が必要不可欠である。本研究では、統計物理学的観点から地球や隕石を構成する造岩鉱物の組織形成過程の統計物理学的描像の構築を目指す。特に鉱物の成長に伴う組織形成過程を集中的に取り扱う。さらに構築する統計物理学的描像に基づいた地球惑星物質科学の新しい教育を行うことを目的としている。本年度は、以下のような研究を行なった。(1)昨年度に引き続き、温度・圧力を変化させた場合の成長組成累帯構造の統計力学的描像に基づいた数値計算を行った。温度・圧力変化による計算では、(1)その加速度を変える、(2)元素(分配係数)を変える、(3)元素濃度を変える、という事に留意して進め、成長組成累帯構造の特徴を把握した。その結果、三波川変成岩中のガーネットの成長組成累帯構造から推定した温度・圧力変化における加速度から、プレートの沈み込みが一時停止した可能性があることが分かった。(2)成長組成累帯構造の理論に方位依存性を加えセクター構造の統計力学的解析を行った。その結果やモンテカルロシミュレーションの結果および天然の輝石中のセクター構造の研究結果から、成長組成累帯構造形成にキンクサイト近傍での母相との直接的な原子の脱着が大きな役割を果たしていることが明らかとなり、理論の高次化を図った。さらに、これらの研究成果を生かし統計物理学的描像に基づいた地球惑星物質科学の大学院教育を行った。平成21年度は、以下のような研究を行った。(1)成長組成累帯構造の統計力学的描像の構築:温度・圧力を変化させた場合、特にその加速度、元素(分配係数)、元素濃度を変えの成長組成累帯構造の数値計算を行なった。これらの計算結果と斜長石とガーネットの成長組成累帯構造の特徴と比較し、天然における温度・圧力変化における加速度変化の推定を行こなつた。その代表的な結果ば、三波川変成岩中に産するガーネットの逆累帯構造は、温度・圧力変化に比べて遅れた核形成によって形成されたことが示唆され、初めて広域変成岩作用中での接触変成作用の存在が推定できたことである。(2)他の組織形成過程に関する統計力学的描像の構築:成長組成累帯構造に関する理論に結晶方位依存性を置くことで、セクター構造の統計力学的解析を行なった。その結果、非平衡な成長過程ではセクター構造と逆累帯構造がオーバーラップしている可能性が高いことを見出した。この結果と輝石などの累帯構造の特徴を比較し、理論的な予測の正当性を見出した。最終年度であるため上記の研究のまとめを行い学会講演等で発表すると共に論文化を行った。
スモールデータ駆動型機械学習による仮想頭蓋底手術シミュレーションシステムの開発

本研究では、希少価値を有する少数の学習データを用いた深層学習技術を開発・検証することで、高難度手術治療への支援システムの開発と臨床評価をおこなう。脳深部に発生する頭蓋底腫瘍は、手術が最も難しい疾患の一つであり、治療成績は、腫瘍の病理組織診断や術中所見に大きく左右される。医療画像技術が進歩した現代でも、治療方針や手術アプローチの決定は、未だ、医師の経験に基づいた“臨床的判断"に依存している部分が多く、データの蓄積が非効率的かつ主観的であり、また、共有が難しい。本研究は、現行の頭蓋底外科手術が抱える、こうした問題を、機械学習技術によって解決すべく、術前検討システムの開発を目指したものである。