hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フランスの複雑化する教育病理現象の分析と実効性ある対策プログラムに関する調査研究

本研究の成果は最終報告書に集約される。最終報告書は研究論文の部とフランス教育病理用語集の部から構成されている。研究論文の部では、フランスの教育病理及びその対策プログラムに関する論文として、「機会均等政策と排除の論理」(池田賢市)、「子どもの貧困と教育問題」(園山大祐)、「フランスにおける義務教育の揺らぎ-脱学校化(descolarisation)を中心に-」(藤井穂高)、「職業資格取得前の青年をめぐる問題-国民教育省調査報告書『資格取得前の離学』について-」(夏目達也)、「フランスの若者の社会的異議申し立て」(古沢常雄)、「フランスにおける市民性教育の活動と若者の社会統合」(鈴木規子)、「学校周辺活動の展開とアニマトゥール」(岩橋恵子)、「『2005年学校基本計画法』に基づく初等中等教育改革」(上原秀一)、「フランスにおける大学評価追跡調査にみる大学改善の新動向」(服部憲児)、「フランスにおける新政策評価制度下の教育行政-学校の自律性拡大による成果向上-」(藤井佐知子)を掲載した。また、翻訳として、「体罰の時代」(古沢常雄)も掲載した。次に、フランス教育病理用語集では、不登校・怠学、学習随伴活動、プール(移民第二世代)、失業問題、健康と市民性の教育のための協議会、保護者責任契約、塾・家庭教師、脱学校化、地域間格差、復帰準備中継措置、麻薬問題、麻薬中毒学業失敗、(大学生の)失敗/不合格、セカンドチャンススクール、教育者(教育指導員)、市民性教育、蒸発、イスラームのスカーフ、障害、国歌、アイデンティティ、非識字(状態)、移民、不本意就学、職業・社会への参入、統合、資格未取得者、職業教育化、落第、沈殿現象、資格取得前離学、青少年の自殺、心の悩み、タバコ中毒、アルコール中毒、行為障害、校内暴力、教育優先地域/教育優先ネットワークの各語を取り上げ、定義、現状、課題等を解説している。初年度に当たる今年度は、4回の研究打ち合わせ会を開催し、本研究費補助金による3年間の研究計画及び研究分担について議論した。それにより、本研究の企図する教育病理現象の実態把握・分析のため、(1)学校内外での暴力行動・非行(対教師・生徒暴力、器物破損、薬物乱用、犯罪、売春等)、(2)低学力問題(学習意欲喪失、留年、退学、就学拒否等)、(3)社会参加の困難(就職難、失業、対人関係拒否等)の3つの課題領域を設定することを確認するとともに、研究分担者の担当を決定した。また、フランスにおける「教育病理」の内包と外延に関する先行研究の調査分析を行なった。併せて、先行研究の収集等のため、フランスにおける2回の現地調査を実施した。第3回研究打ち合わせ会では、藤井佐知子氏による「フランスの学校基本法をめぐる議論について」、第4回では、夏目達也氏による「フランスの大学教育における『病理現象』とその対策-学生の就職をめぐる状況と大学のサポート体制-」の報告とそれをめぐる議論を行なった。さらに、関連領域における研究の蓄積を参照するため、第3回研究打ち合わせ会では、鈴木規子氏(日本学術振興会特別研究員)から、「『教育病理』に対する学校の対応-2001-2003年度フランス学校調査の報告-」と題する報告、第4回では、都留民子氏(県立広島女子大学)から「フランスの現代的・失業・貧困について」と題する報告を受け、教育学研究における教育病理現象に関する今後の研究視角等について議論した。3年の研究計画の2年目に当たる今年度は、フランスにおける教育病理とその対策プログラムを体系的に把握するため、教育病理に関するキーワードの検討・分析を進めた。

そのために、4回の研究打ち合わせ会と2回の現地調査を行うとともに、森千香子氏(南山大学)より「フランス郊外の若者による抵抗表現とその変容」と題する報告を受けた。当初の計画では、教育病理現象を(1)学校内外での暴力・非行、(2)低学力問題、(3)社会参加の困難の3点に大別した上で、体系的に整理を行う予定であったが、個々の教育病理は他のものと関連、重複しており、対策プログラムも重層化していることから、分類枠組みよりも個別の病理現象の検討を先行させることとした。そのために、教育病理及びそれに関連するキーワードを選定し、キーワードごとに、その定義、歴史と現状、要因、対応と課題等についてまとめ、教育病理キーワード集を作成することとなった。今年度検討したキーワードは、欠席、非識字、読み書き困難、失業、社会的排除、校内暴力、非行、アルコール、ドラッグ、無資格、自殺、いじめ、恐喝、非市民的行為、学校外の教育活動、社会的分断、ジェンダー、民族差別、サブカルチャー、健康、無資格、都市問題、郊外問題、公教育、私事化、統合、学校随伴支援、教育優先地域、若年就業、市民性、大学教育、障害児教育など多面にわたる。本研究の最終年度にあたる次年度において、教育病理キーワード集を完成させるとともに、特に注目すべきテーマについては、その問題状況、対策プログラムを含めて、個別論文にまとめる予定である。研究期間の最終年度に当たる今年度は、これまで3年間の研究を最終報告書にまとめた。まず、個別論文では、社会的労働者としてのアニマトゥールの台頭と学校外教育活動の展開、機会均等政策と排除の論理、「2005年学校基本計画法」に基づく初等中等教育改革の実施状況、フランスの市民性教育の活動と若者の社会統合、フランスにおける子どもの貧困と教育問題、フランスにおける大学評価追跡調査にみる大学改善の新動向、フランスにおける若年者の就業をめぐる病理と就業支援政策、フランスの若者の「社会的発言」、学校経営改革と校長の職務、脱学校化の問題構戒の各テーマについて、フランスでの最新の研究動向を踏まえた上で、わが国との比較から特に示唆的な点について整理・分析した。また、これと並行して、フランスの教育病理に関する用語集も作成した。選択した用語は、不登校/怠学、学習随伴活動、アルコール依存症、市民性、塾・家庭教師、健康と市民性のための協議会、保護者責任契約、学校離脱、復帰準備中継措置、学業失敗、大学生の失敗/不合格、セカンドチャンススクール、教育指導員、市民性教育、蒸発、喫煙、イスラームのスカーフ、ゲットー、アイデンティティ、非識字、移民、平等、不本意就学、統合、資格、進路指導、貧困、学校外教育活動、職業教育化、落第/原級留置、沈殿現象、自殺、暴力、教育優先地域などである。それぞれの用語について、その定義、背景、課題等についてまとめている。
アクティヴタッチによる質感知覚における視覚情報の影響

手や指を能動的に動かして、物体の形状や質感を得ることをアクティヴタッチという。我々はこれまでに、ミラーハンド錯覚という現象を利用して、アクティヴタッチによる物体の硬さ知覚は、指からの触覚入力に加えて視覚の影響を受けることを行動実験によって示した。そこで本研究では、視覚による硬さ知覚の変化が、脳のどの部位の活動によるのかを、機能的MRI実験によって調べた。アクリル製の鏡を取り付けた台を特製した。被験者はヘッドコイル上の反射鏡によって台上の手を観察し、鏡に映った右手が左手に見えるように、鏡の位置を調節した。被験者の左手(被験者からは見えない)には常に中間の硬さのスポンジパッドを、右手には柔らかい、中間、硬いパッドのどれかを、ランダムな順番に呈示した。被験者は右手の鏡像を注視しながら両手でパッドを触知し、左手で知覚されるパッドの硬さを、硬いほど大きな数値をあてはめるマグニチュード推定法によって回答した。両手で同じタイミングでパッドを押す条件(同期条件)と、異なるタイミングで押す条件(非同期条件)の2条件を行ない、それぞれの脳活動をMRIによって観察した。同期条件では、被験者は左手で同じ硬さのパッドしか触知していなかったが、柔らかいパッドを押す鏡像を観察すると左手のパッドも柔らかく感じられ、硬いパッドを押す鏡像を注視すると硬く知覚された。このような硬さ知覚の変化は、非同期条件ではみられなかった。同期条件では、非同期条件に比べて右脳の第二次体性感覚野、および運動前野などに有意な活動が観察された。第二次体性感覚野は、主観的な触覚に関与していると考えられていることから、鏡像の観察によって生じた硬さ知覚の変化は、この部位の活動を関係があると考えられた。また、運動前野は身体所有感に関与していることから、この部位の活動は鏡像の右手を左手のように感じることに結びついていると推測された。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに我々は、アクティヴタッチによる物体の硬さ知覚は、視覚情報の影響を受けて成り立つことを行動実験によって示した。被験者の体の正中に鏡を置き、その表と裏側に左右の手をそれぞれ置いてもらう。鏡に写った左手の像を見ながら両手を同時に動かすと、あたかも鏡像の左手が右手のように感じられる。この現象をミラーハンド錯覚という。この時、両手に異なる硬さのスポンジパッドを呈示し、鏡像を見ながら両手で同時にパッドを押し、右手で知覚されたパッドの硬さを回答してもらう。右手には常に同じ硬さのパッドを呈示したのだが、被験者は柔らかいパッドを押している左手の鏡像を見ていると右手でも柔らかいパッドを押しているように感じ、より硬いパッドを押している鏡像を観察すると右手でも硬いパッドに触れているように感じた。このような硬さ知覚の変化は閉眼で行なうと観察されなかった。また、両手を交互に動かしてパッドを触知しても生じなかった。これらのことから、アクティヴタッチによる硬さ知覚は視覚情報によって変化すること、それには視覚と触覚入力が同期していることが重要であること、が明らかになった。このような硬さ知覚の変化が脳のどこで生じているのかを調べるため、機能的MRI実験を行なった。行動実験と同様に、被験者は両手に呈示されたパッドを同じタイミング(同期条件)、または交互に(非同期条件)触知し、鏡の裏側の手で知覚された硬さを回答してもらった。その結果、同期条件では、右の第二次体性感覚野と運動前野に活動が観察された。非同期条件ではこれらの領域に活動は見られなかった。このことから、視覚と触覚情報を統合し、アクティヴタッチによる硬さ知覚を成立させるには、右の第二次体性感覚野と運動前野が関与していることが示唆された。

第二次体性感覚野は、主観的な触覚に関与していると考えられていることから、鏡像の観察によって生じた硬さ知覚の変化は、この部位の活動を関係があると考えられた。また、運動前野は身体所有感に関与していることから、この部位の活動は鏡像の右手を左手のように感じることに結びついていると推測された。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の目標は、機能的MRI実験を行なうことにあった。そのため、どのようにスキャナ内でミラーハンド錯覚を行なうかを様々な方法で検討したが、最終的に鏡を付けたアクリル製の台と、ヘッドコイル上に設置する反射鏡で行なうことになった。この検討に時間を要したため、最終年度は被験者数を増やして機能的MRI実験を行ない、本研究のまとめを行なう予定である。達成度の項でも記述した通り、平成25年度は機能的MRI実験のための準備に予定より時間を要したため、被験者数が少なかった。平成26年度は、被験者数を増やして実験を行ない、行動実験と機能的MRI実験のまとめを行なう。
細胞組織加工製品における「ウイルス安全性実現のための基本スキーム」に関する研究

細胞加工製品はバイオ医薬品等の他の製品と異なり、原料、中間体、最終製品共に細胞を含んでいるので、製造工程に低pH処理等によるウイルスの不活化やウイルスフィルター濾過といった除去工程を組み入れることができない。そのため迅速、簡便、高感度にウイルスを検出することが重要である。現行の試験法である核酸増幅検出法(NAT)に加えて網羅的な手法である次世代シークエンサー(NGS)法を組み合わせることによって製品のウイルス安全性が担保される。本研究では原料から最終製品まで、それぞれの試験法の特徴を生かしたウイルス試験について検討し、安全性を担保するためのスキームを樹立した。細胞組織加工製品の製造工程では感染性因子,特にウイルスの混入の可能性を常に孕んでいる.原料となる細胞や,ウイルスに感染している可能性やフィーダー細胞や培地に含まれるウシ胎児血清など生物由来成分からのウイルスの持ち込み,細胞加工段階での外界からのウイルスの飛び込みなどによって汚染される可能性があり,製品にウイルスが混入するリスクは無視できない.本研究では,細胞組織加工製品の製造で使われる生物由来原料にどんなウイルスが検出できるのかを調べ,現行の対策が十分であるかを検証することを目的とした.ここではまず国内で一般的に使用されているウシ胎児血清についてウシウイルスが検出できるかどうかをRT-qPCR法を用いて検討した.その結果,国内に流通しているウシ胎児血清(原産地:米国,仏,豪,チリ,ドミニカ,アイルランド)のいずれのウシ胎児血清からもBVDV1が検出できた.またBVDV2は,ウシ胎児血清のうち88%で検出された.また調べたすべてのウシ胎児血清でウシポリオーマウイルスが検出できた.ウシ胎児血清のウイルス試験は,米国連邦規則(9CFR113.53準拠)によって行われており,ブルータングウイルス,ウシアデノウイルス,ウシパルボウイルス,ウシRSウイルス,狂犬病ウイルス,レオウイルスの有無については蛍光抗体法によって試験が行われ,感染性の有無は細胞変性試験により調べられ,否定されているが感度の高いqPCR法によって検出可能であった.本年度の研究結果から,国内で市販されているウシ胎児血清に関してもウイルス安全性の観点から,使用前のガンマ線照射等の不活化処理の重要性が改めて示された.細胞加工製品は,製品の主成分が細胞となるため製造工程にウイルスの不活化や除去の工程を組み込むことが困難である.製品へのウイルスの混入が起きる場合,次の3つのケースが想定できる.( i )原料となるヒト細胞・組織にウイルスが含まれている.( ii )製造に使われる原材料が汚染されている.( iii )製品の製造工程での手技や取り扱い時にウイルスが飛び込む.( i )は主としてヒトウイルスであり,細胞ドナーの感染ウイルスが対象となり,ドナーの血液検査等で対応可能であり,対象となるウイルスの数は限定されている.( iii )は,製造施設や製品を取り扱う上での技術的管理体制の整備等の課題となる.従って注意を払うべきは( ii )製品製造に使われる生物由来の原材料であり,原材料の精査がウイルス安全性を確保する上で重要であることが想定される.そこで本研究では細胞加工製品製造に使われるフィーダー細胞や培地に含まれるウシ胎児血清など生物由来成分からのウイルスの持ち込みを想定して以下の実験を行った.昨年度は国内で一般的に使用されているウシ胎児血清についてウシウイルスが検出できるかどうかをRT-qPCR法を用いて検討し,欧米,南米,オセアニア等を産地とするいずれのウシ胎児血清からもウシウイルス性下痢ウイルスBVDVが検出された.本年度はウシ胎児血清中のウイルスに関して次世代シークエンサーによる解析を行い,検出されたBVDVの系統樹解析を行った.その結果いずれのウシ胎児血清も複数のウイルス株が含まれており,ウシ胎児血清の広汎なBVDVによる汚染が確認された.ウシ胎児血清に関してもウイルス安全性の観点から,使用前のガンマ線照射の重要性が改めて示された.本研究の最終的な目的は,「細胞加工製品のウイルス安全性をどう確保するか(どのようなウイルス評価法を組み合わせて高い安全性を実現するか)」という点にある.そのためには製造に使われる生物由来原料の管理が重要になってくることが本研究で明らかになった.従って製造につかわれるウシ胎児血清等多様な原料に関する検討をひとつひとつ明らかにしておく必要があり,ウシ胎児血清に関しては解析が順調に進んでいると言える.細胞組織加工製品では、細胞・組織そのものが原料であり,同時に最終製品にも細胞・組織が含まれる。従ってバイオ医薬品等と比較すると、ウイルスの除去・不活化を製造工程に組み入れることは極めて難しい。過去のバイオリアクター汚染事例からすると想定される次の2つのケースが最も注意すべきケースであることがわかる。(i)ウイルス汚染は製造につかわれる生物由来原料を介して起きる。(ii)原料である細胞が汚染しているケースが起こりうるケースであると考えられる。そこで本年度は従来のウイルス試験法にかわってどんな試験法を組み合わせることでウイルス安全性が担保されるかを検討することにした。ここではiPS細胞等の細胞ストックを原料とするスキームとする。原料となるヒト細胞ストック(例iPS細胞)(1)→製造工程(2)→最終製品(3)細胞ストック1に関しては、次世代シークエンサーを使って細胞RNA-seqデータを取得し、網羅的なウイルス検出が可能であることがわかった。モデルウイルスを使った検出系でこれを確認することができた。次に製造工程(2)では、細胞培養で用いられる生物由来原料のウイルス検出も次世代シークエンサーを用いて比較的短時間に行なうことができることが明らかになった。

これまでのウイルス試験法では、ウイルス培養や小動物をつかった感染実験等が奨励されており、検出できるウイルスに限界があった。ウイルス網羅的な検出は、この検出法の大きな利点である。同時に次世代シークエンサーを使ったウイルス検出の欠点として、検出結果がでるまで1週間程度かかる、最適化したウイルスデータベースが必要、擬陽性となるバックグラウンドをどのように扱うのかについて今後解決すべき課題も明らかになった。次世代シークエンサー装置を保有していないため、受託機関にシークエンスを頼む必要があり、データがもどるまで2ヶ月程かかる。また支払いの関係で年度を跨げない。そのため解析を行なって(約2ヶ月)再び解析をするのに4ヶ月を要する。細胞組織加工製品の製造工程では,感染性因子,特にウイルスの混入の可能性を常に孕んでいる.しかし製品は細胞を含んでいるため,バイオ医薬品等で行なわれるウイルスの不活化や除去が極めて難しい.そのためウイルス汚染のない安全な生物由来原料を使うことによって安全性を担保することが望ましい.本研究では重要な生物由来原料のひとつであるウシ胎児血清を次世代シークエンサーで調べたところ,調べた6ロットのすべてで,ウシ由来のウイルス核酸が含まれていることが分かった.またiPS細胞等でフィーダー細胞として使われるSNL76/7細胞からは内在性レトロウイルス様粒子が産生されていることをTEMで確認できた.これらのウイルスは感染性はないものの外来性のレトトロウイルスと組換えを起こしてヒト細胞に感染性をもつウイルスが出現する可能性も否定できない.本実験によって,生物由来原料であるフィーダー細胞や培地に含まれる血清等からのウイルスの持ち込みの可能性があることが示唆された.細胞組織加工製品は,その多くはヒトの細胞を原料とし,製造規模はバイオ医薬品等を比べて小さく,初期化や分化等の特殊な培養工程,多様な原材料の利用,製造後保存が難しい,といった特徴をもつ製品である.バイオ医薬品の製造における汚染事例を考え合わせると,生物由来原料を介してウイルスが混入する可能性が否定できないことが本研究によって裏付けられたといえる.安全性確保には,生物由来原料の管理が重要であり,次世代シークエンサー等の網羅的なウイルス検出が有用であると結論された..細胞加工製品はバイオ医薬品等の他の製品と異なり、原料、中間体、最終製品共に細胞を含んでいるので、製造工程に低pH処理等によるウイルスの不活化やウイルスフィルター濾過といった除去工程を組み入れることができない。そのため迅速、簡便、高感度にウイルスを検出することが重要である。現行の試験法である核酸増幅検出法(NAT)に加えて網羅的な手法である次世代シークエンサー(NGS)法を組み合わせることによって製品のウイルス安全性が担保される。本研究では原料から最終製品まで、それぞれの試験法の特徴を生かしたウイルス試験について検討し、安全性を担保するためのスキームを樹立した。細胞組織加工製品の製造工程では感染性因子,特にウイルスの混入の可能性を常に孕んでいる.
看護実践能力と"Reflection"の質的変化の関係性に関する研究

本研究は,看護の専門性を高める要素の一つであるReflectionに着目し,新人から達人看護師までのReflectionの実態を明らかにすることを目的に取り組んだ.質問項目は,Reflectionとの関係性が深い「自己教育力測定尺度」を採用した.結果は,看護実践の経験を積み重ねることによって自己教育力が高まることに繋がりにくい臨床現場の現状が明らかとなった.今後,看護師の自己教育力を高めるためには「本質を見抜く深い振り返り」や「内発的動機づけが伴う学習意欲」が重要であり,Reflectionとの関係性を示唆する結果が得られたので,さらに質的な分析を加えて検討していく.本研究は,看護の専門性を高める要素の一つであるReflectionに着目し,新人から達人看護師までのReflectionの実態を明らかにすることを目的に取り組んだ.質問項目は,Reflectionとの関係性が深い「自己教育力測定尺度」を採用した.結果は,看護実践の経験を積み重ねることによって自己教育力が高まることに繋がりにくい臨床現場の現状が明らかとなった.今後,看護師の自己教育力を高めるためには「本質を見抜く深い振り返り」や「内発的動機づけが伴う学習意欲」が重要であり,Reflectionとの関係性を示唆する結果が得られたので,さらに質的な分析を加えて検討していく.本研究は、臨床看護師の看護実践能力を向上させるために、臨床看護師の看護実践を量的・質的に分析し、看護実践能力の異なる新人から達人までの各段階における"Reflection"の実態と熟達化の関係性について検討することを目的としている。平成21年度は、"Reflection"の実態調査を行うために、無記名自記式の質問調査票を作成し、平成21年8月17日平成21年9月11日の期間に調査を実施した。質問調査票の項目は、"Reflection"の実態を明らかにするために必要な内容を吟味した結果、西村(1995)の「自己教育力測定尺度」の項目が該当すると判断し、調査項目として採用した。また、質問調査票の構成は、西村(1995)の「自己教育力測定尺度」40項目と、自作属性調査8項目(免許取得・臨床実践の経験年数・配属部署での経験年数・配置転換の回数・年齢・性別・自発的な学習機会への参加状況・最終学歴)を追加した全48項目とした。研究対象者は、福岡県内の総合病院(300床以上)に勤務する臨床看護師650名(管理者・専門看護師・認定看護師を除く)とし、365名より回答が得られた(回収率56.1%)。データの収集手順は、研究同意の得られた対象病院の看護部長へ、研究協力依頼書・研究説明書・質問調査票・返信用封筒を持参し、その後、各病棟師長から臨床看護師へ配布してもらえるよう依頼した。質問調査票の回収は、返信用封筒にて臨床看護師が研究者へ直接返信するとした。また、研究者へ直接返信することにより対象者からの研究同意を得たことにする旨を研究説明書へ予め明記した。調査の結果、自己教育力を構成する因子として、「成長・発展への志向」「自己の対象化と統制」「学習の技能と基盤」「自信・プライド・安定性」の4つが抽出され、特に臨床看護師では「成長・発展への志向」が高い値を示した。詳細については現在、分析中である。【目的】看護実践能力を向上させるために看護実践を量的・質的に分析し,看護実践能力の異なる新人看護師から達人看護師までの各段階におけるReflectionの実態と熟達化の関係性について検討する.【研究方法】看護師650名を対象に平成21年8月9月まで無記名自記式の質問紙調査を行った.質問紙項目はReflectionの実態を明らかにするために必要な内容を吟味し西村(1995)の「自己教育力測定尺度」を採用した.本研究を行うにあたり福岡県立大学研究倫理委員会の承認を得た.質問紙は直接郵送法にて365名分を回収し分析対象とした.分析は経験年数を5群に分類し分散分析と重回帰分析を行った.【結果・考察】研究仮説を「看護実践の経験を積み重ねるほど自己教育力は高まる」と立て分析したが,結果は,看護実践の経験を拠所とすることなく,どの経験年数の段階にある看護師も,自己教育力の4側面のうち「I.成長・発展への志向」(16.79±1.89)と「II.自己の対象化と統制」(16.42±1.57)が高く,「III.学習の技能と基盤」(14.92±2.21)と「IV.自信・プライド・安定性」(14.41±2.25)が低いという興味深い結果が得られた.また,自己教育力の4側面の関係性は,I側面とII側面(P=.009),I側面とIII側面(P<.0005),II側面とIII側面(P<.0005),IV側面とI側面(P=.006),IV側面とIII側面(P<.0005)に関係性がみられた.しかし,経験年数の違いによる特徴的な相違はみられず,看護実践の経験を積み重ねることによって自己教育力が高まることに繋がっていかない臨床現場の現状が明らかとなった.今後,看護師の自己教育力を高めるためには「本質を見抜く深い振り返り」が重要であり,Reflectionとの関係性を示唆する結果が得られたので,さらに質的な分析を加えて検討していく.
海藻由来多糖体の構造活性相関及び生物活性に関する研究

褐藻類に含まれるアルギン酸はα-L-グルロン酸とβ-D-マンヌロン酸の二つの糖から成る酸性多糖体である。本研究により,アルギン酸分解酵素であるアルギン酸リアーゼにより得られる低分子化アルギン酸オリゴマーはクラミドモナスに対し,増殖促進を示し,細胞周期に関わるサイクリン遺伝子を活性化させることを明らかにした。さらに,銅イオンによる重金属ストレスの生育不良の改善効果を明らかにした。アルギン酸オリゴマーは銅イオンによって引き起こされる細胞内活性酸素の上昇を抑え,さらに,SODやAPXなどの抗酸化酵素を活性化することにより,銅イオンストレスを軽減することを見出した。以上の結果から,アルギン酸オリゴマーのクラミドモナスに対する新たな生物活性を見出した。赤潮プランクトンの一種であるラフィド藻綱に属するシャットネラ(Chattonella antiqua)は強い魚毒性を有し,特にブリに対し魚毒性が強く,養殖業に甚大な漁業被害をもたらしている。シャットネラは活性酸素を放出しており,この活性酸素が魚類のエラを損傷させ,斃死させる毒性機構が提唱されている。これまでの報告により,活性酸素消去剤である安息香酸ナトリウムを添加することによりシャットネラに対し,感受性の高いルリスズメダイの魚毒性を抑制することを明らかにしている。一方で,アルギン酸オリゴマーはシャットネラに対し直接的な影響は無いが,マダイ稚魚を用いた暴露実験でシャットネラの魚毒性を部分的にではあるが軽減する事を見出した。アルギン酸オリゴマーは抗酸化活性を有するがその活性は低いため,おそらくマダイ稚魚のエラを保護しているか,シャットネラ細胞表面に結合する事によりエラへの接触を抑制していることが推察された。加えて,色落ちスサビノリに含まれる硫酸化多糖体ポルフィランは,LPS投与マウスのショック症状を改善することも見出した。28年度が最終年度であるため、記入しない。海藻由来の多糖体には様々な生物活性を有することが報告されている。しかし、季節や種類によって多糖体を構成する糖の種類や含有量が変化し、再現性に乏しい。そこで、褐藻類に含まれるアルギン酸に着目した。アルギン酸はα-L-グルロン酸とβ-D-マンヌロン酸から成る酸性多糖体である。アルギン酸は動物細胞のマウスマクロファージ株細胞であるRAW264.7細胞に対しサイトカインを放出誘導することが報告されている。そこで、グルロン酸とマンヌロン酸をそれぞれ分離し、アルギン酸の構造活性相関を明らかすることを目的とした。現在、グルロン酸及びマンヌロン酸を分離し、アルギン酸特異的分解酵素であるアルギン酸リアーゼによりそれぞれをオリゴマーにし、さらにゲルろ過クロマトグラフィーにより2-6量体のオリゴマーを得ている。これらのオリゴマーを用いてRAW264.7細胞に対する生物活性を調べていく予定である。アルギン酸は酵素分解することによりRAW264.7細胞に対し、分解前のアルギン酸よりもサイトカインを強く放出することが知られている。そこで、免疫の指標となる一酸化窒素の放出誘導に対する影響を調べた。アルギン酸オリゴマーでは分解前のアルギン酸よりも有意に高く一酸化窒素を放出した。また、アルギン酸オリゴマーで刺激したRAW264.7細胞内の誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)のmRNA及びタンパク質発現が強いことを観察した。また、転写因子であるNF-κBの核内移行も確認した。これらのことから、アルギン酸は酵素分解によってオリゴマー化することにより、一酸化窒素を強く放出誘導することを明らかにした。高脂肪食投与マウスへのアルギン酸オリゴマーの抗肥満効果を検討した。アルギン酸オリゴマー投与により肝臓の中性脂肪量及び体重の減少、内臓脂肪の蓄積が抑制され、アルギン酸オリゴマーには抗肥満効果を有することを見出した。アルギン酸は高分子であるため粘性が非常に強く,カルシウムなどの二価の陽イオンの存在下ではゲル形成能をもつ特徴を有する。アルギン酸リアーゼはアルギン酸の分解酵素であるが,これにより得られる低分子化されたアルギン酸オリゴマーは粘性が非常に低く,ゲル形成能を示さない特徴を有する。このアルギン酸オリゴマーはRAW264.7細胞に対して,一酸化窒素やサイトカインであるTNF-αを有意に高い放出誘導を示すことを見出している。アルギン酸オリゴマーは動物細胞のみならず植物細胞に関与し,種苗生産の現場で用いられる海洋性植物プランクトンであるナンノクロロプシス(Nannochloropsis oculata)やキートセロス(Chaetoceros gracilis)はアルギン酸オリゴマー添加により増殖が促進される。また,淡水性植物プランクトンであるクラミドモナス(Chlamydomonas reinhardtii)でもアルギン酸オリゴマー添加により増殖促進が観察されている。アルギン酸オリゴマーのさらなる生物活性の探索として,クラミドモナスに対するアルギン酸オリゴマーの銅イオンストレスの軽減効果を検討した。アルギン酸オリゴマーはクラミドモナスに対し濃度依存的に増殖促進を示した。また,アルギン酸オリゴマー存在下で細胞周期に関わるサイクリンBの遺伝子発現が上昇した。クラミドモナスは銅イオンストレスにより有意に増殖が悪化したが,アルギン酸オリゴマー添加により,濃度依存的に増殖が改善された。

また,銅イオン存在下では細胞内の活性酸素が上昇するが,アルギン酸オリゴマー添加により有意に細胞内の活性酸素の上昇が抑えられた。以上の結果から,アルギン酸オリゴマーはクラミドモナスの増殖を促進すると共に銅イオンストレスを軽減することを明らかにした。アルギン酸オリゴマーはクラミドモナスに対し増殖促進の他に,銅イオンストレスを軽減することを明らかにし,アルギン酸オリゴマーの新たな生物活性を見出した。褐藻類に含まれるアルギン酸はα-L-グルロン酸とβ-D-マンヌロン酸の二つの糖から成る酸性多糖体である。本研究により,アルギン酸分解酵素であるアルギン酸リアーゼにより得られる低分子化アルギン酸オリゴマーはクラミドモナスに対し,増殖促進を示し,細胞周期に関わるサイクリン遺伝子を活性化させることを明らかにした。さらに,銅イオンによる重金属ストレスの生育不良の改善効果を明らかにした。アルギン酸オリゴマーは銅イオンによって引き起こされる細胞内活性酸素の上昇を抑え,さらに,SODやAPXなどの抗酸化酵素を活性化することにより,銅イオンストレスを軽減することを見出した。以上の結果から,アルギン酸オリゴマーのクラミドモナスに対する新たな生物活性を見出した。赤潮プランクトンの一種であるラフィド藻綱に属するシャットネラ(Chattonella antiqua)は強い魚毒性を有し,特にブリに対し魚毒性が強く,養殖業に甚大な漁業被害をもたらしている。シャットネラは活性酸素を放出しており,この活性酸素が魚類のエラを損傷させ,斃死させる毒性機構が提唱されている。これまでの報告により,活性酸素消去剤である安息香酸ナトリウムを添加することによりシャットネラに対し,感受性の高いルリスズメダイの魚毒性を抑制することを明らかにしている。一方で,アルギン酸オリゴマーはシャットネラに対し直接的な影響は無いが,マダイ稚魚を用いた暴露実験でシャットネラの魚毒性を部分的にではあるが軽減する事を見出した。アルギン酸オリゴマーは抗酸化活性を有するがその活性は低いため,おそらくマダイ稚魚のエラを保護しているか,シャットネラ細胞表面に結合する事によりエラへの接触を抑制していることが推察された。加えて,色落ちスサビノリに含まれる硫酸化多糖体ポルフィランは,LPS投与マウスのショック症状を改善することも見出した。グルロン酸及びマンヌロン酸のオリゴマーの精製は順調に進んでおり、必要量を確保した後、RAW264.7細胞を用いてアルギン酸オリゴマーの構造活性相関を調べていく予定である。また、アルギン酸を酵素分解により得られるアルギン酸オリゴマーはRAW264.7細胞に対してサイトカイン同様、一酸化窒素も強く放出誘導することを見出し、アルギン酸オリゴマー化することによりアルギン酸の免疫調節活性を高めることが期待され、この知見は今後の研究に役立つものと考えている。なお、アルギン酸オリゴマーの一酸化窒素放出誘導の結果は国際学術雑誌に投稿中である。また、アルギン酸オリゴマーの応用的利用を目的とし、アルギン酸オリゴマーは高脂肪食投与マウスへの抗肥満効果をもつことを明らかにした。工業的に主に利用されているのはアルギン酸であり、アルギン酸オリゴマーの有用な利用法を見出したと考えている。
マイクロ分析化学反応ダイナミクスの研究

単一微粒子のレーザー捕捉・顕微分光・電気化学測定システムの機能に加え、分析化学反応ダイナミクスを追跡可能とするためにピコ秒レーザーシステムを組み込んだ顕微ピコ秒蛍光測定システムとして再構築した。これを用い、単一イオン交換樹脂内の構造とイオン交換ダイナミクスの検討、溶媒抽出の基本となる液/液界面現象のダイナミクス、単一油滴の反応ダイナミクス等について詳細な検討を行った。1.イオン交換反応ダイナミクス:これまで膨大な研究があったが、イオン交換樹脂一粒の測定に基づいたイオン交換過程の直接測定は皆無であった。上記の新しい物理化学的な手法を用いることにより、樹脂の架橋度、イオン交換対の種類、温度等のイオン交換過程を律する因子を解明した。また、イオン交換過程の直接測定法として励起エネルギー移動消光法が極めて有効であることも示し、イオン交換樹脂の化学の新しい局面を拓くことができた。2.液/液界面現象のダイナミクス:ピコ秒全反射蛍光法及び動的蛍光異方性測定法を駆使し、液/液界面の特徴を明らかにした。例えば、水/四塩化炭素、水/ジクロロエタン界面はともにシャープで混ざりあいにくい界面と考えられてきたが、ダイナミクス測定の結果から前者の界面層の厚みは1nm以下であるのに対して、後者ではより厚い界面層を持つことを明らかにした。この他、溶媒抽出で利用される水/フタレートエステル系溶媒の造る液/液界面の特徴についても解明した。3.単一液滴の化学とそのダイナミクス:水中の単一液滴界面を経由した電子移動反応と物質移動過程、さらには液滴内における分子間会合と色素の蛍光寿命について、いずれの場合においても液滴サイズ依存性が現われることを初めて実験的に示した。微小な球形液/液界面はフラットなバルク液/液界面とは大きく異なり、種々の界面反応・現象が液滴サイズ依存する。本研究を通して、溶媒抽出過程のミクロ機構を解明する重要な知見が得られた。水相中の油滴にあるいは液相中の高分子粒子などの微粒子界面を通した化学現象の解明は,分析化学の基礎としての液一液抽出やクロマトグラフィーの微視的な機構を理解するうえで極めて重要である。しかしながら,これまで,微粒子のブラウン運動を制止させ,かつその一粒を選び出す方法が知られていなかったため,単一微粒子に基づいた研究は皆無であった。そこで,本研究では,レーザー捕捉・顕微マイクロ分析法を展開することにより,液一液抽出やクロマトグラフィーの基礎となる微粒子界面での様々な分析化学反応やマイクロキャピラリー/液体界面における物質の相互作用など,そのダイナミクスも含めて詳細に研究した。研究は初年度においては,単一微小油滴/水界面における,1)物質移動過程,2)電子移動過程,3)イオン交換樹脂界面及びその内部におけるイオン交換過程,更には,4)マイクロキャピラリー/溶液界面における物質の相互作用を通した物質分離の,4つの課題を中心に研究を進めた。1), 2)については直径5μm以下の微小な油滴における電子移動,物質移動速度の特異的なサイズ依存性が確認するとともに,この原因を詳細に検討した。3)については共焦点型レーザ顕微鏡,顕微吸収・蛍光法を利用して単一樹脂毎のイオン交換過程の単一樹脂毎の直接測定に成功した。また,4)については溶液フロー型レーザ捕捉・顕微分光システムを試作するとともに,これを用いたマイクロキャピラリー/チャンネル内の物質分離へ応用した。このような研究を通して,今までにはない視点に立脚して液一液抽出,クロマトグラフィー,キャピラリーに関連する分析化学反応の基礎とその微視的機構を検証しつつある。

水相中の油滴あるいは液相中の高分子粒子などの微粒子界面を通した化学現象について,レーザー捕捉・顕微マイクロ分析法に基づき詳細な検討を行った。過大においては,単一微小油滴/水界面における,1)物質移動過程,2)電子移動過程,3)イオン交換樹脂界面及びその内部におけるイオン交換過程の解明,更には,4)マイクロキャピラリー/マイクロチャンネルを用いた溶液フローシステムの構築について研究を行った。1),2)については半径5μm以下の微小な油滴における電子移動,物質移動速度の特異的なサイズ依存性を確認するとともに,この原因を詳細に検討した。その結果,半径5μm以下の微小な油滴においては油滴/水界面の構造やキャピラリー波のゆらぎなどが、界面反応・現象に大きな影響を与えることを示した。3)については顕微鏡吸収・蛍光法と励起エネルギー移動を利用して,単一樹脂毎のイオン交換過程を明らかにした。また,4)については溶液フロー型レーザー捕捉・顕微分光システムを試作し,マイクロ流路中の溶液の流れを規定する因子の解明,さらにはマイクロチャンネルを利用したピコ秒蛍光ダイナミクス測定への応用,溶液の混合過程の実時間測定などを試み,成果を得た。このような研究を通して,今までにはない視点に立脚して液-液抽出,クロマトグラフィー,キャピラリーに関連する分析化学反応の基礎とその微視的機構を検証しつつある。単一微粒子のレーザー捕捉・顕微分光・電気化学測定システムの機能に加え、分析化学反応ダイナミクスを追跡可能とするためにピコ秒レーザーシステムを組み込んだ顕微ピコ秒蛍光測定システムとして再構築した。これを用い、単一イオン交換樹脂内の構造とイオン交換ダイナミクスの検討、溶媒抽出の基本となる液/液界面現象のダイナミクスについて詳細な検討を行った。1.イオン交換反応ダイナミクス:これまで膨大な研究があったが、イオン交換樹脂一粒の測定に基づいたイオン交換過程の直接測定は皆無であった。上記の新しい物理化学的な手法や励起エネルギー移動消光法を用いることによりイオン交換過程のダイナミクスを詳細に検討した。特に、樹脂の架橋度、イオン交換対の種類、温度等のイオン交換過程を律する因子を検討し、1)温度が上昇するとともにイオン交換速度は速くなること、2)その過程はエンタルピー支配であること、3)イオン交換基の対イオンのイオン半径がイオン拡散を規定すること等を明らかにした。このような研究に基づいて、イオン交換樹脂の化学の新しい局面を拓いた。2.液/液界面現象のダイナミクス:ピコ秒全反射蛍光法及び動的蛍光異方性測定法を駆使し、液/液界面の特徴を明らかにした。例えば、水/四塩化炭素、水/ジクロロエタン界面はともにシャープで混ざりあいにくい界面と考えられてきたが、ダイナミクス測定の結果から前者の界面層の厚みは1nm以下であるのに対して、後者ではより厚い界面層を持つことを明らかにした。また、界面における励起エネルギー移動消光ダイナミクスのフラクタル次元解析も行い、水/四塩化炭素、水/ジクロロエタン界面は各々2次元、3次元的な界面であることを明らかにした。この他、溶媒抽出で利用される水/フタレートエステル系溶媒の造る液/液界面の特徴についても解明した。
行列模型を用いたゲージ理論と超弦理論の双対性の研究

AdS/CFT対応はゲージ理論と超弦理論の双対性として、10年以上にわたって非常に熱心に研究されてきた。私はこれまでこのようなAdS/CFT対応の中でも最も基本的な例であるN=4超対称Yang-Mills理論と(5次元反ドジッター空間)×(5次元球面)上のIIB型超弦理論の間の双対性を中心に研究を行ってきた。本年度の研究では、近年発見された新たなAdS/CFT対応の例である3次元N=6超対称Chern-Simons理論と(4次元反ドジッター空間)×(複素3次元射影空間)上のIIA型超弦理論の間の双対性について調べた。この対応の興味深い点は両理論の高い対称性のために可積分性の構造が現れ、摂動論を越えた厳密な解析が可能になることである。我々は可積分系で知られている「ドレッシング法」と呼ばれる方法を用いて、IIA型超弦理論の2次元シグマ模型の運動方程式のマルチ・ソリトン解を構成した。このような解はジャイアント・マグノンと呼ばれており、AdS/CFT対応におけるスペクトラムの解析において非常に重要な役割を果たす。さらに構成したマルチ・ソリトン解を用いてジャイアント・マグノンの散乱行列を計算した。得られた結果は系の対称性から予想されたS行列の強結合極限の結果と完全に一致した。このことはAdS/CFT対応の非自明な検証の例になっており、S行列あるいはスペクトラムの理解において重要な意味を持つと確信している。またAdS/CFT対応とは別にごく最近発見された4次元N=2超対称ゲージ理論とLiouville理論とよばれる2次元理論の間の双対性についての研究も行った。ゲージ理論と超弦理論の双対性は't Hooftによって1970年代に予想されたが、AdS/CFT対応はその具体的な例としてここ10年以上にわたって非常に熱心に研究されてきた。本研究では数あるAdS/CFT対応の中でも、最も基本的かつ重要な例であるN=4超対称Yang-Mills理論と(5次元アンチドジッター時空)×(5次元球面)上のIIB型超弦理論を対象として、その双対性の検証を行うことが目標である。このような対応の定量的な検証として、AdS時空で無限に大きな角運動量を持った古典弦のエネルギーと、無限に大きなRチャージを持った超対称ゲージ理論演算子の共形次元との比較が行われる。近年、これら両理論のスペクトラムは可積分系の手法を用いて詳しく調べられてきた。本年度の研究では弦の角運動量が無限ではなく有限の大きさを持つときに古典弦のエネルギースペクトラムがどのような有限サイズ補正を受けるのかを調べた。特に2方向に角運動量をもつような古典弦(dyonic giant magnonと呼ばれる)のエネルギーが指数型の有限サイズ補正を受けることを示した。さらに、分散関係式への有限サイズ補正を与える場の理論の公式(Luscherの公式)を、2次元世界面の理論で入射粒子が束縛状態を成している場合に適用することで上の結果が再現できることを示した。これは弦の有限サイズ補正がwrapping効果と呼ばれる相互作用に起因していることを示唆しており、ゲージ理論側の有限サイズ効果を理解する上で重要な足がかりになると思われる。またgiant magnonが複数ある場合の有限サイズ効果についても調べた。今後はこれらの効果を行列模型を用いてゲージ理論側から導出することが目標である。
ファージディスプレイ法を用いた病理標本上での予後因子検索

ファージディスプレイ法は、理論上はどのような抗原に対する抗体も単離できる、非常に画期的な手法である。しかし、この方法は病理組織学的手法には応用されていない。本研究では骨髄異形成症候群(MDS)症例の骨髄材料を用いて「抗疾患特異的抗体」を作製することを目的とした。MDSの骨髄標本にのみ結合できるファージ抗体を約3000クローン得ることができた。得られたクローンを混合してポリクローナルに使用することで、予後不良のMDS検体のみに染まる免疫染色法を構築することができた。今後は、疾患原因因子の同定を行う。ファージディスプレイ法は、一本鎖を表面に提示するファージをライブラリ化したものであり、理論上はどのような抗原に対する抗体も単離できる、非常に画期的な手法である。しかし、この方法は病理組織学的手法には積極的に応用されていない。そこで、病理切片などの病態が可視化できる人体材料を抗原としてファージ抗体の選択を行うことで疾患特異的に結合する「抗疾特異的患抗体」を作製することが可能ではないかと考えられた。さらにこの抗体をモノクローンにし、結合する抗原を同定することで疾患関連分子、予後因子の検索が可能になると考えられる。さらに得られた抗体が、細胞表面抗原などであった場合、そのまま抗体医薬化できる可能性もある。本研究では骨髄異形成症候群(MDS)症例の骨髄材料を用いて「予後不良MDS特異的抗体」の作製を目標とした。まず正常骨髄のティシューマイクロアレイにファージライブラリを反応させ、結合しないクローンのみを選択し(1stブロッキング)これを大腸菌TG1に感染させ、選択したファージのみを増殖させる。次に得られたクローンを予後良好骨髄のティシューマイクロアレイと反応させ、同様に結合しないクローンを回収し(2ndブロッキング)、同様の作業を行って、選択したファージを増やす。さらにこれを予後不良の骨髄と反応させ、ここでは予後不良骨髄のティシューマイクロアレイと結合するクローンのみを回収した。この工程を5回繰り返すことで、予後不良の骨髄標本にのみ結合できるファージ抗体を約3000クローン得ることができた。得られたクローン数が予想よりかなり多かったため予後不良因子の特定には至らなかったが、得られたクローンを混合してポリクローナルに使用することで、予後不良のMDS検体のみに染まる免疫染色法を構築することができた。今後は、予後不良因子の同定に力を注ぐ予定である。この工程を5回繰り返すことで、予後不良の骨髄標本にのみ結合できるファージ抗体を選択的に得ることができた。しかし、得られたクローン数が約3000クローンと膨大なため、今後適切なクローンの選別などが課題になると考えられる。「予後不良MDS特異的抗体」の作製を目指すという点では、実際に予後不良のMDSのみに結合するファージ抗体を得ることができたので、達成度としては高いものであると考えられる。しかし、得られたクローン数が予想よりかなり多かったため、今後はさらに工夫が必要になると考えられる。また最終的にはこのファージ抗体がどの分子を認識しているかを解明しなければならず、現在までにそのメドがあまりたっていないため、総合的な達成度はおおむね順調といったところである。まず、多数のクローンから適切なクローンを選別するため、ファージ抗体の遺伝子配列解析、さらには結合しやすいクローンの選定をおこなう。各種細胞株より得られたcell lysateと得られた単クローンファージ抗体を反応させ、免疫沈降法を用いてファージ抗体に結合してくるタンパク抽出する。

このタンパクをSDS-PAGEで分離し、CBB染色を行ってタンパクの分子量を確認する。さらに、得られたバンド部分のポリアクリルアミドゲルを切り出し、ゲル内消化してペプチド化したものを、MALDI-TOF/TOF法を用いて質量分析を行う。さらに質量分析で得られたデータから表面抗原などの抗体医薬のターゲットになるような分子を抽出し、それに対するファージから抗体遺伝子をクローニングする。ここから得られる抗体遺伝子は可変領域の抗体遺伝子だけであるので、これを抗体のFc部分の遺伝子を搭載しているプラスミドに導入し、完全ヒト型抗体の作製を行う。ファージ抗体の選別のためにシークエンス確認用の試薬、さらには質量分析関連試薬、質量分析機器使用料に大部分の予算を使用する。また、本研究に関わる学会発表や論文投稿に小規模な予算を使用する予定である。
新しい高速制約充足法に基づく描画システム

平成11年度および平成12年度で次のような研究成果を上げることができた平成11年度は、局所伝播法の代表的な制約充足法であるDeltaBlue法に対し、3つの異なる観点から効率化した制約充足法を開発することができた。すなわち、適用範囲を安全に拡大できる拡張DeltaBlue法、メソド選択回数をいつも最小化できるDeltaUp法、大規模問題でモジュール制約を扱うことができる階層的制約充足法を開発した。平成12年度は、描画システムで不可欠な不等号制約を扱うことができる代表的な制約充足法であるIndigo法に対し、制約間に循環関係が発生しても、これを充足することができる循環型Indigo法を開発した。また、開発したこれらの制約充足法を各種用いて実際に応用システムを構築する際に、プログラミングを容易に行うことができる制約プログラミング環境として、Tcl/Tkに基づく制約Tcl/Tkシステム、およびPascalに基づく制約Pascalシステムを設計し、制約Tcl/Tkシステムを実現した。以上から描画システムを扱うために必要となる代表的な制約充足法DeltaBlue法とIndigo法に対し、効率化と拡張化を行い一連の新しい制約充足法を開発し、制約プログラミング環境として制約Tcl/Tkシステムを実現した。平成11年度は最終目標の基礎となる制約充足法の効率化の研究を行い、局所伝播法の代表的な制約充足法であるDeltaBlue法に対し、3つの異なる観点から効率化した方法、すなわち拡張DeltaBlue法、DeltaUp法、階層的制約充足法を開発した。対象としたDeltaBlue法は、視覚的ユーザインターフェース構成、アルゴリズムアニメーション等に広く使われている制約充足法である。第1の拡張DeltaBlue法は、適用範囲を拡大しても効率的に処理が行えるDeltaBlue法である。従来の方法で適用範囲を拡大すると、処理に指数関数時間かかるが、これを多項式時間で済ますことが可能となる。第2のDeltaUp法は、DeltaBlue法の計画フェーズにおけるメソドの選択を、いつも最小の選択回数で行う方法である。計画フェーズのメソド選択回数を最小化することにより、実行時間全体の効率を改善することができる。第3の階層的制約充足法は、複数の制約をモジュール制約という1つの制約として扱う機構を導入した制約充足法である。特に多数の制約からなる大規模制約問題を効率的に解くことが可能となる。今回の3つの異なる観点の効率化から得られた制約充足法は、相互に組み合わせることが可能である。これらの手法の相互の組み合わせにより、さらに大きな効率の改善効果を得ることができる。平成11年度および平成12年度で次のような研究成果を上げることができた。平成11年度は、局所伝播法の代表的な制約充足法であるDeltaBlue法に対し、3つの異なる観点から効率化した制約充足法を開発することができた。
ラセミ体修復/分解機構(PIMT)欠損マウスの解析

イソ体アスパラギン酸を有する蛋白質の細胞内蓄積がアルツハイマー病などの神経変性疾患の病体で、どのような役割を果たしているのかを明らかにする目的でイソ体アスパラギン酸を分解/修復すると考えられている酵素、イソ体アスパラギン酸メチル転移酵素(Protein Lisoaspartyl Methyltransferase;PIMT)を欠損したモデルマウス(PIMT欠損マウス)を標的遺伝子組換え法を用いて作成した。ホモマウスはメンデルの法則に従い生まれたが、生後4週から12週の間に100%死亡した。この死亡は、てんかん発作の出現頻度と相関し、抗けいれん剤であるデパケン投与により生存曲線が約4週間延長した。これらの結果より、イソ体アスパラギン酸化されたタンパク質がメチル化を受けないと、脳は正常に発生するものの、その機能を維持できずにマウスは最終的には生後12週までに死亡してしまうことを明らかとした。更に、免疫組織化学法におけるMAP-2の局在をノックアウトマウス脳で検討した結果、PIMT欠損マウスの大脳皮質および海馬錐体細胞の樹状突起で広範に湾曲・発芽などの変形所見を認めた。さらに、これらの変性神経細胞を電顕で観察した結果、ノックアウトマウスの変性樹状突起で微少管密度の上昇を認めた。以上の結果から、細胞骨格異常のために神経突起の形態異常を来したことを示唆した。生化学的所見と併せて、ニューロンの細胞体、神経突起の正常形態の維持にイソ体アスパラギン酸化タンパク質のメチル化が必須であると結論した。
ペロブスカイト型希土類化合物の合成と電子物性

安定な+3価以外の異常な酸化状態として+4価をとり得るプラセオジムを含むペロブスカイト酸化物BaPrO_3,SrPrO_3を合成し、磁化率、電子スピン共鳴(ESR)スペクトル測定等を行った。プラセオジムの4価イオンはペロブスカイト型構造のBサイトに安定に保持されることを見い出し、その構造は斜方に歪んでいることがわかった。BaPrO_3では11.5Kで反強磁性転移したが、SrPrO_3は4.2Kまで常磁性挙動を示した。結晶構造解析を行うと、BaPrO_3ではほぼ直線であったPr-O-Prの並びが、SrPrO_3では直線上から大きく逸脱し、このため酸素を介した超交換相互作用がSrPrO_3では起こりにくくなり、磁気的相互作用が見られなくなったと考えられる。Pr^<4+>のESRスペクトルは、反磁性体であるBaCeO_3にドープし、温度を4.2Kまで下げることにより測定できた。4f電子と希土類原子核との間に異常に大きな磁気的相互作用があるなど、特異な4f電子の挙動を見い出した。^<141>Prの核スピン(I=5/2)との相互作用による超微細構造が見られ、Pr^<4+>/BaCeO_3のスペクトルでは、許容遷移に加え、禁制遷移も測定できた。Pr^<4+>/BaCeO_3では、Pr^<4+>の周りの最近接酸素イオンによる結晶場はオクタヘドラル対称として扱え、解析により|g|=0.741,超微細結合定数A=0.0609cm^<-1>を得た。g値は、基底状態J=5/2のΓ_7レベルのみから計算される-10/7の絶対値よりはるかに小さく、このことから4f電子には結晶場効果が著しく作用することがわかった。Pr^<4+>/SrCeO_3のESRスペクトルには異方性が見られた。これは、BaCeO_3と比べ、SrCeO_3の結晶ではより斜方に歪んだ構造を持つため、セリウムサイトに入るPr^<4+>の周りの最近接酸素イオンによる結晶場の対称性がオクタヘドラルから著しく歪んでいることによることがわかった。