hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物由来希少放線菌ゲノムからの新規生物活性物質探索

由来希少放線菌6株のゲノムから新規二次代謝産物生合成遺伝子クラスターの探索を行い、2株(Streptosporangium oxazolinicum K07-0460およびAcrocarpospora sp. K10-0603)の生合成遺伝子クラスターから二次代謝産物の単離精製を行った。さらに、新たに6科11属に属する12株の植物由来希少放線菌のドラフトゲノムシークエンス解析を行った。K07-0460株からはtype III PKSを含む生合成遺伝子クラスターを選択し、Streptomyces属放線菌を宿主とした異種発現により新規ベンゾキノン類縁体を取得した。本物質のグラム陽性および陰性細菌、真菌に対する抗菌活性を測定したが、いずれにも活性を示さなかった。K10-0603株からはNRPSを含む生合成遺伝子クラスターを選択し、異種発現により環状ペプチド化合物を取得した。今後は本物質の構造解析および生物活性評価を行う。7科17属に属する植物由来希少放線菌18株のゲノムから新規二次代謝産物生合成遺伝子クラスターの探索を行い、Acrocarpospora sp. K10-0603の生合成遺伝子クラスターから二次代謝産物の単離精製を行った。K10-0603株のゲノムシークエンスをantiSMASHで解析し、NRPSおよびPKSを含む2種類の生合成遺伝子クラスターを異種発現候補として選択した。NRPSを含む生合成遺伝子クラスターをプラスミドpYIK3にクローニングすることでpYIK3-603C7を作製し、異種発現用宿主であるStreptomyces属放線菌に導入した。さらに、当遺伝子クラスターに含まれるSARP family転写制御因子を発現用ベクターpOSV556にクローニングすることでpOSV556-603C7SARPを作製し、異種発現用宿主に導入した。両ベクターを導入した株の培養液をHPLC解析することで、空ベクター導入株の培養液には無いピークが確認された。本ピークは遺伝子クラスター(pYIK3-603C7)のみを導入した株では確認されなかったことから、本遺伝子クラスターの発現はSARP familyの転写制御因子によって正に制御されていることが示唆された。シリカゲルカラムクロマトグラフィーおよびODSカラムクロマトグラフィーを用いて本ピークを単離精製し、NMRおよびMS解析により構造解析を行った結果、その構造を分子内にヘミアミナールを有する新規環状テトラペプチドと決定した。今後は本物質の量上げを行い、生物活性評価を行う。一方、PKSを含む生合成遺伝子クラスターをpYIK3にクローニングし、異種発現用宿主に導入した。遺伝子クラスター導入株の培養液をHPLC解析することで、空ベクター導入株の培養液には無いピークが確認された。今後は本物質の単離精製、構造解析および生物活性評価を行う。前年度に引き続き7科17属に属する植物
オ-ステンパ球状黒鉛鋳鉄の微視ひずみと残留応力に関する研究

近年,強度及び勒性に優れるオ-ステンパ球状黒鉛鋳鉄(以下,ADIと略記する)が注目され,その熱処理,物理的・機械的性質に関して多数の研究が行われており,一部では実用化が進んでいる.ADIの基地組織はベイナイトと多量の残留オ-ステナイトからなり,非平衡な状態にあるため、二つの相は大きなひずみを受けた状態にあると推測され,これはADIの諸性質に密接に関係していると考えられる.本研究では,X線回折線の解析によってADIの微視ひずみ,残留応力の状態を明らかにし,それが耐摩耗性,耐ころがり疲れ性にいかに関係し,またどのように変化するかを検討することを目的とした.そのために先ず汎用の自記X線回折装置にパソコンを組合わせ,X線回折線の測定・解析システムを作成した.得られた結果をまとめると,以下の通りである.1.パソコンを用いてX線回折線の測定・解析システムを作り,これが回折線のピ-ク角度,半価幅,積分幅,積分強度,格子定数,残留オ-ステナイト体積率,残留応力の計算に有効に作動することを確認した.2.低温でオ-ステンパしたADIの場合,硬さ,残留オ-ステナイトの体積率,固溶炭素量がほぼ一定になる恒温保持時間の範囲があるが,その間においても下部組織,微視的ひずみの状態は変化する.3.ADIのころがり疲れに関し,ころがり面のフェライト,残留オ-ステナイトのX線残留応力を測定し,ψスプリット,回折線の積分幅または半価幅の変化を追跡することによって疲れの評価,余寿命の推定ができる.4.ADIの耐ころがり疲れ性,耐すべり摩耗性は同じ硬さのパ-ライト基地材より優れている.残留オ-ステナイト体積率は接触の繰り返しとともに減少し,これが良好な性質に関係すると考えられる.近年,強度及び勒性に優れるオ-ステンパ球状黒鉛鋳鉄(以下,ADIと略記する)が注目され,その熱処理,物理的・機械的性質に関して多数の研究が行われており,一部では実用化が進んでいる.ADIの基地組織はベイナイトと多量の残留オ-ステナイトからなり,非平衡な状態にあるため、二つの相は大きなひずみを受けた状態にあると推測され,これはADIの諸性質に密接に関係していると考えられる.本研究では,X線回折線の解析によってADIの微視ひずみ,残留応力の状態を明らかにし,それが耐摩耗性,耐ころがり疲れ性にいかに関係し,またどのように変化するかを検討することを目的とした.そのために先ず汎用の自記X線回折装置にパソコンを組合わせ,X線回折線の測定・解析システムを作成した.得られた結果をまとめると,以下の通りである.1.パソコンを用いてX線回折線の測定・解析システムを作り,これが回折線のピ-ク角度,半価幅,積分幅,積分強度,格子定数,残留オ-ステナイト体積率,残留応力の計算に有効に作動することを確認した.2.低温でオ-ステンパしたADIの場合,硬さ,残留オ-ステナイトの体積率,固溶炭素量がほぼ一定になる恒温保持時間の範囲があるが,その間においても下部組織,微視的ひずみの状態は変化する.3.ADIのころがり疲れに関し,ころがり面のフェライト,残留オ-ステナイトのX線残留応力を測定し,ψスプリット,回折線の積分幅または半価幅の変化を追跡することによって疲れの評価,余寿命の推定ができる.4.ADIの耐ころがり疲れ性,耐すべり摩耗性は同じ硬さのパ-ライト基地材より優れている.残留オ-ステナイト体積率は接触の繰り返しとともに減少し,これが良好な性質に関係すると考えられる.1.目的:オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は強度、靱性にすぐれる材料として注目されている。この材料の基地組織はベイニティック・フェライトと残留オーステナイトから成っており、非平衡な状態であるため2つの相は大きなひずみを受けていると考えられ、また巨視的な残留応力も存在すると推測される。本研究の目的は、これらの状態をX線回折線の解析によって明らかにすることである。2.方法:25mm厚さのYブロックに鋳造し、フェライト化焼なましした球状黒鉛鋳鉄を供試材とした。オーステンパ処理は、オーステナイト化900°C×1時間、恒温変態300、400°C×1分5時間とした。X線回折線の測定、解析には、汎用の自記X線回折装置とパソコンを用いて既に基本部分を開発したX線回折線の測定・計算システムを利用した。3.結果:本年度の研究により、以下の結果を得た。(1)使用したX線回折線の測定・計算システムによって、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の残留オーステナイト体積率、2つの相の回折線のピーク角度、積分巾、半価巾、積分強度などが精度良く測定できた。(2)残留オーステナイト体積率は、オーステンパ温度400°Cでは約10分以上、300°Cでは約1時間以上恒温保持すると一定になり、それぞれ約30%、20%であった。その時には、オーステンパ温度に関係なく、格子定数から計算したオーステナイトの炭素固溶量も一定になり、約1.7%であった。(3)残留オーステナイトの体積率、炭素固溶量が一定になっても、オーステナイトおよびフェライトのX線回折線の積分巾、半価巾は保持時間によって変化することが明らかになった。

これは微細組織および微視的ひずみの状態が変化していることを示唆しており、次年度詳細に検討する予定である。1.目的:オ-ステンパ球状黒鉛鋳鉄は強度および靱性に優れる材料として注目され、実用化が進んでいる。しかし、その基地組織はベイニテイック・フェライトと多量の残留オ-ステナイトからなり、非平衡な状態にあるため、2つの相は大きなひずみを受けた状態にあると推測される。本研究では、これらの状態をX線回折線の解析によって検討することを目的とする。2.方法:供試材は25mm厚さのYブロックに鋳造した球状黒鉛鋳鉄で、フェライト化焼なましの後、試験片を作製した。オ-ステンパ処理は、オ-ステナイト化900°C×1時間、オ-ステンパ300、400°C×1分5時間とした。X線回折線の測定、解析には、自記X線回折装置とパソコンを組み合わせたシステムを用いた。3.結果:本年度の研究により、以下の結果を得た。(1)本研究に先立って開発したX線回折線の測定、解析システムの改良を行い、強度の弱い回折線についても、ピ-ク角度、積分幅、半価幅、積分強度などが良好な精度で測定できた。また、これによって残留オ-スナイトの体積率、ひずみの測定精度が向上した。(2)恒温保持時間とともに残留オ-ステナイトの体積率、格子定数は増大するが、300°Cでは約30分、400°Cでは約10分以上で一定になった。一定になった体積率は処理温度によって異なるが、格子定数は同じであった。(3)残留オ-ステナイトの体積率、格子定数は一定になっても、フェライト、オ-ステナイトの回折線の積分幅、半価幅は保持時間とともに減少し、微視組織、微視ひずみが変化することを示した。これはオ-ステンパ球状黒鉛鋳鉄の諸性質が残留オ-ステナイトの量だけでなく、恒温保持時間によって変化することを示唆する。
小腸移植におけるグラフト腸管の障害・再生機構の解明とその制御

小腸移植において,グラフト腸管の障害過程を,マウスモデルを用いて検討した.特に慢性拒絶モデルにおいて,グラフト内に浸潤するメモリーT細胞と調節T細胞は有意に増加しており,これらの機能的な意義が示唆された.血管新生促進因子VEGFは,慢性拒絶モデルおよび虚血再灌流障害モデルにおいて,障害促進因子として機能することが明らかとなった.治療実験では,VEGF受容体阻害により,有意に障害が抑制し得ることを見いだした.また,ケモカインや核内受容体もこれらの障害に関与していることを新たに見いだした.さらに血管新生阻害因子Endostatinの投与により,慢性拒絶反応の抑制を図れる可能性が示された.小腸移植において,グラフト腸管の障害過程を,マウスモデルを用いて検討した.特に慢性拒絶モデルにおいて,グラフト内に浸潤するメモリーT細胞と調節T細胞は有意に増加しており,これらの機能的な意義が示唆された.血管新生促進因子VEGFは,慢性拒絶モデルおよび虚血再灌流障害モデルにおいて,障害促進因子として機能することが明らかとなった.治療実験では,VEGF受容体阻害により,有意に障害が抑制し得ることを見いだした.また,ケモカインや核内受容体もこれらの障害に関与していることを新たに見いだした.さらに血管新生阻害因子Endostatinの投与により,慢性拒絶反応の抑制を図れる可能性が示された.ネンブタールにてマウスに全身麻酔を施し、顕微鏡(Nikon SMZ800)下にMicrosurgical techniqueを用いて、以下の方法で小腸移植を行った.Donor:にC57BL/6(H-2^b)を、RecipientにBALB/c(H-2^b)用いた.腹部異所性移植とし、ドナーの上腸間膜動脈(大動脈パッチ)、門脈を各々レシピエントの大動脈、下大静脈に10-0ナイロン糸(Prolene)にて端側に吻合した.小腸の断端の一部は、レシピエントの腸管に端側吻合し、他端はストマとして腹壁に挙上しておいた.連日、ストマの色調を観察するとともに、触診にて腹腔検索し、小腸グラフトの状態を確認した.ストマの色調が暗黒色となり、硬く触知する時に、拒絶と判定し、開腹にて確認した.開腹後は、グラフトを摘出し、組織学的に拒絶反応を判定した.同様にMHC classII不適合間モデル(Donor:C57BL/6^<BM12>,Recipient:C57BL/6,H-2^b)を用いて、慢性拒絶モデルとなり得るかを検討中である.今後さらにグラフト腸管の障害および免疫抑制による再生機構の検討を予定している.ネンブタールにてマウスに全身麻酔を施し,顕微鏡(Nikon SMZ800)下にMicrosurgical technlqueを用いて,以下の方法で小腸移植を行った.Donor:にC57BL/6(H-2^b)を,RecipientにBALB/c(H-2^b)用いた.腹部異所性移植とし,ドナーの上腸間膜動脈(大動脈パッチ),門脈を各々レシピエントの大動脈,下大静脈に10-0ナイロン糸(Prolene)にて端側に吻合した.小腸の断端の一部は,レシピエントの腸管に端側吻合し,他端はストマとして腹壁に挙上しておいた.連日,ストマの色調を観察するとともに,触診にて腹腔検索し,小腸グラフトの状態を確認した.ストマの色調が暗黒色となり,硬く触知する時に,拒絶と判定し,開腹にて確認した.開腹後は,グラフトを摘出し,組織学的に拒絶反応を判定した.同様にMHC class II不適合間モデル(Donor:C57BL/6^<BM12>,Recipient:C57BL/6,H-2^b)を用いて,慢性拒絶モデルとなり得るかを検討中である.またマウスモデルを用いて,種々の検討を行った結果,小腸および肝虚血再灌流障害において,血管新生因子VEGFやPPARγなどがその成因として,有意な関与をしており,その制御により,障害抑制効果や治療効果が得られることを明らかとした.
学校変遷史データベース構築による地域社会機能変化の検証

本研究では,文献調査と現地調査により和歌山県内で設置履歴のある小学校,および廃校の変遷史と地域の歴史,社会背景などを体系的に一覧整理し,学校変遷と地域社会変化の関連性を明らかにした。現役校は統合などにより複数の学校ルーツを持っている。これら全ての学校情報をデータベース化し,さらにマップレイヤーとしてGoogleMap上で視覚化することで学校移動の位置関係も検証した。データベース化した学校総数は和歌山県および奈良県,三重県の一部を含め2300校となった。成果は地域新聞やインターネットを通じて公開するとともに書籍『熊野の廃校』としてまとめた。また廃校活用施策に応用できるものとして評価をされた。学制施行後に遡る学校関連資料の多くは散逸しており,各学校の変遷と地域社会との関連性が体系的に整理されていない状況にあった。本研究では,教育情報と生活史を多角的に収集,年表化し,創立から移転,合併,統廃合,廃校などに至る和歌山県の全学校変遷史のデータベースを構築。学校存立要件と地域社会変容の関連性を明らかにすることに挑戦した。研究概要は以下である。1)文献調査と現地調査により,明治初期の学制施行以後,村落学校,尋常小学校を起源とする和歌山県内で設置履歴のある学校,廃校の沿革史と社会背景,災害履歴などの一覧整理。2)データを元に作成したマップレイヤーをGoogle Map上に作成し,位置関係の検証と情報の高精度化。3)学校変遷史と地域の歴史的事実を体系的に整理,年表化したデータベースを構築。学校変遷と地域社会の関連性を分析。4)データベースを平易に再編集した学校変遷史を一般書として出版。この結果,データベース化した学校情報は1626校におよんだ。また各校の設立地の確定にも挑戦した。ルーツの追跡は困難を極めたが,全ての現地に足を運び,古地図,寺社資料,聞き取りなどを合わせ踏査し,場所の特定に至った。本研究の成果として,和歌山県南部の東牟婁,西牟婁地方の学校変遷について再編集し,『熊野の廃校』として出版準備を進めた。教育関係者,行政,広く一般に公開し研究の地域還元を目的とする。ここでは,熊野地方に現存する校舎,校地を網羅し学校変遷を視覚的に浮き彫りにできる。また,学制の草創期における地域や民衆の姿をまとめ,辺境といわれる熊野においても,津々浦々まで浸透を強制された学校制度と民衆の葛藤,地域社会機能の変化を明らかにすることを目的とする。本研究により消滅した学校やむらが持った「地域資源の豊かさ」を発掘することができ,周縁からの地域再生研究の可能性が明らかになった。本研究では以下の研究ステップを経て,学校を核とした地域社会機能の変化を明らかにした。1)文献調査と現地調査により,明治初期の学制施行以後,村落学校,尋常小学校を起源とする和歌山県内で設置履歴のある学校,廃校の沿革史と社会背景,災害履歴などの一覧整理した。この結果,データベース化した学校情報は和歌山県及び和歌山県と県境で接する奈良県,三重県の一部を含め2300校となった。これは、現役校から,統廃合の歴史を遡り幾つかのルーツ校へと至ったその変遷の過程に登場した学校数である。またこれらの学校及び学校跡は現地調査を実施し,その場所を特定した。2)得られたデータを元に作成したマップレイヤーをGoogleMapに公開し,閲覧者から寄せられた情報を活用して情報の高精度化をはかった。3)学校変遷史と地域の歴史的事実を体系的に整理,年表化したデータベースを構築し,地域と学校施設が持つ絶対価値と相対価値を抽出し,学校変遷と地域社会変化との関連性を明らかにした。学校変遷の歴史は地域社会の財政,プライド,近隣との争いなど時代毎の地域の姿と関係性が深いことがわかった。4)成果は地域新聞やインターネットを通じて研究発表をした。取り上げられた媒体は50件を超えた。またデータベースをわかりやすく再編集した学校変遷史を一般書『熊野の廃校』(湯崎真梨子,中島敦司,南方新社)として出版。和歌山県南部の熊野エリアの廃校について,学校を核とした明治現在に至る地域社会の変遷史をまとめたものである。これは地域社会機能変化の視点から廃校利活用施策の応用に貢献できるものとなり各方面から評価をいただいた。学制発足後,新制度下における地域社会の姿を,「学校」を拠点として明らかにすることできた。これは,明治期には.特に貧しい山村地域においては,学校が決して好意的に受け入れられた訳ではない,という新発見とともに,近代化の中で地域社会変容が「学校」を通してかなり分析することができるという新たな視点が得られた。また,文部省(当時)や県内資料に正確に記録されていない明治初期の各地の学校発足地について,各種文献や調査により,かなりの精度で特定できたことが特筆できる。

一部は寺小屋をルーツに持つが,学校の創立地からその後の合併,統合,委託,廃校など複雑な学校沿革史を設立場所の特定と共にデータベース化した。その数は1600以上となった。今後の教育資料,行政資料,郷土資料として本研究の貢献は大きいものになるはずである。さらに,研究成果をわかりやすく一般書としてまとめる準備をした。「廃校」は地域活性化面において,その利活用が一種のブームの様に扱われているが,単に廃校施設に注目するのではなく,廃校に至った学校と地域の変遷史に目を向けることが,新たな地域再生への可能性を含んでいることを,成果をわかりやすくまとめた書籍で示すことを目的としている。このことにより地域再生への新たな視点の提示ができるものと考える。農村社会学,地域再生学データベースが完成した和歌山県南部情報の公開とともに,今後は,和歌山県中部,和歌山県北部の学校情報について,現在まで整理できているデータベースの精度向上に努める。情報の精査は,さらなる文献情報と現地踏査による。また,学校を核とした地域変遷史研究として,今後は、地域間の相互影響の様相について研究・分析に着手する予定である。まず,和歌山県南部の学校変遷史について『熊野の廃校』としてまとめ出版の準備にかかっているが,今後も引き続き,紀伊半島の学校沿革および地域変遷史誌として,研究成果をわかりやすく一般に公開していく予定である。和歌山県内の廃校を網羅した報告書を作成予定であったが,学校を核とした地域社会変容を検証するためには,現在までに調査を進めた約1600校と周辺県や周辺地域の学校との関係を明らかにする必要が生じたため,計画を変更し,そのための資料収集と現地調査を追加で行うことにしたため未使用額が生じた。和歌山県内の学校情報を網羅したベータベースから,ほぼ整備が完成する予定である熊野地方の学校変遷史について,データベースをわかりやすく再編集し,平易な一般書として出版し,教育関係,行政,また広く一般に公開する計画である。
ガバナンス改革と教育の質保証に関する理論的実証的研究

日本を含めて多くの国で多様化や競争、成果に対するアカウンタビリティを重視するガバナンス改革が行われてきた。また同時に、単なる知識や技能の習得からそれらを活用する力や課題解決力、コミュニケーション能力などの育成に向けた教育の質の転換の必要性に関する議論が展開されてきた。本研究の目的はガバナンス改革と教育の質保証との関係を検討しようとするものであり、成果志向の改革では、広い能力概念に基づく教育において評価がどこまでまたどのように用いられるのかが重要な課題となってきていることなどを示した。ガバナンス改革の進行に伴い教育の領域でもその供給や質保証の方式の改革が進められる一方で、グローバリゼーションの進展や知識基盤社会への移行が言われるなかで保証すべき教育の質自体の転換が求められている。本研究は、このガバナンス改革と教育の質保証との関係を解明し、制度改革への選択肢を提示することを目的としている。本目的を達成するために、ユニットA「保証すべき教育の質の変化・転換に関する分析」、ユニットB「成果重視の管理方式と学校教育の質保証との関係の分析」、ユニットC「教育の質保証における学校と学校外機関・組織との関係の分析」の3つのユニットを立ち上げた。ユニットA(リーダー:小玉重夫)では国際機関であるOECDやPISAの成績上位国のフィンランドなどの政策動向並びに日本政府の政策や各学校での取り組み、ユニットB(リーダー:勝野正章)ではNPM型ガバナンス改革が進むアメリカの改革動向並びに国内自治体の学校選択を含めた教育の質保証施策、ユニットC(リーダー:村上祐介)では韓国におけるNPOを中心とした官民協働ネットワーク並びに国内の教育行政機構改革及び自治体の住民参加の取り組みや産学官連携による職業教育に関するコンソーシアムなどを中心に研究を進めた。このユニットごとの活動とともに、全体会を開催して研究課題の遂行のための方法の吟味や各ユニットの成果の共有を行った。また、東京大学教育学部附属中等教育学校との共催で「教育の質保証と多様な学習成果の評価」(2014年11月1日)、「アクティブラーニングの可能性とその条件ー探究的学習の視点からー」(2015年3月23日)の2つのシンポジウムを開催して、ガバナンス改革と教育の質保証との関係について考察を深めた。研究目的を達成するために、本年度もユニットA「保証すべき教育の質の変化・転換に関する分析」、ユニットB「成果重視の管理方式と学校教育の質保証との関係の分析」、ユニットC「教育の質保証における学校と学校外機関・組織との関係の分析」の3つのユニットを設けて、研究を遂行した。ユニットA(リーダー:小玉重夫)では引き続き国際機関のOECDやPISAの成績上位国のフィンランドなどの政策動向、日本政府の政策展開、自治体における改革の分析を行うとともに、東京大学教育学部附属中等教育学校との連携でグローバル教育に関する実践研究を進めた。ユニットB(リーダー:勝野正章)ではアメリカにおける学校の多様化とアカウンタビリティ政策の展開などを、高等教育段階ではアメリカ大学のガバナンス改革や日本と韓国の国立大学法人化の政策展開などの分析を行うとともに、教育の質保証に関する質問紙調査を全国の教育委員会と学校を対象に実施した。ユニットC(リーダー:村上祐介)では諸外国における職業教育訓練及びスキル形成の類型と要因、芸術面での文化団体などの学外機関と学校との連携などについて分析を進めるとともに、学校と大学の連携による心理学に基づく学力保証の実践研究を進めた。ユニットごとのこのような活動とともに、全体会を随時開催して各ユニットの成果の共有を行った。また、10月に国際シンポジウム「高い質の教育をいかにして保証するのかーフィンランド、香港、アメリカ、日本の取り組みー」を開催し、国際比較の観点からガバナンス改革と教育の質保証について検討を行うとともに、6月にチリ、10月にはフィンランドにおける教育改革に関する講演会を開催した。Working Papers Vo.2を作成し今年度の各ユニットの活動報告と国際シンポジウム、講演会の記録を掲載した。1)今年度も各ユニットにおいて諸外国を含めた調査研究を進め、その成果を関連学会等で発表することができたこと、2)ユニットBを中心に、計画通り全国の教育委員会と学校を対象とする大規模な質問紙調査を実施することができたこと、3)アメリカ、フィンランド、香港から研究者を招き国際シンポジウムを開催するとともに、外国人講師による講演会を開催し、諸外国との比較の観点から、ガバナンス改革と教育の質保証に関する考察を深めることができたことによる。本年度もユニットA「保証すべき教育の質の変化・転換に関する分析」、ユニットB「成果重視の管理方式と学校教育の質保証との関係の分析」、ユニットC「教育の質保証における学校と学校外機関・組織との関係の分析」の3つのユニットを設けて、研究を遂行した。ユニットAでは今年度も国際機関やPISAの成績上位国のフィンランドなどの政策動向、日本政府の政策展開、自治体における小中一貫教育を中心とした改革の分析を行うとともに、東京大学教育学部附属中等教育学校との連携でグローバル教育に関する実践研究を進めた。ユニットBでは初等中等教育段階については昨年度の全国調査の結果や日米の教育のガバナンス改革の分析などを、高等教育段階については大学ガバナンスの国際比較分析や韓国の国立大学の法人化改革の分析などを行った。ユニットCでは韓国における地域教育ネットワークやヨーロッパ大陸諸国の職業教育訓練の制度化過程における諸アクター関係の分析、日本における学校と学校外施設の連携についての分析を行うとともに、大学と自治体との連携による自立支援体制の構築に関する実践的研究などを進めた。ユニットごとのこのような活動とともに全体会を開催し、公開シンポジウムや3年間の研究成果をまとめた図書の刊行の準備を進めた。

前者は「国際的な学力論争に日本はどう向き合おうとしているのかー標準化と多様性をめぐるダイナミズムー」をテーマに11月に実施し、学力に関する国際的な議論の潮流や教育の質保証に関する自治体や学校の取り組みなどの検討を行った。後者は『グローバル化時代の教育改革ー教育の質保証とガバナンスー(仮)』(東京大学出版会)の刊行に向けて構想をまとめるとともに執筆にあたった。また、Working Papers Vo.3を作成し、今年度の各ユニットの活動報告とシンポジウムの記録、寄稿研究論文・研究ノートを掲載した。日本を含めて多くの国で多様化や競争、成果に対するアカウンタビリティを重視するガバナンス改革が行われてきた。また同時に、単なる知識や技能の習得からそれらを活用する力や課題解決力、コミュニケーション能力などの育成に向けた教育の質の転換の必要性に関する議論が展開されてきた。本研究の目的はガバナンス改革と教育の質保証との関係を検討しようとするものであり、成果志向の改革では、広い能力概念に基づく教育において評価がどこまでまたどのように用いられるのかが重要な課題となってきていることなどを示した。1)計画通り3つのユニットを立ち上げ、各ユニットにおいて諸外国を含めた調査研究を進めることができたこと、2)この調査研究において次年度以降の分析のフレームづくりを進めたこと、3)当初計画では1回であったが実際には2回のシンポジウムを開催し、両シンポジウムともに多くの参加者があり、ガバナンス改革と教育の質保証について考察を深めることができたこと、4)研究の成果の一部を国際学会などで発表できたこと、による。最終年度である28年度も、ユニットA「保証すべき教育の質の変化・転換に関する分析」、ユニットB「成果重視の管理方式と学校教育の質保証との関係の分析」、ユニットC「教育の質保証における学校と学校外機関・組織との関係の分析」の3つのユニットを設けて研究を進める。随時全体会を開いて各ユニットの研究成果の共有を図るとともに、次年度も公開のシンポジウムを開催する。年度末にはWorking Papers Vo.3を作成し、ガバナンス改革と教育の質保証についての研究の成果をまとめる。28年度が最終年度であるため、記入しない。教育学今後もユニットA「保証すべき教育の質の変化・転換に関する分析」、ユニットB「成果重視の管理方式と学校教育の質保証との関係の分析」、ユニットC「教育の質保証における学校と学校外機関・組織との関係の分析」の3つのユニットを設けて研究を進める。随時全体会を開いて各ユニットの研究成果の共有を図るとともに、2015年度は秋に諸外国から研究者を招いて公開の国際シンポジウムを開催し、国際比較の観点からガバナンス改革と教育の質保証について考察を深める。
東南アジアにおける伝統的土堰灌漑(タムノップ)の保全と再活用可能性

1.タムノップとは、両岸より高い土堤で河川を横断し、流量の全量をその上流側に溢流させるシステムである。2.溢流した水は、延長土堤、田越し放流、迂回水路などによって、できるだけ広く拡散され、その一部は原水路へ還流させられる。3.よってタムノップ・システムは、河川堰上げ機能、溢流水拡散機能、余剰水還流機能の3機能をもつ。伝統的には3機能とも土堤で行うのが基本であるが、コンクリートが普及したのちは、越流堰、樋管、水門が加わり、効率化されている。しかし、その本質は、あくまで溢流水の拡散にある。4.20世紀前半までは地方行政によってもタムノップの意義が理解されていたが、後半になると井堰灌概だけが主流となり、多くのタムノップは井堰によって置き換えられた。タムノップは数少ない村落で知られるだけとなった。5.しかし東北タイにおける河川水文特性を考慮したとき、タムノップの意義は見直されるべきである。6.一般に恒常的な流量が期待される場合には、必要量だけを取水する井堰灌漑が使われる。しかし、量的、時間的に流量が不安定な場合には、ため池灌漑が使われる。東北タイの河川水文は、乾燥地のワジに類似した間欠的な増水を特徴とする。タムノップによる全流量の溢流と田越し放流は、水田を利用した1種の貯水と見ることができる。7.タムノップによる溢流水の分配、原水路への還流に関する問題は技術的に十分改良可能である。タムノップの意義を見直し、それに改良を加えれば、将来的に十分意味のあるシステムである。1.タイタムノッブ関連地方行政文書のデータベース化文書記事中から分析項目を抜粋し、英語に翻訳し、エクセル表を作成した2.タムノップ写真撮影東北タイにおいては9箇所で垂直写真を大型凧につるしたカメラで撮影。カンボジア北西部では、凧写真一箇所、ヘリコプターによる写真3箇所を撮影。3.タムノッブ聴き取り調査東北タイにおいて9箇所で聴き取り調査を行った。4.タムノッブ測量東北タイにおいて5箇所で測量を行った。5.実績の要約(イ)タムノップ灌漑の本質タムノップ灌漑とは、「地域灌漑」である。すなわち、石材がないので越流を許さない土堰を用いざるをえないことから、河川流の全量を周辺へ溢流させ、「地域」全体を薄い水膜で覆う。灌漑受益面積は年によって変動し、距離が離れると受益意識も薄くなる。(ロ)タムノップ灌漑システムできるだけ広い「地域」への均一な水膜の拡大を期するため、主土堤から水路、土堤を築くことがある。これらを含めてタムノップ灌漑システムを形成する。(ハ)コンクリート材の普及によるタムノップシステムの変容主土堤本体にコンクリートで余水吐を設け、制限された「地域灌概」とする。水路、副次的土堤にコンクリートで水門を設け、流下水量を制限する。これらの結果、タムノップ灌漑は、通常の井堰灌漑へと変容しつつある。1.関連地方行政文書のデータベース化収集された文書を4巻(計927ページ)にまとめ、関連項目の英語要約をエクセル表にまとめた。さらに記事を19の項目別に編成しなおした。2.現存タムノップのカタログ作成東北タイ18か所、北西カンボジア6か所の現存タムノップについて、計測、観察、聴き取り調査をもとに、タムノップのカタログを作成した。これらをWebサイトに示した。3.地方行政文書と現存タムノップの照合現存タムノップのうち、文書中に正確な該当箇所が見いだされたもの2か所、ほぼ該当すると思われるものは3-4か所があった。

これらには行政側と農民側の認識とのずれが認められた。4.タムノップ盛衰に関与する要因の析出(1)20世紀前半におけるタムノップ建造の理由A.水田造成そのものを推進するためにタムノップ建造B.租税収入の増加を目的とする行政側からの建造奨励、補助金支出C.石材、セメントの入手難から、木組みを土で覆うタムノップとともに、土堤を木材で覆う井堰の建造も推進されたが、後者は現在は全く見られない。(2)20世紀後半以降のタムノップの衰微の理由A.タムノップの本来的な弱点に起因するタムノップの井堰化(過剰水の処理の困難さ)B.稲作技術進歩による灌概依存度の低下(耐干性品種、犂の改良、湿田直播の普及)C.高燥地での天水田開拓(タムノップ灌概田のマージナリゼーション)D.農村経済の変化(稲作依存度の低下)E.灌概局によるタムノップ認識の不足(3)現在におけるタムノップ残存理由A.コンクリート井堰の脆弱性B.経済的後進地域における高い稲作依存度C.効果の大きいタムノップの残存5.改良タムノップの可能性湿潤熱帯侵食平原特有の地盤の脆弱性を考慮すれば、少なくとも河川本流を堰き止めるには、タムノップは有効である。ただし、タムノップ本来の弱点を軽減するため、流水の処理にコンクリート構造物を使用することが考えられる。
新規有機高分子系エアロゲルの開発

本研究は、透明かつ低密度の多孔体であり、優れた断熱性能を示すエアロゲルの化学組成および作製法を拡張し、高い機械的特性や新しい物性・機能をもった有機高分子系エアロゲル合成法の開発を目的とした。透明かつ低密度のエアロゲルとしてシリカエアロゲルが知られているが、本研究では有機成分を多く導入した有機ポリシロキサン(いわゆるシリコーン)エアロゲルやエポキシ樹脂系エアロゲルの新規開発を行い、シリカエアロゲルの高い脆性を改善することに注力した。いくつかの系で透明かつ機械的特性の優れたエアロゲルが得られ、溶媒蒸発による単純な乾燥法によりエアロゲル状キセロゲルも得ることができた。本研究は、透明かつ高気孔率の多孔体であるエアロゲルの化学組成および作製法を拡張し、高い機械的特性や新しい物性・機能を持った有機高分子系エアロゲルの簡易的な合成法を開発し、基本的物性を調べることを目的としている。特に、超臨界乾燥を用いないエアロゲル状キセロゲルの開発を進め、高い断熱性能や機能性を示す新しい多孔性材料を創製することで工業的応用の可能性を高め、喫緊の環境・エネルギー問題へ貢献することを目指す。平成25年度は、前年度までの継続検討として、比較的長い有機架橋部をもつビス(メチルジメトキシシリル)ポリプロピレンオキシド(BMPO)を前駆体として用い、新たに非水溶液ゾルーゲル反応系を設計して検討を行った。BMPO単独から得られるゲルは柔らかすぎるため、乾燥段階においてより細かい細孔構造を保持することが難しい。このため、テトラメトキシシラン(TMOS)との共重合を行い、かつマイクロメートル領域の細孔(マクロ孔)を形成させることを目的とした。界面活性剤の存在下で不均一ながらマクロ孔が形成できることが分かり、柔軟なマクロ多孔性ゲルとなる可能性を見出した。また、反応性有機部位としてビニル基をもつビニルトリメトキシシランからも水溶液ゾルーゲル系において透明エアロゲルが得られることが分かり、出発組成と物性の関係や、表面ビニル基の利用可能性など系統的な検討を行っている。さらに、ビニルトリメトキシシランとビニルメチルジメトキシシランの3官能ー2官能水溶液共重合系では、不透明柔軟多孔体(マシュマロゲル)が得られ、その表面ビニル基を用いた修飾処理を行うことにより、水はもちろん油などの有機液体をもはじく超撥油性の多孔体を得ることができた。このような多孔体における表面官能基の導入とその利用可能性は、有機高分子・樹脂との複合化や新たな機能性発現などにおいて重要な知見となりうる。平成24年度は、これまでにエアロゲル化およびエアロゲル状キセロゲル化が明らかになっているポリメチルシルセスキオキサン(PMSQ)系の拡張から行った。PMSQはメチルトリメトキシシラン(MTMS)からゾルーゲル法により得られ、有機ー無機ハイブリッドネットワークを形成したものであるが、有機高分子の含有量を増やすために、ポリプロピレンオキシドで架橋されたアルコキシシランである、ビス(メチルジメトキシシリル)ポリプロピレンオキシド(BMPO)を用い、新たにゾルーゲル反応系を設計して検討を行った。BMPOでは非常に限られた条件においてのみ単独重縮合してシリコーンゴム状の柔軟なゲルが得られたが、強度が低いため、強固なネットワークを形成するテトラメトキシシラン(TMOS)と共重合することで機械的強度の調節をはかった。様々な溶媒を検討した結果、柔らかく低密度なエアロゲルを超臨界乾燥により得ることができたが、乾燥時にゲルが不透明化することと、ゲル自身の弾性が低いことが現在の課題となっている。今後前駆体の分子設計を行うことで高い弾性を示す低密度・透明エアロゲルの作製を検討したい。また、エアロゲルの柔軟化の別の方法として、MTMSとジメチルジメトキシシラン(DMDMS)とを共重合した系では高い疎水性を示すマシュマロ状の低密度キセロゲルが得られ、油吸着や低温での柔軟性などの優れた特性を確認した。本研究は、透明かつ高気孔率の多孔体であるエアロゲルの化学組成および作製法を拡張し、高い機械的特性や新しい物性・機能をもった有機高分子系エアロゲルの合成法を開発することを目的としている。平成26年度は、前年度までのシリコーン系エアロゲルの拡張として、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサンを用いたエアロゲルの作製を行った。

この前駆体はポリシロキサンからなる架橋構造を形成する一方、ネットワーク中にへキシレン架橋部が残り、有機分の多い、従って高い柔軟性をもつゲルが得られることが期待される。出発組成や合成条件を最適化することで、透明かつ低密度のエアロゲルを作製することができ、シリカエアロゲルと比較して高い可逆圧縮変形特性や曲げ強度を示すことが明らかとなった。超臨界流体を用いない常圧乾燥によって、エアロゲル状のキセロゲルが得られる可能性を見出すことができた。また、有機成分を多く含む疎水性のエアロゲルを作製するために、非水溶媒系におけるポリシロキサンエアロゲルおよびエポキシ樹脂系エアロゲルの作製も検討した。テトラメトキシシランとシラノール末端ポリジメチルシロキサンからなる非水溶媒系からは、不透明ではあるが高い柔軟性を示すキセロゲルを得ることができ、エポキシ化合物とジアミンとの開環付加反応により、不透明ながらサブミクロンオーダーの微細な細孔構造を示す低密度(0.10 g/cm3程度)エアロゲルを得ることができた。3年間の全研究期間を通じて、有機成分を多く含む/のみを含む数種類のエアロゲルを開発した。ポリシロキサン系、エポキシ系のいずれにおいても機械的な柔軟性および強度の高いものが得られ、微細構造のさらなる最適化を施すことで、よりハンドリング性の良い高性能な断熱材として応用展開が可能であると見込んでいる。下記ページにて科研費での成果を含めた研究成果を日本語で公開している。無機・高分子材料化学有機鎖を多く含む前駆体から得られる重合体は疎水性が高く、平成24年度に検討した水溶液ゾルーゲル系では重合体の過度な相分離を防ぐことが難しいことが分かった。本年度は、この問題を解決するために、アルコキシシランとカルボン酸を用いる非水溶液系におけるゾルーゲル系を検討した。このような非水溶液ゾルーゲル系は過去に報告が少なく、その反応挙動や多孔性材料作製への可能性など不明な点が多い。本年度は基礎的な検討として、利用可能なアルコキシシランのスクリーニングを行い、有機架橋アルコキシシランであるBMPOから細孔構造の形成可否や得られるゲルの機械的特性を評価した。その結果、出発組成や添加物を変化させることにより細孔状態と機械的特性を一定の範囲内で制御できることが分かり、前駆体や共重合させるモノマーの分子構造と得られる多孔性ゲルの特性について様々な知見が得られた。その他の試みとして、ビニル基などの反応性有機部位を導入した、水溶液系における透明エアロゲル合成の検討も継続して進めており、複数の前駆体において最適な反応条件が見いだされつつある。このようなエアロゲルも有機高分子・樹脂との共有結合に基づく複合化が可能で、機械的強度などの諸物性を広範に制御できる可能性がある。また、3官能ー2官能性アルコキシシランの水溶液共重合系においては、細孔表面のビニル基を利用した簡易な表面修飾が可能であることを新たに見出し、親液性・撥液性の性質が制御可能であることを示した。この技術も、上記のように有機高分子・樹脂などとの複合化や新たな機能性発現・制御において有用な知見となる。これらのことから、次年度の本課題研究や、それ以降の発展的研究に繋がる多くの知見が得られたといえ、本研究がおおむね順調に進展していると判断した。
ホルモン様ペプチドのシグナル解明のための基盤研究

短い遺伝子が細胞外に分泌するペプチドをコードしている場合には、そのペプチドを人工的に合成、植物体に投与し、過剰発現体と同じ生理活性を再現している。本研究では、短い遺伝子にコードされるペプチドをも網羅的に構築し、そのペプチドを植物に添加した。その結果、顕著な生理活性を示す2個のペプチドに着目し、塩耐性を示す分泌型ペプチドをコードする見時遺伝子を発見した。ペプチド添加によって明白な成長促進および成長抑制を示す各1個のペプチドに着目する。そのペプチドをコードする遺伝子とレポーター遺伝子を融合させた形質転換体を構築する。これらの形質転換体を用いて、ペプチドの発現部位と作用部位が異なるかを調べる。さらに、ペプチドのシグナル伝達を作動させる鍵となる遺伝子を同定するために、EMS処理した多数の変異体にペプチドを投与し、表現型を示さないDNA変異部位を次世代シークエンス解析で決定する。この候補遺伝子とペプチドが、物理的な相互作用があるかを実験で明らかにする。これらの結果を総合し、ペプチド性遺伝子の発現組織、分泌型ペプチドの移動経路、ペプチドと結合することでシグナル伝達を行う遺伝子の同定、というペプチドのシグナル伝達の全容を明らかにすることを目指す。着目するペプチドが、葉脈で発現していることを明らかにした。それらのぺプチド添加すると過剰発現体と同様の生理活性を示すことを明らかにした。ペプチドと結合すると考えられる受容体タンパクも推定できているので順調に研究が推進されているといえる。遺伝子がないと考えられていた領域に、短い遺伝子を新規に推定する研究を今まで推進してきた。新規に推定された短い遺伝子を過剰発現した形質転換体では、形態形成の異常あるいはストレス(乾燥、高温、高塩)耐性を示すものを多数同定している。特に、短い遺伝子が細胞外に分泌するペプチドをコードしている場合には、そのペプチドを人工的に合成、植物体に投与し、過剰発現体と同じ生理活性を再現している。そこで、本研究では、顕著な生理活性を示す2個の分泌ペプチドに着目し、ペプチドのシグナル伝達システムを明らかにする研究を提案する。すなわち、そのペプチドがどの組織でどのような条件の時に細胞外に分泌され、どのような経路で移動し、どのタンパクと結合しシグナルを伝達するかを明らかにする。本研究で、分泌ペプチドのシグナル伝達システムを明らかにすることができれば、同じ方法で、次々と類似のペプチドのシグナル伝達を明らかにすることが期待できる。受容体タンパクと対象ペプチドに物理的な相互作用があることを確かめるために、ペプチドにFLAG等の標識タグを融合したタンパク質と受容体とHALOを融合したタンパク質をタバコの葉に過剰発現させる。その後、HALOを持つタンパク質を超遠心によって分離し、その画分にペプチドと融合しているペプチドが存在するかをWestern-Blottingで相互作用しているペプチドの検出そのものを目指す。また、物理的な結合をする遺伝子の機能が未知である場合は、ペプチドと同じ生理活性の有無を確認するために、その遺伝子の過剰発現体および遺伝子欠損体を構築し、その表現型の観察を行う。ゲノム生物
水溶性ポルフィリンによるDNA切断機構の解明

本研究では、新規な水溶性ポルフィリンを設計・合成し、様々な塩基配列を持つDNAに対する切断活性の測定を通して、塩基配列特異的な遺伝子切断試薬を開発することを目的とした。まず、核酸塩基に対する特異性を向上させるため、GC塩基対に親和性の高いアクリジンを持つポルフィリンを合成した。この化合物は良好な水溶性を示し、可視吸収スペクトルの変化から、DNAに高い親和性を持つことが分かった。アクリジンとポルフィリンをつなぐリンカーの長さを変えた各種誘導体を合成し、DNAに対する結合特性を調べた。その結果、これらの化合物はアクリジン部分でDNA塩基対間に挿入結合し、ポルフィリン部分は溶媒側に位置することが分かった。また、リンカーの炭素鎖が6のとき、最大のDNA光切断活性を示した。転写因子をはじめとするいくつかのタンパク質は塩基配列特異的にDNAと結合する。また、鉄ポルフィリン錯体であるヘムは活性酸素の生成を触媒する。これらの特性に基づき、ヘムタンパク質を利用した酸化的DNA切断試薬の開発を試みた。まず、ヘムを含む転写因子であるCooAを遺伝子全合成によってクローニングし、大量発現系を構築した。また、4本ヘリックスからなるシトクロムb562の部位特異的変異体を作成した。本タンパク質は6配位型構造をとるため、まず活性酸素生成の場となる触媒ポケットの構築を行った。軸配位子のひとつであるMet7を側鎖体積の小さいGlyに置換したところ、ヘムが脱離することが分かった。そこで、さらに4位と8位のGlu残基をSerに置換することにより、脱離を抑えることに成功した。次に、高い酸化活性の発現を期待して、他方の軸配位子であるHis102をCysに置換した変異体を作成した。この変異体も安定に錯体を保持し、かつ酸素の活性化を触媒する還元型においてもCysを軸配位子として持つことが明らかとなった。本研究では、新規な水溶性ポルフィリンを設計・合成し、様々な塩基配列を持つDNAに対する切断活性の測定を通して、塩基配列特異的な遺伝子切断試薬を開発する。ピロール、4-ピリジンアルデヒド、テレフタルアルデヒド酸メチルを4:3:1のモル比でプロピオン酸に混合し、1時間還流させた。シリカゲルカラムを用いた分離操作により、反応液からポルフィリンを回収した。一方、クロロメトキシアミノアクリジンを種々のポリアミンと50度で還流させることにより、アミノリンカーとアクリジンとを縮合させた。ポルフィリンのカルボン酸部分をカルボニルジイミダゾールにより活性化し、アクリジン部分を加えることにより脱水縮合させた。シリカゲルカラムを用いて精製し、ヨウ化メチルでピリジル基を4級化して目的物を得た。一方、AT塩基対に親和性の高いポルフィリンを得るため、末端にアミノ基を持つ触手型ポルフィリンを合成した。まず、種々のアミノ酸をBOC-チオジメチルピリジンと反応させ、アミノ基をBOC保護した。再結晶により精製後、水溶性カルボジイミドを用いてアミノフェニルポルフィリンと縮合させた。トリフルオロ酢酸処理によりBOC基を脱保護し、再結晶により目的物を得た。これらポルフィリンはDNAに対して良好な親和性を示し、また光照射により効率的にDNAを切断できることがわかった。

本研究では、新規な水溶性ポルフィリンを設計・合成し、様々な塩基配列を持つDNAに対する切断活性の測定を通して、塩基配列特異的な遺伝子切断試薬を開発することを目的とした。まず、核酸塩基に対する特異性を向上させるため、GC塩基対に親和性の高いアクリジンを持つポルフィリンを合成した。この化合物は良好な水溶性を示し、可視吸収スペクトルの変化から、DNAに高い親和性を持つことが分かった。アクリジンとポルフィリンをつなぐリンカーの長さを変えた各種誘導体を合成し、DNAに対する結合特性を調べた。その結果、これらの化合物はアクリジン部分でDNA塩基対間に挿入結合(インターカレーション)し、ポルフィリン部分は溶媒側に位置することが分かった。また、リンカーの炭素鎖が6のとき、最大のDNA光切断活性を示した。ポルフィリン錯体は活性酸素の生成を触媒するため、酸化的DNA切断試薬としての利用が考えられる。そこで、タンパク質を利用したDNA塩基配列の特異的認識を目的として、シトクロムb562の部位特異的変異体を作成した。このタンパク質は4本ヘリックスからなり、1分子の鉄ポルフィリン錯体を含む。6配位型構造をとるため、まず活性酸素生成の場となる触媒ポケットの構築を行った。軸配位子のひとつであるMet 7を側鎖体積の小さいGlyに置換したところ、錯体が脱離することが分かった。そこで、さらに4位と8位のGlu残基をSerに置換することにより、脱離を抑えることに成功した。次に、高い酸化活性の発現を期待して、他方の軸配位子であるHis102をCysに置換した変異体を作成した。この変異体も安定に錯体を保持し、かつ酸素の活性化を触媒する還元型においてもCysを軸配位子として持つことが明らかとなった。
高膨潤性高分子を用いた超低侵襲な骨膜挙上材の開発

歯周病や加齢によって吸収した歯槽骨を増生することはインプラント埋入前に高い頻度で求められることであるが、実際には困難を伴う。本研究の目的は移植体を容易に充填するために、骨膜を拳上し、骨の間にスペースを確保するための材料と方法を検討することであった。材料としてはポリ乳酸化合物(PLLA/PLGA)の膜をラットの頭頂骨上に用いた。膜を早期に除去する場合は3週間以内に除去することが適切であること、およそ9週前後からは膜内部に異所性の骨形成が起こり始めることが示された。膨潤することで骨膜を拳上して移植部位の確保を図る以外のPLLA/PLGA膜の新たな使い方が示された。昨年までの予備実験で、膨潤性材料としてのPLLA/PLGAは1645%の範囲での圧縮率では、いずれも圧縮前よりも厚くなることはないが、圧縮率が高いほど膨潤率は高いことが分かった。しかし高い圧縮率のポリマーで同じ厚みを確保するとポリマーの質量そのものが高くなり、分解時に酸を産生することにもなるため、適度な圧縮率と厚みをもつ膨潤材が適当であると考えられる。一方でPLLA/PLGA膜はその製作時は均質に厚いものを製作することが困難であるため、最大厚が4mm弱のものを準備し、3種類の厚み(3.6→2.2 mm;約63%,3.6→1.7 mm;約48%, 3.76→1.1 mm;約29%)になるように圧縮を加えた。その膜をラット頭頂骨上の骨膜下へ挿入し、生体の反応とその後の組織学的観察を行った。その結果、2週後、ラット頭頂部はいずれも良好に膨れていた。3週後に圧縮約63%の膜を挿入した部位を開くと、既に母床骨と弱く結合していた。そのため、膜を除去するためには3週以内が適切であることが示唆された。さらに長期的にPLLA/PLGA膜がどのように変化するかを観察するため、9週後と12週後での頭頂骨上全体の組織を回収し、組織学的に観察した。9週後にはいずれの膜を挿入した部位も母床と強固に連続し、3mmの厚みがあり、頭頂骨は若干陥没していた。組織学的にはいずれの膜の内部にも一部異所性の骨化が認められた。12週後に圧縮約29%の膜を移植した頭頂部は硬く膨張しており、組織学的には3mmに膨張した膜のうち、2mmの高さまで母床骨から連続した骨が形成されていた。一方圧縮約48%の膜を移植した頭頂部はあまり膨れておらず、頭頂骨と強固に結合した膜は既に吸収が起こっており、これを除去すると頭頂骨は極めて薄くなり脳硬膜に至る部分まで一部吸収が見られた。歯周病や加齢によって吸収した歯槽骨を増生することは義歯安定やインプラント埋入において臨床上極めて強く求められることであるが、口腔内側の骨増生は感染リスクが高く、高度な技術が必要である。本研究の目的は特殊な機器を用いることなく骨膜を保存した状態で閉鎖した空間に細胞/担体複合体を充填することを可能とするため、骨膜を徐々に拳上して骨膜と骨の間にスペースを確保するための材料と方法を検討することである。材料としては生体親和性が高く、既に医療用として承認を受けている素材が臨床的には現実性が高いと考えることから、徐放性製剤のDDS基剤として有用な材料であるポリ乳酸(PLA)の化合物を選定した。本年度は各ポリマーの種類、プラズマ処理の有無、さらに圧縮率の違いによる材料膨潤率を検討した。ポリマーとして直径9mm程度、PLLA/PLGA比率は75/25で、1分子量22万、ガラス転移点51.3度、2分子量25.4万、ガラス転移点53度の2種類を用意した。それぞれをプラズマ処理、非処理、元の厚みから16%から50%になるよう圧縮を加えた。各材料は通常濃度の10倍量の抗生物質入りのαMEMに浸漬して2か月間経過後、厚みを測定した。その結果圧縮後の状態から最も高い膨張率を示したのは1のポリマーで、プラズマ処理せず、16%に圧縮した材料であった。次いで同じものをプラズマ処理した材料であった。したがって、プラズマ処理は材料の膨潤率を減少させることが示された。高圧縮の材料は圧縮後からの膨潤率は高かったが、圧縮前の厚みから比較すると復元率は低かった。そしていずれの材料も圧縮前よりも厚くなることはなかった。

つまり圧縮することで分子構造が破壊されるが、結果として16%程度の圧縮は最も高い膨張率を与えられることが示された。また同じ圧縮率の1と2の材料では、その膨潤率には有意差は認められなかった。骨膜挙上するに必要な各ポリマーは圧縮率が高い方がその後の膨張率も高くなるが、膨潤後の厚みは必ずしも圧縮前からの膨張率とは比例しないことが判明し、今後の材料検討は圧縮後からの膨張率を指標として選定すれば良いことが分かった。またポリマーとしては分子量には依存しないこと、プラズマ処理は行わない方が膨張率が高まることが判明し、材料学的な検討は順調に進展した。今後の推進方策については、まず動物実験用の膨潤材を準備し、ラットの頭頂骨増生モデルにて骨膜挙上効果を確認する。移植一定期間後に移植部位を含む頭頂骨を採取し、組織学的評価を行う。その組織検体は外注して組織標本を作成する。また間葉系幹細胞培養系にて膨潤材の生体為害性を確認する。具体的には細胞増殖率を測定し、細胞の表面抗原の発現状態に異常がないかを抗原特異的抗体をフローサイトメトリーにて検討する。また膨潤材料の物性については研究分担者に依頼して測定いただくが、その打ち合わせのための旅費も必要となる。特に、次年度に使用する予定の研究費について以下に具体的に記す。当初購入予定であった内視鏡はデモンストレーションで骨膜剥離の状態は検討可能であることから、購入の必然性がなくなった一方、研究代表者が大学を異動したことにより、研究を遂行するための研究機器の購入が必要になった。設備機器は大学間で移管したために、新たな購入は必要ないが、移管出来なかった酵素類、細胞表面抗原用鉤体、プラスチック機器類、酵素類等の消耗品は新たに購入する必要がある。また当初は研究代表者が研究分担者と同一機関であったが、研究機関が分かれたため、研究打ち合わせのための旅費が若干増加することになる。消耗品として、酵素類、細胞表面抗原用鉤体、プラスチック機器類、酵素類等動物実験用の動物、骨膜剥離用手術道具を購入予定である。旅費として、長崎大学の研究分担者と研究打ち合わせのため、九州歯科大学口腔再建リハビリテーション学分野の細川教授からの情報を頂く、日本口腔インプラント学会でも情報を収集する、成果発表を日本再生医療学会で予定しているため等の旅費が必要になる。また成果発表のために英文論文の校正料が必要となり、動物実験の組織標本作製のための検体外注費、および論文投稿料を使用する予定である。