hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロデバイスを用いた脳血管―神経の機能発現メカニズムの研究

本研究では,マイクロデバイス技術を駆使し,BBB機構を再現し,特に血管内皮細胞と脳細胞(神経細胞)の相互作用に着目し,BBBが担う選択的物質輸送の仕組み理解を目指した.血液脳関門では,血管系・神経系の細胞の相互作用が物質の選択的輸送において重要であり,本研究で開発するデバイスにおいても,この相互作用が起きる条件を整うことが成功の鍵を握る.上記の通り,血管内皮細胞を用いた共培養システムの構築が可能であることは既に掴んでおり,次に脳神経細胞も含むマイクロデバイスの作製に入る.具体的に,作製した血管内皮細胞組織をデバイスの中央に配置し,その上部には流体が流れるチャンネルを設け,その下部には,脳側細胞の共培養培養のために,マトリゲル層を設ける.なお,高分解能観察が容易なため,マトリゲルの厚みを0.5mm程度とし,血管内皮細胞の下面に配置する.さらに,刺激電極(ITO電極および局所刺激用電極)と化学的刺激のための刺激物導入経路を設けることで,流れのせん断応力による機械的刺激に加えて,神経の電気的・化学的活性化と物質輸送の関係を検討可能にする.なお,培地供給はマイクロ流路に連結した培地循環システムにより行う.次に,脳側の細胞(アストロサイトとニューロン)をマトリゲル層内で培養しながら,タイムラプス観察によりその形態変化を観察すると同時に,ニューロンの電気的刺激を扶養しながらシステムのカルシウム応答を調べる.特に電気的刺激に対する血管細胞のカルシム応答を観察することで,血管・神経細胞の相互作用の有無を確認する.まず,血管内皮細胞ーアストロサイトの共培養でシステムを評価し,その後,ニューロンを導入し,血管と脳細胞の3次元共培養システムを完成させる.以上の行程により、血液脳関門の基礎機能ユニット(NVU)を再現し,血管内皮細胞とアストロサイトを介した血管とニューロンの異種細胞間相互作用が確実に起こる条件を検討する.なお,ここでは,比較的培養し易いアストロサイトを使用する.アストロサイトはグリア細胞の一種であり、血管新生の誘導を担うとされている.マイクロバイオシステムス
超低磁場を用いた機能的MRIマイクロスコピー

本研究の目的は機能的MRIマイクロスコピーという新しい画像化技術の実現可能性検討である。そこでその基礎となる超低磁場NMR/MRI装置・技術の開発を行った。超低磁場ではNMR/MRI信号が微弱かつ低周波数となるため、低周波数で高感度特性を有するSQUID磁気センサを用いた装置を開発した。本装置により超低磁場になるほどNMR信号強度は増大し、信号線幅は減少すること、また磁場勾配印加により超低磁場でMRIが計測できることを示した。これを通常環境中で実現する可能性の検討のため、通常環境中で動作するHTS-SQUIDを開発し、電磁波シールドと磁気シールドを組み合わせたノイズキャンセル技術を開発した。本研究の目的は,細胞活動由来の磁気を超低磁場NMR/MRIに応用し,細胞活動・機能を画像に含めて表現する,機能的MRIマイクロスコピーという新しい画像化技術の実現可能性検討である。本技術の原理は,培養細胞の活動由来の低周波数弱磁場は,超低磁場におけるNMR/MRI計測において,静磁場を乱してラーモア周波数を変化させたり,細胞自身や細胞周辺にある培養液中のプロトン1Hのスピンを回転させたりする可能性を有することにある。そこで,本研究では,上記技術の基礎となる超低磁場NMR/MRI装置および技術の開発を行った。超低磁場では,NMR/MRI信号が微弱かつ低周波数となるため,低周波数で約100fTの高感度特性を有するHTS-SQUIDを磁気センサとして用いた。プロトン1Hの多く含まれる水をサンプルとし,5100 μTの静磁場中で1H-NMRのFID信号の計測を行った。この結果、超低磁場における水のNMR信号が計測され,磁場強度が弱くなるほど信号強度は増加し,周波数分解能も向上した。これにより,nTオーダーの静磁場中でのNMR/MRI計測の可能正が示唆された。次に,超低磁場における微弱なNMR信号を増大するため,磁場勾配補償により静磁場中の不均一の補正を行った。この結果,磁場均一性補正によりNMR信号の強度および信号継続時間が増加し,NMR信号の強度増大と高分解能化が可能なことが分かった。2014年4月に大学を移ったため,まずはSQUID磁気センサの動作確認,および実験環境の磁気ノイズの計測を行った。この結果,約4050μTの磁磁気に加え、大学内のWifi基地局から送受信される電磁波の存在が確認され,SQUID磁気センサの動作に大きな影響を与えることが明らかになった。そこで電磁波シールドを併用したアクティブ磁気シールド技術の開発を検討した。ここでは約10pTの感度を有するフラックスゲート磁束計を用い,高感度な環境磁気計測およびアクティブシールド技術を開発した。今後は新しい環境中での超低磁場NMR/MRI実現の可能性を示し、細胞活動由来の低周波数低磁場検出に応用できるか実現可能性について研究を進める。2014年4月に大学を異動したため,まずSQUID磁気センサの動作確認,および実験環境の磁気ノイズの計測を行った。この結果,約4050μTの磁磁気に加え、大学内のWifi基地局から送受信される電磁波の存在が確認され,SQUID磁気センサの動作に大きな影響を与えることがわかった。そこで2015年度は電磁波シールドと磁気シールドなどのノイズキャンセル技術を開発した。電磁波シールドとして特殊な電磁シールド布で装置全体を覆うことで、電磁シールドのない状況より約1桁ノイズを低減することができた。またセンサを差動式にすることにより約1桁電磁波ノイズを低減できることを示した。またSQUID磁気センサも通常環境中で動作させるため,高温超伝導薄膜をフリップチップ構造で積層した,磁場耐性度の高い新しいSQUID磁気センサを開発した。これらの技術を組み合わせることで,通常環境中でも超低磁場NMR/MRI装置が動作する可能性を示した。

超低磁場ではNMR/MRI信号が微弱かつ低周波数となるため、低周波数で高感度特性を有するSQUID磁気センサを用いた装置を開発した。本装置により超低磁場になるほどNMR信号強度は増大し、信号線幅は減少すること、また磁場勾配印加により超低磁場でMRIが計測できることを示した。これを通常環境中で実現する可能性の検討のため、通常環境中で動作するHTS-SQUIDを開発し、電磁波シールドと磁気シールドを組み合わせたノイズキャンセル技術を開発した。当初計画では,平成26年度の研究計画は,高い安定性と10 pTレベルの磁場感度を有するフラックスゲート磁束計を用いたアクティブ磁気シールドの適用・評価を行い,nTレベルでのNMR/MRI計測を実現することであったが、2014年4月に大学を異動したため,計測に用いる超伝導SQUIDセンサの動作確認や磁気環境を確認する必要が発生した。そこで、SQUID磁気センサの動作確認,および実験環境の磁気ノイズの計測を行った結果,無線通信の電波がSQUID磁気センサの動作に大きな影響を与えることが明らかになった。アクティブ磁気シールドの検討はほぼ予定通り進んでおり,今後は当初予定に追いつくよう研究を推進する。計測工学平成27年度では,アクティブ磁気シールドの適用・評価を行い、その中でのnTレベルでのNMR/MRI計測実現性を検討する。これが実現可能であれば,水や培養液の内に微小電極を配置して,微弱なDCパルス的磁場を発生させ,細胞活動由来磁場を模擬した擬似磁場によるNMR信号周波数変調が計測できるかどうかを調べる。また,擬似信号源から交流磁場を発生させたときに,励起パルスの役割を果たしてNMR信号が発生するかを調べる。これらにより,nTレベルの超低磁場中でNMR現象が生じるDC磁場および交流磁場の強度を調べ,超低磁場NMR/MRI技術が細胞活動由来の低周波数低磁場検出に応用できるかを明らかにする。当初計画では、平成25年度の研究計画は、1nTレベルの静磁場に必要な磁場安定性を実現するための磁気シールドの検討と、2超低磁場NMRシステム構築とNMR信号計測,システム性能の評価であり、上記概要に示した通り、1は勾配磁場コイルを用いた磁場補償により達成され、2は5μTの超低磁場中でNMR信号が計測されたことにより達成された。以上を組合わせ、開発した装置の性能が評価されており、これまで計画は順調に進展していると言える。平成26年度では,高い安定性と10 pTレベルの磁場感度を有する3軸フラックスゲート磁束計を用いたアクティブ磁気シールドの適用・評価を行い、nTレベルでのNMR/MRI計測を実現する。次に,水や培養液の内に微小電極を配置して,微弱なDCパルス的磁場を発生させ,細胞活動由来磁場を模擬した擬似磁場によるNMR信号周波数変調が計測できるかどうかを調べる。
ナノ電気化学と集積回路の融合による細胞機能イメージング技術の創生

本研究の目的として、集積回路型電極アレイでナノ空間特有の電気化学反応を誘導する、超高感度・リアルタイム電気化学イメージングデバイスの創出を掲げた。電気化学デバイスの高感度化に対しては、レドックスサイクル(隣接する電極間で酸化還元反応を繰り返すシグナル増幅現象)を測定点で高効率に誘導する事でアプローチした。レドックスサイクルの効率は隣接する電極の間隔が短い程向上する。そこで、各測定点にナノ空間を設け、その空間内の上下面に電極を配置する手法を検討した。はじめにガラス基板を用いてプロトタイプを作製しその評価を行った。Pt層、Cr犠牲層(膜厚約230 nm)、Pt層および絶縁層の順で垂直方向に積層し、犠牲層をエッチングする事で高さ約230 nmのナノ空間内の上下面にPt電極を配置した。デバイスの電気化学的評価は、マウス胚性幹細胞のアルカリホスファターゼ活性の検出により行った。その結果、従来型のデバイスと比較して電流密度が約20倍向上した。これは測定点におけるナノ空間内で、高効率なレドックスサイクルが誘導された事に起因すると判断した。以上、ナノ空間内でレドックスサイクルを誘導する本デバイスは、従来型と比較して高感度な電気化学計測が可能であり細胞解析に十分適用できると考えられる。本研究では、集積回路型電極アレイの超高感度化に向けて電極構造の基礎検討を遂行した。今後、上記成果を集積回路型電極アレイへフィードバックする事で、細胞機能をリアルタイムかつ超高感度に可視化できる革新的なイメージング技術へ発展すると期待できる。また、今回は実現まで至らなかったが、細胞を用いた疾患治療薬スクリーニングへの応用も期待できる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
大学入試における主体性の評価に関する国際比較研究

平成30年度においては,以下の研究実績が挙げられる。(1)カリフォルニア州(米国)の州立大学におけるアドミッションズオフィス担当者の現地調査:2つの州立大学のアドミッションズオフィスを訪問し,インタビュー調査を実施した。その結果,調査書については複数人評価方式をとって評価していること、調査書のみに留まらずに、personal insight questionsと呼ばれる短文による自由記述形式の志望理由書により主体性を評価していること、調査書及びpersonal insight questionsはかなり大きな比重を占めて評価されていることが、インタビューの中で明らかにされた。また志願者数が多い関係上、日本の大学のように面接を導入し、主体性を評価するということは行っていないということも確認された。(2)カリフォルニア州(米国)の高等学校の進路指導教員に対する現地調査:カリフォルニア州南部の有力大学に多数進学実績を有する私立の高校において,教員(校長・進路指導教員)に対するインタビュー調査を実施した。その結果,調査書は担任と進路カウンセラーの協働によって作成されていること、進路カウンセラーは年に数回、調査書の作成に関する研修を受けていること、調査書は大学で信頼性を持って受け取られていることがわかった。また主体性を育成するための教育カリキュラムとして,特別に別枠で設定しているわけではなく、通常の教育カリキュラムの中で身に付くように教育しているようであった。(3)米国の各大学における大学入学者選抜時の選抜資料の重要度の比較:Common Data Setと呼ばれる各大学のパフォーマンスに関するデータの分析を実施した。その結果nonacademic skillについては,大学ランキングの上位大学ほど,課外活動やボランティア活動を重視し,より多面的な選抜を行っていることがわかった。米国における主体性評価に関して,前年度に明らかになった我が国との相違をさらに明確にするため,今年度はカリフォルニア州において大学と高校の双方を訪問し,インタビュー調査を実施した。大学への訪問調査の結果,各大学の入試方法と選抜資料との関係,さらに,資料の重要度等についても把握することができた。また,高校への訪問調査によって,高校教育における主体性育成の観点,進学時の資料作成のポリシー等について詳細な聞き取り調査を行うことができている。前年度の調査結果と併せて,やはり,大学入試における主体性等の評価を検討するには,高校教育と大学教育のそれぞれにおける主体性育成の観点を検討することが重要であると改めて認識した。一方,当初の予定であった英国の調査が未完了となっているが,これは次年度の計画に含める予定であり,次年度末までに調査及び分析完了可能である。これまでの我々の調査・分析から,大学入試における主体性等の評価の国際比較を行うためには,やはり,各国の高校教育と大学教育における主体性育成の観点を明らかにすることが重要であることが示されている。加えて,高校と大学を通じて,専門分野をどのように選択するのか,そのカリキュラム構成も極めて重要な要素であることも明らかになっている。当初は,米国ではほとんどの大学において多面的評価方法(Holistic Admissions)による入学者選抜を行っているのではないか,と想定していたが,調査結果ではそれとは異なる状況がみられている。米国における選抜方法と入学後のカリキュラムとの関係については,さらに文献研究及び担当者へのアンケート(電子メール)により分析を進めたい。また,米国とは異なり,多くの大学で入学時から専門分野を特定しているイギリス及びヨーロッパにおいて,大学入学者選抜における主体性等の評価がどのようになされているのか,といった点が極めて興味深い。本研究課題の主題をイギリス・ヨーロッパと米国との比較に置いた理由もそこにある。米国における調査と同様に,大学のアドミッション部門だけに限定せず,高校を訪問調査することで,大学教育と高校教育における主体性育成の観点についても分析を深めることが極めて有効であると考える。平成29年度においては,以下の研究実績が挙げられる。(1)ハワイ州(米国)における高等学校カリキュラムの特徴に関する調査:ハワイ州の公立学校において,特に分野別カリキュラム(Academy制)について調査を行った。我が国の普通科高校とは異なり,6程度の分野に分かれたカリキュラムによって大学進学を目指す制度である。(2)ハワイ州(米国)における大学入学者選抜における評価基準に関する調査:ハワイ州の州立大学における入学者選抜における評価基準と選抜方法に関して,現地調査を行った。特に,高等学校と連携したプログラムに対する評価についても近年の動向を把握することができた。米国の大学制度におけるコミュニティカレッジが,大学入門講座を高等学校において実施しているが,これは,そもそもコミュニティカレッジ自身が学士号取得コースへの転入学を目指す学生の育成機関であることから,大学入門教育に特化した教育を行い易い側面があることがわかった。(3)高校と大学の双方が協働で実施している大学進学推進プログラムの調査:(2)で述べたように,コミュニティカレッジの教員が高校生を含めた授業を実施したり,あるいは,高等学校において大学(コミュニティカレッジ)の教員が授業を行う等,多様な実施形態がある。(4)大学入学者選抜における主体性に関する評価について:上述の調査の他,英国等他の高大接続における「主体性」に関する評価について,文献調査及びインタビュー等を実施した。米国での調査では,特に「選択の自由」を重要視する姿勢が見受けられた。例えば,高等学校教員への調査において,生徒は選択する機会が何度もあり,その都度,自主的に選ぶことが求められる,といった答えが度々聞かれた。「主体性」の定義については,今後多角的に定義し直し,その上で調査研究を推進することが重要であると考えている。今回,米国における一つの州において,高校と大学の双方を調査することができたことは,計画のとおり進捗している。

また,高校と大学のカリキュラムに関する検討についても,書籍あるいは最新の文献をもとに,理論的検討を行うことができている。一方,当初の予定であった韓国の高大接続制度に関する理論的検討について,他国との違いを中心とした把握が依然不十分である。これは高等学校のカリキュラムの特徴,入学者選抜における分野選択度の自由度,さらには,大学入学後のカリキュラム研究などが含まれる。これらについては,平成30年度内に実施可能な内容であり,年度計画の一部に組み入れる予定である。平成30年度においては,以下の研究実績が挙げられる。(1)カリフォルニア州(米国)の州立大学におけるアドミッションズオフィス担当者の現地調査:2つの州立大学のアドミッションズオフィスを訪問し,インタビュー調査を実施した。その結果,調査書については複数人評価方式をとって評価していること、調査書のみに留まらずに、personal insight questionsと呼ばれる短文による自由記述形式の志望理由書により主体性を評価していること、調査書及びpersonal insight questionsはかなり大きな比重を占めて評価されていることが、インタビューの中で明らかにされた。また志願者数が多い関係上、日本の大学のように面接を導入し、主体性を評価するということは行っていないということも確認された。(2)カリフォルニア州(米国)の高等学校の進路指導教員に対する現地調査:カリフォルニア州南部の有力大学に多数進学実績を有する私立の高校において,教員(校長・進路指導教員)に対するインタビュー調査を実施した。その結果,調査書は担任と進路カウンセラーの協働によって作成されていること、進路カウンセラーは年に数回、調査書の作成に関する研修を受けていること、調査書は大学で信頼性を持って受け取られていることがわかった。また主体性を育成するための教育カリキュラムとして,特別に別枠で設定しているわけではなく、通常の教育カリキュラムの中で身に付くように教育しているようであった。(3)米国の各大学における大学入学者選抜時の選抜資料の重要度の比較:Common Data Setと呼ばれる各大学のパフォーマンスに関するデータの分析を実施した。その結果nonacademic skillについては,大学ランキングの上位大学ほど,課外活動やボランティア活動を重視し,より多面的な選抜を行っていることがわかった。米国における主体性評価に関して,前年度に明らかになった我が国との相違をさらに明確にするため,今年度はカリフォルニア州において大学と高校の双方を訪問し,インタビュー調査を実施した。大学への訪問調査の結果,各大学の入試方法と選抜資料との関係,さらに,資料の重要度等についても把握することができた。
学習者同士の対話状況に注目した協調学習支援システムの開発

学習者が数人程度のグループを組み,互いに助け合って問題解決していく,協調的な学習方法がある.それを支援する既存のシステムの多くは支援専用のディスプレイを使用し,議論への貢献度や発話量といった多くの情報をディスプレイに出力している.これでは,参加者が,相手ではなく専用ディスプレイを注視してしまう可能性がある.また,いずれのシステムも個々の参加者への支援内容が全体に伝わる仕組みになっている.本研究では,この2つの問題点を解決する協調学習支援システムを開発した.学習者が数人程度のグループを組み,互いに助け合って問題解決していく,協調的な学習方法がある.それを支援する既存のシステムの多くは支援専用のディスプレイを使用し,議論への貢献度や発話量といった多くの情報をディスプレイに出力している.これでは,参加者が,相手ではなく専用ディスプレイを注視してしまう可能性がある.また,いずれのシステムも個々の参加者への支援内容が全体に伝わる仕組みになっている.本研究では,この2つの問題点を解決する協調学習支援システムを開発した.本年度の研究目的は「学習者の対話をトリガとする協調学習支援システムを開発すること」とした。そのための研究として、本年度は大きく3点の研究を行った。1点目は、コンピュータによる学習支援の効果を調査したことである(高山ら、2013;Ishikawaら、2013;Aokiら、2014)。本研究では、システムが与えた問題に対する学習者の解答状況からその学習者の理解度を推定し、個々の学習者の学習状況に応じて段階的に学習支援できるシステムを開発した。また、教科書・参考書等の紙媒体を用いる従来の学習と、コンピュータを用いる学習を比較し、後者の方がより良い学習効果が得られることを明らかにした。2点目は、実際の教育現場におけるコンピュータ利用の影響を調査したことである(木下ら、2013;木下ら、2014;Ondaら、2014)。次年度の研究目標は、開発したシステムを実際の学習場面に適用し、システムが学習を支援できているかどうかに関して評価することである。そのため、実際の教育現場において、コンピュータを利用した教育が学習者に与える影響について調査した。その結果、教室における従来の教育と比較し、コンピュータを利用する教育が、教育者や学習者それぞれに対して、より良い教育・学習効果が得られることを明らかにした。3つ目は、上記2点の知見を活かし、学習者の対話をトリガとする協調学習支援システムを開発したことである(隠田ら、2013;平井ら、2014)。本研究では、2者または3者間が対面して協調的に学習する場面を想定し、学習者同士の対話状況をトリガとして学習を支援するシステムを開発した。具体的には、音声認識システムJuliusやArduinoを用いて、個々の学習者が長時間連続して発話している状況を抑制することや、個々の学習者の発話スピードが速すぎる状況を抑制すること等ができるシステムを開発した。研究実施計画に記載したとおり,2年目では,本研究で開発したシステムを実際の協調学習場面に適用し,システムが協調学習を支援できているかどうかについて評価を行った.さらに,初年度に引き続き,コンピュータによる学習支援の効果の調査,実際の教育現場におけるコンピュータ利用の影響調査を実施し,協調学習支援システムの開発に活かした.既存の協調学習支援システムでは「学習者が支援専用のディスプレイを注視してしまう」,「いずれのシステムも個々の参加者への支援内容が全体に伝わる」仕組みになっていた.そのため,本研究では,この2つの問題点を解決する「アンビエントな会話を支援」するシステムを開発し,既存研究における支援手法と比較した.その結果,(1)個々の参加者への支援内容を全体に通知する手法,および支援内容を個人のみに通知する手法は,支援がない場合よりも発話数が多い傾向があった.また,(2)平均発話時間については,支援内容を全体に通知する手法が他よりも有意に短かった.さらに,(3)同時発話率については,支援内容を全体に通知する手法が他よりも大きい傾向があった.これらの結果は,参加者への支援方法の違いが原因となっている可能性があり,開発したシステムがアンビエントな会話支援を達成できた可能性が高い.以上から,本研究の目的であった,「学習者同士の対話状況に注目した協調学習支援システムの開発およびそれによる効果的な支援」はおおよそ達成できたと考えている.これらの結果については,最終年度終了時点で論文にまとめている最中である.そのため,近く学会等で発表する予定である.教育工学本年度は、研究実施計画に記載したとおりの研究を行うことができた。すなわち、コンピュータを利用して作業している2者や3者それぞれにマイクを取りつけ、そのマイクを通してコンピュータが音声を認識できるようにする。その上で、システムで学習者の発話の長さや連続して発話しているかどうかを測定し、一方的に発話している場合は、それらを学習者に知らせることができるシステムを開発した。また、Arduinoを用いることにより、視覚的に分かりやすく知らせることもできた。また、国内・国外問わず、本課題に関する研究発表を行い、本研究で開発したシステムの改良指針や、次年度に行うシステム評価方針について、様々な意見を得ることができた。以上により、本課題に対する研究は、おおむね順調に進展していると判断する。今後も、おおよそ研究実施計画に記載したとおりの研究を行うことを想定している。すなわち、本研究で開発したシステムを実際の協調学習場面に適用し、協調学習を支援できているかどうかに関して評価を行う。

その評価では、「対話に注目した協調学習を支援していない」学習場面(以下、支援なし条件と呼ぶ)と、本研究で実現する「対話に注目した協調学習を支援する」学習場面(以下、支援あり条件と呼ぶ)の比較を行う。実験参加者を2群に分け、そのうち1群では、まず支援あり条件で協調学習を行い、その後支援なし条件で協調学習を行う。もう1群では、まず支援なし条件で協調学習を行い、その後に支援あり条件で協調学習を行うようにカウンターバランスを取る。2者や3者で構成される学習者グループが協調して学習を進めることができる課題を設定し、本研究で開発したシステムが学習者同士の対話をトリガとして支援できているかどうかについて評価を行う。なお、実験やデータ分析を行うときに、実験等協力者の同意・協力を必要とする場合がある。この場合、当該協力者の同意等を得たうえで実施する。
分権改革の国際比較研究

なぜ中央政府は自らの権力を弱めるような改革、すなわち、政治的分権を行い権限と財源を地方政府に移譲するのか。どのような条件下で地方分権を推進するのか。分権のタイミングとスピードは何によって決まるのか。地方分権の条件と因果関係を解明することが本研究の目的である。これらの問いに対して、地方分権政策のタイミングやスピードおよびその程度は、政権与党が取引費用を計算して行った合理的な戦略であったことを解答として提示する。本研究成果の一部として2014年3月に『地方分権の取引費用政治学:大統領制の政治と行政』という書物を刊行した。以下、その内容でる。地方分権の条件と因果関係を解明することが本書の目的である。すなわち、各政権がおかれていた統一政府と分割政府という議会内の勢力配置の状況、および、統占政府と分占政府という中央地方間の政治的状況が取引費用の高低に影響し、これによって地方分権のタイミング・スピード・程度が決まるというロジックこそが本書の主張の核心をなす。諸外国と比べ、日本の地方分権改革が中央地方間の権力関係の変化に与えた影響はなぜ小さいのか。日本における中央地方間の権力関係は行政的分権から財政的分権の順番に行われたため、変化の度合いが小さい。大森は以下のように述べている。分権委......当初、明確な方針はなかったが、補助金問題のように政治家や業界団体が鋭感に反応しそうな問題はできるだけ後回しにし、分権推進勢力である地方六団体の足並みがそろい、しかも官僚だけが抵抗する問題の検討を先行させることになった。機関委任事務の廃止問題はまさにそれであった(大森2006:177)。機関委任事務廃止は、「論より実利」に敏感な政治家にとって「重大なインタレスト」あるいは「政治家としての信念」に関わることではなく、省庁官僚からみれば、学者グループとのやり取りで「廃止に納得できない、うるさい先生(有力政治家)がうしろにいて、とてももたない」という防戦を張ることができなかったのである。抵抗しているのは行政統制に固執している官僚たちだけであった(大森2006:182)。やりやすい地方分権一括法が先に実行されたので、三位一体は抜本的な改革に至らなかったことを本年度は論証した。日本の地方分権改革が中央地方間の権力関係の変化に与えた影響はなぜ小さかったのか。行政的分権を最も好む中央レベルの地域利益を持つ代表的なアクターである橋本首相が、「現実的で、実行可能な勧告」すなわち「閣議決定可能な勧告」を地方分権推進委員会に追い求めることによって分権委の手は縛り付けられた。また、三位一体改革は経済財政諮問会議を司令塔とし、骨太の方針案の策定過程における歴代総務大臣による枠組みプランの提示とこれに対応した小泉首相直々の度重なる指示によって進められてきた。2005年以降の過程では、財政分権にほとんど介入せず、主として官房長官、総務大臣、財務大臣、経済財政担当大臣の四大臣と各省大臣との折衝に委ねられ、さらには自民党政調会長をも巻き込む政府与党間折衝に委ねられた。行政的分権を進めた橋本と財政的分権を推進した小泉の両政権下の分権の内容は、中央での政治改革と自民党の伝統的な利益誘導政治の克服と複雑に結び付いているし、小泉の財政分権の成果は自治体の支持を得るにはほど遠い状況だった。このように中央レベルの地域利益を持つアクターによって行政的分権から財政的分権への分権化の順序が決まった結果、自治体の自律性と裁量権の大幅拡大に寄与せず、国から地域に財政的負担のみが移り、自治体の自由度を高める効果をもたなかったのである。本年度の研究の目的な以下のとおりである。日本における中央地方関係研究の一つの特徴は、制度そのものを重視するところにある。法制度の説明に力が注がれるだけでなく、その類型化にも関心が強い。その代表的なものが、分権・分離型と集権・融合型に区分する天川モデル(とその応用)である。また近年には、地方政治にも目が向けられている(曽我謙悟・待鳥聡史,2007『日本の地方政治ー二元代表制政府の政策選択ー』名古屋大学出版会)。しかしながら、地方分権が公共政策のあり方にいかなる影響をもたらすのかを論じる研究はほとんど見られず、加えて、政党組織や政党制のあり方、さらには執政権力のあり方にどのように影響を与えるかを論じることもほとんど行われてきていない。

そこで、本研究は、地方政府における公共政策に関心を絞って研究を進める。すなわち、政策分野を横断的に検討することによって、地方政府における公共政策の展開を包括的にとらえることを目指す。公共政策のうち、市町村の業務であるごみ政策に関して調べた。各都道府県別データの京都府集計結果の処理状況を調べた。平成10年に京都府には44の自治体が存在していた。それが数回の市町村合併と通して平成24年には26までに減少している。本研究の目的は政策の成功と失敗の原因を分析することであるため、合併によって名を残していない自治体の実情を調べることは非常に難しい。なので、合併によってなくなった自治体は分析の対象から外し、平成24年に存続している26の市町村のみを分析対象にした。環境省の廃棄物処理技術情報には平成10年度から24年度までの統計表が公開されている。平成10年度から24年度の間に合併でなくなった自治体を除き、平成24年度を基準に市町村を選択した。現在のところ、データを集め統計処理を行っている。27年度にはゴミ量変化の原因を追跡する予定である。行政学京都府の26の自治体、および、政令指定都市におけるゴミ量の推移の因果関係を本年度は分析する。資源ゴミ収集制度の実施有無、粗大ゴミ収集申告制の実施有無、容器包装プラスチック収集政策実施の有無、粗大ゴミ収集の有料化政策、ゴミ処理手数料などが、ゴミの量に影響する地方自治体の政策であると予測している。本年度は具体的に検証していく。研究書を刊行することができたので、当初の計画以上に研究は進んでいる。地方分権による掃除事業に関するデータや情報を収集するためには、各自治体を訪問し、関係者との聴き取り調査を行う必要がある。掃除事業は市町村の業務であるため、1,700を超えるすべての自治体を調べることはできない。ゆえに、政令指定都市に限定して資料を収集することにした。政令指定都市に研究対象を限定した年度の後半であり、関係者との聴き取り調査を行うために十分に時間を費やすことができなかった。研究書を刊行できた。ここからさらにもう一歩踏み込み、南米諸国の事例を詳しく調べていきたい。政令指定都市の掃除事業に関するデータや情報を収集するために、27年度の4月から積極的に各自治体を訪問する。また、2年間の調査から不足する資料や情報を補う。アルバイトを雇い、資料の整理を助けてもらう予定である。研究会に予定していた外国人研究者が日程が合わず、参加できなかった。そのため、繰越金が生じた。研究会に外国から研究者を招待する。その経費として繰越金を使用する。
新規好塩性微生物の探索および、それらが生産する有用酵素の工業的応用に関する研究

埼玉県内の非塩性土壌から分離した好アルカリ性中度好塩性細菌について分類学的解析を行った。分離株BM2株とAlkalibacillus属の既知基準株を表現性状で比較した結果、多くの差異が認められたことからBM2株を基準株とするAlkalibacillus属の新種A.silvisotiを提唱した。分離株BH2株は系統解析の結果、Alkalibacillus属に近縁な新属新種であることが示唆された。さらに分離した好塩性微生物の生産するリパーゼについて機能解析を行った。天日塩から分離した高度好塩性古細菌の生産する好塩性リパーゼおよび、非塩性土壌から分離した耐塩性細菌の生産する耐塩性リパーゼは、市販のものと比べ、高い耐塩性、耐熱性、有機溶媒耐性を有していた。また取得したリパーゼの機能の差異について比較解析を行った。好塩性リパーゼは塩濃度の増加に伴って活性が上昇し、さらに耐熱性、有機溶媒耐性も上昇したが、耐塩性リパーゼは塩濃度の増加に伴って活性が徐々に低下し、耐熱性、有機溶媒耐性もやや低下した。これらの結果から、酵素の耐塩性機構が耐熱性や有機溶媒耐性といった他の耐環境機構と関与していることが示唆された。
細胞組織形成を見据えた界面ネットワークのダイナミクス解析

細胞組織の形成を解明する上で,界面ネットワークの数理モデルが有効であることが近年,明らかになった.しかし,細胞のパターンがどのように生成されるかのメカニズムを詳しく理解しようと思うと,表面張力などの界面の性質が一様でない状況での界面のダイナミクスを見る必要がある.この場合の界面運動の数学解析や数値解法が未開発のため,本研究ではその理論的な土台を築き,数値ライブラリを構成し,そしてシミュレーションを行うことを通じて,新しい数学理論の構築だけではなく,細胞組織におけるプロセスの解明という重要な応用課題にも貢献することを目指す.細胞組織の形成を解明する上で,界面ネットワークの数理モデルが有効であることが近年,明らかになった.しかし,細胞のパターンがどのように生成されるかのメカニズムを詳しく理解しようと思うと,表面張力などの界面の性質が一様でない状況での界面のダイナミクスを見る必要がある.この場合の界面運動の数学解析や数値解法が未開発のため,本研究ではその理論的な土台を築き,数値ライブラリを構成し,そしてシミュレーションを行うことを通じて,新しい数学理論の構築だけではなく,細胞組織におけるプロセスの解明という重要な応用課題にも貢献することを目指す.
骨結合人工歯根の圧感覚特性に関する研究

本研究においては、骨結合インプラント症例についての人工歯根の圧感覚特性を把握するために、懸垂荷重による被圧量差の識別能力を調査した。下顎前歯部にインプラントが装着されている10症例と、天然歯列被験例5症例とを被験対象とした。荷重点には、インプラント症例においては切歯近心接触点部を、天然歯列被験例においては前歯・小臼歯を被覆するスプリントの中央部を選定した。荷重量差の識別テストにあたっては、まず、160gの懸垂荷重を荷重点に置き、その被圧量を記憶させ、ついで、100gより200gに至る20g間隔の6種類の中の任意量を荷重点に置き、1回目に比較して2回目が「重い」、「同じ」、「軽い」のいずれに感じたかを回答させた。さらに、識別能力の比較のために、天然歯の歯周囲組織へ麻酔を施した状態でのテストについても実施した。インプラント症例の、160gの懸を対照とした、100g、120g、140g、160g、180gおよび200gの荷重量差の識別テストの平均正回答頻度は、それぞれ94%、62%、25%、65%および88%を示した。一方天然歯列者のそれは、100%、52%、36%、30%、74%および88%を示し、天然歯の歯周囲組織に対して麻酔を施した場合のそれは、100%、64%、36%、22%、78%および90%を示し、条件間にはほとんど差異が認められなかった。以上の結果から、100gより200g懸垂荷重においては、筋および顎関節からの受圧情報のみによっても、下顎の被量の識別が可能であることが判明した。
放線菌の分化と二次代謝の開始に対するグルコース抑制機構の解明

抗生物質をはじめとする生理活性物質を多様に生産するとともに、カビに類似の複雑な細胞分化を行うことで知られる細菌・放線菌において、その物質生産と細胞分化の開始の制御に着目した研究を推進した。その結果、放線菌が有する3種の呼吸鎖のうち、シトクロム酸化酵素が分化の開始に必須の役割を持つことを見いだした。本酵素が呼吸以外に分化の開始に制御的に連動するという知見はこれが初めてで、今後微生物を用いた物質生産に関する重要な基礎になると予想される。(i)末端呼吸系の調節と分化・二次代謝への連動銅イオンの添加が放線菌の形態分化と二次代謝を普遍的に促進する現象にもとづき、末端呼吸鎖中の銅要求性の構成因子である複合体IVに銅イオンを運搬する役割を有するScoI蛋白の欠損変異株を作出した結果、顕著な銅およびグルコース依存性の形質を示した。また、複合体IVをコードするctaCDオペロンをermEプロモーターの挿入によって共発現させた株では分化の顕著な促進が観察された。その他、いくつかの遺伝子に於ける破壊ならびに転写解析の結果から、scolを含む遺伝子クラスターの銅依存的な発現調節と、Scol蛋白による銅の輸送が複合体IVの活性を制御しており、それが銅によって顕著に誘発される分化と二次代謝の開始メカニズムの中核的基盤になっていることが予想された。分化と二次代謝のグルコース抑制に制御的に関連することが示唆されているcvnオペロンについて、S. coelicolorA3(2)が有する13コピーの網羅的破壊を実施した。その結果、cvn1の破壊株において培地炭素原に依存する複雑な形質の変化が認められた。これまでに得られているcvn9の破壊株同様、cvn1オペロンの完全欠失株は、グルコースによる分化の抑制を受けにくい形質を示す一方で、グルコース非存在下における分化は抑制される性質を示した。cvn1オペロンのCvnA成分は他のオペロンの同成分に比較して鎖長が長く、その機能に今回の顕著な形質変化が関連している可能性が考えられた。末端呼吸系の調節と分化・二次代謝への連動前年度に観察したS. griseusにおけるscoI遺伝子の破壊の効果に基づき、その一般性を確認する目的でS. coelicolor A3(2)およびS. avermitilisにおいても同遺伝子の破壊株を取得した。その結果、S. griseus同様に形態分化と二次代謝が遅延するないし阻害された形質を示すことが明らかになった。このことから、末端呼吸鎖中の銅要求性の構成因子である複合体IVの活性と分化の連動がStreptomyces属に広く認められることが強く示唆された。そこで次に、複合体IVのヘム結合ドメインであるCtaCDコード遺伝子ならびに代替の末端呼吸系(キノールオキシダーゼ)をコードするcydオペロンの破壊株をS. coelicolorを用いてそれぞれ作出した。その結果、前者の破壊株では気中菌糸への分化ならびに色素性抗生物質の生産が顕著に阻害された。一方、後者の破壊株では分化と抗生物質生産はやや抑制されながらも開始することが判明した。このことから、複合体IVは増殖には必須ではないが、分化と二次代謝の開始には必須であることが強く示唆された。上記の呼吸鎖の役割を明確にするために、阻害剤の効果についても検証した結果、銅特異的キレート剤BCDAならびに呼吸阻害剤アジ化ナトリウムはいずれも分化の開始を阻害することが観察された。BCDA耐性を示す変異株の中にはアジ化ナトリウムに耐性を示すものがみつかることから、これらの阻害剤が共通の標的に作用していることが示唆された。また、いくつかの分化欠損株は低濃度のアジ化ナトリウムの添加で分化が顕著に回復する性質を示すことも明らかになった。
界面不活性両親媒性高分子-その特性発現機構の解明および自己組織体のナノ構造と応用

我々が発見した界面化学の常識を覆す特性,すなわちイオン性両親媒性高分子の「界面不活性」性の発現が,気水界面における鏡像電荷効果による静電斥力と水中での安定なミセル形成により発現するものであることを明らかとした.さらに,pHや温度など外部因子の変化で,イオン性と疎水性のバランスを調整・変化させることにより,ミセル/ユニマー転移と界面活性/界面不活性の転移を制御することに成功した「界面不活性両親媒性高分子」は我々が世界に先駆け発見した新規物質である.これは,従来の教科書を書き換える可能性を秘めた研究成果である.本研究では,その特性発現機構の解明を進め,高分子故にこのような不思議な現象が現れることを証明し,高分子とは何か,との本質に迫る.そしてさらに,その特性を生かし,自己組織化挙動を制御することにより,新たな機能材料創成の基礎を築く包括的研究を行う.本研究は,イオン性両親媒性高分子という低分子や他の高分子とは異なる性質を示す物質について系統的に調査を行うことにより,高分子化学の分野に新しい一領域を開拓するものである.具体的には,下記の課題に取り組む.(1)「界面不活性」性発現の根源が,鏡像電荷にあることの証明(2)それぞれのブロック鎖長比が界面不活性性に与える影響(3)ブロック鎖長が与える影響(4)界面不活性の普遍性の証明(5)pHや塩濃度など,外部刺激に対して界面活性/界面不活性転移する高分子の創成本研究は,基礎から応用までの系統的研究であり,「界面不活性両親媒性物質の化学」「イオン性両親媒性高分子の化学」とも呼ぶべき,新たな学問領域を創出するものである.我々が発見した界面化学の常識を覆す特性,すなわちイオン性両親媒性高分子の「界面不活性」性の発現が,気水界面における鏡像電荷効果による静電斥力と水中での安定なミセル形成により発現するものであることを明らかとした.さらに,pHや温度など外部因子の変化で,イオン性と疎水性のバランスを調整・変化させることにより,ミセル/ユニマー転移と界面活性/界面不活性の転移を制御することに成功したブロック鎖長比を1:1に保ち,鎖長を変化させたイオン性両親媒性ジブロックコポリマー,poly (n-butylacrylate)-b-poly (styrenesulfonate)をリビングラジカル重合法により合成した.得た高分子の鎖長は,50:50,40:40,30:30,20:20,10:10である.表面張力測定により界面活性を調査したところ,重合度30以上のブロックポリマーは界面不活性性を示すのに対し,20以下のものは,高濃度で表面張力が大きく低下し,界面活性を示した.したがって,界面不活性性の発現には,疎水鎖と親水鎖のブロック比のみが関与するのではなく,「絶対重合度」も重要な因子であることが明らかとなった.我々は,界面不活性性の発現は,イオン性の親水鎖による気水界面での鏡像電荷効果が「高分子」であることにより増幅され,疎水吸着力に勝るためと考えている.イオン性低分子界面活性剤でも鏡像力は作用するはずであるので,いわゆる「高分子性」が界面不活性性発現の重要因子と考えられる.このような考え方に基づくと,上記実験結果は,「重合度30以上が高分子」であることを意味していると解釈でき,「高分子とは何か」という本質的問題にも関連する貴重な成果であると言える.さらに,鏡像電荷効果の寄与を確認するために,誘電率の異なる有機溶媒と水との界面への高分子の吸着挙動の調査を行った.吸着による界面張力の変化を懸滴法により厳密測定したところ,有機溶媒の誘電率に大きく依存することがわかった.鏡像力の強さは,水と界面を形成する媒体の誘電率差に依存することから,この結果は,鏡像電荷効果の影響を示唆するものと言える.しかし,その傾向は,かならずしも誘電率の順番とは一致せず,別の因子も作用している可能性が示唆された.有機溶媒の疎水性や水との界面のナノ構造などが考えられ,引き続き検討を行うこととした.界面不活性高分子の応用として,乳化剤として利用ることを検討した.用いたポリマーは,ポリスチレンとポリスチレンスルホン酸のジブロックコポリマーであり,DEPNをmediatorとしたリビングアニオン重合法により合成した.重合度は,50:50前後のものを数種合成し,表面張力測定により界面不活性であることを確認した.また,静的光散乱法により,ミセル会合体を形成すること,およびミセルを形成し始める濃度,すなわち臨界ミセル濃度を決定した.このポリマーを乳化剤として用い,スチレンの乳化重合を行った.AIBNを開始剤とする通常の乳化重合で,球状ポリスチレン粒子が得られることを,AFMおよびSEMにて確認した.また,予想通り,乳化重合中には泡は発生せず,「無気泡での乳化重合」という新規な手法の確立に成功した.得られたポリスチレン微粒子は,透析による精製の後,動的光散乱法により,拡散挙動とその添加塩濃度依存性を調査した.得られる流体力学的半径(Rh9は,AFMやSEMで測定されたポリスチレン粒子そのものの大きさ(R)よりかなり大きくなり,表面にポリスチレンスルホン酸がグラフトされていることが確認された.その本数は,電気伝導度滴定により,一粒子あたり数千本と見積もられた.流体力学的半径は,添加塩濃度の増加とともに,0.1M程度までは不変で一定の値となり,それ以上では減少した.

これは以前の高分子ミセル系でも観察された臨界塩濃度に対応するものと考えられ,Rhの減少は,グラフト鎖の収縮によるものと考えられる.さらに塩濃度を増加させるとRhは,Rより10%ほど大きな値で再び一定となった.これはグラフト鎖が収縮しきった状態と考えられ,この吸着層により凝集せず安定に存在している状態と推察される.このように,Rhが再度一定になる塩濃度の存在は始めて発見されたものであり,第二臨界塩濃度と名付けた.本年度は,外部刺激による特性転移の第一歩として,pHに応答して界面不活性/活性転移を起こすポリマーの合成とその特性解析,およびミセル構造解析を中心に行った.界面不活性性は,両親媒性ブロックポリマーの疎水性とイオン性のバランスにより発現するため,疎水鎖は従来から用いている柔軟なpoly(n-butyl acrylate)とし,親水鎖はポリアクリル酸(PAA)とした.PAAは弱酸であるため,中性およびアルカリ性ではポリアニオンとなるが,酸性ではほとんど中性に近い挙動を示す.様々なブロック長・ブロック比のポリマーを,ニトロキシラジカルをmediatorとするリビングラジカル重合に依り合成し,その起泡性と表面張力を測定した.いずれのポリマーも,pH8および10では,ほとんど泡立たず,界面不活性性を示した.しかし,pH2では,高い起泡性を示し,界面活性となることが確認され,pHによる界面活性/不活性の転移現象を確認した.特に,ブロック鎖長50:50のポリマーの転移が顕著で,酸性条件で非常によい起泡性をしめした.一方,それより長い,または短いポリマーの酸性での起泡性は50:50ほど高くなく,転移現象に鎖長and/or鎖長比依存性があることが確認された.これは原因不明の新現象であり,今後,詳細に調査していく予定である.中性およびアルカリ条件での表面張力は,ごくわずかに減少する程度であった.これはポリマーが弱酸性であるためであると考えられる.またミセルの流体力学的半径を動的光散乱にて測定したところ,高分子の鎖長から考えて妥当な値が得られた.しかし鎖長依存性はそれほど顕著ではなく,ミセル会合数の変化が起こっていると考えられる.また,新たな試みとして,RAFT重合によりイオン性モノマーを直接重合し,イオン性両親媒性ブロックポリマーを合成した.カチオン性ブロックポリマーの精密重合に成功し,その界面不活性性も確認できた.pHによって,界面活性/不活性の転移を示す系の構築を目指した.ニトロキシラジカルによるリビングラジカル重合法により,イオン鎖として弱酸性のポリアクリル酸,疎水鎖としてポリスチレンを有するジブロックコポリマーを合成した.このポリマーは,電荷を帯びる中性およびアルカリ性では界面不活性を示し,酸性条件では界面活性に転移することを確認した.これにより,界面不活性という我々が世界で初めて発見した,界面化学の常識を覆す特異な性質は,気水界面における鏡像電荷効果が主因であることが確認された.また,水中で形成されているミセルの大きさとそのpHおよび添加塩濃度依存性を動的光散乱法により調査を行った.その挙動は「臨界充填パラメータ」の概念によりよく説明された.ミセルを形成し始める濃度「臨界ミセル濃度(cmc)」の添加塩およびpH依存性を調査した.Cmcは添加塩濃度の増加に伴い,増加する傾向が確認され,この一般の界面活性剤と逆の傾向は,界面不活性高分子の普遍な性質であることが示唆された.
ＭＰＦの分子実体についての再考

MPF(maturation/M phase-promoting factor、卵成熟/M期促進因子)は真核細胞に普遍的なM期誘起因子であり、cyclin B-Cdc2複合体(Cdc2と略記)と同義であるとされている。しかしヒトデ卵においては、除核した場合、Cdc2は正常に活性化するにもかかわらず、MPF活性は検出されない。このMPFとCdc2との不一致が何に起因するのか、つまり、Cdc2以外に、核(卵核胞、GV)由来でMPFに必須の因子(GV因子)の分子本体を突きとめることをめざした。(1)Plk1、Aurora、MAPKについて、これらのM期キナーゼの活性を抑制してもMPF活性が検出できる(その卵細胞質を未成熟卵に移植し、被注射卵でGVBDが起こるかを検定する;MPF assayと省略)ことを示し、MPFの要素としては必要でないことを明らかにした。(2)ヒトデのGreatwall kinase(Gwl)のcDNAをクロン化し、抗体を作成して解析した結果、ヒトデ卵においては、GwlはGV中に局在し、M期開始に際してCdc2の下流で活性化すると判明した。(3)Gwlの組換えタンパク質を作製し、ヒトデ除核卵に注入してからM期の開始を誘起すると、MPF assayにおいてMPF活性は回復して検出されるようになった。(4)Gwlの活性中和抗体を作製し、それを正常にGVをもつヒトデ卵に注入してからM期の開始を誘起すると、MPF assayにおいてMPF活性は検出できなかった。以上の結果は、Gwlが「GV因子」として必要かつ十分であることを示しており、「MPF=Cdc2+Gwl」という結論に至った。このMPFとCdc2との不一致が何に起因するのか、つまり、Cdc2以外に、核(卵核胞、GV)由来でMPFに必須の因子(GV因子)の分子本体を突きとめることが本研究の目的である。前年度の研究により、GV因子の分子実体はGreatwall kinase(Gw1)であり、「MPF=Cdc2+Gw1」との結論を得た。そこで本年度は、Gw1がMPF活性にどのように貢献するのかを解析し、以下の点が判明した。(1)ヒトデ未成熟卵に微小注射して被注射卵でGVBD(M期開始)が起こるかを検定(MPF assayと省略)した場合、精製Cdc2だけでも、大過剰量を注入すればM期開始を誘起できる。ところが、これに生理的な濃度でGw1を加えると、必要なCdc2量が1ケタ下がり、ほぼ生理的な濃度で十分となった。(2)同様の定量的解析を、アフリカツメガエル未成熟卵を用いて実施した。この卵ではGw1は細胞質局在であるにも拘わらず、Gw1はやはり、MPF assayに必要なCdc2活性量を1ケタ減少させた。(3)Cdc2の活性化経路についてはautoregulatoryloopが知られており、活性型Gw1の添加は、このloopの回転を促進し、それによってCdc2の必要量を下げていると解釈される。(4)ヒトデ除核卵では、Gw1が存在しないにも拘わらず、ホルモン処理によってCdc2は正常に活性化する。その理由の解明が、今後の課題として浮上した。しかし実際にはそうではなく、MPFは、Cdc2とGreatwall kinase(Gwl)の両者によって構成されること(MPF = Cdc2 + Gwl)を、初年度の研究により明らかにした。そこで本年度は、Gwlの機能と役割を解析し、以下の点が判明した。(1)MPF assay(ヒトデ未成熟卵に微小注射して、被注射卵で核膜崩壊が起こるかを検定する)では、Gwlの存在は、Cdc2活性の必要量を1ケタ下げて生理的な濃度とすることを前年度に示したが、これによりはじめて、分裂期紡錘体を正常に形成できるようになることが判明した。Gwlの必要性の、生理的意義を示したといえる。(2)Gwlの直接の標的はEnsa/Arpp19であるとの報告が他の系でなされたが、ヒトデ卵においてもそうであって、これがリン酸化されるとPP2A-B55を抑制することを確認した。(3)他方、ヒトデ卵においては、Gwl無しでも、Cdc2は正常に活性化する。この場合、Ensa/Arpp19はCdc2によってリン酸化され、それだけでPP2A-B55を抑制することが判明した。

そこで、Ensa/Arpp19のリン酸化がCdc2単独による場合と、Cdc2とGwlの両者による場合とで、Ensa/Arpp19の機能(つまりPP2A-B55抑制能)がどのように異なるのかが、新たな課題として浮上した。MPF(maturation/M phase-promoting factor、卵成熟/M期促進因子)は真核細胞に普遍的なM期誘起因子であり、cyclin B-Cdc2/Cdk1複合体(Cdc2と略記)と同義であるとされている。しかし実際にはそうではなく、MPFは、Cdc2とGreatwall kinase(Gwl)の両者によって構成されること(MPF = Cdc2 + Gwl)を、初年度の研究により明らかにした。そこで本年度は、引き続きGwlの機能と役割を解析し、以下の点が判明した。1.GwlはEnsa/Arpp19を直接リン酸化し、それによりPP2A-B55が抑制されて、Cdc2が活性化するとされている。他方、ヒトデ卵では、Gwl無しでも、Cdc2は正常に活性化する。その理由を解析したところ、Cdc2はEnsa/Arpp19を直接リン酸化し(部位はGwlとは異なる)、それだけでPP2A-B55が抑制されることが判明した。しかし、Ensa/Arpp19は、そのリン酸化がCdc2単独の場合よりは、Cdc2とGwlの両者による場合の方が、PP2A-B55の抑制能が高かった。この差が、GwlがMPF活性に貢献している原因と考えられる。2.Gwl無しでCdc2が活性化した場合は、核膜崩壊はほぼ正常なタイミングで起こっても、その後の染色体の分離・分配が異常になると判明した。表現型としては、多極紡錘体の形成、染色体の集合化や分散、あるいは分裂後期移行に際しての染色体の不分離等が見られた。これらの原因としては、PP2A-B55の不十分な抑制と、Ensa/Arpp19以外のGwl新規標的が存在する可能性の両方が考えられる。Gwlを介さないamplification経路については、「研究実績の概要」中の(3)に述べたように、当初の計画以上の進展が得られた。他方、Myt1とCdc25のCdc2によるリン酸化の、PP2A-B55による脱リン酸化については、それを証明できてもインパクトは低いと考えられるようになったので、研究の優先順位を下げた。25年度が最終年度であるため、記入しない。「研究実績の概要」中の(3)に述べたように、Ensa/Arpp19のリン酸化がCdc2単独による場合と、Cdc2とGwlの両者による場合とで、Ensa/Arpp19の機能(つまりPP2A-B55抑制能)がどのように異なるのかが新たな課題としてクローズアップされたので、この点の解析に注力したい。