hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小学校英語教育の実態調査-ソウルと大阪の公立小学校の比較分析-

過去2年間韓国の小学校での英語教育に焦点を合わせて研究を続けた。第6次教育改革で韓国の英語教育は実用英語に転換し、その後の第7次教育改革でもその路線が守られ大きな変化は見られない。例えば英語を教えるのはあくまでも担任であり、ALTではない。教科書の充実を当初から図り2003年度用の3年生用が99ページ、4年生用104ページ、5年生用134ページ、6年生用137ページにも達する。教科書に準拠したCDも安価で市販されている。特に特徴的なのは5,6年生でwritingも取り入れ簡単な比較級まで取り入れていることである。韓国人学習者に適した方向を探りながら地に付いた教育を実施していることが見受けられる。若干の調整としては2001年には「教員は英語のみで授業を行わなければならない」との通達が文部省から出されたり、初等学校3,4年生における英語授業時間が当初の週2時間を週1時間に修正したりしている。このように微調整は行われているが大きな方向転換は行われていない。その意味で本研究でも大きな進展が見られないのは否めない。また、韓国の英語教員へのアンケートは実施できたが(下記博士論文11章)、保護者へのアンケートが先方の都合で実施できなかった。これは平成15年度の課題として残されている。しかし日韓の基本的な比較研究として平成15年3月に関西外国語大学院に提出した博士論文の1部で日韓の英語学習者のトランスファーの問題に焦点を当てて述べた(6,7,8,9章)。また英語教育を通して培われるcreativityとproficiencyの問題に触れ(10章)、英語教育比較を行った(11章)。その結果もしも日韓で英語のproficiencyと英語教育で培われるcreativityに差が出てくるならばこれは本質的な問題ではなく、教育制度の違いから生じるのではないかと予測されている(12章)。日本の推進する方向がより英語力を高めるのか、韓国の推進する方向がより良いのか結論を出すためには尚一層の研究が必要である。今年度の研究は次の3点であった。第一は英語学習者の持つ根幹的な問題である。この研究なしに日韓の教育制度から生じる相違を分析できないと考えたからである。関西外国語大学に提出した博士論文のテーマは日韓の英語教育比較であるが、成人の英語学習者を比較し言語構造が似た日韓の学習者の学習過程に現れる母語からのトランスファー(転移)を分析した。この中で日韓とも中間言語段階で同じような転移が見られたが、コミュニケーション能力の点でいくつかの相違が見られた。韓国の学習者は日本人より多くのコミユニケーション・ストラテジーを駆使して自己主張を試みていた。レベルの平準化の問題もあるが、韓国の教育が制度的に成功すれば一層の自己表現が可能になるのではないかと思われた。第二に本研究のテーマである小学校英語教育がどのように進展しているかを第6次と第7次教育改革を比較した。
骨肉腫に対するスタチン系薬剤を用いた肺転移抑制効果の検討

骨肉腫は原発性骨腫瘍の中で最も発生頻度が高く、強力な化学療法、手術的治療の進歩により、その予後は改善してきているが、一旦肺転移を来すとその予後は以前不良であり、肺転移をコントロールする新しい治療が期待されている。その一つとして副作用の少ない抗転移薬により、肺転移をコントロールし、腫瘍と共存していくいわゆる腫瘍休眠療法の可能性を追求するため、スタチン系薬剤を取り上げて研究を展開しようと試みている。高肺転移能を有するマウス骨肉腫細胞株を用いて、スタチン系薬剤添加による骨肉腫細胞の細胞運動能の変化を解析した。培養腫瘍細胞を濃度の異なるフルバスタチン添加培地に交換して培養し、24時間刺激後細胞を回収した。ボイデンチャンバー法にて細胞の移動能の変化を解析した。フルバスタチン添加により有意に細胞移動数が減少し、これにより、フルバスタチンによる細胞移動能抑制効果が観察された。次に、上記の細胞株を用いた実験的肺転移モデルを使用して、フルバスタチンを投与することにより自然肺転移の抑制効果を検討することとした。肺転移結節数、肺湿重量を計測し、肺転移抑制効果を検討する。細胞接種4週後よりフルバスタチンを2週間投与した後評価をしたが、腫瘍形成能が強く、薬剤投与完了前に腫瘍死するマウスが観察された。今後、接種細胞数、薬剤投与開始時期、投与期間等を調整し、再実験、再評価の予定である。現在のところ、明らかな副作用は認めていない。
ICT活用による里山フットパスの開発と農村振興への仕組みづくり

本研究は「農文化システム」の中にある里山フットパスを主軸とした地域振興への新たな観光モデルを提唱し,そのための基礎研究を行う。具体的には、1つ目に、農耕文化と歴史的ストーリーの掘り起こしを行うことで農文化の多様で魅力的なコンテンツを探ることと、2つ目は、トレイルの多面的価値を経済的に評価し、持続可能な管理方法と活用方法を探ることを目的とする。結果、地域資源を利活用した観光を二次的自然保全に繋げるためには,受益者支払いや,ボランティア活動支援など複合的なアプローチが保全対策の策定に効果的であることが示された。また,研究課題解明にICTを活用し,農村振興の策定のためのICT活用の可能性を提示出来たH26年度は、3年間の研究の初年度として、まず第一課題である里山フットパスの特徴の分類化を行った。具体的には、現在、すでに既存する国内のフットパスを訪問あるいは資料を収集して分類化を行った。共同研究者並びに海外からの研究者と共に国内のフットパスについて整理を行った。最初のフットパスを導入した町田市を訪問し、実際に歩いてフィールド調査を行った。また九州では、今年九州フットパス協会が創設された。その阿蘇の拠点となっている波野のふれあい館において、フットパスの導入に係る試みや課題について聞き取りを行い、また、実際にフィールド調査を行い、情報を得た。また、その訪問には、外国の研究者からのフィードバックを受けて海外からの旅行者の視点も取り入れた。同様に、英国のフットパスの事例からフットパスの活用方法やマッピングする際の基準項目を整理した。そして、阿蘇をモデルケースとして農文化遺産システムとの接点を探った。第2課題として阿蘇の地元から提供される情報の整理を行った。そのために、4月と11月に阿蘇の農村振興局と環境省の九州地方環境事務所と話し合いを行った。これは2年度に行う2つのデータ収集のための打ち合わせと、具体的なデータ収集の方法などについて合意を得るために大変有意義であった。1つ目は、海外からの旅行者を対象にした海外の旅行者が欲しい情報と地元で提供されている情報のマッチング、そしてICTを用いた観光ルートについてのアンケート調査によりデータ収集する。また、2つ目のデータは、環境学習で阿蘇の農文化システム維持継承について学んでいる小学生を対象とした啓発活動前後の阿蘇の草原を残すことに対する意識の変化についてアンケート調査から収集する。初年度に行ったこれらのヒヤリングや基礎情報を基にH27年度は具体的にICTを用いた情報収集を行っていく予定である。今年度はまず,フットパスの経済的価値を検討する上での基礎的な考え方を整理した。自然の中に広がるフットパスは,無料で使うことができる。来訪者は,景観を楽しみ自然の中を歩くことが個人の便益になるが,同時に,利用者が増えればそれに応じてフットパスの保全整備も必要となるというトレードオフの関係がある。そこで,持続可能なグリーンツーリズムを推進するためにも,保全整備に必要な活動に対して募金を募ることが可能か検討した。具体的には、実際にフットパスを楽しむ市民を対象にフットパスの価値についてアンケート調査を行った。調査地は,自治体がフットパスを活用した秋吉台カルストウォークを行っている美祢市に協力を得て行った。第2に,ICTを活用して国内の訪問者,海外からの訪問者の阿蘇の訪問先についてデータ入力を行った。富士通のソフトにデータを入力することで空間データとして視覚的に把握することが可能であることを確認した。これについては,H28年度も継続して行う予定である。第3に,第3課題として挙げていた,国内外からの阿蘇への来訪者の観点からのニーズの把握を,日本語,英語,中国語,台湾語による統一したアンケートで行った。具体的には,阿蘇駅において,国内外からの観光客が得ている阿蘇についての情報について把握し,そこから見えてくる課題を整理した。同時に,海外からの訪問者のニーズを把握し,情報提供コンテンツの中に組み込めるような情報を整理した。まず,第1について,阿蘇と同様の草原が国定公園となっている秋吉台を調査地として,秋吉台地フットパスのウォーキングイベントの参加者を対象に草原の保全価値と歩く便益からくる価値について評価を行った。評価の結果,保全管理に必要な予算に見合う募金金額が得られることを示すことができた。また,調査結果から,具体的な啓発活動を行うことで,基金の充当率が上がるという政策提言につながる情報が得られた。それらについては,美祢市に対して,具体的な啓発活動の内容を提言を行った。第2に,ICTを活用して国内の訪問者の訪問先といった情報を把握した。世界各国の旅行者たちが当該地域のどの地点からどのような情報を発信しているかについて予備調査を行なった。2015年9月15日現在のインスタグラムにおいて#asoや#阿蘇といったタグがつけられた投稿を,日本人384人,外国人402人の合計786データ分析した結果,日本人64(16.67%)および外国人28(6.97%),全体でおよそ1割程度(11.70%)が(記録措置を講ずべき)有益な情報として得られることが分かった。H28年度はそれら記録措置を講ずべきデータを増やす形で実際にデータ入力を行い分析を行っていく。第3に,第3課題として挙げていた,国内外からの阿蘇への来訪者の観点からのニーズの把握を行った。ネットで英語あるいは来訪者の母国語による得られる情報も増えているものの,それ以前に,阿蘇に対するイメージが限定的であり,それが彼らの訪問時の活動を限定的にしている,あるいは滞在先を決めるときの判断

材料として利用されていることが分かった。物理的なアクセスと情報のアクセス向上につながるような情報の整理を行った。一方で,来訪者の潜在的なニーズの把握により,地元の効果的な情報提供につなげられるようコンテンツを整理した。本研究の目的は,農村地域の点と点で結ばれる観光スポットを,線でつなぐことで農文化システムを全体的な空間として捉えた日本型フットパス「里山フットパス」の開発を試みることである。また,研究課題解明にICTを活用し,農村振興の策定のためのICT活用の可能性を提示した。自然を楽しむ手段として登山がこれまでも親しまれてきたが,最近は,ロングトレイルや,フットパスといった比較的平らな道を歩くことが盛んになっている。利用方法もウォーキングやサイクリングとさまざまである。日本の原風景を眺めながら歩くフットパスには,世界農業遺産の5つの構成要素である「文化的景観,伝統的農業,農文化,食,生物多様性」といった多様な価値も加わってくる。一方で,農家の高齢化や農家数の減少に伴い,集落数自体の減少が生じ,農業遺産を維持・継承する担い手が減少している。そこで,本研究では「農文化システム」の中に息づいているトレイルやフットパスを歩き,魅力的な農文化と農業の関わりを知り,体験するというツーリズムを展開することで,地域振興へつながる新たな観光モデルを提唱し,そのための基礎研究を行った。本研究の最終年は,「フットパスを歩くことで見えてくる農耕文化と歴史的ストーリーの掘り起こしを行うことで農文化の多様で魅力的なコンテンツを探ること,及びフットパスの多面的価値を経済的に評価し,持続可能な管理方法と活用方法を探ること」を試みた。地域資源を利活用した観光を二次的自然の保全につなげるためには,受益者支払いや,取り組みやすいボランティア活動支援など複合的なアプローチが効果的な保全対策の策定であることが示された。また,魅力的なストーリーを制作し農村振興へつなげるためには,地域の〈歴史的事実〉のみならず住民の〈感情移入的挿話〉を組み合わせることが必要であり,そのため住民の記憶そのものも地域資源となることが指摘された。本研究は「農文化システム」の中にある里山フットパスを主軸とした地域振興への新たな観光モデルを提唱し,そのための基礎研究を行う。具体的には、1つ目に、農耕文化と歴史的ストーリーの掘り起こしを行うことで農文化の多様で魅力的なコンテンツを探ることと、2つ目は、トレイルの多面的価値を経済的に評価し、持続可能な管理方法と活用方法を探ることを目的とする。結果、地域資源を利活用した観光を二次的自然保全に繋げるためには,受益者支払いや,ボランティア活動支援など複合的なアプローチが保全対策の策定に効果的であることが示された。また,研究課題解明にICTを活用し,農村振興の策定のためのICT活用の可能性を提示出来た初年度に計画していたヒヤリングやフィールド調査による基礎情報の整理が順調に進められた。これらから得た情報を基にH27年度は具体的にICTを用いた情報収集を行っていく予定であり、予定通り調査が進んでいる。
神経幹細胞を用いた分化調節因子の探索及びその機能解析

ヒトの記憶制御機能を司る海馬領域は、成人の脳内で1、2を争うほど神経新生(ニューロジェネシス)が頻繁に起こる。海馬のDentate Gyrus領域に存在する神経幹細胞からはニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトといった細胞に分化される。成人の海馬での成熟ニューロンへ第一歩の道を踏み出すニューロジェネシスのしくみは、胎児期の細胞制御と全く異なる。成熟神経細胞にはイオンチャンネル、ニューロトランスミッターレセプター、ニューロトロフィン、シナプスタンパク質、細胞骨格タンパク質、細胞接着タンパク質、プロセス内輸送タンパク質、転写因子などといった、非常に多くの神経細胞特異的遺伝子が発現する。本研究では、Adultラット由来の神経幹細胞を用い、神経分化調節因子の探索を行っている。これまでに、不死化や癌化されていない非常に不安定であるが自然に近いラット海馬由来の神経幹細胞に対するケミカルライブラリー等を用いた分化調節因子のスクリーニング系を確立した。ケミカルライブラリーを用いたスクリーニングで、20000を超える化合物の中から3種の新規神経分化誘導化合物の発見に成功し、その分化能を神経特異的マーカー遺伝子の発現等で確認した。多種のリン酸化酵素に対する阻害活性を調べることでその標的となりうるリン酸化酵素をの探索を試みたが、その解明にはいたらなかった。しかし、この化合物を添加することで、Akt及びGSK3βのリン酸化が誘導されることが確認され、それによりWntシグナリング経路を介した分化誘導に何らかの影響を与えていることが示された。神経分化誘導化合物の標的解明はその後の神経再生等の標的因子として利用できると期待している。現在考えられている神経幹細胞の分化経路は、神経細胞全てへの分化能を持つ神経幹細胞から始まり、まず二つの前駆体細胞に分化する。この前駆体細胞の1つである神経前駆細胞からは成熟ニューロンが生成される。もうひとつの前駆細胞であるグリア前駆細胞からはアストロサイトとオリゴデンドロサイトがそれぞれ生成される。これら神経幹細胞の分化に必要な神経関連遺伝子の緻密なネットワークは、まだまだ明らかになっていないことが多い。本研究では、まず神経幹細胞を用いた分化調節因子の探索に用いるスクリーニング系の開発を行った。できるだけ、自然に近い状態で分化因子の探索を行うため、ラットの海馬から単離された神経幹細胞を使用した。これは癌化や不死化されていない細胞なため扱いが難しく、そのため、まずは比較的容易な低分子化合物を用いたスクリーニングを行った。いくつもの低分子化合物を投与し神経分化を誘導する化合物の探索をおこなった。ある特性を持つ低分子化合物を2000個ほどスクリーニングした段階で、非常にニューロン分化誘導活性をもつ分子量300ほどの分子を発見した。一般的には、神経幹細胞から分化したニューロンを作成するのにレチノイン酸が用いられるが、レチノイン酸からはニューロンだけでなくアストロサイトも多く分化誘導される。それに対し、本研究で発見した化合物はニューロン特異的に分化誘導するという高い特異性を持っていた。現在は、この化合物の標的を探索しており、これを足がかりにして分化調節因子の同定を試みている。また、神経分化誘導因子は、神経損傷患者の神経再生治療などに期待されるため、ラットやマウスを用いた動物実験も行っている。これまでに、不死化や癌化されていない非常に不安定であるが自然に近いラット海馬由来の神経幹細胞に対するケミカルライブラリーおよびリボザイムライブラリーを用いた分化調節因子のスクリーニング系を確立した。ケミカルライブラリーを用いたスクリーニングでは、10000を超える化合物の中から3種の新規神経分化誘導化合物の発見に成功し、その分化能を神経特異的マーカー遺伝子の発現等で確認した。現在はそのin vivoでの効果およびDNAマイクロアレイ等を用いた作用機構の解明を行っている。

ケミカルライブラリーを用いたスクリーニングで、20000を超える化合物の中から3種の新規神経分化誘導化合物の発見に成功し、その分化能を神経特異的マーカー遺伝子の発現等で確認した。多種のリン酸化酵素に対する阻害活性を調べることでその標的となりうるリン酸化酵素をの探索を試みたが、その解明にはいたらなかった。しかし、この化合物を添加することで、Akt及びGSK3βのリン酸化が誘導されることが確認され、それによりWntシグナリング経路を介した分化誘導に何らかの影響を与えていることが示された。神経分化誘導化合物の標的解明はその後の神経再生等の標的因子として利用できると期待している。
宿主特異的毒素、AK-毒素の合成と構造活性相関に関する研究

二十世紀ナしに黒斑が生じる原因はアルタナリア、キクチアーナという菌が生産する毒素にある。この毒素はAK-毒素と言われ、シロナシにのみ毒性を示す。この様な毒素を植物病理学上、宿主特異的毒素と言う。この様な宿主特異的毒素の性質に興味をもち、本毒素の化学構造と毒性との関係を明らかにすることを目的として研究を行なった。AK-毒素は化学構造的にフェニルアラニンと炭素数11個のヒドロキシカルボン酸がエステル結合した一種のカルボン酸誘導体であるが、そのメチルエステルも毒性を保持しているのでメチルエステルを合成目的として研究を行なった。尚、AK-毒素にはアミノ酸部分を含めて3個の不斉中心を持つ。よって構造と活性との関係にメスを入れるためには光学活性体として合成しなくてはならない。我々はビタミンCを不斉源として合成を進め、目的とするAK-毒素のメチルエステルを合成した。また、この合成を通じて得られた多くのAK-毒素類縁体を用い、毒性試験を行なった結果、AK-毒素の構造中にある二つの不斉中心の立体化学が毒性の発現に極めて密接に関係していることを確認した。この事実は植物病理学上比較的珍しい例である。また、AK-毒素のエナンシオマーの合成も完了し、現在その毒性試験を実施中である。一方、植物病原菌胞子のもつ自己発芽抑制因子の一つ、グロエオスポロンの合成も達成し、その活性試験からグロエスポロンが真の自己発芽抑制因子であるかどうかに疑義を提唱する結果を得た。以上、我々の行なった研究は植物病理学上の問題点に寄与し得たものと考えている。
可溶性ヘスペリジン高含有茶飲料の抗肥満作用のメカニズム解明

カンキツ類に含まれるヘスぺリジンは種々の生理作用を有するが、水に難溶であるため食品への応用には限界があり、かつ生体内で効果を発現しにくい。我々は、未利用資源である温州ミカンの未熟果と三番茶葉を、製茶機械の揉捻機を用いた世界初の製法で混合・酸化発酵することで、ヘスペリジンの難水溶性を改善し、さらにラットを用いた摂食実験により中性脂肪低下作用を有する可能性を見出した。本研究では、この混合発酵茶葉の熱水抽出物のラット中性脂肪低下作用のメカニズムを解明するため、灌流肝臓を用いた血中への脂質分泌やエネルギー消費量に及ぼす影響について検討し、抗肥満などに有効な加工食品の開発を目指す。
ハイブリッド組織形態のコレクティブインパクト促進への可能性

研究会のなかで田中弥生氏の欧米でのコレクティブインパクトの動きについての話題提供の後、日本におけるコレクティブインパクトの可能性について議論を行った。調査の基本的前提として、複雑な社会課題の解決が社会システムを構成している多様なセクター組織の相互作用によるものであり、多様なセクターが相互に学び合い相互作用しながら複雑な社会課題を解決し、関係するすべての組織が全体に及ぼす効果によって評価を行うことがコレクティブインパクトの特徴であることを確認した。またコレクティブインパクトを構成する要素として、共有されたアジェンダ、バックボーン組織、持続的コミュニケーション、相互関係を強化する活動、共有された評価指標の5つのうち、日本においてはバックボーン組織とそこで働く人材が最も重要な要素であることも確認できた。しかし現状では、こうした組織や人材が日本で育っているかというとかなり疑問である。今後はバックボーン組織の最適人材を考えるよりも、多様な人材の組み合わせを考えること、プレーヤーだけでなくバイプレーヤーの重要性を考慮すること、さらにつなぎ役としての人材のスキルやマインド、バックグランドの抽出と因数分解をもとに、つなぎ役育成に必要なプログラムを考えることなどが必要であることを確認できた。さらに日本においてもコレクティブインパクトの萌芽的取組がなされつつある地域が存在していることも明らかになった。こうした地域として、2018年度は福井県池田町や鹿児島県などのケースについてインタビュー調査等を行った。2019年度も萌芽的ケースの発掘と分析を進める計画である。2018年度研究計画で挙げたKramerらが主張するコレクティブインパクトの議論の整理と日本への応用可能性の検討については、コレクティブインパクトについての多様な議論を理論的に整理し、現在何が課題であり今後どのように進展していくべきかについてある程度の目処が立った。日本への応用可能性の検討については、教育課題や地域課題の規模や深刻さの違いからコレクティブインパクトの進め方にも日米で大きな違いがあるのではないかと考えている。すなわち待ったなしの米国とまだ余裕のある日本との違いである。さらに米国が計画的で戦略的なコレクティブインパクトが主流であるのに対して、日本ではかなり創発的なコレクティブインパクトの取り組みが主であるように考えている。また米国のStrive Togetherのケースについては、研究会の中で田中弥生氏から詳しい情報提供を受けた。ただ日本のアザサプロジェクトのケースをもとにした日米比較については、時間的制約もありまだ実現していない。日本での創発的なコレクティブインパクトのケースの発掘については、現時点ではまだ十分ではなく、2019年度も引き続き調査を継続予定である。2019年度計画では、ハイブリッド組織形態を含むソーシャルビジネスの組織ポートフォリオの議論を整理する計画であるが、コレクティブインパクトの組織論を考察する上でこれまでとは違った組織論的発想が必要であると考えている。その代表的視点がフレデリック・ラルーが主張するティール組織論である。この組織論は進化型組織論であり、次世代型組織でもあるが、基本にあるセルフマネジメントを重視する視点、ホールネス(全体性)を重視する視点、そして進化し変化する目的を重視する視点、という3つの特徴はコレクテイブインパクトの現状分析をするうえで有効な枠組みを提供してくれると考えている。今年度は、日本におけるコレクテイブインパクトの萌芽的取組のケースを発掘しながら、そうしたケースについてティール組織論の枠組みから分析することを考えている。可能であれば、研究会を通じて現場で実行している実務家にも参加してもらい、日本におけるコレクテイブインパクトの定着について意見交換も行いたい。

さらに米国が計画的で戦略的なコレクティブインパクトが主流であるのに対して、日本ではかなり創発的なコレクティブインパクトの取り組みが主であるように考えている。また米国のStrive Togetherのケースについては、研究会の中で田中弥生氏から詳しい情報提供を受けた。ただ日本のアザサプロジェクトのケースをもとにした日米比較については、時間的制約もありまだ実現していない。日本での創発的なコレクティブインパクトのケースの発掘については、現時点ではまだ十分ではなく、2019年度も引き続き調査を継続予定である。2019年度計画では、ハイブリッド組織形態を含むソーシャルビジネスの組織ポートフォリオの議論を整理する計画であるが、コレクティブインパクトの組織論を考察する上でこれまでとは違った組織論的発想が必要であると考えている。その代表的視点がフレデリック・ラルーが主張するティール組織論である。この組織論は進化型組織論であり、次世代型組織でもあるが、基本にあるセルフマネジメントを重視する視点、ホールネス(全体性)を重視する視点、そして進化し変化する目的を重視する視点、という3つの特徴はコレクテイブインパクトの現状分析をするうえで有効な枠組みを提供してくれると考えている。今年度は、日本におけるコレクテイブインパクトの萌芽的取組のケースを発掘しながら、そうしたケースについてティール組織論の枠組みから分析することを考えている。可能であれば、研究会を通じて現場で実行している実務家にも参加してもらい、日本におけるコレクテイブインパクトの定着について意見交換も行いたい。コレクティブインパクトという活動そのものが、欧米では理論研究や事例報告がかなり蓄積されてきつつあるが、日本ではまだ実質的議論がスタートしたばかりであり、ケースとして調査研究する地域も現地されている。また日本での理論研究はさらに遅れてスタートしていることから、日本での現状を踏まえてじっくりと分析することが必要という判断になったことが理由である。2019年度は、より広範囲の分野でのコレクテイブインパクトの分析についてのレビューを行うための図書や関連資料を収集しながら、他方では日本でのコレクテイブインパクトの動きについてより詳細な現地調査を計画している。さらに全国各地で萌芽的動きが出始めていることもあり、研究会を通じて現地担当者を交えた情報交換やコレクテイブインパクトの研究者との交流も計画している。
B細胞性リンパ腫の新規制御機構

B細胞性リンパ腫の新規制御機構として、血清タンパクMD-1によるB細胞活性化制御が示唆された。MD-1はB細胞活性化を誘導するRP105に会合し、かつ脂質結合分子でもあることから脂質結合とB細胞活性化との関連が考えられる。MD-1結合脂質とその受容体によるB細胞活性化増強作用と、MD-1欠失にともなうSLEモデルマウスでのB細胞性リンパ腫移行傾向とがどう関係するのかに関してはさらなる解析が必要である。【本年度の研究計画】(1)MD-1によるB細胞性リンパ腫制御機構を明らかにする。1MD-1会合脂質S1PによるB細胞活性化機構を明らかにする。2S1P/S1P受容体シグナルへのMD-1の影響を明らかにする。【結果】1MD-1がS1Pをはじめ種々のリゾリン脂質とも結合することを、精製MD-1と脂質を用いたNative Page法にて見出した。2MD-1とのかかわりを調べるためS1P受容体欠失マウスで検討したところ、RP105抗体刺激やB細胞受容体刺激などによるB細胞の活性化や増殖反応がワイルドタイプに比べ減弱していることがわかった。またこのB細胞ではimmature B細胞が増加しmatureB細胞が減少していたことから、S1PシグナルはB細胞の成熟分化にも関与することがわかった。なおS1P1アンタゴニストやスフィンゴシンキナーゼインヒビターによる結果でもS1P機能阻害によりB細胞活性化が抑制されるという結果を得た。以上よりS1PシグナルはB細胞活性化において重要であることがわかった。3B細胞受容体(BCR)やS1P受容体に対する抗体を用いた免疫沈降結果から、BCRとS1P受容体とが会合していることが判明し、S1PシグナルがBCRシグナルを強める機能があると考えられた。以上1ー3は平成23-25年度基盤研究(C)「MD分子による免疫応答制御機構」より引き続き解析している結果である。これに追加し以下の結果も得ている。4MD-1ノックダウンB細胞ラインを用いた結果から、MD-1がS1PーS1P受容体との結合を負に制御していることが考えられた。5マウスMD-1に対するモノクローナル抗体を作製し、これらを用いてサンドイッチELISAの系を作った。これによりマウス血清中にも分泌されたMD-1タンパクが1ミリリットルあたり0.25-1.11マイクログラム存在することが判明した。【考察】血清中に分泌されるMD-1はS1Pと結合することでS1P受容体への結合やシグナルを調節し、これによりS1P受容体を介したB細胞活性化の過剰反応を制御している可能性が考えられた。作製した抗体を用いたELISAアッセイや細胞レベルでの解析は順調に進んでいるが、マウスレベルでの解析は繁殖などで時間がかかり、一部予想以上に進んでいない点がある。研究計画は以下の3点である。(1)MD-1によるB細胞性リンパ腫発症制御機構を明らかにする。(2)Bリンパ球増殖制御方法を検討する。(3)ヒト検体でのBCR・S1P1とMD-1との関係を明らかにする。本研究ではMD-1欠失マウスをSLEモデルマウスに掛け合わせたマウスでB細胞性リンパ腫になりやすい傾向を見出したことから、MD-1会合脂質でリンパ球の機能においても重要であるS1Pの関与を基軸としてこれまで解析を進めてきた。(1)に関しては以前の結果をさらに確実にするため兄弟同士の比較での解析数を増やし、肝臓などへのBリンパ球浸潤を組織染色や遺伝子再構成解析で示し一定の結果を得ている。(3)に関してもRNAレベルでのプレリミナリィな結果が得られてきているが、解析サンプル数をさらに増やす必要がある。(2)に関してはin vivoでのBリンパ球増殖レベルの解析方法確立が難しく進めにくい状況になってはいるが、(1)の結果や(3)の解析系が完了すれば試みる。また作製したマウスMD-1に対するモノクローナル抗体を用いてELISAシステムを確立し、血清MD-1は感染、高栄養食、虚血再灌流障害などのストレスの際に高く発現してくることも見出し学会や論文に報告した(Int Immunol 2016)。今後はこのMD-1の上昇にどのような意味があるのか、並行して明らかにしていく。報告のとおり研究計画(2)においては、解析系の困難さもありやや遅れがみられるが、論文発表を行った点も考慮すれば全体としては順調であるといえる。(1)MD-1によるB細胞性リンパ腫制御機構を明らかにする。(3)ヒト検体でのBCR, S1P1とMD-1との関係を明らかにする。(1)に関してはSLEモデルマウスにMD-

1欠失マウスをかけあわせたマウスにおいて、各兄弟同士のヘテロマウスと比べて脾腫、リンパ節腫大などのSLE症状の増悪を統計的に認めている。さらにMD-1欠失マウスをかけあわせたマウスにおいて、Bリンパ球浸潤やB細胞性リンパ腫への傾向が見られるものの統計的に差が得られるほど症例数がそろっていないため引き続き飼育・解析を続けている。B細胞性リンパ腫への移行を示すイムノグロブリン遺伝子再構成でのモノクローナルな増殖傾向が、マウスの症状が進行した半年以上でないと出現しないため長く時間がかかる結果となっている。(2)MD-1結合脂質のひとつ、S1Pの受容体がB細胞受容体(BCR)と会合していることを以前から見出していたが、このS1P-S1P1によるB細胞活性化増強作用と、(1)のMD-1欠失にともなうB細胞性リンパ腫移行傾向とどう関係するのかに関して、シグナル解析を中心に検討中である。(3)S1P1とMD-1との遺伝子発現において関連は見いだせなかったが、B細胞性リンパ腫とMD-1遺伝子発現とに関連を見出しており、マーカーになる可能性を検討している。また発展として、作製したモノクローナル抗体などをさらに生体レベルで利用しやすくする手段として、抗体遺伝子投与による受動免疫法の効果的な投与方法を確立し発表した(Frontiers in Immunology, 2018)。マウスレベルでの解析と並行してヒト細胞ラインやヒト検体を用いての解析も同時に行っていく。S1PとMD-1との関係をまとめたのち、現在新たに候補とした挙がっているMD-1結合脂質によるB細胞活性化への影響も検討していく。またMD-1も、今回論文報告したC4BPもいずれもストレスで急激に血中濃度が上昇する急性期タンパクでもあるので、これらの上昇に関する生体での意義も検討していく。免疫学マウス実験で結果のばらつきが生じ結果を確定するためにさらなるマウスの繁殖数を増やす必要が生じたことと、ヒト検体での解析も並行して行う為必要な抗体や試薬などが増えることが予想されたため。緊急に購入する必要のある試薬に備えて余剰金を確保しており、その額の変化などで次年度使用額が生じた。マウス繁殖に必要な飼育費・維持費やヒト抗体購入費用にあてる。試薬購入費に追加する。
光受容体の改変による避陰応答の回避と密集地での生産性向上への挑戦

植物は、赤・遠赤色光受容体フィトクロムを利用して木陰を感知すると、胚軸の徒長や光合成抑制などの避陰応答を示す。本研究では、フィトクロムB (phyB)の吸収波長を木陰光にシフトさせることにより、生長促進と生産性向上を目指した。(1)フィトクロムの吸収特性を決定する分子内領域の一つはGAFドメインであり、GAFの置換によって吸収特性の入れ替えが可能である事を示した。(2)緑色光によって活性化されるプラシノ藻のフィトクロムPHY1のGAFドメインをphyBのGAFドメインと置換したシロイヌナズナは、明らかな胚軸伸長阻害を示し、phyB機能の相補を確認した。研究目的:植物が木陰を避けて伸長し、より多くの光を得ようとする「避陰応答」は、農作物の場合は見た目と栄養価が下がるため好まれない。赤・遠赤色光受容体フィトクロム(phytochrome)が避陰応答の制御に関わっており、赤色光を感知すると活性型フィトクロムPfrによって避陰応答は抑制される。一方、木陰の光に多く含まれる遠赤色光を感知すると不活性型Prに戻り避陰応答を示す。これまでに、植物の避陰応答を回避するためにフィトクロムの過剰発現や、Pfr型の安定化など、多くの試みがなされてきた。ジャガイモやサツマイモでは生産性の向上が認められたが、イネやトマトでは矮性化した結果、収量は減少した。活性型Pfrの比率の増加や、夜間の不活性化などの必要性が挙げられる。本研究では、フィトクロムの吸収特性を改変することによって木陰におけるPfr比を増加させ、避陰応答を回避する植物の構築を目指す。Pfrを増やすための手段として、フィトクロムの吸収波長を操作する例はないため斬新な試みである。この目的のために、(1)吸収特性を決定する分子内構造を調べるための生化学的実験、(2)吸収特性を改変した光受容体を導入した植物の避陰応答の評価、を行う。研究計画:申請者は、phyCがphyBよりも10 nm以上短波長の光で活性化されることを見出した。植物の避陰応答で主要にはたらくphyBにphyCの吸収特性をもたせることを計画している。さらに、より木陰の光環境に適した吸収特性を示す藻類のフィトクロム(PHY1)の導入も計画している。まず、(1)吸収特性を決定する分子内領域を決定するために、phyBとphyCまたはPHY1の領域を入れ替えた様々なリコンビナントタンパク質を調製する。次に、(2)Iで決定した領域を導入したphyBをシロイヌナズナphyB欠損株に導入し、避陰応答への影響を調べる。(1)吸収特性を決定する分子内領域の決定フィトクロムの発色団フィトクロモビリン(PΦB)は、PAS-GAF-PHYという3つのドメインが形成するポケットに存在し、GAFドメインに保存されたCys残基に共有結合している。シロイヌナズナphyB Pr型の結晶構造と、様々な植物フィトクロムのアミノ酸配列をもとに、phyC固有の吸収特性を与える残基や領域を推察した。PΦBに近接する残基は、すべて植物フィトクロムの間で高度に保存されていた。PΦBと直接相互作用しないが、phyC固有の残基をすべてphyAまたはphyBの間で置換したタンパク質の吸収スペクトルを調べた結果、PHYドメインからPΦBに伸びるループ構造上の残基がphyC特性を与えることを明らかにした。このループ構造は上記の結晶構造では不安定性ゆえ特定できていないが、変異タンパク質の吸収スペクトルが短波長にシフトする、Pfrへの光変換効率が下がるなどの報告があるため、フィトクロムの光スイッチ機能に重要な領域である。一方、PΦBを結合するGAFドメインをphyCとphyBの間で入れ替えたキメラタンパク質を作成した結果、phyCのGAFドメインをもつphyBはphyCの吸収特性を、phyBのGAFドメインをもつphyCはphyBの吸収特性を示した。これらの結果は、GAFドメインとPHYドメインのループ構造がphyCの吸収特性を決定していることを示している。(2)フィトクロム改変植物の作成と避陰応答短波長側の光で活性化されるphyBをシロイヌナズナで発現させるために、phyCのGAFドメインと、さらに短波長の光で活性化されることが示されているプラシノ藻のフィトクロムPHY1のGAFドメインをphyBのものと入れ替えたコンストラクトを作成した。現在、シロイヌナズナphyB欠損株に導入し、避陰応答への影響を調べようとしている。背景:日なたの光には広範囲の可視光が含まれるが、木陰の光は光合成色素によってほとんどの可視光が吸収されてしまう。植物の光受容体フィトクロムは、日なたの光に多く含まれる赤色光によって活性化され、木陰の光に多く含まれる遠赤色光によって不活性化されることによって、光合成の最適化や適切な光形態形成を制御している。太陽光は、たった一枚の葉を透過しただけでフィトクロムを不活性化し、光合成を減速させる。日なたに出るとフィトクロムは活性化されて光合成が再開する。目的:主要にはたらくフィトクロム分子種phyBの吸収波長を一枚葉透過光に含まれる緑色光で活性化することによって、光合成の断続的なオンオフを抑え、生長促進を目指す。結果:(1)吸収特性を決定する分子内領域を決定するために、発色団近傍のアミノ酸残基やドメインの置換による吸収スペクトルの変化を調べた。

その結果、フィトクロムの吸収特性を決定する分子内領域の一つはGAFドメインであり、GAFを置換することによって、フィトクロムの吸収特性を入れ替える事ができることを示した。(2)緑色光によって活性化されるプラシノ藻のフィトクロムPHY1のGAFドメインをシロイヌナズナphyBのGAFドメインと入れ替えた。その結果、大腸菌で発現させたリコンビナントタンパク質は、発色団を結合して青と緑色光に吸収を示した。また、PHY1のGAFをもつphyBをphyB欠損シロイヌナズナに導入した結果、明確な胚軸伸長阻害を示したことからphyB機能の相補を確認した。植物は、赤・遠赤色光受容体フィトクロムを利用して木陰を感知すると、胚軸の徒長や光合成抑制などの避陰応答を示す。本研究では、フィトクロムB (phyB)の吸収波長を木陰光にシフトさせることにより、生長促進と生産性向上を目指した。(1)フィトクロムの吸収特性を決定する分子内領域の一つはGAFドメインであり、GAFの置換によって吸収特性の入れ替えが可能である事を示した。(2)緑色光によって活性化されるプラシノ藻のフィトクロムPHY1のGAFドメインをphyBのGAFドメインと置換したシロイヌナズナは、明らかな胚軸伸長阻害を示し、phyB機能の相補を確認した。フィトクロムは、赤色光を受容するとPfr型に変換して核へ移行し、PIF (phytochrome-interacting factor)と呼ばれる転写因子と相互作用することによって、避陰応答を含む様々な光形態形成に関わる遺伝子の転写をPIFに拮抗して制御している。現在、phyC、またはPHY1のGAFドメインと入れ替えたキメラphyB発現コンストラクトをシロイヌナズナphyB欠損株に導入する準備を進めている。野生株と同程度の変異phyBタンパク質を合成する株を選抜し、日なたと木陰の光条件における以下の項目を調べることによって、避陰応答への影響を評価する。日なたの光条件を再現するために白色と赤色のLEDを、木陰の光条件を再現するために緑色と遠赤色のLEDをそれぞれ組み合わせた光源を用いる。1.生育・・・植物体の背丈や傭兵の長さ、葉の面積、さらに生産性向上の評価のために、個体あたりの重量、鞘、種子の数を計測する。本研究で作成した改変phyB発現株が、木陰においてより強い光形態形成と高い生産性を示すと考えられる。2.光合成活性・・・葉の面積あたりのCO2の取り込み、クロロフィル量などを調べ、光合成活性への影響を評価する。本研究で作成した改変phyB発現株が、木陰において、より高い光合成活性を示すと考えられる。3.遺伝子発現・・・PIFを介してフィトクロムにより光依存的に転写が制御される遺伝子、オーキシン合成酵素など、について日なたと木陰における転写レベルをqRT-PCRにより調べる。本研究で作成した改変phyB発現株が、木陰において、より強くPIFの機能を阻害すると考えられる。次世代シーケンサーで日なたと木陰の遺伝子転写を網羅的に調べることも検討している。動植物環境応答研究計画は順調に進んでおり、予定通りに予算を使用することができた。しかし、年度内に論文投稿ができなかったため、英文校閲や投稿費用の予算を次年度に使用することになった。今年度に、昨年度予定と合わせて2報以上の論文投稿に使用する予定である。
建材の燃焼生成物から見た有害性の評価に関する研究ー生理心理的な効果を中心としてー

本研究は,建築物の火災時に発生する燃焼生成物の有害性を生理・心理的な観点から検討することを目的とした.まず, COガスの吸引により生じる脳機能の低下を調べるため,実験動物の学習機能の低下を測定する実験モデルを開発し,その影響を調べた.その結果, COガスを吸引することにより,明かに学習機能が低下することが確認できた.そこで現在,暴露ガスの濃度および暴露時間等の実験条件を多様に変化させ,より豊富なデータを得るための確認実験を進めている.また,生理・心理的な有害性を検討する際の重要な論点として,既存の建築空間に頻繁にみられる迷路状の通路空間が上げられる.これは,火災時の避難安全性を阻害する要因の一つとして極めて憂慮されている.この問題を具体的に論じるには,空間自体のあり方と人間の空間認知に対する知識が必要である.そこで,本研究では,空間の認知混乱要因を検討するためのシミュレーターを開発し,案内図のあり方と記憶の関係,通路の曲がり角度のランダム性による方向感覚の混乱,空間の熟知度と脱出パターンの関係等の様々な実験を行った.その結果,ランダム角度を何度も経験すると,その曲がり角度が90度であったと誤って認識する習性が現れ,自分の現在位置や空間のあり方を錯覚することが観察された.直角迷路の場合は,入口および出口部分の記憶が比較的明瞭であり,ランダム角迷路の場合は,入口から離れるほど記憶が曖昧になる.また,案内図のオリエンテーションも空間認知および地図形成に少なくない影響を及ぼすことを可視的に立証した.その他,様々な実験結果より,個々の問題点や検討事項を整理している.現在,これらの実験結果をもとに,生理・心理的な問題を総合的に検討し,包括的な表現を期すためのモデル構成に対する研究を進めている.本研究は建物火災時における避難安全上の問題を生理心理的並びに認知心理的観点から検討し、建物安全設計に役立てることを目的とする。初年度においては燃焼生成物の中最も強い毒性を示すCOガスの人体への影響を評価するための「生体実験モデル」および被難者の場所認識などの認知心理的なデータを得るための「避難シュミレーター」の開発に重点を置き、それらの制作や基礎実験などを進めてきた。次に概要を報告する。◆COガスを中心とした燃焼生成物の生理心理的な影響について本実験ではCOガスに短時間暴露された実験生体群(ラット)の学習能力の低下を開発した回避モデル装置の中で調べることにより、同ガスの生理心理的な有害作用の存在有無の確認を図った。その結果ガス暴露初期において、被暴露群の活動性の変化はほとんど観察されず、学習成績より調べられた記憶力の低下は目立つものの、これはCOガスの有害作用によるものと思われる。本実験結果より、現在の毒性実験法では確認の出来なかったCOガスの生理心理的な有害生が存在することが確認された上、同実験方法が有効であることが認められた。◆シュミレーターを用いた避難者の空間認知に関する研究本実験では、建物の内部通路などの在り方が避難活動上どういう問題を起こすのかを調べ、脱出を求めいてるときの心理的な状況をより具体的に把握し、生体実験結果と比較分析するための再現実験である。小型建物モデルの中を自由に移動しながら映像を送信するシュミレーターを開発し、避難時人間の空間認知に対する様々なデーターを集め、データーの検討や比較を行った。本研究は,建築物の火災時に発生する燃焼生成物の有害性を生理・心理的な観点から検討することを目的とした.まず, COガスの吸引により生じる脳機能の低下を調べるため,実験動物の学習機能の低下を測定する実験モデルを開発し,その影響を調べた.その結果, COガスを吸引することにより,明かに学習機能が低下することが確認できた.そこで現在,暴露ガスの濃度および暴露時間等の実験条件を多様に変化させ,より豊富なデータを得るための確認実験を進めている.また,生理・心理的な有害性を検討する際の重要な論点として,既存の建築空間に頻繁にみられる迷路状の通路空間が上げられる.これは,火災時の避難安全性を阻害する要因の一つとして極めて憂慮されている.この問題を具体的に論じるには,空間自体のあり方と人間の空間認知に対する知識が必要である.そこで,本研究では,空間の認知混乱要因を検討するためのシミュレーターを開発し,案内図のあり方と記憶の関係,通路の曲がり角度のランダム性による方向感覚の混乱,空間の熟知度と脱出パターンの関係等の様々な実験を行った.その結果,ランダム角度を何度も経験すると,その曲がり角度が90度であったと誤って認識する習性が現れ,自分の現在位置や空間のあり方を錯覚することが観察された.直角迷路の場合は,入口および出口部分の記憶が比較的明瞭であり,ランダム角迷路の場合は,入口から離れるほど記憶が曖昧になる.また,案内図のオリエンテーションも空間認知および地図形成に少なくない影響を及ぼすことを可視的に立証した.その他,様々な実験結果より,個々の問題点や検討事項を整理している.現在,これらの実験結果をもとに,生理・心理的な問題を総合的に検討し,包括的な表現を期すためのモデル構成に対する研究を進めている.
卵巣黄体化・着床の分子機構と子宮に遊走する骨髄幹細胞の解析

GFPマウス骨髄細胞を、当教室で樹立したホルモン応答性に脱落膜化を生じる子宮内膜細胞株(ESC2)と共培養した後に、X線照射マウスの尾静脈から移植しドナー由来細胞の動態を経時的に迫ってみると、レシピエントマウス子宮内に相当量のドナー由来GFP陽性細胞の浸潤が検出された。また骨髄造血幹細胞が濃縮されているSide population細胞をESC2と共培養する事によって、非血球細胞画分と思われるCD45 negative細胞の発現を惹起させる事が出来た(31st Annual Meeting, International Society for Experimental Hematology, July 2002 (Montreal))。この細胞をX線照射マウスの尾静脈から移植し、ドナー由来細胞の動態を経時的に追ってみると、移植後2週間目に急激なドナー由来骨髄球の上昇が見られ、その後末梢血中に相当量のドナー由来GFP陽性細胞が検出され続けた。更にレシピエントマウス骨髄を二次移植してみたが、血液キメラは再現されなかった。しかしレシピエントマウス子宮には大量のドナー由来GFP陽性マクロファージが検出できた。ESC2は造血幹細胞を増幅する事は出来ないが骨髄球を爆発的に増幅する活性を有する事が明らかとなった。これらは骨髄幹細胞に含まれる新しい細胞集団の目的組織との共培養を使った新しい細胞動員教育法の開発への糸口になると確信している。今後骨髄球増幅活性をもたらす因子の探索に努め、子宮特異的な遺伝子デリバリーの可能性に向けて更に詳細に解析を進めたい。妊娠過程を詳細に解析するため、生理機能を保持したままの顆粒膜細胞株を樹立した技術を用いて、受精卵の着床する子宮内膜組織に着目し、新たにSV40温度感受性T抗原を導入した子宮内膜細胞の株化に成功した(ESC2)。この細胞は各種サイトカインに応答して、ケモカインの1種と考えられているBRAKと命名されたサイトカインのmRNA発現量が著しく上昇することを確認している。更にESC2の性状と黄体ホルモン刺激等による遺伝子発現の変化を検討している。GFP骨髄キメラマウスを用いた実験から、子宮へ定着するドナー由来細胞集団が存在し、これらの動向は妊娠経過に応じて変化し、妊娠初期では脱落膜層に多数のドナー由来GFP陽性血球細胞と、非血球細胞が遊走し、妊娠中期に胎盤が発達すると、胎盤周囲母胎側血管に分化する細胞も検出された。出産後は再びマクロファージなどの炎症性細胞の浸潤と同期して脱落膜層に再びドナー由来細胞が定着することも確認している。またGFPマウス子宮からCD45 negative, Sca1 positive非血球細胞を採取し、ブスルファン処理した新生仔マウス肝臓に移植して成長したマウスの子宮を観察すると、他のどの組織よりも有意に子宮にドナー由来GFP positive細胞が集束していた。つまり臓器に定着する細胞には環境が変わったとしても元々の組織へ戻る性質が残っていると仮定した。そこで、GFPトランスジェニックマウス骨髄造血幹細胞を新たに作成したESC2と共培養した後、X線照射マウスの尾静脈から移植し、ドナー由来細胞の動態を経時的に追ってみると、レシピエントマウスの子宮に相当量のドナー由来GFP陽性細胞の浸潤が検出された。これらは骨髄幹細胞に含まれる新しい細胞集団の目的組織との共培養を使った新しい細胞動員教育法の開発への糸口になるかも知れない。今後は遊走した細胞集団を回収しその解析等を含め、子宮特異的な遺伝子デリバリーの可能性に向けて更に詳細に解析を進めたい。
原子薄膜の量子物性理論

異種原子層からなる界面、回転積層グラフェン、2層カーボンナノチューブなど、非整合な結晶構造が接する複合系における物性理論を構築し、その電子構造、磁場効果、光物性を調べた。回転積層グラフェン2層系、グラフェン-hBN複合系における電子状態計算および光吸収スペクトルの計算を行い、特に磁場中においては、電子は磁場とモアレ模様両方から影響を受けて非常に複雑な運動をし、スペクトルにHofstadter蝶と呼ばれるフラクタル構造が生ずることを理論、実験両面から明らかにした。今年度はグラフェン非整合系、積層欠陥に関する物性を中心に以下に述べる成果を得た。結果は7編の論文として発表された。近年、複数の原子薄膜が非整合な角度で積層する「モアレ積層系」が作成され注目を集めている。コロンビア大学の実験グループとの共同で、2層グラフェンとBN(窒化ホウ素)の積層系における磁場中の量子ホール効果を測定し、実際にフラクタル構造に起因するギャップ構造が存在することを確かめた。これは空間周期と磁場との干渉によって現れる「Hofstadterの蝶」と呼ばれるスペクトルであり、1960年代に理論的に予言されていて以来、世界で最初の実験的証明となった。次いでMITとの共同研究では単層グラフェンとBN積層系における電気伝導度の測定により、フラクタル構造を確かめた。またランダム積層グラフェン上の磁場中光スペクトルを理論的に計算し、「Hofstadterの蝶」が光学測定でどのように見えるかを初めて予言した。今後の実験測定に対して有用な結果と考えられる。積層グラフェンにはAB積層とよばれる安定な積層形態が存在するが、一つのグラフェン上にはエネルギー的に等価なAB積層ドメインとBA積層ドメインが混在し、両者の間には積層欠陥が存在することが近年の実験で確かめられている。今回このAB-BA積層欠陥における量子輸送現象を確かめるべく、電子の透過確率を計算した、その伝導確率が電子のエネルギー、また入射角に非常に敏感であることが明らかになった。AB-BA積層欠陥はグラファイト系に自然に存在する普遍的な構造であり、この結果は、積層グラフェン系の電気伝導で欠陥による影響が極めて重要であることを示している。また積層欠陥上で電子密度をコントロールすることで電子の透過確率を制御できることを示唆する。グラフェン系に関する様々な物性を中心に以下に述べる成果を得た。複数層グラフェン系ではAB積層とよばれる典型的な積層形態以外にも様々な積層構造が現れることが知られていたが、その多様な電子構造の詳細はよくわかっていなかった。ここでは2層のグラフェンが任意の回転角で積層する「ランダム積層グラフェン」と呼ばれる系について、磁場中スペクトルを計算した。磁場を大きくするにつれランダウ準位構造が「Hofstadterの蝶」と呼ばれるフラクタルのスペクトルに変化することを示し、グラフェン2枚だけからなる単純な系にも関わらず極めて複雑な量子ホール効果をもたらすことを明らかにした。またABA,ABC積層が混合したグラファイト系の電子状態についても網羅的に調べ、現実に現れる積層グラフェン系の性質のかなりの部分が明らかになった。またグラフェンナノ構造体における軌道反磁性についての研究を重点的に行い、2編の論文を発表した。ここでは代表的なナノグラフェン系であるグラフェンリボン、グラフェンフレーク(小片)における軌道帯磁率を計算した。低温においては、有限サイズによる量子閉じ込め効果に起因して、帯磁率は反磁性、常磁性の間を激しく振動する一方、高温領域では無限系の帯磁率に漸近することを明らかにした。帯磁率は他の物質と比べて極めて大きく、とくにナノグラフェンの集合体に磁場を印加することで磁場と平行に配向する効果を明らかにした。反磁性はグラフェン系の最も基本的な性質の一つであり、直接実験で観測できる物理量を理論計算した意義は大きい。1.非整合原子層膜の物性理論:近年グラフェンに続く新たな2次元物質としてMoS2をはじめとする遷移金属カルコゲナイド、hBN(六方晶窒化ホウ素)、黒リンなど様々な原子層膜が実現され、またそれらを組み合わせた複合系が注目を集めている。この非整合な2次元結晶の物理に着目し、その電子状態を求める手法、及びそれがもたらす物理現象に関して研究を行った。適切な疎視化によってモアレの周期のみを取り出す有効理論を確立し、またそれを応用することでグラフェン-hBN2層系の電子状態と磁場中の量子ホール効果を調べ、モアレ構造が電子の振る舞いに決定的な影響を与えることを示した。2.遷移金属カルゴゲナイド薄膜におけるスピン依存伝導:MoS2に代表される遷移金属カルコゲナイド(TMD)の原子薄膜ではグラフェンと異なり重原子を含むためにスピン軌道相互作用が大きいことが特徴である。TMD上の単層