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科学言語の誤使用パターンと論述能力向上のための科学作文指導プログラムの開発・評価

中学生の科学作文に見られる誤りのパターンを解明した。分析の結果,誤りは4つのパターンに分類でき,誤りの2つの傾向が認められた。多くの生徒は日常においてよく使用される用語の説明文や日常的に観察できる現象の説明文において誤って記述することが多いことが明らかとなった。また,用語の定義の厳密性についての理解が不足していること,文章を論理的に記述する能力が欠如していることも明らかとなった。理科の授業で科学作文を書かせ,誤りを訂正させる活動が求められる.また,韓国で実施されている科学作文の授業は科学をテーマとしたビジネス作文に重点が置かれており,日本の理科への導入を検討する価値のあることが分かった。中学生の科学説明文に見られる誤りのパターンを解明することを目的に,物理・化学・生物・地学の各分野において教科書の記述内容を精査し,分析に用いるための科学作文の内容を検討した.そして,選定した単元の授業の中で,調査用紙を用いて中学生に科学作文を書いてもらうことにより,分析に用いるためのデータを収集した.昨年度は,太陽の日周運動,イオン,浮力,溶解度,レンズに関するデータを収集したが,本年度は,それに加えて,燃焼,岩石,水の状態変化に関するデータを収集した.現在,収集したデータを分析中である.昨年度の調査で明らかとなった,大学生の地質学(特に,岩石および地層)に関する説明文に見られる誤りの事例については,明らかとなった4パターンの誤りの発生頻度を定量化するためのデータの収集を試みた.これについても現在分析中である.また,本研究のもうひとつの目的である韓国における科学作文学習の内容・実態の調査・研究については,ソウル教育大学附属小学校において研究協力者を得ることができ,次年度の調査を実施するための環境を整えることができた.中学生の科学説明文に見られる誤りのパターンを解明することを目的に,物理・化学・生物・地学の各分野にわたり,教科書の記述内容を精査し,ある単元のある科学事項に関して,中学生に書かせる科学作文の内容を検討した。そして,それぞれの単元の授業の中で,中学生に科学作文を書いてもらうことにより,分析に用いるためのデータ資料を収集した。現在までに,太陽の日周運動,イオン,浮力,溶解度,レンズに関する科学作文が収集できている。本年度においては,それらのうち,太陽の日周運動に関する作文について分析を行った。その結果,生徒の多くは太陽の日周運動について十分に理解してはいるものの,その運動を説明する文においては,それを説明するために必要な条件の記述が不十分であるケースの多いことが明らかになった。一方で,本研究に関わって,以前から調査・研究を実施してきた,大学生の地質学(特に,岩石)に関する説明文に見られる誤りの事例について分析を行った。その結果,(1)地層に含まれる礫の岩石名と地層そのものの岩石名を混同しているケース,(2)地層に含まれる礫をなす岩石ができた環境と地層ができた環境とを混同しているケース,(3)火成岩と火山岩・深成岩の区別が不十分なケース,(4)現在の地形と地層が堆積した時の地形を混同しているケース,の4つの誤りのパターンがあることが明らかとなった。また,本研究のもうひとつの目的である,韓国における科学作文学習の内容・実態の調査とその学習効果の検討に関しては,韓国の学習指導要領における科学作文に関わる記述の調査,並びに,韓国の小学校の科学の教科書について,科学作文学習に関連する記述の調査を実施した。中学生の科学作文に見られる誤りのパターンの解明を目的として,物理・化学・生物・地学の各分野における学習内容に関して中学生に科学作文を記述してもらい,その記述内容を分析した.これまでに,物理分野では浮力,レンズについて,化学分野ではイオン,溶解度,燃焼,水の状態変化について,地学分野では太陽の日周運動,岩石と地層に関するデータを収集し,太陽の日周運動について1つ,岩石と地層に関して4つの誤りのパターンが明らかになっている.本年度の分析では,浮力の記述について以下のような4つの誤りのパターンがあることが明らかとなった.1)物体の浮き沈みを物体の密度のみで説明しており媒質との密度の違いについて言及がないパターン.2)密度(比重)の違いを述べてはいるが密度の違いと物体の浮き沈みとの関係について言及がないパターン.3)物体の浮き沈みを重さや質量の違いによって説明しているパターン.4)物体の浮き沈みを圧力の違いによって説明しているパターン.また,本研究のもうひとつの目的である韓国における科学作文教育に関する調査・研究については,ソウル教育大学附属小学校との共同研究を進めている.当該年度においては相手校の事情によりデータの収集がかなわなかったが,当該小学校のキム教諭と共同研究の継続実施について再確認した.中学生の科学作文に見られる誤りのパターンの解明を目的として,理科の各分野における学習内容に関して中学生に科学作文を記述してもらい,その記述内容を分析した.昨年度までに,太陽の日周運動について2つ,礫岩の堆積環境について5つ,浮力の記述について4つの誤りのケースが明らかになった.本年度は,水の状態変化について3つ,溶解度について4つ,雲の発生について4つの誤りのケースが認められた.また,レンズ,中和反応,火成岩の組織についてはほぼ正しく記述していた.これらの誤りのケースは(1)科学的な理解が不十分なための誤り,(2)素朴概念に基づく誤り,(3)科学用語の定義(厳密性)の理解不足による誤り,(4)科学文章を論理的に記述する態度の不足による誤り,の4つに分類された.

そして,概して科学用語の説明は正しく記述できるが現象の説明においては誤りや不十分な記述が多数認められること,非日常的な現象や理科でしか使用されない用語については正しく記述できるが,日常的に観察できる現象や理科以外に日常でも使用される用語については誤って理解されたり,誤って記述されたりすることが多いことが明らかになった.(3)(4)については,対象の科学概念について文章を記述させて間違いを訂正させたりする科学作文の時間を別途設ける必要がある.また,韓国の小学校における科学作文の授業の現地視察調査を行い,授業内容と児童が記述した科学作文を分析した.その結果,科学作文の授業で課している作文には(1)実験・観察レポートのような“科学作文"と(2)科学をテーマとした“ビジネス作文"の2つに分類でき,韓国の科学作文の授業では(2)の科学をテーマとした“ビジネス作文"に重点を置いた授業が展開されていた.(2)はODCAのPISA調査で求められている能力に関わり,日本の理科教育においても導入を検討する価値があることが分かった.中学生の科学作文に見られる誤りのパターンを解明した。分析の結果,誤りは4つのパターンに分類でき,誤りの2つの傾向が認められた。多くの生徒は日常においてよく使用される用語の説明文や日常的に観察できる現象の説明文において誤って記述することが多いことが明らかとなった。また,用語の定義の厳密性についての理解が不足していること,文章を論理的に記述する能力が欠如していることも明らかとなった。理科の授業で科学作文を書かせ,誤りを訂正させる活動が求められる.また,韓国で実施されている科学作文の授業は科学をテーマとしたビジネス作文に重点が置かれており,日本の理科への導入を検討する価値のあることが分かった。中学生の科学作文の誤りのパターン解明については,これまでに,太陽の日周運動に関する記述,岩石および地層に関する記述,浮力に関する記述の分析から合計9つの具体的な誤りのパターンが明らかとなっている.今後,その他の科学事項に関する記述の分析を進めることにより,さらなる誤りのパターンの事例を明らかにできるとともに,それらの事例を整理することにより,本研究の目的である中学生の科学作文の誤りのパターンについての一般化ができるものと考えている.また,韓国の科学作文教育に関する研究に関しては,当該年度においてデータの収集ができなかったものの,次年度に実施の見込みがたっている.以上の理由により,本研究は研究全体としておおむね順調に進展していると評価している.科学教育中学生の科学作文に見られる誤りのパターンの解明に関しては,これまでに収集したデータのさらなる分析を進めるとともに,できるだけ定量的な議論ができるようにデータの再収集も平行して実施していく.そして,それらのデータの収集と分析の後,これまでに明らかとなった誤りの事例を整理することにより,誤りのパターンに関する一般化を行う予定である.また,韓国における科学作文教育の調査・研究に関しては,ソウル教育大学附属小学校における科学作文の授業のビデオ記録により授業分析を行うとともに,韓国の児童が書いた科学作文を分析することにより,授業の効果について評価を行う予定である.
UDL(学びのユニバーサルデザインガイドライン)による授業改善の研修モデル構築

米国で開発された学びのユニバーサルデザイン(UDL)ガイドラインを日本でも活用できるように、教員向けの研修モデルを構築し実施した。その際の工夫として、1)ホームページにUDLやインクルーシブ教育の概要を紹介し、受講する前から基本的な知識を得られるようにした。2)研修のため開発したワークシートをホームページから参照できるようにした。3)研修内容に訪問調査した米国ボストン近郊のUDL先進実施学校での情報紹介を含めた。4)UDLガイドラインを参考にして実施した授業実践とその効果紹介を取り入れた。結果として基礎的知識、事前学習、米国および日本での実践を含めた。また、国際学校心理学会(ISPA:International School Psychology Society)では、UDLを取り入れた授業改善について、日本の学校へのUDL導入について、現職教員との小学校外国語活動への適用例を中心に口頭発表を行った。また、米国ハワイ州で行われたインクルージョンと障害に関する国際会議(Pacjfic Rim Conference of Disabiity and Inclusion)で、これまでの日本の4つの学校の実践をまとめ、その効果や可能性について発表した。具体的には、小学校算数、外国語活動、中学校国語・理科など幅広い教科で、実践群と対照群をおいた研究、事前事後の変化を見た研究で、学業達成や関心・意欲について変化をみた。その結果、多くの実践で、学級全体および特別な教育的支援が必要な児童・生徒に改善が見られた。また、授業実践を行った現職教員が、他の教科の教員にコンサルテーションを行い、そこにも良い成果が見られた。UDLガイドラインの活用は、日本の学校であっても、教員自らの授業改善や、同僚の授業改善への支援に役立つことが期待できることが明らかになった。2018年度に、本科学研究と一部方向性を同じくする、文部科学省概算要求の研究事業に採択され、「合理的配慮提供に関する研究事業」を主要メンバーとして推進することになった。インクルーシブ教育システム構築のために教員の専門性を高める研修をさらに推進する面では、相乗効果があった。しかし業務が過多となり、研究成果のまとめを行うことが難しかった。研修モデルの構築はほぼ完了したので、その整理とまとめに関しては次年度に行うことにした。3年間かけ行ったUDLガイドラインを活用した授業改善の研修モデルの構築について、論文執筆を中心にまとめを行う。1)UDLやインクルーシブ教育の概要紹介や受講前から基本的な知識を得られるホームページの維持や充実。2)研修のため開発したワークシートを用いたワークショップの実施。3)訪問調査した米国ボストン近郊のUDL先進実施学校での情報紹介を含めた研修内容の公開の許可。4)UDLガイドラインを参考にして実施した授業実践とその効果紹介。5)基礎的知識、事前学習、米国および日本での実践を網羅した研修プレゼンの充実を行い、研修プログラムの全体像を記述し報告する。さらに次年度は、UDLガイドラインの活用を促すための研修モデルを発展させ、企業と連携しながら、ワークショップも含めた研修を完成させ、DVD教材として公開する予定である。主体的な学習者育成をめざす米国の非営利団体CASTの「学びのユニバーサルデザイン(UDL)」を用いた授業改善モデル構築のために、代表者と共同研究者の実践の整理を行った。日本LD学会自主シンポジウムで、研究協力者とともに、これまでの調査や実践をもとに、米国の授業の工夫例の紹介とガイドラインを適用した授業実践により学業達成や学習意欲の向上にむすびついた事例を報告した。また、ポスター発表では、UDL実践が学校現場に受容されるためには、学校長の理解を得て、少数事例であっても確実な効果を同僚と共有し段階的組織的に導入することがポイントであることを示した。米国の訪問調査では、教員研修や大学のUDLの講義の内容や手法について情報収集を行った。教員研修では、基礎的な考え方や教科ごとの実践の紹介、大学の授業では、web教材の活用に加え、UDLを活用した教材の計画や実施などPBLを取り入れていた。米国で得られた知見をもとに、代表者が教育委員会等から招聘された教員研修で、参加者自らが授業実践を振り返るワークシートの活用やグループ討議、理論的な説明と効果を挙げた実践例を組み合わせた研修、ワークショップ型の校内研修などアウトリーチを試みた。さらに、教職大学院で学ぶ現職教員である院生2名とともに、中学校理科と小学校外国語活動での授業改善を試み、若年層教員へのコンサルテーションも加え児童生徒の意欲や若年教員の授業力向上に一定の効果を見た。また通常学級に在籍する児童生徒の個別のニーズについて事前情報が整理されれば、効果的な授業改善につながる可能性が示唆された。すでにUDLガイドラインを用いて授業改善を行っている現職教員を中心に、福岡UDL実践研究会を2回開催し、実践の報告や、今後の展開に向けて文部科学省調査官より助言を受けた。今後の研修の効率化のために、この研究を紹介するwebを立ち上げた。平成28年度に予定していた研究は、ほぼ行うことができた。しかし、米国における学校現場でのUDLガイドラインにもとづく授業実践の実地視察が実現しなかったためにやや遅れている。福岡UDL実践研究会における実践の共有や米国からUDL実践の研修講師の来日など、日本国内での研修機会を有効に活用することで、研修の対象や目的に応じた国内での研修システム構築については十分な情報収集を行うことができた。2年目にあたる本年度は、UDLガイドラインにもとづく授業改善の教員研修システムを構築することを目的に、大きく4つの研究および実践を行った。

1)日本心理学会において、通常の学級でのUDLガイドライン導入に関するシンポジウムで、共同研究者やUDL実践を小学校で行った大学院修了生とともに、UDLガイドラインの授業改善への活用とその効果、および学校現場に導入する際の鍵となる条件の検討を行った。受容性(どのように同僚教師に受け入れられるのか)、統合性(計画的に実践できるのか)、効果(児童生徒への効果が見られるか)の3観点から分析する必要性やアンカーポイント(管理職の理解、校内研修の有効活用)少数事例での児童生徒への効果をフィードバックすること等が、円滑な導入の鍵となることが明らかになった。また、導入をする際の学級の個のアセスメントについては外部研究者から指定討論で評価と助言を受けた。2)UDLガイドラインを活用した授業改善のコンサルテーションについて実践研究を進め、g現職教員である大学院生とともに、小学校および中学校で、UDLガイドライン導入を学校と協働関係を構築しながら行い、児童生徒や教員への導入効果を検証し2つの論文にまとめた。3)実践事例をもとに、福岡UDL実践研究会を5回開催した。実践事例の検討や、代替の指導法について必要なテクノロジーの活用や脳科学や認知心理学などの理論研修も外部講師を招き行った。この研修会については、ホームページおよびFacebookで広報を行い、研究会の中核メンバー以外の参加も促した。4)米国マサチューセッツ州にあるUDLガイドラインを提唱している非営利団体であるCAST (Center for Applied Special Technology)の訪問調査および小学校の公立小学校および中学校の訪問調査を行った。米国でのUDL導入の先進学校およびCASTに訪問することで、CASTの教員研修やコンサルテーションの方針、実際の学校での活用について情報を得ることができた。また、大学院生との実践事例のまとめもすすみ、研究会もインターネットを活用し定期的に5回開催した。これまでの実践やその効果の検証を論文化した。ホームページにUDLガイドラインの活用資料や福岡UDL実践研究会の情報を発信することにより、教育委員会の教員向け研修や教員養成大学の教員向けセミナーなどに代表者が招かれUDLガイドラインの概要や学校での実践の効果にについて紹介する機会が急速に増えるなどUDLガイドラインの活用に関する関心の高まりがうかがえた。招聘された機関は、京都大学、京都教育大学、長崎大学、久留米市教育委員会、福岡県特別支援教育連盟研究大会、などであり、研修および基調講演でUDLガイドラインの活用について、学校教員へ情報を提供した。米国で開発された学びのユニバーサルデザイン(UDL)ガイドラインを日本でも活用できるように、教員向けの研修モデルを構築し実施した。その際の工夫として、1)ホームページにUDLやインクルーシブ教育の概要を紹介し、受講する前から基本的な知識を得られるようにした。2)研修のため開発したワークシートをホームページから参照できるようにした。
夾雑環境下で機能する長寿命発光発生型核酸検出プローブの開発

本研究では、夾雑環境下で使用可能な核酸検出プローブを開発した。標的核酸存在下、化学反応により希土類錯体のアンテナ分子を構築する手法を開発し、標的配列依存的に長寿命発光シグナルを発生させることができた。さらに、適切なゲート時間により自家蛍光を排除し、標的核酸を高感度に検出することができた。この手法により生きた大腸菌内のRNAを検出することができた。細胞内のRNA種を検出することは、細胞機能解析や遺伝子発現に立脚した遺伝子診断法に有用である。しかしながら、細胞内のような夾雑環境では自家蛍光の影響により目的物を感度良く検出することが難しい。本研究課題では、自家蛍光を長寿命発光発生型核酸プローブと時間分解発光スペクトルの組み合わせにより回避し感度よく検出できる方法論の確立を目指す。昨年度に開発した核酸プローブ分子の夾雑物存在下における検出反応を詳細に検討した。反応バッファー中に多量のBSAやFBSを混在させた条件においても標的核酸を検出することができ、プローブの一般性を示すことができた。プローブ分子と時間分解測定を利用することにより、夾雑物由来のバックグラウンドを軽減し標的依存的にシグナルを発生させ、検出できる系を構築することができた。細胞内のRNA種を検出することは、細胞機能解析や遺伝子発現に立脚した診断法に有用である。しかしながら細胞内のような夾雑環境では、自家蛍光などの影響により目的物を感度良く検出することが難しい。本研究では自家蛍光を長寿命発光発生型核酸プローブと時間分解発光スペクトル法との組み合わせにより回避し感度よく検出できる方法論の確立を目指す。本年度は、発光を発生させる分子システムの構築をおこなった。希土類を基盤とした発光素子は、長寿命発光性を示す分子群である。その発光を制御する方法として化学反応によるアンテナ部位構築反応を設計、検証を行った。アジド基とエステル基を同一分子内に有するビフェニル分子の合成を達成し、キレーターとしてDTPAを取り付けた。その後、希土類金属イオンを配位させて、アンテナ分子とした。この状態では、無発光状態である。次にアジド基をホスフィンと反応させたところ、アジド基が還元され分子内環化反応により極めて短時間で活性なアンテナ分子へと変換されることを見出した。この化学反応をトリガーとしたアンテナ構築反応により、発光性希土類分子へと変換できることがわかり、プローブの基盤を開発することができた。このユニットを標的mRNAに相補的なオリゴヌクレオチドとコンジュゲートさせることによりプローブ化した。この発光発生型プローブは、もう一方に還元剤をコンジュゲートさせたオリゴヌクレオチドプローブと同時に使用することで標的核酸(ras, rRNA)を感知、検出できることがわかった。還元反応を利用することで、中性条件、等温下シグナルを発生できる分子を合成することができた。さらに、オリゴヌクレオチドプローブへと展開、標的核酸分子を感度よく検出できている。オリゴヌクレオチドプローブでの有用性を精査した後、論文発表を目指す。主に有機合成試薬などの消耗品、学会発表、論文発表費として使用する予定である。
農工業部門間(農村・都市間)の公的資源配分と選挙制度

1.公共事業等の日本における公的資源配分と、国政選挙での選挙区割りと人口比の乖離との間に一定の関係が観察されるとの成果が、1980年代がら1990年代初頭にかけてのデータに基づいて行った平成9年度の研究により得られた。今年度の研究では、考察の時期を沖縄復帰により現行の47都道府県体制が整った1972年まで遡り、前回と同様の関係がデータ間に観察された。その過程で『純国庫支出バランス(expenditure-tax balance)』と『相対代表指数(relative representation index)』という分析手法の発案にも至った。2.上記の関係き更に検証するために、1976年・1987年に行われた衆議院選挙の区割り変更について、各都道府県の『相対代表指数』と『純国庫支出バランス』の変化の相関関係の分析を行った。その結果1987年のケースについては、統計的に有意な正の相関が観察された。3.「研究実施計画」で予定していた米国のデータを用いての研究は、米国連邦政府の州別財政支出データの利用に問題があり実行困難となった。しかし、米国連邦議会制度と連邦政府財政支出に関する、1980年代以降の文献調査により過去の研究成果の蓄積について情報を収集することができた。4.選挙制度の経済学的分析は従来は先進工業国について行われて来たが、今後の研究の展開方向として分析対象を発展途上国に拡げるために、タイ王国の選挙制度についての資料収集も行った。平成9年度の研究活動として、公的資源配分と選挙制度についての理論的考察と日本における公的資源再分配の実体調査を行った。公的資源配分に関する考察現行の日本の制度では、主権者である国民の代表としての衆議院・参議院の議員により作成される予算が公的資源の配分を決定する仕組みとなっている。この間接民主主義においては、各議員は予算において自らの選挙区により多くの利益を誘導することにより、次の選挙において再選される確率を高めようとするインセンティブを持つ。選挙区・議員定数の割り振りが、人口分布・租税負担能力を正確に反映していない場合には、予算において実現する公的資源配分は、必然的に人口や経済力ではなく議員定数配分をより強く反映するものとなる。公的資源再分配の実体調査上記の考察から得られる仮説を検証するために、日本における公的資源再分配の実体を調査した。特に中央政府による公共工事執行の都道府県別統計を整理し、国税収入の都道府県別統計との比較を行った。これにより、公共工事執行の配分比率と国税収入のシェアとはかならずしも対応していないことが明らかになった。平成10年度は、このデータを計量経済学的手法を用いて詳細に分析し、議員定数配分によりこれら二変数間の乖離を説明することが可能であるか検討する予定である。また、米国・英国においても同様の実証分析を行う予定である。
放射年代及び定量的熱史解析に基づくプルアパート堆積盆の時空分布と発達過程の研究

本研究は、砕屑岩類に含まれる特定鉱物(ジルコン・アパタイト)の物理的特性の詳細な分析に基づいて、激しい構造運動で特徴づけられるプレート収束境界における多様性の高い堆積盆を精密に対比し、その時空分布を解明することに加えて、大規模な横ずれ断層近傍におけるプルアパート堆積盆の埋没から削剥にいたる進化プロセスを、熱史解析に基づいて定量的に評価し、地球表層の地質学的時間オーダーでの物質循環メカニズムに関して、包括的なモデルを構築することを目的とするものである。日本列島の含まれる北西太平洋エリアは、過去長期間に亘り海洋プレート収束境界の周辺に位置していた。そのため、構造変形が激しくプレート相対運動を決定する制約条件に乏しいため、発達プロセスに関して未解明の部分が多く残されている。白亜紀の北西太平洋縁辺では、イザナギプレートの急速な北上運動などを反映して、斜め沈み込みの卓越する収束境界が多かったと考えられる。島弧の剪断は、横ずれ断層運動に伴うプルアパート堆積盆の発達を励起する。その大規模な構成要素として、西南日本の中央構造線に沿って分布する和泉層群を取り上げた。平成30年度においては、和泉層群堆積盆の発達過程を明らかにするため、詳細な地質構造データを取得した。また、フィッショントラック長解析に関しては、地温勾配を仮定する必要があるので、島弧横断測線を設定して試料を採取し、島弧ー海溝系における一般的な地殻熱流量分布を考慮した解析を実施した。その結果、中新世の背弧拡大に伴う火成活動の熱的影響と、鮮新世から活発になったフィリピン海プレートの沈み込みに伴うインバージョン構造形成イベントの影響を分離することに成功した。さらに、インバージョンの卓越フェーズ以外に張力場が形成されたイベントに着目して、プレート相対運動の揺らぎを定量的に評価した。研究対象とした和泉層群は、後期白亜紀の堆積岩である。その時期の環太平洋エリアには巨大な堆積盆が発達し、地球表層の物質循環サイクルをコントロールした結果、グローバルな環境変動に重大な影響を及ぼした。しかし、和泉層群からは堆積年代決定に適した化石の産出が乏しく、これまで、正確な地史構築に必要不可欠な広域層序対比が困難とされてきた。今回の研究によって、閉鎖温度の異なる複数の造岩鉱物(ジルコン・アパタイト)を用いた放射年代データを取得し、それらの物理的特性の詳細な分析を行うことによって、激しい構造運動で特徴づけられるプレート収束境界における多様性の高い堆積盆を精密に対比し、その時空分布を解明することに成功した。アパタイトの自発核分裂飛跡(spontaneous FT)は100 °C前後でアニーリングを起こし、トラック長短縮やフィッショントラック年代若返りなどの現象が生じる。その定量的解析は、堆積盆の冷却過程解明に極めて有効であるが、変動帯での適用例は少なかった。プレート収束境界では、島弧火成活動が普遍的に生じ、砕屑性アパタイト・ジルコンは常に堆積盆に供給されるが、その物理特性の詳細な分析に基づくテクトニクスの総合的研究は前例がなく、本研究によって日本列島の地史解明に貢献すると共に、変動帯研究の新たな方法論を提示することができた。それに加え、横ずれ断層運動に伴うプルアパート堆積盆の進化プロセスと西南日本最大のプレート内断層である中央構造線の活動の時空変遷を1億年に亘って復元し第四紀変動を分離することによって、活断層としての危険度評価を行うことができた。これは日本の自然災害ハザードの定量分析に大きく資するものであり、今後さまざまな方面で活用されると考えられる。2019年度には、これまでの成果に基づいて、プルアパート堆積盆を埋積した砕屑粒子の沈降・埋積・隆起・削剥プロセスを採取地点ごとに復元し、堆積盆進化のヒストリー全容を解明する。そのため、砕屑物の後背地と目されるエリア(外帯の付加体)でも試料を採取する。これらの調査結果と前年度までの成果を総合解釈することによって、和泉堆積盆の沈降から隆起に至る地史を復元する。それと並行して、大規模な横ずれ断層である中央構造線近傍の変形プロセスを詳細解析する。本研究では、二次断層の分岐点周辺の数値モデリングを発展させて、中央構造線の両側に広く分布する和泉層群の構造解析と組み合わせることを通じて、一般的なプルアパート堆積盆の構造を解明する。西南日本については、紀伊半島から別府湾に至る広大な地域で文部科学省が「大都市における大震災軽減化特別プロジェクト」および「別府ー万年山断層帯重点観測プロジェクト」を実施し、貴重な人工地震探査データが集積している。このため、フィリピン海プレート・スラブの三次元地下構造イメージはほぼ固まり、広域テクトニクスに立脚した堆積盆スタディを総括する機は熟した。同時に、放射年代測定法の長足の進歩によって、砕屑岩の数値年代決定精度が飛躍的に向上し、プレート収束境界における堆積盆時空分布を詳細に論じることが可能となってきた。本研究のゴールは、以上の状況を礎として最新の分析手法を導入し、変動帯で普遍的に発達するプルアパート堆積盆の形成メカニズムとダイナミックな物質循環プロセスを解明することと、太平洋における過去1億年間のプレート復元モデルを見直すことである。さらに、上部白亜系の国際層序対比の確立は、中生代末の大量絶滅に際して発生したイベントの時系列を解明することにつながるので、生命の進化プロセスについても、どのような制約条件が与えられるかについて着目し議論を行う。

本研究は、砕屑岩類に含まれる特定鉱物(ジルコン・アパタイト)の物理的特性の詳細な分析に基づいて、激しい構造運動で特徴づけられるプレート収束境界における多様性の高い堆積盆を精密に対比し、その時空分布を解明することに加えて、大規模な横ずれ断層近傍におけるプルアパート堆積盆の埋没から削剥にいたる進化プロセスを、熱史解析に基づいて定量的に評価し、地球表層の地質学的時間オーダーでの物質循環メカニズムに関して、包括的なモデルを構築することを目的とするものである。日本列島の含まれる北西太平洋エリアは、過去長期間に亘り海洋プレート収束境界の周辺に位置していた。そのため、構造変形が激しくプレート相対運動を決定する制約条件に乏しいため、発達プロセスに関して未解明の部分が多く残されている。白亜紀の北西太平洋縁辺では、イザナギプレートの急速な北上運動などを反映して、斜め沈み込みの卓越する収束境界が多かったと考えられる。島弧の剪断は、横ずれ断層運動に伴うプルアパート堆積盆の発達を励起する。その大規模な構成要素として、西南日本の中央構造線に沿って分布する和泉層群を取り上げた。平成29年度においては、和泉層群堆積盆の発達過程を明らかにするため、閉鎖温度の異なる複数の造岩鉱物を用いた放射年代データを取得した。また、トラック長短縮に基づいて隆起速度推定などの熱年代学的解析を行う際には、地温勾配を仮定する必要があるので、島弧横断測線を設定して試料を採取し、島弧ー海溝系における一般的な地殻熱流量分布を考慮した解析を実施した。その結果、中新世の背弧拡大に伴う火成活動の熱的影響と、鮮新世から活発になったフィリピン海プレートの沈み込みに伴うインバージョン構造形成イベントの影響を分離することに成功した。研究対象とした和泉層群は、後期白亜紀の堆積岩である。その時期の環太平洋エリアには巨大な堆積盆が発達し、地球表層の物質循環サイクルをコントロールした結果、グローバルな環境変動に重大な影響を及ぼした。しかし、和泉層群からは堆積年代決定に適した化石の産出が乏しく、これまで、正確な地史構築に必要不可欠な広域層序対比が困難とされてきた。今回の研究によって、閉鎖温度の異なる複数の造岩鉱物(ジルコン・アパタイト)を用いた放射年代データを取得し、それらの物理的特性の詳細な分析を行うことによって、激しい構造運動で特徴づけられるプレート収束境界における多様性の高い堆積盆を精密に対比し、その時空分布を解明することに成功した。アパタイトの自発核分裂飛跡(spontaneous FT)は100 °C前後でアニーリングを起こし、トラック長短縮やフィッショントラック年代若返りなどの現象が生じる。その定量的解析は、堆積盆の冷却過程解明に極めて有効であるが、変動帯での適用例は少なかった。プレート収束境界では、島弧火成活動が普遍的に生じ、砕屑性アパタイト・ジルコンは常に堆積盆に供給されるが、その物理特性の詳細な分析に基づくテクトニクスの総合的研究は前例がなく、本研究によって日本列島の地史解明に貢献すると共に、変動帯研究の新たな方法論を提示することができた。さらに、横ずれ断層運動に伴うプルアパート堆積盆の発達過程を明らかにすることによって、西南日本最大のプレート内断層である中央構造線に沿ってどのような変形ヒストリーが構築できるかを検討して、その1億年にわたる活動フェーズを分離識別し、活断層としての危険度評価を行うことができた。
企業の投資戦略と政府間の財政競争に関する研究

本研究では、海外直接投資に関する理論モデルを構築することによって、企業や政府を取り巻く様々な外的要因の変化が、各国政府間の財政競争や企業の投資戦略にどのような影響を与えているのかを分析し、政策的な含意を明らかにした。具体的には、(1)海外資本による企業所有の役割と政策競争、(2)市場構造の違いと財政競争、(3)海外直接投資に伴う固定費用と企業の投資戦略、の3つについて分析を行った。本研究は、企業や政府を取り巻く様々な外的要因の変化が各国の政府間で展開される財政競争や企業の投資戦略にどのような影響を与えることになるのかを分析し、社会的に望ましい財政政策とはどのようなものであるのかを明らかにすることを目的としている。このような本研究の目的を達成するために、本年度の研究では、次年度以降に行う理論モデルを用いた分析に向け、最新研究の動向把握のために先行研究の調査と整理を中心に行った。具体的に行った研究活動は企業の特質と投資戦略に関する文献と政府間の財政競争に関する文献の調査と整理である。また、先行研究の文献サーベイを行う過程において、既存研究の拡張と応用の可能性を探ることができた。これによって以下のような点に着目した基本的な理論モデルの作成を試みることができた。1海外直接投資による雇用創出の効果が各国政府間で行われる租税競争にどのような影響を与えるのか、2国内企業の海外市場進出が国内厚生にどのような影響を及ぼすのか、3企業の投資立地の再選択と市場からの退出に関する戦略はどのようなものか、などである。本年度は、海外直接投資を行う企業の投資立地に関する選択問題と海外企業の誘致を行う各国政府間の財政競争について、理論的な側面から分析を行った。分析に際し、海外企業を誘致する国での市場構造の違いや、海外資本による既存企業の所有権の役割などを理論モデルへ導入することを試みた。具体的な研究実績として、次のような分析があげられる。非対称の国内市場規模を持つ2国間で展開される海外直接投資を巡る政策競争に関して、理論モデルの構築を行った。そこでは、海外資本を通じた国内既存企業の所有権が、海外企業の投資立地の選択や海外企業の潜在的な誘致国間で行われる政策競争などについて、どのような影響を与えるのかを明らかにした。分析によって、誘致国の国内既存企業への海外資本の流入は、投資を行う海外企業の立地選択に大きな影響を及ぼすだけでなく、誘致国間の政策競争に対しても影響を与えることが示された。また、誘致国の既存企業に対する海外資本の流入の増加は、投資立地としての誘致国の魅力を高めることにつながることも明らかにされた。この研究成果については、国際的な学術専門誌に掲載を果たすことができた。この他にも、海外企業を誘致する国の市場構造の違いが企業の立地選択にどのような影響を与えるのか、企業が海外市場へ進出する場合の固定費用は投資立地の選択に大きな影響を与えるのかなどに関心を置いた研究を行った。今年度は、前年度に引き続き、海外直接投資を行う企業の投資立地選択と企業誘致に取り組む各国政府の財政競争について、理論モデルを用いた分析を行った。主に取り組んだ研究として、市場構造の違いに着目した分析と海外企業の直接投資に関する固定費用に着目した分析を行った。市場構造の違いに着目した分析では、投資を行う海外企業と誘致国の既存企業が製品の供給量に関して先導者と追随者の役割を持つと仮定し、両者がどのような製品供給を行うかを明らかにするとともに、各企業の役割の違いによって海外企業の立地選択がどのように変化するのかを分析した。また、海外企業の立地選択が企業誘致を行う各国の厚生に対してどのような影響を与えるのかを明らかにした。一方、直接投資に伴う固定費用に着目した分析では、代表的な先行研究とは異なり、理論モデルの中に固定費用の概念を明示的に取り入れ、企業が自国から他国へ製品の輸出を行うべきか、あるいは海外直接投資を行うべきかの条件を明らかにした。この分析では、製品差別化の概念も理論モデルに組み込み、企業が供給する製品の差別化が企業の投資戦略と誘致国の厚生の両方にどのような影響を及ぼしているのかを明らかにした。これらの分析で得られた研究成果はそれぞれ論文にまとめられ、現在採択に向けて国際的な学術専門誌に投稿中である。今年度の研究では、これらの研究実績に加え、海外直接投資に関するいくつかの派生的な研究も行うことができた。派生的な研究成果は3本の論文にまとめ、現在国際的な学術専門誌に投稿中である。海外企業による投資立地の選択と各国政府間で展開される政策競争との関係を分析対象とした本研究において、本年度は海外資本による企業所有の役割に着目した研究を行った。この研究で得られた成果が国際的な学術専門誌に掲載された。また、先行研究の理論モデルの拡張や新たな理論モデルの構築などに取り組むことができた。このような研究の進捗状況から、本年度行った研究の達成度はおおむね順調に進展していると考えられる。

社会科学今後の研究においても本研究が関心を置く海外企業による投資立地の選択問題と海外企業を国内へ誘致しようとする各国政府間の財政競争について引き続き分析を行っていく。特に、昨年度の研究から得られている分析結果をより精緻化するとともに、新たな研究成果を得るための分析にも取り組んでいく。分析の方法としては、これまでと同様に、理論モデルを使用することによって研究を推進していく。今後の研究から得られる新たな分析結果は英文の論文としてまとめた上で、主に海外の学術専門誌に投稿し、研究成果を社会に発表していく計画である。本年度の研究では、最新研究の動向把握のために先行研究の調査と整理を中心に行う計画であったが、先行研究が採用している理論モデルの拡張と応用の可能性を探ることができたことに加え、上記したように、海外直接投資による雇用創出の効果と租税競争の関係、国内企業の海外市場進出に伴う国内厚生への影響、企業の投資立地の再選択と市場からの退出などに関連した理論モデルの構築に取り組むことができたため、おおむね順調に研究が進展していると考えられる。本研究は企業の投資戦略と政府間の財政競争について、理論モデルを用いた分析を行うという研究方法を採用している。今後の研究は先行研究の調査と整理から得られた最新研究の動向を踏まえ、すでに一部作成を試みている基本的な理論モデルをより精緻化し、新たな研究成果を生み出せるよう分析を行っていく。研究から得られた新たな成果は英文の論文にまとめ、国際的な学術専門誌に投稿し、社会に発表できるように研究を推進していく予定である。本年度の研究活動においては概ね計画通りの研究費の使用ができたが、わずかな次年度使用額が生じてしまった。これは論文の英文校正の際に、単語数と納期との関係から生じたものである。本研究の成果は英文の論文にまとめた上で、海外の学術専門誌に投稿して発表していく予定であるため、次年度の研究費は、主に論文の投稿料、論文の英文校正費用などとして使用する計画である。
3次元映像の検索・編集に関する研究

本研究では、データベース化・アーカイブ化された大量の3次元ビデオのアークに対して、効率的に検索・編集を行うための技術開発、およびシステム構築を行った。従来技術であるモーションキャプチャ技術との融合・相互利用を図り、モーションキャプチャのデータと3次元ビデオのデータを協調的に利用した検索・編集技術の開発も行った。これにより、3次元ビデオとモーションキャプチャ両方の特徴を生かした、より実用的かつ効率的なシステムを実現した。さらには、USBカメラなどで撮影した2次元映像、ゲーム・コントローラで使用される加速度センサなどを用いて、一般ユーザでも直感的に検索・編集が行える技術も追加課題として研究した。具体的には、下記の要素技術を開発し、デモシステムを構築することで有用性を実証した。・ダイナメッシュからの信号処理的特微量抽出・ダイナメッシュからの構造的特徴量抽出・モーションキャプチャ・データからの信号処理的特微量抽出・動きセグメンテーションによるデータ分割・分割された3次元ビデオ・シーケンス同士の類似度比較・3次元ビデオに対するモーショングラフ・3次元モデル・モーフィングによる結合シーケンス同士の補間・3次元ビデオの動き分類・動き認識・シーケンス内のキーフレーム抽出・モーションキャプチャ・データを用いた類似動作検索・2次元映像を用いた類似動作検索・加速度センサを用いた類似動作検索研究成果は学会等で新規性・有用性が認められ、2年間で4件の優秀論文賞や奨励賞などを受賞した。ダイナメッシュからの信号処理的特徴量抽出3次元ビデオは被写体が非剛体であることが多いため、各フレームのデータは時間的に前後する隣接フレームの情報を使用することなく、独立に生成される。また、各フレームに含まれる3次元オブジェクトの頂点数は数万数十万に及ぶ。そのため、オブジェクトの特徴点位置特定及びその追跡は非常に困難である。このことにより3次元ビデオに対する検索や編集は実現が難しい。そこで、19年度は3次元ビデオの頂点・結線情報を直接的に処理するのではなく、信号処理的アプローチ(ヒストグラムの生成、周波数解析など)を用いて3次元ビデオの動き解析をする手法を開発した。モーションキャプチャ・データからの信号処理的特徴量抽出モーションキャプチャは特殊なスーツを着用した上で関節などの特徴的な位置に磁気・光学マーカーを取り付けて撮影するシステムであるため、被写体の構造的特徴量(関節の位置やその動き)を正確に取得することが可能である。しかし、逆に構造的特徴量のみしか取得できないため、被写体の形状・服装などを考慮した信号処理的特徴量を抽出するのは不得手である。そこで、モーションキャプチャ・データから信号処理的特徴量を抽出し、3次元ビデオ・データと特徴量を相互変換出来るようにする方式について検討し、ダイナミックメッシュから抽出される信号処理的特徴量と互換性のある特徴量の抽出を可能にした。検索・編集のための要素技術の開発検索・編集技術の開発の為に、動きセグメンテーションによるデータ分割、分割された3次元ビデオ・シーケンス同士の類似度比較、3次元ビデオに対するモーショングラフ、3次元モデル・モーフィングによる結合シーケンス同士の補間、3次元ビデオの動き分類・動き認識、シーケンス内のキーフレーム抽出などの要素技術の開発を行った。プロトタイプ・システムの開発3次元ビデオ、モーションキャプチャのデータから抽出した信号処理的特徴量を元に、検索や編集を行うシステムのプロトタイプを作成した。実験結果、高い精度で検索を行えることがわかった。また、編集のプロトタイプシステムを開発した。
地域の気候風土に根ざした住生活力の評価と世代間交流に関する研究

温暖地域(九州・四国地方)の,地域に根ざした伝統的な住生活法について調査した結果,つぎの点があきらかになった。1.掃き出しの開口部や3本溝などを活用して開放的な間取をもち,高床に風を通し,深い軒の出をもって日照を遮っている,ハード面での工夫だけではなく,夏には,窓を開け,植栽や軒先に仕込んだ日よけ障子の活用や打ち水などのソフト面でも「気を用いて」「ていねいに」暮らしている。2.縁側やミセやショウギやオキザなどを活用して,夕涼みやひなたぼっこなどを楽しみ,地域に根ざした住生活は地域コミュニティをも育んできた。3.世代間による環境適応力の違いは大きく,子どもや若者の季節感・住環境適応力低下傾向は著しい。地域差もみられる。4.世代間交流の視点で,「庚申庵伝統文化こども教室」「ふれあいセンターもやい」の活動や家庭科の授業やケーブル・テレビについて,具体的に検討することができた。異世代間交流の可能性は大きい。5.高等学校家庭科『家庭総合』の教科書は,地域に根ざした住生活や健康的で持続可能な住生活についての記述が豊富になりはじめている。地域に根ざした,健康で持続可能な住生活をするために,ゆっくり,ていねいに日常生活を営むことの重要性を世代間で交流していきたい。地域差もみられる。研究全体の目的は,各地(とりわけ,温暖湿潤な九州・四国・瀬戸内地方)に蓄積されてきた気候風土に根ざした住生活力(住生活習慣・住居管理法など)の実態を収集・記録保存し,次世代に受け継ぐために世代間交流の手だてを検討することであるが,本年度は住生活力の記録保存と,世代間交流の手だてを研究するための住教育・生涯学習の一環としての住まい学習実践を行った。具体的には,(1)住生活力の実態調査(アンケート調査),(2)高度経済成長期以前からの『婦人之友』・「大分合同新聞」にみる住生活力の実態調査,(3)家庭科教員を対象に気候風土に根ざした住生活力の実態および学校教育(家庭科教育)の実態に関する調査(ヒアリング調査)を実施し,ペーパークラフトを活用した住教育・伝統空間体験学習を実践した。その結果,以下の4点が明らかになった。1.住生活力は,地域の違いもあるが世代間の差が大きい。2.家庭科教育のなかでも「住」の領域は「教員にとっても難しく」十分には学習されていない。3.しかし,家庭科教員は,住生活力育成の意義を痛感しており,実生活では積極的に自然に働きかけて生活している実践者であり,手だてを研究すれば,伝承者として力を発揮できる。4.文献にみる住生活習慣・住居管理法を「気候風土に根ざしている」「伝統文化を大切にしている」「コミュニティ形成に資する」「科学的な発見があり子どもが関心をもてる」「機械に頼りすぎない」「有害な化学薬品を多用しない」の視点で整理した結果,次世代に伝承すべき「暑さをやわらげる住まい方」「寒さをやわらげる住まい方」「清掃法」「DIY」などが抽出できた。また,ペーパークラフトを活用した学習教材や伝統空間体験学習などの実践が蓄積できた。I.研究全体の目的は,温暖湿潤な九州・四国・瀬戸内地方に蓄積されてきた気候風土に根ざした住生活力(住生活習慣・住居管理法など)の実態を収集・記録保存し,次世代に受け継ぐために世代間交流の手だてを検討することであり,本年度の課題は,(1)生活力の記録保存,(2)子どもたちの住生活力の実態の把握,(3)その評価であった。II.具体的には,つぎの調査にとりくんだ。(1)鹿児島県南種子町・大分県姫島村・徳島県出羽島町などで実地調査を実施し,積極的に地域の気候や自然や文化に働きかけて快適な生活を営んできた住生活力の記録保存を行った。(2)大分県内の中学生を対象に,気候・風土に対応した住まい方や住居管理に関する知識・関心の実態と,家庭や地域での親・祖父母世代からの生活様式の伝承の実態について調査した。(3)さらに,前年度につづき,

(1)住宅や機器類の進歩普及,(2)ライフスタイルの多様化の状況をふまえて,これからの生活に生かしていく住生活力の内容を整理・評価した。III.その結果,つぎの点が明らかになった。(1)エアコンはかなり導入されているが,大きな開口部を活用して風通しをはかる,日光を活用する,などの住生活の大切さは受け継がれており,日よけや打ち水など人がかかわる住まい方も健在である。(2)島や山の中学生は,比較的,自然対応の住生活力が高く,とりわけ,3世代居住の中学生では高かった。(3)各戸毎の住生活の技だけではなく,ミセ造りや置き座や縁側や庭先・玄関先を活用して日向ぼっこをしたり夕涼みをするような,地域生活の大切さも評価されている。IV.次年度は,最終年度でもあり,これらをふまえて,地域対応の住生活の技や地域生活の大切さを伝承していく手だてを具体的に検証したい。温暖地域(九州・四国地方)の,地域に根ざした伝統的な住生活法について調査した結果,つぎの点があきらかになった。1.掃き出しの開口部や3本溝などを活用して開放的な間取をもち,高床に風を通し,深い軒の出をもって日照を遮っている,ハード面での工夫だけではなく,夏には,窓を開け,植栽や軒先に仕込んだ日よけ障子の活用や打ち水などのソフト面でも「気を用いて」「ていねいに」暮らしている。2.縁側やミセやショウギやオキザなどを活用して,夕涼みやひなたぼっこなどを楽しみ,地域に根ざした住生活は地域コミュニティをも育んできた。3.世代間による環境適応力の違いは大きく,子どもや若者の季節感・住環境適応力低下傾向は著しい。地域差もみられる。4.世代間交流の視点で,「庚申庵伝統文化こども教室」「ふれあいセンターもやい」の活動や家庭科の授業やケーブル・テレビについて,具体的に検討することができた。異世代間交流の可能性は大きい。5.高等学校家庭科『家庭総合』の教科書は,地域に根ざした住生活や健康的で持続可能な住生活についての記述が豊富になりはじめている。地域に根ざした,健康で持続可能な住生活をするために,ゆっくり,ていねいに日常生活を営むことの重要性を世代間で交流していきたい。
細胞の構造変化の基礎をなす収縮蛋白質の多様な機能と形態

本年度は主として筑波大学の分子生物学設備を整えること、東京大学の形態学的研究設備を充実すること、また他の研究機関との連絡協議、共同研究を通じて実験条件の準備を整えることにまず主力が注がれた。その中で以下の研究成果が現在出ている。1).従来から続行してきたニワトリミオシン重鎖の各分子種に対体の性格づけと整理を行なった。その中で特にニワトリ砂のう平滑筋ミオシン重鎖に反応するモノクロナール抗体の中に、親平滑筋ミオシン重鎖に反応するが胚の砂のう平滑筋ミオシン重鎖には反応しない抗体を少くとも3種類見出した。それらはいづれもミオシン分子の【S_1】【S_2】領域に存在するものであり、ミオシン分子のL-メロミオシン部分に対する抗体ではないことがわかった。2).ファージベクターλgt11を用いニワトリ砂のう平滑筋mRNAのcDNAライブラリーを作製し、細菌内で発現した蛋白をモノクロナール抗体で検出する方法を用いて平滑筋ミオシン重鎖cDNAのクローンを数個単離した。それらを合わせると合計約3.6kbpの平滑筋ミオシンcDNAを取ることが出来た。現在、その塩基配列を決定中である。またこれら平滑筋のcDNAをプローブとして調べたところ、これは平滑筋のミオシンのmRNAとは結合するにもかかわらず骨格筋のミオシンのcDNAとは結合しないこと、また染色体遺伝子DNA上の平滑筋のミオシンの遺伝子はひとつしか存在せず、骨格筋の遺伝子の近辺には存在しないことがわかった。3).その他の重要な知見としては以下のようなものがある。a.胚特有なミオシン軽鎖のcDNAをクローニングに成功b.α-アクチニンの分子種の構造と機能についての新知見c.小腸刷子緑ミオシン重鎖に対するモノクロナール抗体を用いて上皮細胞中のミオシン分子の存在形態について検討を行なった本年度は主として筑波大学の分子生物学設備を整えること、東京大学の形態学的研究設備を充実すること、また他の研究機関との連絡協議、共同研究を通じて実験条件の準備を整えることにまず主力が注がれた。a.胚特有なミオシン軽鎖のcDNAをクローニングに成功b.α-アクチニンの分子種の構造と機能についての新知見c.小腸刷子緑ミオシン重鎖に対するモノクロナール抗体を用いて上皮細胞中のミオシン分子の存在形態について検討を行なった
ＤＮＡ医薬による花粉症治療のための溶解性マイクロニードルパッチの開発

花粉症は、花粉に特異的なIgG抗体とIgE抗体の産生バランスが崩れ、IgE抗体の産生が優勢になることによって引き起こされる。クラスBのCpG ODN (CpG-B)には、Th1経路を活性化してIgG2a抗体の産生を増加させる一方、Th2経路で産生されるIgE抗体の産生量を抑制する効果がある。本研究は、クラスBのCpG ODNの経皮デリバリーのための溶解性マイクロニードルパッチを開発することを目的とする。モデルアレルゲンとしてovalbumin (OVA)を用い、CpG-Bとともに平成28年度に開発したゼラチンマイクロニードルに内包した。FITCでラベルしたCpG-BとAlexa 647でラベルしたOVAにより、マイクロニードル内でCpG-BとOVAがほぼ均一に分布していることを確認した。また、ゼラチンマイクロニードルは培地中で1時間以内に溶解し、マイクロニードルの溶解によって溶出したCpG-Bはマウスマクロファージ細胞株であるRAW264.7に作用し炎症性サイトカインであるインターロイキン(IL)-12とIL-6を誘導させた。次に、ゼラチンマイクロニードルを用いて、OVAおよびCpG-Bをマウスの剃毛した背部から1週間おきに3回投与し、血清中のOVA特異的IgG1抗体およびIgG2a抗体を測定した。ゼラチンマイクロニードルによるOVA特異的IgG1抗体の誘導量は、OVAとCpG-Bをマイクロニードルを用いずに注射で投与したときのIgG1抗体の誘導量と変わらず、マイクロニードルが注射による皮下投与と変わらないIgG1誘導を行えることを確認した。一方、OVA特異的IgG2aの誘導量は注射による投与に比べて低かった。目的とするIgG2a抗体の誘導能がゼラチンマイクロニードルで低かったことは期待に反する結果であり、この原因と改良が今後の課題である。29年度が最終年度であるため、記入しない。CpG DNAには、Th1経路を活性化してIgG2a抗体の産生を増加させる一方、Th2経路で産生されるIgE抗体の産生量を抑制する効果がある。本研究は、CpG DNAの経皮デリバリーのための溶解性マイクロニードルパッチを開発することを目的とする。アレルゲン特異的IgG2a抗体の産生量を増強するためには、アレルゲンとCpG DNAを同じ抗原提示細胞に取り込ませる必要がある。これは、CpG DNAとアレルゲンの両方を同一粒子に担持させることによって解決することができると考えられる。そこで、当該年度はCpG DNAとアレルゲンの両方を担持する粒子材料の探索を行い、ゼラチンがマイクロニードル作製原料として適していることを見出した。加熱して溶解したゼラチンをマイクロニードルパッチのモールドに注ぎ、室温で乾燥させることにより、ブタの皮膚を貫通する強度をもつマイクロニードルを作製した。それぞれのマイクロニードルの長さは350μmであり、ブタの皮膚に刺して1時間後にはマイクロニードルは溶解した。次に、ゼラチンマイクロニードルにCpG ODNを内包し、培地中で溶解させることによりCpG ODNを溶出させ、この培地を使ってマウスマクロファージRAW264.7細胞におけるCpG ODNのIL-12誘導能を調べた。その結果、ゼラチンマイクロニードルから溶出したCpG ODNにおいても高いIL-12誘導が認められた。これらの結果は、ゼラチンを基材としたマイクロニードルパッチは経皮デリバリーに適用可能であることを示している。当初目標通り、マイクロニードルパッチの基材探索が終了し、溶解性およびCpG ODNの溶出に関するデータを取得することができた。これらの結果は国際シンポジウムで発表し、10th International Symposium of Nanomedicineにおいて特別研究賞を受賞した。ゼラチンマイクロニードルによるOVA

特異的IgG1抗体の誘導量は、OVAとCpG-Bをマイクロニードルを用いずに注射で投与したときのIgG1抗体の誘導量と変わらず、マイクロニードルが注射による皮下投与と変わらないIgG1誘導を行えることを確認した。一方、OVA特異的IgG2aの誘導量は注射による投与に比べて低かった。目的とするIgG2a抗体の誘導能がゼラチンマイクロニードルで低かったことは期待に反する結果であり、この原因と改良が今後の課題である。今年度得た結果をもとに、ゼラチンマイクロニードルパッチにモデルアレルゲンであるOVAとCpG ODNを内包し、マウスの背部から経皮デリバリーを行い、in vivoにおけるOVA特異的IgG2aの誘導を調べる予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。