hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
培養上皮内における未分化細胞と増殖秩序

再生医療にも用いられる培養上皮中に、生体と同様の、ゆっくり増殖する未分化細胞が存在するか検討した。コンフルエント直前の初代培養角膜輪部上皮細胞にEdUを3日間連続投与後、コンフルエントのまま6ヶ月間培養し、ゆっくり増殖する細胞をLabel retaining cells (LRCs)として検出した。EdU陽性率は標識直後の58.8%から追跡後は8.8%まで有意に減少したが、未分化細胞マーカーK15陽性細胞塊では34.8%、K15陰性細胞では6.0%で、K15陽性細胞で高い傾向にあるものの有意差は認められなかった(p=0.09)。結果は研究協力者の論文で発表した。生体内では、ゆっくり増殖する幹細胞、一過性に激しく増殖するTransient amplifying cells,最終分化細胞からなる増殖秩序が存在する。一方、幹細胞を含む上皮未分化細胞は体外で増殖させることができ、培養上皮シートとして臨床応用されている。しかし、培養上皮シート中に生体と同様の増殖秩序が存在するのかについてはほとんどわかっていなかった。6か月Chaseした解析においては、予想よりもLRCが広範に広がり、上皮幹細胞マーカーとされるK15陽性細胞よりも広く分布していた。今後はChase日数を延長するとともに、Flow cytometryによる解析を試行する。コンフルエント直前の培養6日目から3日間連続標識した上皮細胞では、約60%(n=4)の上皮細胞においてEdUの取り込みが確認できた。6か月Chaseしたのち、この割合は約10%にまで有意に減少した。しかし、EdU陽性細胞はK15陽性細胞よりも広く分布していた。また、K15陰性細胞のEdU陽性率は6% ±4%(平均±標準偏差)で、K15陽性細胞のEdU陽性率は35% ±21%であり、有意差は認められなかった(関連のあるt検定、p=0.09)。なお、免疫組織学的解析において、K15陽性の基底層からK15陰性の表層へと至るEdU陽性細胞の系譜が認められた。生体内では、ゆっくり増殖する幹細胞、一過性に激しく増殖するTA細胞、最終分化細胞からなる増殖秩序が存在する。一方、体外で上皮未分化細胞を増殖させることができ、培養上皮シートとして臨床応用されている。本研究では、申請者グループが確立した長期培養法と既存の核酸標識・長期追跡を組み合わせ、ゆっくり増殖する細胞をLabel retaining cells(LRC)として検出することで、上皮シートにおける増殖秩序の解析を試みた。セミコンフルエントの上皮を3日間EdUで標識し、その後6ヶ月間EdUなしで培養した所、EdUの陽性率は平均58.8%から8.8%まで有意に低下した(n=4, p<0.01)。これらから、培養上皮シートにもゆっくり増殖する細胞がある事が示唆された。上皮シートは培養6ヶ月で未分化上皮特異的ケラチンK15の陽性細胞塊と陰性細胞に分かれるため、K15とLRCの二重染色を行った。K15陰性細胞のLRC率が平均6.0%に対しK15強陽性細胞のLRC率は34.8%だったが、ばらつきも大きく、有意差はなかった(n=4, p=0.09)。むしろLRCはK15陽性塊を含む広い範囲に広がり、基底層から表層細胞にまで連続するLRCも観察された。激しく増殖する細胞をEdUの24時間標識で検出したところ、培養1ヶ月でK15陽性塊のEdU陽性率2.1%に対しK15陰性細胞1.8%、培養3ヶ月でK15陽性塊EdU陽性率1.5%に対しK15陰性細胞1.9%で、ばらつきが大きく有意差はなかった(各n=4, p=0.44, p=0.49)。なお、フローサイトメーターによる解析も試みたが難航した。結果の一部は研究協力者と共に、Scientific reports誌(2017年2月)で発表した。平成28年度においては、引き続き長期培養による追跡を行うとともに、可能であればFlow cytometryによる解析も施行する。この場合、共同利用研究室のGalliousを用いる。また並行して、蛍光レポーターを遺伝子導入し、これを追跡することで細胞動態の解析を試みる。眼科当初計画したよりも長期標識実験が順調に進み、6か月Chase後の解析を年度中に行うことができた。しかし、予想よりも標識保持細胞が多く、Chase予定を1年に延長することとした。このため、培養用の試薬を中心に前倒しで購入することとした。前倒し購入した試薬を用いて培養期間を延長し、Chase1年におけるK15と標識保持細胞の解析を行う。
触媒的不斉ベイリスーヒルマン反応の展開に基づく置換クエン酸天然物の合成研究

本研究は、最近我々が開発した高エナンチオ選択的触媒的不斉Baylis-Hillman反応(J.Am.Chem.Soc.,1999,121,10219)の基質適用性をα-ケトエステルヘと拡張し、不斉4級炭素を構築するための新たな触媒的不斉合成法の確立を図るとともに、その反応生成物の活用による置換クエン酸天然物の一般的合成法の開発を目指すものである。cinchonaアルカロイドから導いたキラル3級アミンとヘキサフルオロイソプロピルアクリラートを用いる本触媒反応系の基質適用性ならびに大量合成への適用性を検討した結果、本反応が複数の官能基が存在する長鎖アルキルアルデヒドやキラルN-保護-α-アミノアルデヒドにも十分に適用可能であることが確認でき、これより免疫抑制活性天然物マイセステリシンEおよび植物細胞壁生合成阻害天然物エポプロマイシンBの合成に成功した(Chem.Commun.2001,2030;Tetrahedron Lett.2001,42,7867)。しかし、α-ケトエステルを基質とする場合、反応は高収率かつ速やかに進行するものの、不斉収率は最大でも50%eeに留まることが判った。そこで、N-置換アルドイミンを基質とした不斉Baylis-Hillman反応を行ったところ、アルデヒド基質の場合と逆のエナンチオ選択性で反応が進行することが判明した。また、アクリラート反応剤についても検討を行ったところ、鎖状構造を有するアクリラートでは高収率で生成物が得られるもののエナンチオ選択性が殆ど発現しないことが確認された。以上より、アルデヒド以外の基質を求電子反応剤として用いるためには、基質、反応剤とも適切な分子設計を図る必要があることが新たに確認された。現在、置換クエン酸天然物の合成を視野に入れ、基質をγ-アルコキシ-α-ケトブタン酸エステルに固定して、そのエステル部の構造修飾を行い、不斉収率の向上を目指した検討を行っている。本研究は、最近、我々が開発した高エナンチオ選択的触媒的不斉Baylis-Hillman反応(J. Am. Chem. Soc.,1999,121,10219)の基質適用性をα-ケトエステルへと拡張し、不斉4級炭素を構築するための新たな触媒的不斉合成法の確立を図るとともに、その反応生成物の活用による置換クエン酸天然物の一般的合成法の開発を目指すものである。まず、cinchonaアルカロイドから導いたキラル3級アミンとヘキサフルオロイソプロピルアクリラートを用いる本触媒反応系の基質適用性ならびに大量合成への適用性を検討した結果、本反応が複数の官能基が存在する長鎖アルキルアルデヒドやキラルN-保護-α-アミノアルデヒドにも十分に適用可能であることが確認でき、これより免疫抑制活性天然物マイセステリシンEおよび植物細胞壁生合成阻害天然物エポプロマイシンBの合成に成功した(Chem. Commun.,2001,2030;Tetrahedron Lett.,2001,42,7867)。しかし、α-ケトエスチルを基質とする場合、反応は高収率かつ速やかに進行するものの、不斉収率は最大でも50%eeに留まることが判った。現在、置換クエン酸天然物の合成を視野に入れ、基質をγ-アルコキシ-α-ケトブタン酸エステルに固定して、Baylis-Hillman型反応が高エナンチオ選択性を発現するための構造要因の特定を図るべく、種々のキラルアミンおよびアクリラート反応剤を設計・合成して、不斉触媒反応の検討を進めている。

本研究は、最近我々が開発した高エナンチオ選択的触媒的不斉Baylis-Hillman反応(J.Am.Chem.,Soc.,1999,121,10219)の基質適用性をα-ケトエステルへと拡張し、不斉4級炭素を構築するための新たな触媒的不斉合成法の確立を図るとともに、その反応生成物の活用による置換クエン酸天然物の一般的合成法の開発を目指すものである。cinchonaアルカロイドから導いたキラル3級アミンとヘキサフルオロイソプロピルアクリラートを用いる本触媒反応系の基質適用性ならびに大量合成への適用性を検討した結果、本反応が複数の官能基が存在する長鎖アルキルアルデヒドやキラルN-保護-α-アミノアルデヒドにも十分に適用可能であることが確認でき、これより免疫抑制活性天然物マイセステリシンEおよび植物細胞壁生合成阻害天然物エポプロマイシンBの合成に成功した(Chem.Commun.2001,2030;Tetrahedron Lett.2001,42,7867)。しかし、α-ケトエステルを基質とする場合、反応は高収率かつ速やかに進行するものの、不斉収率は最大でも50%eeに留まることが判った。そこで、N-置換アルドイミンを基質とした不斉Baylis-Hillman反応を行ったところ、アルデヒド基質の場合と逆のエナンチオ選択性で反応が進行することが判明した。また、アクリラート反応剤についても検討を行ったところ、鎖状構造を有するアクリラートでは高収率で生成物が得られるもののエナンチオ選択性が殆ど発現しないことが確認された。以上より、アルデヒド以外の基質を求電子反応剤として用いるためには、基質、反応剤とも適切な分子設計を図る必要があることが新たに確認された。現在、置換クエン酸天然物の合成を視野に入れ、基質をγ-アルコキシ-α-ケトブタン酸エステルに固定して、そのエステル部の構造修飾を行い、不斉収率の向上を目指した検討を行っている。
楕円当てはめに基づく安定かつ高精度な円形物体の検出

本研究では、カメラで撮影したシーン中に存在する円形物体を撮影環境やシーンの複雑さに関わらず安定して検出する技術を開発した。これは、楕円弧以外の点列を含んだ入力点列から楕円弧のみのを高精度に効率的に抽出する技術である。これは、入力点列に楕円を当てはめて、その楕円との交点で入力点列を分割し、その中から楕円弧を見つけ出し、再度楕円を当てはめることを繰り返すもので、これにより自動的に楕円弧とそれ以外の点列を分割して楕円弧のみを抽出できる。開発した技術を用いて実際に撮影した画像から楕円を検出する実験を行い開発した技術の有効性を確認した。またこの技術を用いて博物館を対象とした複合現実感システムを開発した。平成26年度の計画では、まず、入力点列に楕円弧以外の点(アウトライアと呼ぶ)が含まれている場合でも正しい楕円パラメータを計算可能にするための方法として、L1ノルムの最小化による方法を検討予定としていた。しかし、研究の過程でL1ノルムを用いた従来の考え方よりも斬新な方法を考案し、その方法について基本的な理論をまとめ、実験によりその有効性を示した。提案手法では、まず入力点列すべてを用いて楕円当てはめを行い、入力点列と当てはめた楕円との誤差を計算する。その誤差のグラフに着目して入力点列を複数の部分弧に分割して、部分弧ごとに誤差グラフのピーク付近の曲率を調べることでインライアとアウトライアを判定しては、インライアに対して楕円を当てはめるこを繰り返す。これにより、高速でかつアウトライアの検出精度の高い楕円当てはめを実現することに成功した。平成26年度はこの研究成果を国内の研究会で発表し、平成27年度に開催予定の国際会議に投稿した(ポスター発表が決定し平成27年5月に発表予定)。また、本提案手法についてさらなる改良を検討している。また、この研究成果の応用として、プロジェクタとカメラを搭載した自律移動ロボットによる楕円検出によるロボットの自動走行に関する研究を進めた。これはプロジェクタから床面に投影した楕円をカメラで検出することでロボットの走行先に障害物となる壁が存在するかを判定するものである。プロジェクタから投影した楕円はそれが、床面にのみ投影された場合は1つの楕円として検出されるが、投影された楕円が床面と壁面に渡って投影された場合、床面と壁面でそれぞれ異なる2つの楕円が検出されることに基づく。さらに、この2つの楕円の交点を結んだ直線が床面と壁面の境界になることから解析的にその境界を求められるという方法である。平成27年度開催予定の国際会議での口頭発表が決定している。平成27年度はまず前年度に提案したアウトライアを含む点列からの楕円弧検出手法をさらに発展させた手法を提案した。先に提案した手法は、1)入力点列と当てはめた楕円により点列を分割し、2)楕円当てはめの誤差グラフの形状に着目して、分割した点列から楕円弧を選択する手法であった。この手法では、誤差グラフの曲線のピーク付近の角度変化を閾値処理して楕円弧の判定を行っていたため、楕円弧の検出精度は閾値の設定に依存していた。新しい提案手法では、分割した点列ごとに当てはめた楕円との誤差を計算し、この誤差に基づいて閾値を用いることなく楕円弧の選択を行う。これにより、先に提案した手法よりもさらに高い楕円弧検出精度を達成した。さらに、我々が以前に提案した同一楕円に属する複数の楕円弧の統合手法とこの提案手法を組み合わせることで、従来よりも高速に検出率の高い楕円検出を実現することができた。また、この楕円検出手法の応用として、プロジェクタとカメラを搭載した自律移動ロボットの研究を進めた。平成27年度は、前年度までにまとめた手法をもとに実際の自律移動ロボットを構築し、提案手法によって実際にロボットが自動的に壁を検出して壁を回避して走行可能であることを確認した。以上の研究成果について、それぞれ平成28年度に国内の会議で発表予定である。当初計画した内容についてはおおむね達成し、現在はその内容について国内での発表を予定し、また国外での発表の準備を行っている。また平成28年度に計画していた応用システムについても関連する研究を進めている。以上のことから当初の計画以上に研究が進展していると評価した。最終年度である本年度は、「アウトライアを含んだ点列からの楕円弧検出手法」について更に楕円弧の抽出能力を向上させた手法を提案した。具体的には、分割した部分弧から楕円上の点列を判別する方法として、前年度に提案した誤差グラフの形状に基づいた評価値ではなく、部分弧ごとに楕円当てはめをした当てはめ誤差に基づいた評価値を用いる方法を提案し、実験よりその有効性を示した。また、検出した楕円弧から同一の楕円に属する楕円弧を見つける手法について、我々が提案した幾何学的モデル選択に基づいた方法の問題点を解決する方法を提案した。これは、検出したすべての楕円弧を統合判定の対象にするのではなく、その点列に当てはめた楕円をもとに、その楕円の位置や、形状、楕円に対する点列の分布を手掛かりにして、同一楕円に属する可能性のある楕円弧のみを統合対象とするものである。これにより、従来手法よりも計算時間を削減できることを確認した。最後に、上記の技術を取り入れた博物館を対象とした複合現実感システムを開発し、動作確認を行った。そして、研究成果の一部を学会発表し、論文として投稿中である。

これは、楕円弧以外の点列を含んだ入力点列から楕円弧のみのを高精度に効率的に抽出する技術である。これは、入力点列に楕円を当てはめて、その楕円との交点で入力点列を分割し、その中から楕円弧を見つけ出し、再度楕円を当てはめることを繰り返すもので、これにより自動的に楕円弧とそれ以外の点列を分割して楕円弧のみを抽出できる。開発した技術を用いて実際に撮影した画像から楕円を検出する実験を行い開発した技術の有効性を確認した。またこの技術を用いて博物館を対象とした複合現実感システムを開発した。まず、アウトライアを含んだ点列に対する楕円当てはめの研究については、基本となる理論をまとめ、その実験結果とともに国内の研究会で発表を行った。また、平成27年度の国際会議での発表も決定している。さらに、この提案手法を洗練させる方法の検討を行っており、平成27年度中にその成果を国内の研究会で発表する予定である。また、当初計画には含まれていなかったこの手法の応用についても研究を進めることができており、平成27年度開催予定の国際会議での口頭発表が決まっている。以上のことから当初の計画以上に研究が進展していると評価した。まずは、平成27年度までにまとめた手法について論文投稿を行う。そして、現在進めている実空間中の円を用いたカメラキャリブレーション手法について、理論および実験による検証を行う。同時にこれまでの研究成果を組み込んだ応用システムを構築する。コンピュータビジョンまずは、平成26年度に発表した提案手法をさらに洗練させた手法について、その理論をまとめ、実験を行い、国内会議でその成果を発表する。これについては基本的な考え方はすでにまとまっており、実験による検証を行いながら、最終的な手法の確立を目指す。また、応用例として検討した自律移動ロボットのための楕円当てはめによる壁面検出の県境については、平成27年度に自律移動ロボットを実際に購入し、プロジェクタとカメラを搭載したシステムを構築するとともに、平成26年度にまとめた研究成果を用いたロボットの自律移動走行実験を行う。この部分については当初の計画に含まれていないが、担当する学生を増やして当初計画と並行して研究を進めていく予定である。平成26年度に購入を計画していた実験システム構築用のタブレットについて、平成27年度に計画していたものよりも性能のよい製品の発売が計画されており、その製品購入のために平成26年での購入を見送った分が次年度へ繰り越すこととなった。次年度への繰越は研究計画の遅れが原因ではなく、計画していた製品よりも高精度なものを購入するためであるため、その製品の発売に合わせてその予算を執行する予定である。それ以外の予算については研究の進展に合わせて計画どおりに執行する。
分極反転光素子をめざした強誘電ドメイン制御に関する研究

我々がニオブ酸リチウム(LN)系結晶で初めて実現した電界印加による分極反転制御技術は、その周期が微細になると共に、またそのデバイス長が長くなると共に、均一性、再現性などの問題が明らかになってきた。面内で反転過剰、反転不足の領域が混在する原因は核成長の不均一であり、核成長を選択的に誘起することで解決できる。我々はドメインの振る舞いを詳細に調査することにより選択的核成長法を新たに考案し、波長変換デバイスを作製した。分極反転条件の最適化によりアスペクト比(深さ/幅)を250-300まで改善し、周期6-8μmで厚さ1mmの開口をもつ緑色発生用の波長変換デバイスを実現した。使用した材料は一致溶融組成ニオブ酸リチウム、もしくは定比組成タンタル酸リチウム(SLT)である。パルスNd:YAGレーザーの第二高調波発生実験を行ったところシングルパスで変換効率40-66%が得られ、緑色光の最大出力4.4Wを達成できた。選択的核成長法の研究により、分極反転過程に必要とされてきた「抗電界」の概念に疑問を持った我々は、15年度に、新たに「ゼロ速度電界」なる概念を見いだした。これは分域壁の移動速度がゼロとなる電界で分極反転では重要な特性指数であり、分域壁移動速度がゼロではないためこの電界と抗電界E_c、の間の電界でも分極反転は進行し波長変換デバイスの作製も可能である。特に分域壁移動速度が高いため反転過程の制御が困難であった定比組成LN/LT(SLN/SLT)においては、E_0以上E_c以下の電界を印加することで均一な分極反転に成功した。本手法を用いて波長変換デバイスを作製し、ドメインアスペクト比250をもつ第二高調波発生デバイスを達成し、高出力緑色光発生を実現した。13年度には、電界印加による分極反転過程を二次元で実時間観察するシステムを構築し、反転過程のモニターを行ってきた。分極反転の均一性は核成長密度の高さで決まるが、従来は電界を印加した際に流れる電流をモニターして分極反転の終了時点を決定しているため主に分域壁の移動をモニターしていた。このため核成長が不均一に起こる場合には面内で反転過剰、反転不足の領域が混在し、特に短周期の分極反転ではこれが顕著であった。我々は分域壁の移動速度を実時間観察システムにより評価することで電界依存性を測定し、従来より低い印加電界19kV/mmでは分域壁の移動が起こらずに選択的に核成長を起こせることを見いだした。このため十分な核成長密度の増加を待って分域壁の移動に移行することができ、電界印加領域をほぼ同時に反転させることができる。またこの核成長密度は電界印加条件に著しい依存性を示すことがわかった。周期19μmでレジストをパターニングし、全電界印加時間が等しくなるようにパルス幅と印加回数を反比例の関係にした電界を印加した結果、核成長密度の反転領域面積に対する分布に違いがみられ、1s幅1000回印加では他の条件より小さいドメインが多く分布していることがわかった。今回調査した核成長条件では、1s幅1000回印加の場合が最も核成長密度が高く、全面同時に分極反転させる条件として最も望ましいと考えられる。核成長過程で十分な核密度を得たニオブ酸リチウム結晶に電界値21kV/mm、パルス幅20msecの電界パルスを与えると、面内に分散した核から分域壁が進行し、液体電極の接触している部分全体が同時に分極反転する。ここで顕著な分域壁の拡大は見られず、また境界面は平滑で、-Z面にも周期的な分極反転パターンが形成された。この方法は異なる周期のパターンや他の強誘電体材料の分極反転においても適用可能性を有する。特に分域壁移動速度が高いため反転過程の制御が困難であった

定比組成LN/LT(SLN/SLT)においては、E_0以上E_c以下の電界を印加することで均一な分極反転に成功した。本手法を用いて波長変換デバイスを作製し、ドメインアスペクト比250をもつ第二高調波発生デバイスを達成し、高出力緑色光発生を実現した。我々がニオブ酸リチウム(LN)系結晶で初めて実現した電界印加による分極反転制御技術は、その周期が微細になると共に、またそのデバイス長が長くなると共に、均一性、再現性などの問題が明らかになってきた。面内で反転過剰、反転不足の領域が混在する原因は核成長の不均一であり、核成長を選択的に誘起することで解決できる。我々は昨年度開発した選択的核成長法を詳細に調査し、電界印加条件と核成長密度の関係を定量的に評価した。また本手法を用いて波長変換デバイスを作製し、ドメインアスペクト比300をもつ緑色光発生デバイスを達成した。電界印加による分極反転の均一性は核成長密度の高さで決まるが、従来は電界を印加した際に流れる電流をモニターして分極反転の終了時点を決定しているため主に分域壁の移動をモニターしていた。このため核成長が不均一に起こる場合には面内で反転過剰、反転不足の領域が混在し、特に短周期の分極反転ではこれが顕著であった。本年度は全電界印加時間を延長することによる核成長密度の増大を試みた。電界のパルス幅を最適化し、0.1s幅の時にはドメイン間の結合が生じず小面積ドメインを高密度で分布させられることがわかった。成長密度の定量評価法を用いて電極構造およびパルス印加条件による核成長密度の定量比較を行った。短周期分極反転に十分な核成長密度の見通しが得られたため、周期6.6μmの分極反転を行った。ここでは従来、絶縁破壊およびドメイン間の結合が障害となっていた厚さ1mmの分極反転構造を試みた。厚さ1mmの基板を貫通する分極反転構造が得られ、ドメインのアスペクト比(深さ/幅)で300が得られた。これまでの報告では最高レベルのアスペクト比である。このデバイスにより、パルスNd : YAGレーザーの第二高調波発生実験を行ったところシングルパスで変換効率42%が得られた。平成14年度までの電界印加分極反転法の研究により、分極反転過程に必要とされてきた「抗電界」の概念に疑問を持った我々は、15年度に、新たに「ゼロ速度電界」なる概念を見いだした。これは分域壁の移動速度がゼロとなる電界で分極反転では重要な特性指数であり、選択的核成長ではこの電界E_0を利用してきた。分域壁移動速度がゼロではないためこの電界と抗電界E_cの間の電界でも分極反転は進行し波長変換デバイスの作製も可能である。特に分域壁移動速度が高いため反転過程の制御が困難であった定比組成LN/LT(SLN/SLT)においては、E_0以上E_c以下の電界を印加することで均一な分極反転に成功した。新たに開発されたSLN/SLTにおいては、従来周期分極反転構造の作製が困難であるとされていた。これは材料の欠陥が低減されたことで分域壁の移動速度が上昇し、分極反転過程の制御が困難になったことによる。まず従来概念である抗電界を決定するために、P-Eヒステリシスを測定して抗電界E_cを決定した。また反転時間の逆数から分域壁移動速度の電界依存性を導き出し、ゼロ速度電界E_0を決定した。そして周期分極反転には低電界分極反転法(E_0<E<E_c)を利用することで、波長変換デバイスの作成に成功した。SLTにおいては周期8.0μm(1mm厚)、周期30μm(2mm厚)の分極反転を行った。
オーストラリア褐炭の長距離輸送技術に関する調査研究

本研究では、将来的に輸入することが見込まれる褐炭資源を使う技術の開発だけでなく、褐炭を採掘・前処理を施している現場の環境を守るための調査や技術が必要であるとの考えのもと、褐炭の最大産出国の一つ、オーストラリアの採炭地の環境調査を行うとともに、褐炭の効率よい安全な輸送技術の開発について検討した.複数の炭鉱、研究施設を訪れ、現地での環境対策、改質技術、褐炭利用技術研究の現況を調査し、褐炭利用に関する課題を抽出することで今後の技術開発にとって有用な情報を得た.本研究では、将来的に輸入することが見込まれる褐炭資源を使う技術の開発だけでなく、褐炭を採掘・前処理を施している現場の環境を守るための調査や技術が必要であるとの考えのもと、褐炭の最大産出国の一つ、オーストラリアの採炭地の環境調査を行うとともに、褐炭の効率よい安全な輸送技術の開発について検討した.複数の炭鉱、研究施設を訪れ、現地での環境対策、改質技術、褐炭利用技術研究の現況を調査し、褐炭利用に関する課題を抽出することで今後の技術開発にとって有用な情報を得た.大木が豪州Monash大学に約1週間滞在し、褐炭改質廃水に関する調査を実施した。同大学の研究者らと、褐炭利用廃水の水環境、生物に対する影響や、MTE(Mechanical Thermal Expression)廃水中に含まれる種々の物質の分析について研究討議を行った。また、現地で種々の条件下のMTE廃水をサンプリングし、鹿児島大学にて生態毒性試験とAmes変異原性試験を実施した。生態毒性試験では、MTE廃水が350°CでのHTT(水熱処理)廃水に匹敵する毒性を示したが、これは廃水中に含まれる有機物のみの毒性ではなく、銅イオンの毒性もかなり寄与している可能性が示唆された。変異原性試験においては、MTE廃水およびHTT廃水ともに変異原性は見られなかったが、これらの廃水を塩素処理すると顕著な変異原性が発現することがわかった。三浦、菅原、二宮、中川、蘆田が豪州において現地調査および海外共同研究者との討論を実施した。現地調査では、西オーストラリア州にあるCollie炭鉱を訪れ、同地域の盛んな鉱物産業を支えるエネルギー源あるいは還元剤の供給源である亜瀝青炭の広大な採掘現場を視察した。冶金プロセス用コークス代替用や輸出を視野に入れた低品位炭の改質として、低品位炭のチャー化が実施されていた。また、ヴィクトリア州Latrobe炭鉱に隣接して建設され、試験運転中のMTEのパイロットプラントを見学した。同プラントは、15トン/時の処理能力を有しており、未粉砕の石炭と予熱された水(スチーム)のスラリーで供給され、機械圧によって脱水された後、石炭の含水率は3038%(wet basis)となることが実証されていた。次の段階として200トン/時の実機プラントが計画されているが、ラボスケールでは見られなかった圧力解放後の脆弱性が確認されており、廃水の性状も含め検討されなければならない課題は残されている。研究代表者、分担者に加え、他大学研究連携者、企業研究者らが、約1週間オーストラリアに滞在し、褐炭改質・輸送技術に関する調査を実施した。まず、Australian Commonwealth Scientific and Research Organization(CSIRO)Energy Technologyの石炭研究者を訪問し、研究施設の見学を行うとともに、情報収集を実施した。また、Hunter ValleyのMt Thorley Warkworth炭鉱の見学を行った。Victoria州Latrobe Valleyにおいては、Loy Yang炭鉱、Yallourn炭鉱を見学した。さらに、Power Works社、Energy Brix社、Environmental CleanTechnologies社を訪れ、現地技術者より情報収集を行った。Energy Brix社においては、石炭のブリケット製造工程を見学し、その現状と課題について調査を行った。また、平成20年度が本調査研究3ヵ年の最終年にあたることから、研究を総括するセミナーとして、CSIRO、およびMonash大学にて、研究発表会を実施し、研究討議を行った。一方、石炭に関する日本で最も大きな学会、石炭科学会議に合わせ、Monash大学の研究協力者を招き、日本の多くの石炭研究者と情報交流する機会を設けた。また、研究代表者が、米国で開催された石炭に関する国際会議に参加し、石炭に関する最新の技術を調査した。まず、Australian Commonwealth Scientific and Research Organization (CSIRO)Energy Technologyの石炭研究者を訪問し、研究施設の見学を行うとともに、情報収集を実施した。
高強度金属複合材料中のSCCき裂進展挙動

1.試験片(金属複合材)の製作61年度は(Fe-Fe系)であるSNCM439とSNC631の二層からなる複合材を真空拡散接合法により製したが,本年度は(Fe-SUS系)として, SNCM材とSUS420J2材の複合材を同様の方法で接合し,ワイヤカットにより板状に切出した試験片に放電加工により片側切欠きを付与した.2.水素発生環境下の遅れ破壊試験(SCC試験)種々の強度に調質した単独材および高強度複合材のSCC試験は5%のH_2SO_4水溶液雰囲気下の一定引張荷重下で実施し,破談時間,き裂進展, AE発生挙動等を昨年度の場合と同様の方法で測定を行った.その結果,複合材ではFeからSUSにき裂が進展する場合も, SUSからFeにき裂進展する場合も,いずれも界面はく離現象が生じFe-Fe系とはかなり異なった挙動を示すことが確認された.界面はく離に関しては現在接合強度および材料強度(組織)の両面から検討中である.3.金属複合材のX線応力測定Fe-Fe系複合材の界面近傍の残留応力をX線的に測定し,残留応力状態および分布のき裂進展に及ぼす影響について検討を行ったが,特に残留応力の効果は認められず,き裂進展は材料強度に強く支配されることが認められた.SCC過程で計測されたAE発生総数より求められたdAE/dt-Kmaxの関係はda/dt-Kmaxとよい相関性がある.1.試験片(金属複合材)の製作61年度は(Fe-Fe系)であるSNCM439とSNC631の二層からなる複合材を真空拡散接合法により製したが,本年度は(Fe-SUS系)として, SNCM材とSUS420J2材の複合材を同様の方法で接合し,ワイヤカットにより板状に切出した試験片に放電加工により片側切欠きを付与した.2.水素発生環境下の遅れ破壊試験(SCC試験)種々の強度に調質した単独材および高強度複合材のSCC試験は5%のH_2SO_4水溶液雰囲気下の一定引張荷重下で実施し,破談時間,き裂進展, AE発生挙動等を昨年度の場合と同様の方法で測定を行った.その結果,複合材ではFeからSUSにき裂が進展する場合も, SUSからFeにき裂進展する場合も,いずれも界面はく離現象が生じFe-Fe系とはかなり異なった挙動を示すことが確認された.界面はく離に関しては現在接合強度および材料強度(組織)の両面から検討中である.3.金属複合材のX線応力測定Fe-Fe系複合材の界面近傍の残留応力をX線的に測定し,残留応力状態および分布のき裂進展に及ぼす影響について検討を行ったが,特に残留応力の効果は認められず,き裂進展は材料強度に強く支配されることが認められた.SCC過程で計測されたAE発生総数より求められたdAE/dt-Kmaxの関係はda/dt-Kmaxとよい相関性がある.1.金属複合材料(試験片)の製作本年度はまずNi-Cr-Mo鋼SNCM439とNi-Cr鋼SNC631とからなる二層複合材(Fe-Fe系)を製作した。本研究では特に平坦な界面が得られる拡散接合法を採用した。得られたた複合板よりワイヤカット法により試験片を切出し、機械加工、放電加工により所定の形状に仕上げたが極めて良好な接合状態を得ることができた。2.単独材および複合材の調質処理後の水素ぜい化感受性評価各単独材および複合材の引張試験片を製作し、真空中にて焼入れ後200°C600°Cの範囲で各種焼戻しを行い強度レベルを変化させた。各焼戻し材は引張試験により機械的性質を求め、さらに水素チャージ後の静的強度特性の変化から水素感受性の評価を行った。その結果、400°C以下の低温焼戻しの高強度複合材では単独材と同様極めて水素ぜい化感受性が高いが、500°C以上の焼戻し複合材では感受性に大きな変化が現れることが明らかとなった。3.SCC試験とAE計測結果各種調質処理後の単独材および複合試験片のSCC試験は5%【H_2】S【O_4】水溶液雰囲気中の一定引張荷重下で実施し、き裂長さの測定、AE発生率等を測定し時間との関係で整理した。その結果、複合材のき裂進展挙動は各単独材の場合とほぼ同様であるが、遅れ破壊感受性のより高いSNCMより感受性の低いSNCにき裂が進展する場合には界面近傍でのき裂の停留が認められた。またdAE/dt-Kmaxはda/dt-Kmaxとほぼ同様の傾向を示すことが明らかとなった。現在界面の走査型電顕による破面観察を実施中であり、それらの結果を含めて発表を行う予定である。
精神看護領域におけるグループワークを用いた対人関係技法の教育訓練に関する研究

今年度は以下の研究活動を行った。【.encircled1.】前年度に引き続き、看護事例検討を課題としたグループワーク、並びに課題のないグループワークを実施し、その録音・録画データの分析を行って関連学会及び学会誌に報告した。【.encircled2.】看護大学・大学院の学生を対象としてグループワークを取り入れた講義及び院内研修に関与し、その経過について参与観察を行った。【.encircled3.】看護系大学・専門学校の教員874名を対象として、看護教育へのグループワークの導入の実態と問題点について調査を行い、分析を行って関連学会に報告を準備中である。【.encircled4.】英国におけるグループワークを用いた対人関係技法の教育・訓練に関する文献の翻訳を行った。上記の活動を通じて、以下のことが明らかにできた。(1)看護事例検討会における、参加者の事例提供者に対する態度は、肯定的か否定的かを縦軸に、動的か静的かを横軸にとると、【.encircled1.】支持型、【.encircled2.】査定型、【.encircled3.】直面化型、【.encircled4.】統合型の4種類に分類できる。また、事例検討会のリーダーシップは、直面化型と統合型の連携によるところが大きい。また課題のないグループワークにおいては、特定の参加者の甘え欲求に基づく退行が集団力動に重要な影響を及ぼす。(2)看護教員の多くが、グループワークの看護教育への導入の有効性は認めるものの、人材不足や研修機会の不十分さ、方法論の未確立、等多くの問題点を感じている。また、グループワークが看護教育カリキュラムの上で明確に位置づけられていないため学校ごとに内容にばらつきがある。(3)看護職員の院内研修においては、患者、家族、スタッフとの対応をめぐる問題点の明確化の指針が求められており、対人関係訓練と問題解決技法の習得を組み合わせることによって、このニーズに答え得ることが示唆された。(4)翻訳を行った文献は、わが国における看護領域に相応した対人関係訓練の方法論的な不備を補うものと言える。今年度は以下の調査研究活動を行った。(1)国内・外の看護、臨床心理、社会福祉の諸領域におけるグループワークに関する文献を収集して検康を加えると共に、看護教育の場でグループワークを実践している研究者を招いてセミナーを実施した。(2)研究者等が教育に関与している看護系大学において、グループワークを実施し参与観察を行った。(3)看護者を対象として、事例検討等の課題を持つグループワークと、特に課題を設定しないグループワークを組織し、その全課程をビデオテープ及びカセットテープに収録して討論の逐語言録を作成し、両者の比較検討によりグループプロセスの分析を行った。(4)精神障害者とその家族を対象としたグループワークの参与観察を行い、グループ・プロセスに検討を加えた。これらの調査研究活動によって、以下の知見を得た。(1)国内における看護関連の文献では、グループワークの実践と研究を結びつけた報告が少ないが、欧米においては増加傾向にある。集団による体験学習が、看護者自身の内省を深めるという観点から対人関係技法の向上を目的としたグループワーク方法論が発展を見せている。(2)看護基礎教育にグループワークを効果的に導入することによって、学生が自分自身の対人関係のあり方についての洞察力を高め、それを患者ケアに生かす方向での働きかけが可能となる。(3)課題を設定しないグループワークでは、グループ・プロセスの進展が速やかであった。これが看護者に特徴的にみられる現象であるかどうかは今後さらに検討を要する。(4)事例検討という課題を設定したグループワークにも、集団力動によって突き動かされる「グループ・プロセス」としての則面がある。(5)事例検討会の参加者が示す反応は、事例提供者及びグループに対する態度に応じて「統合」「直面化」「支持」「評価」の四類型に分類できる。

(3)看護職員の院内研修においては、患者、家族、スタッフとの対応をめぐる問題点の明確化の指針が求められており、対人関係訓練と問題解決技法の習得を組み合わせることによって、このニーズに答え得ることが示唆された。(4)翻訳を行った文献は、わが国における看護領域に相応した対人関係訓練の方法論的な不備を補うものと言える。
アクティブラーニングによる算数数学協同学習の実質化を担う教員養成プログラム開発

研究着手の2016年度,研究進展の2017年度に続いて, 2018年度はデジタルデバイスによるジグゾー法拡充とその教員養成プログラム化を更に具体的に推進した。算数数学科教員養成系学生の(a)算数数学指導観,(b)アクティブラーニングの理解力,(c)ジグゾー法による協同学習の実践力,の3点における総合分析に基づく算数数学科教員養成プログラムの複線化に関する基本的な条件整備と,デジタルデバイスと電子黒板が生み出す即時性と集積性によるマネジメントする手順の検証を行った。また算数・数学科教員養成プログラム開発に向けた実践調査,その協同学習のマネジメント過程,算数数学教育観の変容過程の記録と質的分析を教育学部及び理工学部において実践した。当初の予定通り、研究課題は概ね順調に進展している。その理由として、一昨年度のパイロッティングの結果を受けて昨年度にアクティブラーニングの実質化に必要な情報及び知見を適切に収集できたこと、そして研究資料に基づいた実践検証が滞りなく進められたことが挙げられる。研究の総括年度である2019年度は、2018年度までに整えて充実させて協同学習環境における検証結果に基づいて精緻化した、(1)問題解決の分業化による互恵的な学習体制、(2)公正で共感的な参加とピアレビュー、(3)ジグゾー法による知識の全体像を感得する構造把握、という基本条件を活かした実践手法についての学術報告を行う。同時に、研究の総合的な成果の集約と更なる課題点の抽出、及び研究の総合報告を兼ねてその成果を国際学会において研究発表し、国内外で広く共有する。またその中心的知見の国際学会誌への投稿を進める。研究着手にあたる2016年度は、アクティブラーニングによる協同学習の実質化スタートアップとして、基幹校(関東学院大)内外における協力体制の再確認と作業課題の設定,課題解決型学習や協同学習に関わる基本的な論点整理とジグゾー法のデジタルデバイスによる拡充に必須なマネジメント能力に関する見解確立を行った。また、小学校算数科を主専攻とする学生及び中学校高等学校数学科を主専攻とする学生を対象とする学習環境調査の実施した。また,同学生を対象とする算数数学教育観とアクティブラーニングに関する基本認識のベースライン調査実施を実施した。その理由として、予め研究体制を確立する準備を進めていたこと、及びベースライン調査の結果として、アクティブラーニングの実質化に必要な情報を適切に収集できたことが挙げられる。研究着手の2016年度に続いて,2017年度はデジタルデバイスによるジグゾー法拡充とその教員養成プログラム化を推進した。ジグゾー法による協同学習環境において,(1)問題解決の分業化による互恵的な学習体制,(2)公正で共感的な参加とピアレビュー,(3)知識の全体像を感得する構造把握,という基本的な条件整備の確認と,その環境をデジタルデバイスと電子黒板が生み出す即時性と集積性によるマネジメントする手順の具体的検証を行った。特に,初任教員と熟練教員の対比を手掛かりとする算数数学教育観とアクティブラーニングの実践展開に関するベースライン調査を実施した。また算数・数学科教員養成プログラム開発に向けたパイロット調査,その協同学習のマネジメント過程,算数数学教育観の変容過程の記録と分析を教育学部及び理工学部において試行実践した。その理由として、予め研究体制を確立する準備を進めていたこと、及び昨年度のパイロッティングの結果として、アクティブラーニングの実質化に必要な情報及び知見を適切に収集できたことが挙げられる。2017年度よりジグゾー法による協同学習環境を整えて、(1)問題解決の分業化による互恵的な学習体制、(2)公正で共感的な参加とピアレビュー、(3)知識の全体像を感得する構造把握、という基本的な条件整備の確立と、その環境をデジタルデバイスと電子黒板が生み出す即時性と集積性によるマネジメントする手順の具体的な検証を行う。また、初任教員と熟練教員の対比を手掛かりとする算数数学教育観とアクティブラーニングの実践展開に関するベースライン調査を実施する。同時に、算数・数学科教員養成プログラム開発に向けたパイロット調査を通して、協同学習のマネジメント分析、算数数学教育観の変容過程の記録を集積する。また同成果を国際学会において発表し、広く共有する。2018年度以降は、2017年度まで整えてきた協同学習環境を更に充実させ、(1)問題解決の分業化による互恵的な学習体制、(2)公正で共感的な参加とピアレビュー、

(3)ジグゾー法による知識の全体像を感得する構造把握、という基本条件の精緻化と、その環境をデジタルデバイスと電子黒板が生み出す即時性と集積性によるマネジメントする手順のより具体的な検証を行う。また、初任教員と熟練教員の対比を手掛かりとする算数数学教育観とアクティブラーニングの実践展開に関する教授実験を実施する。同時に、算数・数学科教員養成プログラム開発に向けた本調査を通して、協同学習のマネジメント分析、算数数学教育観の変容過程の記録を更に集積する。また同成果を国際学会において発表し、広く共有する。研究の総括年度である2019年度は、2018年度までに整えて充実させて協同学習環境における検証結果に基づいて精緻化した、(1)問題解決の分業化による互恵的な学習体制、(2)公正で共感的な参加とピアレビュー、(3)ジグゾー法による知識の全体像を感得する構造把握、という基本条件を活かした実践手法についての学術報告を行う。同時に、研究の総合的な成果の集約と更なる課題点の抽出、及び研究の総合報告を兼ねてその成果を国際学会において研究発表し、国内外で広く共有する。またその中心的知見の国際学会誌への投稿を進める。適性な予算執行を試みた結果、物品(消耗品・文具)購入額において、発注での消費税等の見積もり誤差が生じ、1400円程度の繰越金が生じた。記録メディアを購入した際に試算した年度当初よりも想定額より廉価で高性能なものが入手できた為、また埼玉県熊谷市への研究出張が宿泊を伴わずに日帰りで行えた為、この2点をもって14794円の次年度使用額が発生した。この差額は2018年度の研究資料印刷代金(プリンタトナー及びA4用紙購入代)として早期かつ適切に執行する予定である。2018年度にジグソー法に基づく協同学習実践をプロトコル分析してタイプ別に集約する予定であったが、想定よりもタイプが複線化しなかったため、計画を一部変更し質問紙結果の統計分析を中心に進めた為、未使用額が生じた。このため、上記の集約と分析を2019年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることにしたい。1400円程であるので、研究調査用紙の印刷における用紙代に繰り込んで適切に執行する。
市場および経済システムの内生的レジーム・シフト--戦略操作と持続可能性の観点から

「外部性」「不完備情報」が個々の経済主体の行動と意思決定に関する性質とすれば、strategyproofnessは市場などシステム全体の構造的性質と言えよう。専ら前者に照準を当てたPigou以来の政策論を車の一輪とするなら、本課題ではそれを補完する他の一輪であるところの後者を扱ったメカニズム・デザインとしての政策論を、安定的でsustainableなシステムとは何か、という一般的かつ応用可能な形で示した。所謂「市場の失敗」は、市場取引の外部性や情報の非対称性などに起因する、と一般に信じられている。而るに、外部性や非対称情報の存在するような市場が必ずしも失敗するとも限らなければ、その逆も必ずしも真でない。言い換えれば、市場など経済的諸システムの不完全性の出所として、「外部性」「不完備情報」だけでは不十分であり、政策提言やメカニズム・デザイン等への応用可能性にも限界がある。「外部性」「不完備情報」が個々の経済主体の行動と意思決定に関する性質とすれば、strategy proofnessは市場などシステム全体の構造的性質と言えよう。専ら前者に照準を当てたPigou以来の政策論を車の一輪とするなら、本課題ではそれを補完する他の一輪であるところの後者を扱ったメカニズム・デザインとしての政策論を、安定的でsustainableなシステムとは何か、という一般的かつ応用可能な形で確立する。特に初(平成21)年度には、経済主体相互間ゲームとしての市場および取引システムのstrategy proofnessに関する問題を直裁に内包すると考えられる(1)市場における主体間の戦略的相互依存、(2)前項((1))の通時動学的敷術としての戦略的投資、(3)戦略的情報獲得、information sharing、の各観点につき、既存の識見の単純継承に留まらず、それらの批判的止揚を試みた。文字通り萌芽段階の研究であり、現(平成21年度末)時点では完成成果の発表等は見ていないが、現今の経済情勢下で最も時事性の高いと思われる(a)経済的格差・分配の不平等、(b)研究開発・知財権保護、(c)継続的取引関係と価格支配力、(d)地域統合と人口動態、といったトピックに関連し、簡単な部分均衡モデルに拠りつつも、既存文献では充分に解明されていなかった幾つかの問題点を彫り出し、それらが単純な所謂「外部(不)経済」や「非対称(不完全・不完備)情報」だけでは論じられない事が判明した。(それでは正しくはどう論ずるべきか、について研究代表者自身が未だ盤石の理解に到っておらず、目下検討中である。)平成22年度計画は本課題の中葉に位置し、初(平成21)年度に分析対象とした市場ないし取引システムの,strategy proofnessという問題を、企業組織の内部構造と関連付ける作業に主眼が置かれた。なお本計画年度に於いては以下のような理論的構築を旨とし、それに基づく具体的成果の刊行・発表については後年を待つ。先ず、企業の所有と経営の分離により、市場に於ける実際の競争状態に鑑みれば個別企業の利潤最大化と必ずしも整合的ならざる行動を選択させるような経営者報酬体系を組む事が可能となるため、もし市場がstrategy proofでなければ、そのような経営が裁定行動(arbitrage)となる。最後に、情報を意図的に獲得しない事へのコミットメントが重要になる状況が存在し得る。即ち、一プレーヤーにとっての情報価値が負となる状況は、その情報の存否が他のプレーヤーに知れた場合に限るからである。同様の議論は、情報を獲得したとしてもそれを利用しない(つまりその情報に依拠して行動を調整しない)というコミットメントの場合にもほぼそのまま当てはまる。これにより、営利企業組織にしばしば見られる一見官僚的もしくは前例踏襲的な保守性が、市場環境など一定の条件下で実は利潤追求上有利となり得るという事実も示すことができる。階層間の貧富格差が存在する経済・社会において、(一)経済成長、(二)景気循環、(三)階層間移動、等の環境変化が、国民の総効用という意味での国富にいかなる影響を及ぼすか、という普遍的な問いは古来永らく研究されてきた。しかしそこに産業構造に関する考慮を加味した研究は従来、必ずしも十分に行われていない。本課題では不完全競争市場、特に独占ないし独占的競争の存在下において、(一)国民所得の成長が相対的貧困層の効用を却って悪化させる、(二)独占(的競争)価格が景気に逆行する、(三)貧困層の一部が中間層・富裕層へと成長すると、残された貧困層の効用が悪化する、等の危険性を、極めて単純化された直観的に解り易い理論モデルで簡潔に示すことを旨とした。そこで本課題では、可能な限りシンプルで、経済学研究者のみならず経済学の基礎を一通り修めた者ならば容易に理解可能な理論モデルを用い、最小限の費用投入と最短時間で上述のような研究上のニッチに光を当てることを目し、「独占的な消費財市場」を想定して、階層社会における所得の成長と消費(=効用)水準との関係を分析した。
魚類腸管粘膜における生体防御機構の神経・内分泌支配

in situハイブリダイゼーションにより、ニジマス腸管における分泌型IgM発現細胞の分布を調べたところ、前腸、中腸、後腸部のいずれにおいても陽性細胞は粘膜固有層にまばらに散在していた。したがって、魚類腸管では哺乳類腸管におけるIgA産生のような活発な抗体産生は行われていないと考えられ、抗体以外の非特異的防御因子が、魚類消化管で歯より重要な役割を果たしていることが示唆された。そこで非特異的防御因子としてマアナゴの上部消化管に分布するガレクチン(congerin)について調べたところ、congerinは胃、腸では産生されていないが、胃や腸の粘液中に存在していることがわかった。また胃のホモジネートをもちいた消化試験では、ウシ血清アルブミンが30分以内にほぼ消失したのに対し、congerinは6時間経ってもほとんど減少せず、胃の消化に強い耐性を持つことが分かった。このことは、上部消化管で分泌されたcongerinが腸に到達し、生体防御因子として機能している可能性を示唆する。ストレスが及ぼす影響を調べたところ、皮膚のcongerin含量は水温低下刺激により一時的に減少した。免疫染色では同じ時期に棍棒細胞の染色が著しく減退しており、congerinの産生が減少したか、あるいは分泌が促進されたことがわかった。しかしストレス関運ホルモンであるコルチゾルの投与ではこのような変化は見られなかったことから、コルチゾル以外別の因子による影響を受けていると思われる。粘液細胞にはこのような変化は見られなかった。また上部消化管のcongerinには明瞭な変化が見られず、皮膚と消化管粘膜では制御機構が異なる可能性が示された。本研究の目的は、サケ科魚およびウナギ目魚を用いて、個体の健康維持に重要な役割を果たしていながら、これまで十分に明らかにされてこなかった消化管の免疫機構に関して、生体防御因子の解明と、その神経・内分泌支配を調べることである。研究者らは、まず硬骨魚類において、唯一の分泌型抗体であると考えられているIgMについて、その産生細胞を調べた。魚類消化管粘液中のIgMについては、報告例があるものの抗体量は一般に低く、また大西洋サケでは抗体がないと報告されている。そこで、抗体産生細胞をin situ hybridizationで直接検出する方法を試みた。ニジマス分泌型、膜型lgMの既知配列からそれぞれに特異的なDIG標識RNAプローブを作製し、潅流固定したニジマス腸管切片を染めたところ、中部および後部腸管において、粘膜固有層に分泌型IgM産生細胞が検出され、IgMの局所産生が行われていることが示された。しかし陽性細胞の数は概して少なく、腸管での産生は、哺乳類におけるIgAの大量産生・分泌に比してもかなり不活発であることがわかった。また、自然免疫因子としての消化管レクチンについて、アナゴを用いて調べたところ、これまで報告されていた2種類のガレクチン、congerin I、IIと異なる新たなアイソタイプを腹腔の白血球から発見し、全塩基配列を決定した。これらが他の部位でも発現しているか、興味が持たれる。一方、消化管の免疫機構を支配している神経・内分泌因子を探るために、まず、魚類皮膚において信号物質として働いていることが知られているセロトニンが存在するか、免疫組織化学による検出を試みたが、まだ確答を得るに至っていない。来年度は、免疫組織化学により神経・内分泌因子の存在を探る試みを続ける一方で、ストレスが消化管でのIgMやガレクチンの産生にどのような影響を与えるかを中心に研究を進める予定である。マアナゴ消化管の生体防御因子:マアナゴの上部消化管粘膜上皮には棍棒細胞が分布し、ガレクチンの一種であるcongerinを分泌している。

これがもし腸にまで達していれば、腸における生体防御因子として機能しているのではないかと考え、検討した。マアナゴの胃と腸の粘液を採取し、濃縮してウェスタンブロッティングを行ったところ、cogerinが検出された。消化酵素に対する耐性を調べるため、胃のホモジネート上清と口腔上清をインキュベートし、ウェスタンブロッティングで検出した。牛血清アルブミンは2時間以内にほとんど消失したのに対し、congerinのバンドにはほとんど変化がなかった。したがって、上部消化管で分泌されたcongerinは胃での消化に耐えて、腸にまで達していることが分かった。この結果は、congerinがマアナゴの腸において生体防御因子として機能している可能性を示す。魚類では腸の粘液中からレクチンが報告された例はなく、新しい発見である。ストレスがマアナゴガレクチンに及ぼす影響:マアナゴに水温変化によるストレスを与え、皮膚および消化管粘膜の変化を調べた。マアナゴの飼育水温を7度低下させたところ、皮膚の棍棒細胞からcongerinが消失し、表皮内の含量も低下したことが、免疫染色およびELISAでわかった。しかしストレス関連ホルモンを投与したところ、皮膚の粘液細胞は減少したが、congerin量には変化が見られなかったことから、水温低下時に見られたcongerin量の減少は、コルチゾル以外の別の要因によるものであると考えられる。一方、上部消化管には予想に反して明瞭な変化が現れなかった。このことは、上部消化管と皮膚とではcongerinの産生または分泌を支配する因子が異なっている可能性を示す。皮膚や消化管に影響を与える因子については今後の課題として残った。