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日欧米史料による帝国大学農科大学の総合的研究

日欧米の史料調査により帝国大学農科大学成立史を再検討し、以下の3点を明らかにした。(1)1890年6月の帝国大学農科大学設置は山県有朋総理主導の下実施されたもので、根底には薩長の派閥対立という政治的要因があった。(2)設置により帝国大学及び6分科大学が構造的に文部省管轄下に統合されると共に、帝国大学令で規定した「国家ノ須要ニ応スル学術技芸ヲ教授シ及其薀奥ヲ攷究スルヲ以テ目的トス」という文部省の論理を貫徹した学問的意味は大きい。(3)1885年以来の農商務省官立学校の大学化計画では農学教育の理念を作成し、学理と応用を調和し日本の風土に適した農事改良を目指し日本型高等農学教育の条件整備を行った。初年度は、国内調査では駒場農学校から東京農林学校を経て帝国大学農科大学への変遷過程を史料により具体的に辿り、学校カリキュラム及び運営、教員組織などがどのように変化していったのかを探究することを目的として、東京大学文書館における史料収集及び解読を集中的に行い、大いに成果を得た。本調査の結果は、平成28年度教育史学会大会で発表する予定である。東大文書館での史料収集は平成28年度も継続する。文部省・農商務省関係者では陸奥宗光、前田正名、井上馨、芳川顕正等の関係史料を収集するとともに、新聞・雑誌記事の再検討を行い、農商務省所轄の東京農林学校が帝国大学農科大学として文部省管轄下に収められた背景に農商務省並びに農商務官僚の自律という極めて政治的な思惑が隠されていた点が明らかになった。農科大学成立を巡る学問的、政治的理由に関しては、平成28年度に論文を投稿予定である。国外では、当初夏春2回の英国調査を計画していたが、夏に東大文書館における史料収集を集中的に行ったため、英国はイングランド地方に調査を限定し、春のみ現地調査を2週間実施した。レディングス大学、オックスフォード大学、ケンブリッジ大学、ロンドンのロイヤルソサエティ、国立公文書館において総合大学への農学部設置に関する史料収集を行った。地域の農業教育が組織化されるのは1800年代半ばからで、ケンブリッジ大学では、その学問的重要性は認識していたが、遅々として進まなかった。オックスフォードでは農村経済学や植物学の講座のみで、オックスフォードシャー州立レディングス大学がその役割を果たしていた。総合大学への農学部設置を躊躇する理由は、欧州大学における学問の捉え方に起因する考えられる。この意味において、本研究では米国大学農学部、すなわち、ポリテクニークとの比較検討も今後の課題であり、平成28年度の米国調査での研究対象となっている。初年度は国内調査の範囲が当初の予定よりも多く、夏期に集中して実施したため、海外調査を2月、3月に移動した。加えて、校務により、2週間の英国現地調査期間が1回しか確保できなかったため、調査範囲をイングランド地方に限定した。結果として、イングランド調査は新史料の発掘等大きな成果があり、日本国内だけでなく国際学会での成果発表に耐えうる内容となった。したがって、全体的には、「おおむね順調に進展している」と評価できる。なお、初年度予定していたリービッヒによる総合大学への農学部設置運動に関する独文論文の翻訳作業については、平成28年度に、ドイツ在住の日本研究者に和訳を依頼する予定である。平成28年度は、国内調査として初年度に引き続き東京大学文書館所蔵「農学部前身組織関係資料」の収集・解読・分析を行い、目録化(表化)するとともに、農学校幹事を務めた柘植善吾関係資料の収集を久留米市立中央図書館で実施した。初年度からの研究成果は「農商務省官立学校の大学化計画と帝国大学」と題して、制度史・学問史・政治史・科学史を含む総合的な考察を行い、専門学会である大学史研究会研究セミナーにて2016年11月6日に発表した。本発表は平成29年度中に論文とする予定である。また、平成28年度は、初年度(平成27年度)の国内調査研究の成果の一部を加筆し投稿した査読付き論文「一八九〇年六月帝国大学農科大学の設置ー学理と応用ー」が、『日本教育史学会紀要』に掲載された。平成28年度の国外調査については、校務の都合により、当初予定していた夏・春の国外調査を春季1回に縮小し、対象を英国・ドイツに絞り、11日間の国外調査を実施した。英国では初年度の研究を継続し、ケンブリッジ大学において農学部創設の関連資料の収集を行い、具体的な設置の経緯や改善の変遷が辿れる資料を発掘、収集した。ケンブリッジ大学においては総合大学への農科大学設置に対して当初は反発があり、農学部設置は遅々として設置は進まなかった。その際農学の位置づけ、すなわち、農学は「学理か応用か」が論点となるなど、日本における農科大学設置反対論との共通性が認められることが判明した。この議論については、すでにドイツでの関係文献は収集を進めている。ドイツの現地調査では、ベルリンの国立公文書館などにおいて農学教育関連ならびに明治日本の学校教育に関する史資料を収集した。外国人教師ケルネルに帝国大学の名誉博士号を与える件に関しての外交文書も発掘・収集することができた。収集した史資料の精査は時間の関係上、平成29年度に実施することとした。

平成28年度当初の計画では夏・春2回の国外調査を予定していたが、学部改組に伴う教職課程認定申請の業務が発生したこと、また、北海道オホーツクキャンパス教職課程の非常勤講師が確保できず急きょ熊澤が夏季集中で授業担当を引き受けたことなどにより、予定していた国外調査の期間がほとんど確保できなかったため、夏季の米国調査を取りやめ、予定を縮小し、英国・ドイツへの春季11日間の国外調査1回に変更した。また、中止となった米国調査を平成29年度夏季に実施するため、平成29年度に予定していた国際学会発表は延期を余儀なくされた。しかし、研究成果は国内学会発表ならびに学会紀要論文(査読付)として着実にあげていることから、総合的には、「おおむね順調に進展している」と評価できる。本研究最終年度である平成29年度は、国内調査および夏春の国外調査(英・米・独)を実施し、その研究成果は大きく以下の5点にまとめられる。また、本研究成果の一部は「越境する科学ー獣医学教師、英国からドイツへー」と題して、『日独文化交流史研究』2017年度版(日独史学会)に掲載された。同内容は日本教育史学会例会(2018年2月)でも発表を行っている。1オックスフォード大学調査により、同大学農学部設置から廃止に至る経緯から、英国においても学力や学位、学理と実践のバランス等、帝国大学農科大学設置時に論争となったと同様の論点を抱えていたことが判明した。2大学評議会記録の調査により、1860年1月に大学評議会において「大学組織論」が議題に上がり、5月末から6月にかけ「大学令案」を3回にわたり評議し、6月に東京農林学校を帝国大学分科大学とする文部大臣諮問を評決したという流れが判明した。第3回目の大学令案の評議及び農科大学設置に関する文部大臣諮問の評決の際には浜尾専門学務局長が参席しているが、この2つの会議に連続性があるのかは不明である。3「農学部前身組織関係資料」の解読により、駒場農学校獣医学教師が英人からドイツ人にとって変わられた理由がスコットランド側の紹介によることが判明した。英国及びドイツの獣医学教育の調査により、ドイツではより臨床を重視した指導が行われていたことを確認した。4駒場農学校獣医学教師が英人からドイツ人へ変更した経緯を検討する過程で、日本における高等教育史研究がややもすれば国別研究一辺倒でありがちなことに疑問を投げかけ、国家横断的な研究の視点を提示した。5英国調査により、駒場農学校化学教師キンチの書簡3通を確認した。英国教師の地位がドイツ人教師に移っていく中での「寂しい」想いと明治政府の契約書以上の教育要求への不満がキンチを帰国へと急がせたと推測できる。日欧米の史料調査により帝国大学農科大学成立史を再検討し、以下の3点を明らかにした。(1)1890年6月の帝国大学農科大学設置は山県有朋総理主導の下実施されたもので、根底には薩長の派閥対立という政治的要因があった。(2)設置により帝国大学及び6分科大学が構造的に文部省管轄下に統合されると共に、帝国大学令で規定した「国家ノ須要ニ応スル学術技芸ヲ教授シ及其薀奥ヲ攷究スルヲ以テ目的トス」という文部省の論理を貫徹した学問的意味は大きい。(3)1885年以来の農商務省官立学校の大学化計画では農学教育の理念を作成し、学理と応用を調和し日本の風土に適した農事改良を目指し日本型高等農学教育の条件整備を行った。平成28年度は初年度の成果発表として専門学会で発表すると共に、東京大学文書館の史料収集を継続、終了し、詳細目録の作成を第一の目的としたい。初年度収集した史資料については「帝国大学農科大学関係史資料」として、できるかぎり目録化し(表化)し、公表する。
フェネチルアミン系危険ドラッグのトキシコフォア同定を目指した構造毒性相関研究

危険ドラッグによる被害を防止するためには、特に強力な作用を有する危険ドラッグの化学構造を明らかにし、真に危険な化学構造を有する物質を優先的に規制する必要がある。そこで本研究では、フェネチルアミン系危険ドラッグの候補となりうる誘導体を合成し、覚せい剤に関連するin vitroおよびin vivo活性を調べた。その結果、ドパミン再取り込み阻害作用が最も強く、自発的運動量も増加し、依存性も強い特定の化合物が見出された。危険ドラッグの蔓延が大きな社会問題となり、事件や事故が多発している。このような被害を防止するためには、特に強力な作用を有する危険ドラッグの化学構造を明らかにし、真に危険な化学構造を有する物質を優先的に規制する必要がある。そこで本研究では、申請者らの有する有機合成技術により合成した標品、および既に所有する化合物ライブラリーを、神経細胞培養系、および覚せい剤を評価する際に用いるin vivo評価系により評価し、構造毒性相関を明らかにする。危険ドラッグの中でも特に強力な興奮作用を有するフェネチルアミン系化合物に着目し、作用発現に必要な化学構造(トキシコフォア)を同定することを目的として研究を行った。1-(1-phenylpropan-2-yl)piperidineメチル基の側鎖を変化させたものを中心に化合物を合成し、in vitro作用としてドパミン再取り込み阻害作用、ドパミン放出活性を測定した。また、in vivo作用として、自発運動量の測定、および精神依存性を調べる条件づけ場所嗜好性試験(CPP試験)を行った。その結果、各合成化合物の自発的運動量の大小、精神依存性の強弱、ドパミン再取り込み阻害作用の強弱にはそれぞれおおよそ正の相関が認められた。また、側鎖がプロピル基のときに自発的運動量および精神依存性が最大となった。また、これらの結果より、側鎖がプロピル基のときの自発的運動量および精神依存性には、ドパミン再取り込み阻害作用が関与する可能性が示唆された。衛生薬学
新規光応答性金属多核錯体の合成

バルク化合物であるプルシアンブルー類似体は、異なる二種類の金属イオンの組み合わせを変えることにより、金属イオン間電荷移動遷移に起因する様々な色の化合物を合成することが可能である。本研究では、プルシアンブルー類似体の最小ユニットであり、ディスクリートな分子特有のより柔軟な構造・電子状態をもつシアン化物イオン架橋環状4核錯体[Fe^<III>_2Co^<II>_2(CN)_6(Tp)_2(L)_4]において、分子内電子移動の精密制御と物性変換を行った。[Fe^<III>_2Co^<II>_2(CN)_6(Tp)_2(L)_4]は、光誘起電子移動に伴い二種類の状態(基底高スピン状態: [Fe^<III>_<LS>(S=1/2)Co^<II>_<HS>(S=3/2)]、反磁性状態: [Fe^<II>_LS(S=0)Co^<III>_LS(S=0)])をもつ。金属イオンと配位子の組み合わせ、配位子の化学修飾および非配位シアン化物イオンへのルイス酸の配位などによって、金属イオン間の酸化還元電位差を精密に制御し、金属イオン間の電子移動を制御することに成功した。さらに、準安定状態の結晶構造を詳細に決定し、合わせて磁気構造を決定することにより、電子移動前後の金属イオンの電子状態と分子構造および結晶構造の歪みにの相関について知見を得ることができた。
遅延結合による非線形系の同期制御とパターン形成

本研究では,同一の非線形システムをサブシステムとした遅延結合ネットワーク系の同期問題に対し,(1)周波数領域での安定性に基づいた,より保守性の低い同期条件の導出を行った.さらに,ネットワーク構造を表すグラフラプラシアンと同期条件の関係について明らかにし,グラフラプラシアンの固有値を用いた同期条件,部分同期条件の推定方法を示した.(2)遅延結合によるネットワークシステムのパターン形成について検討し,調和平衡法に基づく解析・設計法を提案した.本研究では,同一の非線形システムをサブシステムとした遅延結合ネットワーク系の同期問題に対し,(1)周波数領域での安定性に基づいた,より保守性の低い同期条件の導出を行った.さらに,ネットワーク構造を表すグラフラプラシアンと同期条件の関係について明らかにし,グラフラプラシアンの固有値を用いた同期条件,部分同期条件の推定方法を示した.(2)遅延結合によるネットワークシステムのパターン形成について検討し,調和平衡法に基づく解析・設計法を提案した.本研究は,非線形力学理論の分野における結合カオス系の集団同期現象の研究を基礎に,実システムにおいて生じるサブシステム間の情報伝送遅延を考慮した集団同期現象の解析と,その知見の制御工学への応用を目指している.伝送遅延と結合強度パラメータにより,結合ネットワーク系は完全同期や部分同期といった現象を生じる.そこで,本研究では,情報伝送遅延により生じるむだ時間と結合強度をパラメータとした遅延結合ネットワーク系の完全同期・部分同期の制御手法を導出し,システム全体のパターン形成の制御手法を開発することを目的としている.そのために,二つのサブテーマに従って研究を実施しているが,本年度は,(i)遅延結合システムの同期・部分同期のためのネットワーク構造と同期条件の導出,について研究を行った.まず,研究代表者ら用いている遅延結合の下で,同期不変多様体が同期誤差ダイナミクスの平衡点となるための条件を導出することで,遅延k時間と結合強度の二つのパラメータに課せられる必要条件を導出した.さらに,既存の同期条件の持つ保守性の緩和を検討し,新たな同期条件を導出した.既存の同期条件は,対象となるネットワーク結合系の同期誤差ダイナミクスが状態むだ時間システムとなることから,Lyapunov-Krasovskiiの定理に基づく,時間領域における安定性解析に基づく同期条件であった.しかしながら,これらの条件はLyapunov-Krasovskiiの定理がもつ固有の保守性により,保守性の高い結果しか得ることができない.本研究では,Chua回路のようにLur'e系として記述できるカオス系を対象として,周波数領域における安定条件である円板条件に基づく同期条件を導出している.得られた条件は,既存の手法に比べ,保守性が低く,Chua回路からなるネットワーク系においては,シミュレーション結果に近い結果を与えることを示した.本研究は,非線形力学理論の分野における結合カオス系の集団同期現象の研究を基礎に,実システムにおいて生じるサブシステム間の情報伝送遅延を考慮した集団同期現象の解析と,その知見の制御工学への応用を目指している.伝送遅延と結合強度パラメータにより,結合ネットワーク系は完全同期や部分同期,位相同期といった現象を生じる.そこで,本研究では,情報伝送遅延により生じるむだ時間と結合強度をパラメータとした遅延結合ネットワーク系の完全同期・部分同期の制御手法を導出し,システム全体のパターン形成の手法を開発することを目的としている.そのために,二つのサブテーマに従って研究を実施しているが,本年度は,(ii)遅延結合システムの部分同期におけるクラスタリングとパターン生成のための制御則の検討を中心に実施した.特に,非線形振動子の遅延結合ネットワークの動的挙動の解析手法を検討し,調和平衡法に基づく振動パターンの解析およびパターン設計法を導出した.さらに,Lorentz回路,Chua回路の遅延結合ネットワークを回路を用いて実現し,実験による同期条件の検証を行い,安定論に基づく同期条件の検証を行うとともに,ネットワーク構造と同期条件に関する新たな洞察を得ている.また,非線形システムの遅延結合ネットワークの同期現象の工学的応用として,ネットワークによる情報遅延を受ける移動ロボットの協調制御問題を考え,同期現象を用いた遠隔同期制御手法を提案し,オランダ-日本間での遠距離通信ネットワークを用いた実験による検証を行い,その有効性を確認している.これらの結果については,22年度開催の国際会議に投稿し,採録が決定している.本研究は,非線形力学理論の分野における結合カオス系の集団同期現象の研究を基礎に,実システムにおいて生じるサブシステム間の情報伝送遅延時間を考慮した集団同期現象の解析と,その知見を制御工学へ応用することを目指している.伝送遅延時間と結合強度により,結合ネットワーク系は完全同期や部分同期といった現象を生じるが,本研究では,伝送遅延時間と結合強度をパラメータとした遅延結合ネットワーク系の完全同期・部分同期の制御手法を導出し,システム全体のパターン形成の手法を開発することを目的としている.そのために,二つのサブテーマに基づいて研究を行ってきているが,本課題最終年度となる本年度は,大規模ネットワークにおける完全同期・部分同期について検討を進め,ネットワーク構造を表すグラフラプラシアンと同期条件との関係を明らかにした.その結果,ラプラシアン行列の固有値に基づくスケーリングによる同期条件の推定法を示し,さらに部分同期の発生条件を明らかにした.これら一連の結果から,遅延時間がない場合に対して知られている完全同期・部分同期の関係を,遅延結合の場合に対して拡張することができた.また,この推定法の妥当性は,数値シミュレーションのほか,回路実験でも確認されている.さらに,本研究で得られた結果の工学的応用として,移動ロボットの遠隔追従制御や,群移動ロボットのコンセンサス問題へ適用され,同期を用いた状態予測に基づく遠隔追従制御法や,スケーリングに基づくコンセンサス条件の導出が行われ,実機による実験においても有効性が検証された
動的応答特性を考慮した木材接合部の耐力評価

木材の釘接合部について、調和波とホワイトノイズ合成波を用いた動的実験を行い、以下のような知見を得た。(1)木材の釘接合部の動的応答は明らかな周波数依存性を持つ。(2)調和振動を受ける釘接合部は、倒壊限界時剛性相当の周波数に共振して、静的加力と同様な破壊を生じる。(3)損傷限界時剛性相当の周波数に対しては、釘接合部は一旦共振して損傷するが、繰り返し劣化による共振周波数の低下により、静的加力と同様な破壊は生じにくくなる。しかし、入力加速度が小さくても累積サイクル数が増すと、釘の低サイクル曲げ疲労破壊を生じる危険性が生じる。(4)地震動に近いホワイトノイズ合成波でも、各周波数成分に対応して、上記と同様な挙動を示す。(5)複数の接合要素を含む構造モデルである合板釘打ち耐力壁も、上記の接合部単体の動的応答と同様な挙動を示す。上記の結果から、木質構造物では接合部単体から耐力壁までの各階層において、非線形の荷重-変形関係と動的繰り返し劣化により、損傷限界と倒壊限界では応答特性が異なること、入力レベルが損傷限界以下でも、長時間または繰り返し地震力が作用すると、釘の低サイクル曲げ疲労破壊による倒壊を招く危険性があることが明らかとなった。平成21年度は,CN50釘を用いた木材と合板の釘1面せん断接合について静的・動的実験を行い,実験方法と接合耐力評価法を検討した.実施内容は以下の通りである.(1)静的実験:振動台実験の加震条件を設定するため,釘接合部の静的1面せん断実験を行い,静的荷重-すべり曲線を求めた.この実験では,変位制御方式による正負繰り返し加力を行い,静的履歴特性を把握した後,破壊に至るまでの荷重-すべり曲線を記録した.(2)動的実験:小型震動台を用いた試行錯誤的な震動台実験を行った.この実験では,動的応答特性を把握・評価し易い調和振動による加震を行った.初めに,実験方法についての試行錯誤的な検討を行ったのち,(1)で得られた荷重-すべり曲線から計算された割線剛性と最大せん断耐力に基づき,調和震動の周波数を3,4,5,6,7Hz,静的荷重に換算した入力レベル(積載質量×入力加速度)を平均最大せん断耐力の1/3,2/3,3/3に設定した.これらの組み合わせについて,釘が曲げ疲労破壊を生じるか,加振時間が150秒に達するまで加振を行った.上記の実験結果から,以下の知見を得た.(1)木材の釘接合部の動的応答特性は明らかな周波数依存性を持つ.(2)共振周波数に近い周波数の加振を受けると,入力レベルが低くても,釘が曲げ疲労破壊を生じる危険がある.(3)釘の低サイクル曲げ疲労破壊を生じさせる共振周波数は,釘接合部が降伏後,終局破壊に移行するまでの範囲に対応する低い周波数となる.(4)入力周波数が釘の初期剛性に近い場合,初めは敏感な応答を示すが,降伏が進行するにつれ応答が鈍化し,破壊を生じにくくなる.この実験結果から,低応力レベルにおける固有周期測定が,その接合部の動的破壊危険度を推定する指標とならないこと,釘の曲げ疲労破壊を特例と見なしてきた木材接合部の許容耐力評価法を見直す必要があることが明らかとなった.平成22年度は,以下のような実験を実施した。(1)(a)CN50釘を用いた木材と合板の釘1面せん断接合と(b)CN90釘を用いた枠組壁工法の壁-床接合について、周波数27Hz範囲、静的最大耐力の1/3、2/3、3/3相当の入力加速度で調和振動実験を行った。(2)同接合に対し、18Hz帯域のホワイトノイズを用いた振動実験(入力加速度レベルは同)を行った。(3)高耐力ファスナー(木ねじの一種)を用いて、CN50釘と同様な調和振動実験を行った。得られた知見は以下の通りである。(1)釘接合部の動的応答特性は明らかな周波数依存性を持ち、破壊の生じやすさは入力加速度の大きさ以上に周波数の影響を受ける。危険度の高い周波数は、静的加力において接合部の降伏が進行し、変形が増大した状態に対応する。CN90

釘を用いた壁一床接合も同様の傾向を示す。(2)2Hzでは静加力と同様に合板等の破壊が生じるが、3Hz以上では釘の曲げ疲労破壊を生じるという破壊形態の違いがある。曲げ疲労破壊は3Hzで最も生じやすく、周波数が増すほど危険度が減じる。2Hzの場合は曲げ疲労破壊が生じる前に合板等の破壊が生じると考えられる。(3)調和振動よりも地震動に近いホワイトノイズ下では、当然釘の曲げ疲労破壊確率が減少するが、入力加速度が大きくなると、この場合でもこの破壊形態が生じ得る。このことは、実際の地震動においても、現在設計上想定されていない曲げ疲労破壊の危険性があることを示している。(4)近年使用の増えている高耐力ファスナーは静的には釘よりも高い最大耐力を持つが、動的加力下では曲げ疲労破壊を生じやすいため、地震力に対しては、釘に比べ大きな安全率を設定する必要がある。最終年度である平成23年度は、前年度までに把握した釘接合部単体の動的応答特性データに基づき、複数の接合要素を含む構造モデルについて動的実験を行い、接合部単体の動的応答と耐震要素の動的応答との関係について検討した。(1)まず、前年度までの静的実験と動的実験(木造耐力壁の主要な接合法である合板-木材釘接合の調和振動実験,釘接合についてのホワイトノイズによる振動実験,枠組壁工法における耐力壁-床接合の調和振動実験)の結果を比較し,静的加力における荷重-すべり特性と動的加力に対する応答特性との関係を整理した。(2)2本の釘を配置した接合部試験体について動的実験を行った。その結果、一般的な設計レベルではおおむね静的耐力と同様な加算則が適用できるが、動的応答過程における破壊の進行状況によっては、単純加算とは異なる応答特性を示すことが分かった。(3)複数の接合要素を含む構造モデルとして、合板釘打ち耐力壁(在来構法)を取り上げて動的実験を行った。この研究では、合板-木材釘接合部の荷重-すべり曲線から合板釘打ち耐力壁の荷重-変形角曲線を推定し、その最大耐力と等価剛性に基づいてホワイトノイズ合成波を入力した。その結果、合板釘打ち耐力壁の動的応答特性も、接合部単体の動的応答特性と同様な考え方で捉えられることが明らかとなった。(4)上記の結果から、木質構造物では、接合部単体から耐力壁までの各階層において、荷重-変形関係の非線形性と動的加力下における繰り返し剛性低下により、損傷限界と倒壊限界では応答特性が異なることを考慮する必要があることが明らかとなった。また、入力レベルが損傷限界以下でも、長時間または繰り返し地震力が作用すると、釘の低サイクル曲げ疲労破壊による倒壊を招く危険性があること、その場合に注目すべき入力周波数は損傷限界ではなく、倒壊限界に対応するものであることも分かった。
コンクリート中におけるイオンの電気的移動メカニズム

本研究では、電場におけるイオンの泳動を応用し、コンクリート中におけるイオンの移動メカニズムの解明を目的とし、コンクリートの使用材料および配合条件、通電条件、イオンの種類などが、イオンの移動に及ぼす影響についての検討を行った。内容は、主に(1)通電によるイオンの移動メカニズムに関する基本的な検討、(2)通電によるイオンの移動に影響を及ぼす各種要因についての検討、である。本研究を通じて、硬化体の物性がイオンの移動に及ぼす影響に関する検討を通じ、W/Cが小さい密な硬化体ほどイオンの移動現を抑制し、混和材料を用いることによりモルタル中のイオンの移動が抑制される、ことなどが明らかとなった。また、通電条件および溶液の種類がイオンの移動に及ぼす影響に関する検討を通じ、(1)電流密度が0.1A/m^2程度では濃度勾配による自然拡散と同様の移動程度を示すこと、また、陽イオンと陰イオンで通電による移動挙動が異なることが明らかとなった。また、ペースト・骨材界面がイオンの移動に及ぼす影響に関する検討を通じ、S/C、G/Cが小さい硬化体ほどイオンの移動を抑制すること、また、これらのイオンの移動は、ペースト・骨材界面の影響を受ける、等が明らかとなった。このことから、コンクリートの内部組織構造が通電によるイオンの泳動に及ぼす影響に関する検討を通じ、硬化体中のイオンの電気泳動には、骨材-ペースト界面が大きく影響を及ぼしており、特に細骨材(砂)とペーストの界面はイオンの移動を促進させ、粗骨材(砂利)とペーストの界面は逆にイオンの移動を抑制する傾向があることが分かった。さらに、通電によるイオンの泳動と拡散との関係に関する検討を通じ、結合材の種類が同一であり、かつ定常状態で移動が行われているとすれば、拡散と泳動の両現象には相関関係が得られることが分かった。
癌放射線治療における稀で重篤な正常組織障害発症例のゲノムシーケンス解析

がんの放射線治療は日本では4人に1人が受療している。放射線照射による正常組織障害発症には個人差があることが知られており、遺伝的背景を解析することが必要である。現在国際的な協調体制の下、放射線照射による正常組織障害を指標に遺伝子多型との関連解析が進められている。しかしながらこれまでのところ、正常組織障害発症集団に多型頻度の偏りがあることは統計学的に示されているが、治療前に患者個人の正常組織障害リスクを予測するには至っていない。これまでの研究では主に正常組織障害の有無による2群間で関連解析が行われてきたが、本研究では「稀で重篤な正常組織障害発症例ではDNA損傷修復に関わる単一遺伝子疾患の原因遺伝子に変異が有り、その影響が大きい個人もいるのではないか」と仮定し、これまでに収集した2900例の放射線治療症例のうち特に臨床現場で注目された重篤な正常組織障害発症例ついてゲノムワイドな解析を行う。今年度、新たに重篤な正常組織障害が見られた患者さんの報告があり、本研究の解析に大変有効な症例と思われたため、人を対象とする医学系研究、ヒトゲノム・遺伝子解析研究に関する倫理指針に基づく研究計画書の更新を行い、倫理委員会の承認を得て登録の準備を整えた。既に収集した血液DNAについては、DNAの精製を行いゲノムシーケンスに適した純度であることを確認した。本研究ではDNA修復異常に関わる遺伝的疾患原因遺伝子に注目しており、一般集団におけるこれらの保因者頻度を確認するために公共シーケンスデータベースを検索した。また、国際的なRadiogenomicコンソーシアムとの共同で前立腺癌治療後の正常組織障害と関連したゲノムワイドな多型解析を進めた。ゲノムワイドな解析を効率良く行うためには、可能な限り試料をまとめて処理する必要がある。今回、新たに学問的に興味深い、放射線治療後の正常組織障害を表した症例が紹介されたため、この症例の登録に必要な倫理指針上の研究計画の更新、倫理委員会の承認手続きを行ったため、解析が遅れた。しかしながら、その他の準備は整えることができているので、新しい症例の登録と同時に解析に入ることができると考えられ、次年度この遅れは取り戻せると考えている。次年度は予定通り重篤な正常組織障害が見られた症例のゲノムシーケンス解析を進める。ゲノムシーケンスに関わる実験を次年度に変更したため、次年度使用額が生じた。この解析は次年度予定していたゲノムシーケンス実験に組み込んで行うので、次年度分として請求した助成金と合わせて使用する。
多変数直交多項式とその周辺

本年度(平成30年度)において、まずは本来の研究計画に則り、申請者が導入した多変数Meixner多項式を1)表示式サイドの研究、2)差分方程式サイドの研究、の双方から詳細に見直す研究を中心に行った。1)表示式サイドの研究に関しては、報告者が多変数Meixner多項式を、Okunkovの二項展開公式から類推してJack多項式及び補間Jack多項式とその特殊値を用いた書き換えを行った。これにより(a)多変数Meixner多項式はA型のMacdonald多項式の加法的(有理的)類似、更にその2パラメーター変形にあたる多変数直交多項式系であること(多変数Meixner多項式の多変数直交多項式系における位置付け)、(b)多変数Meixner多項式の直交性と多変数Laguerre多項式の核函数公式( Hille-Hardy公式の多変数類似)の同値性を発見した。2)差分方程式サイドの研究については、報告者が発見した母函数とBaker- ForresterのB型Calogero系の高階微分作用素とを組み合わせることで多変数Meixner多項式の高階差分方程式系の導出を試みた。今のところはまだ暫定形であり完全に明示的な形で高階差分方程式系を得ることはできていないが、その研究過程において(d) A型のJack多項式の新たなPieri型公式、(e) A型の補間Jack多項式のPieri型公式及び高階差分関係式( Okunkovの結果の加法類似)、(f) A型のDunkl作用素の核函数(一変数の指数函数、Fourier核の多変数類似)の新たな関係式といった研究結果を得た。今年度の研究では、多変数Meixner多項式のJack多項式と補間Jack多項式による表示式を定式化し、これを基礎として、多変数Meixner多項式がA型Macdonald多項式のある2パラメータ拡張の加法的な対応物であることを明らかにした。これは多変数Meixner多項式の、多変数直交多項式論における位置付けを与える意義深い研究であり、Calogero-Sutherland型の量子可積分系や共形的場の理論の共形ブロックとの関連など、今後の研究の発展の可能性を示唆するものである。その過程でJack補間多項式に対する新しいPieri公式、差分関係式等が得られたことも特筆したい。また上記の研究から派生した問題として、Dedekind和の楕円類似や対称函数の特殊値に関わる成果も得ているが、これらは数論や組合せ論の観点からも興味深い結果であると考えられ、当該研究課題としては、期待以上の進展があったと判断する。前年度は主に多変数Meixner多項式の、1)二項展開公式による表示サイド、2)差分方程式サイドからの研究を重点的に行い、特に多変数Meixner多項式の構成要素であるA型の補間Jack多項式に関しての新たな研究成果が得られ、その応用を行った。本年度はこうした研究状況を踏まえた上で、引き続き多変数Meixner多項式の1)、2)を中心とした以下の研究を行っていく。1)BC型の補間多項式の退化の様子を一変数で考察し、そこから類推しKoornwinder多項式と多変数Meixner多項式の関係(退化)を明らかにする。2)昨年度の研究から得られたA型の補間Jack多項式のPieri公式や差分関係式を基に、多変数Meixner多項式の高階差分方程式系の導出を行う。更に得られた高階差分方程式系の有理二重Hecke代数等に基づく代数的構成にも取り組む。また多変数Meixner多項式とは独立だが、多変数直交多項式系に関連する以下の3)、4)の研究にも並行して取り組む。3)BC型Jacobi多項式とは異なると考えられるA型のJack多項式の2パラメータ変形にあたる多変数circular Jacobi多項式の研究。特にその高階微分方程式系の導出する。4)BC型Jacobi多項式の母函数を、一変数の類推から導出を試みる。

今年度の研究では、多変数Meixner多項式のJack多項式と補間Jack多項式による表示式を定式化し、これを基礎として、多変数Meixner多項式がA型Macdonald多項式のある2パラメータ拡張の加法的な対応物であることを明らかにした。これは多変数Meixner多項式の、多変数直交多項式論における位置付けを与える意義深い研究であり、Calogero-Sutherland型の量子可積分系や共形的場の理論の共形ブロックとの関連など、今後の研究の発展の可能性を示唆するものである。その過程でJack補間多項式に対する新しいPieri公式、差分関係式等が得られたことも特筆したい。また上記の研究から派生した問題として、Dedekind和の楕円類似や対称函数の特殊値に関わる成果も得ているが、これらは数論や組合せ論の観点からも興味深い結果であると考えられ、当該研究課題としては、期待以上の進展があったと判断する。前年度は主に多変数Meixner多項式の、1)二項展開公式による表示サイド、2)差分方程式サイドからの研究を重点的に行い、特に多変数Meixner多項式の構成要素であるA型の補間Jack多項式に関しての新たな研究成果が得られ、その応用を行った。本年度はこうした研究状況を踏まえた上で、引き続き多変数Meixner多項式の1)、2)を中心とした以下の研究を行っていく。1)BC型の補間多項式の退化の様子を一変数で考察し、そこから類推しKoornwinder多項式と多変数Meixner多項式の関係(退化)を明らかにする。2)昨年度の研究から得られたA型の補間Jack多項式のPieri公式や差分関係式を基に、多変数Meixner多項式の高階差分方程式系の導出を行う。更に得られた高階差分方程式系の有理二重Hecke代数等に基づく代数的構成にも取り組む。また多変数Meixner多項式とは独立だが、多変数直交多項式系に関連する以下の3)、4)の研究にも並行して取り組む。3)BC型Jacobi多項式とは異なると考えられるA型のJack多項式の2パラメータ変形にあたる多変数circular Jacobi多項式の研究。特にその高階微分方程式系の導出する。4)BC型Jacobi多項式の母函数を、一変数の類推から導出を試みる。
大学生の適応指導教室における長期サポート体験の構造と臨床の知の獲得過程

学生サポーターに対する調査のほか、指導主事、指導員、通年で適応指導に関わる現職教員も対象とした調査と、本研究で得た知見に基づく集団スーパービジョンも実施し、さらに、学生サポーターを務めたのち教員となった者におけるサポート体験の意味も分析した。また新たに、サポーターの自我状態について、普段の自分(現実自我)とサポート時の自分(イメージ自我)の二つをエゴグラムを用いて追跡した。主な知見は以下の通りである。1.学生サポーターに限らず、指導主事・指導員・研究員も、通室生との関わり場面でしばしば自己不確実感に襲われるが、それを乗越え発達する主契機が、(1)内面へのまなざし、(2)俯瞰するまなざし、(3)未来へのまなざし、(4)斜めからのまなざし、(5)傍らからのまなざしの獲得であることが知られた。2.サポーターの現実自我は、サポーター開始8ヶ月後には、エゴグラムの理想型に近づく。3.エゴグラム他者否定型のサポーターは、スーパービジョンを参照していることを示す調査結果がえられにくく、自他肯定型でも、数ヶ月1年の試行錯誤を経てえた体験知が、「スーパーバイズされていたそのことなのだ」と気づくことが多いのに対して、教員歴のある者は、教歴での体験知をスーパービジョンを通してリフレーミングし、体験知を修正していく。学生サポーターの対人支援職に向けた発達にとっては、スーパービジョンにも増して、サポーター間のインフォーマルな協議を確保すること(協議による体験知)が重要であると示唆された。4.スーパーバイズは、イメージ自我を早期に自他肯定型に変えるのに有効である。5.学生サポーターを務めたのち教員となった者の分析結果から、必要に応じて上述のまなざしに転換して個と関わることがスムーズな学級経営に結びつく示唆を得た。A適応指導教室のサポーターに対して、年度始めのエゴグラム等による選抜と指向性の確認、随時の個別スーパービジョン、年4回の集団スーパービジョン、PAC分析、非構造的面接、年度末のエゴグラム再実施を行った。B適応指導教室では、研究代表者が派遣した学生以外の調査協力者をえ、PAC分析と面接を実施した。また、学生期以来3年以上のサポーター暦を持つ4名の調査協力者を確保でき、PAC分析と面接を実施できた。A適応指導教室の1年目サポーターでは、頻回のスーパービジョンにもかかわらず、半年程度は通室生との適切な関係形成ができない葛藤、通室生の言動に揺さぶられる体験、居心地の悪さなどの自己不確実感を感じ続けるのが一般的であり、それへの直面と、共通の話題から入る、球技を通した並行的関わりで入る中での共通感覚体験とが有効であうと示された。さらに、1年目後半から2年目始めにかけて安定した治療的関係が結ばれるようになるが、3年以上のサポーター暦を持つ者から、3年目に再び自己不確実感が訪れ、それへの対処ができるのが3年目後半になるという知見が得られ、サポーターにおける螺旋的発達仮説が提出できると思われた。また、サポート1年目に転機をもたらす「臨床の知」として、(1)サポーター側が居ごこちの悪さを感じた時に、通室生の内面や状況全体を視る視点に転換し待つこと、(2)休暇明けの登校といった短期展望から、1数年後の自己実現に託す、長期展望に期する覚悟への転換、(3)通室生との関係性を、斜めの関係とヨコ関係の双方の間で往還させると通室生が変化することの発見などが、挙げられた。これらの知見をもとに年度末、両適応指導教室に対する建策とスーパービジョン案をまとめた。平成20年度と同様に二つの適応指導教室の学生サポーターを対象とする、エゴグラムとPAC分析、半構造的面接、スーパービジョン等を実施したほか、次の二つの新しい試みによって比較対象例を収集した。1適応指導教室でのサポート体験の後、臨床心理学専攻大学院に進学した群と、教職に就いた者とに、回顧による調査面接(PAC分析と半構造的面接)。これは平成20年度末に計画に加えたものである。2学部期に2年間サポートしたのち臨床心理学専攻大学院を経て、終了後に同じ適応指導教室に指導員として3年間勤務した者を対象とした「指導員としての体験構造と発達過程」に関する回顧的な調査面接。(1)前出2の調査対象者も含め、サポーターとしての自己不確実感から試行錯誤を経た適切な対処法の発見、再びの自己不確実感、というサポーターにおける螺旋的発達仮説(平成20年度に提出)が確かめられた。(2)自己不確実感への有効な対処法、サポーティーとの関係形成の方法、サポーティーの発達を促すかかわり方などは、試行錯誤の中で実感的につかむことによって始めて実践的な知となっていることが示された。事前指導やスーパービジョンで伝えた理解法・対処法・スキルの応用としてサポート活動が展開していくのではなく、有効な理解・対処ができたときに、「これが事前指導で教えられた○○なのだ」と了解できるのである。(3)母性原理的かかわりの意義の発見と、共行動(北山修の「共同注視」に近い概念)ができたという体験とが、共通してサポーターとしての発達のきっかけになっている。

主な知見は以下の通りである。1.学生サポーターに限らず、指導主事・指導員・研究員も、通室生との関わり場面でしばしば自己不確実感に襲われるが、それを乗越え発達する主契機が、(1)内面へのまなざし、(2)俯瞰するまなざし、(3)未来へのまなざし、(4)斜めからのまなざし、(5)傍らからのまなざしの獲得であることが知られた。2.サポーターの現実自我は、サポーター開始8ヶ月後には、エゴグラムの理想型に近づく。3.エゴグラム他者否定型のサポーターは、スーパービジョンを参照していることを示す調査結果がえられにくく、自他肯定型でも、数ヶ月1年の試行錯誤を経てえた体験知が、「スーパーバイズされていたそのことなのだ」と気づくことが多いのに対して、教員歴のある者は、教歴での体験知をスーパービジョンを通してリフレーミングし、体験知を修正していく。学生サポーターの対人支援職に向けた発達にとっては、スーパービジョンにも増して、サポーター間のインフォーマルな協議を確保すること(協議による体験知)が重要であると示唆された。4.スーパーバイズは、イメージ自我を早期に自他肯定型に変えるのに有効である。5.学生サポーターを務めたのち教員となった者の分析結果から、必要に応じて上述のまなざしに転換して個と関わることがスムーズな学級経営に結びつく示唆を得た。
堆積平野の地震波伝播を考慮した建築物のリアルタイム地震応答予測

北摂地域から20km程度離れた箇所で2018年6月18日に大阪府北部の地震(Mj 6.1)が発生し、余震データを取得することにより北摂地域に対して異なる震央方位から得られる地震動を新たに分析することが可能であるため、2018年6月18日に発生した大阪府北部の地震(Mj 6.1)の余震観測と構造調査を実施した。本研究では北摂地域を現地調査地とし、計9地点において2018年6月21日から約2ヶ月半の間、連続余震観測を実施し、地下構造と地震動特性との関係を把握した。大阪府北部の本震では、北摂地域に位置する箕面市粟生外院において震度6弱が観測され、北摂地域において大きな地震動入力があったことが示唆された。そのため、2018年6月18日に発生した大阪府北部の地震の後、粟生外院1地点および北摂地域の他8地点において、余震観測を実施した。取得した余震データを分析した結果、他の北摂地域では粟生外院よりも大きな計測震度が観測された地点があることが分かった。余震観測データを用いて、岩盤サイトに対するスペクトル比を算出した結果、本震時震度6弱を観測した粟生外院と同等あるいはそれ以上に、表層地盤により地震動が増幅される地点があることが示された。特に、北摂地域の中心部に位置する余震観測点E06では周波数3Hz以上の地震動が大きく増幅されることが分かった。各観測点における余震データの計測震度を用いて、粟生外院に対する計測震度(SI)差を算出した結果、E06は粟生外院よりも計測震度で1程度大きくなる傾向があることが分かった。また、微動アレー探査による構造調査結果より、E06は他余震観測点と比較して深さ10m程度の表層に、S波速度がより低速度である堆積層が存在することが分かった。以上より、2018年大阪府北部地震では、表層構造の差異により北摂地域で地震動分布が異なったことを明らかにした。本テーマの研究開発では、“リファレンス観測点の地震記録を利用して、長周期地震動と高層建築物応答をリアルタイムで予測する手法を開発する"ことを主目的としている。一方で、2011年東北地方太平洋沖地震では、関東平野で卓越していた周期23秒の地震動に対して実体波成分の寄与が大きかったことが指摘されており、北摂地域における鉛直方向地下構造の不均質性より増幅される実体波について、2018年大阪府北部の地震で取得したデータを利用して検討した。上記「研究実績の概要」に示したように、2018年6月18日に発生した大阪府北部の地震(Mj 6.1)において、北摂地域に位置する粟生外院では震度6弱が観測されたが、その要因として表層地盤の増幅効果が大きいことが明らかとなった。本余震データの分析により、実体波はサイト直下の地震動増幅の影響を受けるため、実体波地震動を早期予測する際は、現在公開されているKiK-netの地中地震計で取得された地震データとサイト直下の地下構造によるグリーン関数を利用することで地表面の地震動を予測することが有効である。一方で、堆積層を伝播する表面波地震動を早期予測する際は、現在公開されているK-NETやKiK-netの地中地震計で取得された地震データと堆積平野を伝播するグリーン関数を利用することで地表面の地震動を予測することが有効である。実体波が卓越する地震動と表面波が卓越する地震動を早期予測することを目的として、鉛直方向(実体波対象)と水平方向(表面波対象)に対する堆積平野の地震波伝播について、関東平野を対象としてリファレンス地点から対象地点のグリーン関数を抽出する。また、建築物のリアルタイム地震応答予測を実施するため、東工大・すずかけ台キャンパスの高層建築物に設置された地震計で観測された地震記録を収集・整理し、建築物の振動特性あるいはグリーン関数を評価する。さらに、簡易に微動データから建築物の振動特性あるいはグリーン関数を評価することが可能かを検討する。最後に、関東平野を対象として、表面波が堆積層を伝播するグリーン関数と建築物のグリーン関数を掛け合わせることで、リファレンス地点の地震データから建築物のリアルタイム地震応答予測を行い、その予測精度について検討する。堆積平野/堆積盆地の地下速度構造に対する不均質性を評価することを目的として、北摂地域の堆積盆地を本研究の調査地として選定した。北摂地域は千里丘陵および芋川低地、北摂山地から構成され、複数点の地震観測データから複雑な地下構造による地盤震動特性が報告されている。北摂地域では、反射法探査とアレー微動探査の結果から、芋川低地と千里丘陵を縦断する測線下の2次元地下速度構造が推定されている。そこで、本研究では、その地下速度構造を利用して2次元の地震動シミュレーションを行い、地震データと比較・検討することにより、推定された2次元地下速度構造の妥当性について検証した。一方で、北摂地域では地震動の方位依存性が指摘されており、観測された地震データを利用して、北摂地域における地震動の方位依存性について検討した。その結果、周波数1Hz以下の長周期成分については、EW成分のスペクトル比の方がNS成分のそれよりも大きく増幅していることが分かった。幾つかの地震では、EW成分の長周期成分が顕著に卓越しているが、地震動の波動成分の違い(Love波やRayleigh波)により、堆積盆地内での地盤増幅が大きく異なることが示唆される。

北摂地域の強震動予測を正確に予測するためには、3次元の地震動シミュレーションが必要であり、3次元の堆積盆地S波速度構造モデルを作成することを目的として、2km四方の範囲において合計51地点で単点微動測定を新たに実施した。その結果、本測定の対象地域に限定されるものの、北摂山地と千里丘陵に挟まれた芋川低地は円筒状の盆地形状で構成されていることが分かった。本テーマの研究開発では、“リファレンス観測点の地震記録を利用して、長周期地震動と高層建築物応答をリアルタイムで予測する手法を開発する"ことを主目的としている。上記「研究実績の概要」に示したように、地震動の方位依存性が指摘されている北摂地域を選定し、地震動の入力方向によりリファレンス地点ー対象地点に対して、周期23秒の地震応答が大きく変化することを示した。また、関東平野についても、関東平野周辺で発生した地震によるリファレンス地点ー対象地点の地震応答の変化を確認しており、異なる2地域に対する地震動の方位依存性に対する相違について、対象周期帯や地下構造モデルをもとに、検討している次第である。北摂地域と関東平野の長周期地震動を半経験的手法から予測する際は、リファレンス地点の選定がキー・ポイントとなるが、北摂地域においては盆地形状が円筒状であり、リファレンス地点を比較的単純に決めることができそうである。一方で、関東平野は面的に複雑に広がっているため、リファレンス点の選定に感度評価を行うなどの工夫が必要であり、現在、検討している次第である。北摂地域から20km程度離れた箇所で2018年6月18日に大阪府北部の地震(Mj 6.1)が発生し、余震データを取得することにより北摂地域に対して異なる震央方位から得られる地震動を新たに分析することが可能であるため、2018年6月18日に発生した大阪府北部の地震(Mj 6.1)の余震観測と構造調査を実施した。本研究では北摂地域を現地調査地とし、計9地点において2018年6月21日から約2ヶ月半の間、連続余震観測を実施し、地下構造と地震動特性との関係を把握した。大阪府北部の本震では、北摂地域に位置する箕面市粟生外院において震度6弱が観測され、北摂地域において大きな地震動入力があったことが示唆された。そのため、2018年6月18日に発生した大阪府北部の地震の後、粟生外院1地点および北摂地域の他8地点において、余震観測を実施した。取得した余震データを分析した結果、他の北摂地域では粟生外院よりも大きな計測震度が観測された地点があることが分かった。余震観測データを用いて、岩盤サイトに対するスペクトル比を算出した結果、本震時震度6弱を観測した粟生外院と同等あるいはそれ以上に、表層地盤により地震動が増幅される地点があることが示された。特に、北摂地域の中心部に位置する余震観測点E06では周波数3Hz以上の地震動が大きく増幅されることが分かった。各観測点における余震データの計測震度を用いて、粟生外院に対する計測震度(SI)差を算出した結果、E06は粟生外院よりも計測震度で1程度大きくなる傾向があることが分かった。また、微動アレー探査による構造調査結果より、E06は他余震観測点と比較して深さ10m程度の表層に、S波速度がより低速度である堆積層が存在することが分かった。以上より、2018年大阪府北部地震では、表層構造の差異により北摂地域で地震動分布が異なったことを明らかにした。
慢性炎症によるDNAメチル化異常誘発の分子機構の解明と制御

慢性炎症によるメチル化関連因子の制御異常を解析した結果、1)ヘリコバクターに感染した胃粘膜ではTET遺伝子群の発現が低下すること、2)一酸化窒素(NO)への曝露は、DNMT酵素活性が増加することを見出した。TET遺伝子群の発現低下には、NF-kB経路の下流で活性化する複数のマイクロRNAが関与することを示した。さらに、TET遺伝子の発現抑制とNO刺激の組み合わせにより、異常DNAメチル化が誘発されることを明らかにした。以上より、生体内での異常DNAメチル化誘発には、NF-kB経路の活性化によるTET遺伝子群の発現抑制、及び、NOによるDNMT活性化の組み合わせが重要であることが示唆された。DNAメチル化異常は慢性炎症等による発がんに極めて重要な役割を果たす。一方で、慢性炎症によるDNAメチル化異常誘発機構の詳細は分かっていない。本研究では、これまでに関与の可能性を示してきたIL-1β, TNF-α及び活性酸素などの炎症関連因子、及び、上皮細胞内でのNF-kβシグナルの活性化とTET3の発現低下に着目し、DNAメチル化異常誘発の分子機構を解明する。1年目の本年度は、まず、DNAメチル化異常が誘発されうる細胞内環境をもつ細胞について、DNAメチル化異常が誘発され易い領域を作出・同定することで、DNAメチル化異常測定系を確立した。高頻度にDNAメチル化異常をもつ大腸がん細胞株HCT116については、DNA脱メチル化剤で処理、もともとメチル化されていた(即ち、メチル化されやすい)CpGアイランドを非メチル化状態としたクローンを9個得た。また、IL-1受容体, TNF受容体を発現している胃がん細胞株HSC41及びTMK1について、DNAメチル化のpre-markとなるH3K27me3修飾をもつDNA非メチル化領域として、HSC41において20領域、TMK1において103領域を同定した。これらにより、DNAメチル化異常誘発の測定系を確立することができた。次に、HSC41及びTMK1細胞株を用いて、IL-1β、TNF-α及び活性酸素による処理条件をそれぞれの経路の下流遺伝子の発現を指標として最適化した。また、最適化した条件により細胞株を処理し、DNAメチル化異常誘発を解析した。その結果、TMK1では解析した13領域のうちATL1及びHAND2遺伝子において、HSC41では解析した7領域のうちAPCDD1、PCSK5及びPLCXD3遺伝子において微少ではあるもののDNAメチル化レベルの上昇が認められた。平成27年度の研究実施計画として予定していたDNAメチル化異常測定系の確立(細胞株の選定及びDNAメチル化異常を測定する遺伝子の同定)を計画通り完了した。また、確立した測定系を用いて、IL-1β、TNF-α及び活性酸素による処理条件を最適化、一部の遺伝子において微少ではあるがDNAメチル化レベルの上昇を検出することができた。これらの理由から、おおむね順調に進展していると言える。本研究では、これまでに関与の可能性を示してきたIL-1β、TNF-α及び一酸化窒素などの炎症関連因子、及び、上皮細胞内でのNF-κBシグナルの活性化とTET3の発現低下に着目し、DNAメチル化異常誘発の分子機構を解明する。次に、慢性炎症によるTet遺伝子発現低下の分子メカニズムを解明するために、ヘリコバクター感染により発現が上昇するマイクロRNAを探索した結果、36個のマイクロRNAの発現上昇が認められた。これらのマイクロRNAについて、Tet遺伝子を標的とするか否かをデータベース検索した結果、12個のマイクロRNA(miR-16、miR-20a、miR-20b、miR-26a、miR-26b、miR-29c、miR-106b、miR-135b、miR-140、miR-142、miR-203及びmiR-222)が同定された。これらのマイクロRNAのうち、miR-26b及びmiR-29cについて、TET遺伝子の抑制をin vitroで確認した結果、miR-26bがTET2及び3を、miR-29cがTET1、2及び3を強く抑制することを明らかにした。DNAメチル化異常誘発時のエピジェネティック制御異常の解明に関して、一酸化窒素持続処理によりDNAメチル化活性が上昇することを明らかにした。また、炎症シグナルとエピジェネティック制御異常のリンクの解明に関して、慢性炎症によるTet遺伝子発現低下には、特定のマイクロRNAの発現上昇が関与することを解明した。本研究では、これまでに関与の可能性を示してきたIL-1β、TNF-α及び一酸化窒素などの炎症関連因子、及び、上皮細胞内でのNF-κBシグナルの活性化とTET遺伝子の発現低下に着目し、DNAメチル化異常誘発の分子機構を解明する。3年目の本年度は、まず、平成28年度に解明したTet遺伝子を標的とするマイクロRNAの発現上昇に関して、NF-κBの活性化(IL-1β及びTNF-αによる)の関与の有無を調べた。その結果、miR-26bやmiR-29cの推定プロモーター領域にはNF-κBの結合が認められることを明らかにした。