hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
介護予防やよび健康増進のための科学的なメディカルフットケアの実現に関する研究

高齢者の寝たきり要因の第3位は転倒・骨折である,大腿骨頸部骨折は,その90%が転倒によって発生する最も重篤な骨折の1つであり著しく日常生活動作(Activity of fDaily Living : ADL)を低下させる要因である,高齢者のADL, QOLを維持・向上させるためには,転倒の予防,すなわち下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力の向上が有効である,そのため地方自治体や高齢者施設などでは,高齢者の転倒予防のために転倒予防教室を開催し,運動指導などを実施している.しかし,その評価方法には科学的根拠が乏しいこと,評価が簡便に行えないという問題が存在する.申請者らは足爪異常などから下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力が低下し,転倒リスクが増大する可能性に着目した.そこで本研究では下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力における新たな評価指標の提案を行う,下肢機能に関係する8つの計測項目の計測結果より高齢者の理解を補助するため,また運動指導者の運動指導方法を支援するため,主成分分析を用いて下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力の3つのパラメータに要約することを目的とした,対象者は特別養護老人ホームに住む高齢者10名とし,年齢が7396歳である.実験方法は最大一歩幅,ゴニオメータ等を用いた前足部可動域,ビデオ撮影による動画像解析,足指間圧力の評価を行った.主成分分析の結果は第3主成分まで得られ,第1主成分の計測項目は,足関節動作範囲,足指外転距離,最大一歩幅の3項目が挙げられた.第2主成分の計測項目は,歩行バランス値,大転子の変動量,膝関節の上昇値であった.第3主成分の計測項目は,足指屈曲角度,足指間圧力であった.主成分分析の結果では,本研究が計測した計測項目が(1)下肢柔軟性,(2)歩行機能,(3)下肢筋力,のパラメータにあてはまり,3つの特徴に要約された.このことは,健康推進のための戦略的プログラムの研究の一部であり大規模な研究事業を実施する前の基盤データを提供するものであると考える.高齢者の寝たきり要因の第3位は転倒・骨折である,大腿骨頸部骨折は,その90%が転倒によって発生する最も重篤な骨折の1つであり著しく日常生活動作(Activity of fDaily Living : ADL)を低下させる要因である,高齢者のADL, QOLを維持・向上させるためには,転倒の予防,すなわち下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力の向上が有効である,そのため地方自治体や高齢者施設などでは,高齢者の転倒予防のために転倒予防教室を開催し,運動指導などを実施している.しかし,その評価方法には科学的根拠が乏しいこと,評価が簡便に行えないという問題が存在する.申請者らは足爪異常などから下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力が低下し,転倒リスクが増大する可能性に着目した.そこで本研究では下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力における新たな評価指標の提案を行う,下肢機能に関係する8つの計測項目の計測結果より高齢者の理解を補助するため,また運動指導者の運動指導方法を支援するため,主成分分析を用いて下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力の3つのパラメータに要約することを目的とした,対象者は特別養護老人ホームに住む高齢者10名とし,年齢が7396歳である.実験方法は最大一歩幅,ゴニオメータ等を用いた前足部可動域,ビデオ撮影による動画像解析,足指間圧力の評価を行った.主成分分析の結果は第3主成分まで得られ,第1主成分の計測項目は,足関節動作範囲,足指外転距離,最大一歩幅の3項目が挙げられた.第2主成分の計測項目は,歩行バランス値,大転子の変動量,膝関節の上昇値であった.第3主成分の計測項目は,足指屈曲角度,足指間圧力であった.主成分分析の結果では,本研究が計測した計測項目が(1)下肢柔軟性,(2)歩行機能,(3)下肢筋力,のパラメータにあてはまり,3つの特徴に要約された.このことは,健康推進のための戦略的プログラムの研究の一部であり大規模な研究事業を実施する前の基盤データを提供するものであると考える.高齢者の転倒が社会的問題となっている.厚生労働省では,平成18年度から介護保険の位置づけに予防を加え,新予防給付と地域支援事業の2つの柱を新たに追加する.この例のように,高齢者個人ごとの歩行能力および転倒リスクを定量的に評価し,運動指導等を通してリスクを減じ,転倒を予防する試みが始まりつつある.しかし,その評価方法には科学的根拠が乏しいこと,評価が簡便に行えないという問題が存在している,本研究では,足指・足爪異常などから,歩行能力が低下し,転倒リスクが増大する可能性に着目した.足指・足爪異常などの足部機能不全は,歩行相最終期の蹴りだしが十分ではないため,(1)すり足歩行,(2)遊脚期の膝関節部の高さが減少すると考えられる.そのため,立位や歩行の安定性を欠き,ひっかかりなどの転倒発生率を高める原因となる.そこで,本研究では足指・足爪に異常がある健常高齢者および虚弱高齢者を対象に足指・足爪のケアを一年間実施し,メディカルフットケアによる歩行能力,下肢筋力,足指などの前足部機能(柔軟性等)などの変化を調べた.

対象者は特別養護老人ホームに住む高齢者15名(特定高齢者および虚弱高齢者)とし,年齢が7396歳の後期高齢者を主体として構成した.実験方法はビデオ撮影による動画像解析,足指間圧力,重心動揺プレートを用いた姿勢制御能評価,ゴニオメータ等を用いた前足部可動域評価,足部写真撮影による形態学的評価を行った.その結果,メディカルフットケア前より一年後で歩行中の膝関節の高さ,歩行バランスが向上し,すり足歩行の改善と歩行中の蹴りだしの力の増加等を確認した.以上より健常,虚弱高齢者を対象に行ったメディカルフットケアにより,歩行能力の維持・向上,下肢機能などに有効であることが示唆された.このことは,転倒予防および介護予防を推進するための基礎的エビデンスを提供するものであると考える.高齢者の寝たきり要因の第3位は転倒・骨折である.大腿骨頸部骨折は,その90%が転倒によって発生する最も重篤な骨折の1つであり,いちじるしく日常生活動作(Activity of Daily Living :ADL)を低下させる要因である.高齢者のADL, QOLを維持,向上させるためには,転倒の予防,すなわち下肢柔軟性,歩行能力・下肢筋力の向上が有効である.そのため地方自治体や高齢者施設などでは,高齢者の転倒予防のために転倒予防教室を開催し,運動指導などを実施している,しかし,その評価方法には科学的根拠が乏しいこと,評価が簡便に行えないという問題が存在する.申請者らは足爪異常などから下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力が低下し,転倒リスクが増大する可能性に着目した.そこで本研究では下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力における新たな評価指標の提案を行う,下肢機能に関係する8つの計測項目の計測結果より高齢者の理解を補助するため,また運動指導者の運動指導方法を支援するため,主成分分析を用いて下肢柔軟性,歩行能力,下肢筋力の3つのパラメータに要約することを目的とする.対象者は特別養護老人ホームに住む高齢者10名とし,年齢が7396歳である.実験方法は最大一歩幅,ゴニオメータ等を用いた前足部可動域,ビデオ撮影による動画像解析,足指間圧力の評価を行った.主成分分析の結果は第3主成分まで得られ,第1主成分の計測項目は,足関節動作範囲,足指外転距離,最大一歩幅の3項目が挙げられた.第2主成分の計測項目は,歩行バランス値,大転子の変動量,膝関節の上昇値であった.第3主成分の計測項目は,足指屈曲角度,足指間圧力であった.主成分分析の結果では,本研究が計測した計測項目が(1)下肢柔軟性,(2)歩行能力,(3)下肢筋力,のパラメータにあてはまり,3つの特徴が要約された,このことは,健康推進のための戦略的プログラムの研究の一部であり,大規模な研究事業を実施する前の基盤データを提供するものであると考える.
CLILの視点から実技教科を生かした小学校英語指導のモデル開発

本研究の目的は、「2020年の小学校英語教科化に向けて、文部科学省が英語教育と他教科との連携を強調する中で、実技教科内容(体育・家庭・図画工作・音楽)を生かす小学校英語教育を行うことが、児童の英語学習意欲を高める上でも、将来に役立つ実用的なコミュニケーション能力育成を図る上でも効果的であることを理論的・実践的に示すこと」である。この研究目的に沿い、研究の1年目である当該年度においては、まず、CLIL(内容言語統合型学習)に関する理論面および実践面の情報収集に努めた。それは文献研究にはとどまらず、海外に積極的に出て行くことにより、最新の理論や実践の研究動向を探った。6月にはAsia TEFLの学会(マカオ)に参加して、アジアのCLIL研究者の発表を聞いたり意見交換したりすることにより、CLILに関する理論面での相違や日本とは異なる様々なタイプの実践があることを学んだ。8月に参加したスコットランドでのCLIL研修では、ヨーロッパの著名なCLIL研究者と意見交換の場が持て、日本で取り入れられている4C(内容・言語・思考・協学)とは異なるCLILの新しい視点に関する情報収集をすることができた。また、同研修に参加していたCLIL教師からは、オランダやフランスにおけるCLILの実践例についても学ぶことができた。その一方で、日本においては、呉市の公立小学校にて事例研究を行った。具体的には、地域連携の視点から子どもの興味・関心を高める指導案の作成を助言し、8つの知能(多重知能理論)を生かした算数や家庭科内容を取り入れる英語の授業を実施し、その成果を紀要にまとめた。本研究は、「海外や日本のCLILの事例を参考にしながら、実技教科を中心とする他教科内容を生かす小学校英語教育を行うことが、児童の英語学習への動機づけや、将来に役立つ実用的なコミュニケーション能力育成につながることを理論的・実践的に示すこと」を目指しているが、1年目の研究としては、おおむね順調に進んでいると考えられる。理論面では文献研究のみならず、主に海外の学会や研修に参加することにより、ヨーロッパやアジアにおけるCLILに関する最新かつ有益な情報が数多く得られた。また、実践面では、主に家庭科内容を中心とするCLIL授業を地域の中で実施し、その授業をCLILの4Cである「内容」「言語」「思考」「協学」の視点から分析し、考察結果を学会口頭発表や紀要の執筆へとつなげることができた。今後は、理論面でのCLILに関する最新の情報収集を継続するとともに、今年度は日本型のCLIL教材や指導法の開発を試みるに当たり、海外(例えばオランダやオーストリアなど)で実際に行われているCLILの授業観察を行い「仮説モデル」の作成をする予定である。加えて、研究対象とするCLILの実技教科については、既に紀要にまとめた家庭科内容のほかにも事例研究を増やしていく予定である。第1には、既に実施したイタリアのCLIL授業観察および広島市の公立小学校での授業実践に基づき、図画工作の内容を取り入れたCLILの可能性の考察を行いたい。第2には、新たに小学校における体育の内容を取り入れたCLIL教材の開発を試み、その授業分析結果を学会にて公表していく予定である。また、実践面では、主に家庭科内容を中心とするCLIL

授業を地域の中で実施し、その授業をCLILの4Cである「内容」「言語」「思考」「協学」の視点から分析し、考察結果を学会口頭発表や紀要の執筆へとつなげることができた。今後は、理論面でのCLILに関する最新の情報収集を継続するとともに、今年度は日本型のCLIL教材や指導法の開発を試みるに当たり、海外(例えばオランダやオーストリアなど)で実際に行われているCLILの授業観察を行い「仮説モデル」の作成をする予定である。加えて、研究対象とするCLILの実技教科については、既に紀要にまとめた家庭科内容のほかにも事例研究を増やしていく予定である。第1には、既に実施したイタリアのCLIL授業観察および広島市の公立小学校での授業実践に基づき、図画工作の内容を取り入れたCLILの可能性の考察を行いたい。第2には、新たに小学校における体育の内容を取り入れたCLIL教材の開発を試み、その授業分析結果を学会にて公表していく予定である。物品費として予定していた関係図書費については、1年目の研究段階では、所属校の研究費等で全てまかなうことができ、科研費を使用する必要がなかった。加えて、海外出張費については、分担をしている別の科研費より支出した。このため今年度については、大きな残額が生じた。2年目には研究の進展により、図書費は所属校の研究費等だけではまかなえなくなることが予想される。また、次年度には、ヨーロッパなどでの授業観察のため数回の海外出張が見込まれ、ここに多くの本科研費を使用する予定である。
電力システムのパラメータ共振におけるモーデ相互のエネルギー授受について

1周期外乱に対する電力システムの動揺とマシュー型方程式の相似性に注目して、長周期・弱制動振動現象の解明の拠り所を与えた。2元来非線形な送電特性を有する交流電力システムに、非線形系の解析手法で摂動法の一種であるMultiple Scales法を適用し、パラメータ共振の二種の型、即ち外部型(周期性外乱が有る場合)及び内部型(周期性外乱が無い場合)に対する共振条件を導いた。3外部型共振現象の嚴しさを表わす二つのスカラー指標ΔAとδwを導き、理論・シミュレーション・実驗の三者の比較を行う時の尺度として用いるだけでなく、電力システムの監視・警報に使用可能であることを強調した。内部型共振の嚴しさを表わすために、同調のずれδε〔γad/s〕をスカラー指標として提案し、インテリジェントな監視・警報に有効であることを主張している。さらに内部型共振現象に就いて、包絡線の微分方程式を導出し、内部型共振発生の有無を見究める有力な手段として使用すると共に、長周期・弱制動振動の能率の良い解析法への端緒を開いた。4模擬送電系統を用いた実驗室的檢討を行い、外部型共振については、理論・シミュレーション・実験の三者が極めて良く一致することを確認した。内部型共振については、実驗結果が必ずしも他の二者と明確に合致するとは云いがたい点も残されているので、今後共檢討を続けたいと考えている。5以上二年間にわたる研究によって、研究課題の電力システムにおけるパラメータ共振モード相互のエネルギー授受メカニズムはかなり明確になり、いわゆるLong-Term Dynamicsに対する解明の緒口を与え得たと考える。將来の電力系統のインテリジェントな監視・警報指令に知見を加えることになれば幸いである。
人為的撹乱が送粉者相と先駆的樹木の繁殖に与える影響

近年マレーシア・サラワク州において焼畑耕作が大面積で行われるなど、人為的撹乱による土地改変が著しい。これまでの研究によると、人為的撹乱が起きた地域では、様々な分類群の生物相が変化、もしくは減少するという報告がある。しかし人為的撹乱の影響は生物相だけではなく、生物間の相互作用系にまで影響を及ぼすと考えられているが、そのような研究例はいまだ数少ない。熱帯地域における植物-送粉者共生系は、熱帯地域において特に虫媒樹木が多いということ、さらに植物の次世代を形成するイベントである繁殖が成功するか否かを左右することから、重要な共生系の一つである。本研究では、焼畑耕作が著しいマレーシアにおいて、生物相および生物間相互作用系に及ぼす影響を明らかにするため、これまで調査を行ってきた。今年度は、前年度までに行ってきた調査によって得られたデータの解析を行い、論文の作成を行ってきた。送粉者相の土地間比較論文が受理されたほか、他に二編の論文の執筆を行い、現在投稿中である。人為的撹乱による環境変化が地球環境問題の一つとして注目される中、マレーシア・サラワク州においても、焼畑農業などの人為的撹乱によって、様々な生物分類群の種多様性や個体数が減少していることが報告されている。人為的撹乱の影響はある生物の種数や個体数の減少にとどまらず、生物間相互作用にまで影響があるとされている。生物間相互作用の中でも植物と送粉者との相互作用は、熱帯において虫媒樹木が多いという点から、重要な相互作用系の一つである。本研究では、撹乱を受けていない2カ所の原生林と焼畑後から10年経過した焼畑休閑林、および焼畑休閑林や残存林、択伐林などがモザイク状に広がる場所の4つの地域で、植生の回復程度や撹乱の種類による送粉者相への影響を定量化し、各地域に共通して生育する先駆樹木の量的繁殖成功を調査している。これらのことから、人為的撹乱による送粉者相への影響と、植物-送粉者の相互作用系の結果である樹木の繁殖成功に与える影響を同時に評価できると考えている。今年度は、各地域に共通して生育する樹木Dillenia suffruticosaを選択し、各地域で送粉者相と結果率、結実率、種子サイズなどの繁殖成功の調査を行った。今後は質的な繁殖成功や、訪花者の行動などにも焦点を当て、継続的に調査を行う。今年度行った調査は、平成22年度までの植物の繁殖成功について、4地域でどのような状況にあるのか、地域の特性を明らかにするために解析を行い、また地域間差の解析を行っていた。上記の解析の結果、これまでの調査では考慮できていなかった要因のためか、植物種自体の繁殖特性をさらに細かく見る必要があると考え、現地での調査を半年ほど行った。また送粉者の中でも膜翅目の標本について専門家に依頼し同定を行ってもらい、その結果を踏まえ、送粉者相の土地間比較について解析を行っていた。送粉者の土地間比較については現在投稿準備中である。繁殖成功についての解析により、新たに調査すべきところが明らかになり、調査を行えたこと、また比較的難しい昆虫の同定が大きく進んだので、今年度の調査は順調に進んだと考えている。今後の研究では、今年度に採取したデータを精査し、解析を行う。昆虫の同定については引き続き専門家と連絡を取り合い、論文作成を進めていく。
局所対称空間のコホモロジーとラングランズ関手性

本研究では、局所対称空間の数論幾何的な性質を、そのコホモロジーを通して調べる。局所対称空間のコホモロジーは、解析的な対象である保型表現を使って実現される。一方で、保型表現の理論の核心には、ラングランズ関手性とよばれる特有の操作がある。このラングランズ関手性がコホモロジーに及ぼす影響を調べることで、局所対称空間がもつ数論幾何的な情報を明らかにする。
臨界領域における奇周波数超伝導の微視的理論

奇周波数超伝導状態の基礎的事項の確立に貢献した。自由エネルギー汎関数における自発的な対称性の破れによって安定となる秩序変数を適切に選ぶことで、内部矛盾のないバルクな状態が可能であることを明らかにした。強結合局所電子格子相互作用模型や臨界的な磁気揺らぎを取り入れた模型を考察し、温度パラメータ相図を明らかにした。また、臨界揺らぎのような対数発散的引力では自己エネルギー効果を考慮しても奇周波数状態が安定に存在し得ることを示した。不純物まわりや境界における奇周波数成分の出現機構を自己無撞着な方程式を解くことで明らかにし、従来の半現象論的な理解と微視的な理解の間の繋がりを明らかにした。奇周波数超伝導では,相互作用の遅延効果が重要な役割を果たすため,相互作用だけでなく準粒子の自己エネルギー効果を明らかにすることが重要である.そこで,前年度に構築した奇周波数超伝導に対する内部矛盾のない理論形式を用いて,自己エネルギーの効果について明らかにした.特に,局所的な電子格子相互作用系および磁気量子臨界点近傍の特異な臨界スピン揺らぎを媒介とする引力モデルについて自己エネルギーの効果を調べ,正常自己エネルギーによる質量増強が引力の繰り込み効果を上回って奇周波数超伝導の転移温度を押し下げること,後者の相互作用では自己エネルギー効果を考慮しても転移温度が有限に留まることを明らかにした.一方,奇周波数超伝導の一般理論を構築する過程で,偶周波数と奇周波数の混合した超伝導状態の重要性が明らかになった.バルクの混合状態を実現する最も簡単な要素は,外部磁場によるゼーマン効果を考慮することである.そこで,局所電子格子相互作用系に外部磁場を導入し,偶奇周波数混合状態の相図,比熱,超流動密度の温度依存性を明らかにした.また,スピン部分と軌道部分に起因する偶奇周波数混合状態の一般論,自由エネルギーの安定性について詳細に議論した.その結果,混合状態において偶周波数ペアが主要素である場合は,従来の超伝導理論形式が適用できるが,奇周波数ペアが主要素である場合は,ギャップ関数の粒子ホール共役関係の符号が逆転した理論形式を用いる必要があることを明らかにした.その他,接合系や界面における奇周波数超伝導の性質について議論し,奇周波数成分の出現起源を明らかにした.最終年度には、前年度の研究に引き続き自己エネルギーの効果、奇周波数状態での外場応答、自発的対称性の破れにおける非エルミート性の出現などについて研究を行い、奇周波数超伝導の本質が自発的なエルミート性破れであることを明らかにした。このことは一般的な平衡状態の性質と矛盾するように思えるが、同時刻のクーパー対振幅が存在しない奇周波数ペアだからこそ可能であるという結論を得た。研究期間全体を通じて、奇周波数超伝導状態というクーパー対の遅延効果を利用した新しいタイプの超伝導の基礎的事項の確立に貢献した。まず、その基礎理論には内部矛盾がありバルク状態は安定して存在しないと考えられていたが、自由エネルギー汎関数の構造と自発的な対称性の破れによって安定化する機構を綿密に考察することで、内部矛盾のないバルクな状態が可能であることを明らかにした。さらに強結合相互作用を局所電子格子相互作用模型や磁気臨界揺らぎを取り入れた模型によって取り扱い、有効質量増大に効く自己エネルギーの効果が奇周波数状態を不安定化すること、磁気臨界揺らぎのような対数的引力では自己エネルギー効果を考慮しても奇周波数状態が安定に存在し得ることを明らかにした。さらに、外部磁場による偶周波数、奇周波数の混合状態とその性質を考察し、超伝導振幅の主要項が偶周波数成分か奇周波数成分かによってエルミート性の破れ方が異なることを明らかにした。このことは、奇周波数超伝導における対称性の自発的破れを理解する上で本質的であり、重要な成果である。また、不純物や境界の効果と奇周波数成分の出現状況の関係を自己無撞着な方程式を満たす形で求め、従来の半現象論的な理解と微視的な理解の間の繋がりを明らかにした。径路積分法を用いて自由エネルギー汎関数の一般的な構築を行った.エネルギーの極小解を正しく考慮すると長年問題となっていた奇周波数超伝導の熱力学的不安定性と負のマイスナー核の問題が解決することを見いだした.正しい自由エネルギーの表式が得られたことで,ギャップ方程式、正常・異常グリーン関数、エリアシュベルグ方程式などが統一的に導かれ、奇周波数超伝導に対する内部矛盾のない理論形式が得られた.自由エネルギーの実数性と最小の条件を正しく取り扱うことで,奇周波数超伝導の理論提案以来の理論的な欠陥が解消した.もっとも簡単な模型として局所的な格子振動(アインシュタインフォノン)を媒介とするモデルによる奇周波数超伝導の可能性を,上記の理論形式を適用した自己エネルギーを無視したギャップ方程式を解いて詳細に検討した.

また,磁気量子臨界点近傍の特異な臨界スピン揺らぎを媒介とする引力モデルについても同様の計算を行い,局所引力との違い,特にリン力の周波数依存性の違いと奇周波数超伝導の出現条件について検討した.奇周波数超伝導は従来のBCS超伝導とは正反対の強結合かつ強い遅延効果があれば出現し得ることを見出した.特に,臨界スピン揺らぎは低エネルギーで発散する特異な揺らぎであり奇周波数ペアの形成に重要であることが明らかになった.空間反転対称性のない系におけるパリティ混合超伝導との類似性に着目し,外磁場に代表される時間反転対称性を破る外場による偶奇周波数混合超伝導状態を提案した.磁場・温度相図,ギャップ関数の偶周波数成分・奇周波数成分の周波数依存性の特徴,ギャップ関数とその共役関数の関係とギャップ方程式の可解性と関係を明らかにした.自由エネルギー汎関数に基づく奇周波数超伝導の定式化に基づき,臨界性の違いに着目した局所電子格子系と臨界スピン揺らぎによる奇周波数超伝導における自己エネルギー効果を明らかにする点も十分に達成された.外磁場の印可による偶奇周波数混合超伝導状態について,比熱や超流動密度などの議論や自由エネルギーの安定性の検討など順調に進展している.自由エネルギー汎関数に基づく奇周波数超伝導の定式化は問題なく達成された.得られた定式化に基づき臨界性の違いに着目した局所電子格子系と臨界スピン揺らぎによる奇周波数超伝導の出現条件を検討し,その出現に不可欠な要素を得る点も十分に達成された.研究計画を超えた発展として,外磁場の印可による偶奇周波数混合超伝導状態の発見があった.そこで量子モンテカルロ法による動的平均場計算プログラムの開発を先送りして,新しい偶奇周波数混合超伝導状態の詳細な検討を優先的に行った.今後の重要課題として不純物効果,s波以外の空間的異方性の影響などについて詳細な研究が必要である.また,空間反転対称性の破れと奇周波数との関連についても検討していく.今後の重要課題として局所電子格子相互作用と臨界スピン揺らぎという二つの引力モデルの相違点,自己エネルギー効果をまず明らかにする必要がある.また,外磁場の印可による偶奇周波数混合超伝導状態に対する様々な熱力学量を得るためにも混合状態に対する自由エネルギー汎関数の導出が必要である.上記2点を踏まえ自己エネルギーを含めた一般的な自由エネルギー汎関数の定式化を行うとともに,それを具体的な模型に適用して混合状態を含めた奇周波数超伝導の熱力学的特性と自己エネルギー効果を明らかにしていく.松山と静岡に研究メンバー3名が集まり,不純物効果,空間異方性,空間反転対称性の破れとの関係などについて詳細な議論を行う.また関係する内外の研究集会において発表と情報収集を行う.これらを遂行するために次年度研究費は主に旅費に使用する.松山と静岡に研究メンバー3名が集まり,定式化の詳細と議論を行う.また韓国で開かれる強相関と磁性に関する国際会議で発表と情報収集を行う.その他,フランスの実験研究グループを訪問し,討論を行う.これらを遂行するために次年度研究費は主に旅費に使用する.
脂質メデイエーターと脂質メタボロームの総合的研究

期間中に以下の成果を挙げた。なお、平成19年度(最終年)は重複申請が認められ、何れの研究も新規課題の中で引き続き研究を遂行している。1.膜脂質の多様性、非対称性を説明するリゾリン脂質アシル転位酵素に注目し、20種類近い遺伝子ファミリーを同定した。この中から2種類のリゾホスファチジルコリンアシル転位酵素を単離し、血小板活性化因子(PAF)産生と肺サーファクタント産生に関わることを発見した。これら酵素の欠損マウスの作製に着手すると共に、その他の酵素に関する研究も進めている。2.細胞質型ホスホリパーゼA2の新たなサブタイプδ型、ε型、ζ型を発見し、生物機能を解析中である。β型、γ型については遺伝子欠損マウスの解析を進めている。3.ゲノム情報から多数のオーファン受容体を選択し、この中から新たに3つの脂質メディエーター又はプロトン受容体(LPA4,TDAG8,G2A)を同定した。オーファン受容体のリガンド同定は引き続き進めている。4.脂質メディエーター受容体(BLT1,BLT2,CysLT2,LPA4)の欠損マウスを樹立し、その表現型解析を行った。BLT1欠損マウスでは、オブアルブミン感作気管支喘息モデルで有意な気道過敏性の減弱や肺胞内Th2サイトカイン、IgEの産生低下を明らかにした。また、CysLT2, BLT2欠損マウスの解析では、これらの分子の持つ抑制性受容体の機能が明らかになりつつある。5.病態時に産生される脂質メディエーターを網羅的、且つ迅速に把握する必要性から、液体クロマトグラフィー質量分析法を駆使してエイコサノイドやPAF等の脂質シグナル分子を同時に、且つ迅速に定量し、比較する方法を確立した。本法により、14種類の分子を10分以内に同時測定することが可能となった。このシステムで、カイニン酸刺激後のラット脳における各種脂質メディエーター産生の経時的変化を明らかにした。1.脂質メディエーターに関する研究(1)産生酵素の研究脂質メディエーター産生の鍵を握るホスホリパーゼA2に関して、特に細胞質に存在するcPLA2(cytosolic phospholipase A2)に焦点を絞り、研究を展開した。cPLA2α欠損マウスの解析を進め、本酵素産物が、神経可塑性、生殖機能に関与することを明らかとした。また、コラーゲン誘発性関節炎に関与することを明らかとした。多くの製薬研究所に対して、本酵素の測定システムと遺伝子を提供し、阻害剤の開発を支援している。さらに、cPLA2αのアイソザイムとして細胞質に存在するβに数個の類似遺伝子が存在し、αと同様にCa依存的に活性化されることを明らかとした。(2)受容体の研究脂質メディエーターをリガンドとすると思われる各種のオーファン受容体を安定的に発現する細胞株を樹立し、カルシウム、レポーター遺伝子発現などを指標に天然脂質リガンドを探索した。この結果、p2y9/GPR23という受容体がリゾホスファチジン酸(LPA)をリガンドとすることを証明した。ロイコトリエンB4の第一、第二受容体欠損マウスを作製し、その表現型を解析している。ロイコトリエンB4はBLT1(第一受容体)を介して、好中球などの自然免疫細胞を遊走するだけでなく、T細胞の機能を調節していることが明らかとなった。

BLT1の分子解剖の実験より、本受容体はロドプシンの結晶構造で明らかになったように、第7膜貫通領域の外側で細胞質内ドメインの近位部にαヘリックス構造があり、膜へ結合し、三量体Gタンパクとの共役を調節する部位であることを明らかにした。PAFは血小板活性化のみならず、多彩な作用を営むことが知られているが、小脳顆粒細胞の遊走と分化に関わり、また、その受容体欠損マウスは緑膿菌感染にはむしろ抵抗性を示し、また、虚血再灌流障害、卵巣摘出後の骨粗鬆症などではいずれも著明な改善を認めた。2.脂質メタボロームの研究ホスホリパーゼA2などの酵素反応の基質と産物を細胞レベル、個体レベルで系統的に解析し、刺激に応じた脂質組成の変化を解析することが本研究の一つの目的である。本年度は、質量分析で得られたデータからのリン脂質同定解析ツールをホームページで2003年11月末に公開した(http://133.11.203.146/)。本検索ツールは既存の脂質データベースとのリンクを可能としており、汎用性が高いものと考えられる。1.脂質メディエーターに関する研究(1)産生酵素の研究脂質メディエーター産生の鍵を握るホスホリパーゼA2に関して、特に細胞質に存在するcPLA2 (cytosolic phospholipase A2)に焦点を絞り、研究を展開した。cPLA2α欠損マウスの解析を進め、本酵素産物が、実験的アレルギー性脳脊髄膜炎や動脈硬化に関与することを明らかとした。さらに、cPLA2αのアイソザイムとして細胞質に存在する数個の類似新規遺伝子が存在し、αと同様にCa依存的に活性化されることを明らかとした。これら酵素の詳細な解析を進めている。(2)受容体の研究脂質メディエーターをリガンドとすると思われる各種のオーファン受容体を安定的に発現する細胞株を樹立し、カルシウム、レポーター遺伝子発現などを指標に天然脂質リガンドを探索した。この結果、G2Aという受容体、TDAG8受容体がプロトンに応答すること、また、G2Aはリゾホスファチジルコリンにより抑制されることを明らかとした。ロイコトリエンB4の第一、第二受容体欠損マウスを作製し、その表現型を解析している。ロイコトリエンB4はBLT1(第一受容体)を介して、T細胞や樹状細胞の機能を制御していることが明らかとなった。さらに、PAFは血小板活性化のみならず、多彩な作用を営むことが知られているが、この他、卵巣摘出による骨粗鬆症に抵抗性を示すことが明らかとなった。まず、ホスホリパーゼA2産物である14種の脂質メディエーターを10分以内で同時測定できるLC-MSシステムを確立した。また、リン脂質、スフィンゴ脂質の一斉定量システムを構築した。1)細胞質型ホスホリパーゼA2α(cPLA2α)欠損マウスについては詳細な解析が進み、アレルギー性脳髄膜炎や自己免疫性糖尿病などの病態発症に重要な役割を果たすことが明らかとなった。欠損マウスの解の過程で、新規の酵素4つを新たに発見し、その性質について報告した。
口蓋扁桃摘出手術は何歳になったら可能であるか?-ヒト口蓋扁桃リンパ球を移植したNOD-scidマウスでの免疫学的検討-

口蓋扁桃摘出手術やアデノイド切除術により得られたヒト扁桃リンパ球を採取し、フローサイトメトリーにより、リンパ球サブセットさらには抗原提示細胞について検討した。その結果、幼小児期から成人に至るまでのBおよびT細胞の割合、T細胞のサブセットであるヘルパーTリンパ球と抑制性Tリンパ球の割合についても詳細に検討し、細菌抗原の抗原提示に関わる抗原提示細胞の分布状況や、抗原認識や抗体産生の調節に関るTリンパ球サブセットの解析を行うことができた。さらに、ヒト扁桃リンパ球の共通粘膜免疫系組織へのホーミングならびに局所粘膜での機能分化について検討するため、ヒト扁桃由来の抗原特異的抗体産生B前駆細胞や抗体産生を調節するT細胞(1x10^8)をNOD-scidマウスに腹腔内投与し、経時的に脾臓に定着するかどうかについて検討した。その結果、ヒト扁桃リンパ球がTリンパ球を中心として、NOD-scidマウスに定着することが、成人より得られたヒト扁桃リンパ球を移入した際のフローサイトメトリーの結果より明らかにされた。さらに、定着したNOD-scidマウスにおいて、β溶連菌由来のM蛋白を粘膜アジュバントであるコレラトキシンと共に点鼻感作し、鼻粘膜局所での免疫応答ならびにヒト扁桃リンパ球のホーミングについて検討した。その結果、ヒト扁桃リンパ球を移入したマウス血清中には、M蛋白特異的なヒトIgGおよびIgA抗体が検出され、さらにM蛋白で点鼻感作した移入マウスでは、点鼻感作を行わなかった移入マウスに比べ、鼻洗浄液中のM蛋白特異的ヒトIgA抗体が有意に上昇していた。これらの結果は、ヒト口蓋扁桃リンパ球が共通粘膜免疫系の組織に帰趨し、分化・増殖することにより、粘膜局所で抗原特異的免疫応答を行っていることを示唆していると考えられる。扁桃摘出手術により得られたヒト口蓋扁桃リンパ球を分離し、flow cytometryによるリンパ球サブセットの解析を個々の症例で行い、幼少児期における加齢によるリンパ球サブセットの違いを検討した。その結果、年齢が上がっていくにつれ、記憶T細胞サブセットが成熟していく傾向にあった。さらに、β-streptococcusの細胞壁から分離抽出したM蛋白を用いて、M蛋白特異的な末梢血ならびに扁桃リンパ球のin vitroでの増殖反応につき検討し、生後徐々にヘルパーT細胞レベルでの反応が増強されていくことが示された。ヒト口蓋扁桃リンパ球をNOD-scidマウスの移入し、その定着につき検討した結果、約半数のマウスにおいて、観察しえた3ヶ月まで脾臓を中心としたリンパ臓器に生着していることが示された。さらに、その生着したヒトリンパ球の分画をflow cytometryにより解析した結果、helper/inducer T細胞を中心としてsuppressor/cytotoxic T細胞も生着していたが、形質細胞以外のリンパ球の表面マーカーであるCD19もしくはCD20陽性細胞(B前駆細胞)の生着はわずかであった。また、ヒト口蓋扁桃リンパ球が生着したNOD-scidマウスに、経鼻的にM蛋白と粘膜アジュバントであるコレラトキシンを投与し、鼻粘膜の局所感作を行った結果、鼻洗浄液中にM蛋白特異的なIgA抗体価さらにはIgG抗体価の上昇が認められ、さらに免疫染色により、鼻粘膜にヒト抗体産生細胞やヘルパーT細胞が動員されていることが示された。以上のことより、ヒト口蓋扁桃リンパ球の機能解析をin vitroにおいて行う実験系が確率され、さらにin vitroの結果と合わせ、我々の研究により、ヒト口蓋扁桃の免疫学的発達過程を解析できることが証明された。
刑事司法と福祉の連携に関する試行モデルの検証と制度設計のための総合的研究

本研究は、刑事司法と福祉の連携をめぐる試行モデルの運用を刑事司法と福祉の両側面から検証し、課題を明らかにするとともに、刑事司法と福祉の連携の在り方を探求し、その具体的な制度設計を行うことを目的とする。(1)試行モデルの実績調査と評価研究として、地域生活定着支援センター活動の実態調査と評価研究を継続した。各県の定着センターの活動状況について、これまで訪問・面接の方法で29か所の実態調査を行ったが、その調査結果の分析・評価のとりまとめを行った。(2)比較法的研究では、1メルボルン大学のスタッフとの共同研究として、2017年9月京都において、本研究の分担者及び協力者とメルボルン大学のスタッフ及び院生との合同セミナーを開催した。2諸外国における刑事司法と福祉の連携について、アメリカ、イギリス、ドイツ、フランス、オーストラリア、韓国、台湾の制度と運用実態について調査研究を行った。(3)理論的、制度的研究では、再犯防止推進計画の検討、福祉による支援の理論的位置づけ、アセンスメント及びマネジメントの在り方、受刑者の処遇モデルと社会復帰支援、福祉の司法化の影響、アカウンタビリティの在り方、自由刑と処遇の関係、累犯加重制度の批判的検討、ダイバージョンの刑事訴訟法上の問題点、対人援助ニーズをもつ被疑者・被告人に対する弁護活動の在り方、対人援助職の刑事手続への関与の在り方、刑務所におけるソーシャルワークの可能性、居住・就労支援、高齢者・薬物等依存者に対する支援の在り方などについて、出版企画研究会で報告し議論を行った。(4)研究のとりまとめのため出版企画研究会を開催し、その成果として、『「司法と福祉の連携」の展開と課題』(現代人文社、2018)を出版した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。(1)実態調査1国内。調査項目を確定するために、山口、兵庫、滋賀の地域生活定着センターを中心にパイロット調査を実施した。これに基づいて、「地域生活定着支援センター活動評価のための調査項目案」を作成した。また、大阪における更生保護施設と福祉との連携の状況並びに4か所の保護観察所のヒアリング調査を実施した。2外国。2014年7月、オーストラリアのビクトリア州における刑事司法関係機関および民間支援団体の調査を実施した。2015年3月、パリの刑事司法関係機関及び民間支援団体等の調査を実施した。(2)比較研究1メルボルン大学及び対人援助省の研究者を招へいして、2015年2月14日にシンポジウム「福祉と司法の連携における『リスク評価』と支援」を開催した。これにより共同研究に向けて基盤づくりができた。22014年12月の日本更生保護学会において、ヨーロッパの社会内処遇をテーマとするシンポジウムで、フランスとドイツの社会内処遇の現状について報告した。(3)理論的・制度的研究として、1犯罪社会学会(2013年10月)において、共同研究「刑事司法と福祉の連携の在り方ー犯罪行為者の社会復帰支援の現状と課題」を企画・実施したが、その成果を犯罪社会学研究39号(2014)に掲載した。また、福祉的ニーズを持つ被疑者への起訴猶予等について研究成果を公刊した。(1)実態調査。1国内。地域生活定着支援センター活動(出口支援及び入口支援等)の実態調査に関しては、山口、兵庫、滋賀等の地域生活定着センター等についてパイロット調査を実施し、今年度の目標であった「地域生活定着支援センター活動評価のための調査項目案」を作成することができた。この調査項目票に基づき、各定着センターの活動の実態調査を行う準備を整えた。2更生緊急保護事前調整モデルは、2013年10月から全国7庁の保護観察所で試行されていたが、2014年度には新規に13庁の保護観察所でも試行されている。このモデルが、かつての更生措置付き起訴猶予(横浜方式)といかなる類似と相違を持っているのかを調査している。今年度は、4か所の保護観察所のヒアリングを行った。試行開始後間もないことからまだ本モデルによる保護の実績は多くないが、今後の動向を探る上で分析視角を得ることができた。(2)比較研究。オーストラリアのメルボルン大学の研究者とシンポジウム「福祉と司法の連携における『リスク評価』と支援」を開催した。内外の研究者のみならず保護観察官ら実務家の参加を得て、充実した内容のシンポジウムになった。今後メルボルン大学のスタッフとは継続的な共同研究を行うことになった。また、今年度は、フランス及びドイツの社会内処遇の現状について学会報告を行い、研究の成果を公表することができた。(3)理論的・制度的研究保護観察の理念が変容し社会内刑罰化しつつある現代において、ソーシャルワークとしての保護観察及び更生保護の理念を歴史的に再確認し、その将来的展望を切り開くことを目的に理論的・制度的研究に取り組んでいる。その研究成果は来年度以降に公表される予定である。(1)試行モデルの実態調査と評価研究として、1地域生活定着支援センター活動の実態調査と評価研究を行っている。

各県の定着センターの活動状況について訪問・面接の方法で実態調査を行い、調査結果の分析・評価を行っている。2更生緊急保護事前調整モデルは、かつての更生措置付起訴猶予(横浜方式)と類似しており、検察庁との連携により、条件付き起訴猶予の制度化につながる可能性もあるため、慎重に調査検討を行っている。(2)比較法的研究では、1オーストラリアのメルボルン大学および民間支援団体と共同研究を行い、2015年10月には民間支援団体であるACSOの国際カンファレンスに参加し、報告を行った。今後も共同研究を継続する。2イギリスの刑事司法機関と福祉の連携に関して、特にリエゾン・ダイバージョンをとりあげ調査研究を行っている、また、保護観察業務の一部民営化の動向についても調査研究を進めている。3フランスとドイツにおける施設内処遇と社会内処遇の連携の現状と課題について、実態調査と文献研究を進めている。フランスにおけるアソシアシオンの活動、ドイツにおける再社会化法案の検討及び保護観察の民間委託の動向について研究を進めている。4北欧、アメリカ、カナダ、韓国、台湾についても刑事司法と福祉の連携について調査研究を進めている。(3)理論的、制度的研究では、執行猶予制度、累犯加重制度、量刑手続における判決前調査制度、刑や裁判の個別化を目的とした刑罰執行裁判所や障害者等特別司法手続、起訴猶予などダイバージョン制度、刑事収容施設法や更生保護法、保護観察の理念及び位置づけ等について研究を進めている。(1)試行モデルの実態調査と評価研究として、1地域生活定着支援センター活動の実態調査について、全国19か所の定着センターの訪問・面接を終了した。これまでの調査によって得られた結果とその分析・評価に基づき、中間まとめを行うべき段階にある。2更生緊急保護事前調整モデルの実態調査と評価研究では、この試行モデルを施行しているいくつかの保護観察所と仙台及び滋賀地方検察庁について、ヒアリング調査を実施した。(2)比較法的研究として、12015年2月にはメルボルン大学及び対人援助省の研究者を招き京都でシンポジウムを開催し、その論文を公表した。また、2015年8月には東京で開催された東アジア法社会学会議において、特別なニーズを持った犯罪行為者への対応について報告し、10月には、メルボルンで開催された、民間支援団体であるACSOの国際カンファレンスに参加し、刑事司法と福祉の連携に関する日豪比較に関する報告を行った。2イギリスの刑事司法機関と福祉の連携に関して、特にリエゾン・ダイバージョンについて資料を収集し、検討を進めている。また、イギリスの保護観察制度の歴史研究や担い手の変化に関する研究を進め、業務の一部民営化の動向についても研究を進めている。3フランスについては、司法省、刑務所、保護観察所、民間支援団体等を訪問し、ヒアリングを実施した。また、フランスの刑罰執行裁判官制度の生成と展開について学位論文を得た。さらに、フランス及びドイツにおける社会内処遇について、それぞれ論文を更生保護学研究に掲載した。
心筋L型カルシウムチャネルのβ_2受容体茂樹による調節機構の研究

初年度より、現行実験装置を活用して、まずアフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いた電流計測を行なった。ウサギ心房筋由来L型Ca^<2+>チャネルα_<1c>サブユニット並びにCa^<2+>チャネルα_2,β_<2a>サブユニット、ウシ由来G_sタンパク質、adenylate cyclase,β_2受容体、AKAP79を発現させ、Ca^<2+>チャネルを通過するBa^<2+>電流を膜電流固定装置(Gene Clamp500,Axon:設置すみ)を用いて計測した。cDNAはすでにクローニングされており、本研究室で既に使用中であったが、これらcDNAより、Xenopus oocyteでの実験にはin vitro transcription法を用いて、必要とする蛋白質に対するcRNAを合成し、これを調製、混合の後、アフリカツメガエル卵母細胞に微量注入器(IM-30,Narishige:設置すみ)を用いて微量注入した。また、Poly(A)^+ RNAは市販のものを使用した。細胞は、細胞外液(NaCl 90,KCl 2,CaCl_2 1,MgCl_2 1,HEPES 5:mM)の中に置き、ピペット内には高濃度Ba^<2+>を含む液(BaCl_2 110,HEPES 10,TTX 0.0003:mM)を満たして、解析ソフトウェア(pClmap v 6,Axon:設置すみ)を用い、チャネル開口確率とensemble average電流の変化を見た。全細胞並びにCell attachedモードでの膜電流計測を行ったが、今回使用した薬品群では、膜電流増加作用をどの組み合わせにおいても確認できなかった。このため、発現チャネルをα_<1A>(P/Q-type)に変更したところ、PKAの抑制による膜電流減少を確認できた。チャネル活性調節ドメインの決定のため、ミュータントチャネルを作成し、L-typeチャネルとの比較検討を新たに行う予定である。同研究装置を用い、各種カルシウムチャネルブロッカーの作用検討を行うことができ、これらの業績を発表・投稿した。本年度は、アフリカツメガエル卵母細胞(Xenopus oocyte)発現系を用いた電流計測を行った。すでに報告したとおり、Ca^<2+>チャネルcRNAとPoly(A)^+RNAの注入により、卵母細胞においてisoproterenolによるβ_2受容体刺激がwhole cell Ba^<2+>電流を増加させることを確認しているので、この現象がβ_2受容体-Ca^<2+>チャネル間で特異的・局所的に起こっている反応を含むものであるか否かを調べる目的で、cell attached modeで単一チャネル電流計測を試みた。濾胞膜除去を行った卵母細胞では単一チャネル電流計測が行えたが、ピペット内へのリガンド投与を行うと、ノイズ電流の極端な増加があり、局所電流の増加があるか否か、未だ確認できていない。ウサギ心房筋由来L型Ca^<2+>チャネルα_<1c>サブユニット並びにCa^<2+>チャネルα_2,β_<2a>サブユニット、ウシ由来G_sタンパク質、adenylate cyclase,β_2受容体、AKAP79を発現させ、Ca^<2+>チャネルを通過するBa^<2+>電流を膜電流固定装置(GeneClamp500,Axon:設置すみ)を用いて計測した。

cDNAはすでにクローニングされており、本研究室で既に使用中であったが、これらcDNAより、Xenopus oocyteでの実験にはin vitro transcription法を用いて、必要とする蛋白質に対するcRNAを合成し、これを調製、混合の後、アフリカツメガエル卵母細胞に微量注入器(IM-30, Narishige:設置すみ)を用いて微量注入した。また、Poly(A)^+ RNAは市販のものを使用した。細胞は、細胞外液(NaCl 90,KCl 2,CaCl_2 1,MgCl_2 1,HEPES 5:mM)の中に置き、ピペット内には高濃度Ba^<2+>を含む液(BaCl_2 110,HEPES 10,TTX 0.0003:mM)を満たして、解析ソフトウェア(pClmap v 6, Axon:設置すみ)を用い、チャネル開口確率とensemble average電流の変化を見た。全細胞並びにCell attachedモードでの膜電流計測を行ったが、今回使用した薬品群では、膜電流増加作用をどの組み合わせにおいても確認できなかった。
耐熱性酵素モジュールを用いた高効率物質生産プロセスの開発

好熱菌に由来する耐熱性酵素を遺伝子組換え的に生産する大腸菌は、70°Cの熱処理に供するのみで、耐熱性酵素のみが活性を有した極めて選択性の高い生体触媒へと変貌する。こうして得られた耐熱性酵素モジュールを任意に組み合わせることで、所望の化学品生産に特化したin vitro代謝経路の構築が可能となる。本研究では本手法を用いて一部の超好熱菌が有するEntner-Doudoroff解糖経路のin vitro構築を行った。その結果、8種の耐熱性酵素を組み合わせることで、グルコースより100%の収率で乳酸を生産することに成功した。またこれら8種の耐熱性酵素を単一の大腸菌内で生産させる技術の開発にも成功した。非リン酸化Entner-Doudoroff経路を構成する7種の酵素および、乳酸デヒドロゲナーゼの計8種の酵素遺伝子を種々の好熱菌のゲノムDNAより増幅し、温度誘導型ベクターであるpRCIに導入した。なおTheremoplasma acidophilum由来のグリセルアルデヒド脱水素酵素については補酵素としてNAD+を利用可能な変異酵素を利用した。得られた8種のプラスミドをそれぞれEscherichia coli Rosseta2株に導入した。得られた形質転換体を30°Cで培養後、温度を42°Cにシフトさせることで発現誘導を行った。集菌後、超音波破砕、70°C・30分の熱処理により宿主由来の酵素を失活させ、粗酵素液を得た。各酵素の熱安定性を評価した結果、70°Cで6時間の加熱により一部の酵素がほぼ失活した。一方60°Cでは全ての酵素が6時間の加熱後も60%以上の活性を有しており、以後の反応は60°Cで行うこととした。また各酵素のpH依存性を評価した結果、所望の酵素活性を得るのに必要な酵素量の合算値はpH7.0で最小となることが明らかとなった。続いて各形質転換体を70°C・30分の熱処理に供し、宿主由来酵素を失活させた酵素モジュールを混合することで、本研究のモデル反応であるグルコースからの乳酸生産を行った。反応は3時間で頭うちとなり、10mMのグルコースから12mMの乳酸を生産することに成功した。反応液のpHは5.0まで低下しており、これによる酵素の失活が反応停止の原因と考えられる。pH制御を行うことで連続的な生産が可能となると考えられる。以上の結果から、非リン酸化Entner-Doudoroff経路のin vitro構築に成功し、必要な基質、酵素モジュール、緩衝液を混ぜるだけで物質生産が可能という生体触媒を用いた新たな物質生産のコンセプトを実証することに成功したと言える。前年度までに非リン酸化Entner-Doudoroff(ED)経路を構成する7種の酵素および、乳酸デヒドロゲナーゼの計8種の酵素遺伝子を(超)好熱菌より取得し、Escherichia coli Rosetta2株に導入し、その活性を確認した。これらの株を熱処理し、宿主由来の酵素を失活させることで、耐熱性酵素のみが活性を有する酵素モジュールを得た。8種の酵素モジュール、グルコース、補酵素を加えることで、乳酸の生産に成功した。今年度からは複数の酵素遺伝子を単一細胞内で発現する組換え体の作成を開始した。非リン酸化ED経路の酵素遺伝子の集積に先立ち、通常の解糖系であるEmbden-Meyerhoff(EM)経路をベースとしたキメラ解糖系酵素遺伝子の集積に取り組んだ。経路を構築する9種の酵素遺伝子を、任意の3塩基突出末端を付加するためのベクターであるデスティネーションンベクターにクローニングした。DraIII制限酵素によって、各酵素遺伝子の断片化を行った後、枯草菌・大腸菌シャトルベクターとライゲーションし、枯草菌の形質転換を行うことで、9種の酵素遺伝子を集積したプラスミドを得た。枯草菌よりプラスミドを抽出し、大腸菌に再導入を行った。本大腸菌から超音波破砕により無細胞抽出液を得て、70°C、30分の熱処理に供し、宿主由来のタンパク質を変性・除去を行い、耐熱性酵素カクテルを得た。9種の酵素について、それぞれ活性測定を行ったところ、全ての酵素活性を得ることができ、遺伝子集積に成功したと言える。本組換え体より調整した酵素モジュールとグルコース、補酵素を加えることで、グルコースからのピルビン酸生産に成功した。更に乳酸デヒドロゲナーゼとカップリング反応を行うことで乳酸の生産にも成功し、複数耐熱性酵素を単一の大腸菌細胞に保持させた酵素モジュールの作成技術の開発に成功した。前年度までに非リン酸化Entner-Doudoroff (np-ED)経路を構成する7種の酵素および、乳酸デヒドロゲナーゼの計8種の酵素遺伝子を(超)好熱菌より取得し、Escherichia coli Rosetta2株に導入し、その活性を確認した。しかしながらグリセルアルデヒドやグリセリン酸など副生成物が生産されること、反応途中で反応が停止することが確認された。そこで平成27年度は律速段階が生じないよう、酵素量の調整を行ったところ副生成物の生産が抑制でき、収率100%での乳酸生産に成功した。