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絵画の色彩構成の客観的分析のための画像色彩処理の応用技術開発

絵画の色彩構成を,数学的概念に基づく画像色彩処理技法を用いて客観的に分析することにより,絵画のもつ意味を明らかにした.使用されている色の種類と面積比,画面上の各色の分布,画面上の色の変化などを計量することによって,たとえば,絵画の個人様式や時代様式の色彩的特徴を明らかにすることができた.絵画の色彩構成を,数学的概念に基づく画像色彩処理技法を用いて客観的に分析することにより,絵画のもつ意味を明らかにした.使用されている色の種類と面積比,画面上の各色の分布,画面上の色の変化などを計量することによって,たとえば,絵画の個人様式や時代様式の色彩的特徴を明らかにすることができた.平成21年度は,主として,絵画の色彩構成の客観的分析のために必要な感性要素を探ること,および分析に必須の画像色彩処理アルゴリズムならびにコンピュータプログラムの開発を行った.以下,研究実績を国際会議等における発表内容に即し,時系列的に述べる.(次ページの平成21年度研究成果をも参照されたい.)2009年5月には,日本色彩学会第40回全国大会において,色彩分析に適した新しい色空間の構築の可能性を理論的に示した.また同大会において,画像の画面上の明暗変化と色彩変化の情報量(エントロピー)が色彩的特徴を表しうることを示した.7月には渡仏し,ボルドー近郊のSt.Astierで開催された色彩応用に関する研究集会において,色空間および配色分析に役立つ新配色空間のアイディアを発表した(招待講演).同時に,研究協力者であるM.Albert-Vanel氏(元ENSAD教授,元フランス色彩連盟会長)と研究打合せを行った.9月末には,オーストラリア・シドニーで開催された国際色彩学会(AIC)において,2色配色の与える色彩の美しさについて,2色の平均明度および明度差の影響が大きいことを示した。(この成果は,6月に日本色彩学会誌に論文として掲載予定である.)また同国際会議において,絵画の色彩構成の情報量を用いて,画家の画風(色使いの違い)が分類できることを示した.なお11月には,フランスの色彩団体CIC(Centre d'Information de la Couleur)が共同編纂している専門誌Couleurの特別記念号として,筆者の日本の伝統服飾美に対する科学的分析結果が,筆者への頌として出版された.2010年2月末には,日本色彩学会画像色彩研究会の2009年度研究発表会にて,高次画像色彩処理の基礎となる画像の領域抽出アルゴリズムとして,階層的クラスタ化法が有効なことを示した.また同研究発表会にて,情報量を用いた絵画の色彩分析に,色彩と明暗の双方の情報量の比較がより有効であることを示した.2010年3月には,日本色彩学会誌に,「絵画の色彩表現とその数理的分析手法」と題し,今後の研究への指針を定めるために,これまでの研究成果を要約して公表した.平成22年度は,平成21年度に引き続き,絵画の色彩構成の客観的分析のために必要な感性要素を探ること,分析に必須の画像色彩処理アルゴリズム・プログラムの開発,さらに色彩分析の基礎となる表色系と人間の色感覚・色知覚との関係の見直しを行った.以下研究実績を,学会等における発表内容に即し,時系列的に述べる.(次ページの平成22年度研究成果をも参照されたい.)2010年5月には,日本色彩学会第41回全国大会において,代表的な知覚色表色系であるMunsell, PCCS, NCSの諸色属性間に先験的な数学的関係が存在することを明らかにした.また同大会において,画像の面構成分析に階層的領域抽出アルゴリズムが適用可能なことを示した.6月発行の日本色彩学会誌34巻2号には,女子美術大学の李氏らと共同研究の成果である,2色配色の美しさと計量可能な知覚量との関係を明らかにした論文が,掲載された.9月に渡仏し,研究協力者であるM.Albert-Vanel氏と研究打合せを行った.また同氏を含む画家および科学者のグループと絵画の質感についてディスカッションを行った.(この成果は平成23年度に発表する予定である.)11月には,第4回色彩情報シンポジウムin長野において,1型/2型色覚者と色覚正常者との色感覚を統一的に説明するモデルについて発表した.この成果は,画像の色情報と人間の色知覚を結び付ける重要な意味をもつであろう.12月発行の日本色彩学会誌第34巻4号および2011年3月発行の同誌第35巻1号に,19世紀フランスの色彩学者M.E.シュヴルールの先駆的な著作「色彩-その工芸への応用/色相環を利用して-,1864年」を翻訳掲載した(次ページのリストには未掲載).これは筆者がおよそ8年かけて仏語原著から訳出(本邦初訳)したものであり,本書で明らかにされた色のトーンなる概念は,本研究で必須の知覚色の体系に重要な役を演じる.平成23年度は,絵画の色彩構成の客観的分析のために必要な感性要素を探ること,分析に必須の画像色彩処理アルゴリズム・プログラムの開発,さらに色彩分析の基礎となる表色系と人間の色感覚・色知覚との関係の探究を行った以下学会等における発表内容に即し,研究成果を述べる.2011年5月には,日本色彩学会第42回全国大会において,種々の知覚色表色系における色属性値間には本来数学的関係が存在することを明らかにし,多種の表色系の統一の可能性を示した.また,絵画画像の質感分析の基礎となるHaarウェーブレット変換に基づくアルゴリズムを発表した(連携研究者との共同研究).

前者により,絵画の多様な色彩構成の扱いを,統一した表色系を用いて行うことが可能となる.後者により,絵画の色彩構成のおける感性要素としてのマチエールとの分析が可能となる.同年6月7-11日には,スイス・チューリッヒにおいて開催された国際色彩会議AIC2011において,色彩に関する3件の研究発表を行った.そのうち次の2件が本研究テーマに直接関わるものである.1件目は,種々の表色値間の関係を明らかにし知覚色表色系の統一を計るもの,2件目は,連携研究者との共同研究成果である色彩分析ソフトウェア"SciColor"を紹介するものである.1件目は,5月の日本色彩学会における発表成果の拡充である.2件目は,絵画の色彩構成分析に役立つ画像色彩処理プログラムの,具体的な開発成果である.9月には,日本心理学会において,絵画の色彩構成の客観的分析に数学的思考が必要なこと,およびそれによる分析結果を紹介した(招待講演).この成果は,2012年3月に発行された日本色彩学会誌,Vol.36,No.1に報告した(招待論文).なお,次ページの研究発表リストには未掲載であるが,日本色彩学会誌Vol.35,No.2より,19世紀フランスの色彩学者シュヴルールの大著「色彩の同時対比の法則とその応用」,Paris,1839年の邦訳(本邦初訳)を,毎号連載発表している.絵画を含む視覚芸術一般に広く影響を与えた文献であり,本研究のバックグラウンドとして極めて重要な地位を占める.
不飽和結合および超原子価ヨウ素化合物の特性を活用する新規連続反応の開発

<タンデム分子間[2+2]-環化付加/分子内[2+2]-環化付加反応>薗頭反応により容易に合成可能な鎖状ジイン化合物とアルデヒドとのタンデム分子間[2+2]-環化付加/分子内[2+2]-環化付加反応の条件を種々検討したところ、位置及び立体選択的に反応が進行し、α,β,γ,δ-不飽和ケトンを良好な収率で得ることに初めて成功した。続くFriedel-Craftsアルキル化/超原子価ヨウ素による酸化的芳香族化反応も達成できる"酸触媒"を見出すため検討を重ねたが、副生成物の問題などで難しく、結局、反応の前半ではBF3・Et2Oを酸触媒として用いることにした。アルデヒドは芳香族でも脂肪族でも[2+2]-反応はスムーズに進行することがわかった。<タンデムFriedel-Craftsアルキル化あるいは1,6-付加/超原子価ヨウ素試薬による酸化的芳香族化反応>次にルイス酸触媒存在下、前半の反応で生成したα,β,γ,δ-不飽和ケトン中間体とフェニルヨードニウムジアセテートとの反応を検討した。後半の反応はBF3・Et2Oをルイス酸触媒とするとうまく進行せず、最終的にIn(OTf)3をルイス酸触媒として用いることにした。前半の反応で使用したアルデヒドが芳香族の場合の中間体からは、Friedel-Craftsアルキル化が選択的に進行し、その後、リガンド交換/酸化的芳香族化が進行し、最終的に光電子光学・半導体・太陽電池・不斉配位子などの分野で重要な9-アリールフルオレン化合物を得ることができた。アルデヒドが脂肪族の場合は、驚いたことにα,β,γ,δ-不飽和ケトン中間体に対する求核剤の1,6-付加反応が進行し、ビアリール誘導体が得られることがわかった。芳香族アルデヒドと脂肪族アルデヒドの付加中間体に対して、続く反応経路が異なるのは非常に興味深いことから、現在エネルギー計算を検討中である。研究は予定通りに進行しているというわけではないが、必要に応じて、可能な限り計画に沿った研究になるように修正を加えている。そのため達成度としては順調と考えている。鎖状ジイン化合物とアルデヒドとの反応で生成したα,β,γ,δ-不飽和ケトン中間体に対して、触媒量のIn(OTf)3が作用した時に生成するδ-位のカルボカチオンの安定性が、δ-位に付加しているアルデヒド由来の置換基により影響を受けることが示唆された。付加したアルデヒドが芳香族の場合は分子内Friedel-Craftsアルキル化が進行し、脂肪族の場合は分子間1,6-付加反応が進行している事実から、計算化学により遷移状態の様子などを検討する予定である。また1,6-付加反応では分子内に生成したアセテートアニオンが求核付加をしているので、反応系内により求核性の高い別の求核種を共存させて、反応の影響を検討する予定である。

付加したアルデヒドが芳香族の場合は分子内Friedel-Craftsアルキル化が進行し、脂肪族の場合は分子間1,6-付加反応が進行している事実から、計算化学により遷移状態の様子などを検討する予定である。また1,6-付加反応では分子内に生成したアセテートアニオンが求核付加をしているので、反応系内により求核性の高い別の求核種を共存させて、反応の影響を検討する予定である。(理由)当初予定した実験がうまく行かず、少し予定を変更した。それに伴って購入試薬類にも変更が生じたため。(使用計画)今年度は2年目なので実験を精力的に進める予定であり、試薬類の購入に充てたいと考えている。
YBCOと銀の複合による高温超伝導材料の超伝導特性と機械的性質

YBCO超伝導体は90K以上の超伝導遷移温度を示すものの,セラミックス特有の〓さと金属に比べて著しく高い常伝導状態の比抵抗をもつ。本研究の目的は90K級の超伝導を保持しながら,金属に近い比抵抗と十分な機械的強度を持つ高温超伝導材料を開発することである。平成元年度にはYBCO粉末にAg粉末を添加して,曲げ強度150MPaの超伝導材料を得た。平成2年度にはこれにさらにZrを添加して,最高曲げ強度270MPaの高温超伝導材料の開発に成功した。この分野ではその間にMTG法などYBCOをいったん溶かしてゆっくり冷却し粒成長させる方法が開発され,大きな磁化ヒステリシスと高い臨界電流密度を持つ超伝導材料が得られるようになってきた。このような超伝導体では,微細に析出した(211)相がピン止め中心になると言われている。我々が開発したZr添加YBCOは(211)相や微細なBaZrO_3を含むので,MTG法を適用することで高い機械的強度と高い臨界電流密度を兼ね備えた超伝導材料の開発が期待出来る。平成3年度にはこれを目標に掲げ,Zr添加YBCOを部分溶解させた時の強度の向上機構を冶金学的立場から明らかにした。さらに77Kにおける磁化特性を評価することにより,出来るだけ大きな磁気ヒステリシスを持ち,臨界電流密度が高くなる熱処理条件の最適化を検討した。現在のところZr_<0.1->YBCOにおいてΔMの値が30emu/cm^3を得ている。この値はYBCOの3倍である。MTG法では大きなΔMが得られるが,結晶粒が粗大化して機械的強度が低下する。現在,この点に改良を加えて優れた強度と優れた超伝導特性を兼備した材料の開発に今一歩のところに達している。
水産重要魚類稚魚の成育場としての河口・沿岸域生産力の定量評価

沿岸域を成育場とするスズキやヒラメなどの有用魚類の生産力を定量的に推定するために、由良川河口・丹後海沿岸域をフィールドとして、海洋物理構造、栄養塩供給、植物プランクトン生産、餌料動物生産、稚魚生産までの生態系を調査した。得られたデータをもとに、デルフト3Dにより基礎生産までの再現性の高いモデル化に成功した。また、エコパスモデルにより稚魚生産までの生態系モデルの基本構造を構築した沿岸域を成育場とするスズキやヒラメなどの有用魚類の生産力を定量的に推定するために、由良川河口・丹後海沿岸域をフィールドとして、海洋物理構造、栄養塩供給、植物プランクトン生産、餌料動物生産、稚魚生産までの生態系を調査した。また、エコパスモデルにより稚魚生産までの生態系モデルの基本構造を構築した田良川下流域から丹後海沖合までの広範囲(30km)にわたる水域で、1ヶ月に1回24ル則にわたり調査を行い、水温、塩分、栄養塩、クロロフィル、動植物プランクトンの時空分布構造を調べた。河川側では、河川水量が少なく海水が底層から河川下流域へ流入する晩夏初秋に、海産植物プランクトンが陸域起源栄養塩を利用して海水・淡水の境界面で高い基礎生産を示したが、このような河川側での基礎生産の効果は海側へは波及しなかった。丹後海側では、河川流量の多い冬春に高い基礎生産が認められ、それを利用して動物プランクトンやアミ類のバイオマスが春初夏に増大した。スズキ仔稚魚の初期の成長と生き残りの関係を解析し、本種の浮遊仔魚期には、初期成長が早く速やかに稚魚期に達した個体ほど生残がよいことがわかり、`bigger is better'(大型個体ほど捕食されにくい)仮説と`stageduration'(仔魚期が短いほど生残がいい)仮説が実証された。また、この原因は成長のいい個体ほど捕食されにくいことを示しており、`growth-selectivepredation'(成長選択的捕食)仮説にも適合した。スズキは、稚魚の成育場として丹後海浅海域から由良川下流域(河口から20kmまで)を利用するが、前者(丹後海)ではニホンハマアミ、後者(由良川下流)ではクロイサザアミを主食した。安定同位体比分析から、それぞれのアミ類は、陸起源及び海起源の有機物につながる生態系で生産されたことが示された。デルフト3Dモデルに上記の24ヶ月調査で得られた物理データを適用し、本調査海域の物理構造のモデル化に取り組んだ。平成21年度は、海水の河川下流域への湾入及び河川水の丹後海への流出について、かなり正確に再現できるモデルを作成した。また、エコパスモデルでは、生態系における生産構造の中心的な生物群の抽出と、主要種の生物パラメータ情報の収集を行った。平成22年度には、由良川下流域から丹後海にわたる水域で、原則として毎週1回の高頻度調査を実施し、年間50回近い調査により、水温、塩分、栄養塩、クロロフィル、プランクトン、ベントス、魚類の時空間分布構造を詳細に調べた。丹後海では河川水量の多い春季に植物プランクトン現存量が増大し、それに対応してアミ類卓越種であるニホンハマアミのバイオマスが増加した。これは、本種が植物プランクトンを主食するという安定同位体比分析結果と一致した。また、由良川の下流域ではイサザアミが卓越することを確認し、本種についても生産生態研究を開始した。底生微細藻類の生産は夏季に高く、植物プランクトンの生産には河川からの栄養塩供給、底生微細藻類の生産には照度が重要な役割を果たすことが示された。スズキは本海域では12月下旬から2月上旬にやや沖合で産卵する。着底期仔稚魚は2,3月に由良川河口域の水深515mの海域の底層に集積し、河川水量が減少して底層から海水が河川へ遡上し始める4月頃から、一部の稚魚が河川へ移動することがわかった。スズキ稚魚耳石の精密な解析から、河川遡上個体は、遡上開始時には海域残留個体よりも栄養状態が悪く小型であるが、河川内に豊富に分布するイサザアミを摂餌して、降海期の初夏には栄養状態、成長ともに海域残留個体に追いつくことが明らかになった。一方、河川水の流入のない和田浜では基礎生産速度が低く、浅海底では潜砂性で肉食性のArchaeomysis属2種のアミ類が卓越しており、由良川河口域とは全く異なる生物生産構造の存在することが示唆された。平成22年度の詳細な調査データをデルフト3Dモデルに組み込むことにより、平成21年度バージョンよりも遙かに再現性の高いモデルを構築した。また、魚類生産へ至るエコパスモデルにより、鍵となる生物群データをもとに本海域における生物生産構造の骨格を完成させた。平成23年度は、仔稚魚の生産において最も重要な36月について、詳細な生態系モデルの構築を目指す。平成23年度は、22年度に引き続き由良川下流域から丹後海にわたる水域で、目的に応じて毎週1回毎月1回の高頻度調査を実施し、水温、塩分、栄養塩、クロロフィル、プランクトン、ベントス、魚類の時空間分布構造を詳細に調べた。とくに、丹後海における栄養塩収支を定量的に把握した。

河川からのNフラックスは、夏季(8-10月)に55tN/month、河川流量の多い梅雨期(6-7月)に140tN/month、冬春季(2-4月)に186tN/monthと推定された。エスチュアリー循環は流量の多い冬春季に強化され、外海から高い栄養塩濃度の海水が供給されることにより、Nフラックスは夏季・梅雨期の10倍に達した。沿岸域の植物プランクトンは、栄養塩流入フラックスが増加する冬春季にブルームを形成した。魚類稚魚の主要餌料であるニホンハマアミは、この植物プランクトンブルームに対応した2-5月に高密度に分布し6月に急激に減少した。飼育実験により、水温、成長、死亡率の関係を調べた。その結果を用いてフィールドにおいて推定された日間生産量は、高密度期には3-9mgDW m-2、6月の減少期以降は1mg DW m-2以下となった。年間生産量/現存量比(Pyear/B)は約15.1と推定され,アミ類のPyear/Bとしては比較的高かった.丹後海に出現するヒラメ稚魚には、西方で産卵され3-5月に着底する来遊群と、丹後海内で産卵され5-7月に着底する土着群のあることが分かった。来遊群は主食であるアミ類が豊富な時期に成育場に加入するが、土着群はアミ類の減少期に加入することから、前者の方が摂餌状態や成長は良好であった。これまでに得られた詳細な調査データをデルフト3Dモデルに組み込み、河口域における栄養塩供給から基礎生産までの過程を再現できるモデルを完成した。平成24年度は、エコパスモデルとの融合により基礎生産から仔稚魚の生産に至る総合的な生態系モデルの構築を目指す。由良川河口から15km上流までの河川下流域と、丹後海の水深60mまでの海域において、生物生産構造の把握とそのモデル化に取り組んだ。下流域では、海水が遡上して塩水くさびが発達する夏秋季には、河川が供給する栄養塩を上層では淡水・汽水産植物プランクトン、塩分躍層以深では海産植物プランクトンが利用し、塩分躍層付近にクロロフィル極大層が形成された。基礎生産を利用する動物プランクトンの多くは海産種であったが、河床近くには海水域から淡水域まで広くイサザアミが分布し、スズキ稚魚の主要餌料となった。夏秋季に河川下流域で生産された動物プランクトンの多くは、死後河床に堆積して分解され河川内の再生生産に利用されることが示唆され、丹後海の生物生産に対する貢献は小さいと推察された。一方、河川水量が多い冬春季には河川への海水遡上は見られず、河川水は速やかに丹後海へ流出し、陸域起源の栄養塩は丹後海における基礎生産に利用された。デルフト3Dによる物理化学モデルから、河川流量が毎秒250m3を越えると海水は完全に河川から押し出され、イベント後に海水が再遡上するのに約10日かかることが明らかになった。丹後海側での基礎生産や動物プランクトン生産は、栄養塩の河川内消費が起こらず、しかもエスチュアリー循環により外海からも栄養塩が供給される冬春季に増加した。丹後海に分布するニホンハマアミの生産量は26月に高く、6月中旬に激減するという季節変化が毎年確認された。一方、夏秋季の丹後海側の生物生産は常に低い状態であった。エコパスにより、丹後海における春季の食物網の解析を行った。ソリネットなどによる採集データを基礎に構築されたモデルでは、ニホンハマアミが食物網の鍵種として重要であるが、春季には生産が消費を大きく上回っており、魚類へ至る生産系は基本的にボトムアップ構造であることがわかった。
ミダゾラムの樹状細胞に対する分子免疫学的作用メカニズムの解明

免疫細胞に対する代表的な鎮静薬であるベンゾジアゼピン系薬物の影響を解析する過程でヒトとマウスの細胞に対する影響を評価した。ヒトのマクロファージの細胞株であるTHP-1とマウスの単球マクロファージ細胞株であるRAW264用いた解析を進めた。ベンゾジアゼピンの代表として水溶性の鎮静薬であるミダゾラムを用いた。ミダゾラムはLPSによってTHP-1, RAW264に生じる炎症性サイトカインの分泌と副刺激分子の発現が抑制された。ミダゾラムの作用分子であるGABA受容体ともう一つの作用分子であるTSPOの関与を解析した。TSPOの分子を欠損させた細胞株を作成してTSPOの関与を分子レベルで明らかになった本年度はミダゾラムが樹状細胞の成熟分化に影響を与えることの、抗原特異的免疫応答の成立に対する影響をマウスの実験モデルを用いて解析を行った。先ず最初に、樹状細胞による免疫によって生じる抗原特異的免疫応答の解析を可能にするために高感度、高特異性の検出系の作製を行った。モデル抗原に特異的なT細胞受容体を高発現するトランスジェニックマウスとMHCテトラマーを併用した実験系によって抗原特異的応答の検出系を確立できた。この検出系をもちいて、樹状細胞の成熟過程にミダゾラムが存在するか否かが、樹状細胞の投与により生じてくる免疫応答に変化を与えるのかを追求した。樹状細胞投与による免疫後4,7,10日と末梢血中のCD8型Tリンパ球に占めるテトラマー陽性細胞の割合を評価した。ミダゾラム併存下で成熟分化した樹状細胞による免疫では、対照群と比べてテトラマー陽性細胞が減少していた。この結果はミダゾラムによって樹状細胞による抗原特異的な細胞傷害性リンパ球の生成が低下したことを示している。このことからミダゾラムによって免疫の成立が抑制されることが示された。人の免疫細胞に対するベンゾジアゼピンの効果を追求した。対象としては単球マクロファージ細胞株であるTHP-1を用いた。THP-1をPMAによってマクロファージに分化させた後、リポ多糖(LPS)を用いてマクロファージを活性化させる。活性化されたマクロファージはインターロイキン6(IL-6)、一酸化窒素(NO)やCD80といった副刺激分子の発現を上昇させる。ベンゾジアゼピンをこの活性化過程に添加するとマクロファージの活性化に伴うこれらの変化が抑制された。次にこの作用がどの分子に依存しているのかを明らかにすべくベンゾジアゼピンの作用分子である末梢性ベンゾジアゼピン受容体(TSPO)とGABA受容体のリガンドを用いた解析を行った。TSPOリガンドをマクロファージの活性化過程に添加しておくとベンゾジアゼピンの効果と同様の作用を及ぼした。一方でGABA受容体関連のリガンドにはベンゾジアゼピン系薬物と同様の変化をおこした薬剤はなかった。以上からマクロファージに対してベンゾジアゼピンはGABA受容体を介してではなくTSPOを介して作用することが強く示唆された。最後にTSPOがマクロファージにおけるベンゾジアゼピンの標的分子であることの証明としてTSPOに対するsiRNAの導入を行ってTSPOノックダウン細胞を作成した解析を行った。TSPOノックダウン細胞ではベンゾジアゼピンの作用が減弱することが確認された。以上から人のマクロファージにおいてベンゾジアゼピンはTSPOを介して抑制的作用を発揮することが明らかになった。TSPOの分子を欠損させた細胞株を作成してTSPOの関与を分子レベルで明らかになった周術期管理医学申請した計画書どおりに実験は進行している。来年度以降はミダゾラムの免疫抑制機序の解明の追求を行っていく購入を予定していた抗体、サイトカイン試薬が予定よりも安価に購入できたため、若干の残残金が発生した申請者らの実験で最もキーとなる試薬である抗体試薬の、翌年度の購入に使用する
メタゲノムからの生分解性プラスチック分解遺伝子の探索とモノマーリサイクルへの応用

自然環境中の全微生物のうち、人類が培養できるものは1%程度といわれている。そこで、残り99%の微生物の持つDNAを自然界から直接精製し、これを用いて新規プラスチック分解遺伝子の取得を行った。得られた新規遺伝子をさらに進化工学によって改変し、機能を強化した。これを用いてプラスチックの分解(モノマー化)を行い,プラスチックのバイオケミカルサイクルへの道を開いた。本研究では環境中から直接抽出したDNAを用いてメタゲノムライブラリーを構築し、新規な分解性プラスチック分解酵素遺伝子の取得を試みた。対象分解性プラスチックとしてポリ乳酸(PLA)を用いた。コンポスト中ではPLAは通常よりも容易に分解されるという知見から、土壌サンプルにはコンポストを採用した。まず、PLAディスクを用いたコンポストからのPLA分解菌(分解遺伝子)の集積を試みた。ディスク状に成形したPLAをコンポストへ埋設し、65°Cにて10日間静置した後、PLA diskを採取し、その表面に付着した菌のDNAを直接抽出した。次に、取得したDNAをSau3AIにて限定分解し、pUC18ベクターを用いたメタゲノムライブラリーを構築した。PLA分解活性のスクリーニングは、PLAエマルジョンを重層したLuria-Bertani(LB)寒天培地上で、clear zone形成能を有する株を検出することにより行った。メタゲノムライブラリー40,000株のスクリーニングの結果、PLA分解活性を示す株を7株取得した。その株が有するプラスミドをそれぞれpLA-M4,5,7,8,9,10,11とした。各プラスミドの有するinsertDNAの塩基配列を決定し、BLASTX検索を行った。その結果、PLA分解酵素遺伝子と思われるORFを見出し、これらをそれぞれplaM4,5,7,8,9,10,11とした。これらの遺伝子はいずれもBacillus属のlipase遺伝子と最も高い相同性を示したが、アミノ酸配列においても50%以上の相同性を示す既知遺伝子は見られなかった。これらのうち、plaM4を発現ベクターpET21a(+)に導入し、E.coli BL21(DE3)にて大量発現および発現タンパク質の精製を行った。精製PlaM4は70°Cにおいて最も高いエステラーゼ活性を有し、50°Cにて2時間のインキュベーションを行った後でも、その活性を70%保持していた。このことから、PlaM4は熱安定性のPLA分解酵素であることが明らかとなった。固体生分解性プラスチック分解酵素遺伝子の改変と機能強化前年度得られた生分解性プラスチック分解酵素遺伝子(plaM4)について、遺伝子改変による機能強化を行った。同時に取得したplaM4と約90%の相同性を示すplaM5遺伝子を用いてDNA shufflingを行った。PLAは高温条件下では非酵素的に加水分解を起こしやすい高分子ポリマーであるため、高温条件下で放置するとPLAは自然に低分子化する。低分子化したPLAならばPlaM4はこれを分解することができるため、本研究では60°C以上の長期高温条件下でもその活性を失わないPlaM4変異体を取得することを目的とし、熱安定性の向上に重点を置いて変異体のスクリーニングを行った。その結果、ライブラリー570株から、27株の熱安定性向上候補株が得られた。これら27株を培養後超音波破砕により粗酵素液を得、60°Cで2hrの熱処理後の残存活性を測定した。controlとして用いたnative PlaM4の残存活性と比較した結果、その多くに耐熱性の向上が認められ、特にD7,F2の2種の変異体は全く失活が見られず、きわめて高い熱安定性を持つことが明らかとなった。今回確立された方法は他のプラスチック分解酵素にも応用可能であり、今後対象を広めてさらに検索を行ってゆく予定である。1)プラスチック分解酵素の大量生産酵素によるモノマーリサイクルの実現のため、プラスチック分解菌TB-71株の分解酵素生産条件を検討した。培地にTSB培地を用い、かつ誘導基質として大豆レシチンを添加した場合に酵素活性の著しい上昇が認められ、従来のNB+プラスチック(PBSA)培地と比較して約10倍の酵素を生産することに成功した。2)プラスチック分解酵素の進化工学的改変メタゲノムスクリーニングによって得られたポリ乳酸・ポリブチレンサクシネート(PBSA)分解酵素群(plaM4他3種)に対して遺伝子シャッフリングを行った結果、熱安定性の向上した株を複数得た。これらを再度シャッフリングすることにより最終的に野生型の30倍の熱安定性を持つ変異遺伝子を有する大腸菌クローン(S2株)を得た。3)新規生分解性プラスチックに対する分解性の検討これまでポリエステル系生分解性プラスチックは、そのほとんどに脂肪族のみが用いられてきたが、近年物性を向上させるために脂肪族と芳香族の両方を含んだ新しいポリエステル系生分解性プラスチックが注目されている。しかし、その微生物分解に関する知見は、堆肥等の高温環境ではあるが常温では知られていなかった。検討の結果TB-71株、TB-12株が常温でフィルムを分解することを見出した。1.プラスチック分解酵素の大量生産昨年度最適化した培養条件においてジャーファーメンターによる大量培養、および酵素の大量生産を行った。

2.プラスチック分解酵素の進化工学的改変昨年度得られた野生型の30倍の熱安定性を持つ変異遺伝子を有する大腸菌クローン(S2株)を元に更なる改変をおこなった。その結果S2よりも熱安定性が3倍向上した変異タンパク、およびポリ乳酸分解性が7倍向上した変異タンパクを得た。これらの変異箇所を解析した結果酵素活性および熱安定性に関与するアミノ酸の位置が推定できた。3.新規生分解性プラスチックに対する分解性の検討TB-71株およびTB-71株由来の分解酵素を用いて新規脂肪族一芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックの分解産物の検討を行った。その結果本菌株は脂肪族一芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックをモノマーまで分解可能であり、一つの酵素がそれを行うことが明らかになった。また、イソフタル酸エステルはテレフタル酸に比較して分解性が遅い事が明らかとなった。また、新たに自然界から分解菌を2株取得した。これらは脂肪族一芳香族ポリエステル系生分解性プラスチックを分解したが、分解産物はオリゴマーであり、新規な酵素であると考えられた。
近世中央アジア東部における歴史的聖者伝の系統研究

中央アジア東部で18世紀後半以降に作成されたムハンマド・サーディク・カーシュガリー著『ホージャガーン伝』(別名『アズィーザーン伝』)のA系統(長編)の写本とB系統(短編)の写本の校訂作業を進めた。その結果、同じ人物や出来事の記述において文章表現の異なる箇所が多く見られること、どちらか一方の系統の写本にしか記述されていない内容があること、全体構成において大きな相違があることなどが確実に判明した。(1)中央アジア東部で18世紀後半以降に作成されたムハンマド・サーディク・カーシュガリー著『ホージャガーン伝』諸写本の系統の差異を明確にする。(2)上記の写本のうち、歴史研究の資料として最良と推測されるB系統の写本群の校訂作業と翻訳作成に従事し、その他の系統の写本との比較をおこなう。中央アジア東部の代表的な歴史的聖者伝である『ホージャガーン伝』(タズキラ・イ・ホージャガーン、タズキラ・イ・アズィーザーン等の書名をもつ)の写本群において1系統に属する、パリのフランス研究所所蔵の1写本を底本にして、アラビア文字テキストをコンピュータ・ソフトに入カしてデジタルデータ化する作業を開始した。中央プジアのアラビア文字トルコ語(チャガタイ語)で書かれたテキストの正確な校訂をおこなうには内容の読解作業が必要であるため、アラビア文字テキストのデジタル化とともに日本語訳も進めている。この作業は他の系統の写本群と比較する上での基本となるものであり、本研究の中核となる作業である。それとともに、『ホージャガーン伝』の写本群のなかで別系統であるとされている、スエーデンのルント大学所蔵の1写本との比較にも取り掛かっている。こちらの写本には、パリの写本とは異なる内容も含まれており、パリ写本の校訂作業の進展と共にその差異点の発見に努めている。目下検討しているのは、この聖者伝の主要な登場人物であるカシュガル・ホージャ家という聖者の家系の祖先についての系譜である.その祖先の中で登揚するブルハーン・アッディーン・クルチュという聖者についての伝説的物語はルントの写本が属する系統にしか見られないという際だった特徴をもっている。ブルハーン・アッティーンクルチュの聖廟(マザール)は今日の中央アジアにおいても崇敬されている。この聖者の伝説の成立と普及に関する研究を次年度にさらに進めていく。『ホージャガーン伝』(タズキラ・イ・ホージャガーン、タズキラ・イ・アズィーザーン等の書名をもつ)の写本群において1系統に属するパリ・フランス研究所所蔵の1写本を底本にしてテキストの日本語訳をコンピュータ・ソフトに入力してデジタルデータ化する作業を継続した。中央アジアのアラビア文字トルコ語(チャガタイ語)で書かれたテキストの正確な校訂をおこなうには内容の読解作業が必須であるため、テキストの校訂とともに特に日本語訳の作成に力を注いでいる。さらに、『ホージャガーン伝』の写本系統を分析するうえで重要と思われる系譜の記載について検討した。聖者の系譜には師弟関係を表す道統(精神的系譜)と親子関係の血統の2種類がある。『ホージャガーン伝』の諸写本には、道統と血統の2種類の系譜を載せている写本と、血統のみを載せている写本の2系統がある。前者の道統と血統を載せている写本においては、血統を記載した後にブルハーン・アッディーン・クルチュという人物についての伝説が述べられている。この人物は所謂『ホージャガーン伝』で扱われている所謂カシュガル・ホージャ家の先祖にあたるとされている。筆者はこのブルハーン・アッディーン・クルチュ伝説をカシュガル・ホージャ家に関わる他の諸聖者伝にみられるものと比較した結果、2種類の伝説、すなわち、フェルガナ盆地の宗教的伝統を反映している伝説とカシュガル地方の伝統に基づくものとの2種類があることを発見した。2008年8月27日、中国の新彊大学で開催された国際会議おいて、その研究成果を発表した。『ホージャガーン伝』(タズキラ・イ・ホージャガーン、タズキラ・イ・アズィーザーン等の書名をもつ)の写本群において1系統に属するパリ・フランス研究所所蔵の1写本を底本にしてテキストの日本語訳をコンピュータ・ソフトに入力してデジタルデータ化する作業を継続し、ほぼ日本語訳を完了した。当初B系統に属する判断し底本としていた当写本は、テキストの途中からA系統の写本のテキストと同じになることが判明した。写本の書写人が最初はB系統の写本を用い、途中からA系統の写本に変更して筆写したものと思われる。これは、系統の異なる『ホージャガーン伝』写本の流布状況を考える上で興味深い事例となる。A系統の写本のテキストは、B系統の写本の内容と共通する人物や出来事などについての記述においても、その文章表現が大幅に異なっている箇所が多く見られる。

それ故、従来の先行研究で提起されている、著者は1次本(A系統の写本)を書いたのち、それを短縮して2次本(B系統の写本)を作成したという仮説が成り立つかどうかは、再検討の余地が多いにあると考えられる。歴史的聖者伝である『ホージャガーン伝』(タズキラ・イ・ホージャガーン、タズキラ・イ・アズィーザーン等の書名をもつ)写本群の系統間の相違について検討を加えた。まず着目したのは、序文における相違である。3系統の写本とも一様に、序文は神に対する賛辞、預言者ムハンマドの賞賛、著者ムハンマド・サーディク・カーシュガリーによる本書作成の経緯という3つの部分から構成されており、内容も基本的に同じである。しかし、A系統とC系統の写本の序文には修辞的な言辞が多く、B系統の写本にない詩や『クルアーン』の章句の引用も見られる。序文におけるもっとも大きな相違は以下の3点である。(1)A系統とC系統の写本には「タズキラ・イ・アズィーザーン」という書名らしき語句が見られること。(2)B系統の写本ではA・C両系統写本における「タズキラ・イ・アズィーザーン」の箇所に「タズキラ・イ・ホージャガーン」の語句が見られること。(3)B系統の写本にのみ「本書タズキラ・アルジャハーン(またはタズキラ・イ・ジャハーン)」という書名らしき語句と、1182年という作成年が記されていること。B系統の写本群のなかに作成年を1182年ではなく、1192年とする1写本がある。その内容は他のB系統よりも簡略されているが、書写年が古いこの写本を転写し翻訳する作業を進めた。以上の作業により、『ホージャガーン伝』校訂テキスト作成のための基礎は確立しつつある。
雌雄のストレスに対する反応の相違を利用した多角的なストレス評価法の確立

1)ストレスによるHPA軸の活動を抑制するアンドロジェンの作用の検討昨年度、シバヤギにおいて、アンドロジェンが輸送に伴う血中コルチゾル(Co)濃度の上昇を軽減させることを示した。本年度は、この現象に関わるアンドロジェンの作用を解明する一環として、副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)の脳室投与による血中Co濃度の変化に及ぼすジヒドロテストステロン(DHT)の効果を検討した。去勢したオスシバヤギの皮下にDHTあるいはコレステロール(Cho)を詰めたカプセルを留置し、第三脳室に生理食塩水あるいはヒツジCRHを注入した。血中Co濃度は、DHT群、Cho群ともにCRHの脳室注入により有意に上昇したが、その上昇の程度はDHT群の方が有意に低かった。このことから、アンドロジェンの主な作用部位は中枢ではなく、下垂体あるいは副腎皮質であることが示唆された。2)輸送による摂食行動の変化における雌雄差および性腺ホルモンの影響輸送後の摂食行動の変化と、それに関わる雌雄差と性腺ホルモンの影響を検討した。1時間の輸送を行ない、その直後から6時間の摂食量を測定した。輸送後の摂食量は、メスでは対照と差がなかったが、オスでは輸送により減少していた。また、去勢オスにCho、DHTあるいはエストラジオールを詰めたカプセルを留置して行った実験では、DHT留置群でのみ輸送により摂食量が減少していた。輸送後の摂食量の減少が何に起因するかは今のところ不明であるが、血中Co濃度における反応で得られた結果とは逆に、アンドロジェンがその効果を促進していることが示唆された。3)輸送が視床下部のc-fosタンパク発現に及ぼす影響輸送により、視床下部に発現するc-fosの分布を検討した。去勢オスを用い、1時間の輸送後、抗ヒトc-fos抗体を用いて免疫染色をした。その結果、輸送により、HPA軸の活動に主要な役割を果たす室傍核にc-fosの発現が認められた。しかし、交感神経系を調節している視床下部腹内側核にはc-fosの発現はみられなかった。これらの発現に、性腺ホルモンがどのような影響を与えるかは今後の課題である。シバヤギを用い、トラック輸送に伴うストレス反応の雌雄差およびそれに関わる性腺ステロイドホルモンの影響について検討した。まず実験1では、ストレス反応の雌雄差について検討した。雌雄両方に輸送を負荷し、血液中のコルチゾル濃度(Co)、グルコース濃度(Glu)、遊離脂肪酸濃度(FFA)を測定した。雌雄いずれも輸送に伴いCo、Glu、FFAは上昇したが、Coに関してはオスの方がメスに比べその上昇の程度が低かった。一方、GluおよびFFAに雌雄間に差はなかった。続く実験2では、ストレス反応に対する性腺ステロイドホルモンの影響について検討した。去勢オスに、ジヒドロテストステロン(DHT)、エストラジオール(E)、コレステロール(C)をそれぞれ慢性的に投与し、実験1と同じ手順で輸送を負荷した。いずれの投与群においてもCo、Glu、FFAは輸送に伴い上昇したが、CoではDHT群においてその上昇の程度が低く、GluおよびFFAではE群でその上昇の程度が低かった。実験3では、Co上昇の抑制に関わるDHTの作用機序について検討した。DHTあるいはCを慢性的に投与した去勢オスの第三脳室に、副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)、生理食塩水をそれぞれ注入し、Co、Glu、FFAを測定した。いずれの投与群においても、CRH注入によってCoは上昇したが、DHT群はC群に比べその上昇の程度が少なかった。一方、いずれの注入区においても、Glu、FFAの上昇はみられなかった。これらのことから、(1)シバヤギにおいてもストレス反応に雌雄差があること、(2)その原因の一つは性腺ステロイドホルモンであること、(3)アンドロジェンはストレスによるCo上昇を抑制し、その作用部位はCRH分泌の下位にあること、(4)エストロジェンはストレスによるGlu、FFA上昇を抑制すること、が分かった。

輸送後の摂食量の減少が何に起因するかは今のところ不明であるが、血中Co濃度における反応で得られた結果とは逆に、アンドロジェンがその効果を促進していることが示唆された。3)輸送が視床下部のc-fosタンパク発現に及ぼす影響輸送により、視床下部に発現するc-fosの分布を検討した。去勢オスを用い、1時間の輸送後、抗ヒトc-fos抗体を用いて免疫染色をした。その結果、輸送により、HPA軸の活動に主要な役割を果たす室傍核にc-fosの発現が認められた。しかし、交感神経系を調節している視床下部腹内側核にはc-fosの発現はみられなかった。これらの発現に、性腺ホルモンがどのような影響を与えるかは今後の課題である。
グリセロアルデヒド3燐酸脱水素酵素のリガンド結合協同性の解析

昨年度において高度好熱性細菌のグリセロアルデヒド3燐酸脱水素酵素(GAPDH)の大量発現系を確立して大腸菌で生産させた酵素について部位特異的異変を導入して解析したが、この酵素の高度な安定性のために、そのままでは、所期の目的を達成するのが困難であった。そこで先ず、ビフィズス菌のLー乳酸脱水素酵素(LDH)を用いてリガンド結合協同性のモデル実験を試みた。本酵素は高度好熱性細菌の酵素より安定度は低いが、中温菌酵素としてはかなり高い安定性を有し、またクロ-ニンングした遺伝子が大腸菌中で良好な発現をする点で有利である。また、基質およびアロステリックエフェクタ-であるフルクト-ス1,6-二燐酸により酵素に正の協同性を生ずることから、グリセロアルデヒド3燐酸脱水素酵素の負の協同性と対象的なモデルとなるためである。リガンド結合性を変化させたLDHサブユニットのハイブリッドの分離を行うために酵素蛋白質のC末端に正および負の電荷のアミノ酸残基を導入した変異株を作成した。これら変異株およびそれを用いて大腸菌中で作成したサブユニットハイブリッドはHPLにより分離された。一方、リガンド結合性について基質ピルビン酸に対する認識をオキザロ酢酸にかえた変異、あるいはフルクト-ス1,6-二燐酸の結合性を無くした変異をもつサブユニットを作成し、上記変異との複合変異株によりリガンド結合性の異なるサブユニットのハイブリッド酵素の特性を解析した。この解析により、正のリガンド結合協同性はアロステリック現象の協奏型モデルに適合することを分子的に証明した。このモデル実験によりグリセロアルデヒド3燐酸デヒドロゲナ-ゼの負の協同性についても解析が行える見通しが得られた。今年度においては、研究目的を実現するために、まず、本酵素の大腸菌における大量発現系の確立を行った。T.aquaticus gap遺伝子の開始直前の部位でtacプロモ-タ-とSD配列をもつpUC系発現ベクタ-に乗せかえたプラスミド、および本遺伝子のSD配列上流にlacプロモ-タ-を配置するようにpUC系ベクタ-に乗せかえたものを作製したところ、以後の実験に支障のない高い蛋白質発現を実現することができた。次にすでに類縁酵素のX線立体構造が明らかにされているので、それに基づいて、酵素表面のアミノ酸残基間の静電結合の本酵素の安定性に寄与を解析するためにE168→V、D225→Aの部位特異的変異を導入した。この変異酵素を大腸菌により生産し、野生型酵素と基質濃度依存性、pH依存性を測定したが、大きな差はなかった。構造と安定性については円二色性スペクトル、熱処理後の残存活性、塩酸グアニジン濃度変化および温度変化に伴う円二色性変化を追跡したが、差がみられず、従来考えられていた表面電荷の影響は大きいものではないと考えられる。本酵素の補酵素結合の協同性を解析するために、補酵素をすべてとり除いたアポ酵素の調整とアフィニティ-クロマトグラフィ-を行ったが、著しい差は見られなかった。gap遺伝子の下流に存在する翻訳領域の解析を行ったところ、ホスホグリセリン酸キナ-ゼの一部であることがわかり、gap遺伝子とpgk遺伝子が終止コドンを介してオペロンを形成していることがわかった。
DNAチップを用いた間歇型一酸化中毒への進展を予測する指標作成のための研究

急性一酸化炭素中毒から一旦回復した後の間歇型一酸化炭素中毒の原因は不明である。今回、ラットを用い間歇型一酸化炭素中毒モデルを作成し、その行動変化および脳内の遺伝子発現変化を網羅的にDNAチップを用い調べた。受動的回避行動試験では、2週後から有意な障害が認められモデル動物となることを確認した。このラットを3週後断頭し、海馬での遺伝子発現をDNAチップを用いてコントロールラットと比較して調べたが、遺伝子発現に有意な変化は確認できなかった。今後、例数を増やし検討する予定である。一酸化炭素中毒者のうち10から30%はいったん回復した後に、遅延性神経精神症状を来たし、重篤な脳症状を起こすため、間歇型一酸化炭素中毒と診断される。しかし、急性と間歇型一酸化炭素中毒の病態はともにまだ不明のことが多く、事前に間歇型を予測する指標もない。今回の研究は、動物実験を用いて、ヒトでの急性および間歇型一酸化炭素中毒の分子生物学的機序を明らかにすることにある。今年度は、一酸化炭素中毒モデルラットを作成することに焦点を置いた。行動解析のため、電気刺激により恐怖を関連付けて記憶させる受動的回避実験装置を用い処置した生後6週前後のラットに、特殊な飼育箱を用い、一酸化炭素および酸素濃度を測定しながら、0.1から0.3%の低濃度の一酸化炭素を約1時間吸入させる。ラットが意識を失うまで一酸化炭素を吸入させ、急性一酸化炭素中毒を作成する。その後、受動的回避での反応時間、頭部MRI、体重を測定し経過を追う。3週間後、3か月後に断頭により処置し、脳内の各部位、組織別にわけ、-80度で保存する。対照として週齢が等しいラットに受動的回避試験のみを行ったものを同様の処置をして用いた。その結果、約1/3のラットは一酸化炭素中毒の急性症状で死亡した。残ったラットのうち、1/2は、受湯的回避反応時間が短くなり、恐怖記憶が消失している可能性が予想された。現在、保存した脳組織からRNAを抽出し、遺伝子発現解析をDNAチップを用いて行っている途中であり、網羅的遺伝子発現解析で変化した遺伝子のreal time PCR法で解析する予定である。実験モデル動物が作成でき、遺伝子の解析の準備まで行うことができたため。DNAチップを用いて、脳内の遺伝子発現を網羅的に解析したのちに、real-timePCR法を用いて、解析を予定している。また、一酸化炭素中毒モデルラットの頭部MRIを撮像しており、標準化したのちにどの部位が障害を強く受けているかについて解析を予定している。DNAチップの解析料、real-timePCR法による解析料に加え、学会発表および論文作成のために研究費を使用することを予定している。
高純度神経堤由来細胞分離のための特異的細胞表面抗原の同定と骨軟骨再生医療への応用

神経堤由来細胞のごく一部の細胞は、成長後も幹細胞としての性質を維持し多分化能をもつことから、再生医療の新しい細胞ソースとして期待される。再生医療へ応用可能なリソースを得るためには、純度の高い神経堤由来細胞を低侵襲的に効率よく採取し、目的の細胞に分化誘導することが肝要と考えられる。本研究では低侵襲的に効率よく採取できる資源として、成体に存在する神経堤由来細胞特異的な細胞表面抗原を明らかにし、希少な幹細胞採取法の確立を目指す。この細胞を用いて骨および軟骨誘導に挑戦した。神経堤由来細胞の骨基質形成能を評価する目的で、FGF含有の幹細胞培地で増殖させたGFP陽性細胞をI型コラーゲンゲルに懸濁した後に、アテロコラーゲンスポンジへ混入した移植材料を、頭頂骨に自然修復しない欠損を作成した骨欠損モデルマウスに移植すると、欠損部に骨様組織の形成が認められることを、経時的なCT撮影と組織形態学的解析から評価した。移植した神経堤由来細胞を追跡観察していくと、移植後3ヶ月経過した後において移植したGFP陽性細胞は再生した骨様組織内に潜伏することが明らかになった。神経堤由来細胞を、FGF含有の幹細胞培地で移植するために十分量増殖させることが可能になった。増殖させた神経堤由来細胞をI型コラーゲンゲルに懸濁した後に、アテロコラーゲンスポンジへ混入した移植材料を作製した。頭頂骨に自然修復しない欠損を作成した骨欠損モデルマウスに移植材料を移植すると、欠損部に骨様組織の形成を誘導することが明らかになった。神経堤由来細胞とアテロコラーゲンスポンジの組合わせによって、研究目的である、硬組織誘導が達成された。本研究では、前述した目的を達成するために、1)遺伝子改変マウス(P0-Cre/floxGFPマウス)の神経堤由来細胞を、コラーゲンを主体としたスキャホールドに包埋後に、欠損部へ移植する。2)その他の骨欠損モデル動物を用いて、神経堤由来細胞が持つ骨組織誘導・骨再生能について解析する。3)解析法として組織形態学的評価と高解像度μCTから評価する。4)より効率的に骨を誘導できる、スキャホールドの組成について検討する。5)それら種々の条件で誘導した再生骨に対して、ナノインデンテーション法とレーザーラマン分光法を用いて、神経堤由来細胞によって形成された再生骨の物理的特性について既存の骨と比較して質を評価することによって、純化した神経堤由来細胞による骨および軟骨誘導法を確立し、得られた結果を取りまとめ学会発表を行う。神経堤由来細胞の骨組織誘導・骨再生能について、誘導された骨様組織に対して、組織免疫染色などの分子レベルの解析が遅れた。組織免疫染色に用いる抗体の経費を翌年度分として用いる計画である。
「メイド」から見る米軍統治下沖縄社会の再検討ー女性史の視点に立脚してー

本研究は、これまで十分に顧みられてこなかった「女性労働者」かつ「家事介護労働者」であるメイドの視点から、米軍統治下沖縄の軍労働、ひいては当時の沖縄社会について検討することである。メイドは、米軍統治下の沖縄において、最もありふれた女性労働職の一つだった。だが、これまで先行研究はほぼ皆無であり、またメイド自身が自ら記録を残す事は殆どなかった。このような背景から、メイドに関する文献資料調査とインタビュー調査を実施し、実際に従事していた女性本人の声を収集する。そして沖縄女性史における基礎資料の生成を試みるとともに、この職業の実態のみならず、この職業の当時の沖縄社会における位置づけについて明らかにする。
ポリロタキサンナノシートの形成機構の解明と応用

ナノシート材料は通常無機鉱物からなるが、近年我々は生体適合性分子の集合によって形成される"ポリロタキサンナノシート"を創成することに成功した。ナノシート材料は標的物への接触面積が大きく、非常に強く接着することがしられており、新規ドラッグデリバリー材料としての応用が期待される。本研究では、構成分子の化学構造設計によってポリロタキサンナノシートの暑さ・面積・形を制御する。さらに形状と標的物への接着特性の相関について明らかにする。
超高速共鳴トンネルトランジスタの開発

本研究は、超格子ナノワイヤ成長(ナノワイヤの長軸方向に独自の成長手法で超格子構造を形成)によって新材料の創成に挑戦するとともに、縦型サラウンディングゲート構造による小さな電界変調によって、伝導帯に形成された多重ポテンシャルで生じる準バリスティック輸送・共鳴トンネル輸送を制御しスイッチングする新しいトランジスタの実証を行なう。
ネットワークマッチング問題における比較静学とマーケットデザイン

市場では様々な主体(企業,消費者など)が取引を行なっている.市場に関与する主体間の可能な取引関係はネットワークによって表すことができ,本研究ではこれを取引ネットワークと呼ぶ.現実には,取引ネットワークは市場への新規参入(撤退)や法的規制などで変化することが多い.本研究では取引ネットワークの変化に伴う均衡の変化が,各主体の効用に与える影響を理論的に明らかにする.また,ネットワークマッチング理論を用いて,現実の問題に実用的な制度を提案する.市場では様々な主体(企業,消費者など)が取引を行なっている.市場に関与する主体間の可能な取引関係はネットワークによって表すことができ,本研究ではこれを取引ネットワークと呼ぶ.現実には,取引ネットワークは市場への新規参入(撤退)や法的規制などで変化することが多い.本研究では取引ネットワークの変化に伴う均衡の変化が,各主体の効用に与える影響を理論的に明らかにする.また,ネットワークマッチング理論を用いて,現実の問題に実用的な制度を提案する.