hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
成長発育過程における骨形成抑制因子スクレロスチンの役割の解明

本研究は、小児の成長発育過程やメカニカルストレスが関与する歯科矯正治療による骨リモデリングの際に、骨細胞が産生する骨形成抑制サイトカインであるスクレロスチンの役割を解明することを目的としている。骨細胞の機能についてはまだ不明な点も多く、メカニカルストレスの伝達機構、骨リモデリングにおける骨細胞の役割についての解明が待たれる背景の下、本研究計画を策定した。骨細胞から骨芽細胞に向けての骨形成シグナルに関しては、現在の骨代謝研究の中で大変注目されている分野であるが、骨の成長期における骨代謝共役やメカニカルストレスとの関連を解明しようとする発想は、新鮮かつ独創的なものである。
高度成長と日本的流通構造-とくに総合商社の形成とその現代的意義について

平成6年度は、高度成長期の日本のビッグ・ビジネス・マーケティング担当管理者で,後,各社の役員となった人々から直接のヒアリングを行い,総合商社起用に対するメーカー内部の意思決定の経緯を調査した。そのうち数社については,合意をえてテープをとり,資料として公表できた。すなわち新日鉄,旭化成,東レ,東洋紡,丸紅,三井物産,富士銀行である。録音不可能な多くの面接調査も,今後の総合商社論の研究に大きいヒントとなった。高度成長期以来,日本的経営の流通面を担った総合商社の研究は従来,ほとんどが外部資料やマクロ資料に依拠しており,研究の方法が間接的であるという欠点をもっていたが,今度の調査により総合商社論を一歩すすめることができるという期待をもっている。幾つかの企業の工場見学を行い,高度成長期の生産的基盤と現在のそれの相違が,流通構造にいかなる影響を与えているかの調査も行った。これらの調査は,総合商社的流通経営の意義と限界を解明するために重要な役割を演ずると考えられるが,現在計画している重工業製品流通の国際的な比較研究の具体的な方法の確立のためにも有益であった。自分の研究以外に,毎月1度東京大学と青山学院で定期的に行われた「戦後日本形成経済班」の研究会に出席し,報告・討論に参加し,研究上有益な示唆を受けた。上記の調査研究の成果は論文,著作として近々,公刊する予定である。
アクチン細胞骨格マスター制御因子 MRTF の新規活性制御メカニズムの解明

本研究では、myocardin及び同ファミリータンパク質であるMRTFの活性制御メカニズムの解析を行った。MRTFの活性はactinとの結合により抑制されることが知られているが、MRTFとactinとの結合を阻害しMRTFを活性化する因子としてTb4タンパク質を見出した。また、myocardinはactinとの結合力が弱いが、代わりにactin-related protein 5 (Arp5)と強く結合しており、Arp5がmyocardinの活性を著しく抑制していることが明らかになった。平滑筋細胞ではArp5の発現量が低く、それによりmyocardinの活性が高く保たれていた。MRTFは主に細胞質に存在しているが、外部からの様々な刺激により核内へと移行し転写調節因子としての機能を果たす。本研究により、MRTFの細胞内局在を制御する新規の因子としてTb4タンパク質を見いだした。細胞質中のMRTFはアクチンと結合することで核移行が抑制されている。Tb4はアクチンと結合することによりMRTF/アクチン複合体の形成を抑制しMRTFの核移行を促進するMRTF/SRFシグナルの活性化因子であった。MRTFとは異なりmyocdはアクチンとの結合が非常に弱く常に核内に局在している。本研究により、myocdがアクチンの代わりにアクチンと相同性の高いactin-related protein 5 (Arp5)と結合することが明らかになった。核内においてArp5はmyocdと結合しその活性を抑制していた。平滑筋細胞ではArp5の存在量が非常に低く抑えられており、そのためmyocdの活性が常に高く保たれていた。以上のように、本研究課題によりmyocdファミリータンパク質の新しい活性制御メカニズムが明らかになった。特に、Tb4は既にガン悪性化との関与が指摘されている因子であり更なる詳しい解析が期待される。myocardin-relatedtranscription factor (MRTF)は様々なアクチン細胞骨格関連遺伝子の発現を統合的に制御するマスター因子であり、繊維症やガン細胞の転移・浸潤などにおいて重要な役割を果たしていることが知られている。本研究課題ではMRTFの活性制御機構をより詳細に解明することを目的としている。平成23年度の研究により、私はMRTFの細胞内局在を制御する新規の因子としてTb4タンパク質を見いだした。MRTFは単量体アクチン(G-actin)と直接結合することで核内移行が抑制されているが、Tb4はG-actinと結合することによりMRTF/G-actin複合体の形成を抑制した。すなわち、Tb4はMRTFの核内移行を促進する活性化因子であると考えられるが、実際Tb4の過剰発現によりMRTFは核内へと移行し転写調節因子としての機能も強く活性化された。これまで、多くのガン細胞、特に転移能の高いガン細胞においてTb4の発現が亢進していることが報告されている。このことから、Tb4の高発現がMRTFの活性化を介してガン細胞の転移を促進している可能性が非常に高いと予想される。上記のようにMRTFはアクチンと結合することでその機能が制御されているが、アクチンとアミノ酸配列が類似しているactin-related proteins (Arps)のうち幾つかのものがアクチンと同様にMRTFと結合することを見いだした。現在ArpsがMRTFの局在や活性の制御にどのように関わっているのか解析中である。本研究課題における平成23年度の実験計画は、主に1)MRTFの局在を制御するG-actin結合因子の同定、2)G-actinの核内移行・核外排出によるMRTFの活性制御機構の解明、3)MRTFの活性制御におけるArps関与の有無、の三点であった。研究実績の欄に記したが、上記のうち1と3に関しては計画どおり研究は進展している。2に関しては研究の結果G-actinの局在変化がMRTFの活性に与える影響は非常に小さいと判断されたため、研究を中断している。以上のことより本研究課題はおおむね順調に進展していると評価した。平成23年度の研究成果よりMRTFの活性制御因子としてTb4タンパク質を同定した。今後はTb4がどのようにMRTFの活性制御に関与するのか詳細に解析を行う予定である。特にTb4が高転移性のガン細胞において高発現していることから、Tb4によるMRTFの活性化がガン細胞の形質に与える影響を解析する。具体的にはガン細胞においてTb4の発現を抑制することにより実際にMRTFの不活性化やガン形質の変化が引き起こされるのかを詳細に観察する。また、これまでの研究成果からMRTFの活性がArpsによっても制御されている可能性が示唆された。しかし、ArpsとMRTFとの結合はアクチンとのそれよりもかなり弱い。

一方、MRTFと同じファミリーに属するmyocardinタンパク質はアクチンよりもむしろArpsと強く結合することが見いだされた。この事から、今後はmyocardinとArpsとの関係を詳細に解析していく予定である。平成23年度の研究では、上記の理由によりG-actinの局在変化に関する研究を中断した為にそれに関わる費用が一部予定より低くなった。一方、MRTFの活性を制御する新規因子が複数同定できたため、今後の研究では当初の計画以上に費用が必要になるものと思われる。特にガン細胞種、ガン組織サンプルの購入や抗体作成など費用が高額になるものに次年度へ繰り越した研究費を使用する予定である。また、平成23年度は学会等の学外発表の機会が得られなかったが、平成24年度は2つの学会に参加する予定が既にあり、そちらにも繰り越した研究費を充てる。その他の物品費等に関しては概ね当初の計画通り使用する予定である。
代数多様体の周期に関する特殊関数の解析

代数多様体の周期積分は広い意味での超幾何関数とみなすことができ、それらは局所的な解全体のなす線形空間(局所解空間)が有限次元となる線形微分方程式系をみたす。いくつかのこのような線形微分方程式系に対して、局所解空間の基底を並べてできる写像の大域的な挙動を記述するモノドロミー表現や未知関数をベクトル値にした連立1階方程式の接続行列の特徴づけを与えた。これらの研究においては、周期積分から自然に得られる局所系係数の(コ)ホモロジー群に備わっている交点形式を用いることで、構造解明がなされている。この研究では、代数多様体の周期積分に関係する局所系係数(コ)ホモロジー群、超幾何関数・微分方程式系や保型形式・関数等がみたす公式を構成し、それらのもつ性質の代数的・幾何学的・組合せ論的な構造をあきらかにすること、そして得られた公式を代数多様体のモジュライ理論や解析数論、等の分野への応用を見出すことを研究目的としている。この研究目的に対して、下記のような研究結果を得ている。1.射影平面のある特殊な6直線配置で分岐する3重被覆で得られる代数多様体の周期について、連携研究者と共同で構造を解明しつつある。連携研究者のうちの1名により、この2次元多様体の周期積分が、射影直線の4点で分岐する3重被覆で得られる代数曲線の完全周期積分と不完全周期積分により計算できることが示されている。研究代表者は、この周期写像の逆写像をテータ関数による表示を与えている。この内容に関する論文は、現在作成中である。2.Lauricellaにより定義された4種の多変数超幾何関数・微分方程式系のうち、F_Cと呼ばれるものが、積分表示に関するtwisted (co)homology群の構造を初めてして、モノドロミー表現、Pfaffian system、等に関して多くの未解決問題を有している。モノドロミー表現に関しては、この研究の一環として指導していた博士課程の大学院生が完全な解答を与え、彼の学位論文として結果が公開されている。2変数の場合にはtwisted cohomology群の構造を解明し、Pfaffian systemを交点形式を用いて表示することに成功している。この結果は近日中にプレプリントとして公開予定。超幾何微分方程式系の線形独立な解たちを並べて得られる射影空間への写像は、Schwarz写像と呼ばれる。この写像に関するこれまでの研究では、超幾何微分方程式系が既約なものに限られていた。連携研究者との共同研究により、Appell F_2と呼ばれる2変数超幾何方程式系が可約になる場合でも有効であるモノドロミー表現と可約になる特別なパラメーターに関するSchwarz写像を研究した。得られたモノドロミー表現は、真の不変部分空間を有しているが、その空間の幾何学的な特徴づけを与えた。解の積分表示と関係しているtwisted homology group上にある交点形式を用いて、circuit変換は基底の取り方によらない形で与えている。その結果の系として、可約になった場合でも有効である基底に関する表現行列も具体的に与えている。一般超幾何方程式とAppell-Lauricellaの多変数超幾何微分方程式系F_Cのモノドロミー表現は、鍵となるcircuit変換が鏡映変換として現れることが知られていた。その鏡映変換を定める内積を未知数とみなし、局所的なデータによる連立方程式系を解くことでこれらのモノドロミー表現を決定できることを見出した。さらにこの手段をm変数で階数pのm乗の超幾何微分方程式系に対するモノドロミー表現の導出にも適応可能であることを発見した。連携研究者との共同研究により、m=2, p=3の場合はその正当性が証明されている。現在、一般のm,pに対するモノドロミー表現に関する予想の証明に取り組んでいる。Appellは、4種類の2変数超幾何級数F_1,...,F_4とそれらがみたす微分方程式系E_1,...,E_4を定めた。それらの方程式系のうち、E_1,E_2,E_3は単純な形の連立1階の方程式に変形できるが、E_4は独立変数の空間を2重被覆に持ち上げた場合でのみ単純な形の方程式系が知られていた。この研究において、2重被覆に持ち上げないと単純な形にできないことの証明し、twisted cohomology groups間にある交点形式を用いて微分方程式系の具体的な表示を与え、なぜ2重被覆に上げると微分方程式系が単純になるのかを解明した。また、単純な形にできないことの証明は、F_4のさらなる多変数化であるLauricellaにより拡張された超幾何級数F_Cがみたす微分方程式系でも適応できることを指摘した。k次射影空間空間のn+2枚の超平面配置の空間を独立変数とする超幾何微分方程式系E(k+1,n+2;α)(α=(α_0,α_1,...,α_n,α_{n+1})はパラメーター)を解の積分表示に関するtwisted cohomology groups間にある交点形式を用いて表示した。そしてパラメーターを整数ずらす操作に関する変換公式を交点形式を用いて表示した。また、共同研究者により、これらの結果が統計における2元分割表の正規化定数の計算に応用されている。Lauricellaにより拡張された超幾何級数F_Dの解の積分表示に関して、twisted homology groupが定義され、それをファイバーとする局所系が得られる。この局所系のモノドロミー表現は、パラメーターに関するある種の非整数条件のもとで研究されていた。

その条件を大幅に緩和し、表現が可約になる場合でも有効なものを与えた。代数多様体の周期積分は広い意味での超幾何関数とみなすことができ、それらは局所的な解全体のなす線形空間(局所解空間)が有限次元となる線形微分方程式系をみたす。いくつかのこのような線形微分方程式系に対して、局所解空間の基底を並べてできる写像の大域的な挙動を記述するモノドロミー表現や未知関数をベクトル値にした連立1階方程式の接続行列の特徴づけを与えた。これらの研究においては、周期積分から自然に得られる局所系係数の(コ)ホモロジー群に備わっている交点形式を用いることで、構造解明がなされている。出版されている論文はないが、モノドロミー表現に対する新しいいくつかの重要な発見を得ている。2編の論文をarXivに投稿し公開しており、これらの結果について講演を行っている。可約な場合の研究は、Appell F_2に関する1例であるが、他の超幾何微分方程式系へも適応可能であり、これまで課していたパラメーターに関する非整数条件を大幅に緩めることができるようになる。鏡映変換を未知数としてモノドロミー表現を求める手段では、Artin群が自然に現れ、その表現の系列が得られることが期待できる。この手段も汎用性が高く、多くの応用が期待できる。特殊関数論連携研究者と研究連絡を行い、可約な超幾何微分方程式系に関する系統的な研究を行う。Schwarz写像に関しては、像を代数多様体の混合Hodge構造として解釈することにより、逆写像を与える対称空間上の保型形式の研究を進める。そして数論幾何への応用も考察する。内積を未知数として多変数超幾何微分方程式系のモノドロミー表現を決定する研究では、連携研究者と研究連絡を行い、次元に関する帰納法に持ち込む手段を開発し、予想の証明を目指す。上記の研究業績1.に関しては、2次元の代数多様体の周期積分を代数曲線の不完全周期積分で記載することは、まったく新しい手法である。対応している超幾何微分方程式系は可約となっていて、そういう方程式系についてのSchwarz写像に関する研究も研究代表者の知る限りでは、初めてなされるものである。また、不完全周期積分が加わった周期写像に対する逆写像の構成から、保型関数・保型形式の拡張への可能性も見出いしている。上記の研究業績2.に関しては、超幾何微分方程式系のモノドロミー表現は2変数の場合には約30年前に解決していたが、3変数の場合でさえ現在まで未解決であった。この研究の一環として、一般個数の変数で解決したことは大きな成果と考えらる。また、twisted cohomology群の構造に関しても、2変数の場合で交点形式との関係までこめて解明されているので、さらなる高次元の場合への基礎が構成できたとみなしている。以上より、出版されている論文は現在のところまだないが「研究はおおむね順調に進展している」と評価している。上記の研究業績1.に関しては、代数多様体の族に関するMixed Hodge Structureを解明し、さらにどうような状況でこのような対応が存在するかの基本的な原理を追及する。
腫瘍抗原認識の分子免疫学的解析と相癌個体のサイトカインカスケ-ド是正の研究

I.担癌状態の免疫抑制機構を解析する過程で、我々は担癌宿主ではヘルパ-T細胞(Th)活性、特にCD4^+Thが選択的に抑制されることを明らかにした。CD4^+Thは、CD4^+Th自身が抗原提示細胞(APC)により抗原提示を受けて初めて活性化される。担癌宿主でのCD4^+Th機能の抑制がCD4^+Th自身又はAPC側いずれの機能失調によるものかについて解析した。以下の結果が得られた。(1)正常マウスを担癌マウスのAPC(TBーAPC)で免疫した後、腫瘍細胞で攻撃接種したところ有意な腫瘍低抗性が認められ、又、腫瘍特異性も確認された。in vivo実験系に加えてILー2の産生を指標としたin vitro解析系樹立を試み、TBーAPCの機能に関して更に検討した。(2)担癌マウス由来脾細胞からAPCを除去して得たT細胞集団のみでは、ILー2産生は認められなかった。しかし、このT細胞集団を7W担癌マウス由来APCと混合培養したところ、ILー2産生が認められた。(3)種々の担癌stageマウス由来脾細胞全画分を培養し、ILー2産生能をみたところ担癌23Wをpeakとしその後、担癌stageの進行とともにILー2産生能の減少が見られた。(4)次に免疫マウス由来T細胞を応答細胞として、これを種々の担癌stageマウスより調製したAPCと培養したところ、担癌stageの進んだマウスより得られたAPCほど抗原提示能が強いことが認められた。以上、担癌状態に見られる抗腫瘍CD4^+Th機能の抑制はAPCの機能失調ではなく、担癌APCはむしろ恒常的に腫瘍拒絶抗原をpick upしそれをCD4^+Thに提示出来る状態になっていることが証明された。II.担癌状態でのCD4^+Thの機能抑制を惹起する因子として、腫瘍細胞が産生するTGFーβが大きな役割を演じていることを報告してきた。一般にTGFーβは不活性型として産生され、細胞外でなんらかの機構で活性型に変換されて初めて機能を発揮する。今回、腫瘍細胞自身による不活性型TGFーβの活性型へのactive conversionについて検討した。用いたマウス腫瘍細胞はその培養上清におけるTGFーβの存在様式により、(1)大部分が活性型として検出されるもの(CSA1M),(2)大部分が不活性型として検出されるもの(MH134ーE3),(3)TGFーβがほとんど検出されないもの(MCH11A1)に分類された。CSA1M培養系にMH134ーE3を加えて36時間培養する際、CSA1M自身は活性型TGFーβを産生しない条件下(シクロヘキシミド処理)で、活性型のTGFーβを検出した。又、MH134ーE3培養上清は約200kDの不活性型TGFーβを含むことを証明した。今回得られた結果より、MH134ーE3上清はlarge latent TGFーβを含んでおり、CSA1Mはこのような不活性型TGFーβの活性型転換能を有することが明らかになった。

用いたマウス腫瘍細胞はその培養上清におけるTGFーβの存在様式により、(1)大部分が活性型として検出されるもの(CSA1M),(2)大部分が不活性型として検出されるもの(MH134ーE3),(3)TGFーβがほとんど検出されないもの(MCH11A1)に分類された。CSA1M培養系にMH134ーE3を加えて36時間培養する際、CSA1M自身は活性型TGFーβを産生しない条件下(シクロヘキシミド処理)で、活性型のTGFーβを検出した。又、MH134ーE3培養上清は約200kDの不活性型TGFーβを含むことを証明した。今回得られた結果より、MH134ーE3上清はlarge latent TGFーβを含んでおり、CSA1Mはこのような不活性型TGFーβの活性型転換能を有することが明らかになった。
軟弱地盤の逸散現象を考慮した超高層構造物の動的風応答:Dynamic Wind Responses of Super High Structures Considering Radiation Damping of Soft Ground

本研究は、軟弱地盤に建つ超高層構造物を対象として、地盤の逸散現象を考慮した風応答解析モデルを作成することを目的として実施された。具体的には、世界最大規模の超高層構造物が現在数多く設計され、建設されている中国・上海市を研究対象に選び、同市にある同済大学と共同で調査・研究を進めてきた。この2年間に、日本からは2回5名の研究者が同済大学を訪れ、また、中国から1回4名の研究者を東北大学に招聘している。中国における耐風設計の現状の把握、中国における気象観測の現状の把握、上海市における地盤データの収集と分析、上海市における実在超高層建物の設計資料の収集と分析、地盤の逸散効果とそのモデル化に関する研究情報の交換を行い、以下の研究を行った。1.超高層建物に関する設計用風荷重規定の日中比較2.上海市の地盤特性の解析3.軟弱地盤の逸散効果に関する理論的考察とモデル化本研究は、軟弱地盤に建つ超高層構造物を対象として、地盤の逸散現象を考慮した風応答解析モデルを作成することを目的として実施された。1.超高層建物に関する設計用風荷重規定の日中比較2.上海市の地盤特性の解析3.軟弱地盤の逸散効果に関する理論的考察とモデル化本研究では,軟弱地盤に建つ超高層構造物を対象として,地盤の逸散減衰を考慮した風応答解析モデルを作成することを目的としている。具体的には,世界最大規模の超高層構造物が現在数多く設計・建設されている中国・上海市を研究対象に選び,同市にある同済大学と共同で調査・研究を進めている。本年度は,地盤の逸散減衰および構造物の動的応答解析モデルを作成するための基礎資料を得るため,日本側の研究代表者および分担者5名が上海を訪れ,以下の項目に関する調査・研究を行った。中国における耐風設計に関わる基準等の収集と設計荷重・設計クライテリアに関する日中比較(1)中国における気象観測の現状調査と上海市における気象データの収集および分析(2)上海市の地盤データの収集および分析(3)上海市において現在建設が進められている大規模工事(上海金茂ビル,森ビル,浦東国際空港など)に関する設計資料の収集(4)地盤の逸散効果とそのモデル化に関する技術的情報の収集本研究では,軟弱地盤に建つ超高層構造物を対象として,地盤の逸散減衰を考慮した風応答解析モデルを作成することを目的としている。本年度は,日本側の研究代表者および分担者5名が同済大学を訪れ,超高層建物の耐風設計法や地盤の逸散減衰に関する諸問題についての議論と情報収集を行なった。また、1999年1月には中国側の分担者4名を東北大学に招へいし、研究成果の報告会を行なった。主な研究項目は以下の通りである。(1)超高層建物の設計用風荷重規定の日中比較(2)上海市の地盤特性の解析(3)軟弱地盤の逸散効果に関する理論的考察とモデル化
身体動作の同調行動に関する比較認知科学研究：　ヒト、チンパンジー、イルカを対象に

26年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトでは、歩行のリズムや話すスピードが、しばしば複数人の間で同調する。これは親和性を高める機能を持っていることが報告されている。こうした同調行動の進化的起源を探るうえで、社会性が高く、ヒトにもっとも近縁な種であるチンパンジーを対象に同調行動を分析することは非常に重要である。しかし、これまでチンパンジーの同調行動を実験的に詳細に分析した研究は皆無である。そこで、本研究では、左右に交互に呈示される刺激を触る「タッピング課題」を用いて、チンパンジーの同調行動を分析している。本年度は、二個体のチンパンジーが同時にタッピング課題をおこなう場面を設定し同調行動が生じるかを分析した。なお、本実験では、二個体が隣接して課題をおこなうようにし、他個体の運動情報は視覚ではなく、タッピングに随伴する音を通して知覚されるようにした。また、ヒトでも同じ状況で実験をおこなった。実験の結果、ヒトにおいては同調行動が観察されたが、チンパンジーでは見られなかった。しかし、チンパンジーにおいても、単独でタッピングするときとくらべると、タッピングの速度が変化することが確認された。この結果は、同調は生じないものの、チンパンジーも他個体の行動を無視しているわけではないことを意味している。さらに、本年度は、野生のイルカ(御蔵島)や野生のチンパンジー(ギニア、ボッソウ)の行動観察もおこなった。両種において、自発的な群れの移動時に同調の可能性を持つ行動が観察できた。野生のチンパンジーでは、多くの社会的行動において、「相手を見る」ことが次の自身の行動になんらかの影響を与えていることに気が付いた。この示唆をもとに、25年度には積極的にお互いが見える対面場面を設定し、二個体のタッピング課題をおこなう。同調行動を実験的に詳細に分析するために用いたタッピング課題は、リズミカルな運動を安定的に実験室で出すことができた。今のところ、二個体のチンパンジーの間で同調行動が明らかに現れる実験条件はまだないが、野生のチンパンジーや野生のイルカの行動を観察することで、社会的な脈絡を考慮したうえで同調行動の出現を考えていく力を得られた。したがって、本年度はおおむね順調に研究が進展していると思う。本年度は新たな実験場面、お互いに向かい合った状況下(face-to-face setup)、でも同調行動を詳細に分析するためのリズミカルな運動を安定的に実験室で出すことができた。そして、二個体のチンパンジーの間で同調行動について分析した。その結果、横並びの状況下(side-by-side setup)で行った場合にくらべて、同調が生じやすいことを明らかにしつつある。野生で観察・記録したチンパンジーやイルカの行動を再検討し、実験条件として応用できるものは積極的に取り入れる。分析は、自発的な同調行動にさらに適切した分析方法で行う。ヒトとチンパンジーの対面場面下での実験を行う。ヒト実験者が意図的に相手のチンパンジーのタッピング行動に同調した場合、その行動にチンパンジーは気付くのかを分析する。さらに、ヒトでは同調行動が親和性を高める機能を持っていると報告されているが、チンパンジーやイルカにもこの社会的機能があるのかを明らかにする。
Bioflow reactorによるヒト鼻中隔軟骨細胞培養と耳介軟骨再生への応用

平成15年度は、ヒト鼻中隔軟骨細胞のin vitro環境下における軟骨形成能を調べる目的で、PCR法を用いてtype II collagenの遺伝子発現を検討した。培養条件では、(1)従来の静置培養、および(2)Bioflow reactorを用いた回転培養の2つの条件を設定した。その結果、静置群に比較して、in vitro環境下の遺伝子発現はBioflow reactorを用いた回転培養群においてup-regulationされていた。また、Bioflow reactorを用いた回転培養群では、培養2週目に最大のtype II collagen-mRNAの遺伝子発現が認められた。この結果より、細胞・ポリマー複合体をin vivoへ移植する上で、回転培養はより分化段階の高い軟骨細胞を供給しうる可能性が示唆された。また、至適な移植時期は、細胞外基質の産生シグナル(type II collagen)が最大となる、培養後2週間と考えられた。次に、平成16年度は、イヌ耳介軟骨細胞・ポリマー複合体をin vitroにて約2週間、回転培養した後、ヌードマウス皮下に移植した結果について検討した。さらに、in vivo環境において、再生誘導を加速する目的で、サイトカインを投与(bFGF)し、再生軟骨組織を早期に再生させる技術の確立を目指した。サイトカインの投与に際して、ゼラチン粒子を用いた徐放化b-FGFを用いて、軟骨再生への促進効果を検討した。その結果、ゼラチンを用いることにより、b-FGFは2週間以上の期間に渡り局所に残留した。イヌ耳介軟骨細胞・ポリマー複合体と同時にb-FGF含有ゼラチンを投与した場合、軟骨の形状は良好で、異調染色性および周囲組織の血管増生が強く、軟骨マーカーのII型コラーゲン、血管マーカーの第8因子関連抗原の遺伝子発現が観察された。一方、b-FGF含有ゼラチンを4日前に投与した場合は、弱い血管増生は生じたものの軟骨の形状は乱れ、細胞配列も不規則で異調染色性も弱く軟骨細胞のアポトーシスが観察された。以上により、徐放性b-FGFが新生血管の誘導、軟骨の再生することが明らかになった。また、b-FGFの前投与は軟骨の再生を抑制する可能性が示唆された。ヒト鼻中隔軟骨細胞のin vitro環境下における軟骨形成能を調べる目的で、PCR法を用いてtype II collagenの遺伝子発現を検討した。実験では、まず、ヒト鼻中隔をcollagenaseにより酵素処理し、得られた硝子軟骨細胞を継代培養した。次ぎに、軟骨細胞濃度を100x10^6個/mlに調整して、生分解性ポリマー(PCL/PLLA)へ細胞播種した。作成した細胞・ポリマー複合体を、(1)静置群と(2)Bioflow reactorを用いた回転培養群に分けて各々培養し、経時的(培養1週、2週、3週)に軟骨基質(type II collagen)の遺伝子発現の変化を検討した。

また、至適な移植時期は、細胞外基質の産生シグナル(type II collagen)が最大となる、培養後2週間と考えられた。次年度は、この細胞・ポリマー複合体をin vivo環境に移植した結果について検討する予定である。さらに再生誘導を加速する目的で、サイトカインを投与(bFGF)し、再生軟骨組織を早期に再生させる技術を確立したいと考えている。平成15年度は、ヒト鼻中隔軟骨細胞のin vitro環境下における軟骨形成能を調べる目的で、PCR法を用いてtype II collagenの遺伝子発現を検討した。培養条件では、(1)従来の静置培養、および(2)Bioflow reactorを用いた回転培養の2つの条件を設定した。その結果、静置群に比較して、in vitro環境下の遺伝子発現はBioflow reactorを用いた回転培養群においてup-regulationされていた。また、Bioflow reactorを用いた回転培養群では、培養2週目に最大のtype II coIIagen-mRNAの遺伝子発現が認められた。この結果より、細胞・ポリマー複合体をin vivoへ移植する上で、回転培養はより分化段階の高い軟骨細胞を供給しうる可能性が示唆された。次に、平成16年度は、イヌ耳介軟骨細胞・ポリマー複合体をin vitroにて約2週間、回転培養した後、ヌードマウス皮下に移植した結果について検討した。さらに、in vivo環境において、再生誘導を加速する目的で、サイトカインを投与(bFGF)し、再生軟骨組織を早期に再生させる技術の確立を目指した。サイトカインの投与に際して、ゼラチン粒子を用いた徐放化b-FGFを用いて、軟骨再生への促進効果を検討した。その結果、ゼラチンを用いることにより、b-FGFは2週間以上の期間に渡り局所に残留した。イヌ耳介軟骨細胞・ポリマー複合体と同時にb-FGF含有ゼラチンを投与した場合、軟骨の形状は良好で、異調染色性および周囲組織の血管増生が強く、軟骨マーカーのII型コラーゲン、血管マーカーの第8因子関連抗原の遺伝子発現が観察された。一方、b-FGF含有ゼラチンを4日前に投与した場合は、弱い血管増生は生じたものの軟骨の形状は乱れ、細胞配列も不規則で異調染色性も弱く軟骨細胞のアポトーシスが観察された。以上により、徐放性b-FGFが新生血管の誘導、軟骨組織の再生を促進するこ上が明らかになった。また、b-FGFの前投与は軟骨の再生を抑制する可能性が示唆された。
不整脈制御タンパクの同定と揮発性麻酔薬の作用

イミダゾリン受容体刺激薬のリルメニジンを脳内に投与に伴う迷走神経刺激はハロセン-アドレナリン不整脈の抑制に関与するが、そのメカニズムを検討したところ、それに関与する細胞内因子としては百日咳毒素感受性G蛋白質、phosphatidylinositol 3-kinase、Akt (protein kinase B)、glycogensynthase kinase 3、mitochondrial permeability transition pore(ミトコンドリア遷移性透過孔)、さらには内因性NOであることを示した。さらに、迷走神経刺激伴い、Akt、glycogen synthase kinase 3・のリン酸化が有意に増加しており、これらの蛋白のリン酸化が抗不整脈作用をもたらすことを示した。1.イミダゾリン受容体刺激の抗不整脈モデルの確立ラットをハロセンにて麻酔導入・維持し、エピネフリンを少量からの静脈内投与を除々に投与量を暫増し、心室性不整脈の発生したエピネフリン投与量を持ってエピネフリン不整脈閾値と定める。この方法を用いて脳内にイミダゾリン受容体刺激薬のリルメニジンを投与すると迷走神経を活性化し、抗不整脈作用をもたらすことを確認し、このモデルを用いて心臓における抗不整脈因子の解析に供することとした。2.抗不整脈モデルを用いた情報伝達因子の検討上記の方法にて心筋細胞内の情報伝達因子として、心臓のムスカリニック受容体に結合する百日咳毒素感受性Gタンパクおよびその下流にある細胞内伝達因子であるphosphatidylinositol 3-kinaseをその拮抗薬である百日咳毒素およびワルトマニンを用いて検討した。百日咳毒素およびワルトマニンは脳内に投与されたリルメニジンの抗不整脈作用を拮抗した。百日咳毒素感受性Gタンパクおよびphosphatidylinositol 3-kinaseが抗不整脈作用をもたらす細胞内因子のひとつであることが示された。3.イミダゾリン受容体刺激時のウェスタンブロットによる情報伝達因子の解析上記と同様にイミダゾリン受容体刺激薬のリルメニジンを脳内に投与し、心筋を切り取り、心筋切片を超音波破砕および遠心分離することで細胞質分画を得てAktに対するウエスタンブロットそのリン酸化Aktの減少が得られた。よって、Aktのリン酸化が抗不整脈作用の一因である可能性がある。本研究の目的はハロセン-アドレナリン不整脈をモデルとしてその不整脈制御に関わる細胞内因子を同定することにある。具体的にはラットをハロセンにて麻酔し、アドレナリンを静脈内投与し、除々に投与量を暫増、心室性不整脈の発生した投与量を持って不整脈閾値と定める。不整脈閾値が高くなることは不整脈が出にくい、つまり抗不整脈的と評価した。この不整脈モデルにて脳内にイミダゾリン受容体刺激薬のリルメニジンを投与すると迷走神経を活性化し、抗不整脈作用をもたらす。この抗不整脈作用に関与する細胞内因子を同定することで、不整脈に関与する因子の同定を行った。対象とする因子としては百日咳毒素感受性G蛋白、phosphatidylinositol 3-kinase(以下PI3K)、Akt、glycogen synthase kinase 3β(以下GSK-3β)、mitochondrial permeability transition pore(以下mPTP)、NO合成酵素とし、まずそれぞれの因子の拮抗薬を用いた薬理学的な手法にて関与する因子を同定した。続いて、リルメニジンの脳内投与1時間後にラット心筋を切り取り、ウエスタンブロットを行い、対象因子のリン酸化と量的な変化を測定した。ハロセン-アドレナリン不整脈の抑制に関与する細胞内因子としては百日咳毒素感受性G蛋白質、phosphatidylinositol 3-kinase、Akt、glycogen synthase kinase 3βmitochondrialさらには内因性、NOであることを示した。さらに、イミダゾリン受容体刺激薬のリルメニジンを脳内に投与に伴い、Akt、glycogen synthase kinase 3βのリン酸化が有意に増加しており、これらの蛋白のリン酸化が抗不整脈作用をもたらすことを示した。
間隙水圧形の測定から得られる粘性底層厚さを用いた土石流の相似則の検討

本研究は,土石流における粘性底層厚さと流れの状態(層流・乱流)の関係を相似則として検討することを目的としている.具体的には,レイノルズ数の代表長さの項に粘性底層厚さを用い,限界レイノルズ数における粘性底層厚さと水深の比から,流れの状態を判断する.前年度の研究結果である,・相対水深(水深/粗度)が10程度以下の土石流で粗度面での粒子衝突の影響が顕著で,流れの摩擦抵抗が増大する・濃度が高い(0.35)流れにおいて上記の粗度の影響が大きいに加えて,本年度は以下のような結果が得られている.・粗度による影響の生じている流れでは土石流の流速分布は,3/2乗則から外れて直線分布に近い・低濃度の土石流において,間隙水圧が従来の構成則から導かれる間隙水圧の値に比べて大幅に小さいものとなる以上の結果を総合すると,固定床上の土石流に対する相似則の適用に際して,粘性底層厚さを導出するために,現在の構成則の内,間隙水圧によって生じる応力成分について修正を加えなければいけない事が理解される.また,土石流において,層流乱流への遷移領域に属する流れは,底面粗度の影響を受けている可能性が高いため,粘性底層を含んだ流れの構造を議論するためには,底面粗度の影響を底面境界条件などの形で従来の構成則に含む必要があることが示された.摩擦抵抗係数と,上述のレイノルズ数から求まる粘性底層厚さの比較より,比較的濃度が高く,相対水深が大きく粗度の影響を受けにくい土石流においては,粘性底層厚さが水深と同程度で,流れが層流とみなせる事を確認した.本研究は,土石流における粘性底層厚さと流れの状態(層流・乱流)の関係を相似則として検討することを目的としている.乱れた流れにおいて粘性底層厚さに対する底面粗度の影響が大きいことから相似則の検討は底面粗度を定量的に評価した上で行われなければならない.本年度はまず,土石流においてその構成則が粒子衝突のモデル化によって導かれているために,層流状態でも底面粗度の影響を受けることを明らかにした.次に粗度の影響を定量的に評価するための予備実験として,底面粗度を変化させた土石流の水路実験を行い,層流状態において・相対水深(水深/粗度)が10程度以下の土石流で粗度面での粒子衝突の影響が顕著である・濃度が高い(0.35)流れにおいて粗度の影響が大きい点を明らかにした.以上の結果より固定床上の土石流において,特に底面近傍で流速分布形が現在の構成則から導かれている3/2乗則より外れることが示された.土石流の間隙水圧はレイノルズ応力として混合距離(粒子間隙スケール)と歪み速度(速度勾配)の関数として表される.したがって,間隙水圧分布形も層流状態について底面粗度の影響を受けないとの仮定から得られた従来の直線分布から外れることとなる.直線分布からのずれは流速分布形を明らかにすることによって記述出来るから,今後水路実験から得られる間隙水圧分布形より粘性底層厚さを導くにあたって,同時に高速ビデオカメラなどを併用して流速分布形の測定も行う必要があることが明らかになった.本研究は,土石流における粘性底層厚さと流れの状態(層流・乱流)の関係を相似則として検討することを目的としている.具体的には,レイノルズ数の代表長さの項に粘性底層厚さを用い,限界レイノルズ数における粘性底層厚さと水深の比から,流れの状態を判断する.前年度の研究結果である,・相対水深(水深/粗度)が10程度以下の土石流で粗度面での粒子衝突の影響が顕著で,流れの摩擦抵抗が増大する・濃度が高い(0.35)流れにおいて上記の粗度の影響が大きいに加えて,本年度は以下のような結果が得られている.・粗度による影響の生じている流れでは土石流の流速分布は,3/2乗則から外れて直線分布に近い・低濃度の土石流において,間隙水圧が従来の構成則から導かれる間隙水圧の値に比べて大幅に小さいものとなる以上の結果を総合すると,固定床上の土石流に対する相似則の適用に際して,粘性底層厚さを導出するために,現在の構成則の内,間隙水圧によって生じる応力成分について修正を加えなければいけない事が理解される.また,土石流において,層流乱流への遷移領域に属する流れは,底面粗度の影響を受けている可能性が高いため,粘性底層を含んだ流れの構造を議論するためには,底面粗度の影響を底面境界条件などの形で従来の構成則に含む必要があることが示された.摩擦抵抗係数と,上述のレイノルズ数から求まる粘性底層厚さの比較より,比較的濃度が高く,相対水深が大きく粗度の影響を受けにくい土石流においては,粘性底層厚さが水深と同程度で,流れが層流とみなせる事を確認した.
国境横断物語評論:日系ペルー人の国・アイデンティティーとは何か

日系ペルー人のアイデンティティに関する論文を国際スペイン語文学学会(クスコ、ペルー)にて発表した。また、もう一本の論文を学術誌で発表した。さらに、2012年5月にラテンアメリカンスタディーズ国際学会で別の論文を発表する(選考率33%)予定である。他の論文はまだ発表するに至っていないが、この研究に関するものは合計で上記以外に二本書きあげ、校正中である。さらに日系詩人に関する新たな論文に取り組んでいる。最後に、ペルー、アメリカで実のある資料集め、ペルーでは、日系ペルー人作家との会合、インタビューができた。平成22年度の研究目的は、主に日系ペルー人作家による文学・文化作品の取得、作品を分析する上で必要なアイデンティティ、移民史等に関する理論図書、論文の取得であった。国内で購入可能の図書は取得でき、全体として約65-70%の必要資料収集は終了した。ある図書は絶版であり米国の主大学図書館にてのみ閲覧可能である。本補助金申請時の研究計画は、ラテンアメリカンスタディーズ、アジアンスタディーズの図書が豊富にあるウィスコンシン大学図書館での資料収集、ペルーにて日系人作家との交流、ペルー日系文化センターの移民資料館、図書室利用なども計画内容に組み入れていたが、本補助金の援助で行うことのできたことは、第一の研究目的である国内での資料収集である。補助金交付金決定通知書を10月14日付けで受理し、10月末より本格的な資料収集を開始したところ、見積もったより必要な学説・理論文献が多くあったため、補助金をこの目的のために使用し、他の研究支援費を旅費に当てることができた。時間の関係で、米国大学図書館での研究は平成23年度夏休み中に行うよう計画変更したが、今年3月、ペルー日系文化センターの移民資料館、図書室で必要な資料を取得した。さらに、日系ペルー人作家、Augusto Higa、Doris Moromi satoと対面し、来年度のインタビューを約束した。本研究を来年も引き続き行い、論文、学会発表にて結果を表す予定であるが、今年度も学会発表をすることができた。10月カナダ、トロントにて、北米を拠点とするラテンアメリカンスタディーズ学会にて、社会から疎外された少数民族を知識階層はどのように表象することができるのかについて発表し意見交換した。少数民族の日系人をペルー社会はどのように描写してきたのかを探求するのに役立った。「日系ペルー人の国・アイデンティティーとは何か」と題し、日本人のペルー移民史、20世紀後半のペルー人の日本への出稼ぎ逆移民現象、日系ペルー人のアイデンティティーの構築を研究した。さらに、彼らのアイデンティティーが文学作品にどのように表象されているかを、移民、国境横断で生まれる多、混合文化に関する理論を通じて分析した。第一に、日系ペルー人による文学作品を、ペルー、米国、日本にて収集した。日系ペルー人作家Doris Moromisato、Augusto Higaと知り合い、Higaとは、正式なインタビューをした。また、彼らを通じ他の日系ペルー人作家の存在も知った。第二に、移民史を研究するため、リマ市日系文化センター資料館を訪れた。また、ペルーでは取得不可の文学作品を米国図書館にて取得した。第三に、論文出版、学会発表をした。論文「Beyond the Memory of Displacement: Adios to Tears」は、学部内の紀要に掲載された。また、クスコで行われた国際スペイン語文学シンポジウムで、Moromisatoの詩集にどのように沖縄日系ペルー人アイデンティティーが描写されているかを分析した(2012年3月9日)。第四に、この研究を本にするため、論文出版、学会発表を今後とも進めていく。2012年5月24日、ラテンアメリカンスタディーズ学会(発表選考率33%)で「(Un)negotiating Nisei Identity in Peru」と題し、日系ペルー人二世のアイデンティティー危機を探求する論文を発表する。また、このテーマに関する論文をHispanofila(Univ. of NC)学術誌に投稿した。さらに、ペルーリマを拠点とする出版社、Ediciones Murrupとの代表とも将来、日系ペルー人文学作品集を出版する案を話し合っている。
ユーラシア大陸のステップにおける大規模農業が草原生態系に与える影響評価

ユーラシア大陸の北緯50度前後を、東西8,000キロに及ぶ大草原(ステップ)のベルトがある。このステップを平成15年から平成18年に生態調査した。調査項目は1)植物相調査、2)植物社会学的植生調査、3)ワク法による種組成と現存量の調査、4)土壌断面調査である。この結果,次のような新たな知見が得られた。1)植物相調査では、カザフスタン・モンゴル国境を境に、西側と東側とで植物相が大いに異なること、さらに、モンゴル・中国内蒙古と日本とを比較すると、草原では植物相が大きく異なるのに対し、湿地では類似している、ことが明らかになった。2)植物社会学的植生調査により、やはり、アルタイ・天山両山脈を境に、種組成に基づいた群落が大きく異なることが明らかになった。また、降水量などの気候条件と、人為の種類と強度によっても群落が異なる。3)ワク法による調査の結果、耕作などの放棄後の遷移系列を類推することができた。また、放棄後10年前後で種多様性が最大になること、および現存量は場所によって大きく異なり、450-1000kg/haの炭素が蓄積されていることなどが判明した。4)土壌断面調査では、各国数カ所ずつの土壌断面を作成した結果、やはり西側と東側とでステップの土壌が異なることが明らかになった。西側では、やや降水量が多いこともあり、色の黒いチェルノーゼムが主体であり、東側では色が薄く、カスタノーゼムが主体である。以上を総括すると、カザフスタン・モンゴル国境付近のアルタイ・天山両山脈を境界に、東と西とでは、植物相、植物群落、土壌が大きく異なる。この原因として、1)標高の高い山脈を植物が乗り越えられず、種の交流が少ないこと、2)東側は降水量がやや少なく乾燥に傾いているが、西側は逆に降水量がやや多いこと、3)人為の種類も、東側は放牧が中心であるのに対し、西側では耕作が主体であること、などがあげられる。ユーラシア大陸のステップの西端にあるウクライナのステップを調査した。自然植生であるステップはほとんど残存しておらず、肥沃な黒土チェルノーゼムを利用した大規模農耕地が広がっていた。農耕地の周辺には外来樹種を主とした防風林が人工的に造成されていた。自然性の高い草原3カ所を対象に、植生の種組成・地上部バイオマスそれに土壌断面調査を実施した。植生調査で得られた植生資料をもとに種組成により群落識別した結果、Stipa capillata-Festuca sulcata群落と、Poa angustifolia-Festuca sulcata群落の2群落が織別された。これら2群落はそれぞれ2下位単位を持つ。これらの自然草原の群落は、隣接する大規模農耕地から5メートル離れると組成的にはほぼ農耕地の影響がなくなる。ところが、農耕地周辺に造成された防風林の影響は、20メートル離れてもなお強く残る。土壌断面調査は3か所の4断面で行った。A層は黒褐色ないし暗褐色で層厚は2045cm、下層(B層)の土色は、暗褐色から明褐色であった。土壌中の有機炭素量は、A層で1.9%3.5%、B層で0.1%1.8%であった。WRB(世界土壌照合基準)による分類では、上記の性質から、Haplic Chernozemないし、Calcic Chernozemに分類された。昨年度行ったウクライナのステップにおける調査に引き続き、本年度はカザフスタンのステップにおいて現地調査を実施した。

調査地を絞り込むため現地調査を行い、中央アジア草原が広がるオクチャブリスク周辺ほか5点に調査地を設定した。調査地周辺は高い生産力で知られるチェルノーゼム土壌の分布域であり、世界的な小麦耕作地帯としても知られる。古くから農耕地利用をしており、草原利用の比較として本研究の調査地として適した場所であると判断した。以下の手順で現地調査を行い、帰国後解析を行った。1.現地踏査を行い正式な調査地をカザフ共和国西部のステップ4地域9地点に設定した。2.設定した各調査地内に高度別飛砂量の測定機器を構築し、採取したデータを帰国後解析した。3.多くの地点で植生調査を行い、群落の種組成表を作成した。4.ステップのバイオマス量を明らかにするために種ごとの地上部の刈り取り調査を行い解析した。5.各調査地の地表リターを採集し測定した。6.各地域で土壌の断面調査を行った。7.調査地で土壌サンプルを採集し、これを日本に持ち帰り分析した。8.カザフを含むユーラシアステップの成立気象条件を明らかにするために、既存の気象データをもとに解析を行った。比較項目:緯度・経度、標高、平均気温、降水量、土地利用履歴これまでに行ったウクライナ、カザフスタンのステップにおける調査に引き続き、本年度はモンゴルのステップにおいて現地調査を実施した。調査地を絞り込むため現地調査を行い、モンゴル国中央部から東部にかけて地域を代表すると思われる5点に調査地を設定した。調査地周辺はカスタノーゼム土壌の分布域であり、典型的なステップ草原であり放牧地として利用されている。1989年に経済が自由化され、その後過放牧による草原の劣化が問題視されている。全域的な植生調査と共に調査地点における気象条件と放牧圧の違いが植生に及ぼす生態学的調査を行った。1.現地踏査を行い正式な調査地をモンゴル国中央部から東部のステップ5地点に設定した。調査地:バガヌール,ヘルレンバヤン・ウラン,シャンディーンホローロイ,トウメンツォグト,ホトント2.各地点で放牧区、禁牧区毎に枠法により植物群落、地上部現存量、土壌の調査を行った。8.モンゴルを含むユーラシアステップの成立気象条件を明らかにするために、既存の気象データをもとに解析を行った。比較項目:緯度・経度、標高、平均気温、降水量、土地利用履歴ユーラシア大陸最大の自然草原(ステップ)は中国内蒙古自治区からウクライナ南部にかけて広がっている。ステップは豊かな自然資源であり、草原に住む人々の生活を支えてきた。しかし農業経済活動の発展により草原の利用形態が変化し、現在、ステップは大規模な農耕地へと姿を変えている。本研究はユーラシア大陸のステップ地帯における大規模農耕地の存在が草原に対してどのような影響を与えているか、植生調査を中心とした現地調査とそれに基づく試・資料の収集によって明らかにすることを目的とした。調査は内蒙古の自然草原で行った。
高速・局所移動水素と電子とのカップリングによる新発想デバイスの設計

高密度凝集や高速移動等の材料中の水素が示す個別の水素機能の高度化と融合により、多彩な高次水素機能を誘起、次々世代のエネルギー変革等にも資する革新的材料・デバイス・反応プロセスを創成する。これらの研究を通じて変幻自在な水素の性質を人類が“使いこなす"ための指導原理となる新たな水素科学(=ハイドロジェノミクス)を構築することを、本領域の目的とする。特に本計画研究では、水素が様々な物質系を多様な電荷で「高速移動」する機能と、H-からH+までの電荷の制御によって「反応プロセスを促進」する機能を融合させることで、新原理に基づく高効率物質変換、エネルギー貯蔵、物性制御などの高次水素機能を実現する。さらに、この変幻自在な水素を「水素と電子のカップリング(協奏)」という観点から俯瞰することで物質系を越えた統一的な新学理を構築し、物質内、および異相界面で機能や物性を発現・制御できる新発想デバイスを創出することを目的としている。本年度はステージIとして、有機系、無機系、生体系各々で、高速・局所移動水素と電子のカップリング機能を高度化、機構解明を進めることで学理構築に向けた情報共有した。具体的には、(1)有機系:カップリング系有機伝導体を合成し、外場(圧力、電場)下の電気伝導性を系統的に調べ、水素の局所移動がトリガーとなるπ電子系スイッチング機能を見出し、そのカップリング機構を明らかにした。(2)無機系:ヒドリド伝導性を有するカップリング系酸水素化物を合成し、伝導率、輸率、結晶構造およびこれらの相関を調べ、ヒドリド伝導機構を明らかにした。(3)生体材料系:カップリングシステムの調製と、ヒドロゲナーゼによるプロトン・電子輸送および酵素反応の解明を行い、カップリング機構を考察した。さらに、有機系、無機系、生体系を俯瞰するカップリング機構の理解に向けて、水素ー電子カップリングの統一図を作製した。本年度は、有機系、無機系、生体系各々で、高速・局所移動水素と電子のカップリング機能を高度化、機構解明を進めた。(1)有機系では、カップリング系有機伝導体を合成し、外場として特に電場下の電気伝導性を系統的に調べた。その結果、特に重水素体で非線形伝導、および重水素の局所移動がトリガーとなるπ電子系スイッチング機能を見出し、水素と電子のカップリングにより、電場の上昇時と下降時でヒステリシスを持つことを明らかにし、学術論文にまとめた。(2)無機系では、ヒドリド伝導性を有するカップリング系酸水素化物を合成し、伝導率、輸率、結晶構造およびこれらの相関を調べ、ヒドリド伝導機構を明らかにすることに成功した。(3)生体材料系では、カップリングシステムの調製と、ヒドロゲナーゼによるプロトン・電子輸送および酵素反応の解明を行い、カップリング機構を明らかにした。さらに、有機系、無機系、生体系における水素ー電子カップリングによる機能発現を俯瞰し、水素と電子のカップリング統一相図を作製することができた。今後やステージIIとして、各物質系で、水素ー電子カップリング機能を強化し、それらを複合化したデバイス開発に領域内連携を駆使して取り組む。(1)有機系では、A03公募グループ、A04班との共同研究で、自己集積型2重膜におけるプロトンスイッチング機能開発を推進する。(2)無機系では、。開発したヒドリド伝導体とヒドリド・電子混合伝導体を積層し、A02・A04班と共同でヒドリド化学反応デバイスを作製を目指す。(3)生体系では、ヒドロゲナーゼにおいて、ラマン分光を用いた酵素活性測定をA05-1と共同で行う予定である。さらに、観測された現象を水素ー電子カップリングの観点から物質系を越えて整理し、学理構築に向けた統一的な評価基準を確立することを目指す。