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法教育の総合的研究―行為規範（社会構成原理）としての民法へ

一方で、法教育の現状・比較・歴史・理論についての研究を行い、全体をまとめて、法学(民法学)から見た「法教育」像を提示し、将来、法律家になろうとする法科大学院生が「法教育」について学ぶ際の標準的な内容を提案するに至った。他方、複数のレベルでの法教育の実践、すなわち、法科大学院生による中高生教育、法学教員による高校生教育、法学教員による小学生教育を行うことを通じて、授業作りに際しての留意点のいくつかを具体的に提示することができた。本年度は昨年度の歴史研究を続行し、法教育の先駆者である穂積重遠に関する研究をひとまずまとめるに至った。その成果として、前年度に刊行した『われらの法ー穂積重遠法教育著作集(第1集ー第3集)』に加えて、資料『終戦戦後日記(1945-50年)ー大正一法学者の晩年』(有斐閣、2012)、評伝『穂積重遠ー社会教育と社会事業とを両翼として』(ミネルヴァ書房、2013)を刊行することができた。これらによって、日本の法教育の歴史的淵源を明らかにするとともに、これを当時の法学史的・社会史的文脈の中に位置づけることができた。また、穂積重遠の足跡をたどる海外調査とあわせて実施した法教育の現状に関する海外調査によって、比較研究も行うことができた。あわせて、研究対象国(中国・韓国・アメリカ・フランス・フィンランド)の関連文献の収集も行った。ただし、この点に関する成果のとりまとめには至らなかった。さらに、現状研究にも着手し、近年の法教育の展開を、担い手ごと(教育学者・法律家・官庁・学校教育・法学者・その他)に検討する作業を進めている。その一環として、立教大学・山口敬介准教授とともに、「法科大学院における『法教育』への取組みー東京大学の例から出発して」(法律のひろば、2012年10月号)を刊行した。残る理論研究に関しては、法と道徳、規範学に関する内外の文献を収集しているが、いまだ準備の段階にあり、研究に着手するには至っていない。前年度末に『穂積重遠ー社会教育と社会事業とを中心として』(ミネルヴァ書房)を公刊したのに続いて、本年度は2012年9月に逝去した星野英一につき、法教育の観点から検討する試みに着手した。さらに田中耕太郎・牧野英一に関する研究も構想しつつある。また、本年度は法教育の現状の把握に努めるとともに、次年度において検討を予定している理論的な総括に向けて、実際に授業を行う試みを展開した。具体的には、東京大学法科大学院の学生の協力を得て、夏休みに中高生45名を対象とする授業を行ってもらうという企画を遂行するとともに、秋には、私自身が20名程度の高校生を対象にセミナーを行った。これらの成果は、前年度の現状分析の成果(および別のプロジェクトとして遂行中の諸外国との比較検討)に本年度予定している歴史的検討および理論的検討とあわせて、公刊を予定している。これとは別に、小学生に向けての授業のあり方を検討すべく、今年度中の実施に向けて、関係各方面との打ち合わせ等を行った。これは当初は予定していなかった計画であるが、本研究をより充実したものとするのに役立つものと考えている。さらに、法教育と法学教育との関係を考えるという観点から、昨年11月には民科法律部会のミニシンポジウムに参加し、報告を分担した。この経験は、本研究の次の研究を構想するステップとなったが、その具体的な内容については、次年度の研究を進める中で確定することになるだろう。本年度は、「法教育」の前史を明らかにするための歴史研究に時間を注いだ。具体的には、「法教育の父」というべき穗積重遠に関する総合的な研究を進めた。穗積は著名な民法学者であるが、文部省が関与して設立された社会教育協会の会長を長年にわたって務めるとともに、中等学校における公民教育必修化にも関与し、多くの公民教科書の編者となった人物でもある。そこで、彼が編集した教科書類のほか、穗積の講演録や普及用パンフレットを収集し検討し、大学以外の場での教育の試みについても検討を加えた。さらに、重遠の講演旅行の足跡を追って、国内各地のほかに韓国・中国にも資料を求めた。この過程で、重遠の公民教育=法教育観は、その法学像・人間像と密接に関連していることがわかった。そこで、公民教育=法教育に限らず、トータルに彼の業績を評価するなかで、法教育の位置づけをはかるように努めた。また、彼の足跡を追った海外調査に際しては、当該調査国の法教育の状況を知ることができたが、それもまたその国の法学像と密接に関連するとの認識に至った。以上の研究の副次的な成果として、重遠の法教育関連著作を「われらの法ー穂積重遠法教育著作集」全3巻にまとめて刊行するに至った。また、彼の講演旅行の足跡や教育観などを示す日記も「戦中戦後日記(1945-1950年)」(仮)として近刊予定である。

さらに、彼の業績の全体像を示すための評伝の執筆にも着手し、暫定稿を脱稿するに至った。これはいずれ「穂積重遠ー社会教育・社会事業を両翼として」(仮)として刊行する予定である。最終年度は、法教育の歴史と理論に関する研究を進めるとともに、前年度に行った現状分析(および比較研究)との総合を試みた。具体的には、第一に、戦前の教育勅語と戦後の教育基本法の公民観を対比検討するとともに、戦前の公民教育、戦後の公民教育の概要をフォローした。第二に、道徳教育・幼児教育・社会科学教育・公民教育そして法学教育と対比しつつ、法教育の位置づけと特殊性の指摘を行った。結論としては、これらと重なりつつ法教育が存在することを確認した上で、基層の法教育と上層の法教育との二元論において法教育を把握すべきであるという認識に達した。また、法教育の実践面でもいくつの知見を得た。第一に、法科大学院生の協力を得て、基本制度のうち、不法行為・契約・家族・団体を素材に、その制度的細目ではなく存在意義を問う授業を展開してもらった。授業内容にはなお不十分なところが残ったが、法教育の教育を行う側にどのような教育を施すことが必要かという「法教育」教育の観点からは貴重な知見が得られた。第二に、少数を高校生を相手に私自身が授業をすることによって、高校生にかなり高いレベルの教育を行うことが可能であることが確認できた。第三に、小学生を相手に授業をする機会を得たが、これを通じて、制定法から離れた法教育の必要性を具体的に理解するに至った。以上のような理論上・実践上の認識を得たことをふまえて、次の段階としては法学導入教育としての法学入門と法教育との架橋をはかることが課題であることを確認した。民事法学法教育の歴史研究としての穂積重遠研究は完成をみた。現状研究についても調査は順調に進んでいる。本研究の完成に必要な材料は、ほぼ予定通りに集まっており、とりまとめも順調に進行している。派生する研究も進行中であることを考えると、計画以上と評することも可能な状況である。穂積重遠研究としては、現在の資料状況で可能な範囲の検討はほぼ実現し得た。学界に対して、著作集・日記という基礎資料を提供し得たほか、私自身の評価を含む評伝も完成に近づいている。これらによって、法教育の前史は、法学史・法学教育史と統合された形で提示されることになるほか、穂積重遠やその周辺の人物に関する研究を促すことになるだろう。現状研究を進めるとともに、他の研究プロジェクトとして遂行している比較研究の成果も取り込んで、最終的な理論研究に集約することを目指す。次年度は最終年度になるので、課題遂行のために次の作業を行う予定である。第一に、法教育の歴史(戦前・戦後)について検討を行うとともに、法教育を隣接の教育(道徳教育・市民教育等)と区別する指標を探求する。また、前年度に展開した法教育実践から得られた課題をふまえて、もう一度新たな法教育実践を行う。第二に、以上の研究成果をふまえて、法教育の研究・実践に関する概説書をとりまとめる。これは拙著『法と教育序説』で立てたいくつかの仮説を検証するものとなる。第三に、研究の副産物である星野英一研究や小学生に対する法教育についても、中間的な成果のとりまとめを、可能であれば試みたい。これによって、本研究本体の持つ意味もより明確になるだろう。第四に、本研究の成果を踏まえつつ、現代日本における民法学(研究・教育)のあり方につき一定の見方を示すための後続研究のための計画を策定したい。
機能性食品素材であるアセチルグルコサミンの抗炎症作用に関する分子メカニズム

グルコサミンやアセチルグルコサミンは、関節症状を緩和するサプリメントとして使用されている。これまでの研究で、グルコサミンによる関節症状の緩和には抗炎症作用が関与していることが明らかとなり、そのメカニズムの解析も進んでいる。一方、アセチルグルコサミンにも抗炎症効果があり、それが関節症状の改善に関与していると考えられている。しかし、そのメカニズムはグルコサミンと異なると推測されているものの、アセチルグルコサミンによる炎症抑制作用のメカニズムの解析はほとんど行われていない。本研究課題では、アセチルグルコサミンが関節症状を緩和効果するためのメカニズムを調べるため、抗炎症作用に着目し、その分子メカニズムについて研究を進めている。ヒト滑膜細胞株MH7Aを用い、アセチルグルコサミンとグルコサミンの炎症関連分子の産生に及ぼす影響を比較した。その結果、グルコサミンは短期間(24時間)の処理で、IL-β刺激でおこる炎症性サイトカイン(IL-6およびIL-8)の産生を抑制した。一方、アセチルグルコサミンは、短期間では炎症性サイトカイン産生に影響を及ぼさなかったが、長期間(3週間)処理することで、IL-6およびIL-8の産生を抑制した。一方、アセチルグルコサミンとグルコサミンは、ともに抗炎症性サイトカイン(TGF-β)の産生には影響しなかった。このようにグルコサミンと比較し、アセチルグルコサミンは、長期間作用させることで、炎症性サイトカイン産生を抑制し、抗炎症作用を発揮する可能性があることが推測された。研究計画では、1アセチルグルコサミンの炎症関連分子の産生に及ぼす影響と、2アセチルグルコサミンで発現や翻訳後修飾が影響されるターゲット分子の同定、を行う予定であった。しかし、アセチルグルコサミンが炎症性サイトカイン産生を抑制するには長期間の処理が必要であったため、その条件検討とサイトカイン産生抑制の検証に時間を要し遅れが生じた。今後は、アセチルグルコサミンの作用メカニズムを調べるため、ターゲット分子の検索と同定、およびその機能解析を行う。具体的にはMH7A細胞をアセチルグルコサミンとグルコサミンで短期間(24時間)または長期間(3週間)処理し、プロテオーム解析を行う。そしてアセチルグルコサミンとグルコサミンで、発現や翻訳後修飾が変動するタンパク質を同定し、それぞれどのようなシグナル伝達系に変化があるのかを調べる。そして、これらの結果から推測されるアセチルグルグルコサミンに特徴的なターゲットタンパク質について、その活性化や分子間相互作用を調べる。理由:アセチルグルコサミンが炎症抑制作用を発揮するための実験条件を確立するに時間を要した。そのため、アセチルグルコサミンのターゲットタンパク質の同定や機能解析に遅れが生じ、これら実験に必要な、抗体、siRNA、遺伝子導入試薬などの購入経費などを次年度に持ち越すこととなった。使用計画:抗体や、遺伝子ノックダウンやタンパク質発現に必要なsiRNA、ベクター、遺伝子導入試薬などの購入に使用する予定である。
ピア・ツー・ピア・グリッド用並列データ転送に関する研究

本研究では、遠隔地のパーソナルコンピュータ(PC)をネットワーク接続することによって構成したピア・ツー・ピア(P2P)ネットワークによって、大量の計算処理を高速で行うグリッドコンピュ.ティング(P2Pグリッド)分散処理環境において、大容量データの転送が必要なグリッドアプリケーションのための、データ転送技術について検討を行った。複数のTCPセッションを同一のノード間に設定し、それらセッション間の連携を取ることによって、より効率的に大容量データを転送する方法を提案した。またBitTorrentのような並列転送を活用することによって高速化を図る方法についても検討を行った。さらに、ボトルネックとなる通信リンクを有効に活用する方法として、データの符号化を活用することによって、効率を上げる方法についても検討を加えた。本研究の成果により、これら大容量データの転送が必要な処理に対してもP2Pグリッドによるグリッドコンピューティングを適用する上で必要となる高速データ転送を可能にした。今年度は、一つの課題として並列転送方式の検討を行った。現在一般に行われている並列転送では、標準的に4から5の並列度で転送が行われている。しかしながら、現在の広帯域化したネットワーク環境を仮定した場合、並列度を増やすことによって、スループットが向上する。そこで利用可能なネットワーク帯域と最適並列度の関係を求めるため、さまざまなネットワーク帯域とネットワーク構成による評価を行っているが、現在まだ継続して検討中である。今年度、特に成果が挙がったのは、TCPの輻輳制御アルゴリズムに手を加えて、スループットを向上させるという課題についてである。複数TCPを並列で接続して高速転送をするGridFTPにおいては、その複数接続間で同期が発生し、スループットが上がらないという現象があった。これは、輻輳が発生すると複数あるTCP接続のすべてでパケット損失が発生し、複数のTCP接続で同時に輻輳ウィンドウの削減を実施するために起こる。これに対して、複数TCP接続の輻輳制御を相互に連携させ、輻輳ウィンドウの制御の同期を外す仕組みを組みを提案した。この仕組みを導入することによって、同時の輻輳ウィンドウ削減によるスループットの脈動を減らして安定したスループットを実現するとともに、スループット自体を向上させることに成功した。追加課題として、並列転送とネットワークコーディングを併用することにより、スループットを向上させることについても、検討を始めた。ランダムリニアコーディングによって、特に特定の経路やスケジューリングをしなくても、スループットが向上することが報告されているが、この方法での最適な適用方法については検討がなされていないため、最適化について検討中である。並列転送とともにネットワークコーディングを活用した転送速度の高速化について検討を行った。ネットワークコーディングでは、すべてのノードでコーディングを実施することによって、帯域上ボトルネックとなるネットワーク接続を回避し、効率よくデータの転送を行うことができるが、すべてのノードでのコーディングはパフォーマンス上好ましくない。そこで、コーディングの最適化について検討を行った。この検討の中で、まず、一箇所のノードでのみコーディングを行った場合の転送速度の高速化について解析とシミュレーションによって詳細に検討し、コーディングがなぜ高速化につながるのかという本質の部分を解明することを試みた。その結果、コーディングによって生じる情報の冗長化が高速化の主たる要因であることを突き止め、高速化に最適となる冗長度の求めた。またその検討から、トポロジーによっては、一箇所のノードでのコーディングでは効果が上がらない箇所が特定できたことから、最適なネットワークコーディングのためのノードの配置を求めるべく現在検討を進めている。TCP RenoによってGridFTPを構成すると、設定される複数接続間で同期が発生し、スループットが上がらないという問題があり、昨年度はその同期をずらす仕組みについて検討したが、パケット損失のみを基準にした仕組みには限界があり、急激なトラヒック変動に対しては制御が間に合わないという問題があった。この問題に対処するために、今年度のもう一方の検討として、他のバージョンのTCPを利用することに関する検討を行った。TCP Renoとの共存性を考慮した上で、遅延時間も利用するTCP Westwoodを取り上げ、脈動阻止については一定の効果を確認した。現在さらに、急激なトラヒック変動に対する効果を上げるべく、さらなる検討を行っている。今年度は、特に並列転送おける投機的ファイル転送、TCP輻輳制御アルゴリズムについて検討を行った。役機的なファイル転送を実施するために、ピア・ツー・ピアグリッドジステムを構成するコンピュータ(ピア)の内、当該ジョブの処理に参加しないピアを「ヘルパーピア」としてデータ転送に参加させることによって、転送速度を向上させる。この時に参加させるヘルパーピアの数は、ダウンロードを行うピアが全体で必要とする帯域にマッチする時に最適となる。

この結果により、投機的なファイル転送方法については、ほぼその使用方法については、検討が完了した。ファイル転送を行う場合、その転送を確実なものにするためにTCPを使うが、TCPには広帯域高遅延の環境では転送速度が上がらないという問題がある。この問題を乗り越えるため、GridFTPでは一組のpeer間に複数のTCPコネクションを設定してファイル転送を行う。しかしGridFTPでは、個々のコネクションを独立してフロー制御を行うため、すべてのコネクションに脈動が起こり、利用可能帯域を有効に使うことができない。そこで、複数コネクション間で連携を取ることにより、脈動の影響を抑え、有効に帯域を利用する方法を提案した。特に、TCPにおけるフロー制御アルゴリズムとして、通常使われているTCP Renoを基にした方法ではなく、パケット損失とともに遅延時間も使ったフロー制御であるTCP Westwoodを基に、複数のTCPコネクションを連携させる方法を提案した。提案手法によって、パケット損失を増加させること無く、脈動の影響を抑え、スループットを向上させることに成功した以上の他に、データソースで符号化を行って冗長化することにより、帯域的にボトルネックとなるネットワークリンクを効率的に使う方法についても検討を行い、効率的なソース符号化方法を提案した。
農耕地の有機物資材受け入れ可能容量に基づく農畜産リサイクルシステムの評価

農畜産業は、高生産性を目指して大規模化・高集約化してきたが、同時に家畜ふん尿による環境への負荷を高めている。対策として、家畜ふんを堆厩肥として耕地に還元することが試みられている。本研究では、家畜ふん厩肥を土壌施用した際の肥料成分の耕地系外への流出及びそれを最少にする土壌の厩肥受入れ可能容量を推定することを目的とする。研究1年目の本年度は、名古屋大学農学部附属農場を対象とし、(1)資材の流入・流出量の解析と、(2)家畜ふん厩肥施用土壌における肥料成分(窒素)の動態解析を行った。農業資材の流入は、主に濃厚飼料と化学肥料の購入によるものであった。生産物による流出は、牛乳及び穀類によるものが多かった。各成分の流入量と流出量の差を農場内に残留するかその周辺環境へ負荷される量とみなすと、窒素、リン酸、カリのいずれも80%以上が環境負荷となっていることが示された。家畜ふんは、厩肥化した後、露地畑および施設栽培地に還元され、牛の尿はパイプラインにより放牧地に散布している。窒素は、厩肥化過程における損失や、放牧地あるいは畑からの放出によって環境に負荷を与えていることが示された。1987年に開設した厩肥連用圃場を対象に、1997年までの10年間の平均的窒素収支を明らかにした。厩肥施用圃場では、土壌窒素が増加しているが、窒素の環境負荷量も厩肥の施用量の増加に伴い増加し、施肥窒素量の40%以上が環境へ流出することが示された。以上により、畜産業から排出されるふん尿を堆厩肥として用いる場合、堆厩肥とする過程と土壌に還元する過程の2箇所で、窒素が環境へ放出されることが明らかにされた。今後、この環境負荷の実態を明らかにするとともに、窒素収支の経年的変化を明らかにする予定である。
特異な非局在電子系の創出

本領域では,特異な機能・物性を発現する非局在電子系を設計,合成し、各種の機能へ物性を評価し、「特異な非局在電子系」を創出するとともに,熱,光,磁場,.電場などの外場によって性質が相互変換する動的非局在電子系をも構築し,従来にはない複合的な機能・物性を備えた物質を開発する研究を行った.具体的には,A01班の拡張共役電子系では,新しい共役電子系のプロトタイプの合成法の確立,多彩な構造を持つ拡張共役電子系の開発,A02班のスピン共役電子系では,安定な開殻有機分子の開発および新しい手法を用いてスピンの整列様式を制御しうる特異なスピン共役電子系の開発,A03班の水素-電子相互作用系では,特異な共役電子系と水素結合からなる分子システムの機能・物性をプロトンと電子それぞれの動的側面から解明するとともに,電子の非局在性とプロトンの局在性の特徴を生かした新しいプロトンー電子相互作用系の開発を行った.このようななかで、計画研究班の研究成果を中心として冊子体としてまとめ、広く公表しで我々の成果をアッピールすると共に、種々御意見をいただき今後のこの分野の発展の一助とする。化学の重要な役割は,新しい有用な物質を合成して世に送り出すことにある.これを一層推進するためには,これまで確立してきた分子レベルにおける電子の非局在様式の概念を活用しつつ,これを分子間へと展開し,有機分子および分子システムにおける「特異な非局在電子系」を創出することが重要な基盤となる.本特定領域"非局在電子系"ではこのような観点から,共役電子系有機物質に関する分子レベルにおける電子の非局在様式の概念を活用しつつ,これを分子間へと展開し分子および分子システムによる「特異な非局在電子系」を創出することを目的とした.本領域ではこのような観点から三つの研究項目(A01:拡張共役電子系,A02:スピン共役電子系,A03:水素-電子相互作用系)を組織し,特異な機能・物性を発現する非局在電子系を探索するとともに,熱,光,磁場,電場などの外場によって性質が相互変換する動的非局在電子系を構築し,従来にはない複合的な機能・物性を備えた物質を開発した.A01班では新しい共役電子系のプロトタイプの合成法の確立,および発展性のある多彩な構造を持つ拡張共役電子系の開発,A02班では,安定な開殻有機分子を開発する基礎研究に加え,新しい手法を用いてスピンの整列様式を制御しうる特異なスピン共役電子系の開発,A03班では,特異な水素結合組織体をプロトンと電子それぞれの動的側面から解明するとともに、電子の非局在性とプロトンの局在性の特徴を生かした新しいプロトン-電子相互作用系の開発を行った.本領域では,特異な機能・物性を発現する非局在電子系を設計,合成し、各種の機能へ物性を評価し、「特異な非局在電子系」を創出するとともに,熱,光,磁場,.電場などの外場によって性質が相互変換する動的非局在電子系をも構築し,従来にはない複合的な機能・物性を備えた物質を開発する研究を行った.具体的には,A01班の拡張共役電子系では,新しい共役電子系のプロトタイプの合成法の確立,多彩な構造を持つ拡張共役電子系の開発,A02班のスピン共役電子系では,安定な開殻有機分子の開発および新しい手法を用いてスピンの整列様式を制御しうる特異なスピン共役電子系の開発,A03班の水素-電子相互作用系では,特異な共役電子系と水素結合からなる分子システムの機能・物性をプロトンと電子それぞれの動的側面から解明するとともに,電子の非局在性とプロトンの局在性の特徴を生かした新しいプロトンー電子相互作用系の開発を行った.このようななかで、計画研究班の研究成果を中心として冊子体としてまとめ、広く公表しで我々の成果をアッピールすると共に、種々御意見をいただき今後のこの分野の発展の一助とする。“特異な非局在電子系の創出"における三つの計画研究,すなわち,A0l拡張共役電子系,A02スピン共役電子系,,A03水素-電子相互作用系,を強力に推進するため,総括班として1)三研究項目の研究計画の円滑な推進,2)研究項目間の連携・強力の積極的な推進,3)各年度の研究成果の総括・とりまとめ・評価および発表,4)新しい展開を推進するための研究分野の調査提案および研究計画の立案等を行った.本年度の実績を下記にまとめた.1. “非局在電子系の創出"の研究計画の推進・調整:上記三項目の研究計画の円滑な推進を図るため,研究項目間の連携・協力を行うよう指示した.2. “非局在電子系の創出"に関する新しい研究分野の調査・提言:新しい水素-電子連動相互作用系の開発の重要性を指摘した.3. “非局在電子系の創出"に関する研究成果の評価・取りまとめ:国内外の関連する研究分野の同行の調査や,研究項目間での情報交換を推進するため,全体会議,公開シンポジウムを開催した.また,本年度の研究成果の取りまとめとして,成果報告書を作成・発行し,さらに,ニュースレターを作成・配布した.4.合成と物性の両研究分野の連携を推進するため,物性グループと合成グループが互いに他の分野が理解できる形で重要な問題点,新しい概念探索などを発表する研究会を行った.

本特定領域研究"非局在電子系の創出"では,共役電子系有機物質に関する分子レベルにおける電子の非局在様式の概念を活用しつつ,これを分子間へと展開し分子および分子システムによる「特異な非局在電子系」を創出することを目的とする.三つの研究項目(A01:拡張共役電子系,A02:スピン共役電子系,A03:水素-電子相互作用系)を設定しているし、次のような活動を行った。1."非局在電子系の創出"の研究計画の推進・調整:上記三項目の研究計画の円滑な推進を図るとともに,研究項目間の連携・協力を実行するための方策を検討し,推進した.2."非局在電子系の創出"に関する新しい研究分野の調査・提言:大局的観点から新しい研究分野の提言を行い,研究計画の新しい展開を模索した.3."非局在電子系の創出"に関する研究成果の評価・取りまとめ:国内外の関連する研究分野の同行の調査や,研究項目間での情報交換を推進した.このため,本年は1回の全体会議,2回の公開シンポジウム及び新しい概念探索などを発表する特別研究会を開催した.また,本年度の成果報告書やニュースレターを作成・発行した.本特定領域研究では,共役電子系有機分子における電子の非局在様式の多様性を活用し,これを分子間へと展開して,分子および分子システムにおける「特異な非局在電子系」を創出することを目的とする.三つの研究項目(A01:拡張共役電子系,A02:スピン共役電子系,A03:水素-電子相互作用系)を設定しており、次のような活動を行った。1.これまでと同様に,"非局在電子系の創出"の研究計画の推進・調整:上記三項目の研究計画の円滑な推進を図るとともに,研究項目間の連携・協力を実行するための方策を検討し,推進した.2."非局在電子系の創出"に関する新しい研究分野の調査・提言:大局的観点から新しい研究分野の提言を行い,研究計画の新しい展開を模索した.3."非局在電子系の創出"に関する研究成果の評価・取りまとめ:国内外の関連する研究分野の同行の調査や,研究項目間での情報交換を推進した.このため,本年は全班員が研究発表する全体会議,2度の公開シンポジウム及び新しい概念探索などを発表する特別研究会を開催した.また,本年度の成果報告書やニュースレターを作成・発行した.本領域では,特異な機能・物性を発現する非局在電子系を設計・合成し、各種の機能。物性を評価し、「特異な非局在電子系」を創出するとともに,熱,光,磁場,電場などの外場によって性質が相互変換する動的非局在電子系をも構築し、従来にはない複合的な機能・物性を備えた物質を開発する研究を行った.具体的には,A01班の拡張共役電子系では,新しい共役電子系のプロトタイプの合成法の確立,多彩な構造を持つ拡張共役電子系の開発,A02班のスピン共役電子系では,安定な開殻有機分子の開発および新しい手法を用いてスピンの整列様式を制御しうる特異なスピン共役電子系の開発,A03班の水素-電子相互作用系では,特異な共役電子系と水素結合からなる分子システムの機能・物性をプロトンと電子それぞれの動的側面から解明するとともに,電子の非局雄とプロトンの局在性の特徴を生かした新しいプロトン-電子相互作用系の開発を行った.このようななかで、計画研究班の研究成果を中心として冊子体としてまとめ、広く公表して我々の成果をアッピールすると共に、種々御意見をいただき今後のこの分野の発展の一助とする。
ゲルマン－アセチレン元素ブロックからなる有機－無機ハイブリッド高分子の創出

本研究では、炭素・ケイ素と同族の高周期典型元素であるゲルマニウム(Ge)に着目し、今年度はGeーGe間にアセチレンユニットを挿入したこれまでに全く例のない新規なゲルマンーアセチレン元素ブロック環状化合物「ゲルマペリサイクリン」の第2世代合成、並びに鎖状ゲルミレンーエチニレンポリマー類の合成を達成し、それらの光学特性及び機能解析を行った。(1)段階合成法による第2世代ゲルマ[n]ペリサイクリンと鎖状ポリマーの合成:用いる試薬の当量を厳密にコントロールすることで、段階的経路による環サイズ選択的、かつ高収率なゲルマペリサイクリンの第2世代改良合成を行った。その結果、前年度に合成したゲルマ[4]-, [8]ペリサイクリンの総収率を2倍近くにまで向上させることができた。また、1段階法では得られなかった新規化合物ゲルマ[5]-、および[10]ペリサイクリンの合成に成功し、その構造をX線結晶構造解析にて明らかにした。併せて、鎖状ゲルマニウムーアセチレン高分子の合成も達成し、物性評価を行った。(2)ゲルマペリサイクリン、鎖状ポリマーの光化学的物性解析:紫外可視吸収スペクトルでは、フェニル基を有する基質は260nm付近に吸収を示し、その強度は芳香環の数に依存して増加した。一方、短波長領域では、205nm、213nm付近において吸収が観測され、鎖状分子と比較して環状分子が長波長シフトしていたことから、アセチレン部分同士の相互作用による共役長の変化が示唆された。蛍光発光スペクトルでは、大環状分子[8]ならびに[10]ペリサイクリンは長波長領域に特異な発光極大を示した。鎖状分子においても高分子化するほど長波長領域での発光強度の増大が確認できた。また、遷移金属を含まない分子にもかかわらず、これら分子にてりん光発光特性が認められ、DFT計算をと併せて考察を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、炭素・ケイ素と同族の高周期典型元素であるゲルマニウム(Ge)に着目し、GeーGe間にアセチレンユニットを挿入したこれまでに全く例のない新規なゲルマンーアセチレン元素ブロック環状化合物「ゲルマペリサイクリン」を合成し、その機能評価を行った。(1)ゲルマ[n]ペリサイクリンの合成と結晶構造解析:アニオンカップリングを用いることで、1段階にてゲルマ[4]ー、[6]ー、並びにに[8]ペリサイクリンの世界初の合成を達成した。得られたゲルマペリサイクリン類は全てX線結晶構造解析によって確認され、ゲルマ[4]ペリサイクリンは対称性の良い平面環状骨格を有していた。その頂点の角度(∠CーGeーC)は104°とほかのゲルマペリサイクリン(109°)と比べて非常に小さくなっていることから、環状構造に大きな歪みがかかっていることが示唆された。また、ゲルマ[8]ペリサイクリンでは分子内芳香環同士のπ-π相互作用が示差された。(2)ゲルマ[n]ペリサイクリンの物性評価:紫外可視吸収スペクトルでは、イソプロピル基を有する基質ではペリサイクリン環に由来するとみられる220nm付近に吸収が見られたのに対し、フェニル基を有する基質は260nm付近に吸収を示した。また、イソプロピル基を持つ基質では、単量体と[8]ペリサイクリンとの間では長波長シフトが観測された。蛍光発光スペクトルにおいて、[8]ペリサイクリンが288nmと318nmに特異な発光極大を示した。X線結晶構造解析の結果から、分子内での芳香環同士のπ-πスタッキングに起因するものと考えられる。DFT計算の結果、HOMO-LUMOギャップはゲルマ[4]ペリサイクリンが最も小さく、ゲルマ[6]ペリサイクリンが最も大きいことが見積もられ、サイクリックボルタンメトリーでの結果との一致が見られた。

一方、短波長領域では、205nm、213nm付近において吸収が観測され、鎖状分子と比較して環状分子が長波長シフトしていたことから、アセチレン部分同士の相互作用による共役長の変化が示唆された。蛍光発光スペクトルでは、大環状分子[8]ならびに[10]ペリサイクリンは長波長領域に特異な発光極大を示した。鎖状分子においても高分子化するほど長波長領域での発光強度の増大が確認できた。また、遷移金属を含まない分子にもかかわらず、これら分子にてりん光発光特性が認められ、DFT計算をと併せて考察を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初目標に挙げていた段階的経路による選択的合成には着手できていないが、未解明分子の性質を速やかに調査する必要性から、短段階合成法を駆使した合成的供給を最優先とすることで、全くの未知であった新規化合物ゲルマペリサイクリン類を世界に先駆けて合成し、その物性をいち早く明らかにすることができた。今後、段階的経路を経た選択的合成に着手し、合成法の最適化を行う。拡張ペリサイクリンについては当初予定していた銅触媒的なカップリングがうまくいかなかった。そのため別法による合成を検討しており、現在までに良好な結果が得られている。また、ゲルマペリサイクリンの高分子化に向けたユニットの合成も順調に進んでいる。今後はゲルマペリサイクリン類の段階合成法による収率の構造、および1段階法では得られない[5]ペリサイクリンの合成に着手する。併せて、これら分子の環状骨格が物性にどう影響するかを調査するため、鎖状分子、並びに高分子類も合成し、物性の比較を行う。拡張ペリサイクリンについては合成を継続して行い、物性の比較を行う。
インド大乗仏教瑜伽行唯識学派における聖典継承と教義解釈の研究

(1)インド大乗仏教瑜伽行学派にとっての根本聖典(経・律)は「事vastu」と称され、その集積が「摂事分」である。本年度は同学派の思想を確立した無着Asang(375-420頃)の代表作『顕揚聖教論』のうち「摂事品第一」を中核にして、その「摂事品」を受けて具体的思想内容を展開した各章のうち、主に「摂淨義品第二」・「現觀品第八」「成瑜伽品第九」の解読研究に従事した。(2)「摂淨義品第二」の解読研究を中心とした研究の成果は次の如くである。(1)『顕揚論』の主構造は大略「知法」(「摂事品」)・「知義」(「摂淨義品」)からなる。前者は阿含経典、後者は『瑜伽論』などこの学派の聖典とされる諸論書である。この知法(阿含経典=摂事品)→知義(『瑜伽論』「摂事分」・「摂決択分」=摂淨義品)の形式で『顕揚論』に聖典の教義が継承された経緯を明らかにした。(2)特に「摂淨義品」と『瑜伽論』との対応を明確にし、『顕揚論』が『瑜伽論』の教義を取捨選択しながら瑜伽行派独自の教義を確立しようとしたことや、さらにその教義を「大乗」として宣説し始めたことを明確にした。特に後者は学派としての大乗の成立に関わる重要なものである。(3)以上の研究成果は、「『顕揚聖教論』について、知法知義の視点から」と題して平成14年度日本インド学仏教学会(於韓国東国大学校、平成14年7月)において口頭発表された。学会発表とは別に、『顕揚論』「現觀品第八」の解読研究を、対応する『瑜伽論』との比較研究のかたちで完成し、神子上恵生教授記念論集(永田文昌堂、印刷中)に発表した。(4)瑜伽行学派における思想展開の一資料として、おなじく無着の著作とされる、『大乗阿毘達磨集論Abhidharmasamuccaya』・『大乗阿毘達磨雑集論Abhidharmasamuccaya-Bhasya』「本地分」の梵文-蔵訳-漢訳の三本対照校訂テキストを作成した。本年度は同学派の思想を確立した無着Asangaの代表作『顕揚聖教論』のうち「摂事品第一」

・「摂淨義品第二」を中核にして、両章を受けて具体的思想内容を展開した各章のうち、主に「成瑜伽品第九」の解読研究に従事した。(2)「瑜伽品」の解読研究を中心とした研究の成果は次の如くである。(1)『顕揚論』では、瑜伽は因、現觀は果の関係にあり、また瑜伽と正行・正慧・方便・道理は同義とされる。(2)「成瑜伽品」は「摂淨義品」を受けて、「信・欲・正勤・方便」の四種瑜伽を説くが、これは雑阿含経典「転法輪経」→『瑜伽論』「聲聞地」・「摂事分」を継承したものである。(3)「成瑜伽品」では瑜伽を支えるものとして「無分別智」を強調し、この学派の独自の狭義である三性説を導入する。(4)「成瑜伽品」は「無分別智」について「雖不取如所言相性、而取離言相性」という。『攝大乗論』などと比較しても、瑜伽行学派の無分別智の成立を考える上で、極めて重要な概念と言えよう。(2)以上の研究成果は、「『顕揚聖教論』「現觀品第八」について」と題して平成13年度日本インド学仏教学会(於東京大学、平成13年6月)、並びに「瑜伽行派における信仰について」と題して平成13年度日本仏教学会(於身延山大学、平成13年10月)において口頭発表され、それぞれの学会誌に掲載された。(3)学会発表とは別に、『顕揚論』「成瑜伽品第九」の解読研究を、対応する『瑜伽論』との比較研究のかたちで完成し、公表の準備を進めている。(4)瑜伽行学派における思想展開の一資料として、おなじく無着の著作とされる、『大乗阿毘達磨集論Abhidharmasamuccaya』・『大乗阿毘達磨雑集論Abhidharmasamuccaya-Bhasya』「本地分」の梵文-蔵訳-漢訳の三本対照校訂テキストを作成中である。ただ元テキストの版権の問題があり、公表様式を考慮中である。(1)インド大乗仏教瑜伽行学派にとっての根本聖典(経・律)は「事vastu」と称され、その集積が「摂事分」である。本年度は同学派の思想を確立した無着Asangaの代表作『顕揚聖教論』のうち「摂事品第一」を中核にして、その「摂事品」を受けて具体的思想内容を展開した各章のうち、主に「摂淨義品第二」・「成瑜伽品第九」、および『荘厳論』第1章「成立大乗」の解読研究に従事した。(2)「摂淨義品第二」の解読研究を中心とした研究の成果は次の如くである。(1)『顕揚論』の主構造は大略「知法」(「摂事品」)・「知義」(「摂淨義品」)からなる。前者は阿含経典、後者は『瑜伽論』などこの学派の聖典とされる諸論書である。この知法(阿含経典=摂事品)→知義(『瑜伽論』「摂事分」・「摂決択分」=摂淨義品)の形式で『顕揚論』に聖典の教義が継承された経緯を明らかにした。(3)以上の研究成果は、「『顕揚聖教論』について、知法知義の視点から」と題して平成14年度日本インド学仏教学会(於韓国東国大学校、平成14年7月)において口頭発表された。この発表とは別に、『顕揚論』「成無常品第四」における刹那滅論を秋の龍谷学会(平成14年12月)で発表した。また同「現観品第八」の解読研究を、対応する『瑜伽論』との比較研究のかたちで完成し、神子上恵生教授記念論集(永田文昌堂、印刷中)に発表した。
犬の特発性脳炎の自己抗原同定、病態解析と疾患モデル化

1)特発性脳炎における共通自己抗原はGFAPである研究代表者(松木)は、犬の壊死性髄膜脳炎(NME)および肉芽腫性髄膜脳炎(GME)が自己免疫疾患であるという仮説に基づき、中枢神経疾患と診断した約120症例の脳脊髄液中の自己抗体保有率を検索した。その結果、NMEおよびGMEに罹患した約30症例の総てがアストロサイトに対する自己抗体を有し、その他の疾患では自己抗体保有率が極めて低いことを明らかにした。さらに、研究期間中に主としてNME症例由来のサンプルを追加し、現在ではNMEの約80症例で抗アストロサイト自己抗体を確認した。健康ビーグル犬の大脳抽出蛋白に対するイムノブロッティング、ならびに質量分析法(MALDI-TOF-MASS)を用いて抗アストロサイト自己抗体の抗原を解析したところ、すべての症例でグリア線維性酸性蛋白(GFAP)に対する自己抗体を検出した。2)NME症例CSFは犬アストロサイトの興奮性アミノ酸取り込みを阻害する培養イヌ・アストロサイトをNME症例CSF中で培養すると、アストロサイトの興奮性アミノ酸(グルタミン酸、アスパラギン酸)取り込みが著しく減少した。この変化は正常犬CSFを用いた実験では観察されなかった。NME症例CSFで処理したアストロサイトでは、興奮性アミノ酸取り込みに関与するEAAT1およびEAAT2のmRNA発現が有意に低下した。この結果から、NME症例のCSFはアストロサイトのグルタミン酸輸送担体の発現を低下させ、結果として興奮性アミノ酸取り込みを阻害することが示された。症例の蓄積:犬の特発性脳炎のうち壊死性髄膜脳炎(NME)について、パグ犬症例約30例ならびに非パグ症例約30例を得た。これらの症例について、臨床データ、MR画像、脳脊髄液(CSF)所見、剖検所見を含むデータベースを作成した。また、肉芽腫性髄膜脳炎(GME)については4例を得、同様のデータを収集した。これと平行して、他の炎症性疾患(約20例)ならびに非炎症性疾患(約40例)のデータ、健康犬(約20例)のデータも収集した。CSF中自己抗体の検出と確認:上記のごとく収集したCSFについて、初代培養犬アストロサイトを用いた間接免疫蛍光法(IFA)により自己抗体を検出したところ、全てのNME症例で抗アストロサイト自己抗体が陽性であった。以上より、CSF中の抗アストロサイト自己抗体はNMEの臨床的マーカーとして極めて有用であると考えられた。標的抗原の同定:健康犬の大脳ホモジネートと症例CSFを用いてイムノブロッティングを行ったところ、少なくとも一つの共通抗原が認められた。また個体ごとに1-4本のバンドを認めた。これらの抗原をMALDI-TOF-MASS法で解析したところ、共通抗原はグリア線維性酸性蛋白質(GFAP)であった。また、個体ごとにグルタミン酸輸送体-1(GLT-1)やグルタミン酸脱水素酵素(GDH)などに対する自己抗体が認められた。犬GFAP遺伝子のクローニング:NME症例に共通した自己抗原としてGFAPが同定されたため、犬GFAPの遺伝子クローニングを実施した。犬GFAPは過去に報告されたヒトGFAPや牛GFAPとN末端側では大きく異なる構造を持ち、それ以外の部分の相同性は極めて高かった。

健康ビーグル犬の大脳抽出蛋白に対するイムノブロッティング、ならびに質量分析法(MALDI-TOF-MASS)を用いて抗アストロサイト自己抗体の抗原を解析したところ、すべての症例でグリア線維性酸性蛋白(GFAP)に対する自己抗体を検出した。2)NME症例CSFは犬アストロサイトの興奮性アミノ酸取り組みを阻害する培養イヌ・アストロサイトをNME症例CSF中で培養すると、アストロサイトの興奮性アミノ酸(グルタミン酸、アスパラギン酸)取り込みが著しく減少した。この変化は正常犬CSFを用いた実験では観察されなかった。NME症例CSFで処理したアストロサイトでは、興奮性アミノ酸取り込みに関与するEAAT1およびEAAT2のmRNA発現が有意に低下した。この結果から、NME症例のCSFはアストロサイトのグルタミン酸輸送担体の発現を低下させ、結果として興奮性アミノ酸取り込みを阻害することが示された。
波の干渉により津波を消散させる「双胴型」防波堤の設計開発と数理モデルの構築

本研究で開発した双胴型防波堤は、波を堰き止めることなく、特有の反射現象によって透過波を減衰させることができる。また、双胴型防波堤の消波効果は、構造体のサイズに依存せず有効である。このため、津波や高波に適切な配置と構造物としての耐久性を満たせば、あらゆる海岸や港湾、そして原発などの重要拠点を津波から守ることができる。従来の防波堤では想定する波を堰き止めるためにその高さや規模が肥大化し、海水の循環を妨げるなど自然環境の破壊が問題となっている。従来の防波堤に散見するこれら諸問題を大きく緩和させる未来型の防波堤として「双胴型」防波堤は大きな可能性があることがわかった。ビッグデータ利活用に準ずる情報技術および数理的手法の一つにCFD(Computational Fluid Dynamics:計算流体力学)イノベーションが求められている。また、海岸・港湾の分野においても、CFDが港湾外郭施設の耐波設計に利用され、気液混相流体(数値波動水槽)による数値シミュレーションが沿岸域や越波災害を被った現地海岸に適用されている。護岸の断面形状や天端高を変化させたCFD数値解析を行うことにより,対象地域の特性に適合した対策工法が検討されている.一方,ビッグデータ化に伴う数値波動水槽のCFDプログラム自体を高速化することが必要であるが、従来の流体モデルでは圧力の計算比重が全体の約80%以上を占め、CFDイノベーションを妨げるボトルネックであった。本研究開発課題のシーズ候補である断熱流体(adiabatic流体)モデルでは、このボトルネックであった圧力計算を飛躍的に高速化することが可能である。ここで、adiabatic流体とはある断熱流体を仮定した(エントロピー変化率が一定)の流体モデルであるが、断熱といっても対象とする系の境界面から熱の出入りがないと仮定するだけで、流体内部の温度・密度の変化も同時に考慮することができる。このadiabatic流体モデルを用いれば、従来の流体モデル(非圧縮流体モデル)に基づいたあらゆるCFDプログラムを飛躍的に高速化させることができる。波を「堰き止める」のではなく、波を受け流しながら、波エネルギーの収斂(集中)によって引き起こされる「自律的な反射」と干渉による「波の相殺効果」を利用することで、透過した津波の波高を大幅に低減させることのできる消波構造体の基礎研究開発に成功した。また,津波モデルの構築には,数値波動水槽CADMAS-SURF/3DのGPU高速化プログラムと高精度移流計算法を開発した.また、2次元Adiabatic流体モデルを開発しており、2次元キャビティー内流れにおいて既存のベンチマーク結果との比較を行い流速と圧力の検証を行っている。また、円柱周りの流れにおいて境界層を伴う高Reynolds数流れにおいて揚力係数・抗力係数の検証を行っている。このとき、2次元円柱流れでは、レイノルズ数Re = 1×10^5の実験結果と、adiabatic流体モデルと非圧縮性流体・圧縮性流体・準圧縮性流体(音速が定数で、温度や密度に依存しないと仮定した場合の圧縮性流体モデル。非圧縮性流体モデルと解の挙動が近いと言われている)で数値計算結果(揚力係数C_p)の比較を行った結果、adiabatic流体モデルが実験結果と一致しており、本研究開発の実現性は極めて高いといえる。現在、CFDは港湾外郭施設の耐波設計のみならず、航空機・自動車・鉄道車両・船舶などの幅広い分野における風洞実験・水理模型実験に並ぶ重要な存在となっており、本研究開発課題は分野を超えたビッグデータ利活用による新しい知識や洞察を得るための情報技術およびそれらを支える数理的手法の創出・高度化が得られる。港湾・海岸工学分野の課題解決とともに、固有技術(CFD)の他分野展開や新規基盤要素技術の導入を強力に推進することができる。さらに、港湾・海岸工学アプリケーションの観点から、次の社会的価値・経済的価値があげられる。本研究で提案する「双胴型」防波堤は,高い壁に津波を衝突させるという従来の防波堤の発想とは異なり,波の干渉を利用して津波の力を低減させようというアイディアに基づいている.このアイディアは2つの翼間での波の「反射」・「干渉」・「相殺効果」のメカニズムを利用することで波動抵抗を劇的に低下できる複葉翼(ブーゼマン翼)や,高速船舶の双胴船から着想した.

一見,超音速流と津波は結びつかないと感じられるが,実は超音速流と陸地近くの海底が浅い場所の流れは、類似な流体方程式で表現できる.これまでの申請者の研究から,超音速流れと海洋の流れに類似性があるため,超音速翼の抵抗低減アイディアや理論式を津波流れにも応用することで,有効に津波の破壊力を消散させることができる.双対の堤防胴体を適切な間隔で配置し,この流体力学的形状を持った堤防間を津波が流れる間に発生する波の「反射」・「干渉」・「相殺効果」の現象を利用することで,津波エネルギーを減衰させることを本研究で確認した.沖合で発達した巨大津波は,海岸線に設置された何組かの「双胴型」防波堤の働きで防波堤内側の港湾・海岸では波が静穏化される.波を堰き止めるのではなく干渉で波を弱めるという発想は新しく,津波防災のイノベーションに成り得るといえる.従来の防波堤では想定する波を堰き止めるためにその高さや規模が肥大化し,海水の循環を妨げるなど自然環境の破壊が問題となっている.また,防波堤によって海洋景観が遮断されるといった「海の見えない海岸」の景観損失は近隣住民や観光産業にとって大きな問題であった.従来の防波堤に散見するこれら諸問題を大きく緩和させる未来型の防波堤として「双胴型」防波堤は大きな可能性があり,学術的にも産業利用上の観点からも卓越した成果が期待できる.計算科学本研究開発における新しい流体モデルは,断熱流体(境界表面からの熱の出入りがない)であることと流体内部のエントロピー変化率を一定とした仮定により導出されるadiabatic流体(断熱流体)モデルである。従来、非圧縮性流体モデルをベースとしたCFDでは、圧力計算が大きなボトルネックであった。本課題で創出するadiabatic流体モデルでは、このボトルネックである圧力計算の負荷を大幅に低減させる(圧力ポアソン方程式を解かない)ことが可能である。現時点では2次元のadiabatic流体モデルを3次元流体に拡張し,実験データと比較することによりCFDにおける次世代の流体モデルを創出する.このadiabatic流体モデルを用いれば、非圧縮流体モデルに基づいたあらゆるCFDプログラムを普及型の高速計算機(マルチコアCPUとGPU搭載)で数千倍以上まで高速化させることができる(CFDイノベーションの実現)。さらに、adiabatic流体モデルを気液混相流体解析に適用し、港湾外郭施設の耐波設計のための超高速・気液混相流体シミュレータを開発する。現在、CFDは港湾外郭施設の耐波設計のみならず幅広い分野において重要な存在となっており、本課題は分野を超えたビッグデータ利活用に準ずる情報技術とそれらを支える数理的手法の創出・高度化が得られる。(理由1)自由界面を有する2流体流れ解析の高精度数値計算法の開発に成功本研究では、特性法に基づいた新しいシミュレーション・テクノロジーを開発した。本数値解析手法の特徴として、次の2点があげられる:1特性有限要御法という新しい発想から数値解析のボトルネックであった時間刻みΔtの制約がない。2移流計算では連立方程式を解かないマトリクス・フリーのシミュレータであるため、自由表面流れの長時間予測を高速かつ高精度に行うことができる。(理由2)津波を減衰させる消波構造体の基礎開発に成功(特許出願)また,本研究において特許出願した発明では、東日本大震災の三陸沖津波のような長時間周期の津波を、構造物によって遮り堰き止めるのではなく、U字、V字、矢じり型などの断面によって構成される水路に干渉域(点)を設けることによって、干渉域を通過する津波同士をぶつけ合わせることで相殺させ(相殺効果)、透過した津波(透過波)のエネルギーおよび波高が大きく減衰する消波構造体である。
膜貫通型プロテアーゼインヒビターHAI-1のプロセシングと機能制御の研究

HGFactivator inhibitor type-1 (HAI-1)は、肝細胞増殖因子(HGF)の活性化酵素であるHGFactivator (HGFA)の阻害タンパク質である。HAI-1は2つのKunitzドメイン(N-末端側のKunitz I, C-末端側のKunitz II)をもつ膜貫通タンパク質として生合成され、プロセシングにより、Kunitz Iのみからなる40kD HAI-1、両方のKunitzドメインをもつ58kD HAI-1として分泌される。(1)HAI-1のプロセシング産物の機能を明らかにするためにCHO細胞を用いて各種HAI-1変異体を大量調製し、機能解析をおこなった。まず、両Kunitzドメインについて、各々、欠失変異体を作成し、HGFAに対する阻害活性が主にKunitz Iにあることを明らかにした。一方、HAI-1の全長タンパク質はHGFAに強い結合性を示すが、58kD HAI-1はHGFA結合能が非常に低い。58kD HAI-1の各KunitzドメインのP1部位に変異を導入して検討した結果、Kunitz IとKunitz IIが相互にマスクしあってお互いの機能を抑制することをつきとめた。(2)ラットに部分肝切除手術をおこなうと24時間後の残余肝中のpro-HGFの量は顕著な増加を示すが、HGFの活性化はたいへん微弱である。そこで、門脈から活性型HGFAを投与し、肝再生への影響を検討した。HGFAの投与は残余肝のpro-HGFを活性化し、HGF受容体であるc-Metのチロシンリン酸化を誘導した。また、肝細胞のラベリングインデックスを増加させ、肝重量の回復を促進した。しかし、肝再生の促進に必要なHGFAの投与量は非常に多量であった。この結果は、HAI-1のような組織由来のインヒビタータンパク質が生体内ではHGFAの活性を抑制している可能性を強く示唆する。HGFactivator inhibitor type-1(HAI-1)は、肝細胞増殖因子(HGF)の活性化酵素であるHGFactivator(HGFA)に対する阻害タンパク質として同定された。HAI-1は2つのKunitzドメイン(N-末端側のKunitz IおよびC-末端側のKunitz II)をもつ膜貫通タンパク質として生合成される。その後プロテアーゼによりプロセシングを受け、Kunitz Iのみからなる40kD HAI-1、両方のKunitzドメインをもつ58kD HAI-1として分泌される。本研究ではプロセシングにともなって生成する産物の機能を明らかにするためにCHO細胞を用いて各種HAI-1変異体を大量調製し、機能解析をおこなったまず、両Kunitzドメインについて、各々、欠失変異体を作成したところ、HGFAに対する阻害活性は主にKunitz Iにあることがわかった。また40kD HAI-1の産生にともなって細胞膜上に残される分子種(Kunitz IIを含む)にはHGFAへの結合性がないことを明らかにした。いっぽう、HAI-1の全長タンパク質はHGFAに強い結合性を示すが、58kD HAI-1はHGFA結合能が非常に低い。58kD HAI-1の各KunitzドメインのP1部位に変異を導入して検討したところ、Kunitz IとKunitz IIが相互にマスクしあってお互いの機能を修飾していることが原因であるとわかった。

以上の結果は、HAI-1がプロセシングにより構造変化し、複雑な活性制御を受けていることを示している。今後は、このようなプロセシングが生体内でどのように利用されているかについて検討を進めていく予定である。HGFactivator inhibitor type-1 (HAI-1)は、肝細胞増殖因子(HGF)の活性化酵素であるHGFactivator (HGFA)に対する阻害タンパク質として同定された。HAI-1は2つのKunitzドメイン(N-末端側のKunitz IおよびC-末端側のKunitz II)をもつ膜貫通タンパク質として生合成される。昨年度は、プロセシングによりHAI-1の活性が複雑な制御を受けていることを明らかにした。本年度はHAI-1が生体内でどのように機能しているかを明らかにするため、実験動物を用いてHGFの活性化の制御について検討を進めた。ラットに部分肝切除手術をおこなうと24時間後の残余肝中のpro-HGFの量は顕著な増加を示すが、HGFの活性化はたいへん微弱である。そこで、門脈から活性型HGFAを投与し、肝再生への影響を検討した。HGFAの投与は残余肝のpro-HGFを活性化し、HGF受容体であるc-Metのチロシンリン酸化を誘導した。また、肝細胞のラベリングインデックスを増加させ、肝重量の回復を促進した。しかし、肝再生の促進に必要なHGFAの投与量はその強力な活性化能から考えると非常に多量であった。この結果は、HAI-1のような組織由来のインヒビタータンパク質が生体内ではHGFAの活性を抑制している可能性を示唆するものである。いっぽう、ラットのDMNを投与して肝硬変および肝線維症モデルを作成し、部分肝切除を行った。pro-HGFの産生は正常肝、線維肝、硬変肝で同様におこったが、硬変肝ではHGFの活性化が顕著に低下していた。この原因を明らかにするために、硬変肝および正常肝におけるHGFAおよびHAI-1の動態について、HAI-1のプロセシング様式の変化と活性制御の関係を軸に検討を進めていく予定である。