hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広域における生物多様性判定手法の開発

試験流域として,宮城県1級河川の名取川を対象とした.既に当流域において開発されている水文モデルと水温推定モデルの改良を行い,精度向上をはかった.昨年から継続して,対象流域において底生動物のサンプリングを行い,数値地図情報および,シミュレーションによって作成した調査地点の環境データと生物データの関係について考察を行った.その結果から以下のことが理解された.メッシュ内部の群集の種多様性を表すα多様性をShannon指数とし,分解能サイズ50mから5000mまでの7パターンを計算した.分解能サイズ50mではα多様性が高い値が散っており,多様性が高い地域の特定が困難である.この点において,分解能2000mや5000mの分解能サイズでは,中流域の南部の多様性が最も高く,上流域全体や下流域の北部は多様性が低いことを示す結果となった.このことから,地域間の多様性のばらつきを定量的に示すことができた.また,スリット化したダムと非スリット化ダムの上下流間,およびダムが無い流程の2地点間のSorenson指数を求めた.スリット化によって,ダム上下流間を生物が移動し易くなっているが,スリット化してから日が浅いダム下流の種構成はまだ回復していない.ただし,ダムが存在しない河川区間における種構成が低い場合もあり,これは河床材料の影響が大きい.河床材料が大きく変化するダム上下流において類似性が低下しており,河床材料の変化が群集構成に影響を及ぼしている.試験流域として,宮城県1級河川の名取川を対象とした.既に当流域において開発されている水文モデルに水温推定モデルを付加した.水文モデルは融雪,蒸発散,表面流出,中間流出,基底流出,河川流下のサブモデルから構成されており,流量,流速を分布情報で知ることができる.水温度推定モデルは,熱収支と水温の移流拡散を考慮した.熱収支では,植生活性度をリモートセンシングから獲得し,アルベド,遮断,粗度,日照時間等のパラメータの推定に利用した.このモデルの検証には,自動設置式の温度計を河道に設置して,時間変動,日変動の再現性を確認する準備をした.積雪深については,研究代表者らの先行研究について,推定モデルが開発済みである.生息域推定の統計処理のための流域数値地図情報と生息域情報の収集を行った.流域の数値地図情報は国土数値情報から斜面高度,土地利用区分,日本植生図,水文データを名取川流域について抽出した.また,生息域情報は,名取市が2002年に行った動植物生息分布情報を中心に,国土交通省が行った河川の国勢調査資料,地元NPOが作成した特定動植物マップ(例えばホタルやメダカなど)の資料を収集し,国土数値情報の3次メッシュ地図の書式で表現するように加工した.DNA解析では,名取川とその支流である広瀬川,前川,北川等において代表的な水生生物であるコガタシマトビケラとウルマーシマトビケラを採取し,試薬によってDNAを抽出,沈殿させサンプルDNAを作成した.その後,AFLP法でDNAを断片化し,PCR反応から断片の解析を行う.電気泳動より各個体のDNA波形パターンを得た.このパターンをクラスター解析することによって各地点間の交雑度を知ることができる.この結果をダムや流域の地理情報から考察した.試験流域として,宮城県1級河川の名取川を対象とした.既に当流域において開発されている水文モデルと水温推定モデルによって数値地図情報を付加した.名取川流域において底生動物のサンプリングを行い,数値地図情報および,シミュレーションによって作成した調査地点の環境データと生物データの関係について考察を行った.結果から以下のことが理解された.分類群数,多様度指数と各環境因子の関係を重回帰分析により,分類群数は年平均水温と負の相関をもち,多様度指数は集水面積と正の相関,農地率と負の相関を持つ.群集相違度ついて,環境指標の差とクラスター分析を行った結果,名取川流域では種の組成により4つのグループに分けられた.さらに,グループ間の環境因子の分布状況から,標高,農地率が種の組成に大きな影響を与えていることが理解された.これは,重回帰式の説明変数とも一致した.γ多様性は,流域面積と強い相関があることが理解された.また,β多様性の大きさはγ多様性の大きさに準じて大きくなる.名取市の調査によって得られた環境指標をパラメータとした生物の生息適正値のデータを,確率分布関数に近似し,名取川における生物の生息環境の評価を行った.確率分布型関数に近似した際の適合係数を比較することで,生物と環境指標ごとに最適な関数を決定した.離散的なデータを連続的な確率分布関数に変換することで,対象生物の選好の傾向の考察と,今後の調査で得られるデータの補完をすることが可能になった.次に,環境指標後との対象生物の選好を総合的に考察するために,得られた連続的な生息適正値のデータから対象生物ごとのHSIマップを作成した.これにより,流域全体における自然条件の差異による対象生物の生息適性値を推定した.試験流域として,宮城県1級河川の名取川を対象とした.既に当流域において開発されている水文モデルと水温推定モデルの改良を行い,精度向上をはかった.昨年から継続して,対象流域において底生動物のサンプリングを行い,数値地図情報および,シミュレーションによって作成した調査地点の環境データと生物データの関係について考察を行った.

その結果から以下のことが理解された.メッシュ内部の群集の種多様性を表すα多様性をShannon指数とし,分解能サイズ50mから5000mまでの7パターンを計算した.分解能サイズ50mではα多様性が高い値が散っており,多様性が高い地域の特定が困難である.この点において,分解能2000mや5000mの分解能サイズでは,中流域の南部の多様性が最も高く,上流域全体や下流域の北部は多様性が低いことを示す結果となった.このことから,地域間の多様性のばらつきを定量的に示すことができた.また,スリット化したダムと非スリット化ダムの上下流間,およびダムが無い流程の2地点間のSorenson指数を求めた.スリット化によって,ダム上下流間を生物が移動し易くなっているが,スリット化してから日が浅いダム下流の種構成はまだ回復していない.ただし,ダムが存在しない河川区間における種構成が低い場合もあり,これは河床材料の影響が大きい.河床材料が大きく変化するダム上下流において類似性が低下しており,河床材料の変化が群集構成に影響を及ぼしている.
反応速度論に基づく水生生物のセシウム摂取モデルの開発

本研究課題では、水中土粒子に吸着しているCsの化学特性や微細藻類による生物利用性を明らかにすることを主目的とし、様々な側面からCsの特性について調査・実験を実施した。その成果の一部として、興味深い結果を挙げると、阿武隈川において微細浮遊砂・底泥吸着態(1-1,000μm)に含まれるRCsが有機炭素・窒素含有量と非常に高い相関があることが明らかになった。。このRCsと有機物の高い相関はCsが有機物に吸着もしくは取り込まれていることを想像させるが、(i)アルカリ金属であるCsが有機物にはほとんど配位しないこと、(ii)有機物を除去した後においてもRCsがほとんど減少しないことを加味すると、浮遊砂や底泥中においてRCsは有機物と直接作用がある可能性は非常に低い。その後、浮遊砂や底泥中におけるRCsの特性を明らかにする目的で、土粒子を比重分離操作により分類し、比重とRCsの関係や有機物量とRCsの関係を調べた。その結果、比重が比較的軽い1.8-2.0g/cm3でRCsが最も高かったが、有機炭素含有量とは必ずしも高い相関が得られなかった。さらに、炭素・窒素安定同位体比分析を行った結果、RCsが高い試料は炭素同位体比が高く自生性有機物(水生生物、バイオフィルム等)である可能性が示された。つづいて、既往文献レビューにより、有機物含量と粒子(BET)表面積が高い相関があることが明らかとなり、申請者らも比重分離試料について粒度分布(レーザ回折散乱法)から求めた表面積とRCsに一定の相関があることを見出した。しかし、有機物のような高い相関はみられないことから、レーザ回折から得られる微細粒子のサイズ・表面積情報はRCs動態を説明する上で重要な要素ではあるが、必ずしも十分な評価法ではなく、RCs動態解析においてはBET法や有機物含量から推定される表面積やその他表面形状、粒子組成等も有用な情報として考慮する必要があると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、水環境中における放射性セシウム(137-Cs)動態のなかでも、セシウムイオンと土粒子の吸着現象や微細藻類によるセシウムの利用性を調べることで、化学反応モデルを開発する。H25年度における研究では、まず、阿武隈川流域において137-Csと水中浮遊砂の化学的特性を調べた(課題3)。その結果、Cs濃度は浮遊砂特性の中でも有機量と高い相関があることが明らかとなった。しかし、Csは有機物と配位結合することはなく、また過酸化水素により有機物分を除去した場合においてもCsが土粒子に残存していたことから、Csは無機分画に吸着していると考えられた。一方、XRDによる結晶構造解析から、Csと高い吸着性を示す雲母系等の結晶性鉱物とCs量に相関は見られなかった。そこで、既往の文献を調査したところ、火山性土壌において有機物含有量と非結晶性土粒子に正の相関があることがわかり、Csは非結晶性粒子に吸着している可能性があることが予想された。H26年度における研究では、資料調査と分析を継続し、Csと非結晶性粒子との吸着可能性について調べて行く予定である。また、生物利用性に関する研究(課題2)では、アオコ藻類(ミクロキスティス)による137-Csの摂取動態について調べた。様々な培養条件において137-Cs摂取速度を測定した結果、カリウムイオンがCs摂取と競合することが分かった。一方で、アンモニウムイオンは影響がなかった。阿武隈川流域での137-Cs濃度や他の水質条件を考慮して、藻類細胞中への137Cs摂取量を推算した結果、アオコが発生している状況において粒状態Csに占める藻類細胞中Csの割合が高い可能性が示された。H26年度の研究では、アオコ藻類のみならず、珪藻や緑藻など他の藻類種についても137-Cs試験を行っていくとともに、流域で採取された藻類についても137Cs摂取試験を実施し、Cs摂取モデルを開発する予定である。。

さらに、炭素・窒素安定同位体比分析を行った結果、RCsが高い試料は炭素同位体比が高く自生性有機物(水生生物、バイオフィルム等)である可能性が示された。つづいて、既往文献レビューにより、有機物含量と粒子(BET)表面積が高い相関があることが明らかとなり、申請者らも比重分離試料について粒度分布(レーザ回折散乱法)から求めた表面積とRCsに一定の相関があることを見出した。しかし、有機物のような高い相関はみられないことから、レーザ回折から得られる微細粒子のサイズ・表面積情報はRCs動態を説明する上で重要な要素ではあるが、必ずしも十分な評価法ではなく、RCs動態解析においてはBET法や有機物含量から推定される表面積やその他表面形状、粒子組成等も有用な情報として考慮する必要があると考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。H2年度の研究は、おおむね順調に進展したと評価する。本研究は、阿武隈川流域を対象として、水・底泥環境中でのCsの化学動態と生物利用性を調べ、生物利用性モデルを提案する。H25年度の研究では、課題13を対象に研究を進めた。課題1では速度論的手法を用いてCsの化学形態に関する反応モデルを作成する、課題2では微細藻類を用いたバイオアッセイによりCsの生物利用機構や摂取経路を明らかにする、また、課題3では土粒子と吸着態Csの化学構造分析等を通して、土粒子の性質がCs吸着を含めた化学動態に及ぼす影響を評価することを目的とする。このうち、課題2と3においては、「9.研究実績の概要」でも示したが、アオコ藻類によるCs摂取試験(課題2)や、浮遊砂の性質がCs濃度に及ぼす影響を調べた阿武隈川調査(課題3)が計画通りに進んだと評価できる。一方で、課題1におけるCsの反応モデル構築については、安定Csを用いた土粒子・鉱物への吸着試験を実施した。そして、鉱物の化学的特性(例えばカリウム含有量)とCs吸着量に相関を見出した。しかしながら、安定Csを使用した本実験は、放射性Csの実験より高濃度で行わなければならず、実験条件が非常に限られたものであると判断された。以上より、課題2と3については順調に進展しているが、課題1について、今後は、放射性Csを用いた実験系を計画する必要性がある。「11.現在までの達成度」において記述したように、課題2と3については順調に進展していると評価している。従って、今後の研究においては、これまでの研究通り、分析・実験をとり行う。一方で、課題1については、放射性Csを用いた実験系を構築する必要があり、H26年度における対応すべき課題の一つとなる。放射性Csを用いた実験系は、筑波大学アイソトープセンターが利用可能であり、本施設の利用を検討する。
ナノ構造情報に基づいた機能探索

ナノ構造情報を,新規な材料設計・創出に有効活用するために,マクロ情報とのギャップを埋める学術的枠組みを作り出すことを目指し,1ナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用,2材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用を実施した.成果は,仮想スクリーニング法・推薦システムによる効率的な新物質・新機能の発見,第一原理計算に基づいた高精度原子間ポテンシャルの構築などに代表される.本研究で得られた結果は,第一原理計算とデータマイニング技法による手法が,新規材料探索に有効であることを実証したものである.本研究はナノ構造情報を,新規な材料設計・創出に有効活用するために,マクロ情報とのギャップを埋める学術的枠組みを作り出すことである.そのために,以下の3つの研究項目を実施している.平成25年度においては,以下のことを実施した.研究項目Iナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用まず,ニューラルネットワークポテンシャルの開発を行った.これは多数の第一原理計算を機械学習することで構築したものであり,現在広く利用されているEAMポテンシャルに比べて,広いエネルギー範囲で精度を担保するものである.このような手法を用いることにより,任意方位の表面,界面などに適用し,有限温度での非調和振動の効果も取り入れたダイナミクスや平均エネルギーなどを第一原理計算の精度で評価し,ナノ構造情報とマクロ情報のギャップを埋めることができる.研究項目II材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用データマイニング技法の開拓を行うため,二元化合物における融点の予測モデル構築を行った.具体的には,まず様々な二元化合物について,網羅的な第一原理計算を行った.得られた第一原理計算のデータと元素の根源的なパラメータを記述子として用い,様々な回帰分析手法を通して,予測モデルの構築を行った.その結果,適切な記述子を選択することにより,高精度な予測モデルが構築できることがわかった.さらに,クリギング手法を適用することにより,効率的材料探索が可能であることも示した.研究項目III特性予測の逐次更新のためのモデル実験の実施リチウムイオン電池の固体電解質として期待されるLISICON系において,第一原理分子動力学法,クラスター展開法,機械学習手法の組み合わせにより予測されたイオン伝導度の予測結果をもとに,合成実験を行い,イオン伝導度の温度依存性の評価を行った.本研究はナノ構造情報を,新規な材料設計・創出に有効活用するために,マクロ情報とのギャップを埋める学術的枠組みを作り出すことである.そのために,以下の3つの研究項目を実施している.平成26年度においては,以下のことを実施した.研究項目Iナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用まず,線形回帰分析手法の一つであるLASSO回帰を用いたLASSOポテンシャルの開発を行った.これは多数の第一原理計算を機械学習することで構築したものであり,現在広く利用されているEAMポテンシャルに比べて,広いエネルギー範囲で精度を担保するものである.このような手法を用いることにより,任意方位の表面,界面などに適用し,有限温度での非調和振動の効果も取り入れたダイナミクスや平均エネルギーなどを第一原理計算の精度で評価し,ナノ構造情報とマクロ情報のギャップを埋めることができる.研究項目II材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用今年度は,リチウムイオン電池の正極材料の充放電サイクル特性の向上を目指した材料探索を行った.具体的には,正極材料の候補となりうる様々な材料について,体積変化などを網羅的に理論計算し,データマイニング技法を用いることにより,高いサイクル特性を持つ材料を予測した.その結果,適切な記述子を選択することにより,高精度な物性予測が可能であることがわかった.研究項目III特性予測の逐次更新のためのモデル実験の実施研究項目IIの第一原理計算とデータマイニング技法から予測された良い充放電サイクル特性を持つ正極材料の候補について,合成実験を行い,サイクル特性を評価した.その結果,充放電サイクルが従来の約6倍となるリチウムイオン電池の正極材料を発見することができた.●研究項目Iナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用まず,線形回帰分析手法の一つであるLASSO回帰を用いたLASSOポテンシャルの開発および応用を行った.これは多数の第一原理計算を機械学習することで構築したものであり,現在広く利用されているEAMポテンシャルなどに比べて,広いエネルギー範囲で精度を担保するものである.このような手法を用いることにより,任意方位の表面,界面などに適用し,有限温度での非調和振動の効果も取り入れたダイナミクスや平均エネルギーなどを第一原理計算の精度で評価し,ナノ構造情報とマクロ情報のギャップを埋めることができる.●研究項目II材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用今年度は,熱電材料の新規物質探索を目指し,低格子熱伝導率材料の探索を行った.具体的には,代表的な化合物に対して,第一原理非調和格子振動計算を行い,緩和時間近似のもとに,ボルツマン方程式を解くことにより,熱伝導率の評価を行った.そのデータをもとに,ガウシアンプロセスに基づいた材料探索をすることにより,新規熱電材料の候補となりうる化合物を提案した.●研究項目III特性予測の逐次更新のためのモデル実験の実施第一原理計算を用いた網羅的エネルギー計算により,これまでに合成されたことのないスズ化合物の形成エネルギーが負となることを予測した.この予測された新規スズ化合物について合成実験を行い,合成することに成功した.また,合成されたスズ化合物について光触媒特性を評価することにより,新しい光触媒材料としての可能性を示した.当初計画通り,3つの研究項目についてそれぞれ進展があった。

それに加えて,当初想定していなかった第一原理計算に基づいた原子間ポテンシャルについても,想定以上の精度を得ることができた。●研究項目Iナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用まず,線形回帰分析手法の一つであるLASSO回帰を用いたLASSOポテンシャルの開発および応用を行った。これは多数の第一原理計算を機械学習することで構築したものであり,現在広く利用されているEAMポテンシャルなどに比べて,広いエネルギー範囲で精度を担保するものである。このような手法を用いることにより,任意方位の方面,界面などに適用し,有限温度での非調和振動の効果も取り入れたダイナミクスや平均エネルギーなどを第一原理計算の精度で評価し,ナノ構造情報とマクロ情報のギャップを埋めることができる。●研究項目II材料探索のためのデータマイニング技法の開拓と応用今年度は,熱電材料の新規物質探索を目指し,低格子熱伝導率材料の探索を行った。具体的には,代表的な化合物い大して,第一原理非調和格子振動計算を行い,緩和時間近似のもとに,ボルツマン方程式を解くことにより,熱伝導率の評価を行った。そのデータをもとに,ガウシアンプロセスに基づいた材料探索をすることにより,新規熱電材料の候補となりうる化合物を提案した。●研究項目III特性予測の逐次更新のためのモデル実験の実施第一原理計算を用いた網羅的エネルギー計算により,これまでに合成されたことのないスズ化合物の形成エネルギーが負となることを予測した。この予測された新規スズ化合物について合成実験を行い,合成することに成功した。また,合成されたスズ化合物について光触媒特性を評価することにより,新しい光触媒材料としての可能性を示した。当初計画通り,3つの研究項目についてそれぞれ進展があった。1.ナノ構造情報を統計熱力学に基づいて統合・整理する手法の開拓と応用これまでに引き続き,第一原理計算と機械学習手法に基づき,高精度原子間ポテンシャルを構築する手法の開発を行った.具体的には,系統的な構造記述子を導入することにより,遷移金属を含むすべての金属に対して高精度な原子間ポテンシャルを構築することが可能な統一的な枠組みを提案した[A. Takahashi et al., Phys. Rev. Mater. 1, 063801 (2017). A. Takahashi et al., arXiv: 1710.05677].また結晶粒界などの大規模構造への応用を目指し,構造データ分布に基づいた異常検知の機械学習による指標を導入し,その指標により精度保証する方法論および精度を向上させるための方法論を構築した.このような方法により,結晶粒界などの大規模構造に対する高精度な原子シミュレーションが可能になると期待される.
精神疾患の運動療法-疾患別の検討-

本研究では、精神疾患患者への運動療法の効果を検討した。まず、様々な種類の運動(動的運動、静的運動、競技的要素を含む運動)が精神疾患患者の感情状態に及ぼす効果を検討した結果、いずれの運動も心理教育と比較して感情状態改善効果が高かった。次に、運動(ヒップホップダンス)による感情状態改善効果を気分障害患者と統合失調症患者において検討した結果、どちらも感情状態が改善した。さらに、長期的な運動の効果を検討した結果、デイケア施設にて実施した運動プログラムに定期的に参加した精神疾患患者は、そうでない患者と比較してメンタルヘルスが向上した(精神科症状の軽減、自己効力感の増加)。統合失調症患者に限って同様の検討をした結果でも、定期的な運動参加がメンタルヘルスを改善した(自己効力感の増加)。よって、精神科の治療として運動は有効であることを示すことができた。運動がメンタルヘルスを改善することは知られてきたが、精神疾患の治療においては、薬物療法ほどの重要性は認識されていない。近年、うつ病の治療に運動が効果的であることが明らかにされつつあるものの、統合失調症や双極性障害においては、エビデンスが不十分であることが指摘されている。そこで本研究では、精神科の治療における運動療法の有効性を明らかにするため、様々な精神疾患患者において、運動実施が精神科症状に及ぼす影響を検討した。21年度は、精神疾患患者の通うデイケア2施設、社会福祉法人1施設において運動の効果を検討した。まず、どのような運動が気分改善に効果的であるのか検討した。運動はダンス、ピラティス、フットサルを実施し、運動前後の気分を「運動中の気分測定尺度」(MCL-S.2)を用いて測定した。また、比較として心理教育の前後にも気分を測定した。その結果、ダンス、ピラティス、フットサルのいずれもが心理教育と比較して精神疾患患者の気分改善に有効であることが明らかとされた。次に、運動の長期的な効果について検討を行った。3ヶ月間の介入期間前後で、運動プログラム参加者(9名)と非参加者(5名)の精神的健康度を測定した。測定項目は、抑うつ(SDS)、アイデンティティーの確立(アイデンティティー尺度)、自己受容度(自己受容測定尺度)、自己効力感(特性的自己効力感測定尺度)であった。その結果、運動プログラム参加者において、自己受容度の下位項目の一つである精神的自己の受容度が、非参加者と比較して有意に改善した。しかしながら、被験者の人数が少ないため、さらにデータ収集を行っている最中である。22年度は、精神疾患患者の通うデイケア施設において、運動の長期的効果を検討した。6ヶ月間の介入期間前後で、精神科デイケアにおけるの運動プログラムに定期的に参加した患者(運動群:17名)とそうでない患者(非運動群15名)の精神的健康度を比較した。測定項目は、精神科症状(K10)、自己受容度(自己受容測定尺度)、自己効力感(特性的自己効力感測定尺度)であった。その結果、運動群の精神科症状と自己効力感が非参加者と比較して有意に改善した。また、統合失調症患者にかぎって同様の検討(運動群13名、非運動群12名)を行った結果、運動群の自己効力感が非運動群と比較して有意に改善した。本研究の結果から、定期的にデイケアの運動プログラムに参加した患者は、精神科症状の軽減や自己効力感の増加が認められることが示された。対象者を統合失調症患者に限っても、運動プログラム参加者の自己効力感増加が示された。よって、精神科デイケア施設において運動プログラムを提供することは、統合失調症などの精神疾患患者のメンタルヘルス改善に効果的であることが示唆された。
日本人が話す英語に見られる対人関係構築・維持上の問題点の解明

本補助金により、(1)異文化に関するアンケート調査、(2)英語教育の教室内談話の収集、(3)英語の教科書分析、(4)日・英語話者間/非英語母語話者間の会話の収集、(5)実験授業の5つを行った。それらの分析から日本人が話す英語の問題点と、それをもたらす英語教育の実態とこれからの問題点として、以下の点を明らかにすることが出来た。1.日本人が英語を用いてコミュニケーションを行う際には、文法知識や語彙から生じる問題よりも、語用論的知識の欠如から生じる問題である場合が多い。2.日本の英語教育の現揚では、教師の教室談話においても、また教科書においても、これら語用論的知識の重要性がほとんど認識されていない、という実態が浮かび上がった。3.英語の語用論的知識は、意識的に習得させることにより、初・中級英語学習者でも十分習得が可能であること、また、これらの知識が友好な人間関係を築き、誤解の無い英語コミュニケーションを生み出すことを明らかにした。4.これらのことより、日本の英語教育にこれまで欠けていた点は、英語の語用論的知識であり、その欠如が英語でコミュニケーションを行う際に友好な人間関係を生じにくい結果となって現れると結論付けた。われわれはこれらの研究成果を公開することを目指して、国内・海外での口頭発表を基に共同でまた各自で論文を執筆してきた。そしてそれらを一般にも開示したいと思い、独立法人日本学術振興会の科学研究費補助金(研究成果公開促進費)に応募したところ、幸いにも平成17年6月3日に交付決定の通知をいただいた(課題番号175152)。現在それに向けて内容・文言にさらなる磨きをかけるべく努力している。その内容は上の研究成果のデータに基づいて問題点を指摘することから始まり、その解決策にまで及んでいる。出版は平成18年2月末までには行う予定である。本研究は、日本人が英語を使って良好な対人関係を構築するための問題点を解明し、その結果に基づいて英語教育に新しい視点を提言することを目的としている。平成15年度は、日本人とアメリカ人の英語会話データと海外居住経験者のアンケート調査を分析した。その結果、日本人は英語母語話者が持っている対人関係の基本的理解が不十分なために英語に日本語の対人関係上の価値観を取り込み、語彙・文法の誤り以上に深刻な誤解を生むことが明らかとなった。日本の英語教科書には対人関係構築の言語方略はほとんど取り上げられていない上に、英語母語話者の教師による偶発的指導だけでは十分に習得できない。したがって英語で良好な人間関係を築くためには、情報伝達に必要な語彙・文法知識だけではなく、社会言語学的・語用論的知識が不可欠であることを指摘した。これらの所見をもとにして授業でポライトネスに直結した知識を意識的に教えたところ、非常に有効であることもわかった。これらの研究成果は、日本機能言語学会春期例会(6月)、第42回大学英語教育学会全国大会(9月)、第21回日本英語学会全国大会(11月)、The 1st Asia TEFL International Conference(11月、釜山)、大学英語教育学会中部支部談話会(12月)、日本語用論学会(12月)、シドニー大学主催Workshop 2004: Language and Culture(平成16年2月、Sydney)において発表した。またそれらの結果を実際の教育現場に反映するために、平成16年1月には大学生向け英会話教科書Let's Be Friendsをマクミランランゲージハウスから出版した。平成15年度の科学研究費補助金は、主に会話データを収集する際の録画録音機器の購入、会話協力者への謝金、文字化協力者への謝金、学会発表のための出張費に支出した。

本補助金により、(1)異文化に関するアンケート調査、(2)英語教育の教室内談話の収集、(3)英語の教科書分析、(4)日・英語話者間/非英語母語話者間の会話の収集、(5)実験授業の5つを行った。それらの分析から日本人が話す英語の問題点と、それをもたらす英語教育の実態とこれからの問題点として、以下の点を明らかにすることが出来た。1.日本人が英語を用いてコミュニケーションを行う際には、文法知識や語彙から生じる問題よりも、語用論的知識の欠如から生じる問題である場合が多い。2.日本の英語教育の現場では、教師の教室談話においても、また教科書においても、これら語用論的知識の重要性がほとんど認識されていない、という実態が浮かび上がった。3.英語の語用論的知識は、意識的に習得させることにより、初・中級英語学習者でも十分習得が可能であること、また、これらの知識が友好な人間関係を築き、誤解の無い英語コミュニケーションを生み出すことを明らかにした。4.これらのことより、日本の英語教育にこれまで欠けていた点は、英語の語用論的知識であり、その欠如が英語でコミュニケーションを行う際に友好な人間関係を生じにくい結果となって現れると結論付けた。しかし、これらの結果は、あくまでも英語母語話者との問に限った問題であり、非英語母語話者とのコミュニケーションを英語でどのように行うかは、また別の問題である。実際、我々の実験結果では、日本人とアジア人との間では英語で話しても友好な人間関係を築きやすいという結果が出た。英語が国際語である点を考慮し、会話対象を非英語母語話者にまで広げて考えると、これからは英語を非母語とする話者間の会話で、どのように具体的に語用論的知識を導入すべきかの問題は、残された課題である。これらの結果は下記の論文以外にも国内各学会での口頭発表のほか、海外ではオーストラリア、ロシア、韓国等の学会で研究発表した。
サイクリン依存性キナーゼの基質認識構造に基づく拮抗阻害剤の開発と応用

サイクリン依存性キナーゼのなかで、細胞周期のG2期からM期への移行を制御するcdc2キナーゼと、脳に特異的に存在し細胞骨格の制御に働くと考えられるcdk5について、これら酵素の基質認識特異性を解析し、その結果を基に拮抗阻害剤を開発することを目的とする。これまでに、中間径フィラメント蛋白質であるビメンチン、デスミン、ニューロフィラメント蛋白質や、核蛋白質であるヒストンH1のリン酸化部位に由来するペプチドを合成し、ペプチドの構造を基質活性を検討した。なぜなら、良好な基質構造を検索し、その構造を一部改変することによって高活性な阻害剤が得られる可能性があるからである。本年度はcdc2キナ-ぜとcdk5に対する特異性を高めるために、両酵素の塩基性アミノ酸に対する認識機構の差異を系統的に検討した。また、阻害剤には種々の酵素分解による失活を防ぐ構造を付与する必要があり、この観点から上記蛋白質のリン酸化部位を含むレトロインバーソ型ペプチドのデザイン、合成を検討した。まず、塩基性アミノ酸に対する依存性の差異を探る目的で、ニューロフィラメント蛋白質のリン酸化部位のC末端側のリジン残基の数と位置を変化させたペプチドを合成し、リン酸化能を解析した。その結果、cdk5はcdc2キナーゼよりもリン酸化部位のC末端側のリジン残基を強く必要とし、特にC末端側3番目は必須で、さらにC末端側にリジン残基が存在するとリン酸化が向上することが示された。このようにcdc2キナーゼとcdk5を区別する手段の一つとして、塩基性アミノ酸に対する依存性の差異の利用が示唆された。一方、レトロインバーソ型ペプチドについて、まずヒストンのリン酸化部位を含む基質ペプチドの合成を企画した。このペプチドの合成には特殊な固相合成用樹脂が必要とされるが、今回はp-nitrophenylcarbonate Merrifield resinを採用した。しかし、樹脂にジペプチドを導入した後のアミドからアミンへの交換、プロリンおよびセリン残基の導入など、有機合成的な問題点が見い出された。現在、これら問題点を克服するために種々条件を検討中である。こうした成果は、新しいタイプのリン酸化基質および阻害剤の開発に有益な知見を与えることが考えられる。サイクリン依存性キナーゼのなかで、細胞周期のG2期からM期への移行を制御するcdc2キナーゼと、脳に特異的に存在し細胞骨格の制御に働くと考えられるcdk5について、これら酵素の基質認識特異性を解析し、その結果を基に拮抗阻害剤を開発することを第一の目的とする。これまでに、中間径フィラメント蛋白質であるビメンチン、デスミン、ニューロフィラメント蛋白質や、核蛋白質であるヒストンH1のリン酸化部位に由来するペプチドを合成し、ペプチドの構造と基質活性を検討した。また、種々の酵素分解による失活を防ぐ構造を阻害剤に付与する必要がある。これらの観点から、現在、上記蛋白質のリン酸化部位を含む環状型ペプチドおよびレトロインバーソ型ペプチドのデザイン、合成およびリン酸化能の検討を行っている。

環状型ペプチドの合成は、固相法でFmocアミノ酸を用いて行い、リン酸化部位付近の環状化は、固相樹脂上で側鎖間(アミノ基とカルボキシル基)の脱水縮合によって行った。得られたペプチドの同定は、アミノ酸分析や質量分析などによった。環状型ペプチドのなかで、ヒストノおよびビメンチン由来のペプチドがcdc2キナーゼによって有意にリン酸化を受けることが示された。ペプチドの立体構造を知る目的で、円偏光二色性スペクトルを測定したところ、ターン構造の存在が示唆された。この結果は、リン酸化部位周辺の立体構造とリン酸化能との関係について有用な知見を与えた。そして、阻害剤の候補の一つとして環状型の可能性が考えられた。一方、レトロインバーソ型ペプチドのデザイン、合製法の検討を行っている。特に固相合成に用いる樹脂は特殊なものが要求されるため、その合成を行っている。次年度にこうした樹脂を用いたペプチド合成とリン酸化能の検討、阻害剤への応用などへ発展させる予定である。サイクリン依存性キナーゼのなかで、細胞周期のG2期からM期への移行を制御するcdc2キナーゼと、脳に特異的に存在し細胞骨格の制御に働くと考えられるcdk5について、これら酵素の基質認識特異性を解析し、その結果を基に拮抗阻害剤を開発することを目的とする。これまでに、中間径フィラメント蛋白質であるビメンチン、デスミン、ニューロフィラメント蛋白質や、核蛋白質であるヒストンH1のリン酸化部位に由来するペプチドを合成し、ペプチドの構造と基質活性を検討した。なぜなら、良好な基質構造を検索し、その構造を一部改変することによって高活性な阻害剤が得られる可能性があるからである。本年度はcdc2キナーゼとcdk5に対する特異性を高めるために、両酵素の塩基性アミノ酸に対する認識機構の差異を系統的に検討した。また、阻害剤には種々の酵素分解による失活を防ぐ構造を付与する必要があり、この観点から上記蛋白質のリン酸化部位を含むレトロインバーソ型ペプチドのデザイン、合成を検討した。まず、塩基性アミノ酸に対する依存性の差異を探る目的で、ニューロフィラメント蛋白質のリン酸化部位のC末端側のリジン残基の数と位置を変化させたペプチドを合成し、リン酸化能を解析した。その結果、cdk5はcdc2キナーゼよりもリン酸化部位のC末端側のリジン残基を強く必要とし、特にC末端側3番目は必須で、さらにC末端側にリジン残基が存在するとリン酸化が向上することが示された。このようにcdc2キナーゼとcdk5を区別する手段の一つとして、塩基性アミノ酸に対する依存性の差異の利用が示唆された。一方、レトロインバーソ型ペプチドについて、まずヒストンのリン酸化部位を含む基質ペプチドの合成を企画した。このペプチドの合成には特殊な固相合成用樹脂が必要とされるが、今回はp-nitrophenylcarbonate Merrifield resinを採用した。しかし、樹脂にジペプチドを導入した後のアミドからアミンへの変換、プロリンおよびセリン残基の導入など、有機合成的な問題点が見い出された。現在、これら問題点を克服するために種々条件を検討中である。こうした成果は、新しいタイプのリン酸化基質および阻害剤の開発に有益な知見を与えることが考えられる。
「抗争」言説の再検討（ドイツ文学の場合）

研究最終年度に当たる2018年度には、(1)日本独文学会春季研究発表会(於早稲田大学)におけるシンポジウム「断絶のコミュニケーション」のパネリストとして「ドイツ再統一後における反ナチズム言説と全体主義理論」の表題にて発表を行った。これをもとに充実させた論文「ドイツ再統一と政治的言説の変容」が、論文集『断絶のコミュニケーション』(ひつじ書房)に掲載され刊行された。(2)ドイツ文学研究誌『詩・言語』に「ヘッセのアメリカ/アメリカのヘッセ」という表題にて、アメリカにおける近代ドイツ文学の受容の問題を扱った。(3)2017年に行われた国際シンポジウム「住むこと/途上にあることwohnen/Unterwegssein」(於学習院大学)における発表「橋の上に住むことーハイデガー「建・住」再考Auf der Bruecke wohnen (副題略)」が、ドイツで刊行された論文集"Wohnen und Unterwegssein"(Transcript社)に掲載された。(4)日本独文学会文化ゼミナール(於蓼科リゾートホテル、2019年3月)にて、講演「死者の語りDieSprache der Toten」(ドイツ語)を行った。また、ハインリッヒ・フォン・クライスト研究が論文集としての刊行準備が進んでいる。これらの業績は、いずれも「抗争性」という観点からコミュニケーション(業績(1))、文化の受容と変容(業績(2))、越境(業績(3))、秩序とその組み替え(業績(4))といった問題を再検討したものであり、それぞれの主題に関して仲介的第三者を前提としない双務的関係からの秩序の自発的発生の可能性を探った。ドイツ文学における「抗争」モティーフを検討する作業として、レッシング、ゲーテ、クライスト、ヘッベルらの作品の分析を行い、その中間的成果を平成28年4月にドイツ、ハーゲン大学における招待講演の枠で発表した。また、同5月にはマンハイム大学における招待講演枠で「抗争」と「正義」の近代思想史について講演を行った。同8月には韓国・ソウル市の中央大学校を会場としたアジア・ゲルマニスト会議において基調講演を行った。総合テーマ「大きな変革期におけるドイツ文学」に準拠し「グローバル化の時代における翻訳の使命」という題目で、「翻訳」における言語間の抗争性の表現という役割の重要性を指摘した。もとより「抗争」とは、共通の秩序を遵守することを前提とした、主に言論によるたたかいであり、アジア各国のドイツ文学者との率直・真摯な意見交換は、本プロジェクトの展開にとっても非常に意義のあるものであった。研究代表者の講演をもとにした論文が、記録論文集に掲載される予定であり、目下韓国側編集委員会において編集中である。同11月には、ベルリン・学術アカデミーにおいて「人文科学と社会的要請」というフォーラムに参加し、人文科学にこそ本質的に託されている抗争性の社会的意義を主張した。このフォーラムには、いまだに少なからぬ反響がある。さらに同月、ベルリン自由大学フリードリヒ・シュレーゲル研究所において、「日独比較文化論」をめぐるシンポジウムに参加し、日本浪漫主義が1930年代の知的文脈において果たそうとし、必ずしも果たし得なかった抗争的役割について講演を行った。本講演をもとにした論文が刊行される見込みである。その他、ドイツ文学やドイツ思想に関するいくつかの啓蒙的小文を、様々なメディアに寄稿した。研究1年目の課題とした、「抗争」に関する理論的準備と18世紀ドイツ文学の再検討、すなわちゴットシェート/ボードマー論争、レッシングの悲劇論、ゲーテ、シラー、クライスト、ヘルダーリーンらの実作および理論的著作の整理は、かなりのところまで進んでいる。その成果として、研究実績の概要に記述したように、海外での講演を5本行い、その都度本プロジェクトの意義について肯定的な反応を得てきた。こうした点に鑑み、概ね計画通りに進捗していると考えられる。2017年度は、プロジェクト2年目として、プロジェクトテーマに関わる論文を2本執筆し、1本は刊行された。また、日本独文学会においてシンポジウムを企画、司会及びパネリストとして発表した。これとは別に研究シンポジウムのパネリストとして2つの口頭発表を行った。さらに、学会誌欧文版の責任編集を担い、特集テーマ導入の序論を執筆し、刊行された。論文は現代イギリスの作家カズオ・イシグロによる、ドイツの都市を架空の舞台とした小説を論じた「『充たされざる者』あるいは終わりなき慰撫」、2015年にドイツの現代史研究において起こった学問スキャンダルを論じた「ドイツ再統一と政治的言説の変容」であり、独文学会シンポジウムは「ハインリッヒ・フォン・クライストー政治的詩人か政治的なるものの詩人か」、個別発表は「『ペンテジレーア』ー政治的なるものと愛」、その他のパネル発表は、国際シンポジウムにおける「Auf der Bruecke wohnen ーueber Heideggers "Bauen Wohnen Denken" nachdenken(橋上に住まうーハイデガー『建住考』再考)」および「ヨーロッパの文学ードイツの場合」である。学会誌テーマは「Halt, Schritt, Trab, Galopp ーWalter Benjamin weiter, tiefer lesen(静止、常歩、速歩、駈足ーヴァルター・ベンヤミンをより広く、より深く読む)」である。政治(越境と客人歓待)、歴史(伝統と近代)、記憶(回想と抑圧)、恋愛(自由と拘束)と、分野は分かれているが、いずれも「抗争」言説の分析研究を基本とした業績である。

第一に、「抗争」言説に関して重要な作家・思想家の個別テクストに関する考察がある程度進み、論文として発表しただけではなく、日本語、ドイツ語で口頭発表することで、ドイツ語圏研究者との議論を深めることができたこと。また第二に、イギリス(ロンドン)とドイツ(ベルリン)において、イギリスのEU離脱問題、現在のEUの抱える諸問題、とりわけ難民受け入れ問題に関するそれぞれの国論の分裂を、現地の研究者への取材と論壇・ジャーナリズムの傾向から分析的に考察する作業を進めた。歴史的テクストにおける「抗争」主題のみならず、その現在における新たな形態を探る作業が進んだこと。以上二点の理由により研究遂行は概ね順調と言える。なお、第二の点の成果として再統一後のドイツの言説抗争を扱った論文が印刷中である。研究最終年度に当たる2018年度には、(1)日本独文学会春季研究発表会(於早稲田大学)におけるシンポジウム「断絶のコミュニケーション」のパネリストとして「ドイツ再統一後における反ナチズム言説と全体主義理論」の表題にて発表を行った。これをもとに充実させた論文「ドイツ再統一と政治的言説の変容」が、論文集『断絶のコミュニケーション』(ひつじ書房)に掲載され刊行された。(2)ドイツ文学研究誌『詩・言語』に「ヘッセのアメリカ/アメリカのヘッセ」という表題にて、アメリカにおける近代ドイツ文学の受容の問題を扱った。(3)2017年に行われた国際シンポジウム「住むこと/途上にあることwohnen/Unterwegssein」(於学習院大学)における発表「橋の上に住むことーハイデガー「建・住」再考Auf der Bruecke wohnen (副題略)」が、ドイツで刊行された論文集"Wohnen und Unterwegssein"(Transcript社)に掲載された。(4)日本独文学会文化ゼミナール(於蓼科リゾートホテル、2019年3月)にて、講演「死者の語りDieSprache der Toten」(ドイツ語)を行った。また、ハインリッヒ・フォン・クライスト研究が論文集としての刊行準備が進んでいる。これらの業績は、いずれも「抗争性」という観点からコミュニケーション(業績(1))、文化の受容と変容(業績(2))、越境(業績(3))、秩序とその組み替え(業績(4))といった問題を再検討したものであり、それぞれの主題に関して仲介的第三者を前提としない双務的関係からの秩序の自発的発生の可能性を探った。研究2年目の平成29年には、19世紀における「抗争」の変容を跡づけたうえで、20世紀前半の議論における「抗争の中から形成される主体」にまつわる理論的流れを跡づけてゆく。その際、同じく人間の双数性あるいは複数性を前提とする「友愛」、「恋愛」、「正義」といった隣接諸理念との関係に重点を置いてゆく。
脳神経系ムチン型糖鎖修飾に関わるオーファン糖転移酵素の機能解析

ムチン型糖鎖の付加は,主要な翻訳後修飾の一つであり,その合成開始反応は,ポリペプチドNーアセチルガラクトサミン転移酵素(以後,GalNAc-T)により触媒される.GalNAc-Tはヒトにおいては20種類のアイソザイムからなる大きな遺伝子ファミリーを形成しており,それぞれのアイソザイムが互いに重複しながら,特有の発現分布と基質特異性を示すことから,ムチン型糖鎖は組織特異的な機能を有すると考えられている.本研究は,GalNAc-Tのなかで,脊椎生物以降でのみ発現するが,いまだにin vitroでの酵素活性が検出されていないY-subfamilyに属する4つのアイソザイムに注目して,その機能を解明しようとするものである.研究代表者は,ゼブラフィッシュの初期発生に注目してY-subfamilyの機能解析を行った.まず,このファミリーに属するゼブラフィッシュGalNAc-T8, -T9, -T17, -T18遺伝子をすべてクローニングし,それぞれが組織特異的な発現をしていることを見出した.これらの中でも,GalNAc-T9と-T17が脳特異的に発現していることに注目して,CRISPR/Cas9を用いてGalNAc-T17欠失ゼブラフィッシュを作製したが,変異体は異常を示さず正常に発生した.この変異体に,GalNAc-T9を標的としてゲノム編集を行い,GalNAc-T9モザイク/T17ホモ欠失変異体を作製したところ,半分ほどの胚が発生初期に致死となった.さらに,T9ヘテロ/T17ホモ欠失変異体に,脳で高い発現を示すGalNAc-T8のゲノム編集を行い,T8モザイク/T9ヘテロ/T17ホモ変異体を得た.この変異体がさらに高い致死率を示したことから,神経特異的なGalNAc-Tは互いに機能補完しており,それらの機能解析には多重変異体の作製が必要であることが分かった.タンパク質の主要な翻訳後修飾反応であるムチン型糖鎖修飾が神経機能に及ぼす影響を調べた.初年度は,ムチン型糖鎖の合成反応を開始するN-アセチルガラクトサミン転移酵素(GalNAc-T)のなかで,in vitroで酵素活性が検出されず,基質が未同定のオーファン酵素に注目した.これらの酵素について,ゼブラフィッシュ,培養細胞を用いてTALEN/CRISPR法などのゲノム編集により変異体を作製し,胚の初期発生,神経系の分化や機能などとの関連について解析した.逆遺伝学的手法による解析を用いて脊椎モデル生物であるゼブラフィッシュにおけるオーファン酵素の機能を調べた.それぞれのアイソザイムについて,人工ヌクレアーゼであるTALENあるいはCRISPR/Casを用いて変異体作製を試みた.今年度は,GalNAc-T8,および-T9, -T17を標的遺伝子として,ゼブラフィッシュオルソログ遺伝子配列をもとにして,ゲノム編集用のコンストラクトを作製した.特異的な変異導入を確認するため,各遺伝子について2種類以上のコンストラクトを設計し,ゼブラフィッシュへの初期胚にマイクロインジェクションした.変異の有無は,PCRを利用したheteroduplex mobility assay(HMA)法で調べ,その情報をもとに,交配を行い,これまでGalNAcーT8, -T9の変異体を作製することに成功した.また,機能未知アイソザイム解析の別のアプローチとしてマウス胚性癌細胞P19を用いて,アイソザイムの神経分化に与える影響を解析した.P19細胞についても,CRISPR法を用いて各アイソザイムについての変異体を作製する実験を進めている.当初の計画通り,概ね順調に実験は進んでいる.一部のアイソザイムについて,ゼブラフィッシュの変異体を作成することができていないが,他のアイソザイムと同様の方法で研究を進める事ができると判断している.培養細胞を用いた実験では,変異体作製に予想よりも多くの時間を費やしているが,こちらも順調に進んでいる.ムチン型糖鎖の生合成開始反応を触媒するポリペプチドNーアセチルガラクトサミン転移酵素は大きな遺伝子ファミリーを構成する.その中に脊椎生物に特異的に発現し,in vitroでの酵素活性が検出されていないアイソザイムファミリーが存在する.本年度は,これらのアイソザイムについて,CRISPR/Cas9システムを用いて,ゼブラフィッシュのヘテロ変異体(一部はホモ変異体)を作製することに成功した.アイソザイムのいくつかは,脳特異的に発現することから,ゼブラフィッシュの発生における脳の表現系に焦点を置いて,解析を進めている.一部のアイソザイムでは,後脳領域の形態異常を観察することができたが,個体数が少ないためさらなる解析が必要である.また,これらのアイソザイムについては,培養細胞を用いた解析も行っている.

レチノイン酸存在下で培養することで,神経細胞に分化する培養細胞株を用いて,CRISPR/Cas9法により変異体の作製のための準備を整えた.培養細胞を用いた実験においては,野生株と変異体を比較することで,それぞれのアイソザイムの基質を同定する実験を予定している.この他に,ムチン型糖鎖の伸長反応と伸長停止反応に関わる,ガラクトース転移酵素,シアル酸転移酵素についても,培養細胞を用いた変異体作製実験に着手した.培養細胞の標的塩基配列の同定とゲノム編集のためのRNA,Cas9タンパク質をすでに入手しており,ゲノム編集,限界希釈法による細胞クローニング実験を行う予定である.ゼブラフィシュを用いて実験では,いくつかの糖転移酵素アイソザイムについては,CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により,ヘテロあるいはホモ変異体を作成することができた.変異体の個体数が十分得られていないことに課題を残すが,今後の解析に十分期待ができる.培養細胞を用いた実験については,塩基配列の決定,RNAの合成等,さらにシングルセルクローニングなどの準備を整えることができたものの,変異体の作製には至っていない.複数のアイソザイムに関して,ゲノム編集実験を同時並行で行なって,変異体作製を進めていく予定である.本研究では,タンパク質の主要な翻訳後修飾反応の一つであるムチン型糖鎖修飾が神経機能に及ぼす影響の解明を目的とする.研究代表者らは,これまでにムチン型糖鎖の合成反応を開始するN-アセチルガラクトサミン転移酵素(GalNAc-T)の中で,神経細胞に特異的に発現するアイソザイムを単離した.またムチン型糖鎖修飾に関わるシアル酸転移酵素のST3GalIVが神経細胞の分化に伴い発現量が亢進することを見出した.これらの酵素はいずれも基質が未同定のオーファン酵素であり,脳における機能の解析もなされていない.本研究ではこれらの神経に高発現する糖転移酵素群について,ゼブラフィッシュ,培養細胞を用いてCRISPR/Cas9法,TALEN法などのゲノム編集技術を用いて変異体を作製し,胚の初期発生,神経系の分化や機能などにおけるこれらの分子の機能を解析した.ゼブラフィシュでは,18種類のGalNAc-Tアイソザイム遺伝子(galnt遺伝子)を発現していることを見いだした.そのうち,神経細胞時的なgalnt9,galnt17遺伝子についてゲノム編集法を用いて変異体を作製することに成功した.galnt9欠失変異体では,目立った表現型の変化は観察されなかった.galnt17欠失変異体では,初期胚の一部において,後脳を中心とした脳において形態異常がみられた.これらの欠失変異体については,個体数を増やして表現型の変化をより詳細に解析する.さらに,galnt9,galnt17は互いに相同性が高いために,欠失変異体において互いに機能を補完している可能性が考えられた.変異体同士の交配により,二重変異体を作製しつつある.培養細胞については,神経細胞への分化能を有するマウス胚性由来癌細胞,P19細胞を用いて変異体を試みた.CRISPR/Cas9を用いてゲノム編集を行い,細胞のスクリーニングを行っている.本研究は,変異体作製を通じてこれまで報告例がほとんどない神経細胞におけるムチン型糖鎖の機能解析を行うものである.ゼブラフィッシュにおける変異体作製は,モデル生物の維持・管理,ゲノム編集を受けた個体の識別,飼育,さらに交配を繰り返すことが必要であり,時間と手間のかかる実験である.本研究では,当初の目的通り,galnt9,およびgalnt17欠失変異体の作製に成功している.また,これら以外のgalntファミリー遺伝子についても欠失変異体作製に成功しており,変異体作製ついては,当初の計画通り,もしくはそれ以上の成果を得ている.その一方で,表現型の観察については,欠失変異体の個体数が十分でないため,現段階では結論を得るに至っていない.培養細胞を用いた実験については,モデル生物を用いる系よりも,実験が容易であり研究期間内に,変異体作製,タンパク質発現プロフィール解析など十分行えると見込んでいた.実際は,CRISPR/Cas9のゲノム編集効率が低いなどの予想外の展開となり,変異体作製に至っていない.
2相遷移金属クラスターの磁性

強磁性遷移金属クラスターは、新たな微視的磁性材料として応用が期待される。本研究は、遷移金属元素からなるクラスターの電子状態を局所密度汎関数法を用いて計算することにより、その磁気的性質を明らかにし、磁性材料への応用に対する基礎的な知見を得ることを目的とする。本研究では、原子数が10-50程度のFe、Cr単相および2相クラスターおよびCo単相クラスターの電子状態を計算し、磁気的性質について以下のことを明らかにした。FeおよびCo単相クラスター:Feクラスターでは、各原子における磁気モーメントは、強磁性的に配向し磁気モーメントの大きさは表面相で最大、第2層で最小になる。原子間距離を減少させたとき、磁気モーメントの大きさは減少傾向にあるが、変化の程度は大きくなく、磁気モーメントは原子間距離の変化に対して敏感でない。CoクラスターについてもFeクラスターと同様の磁気的性質が得られた。Cr単相クラスター:Crクラスターでは、各原子における磁気モーメントは、反強磁性的配向を示し、磁気モーメントの大きさは、各原子における配意数に大きく依存し、表面相で最大となる。また、原子間距離を減少させたとき、磁気モーメントの大きさは急激に減少し非磁性となる。Fe-Cr2相クラスター:表面Cr内部にFeを配置したFe-Crクラスターでは、FeとCrの磁気モーメントは反強磁性的に配向し、表面相のCrは大きな磁気モーメントをもつ。Fe相ではCrと接する層の磁気モーメントは、Fe単相クラスターの場合とほぼ同じ、第2層では減少する。これらは2相金属表面における実験結果と一致する。