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ホモ・サピエンスのアジア定着期における行動様式の解明

【遺跡調査】ヨルダン、モンゴル、インドネシア、北海道における遺跡調査を予定通りに行い、研究課題に直接関わるオリジナルの考古記録の収集を行うことができた。ヨルダンとモンゴルに共通して採取されたInitial Upper Paleolithicの記録は、ヨルダンではホモ・サピエンスの定着(旧人の絶滅)、モンゴルでは拡散初期に相当する貴重なものである。インドネシアでも3万年前近くに遡る記録が得られた。今年度も調査現場において異分野連携を推進し、B01班の文化人類学者がヨルダンの遺跡調査に参加した。【海外研究】連携研究者2名が海外研究を行い資料調査や試料分析を行った。中国黒竜江省ハルビン市と大慶市大慶博物館の訪問では、後期更新世後半から最終氷期最盛期(LGM)にかけての動物骨標本を観察した。また国際活動支援予算により、ドイツ、テュービンゲン大学の地球科学分野の研究室において遺跡出土動物遺存体の同位体分析を行った。【試料分析】遺跡調査で得られた標本は、班内外の研究者との連携を通して分析が進められた。公募研究として進められているタンパク質分析による動物種の同定は、1万年前よりも新しい標本(新石器時代)については安定した結果が蓄積したため、今年度は3万年前に遡る標本(上部旧石器時代)の分析を開始した。【若手育成】遺跡調査やシンポジウムへの大学院生の参加、および資料分析を通した学士・修士・博士研究の指導を行った。海外調査の実施は現地の状況にも左右されるが、今年度も予定通りに遺跡調査を継続し、アジアに新人が拡散・定着した時期の考古記録の蓄積を行うことができた。また今年度は、連携研究者2名も海外(中国とドイツ)において資料調査および分析を行ったのが新たな進展である。それにより、遺跡調査から得られた標本の分析および解釈を促進する成果が得られた。新学術領域研究において鍵となる異分野連携についても進展することができた。遺跡調査においては、ヨルダンの調査にB01班の文化人類学者が参加した。考古民族学的調査を行うことによって、旧石器時代の居住民の水利用や鳥罠猟に関する知見が得られた。文化変容に関するモデル化についても、数理モデルの検討を進め、12月の国際研究大会において海外研究者からの意見を仰ぐと共に、モデル改善をめざした議論を行うことができた。成果発表においても、国際学術誌や国際学会での公表を引き続き行うことができた。そして、これらの成果をまとめた年次報告書の冊子を、新学術領域の出版シリーズ(PaleoAsia Project Series)の一部として今年度も刊行した。今年度は領域全体の中間評価があり、これまでの進捗状況について総括的な報告を行ったが、その評価はAであった。以上の点から、研究活動から成果発信まで順調に進展していると思われる。【遺跡情報の収集】2016年度から継続しているヨルダン、モンゴル、インドネシア、北海道における調査を今年度も実施する。これまで収集した資料の分析の結果に基づき、確認すべき点や新たな問題点を明確にした上で調査にのぞみ、効率的・戦略的な調査を行う。文献探査についても継続する。その活用としては、遺跡調査によって得られたオリジナル資料の比較対象として用い、論文や学会発表の際に利用する。【考古記録の解析と成果発表】これまでと同様に、遺跡調査と文献探査で収集する記録から、(1)道具製作(石器と骨器)、(2)資源利用(陸生・水生資源)、(3)居住・移動(遺跡の立地や分布など)、(4)社会関係(墓・炉・象徴品)の行動に関わるデータを扱い、アジア各地における行動変遷パタンを明らかにする。これらの行動を復元するための分析はプロジェクト内外の研究者と共同で進める。特に今年度は、第7回研究大会において連携シンポジウム「新人文化の形成過程における石器技術とそのモデル化」を予定しており、特に道具製作行動の変遷パタンをアジア広域で比較すると共に、それを新人拡散と旧人消滅の人口動態と関連づけるモデル化を進める。これまで、アジア各地の遺跡調査を通して採取した考古資料の分析を通して、行動様式の推定や年代測定、古環境との対応などについて研究を進めてきたが、ある程度成果がまとまってきたので、今年度は論文や学会などでの成果発表をより進める。また、これまでと同様、今年度の活動成果をまとめた報告書を作成する。【成果発表など】これまでと同様、領域全体の研究大会(年2回)に参加するほか、班会議を開いて収集情報の共有化と研究進行の打ち合わせを随時行う。また、今年度は国際第四紀学連合(於:アイルランド)において、幾つかの成果発表を予定している。博士研究員の雇用や本研究課題の研究を通した若手教育・学生指導も継続する。新人の生物学的起源はアフリカかもしれないが、文化や行動の起源はそうとは限らない。それではアジアの新人文化はどのように形成されたのか?この問題が、「パレオアジア文化史学」領域の主要課題である。その解明の鍵となる証拠を提供するために、アジアに新人が拡散・定着した頃の人類行動を示す考古記録を収集し、解析を行うのが本計画研究の目的である。この目標に向けた初年度は、研究の基本となる考古記録の収集に重点を置き、アジア各地で遺跡調査を開始した。ヨルダン南部、モンゴル北部、インドネシアのスラウェシ島、そして北海道東北部において計画通りに遺跡調査が実施された。そして、調査によって採取された石器や動植物遺存体、堆積物サンプル、年代測定試料などの分析が、プロジェクト内外の研究者との共同研究として進められている。本プロジェクトの特徴は、現地調査を組織的に実施し、その結果を広域比較することである。

そのために、(1)道具製作、(2)資源利用(陸生・水生資源)、(3)居住・移動、(4)社会関係といった解析・比較項目を掲げている。こうした種類の行動に関して、アジア各地の地域的特徴や通時変遷を明らかにする見通しを得るために国際ワークショップ「西アジアにおけるヒトと文化の交替劇ーパレオアジアからの展望」を実施し(於:名古屋大学)、西アジアにおける旧人ネアンデルタールと新人サピエンスの時空分布や行動の変化、それを取り巻く気候と環境変化に関する最新の研究発表を行った。このワークショップでは、海外研究者も招へいし、本プロジェクトの国際発信および海外の最前線研究との連携創出の機会とすることもできた。以上の様に、1)現地調査による研究標本の収集、2)研究班内外の連携による各種分析、そして3)分析結果の広域比較に向けた準備という、全体的にバランスのとれた成果を得ることができた。遺跡情報の収集計画に関しては、アジアに新人が拡散・定着した時期の考古遺跡(考古学編年の中部上部旧石器時代)の調査を予定通りに開始することができた。この時代の人類遺跡はそれ以降の遺跡に比べて小規模であり、保存や発見されることが希少である。したがって、本研究に直接関わる旧石器時代の遺跡調査をアジア各地において計画通りに開始することができたことがまずは大きな成果といえる。また、文献探査も開始し、旧石器時代の人類行動に関する記録の収集を行った。人類行動に関わる考古記録の解析計画については、調査によって採取された石器や動植物遺存体、堆積物サンプル、年代測定試料などの分析を、プロジェクト内外の研究者との共同研究として進め、成果の一部を研究大会や論文で発表した。研究集会による情報共有と発信の計画については、本研究班の会議や領域全体の研究大会(年2回)を行った。特に、第2回研究大会は本研究班が企画・実施した(2017年2月10日12日、名古屋大学)。海外研究者を招へいして国際ワークショップを実施し(「西アジアにおけるヒトと文化の交替劇ーパレオアジアからの展望」)、本プロジェクトの国際発信および海外の最前線研究との連携創出の機会とすることができた。これらの成果をまとめた年次報告書の冊子を、領域の出版シリーズ(PaleoAsia Project Series)の第4号として刊行した。昨年度から引き続き、アジアに新人が拡散・定着した頃の行動様式に関する考古記録の収集と解析を行った。【遺跡情報の収集】研究標本を収集する主な方法として遺跡調査を継続した。2017年度もヨルダン、モンゴル、インドネシア、北海道における遺跡調査を予定通りに行うことができた。新たな試みとして、新学術領域の他の計画研究班メンバーとの協働を遺跡調査現場でも進め、年代測定や古環境復元の綿密なサンプリングを実施した。逆に、本計画研究のメンバーが他班の調査に参加することも行い、現地調査の相互乗り入れによる連携を促進した。【考古記録の解析】遺跡調査で採取した遺物(石器など)や堆積物の分析も順調に進めた。
乳児における能動的な知覚認知機能の解明

本研究課題では、能動的な知覚認知機能の発達の解明を目的として研究を行い、乳児の知覚実験および脳活動の計測から、脳機能発達に関する多くの基礎的データを蓄積した。たとえば、単眼と両眼の選好注視の違いを測定することを利用して、乳児の奥行き知覚を検討するための新しい手法を提案した。また、NIRS(近赤外分光法)による脳計測の結果より、乳児が3次元的奥行きを持つ顔画像を見ているときに視線方向により脳活動が異なることを初めて明らかにした。以上のような研究成果に基づき、奥行きや運動情報の処理に関わる乳児の視知覚の発達過程を明らかにすることに貢献した。本研究では、乳児を対象として「アクティブな知覚」である、能動的な知覚認知機能の発達の解明を目的とする。これまで申請者が解明してきた視知覚機能が、生後5ヶ月までの動かない乳児を対象とした「受動的な知覚」であるとすれば、その後の発達である、抑制と制御により自己の身体機能を有効に利用した「能動的な知覚」を対象とする。乳児が実際に活動する空間を、奥行きをもった三次元空間として見る能力はその1つである。平成21年4月から継続的に乳児実験を実施し、平成21年5月より国外の研究協力者と実験内容の打ち合わせをし、その打合せ結果を踏まえて、国内の研究協力者と打合せを行う予定であった。しかし、平成21年4月下旬から8月頃まで新型インフルエンザの流行により、乳児を対象とする実験を大学で行うことが困難になり必要な実験データを取得できなかった。さらに実験データ不足および5月頃からの大学の渡航自粛体制により国外の研究協力者との打合せやそれを踏まえた国内研究協力者との打合せを延期せざるをえなくなった。このため,研究費の繰越申請を行ない、平成22年9月末日までに予定の研究を完了することができた。研究成果の1つとして,Minnesota大学のYonas教授らとの共同研究から、下の位置にあるもののほうが上の位置にあるものよりも近くに見えるという、絵画的な手がかりからの奥行き知覚を生後4ヶ月の乳児でも可能であるという新しい知見が得られた。これらの研究成果はVision Sciences Society 10th AnnualMeetingをはじめとする多くの国内外の学会で発表し、Experimental Brain Researchをはじめとする学術誌に5本の英語論文が採択された。本研究では、乳児を対象とした実験研究を実施し「アクティブな知覚」である、能動的な知覚認知機能の発達の解明を目的とする。これまで研究代表者が解明してきた視知覚機能が、動かない乳児を対象とした「受動的な知覚」であるとすれば、本研究では、抑制と制御により自己の身体機能を有効に利用した「能動的な知覚」を対象とする。その一つが、乳児が実際に活動する空間を、奥行きを持った三次元として見る能力であり、今年度は、両眼立体視と、絵画的な手がかりから三次元の立体を知覚する能力の発達を検討した。また、別の能力として、目の前の注意すべきものに注意を配分する注意の機能の発達を扱う。これらの能力は乳児から幼児期を経て学齢期となり能動的に外界にかかわるために必要な能力であり、後々の認知発達に必要な能力と考えられ、近年社会的に問題とされる「発達障害」を解明するための足がかりとなる基礎研究である。研究成果として、空間を知覚する能力については、生後6-7ヶ月の乳児が、内側の線の描かれ方(line-junction)と陰影という異なる絵画的手がかりから共通して三次元的な立体を知覚できる可能性を示し、Journal of Visionに英語論文が掲載された。さらに、東京工業大学の金子寛彦准教授らとの共同研究により、生後6ヶ月の乳児が、左右眼の像の垂直方向のずれである「垂直視差」を用いて奥行きを知覚できる可能性を世界で初めて実験的に明らかにし、英語論文を投稿中である。注意に関わる能力については、産業総合研究所認知行動システム研究グループ(熊田孝恒グループ長)、静岡英和学院大学の日比優子講師との共同研究を進めており、乳幼児健診の項目に注意に関わる能力を加える可能性について、日本小児神経学会総会でイブニングセミナーを開き検討した。その他、上記を含め計11篇の英語論文が採択され、また国内外の学会で多くの発表を行なった。その一つが、空間を見る能力であり、「両眼立体視」と「単眼と両眼」で空間を見る能力の発達を検討する。次に、視覚的な情報を用いて、身体を連動して動かす能力に関する検討を行う。視覚刺激に誘発される身体の動揺という受動的な運動と、リーチングという能動的な運動を伴う知覚の発達について検討する。

さらに、目の前の注意すべきものに注意を配分する注意の機能の発達を扱う。これらの能力は、乳児から幼児期を経て学童期となり、能動的に外界に関わるために必要な能力であり、こうした機能の統合過程は、後々の認知発達に必要な能力と考えられる。こうした高次な知覚統合過程は、近年社会的に問題とされる「発達障害」を解明するための足がかりとなる基礎研究である。研究成果として、東京工業大学の金子寛彦准教授らとの共同研究により、生後6ヶ月の乳児が、左右眼の像の垂直方向のずれである「垂直視差」を用いて奥行きを知覚できる可能性を世界で初めて実験的に明らかにし、Vision Sciences Society 11th Annual eetingにおいて成果報告をし、国際誌に投稿中である。さらに、当初の計画が順調に経過しているため、視覚的な知覚認知機能に加え、嗅覚と視覚の連合についても検討を進め始めており、国際誌及び学会等で成果報告を行っている。その他、上記含めて計13篇の英語論文が採択されるとともに、国内学の学会でも多くの発表をおこなった。本研究課題では、前年度までに引き続き、「アクティブな知覚」である、能動的な知覚認知機能の発達の解明を目的として研究を行ってきた。2013年度は、単眼と両眼で空間を見る能力の発達および運動情報を付加した主観的輪郭図形の知覚について検討した。1.奥行き知覚における両眼手がかりの検討:乳児が奥行きを知覚する際の手がかりについて検討した。左目と右目は、位置が異なるため少し角度の異なる映像が映っている(両眼視差)。成人では、水平および垂直の両眼視差から奥行き知覚が生じる。これまでの研究では、4-6ヶ月の乳児は水平の両眼視差から奥行きを知覚することが示されているが、垂直視差への感受性は明確にされていなかった。本研究では、選好注視法を用いて20-27週の乳児が垂直視差を持つ刺激を有意に選好することを示した。我々の研究は、乳児の垂直視差への感受性を示す最初の証拠を提供するものである。さらに、水平と垂直視差を処理する際の特性が乳児では異なること、水平視差への感受性は生後27週でも未成熟であることを示した。2.運動情報を付加した主観的輪郭図形の知覚の検討:乳児が運動情報を付加した主観的輪郭図形を知覚できるかを検討した。同心円の一部を扇形に色を変えたパックマン図形を向かい合わせで4つ配置すると、輪郭が存在しないにもかかわらず主観的輪郭が知覚される。このような図形を構成する4つのパックマン図形について、上下で動きの位相をずらした際に、弾力感や剛体性が知覚されることが成人実験より明らかになった。同様の図形を乳児に見せた際に、主観的輪郭が知覚できる図形を選好することが示された。本研究は、乳児の注視行動を指標とした知覚実験の研究成果に基づき、奥行きや運動情報の処理に関わる乳児の視知覚の発達過程を明らかにすることに貢献した。本研究課題では、「アクティブな知覚」である、能動的な知覚認知機能の発達の解明を目的として研究を行ってきた。その一つが空間を見る能力であり、2012年度は単眼と両眼で空間を見る能力の発達および顔の3次元的な認知の発達について検討した。
カミュによる近代史解釈の再検討--テロルの歴史

最終年度である本年は、主として、以下のふたつの論文の作成を行った。まず東京大学に提出した博士論文「死刑囚たちの「歴史」-『反抗的人間』のコンテクスト」である。この論文は、長年の研究をまとめたものであるが、カミュの歴史観を分析した後半部は、テロリズムを主題とする本研究の成果であると言える。カミュは『反抗的人間』に於いて、死刑囚となった革命家たちが、如何なる態度でみずからの死を受け入れたのか、その態度をフランス革命の革命家から20世紀のコミュニストたちに至るまで、俯瞰することで、彼独自の解釈を示した。従来見過ごされてきたこの点を明らかにしたのが本論文である。この論文をめぐって、田村毅、中地義和、塚本昌則、平石貴樹(以上、東京大学)、稲田晴年(静岡県立大学)の五氏を審査員として、10月22日公開審査が行われ、博士(文学)を授与された。審査員の先生方から頂いたコメントを考慮に入れて、加筆訂正を施した後、この博士論文を出版することを考えている。次に、『仏語仏文学研究』第32号に発表した、「未来と殺人-コミュニストたちの裁判と『反抗的人間』」である。1930年代末、ソ連邦に於いて高名な革命家ブハーリンの裁判が行われた。第二次大戦後、モーリス・メルロ=ポンティが『ヒューマニズムとテロル』(1947)を発表し、この裁判を正当化し、コミュニズム陣営を擁護した。この論文は、『反抗的人間』に於いてブハーリン裁判に言及されている箇所に注目し、最終的な仮想敵が『ヒューマニズムとテロル』であることを示した。なお東京大学フランス文学研究室が位置する文学部3号館の大規模な工事のため、研究室が一時的に使用できなくなり、『仏語仏文学研究』第32号の刊行が遅れたことを附記する。本研究は、アルベール・カミュの著作『反抗的人間』(1951)に於ける、独自の歴史の見方を闡明しようとするものである。フランス革命の「王殺し」から、ロシア・テロリズムを経て、第二次大戦後の東欧のコミュニストの裁判・処刑に至るまでのテロル=殺人の系譜を辿ることによって、カミュは近代史を描こうとするのだが、そうした歴史観を理解するためには、まずテロリズムに関する一般文献、およびカミュが『反抗的人間』を執筆するにあたって参照した資料の調査が不可欠である。そのために、東京大学文学部図書館が所蔵していなかった、近代の革命と暴力の関係を考察したトクヴィルの全集を入手し、また日本では参照することができない文献の調査をフランスの図書館に於いて行った。上記の文献調査の作業を進めつつ、本研究の目的と方向性を他の研究者にひろく示すために、日本フランス語フランス文学会秋季大会のさいに行われたカミュ研究会に於いて、「未来と殺人」と題する口頭発表を行った。この発表は、『ヒューマニズムとテロル』(1947)に於いて、モーリス・メルロ=ポンティが行った所謂「モスクワ裁判」の正当化と『反抗的人間』とがどのような関係にあるかを探ったものである。従来このエッセイが惹起したサルトルとの論争ばかりが注目されてきたが、『反抗的人間』に於いて、カミュが論駁しようとした最終的な仮想敵は、メルロ=ポンティ的な共産主義の擁護であることを示した。こうした視点に立てば、『反抗的人間』に於いて描かれたテロルの歴史とは、メルロ=ポンティの議論がどのように生じてくるのかを問う或る種の系譜学として読むことが可能である。この考察は、発表原稿に加筆して、来年度論文のかたちで公にする予定である。本研究は、アルベール・カミュの著作『反抗的人間』(1951)に於ける、独自の歴史の見方を解明しようとするものである。本研究第二年目にあたる今年度は、前年度に引き続き、そうした資料収集を行った。その一方で、カミュの歴史観の分析を、主として殺人の正当化に於ける「時間」概念に注目しながら、行った。たとえば、フランス革命期のジャコバン派にとっては、国王処刑、分派弾圧を行って達成されるはずの「正義」は、言わば非時間的なものである。それに対して、20世紀のコミュニストたちにとって、テロルの根拠となる「正義」は未来に達成されるはずのものである。わずか150年ばかりのあいだにテロルを正当化する「正義」の時間的位置づけがまったく変化していることをカミュは指摘するのである。そうしたカミュの歴史観を分析・解明するために、とりわけ以下の作業に従事した。1)革命家サン=ジュストの演説集、サヴィンコフの著作、モスクワ裁判速記録等、カミュが参照した資料の検討。2)カミュの歴史観と、レーヴィット、アーレント等の同時代の思想家の歴史観との比較。なお、来年度中に「カミュと歴史」のタイトルのもと、研究成果をまとめたいと考えている。

この論文は、長年の研究をまとめたものであるが、カミュの歴史観を分析した後半部は、テロリズムを主題とする本研究の成果であると言える。カミュは『反抗的人間』に於いて、死刑囚となった革命家たちが、如何なる態度でみずからの死を受け入れたのか、その態度をフランス革命の革命家から20世紀のコミュニストたちに至るまで、俯瞰することで、彼独自の解釈を示した。従来見過ごされてきたこの点を明らかにしたのが本論文である。この論文をめぐって、田村毅、中地義和、塚本昌則、平石貴樹(以上、東京大学)、稲田晴年(静岡県立大学)の五氏を審査員として、10月22日公開審査が行われ、博士(文学)を授与された。審査員の先生方から頂いたコメントを考慮に入れて、加筆訂正を施した後、この博士論文を出版することを考えている。次に、『仏語仏文学研究』第32号に発表した、「未来と殺人-コミュニストたちの裁判と『反抗的人間』」である。1930年代末、ソ連邦に於いて高名な革命家ブハーリンの裁判が行われた。第二次大戦後、モーリス・メルロ=ポンティが『ヒューマニズムとテロル』(1947)を発表し、この裁判を正当化し、コミュニズム陣営を擁護した。この論文は、『反抗的人間』に於いてブハーリン裁判に言及されている箇所に注目し、最終的な仮想敵が『ヒューマニズムとテロル』であることを示した。なお東京大学フランス文学研究室が位置する文学部3号館の大規模な工事のため、研究室が一時的に使用できなくなり、『仏語仏文学研究』第32号の刊行が遅れたことを附記する。
一時故障を低コストで補償する回路方式の検討

本研究では、中性子やα線などの粒子線に起因するソフトエラーを低コストで補償するための回路方式の検討を行い、主に冗長化フリップフロップ(FF)とエラーを検出するためのセンサーの研究を行った。BCDMRFFを65nmプロセスにて試作し、中性子線にてそのエラー耐性を評価し、通常のD-FFの100倍以上のエラー耐性を持つこと、基板電位変動センサーにより、冗長化FFの反転を引き起こすMCU(複数ビット反転)がほぼ正確に検知できることを明らかにした。ソフトエラーに関しては,昨年度より検討を開始した面積遅延性能の良い遅延挿入型DFFのエラー耐性について研究を行なった.昨年は従来から提案されている遅延挿入によるエラー耐性を議論したのみであり,ASICにも利用可能な省面積かつ高エラー耐性の両方の特性を兼ね備えた回路方式の検討を始めたところである.今年度は、65mmプロセスにて、ソフトエラーを測定するためのLSIを試作し、中性子ビームを当てることにより、そのソフトエラー率を測定した。NBTIに関しては,今年度より具体的な検討を開始し,現在はトランジスタ単体のNBTIによるトランジスタ単体の劣化特性を室温で直接測定し,そのモデル化を行なった。今年度は実際に動作しているゲートレベルの回路の特性劣化をモニターする回路方式の検討を行なった.また,VDECで利用可能な180mmプロセスにて,ソフトエラーに強い回路方式を実現するテスト回路,ならびにNBTIによる特性劣化をモニターすることの出来る回路の試作を行なった.設備として導入したワークステーションはチップ設計に主に用い,評価時の回路シミュレーション等にも利用した.研究成果も、後述するように、各種学会・論文誌で積極的に発表している。次年度は今年度の成果を元に国際会議での発表を予定している。これまでの2年間で、ソフトエラーによる一時故障、ならびにNBTIによる経年劣化現象にたいする回路技術の研究を実施してきた。ソフトエラーに関しては、エラーに強いフリップフロップの提案を行い、そのエラー耐性を実測により実証した。NBTIに関しては、再構成可能なLSIであるFPGAに焦点を絞り、その経年劣化による動作速度の劣化をシミュレーションにより予測し、その経年劣化を抑えるためにはどのような回路構造とすれば良いかについての検討を行った。ソフトエラーについては、既存のBISER型FFを元に、高いクロック周波数でのエラー耐性を大幅に改善したBistable Cross-coupled Dual-modular Redundancy (BCDMR)型FFを提案し、VLSI Circuit Symposiumにおいて発表を行った。発表前には特許の出願も行った。NBTIについては、プロセスばらつきとNBTI劣化の相関関係を元に、NBTI劣化による動作マージンを大幅に少なくできることをFPTにて発表した。また、発振器の発振周波数がRTNによりばらつくことを実測し、ISQEDにて発表を行った。一時故障を低コストで補償する回路方式を目指し、3年間研究を推進してきた。今年度は、低コストな補償方式の総括として、下記2つの課題に取り組んだ。1。低電力かつ高信頼な冗長化フリップフロップ2。冗長化回路における複数ビット反転を検出するセンサ1.については、これまでに我々のグループが提案し、特許出願を行ったBCDMR (Bistable Cross-coupled Dual-Modular)フリップフロップ(FF)を、低電力型FFであるAdaptively-Coupled FFFにより実現した、BCDMR-ACFFを提案し、試作を行った。2.は、微細化プロセスにおける複数ビット反転への根本的対策である。微細化にともない、冗長化した複数の記憶素子の物理的な距離が近づいている。距離の接近により、複数の記憶素子が同時に反転する現象が観測されている。これは、冗長化した回路においては致命的な問題である。ここでは、冗長化した記憶素子の近傍に、基板電位の変動を検出するセンサを埋め込む方式を提案した。その結果、1ビット反転と基板電位変動との相関は低いが、複数ビット反転との相関は非常に高いことがわかった。1.と2.の技術を組み合わせることにより、一時故障を、低コストで補償する回路方式の実現のめどが立った。冗長化FFは、一般的に面積と消費電力が大きくコストが大きい。冗長化する限り、面積オーバヘッドを小さくするのは困難であるが、電力は最適化の余地がある。AC-FFは、FFの活性化率が低い場合に大きく電力が下がる。ASIC内のFFはそれほど活性化率が高くなく、電力削減の効果が大きい。また、微細化にともなう複数ビット反転を防ぐには、一般的な三重化ではなく、五重化などの方法も提案されている。しかし、それでは、微細化した恩恵を受けることができない。ここで提案したセンサは、NANDゲート数個分の面積で実現可能であり、基板電位変動が起きない場合には電力もほとんど消費しない。
伝送線路理論に基づく土壌成分測定技術の研究

土中の水分量を立体的に計測可能なセンサ技術,ならびに分解能や精度の向上手法,複素誘電率の周波数依存性に着目した土中イオン濃度の測定技術の研究を行った.透過波と土壌の影響を受けた反射波を干渉させる薄型プローブ技術を考案し,2035%の水分量で2.3%以内の小さなばらつきで測定できた.高精度化や土中イオンの影響を検討するための測定を行い,およそ10GHz25GHzの周波数帯において複素誘電率が肥料の影響を受けにくいことが分かった.基礎技術確立のために,まずは誘電率の検出を目指して電磁界シミュレーションの利用を検討した.誘電率の虚部の影響により信号が大きく減衰するため,これを考慮する必要があるが,土壌水分量毎に周波数依存性を持つ複素誘電率を正確に電磁界シミュレータで考慮することが困難であったため,プリント基板を製造して実測で検討を行うこととした.特性インピーダンスが50Ωであるコプレナー型伝送線路を防水加工し,体積含水率を変えた土サンプルに伝送線路を挿入してネットワークアナライザ(Agilent社, E8361A)でSパラメータを測定した.Sパラメータの周波数特性や,伝搬定数,RLGCパラメータの体積含水率依存性を評価した.また,Sパラメータからパルス応答を計算し,TDR法の評価も行った.35%以上の体積含水率では,高周波での信号減衰が大きくなり反射波の立ち上がり時間が変化するため,遅延時間を測定するTDR法では高い精度が得られないことが分かった.土壌の水分量の影響を受けた信号を高SNRで測定するという観点で検出方法と伝送線路構造の検討を行った.伝送線路の中間にスタブを取り付けたT型の構造として,端子間を伝搬する信号とスタブ端で反射した信号を干渉させ,信号のピークあるいはノッチの周波数から水分量を計算する手法を開発した.この手法における水分量毎の測定値のばらつきは2.3%であり,市販品と同程度の精度が実現できた.以上により,土壌水分量の部分測定(0次元測定)に成功し,深さ方向の測定(1次元以上の測定)に向けた基礎技術を確立した.平成27年度は土壌水分量の0次元測定技術を確立し,1次元測定に展開することを目標とした.提案書に記述した反射波法とクロストーク法について,実測をもとに0次元ならびに1次元測定の実現可能性を検討し,体積含水率が高い場合に信号減衰が大きいことが問題であることが分かった.そこでスタブを用いる新規方法を開発し,市販品と同程度の測定精度が得られることを実測にて確認した.したがって,平成27年度の目標は概ね達成できた.平成28年度は,2次元以上の物理空間で土壌水分量を測定するためのハードウエア構成をシミュレーションと実測を行いながら研究した.空間分解能と水分量測定精度を向上させるために,伝送線路構造と周波数の最適化手法の検討を開始した.まずは,その過程で再現性が高い土サンプルの作成が重要であることが分かった.そこで,任意の水分量のサンプルを作成するための方法自体を見直した.土の乾燥方法を調査し,電子レンジやオーブントースター,天日干しといった方法によって乾燥させる方法を検討し,オーブントースターを利用する方法を採用することとした.土体積の測定方法を検討し,体積を乾燥土の比重の統計データから計測する方法などを考案した.次に,保有設備のベクトルネットワークアナライザ(Agilent社N5245A)を拡張して,誘電体プローブ法ソフトウエア(Keysight社N1500A)と誘電体プローブキット(Keysight社N1501A)を導入した.これにより,200MHzから20GHzという広い周波数帯において,水分量ごとの土の複素誘電率が測定できるようになった.これらの成果をもとに,複素誘電率の実測を行い,土中イオンの影響を受けにくい周波数帯を検討した.この周波数帯から,最適なスタブ型センサの長さや構造もほぼ明らかになった.以上により,空間分解能と水分量測定精度を向上させるための,伝送線路構造と最適な周波数帯に関して知見が得られた.2次元以上の物理空間で土壌水分量を測定するためのハードウエア構成をシミュレーションと実測を行いながら研究することと,空間分解能と水分量測定精度を向上させるために伝送線路構造と周波数の最適化手法を検討することを目標とした.実測により,最適な周波数帯について知見が得られ,これにより最適なスタブ型センサの長さや構造もほぼ明らかになり,2次元以上の物理空間で土壌水分量を測定するための構成について多くの知見が得られた.したがって,平成28年度の目標は概ね達成できた.土中の水分量を立体的に計測可能なセンサ技術,ならびに分解能や精度の向上手法,複素誘電率の周波数依存性に着目した土中イオン濃度の測定技術の研究を行った.透過波と土壌の影響を受けた反射波を干渉させる薄型プローブ技術を考案し,2035%の水分量で2.3%以内の小さなばらつきで測定できた.高精度化や土中イオンの影響を検討するための測定を行い,およそ10GHz25GHzの周波数帯において複素誘電率が肥料の影響を受けにくいことが分かった.平成29年度は,さらなる水分量高精度測定に向けた検討を進めた.まず,プローブと土壌の接触状態によって測定結果が大きく変動することが問題であることが判明したため,測定の再現性等を評価するために昨年度導入した誘電体プローブキット(Keysight社N1501A)を利用した測定を60回程度行った.

その結果,測定した複素誘電率が正規分布でばらつくことが分かったため,誘電率の平均値や分散を利用して測定結果を評価することとした.土壌中のイオンの影響と水分量を分離して測定する必要があるため,純水と,液体肥料を250倍希釈したもの(規定濃度の2倍),液体肥料を500倍希釈したもの(規定濃度)の複素誘電率を誘電体プローブキットで計測した.およそ5GHz以下では肥料の有無によって誘電率虚部に差が見られるのに対して,これ以上の周波数帯では実部・虚部ともに差が見られなかった.したがって,観測する周波数帯を変えることによって,土壌の水分量や肥料濃度を分離して測定できる可能性があると考えた.精製水あるいは50倍希釈液体肥料(規定濃度の10倍)を乾燥土に混ぜて水分量30%とした土壌サンプルについて,0.1GHz20GHzの周波数帯において複素誘電率測定を実施した.両者の誘電率の実部・虚部の差は測定誤差程度であった.明確な差が見られなかった理由については詳細な考察が必要であるが,GHz帯の周波数を利用することで肥料の影響が少ない状態で土壌水分量測定が可能であることが分かった.昨年度得られたスタブ型センサ構造を利用することによって,高精度な土壌水分量測定が可能であると考えられる.平成28年度は,本研究で開発した手法を応用して面(2次元)以上の物理空間で土壌水分量を測定するためのハードウエア構成をシミュレーションと実測を行いながら研究する.空間分解能と水分量測定精度を向上させるために伝送線路構造と周波数の最適化手法を検討する.平成29年度は,さらなる水分量高精度測定のために,土壌の影響を考慮した有損失伝送線路モデルと土壌の複素誘電率を計算する手法を検討する.さらに,土壌中イオン濃度も測定する技術の実現可能性を研究する.平成29年度は,さらなる水分量高精度測定のために,土壌の影響を考慮した有損失伝送線路モデルと土壌の複素誘電率を計算する手法を検討する.さらに,土壌中イオン濃度も測定する技術の実現可能性を研究する.電子回路
科学コミュニケーションにおける効果伝搬プロセスの進行を促す方策の解明

新しく開発された科学技術の社会実装のため、研究者には、多様なステークホルダーを対象とした対話や研究内容等の平易な説明が求められている。その際、研究者が向き合う相手が新しい科学技術に対してどのような感情を持っているのかを理解しておく必要がある。そこで、信州大農AFC・農場実習の場を活用し、体細胞クローン技術を題材としたサイエンスカフェ(体細胞クローン牛肉の試食付)を行った後にアンケート調査を実施し、参加学生が持つ負の感情を検討した。サイエンスカフェの際には、制作したガイドコミックも併せて紹介した。アンケート票を分析した結果、体細胞クローンへの違和感は、「感じる(5件)」、「感じない(16件)」に分かれた。体細胞クローンに係る心配・不安の対象は、「牛肉の摂食(4件)」、「摂食後の健康被害(1件)」、「技術(1件)」、また、体細胞クローンへの抵抗感の対象は、「名称(2件)」、「生産(1件)」、「牛(1件)」、「牛肉(1件)」であった。具体的なコメントとしては、「今回、初めて食べて、違和感なくおいしく食べられた。(女性)」、「クローン牛に対する違和感はあったが、今回の試食で緩和された(女性)」、「実物を見ると、とても違和感があり、食べることはできませんでした。(女性)」などがあった。さらに、これらの感情を総括するコメントとして、「消費者の多くは、クローンというよく分からない技術を使った人工の食べ物のように認識しているように思うので、なかなか理解を得るのは難しい(女性)」、「安全さ、価格などによるクローン牛の利点を消費者に教えていくべき(男性)」との記載が注目された。以上の結果は、新しく開発された科学技術の社会実装に向けた効果的な対話や説明のため、消費者が有する負の感情の払しょくの必要性を示唆している。クローン特番シリーズとして、Webページにおける日常的な体細胞クローン技術に関する情報提供に加え、サイエンスカフェの際にも活用した。
１９世紀イギリスにおける「性格の科学」の展開

本研究では、19世紀イギリスにおける「性格の科学」の分析をおこなった。具体的には、中産・上流階級にまで大きな影響力をもっていた骨相学、教育の重要性を強調し労働者階級に広く受容されたオウエン主義、およびこれらに対抗するものとしてJ・S・ミルによって構想されたエソロジーという3つの潮流を取り上げ、これらを相互の影響・対抗関係を念頭に置きながら検討することによって、1「性格の科学」の理論的特質、2「性格の科学」をめぐる歴史的文脈を描き出すこと、さらに319世紀イギリスという具体例を通じて、「科学と社会」のあり方について考察した。今年度は、本研究開始前から進めていた研究の成果にも依拠しながら、以下の2つのトピックについて研究を進めた。第1は、骨相学の理論的側面およびそれに関する歴史的コンテクストについての研究である。19世紀イギリスにおける骨相学の流布について決定的な影響を持っていたのは、骨相学の創始者として理論的枠組を提示したF・J・ガルというよりも、その弟子のJ・C・シュプルツハイムおよびG・コームであった。本年度の研究では、これらの三人の関係および理論上の異同を中心に検討を進めるとともに、骨相学を取り巻いていた19世紀イギリスの歴史的コンテクストに関する資料の収集・分析を進めた。これらの作業によって、骨相学の理論的特質を明らかにするとともに、19世紀イギリス社会においてこの科学の広範な流布をもたらした社会的条件を明らかにするための研究をおこなった。研究の成果として論文を執筆中である。第2に、骨相学に関する研究と平行して、対抗理論であるオウエン主義の環境決定論的性格形成論に関する研究もおこなった。具体的には、オウエン主義者の雑誌における骨相学の頻繁な言及に着目し、骨相学との理論的な影響・対立関係という視角から、オウエン主義の性格形成論についての分析を進めた。これらの作業によって、骨相学とオウエン主義がともに属していた、性格形成をめぐる19世紀イギリスの知的コンテクストを明らかにするたけの研究を進めた。こちらのトピックについては、来年度も引き続き資料の収集・分析を進めていく必要がある。今年度は、前年度までの成果にも依拠しながら、骨相学の対抗理論としてのエソロジーの検討を集中的におこなった。エソロジーはJ・S・ミルによって世紀中葉に提示され、その弟子ともいうべくアレキサンダー・ベインによって引き継がれた(そして、未完に終わった)構想である。この構想は、観念連合心理学(とりわけ、ミルの父であるジェイムズ・ミルの理論)を基礎にしながら、心理学の普遍法則が個々の環境下で作用した結果として人間の性格の形成を理解するものであった。今年度の研究では、ミルとベインのエソロジー構想の異同について、それぞれの議論の名宛人の違いに着目しながら、詳細に検討をおこなった。この成果については、現在論文を執筆しているとともに、次年度に公刊予定の英語での著作の一部に取り込まれている。また、「性格の科学」という知的現象を生み出した19世紀イギリスの知的コンテクストを明らかにするための研究をすすめた。このトピックについては、次年度も引き続き資料の収集・分析を進めていく必要がある。年度内に論文などを公刊することはできなかったが、公刊に向けての作業はおおむね想定通りに進めている。また、研究課題の一部については前年度に前倒しで検討を進めていたこともあって、全体として研究課題は順調に進展できていると判断している。骨相学から犯罪人類学にいたる「性格の生理学的決定論」の系譜をとりあげて理論的分析をおこなった。19世紀前半の骨相学の展開を考える際に重要なのはガル、シュプルツハイム、コームの3人の骨相学者と、骨相学の普及の舞台としての『骨相学雑誌』および(各地に設立された)骨相学会である。これらを対象として、生理学的決定論としての骨相学の特質を考える上で重要なのは、骨相学をめぐる論争において、医師であったガルが解剖学や生理学に関する専門知識を用いながら理論を展開したのに対して、医学的バックグランドをもちつつも生理学・解剖学に関心の薄かったシュプルツハイム、および医学的バックグランドをもたなかったコームの議論はもっぱら骨相学の社会的・教育的効用をアピールするものであったという点である。この点を一次文献に基いて検討した成果については、経済学史研究会(2016年12月)および日本イギリス哲学会(2017年3月)で口頭発表をおこない、現在論文にまとめているところである。19世紀の犯罪人類学については、隔世遺伝によって獲得される一定の身体体的・精神的特徴を具備した人間は必然的に犯罪をおこなうとする、ロンブローゾによる「生来性犯罪人説」を取り上げ、骨相学との関連について検討した。ロンブローゾによる骨相学への高い評価の内実を検討するとともに、ロンブローゾの理論形成にとって進化論をはじめとする19世紀後半に現れてきた新しい思潮のもっていた意義を検討した。この研究成果を取り込んだ英語論文について現在査読誌に投稿準備中である。具体的には、中産・上流階級にまで大きな影響力をもっていた骨相学、教育の重要性を強調し労働者階級に広く受容されたオウエン主義、およびこれらに対抗するものとしてJ・S・ミルによって構想されたエソロジーという3つの潮流を取り上げ、これらを相互の影響

・対抗関係を念頭に置きながら検討することによって、1「性格の科学」の理論的特質、2「性格の科学」をめぐる歴史的文脈を描き出すこと、さらに319世紀イギリスという具体例を通じて、「科学と社会」のあり方について考察した。研究実績の記した2つのトピックのうち、第1のものについては論文の執筆までおこなう予定であったが、資料の分析に予定以上の時間を要し、論文の執筆・投稿については来年度にも引き続き作業をおこなうことになった。一方で、第2のものについては、当初計画では次年度におこなう予定のものであったが、資料の収集が順調に進んだこともあって、計画を前倒ししておこなうことができた。最終年度にあたる次年度は、基本的には論文・著作などの研究成果のとりまとめに傾注する予定である。基本的な研究の方向性や計画などについては大きな変更は必要ないと考えているが、年度前半に国内外の研究者との情報交換を予定しており、その結果次第では計画を柔軟に修正していくつもりである。思想史次年度以降は、まずは今年度の研究成果の論文としてのとりまとめをおこなう予定である。それと平行して、当初の研究計画通りに資料の収集・分析を進めていく予定である。基本的に当初の計画通りに研究は進展しており、計画の変更などは必要ないと考えているが、次年度はロンドンでの研究者との研究情報交換を予定しており、その結果次第で計画を柔軟に修正していくつもりである。年度末に国内学会への参加を予定していたが、別の助成金での参加となったために本補助金に余剰が生じた。今年度前半に資料収集および研究会への参加のための国内旅行を予定しており、今年度の余剰分についてはその費用に組み込んで使用する予定である。
新しい位置選択的脱O-ベンジル化反応の糖鎖合成への応用

申請者が見い出したルイス酸(SuCl_4,TiCl_4)による位置選択的脱ベンジル化反応の展望の展望および限界さらには詳細な反応機構を明らかにするという基礎的研究に重点を置いて研究を行った。本反応では1.6-アンヒドロ-D-マンノピラノ-ストリ-O-ベンジル体(I)では92%という高収率で2-位の脱ベンジル体(II)が得られるがそのほぼ鏡像体と考えられるガラクト-ス誘導体(III)では反応が非常に遅く多種類の生成物を与え選択性が全く見られなかった。この結果はI,IIIにおいては1.6-アンヒドロ環酸素の位置が重要であることを示すものである。また1.6-アンヒドロ-D-グルコ-ス誘導体(IV)では2-位又は4-位が選択的に脱ベンジル化された生成物V,VIがほぼ等量得られた。そこでIIより容易に得られる2-アジド-2デオキシ-D-グルコ-ス誘導体(VII)で反応を行ったところ4-位が脱ベンジル化された生成物VIIIが高収率で得られた。以上の結果はこの位置選択的脱ベンジル化反応には不対電子を有する3つの基が適当に配置していることが重要であることを示すものである。更に反応機構解明のためベンジル化エチレングリコ-ル(IX)及びベンジル化グリセロ-ル(X)で反応を行ったところIXでは同一条件下では全く反応が進行せずXでは予想に反して2位の水酸基の脱ベンジル化が起きた。更に上記の反応全てをNMRの試料管中で行い追跡したところまず分子内の反応性を高い不対電子を有する2つの原子がルイス酸とキレ-トを作り、次に分子内の適所にある第3のベンジルエ-テルと反応しこのエ-テルを切断するという反応機構を明らかにした。これらの反応で得られた位置選択的に脱ベンジル化された化合物はN結合型糖鎖の合成原料として有用であり現在大量合成中である。
B細胞亜集団の起源-B-1細胞の初期発生・分化機構

1.B細胞亜集団であるB-1細胞の分化を誘導する因子を探索する目的で、IL-5がB細胞の初期分化に与える影響を検討した。マウス胎児肝より血球系前駆細胞を精製し、IL-7およびIL-7+IL-5存在下にストロマ細胞上でプロB細胞の分化を誘導した。得られたプロB細胞をSCIDマウスの静脈内に移入し、B-1細胞およびB-2細胞への分化を観察した。移入4-8週間後のマウス腹腔内および脾臓にはB-1およびB-2細胞が認められたが、その数に培養時のIL-5の有無の影響は認められなかったことから、IL-5はB-1細胞の分化決定因子としての活性を持たないことが考えられた。2.B-1細胞の前駆細胞を探索する目的でマウス骨髄および胎児肝細胞におけるIL-5受容体α鎖の発現をフローサイトメトリーにより検討した。マウス骨髄のCD19^+B220^-細胞にIL-5受容体α鎖の発現が認められた。骨髄CD19^+B220^-細胞がB-1細胞特異的な分化能を持つことが最近報告されており、B-1細胞がその前駆細胞の段階からIL-5受容体を発現していることが考えられた。一方、胎児肝臓にはこれらの細胞は認められず、IL-5受容体α鎖陽性細胞はCD19を含む血球系列マーカー陰性の分画にが認められた。3.腹腔B-1細胞の維持には非血球系細胞由来のIL-5が関与しているが、非血球系のIL-5産生細胞を同定する目的でIL-5/GFP遺伝子ノックインマウスを作製している。マウスゲノムDNAのIL-5遺伝子をGFP遺伝子に置き換えたベクターを作製し、ES細胞に移入した。相同組換えを起こした細胞を選択し、マウス胚盤胞に注入してキメラマウスを得た。本研究は胎児肝のB-1細胞前駆細胞およびB-1細胞分化条件を決定することにより、B-1細胞の分化経路、調節機構を明らかにすることを目的としている。平成16年度においては以下の結果を得た。1)胎児リンパ球前駆細胞からのB細胞分化条件の探索:B細胞分化の初期の段階におけるIL-5の役割を検討する目的で血球マーカー陰性(Lin-)前駆細胞からIL-7依存性にB細胞分化を誘導する培養系にIL-5を加え影響を検討したところ、IL-5はIL-7の役割を代替できないこと、IL-7にIL-5を共存させても分化するプロB細胞の形質には特に変化の見られないことがわかった。これらの細胞をSCIDマウスに移植し、終末分化を誘導したところ、IL-5を共存させた培養の移植を受けたマウスにのみ糞便IgAの分泌が認められ、Bリンパ球初期分化段階でのIL-5刺激が終末分化や局在に影響を与える可能性が示唆された。さらにこれらのマウスでは腹腔B-1b細胞の数がIL-5を含まない培養の移植を受けたマウスより多い傾向が認められた。2)B-1前駆細胞の同定:IL-5およびIL-5R欠損マウスではB-1細胞が減少することからIL-5RはB-1前駆細胞マーカーの候補の一つであるが、胎児肝および成体骨髄中のLin-細胞集団にIL-5R陽性の細胞はフローサイトメトリー法およびRT-PCR法では認められなかった。ところがこれらの細胞をB細胞分化条件で4日間培養するとIL-5Rαの発現が誘導され、また胎児肝ProB細胞ではIL-5Rαの弱い発現がRT-PCR法で認められたことから、Lin-前駆細胞からProBまでの間にIL-5Rの発現が誘導されることがわかった。
循環系の分化異常マーカー

血管内肥厚は血管狭窄を惹起し、大きな動脈で生じると動脈硬化であり、心臓運動で生じると心筋梗塞の原因となる。この時肥厚部では未分化平滑筋の増殖が生じており、多くは内膜部に生じている。我々はすでに74KDのゲルゾリンファミリー蛋白質のcDNAクローニングに成功し、この情報をもとに抗体の作製にのり出していた。一方すでに我々はこの蛋白が正常の血管平滑筋には存在しないことを確めていた(Neurosci.38,743756 1990)。ところが培養平滑筋初代培養細胞では時期を追ってこの蛋白が発現してくることに気付いた。さらに、螢光抗体法で観察すると、円い形をした異常細胞に発現しており、この細胞はHill & Valley形成時Hillの頂上に多く存在していた。一方、動脈硬化形成時に動脈内膜に多数発現し、この蛋白が血管異常のマ-カとなることが判った。
Pichia酵母での蛋白質細胞表層発現：ハイスループット発現系構築法の開発と応用

研究代表者が開発したPichia酵母で簡単かつ迅速に外来遺伝子によるタンパク質生産を行わせる方法を用い、Pichia酵母の細胞表面に緑色蛍光タンパク質と目的タンパク質を作らせることに成功した。αアミラーゼを細胞表面に作ったPichia酵母はデンプンを分解することが出来た。また、貝類のセルロース分解酵素をPichia酵母で生産し、巻貝の酵素について立体構造の決定、セルロース分解メカニズムの解析を行った。本研究では、細胞壁に局在するタンパク質Pir3pをアンカータンパク質として用いて、メタノール資化性酵母Pichia pastorisの細胞表層にタンパク質を発現させる。申請者が開発したP. pastoris細胞内でのDNA間の相同組換えを利用する方法で迅速(ハイスループット)に発現系の構築を行い、さらに、両端にタンパク質を融合できるPir3pの特徴を生かしN末端側に蛍光タンパク質GFPを融合することで迅速に発現量・位置の評価が出来る方法を開発する。平成25年度は、新しい細胞表層発現用プラスミドの開発を行った。研究代表者が開発したプラスミドp9PrAS(P. pastorisを用いてハイスループットで発現系を構築するためのプラスミドであり、AOX1プロモーター、P. pastorisの複製開始点PARS1、選択マーカーHIS4などを含む)をバックボーンに用い、プラスミドpESPIR3FS(S. cerevisiae用の発現プラスミドであり、GAL1プロモーター下流に、合成分泌シグナル、GFP、Pir3p、FLAGタグ、Sma I制限酵素サイトが挿入されている)のsignal-GFP-PIR3-FLAG-SmaI部分を挿入して、新しいプラスミドpPrAS-ESPIR3FSを調製した。本プラスミドをP. pastoris KM71株、GS115株に導入してGFP-Pir3p融合体の発現量、位置の確認を行った。その結果、GS115株を用いてメタノールで誘導をかけつつ増殖させた場合に、GFP-Pir3p融合体の細胞表層への良好な発現が見られた。申請者が開発したP. pastoris細胞内でのDNA間の騒動組み換えを利用する方法で迅速(ハイスループット)に発現系の構築を行う。さらに、両端にタンパク質を融合できるPir3pの特徴を生かしN末端側に蛍光タンパク質GFPを融合することで迅速に発現量・位置の評価ができる方法を開発し、その応用を検討する。平成26年度は、平成25年度に開発した新しい細胞表層発現用プラスミドpPrAS-ESPIR3FSを用いて、GFP-PIR3p-メダカαアミラーゼ融合体の発現系をP. pastoris GS115株で構築した。その結果、メタノールで誘導をかけつつ増殖させた場合に、GFP-PIR3p-メダカαアミラーゼ融合体の細胞表層への良好な発現が見られた。さらに、GFP-PIR3p-メダカαアミラーゼ融合体を発現した菌体がデンプンを分解することを確認した。(Pichia pastorisはデンプン分解酵素を持たないため、デンプンは発現したメダカαアミラーゼによって分解された。)本研究では、細胞壁に局在するタンパク質Pir3pをアンカータンパク質として用いて、メタノール資化性酵母Pichia pastorisの細胞表層にタンパク質を発現させる。申請者が開発したP. pastoris細胞内でのDNA間の相同組み換えを利用する方法で迅速(ハイスループット)に発現系の構築を行う。さらに、両端にタンパク質を融合できるPir3pの特徴を生かしN末端側に蛍光タンパク質GFPを融合することで迅速に発現量・位置の評価が出来る方法を開発し、その応用を検討する。平成27年度は、平成25年度に開発し、平成26年度にGFP-PIR3p-メダカαアミラーゼ融合体でテストに成功した新しい細胞表層発現用プラスミドpPrAS-ESPIR3FSを用いて、貝のセルラーゼ融合体、鉄結合蛋白質トランスフェリン融合体の細胞表層への発現を目指した。セルラーゼは、二枚貝シジミ、巻貝Ampullaria crosseanのGH45ファミリーに属す分子量2万程度のコンパクトなエンドグルカナーゼを採用した。発現効率を上げるためにコドンを最適化した人工遺伝子DNAを購入し、まずエンドグルカナーゼ単独での発現系を構築した。どちらのセルラーゼもカルボキシメチルセルロース分解活性を持つことを確認した。また、両方のエンドグルカナーゼについて結晶化を試み、巻貝のエンドグルカナーゼについて結晶構造を決定した。トランスフェリンについても、融合体に採用する予定のオボトランスフェリンN半分子について良好な結晶化条件を発見したため高分解能での構造解析を行った。また、pHの変化がオボトランスフェリンの結晶構造に及ぼす影響について検討した。開発したプラスミドpPrAS-ESPIR3FSを用いて、平成27年度にGFP-Pir3p-トランスフェリン融合体、GFP-PIR3-セルラーゼ融合体の発現系を構築し、菌体による金属イオンの回収、菌体によるセルロースの分解を検討する計画であったが行うことが出来ていない。これは、前述のようにオボトランスフェリンN半分子、巻貝エンドグルカナーゼの結晶構造解析がうまくいき、そちらに注力したためである。既に遺伝子のクローニングに成功しており、また結晶構造が得られたことは融合体を設計するうえでプラスに働くため、大きな遅れはなく研究を続けることが出来ると考えている。