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1型糖尿病および関節リウマチの発症に及ぼす牛乳蛋白質の抑制効果

平成20年度の本研究で、ラクトパーオキシダーゼ(LPO)がNODマウスの自己抗原に特異的なT細胞の自発的な応答を抑え、1型糖尿病の発症も抑制できることを明らかにしてきた。今年度はなぜLPOがそのような抑制活性を有するのか解明するために、NODマウスの脾臓細胞のサイトカイン応答に及ぼすLPOの誘導効果について検討した。糖尿病未発症のNODマウスの脾臓細胞培養系にLPOを単独で添加した場合、サイトカインの産生は全く認められなかったものの、LPOをConAと共に加えたところ、強力なIL-10応答が観察された。しかし、LPO刺激の代わりに、予め加熱処理したLPO、西洋ワサビパーオキシダーゼ、ヒトミエロパーオキシダーゼを用いたところ、IL-10応答はほとんど誘導されなかった。次に、ConAの代わりに抗CD3抗体、IL-2、LPS刺激をLPOと共にそれぞれ加えたところ、LPS刺激では全く認められなかったものの、抗CD3抗体およびIL-2刺激ではIL-10応答が強く誘導されることが見出された。これらの結果より、IL-10応答を誘導するためには、nativeなLPOと共に、T細胞の活性化が同時に必要であると考えられた。さらに、このようにLPOとConAの同時刺激により誘導されたIL-10産生細胞が、naiveなNODマウスの脾臓細胞のグルタミン酸デカルボキシラーゼに特異的な自己免疫応答をin vitroで有意に抑制できることが明らかとなり、本研究で見出されたIL-10産生細胞が1型糖尿病の予防・治療に応用できる可能性が示唆された。最後に、LPOの鶏卵アレルギーに対する効果を検討したところ、LPOが最も主要な鶏卵アレルゲンである卵白アルブミンに特異的なマウスT細胞応答ならびにIgE応答を完全に抑制できることが明らかとなったため、LPOは1型糖尿病をはじめとする自己免疫疾患ばかりではなく、アレルギー疾患の予防・治療にも有効であると考えられた。自己免疫疾患の発症は遺伝的要因ばかりではなく、環境因子に大きく左右される。本研究を開始するにあたり、牛乳塩基性蛋白質複合体がNODマウスのI型糖尿病の最も重要な自己抗原であるグルタミン酸デカルボキシラーゼ(GAD)の524-543に特異的なT細胞の自発的な応答を有意に抑え、さらにこの疾病の発症も抑制できることを明らかにしてきた。そこで本研究では、このI型糖尿病発症抑制因子の特定を試みると共に、その掬制機構の解明を目指した。牛乳塩基性蛋白質複合体をラクトパーオキシダーゼ(LPO)とラクトフェリン(LF)に分離後、naiveなメスのNODマウスの脾臓細胞の培養系にLPOを添加したところ、GAD524-543に特異的なT細胞のインターフェロン-γ産生応答が濃度依存的に抑制され、100μg/mlの添加により完全に消失することが見出された。しかし、そのような抑制活性はLFには認められなかった。さらに、0.25%LPO含有飼料をNODマウスにあらかじめ1週間以上自由摂取させたところ、細胞培養系にLPOを直接添加しなくとも、GAO524-543に特異的なT細胞応答が有意に抑制されることが明らかとなった。これらのことから、牛乳塩基性蛋白質複合体に含まれるI型糖尿病発症抑制因子はLPOであると結論づけられた。次にLROを加熱処理後、上記脾臓組胞培養系に添加したところ、自己抗原に特異的なT細胞応答に対するLPOの抑制活性がほぼ完全に消失した。さらに、西洋ワサビ由来のパーオキシダーゼはLPOと比較して弱いながら、この自己免疫応答を抑制できることが示された。これらの結果より、LPOのI型糖尿病発症抑制効果には、その酵素活性が関与しているものと考えられた。

最後に、LPOの鶏卵アレルギーに対する効果を検討したところ、LPOが最も主要な鶏卵アレルゲンである卵白アルブミンに特異的なマウスT細胞応答ならびにIgE応答を完全に抑制できることが明らかとなったため、LPOは1型糖尿病をはじめとする自己免疫疾患ばかりではなく、アレルギー疾患の予防・治療にも有効であると考えられた。
4f多電子状態が引き起こす量子現象の解明

Yb系、Sm系、Eu系、U系の重い電子系化合物について、主に核磁気共鳴を用いて研究し、それらの局所的な対称性変化や磁場依存性について知見が得られた。特に、i) YbCo_2 Zn_<20>が示す強い磁場依存性の起源を明らかにした。ii) URu_2 Si_2の17.5Kにおける相転移(隠れた秩序)に関して、核四重極相互作用を介して局所対称性を調べる新しい手法を導入した。iii)EuPtPが示す価数転移によってどのように系の対称性が変化するかをほぼ同定することができた。1. Yb系重い電子系化合物における核磁気共鳴(NMR)/核四重極共鳴(NQR)測定YbCo_2Zn_20について、^<59>Co-NQR測定(ゼロ磁場下)と^<59>Co-NMR測定(110T)によって、スピン相関に関する磁場依存性を調べた。強磁場下ではスピン揺らぎが大きく減少することが、伝導電子系にFermi液体的振舞いが誘起させる主な原因であることが分かった。磁性-非磁性転移近傍に位置し幾つもの自由度が拮抗する4f電子系において、磁場の効果を明らかにするために、2300K、010Tの温度・磁場領域でのYb-L3端のXAS測定によってYbCo_2Zn_20のYb価数の磁場依存性を調べた。その結果、価数には顕著な磁場依存性がなく、磁場誘起のFermi液体状態は、上述の1との兼ね合わせから、磁場と磁気モーメントの相関が主な原因であることが分かった。1と2の内容に関して現在論文投稿準備中。Yb系と同様に4f^1ホール状態を有するSm系について、磁性-非磁性転移近傍における特性をあきらかにするために、SmB_6に関して圧力下^<11>B-NMR測定を行っている。1.5GPaの圧力下ではスピン相関や低温絶縁体ギャップの大きさに顕著な変化がないことが分かった。現在は、より高圧下での測定(3GPa:ピストンシリンダーセル,10GPa:アンビルセル)のための準備を並行して進めている。1. Yb系重い電子系化合物であるYbCo_2Zn_<20>やYbPtSbにおいて核磁気共鳴(NMR)/核四重極共鳴(NQR)測定を行った。前者については、^<59>Co-NQR測定(ゼロ磁場下)と^<59>Co-NMR測定(0.810T)によって、強磁場下ではスピン揺らぎやフェルミ準位での状態密度が大きく減少することがわかった。また、参照物質LuCo_2Zn_20についても同様の実験を行うことにより、NQR/NMR測定における4f電子と伝導電子の寄与を分離することに成功した。さらに、^3He冷凍機(兵庫県立大)、^3He^<-4>He希釈冷凍機(京都大との共同研究)を用いてNQR測定を行い、極低温下における重い電子状態形成と思われる実験証拠を得た。2. Sm系重い電子系化合物であるSmB_6に関して、磁性-非磁性転移近傍における特性を明らかにするために、圧力下^<11>B-NMR測定を行った。圧力発生容器(ピストンシリンダーセル)を用いて2.5GPaの圧力下までの測定を行い、低温絶縁体ギャップの大きさが圧力増加と共に減少することを初めてNMR測定によって明らかにした。当年度後半からは、さらに高圧下での測定を行うためにブリッジマンアンビルセルを用いた測定の準備を千葉大学との共同で行っている。3. ^3He冷凍機の製作を行い、ハンドリングシステムを完成させた。これは、既存の15テスラ(T)、8T高均一マグネットをより有効活用するために、これらのマグネットサイズに合う超低温冷凍機を製作し、低温・高磁場・高圧の多重極限下NMR測定を可能にするためである。次年度に^3Heプローブを完成させ、重い電子系や有機導体化合物のNMR測定研究に適用させる。1.Yb系重い電子系化合物であるYbCo_2Zn_<20>やYbPtSb、YbCu_5において核磁気共鳴(NMR)/核四重極共鳴(NQR)測定を行った。特にYbCo_2Zn_<20>については、弱磁場(0.8T)下における^<59>Co-NMR測定の結果が得られ、ゼロ磁場から強磁場(10T)までの系統的な物性変化、また0.8Tにおける量子臨界現象に起因すると考えられる振舞いが観測された。YbCu_5については、これまで明らかではなかった高温領域(100K以上)でのf電子状態に関して、局在性の強い状態にあることを示す実験的証拠が得られた。2.Sm系化合物SmB_6に関して、磁性-非磁性転移近傍における特性を明らかにするために、圧力下^

<11>B-NMR測定を行った。高圧発生技術に関して、これまでの限界であった約3GPa(ピストン・シリンダー型圧力発生容器(セル)を使用)をさらに高圧領域に拡張するため、産業総合研究所、千葉大学理学研究科との技術協力を進め、改良型のブリッジマン・アンビル型セルを用いることによって、約5GPa下における測定に成功した。得られた結果は、この物質が示す半導体ギャップが5GPaまでに単調に約30%減少することを示しているが、今回の成功より、今後NMRの利点を生かして、磁性、Sm価数、半導体ギャップ等の圧力依存性と相互の関連に関する微視的情報が得られる目途が立った。3,U系化合物URu_2Si_2に関して、RuサイトやSiサイト(^<73>Ge置換による)における核四重極相互作用を詳細に調べる研究が進み、得られた結果に関して国内外の多くの研究者と議論を行った。特に、国際会議SCES 2011(8-9月,Camblidge(英国))参加や、Grenoble原子力研究所(6月,仏国)訪問によって、成果報告と議論を行う有意義な機会を得た。
永久磁石低磁場NMRの分解能向上に有効な化学シフト拡張試薬の開発

本研究では、永久磁石を備えた低磁場NMRにおいてもキラルシグナルの分離が容易に行えることを目的として、ポルフィリン錯体等の共鳴環状化合物をキラルシフト試薬と併用し、NMR化学シフトの拡張や、シグナルの重なりを回避しようとするものである。不斉アミンラセミ体(例えばDL-フェニルエチルアミン)の1H NMRシグナルをランタノイドキラルシフト試薬[Yb(tfc)3](tfc = 3-(trifluoromethylhydroxymethylene)-(+)-camphorate))を用いてキラル分離を試みたが、分離はできなかった。しかしながらキラルシフト試薬と等量のCo(III)ポルフィリン錯体[CoCl(TPP)](TPP = tetraphenylporphine)を添加するとメチンプロトンのシグナル分離が観測された。さらに、ポルフィリン錯体添加前は、重なっていたプロトンシグナルを分離して観測できることも確認した。以上のように、キラルシフト試薬とポルフィリン錯体の両方に相互作用するような化合物では、ポルフィリン環の環電流効果により、キラル分離が困難であったシグナルのキラル分離を可能にしたり、複雑に重なり合ったシグナルをシフトさせ分離したりすることが可能であることが明らかになった。さらに、リン原子を含むキラル化合物では、キラルシフト試薬だけで、簡便にシグナルのキラル分離ができることも分かったので、この点については今後検討する。ランタノイドキラルシフト試薬にCo(III)ポルフィリン錯体を添加すると、分離できなかったプロトンシグナルや重なって観測できなかったシグナルが分離観測できたため、ほぼ予想通りの結果が初年度に得られたと考えられる。実験途中で不斉アミンではなく不斉ホスフィンを用いた場合、1Hや13C NMRだけでなく31P NMRを用いると簡便にラセミ体のシグナル分離が観測されたため、今後不斉ホスフィンについては、31P NMRを利用したシグナルのキラル分離やシグナルシミュレーションを取り入れて実験を進める。学会発表が公務と重なり中止となったため、旅費等の出費が減じた。平成31年度は、新たに光学活性ホスフィンの31P NMRシグナル分離を検討するため、当初計画以上に消耗品費が増加するため、繰り越し分を充てる予定である。
ヒストン修飾酵素による動静脈の運命決定機構の解明

本研究を進めている最中に発見した細胞同調機構に関して主に実験を進めた。申請者の所属研究室ではこれまでに、Protein Kinase A (PKA)の活性化によりES細胞の分化が早まることを報告している。活性化型PKAにより分化が促進されるマウスES細胞(PKA-ESC)と通常通りの速度で分化が進むマウスES細胞(但し、PKA-ESCと区別できるように常に緑色蛍光タンパク質であるGFPを発現している;GFP-ESC)、2種類の細胞を共培養させた状態で分化を開始させ、各細胞の挙動を観察した。その結果、GFP-ESCの分化のタイミングがPKA-ESCに同調する形で早まることが確認された(細胞同調現象、分化促進作用)。この細胞同調現象は、細胞外小胞の分泌阻害剤を加えることで阻害された。また、PKA-ESCから放出される細胞外小胞がGFP-ESCに受け渡されることにより細胞同調現象が引き起こされていることを示唆するデータが得られた。現在は以下の2点に関して実験を進めている。・小胞による細胞同調機構の分子メカニズム解析細胞外小胞には様々な種類のタンパク質、mRNA、miRNAなどが含まれている。PKA活性化時と不活性化時のそれぞれの条件下で放出される小胞内の分子プロファイルを比較し、細胞同調機構を担っている分子を同定する。PKA-ESCから放出された小胞を分取し、着床前および着床直後のマウス胚に添加後、2日間培養を行う。通常の発生と比べ、分化のタイミングや細胞の種類の分布などに変化がないかを確認する。また、小胞分泌阻害剤を添加し、発生に対する影響を検討する。27年度が最終年度であるため、記入しない。ヒストン修飾酵素である因子Aのテトラサイクリン誘導性過剰発現細胞株、また、その関連遺伝子のテトラサイクリン誘導性過剰発現細胞株を作成した。これらを用いて、通常分化時と、各遺伝子の過剰発現時における血管内皮細胞、さらには動脈内皮細胞、静脈内皮細胞への運命決定に対する影響を観察した。因子Aやその関連遺伝子の過剰発現によって、血管内皮細胞への分化が促される結果を得た。また、因子Aの機能阻害によって動脈内皮細胞への分化の割合が減少することを認めた。因子Aの関連遺伝子についても同じく、その機能阻害によって血管内皮細胞への分化の割合が減少することを認めた。以上、因子Aとその関連遺伝子の過剰発現、機能阻害によって、これら遺伝子の血管内皮細胞分化、動静脈運命決定への関連性が示唆された。血管や動静脈の発生とエピジェネティクスとの関連性が詳細に報告されたことはこれまでなく、得られた結果は発生における新規のメカニズムを示唆するものである。ただ、上記の結果は予想したほどの強力な影響ではなかったため、因子Aのみの過剰発現ではヒストンへの修飾機能があまり強められていないのではと考えた。因子Aは本来、他のタンパク質と複合体を作り上げ、機能している。そこで、現在はこの複合体に含まれるその他のタンパク質も全てテトラサイクリン誘導性に過剰発現する細胞株を作成中である。また、この複合体を構成するタンパク質のうち、どのタンパク質がどの程度ヒストン修飾の効率や修飾部位の特異性に影響するかを検討するため、各タンパク質の有無を様々に組み合わせた過剰発現細胞株も作成中である。得られた結果が当初予想していたものと異なったため、別のアプローチからヒストン修飾酵素と動静脈の運命決定との関連性を解明することとなった。当初の計画と異なる実験内容となったが、複数の細胞株を作成し、予想するメカニズムを示唆する結果も得られていることから、研究の進行は概ね順調である。

因子Aの複合体を構成する各タンパク質を様々な組み合わせで過剰発現する細胞株を作成後、この複合体による血管内皮細胞、動脈内皮細胞、静脈内皮細胞への運命決定に対する影響を観察し、ChIP-seqにて因子Aを含む複合体の標的遺伝子を特定する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
計数形態学による呼吸器疾患のVirtual Imaging

本研究の目的は、計算機による画像シミュレーションという全く新しい手法を用いて、呼吸器疾患の病態解明と画像診断精度の向上に寄与することである。本年度は、孤立性肺腫瘤の画像シミュレーションの結果にもとづいて開発した画像解析手法を臨床CT画像に適用し、孤立性肺腫瘤の良悪性判別に有用であることを示した。具体的には、大阪大学医学部放射線科のご協力を得て、大阪大学附属病院放射線部に設置されているマルチスライスCTスキャナーで得られた高分解3DCTデータを用いて、腫瘤周辺に存在する肺血管の方向分布を求めた。その結果、良悪性で異なる方向分布を呈することが確かめられた。その方向分布は、画像シミュレーションに用いた数学モデルによく合致していた。また、画像シミュレーションにより得られた仮想CTデータより仮想単純X線像を生成し、胸部単純X線像の読影限界について検討した。大阪大学医学部放射線科5名,一般内科医2名,研修医2名で読影実験を行なったところ、腫瘤のタイプにより、検出限界が異なることが明らかになった。含気型腫瘤で20mm,充実型腫瘤で5mm以下の腫瘤は、医師の診断能力や経験の有無によらず、単純像では検出しがたいことが判明した。吸呼気CT画像解析手法を構築するために必要な手法として、線状構造の剛体マッチング手法を確立し、肋骨の運動解析を行なった。また、3次元画像データから、肺血管や気管支などの分岐点を精確に検出する手法を開発した。さらに、4D画像データによる呼吸運動解析を行なうための理論的な基盤として、肺の4次元モデルをIowa大学生理画像研究部のHoffman教授と共同で開発し、本年度の北米放射線学会で発表した。
酸化ストレス防御・DNA修復タンパク質の同定と作用機序の解明

細胞にとって最大の脅威である酸化は活性酸素(ROS)によって引き起こされる。電離放射線は細胞成分に直接損傷を与える作用と、大量にROSを産生することを介して細胞構成物質に酸化損傷を生成する作用とがある。ROSに対する防御・損傷修復は生物の生死にとって極めて重要である。本研究は、(1)線虫(C. elegans)や大腸菌、ホヤなどにおける酸化ストレス防御・酸化DNA損傷修復酵素の同定。(2)線虫個体を用いた寿命や成長などの生理現象の制御に対する酸化ストレス防御・DNA損傷修復酵素の寄与の解明。(3)ヒト細胞における酸化ストレス防御因子・酸化DNA損傷修復因子の放射線防御機構での役割の解明。以上3つを目的としている。平成30年度は(1)酸化DNA損傷修復酵素として、ホヤからAPEX1を同定し、その構造と機能の解析を行った。この遺伝子産物がAP endonuclease活性をもつことを証明した。また、異常になるとホヤの胚発生へ影響することを確認した。その成果を国際誌に公表した。(2)線虫ではDNA修復因子EXO-3の成長や器官形成を含む生理現象への寄与を明らかした上、さらにDNA塩基損傷と修復で出来た傷は細胞内DNA損傷応答系を誘発することを確認できた。その成果を国際雑誌に公表した。ストレス応答タンパク質ATMが線虫非分裂時期の酸化ストレス応答に必須な因子であるこを発見し、その成果も国際雑誌に公表した。(3)酸化ストレス防御因子OXR1が放射線に応答し、ゲノム安定性に関与すること、さらに細胞周期制御に関わっていることを見出した。研究成果を光生物協会年学会で発表し、優秀発表賞を受賞した。本研究は次の3つの課題の解明を目的にしている。(1)酸化ストレス防御因子の同定については、ホヤの塩基損傷修復酵素として、3つ目のAP endonuclease(APEX1)遺伝子の機能と構造の同定・解析を行った。発生への影響を明らかにした。その成果はGenes and Genetic system誌に掲載された。また、酵母のapn-1、apn-2の二重欠損とストレス応答機能解析も行った。日本遺伝学会と分子生物学会で発表した。これらの課題は当初の計画通り進展している。(3)ミトコンドリアの機能維持に関与があるOXR1発現抑制細胞株を用いて、OXR1は放射線誘導ゲノム不安定の防御に細胞周期制御と酸化ストレス防御両面から働いていることを見出した。その成果を国内学会と国際Workshopで発表し、日本光生物協会優秀発表賞を受賞した。OXR1の酸化ストレス防御に関わる最新進展についてまとめた総説は雑誌に掲載された。OXR1と結合するタンパク質の同定ための実験系の確立も行った。これらの研究は、当初の予定どおりに進行している。OXR1の機能について、OXR1の発現量変化が放射線応答に及ぼす影響のさらなる解明を行う。論文にまとめるため、より繊細な実験を行い、必要な追加実験を行う。細胞にとって最大の脅威である酸化は活性酸素(ROS)によって起こされる。電離放射線は細胞成分に直接損傷を与える作用と、大量に生成するROSの反応によって細胞に強い酸化反応を引き起こす作用とがある。細胞には活性酸素の消去、酸化された分子の還元、損傷DNAの修復などの防御機構が備わっている。これらの機構が破綻すると、細胞死、突然変異、がん化、早期老化、発生異常や神経疾患などの様々な病態が起こる。その防御・損傷修復は生物の生死にとってきわめて重要である。本研究は、(1)線虫(C. elegans)や酵母、大腸菌などにおける酸化ストレス防御・DNA修復酵素の同定。(2)線虫C.elegans個体を用いた寿命や成長など生理現象制御へのストレス防御、DNA修復酵素の関わりの解明。(3)ヒト細胞における放射線防御因子の役割の解明を目的としている。特に、ミトコンドリアでの酸化DNA修復酵素と酸化ストレス防御酵素の放射線応答および酸化ストレス防御における機能を解明することを目標にしている。(1)平成28年度は大腸菌の酸化ストレス誘導性遺伝子PqiA, B, C遺伝子群の構造と機能の解析を行った。これらの遺伝子産物が細胞膜ではたらいている新規のタンパク質であることを証明した。(2)線虫ではDNA修復因子の新たな生理現象への影響指標を見出した。DNA修復因子EXO-3の寿命延長機構における役割とDNA損傷と生殖の関連性のについて明らかにした。その成果を国内学会の招待講演および国際誌に発表した。(3)ミトコンドリアに存在している酸化ストレス防御因子OXR1のRNAi抑制ヒト培養細胞を用いた研究から、OXR1が放射線に応答して細胞周期制御に深く関与していることを見出した。この研究成果は広島で開催された日本放射線影響学会において口頭発表を行った。(1)新規酸化ストレス防御および修復因子の同定(2)線虫のDNA修復酵素の生理現象への関与とその解明(3)ミトコンドリアに存在する放射線防御因子の同定とその作用機構の解明(1)酸化ストレス防御因子の同定については、大腸菌、酵母、線虫など複数の生物種で行った。そのなかで、大腸菌の新規酸化ストレス誘導性遺伝子群の構造と機能の解明を進め、その成果はJournal of Bacteriologyに掲載された。また、線虫を用いて酸化損傷をもつDNAを認識する新規タンパク質が存在していることをgel-shift方法を用いて検出した。これらの課題は当初の計画以上に進展している。

(2)線虫のDNA修復酵素欠損株を用いて、DNA合成阻害剤、生殖抑制剤FUdRによってEOX-3欠損株が示す寿命延長の機構について解析し、その成果を国内学会の招待講演と国際誌Genes and Genetic Systemに掲載した。また、EXO-3を欠損した線虫を用いて、EXO-3の新たな指標ー成長や器官形成への役割を見出した。この課題も当初の計画以上に進展している。(3)ミトコンドリア酸化DNA修復・防御酵素の放射線応答への機能解明について、ミトコンドリアに存在している2つの因子のRNAi抑制細胞および過剰発現細胞を作成して、その放射線応答に関与している機構について解明を進めてきた。当初の予定どおりに進行している。細胞にとって最大の脅威である酸化は活性酸素(ROS)によって引き起こされる。電離放射線は細胞成分に直接損傷を与える作用と、大量にROSを産生することを介して細胞構成物質に酸化損傷を生成する作用がある。それに対して細胞内には、ROSの消去・酸化された分子の還元・損傷DNAの修復などの応答機構が備わっている。これらの機構が破綻すると、細胞死・突然変異・がん化・早期老化・発生異常や神経疾患などの様々な病態が引き起こされる。従ってROSに対する防御・損傷修復は生物の生死にとって極めて重要な要素である。そこで本研究では、(1)酸化ストレス防御因子および酸化DNA損傷修復酵素の同定(2)線虫の酸化DNA損傷修復酵素の生理現象への寄与の解明(3)ヒト細胞ミトコンドリアにおける酸化ストレス防御因子・酸化DNA損傷修復因子の放射線防御機構における役割の解明、の3つの課題を掲げ、それぞれについて平成29年度は以下の成果を得た。(1)酸化DNA損傷修復酵素として、ホヤからAPEX2とP0を同定し、それらの構造と機能の解析を行った。これらの遺伝子産物が共に3'-5'exonuclease活性をもつことを証明した。その成果を国際誌に公表した。(2)線虫ではDNA修復酵素EXO-3の成長や器官形成を含む生理現象への寄与を明らかにし、それを国際学会及び国内学会にて発表した。(3)酸化ストレス防御因子OXR1が放射線に応答し、ゲノム安定性に関与することを見出した。その成果を国内学会で発表した。また、修復酵素OGG1のミトコンドリア高発現細胞を作成し、細胞質または細胞核へのtargeting照射後の影響を観察した。その成果を複数の国内学会にて発表した。本研究は3つの課題の解明を進めている。(1)酸化ストレス防御因子および酸化DNA損傷修復酵素の同定(2)線虫の酸素DNA損傷修復酵素の生理現象への寄与の解明(3)ヒト細胞ミトコンドリアにおける酸化ストレス防御因子・酸化DNA損傷修復因子の放射線防御機構における役割の解明(1)酸化ストレス防御因子の同定については、昨年度成果を挙げた大腸菌に続き、線虫・ホヤなど複数の生物種で行った。
バブル経済崩壊後における都市再開発の展開とその意味

バブル経済崩壊後に実施された都市再開発の実施展開や問題点,戦略性を分析・考察した結果,以下のことが明らかとなった。第1に,都市再開発の種地となる旧国鉄清算事業団用地が処分されたことで,大都市内部における大規模な都市再開発,いわゆる「都市再生」を可能にした。第2に,バブル経済崩壊後に実施された都市再開発はそれ以前に計画・事業化されたものに過ぎず,鈍化してきている。そして第3に,各デベロッパーは特定の地区で都市再開発を実施することで,資本投下を集中させてきている。本研究は都市再開発の実施展開を分析することで,バブル経済崩壊後の都市空間の再編が如何にして進んできたのかを考察し,その都市再開発が意味するところを明らかにするものである。本研究課題を遂行するに当たっては都市再開発の(1)問題点,(2)実施過程,(3)戦略性をサブテーマとして設定しているが,本年度は各サブテーマに関する基礎データの収集・整理・分析を中心的に行った。また, (1)については重点的にデータを収集し,データベースを作成した。具体的には,『日本の都市再開発第16』を用いて,これまでに実施された市街地再開発事業の施行過程や従前・従後の空間データ,権利者データを抽出し,それらについてのデータベースを作成した。さらに,国土交通省での調査を行い,都市再開発を企図したものの実施されなかった地区を選び出し,それら再開発計画が頓挫した地区のリストも作成した。その上で,数度にわたって現地調査を行いつつ,上記の再開発計画が実施された地区と頓挫した地区の差異について分析も進めた。本研究は主としてバブル経済崩壊後の都市再開発の展開を考察するものであるが,それ以前の時期も踏まえて分析・考察を行なっていく必要があることから, (1)のサブテーマに関する上記の資料収集・データベース化・分析については,都市再開発法が制定(1969年)されて以降のすべての事例を対象とした。今後は,本年度の研究成果を次年度に学会発表や公刊論文という形で公表するとともに,さらに詳細な調査・分析・考察を進めていく。本研究課題を遂行するに当たっては,(1)都市再開発の実施展開についての研究,(2)都市再開発の問題点についての研究,(3)都市再開発の戦略性についての研究をサブテーマとして設定しているが,本年度(平成21年度)は昨年度に引き続いてサブテーマ(1)(3)それぞれに関する基礎データの収集,データベースの構築を行うとともに,サブテーマ(1)についての詳細な調査・分析を行った。具体的には,昨年度から構築してきた国鉄清算事業団払い下げ用地のデータベースから,払い下げ後に都市再開発が計画・実施された場所のリストを作成し,バブル経済期以降の同払い下げ用地の都市再開発の展開を分析した。その上で,幾つかの重要な都市再開発の事例については,国鉄清算事業団の資料や新聞・雑誌記事を用いて,計画・実施内容やプロセスに関するデータベースの作成に取り掛かってきた。そのデータベースの作成および分析は,来年度も継続して行う。また,昨年度に重点的に調査・分析を進めたサブテーマ(2)に関しては,全国で展開されてきた市街地再開発事業の実施展開の分析・考察を行い,その研究成果を2009年9月,10月,2010年1月に学会および招待講演にて口頭発表を行った。本研究課題を遂行するに当たっては,(1)都市再開発の実施展開についての研究,(2)都市再開発の問題点についての研究,(3)都市再開発の戦略性についての研究をサブテーマとして設定しているが,本年度(平成22年度)は,過年度までに取り組んできたサブテーマ(1)および(2)についてさらなる分析を行うとともに,サブテーマ(3)について詳細な調査・分析を行った。具体的には,まず,既往研究や雑誌記事を基に近年の不動産業界の動向を整理・分析した。次いで,旧財閥系や私鉄系などの大手不動産デベロッパーを中心に調査対象を選定し,有価証券報告書や社史,業界商業誌,新聞記事,聞き取り調査により,バブル経済期以降におけるそれら企業の都市再開発の戦略性について分析を行った。分析・考察の結果,1990年代後半以降,各社は総じて不動産事業において都市再開発の重要性を高めてきた傾向にある点や,既存ストックを活用するために従来から不動産事業を展開してきた地域で都市再開発を実施するなど,特定の地域に集中して都市再開発を実施展開する戦略を採ってきている点などが明らかとなった。

以上のように,本年度はサブテーマ(3)を中心に本研究課題に取り組んできた。しかし,それらの研究成果については諸々の事情により,本年度においては学会発表および雑誌論文にて公表するには至らなかった。したがって,それらの成果は速やかに公表していきたいと考えている。
VHL遺伝子とHSVベクターを用いたヒト腎癌の実験的な遺伝子治療の検討

今回、VHL癌抑制遺伝子を遺伝子治療に利用するため、またin vivoでVHL癌抑制遺伝子の機能を知る目的で、我々はヒト腎癌細胞を対象としてHSVvector系を用いて、実験的な遺伝子治療の検討を試みた。今回の実験の主目的は1つにはHSVvectorにVHL遺伝子を組み込んで直接,in vivoで遺伝子治療が可能かを試みることと、もう1つはこの系を使用してVHL蛋白を細胞内へ多量に発現させて細胞内での作用機構を解明することであった。その結果、HSVvectorの系は神経系の細胞のみならず、腎細胞でも感染し、目的のVHL蛋白を発現した。すべての腎細胞で定性的にも、定量的にもVHL蛋白はほぼすべての細胞で発現を示し、この点では我々の研究目的を満たしていた。今回の結果ではVHL蛋白は発現し、増殖抑制効果は示すが、残念ながら、HSVvector系は培養腎癌細胞に対して細胞障害性を示した。この点の克服が我々の研究の問題点であり今後Vectorの改善が必要と考えられた。現在、HSVベクターにVHL遺伝子を導入してものと、lacZのみを導入したnegative controlと双方が腎細胞癌の培養細胞内に高率に導入できていること、さらに遺伝子発現があることを、VHL蛋白の抗体を用いたWestern blotや免疫蛍光染色の形で確認した。しかしながらHelper virusのtiterの調整が困難であり、VHL遺伝子をを導入したベクターとnegative controlの間の効果の比較に問題を有しているため現在細部について検討中です。散発性ヒト腎癌は手術以外では治療困難な癌の1つである。我々は過去の研究でVHL癌抑制遺伝子がヒト腎癌の主要な癌抑制遺伝子であることを明らかにした。今回、VHL癌抑制遺伝子を遺伝子治療に利用するため、またin vivoでVHL癌抑制遺伝子の機能を知る目的で、我々はヒト腎癌細胞を対象としてHSV vector系を用いて、実験的な遺伝子治療の前段階的な検討を試みた。その結果、HSV vectorの系は、従来いわれていたような神経系の細胞のみならず、腎癌細胞でも感染し、目的のVHL蛋白を発現した。Western blotや細胞の免疫染色などの検討ですべての腎細胞で定量的にも、安定性にもVHL蛋白はほぼすべての細胞で発現を示し、この点では我々の目的は実現された。この研究と並行した検討である人体のどのような細胞系で遺伝子発現が観察されるか検討した結果では小脳と腎の近位尿細管で強い発現がみられた。今回の結果では残念ながら、VHL蛋白は発現したものの、神経系の細胞とは異なり、HSV vector系は培養腎細胞に対して細胞障害性を示した。即ち、24時間以後で細胞が培養器の表面から剥離していき、この現象はVHL遺伝子を組み込んだHSV vectorのみならず、コントロールとして用いたLacZを組み込んだHSV vectorでも認められた。この点の克服が今後の我々の研究の問題点である。VHL遺伝子の細胞内での作用はまだ不明の点が多いが、現在のところ、細胞内での発現の結果で、間接的にVascular endothelial growthfactor(VEGF),PDGF beta chainなどの発現の抑制が見られるとされる。しかし、細胞内での発現で強いDNA合成の抑制効果もみられるため、癌抑制遺伝子としての作用の本体はまだ明かではない。今後のもう1つの目的はこの系を使用してVHL蛋白を細胞内へ多量に発現させて細胞内での作用解明することである。そのためvector系の変更についても検討中である。
リベラル国際主義の再生に向けてーウッドロー・ウィルソン外交の多面的検討

単著『ウッドロー・ウィルソン』(仮題:筑摩書房から刊行予定)の執筆を進めている。その際、実像からかけ離れた「ウィルソン主義」を批判し、その脱神話化へと向かっている近年のウィルソン研究の動向を踏まえ、国際連盟の創設への貢献など、ウィルソンの国際的な輝かしいレガシーのみならず、人種差別的な思想や政策、大戦中の市民的自由の抑圧など、国内的な負のレガシーにも目を配る、重層的な叙述となるよう心がけている。また、学者としても政治家としても多岐にわたって活躍したウィルソンの研究は、伝記的研究、政治史、外交史、国際関係論、政治学、行政学、政治思想など様々な領域で進められてきた。しかしこれらの研究は相互に交渉を欠いたまま行われ、各々の分野で対極的なウィルソン評価が生みだされ、統合されないまま並立しているのが現状である。単著では、この現状を打破するために、他分野、特に政治思想史の分野の成果を取り込みながら、ウィルソンの政治観・世界観の内在的な理解を進め、各分野で分裂してきたウィルソン像の統合的な理解を目指す。また、ウィルソンをとりまいた時代状況、思想状況の探求も進めている。ウィルソンの批判者としては、その平和構想を「ユートピアニズム」と批判した「現実主義者」や、連盟を通じた国際的関与に反対した「孤立主義者」がこれまでの研究における考察の中心となってきたが、ウィルソンと同時代に女性平和運動やセツルメント運動で中心的な役割を担ったジェーン・アダムズ(Jane Addams)のように、ウィルソンよりもさらにラディカルな平和や正義を追求したがゆえに、ウィルソンを批判した左派知識人・社会運動家の分析を進め、ウィルソンの政治思想・平和思想の歴史的な意義をより明らかにしたいと考えている。この研究成果の一部は米国Carnegie CouncilのWebページに掲載済だが、今後雑誌投稿論文へとまとめていく。今年度は4月に、Carnegie Council for Ethics in International Affairs websiteにポッドキャストThe Living Legacy of WWI: Jane Addams & Her Cosmopolitan Ethicsを発表した。ウィルソンが基本的に国家を主要なユニットとする国際平和を追求したのに対し、アダムズは移民というトランスナショナルな存在にインスパイアされた、コスモポリタンな平和思想を発展させた。その平和思想は、シカゴのハルハウスにおける移民たちとの交流の実践に端を発する「下からの」平和思想であったともいえる。アダムズの平和思想は、ウィルソンの平和思想の限界を考える上で非常に重要な視座となりうる。11月には、カーネギーカウンシルにおいて、上記ポッドキャストを発展させた内容の招待講演を行った。今後、この内容を学術論文へとまとめていきたいと考えている。また、5月24・27日に、東京大学・早稲田大学で開催される"Intellectual History and International Relations: Japan and Anglo-America in the Early Twentieth Century“と題した公開ワークショップで報告を行い、日本知識人が、ウィルソン外交および「ウィルソン主義」にいかに対応したかという観点から、ウィルソンの国際的なレガシーを探求する。この報告も、最終的に英文図書へとまとめていく予定である。引き続き、単著の執筆を進める。それと並行して、猪口孝教授が代表者としてとりまとめている「ウィルソニアン・モーメント」に関する企画に、「ウィルソン主義」のオルタナティブの国際主義として評価できる大戦間期共和党政権の外交、特にその国際法重視の外交についての論稿をまとめ、寄稿する予定である。このような共同作業を通じ、ウィルソンその人のみならず、彼をとりまいた時代、ウィルソンとは異なる外交や平和思想の可能性についての考察を深めることで、単著も、伝記的な内容にとどまらず、今日への示唆に富んだものにしていきたいと考えている。昨年は、研究の一時成果の報告のための渡米が多くなってしまい、資料収集に十分な時間をとることができなかった。本年度はArthur S. Link編ウィルソン文書など刊行資料の充実ゆえに、十分に活用されてこなかった議会図書館やウィルソン図書館所蔵の一次資料の調査を行いたい。また、ウィルソンをアメリカの思想家としてではなく、アングロ・アメリカの思想家として捉えるために、同時代の英国知識人の平和思想や秩序構想についても考察を深めていきたい。

ウィルソンの批判者としては、その平和構想を「ユートピアニズム」と批判した「現実主義者」や、連盟を通じた国際的関与に反対した「孤立主義者」がこれまでの研究における考察の中心となってきたが、ウィルソンと同時代に女性平和運動やセツルメント運動で中心的な役割を担ったジェーン・アダムズ(Jane Addams)のように、ウィルソンよりもさらにラディカルな平和や正義を追求したがゆえに、ウィルソンを批判した左派知識人・社会運動家の分析を進め、ウィルソンの政治思想・平和思想の歴史的な意義をより明らかにしたいと考えている。この研究成果の一部は米国Carnegie CouncilのWebページに掲載済だが、今後雑誌投稿論文へとまとめていく。今年度は4月に、Carnegie Council for Ethics in International Affairs websiteにポッドキャストThe Living Legacy of WWI: Jane Addams & Her Cosmopolitan Ethicsを発表した。ウィルソンが基本的に国家を主要なユニットとする国際平和を追求したのに対し、アダムズは移民というトランスナショナルな存在にインスパイアされた、コスモポリタンな平和思想を発展させた。その平和思想は、シカゴのハルハウスにおける移民たちとの交流の実践に端を発する「下からの」平和思想であったともいえる。アダムズの平和思想は、ウィルソンの平和思想の限界を考える上で非常に重要な視座となりうる。11月には、カーネギーカウンシルにおいて、上記ポッドキャストを発展させた内容の招待講演を行った。今後、この内容を学術論文へとまとめていきたいと考えている。また、5月24・27日に、東京大学・早稲田大学で開催される"Intellectual History and International Relations: Japan and Anglo-America in the Early Twentieth Century“と題した公開ワークショップで報告を行い、日本知識人が、ウィルソン外交および「ウィルソン主義」にいかに対応したかという観点から、ウィルソンの国際的なレガシーを探求する。この報告も、最終的に英文図書へとまとめていく予定である。引き続き、単著の執筆を進める。それと並行して、猪口孝教授が代表者としてとりまとめている「ウィルソニアン・モーメント」に関する企画に、「ウィルソン主義」のオルタナティブの国際主義として評価できる大戦間期共和党政権の外交、特にその国際法重視の外交についての論稿をまとめ、寄稿する予定である。このような共同作業を通じ、ウィルソンその人のみならず、彼をとりまいた時代、ウィルソンとは異なる外交や平和思想の可能性についての考察を深めることで、単著も、伝記的な内容にとどまらず、今日への示唆に富んだものにしていきたいと考えている。昨年は、研究の一時成果の報告のための渡米が多くなってしまい、資料収集に十分な時間をとることができなかった。
肝疾患における脂質メディエータ、サイトカインおよびHGBM-1の意義

本研究の最大の目的は、各肝疾患で脂質メディエータ、サイトカイン、High mobility group box-1(HMGB-1)を三本柱とした関連(ネットワーク)を検討し、新しい肝疾患の治療戦略の構築である。以下、結果を示す。慢性肝疾患(慢性肝炎;CH、肝硬変;LC、肝細胞癌;HCC)および健常ボランティアでの脂質メディエータである血清内因性カンナビノイド(CB)(AEA : anandamideと2-AG:2-arachydonoylglycerol)濃度を測定した。HCCは健常ボランティア、CH、LCに比較し血清2-AGは有意に高値を示し、HCCの進行度でもStage IVは他のStageより有意に血清2-AGが高値を示した。また発癌前の2-AG高値群で、短期に発癌を認めた。またHCC再発関連の検討では、日常よく使用するAFPおよびPIVKA-IIより2-AGが有用である症例があり、HCCの新しいマーカーになり得る可能性が示唆された。一方、血清AEAは、HCCで健常ボランティアより有意に高値を示したが、HCCの各臨床的因子により、高い傾向を示したが、有意ではなかった。これら内因性CBは、特異的な受容体(カンナビノイド受容体;CB1&CB2R)を介して作用する。HCCの切除標本の免疫組織学的なCBRの検討では、CB1Rは低分化で、CB2は高分化での強い発現を認めた。現在、肝細胞癌株を用いてCB1&CB2Rのagonistおよびantagonistを添加したin vitroでの検討を行っている。また、他の脂質メディエータであるF2-Isoprostane(アラキドン酸における非酵素的反応により生成)および敗血症の晩期のメディエータであるHMGB-およびサイトカインについても解析中である。これらの解析を参考にしてin vivo実験も行う予定である。本研究の目的は、特に慢性肝疾患における脂質メディエータ、サイトカイン、High mobility group box-1(HMGB-1)を三本柱(これはひとつのカスケードにあることが予測されている)とし、その関連を解析することによる慢性肝疾患に対する新たな治療戦略の構築である。方法・対象:慢性肝疾患(慢性肝炎;CH、肝硬変;LC、肝細胞癌;HCC)および健常ボランティアの脂質メディエータである血清内因性カンナビノイド(CB)(AEA:anandamideと2-AG:2-arachydonoylglycerol)、炎症性サイトカイン(IL-1,6,8&12、TNF-α、IFN-γ)、HMG8-1を測定。さらに切除肝のCB受容体(CB1&2R)、HMGB-1の受容体RAGE(receptor for advanced glycationend products)の発現を免疫組織学的に検討した。結果:血清2-AGはHCC群で健常ボランティア、CH群、LC群に比し有意に高値を示し、進行度も反映した。また発癌および再発の新たなマーカーになることが示唆された。血清AEAは、そのような関連は得られなかった。またHMGB-1も2-AGと同様な関連が得られた。炎症性サイトカインでは、IL-8がHCCの進行度に関連していた。CB1Rの発現が、HCC悪性度に関連し、肝細胞癌株(Hep3B)を用いたin virtoの検討から、CBlRのantagonistがその増殖を抑制した。またRAGEの発現も再発および生存率に関連していた。結語:2-AG、IL-8およびHMGB-1はHCCの再発・進行度の新たなマーカーとなる可能性が示唆されるとともにCB1RおよびRAGEという二つの受容体を含めHCCの新たな治療戦略のkey Factorsであり、これらを包括的に制御することが重用である。
放射線照射に伴う規則析出相の不安定化と微細組織制御の可能性

本研究では、放射線照射に伴う合金の不規則化と析出粒子の溶解過程の速度論を理論ならびに実験の両面から検討を行っている。本年度は主に照射によって発生する不均質な構造の乱れが不規則化過程それ自身、あるいは照射後の再規則化過程に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、モンテカルロ法による計算機模擬実験を行った。以下に、得られた成果をまとめて記す。(1)モデル系として周期境界条件をもつ80x80x80の格子点からなる面心立方構造を基本とするA3B合金を想定した。原子間には第4隣接まで相互作用が働いていると仮定し、初期状態はL12型の完全規則状態あるいは不規則状態とした。計算では簡単化のために、短い時間ユニット内で照射による局所的な不規則化と熱的な原子の位置交換を分けて取り扱った。まず半径Rの損傷領域がある決められた確立でランダムに形成され、その領域の中では原子配列が瞬間的に不規則化するものとし、その後に熱的な原子の位置交換をその時間ユニットにわたって進めた。このような計算を繰り返すことにより、原子配列の経時変化を調べた。(2)照射に伴い不規則化が進行するが、その速度はRが大きい場合の方が速い。一方、照射後の再規則化もRの大きさに依存しており、構造の不均質性がこれらの過程に影響を及ぼすことがわかった。不規則状態からの熱的な規則化過程と比較すると、照射後の再規則化は著しく速く進行することが明らかとなった。これは照射後も部分的に規則度の高い領域が残っており、それを核として規則ドメインが容易に発達することができるためと考えられる。(3)300keVNiイオンを照射してほぼ不規則化したNi_3Al合金は、蒸着によって均一な不規則状態としたものと比べてより低い温度から規則化が開始することが実験で明らかにされており、その違いの原因の1つとして構造の不均質性の違いが考えられる。
人工心臓駆動用電磁流体ポンプの研究

1.磁性流体アクチュエ-タの基本的特性を検討するため、磁場の作用による磁気圧の発生について検討した。磁性流体として、フェリコロイドHCー50を使用した。磁性流体に磁界を加えるためソレノイドを製作した。鉄心には強磁性体のセメンジュ-ルを用いた。形状は断面が1cm×1cmの正方形で、有効磁路長21cm、ギャップ1cmの環状である。鉄心にはエナメル線1500回を巻いた。(1)直流電流5Aの時ギャップに生じた磁束密度は0.32Tであった。また交流電流に対する磁束密度は、2ー3H_2の抵周波数で最大で、周波数の増加(20Hzまで)に伴い減少した。なお1A以下の電流においては、交流磁束密度が直流磁束密度より大きかったが、2A以上では直流磁束密度の方が交流磁束密度より大きかった。(2)ガラス製U字管内の磁性流体ー空気界面や磁性流体ー水界面にソレノイドにて磁界を加えた。直流5Aで57mmHgの磁気圧が得られた。また交流磁果に対しては、0.5以下の電流では2Hzにおける磁気圧が直流磁界に対する圧よりも大きい値を示したが、0.8A以上の電流では直流磁界に対する圧力の方が大きかった。なお、圧と直流磁界との関係は二乗則の計算値とほぼ一致した。2.3つのソレノイドをガラス製U管に沿って並べアクチュエ-タとした。ソレノイドを発振器からの信号(0.4ー10Hz)により順次励磁し、磁性流体の移動に伴うU字管からの空気圧を測定した。2Hzで55/0mmHg、6Hzで75/ー10mmHgの空気圧が得られた。また磁性流体に移動をCdSで測定したところ40mm程度の移動が得られた。3.磁性流体アクチュエ-タは構造が簡単、摩耗部品を持たないなど人工心蔵駆動用に適している。試作装置は右心臓駆動に十分である。また磁界を0.5T程度にすれば左心臓駆動も可能である。磁性流体アクチュエ-タで血液ポンプ内弾性膜を駆動する人工心臓は有望である。1.磁性流体を用いる電磁アクチュエ-タの基本的特性を検討するため、磁場の作用による磁場圧の発生について検討した。磁性流体として、フェリコロイドHC-50(タイホ-工業)を使用した。分散粒子としてマグネタイト(Fe_3O_4)、分散媒としてケロシンを使用している。飽和磁化は37.7±1.6〔KA/m〕である。(1)核磁気共鳴用磁石(磁極直径:25cmφ、ギャップ:5cm)の中央部に、磁性流体を入れたガラスU字管(外形8mm)を用いて測定したところ、磁束0.25Tで22mmHgの磁気圧が得られた。(2)小型アクチュエ-タとしてギャップのある環状鉄心磁気回路を作った。環状鉄心には構造用炭素鋼SS34を用いた。半径:3.5cm、長さ:21cm、断面積:0.785cm^2、ギャップ:1cmである。

鉄心にエナメル線1000回巻いてソレノイドを作成した。電流1.75Aの時ギャップに生じた磁束は0.2Tであった。次に、磁性流体を入れたガラスU字管をはさむようソレノイドコイルを固定した。その結果薬4mmHgの磁気圧が得られた。この値は計算値とほぼ一致した。(3)2つのソレノイドをガラス管に沿って並べ、交互に励磁したところ40mm程度の磁性流体の移動を確認した。(4)現在磁気圧を増加するため、鉄心の代わりに比透磁率の高いパ-メンジュ-ルを使用するアクチュエ-タを開発している。2.磁性流体を球形のゴム袋にいれ、核磁気共鳴用磁石間に置いたところゴム袋が回転精円体の形に変形した。アクチュエ-タとしての可能性を確認した。3.東北大学流体科学研究所にて磁性流体研究の調査を行った。また研究成果を精密工学会(平成2年3月)、エム・イ-学会(平成2年5月)で発表する。1.磁性流体アクチュエ-タの基本的特性を検討するため、磁場の作用による磁気圧の発生について検討した。磁性流体として、フェリコロイドHCー50を使用した。磁性流体に磁界を加えるためソレイドを製作した。鉄心には強磁性体のセメンジュ-ルを用いた。形状は断面が1cm×1cmの正方形で、有効磁路長21cm、ギャップ1cmの環状である。鉄心にはエナメル線1500回を巻いた。(1)直流電性5Aの時ギャップに生じた磁束密度は0.32Tであった。また交流電流に対する磁束密度は、2ー3Hzの低周波数で、周波数の増加(20Hzまで)に伴い減少した。なお1A以下の電流においては、交流磁束密度が直流磁束密度より大きかったが、2A以上では直流磁束密度の方が交流磁束密度より大きかった。(2)ガラス製U字管内の磁性流体にソレノイドにて磁界を加えた。直流5Aで57mmHgの磁気圧が得られた。交流磁界に対しては、0.5A以下の電流では2Hzにおける磁気圧が最大で、周波数の増加と共に減少した。2Hzにおける磁気圧は直流磁界に対する圧よりも大きい値を示した。0.8A以上の電流では直流磁界に対する圧力が最大で、交流磁界では圧は減少した。周波数に対する変化は、5Hzまでは圧少し、その後増加して7Hzで最大となり、さらに周波数が増加すると減少した(20Hzまで)。2.3つのソレノイドをガラス製U管に沿って並べアクチュエ-タとした。ソレノトドを発振器からの信号(0.4ー10Hz)により順次励磁し、磁性流体の移動に伴うU字管からの空気圧を測定した。2Hzで55/0mmHg、6Hzで75/10mmHgの空気圧が得られた。また磁性流体に移動をCdSで測定したところ40mm程度の移動が得られた。3.試作装置は右心臓駆動に十分である。また磁界を0.5T程度にすれば左心臓駆動も可能である。
小学校算数における数学的な考え方を育てる対話的反転授業プログラムの開発

資質・能力を育成するために,より高次の数学的な考え方に洗練させていくための対話的な学びが重要視されている。近年,集団学習の場を,動的で双方向型学習環境へ変容させる教育アプローチとして反転授業は期待されている。反転授業は,全員が一定以上の水準に達することをめざす「完全習得学習型」と授業の目標を高次能力に設定する「高次能力学習型」に分けられる。資質・能力育成のためには後者が必要であるが,小学校算数科において,具体的な授業プログラムが実証的に明らかにされていない状況であった。そこで本研究は,「高次能力学習型」の反転授業プログラムを開発し,児童の数学的な考え方の伸長への効果を調査することを目的とした。研究対象は,第6学年「速さ」の第1時である。速さを求める式とその意味を正しく関連付けることができることを目標とした。2クラスを対象にし,一方を「本提案型学習」他方を「従来型学習」で授業を行い,授業後に学習理解度調査を行った。いずれの学級でも事前に異種の割合に関わるレディネステストを実施し,授業終了後の評価問題との比較から考察を行った。本提案型学習では,反転方略を用いて,自力解決の一部を家庭学習で実施させた。その結果,一斉授業の中では, 1考え方の読み取り2対応数直線での表現3数値の吟味4他の数値での適用の4つの対話的な学びの場面を行うことができた。一方,従来型学習では,時間的な制約のために, 1考え方の読み取り3数値の吟味の2つの対話的な学びの場面しか設けることができなかった。評価問題の結果,意味と式が正しく関連付き,数値判断もできている児童の割合をレディネステストと比較すると,従来型授業では, 7.5ポイントの上昇だったが,本提案型授業では, 32.3ポイントの上昇となった。反転方略により集団学習での対話時間を増加させることで,児童の「数学的な見方・考え方」がより伸長されることが明らかになった。
集合組織制御した微細粒二相ステンレス鋼板の超塑性

二相ステンレス鋼は微細粒超塑性を示す代表的な金属材料であり、一般的に微細粒超塑性においては粒界すべりおよび相界面すべりが支配的な機構であることが知られている。著者らはγ(FCC)/α(BCC)ステンレス鋼異相双結晶等を用いたクリープ試験からγ/α相界面は本質的に単相粒界に比べてすべり易いことを明らかにした[1,2]。一方、単相の粒界すべりは方位関係の影響を受けることが純Zn、Al等について報告されていることから相界面すべりについてもγ相/α相の方位関係の影響を受けることが予想される。そこで本研究では異相間の方位関係分布の定性的指標となる各相の集合組織が二相ステンレス鋼板の超塑性変形挙動に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。本年度は第一段階として他に報告されているα(FCC)/β(BCC)Brass等の双結晶クリープの実験データも加えてFCC/BCC相界面すべり機構の理論的検討を行い[3]、さらに相界面と単相粒界における本質的なすべり易さの違いを含めた二相(FCC/BCC)鋼の変形機構を提案し[4]、これまで報告されてきた実験データにより検証をおこなった。双結晶を用いたクリープ試験から、変形抵抗が異なるFCC相およびBCC相から構成される相界面と単相粒界におけるすべり抵抗の顕著な差異が明らかとなった。この知見より超塑性変形における相界面の役割として、相界面すべりにより超塑性ひずみの大部分を請け負う変形モデルを提案した。これは第二相が変形中に粒成長を抑制し微細組織を安定化するという従来の役割とは異なる視点から変形機構を示唆するものである。