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日本型２１世紀型スキルと「気づきシステム」―震災後新設された高校災害科学科から―

仙台では、2014年2月に「東北大学2.0ビジョン」が提案されました。これには、グローバル教育への教育的アプローチと学習経験の構築が含まれていました。日本の高等学校におけるグローバル教育などの政策に関する動きを見直した上で、評価の問題に焦点を当て、複雑な世界を考えるシステムを試して導入し、緊急に必要なものとして実装する。学生機関と京都の重要な前提条件(現地/ハイマートの豊かな生物多様性と被災地)は現代の世界の典型であり、高校生の作品やインタビューから収集された証拠である。文化的側面の問題として、システム思考は、地元のものとグローバルなものとの結びつきを意味する日本の綱引きに適用された。OECDやメルボルン大学が提唱する21世紀型スキルに、日本文化の独自性をもつ「気づきシステム」を加え、日本型のものを提案するのが目的です。その為に、震災後の教育の期待のシナリオとして新設された高校の災害科学科で、21世紀型スキルの「ともに働く」を特化し、アセスメント手法で具現化します。国内でも、先行研究が少ない中、初年度である27年度には、学習と評価に関してワークショップを行うことができた。まずは、評価観を、探求を伴うアセスメントとして、すなわち、ルーブリックを用いるにしても、生徒に還元できるもの、教師からの一方向ではなく、双方向、何よりも、多面的な物差しで測れるリッチなパフォーマンス課題(タスク)によるモニタリングが重要との共通認識にたつことができた。そのため、確たる評価観をもって学習と指導に当たれるよう、教員の力を存分に発揮できるような仕掛けと仕組みを工夫するという前提に立つ必要があると考えられた。そして、メルボルン大学との学術交流協定をさらに推進し、国内の21世紀型能力の教育に役立て、この研究を海外の出版社から英文で出版する希望をもっている。この学科には、震災以前に釜石市で防災教育を行っていた片田敏孝教授をはじめ多数のアドバイザーを迎えている。また、東北大学の災害科学国際研究所等と連携してシラバスを作成する全国でもユニークな学科である。4月段階の早い時期に、読み物をもとに、図で描かせたり、文章で書かせるパフォーマンス課題に取り組む。生徒・教師の生の声など質的データをもとに、アセスメントを軌道にのせるべく、リテラシーデザインを含むテンプレートを開発し明らかにしていく。28年度は、災害科学科と普通科との共通科目である、「くらしと安全A」(家庭基礎や保険の基礎的事項を含む)、「災害情報」(社会と情報の基礎的事項を含む)に焦点を当て、一般科目との関連や転移をテンプレート作成により探ります。国内でも、先行研究が少ない中、27年度、28年度には、学習と評価に関してワークショップを行うことができた。生徒の思考力に関して、多面的な把握の方法として、スプレー図、リッチピクチャ、因果関係図(CLD: Causal Loop Diagram)などをもとに、story tellingを進めていけるようにする。しかも、ハザード、社会の背景、災害対応という分野ごとに、あるいは分野を超えて、どのように、関連知が見出されるか、生徒の推論を可能とするものへと仕上げ、その一部は、Stella等ソフトウェアに載せられるようにしていく。5月と、12月にの2度にわたって、読み物をもとに、図(スプレー図、リッチピクチャ)で描かせたり、文章で書かせるパフォーマンス課題に取り組んだ。

生徒の思考力に関して、多面的な把握の方法として、スプレー図、リッチピクチャ、因果関係図(CLD: Causal Loop Diagram)などをもとに、story tellingを進めていけるようにした。しかも、ハザード、社会の背景、災害対応という分野ごとに、あるいは分野を超えて、どのように、関連知が見出されるか、生徒の推論を可能とするものへと仕上げ、その一部は、Stella等ソフトウェアに載せられるようにしていった。そして、メルボルン大学との学術交流協定をさらに推進し、国内の21世紀型能力の教育に役立て、この研究を海外のLAP LAMBERT出版社などから英文で出版する旨の要請等があった。仙台では、2014年2月に「東北大学2.0ビジョン」が提案されました。これには、グローバル教育への教育的アプローチと学習経験の構築が含まれていました。日本の高等学校におけるグローバル教育などの政策に関する動きを見直した上で、評価の問題に焦点を当て、複雑な世界を考えるシステムを試して導入し、緊急に必要なものとして実装する。学生機関と京都の重要な前提条件(現地/ハイマートの豊かな生物多様性と被災地)は現代の世界の典型であり、高校生の作品やインタビューから収集された証拠である。文化的側面の問題として、システム思考は、地元のものとグローバルなものとの結びつきを意味する日本の綱引きに適用された。今後は、防災系専門科目である自然科学と災害A(科学基礎、生物基礎、保健)、自然科学と災害B(物理基礎、地学基礎、地理A)においてアセスメントについて合科的な切り口、新たな教科・科目の創出としての、社会と災害(地理A,現代社会、日本史B)、くらしと安全B、倫理と国際社会、科学英語、科学技術と災害、生命環境学、実用統計学、について、逆向き設計(Understanding by Design)による通教科的テンプレートによりみていきます。千葉県や秋田県の学校とともに、OECDイノベーションスクールのボランタリークラスター等の活動についても模索をしていく。因果関連図に生徒教員ともに親しんでいただくべく、身近で平易な例示からスタートできるよう、工夫を行う。単元ごとに、ミニパフォーマンスタスクを進めていけるよう、協働型アクションリサーチを行う。教育アセスメント隣接する市であるため、旅費がそれほどかからなかった。計画的な訪問を行う。曜日と時間を決めて、定期的に伺う。
好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクター向け高性能撹拌翼の開発

エレメント積層型撹拌翼(MSE翼)は、網目構造を持つ板を何枚にも重ね、ハニカム構造状にした撹拌翼である。従来の一般的な撹拌翼と比較して格段に大きな表面積を有し、剪断特性に優れており、穏和な条件で攪拌できるため好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクターへの適用が期待される。本研究では、酵母を用いた通気撹拌による好気培養において、通気条件による酸素移動容量係数の大きさや剪断応力による菌の損傷について検討を行い、MSE翼の優位性を明らかにした。新規に開発されたエレメント積層型撹拌翼(MSE翼)は、網目構造を持った板を何枚にも重ねてハニカム構造を持つ撹拌翼であり、流体は積層内で繋がっている多数の網目を通る際、分割・合流により混合されるとともに、乱流や渦流等によっても混合されるという特徴を有する。また、従来型の撹拌翼と比較して格段に大きな表面積を有するために剪断特性に優れており、穏和な条件で撹拌できるため好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクターへの適用が期待される。1.MSE翼の流動特性の検討翼径、板厚、孔径、積層枚数等を変化させたMSE翼を設置した撹拌槽を用いて、撹拌翼の基本特性として最も重要である撹拌トルクを測定して、MSE翼の流動特性を実験的に検討した。孔径の大きなMSE翼は従来の6枚ディスクタービン翼より撹拌動力が大きく、積層枚数が10枚より20枚の方が効率よく撹拌できることが分かった。また、翼設置高さ(設置高さC/槽径D比)を変化させてもMSE翼では動力数にほとんど影響がなかった。一方、MSE撹拌翼の翼径を変化させた場合、翼径d/槽径比Dの値が大きくなると、動力数は小さくなった。2.MSE翼の酵母培養性能に対する最適条件の探索撹拌槽に培地と好気性条件下でも発酵能力を有する特異株の酵素を入れ、酵母の増殖速度やアルコールの発酵量の経時変化を測定したところ、MSE翼の方が6枚ディスクタービン翼より酵母を効率よく増殖し、アルコールを約2倍程度効率よく発酵できることが分かった。ただし、撹拌翼形状の違い、撹拌回転数等の操作因子を変化させて得られる酵母培養性能の最適条件ついてはさらなる検討が必要であった。今年度は通気条件による酸素移動容量係数の大きさや剪断応力による菌の損傷について検討を行い、エレメント積層型撹拌翼と6枚ディスクタービンの性能を比較した結果、以下のことが明らかになった。1.MSE翼の酸素移動容量係数の測定表面ガス吸収及び通気ガス吸収における酸素移動容量係数kLaの測定を亜硫酸ソーダの空気酸化反応においてヨウ素滴定により酸化速度を算出する亜硫酸ソーダ法と、溶存酸素計を用い液中の酸素の溶解速度を直接測定するダイナミック法を用いて行い、撹拌翼の形状、スパージャーの位置や形状がkLaに及ぼす影響について検討した。kLaの値は、ノズルの位置を撹拌翼の翼部分の真下に設置して通気する条件下で、MSE翼を用いて撹拌する場合が最も大きく、酸素の取り込み効率、混合効率が良いことがわかった。2.酵母培養における生菌率の測定酵母を撹拌回転数や通気速度を変化させて通気撹拌槽で培養し、生酵母の呈色反応によって生菌、死菌の割合を測定し、剪断応力との関係を明らかにした。孔径の大きなMSE翼を用いた場合がせん断応力が低く、菌体への損傷が少なく、温和な条件で培養できることがわかった。通気条件による酸素移動容量係数の大きさや剪断応力による菌の損傷について検討を行い、エレメント積層型撹拌翼と6枚ディスクタービンの性能を比較した結果、エレメント積層型撹拌翼の優位性を明らかにすることができた。しかしながら、リポソームを利用した剪断応力特性の評価については、リポソームが壊れやすく、思い通りの実験結果が得られなかった。培養槽を利用した好気性微生物の大量培養には撹拌による菌体への損傷を減らし、より多くの酸素を撹拌槽に取り込むことが必要である。エレメント積層型撹拌翼(MSE翼)は、網目構造を持つ板を何枚にも重ね、ハニカム構造状にした撹拌翼であり、従来の一般的な撹拌翼(ディスクタービン翼)と比較して格段に大きな表面積を有し、剪断特性に優れており、穏和な条件で攪拌できるため好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクターへの適用が期待される。

昨年度までの研究において、通性嫌気性微生物である酵母を用いて培養を行い、撹拌翼の気泡分散性能を明らかにするとともに、通気撹拌における剪断応力と酵母の生菌数と死菌数の増殖の関係を検討し、MSE翼の優位性を明らかにした。本年度はMSE翼を用いた撹拌槽における酵母の好気性培養において、剪断応力による菌体の損傷について、アルコール発酵により産生したエタノール濃度の経時変化より検討を行った。その結果、6枚ディスクタービン翼及び分割数の少ないエレメント積層型攪拌翼を用いて培養した場合のワイン酵母の生菌数と死菌数及び発酵により産生したエタノール濃度の経時変化との比較から、6枚ディスクタービン翼を用いて培養した場合より、分割数の少ないエレメント積層型攪拌翼を用いて培養した方がワイン酵母の生菌数の増加速度が大きく、エタノール濃度の増加速度も大きいことが分かった。このことから、MSE翼の方が剪断応力が小さく、穏やかに効率よく撹拌できることが明らかとなり、MSE翼の優位性が確認できた。エレメント積層型撹拌翼(MSE翼)は、網目構造を持つ板を何枚にも重ね、ハニカム構造状にした撹拌翼である。従来の一般的な撹拌翼と比較して格段に大きな表面積を有し、剪断特性に優れており、穏和な条件で攪拌できるため好気性微生物の大量培養を目的としたバイオリアクターへの適用が期待される。本研究では、酵母を用いた通気撹拌による好気培養において、通気条件による酸素移動容量係数の大きさや剪断応力による菌の損傷について検討を行い、MSE翼の優位性を明らかにした。MSE翼の動力特性についてはほぼ検討が終わり、従来の6枚ディスクタービン翼に比べてMSE翼の優位性が明らかとなった。酵母の培養性能についてもMSE翼の優位性が明らかとなったが、最適条件を明らかにするまでには至らなかった。エレメント積層型撹拌翼の酵母培養性能に対する最適条件の探索を続けるとともに、剪断応力に及ぼす諸因子の影響について検討を進めたい。化学工学MSE翼の酵母培養性能に対する最適条件のさらなる探索を続けるとともに、MSE翼の表面ガス吸収及び通気ガス吸収における酸素移動容量係数の測定や酵母の生菌および死滅菌観察による剪断応力特性の検討を行う。申請時の備品として倒立型リサーチ顕微鏡1,400,000円を申請したが、実際の配分額は減額されているために、今年度の繰り越し金で不足分を補う予定である。今年度の配分額1,500,000円と繰越金99,186円を合わせた金額1,599,186円のうち大部分は酵母の生菌と死滅菌の直接観察のために、備品として購入する倒立型顕微鏡に充てる。そのほかは研究分担者への分担金、試薬、ガラス器具等の消耗品費、学会発表等の旅費を予定している。
グローバル経済と福祉国家再編:医療保険改革の比較政治

本年度は本研究の最終年度にあたる。本研究の仮説は、グローバル化経済の進展による経済競合の激化と国家財政基盤の安定化目標という各国に共通の前提と目標は、福祉国家の基盤的な制度である医療保険制度に関して様々に異なった政策対応を導いており、この政策的な違いを生むものはグローバル化経済といった通説が用意する要因ではなく、むしろ(1)各国の戦後初期にその基礎がすえられた医療保険制度のあり方とともに、(2)各国における政権構成、すなわち社会民主主義政党が政権の中核にあるか、それとも保守系の政党が制度改革を実質的に推進したのかの違い、に規定されているのではないか、というものであった。昨年度は、各国(アメリカ・ドイツ・日本・オーストリア)において80年代から90年代にかけて実施された医療保険制度改革が、グローバル化経済、財政基盤の強化といった各国共通の要因では説明できず、むしろ各国の福祉国家制度の歴史に強く規定されていることを明らかにした。本年度は昨年度の成果である歴史的な洞察を踏まえたうえで、80年代、90年代という改革期の政治動態、とりわけ政党政治(政権構成のあり方や選挙を通じた政権交代)と福祉国家制度改革との連動関係を各国比較の枠組みに従って実証研究した。本年度の研究は、第二の論点であった、「政権構成」の左右軸が健康保険制度改革の方向性を決し、80年代から90年代にかけて先進各国で実施された制度改革の様々な経路を分ける決定的な要因であるという仮説の修正を求めるものであった。この結論は確かに積極的なものではないが、この結論に至る過程で、政党政治や政権構成が相対的な意味を持った諸国とそうではない諸国との違いが浮かびあがったことにより、なぜそうした違いが生まれるのかという新たな疑問が得られた。論文という形での成果の発表には、さらに幾分時間を要するだろうが、2年間の成果をさらなる展開につなげることは十分に可能である。本研究の初年度は、アメリカ、ドイツ、日本にオーストリアを加え、各国で八○年代から九十年代にかけて実施された医療保険制度改革の政治過程を各国の戦後福祉政策史の中に辿ることを目標としてきた。研究当初の仮説であった、グローバル化経済の進展による経済競合の激化と国家財政基盤の安定化目標という各国に共通の前提と目標は、福祉国家の基盤的な制度である医療保険制度に関して様々に異なった政策対応を導いており、この政策的な違いを生むものはグローバル化経済といった通説が用意する要因ではなく、むしろ(1)各国の戦後初期にその基礎が据えられた医療保険制度のあり方、とともに(2)各国における政権構成、すなわち社会民主主義政党が政権の中核にあるか、それとも保守系政党が制度改革に実質的に推進したのかの違い、という二点に規定されているのではないか、という疑問として問われてきた。本年度の研究では、この第一番目の論点、各国の医療保険制度改革は戦後福祉国家制度とその歴史に強く規定されていることを明らかにできたと思われる。グローバル化経済、財政基盤の強化といった各国共通の要因では政策的な差異が説明できないことが明白となった。だが、第二点の仮説、この制度改革の家庭で政党政治が果たしたと思われる規定要因は十分に確認できなかった。研究二年度となる来年度は、政権交代と福祉国家制度改革との関連を再度確認し、その上で各国の医療保険制度改革が異なった道を辿った理由を比較政治学の枠組みの中で明らかにする。なお、本年度は本研究の仮説要因のひとつである「政党政治の規定要因」に関して、直接福祉政策を扱ったものではないが「二○○○年政権交代をどう見るか?」と題する研究報告を2001年日本政治学会で行ったことを付記しておく。
クローン病マクロファージの機能解析:オートファジーから見た細菌応答・分化異常

腸管の慢性的な炎症を引き起こすクローン病は、若年者に好発し食事・学業・就業などに大きな影響を及ぼしうること、患者数が増加していること、などから社会的にも注目を受ける疾患である。根本原因はいまだ不明であるが、本来、腸管内の常在細菌や食餌成分に対しては過剰反応せず、共存状態を保つはずの免疫細胞が異常に活性化して炎症を引き起こすことが想定されている。われわれの研究室では、以前より、特にマクロファージ(貪食細胞)の異常に注目してきたが、今回、腸内細菌を貪食した後のオートファジーという処理システムに異常がある可能性を抗LC-3抗体を用い検討した。海外では、大規模な遺伝子解析によりオートファジー関連遺伝子がクローン病の発症に関係するとの報告もあったが、本研究期間内ではヒト検体・動物モデルにおいて、クローン病におけるオートファジー異常は証明しえなかった。現在、レトロウイルスベクターや遺伝子改変マウスを用いた新たな実験系の確立を検討している。クローン病の疾患関連遺伝子としてオートファジー関連分子が同定されたことを受け、本邦のクローン病患者由来のマクロファージにオートファジーの機能異常の有無を検討する目的で、今年度はin vitroの実験を行った。健常者3名、クローン病患者3名、潰瘍性大腸炎患者3名の末梢血よりMACSを用いて分離した単球(CD14陽性細胞)を増殖因子(hrM-CSF104U/ml)で培養し、マクロファージに分化させ実験に用いた。オートファジーの誘導には以下の方法を用いた。(1)通常のオートファジー誘導方法、(i)アミノ酸飢餓;Earle's balanced salts solution(EBSS)(Sigma)にて培養、(ii)通常のRPMI/10%FCS培養液にrapamycin(0.1nM-1000nM)を添加、(2)マクロファージ特異的オートファジー誘導方法(iii)通常のRPMI/10%FCS培養液にrecombihant human IFN-g 10-1000U/mlを添加し培養。以上のいずれの方法においてもLC3Polyclonal Anhbodyを用いたウエスタンブロット法では、LC-3の誘導が確認されたが、3群間で有位な差を認めるには至らなかった。ただし、定量性の感度が十分とはいえず、LC3-GFPベクターを用いた実験を検討している。さらに、当研究室の他のプロジェクトで行っているLC3-GFP Tg Hela細胞を用いた実験において、蛍光顕微鏡よりもむしろflow cytometryを用いた方が検出感度が優れているとの経験が得られた。クローン病の疾患関連遺伝子としてオートファジー関連分子が同定されたことを受け、本邦のクローン病患者由来のマクロファージにオートファジーの機能異常の有無を検討する目的で、今年度は正常腸管(大腸癌摘出時の非癌部組織)、クローン病・潰瘍性大腸炎切除標本の炎症部位・非炎症部位におけるオートファジーの動態をLC3の抗体を用い免疫染色法にて検討した。粘膜固有層のマクロファージに加え、細菌との応答にオートファジーが関与しているとされる上皮細胞にも注目したが、現時点で一定の傾向をつかむに至っていない。また、粘膜固有層リンパ球を分離し、さらにCD14陽性細胞を分離し、ウエスタンブロット法を試みたが、タンパク量の制限の問題とともに抗LC-3抗体の感度・特異度の問題から、やはり正常腸管・炎症性腸疾患で明らかな差は見出せなかった。このため、昨年から引き続き、LC3-GFPベクターを導入した末梢血単球を用い、(1)通常のオートファジー誘導方法、すなわちアミノ酸飢餓およびrapamycin(0.1nM-1000nM)添加、(2)マクロファージ特異的オートファジー誘導方法(3)recombinant human IFN-g添加培養の方法にてオートファジーを検出する系の確立を目指している。また、マウス腸炎モデルであるDSS腸炎、CD45RBhigh transfer model、IL-10ノックアウトマウスで野解析も開始している。本年度は、クローン病のマウスモデルとして汎用されているTNBS惹起大腸炎モデルおよび自然腸炎発症モデルであるIL-10ノックアウトマウスを用い、クローン病腸管局所におけるオートファジーの動態を、特にマクロファージを中心に解析することを試みた。TNBS大腸炎については、以前から報告が見られるように、炎症の惹起にばらつきが大きく、今回も安定したクローン病類似腸管炎症の惹起は困難であった。このため、IL-10ノックアウトマウスに切り替え、検討を行なった。

われわれの研究所においては、SPF飼育下でのIL-10ノックアウトマウスの自然腸炎発症率は3割程度である(Nonpathogenic Escherichia coli strain Nissle 1917 prevents murine acuteand chroniccolitis.Kamada N etal,Inflamm Bowel Dis 2005(5)455-463)。昨年までと同様、抗LC-3抗体を用いて免疫染色を行なったが、正常腸管と炎症腸管で、マクロファージ・上皮ともに染色状態に明らかな差異を見出せなかった。昨年までのヒト検体における検討からも、同抗体では腸管、特にマクロファージにおけるオートファージーの動態を解析することは困難と判断し、現在、ヒト単球にレトロウイルスベクターであるGFP-LC3を導入したin vitroの実験も検討している。しかしながら、vivoの実験においては、遺伝子操作マウスでの検討が必要かもしれない。
A∞手法の位相不変量への応用

L-S categoryは、多様体上のC^∞-関数の特異点の個数の下限を与えるホモトピー不変量として、LusternikとSchnirelmannにより定義され、Ganeaらにより多くの性質が明らかにされても、なお、van MillとM.Reedの「Open Problems in Topology」にも挙げられた、次の二つの基本的な問題が残されていた:[Problem 642](Ganea予想)位相空間のL-S categoryは、球面との直積をとることで1増えるか?これに対して高次のHopf不変量を射影平面上で考えることにより、L-S categoryが1増えるための障害を与えることに成功し、これを用いることで、Problem 642として挙げられるL-S categoryについてのGanea予想が成立する為の条件を高次のHopf不変量により記述した。本研究では上の議論から球面上の球面拡大として与えられる多様体に対するLS categoryを完全に決定し、その結果としてProblem 643の反例が構成されるとともに、Ganea予想の反例となる多くの多様体が見いだされたが、最近になってfibre束の全空間のL-S categoryについての新しい上限を与える公式を発見し、これを用いてLie群に対するL-S categoryの計算を岡山大学の三村護氏、近畿福祉大学の西本哲氏と共同で行った。また京都大学の河野明氏との共同研究により、この方法に高次Hopf不変量の考えを組み入れることでもう一段進んだ評価式を得ることに成功するとともに、新しい評価式を与える計算可能な不変量module weightを定式化した。これらによって、有理階数が4までのコンパクト単純Lie群については、四つの群Sp(4),F_4,PSp(3),PSp(4)を除く全ての群に対してL-S categoryが決定できた。また、鎌田、佐伯、角、小田、西本の研究分担者によりみA_∞手法の様々な側面における研究を行ったことを報告する。任意の位相空間に付随して定まるA_∞構造は、可微分多様体の位相不変量として特異点の評価を与える。この観点からの世界的な研究者としてアンドラス・シューチ教授に来日・来福していただくとともに、本研究についての研究連絡を行った。一方でこのA_∞構造は、L-Sカテゴリ数の一つの特徴づけを与える。その典型的なものが、高次のHopf不変量が、A_∞構造に付随した射影空間上で再構成されることであり、Rudyak, Stromによるcategory weightがまた射影空間上で再構成されることである。さらに04年1月29日から2月4日まで、韓国において二つの研究集会で講演し、出席していた中国および韓国の研究者らと本研究に関する意見の交換を行った。これと同時期に本研究に関連した研究集会を東アジアの研究者たちと合同で行うというアイデアが中国側より示され、実現に向けて動き出しつつある。本年度では、A_∞構造に付随した射影空間上で新しい不変量の構成とその計算を行い、特に射影ユニタリー群のL-Sカテゴリ数についての非常に確からしい予想が得られた。それは射影ユニタリー群のL-Sカテゴリ数がその有理階数の3倍に等しいというものである。さらに同様な論法を用いることで、有理階数が4以下のLie群のL-Sカテゴリ数が4つの例外を除いて決定された。これを得るための基本的なアイデアとして、不変量の計算による下からの評価はもちろんのことであるが、一般に主束の全空間のCone分解に対する新しい評価式の定式化に成功したことがあげられる。この方法をさらに精密化することで、古典型Lie群のL-Sカテゴリ数に対するtightな評価が得られることを期待している。

高次のホップ不変量を射影平面上で考えることにより、L-S categoryが1増えるための障害を与えることに成功した。これを用いることで、Problem642として挙げられるL-S categoryについてのGanea予想が成立する為の条件を高次のホップ不変量により記述した。その結果として、直積を取る球面の次元が特定の多様体の族に対してある値を越えると、Ganea予想が成立しなくなることを発見した。この議論をStanley, Strom両氏と共同でさらに一般化し、Ganea予想の反例となる位相空間に対しては、常に同様の現象が成立することが示された。これはL-Sカテゴリーの安定化の予想への第一歩となるものである。さらに球面上の球面拡大として与えられる多様体に対するL-S categoryを完全に決定し、その結果としてProblem643の反例が構成されるとともに、Ganea予想の反例となる多くの多様体が見いだされた。最近になってfibre束の全空間のL-S categoryについての新しい上限を与える公式を発見し、これを用いてLie群に対するL-S categoryの計算を岡山大学の三村護氏、近畿福祉大学の西本哲氏と共同で行った。また、京都大学の河野明氏との共同研究により、この方法に高次ホップ不変量の考えを組み入れることでもう一段進んだ評価式を得ることに成功するとともに、新しい下限を与える計算可能な不変量を定式化することに成功した。この新しい不変量を効果的に使用することで、新しい知見が得られるものと期待している。L-S categoryは、多様体上のC^∞-関数の特異点の個数の下限を与えるホモトピー不変量として、LusternikとSchnirelmannにより定義され、Takens, Ganeaらにより多くの性質が明らかにされても、なお、van MillとM.Reedの「Open Problems in Topology」にも挙げられた、次の二つの基本的な問題が残されていた:[Problem 642](Ganea予想)位相空間のL-S categoryは、球面との直積をとることで1増えるか?これに対して高次のHopf不変量を射影平面上で考えることにより、L-S categoryが1増えるための障害を与えることに成功し、これを用いることで、Problem 642として挙げられるL-S categoryについてのGanea予想が成立する為の条件を高次のHopf不変量により記述した。
実物資料による国民学校期国語学習の事例研究

昭和戦中期の国語(科)読み方教育には、大きくは二つの思潮がある。第一は形象論的解釈学的読み方教育であり、第二は身体主義的読み方教育であった。形象論的解釈学的読み方教育は、国語教育解釈学として理論化がなされ、児童の思考面で、戦時体制の維持促進に加担した。身体主義的読み方教育は、錬成主義教育として思想化され、素読教育というかたちで具体化された。児童の精神面で、時局への適応が図られた。国語教育解釈学は、〈国民国家〉と〈国民〉を接続する「仲介装置」であった。国語教育解釈学は、その機能(比喩機能)を逆説的に稼働させた。そうした教育によって〈国民〉は、破滅的行動に移行する対抗感が軽減された。本年度は、本研究課題「実物資料による国民学校期国語学習の事例研究」の中核部分を成す研究を行った。「事例研究」として取り上げたのは東京府青山師範学校附属国民学校(小学校)である。同校では、昭和8(1933)から垣内松三の指導のもと、形象論的解釈学的読み方指導がなされていた。このことは同校の沖山光訓導が記録として残した実践例からも裏付けられた。形象論的解釈学的国語教育と対極に位置するのが、身体主義的国語教育で、具体的な読み方指導としては素読教育が相当する。東京府青山師範学校附属国民学校(小学校)では、形象論的解釈学的国語教育の実施と並行して、素読教育にも力を入れていた。そのことは、同校が昭和15(1940)年に『素読教育の実践』という本を上梓していることからもうかがえる。素読教育の思想的背景には、「読むことを反復するといふ点に於いて既に一種の行の形式を具へてゐる。」(p.2)というように、行的認識の発想と共通するものがあった。平成22(2010)年8月、研究代表者は、東京都武蔵野市の、とある古書店で、資料一式を購入した。それは、昭和16(1941)年度に東京府青山師範学校附属国民学校に入学した一女児童が、1年生のときから4年生のときまでに残した学習資料約350点であった。一児童の作品(実物資料)が、これだけまとまって残っているのは極めて稀である。国民学校教育によって、一児童がどのように発達していったかを克明に知り得る貴重な事例研究となる。同児童が残した資料のうち、特に「ヨミカタ」の試験を精査した。その結果、「ヨミカタ」の試験においては、すべて国定国語教科書を丸暗記していないと解答できない設問から成っていることが分かった。東京府青山師範学校附属国民学校国民科国語の第1学年において、素読・暗記が盛んに実施されていたことが明らかとなった。昭和戦中期(1937年頃から1945年頃まで)の国語教育は、言語主義的国語教育と身体主義的国語教育との二つの方法論が並立していた。言語主義的国語教育は、形象論的解釈学的国語教育の枠組みで理論化がなされた。その結果、国語教育解釈学という、独自の実践思想を形成し、国語科読み方教育の主流となって今日に至っている。一方、身体主義的国語教育は、錬成主義国語教育として理論化がなされ、具体的には素読教育として、昭和戦中期に隆盛した。錬成主義国語教育は前近代から近現代に至るまで読み方教育の底流として命脈を保っている。児童を〈歴史的主体〉にさせるという国語教育目標論については、研究期間の初年度目で考究した。錬成主義国語教育は、素読教育として戦中期に盛んに実践が重ねられたが、戦後は忘却され、衰退した。しかし、近年の脳科学の進歩に伴い、暗記・暗誦の脳機能的有効性が見出されたことによって、現行の学習指導要領では一定の位置づけを得るに至っている。(この点については研究期間の2年度目で考究した。)国語教育解釈学は、昭和初期から理論化が進められ、現在まで国語科読み方教育の主流を形成している。国語教育解釈学は、言語の持つ比喩機能を活用した読解方法である。この国語教育解釈学が、〈国民国家〉と〈国民〉とを接続するインターフェイス(仲介装置)となっていた。〈国民国家〉は永遠の未来を目指して〈国民〉という「乗り物」(ヴィークル)に乗る。乗り捨て、乗り換えを繰り返しながら、〈国民国家〉は未来永劫という時空の旅をする。危急存亡の危機にたたされた場合は、〈国民〉の命に代えても〈国民国家〉を優先するように、インターフェイス(国語教育解釈学)は、その機能(比喩機能)を逆説的に稼働される。そして〈国民国家〉の延命のために〈国民〉は乗り捨てられたのであった。(この点について研究期間の最終年度で考究した。)昭和戦中期の国語(科)読み方教育には、大きくは二つの思潮がある。

国語教育解釈学は、その機能(比喩機能)を逆説的に稼働させた。そうした教育によって〈国民〉は、破滅的行動に移行する対抗感が軽減された。本年度は3年間の研究の初年度にあたるため、研究上の基本概念や基本用語の定義および今後の発展の方向性について考察した。昭和10年前後頃から、国語教育(特に読み方教育)において解釈学が導入され昭和十年代前半は解釈学的国語教育が隆盛した時代となった。「解釈」とは、所与の文章から、そこに込められた意義(思想・心)を把捉することであり、「解釈学」とはその方法論となる。国語教育における解釈学導入にあたっては、「学習者重視の読み」を否定したものであるという否定的評価と、読み手の解釈が尊重されるようになったという肯定的評価の両方が現在の国語教育史研究上に存在する。申請者は、昭和十年代の国語教育に解釈学を導入した主導者である、輿水実の言説に沿って、この問題を究明した。輿水は、「解釈は、その限り常に、何らか建設的なるものである。従つて、主観的なるものの介入を避け難いのである。」と論じている。解釈学の中核に「主観」が組み込まれていると仮定しつつ理論的解明をするのが妥当である。この「主観」という用語は、教育場面において「主体」とも換言できる。また、解釈学を確立したディルタイの言説に基づくと、解釈学を通して主体は歴史的意識を培われ、また歴史的意識に沿って主体は解釈学を駆使しつつ過去の一個の人間を了解することができることになる。申請者はここに〈歴史的主体〉というキーワードを措定した。読み手(児童)を〈歴史的主体〉になるように指導するという観点から、昭和戦前戦中期の読み方教育の動向を解明していく。このように、読み方教育を〈歴史的主体〉形成過程という観点から考察することで、昭和十年代の国語教育の実相について、ある程度の解明が図れる見通しがついた。本研究課題の中心は、東京府青山師範学校附属国民学校で学んだ一児童が残した作品(実物資料)約350点について、整理・分析・考察することであった。その作業は平成24年度にほぼ完了した。昭和初期以降の国語教育においては、大きくは言語主義的国語教育と身体主義的国語教育といった二つの教育思潮が認められた。言語主義的国語教育は、具体的には形象論的解釈学的読み方教育として国語教育の主流を形成した。その一方、身体主義的国語教育は、具体的には素読教育として、明治初期から国語教育の伏流としてその命脈を保ってきた。この二つの読み方教育思潮は拮抗しつつも絶えることなく現在まで続いている。本研究課題が対象とした国民学校期(昭和16年から昭和22年頃まで)においては、身体主義的国語教育が急激に台頭した。具体的には素読教育が重視され、徹底した暗記・暗誦が学習者に求められた。この事実を東京府青山師範学校附属国民学校(小学校)の刊行物、および同校で学んだ一児童が残した実物資料から明らかにした。暗記・暗誦については、近年の脳科学的知見をもとに、限定的であれ、その教育効果が再評価に値することも論じた。本研究題目は「実物資料による国民学校期国語学習の事例研究」である。第一段階は基本資料の収集である。基本資料となる「実物資料」は既に入手ずみである。第一段階は完了したものと言える。第二段階は、周辺資料の収集である。国民学校期国語学習に関する周辺資料についても、数多くの文献資料の収集をほぼ終了し終えている。第二段階もほぼ完了したものと言える。第三段階は研究に係る基本概念や基本用語の確定である。
津波を受けた塩害農地復興のための縦浸透除塩モデルの構築

本研究で対象とする縦浸透除塩法は大量の水を使うため、円滑な水利計画の実行および除塩の効率化が同時に求められる.本研究では除塩効率の向上のためには実験的および解析的な検討をおこなった.実験では大型土層試験器を使った模擬除塩実験を行い、湛水および排水後の除塩量を算出した.また鉛直2次元水分および塩移動モデルを構築し、暗渠周りの水分および塩分移動を調べた.その結果、実験では除塩に必要な水量は同じでも除塩回数は縮小できる可能性があることが分かった.また構築したモデルにより暗渠周りの塩分動態が明らかとなった.暗渠による除塩効率を最大にするための“縦浸透除塩シミュレーションモデル"の開発を目的とし,平成26年度には1除塩工事のデータ収集、2室内縦浸透除塩実験、3除塩モデルの構築、4パラメータ評価実験、を行った。1に関して、当初予定していた宮城県亘理町の除塩工事は圃場や排水路の整備の遅れに伴い延期されたが、平成27年度4月15日現在までに実施された名取市の4件の除塩工事を対象に実験データを取得・整理し、(i)湛水除塩法では湛水後3日目までが塩溶出が顕著であること、(ii)代掻きにより塩溶出が促進されることを明らかにし、湛水期間を慣例(710日間)より短くしても除塩効果には大差なく,除塩工事の短縮可能性を明らかにした。2に関して、室内縦浸透除塩実験を実施するために、アクリルボードを組み合わせた矩形の2次元土層試験器を作製した。その試験器には宮城県名取市から実塩害土壌を採取し、実際の圃場を再現できるように装置に充填した。さらに塩分2極センサーの校正試験を実施し、塩濃度推定に必要な校正曲線を得た。次に、その塩分2極センサーを土層試験器の断面から挿入し、土壌中の温度・塩分・水分のモニタリングを開始した。なお、平成27年度4月より、2次元土層試験器を用いた津波再現実験と縦浸透除塩評価実験を開始した。3および4に関して、圃場での除塩工事および室内除塩実験の遅れに伴い平成27年度に予定していたモデルの開発とそのモデルに使うパラメーターの評価に注力した。その結果、不飽和分散係数および不飽和透水係数以外の熱・水分および塩移動パラメータが各種室内実験により測定し、概ね予定通りの結果を得られた。また上述の2次元の土層中の熱・水分および塩移動モデルを構築できた。平成27年度には一部の未測定の塩移動パラメーターを取得するとともに、本モデルの妥当性を検証する。昨年度の研究実績は主に大型土層試験器を使った暗渠排水実験結果である。海水侵入の再現実験の前段として、淡水を用いた排水実験を行っており、特に暗渠排水で重要な要素となる疎水材の透水性の影響を実験的に評価した。これらの実験結果は2016年の土木学会全国大会学術年次講演会にて発表を行うことが決定している。また、暗渠排水条件においても水田土壌からの塩溶出が生じることから、塩害水田から湛水への塩溶出についての実験結果についてもまとめたものを同講演会にて発表を行う予定である。今後も引き続き、研究成果の公表に努める。なお、昨年度は東北地方の塩害水田土壌の降雨による自然除塩の評価である。これは本研究で対象とする東北地方の暗渠排水および除塩実験を調べた際に、併せて塩害土壌の塩分の経時変化を調べた結果をまとめたものも成果の一部として発表した。昨年度は縦浸透法による除塩効率化の前段として,疎水材の透水性と暗渠排水性能に関する基礎的知見を得るために大型土層試験器を使った暗渠排水実験を行なった。試験器の作製には時間を要したものの、実験は順調に行うことができた。また海水浸水後の排水実験も行っており、実験データは順調に集まりつつある。縦浸透除塩法による除塩効率を向上させるためには実験的な検討と解析的な検討が必要となる。実験的な検討では主に大型土層試験器を使って、実際の暗渠周りからの排水特性(水分移動)と暗渠周辺以外の残留塩分特性(塩分移動)を調べる必要がある。本年度は主に縦浸透を対象とした鉛直2次元塩移動モデルの改良と、そのモデルに必要な土壌水分移動および塩分移動パラメーターの取得を行った。本モデルは海水浸水後の東北塩害土壌を対象に、縦浸透除塩時の任意の時間における土壌中の塩分を予測することができ、また湛水深や湛水静水期間が除塩効果に及ぼす影響を調べることができる。モデルによる除塩評価を行い、かつ農家の方や工事業者に説明するためには、プログラムの扱いを容易にする必要がある。そこで、湛水深の設定や湛水静置期間の設定方法などを改良するとともに、より視覚的に見えるようにするためコンター図の自動生成プログラムを取り入れた。また、プログラムのバグを修正した。モデルの改良とともに、主要な塩移動パラメータである拡散係数の実験などを行い、実験データの蓄積に努めた。また大型土層試験器を使った模擬除塩実験では、海水浸入後の排水、ならびに湛水および排水後の1排水塩量、2センサーによる塩分の経時変化、3円分収支式から求めた残存総塩量、4暗渠周辺とそれ以外の場所における塩分経時変化、などを求めた。しかしながら、実験は数ケースしか終わっておらず、上述のモデル検証は十分とは言えず、さらにデータの蓄積に努める必要がある。

なお、本研究に関連して、本研究で対象とする縦浸透除塩法の比較となる除塩方法(塩溶出法)に関しての研究成果の一部を学会にて報告する予定である。今後は本モデルを使って、縦浸透除塩と塩溶出法との除塩性能の比較を行う予定である。前述のように、モデルの検証に必要な試験装置を用いて、研究を進める必要がある。しかしながら、人事異動などの事情により、実験装置を十分に稼働できず、モデルの検証に必要な実験データの取得は不十分と言わざるを得ない。またモデルの検証も十分に終わっていないことから、そのモデルによるシミュレーションも実施できていない。なお、前述のようにモデル自体は構築済みである。本研究で対象とする縦浸透除塩法は大量の水を使うため、円滑な水利計画の実行および除塩の効率化が同時に求められる。除塩効率の向上のためには実験的な検討と解析的な検討が必要となる。一方、実験的な検討では主に大型土層試験器を使って、実際の暗渠周りからの排水特性と暗渠周辺以外の残留塩分特性を調べる必要がある。本研究では縦浸透を対象とした鉛直2次元塩移動モデルの構築を行っている。本モデルを用いることで、湛水深の違いが除塩量に及ぼす影響を、また湛水静置期間の溶出量を同時に評価することができる。本年度は昨年度に引き続き、縦浸透を対象とした鉛直2次元塩移動モデルの改良とそのモデルに必要な土壌水分移動および塩分移動パラメーターの再取得を行った。特に、団粒構造を持つ水田の水分移動および塩分移動パラメーターに関する知見は少なく、室内実験からパラメーターを求め、モデルの予測精度向上に努めた。そのモデルの改良とともに、大型土層試験器を使った模擬除塩実験を行った。昨年度は塩分移動を支配する水分移動を中心に暗渠周りの水分特性を調べてきた。本年度は昨年度と同様の実験を行い、残存塩量、排出塩量などの暗渠周りの塩分特性を中心に調べた。昨年度も塩分センサーを用いていたが、塩収支誤差は10%を越えていた。その最大の理由はセンサーの誘電率と塩分濃度の関係に起因すると考え、両者の関係を再び室内実験より求めた。その結果、塩収支誤差が10%以下になり、湛水静置期間ならびに排水時の塩分動態が明らかとなった。また実験結果から、除塩に必要な水量は同じでも除塩回数は縮小できる可能性があることが分かった。なお、縦浸透除塩法の実験結果の一部を土木学会全国大会にて発表する予定である。また縦浸透除塩法と関連して、塩溶出除塩法に関しても、その研究成果の一部を国際会議にて発表する予定である。本研究で対象とする縦浸透除塩法は大量の水を使うため、円滑な水利計画の実行および除塩の効率化が同時に求められる.本研究では除塩効率の向上のためには実験的および解析的な検討をおこなった.実験では大型土層試験器を使った模擬除塩実験を行い、湛水および排水後の除塩量を算出した.また鉛直2次元水分および塩移動モデルを構築し、暗渠周りの水分および塩分移動を調べた.その結果、実験では除塩に必要な水量は同じでも除塩回数は縮小できる可能性があることが分かった.また構築したモデルにより暗渠周りの塩分動態が明らかとなった.現在までの達成度は80%である。未達成である実際の除塩工事の評価は圃場の整備などが遅れていることが理由である。現時点でいつ行うことができるかは不明であるが、工事の状況を宮城県、地権者(農家)等に随時確認し、いつでも除塩評価を行うことができるように入念に準備しておく。
膨張宇宙モデルにおけるスケール因子が非線形波動に及ぼす影響について

標準宇宙モデルとして知られているフリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空における非線形波動について考察する.フリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空の計量は一般相対性理論に登場するアインシュタイン方程式の厳密解の一つで,一様等方的な物質分布のもとで膨張または収縮する宇宙モデルを表す.本研究の目的は(i)解の時間減衰・挙動(ii)時間大域解の最良存在条件(iii)爆発解の存在時間の評価を明らかにし,さらに平坦な時空であるミンコフスキー空間の場合での既知の結果と比較することによって,宇宙膨張速度を表すスケール因子が非線形波動に及ぼす影響を解明することである.本年度は非線形項が未知関数の冪乗であるタイプの波動方程式について研究した.まず,ある特定の条件のもとで時間大域解の存在結果が得られた.解の爆発についての研究はより進んだ.当初得られた爆発条件は狭いものであったが,改良を重ねて条件を広げていき,解の時間大域的存在と爆発の境目である臨界条件を割り出すことができた.劣臨界条件のもとで解の爆発および解の存在時間の評価を示すことに成功した.関連した方程式の既存の結果と照らし合わせると,この評価は最良であると考えられる.爆発条件および解の存在時間の評価にはスケール因子が含まれているため,容易に既存の結果と比較できる.明らかになった点は,このフリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空とよばれる一様等方宇宙モデルでは,ミンコフスキー空間の場合と比べて解の爆発が起こりやすいということである.膨張宇宙を背景とする非線形波動であるから,これは妥当な結果であるといえる.また,証明では,解の爆発を示すのにこれまで頻繁に用いられてきたある補題の拡張に成功した.時間大域解存在についてはまだ十分な結果が得られていないが,爆発解に関しては予想よりも早く良い結果が得られたことが主な理由である.具体的には,(i)解の時間大域的存在と爆発を分ける臨界条件の見通しがついたこと,(ii)劣臨界条件のもとで解の爆発および解の存在時間の評価を示す結果が得られたこと,(iii)関連した方程式の既存の結果と照らし合わせて(ii)の条件および存在時間の評価は最良であると考えられること,が挙げられる.また,爆発を証明するにあたり,これまで頻繁に用いられてきたある補題の改良,拡張に成功したことも理由として挙げることができる.方程式の変換を行う必要がなくなったため,従来の証明よりも多少簡潔化されたといえる.これまで研究してきた,非線形項が未知関数の冪乗であるタイプの波動方程式については次のように進めていく.臨界条件のもとでは,関連した方程式の結果から解の爆発が起こることが予想されるので,臨界条件における爆発をまず示すことが最初の課題である.また,これまでに得られた結果は,空間の膨張速度を表すスケール因子がある値より小さい場合を扱っている.スケール因子がその値に等しい場合が残っているため,この問題も解決する.これと並行して,時空評価式を参考にして,時間大域的存在を示す方法を開発する.未知関数の導関数のみからできているタイプの二次の非線形項についても考察を開始する.標準宇宙モデルとして知られているフリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空における非線形波動について考察する.フリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空の計量は一般相対性理論に登場するアインシュタイン方程式の厳密解の一つで,一様等方的な物質分布のもとで膨張または収縮する宇宙モデルを表す.本研究の目的は(i)解の時間減衰・挙動(ii)時間大域解の最良存在条件(iii)爆発解の存在時間の評価を明らかにし,さらに平坦な時空であるミンコフスキー空間の場合での既知の結果と比較することによって,宇宙膨張速度を表すスケール因子が非線形波動に及ぼす影響を解明することである.本年度は非線形項が未知関数の冪乗であるタイプの波動方程式について研究した.まず,ある特定の条件のもとで時間大域解の存在結果が得られた.解の爆発についての研究はより進んだ.当初得られた爆発条件は狭いものであったが,改良を重ねて条件を広げていき,解の時間大域的存在と爆発の境目である臨界条件を割り出すことができた.劣臨界条件のもとで解の爆発および解の存在時間の評価を示すことに成功した.関連した方程式の既存の結果と照らし合わせると,この評価は最良であると考えられる.爆発条件および解の存在時間の評価にはスケール因子が含まれているため,容易に既存の結果と比較できる.明らかになった点は,このフリードマン・ロバートソン・ウォーカー時空とよばれる一様等方宇宙モデルでは,ミンコフスキー空間の場合と比べて解の爆発が起こりやすいということである.膨張宇宙を背景とする非線形波動であるから,これは妥当な結果であるといえる.また,証明では,解の爆発を示すのにこれまで頻繁に用いられてきたある補題の拡張に成功した.時間大域解存在についてはまだ十分な結果が得られていないが,爆発解に関しては予想よりも早く良い結果が得られたことが主な理由である.具体的には,(i)解の時間大域的存在と爆発を分ける臨界条件の見通しがついたこと,(ii)劣臨界条件のもとで解の爆発および解の存在時間の評価を示す結果が得られたこと,(iii)関連した方程式の既存の結果と照らし合わせて(ii)の条件および存在時間の評価は最良であると考えられること,が挙げられる.また,爆発を証明するにあたり,これまで頻繁に用いられてきたある補題の改良,拡張に成功したことも理由として挙げることができる.方程式の変換を行う必要がなくなったため,従来の証明よりも多少簡潔化されたといえる.

これまで研究してきた,非線形項が未知関数の冪乗であるタイプの波動方程式については次のように進めていく.臨界条件のもとでは,関連した方程式の結果から解の爆発が起こることが予想されるので,臨界条件における爆発をまず示すことが最初の課題である.また,これまでに得られた結果は,空間の膨張速度を表すスケール因子がある値より小さい場合を扱っている.スケール因子がその値に等しい場合が残っているため,この問題も解決する.これと並行して,時空評価式を参考にして,時間大域的存在を示す方法を開発する.未知関数の導関数のみからできているタイプの二次の非線形項についても考察を開始する.
血管内皮細胞を標的とした異種移植における拒絶反応制圧の分子論的戦略

末期臓器不全に対する根本的治療法は、理想的な代用人工臓器が未開発である現在では臓器移植に頼らざるを得ない。現在最も一般的な治療法はヒト-ヒト間による同種移植であるが、絶対的な提供臓器の不足と、レシピエントの免疫抑制を強いるが故にもたらされる過剰な患者側の医学的あるいは社会的負担という問題がある。このような背景から恒久的な代用臓器の提供源としてブタなど家畜動物を利用した異種移植研究の実験研究を行った。いわゆるdiscordant xenotransplantationにおける最大の障壁は超急性拒絶反応であり、そのメカニズムは異種動物の細胞表面にあるガラクトース(α1-3Gal)を主とした糖鎖抗原とヒト血液中に既存する自然抗体との反応によって引き起こされる免疫反応およびそれに伴う種々の病態変化である。我々は、特に糖鎖抗原と自然抗体反応に基づく超急性拒絶反応の解明に重点を置き、異種間細胞性拒絶のメカニズムを解明し、将来の臨床応用を見据えたその制御について探求を行った。研究成果として以下の点について解明し得た。すなわち:1)移植片細胞の活性維持と宿主の細胞死誘導因子について;2)移植片(特に血管内皮)細胞の、細胞性免疫にともなう細胞死(アポトーシスを含む)のメカニズムとしてとらえ、細胞表面レセプター、シグナル伝達系の酵素反応、そして細胞死誘導因子および抑制因子(bcl-2、SOD:super oxide dismutase、カスパーゼインヒビター等)、および宿主における細胞死誘導因子について;3)主たる異種抗原である1,3αGalの分解酵素を独自に開発し、その抗原抑制効果について。これらの実験成果をもとに、将来は超急性拒絶反応に引き続く未知の反応であるところの異種間移植の細胞性免疫制御への進展を可能にするものであると信じる。discordan異種多植に伴う血管内皮細胞の細胞死のメカニズムを、細胞表面レセプター、カスパーゼ系の酵素反応とシグナル伝達、活性酸素そしてアポトーシス誘導因子(Bax、p53、Fas)および抑制因子(bcl-2、SOD:super oxide dismutase、Caspase inhibitor)につき詳細な検討を行った。Bcl-2に関しては、その発現程度によってアポトーシス誘導の程度と関連が認められた。そこでin vitroにおいて、bcl-2遺伝子の導入を試みたところ、アデノウィルスおよびリポゾームで高率に発現誘導することが確認された。このことから、in vivoでの実験への発展が可能であると考えられた。ブタなど家畜動物からの異種移植、いわゆるdiscordant異種移植における最大の障壁は超急性拒絶反応であり、異種動物の細胞表面にあるガラクトース(α1-3Gal)を主とした糖鎖抗原とヒト血液中に既存する自然抗体との反応によって引き起こされる免疫反応およびそれに伴う種々の病態変化である。そこで、異種臓器に発現している糖鎖抗原をその発現酵素を制御して抑制する手段が試みられているが、特に大動物では困難であることが示されている。我々は独自の方法として、ガラクトースを消化する酵素の存在に着目し、エンドベータガラクトシダーゼの遺伝子解析を行った。現時点ではこの遺伝子をウィルス等のベクターを用いて、異種臓器に発現すべく遺伝子操作の基礎実験を行っている段階である。In vitroでの初期実験の結果ではこの酵素の有用性が示唆されている。Fasレセプターの遺伝子クローニングから、その活性抑制基ーペプチドのクローンを複数合成した。そのうち、既存のモノクローナル抗体よりも活性の強い、10のアミノ酸からなるFasリガンドについても既に活性決定基を確認しており、このことは同様にFasリガンドの活性決定基ーペプチドの効果について研究した。それによればある種のペプチドでは細胞死に直接関係しないものもあることがわかり、細胞死抑制の手段として利用しうることが示唆された。

Discordant系における異種移植の拒絶反応、すなわち、超急逝拒絶反応のメカニズムについての研究として、まず、血管内皮細胞の表面に存在する糖鎖抗原の分子解析と、その合成酵素であるガラクトシルトランスフェラーゼの遺伝子解析を行なった。そして抗原-抗体反応に基づく補体活性の誘導と、それに伴うサイトカインの活性、および細胞障害のメカニズム、特に細胞内のシグナルトランスダクションの分子生物学的研究を行なった。超急性拒絶反応の制御に関しては、血管内皮細胞の表面に存在する糖鎖抗原の融解酵素であるガラクトシダーゼにつき、その遺伝子解析と、独自に開発したEndo-GalCの作成に成功した。さらにこの遺伝子を用いた遺伝子導入による超急性拒絶反応の制御効果につき、In vitroおよびIn vivoにおける実験を行なうことが出来た。超急性拒絶反応の制御の他の手段として、血液内の可溶性成分としてのペプチドの合成を利用した研究を行なった。その前段階の研究として、細胞障害のメカニズムの中核をなすと考えられるアポトーシスの解明を行なった。特に、Fas抗原あるいはTNFによるレセプター型細胞死の誘導に関する分子について、あるいはカルシウムの細胞内濃度変化との関連などにつき、分子生物学的研究を行った。その上で、それらのアポトーシス関連分子の関わりを研究し、超急性拒絶反応の制御に応用しうる可能性を示唆する研究結果が得られた。