hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
溶融還元時の溶融鉱石と炭材の反応に関する基礎的研究

溶融還元に石炭を直接使用できるようにすることを目的に、次の2つの実験をおこなった。(1)溶融酸化鉄と石炭の高温での反応をX線透過法で直接観察し、その反応挙動をモデオにおさめた。(2)還元の際に発生するガスおよび還元にともなう酸化物組成の変化を調べた。以上より次のことが明かとなった。1)石炭中の揮発分は石炭が溶融スラグに投入された直後から活発に発生する。(2)揮発分の主成分はメタンと水素である。(3)ガス分析から求めた還元率とスラグ分析から求めた還元率は、ほぼ一致した。(4)石炭による還元の際の還元速度は、チャ-あるいは黒鉛によるそれよりも大きかった。(5)黒鉛およびチャ-による還元速度はほとんど同じ値であった。(6)これら還元反応速度は還元率に対し見掛け上一次反応速度式として整理できる。(7)見掛けの反応速度定数の温度依存性はアレニウスの式に従い、その見掛けの活性エネルギ-はチャ-と黒鉛の場合には約35kcal/mol、石炭の場合には約15kcal/molであった。以上の結果より、石炭中の揮発分は溶融還元にとって有利に働くことが明かとなった。本研究は、溶融還元に石炭を直接使用できるようにすることを目的に、炭材と溶融酸化鉄の反応挙動を炭材の揮発成分に注意を払いながら研究し、溶融還元に使用する炭材が持つべき必要条件を明らかにしようとするものである。本年度は溶融酸化鉄中に石炭を投入し、溶融酸化鉄と石炭の高温での反応をX線透過法で直接観察し、その反応挙動をビデオにおさめた。炭材には揮発分含有量が異なる、ホンゲイ炭(低揮発分)、ベ-ズウォ-タ-炭(高揮発分)、黒鉛(無揮発分)、の3種類を用いた。溶融試料は融点が比較的低いこと、反応速度を遅くして観察を容易にすることを目的に、CaOーSiO_2ーAl_2O_3ーFeO系酸化物(塩基度=1、FeO=25wt%)とした。溶融試料に炭材を投入すると、初めは炭材表面から小さい気泡が多数発生し、これが溶融酸化物試料中を上昇して行く挙動が観察できた。時間の経過と共にこの小さな気泡は互に合体し、大きな気泡となることも分かった。溶融酸化物中で発生する気泡の量は揮発分の多い炭材ほど多い事も観察された。X線透過法で直接観察した後の試料は凝固させ、粉砕してブロムアルコ-ル法で金属鉄を分離し金属化率を求めた。その結果、X線透過法で直接観察の際に見られた小気泡が連続して発生している時期に、還元反応が活発におきていることを推定させた。上記の観察と平行して、発生ガスをガスクロマトグラフで分析するための準備、炭材と反応した後の溶融酸化物を分析するたの準備を行なった。本年度は還元の際に発生するガスおよび還元にともなう酸化物組成の変化を調べた。発生するガスを一定時間毎にガラス製ガスサンプラに集め、これをガスクロマトグラフにて分析し、生成したガスの種類と発生量を調べた。アルミナるつぼ中に酸化鉄ーCaOーMgOーSiO_2ーAl_20_3(以下、スラグ)を溶解しておき、これに高揮発分炭であるベ-ズウォ-タ-炭を球形に加工して浸漬し、酸化鉄を還元させた。比較のために電極用黒鉛およびベ-ズウォタ-炭の揮発分を予め除去したもの、すなわちチャ-も還元剤とした。チャ-を製造する際に生成した揮発分も回収しガス分析した。還元速度は発生するガス量およびガス成分の変化から求めたが、還元後のスラグ試料も化学分析したクロスチェックを行なった。また、溶融スラグ中での石炭からの揮発分の発生状況はX線透視法で観察した。X線透視観察およびガス分析により、石炭中の揮発分は石炭が溶融スラグに投入された直後から活発に発生することがわかった。揮発分の主成分はメタンと水素であることが明らかとなった。

ガス分析から求めた還元率とスラグ分析から求めた還元率は、ほぼ一致した。石炭による還元の際の還元速度は、チャ-あるいは黒鉛によるそれよりも大きかった。黒鉛およびチャ-による還元速度はほとんど同じ値であった。これら還元反応速度は還元率に対し見掛け上一次反応速度式として整理できることを明らかにした。また、見掛けの反応速度定数の温度依存性はアレニウスの式に従い、その見掛けの活性エネルギはチャ-と黒鉛の場合には約35kcal/mol、石炭の場合には約15kcal/molであった。以上の結果より、石炭中の揮発分は溶融還元にとって有利に働くことが明かとなった。
地表層補償光学に基づく超広視野太陽像回復の効果

地表層補償光学系(GLAO)用の波面センサーの開発を行い、地表層と上空層の波面位相を分離して求めることに成功した。開発したGLAO波面センサーを飛騨天文台に設置して実験を行った結果、観測視野全体で画像のコントラストが向上することを確認した。参照点として4点を用いた場合で600Hz以上の動作速度を達成した。on-focusとdefocusの太陽像を同時に観測するシステムを開発し、飛騨天文台での観測に適用した。観測データをPhase Diversity法によって処理することによって、広視野に渡って大幅な画像改善に成功した。計算時間削減のため、計算機クラスタによる並列処理システムを開発した。地表層補償光学(GLAO)用の波面センサーの開発を主に行った。サブアパーチャの視野、マイクロレンズアレイの個数などのパラメータを決定した。2015年5月の太陽観測において、波面センサーを望遠鏡焦点部に設置し、データを取得した。これを用いてGLAO波面センサーのソフトウェアの開発を進めた。参照点を3点とし、地表層と上空層の波面位相を導出することに成功した。しかしながら、上空層や地表層でゆらぎが風の影響で流れていく様子を再現することはできていない。これは主に、参照点数が不足しているために波面推定精度が十分でないことに起因していると考えている。参照点数をもっと増やして実験する必要がある。ただし、参照点数を増やした場合、従来のようにCPUコアを用いた並列処理では、動作速度が不足する可能性があることも分かった。これに対処するためには計算の並列度をさらに高める必要があり、GPUによる波面計算の検討を始め、その基礎的な実験を開始した。画像処理については、5月の観測で位相変化結像法(PD)法用のデータを取得し、画像処理を行うためのソフトウェアの開発を実施した。これを用いてデータ処理することで太陽像のコントラストを改善できた。ただし、シーイング状態のよいデータを観測で得ることができなかったので、この場合のPD法の性能についてはまだ実験できていない。さらに、非常に計算量が大きくなるため、高速化のための工夫が必要であることが分かった。GLAOの開発については、上空波面推定のソフトウェアの開発を実施し、上空層と地表層の波面位相を求めることに成功した。これは当初の予定通りである。画像処理については、PD法のソフトウェアの開発を行い、観測データを用いた画像回復処理を実行した。これも当初の予定通りである。以上から、おおむね順調に進展していると判断した。地表層補償光学(GLAO)を動作させる際に必要になる揺らぎ層の高さの情報を得るために、新たに太陽SLODAR法の開発を実施した。飛騨天文台において得られた観測データを処理した結果、地表層に非常に大きな揺らぎが存在するという従来の知見に合致する結果を得ることができた。これについては学会発表を行うと共に、論文として投稿している。また、GLAOセンサーにおいては、昨年までは投影位相データを中間出力するアルゴリズムを用いていたが、高速化のために観測データから直接地表層波面位相を出力できるアルゴリズムの開発に着手した。基本的な動作は確認できており、今後はこの方法に基づいてセンサーを開発する。GLAOを高速で動作させることを目的として、GPUによる波面計算の高速化のための実験を進めた。比較的安価な素子を用いた場合でも、計測点が数点であれば、1000Hz以上での動作が可能であることが分かった。この成果については学会発表を行っている。画像処理については、シーイングの良い時のデータが得られていないので計算機で劣化像を発生させ、それを開発したPhase Diversity(PD)法で処理するという実験を行った。現状、かなりの画像回復の効果が確認できている。PD法においては計算量が非常に大きくなるため、計算機クラスタによって画像処理を実行するシステムを開発し、計算時間を大きく削減することに成功している。この成果は学会発表を行うと共に、8月に国際会議で発表する予定となっている。GLAOの開発については、当初想定していなかった技術の開発(太陽SLODARおよびGPU波面推定)が必要となったため、GLAOを望遠鏡に組み込んで実験することができていない。これは当初予定より少し遅れている。画像処理についてはアルゴリズム開発は順調に進んでいる。ただし、シーイングの良い観測データでの実験はまだできていない。一方、画像処理を計算機クラスタで処理するシステムの開発については想定以上の成果である。以上を総合して、やや遅れていると判断した。地表層補償光学(GLAO)と画像処理(Phase Diversity法:PD)によって、地上太陽観測において大気の揺らぎを克服し、広視野で鮮明な太陽像を得ることを目的とし、(1)開発したGLAO波面センサーを既存のAO装置に組みこんで、GLAOの効果を観測的に確認すること、および(2)開発したPD法を実観測で得られたデータに適用し、画像改善の効果を評価すること、を実施することにしていた。(1)GLAOについては、波面センサーの開発を進め、参照点が4点に増えた場合でも600Hzで動作可能な性能を達成した。それを実際に飛騨天文台における太陽観測に適用し、大気揺らぎによる画像変動を抑制する効果があることを確認できた。現システムの評価と改善に向けての課題を明らかにし、当初の目的をほぼ達成することができた。この成果については2018年6月開催のSPIE国際会議で発表予定である。さらにGLAOセンサーで必要となる揺らぎ層の高さを求めるために、太陽SLODAR法の開発も行った。

これは、従来二重星用に提案されたSLODAR法を太陽観測にも適用できるように拡張したものである。この内容については「光学」2018年6月号への論文の掲載が決定している。(2)飛騨天文台にPD観測光学系を設置し、データ取得を行った。そのデータに開発した手法を適用した結果、広視野での画像改善を確認した。PD法を広視野回復に適用する際、データ処理に膨大な計算時間が必要となる。このため、我々はデータ処理用に計算機クラスタシステムを開発し、処理時間を大幅に削減することに成功した。PD法については、画像改善の効果を確認するだけにとどまらず、効率的なデータ処理システムの開発にまで進むことができ、当初の計画を超える成果を達成できた。これは2018年6月開催のSPIE国際会議で発表予定である。地表層補償光学系(GLAO)用の波面センサーの開発を行い、地表層と上空層の波面位相を分離して求めることに成功した。開発したGLAO波面センサーを飛騨天文台に設置して実験を行った結果、観測視野全体で画像のコントラストが向上することを確認した。参照点として4点を用いた場合で600Hz以上の動作速度を達成した。on-focusとdefocusの太陽像を同時に観測するシステムを開発し、飛騨天文台での観測に適用した。観測データをPhase Diversity法によって処理することによって、広視野に渡って大幅な画像改善に成功した。計算時間削減のため、計算機クラスタによる並列処理システムを開発した。当初の予定通り、研究を進めていく。実験室におけるソフトウェアの改善、太陽観測(5月と9月に実施)、データ処理、評価を繰り返しながら、GLAO用波面センサーとPD法アルゴリズムの開発を進める。GLAO波面センサーについては動作速度の向上が課題であり、従来型の計算方法でアルゴリズムの工夫によって速度向上を図る方法とGPUを用いて並列度を上げる方法の二つを並列して進める。PD法については計算速度の改善が大きな課題である。これについては計算機の性能を最大限に引き出す工夫(並列化、最適化)を行っていく。さらに、回復される視野を広げるための処理を追加していく。実験室におけるソフトウェアの改善、太陽観測(6月と9月に実施)、データ処理、評価を繰り返しながら、GLAOとPD法の開発を進める。GLAOについては、飛騨天文台のAO装置にGLAO波面センサーを組み込み、実際に太陽観測を行なう。遅くとも9月までにはGLAOを動作させる。PD法については、結果の精度を向上させるため、アルゴリズムを複数フレームに対応できるように拡張する。9月までには、必要な観測データを取得し、画像回復の効果を確認する。天文光学
量子情報の符号化・復号化と多粒子間エンタングルメントを用いた量子情報処理

本年度は、量子情報の符号化・復号化に関する量子一方向的関数の導入に向けて、昨年度に引き続いて量子ビット系・離散多準位におけるエンタングルメントの新しい性質の探索と量子情報処理への応用に関する研究を行い、次のような成果を得た。量子ビット系に関しては、混合状態を考察することで非対称性を導入した多量子ビットエンタングル状態を用いて、2量子ビットに符号化した量子情報を、エンタングルメント資源を用いずに復号化するプロトコルを提案した。この非対称混合状態を用いると、制御測定の選び方に応じて量子情報の伝達や破壊を遠隔操作で行うことが可能となる。このプロトコルは、遠隔操作によるエンタングルメント抽出・破壊過程でもあることが示され、量子情報の流れを制御する遠隔量子情報スイッチと考えることもできる。離散多準位系に関しては、量子情報を量子鍵として用いた認証プロトコルとして、離散多準位エンタングルメントを量子鍵と対となる量子錠として用いる量子錠プロトコルを提案した。この認証プロトコルは、古典情報の通信は行わずに未知の量子状態への演算とやりとりのみで認証を行うものであり、量子情報の複写禁止原理に基づく高い安全性を保持する。エンタングルメントの基礎理論としては、前年度導いた離散多準位多粒子系における、操作的な意味を持つエンタングルメントの測度のひとつであるエンタングルメント頑強性の性質を探索した。まず、与えられたエンタングルメントを、もっとも効果的に少ない数の混合で壊してしまう純粋状態は何かという点に注目して、離散多準位多粒子エンタングルメントを壊す効力のないノイズを満たす性質を導いた。本年度は、量子情報の符号化・復号化に関する量子一方向関数の導入に向けて、量子ビット系・連続変数系・離散多準位におけるエンタングルメントの新しい性質の探索と量子情報処理への応用に関する研究を行い、次のような成果を得た。量子ビット系に関しては、多量子ビットエンタングルメントを用いて2量子ビットに符号化した量子情報を用いて、局所的演算と古典的通信のみでは情報を共有する2者のうち片方にのみ量子情報の抽出が可能、というような「量子情報の不公平分配」を行うための必要十分条件を求め、非対称量子情報共有プロトコルを提案した。研究成果はカナダおよびカリフォルニアでの国際会議で発表され、論文は現在準備中である。連続変数系に関しては、集合論を用いたエンタングルメント変換性に関する一般論の構築に成坊することにより、離散変数系には現れない連続変数系独自のエンタングルメントの性質(純粋状態で相互変換不可能な状態が存在すること)を発見した。この性質は、予想外にも数学的性質の違いによる量子物理の基盤的な構造の違いを示し、量子情報処理への応用も期待されている。この結果は、シンガポールおよびカリフォルニアでの国際会議で発表され、また現在論文を投稿中である。離散多準位系に関しては、完全混合状態の離散多準位系を更に大きな空間に埋め込むことによって、ビームスプリッターを用いてエンタングルメント生成が可能であることを示した。そして、様々な次元の空間に符号化した量子情報を用いた量子情報処理の可能性を示した。この研究成果は、現在論文を投稿中である。本年度は、量子情報の符号化・復号化に関する量子一方向的関数の導入に向けて、昨年度に引き続いて量子ビット系・連続変数系・離散多準位におけるエンタングルメントの新しい性質の探索と量子情報処理への応用に関する研究を行い、次のような成果を得た。量子ビット系に関しては、多量子ビットエンタングルメントを用いて2量子ビットに符号化した量子情報を、エンタングルメント資源を用いずに復号化するための必要十分条件を応用することで、量子情報の安全な条件付通信を可能とするような量子暗号プロトコルとして、量子鍵プロトコルを提案した。この研究成果は、英国での国際会議で発表され、論文は現在投稿中である。連続変数系に関しては、離散変数系には現れない連続変数系独自のエンタングルメントの性質(純粋状態で相互変換不可能な状態が存在すること)が、エネルギー有限で情報の出力量も有限であるような、物理的な系において無限に存在することを示した。この結果は既に出版されている。離散多準位系に関しては、エンタングル状態に符号化された古典情報を分離可能な操作のみで確実に復号化するための条件を考察することで、離散多準位多粒子系における、操作的な意味を持つエンタングルメントの測度を見出した。この測度によって、古典情報を量子情報に符号化・復号化する際での符号化・復号化に必要な資源の非対称性を解析することが可能となるため、応用面も期待できる。この結果は、現在投稿準備中である。

この認証プロトコルは、古典情報の通信は行わずに未知の量子状態への演算とやりとりのみで認証を行うものであり、量子情報の複写禁止原理に基づく高い安全性を保持する。エンタングルメントの基礎理論としては、前年度導いた離散多準位多粒子系における、操作的な意味を持つエンタングルメントの測度のひとつであるエンタングルメント頑強性の性質を探索した。まず、与えられたエンタングルメントを、もっとも効果的に少ない数の混合で壊してしまう純粋状態は何かという点に注目して、離散多準位多粒子エンタングルメントを壊す効力のないノイズを満たす性質を導いた。
ベトナムにおける貧困撲滅政策にみる国連の新たな開発援助戦略の実証研究

今年度の研究によって、国連による開発援助がシステムとしてヴェトナムにおいても確立されつつあることが確認できた。専門機関をも含めた共同での問題分析(Common Country Assessment:CCA)によって、開発の隘路に対する分析がなされ、その結果を基に国連システムとしての取り組み、すなわち国連開発援助枠組み(United Nations Development Assistance Framework:UNDAF)が作成されている。各国連機関はこのUNDAFに基づいて自らのプログラムを作成するが、本研究で特に取り上げている国連開発計画(UNDP)の場合には、国別協力枠組み(Country Cooperation Framework:CCF)を作成してその取り組みを明確にしている。CCFは2度作成されているが、第1次CCFと比べると第2次CCFは、よりガヴァナンスに特化した内容へと変容し、意志決定の分権化と現地における参加に重点が置かれている。特にジェンダーと環境への視点が強まっている。今年度はQuang Tri省での取り組みを通じて「貧困問題」の分析に努めた。UNDPと連携協力を行っているオランダのSNVというNGOを通して現地でのUNDPの取り組みを観察したが、Quang Tri省でもジェンダーを大きく取り上げ、女性連合と協力して特に少数民族の女性達の所得向上プロジェクトを推進している。しかしながら、現時点での研究から言えることは、プロジェクトレベルでは「人間開発」の視点が十分に活かされてはおらず、貧困問題に対して所得の観点からのアプローチのみが行われており、「力の剥奪」状況を改善する方策を所得向上という視点からしか目指していないと言える。このことはガヴァナンスの問題にも通じ、すべての人々の参加を通じた形でのガヴァナンスの改善には至っていない事が確認できた。UNDPが支援してきた二度目の生活水準調査(LSMS)の結果が1999年末に公表され、ここ5年間でヴェトナムにおける貧困がどのように変化してきたのかが明らかとなった。また、その結果をもとに作成された世界銀行による報告書から、ヴェトナムにおいては絶対的貧困の割合が確実に低下していることがわかったが、その一方で市場経済化の歪みによる不平等が拡大しつつあることも明らかとなった。ここに来て、研究目的で述べたように、ヴェトナムにおける貧困格差が大きくクローズアップされ、分配機能を通じた国家の役割の再確認と開発援助の在り様が問われている。次に、貧困の原因に関しては、それが分野横断的な性格を帯びていると同時に、それぞれの地域の特性も有していることが明らかとなった。たとえば、中部沿岸地域では自然災害によって非貧困層が再度貧困層に転落することがあるが、間接的な原因としては山岳地帯の森林伐採が挙げられている。このように、村落レベルでの考察と同時に、マクロレベルでの貧困緩和政策の考察も重要であることがわかった。UNDPは、ドイモイ(刷新)政策を人々の選択肢を拡大させてきたという点において高く評価しているが、市場経済化による恩恵の分配については言及していない。今後フィールド調査を通じて、グッド・ガヴァナンスと持続可能な人間開発という観点から、この点に関してどのようなアプローチをしているのか考察したい。11月1日から11月10日までの日程で、ハノイにあるUNDP事務所および図書館を訪れ資料収集に努めたが、その結果、Ben Tre,Yen Bai,Quang Binhの3省以外にも、Tra Vinh,Quang Tri,Ha Giangの3省においても貧困緩和政策が進められていることがわかった。そのため,今後はこの3省も加えた6つの省においてUNDPの活動を比較検討していく予定でいる。
新規好気性アンモニア酸化反応の分子メカニズム解明に向けた触媒分子の分離と機能解明

好気性アンモニア酸化古細菌(AOA)は地球規模での窒素循環に関わる微生物でありながら、どのようにアンモニアを酸化するのか明らかになっていない。本研究では、AOAから触媒分子(酵素および補酵素)を分離し、触媒機能を解明することによってアンモニア酸化反応のメカニズムを解明する。本研究では、1) AOAの大量培養、2)触媒分子の分離条件検討、分離・同定、3)触媒分子の機能・物性に基づく反応メカニズムの解明を試みる。AOAはアンモニアを酸化することで無機物からエネルギーを回収する新規な触媒分子と機構を有しており、これらを解明することは高い学術新規性および新規触媒としての工学的応用が期待できる。
藍植物から生成させた紫色色素（インジルビン）の還元による染色

藍の生葉による染色では、藍の染料である青色色素のインジゴの異性体である赤紫色のインジルビンを多く生成させることで、藍植物から紫色を染色することができる。インジルビンは、水に不溶のため、還元して水溶性にした後、繊維内で酸化によって元の色素に戻すことで染色できるが、その詳細な条件についてはわかっていない。そこで、藍植物や試薬から生成させたインジルビンを還元して染色する方法について、還元条件の検討や、安定性の検討を詳細に行い、インジルビンの効果的な染色条件を明らかにするとともに、実用的染色を実現する。
先天的p53機能亢進型変異による新たな疾患モデルの確立

私たちは、最近、先天性の小頭症、成長障害、免疫不全症、骨髄形成不全を呈する男児を経験した。この患者はp53変異を有し、その結果p53蛋白は機能が亢進し、特異的症状が生じると予想した。ヒトでは同等のp53変異の報告は、私たちが調べ得た限りでは未だない。私たちは、今回、高度骨髄機能不全患者で見出したC末欠失によるp53機能亢進型変異(p53CTD)と同等のp53変異を持つマウスを遺伝子編集技術により作成した。p53CTD/WTマウスはp53異常活性化の特徴である手足の高度色素沈着に加え、末梢リンパ球著減と大球性貧血を示した。p53機能亢進が小頭症、成長障害、免疫不全症、赤芽球癆等の特異的な症状を示すメカニズムを実験動物を用いて明確にすることを目的として、マウスおよびゼブラフィッシュにp53変異と、修飾因子であることが予想されるXPD変異を導入した。マウスについてはp53変異種を3系統、XPD変異種を1系統、またゼブラフィッシュについてはp53変異種を2系統、XPD変異種を1系統を作成し、系統維持することが出来た。マウス:p53ーCOOH末端に変異を導入し、p53機能活性化変異を生じたマウスを3系統樹立した(1c.1075_1076insC, p.Ser359GlnfsX20、2c.1074delC,p.Asp358GlufsX9、3c.1060_1091del, p.Glu354AlafsX3)。1はヘテロ体雄において、男性不妊が生じることが分かり、精巣も組織学的に精子を認めないことを確認した。男性不妊によりはホモ体は得られなかった。p53機能活性化変異のヘテロ体で有意な症状を示した報告は今までにない。2はヘテロ体は野生型と変化なく、ホモ体で早期死亡・発育不良を認め、今までの報告と合致した。3はホモ体の一部が早期死亡するが、生後早期を過ぎるとヘテロ体・野生体と同等の発育を示した。Xpdのフレームシフト変異をexon 2に導入したマウス(c.22delC, p.Leu8CysfsX18)はホモ体は胎生致死であった。引き続き、Xpdのフレームシフト変異をexon 7に導入したマウスを作成するべく遺伝子編集を行っている。ゼブラフィッシュ:p53に変異を導入したゼブラフィッシュを2系統(c.1101_1113delinsGGTAA, p.Asp367GlufsX12、c.937delG and c.998_1028del,, p.Glu313SerfsX6)作成したが、いずれもホモ体は有意な異常を認めなかった。Xpdのフレームシフト変異をexon 7に導入したゼブラフィッシュを1系統樹立した(c.510delTinsGGTAA, p.Pro171ValfsX16)。ホモ体は受精後72時間の時点で小眼球症・小脳症を認め、1か月までにすべてのホモ体が死亡した。ヘテロ体は野生体と同等の表現型であった。マウス、ゼブラフィッシュで遺伝子編集操作を行い、いずれのモデル動物でも期待した遺伝子組み換え動物を得ることができた。【当初予期しなかったこと】p53活性化変異を導入したマウス3系統のうち、その1つの系統のヘテロ体で男性不妊症がみられたこと。このため、この系統ではホモ体が得られなかった。マウス:遺伝子編集技術により、昨年度作成に成功したp53活性化マウス(c.1075_1076insC, p.Ser359GlnfsX20)の表現型の解析を行った。p53活性化マウス(ヘテロ体)では、末梢血で、白血球数が約50%に低下し、赤血球数も20-30%の低下がみられると同時に、MCV (平均赤血球容積)が10-20%増加し、大球性貧血のパターンを示した。Poly(I:C)の腹腔内投与を行うと、p53活性化マウスでは野生型と比べて、白血球数、赤血球数の低下が顕著であり、MCVもさらに増大した。血小板数は野生型では増加したのに対し、p53活性化マウスでは有意に低下した。MlethoCultを用いてマウス造血幹細胞のコロニーアッセイをおこなったところ、p53活性化マウスでは野生型と比較して、有意にCFU-E、BFU-Eの両者が著しく低下しており、造血幹細胞機能に異常が生じていることがあきらかになった。p53活性化マウスに、さらにXpd遺伝子変異を導入したダブルヘテロマウスも作成しているが、現時点ではXpd変異導入による相乗作用は観察されていない。ゼブラフィッシュ:Xpd遺伝子改変ゼブラフィッシュ(c.510delTinsGGTAA, p.Pro171ValfsX16)のホモ体は受精後72時間の時点で小眼球症・小脳症を認めることを昨年度発見したが、組織学的検査とin situ hybridizationを行い、硝子体の発生過程に異常が生じていることを明らかにした。作成した遺伝子編集動物の表現型解析で、極めて特異的な所見の同定に成功し、そのメカニズムの解明も次第にわかってきている。

私たちは、最近、先天性の小頭症、成長障害、免疫不全症、赤芽球癆を呈する男児を経験した。既知の原因遺伝子変異はなかった。末梢血単核球ゲノムのp53遺伝子解析(弘前大学小児科、伊藤悦郎先生、京都大学、小川誠司先生と共同研究。未発表)でヘテロ変異(p.Ser362AlafsX7, c.1279delA)を見いだした。この変異により、p53蛋白は機能が亢進し、患者でみられた症状が生じると予想した。ヒトではp53CTD変異の報告は、私たちが調べ得た限りでは未だない。ヘテロ体で骨髄症状を示した遺伝子改変マウスは存在しない。私たちは、今回、高度骨髄機能不全患者で見出したC末欠失によるp53機能亢進型変異(p53CTD)と同等のp53変異を持つマウスを遺伝子編集技術により作成した(山梨大学・若山照彦教授と共同)。私たちの患者とp53CTD/WTマウスはともにC末端から32番目に位置するセリンを欠失している。p53CTD/WTマウスはp53異常活性化の特徴である手足の高度色素沈着に加え、末梢リンパ球著減と大球性貧血を示し、さらに3 Gyの全身放射線照射後10日で高度な貧血が生じ、その後短期間で死亡した。p53CTDのマウスヘテロ体で初めて血液学的異常を発見した。同時にp53CTDを導入したK562培養細胞・患者由来iPS細胞(京都大学・中畑龍俊教授と共同)の樹立にも成功した。私たちは、最近、先天性の小頭症、成長障害、免疫不全症、骨髄形成不全を呈する男児を経験した。この患者はp53変異を有し、その結果p53蛋白は機能が亢進し、特異的症状が生じると予想した。ヒトでは同等のp53変異の報告は、私たちが調べ得た限りでは未だない。私たちは、今回、高度骨髄機能不全患者で見出したC末欠失によるp53機能亢進型変異(p53CTD)と同等のp53変異を持つマウスを遺伝子編集技術により作成した。p53CTD/WTマウスはp53異常活性化の特徴である手足の高度色素沈着に加え、末梢リンパ球著減と大球性貧血を示した。上記で得られた遺伝子組み換え動物の解析を引き続き行う(生存曲線、身体発育、骨髄、肝臓、生殖器等の組織標本の作製、アポトーシスの評価、FISH,リアルタイムPCR、マイクロアレイによる遺伝子発現の検討、眼球組織を用いた細胞周期調節異常の解析)。とくにp53活性化変異マウスで今まで報告がなかった男性不妊については、胎児期より連続的に組織標本を作成し、男性不妊にp53がどのように作用しているのかを突き止める。p53変異導入動物とXpd変異導入動物を掛け合わせて、相乗効果、あるいは相殺効果がみられるか調べる。上記で得られた遺伝子組み換えマウス(p53単独変異、Xpd単独変異、およびp53とXpd両方の変異)から線維芽細胞株を樹立し、それぞれの変異によるp53、Xpd活性の変化を確認する(紫外線照射によるアポトーシスの誘導を評価する)。p53活性化マウスの骨髄形成不全のメカニズムをさらに明らかにする。具体的には、マウス胎児由来線維芽細胞(Mouse embryonic fibroblast)を作成し、紫外線・放射線照射下において、アポトーシス・細胞周期をp53活性化マウスと野生型で比較する(関連遺伝子のリアルタイムPCRによる発現解析、PI staining、γH2AXの発現、フローサイトメトリーによる細胞周期の解析等)。さらに、マウスで見つかった変化が、ヒトのp53活性化変異を有する患者でも同様にみられるかを、患者から既に得ている線維芽細胞を用いて確認する。小児科経費節減に努めた結果、13800円の次年度使用額が得られた。
石灰化不全を伴う先天性遺伝疾患の分子病理学的解析

低ホスファターゼ症はヒト組織非特異型アルカリホスファターゼ(tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNSALP)遺伝子上の変異に起因する先天性骨代謝異常の疾患であり、多くは劣性形式で、まれに優性形式で遺伝することが知られている。2005年11月現在全世界で178の変異が報告されているが、これまで本疾患の分子病態機序に関する研究は数例ついて報告されただけである。筆者の研究室ではこの数年ミスセンス変異を中心に突然変異がTNSALP分子の生合成や触媒活性に与える影響を知る目的で、一連の細胞生物学的な解析を試みて来ている。本研究では(1)日本人患者にのみ高頻度で出現するcDNAの1559番目のチミンが欠損したフレームシフト変異(1559delT)と優性遺伝することが報告されている(2)TNSALP分子の99番目のアラニンがトレオニンに置換されたミスセンス変異例(A99T)について主に研究を行った。野生型及び変異を導入したcDNAを哺乳動物細胞に導入した一過性の発現系での解析に加えて、Tet-On細胞を用いた条件発現細胞系の樹立に成功し、より正常に近い発現レベルで変異型酵素分子と野生型分子との比較検討を行った。(1)1559delT:in vitro翻訳系の結果と合わせて1559delTは読み枠の変更によりC末端に野生型よりも80アミノ酸残基延長を持つ大きな分子として合成されることが確認された。また、野生型酵素がグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)によって修飾されるのに対して1559delTはフレームシフトによりGPIで修飾されない活性を保持する可溶性のタンパク質として合成されるが、延長ペプチド上の3つのシステイン間のジスルフィド結合により高分子凝集体を形成することが原因で新生タンパク質のごく一部が分泌されずにすぎず、大部分は小胞体に蓄積後、ポリユビキチン化されて最終的にプロテアソームで分解されることが明らかになった。(2)(A99T):野生型と同じく80kDaの成熟型分子としてGPIを介して細胞表面に発現するが、最大の特徴は活性を失っている点で、99番目のアラニンが触媒活性に重要な寄与をしていることが示唆された。また、野生型のポリペプチドとヘテロ2量体を形成することがわかり、この性質が優性遺伝する原因と考えられた。低ホスファターゼ症は骨や歯の石灰化不全を伴う先天性代謝異常症である。その原因は組織非特異型アルカリホスファターゼ(ALP)遺伝子上の突然変異に起因し、生化学的には血液中のALP活性の減少が際立った特徴である。現在までに150例を超える突然変異が報告されているが、本研究ではcDNA番号1559のチミンが欠失したフレームシフト変異(以下、1559delT)の解析を中心に行なった。

In vitroでの翻訳系及び細胞での発現系の実験により、1559delTは野生型酵素よりもサイズが約12kDa(80残基)大きい66kDaの分子種として翻訳され、さらにN結合型糖鎖による修飾を受けて80kDaの分子種となることが判明した。その第1の特徴は、野生型が膜酵素であるのに対して、1559delTはグリコシルホスファチジイルイノシトール(GPI)による修飾を受けずに可溶性の性質を有することである。但し、細胞外に分泌されるのは一部に限られ、大部分はユビキチン化を受けた後にプロテアソームにより分解された。第2の特徴はジスルフィド結合による高分子量の凝集物を形成していることである。1559delTのC末端側の80残基中の3つのシステイン残基を人工的にセリンに置換した変異酵素は活性を保持し、しかも野生型と同じく2量体を形成した。従って、1559delTは合成される過程でまず活性を有する2量体を形成するが、その後C末端側のシステイン残基間の架橋により凝集物を形成すると推定され、非常にユニークな分子であることが明らかになった。低ホスファターゼ症はヒト組織非特異型アルカリホスファターゼ(tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNSALP)遺伝子上の変異に起因する先天性骨代謝異常の疾患であり、多くは劣性形式で、まれに優性形式で遺伝することが知られている。2005年11月現在全世界で178の変異が報告されているが、これまで本疾患の分子病態機序に関する研究は数例の変異について報告されただけに留まっている。筆者の研究室ではこの数年ミスセンス変異を中心に突然変異がTNSALP分子の生合成や触媒活性にどのような影響与えるかを知る目的で、一連の細胞生物学的な解析を試みて来ている。A99Tミスセンス変異はTNSALP分子の99番目のアラニンがトレオニンに置換された例で、優性遺伝することが家系の調査から明らかになっている。野生型のTNSALPのcDNAを鋳型に部位特異的変異を導入してA99TをコードするcDNAを作製後細胞に導入し、COS-1細胞を用いた一過性の発現系とTet-On CHO細胞を用いた条件樹立細胞系で変異型酵素分子と野生型分子との比較検討を行った。その結果、TNSALP(A99T)は野生型と同じく80k Daの成熟型分子として細胞表面にグリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)を介して発現することを明らかにした。しかし、変異型酵素は組織化学的活性染色法、活性の定量的測定法のいずれによっても活性を全く失っていることがわかった。さらに、TNSALP(A99T)の一部は2量体以外にもジスルフィド結合を介した高分子量の凝集体を形成しており、この凝集体も細胞の表面に出てくることが判明した。このことは、アミノ酸の置換が酵素の立体構造の形成(フォールディング)にも影響して、適切な2量体化が一部の新生分子で行われなかったことを示唆している。野生型及び変異型酵素を異なったタグ配列(hisx6,HA)を有するGPIで修飾されない分泌型としてCOS-1細胞に同時に発現し、野生型ポリペプチドと変異型のそれが会合してヘテロ2量体を形成することを既に確認した。
歯周組織の再生におけるアルカリホスファターゼ陽性線維芽細胞の機能解析

1、アルカリホスファターゼ(ALP)陽性歯肉線維芽細胞の選択的分離。成人性歯周炎患者10名から歯肉を採取し、段階的酵素消化法、沈降法および付着法の組み合わせにより線維芽細胞を分離した。酵素染色と免疫染色による観察結果、分離した細胞の71.9±%7.1%がALP陽性線維芽細胞であった。マクロファージ/単球の混入は2-4%で、血管内皮細胞の混入は認められなかった。今後、抗ALP抗体を作製してALP陽性線維芽細胞をさらにpurificationする予定である。(2)コラーゲン産生能:ヒトtype I procollagenに対するモノクローナル抗体で免疫染色した結果、その陽性率はALP陽性細胞と陰性細胞とで同程度であった(85.4±3.7%vs.86.7±4.8%,n=5)。以上の結果から、成人性歯周炎患者の歯肉炎症巣に存在するALP陽性線維芽細胞は、増殖能は低いがコラーゲン産生能は保持されており、炎症反応部位における結合組織の修復に重要な関連性があることが推察された。
大学の研究・教育の診断を目的とする多次元アセスメント手法の開発

近年,各種の大学ランキングが発表されてマスコミを賑わし,社会的に大きな影響力を持っている。しかし,大学ランキングでは大学を一元的に順序づけるため,大学の順位にのみ目が向けられがちである。また,論文数や論文の引用数などから算出されるビブリオメトリックス指標に大きく依拠しており,教育面の比重が軽い。本研究は,大学の研究活動だけでなく学修・教育活動をも重視して,それらを捉える指標を探索的に検討し,大学を多元的に評価・診断するための方法について提案を行った。世界大学ランキングなど従来の大学評価は,論文数や引用数に基づくビブリオメトリックス指標に大きく依拠しており,研究面に偏った評価となっている。大学を総合的に評価するには,もっと教育面に目を向けなければならない。目標設定に資する診断機能という点においても,現行の大学ランキングは十分な役割を果たしていない。本研究は,大学の研究力と教育力を多面的に捉え,大学の特徴を多次元で評価・診断する方法の開発を試みるものである。初年度である平成25年度は,大学の研究面について科研費データを中心として研究を行った。まず,科研における大学間研究ネットワークを示す指標を提案し日本語論文データとの関連性を示した。さらに科研費データを用いて,分野分類のマッピング手法の開発を行った。具体的には,科研費分野分類と科研データに適用したLatent Dirichlet Allocationによるトピック分類のマッピングや,科研費分野分類とWeb of Scienceの分野分類のマッピング手法の検討を行った。そのほか,プレスリリース・新聞記事における大学研究の報道からみた各大学の研究の特徴を分析した。大学の教育面については研究面における論文数,引用数のような確立された指標やデータが存在しない。そこで,大学ポートレート(国公立版)に国内大学の各種ランキング(朝日新聞社,旺文社など)を併用し,大学教育に関する基礎データの整備を行った。また,教育のインプットおよびアウトプットと考えられる変数を合成し,変数間の関係の分析を通じて,大学教育の指標について検討を重ねた。一方,複数のアトリビュートにおける学習者の習得確率に焦点を当てる認知診断テストについて,大学の教育力の診断的な評価への応用を視野に入れて研究を進めた。研究の成果は学会や国立情報学研究所のオープンハウス等で公表した。一部は2014年度の学会等で発表予定である。本研究は,大学の研究活動と教育活動を多面的に捉え,大学の特徴を多次元で評価・診断する方法の開発を目標としている。平成26年度は主として大学の教育力の評価について検討した。まず,大学ポートレート準備委員会より提供された国公立大学の学校基本調査のデータ(平成24年度版)など,教育のインプットを表す種々のデータを収集し,主成分分析により教育のインプット指標の作成を試みた。その結果,教員数や蔵書数から成る知識資源を表す指標と土地面積や設備費から成る物的資源を表す指標が見出された。これらの指標に基づいて分析したところ,知識資源への投資が多い大学は,物的資源への投資が少なくなる傾向が示された。一方,教育成果(アウトカム)として,大学間で比較可能である就職率を採用し,教育インプット指標のアウトカムへの影響をロジスティック回帰分析により検討した。その結果,インプット指標値の変化はアウトカムの変動にほとんど影響しないことが示された。つぎに,ミッションが明確な医学部に対象を限定し,医師国家試験合格率を教育成果(アウトカム)として,教育に関する変数を学習環境と教育プログラム実施状況に分けて検討を重ねた。このほかに,認知診断モデルを大学の教育力の診断的評価に応用することを視野に入れて,Q-matrixの自動学習方法の研究を行い,従来の方法と比べ格段に効率のよい推定アルゴリズムを提案した。大学の研究面については,昨年度に引き続き,科研費データを用いた科研費分野分類とWeb of Scienceの分野分類のマッピング手法の検討,プレスリリース・新聞記事における大学研究の報道からみた各大学の研究の特徴分析や,研究成果の発信・社会還元の手段として近年注目を集めている学術機関リポジトリへの大学の登録状況と分野特徴の調査・分析等を行い,結果を論文や国際国内学会等にて発表した。本研究は,大学の研究活動と教育活動を多面的に捉え,大学を多次元で評価・診断する方法の開発を目標としている。本年度は,まず日本の大学の医学部を対象に,教員一人あたりの学生数等の学修環境や英語による授業等の特別なプログラムの実施から医師国家試験合格率という教育成果への影響を検討したところ,特別な教育プログラムのみが正の影響を及ぼしていることが示された。また,学費等の教育経費を加えて検討したところ,教育経費が学修環境に正の影響を与え学修環境と特別な教育プログラムが教育成果に影響を与えていることが示唆された。これらの結果から,特別な教育プログラム等が学生の授業や諸活動への関与(Student Engagement, SE)を高め,教育成果を向上させるというメカニズムが考えられた。そこで,自主性の認知(課題を学生自身に選ばせる)がSEを向上させるか,日本と中国の大学生を対象に実験を行ったところ,自主性の認知がSEに及ぼす効果に文化差があることが示唆された。大学の研究面については,大学研究のプレスリリースと原論文の分析,学術機関リポジトリへの高引用論文とトップ大学の登録状況や分野特徴の調査分析を行った。また,教育と研究それぞれにおける評価指標に多変量解析手法を適用して,インプットとアウトプットの指標値を求め,大学を多次元的に評価する方法を検討した。

提案手法の適用可能性は,医学部データを用いて示された。教育評価に関しては,今後蓄積されていく学習データを分析するラーニング・アナリティクス(LA)の適用が重要になると予想している。われわれは,個人の知識状態を診断・フィードバックする手法を,大学の教育力の診断・評価に応用することを視野に入れて,Q-matrixの自動学習方法と推定アルゴリズム,学習者の項目反応パタンから個人正答確率関数と回答傾向を推定する手法の研究開発を行っている。近年,各種の大学ランキングが発表されてマスコミを賑わし,社会的に大きな影響力を持っている。しかし,大学ランキングでは大学を一元的に順序づけるため,大学の順位にのみ目が向けられがちである。また,論文数や論文の引用数などから算出されるビブリオメトリックス指標に大きく依拠しており,教育面の比重が軽い。本研究は,大学の研究活動だけでなく学修・教育活動をも重視して,それらを捉える指標を探索的に検討し,大学を多元的に評価・診断するための方法について提案を行った。大学の教育力を研究しようとするとき,さまざまな困難が生じる。教育の成果をどう把握すればよいのかという本質的な問題があり,成果の指標としてGPAや履修状況に注目しようとすればデータの利用可能性の点で大きな制約がある。こうした中,研究代表者らは,平成26年度にはマクロな視点からの大学評価に重点を置き,インターネットや各種刊行物を広く渉猟し,日本の大学を多元的に評価する際に利用可能と考えられるデータを特定し,それらのデータをもとに教育成果と関連する変数を指標化し,それらの指標と教育成果の関係を分析するなど,着実に研究を積み重ねた。学術論文や国際学会・国内学会での発表,国立情報学研究所のオープンハウス等を通じて,研究成果の発信も積極的に行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。ビブリオメトリックス平成26年度の結果を踏まえ,平成27年度は,IR(インスティトゥーショナルリサーチ)を推進しているいくつかの大学と個別に連携し,主としてミクロな視点からの教育評価手法について研究する。また,学習・教育に関する個人データをどう整備・分析すれば教育改善に活用しやすいのか,大学の実務者とディスカッションを行いながら検討し,効果的なモデルを提案する。研究面についても引き続き研究を進め,最終的に大学の研究活動と教育活動の両面についての研究成果を総合し,複数の次元から大学を診断・評価し大学自身のために役立つアセスメント手法を提案する。研究評価に関しては,データの整備,分析ともに予定通り順調に進展している。多次元評価に不可欠な研究分野間のマッピングについては,科研費データを用い,科研費分野ーLDA(Latent Dirichlet Allocation)によるトピック分類や,書誌リンケージに基づく科研費分野-WoS(Web of Science)分野マッピングおよびその精度検証等を,予定通り行っている。教育評価に関しても,当初予定していなかった大学ポートレートのデータが活用できたことから,データ整備を順調に開始することができ,種々の解析に着手することができた。
細胞接着様ドメインをもつ新規膜7回貫通型分子Ig-Heptaの機能解析

前年度の業績により得られたlg-Hepta/GPR116欠損マウスを用いて解析を行った。lg-Hepta欠損マウスにはレポーター遺伝子であるLacZが組み込まれており,β-galactosi-dase染色法により,lg-Heptaを発現している細胞の同定を試みた。染色の結果,lg-Heptaは肺胞II型細胞,気管支細胞,腎臓の集合管の間在細胞,様々な組織の毛細血管内皮細胞に発現することが確認された。以前の私達のノザン解析からlg-Heptaは,肺に最も多く発現していることが分かっており,肺胞II型細胞に着目し解析を進めた。肺胞II型細胞は,脂質と4種類の蛋白質からなるサーファクタントを分泌する特性をもつ。サーファクタントは肺胞内の表面張力を下げることにより,肺が虚脱するのを防ぐ役割をもつ。また,細菌やウイルスに対してオプソニン作用を示す。このサーファクタントの合成,分泌を担う肺胞II型細胞の活性の変化を調べるため,野生型およびlg-Hepta欠損マウスの肺よりサーファクタントを採取し定量を行った。その結果,lg-Hepta欠損マウスでは野生型マウスに比べ,脂質と蛋白質の両方が著しく増加していることが確認された。また,欠損マウスにおけるサーファクタントの過分泌は電子顕微鏡観察によっても確認することができた。生体内においてサーファクタントの量は,ほぼ一定に保たれる必要があるが,それを調節するための分子機構に関しては未解明の部分が多い。本研究の結果はlg-Heptaが生体内で,サーファクタント量の制御に関与していることを示唆するものである。また,肺胞蛋白症や呼吸窮迫症候群などサーファクタントの分泌異常によって起こる病気が複数存在しており,今後それらとlg-Heptaとの関連についても調べる必要がある。なお,これらの研究成果に関しては現在学術誌に投稿中である。Ig-Hepta欠損マウスを作成するため,ターゲティングベクターのES細胞への導入を行った。その結果,相同組換えの起こった細胞株の取得に成功した。現在,これらの細胞株をES受精卵に移植しキメラマウスを作成している段階である。今後,ホモ欠損マウスの表現型の解析から,Ig-Heptaの生体内での機能や病態との関わりを探る。Ig-Heptaは翻訳後,3度のプロセッシングにより切断される。プロセッシング後,最もN末側に位置する領域は2つのEGF2ドメインを含む。今回,furinを欠失した細胞株LoVoを用いた実験から,EGF2領域がfurinによって切断されることを確認した。また,培養細胞を用いた細胞膜表面のビオチン化実験から,EGF2領域は細胞膜上に局在していることを明らかにした。これらの結果は,Ig-Heptaの一部が細胞膜上で,生理活性をもつ蛋白質として働いている可能性を示唆しており,Ig-Heptaの活性化機構を解明する上で大きな手がかりとなる。前年度の仕事により得られたIg-Hepta欠損マウス作製用のES細胞を,8細胞期胚へ注入し,キメラマウスを発生させた。皮膚の色よりキメラ率の高い個体を選択し,野生型のマウスと交配した。産まれた個体の遺伝子型を,サザン解析により調べた結果,ヘテロ欠損型マウスが誕生していることが確認された。さらにヘテロ欠損型マウス同士を交配することにより,ホモ欠損型のマウスを誕生させることに成功した。Ig-Heptaの発現が蛋白質レベルで欠損していることを調べるため,Ig-Heptaが強く発現する肺,腎臓の細胞膜成分を用いてウエスタン解析を行った。その結果,ホモ欠損型マウスではIg-Heptaの発現が失われていることが確認された。欠損マウス作製用のターゲティングベクターには,レポーター遺伝子であるLacZ遺伝子が組み込まれている。このためβ-galactosidase染色を行うことにより,Ig-Heptaがどのような組織や細胞に発現しているかを確認することが可能である。ホモ欠損型マウスから肺,腎臓,心臓などの組織を採取し,染色を行った結果,特定の細胞が染まることが確認された。これにより,Ig-Heptaの生体内での局在部位を同定することに成功した。今後,得られたデータをもとにしてIg-Heptaの生体内での役割を探る。また,現在C57BL/6Jを用いて戻し交配を行っており,これを繰り返し行うことによりIg-Hepta欠損マウスのコンジェニック系統を確立する予定である。

このサーファクタントの合成,分泌を担う肺胞II型細胞の活性の変化を調べるため,野生型およびlg-Hepta欠損マウスの肺よりサーファクタントを採取し定量を行った。その結果,lg-Hepta欠損マウスでは野生型マウスに比べ,脂質と蛋白質の両方が著しく増加していることが確認された。また,欠損マウスにおけるサーファクタントの過分泌は電子顕微鏡観察によっても確認することができた。生体内においてサーファクタントの量は,ほぼ一定に保たれる必要があるが,それを調節するための分子機構に関しては未解明の部分が多い。本研究の結果はlg-Heptaが生体内で,サーファクタント量の制御に関与していることを示唆するものである。また,肺胞蛋白症や呼吸窮迫症候群などサーファクタントの分泌異常によって起こる病気が複数存在しており,今後それらとlg-Heptaとの関連についても調べる必要がある。なお,これらの研究成果に関しては現在学術誌に投稿中である。
都市化への過渡期を考慮した土地基盤整備事業の研究

農業・農村サイドの土地基盤整備事業(緑農住区事業業、集落整備事業、一般の圃場整備事業)を検討した前年度を成果を踏まえて、今年度は、都市計画サイドの土地基盤整備事業の実態を調査するとともに、土地基盤整備事業とゾ-ニングとの関係、および農業・農村サイドと都市計画サイドの事業の連携のある方を検討した。結果は次の通りである。(1)土地所有者が開発(農地転用)のフリ-ハンドを持っている市街化区域では、すぐに「転用すべき農地」と当面「保全すべき農地」を区分し、土地所有者の希望に応じて土地交換を行わせ、区分に応じた土地基盤整備を行うこと(たとえば、段階的土地区画整理事業など)は因難である。ただし、市街化区域内農地に対する宅地並み課税が厳格に実施される場合にはうまく行く可能性がある。(2)土地基盤整備事業はゾ-ニングの運用と連動させてこそ有効に機能する。現在は両者の連動が十分になされていないために、市街化区域に編入しながら土地区画整理事業ができなかったり(いわゆる「食い逃げ」)、「転用すべき農地」と「保全すべき農地」との交換が十分進まなかったりしている。(3)宅地と農地の基盤整備を一体的に行い、「転用すべき農地」と「保全すべき農地」の交換を十分に進めるには、土地区画整理事業と圃場整備事業を一つの事業として実施できるのが最善である。それができない場合には、両事業の連携をスム-ズに行うために、(1)圃場整備事業の一時利用地段階での土地区画整理事業の開始、(2)圃場整備事業段階での道水路や公園用地などの事前確保ができるように、事業制度を改善する必要がある。都市近郊農村地域では、「長期的な農地の保存」を前提とした農業サイドの圃場整備事業と、「完全市街地への即時の転換」を想定した都市計画サイドの土地区画整理事業の双方が、農村から都市への過渡期に対する配慮を欠くために、その実施が困難になってきている。現在、双方のサイドでは、「緑農住区事業」や「集落地域整備法」のように、双方が相乗りで計画策定や基盤整備を目指すという方向とともに、各々の管轄事業の守備範囲を広げ、圃場整備事業で「宅地の創出」、土地区画整理事業で「農地の保全」を内容に含む、新事業の創設や現事業の運用弾力化を進めている。本年度は、まず手始めに、換地による土地交換を通じて、圃場整備事業と土地区画整理事業との連携を目指した「緑農住区事業」を詳細に検討した。その結果、現在のゾ-ニング制度のもとでは、土地区画整理区域(=市街化区域)から圃場整備区域(調整区域)に農地を転出させる動機が原則として存在しないため、農地と宅地の計画的分離に有効な土地交換が進まないという基本的な問題があることが明らかになった。農振農用地区域と農振白地との土地交換をねらった「集落整備事業」の場合にも、同様の問題が存在することがわかった。次に、宅地の創出を含む農業サイドの圃場整備事業の場合は、現在の市街化区域や農振地域等の線引きの見直しまで射程に入れて、事業区域や内容を決めるのでなければ、土地利用の純化と基盤整備水準の向上いう目標を十分に達成することができず、逆に市街化の拡散につながりかねない側面を持つことが明らかになった。来年度は、農地保全を内容に持つ都市計画サイドの土地区画整理事業の検討を行うとともに、ゾ-ニングと土地基盤整備事業の連携を中心に、都市化への過渡期を考慮した土地基盤整備事業のあり方を総合的に検討する。