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米国における大学と博物館の連携による学芸員養成教育プログラムの検証

本研究では、米国の実地調査を2回実施した。大学教授へのインタビューからは、11980年代から2000年代以降における博物館教育の課題と変容、2博物館学(museum studies)におけるエデュケーター(教育担当学芸員)養成の必要性とそのカリキュラム内容を明らかにした。また学生への質問紙調査およびインタビューを根拠に、3学芸員養成教育の科目として「博物館運営管理(museum administration)」が重視されていることを明らかにし、わが国の学芸員資格制度に対しても有用性があることを示唆した。平成26年度は、平成27年度に現地調査を行うアメリカンインディアン美術研究所(Institute of American Indian Arts:以下IAIA)について文献調査(先行研究レビュー)を行った。主に1970年代以降のアメリカ・マイノリティ(ネイティブインディアン)に対する芸術教育においてIAIAがどのような教育プログラムを展開してきたのか整理した。学会発表は本年度のアメリカ教育学会大会(於:武庫川女子大学)を予定している。1970年代アメリカ合衆国は公民権運動によるマイノリティの文化意識回復運動が展開される時期である。このような状況の下、IAIAはアングロサクソン的な単一価値に基づく学校教育(「a mono-cultural anglo-oriented school system」)に疑問をなげかけ、ネイティブアメリカン特有の文化に寄り添った教育プログラムを展開する。そこで重要になったのは、学生の学習ニーズとIAIAエデュケーターの授業評価であった。結語として明らかになったことは、教育プログラムついて重要となるのは、学生の生涯学習化に対応した学習システムであることに加え、とりわけエデュケーターの教育理念と目的(「philosophy, objectives」)を再確認させることであった。本成果は、わが国の学芸員養成教育に鑑みて、特に地方地域のニーズに密着した教育プログラム開発の参考になることが期待されよう。本年度の実績としては、米国の事例調査として、アメリカンインディアン美術大学(Institute of American Indian Arts:以下IAIA)の実地調査を行った。博物館教育の現場として、IAIAは現代ネイティブアメリカン美術館(IAIA Museum of Contemporary Native Arts)をオフキャンパスに所有している。場所は、ニューメキシコ州サンタフェのダウンタウンに位置しており、観光地活性化の一役を担う。IAIAにおいて学芸員養成に携わるクロフォード教授(Crawford, Jessie Ryker)より当該美術館の設立目的や歴史的背景についてレクチャーを頂いた結果、その要点の一つに、ネイティブアメリカンの人口減少による民族文化の衰退への文化再生という目的を抱える一方、経済的社会的状況からは、アメリカ文化への融合を無視することはできず、全く新しいネイティブアメリカン文化への受容という、背反した課題を抱えているという。IAIAが「現代美術」を冠する事由は、ネイティブアメリカン文化を現代アメリカ社会の中で、どのように解釈(interpret)していくのかということが、重要なコンセプトとなるからである。聞き取り調査からは、教授自身の体験談として、1980年代当初は博物館教育においてネイティブアメリカン文化の迫害についての講義への反発が根強くあったことなど、教育学芸員(エデュケーター)という専門職の社会的認知は確立していなかった事実を知ることができた。しかしながら2000年代以降は、IAIAの学芸員養成教育プログラムの系統的な拡充を図るに至り、現在は、全米のネイティブアメリカンとのネットワークを図ることで、全米的なネイティブアメリカン文化の帰還(repatriation)を目指している。上記の現地調査から得た知見は、学会発表を行い、さらに大学紀要への論文掲載の機会を得ることができた。事例調査の分析として、クロフォード教授の意見を引用している。3年間の研究計画の核となる実地調査を行うことができ、学芸員養成大学の教育プログラムや博物館教育の検証を行うことができた。具体的に明らかになったことは、現況の学芸員養成には、従来からある学術調査を役割とするキュレーター(文芸調査官)養成と文化復興の社会教育活動を担うエデュケーター(教育担当学芸員)の明確なカリキュラムの違いは存在していないということであった。この点は、IAIAに見られる特徴的なことかもしれないが、日本の学芸員養成制度のカリキュラム構成と類似していると考えられよう。つまり、養成段階では、はっきりと専門職別に教育コースが分けられてはいないのである(「保存・修復」といった専門職プログラムは別として)。しかしながら、アメリカの場合は、学芸員の専門職化が社会的認知をうけているため、養成教育の最終段階において、学生自身による専門職の選択を行う。そして、その選択材料として、博物館でのインターンシップや地域部族との「アウトリーチ」活動がベースとなるのである。次年度は、養成教育プログラムにおいて、学生側の意識調査を行い、学芸員として身に付けるべき資質能力について聞き取り調査を行う。また、アメリカ教育省の民族政策の課題や大学教育との連携についても、引き続き調査を行う。本研究では、事例調査としてアメリカンインディアン美術大学(Institute of American Indian Arts)の実地調査を行った。第1回調査では、学芸員養成における博物館インターンシップの検証より、当該大学教育プログラムにおいては、展示に係る調査研究を役割とする文芸調査官(キュレーター)養成と社会教育活動を担う教育普及学芸員(エデュケーター)養成について、明確なカリキュラムやコース選定の区別は存在していないということが明らかになった。また、わが国の学芸員資格制度上に設置される博物館学のカリキュラム内容と類似している点もあったが、米国では博物館でのインターンシップやアウトリーチ活動を重視しており、学生が自発的に学芸員専門職への進路選択(キュレーター(研究者)なのかエデュケーター(教育重視)になるのか)を行うことが明らかになった。第2回調査では、学生の意識調査(15名)を行った。

調査大学では、アメリカ先住民の人口減少による民族文化の衰退という課題をもち、そのような事由から「民族文化再生」という教育使命を公示している。意識調査から学生は、博物館機能の「収集・展示」および「教育活動」を重要視していることが明らかになった。また、アメリカ先住民文化と現代アメリカ文化との融合を意識した展示企画等への意識が高く、大学が掲げる教育使命が学生へ浸透している。しかしながら、大学教育者が養成課程において重視している「資金調達(ファンドレイジング)」や「博物館経営」については、それほどの効果をあげていないことが明らかになった。大学側は、アカデミック・ライティングの科目を配置し、公的資金申請といった資金調達講座を推進している。わが国の学芸員資格制度への示唆として、博物館運営に係る「博物館運営管理(museum administration)」についての対応が望まれることを指摘した。本研究では、米国の実地調査を2回実施した。大学教授へのインタビューからは、11980年代から2000年代以降における博物館教育の課題と変容、2博物館学(museum studies)におけるエデュケーター(教育担当学芸員)養成の必要性とそのカリキュラム内容を明らかにした。また学生への質問紙調査およびインタビューを根拠に、3学芸員養成教育の科目として「博物館運営管理(museum administration)」が重視されていることを明らかにし、わが国の学芸員資格制度に対しても有用性があることを示唆した。平成26年度は、現地調査を実現できず文献調査にとどまった。とはいえ、現地調査に向けて研究対象とするアメリカンインディアン美術研究所の歴史研究をさらに深化できた。平成27年度に予定する現地調査での目的意識が明らかになるとともに、さらなる具体的な調査スケジュールを遂行できると考える。本研究の最終年度となる28年度は、その研究成果の取りまとめを行い、研究論文への投稿および博士論文執筆に係る研究の独自性の核となるよう、以下の取組を行う。学生側の養成教育プログラムの意識調査を行い、学芸員の専門職性の実態を明らかにする。専門職種の決定はどのように選択するのか、またその役割にとってどのような力量が必要だと考えるのか等、日本の学芸員養成制度との比較材料となるデータを収集する。2初回の現地調査からは、ネイティブアメリカン以外の学生が教育プログラムを履修している実状があった。
Ｘ線自由電子レーザーを用いた非結晶サブミクロン粒子のナノメートル分解能構造解析

コヒーレントX線回折顕微鏡法は、レンズが不要なイメージング手法であり、X線自由電子レーザーの持つ強度と空間コヒーレンスの両方を活用することで、結晶化が原理的に不可能または極めて困難な巨大分子・粒子やその集合体などの構造解析に適用できるものと期待されている。本研究では、将来的な分子構造解析の可能性の検討、データ処理や構造解析の新しい方法の提案を行って、結晶化が困難な粒子の構造解析の理論およびソフトウエア基盤構築を試みた。本研究は、X線自由電子レーザーを用いたコヒーレントX線回折イメージング法により、分子量百万数百万の巨大分子集合体や材料粒子についてのナノメートル分解能での立体構造解析方法を確立することを目的とする。現在利用可能なX線自由電子レーザー実機、集光光学系、CCD検出器などの性能とX線散乱での電子の散乱断面積の両者を考慮しながら、試料形態とX線照射野への導入方法を考案し、その実行可能性をシミュレーションによって確認し、将来の高分解能構造解析に向けた回折理論を検討してきた。昨年度はribosomeについて回折実験を行った、十分な強度の回折パターンを得ることが困難であった。このようなSACLAの現在の実効的な強度を鑑み、ナノロッドと金コロイド粒子の混合散布試料を作成し、SACLAにて実験を行い、提案した方法による三次元再構成の可能性を示すデータの取得を試みた。現在、ナノロッドが凝集し易かったため、より均質な分布を実現可能な試料散布方法の開発の必要性が明らかとなり、様々な散布方法を検討する機会を得た。また、これまで利用してきた反復的位相回復法による電子密度回復については、四種類の実空間拘束条件を適用できるようにプログラムを改良し、ノイズを含む実験データへの対応を確実なものとしている。これまで、当該分野で用いられてきた回復された電子密度の正確性を確かめる方法については、物理学的考察に裏打ちされたものが無かった。本研究では、この点を改善するため、構造解析に関して理論的な考察を進めた結果、タンパク質のX線結晶構造解析で利用されてきたfigure of meritやX線小角散乱における原点散乱強度による正解判定が有効であるという感触が得られ、その定式化や解析プログラムに実装した。また、多変量解析によって、それらの判定方法の有効性を考察した。このため、現在利用可能なX線自由電子レーザー、集光光学系、CCD検出器などの性能とX線散乱での電子の散乱断面積の両者を考慮しながら、試料形態とX線照射野への導入方法を考案し、その実行可能性をシミュレーションによって確認し、将来の高分解能構造解析に向けた回折理論を検討した。シミュレーションでは、約4.3億個の水分子で構成された0.5x0.5x0.05 um3のアモルファス薄氷板を大規模分子動力学計算によって作製し、その中に、分子サイズ約25 nmの50Sリボソームサブユニット229個(全原子数約2100万)を、重なりが無くその向きがバラバラになるように埋め込んだ。8枚アモルファス薄氷板について、X線回折実験に特有な幾何学的制約を考慮しながら、Poissonノイズを含めた回折パターンを計算し、位相回復法によって投影像回復を行った。さらに、電子顕微鏡分野で開発された単粒子解析法を適用することで、解像度0.8 nmでのサブユニット粒子の三次元像再生を実施した。これと並行して、70Sリボソームを単離・精製して通常のX線小角散乱実験によって品質を検査した後、シミュレーションで想定した氷包埋試料を作成して、X線自由電子レーザー実験施設でコヒーレントX線回折イメージング実験に供した。理論面では、高分解能回折パターンに現れるEwald球面上の回折強度のみから構造因子を推定するため、現状の反復的位相回復法をEwald球面上の回折強度に適用して得られる像は何かを考察し、また、代表者が構築したEwald球面上の構造因子のエルミート行列線形変換による三次元電子密度再構成の理論を精査した。初期に想定したシミュレーションはほぼ完了し、論文として出版された。また、理論の筋道を多くの理論の考察も進んでいる。今後も、引き続き、同様の実験・解析を展開して、X線自由電子レーザーを用いたX線回折イメージング実験の可能性を探る。特に、シミュレーション結果に関連して、金属ナノ粒子に関する氷包埋める試料に対するコヒーレントX線回折イメージグ実験を実施して、実際の構造解析の可能性を探る予定である。主として、実験旅費、学会発表旅費、実験試料作製消耗品と実験データを保存するHDDの購入に充てる。
組織間提携の形成、維持、拡大：気候変動枠組条約への応用

従来の京都議定書を提携形成とみなす説への代替的な仮説として、責任論に基づく他者依存型選好のもとで、全体提携の合意とみなせるという可能性を提示した。また、パリ協定もそうであるが、カンクン合意のように、将来の削減量を先に指定し、その割り振りを後で決めるタイプの交渉設計が非効率性を発生させることがありうることを示した。より理論的な貢献として、投票システムなどのもとでの提携形成とその結果を、非標準的な提携として解釈しながら、進化ゲームや実験の成果も含めた多面的な分析手法によって提示し、情報や動学の問題も検討した。2012年のDOHAでのCOPの結果を受けて、大幅な排出権市場の縮小が予想され、そのもとでの諸国間の交渉が主たる現実問題となってきている。本計画の初年度の活動はもっぱらこれまでの理論的成果の整備が中心であり、とくに、提携形成と交渉結果との関係にかかわる理論研究、ならびに、合意の形成メカニズムとしての投票方式とその実験研究の結果の吟味が中心であった。提携形成理論については、岡田による基礎的な非協力ゲーム交渉ゲームに基づく研究をベースに、動学的な交渉問題の課題、全体での合意を部分での合意から築く方法を用いる場合の問題点とその「提携」理論への含意等を検証した。また、より広い観点からの条約締結や国際関係一般のゲーム理論的基礎付けも行った。さらに、交渉力を内生的に発生させるモデルとの結合により、合議ルールと交渉形成についての検討を、多数決ルールを中心に行った。気候変動条約下の交渉については、京都議定書交渉との2重交渉プロセスの行方と、全員一致原則で進めながら、反対意見を超越して進める議事進行パターンについての理論的な裏付けの必要性が高まっている。条約拡大オプションについては、構成国の部分提携や単独の自主行動の有効性を高めるためのメカニズムの重要性が認識され、その準備を進めている。提携の内的構成要因を調べる研究は、これまでの成果をもとにした研究がもっとも進展を見ており、伝統的な不完全情報分析の手法に基づいて、協調的メカニズムの安定性や、私的情報の抽出法についての理論的成果が得られている。また、投票メカニズムに基づいた意思決定とその行動経済学的な分析も、行動メカニズム的な条約実行を担保する方式として、その有効性の検証がさらに必要となった。2年目であるが、京都議定書の縮小と将来目標の個別設定という展開によりさらなる課題が追加されることにもなった。提携形成理論については、これまでの理論を補完するための可能な仮説と実証面でのデータとの突合せを行ってきた。有力な仮説は、提携利益の過大評価であり、また、提携理論が想定するような内部統制システムの不在であるが、これをこれまでの理論体系に組み込むような修正方向を検討した。条約下の交渉問題はまさに上述の課題とつながるが、興味ある課題として合意過程についての認識の不一致が具体的に指摘されており、行動的な仮説に有力な支持材料となった。また、これと対応するが、交渉の工程がもたらす非効率性の分析を体系化し、これまでの研究結果の既存理論の中での位置づけにめどがついた。これには、環境協定における経済メカニズムの存在も重要な一因となりうることを今井が明らかにした。その分析は国本によるデザイン論の視点からの評価も大きくかかわっている。条約拡大オプションについては、不確実性がもたらす効果についての研究を整理するうえで、上記の、これに反する現実的な動きと対応する関係が観察される可能性を追求している。また、岡田、堀が異なった観点から非対称情報のもたらす交渉上の効果を分析しており、その成果を条約形成過程の研究に活かすことができる。提携の内的構造については、上述の課題とも合わせて、渡邊が昨年度に行った政治提携の研究を契機に、提携間交渉と提携内配分の関係について、既存のネットワーク理論などで用いられている考え方と対比させながら、投票力指数仮説などと合わせて分析する枠組みを構築した。とくに、個別メンバーのパワーと、政党としてのパワーの二重構造の分析に新たな分析の糸口が見いだされ、交渉力に基づく提携形成の分析にも進展をみた。また、堀の複数活動にわたる協力可能性の分析も新たな視点を付け加えた。条約交渉と提携形成理論:提携の下での交渉についての研究が進展し、岡田によって、提携効果を考慮した交渉分析に進展を見ており、非協力均衡分析とともに、進化ゲーム分析からも提携形成効果を確立できた。また、気候変動条約の枠組みではあるが、提携形成理論で説明されている公共財供給的な条約への一部国のみの参加について、履歴効果による別説明の可能性を示し、刊行予定の書籍に所収の予定である。気候変動交渉:多段階交渉による非効率性の可能性を検討していたが、ナッシュ交渉解を用いた動学的交渉ゲーム分析において、結果が非効率となるためには、後の段階の決裂点に事前の交渉結果が影響を及ぼすことが必要な条件であることを示し、学会発表した。また、交渉結果の評価について、多目的分析を用いる可能性についても学会発表した。国際交渉のオプション:オフセットメカニズムを用いる場合の課題について継続して分析を行っているが、自己選択モデルによる留保効用が私的情報である場合の分析に、不完備情報の理論分析の一環でもある国本のメカニズム分析、堀の契約理論分析を応用して分析を継続している。また、オフセットメカニズムは、排出権取引から派生的に行われることが主流であり、渡邊によるオークション実験の結果を延長した分析を継続している。これらの成果の一部は、展望論文という形式をもっぱらとしながら、堀渡邊国本編の書籍にまとめて刊行し、関連するミニ研究集会も行った。

不完全提携:提携型交渉理論において、非対称性がレントシーキングによってもたらされる可能性について分析を行い、多数派提携形成型の交渉モデルにおいて、対称均衡の下では著しい非効率性が発生し、また、対称的な環境においても、非対称均衡が存在するという予想を、奇数の場合について証明する準備を整えた。条約交渉と提携形成理論:岡田は、提携効果を考慮した進化ゲーム分析の、公共財供給や環境保護問題への応用において、社会的ディレンマ解決の可能性を示すことができた。また、気候変動条約の枠組みでの、京都議定書体制を提携形成とみなす従来からの説に対する履歴効果による別説明の可能性は、他者参照型の選好を参加者が持つ場合に成立することを確認し書籍に発表した。現実への適用には、さらに、選好が片務的な場合への拡張が必要であり、これらの選好の戦略的利用の可能性も含めて今後の課題として残った。気候変動交渉:パリ気候変動条約交渉の結果としてのパリ合意は、広範な参加と緩い義務、ならびに、その定期的見直しという形でともあれ合意した。目標設定の各国間の差異はなお途上国と先進国の2重構造を示すといえるが、この緩い提携ともいえるパターンは、下記の各項目にかかわる事項を多数抱えており、それぞれの側面からのアプローチの発展可能性を示す。国際交渉のオプション:オフセットメカニズムを中心に気候変動国際交渉の分析を行ってきたが、現実のパリ合意ではメカニズム活用に消極的な合意となった。主要途上国も実質上これを受け入れており、このオプションが途上国参加に与えた影響を吟味するという新たなアジェンダが与えられた。この意味で、上掲の選好の相互認識にかかわる枠組みで国本の金銭移転を伴うメカニズムの頑健性についての成果、ならびに堀の契約モデルでの情報相関がもたらす効率性についての成果などとの新たな応用可能性が示される。不完全提携:多数提携型交渉理論において、レントシーキングが提案確率を決定するモデルの非対称均衡が、任意の参加者数について存在することを示し、結果も非対称になることを示した。他方、渡邊は実験手法からウェイト型投票モデルを検証し、情報と学習の相関に肯定的な結果を得ている。従来の京都議定書を提携形成とみなす説への代替的な仮説として、責任論に基づく他者依存型選好のもとで、全体提携の合意とみなせるという可能性を提示した。また、パリ協定もそうであるが、カンクン合意のように、将来の削減量を先に指定し、その割り振りを後で決めるタイプの交渉設計が非効率性を発生させることがありうることを示した。より理論的な貢献として、投票システムなどのもとでの提携形成とその結果を、非標準的な提携として解釈しながら、進化ゲームや実験の成果も含めた多面的な分析手法によって提示し、情報や動学の問題も検討した。昨年度は、メカニズムデザイン、契約理論をもとにした、条約目的達成補助政策の研究が一段落を見た。政策応用面では提携形成を伴う交渉理論の適用可能性が主眼である。EUを中心として、フリーライダーを伴う提携形成による排出削減協定として現行体制をみなすとらえ方が主流で、それに基づく政策提案が多数なされる一方で、現実には提携の縮小と、途上国による先進国批判と米国などによる緩和策批判が進んでいた。
教員養成系大学における絵画教育内容の構造化についての研究

平成19年度は、インターネット上から全国国立大学法人教員養成系大学・学部における絵画教育に関る授業シラバスを検索し、それらを一覧して要約的にまとめと共に、そこからキーワードを抽出し、それらの頻度をカウントして、現在行われている教育学部における絵画教育内容の総体を俯瞰できるような資料作成を行った。また、同時にシラバスだけでは明確にできないような事項、例えば絵画教育における「個性」あるいは「感性」をどう捉え、それをどう教育の中で反映させているか等の、核心的事項に対して、直接全国の絵画教員にアンケート調査を実施した。つまり、本研究のために必要な資料作成に初年度は費やされた。平成20年度は、前年度作成した資料に基づきながら、現行の教育内容の分析及びその分析から浮上する共通事項と諸問題について、シラバス分析とアンケート結果の分析を行った。また前年度二校の大学を訪問し、実際の授業内容を取材すると同時に各絵画教員に対してインタビューをいったが、それらの資料も同時に活用しながら、絵画教育内容の構造化を進めて行った。材料や表現手法という教育内容の表層的側面に対する授業は、殆どの大学において満遍なく展開されているが、重要なことは「個性」や「感性」に密接に関わる自己発見や自己実現の問題を、いかにして教育内容の中に明文化し、かつ教育方法として具体化していくかという点にあることが、明らかとなった。つまり、学生に主体的に自己制作と作品について「反省」させる有効な方策の模索が、とりわけ教育学部の絵画教育(ひいては全教科専門の教育)にとって、極めて重要であることが明らかとなった。本年度は、全国国立大学教員養成部の絵画教育内容の全貌を把握するために,開示されているシラバスを可能な限り検索し,それらを要約して,キーワードを抽出しその頻度表を作成した。そして,その成果を「教員養成大学、学部における絵画教育内容の構造化についての研究1」(『埼玉大学紀要教育学部(第57巻第1号)』に掲載した。この調査を通して,現在の教育学部における絵画教育の実態が大方把握できた。そのなかから浮上してきた諸問題,具体的には油彩画中心の教育,自国の絵画の教育,映像メデイアの教育,現代美術の教育,制作と理論の相関の問題、感性と個性に対する認識,に関して,更なる調査の必要性が浮上した。従って,全国国立系教員養成大学・学部の絵画教員全員にアンケート形式でこれらの問題に対する見解を調査した。約半数(30名程度)からの回答を得ることができ,その回答内容の考察を次いで行った。そめ成果は「教員養成大学・学部における絵画教育内容の構造化についての研究II」として次回『埼玉大学紀要教育学部』に掲載予定である。こうしたシラバス分析,アンケート分析と同時に,具体的な絵画教育の実態を把握するために,島根大学(新井知生教授)と岡山大学(泉谷淑夫教授>へ出張し,絵画担当教員へのインタビュー,そして授業実践の取材を行った。また研究分担者である加藤修は,千葉大学での自らの絵画教育内容に関して一年を通じて記録し,その分析を試みた。こうした教育現場からの報告は,現在論文の形態としてまとめているところである。次年度は更に具体的な授業実践の調査を継続するとともに,各絵画教員からの聞き取り調査を継続して行うと共に,これらの基盤的な研究を礎にし,中学校教員らからの教育現場の実態と刷り合わせながら,大学における絵画教育内容の軸を明確化し,その構造化を図るものとする。昨年度はインターネット上から全国国立大学法人教育系大学・学部における絵画教育に関する授業シラバスを検索し、それらを一覧にして要約的にまとめると共に、そこからキーワードを抽出し、それらの頻度をカウントして、現在行われている教育学部での絵画教育内容の総体を府瞰できるような資料作成を行った。また、同時にシラバスだけでは明確にできないような事項、例えば絵画教育における「個性」あるいは「感性」をどう捉え、それをどう教育の中に反映させているのか等の、核心的事項に対して、直接全国の絵画教員にアンケート調査を実施した。つまり、昨年度は、本研究に入るために必要な資料作成に一年間を費やすこととなった。

本年度は、昨年度作成した資料に基づきながら、現行の教育内容の分析及び、その分析から浮上する共通事項と諸問題について、シラバス分析とアンケート分析を行った。また、昨年度に二校の大学を訪問し、実際の授業内容を取材すると同時に、各絵画教員に対してインタビューを行ったが、それらの資料も同時に活用しながら、絵画教育内容の構造化を進めて行った。材料や表現手法という教育内容の表層性の教授は、いうまでもなくどの大学においても満遍なく展開されているが、重要なことは「個性」や「感性」に密接に関わる自己発見や自己実現の問題を、いかにして教育内容の中に明文化し、かつ教育方法として具体化していくかという点にあることが、徐々に明らかになってきた。つまり、学生に主体的に自己制作について「反省」させる有効な方策の模索が、とりわけ教育学部の絵画教育(ひいては全教科専門教育)にとって、もっとも重要であることが明らかとなってきたのである。この点を中心的テーマと標榜して行われている授業は、シラバス分析上は殆どないのが現状であった。教員がその点に力点を置いているにも関わらず、それが具体的授業の方法として導入されていないのは、やはりその理念の具体化が極めて困難な問題を孕んでいることの証左といえる。今後の筆者の研究は、このあたりの問題を更に考察し、それを教育的にどう確立していくのかを継続研究していく。
脳内リラキシン受容体標的型抗肥満薬の開発～インスリン様ペプチド７アナログの設計

RXFP3を標的とするリラキシン3ステープルアナログのライブラリー構築を前年度に引き続き行った。ヘリックス構造を保持しつつ、活性、結合に重要な官能基の三次元的配置の最適化、受容体との疎水性相互作用、静電的相互作用などをより増強するようなアミノ酸残基、置換基を導入して構造改変し、ステープルペプチドアナログのRXFP3に対する親和性の増強等の機能改変を図った。いずれのアナログも固相合成法によって合成した。また、ステープルペプチドアナログの溶解性改善にも取り組んだ。ステープルペプチドは、分子内にオレフィン架橋を有するために水溶性が極めて乏しい。そのため、動物実験に供する際に有機溶媒を用いていたが、すぐに沈殿が生じてしまう欠点があった。そこで、ペプチドミセルに設計しナノミセル化することを検討した。RXFP3に対しリラキシン3と同等の親和性を有するステープルペプチドアンタゴニスト(化合物1)を疎水性部分とし、PEG及び水溶性Building Blockを導入した新たなステープルペプチドアナログ(化合物2)を合成した。合成は全て全自動ペプチド合成機で固相合成によって行い、ペプチドの精製はHPLCで行った。水溶性Building Blockの大きさや種類、数を検討したところ、そのうち、リン酸基を導入したデザインの化合物2が期待通りpH7.2のリン酸緩衝液ミセルを形成した。現在、このペプチドミセルについて、親和性および活性の測定、物理的性質について検討を行っているところである。リラキシンー3は、インスリンと同様ペプチド2本鎖(A鎖B鎖)からなり、インスリンと相同性の高い立体構造をもつ分子量約5000の中分子である。インスリンスーパーファミリーのペプチドは、二本鎖の複雑な構造のため合成が非常に困難であり、市場で使われるこのファミリー由来の医薬品は生物合成によって供されている。その合成の困難さのため構造改変は難しい。これまでのリラキシンー3とRXFP3との構造活性相関研究と受容体のモデリングから、RXFP3活性化に必須なリラキシンー3のアミノ酸残基は、B鎖に集中しているRXFP3活性発現に必須なリラキシン3の残基は確定している。これらを分子内架橋によって、如何に活性発現に最適な三次元的配置にするかが重要である。まずはArg16、Phe20周囲のRCMによるα-ヘリックス構造再現を焦点に検討を行い、CDなど構造解析により最適架橋位置を検討した。結合に必須なB鎖Arg12、Arg16、Phe20の残基を残しいずれかのiとi + 4の位置にアルキルオレフィン基を配し、RCM反応によって架橋したリラキシンー3B鎖full lengthのステープルペプチドを種々合成した。RXFP3に対する親和性及び活性測定は、メルボルン大学の共同研究者らに依頼した。期待通りリラキシンー3B鎖のみからなるRXFP3に親和性を示すアゴニストを得ることに成功した。このアナログの構造をNMRとCDで解析したところ、ほぼ完全にNativeのリラキシン3の構造と一致し、天然構造を架橋によって再現できたことを確認した。リラキシンー3B鎖のみからなるRXFP3に親和性を示すアゴニストを得ることに成功した。最適の架橋位置を決定し、リラキシン3B鎖の天然構造再現に成功した。昨年度までに得たステープルペプチドアナログの構造改変し、親和性、活性増強を企図し研究を推進した。昨年度論文に報告したステープルペプチドアナログをリード化合物として、構造改変を行う。位置特異的な新たな置換基の挿入は比較的容易あったことから、前年度までにデザインしたステープルヘリックス構造を維持した20種類以上のペプチドのライブラリーを構築できた。現在、親和性測定中である。また、昨年度までに得たステープルペプチドアナログはフルアゴニスト活性をもつ化合物であったが、このアナログをベースにアンタゴニスト活性をもつステープルペプチドを設計合成した。リードとしたステープルペプチドと同様、アンタゴニスト活性をもつ新規なステープルペプチドもNativeなリラキシンー3のB鎖のヘリックスコンフォメーションを完全に模倣した立体構造を有しており、結合活性にヘリックス構造が重要であることが改めて示唆された。また、このアンタゴニスト活性を有するステープルペプチドについてもライブラリーを構築した。しかしながら、いずれのステープルペプチドも水溶性に乏しく、今後生物活性や動物実験に供するためには溶解性の改善が必要である。現在、溶解性改善にむけ検討中である。リラキシンスーパーファミリーペプチドのアナログとして、初めて一本鎖でアゴニスト活性をもつアナログの開発を前年度までに達成し、今年度はその低分子化とアナログ改変に取り組んだが、前年度のアナログの活性を超える化合物を得るに至っていない。しかし、アンタゴニスト活性をもつ新規なアナログを得ることができた。

ヘリックス構造を保持しつつ、活性、結合に重要な官能基の三次元的配置の最適化、受容体との疎水性相互作用、静電的相互作用などをより増強するようなアミノ酸残基、置換基を導入して構造改変し、ステープルペプチドアナログのRXFP3に対する親和性の増強等の機能改変を図った。いずれのアナログも固相合成法によって合成した。また、ステープルペプチドアナログの溶解性改善にも取り組んだ。ステープルペプチドは、分子内にオレフィン架橋を有するために水溶性が極めて乏しい。そのため、動物実験に供する際に有機溶媒を用いていたが、すぐに沈殿が生じてしまう欠点があった。そこで、ペプチドミセルに設計しナノミセル化することを検討した。RXFP3に対しリラキシン3と同等の親和性を有するステープルペプチドアンタゴニスト(化合物1)を疎水性部分とし、PEG及び水溶性Building Blockを導入した新たなステープルペプチドアナログ(化合物2)を合成した。合成は全て全自動ペプチド合成機で固相合成によって行い、ペプチドの精製はHPLCで行った。水溶性Building Blockの大きさや種類、数を検討したところ、そのうち、リン酸基を導入したデザインの化合物2が期待通りpH7.2のリン酸緩衝液ミセルを形成した。現在、このペプチドミセルについて、親和性および活性の測定、物理的性質について検討を行っているところである。RXFP3の結合及び活性化に必須な残基はB鎖10位以降C末端側に局在している。そこで、N末端を切断したshort lengthステープルヘリックスを合成し、RXFP3に対し親和性の高い低分子アナログを探索する。Short lengthにすることでヘリックス性は高まると予想される。ペプチド鎖が短いほど、ステープルによる構造への寄与は大きくなるからである。N末端より、順次、切断したshort lengthステープルヘリックスを合成し、より親和性、ヘリックス性の高いアナログを探索する。架橋位置は前年度の合成したステープルペプチドのうち、最もRXFP3に親和性示したアナログ、CD測定より最もヘリックス性の高いアナログに模し位置を決定する。親和性の優れるアナログは、受容体とのドッキング解析を行う。リード化合物として得られたアゴニスト活性をもつステープルアナログをベースに、今後SAR studyを進め、よりよい活性の化合物を設計していく予定である。またステープルアナログの溶解性改善に取り組む予定である。今年度、より短鎖のアナログ開発に挑むが、より強い活性のアナログ開発を目指しペプチドライブラリーを構築する予定である。そのため、ライブラリー構築に一定の時間が要すると考えられるため。ステープルアナログのアゴニストの小分子ペプチドライブラリー構築のみならず、アンタゴニストのペプチドライブラリー構築へ研究が展開したため。ドッキング解析から、受容体との相互作用をより増強するようなアミノ酸残基、置換基を選択し、導入する。固相合成で行うので位置特異的な置換基の挿入は比較的容易であることから、前年度までにデザインしたステープルヘリックス構造を維持したペプチドライブラリーを構築し、よりよいステープルヘリックスアナログを探索する。親和性の優れるアナログについては、脳内イメージングを行う。
TypeI膜蛋白質のゴルジ装置局在化シグナルに関する研究

furinはRR/KXRのアミノ酸配列に対して基質特異性を持つセリンプロテアーゼで、ゴルジ装置トランス領域に局在しているTypeI膜蛋白質である。furinのゴルジ装置局在化シグナルとしては細胞質ドメインにあるDDEDの(-)電荷を持つアミノ酸配列が働いており、TypeIゴルジ装置局在膜蛋白質として局在化シグナルが報告されているTGN38/41及び酵母のKex2 endoproteaseのチロシンを含むモチーフとは異なっていた。さらにfurinの細胞質ドメインに存在するチロシン残基をアラニンへの置換してもfurinのゴルジ装置局在は全く変化しなかった。私はこれらTypeI蛋白質のゴルジ装置トランス領域局在化シグナルの差がなにに起因するかを明らかにすることを目的としfurin、kex2 endoprotease及びoTGN38/41のcDNAに種々の変異を導入し、COS-1細胞、BHK細胞に発現、蛍光抗体法及び免疫電顕による観察をおこない以下の結果を得た。1.ヒト胎盤型alkaline phosphataseとTGN38/41の膜貫通及び細胞質ドメインのキメラcDNAを作成しそのまま、または細胞質ドメインのチロシン残基のアラニンへ置換を行い、COS-1細胞で発言すると変異を導入しないTGN38/41はゴルジ装置トランス局在を示した。一方変異TGN38/41は細胞表面に発現しゴルジ装置局在は示さなかった。2.TGN38/41と同様のキメラcDNAをKex2 endoproteaseの膜貫通及び細胞質ドメインを用いて作成、動物細胞に発現すると一部のkex2 endoproteaseキメラ蛋白質はゴルジ装置局在を示さなかった。また酵母で報告されている同蛋白質のゴルジ装置局在化シグナルのチロシン残基をアラニンへ置換しても局在の変化は観察されなかった。3.前述のTGN38/41キメラcDNAとfurinのcDNAをCOS-1細胞にco-transfectし免疫電顕により両分子のゴルジ装置内分布を観察すると、TGN38/41はfurinと比較してよりトランスゴルジネットワークよりに分布していた。以上の結果はTypeI蛋白質のゴルジ装置局在化シグナルが酵母と哺乳動物細胞で異なり,さらにゴルジ装置内でのTypeI蛋白質の微妙な分布の差によりゴルジ装置局在化シグナルが異なることを示唆する。
真核生物ゲノムにおけるRNAインタラクトーム予測

RNA配列解析のための計算手法として、多目的遺伝的アルゴリズムによるRNA配列アライメント予測システムと、RNA配列設計手法の開発を行った。開発したシステムにより予測されるアライメントと共通二次構造は、RNA間相互作用予測を行う際に有用な情報を与えると考えている。また、開発した配列設計法は、RNA間相互作用を含む他の手法では困難なタイプの機能性RNA配列設計にも適用可能であり、人工的に機能性RNAを設計する際に有用である。H22年度は研究代表者が開発したCofo1ga2moを中心としたRNA配列アライメント・二次構造予測システムの開発を行った。このシステムでは、入力されたRNA配列に対して多目的遺伝的アルゴリズムを用いて配列類似度と共通二次構造を同時に考慮することにより高精度なペアワイズアライメントを出力する。また、得られたペアワイズアライメントに対してアライメントフォールディングを行うことで、共通に存在する二次構造の予測も行う。このようなアライメント・共通二次構造はRNA間相互作用予測を行う際に有用である。このRNA配列アライメント・二次構造予測システムはCofo1ga2moウェブサーバーとして一般に公開を行った。また、RNA配列の設計(逆工学)についても多目的遺伝的アルゴリズムを用いた新規な手法(MODENA法)の提案を行った。従来手法では「指定した構造」と「設計したRNA配列の構造」の間の構造類似度のみを目的関数としていたのに対し、MODENA法では構造類似度と自由エネルギーの2つを目的関数とすることで、従来手法では困難であった幅広い自由エネルギー分布を持つRNA配列群を設計することに成功した。従来手法では困難であった、天然のRNA配列に近い安定性を持つRNA配列の設計が容易となるなど、MODENA法は機能性人工RNA配列設計の可能性を大きく広げる新手法であるといえる。MODENA法により、H23年度に予定している人工miRNAの設計が可能となる。H23年度は、H22年度に論文発表を行った多目的遺伝的アルゴリズムによるRNA配列設計手法(MODENA)の拡張を行った。まず第1の拡張として、独自に考案した「シュードノットを持つRNA配列の設計に適した遺伝的交差オペレーター」をMODENAに実装した。Pseudobaseデータベースに登録されている既知シュードノット付き二次構造をターゲット構造として用い、シュードノット付きRNA配列設計のベンチマークテストを行った。その結果、MODENAは従来のアルゴリズム(Inv)と比較してより高い配列設計性能を示すことが分かった。また、MODENAでは設計に用いる構造予測法を容易に切り替えることが可能であるという、他のRNA配列設計法にはない特徴を持つ。この機能を利用し、2つの最新のシュードノット付き二次構造予測法(HotKnots、IPknot)を利用したRNA配列の設計がMODENAにより可能であることを示した。これらの成果については査読付き論文として発表済みである。第2の拡張として、RNA間相互作用により構造変化して機能のスイッチングを行うRNA配列(RNAデバイス)の設計をMODENAで可能とするために、配列設計の際に考慮する目的関数の数を従来の2から3以上へ増強した。Breakerのグループから2005年に発表された「オリゴヌクレオチド配列を入力信号としてリボザイム構造へ変化することで別なオリゴヌクレオチドを出力するRNAデバイス」の設計がMODENAを応用して自動化できることを見出した。この成果については分子生物学会年回で発表済みである。H23年度はRNA配列設計アルゴリズム開発の重要性を鑑み、配列設計アルゴリズムの開発と性能評価に注力した。ゲノム配列に対する網羅的なRNA間相互作用の探索については今後も継続して行う予定である。
発光性分子内協同試薬によるイオン液体抽出系の開発と有害金属応答型センサへの応用

イオン液体(IL)は,室温でも液体として存在する塩であり,イオンの組み合わせによって物性を調節することが可能な機能性溶媒である。ILを抽出媒体として用いた場合,その特殊な溶媒特性から,従来の有機溶媒とは大きく異なる挙動を示すことが考えられる。本研究は,金属イオンの高効率抽出系を構築し,有害金属イオンを発光により検出可能な抽出クロミックセンサを開発することを主要な目的としている。本年度は,1-アルキル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド([C_nmim][Tf_2N],アルキル基炭素数(n)=4,6,8)を用いて,発光性大環状配位子によりILに抽出されたカドミウム(II)錯体の分光特性および2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)により抽出されたユウロピウム(III)錯体の特異な溶媒和について研究した。1)抽出試薬として合成した発光性大環状配位子5-クロロ-8-キノリノール結合ジアザ-18-クラウン-6(H_2ClQDA18C6)は,カドミウム(II)と錯形成することによって,IL中で544mmに強い蛍光を示し,1μMまでの検出が可能であることを見出した。したがって,本抽出系は,微量のカドミウム(II)を発光により検出可能な抽出クロミックセンサとして利用できることを示した。2)抽出試薬としてHttaを用いたILへの中性ユウロピウム(III)キレートの抽出において,正則溶液論を適用したところ,いずれのILも不活性溶媒とは異なり,含酸素有機溶媒と同様に,正則溶液からの正のずれを示した。エレクトロスプレーイオン化質量分析法により,1%のILを含む1,2-ジクロロエタン中でのEu(tta)_3(H_2O)_3の化学種を調べたところ,Eu(tta)_3(Tf_2N)^-が検出され,IL中での安定な溶媒和化学種と考えられるものを初めて捉えることができた。イオン液体(IL)は,室温でも液体状態の塩であり,イオンの組合せによって溶媒特性を調節することが可能な機能性溶媒である。ILを溶媒抽出法における抽出媒体として用いた場合,その特殊な溶媒特性から,従来の有機溶媒とは大きく異なる抽出挙動を示すことが考えられる。本研究では,ILを用いた金属イオンの高効率抽出系を構築し,有害金属イオンを発光により検出可能な抽出クロミックセンサを開発することを目的としている。本年度は,ILとして1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド([C_4mim][Tf_2N])を用いて,発光性大環状配位子によるカドミウム(II)および2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)によるユウロピウム(III)の抽出について研究した。1)カドミウム(II)の抽出試薬として,発光性を示す大環状配位子5-クロロ-8-キノリノール結合ジアザ-18-クラウン-6(H_2CIQDAI8C6)を合成した。H_2CIQDA18C6は,pH9.5以下では,[C_4mim][Tf_2N]相に定量的に分配し,ILへの親和性が高いことを明らかにした。H_2CIQDA18C6によるカドミウム(II)の抽出において[C_4mim][Tf_2N]を用いると,クロロホルムを用いた場合と比較して,試薬の抽出能が劇的に向上することを見出した。

交付申請書に記載した研究内容は,本年度中にほぼ達成することができ,期待通りの結果が得られた。本年度は,これに加えて,イオン液体抽出系の基礎となる,金属イオンの抽出におけるイオン液体の溶媒効果と溶媒和に関する分光学的研究を行い,研究成果を論文として学術雑誌に掲載できた。本年度に検討したイオン液体抽出系を単なる抽出分離に応用するだけでなく,イオン液体に抽出された金属錯体の立体構造と光学特性の関係を明らかにする。さらに,カドミウム(II)などの有害金属イオンを発光色で検出可能な抽出クロミックセンサを開発し,アルミニウム(III)やカルシウム(II)などの共存イオンが混ざった模擬水溶液からのカドミウム(II)の発光センシングを行う。最終的には,河川水や工場排水などの実サンプルのin situ分析を目指す。
生態特性に基づいた熱帯林樹種の挿木発根能力の予測

1.生態特性データを基にサラワク熱帯雨林樹種の挿木発根率を推定するためのロジスチック回帰モデルを作成した.このモデルは,各樹種の最大直径,生育場所の土質,標高,傾斜の特性値から,挿木の発根率を推定する.調査区(面積52ha)に300個体以上が分布する298種に本モデルを適用したところ,推定発根率20%未満の種が25種(8.3%),20%50%が243種(81.5%),50%以上が34種(14.0%)であった.ただし,現時点での推定精度は実用上十分とはいえず,モデルの改良が必要である.2.熱帯季節林樹種の発根能力を調査するため,タイ北部の乾燥フタバガキ林構成樹種10種について,密閉法および被陰下でのビニールポット挿床による実験を行った.いずれの樹種でも発根は全く見られなかった.また,生態特性解明のため,永久調査区(1ha)で胸高直径1センチ以上のすべての個体の再計測を行い,Dalbergia dibgbauebsu(マメ科)の直径成長が特に早いことが明らかになった.3.以上の結果から,熱帯林樹種の挿木発根能力と生態特性の関係を次のようにまとめた.熱帯雨林樹種の挿木発根能力は,その種の最大直径,生育地の特徴,成長速度,萌芽能力と有意な関係をもつ.これらの特徴から,挿木可能性が未知の樹種の発根能力をある程度予測できた.しかし,現在の予測精度は低く,極めて可能性の高い一部の種を特定することが可能な程度である.一方,熱帯季節林の樹種は,熱帯雨林の樹種と比べて成長が早く,萌芽能力が極めて大きいが,挿木の発根は全く見られなかった.熱帯雨林と熱帯季節林では,生態特性と挿木発根能力の関係が異なっていることが示唆される.熱帯林再生に必要な挿木による苗木生産技術確立のための生態学的基礎データを得る目的で、1)生態特性データに基づいた熱帯雨林樹種の挿木発根能力予測モデルの開発、2)サラワク熱帯雨林の樹種を用いたモデルの検証、3)タイ北部熱帯季節林における同様のモデル開発ためのデータ収集、を骨子とした調査研究を行った。本年度の実績は次の通りである。1)については、サラワク混交フタバガキ林の面積52haの永久調査区の毎木データおよび同調査区内に出現する100種の挿木実験のデータに基づいて、生態特性と挿木発根能力の関係を解析した。その結果、66樹種の挿木で発根可能なこと、発根能力と種の形態および生育地の特性に有意な関係があることが明らかになった。これにより、種の形態および生育地特性から挿木可能性レベルがある程度推定できることがわかった。これらの結果は、論文にまとめて、現在、Forest Ecology and Management誌に投稿中である。2)については、サラワク州における生物多様性に関する法令が厳しくなったことにより、新たな挿木の採取が困難となったため、今年度は新たな実験の実施を見送らざるを得なかった。3)については、タイ北部チェンマイ近郊のメイジョー大学演習林内の乾燥フタバガキ林に面積1haの調査区を設置し、胸高直径1cm以上の全ての樹木の毎木調査を終了した。また、調査区内に出現するフタバガキ科4種について、挿木実験および萌芽実験を実施した。いずれの種も旺盛な萌芽能力を持っていたが、挿木は全く発根しなかった。この結果は、熱帯雨林樹種で見られた、萌芽能力と挿木発根能力の間の正の関係と大きく異なっており、今後、挿木の時季や方法の検討などを行い、熱帯季節林樹種の挿木発根能力についてのデータを蓄積する必要がある。1.生態特性データを基にサラワク熱帯雨林樹種の挿木発根率を推定するためのロジスチック回帰モデルを作成した.このモデルは,各樹種の最大直径,生育場所の土質,標高,傾斜の特性値から,挿木の発根率を推定する.調査区(面積52ha)に300個体以上が分布する298種に本モデルを適用したところ,推定発根率20%未満の種が25種(8.3%),20%50%が243種(81.5%),50%以上が34種(14.0%)であった.ただし,現時点での推定精度は実用上十分とはいえず,モデルの改良が必要である.2.熱帯季節林樹種の発根能力を調査するため,タイ北部の乾燥フタバガキ林構成樹種10種について,密閉法および被陰下でのビニールポット挿床による実験を行った.いずれの樹種でも発根は全く見られなかった.また,生態特性解明のため,永久調査区(1ha)で胸高直径1センチ以上のすべての個体の再計測を行い,Dalbergia dibgbauebsu(マメ科)の直径成長が特に早いことが明らかになった.3.以上の結果から,熱帯林樹種の挿木発根能力と生態特性の関係を次のようにまとめた.熱帯雨林樹種の挿木発根能力は,その種の最大直径,生育地の特徴,成長速度,萌芽能力と有意な関係をもつ.これらの特徴から,挿木可能性が未知の樹種の発根能力をある程度予測できた.

しかし,現在の予測精度は低く,極めて可能性の高い一部の種を特定することが可能な程度である.一方,熱帯季節林の樹種は,熱帯雨林の樹種と比べて成長が早く,萌芽能力が極めて大きいが,挿木の発根は全く見られなかった.熱帯雨林と熱帯季節林では,生態特性と挿木発根能力の関係が異なっていることが示唆される.
細胞老化の誘導・維持に関する分子メカニズムの解明

がん抑制機構として知られる細胞老化は、細胞周期を不可逆的に停止させることで発がんを抑制していると考えられているが、その分子メカニズムについては依然として不明な点が多く残されている。昨年度までに私は、正常繊維芽細胞を用いて、再現性のよい細胞老化の誘導システムを構築し解析を行ってきた。その結果、増殖シグナルの存在下でRBファミリー蛋白が活性化すると、細胞内のROSレベルが上昇し、DNAダメージが蓄積することで不可逆的な増殖停止状態(細胞老化)が誘導されることを明らかにしてきた。しかし、アポトーシスと異なり細胞老化を起こしても細胞がすぐに死滅するわけではないので、生体内に細胞老化を起こした細胞(老化細胞)が長期間存在し続けることが予想され、体内に蓄積した老化細胞の生体に及ぼす長期的な影響が懸念される。最近の研究で、老化細胞は増殖を停止して大人しくしているだけでなく、様々な分泌性タンパクを高発現するSASP (senescence-associated secretory phenotype)と呼ばれる現象を起こしていることが明らかとなってきた。これまでに私たちは、DNA損傷シグナルによりG9aおよびGLPなどのヒストンメチル化酵素が蛋白分解を起こすことでエピジェネティックな遺伝子発現抑制機構が解除されるためにSASPが起こることを明らかにしてきた。今回、この点について更に検討を重ねた結果、老化細胞において既知のSASP因子だけでなくある種のノンコーディングRNAの発現が著しく上昇していることを見出した。このノンコーディングRNAの中には、ヒトのがん組織で発現が亢進していることが近年報告されているものも含まれており、老化細胞が生体内に長期間存在し続けると発がんを促進する副作用がある可能性が示唆された。このような細胞老化の副作用は今後、発がんメカニズムを解明する上での重要な鍵になるのではないかと期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞老化は、発癌の危険性のある様々なストレスによって引き起こされる不可逆的な増殖停止状態であり、生体内で重要な癌抑制機構として働いていることが、近年明らかになってきた。一方、細胞周期の休止期(GO期)は、可逆的な増殖停止状態であることが知られている。いずれの場合もRBファミリー蛋白が重要な働きをしていることが知られているが、RBファミリー蛋白が細胞老化を誘導するのか、それとも休止期を誘導するのかをどのように選択するのかについては殆ど明らかになっていない。そこで私は、ヒトの正常繊維芽細胞を用いて解析を行い、RBファミリー蛋白とAKTキナーゼがフォークヘッド転写因子であるFoxO3aとFoxM1の活性を制御することで細胞老化を起こすか、それとも休止期を起こすかという細胞運命を決定していることを見出した。また、増殖中の細胞ではFoxM1が、休止期の細胞ではFoxO3aがそれぞれSOD2の発現を誘導することで細胞内の活性酸素種(ROS)のレベルを低く保っている。しかし、増殖シグナルの存在下でRBファミリー蛋白が活性化すると、RBの下流でE2F/DPが失活しFoxMlの発現が低下するとともに、AKTの活性化によってFoxO3aも失活するために、SOD2の発現が低下する。このため、ROSの産生を抑制できなくなり、細胞内のROSレベルが上昇し、恒常的にDNAダメージ応答が働くことで細胞老化が起こると考えられる。興味深いことに、このメカニズムはマウスの肝臓においても働いていることが観察され、生体の恒常性の維持に貢献している可能性が示唆されたことから、今後発癌と加齢との関係解明にもつながる可能性が期待される。このように、私は本研究において、フォークヘッド転写因子であるFoxO3aとFoxM1がRBファミリー蛋白と協調して細胞運命を決定するメカニズムの一端を明らかにした。

26年度が最終年度であるため、記入しない。癌抑制機構として知られる細胞老化は、細胞周期を不可逆的に停止させることで発癌を抑制していると考えられているが、その分子メカニズムは未だ不明な点が多い。本年度、私はAKTシグナルの存在下でp16-Rb経路が活性化されることで、活性酸素種(ROS)の産生が亢進することにより細胞老化が起こることを見出し, Cell Reports誌に発表した。以上の研究成果は期待通りの成果を上げたことを示していると判断する。細胞老化はアポトーシスと同様に癌抑制機構として働いていると考えられているが、アポトーシスとは異なり老化細胞は死滅するわけではないので、生体内に長期間生存し続けることが予想される。このため、今回私が見出した細胞運命決定機構が何らかの異常によって破綻すると、老化細胞が再び増殖を開始して癌化する危険性があると考えられる。そこで今後、生体内のどの組織で、どのような状況の時に細胞運命決定機構が働いているのかを明らかにしていくとともに、発癌や他の様々な疾患にこのメカニズムの破綻が関与しているかどうかについても検討していく予定である。