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テラヘルツ波照射によるデオキシリボ核酸の高次構造制御と機能性付与

当該年度は,ヘアピン構造DNAを含む1本鎖DNA溶液に熱処理を加え乾燥させた試料に対して,テラヘルツ(THz)光を含む遠赤外分光を実施し,吸収スペクトルの取得と解析を行った。試料は,アデニン(A),チミン(T),シトシン(C),グアニン(G)の4種類のうち1種類のみで構成された1本鎖DNAおよび,DNAの分子配列を設計することによりループ部分と水素結合した塩基対からなる2重鎖を形成したシステム部分をもつヘアピン構造DNAである。また,昨年度までに取得したチミン(T)塩基の100600cm-1,16.7167cm-1にわたる吸収スペクトルの帰属を明らかにするために,密度汎関数法(DFT)によるTの量子化学計算を行った。水に溶かした後,熱処理を加え乾燥させた1本鎖DNAに対して,フーリエ変換THz分光光度計(FT-THz)を用いて,100600cm-1にわたる吸収スペクトルを取得した。その結果,ヘアピン構造DNAにのみ510-560cm-1の吸収が減少する事象を確認した。Tの量子化学計算は,T単分子,T二量体,T三量体の3つのモデルを用いて行った。FIR帯の実測スペクトルに出現するTのほぼ全ての吸収の帰属を明らかにし,これらが分子内振動に加えねじれ振動や環状構造の骨格振動であることを確認した。また,THz帯の実測スペクトルに出現するTの全ての吸収の帰属を明らかにし,これらが2つのT塩基間に生じる分子間振動であることを確認した。以上より当該年度では1本鎖DNA溶液をFT-THzにより測定可能であることを検証したとともに,量子化学計算によりDNA構成要素であるT塩基のFIR,THz吸収スペクトルに出現する吸収の帰属を明らかにした。平成30年度の研究実施計画では,DNAにTHz波を照射することで水素結合誘起・解離運動を制御し,DNAを母材とした機能性材料創製の可能性を探る準備段階として,DNA内に存在する水素結合の非破壊観測を目標としていた。そこで当該年度では,ループ部分と水素結合した塩基対からなる2重鎖を形成したシステム部分をもつヘアピン構造DNAに対して熱処理を加えた後,FT-THzによる測定を実施し,510-560cm-1の吸収が減少する事象を確認した。熱処理を加えることで,水素結合の切断を含むDNAの構造変化がFT-THzにより観測できる可能性を見出し,研究の進捗状況として概ね順調に進展していると考えられる。また,昨年度までに取得したチミン(T)塩基の100600cm-1,16.7167cm-1にわたる吸収スペクトルの帰属を明らかにし,後述の学会発表を行い,成果の関連研究者への周知に努めるとともに,関連研究者との討論を通じて我々の考察の検証に努めた。平成31年度には,THz吸収スペクトルの経時変化の検討および水素結合の解離運動の制御を目指し研究を進める。試料として,DNAの分子配列を設計することによりループ部分と水素結合した塩基対からなる2重鎖を形成したシステム部分をもつヘアピン構造DNAを使用する。平成30年度には,水に溶かした後に加熱処理を加え乾燥させたヘアピン構造DNAに対して,FT-THzによる測定を実施し,510-560cm-1の吸収が減少する事象を確認した。この波数域の吸収の増減が,DNA内の水素結合の切断あるいは鎖状構造の変化に起因するか検討する。検討手法として,XRDによる結晶構造の解析を行う。また,THz波を照射したDNA試料に対して,FT-THzによる測定を実施し,得られたスペクトルに吸収の増減やピークシフト等の変化が生じるか調査する。得られた結果と,加熱処理を加えたDNA試料のスペクトルに生じる変化とを比較し,THz波の照射による水素結合の誘起もしくは解離の制御が可能であるか検討する。一連の実績から得られた結果を取りまとめ,国内学会および国際学会での発表成果を行うとともに査読付き論文誌への投稿を行う。当該年度は,1本鎖DNA溶液およびDNAを構成する分子に対してテラヘルツ(THz)光を含む遠赤外分光を実施し,吸収スペクトルの取得と解析を行った。試料は,アデニン(A),チミン(T),シトシン(C),グアニン(G)の4種類の塩基のうち1種類のみで構成された1本鎖DNAおよび,DNAの構成要素であるCを塩基とするヌクレオチド,ヌクレオシド,C塩基単体,デオキシリボースである。1本鎖DNAは水溶液に溶解させた後,フーリエ変換型THz分光光度計(FT-THz)を用いて,100600cm-1にわたる吸収スペクトルを取得した。全ての1本鎖DNAに共通して,ブロードな吸収ピークが存在する一方で,各々の1本鎖DNAに固有な吸収ピークが存在することを確認した。DNA構成要素は,高密度ポリエチレン(HDPE)と混合させ錠剤状に押し固めたものを試料とした。この試料に対して,FT-THzおよびテラヘルツ時間領域分光装置(THz-TDS)により100600cm-1,16.7167cm-1にわたる吸収スペクトルを取得した。FT-THzの結果において,C塩基およびデオキシリボースには出現しないが,それらが結合したCを塩基とするヌクレオシドにおいてのみ出現する吸収ピークの存在を確認した。また,Cを塩基とするヌクレオシドとヌクレオチドの吸収スペクトルを比較した結果,ヌクレオシドには出現しないが,リン酸が結合しているヌクレオチドには出現する吸収ピークの存在を確認した。THz-TDSから得られた吸収スペクトルでは,吸収ピークなどのスペクトル形状が各DNA構成要素で全て異なっていた。

以上より当該年度では,DNAまたはDNA構成要素をTHz分光法により測定可能であることを検証し,吸収スペクトルから一部構造の帰属の同定が可能であることを明らかにした。平成29年度の研究実施計画では,DNAにTHz波を照射することで水素結合誘起・解離運動を制御し,DNAを母材とした機能性材料創製の可能性を探る準備段階の実験を予定していた。照射実験を行う上で,THz帯に存在する可能性がある水素結合に基づく吸収帰属の同定は重要であり,DNAをTHz分光法で測定可能か検討する必要があった。そこで,当該年度では,DNAまたはDNA構成要素の吸収スペクトルの取得および帰属の同定を目指し実験を行った。1本鎖DNAおよびDNA構成要素をFT-THzないしTHz-TDSを用いて測定を行い,THz吸収スペクトルを取得した結果,4種類の塩基うち1種類のみからなる1本鎖DNA固有の吸収ピークの存在および,DNA構成要素であるC塩基,リン酸,デオキシリボースそれぞれに基づく吸収ピークを確認した。DNAまたはDNA構成要素の吸収スペクトルの取得および帰属の同定を行えたことから,研究の進捗状況として概ね順調に進展していると考えられる。なお,上記の成果については,後述のように2件の学会発表を行い,成果の関連研究者への周知に努めるとともに,関連研究者との討論を通じて我々の考察の検証に努めた。今後,この2件の学会発表の査読付き論文化を行ってゆく所存である。当該年度は,ヘアピン構造DNAを含む1本鎖DNA溶液に熱処理を加え乾燥させた試料に対して,テラヘルツ(THz)光を含む遠赤外分光を実施し,吸収スペクトルの取得と解析を行った。試料は,アデニン(A),チミン(T),シトシン(C),グアニン(G)の4種類のうち1種類のみで構成された1本鎖DNAおよび,DNAの分子配列を設計することによりループ部分と水素結合した塩基対からなる2重鎖を形成したシステム部分をもつヘアピン構造DNAである。また,昨年度までに取得したチミン(T)塩基の100600cm-1,16.7167cm-1にわたる吸収スペクトルの帰属を明らかにするために,密度汎関数法(DFT)によるTの量子化学計算を行った。水に溶かした後,熱処理を加え乾燥させた1本鎖DNAに対して,フーリエ変換THz分光光度計(FT-THz)を用いて,100600cm-1にわたる吸収スペクトルを取得した。その結果,ヘアピン構造DNAにのみ510-560cm-1の吸収が減少する事象を確認した。Tの量子化学計算は,T単分子,T二量体,T三量体の3つのモデルを用いて行った。FIR帯の実測スペクトルに出現するTのほぼ全ての吸収の帰属を明らかにし,これらが分子内振動に加えねじれ振動や環状構造の骨格振動であることを確認した。また,THz帯の実測スペクトルに出現するTの全ての吸収の帰属を明らかにし,これらが2つのT塩基間に生じる分子間振動であることを確認した。以上より当該年度では1本鎖DNA溶液をFT-THzにより測定可能であることを検証したとともに,量子化学計算によりDNA構成要素であるT塩基のFIR,THz吸収スペクトルに出現する吸収の帰属を明らかにした。
渦鞭毛藻が生産するポリ環状エーテル類の全合成研究

シガトキシン類に代表されるポリ環状エーテル類は、強力な生理活性を示すことや特異な構造を有していることから、生物化学的、合成化学的に興味を持たれている化合物である。天然から得られる量がごく微量であるため、詳細な生理活性発現機構を解明するための研究は遅れている。そのため、化学的に合成することによって十分な量の試料を供給することが求められている。本研究では、シガトキシン類の一種であるCTX3Cを標的分子とし、全合成による量的供給を目的とした全合成研究を開始した。CTX3CはAからMまで13の環から成る巨大分子である。私はこれまでの研究でABCDE環部の合成を達成しており、今回、HIJKLM環部の合成について検討した。HIJKLM環部は、H環部とKLM環部をそれぞれ合成し、それらの連結後、IJ環部を構築することによって合成することを計画した。まずH環部の合成を検討した。既知法に従って6員環を構築後、立体選択的な水酸基の導入とオレフィンの形成等を行い、H環部アルコールを得た。続いてKLM環部の合成を検討した。アルドール反応、スピロアセタール化、ヨウ化サマリウムによる環構築を鍵反応として、KLM環部カルボン酸を立体選択的に合成した。その後、H環部とKLM環部をエステル縮合によって連結後、α-モノクロロアセトキシエーテルへと変換した。この化合物に対し、ルイス酸を作用させて分子内アリル化反応を行ったところ、低収率ながらJ環部を構築することができた。最後に、得られた化合物に対し閉環メタセシスを行うことでI環部の構築を行い、CTX3CのHIJKLM環部の収束的合成を達成した。今回HIJKLM環部を合成したことで、CTX3Cの全合成に非常に近づいたと考えている。H環部とKLM環部の連結後の変換において課題が残ったが、今後それが改善できれば、CTX3Cを高効率的に全合成できるのではないかと期待している。
定量位相顕微鏡技術を用いた新規循環腫瘍細胞検出技術の臨床応用

血中循環腫瘍細胞(CTC)は腫瘍から遊離し血中へ浸潤した癌細胞であり癌の転移に関わるとされるが、末梢血液中にわずかしか存在せず検出が困難である。また、既存のCTC検出方法の多くは上皮系細胞表面マーカーに依存しているため、上皮系マーカーが消失した浸潤性が強く悪性度の高いCTCを検出できない点が問題となっている。本研究は、非染色下に数ナノメートルの解像度で細胞を観察することができる定量位相顕微鏡と人工知能を用いた画像診断技術を利用し、表面マーカーに依存しない新たなCTC選別法の開発および臨床応用を目指す。
果樹農業地域の肥料成分:無機イオン交換体を媒体としたゼロエミッション化の検討

近年、畑地に施された肥料が原因と考えられる硝酸性窒素による地下水汚染など、農業活動が周辺の環境に及ぼす負荷の増大が懸念されている。農業においてある程度の収量を得ようとすれば施肥は必要だが、施された肥料は全て作物に利用される訳ではなく、必ず余剰分が土壌中に残留する。このうち特に窒素成分は流出しやすい。層状構造をもつ無機イオン交換体の一つハイドロタルサイト系化合物は、無機化合物の中で数少ない陰イオン交換体である。これを土壌中に投入することにより、残留していた肥料成分を一時的に保留でき、適当な時間経過後にそれが作物に利用されるのであれば、肥料成分の環境への負荷を低減できるとともに、収量を減ずることなく施肥量も削減できよう。また農村や周辺の市街地から排出される栄養塩を農地還元するための吸着剤としての使用も考えられる。本研究では、無機イオン交換体をこのような目的に使用することの可能性や使用における問題点などを明らかにすることを目的とした。合成した化合物のほとんどが市販の陰イオン交換樹脂と同程度のイオン交換容量をもっていた。化合物中にFe^<3+>を含まなければりん酸イオンに対する選択性が高いが、Fe^<3+>を含むと硝酸イオンの選択性が向上することや、Al^<3+>の全てをFe^<3+>で置換したパイロライト系化合物の場合には、炭酸イオンの交換量が増加するとイオン交換を行う層の間隔が狭まる結果、一旦交換されていたイオン半径の大きい他のイオンが排除されることなどがわかってきた。また果樹園より採取した2種の土壌(黒ボク土、灰色低地土)に、パイロライト系化合物を添加して、小型カラム実験により水溶性陰イオンの溶出量をしらべた結果、土壌中であっても純粋系で得られたと同様に窒素成分の吸着と脱着が認められた。しかし陽イオンの溶出量も増すなど、実用に当たって検討しなければならない項目も明確となった。
心筋保護・修復・再生におけるシグナル伝達分子STAT3の機能の解析

心筋細胞は、生直後に、分裂能を失うため、心筋組織はさまざまなオートクライン・パラクライン因子により刺激を受け、生存能、組織修復能を維持している。中でも、IL-6ファミリーサイトカインは、心筋の恒常性維持に重要な役割を演じていることが示されてきた。本研究では、IL-6ファミリーサイトカインの下流に存するシグナル伝達分子STAT3に注目し、心筋組織におけるSTAT3の機能を、心筋保護、修復、再生の観点から検討し、以下のことを明らかにした;(1)心筋細胞におけるSTAT3の活性化は、活性酸素スカベンジャー、メタロチオネインの発現を増強することによって、心筋組織に虚血再灌流傷害に対する抵抗性をもたらす。(2)心筋細胞をIL-6ファミリーサイトカインで刺激すると、STAT3を介してWnt5aの発現が増強し、N-cadherinの発現量が増える。その結果、心筋細胞間の接着の促進が認められる。(3)心筋組織幹細胞をIL-6ファミリーサイトカインで刺激すると、血管内皮細胞に分化誘導される。その過程に、STAT3の活性化は必須である。以上のような結果から、STAT3を標的とした治療法の確立のために、IL-11を用いた心筋保護治療法の可能性を検討した。その結果、IL-11は心筋細胞にシグナルを伝達すること、IL-11を前投与することにより、心臓が、虚血再灌流傷害に対する抵抗性を獲得することを明らかにした。IL-11は、IL-6ファミリーサイトカインのひとつであり、現在FDAから化学療法後の血小板減少症に対する治療薬として認可されており、ヒトに対する安全性は確認されている。従って、これらの知見は、STAT3を標的とした治療法実現の可能性を支持するものである。心筋におけるSTAT3の役割を1)心筋細胞間接着制御、2)心筋細胞保護の観点から検討した。1)心筋細胞間接着におけるSTAT3の意義心筋細胞をインターロイキン6関連サイトカインであるLIFで刺激すると、Wnt5aの発現およびN-cadherinの発現が増強され、それに伴い、心筋細胞間の接着が強化された。細胞間接着の増強には、N-cadherinの発現上昇が重要であり、抑制型N-cadherinの遺伝子導入は、LIFによる心筋細胞間接着増強を抑制した。さらに、Wnt5aの発現上昇をアンチセンスを用いて抑制することで、N-cadherinの発現増加、ならびに、心筋細胞間接着増強が抑制された。さらに、Wnt5aの発現増強には、STAT3の活性が必須であることが、抑制型STAT3の遺伝子導入により示された。以上のことから、心筋細胞において、STAT3の活性化は、Wnt5a/cadherinシステムを介して細胞間接着を増強することが明らかになった。2)心筋細胞保護におけるSTAT3の意義STAT3による心筋細胞保護作用を検討するために、心筋特異的活性型STAT3トランスジェニックマウスを用いて、虚血再潅流モデルを作製した。その結果、トランスジェニックマウスでは、虚血再潅流傷害に対する抵抗性が認められた。また、トランスジェニックマウスでは、心筋細胞における活性酸素の産生が抑制されるとともに、メタオチオネインの発現上昇が確認された。一方、メタロチオネイン遺伝子欠損マウスでは、STAT3の活性化は、虚血再潅流に対して抵抗性を示さないことを明らかにした。以上のことから、心筋において、STAT3の活性化は、メタロチオネインの発現増強を介して、活性酸素を消去することにより、心筋細胞保護作用を示すことが明らかになった。平成17年度は、心筋組織幹細胞における、IL-6関連サイトカイン/STAT3シグナルの役割に関する研究が進展をみた。

心筋より、Sca-1陽性細胞を磁気法により単離培養し、IL-6関連サイトカインのひとつであるleukemiainhibitoryfactor(LIF)で刺激しその生物学的影響を解析した。その結果、1)LIF刺激により、心筋組織幹細胞において、STAT3、ERK1/2の活性化が惹起されること2)LIF刺激は、心筋組織幹細胞において、血管平滑筋細胞のマーカーや、心筋細胞のマーカーの発現には影響を与えないが、血管内皮細胞のマーカー遺伝子の誘導を促すこと3)血管内皮細胞への分化には、約14日の時間を要し、最終的には全細胞の2030%の細胞が血管内皮細胞に分化すること4)LIFによる心筋組織幹細胞の血管内皮細胞への分化には、STAT3およびERK両方のシグナルが重要であることが明らかになった。これまで血管形成には、既に組織内に存在している血管内皮細胞が血管形成に参入する血管新生angiogenesisと血管内皮前駆細胞が血管内皮に分化し血管形成に関与する血管発生vasculogenesisのふたつのメカニズムがあると考えられていた。本研究は、組織幹細胞が、心筋組織における発生血管のソースとして機能しうること、また、心筋組織幹細胞の血管内皮への分化にIL-6関連サイトカインが関与している可能性があること、を提案するものである。平成18年度は、「leukemia inhibitory factor(LIF)による、心筋組織幹細胞の血管内皮細胞への分化の分子メカニズムに関する研究」を継続した。具体的には、以下の2点;(1)心筋組織幹細胞を血管内皮細胞へ分化させるサイトカイン/増殖因子の検索(2)心筋組織幹細胞におけるLIF/STAT3シグナルの標的分子の検索。結果を以下に記す。(1)心筋組織幹細胞を血管内皮細胞へ分化させるサイトカイン/増殖因子の検索心筋組織幹細胞の血管内皮細胞への分化誘導が、LIF以外のサイトカイン/増殖因子によって惹起されるかどうかを検討した。対象としたサイトカインのうち、血管新生因子としてよく知られているVEGF、bFGFは分化誘導を惹起しないものの、IL-6関連サイトカインのうち数種類のサイトカインが、分化誘導を惹き起こすことを明らかにした。このことは、心筋組織幹細胞の血管内皮細胞への分化が、さまざまな細胞外シグナルにより制御されていることを示し、組織幹細胞を起源とする血管形成の可能性を支持する。(2)心筋組織幹細胞におけるLIF/STAT3シグナルの標的分子の検索心筋組織幹細胞をLIFで刺激後、3時間後、8時間後誘導される遺伝子の検索をdifferential display法にて行った。その結果、一次スクリーニングで約80個の遺伝子を抽出、二次スクリーニングを行なった。また、そのうち血管形成との関連がすでに報告されている遺伝子に関しては、抑制型変異体を作製し、アデノウイルスベクターを構築した。また、IL-6関連サイトカインの中でも、IL-11が心筋細胞に直接作用することを見出した。IL-11は、海外において血小板減少症に臨床で使用されており、当該研究の臨床応用の端緒となると考えている。
導来同値の研究

研究代表者の星野は阿部との共同研究で、「有限表現型の自己入射的アルティン多元環の間の導来同値は常に項の長さ2の傾斜鎖複体が誘導する導来同値の繰り返しによって実現される」ことを示した。これは本研究の2つの主要目的のうちの1つである。主要目的のうちの他の1つ「アルティン多元環の自己入射性は導来同値の下で保存されることの解明」については、残念ながらリッカルドに先を越される結果となった。また、主要な研究目的ではなかったがが、「有限表現型の自己入射的アルティン多元環上の部分的傾斜鎖複体で自己入射的な準同型環を持つものは傾斜鎖複体に拡大できる」ことおよび、導来同値の下での不変量として、「導来同値な有限表現型の自己入射的アルティン多元環は同じ分解型の中山置換を持つ」ことを示した。研究分担者の藤田は酒井との共同研究で、構造系を持つ全行列多元環の概念を導入し、離散付値環上のゴレンシュタインタイル整環に剰余体をテンサーして得られる多元環はフロベニウ構造系を持つ剰余体上の全行列多元環であることを示した。また、サイズが7以下なら、フロベニウ構造系を持つ剰余体上の全行列多元環は離散付値環上のゴレンシュタインタイル整環に剰余体をテンサーして得られることを示した。研究分担者の宮地は、単純加群の鎖複体からなる部分圏を考察することにより、アルティン環上の有限生成加群の鎖複体からなる上または下に非有界な導来圏のグロタンディック群の計算において有界の場合と同じアプローチが可能であることを示した。応用として、アルティン環上の有限生成加群の鎖複体からなる上に有界な導来圏、下に有界な導来圏、非有界な導来圏のグロタンディック群はいずれも自明であることを示した。非可換ネター環のゴレンシュタイン性については幾つかの異なる概念が導入されている。本研究では、アウスランダーの意味でのゴレンシュタイン整環の概念を一般化して、可換環上のゴレンシュタイン多元環の概念を導入し、そのホモロジー代数的構造の研究を行った。特に、有限次元の可操ゴレンシュタイン環上のゴレンシュタイン多元環について、それらが双対化鎖複体を持つことを具体的な構成法を与えて示し、またそれらがアウスランダー条件をみたしかつ有限の自己入射次元を持つことを示した。更に、任意に与えられた可換環上の多元環について、ここで導入したゴレンシュタイン性の概念が導来同値の下で不変であることを示した。ここで導入したゴレンシュタイン性はかなり強く、重要な研究対象の中にはもっと弱いゴレンシュタイン性を持つ多元環のクラスがある。一般に、それらのクラスは導来同値の下で閉じてはいない。そこで、弱いゴレンシュタイン性を持つ多元環上の傾斜鎖複体について、それが誘導する導来同値がそのゴレンシュタイン性を保存するための必要十分条件を与えた。また、適当な条件をみたすベキ等元の列に対応する傾斜鎖複体はその必要十分条件をみたすことを示した。更に、その様なベキ等元の列が十分多く存在することを示すために、環のフロベニウス拡大の概念を新たに導入した。任意の環および任意の置換に対して、その置換を中山置換に持つ様なもとの環のフロベニウス拡大環が十分多く存在することを示し、それによって求めるベキ等元の列が十分多く存在することを示した。

与えられた体上で同じ数値的不変量を持つブラウアー・ツリーが定める有限次元多元環はすべて互いに導来同値であり、しかもそれらの間の導来同値は項の長さ2の傾斜鎖複体が誘導する導来同値の繰り返しによって実現されることが知られている(この導来同値の分解のことを「奥山メソッド」と呼んでいる)。本研究では、上の奥山メソッドを一般化して、「有限表現型の自己入射的アルティン多元環の間の導来同値は常に項の長さ2の傾斜鎖複体が誘導する導来同値の繰り返しによって実現される」ことを示し、更に「導来同値な有限表現型の自己入射的アルティン多元環は同じ分解型の中山置換を持つ」ことを示した。具体的には、先ず「自己入射的アルティン多元環上の自明でない傾斜鎖複体で自己入射的な準同型環を持つものは、その最高次のホモロジーと最低次のホモロジーとを分離する様なトーション理論を誘導する」ことを示し、次に「有限表現型の自己入射的アルティン多元環の場合には、そのトーション理論が項の長さ2の傾斜鎖複体を定める」ことを示し、最後に「その項の長さ2の傾斜鎖複体がもとの多元環とその準同型環との間に誘導する導来同値の下で、もとの傾斜鎖複体は項の長さが真に短い傾斜鎖複体に移る」ことを示した。これによって、傾斜鎖複体の項の長さに関する帰納法に持ち込むことに成功し、上の2つの結果および「有限表現型の自己入射的アルティン多元環上の部分的傾斜鎖複体で自己入射的な準同型環を持つものは傾斜鎖複体に拡大できる」ことを示した。
アルカリ性の環境下における細菌の適応機構の研究

微生物は地球上のあらゆる環境下に棲息しており、生物の環境適応機構を明らかにするうえで格好の材料である。このため、微生物を用いた環境適応機構の研究が古くから行われてきた。私達も細菌を用いてpHの変化に対する適応機構を研究し、酸性環境下で細菌が生育するためには細胞内pHを中性に保つことが重要であること、一方、アルカリ性に対する適応は細胞内のpHを中性に保つのではなく、細胞内の代謝系をアルカリ性に対して耐性にすることがより重要であることを明らかにした。そこで、本研究では、このアルカリ性環境下に生育するために必要な遺伝子及びその生理機能を生化学的、遺伝学的に研究し、以下の成果を得ることができた。(1)今までは、大腸菌がアルカリ性で生育するためにはNa^+/H^+ antiporterにより細胞内を中性に保つことが必要であると考えられていた。しかし、本件研究で、Na^+を排出できない変異株を分離しその性質を調べたところ、アルカリ性環境下での生育にNa^+/H^+ anti-porterは必要ないことが明らかとなった。(2)そこで次に、Na^+/H^+ antiporterの生理機能を調べたところ、その生理機能はすべてのpHにおいてNa^+を排出し細胞内Na^+濃度を低いレベルに保つことにあることがわかった。また本研究において、従来知られていたNhaA、NhaBに加え、ChaAがアルカリ性でNa^+を排出する第3番目の輸送系であることが明らかとなった。そして、大腸菌は細胞内Na^+を低いレベルに保つために中性環境下ではNhaBを使い、アルカリ性環境下ではNhaAとChaAを使うというように各pHにおいてNa^+/H^+ antiporterを使い分けていることがわかった。(3)カナマイシン耐性遺伝子を持ったMuファージを遺伝子に挿入することによりアルカリ性環境下で生育できない変異株を分離することができた。この結果、大腸菌がアルカリ性環境下に生育するために必要な遺伝子がnhaA、chaA以外にも存在することがわかった。微生物は地球上のあらゆる環境下に棲息しており、生物の環境変化に対する適応機構の研究の格好の材料である。そこで大腸菌を用い、アルカリ性環境下に対する適応機構を調べた。今までは、細菌がアルカリ性環境下で生育するためには、細胞内pHを中性に保つことが必要であると考えられていた。そして、Na^+/H^+antiporterによる細胞内pHの調節機構が提出されてきた。しかし、大腸菌に存在する数種のNa^+/H^+antiporterをすべて欠損した変異株を分離し、その性質を調べた結果、大腸菌はNa^+/H^+antiporterがすべて欠損していてもアルカリ性環境下で生育できることがわかり、Na^+/H^+antipoterによる細胞内の中性化は必要ない事がわかった。事実、イオノフォアを用いて細胞内をアルカリ性にしても大腸菌は生育できた。これらの成果により、アルカリ性に対する大腸菌の適応は、細胞内を中性に保つことではなく、細胞内の代謝系をアルカリ性に対して耐性な代謝系に変えることにより行われることが明かとなった。次に、大腸菌がアルカリ性で生育するためにはどのような遺伝子が必要であるかを明らかにするために、アルカリ性で生育できない変異株の分離を行ったところ、10種類以上も分離することができた。したがって、細菌がアルカリ性環境下で生育するためには、かなり多くの遺伝子の発現が必要であることが示れさた。

そこで、今後は、細胞内がアルカリ性環境下で生育するために必要な遺伝子を同定することにより、これらの遺伝子のアルカリ性での発現調節機構、および微生物のアルカリ性適応機構を明らかにしたい。微生物は地球上のあらゆる環境下に棲息しており、生物の環境適応機構を明らかにするうえで格好の材料である。このため、微生物を用いた環境適応機構の研究が古くから行われてきた。私達も細菌を用いてpHの変化に対する適応機構を研究し、酸性環境下で細菌が生育するためには細胞内pHを中性に保つことが重要であることを明らかにした。一方、アルカリ性に対する適応機構としては、Na^+/H^+antiporterによる細胞内pHの中性化が必要であると考えられていた。しかし、昨年度の本研究において、アルカリ性環境下での生育にNa^+/H^+antiporterは必要ないことを明らかにした。従って、大腸菌のアルカリ性に対する適応は細胞内のpHを中性に保つのではなく、細胞内の代謝系をアルカリ性に対して耐性にすることがより重要であることが明らかになった。そこで、本年度は、アルカリ性環境下において機能している遺伝子及びその性質を生化学的、遺伝学的に研究し、以下の成果を得ることができた。(1)まず、Na^+/H^+antiporterの真の生理機能を調べたところ、その生理機能はすべてのpHにおいてNa^+を排出し細胞内Na^+濃度を低いレベルに保つことにあることがわかった。さらに、従来知られていたNhaA、NhaBに加え、ChaAがアルカリ性でNa^+を排出する第3番目の輸送系であることが明らかとなった。そして、大腸菌は細胞内Na^+を低いレベルに保つために中性環境下ではNhaBを使い、アルカリ性環境下ではNhaAとChaAを使うというように各pHにおいてNa^+/H^+antiporterを使い分けていることがわかった。(2)カナマイシン耐性遺伝子を持ったMuファージを遺伝子に挿入することによりアルカリ性環境下で生育できない変異株を分離することができた。この結果、大腸菌がアルカリ性環境下に生育するために必要な遺伝子がnhaA、chaA以外にも存在することがわかった。
20世紀中国プロパガンダ芸術の多角的研究―ポスター・連環画・様板戯

20世紀中国のプロパガンダ芸術について、ポスター・連環画(絵物語)・様板戯(革命模範劇)といったビジュアル・メディアに着目し、それらに共通して見られる社会主義文化の特徴を明らかにした。また、ソ連や日本の戦時プロパガンダ芸術と比較し、中国のプロパガンダ芸術を広く「全体主義芸術」の中に位置づけ、その独自性を考察した。本研究は、20世紀中国のプロパガンダ芸術について、ポスター・連環画(絵物語)・様板戯(革命模範劇)といったビジュアル・メディアに着目し、それらに共通して見られる「国民国家」像を多角的に分析するものである。平成26年度の主な研究実績は、以下の4点である。1,国会図書館関西館、北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおいて国内資料調査を行った(2014年9月、2015年2月、3月)。2,中国(上海)を訪問し、上海図書館・上海電影博物館における海外資料調査を行った(2015年3月)。3,北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおいて、年一回の研究発表を行った(2015年2月)。4,収集した資料を用い、『連環画研究』において論考を執筆し、成果報告を行った(2015年2月)。1の国内資料調査では、1950年代における連環画の閲覧・収集および中国とソ連のプロパガンダ芸術の交流の実態について新聞・雑誌記事の抽出を行った。2の海外資料調査では、中華民国時期の連環画・映画関連資料の閲覧・収集を行った。3の研究発表では、1950年代の中国とソ連の文化交流の実態とその変遷を、博覧会と連環画を中心に考察した。4の成果報告では、1950年代の連環画に見られるソ連の影響と「大躍進」政策の宣伝状況について分析した。平成27年度の主な研究実績は、以下の5点である。1,国会図書館関西館・京都国際マンガミュージアム・北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおいて国内資料調査を行った(2015年6月・8月)。2,中国(ハルビン)を訪問し、黒竜江省図書館などにおいて海外資料調査を行った(2015年9月)。3,京都国際マンガミュージアム「知られざる中国〈連環画(れんかんが)〉これも「マンガ」?」展学術シンポジウムにおいて研究成果報告を行った(2015年5月)。4,表象文化論学会第10回大会シンポジウムにおいて研究成果報告を行った(2015年7月)。5,研究成果論文を執筆、発表した(2015年9月・2月)1の国内資料調査では、1950年代から70年代にかけての連環画の閲覧・収集および中国とソ連のプロパガンダ芸術の交流の実態について新聞・雑誌記事の抽出を行った。2の海外資料調査では、中国東北地方における画報関連資料調査を行った。3の研究報告では、「京劇と連環画」と題し、中国演劇と連環画との関わりや連環画の様式の変遷を分析した。4の研究報告では、「地雷戦ー中国の画報・映画・連環画における閃光と爆発の像」と題し、画報・映画・連環画に描かれる爆発イメージを中国文化史の中に位置づけた。5は平成26年度から27年度にかけての研究成果を論文として発表した。計画通り、以下の活動を実行することができたため。1,国会図書館関西館における資料調査。2,中国における海外資料調査。3,関連論考の研究会・学会などにおける学術口頭発表。これらの活動に加え、1950年代の中国のプロパガンダ芸術におけるソ連の影響を分析し、研究成果論文として発表することができた。平成28年度の主な研究実績は、以下の8点である。1,北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおける国内資料調査(2016年8月・2017年3月)。2,台湾(台北)の国家図書館における海外資料調査(2016年8月)。3,ロシア(モスクワ)の全ロシア博覧センター・冷戦博物館などにおける海外資料調査(2016年9月)。4,中国(南京)の南京民間抗日戦争博物館などにおける海外資料調査(2017年3月)。5,北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおける研究発表(2016年8月)。6,北海道大学スラブ・ユーラシア研究センター客員研究員セミナーにおける研究発表(2017年3月)。7,華南師範大学日本研究国際交流センターの国際シンポジウムにおける研究発表(2017年3月)。8,研究成果論文・講演録の執筆、発表(2016年7月、2017年2月)。1は、1950年代から70年代にかけての中国とソ連のプロパガンダ芸術の交流の実態について、新聞・雑誌記事の抽出を行った。2は、対中国の金門砲戦に関する台湾側資料の閲覧・収集を行った。3は、1950年代の中国とソ連のプロパガンダ芸術交流に関する資料の閲覧・収集を行った。4は、抗日戦争関連資料の閲覧・収集を行った。5は、中国・ソ連・ベトナムの三地域の社会主義バレエの伝播と交流史を明らかにした。

6は、ソ連の小説および映画が中国においてリメイクされる過程と作品内容の変遷を分析した。7は、1910年代から20年代にかけての中国と日本の演劇交流について、戦時期との関連を分析した。8は、平成27年度から28年度にかけての研究成果を論文・講演録として発表した。20世紀中国のプロパガンダ芸術について、ポスター・連環画(絵物語)・様板戯(革命模範劇)といったビジュアル・メディアに着目し、それらに共通して見られる社会主義文化の特徴を明らかにした。また、ソ連や日本の戦時プロパガンダ芸術と比較し、中国のプロパガンダ芸術を広く「全体主義芸術」の中に位置づけ、その独自性を考察した。計画通り、以下の活動を実施することができたため。1,国会図書館関西館における国内資料調査。2,中国・上海図書館における海外資料調査。3,北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおける研究発表と意見交換。これらの活動により、中国のプロパガンダ芸術における1950年代のソ連の「全体主義芸術」様式の影響について分析することができ、その受容の実態および変遷について明らかにするという新たな研究の視点を見いだすことができた。今後の推進方策は、以下の通りである。1,国会図書館関西館、北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおける調査を継続して行う。2,ロシアにおけるプロパガンダ芸術関連の資料調査を行う。3,平成27年度調査成果にもとづき学術口頭発表、論文執筆を行う。中国文学今後の推進方策は、以下の通りである。1,国会図書館関西館、北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターにおける資料調査を継続して行う。2,中国におけるソ蓮のプロパガンダ芸術の受容に関する資料調査を行う。3,平成26年度調査成果にもとづき学術口頭発表、論文執筆を行う。平成27年度に中国(ハルビン)における資料調査の必要が生じたため、ロシアにおける資料調査を平成28年度に行うことにした。中国・上海図書館における資料調査を予定通り行ったが、当初の予定よりも日数を短縮したため。ロシアにおけるプロパガンダ芸術関連の調査を行う。中国・上海図書館における資料調査および中国におけるソ蓮のプロパガンダ芸術の受容に関する資料調査を継続して行う。
ホルモン補充療法の大腸癌抑制作用におけるMPAシグナルの機構解明

MPAはエストロゲン欠落状態にある閉経後女性へのホルモン補充療法において、従来より子宮内膜保護の目的でエストロゲンと併用されているプロゲストーゲンである。欧米では、このホルモン補充療法において結腸癌の発生が抑制されるという多くの観察研究や大規模臨床試験において報告されている。このような背景から、大腸癌細胞をモデルに用い、MPAによる増殖抑制能を明らかにし、その機序を分子生物学的手法を用いて解明する事を本研究の目的とした。細胞数、WST-1アッセイにより、MPAはエストラジオールの有無に関係なく、大腸癌細胞株HT29,HCT116の増殖を抑制する事が明らかとなった。またAR,PRどちらをノックダウンしてもMPAによる増殖抑制能が解除された。細胞周期解析の結果、GO/G1フラクションへの集積とSフラクションの減少を認めた。MPAによりサイクリンEの発現が低下し、p21の発現が増加していた。また、p21のノックダウンではMPAによる増殖抑制効果がキャンセルされたがp27ノックダウンではキャンセルされなかった。また、免疫沈降-ウェスタンブロット法による解析の結果、cdk2とp21との結合がMPAにより増加していた。またインビトロ・キナーゼアッセイの結果、MPAによりcdk2によるRbリン酸化能が低下していた。一方cdk4のリン酸化能には変化を認めなかった。以上より、大腸癌細胞株HT29,HCT116において、MPAはAR及びPRを介してp21の発現が増加し、サイクリンEの発現低下とcdk2とp21との結合を増加させる事によりcdk2によるRbリン酸化能が低下した。その結果E2FによるS期への以降に必要な遺伝子群の転写が抑制され、GO/G1フラクションへの集積となって増殖抑制効果が発揮される可能性が示された。(1)WHIなど米国における大規模臨床試験の結果により、抱合型エストロゲンとMPAによるホルモン補充療法を行った患者ではプラセボ群に比較し有意に大腸癌罹患率の低下を認めた。一方抱合型エストロゲンのみの補充療法を行った患者では大腸癌罹患率の低下を認めなかった。つまりホルモン補充療法に用いられるMPAには大腸癌の発生を抑制する効果を有すると思われるが、詳細な分子生物学的機序は不明である。(2)大腸癌細胞株であるHT29、HCT116にエストラジオール(E)、プロゲステロン(P)、MPAをそれぞれ添加し、細胞数計測及びWST1アッセイにより細胞増殖能の検討を行ったところ、MPAを添加した群で増殖能の低下を認めた。(3)フローサイトメトリーを用いた細胞周期の解析により、MPA添加によりG0/G1期分画への細胞の集積とS期分画の減少を認めた。(4)MPAによる大腸癌細胞株増殖抑制機序をより明らかにするために、G0/G1期からS期への移行に関わるサイクリンD、サイクリンE、サイクリン依存性キナーゼ(CDK)インヒビター(p21、p27等)の発現の検索をウェスタンブロットにより検討したところ、サイクリンEの発現低下及びp21の発現亢進を認めた。サイクリンE及びp27の発現量に変化は認めず、またp16の発現は認められなかった。(5)MPA添加によるCDKとCDKインヒビターとの相互作用の変化を解明するため、免疫沈降法を用いて物理的な結合を検討したところ、MPA添加によりCDK2とp21との結合が増強する事がわかった。

一方CDK2とp27、CDK4とp21、p27との間にはMPA添加による結合量の変化は認めなかった。(6)以上の結果により、ヒト大腸においてMPAはp21の発現増加、CDK2-p21結合の増強によりCDK2のキナーゼ活性の減弱をきたし、増殖能を制御することにより大腸癌の発生を抑制する可能性が示された。ホルモン補充療法に用いられているMPAの、大腸癌罹患率低下に及ぼす影響を明らかにするために、大腸癌細胞株HT29、HCT116をモデルに用いて実験を開始した。まず、正常大腸組織、大腸癌組織及び大腸癌細胞株における、アンドロゲン受容体(AR)、プロゲステロン受容体(PR)、グルココルチコイド受容体(GR)、ミネラルコルチコイド受容体(MR)の発現プロファイルをウェスタンブロット法にて確認したところ、AR、PRの発現プロファイルはほぼ同等であった。またGR、MRの発現は認められなかった。細胞数計測及びWST-1アッセイにより、MPAはE2の有無に拘らずHT29、HCT116の増殖を抑制する事が示された。また、AR、PRのどちらもノックダウンしてもMPAによる増殖抑制効果が介助された事から、MPAによる増殖抑制効果はAR及びPRを介する事が明らかとなった。次に、増殖抑制のメカニズムについて検討を行った。細胞周期解析の結果、MPAによるGO/G1フラクションへの集積とSフラクションの減少を認めた。GO/Gl期からS期への移行にかかわる分子群について詳細に検討を加えた結果、MPAによりサイクリンE発現の低下とp21発現の増加、p21とcdk2の結合の増加を認めた。また、キナーゼアッセイによりMPAによりcdk2のRbリン酸化能の低下を認めた。p21ノックダウンした細胞においてMPAによる増殖抑制効果が解除されたが、p27ノックダウンでは解除されなかった。すなわち、MPAによる増殖抑制効果にはp21を介していることが判明した。このように、私達は初めてMPAの大腸癌細胞増殖抑制効果を示し、その機序を明らかにした。本研究の成果が、MPAの大腸癌罹患率低下の機序を解明する一助となることが期待される。
シナプス可塑性の分子機構の解明とその疾患における意義

学習・記憶の基本となる神経機能であるシナプス可塑性の分子メカニズムの解析を行った。特にその中心となるAMP A型グルタミン酸受容体の輸送に関わるとされるGRIPに関して、その役割を検討したところGRIPはexocystに局在することがわかり、シナプス可塑性においてAMP A型グルタミン酸受容体を細胞表面に輸送することに重要な役割を果たしている事が明らかとなった。さらに、シナプス可塑性の分子メカニズムをin vivoで観察するために海馬への正確な遺伝子導入法を確立した。記憶・学習の基盤となる神経機能であるシナプス可塑性は、現在その関与が記憶・学習のみならずさまざまな疾患との関与が考えられている。現在までにこのシナプス可塑性の分子機能は、遺伝子レベルで急速にその詳細が明らかとされていきた。その中でも特に、シナプス可塑性の発現を直接制御するAMPA型グルタミン酸受容体の役割が多数報告されている。しかし尚、その完全な理解には多くの不明な点も多く、さらに脳のさまざまな部位におけるシナプス可塑性が異なった分子機構で制御されている事実が報告され、その分子機構を早急に明らかにすることが望まれている。特に代表的なシナプス可塑性として知られ、かなり研究が進んでいる海馬CA1領域と小脳プルキンエ細胞におけるシナプス可塑性のメカニズムを明らかとすることは、その他のシナプス可塑性の分子メカニズムを理解する上で、モデルとなるものであり、その完全な分子機構の解明にもっとも近いと考えられる。現在、シナプス可塑性の発現メカニズムとして、神経活動依存的なAMPA型グルタミン酸受容体のシナプスへのトラフィッキングが注目されている。そこで今回我々は、このAMPA型グルタミン酸受容体のトラフィッキングにおいて重要な役割を担っていると考えられている受容体の細胞内ドメインに結合するタンパク質の解析をし、その分子機構を明らかにすることにより記憶・学習のメカニズムを理解すると共に、その疾患への関与に関して研究を行っている。AMPA型グルタミン酸受容体の結合タンパク質としては、GRIP1やPICK1といったタンパク質の海馬CA1領域や小脳プルキンエ細胞における受容体のシナプスへの局在に対する役割を検討し、その疾患への関与は、痛みのメカニズムやうつ病等への関与を検討している。しかしなお、その完全な理解には多くの不明な点も多く、さらに脳のさまざまな部位におけるシナプス可塑性が異なった分子機構で制御されている事実が報告され、その分子機構を早急に明らかにすることが望まれている。そこで本研究では、このAMPA型グルタミン酸受容体のトラフィッキングにおいて重要な役割を担っていると考えられている受容体の細胞内ドメインに結合するタンパク質を中心とした解析を行い、その分子機構を明らかにすることにより記憶・学習のメカニズムを理解すると共に、その疾患への関与に関して研究を行っている。/田PA型グルタミン酸受容体の結合タンパク質としては、GRIP1やPICK1といったタンパク質の海馬CA1領域や小脳プルキンエ細胞における受容体のシナプスへの局在に対する役割を検討し、その疾患への関与は、痛みのメカニズムやうつ病等への関与を検討している。当該年度において、AMPA型グルタミン酸受容体に関係する遺伝子変異マウスの解析を、共同研究を通じて、行ってきた。また海馬における長期増強現象(LTP)が消失している州PA受容体GluA1サブユニットを欠損するマウスを用いて、LTPの発現メカニズムを解明するために、GluA1ノックアウトマウスの脳で遺伝子導入するシステムを確立し、消失したLTPをレスキューするシステムを開発した。本研究の長期的な目標は、学習や記憶の基本となる神経機能と考えられているシナプス可塑性における分子メカニズムを解明することである。特に本研究申請ではその一部として、海馬CA1領域における代表的なシナプス可塑性であるシナプス長期増強現象(Long Term Potentiation: LTP)の発現・制御機構を分子レべルで明らかとすることを研究目的とする。研究対象として、AMPA型グルタミン酸受容体の細胞内における詳細な制御機構に焦点を絞ってそのシナプス可塑性における機能を検討した。本研究においてこれまで、シナプス可塑性の発現に主たる役割を果たすAMPA型グルタミン酸受容体のGluA1サブユニットのリン酸化の有無が神経の興奮性を制御しシナプス可塑性を調節していることを示した。

さらにAMPA型グルタミン酸受容体のC末端に結合するタンパク質としてGRIPが知られており、その機能としてGRIP1は、エクソシスト複合体と共に、AMPA受容体の神経活動依存的な細胞内から細胞表面への輸送に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、LTP発現が欠損したGluA1のノックアウトマウスを用いることにより、そのマウスより分離した初代神経細胞を用いて、AMPA受容体の局在を調べるとともに、欠損しているGluA1遺伝子を導入することにより機能レスキューを行った。その際、ノックアウトマウスの海馬に正確にウイルスを用いて遺伝子導入するために、海馬シータ波をモニターしながらウイルスベクターを海馬CA1錐体細胞層に注入する方法を確立した。さらにAMPA型グルタミン酸受容体が、学習・記憶のみでなく痛み発症にも重要な役割を果たしていることが示された。現在までに作製したAMPA型受容体に関連した遺伝子変異マウスの解析は、共同研究を通じて、順調に進んでいる。また、当教室独自に、遺伝子変異マウスを用いて脳内にウイルスベクターを用いた遺伝子導入システムの立ち上げも完了し、本格的な解析の準備が整った。24年度が最終年度であるため、記入しない。当研究室で確立したマウス海馬へのウイルスを用いた遺伝子導入システムを用いて、海馬における長期増強現象のメカニズムの解明をめざす。
逆圧力勾配乱流境界層における組織構造の解明

逆圧力勾配乱流境界層を支配する準秩序構造を実験的に解明するために,熱線による多点同時計測システムの開発を行った.また,圧力勾配の影響を定量的に調べるために,乱流エネルギの収支やスペクトル解析を零圧力勾配乱流境界層との比較を行って調べた.その結果,逆圧力勾配乱流境界層における特徴として,以下に示す事実が明らかになった.1.壁近くにおける零圧力勾配と逆圧力勾配乱流境界層のパワースペクトルを比較すると,圧力勾配の作用により,壁面近傍から境界層の中間領域にかけて乱れの高波数成分(小スケールの乱れ)の減少する傾向が確認された.2.乱流エネルギの輸送方程式に対するエネルギ収支を解析した結果,境界層外縁部における乱れの生成は圧力勾配の影響はほとんど受けないことが分かった.また,壁近傍では,圧力勾配の影響を受けて乱れの生成が減少するが,その際に生じる乱れエネルギの不足分は境界層外縁部から乱流拡散と対流項によって運ばれる乱流エネルギで補われることが明らかにされた.この事実は,圧力勾配の増加に伴い,壁方向に高速流体が流れ込むスウイ-プ現象により境界層が支配されることを意味する.3.乱流拡散による境界層外縁部から壁近傍領域に向かう乱流エネルギ輸送は,大規模スケールを有する構造によって行われることが,確率密度関数や高次モーメントに対するスペクトル解析によって明らかにされた.つまり,1.で示した事実は,壁近傍において大規模構造によるエネルギ供給がエネルギ保有渦よりもより低波数側で行われ,エネルギスペクトル全体が低波数側にシフトした結果を反映しているものと推測される.逆圧力勾配乱流境界層を支配する準秩序構造を実験的に解明するために,熱線による多点同時計測システムの開発を行った.また,圧力勾配の影響を定量的に調べるために,乱流エネルギの収支やスペクトル解析を零圧力勾配乱流境界層との比較を行って調べた.その結果,逆圧力勾配乱流境界層における特徴として,以下に示す事実が明らかになった.1.壁近くにおける零圧力勾配と逆圧力勾配乱流境界層のパワースペクトルを比較すると,圧力勾配の作用により,壁面近傍から境界層の中間領域にかけて乱れの高波数成分(小スケールの乱れ)の減少する傾向が確認された.2.乱流エネルギの輸送方程式に対するエネルギ収支を解析した結果,境界層外縁部における乱れの生成は圧力勾配の影響はほとんど受けないことが分かった.また,壁近傍では,圧力勾配の影響を受けて乱れの生成が減少するが,その際に生じる乱れエネルギの不足分は境界層外縁部から乱流拡散と対流項によって運ばれる乱流エネルギで補われることが明らかにされた.この事実は,圧力勾配の増加に伴い,壁方向に高速流体が流れ込むスウイ-プ現象により境界層が支配されることを意味する.3.乱流拡散による境界層外縁部から壁近傍領域に向かう乱流エネルギ輸送は,大規模スケールを有する構造によって行われることが,確率密度関数や高次モーメントに対するスペクトル解析によって明らかにされた.つまり,1.で示した事実は,壁近傍において大規模構造によるエネルギ供給がエネルギ保有渦よりもより低波数側で行われ,エネルギスペクトル全体が低波数側にシフトした結果を反映しているものと推測される.
企業・卒業生による大学教育の点検・評価に関する日欧比較研究

本研究は、大学卒業生のキャリア形成にかかる長期的な効用という観点に着目して大学教育点検・評価のための方法論を検討した。また、そうした方法論の検討をふまえて、欧州15ヵ国と日本とで共通の枠組みによる卒業生調査を企画・実施した。特に、日欧で要求されるコンピテンシーと、大学教育との関連を考察するために、また、そうした卒業生調査などの各大学での活用状況など関連調査を実施した。その結果、大卒者の年齢・経験プロフィールとも関連しつつ、日本と英国とで大学教育の効用の遅効性がともに確認され、大学教育と企業内等での訓練・能力開発枠組みを総合的に比較することの重要性が明らかになった。卒業生調査の方法論については、課題としての認知は拡がりつつあるが、学術的検証を想定すれば、複数機関による組織的な取組が不可欠であり、その実施体制の開発が課題となっていることが解明された。本研究は、卒業生調査を通して高等教育の成果を点検・評価するための欧州10ヶ国の共同研究に日本から参画し、大学教育を長期的なキャリア形成にかかる効果という観点から総合的に把握し点検・評価するための枠組みを確立するとともに、共通枠組みでの卒業生調査を実施し、分析・検討を行おうとするものである。異なる社会・教育制度の中で国際比較調査を行い、それを複数コーホートで比較し、また過去の先行調査の追跡調査を加えることで、年齢・時代・世代問題ならびに地域条件を分析することで、高等教育研究における教育の成果研究の向上・充実に寄与することを目的としている。卒業生調査(量的調査)では、本年度、欧州での海外共同研究者とともにREFLEXプロジェクトとして、国際標準的な大卒調査をスタートしている。対称は2001年度大卒者で、全国代表サンプルを得るために、地域性、機関種別、専攻分野、大学序列などを考慮し、50大学100学部12,000名を目標としているが、個人情報保護法との関わりで、大学側の協力を得ることが大きな課題となっており、サンプリングおよび調査実施は次年度に継続する予定である。調査の実施は郵送調査とweb調査で行っている。なお調査協力大学への依頼・説明では、本研究組織の全研究分担者が近隣大学を訪問し、卒業生名簿の収集・整理等を行っている。質的調査では、本年度は、次年度以降に日英仏独蘭米を比較する枠組みを検討するため、海外共同研究者をまねいたワークショップなどを開き、比較分析の理論的枠組の検討を行っている。また、高卒直後に進学し職業専門教育のウエイトが小さいなどの制度的共通性の多い英国に比較対象を絞って、英国側の海外共同研究者との調査実施に関する協議を行っている。ここでは、日英での、高等教育機関のキャリアサービス、企業の人事担当者などに焦点を絞って、インタビュー調査の計画を検討している。理論分析として、数回の全体研究会を開催し、これらの量的分析・質的分析の進捗状況の報告・検討を行うとともに、それを踏まえて、理論的な検討を行っている。本研究では、卒業生調査を通して高等教育の成果を点検・評価するための研究として、量的分析・質的分析・理論研究を行っているが、量的分析に置いては、欧州委員会資金による欧州9ヶ国の共同研究(REFLEXプロジェクトhttp://www.fdewb.unimaas.nl/roa/reflex/index.htm)に日本から準メンバーとして参加している。ここでは、大学教育を長期的なキャリア形成にかかる効果という観点から総合的に把握し点検・評価するための枠組みを確立するとともに、共通枠組みでの卒業生調査を実施し、結果の分析・検討を行っている。欧州でのデータ整備はまだ完了していないが、13ヶ国30,000名の卒業生データが収集されている。日本では、2001年度大卒者を対象母集団とし、全国代表サンプルを得るために、地域性、機関種別、専攻分野、大学序列などの層化を行い調査サンプル設計を行った。調査の実施は郵送調査とweb調査(http://www.j-reflex.jp/)で行った。2007年2月までで62大学70学部2,500名から回答を得て、データクリーニング、分析の段階に入っている。調査結果の分析については、海外での学会CHER(独国)、欧州共同研究グループの会合(6月、9月、3月)において暫定データに基づいた報告をしている。質的調査では、昨年度同様、日英仏独蘭を比較する枠組みを検討するため、海外共同研究者とワークショップを開催し、比較分析の理論的枠組の検討を行った(6月、9月、3月)。また、高卒直後に進学し若い学卒者が多く職業専門教育のウエイトが小さいなどの制度的共通性の多い英国に比較対象を絞って、英国側の海外共同研究者との調査実施に関する可能性の検討