hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
形質転換個体を用いた生殖過程の解析

初期胚の細胞分化に関しては、内胚葉分化マーカーEndoA遺伝子のエンハンサーに結合する因子のcDNAと思われる遺伝子を4種類単離した(野崎)。このほか、SV40ウイルスの初期プロモーターと大腸菌βガラクトシダーゼ遺伝子との融合遺伝子を導入したマウスの作出に成功し、桑実胚において強いβガラクトシダーゼの発現が観察された(豊田)。成人T細胞白血病ウイルスtax遺伝子導入マウスの作出に成功し、慢性関節炎の発生がtaxにより誘導されることが明かとなった(岩倉)。ヒト主要組織特異抗原導入マウスを作成し、ヒト主要組織特異抗原に対して免疫寛容となったマウスの作出に成功した(岩倉)。予定された研究計画は十分に遂行されている.以下にその概略を示す.ヒト成長ホルモンを導入したラットにおいて,インスリン非依存性の糖尿病が発生する事が明らかとる一方,ヒト成長ホルモン受容体遺伝子導入ラットの作出にとりかかった(高橋).子宮内膜の分化にaminopeptidaseが関与していることを明らかにし,その阻害剤であるBenstatinにより着床可能期間の延長が可能となった(森).遺伝子導入に用いるマボヤ精子の卵黄膜結合蛋白質のa-L-フコシダーゼの遺伝子のクローニングに成功した(星).HTLV1-tax,HIV,HIV-tat,HIV-nef,HBV,fasなどの遺伝子を導入したマウスおよび,IFN-γ,IFN-β,IL-1α,IL-1β,βガラクトース転移酵素などの遺伝指標的破壊を行った(岩倉).核移植技術を用いてES細胞由来の個体の作出を試みた結果,培養系において,胚盤胞期まで発育させることができたが,受胚雌へ移植したところ着床は確認できたものの生存胎仔は得るには至っていない(角田).8日齢マウス胚から採取した始原生殖細胞を培養し,胎仔内での増殖速度に相当する,1週間で100倍の増殖率を得ることに成功した(中辻).EndoAエンハンサーに結合するE1k-1とE1k-3の構造を決定した.構造上の特徴から,どちらもN-末端側にDNA綜合領域,C-末端側にMAPキナーゼによるリン酸化部位を持つことが明らかとなった(野崎).マウスのメタロチオネインI遺伝子のプロモーターにlacZを連結した融合遺伝子を構築し,顕微注入後の発現をSV40lacZと同様に解析した結果,2細胞期から顕著な発現が見られた(豊田).本研究は形質転換動物の生殖系における異常に着目し,生殖を制御する因子の解析を目指したものである.本年度の成果は以下のようなものである.(高橋)GH遺伝子を導入した形質転換動物においては性早熟が観察され,性成熟はGHが関与する代謝系の情報に基ずいて発動するものであり,体重などの因子により発動されるものでないことが明らかとなった.(森)妊娠マウス脾臓由来細胞をマウスに投与することによりImplantation Windowが早期に開く現象を発見し,この方法を用いて偽妊娠1日目や2日目において移植胚の着床を成立させることに成功した.(豊田)アクロシン遺伝子のノックアウトマウスを得ることができ,さらにそれらの個体から得られた精子は,受精能力を有することが明らかとなった.(中辻)始原生殖細胞の培養下における増殖とその停止が細胞自律的にプログラムされていることを詳細なクローン培養などによって明らかにした.(角田)ジーンターゲッテイング法で作出したTGマウスより採取した2細胞期胚の核を1つずつ,非TGマウスより採取した除核2細胞期胚の片側割球へ融合させた結果,92個の2細胞期胚から64組のtwin胚が作出でき,そのうち38組が胚盤胞へ発育した.(岩倉)
静的ストレッチング時の筋血液量変化による筋循環機能評価の試み

被験者は仰臥位の姿勢をとり,右足部を筋力測定用のフットプレートに固定した.近赤外線分光装置(NIRO-200,浜松ホトニクス)のプローブを腓腹筋内側頭とヒラメ筋の筋腹に装着し,20分間の安静状態を維持した後,足関節角度15deg背屈位(解剖学的肢位:0deg)にて,随意最大筋力発揮を行った.その後,5分間の安静状態を維持したのち,足関節背屈の受動的ストレッチングを2deg/secの角速度にて開始した.ストレッチング角度は最大快適角度(痛みを感じる角度から3degマイナスした関節角度.今回は30deg背屈位)とし,その角度を30秒間維持した.その後,同様に2deg/secの角速度にて元の肢位に戻した.近赤外線分光装置で測定した総ヘモグロビン量(筋血液量)については,ストレッチングによって腓腹筋内側頭・ヒラメ筋の両筋において減少したが,血液量減少の程度は腓腹筋内側頭のほうが大きい傾向を示した.また,30秒間のストレッチング中に両筋ともに最大快適角度にて15秒経過後には,徐々に血液量が増加していき,30秒経過後には,最大低下時を100%とすると,約75%にまで回復していた.静的受動的ストレッチングを行うことにより,筋内血管も伸長されて血液量の減少が見られるが,最大快適角度におけるストレッチングでは,15秒を経過すると筋内血管の伸長が維持されているにも関わらず,筋血液量が増加の方向に転じることが示唆された.2018年度は学内の業務等が大幅に増加したことにより,予備実験の進行が遅れたことが理由である.実験環境については整備が完了したため,本実験に向けて準備を進める.当初,分けて実施する予定であった実験内容を一連の実験で完了できるよう,プロトコールを見直すことにより,実験の効率化と被験者への負担の軽減を図ることとする.平成28年度は,ストレッチングによる当該筋・拮抗筋の血液量変化が最大筋力発揮時のどの程度に相当するのかを明らかにすることを目的に,実験を行った.被験者は仰臥位の姿勢をとり,右足の足部を筋力測定用のフットプレートに固定した.腓腹筋内側頭およびヒラメ筋の筋腹に近赤外線分光装置(NIRO-200,浜松ホトニクス)のプローブを装着した.3分間の安静状態を維持した後,足関節角度15deg底屈位(解剖学的肢位を0degとする)にて,静的最大筋力発揮を行った.その後,5分間の安静状態を維持した後,足関節背屈の受動的なストレッチングを行った.足関節角度は検者により2deg/secの角速度で足関節の背屈を行った.各筋の筋血液量変化(総ヘモグロビン濃度変化)は連続的に測定した.最大筋力発揮時とストレッチング時の筋血液量変化を比較すると,ストレッチング時の筋血液量変化は最大筋力発揮時の約1.7倍(腓腹筋内側頭),約1.9倍(ヒラメ筋)となり,ストレッチング時のほうが最大筋力発揮時に比較して,筋血液量変化は大きいことが認められた.どちらの試行も筋血液量においては減少の方向に働く負荷であるが,筋内の血管を伸長させるストレッチングのほうがより大きな筋血液量変化が見られることが示唆された.現時点では,予備実験が終了し,他の協働筋および拮抗筋についても同様の実験を行うため,本実験に向けての準備を進めているところである.平成28年度内に終える予定の実験が完了せず,平成29年度の前半は,28年度の続きを行うこととなった.理由としては,実験のセットアップを予定通り進めることができず,開始が遅れたことが挙げられる.阻血状態におけるストレッチングが当該筋・拮抗筋の血液量変化に及ぼす影響について検討することを目的とした.平成28年度の方法と同様に,被験者は仰臥位の姿勢をとり,右足の足部を筋力測定用のフットプレートに固定し,腓腹筋と前脛骨筋に近赤外線分光装置のプローブを装着し,筋血液量変化(総ヘモグロビン濃度変化)を連続的に測定した.約20分間の安静状態を維持した後,カフを用いて大腿部を250mmHgで阻血し,同時に足関節背屈の受動的ストレッチングを開始した.ストレッチ角度は最大快適角度とし,30秒間維持した後,元の安静時の足関節角度に戻した.さらにその30秒後に圧を解放した.足関節角度変化は2deg/secの角速度にて行った.また,ストレッチング中,被験筋に筋活動が見られないかどうかを確認するために,腓腹筋と前脛骨筋の表面筋電図も記録した.さらに,日を変えてヒラメ筋と前脛骨筋を対象として同様の実験を行った.現在,予備実験データの解析中であり,本実験に向けて,実験機器の整備を行っている途中である.実験装置の不具合等が相次ぎ,予定通り実験を進めることができなかったことが理由である.被験者は仰臥位の姿勢をとり,右足部を筋力測定用のフットプレートに固定した.近赤外線分光装置(NIRO-200,浜松ホトニクス)のプローブを腓腹筋内側頭とヒラメ筋の筋腹に装着し,20分間の安静状態を維持した後,足関節角度15deg背屈位(解剖学的肢位:0deg)にて,随意最大筋力発揮を行った.その後,5分間の安静状態を維持したのち,足関節背屈の受動的ストレッチングを2deg/secの角速度にて開始した.

ストレッチング角度は最大快適角度(痛みを感じる角度から3degマイナスした関節角度.今回は30deg背屈位)とし,その角度を30秒間維持した.その後,同様に2deg/secの角速度にて元の肢位に戻した.近赤外線分光装置で測定した総ヘモグロビン量(筋血液量)については,ストレッチングによって腓腹筋内側頭・ヒラメ筋の両筋において減少したが,血液量減少の程度は腓腹筋内側頭のほうが大きい傾向を示した.また,30秒間のストレッチング中に両筋ともに最大快適角度にて15秒経過後には,徐々に血液量が増加していき,30秒経過後には,最大低下時を100%とすると,約75%にまで回復していた.静的受動的ストレッチングを行うことにより,筋内血管も伸長されて血液量の減少が見られるが,最大快適角度におけるストレッチングでは,15秒を経過すると筋内血管の伸長が維持されているにも関わらず,筋血液量が増加の方向に転じることが示唆された.2018年度は学内の業務等が大幅に増加したことにより,予備実験の進行が遅れたことが理由である.平成28年度内に終える予定の実験が完了していないため,平成29年度の前半は,28年度の続きを行うこととする.セットアップは完了したので,29年度予定の内容も準備しつつ,28年度分の実験を完了する予定である.連続血圧計等,実験機器の整備を早急に進め,本実験へ着手できるようにする.実験環境については整備が完了したため,本実験に向けて準備を進める.当初,分けて実施する予定であった実験内容を一連の実験で完了できるよう,プロトコールを見直すことにより,実験の効率化と被験者への負担の軽減を図ることとする.実験が予定通りに進行しなかったため,次年度の実験実施時に使用することとした.研究機材の故障等により,29年度内に本実験に移ることが難しかったため.現在,実験機材の整備を進め,翌年度の計画と合わせて実施できるよう,手続きを進めている途上である.2018年度は学内業務が増加し,実験を予定通り遂行することが困難であったため,研究期間を一年間延長したことによる.2019年度は,これまでに実施した予備実験等の実験プロトコールを見直すことで,本実験を進めていく予定である.本実験において,被験者の謝金に使用予定である.
次世代ハドロンビームの安定化に関する非加速器実験

次世代の高品位ビームにおいて強く顕在化する、いわゆる"空間電荷効果"の実験的研究を実施した。非常にコンパクトかつ安価な非中性プラズマトラップシステムを開発し加速器中の荷電粒子ビームと物理的に等価な多体力学系を実験室中に再現、これを用いて自己クーロン場に起因する非線形集団現象の発生条件を系統的に調査した。大型加速器に依拠した従来の手法では入手困難な、高品位ビームの安定性に関する定量的データを得た。先進加速器が生み出す"低エミッタンス"あるいは"大強度"のハドロンビームは様々な分野で積極的に活用されており,今後その重要性はますます高まるものと考えられる。一方,この種の高品質ビームは粒子間クーロン相互作用に起因する非線形集団効果(空間電荷効果)により不安定化する場合があり,その発生機構の解明は喫緊の課題となっている。本基盤研究では,非中性プラズマと荷電粒子ビームの物理的等価性に着目し,ビームダイナミクスの実験的研究を加速器フリーで実施する。この目的のため,「機能分離型線形ポールトラップ(MSPT)」および「多重電極型ソレノイドトラップ(MRET)」を併用する。本年度は,空間電荷効果研究に最適化されたMSPTを新たに設計・構築すると共に,既存のトラップシステムを使った共鳴不安定化現象に関する実験を並行して実施した。MSPTのプロトタイプは既に製作済みで,現在は観測系および制御系の構築を進めている。来年度前半には実験を開始できる見込みである。既存トラップによる実験では低次共鳴不安定領域のパラメータ依存性を明らかにすると共に,実際の加速器で問題となる誤差磁場の影響等も系統的に確認した。多粒子シミュレーションコードによる解析も進めており,実験データの理解に役立つ多くの情報が得られている。MRET実験では,ビーム不整合に起因するハロー形成過程の観測を行っている。多重電極に電気的摂動を加えて実効的に不整合を発生させ,プラズマプロファイルの変化をモニターした。一定の条件下でハロー形成を確認したが,再現性のチェックも含め,さらなる系統的データの収集が必要である。また,交付申請書に記載した通り,Andrew Sessler博士を含む加速器エキスパートとの小規模会合を欧州合同原子核研究機構にて開いた。定期的なインターネット会議も行っている。特殊な非中性プラズマトラップ中に閉じ込められた電子あるいはイオンの集団は、加速器中を相対論的速度で伝搬する荷電粒子ビームと物理的に等価であることが証明できる。この事実に着目し、安価でコンパクトなトラップ装置を利用して、次世代加速器の基礎研究(とくに、高品位ビームの生成過程で深刻な問題となる"空間電荷効果"の実験的・理論的研究)を展開している。昨年度に引き続き、既存の「機能分離型線形ポールトラップ(MSPT)」による集団共鳴不安定化現象の系統的研究を実施した。これまでは正弦的な高周波電圧を使ってイオンを閉じ込めていたが、実験条件を現代加速器の典型的なラティス構造に直接対応させるため矩形波を導入した。まず、年度前半に矩形波電圧発生器の動作チェックならびにイオンの捕獲試験を行った。電圧波形の変更に伴う自動計測・データ収集システムの調整も試み、正弦波の場合とほぼ同じ条件下で共鳴が発生することを確認した。この結果は理論的な予想と合致する。しかしながら、初期の生成イオン数が以前と比べ減少しており、電子銃の交換や多粒子シミュレーションなどにより原因を調査中である。この実験と並行して新規MSPTの製作を進め、主要システム(トラップ本体、真空系、電源、制御系、観測系など)の構築をほぼ完了した。イオンの閉じ込め試験にも成功し、"共鳴横断"によるビーム損失効果を実験的に検証するための最終調整を現在進めている。「多重電極型ソレノイドトラップ」によるビームハロー形成過程の研究も進捗中である。昨年度末からデータの再現性に若干の問題が生じていたが、部品の交換等により改善し、今年に入ってハロー形成過程の系統的研究に着手したところである。尚、年度初めに海外共同研究者のA.M.SesslerおよびJ.Weiと国内で合流し、本課題に関連する基礎実験および研究打ち合わせを行った。この事実に着目し、安価でコンパクトなトラップ装置を利用して、次世代加速器の基礎研究(とくに、高品位ビームの生成過程で問題となる"空間電荷効果"の実験的・理論的研究)を展開している。昨年度に引き続き、「機能分離型線形ポールトラップ(MSPT)」を用いて高密度プラズマの矩形波閉じ込め実験を行った。最も一般的な強集束ラティス構造(いわゆるFODOラティス)を想定し、いくつかの基本パラメータを変えながら共鳴不安定領域の変化を観測した。集束力(F)と発散力(D)に差がある場合、一部の共鳴禁止帯が分裂することを確認した。この実験と並行して、新規MSPTによる"共鳴横断不安定性"の系統的研究にも着手した。

その結果、ビーム密度が高い場合、四半整数チューンで発生する線形集団共鳴が固定磁場型強集束加速器(FFAG)のパフォーマンスに深刻な影響を与え得ることが分かった。共鳴禁止帯の横断方向を逆転した実験も実施し、ビーム質の劣化がやや軽減されることを見出した。以上のテーマとは別に、レーザー冷却技術を駆使した超低エミッタンスビームの安定性に関する実験も進めている。昨年度から「多重電極型ソレノイドトラップ(MRET)」に基づくビームハロー形成過程の研究も行っており、外的攪乱によるハロー生成量が当初の予想を大きく上回ることを再確認した。攪乱の強度や時間幅、プラズマの初期状態などを調整しつつ実験を続ける一方、"WARP"コードを使った多粒子シミュレーションも試みてきたが、観測データと数値計算結果の間には無視できない差がある。この重要な問題をさらに追求するため、加速器研究用に最適化された高性能MRETの構築を現在検討中である。
統合失調症における脳脂質代謝の二次元解析

統合失調症死後脳例の前頭前野及び上側頭回のホスファチジルイノシトールに着目した脂質代謝解析結果を、福島県立医科大学神経精神医学講座で運営する精神疾患死後脳バンク特有の詳細な臨床情報(罹病期間、抗精神病服薬量、生活歴・既往歴・手術歴・鎮痛薬を含む全服薬歴等)を駆使して関連を検討した。この結果、精神症状の重症度とホスファチジルイノシトールの解析結果に関連が見られた。この方法論自体、生前の臨床情報が得づらい死後脳研究では実現が困難なものであり、ユニークな研究成果であるため、2013年に京都で開催された第11回世界生物学的精神医学会国際会議にて方法論を報告した。また、データについては、第43回米国神経科学会議にて発表した。今後は、本研究の成果を発展的に確認するために、液体クロマトグラフ質量分析等による定量的解析結果を追加検討していく計画である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ガスブローＩＨ窒化によるチタン合金の短時間改質メカニズムの解明と高機能化

本申請研究は,申請者らが開発した,チタン合金を従来の手法と比較して極短時間で窒化可能な「ガスブロー高周波誘導加熱(Induction heating:IH)窒化」について,この処理により短時間で窒化が実現されるメカニズムの検討およびこの処理を援用することによるチタン合金の短時間での耐摩耗性と疲労特性の向上を目的としている.本年度は主に,ガスブローIH窒化を援用することによるチタン合金の短時間での耐摩耗性と疲労特性の向上について研究を行った.まずガスブローIH窒化を施したチタン合金の耐摩耗性と疲労特性に及ぼす窒化層の影響について検討し,被処理材の特性を決定する要因について検討した.その結果,高温でガスブローIH窒化を施した際に生じる結晶粒の粗大化が疲労特性を低下させる要因となることが明らかになった.この処理中に生じる結晶粒粗大化を抑制するため,ガスブローIH窒化の低温化の手法について検討した.その結果,予め微粒子ピーニング(Fine particle peening:FPP)を施し,表面近傍の結晶粒を微細化させることにより,ガスブローIH窒化の際に窒素拡散が促進され,結晶粒粗大化が生じない低温でも窒化層が形成できることが明らかになった.また,このように低温で処理を施した場合でも,チタン合金の耐摩耗性は向上することが示された.上述した,本年度得られた研究成果は,ガスブローIH窒化により,従来の手法と比較して極短時間でチタン合金の耐摩耗性のみならず,疲労特性も向上できる可能性を示すものである.これにより,航空機などチタン合金が使用される機械システムの性能や安全性の向上に寄与することができ,工業的に極めて有意義な成果が得られたといえる.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
家庭科における持続可能な衣生活と水環境を基軸にしたESDの授業開発

中学校,高等学校家庭科における持続可能な衣生活について,水環境を基軸にして考えるESDの授業を開発した.授業では,実態データによる環境負荷の把握,洗剤の使用量の意味を科学的に理解するとともに,生徒が自分の生活行為である「洗濯」が水環境に与える影響を客観的に認識する.資源・環境に配慮した生活が必要であることを科学的に理解するための教育内容を構成した.授業実践ならびにその検証が今後の課題である.1.研究実績の概要中学校,高等学校家庭科における持続可能な衣生活について,水環境を基軸にして考えるESDの授業を開発した.本年度は,前年度までの基礎研究の成果をもとに,その一部をIFHE国際家政学会で発表するとともに,持続可能性について取り上げている衣生活領域の研究発表を聴講し,有意義な示唆を得ることができた.また,これまでの研究成果を投稿論文にまとめ,学会誌に発表することができた.2.ESDの授業開発中学校,高等学校の授業では,まず洗濯排水が環境に及ぼす影響を把握する必要があることから,洗濯排水の生分解性試験を取り入れる実験教材を開発した.洗剤の使用量を変えて洗浄試験を行い,洗濯排水の生分解を測定した.その結果,使う洗剤の量によって,排出される有機物量は異なり,過剰使用した場合は,生分解率が低下した.一方,洗浄効率は過剰使用しても目安量で洗浄した場合とほとんど変化がなかった.これらのことを授業では,実態データによる環境負荷の把握,洗剤の使用量の意味を科学的に理解することができる.生徒が自分の生活行為である「洗濯」が水環境に与える影響を客観的に認識し,資源・環境に配慮した生活が必要であることを科学的に理解するための教育内容を構成した.研究期間内に中学校あるいは高等学校において授業を実践することが困難であったため,授業の検証ができなかった.授業実践ならびにその検証が今後の課題である.中学校,高等学校家庭科における持続可能な衣生活について,水環境を基軸にして考えるESDの授業を開発した.授業では,実態データによる環境負荷の把握,洗剤の使用量の意味を科学的に理解するとともに,生徒が自分の生活行為である「洗濯」が水環境に与える影響を客観的に認識する.資源・環境に配慮した生活が必要であることを科学的に理解するための教育内容を構成した.授業実践ならびにその検証が今後の課題である.1.洗濯排水の浄化・資源循環利用の検討中学校,高等学校家庭科で持続可能な衣生活について水環境を基軸にして考えるESDの授業を開発している.本年度は,まず教育内容を開発するために基礎実験を行い,授業試案を作成した.基礎実験では,洗剤に含まれる界面活性剤の循環利用について検討することができた.非イオン界面活性剤を含む洗濯排水をモデルとして,排水中からの(1)除去,(2)回収,(3)再利用が可能であることを実証した.非イオン界面活性剤単独系のモデル実験においては,資源循環利用が可能であった.2.ESDの授業開発中学校,高等学校の授業では,まず洗濯排水が環境に及ぼす影響を把握する必要があることから,洗濯排水の生分解試験を取り入れる基礎実験を行った.洗剤の使用量を変えて洗浄試験を行い,洗濯排水の生分解を測定した.その結果,使う洗剤の量によって,排出される有機物量は異なり,過剰使用した場合は,生分解率が低下した.洗浄効率は目安量で洗浄した場合とほとんど変化がなかった.これらの結果から,実態データによる環境負荷の把握,洗剤の使用量の意味を科学的に理解することができると考える.また,実験を授業に導入することを想定して,生徒が行う簡易実験を開発した.授業は,この実験を導入し,生徒は自分の生活から,「洗濯」が環境に与える影響を客観的に理解し,資源・環境に配慮した消費生活が必要であることを科学的に理解する教育内容で構成する.基礎研究の一部を「日本水環境学科誌」に論文発表した.授業開発の一部を「日本家政学会研究発表大会」で発表することができた.基礎研究が順調に進んだので,授業内容の開発を終えることができた.授業試案まで出来ている.平成24年度は,開発した授業の実践を行う.授業実践に向けて,授業内容の詳細を検討し,精度を上げる.実践後は,授業分析を行い,評価・改善を行う予定である.水環境を基軸にしたESDの授業を開発・実践する.本年度7月にオーストラリアで開催される国際家政学会IFHEに出席し,研究の一部を発表する.国外の環境教育についても情報を得る.そのための旅費とする.また,授業実践を行うので,必要な消耗品を購入する.最後に研究成果を学会誌等に発表するための費用とする.
カーボンナノチューブを点火源とした燃焼に関する研究

カーボンナノチューブを点火源として,希薄予混合気の点火・燃焼に関する実験を行った.実験では,高速度カメラによる現象の観測と燃焼室内の圧力履歴を調べた.その結果,カーボンナノチューブを点火源とした希薄予混合気の点火・燃焼におよぼす,(1)燃焼様式(2)YAGレーザのエネルギー密度(3)希薄可燃限界(4)触媒残留率の影響を定量的に明らかにした.カーボンナノチューブを点火源として,希薄予混合気の点火・燃焼に関する実験を行った.実験では,高速度カメラによる現象の観測と燃焼室内の圧力履歴を調べた.その結果,カーボンナノチューブを点火源とした希薄予混合気の点火・燃焼におよぼす,(1)燃焼様式(2)YAGレーザのエネルギー密度(3)希薄可燃限界(4)触媒残留率の影響を定量的に明らかにした.CNT(35%)とCNT(5%)で燃焼実験を行った.その結果,CNT(35%)の各雰囲気温度における燃焼においてCNT(5%)とは大きな違いがあった.CNT(5%)では上部の一点で着火して表面を伝播するのに対してCNT(35%)ではCNT内部までいっきに燃焼する.CNTに内包される鉄によって燃焼が促進されたと考えられる.また,燃焼後に赤褐色の燃焼生成物が確認できた.これはCNT(5%)の時には確認できなかった,触媒残留率の違いと,その赤褐色より酸化鉄であると考えられる.CM(35%)を高温雰囲気中に挿入した時の着火確率は,雰囲気温度510度以上において100%となったこれはCNT(5%)と比べると70度低くなった.この原因として考えられることとしては,まず触媒残留率の違い,すなわち鉄成分の影響である.2つ目はCNT(35%)の状態によるものと考えられる.CNTの状態がCNT(5%)と違って,空隙率が高いことが原因とも考えることができる.CNI(35%)の場合,CNT(5%)に見られた着火遅れは確認できなかった.燃焼時間のばらつきは非常に大きかった.CNTの量の違いが大きくこれに影響したと考えられる.CNT(5%)は砂状であるため,比較的CNT保持容器に入れる量が統一できたためと思われる.着火遅れに関してはCNT(35%)は空隙率が高いことから,高温雰囲気にさらされるCNTが多くなったためとも考えられる.また,CNT(5%)と同様,雰囲気温度430度以上490度以下において,発光は見られないが60秒後体積が減少するという現象が見られた.この時,燃焼時に見られた赤褐色の燃焼生成物は生成されなかった.これはCNT中の炭素分のみが酸化されたと推測できる.触媒残留率の違いによって燃焼の様子が異なり,着火下限温度に影響を及ぼすことがわかった.CNT(触媒残留率5%)では,雰囲気温度が高くなると着火遅れは短くなり,また燃焼時間に雰囲気依存性は確認できなかった.CNT(触媒残留率35%)において着火遅れはほとんど確認できなかった.そして,すすとCNT(触媒残留率5%)による違いにおいては,着火下限温度は同じであったが,着火遅れには大きな差があった.これは,物質の構造による効果か,残留触媒の効果であるかはこの実験においてわからない.また,CNT(触媒残留率5%,35%)において着火下限温度以上の雰囲気温度において,燃焼はしないが,体積が減少する現象が確認された.この現象はすすの着火実験では見られなかった.以上まとめると「CNT触媒残留率5%について」・今回実験した範囲では毎回着火遅れがあり,炉内中心温度の上昇とともに,着火遅れは短くなる傾向にある・炉内中心温度590°C以上で確実に着火する.試料量,盛り方によっては550°Cで着火が確認された.また,発光が確認されなくても,体積が減少することがある「CNT触媒残留率35%について」・炉内中心温度490°C以上になると,着火遅れはない・炉内中心温度510°C以上で確実に着火し,一度でも着火が確認された温度の下限は390°Cである.また,CNT5%と同様,発光せずに,体積が減少することがある「すすについて」・雰囲気温度にかかわらず着火遅れがあり,燃焼時間,着火遅れ,ともに傾向は確認できなかった.また,CNTのような体積減少は確認できない・雰囲気温度610°Cまででは,確実に着火する温度はない本年度は,種々の実験を行い,カーボンナノチューブを用いた点火による予混合気の点火に関して,以下のことが新しく分かった.1.燃焼様式YAGレーザーを用い燃焼実験において,レーザー光がカーボンナノチューブに衝突後,エネルギーを受け取ったカーボンナノチューブが点火し,点火したカーボンナノチューブがレーザー光との衝突による衝撃のため,未燃混合気を巻き込みながら飛散し混合気に点火することが明らかになった.2.エネルギー密度カーボンナノチューブに与えるレーザー光の焦点径を変える事により,エネルギー密度を変えて実験を行った.その結果,エネルギー密度が低くなると圧力上昇は遅くなり,エネルギー密度が10mJ/mm^2では触媒残留率5%のカーボンナノチューブとすすでは点火が確認できず,実験に用いる量を増加させる必要があった.このことから,エネルギー密度が大きい方が点火能力は高いことがわかった。3.希薄可燃限界触媒残留率35%においた,メタンー空気予混合気の当量比0.56が希薄可燃限界であった.

また,触媒残留率5%では当量比0,53が希薄可燃限界であった.4.触媒残留率当量比が1付近の予混合気では,触媒残留率が大きい方が圧力の立ち上がりは早く,レーザーのエネルギー密度を小さくした場合にも予混合気への点火が可能であり,点火能力が高かった.また,当量比が比較的小さい混合気では,触媒残留率が小さいカーボンナノチューブの方が点火後の最高圧力が高く,点火能力が高いことが明らかになった.
入札データによるミクロ統計分析

電力小売に関する官公庁の入札案件についての調査を前年度に引き続いて継続して行った。そこでは、おもに、2009-2010年度の入札案件における、施設名(施設内容)、契約電力料、予定使用量、落札価格、落札者(落札者数)等といった案件の詳細に関して、インターネット上で公開されている入札公告・落札公告をもとに、また、必要に応じて電話・FAX等による補足的な聞き取りを直接おこなって、電力入札に関する情報を収集した。このデータをもとにデータ・ベースを構築して、これまでのわれわれの入札情報データ・ベースに統合できるように整理した。ただし、平成23年3月11日に発生した地震の影響で、東北地方を中心にして、いくつかの入札案件に関する調査が積み残されている。このため、今後、入札を担当する部署が落ち着きを取り戻した時点でフォローしていきたいと考えている。このデータのうち、2006年度に行われた入札情報に関するデータを用いた分析をより詳細に行った。そこでは、入札者が入札において勝ち目がないと判断したときに応札しないという選択肢がある(入札行動の内生性)ことを考慮して、自由化された小売電力市場において、既存事業者である電力会社と、新規参入者である特定規模電気事業者(PPS)との間の競争によってどれだけ電気料金が低下したのかをノンパラメトリック・アプローチを用いて分析した。この分析結果は論文としてまとめて、英文学術誌に投稿した。さらに、この研究を発展させたものについて研究報告を行った。電力小売に関する官公庁の入札案件について基礎的な調査を行った。そこでは、おもに、2008-2009年度の入札案件について調査を行った。具体的には、契約電力料、予定使用量、落札価格、落札者等といった案件の詳細に関して、インターネット上で公開されている入札公告・落札公告をもとに、また、必要に応じて電話・FAX等による補足的な聞き取りをおこなって電力入札に関する情報を収集し、データ・ベースを構築した。さらに、この新しい年度のデータを、過去に蓄積してきた入札情報データ・ベースと連結して用いることができるように整理した。くわえて、来年度以降の入札公告等を調査し、来年度以降の新規案件の予備調査も行った。このような調査を通じて、公表されてはいるが十分に利用されていない入札データを直ちに利用できるように加工し、それを実際に用いて電力自由化の効果を分析できるようになる。同種のデータは、『電気新聞』誌によって「電力入札情報データ集」として毎年CD-ROMで刊行されている。しかしながら、そこでカバーされる範囲と比べて、ここでわれわれが行った調査対象の範囲は、入札案件数にして数百案件ほど多く、より広い範囲で信頼性の高い検討を行うことができるものと期待される。一方、これまでに過年度分のデータ(2005年度に供給開始予定の入札案件)を用いた分析を行い、この結果を論文として『日本経済研究』において公表したが、ここで用いた入札データに関して付加的な情報を同誌において公表してそのデータの信頼性を確保するために、原稿を送付した。
ヒト抗体産生プログラムの解明と疾患制御への応用

濾胞ヘルパーT細胞(Tfh細胞)は高親和性抗体の産生に重要で、また可塑性を示す一方、ヒトTfh細胞の機能制御機構や疾患との関連については未だ不明な点が多い。本研究では臨床検体を用いてヒトTfh細胞の医学的意義や機能制御機構を探ることを目的とした。研究の結果、Tfh細胞は閉塞性睡眠時無呼吸症候群の原因である肥大扁桃に多く含まれ、またアレルギー性鼻炎や気管支喘息患者の末梢血液中のTfh細胞サブセットの構成比が健常人と比較して異なっていた。不均衡な分化を示すTfhシフトあるいはTfh2シフトに、ALOX5関連脂質メディエーターやPOU2AF1転写制御因子が関係している可能性が見出された。エフェクターヘルパーT細胞の解析が進み、抗原特異的な抗体の産生過程における濾胞ヘルパーT細胞(Tfh細胞)の重要性が明らかとなってきた。一方でヒトTfh細胞の機能調節機構については未だ不明な点が多く、この研究領域の発展が望まれている。本研究の目的はヒトTfh細胞の新たな調節機構を探り、もって免疫関連疾患の病態解明や臨床応用に向け研究を展開することにある。初年度はヒト胸腺や扁桃組織からリンパ球サブセットを単離して、Tfh細胞の遺伝子発現プロファイルを検証した。その結果、Tfh細胞には細胞表面分子としてTIGITが発現し、また遺伝子発現調節因子であるPOU2AF1が高発現していることが明らかとなった。TIGITは抑制性のITIMドメインを有する分子でありTfh細胞のネガティブ調節因子として位置付けられる。実際、B細胞との共培養実験を行うと、SEBスーパー抗原の存在下で抗TIGIT抗体を添加した場合、Tfh細胞に対するB細胞応答が増強した。またPou2af1遺伝子欠損マウスに外来抗原のモデルであるヒツジ赤血球を投与すると、脾臓中のTfh細胞の割合がコントロール群に比べて明らかに増大していた。このことから、POU2AF1はTfh細胞の細胞数を保つ役割があると考えられた。扁桃関連疾患でTfh細胞におけるPOU2AF1の発現量を調べてみると、反復性扁桃炎よりも閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSAS)においてPOU2AF1の発現量が増強していた。OSASは扁桃肥大が有意に生じているが、昨年度の結果と併せてPOU2AF1の誘導過多によるTfh細胞数の増大が一因であると考えられた。また興味深い結果としてCD1Dテトラマーが濾胞ヘルパーT細胞の全てに反応する実験事実が得られており、我々の解析からTfh細胞はいわゆるNKTfh細胞と機能をシェアするかあるいは同一の細胞である可能性が考えられる。本研究では、濾胞ヘルパーT細胞(Tfh細胞)の新たな機能制御システムを探り、もって抗体産生機構や濾胞胚中心形成あるいは特異抗体が関わる感染症、免疫病態との関連を見出すことを目的としている。本研究の推進により、ヒトTfh細胞におけるPOU2AF1(BOB1、OBF1)の発現を、遺伝子レベルと蛋白レベルで明らかにすることができた。POU2AF1は、octamer motifに結合するOCT1/2と会合し、様々な遺伝子の発現を調節している。POU2AF1遺伝子欠損マウスはB細胞分化が障害されて、特異的な抗体産生が生じないことが知られている。このマウスを外来抗原で免疫すると、脾臓のTfh細胞は野生型よりも多く検出され、一方で血液中のTfh細胞は低く検出された。このことから、POU2AF1は免疫組織で分化した後の、血流への移行に関与している可能性が示唆された。OT-IIを発現するPOU2AF1欠損マウスからOT-II Tfh細胞を得て、OVAぺプチドの存在下、野生型B細胞と共培養すると、コントロールと同等のコロニー形成能を示していた。またPOU2AF1遺伝子欠損マウスのTfh細胞は、コントロールのTfh細胞と比べて、IL-21、CXCR5、PD-1、BCL6などの主要な機能マーカー分子の発現に関し、優位な差を認めなかった。したがって、B細胞を刺激する機能は、POU2AF1に影響されない可能性がある。加えて、以前我々はアラキドン酸5-リポキシゲナーゼ(ALOX5)関連脂質メディエーターがTfh細胞の機能分化に影響していることを報告したが(AJP 2011)、ヒト扁桃リンパ球を用いた解析から、リポキシンA4がTfh細胞の初期分化に関与する実験事実を得た。このように本研究によって、局所におけるTfh細胞の初期分化、さらには局所のTfh細胞の応答が全身へ波及するしくみの一部が解明された。

しかしながら一方でヒトのTfh細胞の機能調節機構については未だ不明な点が多く残されており、この領域の発展が望まれている。本研究の目的はヒトTfh細胞の新たな調節機構を探り、もって免疫関連疾患の病態解明や臨床応用に向け研究展開することにある。初年度はヒト胸腺や扁桃の手術材料よりリンパ球サブセットを単離し、Tfh細胞の遺伝子発現プロファイルを検証した。胸腺CD4 T細胞(ナイーブT細胞)と扁桃Tfh細胞のトランスクリプトームを比較検討したところ、Tfh細胞には報告されているBCL6に加えてPOU2AF1(BOB1)が高発現していた。遺伝子改変マウス等の解析からBCL6やPOU2AF1は抗原特異的な抗体の産生に必須であり、こうした転写制御因子はB細胞のみならずTfh細胞も支持していると考えられる。また扁桃肥大を特徴とする睡眠時無呼吸症候群(OSAS)ではTfh細胞が優位に存在していた。さらにOSAS扁桃のTfh細胞をナイーブB細胞、記憶B細胞と共培養すると、Tfh細胞は双方のB細胞サブセットを刺激する機能を有していた。OSASの肥大扁桃の組織学的特徴は拡大した多数のリンパ瀘胞胚中心と瀘胞間リンパ球の多さにあり、今回の実験事実はOSASの成因がTfh細胞機能と密接に関連している可能性を示唆した。またTfh細胞には抑制性ITIMドメインを有するTIGITが細胞表面に高発現しており、Tfh細胞の機能を調節する因子のひとつとして利用することによりOSASの非観血的な治療に結びつく可能性もあろう。本研究からTfh細胞がかかわる慢性疾患の一例が示された。さらなる解析によってTfh関連の免疫病態の制御に向け基礎的知見がもたらされよう。昨年度までの研究計画として、ヒトTfh細胞の細胞表面マーカーの解明とともに、機能制御機構の解析をかかげていた。前者としてTIGITやCD59を新たに見出し、また後者としてはPou2af1遺伝子欠損マウスの解析に着手することができた。臨床検体の検討に関しては、気管支喘息患者の末梢血液におけるTfh細胞の検討を主に行っており、アレルゲンテスト陰性の健常人に比べてTfh細胞数が多い傾向が認められている。しかしながら、IgA腎症などその他の免疫関連疾患におけるTfh細胞の解析はやや停滞していると言わざるを得ない。その原因として症例数が少ないことがあげられるため、関連病院を増やすなど対策を講じる必要性を感じている。一方で、B細胞サブセットに広く発現するCD1DはTfh細胞に結合する結果が得られたことから、CD1Dは抗原特異的な液性免疫の活性化機構に関連していると考えられる。臨床検体の解析がやや遅れているものの、ヒト免疫細胞を直接扱う利点からCD1Dのような発展的な研究シーズが産まれているところも勘案し、今年度は概ね順調に進展していると位置付けたい。初年度の主な研究計画として、ヒトTfh細胞の機能的特徴の解明とともにその細胞表面マーカーの解明をかかげた。前者としてPOU2AF1がTfh細胞の機能調節に与ることを見出し、また後者としてTfh細胞表面のTIGITやCD59を新たに発見した。レーザー顕微鏡を用いた免疫組織化学的解析から検証してみると、対照群としての反復性扁桃炎の組織と比較して、確かにOSAS扁桃ではPOU2AF1(+)CD4(+)の細胞群が有意に存在していた。
パターン化モデル生体膜と微小構造体を接合したナノ界面における分子認識と分子輸送

生体膜は、細胞において外部環境との境界をなし、分子認識などの重要な機能を担うソフトインターフェースである。研究代表者は、光重合されたポリマー脂質二分子膜と生体膜(流動性脂質二分子膜)を光リソグラフィー技術でパターン化したモデル生体膜を開発してきた。本研究では、ポリマー脂質二分子膜表面を高分子材料で化学修飾して、エラストマー微小構造体と分子レベルで接合することを目標としている。そのため、親水部位に化学反応性基(エタノールアミン)を持った脂質を用いて、ポリマー脂質二分子膜を形成し、脂質膜表面に生体分子を化学修飾することを試みた。ポリマー脂質二分子膜は、コリン基とエタノールアミン基を持つ光重合性リン脂質(DiynePCおよびDiynePE)を用いて作製した。モノマー脂質二分子膜をラングミュア・ブロジェットーラングミュア・シェーファー(LB/LS)法によって基板上に累積し、紫外光でパターン化光重合を行った。化学修飾のモデルとして、両末端にビオチン基とカルボン酸活性エステル(NHS)を持つポリエチレングリコール(PEG)を用い、ポリマー脂質表面にビオチン基を結合することが出来た。一方、代表的なエラストマー材料であるPDMS表面にビオチン基を修飾しストレプタビジンを結合した。そして、ビオチンーストレプタビジン結合を利用してポリマー脂質膜とPDMSとを接合することを試みた。また、脂質膜表面に分子認識を利用してベシクルを結合し、PDMSと接着するスペーサーとして活用することも試みた。両者の間に封入された水溶性蛍光色素の拡散速度を計測することで、接合の程度を評価することが出来、効果的に接合を行うことに成功した。また、鎖長の均一なポリマーブラシをポリマー脂質二分子膜表面に形成することも試み、今後微細空間の厚さを制御する指針を得た。24年度が最終年度であるため、記入しない。モノマー脂質二分子膜をラングミュア・プロジェットーラングミュア・シェーファー(LB/LS)法によって基板上に累積し、紫外光でパターン化光重合を行った。そして、ビオチン-ストレプタビジン結合を利用してポリマー脂質膜とPDMSとを接合することを試みた。両者の間に封入された水溶性蛍光色素の拡散速度を計測することで、接合の程度を評価することが出来、効果的に接合を行うための指針を得ることが出来た。当初目標としていた、ポリマー脂質二分子膜の化学修飾に成功した。

また、ポリマー膜とPDMSとをビオチン-ストレプタビジン結合で接合することに成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の最終目標は、PDMSと脂質膜との間に親水性ポリマー層を設け、それによって両者の距離を制御した「ナノギャップ構造」を作製することにある。今後は、PDMSと脂質膜とをベシクルで接合する手法とともに、両者に長さのコントロールされた親水性ポリマーを付加し、それらの相互作用で両者を接合することを試みる。
アディポネクチンの肥満による低下の原因となる新規転写因子の同定と増加剤の開発

アディポネクチンは脂肪組織特異的に発現・分泌されるアディポカインであるが、その血中レベルおよびmRNAの発現は、脂肪組織量が多い肥満者、糖尿病病態モデル動物において減少している。今回、この発現レベル減少のメカニズムを明らかにするために、アディポネクチン遺伝子プロモーター上の責任領域、および結合タンパク質を同定した。肥大化脂肪細胞におけるアディポネクチンのプロモーター活性は、小型脂肪細胞におけるプロモーター活性の約20%にまで低下した。我々は、肥大化脂肪細胞におけるアディポネクチンの発現抑制に関与するプロモーターの責任領域をdeletion studyより見出し、diabetes related element (DRE)と名付けた。DREをタンデムに並べたコンストラクトは小型脂肪細胞においてエンハンサー活性を有し、結合タンパク質量は肥大化脂肪細胞より多かった。DREに対するONE-hybrid systemにより結合タンパク質を単離し、DRE binding protein I (Debl)と名付けた。DeblはC末端側にZnフィンガードメインをもつ転写因子であり、その発現はアディポネクチンと同様に脂肪細胞分化とともに増大し、肥大化に伴って減少した。またEMSAにおいてDeblはDREと結合したが、2bpの変異を導入したDREに対しては著明に結合量が低下した。siRNAによりDeblの発現を抑制した小型脂肪細胞ではアディポネクチンの発現量が20%まで低下した。本研究において、肥大化脂肪細胞においてアディポネクチンの発現が低下していること、および発現低下に関わるプロモーター領域を明らかとした。この領域に結合する新規転写因子Deblの発現が肥大化脂肪細胞において減少することが、アディポネクチンの発現低下に関与していることが示唆された。Deblの発現をコントロールすることが、肥満によるメタボリックシンドロームや2型糖尿病の原因解明、病態本態の治療に結びつきうると考えられる(投稿準備中)。さらに、メタボリックシンドロームモデル動物においては、リガンドのアディポネクチンのみならず、受容体AdipoRの量も低下していてメタボリックシンドロームの原因の一部になっていること、及び、AdipoRの発現量をアディポネクチン存在下に増加させることが、実際に生体内においてメタボリックシンドロームを改善させることを示した(Nat. Med.13:332,2007)。(1)Deb1のin vivoにおける意義を明らかにする。:既に作製されたDeb1の欠損マウスのアディポネクチン発現量、分泌量を、糖・脂質代謝や肥満度とともに解析し、アディポネクチンが低下し、血糖値が増加している傾向が認められた。3T3L1細胞においてDeb1はDREに結合してアディポネクチン遺伝子の発現に関わる因子であり、細胞の肥大化に伴いDeb1の量が減少することによってアディポネクチン遺伝子の発現が減少することを見出した。(2)肥満におけるDeb1発現低下のメカニズム解明。:肥満においてはDeb1の発現レベルそのものが低下しているのを見出した。肥満・脂肪細胞肥大化の状態においては、炎症や酸化ストレス、虚血などの要因が増えているのに加えて、全身におけるホルモンバランスや、脂肪細胞自身から分泌されるアディポカイン、あるいは脂肪組織における間質細胞や肥満に伴うインスリン抵抗性状態で集積してくるマクロファージから分泌されるサイトカインやケモカインの発現・分泌パターンが大きく異常を来たし、これ等の変化によってDeb1の発現レベルが低下しているのがを明らかになった。(3)アディポネクチン発現増加剤の開発。

肥満に伴って抗糖尿病・抗動脈硬化因子アディポネクチンが低下する責任転写因子Deb1の発現が酸化ストレスや炎症によって制御されていることを見出した。実際にin vitroにおいて、抗酸化剤と抗炎症剤の同時投与によって、脂肪細胞肥大化に伴うDeb1,及びアディポネクチンの発現低下が解除されるのが観察された。これまで知られている抗酸化剤・抗炎症作用を有する薬剤や食品で、脂肪組織への特異的な組織移行がよいものを脂溶性の高いものからアディポネクチンの量を増加させることを指標にスクリーニングしている。アディポネクチンは脂肪組織特異的に発現,分泌されるアディポカインであるが,その血中レベルおよびmRNAの発現は,脂肪組織量が多い肥満者,糖尿病病態モデル動物において減少している。今回,この発現レベル減少のメカニズムを明らかにするために,アディポネクチン遺伝子プロモムター上の責任領域,および結合タンパク質を同定した。肥大化脂肪細胞におけるアディポネクチンのプロモーター活性は,小型脂肪細胞におげるプローモニター活性の約20%にまで低下した。我々は,肥大化脂肪細胞におけるアディポネクチンの発現抑制に関与するプロモーターの責任領域をdeletion studyより見出し,diabetes related element(DRE)と名付けた。DREをタンデムに並べたコンストラクトは小型脂肪細胞においてエンハンサー活性を有し,結合タンパク質量は肥大化脂肪細胞より多かった。DREに対するONE-hybrid systemにより結合タンパク質を単離し,DRE binding Proteinl(Debl)と名付けた。DeblはC末端側にZnフィンガードメインをもつ転写因子であり,その発現はアディポネグチンと同様に脂肪細胞分化とともに増大し,肥大化に伴って減少した。またEMSAにおいてDeblはDREと結合したが,2bpの変異を導入したDREに対しては著明に結合量が低下した。siRNAによりDeblの発現を抑制した小型脂肪細胞ではアディポネクチンの発現量が20%まで低下した。本研究において,肥大化脂肪細胞においてアティボネクチンの発現が低下していること,および発現低下に関わるプロモーター領域を明らかとした。この領域に結合する新規転写因子Deblの発現が肥大化脂肪細胞において減少することが,アディポネクチンの発現低下に関与していることが示唆された。Deblの発現をコントロールすることが,肥満によるメタボリックシンドロームや2型糖尿病の原因解明,病態本態の治療に結びつきうると考えちれる(投稿準備中)。
活性酸素消去機能を有する金属酵素の創製

生体内の活性酸素は、正常時にはウィルスなどの外敵を殺す重要な生体防御機能を有するが、細胞機能が低下した疾患では活性酸素が広範囲に発生し細胞膜や生体成分を非特異的に攻撃する。疾患や病態の発生と進展に関与する活性酸素を速やかに消去するためには活性酸素の発生部位に抗酸化機能を有する物質を選択的に誘導することが重要となる。申請者は、ポルフィリン金属錯体が活性酸素種の中でも特に広範囲に生体障害を与えるスーパーオキシド(O^-_2)を特異的に捕捉・消去することを見いだした。この抗酸化機能を有する新しい酵素モデルを用い、活性酸素病態の軽減に有効な金属酵素の分子設計を行った。得られた研究結果は以下の通りである。(1)カチオン性基、アニオン性基を有し、中心金属にFe,Cu,Mnを導入した水溶性ポルフィリン錯体を合成した。このポルフィリン誘導体の酸化還元電位は-0.3V(O_2/O_2)、+0.9V(O^-_2/H_2O_2)の間に位置し、O2^-を効率的に一電子酸化還元することが示された。(2)合成されたポルフィリン錯体の活性酸素消去能をチトクロームC法により評価した。Fe,Mn錯体では高いO^-_2消去能を示したが、Cu錯体での活性は殆ど認められなかった。カチオン性ポルフィリン錯体でのO_2消去能は極めて高く、アニオン分子であるO2^-との相互作用が示唆された。酸化還元機構、反応速度(=4x10^71/Msec)についても明らかにした。(3)ポルフィリン錯体の活性酸素消去能は血漿タンパク質存在下でも維持され、生体内での安定性が示唆された。
知の歴史的発展を支える認知的基盤の解明

科学や技術という高度な知識体系は、世代から世代へと伝達されながら蓄積され、個人では到達可能なレベルへと漸進的に進化していく。本研究では、認知科学における科学的発見(scientific discovery)や協調的学習(collaborative learning)の研究で用いられてきた課題に着目した。これらは単独個人が正解を見出すことが困難な課題であり、科学者や技術者が現実世界で直面する問題に近い。本研究では、こうした課題を用いた累積的文化進化実験を通して、科学という高度な知の体系が伝達を経て発展していくプロセスを明らかにした。本研究の目的は、科学的知識が世代から世代へと伝達される中で累積的に発展していく過程を、認知科学における科学的発見課題を用いて明らかにすることである。本年度は、Dunber (1989)が実験で用いた課題を参照し、参加者がコンピュータ上で実験を実施しながら分子生物学における遺伝子発現に関する理論を発見する課題を作成した。具体的には大腸菌がβーガラクトシダーゼによってラクトースを分解する遺伝子の仕組みを、遺伝子組換えを行なった大腸菌を用いた仮想的な実験をコンピュータ上で行う課題である。過去の研究によれば、自然科学専攻の大学生であっても、単独個人では正答を見出すのが困難であることが知られている課題である。そして本実験課題を用いて、パイロット実験を実施した。具体的には参加者が単独で課題に取り組み、パソコン上の仮想実験を通じて見出した科学的知識を記録した。そして別の参加者がその記録を読んだ上で、新たに単独で課題に取り組み、見出した知識を記録することを繰り返した。単独個人による課題を、1人の科学者の研究とみなすならば、この実験は前世代の科学者が見出した知識が、世代間伝達を経て累積・更新されていく過程を実験室内に再現したものと考えることができる。パイロット実験の結果、参加者が見出した説明が、世代を通じて伝達される中で累積的に進化していくことが確認された。また世代から世代へと理論が伝達されていく中で生じる科学的知識の変化を分析するための手法を検討した。今後の実験に必要な実験プログラムの完成までに時間を費やしたが、パイロット実験の結果は順調で、今後の成果が大きく期待できる。本研究の目的は、世代から世代へと情報が伝達されて行く過程において、たとえば科学や技術のような知識体系が、累積的に進化していく現象、すなわち科学の累積的文化進化を実験室内で再現し、知識がどのような条件の下で進化していくのか、そのメカニズムを明らかにすることにある。本年度は、多峰型適応度地形における探索課題を用いて、知識の累積的進化を再現する実験を実施した。昨年度に実施した科学的発見課題とは異なり、この課題では、参加者が次世代に伝達する知識の構造、その知識が次世代の参加者の探索プロセスに及ぼす影響を、定量的に評価できる。科学的発見課題においては、前世代に相当する参加者が自由記述したレポートを次世代に相当する参加者に提示するため、参加者がどのような知識構造を見出したのか、またそれがどのように次世代の参加者に影響したのか、定量的な評価が困難であった。また参加者の試行錯誤するプロセスを定量的に評価することも困難であった。科学的発見課題は、現実社会における知識発見課題を模したという点において有利な特徴を持つが、こうした欠点を兼ね備えている。多峰型適応度地形における探索課題の場合、人工的な課題となるため参加者に取ってのリアリティが減少する代わりに、定量的解析が用意となる。この課題を用いた伝達実験の結果を、知識が伝達されない個人実験と比較することで、情報の世代間伝達が個人学習(探索)プロセスに与える影響を検討した。本年度は多峰型適応度地形における探索という新たな課題を用いた実験を実施できたことにより、新たな知見が得られたためである。本年度は、2種類の実験課題を用いて、2つの実験を実施した。まず第1に、多峰型適応度地形における探索課題を用いた、知識の累積的進化を再現する実験であり、昨年度に行った課題の発展型追試実験である。第2に、本研究におけるメイン課題である科学的発見課題を用いた実験である。いずれの実験においても、個人が探索した情報を次世代に伝達することを繰り返すなかで、科学的知識がどのように発展していくのかを検討するものである。第1の実験においては、昨年度に得られた知見が再現され、難易度が非常に高い課題である場合には累積的進化が生じにくいこと、そして、その原因は知識伝達に過程において、獲得された情報が不正確に伝達されるためであることが見出された。これは、昨年度の実験の結果の頑健性を示すものである。また第2の実験においては、参加者が獲得した知識を精緻に記録できるよう実験課題を構築し、その結果、科学的知識が世代を経て進化する過程を量的に検討することに成功した。そして、世代を経るごとに全体として正しい知識の保有量が増加していくにもかかわらず、科学的発見と呼べる段階には達しないことなど、いくつかの興味深い知見が見出された。