hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチ不斉反応の同時評価を可能にする超効率的触媒探索システム

コンビナトリアルケミストリーの手法を用いて開発した一連の触媒群の活性を迅速に解析するためには、High Throughput Screening (HTS)の導入が不可欠である。昨年度までの研究において、当初計画に基づいた「固相触媒反応の円二色性検出」による不斉触媒の迅速解析システム(HTS)の開発に成功している。本HTSを用いる新規光学活性ジアミン-銅(1)触媒の探索によって、実用的な触媒的不斉ニトロアルドール反応(別名:Henry反応)を達成した。本年度は、HTSによって見いだした触媒を基に、gaussianによる計算化学等の手法を駆使して精密な分子設計を行い、より安価で高選択的な新規触媒を設計・開発した。新規に開発した配位子を用いて反応を行い、多くの基質に対し、93- >99% yield, 91- >99.5% eeと、現段階で報告されている中で最高の触媒活性及びエナンチオ選択性を与える触媒的不斉Henry反応を確立した。さらに、光学活性サリチルヒドラゾン化合物のライブラリー構築にも成功し、上記システムの汎用性を示している。さらに、「固相触媒反応の円二色性検出」によるHTSの応用として、独自に開発した光学活性ビスイミダゾリン配位子をポリスチレンビーズに担持し、錯体を調製、1,2-ジオールの非対象ベンゾイル化反応において、金属塩、温度、溶媒、添加物の最適化を本HTSを用いて効率的に行い、プロセス開発にも有用であることを実証することができた。以上、若手研究Aの助成を受けて行った本研究は、計画どおり推進することができ、当初の目的をほぼ達成することができた。コンビナトリアルケミストリーの手法を取り入れた不斉触媒の探索研究では、目的の反応における化学収率(触媒活性)に加え、不斉収率を迅速に解析することが求められる。今年度は、まず固相不斉触媒と円二色性(CD)スペクトルによる解析を組み合わせることにより、様々な触媒的不斉反応の開発に適用可能なHigh Throughput Screening(HTS)の確立を目的として研究を行った。新規に開発した解析システムでは、不斉触媒を構成している光学活性な分子は固相上に局在している。このため目的とする不斉反応を溶液中の基質に対して行う場合、反応溶液中の生成物に不斉が誘起されない限り、本液相に対する解析においてCDは検出されない。この原理に基づき、β-ナフトールの二量化による光学活性ビナフトールの合成をモデル反応として実験を行った。実際にポリスチレンに担持した固相不斉銅触媒を調製し、反応液を精製せずに直接CD検出器に導入する事で、極めて迅速に不斉触媒の力量を評価できることが明らかとなった。すなわち、目的化合物の単離、精製を行わないため、目的化合物の化学収率と不斉収率に関し定量的な値を得ることはできないが、触媒活性と不斉誘起能の相乗積として得られるCDスペクトルのピーク強度を比較することで、不斉触媒の真の有効性を迅速に相対評価できるというものである。また、反応液を精製することなく評価できるため、触媒反応の経時変化の追跡や反応の直接的な解析も可能となった。現在、Lantern上での不斉配位子のライブラリー構築を行っている。当初の研究計画に従い、固相不斉触媒とその反応溶液の直接的な円二色性検出により、効率的な不斉触媒の探索を目差した。実際には、固相上に光学活性ジアミン配位子のライブラリーを構築し、種々の固相担持の不斉銅触媒を得た。先に開発した円二色性検出を用いる新規な迅速解析システムにより不斉触媒の探索を行ったところ、不斉Henry反応に有用な触媒を見いだすことに成功した。本結果は、ジアミン-銅(I)触媒を用いる不斉Henry反応の初めての成功例である。更に、独自の不斉配位子の設計を基に、固相不斉触媒のライブラリー構築にも適用可能な新規光学活性イミダゾリン配位子の開発にも成功した。金属錯体を用いる触媒反応としては、銅-ピリジン系配位子を触媒に用い、カルボニル化合物のα-位を効率的に空気酸化することで、α-ヒドロキシケトンを得る環境調和型の触媒反応プロセスの開発にも成功した。また、固相不斉触媒ライブラリー構築を効率的に行えるSynPhase Lantern上でのSplit-Pool合成により、新規不斉配位子の開発を目差した。固相上で合成した化合物の構造ならびに純度を解析する手法として、固体NMRを用いることとし、SynPhase Lantern測定用の専用プローブを開発した。NMRの測定においては、Lanternを適切な有機溶媒で膨潤させた後に、分子運動の激しい領域だけを選択的に取り込む手法の適用を試み、NOEの効果を効率的に得るPulse Saturation Ttansfer(PST)法が本目的に有用であることを見いだした。これにより、SynPhase Lanternを非破壊に直接解析することに世界で初めて可能となった。

本年度は、HTSによって見いだした触媒を基に、gaussianによる計算化学等の手法を駆使して精密な分子設計を行い、より安価で高選択的な新規触媒を設計・開発した。新規に開発した配位子を用いて反応を行い、多くの基質に対し、93- >99% yield, 91- >99.5% eeと、現段階で報告されている中で最高の触媒活性及びエナンチオ選択性を与える触媒的不斉Henry反応を確立した。さらに、光学活性サリチルヒドラゾン化合物のライブラリー構築にも成功し、上記システムの汎用性を示している。さらに、「固相触媒反応の円二色性検出」によるHTSの応用として、独自に開発した光学活性ビスイミダゾリン配位子をポリスチレンビーズに担持し、錯体を調製、1,2-ジオールの非対象ベンゾイル化反応において、金属塩、温度、溶媒、添加物の最適化を本HTSを用いて効率的に行い、プロセス開発にも有用であることを実証することができた。以上、若手研究Aの助成を受けて行った本研究は、計画どおり推進することができ、当初の目的をほぼ達成することができた。
HSP47を標的とするペプチド性抗線維化薬の開発

小胞体に局在するコラーゲン特異的分子シャペロンHSP47は、線維化疾患においてコラーゲンの過剰な産生に貢献している。研究代表者らは、HSP47を阻害するコラーゲン様3重らせんペプチドを細胞に取り込ませ、小胞体に蓄積させることができれば、線維化疾患の治療に役立つと考えた。本研究により、in vitroで当該ペプチドを細胞内に導入することには成功したが、逆行輸送をたどって小胞体に送達させることはできなかった。(Pro-Hyp-Gly)3-(Pro-Arg-Gly)3-(Pro-Hyp-Gly)3のコラーゲン様配列を有するペプチドをFmoc型固相法により合成した。また、既知のcell-penetratingペプチドとして(Arg)9およびそのエナンチオマーである(D-Arg)9を合成した。さらに、これらペプチドのC末端に小胞体滞留シグナルであるLys-Asp-Glu-Leuを付加したものも同様に調製した。ペプチドのN-末端には顕微鏡下で可視化するためにフルオレセインを導入した。合成したペプチドは逆相HPLCで単一に精製し、質量分析により構造を確認した。コラーゲン様ペプチドについては、4°Cで一晩放置後、円偏光二色性スペクトルを測定することにより、3重らせん構造を取っていることを確認した。また、3重らせんの変性温度は、37°C以上であった。これらペプチドをHeLa細胞に添加し、共焦点レーザー顕微鏡をもちいて観察した。その結果、細胞内にフルオレセインの蛍光が観察された。このことから、これらのアルギニン-リッチペプチドは、cell-penetratingペプチドとして機能し、効率的に細胞に取り込まれていることが示された。さらに取り込まれたペプチドの細胞内局在を調べるため、Lyso tracker Red(リソゾーム), Golgi tracker Red(ゴルジ体), ER tracker Red(小胞体)による赤色蛍光との共局在性を調べた。その結果、コラーゲン様ペプチドの蛍光のほとんどはリソゾームに局在しており、長時間の培養後もゴルジ体あるいは小胞体との共局在は観察されなかった。このことから、ペプチドC末端への小胞体残留シグナルの付加のみでは、小胞体への逆行輸送を効率的に達成することは難しいことが推測された。コラーゲン様3重らせんを形成するcell-penetratingペプチドであり、かつプロコラーゲン特異的分子シャペロンHsp47の機能を競合的に阻害しうる(Pro-Hyp-Gly)3-(Pro-Arg-Gly)4-(Pr-Hyp-Gly)3の3量体を逆行輸送によって、小胞体内腔に送達し蓄積させることを目的として、in vitro細胞培養系をもちいて種々条件を検討した。昨年度、ペプチドC-末端への小胞体局在化シグナルLys-Asp-Glu-Leu(KDEL)の付加のみでは、この目的を達成できなかった。そこで、逆行輸送を促進するとされるnordihydroguaiaretic acidを同時にHeLa細胞に添加し、ペプチドを取り込ませた。しかし、ペプチドの小胞体内腔への有意な蓄積は観察されなかった。次いで、逆行輸送により小胞体に至ることが知られているShiga-like toxinのBサブユニット(SLT-B)を利用することとした。遺伝子組換えSLT-Bフラグメントとペプチドとを混合してHeLa細胞に振りかけたところ、ペプチドはより効率的に細胞内に取り込まれた。しかしながら、取り込まれたペプチドはそのC-末端にKDELが付加されていた場合にも小胞体内腔への蓄積は観察されず、最終的にはリソゾームに蓄積することがわかった。さらに、ペプチドのN-末端をヨードアセチル化したものを調製し、イミノチオランを用いてSLT-Bフラグメントと複合体化した。ペプチド-SLT-B複合体を、HeLa細胞に振りかけたところ、細胞への取り込みは観察されたが、逆行輸送による小胞体への移行と蓄積は観察されなかった。これは、ペプチドのSLT-Bへの共有結合によって、SLT-Bの活性構造である細胞膜上での5量体形成が妨げられたことによるものと推定された。昨年度に引き続き、cell-penetrating活性と、コラーゲン特異的分子シャペロンであるHsp47を阻害する活性を併せ持つ3重らせん型ペプチドを、逆行的な小胞輸送により小胞体に送達する条件の検討を行った。しかし、少なくともHeLa細胞においては、Shiga-like toxin Bサブユニットや補助的薬剤の添加によっても有意な小胞体への移行は観察されず、リソゾームへの蓄積が顕著であった。本年度は新たに、トランスロコンを介した順行輸送により同様のペプチドを細胞質から小胞体内に送達することについても検討した。まず送達すべきペプチドを、ジスルフィド結合を介してcell-penetratingペプチド(CPP)と結合させた。CPPとしてはリソゾーム脱出能が高い、L/D体キメラのオリゴアルギニンを使用した。また、それぞれのペプチド鎖には異なる蛍光基(フルオレセインおよびTAMRA)を付加した。作製したペプチドをHeLa細胞に投与し、蛍光観察により細胞内でのペプチドの動態を追跡した。このペプチドは効率的に細胞質に輸送され、細胞質においてジスルフィド結合が還元的切断を受け、目的のペプチドを遊離させられることがわかった。

さらに、ペプチドのN末端に、18アミノ酸残基からなるmammaglobin-Aの分泌シグナル配列を付加したペプチドを合成し、同様にCPPペプチドと結合させた。しかし、このペプチドはシグナル配列の疎水性により水系溶媒への溶解性が低く、凝集体として細胞に取り込まれたことを示す顕微鏡像が得られ、小胞体への有意な移行は観察されなかった。小胞体に局在するコラーゲン特異的分子シャペロンHSP47は、線維化疾患においてコラーゲンの過剰な産生に貢献している。研究代表者らは、HSP47を阻害するコラーゲン様3重らせんペプチドを細胞に取り込ませ、小胞体に蓄積させることができれば、線維化疾患の治療に役立つと考えた。本研究により、in vitroで当該ペプチドを細胞内に導入することには成功したが、逆行輸送をたどって小胞体に送達させることはできなかった。現状では、細胞内へのペプチドの導入には成功しているものの、逆行輸送経路にそれを乗せることができないでいる。参考とした、他のグループの文献(J. Drug Target 2009)に記載された結果が疑わしい。SLT-Bを補助的に用いる手法には検討の余地が残っている。ペプチド・タンパク質化学従来の逆行輸送に加え、トランスロコンを介した順行輸送を利用したシステムについても検討する。具体的には、アミノ末端に分泌シグナル配列を付加したペプチドを合成し、cell-penetratingペプチドを利用した細胞内への導入、小胞体への局在を観察する。本研究で用いる、アルギニン-リッチなコラーゲン様3重らせんペプチドおよびその類縁体、コントロールとして用いるペプチドの調製は、予定どおり終了した。また、合成したペプチドの3重らせん構造の熱安定性も予想どおりであり、分子デザインの変更は必要なかった。培養細胞へのペプチドの取り込み、および細胞内局在を調べるための実験系の構築も順調に推移した。次年度使用額は前年度の端数である。現在使用しているペプチドのみでは、小胞体に至る効率的な逆行輸送は観察されなかった。このため、逆行輸送することが分かっているペプチド、たとえばShiga-like toxin等との共投与あるいは複合体化といった工夫が必要であると考えられる。当初の計画通りに使用する。次年度使用額は端数である。当初の計画どおりに使用する。
組織特異性をもつ酵素補充療法用リポソームの開発

小さなリポソームは細網内皮系細胞に捕捉、除去され難いので、実質細胞や癌細胞に薬剤を搬送する目的に適していると考えられる。しかし、その薬剤封入効率はたかだか1%程度と低く、高価な薬剤を封入する場合にはこのことが大きな欠点であった。本研究では、小さなリポソームを酵素のキャリヤーとして利用するための基礎として、封入率の良い小さなリポソームの作製法について検討した。その結果、極めて高い脂質濃度で多重層膜リポソームを超音波処理することによって、封入効率の良い小さなリポソームが得られることを見い出した。卵黄レシチン、コレステロールとホスファチジン酸をモル比1:0.5:0.1の割合で用いて、多重層膜リポソームを調製した後に、この多重層膜リポソームを超音波処理して小さなリポソームとした。リポソーム調製に用いる脂質濃度を、従来用いられてきた濃度(1040mM)に比較して著しく高めたところ、ショ糖やアドレアマイシン等の封入効率が大きく増加した。256mMの脂質濃度の場合、ショ糖(50mM)とアドレアマイシン(8.6mM)の封入率は各々39%と60%であった。電子顕微鏡による観察と光散乱法による粒度分布の側定から、生成したリポソームの大きさは比較的均一で、平均直径は80nmであった。また、形成したリポソームは安定で、封入した薬剤の70%90%を3週間以上保持していた。蛋白質を小さなリポソームに封入する手始めとして牛血清アルブミンを用いたところ、封入効率は15%程度であった。以上述べたように、水溶性分子を効率よく小さなリポソームに封入する条件を見出した。牛血清アルブミンも比較的高率に封入されることから、超音波処理に比較的耐性の酵素分子の封入に応用可能であると考えられる。
「科学的客観性」と「人間性」の史的研究―近代的科学性の分析

本研究は20世紀社会編成における「科学性」の意味と役割を問う準備的研究として計画された。本研究はまず、ウィリアム・ヒューエルを中心とする、19世紀ヨーロッパでの科学史・科学哲学の議論の興隆に関する史的資料を収集した。その上で、本研究は、特にそれらの科学史・科学哲学が「科学的客観性」に対して与えた新たな価値に注目しながら、それが19世紀から20世紀にかけての世紀転換期において、「人間性」という概念と「科学的客観性」という概念の間にいかなる相互作用をもたらしたかを歴史的に概観するよう努めた。研究計画に従い、本年度も前年に引き続き19世紀から20世紀を通して現代科学認識論を形成することに寄与し、かつ特にそこにおいて「科学的」と「人間的」という概念の形成と変遷に関係したと考えられる関連資料の収集を進めた。書誌的整理としては、以下の2つの系譜への分類が本研究課題の推進に有効であるとの結論に達した。すなわち、1「科学論」的系譜:「科学的営為」の定義とその振興を主張した言説群であり、科学史記述と科学哲学の基礎的構造を形成したもの、および219-20世紀転換期におけるカント人間学の受容の分岐と交錯から「認識論」を独自に主題化した言説群、の2つの系譜である。この2つの思想史的系譜の伸長と展開を整理した上で、これらの思想がさらに同時代および後代の言説によって受容される際に、概念上での混同や問題構成上での跳躍が発生していなかったかを丹念に跡付けることが必要であると考えられる。また本年度は、前年度までの史資料の収集と整理を進めたことを踏まえ、その言説分析の作業に主に力を注いだ。上記の書誌整理における系譜設定上の修正にも大いに関連することとして、カント人間学が端緒を開いた認識論的問題の展開が、同時代の自然科学研究の独自の進展と対峙し、影響されながら、独自の主体論として哲学史上の重大な局面を形成していく経緯をより詳細に辿る必要があることを発見した。具体的には、フランス科学認識論の源泉にカント哲学とニーチェ哲学双方に対する応答の努力を読み取ることの意義の大きさが確認されるとともに、これらの応答の意図が次世代によって必ずしも理解されていなかったことから生じたテクスト読解のずれが、20世紀における科学論の展開に重要な影響を与えたという思想史的見取り図を立てるに至った。「研究計画」に従って、今年度の本研究は、1ウィリアム・ヒューエルの科学論の分析、220世紀初頭にかけての科学主義に関する史資料の収集および分析の2点をおこなった。とりわけ今年度においては、既に収集されていた資料をもとにした2の分析を先行させて進めた。その際には、研究代表者・田中のこれまでに研究してきた19世紀後半の細菌学史を中心とした西欧における科学史的状況との連関に留意し、当該の時代に発展し確立させられた科学的方法論を特徴づけている性質と、「科学的であること」に新しく与えられることになった意味と価値とが、互いにどのような影響を及ぼしあっているかを考察するように努めた。そこにおいて本研究が特に注目すべきものとして見出したのは、写真技術を軸とした、実験観察によって得られる知見の可視化の技法の持つ意義である。知見の可視化は科学的知識における「共有」の実態に大きな変革をもたらし、これに伴って、科学的知識の伝播に関して2つの決定的な変化が生じるからである。すなわち、第一には専門的科学者の再生産である科学教育の内容が大きく変化するとともに、第二には、科学的知識の社会的受容、つまりより一般的な「啓蒙」の水準において、人間的な日常経験と認識との関係に重要な変更が生まれることになると考えられるのである。そしてこの変化は、今日における社会と科学的知識との関係を基礎づけている歴史性に深く関わるものと推定される。なお、さらに特記すべきこととして、この19世紀における知見の可視化の影響は、ヒューエルの論じた「科学性」に対しても、大きなずれを生み出すものであるとも考えられる。このずれから、20世紀の科学的実践を条件づけた特性を探ることが今後の課題として発見された。本研究計画では、19世紀を中心的な舞台として、西欧思想に確立された「科学的であること」の価値の基本構造を探ることを目指した。その際には、1近代思想における「科学的」・「客観的」という概念と、「人間的」という概念について、その内容と変遷を思想史的に分析すること、2その上で、これらの概念の間に形成された相互関係を明らかにすること、の二点を分析の主要な課題とした。この2つの分析を通して本研究は、今日の世界社会全体に及ぶ規模で、諸価値の基底部分において影響を与えていると考えられる「科学的であること」と「客観的であること」の意味の包括的な問い直しを試みるものであった。

同時に、この「科学的/客観的」という概念の発展・精錬の深部で、本来的に極めて人間的な営為であった哲学・思想がいかに「人間的であること」の限界を超えようとしたかを問うことも重要な課題であった。本研究の最終年度に当たる本年は、計画に基づき、前年度までに進めた19世紀を通じて西欧思想の中で定着した科学性への関心および科学史的叙述の方法の分析に続いて、そこからさらに展開されたものとしての、19世紀から20世紀にかけての科学認識論の議論を詳細に検討することに力を注いだ。その際には、フランス科学認識論の展開について、ジョルジュ・カンギレムを中心とし、その前史および影響の両面に着目する形で研究をおこなった。それによって、まず20世紀への世紀転換期に生じた「科学性」への強い関心が、19世紀ヨーロッパ哲学を特徴づけていたイマニュエル・カントの哲学への対応という課題から生じた人間の認識力それ自体の検討から、複雑に論理を屈曲させつつ生じたものである哲学史を辿ることができた。そしてこの科学認識論の基盤を形成する哲学史特性が、20世紀半ば以降の現代哲学の展開に「人間性」と「主体性」と『歴史性」をめぐる議論の出発点を与えたという理解にいたった。哲学、近代医学思想史本研究は19世紀を中心的な舞台として、西欧思想に確立された「科学的であること」の価値の基本構造を探るものであり、1近代思想における「科学的」及び「客観的」という概念と、「人間的」という概念について、その内容と変遷を思想史的に分析すること。2その上で、これらの概念の間に形成された相互関係を明らかにすることの二点を目指している。また、この2つの分析を通して本研究は、現代社会全体に大きな影響を与えている価値観である「科学的であること」と「客観的であること」の包括的な問い直しを試みるものでもある。申請書に記した「研究の目的」の通り、本研究の最も大きな目標は、本来きわめて人間的な行為であった哲学・思想が、19世紀から20世紀にかけての現代史を背景にいかに「人間的であること」の限界を超えようとしたかを問い、またこれを基盤として、現代における「科学」をめぐる社会的諸問題の起源を明らかにすることである。これらの目的に即して本研究では、a.ウィリアム・ヒューエルを中心に科学史・科学論が形成され発展する過程、およびb.フランス科学認識論とドイツ批判科学を中心とした現代科学論哲学の展開、の思想史の2つの潮流の言説を系統的に収集し、その分析を行ってきたが、昨年度の資料収集の遂行から本年度については上記「実績の概要」に記した通りに20世紀への世紀転換期にかけてのフランス哲学とドイツ哲学の極めて交錯の持つ重要性を探究するに至り、当初の目的に沿い、かつ当初の過程的視座を発展的に拡大するような進展を達成している。上記「研究実績の概要」に記した通り、本研究は今年度、研究代表者・田中のこれまでの研究成果との関連から、特に20世紀にかけての科学主義と科学史的展開との関係に焦点を置いた分析を先行させた。これによって19世紀西ヨーロッパを中心に発展した新たな科学的知見の共有の形式と、科学性の意味と価値との変化について、具体的な経験の水準で考察する手がかりを整理することに着手できたことは、計画時の想定を超える成果であったと考えられる。しかしながらその一方で、今年度はヒューエルの論じた「科学性」を分析するという作業の進行は計画よりも遅れてしまった。これにより、19世紀後半以降に展開される科学的実践への洞察をより包括的に支えるべき、19世紀初頭における科学的実践への理解が不十分なままに留まってしまったことは否めない。
曲げ特性を容易に制御可能とする新しいフレキシブルパイプインパイプの研究開発

本研究は、二重管パイプの間に中詰コアとして砂などの粒状体材料を挿入することにより高靭性を発揮し、かつ中詰コアの物性を変化させることにより曲げ特性を容易に制御可能とする、新しい「フレキシブルパイプインパイプ」の開発を行うことを目的としたものである。研究期間内に理論的、実験的両面から多角的な検討が行われ、本提案形式の優位性が実証された。本研究は二重管パイプの間に中詰コアとして粒状体材料を挿入することにより高靭性を発揮し、かつ中詰コアの物性を変化させることにより曲げ特性を容易に制御可能とする、新しい「フレキシブルパイプインパイプ」の開発を行うことを目的としたものである。昨年度より予備的な室内曲げ実験(パイプ長さ1m,パイプ外径50mm)によりその効果をある程度確認しており、初年度である平成21年度から本格的な実験及び解析的検討を開始した。本年度は最初にパイプ内径やコアの粒径など種々を変化させた曲げ実験を多数実施した。また実験で得られた曲げ特性を再現しうる弾塑性梁モデルによる簡便な構造解析にも取り組んだ。以上の研究により得られた知見を列挙すると以下の通りである。(1)内径を40,30,20mmと変化させたいずれの場合においても、中空単管パイプに比べ、曲げ作用に対する高靭性を発揮することを確認した。(2)中詰コアとして粒径1mmと0.05mmのガラスビーズを用いて曲げ実験を行った結果、粒径1mmの場合には断面の偏平化が生じてしまい、曲率の小さい段階で破壊に至るケースが見られた。密詰めにならないほどの大きい粒径の場合にはこのことから靭性能向上を期待できない可能性があることがわかった。(3)内外パイプの完全弾塑性を考慮した梁モデルにより、曲率-曲げモーメント関係、および最大曲げモーメントを十分な精度で導出可能であることを確認した。昨年度実施した曲げ実験を基に、本年度は主に解析的見地から構造解析モデルの新規開発を行うことにより、以下の知見を得た。(1)曲げとともにパイプラインの支配外力となり、かつ実験での検証が難しい軸圧縮力に対する座屈特性について解析的な検討を行った。その結果本研究で提案するフレキシブルパイプインパイプは単管パイプに対して、中詰コアとパイプのヤング係数比を現実的な値の範囲として0.01から0.0001とした場合、約1.5から5倍程度の弾性座屈に対する強度を有することがわかった。(2)中詰コアの弾性係数が等しい場合、連続体と粒状体コアでは座屈荷重、座屈波数ともほば等しくなる。このことから、著者らが提案する粒状体をコア材とするフレキシブルパイプインパイプは、曲げに対する高靭性を発揮しつつ、軸圧縮に対する座屈強さを従来型のものと比較して失わない構造形式であるといえる。(3)圧縮を受けるパイプの半径に対し、コア厚が2030%程度以上ある場合には軸圧縮に対する座屈荷重はほぼ一定値となる。これはコア厚が厚い場合には、単管パイプに対する座屈荷重の増加分はコア厚が全て受け持つことを意味する。上記の知見をもとに最終年度である平成23年度には、曲管部分の二重化も想定した曲げ特性の評価に取り組む予定である。本研究は、内側と外側のパイプの間に中詰材として、それ単独では構造材としての機能を持ちえない、砂や粒状体など流動性を有する材料を挿入するという独自の発想のもと、既存のパイプインパイプ構造が持つ利点は保持しつつ、その流動性を逆に積極活用することで、・優れた断面変形拘束性、応力伝達性能を発揮する・要求される曲げ特性や座屈性能を密度、含水比等により制御しやすい・経時的変化に対する曲げ応力度の緩和を実現可能とするなどの従来構造では実現し得ない、または実現困難な特長を持つ、世界で例を見ない全く新しいパイプインパイプ構造を提案、開発し、その設計技術を確立することを大きな目的としている。最終年度である本年は、第2年度までに当初掲げた上述の研究目的を概ね達成されたため、それらの研究を通じ生じた発展的な問題の解決に取り組むことができた。具体的な成果を挙げると以下の通りである。(1)曲線部を二重管とした場合、その構造挙動に対し有意な設計パラメータとして、管の曲率や二重にする領域など、多くの量が考えられる。これに対し多くのパラメータスタディを実施できるようにするため、比較的計算負荷の小さい簡便な方法で、かつ精度の高い解析手法が要求される。これらを鑑み、有限要素法をベースに未知変位をできるだけ減らした定式化を行うことで、上述の要求を満たす解析を可能とする計算方法の構築を行うとともに、その解析から二重管構造の優位性を実証した。(2)解析的な観点から、二重管構造のコアと内外管それぞれの力学的役割を実証し、力学特性に影響を与えるパラメータの抽出を行った。

(3)多層の入れ子構造であるカーボンナノチューブとの構造力学的視点での相似性に着目した研究を推進し、両者の比較から力学特性(座屈、曲げ特性)の理論的検証を行った。
栄養バランス変化に適応する生体システムの解明

全ての生物は絶えず変化する環境要因にさらされており、その主な要因の一つは栄養である。我々は、栄養バランス変化に対する適応機構を明らかにするために、食性の異なるショウジョウバエ近縁種群に注目した。モデル生物キイロショウジョウバエは異なる食餌条件下で代謝の恒常性を維持できるのに対して、一部の近縁種では、多数の代謝産物が高炭水化物食条件下で増加していた。解析を進めた結果、代謝恒常性の維持および食餌への適応は、全身性シグナリングによる栄養依存的な遺伝子発現調節によって支えられているとの仮説に至った。そこで、現在その分子機構の解明に向けて機能解析を行っている。ヒトを含む多細胞生物は絶えず変化する環境要因にさらされており、その主な要因の一つは栄養である。我々が日常摂取している栄養素は、それぞれ単独で個体の成長や健康に影響を与えるのではなく、互いのバランスが重要であると報告されている。本研究では、絶えず変化する栄養バランスに対して、個体はどのように応答し発生などの生命活動を維持しているかを、ゲノムレベルで解明することを目指す。具体的には、ゲノム情報が整備されたショウジョウバエ近縁種群を活用し、栄養バランス変化に柔軟に対応できるシステムを備えている種(広食性種)と、そうではない近縁の種(狭食性種)との遺伝子発現や代謝レベルでの生体応答の違いを比較し、適応能力の分子基盤を解明する。カロリーは同じながら、タンパク質と炭水化物の比が異なる3種類の餌を調製した。広食性種は全てのエサで正常に発生できるのに対して、狭食性種は炭水化物の比率が最も高い餌では、食べてはいるものの蛹まで発生できないことを見出した。幼虫全身でのRNA-seq解析により、広食性種のみで、炭水化物含有量が高い餌を摂取すると発現上昇する「広食性応答遺伝子」を同定した。広食性応答遺伝子は、解糖系などの炭水化物代謝経路に属する遺伝子が有意に濃縮していた。さらに、広食性応答遺伝子の半数以上は、ヘテロクロマチンに分類される領域に位置していた。そこで、広食性種は炭水化物の比率が高いエサに適応して代謝の恒常性を維持するために、食餌依存的にクロマチン構造を変化させる機構を持つのに対して、狭食性種は持たないのではないかとの仮説を立てている。実際、幼虫全身の破砕液を用いたメタボローム解析を行ったところ、狭食性の種でのみ炭水化物の比率が高いエサで増加する、複数の代謝産物を同定した。平成28年度に行うことを計画していた研究内容についても、すでに結果を得ており、当初の研究計画以上の研究成果をあげている。具体的には、広食性の種ではどのようにして応答遺伝子の発現が上昇するのかについて研究が進展している。これまでに、インシュリンなどの全身性因子を介したシグナル伝達経路が、栄養への応答を制御する例がよく知られている。そこで、何らかの全身性シグナル経路が広食性応答遺伝子群の発現を制御しているのではないかとの仮説を立て、その候補を探索している。我々は、栄養バランス変化に対して個体がどのように応答し、発生や成長などの生命活動が支えられているかを明らかにするために、食性の異なるショウジョウバエ近縁種に注目した。モデル生物キイロショウジョウバエは、自然界では発酵した多種類の果物を食べ(広食性)、適応できる栄養条件の幅が広い。一方で、その近縁種には特定の花や果実のみを食性とする(狭食性)種も存在する。我々は、広食性2種と狭食性3種を用いて、栄養バランス変化に対する応答を対比させた。栄養バランスをタンパク質と炭水化物の比として捉え、この比が異なる複数の食餌条件で各種の幼虫を育てたところ、栄養バランス変化への適応能力が種間で大きく異なることを見出した。広食性種ではどの食餌条件でも蛹までの発生率が高い一方で、狭食性種は炭水化物を多く含む餌での発生率が顕著に低下した。さらに、これらの近縁5種の幼虫全身を用いたRNA-seq解析により、食餌間での遺伝子発現変化を比較したところ、広食性種と狭食性種とで発現変化が大きく異なることを明らかにした。また、近縁2種でのメタボローム解析により食餌間での代謝産物を比較した結果、高炭水化物食条件下の狭食性種では、解糖系やTCA回路の中間代謝産物が増加していることが分かった。このように広食性種が栄養依存的に遺伝子発現を調節し、代謝恒常性を維持する機構として、栄養バランス変化に応じて活性化するシグナル伝達経路があるのではないかと考えた。そこで、狭食性の発生率低下に寄与する栄養バランスの構成因子を調べるとともに、候補経路の探索を行った結果、現在Activinシグナル伝達経路に着目し、解析を進めている。複数のオミクス解析を統合した比較解析により、広食性種と狭食性種との栄養バランス変化への応答の違いを見いだすことができた。当初計画に従い、順調に研究を進めた結果、生物種間での適応能力の差を生み出す候補として、Activinシグナル伝達経路にたどり着いた。現在、その経路が代謝恒常性などの適応に果たす役割や、生物種間での働きの違いについて解析を進めている。

モデル生物キイロショウジョウバエは、自然界では発酵した多種類の果物を食べ(広食性)、適応できる栄養条件の幅が広い。一方で、その近縁種には特定の花や果実のみを食性とする(狭食性)種も存在する。我々は、広食性2種と狭食性3種を用いて、栄養バランス変化に対する応答を対比させた。栄養バランスをタンパク質と炭水化物の比として捉え、この比が異なる複数の食餌条件で各種の幼虫を育てたところ、栄養バランス変化への適応能力が種間で大きく異なることを見出した。広食性種ではどの食餌条件でも蛹までの発生率が高い一方で、狭食性種は炭水化物を多く含む餌での発生率が顕著に低下した。そこで、遺伝子発現と代謝産物の食餌間での変化について、マルチオミクス解析を行った。広食性のキイロショウジョウバエでは代謝の恒常性を維持しているのに対して、狭食性種では、多数の代謝産物が高炭水化物食条件下で増加していた。解析を進めた結果、広食性種の代謝恒常性の維持は、全身性シグナリングによる栄養依存的な遺伝子発現調節によって支えられているとの仮説に至った。そこで、現在その分子機構の解明に向けて機能解析を行っている。全ての生物は絶えず変化する環境要因にさらされており、その主な要因の一つは栄養である。我々は、栄養バランス変化に対する適応機構を明らかにするために、食性の異なるショウジョウバエ近縁種群に注目した。モデル生物キイロショウジョウバエは異なる食餌条件下で代謝の恒常性を維持できるのに対して、一部の近縁種では、多数の代謝産物が高炭水化物食条件下で増加していた。解析を進めた結果、代謝恒常性の維持および食餌への適応は、全身性シグナリングによる栄養依存的な遺伝子発現調節によって支えられているとの仮説に至った。現在までに見出した近縁種ごとの適応能力の幅と自然界での食性との関係や、栄養バランスの実体を明らかにするために、実験室で比較解析に用いた餌に加えて、自然界でキイロショウジョウバエや狭食性の近縁種が食べていた発酵した果物や花を採取し、糖やアミノ酸などの食品成分の分析と比較も行っている。このように、食べる側、そして食べられる側の双方の解析によって、栄養成分の変化が生体内でどのように作用し、また個体の側はどのように応答することで様々な栄養バランスに適応しているか、そしてその生物種ごとの多様性の解明を目指す。我々は、Activinシグナル伝達経路の違いが、栄養バランス変化に対する種間の適応能力の違いを生み出すとの仮説を立てている。そして現在、シグナル伝達経路の各ステップを種間で比較している。広食性種と狭食性種では、具体的にどのステップがどのように異なることで適応能力の差が生まれるのかを解明したい。発生生物学当初計画に従い、順調に研究を進めた結果、生物種間での適応能力の差を生み出す候補として、Activinシグナル伝達経路にたどり着いた。現在、その経路が代謝恒常性などの適応に果たす役割や、生物種間での働きの違いについて解析を進めている。全容の解明と論文報告には、注目している分子のタンパク質レベルでの解析や追加でのメタボローム解析などが必要であり、補助事業期間の延長が必要である。
好熱菌酵素を利用したタンパク質の機能とダイナミクスの研究

熱測定などを用いたTth Cspのダイナミクスの解析:高次構造を調べるため、同大学の曽田教授らとの共同研究で放射光施設SPring-8において、X線少角散乱実験を、また、東工大生命理学有坂助教授との共同研究で溶液沈降実験を行った。その結果、ある条件で二量体以上の会合構造をとることが示唆された。さらに、構造安定性を解析するため、高感度示差走査型熱量計(DSC)を用い、熱変性過程を測定した。その結果、pH46において良好な変性曲線を得ることが出来た。さらに、高感度滴定型熱量計(ITC)を用い、DNAとの結合反応が解析をした。これらの結果などを基に、熱測定の手法に関するの論文を数報発表、また執筆中である。また、前年度までの結果と併せ、本タンパク質の諸性質に関する研究について、第16回Protein Society年会(San Diego, CA, USA)にて発表し、さらに、この諸性質をまとめた論文を投稿中である。C末端アミノ酸残基の役割:別種由来Cspの構造を基に、計算機シミュレーションを応用したホモロジーモデリングを行った。本タンパク質のC末側の5残基が全体の立体構造に影響を与えることが示唆された。さらに、本タンパク質は、常温菌相同タンパク質より熱安定性が高く室温における核酸との結合親和性が高かった。そこで、C末端残基を欠損させた変異体などを作成した。いくつかの変異体の核酸結合能を調べたところ、予想に反し、野生型と変化しないことがわかった。安定性への寄与について、研究指導者の城所俊一助教授らにより、研究が継続中である。以上、総括すると、会合しやすさなどの点で条件検討に苦労したが、本タンパク質がダイナミクス研究のよいモデルになることが示された。今後、本研究結果を基にして、さらに研究が発展するものと期待される。
気づきと確信による情報インフラ自動化

本研究では、人工知能(AI)を用いた情報インフラの運用自動化について、これまで画一的な手法により解決しよう考えられていた状態把握、判断、および制御に関し、新たに「気づき」から「確信」へのプロセスを導入し、それらを個別に最適化を行うことで、人手による運用管理と同様に高い確度の情報に裏付けられた信頼性の高いオペレーションを実現する、新しい運用管理アーキテクチャを提唱し、その要素技術に関する研究開発を行う。
ケイ素元素の特徴を活かした新しい分子設計に基づく新規有機トランジスタ材料の開発

ケイ素元素の特性を活かした新しい分子設計に基づいて、新規な有機薄膜トランジスタ(TFT)材料を得ることを目的とし、ケイ素架橋部を中心骨格とし、π電子系を延ばしたスターバースト型分子を合成した。真空蒸着またはスピンコート法によって薄膜を作製し、それらのトランジスタ特性を評価し、分子構造とトランジスタ特性の関連を明らかにした。また、それらの電子状態解析を各種のスペクトル、分子軌道計算などから解析し、このトランジスタ特性の構造依存性がσ-π共役の効果とπ電子系ユニットの集積の効果で説明できることを明らかにした。本研究は、ケイ素元素の特性を活かした新しいアイデアによる分子設計に基づいて、新規高性能有機薄膜トランジスタ(TFT)材料を中心とする有機電子材料の分野での新展開を図ることを目的とし、以下のように研究を展開した。(1)ケイ素架橋部を中心骨格とし、π電子系としてオリゴチオフェンを延ばしたスターバースト型分子を合成し、真空蒸着またはスピンコート法によって薄膜を作製し、それらのトランジスタ特性を評価した。その結果、ターチオフェンではケイ素架橋中心をsi-si-siにした方が、またクオータチオフェンでは、si-c-siにした方が移動度がよくなることがわかった。それらの電子状態解析を各種のスペクトル、分子軌道計算などから解析し、このトランジスタ特性の構造依存性がσ-π共役の効果とπ電子系ユニットの集積の効果で説明できることを明らかにした。また、π電子系としてピレン環を導入した分子が高起電圧の有機薄膜太陽電池に利用できることを見出した。(2)ケイ素でスピロ架橋したオリゴチオフェンの合成を検討し、出発物であるテトラブロモテトラメチルジチエノシロールの合成に成功した。(3)シロキサン架橋ビチオフェンおよびジシラン架橋ビフェニルを合成し、それらが有機半導体としてEL発光素子の電子輸送材料に利用できることを初めて見出した。また、この機能性発現のメカニズムを物性測定・分子軌道計算の両面から行った。以上の研究成果は、今後ケイ素架橋型π電子系有機材料の設計と合成に重要な知見であり、次年度以降の展開に結び付けていくことが可能と考えられる。本研究は、ケイ素元素の特性を活かした薪しい分子設計に基づいて、新規高性能有機薄膜トランジスタ(TFT)材料の開発を行うことを目的とする。具体的に、ケイ素を中心骨格とする星型分子、あるいは共役を拡張したケイ素架橋分子を対象として、新規電子材料の開発を検討する。昨年度の研究成果を基に検討を行い、以下の成果を得た。(1)ケイ素基で架橋した新しい星型分子として、中心金属を炭素、ケイ素、ゲルマニウムに変えたものをそれぞれ合成し、3つのクオーターチオフェン基を炭素を中心元素としたケイ素基で架橋した化合物が、移動度0.0012cm^2/Vs、On/Off比10000という良好な性能を持つトランジスタ材料として機能することを見出した。また、中心元素の違いによるトランジスタ特性の変化を明らかにする目的で、TRMC法による分子内移動度の測定と、DFT法による分子軌道計算を行ったところ、本質的に、炭素よりもケイ素、ゲルマニウムを中心元素とする方が、分子内・分子間ともに移動度が増す傾向があることが分かった。分子内移動度は、3つのターチオフェン基を架橋した化合物が0.08cm^2/Vsという値を示した(2)ケイ素基で架橋した星型構造を有する新しいポリマーの合成に成功した。トランジスタ特性を調査したが、活性を示さなかった。今後、分子構造の最適化を行っていく。(3)ケイ素でスピロ架橋したオリゴチオフェンのπ電子系の拡張と高分子化を検討するための原料の合成に成功した。今後、合成に取りかかっていく。新規な有機材料として、π電子系をSi基で架橋または置換したタイプの化合物の合成と機能がよく検討されており、Si基による置換には、Siσ-軌道とπ電子系の軌道間相互作用(σ-π共役)などによって、共役長の拡張などのユニークな効果があることが示されている。我々は、昨年度、架橋部の効果を明らかにする目的で、一連の炭素鎖、ケイ素鎖、およびゲルマニウム鎖架橋オリゴチオフェン化合物の合成し、物性の評価をしたところ、σ-π相互作用は、中心が炭素であるよりもケイ素あるいはゲルマニウムの場合に、より顕著であることが明らかになった。そこで、今年度は、Si基として最も短いモノシランユニットを含む星型ターチオフェンにおいて、ターチオフェン間のσ-π共役の程度を評価し、新しい有機材料開発への指針を得ることを目的とした。また比較対象としてGe架橋分子も検討した。その結果、架橋元素による明確な違いは見れなかったが、これらの化合物のスピンコート膜は、移動度は約10^<-7>cm^2/Vsと低いが、on/off=10^3-10^4と明確なTFT活性を示すことが分かった。σ-π共役による効果と考えられる。

ターチオフェンという比較的限定的なπ電子系においても、SiまたはGe-架橋することで、溶液プロセスでもTFT特性を発現することができることは興味深い。その他、新奇な星型ケイ素架橋オリゴチオフェンポリマー、ジチエノシロールを合成した。残念ながらTFT特性は観測されなかったが、薄膜太陽電池材料および発光材料として有望であることが明らかになった。
可搬型複合ライダーの開発と植物計測への応用

可搬型スキャニングライダーを用いて、ケヤキ群落の葉面積密度(LAD)や葉面積指数(LAI)、葉傾斜角などを推定する手法を開発した。また、レーザービームカバレッジ指数を考案し、この指数が2以上でLADの推定精度がよくなることを示した。さらに、葉と茎の分離が困難なコムギ群落において、植物面積密度(PAD)と植物面積指数(PAI)を推定した。加えて、茎葉や穂の地表面あたりの面積比から乾物重を得るための関係を示した。さらに、3次元クロロフィル蛍光画像計測システムを開発し、メロン個体の時空間的な除草剤影響を解析した。ケヤキ群落を対象として、可搬型レンジライダーによる計測と層別刈り取りによる調査を行った。その際、葉面積密度分布が異なるケヤキ群落内に区画を選定し、対象とする区画に生育する樹木群落をレンジライダーにより多方向から計測した。また、これと平行して、区画内の地面に1x1mのグリッドを描き、グリッド毎に、高さ方向のLADを層別刈り取りによって求めた。層別刈り取りは葉だけを対象とし、幹や枝は次年度も正常に葉をつけるように正常な状態で残存させた。そして、葉を除去した後の幹や枝をレンジライダーにより計測し、木部の3次元点群データを得た。データ解析については、モデル樹木を対象として開発したボクセルベースの解析法を改良した。レンジライダーにより複数の方向から得られた点群データは、座標がそれぞれのライダーの位置を原点とした座標系である。このため、個々の位置から得られた点群データの座標系を一致させる処理を行い、統一座標系で解析する手法について検討した。具体的には、葉を取り除いた後の計測データを用いて、幹や枝などの木部器官の3次元モデルを作成するとともに、正常な状態で計測された点群データから木部器官のデータを取り除くことにより、葉群データを算出する手法を開発した。さらに、上記で得られた葉群データから、LAD分布やLAIなどを推定する手法.について検討した。植物体からの反射あるいは蛍光を計測するための可搬型反射・蛍光ライダー開発の一環として、既存の装置を改良して、2波長レンジライダーを開発した。また、植物色素の計測のための波長検討のための基礎実験を行った。前年度に引き続き、ケヤキやコムギの群落などを対象として、可搬型レンジライダーによる計測や層別刈り取り等による調査を行った。ケヤキ群落については、得られたライダーデータから、葉面積密度(LAD)や葉面積指数(LAI)などの算出法とその誤差要因について検討し、レーザーの入射角や入射密度、葉の傾斜角などがLADの推定誤差に影響を与えることを明らかにした。また、ケヤキ群落のLADは、樹高11m付近で大きい単峰性分布を示したが、5月から8月にかけてLADが樹高にかかわらず、一様な割合で増加し、また、11月にかけて一様な割合で減少することが計測された。さらに、0.5mmの精度で計測できる精密レンジライダーを用いて、樹木の葉傾斜角を計測した。そして、5月には葉傾斜角が080°位まで比較的一様にばらついていたが、8月には葉傾斜角のばらつきが050°程度になり、水平に近い葉が多くなった。また、11月には8月よりもばらつきが大きくなった。コムギ群落では、葉と茎との分離が難しいことから、植物面積密度(PAD)や植物面積指数(PAI)などを推定するする手法について検討した。加えて、マツの群落について、樹高と樹冠面積、幹直径などの計測を行い、炭素の蓄積量を推定する手法を開発した。一方、前年度に開発した2波長レンジライダーに、分光反射率や蛍光強度を画像計測する機能を付加し、また、アントシアニンやクロロフィルなどの植物色素含有量を推定する手法について検討した。さらに、ライダー画像とクロロフィル蛍光画像を3次元合成し、根からの除草剤の移動を連続的に解析する手法について検討し、除草剤の移動が葉面積や葉傾斜角と関係することを明らかにした。前年度に引き続き、ケヤキやイチョウなどの樹木を対象として、可搬型レンジライダー計測による調査を行い、葉面積密度(LAD)や葉面積指数(LAI)などの算出法の改良及びその精度の検討を行った。また、航空機観測データを併せて解析した。その結果、樹種の違いや、地上あるいは航空機からの計測にかかわらず、計測誤差は、レーザビーム投影指数Ω(=A・N・exp(-K・LAIcum))に関係していた。ここで、Aはレーザービームの水平投影面積、Nは単位水平面あたりのレーザービーム数、LAIcumは計測対象層までの積算LAI、Kはレーザー入射角や葉傾斜角による係数である。

そして、Ωが2以上の値の場合、地上あるいは航空機からの計測にかかわらず、比較的安定した誤差でLADを計測でき、ケヤキ群落では0.4m^2/m^3以下の精度での計測が可能であった。一方、コムギ群落を対象とした計測では、生育ステージの違いによる植物面積密度(PAD)の検討を行った。その結果、PAの推定精度は全生育期間で0.45m^2/m^3であった。また、計測された茎や葉、そして穂の投影面積から、穂で4.1g/m^2、茎や葉で26.6g/m^2の精度で器官乾物重の推定が可能であった。これらの結果は、レンジライダーを用いた樹木や作物の新しい群落構造の調査法についての計測指針を与えた。加えて、レンジライダーとハイパースペクトル計測などを組み合わせて、熱放散の指標であるPRIの問題点について検討したところ、光合成色素含有量や葉の形状による影響を受けることが明らかになった。
世界遺産運営プログラムにみられる都市経営マネジメントの戦略的研究

この研究の目的は、都市・集落レベルの遺産を保全するための学的根拠となる方法と、その文化的意義を裏づけする展望を融合し、世界遺産に登録された文化財を中心に、社会的に還元するためのマネジメント(デザインプロデュース手法を含む)方法論を整理、構築することである。日本の文化庁の報告が多く掲載される「月間文化財」から世界遺産申請に関わる記事を整理し、かつ関係書学会論文に掲載された世界遺産申請に関わる論文整理を通して、日本における世界遺産研究の概要を把握した。次に、文化庁において日本の世界遺産推薦書の原本を通して、文化財保護法で登録されている遺産を世界遺産のガイドラインに沿った保存、マネジメントの方法を整理した。日本で登録されている世界遺産は、ノミネートとその周辺の緩衝地域であるバッファーゾーンに分かれて、世界遺産保存計画として申請されていることが共通の登録方法になっている。また文化財として登録されているすべての物件は、文化財保護法を中心に、複数の法律によって遺産保護が図られている。それぞれの物件においてかけられている法律は異なり、当然所轄担当部署も異なる。調査を行った白川郷においては岐阜県大野郡白川村と富山県砺波群平村と上平村の3つの行政に分かれ、遺産保護に関してはそれぞれの教育委員会が担当している。これらの物件のノミネートエリアは、伝統的建造物群の保存指定を行い、合掌造りの民家および周辺の水路等を保存対象にしている。このエリアは伝統的建造物群保存指定によって指定している範囲をさしている。また農地法、農振法によってノミネートエリアの農地の保護規制がされている。周辺地域のバッファーゾーンに関しては村全域を対象にしており、村の「環境の確保に関する条例」で規制している。このように世界遺産の保護計画に関しては様々な法律を運用しており、従来の文化財保護の考え方を大きく広げた手法が適応されている。この研究の目的は、都市・集落レベルの遺産を保全するための学的根拠となる方法と、その文化的意義を裏づけする展望を融合し、世界遺産に登録された文化財を中心に、社会に還元するためのマネージメント(デザインプロデュース手法を含む)方法論を整理、構築することである。日本で登録されている世界遺産は、ノミネートエリアとその周辺の緩衝地域であるバッファゾーンに分かれて、世界遺産保存計画として申請されていることが共通の登録方法になっている。文化財として登録されているすべての物件は、文化財保護法を中心に、複数の法律によって遺産保護が図られている。調査を行った白川郷においては岐阜県大野郡白川村と富山県東砺波郡平村と上平村の3つの行政に分かれ、遺産保護に関してはそれぞれの教育委員会が担当している。これらの物件のノミネートエリアは、伝統的建造物群保存指定を行い、合掌造りの民家および周辺の水路等を保存対象にしている。このエリアの範囲は伝統的建造物群保存指定によって指定している範囲をさしている。また農地法、農振法によってノミネートエリアの農地が保護規制されている。周辺地域のバッファゾーンに関しては村全域を対象にしており、村の「環境の確保に関する条例」で規制している。また国立公園法、自然公園法の国法で白山国立公園にかかる区域が保存されている。他に、保安林、砂防、県の自然公園法がかかっているはずであるが、教育委員会も把握していない状況である。他の登録遺産も現在調査中であり、遺産のおかれている環境により、バッファゾーンを構成している法的根拠が異なることがわかってきている。