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プロジェクト・メソッドの理論と実践に関する比較教育史的研究

前年度までに、日本におけるプロジェクト・メソッドの普及状況、代表的研究機関(奈良女子高等師範学校、東京帝国大学)における研究の実態について調査・検討をすすめてきたため、本年度は主に米国と日本の残された事例に関して以下の研究を行った。1.コロンビア大学ティーチャーズ・カレッジにおけるプロジェクト・メソッドの研究に関する調査・検討(1)附属ホレース・マン校およびスペイヤー校で開発された産業科のカリキュラムの特徴(2)幼稚園科における実験的研究の経緯と内容(3)ホレース・マン校における幼小連携カリキュラムの開発過程(4)1920年代初頭のアメリカですすめられたカリキュラム開発に対するティーチャーズ・カレッジの研究成果の影響2.東京女子高等等師範学校におけるプロジェクト・メソッドの研究に関する調査・検討(1)附属小学校主事・藤井利誉による留学後のプロジェクトに関する紹介(2)附属小学校第三部における研究の経緯と内容、モデルとされたホレース・マン小学校の実験的研究との比較(3)附属小学校主事・北沢種一によるプロジェクト・メソッドに関する研究と教育方法理解の特質(4)北沢種一によるプロジェクト・メソッドに関する研究指導と附属小学校第三部におけるカリキュラム開発の実態また、日本におけるプロジェクト・メソッド受容の特質解明として、三年間の研究成果をもとに以下の点を明らかにした。1.プロジェクト・メソッドに関する情報の受容プロセス2.キルパトリック理論導入の阻害要因としての日本の教育学研究の特質3.実践者によるプロジェクト・メソッド理解の差異とその実践形態への影響平成19年度は、日本にプロジェクト・メソッドを先駆的に紹介した教育学者である松濤泰巌に注目し、国内・国外において次のような調査等を行った。1.松涛泰巌が発表した教育雑誌掲載論文、著作等の調査、収集2.1910年代末から,1920年代にアメリカで刊行されていたプロジェクト・メソッドに関する理論書、実践書、教育雑誌等に掲載された関連記事の調査、収集3.プロジェクト・メソッドの理論的、実践的系譜に関するアメリカの先行研究の収集4.日本で注目されていたアメリカの理論家、実践家に関する人物調査、彼らに関連する先行研究の収集また、これらの調査に基づき、以下の点に関する分析・考察を行った。1.松濤の論述や着想のもととなったアメリカの教育情報を特定し、松濤がいつ頃どのような教育情報に着目していたのかを明らかにした2.松濤が着目した教育情報の一部について、アメリカでの位置づけを明らかにした3.プロジェクト・メソッドを紹介した日本の研究者間における松濤の位置づけを検討し、その情報受容の特質を考察したなお、平成20年度の研究にむけて以下の研究作業に着手した。1.1910年代末から1920年代に日本で発表されたプロジェクト・メソッドに関する教育雑誌記事全般の調査、収集2.戦後新教育期に発表されたプロジェクト・メソッドに関する論考の調査、また、そこでの大正期におけるプロジェクト・メソッド受容の位置づけ(反省や評価)に関する考察本研究では、近代日本においてプロジェクト・メソッドの研究に取り組んだ代表的機関として、東京帝国大学、奈良女子高等師範学校、東京女子高等師範学校の三つをとりあげ、それぞれの事例における研究の実態や水準、またその影響下に展開された実践の具体相や特質を明らかにすることを課題としている。平成20年度には以下のような調査・研究を行った。(1)1910年代後半から1930年までに発行された教育雑誌記事に関する調査(2)日本においてプロジェクト・メソッドに先駆的に注目した教育学者たちの研究経緯の解明(3)プロジェクト・メソッドの紹介以後教育界がこれに向けた関心とその推移の解明(4)奈良女子高等師範学校教授・森川正雄によるプロジェクト・メソッドの研究実態の解明(平成19年度に調査・研究をすすめた奈良女子高等師範学校教授・松涛泰巌による研究の影響)(5)奈良女子高等師範学校附属幼稚園におけるプロジェクト・メソッドの導入に関する考察(6)東京女子高等師範学校の教授兼附属小学校主事を務めた藤井利誉、北沢種一の研究とその背景に関する調査(7)東京女子高等師範学校附属小学校における教育研究体制と同校の教師による教育研究の実態に関する調査以上の調査・研究に関して、(5)までの内容については、拙稿「森川正雄によるプロジェクト・メソッドの受容-『幼稚園の理論及実際』の原典解明を中心に-」および「日本におけるプロジェクト・メソッドの普及-1920年代の教育雑誌記事の分析を中心に-」にまとめて公表した。1.コロンビア大学ティーチャーズ・カレッジにおけるプロジェクト・メソッドの研究に関する調査・検討(1)附属ホレース・マン校およびスペイヤー校で開発された産業科のカリキュラムの特徴(2)幼稚園科における実験的研究の経緯と内容(3)ホレース・マン校における幼小連携カリキュラムの開発過程(4)1920年代初頭のアメリカですすめられたカリキュラム開発に対するティーチャーズ・カレッジの研究成果の影響2.東京女子高等等師範学校におけるプロジェクト・メソッドの研究に関する調査・検討(1)附属小学校主事・藤井利誉による留学後のプロジェクトに関する紹介(2)附属小学校第三部における研究の経緯と内容、モデルとされたホレース・マン小学校の実験的研究との比較(3)附属小学校主事・北沢種一によるプロジェクト・メソッドに関する研究と教育方法理解の特質

(4)北沢種一によるプロジェクト・メソッドに関する研究指導と附属小学校第三部におけるカリキュラム開発の実態また、日本におけるプロジェクト・メソッド受容の特質解明として、三年間の研究成果をもとに以下の点を明らかにした。1.プロジェクト・メソッドに関する情報の受容プロセス2.キルパトリック理論導入の阻害要因としての日本の教育学研究の特質3.実践者によるプロジェクト・メソッド理解の差異とその実践形態への影響
イオン性液体を構成要素とするナノ相分離構造の構築と機能化

平成17年度では、イオン液体の性質を活かした新しい分子集合体の構築を試みた。さらに、プロトン付加型イミダゾールを構成要素とする分子集合体を構築し、プロトン伝導材料への展開について検討した。カチオン、アニオン両席に長鎖アルキル基を導入した1-エチル-3-ドデシルイミダゾリウムドデシルスルホン酸塩を設計した。得られた塩は、スメクチックA液晶性を示し、さらに低温域で高次の配向秩序を有するスメクチックB相を形成した。動的イオン伝導度測定やアルカリ金属塩添加後の相転移挙動を評価した。その結果、スメクチックB相においても高イオン伝導度を示した。また、スメクチックA相からB相への相転移温度、エンタルピーともに塩添加の影響がみられなかった。以上の結果から、スメクチックB相はアルキル鎖が結晶化し、イオン部位は溶融した特徴的な分子集合体であることがわかった。このような構造中では非極性基を持たないイオン種が優先的に移動すると考えられるため、添加した塩から解離生成したイオンを選択的に運ぶことのできるマトリックスになると期待できる。さらに、液晶性イミダゾリウム塩が形成するイオンドメインの機能化として、プロトン伝導性の付与を試みた。非水系プロトン伝導体として注目されているイミダゾールへの液晶性の付与を試みた。イミダゾール環2位に長鎖アルキル基を有するイミダゾールを種々のプロトン酸で中和した一連の化合物のうち、液晶相を発現したものが最も高いイオン伝導度と低い活性化エネルギーを示した。次に、プロトン欠陥として2-長鎖アルキルイミダゾールを添加した。その結果、液晶性は低下したが、液晶、結晶相においてイミダゾール添加前よりも高いイオン伝導度と低い活性化エネルギーを示した。以上のことから、プロトン付加型イミダゾールに液晶性を付与することで高速プロトン伝導を発現させることができる見通しを得た。平成16年度は、代表的なイオン液体であるイミダゾリウム塩に非極性基を導入した両親媒性イミダゾリウム塩の分子集合構造及び相転移挙動(液晶性)に及ぼす分子構造の効果について検討し、特徴あるイオン伝導性ドメインの構築を目的とした研究を進めた。はじめに、有機オニウムカチオンを有する種々のアニオン性両親媒性化合物を合成し、物性評価した。その結果、アンモニウム、ホスホニウムのような脂肪族系カチオンよりも、イミダゾリウムやピリジニウムのようなヘテロ芳香族系カチオンが液晶相発現には有利であることがわかった。さらに、これらのヘテロ芳香族カチオンの環上の水素原子をメチル基で置換した結果、置換メチル基数の増大にともなって液晶形成能が段階的に低下することが明らかになり、液晶相発現の要件に関する知見が得られた。次に、イミダゾリウム塩のカチオン席に炭化水素(RH)鎖、アニオン席にフッ化アルキル(RF)鎖を導入し、相転移挙動、分子集合構造に及ぼす疎フッ素効果の影響について検討を行った。イミダゾリウム塩、RF鎖、RH鎖の三成分相分離構造が形成されると期待されたが、カチオン、アニオン間の強い相互作用力によってRF鎖とRH鎖は相溶した。しかし、これによって液晶相の熱安定性は改善され、効果的なイオン伝導パスも形成できた。また、合成した液晶性イミダゾリウム塩にアルカリ金属塩を添加し、相転移温度、分子集合状態の制御を試みた。その結果、塩添加によって融点低下、液晶相熱安定性向上などの効果が得られた。さらに、これらが形成する分子集合体ではイオン伝導度の異方性が観測することができ、イオンの移動方向が分子レベルで制御されている2次元イオンナノドメインであることを明らかにした。
ガンマセクレターゼ複合体新規調整分子によるアルツハイマー病治療法の開発

我々は、アルツハイマー型認知症(AD)の原因物質として知られるAベータ産生の最終切断酵素であるガンマセクレターゼの新規調整分子をin vivo crosslink法を用いて同定を試みた。その結果、presnilin-1抗体、aph-1抗体によって共通に捉まる機能未知の分子GLが同定された。本分子は、ガンマセクレターゼ構成タンパク質に結合し、発現調節によりAベータ産生量が変化することから、新たなガンマセクレターゼ活性化調節因子であり、新たなAD予防・治療薬の開発に結びつく可能性が示された。我々は、in vivoクロスリンク法という新たな技術を用いて、アルツハイマー型認知症(AD)発症に関わる最も重要な物質「アミロイド&#61538;タンパク質(A&#61538;)」産生に必要な最終切断酵素&#61543;セクレターゼを制御する蛋白質の取得を目指し、最終的には、A&#61538;産生調節を可能にし、AD発症の予防に繋げることを目的として研究を開始した。H24年度は、前年度in vivoクロスリンク法/&#61543;セクレターゼ構成タンパク質の各種抗体を用いた免疫沈降により、presenilin-1抗体、aph-1抗体のいずれの抗体によっても得られる機能未知の蛋白質GLの機能解析を行った。その結果、GLを発現抑制細胞でのA&#61538;産生は、発現量依存的に低下することを見出し、GLの機能がA&#61538;産生に関わることが明らかになった。我々は、in vivoクロスリンク法という新たな技術を用いて、アルツハイマー型認知症(AD)発症に関わる最も重要な物質「アミロイドベータタンパク質(Aベータ)」産生に必要な最終切断酵素ガンマセクレターゼを制御する蛋白質の取得を目指し、最終的には、Aベータ産生調節を可能にし、AD発症の予防に繋げることを目的として研究を開始した。H25年度は、前年度までに明らかにしたpresenilin-1抗体、aph-1抗体のいずれの抗体によっても得られる機能未知の蛋白質GLの機能解析を引き続き行い、GLの発現抑制細胞では、Aベータ産生が、発現量依存的に低下すること、逆にGLの強制発現では、Aベータ産生を促進することが明らかになり、そのメカニズムについて、少なくともミトコンドリアの機能が関係している可能性を見出した。我々は、in vivoクロスリンク法という新たな技術を用いて、アルツハイマー型認知症&#61480;(AD)発症に関わる最も重要な物質「アミロイド&#61538;タンパク質(Aβ)」産生に必要な最終切断酵素γセクレターゼを制御する蛋白質の取得を目指している。最終的には、Aβ産生調節を可能にし、AD発症の予防に繋げることを目的として研究を開始した。H23年度は、マウス、あるいはラットを用いてin vivoクロスリンク法の手技確立を行い、得られた脳ホモジェネートをγセクレターゼ構成タンパク質の各種抗体を用いて免疫沈降し、候補分子をいくつか得た。そのうち、presenilin-1抗体、aph-1抗体のいずれの抗体によっても得られる分子が見つかったので、これを精製、質量分析により配列を確定した。その結果、機能未知の蛋白質GLが得られた。GLは、推定されるゲノム配列から4つのアイソフォームが存在し、うち、314アミノ酸(GL342)、291アミノ酸(GL291)がマウス脳に比較的豊富に存在することが明らかになった。また、4つのアイソフォーム共通する配列を認識する抗体を作成し、細胞内局在を検討し、GLが、ゴルジ体、細胞膜とミトコンドリアに局在する分子であること、クロスリンクしない条件では、γセクレターゼ構成蛋白質とほとんど結合していないことを明らかにした。この結果は、GLがこれまで知られていないγセクレターゼ結合分子であり、γセクレターゼの活性に関わる可能性を示している。次年度は、GLの機能がAβ産生に関わるか否かについて詳細に検討する予定である。その結果、ガンマセクレターゼ構成タンパク質のプレセニリン1(PS1)あるいはaph-1抗体のいずれかの抗体によって免疫沈降されたタンパク質としていくつかのタンパク質が得られた。質量分析により、得られたタンパク質の断片配列から、既存のガンマセクレターゼ構成タンパク質であるニカストリン(NCT)、pen-2の他、機能未知のタンパク質が複数得られた。これらの内、PS1、aph-1のいずれの抗体からも免疫沈降されたタンパク質としてGLが得られた。

そこで、GLの予測配列をゲノム上から類推し、特異的抗体を作成し、各種細胞を用いた機能解析を行った。その結果、GLは、大きく4種類のアイソフォームを持ち、そのうち、291アミノ酸、342アミノ酸のアイソフォームがほとんどの細胞に発現していること、強制発現によりガンマセクレターゼ構成タンパク質PS1、NCT、aph-1、pen-2のいずれとも免疫沈降により結合が確認されたこと、しかしながら、内因性のレベルでは、PS1との結合のみ確認されたこと、その局在は、細胞質に豊富に存在するが、特にミトコンドリアに豊富に存在すること、更に、siRNAによってGLの発現を抑制するとAベータ産生量が、通常レベルの50%近くまで減少することを明らかにした。最終年度のH26年度は、前年度までに明らかにした機能未知の蛋白質GLの機能解析を引き続き行い、GLが、ミトコンドリアの分裂ファクターであることを突き止めた。神経化学本年度は、計画書から、1GL強制発現によるA&#61538;産生量の測定、2GL発現抑制によるA&#61538;産生量の測定を目標に掲げて研究を行ってきた。1、2については、完全に達成されたが、H23年度計画書に掲げたノーザンブロットによる詳細な全身発現分布、他の&#61543;セクレターゼ構成蛋白質との結合検討について一部充分な検討に至っておらず、この点を考慮して上記評価とした。本年度は、計画書から、遺伝子改変動物の作成を行う予定であったが、ヒトサンプルでの解析が遅れていること、予想したメカニズムとは違う新規メカニズムの可能性が出てきたことから、vitroでの解析を詳細に行う必要が出てきたため、当初計画と異なっている。この点を考慮して上記評価とした。本年度は、計画書から、(1)in vivoクロスリンク法の確立、(2)γセクレターゼに結合する新規蛋白質の取得、(3)得られた蛋白質の基本的プロフィールの取得(抗体作成を含む)の3点を目標に掲げて研究を行ってきた。このうち、(1)、(2)については、完全に達成されたが、(3)については、ほぼ達成されたが、計画書に掲げたノーザンブロットによる詳細な全身発現分布、他のγセクレターゼ構成蛋白質との結合検討について一部充分な検討に至っておらず、この点を考慮して上記評価とした。本計画は、概ね順調に推移している。従って、本年度も計画書に沿って研究を推進する予定である。具体的には、引き続き得られた蛋白質の機能解析を他の&#61543;セクレターゼとの相互作用に考慮して行う。特にGLがA&#61538;産生に影響を与えた詳細なメカニズムについて検討する。本計画は、目的に向かっては、概ね順調に推移している。しかしながら遺伝子改変動物作成あるいはAベータ産生メカニズムに関する詳細な検討を要する点から、次年度も引き続き上記計画を遂行する予定である。本年度使用予定の研究資金繰り越して、次年度に上記研究計画を遂行する予定である。具体的には、引き続き得られた蛋白質の機能解析を他のγセクレターゼとの相互作用(特にAβ産生に注目して)に考慮して行う。実際にAβ産生に影響を与えるか否かについて強制発現、ノックダウン細胞を用いてELISA系などで検討する。
トランスレータブル視覚弁別試験の基盤研究と創薬への応用

本研究では、げっ歯類とヒトで共通するトランスレータブル認知機能試験であるタッチパネルを用いた視覚弁別試験を創薬基盤として確立するために、(1)タッチパネル式視覚弁別の神経基盤を担う主要神経回路を特定し、(2)DREADDシステムや光遺伝学を駆使して視覚弁別回路の制御機構を解明する。また、(3)種々の神経精神疾患病態モデルマウスの認知機能を評価し、既存薬の効果を調べる。さらに、(4)リン酸化プロテオミクスを利用して新規治療標的候補分子の同定とそのバリデーションを行う。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:注意機能を評価することができる新たなタッチパネル試験として5-choice serial reaction time task (5-CSRT)試験を確立し、第一世代抗ヒスタミン薬による障害を検出できることを明らかにした。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価:日本人統合失調症患者から同定したリーリン遺伝子RELNのコピー数変異(CNV、ヘテロ欠損)を有する統合失調症の病態モデルマウス(RELN変異マウス)の脳機能障害として、タッチパネル式試験を用いて複雑な視覚弁別学習ならびに逆転学習の障害を同定した。3.治療標的候補分子の同定とバリデーション: Reelinタンパク質の受容体の下流で機能する新たなシグナル分子を同定するために、RELN変異マウス(Oreleanリーラー)脳をサンプルとしてリン酸化プロテオミクス解析を実施し、新しい機能分子を同定した。さらに、同分子のリン酸化に関与する酵素、リン酸化サイトを決定し、特異的リン酸化抗体の作製にも成功した。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:マウスの注意機能を評価可能な新たなタッチパネル試験として5-CSRT試験を確立し、注意機能を障害することが知られている第一世代抗ヒスタミン薬を用いたバリデーション試験にも成功した。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価:これまでの一般的な行動薬理試験では検出が困難であったRELN変異マウスの認知機能障害をタッチパネル式視覚弁別学習試験で検出できたことより、タッチパネル式試験が検出感度に優れた行動試験であることを証明した。3.治療標的候補分子の同定とバリデーション:DREADDによる解析からドパミンD1受容体を発現する線条体のGABA作動性中型有棘細胞がパブロフ型条件付けに重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、これまで報告のない新たなリーリンの細胞内シグナル分子を同定した。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:注意機能の関与する脳領域をcFos染色で同定し、DREADDあるいは光遺伝学によりその神経回路を操作する2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価:統合失調症の病態モデルマウスの認知機能障害の解析を継続するとともに、抗精神病薬の効果を調べてタッチパネル式視覚弁別試験の予測妥当性についても評価する。3.治療標的候補分子の同定とバリデーション:統合失調症の病態モデルマウスの解析を通して新規治療標的の探索を継続するとともに、既存の阻害剤を用いて前臨床におけるProof of Concept (POC)試験を実施する。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:タッチパネル式視覚弁別試験を用いて、NMDA受容体アンタゴニストMK-801誘発性認知障害に関わる脳領域をc-Fos染色により解析し、前頭葉皮質の異常活性化が認知障害に関連していることを明らかにした。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価:統合失調症などの神経発達障害を伴う多くの精神疾患の生物学的メディエーターとして機能すると考えられているDISC1タンパク質を欠損させたDISC1-KOマウスの認知機能変化をタッチパネル式視覚弁別試験で解析し、その異常な衝動的・強迫的行動の増加が認知障害に関連していることを明らかにした。また、DISC1-KOマウスの認知障害には腹内側線条体DMS神経の異常興奮が関与している可能性を示した。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明MK-801誘発性認知機能障害モデルの解析から視覚弁別記憶に関連する脳領域の同定に成功しており、初年度の研究は、概ね当初計画通りに進んでいる。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価DISC1-KOマウスの実験は当初計画通りに進んでおり、今年度中には成果を論文発表する予定である。また、DISC1-KOマウス以外の遺伝子改変精神疾患モデルマウスの解析についても共同研究が進んでいる。3.治療標的候補分子の同定とバリデーションD1-MSNとD2-MSNにおけるMAPKの活性化をそれぞれ解析できており、これまでのリン酸化プロテオミクスの結果を合わせて、研究は予定通り進んでいる。

本研究では、げっ歯類とヒトで共通するトランスレータブル認知機能試験であるタッチパネルを用いた視覚弁別試験を創薬基盤として確立するために、(1)タッチパネル式視覚弁別の神経基盤を担う主要神経回路を特定し、(2)DREADDシステムや光遺伝学を駆使して視覚弁別回路の制御機構を解明する。また、(3)種々の神経精神疾患病態モデルマウスの認知機能を評価し、既存薬の効果を調べる。さらに、(4)リン酸化プロテオミクスを利用して新規治療標的候補分子の同定とそのバリデーションを行う。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:注意機能を評価することができる新たなタッチパネル試験として5-choice serial reaction time task (5-CSRT)試験を確立し、第一世代抗ヒスタミン薬による障害を検出できることを明らかにした。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価:日本人統合失調症患者から同定したリーリン遺伝子RELNのコピー数変異(CNV、ヘテロ欠損)を有する統合失調症の病態モデルマウス(RELN変異マウス)の脳機能障害として、タッチパネル式試験を用いて複雑な視覚弁別学習ならびに逆転学習の障害を同定した。3.治療標的候補分子の同定とバリデーション: Reelinタンパク質の受容体の下流で機能する新たなシグナル分子を同定するために、RELN変異マウス(Oreleanリーラー)脳をサンプルとしてリン酸化プロテオミクス解析を実施し、新しい機能分子を同定した。さらに、同分子のリン酸化に関与する酵素、リン酸化サイトを決定し、特異的リン酸化抗体の作製にも成功した。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:マウスの注意機能を評価可能な新たなタッチパネル試験として5-CSRT試験を確立し、注意機能を障害することが知られている第一世代抗ヒスタミン薬を用いたバリデーション試験にも成功した。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価:これまでの一般的な行動薬理試験では検出が困難であったRELN変異マウスの認知機能障害をタッチパネル式視覚弁別学習試験で検出できたことより、タッチパネル式試験が検出感度に優れた行動試験であることを証明した。3.治療標的候補分子の同定とバリデーション:DREADDによる解析からドパミンD1受容体を発現する線条体のGABA作動性中型有棘細胞がパブロフ型条件付けに重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、これまで報告のない新たなリーリンの細胞内シグナル分子を同定した。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明抑制性神経の機能低下による前頭葉皮質機能の脱抑制を想定しており、抑制性神経特異的な遺伝子操作により、この仮説を検証する。2.視覚弁別試験を用いた精神疾患モデルの認知機能の評価DREADDシステムを用いたDMS神経機能の操作により、作業仮説を検証する。3.治療標的候補分子の同定とバリデーションD1-MSN特異的な遺伝子操作により、報酬連合学習におけるD1-MSNでのMAPKの役割を解析する。1.視覚弁別に関与する神経回路の同定と分子機構の解明:注意機能の関与する脳領域をcFos染色で同定し、DREADDあるいは光遺伝学によりその神経回路を操作する
20世紀前半期ドイツにおける住宅政策の理念と実践及びその日本への影響に関する研究

第一次大戦の敗戦により、当時のドイツは極度の住宅困窮に陥った。そしてそれを克服しようとする過程で、主に労働者階級向けに先進的で実験的な住宅の提案や建設が行われた結果、当時建設されたベルリンの集合住宅は世界遺産ともなっている。本研究は、そうしたドイツの試みに着目し、20世紀前半期ドイツにおける労働者向けの大量の住宅供給に関して、実践としての住宅建設、それをもたらした住宅政策、その背景としての思想・思潮の史的連環を明らかにすることを目的とする。また、そうした試みの日本への影響についても分析・考察を行う。
Smadの転写調節機構

1、哺乳類のSmadでありBMPにより活性化されるSmad1はGCCGnCGC(GCCG box)に結合した。GCCG boxを繰り返し持つレポーターを作製したところ、このレポーターはBMPにより活性化された。さらに、その活性化は細胞株に依存せず、GCCGレポーターはBMPのシグナルを検出する有用な手段であると考えられた。2、Smad6はBMPによりその発現が誘導される抑制型Smadであるが、その転写調節機構について解析した。Smad6の転写調節領域にGCに富むSmad結合部位を同定した。この部分を複数個有するレポーターを作製したところBMPによる活性化がみられた。以上より、この部分がBMPに反応するシスエレメントであると考えられた。3、BMPにより活性化されるSmad1とTGF-βにより活性化されるSmad3とのキメラ分子を作製し、それぞれのDNAへの結合の特異性を決めている部分を同定した。4、DppはショウジョウバエにおけるBMPのホモローグである。ショウジョウバエのSmadであるMadとDppのシグナルを伝えると考えられている転写因子SchnurriとがDpp依存的に結合することを見出し、SchnurriがMadの核内でのパートナーであることを示した。5、HaCaT細胞はTGF-βによりその増殖が抑制される。DNA chipを用いて、HaCaT細胞でTGF-βにより発現が調節される遺伝子の同定を試みた。その結果、複数の発現が誘導あるいは抑制される遺伝子が見出された。TGF-βによる細胞増殖抑制に関しては、発現の誘導がみられたp21 cdk inhibitorの関与が推察された。
スーパー弾性係留システムを有する浮沈式水害シェルターの提案・開発

本研究は,異常気象に伴う大洪水や巨大津波への技術対策の一つとして「スーパー弾性係留システムを有する浮沈式水害シェルター」を提案・開発した.その特徴は,数十人数百人規模の人々(子供からお年寄りまで)が,迅速かつ安全に避難できる点にある.本申請では,低浸水時は浮上する一方で,高浸水時には没水する新しいタイプの浮体構造物を提案するとともに,浸水流による流体力や衝撃力を大幅に低減することが可能な要素技術を確立した.また,それらの要素技術を統合し,実用化を見据えた基本設計を行った.水害シェルターに作用する漂流物の衝突力の直接推定とその評価手法を提案した.スーパー弾性係留システムを有する浮沈式水害シェルターには,災害時に様々な漂流物が衝突する.例えば,浸水流のみが流体力として作用した場合,浸水深と流向,構造物の形状(例えば,ビル群の場合)によって衝撃力は大きく変化することが先行研究で明らかとなっている.これに加えて,実際の水害では,家屋,木材,鋼製フレーム,車,船など,形状や比重の異なる漂流物が,浸水流に押し流され水害シェルターに作用することとなる.その際,シェルター外板に大きな衝撃力が作用し,大変形および亀裂・破壊が生じる.以上のことを踏まえ,前年度開発された数値シミュレーション法(SPH-EDEMとDEMのカップリング手法)をさらに拡張し,漂流物と構造物の直接衝突によって発生する衝撃力を直接推定した.その結果,浸水流の流体抵抗を大幅に低減することが可能な流線形状の最適化を行った.また,現存する様々な構造物の形状や高さが流体力に及ぼす影響を明らかにするだけでなく,浸水流の水位・流速と流体力の関係を明らかにした.さらに,その浸水実験(広島大学所有の大型水槽)を行い,水害シェルターに作用する衝突力の計測を行い,数値計算手法の妥当性と衝突力の特徴を明らかにした.加えて,衝撃力と津波シェルター運動を大幅に低減させることが可能な弾性係留索の有用性についても明らかとなった.前年度に引き続き,新しい数値計算法の確立およびそれを検証するための実験を実施し,妥当性を確認した.また,同手法を用いた数値実験を行い,有用な津波,シェルターおよび漂流物の3者間の相互作用に関わる有用な結論を得た.以上のことから,当研究は,おおむね順調に進展していると判断する.異常気象に伴う大洪水や巨大津波への対策技術の一つとして,漂流式・自航式・係留式のシェルターが提案され,収容人数と設置環境に応じて,様々なサイズや形状のものが開発されている.これらを設計する際は,浸水深や流勢について注意を払う必要がある.特に,浸水流や漂流物による衝突圧,さらには定常流による流体力を低減することが極めて重要となる.このような背景の下,申請者は,浸水流の流勢に抗するのではなく,それらを巧みに回避する「浮沈式水害シェルター」を開発した.本シェルターの特徴は,数十人数百人規模の人々(子供からお年寄りまで)が,迅速かつ安全に避難できる点にある.さらに,被災後は仮設居住区・緊急医療施設として,通常は住民のコミュニティー空間や備蓄倉庫(水産物や加工品,防災食品など)として,多用途にも活用できる点である.本申請では,低浸水時は浮上する一方で,高浸水時には没水する新しいタイプの浮体構造物を提案するとともに,浸水流による流体力や衝撃力を大幅に低減することが可能な要素技術を提案・開発した.また,それらの要素技術を統合し,実用化を見据えた基本設計を行った.本研究では,今後の実用化を見据えて,耐波性・安全性・運動性・機能・利便性等の高性能化を図るべく,「スーパー弾性係留システムを有する浮沈式水害シェルター」を提案・開発した.具体的には,1)シェルター形状の最適化, 2)スーパー弾性係留システムの基本設計, 3)水害シェルターに作用する漂流物の影響, 4)ダブルハル構造の検証と浮沈調整制御の各研究を行った.本研究は,異常気象に伴う大洪水や巨大津波への技術対策の一つとして「スーパー弾性係留システムを有する浮沈式水害シェルター」を提案・開発した.その特徴は,数十人数百人規模の人々(子供からお年寄りまで)が,迅速かつ安全に避難できる点にある.本申請では,低浸水時は浮上する一方で,高浸水時には没水する新しいタイプの浮体構造物を提案するとともに,浸水流による流体力や衝撃力を大幅に低減することが可能な要素技術を確立した.また,それらの要素技術を統合し,実用化を見据えた基本設計を行った.今後は,以下の点について研究遂行する.1.ダブルハル構造の検証と浮沈調整制御:例えば,津波や洪水時には,車・家屋・船舶といった漂流物が陸上建造物に衝突し,建物被害を拡大したと言われている.そこで,船舶構造様式の分野で実績のあるダブルハル構造(外壁を2重構造)を適用する.これによって,漂流物による衝撃圧を緩和すると同時に,破損時のシェルターへの浸水被害を回避することができるため,避難構造物としての機能は損なわない工夫を施す.本申請では,耐波性と安全性の向上を目的として,ダブルハル型のシェルター模型を製作し,各種漂流物模型(例えば,家屋や車・船)を作用させ,その衝撃力によって最外縁の隔壁が損傷した場合の安定性・安全性を検証する.また,ダブルハル構造にバラスト水を注入し,その浮沈効果と制御方法について実験による検証を行う.2.基本設計指針の確立:項目14で得られた知見に基づいて,スーパー弾性係留システムを有する浮沈式水害シェルターの基本的な設計指針を確立する.
4次元多様体の微分構造とカービー図式

単連結閉4次元多様体の上の全ての微分構造はコルクと呼ばれる可縮な部分多様体をその境界の対合写像に沿って貼り直すことによって得られることが知られているが、コルクの具体例や基本的なふるまいなどはほとんど知られていない。今年度は昨年度に引き続き4次元多様体のコルクに関する共同研究をS.Akbulut(ミシガン州立大)と行った。昨年度の共同研究ではコルクの様々な具体例を構成した。今年度の共同研究では4次元多様体のコルクの構造を具体例の構成により考察した。まず、報告者が以前構成した多様体の中に、同一のコルクの二つの異なる埋め込みであって、それぞれの貼り直しにより互いに異なる二つの微分構造が得られる例を構成した。この結果と昨年度に得た結果をまとめた共著論文をJournal of Gokova Geometry Topologyに投稿・出版した。その後さらに研究を進め,同一のコルクの同一の多様体への無限個の異なる埋め込みであって、それぞれの貼り直しにより互いに異なる無限個の微分構造が得られる例を構成した。また、多様体の中に有限個の多くのコルクを分離して配置する例を与えた。以上の結果は共著論文として専門誌に投稿中である。次にコルクの応用として、コンパクトスタイン曲面の対で同相だが微分同相ではないものを第2ベッチ数が1以上の場合に構成した。この結果も共著論文として専門誌に投稿中である。19年度研究計画に基づき、報告者が構成した多様体を詳細に調べることで4次元多様体の微分構造の研究を行った。具体的には以下の3つの問題に取り組んだ。1.全ての可微分単連結閉4次元多様体は1,3ハンドルのないハンドル分解を持つか?あるいは少なくとも1ハンドルのない分解を持つか?3.スタイン曲面のエキゾチック微分構造の構成どれも4次元多様体の微分構造の分類において重要であるが、ほとんど研究されていない問題である。なお、2と3はSelman Akbulut氏(ミシガン州立大学)との共同研究である。これらの問題に関連して下記の成果を得た。4.(1)1ハンドルが必要だと予想されていた楕円曲面と重要な性質を共有する多様体で、1ハンドルの不要なものを構成した。(2)1ハンドルが必要だと予想されていた楕円曲面のいくつかの族について、1ハンドルが不要であることを示した。5.報告者が4.(1)で構成した多様体を調べることにより、新たなAkbulut corkの例を発見した。6.互いに同相なスタイン曲面で、微分同相ではないものを構成した。さらに、それらの簡明なカービー図式による表示を与えた。なお5と6はAkbulut氏との共同研究による成果である。
ナノインプリント技術による次世代DNAセンサの開発

DNAは機能性材料としてバイオナノデバイスへの展開が期待されており、それに必要なDNAナノパターニング技術の開発が求められている。また、オーダーメード医療などの次世代診断に向けて簡便で高感度なDNAセンサが求められている。そこで本研究では、ナノインプリント技術を利用してDNAセンサ開発に向けたDNAのナノパターニングを試みた。ナノインプリントのレジストとして、DNAと強い相互作用を有するポリマーとして知られているポリ-L-リジン(PLL)をガラス基板上に用いた。まず、ガラス基板上のPLL薄膜をSiモールドを用いて120°C、6MPa、5minの条件でナノインプリントした。その後、この基板上に1mg/mlDNA溶液を滴下して2分間紫外光照射して、熱湯で洗浄することでDNAナノパターンを得た。これは、ナノインプリトによってPLLがナノパターン状に改質されて、そのナノパターン部位がDNAをより強固に固定化するためであると考えられる。次世代医療に向けた必須事項としてDNA診断がある。これは我々が持っている体質や、将来発症しやすい疾患などを予め診断して予防や治療に役立てる医療である。また、薬剤の服用前に副作用の発症の有無が分かるため、安全で的確な治療ができる。これは、オーダーメード医療ともよばれ、従来の画一的な治療法ではなくて、個人に応じた最適な治療ができることから、次世代の医療として盛んに研究が行われている。この実現には、1人の患者から数千種類の遺伝情報を一度に得る必要があり、簡便で高感度なDNAセンサの普及が早急に求められている。現状は、蛍光標識式のDNAセンサが利用されている。これは患者の血液などから採取されたDNAを、蛍光プローブであらかじめ化学修飾して、そこに用意された疾患遺伝子(がん遺伝子など)と作用させる。疾患遺伝子を有しているときは、お互いに結合して二重らせん構造となり、疾患遺伝子を有していないときは、結合せずに一重構造のままとなる。現在は、この判定を蛍光顕微鏡で行っている。しかしこの問題点は、患者のDNAを蛍光プローブで化学修飾する煩雑な工程が含まれ、かつ得られる顕微鏡像による判定が、蛍光の強度に依存するために、あいまいな判定が避けられない点にある。そこで本研究では、簡便で高感度な化学修飾によらないノンープローブ法による電気北学センサを作製してそのDNAセンシングを行う。この時DNAは、電極上にナノインプリントを利用した一括固定化を行う。またDNAアレイパターンをナノオーダーで配列することで、高度に集積化したDNAナノアレイを作製する。この様にして、オーダーメード医療に向けた次世代DNAセンサの開発を行っている。現在の日本が抱える医療問題の解決に、発病前の予防に注力して健康増進を図ることが注目されおり、その一つとして次世代医療が挙げられる。特に大きな関心を集めているのがDNA診断であり、これは我々が持っている体質や、将来発症しやすい疾患などを予め診断して予防や治療に役立てる医療である。また、薬剤の服用前に副作用の発症の有無が分かるため、安全で的確な治療ができる特徴がある。現状は、蛍光標識式のDNAセンサが利用されており、患者の血液などから採取されたDNAを、蛍光プローブであらかじめ化学修飾して、そこに用意された疾患遺伝子(がん遺伝子など)と作用させておく。この判定を現在は蛍光顕微鏡で行っている。しかしこの方法は、患者のDNAを蛍光プローブで化学修飾する煩雑な工程が含まれ、かつ得られる顕微鏡像による判定が、蛍光の強度に依存するために、あいまいな判定が避けられない点にある。これを解決するために本研究では、蛍光プローブによる化学修飾を必要としない電気化学的手法によるノンプローブ法によって、蛍光顕微鏡に依らない迅速で明瞭な判定を特徴とした次世代DNAセンサをナノインプリント技術を利用することで電気化学センサを作製し、高感度、高スループットセンサを開発した。DNAナノアレイ化に向けた、ナノインプリント技術によるDNAナノパターニング技術が確立された。線幅数百ナノメートルのline状パターンや格子状パターンが作製された。

この時DNAは損傷することなくパターニングされていることから、DNAセンサ作製に向けたDNAナノアレイ化技術が確立された。24年度が最終年度であるため、記入しない。前述の成果を踏まえ、500nm×500nm程度の格子模様のDNAナノパターニングを、センサとして使用するIS-FETのゲート電極上に実施して、そのセンシング評価を進める。一本鎖DNAを予めインプリントにてIS-FETのゲート電極上に固定化して、これに相補的な配列を持つ一本鎖DNAを作用させることで、二本鎖DNAが形成される。この二本鎖DNAが形成される前後でのIS-FET特性を評価して、その差異検出による高感度DNAセンサの開発を進める。
抗肥満薬開発を目指したヒストンメチル化酵素SETDB1の活性制御法の開発

脂肪細胞の分化に関わるヒストンメチル化酵素SETDB1について、以下のことを明らかにした。SETDB1の酵素活性には、翻訳後修飾が重要な役割を担うことが示唆された。また、活性制御に重要な役割を担うMCAF1との相互作用に必要な領域を同定した。さらに、SETDB1が細胞質に多く存在する機構を解明した。以上、本研究で得られた成果はSETDB1を標的とした創薬を目指す上で重要な知見であり、非常に意義深いものと考えられる。本研究課題では、酵素活性部位の構造と機能の相関、活性制御に重要な複合体形成制御機構の解明、および、細胞内局在の解析を行うことで、SETDB1の活性制御法を開発することを目的とする。これまでに著者らは、C末端側のSETドメインに加え、N末端側の領域が活性に必要であることを明らかにしている。そこで、SETDB1の構造と機能の相関を明らかにするために、この領域にGSTタグを付加したタンパク質を昆虫細胞Sf9細胞に発現させた。発現したタンパク質をアフィニティクロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィーにより精製した。最終精製物をSDS-PAGEにより解析した結果、2本のメインバンドが認められた。特異的抗体を用いた解析より、これら2本のバンドはいずれもSETDB1由来のものであった。現在、この精製物を用いて結晶化を試みている。次に、SETDB1の活性制御に重要な役割を果たすMCAF1との相互作用様式について解析した。SETDB1およびMCAF1のそれぞれの欠失変異体を用いて免疫沈降法により相互作用に必要な領域を解析した結果、SETDB1の195アミノ酸残基からなる領域が、MCAF1の103アミノ酸残基からなる領域と相互作用することが明らかになった。今後、これらの領域を用いて相互作用様式を明らかにする。さらに、SETDB1の細胞内局在を解析するために、GSTタグ、もしくはEGFPタグを付加した種々欠失変異体を作製した。GSTタグを付加したN末端側を順次欠失させたSETDB1を細胞に発現させた結果、いずれの変異体も細胞質に局在した。また、N末端側のみ、もしくはC末端側のみをEGFPに付加した変異体も細胞質に局在した。従って、SETDB1は通常細胞質に存在するが、何らかのシグナルを受けて核に移行し、ヒストンをメチル化すると考えられた。SETDB1の構造と機能の相関を明らかにするために、SETDB1の酵素活性に必要なC末端側のSETドメインを含む領域を昆虫細胞に発現させ精製した。精製したタンパク質を解析した結果、翻訳後修飾の異なる2種類のSETDB1に由来するタンパク質が得られ、翻訳後修飾がSETDB1のヒストンメチル化酵素活性に必要であるという予備的データが得られた。従って、SETDB1は翻訳後修飾の違いにより構造が変化し、それによりヒストンメチル化酵素活性が制御されると推察された。本成果はSETDB1を標的とした創薬を考える上で新たな重要な知見であり、非常に意義深い。次に、SETDB1の活性制御に重要な役割を果たすMCAF1との相互作用様式について解析するために、これらタンパク質を発現・精製することを試みた。発現・精製に最適な条件を決定するために種々欠失変異体を用いて解析した結果、SETDB1の195アミノ酸残基からなる領域と227アミノ酸残基からなるMCAF1の領域が最適であることが示唆された。今後、これらの領域を用いて相互作用様式を明らにすることで、相互作用阻害剤のスクリーニングが可能になると考える。最後に、SETDB1の細胞内局在を明らかにするために、抗体を用いて内在性のSETDB1、および様々な欠失変異体を用いて解析した結果、いずれも細胞質に局在した。即ち、SETDB1は通常細胞質に存在し、何らかの刺激を受けて核に移行しヒストンをメチル化すると考えられた。そこで、EGFPを付加したSETDB1を安定に発現する細胞株を樹立し、各種シグナル阻害剤・活性化剤を添加した時の局在を解析した。その結果、ある因子の阻害剤を処理した時に局在が変化するという予備的な結果が得られた。今後本化合物による局在制御機構を詳細に解析することで、SETDB1の機能を制御する新たな薬剤の開発に繋がるものと考えられる。本研究ではヒストンメチル化酵素SETDB1の酵素活性を制御するメカニズムを解明し、SETDB1を標的とした抗肥満薬開発のための研究基盤を構築することを目的とする。まず、SETDB1の酵素活性部位の構造と機能の相関を解析するために、活性に必要なC末端側の領域を昆虫細胞に発現させた。発現したタンパク質をゲルろ過クロマトグラフィーなどにより精製した結果、翻訳後修飾の状態が異なる2種類のSETDB1に由来するタンパク質が得られた。さらに、翻訳後修飾がSETDB1のヒストンメチル化酵素活性に必要であるという予備的データが得られたことから、SETDB1は翻訳後修飾の違いにより構造が変化し活性が制御されると推察された。次に、SETDB1の活性に重要な役割を果たすMCAF1との相互作用様式について解析した。SETDB1およびMCAF1のそれぞれの欠失変異体を用いて免疫沈降法により解析した結果、SETDB1の195アミノ酸残基からなる領域、及びMCAF1の227アミノ酸残基からなる領域が相互作用に必要であることが明らかになった。

従って、これらの領域を介した相互作用に影響を与える化合物が、SETDB1の酵素活性を制御できる可能性があると考えられた。一方、SETDB1の細胞内局在を解明するために種々のSETDB1欠失変異体、及び抗SETDB1抗体を用いて解析した。興味深いことに、いずれにおいてもSETDB1は細胞質に局在することが明らかになった。さらなる解析により、SETDB1は核内から核外に排出されること、また、核内においてプロテアソームによる分解を受けることが示された。すなわち、SETDB1によるヒストンのメチル化には、核内への局在の変化が重要であることが示唆された。以上、本研究で得られた成果は、SETDB1を標的とした創薬を目指す上で重要な知見であり非常に意義深いものと考えられる。脂肪細胞の分化に関わるヒストンメチル化酵素SETDB1について、以下のことを明らかにした。SETDB1の酵素活性には、翻訳後修飾が重要な役割を担うことが示唆された。また、活性制御に重要な役割を担うMCAF1との相互作用に必要な領域を同定した。さらに、SETDB1が細胞質に多く存在する機構を解明した。以上、本研究で得られた成果はSETDB1を標的とした創薬を目指す上で重要な知見であり、非常に意義深いものと考えられる。本研究課題では、SETDB1の酵素活性部位の構造と機能の相関、活性制御に重要な複合体形成制御機構の解明、および、細胞内局在の解析を行うことで、SETDB1の活性制御法を開発することを目的とする。研究概要に記載したように、いずれの実験もおおむね順調に進展している。一方、当初の計画では、平成26年度中にSETDB1の細胞内局在の制御機構に関する研究成果を論文としてまとめて投稿する予定であり、平成26年度の予算に論文投稿料を計上していた。しかしながら、本研究成果を論文投稿するためには、SETDB1の細胞内局在に関する追加実験が必要となった。そこで、当初予定していた平成26年度までの補助事業期間を平成27年度までに延長し、早急に論文化を行い論文の受理を目指すこととした。補助事業期間延長承認:平成27年3月20日病態医化学平成27年度は、SETDB1の細胞内局在の制御機構に関する研究成果を論文化することを目的とする。そのために、平成26年度で明らかにした阻害剤を用いた研究を進め、必要なデータを取得すると共に、平成26年度までのデータ、及び平成27年度に得られる追加データを合わせて論文化を行った後投稿し、論文の受理を目指す。ヒストンメチル化酵素活性を持つSETDB1の部分タンパク質を精製した結果、2本のメインバンドからなることが明らかになった。特異的抗体を用いた解析より、これら2本のバンドはいずれもSETDB1由来のものであった。昆虫細胞Sf9を用いて発現させたことから、これらはSETDB1の翻訳後修飾の状態が異なるものであると考えられた。今後はこれらを用いて結晶化を進めると共に、翻訳後修飾によって活性が異なるか否かについても明らかにしていきたい。
ＤＬＬ3を基軸とした消化管ＮＥＴの病態解明と新規創薬への試行

正常消化管組織において、DLL3がクロモグラニン陽性細胞に発現することを同定した。この結果は、胃から直腸まで同様の傾向であった。また神経内分泌がんにおいても、この局在性は維持され、神経内分泌細胞に関連が深いことが示唆された。消化管神経内分泌細胞がん細胞株を用いた解析ではDLL3発現が他の一般的な癌細胞株と比較し、数千倍に増幅することを同定した。一方で、DLL3のノックダウンによりアポトーシスを介した増殖抑制能を認めた。カスパーゼの発現変化から、内因性のアポトーシスの誘導が示唆された。また3次元培養でもDLL3のノックダウンにより抗腫瘍効果を認めた。これらの知見は希少腫瘍である消化管神経内分泌細胞がんにおける病態を一部解明したといえる。現在、解析結果を論文化し投稿中である。但し、発現部位は細胞質が主で細胞表面ではないため分子標的治療剤が有用であるかは疑問が残った。一旦、知見を論文化し成果報告に到達している。しかし、新規治療法確立のためには更なる研究成果が必要であり今後も研究を計画的に展開させていく必要がある。また病態解析についても、DLL3と密接な関係性にある遺伝子などを同定したり、DLL3の発現機構を解析していく必要がある。まずは、現在報告中の知見をまとめる。既に追加実験などを検討している段階である。また、DLL3の発現機構を更に解明することを計画している。DLL3の局在からDLL3の分子標的治療剤である、rovalpituzumab tesirineが有効であるかは十分な検証が必要である。また、研究成果で消化管神経内分泌細胞がん細胞株中の顆粒にDLL3が陽性であることが示唆された。これらの顆粒は細胞外分泌小胞として機能している可能性があるため、今後の検証を計画している。研究成果を一旦論文で報告する段階に入ったため、追加実験などが十分に施行できる様に研究費を一部、次年度にも担保し本年度の研究期間を終了するように進めた。現在、追加実験を行っている最中であり、計画通り使用しつつ実験を進めている。本年度Webページの更新を予定している。
水資源の質的安全性確保のための処理技術

生物膜に付着した藍藻類、緑藻類は原生動物に捕食される。流動床の生物担体にはゼオライトが最良で2分間でNH_4を90%除去する(佐藤)。突発的に発生する臭気には凍結馴致微生物の添加が有効である。ウィルスは固着生物量が多いほどより不活化される(金子)。触媒に2酸化チタンを用いると分解率が向上し、2本の作用極を組み込めばBr^-、Cl^-両イオンの分別定量が可能となる(小島)。変位原性と細胞毒性は処理方式により増減し、汚染物質総合評価には変位原性と細胞毒性の試験を組み合わせる必要がある(内海)。高分子ラテックスのTHM吸着量は活性炭より単位面積当りで20倍大きい。高分子ラテックスのなかではポリスチレンが最良である(須沢)。有害陰イオン除去においてゼオライトを改質したホージャサイトはSi/Al比が10以上で吸着を起こし、この比の増加に伴い吸着容量も増す(堤)。シクロデキストリンで修飾したシリカゲルの有機ハロゲン化物に対する除去能は増加する。修飾シリカゲルは再生が可能である(木地)。シリコンゴム膜は強度、安定性に優れ、高い分離系数を示し、THM除去の素材として優れている(大矢)。生物処理、凝沈、活性炭処理によりTHM生成能とTOCは90%除去され、それらの除去率には1:1の相関がある(竹内)。トリクロロエチレン等に対しO_3とUVを併用すると分解速度が増大し、UV量を増やすと分解はさらに進む(諸岡)。水道水中にも微量のエンドトキシンが認められ、これは陽イオン及び陰イオン交換樹脂2:1の混合比で最大に除去される(荻野)。ウィルスの不活化のために二重円筒型UV照射装置を開発し、この消毒効率モデルの有効性から大腸菌ファージはUV量の有効な指標となり得る(大垣)。表面特性がイオン交換樹脂に類似している低廉な物質を用いた混床系でも、樹脂同志の混床系と変らない殺菌効果と能力を有する(鈴木)。