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過自由度による格子超対称性の実現

研究分担者二名との5年にわたる本課題研究の成果として以下の事が分かった。並進不変で局所的な格子理論の枠組みの定式化をおこなった。有限フレーバーの理論では、従来のライプニッツ則は成立しないことを証明した。フレーバーを格子サイズにとる(過自由度)の場合は、行列表現の形と高次元理論からのreductionと二種類あるが、連続極限(格子サイズ無限大)では、いずれにせよ非局所性が回復してしまい、数値計算に有効な形である局所的な形式にはできないことが分かった。格子論で固有なライプニッツ則的なものを追求することに希望があることが分かった(1)格子上のライプニッツ則について考察する。1フレーバーおよび過自由度(多フレーバー)の理論での局所性とライプニッツ則との関係を確認する。そのために格子上での場の積と差分演算子を定義する。格子場同士の積の定義と差分の定義の一般化を行なう。(2)多フレーバーの実現方法として、行列的な実現、高次元理論および高階微分理論の表現があり、その具体的な理論(場と作用および超対称変換)の構築に向かう。(3)超対称な理論の構成によって物理量を計算する。格子論で固有なライプニッツ則的なものを追求することに希望があることが分かった平成20年度は、当該研究の出発点として格子上の多フレーバー理論において、格子場同士の積の一般的な定義と格子場に対しての一般的な差分の定義を行なった。この理論において格子超対称性を実現するには数学の言葉でライプニッツ則が成立しなければならない。局所性と並進対称性を加味すると、両者の整合性とライプニッツ則とは相容れないno-go定理を証明することに成功した。さらにこの定理から逃れるためにはフレーバー数を無限に大きくしなければならないことが分かった。これの具体的な例として、行列表現を使えば可能であることを示した。この無限フレーバー格子理論を具体的に構成し、その行列成分の中で、空間方向とフレーバー方向を明確にした。この行列形式において、差分はあるエルミート行列との交換子として自然に定義され、ライプニッツ則は当然満たされる。行列形式の中でフェルミオンの場合には、格子フェルミオンと同様のダブリングの問題に遭遇するが、格子フェルミオンではWilson項と呼ばれる項を超対称性と矛盾なく導入できることがわかった。この結果を、雑誌(Journal of High Energy Physics)に発表した。また、行列表現と超対称性との一貫性に関しては、特にニコライ写像(フェルミオンとボソンのあらわな対応関係)が有力と思われているが、この点に関しても現在明らかにしつつある。ここまでの結果を研究分担者の坂本眞人氏が国際シンポジュウム"Lattice2008"に出席をして,情報を収集および発表した。また、2008年度日本物理学会秋季大会で、宗がここまでの成果発表を行なった。さらに、高次元での格子理論のシミュレーションも進めているので、プログラムチェックを行なっている。このためにHDDを購入して、プログラムとデータの整理を続けている。本研究は、従来困難であった正則化された(格子上の)超対称性を持つ理論をフレーバーや高次元などの過自由度の理論で実現しようというものである。平成21年度は、格子理論一般から場の積と差分の定義を行い、局所的にライプニッツ則を満たすためには、無限フレーバの必要性および差分演算子の性質がわかってきた。行列表現では一見ライプニッツ則を満たし、局所な理論が構築されているように見えるが、単純な質量項などでは無限フレーバーの問題は解決せず、かなり困難な問題であることがわかる。一方、高次元の理論に対して格子理論の構築を進めたが、余剰次元に対して周期性境界条件に加えて、離散群で割るオービフォールド化によって余剰次元の自由度(過自由度)を落とすと、ゲージ群によっては新しい対称性が残ることが分かった。この全く新しい対称性をstick(串刺)対称性と我々は呼んだ。これは格子ゲージ理論での構成に固有なものであるが、閉じ込め・非閉じ込め相を区別するオーダーパラメーターの対称性に関して、従来のセンター対称性に代わることが可能にする。さらなる物理的な意味付けは今のところ不明であるが、高次元理論の選択や超対称性の実現のために過自由度をさらに落とす手段としても使える可能性がある。尚、この過剰フレーバーや余剰次元格子ゲージ理論の研究は日本物理学会の年会、分科会や個別に大学に訪問して、議論を深めてきた。成果の発表に関してはLattice2009の出席と発表は適わなかったが、日本物理学会(年会および分科会)で二回ほど発表し、研究雑誌にも発表を行った。平成22年度は、格子場同士の積の規則が結合則を満たす格子空間の構造を分類する一般論を展開することであった。

超対称性の実現に不可欠なライプニッツ則と格子場の局所性の関係、有限並進で定義される超対称性および超空間の正則性の概念などを、研究代表者と研究分担者全員で議論した。その中で現実的な格子模型をよりフレーバーの少ない形で、構成することを目指したが、現在のところ格子上で構成可能なものは自明な理論のみである。有限フレーバーでの差分演算子とライプニッツ則の関係の研究が収束しつつあるので、結果をまとめて公表の予定である。また高次元理論も多フレーバー理論の典型とみなせるが、我々の時空(4次元)との関わりで、高次元格子模型固有の対称性を議論することが興味深い。余剰次元方向をZ2オービフォールディングした場合に研究代表者らが発現したstick対称性とに関して、高次元方向の理論に潜む新しい可能性を非摂動効果および真空構造との関係から追求した。さらに、先駆的な研究(Fradkin-Shenkerの研究)とめ関わりと新しい対称性の一般化について議論を進めた。その結果は、2010年6月のイタリアでの国際会議(The XXVIII International Symposium on Lattice Filed Theory)で発表した。本研究課題の目的は、自由度を多く導入することで、格子上での超対称性を正確に実現することである。もともと1フレーバーでの格子上の正確なライプニッツ則は成立しないことが我々によって、一般的な仮定のもとで示されていたことと、行列表現のように無限フレーバーでは正確なライプニッツ則が成立していることが分かっていた。そこで、本年度の計画としては、有限フレーバーのライプニッツ則の検討と行列表現や高次元理論の場合の有限フレーバーリダクションを行なうことである。本年度の成果としては、1有限フレーバーの場合は、局所性と並進不変性を格子理論に課す限り、ライプニッツ則を満たす格子理論は、相互作用できないという結論に達した。これは適当なフレーバーの基底をとると、局所性と並進不変性を持つ格子理論は、ライプニッツ則を満たすが、場の積が0となる成分と、ライプニッツ則を満たさないで、場の積が非自明になる成分に分秋されることが分かる。2有限フレーバーの無限極限として、行列表現の理論と高次元理論が考えられるが、前者の場合、いかなる質量項を入れても、並進不変性と局所性を満たしたまま有限フレーバーリダクションは不可能であることが分かった。後者は、KKモードとして、自然に質量項が導入されるが、まだまだ理論の全景が分かっている訳ではないので、とれから解析を進めなければならないし、ライプニッツ則との関係は未だ分かっていない。3ところで、正確なライプニッツ則の成立のみが格子上での超対称性の実現への道なのであろうか。実際、ニコライ写像というものがあり、超対称性のボゾンとフェルミオンの関係を再現する場の変換があるが、これを実現するのは正確なライプニッツ則の成立は必ずしも必要ではない。この点に、今後集中する必要がある。本年度はこの研究課題の最終年度なので、実際に構築された理論(超対称性(SUSY)の格子上の変換性、作用、SUSY代数)の検証およびさらなる新しい理論の形式の拡張の示唆を確認した。
超音波材料工学の研究

本特定研究は、「超音波スペクトロスコピーとその物質工学への応用」の中で、第3班として、いわゆる音波物性の研究を行い、それを他の4つの班の研究に役立てることを目的としている。班の構成は上記の計画研究の段階から参加している6名に加えて、公募研究に応募した方々から数名を選んで様式1のようになった。本研究グループの特徴は、低温,高温,高圧などの様々な特殊環境(極限環境)下での音波物性を研究することにある。又、極めて特徴的な物質、すなわち、もっとも単純で基本的である凝縮体としてのヘリウム,高い不純物濃度でこれを制御した半導体,制御された転位密度を持つ高純度金属,岩石さらには生物組織にわたるバラエテイに豊んだ物質が対象となっていることももう一つの特徴である。それぞれの研究者は、以上のような研究の意義と特徴を充分に認識して、それぞれに注目すべき成果を挙げた。一例としてヘリウムの研究について述べれば、ヘリウム(【^3He】,【^4He】)の表面張力が表面弾性波を用いて超低温度まで測定され、表面波伝搬の有様と表面での励起の様子とが非常に明らかになった。また【^3He】-【^4He】混合系でのフォノン・ロトン相互作用が明らかになった。さらには、焼結銀中に閉じこめた液体ヘリウムの振る舞いが明らかにされつつある。この班は、2つの研究サブセンターを持つ。一つは「極低温における超音波測定」,もう一つは「高圧下での超音波測定」サブセンターである。いずれも建設を終って共同利用体制に入っており、とくに前者では延べ500人日程度の利用者があった。
糖尿病性神経障害におけるグレリンの病態生理学的意義の検討と臨床応用

2型糖尿病(DM)患者と健常人にグレリン(Ghr) 0.5 μg/kgを静注で単回投与し、食事負荷で糖代謝等に与える影響を検討した。経時的に血糖、インスリン(IRI)、成長ホルモン(GH)、Ghr、デスアシルGhr、食欲を評価した。健常人、2型DM患者いずれもGhr投与時と生食投与時で血糖、IRI、食欲に差はなかった。GH、Ghr、デスアシルGhrはGhr投与時、一過性に有意に高値を示し、投与後90分で前値に復した。DM性神経障害(DN)合併患者6名を対象にGhr 1.0μg/kgを1日1回、2週間連日投与した。DNの自覚症状と後脛骨神経伝導速度はほぼ全例で改善した。投与前に比し投与終了後の食事負荷試験ではIRIと血糖は改善傾向であった。Ghr 1.0μg/kg連日投与は重篤な有害事象なく、糖代謝に悪影響も与えずにDNを改善する可能性がある。糖尿病性神経障害の成因はポリオール代謝異常、血行障害、炎症など多因子の関与が考えられており、治療薬の開発も種々行われている。グレリンは、傷害心筋の再生および骨組織において骨新生を促進する作用など、傷害細胞の再生を促すことが明らかとなっている。グレリンの有する傷害細胞の保護・再生作用が、糖尿病性神経障害でみられる傷害された神経細胞に対して効果的なことが期待される。1.糖尿病性神経障害に対するグレリン投与の効果糖尿病性神経障害合併患者、非合併患者、及び健常者を対象としてグレリン0.5μg/kgを静注にて単回投与し、その前後で自律神経機能が改善しているかどうかを解析した。健常人および合併症のない糖尿病患者へ10時間以上絶食後の早朝空腹時に単盲検で、0.5μg/kgのグレリンまたは生理食塩水を投与し、その直後にテストミールを摂食させた。その前後で15分おきに180分まで採血し、血糖、インスリン、成長ホルモン、グレリン、デスアシルグレリン濃度を測定した。またグレリンは食欲亢進作用を持つため、各時間帯の食欲について、Visual analogue scale : VASを用いて評価した。その結果、健常人においては、グレリン投与時と生食投与時で血糖、インスリンの変動に違いはなく、VASにおいても差はなかった。成長ホルモン、グレリン、デスアシルグレリンはグレリン投与時に有意に高値を示したが、いずれも一過性のもので、投与後90分程度で前値に復した。合併症のない糖尿病患者においてもほぼ同様で、血糖、インスリンの変動に違いはなく、VASにおいても差はなかった。成長ホルモン、グレリン、デスアシルグレリンはグレリン投与時に有意に高値であった。健常人と同様、一過性の上昇であり、投与後90分程度で前値に復した。1.糖尿病性神経障害に対するグレリン連日投与の効果糖尿病性神経障害合併患者6名を対象としてグレリン1.0μg/kgを生理食塩水100mlに混注し、1日1回、2週間連日投与した。その結果、神経障害の自覚症状はほぼ全例において、改善し、また神経伝導検査においても、後脛骨神経の神経伝導速度が全例で改善した。腓腹神経の神経伝導速度はやや低下した例もあったが、投与前には検出できなかった2例において、2週間の連日投与終了後には検出できるまで改善した。投与前と投与終了後の食事負荷試験をみると、インスリン分泌はグレリン投与によってやや低下したものの、糖代謝は悪化しなかった。その他、明らかな有害事象もなく、試験を終了した。糖尿病性神経障害に対する有効な治療が確立していない現状において、グレリン1.0μg/kgの連日投与は、重篤な有害事象を生じることなく、糖代謝に悪影響も与えず、神経障害を改善する可能性があり、将来的には、糖尿病性神経障害に対する治療薬となりうると考えられた。
メイエルホリドの「新しい演劇」の探究における「越境」の問題

本研究では、20世紀ロシアの演出家フセヴォロド・メイエルホリドの演劇における、文化とジャンルの「越境」のあり方を明らかにすることを試みた。平成23年度はこのテーマを、美術と演劇の交差、日本伝統演劇の越境、現代演劇におけるメイエルホリドの方法論の利用について調査し、学会発表および論文でこれを明らかにした。平成24年度は、メイエルホリドが活躍した時代における「越境」の問題を改めて考えるため、日露文化が交錯した満洲における演劇の問題、また文学における演劇の描写の問題について、調査・検討を行なった。平成23年度の研究の結果を踏まえ、平成24年度はメイエルホリドおよびその時代の演劇の越境の問題の研究を行った。平成24年8月から9月にかけてロシアおよびベラルーシに出張し、ロシア文学翻訳者セミナーに参加、Каксохранитьязыковойгротесквпереводе?ЯпонскийпереводновеллС.Д.Кржижановского.と題した発表を行った。また、パフォーマンス言語の翻訳に関するワークショップに参加し、演劇の言語の問題を考察した。ベラルーシではロシア・アヴァンギャルドのアーカイヴ資料や現地での研究状況に関する調査を行った。さらにモスクワ国立芸術図書館、サンクト・ペテルブルグ演劇図書館、公立図書館などで東洋伝統演劇のロシア公演に関する調査、メイエルホリド劇場で演出助手をやっていた日本人演出家佐野碩に関する調査を行った。また、1920年代におけるメイエルホリド劇場の視覚芸術との関係に関する調査を行った。調査の成果として、早稲田大学演劇博物館で2013年3月から開催された「佐野碩と世界演劇」展の展示構成に協力した。さらに、日中露の文化が融合していた土地満洲における演劇の状況について中国演劇研究者鈴木直子氏と共同で「満洲における中国・日本・ロシアの演劇活動」を「アートタイムズ」誌に執筆、また鈴木直子氏、日本映画研究者の上田学氏と共同でロシア語論文ТеатральноеикинематографическоеискусствовМаньчжоу-гов1930 - 1940-хгодах.を執筆、論集Национальныйтеатрвконтекстемногонациональнойкультуры.に掲載された。本研究はロシア・アヴァンギャルド演劇の代表的演出家メイエルホリドの「新しい演劇」の探究における「越境」の問題を、(1)日本演劇との関係(2)視覚芸術との関係の二点を中心に考察するものである。アーカイヴ資料や同時代の逐次刊行物といった言語資料の他、舞台写真や装置図などの視覚資料などを詳細に検討し、演劇と美術や映像などの視覚芸術との間のジャンルの越境を明らかにすることを目指す。2011年度は、(1)のテーマに関しては早稲田大学演劇博物館演劇映像学連携研究拠点公募研究として「近代日露演劇交流とその文脈」を立ち上げ、演劇博物館所蔵資料「1928年歌舞伎ソ連公演貼込帳」所収のロシア語新聞・雑誌記事の共同翻訳・研究を進めた。また、2012年1月にはその成果を踏まえたシンポジウムを開催し、ロシアの歌舞伎受容におけるメイエルホリドの意義を考察した。また、演劇における異文化接触とアヴァンギャルドのテーマを広げた形で日本統治下満洲における演劇・映画状況を取り上げ、鈴木直子(中国演劇)、上田学(日本映画)と共同で、モスクワ・ミホエルス国際演劇学会においてロシア語の発表を行った。(2)に関してはa.現代とのつながりb.同時代のヨーロッパ芸術史の流れのソ連における継承をキーワードとして研究を進めた。aの関連では、2011年8月に大阪大学で開催された国際演劇学会大阪大会で現代ロシア演劇におけるビオメハニカに関する発表を行った。また、同じ8月にニューヨーク出張を行い、パフォーミングアーツ図書館などでアメリカにおけるメイエルホリドおよびアヴァンギャルドへのアプローチに関する調査を行った。bに関してはメイエルホリド劇場の養成所で美術史教育を担当していたニコライ・タラブーキンに関する研究を進め、秋のロシア出張での資料収集および10月の日本ロシア文学会全国大会での発表を行った。研究計画では具体的なテーマとして以下のものを挙げていた。そのうち、当該研究の範囲内としていたものは、a, b, d, eである。

a.ロシア・アヴァンギャルド演劇と歌舞伎、b.鈴木忠志とメイエルホリド、c.日本近代演劇によるロシア舞台美術の援用、d.メイエルホリドの演出法における視覚芸術の手法(タラブーキンのコンポジション論とメイエルホリドの講義録を中心に)、e.革命を転換点とする美的モードの変化ーメイエルホリドとタイーロフを比較しながら、f.ペトログラードの演劇スタジオでの活動の革命後の演劇・美術への広がり。aに関しては演劇博物館演劇映像学連携研究拠点の共同研究を立ち上げることができ、調査・翻訳・研究共に順調な進捗状況である。2011年10月にモスクワで発行された論集にロシア語で論考を発表し、2012年1月に企画・開催したシンポジウムでも報告を行った。研究計画ではミホエルス国際演劇学会にてこのテーマを扱うロシア語の発表を行う予定であったが、上記の投稿論文ですでに取り上げたため、2012年度に日本語でその後の研究を踏まえた論考を執筆することになる。ミホエルス国際学会では日露の越境というテーマを念頭に、物理的に境を共有していた満洲における演劇・映画の多文化性を論じ、同じテーマの論考を執筆した。bに関しては演劇博物館で予定されていた展示が延期となり、開催の具体的なめどが立っていないため、研究の優先順位を下げた。テーマd, eに関しては、タラブーキンやクルジジャノフスキイら、西欧モダニズム芸術のラインを固守していた芸術家・芸術史家との関連におけるメイエルホリド演劇の考察と現代への展開の二つの流れの中で捉えて行く形を取り、資料調査・日本語と英語での学会発表・論考執筆を行った。2012年度の研究では、これまでの調査・研究を成果物としてまとめることを中心とする。まずはメイエルホリドと日本演劇の問題であるが、1928年歌舞伎ソ連公演と日露演劇に関する研究成果を論考とし、共同研究者らとともに論集の出版、資料とその翻訳の公開を探る。2012年度中に成果物の枠組みを確定し、2013年度の早い時期には発表を実現したい。演劇博物館演劇映像学連携研究拠点では2012年度も日露演劇の越境をテーマとする共同研究「佐野碩と世界演劇」が採択されており、2013年3月に演博で開催予定の佐野碩展に、主にメイエルホリドとの関係の点から協力し、展示という形の研究成果発表を行う。ジャンルの越境とモダニズムの問題からは、2009ー2010年度の科学研究費による研究「シギズムンド・クルジジャノフスキイと世界演劇」の成果を今回の研究の成果と併せて発展させ、翻訳を出版し、論考を執筆。また、演劇の記号論やメイエルホリドおよびロシア・アヴァンギャルドのグロテスクの手法の小説におけるアナロジーについて、ロシア文学翻訳学会にてロシア語で発表する。これをロシア語の論考に発展させ、ロシアの学術誌への投稿を目指す。なお、モダニズムとアヴァンギャルドのジャンル越境の問題は、これまでの研究の中でテーマが広がっていることもあり、次年度以降も発展的な研究を継続していく。タラブーキンとメイエルホリドの問題の論考執筆も2013年度の予定としたい。11月のミホエルス学会ではこれまでに調査・整理を進めてきた演劇博物館所蔵ロシア演劇資料に関する発表を、日本の近代演劇の資料と比較で行い、日露演劇交流、特に研究計画で挙げたテーマcの足がかりとする。この学会は演劇の越境に関する情報交換の場となっており、演博の資料を引き続き海外の研究者にアピールし国際研究交流を促したい。2012年8月25日から28日までロシア、ヤースナヤ・ポリャーナにて開催されるロシア文学翻訳学会にて「シギズムンド・クルジジャノフスキイと言語のグロテスク」を発表。これに併せて8月から9月にかけてロシアでメイエルホリドと日露演劇交流のテーマを中心とする調査を行う。調査地はモスクワ・サンクトペテルブルグとなる予定。(旅費・校閲謝金発生)
大規模地下開発における軟弱粘土地盤掘削時の地盤力学挙動に関する研究

本研究では、難しい力学問題を伴う粘土層における地下開発時(トンネル掘進時や開削土留め掘削時)での地盤と構造物の相互力学作用を二つの点から明らかにしようとするものである。すなわち、シールドトンネルおよび土留め施工時の地盤変位と土圧・水圧の実測力学挙動をもとにした実証的・解析的研究と粘性土のせん断帯の発生力学状態からの応力・変形のメカニズムに関する研究である。本研究は、平成7・8年度での研究実績は次のようである。(1)各種粘性土層条件下でのシールド施工時の掘進条件と地盤変状の関係を実測挙動より明らかにした。(2)軟弱粘性土層土留め壁面での土圧・水圧と壁面変位との関係を実測力学挙動より明らかにした。(3)これらの実測力学挙動を土と水の連成作用等を考慮した有限要素法解析により検討した。その結果、実測力学挙動を良く説明出来た。(4)土留め掘削時の変形が大きくなると地盤のある場所のみに変形が加わる、いわゆるひずみの局所化という現象が生じる。粘土地盤中に生じるせん断帯を調べる研究を通して、地盤中に生じるせん断現象を考察した。本研究は、特に難しい力学問題を伴う軟弱年度地盤掘削時の地盤力学挙動を明らかにしようとするものであり、主な研究目的は、連続地中壁築造時における泥水トレンチ掘削時の壁面安定の力学機構、背面側および掘削側土留め壁に作用する土圧・水圧の力学機構、および荷重除去にともなう掘削底部地盤でのリバウンドの力学機構、を解明することである。本研究は、平成7年度・8年度の2か年で行う。平成7年度での研究実績は次のようである。(1)軟弱粘土地盤における泥水トレンチ掘削時の壁面安定の力学機構および掘削可否の判断基準を明らかにした。すなわち、トレンチ壁面安定は壁面に作用する側圧が掘削前の原地盤での静止側圧状態から壁面変位とともに減少し、泥水圧と釣り合うことで保持されることを実証した。(2)軟弱粘土地盤における土留め壁面での土圧・水圧の力学挙動を壁面変位との相互力学作用として解明した。すなわち、掘削背面側土留め壁面に作用する壁面土圧・壁面水圧では、壁面水圧は壁面変位に一次比例して減少する。壁面土圧は掘削初期の小さい変位状態では減少するが、その後、変位の増大とともに増大することを実証した。また、受働側については、受働抵抗力の発現を掘削による要因(OCRとkoの関係より算出)と壁面変位による要因に分離して明らかにした。本研究は、難しい力学問を伴う粘性土層における地下開発時(トンネル掘進時や開削土留め掘削時)での地盤と構造物の相互力学作用を二つの面から明らかにしようとするものである。すなわち、シールドおよび土留め施行時の地盤変位と土圧・水圧の実測力学挙動をもとにした実証的・解析的研究と粘性土のせん断帯の発生力学状態からの応力・変形のメカニズムに関する研究である。本研究は、平成7・8年度の2カ年で行った。平成8年度での研究実績は次のようである。(1)各種粘性土層条件下でのシールド施工時の掘進条件と地盤変状の関係を工学的に明らかにした。(2)軟弱粘性土層土留め壁面での水圧と水圧の実測力学挙動を工学的に明らかにした。(3)これらの実測力学挙動を土と水の連成作用・施工時間を考慮した有限要素法解析により検討した。その結果、実測力学挙動を工学的に説明できた。(4)地中連続壁や土留め掘削の変形が大きくなると地盤のある場所のみに変形が加わる、いわゆるひずみの局所化という現象が生じる。粘土地盤中に生ずるせん断帯を調べる研究を通して、構造物に生ずるせん断の現象を考察した。
有用きのこ類の生育を顕著に促進するコーンファイバー抽出成分の単離と作用機作

コーンスターチ製造時に多量に排出されるコーンファイバー熱水可溶抽出成分(CNF-HWSF)は、ホンシメジやマツタケなどの菌根形成菌を含むほとんどの食用きのこ菌類の菌糸生育を著しく促進する作用を示した。また、実験室規模での食用きのこ栽培試験では著しいきのこの増収と栽培日数の短縮が認められた。そこで、この促進メカニズムを明らかにするため、基質分解酵素生産へのCNF-HWSFの影響を検討した。その結果、CNF-HWSFの添加によってアミラーゼ、セルラーゼ、キシラナーゼなどの菌体外糖質分解酵素類の顕著な活性上昇が認められ、酵素生産が活発になる時期と菌糸体生育の盛んな時期とが一致した。また、ゲルろ過などでCNF-HWSFを5画分に分画し、きのこへの影響を調べたところ、低分子糖質類および遊離アミノ酸類を含まない画分の添加でも菌糸体生育および酵素生産が活発な画分が明らかになった。以上の結果から、促進はCNF-HWSF中に抽出される低分子糖質類と遊離アミノ酸類による効果に加え、CNF-HWSF成分による糖質分解酵素類生産の活性化で生じる生育其質の供給量増加が加わった複合効果であると推察された。なお、促進成分の単離と構造決定を現在進めている。また、CNFがのこ屑やフスマの代替材料として有用きのこ栽培に十分利用可能であり、きのこの増収と栽培期間の短縮が極めて顕著であったこと、食用としてCNF添加栽培での機能性の向上が期待されることから、実際栽培への本成分利用についても、食用きのこ栽培メーカーと共同で開発を進めている。コーンファイバー(CNF)はウエットミリング法によるコーンスターチ製造時に多量に排出される廃棄物のひとつであるが、これまでほとんど利用されず廃棄されてきた。しかし、本廃棄物はヘミセルロースやデンプンを豊富に含むことから、きのこ栽培のための培地材料になり得る可能性が想定された。そこで、本廃棄物を培地に食用きのこ類を栽培試験したところ、子実体収量が著しく増加し、栽培期間の短縮効果も認められた(ヒラタケ、タモギタケなど)。また、促進効果が余りにも著しいことからCNF中にきのこの形成を促進させる物質の存在が示唆された。そこで、促進物質の抽出と単離、構造決定を試み、この物質を利用した高速度きのこ栽培システムの構築を試みた。促進物質は80°Cの熱水で抽出し、分子量分画、溶媒分画、カラムクロマトグラフイーによる分画を行い、単離を試みた。これまでに促進物質が極めて低分子であること、著しい生育促進はCNFから抽出される低分子の糖類や遊離アミノ酸の効果に加え、先の低分子物質による基質分解酵素類(アミラーゼ、キシラナーゼなど)の刺激効果が重なった結果ひき起されることを明らかにした。これらの結果についてはすでに一部論文として報告済みである。現在、この酵素類に刺激効果を与える低分子物質の単離法を検討中であり、この物質の同定と菌根菌(マツタケ、ホンシメジなど)を含む食用きのこ類の高速度栽培法について、引き続き検討する予定である。コーンファイバー(CNF)はウェットミリング法によるコーンスターチ製造工程で多量に排出される廃棄物であるが、これまでほとんど利用されず廃棄されていた。しかし、CNF中にはヘミセルロースやデンプンが豊富に残存することから、我々は有用きのこ類の人工栽培培地原料への利用を検討した。その結果、培地へのCNFの添加で子実体収量が著しく増加し栽培期間の短縮効果も顕著であった。また、促進が余りにも著しいことからCNF中に促進物質の存在が想定された。そこで、この成分の抽出と単離を試みる一方、本成分を利用した高速度きのこ栽培システムの構築を試みた。また、CNF熱水抽出成分による子実体形成の促進機構についても検討した。促進成分は熱水で抽出され、各種のクロマトグラフィーによる分画を行い、ほぼ純粋な低分子物質が得られた。

現在この物質の構造決定の準備を進めている。また、大手きのこメーカーと共同でCNFの実用化試験に取りかかっている。さらに、マツタケやホンマメジのどの菌根菌、菌糸束形成きのこのナラタケヘの影響を検討するとともに、CNF添加で発生した子実体の機能性についても検討する。促進機構についてはCNF中に残存するオリゴ糖や遊離アミノ酸の効果に加え、促進成分がきのこの生育基質の分解酵素類(アミラーゼ、キシラナーゼなど)の活性を著しく上昇させることを明らかにした。
人工冬眠誘導法の確立と新しい低体温療法の開発に向けた非冬眠動物への応用

本研究は、冬眠することのない動物において冬眠と同等の低体温を誘発し、種々の疾病に対する低体温療法に応用することにチャレンジした。冬眠動物であるハムスターにおいて、イソフルランの吸入麻酔下で冷却して体温を低下させ、体温が25°C付近になったときに吸入を停止することにより、正常な心拍動を維持した状態で極度の低体温に誘導できることを見出した。この知見を非冬眠動物であるラットに適用し、極度の低体温に誘導することに成功した。また、ハムスターの心臓が低温耐性を示す機序を解析し、体温ショックタンパク質の発現調節が寄与することを示唆する結果を得た。本研究の目的は、冬眠動物であるハムスターを人為的に低体温へ誘発し、維持、覚醒させる手法を確立すること、および確立した方法をラットに適用し、ラットにも冬眠の特性が見られるか明らかにすることである。これまでのハムスターを用いた実験において、麻酔下で強制的に冷却して低体温にすると、不整脈が発生し、体温を戻しても生存しないこと、強制的な冷却で体温を低下させても、吸入麻酔を停止させると激しいふるえを起こして、自ら体温を上昇させることを明らかにしてきた。このような結果から、体温の恒常性を維持するための基準値(体温調節のセットポイント)の他に、“熱産生を放棄するセットポイント"があるのではないかと考えた。この考えを実証するために、吸入麻酔を施して低温室に放置し、体温が2820°Cまで低下したところで吸入麻酔を停止する実験を行った。その結果、22°C付近で吸入麻酔を停止すると、不整脈を発生させないでハムスターを15°C以下の低体温に誘導できることがわかった。このように低体温に導入したハムスターは、最大24時間まで維持させることが可能であり、自発的に低体温から回復する個体も存在していた。自発的な覚醒を起こさないハムスターにおいては、血糖値の低下が顕著であったことから、血糖値を維持する自律的な調節が働くことが、低体温からの回復に必要であることが示唆された。低体温で6時間維持し、加温により正常体温に復帰させた場合は、各種血中逸脱酵素の上昇はなく健常な状態であることが確認できた。次年度に計画している非冬眠動物における低体温誘導について、予備的な検討を行ったところ、マウスとラットを15°C程度の低体温に誘導することも可能であることが判明した。今後、非冬眠動物における低体温が臓器の障害を引き起こすか、健常な状態で回復させることが可能か、冬眠動物と類似の特性を示すかを順次検討していくことが課題となる。これまでの研究で、ハムスターを用いた実験においては、脳室内にアデノシン誘導体を投与するとともに低温室で冷却することにより、冬眠と同等の低体温が誘発できることを明らかとしている。本研究においては、吸入麻酔を施して低温室に放置し、体温が22°C付近まで低下したところで吸入麻酔を停止する手技によっても、不整脈を発生させないでハムスターを15°C以下の低体温に誘導できることがわかった。このように低体温に導入したハムスターは、最大24時間まで維持させることが可能であり、自発的に低体温から回復する個体も存在していたことから、冬眠と近い状態を人為的に誘導できたと考えられる。この成果をもとに、非冬眠動物であるマウスとラットを冬眠様の低体温に誘導することを試みた。その結果、ラットやマウスにおいても、吸入麻酔を体温がある程度低下した段階で止めることにより、通常は心拍動を維持できない極度の低体温で生存させることに成功した。維持時間が6時間を超えると、血中逸脱酵素値の上昇や組織学的な傷害像が観察されるので、冬眠動物ほど長期間低温で維持できないことも明らかとなった。特に、6時間以上低体温を維持したラットを加温により体温を復帰させる実験では、臓器傷害が顕著に発生することが明らかとなった。低体温を臨床応用する際に考慮すべき重要な視点を提示する結果である。以上のように本研究では、人為的に極度の低体温に誘導する方法を開発すること、ならびにその方法で非冬眠動物を冬眠様の低体温に誘導することを目標として掲げたが、いずれも達成できたと言える。神経生理学本研究では、(1)冬眠動物において低体温誘発、維持、覚醒のサイクルを人為的にもたらすこと、ならびに(2)確立した方法を冬眠しない動物に適用し、冬眠時の特徴を応用する基礎を築くことを目的として掲げている。初年度は、主に(1)の目的を達成するための実験を遂行し、ハムスターを冬眠と同等の低体温に誘導することができた。

低温状態を6時間まで維持した後、加温により体温を復帰した個体には、血液生化学検査において大きな臓器傷害を示す所見が認められなかったことから、初年度に設定した目的は達成できたと判断できる。一連の実験は、単に方法論の確立に留まらず、体温の恒常性を維持するためのセットポイントの他に、“熱産生を放棄するセットポイント"があるのではないかという仮説をもとに行ったものである。22°C付近で吸入麻酔を停止すると、体温を上昇させるためのふるえを起こすことなく、15°C以下の低体温に移行したことから、この仮説は正しいと判断される。しかしながら、TRPV1のアゴニストを投与し熱放散が亢進した状態で強制的に冷却することにより、熱産生を放棄するセットポイントを超えさせようとする試みは成功しなかった。この仮説を立証するために、今後、体温調節に関与する褐色脂肪組織を支配する交感神経活動が、熱産生を放棄する温度以下で減弱するか検証する必要がある。このような課題が残ったものの、2年目に実行することを予定していた非冬眠動物における低体温の誘導について、一部予備的な実験を行い、確立した方法が有効であることを確かめることができた。このような進捗状況を考慮し、おおむね順調に進展していると自己評価した。ハムスターで確立した方法が、ラットやマウスでも低体温を誘導できるか実験的に確かめることが、2年目の最も重要な課題であるが、初年度に行った予備的な実験によりこれが可能であることが明らかになっている。ただし、どれ程の時間このような低体温を健常な状態で持続できるか、体温を復帰させ生存させることができるかという重要な課題が未解決であるので、この検証が今後取り組むべき課題となる。ハムスターで用いた方法を流用することが主体となるので、大きな問題なく推進することが可能である。細胞レベルの実験で、体温状態で発現し細胞の保護機能を発揮する分子が同定されてきているので、in vivoでのこの分子の発現が亢進するか否かを検証する実験を新たに組み込むことで、低体温時の体内環境をより正確に捉えることとする。また、血液中の代謝産物を網羅的の捉え、冬眠動物と非冬眠動物の違いを明確にする実験も行う予定である。もうひとつの重要な取り組みとして、冬眠動物が示す有用な特性が低体温のラットでも認められるか検証する計画を推進する。虚血再灌流傷害を緩和、改善できるかを検証する実験では、動脈を結紮し、脳あるいは心臓に虚血を引き起こし、冬眠状態が傷害を緩和できるか調べる。放射線傷害、エンドトキシンショックを緩和、改善できるかを検証する実験では、冬眠状態においたラットに傷害の発生する量の放射線を照射し、影響を検討する。また致死量のエンドトキシンを投与して、冬眠に導入したラットが耐えられるかどうか調べる。さらに、化学物質による傷害を緩和、改善できるかを検証するために、四塩化炭素(肝障害)、フェニルヒドラジン(溶血)、TNBS(大腸炎)等、侵襲作用のある化学物質を冬眠状態のラットに与え、症状が解消されるか検討する予定である。
ヒト心筋幹細胞移植療法の前臨床的確立と細胞組織工学によるハイブリッド療法の開発

ヒト心臓内幹細胞と幹細胞増幅因子を統合した心筋再生医療法の前臨床的確立に向けて、以下の2つの課題を明らかにした。1)幹細胞増幅因子の同定-activinII型受容体拮抗薬であるfollistatinは骨格筋組織幹細胞において、幹細胞コロニーの自己増殖能を増加させる作用があることを確認した。activinII型受容体を介するTGF-beta familyのリガンドを特定するため、myostatin欠損マウスの骨格筋組織より精製した心筋幹細胞の増幅動態を培養細胞系で検討。骨格筋組織幹細胞は骨格筋芽細胞と異なり、myostatinの情報伝達を介さず、むしろ、GDF11やactivin Aによる幹細胞の増幅調節を受けていることが明らかとなった。一方、心臓内幹細胞の自己増幅因子は幹細胞の認識抗原であるSca-1のノックダウンマウスを用いた検討で、bFGF/Aktを中心とする情報伝達が幹細胞の増幅過程を制御していることが確認された。2)ヒト心臓内幹細胞移植と幹細胞増幅因子の併用療法の安全性と有効性の検証一大型動物を用いてのランダム割り振り前臨床治験を行った。慢性心筋梗塞モデルを作成し、研究目的1)で確認したbFGFを生体吸収材料であるゲラチンハイドロゲル用いて、心筋組織内に徐放し、免疫抑制下でヒト心臓内幹細胞を移植した。心エコー検査や心臓MRIによる心機能評価では、bFGFによる心筋微小血流の改善に伴い、細胞周囲環境が調節され、ヒト心臓内幹細胞移植の生着性が、通常の幹細胞単独移植に比べ2倍以上、さらにin vivoでの心筋細胞再生能が8倍以上と有意に向上した。本研究により、心臓内幹細胞とbFGFのハイブリッド療法は最も有効な心機能改善と実質的な心筋細胞再生をもたらす画期的な再生医療法として確立した。研究計画初年度に当たる平成18年度は、2つの研究目的を達成することを目標とした。(1)マウス心臓内から純化した心筋幹細胞(CSC)の増幅促進因子を同定することと、(2)臨床実用化に向けたヒト心筋幹細胞を単離精製する技術を確立することである。(1)マウスCSCを認識する表面抗原の一つであるSca-1を特異的にノックダウン(KD)したマウスを作成し解析した。Sca-1 KDマウスは急性虚血による心筋障害に対して、内在性CSCの絶対数の減少により、梗塞後1週間以内に70%以上の頻度で心不全死の表現型を示し、CSCの自己増殖能の低下も示唆された。そこで、Sca-1 KDマウスの心臓内よりCSCを単離し、その増殖調節因子の網羅的検索を行い、CSCはbFGF依存性にAktの活性化によって自己複製能及び移植後の組織における生着性が制御されていることが判明した。(2)、幹細胞の特徴である高い増殖能によって生成される幹細胞コロニーを形成させることで、ヒト心筋幹細胞の純化に成功した。このヒトCSCはCD105+/Nkx2.5+の間葉系幹細胞の特徴を示し、移植実験にて心筋及び血管細胞への直接分化とparacrine効果によって虚血心機能を改善させることを確認した。これらの研究成果は、特異的な体組織幹細胞とその増幅因子との併用療法へとさらに発展させる形で応用した。ブタに心筋梗塞作成後1ヶ月の慢性期に、母集団=40のランダム割り振り前臨床治験を行った。(a)bFGF単独徐放群、

(b)bFGF+10e7MSC、(c)bFGF+10e7CSC、(d)bFGF+10e8CSCの4群比較治験で、各処置一ヵ月後に、MRI、心エコー、心筋血流測定などによる効果判定を行った。結果として、(a)群は5%の有意な機能改善を認めたが、(b)群のMSCとの併用では更なる改善効果を認めず、CSCは(c)群で(a)群よりさらに5%前後の心機能改善効果があった。(d)群では有効性が認められず、逆に不整脈の発生頻度が有意に増加した。本研究により、CSCの特異性と品質基準が確立され、最小有効細胞数が決定された。今後、ハイブリッド療法の開発へと進めていく予定である。ヒト心臓内幹細胞と幹細胞増幅因子を統合した心筋再生医療法の前臨床的確立に向けて、以下の2つの課題を明らかにした。1)幹細胞増幅因子の同定-activinII型受容体拮抗薬であるfollistatinは骨格筋組織幹細胞において、幹細胞コロニーの自己増殖能を増加させる作用があることを確認した。activinII型受容体を介するTGF-beta familyのリガンドを特定するため、myostatin欠損マウスの骨格筋組織より精製した心筋幹細胞の増幅動態を培養細胞系で検討。骨格筋組織幹細胞は骨格筋芽細胞と異なり、myostatinの情報伝達を介さず、むしろ、GDF11やactivin Aによる幹細胞の増幅調節を受けていることが明らかとなった。一方、心臓内幹細胞の自己増幅因子は幹細胞の認識抗原であるSca-1のノックダウンマウスを用いた検討で、bFGF/Aktを中心とする情報伝達が幹細胞の増幅過程を制御していることが確認された。2)ヒト心臓内幹細胞移植と幹細胞増幅因子の併用療法の安全性と有効性の検証-大型動物を用いてのランダム割り振り前臨床治験を行った。慢性心筋梗塞モデルを作成し、研究目的1)で確認したbFGFを生体吸収材料であるゲラチンハイドロゲル用いて、心筋組織内に徐放し、免疫抑制下でヒト心臓内幹細胞を移植した。心エコー検査や心臓MRIによる心機能評価では、bFGFによる心筋微小血流の改善に伴い、細胞周囲環境が調節され、ヒト心臓内幹細胞移植の生着性が、通常の幹細胞単独移植に比べ2倍以上、さらにin vivoでの心筋細胞再生能が8倍以上と有意に向上した。本研究により、心臓内幹細胞とbFGFのハイブリッド療法は最も有効な心機能改善と実質的な心筋細胞再生をもたらす画期的な再生医療法として確立した。
自律現象を指標とした悪心・嘔吐発現の中枢機構に関する基礎的研究

ラットは嘔吐はしないが、悪心はみられまた嘔吐する動物で見られると同様の自律現象は見られる。そこでラット自律現象を指標として嘔吐・悪心の中枢機構を解明するために本研究を計画した。催吐性刺激により一定の自律現象が見られるかどうかを明らかとするために催吐剤であるアポモルフィン由来の胃運動応答と顎下腺唾液分泌を解析した。アポモルフィンの静注により用量依存性の胃運動抑制が生じ、引き続き緩やかな内圧上昇と収縮頻度の亢進が生じた。これらの特異的応答は最後野の吸引除去、ドンペリドンの静注や両側頸部迷走神経切除によりアポモルフィン由来の胃運動変化は見られなくなった。以上の結果から、アポモルフィン性の胃運動応答は最後野のD-2受容体にアポモルフィンが作用し、迷走神経を遠心路として発現すると結論づけられた。さらに、アポモルフィン静注で、著明な顎下腺唾液分泌が生じることが明らかとなった。この唾液分泌は同側鼓索神経切断、最後野吸引除去もしくはドンペリドンの静注により消失した。従って、この分泌応答は胃運動応答と同様最後野のD-2受容体にアポモルフィンが作用し副交感神経を遠心路として発現する応答であると考えられる。さらに、ニューロキニン-1受容体拮抗薬(CP-99,994)の効果をアポモルフィン由来の胃内圧上昇を指標として検討した。3,10mg/kgの前投与でアポモルフィン由来の胃内圧上昇の出現を遅延、または消失させた。CP-99,994の延髄疑核周辺細胞への微量投与でも同じくアポモルフィン由来の胃内圧上昇の出現を消失させた。これらの結果からラットを用いアポモルフィン由来の胃の特異的運動パターンと顎下腺唾液分泌を指標とした解析を行うことが可能になり、ラットでもイヌ等の嘔吐する動物と同様、悪心情報は延髄疑核周辺細胞へニューロキニン-1受容体を介して伝達されていることが明らかとなった。自律現象を指標として嘔吐・悪心の中枢機構を解明するために本研究を計画した。本年度はラットを用い、催吐性刺激により一定の自律現象が見られるかどうかを明らかとするために催吐剤であるアポモルフィン由来の胃運動応答と顎下腺唾液分泌を解析した。アポモルフィンの静注により用量依存性の胃運動抑制が生じ、引き続き緩やかな内圧亢進と収縮頻度の亢進が生じた。これらの特異的応答は最後野の吸引除去、ドンペリドンの静注もしくは最後野上への滴下によって前処置することにより消失した。また、両側頸部迷走神経切除によりアポモルフィン由来の胃運動変化は見られなくなった。以上の結果から、アポモルフィン由来の胃運動応答は最後野のD-2受容体にアポモルフインが作用し、迷走神経を遠心路として発現する応答であると結論づけられた。さらに、アポモルフィン静注による顎下腺唾液分泌を観察した。アポモルフィンの静注で、著明な顎下腺唾液分泌が見られた。従って、この分泌応答は胃運動と同様に最後野のD-2受容体にアポモルフィンが作用し副交感神経を遠心路として発現する応答であると考えられる。以上からラットで、アポモルフィン由来の胃運動の特異的運動パターンと顎下腺唾液分泌を指標とした解析を行うことが可能になった。

ただし、胃運動応答は比較的低濃度(0.0010.1mg/kg)のアポモルフィンの複数回投与に対して再現性良く応答を示すのに比して、顎下腺唾液分泌は高濃度(10mg/kg)の投与でしか誘発されず、また同一動物に対する再度の投与には充分は分泌を示さないことから、胃運動の解析の方が比較的容易に解析可能である。次年度は、NK-1受容体のアンタゴニストの作用と中枢での作用部位を胃の特異的運動応答を指標として解析する計画である。ラット自律現象を指標として嘔吐・悪心の中枢機構を解明するために本研究を計画した。催吐性刺激により一定の自律現象が見られるかどうかを明らかとするために催吐剤であるアポモルフィン由来の胃運動応答と顎下腺唾液分泌を解析した。アポモルフィンの静注により用量依存性の胃運動抑制が生じ、引き続き緩やかな内圧上昇と収縮頻度の亢進が生じた。これらの特異的応答は最後野の吸引除去、ドンペリドンの静注もしくは最後野上への滴下によって前処置することにより消失した。また、両側頸部迷走神経切除によりアポモルフィン由来の胃運動変化は見られなくなった。以上の結果から、アポモルフィン由来の胃運動応答は最後野のD-2受容体にアポモルフィンが作用し、迷走神経を遠心路として発現する応答であると結論づけられた。さらに、アポモルフィンの静注で、著明な顎下腺唾液分泌が生じることが明らかとなった。この唾液分泌は同側鼓索神経切断、最後野吸引除去もしくはドンペリドンの静注により消失した。従って、この分泌応答は胃運動応答と同様に最後野のD-2受容体にアポモルフィンが作用し副交感神経を遠心路として発現する応答であると考えられる。さらに、ニューロキニン-1受容体拮抗薬(CP-99,994)の効果をアポモルフィン由来の胃内圧上昇を指標として検討した。3,10mg/kgの前投与でアポモルフィン由来の胃内圧上昇の出現を遅延、または消失させた。CP-99,994の延髄疑核周辺細胞への微量投与でも同じくアポモルフィン由来の胃内圧上昇の出現を消失させた。これらの結果からラットを用いアポモルフィン由来の胃の特異的運動パターンと顎下腺唾液分泌を指標とした解析を行うことが可能になり、ラットでもイヌ等の嘔吐する動物と同様、悪心情報は延髄疑核周辺細胞へニューロキニン-1受容体を介して伝達されていることが明らかとなった。
新規な特異性を持つδ-内毒素の遺伝子工学的作製法の確立

新規の特異性を付与するのに利用するモノクローナル抗体の作製と、キメラ毒素のアッセイ系の作製および遺伝子工学的毒素の大量生産法を確立し、目的の60%を達成した。詳細は以下の通りである。1.モノクローナル抗体の作製:(1)カイコの中腸上皮細胞上の膜タンパク質に対するモノクローナル抗体を作製した。また、in vitroのアッセイ系でカイコ胚由来培養細胞BoMo15Aに対する傷害活性を検討できるようにするため、これらのモノクローナル抗体の中から本培養細胞に結合するものを5種スクリーニングした。(2)δ-内毒素が毒性を発揮するためには本来のレセプターに結合することが必須である場合も想定できる。そこでカイコ中腸上に存在するδ-内毒素のレセプターに対するモノクローナル抗体を作製した。2.毒素アッセイ系の構築:カイコ胚由来培養細胞BoMo15Aを用いてキメラ毒素のアッセイ系を構築した。すなわち、毒素の細胞障害活性はホルマザン色素であるMTTで測定できる事、また、BoMo15Aは毒素に対する感受性が低く、本細胞に対し結合性を持つモノクローナル抗体により毒素に新たに活性を付与できたか否かの検定に使用できる事を明らかにした。3.δ-内毒素高発現系の作製:δ-内毒素の活性最小単位とされる領域を遺伝子工学的手法で作製した。すなわち、tacプロモーターをもつ発現ベクターにコガネムシだけに特異的に殺虫活性を持つδ-内毒素の遺伝子をつなぎ、大腸菌Y1090を形質転換して封入体として大量に毒素を生産させることに成功した。4.今後の課題:抗体遺伝子のクローニング行った後、毒素とのキメラタンパク質として発現させ、これについて上記アッセイ法で活性を検討したい。平成6年度研究計画書に述べたように実験の順番を若干変更し、以下の2点を実施した。1.モノクローナル抗体の作製:(1)カイコの中腸上皮細胞上の刷子縁から膜タンパク質を含む小胞(刷子縁膜小胞)を調製し、これをマウスに免疫してモノクローナル抗体を作製した。そこでカイコ中腸上に存在するレセプターに対するモノクローナル抗体の作製を試みた。すなわち、リガンドブロッティングでδ-内毒素が結合するカイコ中腸由来膜タンパク質をSDS-PAGEで粗精製し、これを免疫源としてモノクローナル抗体を作製した。これらのうち、リガンドブロッティングにおいて見かけ上δ-内毒素と同じ膜タンパク質に結合する抗体を3種選択した。現在これらが本当にレセプターを認識するものであるか否かをさらに検討中である。2.δ-内毒素高発現系の作製:δ-内毒素の活性最小単位とされる領域を遺伝子工学的手法で作製した。すなわち、tacプロモーターをもつ発現ベクターにコガネムシに特異的に殺虫活性を持つδ-内毒素の遺伝子(カイコには殺虫活性を持たない当研究室で単離したδ-内毒素の遺伝子)をつなぎ、大腸菌JM103を形質転換して封入体として大量に毒素を生産させることに成功した。しかし、生産された毒素タンパク質は予想された分子量より小さく、殺虫活性も認められず、プロテアーゼによる分解の関与が示唆された。そこで、lonプロテアーゼ欠損株Y1090を形質転換し、現在本株の産生した毒素の活性について検討中である。今期は以下のような成果を得た。1.lonプロテアーゼ欠損株Y1090による組換えδ-内毒素の生産

JM103が生産した組換え型δ-内毒素は、SDS-PAGEの解析結果では分子量が予想された大きさよりも約5kDa小さく、また殺虫活性も認められなかった。大腸菌の細胞内プロテアーゼによる分解の可能性を想定し、プロテアーゼ欠損株であるY1090で本毒素を生産させ、分子量と殺虫活性を検討した。しかし、分子量はJM103の場合と同様であり、殺虫活性も認められなかった。この結果より、毒素の見かけの分子量が小さく見積もられるのは毒素の構造の半分がαヘリクスでできているためであり、また活性が無いのはαヘリクスに富んだ構造が正しく織り込まれないためであろうと推察された。組換え毒素のRefol-dingの技術は抗体と毒素の遺伝子工学的キメラ作製上最も難しい課題の一つになり得ると考えられる。そこで現在、この点について条件を検討している。2.毒素アッセイ系の構築カイコ胚由来培養細胞BoMo15Aを用いてキメラ毒素のアッセイ系を構築した。すなわち、まず、毒素の細胞障害活性はホルマザン色素であるMTTで測定できる事を明らかにした。また、BoMo15Aは毒素に対する感受性が低く、本細胞に対して結合性を持つモノクローナル抗体により毒素に新たに活性を付与できたか否かの検定に使用できると考えられた。
子供の災害対応能力の国際比較

平成13年度は、日本の小・中学校に通学する外国籍の子供を対象とした災害対応能力に関する調査を行った。また、これと並行して海外の学校における防災教育関連の情報収集を行い、この一環としてブラジルの消防機関や学校を訪問した。本年度は、昨年に引き続き、民族、歴史・文化、教育方針、学校建築計画、人間属性(学齢差、性差、性格)などの影響を総合的に検討するため、防災対策があまり進んでいない国としてブラジルを、また東南アジアで災害経験を持つ国として台湾を、調査対象国とした。ブラジルでは、サンパウロ市内の5つの学校を視察したが、火災安全の立場から見ると十分な施設・設備を有しているとは言い難い。教師を対象にした防火・防災教育に関する調査では、専門的な知識・技術を習っておらず、避難訓練等も実施していないことなどが分かった。また、公立小中高3校1092人の児童生徒を対象に経路マップ調査と火災知識アンケートを行った。この結果、ブラジルの子どもは一般的に、炎や煙の危険性、避難の仕方など、火災に関する基本的な知識はあるものの、煙の流動や避難時の窓の開閉処理などについてはほとんど理解していない。日本人と比較すると、火災知識の理解度は全体的に低く、能動的に行動する子どもが多い。なお、来日している日系ブラジル人の場合では、日本人とブラジル人の中間的な行動特性を持つ子どもが多く、滞在年数が多くなるほど日本人に近い空間認知力や火災知識・行動判断力を持つようになることなどが分かった。台湾では1999年台湾中部での大地震後に再建された4つの学校の視察を行い、建築的特徴の分析と、学校・教師の防火・防災教育に関する意識等を把握した。本年度は、子供の災害対応能力の国際比較を行なう一貫として、日本で働く日系ブラジル人児童・生徒の持つ災害に対する意識・知識・災害時の行動、空間の認知等を、豊田市の小学校と中学校2校で調査した。日本人と日系ブラジル人の児童・生徒を比較すると、基本的なところでは共通するものの、幾つかの点で相違点が見出せる。日系ブラジル人は、学校空間の認知状況が低学年では日本人と比べてかなり低いが、学年が上がるにしたがってその差が縮まる。火災時の行動では行動に積極性が見られる者が多い。一方、先生に対する信頼感を持つ児童・生徒の割合が日本人より高くなっている。このように日系ブラジル人は、学年が上がるほど日本人並の火災対応能力が身に付く反面、火災時に日本の学校が求める集団避難行動に対して、単独で避難行動を起こすタイプの児童・生徒が多いことなどが分かった。さらに、これまで行なってきた東京都内の複合化された学校における子供の災害対応能力と避難行動特性の因果関係の分析や個人能力が避難行動に与える影響等についても分析を行なった。ここでは、予測・判断や慎重性が優れている子どもは学校側が期待する集団避難行動をとることができることや、動作の速さ正確さに優れている子どもは単独避難を選ぶ傾向があることなどを明らかにしている。

この結果、ブラジルの子どもは一般的に、炎や煙の危険性、避難の仕方など、火災に関する基本的な知識はあるものの、煙の流動や避難時の窓の開閉処理などについてはほとんど理解していない。日本人と比較すると、火災知識の理解度は全体的に低く、能動的に行動する子どもが多い。なお、来日している日系ブラジル人の場合では、日本人とブラジル人の中間的な行動特性を持つ子どもが多く、滞在年数が多くなるほど日本人に近い空間認知力や火災知識・行動判断力を持つようになることなどが分かった。台湾では1999年台湾中部での大地震後に再建された4つの学校の視察を行い、建築的特徴の分析と、学校・教師の防火・防災教育に関する意識等を把握した。