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青年期発達障害者の自尊感情の安定性とwell-beingに関する心理学的研究

また、中学生や高校生においては、友人とのかかわっている時や良い成績をとった時などに主観的幸福感は高まることが示唆された。逆に、他者よりもうまくできないという経験や友達がいないといった孤独感が主観的幸福感を低下させている可能性も明らかとなった。したがって、青年期ASD者も成功・失敗経験と他者との比較、さらには孤独感が主観的幸福感の高低に影響をしていると考えられる。学校教育現場などでは、孤独感を抱かないように他者とつながる支援が求められると言えよう。これら研究成果の一部については、国内や国際学会において発表を行うとともに、学術雑誌に投稿中及び投稿準備中である。青年期発達障害者を対象として、横断的研究から主に自閉スペクトラム症者の自尊感情とwell-beingの特徴と影響要因について明らかになりつつある。ただし、予定していた影響要因についての量的な研究については、一部未検討であり、次年度以降に検討していく必要がある。応募段階において予定していた海外視察は、文献収集など他の方法により情報の獲得が可能となったことや予算面が厳しかったことから計画を変更し、当初の予定とは異なる方法により研究を進めた。また、自尊感情と主観的幸福感に関する縦断的研究は予定通り、2年目を行った。ただし、研究協力者が1年目に比べて減少している。今年度、学会発表は積極的に行ってきたが、学術論文については投稿中であることもあり、成果発表には至っておらず、次年度以降により積極的に学術論文の執筆などを通して、研究成果を公開していく予定である。本年度は、最終年度となり、主に以下のような研究を行った。1青年期発達障害者を対象として自尊感情とwell-beingに関する3か年にわたる縦断研究の調査研究を実施した。3か年にわたる追跡調査が可能であった事例は少数であったが、発達的変化について検討することができた。2青年期発達障害者を対象とした自尊感情とwell-beingに関する調査研究を、より大規模に実施し、主にはASDのwell-beignと自尊感情、所属機関、他障害の合併の有無による違いなどについて検討した。その結果、well-beingと自尊感情の関係の強さが改めて示唆された。また,特別支援学級の経験や他診断の合併との関係は,弱いことが示唆された。3青年期発達障害者を対象としたwell-being、自尊感情を高めるための支援プログラムの開発を試み、プログラムを実施し、その効果を検証した。プログラムに参加したのは、主にASDの青年であった。その効果を自尊感情やwell-being、自己理解などの観点から事例的に事前・事後で比較検討を行った。また、事後調査時にプログラムに対する評価についても、アンケート調査により検討した。その結果、自尊感情やwell-beingに関する変化はみられなかったが、事後調査から他者とかかわりながら活動に取り組むことによって、自己理解が深まったことや当事者はプログラムは役に立ったと実感していることが明らかとなった。
軟骨内骨化における細胞・基質間認識と基質分解の調和機構

軟骨内骨化における軟骨基質分解は、主に血管内皮細胞や軟骨細胞などが協働することによって行われる。今年度は、骨端軟骨の軟骨一骨境界部における軟骨基質分解酵素の発現に着目し、軟骨内骨化のメカニズムを組織学的に明らかにすることを目的とした。MMP-9ノックアウトマウス(KO)は骨端軟骨の肥大軟骨細胞層が異常に長くなる変異形質を示す。この形質は4週齢頃に最も顕著に見られるが、8週齢になると野生型と同様の形態になる。実験には4・7週齢の野生型およびKOの大腿骨と脛骨を用い、形態観察用およびRT-PCR用試料を作製した。II型・X型コラーゲン、MMP-13・-3の局在を免疫染色によって観察した結果、これらの局在は野生型とKOで同様であった。MMP-13・-3は肥大軟骨細胞や、軟骨小腔開放部位および毛細血管内皮細胞に発現していた。軟骨一骨境界部における単位面積当たりの免疫染色強度を数値化すると、KOにおけるMMP-13陽性反応が野生型よりも有意に強かった。軟骨一骨境界部におけるMMP-13の遺伝子発現レベルも、KOの方が野生型よりも有意に高かった。-方、骨端軟骨の細胞増殖率は野生型とKOで優位差がなかった。従って、KOマウスにおいてMMP-13はMMP-9の機能を代償すると推察された。次に、軟骨一骨境界部の微細構造を観察した。野生型おいて、軟骨小腔開放部位の毛細血管は、管腔を形成しながら軟骨小腔の深部に侵入していた。これらの内皮細胞は分泌小胞に富み、開口分泌像も観察された。4週齢のKOにおいては、毛細血管は軟骨小腔の深部へ侵入せず、内皮細胞は細胞突起や細胞小器官の発達に乏しかった。しかし7週齢のKOは、野生型に近い微細構造であった。これらの結果から、毛細血管内皮細胞の細胞突起や分泌装置の発達とKOマウスの形態的な正常化には、密接な関係がある可能性が示唆された。
配位プログラミングによるバイオガス分子放出材料の創成と細胞操作

一酸化窒素(NO)、硫化水素(H2S)、一酸化炭素(CO)などのバイオガス分子は、生体内において神経伝達分子として知られており、特に心臓機能や脳の記憶メカニズムにおいて重要な役割をはたしている。一方でこれらバイオガス分子は濃度が高すぎると毒性を有するため「諸刃の剣」として働く分子である。生体内においてこれら分子は酵素反応によって製造されており、これら生体ガス分子の作用を様々な細胞で調べるためには、人工的材料による放出制御システムの開発が待ち望まれていた。本研究では、金属イオンと有機配位子の自己集合化により組み上がる三次元構造体である「多孔性金属錯体」に、有機化学的及び無機化学的アプローチによるプログラミングを施し、全く新しい光応答型バイオガス放出材料の構築を行うことを目的としている。一酸化窒素(NO)放出制御有機配位子を用いた配位プログラミングによる多孔性金属錯体の合成と光刺激によるNO放出制御実験の課題を遂行し、NOを光刺激で放出可能な多孔性金属錯体の合成に成功し、生細胞を用いた実験により、放出されたNOが生細胞内で膜貫通タンパク質と反応し、カルシウムイオン濃度の増加を引き起こすことを実証した。さらに、様々な生体ガス分子を含む機能分子の放出制御が可能なプラットフォーム材料として、多孔性金属錯体と金ナノロッドのメゾスコピック融合材料の合成に成功した。金ナノロッドの光熱変換能を利用し近赤外光を当てることで局所的に加熱を行うことで、多孔性金属錯体から分子を放出可能であることを示した。この成果により、自在に生体機能分子放出を行うことが可能になった。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、一酸化窒素(NO)放出制御有機配位子を用いた配位プログラミングによる多孔性金属錯体の合成と光刺激によるNO放出制御実験の課題を遂行し、NOを光刺激で放出可能な多孔性金属錯体の合成に成功し、生細胞を用いた実験により、放出されたNOが生細胞内で膜貫通タンパク質と反応し、カルシウムイオン濃度の増加を引き起こすことを実証した。当初の計画では、光刺激によりバイオガス分子を放出する多孔性金属錯体の合成を行う予定であったが、研究が計画以上に進展したため、生細胞を用いた研究に着手した。バイオガスセンサータンパク質を過剰発現したモデル細胞への化学刺激実験を行ったところ、多孔性金属錯体から放出された一酸化窒素がタンパク質と反応し、その結果として、細胞内のカルシウムイオン濃度が上昇していることが確認された。初年度までの研究により、一酸化窒素放出システムについては当初の目的を果たしたといえる。しかしながら、硫化水素(H2S)の放出研究に関しては未だ達成されたことのない課題であり、次年度はこのH2S放出システムの合成と生細胞を用いた研究を中心に遂行する予定である。
日台韓における社会的孤立者に対する宗教者の伴走型支援活動に関する調査研究

平成30年度は、(1)国内での実態調査(フィールドワーク)、(2)台湾での実態調査(フィールドワーク)、(3)理論的考察、(4)国際共同研究会における研究成果の発表ならびに情報収集を実施した。まず、(1)については、金子が西成市民館およびあいりん地区(いずれも大阪市西成区)において、白波瀬が慶蔵院(三重県伊勢市)ならびに真宗寺(島根県出雲市)において、さらに中西が在日大韓基督教会京都南部教会(京都市南区)において、それぞれ研究課題に即した調査を実施した。次に、(2)に関しては、メンバー全員で「キリスト教恩友中心」の炊き出し活動や同中心本部(台湾台北市)において調査を実施したほか、「社団法人玉蘭荘(台北市松年福祉会)」(台湾台北市)でも調査を行った。この他、金子は「仏教慈済基金会台北志業センター外語班日本語組」および「台北市華厳蓮社」(いずれも台湾台北市)において、白波瀬はカミルスハウス(アメリカ合衆国フロリダ州マイアミ市)において、村島は「国立歴史博物館(伊能嘉矩と台湾特展)」と「台南三千宮」(いずれも台湾台南市)、さらに「風櫃温王殿、威揚宮、温王宮、澎湖天后宮、觀音亭」(台湾澎湖県)において、それぞれ現地調査を実施した。(3)については、各自がそれぞれ自身の課題と取組み、その成果は雑誌論文などにおいて発表された。最後に、(4)に関しては、中央研究院民族学研究所(台湾台北市)の林美容教授に台湾側のカウンターパートを担ってもらい、当研究所において9月に日台合同研究会を開催した。林教授の基調講演および黄伯約氏(中央研究院民族学研究所・副研究員)の報告の後、科研メンバー全員が研究報告を行い、質疑応答の機会を持った。伴走型支援活動に従事する宗教者たちの実態を調査し、現代社会において宗教(宗教者、宗教団体、宗教的価値観・倫理観、宗教文化)が果たしうる役割の可能性を、韓国・台湾における実態との比較考察も視野に入れながら、可能な限り実証的に比較研究するという研究目的に関わって、各自がそれぞれの課題をもって研究に取り組んできており、ほぼ当初の予定に沿った形でおおむね順調に進展していると言える。平成31年度は、「支縁のまちネットワーク」が関わっている、ある新宗教教団の建物を利用した「住宅確保要配慮者のための居住支援活動」における事例を含めて調査研究を進めるとともに、年度末の報告書刊行に向け、各自が研究成果の取りまとめに取り組む。平成28年度は、(1)実態調査、(2)ライフストーリーの分析、(3)台湾での調査、(4)研究会を実施した。(1)および(2)については、各自で進めるとともに、7月23日に鍋島直樹氏(龍谷大学教授)を講師として、「臨床宗教師の理念と実践」に関する研究学習会を開催した。講師による説明の後、スピリチュアルケアとの差異化をどのように図るのかなどに関して質疑応答が行われた。金子は、11月22日、NPO法人印旛たすけあいネットによるホームレス炊き出し支援(台東区南千住)、また2月11日には同ネット代表宅(天理教分教会)でなされている子供食堂・里親活動(成田市)の聴き取り調査を行なった。研究協力者の渡辺順一は、9月2日・3日に横須賀市において、横須賀在住の外国人への布教・生活支援に取り組む宗教者への聴き取り調査を行なった。(3)については、宮本、金子、村島の3名が、9月1日より4日まで台湾を訪れ、台北近郊の烏来(ウーライ)地区にあるキリスト教長老教会、天理教台湾伝道庁、仏教慈済基金会、キリスト教神愛教会において聴き取り調査を実施した。とりわけ、キリスト教長老教会においては、高齢者に対する支援の場を通して先住民族タイヤル族コミュニティの再生が、また、キリスト教神愛教会においては、主に都市部で女性や若年層の先住民族へのサポートを展開することでコミュニティの創生が、それぞれ図られている実態を確認した。(4)については、2月18日に「日本在住の外国人に関わる宗教者の支援活動」に関するシンポジウムを開催し、木本雅史氏(金光教横須賀教会教師)、中村瓊珠氏(台湾仏教慈済基金会関西連絡所代表)、松浦デ・ビスカルド篤子氏(カトリック大阪大司教区社会活動センターシナピス代表)より、各自の活動について報告後、社会活動と布教活動との関連性、地域社会と支援される人々の結び付け方などについて議論した。伴走型支援活動に従事する宗教者たちの実態を調査し、現代社会において宗教(宗教者、宗教団体、宗教的価値観・倫理観、宗教文化)が果たしうる役割の可能性を、韓国・台湾における実態との比較考察も視野に入れながら、可能な限り実証的に比較研究するという研究目的に関わって、各自がそれぞれの課題をもって研究に取り組んでいる。福島県内の仮設住宅での調査の代りに在日外国人への支援を調査したり、研究会についても、当初予定されていた「ホームレス支援活動」ではなく、「日本在住の外国人に関わる宗教者の支援活動」のテーマで実施するなど、若干の変更はあったが、おおむね順調に進展していると言える。平成29年度は、(1)国内での実態調査(フィールドワーク)、(2)韓国での実態調査(フィールドワーク)、(3)理論的考察、(4)国際シンポジウムにおける情報収集ならびに研究成果の発表を実施した。まず、(1)については、白波瀬が福祉課題に向き合う寺院の調査を行なった。また、7月には吉村智博氏(国際日本文化センター・客員准教授)を講師として、「近代都市大阪の部落と宗教」に関する研究学習会を実施し、合わせて大阪キタにおける関連施設のスタディツアーを実施した(参加者14名)。

次に、(2)については、金子が10月から11月にかけて台北神愛教会/台北先住民ケア協会や天理教台湾伝道庁(いずれも台湾・台北)において聞き取り調査を実施した。村島も9月に台湾・台北のキリスト教恩友中心(ホームレス支援の宗教組織)などにおいて、また3月には台北の台湾慰安婦記念館や楽生院(日本統治期ハンセン病施設)などにおいて、聞き取りや資料収集を含む現地調査を行なった。さらに研究協力者の中西尋子は、9月に韓国・ソウルにおいて、大韓聖公会ソウル主座聖堂敷地内のカフェグレース(脱北女性が就労するカフェ)、ソウル特別市立再起総合支援センター(野宿者支援について聞き取り調査)、「清く香しく」根本道場吉祥寺(市民運動活動拠点の仏教寺院)、ドリームシティ宣教教会(野宿者支援専門のプロテスタント教会)などを訪れ、聞き取り調査や資料収集を実施した。(3)については、各自がそれぞれに展開し、その成果は雑誌論文などに結実した。最後に、(4)については、研究協力者を含む本科研のメンバー全員が、2月24・25日に関西大学で開催された「第2回東アジア宗教研究フォーラム」に出席し、日本・韓国・台湾における宗教者による社会活動の現状などについて、情報を収集するとともに、研究成果を発表した。伴走型支援活動に従事する宗教者たちの実態を調査し、現代社会において宗教(宗教者、宗教団体、宗教的価値観・倫理観、宗教文化)が果たしうる役割の可能性を、韓国・台湾における実態との比較考察も視野に入れながら、可能な限り実証的に比較研究するという研究目的に関わって、各自がそれぞれの課題をもって研究に取り組んできており、ほぼ当初の予定に沿った形でおおむね順調に進展していると言える。平成30年度は、(1)国内での実態調査(フィールドワーク)、(2)台湾での実態調査(フィールドワーク)、(3)理論的考察、(4)国際共同研究会における研究成果の発表ならびに情報収集を実施した。まず、(1)については、金子が西成市民館およびあいりん地区(いずれも大阪市西成区)において、白波瀬が慶蔵院(三重県伊勢市)ならびに真宗寺(島根県出雲市)において、さらに中西が在日大韓基督教会京都南部教会(京都市南区)において、それぞれ研究課題に即した調査を実施した。次に、(2)に関しては、メンバー全員で「キリスト教恩友中心」の炊き出し活動や同中心本部(台湾台北市)において調査を実施したほか、「社団法人玉蘭荘(台北市松年福祉会)」(台湾台北市)でも調査を行った。この他、金子は「仏教慈済基金会台北志業センター外語班日本語組」および「台北市華厳蓮社」(いずれも台湾台北市)において、白波瀬はカミルスハウス(アメリカ合衆国フロリダ州マイアミ市)において、村島は「国立歴史博物館(伊能嘉矩と台湾特展)」と「台南三千宮」(いずれも台湾台南市)、さらに「風櫃温王殿、威揚宮、温王宮、澎湖天后宮、觀音亭」(台湾澎湖県)において、それぞれ現地調査を実施した。(3)については、各自がそれぞれ自身の課題と取組み、その成果は雑誌論文などにおいて発表された。最後に、(4)に関しては、中央研究院民族学研究所(台湾台北市)の林美容教授に台湾側のカウンターパートを担ってもらい、当研究所において9月に日台合同研究会を開催した。林教授の基調講演および黄伯約氏(中央研究院民族学研究所・副研究員)の報告の後、科研メンバー全員が研究報告を行い、質疑応答の機会を持った。
発達中の嗅覚-前脳系にあらわれる一過性のソマトスタチン発現の意義

発達中のニワトリ胚の嗅覚-前脳系では、LHRHニューロンの脳外から脳内への移動時期・移動部位にほぼ一致して、嗅細胞、嗅神経、移動中の嗅板由来細胞および嗅神経から分かれて前脳内側部に伸長する神経繊維がソマトスタチンを発現する。これらの神経要素の発現は一過性である。本研究では2つの観点から研究を行った。(1)嗅神経中に発現するソマトスタチン陽性細胞がLHRHニューロンと同様、脳内へ移動する嗅板由来細胞である可能性を調べた。孵卵2.5日でDiIを嗅板上皮に投与し、孵卵7.5日で調べると、DiI標識ソマトスタチン陽性細胞が前脳吻側から中隔にかけての領域に観察された。このことから、LHRHニューロンと同様にソマトスタチン陽性細胞も嗅板で発生し、脳内へ入ることが判明した。成体ニワトリではソマトスタチンニューロンは、視床下部を含めた前脳領域に多く分布する。孵卵11日以降にソマトスタチン陽性反応は消失してしまうため、脳内に入った嗅板由来ソマトスタチン細胞の最終運命は明らかでない。(2)前脳内側部に伸長するソマトスタチン陽性線維がLHRHニューロンの脳内移動の足がかりとなる可能性について、共焦点レーザー顕微鏡による観察は蛍光抗体の感度が低すぎるため適正な結果を得るところまでいかず、今後の課題となった。また予備実験として、発達過程の嗅神経をメンブレンフィルターによって物理的に遮断すると、前脳内側部を伸長中の陽性線維が消失することがわかった。LHRHニューロンの移動に大きな変化は見られなかったが、実験時期などの再検討を加え、さらに解析する必要がある。ソマトスタチンが液性因子としてLHRHニューロンの移動に関与する可能性については、ソマトスタチンの枯渇剤(システアミン)や拮抗剤(cyclo)の投与実験を行ったが、有用な結果は得られなかった。発達中のニワトリ胚の嗅覚-前脳系では、LHRHニューロンが嗅神経に沿って脳内へ移動しているが、この領域にはその他にソマトスタチン陽性細胞と陽性線維が一過性に発現する。ソマトスタチンの発現部位と発現時期の特徴からソマトスタチンおよびソマトスタチン神経要素がLHRHニューロンの移動に関与する可能性と、ソマトスタチン陽性細胞が脳のニューロンとしてつけ加わる嗅板由来細胞群である2つの可能性が考えられた。孵卵2.5-3.5日にかけてカルボシアニン系蛍光色素であるDiIの結晶を嗅板上皮に付着させ、4-5日後の孵卵7.5日に、脳内に分布したDiI標識細胞におけるソマトスタチンの発現を蛍光二重染色で調べた。DiI標識細胞はLHRHニューロンの移動経路である前脳内側部表層から中隔付近にかけて多く発現していた。ソマトスタチン陽性を示すDiI標識細胞は、数は少ないながらも、前脳内側部表層に伸長中のソマトスタチン線維の近傍、前脳実質内および中隔・視索前野近辺に観察された。この結果から、嗅板由来のソマトスタチン陽性細胞がLHRHニューロンと同様に嗅神経に沿って脳内へ移動し、脳のニューロンとしてつけ加わっていくことが明らかとなった。標識細胞の追跡は成体まで調べていないので、嗅板由来ソマトスタチン陽性細胞の最終運命については、はっきりしない。

一方、液性因子としてのソマトスタチンとLHRHニューロンの移動との関わりを探るために、ラット成体脳組織のソマトスタチン枯渇剤として知られているシステアミンを3.5日胚の嗅覚部に直接投与し、24時間後に組織を観察した。しかしながら、嗅神経の発達およびLHRHニューロンの移動に影響は見られなかった。システアミン投与量およびcyclo(ソマトスタチン拮抗剤)の投与を検討中である。発達中のニワトリ胚の嗅覚-前脳系では、LHRHニューロンの脳外から脳内への移動時期・移動部位にほぼ一致して、嗅細胞、嗅神経、移動中の嗅板由来細胞および嗅神経から分かれて前脳内側部に伸長する神経線維がソマトスタチンを発現する。これらの神経要素の発現は一過性である。本研究では2つの観点から研究を行った。(1)嗅神経中に発現するソマトスタチン陽性細胞がLHRHニューロンと同様、脳内へ移動する嗅板由来細胞である可能性を調べた。孵卵2.5日でDiIを嗅板上皮に投与し、孵卵7.5日で調べると、DiI標識ソマトスタチン陽性細胞が前脳吻側から中隔にかけての領域に観察された。このことから、LHRHニューロンと同様にソマトスタチン陽性細胞も嗅板で発生し、脳内へ入ることが判明した。成体ニワトリではソマトスタチンニューロンは、視床下部を含めた前脳領域に多く分布する。孵卵11日以降にソマトスタチン陽性反応は消失してしまうため、脳内に入った嗅板由来ソマトスタチン細胞の最終運命は明らかでない。(2)前脳内側部に伸長するソマトスタチン陽性線維がLHRHニューロンの脳内移動の足がかりとなる可能性について、共焦点レーザー顕微鏡による観察は蛍光抗体の感度が低すぎるため適正な結果を得るところまではいかず、今後の課題となった。また予備実験として、発達過程の嗅神経をメンブレンフィルターによって物理的に遮断すると、前脳内側部を伸長中の陽性線維が消失することがわかった。LHRHニューロンの移動に大きな変化は見られなかったが、実験時期などの再検討を加え、さらに解析する必要がある。ソマトスタチンが液性因子としてLHRHニューロンの移動に関与する可能性については、ソマトスタチンの枯渇剤(システアミン)や拮抗剤(cyclo)の投与実験を行ったが、有用な結果は得られなかった。
海外生産・汚染を伴う相互国際寡占における最適貿易・環境政策に関する一研究

本研究は、国際寡占市場における多国籍企業の財生産と環境汚染を考慮した簡単なモデルを構築し、自国政府によって採用される最適環境汚染税を吟味した。主要な分析成果は、以下の様に要約される。1.外国政府が環境より経済を優先して環境汚染税を課さないケースでも、自国政府は、自己の環境汚染税のみで世界の環境汚染を変化させることが可能である。2.自国政府が課す最適環境汚染税は、市場の需要関数、企業の費用関数、環境ダメージ関数及びスピルオーバー率等に依存し、必ずしも正ではなく負になる可能性がある。それ故、常に正の環境汚染課税を採用することは、最適資源配分の観点から望ましくない。3.外国が環境汚染に余りにも寛大なケースでは、自国政府による環境汚染課税の引き上げは、環境汚染の輸出という現象を引き起こすのみならず、世界の環境汚染排出総量を増加させる可能性を持つ。4.自国政府による環境汚染課税は、外国の経済活動及び経済厚生に大きい効果を与えるのみならず、必ずしも常にプラスの効果を与えるとは限らない。それ故、環境汚染課税を採用するとき、自国政府は、このような効果を念顕に置いて実施すべきであろう。5.自国政府が、自国と外国の結合経済厚生を最大化する環境汚染課税を採用しても財政的負担の増加は左程大きくないので、その様な環境汚染課税を採用するフィージビリティーは大きい。今年度は、2年間にわたる本研究の初年度に当たるため、当該研究推進に必要な資料収集・整理とその再検討が研究活動の中心であり、その成果は来年度の論文完成の基礎となる研究ノートとして要約された。その概要は、以下の通りである。従来の伝統的な環境政策に関する研究の多くは、国際的な環境汚染を排出する国際寡占企業を分析対称にするケースでも、ある国の政府が環境規制とか環境税を課しても、国際寡占企業が生産拠点を変更しないという前提で分析がなされていた。しかしながら、現実には、ある国の政府が他の国の政府より高い環境税を課すと、国際寡占企業は、当該国から他国に生産拠点を移すという現象が観察される。勿論、このような国際寡占企業の行動を考慮した研究も23存在するが、そのケースでも生産プラントの規模が一定かつプラント建設は環境汚染を伴わないという前提を採用しており、なお分析としては不十分であった。私の研究ノートは、国際寡占企業が生産拠点のみならず生産プラントの規模も選択出来るケースでは、ある国にとっての最適環境税が正ではなく負(環境補助金)になる可能性を示し、従来の分析結果を大きく修正する成果を提出した。以上が今年度の主たる研究成果であるが、次年度は、この成果をさらに発展させ、一つの論文として完成させる予定である。本年度は、上記の課題に関する研究年度の2年目にあたり、研究実績を完成させて論文を提出すべき年にあたる。それゆえ、今年度の前半は、昨年度の資料収集とそれらの分析・討論を基に、さらなる新資料の収集と分析を推し進め、自国と外国の多国籍企業の生産に伴う環境汚染と自国政府の戦略的環境政策の有効性と最適水準を分析しうるモデルの構築とそのモデルの現実妥当性への推敲に専念した。具体的には、生産に伴って環境汚染を排出する多国籍企業支配による国際寡占産業の原型モデルを起案し、このモデルを使用して自国政府による環境政策の効果と最適水準を分析した。この分析によって得られた幾つかの命題は、原型モデルの構築と命題導出過程の説明を含めて日本語と英語の中間報告書に纏められ、国内の研究者のみならず海外の研究者に送付され、幾つかのコメントを得た。そして、後半では、中間報告書に対する.国内外の研究者からのコメントを考慮して、中間報告書を修正する形で、最終的な研究論文作成に取りかかった。

その結果、環境汚染を伴う財の生産が自国と外国に生産拠点を持つ多国籍企業によって行われ、問題の環境汚染が越境的な性質を持つグローバルな汚染ならば、・自国政府は、自国環境税を変化することにより、自国と外国の多国籍企業の生産量と貿易量のみならず環境汚染排出量をコントロールできること、それゆえ、・自国政府は自国の環境税を戦略的な政策として使用可能であること、さらに、・自国企業の汚染排出量を規制する自国政府の環境汚染税の最適水準は、必ずしも正でなく負になる可能性が在ること、等が明らかにされた。
チタンおよび酸化チタン表面でのリン酸カルシウム析出に影響を及ぼす因子

チタンおよびその一部の合金は、歯科や整形外科の分野でインプラント材料として使用され、優れた硬組織適合性を有していることが明らかになっている。これらの材料は、体液中でその表面にリン酸カルシウムを析出するが、この性質が良好な生体適合性を示す理由の一つと考えられる。本研究では、チタンおよびその合金上でのリン酸カルシウム析出に影響を及ぼす因子について調べた。純Ti、Ti-6Al-4V、Ti-50Ni、およびTiO_2単結晶を鏡面に研磨した。このとき、最終研磨の段階をエメリ-研磨3種類(#80、400、1500)、ダイヤモンドペーストによるバフ研磨(備品として申請)、および化学研磨の5種類とする。表面アラサ計で研磨後の試料を測定した。研磨後の試料をアセトン、アルコール、洗浄した後、テフロン性密閉容器中でリン酸イオンおよびカルシウムイオンを含む緩衝電解質水溶液に一定時間浸漬した。このとき、溶液は沈殿を生じないものとし、溶液と容器は毎日交換した。溶液のpHを薬5、7、9の3種類とし、浸漬溶液の温度は4、20、37°Cの3種類とした。浸漬後の試料は、純水で洗浄後高純度窒素を吹付けて乾燥させ、デシケータ中に保存し、浸漬前後の試料表面を、X線光電子分光分析器で測定し、生成したリン酸カルシウムの構造と生成量を決定した。表面アラサの影響について、エメリ-紙400番までは細かいほうがリン酸カルシウム析出が少ないが、それ以上細かくなると変化はなかった。溶液はpHが小さいほどリン酸カルシウム析出は少なく、温度は低くなるほどリン酸カルシウム析出が少なかった。また、リン酸カルシウム析出量の多いものほど、リン酸カルシウム中のリン酸に対するカルシウムの量が多く、アパタイトに近かった。
原発事故からの被災者と地域の再生に関する総合的研究

本研究は、東日本大震災及び福島第一原発事故に起因する避難地域に関する総合的研究であり、被災者支援と地域復興再生について、新たなモデルを形成することを目的とするものである。本災害では、これまでの災害と異なり、「広域避難」「長期避難」「コミュニティ崩壊と社会的孤立」といった特徴が生じており、新たな災害復興モデルを模索する必要が生じていた。そこで、本研究では、住居・就労・学校教育・健康・家庭生活といった避難者の生活課題を継続的に調査し、最終的に、「複線型復興」という新たなモデルを提言した。本研究は、東日本大震災および福島原発事故によって避難を余儀なくされた地域を対象に、原子力発電所事故とそれにともなう原発災害における被災者と地域の復興・再生のモデルを形成するための総合的研究である。震災から3年経つ現在も県内外に約14万人が「ふるさと」をうばわれ、見通しの立たない避難生活を余儀なくされている。こうした中で、「広域避難」「避難の長期化」「コミュニティの崩壊と社会的孤立」が大きな課題となって現れてきているが、こうした原発事故の特徴をふまえ、その復興・再生のモデルも異なった過程を歩まざるを得ず、新しい災害復興モデルの構築を必要としている。本研究は、住民の避難生活における住居・就労・学校教育・健康・家庭生活など避難者の生活課題を継続的に調査し、新たな復興・再生モデルの構築のための総合的な研究を行う。本年度は、長期避難者の生活拠点の整備における住民の参加と合意形成の視点から、主には双葉郡などを対象にした復興計画に関する調査研究、さらに避難者の生活課題に関する調査項目の策定などについて研究グループで検討を行った。なお、こうした研究における成果として、清水修二・松岡尚敏・下平裕之編『東北発災害復興学入門巨大災害と向き合う、あなたへ』(山形大学出版会、2013)、平山洋介・斎藤浩編『住まいを再生するー東北復興の政策・制度論』(岩波書店、2013)などの出版物を刊行することができ、その研究成果の公表に努めた。原子力災害の被災実態を明らかにし、そこからの生活と地域の再建をめざす総合的研究をすすめた。各分野ごとに研究をすすめ、その成果の公表にも努めた。例えば、被災弱者については、大規模災害時の避難所運営に関する指針と支援者研修のあり方について研究をすすめた。また、風評被害対策においては、県内の自治体などを対象にした調査研究をすすめ、日本災害復興学会での報告、福島大学と立命館大学との共同シンポジウムによるパネルディスカッションなども行い、研究メンバーが主体的役割を果たした。主な研究の業績については、別途掲載する。平成27年度は、原子力災害における広域避難・家族離散・健康不安・風評被害・災害法制・地域コミュニティなど幅広く調査研究を行い、それに基づく成果発表を各自行った。特に、震災から5年を迎え、風化と風評という二つの「風」が議論される中で、国内外において原子力災害の被害実態、さらには地域復興に向けた復興政策、さらには住民の生活再建に向けた課題等の研究成果を中心に発信した。2016年2月にはアメリカ合衆国において、同じ原子力発電所をもつニューヨーク州において、研究成果の発表も行った。研究成果の発信を精力的に行い、その実績を重ねている。ただし、調査研究の過程において、課題として確認された営業損害を受けている事業者の再建課題について、調査研究の必要性が確認されたことから、次年度に持ち越して調査研究することとした。2011年の東日本大震災および東京電力福島第一原子力発電所事故にともなう原子力災害が、被災者と地域にどのような影響をもたらすのかについて、自治体運営・生活再建・住宅保障・賠償を含む経済生活、健康・福祉、コミュニティなどを中心に総合的に研究をすすめてきた。特に当該年度は、区域外避難を余儀なくされた者の生活実態、被災自治体における事業者の営業再建に伴う調査実施、災害法制にかかわる研究、震災関連死や要介護需要の高まりなど被災者の健康・福祉にかかわる生活実態の把握、などに取り組んできた。とりわけ、事業者調査では、福島県商工会に協力を得て、避難指示解除が想定される地域における事業者の営業再開上の課題を明らかにした。その上で、共同研究の中で、帰還・移住・帰還待機といった被災者の実情に応じた生活再建の道筋が承認されるために、「複線型復興」と題した議論を提起した。またそれに関わる議論を深めてきた(なお「複線型復興」についての提起は、日本学術会議において提言をまとめている)。さらに、研究成果の発信にも心がけ、2017年2月にはアメリカ合衆国において、ニュージャージー州にあるRamapo Collegeとの研究交流およびセッション開催、さらにボストンでのセッション開催など、広く国際的にも研究成果の発信を行った。Ramapo Collegeでは学生・教職員をはじめ250名のセッション参加となった。今後、事業終了後も継続して研究をすすめていく予定である。それぞれの研究分野において、精力的な調査研究活動を行っており、その成果発表もすすめ、概ね順調に研究が進捗していると言える。

平成28年度は、前年度から持ち越しとなった事業者調査を実施し、営業損害の実態と再開上の課題を確認する。その上で、本研究事業の総合的な取りまとめを行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。法律学帰還した住民へのヒアリング調査などを進めるなど、生活と地域の再建にむけた課題を析出していく予定である。なお、各分野ごとの研究成果を一同に公開するような手立てを計画している。清水修二・松岡尚敏・下平裕之編『東北発災害復興学入門巨大災害と向き合う、あなたへ』(山形大学出版会、2013)、平山洋介・斎藤浩編『住まいを再生するー東北復興の政策・制度論』(岩波書店、2013)などの出版物を刊行し研究成果の発表に努めるなどした。ただし、被災者調査に関わる実施については、その調査フレームの作成に一定の時間を要している。調査研究の過程において、営業損害を被っている事業者の事業再開が、被災市町村において課題となっていることが確認できたことから、次年度において調査を実施することとした。当初予定していた帰還者に対するヒアリング調査の実施を延期したため。アンケート調査や分析等に関わる費用、あるいは調査旅費等を執行する予定である。広域避難調査、風評被害に関する調査研究などを中心に、引き続き調査研究に努めるとともに、海外の災害復興に関する国際的研究との連携もはかる。さらに、シンポジウムなどを開催するなどし、引き続き本研究の成果の社会的公表に心がけたい。翌年度に帰還者向けヒアリング調査を行い、旅費・謝金などに調査研究費用を使用する予定である。調査研究の進捗により、次年度継続的に調査を行う必要性があることから、次年度にその費用を繰り越し使用する計画とした。謝金および旅費等に使用することにより、調査研究の着実な進展をはかりたい。
筋骨格モデルを規範とした力制御ベース上肢アシストシステムの研究

本研究課題では、人間のような環境への親和的な動作をシステムにおいて実現することを目指し、人間上肢の筋骨格モデルを規範とした運動制御理論の構築と、本理論の応用による上肢アシストシステムの具現化を目指す。本研究課題において得られた成果としては、主として次の三点が挙げられる。(1)筋電位情報と作業空間オブザーバの組み合わせによる人間動作を規範とした運動制御手法を開発した。(2)遊星歯車機構を用いた二関節筋動作の具現化と上肢基礎システムの試作設計を行った。(3)二関節筋を有する上肢アシストシステムの試作開発を行った。平成28年度においては、生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御技術の開発研究に着手した。生体システムに基づく筋骨格モデルにおいては単関節筋・二関節筋が存在し、一般的に冗長システムとして表現される。そのため、冗長性を考慮し、手先力参照値と各筋力出力との変換関係を明確化する必要がある。そこで、単関節筋・二関節筋の相互作用に基づく手先における力参照値から各筋力への最適分配方法を構築した。また、手先空間における位置・力のロバストな制御系構築のため、システム慣性の変動および手先動作の軸干渉を考慮したオブザーバ設計を行った。これにより、手先動作に基づくシステム慣性等のパラメータ変動を考慮した手先における高精度な運動制御の実現が可能となると考えられる。また、理論の具現化・実証のための単関節筋と二関節筋を有する上肢基礎システムの設計試作を行った。筋骨格モデルでは、上肢は2つの単関節筋と1つの二関節筋で構成されており、3入力となる。また、出力は各関節であるため肩と肘に該当する2出力となる。そこで遊星歯車機構を用いることで3入力2出力を実現するシステムを設計し、単関節筋と二関節筋を有する生体システムの筋骨格モデルを模擬した上肢基礎システムとして2リンクマニピュレータを試作した。試作した上肢基礎システムに生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御技術を実装し、手先空間における位置・力制御に関する評価試験を実施した。現在まで、筋骨格モデルを規範とした生体システムを考慮した運動制御技術の開発研究を実施済みであり、当初計画通りに進展している。また、上肢基礎システムとしての筋骨格モデルを規範とした2リンクマニピュレータについても設計試作を完了しており、おおむね順調に進展していると考えることができる。平成29年度においては、人間の筋電位データに基づく手先力参照値と各筋力出力との変換手法を、前年度において確立した生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御技術へと適応し、運動制御技術の拡張を行った。これにより、単関節筋・二関節筋の相互作用を考慮した人間の筋骨格モデルを規範とした手先の位置・力制御技術が構築された。また、前年度に試作した上肢基礎システムである二関節筋を有する2リンクマニピュレータに、構築した運動制御技術を実装することで、運動制御技術の有効性を実証した。従来の人間の筋電位データのみに基づく運動制御理論と比べ高精度な運動が可能であり、身体性に基づく高度な運動技術が構築されたと考えられる。さらに、二関節筋を有する2リンクマニピュレータに基づく上肢アシストシステムの設計試作を行った。前年度に試作した上肢基礎システムと同様に、3個のモータと遊星歯車機構を用いることで3入力2出力を実現している。これにより、上肢の筋骨格モデルと同様に2つの単関節筋と1つの二関節筋の具現化を可能としている。また、各々のリンク長においては人間上肢データベースをもとに設計を行い、装着型の上肢アシストシテムとして設計試作を行った。通常の上肢アシストシステムと異なり、人間の筋骨格モデルを規範とした構造となっており、二関節筋を有する上肢アシストシステムとなっている。また、試作した上肢アシストシムを用いて、基礎評価試験を実施した。上述の通り、本研究は当初計画通りに進展していると考えることができるため、次年度においても計画通り研究を進める予定である。具体的には、生体システムの筋骨格モデルを規範とした運動制御理論を基礎とし、上肢アシストシステムへの応用適応研究に着手する。モーションコントロール
ゲノムスケールヒト代謝のdFBAモデル開発と多剤併用療法への応用

薬剤が細胞に与える影響を予測するためには、組織や疾患ごとに代謝ネットワークマップを構築する必要がある。各種細胞のトランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームから、代謝酵素の有無を推定するアルゴリズムを開発して、組織(肝臓、心臓、腎臓、脾臓、前立腺、膵臓、肺、胸腺、骨格筋、脳)ごと、疾患タイプごとに変化する代謝ネットワークマップが構築した。本研究では、遺伝的変化や環境ストレス(基質濃度、薬物濃度)に対するヒト肝臓細胞の表現型(増殖、流束分布、副作用)を正確に予測する数学モデルを開発した。遺伝子発現分布変化を代謝流束に統合する方法を開発して、dynamic Flux Balance Analysis (dFBA)モデルを用いて、薬物濃度の時間変化や細胞の表現型変化をシミュレーションした。2018年度は、細胞の中心炭素代謝に加えて、アミノ酸代謝、葉酸代謝、ヌクレオチド代謝、脂肪酸代謝、コレステロール代謝を含むゲノムスケールネットワークのFBAモデルを作り、疑似定常を仮定して、薬物濃度の時間変化を表現するdFBAモデルを構築した。開発したモデルを用いて、食後、食前、絶食などのさまざまな環境において、モデル薬剤イソニアジドにyほる肝細胞代謝の変化を数値シミュレーションした。食前と食後では、イソニアジドの投与による代謝流束分布の変化が起こる反応系が4箇所あった。それは、イソニアジドの酸化反応の時のペントースリン酸経路、アセチル化の時のペントースリン酸経路、糖抱合の時の解糖系とペントースリン酸経路であった。従来ブラックボックスであった細胞内代謝を生体分子ネットワークに基づく数理モデルで表現して、薬物動態や医薬品開発のComputer-Aided Design (CAD)を実現に近づいた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。薬剤投与、環境ストレス、遺伝子発現変化に対して、代謝系の表現型(増殖、流束分布、副作用)を予測する数学モデルが必要である。たとえば、肝細胞であれば、食後、絶食中、運動中、インスリンの投与に対して、肝細胞の解糖系、TCA回路、グルタミノリシス(グルタミン資化)を含む、代謝の活性変化についての詳細な生物学的知見を再現できるかどうか検証する必要がある。平成28年度は、システム生物学の基盤である物質変換・エネルギー代謝を担う中央代謝システム(解糖系、TCA回路、ペントースリン酸回路、補充経路)のダイナミックモデルを開発した。世界初、世界最大規模のバーチャルメタボリズムモデルである。糖基質同化、酸素応答、細胞内の代謝物応答を担う遺伝子発現調節ネットワークを中央代謝反応回路に統合して、環境ストレスや遺伝的変化に対する細胞機能を予測した。有用物質生産の設計、突然変異株の増殖適応メカニズムの解明、ヒト細胞代謝モデルへの拡張に応用することが可能である。システム生物学の基盤である物質変換・エネルギー代謝を担う中央代謝システム(解糖系、TCA回路、ペントースリン酸回路、補充経路)のダイナミックモデルを開発した。今年度は、ヒトの動力学モデルを開発する前段階として、大腸菌の中心炭素代謝システムの動力学モデル(プロトタイプ)を開発した。一方で、今年度は、パラメータの測定データ不足のため、ヒト細胞の動力学モデルではなく、ヒト細胞のFlux Balance Analysis (FBA)モデルを開発した。中心炭素代謝に加えて、アミノ酸、葉酸ヌクレオチド、脂肪酸代謝を含むゲノムスケールネットワークのFBAモデルを構築した。FBAは、動力学パラメータを用いることなく、代謝反応の化学量論係数行列を用いて、目的関数を最大化する線形計画法である。予定通り研究は進んでいる。

それは、イソニアジドの酸化反応の時のペントースリン酸経路、アセチル化の時のペントースリン酸経路、糖抱合の時の解糖系とペントースリン酸経路であった。従来ブラックボックスであった細胞内代謝を生体分子ネットワークに基づく数理モデルで表現して、薬物動態や医薬品開発のComputer-Aided Design (CAD)を実現に近づいた。中央代謝モデルに、アミノ酸代謝、ヌクレオチド代謝、脂質代謝等を加えたゲノムスケールの代謝モデルを作成する。すべてを動力学モデルを記述することは難しいので、FBAを用いたモデリングを検討する。臓器の組織ごとに代謝のFBAモデルを構築して、擬似定常状態における代謝流束の時間的変化をシミュレーションする数理モデルを構築する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
糸状菌酵素を用いる新規糖尿病診断システムの開発

糖尿病の診断には、血糖値を直接測定する方法に加えて、血中の糖化ヘモグロビン(Hb_<A1C>)を測定する方法が標準化されてきている。すなわち、糖化の程度は、タンパク質の寿命に相当する期間(半減期:ヘモグロビンでは13ケ月、アルブミンでは23週間)の血糖値を反映するので、一過的な血糖値と併用することによって、糖尿病の病態把握に有効であるとされている。現在これら糖化タンパク質の測定は、HPLCを用いる方法が一般的であるが、本研究では、さらに簡便な酵素を用いる分析方法の開発を行った。本研究では、本申請者がこれまでに様々な微生物に見出したフルクトシルアミノ酸オキシダーゼを大量調製するための方法を開発し、これを用いた分析系の構築を行った。その結果、糸状菌のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼがペルオキシソーム酵素であることを明確にし、メタノール資化性酵母のペルオキシソームの形成やマトリックスタンパク質の活性化などについて検討した。これらの知見に基づいてメタノール資化性酵母の異種遺伝子発現系を構築し、大量に当該酵素をペルオキシソームに蓄積させることに成功した。これは、異種タンパク質を生産を目的として部位特異的大量に蓄積させた初めての例であり、その戦略は種々の分析用酵素の生産などに広く応用できる基盤的技術である。また、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼを用いて糖化タンパク質を分析するには、糖化アミノ酸を切り出すためのプロテアーゼが必要であり、これらを含む測定計を構築した。本年度は、糸状菌のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼを糖尿病診断に用いることを目的とし、以下の成果を得た。1.酵素の大量調整のための培養条件および精製方法の確立グルコースとアミノ酸をオートクレープした褐変化培地を用い、糸状菌をジャーファーメンターで30°Cで強制通気撹拌する培養条件と、イオン交換クロマトグラフィーの使用を最小限にした簡便な酵素精製法を確立した。2.メタノール資化性酵母の異種遺伝子発現系を利用する大量生産法の開発糸状菌の当該酵素cDNAをクローニングし、アミノ酸配列を決定した。この配列を基にメタノール資化性酵母、Candida boidiniiのコドン使用頻度に合わせたDNAを合成し、当該酵母の異種遺伝子発現系を用いて形質転換した。このことによって、該当酵素の生産性は数十倍に向上した。3.フルクトシルアミノ酸オキシダーゼの細胞内局在性と生理的役割の検討cDNAの塩基配列から推定した酵素タンパク質の一次構造解析より、糸状菌酵素のC-末端の3残基はペルオキシソーム移行シグナルであるPTS1配列に相当することを明らかにし、電子顕微鏡観察と細胞器官分画によって当該酵素がペルオキシソームに局在化することを実証した。このことによって当該酵素がペルオキシソーム中で、糖化アミノ酸の分解に関与していることが明らかとなった。4.糖化タンパク質を断片化するプロテアーゼの探策糖化タンパク質測定の前処理に必要なプロテアーゼをスクリーニングし、細菌と酵母に、ヘモグロビンのN-末端近傍部位を加水分解する前処理に適したプロテアーゼを見出した。糖尿病診断に用いる微生物由来のフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(FAOD)の大量生産系、酵母由来の酵素の性質、および新規プロテアーゼに関する研究を行った。1)メタノール資化性酵母を用いる酵素の大量調製方法の確立:昨年度の研究で、Aspergillus属およびPenicillium属糸状菌由来の酵素はベルオキシソームに局在することが判明したので、メタノール資化性酵母Candida boidiniiを宿主とするFAO・DcDNA組み換え体を用いて、さらに大量発現系の構築を行った。その結果、宿主菌としては、アルコールオキシダーゼ欠損株が有効であり、その誘導基質がホルムアルデヒドであることを実証し、本酵素をペルオキシソームに大量に蓄積する株を構築し得た。

2) Gibberella属糸状菌が生産するフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ遺伝子のクローニング:当該糸状菌よりFAOD・cDNAをクローニングし、塩基配列を決定したところ、これまでの糸状菌由来の酵素と異なり、c-末端にペルオキシソームへの移行シグナルであるPTS1配列がないことを認めた。細胞内局在性については、引き続き検討中である。3)酵母が生産するFAODの性質の解明:Trichosporon属の酵母が生産するFAODを精製し、性質を調べた。本酵素は、従来のものより高い分子活性を有し、フルクトシルバリンとフルクトシルリジンにほぼ同程度の活性を示すことから、糖化したヘモグロビンとアルブミンの両方を分析するために有効であることを明らかにした。4)新規プロテアーゼの性質の解明:分離細菌に見出された酵素は、糖化ベモグロビンに作用し、N-末端の糖化アミノ酸を遊離するエンド型プロテアーゼであることを見出した。1)糖化タンパク質を断片化するプロテアーゼの性質と大量調製:ヘモグロビンを単一炭素源、窒素源として生育する細菌に見出したプロテアーゼの1種を得た。ヒト型ヘモグロビンを本プロテアーゼで処理したのちに、HPLCによって分析した結果、糖化バリンが遊離していること、および、この前処理液にフルクトシルアミノ酸オキシダーゼを作用させることによって相当する発色が得られることをそれぞれ確認した。これは、ヘモグロビンβ鎖のN-末端バリンをそれが糖化したままで切断することができることを意味し、糖化ヘモグロビンの定量に有効であることを示すものである。さらに、天然培地で生育した菌体をヘモグロビンとインキュベートすることによって著量の蓄積を可能にし、イオン交換クロマトグラフィーによって精製酵素を得ることができた。3)糖化アミノ酸オキシダーゼのクローニングと大量発現:これまで、4種の糸状菌の酵素遺伝子をクローニングし、推定一次構造と大腸菌およびメタノール資化性酵母での大量発現を可能にしているが、新たに、Trichosporon属酵母由来の酵素遺伝子をクローニングし、これを形質転換した大腸菌で本酵素を大量に調製できた。4)臨床分析方法の確立:これまで得られた5種の酵素の基質特異性を勘案し、糖化タンパク質としてヘモグロビンとアルブミンを対象として臨床分析法の検討した。その結果、上述のようにプロテアーゼを前処理として作用させればヘモグロビンを特異的に測定することが可能であることに加えて、ヘモグロビンもリジンのε-アミノ基が糖化されている事実に則って、プロナーゼなどの既存のプロテアーゼを用いることによっても測定が可能であることを明らかにした。
真の天然の水酸化鉄である微生物生成水酸化鉄が微量元素の環境挙動に与える影響の評価

地球表層に広く分布する水酸化鉄はBiogenic iron oxyhydroxides (BIOS)と呼ばれ、微生物由来の水酸化鉄と有機物の混合体である。一般に水酸化鉄と有機物は高い吸着能を持つため、両者の混合体であるBIOSは吸着を通してさまざまな微量元素の挙動を支配する。一方で、BIOSは堆積後に鉄還元や有機物分解を受けることで、元々BIOSへ吸着していた微量元素の挙動が変化することも考えられる。そこで本研究では、BIOSが長年沈殿することでできた堆積物(深さ10 cm)中で生じる有機物分解と鉱物種変化を理解することで、BIOSの堆積後に生じる微量元素の挙動を予測することを目的とした。堆積物は深度3cmまでの酸化的な層および3cm以深の還元的な層から形成されている。このような環境変化の中で、堆積物4ー6 cmでは鉄還元菌により鉄還元および有機物分解が生じる結果、水酸化鉄の一部がSideriteやGoethiteへと変化することが明らかになった。しかし、SideriteやGoethiteが水酸化鉄の周囲を覆ってしまうことで鉄の生物利用性が低下し、還元的な堆積物中でも多くの水酸化鉄は保存されることが明らかになった。一方、鉄還元が抑制された下層堆積物中では、鉄還元菌に代わってメタン生成古細菌が有機物分解を担う。つまりBIOSの堆積後は、水酸化鉄はごく限られた環境で一部のみが還元される一方で、有機物は堆積物全体で連続的に分解されることがわかった。以上の結果より、BIOSの水酸化鉄に吸着した微量元素は堆積後も水酸化鉄に残る一方で、BIOSの有機物側に吸着した微量元素は分解に伴い液相への溶出や吸着ホスト相の変化が生じる可能性が予測される。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、微生物由来の水酸化鉄(Bacteriogenic iron oxides:以下BIOSと記す)が吸着を通して微量元素循環に及ぼす影響について評価することを目的としている。BIOSは地球表層に広く存在する吸着能に富む鉱物のため、吸着を通して地球上の元素循環を支配していると考えられる。一方で実際にBIOSを使用した実験は少なく、無機水酸化鉄がBIOSの代用として用いられているのみである。環境に対するBIOSの影響を正しく評価するためには、BIOSそのものを用いて実験を行うことが重要であり、以上のことを達成するため本年度は以下のとおり実施した。1.有害元素であるヒ素を対象とし、(i)熱水噴出口で採取したBIOS,(ii)室内で鉄酸化菌を培養して得たBIOS,(iii)無機水酸化鉄のそれぞれにpH4・9の条件下でヒ素を吸着させる実験を行った。2.実験後、固相と液相を分離し、液相側のヒ素濃度をICP-MSを用いて測定した。固相側については大型放射光施設SPhng-8 BL01B1においてヒ素K端のXAFS測定を行い、吸着構造解析を行った。3.それぞれの鉱物に吸着したヒ素の濃度・吸着構造結果を比較した。結果については以下の通りである。1.BIOSのヒ素吸着能は無機水酸化鉄よりも劣る。BIOSは無機水酸化鉄と同様に細粒な水酸化鉄から成るが、ヒ素吸着量は無機水酸化鉄よりも低い値を示した。よって、天然で生じているヒ素吸着能は、これまで無機水酸化鉄を用いて求められてきた推定値よりも劣ることが明らかとなった。2.BIOSへのヒ素吸着構造は無機水酸化鉄と同様である。それぞれの鉱物に対するヒ素吸着率は異なったが、吸着構造はすべての鉱物で同様であり、主に鉄に吸着していた。このことは、BIOSへのヒ素吸着量の低下はBIOSに含まれる鉄以外の要因によって生じていることを示していると考えられる。微生物由来の水酸化鉄(Biogenic iron oxides :以下BIOSと記す)は天然で普遍的に存在する鉱物である。また、BIOSは共に高い吸着能を示す水酸化鉄と有機物の混合体であり、吸着を通して微量元素の挙動を支配する物質といえる。一方で、これまでの研究ではBIOSを模擬する物質として無機合成水酸化鉄が使用されるのみであり、BIOSを使用した吸着実験は少ない。そこで、本研究ではBIOSへのヒ素吸着反応を解明し、それらの結果を無機合成鉄と比較することで、BIOSが持っ微量元素吸着反応をより深く理解すると共に、BIOSの吸着特性を生み出す要因を明らかにすることを目的とした。昨年度の研究で、BIOSは無機合成鉄と同様のヒ素吸着構造を持つが、ヒ素吸着量は無機合成鉄より少ないことがわかった。そこで本年度はBIOSおよび無機合成鉄の(A)表面電荷, (B)表面積を比較することで、BIOSの吸着挙動が無機合成鉄より少ない原因の解明を目指した。得られた結果は以下の通りである。1. BIOSの表面電荷は、無機合成鉄と比べ負帯電し始めるpHが低い無機合成水酸化鉄はpHが8以上の条件において正に帯電しているが、BIOSはpHが4以上で負に帯電していた。2. BIOSの表面積は無機合成鉄より小さいBIOSは非常に細粒な水酸化鉄から成り、電子顕微鏡下で観察される粒径サイズは無機合成鉄よりも小さいが、表面積は無機合成水酸化鉄232m_(2)/gに対し, BIOSは174m_(2)/gであった。以上の結果より、BIOSは陰イオンであるAsと静電的に反発を起こすことに加え、ヒ素吸着サイトも減少することで無機合成鉄よりヒ素吸着が減少すると示唆される。