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経済外交の新領域：北極域等における日中対外インフラ投資および非国家アクターの役割

途上国は、北極域諸国に加え、東南アジアの「日中投資競争」の中心地といわれるベトナムを訪問する予定であったが、近年ベトナムに比しても日中両国による投資が活発に行われているミャンマーを訪問し、フィールド調査を行うことができた。また、中国からの投資規模が近年問題になっているオーストラリアを訪問し、研究者との意見交換を行うことができた。他方、北海道、及び上海における調査は実行できなかった。しかしながら、これまでに述べてきた成果や研究実績を勘案すると、平成29年度は「おおむね順調に進展している」と考える。本研究は、経済外交政策としての対外投資、特にインフラ投資、また経済外交政策における非国家アクターの役割及び影響に関する調査研究を行い、経済的ツールを用いた外交政策である経済外交の政治経済的役割の理論と実際を明らかにすることを目的とする。調査研究は、文献に基づく研究とフィールド調査を同時並行で行い、関連文献とデータを得ながら、国際関係論、(国際)政治経済論、外交論の理論を参照しつつ分析を行うものである。平成29年度に現状ベトナムよりもさらに日中両国が援助・投資を行っているミャンマーにてフィールド調査を行うことができたので、平成30年度は北海道、北極域、英国に調査に赴いて、資料収集とともに関係者にインタビューを行うとしていた。また、これまでに収集した関連文献・データ及びインタビュー調査の結果の分析を行い、論文を執筆、国際学術雑誌への投稿を行うことを予定していた。文献・データ、インタビュー調査の分析については、大幅に進展させることができ、結果をInternational Studies Association年次大会等で発表することができた。また、研究計画では平成29年度に予定していた上海でのインタビューを、第5回北太平洋北極研究コミュニティ大会に参加・発表することをつうじて行った。平成29年度に引き続き公益財団法人笹川平和財団海洋政策研究所が主催する北極の未来に関する研究会に参加し、政策立案に向けての土台作りに貢献すると共に、関係者にインタビューを行うことができた。平成30年度は関連する論文を2本刊行し、学会・研究会では5回の報告を行うことができた。本研究の申請時には、平成29年度に東京、北海道、上海でのフィールド調査、平成30年度にベトナム、北極域、英国でフィールド調査を行う予定であったが、平成29年度に現状ベトナムよりもさらに日中両国が援助・投資を行っているミャンマーにてフィールド調査を行うことができたので、平成30年度は北海道、北極域、英国に調査に赴いて、資料収集とともに関係者にインタビューを行うとしていた。
先天性代謝異常の遺伝子検査システムの開発

先天代謝異常症では、近年造血幹細胞移植や酵素補充療法といった根本的治療が可能となり、早期診断が急務となってきている。しかし、病因遺伝子が明らかであり遺伝子検査が未発症もしくは発症早期の診断の有力な根拠となりうるにもかかわらず、実際的な低コスト・迅速な遺伝子検査体制については、いまだ検討段階にある。本研究では遺伝子変異の新しい検査方法について検討し、将来の遺伝子検査体制の開発をめざした。・遺伝子変異スクリーニング法の確立10の遺伝子(ATP8B1, ABCB11, JAG1, OTCD, IDS, GUSB, IDUA, FGFR3,DMD,FCMD)についてPCR増幅法を確立した。簡便な検査を目指すため全エクソンに対し温度設定、使用ポリメラーゼなどについて、まったく同一条件としたPCR条件の確立をめざした。全てのアンプリコンを全く同一の条件に統一つることはできなかったが、1遺伝子あたり13条件に集約できた。これにより、予めPCR反応に必要なプライマーのセットを準備し、患者DNA検体とPCR試薬の混合物を添加するだけで半自動的に遺伝子変異探索の検討ができるようになった。・スクリーニング法の評価これまでに遺伝子解析が行われた既知の遺伝子変異をもつDNA検体を用いて、DHPLC法およびリシークエンシング・アレイ法による変異検索の検出検討を行った。直接シーケンス法による遺伝子変異の検出率と比較した。研究申請段階では、未確立であったアレイ技術によるリシークエンシング・アレイ法による解析についても検討し、キャピラリー式の直接シークエンス法と同等の検出力をもつことが確認できた。・遺伝子検査システムの確立これら新規遺伝子解析法を併用した遺伝子検査システムを、遺伝子変異が未知の検体へ応用を開始した。全国の医療施設からのムコ多糖症、OTC欠損症など受け入れて検査を開始した。・遺伝子検査システムの応用本研究では、PCR条件を画一化することによって半自動化した検査体制の確立が期待できることを検証した。各疾患の病因遺伝子にある全エクソンのプライマーセットをあらかじめ準備したPCR用プレートを作製し、臨床的にある遺伝性疾患が疑われた際に、患者DNAサンプルとPCR試薬のミックスをこのプレートに投入することで、遺伝子の検討を迅速に行える。この方法は、アレイ技術による解析にも応用でき有用な方法と考えられた。今後もより迅速で確実な先天疾患の遺伝子診断システムの拡充にむけた検討が必要と思われる先天代謝異常症では、近年造血幹細胞移植や酵素補充療法といった根本的治療が可能となり、早期診断が急務となってきている。今後もより迅速で確実な先天疾患の遺伝子診断システムの拡充にむけた検討が必要と思われるムコ多糖症I型への酵素製剤が国内で承認され、Pompe病、ムコ多糖症II型など、様々な代謝疾患への酵素補充療法の薬剤が承認待ちである。また、メチルマロン酸血症など、ほかの代謝疾患についても肝臓移植など根治的効果が期待される治療の実施例が増えており、さらに、当センターをはじめ、遺伝子治療や幹細胞などによる新しい治療法の開発も進められるなど、遺伝子解析検査のニーズが確実に増加しており、より効率的で迅速な遺伝子解析法の開発が急務である。昨年度、ムコ多糖症I型、II型、VI型をはじめメチルマロン酸血症、オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症など様々な先天代謝異常患者のDNAサンプルを収集につとめた。すべて該当疾患の当センターでのDNA遺伝子検査について文章による同意を得たうえで提供されたサンプルである。

これらのサンプルについては、多くの費用と時間を要するが、PCRダイレクトシークエンス法やRFLP法などの方法で変異を確認し結果を報告している。特にムコ多糖症では25の異なった変異を確認しており、これらのサンプルと遺伝子解析結果については、2007年春の第110回日本小児科学会学術集会において、これらの遺伝子型とその表現形との関係について交えて報告した。本年度(2007年度)は、現在変異を確認したサンプルについて、DHPLC法にてこれらの変異が検出可能であるか現在検討中である。DHPLC法での検出について、より効率的な検査の実施を目指して、同一PCR条件でのPCR増幅が可能なプライマーセットの開発と手順の標準化について準備中である。疾患のサンプル収集を目指しているところである1.遺伝子検査システムの確立遺伝子検査システムを、遺伝子変異が未知の検体へ応用を開始した。このため、全国の医療施設からのムコ多糖症をはじめとした遺伝性疾患の遺伝子検査依頼を受け入れている。本研究への検体提供にあたり,本研究についての説明や遺伝相談の要請があれば,申請者本人あるいは国立成育医療センターの遺伝診療科外来担当医師から説明または遺伝カウンセリングを行っている。2.遺伝子検査システムの応用遺伝子検査のシステム化を計画していた先天代謝異常症(OTC欠損症など)とともに,当センターでの遺伝子検査の必要性が高まった肝移植が必要な肝疾患(PFIC)にも応用しはじめた。本研究に用いた解析システムはPCR条件を画一化することによって半自動化した検査体制の確立が期待できる。各疾患の病因遺伝子にある全エクソンのプライマーセットをあらかじめ準備したPCR用プレートを作製し,できるかぎり統一化したPCR条件での増幅を実施している。遺伝子検査では,患者DNAサンプルとPCR試薬のミックスをプレートに投入することで,遺伝子配列検討を迅速に行えるようになったと考えている。迅速な先天疾患の遺伝子診断システムの確立を目指している。本年度は最終年度となる為、初年度および次年度に遂行している下記の事項の総合的な検証を実施した。1)遺伝子変異スクリーニング法の確立ムコ多糖症のI型、II型をターゲットに全エクソンのPCR増幅法を確立した。簡便な検査を目指すため全エクソンに対し温度設定、使用ポリメラーゼなどをまったく同一条件としたPCR法を確立する。同一の条件で増幅が可能になれば、予めPCR反応に必要なプライマーのセットを準備し、患者DNA検体とPCR試薬の混合物を添加するだけで半自動的に遺伝子変異探索の検討ができる。2)スクリーニング法の評価これまでに遺伝子解析が行われた既知の遺伝子変異をもつDNA検体を用い、DHPLC法による変異検索の検出率の検討を行う。対象とするムコ多糖症歯、生化学的診断によって確定的な診断が可能であり、遺伝子解析の検出率、特異性を検討しうるよいモデルとなる。
光援用ナノプローブによる多元系半導体太陽電池中の光励起キャリアダイナミクスの解明

光援用ケルビン・プローブ・フォース顕微鏡(P-KFM)を利用して、Cu(In,Ga)Se2[以下、CIGSと記す]太陽電池における局所的な光起電力の計測を行った。通常、太陽電池に使用されるCIGSは、内部の組成分布によってV字型に傾斜した伝導帯構造を持ち、それに伴ってバンドギャップも変化すると言われている。そこで、本研究では、特に、照射光の波長を変えることによって、光励起キャリアが生成される空間位置と計測される光起電力との関係を調べ、また、その結果を簡単なシミュレーションと対比させることで、光励起キャリアの試料内移動現象についての解析を行った。また、断続光照射下でのP-KFMにおいて、計測される時間平均光起電力と照射光波長や強度との関連性を詳細に調べ、光励起キャリアの再結合プロセスについての理解を深めた。一方、通常のCIGS太陽電池では、CIGS膜の上にCdS膜のようなバッファ層を形成することが多いが、そのようなCdSバッファ層の有無による光励起キャリアの非発光再結合強度の差違を光熱分光AFM(PT-AFM)によって観測し、CdS膜の堆積時にCdがCIGS中に拡散してドナー準位を形成する可能性があることを明らかにした。また、光照射による表面空乏層容量の変化を捉える光容量AFM(PCap-AFM)については、特に、交流バイアス誘起の探針ー試料間静電引力に含まれる逓倍周波数成分の選択的抽出手法の新規構築に取り組んだ。これまでに、基礎的な検証実験を行い、例えば、交流バイアスの3倍周波数をカンチレバーの2次共振周波数と同調させることによって、測定のS/N比を向上できることを明らかにした。当該年度途中に、励起光源として使用していたチタンサファイアレーザ装置が故障するといった不測の事態に見舞われたために、4ヶ月間ほどの繰越期間が生じたものの、それ以外は、概ね、順調に研究は進んでいると考えている。当初の計画通り、P-KFM/PT-AFM/PCap-AFM等の各手法を駆使して、CIGSなどの多元系半導体太陽電池における光励起キャリアの試料内部移動や再結合などのダイナミクスの解明を目指す。現段階では、計画の大幅な変更などの予定はない。
マラリア重症化に関与する原虫由来タンパク質の網羅的同定

熱帯熱マラリア原虫は,その感染標的である赤血球内に,種々の原虫由来タンパク質を分泌する.これらの原虫由来分泌タンパク質は,ヒトにおけるマラリア重症化と密接に関与しており,その全容解明は喫緊の課題である.本研究では,重症マラリアに関与する原虫由来分泌タンパク質の網羅的同定を行った.感染赤血球内に高次構造体マウレル裂を構築するSBP1を標的としたインタラクトーム解析により,マウレル裂の構造や維持に関与すると考えられる新規原虫,及び宿主因子を同定した.熱帯熱マラリア原虫は,ヒトに感染するマラリア原虫の中で,最も重篤な症状を引き起こす.この重症化には,マラリア原虫が感染した赤血球の血管内皮細胞への接着が必須である.接着には,原虫由来タンパク質PfEMP1が,赤血球表面に提示されることが必須であり,本研究では,このタンパク質の赤血球表面への輸送に関与する,新規タンパク質の同定を目的とする.本年度は,樹立に成功したPfSBP1-FLAG恒常発現原虫を用い,PfSBP1と相互作用するタンパク質を網羅的に同定することに成功した.共免疫沈降系,及びショットガンプロテオーム解析を組することにより,PfSBP1と相互作用する256の宿主・原虫由来因子を同定した.同定したタンパク質群には,PfEMP1の赤血球表面への輸送に必須なマウレル裂構成因子(具体的には,PfMAHRP1, MAHRP2, PTP1, REX1, REX2等)が有意に多く含まれており,当該手法によって,マウレル裂の単離に成功したと考えられる.熱帯熱マラリア原虫は,ヒトに感染するマラリア原虫の中で,最も重篤な症状を引き起こす.この重症化には,マラリア原虫が感染した赤血球の血管内皮細胞への接着が必須である.接着には,原虫由来タンパク質PfEMP1が,赤血球表面に提示されることが必須であり,本研究では,このタンパク質の赤血球表面への輸送に関与する,新規タンパク質の同定を目的とする.本年度は,昨年度に同定したPfSBP1と相互作用する256の宿主・原虫由来因子について解析を進めた.第一に,同定した原虫因子に対して,Cytoscapeを用いたバイオインフォマティクス解析を行い,STEVOR,PfMAHRP1,PfMAHRP2,PfREX1,PfREX2等といった既知の原虫由来輸送タンパク質とともに,マウレル裂を経由して感染赤血球表面に提示される原虫抗原PfEMP1,PfPIESP2等が,同定されたタンパク質リストには有意に多く含まれていることを明らかにした.第二に,小麦胚芽無細胞タンパク質翻訳系を用いて,各因子に対する特異的抗体を作出し,これらの結果の実験的検証に成功した.最後に,同定した原虫因子の中から,12遺伝子に着目し,これらを欠損したノックアウト原虫の作出を試みた.現在までに,10種類の遺伝子欠損変異体の作出が完了しており,残り2因子については鋭意作製中である.今後は,これらの原虫を感染させた赤血球と,血管内皮細胞レセプターCD36との結合親和性を解析し,マラリア重症化に関与する因子の選別を行う.本年度の成果は,本来の目的であるPfEMP1の赤血球表面への輸送に関与するタンパク質の同定に直結するものであるが,全因子に対する遺伝子欠損変異体の作出が完了しなかったことを鑑みて,やや遅れていると判断した.熱帯熱マラリア原虫Plasmodium falciparumは,その感染標的である赤血球内に,独自のタンパク質輸送系である“マウレル裂"を構築する.マウレル裂は,原虫由来病原性決定因子であるPfEMP1の赤血球表面への輸送を担う.PfEMP1は,原虫感染赤血球膜表面へ輸送,提示され,そこで,血管内皮細胞レセプター(CD36等)と結合し,感染赤血球の血管内皮細胞への接着を促す.この接着により血流が阻害されると,昏睡や流産等の重症化につながる.このように,マウレル裂による赤血球内タンパク質輸送は,ヒトにおけるマラリア重症化と密接に関与している.SBP1(Skeleton Binding Protein 1)は,マウレル裂に局在する原虫由来輸送タンパク質である.マウレル裂において,PfEMP1と結合し,PfEMP1の赤血球膜表面への輸送を担うだけでなく,赤血球骨格を構成するspectrinと結合し,赤血球膜表面におけるPfEMP1の構造安定化に関与する.しかし,SBP1とその他の相互作用因子については不明な点が多い.本研究では,代表者らが考案した"non-biased high-resolution proteomic approach"を用いて,上述のSBP1を標的とした高解像度インタラクトームマップを構築し,同定された因子について,緑色蛍光タグを付加した局在分析,及び遺伝子ノックアウト原虫を用いた機能解析を行うことにより,1SBP1のマウレル裂への輸送に関与する原虫因子の同定,2赤血球細胞質,及びマウレル裂へと輸送される4種の新規原虫因子の同定,及び,3マウレル裂構造の形成・維持に関与する新規原虫・宿主因子の同定に成功した.本研究の成果は,熱帯熱マラリア原虫による重症化機構解明のための一助となるだけでなく,重症化阻害薬開発のための基盤となることが期待される.熱帯熱マラリア原虫は,その感染標的である赤血球内に,種々の原虫由来タンパク質を分泌する.

これらの原虫由来分泌タンパク質は,ヒトにおけるマラリア重症化と密接に関与しており,その全容解明は喫緊の課題である.本研究では,重症マラリアに関与する原虫由来分泌タンパク質の網羅的同定を行った.感染赤血球内に高次構造体マウレル裂を構築するSBP1を標的としたインタラクトーム解析により,マウレル裂の構造や維持に関与すると考えられる新規原虫,及び宿主因子を同定した.本年度の成果は,本来の目的であるPfEMP1の赤血球表面への輸送に関与するタンパク質の同定のみならず,マウレル裂構成因子の全容解明に向けて,新規の知見を提供するものである.しかしながら,当初の予定である同定された因子の赤血球内分子挙動まで解析が及ばなかった点を鑑みて,研究全体の進展としておおむね順調であると判断した.遺伝子欠損変異体作出が遅れている2因子については,ノックアウト用プラスミドを保持する組換え原虫の作出には既に成功しているため,研究遂行上の懸念になるとは考えられず,特に対策は講じない.今後は,得られた遺伝子欠損変異体を用いて,マラリア病態に与える影響について解析する.具体的には,血管内皮細胞に発現する受容体であるCD36に対する結合親和性を測定し,野生株のそれと比較して有意に減少したものを選別し,マラリア重症化に関与する因子を特定する.分子細胞生物学今後は,得られたタンパク質リストを基に,各因子についてノックアウト原虫の作出,フェノタイプ解析等の詳細な解析を進め,熱帯熱マラリアの重症化に関与する因子の同定,及び機能解明を行う.平成27年度に研究代表者は,スクリーニングにより得られた12個の熱帯熱マラリア原虫由来遺伝子について,これらを欠損した変異原虫(ノックアウト原虫)の作出を試みた.しかし,これらのうち2因子について,その作出に想定以上の時間を要し,未だノックアウト原虫が得られていない.この変異原虫を得るため,次年度使用額が生じた.研究実績の概要の通り,本年度では,当初の予定である同定されたタンパク質の分子挙動まで解析が及んでいない.大きな技術的な問題点として,分子挙動解析に必須な抗体の作製が大腸菌で不可能であったことが挙げられる.抗原の作製のため,熱帯熱マラリア原虫由来タンパク質を大腸菌において発現させようと試みたが,効率良く発現しなかったため,代替手法によるタンパク質発現系が必須となった.これを克服するため,現在,小麦胚芽無細胞タンパク質翻訳システムを導入し,抗原の発現,並びに抗体の作製を試みており,当該実験遂行のため次年度使用額が生じた.既にこれら2因子について,ノックアウト用プラスミドを保持する原虫は得られている.これらの原虫の薬剤存在下での培養を引き続き継続し,増殖過程において相同組換えを起こし遺伝子欠損体が得られた後,クローニングすることで単一の遺伝子欠損変異体を得る.既に作出に成功している10因子のノックアウト原虫と合わせて,CD36レセプターに対する結合親和性試験を行い,野生株と比べて結合親和性が低下した因子の選定を行う.本年度の研究費は,遺伝子欠損変異体等の培養のための器具,試薬類,並びに結合親和性試験を行うための試薬類の購入に用いる.次年度では,1同定したタンパク質の分子挙動解析,2同定したタンパク質をコードする遺伝子欠損原虫の作出,及び3PfEMP1分子の赤血球膜表面への輸送効率に与える影響の評価,を行う.抗体作製には上述の通り,小麦胚芽無細胞タンパク質翻訳システムを用いる.次年度使用額は,小麦胚芽無細胞タンパク質翻訳システムに必須な,遺伝子クローニングのためのプライマー,酵素類,及び小麦胚芽抽出液の購入に用いる.次年度以降の使用は当初の予定通りである.
面性キラリティーによって構築される光学活性ポリマーの研究

分子量数千から数十万の有機分子である合成高分子と生体高分子が,高度な機能を発現することはよく知られており,高分子化学や生物化学で,研究が精力的に行われている.さて,合成化学的に得られる低分子有機化合物がオングストロームサイズであるのに対して,巨大合成有機分子はナノ有機分子と呼ぶことができる.我々は,現代有機化学の手法でナノ有機分子を取り扱ってみることに興味をもった.有機化学と高分子化学や生物化学の間の新しい領域が展開できるとともに,新しい機能性材料や生理活性物質の開発も期待される.本研究は光学活性ヘリセンで構成される大環状構造のナノ有機分子の合成と機能に関するものである.ヘリセン部を含有する大きな分子の合成のためのビルディングブロック合成法を完成した.この方法で[1+1]cycloamideから[10+10]cycloamideを比較的まとまった量で合成できることになった.また,[1+1]cycloamideのLB膜形成について,分子構造との関係を調べ,環状構造が必須であることを確かめた.一方,ヘリセン部をアセチレン結合で連結したcycloalkyne類に関して,[3+3]cycloalkyne,[4+4]cycloalkyne,[5+5]cycloalkyne,および[6+6]cycloalkyneの合成法を確立した.このうち,[3+3]cycloalkyneは有機溶媒中で自己会合することがわかった.併せて,より大きな環状アセチレン類の合成のために,高速Sonogashiraカップリング反応を開発した.この方法によって,芳香族ヨウ化物と芳香族アセチレンを-20°Cで1時間以内に定量的にカップリングできることを示した.分子量数千から数十万の有機分子である合成高分子と生体高分子が,高度な機能を発現することはよく知られており,高分子化学や生物化学で,研究が精力的に行われている.さて,合成化学的に得られる低分子有機化合物がオングストロームサイズであるのに対して,巨大合成有機分子はナノ有機分子と呼ぶことができる.我々は,現代有機化学の手法でナノ有機分子を取り扱ってみることに興味をもった.有機化学と高分子化学や生物化学の間の新しい領域が展開できるとともに,新しい機能性材料や生理活性物質の開発も期待される.本研究は光学活性ヘリセンで構成される大環状構造のナノ有機分子の合成と機能に関するものである.ヘリセン部を含有する大きな分子の合成のためのビルディングブロック合成法を完成した.この方法で[1+1]cycloamideから[10+10]cycloamideを比較的まとまった量で合成できることになった.また,[1+1]cycloamideのLB膜形成について,分子構造との関係を調べ,環状構造が必須であることを確かめた.一方,ヘリセン部をアセチレン結合で連結したcycloalkyne類に関して,[3+3]cycloalkyne,[4+4]cycloalkyne,[5+5]cycloalkyne,および[6+6]cycloalkyneの合成法を確立した.このうち,[3+3]cycloalkyneは有機溶媒中で自己会合することがわかった.併せて,より大きな環状アセチレン類の合成のために,高速Sonogashiraカップリング反応を開発した.この方法によって,芳香族ヨウ化物と芳香族アセチレンを-20°Cで1時間以内に定量的にカップリングできることを示した.
南極ヘイズ：その出現状況と鉛直分布、低中緯度からの物質輸送

南極で出現するヘイズの物理的・化学的特性、空間分布、出現頻度に関する知見を得るために、昭和基地において、エアロゾル・ガスの同時観測を実施した。得られた観測データと過去のデータの再解析から、強風下で起きる海氷域からの海塩粒子放出がヘイズ現象の主要因であることが示された。ヘイズの出現頻度は7-9月に増加しており、海氷面積の季節変化との対応が確認された。ヘイズ層は主に地上近傍2kmの高度で観測されることが多かったが、4kmまでエアロゾル層が広がった例も確認された。極夜明け時期(8-10月)のヘイズ現象時にオゾン濃度も確認されたことから、ヘイズ現象は大気化学過程と密接に関連していることが示唆された。本年度の研究成果・経過は以下のとおりである。(1)1997-2007年(38次-47次南極地域観測隊)の南極ヘイズ発生状況の再解析これまでに昭和基地で観測が行われたエアロゾル数濃度・粒径分布データと気象データから、南極ヘイズの発生状況を確認した。ヘイズ現象は5月上旬10月下旬に確認され、解析を行った10年間では、45回のヘイズ現象が確認されていた。(2)南極昭和基地での黒色炭素濃度観測の開始黒色炭素濃度を連続関するため、エサロメータとデータ収録システムを準備し、第52次南極地域観測隊により、2011年1月中旬から黒色炭素濃度の連続観測を開始させた。(3)ヘイズの鉛直構造観測と上空での南極ヘイズ発生状況の解析南極ヘイズの鉛直構造を観測するために、気球搭載型エアロゾルゾンデを準備し、第52次南極地域観測隊により南極昭和基地へ持ち込んだが、輸送時のトラブルにより観測に使用できる状態ではなかったため、第51次隊により持ち帰った。上空でのヘイズ層出現状況とその頻度を検証するために、昭和基地で連続観測が行われているMPL(マイクロパルスライダー)の解析を進めている。研究成果及び解析の経過は以下のとおりである。(1)1997-2007年(38次-47次南極地域観測隊)の南極ヘイズ発生時のガス濃度変化昨年度、解析された過去のヘイズ現象時の温室効果気体(CO_2,CH_4,CO)とO_3濃度の変化を比較した。温室効果気体はヘイズ現象時に増加する事例と増加の確認されない事例があった。この違いについては今後さらに細かい解析を必要とする。O_3濃度については、ヘイズ現象時に現象する傾向がみられ、特に、極夜明けに濃度差が顕著になっていた。地上オゾン消失現象とヘイズ現象の関連が強く示唆された。(2)2008年-2011年(48次-51次南極地域観測隊)の南極ヘイズ発生状況の解析地上エアロゾル観測データの解析を継続して実施し、ヘイズ現象の解析を継続した。(2)南極昭和基地での黒色炭素濃度観測の継続52次南極地域観測隊で再開させた黒色炭素濃度連続観測を昭和基地で継続している。(3)ヘイズの鉛直構造観測と上空での南極ヘイズ発生状況の解析測器不具合のため、第51次隊で持ち帰った気球搭載型エアロゾルゾンデを再調整し、今年度購入したエアロゾルゾンデと併せて、第53次南極地域観測隊により南極昭和基地へ持ち込んだ。冬春季のヘイズ現象時に観測を行えるよう測器調整を行い、現在は観測待機中である。H.25年度には、(1)南極ヘイズ出現時のエアロゾルの鉛直分布とその変化:地上と上空の同時観測、(2)南極昭和基地での黒色炭素濃度観測と解析の継続、(3)ヘイズ発生時のガス成分濃度変化の解析、(4)学術論文の作成と発表を行った。南極ヘイズ出現時のエアロゾルの鉛直分布を捉えるために、地上付近で南極ヘイズ出現時に気球搭載型エアロゾルゾンデを用い、昭和基地上空のエアロゾル鉛直分布観測を、2013年10月18日に実施した。MPL(マイクロパルスライダー)による連続観測も継続されており、地上のエアロゾル観測・MPL観測・エアロゾルゾンデ観測の同期観測に成功した。今年度も黒色炭素濃度連続観測を昭和基地で継続している。これまでに得られた黒色炭素濃度データ解析を実施し、ヘイズ現象時の黒色濃度の変化を抽出した。ヘイズ発生時のO3濃度、CO, CO2濃度の変化の対応を比較するため、昭和基地で実施されているモニタリングデータの解析を行った。これまでに終えた解析結果を基に、(1)南極昭和基地で観測された南極ヘイズの鉛直構造とその時間変化に学術誌に論文発表を行った。また、(2)過去の南極ヘイズ出現状況とその変化については、既に学会発表を行い、論文作成中である。

H.24年度は、(1)南極ヘイズ出現時のエアロゾルの鉛直分布とその変化:地上と上空の同時観測、(2)南極昭和基地での黒色炭素濃度観測と解析の継続、(3)ヘイズの鉛直構造観測と上空での南極ヘイズ発生状況の解析、(4)学術論文の準備を実施した。昭和基地に持ち込んだ気球搭載型エアロゾルゾンデを用い、地上付近で南極ヘイズ出現時に昭和基地上空のエアロゾル鉛直分布観測を、2012年8月14日、2012年9月6日に実施した。MPL(マイクロパルスライダー)による観測は継続されており、地上のエアロゾル観測・MPL観測・エアロゾルゾンデ観測の同期観測に成功した。52次南極地域観測隊で再開させた黒色炭素濃度連続観測を昭和基地で継続している。また、黒色炭素濃度データ解析を実施し、ヘイズ現象時の黒色濃度の変化を抽出した。2012年に成功した地上・上空の同期観測結果について、直ちに解析を開始し、上空のエアロゾル変化を明らかにした。また、過去の昭和基地上空の南極ヘイズ出現状況とその頻度を検証するために、MPLの解析方法を行った。これまでに終えた解析結果を基に、(1)南極昭和基地で観測された南極ヘイズの鉛直構造とその時間変化(2012年の事例について)、(2)過去の南極ヘイズ出現状況とその変化について、学会発表と学術論文の準備を始めた。初年度に購入したエアロゾルゾンデのトラブルにより、ヘイズ現象時のエアロゾル鉛直分布観測が行えていない。不具合の原因ははっきりし、改修を済ませて昭和基地に持ち込んでいるため、研究期間内には、当初の予定通りに観測データが得られると考えられる。エアロゾルゾンデデータの得られなかった年については、マイクロパルスライダーの観測結果により、必要となる基本データの補完は可能である。25年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までは、昭和基地に持ち込んだ気球搭載型エアロゾルゾンデの器トラブルにより、昭和基地上空のエアロゾル観測が行えなかったため、遅れが生じていたが、本年度は、2012年8, 9月に2度の同期観測に成功した。その後の解析も順調なため、概ね当初の研究計画通りに遂行できている。昭和基地でのエアロゾル連続観測の継続と最新のエアロゾルデータの解析を継続する。また、すでに初期解析・ヘイズ現象の抽出をした年については、エアロゾルとガスデータの相互比較を継続するだけではなく、モデル・トラジェクトリーとの比較により、輸送経路の考察を行う。さらにエアロゾルゾンデとマイクロパルスライダーの観測結果の解析を進め、上空のエアロゾル層(ヘイズ層)の高度別出現頻度を経年変化としてまとめていく予定である。2013年6-9月の期間に、南極ヘイズ出現時にエアロゾルゾンデを使用したエアロゾルの鉛直分布観測を予定している。地上及び上空でのヘイズ現象の抽出をした年については、エアロゾルとガスデータの相互比較を継続するだけではなく、モデル・トラジェクトリーとの比較により、出現時期、輸送経路の考察を行う。解析が進んだ部分については、随時、学会発表及び論文発表の準備を進める。
Id2欠損マウス由来iPS細胞を用いた骨芽細胞分化機構の解析

Id2ノックアウトマウスから樹立したiPS細胞を用いて骨芽細胞への分化誘導モデルを作製し,BMP誘導性の骨芽細胞分化におけるId2の役割を明らかにすること,ならびにId2に関与する分子を標的とすることによりBMPの機能を向上する技術を作製するための研究基盤を確立することを目的とし、Id2-/-およびId2+/+マウスより歯肉線維芽細胞を分離培養し骨芽細胞分化を比較検討した結果、Id2+/+-iPS細胞は有意に骨芽細胞特異的遺伝子の発現を亢進した。今後、Id2に関与するこれらの分子を標的とすることでBMPの機能を向上する技術につなげていきたいと考える。骨形成蛋白質(BMP)はインプラント治療における確実な歯槽骨増生を可能にする薬剤として期待されている。近年,BMPの標的遺伝子の一つにinhibitor of DNA binding/differentiation(Id)-2があることが報告され,幹細胞の"stemness"の維持に関与し,間葉系幹細胞のBMP誘導性骨芽細胞分化を調節していることが示唆されている。本研究では,Id2-/-マウスから樹立したiPS細胞を用いて骨芽細胞への分化誘導モデルを作製し,BMP誘導性の骨芽細胞分化におけるId2の役割を明らかにし,Id2に関与する分子を標的とすることでBMPの機能を向上する技術を作製することである。Id2-/-およびId2+/+マウスより歯肉線維芽細胞を分離培養し,それぞれの細胞に山中初期化因子を遺伝子導入し得られたiPS細胞を用い,分化過程をALP染色,von Kossa染色にて比較検討行った結果,それぞれId2-/-およびId2+/+-iPS細胞は石灰化を促進する結果となった。また,骨芽細胞分化への関与としてはリアルタイムRT-PCR解析を用い,Id2-/-iPS細胞はId2+/+-iPS細胞と比較して骨芽細胞特異的遺伝子(骨芽細胞分化初期に関与する遺伝子)の促進が確認された。これらの結果より,Id2遺伝子を欠失した細胞からでもiPS細胞の樹立は可能であり,Id2は骨芽細胞分化に関与する可能性が示唆された。骨形成蛋白質(BMP)はインプラント治療における確実な歯槽骨増生を可能にする薬剤として期待されているが,高価ゆえに,低容量で高い効果を発揮させる新たな技術が求められている。これを達成するためには,BMP-2による骨再生促進作用の分子機構の全容を解明することが重要な課題となる。BMP-2の骨増生促進効果は,細胞レベルでは骨芽細胞の前駆細胞や間葉系幹細胞におけるBMPシグナル伝達の結果であると考えられている。BMPは細胞のBMP受容体に結合するとRunx2等の骨芽細胞分化を制御する標的遺伝子に作用することが明らかとされてきた。そこで我々は、BMP-2を添加しId2-/--iPS細胞の骨芽細胞分化をリアルタイムRT-PCR解析を用いて実験を行い促進することを明らかとした。本研究課題であるId2遺伝子の骨芽細胞分化への関与として,骨芽細胞分化後期の特異的遺伝子(osteocalcin等)の発現を確認,検討中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。歯科補綴学引き続きId2遺伝子の骨芽細胞分化への関与を詳細に検討していく予定である。
高圧温度ジャンプ法と計算機シミュレーションによるタンパク質フォールディング研究

蛋白質フォールディング機構解明を目指して、以下の二点に関する研究を行った。(1)球状蛋白質の巻き戻り速度過程をマイクロ秒からミリ秒の時間域で追跡することを目的として、高圧条件下でのジュール熱方式温度ジャンプ装置を開発、装置の性能を改良、検討した。(2)蛋白質のフォールディング過程の原子レベルでの記述を目的として、分子動力学法による高温下(400600K)でのアンフォールディング・シミュレーションを行い、既知の実験結果と比較した。以下の成果が得られた。(1)今回開発の高圧温度ジャンプ装置は、紫外部の光吸収スペクトルと蛍光スペクトルによる検出が可能であり、25°Cで1,800気圧、-4°Cで1,200気圧が達成された。-4°C、1,200気圧では、多くの球状蛋白質は低温変性状態にあるので、温度ジャンプ法によりマイクロ秒時間域のフォールディング反応を追跡することが可能となった。(2)温度ジャンプ測定のモデル蛋白質として用いる予定で、プロリンを含まない疑似野生型スタフィロコッカル・ヌクレアーゼの巻き戻り反応を調べた。その結果、この蛋白質にはプロリンがないにもかかわらず、変性状態からの反応経路が複数に分岐した並行フォールディング経路が存在することがわかった。これは、蛋白質のフォールディングに並行経路が存在することを明確に示した最初の例である。(3)ヤギαLAの組換え体が真性体よりも不安定であり、100倍近く速くアンフォールディングすることが実験的にわかっているが、今回、この実験結果を分子動力学によるアンフォールディングシミュレーションを用いて再現することができた。組換え体に付加しているN末端のメチオニン残基により、常温においてもN末端近傍の揺らぎが著しく大きくなることがわかった。本研究計画では、蛋白質フォールディング機構解明を目的として、以下の研究を行う。(1)高圧条件下でのジュール熱方式温度ジャンプ法を用いて、スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)、α-ラクトアルブミン(αLA)及びカルシウム結合性リゾチームの巻き戻り速度過程をマイクロ秒からミリ秒の時間域で追跡する。(2)αLA、カルシウム結合性リゾチーム及びSNaseを対象に、フォールディング過程の原子レベルでの記述を行う。そのため、分子動力学法による高温下(400600K)でのアンフォールディング・シミュレーションを行う。本年度の研究により、2000気圧の高圧下で作動可能なジュール熱方式温度ジャンプ装置をユニソク社とともに設計製作した。トリス緩衝液-フェノールフタレインの温度変化に伴う光吸収変化を用い所期の温度ジャンプ幅が達成されていることを確認した。また、圧力も2000気圧の高圧に十分耐え得ることを確認した。高圧条件にすることの目的は、水の氷点を-20°Cまで下げ、低温変性条件下での高速温度上昇に伴う蛋白質の巻き戻り反応を調べることにある。また、巻き戻り測定には、光吸収のみならず芳香族側鎖の蛍光スペクトルも用いる。製作した装置は、これらの点においてまだ性能が十分ではなかったので、現在改良加工を加えている。野生型ヤギαLAの600K下でのアンフォールディングの分子動力学シミュレーションを行った。150から200ピコ秒のシミュレーションでアンフォールディングの初期過程に至ることを確認した。今後、アンフォールディング速度を著しく変えることが実験的に確認されている変異タンパク質についてアンフォールディングシミュレーションを行い、実験結果との対応関係を明らかにする。

(2)αLA、カルシウム結合性リゾチーム及びSNaseを対象に、フォールディング過程の原子レベルでの記述を行う。そのため、分子動力学法による高温下(400600K)でのアンフォールディング・シミュレーションを行う。本年度研究により以下の成果が得られた。(1)巻き戻り測定には、光吸収のみならず芳香族側鎖の蛍光スペクトルも用いる。芳香族領域の蛍光スペクトルを用いてフォールディング反応の追跡するため,昨年度製作した装置に改良加工を加えた。(2)本研究で用いるモデル蛋白質SNase(プロリン残基を含まない疑似野生型)の酸変性状態からの巻き戻り反応をpHジャンプ法により追跡し,並行フォールディング経路が存在することを明らかとした。(3)SNaseにThr69AlaとSer90Alaの変異を加え,変異体のフォールディング反応を(2)と同様に追跡した。これらの変異体では中間体が不安定化し巻き戻り速度が遅くなることがわかった。(2)と(3)の結果は高圧温度ジャンプによる実験の基礎データとなる。(4)ヤギαLAのN末端にメチオニンが付いた組換え体は天然の真性体と比べると100倍近くアンフォールディング速度が速いことが知られている。これら両者のアンフォールディングシミュレーションを分子動力学法で行い,予備的な結果を得た。本研究計画では、蛋白質フォールディング機構解明を目的として、以下の研究を行う。高圧条件下でのジュール熱方式温度ジャンプ法を用いて、スタフィロコッカル・ヌクレアーゼ(SNase)、α-ラクトアルブミン(αLA)及びカルシウム結合性リゾチームの巻き戻り速度過程をマイクロ秒からミリ秒の時間域で追跡する。αLA、カルシウム結合性リゾチーム及びSNaseを対象に、フォールディング過程の原子レベルでの記述を行う。本年度の研究により以下の成果が得られた。(1)高圧温度ジャンプ装置を蛍光スペクトルによる検出可能なように改良した。温度ジャンプの性能を、温度上昇によりpHが変化しやすいトリス緩衝液(+10°CでΔpK_a-0.28)と蛍光pH指示薬BCECFを組み合わせて確認した。この装置の性能をまとめると、不感時間は80-200μs、温度上昇幅は4-7°Cで、温度上昇後に温度が一定に保たれている時間は250ms-500msであった。(2)温度ジャンプによる蛋白質のフォールディング反応を実現するため、SNaseの高圧条件下での低温変性反応を調べた。1000barの高圧条件下で-5°Cまで温度を下げたが、この条件下では低温変性していないことがわかった。(3)プロリン含まない疑似野生型SNaseの巻き戻り反応には並行フォールディング経路のあることがわかっているが、並行フォールディングの原因として(i)変性状態における遅い異性化反応、(ii)変性状態からの反応経路が複数に分岐するの2通りが考えられる。ストップトフロー・ダブルジャンプの実験により、後者であることが明らかになった。
悪性黒色腫幹細胞を標的とした免疫治療法の開発

我々は、悪性黒色腫のSide Population(SP)分画に癌幹細胞様の性質を持つ集団が濃縮されていることを示してきた。本研究では、この癌幹細胞様集団が低酸素環境下において示す遺伝子変化を解析するとともに、癌幹細胞様集団に特異的に発現する癌精巣抗原に対する抗体が患者血清中に存在することを示した。さらに、この癌精巣抗原に由来するHLA-A 2402拘束性ペプチドの同定に成功した。以上の結果は、悪性黒色腫患者に対する癌幹細胞を標的とした新規免疫治療法の開発の重要な基礎データになると考えられる。低酸素で働く転写因子HIF-1a及びHIF-2aの活性化型を作成し、2種類の悪性黒色腫細胞株に遺伝子導入した恒常発現株を作成した。これらはいずれもside population(SP)の顕著な増加、CD133のわずかな増加を示した。また、oct4 promoter領域を悪性黒色腫細胞株からクローニングし、oct4 promoter駆動性にGFP発光するレンチウイルスベクターを作成し、悪性黒色腫細胞株8株に導入した。これらのうち2株は低酸素下での培養によりGFPの発光が認められた。今後、これらの細胞株を免疫不全マウスに移植し、生体内での発光を追跡する。また、SPに発現が高い新規の癌精巣抗原3種類のうち1種類のリコンビナント蛋白質を大腸菌で作成し、悪性黒色腫患者と健常人の血清中に抗体が存在するかどうかを検討した。この遺伝子には長さの異なる2種類の産物が存在したが、短い産物は患者と健常人両方に弱い抗体反応が見られ、長い産物は健常人で抗体反応が認められなかったのに対し、患者の1割程度に抗体が存在した。今後、検体数を増やして解析を進める。さらに、癌精巣抗原3種類のうち2種類の抗原について、日本人に多く見られるHLA-A*24拘束性に提示されるエピトープ候補ペプチドを計5種類合成し、健常人ヒト末梢血単核球より、ペプチドをパルスした樹状細胞を用いてSPを効率よく障害できる細胞障害性T細胞(CTL)の誘導を試みた。T細胞を1週ごとに計4回刺激後に、抗原特異性についてELISpot法により検討したが、抗原特異的CTLの誘導に至らなかった。今後、別の健常人ドナーより得た末梢血単核球を用いて抗原特異的CTLの誘導を試みる。昨年度に続き、癌幹細胞様集団と考えられる、悪性黒色腫細胞株のSP分画に高発現する癌精巣抗原3種類のうちKU-MEL9抗原について、日本人に多く見られるHLA-A*2402拘束性に提示されるエピトープ候補ペプチドを合成し、健常人ヒト末梢血単核球より、ペプチドをパルスした樹状細胞を用いてSPを効率よく障害できる細胞障害性T細胞(CTL)の誘導を試みた。T細胞を1週ごとに計3回刺激後に、抗原特異性についてELISpot法により検討したところ、1種類の9merのペプチドを用いた系において、抗原特異的CTLを誘導することに成功した。このCTLは、癌抗原を内因性に発現するHLA-A*2402陽性メラノーマ患者由来癌細胞を特異的に認識することが細胞傷害試験において証明された。以上の結果は、同ペプチドを用いた癌幹細胞特異的免疫療法を開発する際の重要な基礎的データとなると考えられる。また、癌微小環境と癌幹細胞の相互作用に関する解析においては、昨年度までにoct4 promoter駆動性にGFP発光するレンチウイルスベクターを導入し、in vitroでの低酸素培養によりGFPの発光が認められた悪性黒色腫細胞株について、今年度、side population(SP)を免疫不全マウスに移植し、形成された腫瘍からGFP陽性細胞をソーティングによる回収を試みたが、GFP陽性細胞を検出できなかった。そこで、oct4 promoterとGFP遺伝子の接続部分に変更を加えるとともにレンチウイルスのMOIを増加させたところ低酸素培養時のGFP発光効率を顕著に向上させることができた。また、悪性黒色腫のがん幹細胞集団をモニターできる可能性のある他のレポーターとしてJARIDIBとLgr5のpromoter駆動性にそれぞれGFPと異なる波長で発光するレンチウイルスベクターを作成し、oct4レポーターとともに感染させた悪性黒色腫細胞株を作成した。今後、これを免疫不全マウスに移植し、in vivoでの挙動を解析する。
流域上空大気と地上部での多様な水文観測に基づく３次元水循環モデルの構築

最終年度にあたる平成30年度においては、本研究の3本柱である1)現地観測による森林流域内部の水循環把握2)概念的水循環モデルの高度化と物理的三次元モデルの構築とその相互比較3)大気リモートセンシングによる流域上空の降雨・水蒸気の時空間分布把握について観測・解析を継続するとともに、これまでの研究成果のとりまとめを行った。1)については、1-1)青森、石川、滋賀、愛媛、各サイトにおける降雨・流出および気象の観測データに基づく水収支解析から、地域・樹種別の蒸発散特性(年、季別)を明らかにした。また、LAIや植生の活性度を指標とした蒸発散のメカニズムについても知見を得た。1-2)針葉樹(愛媛サイト)と広葉樹(滋賀サイト)の林内雨量調査に基づく樹冠遮断の解析から、LAIの年変化が少ない常緑針葉樹林の樹冠遮断率はおよそ23%で、落葉広葉樹林(着葉期:14.8%、落葉期:4.1%)に比べてかなり多いことを明らかとした。1-3)広葉樹林地(滋賀サイト)でのUAVによる上空からの撮影に基づき、樹種判別、樹高推定の手法を開発してその精度について検討を行った。2)については、2-1)概念的水循環モデルに現地土壌の特性を反映したパラメータを導入した。そして、各サイトの流出解析を行った結果、いずれのサイトにおいても実測ハイドログラフを良好に再現できた。2-2)三次元モデルでは昨年度開発したモデルをより広域に展開するための計算アルゴリズムを確立した。3)については、3-1)2台の高分解能ドップラー・ライダーによりライダー周辺の風向・風速の平面データを作成する要素技術を開発し、また、3-2)水蒸気ラマンライダーによる水蒸気観測およびGNSS可降水量計測を実施し、森林上空の水蒸気分布、時間変化など解析した。そして、これらの技術を利用すれば流域上空の大気状況を広域的に把握できる可能性を示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究に必要なデータの収集と整理については、1)樹冠遮断量の観測を新規に開始するとともに、2)土壌水分、降雨・流出、蒸発散現象に関連する気象データなど観測を継続し、併せて3)既設試験流域でのデータの整理を行った。1)では落葉広葉樹林内に新規に設定した100m2の観測プロット内に、樹冠通過雨量と樹幹流下量を観測するための雨量計(転倒マス式10台、貯留式9台)を設置し、樹冠遮断量の現地観測を開始した。2)では既設の土壌水分プロファイル計ならびにデータロガーを更新し、データの記録間隔を20分から5分へ変更したことにより高頻度で観測値が得られるようになった。また、更新前の土壌水分プロファイル計校正のための手順を整理した。3)では愛媛、滋賀、青森における各試験流域の長期にわたる観測データを整理し、流出・蒸発散・水収支などの特性をまとめた。解析については、1)樹冠遮断に関連して、全天空写真画像解析による開空率の算定や葉面積計(LAI-2000)によるLAIの解析、ドローン(小型無人航空機)による樹冠構造解析などに着手した。2)流域の水循環メカニズムに関連しては、気象データと水収支法による蒸発散量計算、水収支解析、土壌中の飽和・不飽和流および表面流解析を基本とする集中定数型および分布定数型水循環モデルの構築、3)xバンドレーダやFURUNOレーダを用いた降雨の空間構造解析、大気レーダと走査型ラマンライダー観測による流域上空での水蒸気プロファイルの解析を開始した。そして、4)これらを統合することにより本研究の目的である3次元水循環モデルの構築について打ち合わせを行った。降雨、流出、気象観測については、気象計器のうち既存風速計の劣化が著しく、流出量についても既存の水位計の故障と流出土砂による堰埋没などのためデータの一部欠損が生じているが、全体的には研究に必要なデータの収集は順調に進んでいる。また、これら新規のデータ観測と平行して既設の各試験流域(愛媛、滋賀、青森)の既存データの整理も行っている。一方、水収支解析による蒸発散量推定、林内雨量およびドローン等による森林の空間特性把握に基づく樹冠遮断解析、陸面過程モデルをベースとした地上での水移動モデルの構築など地上域における水移動の解析、各種レーダを用いた上空大気における降雨および水蒸気の空間構造解析はそれぞれ進んでいるが、今のところこれらの成果を統合するまでには至っていない。本研究は、1)現地観測による森林流域内部の水循環把握2)概念的水循環モデルの高度化と物理的三次元モデルの構築とその相互比較3)大気リモートセンシングによる流域上空の降雨・水蒸気の時空間分布観測を行い、これらの研究成果を横断的・総合的に整理・検討して、流域とその上空大気との水循環メカニズムを明らかにすることにある。平成29年度は、1-1)流域内での降雨・流出データおよび林内雨量の観測を継続して、降雨流出メカニズムの詳細について解析を進めた。降雨・流出データに基づく水収支解析から、滋賀サイトの広葉樹流域では年蒸発散量がおよそ500600mm/yr、年蒸発散比は0.550.66で愛媛サイトの人工林針葉樹流域よりやや小さいこと、また、季別には春から夏にかけて蒸発散が抑制される傾向にあることがわかった。1-2)林内における滴下雨量・樹幹流の観測および小型UAV(ドローン)による上空からの撮影を行い、樹冠遮断のメカニズムや樹冠・樹形形状の解析を進めた。

そして、広葉樹流域観測プロットの着葉期・落葉期のうっ閉率などを明らかにした。1-3)葉面積指数や蒸散活動の指標となるGCC値(画像中の緑色デジタルナンバーの割合)の季節変化・経年変化の解析を行った。2)概念的水循環モデルでは、下層土壌から表層への土壌水分移動(上昇)を考慮したサブモデルを導入し、三次元モデルでは昨年度開発したモデルをより広域に展開するための計算アルゴリズムを確立した。さらに、大気における諸観測分野では、3-1)簡易型走査システムの開発など水蒸気ラマンライダーの計測環境の整備や高分解能ドップラー・ライダーの開発を行い、観測タワー上空の風および水蒸気を測定するシステムを構築した。また3-2)xバンドレーダおよびFURUNOレーダによる降雨の空間分布情報を提供する手順を整理した。降雨・流出観測については、昨年秋の豪雨により観測堰・雨量計が損壊し、かなりの期間データの欠測が続いたが、文科省の災害復旧支援を受けて今年度3月から計測を再開した。また、気象計器のうち既存風速計の劣化が進んだため、本研究費によって更新したことによって、研究に必要なデータの収集は順調に進んでいる。一方、既設の各試験流域(愛媛、滋賀、秋田)については本研究の開始前からかなり長期にわたって観測が行われデータが蓄積したことから一部の試験流域で観測を終了した。解析については、水収支解析による蒸発散量推定、水循環モデルの改良は進んでいるが、陸面過程モデルをベースとした地上での水移動モデルとの相互比較や地上域における水移動の詳細解析には至っていない。また、樹冠遮断メカニズムの解析ではドローン等による森林の空間特性把握はかなりの成果を得ているが、広葉樹の樹形構造は複雑なため解明には至っていない。一方、各種レーダを用いた上空大気における降雨および水蒸気の空間構造解析のためのシステム開発は順調に進んでおり、現地への適用が期待されている。最終年度にあたる平成30年度においては、本研究の3本柱である1)現地観測による森林流域内部の水循環把握2)概念的水循環モデルの高度化と物理的三次元モデルの構築とその相互比較3)大気リモートセンシングによる流域上空の降雨・水蒸気の時空間分布把握について観測・解析を継続するとともに、これまでの研究成果のとりまとめを行った。1)については、1-1)青森、石川、滋賀、愛媛、各サイトにおける降雨・流出および気象の観測データに基づく水収支解析から、地域・樹種別の蒸発散特性(年、季別)を明らかにした。また、LAIや植生の活性度を指標とした蒸発散のメカニズムについても知見を得た。1-2)針葉樹(愛媛サイト)と広葉樹(滋賀サイト)の林内雨量調査に基づく樹冠遮断の解析から、LAIの年変化が少ない常緑針葉樹林の樹冠遮断率はおよそ23%で、落葉広葉樹林(着葉期:14.8%、落葉期:4.1%)に比べてかなり多いことを明らかとした。1-3)広葉樹林地(滋賀サイト)でのUAVによる上空からの撮影に基づき、樹種判別、樹高推定の手法を開発してその精度について検討を行った。2)については、2-1)概念的水循環モデルに現地土壌の特性を反映したパラメータを導入した。そして、各サイトの流出解析を行った結果、いずれのサイトにおいても実測ハイドログラフを良好に再現できた。2-2)三次元モデルでは昨年度開発したモデルをより広域に展開するための計算アルゴリズムを確立した。
世紀転換期イギリスの女子中等教育における家庭科教育の成立

本年度は'A 'betrayal' of feminists' achievements?: Teachingdomesticsubjects in English girls' secondary education,1893-1900'(第6回日英歴史家会議、Master classes for postgraduates、2009年9月13日、於東京大学)と「イギリス女子中等教育における家庭科教育の導入-マンチェスタ女子ハイ・スクール18931900-」(史学会第107回大会西洋史部会個別報告、2009年11月8日、於東京大学)の研究報告をもとに、投稿論文の執筆に取り組んだ。この論文は2008年秋と2009年秋にイギリスにおいて実施した史料調査をふまえ、19世紀イギリス女子中等教育史において研究の不足する世紀転換期の時代性とイングランド北部マンチェスタの地域性を、中等教育への家庭科の導入を切り口に分析する。同時に、『オックスフォード国民伝記事典』(2004年)のサラ・バーストールの項目が象徴するフェミニスト・イデオロギーにもとづく家庭科の導入への非難にたいし、導入の要因を校長の教育観だけでなく、生徒側の教育要求への対応としての学校経営という新たな研究視角からも検証した。現在、最終的な投稿の準備中である。また、2009年秋にイギリスで当該研究の第一人者の一人、ジェーン・マーティン教授(ロンドン大学教育研究所)と面談を行ったことをふまえ、マーティン教授の助言に従って最新の研究動向の把握につとめた。これらは国際比較や伝記的アプローチ、ブルデューの分析概念の適用など、新たな研究視角を提示する示唆に富むものである。さらに、マーティン教授の勧めにしたがい、2009年秋の史料調査の成果のうち、同時期の女性校長協会の年次報告書と教育院の調査報告書をもちいて、同時期の校長全体の活動状況の全体的特徴を明らかにすることに取り組んでいる。