hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本農政論の歴史的個性に関する総合的研究

研究会を重ねる中で問題意識の共有につとめ、メンバー各自が研究課題に即したテーマを設定した。現在、日本農業が直面している問題を踏まえた上で、おもに明治期から昭和戦前期に書かれた日本農業論・農政論について新たな視点で読み解き、それらが当時の農業・農村に何を求めたのか、また現代の問題に対して示唆する点があるとすれば何かについて考察した。その成果は2011年度中に、『日本農政論の歴史的個性』シリーズとして公刊予定である。平成20年度は当初の予定通り、現代の農政をめぐる状況を意識しつつ、明治末期から昭和戦前期における農政論・農政運動について、下記の通り、各自の分担に従って関連文献の収集・調査に力を注ぎ、またその具体的検討に入った。野本京子は生活改善という視点に立ちつつ、山崎延吉文庫に出向いて関連文献を収集するとともに、『土地と自由』および『農政研究』関連記事を分析しつつある。野田公夫は、小農と農業、小農の主体性という観点から分析を進めている。農山漁村文化協会図書館所蔵の近藤康男文庫の調査、関連資料の収集を行なった。坂根嘉弘は「鉱害と日本農政学」という視点から、松山大学の岡田温文庫の調査、関連資料の収集につとめるとともに、収集文献の分析を精力的に進めた。足立泰紀は、「社会科学としての農業経済学」という視点から東畑精一と柳田国男の学問的接点を探るため、雑誌掲載論文の収集と整理を重点的に行なった。牛島史彦は、明治30年代の社会政策学会や農業政策との関わりのなかで、柳田国男の農政学が何を志向していったのかという問題関心から資料収集を進め、膨大な文献中から関連文献の特定につとめた。12月には将来の刊行を見据え、テーマの明確化をはかるため、京都(京都大学)で研究会を開催した。上記の成果を各自報告し、活発な討論を行なった。それぞれの議論の交錯するところを確認するとともに、今後の各自の研究計画について話し合った。平成21年度に実施した研究成果は以下の通りである。(1)研究代表者の野本京子は昨年度に引き続き、1920年代という時代の転換期に登場した諸運動のリーダーおよび村落レベルでの担い手に焦点をあて、彼らの考える農業・農村・農民観を分析する予定である。農民運動・産業組合運動・農村文化運動を視野にいれ、複数の運動に関わった人々の農政論と実際の運動の目指したものを検証した。(2)研究分担者の野田公夫は、アジアへの視座を意識しつつ、小農と農業・小農の主体性という観点から、当時の農政論の再検討を行うための資料収集と分析を継続する。さらに最近の農政改革論を視野に入れつつ、「土地所有」のもつ意味・意義を歴史的に考察した。(3)研究分担者の坂根嘉弘は、明治後期における農業をめぐる問題状況を検討したうえで、日本の農政学が描く産業社会の構図とその対立構造を明らかにする作業を行った。経済的観点から、村落のもつ機能の意義について検証した。(4)研究分担者の足立泰紀は、「社会科学としての農業経済学」を代表する東畑精一の学問の生成過程に着目している。また、柳田國男の農業政策批判は東畑に先行する系譜にあるという観点から、両者の議論について緻密な検証を行った。(5)研究分担者の牛島史彦は、明治30年代の社会政策学会や農業政策との関わりのなかで柳田國男の農政論が形成されていったことを、「生活領域の持続的活性化」という視点から検討し、執筆を進めた。平成21年12月には京都で研究報告会兼打合わせを行い、各自の研究の進展状況について確認した。交錯する論点から見えて来るものを整理し、共同研究の成果の刊行を目指して執筆準備に入る体制を整えた。平成22年度に実施した研究成果は以下の通りである。(1)研究代表者の野本京子は昨年度に引き続き、1920年代という時代の置換期に登場した諸運動のリーダーおよび村落レベルでの担い手に焦点をあて、彼らの考える農業・農村・農民観を分析した。農民運動・産業組合運動・農村文化運動を視野にいれ、複数の運動に関ほった人々の農政論と実際の運動の目指したものを検証し、取りまとるた(近刊予定)(2)研究分担者の野田公夫は、アジアへの視座を意識しつつ、小農と農業・小農の主体性という観点から、当時農政論の再検討を行うための資料収集と分析を継続する。さらに最近の農政改革論を視野に入れつつ、「土地所有」のもつ意味・意義を歴史的に考察し、その結果を取りまとめつつある。(3)研究分担者の坂根嘉弘は、明治後期におけめ農業をめぐる問題状況を検討したうえで、日本の農政学が描く産業社会の構図とその対立構造を明らかにする作業を行った。経済的観点から、村落のもつ機能の意識について検証し、取りまとめた。

(4)研究分担者の足立泰紀は、「社会科学としての農業経済学」を代表する東畑精一の学問の生成過程に着目している。また、柳田國男の農業政策批判は東畑に先行する系譜にあるという観点から、両はかまの議論について緻密な検証を行った。(5)研究分担者の牛島史彦は、明治30年代の社会政策学会や農業政策との関わりのなかで柳田國男の農政論が形成されていったことを、「生活領域の持続的活性化」という視点から検討し、執筆を進めた(近刊予定)。平成22年5月には東京で研究報告会兼打合わせを行い、各自の研究の進展状況について確認した。交錯する論点から見えて来るものを整理し、共同研究の成果の刊行(シリーズ刊行)を目指して執筆をほぼ完了した。
セルラーニューラルネットワーク上でのモルフォロジー演算を用いた画像の認識

コンパクトで実時間処理できるシステムで画像認識ができれば,様々な応用が期待できる。もし,セルラーニューラルネットワーク(CNN)を画像認識に使えば,コンパクトで実時間処理できる画像認識システムを作ることが出来る可能性がある。この研究の目的はCNNを用いて画像認識する基礎的な手法の開発である。CNNは二つの特徴を持つ,すなわち,アナログ回路の並列構成による高速データ処理能力とセル間の局所的な接続によるIC化実現性である。しかし,従来のコンピュータであればプログラミングに相当するセル間の接続重みをいかに設計するかが大変難しいという欠点を持っている。簡単な画像処理,例えばエッジ検出,ホールフィリングのような処理なら,ファジー推論を用いた一般的な接続重み設計法を筆者は既に開発している。しかし,画像認識のような複雑な処理には,新しい接続重み設計法を開発する必要がある。この設計の困難性を克服するために,本研究ではモルフォロジー演算をCNN上で行う方法を採った。モルフォロジー演算は形状解析の強力な道具である。本研究の第1の成果は,Hit-or-missというモルフォロジー演算を離散時間CNN (DTCNN)上で実行し文字認識ができることを示したことである。画像認識のためには画像の学習が欠かせない機能であろう。DTCNN上でのモルフォロジー演算より等価的なニューラルネットワークの構成を導き,等価的なニューラルネットワークで画像の学習を行える手法を開発した。この学習方法により画像認識に必要なモルフォロジー演算の構造要素を得ることができた。学習により得た構造要素を用いて,文字認識がDTCNN上でできることを示した。このように画像認識を学習手法によりDTCNN上で実行できる方法を開発したことが本研究の第2の成果である。この方法は,縮小拡大や回転された画像も認識できる特徴を持っている。野生猿のように形の変動するグレイスケール画像を約90%程の認識率で知覚・検出するセルラーニューラルネットワークを用いたシステムを作ることを大きな研究目標として,そのなかで,本研究の目的はコンピュータシミュレーションを用いて,モルフォロジー演算をセルラーニューラルネットワーク上で行い,対象とするグレイスケール画像の知覚・検出を可能にするシステムを作ることである。平成14年度の研究計画は,セルラーニューラルネットワークのコンピュータシミュレーションをできるようにワークステーションを購入し,そこでプログラム開発を行い,本研究が目的とする基本的な画像認識の方法を確立することである。基本的な画像認識の手法を確立し,電子情報通信学会の非線形問題研究会でその内容を平成15年3月に発表した。ここでは,そのまとめを報告する。その内容は次の通りである。1モルフォロジー演算をDTCNN(Discrete Time Cellular Neural Networks)上で実行できるようにした。すなわち,基本的なモルフォロジー演算であるErosion, DilationおよびHit-or-miss演算をセルラーニューラルネットワーク上で実行するための,具体的なテンプレートを示した。2本研究が目的とするような大きな画像の認識のためには,広い近傍を必要とする構造要素の作成が必要であるが、それを1近傍のセルラーニューラルネットワークで実現できることを示した。3人間が画像認識をする場合,画像の特徴を捉えるように視線を動かすが,それと同じように画像の特徴を捉える構造要素の作成法を示した。そして,実際に簡単な文字認識を例に取り上げて,構造要素を作成し,文字認識を行った例を示した。実時間において,画像認識が小型で,軽量,しかも安価な装置でできるとその応用範囲は,セキュリティへの応用,ロボットへの応用へはもちろん,野生動物と人間との共生を可能にする機器にも広がる。このような画像認識ができる装置には,セルラーニューラルネットワーク(CNN)を用いるが有望である。

なぜなら,CNNはスーパーコンピュータ並の画像処理速度を持ち,しかも1チップIC上に実現可能だからである。本研究は、CNNを画像認識に応用する基本的な手法の開発を目的とし,平成14年度より3年計画で行っている。前年度の研究によりモルフォロジー演算を用いて離散時間セルラーニューラルネットワーク(DTCNN)上で画像認識をする基本的な方法を開発した。しかし、認識する画像のどの点を参照するかは発見的手法で決めていた。平成15年度は、発見的手法で探していた画像認識のための参照点をニューラルネットワーク(NN)による学習によって得ることを目標に研究した。その結果,次のような手順で,画像認識の学習法を開発した。(1)DTCNN上でモルフォロジー演算と等価であるがセル間の接続が離散的であるNNを作った。(2)この等価なNNのセル間の接続を連続的にし,しかも接続されているセルの範囲を増やして,一般的なNNを形成した。(3)このようにして作ったNNに教師画像を入力して,誤差逆伝搬の方法で,セル間の重要な接続を見いだした。(4)セル間の重要な接続は,モルフォロジー演算の構造要素となり,構造要素が学習で作られた。この構造要素を用いてDTCNNのシミュレーション実験をし,2値画像を入力とした画像認識の実験に成功した。来年度は,この手法をグレースケール画像に適用し,グレースケール画像でも画像認識ができる方法を開発する予定である。本研究の目的:野生猿のように形の変動するグレイスケール面像を約90%程度の認識率で知覚・検出するセルラーニューラルネットワークを用いたシステムを作ることを大きな研究目標としている。そのなかで,本研究の目的はコンピュータシミュレーションを用いて,モルフォロジー演算をセルラーニューラルネットワーク上で行い,対象とするグレイスケール画像の知覚・検出を可能にするシステムを作ることである。研究実績:昨年までの研究により次のことが明らかになった。すなわち,画像を認識するには画像の特徴点を捉えることができれば,その特徴点をモルフォロジー演算における構造要素として,セルラーニューラルネットワーク上で画像認識ができることを示した。次に,画像認識を行うには,認識する対象の画像を学習することが非常に大切であるという考えより,画像認識のための特徴点をセルラーニューラルネットワーク上での学習で求める方法を開発した。今年度は,形の変動する画像の認識ができるように,画像の拡大,縮小や回転などにも対応して,画像認識ができる方法の開発を行った。その結果,特徴点を構造要素とするモルフォロジー演算において,構造要素を拡大,縮小,及び回転すれば,画像のそのような変形に対応して画像認識ができることを示した。
地方都市における育児支援ニーズの特徴とその対応の具体的展開に関する研究

本研究は、「大都市圏に入らない県庁所在地自治体の育児助成にかかわる施策、子育て、育児支援政策が、自治体のどの部局でどのようなものとして計画されているか」「地方自治体では、子育て中の母親の育児支援ニーズをどのように把握し、そのニーズにどのように対応しているのか」を確認し、地方都市での育児支援の可能性と限界を検討するものであった。本研究を通して明らかになったことは以下の点である。まず国の方針としては推進の方向が強くうちだされている子育て支援も、地方都市の自治体では、実質的には市全体の施策の中心的課題にはなっておらず、人員を増加するほどの対策はほとんどとられていない。県庁所在地自治体を全体的にながめた場合、育児支援を重点施策と基本計画等に定める自治体は多いが、地域特性を活かした独自の子育て支援施策を総合的に打ち出している市は多くない。また社会福祉協議会やNPO団体が独自のとり組みをしているところもあり、自治体の事業を知るだけでは、その地域全体のとり組みを明らかにはできないことがわかった。この点は今後の課題となった。事例研究として取り上げた岩手県の県庁所在地である盛岡市の保健センター事業「育児教室」受講者や周辺自治体の1つ矢巾町の「育児支援事業」参加者から盛岡市及び矢巾町の事業への参加経緯や育児支援ニーズについて面接調査した結果からわかったことは以下の点である。「育児教室」に参加した母親の第1のニーズは「育児に関する専門知識をうること」であったが、それと同時に自分の子どもと同年齢(月齢)の子どもがどのように育っているか、または、育てられているかを知る機会として「育児教室」を捉えており、「つどいの場を提供すること」も支援事業には重要な要素と捉えるべきだという点である。以上の検討結果をふまえて、「地方都市の自治体が育児支援をする場合、どの範囲で行うことが市民によって要求されているのか」を具体的に検討することが今後の課題となっている。本研究は、大都市圏とは違った育児環境のある地方都市において、その地方都市独自の育児支援施策が、具体的にどのように展開しているのか、住民のニーズをどのような方法で吸い上げているか、住民がどのように社会的資源を発見し、活用しているのかを「地域社会計画」の視点から実証的に研究を進めることが目的である。平成12年度の課題は、大都市圏に入らない県庁所在地自治体(政令指定都市をのぞく)の地域的な特徴、出産・育児助成にかかわる施策、幼稚園・保育園・育児サークル等に対する支援政策が、自治体のどの部局でどのようなものとして計画されているかの情報を収集することであった。収集した資料を整理・検討したことで得られた新たな知見は、以下の通りである。1、各市ごとに、複数の担当部局で、育児支援事業または働く女性(家族)の育児サポート事業、子どもの育成事業といったとり組みがもたれているが、これらの事業どうしの関係を体系的に把握する連絡調整機関を設置しているところは少ない。2、市独自の事業ばかりでなく、県のとり組みが目立つ地域もあった。3、社会福祉協議会等のとり組みの中にも同種の企画があり、地方自治体の事業を知るだけでは、その地域独自のとり組みを明らかにはできないことがわかった。4、さらに、各市がかかげている男女共同参画社会に向けての「総合計画」には、子育てに関する何らかの目標が入っており、ここから企画されていく施策も今後は見逃せないものがある。平成13年度取り組む予定の調査(盛岡市)に向けて、地方自治体からの資料収集は続行している。

本研究は、大都市圏と育児環境の異なる地方都市において、その地域の社会基盤を活かした独自の育児支援施策が、具体的にどのように展開されているか、地方自治体が住民ニーズの吸い上げをどのような方法で行い、どのような効果を上げているか、住民がどのように社会的資源を発見し、活用しているのかを地域社会計画の視点から実証的に研究することを目的として、12年度、13年度と研究を進めてきている。13年度の課題は、12年度の研究で得た知見を元に1.各県庁所在地自治体が、複数の担当部局でどのように「子育て支援」施策を分担しているか、連絡調整をどのようにとっているか、各自治体宛アンケートによってその具体的事例を把握すること、2.パイロットケースとして盛岡市の育児サークル形成のきっかけとなっている保健センター事業の「母親学級」受講者やその他の「育児支援事業」参加者から盛岡市の事業への参加の経緯を面接調査によって聞き取ることであった。各自治体宛アンケート調査や聞き取り調査の結果は、現在、集計・整理中であるが、アンケート調査結果の概観から得られた知見は以下の通りである。〔各自治体宛アンケート調査〕1.各県庁所在地自治体(市)のホームページからは「子育て支援事業」の問い合わせ窓口を特定しづらい。2.市のホームページからは「子育て支援事業」全体を概観することが難しい。3.複数の部局で子育て支援事業を行っている自治体の中には、「他部局がどのように取り組んでいるかわからない」という場合が複数でている。4.市独自で、「子育てプラン」等の計画をつくり、特定部局が統括連絡調整機関となっているところは、提供される情報、事業企画も多く、窓口もわかりやすくなっている。14年度の研究にむけて、調査結果の整理・検討は続行中である。平成14年度の研究実施計画では、第一に14年2月に実施した県庁所在都市自治体対象調査の分析をすすめ、各県庁所在市の具体的な支援施策と支援組織の特徴を知ることをあげていた。調査項目として、1.育児支援体制をどの部署が統括しているか、2.市民の育児支援ニーズをどのような方法で収集しており、3.どのような事業を市民に提供しているかなどについて担当部署宛郵送法による調査をしたが、38市(東京都と大阪府は大都市なので対象から除いた)から回答があった。この調査から得られた知見は、(1)保健関係の部署と福祉関係の部署が合併しているところが多くなっていて、そのなかに「子育て支援」関係「係」が位置づけられているところが多いこと。(2)子育て支援が「母子保健」の担当部署の施策として展開されているところがかなりの比率あること。(3)市の担当者の関心は、個々の母親のニーズを収集することではなく、むしろ予算や人員の不足、展開すべき今後の新規事業等にある、ということであった。そこで、第二の課題としてあげていた盛岡市内の保育関係グループへの調査を、母子保健活動事業として実施されている育児教室「すくすく学級」参加者対象の調査に絞って行うこととした。個々の母親は、何を求めて「学級」に参加しているのか、事業の担当者は、「参加者」のニーズをどのようなものと把握しているか、を聞き取り調査と一部質問紙を郵送で送り返してもらう方法を併用して情報を収集した。こちらの調査から得られた知見は、参加している母親たちのニーズは、(「学級」を開催する側の目的)「育児に関する専門知識を提供すること」=(母親側の参加目的)
三元ヘテロポリ酸と染料陽イオンとのイオン会合反応の平衡論的,速度論的研究

1.モリブデン酸,タングステン酸とP,As,Si等の二元ヘテロポリ酸生成時にIV_a,V_a金属が存在すると三元ヘテロポリ酸が生成する.これらヘテロポリ酸と染料陽イオンのイオン会合反応のメカニズムを追及すると共に,本反応の分析化学的利用面を研究することを目的とした。2.イオン会合反応の解析には染料陽イオンの平衡論,速度論的知見が必要である。染料のプロトン付加,脱離,水の付加,脱離反応のメカニズムを解明した。代表的トリフェニルメタン系染料陽イオン5種について,ストップトフロ-法を用いて全ての平衡定数と速度定数を求めた。これらの染料はアルカリ性ではもちろん,酸性溶液中でさえも水の付加により,無色のカルビノ-ル体になることが分かった。水の付加反応は疎水性の小さい染料ほど起こりやすいことも判明した。本検討結果より,あらゆるpHにおける染料の存在種及び割合を求めることが可能となった。3.ヘテロポリ酸生成反応に及ぼす諸因子について検討した。アルコ-ル類(エタノ-ル,プロパノ-ルなど),アセトンそして第4級アンモニウム塩も反応を促進することを見いだした。同様に染料イオンのプロトン付加体HMG^<2+>(MG^+:マラカイトグリ-ン)は著しく反応速度を促進する。これは染料陽イオンの利用は,分析感度の向上のみならず反応促進,収率向上の点でも有利であることを示している。4.イオン会合反応について検討した。ヘテロポリ酸のみならずV,Moは酸性でHMG^<2+>とのイオン会合体を生成することを見いだした。さらにPーVーMo,PーZrーMo三元ヘテロポリ酸もMG^+とイオン会合することを確認し,分析的有用性を見いだした。5.染料陽イオンとのイオン会合に基づくV,P,Siの高感度吸光光度法を開発した。Siのフロ-テイション併用による吸光光度法はモル吸光係数7.6×10^5lmol^<-1>cm^<-1>であり,超純水中のSubーpptのSiの定量も可能となり,Siの最高感度定量法である。最近の半導体関連分野における超微量ケイ素(Si)定量の必要性を考慮し、リンのヘテロポリ酸生成、染料陽イオンの挙動の検討と同時併行的に、Siの分析法を完成させた。Siのヘテロポリ酸は極低濃度では反応速度は非常に遅いことを見い出し、反応促進の為の基礎検討を行った。その結果sub-ppb量のケイ酸を定量的に反応させることに成功した。これに基づき、染料陽イオンとの反応に研究を進めることが可能となった。Siのヘテロポリ酸ーマラカイトグリ-ン(MG^+)の反応に基づく吸光光度法として、水溶液法、メンブランフィルタ-吸着口過法、フロ-ティション/溶解法及び抽出法、更に超高感度定量法としてフロ-ティション/対イオン交換抽出法を開発し、pptのSiの定量が初めて可能となった。本研究の主題は染料陽イオンとの反応性である。その為に染料陽イオンの挙動を正確に把握する必要があり、水溶液での水素イオン、水酸化物イオンとの反応について平衡論、速度論の両面から検討を行った。これはフォトダイオ-ドアレイ分光光度計を用いるストップトフロ-法によった。

その結果67種の分子種間の平衡と反応速度を解析することに成功した。リンのヘテロポリ酸生成反応速度の検討結果よりV、Zrを含む三元ポリ酸は室温でも迅速に反応するが、二元ヘテロポリ酸の生成速度は非常に遅いことがわかった。しかし二元ポリ酸もMG^+共存下では反応速度が非常に速くなるという興味深い事実を見い出した。この現象を解明するために現在研究を進めているが、この現象の分析的応用性は非常に大きく、リン、ヒ素、Siなどの迅速高感度定量法開発の有力な手段の一つとなる。この反応促進効果は疎水性有機陽イオンの第四級アンモニウムイオンにおいても見られ、イオン会合反応の大きな寄与を示唆している。この現象は次年度も集中して研究する価値があり、二元、三元ポリ酸と陽イオンとの平衡論、速度論を解明する重要なキ-となる。1.モリブデン酸,タングステン酸とP,As,Si等の二元ヘテロポリ酸生成時にIV_A V_A金属が存在すると三元ヘテロポリ酸が生成する.これらヘテロポリ酸と染料陽イオンのイオン会合反応のメカニズムを追求すると共に,本反応の分析化学的利用面を研究することを目的とした。2.陽イオン染料の平衡論,速度論的知見がイオン会合反応の解析に必要である.染料のプロトン付加,脱離,水の付加,脱離反応のメカニズムを解明した.代表的トリフェニルメタン系染料陽イオン5種について,ストップフロ-法を用いて全ての平衡定数と速度定数を求めた.これらの染料はアルカリ性では勿論,酸性溶液中でさえも水の付加により,無色のカルビノ-ル体になることが分った.水の付加反応は疎水性の小さい染料ほど起こり易いことも判明した.本検討結果により,あらゆるpHにおける染料の存在種及び割合を求めることが可能となった.3.ヘテロポリ酸生成反応に及ぼす諸因子について検討した.アルコ-ル類(エタノ-ル,プロパノ-ル等),アセトンそして第4級アンモニウム塩も反応を促進することを見い出した.同様に染料イオンのプロトン付加体HMG^<25>(MG^+:マラカイトグリ-ン)は著しく反応速度を促進する.これは,陽イオン染料の利用は分析感度の向上のみならず,反応促進,収率向上の点でも有利なことを示している.4.イオン会合反応について検討した.ヘテロポリ酸のみならずV,Moは酸性でHMG^<2+>とのイオン会合体を生成することを見い出した.さらにPーVーMo,PーZrーMo三元ポリ酸もMG^+とイオン会合することを確認し,分析的有用性を見い出した.5.染料陽イオンとのイオン会合に基づくV,P,Siの高感度吸光光度法を開発した.Siのフロ-ティション併用による吸光光度法はモル吸光係数7.6×10^5l mol^<-1> cm^+と,Siの最高感度法であり,超純水中のSubーpptのSiの定量も可能とした.
オートファジーによる選択的細胞内分解のメカニズム

ペルオキシソーム特異的分解(ペキソファジー)に関与する液胞膜タンパク質Vac8の機能、液胞形態制御のためのAtg8の新規機能を解明した。また酵母の細胞増殖誘導期に亢進するオートファジー経路や植物病原性カビの感染に要するペキソファジーの分子機構を解明し、オートファジーの新たな生理機能を見出した。オートファジーには特定のタンパク質やオルガネラを標的とする選択的な経路がある。この選択的オートファジーは細胞内構成分子のリサイクリングだけでなく、細胞外環境変化への適応機構として生理的な重要性を有していると考えられている。本研究では選択的オートファジー経路を支える分子機構を明らかにすること、その高次生理機能を明らかにすることを目的としている。特に、炭素源代謝に重要な役割を持つオルガネラ、ペルオキシソームの形成・分解に関与するオートファジーの分子機構・生理機能の解明を酵母・植物病原性カビを対象にして行う。ペキソファジーに代表されるように選択的なオートファジー経路が知られているが、その被分解物認識機構については不明な点が多い。一方、メタノール資化性酵母において、グルコース培地からメタノール培地への、あるいはこの逆の培地変換の際には劇的な代謝変換が誘導できる。従来は、主に、後者の培地変換系を用いてペルオキシソームとC1代謝系酵素群の選択的オートファジーについて調査してきた。本年度は、前者の培地変換系、すなわちペルオキシソームとC1代謝系酵素群が誘導合成される時にも、同時にオートファジーによる細胞内分解が誘導されることを見いだし、メタノール誘導性オートファジー(MIA)と名付けた。非選択的オートファジーのレポーターアッセイ系を新たに構築するとともに、これを用いて、メタノール培地で新たに誘導されるオートファジーが、ペルオキシソーム分解ではない選択的オートファジー経路が誘導されていることを明らかにした。また様々なオートファジー変異株を用いた解析から、メタノール培地への移行時には、構成的と考えられていたCvt経路も誘導されるが、これとは別に、Atg26を必要とする選択的オートファジー経路も誘導されることが明らかとなった。以上の結果をペキソファジーにおけるAtg26の役割と考え併せると、Atg26が選択的オートファジーのある段階(シグナル伝達系など)を制御している可能性を示唆するものであり、今後は本オートファジー経路の分子機構と非分解物の特定に向けての実験を進める。オートファジーによるオルガネラの分解は、多様な環境条件下で誘導されることが明らかとなりつつある。本申請者らはメタノール資化性酵母を用いたさまざまな炭素源培養条件においてオートファジーやその基盤となる因子の同定および機能解析を進め、現在までに約30の関与因子群を見出している。本年度の研究では、昨年度に本特定領域研究過程において見出された、メタノール誘導性のオートファジーに関連する因子の解明を重点的に行った。具体的にはメタノール資化性酵母Candida boidiniiにおいて新たな遺伝子破壊およびその破壊遺伝子同定システムの構築を行い、その技術を用いてメタノール培養時特異的に転写誘導をもたらす因子としてTrm1を同定した。またメタノール誘導性のオートファジーにより液胞へ輸送される標的タンパク質として、アミノペプチダーゼ1とグルコキナーゼを見出した。これら標的タンパク質の輸送に関与するオートファジー(ATG)遺伝子群には2つのグループがあることから、メタノール誘導性のオートファジーに2つの様式があることが明らかとなった。この結果は出芽酵母において研究されている飢餓時と栄養増殖時の2つの環境条件下でのオートファジー様式の差異とも比較しうるものであり、栄養条件とオートファジー誘導との連関を知る上で興味深い結果である。また、メタノール培養後の炭素源変換により誘導されるペルオキシソーム分解(ペキソファジー)誘導時に見られる複数の膜動態に関わる因子として、PpAtg11とPpAtg18を見出した。これらの因子の詳細な機能解析を現在行っている。(1)メタノール資化性酵母Pichia pastorisがグルコース培地からメタノール培地に移された際に誘導するオートファジーの分子機構を詳細に解析した。その結果、本オートファジーにおいて液胞へ輸送されるタンパク質としてアミノペプチダーゼ1前駆体(prApe1)とアルデヒドデヒドロゲナーゼ6(Ald6)を同定した。prApe1の輸送はAtg11に、Ald6の輸送はAtg17に依存することを見出した。興味深いことに、Ald6の液胞輸送に異常を示す変異株ではメタノール培地に移された後の生育停止期間(lag phase)が野生株よりも顕著に延長されていたことから、オートファジーの新たな生理機能としてlag phaseの短縮を見出した。(2)今年度までの本特定研究によりペルオキシソーム特異的分解の分子機構が明らかにされつつあるが、その(高次)生理機能については不明であった。今年度の研究の結果、植物病原性真菌Colletotrichum orbiculareにおいてペルオキシソーム分解が本菌の植物感染に必須の過程であることがわかり、その過程の鍵因子としてAtg26が同定された。

この結果はペルオキシソーム特異的会解の高次生理機能を明らかにした点で特筆すべきものである。(3)Gcn因子を介したシグナル伝達のオートファジーにおける機能を明らかにするため、Pichia pastorisのgcn2変異株の解析を行った結果、本変異株では培地中のアミノ酸量が少ない場合にオートファジーの遅延が見られることが分かった。(4)液胞形態制御因子としてAtg8、フォスファチジルイノシトールー3-リン酸化酵素複合体(PI3K)を見出し、特にPI3Kが脂肪滴の分解に関与するという結果を得た。これら液胞形態制御因子の分子機能については現在、詳細に解析している。1.メタノール資化性酵母におけるペルオキシソーム誘導時(メタノールを炭素源とした培養への転換時)には代謝経路の変換のため細胞内体制の再編成が必要である。合成培地による培養時には、このペルオキシソーム誘導時に一時的に生育の遅延(lag phase)が観察されるが、この時にオートファジーが誘導されること、またそれが細胞の速やかな生育再開に必要であることを、私たちは前年度までの本研究課題において見出していた。今回私たちは、このオートファジーがペルオキシソーム主要酵素のひとつアルコ-ルオキシダーゼの速やかな生産に必要であることを見出し、「オルガネラ形成に寄与するオートファジー」という生理学的意義を持つ経路の存在を明らかにした。興味深いことに、本酵母のペルオキシソーム特異的分解(ペキソファジー)に関して重要な機能を持つことを私たちが見出していたタンパク質、Atg26が、このlag phaseに誘導されるオートファジーにおいても機能することが分かった。2.ペキソファジーをはじめとする選択的オートファジー経路において、オートファジー関連(Atg)タンパク質の集積の核となるのは、Atg11と呼ばれるタンパク質である。今年度私たちは、ペルオキシソーム上に局在しその特異的分解の一端を担うとされるタンパク質Atg30とAtg11との相互作用に機能するAtg11分子内領域を見出した。その結果は出芽酵母S. cerevisiaeの選択的オートファジー経路におけるAtg11の分子内機能と高い相関性を持っていた。3.メタノール資化性酵母のタンパク質生産、および酸化ストレス応答に関して、カタラーゼ生産およびYap1の作用機序解明に成功した。さらに本酵母を用いたオートファジーのモデル基質アルファマンノシダーゼの生産、結晶化を通した構造解析に成功した。1)メタノール資化性酵母Pichia pastorisの増殖誘導期(lag phase)に見られるオートファジーに関して、フォスホイノシチドのひとつPI4Pを産生する酵素Pik1が重要な機能を持つこと、またその酵素の局在をAtgタンパク質が規定することを見出した。これらの結果は、Atgタンパク質群および脂質(PI4P)からなる複合体の形成がlag phaseのオートファジーに機能することを示している。2)P.pastorisのペルオキシソーム特異的分解(ペキソファジー)に機能する鍵分子Atg11の解析を引き続き行った。
連結・時間信頼性を考慮した総合リスク対応型交通ネットワークデザイン体系の確立

事故やOD交通量変動等による所要時間の変動に対する時間信頼性や災害時等の備えとしての連結信頼性を考慮することは,レベルや形態は異なるものの,交通ネットワークの総合的なリスク問題と捉えることができる.これらのリスク・信頼性の問題を均衡理論の枠組みの中でモデルの確率化として統一的に扱った理論的に精緻な交通ネットワークデザイン体系を確立した.阪神淡路大震災の経験を持ち出すまでもなく,災害時における交通の重要性は広く知られている.また,災害時だけでなく,日常でも事故その他が原因で所要時間が通常よりも超大になることは誰しも経験するところである.これまで連結信頼性はノード間が連結される確率で定量化されるが,確率としての定量化は便益評価に用いにくく,時間信頼性との統合も容易とは言えない.そこで,交通需要があるノード間が連結されず,そのノード間の移動をあきらめると移動するの選択を上位の選択とし,移動する場合はどの経路を選択するのかを下位の選択とするネスティッド・ロジット・モデル(NLモデル)により,道路利用者の行動をモデル化した.また,これまでに時間信頼性のための交通均衡の確率化のフレームワークを構築したが,この確率化フレームワークにリンク途絶等の連結確率と上述のNLモデルを導入することで,連結・時間信頼性の両方を確率理論の枠内で統一的に扱う手法を開発した.ネットワーク形状,リンク強度・容量,料金を予算制約・均衡制約の下で,社会便益が最大となるように求めることができる.これを変分不等式形式の均衡制約付き最適化問題として定式化した.これは通常の最適化手法では局所解に陥る等の問題が生じるため,シミュレーティッド・アニーリング手法を用いて,解探索の際に確率的なゆらぎを導入し,局所解から脱出させ,そのゆらぎを徐々に小さくすることで全域最適解を求める手法を開発した.事故やOD交通量変動等による所要時間の変動に対する時間信頼性や災害時等の備えとしての連結信頼性を考慮することは,レベルや形態は異なるものの,交通ネットワークの総合的なリスク問題と捉えることができる.これらのリスク・信頼性の問題を均衡理論の枠組みの中でモデルの確率化として統一的に扱った理論的に精緻な交通ネットワークデザイン体系を確立した.これまで確率的利用者均衡(SUE)があったが,これは確率効用理論に基づいた経路選択を用いた交通均衡であり,算出される交通量はその名称に反して確定的なものである.本研究課題では,交通量や旅行時間の分布やばらつきを陽に算出できる,交通量・旅行時間が各々の確率分布に従う確率交通均衡モデルを発展させた.リスク対応型交通ネットワークデザインとして,ネットワーク形状,リンク強度・容量,料金を予算制約・均衡制約の下で,社会便益を最大化させる.上述の確率交通均衡モデルの変分不等式形式の均衡制約付き最適化問題となる.これを解く際には,通常の最適化手法では局所解に陥る等の問題が生じる.このため,解探索の際に確率的なゆらぎを導入して,局所解から脱出させ,そのゆらぎを徐々に小さくすることで全域最適解を求める.モデル体系自体が確率的なものであるため,極めて親和性が高い.このような均衡配分のためのシミュレーティッド・アニーリング手法の開発を行った.リスク計算のために,災害によるリンク途絶を確率的に発生させる.このリンク途絶はある程度長期的なものになるため,均衡が成立すると仮定する.この時,リンク途絶の組み合わせごとに確率均衡計算を行う必要が生じる.しかし,均衡計算は少なからずの計算時間が必要で,多数の均衡配分を行うと,膨大な計算時間がかかる.テーラー展開の応用による感度分析を適用し,そこで途絶リンクの交通容量を0もしくは十分に小さな値を代入することで,行列計算のみで,均衡配分の近似値が得られ,著しい計算時間の短縮が見込める.このための感度分析法の開発を行った.交付申請書に記載した「研究の目的」の平成23年度の実施計画の内容(3つの項目の「確率ネットワークモデルの拡張」,「最適化モデルの構築」,「リスク感度分析モデルの開発」)に照らし合わせると,おおむね順調に進んでいる.上述の通り,おおむね順調に研究が進んでいるため,平成23年5月に作成し,提出した,平成23年度科学研究費助成事業交付申請書の研究実施計画の平成24年の実施計画の通り,平成24年度の研究を実施する.リスク対応型ネットワークデザインのための計算機や解析のためのソフトウェア,書籍などの物品費として,600,000円.研究成果報告及び研究協力者との研究打ち合わせなどのための旅費800,000円.研究成果とりまとめのための事務作業に対する謝金として50,000円.研究成果発表としての論文投稿料,それら論文の英語校正料,研究成果発表の会議参加登録料などとして,250,000円.合計1,700,000円の直接経費を予定している.
希ガス中の極微量ラドン濃度を測定する装置の開発と暗黒物質探索実験への応用

本研究においては、希ガス中の極微量のラドン分析を行うための高感度なラドン検出器(80L検出器)の開発を行った。検出器本体の低バックグラウンド化を行い、Po-214の内部バックグラウンドレベルは、0.81±0.08(count/day)まで低減された。これは、以前のラドン検出器の約1/3のレベルである。また、Arガス、Xeガス中での80L検出器の基礎特性を初めて評価し、希ガスを用いた暗黒探索実験等へ80Lラドン検出器を応用する道が開けた。また、暗黒物質の直接探索を目指すエックスマス実験において、我々のラドン検出器を応用した水中ラドンのリアルタイム測定装置を新たに構築し、運用を開始した。本研究の目標は、キセノン及びアルゴン中のラドン濃度測定を0.01mBq/m3の感度で行う装置の開発と、その装置をXMASS実験における純キセノン中のラドン濃度分析に応用することである。今年度は、「1.高効率ラドントラップの開発」と、「2.低バックグラウンドラドン測定器の開発」の2つの要素技術の開発に着手した。1.に関して、細孔の大きさに着目して数種類の市販活性炭を入手し、アルゴン中及びキセノン中ラドンの吸着性能の確認試験を行った。各5gの活性炭を使用し、流量0.250.90L/minの範囲で測定したところ、ラドンの吸着効率が最大でも44%程度であることが判明した』より多くのラドン吸着が望ましいため、細孔の大きさを調整したカスタム品の製作に関して活性炭メーカーと打ち合わせを行ったが、製作は難しいことが判明した。今後、活性炭以外の各種ナノ細孔素材を用いた吸着試験にも取り組む予定である。2.に関しては、我々が開発した80Lラドン検出器の特性試験と、検出器構成部材からのラドン放出量の測定を行った。80Lラドン検出器は内部に各種ガスを充てんし、そのガス中のラドン濃度を評価するための装置である。ガスの種類によって、検出器は異なる振る舞いをする。今回、検出器の較正作業に関して、純アルゴン中の高電圧特性と、純キセノン中の湿度特性に関して測定を行った。較正試験は今後も継続する予定である。ラドン放出量の測定に関して、検出器構成部材の1つである高純度セラミック試料数種類のサンプルをメーカーから取り寄せ、測定試験を行った。これまでの所、試験に用いた80L検出器のバックグラウンドレベルから有意に高い核種は見つかっていない。よって、セラミック素材は主要なバックグラウンド源ではない可能性があるが、今後、他の80L検出器による確認を行う。また、80Lラドン検出器内面への再電解研磨などを行い、バックグラウンドレベルが低減するかどうか確認を行う。本研究の目標は、キセノン及びアルゴン中のラドン濃度測定を0.01mBq/m3の感度で行う装置の開発と、その装置の暗黒物質探索実験への応用を検討する事である。今年度も引き続き、「1.高効率ラドントラップの開発」と、「2.低バックグラウンドラドン測定器の開発」の2つの要素技術の開発を進めた。1.に関して、今年度は新たなナノ細孔素材の1つとして活性炭素繊維に着目し、活性炭素繊維を用いた吸着試験にとりかかった。あるメーカーから、数種類の細孔径の活性炭素繊維を入手し、吸着試験を行っている。また、3種類のラドン吸着材料、ガラス管、ガラスウール、シラス多孔質ガラス(SPG)を、液体窒素で冷却して、純空気とアルゴンガス雰囲気中でラドン吸着率の測定実験を行った。その結果、SPGがアルゴンガス雰囲気中でも、十分なラドン吸着性能を示すことがわかった。多孔質ガラスは、活性炭に代わる新しいラドン吸着材料となる可能性があることを確認した。2.に関しては、純空気中、純アルゴン中、純キセノン中での検出器の較正作業を進めた。80L検出器内部を満たすガスの種類により、ラドンの検出効率が変化する様子が確認された。基礎データはほぼ取得でき、中間的な報告を国際会議などで報告した。現在、最終的な結果を論文にまとめている。また、本年度の研究の過程で、較正試験に使用している80L検出器内部に放射線源が存在する事が判明した。これらはエタノールによるふき取り洗浄では除去しきれなかった。そのため、再度電解研磨処理することによるバックグラウンドレベルの低減を試みた。その結果、212Poのピークが、再処理前は25+/-1(cpd)であったところ、電解研磨再処理後には0.4+/-0.1(cpd)に低減された事を確認した。ウラン系列放射性核種の214Poに関しても低減がみられた。

低減後の214Poのカウントレートは、0.5mBq/m3程度の222Rn濃度に相当する。今年度は、1.低パックグラウンドラドン測定器の開発と、2.高効率ラドントラップの開発、3.暗黒物質探索実験への応用に取り組んだ。1.に関しては、今年度は、検出器を純空気で満たした状態での、80L検出器の内部起源のBGレベルを測定した。132.5日間の測定データから、80L検出器のBGレベルは、0.81+/-0.08 count/dayとの値が得られた。80L検出器の前に開発された70L検出器のBGレベルは、2.4+/-1.3 count/dayであったので、約1/3の低減に成功した。これらの開発の成果を論文にまとめて公表した。2.に関して、昨年度までにシラス多孔質ガラス(SPG)が活性炭に代わる新しいラドン吸着材料となる可能性があることを確認した。しかし、今年度、SPG自体に含まれている放射性不純物が、本研究に提供するためには無視できないレベルであることが判明した。そのため既製品のSPGを本研究で用いることは見合わせることにした。代替の吸着素材として、活性炭素繊維(ACF)を用いた吸着試験に取り組んだが、吸着素材としての有意な結果はまだ得られていない。3.に関して、神岡地下で行われている暗黒物質の直接探索を目指すエックスマス(XMASS)実験において、我々のラドン検出器を応用した水中ラドンのリアルタイム測定装置を新たに構築し、運用を開始した。本装置は2014年3月下旬から現在まで、XMASS実験サイトで運用を行っている。2014年5月には予期していなかった純水装置の不具合を発見し、物理解析への影響が生じる前に修正することに貢献できた。当初目標の、キセノン及びアルゴン中のラドン濃度測定を0.01 mBq/m3の感度で行う装置の開発は、まだ継続中という状況ではあるが、最終的な、ラドン測定装置の暗黒物質探索実験への応用は達せすることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。素粒子物理学実験26年度が最終年度であるため、記入しない。「高効率ラドントラップの開発」に関して、キセノン中ラドンの捕獲効率の高い吸着材がまだ得られていない。市販活性炭で有力な物は見つかっていなく、当初計画をしていた活性炭メーカーとのカスタム品の開発も厳しい状況である。効率の高いラドン吸着材は本研究の最も主要な開発要素で、吸着剤が決まらないとトラップの製作等が進まない。目標とする吸着性能を追求することを優先して研究を進めたため、他の開発項目に遅れが生じた。今年度は交付申請書に記載した実施計画の内容はおおむね予定通りの進展があった。「高効率ラドントラップの開発」に関して、活性炭素繊維やシラス多孔質ガラスなどのナノ素材を用いたラドン吸着の試験を行った。ただしまだ理想的なキセノン中のラドン吸着材は選定できていない。効率の高いラドン吸着材は本研究の最も主要な開発要素であるため、今年度は本研究に重点をおいた。制御系の開発に関しては、各種センサー等を調達し、準備をすすめた。シーケンスプログラム部分は、トラップによる理想的な吸着パラメータを得た後に開発を進める予定である。「低バックグラウンドラドン測定器の開発」に関しては、80Lラドン検出器の再電解研磨処理により、バックグラウンドの有意な低減を確認した。また容積1Lの小型のラドン検出器の製作を行う、ICFフランジにも電解研磨を試みる等、交付申請書の実施計画に記載した試みはほぼ行った。
「教えることで学ぶ」創造教育と年代別の工学的実験教室の構築

大学生に対して習得した専門知識の体系化を図り,主体性や問題解決能力を向上させ,コミュニケーションやチームワークの重要性を理解させることを目的として,"教えることで学ぶ"をキーワードとした創造教育を試みた.この取組みの一つとして,大学生が小中学生に対してものづくりの魅力を実感させる教室を立ち上げ,その効果について検討を行った.大学生に対して習得した専門知識の体系化を図り,主体性や問題解決能力を向上させ,コミュニケーションやチームワークの重要性を理解させることを目的として,"教えることで学ぶ"をキーワードとした創造教育を試みた.この取組みの一つとして,大学生が小中学生に対してものづくりの魅力を実感させる教室を立ち上げ,その効果について検討を行った.我が国の科学技術や産業社会の持続的発展のためには,高度な専門知識と広い教養を持ち,かつ創造性,主体性,積極性,問題解決能力をもつ人材の育成が不可欠である.これは社会が求める大学教育への要求でもある.このような社会的要求に応えるために,「教えることで学ぶ」をキーワードとした大学生による小中学生のための機械的・工学的ものづくり教室を試みている.本教室では,大学生が小中学生に対していかにものづくりや実験が楽しくかつ魅力的であるかを実感させるプログラムの創出と実践を行うものである.このような活動を通して,大学生にとっては習得した専門知識の体系化,主体性,問題解決能力,独創性を育てるとともに,コミュニケーションやチームワークの重要性も理解させることを狙いとしている.一方,小中学生にはものづくりの体験を通して,ものづくりや科学技術への興味をもたせ,我力個の科学技術の担い手として成長を促すことも目的としている.本年度は,小中学生を対象としたアルミ缶を用いたものづくり教室の開催を行った.具体的には,小学生低学年および親を対象に「大空を翔るアルミ缶飛行機」の製作教室,小学生高学年を対象に「風に向かって進む空き缶ウインドカーをつくろう!!」,中学生を対象とした「アルミ缶の解剖実験教室」を開催し,小中学生にものづくりの楽しさを伝えた.一方,大学生はこれらのものづく教室を企画するとともに,取り組みについて学会で報告を行い,ものづくり教育に対する認識が向上した.また「大空を翔るアルミ缶飛行機(2008. 8)」「風に向かって進む空き缶ウインドカーをつくろう!!(2009. 3)」の教室がTV取材を受けた.我が国の科学技術や産業社会の持続的発展のためには,高度な専門知識と広い教養を持ち,かつ創造性,主体性,積極性,問題解決能力をもつ人材の育成が不可欠である.これは社会が求める大学教育への要求でもある.このような社会的要求に応えるために,「教えることで学ぶ」をキーワードとした大学生による小中学生のための機械的・工学的ものづくり教室を試みている.本教室では,大学生が小中学生に対していかにものづくりや実験が楽しくかつ魅力的であるかを実感させるプログラムの創出と実践を行うものである.このような活動を通して,大学生にとっては習得した専門知識の体系化,主体性,問題解決能力,独創性を育てるとともに,コミュニケーションやチームワークの重要性も理解させることを狙いとしている.一方,小中学生にはものづくりの体験を通して,ものづくりや科学技術への興味をもたせ,我が国の科学技術の担い手として成長を促すことも目的としている.本年度は,小学生と親を対象としたものづくり教室の開催を行った.具体的には,小学生を対象にアルミ缶を利用した「大空を翔るアルミ缶飛行機」「風に向かって進む空き缶ウインドカー」「アルミ缶ポンポン蒸気船」の製作教室,および小学生と親を対象とした「卑弥呼の青銅鏡をつくろう」「鋳造で風鈴をつくろう」を開催し,小学生にものづくりの楽しさを伝えた。一方,大学生はこれらのものづく教室を企画するとともに,取り組みについて学会で報告を行い,ものづくり教育に対する認識が向上した.また,これらのものづくりの手順や注意点をビデオコンテンツとしてまとめ,ものづくりの勘どころを理解できるように整備を開始した.我が国の科学技術や産業社会の持続的発展のためには,高度な専門知識と広い教養を持ち,かつ創造性,主体性,積極性,問題解決能力をもつ人材の育成が不可欠である.これは社会が求める大学教育への要求でもある.このような社会的要求に応えるために,「教えることで学ぶ」をキーワードとした大学生による小中学生のための機械的・工学的ものづくり教室を試みている.本教室では,大学生が小中学生に対していかにものづくりや実験が楽しくかつ魅力的であるかを実感させるプログラムの創出と実践を行うものである.このような活動を通して,大学生にとっては習得した専門知識の体系化,主体性,問題解決能力,独創性を育てるとともに,コミュニケーションやチームワークの重要性も理解させることを狙いとしている.一方,小中学生にはものづくりの体験を通して,ものづくりや科学技術への興味をもたせ,我が国の科学技術の担い手として成長を促すことも目的としている.本年度は,小学生と親を対象としたものづくり教室の開催を行った.具体的には,小学生を対象にアルミ缶を利用した「大空を翔るアルミ缶飛行機」「風に向かって進む空き缶ウインドカー」「アルミ缶ロボット」の製作教室,および小学生と親を対象として、消失モデル法による「クリスマスベルをつくろう」「鋳造で風鈴をつくろう」を開催し,小学生にものづくりの楽しさを伝えた.一方,大学生はこれらのものづくり教室を企画するとともに,取り組みについて学会で報告を行い,ものづくり教育に対する認識が向上した.また,これらのものづくりの手順や注意点をビデオコンテンツとしてまとめ,ものづくりの勘どころを理解できるように整備を行った.
食品の抗酸化機能評価を目指した酸化ストレス産物の一斉解析法の開発

近年、種々の生活習慣病や老化の原因として酸化ストレスが注目されている。この過程で生じる種々の酸化産物は、種々の疾病や老化の発症・進展の指標と考えられており、これらを正確に評価することは、疾病・老化のリスク評価を可能とすることが期待され、また食品成分に含まれる抗酸化物質による予防・改善効果を評価する指標ともなり、疾病の早期発見や機能性食品の開発に有効である。本研究では、酸化ストレスにおいて生じる活性酸素種によって傷害される第一の標的分子と考えられる細胞膜脂質の過酸化反応に注目し、生じる脂質過酸化産物を網羅的に評価する方法の確立を試みた。方法としては、分離性・定量に優れたガスクロマトグラフ・質量分析法(GC-MS)を主に用いた。その結果、脂質過酸化初期産物である脂質ヒドロペルオキシド(Kawai et al.,Anal Biochem,2007)及びその分解産物である脂質アルデヒド(Kawai et al.,Chem Res Toxicol,2007)の同時一斉解析法の構築に成功した。また、これらの方法を用いてヒト低比重リポタンパク質(LDL)酸化物や肝障害モデルマウス肝臓といった生体サンプルの評価が可能である事を示した。また、酸化ストレスの発生源である炎症部位における細胞膜脂質の過酸化反応機構において好中球由来のミエロペルオキシダーゼの関与を明らかとし、この反応には細胞膜のアミノリン脂質組成が関与することを示した(Kawai et al.,Biochemistry,2006)。以上の結果より、生体内で生じる細胞膜脂質過酸化産物を網羅的に評価することが可能となった。本研究により構築した分析システムを用いて、食品中に含まれる種々の抗酸化物質の機能評価への応用を展開することが今後の課題である。酸化ストレスは、動脈硬化症やがんなどの生活習慣病をはじめとする種々の疾病に関与していると考えられている。よって生体内の酸化ストレスを測定することは、疾病リスク・老化の程度を間接的に評価する方法の一つであると同時に、酸化ストレスの程度はその時点での生体内の抗酸化力を意味することから、日常摂取する食事由来の食品成分が持つ抗酸化機能性をin vivoにおいて評価するうえで非常に重要である。本研究では、酸化ストレス測定の指標(バイオマーカー)として、(1)脂質過酸化物、(2)DNA傷害産物、(3)食品由来抗酸化物質に焦点を当て、これらを高感度に測定するシステムを構築し生体試料からの網羅的解析につながる基礎的測定条件の検討を試みた。脂質過酸化物については、不飽和脂肪酸の初期過酸化産物である脂質ヒドロペルオキシド及びその分解産物であるアルデヒド類についてガスクロマトグラフィー質量分析計により測定することが可能となった。また、生体試料からの前処理法としてTLC-ブロット法が有効であることも明らかとした。DNA傷害産物については、グアニン残基の酸化マーカーである8-ヒドロキシグアニンに加えて、4-オキソノネナール(ONE)-グアニン付加体について高速液体クロマトグラフィー(HPLC)-電気化学検出によりpmolレベルの高感度で検出可能な分析系を構築した。ONE付加体については、特異的モノクローナル抗体を利用してイムノスロットブロット法による培養細胞DNAからの免疫化学的検出も可能となった。また、食品由来抗酸化物質として野菜中に幅広く含まれるケルセチンに着目し、ヒトあるいはラットがケルセチンを経口摂取した際に血中に見出される代謝産物についてのHPLC分析条件を検討した。以上の結果より、生体内の酸化ストレスの多様性を評価する基礎的条件が確立した。