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低減速自然循環沸騰水型炉の起動時の熱流動特性に関する研究

低減速自然循環沸騰水型炉の起動時における熱流動特性に関する研究において,低減速自然循環沸騰水型炉炉心近傍基本流れを模擬した,自然循環型並列沸騰流路を用いて,起動時における熱流動不安定性について実験的,解析的に調べ,以下のことを明らかにした.(1)昨年度までの研究に用いた低減速自然循環沸騰水型炉炉心近傍流動を模擬した並列沸騰流路を用いて,フラッシング現象,稠密炉心の低圧力下におけるガイセリングを中心とする蒸気泡変動による圧力変動に起因した不安定流動に与える影響について,非加熱ライザー部長,流路間隙,系圧力をパラメータとし,広範囲における流動条件下で実験を行うことにより調べた.(2)詳細な気泡流の流動構造解明には,均一な気泡発生が不可欠であり,本研究で開発した気泡発生装置により広範囲の気泡径が発生可能であることを確認した.また,本手法では流量条件に因らずに任意の気泡径を発生させることが可能であり,流れ方向における発達過程の計測によって,小気泡では合体が少なく,一方,大気泡では合体による影響が確認された.それらの流動構造を解明するためにUDM,DIP,WMTを用いた複合計測の必要性が示された.(3)超音波パルスを送受信する計測システム構成および取得したエコー信号をプログラミング処理するソフトウエアを開発し,気液二相流の流動様式である気泡流からスラグ流,そして環状流の流動判別に適用した.(4)昨年度開発した粒子-流体モデルに基づく気泡流の多次元流動解析コードを,垂直矩形流路内および垂直円管流路内の気泡流の発達過程を計測した実験結果に適用して解析を行い,気泡流の流れの発達特性を支配する物理現象を調べた.(5)以上の研究成果に基づき,低減速自然循環沸騰水型炉の安定かつ合理的な起動手順を提案するとともに,チェムニの分割の必要性について提案した.低減速自然循環沸騰水型炉の起動時における熱流動特性に関する研究において,低減速自然循環沸騰水型炉炉心近傍基本流れを模擬した,自然循環型並列沸騰流路を用いて,起動時における熱流動不安定性について実験的,解析的に調べ,以下のことを明らかにした.(1)昨年度までの研究に用いた低減速自然循環沸騰水型炉炉心近傍流動を模擬した並列沸騰流路を用いて,フラッシング現象,稠密炉心の低圧力下におけるガイセリングを中心とする蒸気泡変動による圧力変動に起因した不安定流動に与える影響について,非加熱ライザー部長,流路間隙,系圧力をパラメータとし,広範囲における流動条件下で実験を行うことにより調べた.(2)詳細な気泡流の流動構造解明には,均一な気泡発生が不可欠であり,本研究で開発した気泡発生装置により広範囲の気泡径が発生可能であることを確認した.また,本手法では流量条件に因らずに任意の気泡径を発生させることが可能であり,流れ方向における発達過程の計測によって,小気泡では合体が少なく,一方,大気泡では合体による影響が確認された.それらの流動構造を解明するためにUDM,DIP,WMTを用いた複合計測の必要性が示された.(3)超音波パルスを送受信する計測システム構成および取得したエコー信号をプログラミング処理するソフトウエアを開発し,気液二相流の流動様式である気泡流からスラグ流,そして環状流の流動判別に適用した.(4)昨年度開発した粒子-流体モデルに基づく気泡流の多次元流動解析コードを,垂直矩形流路内および垂直円管流路内の気泡流の発達過程を計測した実験結果に適用して解析を行い,気泡流の流れの発達特性を支配する物理現象を調べた.(5)以上の研究成果に基づき,低減速自然循環沸騰水型炉の安定かつ合理的な起動手順を提案するとともに,チェムニの分割の必要性について提案した.低減速自然循環沸騰水型炉の起動時の熱流動特性に関する研究において,炉心,分割チェムニと気水分離器を模擬した現象の観察が可能な,流路間隙が5mmの並列沸騰流路を有する自然循環実験装置を用い,大気圧下において入口サブクール度の自然循環流動実験を行い,以下のことを明らかにした.(1)ガイセリング,自然循環流量振動、密度波振動に関する流動安定判別マップを取得するとともに,不安定流動条件下におけるこれらの不安定流動の周期と振幅,並びに,圧力損失振動特性とそれらの発生機構を明らかにした.(2)大気圧下では流路間で逆位相のガイセリングが発生した.ガイセリングの周期は沸騰遅れ時間の2倍と非加熱ライザー部の通過時間の和で整理できる.また,水と蒸気の電気伝導度差により流路内のボイド率分布,気泡の速度分布,気泡体積分布を効率よく計測でき,実機の運転条件である高温・高圧下の二相流にも適用できるワイヤー・メッシュ・トモグラフ法に基づく計測システムを開発し,計測精度を調べる研究を行い下記のことを明らかにした.(1)低減速自然循環沸騰水型炉のチェムニ内における二相流の多次元流動特性を計測する手法としてはサンプリング周波数を高める必要があることが判明したので,サンプル・ホルダーを含むA/Dコンバータとデータ収録の回路を高速化するとともに,計測回路の交流抵抗(コンダクタンスとリアクタンス)の存在により,パルス状の交流印加電圧に対して,計測用直流抵抗の両端の電圧が一定になるまでの時間を短くすることにより,サンプリング周波数を1.2kHzから10kHzに高めることに成功し,より高速な気泡流れを計測できるワイヤー・メッシュ・トモグラフ装置の開発した.(2)流路内のボイド率分布,気泡の速度分布,気泡体積分布を計測できるデータ処理法を確立した.低減速自然

循環沸騰水型炉の起動時の熱流動特性に関する研究において,炉心,分割チェムニと気水分離器を模擬した現象の観察が可能な,流路間隙が5mmの並列沸騰流路を有する自然循環実験装置を用い,大気圧下において入口サブクール度の自然循環流動実験を行い,以下のことを明らかにした.1.昨年度の研究に用いた自然循環沸騰二相流実験装置の出口プレナムを共有する2本の並列沸騰流路のテスト部の流路間隙を5mmから2mmと3mmに変え,自然循環により流路間隙,循環水温と系圧力をパラメータとする実験を行い,数値解析コードの検証用データを取得するとともに,ガイセリング,自然循環流量振動と密度波振動の発生機構を解明し,それらの不安定流動の発生限界と流量振動の特性に及ぼす流路間隙,系圧力と循環水温の影響を調べた.2.昨年度開発したサンプリング周波数を10kHzまで高めたワーヤー・メッシュ計測装置に関して,矩形流路用の計測ソフトを円管流路用に拡張して,垂直円管流路内の気泡流の流れの発達過程に適用し,超音波パルスのドップラー効果を利用した計測装置と併用して,気液両相の速度分布,ボイド率分布,レイノルズ応力分布,気泡体積分布を計測し,統計処理することにより,気泡流の液相の乱流特性を解明するとともに,気泡流の流れの発達特性を調べた.3.パルサレシーバを用い,超音波パルスの反射時間を計測し,気液界面の位置を統計的に処理することにより,流動様式を定量的に評価する手法を確立した.4.昨年度開発した粒子-流体モデルに基づく気泡流の多次元流動解析コードを,昨年度実施した垂直矩形流路内の気泡流の発達過程を計測した実験結果に適用して解析を行い,気泡流の流れの発達特性を支配する物理現象を解明した.5.二流体モデルに基づく過渡二相流解析コードを沸騰二相流の振動流に適用して,空間メッシュ幅をパラメータとして数値解析を行い,数値解に与える不適切性と数値粘性の影響を明らかにした.低減速自然循環沸騰水型炉の起動時の熱流動特性に関する研究において,炉心,分割チェムニと気水分離器を模擬した現象の観察が可能な,流路間隙が5mmの並列沸騰流路を有する自然循環実験装置を用い,大気圧下において入口サブクール度の自然循環流動実験を行い,以下のことを明らかにした.(1)昨年度までの研究に用いた自然循環沸騰二相流実験装置の出口プレナムを共有する2本の並列沸騰流路のテスト部の流路間隙を2mm,3mm,5mmと変え,さらにライザー部の長さを代えて,自然循環により流路間隙,ライザー長さ,循環水温と系圧力をパラメータとする実験を行い,数値解析コードの検証用データを取得するとともに,ガイセリング,自然循環流量振動と密度波振動の発生機構を解明し,それらの不安定流動の発生限界と流量振動の特性に及ぼす流路間隙,ライザー長さ,系圧力と循環水温の影響を調べた.(2)昨年度までに開発したサンプリング周波数10kHzまで高めたワーヤー・メッシュ計測装置と,一定気泡径発生装置を用いて,垂直円管流路内の気泡流の流れの発達過程に適用し,超音波パルスのドップラー効果を利用した計測装置と併用して,気液両相の速度分布,ボイド率分布,レイノルズ応力分布,気泡体積分布を計測し,統計処理することにより,気泡流の液相の乱流特性を解明するとともに,気泡流の流れの発達特性を調べた.(3)昨年度
ケージドアミノアシルtRNAによる初期胚における翻訳の時空間的制御

最近、筆者らは、翻訳の光トリガーとなるケージドaa-tRNAという化合物を作り、これを用いて翻訳を光で制御する方法を開発した。ただし、これまでは、本手法による翻訳の光制御をin vitro及び培養細胞内で示しただけで、実際に生命科学の課題解決に応用はしていない。そこで、本研究では、ケージドaa-tRNAによる翻訳の光制御法を、哺乳動物の初期発生の研究に応用しようと考えた。動物の発生過程には、必要なタイミングで局所的に合成されるタンパク質が多数関わっていると考えられる。その役割を解明するためには、そのタンパク質の発現を時空間的に制御する方法が有効である。H30年度は、ケージドaa-tRNAによる胚の細胞内における翻訳の誘導を試みた。アンバーコドンをもつmOrange2 mRNA、および、DEACMケージドaa-tRNAを合成し、PAGEおよび吸収スペクトルにより合成物を確認した。このmRNAとケージドaa-tRNAをマウス受精卵や2細胞期胚にマイクロインジェクションにより導入し、光照射時のmOrange2の合成を観察した。光照射なしの場合と比べると光照射時にmOrange2の合成がより強く見られた。さらに、卵成熟過程から受精後にかけてのミトコンドリア数の上昇とその後の発生に関わると考えられているPGC-1αタンパク質に着目し、その光依存的な合成を目指して準備を行った。これが可能になれば発生におけるPGC-1αの時空間特異的役割の解明につながる。PGC-1αのcDNAを入手して転写合成によりmRNAの作製を行った。アンバーコドンを含む変異体mRNAも作製した。しかしながら、野生型のPGC-1αですら非常に合成効率が低かった。そこで今後は、同様に受精卵や初期胚の発生に関わる他のタンパク質に切り替えて、光依存的な合成を試みようとしている。筆者らは最近、ケージドアミノアシルtRNAという光応答性の化合物を作り、これを用いて翻訳を光で制御する方法を開発した。ただし、これまでは、本手法による翻訳の光制御が可能であることをin vitro及び培養細胞内で示しただけで、実際に生命科学の課題解決に応用はしていない。平成29年度は、胚細胞内でケージドアミノアシルtRNAによる翻訳の光制御を行うための準備段階を進めた。まずは、翻訳を可視化するための蛍光タンパク質(mOrange2)の発現ベクターおよびmRNAを準備した。mRNAはキャップ構造とポリAを含むものを調製した。マウス胚では1細胞の後期から2細胞期にかけて新しい胚性の転写が始まるため、1細胞期においては発現ベクターの導入で転写・翻訳を起こすことは難しかったが、mRNAの導入により1細胞期においてmOrange2の発現(翻訳のみ)を確認することができた。このときリポフェクション法では、細胞のダメージが大きくmOrange2の発現量は少なかったが、マイクロインジェクション法でははっきりと発現が確認できた。さらには、ケージドアミノアシルtRNA(アンチコドンはamber)の合成を行ってin vitroで光応答することを確認した。また、ケージドアミノアシルtRNAに対応するamber変異入りのmOrange2 mRNAの調製も行った。in vitroでは光制御可能なケージドアミノアシルtRNAの合成を終え、胚の細胞内でタンパク質合成を可視化するためのmOrange2 mRNAの調製も行って、その胚細胞内発現が見られるような導入法の検討も終えた。以上により、平成29年度においては、次年度に胚細胞内での翻訳の光制御を行うための準備を整えることができた。

そこで今後は、同様に受精卵や初期胚の発生に関わる他のタンパク質に切り替えて、光依存的な合成を試みようとしている。前年度までに準備・合成した材料により、胚細胞内での翻訳の光制御を行う。ケージドアミノアシルtRNAやmRNAのインジェクション時の最適濃度、および光照射の条件を検討する。蛍光タンパク質のmRNAを用いて、翻訳の光制御が確認できたのち、胚の発生に影響しうるタンパク質の合成の光制御に取り組む。胚の初期発生能を高めうる遺伝子としてPGC-1αを選び、このmRNA(および、その鋳型となるDNA)については、現在、調製を進めている。これを用いて、その翻訳の光制御および発生への影響を調べる。初期胚の細胞内で特定タンパク質の合成を引き起こすために、当初は転写・翻訳の鋳型となる遺伝子を細胞内導入していた。しかし、早い段階の胚では遺伝子ではなくmRNAを導入した方がタンパク質合成を引き起こすためには適していることが分かった。このmRNAの合成には、転写用の酵素だけでなく、CAPおよびpolyAを付加するためのキットの費用も必要である。今年度はmRNAよりも遺伝子を中心として用いたため材料費を抑えることができ、約18万円の次年度使用額が生じた。次年度においてはmRNAを中心として用いるため多めの材料費が必要になる。この次年度使用額をmRNA作製費用に充てる。
ショウジョウバエ脳形成グランドプランの分子遺伝学的解析

我々はこれまでに、このショウジョウバエ脳の初期発生が、otd/Otx,ems/Emx,exd/Pbx1,hth/Meis1,eyeless/Pax6等の進化上高度に保存されたホメオボックス遺伝子により支配されていることを明らかにし、脊椎動物の脳の初期発生と共通する普遍的な分子機構の存在を示してきた。今年度は、これらの研究結果を基礎に、ショウジョウバエ脳において学習・記憶等の高次中枢構造であるキノコ体の形成機構について解析を行った。キノコ体特異的エハンサートラップ系統と共焦点顕微鏡を用いた解析により、胚発生期におけるキノコ体前駆体細胞を同定し、ショウジョウバエPax6相同遺伝子であるeyelessとtwin of eyelessが前駆細胞で発現していることをを明らかにした。また、複眼形成過程でeyelessと共に機能するdachshundの発現を確認した。突然変異体脳の遺伝学的解析により、eyelessとduchshundはキノコ体神経構造の構築にあたり協調的に機能することが明らかとなった。Pax6遺伝子は、脊椎動物脳の嗅球・嗅皮質・扁桃体等の嗅覚情報系の形成に重要な機能を持つ事が知られている。加えて、神経解剖学的な比較から、脊椎動物と無脊椎動物の味覚情報系に顕著な構造上の共通性が存在することが従来より指摘されている。ショウジョウバエキノコ体と脊椎動物脳の嗅覚中枢の形成の両者におけるPax6遺伝子の重様性は、多様な動物の脳の嗅覚・学習系の構築過程が、普遍的な遺伝子プログラムにより制御されている可能性を示唆している。
食物報酬に関与する味覚情報処理機構の解明

飲食物摂取に重要な役割を果たす味刺激に対する快・不快情動が、いかなる神経回路の働きで生じるのかを明らかにするために、味覚情報が脳内報酬系にアクセスする過程を調べた。味刺激に対する嗜好や嫌悪は大脳辺縁系に属する扁桃体内中心核の細胞集団の働きによって調節され、脳内報酬系のかなめである側坐核shell部および腹側淡蒼球を介して、実際の摂取や嫌悪の反応形成に関わっていることを明らかにした。本研究は、飲食物の摂取に重要な味覚嗜好性がどのような神経回路の働きで生じるのかを明らかにするために、味覚情報が脳内報酬系にアクセスする過程を検索することを目的としている。本年度は行動薬理学的実験および免疫組織化学的実験により次の成果を得た。1.脳内報酬系の枢軸である側坐核は、飲食物摂取行動にも重要な役割を果たしている。ラットの側坐核に脳内大麻様物質(カンナビノイド)であるアナンダマイドを微量注入したところ、本来嗜好性の高い甘味溶液に限ってその摂取量が増加することが確認された。従来から麻薬様物質(オピオイド)注入でも高嗜好性の飲食物摂取が増加することが報告されているので、側坐核ではカンナビノイドとオピオイドの相互作用が生じていることが示唆された。2.側坐核からの出力を受ける腹側淡蒼球も嗜好性味刺激の摂取に深く関わっている。味刺激摂取後に内臓不快感を経験させて味覚嫌悪学習を獲得したラットの腹側淡蒼球にγ-アミノ酪酸(GABA)を微量注入すると、学習した味覚嫌悪が一時的に解消されることがわかった。この結果は、腹側淡蒼球におけるGABA伝達が飲食物に対する嗜好や嫌悪の変化に関与することを示す。3.側坐核や腹側淡蒼球などの脳内報酬系への味覚情報の入力源を探るために、扁桃体の異なる2つの領域にグルタミン酸アゴニストやオピオイドアゴニストを微量注入し、神経活動の活性化により生じるc-fos遺伝子発現のパターンをしらべた。扁桃体中心核にグルタミン酸アゴニストのAMPAを注入した場合に、他の条件に比べて側坐核shell部においてFosタンパク質の発現が多かったことから、扁桃体中心核に投射した味覚情報が側坐核にグルタミン酸作動性入力として送られる可能性が示唆された。飲食物摂取に重要な味覚刺激に対する嗜好や嫌悪が、いかなる神経回路の働きで生じるのかを明らかにするために、味覚情報が脳内報酬系にアクセスする過程を検索した。1.脳内報酬系のかなめである側坐核に情動関連情報を送る扁桃体が、味覚行動において果たす役割を、中心核および基底外側核の2つの代表的亜核に分けて検討した。あらかじめ高嗜好性流動食(エンシュアリキッド)を経験させたラットでは、空腹でなくてもエンシュアリキッドの摂取量が増加するが、直前にγ-アミノ酪酸(GABA)の作動薬を中心核に微量投与すると摂取量が著明に減少するとともに、対象物を拒否する前肢の交互運動が頻発した。GABA作動薬を基底外側核に投与した時には、このような変化はなかった。2.中心核にGABA作動薬を投与して嫌悪性の前肢交互運動が観察されたラットにおいて、ニューロン活性化のマーカーであるFosタンパク質の発現パターンをしらべると、下位脳幹の孤束核、結合腕傍核など内臓感覚の投射路の一部において特異的な活性化がみられた。3.甘いサッカリン溶液の摂取後に、薬物によって内臓不快感を引き起こし、その味を嫌悪するようになったラットの腹側淡蒼球では、サッカリン溶液を口腔内に注入すると、2時間以上にわたってGABAの放出量が増加した。しかし、もともと嫌悪性の高い苦い溶液や嫌悪条件づけをしない場合のサッカリン溶液の刺激ではGABA放出は変化しなかった。4.以上の結果は、扁桃体中心核GABA系が情動性味覚情報処理に重要な役割を果たし、側坐核、腹側淡蒼球を介して、嗜好性および嫌悪性行動の発現に関与することを示唆する。
国際人権法における無償教育原則の国内適用をめぐる教育財政の法制的、制度論的研究

最終年度は、(1)これまでの調査の整理と、その分析に必要な情報および書籍・資料の収集、(2)今般の「幼児教育無償化」「高等教育無償化」政策の分析し、学会での報告、研究会での報告、そして論文の発表をおこなった。特に(2)については、その意義と問題点を無償性の制度原理との観点で分析することが社会的に喫緊の課題となっていたものであるが、(1)「幼児教育無償化」については、20年近く前の自民党における早期教育(5歳児の義務教育化)の議論を出自としており、近年大きな問題となっている待機児童等の保育問題に対応するものではないこと、(2)「高等教育無償化」については、あくまでも選別的給付(⇔無償性原理としての普遍的給付)にとどまる上、各高等教育機関の経営の国家管理を強化するという、無償化と全く無関係の制度を組み込んだ極めて歪なものであること、(3)総じて、政策形成過程において権利という観点が全く捨象され、権利保障を意図した制度とは言えず、無償性原理とは異なる制度が実体化したものと結論付けた。平成27年度において、第一に、教育費および教育財政に関する国内・海外文献の収集をおこなった。また、第二に、国連子どもの権利委員会による政府審査を控え、国内の研究者やNPOの実践家等で国連に提出する報告書作成のための研究会を重ね、現在報告書を作成しているところである。第三に、教育費に関する国民意識の調査をおこなうため、名古屋大学の石井拓児氏と共同で、調査項目の検討を重ね、その予備調査を大学生に対して実施し、今後分析をおこなった上で、調査用紙を完成させ、28年度以降本調査を実施し、分析をおこなう予定である。それに関して、教育費の意識調査をめぐる先行研究や分析視覚を整理し、その結果を2016年5月の大学評価学会において、発表した。第四に、2016年より犬山市の教育委員に就任したことから、保護者の教育費負担のあり方、軽減について実践的に取り組んでいるところであり、これまで学校事務職員らとの学習を通じて得てきた知見を踏まえ、教育委員として就学援助制度の学校現場での周知方法を改善させるなどしてきたが、今後さらに研究を進めながら、学校現場での教育費のあり方、地方教育財政のあり方について、改善策を検討していく予定である。最後に、平成27年度には、日程上の都合により当初予定していた国内および海外の調査を実施出来なかったが、次年度以降、給食費を無償化した自治体を中心に聞き取り調査や財政分析などの研究を進めていく予定である。研究概要に述べたとおり、日程上の都合により当初予定していた国内および海外の調査を実施出来なかったが、(1)国連子どもの権利委員会に向けた報告書について当初の予定どおり作成に向けた研究が進んでいること、(2)当初予定されていなかった、いわゆる「教育機会確保法案」に関する論文依頼があり、予定していた調査に代わって義務教育における教育費支出のあり方について検討をおこなったこと、(3)次年度において教育費および教育財政に関する国内・海外文献の収集を十分におこなうことができたこと、(4)教育費に関する意識調査についても、次年度以降実施するための準備がほぼ完了したこと、などから初年度の研究はおおむね順調に進展したということができる。平成28年度において、第一に、教育費および教育財政に関する国内・海外文献の収集をおこなった。また、第二に、教育費に関する国民意識の調査をおこなうため、名古屋大学の石井拓児氏と共同でおこなっている調査研究について、2016年5月に大学評価学会において研究概要、および研究の状況について学会発表をおこなった。また、先行して大学生に対して予備調査を実施した。今後分析をおこなった上で、調査用紙を完成させ、本調査の実施と分析をおこなう予定である。第三に、2016年より犬山市の教育委員に就任したことから、保護者の教育費負担のあり方、軽減について実践的に取り組んでいるところであり、これまで学校事務職員らとの学習を通じて得てきた知見を踏まえ、教育委員として就学援助制度の育委員会としての周知方法を改善させるなどしてきたほか、所管する学校における私費負担の状況を調査した。今後さらに研究を進めながら、学校現場での教育費のあり方、地方教育財政のあり方について、改善策を検討していく予定である。第四に、1960-70年代の学校財政の実態および地方教育行政の施策について、他領域である社会教育分野から自治体、学校、地域の状況を福岡県の筑豊地域のフィールドワークによって明らかにしている、鹿児島大学の農中至氏に、これまでの研究成果、収集してきた各種の資料について、レクチャーを受けつつ、また資料の提供を受け、今後の研究課題・対象・方法について大きな示唆を得た。教育財政の研究課題については、社会教育、学校教育の横断的な研究が必要であることを確認し、今後も継続的に共同的な研究を継続していくこととした。平成28年度には、校務上の都合により当初予定した海外の調査を実施出来なかったが、次年度以降に予定していた国内調査を実施することができ、また教育費および教育財政に関する国内・海外文献の収集を十分におこなうことができた。なお、上述の当初予定していた海外調査については、既に計画済みであり、速やかに実施できる目処が立っているところである。昨年度は、主として(1)アメリカ・ペンシルベニア州において学校、教育施設、教育費の調査、および同州の教育費施策の歴史と展開に関する資料収集、(2)教育の無償性に関する政策動向についてまとめ、日本教育法学会の定例研究会において報告、(3)(2)の報告のうち、中等・高等教育分野の教育費に関する政策動向について論文としてまとめ、所属大学が発行する紀要に発表、

(4)アメリカ・カリフォルニア州において、同州の高等教育無償化の施策と運動について、学生団体の関係者に聞き取り調査の4点をおこなった。平成29年度においては、国内調査を実施することを予定していたが、校務の日程上の都合により実施できなかった。また、教育費および教育財政に関する文献・資料を十分に収集することが出来なかった。これらについては、今年度内に遂行する計画を立てているところである。最終年度は、(1)これまでの調査の整理と、その分析に必要な情報および書籍・資料の収集、(2)今般の「幼児教育無償化」「高等教育無償化」政策の分析し、学会での報告、研究会での報告、そして論文の発表をおこなった。特に(2)については、その意義と問題点を無償性の制度原理との観点で分析することが社会的に喫緊の課題となっていたものであるが、(1)「幼児教育無償化」については、20年近く前の自民党における早期教育(5歳児の義務教育化)の議論を出自としており、近年大きな問題となっている待機児童等の保育問題に対応するものではないこと、(2)「高等教育無償化」については、あくまでも選別的給付(⇔無償性原理としての普遍的給付)にとどまる上、各高等教育機関の経営の国家管理を強化するという、無償化と全く無関係の制度を組み込んだ極めて歪なものであること、(3)総じて、政策形成過程において権利という観点が全く捨象され、権利保障を意図した制度とは言えず、無償性原理とは異なる制度が実体化したものと結論付けた。平成28年度は、(1)国連子どもの権利委員会に向けた報告書の作成を共同研究のかたちでおこない、(2)教育費に関する意識調査について大学生に対して実施・分析し、その成果を2017年3月の大学評価学会において報告し、(3)日本教育政策学会より依頼を受け現在執筆中である「教育機会確保法案」に関する論文を2016年度に発表し、(4)日本教育制度学会より依頼を受け、今後執筆をおこなう「教育機会の均等」に関する論文を同年度に発表し、(5)教育費負担軽減、一部無償化などをおこなっている地方自治体の関係者(京都府伊根町など)への聞き取り調査をおこなう。平成28年度は、(1)国連子どもの権利委員会に向けた報告書の作成を共同研究のかたちでおこちでおこない、(2)教育費に関する意識調査について大学生に対して実施・分析し、その成果を2018年3月の大学評価学会において報告し、(3)日本教育法学会の企画において依頼を受けた無償教育についての研究報告をおこない、(4)本研究に関連する書籍および情報の収集をおこない、(5)教育費、学校財政に関して国内および国外調査をおこなう。具体的には、上半期においてアメリカ・ペンシルベニア州の教育委員会、学校、教育施設の調査、下半期において給食費、就学援助費等の無償制を先進的に取り組む自治体への聞き取り調査、および社会教育研究者との学校外教育や福祉領域に関する研究会を実施する。平成30年度は、今年度予定している調査や資料収集をおこなった上で、これまでの調査・分析を踏まえて、教育を受ける権利を保障する教育財政法、教育財政基準、自治体・学校ガバナンスについて総合的な制度論的分析を成果としてまとめる。そして、学会発表と学会誌への論文投稿をおこなうほか、教職員や教育関係者などとの交流を積極的に図り、現場に資する研究を心がけて、成果を社会に還元する。
一次元フラストレート磁性体におけるスピン・ネマティック秩序の探索と解明

本研究の目的は一次元フラストレート磁性体に理論的に期待される多様な量子相、特に飽和磁場近傍に期待される新しい電子状態であるスピン・ネマティック秩序相の詳細を実験的に明らかにすることである。本研究において単結晶試料を育成し、核磁気共鳴法(NMR)を行うことでNaCuMoO4(OH)が一次元フラストレート磁性体の良いモデル物質であることが分かった。また、強磁場NMRの実験を行い、一次元フラストレート磁性体で初めて飽和磁場近傍の新しい磁気相を発見した。飽和磁場手前の24.3-24.5T近傍の狭い磁場領域に存在するという特徴から、この磁気相はスピン・ネマティック秩序相と関連している可能性が高い。本研究の目的は一次元フラストレート磁性体に理論的に期待される多様な量子相、特に飽和磁場近傍に期待される新しい電子状態であるスピン・ネマティック秩序相の詳細を実験的な観点から明らかにすることである。そのために1.新しい候補物質を探索する、2.有力な候補物質を選定する、3.その中でスピン・ネマティック秩序相を示すことが期待される候補物質を選定する、4.スピン・ネマティック秩序相を実証する、という4段階の研究計画を立てた。本研究では、そのような候補物質として新しくNaCuMoO4(OH)を発掘した。本物質は磁化や比熱などの巨視的な物性測定から有力な候補物質であることが明らかとなった。また、本物質の単結晶試料の育成にも成功し、核磁気共鳴法の測定を行うことで低温における磁気秩序や磁気ゆらぎを明らかにした。その結果、本物質は微視的な観点からも有力な候補物質であることが実証され、スピン・ネマティック相関が発達していることとも合致した。一次元フラストレート磁性体の有力な候補物質としてはLiCuVO4があるが、この物質は飽和磁場が高すぎる、Liが欠損しやすいという問題があり実験的な検証が停滞していた。これに対し、NaCuMoO4(OH)はLiCuVO4よりも飽和磁場が低い、純良な単結晶試料が得やすいという長所があり、スピン・ネマティック秩序相への実験的アプローチがより容易になった。したがって今後さらに飽和磁場近傍における物性測定を進めることによってスピン・ネマティック秩序相の詳細が明らかになり、ひいてはフラストレート磁性体で提唱されている様々な電子状態の総合的な理解につながっていくと期待される。本研究計画では4段階の研究目標を設定しているが、2.巨視的な物性測定から有力な候補物質であることが明らかとなった3.単結晶試料を用いた核磁気共鳴法の測定によって微視的にも有力な候補物質であることが明らかとなったことにより、1年目のうちに3段階目まで達成することができた。そのため、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。初年度においてはそのような有力な候補物質としてNaCuMoO4(OH)を発掘し、単結晶試料を用いた核磁気共鳴法(NMR)の測定などから微視的な観点からも有力な候補物質であることが実証された。最終年度ではスピン・ネマティック秩序相を実証する、という最終目標を達成するために強磁場NMRの実験をフランス・グルノーブルにて行った。1H核のNMRスペクトルの磁場依存性を詳細に調べたところ、飽和磁場近傍の24.3-24.5 Tの非常に狭い磁場領域において新しい磁気相が存在する確かな証拠を得ることができた。加えて23Na核の核磁気緩和率の磁場依存性から、飽和磁場よりも高磁場側では複数のマグノンが束縛対を形成していることが示唆された。以上の結果はスピン・ネマティック秩序が実在することを示す初めての積極的な証拠となる可能性があるという点において、フラストレート磁性の分野に新しい知見を与えることが期待される。その他にも、単結晶試料を用いた弾性中性子回折実験によってブラッグ反射を検出することに成功し、低磁場領域における磁気構造が明確になるなど大きな進展があった。これまでの実験により、新たな候補物質NaCuMoO4(OH)においてスピン・ネマティック秩序相が高磁場下で存在することが期待される。これを検証すべく、フランス・グルノーブルの強磁場施設を用いた核磁気共鳴法の測定を今後行う予定である。

また、中性子回折実験によってNaCuMoO4(OH)の磁気構造や磁気励起をより詳細に調べることが望まれため、重水素置換した単結晶試料の作製を進めていくことを計画している。磁性、核磁気共鳴以下の2つの理由による。・代表者の異動に伴って新しい勤務先で物品を新規に用意する必要性が高くなったこと。・強磁場施設における実験や国際会議における発表によって海外出張に伴う旅費の増加が予想されること。試料合成用の装置の整備費や海外渡航用の旅費に使用する予定である。
生活習慣病原因解明の基盤となる構造体である細胞内脂肪滴の生物薬学的研究

生活習慣病の要因である肥満や高脂血症は、脂質代謝異常に起因する。脂質代謝の基盤として注目されている細胞内脂肪滴は、種々細胞に普遍的に存在し脂質の蓄積と利用を担う構造体である。絶食により一過的に脂肪蓄積が亢進するマウス肝で、脂肪滴局在タンパク質のADRPが顕著に誘導され、そのADRPは通常の脂肪滴や膜画分とは異なる中間比重画分に分布することを見出した。培養肝細胞HuH-7に脂肪酸を添加すると、ADRPが誘導され脂肪滴が生成するが中間比重脂肪滴は生じない。一方、グルカゴン刺激すると中間比重脂肪滴が出現した。この反応はジブチリルcAMPで再現され、Aキナーゼ阻害剤によって抑制されたことから、肝細胞内脂肪滴形成を伴う脂肪蓄積に、グルカゴン刺激によるcAMP依存性の調節機構が存在することが示された。メタボリックシンドロームの発症要因である肥満や高脂血症は、動脈硬化症や脂肪肝をも引き起こし、こうした病態では顕著な脂肪蓄積と脂肪滴形成が見られる。細胞内脂肪滴は生理的な組織,細胞にも普遍的に存在し、脂肪滴は病変初期から脂質代謝異常を反映して変化する可能性が考えられる。そこで本研究は、脂質の輸送・蓄積・利用を担う構造体である脂肪滴の性状と機能の解明を目的とした。予備的検討から、絶食時のマウス肝臓において脂肪滴局在タンパク質であるアディポフィリンが顕著に増加し、誘導されたアディポフィリンが通常の脂肪滴よりも高比重の画分に出現することを見出している。コリン・メチオニン欠乏食で誘導した非アルコール性脂肪肝炎モデルマウスの肝臓でも同様の変化が観察された。この画分には、小胞体シャペロンBip/GRP78や脂肪酸不飽和化酵素scD・1の存在が検出された。また、アディポフィリンの増加に対しトリグリセリドの増加は軽微であり、hpid-poorな脂肪滴コア状の構造体である可能性が考えられた。培養肝細胞HuH-7にオレイン酸などの脂肪酸を添加すると、アディポフィリンが誘導され、細胞内脂肪滴が形成される。ところが、絶食時の肝臓で見られた、hpid-poorなアディポフィリン陽性の脂肪滴の形成がほとんどみられない。このことから、in vivOにおける脂肪滴形成には、脂肪酸の供給に加えて何らかの要因が関わっていることが推測された。絶食時の血糖値の変動に注目し、RuH・7細胞に脂肪酸とともにグルカゴンを添加したところ、hpid-poorな脂肪滴の形成が見られた。一方、培地中のグルコース濃度の低血糖状態に近づけてみたが、グルコース濃度の影響はほとんど見られなかった。これらの結果から、細胞内の脂肪滴形成を伴う脂肪蓄積には、ホルモン依存性の調節機構が関わっていることが強く示唆された。細胞内でどのように新しく脂肪滴が作られるのか、その仕組みはまだ十分には明らかになっていない。一説によると、小胞体がリン脂質二重層の間に脂質を溜め込み、小型のふくらみを形成し、それが出芽(budding)することによって脂肪滴になると言われている。また最近では、脂肪滴が小胞体やミトコンドリアなどと接触した複合体を形成している可能性が指摘される様になってきた。本研究で見出した中間比重脂肪滴は、ADRP量に対してTGが少なく比重がやや高い粒子である。そのよう特性を持つためには、発芽したばかりの小型粒子、あるいは小胞体膜と結合した状態の複合体など、いくつかの可能性が考えられる。

本研究で示されたADRPの細胞内動態は、脂質代謝の変動時にADRPと脂肪滴が激しく動的に動いていることを示唆し、そして脂肪滴の形成が単に脂質の量で決ってくるのではなくむしろグルカゴンなどのホルモンによって調節された応答であることが示された。
リソソーム局在性Akt結合因子による自然免疫応答

申請者は、PI3K-Aktシグナル伝達系がmTORC1を介したオートファジー誘導に着目し、細胞内リソソーム膜上でPhafin2とリン酸化酵素Aktの結合体が必須であることを示した。さらに、そのAktがリソソーム局在性リン酸化酵素VRK2と複合体を形成し、mTORC1を介さずにAktの活性を維持し、リソソーム分解酵素の活性を正に制御してオートファジーを誘導することを報告した。この誘導機構が、抗原提示細胞内の病原体の分解を担うオートファジーに関与すると考えた。このオートファジーは自己免疫疾患や腫瘍免疫寛容において役割を果たす報告があるため、この仕組みによる新たな免疫応答制御機構を解明したい。
中性子ハロー核におけるテンソル相関の性質

本年度は軽い原子核におけるテンソル相関の性質を調べた。研究成果は主に以下の2点である。1.中性子ハロー核におけるテンソル相関の役割本研究では、中性子ハロー構造を呈する^<11>Liとその周辺の原子核(^9Li,^<10>Li)におけるテンソル相関の役割を系統的に調べた。特に^<11>Liでは中性子の魔法数8が消滅しており、従来の核構造の知識では理解できなかった。これに対して我々は、従来まで繰り込む形式で取り扱われてきたテンソルカの効果を、あらわに扱うことで魔法数の破れを初めて自然に説明した。同時にLi同位体について、これまで観測されている様々な物理量について、高い再現性を示した。2.テンソル相関と短距離相関を記述する核模型の構築本研究では、前年度、核力の重要な要素であるテンソルカを核構造に顕わに記述する手法を開発し、その成功を示してきた。我々はその手法をテンソル最適化殻模型(Tensor-optimized shell mode; TOSM)と呼んだ。本年度は、核力が持つもう1つの重要な相関である短距離斥力芯の効果を核構造に考慮した。手法にはユニタリー相関演算子法(Unitary Correlation Operator Method; UCOM)を用いた。TOSMとUCOMを組み合わせることにより、自由空間の核力から出発した、第一原理計算が可能になる。実際の計算結果では、原子核の厳密解に対して、テンソル相関と短距離相関の両者を考慮することにより、非常に高い再現性を示すことができた。1.テンソル相関を記述する核模型の構築核力のなかでもテンソル力はその寄与が中心力と同程度に強い。しかし従来の原子核模型ではテンソル力が生む強い相関を表現できず、その代わりにテンソル力を中心力に繰り込んできた。本研究では、テンソル相関の物理的性質を調べるために、テンソル力の寄与を有限多体系であらわに記述する新しい原子核模型を構築した。我々は殻模型を基点として、その波動関数に、テンソル力により特徴的に結合する配位をとることで、強いテンソル力を記述できるように拡張した。その結果、テンソル力の取り込みに対して充分な収束性を得ることができ、同時に核構造におけるテンソル力の物理的性質を理解することができた。これにより従来まで困難であった強いテンソル力の記述について、一つの方法論が確立された。2.中性子ハロー核におけるテンソル相関の役割本研究では、中性子ハロー構造を呈する^<11>Liとその周辺の原子核(^9Li,^<10>Liなど)におけるテンソル相関の役割を調べた。特に^<11>Liでは、中性子の魔法数8が消滅しているがその機構がこれまでは未解決であった。これに対して我々は、従来まで繰り込む形式で取り扱われてきたテンソル力の効果を、あらわに扱う,ことで魔法数の破れを初めて自然に説明した。同時に最近の観測量であるクーロン分解反応の断面積、及び、基底状態の荷電半径を充分に再現した。
糸球体内皮・上皮細胞のカベオラを介すアルブミンの透過及びその抑制法の研究

これまで研究してきたアルブミンの糸球体内皮細胞へのカベオラを介す進入に続く通過経路を調べた。各種オルガネラとの二重染色によりアルブミンはアクチンや微小管などの細胞骨格に沿わずに初期エンドソームへ移動し、小胞体、ゴルジ体やライソソームなどの各種オルガネラはバイパスすることが明確となり、更にtranswells plateを用いた実験にて細胞の反対側にアルブミンは排出されることが明確となった。また、ピューロマイシン投与ネフローゼ症候群マウスにおいてカベオラ阻害薬によりアルブミン尿が減少することが確認された。これらの結果よりアルブミン尿の新機序としてカベオラを介する細胞内通過経路が明確となった。蛋白尿が出現する機序として重要な糸球体係蹄におけるアルブミンの濾過に関してはまだ不明な点が多い。これまで糸球体内皮細胞はfenestraeと呼ばれるdiaphragmを持たない孔が多数存在しており、アルブミンは自由に透過すると考えられてきた。しかし、実際の臨床では、子癇前症や血栓性微小血管症(TTP/HUS)のように糸球体内皮細胞障害がおこり糸球体内皮細胞の膨化によりfenestraeが縮小しアルブミンの通過が困難と考えられる病態でもアルブミン尿が認められることから、その他の経路の可能性も否定できななかった。我々はこれまで糸球体腎炎において糸球体の係蹄、特に内皮細胞にカベオラが強く発現し、アルブミン尿の程度と相関すること、糸球体内皮細胞のカベオラを介し内皮細胞にエンドサイトーシスすることを証明し、糸球体内皮細胞に発現するカベオラがアルブミン尿の一因となり得る可能性を研究・報告してきた。さらに平成27年度はアルブミンの細胞内の通過経路として、まず初期エンドソームに取り込まれ、その後はライソソームで分解されることなく、ゴルジ体や小胞体にて修飾を受けることなく、また細胞骨格であるアクチンや微小管に沿うことなく、直接反対側に排泄されることを証明した。これらによりアルブミンのカベオラを介するエンドサイトーシス、トランスサイトーシス、エキソサイトーシスが明確になり、新たなアルブミンの排泄経路としてカベオラ経路の存在の可能性が強く示唆される結果となった。これまでにアルブミンの糸球体内皮細胞におけるカベオラを介すエンドサイトーシスを証明してきたが、平成27年度内の予定である細胞内のトランスサイトーシス、細胞外へのエキソサイトーシスに関してもさらに実験を進めることができた。実際の研究方法として電子顕微鏡を導入し金コロイド標識したアルブミンを用い各オルガネラへの取り込みを直接観察することを試みたが、金コロイド標識アルブミンの描出が困難であったため、トランスウェルプレートを用いた実験に変更し、免疫染色による実験と併せてトランスサイトーシス、エキソサイトーシスを証明した。アルブミン尿の新たな発現機序として、細胞表面に存在する約50nmの窪み構造であるカベオラが、肺など多くの血管内皮細胞のアルブミン透過に関与し血管内から血管外への漏出に影響を及ぼしている結果から、腎糸球体内皮細胞のカベオラもアルブミン透過に関わりアルブミン尿の一因となっている可能性を考え研究を進めてきた。これまでカベオラを介し、糸球体内皮細胞内にエンドサイトーシスすること、初期エンドソームに取り込まれたのち、ライソソーム、ゴルジ体、小胞体はバイパスすること、アクチンや微小管などの細胞骨格に沿わずに移動することを証明してきた。平成28年度は、更に細胞内のオルガネラとしてプロテオソームに取り込まれるか確認したところプロテオソームにも取り込まれないことを確認した。またtranswell plateを用いアルブミンが糸球体内皮細胞を介し細胞の反対側にアルブミンが移動するかどうかを調べたところ、アルブミンは経時的に反対側へと排出された。またカベオラ阻害薬(methyl beta cyclodextrin: MBCD)を用いその移動が阻害されるか調べたところ、MBCDによるカベオラ阻害に伴いアルブミンの排泄は障害され,これらの結果より、細胞内へとカベオラを介し進入したアルブミンは細胞骨格上を移動せずエンドソームへと輸送され、その後各オルガネラを経由することなく反対側へ排泄されることが明確になった。またさらに、ピューロマイシン腹腔内投与によるネフローゼ症候群モデルマウスを作成し、MBCDの投与により球体内のカベオラの発現の低下に伴いアルブミン尿が減少する事を証明し、in vitro、in vivoの両方で糸球体内皮細胞のカベオラを介するアルブミンのエンドサイトーシス、トランスサイトーシス、エキソサイトーシスを証明し、アルブミン尿の一因となる可能性を示した。昨年度までにカベオラを介し、糸球体内皮細胞内にエンドサイトーシスすること、初期エンドソームに取り込まれたのち、ライソソーム、ゴルジ体、小胞体はバイパスすること、アクチンや微小管などの細胞骨格に沿わずに移動することを証明してきたが、今年度はさらにプロテオソームをバイパスすること、transwell plateを用いエキソサイトーシスを証明し、更にこれらのin vitroの実験結果をもとにin vivoへの実験まで展開することができ、これまでの実験結果をさらに確証づける結果を得ることができた。これまでアルブミン尿の新たな発現機序として、腎糸球体内皮細胞の表面に存在する約50nmの窪み構造のカベオラがアルブミンの細胞内透過に関わりアルブミン尿の一因となっている可能性を考え研究を進めてきた。

平成27、28年でアルブミンがカベオラを介し、糸球体内皮細胞内にエンドサイトーシスし、その後のトランスサイトーシス、エキソサイトーシスの経路を明確にし、またさらにカベオラの阻害にてピューロマイシン腹腔内投与によるネフローゼ症候群モデルマウスのアルブミンの減少効果が得られることを確認した。更にこれらの結果を治療に結び付けるために新規薬剤の解明に関する研究を行った。カベオラが細胞内に取り込まれる際にダイナミンが作用しカベオラが細胞膜から切り離され袋構造として細胞内を移動することに着目し、ダイナミンの阻害にてアルブミンの細胞内の取り込みが抑制できるかどうかを調べた。まずダイナミン阻害効果が確実に得られるダイナミンインヒビター(MitMAB, Dynole, Iminodyn)にて糸球体内皮細胞・糸球体上皮細胞へのアルブミンの取り込みが阻害されることを確認した。更に、実際臨床現場で三環系抗うつ薬として使用されている選択的セロトニン再取り込み阻害薬セルトラリンにダイナミン阻害効果があることに着目し、セルトラリンを使用し実験を展開した。まず、糸球体内皮細胞・上皮細胞に対するセルトラリンの適正投与量を調べるためにLDH放出試験を行い適正投与量を決定した。更に適正投与量内でdose dependentにセルトラリンの投与にてそれぞれの細胞内へのアルブミンの取り込みが阻害されることをwestern blotting法、免疫染色法で確認した。今後さらにtranswells plateを用いた細胞透過の実験、動物実験モデルを使用した実験に展開していく予定である。これまで研究してきたアルブミンの糸球体内皮細胞へのカベオラを介す進入に続く通過経路を調べた。各種オルガネラとの二重染色によりアルブミンはアクチンや微小管などの細胞骨格に沿わずに初期エンドソームへ移動し、小胞体、ゴルジ体やライソソームなどの各種オルガネラはバイパスすることが明確となり、更にtranswells plateを用いた実験にて細胞の反対側にアルブミンは排出されることが明確となった。また、ピューロマイシン投与ネフローゼ症候群マウスにおいてカベオラ阻害薬によりアルブミン尿が減少することが確認された。これらの結果よりアルブミン尿の新機序としてカベオラを介する細胞内通過経路が明確となった。当初平成28年度は糸球体上皮細胞においてもアルブミンのカベオラを介するエンドサイトーシス、トランスサイトーシス、エキソサイトーシスを証明する予定であったが、他施設によりすでに報告されたため、さらに一歩進んで動物実験の導入を進めていく予定である。ピューロマイシンやアドリアマイシンによる腎炎のモデルマウスをまず作成し、カベオリン-1ノックアウトマウスにてアルブミン尿の減少効果が得られることやカベオラを阻害する薬剤によりアルブミン尿の減少効果が得られることなどを証明し、カベオラ経路のエビデンスのさらなる確立と薬物治療への応用を図っていく予定である。これまで概ね順調に進展しているため、平成29年度は予定通りにカベオラ経路を阻害することによるアルブミン減少効果をその他の薬剤にて確認し新規薬剤の解明へと進めていくこと、アドリアマイシンによる巣状分節性糸球体硬化症モデルマウスやストレプトゾトシンによる糖尿病性腎症モデルマウスを作成し、カベオラ阻害によるアルブミン尿減少効果がその他の腎炎においても可能であることを確認をすること、カベオラ内のアルブミンの受容体を解明し新規薬剤の発展性につなげていくことを予定している。
絵画技法の知覚的効果と感性表現の研究

本研究は、絵画の基本的構成要素である線に焦点を当て、線画によるイメージの表出とその感受という感性コミュニケーションを検討した。実験では、線の構成する形によって与えられる“画の感性的意味"、及び、線画を媒介として表現者と鑑賞者の間で共感が成立するプロセスを検討した。表現者には、「線画によって主観的な思考・イメージを客体化させる」という課題を与え、線の表現によって、ある言葉から生じる感覚と等価のものを記録させた。次に、表現された線画に対して、多数の鑑賞者に評価させた。評価は、「自分の主観的な思考・イメージとして共感できる」という判断基準で行なわせた。結果は、以下のようにまとめることが出来る。1)鑑賞者の選択結果をまとめると、多くの人が共通して共感すると感じる線画があることが明らかにされた。また、どのような絵が選択されるかについて男女の差はみられない。2)得点結果を因子分析し抽出された3つの因子から、イメージによって表現する方も見る方も質的に異なった判断過程が含まれると考えられる。3)表現された線画をみると、非常に多様であるが、各々の言葉について全体に共通するような一般的特徴がある。これらの結果は、見る人に広く共感される絵、叉は、分かりやすい絵というものが、描かれているものが抽象的な形であって存在することを意味する。本研究では、ある絵を見た時に引き起こされるいわば“前言語的"なプロセス、言語で表わせないような漠然とした共感が、形とどの様に関係づけられるのかを明らかにする糸口となる。表現され共感を呼ぶ線画が共通した特徴をもつこと、及び、それらの特徴が現実の作品にも反映されていることは、形を媒介として表現者から鑑賞者へと感性が伝達されることを意味する。
新規光機能性分子によるタンパク質機能の制御

今年度は、昨年度に引き続きタンパク質の機能を制御し得る光機能性分子の開発を進めた。具体的には(1)光照射により結合・解離を制御できるタンパク質タグ及び(2)光照射に応じて分子の電荷状態を変化させる分子の合成と物性の評価に注力した。(1)に関しては昨年度合成したAzoTMPのeDHFRとの結合・解離を生細胞中で評価した。まず蛍光色素SiRと結合した、AzoTMP-SiR及びTMP-SiRをそれぞれ合成した。次に細胞の内膜に局在するCAAXタンパク質モチーフとeDHFRをHEK細胞に共発現した。この細胞にリガンドを添加し、洗浄後、蛍光顕微鏡で観察した。AzoTMP-SiRは細胞膜を透過し、細胞の内膜に局在する様子が観察できた。次に、紫外光の照射により内膜から解離し、細胞質に拡散していく様子が観測できるかを試した。紫外光を照射した結果、膜状の蛍光強度の減少が見られたが、TMP-SiRと優位な差は見られなかった。これは、解離定数の変化が不十分であるといったことが原因と考えられ、タグタンパク質の改変や基質分子への嵩高い置換基の導入などにより、より大きい解離定数の変化を示すペアの開発が必要である。(2)においては、シアニン類に分子内求核基を導入し、温和な条件下で光応答性を示す分子の開発を試みた。Cy5又はクマリンーシアニンハイブリッド(CC)を骨格として選択し、分子内求核基を導入した分子を設計、合成した。まずpHによる影響を確認した結果、Cy5誘導体では吸光度が一定であるのに対して、CC誘導体では中性弱塩基性で吸光度が低下する現象が確認された。さらに、インドール環部位にカルボン酸、アミノ基、アミド基等を導入することでこれらのpH応答性が大きく変化することを明らかにした。これらの結果よりCC誘導体がペプチダーゼ等を検出する蛍光プローブの新規母核として有用であることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、有機光化学の観点からタンパク質の機能を制御し得る光応答性を有する機能性分子の開発に取り組んだ。具体的には(1)可視光、近赤外光の照射に応じて分子の電荷状態を変化させる分子及び(2)光照射により結合・解離を制御できるタンパク質タグの基質分子の合成を推進した。(1)に関してはシアニン色素とチオール分子が光照射下で分子間付加反応を起こすことに着目し、シアニンに分子内求核基を導入し、温和な条件下で光応答性を示す分子を設計、合成に着手した。求核基としてアルコールを導入した分子の合成において、一般的なシアニン類の合成法の適用が困難なことが明らかとなり、現在保護基を用いる合成ルート及びカルボキシ基として導入後還元する合成ルートを検討している。合成完了後、光応答性を確認する。(2)に関しては、共有結合により任意の基質分子のラベル化を行うSNAPタグ等のタグタンパク質とは異なり、ジヒドロ葉酸レダクターゼとその阻害剤であるトリメトプリム(TMP)の非共有結合を利用するTMPタグに着目した。光照射による結合・解離を実現するため、TMPに光応答性基であるアゾベンゼンを導入したタンパク質タグの基質を設計、合成を開始した。結合部位と光応答性基の距離が重要であると予想されるため、導入箇所を変更した分子を3種設計し、現在そのうち2種の合成を達成し、残り1種も残り数工程の予定である。合成した分子に関しては、紫外/可視光を照射により光応答性を示すことを確認した。次に蛍光偏光法を利用し、タンパク質との結合評価を実施する予定である。設計した光スイッチ機能を有する候補分子を数種合成し、光応答性を確認することに成功したため。具体的には(1)光照射により結合・解離を制御できるタンパク質タグ及び(2)光照射に応じて分子の電荷状態を変化させる分子の合成と物性の基礎評価に注力した。(1)に関してはeDHFRとTMPの非共有結合を利用するTMPタグを基に、光応答性基であるアゾベンゼン基を導入したAzoTMPを5種設計し、その合成を完遂した。水溶液中において紫外・可視光による可逆的な異性化を確認した後、蛍光偏光法によりeDHFRとの結合特性を評価した。その結果、紫外光照射前後において、解離定数が最大で6倍大きくなることが明らかとなった。(2)においては、シアニン類に分子内求核基を導入し、温和な条件下で光応答性分子の開発を試みた。Cy5又はクマリンーシアニンハイブリッド(CC)を骨格として選択し、分子内求核基としてアルコールを有する分子を設計し、それらの合成を完了した。まずpHによる影響を確認した結果、Cy5のアルコール誘導体は、pHに依らず一定の吸光度を示すのに対して、CCでは中性弱塩基性で吸光度の減少が確認された。Cy5のアルコール誘導体に紫外光を照射し、熱的な緩和過程を観察した結果、わずかに吸光度の回復が見られたものの、褪色に伴う不可逆的な吸光度減少の影響が大きく、タンパク質の機能制御に用いることは難しいことが示唆された。