hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水平伝播遺伝子予測システムの開発と環境適応と共進化過程の解明

生物の進化や環境適応には生物種間での遺伝子の水平伝播が大きな役割を果たしていると考えられている.しかしながら,従来の配列相同性検索では水平伝播遺伝子の検出は限界があり,ゲノム全体における水平伝播遺伝子の全容解明には新規解析手法の開発が求められている.今年度は,これまで開発してきた水平伝播予測手法のさらなる改良を行った.従来の連続塩基組成のみに着目してゲノム配列断片を生物種別に高精度に分類可能な一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)による水平伝播の候補ゲノム領域の検出に加え,近縁種ゲノム間での保存遺伝子の双方向ベストヒット解析を組み合わせる手法を開発した.よりそのゲノムが持つ固有の機能に特化した水平伝播の候補遺伝子検出と由来生物系統の推定が可能となった.南極コケ坊主由来のSphingomonas属細菌2種で評価したところ,水平伝播の由来は大きく異なったが,膜タンパク質など獲得した遺伝子機能に共通性が示唆された.また,アミノ酸組成でも南極株と近縁の他の大陸由来株の遺伝子で差異が認められ,遺伝子の水平伝播に基づく南極細菌の種固有な低温適応戦略の一端を明らかにすることができた.さらに,真核生物の共生関係解明のための予測システムとして開発したBLSOMを高速化した自己圧縮型BLSOMを用いた予測システムを用いて,植物と微生物の共生関係下における水平伝播遺伝子の検出を行うべく,7種のモデル植物と微生物ゲノムを対象にした解析を行った.その結果,植物ゲノムと共生細菌である全既知微生物で明瞭な分離が見られたが,各植物ゲノムの1%前後のゲノム配列断片が原核生物由来の領域に分類されていた.今後,植物共生細菌などのさらなる実課題での解析を行い,開発手法の更なる改良と活用を目指す.今年度は,従来の検出手法に加え,近縁種ゲノム間での保存遺伝子の双方向ベストヒット解析を組み合わせる手法を開発した.本手法の検証として,南極由来のSphingomonas属細菌ゲノムを対象に,水平伝播の候補遺伝子の同定とその由来となる生物系統推定を行った.その結果,南極株は他の大陸起源の近縁種に比べ,ゲノム上での水平伝播遺伝子の割合が高く,その中には細胞壁あるいは細胞膜の機能に関連する多数の遺伝子が示唆された.また,水平伝播遺伝子の由来は南極株2種で大きく異なることも示唆された.次に,ゲノム上の遺伝子のアミノ酸組成解析を行った結果,南極株は大陸株よりLys,Ser,Thr,Valの割合が高く,特に水平伝播遺伝子においてその傾向が顕著に示された.南極細菌のゲノムレベルでの環境適応の一端を明らかにすることができた.BLSOMを高速化した自己圧縮型BLSOMを用いた予測システムを用いて,7種類の植物とその共生細菌間での遺伝子のやり取りの全体像を解明かすため,共生細菌から植物へ取り込まれた水平伝播候補遺伝子の網羅的な検出とその由来の推定を行った.植物ゲノムと共生細菌である全既知微生物で明瞭な分離が見られたが,各植物ゲノムの1%前後のゲノム配列断片が原核生物由来の領域に分類されており,それらを水平伝播候補とした.その結果,6種類の植物においてFirmicutes門が最も多く検出され,科レベルでは4種類でClostridiaceae科,2種類でPeptostreptococcaceae科が多く検出され,水平伝播遺伝子の由来として検出された生物系統にはある程度の共通性が見られた.今後,共通に獲得した遺伝子機能や,各植物が個別に獲得した遺伝子機能の解明を試みる.引き続き,南極由来細菌や真核生物とその共生細菌間に対する解析を行いながら,これまで開発してきた水平伝播遺伝子予測システムを統合化し,幅広い研究者にとって利用しやすい解析システムとしての公開を目指し,プログラム開発を行うともに成果発表を行う.また,昨年度より開発を勧めている真核生物の共生関係下にある生物間での低分子RNAに着目した水平伝播予測システムの開発を引き続き行う.生物種の対象を広げながら,開発した手法の評価を行う.さらに,本開発手法を,近年,様々な機能を持つことが明らかとなってきた真核生物ゲノム内の内在性ウイルス様配列の検出などへの拡張を目指す.生物の進化や環境適応には生物種間での遺伝子の水平伝播が大きな役割を果たしていると考えられている.しかしながら,従来の配列相同性検索では水平伝播遺伝子の検出は限界があり,ゲノム全体における水平伝播遺伝子の全容解明には新規解析手法の開発が求められている.我々が開発した一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)は,配列相同性に依らず,連続塩基組成のみで生物種ごとに高精度に分離できることから,着目生物種に固有のGC含量やコドン組成とも異なる水平伝播遺伝子の検出にも有用性が期待できる.本年度は,BLSOMを活用した微生物ゲノムを対象とした水平伝播遺伝子候補予測システムの開発を行った.この予測システムは,ある微生物の完全長ゲノム配列を対象とした場合,ゲノム配列の断片化(例えば,1kb)し,そのゲノム配列断片を全既知微生物で作成したBLSOMマップ上へマッピングを行い,マップされた格子点とその近傍に分類されていた既知生物種情報を用いて,原核生物のPhylumレベルを推定する.さらに,Phylumを推定できゲノム配列断片については,各PhylumでのGenus-BLSOMへマッピングを行うことで,属や種レベルでのゲノム配列断片の系統推定が可能となっている.

また,真核生物の共生関係解明のための予測システムとして,従来のBLSOMと比べて約1/20以下に計算時間を短縮できている自己圧縮型BLSOM(SC-BLSOM)を用いて,迅速で簡便な予測システムの開発を行った.また,2017年度生命科学系学会合同年次大会にて,フォーラム「“遺伝子の水平伝播"とは何か?」を共催し,水平伝播の痕跡と意義についてゲノムレベルでの解析から,微生物,植物,動物およびヒトのそれぞれにおける議論を行った.今後は,開発している予測システムを用いて,実問題を対象に解析を行いながら,本システムのさらなる改良を行っていく.今年度は,微生物ゲノムを対象とした一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)による水平伝播の候補ゲノム領域の検出法の開発を行った.検証として,南極由来のSphingomonas属細菌ゲノムを対象に,水平伝播の候補遺伝子の同定とその由来となる生物系統を推定した.南極株は他の大陸起源の近縁種に比べ,多くの水平伝播候補遺伝子を保持し,主に膜タンパク質に関連する機能を持つ遺伝子が確認されたが,南極株間で獲得した遺伝子の由来は異なっていた.また,南極株を含めたSphingomonas属細菌8種のゲノム構造の保存性も調べたところ,南極株2株でのゲノム構造の保存性は低く,それぞれ独立して水平伝播遺伝子を獲得したと考えられ,近縁種間での保存性も考慮することでより正確な検出が可能であることを示した.我々が開発した一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)を用いて水平伝播遺伝子の検出を行う場合,全既知生物ゲノムデータを必要とする水平伝播遺伝子の網羅的検出には膨大な時間がかかる.今年度は,更なる高速化・データの大量化に向けてBLSOMを階層的に構築した自己圧縮BLSOM(SC-BLSOM)を用いて,水平伝播候補領域の検出法の確立と,マダニと共生関係にある原虫・細菌に着目した水平伝播候補領域の網羅的検出を行った.その結果,マダニゲノム内より原虫・細菌由来の水平伝播候補領域を検出できた.また,検出された水平伝播候補領域について,その由来となる生物系統の推定を行ったところ,Rickettsiaをはじめとするダニ媒介病原体由来が多く検出された.本手法は共生生物種との水平伝播の様式やその全体像を明らかにする上で有用であり,共進化過程の解明にむけた基盤情報の提供も可能となる.生物の進化や環境適応には生物種間での遺伝子の水平伝播が大きな役割を果たしていると考えられている.しかしながら,従来の配列相同性検索では水平伝播遺伝子の検出は限界があり,ゲノム全体における水平伝播遺伝子の全容解明には新規解析手法の開発が求められている.今年度は,これまで開発してきた水平伝播予測手法のさらなる改良を行った.従来の連続塩基組成のみに着目してゲノム配列断片を生物種別に高精度に分類可能な一括学習型自己組織化マップ(BLSOM)による水平伝播の候補ゲノム領域の検出に加え,近縁種ゲノム間での保存遺伝子の双方向ベストヒット解析を組み合わせる手法を開発した.よりそのゲノムが持つ固有の機能に特化した水平伝播の候補遺伝子検出と由来生物系統の推定が可能となった.南極コケ坊主由来のSphingomonas属細菌2種で評価したところ,水平伝播の由来は大きく異なったが,膜タンパク質など獲得した遺伝子機能に共通性が示唆された.また,アミノ酸組成でも南極株と近縁の他の大陸由来株の遺伝子で差異が認められ,遺伝子の水平伝播に基づく南極細菌の種固有な低温適応戦略の一端を明らかにすることができた.
薬物代謝酵素CYP2C9の複数の基質結合がアロステリック性に果たす役割の解明

薬物代謝酵素CYP2C9は、複数の基質結合部位を有するアロステリック酵素である。これまでのX線結晶構造解析の結果より、ロサルタン結合部位が3箇所(1活性中心、2末梢、3アクセスチャネル)あることが明らかになっている。本研究では、CYP2C9野生型、及び各種変異型における3箇所のロサルタン結合部位の特性をX線結晶構造解析、分子間相互作用解析等により解析し、各々の部位での基質結合が、酵素の活性発現、基質認識、構造の可塑性に与える影響を解明することを目的とする。本年度は、2C9*5(D360E), 2C9*28(Q214L), 2C9*2(R144C)を有する酵素を大腸菌に発現させて精製したところ、2C9.5はCO差スペクトルで450nmに吸収が認められずホロ酵素としては発現しなかった。精製酵素2C9.28及び2C9.2の結晶化スクリーニングを行い、2C9.2の結晶を得た。2C9.2のX線結晶構造解析の結果、2C9.2は、2種類の結合様式でロサルタンと結合していることを明らかにした。2C9.2の活性中心におけるロサルタンの結合は、2C9野生型、及び2C9.3、2C9.30の結合様式とは異なった。一方、変異箇所であるR144C近傍の立体構造は野生型とほぼ類似していた。今後は2C9.2の立体構造の変化を詳細に解析し、ロサルタンの結合様式の違いと活性減弱との関連を明らかにする。表面プラズモン共鳴(SPR)法より、ロサルタンと2C9野生型および変異型との結合における物理化学的なパラメーターを測定するにあたり、酵素のセンサーチップへ固定化方法と薬物相互作用測条件の検討を行った。His-tagtとNi-NTAの親和性に基づく固定化法を用いた場合、2C9酵素と薬物の結合を検出できたが、酵素の結合量の点で問題があった。今後は、抗His-tagtag抗体を用いた固定化法の検討を行う。2C9*5(D360E)が大腸菌では発現できないことが判明し、この変異によりもたらされる構造やロサルタン結合様式の変化を明らかにすることは難しくなった。それ以外は順調に結果を得ている。変異型(*3, *30,*28, *2)の活性測定を並行して行い、SPR法やX線結晶解析の結果との関連を明らかにする予定である。バイオシェーカーの購入を見送り、消耗品代にあてたたため、来年度使用額が発生した。来年度使用額は、次年度の消耗品代にあてる。
転写共役因子の多面機能を分割したエネルギー代謝動物モデルシリーズの開発

Hairless (Hr)遺伝子のエネルギー代謝制御における役割を明らかにするため、複数の組織特異的Hr遺伝子突然変異シリーズの開発を試みた。まず骨格筋組織特異的にCre遺伝子を発現誘導するトランスジェニック(Tg)マウスを用いて、Hr遺伝子のコンディショナルなノックアウトマウス及び過剰発現Tgマウスの作製を行った。骨格筋特異的にHr遺伝子を欠損したマウスでは、残念ながら十分なHr遺伝子の発現低下が認められなかったが、Hr遺伝子過剰発現マウスでは遅筋型筋繊維が増加していた。従って、少なくともHr遺伝子が骨格筋特性に影響を与える可能性が考えられた。Hr遺伝子のコンディショナルなノックアウトマウス及び過剰発現トランスジェニックマウスの作製を行った。まず骨格筋組織特異的な遺伝子改変マウスを作製するため、Creatine kinase, muscle (Ckm)遺伝子のプロモーター制御下で組換え酵素Cre遺伝子を発現誘導するトランスジェニック(Ckm-Cre)マウスを作製して用いた。本年度は、Hairless(Hr)遺伝子のコンディショナルノックアウト(KO)マウス(HrKOマウス)の作製および各組織(筋肉、皮膚、脂肪、脳)特異的に組換え酵素Creを発現するトランスジェニック(Tg)マウスの作製を行った。Hr遺伝子をコンディショナルにKO出来るアリルを持つES細胞からキメラマウスを作製し、野生型マウスと交配後HrKOヘテロ(HrNeo/+)マウスを得た。Neo遺伝子を取り除くため、組換え酵素Flp全身発現マウスと交配し、コンディショナルにKO出来るHrlox/+マウスを得た。マウスゲノムからCreatine kinase, muscle (Ckm)遺伝子のプロモーターをクローニングし、EGFPCre融合タンパク遺伝子上流に挿入しトランスジーンを作製した。マウス受精卵にトランスジーンをインジェクションし、Ckm-EgfpCreマウスを複数ライン得た。さらにCkm-EgfpCreマウスとRosa26レポーターマウスと交配し、筋肉組織特異的にCreが機能するTgマウスラインの選別を行った。ヒトKertin 5 (KRT5)遺伝子のプロモーターを理化学研究所バイオリソースセンターから入手し、上述と同様に皮膚組織特異的にCreを発現するKRT5-EgfpCreマウスの作製を行った。また、脂肪組織特異的に発現するAdiponectinC1Q(Adipoq)遺伝子のプロモーター制御下でCreを発現するマウス(Adipoq-Creマウス)及び、神経細胞特異的に発現するNestin(Nes)遺伝子のプロモーター制御下でCreを発現するマウス(Nes-CreERT2マウス)は、ジャクソン研究所より購入した。現在、Adipo-CreマウスおよびCkm-EgfpCreマウスとHrlox/+マウスの交配を行い、各組織特異的HrKOホモ個体を作成中である。初年度において組織特異的なHrKOホモ個体を作出し、次年度からホモ個体の表現型解析を開始する予定であったが、交配に必要な個体数を得るのに少し時間を要したため、計画より少し進行が遅れている。また、飼育スペースの限界から同時に各組織特異的HrKOホモ個体を生産することが実質的に難しいため、優先的に脂肪組織および筋肉組織におけるコンディショナルKOマウスを作製している。エネルギー代謝に関わる表現型のスクリーニングシステムは既にシステム化されているので、各組織特異的なHrKOホモ個体が作出され次第解析が可能である。そのため、各組織特異的なHrKOマウスをそれぞれ順次生産し、引き続き表現型解析を行うことで推進を図る予定である。特に、エネルギー代謝で重要な脂肪組織および筋肉組織におけるHr遺伝子の機能解析を優先的に行う。該当なし
超格子相変化薄膜の基礎的研究と電子デバイスへの応用

本研究では、コンピュータなどの電子機器に使われる電子デバイスの高性能化を目指し、それに使われる最適な材料の探索を行った。異なる化合物の組み合わせによって構成される超格子物質において、どの化合物を選択するかで特性が大きく異なることを理論的な計算によって予測し、その計算結果に基づいて実際の材料を作製して評価を行った。材料作製についてはまだ発展途上であるが、今後改良されることで、将来より便利な社会を実現するための電子デバイスが開発されることが期待される。2014年度は、第一原理計算に基づく超格子相変化膜の構造及び電子状態の体系的な計算と、実際にスパッタ法による成膜等を行った。これまで超格子相変化膜はGeTeとSb2Te3の組み合わせが主流であったが、他の材料に関してはほとんど研究がなく、最適な化合物の組み合わせは不明のままであった。そこで効率的に材料探索を行うために、第一原理計算による網羅的な研究を行った。候補材料はIVTe/V2VI3と表記され、それぞれ、IV: C, Si, Ge, Sn, Pb; V: As, Sb, Bi; VI: S, Se, Teである。GeTe/Sb2Te3超格子の最も重要な特徴の一つは、電子状態がディラックセミメタル的に振舞うところである。ディラックセミメタルとは、バルク状態で一つのk点でバンドがクロスした物質である。Sb2Te3は代表的なトポロジカル絶縁体として知られている。トポロジカル絶縁体とは表面(真空との界面)でのみバンドがクロスし、バルク内部ではギャップが開いた物質であり、近年、物性物理の分野で非常に注目を集めている。本研究の対象であるGeTe/Sb2Te3超格子はこのトポロジカル絶縁体と普通の絶縁体の積層構造であるため、上記のような特徴ある電子状態を示すと考えられている。様々な元素の組み合わせでバンド計算を行った結果、選択元素によってバンド図は敏感に変化し、SiTe/Sb2Te3やGeTe/Sb2Te3といった組み合わせにおいて特徴的なディラックセミメタルを示すことがわかった。これらは実際に薄膜やデバイスを作製するための指針となるため重要な知見であると考えられる。また、2014年度は実際に上記超格子膜の作製や構造の評価、デバイス構造の検討も始めており、次年度に実際の試料の諸特性の評価を行っていく計画である。2015年度は、2014年度に引き続き、IVTe/V2VI3(IV: C, Si, Ge, Sn, Pb; V:As, Sb, Bi; VI: S, Se, Te)超格子の結晶構造や電子状態の網羅的な研究を行った。第一原理計算の結果、構造最適化を行った時の格子定数や原子間距離には組成依存性があり、重い元素ほど距離が長くなる傾向を示した。特に、VI-VI間のファンデルワールス結合間の原子間距離と格子定数cには線形な相関があり、ファンデルワールスギャップの距離が大きい超格子ほど格子定数も大きくなることが分かった。2014年度の研究から、電子状態も選択元素に敏感に依存し、特にGeTe/Sb2Te3などの限られた組み合わせにおいてバンドギャップがガンマ点でクロスするようなディラックセミメタルになることが分かっていた。本年度ではさらに詳細に調査した。特にファンデルワールス補正の有無や、格子定数と原子座標の体系的な依存性の調査から、わずかな原子間距離の変化によってバンドギャップが閉じたり開いたりすることを見出した。この結果から、外部から歪みを印加することで、ギャップの開閉、すなわち伝導度を制御できることを明らかにした。この計算結果に基づき、歪み誘起の新しいタイプのスイッチングデバイスを提案した。本提案デバイスでは、三端子を超格子上に成膜し、中間のゲート膜としては電界印加によって応力を発生する圧電材料を用いる。ゲート電圧によって超格子に印加される歪み量が変化するため、ソース、ドレイン間を流れる電流を制御させることができる。特に、ON状態において、ディラックコーン由来の伝導が実現できれば、有効質量が限りなく0に近いので、非常に高い移動度が期待される。今後、そのような構造のデバイスを作製し、動作実証を行うことが望まれる。第一原理計算による新規材料探索は順調に進展しており、これまで元素選択による電子状態の変化を体系的に明らかにしてきた。また実験においても、試料を作製する手法や評価方法、さらにデバイスの構造等も確立することができたため、おおむね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。材料科学今後は、第一原理計算によるシミュレーションを引き続き行い、これまで明らかになっていない材料の組み合わせを広く検討していく。また、実際に作製した超格子膜の電気的、磁気的、光学的特性を測定し、さらにデバイス特性についても測定、評価を行う計画である。特に超格子化することによって発現する特性や物性の変化について注目して実験を行う。
生体インプラント生体活性制御のための表面および内部構造制御技術

粉末床選択的レーザ溶融法による積層造形法によって,Ti-6Al-4V製中実および中空インプラントモデルを作製した.造形したインプラントモデルの寸法はラット大腿骨のサイズを考慮し,断面形状□0.6 mm,長さ約40 mmの角柱状とした.インプラントモデルはベースプレートから切り離す際の切り代を2 mm設けて造形した.ワイヤーカット放電加工機で切り離した面は600番のエメリー紙で平滑になるまで湿式研磨を行った.当該インプラントモデルをラット大腿骨骨髄腔に長手方向に埋植し,インプラントモデルの表面形状がインプラントモデル周囲の骨生成に及ぼす影響を調査した.実験動物には,4日間馴化飼育した5週齢の雄ラットを7匹使用した.インプラントモデルの骨組織への影響を観察するため,埋植により生体の損傷が少なく,骨の変化が観察可能な大腿骨骨内膜面を用い,骨内膜に接するように骨髄内に埋植した.1例が埋植終了直後ケージ内で死亡したためこれを育成なしとして,2週間および8週間育成した場合との比較を行った.生存例においては2週間および8週間で3匹ずつ,計6匹から採取した.インプラントモデルを埋植し2週間育成した場合,大腿骨骨幹部でインプラントモデル外周に骨誘導が見られた.また2週群ではインプラントモデル周囲に海綿骨の増生を認め,骨内膜との接触部位に骨の吸収を認めた.8週群においては,インプラントモデル周囲の骨形成は認めず,また,骨内膜面の吸収・形成像は認めなかった.8週間育成した場合,2週群で観察されたインプラントモデル外周の骨は観察されなかった.すなわち,積層ままの表面および切削研磨面ともに骨生成が発現し,ラット大腿骨のモデリング過程において強い毒性は認められなかった.また中実および中空インプラントの内部構造の明確な影響は認められなかった.Ti丸棒の抜去トルクを測定するためのトルクドライバを完成させ,ビークル犬の顎骨に埋入された人工歯根インプラントの抜去試験に供する試行実験を経て,その操作性の確認および調整を行った.三次元金属積層造形法によるインプラントの内部構造制御を最終目標とし,積層造形物組織形成に関する基礎的研究を行った.Ti-6Al-4Vを用いた粉末床選択的レーザ溶融法によって引張試験片を作成し,積層材の機械的特性を評価した.その結果,積層材のヤング率は圧延材よりも若干低く,これは後述する独特な積層造形内部組織の影響であることがわかった.また,動物実験を想定した中空小型インプラントモデルを三次元積層造形法で製作し,独自に開発した片持ちはり式破壊試験を行い,その破面観察から造形物の内部状態の観察を行った.内部には,ブローホールや溶融しきれなかった残存粉末が確認され,粉末積層造形の問題点を確認した.上記結果を踏まえ,積層ビーム走査速度およびハッチングピッチなどの造形条件を変化させて立方体形状に積層し,当該積層物から微小引張試験片を積層方向およびその垂直方向にワイヤー放電加工によって切り出し,独自に開発した画像解析微小引張試験によって材料内部のピンポイントの機械的特性(引張強さおよび破断相当ひずみ)を評価して,積層条件の最適化を検討した.また内部のミクロ組織に及ぼす積層条件の影響についても検討した.またラット大腿骨内部長手方向に埋入可能な中空小型髄内釘モデルを積層し,実際の骨内部に長手方向に貫通させることでその寸法の妥当性および埋入手術における操作性について検討した.本研究においては,骨へのインプラント埋入によるストレスシールディングを防ぐべく,インプラントの剛性の低減を目指している.従来研究にあるような材料自体のヤング率低減ではなく,薄肉中空構造化による剛性低減を行うべく,昨年度,三次元金属積層造形法に方向転換した.積層造形によるインプラントモデル製造過程における,内部欠陥を有する積層組織形成およびこれによる機械的特性の低減が発現した.これによって,将来のインプラント破壊事故につながる恐れが想定されたため,積層条件の最適化が必要であるとの考えに至り,この検討に時間を要した.一方,積層した中空丸棒インプラントモデルの埋入前健全性検討のために,片持ちはり式破壊試験法を開発した.これは造形物の端部を固定し,もう一方の端部に集中荷重を付与し,たわみ量と荷重を破断発生まで計測する技術である.本手法においては,インプラント表面に白黒ランダムパターンを塗装し,デジタル画像相関法を用いることで,長手方向に分布するたわみ分布の径時変化を得ることができる.これと荷重変化を考慮することによって,インプラント内部の断面二次モーメントを推定することに成功した.これによってインプラント埋入前に,現物が当初の設計通りの機械的特性を有しているか否かを評価できることを意味し,当初計画になかった新しい成果を得ることができた.ただし昨年度想定していた動物実験には至っておらず,平成30年度に動物実験を行うことによって当初の目的を達成することが肝要である.粉末床選択的レーザ溶融法による積層造形法によって,Ti-6Al-4V製中実および中空インプラントモデルを作製した.造形したインプラントモデルの寸法はラット大腿骨のサイズを考慮し,断面形状□0.6 mm,長さ約40 mmの角柱状とした.インプラントモデルはベースプレートから切り離す際の切り代を2 mm設けて造形した.ワイヤーカット放電加工機で切り離した面は600番のエメリー紙で平滑になるまで湿式研磨を行った.

当該インプラントモデルをラット大腿骨骨髄腔に長手方向に埋植し,インプラントモデルの表面形状がインプラントモデル周囲の骨生成に及ぼす影響を調査した.実験動物には,4日間馴化飼育した5週齢の雄ラットを7匹使用した.インプラントモデルの骨組織への影響を観察するため,埋植により生体の損傷が少なく,骨の変化が観察可能な大腿骨骨内膜面を用い,骨内膜に接するように骨髄内に埋植した.1例が埋植終了直後ケージ内で死亡したためこれを育成なしとして,2週間および8週間育成した場合との比較を行った.生存例においては2週間および8週間で3匹ずつ,計6匹から採取した.インプラントモデルを埋植し2週間育成した場合,大腿骨骨幹部でインプラントモデル外周に骨誘導が見られた.また2週群ではインプラントモデル周囲に海綿骨の増生を認め,骨内膜との接触部位に骨の吸収を認めた.8週群においては,インプラントモデル周囲の骨形成は認めず,また,骨内膜面の吸収・形成像は認めなかった.8週間育成した場合,2週群で観察されたインプラントモデル外周の骨は観察されなかった.すなわち,積層ままの表面および切削研磨面ともに骨生成が発現し,ラット大腿骨のモデリング過程において強い毒性は認められなかった.また中実および中空インプラントの内部構造の明確な影響は認められなかった.最終年度である平成30年度においては,平成29年度に得た積層造形条件を用いて中実および中空髄内釘インプラントモデルを造形し,ラット大腿骨内部に埋入する試みを行う.その後,ストレスシールディングの発生有無および表面における骨伝導の状況を調査する.動物実験方法については,従来から検討している通りまずは9週齢のラットを用いて,その両大腿骨内部に三次元積層造形で製造した種々の表面凹凸を有するチタン材髄内釘インプラントモデルを埋植して,これを2週間生育することで行う.ラット埋植Ti試料およびその周辺の骨組織を含む箇所を切り出し,厚さ20マイクロメートルに研磨加工し試料とする.インプラントモデルの形状および埋入オペレーションについては,すでに動物実験業者との打ち合わせを進めており,速やかに実験を行う予定である.(次年度使用額が生じた理由)三次元積層条件の最適化という新たな課題が発生してこれに取り組んだことおよび片持ちはり式試験を開発してインプラントモデルの健全性および機械的特性評価を行ったことによって,動物実験が遅れたため.(使用計画)ラットの両大腿骨内部に,三次元積層造形で製造する中実および中空薄肉構造ならびに種々の表面凹凸を有するチタン材髄内釘インプラントモデルを埋植する動物実験を速やかに行う.
動的電子状態に基づいた強誘電性金属錯体液晶の分子デバイス開発

省エネルギー・環境低負荷で、且つ簡便に製作できる分子デバイスの創製は、次世代の情報処理のキーテクノロジーとして嘱望されている技術開発の一つである。しかし、現在研究されている様々な分子性材料のなかで、実際に電子材料として利用できるものは極めて限られている。最近、強誘電性液晶が、高速応答・メモリ性という観点から注目され始めている。この様な液晶材料を分子デバイスとして利用する事で、新たな高機能性高速応答デバイスとしての応用が期待でき、光電子デバイス分野に新たな展開をもたらす可能性を秘めている。同時に強誘電体メモリも次世代の分子デバイスの重要なターゲットの一つである。強誘電性メモリ(FeRAM)は、デバイスの安定性、成膜条件に対する特性の依存性、また破壊読み出しである事など問題が残っているが、強誘電メモリはデバイス構造を単純化できるため、特性の良い分子性強誘電材料が得られれば、将来的には第三世代の分子デバイスへ展開も大いに期待できる。そこで本研究では、動的電子状態を有する金属錯体を組み込んだ強誘電性金属錯体液晶において、スピン転移に伴う磁気メモリ特性や電荷移動に伴う非線形光学特性の増大などの機能性の発現およびナノパターニングによるシングルドメインドットを利用した超高速応答分子デバイスの創製を目的として研究を行った。25年度が最終年度であるため、記入しない。機能性金属錯体であるスピンクロスオーバー錯体および混合原子価錯体を基にして長鎖アルキル鎖などを付加させることにより液晶化を行い、強誘電性金属錯体液晶の材料開発を行い、金属錯体液晶における強誘電性発現の設計指針を見出すことに成功した。この設計指針を基にスピンクロスオーバーに伴った強誘電性金属錯体液晶の材料開発を行った。また混合原子価錯体は、分子内に価数の異なる金属イオンが配位した多核金属錯体であり、この電子移動の速度は温度に依存しており、電子が多い金属イオンのサイトがドナーとして、少ない金属イオンのサイトがアクセプターとして作用するため、その電子移動の方向にダイポールが生成する。この混合原子価錯体を液晶化した金属錯体液晶は、電場に応答したダイポールの配向を制御することができれば強誘電性を示す金属錯体液晶の材料開発を行うことができる。通常、強誘電のオリジンは構造由来であるが、混合原子価状態の場合、電子移動に伴ったダイポールの発現機構であり、これまでとは異なった新たな強誘電性金属錯体液晶の開発を行うことに成功した。ここで開発するスピンクロスオーバー錯体および混合原子価錯体をベースとした金属錯体液晶は、その強誘電性およびスイッチング機能について評価した。一般的に強誘電性液晶はSHG活性であるが、例えばスピンクロスオーバー錯体においては、スピン状態すなわち不対電子数の数が変化する。これらの電子配置の変化に応じて、SHGの変化を期待することができる。また混合原子価状態の場合には、電場に依存した混合原子価の電子状態が期待でき、SHGレスポンスのスイッチングを期待することができる。したがって、ここで開発する動的電子状態に基づいた強誘電性金属錯体液晶のSHGレスポンスを観測し、強誘電メモリとしての非破壊読み出しを評価した。本研究は機能性金属錯体であるスピンクロスオーバー錯体および混合原子価錯体を基にして長鎖アルキル鎖などを付加させることにより液晶化を行い、強誘電性金属錯体液晶の材料開発を行い、ここで開発するスピンクロスオーバー錯体および混合原子価錯体をベースとした金属錯体液晶は、その強誘電性およびスイッチング機能について評価することを目的とした。本研究結果として、強誘電性の発現およびSHGの観測に成功しており、ほぼ目的を達成できたと考えている。強誘電性金属錯体液晶における電場による情報の記憶に対する評価、強誘電性金属錯体液晶のスピン転移および電子移動に伴った非破壊的読み出しの評価および強誘電性金属錯体液晶の強誘電メモリとしての評価を終えているので、次のステップとしては、ナノサイズにパターニングされた分子デバイス作成およびその手法の確立を行うとともに、強誘電性金属錯体液晶を用いた高密度メモリデバイスの開発に道筋をつける。
転写因子の性特異的な切断によるショウジョウバエ脳神経系の性分化機構の解明

本研究は、キイロショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitless (Fru)が、その存在によって雄の性行動を制御するニューロンの一群に性差を作り出す仕組みを解明することを目的としている。研究代表者は、Fruの転写コファクターとして、lola遺伝子が産生するスプライシング派生体(いずれもFruと同じくBTB-Zn-finger型の転写因子)の一つ、Lola isoform Qを特定し、この分子がFruと共に脳神経系の雄性化に関与する一方、Fruタンパク質を持たない雌の脳神経系ではプロテアソームによる部分的な分解を受け、N末端部の263アミノ酸をもたない分子量の小さい産物(Lola29F)を生み出すこと、それが性的二型ニューロンの一つmALの雌性化に関与することを示唆する結果を得ていた。今年度は、Lola isoform Qの部分的な分解によるLola29Fの産生に関与する分子としてE3ユビキチンリガーゼの構成因子の一つCullin1 (Cul1)を以下の実験によって特定した。Lola29Fの元となる、Lola isoform Qをキイロショウジョウバエの培養細胞株であるS2に発現させると、in vitroの系でもLola29Fが産生される。これを利用して、Lola isoform Qタンパク質をS2細胞に発現させ、切断前産物をLola特異的抗体を用いて免疫沈降した。その共免疫沈降物を質量分析(LC-MS/MS)に供したところ、121種のタンパク質が特定された。Cul1はその中に含まれていた。Cul1が、研究代表者の着目する性的二型ニューロンの一つ、mALに発現することをAnti-Cul1抗体による免疫組織化学染色によって確認した。また、Cul1を雌の当該ニューロンにおいてノックダウンしたところ、Lola29Fの産生が阻害された。このようなニューロンでは、コントロールと比べて高い頻度(40%)で雄のみが持つ神経突起が異所的に形成され、脱雌化が認められた。上記の結果は、Cul1がLola29Fの産生にかかわる必須の分子であることを示唆している。本研究計画は、Lola29Fタンパク質の産生に関わるユビキチン・プロテアソーム経路の制御因子を特定することを一つの目標として設定している。本年度はこの因子の一つを、見つけるに至った。特定された121種のタンパク質の中には、Cul1以外にも候補タンパク質が含まれていると推察され、その機能解析を通じて複数の制御因子を特定することが可能と見込まれるため。Lola isoform Qタンパク質の分解をN末端部構造に留め、C末端部構造を分解から守る制御に機構についてはほとんど分かっていない。前述のように研究代表者は、Lola29Fタンパク質の産生が、培養細胞株S2でも起こることを見出している。これを利用して、ゲノムワイドなスクリーニングを行う。Drosophila RNAi Screening Center(ハーバード大学)のGenome-wide RNAi Libraryを用い、特定遺伝子をターゲットとするdsRNAをLola isoform Qタンパク質の発現ベクターと共にS2細胞に導入し、それによって切断産物(Lola29F)の産生を抑制あるいは亢進する遺伝子を明らかにする。特に、ユビキチン・プロテアソーム経路の構成遺伝子や、その制御遺伝子の関与が推察されるため、まだ特定されていないユビキチン活性化酵素E1や、ユビキチン結合酵素E2、基質タンパク質の認識に決定的な役割を担うF-boxタンパク質に着目し、Lola29Fの産生にかかわる分子を特定してゆく。また、これら分子のin vivoにおける表現型解析についても行う。本研究は、キイロショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitless (Fru)が、その存在によって性行動を制御するニューロンの一群に性差を作り出す仕組みを解明することを目的としている。研究代表者は昨年度までに、Fruの転写コファクターとしてlola遺伝子が産生するスプライシング派生体(いずれもFruと同じくBTB-Zn-finger型の転写因子)の一つLola isoform Qを特定し、この分子がFruと共に脳神経系の雄化に関与すること、Fruタンパク質が産生されない雌の脳神経系ではLola isoform Qタンパク質がプロテアソームによる部分的な分解(切断)を受け、N末端側の配列を欠く短いフォーム(Lola29F)を生み出し、それが雌化因子となることを示す結果を得ていた(研究代表者、未発表)。Lola isoform Qタンパク質の切断は、Fruタンパク質の存在下では抑制される。今年度は、Fruタンパク質によるその機構を解析した。以下に示す結果をもとに、Fruタンパク質がもつBTB/POZドメインを介したLola isoform Qとの物理的相互作用が、Lolaの切断イベントを阻害することが示唆された。BTB/POZドメインを持たない(したがって、Fruタンパク質と結合できない)変異型のLola isoform Qタンパク質をショウジョウバエのS2細胞株に発現させたところ、この変異型のLolaタンパク質は、たとえFruタンパク質の存在する条件であっても、切断産物(Lola29Fタンパク質)を産生した。また、この変異型Lola isoform Qタンパク質がFruと結合しないことについても、共免疫沈降実験によって確認した。これらの結果は、FruおよびLola isoform Qタンパク質が、お互いが持つBTB/POZドメインを介して結合し、それがLola isoform Qタンパク質のN-terminalデグロン(分解シグナルとなるLysine残基)を覆い隠すこと、この仕組みが切断を阻害しLola29Fタンパク質の産生を阻害する脳神経系の性分化スイッチとなることを示唆している。

Fruタンパク質との物理的な結合によって、Lola isoform Qタンパク質が切断から免れ、それによってLola29Fタンパク質の産生が雄で抑制される機構が具体的に解明されたため。これまで転写因子と推定されてきたFruが転写制御に依らない機構によって脳神経系の性分化を制御するスイッチとなることを示す初めての報告となるものと期待される。本研究は、キイロショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitless (Fru)が、その存在によって雄の性行動を制御するニューロンの一群に性差を作り出す仕組みを解明することを目的としている。研究代表者は、Fruの転写コファクターとして、lola遺伝子が産生するスプライシング派生体(いずれもFruと同じくBTB-Zn-finger型の転写因子)の一つ、Lola isoform Qを特定し、この分子がFruと共に脳神経系の雄性化に関与する一方、Fruタンパク質を持たない雌の脳神経系ではプロテアソームによる部分的な分解を受け、N末端部の263アミノ酸をもたない分子量の小さい産物(Lola29F)を生み出すこと、それが性的二型ニューロンの一つmALの雌性化に関与することを示唆する結果を得ていた。今年度は、Lola isoform Qの部分的な分解によるLola29Fの産生に関与する分子としてE3ユビキチンリガーゼの構成因子の一つCullin1 (Cul1)を以下の実験によって特定した。Lola29Fの元となる、Lola isoform Qをキイロショウジョウバエの培養細胞株であるS2に発現させると、in vitroの系でもLola29Fが産生される。これを利用して、Lola isoform Qタンパク質をS2細胞に発現させ、切断前産物をLola特異的抗体を用いて免疫沈降した。その共免疫沈降物を質量分析(LC-MS/MS)に供したところ、121種のタンパク質が特定された。Cul1はその中に含まれていた。Cul1が、研究代表者の着目する性的二型ニューロンの一つ、mALに発現することをAnti-Cul1抗体による免疫組織化学染色によって確認した。また、Cul1を雌の当該ニューロンにおいてノックダウンしたところ、Lola29Fの産生が阻害された。このようなニューロンでは、コントロールと比べて高い頻度(40%)で雄のみが持つ神経突起が異所的に形成され、脱雌化が認められた。上記の結果は、Cul1がLola29Fの産生にかかわる必須の分子であることを示唆している。本研究計画は、Lola29Fタンパク質の産生に関わるユビキチン・プロテアソーム経路の制御因子を特定することを一つの目標として設定している。本年度はこの因子の一つを、見つけるに至った。特定された121種のタンパク質の中には、Cul1以外にも候補タンパク質が含まれていると推察され、その機能解析を通じて複数の制御因子を特定することが可能と見込まれるため。
HTLV-I Taxの細胞周期転写因子E2Fに及ぼす作用の解析

成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-I)は成人T細胞白血病の原因ウイルスである。HTLV-IのコードするTaxが癌化の主因で、細胞側の種々の遺伝子発現を促進する。影響を受ける遺伝子の産物は、増殖シグナル伝達に関与しているものが多い。今までに細胞の転写因子の内で、NF-κB、SRF、CREB/ATFがTaxの作用を受けることが知られている。本研究で我々は、新たにTaxがE2Fを活性化することを見い出した。E2Fは細胞周期がG1期がS期に進行するのに必須の転写因子でG1/S期に関与する多くの遺伝子の発現を制御している。E2F結合サイトを持つG1/S期関連遺伝子群のプロモーターを、ルシフェラーゼ遺伝子を用いたレポーターアッセイで測定したところ、Taxの発現により例外なく活性化された。さらに、E2F結合サイトに変異を導入するとTaxの作用はみられなくなり、TaxがE2Fを介してこれらの遺伝子の発現を誘導していることが明らかとなった。Taxが活性化する今までに知られていた3種の転写因子のうち、NF-κBを活性化することのできるTaxの変異体のみがE2Fを活性化した。従って、NF-κBの経路がTaxによるE2Fの活性化に関与している可能性が高い。これらの結果は、Taxが細胞周期の進行を通じて、より直接、細胞増殖に関与していることを示唆し、HTLV-Iによる発癌機構の解明に重要な知見となる。
ボール運動の戦術学習を重視した思考力・意欲を高める授業展開の実証的研究

本研究の目的は、体育科におけるボール運動・ゴール型においてゴールにつながる動きを理解することを学習するためにウェアラブルカメラとタブレット端末を用いることで、主観的な視点や客観的な視点の映像資料をもとに、思考力が高まる授業プログラムを開発、ゴールにつながる動きを理解することが児童の意欲に及ぼす効果を検証することがねらいである。特にゴール型ゲームにおいてパスを出すときの状況判断の変容が学習意欲にどのような影響を及ぼすかについて研究を行った。タブレット端末やウェアラブルカメラ、電子黒板を活用した授業実践を行い、作戦カード、ビデオによる授業録画によって、児童たちの意識の変容、意欲の変容を実態的につかむことを試みた。ウェアラブルカメラやタブレット端末を用いた学習においては、作戦カードから主体的に様々な動きを試そうとする姿がみられた。映像を繰り返し見返すことで、誰にパスを出すと通りやすいかを振り返ることができ、授業ごとにパス成功率の高まりを確認することができた。しかし、パスを出す人だけの判断では、パスが通らない場面もあった。そこで、パスをもらう側がどこに動けばパスがもらえるかをポイントにおき、映像を見直すことにした。そのことで、パスを通すためにチーム全員がどんな動きをするかを考え、作戦カードから思考の幅の広がりを確認することができた。動きが分かるようになると、作戦カードを書く量が顕著に増え、意欲的に取り組むことが確認できた。授業における子供たちの発言の分析からは、成功したプレーや失敗したプレーの映像から、次のプレーで修正するための助言が多く聞き取ることができた。ここでは、ボールの操作技能が上位にいる児童のみならず、技能が下位にいる児童からも多くの発言が聞かれた。これは、映像から動きを共有することで、全員が同じ土俵に立って意欲的にコミュニケーションが取れたことが表われていた。
DAA治療におけるC型肝炎ウイルス動態の解析と最適化治療の検討

DAA(直接作用型抗ウイルス剤)を用いたC型肝炎治療において、2種類のHCV RNA測定方法(TaqMan法およびAccuGene法)を用いたウイルス動態を解析し、C型肝炎治療の効果を調査した。インターフェロン併用の3剤療法では、難治例(肝線維化進展例、IL28B TG/GG例、前治療無効例)において、AccuGene法によるHCV RNA法測定が治療効果予測に有用であった。一方、ソホスブビルによるインターフェロン治療においては、TaqMan法およびAccuGene法ともに、HCV RNA動態は治療効果予測に影響しなかった。C型肝炎治療は直接作用型抗ウイルス剤(Direct antiviral agent:DAA)の導入により格段に治療成果が向上したが、画一的な治療であるため、症例に応じた治療戦略が必要である。その判断材料の一つとして、治療中のウイルス動態が大きなカギを握る。本研究ではDAAを用いた抗ウイルス療法において、異なるHCV RNA量測定方法を用いたウイルス動態を解析し、今後多様化するC型肝炎治療の最適化を目指した方法を検討するのが主目的である。HCV RNA量測定はReal-time PCR法が一般的に用いられ、特にTaqMan法による測定がスタンダードであるが、我々は、より測定感度の高いAccuGene法による測定も有用であることを報告している(Ogawa E, et al. Antiviral Res 2013)。この結果を踏まえ、2015年度ではテラプレビル(第一世代プロテアーゼ阻害剤)およびシメプレビル(第二世代プロテアーゼ阻害剤)併用ペグインターフェロン・リバビリン療法(治療期間24週)を実施した171例において、これら2法のReal-time PCR法を用いた解析を行った。主な結果として、1治療早期のウイルス陰性化(治療4週目TaqMan法73.7%、AccuGene法41.5%)に有意な差が認められ、TaqMan法で陰性化を認めても、15.4%はAccuGene法でHCV RNAが検出された。2最終的な治療効果(持続的ウイルス陰性化)予測として、治療4週目のHCV RNA陰性化は、非難治例(IL28B TTまたは前治療再燃例)ではTaqMan法が有用であったが、難治例(IL28B TG/GGまたは前治療無効例)ではAccuGene法が有用であった。治療効果を予測する上で、症例に応じた測定法を選択することが重要であることが示唆された。テラプレビル(第一世代プロテアーゼ阻害剤)およびシメプレビル(第二世代プロテアーゼ阻害剤)併用ペグインターフェロン・リバビリン療法における、2法(TaqMan法およびAccuGene法)によるウイルス動態と治療効果予測の有用性を検討し、学会および論文報告を行った。2015年度ではテラプレビル(第一世代プロテアーゼ阻害剤)およびシメプレビル(第二世代プロテアーゼ阻害剤)併用ペグインターフェロン・リバビリン療法を実施した171例において、これら2法のReal-time PCR法を用いた解析を行った。2最終的な治療効果(持続的ウイルス陰性化:SVR)予測として、治療4週目のHCV RNA陰性化は、非難治例(IL28B TTまたは前治療再燃例)ではTaqMan法が有用であったが、難治例(IL28B TG/GGまたは前治療無効例)ではAccuGene法が有用であった。2016年度では、ソホスブビル治療(NS5Bポリメラーゼ阻害剤)を実施した151例のウイルス動態解析を行った。主な結果として、1SVR率が高率であり、両測定法においてもウイルス動態は治療効果に影響しなかった。2高感度のAccuGene法においては、治療終了時にもHCV RNAが検出されたが、最終的なSVRには関連しなかった。以上より、インターフェロンを用いたDAA治療ではウイルス動態が治療効果予測に有用であることが示された。これまでの実績は、インターフェロンを用いた抗ウイルス療法によるviral kineticsを検討したものであるが、2014年9月に日本初のインターフェロンフリー療法であるダクラタスビル・アスナプレビル併用療法、2015年5月にGenotype 2型に対するソホスブビル・リバビリン療法そして同年8月にソホスブビル・レジパスビル療法が保険認可された。今後は、これらインターフェロンフリー治療におけるウイルス動態をTaqMan法およびAccuGene法で比較し、治療効果への影響を検討する予定である。感染症学
分子認識人工酵素機能を付加した界面での光触媒設計と構造・機能相関の研究

界面におけるナノ組織構造体では、原子・分子あるいは固体などでは見いだすことのできない、また従来にはない構造や物性そして触媒機能を創出することができる。本研究では、生体酵素システムを越える光触媒反応系の実現のために、界面を媒体とする無限の展開が可能な人工酵素型の分子認識能を持つMolecular Imprinting触媒を構築し、新光触媒機能の創出を図った。さらに時間分解エネルギー分散型X線吸収微細構造(DXAFS)法及び光電子放出顕微鏡(PEEM)を用いて表面構造及び電子状態ダイナミクスを追跡した。その結果、界面を利用したMolecular Imprinting触媒の設計に成功した。新規触媒では、反応分子のメチル基、エチル基を識別することが可能であり、さらに通常のRh錯体の触媒に比べて約50倍も活性が高いことを見いだした。一方、Ag-Ni/Si(100)上のUV照射PEEM像の新規現象を発見した。30・m幅のAg-Ni格子パターンをSi(100)上に形成させUV光を照射すると、放出電子収量が時間と共に変化し、それまで明るく観察されていたAg領域が次第に暗くなり、相対的に暗く観察されていたNi領域が明るくなり、光照射後約14分で輝度が逆転する表面ナノ構造の関与する光誘起現象と思われる。さらに、時間分解DXAFSにより、表面上のRuクラスターの構造ダイナミクスを追跡することに成功し、従来法では得られないクラスター骨格変化の時間スケール、結合の形成/切断の順序、及びそれらのアレニウスパラメーターが明らかにされた。
「環境関連諸費用(環境コスト)」の負担ルールおよび制度に関する経済学的研究

本研究の目的は、近年、さまざまな環境問題の顕在化・深刻化を背景に国内外でますます増大化傾向にある各種の「環境関連諸費用」を「環境コスト」(environmental costs)という新しい経済学的な概念を独自に定立することによって捉え、それらの具体的な実態を踏まえながら、その費用負担のルールおよび制度に関する理論的ならびに政策的な検討を進めるという点にあった。上記の目的に沿って、3カ年の研究における第1年度(平成8年度)には、アメリカ、欧州、日本、そしてアジアのいずれの国・地域においても、次々と顕在化してきている各種の「環境関連諸費用」をめぐる現実を念頭におきつつ、まず、それらの諸費用を経済学的にはどのように捉えたらよいかについて検討を加え、そこから独自な「環境コスト」論を展開していくための基本的な理論フレームに関する試論的な考察を進めた。第2年度(平成9年度)においては、その理論フレームにもとづきながら、各種の「環境関連諸費用」に関する費用分類論を検討するとともに、それらの負担原理をめぐる基本的な論点整理のための考察を進めた。そして最終年度(平成10年度)には、以上の考察を踏まえて、各種の「環境関連諸費用」に関する実際の負担ルールや制度をめぐる具体的な現実動向についての調査研究を進め、そこから、あるべき費用負担のルールと制度に関する政策論を展開していくための基礎的な検討を行った。今後、引き続き、具体的な政策提言に向けた研究を進めていきたいと考えている。本研究は、近年、国内外でますます大きな問題となっている各種の環境関連諸費用を「環境コスト」(Environmental Costs)という新しい経済学的概念を定立することによって捉え、それらの具体的な実態分析を踏まえつつ、その負担ルールおよび負担制度に関する理論的ならびに政策的な研究を進めようとするものである。3か年の研究計画における第1年度にあたる平成8年度では、近年、アメリカ、欧州、日本において、とくに廃棄物処理問題(とくに産業廃棄物処理問題)や土壌汚染(地質汚染)問題と関連して顕在化している各種の環境関連諸費用の実態を踏まえつつ、まず、それらの諸費用の理論的分類のあり方について検討を加え、独自な「環境コスト」論を積極的に展開していくための基本的な理論的フレームに関する試論的な考察を進めた。そこでは、各種の「環境被害」と「環境コスト」との実際的な連関を踏まえることによって、「環境被害補償費用」「環境被害修復費用」「環境被害緩和費用」「環境被害予防費用」「環境被害取引費用」「環境被害行政費用」という6つの費用部類への分類論を提起し、それらの費用負担原理をめぐる基本的な論点整理を行なった。なお、この序説部分に関するまとめについては、とりあえず、「<環境コスト>と負担問題」と題する論文として、また、同様の課題に取り組んでいる関連分野の研究者たちとの学際的討論(「"環境費用"の負担問題を考える」)として、季刊専門誌『環境と公害』(岩波書店)第26巻第4号(1997年4月15日刊)に公表予定となっている。今後、第2年度に当たるる平成9年以降の研究では、さらに、これらの環境関連諸費用に関する既存の負担制度について、国際比較を含めた実態的な検討を踏まえつつ、新たな負担制度のあり方に関する具体的な政策研究へと進む予定である。本研究は、近年、国内外においてますます重要な問題となっている各種の環境関連諸費用を「環境コスト」(Environmental Costs)という新しい経済学的な概念を定立することによって捉え、それらの具体的な実態分析を踏まえつつ、その負担ルールおよび負担制度に関する理論的ならびに政策的な研究を進めようとするものである。3カ年の研究計画における第1年度に当たる平成8年度では、近年、アメリカ、欧州、日本のいずれにおいても、とくに廃棄物処理問題(とくに産業廃棄物処理問題)や土壌汚染(地質汚染)問題と関連して顕在化している各種の環境関連諸費用の実態を踏まえつつ、まず、それらの諸費用の理論的分類のあり方について検討を加え、独自な「環境コスト」論を積極的に展開していくための基本的な理論的フレームに関する試論的な考察を進めた。