東京大学産学連携プロポーザル

この研究室では、ヒト生体における腱の代謝的因子（血液循環やコラーゲン代謝など）の測定法の確立、およびスポーツ現場や医療現場等への応用を目指した研究を展開している。これまでヒト腱の血液循環やコラーゲン代謝は、水素クリアランス法やMicrodialysis法などで測定されてきたが（e.g., Langberg et al. 1999 J Physiol）、それらは侵襲的であったり、被ばくを伴うなどの問題点があり、スポーツ科学や健康科学の分野で応用するには困難であった。最近、赤色分光法を用いることで、ヒト生体の腱の血液循環が非侵襲的にとらえられるようになった（e.g., Kubo et al. 2008 Acta Physiol）。さらに、骨粗鬆症などの骨のコラーゲン代謝マーカとして用いられてきた幾つかの血中マーカの動態を総合的に検討することで、ヒト生体の腱のコラーゲン代謝を推定することにも成功した（Kubo et al. 2012 Res Quart; Kubo et al. 2012 Eur J Appl Physiol）。

この研究室では、ヒト生体を対象として『腱の可塑性と役割』について研究をすすめている。腱は単なる筋と骨の連結組織ではなく、その力学的特性（粘弾性）が筋機能やスポーツパフォーマンスに大きな影響を及ぼすことが少しずつ分かってきた（e.g., Kubo et al. 1999 J Appl Physiol）。例えば、陸上短距離種目（100M）におけるパフォーマンス（走タイム）が優れる者ほど、膝伸筋群の腱ステイッフネスが低い（腱が伸びやすい）ことが明らかになっている（Kubo et al. 2000 Acta Physiol Scand; Stafilidis & Arampatzis 2007 J Sports Sci）。さらに、トレーニング様式の違い（負荷の大きさ、収縮時間、筋収縮様式、など）が、筋機能や筋量だけでなく、腱の力学的特性（ステイッフネス、ヤング率、ヒステリシス、など）に対して異なる効果をもたらされることが明らかにされつつある（e.g., Kubo et al. 2001 J Physiol; Kubo et al. 2007 Med Sci Sports Exer）。これらの知見は、パフォーマンス向上を目指す競技選手のトレーニングプログラムを立案する際に、腱の力学的特性に対する影響を考慮する必要性を示唆するものである。

ミツバチは社会性昆虫であり、女王蜂と働き蜂というカースト分化や働き蜂の齢差分業といった高度な個体間分業が存在する。また働き蜂は8字ダンスにより記憶した花の位置を仲間に教えるという高度なコミュニケーション機能を有している。この研究室では、こうしたミツバチの行動の分子的基盤を解明する目的で、ミツバチ脳の「分子的解剖」を進め、脳の高次中枢で発現する遺伝子や、行動に伴って脳で発現が変動する遺伝子の網羅的検索と同定、機能解析を進めてきた。また、このような遺伝子やその機能が動物種を越えて保全されているかについての研究も進めている。

この提言は、人間の発する「音声」に関わる科学の魅力とおもしろさを、観察と説明の両面からともに探っていくものである。観察とは「不思議さ」との出会いであり、知的好奇心をかき立てられる醍醐味がある。説明とは規則性の解明であり、「不思議さ」を「納得」に変える真相解明の醍醐味がある。 　たとえば、英語の学習者は、たいてい次のような「不思議さ」に出会うものである。「英語」を任意の外国語に代えても同じことである。 　・ネイティブにとって、なぜ英語の発音は１つ１つ憶えていかなければなくてよいのか？（知識の問題） 　・学習者にとって、なぜ英語は聞き取りや発音が早すぎて追いつかないのか？（運用の問題） 　・学習者にとって、なぜネイティブなら子供でもたやすくできることに苦労するのか？（学習の問題） しかし、英語の発音には独自の規則があるとしよう。ネイティブがこの規則を無意識に知っているなら、発音の学習はそう難しくはない。しかも、規則の知識を当てはめれば１つ１つ憶える必要もなく、運用もたやすくなる。つまり、ネイティブでなくとも、英語の発音規則を知識として持てれば、「不思議さ」は「納得」へと変わり、おのずと運用や学習への道が加速度的に拓かれるわけである。では、「納得」へと変えるに足る規則性とはどのようなものなのだろうか。 　このような理念のもと、「音声」に関わる科学の魅力とおもしろさについての講演を大学・高校・一般向けに提言し、言語教育のあり方とともに考えていきたい。また、英語教育や日本語教育に携わる教師や学習者向けに、基礎講義や発音講座を企画することも可能である。

この研究室では、哲学の観点から、心に関連する諸問題を中心に、常識的な世界観と科学的な世界観の関係、社会と科学技術の関係について研究している。 その一環として、科学リテラシー向上にむけた社会連携活動も展開し、近著『100年の世界：SF映画から考えるテクノロジーと社会の未来』（化学同人、2018年）では、テクノロジーの進展がもたらす変化とそこで生じる諸問題についてわかりやすく論じている。本書の趣旨を以下に要約する。 テクノロジーの発展によって、我々の生活は日々変化している。100年前にはフィクションでしかなかったものが、いまでは日常の一部となっている。これから100年の間にテクノロジーはどのように進歩し、それによって我々の社会にはどのような変化が生じるだろうか。 テクノロジーの未来を予測することは困難だが、そこにはつぎのような意義がある。第１に、新しいテクノロジーは、我々の社会にこれまでない大きな変化をもたらすかも知れない。第２に、社会に生じる変化のなかには、実際に変化が生じてから対応するのでは手遅れなものがある。第３に、未来のテクノロジーについて考えることを通じて、現在のテクノロジーや現在の社会のあり方について、様々なことが明らかになる。 たとえばインターネットやスマートフォンなどの情報テクノロジーを例に考えてみよう。一方で、これらのテクノロジーは、手紙や電話といったこれまでの通信テクノロジーの延長にすぎないようにも見える。しかし他方で、新しい情報テクノロジーには、大規模なデータ分析を可能にすること、権力による監視を可能にすること、人間同士のコミュニケーションのあり方を変質させることなど、これまでの通信テクノロジーとは大きく異なる側面もある。これらの点を考慮すれば、新たな情報テクノロジーがわれわれの生活を単純によりよいものにしてくれるかどうかは、けっして明らかなことではない。人工知能やロボット、生命に関するテクノロジー、人間の能力を高めるテクノロジーなど、新たなテクノロジーの多くに関しても、事情は同じだろう。 テクノロジーの進歩は幸福をもたらすかという問いは、これからの社会のあり方を考えるうえできわめて重要な問いである。幸福とは何か、われわれにとって大切なものは何かという、より根本的で哲学的な問いに取り組むことは、この問いに答えるための重要な手がかりとなるだろう。

アンモニアは現代生活においても医薬品、工業製品、化成肥料などを合成する上での一次原料として重要な化合物である。また、最近は、水素キャリアー及びエネルギーキャリアーとしても注目されている。しかしながら、現在、アンモニアの工業生産は約100年前に開発されたハーバー・ボッシュ法によって合成しており、高温・高圧という環境負荷型の反応条件が必須である。 当研究室では低炭素社会の実現に向け、省エネルギー型の新しい窒素固定法の開発に成功している。

当研究室では、遷移金属塩、有機ヘテロ元素化合物及び有機金属化合物が関与した新しい触媒的有機単位反応及び不斉合成反応等の精密有機合成の開発を行っている。 特に、これまで用いられていた単一の金属を用いた反応場では達成できなかった新しい反応場を利用することで、従来には無かった新しい触媒反応の開発に成功してきた。 最近では、遷移金属触媒と有機触媒とを協奏的に利用した概念的にも新しい触媒反応や可視光を利用する光誘起電子移動系を用いた触媒反応を開発することにも成功している。

温和な反応条件下での窒素固定法の開発は、化学者が達成すべき最も重要な研究課題の一つである。当研究室では次世代型窒素固定法の開発に関連して、安価な鉄系触媒を用いた常温常圧の窒素ガスからの触媒的シリルアミン合成の開発に成功した。生成物のシリルアミンは加水分解することにより容易にアンモニアへと変換できるアンモニア等価体である。モリブデン錯体に加えて、安価で入手容易な鉄錯体が適用可能なことも明らかにしている。

土木構造物の施工において、静的荷重や地震時の繰返し荷重に対する基礎地盤の変形量を予測することが重要な課題となっている。 当研究室では、(1)各種地盤材料の供試体に微小な振幅の除荷／再載荷を繰返すことによる弾性的変形特性の測定（精度；0.0001％）、(2)礫や堆積軟岩等供試体の3次元軸方向の応力／変形測定による異方性の測定、(3)砂質土の液状化特性に及ぼす諸要因の影響を把握するための非排水繰返しねじり・三軸試験、等の計測を通して地盤変形に関する総合的研究を実施している。

医薬や化学物質の評価において、動物を用いない実験法の開発が望まれており、欧米では動物保護団体の圧力で研究開発が止まることも起こっている。また、ヒトとマウス・ラットやイヌでは反応や代謝が異なるため、系統が近い高価なサルで薬効や毒性を確認する場合も多い。 この研究室では、「人体システムの工学的な再構築」を目標として、ヒト臓器細胞培養を基本技術とし、疾患治療から診断、環境応答評価などに役立つ新規システム・デバイスを開発している。 具体的には、腸管や肺、肝臓などの細胞・組織を組み合わせて、物質動態（吸収・分布・代謝・排泄）が解析可能なin vitroの模擬的オンチップ型人体系の開発を目指している。この中で、物質やガスが透過できる膜素材や細胞が立体的に組織化できる担体、並びに血管系と循環系などを備えたミクロ・デバイスを生産技術研究所の藤井研究室、立間研究室と共同で開発した。