hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
指示文とメタプログラミングによる性能可搬性に優れた高性能並列プログラミングモデル

本研究の目的は,1種類のソースコードを様々な計算環境において高い性能で利用可能にすること,すなわち性能可搬性を考慮したプログラミング言語を開発することである.2018年度は,この目的を実現するために必要な2つのコンポーネントを開発し,それらの評価を行った.1つ目のコンポーネントとして,既存の指示文ベースの並列言語であるOpenMPを拡張し,複数のアクセラレータを1つのアクセラレータとして簡易に利用できる機能を開発した.この機能を用いることで,ユーザはアクセラレータの構成が異なる計算環境においても,同じソースコードを用いることができる.いくつかのベンチマークを用いて評価を行った結果,開発した機能は,手動で最適化を行った場合とほぼ同程度の性能を発揮することを確かめた.2つ目のコンポーネントとして,FortranおよびC言語をターゲットとしたメタプログラミングについて検討を行い,その言語の設計およびコンパイラの実装を行った.ここで言うメタプログラミングとは,ソースコードを処理対象とするプログラミングのことである.HPC向けの高度な最適化をメタプログラミングの技法で記述することにより,複雑なコード変形をユーザプログラムから切り離すことが可能となり,高性能と高生産性を両立する理想のプログラミング環境を実現することが期待できる.具体的な評価として,ループ・アンローリングやデータレイアウト変換をメタプログラミングを用いることで簡易に適用できることを示した.2018年度に行う予定であった2つのコンポーネントの開発が終了し,想定通りの結果を得ることを確認した.以上より,2018年度はおおむね順調に進展していると考える.2018年度は計算ノード内を対象に行ったため,2019年度は計算ノード間を対象にして研究を行う予定である.具体的にはHPCアプリケーションとしてよく利用されるステンシル計算をターゲットとし,性能のボトルネックとなりうる袖通信のパラメータ(通信の計算のオーバラップの有無・袖幅など)の自動調整機能を実現する記法を開発する予定である.本研究の目的は,1種類のソースコードを様々な計算環境において高い性能で利用可能にすること,すなわち性能可搬性を考慮したプログラミング言語を開発することである.2018年度は,この目的を実現するために必要な2つのコンポーネントを開発し,それらの評価を行った.1つ目のコンポーネントとして,既存の指示文ベースの並列言語であるOpenMPを拡張し,複数のアクセラレータを1つのアクセラレータとして簡易に利用できる機能を開発した.この機能を用いることで,ユーザはアクセラレータの構成が異なる計算環境においても,同じソースコードを用いることができる.いくつかのベンチマークを用いて評価を行った結果,開発した機能は,手動で最適化を行った場合とほぼ同程度の性能を発揮することを確かめた.2つ目のコンポーネントとして,FortranおよびC言語をターゲットとしたメタプログラミングについて検討を行い,その言語の設計およびコンパイラの実装を行った.ここで言うメタプログラミングとは,ソースコードを処理対象とするプログラミングのことである.HPC向けの高度な最適化をメタプログラミングの技法で記述することにより,複雑なコード変形をユーザプログラムから切り離すことが可能となり,高性能と高生産性を両立する理想のプログラミング環境を実現することが期待できる.具体的な評価として,ループ・アンローリングやデータレイアウト変換をメタプログラミングを用いることで簡易に適用できることを示した.2018年度に行う予定であった2つのコンポーネントの開発が終了し,想定通りの結果を得ることを確認した.以上より,2018年度はおおむね順調に進展していると考える.2018年度は計算ノード内を対象に行ったため,2019年度は計算ノード間を対象にして研究を行う予定である.具体的にはHPCアプリケーションとしてよく利用されるステンシル計算をターゲットとし,性能のボトルネックとなりうる袖通信のパラメータ(通信の計算のオーバラップの有無・袖幅など)の自動調整機能を実現する記法を開発する予定である.開発効率を上げるため、最新のアクセラレータを搭載した高性能ワークステーションを購入し、ローカル環境に設置する予定であった。しかしながら、本申請の採択後に発売されたアクセラレータの価格が予想を上回っていたため、東京大学が運用しているワークステーションを有償でレンタルし、リモート接続して開発を行うことにしたため。使用計画として、2019年度以降も同じ東京大学のワークステーションを利用予定である。しかし、非常に混み合っているため、差額分を用いて他の有償サービスを追加利用することを考えている。
神経回路発達におけるミクログリアの機能解明

本研究では、哺乳類の脳の形態的および機能的発達過程におけるmicrogliaの役割に着目し、グリアによる脳機能成熟の分子機構を明らかにすることを目的とした。特に、神経回路発達の最終過程で生じる髄鞘形成過程とmicrogliaの活性化との関連性に焦点を当てて解析した。昨年度は、生後5日目(P5)、P7など発達段階のPLD4欠損マウス小脳のオリゴデンドロサイト(OLG)系譜細胞の分化を中心に解析した結果、microgliaのPLD4が欠損するとCC1陽性のOLG系譜細胞は小脳内に存在するにもかかわらず髄鞘形成が遅れることを示した。本年度は、OLG系譜細胞とmicrogliaの関係性をさらに明らかにするために、引き続き発達期小脳の解析を行った。その結果、P14ではwild typeと同程度に髄鞘化が見られ、microgliaの変化に伴う髄鞘形成の遅れは一過性であった。そこで、P7小脳においてIba1とMBP (ミエリン塩基性タンパク質)との2重染色像を解析した結果、活性化microgliaは髄鞘形成の先頭部分に特に多く集積していた。一方、すでに多くの髄鞘が存在する白質部分では活性化microgliaはほとんど見られなかった。さらに、髄鞘形成の先頭部分では、ミクログリアが髄鞘あるいはMBP陽性premyelinating OLGに隣接して存在し、Iba1陽性の突起を髄鞘に巻き付けるなど密に接している像も観察された。このようなmicrogliaと髄鞘の接触像はPLD4欠損小脳でも観察された。しかし、PLD4欠損マウスの小脳に存在するmicrogliaは、wild typeと比してCD68陽性像が少なくサブタイプが異なることが示唆された。以上の結果から、活性化microgliaの出現は初期の髄鞘形成開始時期と密接に関連し、その役割の一部をPLD4が担うことを明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、哺乳類の脳の形態的および機能的発達過程におけるmicrogliaの役割に着目し、グリアによる脳機能成熟の分子機構を明らかにすることが目的である。このため活性化microgliaに選択的に発現し貪食に関わるPLD4の遺伝子改変動物を用い、1.発達段階および成熟脳の解析、2.同マウスから調製した培養microgliaの機能解析を行った。1.小脳では生後7日目をピークに一過性にmicrogliaが活性化し、PLD4強陽性となる。そこで発達段階のPLD4欠損マウス小脳の変化を組織学的に解析した。その結果、プルキンエ細胞層の形成や樹状突起の伸展、astrocyteには特に変化が見られないが、欠損マウスではmicrogliaの活性時期が野生型と比べて遅れていた。microgliaの活性時期は髄鞘形成期と一致するため、髄鞘マーカーのMBP染色を行い、パイロット実験と同様に髄鞘形成の遅れを明らかにした。また、oligodendrocyte(OL)前駆細胞あるいはOlig2陽性OL系譜細胞数には違いがない一方CC1陽性成熟OLに違いを認め、OL成熟過程の遅延とそれに伴う髄鞘形成の遅れが示唆された。2.小脳における髄鞘形成の遅れとmicrogliaの関連性を明らかにするために、野生型およびPLD4欠損マウスから抗CD11b抗体結合磁気ビーズを用いてmicrogliaの単離を行った。これにより生後数週間目のマウス各個体から安定してミクログリアを得ることが可能となった。これらの細胞から分泌されるサイトカインの種類は、LPS刺激では違いはないが、IL-4刺激では異なる傾向が見られた。この細胞を用い、野生型と欠損マウスミクログリアの貪食、活性化した際の遺伝子発現変化、分泌するサイトカイン等の違いなどを明らかにすることが重要と思われる。

以上の結果から、活性化microgliaの出現は初期の髄鞘形成開始時期と密接に関連し、その役割の一部をPLD4が担うことを明らかにした。前述したように、PLD4を欠損したミクログリア存在下では小脳における髄鞘の形成に遅れが生じること、オリゴデンドロサイト前駆細胞の小脳内への移動に大きな違いはなく、CC1陽性の成熟オリゴデンドロサイトに違いがあることから、成熟過程での遅れであることが本年度の研究で明らかになった。オリゴデンドロサイトの分化・成熟には軸索からの直接的な影響と他のグリアを介した影響が考えられるが、少なくとも形態的にはプルキンエ細胞の発達の遅延は認められないことから、ミクログリアの直接的な影響の可能性が示唆される。このため、今後分子機序を調べるためには培養系による解析が必須となる。これまでミクログリアの単離は、生直後のマウスから初代グリア培養系を経て行ってきたが、同腹から常に十分な数の野生型とPLD4欠損型胎仔を十分確保することが難しいため、前述したような磁気ビーズを用いて単離を行うことにした。このため、培養系を用いた分子レベルでの解析に当初の予定より遅れが出たが、現在ではこの方法で確実な収量と十分な精度のミクログリアが得られるようになったため、今後培養細胞を用いた実験の遅れは十分に取り戻せると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。次年度でより確実に研究を推進させるため、連携研究者として教室所属の助教と講師の2名を加えて研究体制を強化する予定である。また、複数の遺伝子改変マウスの維持と供給のため引き続き実験補助員を雇用する。現時点では、ほぼ当初予想したとおりの結果が得られていることから、小脳回路形成の最終段階である髄鞘形成過程にミクログリアが関わっている可能性が考えられる。今後、引き続きPLD4欠損マウスから単離した細胞を用いてミクログリアがどのように関わっているかを分子レベルで明らかにすると共に、PLD4自体がミクログリアの中でどのような役割を果たすのかを知ることが重要と考える。このため、次年度は下記のような推進方策を考えている。1.PLD4の役割を明らかにするために、Iba1-tTAマウスとPLD4欠損マウスをかけ合わせ、薬剤投与によってPLD4発現を調節できるマウスを作製し、ミクログリアにおけるPLD4の量的変化と小脳発達の関連性をin vivoで解析する。また、ミクログリアの変化に伴う軸索発達と髄鞘形成の関係性を明らかにするために、免疫組織学的解析だけでなく電子顕微鏡解析も行う。2.欠損マウスから調製したミクログリアを用いて、活性化状態での貪食や分泌されるサイトカイン等の違いなどPLD4欠損によるミクログリアの違いを明らかにする。貪食に問題がある場合、欠損マウスや過剰発現マウスにおけるオリゴデンドロサイトのアポトーシスやプルキンエ細胞の軸索刈り込みへの影響を見る必要がある。また、欠損マウスミクログリアで分泌に変化のあった因子に関して培養オリゴデンドロサイトの分化への影響を調べる予定である。
マイクロカプセルを用いたタクロリムス投与による新たな潰瘍性大腸炎治療法の開発

潰瘍性大腸炎に対する免疫抑制剤の確実な効果と副作用予防のために、我々は、腸管免疫反応の重要な場である消化管リンパ装置を選択的に標的とする目的で、M細胞から取り込まれるマイクロカプセルを用いたDrug delivery system(DDS)を開発してきた。現在までにこのマイクロカプセルに免疫抑制剤であるタクロリムスを含有させることに成功した。(現在投稿準備中)その後、潰瘍性大腸炎モデルとされる硫酸デキストラン(DSS)惹起腸炎やクローン病モデルとされる硫酸トリニトロベンゼン(TNBS)腸炎モデルに投与を行い、その治療効果を検討した。タクロリムス含有マイクロカプセル経口投与後の血中タクロリムスの濃度上昇は認められなかった。さらに、無治療群に比べて、治療群ではDSSおよびTNBSによる腸炎像は有意に軽減していた。この結果から、タクロリムス含有マイクロカプセルを用いた腸炎治療は全身におよぼす副作用は極めて少なく、局所における抗炎症効果はすぐれたものであると考えられた。さらに、無治療群に比べて、治療群の腸管組織中のMPO活性およびNO活性は有意に低下しており、TNF-α、IFN-γなどの炎症性サイトカインおよびこれらの炎症の発現に関わるとされている重要な転写因子の1つであるT-begおよびNF-kBの発現も低下していた。Ki-67染色の結果より、腸管上皮の増殖に対する抑制効果は認められなかった。現在、よりヒト炎症性腸疾患に近いとされる自然腸炎発症モデルであるインターロイキン-10ノックアウトマウスに対してタクロリムス含有マイクロカプセルの経口投与を行い、その治療効果を検討している。原因不明の難病であり、その患者数が我が国でも急激に増加の一途をたどっている潰瘍性大腸炎において、我々が開発したマイクロカプセルを用いたドラッグデリバリーシステムを用い、タクロリムスを経口あるいは経腸的に投与する新たな治療法の開発を試みた。平成14年度は、(1)マイクロカプセルへのタクロリムスの封入、(2)タクロリムス包含マイクロカプセルの実験腸炎モデルラットおよびマウスヘの投与(生体内での薬理動態の解明)、(3)マイクロカプセルの毒性試験、を行った。その結果、(1)当施設で開発したW/O/Wダブルエマルジョンからの液中乾燥法改良法および液中撹拌法を用いて、高分子乳酸ポリマーおよびゼラチンを用いたマイクロカプセル内にタクロリムスを封入する技術を確立し、両者の何れのカプセルに封入されたタクロリムスも化学的変化を認めず、臨床応用可能であることを確認した。(2)前記により作成したタクロリムス封入マイクロカプセルをDSS惹起腸炎ラットおよびTNBS惹起腸炎マウスに投与し、その血中および各臓器内の薬剤濃度を経時的に測定した。その結果、血中にてトレース程度の濃度しか検出されない投与量において、炎症局所の腸管粘膜内での薬剤濃度は十分に高く、かつ心、肝、腎、脳等他臓器での薬剤濃度は検出できなかうた。(3)現在動物実験によって定型的手法に則って進めていた高分子乳酸ポリマーおよびゼラチンを用いたマイクロカプセルの毒性試験を完了し、その安全性を確認した。平成15年度は、引き続き実験腸炎モデルラットおよびマウスへの投与試験を継続して本システムの治療効果を検討するとともに、潰瘍性大腸炎患者への臨床投与試験を行う予定である。潰瘍性大腸炎に対する免疫抑制剤の確実な効果と副作用予防のために、我々は、腸管免疫反応の重要な場である消化管リンパ装置を選択的に標的とする目的で、M細胞から取り込まれるマイクロカプセルを用いたDrug delivery system (DDS)を開発してきた。今回はこのマイクロカプセルに免疫抑制剤であるタクロリムスを含有させることに成功した。その後、潰瘍性大腸炎モデルとされる硫酸デキストラン(DSS)惹起腸炎やクローン病モデルとされる硫酸トリニトロベンゼン(TNBS)腸炎モデルに投与を行い、その治療効果を検討した。

タクロリムス含有マイクロカプセル経口投与後の血中タクロリムスの濃度上昇は認められなかった。さらに、無治療群に比べて、治療群ではDSSおよびTNBSによる腸炎像は有意に軽減していた。この結果から、タクロリムス含有マイクロカプセルを用いた腸炎治療は全身におよぼす副作用は極めて少なく、局所における抗炎症効果はすぐれたものであると考えられた。さらに、無治療群に比べて、治療群の腸管組織中のMPO活性およびNO活性は有意に低下しており、TNF-α、IFN-γなどの炎症性サイトカインおよびこれらの炎症の発現に関わるとされている重要な転写因子の1つであるT-betおよびNF-kBの発現も低下していた。現在、よりヒト炎症性腸疾患に近いとされる自然腸炎発症モデルであるインターロイキン-10ノックアウトマウスに対してタクロリムス含有マイクロカプセルの経口投与を行い、その治療効果を検討している。
難診断深在性真菌症の早期診断法の開発

また、大阪市大工学部との共同研究にてRSA抗原のモノクローナル抗体の精製に成功した。モノクローナル抗体の精製は、精度の高い検査キットの作製に重要であり、モノクローナル抗体を用いたELISAキットでも感染マウス血清中にRSA抗原を検出すること確認された。また感染マウス肺胞洗浄液中にも同抗原を検出することに成功した(投稿準備中)。現在は、RSA抗原の特定および患者血清中の抗原検出が可能かどうか、臨床応用への研究を進めている。【研究の目的】診断が難しいムーコル症の早期診断法を開発する【背景】ムーコル症は、主に血液疾患患者に発症する深在性真菌症である。真菌の培養率は低く、さらに患者は免疫抑制状態であるために十分な検査ができないことも多い。そこで我々は、ムーコル症を血清診断にて早期に診断する方法の開発を行った。【方法】ムーコル症の原因真菌(Rhizopus oryzae)からシグナルシークエンストラップ法を用いて、候補抗原のスクリーニングを行った。シグナルシークエンスとは、細胞膜や細胞外に分泌される蛋白に共通する遺伝子配列である。我々は、最も多くクローンが得られた未知の抗原A(23kDa)に着目し、抗原Aを検出するELISAキットを作成して、その評価を行った。【結果】ELISAの測定条件の最適化後、動物実験モデルにて検証を行った。その結果、Rhizopus oryzae感染マウス血清中の抗原Aの抗原価は、非感染マウスに比較して高く、ムーコル症の血清診断が実施できる可能性が示唆された。概ね順調に進展している。現在、抗原Aの特定を行うための研究が進行中であり、その相同性や特性から特定しつつある。また、本抗原検出キットを使用して、患者検体からの検出を試みているが、患者数も限られることが問題点である。肺胞洗浄液中の抗原検査やヒトへの応用を検討する。現在、抗原Aの特定を行うための研究が進行中。特定のための研究を追加して行う。また、本抗原検出キットを使用して、患者検体からの検出を試みるために、多くの検体を集めることを行う。さらなる動物実験の計画および検査キットの評価を予定している。臨床検体数を集めることに苦心している。今後、さらなる動物実験の計画や検査キットの評価が必要である。使用計画:マウス購入、ELISAプレート購入、試薬等の購入に使用予定。マウス購入、ELISAプレート購入、試薬購入等に使用予定。
Bリンパ系腫瘍における腫瘍性幹細胞の同定

我々は、悪性リンパ腫や慢性リンパ性白血病(CLL)などのBリンパ球腫瘍において、腫瘍の源となる腫瘍性幹細胞を純化し、腫瘍性幹細胞を直接対象として腫瘍の発症機構や腫瘍化に関わる遺伝子の同定を試みている。Bリンパ球腫瘍検体をフローサイトメトリーを用いて解析し、幹細胞候補群を純化し、免疫不全マウスNOG新生仔に移植することで腫瘍の再構築活性を検証している。現在まで、CLL末梢血腫瘍細胞中には未熟なpro-B/pre-B細胞のフェノタイプを示すCD34^+CD10^+CD19^-IL-7R^+分画が少数ながら存在しており、CLL芽球と同一のIgH再構成パターンを示すことから、CLLの幹細胞候補と考えられた。しかしながら、この細胞分画をNOGマウスに移植しても、ヒト造血細胞の生着は得られず、CLLの発症も認めなかった。またCLL患者骨髄内のpro-B細胞を移植されたマウスでも、ヒト血液細胞の生着は認めず、CLLも発症しなかった。一方、CLL患者骨髄CD34^+CD38^-幹細胞分画では、移植されたNOGマウスではヒト骨髄系とリンパ系細胞の生着を認め、CLLに特徴的なCD5^+19^+細胞をマウス内に認め、肝脾腫や貧血などCLL様病態を呈してすべてのマウスが死亡した。さらに移植された一次NOGマウスからヒトCD34^+CD38^-幹細胞分画を純化し、二次マウスに移植したところ、同様にCD5^+19^+CLL様細胞の増殖とリンパ増殖性疾患様病態を呈した。以上の結果より、末梢の成熟Bリンパ球を発症起源と想定されてきたCLLの白血病幹細胞は、さらに上流に位置する未熟な造血幹細胞に由来することが示唆される。現在は、CLL患者骨髄CD34^+CD38^-造血幹細胞分画をさらに細分化して、CLL幹細胞の純化を進めている。またCLLの腫瘍クローンを患者およびマウス内で再構築されるCLLにおいて追跡し、CLL発症機構を解析している。悪性リンパ腫や慢性リンパ性白血病などのB細胞性腫瘍は、正常のB細胞の各分化段階に応じて発症する造血器腫瘍である。我々はこれらB細胞性腫瘍において、その源となる腫瘍性幹細胞を同定・純化し、腫瘍性幹細胞を直接対象としてB細胞性腫瘍の発症機構を解明する。さらに腫瘍化へと導く遺伝子や、腫瘍性幹細胞に発現される表面抗原を明らかにすることで、B細胞腫瘍性幹細胞を直接標的とした根治的治療の開発を目指す。悪性リンパ腫と慢性リンパ性白血病(CLL)の臨床検体および患者骨髄をマルチカラー・フローサイトメトリーを用いて解析し、正常造血と対比させ、新たに増殖している分画群を純化する。これらの純化した細胞群を免疫不全マウスNOGを用いてin vivoでのB細胞腫瘍の再現効率を評価している。現在までの検討では、CLL末梢血腫瘍細胞中には未熟なpro-B/pre-B細胞のフェノタイプを示すCD34^+CD10^+CD19^-IL-7R^+分画が少数ながら存在しており、CLLの幹細胞候補と考えられた。しかしながら、これらの細胞分画をNOGマウスに移植しても、ヒト造血細胞の生着は認めなかった。しかし患者骨髄CD34^+CD38^-幹細胞分画を異種移植したところ、すべてのNOGマウスでヒト骨髄系とリンパ系細胞の生着を認め、正常造血幹細胞を移植した場合と較べて、ヒトB細胞集団が相対的に増加しており、そのB細胞は正常造血では認められないCLLに特徴的なCD5^+19^+細胞をマウス内に認めた。この細胞集団は、患者由来CLLと同一のIgH遺伝子再構成パターンを示した。以上の結果よりCLL幹細胞は、当初想定していたpro-B/pre-Bよりも、さらに上流の造血幹細胞レベルまで遡れる可能性が生じて来た。マウスはリンパ球増殖性疾患前段階ともいうべき病態を呈しており、現在は移植したマウスを長期間に渡って追跡している。さらにCLL患者骨髄由来のCD34^+CD38^-造血幹細胞分画をさらに細分化して、CLL幹細胞の純化を進めている。

一方、CLL患者骨髄CD34^+CD38^-幹細胞分画では、移植されたNOGマウスではヒト骨髄系とリンパ系細胞の生着を認め、CLLに特徴的なCD5^+19^+細胞をマウス内に認め、肝脾腫や貧血などCLL様病態を呈してすべてのマウスが死亡した。さらに移植された一次NOGマウスからヒトCD34^+CD38^-幹細胞分画を純化し、二次マウスに移植したところ、同様にCD5^+19^+CLL様細胞の増殖とリンパ増殖性疾患様病態を呈した。以上の結果より、末梢の成熟Bリンパ球を発症起源と想定されてきたCLLの白血病幹細胞は、さらに上流に位置する未熟な造血幹細胞に由来することが示唆される。現在は、CLL患者骨髄CD34^+CD38^-造血幹細胞分画をさらに細分化して、CLL幹細胞の純化を進めている。またCLLの腫瘍クローンを患者およびマウス内で再構築されるCLLにおいて追跡し、CLL発症機構を解析している。
ｍｉＲＮＡを介した細胞競合制御機構の遺伝学的解明

上皮組織中に生じた極性崩壊細胞やタンパク質合成能低下細胞は、正常細胞に囲まれると組織から積極的に排除される。このような細胞間相互作用を介した細胞排除現象は、「細胞競合」と呼ばれている。受入研究者である井垣らのグループはこれまで、極性崩壊細胞が細胞競合により排除されるという現象を見いだし、その分子機構の多くを明らかにしてきた。一方で、タンパク質合成能低下細胞が細胞競合により排除される機構とその生理的意義はいまだ不明である。外国人特別研究員のZhaowei Wang博士は、受入研究者の研究室にて研究を行い、タンパク質合成能低下細胞が引き起こす細胞競合にmiRNA機構が重要な役割を果たすという興味深い事実を発見した。そこで本研究では、ショウジョウバエ遺伝学を駆使し、miRNA機構が細胞競合を制御する分子機構を明らかにすることで、タンパク質合成能低下が誘発する細胞競合機構とその生理的意義の解明に迫る。これまでの本研究により、ショウジョウバエ成虫原基においてmiRNAの生合成に必要なDicer-1をノックダウンすると、タンパク質合成能低下が誘発する細胞競合が強く抑制されることを見いだした。平成30年度は、この細胞競合の抑制を司るmiRNAの候補分子をスクリーニングし、これを同定することに成功した(miR-Xと呼ぶ)。さらに、miR-Xの下流でJNKシグナルが活性化することを見いだした。JNKシグナルはタンパク質合成能低下が誘発する細胞競合に関与することが報告されており、さらなる解析によりこの現象のメカニズムの本質に迫れる可能性がある。本研究は、miRNAの生合成に必要なDicer-1の活性がタンパク質合成能低下が誘発する細胞競合に必要であるという予備的知見に基づき、細胞競合におけるmiRNAの役割とその分子機構をショウジョウバエ遺伝学を用いて明らかにしようとするものである。これまでの解析により、細胞競合に必要なmiRNA(miR-Xと呼ぶ)を同定することに成功するとともに、その下流で細胞競合への関与が報告されているJNKシグナルが活性化することを見いだしている。以上のように、本目的を達成するための重要な鍵となると考えられるmiRNAの同定にすでに至っており、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。今後は、miR-Xについて詳細な遺伝学的解析を行い、その分子機構の解析を進める。miR-Xの標的遺伝子候補群をすでに見いだしており、それらに着目しながら遺伝学的解析を進める。一方で、これまでに当研究室で見いだした細胞競合制御メカニズムとmiRNA経路との接点も見えてきており、その分子リンクについても並行して解析を進める。
集団ゲノミクスで探るカレイ科姉妹種の集団構造と対照的な卵形質の遺伝的基盤

本研究は、同属でありながら浮性卵と沈性卵という対照的な初期生態を持ち、沿岸漁業の重要種でもあるマガレイとマコガレイについて、ゲノムワイドな集団遺伝学的調査により各種の日本列島沿岸における集団構造を解明し、資源管理に資することを第一の目的としている。一方、浮性卵と沈性卵は、系統的に遠い分類群間で見られるが、これら2種は同属の姉妹群であるため、対照的な形質の遺伝的基盤を明らかにする上で格好の研究材料となりうる。本研究の第二の目的は、これら2種の集団ゲノミクス情報をベースとして、浮性卵と沈性卵の遺伝的基盤を探索し、魚類一般に見られる卵形質の多様化についての基礎的知見を得ることである。
インドメタシンによる鼻茸縮小機序の解明とラミニンの関与

鼻茸上皮では免疫組織学検査で基底膜付近にLamininγ1、α1、β1、γ2の陽性所見が認められ、特にγ1に染色性が強かった。PCR法でもLamininγ1、α1、β1、γ2のmRNAが検出された。以上より鼻茸形成・縮小の機序には、ラミニン、特にラミニンγ1が関与している可能性が示唆されたものの、インドメタシンの鼻茸の形成、縮小に関する機序の解明には至らなかった。【目的】細胞外マトリックスの1種であるラミニン蛋白が鼻茸の成因に重要な役割を演じている可能性を明らかにすること。またこの結果をもとに、将来的にインドメタシンの改良によってこれらの薬剤が鼻茸の治療に応用できる可能性を明らかにすること。【材料と方法】初年度は、HE染色を行い鼻粘膜の基底膜肥厚について観察を行った。この所見をもとに、光顕免疫組織化学染色法を用いて、(1)正常鼻粘膜、(2)通常副鼻腔炎粘膜(鼻茸なし)、(3)アスピリン耐性者の鼻茸粘膜、(4)アスピリン非耐性者の鼻茸粘膜(特に基底膜)におけるラミニンY1蛋白の局在および発現について比較検討を行なった。【結果】鼻茸をともなった、(3)アスピリン耐性者の鼻茸粘膜、(4)アスピリン非耐性者の鼻茸粘膜群では、(1)正常鼻粘膜群と比較して基底膜の肥厚を伴った症例が多く観察された。一方、光顕免疫組織化学染色では、正常群と比較して鼻茸群でラミニンY1の免疫陽性反応が強い症例が多く見られ、特に基底膜周囲に強く染色している症例が数例見られた。【考察】上記の結果より鼻茸の形成過程において、ラミニンY1が重要な役割を果たしていることが示唆されたものの、ラミニンY1の免疫染色性について一定した規則性は未だ見い出せていない。つまり、鼻茸のなかでも染色性が強い症例や、全く染色しない症例が見られる。このため今後、さらに症例数を増やした検討が必要と思われた。またその他のラミニンサブユニットに関する検討も重要と思われた。【材料と方法】1.昨年度に引き続き、光顕免疫組織化学染色法を用いて、(1)正常鼻粘膜、(2)通常副鼻腔炎粘膜(鼻茸なし)、(3)アスピリン耐性者の鼻茸粘膜、(4)アスピリン非耐性者の鼻茸粘膜(特に基底膜)におけるlamininγ1およびそれ以外のサブユニットの局在および発現について比較検討を行なった。2. PCR法を用いて上記の各群におけるlamininγ1の発現について比較検討した。3. Western blot法を用いて各組織間のlamininγ1のタンパクレベルでの発現量を比較検討した。【結果】昨年と同様に、鼻茸をともなった(3)アスピリン耐性者の鼻茸粘膜、(4)アスピリン非耐性者の鼻茸粘膜群では、(1)正常鼻粘膜群と比較してlamininγ1が強く染色される症例が多く観察された。その他のサブユニット(α1、β1)においても鼻茸症例の方が強い染色性を認める傾向が見られた。一方、PCR法では各群のほとんどの症例で、lamininγ1のRNAレベルでの存在が確認されたものの、ウェスタンブロット法では必ずしも鼻茸を形成している組織中のlamininγ1タンパクが多いという結果は得られなかった。【考察】昨年に引き続き、鼻茸の形成過程に、ラミニンY1が重要な役割を果たしていることが示唆されたものの、いまだ確信するには至っていない。結果のばらつきの原因としては、鼻茸の採取・保存法の違いや、染色条件の違いなどが影響している可能性も否定できない。このため今後は、再現性を高めるためにさらに精度の高い実験を行いながら、lamininγ1の鼻茸形成への関与を明らかにしていく。【目的】鼻茸の成因におけるラミニン蛋白の役割を明らかにすること。またこの結果をもとに、インドメタシンの改良によってこれらの薬剤が鼻茸の治療に応用できる可能性を明らかにすること。【材料と方法】1.昨年度に引き続き、光顕免疫組織化学染色法を用いて、(1)正常鼻粘膜、(2)通常副鼻腔炎粘膜(鼻茸なし)、(3)アスピリン耐性者の鼻茸粘膜、(4)アスピリン非耐性者の鼻茸粘膜におけるLamininγ-1に加えてLamininγ-2、Lamininα-1、Laminin-5それぞれのサブユニットの局在および発現について比較検討を行なった。(Laminin γ-2とLaminin-5を新たに加えた)2. PCR法を用いて上記の各群における各サブユニットの発現について比較検討した。

3. Western blot法を用いて各組織間の各サブユニットのタンパクレベルでの発現量を比較検討した。【結果】鼻茸をともなった(3)アスピリン耐性者の鼻茸粘膜、(4)アスピリン非耐性者の鼻茸粘膜群では、(1)正常鼻粘膜群と比較して基底膜付近にLamininγ-1およびLamininγ-2、Lamininα-1が強く染色される症例が多かった。その他、Laminin-5はどの群においても染色性が認められなかった。PCR法では各群で、全サブユニットのRNAレベルでの存在が確認されたものの、ウェスタンブロット法では必ずしも正常に比して鼻茸組織中のLaminin各サブユニットのタンパク量が多いという結果は得られなかった。【考察】昨年同様に、鼻茸の形成過程に、ラミニンの各サブユニットが何らかの役割を果たしていることが示唆されたものの、やはり-定の規則的な結果を得られることはできなかった。この結果は鼻茸形成にはLamininは関与しているものの、その他の蛋白が間接的、直接的に関与していることを示唆している結果かもしれない。今後は、他の方法を模索しながらLamininの鼻茸形成における役割を明らかにしていきたい。
海産無脊椎動物由来の共生藻運動抑制因子

共生渦鞭毛藻Symbiodiniumの自由生活ステージから共生ステージへの形態変化を引き起こす物質を検索するために、様々な海洋生物抽出物のスクリーニングを行った結果、海綿Theonella sp.の抽出物に、Symbiodinium CS-156培養株の増殖に影響を与えずに形態を共生ステージに変化させ、その状態を持続させる活性を見出した。今年度はTheonella中の活性成分の性状解析を目指し、(1)分子量分画、(2)加熱安定性、(3)SephadexLH-20ゲルクロマトグラフィー上の挙動、(4)タンパク分解酵素耐性、(5)有機溶媒分画を行い、活性成分の挙動を精査した。セントリコン(分子量分画限界20,000ダルトン)を用いる透限外ろ過で分画し、形態変化を誘起する活性成分の挙動を追跡したところ、活性は高分子画分にのみ認められた。また、高分子画分にはウサギ血球に対する凝集活性と溶血活性とが認められた。一方、抽出物を80°C、2時間加熱した後でも、活性が残存することが確認された。そこで抽出物を蒸留水を展開剤とするSephadex LH-20ゲルろ過クロマトグラフィーに付したところ、Symbiodinium形態制御活性は血球に対する活性を示さない低分子溶出画分にのみ見出された。また、トリプシンなど3種のプロテアーゼで37°C、1時間処理したが、とくに活性の変化は認められなかった。次いで抽出物をアセトンあるいはメタノール可溶性画分と沈澱画分とに分画して活性を調べたところ、活性はすべて有機溶媒可溶性画分に認められ、高分子画分からなると考えられる沈澱は活性を示さなかった。これらの結果から、Theonellaの活性本体はシゲミカタトサカレクチンSLL-2のような高分子成分ではなく、限外濾過膜を通過しないものの低分子成分であると推測せれた。現在、メタノール可溶性画分をSephadx LH-20によるカラムクロマトグラフィーで分画し、各画分の活性とNMR測定を行い、活性本体の性状検索を継続中である。本研究では検定法の確立が最も重要である。そこで、簡便性、普遍性を勘案して以下の培養共生渦鞭毛藻を用いた検定法を設定した。すなわち、活性の検定にはSymbiodinium培養株のCS-156とJCUCS株の2種を用い、マルチウェルプレートに一定密度(10^4cells/mL)の培養液を800μL分注し、検体(1mg/mL)を200μLづつ添加した。添加試料が共生藻の運動性、細胞の形態、細胞増殖に与える影響を倒立顕微鏡での観察、相対in vivoクロロフィルa蛍光を測定することで評価することとした。観察は投与直後から24時間ごとに5日間行い、各データの経時変化をグラフ化することでプロファイリングを行った。2000年8月沖縄県で採集した海洋底生生物40サンプル(海綿15、棘胞動物16、海藻8、棘皮動物1)の水抽出物についてそれぞれ本試験法で活性の検定を行った。その結果、JCUCS株で海綿2種、CS-156株で7種のサンプルが共生藻の運動を有意に停止させた。また共生藻を含む八放サンゴの抽出物のうち有意な活性を示したのはシゲミカタトサカSinularia lochomodesの抽出物のみであった。海綿のうち最も強い活性を示した海綿抽出物(試料番号2-2-13)をSephadexLH20カラムで分画したところ、2つの画分に強い活性が認められた。これらの結果は本検定法が共生藻の運動・増殖に影響を与える化合物を単離する指標として用いることができることを示すものである。

これらの結果から、Theonellaの活性本体はシゲミカタトサカレクチンSLL-2のような高分子成分ではなく、限外濾過膜を通過しないものの低分子成分であると推測せれた。現在、メタノール可溶性画分をSephadx LH-20によるカラムクロマトグラフィーで分画し、各画分の活性とNMR測定を行い、活性本体の性状検索を継続中である。
サブ-ppmレベルのHClガスを検出するオプティカルガスセンサ素子の開発

1)ポリマーマトリックスの合成について:我々のグループで見い出した水-有機2相系で開始剤に塩化テトラブチルアンモニウム(TBACl)-Na_2S_2O_4-CCl_4を用いて、酢酸ビニル(VAc)、アクリロニトリル、スチレン(St)及びメタクリル酸メチル(MMA)の重合を行うと、酢酸ビニルを用いた場合がもっとも良く重合し、次いでアクリロニトリル、MMAの順に重合率が減少し、Stを用いた場合には全く重合しなかった。両末端に-CCl_3を有するポリ酢酸ビニルを用いてアクリル酸エステル(AA)とのブロック共重合体を合成を検討するが、AAの重合率が低いためGPC分析によりブロック効率が低くなることが分かった。2)色素の合成及びセンサ特性について:テトラフェニルポルフィリン(TPPH_2)にOH基を導入したTPPH_2導入体の回復時間を改善する方法として、(1)TPPH_2のフェニル基(パラ位)とOH基の間に長鎖メチレン基を導入したTPPH_2誘導体を合成(2)TPPH_2のフェニル基(パラ位)にアルコキシル基を導入したTPPH_2誘導体を合成し、HClガスに対する応答・回復性について検討すると、アルコキシル基が最も優れていることが分かった。さらに、枝分かれ構造を有する電子供与性置換基は非常に速い回復を示し、TPPH_2をほぼ同じ回復速度を示した。一方、HClガスセンサ特性に及ぼす複合膜のポリマーマトリックスのガラス転移温度が光学的HClガスセンサの感度・応答・回復挙動へ与える影響を検討すると、ガラス転移温度がセンサ測定温度よりもやや低いポリマーマトリックスを用いた時、HClガスに対する応答・回復性が最も向上した。これは膜中の自由体積の増大とポリマー分子運度の活発化によりによりHClガスが拡散しやすくなることが分かった。1)ポリマーマトリックスの合成について:我々のグループで見い出した水-有機2相系で開始剤にテトラブチルアンモニウムクロライド(TBACl)-Na_2S_2O_4-CCl_4を用いてビニルモノマーの重合を行うと、重合速度は酢酸ビニル>アクリロニトリル>メタクリル酸メチル(MMA)の順に小さくなり、スチレン(St)ではまったく重合しなかった。そこで、MMAの重合について溶媒効果を調べると、酢酸エチルに比べてトルエン、ベンゼンなどの芳香族溶媒ではあまり重合せず、芳香族分子がNa_2S_2O_4-CCl_4の反応を阻害していることが推測された。2)色素の合成および高分子色素の合成について:5-mono-(p-hydroxyphenyl)-10,15,20-tri-(p-alkyl-phenyl)porphyrinTP(OH)(R^1)PH_2と略す:R^1=OC_8H_<17>,H))にスペーサとしてメチレン基を3つまたは9つ導入した新規なポルフィリンをTP(OH)(R^1)PH_2とBr-(CH_2)-OHを脱水ジメチルホルムアミド(DMF)中、炭酸カリウム存在下室温で反応させると、目的物質であるポルフイリンが88-90%の収率で得られた。一方、高分子色素の合成条件として、塩基は弱塩基の炭酸カリウムから強塩基でしかもNa^+に比べてイオン半径の大きいK^+を有するKN(Si(CH_3)_3)を用いて、クロロメチルスチレン(CMSt)-MMA共重合体と脱水DMF中において反応温度を室温から120°C、反応時間も最長で2週間変えて行った。しかし、反応混合物をシリカゲルカラムで分離後、さらに分取ゲルクロマトグラフィーにより微量の未反応のポルフィリンを除くと、高分子色素の収率は約1%以下の低収率であった。

これは、脂肪族アルコールの水酸基とクロロメチル基との反応性がフェノールの水酸基に比べて低いためと思われる。しかし、末端に水酸基を持ち長鎖メチレン鎖を有する上述のポルフィリンをエチルセルロース膜に分散した複合膜のHClガスに対する吸光度の変化量は、TP(OH)(H)_3PH_2に比べてかなり減少したがTPPH_2に比べて2倍もあり、低濃度のHClガスに対する検出能力を有し、またベースラインへの回復速度は、TPPH_2とほぼ同じになり、スペーサーを水酸基とフェニル基との間に導入することにより回復速度は改善された。1)ポリマーマトリックスの合成について:我々のグループで見い出した水-有機2相系で開始剤に塩化テトラブチルアンモニウム(TBACl)-Na_2S_2O_4-CCl_4を用いて、重合が直線的に進んだメタクリル酸メチル(MMA)をモノマーとしてアセトニトリル、ジメチルホルムアミド、メタノール及び1-ブタノールを用いて重合を行った結果、極性溶媒を用いると相間移動が起こりやすく、またS_2O_4^<2->が活性な状態におかれCCl_4と急速に反応しCCl_4が消費されてしまい、dead-end重合を起こすと考えられる。また、酢酸エチルを溶媒として、これらの極性溶媒を触媒量添加して重合を行った場合には、重合速度が低下し、極性溶媒の局部的な効果が示唆された。一方、センサ特性に及ぼすポリマーマトリックスのガラス転移温度(Tg)の影響について検討するため、アクリル酸エステル(AA)及びメタクリル酸エステル(AMA)のポリマー合成を行い、DSCによるTgの測定を行った。2)色素の合成及びセンサ特性について:5-mono-(P-hydroxyphenyl)-10,15,20-tri-phenylporphyrinに異なった鎖長、水酸基を有するアルコキシル基が1本導入されたポルフィリンを合成し、これらのポルフィリンをTgの異なるポリマーマトリックスに分散した複合膜のHClガスに対するセンサ特性について検討すると、(1)応答回復性について、AA系高分子の方がAMA系高分子よりも速いことがわかった。一方、ポルフイリンの置換基効果については、(1)応答性については、直鎖の置換基をもつ色素の方が速いことがわかった。(2)回復性については、枝分かれの置換基をもつものの場合、非常に速い回復を示し、TPPH_2とほぼ同じ回復速度を示した。1)ポリマーマトリックスの合成について:我々のグループで見い出した水-有機2相系で開始剤に塩化テトラブチルアンモニウム(TBACl)-Na_2S_2O_4-CCl_4を用いて、酢酸ビニル(VAc)、アクリロニトリル、スチレン(St)及びメタクリル酸メチル(MMA)の重合を行うと、酢酸ビニルを用いた場合がもっとも良く重合し、次いでアクリロニトリル、MMAの順に重合率が減少し、Stを用いた場合には全く重合しなかった。両末端に-CCl_3を有するポリ酢酸ビニルを用いてアクリル酸エステル(AA)とのブロック共重合体を合成を検討するが、AAの重合率が低いためGPC分析によりブロック効率が低くなることが分かった。2)色素の合成及びセンサ特性について:テトラフェニルポルフィリン(TPPH_2)に種々の電子供与性置換基を導入したTPPH_2誘導体を合成した。そして、1)で合成したホモポリマー等とこれらのポルフィリンを用いた複合膜(センサ素子)のHClガス濃度に対するセンサ感度、応答速度や復帰速度等のセンサ特性を検討すると、(1)VAcはAA系高分子と同様に、ガスに対する応答・回復性が速くなることが分かった。
半導体中の浅い準位間遷移を利用した室温・連続波テラヘルツ波光源

GeやGaAs中の浅い準位を用いた小型連続波THz光源の実現とその高性能化に成功した。励起光は波長1μのCWLDを用い、浅い準位に起因するTHz波発生特性を明らかにした。GaAs結晶では、EL2準位を介した励起過程で、THz波発生に成功した。その発生温度依存性は、EL2準位のPQ現象と回復現象により明確に説明出来る。THz帯バンドパスフィルターを用いて、周波数範囲を特定した。結晶端面励起特性も得る事が出来、光共振器形成による選択的THzデバイス化に道を開いた。近年、数多くの有望な応用が期待されるテラヘルツ波光源の開発が行なわれている。その中で本研究では、テラヘルツ光エネルギーに相当する数ミリエレクトロンボルトの束縛エネルギーを有する半導体中の浅い準位間遷移を用いた小型連続波テラヘルツ光源の実現とその高性能化に成功した。半導体結晶としてはゲルマニウムやGaAs等数種類の結晶が用いられた。励起光として、波長1μのCW半導体レーザーを用い、それらの浅い準位間遷移に起因するテラヘルツ波発生を確認した。さらに発生強度の結晶温度依存性を明らかにし、間接遷移半導体と直接遷移半導体の発生特性の違いを明らかにした。波長1μ励起光では直接励起出来ない広い禁制帯幅を持つGaAs結晶では、禁制帯中央に存在する特異なEL2準位を介した2フォトン励起過程により、テラヘルツ波発生を確認することに成功した。この励起法は、禁制帯より小さなエネルギーの光で励起出来る事から、透明性が高く、結晶内部まで均一に励起できる点が非常に優位である。特にその発生特性の結晶温度依存性は、EL2準位のフォトクェンチング現象と回復現象により明確に説明する事が出来る。発生テラヘルツ光の波長について、テラヘルツ帯バンドパスフィルターを用いて、発生波長帯域の特定を行なう事が出来た。結晶端面励起による表面発光特性も得る事が出来、光共振器形成による選択的テラヘルツ発生デバイス化に道を開いた。本年度は、ゲルマニウム単結晶中の浅い準位間遷移による室温テラヘルツ放射特性を詳細に調査した。種々の抵抗率を有するn型p型結晶について放射特性を調査し、放射出力の抵抗率即ち浅い準位密度依存性を明らかにした。その結果、テラヘルツ放射出力は抵抗率が高い程高出力となり、p型結晶よりn型結晶の出力が高い事が分かった。これは、発生テラヘルツ出力が、自由キャリア吸収によって決定されているためと考えられる。また、ゲルマニウム結晶に深い準位を形成するCu、Fe、Ni等の遷移金属不純物を添加し、キャリアキラー中心として作用させる事でキャリア密度を低化する実験を行なった。その結果、最適な条件で添加する事により、テラヘルツ放射強度の増大をはかる事が出来た。次に、ゲルマニウム結晶を冷却し、近赤外レーザー励起する事が出来、テラヘルツ光を検出す事が出来るクライオスタット系を構築し、テラヘルツ光のゲルマニウム結晶温度依存性を調査した。その結果、放射テラヘルツ光は室温付近と、それ以下の低温領域の二つの異なる温度依存性を示す事を明らかにした。室温付近から温度を下げると、テラヘルツ発生強度は一旦増加した後、減少に転じ、270K付近で殆ど放射されなくなる。更に温度を下げると再びテラヘルツ放射強度が増加し続ける。低温領域では自由キャリアの凍結による自由キャリア吸収の減少と、準位間遷移確率の増大により、テラヘルツ発生強度が増大するものと考えられる。室温付近の放射挙動を明らかにするために、多様な結晶からのテラヘルツ放射特性の温度依存性を調査した。その結果、ゲルマニウム結晶のような間接遷移半導体とGaAsのような直接遷移半導体では温度依存性が異なる事が明らかになった。その結果から、室温付近あるいは室温以上では、間接遷移半導体の直接遷移確率が増大することが原因であろうと考察できた。本年度の当初計画は、(1)浅い準位と深い準位導入の最適条件とフェルミ準位制御と(2)キャリア補償によるテラヘルツ波高効率発生である。(1)について、当初計画では深い準位導入のため、遷移金属元素添加とともに高エネルギー放射線照射を想定していたが、震災の影響でガンマー線や中性子線照射を行なう施設の稼働が遅れ、Cu,Ni,Fe等の遷移金属元素添加実験を先行した。しかし、深い準位添加によるキャリア密度低減と、その効果による自由キャリア吸収の減少によるテラヘルツ波放射強度増大の目的は達成されたので、上記の達成度とした。また(2)については、n型ゲルマニウムにp型アクセプター不純物を添加する等のドナー・アクセプター同時添加によるキャリア補償実験を進めた。その結果、浅いドナー・アクセプター準位同士のキャリア補償は極めて添加条件に敏感である事が分かった。次年度以降もその可能性を探る必要があると考えている。

加えて、当初計画には含まれないが、室温テラヘルツ放射原理に迫るために必要であった、各種半導体結晶からのテラヘルツ放射の温度依存性実験を進め、発生原理についての考察を行なう事が出来たのは大きな進歩であった。以上の理由から上記の達成度と判断した。来年度は、複数の浅い準位を形成すると考えられるゲルマニウムのような四属元素半導体中への六族元素不純物添加による、発生テラヘルツ波の広帯域化を目指す。例えば、ゲルマニウム中に六族元素のセレンを添加する。価電子数がホスト結晶元素と2異なるため、ダブルドナー不純物となる事が期待できる。その結果、発生テラヘルツ周波数の広帯域化を図る事が出来ると期待している。また、これまでの、テラヘルツ帯の回折格子分光器を用いた予備的な発生周波数の測定から、2THzを中心とした広い帯域の放射テラヘルツ光であると考えられているが、来年度は、フォトリソグラフィーによる金属メッシュを配置した干渉計構造をゲルマニウム結晶に付与して、狭線幅の波長選択性を探る計画である。次年度は、これらを取りまとめ成果発表を複数行なう。次年度ゲルマニウム結晶や不純物添加のための熱処理を行なう原材料費、及びレーザー光学測定に使用する励起光源に関する消耗品に充当する。また、測定が多岐に亘るため、特定の期間、集中して計測を進めるためのレーザー光学実験に習熟した人間の人件費を計上してある。次年度は、これらを取りまとめ成果発表を複数行なうための経費を計上してある。
介護保険施設における認知症の三次予防に効果的な園芸療法プログラムの作成方法の研究

本研究では、認知症の重症化予防に効果的な園芸療法プログラムの作成方法を明らかにするため、特別養護老人ホームに入所中の認知症高齢者を対象に園芸療法を実施した。介入群と対照群の認知機能の変化の比較から、園芸療法は『記憶・学習』機能や『言語』機能に効果的と考えられた。各セッションの前後に測定した唾液中クロモグラニンAの変化と活動中の対象者の状況からは、生活に密着した植物の使用は精神的ストレスを軽減したり、記憶を引き出したり、会話を活発化したりし、認知症の三次予防を目指す園芸療法プログラムに適していると思われた。また、園芸療法の実施においては、特に難聴者、農業未経験者、認知機能がかなり低下した者へ配慮することで、園芸療法の効果を高めることができると考えられた。【目的】認知症高齢者に精神的安定をもたらす園芸活動プログラムの内容について検討することである。【方法】特別養護老人ホームに入所中の認知症高齢者を対象に、アクティビティの一環として、2週間に1回、定期的に約60分の園芸活動を行った。主な活動内容は、種や苗を用いた野菜や花の植え付け、植物の手入れや収穫、花の寄せ植え、園芸活動に関する話し合いなどであった。活動の前後には唾液を採取し、クロモグラニンAの値を測定し、精神的ストレスの状態について把握した。【結果】園芸活動への参加者は、78歳99歳までの21名(男性3名、女性18名)で、平均年齢は87.4歳であった。介護度は、1が1名、2が6名、3が11名、4が3名であった。認知症高齢者の日常生活自立度と障害老人の日常生活自立度は、I・B1が2名、IIa・A2が1名、IIa・B1が1名、IIa・B2が1名、IIb・A2が1名、IIb・B1が1名、IIIa・A2が2名、IIIa・B1が2名、IIIa・B2が1名、IIIb・A1が1名、IIIb・B2が2名、IV・A2が4名、IV・B1が2名であった。農業の経験者は7名であった。夏野菜の苗の植え付けのセッションでは活動後に全員のクロモグラニンAが低下して精神的ストレスが軽減していたが、その他のセッションでは、クロモグラニンAが低下した者は4割強から6割強であった。また、夏野菜の苗を植えるプログラムの中では、複数の参加者が苗の葉の形から野菜の名前を言い当てたり、どのように植え、植えた後はどのように手入れすれば良いかについてそれぞれが知恵を出し合って作業する場面がみられた。【考察】夏野菜の苗を植えるプログラムは、認知症高齢者が残存機能として持っている経験知と目の前の植物とを統合しやすく、作業する中で安心感や愛着がもたらされ、農業の経験の有無に関係なく、参加者の精神的安定に効果的に働きかけることができるのではないかと考える。【目的】高齢者の認知症の重症化予防、いわゆる三次予防を目指した、総合的なケアとしての園芸療法のプログラム内容について検討することである。【方法】前年度と同じ特別養護老人ホームに入所中の、同一の認知症高齢者を対象に、アクティビティの一環として、定期的に約60分の園芸療法を行った。主な活動内容は、種や苗、球根を用いた野菜や花の植え付け、植物の手入れや収穫、生け花やフラワーアレンジメント、活動に関する振り返りや話し合いなどであった。園芸療法終了後には毎回、参加した施設職員と研究者でカンファレンスを設定し、園芸療法時の各対象者の様子について情報交換したり、適宜、対象者の最近の生活状況を確認し、今後の園芸療法での関わり方について話し合ったりした。また、今年度もファイブ・コグ検査を実施し、認知機能の状況について把握した。【結果】研究協力の同意が得られた者は11名(男性1名、女性10名)、平均年齢は88.4歳であった。対象者の認知症高齢者の日常生活自立度は1IIIb、障害老人の日常生活自立度はA1B2で、農業等の経験者は11名中7名であった。ファイブ・コグ検査の結果、対象者によって認知機能の状況は異なっていたが、園芸療法時の言動からは、ファイブ・コグ検査では得られなかった認知機能の状況を確認することができた。また、対象者同士が会話する場面を頻回に観察したほか、植物の映像を取り入れた活動に関する振り返りでは、夏野菜の映像に対する良好な反応を確認した。【考察】園芸活動を通し、定期的に顔を合わせることで、対象者向士に顔見知りという認識が生じたのではないかと考えた。