hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小学生を対象とした国際的な安全学習スタンダード・モデルの開発と実践

日本を含むアジア地域5カ国の子どもたちを対象に、21項目の災害や犯罪や事故に対する安全関心度を比較する意識調査を行った。併せて、中国語に翻訳した防犯教材を用いた実験授業を行い、安全教育のグローバルスタンダード作成の可能性について検証を行った。本研究の結果、日本の子どもたちの「災害」への関心が高いことや、学年進行に伴う安全関心度の特徴的な変動が観察された。また国別の順位比較から、安全意識には地域ごとの被災経験が反映されていることが観察された。今回の研究結果から、アジア地域における災害・犯罪・事故の経験を共有した安全教育のグローバルスタンダード確立の可能性が示唆された。本研究の目的である「1.アジア・太平洋諸国の学校で発生した事件・事故・災害に関わる情報知を共有する」と、「2.アジア・太平洋諸国の政府が講じた学校安全対策に関わる実践と経験知を共有する」の2つの知の共有を進めるために、調査実施に同意の得られた国内外の教育行政担当者及び小学校教員を対象に、学校危機の現状と課題に関わる第1次調査(現地聞き取り調査)を実施した。第1次調査の内容は、海外では「1.調査対象地域の学校で最近10年間に発生した災害・事件の件数、特徴及びその対策について」と、「2.各国教育行政面における学校危機管理体制及び安全教育実施の現状と課題について」の2点を中心に調査し、国内の小学校では「3.わが国の学校現場における学校危機管理体制及び安全教育実施の現状と課題について」について調査を実施した。平成24年度に第1次調査を実施した地域は、海外では、タイ王国(バンコク市)、マレーシア(クアラルンプール市)、台湾(台北市・嘉義市)、国内では、東京都(台東区)、大阪府(池田市・柏原市)、高知県(高知市)、広島県(広島市)であった。得られた調査データについて整理すると共に、地域ごとの比較検討結果の妥当性について検証を行うために、平成25年3月に大阪府池田市で開催された第3回アジア・太平洋学校安全推進フォーラムにおいて、関連する国内外の研究協力者を招聘して、タイ王国・マレーシア・台湾及び日本の学校における安全教育と安全管理の実践に関する情報を共有するための第1回検討会議(国際シンポジウム)を開催した。この国際シンポジウムには、国内外の安全学習に関心を持つ研究者や現職教員、約80名の参加があった。アジア・太平洋諸国の小学生の安全意識・安全知識・安全行動に関わる情報と経験の特徴を明らかにするために、同地域の小学生及び中学生を対象として、安全意識・安全知識と安全行動の発達的特徴とその心理的構造の特徴を測定することを目的とした質問紙調査票を作成し、日本、タイ王国、マレーシア、中華人民共和国(中国)の小学校及び中学校で調査を実施した。調査票は、ソーシャルサポート認知を測定する尺度、6要因型の安全統制感尺度、対人信頼感尺度、セーフティー・コンサーン(安全に関する関心)尺度、自己効力感尺度から構成されている。回収された調査票は、日本では小・中学校5校から、小学生1134名(男子578名・女子556名)、中学生680名(男子357名・女子323名)、タイ王国では小・中学校24校から、小学生1751名(男子725名・女子1026名)、中学生895名(男子353名・女子541名)、マレーシアでは小・中学校4校から、小学生990名(男子456名・女子531名)、中学生426名(男子178名・女子248名)、中国では小・中学校7校から、小学生3997名(男子2060名・女子1937名)、中学生1740名(男子848名・女子892名)で、総計11603名となった。得られたデータを集計・分析した結果、ソーシャルサポート認知、6要因型安全統制感、対人信頼感、セーフティー・コンサーン及び自己効力感のそれぞれの尺度の平均値において、国別・性別・学年別に統計学的に有意な差が観察され、調査地域の小学生及び中学生における、安全意識・安全知識と安全行動の地理的・発達的特徴の一部を明らかにすることができた。この調査結果に基づいて、平成26年3月に、海外の研究協力者を大阪に招聘して検討会議を開催し、e-learningを用いた安全学習システムに搭載する学習課題に関する意見交換を行った。既に日本、タイ王国、マレーシア、中華人民共和国(中国)の小学生及び中学生を対象として実施したアンケート調査票をベトナム語に翻訳し、新たにベトナム社会主義共和国(ベトナム)の小学校及び中学校で追加調査を実施した。ベトナムで回収された調査票は、小・中学校各2校から、小学生642名(男子344名・女子298名)、中学生662名(男子342名・女子320名)であった。その結果、今回の調査研究に協力を得られた5か国で、総計13,196名の児童・生徒から調査票が回収された。追加されたデータを含めて再度、集計・分析を行うことによって、調査地域の小学生及び中学生における、安全意識・安全知識と安全行動の地理的・発達的特徴の一部を明らかにすることができた。この検討会議に参加した台北市(台湾)の私立中山小学において実証実験授業への協力が得られることになり、検討会議において同校における安全学習で利用するデジタル教材の選定を行った。

その後、利用する教材中のナレーションや画像文字を中国語に翻訳し、再度、同校教員に教材中の表現内容等に対する確認を受けた後、安全学習の実証実験授業を実施した。実証実験授業は、2・3・6年生の各1クラスで、デジタル教材を用いた実証実験授業を実施し、その1週間後に振り返り授業を実施した。また実証実験授業の教育効果を測定するために、児童に対して実証実験授業の前後で安全意識と安全行動に関するアンケート調査を実施すると共に、対照群としてそれぞれ同学年の別クラスの児童に対して同様のアンケート調査を実施し、得られたデータの集計と比較分析を行った。わが国を含むアジア地域の子どもたちが、事件・事故・災害に対して自ら危険を予測し回避するための知識を獲得するとともに、その知識に基づいて的確に判断し、迅速な行動をとることができる力を身に付けることを目指した安全教育を効果的に展開するための安全学習スタンダードモデルの開発とその検証を目的とした調査研究と実践研究を実施した。まず調査研究では、調査実施に理解を得られた日本、中華人民共和国、ベトナム社会主義共和国、タイ王国、マレーシアの5カ国の小学校と中学校に所属する児童・生徒を対象として「安全に関する意識調査」と題したアンケート調査を実施し、5カ国14地域から合計13,196件の調査票を回収した。その結果、性差は観察されなかったものの、学年進行に伴う変化が観察され、災害・犯罪・事故に関わる3つの安全意識のいずれにおいても、小学校1年生の得点に比べて小学校2年生から小学校5年生で低下し、その後に上昇する傾向が観察された。この変化については、安全な学校生活への慣れ、言い換えれば「安全への馴化」に由来する緊張感の低下から、Safety Concernsが低下したものと推測され、今回の調査対象となった地域における小学校2年生から小学校5年生を対象とした安全教育の展開において、「安全への馴化」への対策を考慮した安全教育カリキュラムの構築と検証が必要であると考えられた。次に実践研究では、今回の調査知見を加えて従来の犯罪被害の予防を目的としたデジタル教材の内容の一部を改修し、さらに中国語への翻訳を行った。この改修した教材を、日本国内では大阪府、京都府、岡山県及び高知県、中国では上海市及び深セン市の小学校で安全教育を展開し、安全学習教材の教育効果について確認し、各実践協力校へ研究成果の報告を行うと共に、平成28年3月に開催した国際フォーラムにおいてその成果を報告した。日本を含むアジア地域5カ国の子どもたちを対象に、21項目の災害や犯罪や事故に対する安全関心度を比較する意識調査を行った。併せて、中国語に翻訳した防犯教材を用いた実験授業を行い、安全教育のグローバルスタンダード作成の可能性について検証を行った。本研究の結果、日本の子どもたちの「災害」への関心が高いことや、学年進行に伴う安全関心度の特徴的な変動が観察された。また国別の順位比較から、安全意識には地域ごとの被災経験が反映されていることが観察された。今回の研究結果から、アジア地域における災害・犯罪・事故の経験を共有した安全教育のグローバルスタンダード確立の可能性が示唆された。小学生及び中学生を対象にアンケート調査を実施し、日本、タイ王国、マレーシア、中国に加えてベトナムからも、児童・生徒の安全意識・安全知識と安全行動の発達的特徴とその心理的構造の特徴を測定することを目的とした調査データが追加回収され、総計13,196名の大規模データがアジア・太平洋地域の特性を踏まえつつ収集することができた。
双曲的空間内の部分多様体についての研究

本科学研究費補助金による研究実績は、研究分担者の研究テーマが多岐にわたっているため豊富である。このため研究代表者の実績を中心に述べることにし、研究分担者の実績については次頁の論文一覧を掲載するに留める。本年度中に公表された研究の内容は、4次元ユークリッドR^4内に、線織的でなく(nonruled),等長的にはめ込まれている超曲面の族を、一個の関数と一個のパラメーターに依存する形で構成することができた。M.DajczerとD.Gromollは、5以上のnについて、n次元ユークリッド空間内の超曲面について、等長的変形可能性に関する大域的な結果を得ている。しかし、n=4の場合は、未解決な問題として残っていた。報告者の研究はこの問題に対する解答である。次に、この科学研究費補助金によってこの年度中に得られた研究内容は,「余次元が1であるロバチェフスキー(Lobachevsky)空間の間の等長的はめ込みはすべて,n個の関数の高々可算組によってパラメーター表示できる」いうことである。これは、CONNECTICUT大学(米国)のKINETSU ABEおよび一関工業高等専門学校の高橋英則氏との共同研究の成果である。およそ20年前に,野水氏とフェルス(Ferus)は,「臍点(umbilical point)をもたない」という条件の下で,このような等長的はめ込みに関する研究結果を得ている。しかし、この仮定を設けない場合は、そのような等長的はめ込みに関しては、未解決問題として残されていた。我々の得ている結果はこの問題に対する解答である。また,我々が得た結果は,M.Dajczerなどの研究者から指摘されている,「等長的はめ込みから定まるロバチェフスキー空間上のrelative unllity foliationが複雑である」という事情を十分に説明している。
エラジタンニンが腸内フローラのバランス改善に及ぼす影響に関する研究

エラジタンニンを豊富に含むゲンノショウコは,浅く煎じたものを瀉下作用として,深く煎じたもの止瀉作用として経験的に用いられているが,その整腸作用機序に関しては,腸内細菌への影響を含めて未だ科学的根拠が明示されていない。ゲンノショウコの煎じ方の違いに伴って,成分組成がどのように変化しているのか,定量NMR法を用いてエラジタンニンをはじめとする関連ポリフェノール成分と主要な糖分,有機酸の一斉定量分析方法を開発し,論文発表した。続いて,ゲンノショウコの各エキスについてin vivo実験系による腸内環境改善効果の検証を試みた。高脂肪食を投与し,腸内環境を乱したマウスに,整腸作用を有する民間薬のゲンノショウコ短時間抽出エキスおよび長時間抽出エキスを投与し,腸内環境改善作用を検討した結果,菌叢解析結果を,群内の平均値に直して表示したところ,ゲンノショウコ短時間および長時間エキスよりは若干弱いが,高脂肪食によってFirmicutes門が増えてしまうところを抑える効果が示された。本研究では実験期間が2週間であったが,さらに長期間実験を行うことで,腸内環境改善効果がよりはっきり現れる可能性が示唆された。上記効果の作用機序を検討するために,腸管上皮における生体防御作用機序の指標であるIgAとムチン含量の増加効果を検討したが,それらの結果からは顕著な効果を見出すことはできなかったが,菌叢解析ではゲンノショウコ摂取によって弱いながらも腸内環境改善効果がみられることが示された。今後さらに実験デザインを考慮することで,エラジタンニンの腸内環境改善効果を実証できる可能性が示唆された。ゲンノショウコは,日本三大民間薬の一つで整腸薬として古くから使用され,その整腸作用機序に関しては,腸の蠕動運動の制御や収斂性の強いタンニンが腸粘膜のタンパク質と結合することによって生じる腸粘膜の保護,抗炎症によるとされているが,腸内細菌への影響を含めて未だ明確な科学的基礎データが提供されていない。一方,特定保健用食品の中では,プロバイオティクスなどをはじめとするおなかの調子を整える食品が半数以上を占め,これらの評価は有用菌の増殖などを目標としている。本研究では有用菌の減衰期の挙動に着目し,有益菌の生存を維持させる新たな着眼点から研究を行っている。既にゲンノショウコ長時間煎液やその主成分であるcorilaginに,代表的な有用菌であるBifidobacterium longumに対する生存維持作用を有することを報告している。今回,さらに数多くの植物抽出サンプルについて,B. longum菌の生存維持作用スクリーニングを行った結果,ザクロアリルのミネラルや炭水化物を除去した画分に顕著な生存維持作用を有することを見出した。現在,各種カラムクロマトによる分画を行い,生存維持作用成分の特定を進めている。また,ヒトにおける代表的な有用菌であるLactobacillus gasseriについても同様に生存維持作用のスクリーニングを行い,活性を有する植物エキスおよび成分を探索している。一方,腸内細菌は,植物成分を代謝変換することにより,その代謝産物が宿主にとって有用に働き,また食中毒原因菌に対しては防御機能を示す可能性も十分考えられるために,当研究グループでは,ポリフェノールの代謝産物が活性本体である可能性を示唆するデータも報告しており,このような観点からも,さらに腸内代謝物も探索,化学構造を解明し,代謝産物についても腸内細菌に与える影響を評価することも重要と考えている。Bifidobacterium longumに対する生存維持作用スクリーニングについては順調に進んでいたが,活性成分の特定にまでは至っていない。複数の成分による相加または相乗作用の可能性も考えられるが,それらの作用の可能性も含めて明らかにしたい。日本三大民間薬の一つで整腸薬として古くから使用されているゲンノショウコは,浅く煎じたものを瀉下作用として,深く煎じたもの止瀉作用として経験的に用いられてきた。しかしその整腸作用機序に関しては,腸の蠕動運動の制御や収斂性の強いタンニンが腸粘膜のタンパク質と結合することによって生じる腸粘膜の保護,抗炎症によるとされているが,腸内細菌への影響を含めて未だ明確な科学的基礎データが提供されていない。ゲンノショウコの煎じ方の違いに伴って,成分組成がどのように変化しているのか,定量NMR法を用いてエラジタンニンをはじめとする関連ポリフェノール成分と主要な糖分,有機酸の一斉定量分析方法を開発した。本法により,煎じる過程における各成分の経時変化やゲンノショウコの生産地による主要エラジタンニン含量を測定することができた。一方,整腸作用を有する食品素材としてザクロが良く知られているが,その活性成分として考えられているエラジタンニンが豊富に含まれているが,未だに未解明なエラジタンニンの存在が示唆されている。整腸作用に寄与するエラジタンニンの探索を目的として,ザクロに含まれるエラジタンニンを中心としてポリフェノール成分の探索研究も行い,新たに1種の新規エラジタンニンおよび3種の新規ポリフェノール成分を単離し,NMRやMSなどのスペクトル解析や化学反応の結果に基づいて,それらの化学構造を解明した。さらに代謝産物についても腸内細菌に与える影響を評価することも重要と考えているので,整腸作用に寄与すると考えられる代表的なエラジタンニンのgeraniinやpunicalaginの整腸作用の機序解明を目的として,それぞれ腸内細菌による代謝物も探索,化学構造の解明を並行して進めている。最終年度に予定しているエラジタンニン類の腸内細菌叢の変化の検討に向けた基礎データの蓄積が進んでいる。

エラジタンニンを豊富に含むゲンノショウコは,浅く煎じたものを瀉下作用として,深く煎じたもの止瀉作用として経験的に用いられているが,その整腸作用機序に関しては,腸内細菌への影響を含めて未だ科学的根拠が明示されていない。ゲンノショウコの煎じ方の違いに伴って,成分組成がどのように変化しているのか,定量NMR法を用いてエラジタンニンをはじめとする関連ポリフェノール成分と主要な糖分,有機酸の一斉定量分析方法を開発し,論文発表した。続いて,ゲンノショウコの各エキスについてin vivo実験系による腸内環境改善効果の検証を試みた。高脂肪食を投与し,腸内環境を乱したマウスに,整腸作用を有する民間薬のゲンノショウコ短時間抽出エキスおよび長時間抽出エキスを投与し,腸内環境改善作用を検討した結果,菌叢解析結果を,群内の平均値に直して表示したところ,ゲンノショウコ短時間および長時間エキスよりは若干弱いが,高脂肪食によってFirmicutes門が増えてしまうところを抑える効果が示された。本研究では実験期間が2週間であったが,さらに長期間実験を行うことで,腸内環境改善効果がよりはっきり現れる可能性が示唆された。上記効果の作用機序を検討するために,腸管上皮における生体防御作用機序の指標であるIgAとムチン含量の増加効果を検討したが,それらの結果からは顕著な効果を見出すことはできなかったが,菌叢解析ではゲンノショウコ摂取によって弱いながらも腸内環境改善効果がみられることが示された。今後さらに実験デザインを考慮することで,エラジタンニンの腸内環境改善効果を実証できる可能性が示唆された。エラジタンニンの腸内細菌による代謝変化や腸内細菌の生存維持作用,さらにエラジタンが腸内細菌への作用として短鎖脂肪酸などの生成について検討を加え,エラジタンニン類の腸内細菌に対して与えるまたは受ける影響について,総合評価を行いたい。
太古代大型微化石群からさぐる初期地球の生態系進化と生物多様性

西オーストラリアの太古代の地層であるスティルリープール層(34億年)の4地点、ファレル珪岩層(30億年)の複数地点から産出する微化石について詳細な研究を行った。スティルリープール層では地点毎に産出する形態タイプが若干異なること、またこの34億年前の微化石群とファレル珪岩の微化石群では、レンズ状微化石のコロニーの産状が大きく異なることも明らかとなった。また塩酸ーフッ化水素酸分解でレンズ状、球状、フィルム状等の有機質微化石を抽出し、レンズ状微化石の本体を取り囲むツバ(フランジ)には小胞や繊維状組織、網目状組織があることを確認した。太古代の微生物群が想像以上に多様であったことを明らかにした。太古代前中期における表層生態系の進化と多様性に関する新たな知見を得ることを目的としてこの研究課題を行った。具体的には、前年度西オーストラリア・ピルバラクラトンで採集したスティルリープール層群の含微化石塊状チャートとストロマトライト構造を有するチャート(これらは同一地点から産出する)について、地球化学的特徴からその成因や堆積環境を推測し、さらには微化石やストロマトライト構築生物の生理・生態に関して考察を試みた。薄片観察により化学分析に適した試料を約30試料(含微化石チャート:20試料、その他チャート:10試料)選択し、主成分分析、微量成分(希土類元素を含む)分析を行った。その結果、含微化石チャートとストロマトライト構造を有するチャートでは希土類元素(+イットリウム)の濃度パターンや重金属濃度が大きく異なり、前者において顕著な正のEu異常が認められ亜鉛が高濃度であった。この亜鉛の高濃度は閃亜鉛鉱石の存在と調和的であり、熱水の寄与が大きいことが明らかとなった。後者は複数の試料全てについてCeの負異常が認められた。このようなチャートの岩相と化石タイプの違いに対応する化学的特徴の差異が明らかにされた例は少ない。塊状チャートには多様な微化石が含まれるが、そのうちの少なくともいくつかは化学的なエネルギーを熱水から得ていた可能性が示唆された。西オーストラリアピルバラクラトンで採取した34億年前のスティルリープールチャート試料の微化石様構造のデータ採取と統計解析、海外研究協力者と共同して微化石の個別同位体分析を行った。既存の試料から新たに作成した薄片中に、保存状態の良い、複数の部屋からなる60μmの直径を有する球状微化石を確認することができた。また2030μmの球状微化石が密集してコロニーを形成しているものも見つかった。さらにはフランジを有するレンズ状微化石でその表面に微小でな稜状構造が認められるものを発見した。また1000個近くの微化石についてサイズデータを採取し、球状微化石が少なくとも3つの分類群からなること、レンズ状微化石の場合、産状のバリエーションが多いにも関わらず、区別が難しい事が分かった。これらの球状の微化石とレンズ状の微化石について、二次イオン質量分析計を用いて、炭素同位体比の直接分析を行った。球状微化石とレンズ状微化石で、統計上有意な差が認められた。南アフリカへの調査を平成24年6月に繰り越し申請により行った。南アフリカ・バルバートン山地のフィールドでは、スタンフォード大学Donald Lowe教授、ルイジナア州立大学Gary Byerly教授らの案内で、西オーストラリア・ピルバラクラトンで見つかったものと形態が酷似した大型微化石の産出地点(34億年前の地層でクロンベルグ層と呼ばれる)を調査した。10個程の太古代黒色チャートを採取し、日本に持ち帰った後薄片を20枚程度作成し、観察した。残念ながら現時点で微化石は見つかっていない。また上記の黒色チャートの他に、大型球状化石が報告されている32億年前のムーディーズ層の黒色頁岩、メンドン層群の黒色チャート、さらにフィグツリー層の縞状鉄鉱層等の採取を行った。ピルバラクラトンの同様の岩石と比較する上で基調な試料を採取することができた。西オーストラリア・ピルバラクラトンの太古代の地層であるスティルリープール層(34億年)の2地点、ファレル珪岩層(30億年)の複数地点から採取した試料について塩酸ーフッ化水素酸分解を行い、レンズ状、球状、フィルム状等の有機質微化石を抽出することに成功した。すなわち、岩石薄片中にて確認されていた多様な形態の微化石が、有機質膜を保持した状態で保存されていることが確認でき、これらのうちスティルリープール層から産出した中空のレンズ状微化石は最古のアクリターク(所属不明で中空の有機質微化石)ということになる。このように微化石の抽出が可能になったことにより、通常の顕微鏡を用いた観察をより詳細に行えるだけでなく、電子顕微鏡等を用いたサブミクロンスケールの微細構造の観察が可能となった。

例えば通常の顕微鏡観察でも、1)レンズ状微化石の本体を取り囲むツバ(フランジ)には小胞や繊維状組織、網目状組織があること、2)薄片化石で鎖状構造としていたものが、実際はレンズ単体が入れ違いに並んだ複雑な構造であること、等が明らかとなった。また電子顕微鏡観察では、レンズ状微化石本体部内にサブミクロンスケールの微小な球体がぎっしり詰まっていることがあることや、フランジ部の網目状組織のうち少なくとも一部は規則正しい多角形をしていること(すなわち真核生物的な細胞膜の構造)が分かった。さらにエネルギー分散X線分析により、微化石には窒素や硫黄が濃集し、さらにはホウ素も高濃度で含まれていることが明らかとなった。太古代前中期という初期地球においても微生物の形態学的な複雑さや多様性を新たなアプローチにより実証することができた。現在2本の論文を準備中である。これまでに得られた研究成果は、4月中旬に米国で行われた「Astrobiology Science Conference 2012」と8月初旬にオーストラリアで行われた「34th International Geological Congress」で発表した。それぞれ2年と4年に一度開催される著名な国際学会であり、本研究の成果を世界に広くアピールする絶好の機会となった。南アフリカ・バルバートン地方で採取したチャート試料(約30試料を予定)は、日本へ持ち帰った後、薄片作成と観察を進めた。当初これらの化学分析を進める予定であったが、スティルリープール層の新しい微化石産出地点に関する論文作成と、同層の微化石の個別炭素同位体組成データの解析(ウィスコンシン大学との共同研究)を優先させた。その結果、微化石の新たな産出地点に関してはPrecambrian Researchに論文が掲載され、個別同位体分析結果についてはGeochimica et Cosmochimica Actaに掲載が決定した。前者については、産出地点がスティルリープール層の中でもストロマトライトの産出で知られるトレンドール露頭の近傍であり、この微化石群に対する認識をより深く浸透させる上で重要な成果であったと考えている。後者については、小型球状化石とレンズ状化石で統計的に有意に異なる炭素同位体比が得られた。このような形態に対応する微化石の同位体組成の違いを明らかにしたという成果はこのような古い時代の化石では初めてである。また塩酸ーフッ酸分解により微化石を抽出することに成功した。当初の目論みは、1992年にMaud Walshによって報告された紡錘状(実際はピルバラクラトンのものと同様にフランジを持つ円盤状の可能性が高い)の大型微化石を南アフリカから再発見することであったが、薄片観察の限りでは確認されていないため、上記の様な自己評価となっている。しかしながら、これはバルバートン山地の黒色チャートは有機物含有量が高く、微化石がマトリックスと同化して認識しづらいという点に起因することも考えられる。一方、ピルバラクラトン産微化石の炭素同位体比の個別直接分析では予想もしなかった大きな成果を挙げる事ができた。この点は評価できると考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
重量負荷が身体活動におよぼ影響について

身体活動にとっての体脂肪は,エネルギー源としての役割の他には負荷でしかない.そこで,過剰な体脂肪の増加が,身体活動に具体的にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを目的に本研究を行った.本申請者は,体脂肪が身体活動におよぼす影響を解明するため「仮想体脂肪法」の考え方を考案し,負荷加重として体脂肪が増加した場合の影響を数量的に明らかにしてきた.しかし重量負荷をした際の生体の影響を具体的に分析が行われていない状態であった.そこで本研究では,負荷加重時の生体への影響,特に活動時の筋への影響について具体的に検討することとした.体脂肪分布を明らかにするために,日頃から積極的に運動を行っている平均年齢17.25歳の男性40名の体脂肪分布を測定した.その結果は,体脂肪率16.78%,体幹部16.28%,脚部18.84%,腕部12.15%であった.この体脂肪分布に基づき,運動時のフォームや運動成績の変動が少ないと考えられる陸上競技選手を対象に,「仮想体脂肪」の負荷加重を行った.「仮想体脂肪」の負荷加重量は各被験者の体脂肪が25%,30%に増加した状態を想定した.対象種目としたのは,基本的動作である「走・眺・重心移動」を中心にした運動である,50m走,垂直とび,反復横とびを行なった.測定部位は,ハムストリングス,下腿三頭筋,直筋,前頸骨筋の表面電位を測定した.その結果,負荷がない状態に比べ過重負荷を増やした状態のほうが,特に直筋についての筋に対する影響が大きくなる結果が見られた.体脂肪の蓄積は,さまざまな疾病につながる要因としてだけではなく,身体を維持していく上での負荷として身体活動に制限を与えていると考えられる.これまでの多くの研究では,「肥満」している人の運動成績は,そうでない人に比べて低い結果が出る種目が多く,「肥満」と「運動成績」の関係は明らかにされてきている.しかし「肥満」することによる運動成績の低下のメカニズムは数量的に明らかにされていないのが現状であった.「肥満」は体脂肪の過剰な蓄積の状態であり,余分な体脂肪はいわゆる負荷加重として身体活動に影響を与えていると考えられる.そこで,本研究者は,「重さ」としての体脂肪の影響を明らかにするため,体脂肪に見立てた負荷を,「仮想体脂肪」として装着する方法を考案した.この「仮想体脂肪法」を用いることによって,筋量を変化させずに体脂肪となりうる負荷加重の増減による運動成績への影響を数量的に明らかにすることができた.しかし,単に運動成績の低下率の数量化だけでは,実際の負荷としての体詣肪の影響を明らかにできたとはいいきれないのが現状である.そこで,本研究課題では,より生体への影響を具体的に明らかにするために負荷加重時の筋への影響を分析することを目的とした.まず,体脂肪分布の状態を具体的にするために,成人男性26名(年齢20.3歳)の体脂肪分布についてインピーダンス法を用いて測定した.その結果,身長169.0cm,体重64.8Kg,体脂肪率18.2%,体脂肪量12.4kg, BMIは22.7であった.各部位の体脂肪率は,右足19.5%,左足19.5%,右腕13.2%,左腕13.3%,体幹部18.4%の分布であった.今後,他の年齢層の測定も行い,より「仮想体脂肪」の負荷を分布状態に近いものにする必要がある.また今後,予備実験の結果を経て,負荷加重の筋への影響について定量的に分析を行う.身体に過剰に体脂肪が蓄積している状態であることが,身体活動を行うにあたって何らかの影響を与えていることは,これまでの研究で明らかにされてきている.しかし過剰な体脂肪の増加が具体的にどのように身体活動に対して影響を与えているか明らかにされていない現状であった.本申請者は,体脂肪の蓄積が身体活動にどのように影響をおよぼすのか解明するために「仮想体脂肪法」という考え方を考案し,数量的に明らかにした.しかし体脂肪が「重さ」であると仮定して負荷加重をかけた場合どのように身体活動へどのような影響を与えるのか具体的に分析を行う必要がある.そこで,体脂肪の分布状態を正確に把握する必要があり,その分布状態に基づいた負荷荷重分布を行う必要があると考えられることから,体脂肪分布についての調査を行っている.男性49名,女性102名,計151名の成人男女に対してインピーダンス法を用いて体脂肪分布について調査を行った.その結果,男性では身長164.1cm,体重61.66kg,全身の体脂肪率23.84%,体脂肪分布では右足20.6%,左足21.3%,右腕17.83%,左腕18.64%,体幹部26.39%であった.女性では,身長152.1cm,体重51.9kg,全身の体脂肪率33.84%,体脂肪分布では右足34.0%,左足34.2%,右腕28.28%,左腕30.47%,体幹部34.33%という分布結果であった.これらに基づいて,「重さ」としての体脂肪の身体活動への影響を明らかにしていく.身体活動にとっての体脂肪は,エネルギー源としての役割の他には負荷でしかない.

そこで,過剰な体脂肪の増加が,身体活動に具体的にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを目的に本研究を行った.本申請者は,体脂肪が身体活動におよぼす影響を解明するため「仮想体脂肪法」の考え方を考案し,負荷加重として体脂肪が増加した場合の影響を数量的に明らかにしてきた.しかし重量負荷をした際の生体の影響を具体的に分析が行われていない状態であった.そこで本研究では,負荷加重時の生体への影響,特に活動時の筋への影響について具体的に検討することとした.体脂肪分布を明らかにするために,日頃から積極的に運動を行っている平均年齢17.25歳の男性40名の体脂肪分布を測定した.その結果は,体脂肪率16.78%,体幹部16.28%,脚部18.84%,腕部12.15%であった.この体脂肪分布に基づき,運動時のフォームや運動成績の変動が少ないと考えられる陸上競技選手を対象に,「仮想体脂肪」の負荷加重を行った.「仮想体脂肪」の負荷加重量は各被験者の体脂肪が25%,30%に増加した状態を想定した.対象種目としたのは,基本的動作である「走・眺・重心移動」を中心にした運動である,50m走,垂直とび,反復横とびを行なった.測定部位は,ハムストリングス,下腿三頭筋,直筋,前頸骨筋の表面電位を測定した.その結果,負荷がない状態に比べ過重負荷を増やした状態のほうが,特に直筋についての筋に対する影響が大きくなる結果が見られた.
構造転写因子Bachによるクロマチン構造の調節とその血液細胞分化への関与

BachとMAZRは、BTB/POZドメインを持つLCR(Locus Control Region)結合因子群である。そこでBTB/POZドメインにより形成される核内構造体の構成因子を明らかにすることにより、このドメインを有する一群の転写因子の作用機構を明らかにすることをめざした。1.レトロウィルスを用いた過剰発現系により、Bach2はproapoptotic geneとして機能することを明らかにした。この活性にはBTBドメインが必須であった。したがって、BTBドメインにより形成される核内構造が細胞死の制御にも関わることが考えられた。2.Bach1のBTBドメインを含む断片をベイトとしてtwo hybrid screeningを行い、その結合因子の同定を試みた。現在までにBach1自身に加え、細胞骨格関連因子がいくつか単離された。一方、我々はノックアウトマウスの作成も平行して進めており、今後さらにこの研究を遂行することにより、転写制御、核内構造、そして細胞死の制御を結びつけて理解することが可能になると期待される。Bach1およびBach2は、いずれもさらにBTB/POZドメインを有するが、我々は原子間力顕微鏡を用いて、Bach1はこのBTB/POZドメインを介して多量体を形成し、DNAループ形成を行うことを明らかにした。従来のDNAに結合し転写を活性化する因子とは異なり、Bach1はむしろ制御領域の立体的構造の形成に関わる因子と位置づけられる。我々はBach2のBTB/POZドメインに結合する因子を酵母two hybrid法を用いて探索し、新規因子MAZR(Myc-associated zincfinger protein-related factor)を発見した。このタンパク質は、N末端にBTB/POZドメインを、C末端には7回繰り返しのZn fingerドメインを有していた。このZn fingerドメインは転写因子MAZ(Myc-associated protein)のものと相同性が高く、実際MAZと同じようにG-richな配列を認識した。そこでMAZの標的遺伝子である。c-myc遺伝子を用いてレポーター解析を行ったところ、MAZRはMAZよりも非常に高く転写を活性化した。この高い転写活性化には、BTB/POZドメインを含むN末端領域が必須であった。しかしながら,GAL4DNA結合ドメイン融合系を用いて解析を行ったところ、このN末端ドメインは転写活性化能を示さなかった。この結果は、MAZRは単なる転写活性化因子としてではなく,DNAの構造を変化させるようないわゆる"構造転写因子"として機能する可能性を示唆した。LCRやインスレーター配列では,G-richな配列が重要な役割を担うことが推測されている。このような制御領域においてBachやMAZRのようないわゆる構造転写因子の範疇に入るタンパク質が重要な役割を担っている可能性が考えられ、非常に興味深いものと思われる。したがって、BTBドメインにより形成される核内構造が細胞死の制御にも関わるこが考えられた。
縮小型事前分布に基づくBayes統計理論の研究

この研究では平均と分散の両方が未知の場合の予測分布の構成を扱った.まずカルバックライブラ損失のもとで通常の予測分布が有限標本のもとで非許容的であることを示した.興味深いのは平均ベクトルの次元が3未満であっても,このスタイン現象が生じることである.これは分散が未知の場合の設定との比較において驚くべき理論的結果である.また,予測問題とパラメータ推定問題の関係についても理解が進んだ.平成25年度は,ミニマクス性とスパース性を併せ持つ推定量の構成に集中して研究した.具体的な問題は,d変量正規分布の平均ベクトルの二乗損失関数のもとでの推定問題である.d>=3のときには,Stein現象が生じて,最尤推定量は非許容的になる.このときJames-Stein positive-part推定量(JSPP)は1つの改良型推定量として知られている.JSPP推定量をモデル選択の枠組みで考えるとき,null modelかfull modelの二択になっていることが欠点だと考えられる.Zhou and Hwang (2005, Annals)は,縮小関数をl_2 normの関数でなくl_p normの関数とすることによって2^d個の候補からのモデル選択を可能にし,また同時にミニマクス性を持つ縮小型推定量を提案した.私は,Zhou and Hwangの結果を拡張して,彼らがpに課していた制約を除き,任意の正なるpを用いたl_p normの関数で推定量を構成できることを示した.James-Stein positive-part推定量は,経験ベイズ推定量として解釈できる.Zhou and Hwangも彼らの推定量がある種のベイズ推定量として解釈できることを示したが,不完全である.l_p normを縮小関数とする縮小型推定量のベイズ的解釈を与えることは今後の課題としたい.なお,上に述べた平成25年度に得られた結果は,テクニカルレポートとしてArxivに投稿した.平成26年度は,正規線形回帰モデルにおけるベイズ統計学に基づくモデル選択問題を主に研究した.この問題において典型的に想定される事前分布として,Zellnerのg-priorがある.この事前分布は,その事前分散共分散行列が説明変数行列に依存するという性質を持つ.結果として,周辺尤度が解析的に計算可能であり,その計算可能性は最終的な選択規準であるBayes Factorにも引き継がれるという長所を持つ.例えば,Maruyama and George (Annals of Statistics, 2011)はその性質を最大限に利用している.Bayes Factorの理論的なJustificationとして,サンプル数nが十分大きい場合の一致性がある.Maruyama and George (2011)では,説明変数の数pを固定した下で一致性を議論したが,pがnとともに増えるような状況における一致性については必ずしも結果が知られていなかった.今回,Michigan Technological UniversityのWang氏との共同研究として,pも大きい状況における一致性に関する結果を導出した.特にpがnの線形関数である場合は,本質的にAnalysis of Varianceにおいて,水準数が大きい場合に対応する.この場合には,モデル間のある種の距離が小さい場合に一致性を持たない場合が生じることが興味深い.一連の研究結果は雑誌Bernoulliに掲載されることになっている.平成27年度は,分散未知の場合の多変量正規分布の平均ベクトルの推定問題に注力した.この設定においても,3次元以上の場合にスタイン現象が生じることが知られており,自然な推定量を改良するミニマクス推定量のクラスが知られている.一方,(特にミニマクス推定量であり,かつ)一般化ベイズ推定量の許容性に関する結果は知られていない.これは分散既知の場合の一般化ベイズ推定量の許容性について,完全な結果が得られていることとは対照的であり,より現実的な設定である分散未知の設定における,一般化ベイズ推定量が許容的であるための十分条件に興味が持たれてきた.この問題に対して,考え得る一つのアプローチとして,スタインのリスクの不偏推定量に基づく方法があり,少なくとも許容的であるためのある種の必要条件が得られる.我々はその必要条件を満たすことをquasi-admissibilityと定義して,quasi-admissibleとなる一般化ベイズ推定量に関する様々な性質を得ている.もちろんquasi-admissibilityは許容性よりも弱い良さの基準ではあるが,分散既知の場合にquasi-admissibleでかつ一般化ベイズであれば,許容的であることが示されるため,見込みのあるアプローチであると考えている.近いうちにこれまで得られた結果をまとめて学術雑誌に投稿予定である.また同時にArxivにも置く予定である.この研究はアメリカ・Rutgers大学のStrawderman教授との共同研究であり,平成27年度においては2度先方を訪問して共同研究を遂行した.平成28年度も先方を訪問して共同研究を行う予定である.研究の大きな目標を達成できていないが,ある側面については理論的に望ましい結果を得たため.最終年度である平成28年度は,平成27年度に引き続き分散未知の場合の多変量正規分布の平均ベクトルの推定問題に注力した.分散既知の設定と同様に,3次元以上の場合にスタイン現象が生じることが知られている.自然な推定量を改良するミニマクス推定量のクラスが,ジェームス・スタイン推定量を始めとして,よく知られている.一方,(特にミニマクス推定量であり,かつ)

一般化ベイズ推定量の許容性に関する結果は知られていない.これは分散既知の場合の一般化ベイズ推定量の許容性について,完全な結果が得られていることとは対照的と言える.より現実的な設定である分散未知の設定における,一般化ベイズ推定量が許容的であるための十分条件に興味が持たれてきた.この問題に対して,考え得る一つのアプローチとして,スタインのリスクの不偏推定量に基づく方法がある.これにより,少なくとも許容的であるための必要条件が得られる.我々はその必要条件を満たすことをquasi-admissibilityと定義して,quasi-admissibleとなる一般化ベイズ推定量に関する様々な性質を得た.平成25年度から継続してきた研究テーマであるが,平成28年度に不完全であったquasi-admissibilityとquasi-inadmissibilityの境界部分をようやく解明した.論文としてまとめてArxivに投稿し,また同時に査読付き国際学術誌にも投稿した.なお,この研究はアメリカ・Rutgers大学のStrawderman教授との共同研究であり,平成28年度においては2度先方を訪問して共同研究を遂行した.この研究では平均と分散の両方が未知の場合の予測分布の構成を扱った.まずカルバックライブラ損失のもとで通常の予測分布が有限標本のもとで非許容的であることを示した.興味深いのは平均ベクトルの次元が3未満であっても,このスタイン現象が生じることである.これは分散が未知の場合の設定との比較において驚くべき理論的結果である.また,予測問題とパラメータ推定問題の関係についても理解が進んだ.ある一定の水準以上と考えられる理論的結果は得られた.ただし,必ずしも一般的な問題設定とは言えないので,さらに努力する.外国人研究者との共同研究であり,先方を訪問して研究成果を上げるべく努力する.統計科学現時点で2件の国際会議に招聘されており,これまでの2年間で得られた研究成果を発表予定である(2015年6月と7月).また,アメリカ・ラトガース大学のStrawderman教授との科研費のテーマに関する共同研究のため先方を訪問予定である.これらの旅費として,研究費を支出する.興味深い理論的な結果は得られたが,研究テーマであるベイズ統計的推測の観点から,適切な解釈がまだ得られていないこと.共同研究先(アメリカ)への出張に関して,先方との都合が合わず,回数と日程を減らした.共同研究のために計画していた2件の外国出張が,先方の都合(健康的理由)のために平成27年度に延期された.共同研究先(アメリカラトガース大学,ペンシルバニア大学)に出張する.既に得られた理論的結果にベイズ統計的解釈を与えることを目指したい.平成26年度において延期となった外国出張に使用する予定である.アメリカへの出張(ラトガース大学,ペンシルバニア大学)を先方の都合によりキャンセルした.2014年度において,2013年度にキャンセルした出張を含め,いくつかの海外出張の旅費として使用する.
腟内常在菌の粘膜免疫応答とHIV感染に及ぼす影響

本研究では腟上皮細胞が免疫学的機能を持つことに着目し、細菌性腟症の原因となる細菌の菌体成分や代謝物質等が腟上皮細胞に与える影響について調べることを目的とした。腟上皮細胞株(VK2/E6E7)と菌体成分(大腸菌由来LPS,ペプチドグリカン)とともに培養し、グラム陽性菌と陰性菌では腟上皮細胞が産生するサイトカインや抗微生物ペプチドが異なることが示唆された。さらに、これらの培養上清をHIV感染MOLT-4細胞(ヒトT細胞白血病由来細胞株)に添加し、HIVの複製に与える影響を検討したが、HIVの複製には影響を与えなかった。ちなみに、DNA結合タンパク質HMGB1 (LPSなどの刺激によって核内から細胞外に放出されるタンパク質)がT細胞におけるHIV複製を増強することが示唆された。HIV感染の初期防御には粘膜型NK細胞が重要な役割を果たしていると考えられている。不死化腟上皮細胞(MS74)と不活化細菌菌体(Escherichia coli, Streptococcus aureus)、菌体成分(大腸菌由来LPS,ペプチドグリカン)とともに培養し、その上清を回収した。上記の腟粘膜細菌共培養上清をNK細胞株NK-92MIに添加し、サイトカイン産生パターンを認めた。腟粘膜の恒常性と堅牢性の維持には腟に常在する乳酸菌が重要な役割を担うとされるがその機序は未知の点が多い。そこで、本研究では腟上皮細胞の再上皮化に対し、腟細菌叢優位菌種の一つであるLactobacillus crispatusがどのような影響を及ぼすかを検討した。L. crispatusの菌自体が産生する可溶成分が腟上皮に作用し、VEGFのaut/paracrine的作用を促進することで、腟の再上皮化を加速する可能性があることを明らかにした。腟内には常在細菌叢が存在し、恒常性を保っているが、常在菌叢の乱れ(disbiosis)は細菌性腟症の原因となり、他の性感染症の感染リスクが上昇することが知られている。そこで、本研究では腟上皮細胞が免疫学的機能を持つことに着目し、細菌性腟症の原因となる細菌の菌体成分や代謝物質等が腟上皮細胞に与える影響について調べることを目的とした。大腸菌由来LPSを腟上皮細胞株(VK2/E6E7)に添加すると、beta-defensin-2の産生が誘導されたが、IL-8, elafinやbeta-defensin-4の産生は誘導されなかった。一方、ペプチドグリカンを添加するとIL-8とelafinの産生が誘導された。この結果から、グラム陽性菌と陰性菌では腟上皮細胞が産生するサイトカインや抗微生物ペプチドが異なることが示唆された。さらに、これらの培養上清をHIV感染MOLT-4細胞に添加し、HIVの複製に与える影響を検討したが、HIVの複製には影響を与えなかった。High Mobility Group Box 1 (HMGB1)は主に核内に存在しDNA結合タンパク質として機能するが、LPSなどの刺激によって核内から細胞外に放出され、TLRなどの自然免疫系受容体によって認識されて様々な免疫応答に関与することが多数報告されている。そこで、本研究ではHMGB1がHIVの複製に与える影響についても検討した。HIVを感染させたT細胞にHMGB1を添加するとHIV複製が増加し、また抗HMGB1抗体を添加するとHIV複製を抑制することが明らかとなった。従って、HMGB1がHIV複製を増強することが示唆された。腟上皮細胞株(VK2/E6E7)を細菌の構成成分とともに培養し、その上清を回収した上でサイトカインや抗微生物ペプチドの産生を解析した。さらに上記の上清でHIV-1感染したMOLT-4細胞を培養し、HIV複製を解析した。当初の計画の通り、28年度の目的をおおむね果たした。さらにHMGB1がT細胞におけるHIV複製に影響を及ぼすことを明らかにし、学会や論文で発表・報告した。1.NK細胞活性化に及ぼす影響腟粘膜の恒常性と堅牢性の維持には腟に常在する乳酸菌が重要な役割を担うとされるがその機序は未知の点が多い。ヒト不死化腟上皮細胞MS74を用いてL. crispatusの細胞増殖に対する影響を評価した。さらにL. crispatusの共培養、死菌または培養上清を添加しスクラッチアッセイによる再上皮化を評価した。その結果、L. crispatusは生菌、培養上清ともに再上皮化を促進した。L. crispatus生菌と培養上清は24時間後の培養上清中のVEGF濃度有意に上昇させた。またMS74細胞におけるVEGFR1,2の発現が認められ、リコンビナントVEGF添加により再上皮化を促進した。腟粘膜細菌共培養上清をNK細胞株NK-92MIに添加し、サイトカイン産生パターンを認めた。さらにヒト不死化腟上皮細胞MS74を用いてL. crispatusの共培養、死菌または培養上清を添加しスクラッチアッセイによる再上皮化を評価した。

L. crispatusの菌自体が産生する可溶成分が腟上皮に作用し、VEGFのaut/paracrine的作用を促進することで、腟の再上皮化を加速する可能性があることを明らかにし、学会で発表・報告した。当初の計画の通り、平成29年度目的をおおむね果たしたといえる。本研究では腟上皮細胞が免疫学的機能を持つことに着目し、細菌性腟症の原因となる細菌の菌体成分や代謝物質等が腟上皮細胞に与える影響について調べることを目的とした。腟上皮細胞株(VK2/E6E7)と菌体成分(大腸菌由来LPS,ペプチドグリカン)とともに培養し、グラム陽性菌と陰性菌では腟上皮細胞が産生するサイトカインや抗微生物ペプチドが異なることが示唆された。さらに、これらの培養上清をHIV感染MOLT-4細胞(ヒトT細胞白血病由来細胞株)に添加し、HIVの複製に与える影響を検討したが、HIVの複製には影響を与えなかった。ちなみに、DNA結合タンパク質HMGB1 (LPSなどの刺激によって核内から細胞外に放出されるタンパク質)がT細胞におけるHIV複製を増強することが示唆された。HIV感染の初期防御には粘膜型NK細胞が重要な役割を果たしていると考えられている。不死化腟上皮細胞(MS74)と不活化細菌菌体(Escherichia coli, Streptococcus aureus)、菌体成分(大腸菌由来LPS,ペプチドグリカン)とともに培養し、その上清を回収した。上記の腟粘膜細菌共培養上清をNK細胞株NK-92MIに添加し、サイトカイン産生パターンを認めた。腟粘膜の恒常性と堅牢性の維持には腟に常在する乳酸菌が重要な役割を担うとされるがその機序は未知の点が多い。そこで、本研究では腟上皮細胞の再上皮化に対し、腟細菌叢優位菌種の一つであるLactobacillus crispatusがどのような影響を及ぼすかを検討した。L. crispatusの菌自体が産生する可溶成分が腟上皮に作用し、VEGFのaut/paracrine的作用を促進することで、腟の再上皮化を加速する可能性があることを明らかにした。1.ホルモン補充療法(HRT)の効果に関する研究の実施:HRTは腟上皮細胞のグリコーゲン産生を促進するとともに細胞間結合を強固にするため、腟萎縮や慢性炎症に対する最も効果的な治療法である。本実験系で培養上清中にestradiol, estriol.選択的エストロゲン受容体モジュレーターを添加して細菌成分によるHIV複製への影響を検討する。2. NK細胞活性化に及ぼす影響:HIV感染の初期防御には粘膜型NK細胞が重要な役割を果たしていると考えられている。上記の腟粘膜細菌共培養上清をヒト末梢血NK細胞,様々な分化段階にあるNK細胞株(KHYG-1,NK-92 )に添加し、IL-4、IL-17、IFN-γ、IL-22産生性,ROR-γTなどNK22/17分化の調節因子発現,HIV感染細胞への傷害性をフローサイトメトリーで検討する。3.研究結果の公表:前年度の研究結果が一部(HMGB1タンパク質がHIV複製に役割影響について)は公表されたが、未発表の部分については再実験や追実験を行い、得られたデータを分析後、投稿する予定である。前年度の研究結果が一部「Lactobacillus crispatusが腟上皮細胞の再上皮化の促進について」は公表されたが、未発表の部分「NK細胞活性化に及ぼす影響について」については再実験や追実験を行い、得られたデータを分析後、投稿する予定である。