hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚確認作業におけるエラー傾向を検出する新検査法と改善訓練法の開発

本研究は、視覚確認作業におけるエラー傾向を検出し、防止するために,新たな検査法と改善法の開発を目標としたものである.そこで先に考案した複合数字抹消検査(Compound Digit Cancellation Test, CDCT)を改良して導入した.改良版では,小さな数字(局所数字)を並べて大きな数字(大域数字)を構成した複合数字が100個程度印刷された検査用紙を作成し,被験者に,指定したターゲット数字が全体数字あるいは部分数字にあれば斜線を引いてチェックする作業を制限時間を設けて,できるだけ速く正確に行わせた.そして局所・大域レベルにおける作業量やそのスピード,エラー率が測定された.また,Attentional Blinkの指標として,ターゲットが大域数字にあった直後に局所数字にも出現した場合,およびその逆の場合のエラー率を測定した.これらの測度をもとに,各個人のエラー傾向を大域型,局所型,および両極型などにタイプ分けすることに成功し、性格特性との関連も分析した。また、作業時間の経過に伴う顕著な変化をとらえて,大域エラー増加型,局所エラー増加型,両レベル増加型,両レベル維持型に分類する試みも行った.さらに,連続抹消条件の分析から,大域方向・注意切り換えブリンク型,局所方向・注意切り換えブリンク型,両方向・切り換えブリンク型,ブリンクなし型などに該当する被験者をピックアップ可能なことを示した。CDCTを注意切り換え訓練作業として実施すると、その効果は、他の視覚作業課題(新聞校正検査や、理もれ図形検出検査など)にも転移し、パフォーマンスを向上させることを示した。また、左から右に走査する試行よりも,右から左に走査した試行の方が大域数字の検出率が有意に高くなるという実験結果が得られ、これにより視覚確認作業においては、特に再チェックのときなどには、走査方向を右から左に行うとより全体情報をより的確に把握できたり、局所から大域への注意切り替えがより柔軟に行えることを示唆した。本研究は、視覚確認作業におけるエラー傾向を検出し,防止するために,新たな検査法と改善法の開発をめざすことを目標としている.そこで申請者が考案した複合数字抹消検査(Compound Digit Cancellation Test,以下CDCTと呼ぶ)を導入し、検討を行った.CDCTは,小さな数字(局所数字)を並べて大きな数字(大域数字)を構成した複合数字を多数印刷した検査用紙上で,特定のターゲット数字が局所または大域数字に見出されたときに,斜線を引いてチェックを行う作業を一定時間行う作業検査である。本年度は、CDCTにおいて確認作業を行う際の走査方向について検討した。これまで,CDCTの走査方向は、横書きの文字を読むときのように、左から右の一方向に限られていた.この走査方向では,右視野,つまり局所情報の処理が優位とされる左脳に新しい刺激の入力が先になされる.走査方向を逆に,つまり右から左に走査すると左視野、つまり大域情報の処理に優れるとされる右脳に新しい刺激が入力されると考えられる。実験の結果、左から右に走査する試行(L→R試行)よりも,右から左に走査した試行(R→L試行)の方が大域数字の検出率が有意に高くなるという結果が得られた.局所数字の検出率は同程度であった。また、注意の切り替えを要求される連続抹消試行の分析を行うと、局所のつぎに大域数字にターゲットがあらわれる条件で、R→L試行のパフォーマンスがL→R試行よりもかなり大きく向上した。また両試行間で所要時間には差がなかったことから,スピードと正確さのトレードオフは否定された.これらの実験結果は、視覚確認作業においては、特に再チェックのときなどには、走査方向を右から左に行うとより全体情報をより的確に把握できたり、局所から大域への注意切り替えがより柔軟に行えることを示唆している。

また、左から右に走査する試行よりも,右から左に走査した試行の方が大域数字の検出率が有意に高くなるという実験結果が得られ、これにより視覚確認作業においては、特に再チェックのときなどには、走査方向を右から左に行うとより全体情報をより的確に把握できたり、局所から大域への注意切り替えがより柔軟に行えることを示唆した。
ビスマスの特性を活かした機能性材料の開発

今年度は以下の成果を得た。1.BiNiO_3のBiを5%Laで置換したBi_<0.95>La_<0.05>NiO_3は、昇温によってBi^<5+>とNi^<2+>の間で電荷移動を起こし、高温相は(Bi,La)^<3+>Ni^<3+>O_3の酸化状態を持つ。この際、2.6%の体積収縮を生じる。また、両相が広い温度範囲にわたって共存するため、収縮はなだらかに起こる。歪みゲージを用いた線膨張係数の測定で、300Kから400Kの広い温度範囲に渡り、-82×10^<-6>/Kの線熱膨張係数を持つ負の熱膨張が起きていることを確認した。この値は最大の負の熱膨張係数を持つ既存材料、(Mn_<0.96>Fe_<0.04>(Zn_<0.5>Ge_<0.5>)Nの物の3倍以上である。2.代表的な圧電材料であるPZTと同様の菱面体晶-正方晶の固溶体である、BiFe_<1-x>Co_xO_3の、化学溶液法で得られた薄膜試料の電子顕微鏡観察を行った。その結果、100pm/Vという、BiFeO_3の約2倍の圧電定数を持つBiFe_<0.9>Co_<0.1>O_3薄膜では、基盤近傍にc/a=1.23の巨大正方晶相が生成し、その上に基盤から格子緩和した菱面体晶相が成長していることが分かった。基盤からの拘束が解けることで圧電特性が増大している物と考えられる。3.薄膜の研究からMPBによる圧電定数の増加が確認されているBi_<1-x>Sm_xFeO_3のバルク試料の結晶構造を調べた。x=0.1では室温でPbZrO_3型の反強誘電相であり、昇温に伴ってBiFeO_3型の強誘電相、そしてGdFeO_3型の常誘電相への逐次相転移を示すことが明らかになった。
近年の児童の経年的資料に基づいた咀嚼機能の低下が引き起こす不正咬合発現の究明

近年の日本人児童の口腔内における形態的および機能的な基準値を経年資料をもとに調査すべく、平成23年度に川崎市の幼稚園児44名、平成24年度に松戸市の小学校児童(小学校1年生および2年生)280名の顎口腔機能調査(歯列模型、顔面規格写真、咀嚼運動様相、口唇閉鎖力、舌挙上圧、最大咬合力)を実施した。今後、6年間にわたり、小学校児童の経年資料を採得していく予定である。近年の日本人児童は歯科領域において、軟食化の影響により、咀嚼能力の低下が指摘されている。これは、市販されている食材または家庭内で調理されている食事の軟食化など、日本人の食生活の変化が原因と指摘されており、その結果、下顎骨の成長不足や歯列狭窄による不正咬合が増加している。本講座において開発した咀嚼トレーニング用ガムでの咀嚼トレーニングが咀嚼に関する機能の向上、咀嚼運動の活性化を促し、その結果、歯列成長を促進することを報告してきた。しかしながら、近年日本人児童の成長発育期における咀嚼機能および咀嚼運動の基準値は発表されておらず、経年資料による疫学調査では、各調査における母集団の平均値を基準とした報告が散見される。そこで、本研究では小学校児童の形態的および機能的な経年資料を採得し、日本人児童の基準値を調査することを目的とする。対象となる小学校児童の資料採取の前に、川崎市の幼稚園児童44名を対象に咀嚼機能、咀嚼運動の調査をおこなった。調査内容は顔面規格写真、咀嚼運動、口唇閉鎖力、舌挙上力、最大咬合力および咬合接触面積である。小学校児童の資料採得は平成25年1月に第一階資料採得をスタートし、幼稚園児での資料採得内容に加えて、歯列印象を追加し280名(小学校1年および2年生)を対象におこなった。来年度は同じ被験者を対象に経年資料を採得していく予定である。しかしながら、近年日本人児童の成長発育期における咀嚼機能、咀嚼運動の基準値は発表されておらず、経年資料による疫学調査では、各調査における母集団の平均値を基準とした報告が散見される。対象となる小学校児童の試料採取の前に、川崎市の幼稚園児童44名を対象に咀嚼機能、咀嚼運動の調査をおこなった。小学校入学前児童の資料を採得できたことで、経年資料の厚みが増すとともに、第一大臼歯萌出開始期の児童のデータを採得することができた。小学校児童の調査は来年度H24度からのスタートとなる予定である。概要でも触れたが、小学生児童の資料採得前にさらに低年齢である幼稚園児童の資料採得を行うことができたため、小学生児童の資料採得が遅れる形となった。しかしながら経年資料のデータがさらに低年齢まで延長することができたと考えられる。被験者は、小学校1年生の児童とし、選定条件は臨床所見において、歯周組織、顎関節、咀嚼筋群および顎運動に特記すべき以上を認めないこと、反対咬合および二態咬合がないものとする。また、児童および保護者に説明会をおこない、本研究の目的を理解し、傘下の同意が得られたものを対象とする。計測項目は形態的特徴として口腔歯列模型、顔面規格写真および口腔内所見を、機能的特徴として咀嚼運動、口唇閉鎖力、舌挙上力、最大咬合力および咬合接触面積を採得する。小学校での資料採得に必要な機材の経費と平成24年6月のヨーロッパ矯正学会における発表費用に使用する予定である。
p53-ISCU経路による鉄制御機構の解明と発癌への寄与の検討

以前より癌、特に肝臓癌においては、鉄の蓄積が癌の進展または予後に関連することが報告されている。本研究の成果により、癌抑制遺伝子p53が、鉄硫黄クラスターの生合成に関わるISCUの発現誘導を介し、細胞内の鉄濃度を制御することが明らかとなった。このことは、p53の発癌制御機構の解明につながるだけでなく、臨床的な意義も大きいと思われる。p53遺伝子変異やISCU発現減少を示す肝癌、肝硬変患者においては、瀉血や鉄キレート剤の投与の効果が期待され、個別化医療・予防につながる可能性が考えられる。肝癌を始めとした悪性腫瘍組織においては鉄の異常蓄積が高頻度に認められ、瀉血や鉄制限による治療・予防が一定の成果をあげている。しかしながら癌組織で鉄が蓄積するメカニズムの全貌は明らかになっていなかった。我々は新規p53標的遺伝子として鉄硫黄クラスター形成に関与するISCU(iron-sulfur cluster assembly enzyme)を同定した。本研究では、p53-ISCU経路が鉄の恒常性維持にどの様な役割を果たすかについて、in vitroおよびin vivoにて検討を進め、癌組織における鉄代謝異常の原因を明らかとし、発癌予防に貢献することを目的とする。さらに、p53ノックアウトマウスに高鉄食を負荷した際に、血清鉄レベルが野生型と比較し顕著に上昇することがわかったことから、p53が血清鉄レベルの恒常性に重要な働きを持つことが示唆された。当初予定していた計画のほとんどに取りかかることができ、また、成果が順調に得られた。昨年度までに、p53-ISCU経路が鉄の恒常性をどのように維持しているか、そのメカニズムを明らかとした。ISCUは、細胞内の鉄濃度調節を行う鉄硫黄タンパク質であるIRP1(iron regulatory protein 1、別名ACO1)に鉄硫黄クラスターを受け渡すことでその活性制御に関与していることが知られているが、p53-ISCU経路はIRP1を介してその下流であるTfRやFerritinの発現に影響を与えていることが示された。本年度は、鉄代謝におけるp53の役割を解明するため、ISCU以外に鉄制御に関連するp53下流遺伝子が存在するか検討した。はじめに、Gene ontology解析により鉄代謝の機能を有する遺伝子群を抽出した。次に、これら遺伝子群がp53により発現誘導を受けるかどうかを、これまでに研究室で行われたmicroarray、RNA sequenceなどのデータを元に検証した。その結果現在までに、ISCUに加え、複数の鉄代謝関連p53標的遺伝子が抽出された。癌組織におけるISCU変異について、機能解析を行う。またepigeneticな遺伝子発現抑制機構の有無を5-Aza-2'-deoxycytidine処理、TSA処理にて検討する。また発現上昇が確認できれば、実際にプロモーターのメチル化、ヒストンの脱アセチル化があるかどうかを検討する。また、鉄代謝におけるp53の役割を解明するため、ISCU以外に鉄制御に関連するp53下流遺伝子が存在するか検討する。RNAレベルで誘導が確認された場合、タンパク質レベルの検討、さらにはp53結合配列の検索を進め、p53の直接の下流遺伝子かどうかを検討する。さらに、p53ノックアウトマウスにおいて、高鉄食条件下で、肝癌、腎癌の発症が誘導されるかを検討する。分子腫瘍学東京大学医科学研究所シークエンス技術開発分野ホームページ
閉鎖地形における健全アカマツ・枯死アカマツの判定と枯死域の空間分布に関する研究

本課題の目的の一つである広島県西条盆地の盆地内と盆地外の枯死アカマツ林の水平・垂直分布の違いとその原因については、米国の学会で発表し、国内誌に掲載した。もう一つの目的であるアカマツの枯死過程における年輪形成については、盆地内外で樹幹試料を採取し、年輪幅の時系列の長期変動と形成年輪の広狭にともなう仮導管細胞の形状の変化について考察した。約100年分の年輪をもつアカマツ個体の時系列パターンはそれぞれの地域内で酷似していた。盆地内では1960年代後半から1980年代前半にかけて生長の鈍化した時期があったが、盆地外の場合は明確なイベントはなく、生長量はほぼ常に盆地内を上回っていた。1925年を基点として樹幹半径を比べると、盆地内は盆地外に比べて1998年までの約4cmの差に達した。また、年輪幅を3年移動平均で規準化して、年輪幅インデックスで比較すると、両者はよく似ていた。地理的に近接しているため降水現象が似通っていたためと推察される。また、衰退期の振幅が大きくなっているという傾向が見られた。次に、盆地内の試料を用いて低生長期と高生長期の晩材率と早晩材仮導管の形状を比較した。仮導管直径が早晩材で異なり、年輪幅の広狭によって仮導管配列数が異なることは当然であるが、年輪幅の広い年には早材仮導管の直径に差が見れらない一方で晩材率が30%以上になり、年輪幅の狭い年に比べて大径の晩材仮導管が形成されるという結果になった。これは、早材形成期には仮導管の形状に差は現れないが、晩材形成期になって仮導管の生長に差が生じることを意味している。このことから環境ストレスによる影響は晩材形成期に現れるということが示唆された。今後、生理的なパラメーターとの比較や、アカマツの衰退によって生長を加速させている広葉樹の年輪組織の研究に取り組みたい。係留気球・熱気球による盆地内部の気温・湿度・二酸化窒素濃度の鉛直分布の観測・サーモトレーサーによる斜面温度の観測を行い、季節を問わず盆地底から3050m上空に最高濃度(約40ppb)が形成されること、その直下で接地逆転層特有の気温勾配が見られること、二段目の逆転層の出現高度は盆地底から250m付近にあり、それまでは気温はゆるやかに増加し、湿度は漸減傾向になるが、その上空は自由大気としての気温・湿度分布であること、2つの逆転層の間の二酸化窒素濃度は高度とともに減少していることなどの基本的な構造がわかった。盆地内で枯死アカマツの分布図を作成した結果、盆地底からの比高30100m付近に枯死域が集中し、標高500m付近の尾根沿いでは枯死率は25%程度なのに対し、標高310380mの枯死域は90%を上回っていた。健全域の林分は林冠層のアカマツ(樹高15m)の下に広葉樹群(樹高8m以下)と林床付近の陰樹(樹高1m以下)で構成されていたが、枯死域は陰樹の個体数の極端な増加(80120個体/25m^2)と樹高の伸長(23m)によって特徴づけられた。その差は超広角レンズによる天空率からは検出されなかったが、林分構造は大きく変化していた。同一斜面の健全域と枯死域の双方のアカマツの年輪サンプルを採取し、そのクロノロジーを比較した結果、枯死現象が198085年頃に起こっていることがわかった。また、試験的な観測から、枯死個体は樹幹の表面温度の日変化が大きいこと、腐食の進んでいる個体の辺材部の幹内水分は晴天・雨天の変化に左右されていることなどの傾向をつかんだ。これらの事実だけから大気環境・大気汚染と森林衰退を直接結び付けることはできないが、閉鎖地形におけるアカマツの衰退を盆地特有の気候現象が助長していると考えられる。

仮導管直径が早晩材で異なり、年輪幅の広狭によって仮導管配列数が異なることは当然であるが、年輪幅の広い年には早材仮導管の直径に差が見れらない一方で晩材率が30%以上になり、年輪幅の狭い年に比べて大径の晩材仮導管が形成されるという結果になった。これは、早材形成期には仮導管の形状に差は現れないが、晩材形成期になって仮導管の生長に差が生じることを意味している。このことから環境ストレスによる影響は晩材形成期に現れるということが示唆された。今後、生理的なパラメーターとの比較や、アカマツの衰退によって生長を加速させている広葉樹の年輪組織の研究に取り組みたい。
脳腫瘍のルーツ

本研究では、樹立した細胞株についてcDNAアレイ解析を行い、神経幹細胞に関連した遺伝子群や腫瘍化に関する遺伝子群についての発現状態を調べた。解析においては細胞株の未分化状態、分化状態、脱分化状態間での各遺伝子の発現の変動や既存の膠芽腫細胞株との比較も行った。その結果、EGFR, VEGF, BDNF, HGF, PDGF, Shh, WntやSoxといった、neurogenesisに関連する因子やTGF, MYC, FOSといったoncogenesisに関わるgeneも発現していた。既存の膠芽腫細胞株との比較においては、oncogeneや成長因子群の発現状態は共通点が多いものの、LIFなどのstemness維持に働くものについて分化状態でも高発現を保つことが違いとして認められた。脳腫瘍における腫瘍幹細胞の起源については、正常神経幹細胞や、神経前駆細胞、成熟したグリア細胞など諸説ある。従来、腫瘍発生に関しては、正常細胞への遺伝子変異の蓄積等によって癌化した細胞が無秩序に増殖して生じると考えられてきた。しかし、近年は腫瘍幹細胞群に血液幹細胞の成熟過程にみられるような階層性があることが示唆されてきており、個々の腫瘍幹細胞の詳細な解析によって新たな腫瘍発生の過程が明らかとなることが期待されている。脳腫瘍、特に膠芽腫では複雑な遺伝子背景を持っており、現在でも治療が最も困難な腫瘍である。今回の解析においても、樹立した各細胞株は例えば成長因子群に関して等でも異なった遺伝子発現パターンを示していた。つまり、悪性脳腫瘍は個々が異なる性質を持つことを示す。薬剤感受性の違いなど、臨床上で各腫瘍の性質の相違はしばしば経験されるが、今回の結果はこれを裏付ける形となった。現時点では、腫瘍幹細胞の起源が正常神経幹細胞なのか、神経前駆細胞なのかグリア細胞なのか確定する根拠は得られなかったが、少なくとも神経幹細胞との共通点があることが確認された。また、各細胞株の遺伝子発現パターンの違いを示し、本研究のような脳腫瘍における腫瘍幹細胞の系譜の解析が、個々の腫瘍に応じた治療、すなわちテーラーメイド治療への新たな糸口となる可能性を示唆する結果となった。本成果については、cytotherapy誌に投稿中である。脳腫瘍、特に膠芽腫では複雑な遺伝子背景を持っており、現在でも治療が最も困難な腫瘍として知られる。従って、この系譜、つまり脳腫瘍における腫瘍幹細胞のルーツが判明することは、個々の腫瘍に応じた治療、すなわちテーラーメイド治療への新たな糸口となる可能性があり、ひいては治療効果の向上につながりうる。我々は、これまで、脳腫瘍(主に膠芽腫)の手術摘出組織より脳腫瘍幹細胞の同定といくつかの細胞株の樹立に成功し、その性質について解析を行ってきた。

ルーツの検討にあたって、まず、樹立した細胞株についてcDNAアレイ解析を行い、神経幹細胞に関連した遺伝子群や腫瘍化に関する遺伝子群についての発現状態を調べた。解析においては細胞株の未分化状態、分化状態、脱分化状態間での各遺伝子の発現の変動や既存の膠芽腫細胞株との比較も行った。今までの解析では、腫瘍幹細胞株が神経幹細胞の増殖維持に必要な遺伝子群の他、膠芽腫で報告されている癌原遺伝子群の多くに発現増加を示し、また未分化状態と分化状態で発現パターンが劇的に変化するものがあることを確認している。注目できる結果の一つとして、胚性幹細胞の維持に必須といわれるLIFが分化状態でも高発現する傾向があることが挙げられる。生体内ではこれが周囲の幹細胞の分化を阻止している可能性があり、腫瘍幹細胞の系譜を維持する上で重要な因子の候補であると考えられた。本研究では、樹立した細胞株についてcDNAアレイ解析を行い、神経幹細胞に関連した遺伝子群や腫瘍化に関するi伝子群についての発現状態を調べた.解析においては細胞株の未分化状態、分化状態、脱分化状態間での各遺伝子の発現の変動や既存の膠芽腫細胞株との比較も行った。その結果、EGFR, VEGF, BDNF, HGF, PDGF, Shh, WntやSoxといった、neurogenesisに関連する因子やTGF, MYC, FOSといったoncogenesisに関わるgeneも発現していた。既存の膠芽腫細胞株との比較においては、oncogeneや成長因子群の発現状態は共通点が多いものの、LIFなどのstemness維持に働くものについて分化状態でも高発現を保つことが違いとして認められた。脳腫瘍における腫瘍幹細胞の起源については、正常神経幹細胞や、神経前駆細胞、成熟したグリア細胞など諸説ある。従来、腫瘍発生に関しては、正常細胞への遺伝子変異の蓄積等によって癌化した細胞が無秩序に増殖して生じると考えられてきた。しかし、近年は腫瘍幹細胞群に血液幹細胞の成熟過程にみられるような階層性があることが示唆されてきており、個々の腫瘍幹細胞の詳細な解析によって新たな腫瘍発生の過程が明らかとなることが期待されている。脳腫瘍、特に膠芽腫では複雑な遺伝子背景を持っており、現在でも治療が最も困難な腫瘍である。今回の解析においても、樹立した各細胞株は例えば成長因子群に関して等でも異なった遺伝子発現パターンを示していた。つまり、悪性脳腫瘍は個々が異なる性質を持つことを示す。薬剤感受性の違いなど、臨床上で各腫瘍の性質の相違はしばしば経験されるが、今回の結果はこれを裏付ける形となった。現時点では、腫瘍幹細胞の起源が正常神経幹細胞なのか、神経前駆細胞なのかグリア細胞なのか確定する根拠は得られなかったが、少なくとも神経幹細胞との共通点があることが確認された。また、各細胞株の遺伝子発現パターンの違いを示し、本研究のような脳腫瘍における腫瘍幹細胞の系譜の解析が、個々の腫瘍に応じた治療、すなわちテーラーメイド治療への新たな糸口となる可能性を示唆する結果となった。本成果については、cytotherapy誌に投稿中である。
要介護高齢者の尿失禁ケアプログラムの開発

病院や老人介護施設に入院・入所中の要介護高齢者の尿失禁に対して、看護師のレベルで尿失禁のタイプを診断、タイプに合わせた対処法やケアを実践、必要時医学的治療に結びつける尿失禁ケアプログラム開発し、その有用性を事例研究により明らかにした。尿失禁ケアプログラムの概要は以下の通りである:1,病棟から患者を照会、2.独自に作成した尿失禁アセスメント票を用いたアセスメント、3.排尿パターンのモニタリングを連続3日間実施、4.アセスメントとモニタリングデータから排泄に関する看護診断を行う、5.ケアカンファレンスを開催してケアプランを立案、6.プラン実施、7.評価。排尿パターンのモニタリングは、おむつセンサーによる尿漏れ報知システムにより失禁のタイミングをとらえ、排尿量を測定した。また、その都度、超音波膀胱容量測定装置を用いて残尿量を測定、これらを排尿日誌に記録するモニタリング方法を開発した。これらの客観的データは、尿失禁の診断、トイレ誘導時間の設定、尿失禁改善のアウトカム評価に役立つ。ケアプログラムの有用性を下記の事例研究により明らかにした。【事例1】:80歳、女性、糖尿病に脳梗塞を発症、運動性失語症のためトイレ欲求を訴えられない。介入前、12回/日のトイレ誘導で失禁は平均3.1回であった。排尿パターンを把握して、10回/日のパターン排尿誘導と、誘導の都度、尿意や失禁の有無を自覚させる言葉かけを行い適切な排泄行動に賞賛を与える排尿習慣の再教育を行った。結果、尿失禁は平均2.5回に減少、トイレ誘導の声かけにうなづきや首振りで意思表示するようになった。【事例2】:58歳、男性、脳梗塞発症後に尿失禁が生じた。排尿モニタリングの結果、1日排尿回数1220回、平均1回排尿量76.387.5ml、1日失禁回数1218回であり、脳梗塞による頻尿、切迫性尿失禁、機能性尿失禁と判断した。医師に報告して抗コリン剤投与、看護師による1日4回のトイレ誘導、リハビリテーションスタッフによる機能訓練、トイレ動作訓練を実施した。抗コリン剤内服後から、失禁回数が徐々に減少し、トイレ排尿成功率が100%となった。病院や老人介護施設に入院・入所の要介護高齢者における尿失禁と付随して生じる問題の改善を意図して研究者と病棟スタッフが共同して取り組むアクション・リサーチにより尿失禁ケアプログラムの有用性を検討した。ケアプロセスは、(1)病棟から患者を照会、(2)独自に作成の尿失禁アセスメント票も用いたアセスメント、(3)排尿パターンのモニタリング(排尿時刻・排尿量・残尿量・飲水量等の測定)を連続3日間実施、(4)アセスメントとモニタリングデータから排泄に関する看護診断を行う、(5)ケアカンファレンスを開催して患者の問題を共有、排尿パターンに沿ったトイレ誘導(パターン排尿誘導)等のケアプランを立案、(6)2か月間計画を実施、(7)尿失禁回数やケアプランの目標達成度から評価するから成る。モニタリングを実施した3事例のうち、改善が見込めると判断しケアを遂行したのは次の1事例であった。80歳、女性、糖尿病に脳梗塞を発症、右片麻痺に運動性失語症を有する。

介入前1週間は日に12回の誘導で失禁回数は平均3.1回、失語症のため尿意は不明で失禁の不快からか時折大声で泣く。看護診断は、「機能性尿失禁に切迫性尿失禁の可能性;失語症によりトイレ欲求を伝えられず誘導のタイミングが合わないと失禁する」とした。10回/日のパターン排尿誘導に、誘導の都度、尿意や失禁の有無を自覚させる言葉がけをして、適切な排泄行動に賞賛を与える行動療法(排尿習慣の再学習)を計画実施した。結果、尿失禁は平均2.5回に減少し、トイレ誘導の声かけにうなずきや首振りで意思表示するようになった。結果から考慮した排尿ケアプログラムの有用性が確認できた。ケアスタッフは一連のケアプログラムに積極的に参画し、改善した患者の反応をケアの成果ととらえていた。ケアプログラムの推進にはアクション・リサーチのアプローチが有効であることが明らかとなった。前年度に引き続き、病院や老人介護施設に入院・入所中の要介護高齢者を対象とし、アクション・リサーチにより尿失禁ケアプログラムの有用性を検討した。今年度は、入院・入所中の期間だけでなく、退院・退所後の在宅復帰を視点に入れ、事例研究を行った。尿失禁ケアプログラムの概要は以下の通りである。(1)病棟から患者を照会、(2)独自に作成した尿失禁アセスメント票を用いたアセスメント、(3)排尿パターンのモニタリングを連続3日間実施、(4)アセスメントとモニタリングデータから排泄に関する看護診断を行う、(5)ケアカンファレンスを開催してケアプランを立案、(6)プラン実施、(7)評価である。今年度は、4事例を対象にケアプログラムを実施したうち、3事例は対象外となり介入中止、(1)(7)までのプログラムを遂行したのは次の1事例であった。【対象】58歳、男性、脳梗塞発症後に尿失禁が生じた。【結果】排尿モニタリングの結果、1日排尿回数1220回、平均1回排尿量76.387.5ml、1日失禁回数1218回であり、脳梗塞による頻尿、切迫性尿失禁、機能性尿失禁と判断した。抗コリン剤投与、看護師による1日4回のトイレ誘導、リハビリテーションスタッフによる機能訓練、トイレ動作訓練を実施した。抗コリン剤内服後から、失禁回数が徐々に減少し、トイレ排尿成功率が100%となった。当初、排泄用具は、リハビリパンツに尿とりパッドをあてていたが、尿失禁がなくなり、布パンツのみとなった。トイレまでの移動手段は、車椅子から短下肢装具を装着した4点杖歩行となった。排泄動作に伴う衣服操作もできるようになった。【まとめ】排尿モニタリングは排尿機能評価をするために有用であった。医師、看護師、理学療法士、作業療法士によるチームアプローチにより、排泄動作の改善がみられ、尿失禁が消失した。
遠隔支援能力の向上を目指した遠隔TA育成プログラムと学習支援機能に関する研究

次世代Web技術やコンピュータ技術の急速な進展によって、多様な学習形態に対応した学習環境(e-Learning環境)が実現可能になっている。このようなe-Learning環境において学習場の質を向上させるためには、次の問題を検討することが必要となる:(I)学習者や学習支援者が積極的に活動できるe-Learning環境や遠隔学習支援環境への対応.(II)チュータ、メンター、ファシリテータ、モデレータ等の役割を行う学習支援者に対して遠隔支援を行う能力を向上させるプログラムへの対応.(III) e-Learning環境における学習者の学習スキルを向上させるプログラムへの対応.特に、e-Learning環境に複数の学習支援者が介在する場合には、学習支援者が協調的に関わりながら学習を支援する手法など遠隔学習支援環境の特徴をいかした支援方法や内容を検討することが求められる。そこで本研究では、複数の学習支援者がネットワーク上から非同期に学習を支援する遠隔学習支援モデルを提案し、そのモデルを実現するための遠隔学習支援環境と遠隔支援能力を育成するためのプログラムを開発することを目的とした。具体的には、遠隔学習支援モデルを提案し、そのモデルで利用する遠隔学習支援環境のツールと学習支援者のための遠隔支援能力育成プログラムについて検討し、開発した。また、遠隔学習支援モデルの具体的ケースとして、高校生のグループ学習を対象にして、大学生が遠隔TA(Distance TA)として非同期に支援する遠隔TAプログラムを開発し、その学習実践を行った。これらの実践評価から、協調的な学習支援の有効性、学習者側の学習スキルや非同期支援における対面・同期の関わりの必要性などが明らかになった。本研究の目的はは、学習者の課題解決型学習を複数の学習支援媒体が支援する学習支援モデル及びその学習場における統合支援環境を構築し、学習支援媒体の一つである遠隔TAを育成するプログラムを開発することであり、研究所年度である本年度は下記の研究項目を遂行した。(1)国内外のe-Pedagogy及び支援学に関する調査研究学習支援モデルや遠隔TA育成プログラムの開発を行うために、e-Pedagogyや支援学に関する調査研究を実施した。(2)遠隔TA間の協調的な支援手法の抽出遠隔TAプログラムにおける活動ログの認知科学的・学習科学的分析、先行研究のレビューを通して、複数の学習支援者による協調的な支援戦略及び支援スキルを抽出した。(3)複数の学習支援媒体を対象にした学習支援モデルの作成(1)及び(2)の研究成果に基づき、支援対象者の数、学習支援者の実態・種類・人数、学習支援の場所・時制等の分類軸を設けて、課題解決型グループ学習を支援する学習支援モデルを作成した。(4)遠隔TAプログラムの再設計・実践・評価分析これまでの実践研究知見及び(1)(3)の研究成果に基づき遠隔TAプログラムを再設計し、大学の科目「情報科教育法」と高等学校の教科「情報」を対象にして、グループで課題解決型学習を展開している高校生をWeb掲示板上から大学生が支援する遠隔TAプログラムを実施した。その際、学習者の作業シート、学習者の事前・事後アンケート、学習支援プロセスにおける遠隔TAの活動ログ、学習者と遠隔TA間及び遠隔TA間のコミュニケーションログを記録して、遠隔TAプログラムを認知科学的・学習科学的手法によって分析し、問題点と改善点を抽出した。(5)初年度研究打合せ及び研究成果の発表e-Learningの研究専門家(茨城大学本田敏明先生,電気通信大学岡本敏雄先生)に研究協力者としてご協力頂き、研究打合せを行って頂いた。また、(1)(4)を中心とした初年度研究成果を国内の全国大会(教育システム情報学会,日本情報科教育学会)等で発表した。

本研究の目的は、学習者の課題解決型学習を複数の学習支援媒体が支援する学習支援モデル及びその学習場における統合支援環境を構築し、学習支援媒体の一つである遠隔TAを育成するプログラムを開発することであり、研究2年度である本年度は、下記の研究項目を遂行した。(1)国内外のe-Pedagogy及び支援学に関する研究調査初年度(平成21年度)に続き、学習支援モデルや遠隔TA育成プログラム、e-Learning環境における学習者の学び方モデルの開発を行うために、e-Pedagogyや支援学に関する研究調査(日本情報科教育学会全国大会,日本教育工学会研究会,国際シンポジウム,関連他科研会議への参加等)を実施した。(2)遠隔TAプログラムの再設計・実践・支援機能の整理初年度(平成21年度)に抽出された問題点と改善点を踏まえ、大学の科目「情報科教育法」と高等学校の教科「情報」を対象にして、グループで課題解決型学習を展開している高校生をWeb掲示板上から大学生が支援する遠隔TAプログラムを再設計し実施した。その際、学習者の事前アンケート、学習支援プロセスにおける遠隔TAの活動ログ、学習者と遠隔TA間及び遠隔TA間のコミュニケーションログを記録して、遠隔TAプログラムを認知科学的・学習科学的手法によって分析した。また、遠隔TAプログラム(学習支援モデル)上で必要となる学習支援機能を検討し整理した。なお、本プログラムの設計と実践(3)遠隔TA育成プログラムの開発と実践遠隔支援能力として必要な学習課題(学習者の特徴やグループの状況の認識,特徴や状況に応じた支援方法の選択,支援時のスキル等)を分析して、学習目標群を作成した。また、学習目標を構造化してプログラムを作成し、各学習目標に対する教材を開発した。実践後、学習目標群及び学習内容の再整理を行った.(4)第2年度研究打合せ,研究成果の発表及び論文投稿e-Pedagogyや支援学の研究専門家(茨城大学本田敏明先生,京都教育大学の西之園晴夫先生)に研究協力者としてご協力頂き、研究打合せを行わせて頂いた。また、(1)(3)を中心とした第2年度の研究成果を国内の全国大会と研究会(日本情報科教育学会,日本教育工学会)及び国際学会(CATE2010, CELDA2010)で発表した。本研究では、学習者の課題解決型学習を複数の学習支援媒体が支援する学習支援モデル及びその学習場における統合支援環境を構築し、学習支援媒体の一つである遠隔TA及び育成するプログラムを開発することを目的とし、研究を進めてきた。本年度の研究成果は以下のとおりである。1.国内外のe-Pedagogy及び支援学に関する研究調査初年度・第2年度に続き、学習支援モデルや遠隔TA育成プログラム、e-Learning環境における学習者の学び方モデルの開発を行うために、e-Pedagogyや支援学に関する研究レファーを実施した。2.協調的学習支援と学習支援機能の整理非同期型遠隔学習支援モデルにおける遠隔TA間の協調的支援手法の整理を行った。また、や複数の学習支援媒体を対象にした学習支援モデルに基づき、このモデル上で必要となる学習支援機能を検討した。3.遠隔TAプログラムと遠隔TA育成プログラムの連携実践及び評価分析
経済現象に潜む静的・動的臨界ゆらぎの実証的観測と発生機構の解明

スーパーコンピュータを用いて,数理科学と経済学の両方の視点から大規模経済データを実証的に分析した.経済現象の本質である非ガウス性・非一様性・非定常性(静的・動的臨界ゆらぎ)に注目して考察し,企業間ネットワーク,円ドル為替レート,電力市場,住宅価格についての新しい実証的知見を得た.これらは,経済現象を理解し,モデル化する上で重要なものになる.スーパーコンピュータを用いて,数理科学と経済学の両方の視点から大規模経済データを実証的に分析した.経済現象の本質である非ガウス性・非一様性・非定常性(静的・動的臨界ゆらぎ)に注目して考察し,企業間ネットワーク,円ドル為替レート,電力市場,住宅価格についての新しい実証的知見を得た.これらは,経済現象を理解し,モデル化する上で重要なものになる.経済現象の本質である非ガウス性・非一様性・非定常性(静的・動的臨界ゆらぎ)に着目し,スーパーコンピュータを用いて大規模経済データを実証的に分析した. 1.日本企業約100万社の取引関係・企業属性データを,各ノード(企業)が多変量情報を持つ100万ノード・400万リンクの有向ネットワークとして分析した. PageRank・オーソリティ度・ハブ度と企業サイズ・成長率との関係性を明らかにし,さらに,ネットワーク中で統計的有為に出現する部分グラフ(特徴的な三体相互作用を表わすネットワークモチーフ)を抽出し,ボトムアップ的構造を見出した.これらは,単独の企業情報のみからでは得られない,企業間のモノ・資金の流れからみてはじめて捉えられる特徴であり,企業成長・衰退のシステム的理解,企業の健全性の把握,連鎖倒産のリスク評価において重要な指針になるものである.2.外国為替市場の高頻度ティックデータを分析し,価格変位のベキ分布や変位の大きさの長期相関,条件つき確率で捉えた価格変動の追従性・反相関性など,価格変動の基本的統計性を確認した.さらに,連の検定(ノンパラメトリック検定)を用いて価格変動の相関の統計的有意性を厳密に評価した.時期に依存してトレンドが生じたり,消えたりすることを明らかにし,市場の不安定性や連鎖的な暴落のメカニズムを解明する上で重要な知見が得られた.3.電力の効率的価格を実現する手段として模範とされているノルドプールの卸電力取引市場を分析した.システム価格とエリア価格の乖離から価格スパイクが頻発していることを明らかにした.さらに,送電混雑により価格形成において独占的価格が成立する可能性を議論した.前年度の成果を踏まえ,スーパーコンピュータを用いた超並列計算を行い,大規模経済データの実証分析を進めた.1.日本企業約100万社を対象にした,企業をノード,取引関係を有向リンクとして,各企業がどの企業と取引しているかに関する大規模な有向ネットワークを分析した.三ノードの部分グラフ上での位置関係(構造同値)から,各ノードは30種類のroleに分類できる.リンクをランダムにつなぎ替えた場合と比較して,各企業がどのroleに位置しやすいかを測った.これを用いて,事業内容や企業の大きさなどによる単純な分類とは異なる,実際の取引形態のパターンに基づいた新しい企業の分類を提案した.2.連の検定(ノンパラメトリック検定)を用いて外国為替市場の高頻度ティックデータを1日毎に分析した.いろいろな時間スケールで,価格が上がるか下がるかの二値時系列を作成し,変動方向(符号)の続きやすさを調べた.2007年の上海ショックとパリバ・ショック,2008年のベア・スターンズ危機とリーマン・ショックの例を通して,数十ティック間隔の変動方向の続きやすさが,ボラティリティ(変動幅)とは異なる側面から市場特性を捉えていることがわかった.3.過去24年間の首都圏の物件を対象にした,大規模なマンションの売買データ(約72万件)を年別に分析した.住宅価格の分布はベキ分布,住宅面積の分布は指数分布に従い,住宅価格の対数値と住宅面積には線形の関係があることがわかった.この線形関係を用いて,住宅価格から住宅面積の寄与分を差し引いた規格化した住宅価格の分布を調べた.この分布は,住宅バブルの時期を除けば対数正規分布に従うが,住宅バブルの時期は右に歪んだ非対称な分布になることがわかった.超並列計算を用いて,企業間ネットワーク,外国為替市場,住宅価格の大規模な経済データを臨界ゆらぎの視点から実証分析した.数理科学と経済学の両面から考察し,以下の新しい科学的知見を得た.1.日本企業約100万社について,企業をノード,取引関係を有向リンクとして,各企業がどの企業と取引しているかに関する大規模な有向ネットワークを分析した.ネットワークの核の部分である強連結成分を抽出し,その企業の重要性とリンク先の企業の重要性を加味して企業の重要度(PageRank)を計算した結果,成長率の高い企業ほど,単位リンク数あたりのPageRankが大きいことがわかった.2.高頻度ティックデータを用いて,外国為替市場における価格変動の非定常性を分析した.価格が上がれば+,下がればーとして価格変動を二値化し,同じ符号が何回続くか(同符号継続回数)の分布を1日毎に算出した.カイ二乗検定を用いて,異なる日の二つの分布が同一とみなせるかを調べた結果,非定常性が認められ,平均して三日経つと分布は同一とみなせなくなることがわかった.非定常になる間隔を分析した結果,この間隔はポアソン過程で近似できることがわかった,ニュースやイベントなどの外乱が,非定常性の要因になっていると考えられる.3.首都圏のマンションの売買データ(約72万件)を年別に分析した.

首都圏では可住地が限られているため,全物件の専有面積の総和は一定になっていると考えられる.この条件の下で総面積を各物件に割り振る際,多様な需要に応えるために面積の割り振りが最もバラエティに富むものになっている(エントロピー最大化原理)という仮説を立て,専有面積が指数分布する要因を説明した.また,面積との相関を取り除いた価格(面積調整した価格)の分布が,対数正規分布からどの程度乖離しているかに注目し,バブル検出の方法を考案した.
下肢動脈バイパスに応用可能な小口径再生型ロング人工血管の開発

本年度は研究題目である下肢動脈バイパスに用いるための十分な長さを有し、かつ小口径のバイオチューブを作製するための鋳型の設計および作製を行なった。本研究で用いるiBTAの技術は生体皮下に鋳型を埋め込み、48週間の受け込み期間中に生体をバイオリアクターとして利用することで組織体を得る組織工学技術である。本研究では30cm以上の長さを有する人工血管バイオチューブが必要であり、生体に埋め込む際の鋳型の形状に工夫が必要であった。そこで渦巻き状にした鋳型をさらに直径1015cmの円盤状に設計し、内腔はシリコーンの心棒を内蔵した空洞状とした。これをヤギおよびビーグルの皮下に8週間埋め込み、その後取り出すと鋳型内に渦巻き状の組織体が形成されており、これを伸ばすと2550cmのバイオチューブが得られた。鋳型内に細胞が均一に入り込むよう鋳型の側面にスリット孔を設けているが、この位置により組織の形成具合が不均一に形成される場合がみられたため、スリット孔の最適な位置を決定するため均一に組織体が形成されるまで鋳型の設計・生体皮下への埋め込み・取り出したバイオチューブの品質試験として水圧試験を実施し、一定の水圧をかけたのち破綻もしくは組織の形成が不十分な箇所がないかを確認するという一連の過程を繰り返し実施した。品質を確認し移植に使用できると判断したバイオチューブを用い、ビーグル頸動脈のバイパス移植実験を行い、移植短期の評価までを本年度は行なった。移植したバイオチューブは動脈圧に耐え、移植1週間後の血管造影では狭窄や膨化などの異常はみられず開存を維持した。初年度である本年度は、下肢動脈バイパスに用いることが可能な長さを有する人工血管バイオチューブを作製するための鋳型の設計を中心に行い、作製した鋳型を実際に生体皮下に埋め込み20cm以上の長さを有するバイオチューブを作製することが課題であった。これまでの研究では小口径ではあるものの長さは最大で10cm程度であり、下肢動脈バイパスに用いるには不十分であった。その理由として生体に埋め込む際の鋳型はすべて直線状の形状であったため、長いバイオチューブを作製する際に直線状の鋳型では生体への埋め込みは不適切であった。そこで、鋳型の設計を工夫し、これまで用いてきたバイオチューブを作製するための筒状の鋳型のコンセプトはそのまま利用し、さらにこれを渦巻き状にまとめて円盤型の鋳型を開発した。本年度はこの新たな鋳型を用いて長いバイオチューブを作製することが可能であるか実証することを課題として実験計画をたてていた。現在までの段階で設計した鋳型を用いて最長50cmのバイオチューブを作製することが可能となり、計画通りに進んでいると考えている。長いバイオチューブを作製することが可能となった現在、次のステップとして実際に動物移植実験を行い、末梢血管バイパスモデルを作製してバイオチューブの開存性、耐圧性、および組織のリモデリングが全長においてみられるかを評価する。ビーグルやヤギを用いてバイパスモデルを作製する。移植後は血管造影およびドップラーエコーにて移植したバイオチューブの形状、生体血管との吻合部の狭窄の有無、バイオチューブ内の血流の評価を行う。評価は移植後1週間から開始し、1ヶ月ごとに血管造影およびドップラーエコーを実施して評価する。観察期間としては1ヶ月から3ヶ月までの短期・中期評価、および半年以上の長期評価を設定しているが、実験動物の状態および移植後の開存性によって適宜観察期間を調節する。特に開存性が期待通りの結果を得られない場合はモデル動物および移植手技を見直し、必要に応じて移植方法を検討しなおす。

初年度である本年度は、下肢動脈バイパスに用いることが可能な長さを有する人工血管バイオチューブを作製するための鋳型の設計を中心に行い、作製した鋳型を実際に生体皮下に埋め込み20cm以上の長さを有するバイオチューブを作製することが課題であった。これまでの研究では小口径ではあるものの長さは最大で10cm程度であり、下肢動脈バイパスに用いるには不十分であった。その理由として生体に埋め込む際の鋳型はすべて直線状の形状であったため、長いバイオチューブを作製する際に直線状の鋳型では生体への埋め込みは不適切であった。そこで、鋳型の設計を工夫し、これまで用いてきたバイオチューブを作製するための筒状の鋳型のコンセプトはそのまま利用し、さらにこれを渦巻き状にまとめて円盤型の鋳型を開発した。本年度はこの新たな鋳型を用いて長いバイオチューブを作製することが可能であるか実証することを課題として実験計画をたてていた。現在までの段階で設計した鋳型を用いて最長50cmのバイオチューブを作製することが可能となり、計画通りに進んでいると考えている。長いバイオチューブを作製することが可能となった現在、次のステップとして実際に動物移植実験を行い、末梢血管バイパスモデルを作製してバイオチューブの開存性、耐圧性、および組織のリモデリングが全長においてみられるかを評価する。ビーグルやヤギを用いてバイパスモデルを作製する。移植後は血管造影およびドップラーエコーにて移植したバイオチューブの形状、生体血管との吻合部の狭窄の有無、バイオチューブ内の血流の評価を行う。評価は移植後1週間から開始し、1ヶ月ごとに血管造影およびドップラーエコーを実施して評価する。観察期間としては1ヶ月から3ヶ月までの短期・中期評価、および半年以上の長期評価を設定しているが、実験動物の状態および移植後の開存性によって適宜観察期間を調節する。特に開存性が期待通りの結果を得られない場合はモデル動物および移植手技を見直し、必要に応じて移植方法を検討しなおす。当該年度は実験課題である長いバイオチューブ作製のための鋳型開発を中心に研究を行なった。鋳型開発費に見込んだ費用より実際に必要となった費用が少なかったこと、また動物実験に使用した費用も予定よりも少なかったため本年度は次年度使用額が発生している。次年度は動物実験を中心に行う予定であり、実際の移植に使用する薬品、手術消耗品、動物の管理費等に多く費用が必要となるため、計画的に研究費を使用する予定である。
サワラの腐朽の発生と進行速度に関する研究

【研究の目的】東京大学秩父演習林のサワラ人工林を対象に、打撃音樹内腐朽診断装置を用いて樹木内部の腐朽の状況を診断する。また、腐朽部から得られたサンプルから抽出した遺伝子の塩基配列から病原菌の候補を絞り込み、腐朽の原因と発生林齢、発生後の進行過程を検討する。【研究の方法】林齢の異なる4つのサワラ人工林において、胸高直径・樹高を測定するとともに、打撃音樹内腐朽診断装置を使用して腐朽診断を行った。各林分の本数腐朽率・材積腐朽率と林齢との関係に直線を回帰し、その相関関係について検討した。また、胸高直径と腐朽の相関関係についても検討した。さらに、腐朽部から抽出・単離した菌のrDNAのITS領域をPCR法で増幅し、決定した塩基配列から病原菌の候補を絞り込んだ。【研究成果】腐朽診断では、4林分のうち、3つの林分で、本数腐朽率・材積腐朽率がともに65%以上となり、非常に高い腐朽率を示した。また、林齢と腐朽率との関係では、本数腐朽率・材積腐朽率ともに正の相関が認められた。一方で、胸高直径と腐朽率との関係には相関関係は認められなかった。このため、本研究の対象地では、腐朽が非常に進んでいること、林齢が高くなるにしたがって腐朽率が高くなること、直径の値にかかわらず腐朽が認められることが明らかになった。また、腐朽部から抽出・単離した菌からは、ナミダタケモドキ、ヤケイロタケ、ツノフリタケ、ハダイロアナタケモドキ等が検出された。このうち、ナミダタケモドキについては、他地域でもサワラの腐朽事例が報告されていることから、本林分における病原菌の有力候補はナミダタケモドキであると考えられた。今後は、腐朽と立地条件との関係やナミダタケモドキの感染経路等についてさらに検討を重ねていく必要がある。
多次元系統プロファイリングによる植物遺伝子機能の大規模推定

比較ゲノムの1方法論として,広い範囲の生物ゲノム間で共有されている相同タンパク質をクラスタリングすることにより,解析対象とする全生物の全タンパク質を一義的に分類し,それを用いて系統プロファイリングによって機能アノテーションを行ってきた。相同性を認識する基本的ソフトウェアとしては定番のBLASTPを使い,全タンパク質対全タンパク質についての検索結果を独自ソフトウェアGclustによって処理することとウェブサーバーにより系統プロファイルを検索することにより,概ねこの目的を達成することができた。平成21年度の研究成果としては,以下の点が挙げられる。1.光合成生物に共通に存在するタンパク質について,詳細な分類を行い,シアノバクテリアから植物まで保存されているタンパク質の他,植物だけ,または真核光合成生物だけに保存されているタンパク質群を同定した。2. Gclustによって得られる相同タンパク質グループが系統解析の出発点として有効であることを利用して,パラログが多くて系統関係が複雑なPsbPタンパク質の系統解析を行った。さらに,立体構造モデリングを併用することで,複雑な系統関係を整理することができることを示した。3.シアノバクテリアと葉緑体を中心とした相同タンパク質データベースCyanoClustのゲノム数を増やし,バージョン3を公開した。また,新たにゲノム配列が決められたArthrospiraの全タンパク質のアノテーションにCyanoClustを利用することで,相同タンパク質データベースの有効性を実証した。4.ゲノム構造の進化を推定する新たな統計的手法として位置プロファイル法を開発し,シアノバクテリアや根粒菌のゲノムコアの組換えによる進化を可視化することに成功した。5.多次元系統プロファイリングの基本手法として,異なる生物間での発現データを統合化するためのソフトウェア開発を行った。クラスタリングソフトウェアの改良:これまで開発してきたクラスタリングソフトウェアGclust(version 3.5.5z)に関して,近年のマルチスレッドコンピュータの普及にあわせ,並列化を行い,高速化を図った.プロファイリング対象とする生物種の拡大:シアノバクテリアのカバー数を25種から34種に増やし,アノテーション情報も付加したCyanoCiustサーバーを構築し,公開した。クラスター情報に基づくバクテリアのシンテニー領域の推定:近縁種の間では,ゲノム上におけるオルソログ遺伝子の存在位置が大まかに保存されており,保存関係をもとにゲノムのコア領域をいくつかに区分できることを,多次元尺度法を用いた解析から明らかにした。実験による解析:シアノバクテリアと植物・藻類に共通に存在する約50個のタンパク質に関して,シアノバクテリアと植物の両方における機能解析により,これらが確かに植物の葉緑体に局在し,光合成に関連する機能を持つことを証明した。系統的に保存されている遺伝子がシアノバクテリアと植物の両者で光合成に重要な役割を果たしていることを実証できたと同時に,厳密な機能は両者で異なる可能性を示唆した。その他:根粒菌に共通して存在する機能未知タンパク質群の推定,植物脂質の生合成に関わるタンパク質遺伝子の生物種をまたいだ実験解析プラットフォームの構築,ペプチドグリカン合成系のシアノバクテリアと植物における対応関係などの解析も行った。