hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温感性ハイドロゲルを用いたオンチップ生物分子ソーターの開発と応用研究

マイクロチップの生産向上を念頭に分離システムの再構築を行った。チップ素材には塑造できるPoly dimethyl siloxane(PDMS)を採用した。また、キャリア溶液によって試料溶液を挟み込んでシースフローとし、試料溶液を廃棄側分岐のみに流し込めるようにした。これにより、蛍光粒子が検出されない間は、赤外レーザーで局所加熱すること無しに試料溶液を廃棄できるようになった。一方、蛍光粒子が検出された場合は、瞬間的な加熱を廃棄側分岐に与え、試料溶液の流れを一時的に回収側分岐に向かせることで、蛍光粒子の分離を実現した。直径1μm以下の蛍光ビーズを試料として分離を行ったところ、検出分離の1サイクルにかかる時間を約5msまで高速化することに成功した。さらに上記で構築した分離システムをもとに、システムの安定性、操作の容易さを目指し、送液チューブとチップとの接続部の高耐圧化、分離部以外の流路を太くすることによる従来よりも一桁低い背圧での送液を実現した。また、キャリア溶液と試料溶液の流量比を流路形状によって調整し、従来3つの独立したポンプを必要としていた送液を1つのポンプのみで制御可能とした。高感度化では、シースフローによる試料溶液の3方向からの囲い込みを実現し、試料溶液の流れる範囲を幅2.2Fm、高さ1.4μmにまで絞り込み、高開口数の対物レンズを用いた高感度検出を実現した。実際、試料溶液を流れる量子ドットの蛍光シグナルを明瞭に検出し、分離することができた。HeLa細胞のミトコンドリアをMito Tracker Green FM(Invitrogen)によって選択的に蛍光染色し、セルライセートから本システムによって検出・分離を行った。結果、ミトコンドリアの蛍光シグナルを明瞭に検出することが出来、検出したミトコンドリアのうち、92%程度を分離することに成功した。[流路形状の最適化]本研究ではこれまでY字型の流路を用いていた。しかし、Y字型では加熱部位が近接しているため、加熱位置切り替え時の放熱効率が悪く、検出後のゾル-ゲル転移時間に遅延が生じていた。そこで、T字型の流路形状を採用し、深さ5μm、幅10,15,20,30μmの石英製およびパイレックスガラス製のマイクロ流路デバイスの製作・評価を行った。結果、幅10,15μmの流路では現在使用可能なシリンジポンプでは流速制御が難しく、幅20μmの流路が最適であった。このときの送液流量は0.01μL/minである。流路分岐部にはCr薄膜を幅10μmで部分蒸着し、加熱効率の向上を図った。この流路での検出分離時間は33ms以下であり、ビデォレートの画像では検出部直後010μmの範囲で流れ方向を変え、回収側バルブ部下流に静止した状態が33msの積算像である輝線として確認された。[回収系・フィルタ構造の組み込み]分離後の試料は少ない溶液量に濃縮分離されるため、デバイスから排出されるまで分離を続けることは困難であった。そこで、分岐上流の入力部に流路を追加、し、排出用溶液にて圧出する系を構築した。排出用溶液には同濃度のメビオールゲルを添加して粘度を等しくすることで、分離後の試料をデバイスの出力穴外部まで圧出することが出来た。また、これまで流路幅以上の大きさを持つ異物の混入によって流路が封鎖されることが頻繁にあった。そこで、入力流路入り口にフィルタ構造を組み込んだ。[検出感度の向上]これまでの検出系では、光電子増倍管の直前に円形の固定スリットを使用していたが、新たに可変型の方形スリットを組み込んだ。また、照明系に高出力半導体レーザーを利用し、可変型方形スリットにて照明範囲を限定した。検出範囲の大きさは、焦点深さ方向のズレによる輝点の広がりから、焦点面で流れ方向に5μm以上、流れ垂直方向に流路幅+10μmとした。本研究では、前年度までに確立した分離装置を用いて生体分子の分離を試み、装置の性能評価を行った。1.Y字型マイクロ流路での分離評価試料としては大腸菌に蛍光タンパク質であるGFPまたはDsRedを発現させたものを使用し、DsRed大腸菌、GFP大腸菌が混在する中から、GFP大腸菌を検出・分離することに成功した。また、サンプル溶液の流速・それぞれの大腸菌の濃度を変えた場合に分離後のGFP大腸菌純度がどのように変化するかを検討した。結果、サンプル溶液の流速を115nl/minに設定した場合にほぼ安定した状態で分離することが可能であった。15nl/min以上では転移させたゲルが押し流されてしまい、流れ制御が不可能であった。分離後の純度はサンプル溶液の流速にほとんど依存することなく一定であった。一方、大腸菌の濃度を変化させた場合には、DsRed大腸菌の濃度を増やすに従い、GFP大腸菌の分離後の純度は低下した。この結果より、本分離システムは一定液量のサンプル溶液を流し分けることが可能であり、また、10^7cells/mL以下の濃度であれば、80%以上の純度で分離できることが分かった。2.1分子蛍光の検出タンパク質や核酸など生体分子を1分子で検出・分離するために、蛍光色素1分子の検出を可能とすることを目指した。前年度までに励起光をスリットで検出範囲のみに制限することでS/Nの向上が見られていたが、プレパラート上においても蛍光色素1分子の検出は不可能であった。

そこで、蛍光励起に使用するレーザーをシリンドリカルレンズでライン状に集光させることでS/Nの向上を図った。また、色素としてストークスシフトの長い量子ドット(励起:488nm、蛍光655nm)を選択した。結果、プレパラート上において、検出範囲1μm×20μmに存在する量子ドット1分子の蛍光をS/N>3で検出することが可能となった。マイクロチップの生産向上を念頭に分離システムの再構築を行った。チップ素材には塑造できるPoly dimethyl siloxane(PDMS)を採用した。また、キャリア溶液によって試料溶液を挟み込んでシースフローとし、試料溶液を廃棄側分岐のみに流し込めるようにした。これにより、蛍光粒子が検出されない間は、赤外レーザーで局所加熱すること無しに試料溶液を廃棄できるようになった。一方、蛍光粒子が検出された場合は、瞬間的な加熱を廃棄側分岐に与え、試料溶液の流れを一時的に回収側分岐に向かせることで、蛍光粒子の分離を実現した。直径1μm以下の蛍光ビーズを試料として分離を行ったところ、検出分離の1サイクルにかかる時間を約5msまで高速化することに成功した。さらに上記で構築した分離システムをもとに、システムの安定性、操作の容易さを目指し、送液チューブとチップとの接続部の高耐圧化、分離部以外の流路を太くすることによる従来よりも一桁低い背圧での送液を実現した。また、キャリア溶液と試料溶液の流量比を流路形状によって調整し、従来3つの独立したポンプを必要としていた送液を1つのポンプのみで制御可能とした。高感度化では、シースフローによる試料溶液の3方向からの囲い込みを実現し、試料溶液の流れる範囲を幅2.2Fm、高さ1.4μmにまで絞り込み、高開口数の対物レンズを用いた高感度検出を実現した。実際、試料溶液を流れる量子ドットの蛍光シグナルを明瞭に検出し、分離することができた。HeLa細胞のミトコンドリアをMito Tracker Green FM(Invitrogen)によって選択的に蛍光染色し、セルライセートから本システムによって検出・分離を行った。結果、ミトコンドリアの蛍光シグナルを明瞭に検出することが出来、検出したミトコンドリアのうち、92%程度を分離することに成功した。
導電性超微粒子と結晶性高分子とのナノ複合体の合成と湿度,及び二酸化炭素応答性

導電性超微粒子としてカーボンブラックを結晶性高分子として結晶性ポリエチレンイミン(PEI)を選び、これらのナノ複合体の合成とそのガス応答性について検討し次の結果が得られた。1.カーボンブラックのポリマーマトリックス中への分散性を向上する目的で、粒子表面へのPEIのグラフト反応を試みた。その結果、PEIのアゾポリマーの熱分解で生成するポリマーラジカルがカーボンブラック表面で効率よく捕捉され、粒子表面へPEIがグラフトすることが分かった。なお、PEIのアゾポリマーは、PEIと4,4' -アゾビス(4-シアノペンタン酸)との重縮合反応により合成した。2.PEIをグラフトしたカーボンブラックは結晶性PEI中へ容易に、しかも分子レベルで均一に分散でき、これをトリイソシアネートを用いて架橋することにより、カーボンブラック粒子がPEI中へナノオーダーで、しかも化学結合を介して組み込まれた新規複合体が合成できることが分かった。また、PEIをグラフトしたカーボンブラックはポリエチレングリコールなどの異種ポリマーとの複合化も可能であり、2成分ナノ複合体が得られることも分かった。3.この様なナノ複合体の電気抵抗値は、PEIの良溶媒(水、アルコール、テトラヒドロフラン)中に曝すと著しく上昇(初期抵抗値の10^310^4倍)することが分かった。また、その電気抵抗値と相対湿度やアルコール蒸気濃度とは良い相関関係にあり、新規センサーとしての機能を持つことが明らかとなった。
モヤモヤ病の発症リスクと予後の予測を可能にする遺伝診断法の開発

モヤモヤ病は両側ウイリス動脈輪の閉塞による脳虚血と異常側副血管新生による出血とを特徴とし、小児脳卒中の主因をなす。申請者らは、日本人MMD患者の全ゲノム相関解析により疾患感受性遺伝子RNF213を特定し、MMD患者の72%に共通なミスセンス変異を同定した。。本研究では、まず、アレル特異的オリゴヌクレオチド・ハイブリダイゼーションと免疫クロマトグラフィー法を組合わせた方法で、高頻度ミスセンス変異を迅速に検出する簡易遺伝子検査法を確立した。さらに簡易遺伝子検査と頭部MRアンギオグラフィー(MRA)をもやもや病家系で検索することで、MMDの発症リスク予測を検討した。。モヤモヤ病は、内頚動脈終末部に存在するウイリス動脈輪の両側性の閉塞による脳虚血と無数の異常側副血管新生による出血とを特徴とする。小児では、動脈硬化による脳卒中が極めて少ないため、小児の脳卒中の主因はモヤモヤ病となっている。モヤモヤ病の成因は全く不明であったが、申請者らは、日本人MMD患者の全ゲノム相関解析により疾患感受性遺伝子RNF213を特定し、モヤモヤ病患者の72%に共通な創始者変異を同定した(Kamada F, J Hum Genet,2011)。この遺伝子変異を持つ人は持たない人に比べ、モヤモヤ病の発症リスクが約190倍上昇することが明らかになった。更に、この変異のホモ接合体の患者さんはヘテロ接合体の患者さんより発症時期が早く、初発症状が一過性脳虚血発作より重篤な脳梗塞であることが多いことが分かってきた(Miyatake S, Neurology, 2012)。本研究では、まず、この創始者変異を迅速かつ簡便に検出する簡易遺伝子検査法を確立し、その信頼性を検証する。遺伝子変異検出にはPCR装置以外のアガロースゲル電気泳動などの機器が必要ない方法を用いた。この簡易遺伝子検査を用いて患者のご両親やご兄弟の遺伝子検査を実施する。更に、そのご家族の頭部MRアンギオグラフィー実施する。MRアンギオグラフィー所見とRNF213遺伝子型とを照合し、RNF213遺伝子検査とMRアンギオグラフィーの両者を用いた発症リスクの推定法を検討する。モヤモヤ病(MMD)は両側ウイリス動脈輪の閉塞による脳虚血と異常側副血管新生による出血とを特徴とする。小児では、動脈硬化などによる脳卒中が極めて稀であるため、MMDは小児脳卒中の主因をなす。MMDは東アジア、特に日本、韓国、台湾に多い。MMDの疾患概念は我が国で確立され、「モヤモヤ病」という日本語の疾患名が広く世界で使われており、その病態に関する研究も我が国が主導的立場にある。更に、この変異のホモ接合体患者はヘテロ接合体より発症が早く、重症となる。本研究では、高頻度ミスセンス変異を迅速に検出する簡易遺伝子検査法を確立し、簡易遺伝子検査と頭部MRアンギオグラフィー(MRA)を多くのMMD家族で検索することで、MMDの発症リスク予測を可能にすることを目的とする。初めにRNF213遺伝子に同定した疾患感受性変異の遺伝子変異の迅速・簡便な検出システムを確立し、罹患家系内の未発症保因者同定を容易に検出する検査の確立を行った。この検査法は、アレル特異的オリゴヌクレオチド結合に基づいており、変異体の場合、一塩基のミスマッチによりオリゴヌクレオチドの結合が弱まることを検出原理にしている。この検査法を利用し、患者家族の検索を行った。実施に当っては、書面によるインフォームド・コンセントを取得した。承諾を得られた家族において、遺伝子診断と頭部MRアンギオグラフィーを実施した。その結果、軽度の脳表のivy sign、血管径および走行の変化、支配脳領域の体積変化、などを特異的な所見として見出した。今後のこれらの所見の特異性や発症予測における有用性を症例を増やすことにより明らかにしていく。医歯薬学モヤモヤ病患者に高頻度に認めらるRNF213遺伝子多型を迅速簡便に検出する遺伝子診断法を確立した。正確性の検証のため、キャピラリー・シークエンサーで遺伝子型を既に確認済みの20検体(うち、10例は野生型のホモ接合体、5例は変異型のヘテロ接合体、5例は変異体のホモ接合体)を使い、確立した遺伝子検査にて検出した遺伝子型が以前決定した遺伝子型とすべて一致し、信頼性を確認できた。平成25年度は、日本人モヤモヤ病患者に高頻度に認められるRNF213遺伝子変異を簡便迅速に検出する方法を確立し、その信頼性の検証を行なった。平成26年度は、患者のご両親やご兄弟にご協力を御願いし、確立した迅速遺伝子検査と頭部MRアンギオグラフィーを実施する。

モヤモヤ病感受性RNF213遺伝子型は、どちらかの親御さんから受け継いでいるため、発端者が感受性遺伝子型である場合、どちらかの親も同様の遺伝子型を持つ。従って、その方のMRアンギオグラフィーの軽微な変化を見出すことで、遺伝子検査のみに基づきリスク診断を実施することにより、その確度を高める事が出来ないかを検証する。
胎児心磁図を利用した心拍数変動解析による胎児健康状態の評価に関する研究

【目的】本研究は、SQUID磁束計を用いて胎児心磁図波形の解析し、R-R間隔による胎児心拍数変動の解析を行い、胎児健康状態の評価指標の基礎資料を検討するものである。【方法】研究の趣旨に同意した妊婦に対し、磁気シールドルーム内で心磁図を計測した。液体ヘリウムを充填したSQUID(超伝導量子干渉計)センサーを用い、サンプリング周波数1000Hzで1回あたり2分間の信号記録をした。心拍数変動の周波数解析は、R-R間隔から求めた心拍数トレンドグラムを8Hzで再サンプリングしたものに対して、FFT法で行った。【成績】研究の趣旨に同意した妊婦のべ185名に対し、磁気シールドルーム内で心磁図を計測した。胎児心磁図は75%の症例でQRS波を確認でき、その90%は胎児信号が母体信号より大きく計測された。心拍数変動の周波数解析は、R波の明瞭な35例(妊娠24週38週)に対して行った。心拍数図上resting phaseを示した症例では、低周波領域(LF:0.04-0.15Hz、交感神経優位)、高周波領域(HF:0.15-0.40Hz、副交感神経優位)とも明らかにピークを認めなかった。一方、active phaseを示した症例では、22例中20例でLF領域にピークがみられ(最小29週、平均34.9週)、また、8例ではHF領域にもパワーがみられた(最小31週、平均35.6週)。さらに、胎児呼吸様運動の周波数に一致する0.50-1.0Hzの領域に関しては、妊娠32週以前の症例では全くパワーが認められないが、34週を超える症例では若干のパワーの形成を認める症例があった。パワーの出現パターンはactive phaseとresting phaseで異なっており、自律神経系緊張状態の遷移が示唆された。また、胎児の自律神経系の発達過程には交感神経系と副交感神経系との間に差異があることが推察された。【目的】本研究の目的は以下の通りである。(1)胎児や母体に非侵襲的であるSQUID磁束計を用いた胎児心磁図計測方法の開発(2)各妊娠週数における胎児心磁図波形の解析(3)高い時間分解能で計測される心拍間隔による胎児心拍数変動の解析【研究方法】研究の趣旨に同意した妊婦に対し、磁気シールドルーム内において心磁図を計測した。液体ヘリウムを充填したSQUID(超伝導量子干渉計)センサーを用いて、サンプリング周波数1000Hzで信号を記録した。【平成9年度までの成績】妊婦のべ81名(うち双胎3例)に施行した。このうち68%の症例で解析に十分な胎児信号を得られた。そのうち91%の症例において胎児信号が母体信号より大きく記録された。信号の記録の可否は、胎位・妊娠週数・胎児心臓とセンサーの距離に依存した。成功例は妊娠25週から40週で、母体腹壁から胎児心臓までの距離は30mm70mmであった。特に深度が心周囲長の30%以下の症例で検出率が高かった。心磁図の得られた20例に対し、高速フーリエ交換(FFT)による胎児心拍数の周波数解析を試みたが、母体信号の除去が不要で、高い分解能で心拍間隔を計測できた。これをもとに周波数解析を行うと、交感、副交感神経の緊張を反映するとされる低周波領域(0.040.15Hz)、及び主に副交換神経の緊張を反映するとされる高周波領域(0.150.4Hz)にピークを有する症例を認めた。胎児心拍数周波数解析において、成人の自律神経機能評価の際に見られる様な周波数スペクトルの存在が確認された。【今後の予定】更に高感度のセンサーの開発を進めると共に、胎児心拍数周波数解析の可能な症例を蓄積し、妊娠週数の進行に伴う胎児の自律神経系の発達や胎児仮死などの病的状態との比較検討を行う予定である。SQUIDセンサーは検出感度の向上を図るため、今年度改良を加えたものを使用した。【平成10年度までの成績】研究の趣旨に同意した妊婦のべ170名に対し、磁気シールドルーム内において心磁図を計測した。SQUIDセンサーの改良により、検出感度の向上が確認できた。QRS波の明瞭な30例に対してR-R間隔を求めFFT法により心拍数変動の周波数解析を行った。症例は妊娠24週から38週であった。心拍数図上resting phaseを示した症例では、低周波領域(LF:0.04-0.15Hz、交感神経優位)、高周波領域(HF:0.15-0.40Hz、副交感神経優位)とも明らかなピークを認めなかった。

一方、active phaseを示した症例では、21例中20例でLF領域にピークがみられ(最小29週、平均34.9週)、また、8例ではHF領域にもパワーがみられた(最小31週、平均35.6週)。パワーの出現パターンはactive phaseとresting phaseで異なっており、自律神経系緊張状態の遷移が示唆された。また、胎児の自律神経系の発達過程には交感神経系と副文感神経系との間に差異があることが推察された。【今後の予定】胎児心拍数周波数解析の可能な症例をさらに蓄積し、妊娠週数の進行に伴う胎児の自律神経系の発達や胎児仮死などの病的状態との比較検討を行う予定である。【目的】本研究は、SQUID磁束計を用いて胎児心磁図波形の解析し、R-R間隔による胎児心拍数変動の解析を行い、胎児健康状態の評価指標の基礎資料を検討するものである。【方法】研究の趣旨に同意した妊婦に対し、磁気シールドルーム内で心磁図を計測した。液体ヘリウムを充填したSQUID(超伝導量子干渉計)センサーを用い、サンプリング周波数1000Hzで1回あたり2分間の信号記録をした。心拍数変動の周波数解析は、R-R間隔から求めた心拍数トレンドグラムを8Hzで再サンプリングしたものに対して、FFT法で行った。【成績】研究の趣旨に同意した妊婦のべ185名に対し、磁気シールドルーム内で心磁図を計測した。胎児心磁図は75%の症例でQRS波を確認でき、その90%は胎児信号が母体信号より大きく計測された。心拍数変動の周波数解析は、R波の明瞭な35例(妊娠24週38週)に対して行った。心拍数図上resting phaseを示した症例では、低周波領域(LF:0.04-0.15Hz、交感神経優位)、高周波領域(HF:0.15-0.40Hz、副交感神経優位)とも明らかにピークを認めなかった。一方、active phaseを示した症例では、22例中20例でLF領域にピークがみられ(最小29週、平均34.9週)、また、8例ではHF領域にもパワーがみられた(最小31週、平均35.6週)。さらに、胎児呼吸様運動の周波数に一致する0.50-1.0Hzの領域に関しては、妊娠32週以前の症例では全くパワーが認められないが、34週を超える症例では若干のパワーの形成を認める症例があった。また、胎児の自律神経系の発達過程には交感神経系と副交感神経系との間に差異があることが推察された。
聴覚異常、運動平衡失調、脳波異常を示すWTC-dfkラットの原因違伝子の同定

WTC-dfkラットの原因遺伝子dfkの同定を目的とした。(WTC-dfk×ACI)F2交雑子を用いた連鎖解析により、dfkは第1染色体上の0.8cMの範囲にマッピングされた。Dfk座位の遺伝子のうち、Kcnq1をdfkの有力な候補遺伝子とし、WTC-dfkとWTCのKcnq1遺伝子の塩基配列を比較した。その結果、WTC-dfkラットでは、Kcnq1遺伝子エクソン7を含む2,040bpが欠失していることが明らかとなった。この欠失領域はイオンの通過するポア領域を含んでいることから、WTC-dfkのKCNQ1は機能を喪失していると考えられた。聴性脳幹反応により、WTC-dfkラットは難聴であることが示された。組織学的検査より、内耳構造の崩壊が観察された。KCNQ1の機能喪失によるK+イオンの供給不全が、内耳構造の崩壊を引き起こし、結果として、難聴と運動平衡失調をもたらすと考えられた。心電図検査では、KCNQI遺伝子に変異を持つヒト同様、QT間隔の延長が認められた。WTC-dfkラットは、その胃液がほぼ中性を示し、無胃酸症であった。胃の病理組織学的検査では、胃腺部において細胞の過形成が認められた。さらに、WTC-dfkラットの表現形質をより広範に調べるために、109項目からなる特性検査を実施した。その結果、WTC-dfkはWTCに比べ、高血圧を示し、Kcnq1が血圧の制御に関与している可能性を示唆した。Kcnq1は、心筋、消化管粘膜、内耳、腎臓、膵臓などで細胞内外のK+濃度調整に重要な役割を果たしている。WTC-dfkはWTCとコアイソジェニックの関係にあり、その表現型の違いはKcnq1遺伝子の変異に起因すると考えられる。WTC-dfkラットはKCNQ1の諸機能を解明する上で、またKCNQ1関連疾患の病態発症機構の解明と治療法を開発する上で有用なモデルを提供する。(WTC-dfk x ACI)F2交雑子を1,002匹作出した。行動異常と遊泳不能を示すdfk/dfkホモ個体242匹からゲノムDNAを抽出し、dfkのマッピングに用いた。全ゲノムスキャンを行うために、36個体分のdfkホモ型個体DNAプール、WTCおよびACIのゲノムDNAをそれぞれ鋳型として、全ゲノムに散在する75個のSSLPマーカーについて、PCRによるタイピングを行った。その結果、dfk座位は、第1染色体上に位置すると推定された。次いで、dfk座位を詳細に決定するために、第1染色体上のSSLPマーカー18個について、全dfkホモ個体242匹のジェノタイピングを行った。決定した遺伝子型を連鎖解析用コンピュータプログラムMapmanagerを用いて解析し、D1Rat129-(1.0cM)-dfk-(0.2cM)-D1Wox9の位置にdfkをマップした。ラット-マウス遺伝子比較地図から、dfk座位はマウス第7番染色体のテロメア領域と第19番染色体のセントロメア領域に相当することが判明した。

これら領域内に存在する行動異常に関連する遺伝子として、第7番染色体にFgf3、Fgf2、Hmx2、Hmx3、Kcnq1、第19番染色体にTcrg1が挙げられた。これらをdfkの候補遺伝子として考え、WTC-dfkラットにおける遺伝子変異の検索を開始した。Dfkラットの聴覚異常と運動平衡失調の原因となる病理所見を見出すために、dfkラットの内耳の病理組織学的解析を行らた。Dfkホモラットでは、Reissner膜の虚脱、血管条の萎縮、Spiral ganglion cellの減数、外有毛細胞の消失、指節細胞の腫大が認められ、これらの病理がdfkラットの異常表型の原因と考えられた。前年度特定したdeafness Kyoto (dfk)の候補遺伝子Fgf3、Fgfr2、Hmx2、Hmx3、Kcnq1、Tcrg1について、ラットゲノムデータベースを利用して、各遺伝子のcDNA配列をin silicoで決定した。これらの配列に基づきRT-PCR用のプライマーをデザインした。WTC-dfkラットと対照系統WTCラット脳からmRNAを精製し、cDNAを合成した。このcDNAをテンプレートとしてRT-PCPを行い、明確なPCR産物が得られるよう条件設定を行った。WTC-dfkラットの表現形質をより詳細に調べるために、一律に設定した項目についての特性検査を実施した。これには、体重、機能観察総合評価、自発運動量、受動的回避学習、血圧、心拍数、体重、血液生化学的検査、血液学的検査、尿量、尿中電解質、臓器重量の109項目が含まれる。WTC-dfkとWTCラットについてこれら109項目の検査を行い、検査値の有意差検定を行った。その結果、WTC-dfkはWTCに比べ、低体重、高血圧、低尿中塩化物イオン濃度、高血中のGOT、GPT、低血中トリグリセリドであった。また、胃粘膜の病理検索を行ったところ、WTCと比較して胃粘膜の線維化、胃底腺細胞の好酸性化および腫大、腺の拡張が観察された。WTC-dfkとWTCはコアイソジェニックな関係にあることから、本年度明らかにされた表現形質の差異はdfk遺伝子が原因となっている可能性が示唆された。Deafness Kyoto(dfk)の候補遺伝子(Fgf3,Fgfr2,Hmx2,Hmx3,Kcnq1,Tcgr1)についてそのcDNA配列をWTCとWTC-dfkで比較した。WTC-dfkでは、カリウムチャネルαサブユニットサブタイプq1をコードするKcnq1遺伝子のエクソン7が欠失していた。この欠失領域はイオンの通過するポア領域を含んでいることから、WTC-dfkのKCNQ1は機能を喪失していると考えられた。ゲノムDNAの塩基配列決定から、WTC-dfkではエクソン7を含む2,040塩基対のゲノム領域が欠失していることが明らかとなり、dfk変異はKcnq1遺伝子の欠失であると考えた。KCNQ1は、心筋でカリウムチャネルを構成し、遅延整流性の外向き電流を発生させることにより活動電位の再分極を行っている。ヒトではKcnq1遺伝子の変異により、致死性不整脈の危険因子であるQT延長症候群が引き起こされる。Kcnq1遺伝子に変異を持つWTC-dfkにおいても、心電図上でのQT間隔の延長とT波の変形が観察され、活動電位の再分極異常が示唆された。また、WTC-dfkは無胃酸症であることが示された。これは、胃のKCNQ1チャネルの機能喪失によってK+/H+交換が行われなくなったことに起因すると考えられた。昨年度までに観察されたWTC-dfkの内耳病変は、内耳のKCNQ1チャネルの機能喪失により内リンパ液へのK+の供給不全によるものと考えられた。
亜社会性ハダニのオスに作用する性選択とその逆方向選択の実証的研究

亜社会性ハダニであるススキスゴモリハダニには、雄雄間の攻撃性に個体群間変異がみられ、攻撃性の強い個体群ほど、一般のハダニに較べて、体サイズにおける性的2形性の発達弱い。この理由を解明するために、平成11年度は、標本状態によって変化しない雄雌の形質を検討し、体サイズやその他の形質を測る方法を確立した。また、雄-雄間の攻撃性の実体を明らかにするために、野外採集調査を実施し、実験的に測られた雄-雄間の攻撃性が、野外個体群の行動を反映していることを明らかにした。平成12年度は、雄にみられる攻撃性の異なる2グループについて、両グループの間には明瞭な生殖的隔離があり、亜種あるいは別種として扱うべきであること示した。この結果をふまえて、諸地域で採集した標本をグループ別に分け、それぞれについて"現存雄"および現地で飼育によって得た"潜在雄"を逐次標本として、性選択にかかわる形態の特定を試みた。その結果、攻撃性の強いグループでは雄の第1、2脚が、他の形質に較べて極端に発達しており、それが性選択に強く関わっていることがわかった。さらに、九州や本州で採集の潜在雄の性選択にかかわる形質分布が1山の正規分布を示すのに対して、西表島で採集した潜在雄の当該形質は2山型の分布を示すことがわかった。実験室における交尾成功度と雄・雌のサイズ変異の分析を行った。発育期間における栄養状態を変えることで、ほぼ30%サイズ変動のある雄・雌を作出し、それらの間での交尾成功度を測定した。その結果、すくなくとも24時間の交尾期間では、組合せ間の交尾成功度に有意な差が認められなかった。しかし、通常数分で完了する交尾時間に対して、実験した時間が長すぎ、仮に組み合わせ間で交尾成功に差があったとしても、それが隠された可能性を否定できない。この問題は、雌雄をペアーとする時間を短縮することで、今後さらに追求していく予定である。まず、同性内性選択に関わる実験的に測られたススキスゴモリハダニのオス攻撃性の個体群間変異が、野外における実際の個体群における個体の空間分布に対応しているかどうか、過去に蓄積されたデータをもとに検討した。その結果、巣を単位としたオスの分布と巣あたりオス数が、攻撃性と有意に相関することが判明した。すなわち、実験的に得られた行動の変異データは、野外における同性間闘争を強く反映していることがわかった(Saitoら,印刷中)。野外のオスの形態の変動および実験的に餌条件を操作して、メスとオスのサイズを変化させて、性選択実験を行うための前段階として、まずハダニの形質値が標本状態によってどのように変化するかを詳しく検討した。その結果、これまでは変動が大きくて測定対象とはなしえないと考えられていた体長や体幅を代表するいくつかの形質が、測定対象として充分使えることが判明し、以下に述べる野外データ分析および次年度に予定されている実験において、形質値を把握する方法が確立された(Saitoら、1999)。複数の地域において、野外に存在しているオスおよび、脱皮前の他オスの攻撃にさらされていないオス(潜在オス)を100個体程度採集し、標本を作成した。現在、この標本をもとに両者の形態を比較している。もし、攻撃性が性選択によって大型オスあるいは脚の長いオスに有利に働くのであれば、現存するオスの当該形質分布は潜在オスの形質分布から大きくずれると予想される。

そのずれの程度が、野外における性選択の強度を表す指標になると考えている。平成12年度は、ススキスゴモリハダニのオスにみられる攻撃性の異なる2グループについて、それらがどのような存在なのかを、生殖的隔離の面から追求し、攻撃性の弱いグループと強いグループの間には明瞭な遺伝的隔離が存在し、今後は亜種あるいは別種として扱うべきであることを明らかにした。これらの結果から、オスの攻撃性と性選択強度の関係は、グループごとに検討すべきことが判明したので、諸地域で採集した標本をグループ別に分け、それぞれについてオス標本(現存オス)および現地で飼育によって得たオス標本(潜在オス)を逐次標本として、性選択にかかわる形態の特定を試みた。その結果、攻撃性の強いグループではオスの第1、2脚が、他の形質に較べて極端に発達しており、それが性選択に強く関わっていることが判明した。そこで、さらに群しく個体群内での形態測定を実施した。分析はまだ一部にとどまるが、九州や本州で採集された標本においては潜在オスの性選択にかかわる形質分布が1山型の正規分布を示すのに対して、南西諸島西表島で採集した潜在オスの当該形質には2山型の分布を示すことがわかった。このことは、オスの攻撃性が極端に強い亜熱帯域において、同性内性選択がオスに2形性を生み出している可能性を示唆した。実験室における交尾成功度とオス・メスのサイズ変異の分析を行った。発育期間における栄養状態を変えることで、ほぼ30%サイズ変動のあるオス・メスを作出し、それらの間での交尾成功度を測定した。その結果、すくなくとも24時間の交尾期間では、組合せ間の交尾成功度に有意な差が認められなかった。しかし、通常数分で完了する交尾時間に対して、実験した時間が長すぎ、仮に組み合わせ間で交尾成功に差があったとしても、それが隠されてしまった可能性を否定できない。この問題は、雌雄をペアーとする時間を短縮することで、今後さらに追求していく必要がある。
高品位遺伝子導入のためのプラズマ源と導入手法の探求

[研究の目的]マイクロキャピラリー法により、微小放電プラズマの電気化学的刺激が瞬時にかつ局所的に細胞膜構造を不安定化し、DNAなどの巨大分子を細胞内に導入できる。この過程に最適なプラズマパラメータと細胞保持環境の最適化を行い、細胞やDNAの損傷が少ない高品位な遺伝子導入手法を確立する。次にマイクロキャピラリー電極により生成された微小プラズマの特性を定量評価し、遺伝子導入効率や細胞生存率との関係づけを試みる。最終的に、プラズマによる遺伝子導入の機序そのものを考察し、臨床応用に向けた知見を蓄積し、高品位なプラズマ遺伝子導入法の実用化を目指す。[実施内容と得られた成果](1) Wash-Out法による遺伝子導入機序の作用要因の検討:プラズマ照射後に緩衝剤を除去することで、プラズマ照射によって遺伝子が導入されるダイレクト・エフェクトと、照射後に時間かけて遺伝子が導入されるアフター・エフェクトの2つの効果により遺伝子が導入されていることを確認した。また、アフター・エフェクトによる導入率は、全体の導入効率の9/10にあたることが確認された。(2)多種標的細胞へのプラズマ遺伝子導入の確認:9種のヒト細胞と3種の動物細胞を用いた導入実験を実施し、浮遊細胞以外の全ての接着細胞において遺伝子導入が確認された。(3)リポフェクションとのハイブリッド:プラズマ照射後にリポフェクタミンを滴下し、導入効率の試薬濃度依存性を確認した。プラズマ照射の併用により、リポフェクタミンのみと同じ遺伝子導入率の場合と比べて、試薬使用量1/2の削減効果が確認された。(4)プラズマ照射による人工細胞帯電の検証:プラズマ照射した人工細胞を電気泳動させることで検証した。プラスマ照射後の電気泳動により、人工細胞が正極から負極の方向に移動したことから、プラズマ照射により細胞膜が正に帯電していることを確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。(1)プラズマ照射(遺伝子導入処理)の自動化と電極構造の設計・製作ープラズマ照射時の、標的細胞と電極の距離など、手動で調整すると再現性に問題が出るため、自動化をおこなった。電極ヘッドについては、電極の方向を斜めではなく鉛直方向に改良することで、電極の振動を提言でき、再現性のよいデータが得られるようになった。(2)細胞およびDNA損傷の評価系の構築と評価ー電気泳動装置を導入し、状態の異なるプラスミドDNAを分離できるようになった。さらに、プラスミドの損傷度を示す評価式を導入し、定量的に評価できるようにした。その結果、プラズマ照射によりプラスミドはほとんど損傷を受けていないことが明らかになった。(3)高品位遺伝子導入の条件探求ー標的細胞をCOS7に加えて、その他の細胞に拡大し、それぞれの最適条件を求めた。また、設置対向電極構造の構造を最適化し、細胞生存率を改善し、従来より高品位の遺伝子導入を可能にした。当初計画の(1)(3)について、予定通りに進捗しており、加えて、(2)については、評価系の構築を早期に終え、次年度の課題であるDNA損傷度の評価式の決定と実際の損傷度の評価にすでに着手しているため。当初計画どおり、プラズマ遺伝子導入法の高品位を進めるとともに、導入機序の解明も新たな課題として平行して進める。
加速器C-14年代測定の実験室間の比較検定

近年,加速器質量分析(AMS ; accclerator mass spectrometry)法の開発・発展に伴い,放射性炭素(^<14>C),放射性ベリリウム(^<10>Be)等を用いた年代測定が多くの研究分野で利用され画期的な成果を挙げ注目されている.我が国には,加速器質量分析法による年代測定装置が8台稼働中であり,^<14>C測定を中心に年代測定の応用研究を進めており,文化財資料や考古学資料の年代測定において多大な成果をあげてきている.このようにAMSによる^<14>C年代測定等がよく利用されるようになり,複数のAMS施設にまたがって年代測定を行う利用が拡大すると,機関間の測定結果の一致度,信頼度が特に重要な問題になる.そこで,加速器C-14年代測定の実験室間の比較検定の研究を計画した.この研究の目的は,^<14>C測定に限定せず,検討対象を,AMSで測定可能な放射性同位体に広げ,(1)放射性同位体の測定に用いられる標準物質の検討,(2)AMS測定の実験室間の比較検定,を行う事とした.しかし,この2つの課題は重要な検討課題であり,わずか1年間で解決できるものではない.^<14>C測定に関して,2つのAMS施設間で測定の比較検定を実施し,両機関で独立して測定した^<14>C/^<12>C比を比較すると,互いに良く一致することが確認された.また,標準物質の問題に関しては,ワークショップを開催して,現在使用されてる標準体の問題点について議論した.米国カリフォルニア大学の西泉邦彦博士が新たに調製された標準物質が,日本のAMS施設に配布されたばかりである.このように研究は始まったばかりである.しかし,2,3年後には,日本のAMS施設に精度の高い標準物質が整備され,さらにすべてのAMS施設間で測定の比較検定が滞り無く実施されることを期待する次第である.近年,加速器質量分析(AMS ; accclerator mass spectrometry)法の開発・発展に伴い,放射性炭素(^<14>C),放射性ベリリウム(^<10>Be)等を用いた年代測定が多くの研究分野で利用され画期的な成果を挙げ注目されている.我が国には,加速器質量分析法による年代測定装置が8台稼働中であり,^<14>C測定を中心に年代測定の応用研究を進めており,文化財資料や考古学資料の年代測定において多大な成果をあげてきている.このようにAMSによる^<14>C年代測定等がよく利用されるようになり,複数のAMS施設にまたがって年代測定を行う利用が拡大すると,機関間の測定結果の一致度,信頼度が特に重要な問題になる.そこで,加速器C-14年代測定の実験室間の比較検定の研究を計画した.この研究の目的は,^<14>C測定に限定せず,検討対象を,AMSで測定可能な放射性同位体に広げ,(1)放射性同位体の測定に用いられる標準物質の検討,(2)AMS測定の実験室間の比較検定,を行う事とした.しかし,この2つの課題は重要な検討課題であり,わずか1年間で解決できるものではない.^<14>C測定に関して,2つのAMS施設間で測定の比較検定を実施し,両機関で独立して測定した^<14>C/^<12>C比を比較すると,互いに良く一致することが確認された.また,標準物質の問題に関しては,ワークショップを開催して,現在使用されてる標準体の問題点について議論した.米国カリフォルニア大学の西泉邦彦博士が新たに調製された標準物質が,日本のAMS施設に配布されたばかりである.このように研究は始まったばかりである.しかし,2,3年後には,日本のAMS施設に精度の高い標準物質が整備され,さらにすべてのAMS施設間で測定の比較検定が滞り無く実施されることを期待する次第である.
ボツリヌス毒素誘発性機能低下モデルを用いた顎口腔機能・形態発育障害の治療法検討

成体のモデルマウスを用いた予備実験の結果からは、咀嚼筋の一部に障害がおこることで、咀嚼様式全体に影響が生じることがわかった。本年度はこれらの障害が咀嚼機能発達および咀嚼器官成長過程の時期に起こることで生じる顎口腔器官全体への影響を明らかにするため、乳幼児期機能低下モデルに対して収集した顎口腔機能データおよび形態データの解析を行った。乳幼児期口腔機能低下モデルの機能解析では、成体モデル同様に顎運動の安定性の低下と顎運動軌跡の変化を認めた。また、経時的に収集した形態データ解析においては、コントロールと比較して下顎頭幅に減少傾向を認めた。これらの結果より、乳幼児期における顎口腔機能の低下は咀嚼様式の変化をもたらし、適切な咀嚼機能の獲得を阻害する可能性があることが示唆された。また、顎骨形態への影響も認められ、機能と形態との相互関連が示唆された。さらに本年度は、マウス咀嚼の解析手法として高速度カメラとモーションキャプチャーシステムを組み合わせることで確立した光学式6自由度顎運動計測システムを改良し、咀嚼筋活動の同時計測を可能とした。これによりマウス咀嚼時の顎運動と咀嚼筋活動の関連をより詳細に解析することが可能となった。オスICRマウスを用いて、咬筋および側頭筋に対してボツリヌストキシンを注入して機能低下モデルの構築に成功した。これにより特定の咀嚼筋の機能を低下させ、顎口腔へもたらす影響を明確化することが可能となった。このモデルマウスを用いて筋活動記録および3次元顎運動の計測を行った。咬筋もしくは側頭筋機能低下時に、機能低下していない筋の活動増加が認められなかったことから、急性実験においてはそれぞれの筋活動低下に対する他筋の補償は働かないことが示唆された。また、顎運動については咬筋機能低下群において咀嚼運動時の顎運動の安定性が低下した。側頭筋機能低下群においては、マウスにおける食物粉砕期にあたる閉口相後期の下顎移動距離が減少し、閉口相後期時間も減少する傾向にあった。側頭筋による下顎骨の後方牽引が抑制されたことで、咬合相における食物の粉砕臼磨距離の減少が起こったことが考えられる。これらの結果から、咬筋は食物の粉砕臼磨期において下顎骨の安定に働いていること、側頭筋は粉砕臼磨距離の増加のために下顎を後方牽引し、結果として咀嚼効率の増加に寄与していることが示唆された。現在の研究結果では咀嚼筋の一部に障害がおこることで咀嚼様式全体に影響を及ぼすことがわかった。これらの障害が咀嚼機能発達および咀嚼器官成長過程の時期に起こることで、機能・形態も含めた顎口腔器官全体に大きく影響することが示唆される。研究の目的に記載した事項において、咀嚼・嚥下機能低下が顎口腔諸器官に対しどのような変化をもたらし、機能発達と形態成長にどういった影響を与えるのかについて、概ね指標となるデータの算出に成功した。しかしながら乳幼児モデルの確立が遅れている。予備実験において15週齢の成体オスICRマウスを用いて、咬筋および側頭筋に対してボツリヌストキシンを注入して機能低下モデルを構築し3次元顎運動、筋活動解析した結果、咀嚼筋の一部に障害がおこることで咀嚼様式全体に影響を及ぼすことがわかった。本年度はこれらの障害が咀嚼機能発達および咀嚼器官成長過程の時期に起こることで、機能・形態も含めた顎口腔器官全体への影響を明らかにするため、乳幼児期に咀嚼筋にボツリヌストキシンを注入して乳幼児期機能低下モデル構築を行った。また、分析手法として2台の高速度カメラとモーションキャプチャーシステムを組み合わせることで、光学式6自由度顎運動計測システムを確立し、追加した。このシステムの追加により下顎頭をはじめとした下顎骨上の任意の点の顎運動計測が可能となった。研究の目的に記載した事項において、咀嚼・嚥下機能低下が顎口腔諸器官に対しどのような変化をもたらし、機能発達と形態成長にどういった影響を与えるのかについて、概ね指標となるデータの算出に成功している。また、光学式6自由度顎運動計測システムの確立により、顎運動解析の精度向上にも成功した。しかしながら乳幼児モデルにおける分析が遅れている。

さらに本年度は、マウス咀嚼の解析手法として高速度カメラとモーションキャプチャーシステムを組み合わせることで確立した光学式6自由度顎運動計測システムを改良し、咀嚼筋活動の同時計測を可能とした。これによりマウス咀嚼時の顎運動と咀嚼筋活動の関連をより詳細に解析することが可能となった。今後は乳幼児期モデルマウスについてデータ収集および解析を進める。またその病態を明らかにした上で、介入法の検討を試みる。乳幼児期モデルマウスについてデータ収集および解析を進める。マウスの実験施行匹数が予定よりも少なかったことから、それらに関わる実験物品費用が減少したため。次年度に予定匹数を追加して実験を行うため、それに伴って飼育経費や手術に使用する薬品等が必要となる。予定匹数を追加して実験を行うため、それに伴って飼育経費や手術に使用する薬品等が必要となる。
児童養護施設実践のソーシャルワーク化に向けた支援環境の整備に関する研究

本研究の題材となる児童養護施設群を中核とする生活型児童福祉施設では、施設生活を余儀なくされた子どもの「荒み」にいかに対応するかの議論が深まらないまま、施設養護の過程に多様な実践課題が重層的に浮上している。そこで、本研究は、生活型施設の最大の特徴であり、久しく支援展開の隘路とも言われてきた「集団」を媒介とするソーシャルワーク実践を担える人材の育成とスーパービジョンの取り込み方法を提起する。すなわち、スタッフ間でソーシャルワーク専門職としてのアイデンティティの共有が図られ、業務遂行の場で内実化できる実践環境を整える方略の探求を目的に研究計画を構想した。
国際プロトコルに整合的な収量ギャップの推定および社会経済要因の寄与

本研究では、わが国の主要作物を対象に、国際プロジェクト「The Global Yield Gap and Water Productivity Atlas (GYGA)」の計算プロトコルを用いて、主に気温と日射量という気象条件によって規定される潜在収量と、農家レベルで実現される実収量の差として表現される収量ギャップ、つまり収量の改善余地や未到達の作物生産能力を明らかにすることを1つ目の目的としている。今年度は、播種期(水稲の場合は田植期)、出穂期、成熟期の文献値を主要な品種・作期毎に収集し、作物生育モデルに入力するフェノロジーデータとして整理し、国内でこれまでに使用され、その手法や結果が論文として発表された、いわば確立された作物生育モデルを用いて水稲について潜在収量の推定を行った。そして、作物生産は自然環境の影響を受けるために収量の年次変動が避けられないため、平年次における農家実収量を把握するために対象市町村について対象作物の農家実収量を過去25年程度に渡って収集・整理した。さらに、得られた潜在収量ならびに農家実収量から水稲に関する収量ギャップを推定した。一方、本研究の第2の目的である収量ギャップの社会経済要因づけに取り組むため、経営面積や労働量などといったデータを農業センサスなどの統計情報から収集し、分析を行うための準備を行った。また、本研究の成果をまとめた論文原稿についてGYGAの主催国であるオランダの研究チームと議論を重ね、完成原稿に向けて作業を進めている。平成30年度に実施予定だった、水稲に関する潜在収量の推定、農家実収量の収集、そして、収量ギャップの推定を実施した。そして、収量ギャップの社会経済要因づけに取り組むため、経営面積や労働量などといったデータを農業センサスなどの統計情報から収集し、分析を行うための準備を進めた。このことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。水稲について推定された収量ギャップを作物学的に解析するとともに、社会経済要因との関連性について分析を進める。成果については国際誌に投稿し、GYGAプロジェクトのウェブサイトに情報をアップロードする。なお、この研究にとりかかりGYGAのゾーニング作業をすすめる中で、GYGAで使われている気候帯の農業的価値に気づき、その価値を明らかにする作業に多くの時間を割くこととなった。この作業の重要性に鑑み、本研究では対象作物を当初の水稲、小麦、大豆から水稲のみにしぼることとした。今後は、本研究で得られた知見を小麦や大豆に適用する可能性を探るとともに、これら作物が栽培される畑作という、水が制限された生産環境をどのように評価・表現するかについて試行錯誤したいと考えている。今年度は、対象作物の各市町村での作付面積と、対象市町村の最寄りの気象観測台/アメダス地点の気象データを用いて計算されたGYGAで定義される主に気温や季節性、湿潤・乾燥程度を表現する3つの気象関連指標に基づいた気候区分(Climate Zone)の両面から、各作物の主要産地を特定するゾーニングという作業を実施した。次に、特定された各産地について、播種期(水稲の場合は田植期)、出穂期、成熟期の文献値を主要な品種・作期毎に収集し、作物生育モデルに入力するフェノロジーデータとして整理し、国内でこれまでに使用され、その手法や結果が論文として発表された、いわば確立された作物生育モデルを用いて潜在収量推定の試算を行い、パラメータの妥当性について検討を行った。また、対象市町村について対象作物の農林統計収量を過去25年程度に渡って整理し、収量ギャップを求める準備とした。一方、これまでにGYGAを実施した国々が発表したデータおよびGYGAの枠組みにおいて発表された論文を対象に行った文献調査を通じて、本研究の第2の目的である収量ギャップと社会経済的要因の関係の解明を行う際、どのような切り口で実施することがわが国のみならず国際社会にとって有益であるかについて、本課題担当者間で議論を繰り返すとともに、GYGAの主催国の1つであるオランダの研究者とも意見交換を行った。平成29年度に実施予定だった、産地のゾーニング、作物生育モデルを用いた潜在収量の推定を予定どおり進めているため、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。

そして、作物生産は自然環境の影響を受けるために収量の年次変動が避けられないため、平年次における農家実収量を把握するために対象市町村について対象作物の農家実収量を過去25年程度に渡って収集・整理した。さらに、得られた潜在収量ならびに農家実収量から水稲に関する収量ギャップを推定した。一方、本研究の第2の目的である収量ギャップの社会経済要因づけに取り組むため、経営面積や労働量などといったデータを農業センサスなどの統計情報から収集し、分析を行うための準備を行った。また、本研究の成果をまとめた論文原稿についてGYGAの主催国であるオランダの研究チームと議論を重ね、完成原稿に向けて作業を進めている。平成30年度に実施予定だった、水稲に関する潜在収量の推定、農家実収量の収集、そして、収量ギャップの推定を実施した。そして、収量ギャップの社会経済要因づけに取り組むため、経営面積や労働量などといったデータを農業センサスなどの統計情報から収集し、分析を行うための準備を進めた。このことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。対象作物について確立したパラメータを用いて潜在収量を推定し、収量ギャップを求める。得られた収量ギャップを作物学的に解析するとともに、社会経済学的要因との関連性について分析を進める。水稲について推定された収量ギャップを作物学的に解析するとともに、社会経済要因との関連性について分析を進める。成果については国際誌に投稿し、GYGAプロジェクトのウェブサイトに情報をアップロードする。なお、この研究にとりかかりGYGAのゾーニング作業をすすめる中で、GYGAで使われている気候帯の農業的価値に気づき、その価値を明らかにする作業に多くの時間を割くこととなった。この作業の重要性に鑑み、本研究では対象作物を当初の水稲、小麦、大豆から水稲のみにしぼることとした。今後は、本研究で得られた知見を小麦や大豆に適用する可能性を探るとともに、これら作物が栽培される畑作という、水が制限された生産環境をどのように評価・表現するかについて試行錯誤したいと考えている。次年度使用額が生じたのは、モデルのパラメータの妥当性の検討に時間を割き、雇用した非常勤職員に多くの計算作業をまかせる段階に至らなかったためである。平成30年度は、非常勤職員に多くの作業をまかせることにより、賃金として使用し、研究の一層の加速化を図る予定である。GYGAをわが国に適用する上での切り口の検討に時間を割き、雇用した非常勤職員にデータ収集・整理作業をまかせる段階に至らなかったため人件費の支出が少なくすんだ。次年度使用額は、非常勤職員に上記の作業をまかせることにより、研究の加速化を図る予定である。