hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハダニの行動特性を利用した植物診断に関する基礎的研究

異なる光強度に順化させたキュウリ葉におけるナミハダニの摂食および産卵行動を調べた.植物材料にはキュウリを用い,人工気象器内で5段階の光強度で育成を行った.育成終了後,各個体から葉片を切り取り,ナミハダニ雌成虫を葉片あたり1個体放飼した.その結果,ナミハダニの産卵速度は,強光に順化した葉で大きくなる傾向が見られた.それに対して,摂食面積および摂食範囲は強光に順化した葉で小さくなった.ナミハダニ放飼後の環境条件はすべての処理区で同じであったことから,本実験で見られたナミハダニの産卵および摂食行動の変化は,葉の特性変化を介した光強度の間接的な影響である.キュウリ葉の葉面積あたりの乾物重(LMA)は,光強度が大きいほど大きくなり,それにともない,ナミハダニの産卵速度は大きくなる傾向が見られた.一方で,LMAが大きくなるにともない,ナミハダニの摂食面積と摂食範囲は小さくなる傾向が見られた.このことから,LMAの大きい葉において産卵速度が大きくなった原因のひとつとして,ナミハダニが単位葉面積あたり多くの食物を効率よく摂食することができたことが考えられた.キュウリ葉の炭素/窒素比(C/N比)は,LMAが大きくなるほど大きい傾向が見られた.既往研究の多くでは,葉内の窒素化合物濃度が増大し,C/N比が小さくなるほど,産卵速度が大きくなることが報告されており,高いLMAの葉においてナミハダニの産卵速度が大きくなった原因をC/N比から説明することはできなかった.物理環境制御によって植物の生理的・形態的特性を変化させることで,植物の環境ストレス耐性や病虫害抵抗性を高めることができるが,そのような植物の防御応答は,ナミハダニに関しては成育促進側に働くことが既往研究で示唆されている.そこで,本課題では「ナミハダニは植物の防御応答を好む」と仮説を立て,ナミハダニの行動特性を把握することで植物の潜在的な成長能力を診断できると考えた.本年度は,光強度およびCO2濃度に対する植物応答に注目して,それら環境要素が異なる条件に順化したキュウリ葉におけるナミハダニの産卵速度を調べ,葉の特性との関係を明らかにした.キュウリ葉の単位葉面積あたりの乾物重(LMA)は,光合成有効光量子束密度(PPFD)とCO2濃度が高くなるにともない大きくなる傾向がみられ,毛じ密度はPPFDの増大にともなって高くなる傾向がみられた.ナミハダニの産卵速度は,PPFDの増大に伴って大きくなる傾向がみられた.産卵速度はCO2の上昇によっても増大する傾向が見られたが,有意な影響は確認できなかった.本実験で得られたデータを用いてLMAと毛じ密度を説明変数とし,産卵速度を目的変数とする重回帰分析を行ったところ,両説明変数において産卵速度への正の影響が確認された.標準回帰係数を比較すると,LMAで毛じ密度の約1.4倍であり,本実験では,LMAがより大きく産卵速度に寄与していた.以上の結果は,強光や高CO2濃度といった光合成を促進する環境条件に順化した植物の特性はナミハダニの繁殖に有利に働くことを意味する. LMAの大きい植物は,糸状菌などの外敵からの防御能力が高いことが知られており,防御能力の高い植物ほどナミハダニの繁殖が促進されるという仮説は,本実験条件の範囲においては支持された.光強度およびCO2濃度が植物応答を介してナミハダニの産卵速度に影響することを示すことができた.ナミハダニは栄養的に充実した葉を好むことが明らかとなり,このことは本課題の仮説である「ハダニは植物の防御応答を好む」を支持するものである.これらの知見をもとに,次年度以降も当初計画通り実験が遂行できる見通しであるため,概ね順調に進展していると評価する.物理環境制御によって植物の生理的・形態的特性を変化させることで,植物の環境ストレス耐性や病虫害抵抗性を高めることができるが,そのような植物の防御応答は,ナミハダニに関しては成育促進側に働くことが研究代表者らの既往研究で示唆されている.本課題では,ナミハダニは植物の防御応答を好むと仮説にもとづき,ナミハダニの行動特性を把握することで植物の潜在的な成長能力を診断できる可能性を検討した.今年度は,植物の光合成能力に大きく影響すると考えられる窒素濃度に注目して,異なる窒素施肥量および光強度で育成したキュウリ実生におけるナミハダニの産卵速度と個葉の光合成能力の関係を調べ,さらにハダニの行動特性を調べた.実験は人工光型グロースチャンバーで行い,培養液濃度と光強度を組み合わせた試験区においてキュウリを育成し,本葉の葉片にナミハダニを放飼し,産卵速度を調べた.ナミハダニの産卵速度は,窒素施肥量が多いほど,光強度が大きいほど大きくなる傾向がみられたが,窒素施肥量よりも光強度に大きく影響される傾向がみられた.個葉の光合成能力が高いほど,その葉におけるナミハダニの産卵速度が大きい傾向はあったが,本実験では明確な影響を見ることができなかった.今後は,解析を効率的に行うために,葉の特性を変化させる環境条件に絞って実験を行う必要があると考えられた.ナミハダニの産卵速度は,葉面積あたりの乾物重が大きいほど大きい一方で,食害面積は小さくなることが示唆された.

この現象を明らかにすることは,ナミハダニー植物間の複雑な相互影響を明らかにする重要な知見になると考えられた.植物の光合成特性とナミハダニの産卵行動との正の相関が示唆されており,次年度への検討課題はおおむね整理されている.葉の特性と産卵行動に関する萌芽的な知見も得られていることから,進捗状況はおおむね順調と評価する.異なる光強度に順化させたキュウリ葉におけるナミハダニの摂食および産卵行動を調べた.植物材料にはキュウリを用い,人工気象器内で5段階の光強度で育成を行った.育成終了後,各個体から葉片を切り取り,ナミハダニ雌成虫を葉片あたり1個体放飼した.その結果,ナミハダニの産卵速度は,強光に順化した葉で大きくなる傾向が見られた.それに対して,摂食面積および摂食範囲は強光に順化した葉で小さくなった.ナミハダニ放飼後の環境条件はすべての処理区で同じであったことから,本実験で見られたナミハダニの産卵および摂食行動の変化は,葉の特性変化を介した光強度の間接的な影響である.キュウリ葉の葉面積あたりの乾物重(LMA)は,光強度が大きいほど大きくなり,それにともない,ナミハダニの産卵速度は大きくなる傾向が見られた.一方で,LMAが大きくなるにともない,ナミハダニの摂食面積と摂食範囲は小さくなる傾向が見られた.このことから,LMAの大きい葉において産卵速度が大きくなった原因のひとつとして,ナミハダニが単位葉面積あたり多くの食物を効率よく摂食することができたことが考えられた.キュウリ葉の炭素/窒素比(C/N比)は,LMAが大きくなるほど大きい傾向が見られた.既往研究の多くでは,葉内の窒素化合物濃度が増大し,C/N比が小さくなるほど,産卵速度が大きくなることが報告されており,高いLMAの葉においてナミハダニの産卵速度が大きくなった原因をC/N比から説明することはできなかった.光強度およびCO2濃度が植物応答を介してナミハダニの産卵速度に影響することが示された.このことは学術的にも価値のある観察結果であるが,学術誌において評価を得るためには,植物特性の評価項目を増やすと共に,重回帰モデルの精度をより高める必要があると考える.そこで,次年度前半では本年度の反復実験を行い,後半では放飼試験結果と植物の光合成能力や栄養状態との比較を行う予定である.実験をより効率的に行うために,環境要因を光量および光質に絞って進める予定である.葉の成分分析を行うことで,光合成特性とナミハダニの産卵行動の関係を説明する基礎データを得る.葉の特性とナミハダニの産卵行動に関する萌芽的な知見については,発展性の高い内容であることから,当初予定していた系統・飼育環境の影響についての検討については見送り,これについて集中的に取り組みたい.ハダニの放飼試験のための環境設定に予想以上に時間がかかり,植物の成分分析を期間内に行うことができなかったことが理由である.昨年度の7月から8月にかけて,大阪府立大学で飼育しているナミハダニの増殖率が低くなるという原因不明のトラブルが起こり,東京農工大学で飼育しているナミハダニから再度増殖させる必要が生じた.そのために予定していた実験が遅れたことで,分析関係に使う消耗品等を計画通りに使用することができなかった.課題は整理されており,遅れた分の実験は次年度において行うことができる見通しである.植物の成分分析を行うための消耗品に充てる予定である.
多能性幹細胞由来スキャフォールドフリー三次元人工組織による骨軟骨再生

今までに確立したヒト滑膜間葉系幹細胞(MSC)由来三次元人工組織(Tissue Engineered Construct, TEC)を作製する技術を用いて、ウサギ胚性幹細胞由来MSCでTEC(ES-TEC)を作成した。ES-TECは軟骨分化誘導後に滑膜MSC-TEC(Sy-TEC)と比べ軟骨関連遺伝子の発現が有意に高値であった。ウサギ膝関節骨軟骨欠損へのTEC/β-TCP複合体移植を行いに修復組織を検討したところES-TECでSy-TECに比しては硝子軟骨様組織による修復が促進されており、臨床応用が期待できる。またiPS細胞を用いて短期間でTECを作成する技術も開発した。平成22年度はウサギ胚性幹細胞(rabbit ESC)より分化させた間葉系幹細胞(MSC)を用いて単層培養での増殖の確認、軟骨分化誘導の至適条件を確立することより開始した。継代培養を繰り返すことにより18日間で約20倍の細胞数まで増加させ、この細胞(rabbit ESC-MSC)を用いて軟骨分化実験を行った。21日間の軟骨分化誘導においてはアスコルビン酸-2リン酸:0.2mM、1%ITS、BMP2:200ng/mlを添加することで細胞ペレットは増大し、サフラニン0染色、アルシアンブルー染色で軟骨基質の有意な発現上昇を認めた。またこの分化誘導された組織ではグリコサミノグリカンが上昇していることも定量的に確認した。これらの結果からrabbit ESC-MSCは平面培養環境において非常に良好な増殖を示し、上記条件のもと効率良く軟骨分化誘導が可能であり、軟骨再生の細胞治療に重要な性質を有することが判明した。さらにアスコルビン酸-2リン酸:0.2mMを添加下で平面培養を継続すると、滑膜由来間葉系幹細胞と同様にスキャフォールドブリー三次元人工組織(Tissue Engineered Construct, TEC)が作成可能であることが判明した。一方で対照群としてfibronectin+ゼラチン薄層膜を用いた細胞積層技術(薄膜積層法)による三次元組織化も検討し、rabbit ESC-MSCにおいても段階的に5層まで積層化が可能であることを確認した。以上の結果よりrabbit ESC-MSCを用いた平面培養における軟骨分化誘導条件が確立され、三次元培養環境での歓骨分化誘導やスキャフォールドフリーの軟骨再生の細胞治療が可能であると考えられた。平成23年度以降にこれらの実験を引き続き行う予定である。本年度はまずウサギ胚性幹細胞(ES細胞)から誘導した間葉系幹細胞(ES-MSCs)を用いてスキャフォールドを用いない三次元人工組織(TEC)の作成およびその軟骨分化能についてin vitroで検証した。ES-MSCsからのTECの形成はS-MSCsの場合と同様に初期細胞密度を4×10^5/cm^2としてアスコルビン酸存在下で14日間の平面培養を行い、その後細胞と培養皿の境界にピペッティングによりずり応力を発生させ、細胞-マトリックス複合体を浮遊培養化させTECの作成を試みた。作成されたTECに対しBMP-2、ITS、アスコルビン酸を添加した培養系で21日間軟骨分化誘導を行った。評価として組織の性状、グリコアミノグリカン(GAG)の定量、遺伝子発現、組織学的検査を行った。その結果、2週間のTEC作成条件下での培養で、ES-MSCsは一塊のシート様組織となり、従来のS-MSCsに性状が類似したTECが形成された。また組織像、GAG含有量、軟骨関連遺伝子の発現、コラーゲンの発現の解析より、ES-MSCsは軟骨分化誘導によりS-MSCsに比して極めて高い軟骨分化能を示した。ES-MSCsは滑膜間葉系幹細胞と同様にTECの形成が可能であり、スキャフォールドフリーの移植材料として安定していた。また軟骨分化誘導により従来TECより高い軟骨分化能を示した。これらよりES細胞を用いた移植担体が不要である細胞移植治療の可能性が示された。iPS細胞由来MSCの至適培養条件を検討したところ、酸素濃度20%ではより未分化な細胞が増殖し、紡錘形の細胞が占める割合が減少した。酸素濃度を5%、1%で維持培養を行ったところ、1%群で紡錘形細胞の維持が最もよく、増殖に関しても20%と比較し劣ることはなかった。iPS細胞由来MSCを高密度培養し、コラーゲンの重合を促進する目的でアスコルビン酸-2リン酸を含んだ増殖培地で培養すると高密度培養後3日でハンドリング可能なシート状組織が作成され、滑膜間葉系幹細胞由来MSC-TECと比較し、短期間でTECを形成した。ウサギ胚性幹細胞由来細胞(ES)から樹立した間葉系幹細胞(ES_MSC)の細胞ステータスを調べるために、ウサギ滑膜組織由来間葉系幹細胞(Syn_MSC)を対照としてトランスクリプトーム解析を行った。また軟骨分化誘導条件下で培養したそれぞれの細胞についても同様の解析を行った。

1主成分分析の結果から、ES、ES_MSCおよびSyn_MSCはそれぞれが異なる発現遺伝子の特徴を持つこと、またこの差異は軟骨分化状態ではしたES-MSCとSyn_MSCの間ではほとんど無いることが示された。2PMDAが生物製剤の安全性指針として挙げている癌関連遺伝子群に発現を比較したところ、多くの癌関連遺伝子未分化MSC状態では発現比(ES_MSC/Syn_MSC)が大きく異なっていたが、分化誘導後ではその比がほぼ1に収束していた。アスコルビン酸-2リン酸、ITSを含んだD-MEM培地を基礎培地とした場合、各種のサイトカインで比較すると、従来型の滑膜MSC由来のTECではTGF-βで最も高い軟骨分化傾向を示したのに対して、本研究で開発されたES細胞由来MSCから作成したTEC(ES-TEC)はrhBMP2が最も良い軟骨分化を示した。さらにiPS細胞由来のMSCから、ES-TECにおける作製条件を参考にiPSーTECを作製した。骨軟骨欠損部への治療としてはTEC/β-TCP複合体の移植が骨軟骨再生に極めて有用である(Shimomura, ORS2012)であるため、本研究ではES-TEC/β-TCP複合体を作製した。in vivo実験として、骨軟骨欠損モデルとしてウサギ膝関節内、大腿骨滑車部に直径6mm、深さ5mmの円柱状骨軟骨欠損を作成し、同サイズのES-TEC/β-TCPをpress fitにて移植した。4週後に修復組織を採取した。対照群に従来技術である滑膜MSC由来TEC(Sy-TEC)を設定し、片側膝にES-TEC、対側にSy-TECを使用した。ES-TECでは4週時点ではSy-TECは大部分の線維性組織にわずかに線維軟骨組織を認めるだけであったが、ES-TECでは硝子軟骨様組織で修復されていた。25年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度に入る前にES-TECの動物実験を実施し、iPS-TECも準備段階にある。細胞実験でのデータをさらに深めると同時にウサギ大腿骨骨軟骨欠損モデルを使用した動物実験でTECの軟骨再生能を検証していく。今後は研究実施計画に従い、ES-TECのウサギ動物実験の結果を解析を進め、ES-TECの生体移植後の再生軟骨を確認する。同時にiPSC-TECとβTCPの複合体の作製技術と、生体移植実験を行い、軟骨再生能を評価する。
オントロジーを利用した診療情報検索システムの開発に関する研究

生命科学分野のオントロジーを利用したクエリ拡張によって診療情報の検索を可能とするシステムの開発を目指した。本邦の標準的診療データのストレージであるSS-MIX2に含まれるHL7 v2.5メッセージをRDFデータへと変換する一般的な手法を開発した。また、一般に公開され利用可能な医薬品データベースを相互に関連付けたLinked Drug Databaseを開発するとともに、これを利用したクエリ拡張によってRDF化したHL7 v2.5メッセージを検索する方法を開発した。有害事象の検出をユースケースとして実診療データを対象とした手法の評価を行い、現実的な速度によって検索が可能であることを確認した。本研究はオントロジーを活用した診療データ検索システムを開発するために、1)生命科学分野のオントロジーと診療データとを連合して利用可能なRDFデータベースの構築、2)生活習慣病関連の臨床試験を想定した検索表現の評価、3)検索システムの検索結果の精度評価、を行うことを目的とする。本年度は次の研究を実施した。1ー1)オントロジーの準備:商用・非商用を含む医薬品、疾患、臨床検査に関するリソースの調査を行い、これらを含むRDFデータベースを構築した。生活習慣病に特有の概念に関しては、診療ガイドラインおよび公開される臨床試験の適格基準に含まれる概念と臨床医学オントロジーとの対応状況を調査した。1ー2)診療データの準備:当初は所属教室が有する二次利用専用のデータベースを用いる予定であったが、手法の適用可能性を広げるために、本邦の標準規格であるSMIX2ストレージを対象とした。そのため、診療情報のモデルを新規に開発することは行なわず、HL7データをRDFデータへと変換する効率的な手法を開発し、当院の過去4年分の全入院および外来患者に関する検体検査オーダ、検体検査結果、処方オーダ、注射オーダ、病名登録オーダ、患者基本情報を含むRDFデータベースを構築した。2)臨床試験を想定した検索表現:構築したデータベースで現状可能な、薬剤の有害事象の検出を想定した予備実験を行った。オントロジーによるクエリ拡張と診療イベントの時間関係パターンを考慮したSPARQLクエリの実行実験を行い、検索の表現力、結果の正当性、ならびに検索の実行速度に関する考察を行った。昨年度は、1)に関し、HL7データをRDFデータへと変換する効率的な手法を開発し、当院のSMIX2ストレージに蓄積される過去4年分の全入院および外来患者に関する検体検査オーダ、検体検査結果、処方オーダ、注射オーダ、病名登録オーダ、患者基本情報を含むRDFデータベースを構築した。本年度は、生命科学分野のオントロジーとして、KEGG、SIDER、ATC、USP、ICD10、MEDIS病名マスタをRDFデータとして、前述のRDFデータベースと連合して検索可能な環境を構築し、医薬品の有害事象の検出を目的としたSPARQLクエリの記述性、実行性能の評価を行った。その結果、オントロジーを利用したクエリ拡張により、より抽象的な検索の表現を具体的な検索表現に解決して検索することが可能となり、これは異なるネットワーク上に存在するオントロジーに対しても同様に検索することが可能であった。また、クエリの実行時間はデータ量に応じて発散せず、線形に増加することを確認し、現実的な応答時間であると思われた。本研究は、知識を活用した大規模な診療データ検索の可能性を示唆するものであるといえる。研究の成果を第34回医療情報連合大会に発表し、また、海外論文誌への投稿を行った。本年度は、1)これまでに構築したHL7v2.5メッセージをRDFとしたデータベースのより精密な検証と、2)自然言語で記載されるレポート類をデータソースとしたRDFデータベースの構築を行い、これらを統合したSPARQLクエリによる検索方法を検討した。2)レポート類をデータソースとしたRDFデータベースの構築:主に自然言語で記載される病理レポートと内視鏡レポートをソースとして付随する対象臓器や部位などの情報をメタデータとし、レポート本文をテキストデータとして格納するRDFデータベースを構築し、メタデータとテキスト中のキーワードを検索対象とするSPARQLクエリにより症例を抽出する方法を検討した。この方法により臨床試験の適格基準を表現するためにはより詳細にメタデータを付与する必要があることがわかった。1)生命科学分野のオントロジーと診療データとを連合して利用可能なRDFデータベースの構築に関しては、十分に達成したが、2)生活習慣病関連の臨床試験を想定した検索表現の評価、3)検索システムの検索結果の精度評価、関しての着手が遅れている。

生活習慣病のうち、糖尿病に焦点を絞り、大学病院医療情報ネットワーク研究センターで公開される約800件の臨床試験の適格基準を調査した結果、これらのうち半数程度の適格基準は、SPARQLクエリとして表現可能であると思われたが、血圧値や眼底所見、心エコーなどレポート類は、現在利用可能なデータ・ソース(SSーMIX2ストレージ)に含まれておらず、抽出対象とすることができなかった。そのため、研究期間の延長を申請した。医療情報学次年度は、糖尿病と対象とした臨床試験の適格基準を表現可能とするために、診療録や眼底所見、心エコーなどレポート類をデータ・ソースとしたRDFデータベースを構築する。また、このデータベースを用いて、SPARQLクエリによる適格基準の表現とその評価を行う。これら課題を着実に推進することが、3年目である平成27年度の目標である。本研究を遂行する上で基盤となるオントロジーと診療データとを連合して利用可能なRDFデータベースの構築は順調に進んでいる。生活習慣病関連の臨床試験を想定した診療データの抽出のためには、基本的な概念として、医薬品、疾患、臨床検査などが利用できる必要が有ること、また後述する課題に予想より時間を要することから、これら基本オントロジーを含むRDFデータベースの構築と臨床試験を想定したクエリの実行実験を優先して行った。国内外において利用可能なオントロジーの種類が増えたため、現状含まれるオントロジーの範囲においても、例えば、薬品の作用機序といったより詳細な情報をクエリ拡張として利用した診療データの検索が可能となった。糖尿病に焦点をしぼり、大学病院医療情報ネットワーク研究センターで公開される約800件の臨床試験を調査した。このうち、半数程度の適格基準は表現できると思われたが、血圧値や心エコー検査の結果、眼底所見の結果などを含む適格基準は、現在利用するデータソース(SSーMIX2ストレージ)に含まれておらず表現ができなかった。そのため、これらデータ利用の許可とデータベース実装に時間を有するため期間の延長を申請した。臨床試験の適格基準を表現するために必要なオントロジーに関しては、臨床医学オントロジーが記述する詳細粒度までは不要である可能性があるため、他のオントロジーの利用、もしくは必要な範囲で新たに開発することを含め次年度の課題とした。また、臨床試験の適格基準においてしばしば見られる、嗜好歴、家族歴、妊娠の有無、副作用に関する情報などの患者プロファイルに関しては、診療データのソースであるSSMIX2標準化ストレージに含まれる項目のみでは不足するため、これまでに構築したデータベースでこれら情報を扱えるようにする。これら課題を着実に推進することが、2年目である平成26年度の目標である。これまでに行った研究をまとめ海外誌に投稿した。修正投稿時の英文校正と受理された際の出版費に費用を要するため、これに未使用金を用いる。本年度の研究をすすめるにあたり、必要な機材はそろっているため、それに関する新たな出費の必要はない。
定型発達乳児と自閉症幼児の社会的刺激に対する注意調整能力の発達的検討

生後710か月の乳児、および、広汎性発達障害(リスク)幼児の社会的刺激への注意調整能力について視線検出器による実験を行った。提示刺激として、二者の会話場面などの映像を用いた。その結果、9-10か月児は7-8か月児に比べ、人物への注意調整や発話期待において高い注意調整能力を示した。広汎性発達障害幼児は9-10か月児と同等の注意調整スキルを示す一方、やりとりの文脈理解の難しさなどの特徴を示した。本研究は、乳児期の社会的刺激への選択性とコミュニケーション発達との関連性に関する研究として、「他者との対面場面」もしくは「他者同士の社会的相互交渉を見る場面」において乳児が示す社会的注意(社会的刺激への注意定位・調整)を横断的・縦断的に調査する。また、就学前期の自閉症児にも同様の横断調査を行い、認知様式の特徴を検討する。これらを通して、社会的刺激の発信者への安定した注意定位・調整の時期について明らかにするとともに、自閉症幼児との発達的差異の検討を目的としている。平成22年度は先行研究を参考に、被験者に提示する刺激映像の検討、および予備実験での対象児の反応性の検討を行った。結果、「他者との対面場面」や「他者同士の社会的相互交渉を見る場面」については、実験対象とした612か月児について社会的刺激の発信者への安定した注意定位・調整が行われていた。そのため、提示刺激について集団場面やより非社会的刺激の多い環境下など刺激映像の再検討を行っている。また、平成22年度の経過を受け、注意調整能力の定型発達過程の検証と自閉症幼児との比較を行うため、以下の2点の研究計画を予定している。(1)生後6ヵ月12ヵ月までの乳児の社会的刺激への視覚的注意調整能力について、ビデオ撮影および一部アイトラッキングによる横断的・縦断的実験調査を行う。月齢変化および個人差について検討する。(2)自閉症児(およびリスク児)について同様の手続きで横断的実験調査行い、その認知特性を検討する。本研究は、乳児期の社会的刺激への選択性とコミュニケーション発達との関連性に関する研究計画のパイロットスタディーとして、「他者との対面場面」「他者同士の社会的相互交渉を見る場面」で乳児が示す社会的注意(社会的刺激への注意定位・調整)の調査を行った。また、就学前期の発達障害児(リスク児)にも同様の調査を行い、認知様式の特徴を検討した。これらを通して、社会的刺激の発信者への安定した注意定位・調整の時期について明らかにするとともに、自閉症等発達障害幼児との発達的差異の検討を目的とした。平成22年度の予備実験を受け、平成23年度は注意調整能力の定型発達過程の検証と発達障害(リスク)幼児との比較を行うため、生後7-10か月の定型発達児と就学前療育対象児へのアイトラッキングによる実験調査を行った。なお、研究遂行過程で視線検出器が利用可能となり、被験者のビデオ映像分析を行う予定であった当初の研究計画からの変更を行った。実験対象児は生後7-8か月12名、生後9-10か月14名、発達障害(リスク)幼児10名(平均47.6か月)で、モニターに映る2分の刺激映像を保護者の膝上、もしくは椅子に座って見てもらった。その際に視線検出器により視線の記録を行った。刺激映像は一人の人物が正面を向いて話す「一人場面」、屋外の背景の中で二人の人物が正面を向いて交互に話す「二人場面」、二人の人物が向かい合って交互に話す「会話場面」、人物が複数のターゲットの中から一つを指さす「指さし場面」などからなった。分析経過として、生後7-8か月に比べて生後9-10か月は人物の顔に対して注意の停留が安定していることや、発達障害(リスク)幼児は注意の停留は定型発達乳児と類似するものの人物外への注意の停留の割合が高いことなどが窺え、社会的刺激への注意定位・調整に発達的差違や障害特性の継続した検討の必要が考えられた。
芸術系大学から仕事への移行に関する社会学的研究

本研究の目的は、芸術系大学・学部出身者を対象に、かれらが大学卒業後にどのようなキャリアやライフコースを形成しているのかを検討することで、芸術分野の仕事への継続的な関与はそこからの離脱はどのような要因によって生じているのかを解明することにある。本研究の意義は、これまで「教育」への視点が希薄であった芸術生産者の社会学的・経済学的研究と、専攻分野による違いを十分議論してこなかった、大学から職業への移行研究を接合し、日本の芸術分野における大学と仕事との接続関係について新たな知見を提供する点にある。研究初年度は、特にアメリカやイギリスにおける「芸術系大学から仕事への移行」に関する研究や「高等教育と文化・創造産業」に関する文献をレビューし、芸術系教育機関と芸術労働市場との接続に関する最新の議論を検討した。また、実際に美術、デザイン、音楽分野の大学卒業生を対象にしたインタビュー調査を実施した。調査協力者は7名であったが、全員が卒業後も芸術活動を継続して行っていた。かれらの語りから、芸術活動継続の要因について仮説を生成することが出来たため、2年目以降の調査ではインタビュー調査を蓄積していくことで、仮説をより精緻化していきたい。その他、本研究に関連して、学会大会や研究会での発表を行ったり、美術系大学の卒業作品展の見学等を行ったりした。東京から関西の大学に所属先が変わったことで、調査計画を変更したことに伴い、予定よりもインタビュー調査の実施がやや遅れている。また、近年欧米圏で高等教育と文化・創造産業に関わる調査研究の蓄積が進んでいることもあり、先行研究の収集とレビューに予想よりも時間がかかっている。今後も予定通り、芸術系大学卒業生へのインタビュー調査を継続して進めていく。また、現時点での調査結果について、積極的に学会大会での発表や論文等を通じて公表していく予定である。所属先の異動に伴い、調査計画を変更した関係で、予定よりも使用した研究助成金の額が少なくなっている。次年度は、前年度に未実施であったインタビュー調査を進めるために助成金が必要となる。また、調査研究をすすめるにあたって、データ分析に関わる物品や書籍の購入費、調査で得た音声データの反訳に関わる業務委託費が必要となる。
静電気力学的効果を用いたDNAの遺伝情報の読み出し

静電気力学的効果を用いたDNAの分子マニピュレーション技術を利用して,従来の化学的手法と根本的に異なる「空間分解能」を持つ遺伝情報読み出しを行なう手法を開発することを目的として,研究を行なった。まず,静電配向により伸長したDNAを,立体阻害を生じないように分子両端のみで或いは分子間の特定の位置数箇所で基板上に固定する技術の開発を行なった。これには,1)DNAの分子長さよりわずかに短い間隙を持つ電極を用い誘電泳動により両端を固定する,2)DNA分子の両端に生化学的手法でビオチン分子を導入してアビジンコート基板に吸着させる,3)基板上にあらかじめ施したアミノシランなどの正の電荷を持つ分子のパターン上にDNAを直接吸着させる,の3つの手法が有効であることを見いだした。次に,伸長・固定したDNAを紫外線レーザーで切断し,切断点からエクソヌクレアーゼにより消化させてみたところ,時間とともにDNAの長さが短くなる様子が観察された。この事は,レーザー切断点の分子構造が全く破壊されていしまっているのではなく,DNAの受けたダメ-ジが後の生化学プロセスにより修復可能な程度であることを示している。最後に,このレーザー切断片を1)プラスミドに組込み2)それを更に大腸菌に組込む,というプロセスにつき検討を行なったところ,レーザーで切断されるDNAの分子数が10^3-10^4個と極めて小さいため,高い組込み効率を実現する手法の開発が必要であることが判明した。これについては,1)まずプラスミドを解析対象のDNAとライゲーションしてからレーザー切断する,2)反応槽をマイクロ化して吸着面積をへらす,3)反応槽にフルオロシランなどで吸着防止を行なう,などの措置により,現在,1バッチあたり1個程度のリコンビナントが計算上得られるところまで向上させることができた。
学校における住教育の授業作りに有効な教材開発とその評価

本研究は、学校における住教育の授業づくりに有効な教材開発を行うことを目的として、住教育に関連する既往研究データ、家庭科教育関連の基礎的資料を収集し、それらを分析することにより住教育の動向と現状を把握し、課題を明らかにした。データ収集は、既往研究のデータベース検索、家庭科教育関連雑誌のバックナンバーからの記事抽出等により行い、現状把握には全国規模のアンケート調査により、現職教員の意見を収集した。本研究における実態調査等により得られた結果を基に、教材開発を行う準備段階に至り、研究期間を区切りとして報告書を作成した。本年度は研究2年目となり、初年度に収集した住教育関連のデータを分析するために、言語分析ソフトおよび描画ソフトなどを購入し更なる解析作業に取り掛かった。また、データ整理の作業補助としてアルバイトを導入し、資料のデータベース化を進めた。対象資料は、初年度に引き続き文献検索後の論文・家庭科関連雑誌に掲載された住生活領域についての記事等、さらに国立大学の教員養成系学部のホームページ上にアップされた住教育関連科目のシラバスから把握できる内容等であり、これらについて分類整理を行った。また、本年度の新たな資料として、教科書出版社の過去の教科書から現行教科書に至る住領域の記述部分の複写を入手し、キーワードごとに記載内容を把握することなどを試みた。また、これらの資料についてもPDFファイルにて保存し、グループページにアップし情報の共有化を図っている。これら一連のデータを時系列で取り揃えることができたことは、その資料的価値のみならず今後の研究の発展においても非常に意義があることと考える。共同研究者間でこれらのデータを共有し、互いに確認し合う中で、住教育および家庭科住生活領域における授業作りの目指すものとは何か、という問いについて改めて検討する重要な機会となった。これらを踏まえた調査に関しては、調査票の作成にあたり調査内容を精査していく作業の中で、家庭科教育のなかの住生活領域の取り扱いについての議論が深まり、本調査を貴重な機会として調査票の充実を図ったため、結果的に調査の実施が次年度送りとなった。しかし、郵送調査の実施に向けた消耗品購入等は済ませてあるため、以後速やかに調査を実施し、データ収集後は効率的に集計を行った後、詳細なデータ分析を行う予定である。研究成果の公表に関しては、最終年度を迎えるため、最終的には報告書を作成する予定で研究を総括し、成果のまとめを行う予定である。本年度は研究最終年度となり、これまで内容の検討を重ねてきた、学校における家庭科教育および地域教育を含めた住教育の実態把握を目的としたアンケート調査の実施に至った。調査は全国の県庁所在地の全中学校を対象として郵送による配布を行い、非常勤講師を含む各校2名までの家庭科担当教員からの回答および返送を求めた。調査内容は、まず家庭科全般の授業実態(時間数、内容領域の配分、使用教材、生徒の学習活動、教員自身の状況)を始めとして、住生活領域についての具体的内容、授業形態などについてである。さらに、住教育ガイドラインの概要を示した上で、広義の住教育で扱われる内容に対して、中学生段階で身につけたい事項はどのようなものかを尋ね、住教育により期待される指導の効果と指導上の課題についても回答を求めた。また、中学校段階での住生活文化、環境問題、まちづくり、防災などに対する指導の可能性と実践内容について、自由記述も含めて具体的に答えてもらった。調査内容が複雑かつ膨大であり、加えて調査期間が短かかったために回収率は低く、1割台であった。ただし、全国規模の調査であったため、回収数も少ないとはいえ200通を上回った。回収率の地域差自体に住教育に対する日常的な取組の有無、地域性が現れたともいえ、今後の住教育の展開に対する示唆が得られたといえる。また、本調査は家庭科教員に対する住教育関連の情報提供的な意味も含めており、さらに回答者とのネットワーク構築の礎を築く契機ともいえる取組であった点が、大きな意義といえよう。熱心な回答者からは、今後の教材開発に向けた協力の意思表示とともに、これまでの授業実践の教材提供もあり、今後、教材開発の研究成果を形にするにあたり、大きな前進があったと考える。なお、未だ研究途上ではあるが、この3年間の研究蓄積を報告書の形でまとめた。学会発表、教材提案は今後順次行う予定である。本年度は研究初年度であり、主に住教育の実態を把握するための作業を行った。調査に向けた既往研究等の情報整理を行うために、必要機器となるノートパソコンおよびスキャナを購入し、研究体制の整備を行いながら、各研究者で分担して資料収集を行った。資料収集においては、Cinii論文検索機能を用いて文献のリストアップを行い、住教育関連の論文等(287編)を始め、「家庭科」「住生活」「住居」「住環境教育」などのキーワードおよび既往研究からみた研究者の実績より関連する文献等を多数収集した。

また、『家庭科教育』および『家庭科研究』誌の1990年以降のバックナンバーより、家庭科住領域に関する授業実践および住教育関連記事をリストアップし、その全てを収集した。このような膨大なデータを網羅的に収集することができたのは、住教育の実態把握に大変有意義であった。収集した資料はすべて電子データ(PDF)化し、インターネット上にグループページを立ち上げ、情報共有しながら共同でファイル管理を行えるよう整備を行った。なお、収集したデータの解析を現在進行中である。また、各大学における家庭科住領域に関連する専門科目の教育実態を把握するために、全国教育大学協会に所属する大学(52校)を対象として、大学毎に公開しているシラバスを調べることにより、住居学および家庭科指導法関連科目の目標、授業内容、教科書・資料等の把握を試み、上述のデータと同様にグループページにてデータ共有し、調査に向けた情報整理を進行中である。さらに、各学校種における家庭科住領域の教育実態を把握するためのアンケート調査を実施するため、調査票作成のために打合せを行い、調査方法および調査内容等について検討を行った。今後は、収集したデータの解析を公表するため、学会等での発表を行うと共に、調査の実施に向けての準備を継続し、次年度中に調査集計を行う予定である。前年度から持ち越した郵送によるアンケート調査について、調査内容を精査しているため実施が遅れており、研究全体の達成度に影響を及ぼしている。この調査は本研究にとって基礎的なデータとなるものであるが、予算を活用して全国規模で実施できる貴重な機会であることを勘案して、慎重に検討を行っている。しかし、本年度が研究期間の最終年度となるため、調査実施に向けての準備は進めており、内容を最終的に詰めた後は、速やかに実施し、その後の集計分析作業は計画的にできる限り迅速に行う予定である。初年度での実態把握に向けた情報収集および資料整理に予定よりも時間がかかり、実態把握のためのアンケート調査の実施を次年度に先送ったために、予定をやや遅れて進行中である。時間がかかった理由としては、資料収集そのものに時間がかかった点とアルバイトの確保が困難で、資料収集および整理に費やす時間が確保できなかった点が挙げられる。また、アンケート調査の実施に向けた調査項目・内容等の検討に当たり、研究分担者と研究打合せを行うための日程調整が困難を極め、日程がずれ込んだことも原因としてあげられる。遅れている調査の実施を最優先として、研究の推進を図る。調査の実施後は、計画的に集計分析を行い、データを有効に活用する。得られた調査結果を基に、具体的な教材開発について検討する予定である。また、これらの教材について授業提案型の資料を作成するべくデザインを行う。これらの有効性の検討については、授業の実施に至るまでは時間的に厳しいので、教員を対象としての教材に対する印象評価に留まる可能性がある。このため、実際の授業実施後の評価について検討するためには継続的な研究を行う必要があるものと思われる。当初の計画通り、住教育の実態把握のためアンケート調査を実施する予定である。初年度には、時間はかかったものの多くの資料を収集できたため、調査に関わる情報も多量に収集することができた。
学習者視点にたった英語授業と学びに関する研究

本研究は、英語学習者の「学び」を、彼らが参加する英語授業と関連させて分析し、授業内で観察される指導法と学習者の学びの質について理解を深めることを目的として行われた。研究の結果、学習者は文法や語法よりも意識に残りやすい語彙や発音に注意を払う傾向があること、授業直後であっても意識に残り報告できる「学習事項」には、学習者の間で個人差が大きいこと、学習者それぞれの学習動機や言語に関する問題意識や言語的認知力の違いが「学び」の報告事項項目数の個人差に影響している様子がうかがえることが分かった。本研究の初年度である2009年度は、学習者の内面での「学び」の調査の予備調査と位置付け、(1)学習者によるアウトプットを重視する大学英語授業を通じた学習者の「学び」についてのデータ収集と、(2)データ収集に用いる半構造質問紙の作成と試用、そして分析を行った。(1)については、学習者に対するインプットが主体の大学英語授業における学習者の「学び」に関するデータとの相違点をあぶりだすことに焦点をあてた。また、(2)においては、アップテークチャートと呼ばれる半構造質問紙についての研究で、北米の研究者が従来のデザインに比べ、収集しようとする情報をこれまで以上にコントロールする形式の質問紙をデザインした研究があることから、後者のデザインによるアップテークチャートで授業終了後のデータ収集を行い、学習者が自主報告する内容や質に関するチャート形式の影響について調べてみた。データ分析は、(1)のデータ収集を行った授業の録音・録画における技術的な問題のため、難航している。学習者にアウトプットを義務付ける授業形態では、おのずと教師が一学習者と個別にインターラクションする場面が多くあったが、準備した録音・録画設備では、この個人的指導部分のデータ収集が十分に行えなかった。授業全体としての教師の指導法は記録できているので、これと学習者個人個人がアップテークチャートに報告している「学び」の記録を関連付ける作業を行っている。(2)については、質的な分析を行っている。多くの学習者かデータを収集する場合は、記入事項により多くのコントロールが加わったアップテークチャートの方が、パターンを分類しやすい傾向があることが示唆されている。本研究は、英語学習者の「学び」を彼らが参加する英語授業と関連させて分析し、授業内で観察される指導法と学習者の学びの質について理解を深めることを目的に行っている。H22年度は大学の1年生および2年生対象の英語コース(計3クラス)で多角的に複数のデータを収集した。まず、前年度と同様に、対象となる授業の活動内容データ(授業の録音.録画)と、授業後に行った学習者対象半構造質問紙データを11月から12月にわたって集中的に収集した。さらに、学習者が自主的に報告する「学び」と客観的に測定できる英語能力に相関があるか調べるため、学期の前後に事前・事後テスト(Cloze Test)を行った。また、学期終了後には各クラスから志願してくれた学習者(20名)を対象にインタビューも行い、実際に経験した授業(学習活動や教師の指導法)を学習者がどのように理解・解釈したかを理解するためのデータを集めた。本年度行われた調査は、事前に立てた「研究実施計画」より遅れ、現在は収集したデータの分析過程にある。これまでの予備分析で示唆されていることは以下の通りである。まず、授業後の学習者対象半構造質問紙調査では、90分間授業での学習の振返りを促したが、記入される事項は、語彙(単語の意味もしくは発音)に関する事項が多く、先行研究(e.g. Williams, 1999)にあるように学習者が注意を払いやすい「かたまり」は単語レベルであることを示唆している。また、振返りに記載された事項は教師による説明に喚起されたと報告するものが多いことも、Ellisら(Ellis, et. al. 2002)が主張する文法の先行指導・反応指導と関連して更なる考察の必要性を示唆している。インタビューでは、学習者のそれまでの学習スタイルが授業活動の受け止め方に影響を与えている様子が示唆されており、Dornyei (2005)などを参考にデータ分析・解釈をすすめる必要性が明らかである。学習者の内面で「学び」が実現されているかどうか、またそれがどのように実現されているのかの調査では、学習者の視点にたったデータ収集が重要と考え、これまで研究対象の授業に参加する学習者から、授業直後に反構造質問紙(アップテイクチャート)によるアンケートおよび学期終了後にインタビューを実施して、データを収集した。また、研究対象の授業も録画・録音で記録した。平成24年度は、これまでに収集したデータをそれぞれ文字に書き起し、授業でのやりとりと学習者の学びを多角的・総合的に分析し、発表することを計画していた。

第1段階の研究として、大学生学習者(約80名)の反構造質問紙アンケートから得たデータを授業内の活動(e.g.,本文音読や暗唱、サマリー発表)と関連して分析した。その結果、授業中の学習者の「学び」の報告は、言語活動の形態の差異より学習者本人の問題意識や関心に関係することがわかった。授業中の活動の形態だけでなく教師によるフィードバックの所在も関係する複雑なものであることがわかった。インタラクション仮説(Long,1996)に基づいた第二言語習得研究では、教室における教師の発話(input)が学習者の言語学習の重要なきっかけになると見なす。教師によるフィードバックが、学習者の「学び」の報告と関連することは、この仮説を支持する一例になるといえる。
時計タンパク質KaiCのATP加水分解機構

藍色細菌の生物時計はKaiA、KaiB、KaiCから構成されており、3つのタンパク質をATP存在下で保温することによりKaiCのリン酸化レベルとATPase活性が24時間周期で振動する。KaiCはATPaseモチーフをN末端ドメイン(ATPase活性)とC末端ドメイン(ATPase活性と自己リン酸化活性)にそれぞれ1セット有している。KaiCのATPase活性と自己リン酸化活性は共に、KaiAで促進され、KaiBで抑制される。KaiC ATPase活性の制御因子であるKaiA-KaiB間の相互作用部位を電子スピン共鳴法(ESR法)によって同定した。ESR法では、タンパク質のCys残基にスピンラベルを導入し、そのアミノ酸残基近傍の構造の変化を、スピンラベルのESRシグナルの変化として検出する。KaiBの様々なアミノ酸残基をCys残基に置換し(25種作製)、そのCys残基にスピンラベルを導入し、KaiA添加でシグナルの変化が生じる部位を3カ所同定した(Mutoh et al., 2010)。同様の方法で、KaiB-KaiC間、KaiA-KaiC間の相互作用部位の候補を同定している。藍色細菌の生物時計分子装置は時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCの3つの時計タンパク質から構成され、ATP存在下の試験管内で24時間周期で自律的に発振する。KaiCのリン酸化レベルやKaiCのATPase活性、Kai時計複合体の会合・解離で振動が認められる。しかし、Kaiタンパク質の会合・解離の詳細や時間発振の分子機構は今後の課題である。これまで、KaiA-KaiB間では直接的な相互作用は検出されていなかった。我々は、システイン残基(Cys残基)を持たないKaiBの特定のアミノ酸残基に一アミノ酸残基置換変異を導入し、そのCys残基にスピンラベルを導入し、導入したスピンラベルをプローブに用いて、ESR法でESRスペクトルを測定した。その結果、KaiBはKaiAと化学量論的に相互作用することが明らかになった。想定される相互作用部位から、KaiAとKaiBが相互作用するにはKaiAとKaiBの構造が大きく変化する必要があることが分かった。藍色細菌Synechocystisには生物時計機能を担う時計タンパク質KaiA、KaiB1、KaiC1の他に、ホモログタンパク質KaiB2、KaiB3、KaiC2、KaiC3が存在するが、これらの機能は良く分かっていない。特にKaiB2とKaic2は古細菌のホモログと系統関係が近いことが分かっていて、進化上古いホモログである。これらのホモログタンパク質の構造と機能を解明するために、タンパク質それぞれの大腸菌発現コンストラクトを作製し、大腸菌で大量発現させ、精製を試みた。その結果、KaiB1、KaiB2、KaiB3は高度に精製することができた。X線結晶構造解析のために結晶化スクリーニングを実施しているがまだ結晶は得られていない。また、時計機能のあるKaiB1と比較するために試験管内での生化学的解析を進めている。
広帯域地震波形の国際ネットワークデータを用いた南極プレート下の微細速度構造の推定

南極で得られた広帯域地震波形データに基づき、主に昭和基地を中心とする東南極、リュツォ・ホルム湾地域の地殻深部構造をS波の解析から研究した。遠地地震のレシ-バ関数インバージョンにより深さ60kmまでのS波速度モデルを求め、方位による差から水平方向の不均質を考察した。内陸部ではモホ面及び地殻内境界が比較的明瞭なのに対し、湾内では地殻内速度が深さと共に漸次増加し、遷移的な地殻マントル境界をもつ。この地域では5億年前の広域変成作用が知られており、表層地質のグラニュライト相-角閃岩相の漸移と関連して、地殻内速度の水平方向の揺らぎが大きいと思われる。また、昭和以外の東南極の広帯域地震観測点(Mawson基地、及びDumont d′Urville基地)のデータを解析し、各観測点直下のS波速度モデルを比較した。Mawson基地はエンダービ-ランドの大古代クラトンを取り囲む、レイナ-岩体に属している。ここでは911億年前の変動が知られており、S波モデルに見られる上部地殻の安定した高速度領域が対応する。23km深付近にも速度不連続が認められ、モホ面が42km付近と地殻がやや厚い。Dumontd′Urville基地はウィルクスランドのアデリー海岸に位置し、1517億年前に広域変成作用を受けている。モホ面の深さ38km付近に見られ、昭和基地に近いが境界はよりシャープである。やはり上部地殻に高速度領域が見られ、18km深さにも速度不連続がある。今後は別方位のデータを追加し、大陸縁辺部における内陸側と海洋側の構造差を系統的に考察する。また、南極大陸の他の広帯域地震観測点、特にIRISに属するSouth Pole,Vanda Sea,及びPalmerの各基地のデータを解析し、西南極や南極横断山脈の速度構造を東南極の結果と比較する。
pH応答性を有する高分子ミセル型ドラッグの分子設計

抗ガン剤のアドリアマイシン(ADR)の一級アミノ基にCTS-アコニック酸無水物をDMF中で反応させることで、CTS-アコニチルアドリアマイシン(CA-ADR)を得た。この新たに導入されたカルボキシル基を用いて、ポリエチレンオキサイド-ポリリシンブロックコポリマーへの導入反応を行った。反応は水溶性カルボジイミドをカップリング剤として用いて行ったところ、CA-ADRとブロックコポリマーの複合体の形成が、ゲルろ過クロマトグラフィーによって観察された。さらに、複合体中には、高分子ミセルを形成している分画が相当量含まれており、限外ろ過によって高分子ミセルを分離して得ることができた。この高分子ミセルは約30nmの粒径を有することが動的光散乱によって求められた。この値は、本研究者が以前にアドリアマイシンとポリエチレンオキサイド-ポリアスパラギン酸ブロックコポリマーの複合体において得たミセル径とほぼ同じであり、ミセル内核の構造のみが異なり、外殻の化学組成、粒径が等しい高分子ミセル型抗ガン剤デリバリーシステムを得たこととなる。本研究で得た高分子ミセルは、pH7,4では24時間後においてもそのミセルピーク(ゲルろ過クロマトグラフィーにおいて)はなんの変化もなかったが、pH2.2においては、24時間で30%のピーク面積の減少を見た。これは、標的細胞に取り込まれてまわりのpHが低下することに呼応して、ミセル構造を不安定化させて、アドリアマイシンを放出するという設計を質的に実現したことを意味する。ただし、細胞内リソゾームでの約pH5に応答して素早くアドリアマイシンを放出させるためには、ブロックコボリマ-組成、CA-ADR導入量の最適化が必要であり、今後推進させる予定である。
環境水中の病原細菌の特異的検出・定量・分離技術の開発-汚染源の特定に向けて-

近年、大腸菌O157:H7などの病原細菌が環境水に混入し、生鮮野菜などを通してヒトに感染するという事例が相次いで報告されている。これらの感染症を未然に防ぐためには、環境水中における病原細菌を早期に検出し、汚染源を特定・除去する必要がある。そこで本研究では、蛍光標識したO157抗体とフローサイトメトリによるセルソーティング(FCM-FACS)を用いて、大腸菌O157を特異的に検出し、分離する手法を構築した。分離後の細胞は培地で増殖させたのちO157であることを確認した。純粋培養株を用いた実験の結果、大腸菌O157と大腸菌K12を任意の割合で混合したサンプルからも大腸菌O157だけを高効率に分離することができた。環境水サンプルに本手法を適用するにあたっては、濾過および細胞の回収方法、懸濁物質の除去手法などを検討し、最適化した。その結果、大腸菌O157を比較的低濃度(10cells/ml)接種した環境水サンプルからも病原体を特異的に検出・分離することができた。今後は非接種の環境水サンプルから病原体を検出・分離し、分離後の病原体を解析することによって、汚染源の特定につなげていきたい。近年、大腸菌0157:H7やサルモネラなどの病原細菌が環境水に混入し、生鮮野菜などを通してヒトに感染するという事例が相次いで報告され、大きな社会問題となっている。これらの感染症を未然に防ぐためには、環境水中における病原細菌を検出・定量し、汚染源を早期に特定することで、病原細菌の水系への混入を除去する必要がある。しかしながら、低密度に存在する病原細菌を環境水サンプルから特異的に検出・定量する手法は、いまだ確立されていない。そこで本研究では、増殖能力のある病原細菌を特異的に検出・定量・分離する手法を開発し、さらに分離した病原細菌の由来(=汚染源)を特定することで、最終的に安全・安心できる水環境を構築することを目指した。平成23年度は、フローサイトメトリおよびセルソータを用いて、大腸菌Ol57を特異的に検出・定量・分離する手法を開発した。分離後の細胞は培地で増殖させたのち0157であることを確認した。さらに大腸菌Ol57を接種した環境水サンプルからも病原体を検出できることを確認した。今後は非接種の環境水サンプルから病原体を検出・分離し、汚染源の特定につなげていく予定である。近年、大腸菌O157:H7やサルモネラなどの病原細菌が環境水に混入し、生鮮野菜などを通してヒトに感染するという事例が相次いで報告され、大きな社会問題となっている。そこで本研究では、増殖能力のある病原細菌を特異的に検出・分離する手法を開発し、さらに分離した病原細菌の由来(=汚染源)を特定することで、最終的に安全・安心できる水環境を構築することを目指した。本研究では、蛍光標識したO157抗体とフローサイトメトリによるセルソーティング(FCM-FACS)を用いて、大腸菌O157を特異的に検出し、分離する手法を構築した。純粋培養株を用いた実験の結果、大腸菌O157と大腸菌K12を任意の割合(50%, 10%, 1%, 0.1%, 0.01% O157)で混合したサンプルからも大腸菌O157だけを高効率に分離することができた。その結果、大腸菌O157を比較的低濃度(10 cells/ml)接種した環境水サンプルからも病原体を特異的に検出・分離することができた。

研究実施計画において予定されていた2課題(「病原細菌の特異的検出・定量法の確立」および「病原細菌の特異的単離・培養」)がほぼ完了したことから、順調に進展していると評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は当初計画どおり、「病原細菌のDNAフィンガープリンティング」および「環境水中の病原細菌汚染の原因特定への応用」を進めて行く。病原体に汚染された環境水サンプルを採取するため、当初計画よりもサンプリングを頻繁に行う。