hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
天然神経毒をモチーフとした新規グルタミン酸リガンドの開発

グルタミン酸受容体に強力なアンタゴニスト活性を示すカイトセファリンは脳神経機能研究のツールや脳保護薬のリードとして注目を集めている。本研究では、カイトセファリンの量的供給を可能にする高効率全合成を達成するとともに新規合成反応も開発できた。さらに、その誘導体や構造単純化モデルの合成および天然神経毒アミノ酸類の合成に展開し、活性相関研究によりカイトセファリンおよび数種の誘導体がNMDA受容体の優れたリガンドであることを明らかにした。L-グルタミン酸(Glu)は哺乳動物の脳・中枢神経系における主要な興奮性神経伝達物質であり、グルタミン酸受容体(GluRs)は運動や反射、記憶・学習、認知などの高次神経機能の形成、さらには脳虚血などによる脳・神経細胞死に連なる重篤な脳・神経疾患の引き金を引く。したがって、GluRsのアゴニストやアンタゴニストの開発は、脳・神経機能研究のためのツール分子や神経細胞死を抑える脳保護薬の創製の見地から急務とされている。カイトセファリンは天然由来としては初めてのイオンチャネル型GluRsアンタゴニスト活性をもつ化合物として単離された。これまでのカイノイド類など天然神経毒にはない神経活性と極性官能基が密集した構造特性を内包していることから、新世代のGluRsリガンドとして、また脳・神経疾患の治療薬のリード化合物として期待がもたれている。一方、微生物が生産する微量産物であり、さらに生産菌がその生産を停止したため、神経薬理学的詳細の解析にはカイトセファリンの全合成による量的供給と構造活性相関研究が待望されていた。そこで、本研究では、(1)効率的な合成経路の開発によるカイトセファリンの量的供給と各種誘導体合成、及び(2)カイトセファリンと代表的な神経興奮毒アミノ酸であるカイニン酸、アクロメリン酸及びダイシハーベインなどの構造をモチーフとしたGluRs選択的リガンドの設計・合成を行い、選択性に優れたリガンドの開発による神経科学研究のためのツール分子や脳保護薬のリード化合物の創成に取り組んでいる。グルタミン酸受容体のアゴニストやアンタゴニストの開発は、脳・神経機能研究のための手段物質や神経細胞死を抑える脳保護薬の創製の見地から急務とされている。本研究では、カイトセファリンの量的供給を目指した全合成研究とそのエナンチオマー体及び3-デオキシ体をはじめとする各種類縁体の合成に取り組んでいる。平成19年度は、(1)カイトセファリンの第2世代合成と(2)カイトセファリンのエナンチオマー体及び各種類縁体の合成を目標として取り組んだ。(1)では、カイトセファリンを構成する各フラグメントの酸化段階を保持することを基本戦略とし、2,6-ジ置換ピロリジンから出発して合成に取り組んだ。まず、鍵となる4級炭素置換型アミン部を含む3連続不斉中心は、グリシン誘導体のアルドール付加反応、続く3位水酸基の酸化・還元によって、立体選択的構築に成功した。次に、保護基の導入と左側鎖の修飾によりデヒドロアミノ酸に導いた。残された課題は不斉触媒を用いた水素化反応と合成プロセスの最適化であり、この結果、目的物の大量合成に目途がついた。(2)では、(S)-α-ホルミルピログルタミン酸から出発して、第一世代合成の経路にしたがい、目的のエナンチオマー体が合成できた。また、同時に7位と9位に関するエナンチオマーの合計4種の類縁体も合成することができた。現在、合成リガンドの神経興奮活性の評価を財・サントリー生物有機科学研究所・島本啓子博士と共同で取り組んでいる。本研究では、天然神経毒アミノ酸類をリードとした脳・神経機能研究のためのツール分子や神経細胞死を抑える脳保護薬創製のための新規グルタミン酸リガンドの開発を目指している。平成20年度は、天然物として初めて単離されたグルタミン酸受容体アンタゴニスト、カイトセファリンの第2世代合成として、その効率的全合成を達成した。本合成は天然物がもつ三つのカルボキシ基の酸化段階を保持したまま、Ala,Pro,Serの3成分をジアステレオ選択的に結合させて標的化合物に導くことを基本戦略としている。その結果、12段階、通算収率6.9%という合成プロセスを確立することができ、カイトセファリンの量的供給に目途がたった。さらに、本合成法を用いてエナンチオマー体を含め数種のカイトセファリン誘導体への変換にも成功した。合成化合物のラット脳神経細胞を用いたグルタミン酸受容体との結合活性試験は、財・サントリー生物有機科学研究所・島本啓子博士と共同で行い、受容体結合に関するサブタイプ選択性について有用な知見が得られた。本合成の途上、新規なトランスエステル化試薬及びトランス選択的デヒドロアミノ酸合成のためのHorner-Emmons試薬を開発し、これらの試薬の有用性も確かめた。また、強力な神経興毒として知られる、カイニン酸とアクロメリン酸の合成に着手した。鍵段階は両者の共通構造である3置換

ピロリジン部位の一挙構築にあり、銅触媒を用いたイソシアノアセテート誘導体と不飽和ケトンとの連続1,4-付加・環化法の方法論開発に取り組んだ。現在、カイニン酸前駆体に導くことができている。本反応における位置及び立体選択性の向上や天然物への変換は平成21年度の課題である。天然由来として初めてのiGluRsアンタゴニストとして単離されたカイトセファリンは脳・神経疾患の治療薬のリード物質としてその価値と重要性が高い。全合成の完成により、21年度は(1)カイトセファリン活性発現に必要な官能基の特定のための各種類縁体や構造単純化モデルの設計・合成、(2)強力な神経興毒であるカイニン酸の全合成及び(3)カイトセファリンやカイニン酸合成で開発した新規合成方法論の一般性の確認に取り組んだ。(1)ではカイトセファリンのグルタミン酸部分構造に含まれるC3位エピマー体及びエナンチオマー体の合成、さらには芳香族アシル部位の各種類縁体12種類の合成を行い、結合活性試験により、天然物も含め幾つかの類縁体が主としてNMDA型受容体に結合すること、3位水酸基の立体配置は活性に大きく影響することを明らかにした。現在、3位水酸基の役割を明らかにすべく、3-デオキシ体の合成を進めている。(2)ではカイニン酸に取り組み、短段階で全合成の鍵となる3連続不斉中心の立体選択的構築に成功した。プロセスの最適化とアクロメリン酸全合成への展開が次年度の課題である。(3)上述の効率的全合成に導く鍵となった各種新反応についてそれらの一般性を検討した。エステル交換反応では、多様な官能基が存在しても、リン酸水素二カリウムは温和なエステル交換試薬として作用して、エステル基のみ化学選択的に反応することがわかった。新規安藤型のHWE反応の基質適用性や、不斉付加・環化反応についても検討し、これらの反応における立体選択性や有用性に関する知見を集積した。天然由来として初めてのイオンチャネル型グルタミン酸受容体(iGluRs)アンタゴニストとして単離されたカイトセファリンは脳・神経疾患の治療薬のリード物質としてその価値と重要性が高い。最終年度に当たり、(1)カイトセファリン活性発現に必要な官能基の特定のための各種類縁体や構造単純化モデルの合成、(2)神経興毒カイニン酸、アクロメリン酸の合成研究、及び(3)グリシルフォスホネート型HWE反応剤を用いたデヒドロアミノ酸合成に取り組んだ。(1)ではカイトセファリンの効率的な全合成経路をもとに2, 3, 7, 9位に関する異性体、芳香族アシルアミド類縁体及び3-デオキシ体の合計15種類を合成し、放射性リガンドを用いたiGluRsとの結合実験を行った。その結果、これらの多くはNMDA受容体に選択的に結合すること、芳香族アシルアミド基が強い結合活性に必須であること、3位水酸基が必ずしも必要ではないという知見を得た。これらの実験事実と、同時に取り組んだピログルタミン酸を中心構造にもつ構造単純化モデル(4種)の活性評価と組み合わせることにより、構造単純化モデルに芳香族アシルアミド基を組み込んだ新たな設計分子のアイデアが生まれ、脳保護薬リードの開発に向け大きく前進できた。(2)では、同族体であるカイニン酸の高効率的全合成を達成し、ピリドン-2-カルボン酸導入したアクロメリン酸の短段階合成経路の検討に至っている。
現代アフリカ農村における脱農民化・生計多様化と開発：ケニア西部の事例から

ケニアブニャラ県農村における継続調査と、昨年より開始されたケニアとインドネシア稲作農村における比較調査の成果の一部について、2013年5月の「日本アフリカ学会」と6月の「国際開発学会春季大会」において、口頭発表を行った。2013年5月に、日本アフリカ学会誌『アフリカ研究』にブニャラ県における調査の成果を論文として発表した。ケニアにおける現地調査結果を踏まえ、全農林労働組合の雑誌『農村と都市をむすぶ』に、TICADの開催を踏まえて関心が高まっている、日本のアフリカに対する支援の在り方に関する論考を寄稿した。2013年12Aと、2014年2月にインドネシアとケニアへ渡航し、昨年度の追跡調査を実施した。インドネシアでは、稲作農村における収量や所得を世帯調査によって明らかにし、昨年度のものと合わせてパネルデータの収集と編集を行った。地域政府や農家組合事務局を訪問し、土地利用図、人口、組合の活動、米輸出に関する資料の収集、確認と担当者へのインタビューを実施した。ケニアでは、ブニャラ県において、調査対象とする3村の世帯をまわり、質問票調査を行った。とくに、家族構成や親族関係、儀礼親族関係に関する質問票調査や確認作業を詳細に行った。さらにインドネシア農村との比較研究のため、ムエア灌概地区(Mwea Irrigation Scheme)の農家を訪問し、生計と農業、社会関係における追加調査を実施した。2014年3月には、日本、東南アジア、メキシコ、ナイジェリアをフィールドとする農家や農業・農村研究者を東京に招聘して開催された国際シンポジウム(『有機農業とコミュニティ:明日への戦略』、予算:環境総合推進費「持続可能な発展と生物多様性を実現するコミュニティ資源活用型システムの構築」、研究代表東京大学矢坂雅充准教授)および環境省において、成果の一部を発表した。研究成果の一部を雑誌論文として発表することができ、学会発表、雑誌への寄稿によっても多くの人に研究内容を発表できた。調査村でも追加調査によりデータの確認と詳細な分析を加えることができた。ブニャラ県における調査を継続し、ケニア全国が経済発展する中で、農村の生計や社会関係の変容を具体的に捉えていきたい。また、投入節約的な自然農業の維持との関連から、他国の有機農業や農村開発研究者との比較研究を進展させ、地城コミュニティと自然農業を生かした貧困削減の展望や、日本のアフリカ開発援助がどのように貢献できるのかについて研究成果をまとめ、広く発表を行う予定である。アフリカ農村の変容を国際経済の中に位置づけ、持続的な農業、国際開発政策へ向けた含意を得る研究として仕上げることを予定している。さらに、関速するインドネシアでの農村調査結果をまとめ、比較分析を通じて研究の国際的な発展を図りたい。ケニアブニャラ県における予備調査の経過報告と、今年度の本調査・研究手法などについて、5月の「日本アフリカ学会」と6月の「国際開発学会」にて口頭発表を行った。8月にケニアへ渡航し、現地調査を実施した。ナイロビの統計局図書館において、人口統計・開発計画書を入手し、マクロデータを収集した。ブニャラ県へ移動し、調査対象村の全世帯をまわり、質問票調査(所得・支出、職業、家計・資産、親族関係、贈与の授受)をして情報を収集した。県庁を訪れ統計資料を入手し、村の形成史に関するインタビューを実施した。地域の慣習や文化についても聞き取りを行った。帰国後ブニャラ県の調査を元に博士論文を完成させ、東京大学大学院経済学研究科に提出し、3回の審査会を経て2012年2月、審査に合格した(学位の取得時期は4月以降)。調査村の社会ネットワークを踏まえて生計を捉えた論文は、貧困研究における新たなアプローチの試みとして高く評価された。審査会では、東京大学内外の教授・研究者からコメントをいただいた。アジア研究とアフリカ研究の間に農村経済のキー概念に齟齬があること、親族ネットワークを代替する社会ネットワークにも注目する必要があること、社会ネットワーク分析の制約など、特別研究員としての研究を進展させ、出版をめざすに向けて多くの助言を得ることができた。また、アジア経済研究所の雑誌『アジア経済』へ、成果の一部をまとめた論文を投稿した。現在、レフェリーのコメントを受けて最終段階の修正を行い査読結果待ちの状況である。ケニア農村調査結果を英語の論文としてまとめている最中でもあり、京都大学アフリカ地域研究資料センターのAfrican Study Monographsなどへ投稿することを予定している。他国の研究者との共通したテーマを建てた比較研究も視野に入れ、出版に向けて準備を行っている。4月、ケニアブニャラ県における世帯調査と社会ネットワーク分析の成果の一部を、東京大学大学院経済学研究科現代経済専攻博士論文として発表した。さらに、家計調査データの時系列的研究計画および社会関係と生計の関連に関する考察について、5月の「日本アフリカ学会」(大阪)において口頭発表を行った。8月には約1ヵ月間にわたりケニアブニャラ県に滞在し、前年度の調査を継続させ、農業、漁業、畜産業等多様な生計の組み合わせの実態と、住民の出稼ぎ、移入、結婚、離婚、死亡や、儀礼的な親族関係の形成による親族・姻族関係の変容に関するパネルデータの収集を行った。調査地では、県庁や市役所を訪問し、前年度の調査・成果の報告を行い、人口変化や土地制度に関する統計資料の収集も行った。帰国後、調査村における生計戦略の実態と社会関係の意義に関する考察を、社会ネットワーク分析の手法を取り入れながら進展させ、日本アフリカ学会誌『アフリカ研究』に論文を投稿し、2名のレフェリーによる査読を経て、11月に受理が決定した(発表は2013年の予定)。

12月には、国際開発学会(神戸)において、ブニャラ県の投入節約的な農業と生計多様化に関連し、ケニア中央部やアジア稲作地域で広まっている環境保全的な農業システムとの比較研究を行い、有機農業と社会ネットワークに関する比較研究の成果の一部を発表した。また、アジア・ラテンアメリカ・アフリカ研究者と協力し、農村における社会関係と持続的な農業に関する国際比較研究を行い、各国からの伝統的な農法を実践・研究する研究者、NGO、農家等を招聘して行われた3月の国際シンポジウム(東京大学)において、ケニアの事例を英語で発表した。ケニアブニャラ県農村における継続調査と、昨年より開始されたケニアとインドネシア稲作農村における比較調査の成果の一部について、2013年5月の「日本アフリカ学会」と6月の「国際開発学会春季大会」において、口頭発表を行った。2013年5月に、日本アフリカ学会誌『アフリカ研究』にブニャラ県における調査の成果を論文として発表した。ケニアにおける現地調査結果を踏まえ、全農林労働組合の雑誌『農村と都市をむすぶ』に、TICADの開催を踏まえて関心が高まっている、日本のアフリカに対する支援の在り方に関する論考を寄稿した。2013年12Aと、2014年2月にインドネシアとケニアへ渡航し、昨年度の追跡調査を実施した。インドネシアでは、稲作農村における収量や所得を世帯調査によって明らかにし、昨年度のものと合わせてパネルデータの収集と編集を行った。地域政府や農家組合事務局を訪問し、土地利用図、人口、組合の活動、米輸出に関する資料の収集、確認と担当者へのインタビューを実施した。ケニアでは、ブニャラ県において、調査対象とする3村の世帯をまわり、質問票調査を行った。とくに、家族構成や親族関係、儀礼親族関係に関する質問票調査や確認作業を詳細に行った。さらにインドネシア農村との比較研究のため、ムエア灌概地区(Mwea Irrigation Scheme)の農家を訪問し、生計と農業、社会関係における追加調査を実施した。2014年3月には、日本、東南アジア、メキシコ、ナイジェリアをフィールドとする農家や農業・農村研究者を東京に招聘して開催された国際シンポジウム(『有機農業とコミュニティ:明日への戦略』、予算:環境総合推進費「持続可能な発展と生物多様性を実現するコミュニティ資源活用型システムの構築」、研究代表東京大学矢坂雅充准教授)および環境省において、成果の一部を発表した。調査村3村における全戸を訪問し、詳細な家計データと社会関係のデータを集められたので、研究に必要なデータ収集については、現時点で量的・質的に十分に行えた。また、二度の学会発表および博士論文の完成により、研究成果の一部を公表し、他の研究者からの意見・コメントを得られた。これらの指摘や比較研究の視点を取り入れた投稿論文の完成と、予備調査に関する計画、書籍の完成へ向けた準備を行うことができた。昨年度の研究成果を博士論文として発表することができた。また、調査村でも調査を継続し、より詳細な分析を加え、学会誌に論文を投稿し、査読を経て掲載が決定した。
C型肝炎ウイルス非構造蛋白複合体のウイルス複製に対する役割の解明

C型肝炎ウイルス(HCV)の培養細胞での効率的な複製系が確立されていなかったため、HCVの複製の機構はあまりよく解析されていない。主に培養細胞に発現プラスミドでHCV非構造蛋白(NS蛋白)を発現させる実験でNS3からNS5が複合体を形成し小胞体膜に存在することが示され、また、この複合体形成はHCVの複製に重要であると考えられている。しかし、このNS蛋白複合体のHCV複製に対する役割は直接的には証明されていない。本研究はHCVレプリコンの複製しているHuh7細胞を使ってNS蛋白複合体のHCV複製に果たす役割を明らかにする事を目的とする。現在までの研究でそれぞれのNS蛋白の相互作用部位、酵素活性部位及び小胞体膜への貫通部位が示唆されているので、NS蛋白の酵素活性部位及び小胞体膜への貫通部位を欠損させた変異体をGreen fluorescent protein(GFP)との融合蛋白として発現するプラスミドを作製した。NS3についてはN末端3分の1を発現するものとN末端22アミノ酸を発現するコンストラクトを、NS4AについてはN末端の疎水性領域を欠く変異体を作製した。これらの変異体を発現するプラスミドをHCVレプリコンが複製している細胞に導入し、NS5A蛋白の蓄積量の変化をウエスタンブロット法で検討した。しかし、これらの変異体の発現によりNS5A蛋白の蓄積量に変化はなく、レプリコンの複製は影響されていないと考えられた。発現プラスミドによる一過性の発現では十分な効果が認められない可能性があるので、長期の発現を期待してNS蛋白変異体-GFP融合蛋白を発現するレトロウイルスを作製した。レトロウイルスベクターを使ってNS蛋白変異体-GFP融合蛋白は効率良く細胞に発現することができたが、感染後7日目まで観察してもNA5A蛋白の蓄積量に変化はなく、レプリコンの複製には影響ないと考えられた。NS蛋白変異体-GFP融合蛋白ではGFPの存在によりNS蛋白変異体が上手くほかのNS蛋白に結合できない可能性があるので、別の形のNS蛋白変異体で検討していく必要がある。主に培養細胞に発現プラスミドでHCV非構造蛋白(NS蛋白)を発現させる実験でNS3からNS5が複合体を形成し小胞体膜に存在し、また、この複合体形成はHCVの複製に重要であると考えられている。現在までの研究でそれぞれのNS蛋白の相互作用部位、酵素活性部位及び小胞体膜への貫通部位が示唆されている。16年度はそれぞれのドメインを持たないような変異体をHCVレプリコンの複製しているHuh7細胞に導入してレプリコン複製に対する影響を検討するために変異体発現のためのプラスミドを作製した。HCV遺伝子のNS蛋白領域のオリゴDNAとHCV cDNAを用いてPCR法によりNS蛋白変異体をコードするDNAフラグメントを増幅した。このフラグメントをGFP(Green fluorescent protein)との融合蛋白として発現するベクターに組み込んだ。NS3についてはN末端3分の1のみを発現するものとN末端22アミノ酸を発現するコンストラクトを、NS4AについてはN末端の疎水性領域を欠く変異体を作製した。それぞれの変異体を発現するプラスミドをHCVレプリコンが複製するHuh7細胞にトランスフェクションした。それぞれの変異体の発現はGFPのフローサイトメーターと蛍光顕微鏡による観察、及び、NS3、NS4A、またはGFPに対する抗体を用いたウエスタンブロット法にて確認した。

レトロウイルスベクターを使ってNS蛋白変異体-GFP融合蛋白は効率良く細胞に発現することができたが、感染後7日目まで観察してもNA5A蛋白の蓄積量に変化はなく、レプリコンの複製には影響ないと考えられた。NS蛋白変異体-GFP融合蛋白ではGFPの存在によりNS蛋白変異体が上手くほかのNS蛋白に結合できない可能性があるので、別の形のNS蛋白変異体で検討していく必要がある。
炉材料及びプラズマ・壁相互作用(総括班)

第1班には2つのサブ班,すなわち(1)構造材料,(2)炉内材料がある.それらの各サブ班から計画研究の代表者および主要な研究者(上記本総括班の研究分担者)の参加を得て会合を開き,連絡,討論,総括を行った.また,第1班に属する総ての研究課題の代表者らを主体とする研究発表会を開いて討論を行い,その研究成果を印刷・公表した.さらに二つのサブ班の共通の問題ぶある炉内材料に対する中性子照射の影響を討論する研究会を主催し,二つのサブ班間の連絡を緊密にすることに資した.総括班会議は1987年4月21日(火)[東京],9月14日(月)[東京], 12月21日(月)[東京], 1988年2月19(金)[名古屋]の4回開催した.第1班研究報告会は1988年2月19(金), 20日(土)名大プラズマ研究所において行い,その成果は報告書(本冊子)として印刷・公表した.また炉内材料の中性子照射効果の研究会を主催し,研究討論を行った.その他の関連事業として,総合総括班事業中第1班に関係の深い「核融合材料照射試験装置の総合的検討」を主催し,報告書を取りまとめた.総括班の事業および活動は,極めて有効であり,第1班および関連する研究者にとって大いに有益であった.本年度は研究活動の総括と科技庁傘下の研究機関である金材研,原研等との研究連絡を密にすること. FFTF/MOTA,RTNSーIIなどの国際協力研究と国内の研究との位置づけ,相関などに重点をおいて討討義がなされた.研究報告会については班内各サブ班間の研究内容を相互に理解し,かつ将来の展望について討義のできるよう配慮した.第1班には2つのサブ班,すなわち(1)構造材料,(2)炉内材料がある.それらの各サブ班から計画研究の代表者および主要な研究者(上記本総括班の研究分担者)の参加を得て会合を開き,連絡,討論,総括を行った.また,第1班に属する総ての研究課題の代表者らを主体とする研究発表会を開いて討論を行い,その研究成果を印刷・公表した.さらに二つのサブ班の共通の問題ぶある炉内材料に対する中性子照射の影響を討論する研究会を主催し,二つのサブ班間の連絡を緊密にすることに資した.総括班会議は1987年4月21日(火)[東京],9月14日(月)[東京], 12月21日(月)[東京], 1988年2月19(金)[名古屋]の4回開催した.第1班研究報告会は1988年2月19(金), 20日(土)名大プラズマ研究所において行い,その成果は報告書(本冊子)として印刷・公表した.また炉内材料の中性子照射効果の研究会を主催し,研究討論を行った.その他の関連事業として,総合総括班事業中第1班に関係の深い「核融合材料照射試験装置の総合的検討」を主催し,報告書を取りまとめた.総括班の事業および活動は,極めて有効であり,第1班および関連する研究者にとって大いに有益であった.本年度は研究活動の総括と科技庁傘下の研究機関である金材研,原研等との研究連絡を密にすること. FFTF/MOTA,RTNSーIIなどの国際協力研究と国内の研究との位置づけ,相関などに重点をおいて討討義がなされた.研究報告会については班内各サブ班間の研究内容を相互に理解し,かつ将来の展望について討義のできるよう配慮した.
学習行動の特徴分析による成績不振者の早期発見システムの開発

本研究では,成績不振となってしまう可能性がある学生を早期に発見することを目的とし,クラスタリングによるLMSにアクセスログの特徴分析を行った.クラスタリングは授業の開始直後,中間,終了時の3段階のデータでそれぞれ行った.中間および終了時のデータにおいて,成績不振者に共通する特徴を確認することができたことから,授業のできるだけ早い段階で成績不振に繋がる何らかの傾向を確認することが可能であることがわかった.また,上記の結果に基づき,クラスタリングによって生成されたそれぞれのクラスターの特徴に着目し,成績不振者を早期に発見するためのルールの検討を行った.本研究では,成績不振となってしまう学生の特徴を明らかにするために,LMSのログと授業放棄,成績不振学生とに何らかの相関が有るかどうかをクラスタリングの手法を用いて明らかにする.上述の目的を達成するために4つの課題を設定した.【課題1】LMSのアクセスログから成績不振に繋がる傾向を抽出できるかの可能性の有無の検証.【課題2】課題1で可能性があると判断された場合,成績不振学生の抽出に最適なアクセスログとアルゴリズムの検討.【課題3】成績不振となってしまう学生を早期に発見するためのルールベースのシステムの構築.【課題4】一般的なeラーニングシステムへ適用するための検証.平成26年度は,特に課題1と2に取り組んだ.ブレンディッド型の授業である数学1と,自学自習型の授業である情報キャリアデザインという授業を調査対象とし,eラーニングコンテンツの「取り組み時間」,「教科書閲覧数」,「演習正解数」,「演習ヒント利用数」のクラスタリング分析を行った.クラスタリングは授業の1,4,8,12回目までのデータでそれぞれ行った.クラスタリング結果から1回目のデータでは,学習行動と成績とが関連するような特徴を把握することができなかった.しかし12回目までのデータでは成績不振者に共通する特徴を確認することができた.さらに,4回目以降のデータにおいても,成績不振者に共通する特徴を確認することができ,授業の早期の段階で成績不振に繋がる何らかの傾向が確認することが可能であることがわかった.本研究では,成績不振となってしまう可能性がある学生を早期に発見することを目的とし,ブレンディッド型の授業においてクラスタリングによるLMSのアクセスログの特徴分析を行った.クラスタリングは授業の1,6,12回目までのデータでそれぞれ行った.クラスタリング結果から1回目のデータでは,学習行動と成績とが関連するような特徴を把握することができなかった.しかし12回目までのデータでは成績不振者に共通する特徴を確認することができた.さらに,6回目のデータにおいても,成績不振者に共通する特徴を確認することができ,授業の早期の段階で成績不振に繋がる何らかの傾向を確認することが可能であることがわかった.次に上記の結果に基づき,クラスタリングによって生成されたそれぞれのクラスターの特徴に着目し,成績不振者を早期に発見するためのルールの検討を行った.さらに,検討したルールに基づき,2013年度の数学1の受講生を対象に,実際に成績不振となる可能性のある学生の抽出を行ったところ,ほぼ2012年度のクラスターが成績不振者を含む割合と同等の成績不振者を抽出することができた.また,生成されたクラスターのうち,本稿では特に着目しなかったクラスターの詳しい分析を行うことで,学修支援に有効な学習者の傾向を発見できる可能性がある.具体的には,成績が良い学習者と悪い学習者が同一のクラスターに同程度含まれている場合等,簡単には傾向が判別できないクラスターである.このようなクラスターは,学習時間が長くとても勤勉だが,成績にはその学習時間が反映されていない学習者のような,本来もっとも学修支援を受けるべき学習者が存在する可能性がある.このような学習者の他のアクセスログ(ヒント利用回数等)のクラスタリング結果を分析することにより,学修支援に有効な知見が得られる可能性があると考えている.本研究では,成績不振となってしまう可能性がある学生を早期に発見することを目的とし,クラスタリングによるLMSにアクセスログの特徴分析を行った.クラスタリングは授業の開始直後,中間,終了時の3段階のデータでそれぞれ行った.中間および終了時のデータにおいて,成績不振者に共通する特徴を確認することができたことから,授業のできるだけ早い段階で成績不振に繋がる何らかの傾向を確認することが可能であることがわかった.また,上記の結果に基づき,クラスタリングによって生成されたそれぞれのクラスターの特徴に着目し,成績不振者を早期に発見するためのルールの検討を行った.目標とした【課題1】と【課題2】についておおむね遂行することができた.・異なる授業スタイルの2つの授業においてアクセスログの解析を行い,それぞれに有効的な知見が得られた.・生成されたクラスターの詳しい分析を行うことで,学修支援に有効な学習者の傾向を発見できる可能性がある.教育工学,情報工学分析したアクセスログは,2つの異なる授業スタイルにおいて成績不振者に共通する何らかの傾向が現れることがわかったことから,これらのアクセスログに着目し,成績情報が与えられていない状態で,成績不振につながる可能性のある学生を早期に発見するためのアクセスログの特定とルールの検討を行う.また,検討したルールに基づく成績不振学生早期発見機能をもったシステムの構築を行う.さらに,構築したシステムを次年度以降の授業に適用し,ルールの妥当性を検証する予定である.
オーキシンの不均等分配を介さない光屈性の分子機構の解明

植物は光環境に応答して、茎などは光の方向に、根は光から離れるようにして成長する。これらの反応は光屈性と呼ばれ、古くから研究されてきた。植物体内に含まれる植物ホルモンの一つであるオーキシンは成長を促進する作用を持つが、光によってオーキシン分布が変化することで屈曲が誘導されると考えられてきた。本研究は、根の光屈性について解析を行うことで、これまで支持されてきたオーキシンの分布調節を介したメカニズムとは異なる機構が存在することを浮き彫りにした。光によって、オーキシン分布を介さずにオーキシン反応に関係する制御因子が直接調節される可能性が示唆され、新たなモデル構築に貢献できる研究成果を得ることができた。「植物の光や重力に応答した偏差成長(屈曲)は、植物ホルモン・オーキシンの不均等勾配によって生じる」というコロドニー・ウエント説は、1928年に提唱されてから現在まで支持されており、植物生理学の常識として教科書に記載されている。本研究は、オーキシン勾配に依存しない光屈性誘導機構を明らかにするために、シロイヌナズナの根の光屈性をモデル実験系として用い、最終的にコロドニー・ウエント説の書き換えに挑戦するために計画されている。これまでに、以下の研究成果を得ることができた。1前年度に行ったオーキシン排出輸送体であるPINの各種変異体を用いた根のの光屈性の解析を発展させ、pin多重変異体の解析を行った。その結果、多重変異体においても正常な光屈性を示すことが明らかになり、根の光屈性にはPINタンパクを介さない経路が主要な働きを担っていることが明らかになった。2オーキシンレポータータンパク質であるDII-VENUSをもつシロイヌナズナ組換え植物を用いた解析により、根の光屈性におけるオーキシン分布パターンの変化は、青色光によって誘導されるものではなく、根の光屈性によって起こる重力刺激によって誘導されている可能性が示された。3オーキシン生合成の鍵酵素であるYUCCAファミリーの多重変異体を用いて、根の光屈性を調べたところ、yucca 5重変異体においても正常な屈曲反応を示した。この結果から、オーキシン生合成の制御を介したメカニズムは、根の光屈性には関係しないことが明らかになった。4シロイヌナズナ完全長cDNA過剰発現株から分離した根の光屈性に異常を示す変異体について、その原因遺伝子を突き止め、小胞輸送に係わる因子をコードする遺伝子であることが明らかになった。その機能を解明するために酵母Two-hybrid法により、ターゲットタンパクをコードする遺伝子の探索を行った。今年度は以下の研究成果を得ることができた。1主なオーキシン排出輸送体であるPINの各種変異体を用いて根の光屈性を調べ、全ての変異体が正常な光屈性を示すことを明らかにした。2オーキシン輸送阻害剤、オーキシン受容阻害剤を用いて、根の光屈性に対する影響を調べたが、どの阻害剤でも光屈性は阻害されず、逆に反応が強まった。3オーキシンレポータータンパク質であるDII-VENUSをもつシロイヌナズナ組換え植物を用いて、根の光屈性におけるオーキシン分布パターンを調べると、オーキシンが照射側に多く分布するパターンが得られ、これまでの知見とは逆のパターンが得られた。4オーキシン受容体であるTIR/AFBファミリー及びABP1の突然変異体を用いて根の光屈性を調べると、afb4 afb5二重変異体で部分的ではあるが光屈性反応が弱まっていた。この結果は、何らかの形でオーキシン受容が根の光屈性に関係することを示しており、非常に興味深い知見であると考えられる。5オーキシンシグナル伝達系の正の転写制御因子であるARF7、ARF19、MYB77遺伝子の三重変異体を作成し、根の光屈性を調べた。三重変異体でもほぼ正常な光屈性を示しており、これらの転写制御因子は根の光屈性には必要ないことが分かった。6シロイヌナズナ完全長cDNA過剰発現株をスクリーニングし、根の光屈性に異常を示す株を分離した。平成24年度に行った研究については、以下に示すように申請書に記載した研究計画に即しておおむね進んでおり、順調に進行していると思われる。

1根の光屈性に対するオーキシン輸送体の機能解析では、オーキシン排出輸送体であるPINの各種変異体の解析およびオーキシン輸送阻害剤の影響を調べることができた。2光屈性におけるオーキシンの分布パターンの解析では、オーキシンレポータータンパク質であるDII-VENUSを用いた解析、シロイヌナズナと同じアブラナ科であるブロッコリーの芽生えを用いて、内生オーキシン分布を調べるための予備実験も行うことができた。3オーキシン受容体やオーキシンシグナル伝達に係わる転写制御因子の解析では、関連する遺伝子の突然変異体を準備するとともに多重変異体を作成し、光屈性の表現型の解析を行うことができた。4根の光屈性に関連する新規因子の同定では、シロイヌナズナ完全長cDNA過剰発現株から根の光屈性に異常を示す株を幾つか分離することができた。1根の光屈性に対するオーキシン輸送体の機能解析では、ABCBオーキシン排出輸送体、AUX1/LAXオーキシン取込み輸送体の関与を調べるために、各種変異体の表現型を解析する。2根の光屈性におけるオーキシンの分布パターンの解析については、オーキシンレポーター遺伝子を用いて、各種変異体の影響、オーキシン輸送阻害剤やオーキシン受容阻害剤の影響を調べる。また、シロイヌナズナと同じアブラナ科植物であるブロッコリーの芽生えを用いて内生オーキシン分布を調べ、これまでに間接的な手法で調べたオーキシン分布の結果の妥当性を検証する。また、最近明らかになったオーキシン生合成の律速因子であるYUCCAの多重変異体を用いて、オーキシン生合成の関与を調べる。3光屈性におけるオーキシン受容体の関与については、オーキシン受容体であるTIR/AFBファミリーやABP1の多重変異体を作成し、それらの根の光屈性を調べる。4根の光屈性に働くオーキシンシグナル伝達に関与する転写制御因子については、オーキシンシグナル伝達に働く転写制御因子の各種突然変異体を用いて根の光屈性を調べ、どの制御因子が重要な働きをしているか明らかにする。5シロイヌナズナ完全長cDNA過剰発現株から分離した根の光屈性に異常を示す株について、原因遺伝子を明らかにし、その機能解析を行う。大学院生一名が研究に加わる予定なので、申請者と協力して研究を行い、オーキシンの不均等勾配に依存しない根の光屈性のメカニズムを明らかにしたい。次年度に計上した金額は全額物品費、特に実験に使用する消耗品費として使用する。平成25年度予算は主に分子生物学用試薬や生化学的実験試薬、および各種プラスティック器具消耗品費として使用する。また、得られた成果を外部発表するために、国内外の学会参加に必要な経費や論文投稿費などに充てる予定である。
手首姿勢を考慮した両手多指操作可能な高精度ワイヤ駆動型力触覚提示装置に関する研究

本研究の目的である、VR(Virtual Reality)世界における両手多指操作を実現するワイヤ駆動型力覚提示SPIDARと指先の皮膚感覚提示を可能にする高精度力触覚提示デバイスを実現するために、年度毎に設定された研究目標に従って研究開発を行った。・平成23年度【力覚提示部の設計・開発】【触覚提示部の設計・開発】・平成24年度【フレーム可動部の設計・開発】【触覚提示部の制御方法の設計・開発】・平成25年度【システムの統合・評価】以上の研究開発を行い、操作性、有効性、実用性等の評価実験を行い、今後の課題を明らかにした。力覚提示部の設計・開発5本の指の可動範囲を測定し、20本のワイヤ(一tuの指先に4本のワイヤが必要)が操作中に干渉しないように、また、力覚提示領域が最大になるような最適なワイヤの張り方を検討した。また、指先の力覚提示に必要なできるだけ小型なDCモータを選定し、フレームの剛性を保ちつつ軽量なフレームの設計を行った。片手で20本、両手で40本のワイヤの張力制御を高速に行うための小型高性能モータコントローラの設計を行った。通信には1kHz以上、力覚提示には100kHz以上の更新周波数を実現する専用のコントローラを設計した。これまでの研究成果から得られた制御手法を利用し、FPGAの制御ロジックを専用設計することで40本のワイヤ制御を実現した。PC側のソフトウェア開発としては、コントローラから得られるワイヤの長さからの指先の位置計算や、提示力を各ワイヤの張力に分配する2次計画法を用いた手法をこれまでの研究成果を利用し実装した。触覚提示部の設計・開発指先につけても違和感がなく軽量なワイヤ駆動型の触覚提示装置の設計を行った。小型で軽量なデバイスを目指すため、既存のアクチュエータを用いることはせず、専用設計のアクチュエータを設計した。また、先行研究の調査を行い、指先の皮膚感覚提示に必要なアクチュエータの開発を行った。先行研究においては、既存のボイスコイル型アクチュエータを活用して極めて軽量な触覚提示装置の実現に成功している。本研究ではこの設計コンセプトをさらに発展させて、指先形状に適合した電磁コイルを新たに設計して、十分な触覚提示力と極限の軽量性を追求したアクチュエータを設計開発した。平成25年度システムの統合・評価平成23年度において力覚提示部の設計・開発を行い、平成24年度においてはその設計・開発した力覚提示フレームと触覚提示装置、及びフレーム可動部を統合し、システムの評価を行った。まず、力覚提示と触覚提示の個々の性能評価を行った。ワイヤの長さから計算される指先位置の測定精度を計測し、次に力覚提示可能領域における力覚提示の精度を計測し、力覚提示装置としての機能評価を行った。そして、触覚提示部の出力の周波数特性と触覚提示の提示能力の評価を行った。続いて、VR世界における両手多指操作環境の評価を行った。本研究では、設計開発した力触覚提示装置をUSBインタフェースを介してVRシミュレーション用のPCと接続することを計画した。VRシミュレーションには、BulletやPhysXといった高性能の物理シミュレータを活用することとした。物理シミュレータから得られる指先の力触覚の関する情報を用いて開発した力触覚提示装置を制御するとともに、力触覚提示装置から得られる指先位置情報を用いてVRシミュレーション内のVRの手をレンダリングすることにより、両手多指操作機能を有するVR世界を実現することを目的とした。実現した両手多指操作機能を有するVR世界を用いて、両手多指操作環境の総合的な評価を行い、本研究の目的である両手多指操作可能な力触覚提示装置の実現の達成度の総合評価を行った。フレーム可動部の設計・開発:23年度において設計・開発した力覚提示部のフレームを可動させるための回転部分の設計を行った。そして手のひらを反す操作を実現するためにフレームを高速に回転できるアクチュエータの選定とバックラッシュの少ないハーモニックドライブを利用した減速機を選定した。また、回転するフレームにはワイヤ駆動のためのモータと位置計測のためのロータリエンコーダが合わせて20組装着されるためにこれらのデバイスの信号線の処理をスムースに行うためのスリップリングなどを活用した回転機構の設計も行った。フレーム可動部の制御方法の設計・開発:手のひらを反す操作と5本の指先操作を自然に融合させるためには、ユーザの両手多指の姿勢状態を的確に判断して、フレームの姿勢を制御する必要がある。具体的には、常にユーザの5本の指先ができるだけ自由に動かすことができ、かつ十分な力覚を指先に提示できるようにフレームの姿勢を実時間制御する必要がある。このための姿勢制御アルゴリズムの確立と制御システムの開発を行った。

触覚提示部の制御方法の設計・開発:両手多指操作時にユーザの指先に加わる繊細な触感を実現するためには、高速かつ的確に触覚提示部のアクチュエータを制御する必要がある。物理シミュレータからの指先接触情報に基づき実時間で的確に触覚を提示するためのアクチュエータの制御方法を確立して、設計開発を行った。力覚提示部および触覚提示部の設計と開発が双方順調に進んでいる.特に,力覚提示部の高更新周波数の実現が可能となり,高精度な力覚提示が可能になった.また,触覚提示部も小型軽量なデバイスの設計についていくつかのプロトタイプが実現できた.25年度が最終年度であるため、記入しない。力覚提示部および触覚提示部の設計と開発が双方順調に進んでいる.特に,力覚提示部の高更新周波数の実現が可能となり,高精度な力覚提示が可能になった。また,触覚提示部も小型軽量なデバイスの設計についていくつかのプロトタイプが実現できた。本研究の目的は、VR(Virtual Reality)世界における両手多指操作を実現するワイヤ駆動型力覚提示SPIDARと指先の皮膚感覚提示を可能にする高精度力触覚提示デバイスを実現することである。我々は高精度な力覚提示の実現を目指す100kHzの更新周波数実現するワイヤ駆動型力覚提示装置と皮膚感覚を提示可能なワイヤ駆動型の触覚提示デバイスを提案することにより、手首操作を自由に行うことのできる両手多指操作可能な高精度ワイヤ駆動型力触覚提示装置を実現する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ステディカムとGPSおよびモーションVRを使用したコマ撮り登山コースガイドの研究

○研究目的近年,中高年を中心に登山がブームとなっている.しかし,登山に関する知識や技術が不十分で,かつ突発的なアクシデントに対応する体力的余裕がない等により,ケガや遭難に至るケースが後を絶たない.そこで,登山コースすべてを撮影し,コースの地図と合成して危険箇所や難易度を知るためのコマ撮りコースガイド動画を作成する.同時に,全方位カメラでモーションVR動画(360°動画)を撮影し,動画サイトで公開する.これらの動画により,登山者はコースの詳細や難所を事前に把握することが可能となる.○研究方法1.撮影時のカメラの傾きやブレを防ぐため,自作のステディカム機構を使用してコースすべてを10秒間隔でコマ撮り撮影するとともにGPSロガーにより移動経路(コース)を記録する.2.コマ撮り画像の撮影時刻とGPSロガーに記録した時刻を比較し,地図に登山ルート図と現在地を書き込んだコース全体と現在地の地図およびコース全体と現在地の標高グラフを生成する.これら2つの画像と記録の時刻が一致するコマ撮り画像を結合して1つの画像にまとめ,それらを更に動画に変換する.3.全方位カメラを使用して登山コースの全周をコマ撮り撮影し,一連の画像をモーションVR動画(360°動画)に変換する.○研究成果アルミパイプ等を使用して作成した自作の背負子に移動経路を記録するGPSロガーや映像を記録するカメラ等を組み込み,登山コースで撮影を行って機能を確認した.撮影した画像へは、GPSロガーで取得した座標データを書き込み,場所と時間の特定が可能となった.GPSロガーで取得したデータからコース全体と現在地の標高グラフまでは作成できたが,コース全体と現在地の地図の作成までは至らなかった.得られた研究成果は,総合技術研究会2017(東京大学)において以下のタイトルで発表を行ってきた.「ステディカムとGPSおよびモーションVRを使用したコマ撮り登山コースガイドの研究」○研究目的近年,中高年を中心に登山がブームとなっている.しかし,登山に関する知識や技術が不十分で,かつ突発的なアクシデントに対応する体力的余裕がない等により,ケガや遭難に至るケースが後を絶たない.そこで,登山コースすべてを撮影し,コースの地図と合成して危険箇所や難易度を知るためのコマ撮りコースガイド動画を作成する.同時に,全方位カメラでモーションVR動画(360°動画)を撮影し,動画サイトで公開する.これらの動画により,登山者はコースの詳細や難所を事前に把握することが可能となる.○研究方法1.撮影時のカメラの傾きやブレを防ぐため,自作のステディカム機構を使用してコースすべてを10秒間隔でコマ撮り撮影するとともにGPSロガーにより移動経路(コース)を記録する.2.コマ撮り画像の撮影時刻とGPSロガーに記録した時刻を比較し,地図に登山ルート図と現在地を書き込んだコース全体と現在地の地図およびコース全体と現在地の標高グラフを生成する.これら2つの画像と記録の時刻が一致するコマ撮り画像を結合して1つの画像にまとめ,それらを更に動画に変換する.3.全方位カメラを使用して登山コースの全周をコマ撮り撮影し,一連の画像をモーションVR動画(360°動画)に変換する.○研究成果アルミパイプ等を使用して作成した自作の背負子に移動経路を記録するGPSロガーや映像を記録するカメラ等を組み込み,登山コースで撮影を行って機能を確認した.撮影した画像へは、GPSロガーで取得した座標データを書き込み,場所と時間の特定が可能となった.GPSロガーで取得したデータからコース全体と現在地の標高グラフまでは作成できたが,コース全体と現在地の地図の作成までは至らなかった.得られた研究成果は,総合技術研究会2017(東京大学)において以下のタイトルで発表を行ってきた.「ステディカムとGPSおよびモーションVRを使用したコマ撮り登山コースガイドの研究」
マウス胃における酸性哺乳類キチナーゼの消化酵素としての機能の検証

キチンは,N-アセチル-D-グルコサミン(GlcNAc)がβ-1,4結合した直鎖の高分子化合物で,自然界で二番目に多い多糖である。キチンは,真菌,甲殻類,昆虫を含む広範囲の生物の主要な構成成分として機能している。また,キチンは,ほ乳類の消化システムでは消化されないため,食物繊維として考えられている。酸性ほ乳類キチナーゼ(acidic mammalian chitinase, AMCase)はキチン分解酵素である。この酵素は,喘息および他のアレルギー性炎症に関与している。これまでの研究において,複数遺伝子の発現を同じ尺度で定量するPCRシステムを確立し,マウスにおいてAMCaseが胃で,消化酵素並みの非常に高いレベルで発現することを見出した。本研究では,AMCaseが消化管において消化酵素として機能しているかを検証した。まず,マウスの胃組織を,プロテアーゼ阻害剤を含まないTS buffer [20 mM Tris-HCl (pH7.6), 150 mM NaCl]でホモジナイズし,可溶性タンパク質を調製した。この可溶性タンパク質を胃条件下(pH 2.0,37°C)と,腸条件下(pH 7.6,37°C,トリプシンとキモトリプシンを加えた条件)でのAMCaseを解析した。その結果,AMCaseはpH 2.0でペプシン消化に耐性があり,同様に,pH 7.6でトリプシンとキモトリプシンの消化に耐性があった。また,消化管の条件下でAMcaseのキチン分解能の減少は見られなかった。さらに,AMCaseは,胃と腸条件下でコロイダルキチンと結晶性キチンを分解し,GlcNAc二量体を生産した。以上研究の結果から,AMCaseは,マウスの胃と腸で消化酵素として機能できることがわかった。また,キチンがマウスの体内で代謝され,エネルギー源として利用されている可能性が示唆された。以上の内容は,英文原著論文としてまとめ,Proc. Natl. Acad. Sci. USAに投稿し,現在revise中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
技術開発に関するパラダイム変換の基礎的・定量的研究

標題による研究に関して、技術開発に関するパラダイム変換の枠組みを構築し、それに沿った諸研究を築積してきた。技術開発に関するパラダイムは次の7分野でシフトしている。(1)企業形態では製造業から創造業へ、(2)事業形態では単一技術から多角的技術基盤へ、(3)研究開発では同業者との競争から見えざる敵との競争へ、(4)技術開発では線形思考から需要の技術表現化へ、(5)技術革新では技術突破から技術融合へ、(6)技術普及では技術革新から制度革新へ、(7)国際協力では費用分担からオプション分担方式へという変換である。研究代表者の丹羽冨士雄は日本の製造業において進行中の技術基盤の多様化傾向に着目し、分析ユニットとしてトランク・テクノロジ-[Trunk Technology]を提唱し、因子分析によってトランク・テクノロジ-を具体的に抽出した。また、抽出したトランク・テクノロジ-を用いて我が国の技術開発の動向と業種別の技術戦略を分析した。研究分担者の児玉文雄は、上記パラダイム変換の全般に亘って研究を深め、邦文と英文の成書にした。その内容は吉野作造賞を授賞する程内容の深いものであった。馬場靖憲は情報技術の普及による高度情報産業化をパラダイム変遷と把握し、諸産業における情報インフラストラクチュアの歴史的形成過程を定量分析した。菊池純一は未来技術分野に関する知見を体系的に整理し、次世代の産業が作り出す新しいパラダイムの性質を数量的に把握するための研究枠組みをまとめた。森俊介は科学技術連関モデルを開発し、研究開発ストックと資本形成投資額の関係を推定するなど、産業の多角化が及ぼすダイナミズムを定量分析した。
クロマグロ養殖場海域の物質循環を統べる細菌鍵種の特定

本研究課題では、造礁サンゴが群棲するクロマグロ養殖場海域における細菌群の変動を調べ、その物質循環を統べる細菌鍵種を特定した。季節に係わらず、造礁サンゴの放出する粘液によって、細菌生産が増加することを明らかにした。活発に増殖している細菌群の次世代シークエンス解析を行った結果、ごく一部の細菌種がその細菌生産を担っていることを明らかにした。これらの細菌種が、本養殖場海域における細菌鍵種である可能性が高い。近畿大学奄美実験場のクロマグロ養殖場では、サンゴが群棲している。環境に負荷を与える魚類養殖ときれいな海の象徴であるサンゴが共存しているこの事実は、至妙な物質循環が成立していることを示唆する。本研究では、サンゴが放出する粘液に注目して、この物質循環を支える細菌を解析した。具体的には、海水試料、ならびにサンゴ粘液をシリンジで直接採取した試料(粘液試料)および海水試料と粘液試料を混合した試料(混合試料)を用意した。平成25年度は、既得試料(平成2124年5月および10月)と新規採取試料(平成25年5月および10月)の試料において、細菌群集構造を解析した。さらに、非養殖場海域における試料(既得試料)においても、細菌種の特定を行った。本研究では、増殖活性のある細菌群のみを標的にすることができるブロモデオキシウリジンを用いたDNAトレーサー法と、多様性解析手法の一つであるリボソーム遺伝子間転写領域自動解析あるいはCARD-FISH法を組み合わせて、サンゴ粘液によって増殖してくる細菌群の動態を明らかにした。現在のところ、粘液試料および混合試料においてのみ活発に増殖していた細菌を11種を特定した。これらのうち、6種はもともとの全体の細菌群では検出されなかった。一方で、粘液が加わると増殖活性がなくなる細菌種が9種存在した。活発に増殖している細菌の組成はAlphaproteobacteriaとBacteroidetesに属する細菌系統群で半分以上が占められていた。しかし、同じAlphaproteobacteriaに属していても、サンゴ粘液によって活発に増殖する系統群とそうでない系統群が存在していた。本研究で対象とする養殖場域では、AlphaproteobacteriaやBacteroidetesに属する系統群が重要な細菌群であることを示唆する。近畿大学奄美実験場のクロマグロ養殖場においてサンゴが群棲しているこの事実は、至妙な物質循環が成立していることを示唆する。本研究課題では、サンゴが放出する粘液に注目して、この物質循環を支える細菌を解析した。具体的には、5年間に亘って採取した海水試料ならびに粘液試料、および海水と粘液を混合した試料を用いた。平成26年度は、1.各試料における細菌生産速度を測定し、2.海水および粘液試料において増殖活性のある細菌種を次世代シークエンス解析(Illumina社MiSeq)によって特定した。あわせて、3.非養殖場域においても同様の結果が得られるのかを調べた。1.細菌生産速度は、粘液を加えた方が有意に高くなっており(p < 0.01)、最大で17.8倍となった。このことは、サンゴ粘液がクロマグロ養殖場海域における細菌生産を支えていることを示唆する。2.サンゴ粘液によって増殖が促される細菌種とそうでない細菌種が存在していた。増殖が促される細菌種としては、Alphaproteobacteriaに属する細菌種が常に優占していた。一方で、増殖が抑制されていた細菌種としては、Gammaproteobacteriaに属する細菌種が顕著であった。Bacteroidetesでは、同じ細菌種でも、増殖が促される細菌種として優占するときもあれば、逆に増殖が抑制されるときもあった。3.非養殖場海域においても、サンゴ粘液による周辺海水の細菌生産量の増加が確認できた。養殖場海域と同様にAlphaproteobacteriaおよびBacteroidetesに属する細菌種を増殖が促される細菌種として特定した。これらの結果から、サンゴ粘液が周辺海水に放出されることで、周辺海水の細菌生産が増加し、その増加した細菌生産は特定の細菌種によってのみ担われていることが示された。微生物海洋学平成25年度では、当初計画通りの試料を採取することができた。また、採取した試料の約9割で解析を終了している。さらに、多様性解析手法2種類を使って、サンゴ粘液によって増殖する細菌に関する重要な知見を得た。一方で、当初計画にはなかった非養殖場海域におけるサンゴ粘液の影響も調べるために、その影響を受けた細菌種の特定も行った。以上のことから、現在までの達成度を「おおむね順調に進展している」とした。平成26年度では、さらに新規試料を採取し、サンゴ粘液に対する細菌群の応答が普遍的であることを確認する。それらの試料を用いて、細菌鍵候補種の絞り込みを行い、その細菌種の細菌生産への貢献度を見積もる。その結果から、細菌鍵種を少なくとも23種特定する。日本微生物生態学会大会および日本水産学会にて成果発表を行う。さらに、これらの成果を国際誌にて発表する。