hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発展途上国で簡便に使用可能な初期低栄養児スクリーニング法の開発

世界の5歳未満児の死亡の約3分の1は栄養障害がその根本的な原因であると考えられている。特に発展途上国にそのような子どもが多くいるが、低栄養が進行する前に介入をする予防的プログラムも、そのような子どもを見分ける方法も確立されていないのが現状である。この研究では、栄養摂取の方法が不適切なことや出生時体重が低いこと、母親の教育歴が低いこと、双子であることなど7項目を低栄養リスクが高い状態と関連する因子として特定し、低栄養になりやすい子どもを見つけるためのスクリーニング方法を作成した。低栄養は貧困と強く関連し、世界的に見ても大きな問題である。本研究の目的は発展途上国で使用可能な初期低栄養児スクリーニング法の開発である。乳幼児期は食物摂取の大部分を周囲に依存するため、通常低栄養を判定するための身体計測に加え、母親の健康状態や健康関連知識、生活環境等を総合的に捉えることによって低栄養ハイリスクを予見可能であると考えられる。初年度は乳幼児の栄養状態に影響する因子を探索することを主な目的とし、平成26年7月末8月にかけてザンビア南部州でのフィールド調査を実施した。計画当初は5歳未満児を対象としていたが、予見性やその後の発達への影響性を考慮して2歳未満児を対象に絞り込んだ。フィールド調査では約270組の母子に対して身体計測および生活環境や食事状況に関する聞き取り調査を行った。低栄養の指標であるStunting(年齢標準の身長よりも著しく低身長であることを意味する)の子どもの存在率は全国調査の5歳未満児のそれと比較して著しく低かった。Stuntingと医療機関へのアクセスや両親の学歴、卒乳時期、出生時体重情報の有無等が関与していたが、先行研究で報告されていた水源やトイレの種類、母親の健康関連知識の有無などは影響が少なかった。平成26年度に行ったフィールド調査の結果をもとに仮スクリーニング票の作成を行った。仮スクリーニング票はいくつかの統計解析手法を用いて複数作成した。一つは、現地での使用しやすさを考慮した紙ベースのチェックリスト形式のものである。紙に印刷しておけば比較的安価に使えることが魅力であるが、使用後の保存・管理や結果の活用という面に問題が残る。補足すると、フィールド地であるザンビアやその近隣国では住民がヘルスパスポートと呼ばれる手帳を所有しており、それをもって医療機関を訪ねるシステムになっているが、手帳の破損・汚損などにより情報の散在や紛失などが問題となっている。また不足する医療人材を補う形で地域住民がヘルスワーカーとしての役割を担っているが、一定の研修を受けるとはいえ正規の医療スタッフではないため結果の解釈やその後の活用に一定の課題が残る。そこで、最近発展途上国でも使用されるようになりつつあるタブレット端末を用いた評価デバイスを開発した。後述の理由で平成27年はフィールド調査の実施に至らず、現地の保健医療スタッフらに実際に使ってもらう段階に進んでいないが、タッチパネルの直観的な操作によって簡単な計算すらもする必要がなく、入力パネルや結果表示を改良すれば使いやすいツールになることと思われる。実用化のためにはデバイスそのものの改良のほか、故障や盗難対策など課題が残るが、今後現実的なツールとして検討する価値が十分にあると考えられた。平成27年度の前半から産前産後休業および育児休業を取得したため、フィールド調査の実施に至らなかった。したがって予定していた大規模調査および追跡調査は未実施の状況である。今後、上記のタッチデバイスツールの検討も含めて研究を継続する予定である。平成27年度は産前産後休業および育児休業の取得によりフィールド調査を行うことができなかった。したがって予定していた大規模調査および追跡調査が未実施の状況である。結果として研究全体に遅れを生じている。本研究では、発展途上国を中心に優先的解決課題となっている子どもの低栄養に関し、低栄養状態になりやすい素因を多く持つハイリスク児をみつけ、予防および治療的介入に役立てるためのスクリーニングツールの開発を目指している。初年度に実施したフィールド調査の結果の解析から、ザンビア南部州において子どもの栄養状況(スタンティングの状況)と関わりのある因子が絞り込まれた(子どもの月例、Weight-for-age Z-score、出生時体重、母乳および補完食の摂取状況、兄弟の死亡歴、多胎児であるか否か、母親の教育歴)。現地では正規の医療職の代わりに子どもの定期検診等にCommunity Health Worker(CHW)と呼ばれる人達が携わることが多いため、CHWにもわかりやすいように簡単な質に問にYes/Noで答え、結果を足し算するだけの簡便なスクリーニングを作成した。つまり、各因子はそれぞれに重みづけをして、当てはまる項目の点数を累積し、あるカットオフ値以上の点数に達した場合にスタンティングの危険因子を多く持つハイリスクとして優先的に予防および治療的介入をすべき児と判断する形式をとった。ここまでの研究成果については現在原著論文として投稿し、現在査読中である。スクリーニングは前年度に紙媒体のものに加えてタッチデバイスを使用したものを開発した。現地での実用化に向けて、CHWにわかりやすいような表現を検討したり、操作感を向上させるなどシステム全体の改良を行った。前年度に産前産後・育児休業を取得した影響により、フィールド調査の実施が遅延しており全体として遅れを生じている。本研究では、発展途上国での優先的解決課題とされている子どもの低栄養に関し、低栄養状態になりやすい素因を多く持つハイリスク児をみつけ、予防および治療的介入に役立てるためのスクリーニングツールの開発を目指した。

初年度に行ったフィールド調査の結果を分析し、1子どもの月齢が12カ月以上であること、2年齢に対する体重のZスコアがー2未満であること、3低出生体重児(出生時体重が2500g未満)か出生時体重の情報がないこと(自宅で出産した場合などには出生時体重を計測していないことが多い)、4月齢毎に推奨されている摂食方法をとっていないこと(6か月未満は母乳のみ、624カ月は母乳+補完食が推奨される)、5兄弟の死亡歴があること、6多胎児であること、7母親の教育歴が小学校卒業レベルの教育かそれ以下であることの7項目を低栄養状態のハイリスク因子と同定して、これらの項目についてYes/Noでチェックして使用できるスクリーニング方法を作成した。ここまでの研究成果は原著論文として発表した。次に、実際に運用をすることを想定してタッチデバイスの使用を検討した。発展途上国においてもいわゆるスマホやタブレットデバイスが浸透してきていること、現状として紙ベースの患者記録の管理に苦慮している現実があることから、試行的にタッチデバイスのスクリーニングを作成してその成果を確認する意図であった。市販のデータベースソフトを活用し、1台のパソコンを利用することでタッチデバイスでのスクリーニングテストが利用可能となった。実際の使用感を現地で確認するまでには至らなかったが、地域の中核となるヘルスセンターで試用可能なレベルのシステムを開発するに至った。ヘルスセンターからさらに離れたヘルスポスト等での利用についてはまだ課題が残る結果となったが、今後につながる研究成果を得ることができた。世界の5歳未満児の死亡の約3分の1は栄養障害がその根本的な原因であると考えられている。特に発展途上国にそのような子どもが多くいるが、低栄養が進行する前に介入をする予防的プログラムも、そのような子どもを見分ける方法も確立されていないのが現状である。この研究では、栄養摂取の方法が不適切なことや出生時体重が低いこと、母親の教育歴が低いこと、双子であることなど7項目を低栄養リスクが高い状態と関連する因子として特定し、低栄養になりやすい子どもを見つけるためのスクリーニング方法を作成した。研究計画当初に予定していた2回目のフィールド調査(平成27年3月)が延期となり、栄養スクリーニング評価票のプレテストが実施できていない状況である。それに伴い、スクリーニング評価票の開発は若干遅延している。産前産後および育児休業期間は終了したが、育児等のために当初の予定よりもフィールド調査の規模は縮小せざるを得ない状況である。そこでスクリーニング票の地理的な適用範囲を縮小し、ザンビア南部州に対象を絞り込むこととする。南部州には密に連絡を取れる現地コーディネーターがおり関係各所とも連携がとれているため、研究の継続が可能である。また、フィールド調査の際には当初予定よりも人材を厚く確保することとする。スクリーニングのためのツールとしてタッチデバイスの使用を試みる。タッチデバイスの実用化に向けて現地でのフィールド調査を行うことを想定している。また、研究遂行最終年度であることから、論文の投稿料等に支出を予定している。
足場分子アファディンが持つ多面的細胞機能を制御する分子機構

アファディンは、細胞接着の形成・維持以外にも、細胞運動や細胞の極性形成の制御など多面的な細胞機能を有することが見出されていたが、そのメカニズムについてはほとんど不明であった。本研究において、アファディンのDILドメインおよびこのドメインに結合する分子ADIPが、細胞運動とその際の細胞極性形成に必須であり、これらの現象には低分子量Gタンパク質Racの活性化が重要であることを明らかにした。また、心筋細胞または内皮細胞特異的なアファディン欠失マウスを作製し、アファディンは心肥大の進展や、リンパ管内皮の形態形成に深く関わっていることを明らかにした。アファディンは細胞接着分子ネクチンの細胞内領域に結合し、ネクチンの足場分子として細胞間接着の形成に重要であると共に、細胞の運動、生存、極性といった様々な基本的細胞機能を制御する多面的な作用を持ち、個体の形成・維持において必要不可欠な分子である。アファディンの細胞間接着における分子機構については、私のこれまでの研究により多くの点が明らかとなっているが、その他の細胞機能におけるアファディンの分子機構は未解明の部分が多く残されている。この未解明の点を、特に、脈管系の形成に焦点を当てて明らかにするため、内皮細胞特異的にアファディンを欠失させたコンディショナルノックアウトマウスを用いて実験を行った。このコンディショナルノックアウトマウスはほとんどが胎生16.5日で致死となる。さらに詳細な観察により、胎生14.5日時点で著明な浮腫が生じており、これが胎生致死の原因と考えられた。この浮腫が生じる機序として血管内皮細胞ではなく、リンパ管内皮細胞の細胞接着が破綻し、その部位からリンパ液が漏出していることが見出された。そのメカニズムを検討するため、まず、リンパ管内皮細胞の分化異常やアポトーシスについても解析したが、これらの異常は認められなかった。次に、細胞接着を制御する低分子量Gタンパク質RhoAの活性化を調べたところ、アファディンの発現が消失したリンパ管内皮細胞で、血管内皮細胞とは異なり、RhoAの活性化が有意に上昇していた。逆に、RhoAの活性化を抑制すると、アファディンの発現が消失したリンパ管内皮細胞での細胞接着が回復した。以上より、アファディンはリンパ管内皮細胞において、RhoAの活性化を厳密に制御することで細胞接着を形成・維持していることが明らかとなった。アファディンは細胞内に局在し、細胞接着、細胞運動、細胞極性、細胞生存などの細胞機能を制御する多機能性の分子である。細胞接着においては接着分子ネクチンなどと結合し、足場分子として細胞接着の形成・維持に重要な役割を果たしている。しかし、アファディンが細胞内で機能する分子機構については不明な点が多く残されていたことから、本研究ではその点について解析し、以下の事柄を明らかにした。1)細胞運動時にアファディンは運動の先導端に集積し、その部位で別の足場分子ADIPと結合して増殖因子刺激に対する細胞運動を促進した。さらに詳細な検討により、アファディンは、低分子量Gタンパク質Racの活性化因子Vav2の活性化を介して、Racを活性化し、アクチン細胞骨格の再編成を引き起こしていることを見出した。2)内皮細胞特異的にアファディンを欠失させたコンディショナルノックアウトマウスを作製した。このコンディショナルノックアウトマウスは、胎生14.5日目から著明な浮腫を生じ、胎生16.5日目に致死となった。これらのマウスではリンパ管内皮細胞の細胞間接着がほぼ完全に破綻していた。その機序について解析したところ、アファディンの発現が消失したリンパ管内皮細胞では、低分子量Gタンパク質RhoAが過剰に活性化し、過度のアクチン線維の凝集および収縮が生じて細胞間接着を引き剥がしていることが分かった。逆に、このリンパ管内皮細胞でRhoAの活性化を抑制すると、細胞間接着の破綻は回復した。3)心筋細胞特異的にアファディンを欠失させたコンディショナルノックアウトマウスを作製した。このコンディショナルノックアウトマウスは生存可能であった。現在、これらのマウスに心負荷をかけることでどのような特異的変化が生じるか解析中である。この未解明の機構を明らかにするため、本年度はアファディンをノックダウンした内皮細胞および内皮細胞特異的にアファディンを欠失させたコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを用いて実験を行った。

アファディンcKOが出生する割合は極めて低く、胎生14.5日時点で著明な浮腫を生じていた。この浮腫の原因を調べるため、胎仔皮膚脈管系を種々の抗体で染色し、蛍光顕微鏡を用いて観察したところ、血管はほぼ正常であったものの、リンパ管では管腔壁に多数の穴が開き壁構造が破綻していることが見つかった。さらに、リンパ管内皮細胞を用いて細胞内シグナル伝達機構を検討したところ、アファディンノックダウンにより低分子量Gタンパク質RhoAの活性が著明に上昇していることを見出した。RhoAの活性化はアクチン線維束化の亢進を引き起こし、細胞接着部位に強い引き剥がし張力を生じさせることから、アファディンが欠失することによるリンパ管内皮細胞でのRhoA活性化が、壁構造の破綻に関与していると考えられた。アファディンが個体の組織、特に、脈管系の形成・維持に関わる機構を、コンディショナルノックアウトマウスおよび細胞実験を組み合わせて順調に解明しつつある。アファディンの多面的な作用の分子機構について、内皮細胞特異的アファディンコンディショナルノックアウトマウスやアファディンをノックダウンしたリンパ管内皮細胞を用いた解析を順調に実施できているため。アファディンの多面的細胞機能が脈管系以外の組織、例えば、心臓などでどのように作用しているかを検討するため、心臓特異的なコンディショナルノックアウトマウスの作製と解析に取り組む。また、分子レベルでの詳細な解析のため、ラット心筋細胞の初代培養の立ち上げと、この細胞を用いたシグナル伝達分子の活性化状態の解析を行う。アファディンを欠失させた場合に、RhoAが活性化する程度はそれぞれの細胞によって異なるため、活性化制御機構がどのように細胞特異的に作用しているのか検討していく。別の臓器、特に、心臓におけるアファディンの作用機構を心臓特異的アファディンコンディショナルノックアウトマウスを作製することで解明していく。これらの研究により、アファディンの多面的な作用機構を詳細に明らかにする。マウスの飼育および培養細胞の実験を中心に研究費を使用する。培養細胞を用いたシグナル伝達の解析実験では、特に、低分子量Gタンパク質RhoAおよびRacの活性化機構の解明に焦点を当てて有効に研究費を用いる。その他のシグナル伝達分子としては、チロシンリン酸化酵素に着目した活性化機構解析のために研究費を用いる。培養細胞を用いたシグナル伝達の解析実験では、特に、低分子量Gタンパク質の活性化機構の解明に焦点を当てて有効に研究費を用いる。
特定保健指導のアウトカム最適化を目指すAIを活用した大規模テキストデータ解析

特定保健指導は「保健指導員による対面指導と電話指導」が中核であり、指導の質が指導効果の成否を決定するが、指導内容を基にした検討はなされていない。また、特定保健指導とアウトカムの関係も中核となる指導内容が無視されたり、解析対象の選択バイアスにより正しく評価されていない。保健指導記録について人工知能・機械学習アルゴリズムを含むテキストマイニング手法で解析し、活用されてこなかったヘルスデータ関連のテキストデータ活用を推進するモデルケースを大規模データで検証する。従来の分析では困難であった指導後の受療状況までの網羅的なアウトカム補足が可能となり、テキストデータ解析のヘルスデータでの活用を推進する。
交差プルーム法による慣性炉内エアロゾル形成の模擬実験

慣性核融合炉内の環境を模擬した条件下で発生させた2つのアブレーションプルームを衝突させるとクラスター分子やエアロゾルが形成されることを実験室系装置で初めて実証した。本研究課題の初年度の研究目標は、慣性壁候補材料(C,W)・基本的工学材料(Cu,Al)に短パルス高強度レーザー(YAG 3ω、6ns, 10^8-10^9W/cm^2)を照射した際に発生するアブレーションプルームプラズマそれぞれに含まれる粒子の同定とこれらのプルーム同士を交差(衝突)させたときのプルームの挙動・交差プルーム中の粒子の同定である。これらの目的のため自動解析ラングミュアプローブ、蒸着速度モニターと市販の四重極型質量分析計にイオン源部取り外し等の改造を施したものを用いてプルームプラズマ中のイオンを直接同定した結果、以下のようなことが分かった:(1)上記、4種の材料のプルーム発生量、つきり、プルームプラズマ密度が材料の藤が高く塗るほど減少する。特に、炭素プルームプラズマ密度は、他の材料に比べて数ケタ小さい。また、プフズマ密度は10^<10>-10^<13>l/ccの範囲、電子温度は1-5eVの範囲、イオン温度は、0.1-0.5eVの範囲でレーザー強度に比例して上昇する傾向が認められた。(2)これらのプルーム同士を交差(衝突)させた場合、一般にプラズマ密度・電子温度ともに上昇する。それに伴ってCu, Al, W金属プラズマ中のイオンの電荷数が+1価から+2価に上昇するが、これに対して炭素だけは、C_2^+, C_3^+, C_4^+, C_5^+, C_6^+等のクラスターを生成する傾向がある。銅・アルミ・タングステン・リチウム・鉛・炭素に短パルス高強度レーザー(YAG 3ω、6ns,10^8-10^9W/cm^2)を照射した際に発生するアブレーションプルーム同士を交差衝突させる「交差プルーム法」により行われた実験結果から以下に挙げたように、いくつかの興味深い事実が明らかになった。(1)炭素の交差プルーム法によるプルーム衝突実験では、クラスター分子:C_2,C_3,C_4,C_5,C_6等が生成することが分かったが、C_6生成量が最大値を取るような条件(レーザーエネルギー2J/cm^2/pulse)でプルーム同士を衝突させると、カーボンナノチューブ(CNT)やカーボンマイクロチューブ(CMT)等が生成することが分かった。(2)リチウム・鉛のような金属プルームでは、一般にクラスター形成は、認められなかったが、100ナノ10ミクロン程度の直径を持つ液滴状エアロゾルの形成が認められた。(3)炭素プルーム交差実験を水素雰囲気中(水素分圧10-50Pa)で行うと、原子数比で0.1<H/C<0.3と、非常に高濃度の水素共堆積蒸着膜が形成されることが分かった。(4)リチウム・鉛と水素の共堆積実験からリチウムの場合は、炭素と同等の水素吸蔵が認めらたが、鉛がエアロゾルに混入すると水素吸蔵量が12桁少くなることが分かった。(5)以上の交差プルーム法によるエアロゾル形成に関する詳しい物理モデルが提唱され、その検証が開始された。本研究の目的は、高繰り返し慣性核融合炉のターゲットチェンバーでペレット爆縮が起こった時に発生するX-線、未燃焼DT粒子、He粒子やペレットのCHデブリ等の短パルス高エネルギー流束による壁材料のアブレーションによって発生するプラズマ粒子同士の衝突挙動を実験室系レーザー装置を用いて模擬し、エアロゾル等気相凝縮物の生成挙動を調査し基礎知見を得ることである。最終年H23年度には、H21,H22年度に得られた実験的データの再現性を確認しながらエアロロゾル生成(炭素系エアロゾル)とその蒸着挙動の解析と物理的モデル化を行った(1)本研究で生成する炭素プラズマ中の典型的な電子温度は、数eV程度であるが、エアロゾル形成ためには、炭素イオンの再結合(中性原子生成)が起こる必要がある。(2)ラングミュアプローブ測定から炭素プラズマプルーム衝突の時に限り電子温度が上昇する傾向が認められた(金属プラズマプルーム衝突の場合、電子加熱の傾向は見られない)。(3)上記再結合は、エネルギー保存則から最終生成電子の温度が高くなる傾向があることが知られている衝突反応:C++e+e=C+eによる可能性が高いと考えられる。(4)この反応を起点にして順次クラスタ成長が起こると仮定した以下の新規モデルが提唱され、現在、Nature誌に論文投稿準備中である:
農村家族における「帰家」と「親－成人子関係」－直系制家族40年の軌跡とゆくえ－

日本有数の高級茶の生産地である静岡県の中山間地域において1982年から実施したパネル調査をもとに、近年までの35年間の農村家族の世帯変動と次世代更新の様相について分析している。2018年度には調査対象者239人の1982年、93年、2005年、2014年の4時点パネルデータを完成させた。その上で、4時点パネルデータの記述統計分析をもとに、調査対象者の結婚コーホートは「昭和20年代結婚コーホート」(20年代MC)、「昭和30年代結婚コーホート」(30年代MC)、「昭和4054年結婚コーホート」(4054年MC)の3つに、対象者の世帯形態は「子世代更新」「孫世代更新」「更新困難」「更新未確定」の4つに区分した。さらに、2018年度には記述統計分析、時系列分析および多変量分析の一部を行った。分析の結果、次の4点が明らかになった。(1)各結婚コーホートの次世代更新率は、時間の経過とともに上昇しているが、2005年から2014年にかけてほぼ一定となり、2014年には世代更新が飽和に達している。(2)2014年における「20年代MC」の次世代更新率は、「30年代MC」と「4054年MC」に比べて有意に高い。「30年代MC」と「4054年MC」の間には有意差は認められないが、次世代更新率は、「20年代MC」70.1%、「30年代MC」37.9%、「4054年MC」26.0%と結婚時期が遅くなるほど低下している。(3)結婚コーホートと調査4時点の経時測定データを用いた二元配置分散分析から、時間的経過による次世代更新の進度には結婚コーホート間で有意な差がみられ、「20年代MC」と他の結婚コーホート間での差が大きい。さらに、2018年8月1518日には、韓国全州高山香地区、完州所陽面、始興市などで「韓国農山村地域における農村家族変動とマウル再生」の調査・視察、研究集会を行った。2018年度には、日本有数の高級茶の生産地である静岡県藤枝市岡部町朝比奈地域における農村家族の世帯変動を描き出すために、これまでに調査を実施した1982年、1993年、2005年、2014年のデータを用いて、4時点の対応関係のある時系列データを抽出する作業を行った。その結果、239世帯の4時点時系列データを予定より早い時期に完成し、さらにすべての分析の柱となる結婚コーホートと世帯形態の分類カテゴリーを決定することができた。そこで、当初の研究実施計画を前倒しし、記述統計分析に加えて、結婚コーホート別および世帯形態別の分析に着手することができた。4時点パネルデータの分析を前倒ししたため、平成30年11月20日に科学研究費助成事業前倒し支払請求書を提出し、20万円の支払いを受けて、分析を進めた。2019年度は、「20年代MC」、「30年代MC」、「4054年MC」の3つの結婚コーホート別の時系列変化の全体像を明らかにする。次いで、結婚コーホート別に世帯形態の4分類(「子世代更新」「孫世代更新」「更新困難」「更新未確定」)の時系列変化、世代更新に影響を及ぼす要因について、多変量解析により明らかにする。さらに、本研究からこれまでに明らかにされた農村家族における新たな世代変動について分析を行う。また、2019年度は、韓国・EUの研究者との合同研究会・合同調査、日本及び海外での研究成果の発表を行う。海外での研究成果発表は、10月に台湾で開催されるThe 11th IGAA Asia/Oseania Congress(アジア・オセアニア老年学会)を予定している。2020年度には、これまでの研究結果から、農村直系制家族の連続性と継承性を打ち砕いた「更新未確定世帯」の急増、農村家族における標準的な世代更新の道筋を変容させている「帰家」・「離家」の出現について分析を進める。当該年度も韓国・EUの研究者との合同研究会・合同調査、日本及び海外での研究成果の発表を行う。さらに、最終年度の2021年度は、前年度までの研究成果をまとめた上で、中山間地域における1982年からの40年間に、日本の農村家族の根幹ともいえる世代更新・世帯継承がどのように変化したのか、その劇的な変化はなぜ起きたかについて最終報告書を作成し、韓国・UEの学術研究会および国内外の学会で発表する。海外での研究成果発表は、ブエノスアイレスで開催されるThe 22th IGAA World Congress(国際老年学会)を予定している。時間の経過を追って初めて明らかになる農村地域の家族変動を研究テーマとして、1982年から今日まで、日本有数の茶生産地である静岡県藤枝市岡部町(旧:静岡県志太郡岡部町)朝比奈地域において延べ1,680人の農村有配偶女性の実証研究を実施してきた。平成29年度は、これまで蓄積してきた膨大な調査データの中から、1982年、1993年、2005年、2014年において同一対象者の世帯形態を追跡したデータを抽出し、長期的な世帯変動を俯瞰できる239世帯分の4時点パネルデータを完成させた。4時点パネルデータの分析対象者239人の生年は大正12昭和27(19231952)年で、2014年時点での年齢は6291歳である。

次に、本研究において長期的な世帯変動を分析するため、同一世帯において対象者の次世代(子世代および孫世代)を形成することを「世代更新」と定義し、分析対象世帯を「子世代更新」「孫世代更新」「更新困難」「更新未確定」の4つのタイプに分類した。また、農村家族は社会経済的変動の趨勢のインパクトを受けながら、きわめて短期間に劇的な変化を遂げている。このため、本研究では対象者の結婚時期を基準にした「結婚コーホート」を用いて、世代間の比較分析を行うことにした。そして、結婚コーホートを「昭和20年代結婚コーホート」、「昭和30年代結婚コーホート」、「昭和4054年結婚コーホート」の3グループに区分した。これによって、結婚後ほぼ同じタイミングで社会経済的影響を受けたコーホート集団ごとに、「世代更新」の様相と経路を世代間比較することが可能となった。さらに、2017年8月24日には韓国楊平郡西宗地区および牙山市において農村視察と情報収集、8月7日には韓国農村振興庁国立農業科学院で開催された海外専門家招聘セミナーで「日本の農村地域・農村家族の長期変動」の講演と意見交換を行った。静岡県藤枝市岡部町朝比奈地域において1982年から2014年に社会調査を実施し、蓄積してきた膨大な調査データの中から、長期的な世帯変動を俯瞰できるパネルデータを完成させることは、非常に困難なことである。しかし、研究初年度である平成29年度中に1982年、93年、2005年、2014年における同一対象者世帯を追跡した239世帯分のパネルデータを完成させることができた。その上、分析対象者と夫の基本属性とライフコースの分析、パネルデータの分析概念や分析方法を決定することができた。また、平成30年度から取り組む予定であった韓国での農村視察と情報収集を楊平郡西宗地区および牙山市の2地域において行うことができた。さらに、韓国農村振興庁国立農業科学院からの招きにより、「日本の農村地域・農村家族の長期変動」というテーマで海外専門家招聘セミナーを開催し、講演するとともに韓国の農村研究者たちと意見交換を行うことができた。これによって、韓国ではこれまで農村地域における家族変動が注目されていなかったこと、国家戦略として現在は「帰村」をメインテーマの1つに掲げ、人口減少地域における巨大な革新都市の建設が急ピッチで行われていることを知ることができた。また、韓国農村振興庁国立農業科学院の研究員らとの協働について、具体的に意見交換と打ち合わせをすることができた。日本有数の高級茶の生産地である静岡県の中山間地域において1982年から実施したパネル調査をもとに、近年までの35年間の農村家族の世帯変動と次世代更新の様相について分析している。2018年度には調査対象者239人の1982年、93年、2005年、2014年の4時点パネルデータを完成させた。その上で、4時点パネルデータの記述統計分析をもとに、調査対象者の結婚コーホートは「昭和20年代結婚コーホート」(20年代MC)、「昭和30年代結婚コーホート」(30年代MC)、「昭和4054年結婚コーホート」(4054年MC)の3つに、対象者の世帯形態は「子世代更新」「孫世代更新」「更新困難」「更新未確定」の4つに区分した。さらに、2018年度には記述統計分析、時系列分析および多変量分析の一部を行った。分析の結果、次の4点が明らかになった。(1)各結婚コーホートの次世代更新率は、時間の経過とともに上昇しているが、2005年から2014年にかけてほぼ一定となり、2014年には世代更新が飽和に達している。(2)2014年における「20年代MC」の次世代更新率は、「30年代MC」と「4054年MC」に比べて有意に高い。
糖化ストレス軸からの統合失調症の病態基盤の究明

精神疾患発症機序の解明において、異種性回避を念頭にしたバイオマーカー同定とその分子基盤に基づいた病因、病態の理解が早期診断、治療、予防法の創出のために必要不可欠である。CSマーカーであるPEN、VB6が重篤な陰性症状の一つである思考の解体、思考障害と強い関連を示すことが明らかとなった。また、躁うつ病と統合失調症という2大内因性精神疾患において、その一部にはCS病態基盤の共通性が示唆された。さらに、統合失調症において、PEN蓄積が再燃・再発リスクや予後予測の因子となる可能性も示唆された。AGEsマーカーを非侵襲的に皮膚から簡便に測定する体制を確立し、統合失調症では健常者と比較して皮膚AGEs値が有意に増大すること、臨床特徴と関連することを明らかにした。GLO1 KOマウスの行動解析においては、行動量の減少、強制水泳試験における無動時間の短縮、驚愕反応の減少を明らかとした。CS性統合失調症、健常者のiPS細胞を樹立し、アストロサイトへ分化、誘導する系を確立した。精神疾患の多くの症例において糖尿病、心血管疾患、肥満など様々な合併症が問題視されているが、今後、身体疾患の増悪とも関連のあるCSを軸として、CSデータ資源を十分に有効活用することは、早期からの精神疾患、身体疾患の予防介入、心身健康の増進に資する予防医学にも貢献できるものと考えられる。PEN高値、VB6低値の統合失調患者の臨床経過の特徴として長期入院中の治療抵抗性患者を指摘してきたが、本研究によって、PEN、VB6が重篤な陰性症状の一つである思考の解体、思考障害と強い関連を示すことが明らかにされた。また、他の内因性精神疾患におけるCS亢進について疾患特異性の検討をした結果、躁うつ病と統合失調症という2大内因性精神疾患のCS病態基盤の共通性を示唆しているものと考えられた。血漿PEN値と同様に、統合失調症では皮膚AGEsが健常群と比較して有意に高値を示した一方、神経症圏では有意差を認めなかったことから、内因性精神疾患と神経症圏ではCSに関連した病態メカニズムが異なることを示唆していると考えられた。以上、当該研究成果は着実に進展しており、おおむね順調である。CSを含む糖化ストレスは、従来、身体疾患、特に糖尿病等の研究分野において精力的に行われてきた経緯があるが、近年、統合失調症の多くの症例でも糖尿病、心血管疾患、肥満など様々な合併症が問題視されている。また、重度精神疾患患者は平均余命が20年以上短いことを鑑みると、精神障害者の健康リスクに対する早期かつ効果的な介入の必要性が希求される。本研究におけるCSを軸に、データ資源を十分に有効活用することは、早期からの精神疾患、身体疾患の予防介入、心身健康の増進に資する予防医学にも貢献できるものと考えられる。適応拡大・臨床活用のため、血中AGEs、皮膚AGEsの動態変化と食生活習慣及び精神症状変化の交互作用について縦断追跡により検証を継続する計画である。本課題では、in vitroにおける糖化ストレスマーカーの臨床的有用性、in vivoにおける抗糖化ストレス作用をもつ化合物の探索とその臨床応用をめざした取り組みを主軸にして、以下の点に関する解析を継続した。(1)末梢血、尿、唾液、剖検脳を利用した糖化ストレスプロファイルとその生物学的意義の解明:疾患と関連する末梢血AGEsのプロファイルを実施し、疾患と関連する新たな分子を抽出した。また、非侵襲的に入手可能な検体を活用し、簡易診断への適応が期待できる因子の妥当性を検証した。統合失調症を含む症例と健常対照者で測定を実施した予備的な検討の結果、疾患群では皮膚糖化ストレスが健常群と比較して高値を示すこと、特に一部の症例では高値を示す所見を得た。(2)細胞・マウスモデルを利用した抗糖化ストレス化合物の探索とその分子基盤の解明:糖化ストレスを呈する症例由来のリンパ芽球様細胞、iPS細胞モデルを確立し、糖化ストレスに伴う細胞内代謝環境の変化を時系列で計測した。また、天然物由来抽出成分から、抗糖化ストレス作用をもつ化合物を活用して、遺伝子改変マウスでの行動薬理試験、疾患モデルとしての妥当性について検証を行った。(3)糖化ストレスプロファイルを測定する機器の臨床適応:前向きコホート研究や臨床研究に有用性の高い簡便な糖化ストレス測定機器を一般集団に対して導入検証を行い、集積した因子との関連について分析を継続した。(4)in vitroからin vivoへ基礎研究で得られた治療的コンセプトの確立:糖化ストレスプロファイルによって症例を階層化し、臨床症状の経過と相関について、多層的なデータ相互の関連について分析した。特に、症状が著しく改善した症例を対象に、時系列での検体収集を行い、症状変化と代謝産物の変動との関連について検証を行った。カルボニルストレス亢進の指標について検体収集施設間での妥当性を検証し、また、予後調査を実施した。ペントシジン蓄積が再燃・再発リスクや予後と関連する所見を得た。また、細胞内炎症反応カスケード活性化に伴う動脈硬化や心血管障害の進展などに、AGEs-AGEs受容体axisの関与が想定されることから、esRAGE濃度を測定し、RAGE受容体蛋白をコードするAGERの特異的ハプロタイプ(rs17846798ーrs2071288ー63bp deletion)とミスセンス変異(Gly82Ser)によって顕著に低下することを明らかにした(論文発表)。

マウス・細胞モデルを利用した分子基盤の解明においては、ビタミンB6欠乏マウスモデル、GLO1 KOマウスモデルを掛け合わせたマウスモデルを作成し、前頭前皮質、海馬、線条体の領域での次世代シークエンサーによる脳内遺伝子発現解析、病態生理との関連遺伝子ネットワークの検証を実施した。また、現在、リンパ芽球様細胞あるいはiPS細胞モデルにおける細胞内代謝等の分析を継続中である。精神疾患発症機序の解明において、異種性回避を念頭にしたバイオマーカー同定とその分子基盤に基づいた病因、病態の理解が早期診断、治療、予防法の創出のために必要不可欠である。CSマーカーであるPEN、VB6が重篤な陰性症状の一つである思考の解体、思考障害と強い関連を示すことが明らかとなった。また、躁うつ病と統合失調症という2大内因性精神疾患において、その一部にはCS病態基盤の共通性が示唆された。さらに、統合失調症において、PEN蓄積が再燃・再発リスクや予後予測の因子となる可能性も示唆された。AGEsマーカーを非侵襲的に皮膚から簡便に測定する体制を確立し、統合失調症では健常者と比較して皮膚AGEs値が有意に増大すること、臨床特徴と関連することを明らかにした。GLO1 KOマウスの行動解析においては、行動量の減少、強制水泳試験における無動時間の短縮、驚愕反応の減少を明らかとした。CS性統合失調症、健常者のiPS細胞を樹立し、アストロサイトへ分化、誘導する系を確立した。精神疾患の多くの症例において糖尿病、心血管疾患、肥満など様々な合併症が問題視されているが、今後、身体疾患の増悪とも関連のあるCSを軸として、CSデータ資源を十分に有効活用することは、早期からの精神疾患、身体疾患の予防介入、心身健康の増進に資する予防医学にも貢献できるものと考えられる。PEN高値、VB6低値の統合失調患者の臨床経過の特徴として長期入院中の治療抵抗性患者を指摘してきたが、本研究によって、PEN、VB6が重篤な陰性症状の一つである思考の解体、思考障害と強い関連を示すことが明らかにされた。また、他の内因性精神疾患におけるCS亢進について疾患特異性の検討をした結果、躁うつ病と統合失調症という2大内因性精神疾患のCS病態基盤の共通性を示唆しているものと考えられた。血漿PEN値と同様に、統合失調症では皮膚AGEsが健常群と比較して有意に高値を示した一方、神経症圏では有意差を認めなかったことから、内因性精神疾患と神経症圏ではCSに関連した病態メカニズムが異なることを示唆していると考えられた。以上、当該研究成果は着実に進展しており、おおむね順調である。(1)ヒト臨床検体について、血漿、尿、唾液、皮膚、剖検脳組織相互の糖化ストレスプロファイルを継続する。特に、時系列データを軸にしてデータ集積を行い、臨床経過との因果関係を検証する。これまでに、統合失調症、双極性障害、うつ病の3群において共通したマーカー、統合失調症と双極性障害の2群に共通したマーカー、双極性障害とうつ病の2群に共通したマーカー、統合失調症に特異的なマーカーを同定しており、今後、未服薬症例あるいは初発症例について症例を集積し、付随情報を統合することでマーカーとの病態との因果関係、予防因子を明らかにする。(2)細胞モデル、動物モデルを利用した基盤解明のための研究推進を継続すると共に、
分子動力学予測による心筋症発症機序を放射光回折で検証：分子内応力に伴うα螺旋の歪

変異トロポニンT導入心筋を用いたX線回折実験の結果から、E244D変異体では野生型と比べてサブユニットTからトロポミオシン/アクチンへの構造シグナルの伝達効率が過剰であることが張力増強の原因となると考えられた。一方、トロポニン分子の分子動力学計算の結果から、K247R変異トロポニンではサブユニットIとサブユニットT間の構造シグナル伝達異常により張力増強をもたらすと考えられた。以上より、これらの2つの変異はトロポニンのITアーム領域に隣接して存在するが、その病態発生の分子機序は両者で大きく異なることが明らかになった。1.回折実験用セルの改良:放射光を透過する石英ガラス(特注品)あるいはカプトン膜の間に微細な線維状筋標本を配置し、ペルチェ素子で温度管理をしながら溶液をかん流するための試料セルを作成した。2.変異(K247およびE244D)および野生型トロポニンの(追加)作成:ヒト心筋トロポニンTの野生型cDNAをテンプレートとして、オリゴヌクレオチドを用いてPCRにより変異を導入した。発現には低温発現ベクターと大腸菌(BL21)を用い、アフィニティークロマトグラフィにより精製した。3.トロポニン入れ替え法による心筋細胞への変異型および野生型トロポニンの導入:Hatakenakaらの方法に基づき、大過剰の変異トロポニンTを含む人工細胞内液に筋細胞を浸し、内因性のトロポニンを変異トロポニンTと置き換えることで、変異を導入した。4.変異型および野生型トロポニン導入筋の横断面積測定:変異型および野生型トロポニン導入筋の単位面積あたりの張力特性をより確実に決定するために、筋線維中の筋原線維とミトコンドリアなどの他の構造体を蛍光色素により染め分け、共焦点レーザ顕微鏡により筋原線維の横断面積を測定し、「K247R変異体では野生型より単位面積当たりの張力は小さくなっている」という前年度の結果を確認した。5.放射光施設でのX線回折実験および回折像の解析:心筋標本からの二次元X線回折像を野生型および二種類(K247RおよびE244D)の変異型トロポニンを導入した標本について取得した。X線による標本のダメージを避けるために、一箇所での露出時間をおさえて、数箇所の異なる場所からの回折像を一つのイメージングプレートに記録することで、よりよい画像をとることができるようになった。また、ソフトウェアMATLABによる画像解析プログラムを改良し、加算画像から微弱なトロポニン、トロポミオシン反射を分離することに成功した。ヒト野生型/変異型トロポニンTをラット心室筋細胞に導入したヒト野生型/変異型トロポニンT導入心筋のX線回折像を大型放射光施設で取得し、トロポニンTより下流の構造信号伝達過程の違いを検証した。収縮抑制剤(butanedione monoxime)存在下(弛緩条件)と非存在下(収縮条件)での回折像を比較したところ以下が明らかになった。1)ミオシン頭部とアクチンの相互作用の強さの指標となる赤道反射強度比はE244D変異体導入心筋では野生型に比べて大きかったのに対してK247R変異体導入心筋では野生型と同程度だった。このことはE244D変異体導入心筋ではトロポニンTからトロポミオシンへの情報伝達が促進されて細いフィラメントが過剰に活性化されているのに対し、K247R変異体導入心筋では野生型との違いがないことを示す。2)ミオシン層線から評価したミオシンとアクチンの相互作用もやはりE244D変異体導入心筋で強いのに対してK247R変異体導入心筋では野生型との差がなく、E244D変異体のみに特徴的な細いフィラメント活性化状態を裏付けた。以上の実験結果と比較するためにE244D変異トロポニンとK247R変異トロポニンの大規模分子動力学シミュレーションを行った結果、K247R変異トロポニンではトロポニンTとトロポニンIの静電結合組換えの結果トロポニンTとトロポニンI間の信号伝達の不確定性が増すが、E244D変異体ではトロポニンTとトロポニンIの信号伝達様式には野生型との差が認められないことがわかった。これよりK247R変異心筋ではトロポニンIとトロポニンT間の静電結合の組換えの結果、トロポニンIとトロポニンT間の情報伝達の不確定性がますことで異常な収縮が起こるのに対して、E244D変異心筋ではトロポニンTとトロポミオシン・アクチン間での信号伝達の変調の結果異常収縮が起こることが示唆された。1.回折実験用セルの作成:放射光を透過する石英ガラス(特注品)あるいはカプトン膜の間に微細な線維状筋標本を配置し、ペルチェ素子で温度管理をしながら溶液をかん流するための試料セルを作成した。

2.変異トロポニンK247Rの作成:ヒト心筋トロポニンTのcDNAはヒト心筋mRNAからRT-PCRにより増幅し、クローニング(pBluescript-2-SKT)ベクターに組み込んだ後に、オリゴヌクレオチドを用いてPCRにより変異を導入した。発現には低温発現ベクターと大腸菌(BL21)を用い、アフィニティークロマトグラフィにより生成した。3.トロポニン入れ替え法による骨格筋細胞への変異型および野生型トロポニンの導入:Hatakenakaらの方法に基づき、大過剰の変異トロポニンTを含む人工細胞内液に筋細胞を浸し、内因性のトロポニンを変異トロポニンTと置き換えることで、変異を導入した。変異体導入の効率を、電気泳動法により標本のサイズを変えて調べたところ、標本の径がおよそ20ミクロン程度で拡散障害が最小となり、変異体導入が効率よくおこることがわかった。4.変異型および野生型トロポニン導入筋の機能測定:変異型および野生型トロポニン導入筋の張力特性を調べたところ、K247R変異体では予想に反して野生型より単位面積当たりの張力が小さくなっていることがわかった。5.放射光施設でのX線回折実験:骨格筋に比べて筋原線維含有量が少なく、また配向もよくない心筋標本から、定量的な解析が精度よくできるような良好な回折像を得るための条件検索を行った。心臓から標本を採取する部位の違いによる回折像の違いと保存液の組成、照射のパターンについての検討を重点的に行った。トロポニンが明瞭に分離できる条件を探索した。6.回折像の解析:回折像の解析に際し、ノイズを除く方法を改良した。昨年度までに、Hatakenakaらの方法による変異体の心筋細胞への導入の際、心筋細胞のサイズによる導入効率の違いが無視できないほど大きいことがわかったことにより心筋標本のサイズをいろいろに変えて導入効率を電気泳動法により詳細に調べるなどの実験を行う必要が生じ、変異型トロポニン導入の際に標本がいたまない処理時間を決定するための条件検索や、骨格筋に比べて筋原線維含有量が少なく配向もよくない心筋標本から、定量的な解析が精度よくできるような良好な回折像を得るためのX線回折実験条件の検索に多くの時間を費やした。またX線回折像の解析に際しても、心筋細胞の微弱な信号からノイズを除く方法の改良を入念に行った。このため、K247RおよびE244D変異体についての実験が昨年度から本格的なスタートとなったため、K247RおよびE244D変異型ならびに野生型トロポニンTを導入した実験については順調に進み、良好なX線回折像を取得することに成功したが、昨年度に予定していたトロポニンIとCを再構成したときの回折実験や、実験計画当初に予定していたG159D変異体についての実験は時間的余裕がなく、行うことができなかった。回折実験用セルの作成および変異トロポニンの作成は目標どおり進めることができたが、Hatakenakaらの方法による変異体の心筋細胞への導入の際、心筋細胞のサイズによる導入効率の違いが無視できないほど大きいことを見出し、心筋標本のサイズをいろいろに変えて導入効率を電気泳動法により詳細に調べる必要が生じたが、測定の結果、変異型トロポニン導入の際に標本がいたまない処理時間(5時間)で拡散障壁が事実上失われるのは標本径20ミクロン程度であることが明らかになった。また、X線回折実験においては、骨格筋に比べて筋原線維含有量が少なく、また配向もよくない心筋標本から、定量的な解析が精度よくできるような良好な回折像を得るための条件決定に多くの時間を費やした。
ウィグナー解析のマイクロ波車間距離センサへの応用

マイクロ波車間距離センサは既に実用化され実際に高級車に搭載され始めているが、現実にはまだ二つの大きな課題が残されている。一つは精度の問題であり、もう一つはコストの問題である。その測定方式としては低コスト化の為にFM-CW方式やドップラー方式が専ら用いられるが、前方車両との距離が測定時間中に変動していると、それがそのまま誤差要因となり本質的に精度が上がられない欠点を持っている。FM-CW法では距離情報は信号の周波数スペクトルとして現れ、そのスペクトル解析が重要である。従来はこの部分にFFTが採用されてきた。その部分に非定常スペクトル解析の一つである時間・周波数分解能が高いウィグナー解析を採用して精度を上げるのが本研究の目的である。ウィグナー解析を用いることで精度改善が期待できるにも関わらず、それが現実的には全く検討されてこなかったのは、ウィグナー解析にはクロス項と呼ばれる偽のピークを発生させる大きな欠点があり、その為、分解能の高さにも関わらず、従来のFFTを使用する場合よりも精度が悪くなることが予想されたためである。我々は、その為に汎用に用いることが出来るクロス項の抑制法を開発した。これは、従来の事前情報が必要であったり肝心の分解能の悪化を引き起こすクロス項抑制法と異なり、事前情報なしに分解能を悪化させることなくクロス項を抑制する。この方式の採用により、車間距離センサにウィグナー解析が利用可能となる。最終年度である今年度は、昨年度までに開発した車間距離センサを対象としたFM-CW法のウィグナー解析を用いたシミュレーションプログラムと、モーター駆動の前方車両模擬装置を使った実験的研究により実際的な状況下でのFM-CW法におけるデータ解析にウイグナー解析を採用する有効性を検証した。その結果、前方車両との相対距離が変化しない場合や変化量が小さい場合は従来の手法であるFFTによる解析結果とウィグナー解析を用いた場合の精度の違いはあまり見られなかった。しかし、相対距離が大きく変化する場合は条件にもよるがウィグナー解析を採用した場合の結果が310倍の精度改善がみられた。さらに、周波数掃引率や周波数可変範囲・サンプリング速度・データ長等のパラメータを変化させた場合の精度の違いを調べ、パラメータの最適化を行った。また、実際のシステムを想定し、リアルタイム処理を可能とするために、DSPを使ったデータ処理も実現させた。その結果、データ長1024点2048点程度までであれば、クロス項抑制処理を含むウイグナー解析の計算をリアルタイムに実行可能であることを実証した。以上の研究成果や応用例をいくつかの学会や論文誌に報告すると共に、報告書としてまとめた。

その測定方式としては低コスト化の為にFM-CW方式が専ら用いられるが、前方車両との距離が測定時間中に変動していると、それがそのまま誤差要因となり本質的に精度が上がられない欠点を持っている。FM-CW法では距離情報は信号の周波数スペクトルとして現れ、そのスペクトル解析が重要である。従来はこの部分にFFTが採用されてきた。その部分に非定常スペクトル解析の一つである時間・周波数分解能が高いウィグナー解析を採用して精度を上げるのが本研究の目的である。ウィグナー解析を用いることで精度改善が期待できるにも関わらず、それが現実的には全く検討されてこなかったのは、ウィグナー解析にはクロス項と呼ばれる偽のピークを発生させる大きな欠点があり、その為、分解能の高さにも関わらず、従来のFFTを使用する場合よりも精度が悪くなることが予想されたためである。我々は、その為に汎用に用いることが出来るクロス項の抑制法を開発した。これは、従来の事前情報が必要であったり肝心の分解能の悪化を引き起こすクロス項抑制法と異なり、事前情報なしに分解能を悪化させることなくクロス項を抑制する。この方式の採用により、車間距離センサにウィグナー解析が利用可能となると考えられる。今年度は、最初にこのウィグナー解析のクロス抑制法の性能を定量的に評価すると同時にパラメータの最適化を行った。その結果、実験条件に対応してウィグナー解析部分におけるクロス項を抑制するために最適なパラメータが明らかになった。さらに、車間距離センサを対象としたFM-CW法のシミュレーションプログラムを作成した。これにより、理想的条件での信号を様々に条件を変えて得ることが出来るようになった。前記のクロス項抑制法をシミュレーションプログラムに組み入れることと、様々な条件を変えて精度や誤差に与える影響を定量的に調べることが次年度の課題である。シミュレーションばかりでなく、実験的に検証することも重要である。今年度、アンリツ(株)のマイクロ波掃引発信器を導入できたので、それを使用しての実験を開始した。前年度までのYIG発信器と異なり、再現性が高く安定しており・測定精度のパラメータ依存性を実験的に確認し、ウィグナー解析採用による精度改善効果が実験的にも明らかになった。マイクロ波車間距離センサは既に実用化され実際に高級車に搭載され始めているが、現実にはまだ二つの大きな課題が残されている。一つは精度の問題であり、もう一つはコストの問題である。その測定方式としては低コスト化の為にFM-CW方式やドップラー方式が専ら用いられるが、前方車両との距離が測定時間中に変動していると、それがそのまま誤差要因となり本質的に精度が上がられない欠点を持っている。
オジギソウはなぜ動くのか:適応進化的意義の探求

オジギソウの運動の適応的意味を解明するため、運動に異常の生じた突然変異体の作出を試み、約5000変異体の選抜を行ったが単離には成功しなかった。一方、逆遺伝学的方法によって運動に異常を起こす突然変異体を得るため、オジギソウ形質転換体の作出を試み成功した。今後、本研究によって確立した形質転換技術を用いてオジギソウの運動の分子機構を明らかにするとともに運動に関わる遺伝子を逆遺伝学的方法で機能喪失させることにより運動欠損変異体を作出し、運動の適応的意義についての研究を行うことが可能となった。(1)オジギソウの突然変異体作出のため、EMS濃度、イオンビーム強度を検討した。少量スケールでは0.5%EMSを用いることによって約50%の発芽率低下が見られたが、大量スケールでは約70%の致死率であった。これは、EMSがモル比で効くためと推定され、より高濃度での処理が必要であることがわかった。本年は約70%致死率の種子を播種し、約1200個体に袋かけをして開花したが、300個体のみからしか種子が採れなかった。再度同じ条件で約2000種子にEMS処理、播種、袋かけをし、採種した。現在、採種種子の整理を行い、順次、播種、表現型の観察を行っている。また、イオンビーム強度を検討したが、600Gyでも十分な致死率が得られず、来年度に再度実験を行うこととした。就眠運動をカメラ連続撮影する条件設定を行った。(2)形質転換系確立のために、ホルモン濃度、アグロバクテリアの濃度、ストレイン、感染時間などの条件を検討し、カルスを誘導し、アグロバクテリアを感染する実験を行った。その結果、オーキシンとサイトカイニン比を調整することによって、カルスからシュートを誘導し、さらにホルモン濃度を調整することによりシュートから根を誘導することに成功した。また、カルスに含まれる細胞にスーパーバイナリーベクターを用いたアグロバクテリアによってレポーター遺伝子を導入することに成功した。昨年度作出した突然変異体のM2ライン種子約5000粒を播種し観察したが運動異常を示す変異体は得られなかった。そこで、今年度、新たに理化学研究所仁科加速器研究センターにおいて種子2000粒を用いて、イオンビーム照射によって突然変異体を作出した。しかし、照射時期が夏になってしまったため、播種後、オジギソウが開花しなかった。発芽個体の中には運動異常を示す突然変異体が複数得られているので、来年度にM1種子を採種し、M2表現型を観察する予定である。形質転換系の確立については、これまでに、オジギソウ芽生えからのシュート再生および全植物体の再生に成功したが、本年度の研究により、このシュート再生現象は胚軸と子葉の結節部(ノード)由来のカルスにほぼ限定されることが判明した。ノード部位の細胞は他の部位と比べ、アグロバクテリウムの感染効率が非常に低く、この点が形質転換体の作出の上での大きなボトルネックと考えられた。そこで、アグロバクテリウムの感染条件のさらなる検討を行った。その結果、オジギソウ外植片とアグロバクテリウムとの共培養をこれまでの寒天培地から液体培地に変えること、およびノード部位にメスを用いて傷をつけることにより、当該部位における感染効率を大きく(GFP陽性細胞を持つ外植片の割合で10%以下から80%以上へと)改善することに成功した。さらに、ノード由来の形質転換カルスから実際にシュートの誘導にも成功した。昨年度得られた運動異常を生じるM2発芽個体の培養を続けたところ、どの株も顕著な発育不良を示し、運動機能のみを欠損した変異体は得られていないことがわかった。形質転換実験については、子葉ノード部位へのアグロバクテリウム感染条件の最適化を行った。その結果、スーパーバイナリーベクターpSB111の使用および共培養培地へのMESバッファーの添加(0.1%)が高効率でのアグロバクテリウム感染に必須であることを見出した。また、共培養培地のpHの最適化(pH 6.1)および共培養の前にノード外殖片を界面活性剤(0.03% Silwet L-77)で処理することにより、感染効率をさらに改善することができた。次に、形質転換カルスから得られた再生シュートを用いて根の誘導条件を検討した結果、水を添加しただけのバーミキュライトが最も高い誘導効率(80%)を示した。形質転換効率は最終的に12%(用いた外殖片のうち、トランスジェニック個体の再生に成功したものの割合)に達し、次世代以降への導入遺伝子の伝達も確認できた。サザンブロット解析により、得られたトランスジェニック個体においては非常に少ないコピー数(12個)のT-DNA挿入が起こっていることが判明した。