hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機・無機ハイブリッドナノ粒子を用いた極限量子ビーム微細加工プロセスの創成

ポリスチレン(PS)やポリメタクリレート(PMMA)中に金属ナノ前駆対を含んだ膜に、電子線を照射することによって、有機・無機ハイブリッドのパターン形成に対する高分子の選択や線量や加熱といった合成プロセスの最適化を透過型電子顕微鏡や吸収分光法によって行い、ポリマー薄膜中での銀ナノ粒子および金ナノ粒子の形成機構を明らかにした。また、多量の金属イオンがある場合のレジストを試作し、電子線描画装置を使って有機・無機ハイブリッドナノ粒子の微細パターンの形成を行い、成功した。高感度、高解像度、低ラフネスを示す極限量子ビーム微細加工プロセスを創成するために、平成26年度は固体有機中に多量の金属がある場合の反応を解明し、量子ビームから付与されるエネルギーを100%利用できる反応系を探索することを目指した。ピコ秒パルスラジオリシス法を用いて固体中でのポリヒドロキシスチレンダイマーラジカルカチオンの観測とその生成量を見積もることに成功した。この結果より、高分子固体中での反応機構の解明の糸口を見つけることができた。同様に、ポリスチレン固体中での多量の金属イオン前躯体が存在する固体中でのパルスラジオリシス法での実験を行い、ポリスチレン中での金属ナノ粒子がアグリゲーションしていく過程の観測に成功した。このように、固体中での金属ナノ粒子の形成過程を観察できたので、高分子薄膜中でも金属ナノ粒子がどのように生成されるか明らかになりつつある。合成した有機・無機ハイブリッドナノ粒子レジストが電子線露光およびEUV露光装置でパターンが形成できることが明らかになったので最適化した有機・無機ハイブリットナノ粒子レジストを試作し、EBやEUV露光で10 nm以下のパターン形成を試み、どこまでパターン形成可能であるかを確かめる。同時に、電子線露光装置は照射時間がかかるためにArF露光装置を使っても同時にレジスト性能評価を行い、研究を加速させる。28年度が最終年度であるため、記入しない。放射線化学固体中での金属ナノ粒子の形成過程を観察できたので、合成した有機・無機ハイブリッドナノ粒子薄膜の形成過程の解明を行う。γ線及び化学的還元法によって作られたコアの金属ナノ粒子を作製し、その後、化学的に修飾して様々な有機・無機ハイブリッドナノ粒子を合成する。紫外光電子分光(UPS)を用いてイオン化しやすい有機・無機ハイブリッドナノ粒子レジストを探索するとともに合成方法や構造の違いによってイオン化ポテンシャルにどのように影響するのかを明らかにする。また、合成した有機・無機ハイブリッドナノ粒子をQCM法と動画原子間力顕微鏡によるを併用することで現像過程を解明する。さらに、実際にシリコン基板上にスピンコートし、薄膜を形成して、75 kVの電子ビーム描画装置を使って微細パターンが形成可能であるか調べる。購入予定の物品が購入できなくなったため。また、予定していた学会発表に参加できなくなったため。購入予定の物品が初年度に購入できなかったため。また、初年度ということもあり、学会発表に予定していたとおり参加できなったため次年度使用額は物品費の購入、必要な薬品類、器具などの消耗品および学会発表のための国内外の旅費にあてる28年度が最終年度であるため、記入しない。
ジェネティック・ニューロダイナミクスの開拓

今年度は、研究実施計画に沿って、1.蛍光染色条件の絞り込み、2.既知タンパク質の発現時期同定法、3.ブロッカーによる特定タンパク質のブロック法、4.ニューロダイナミクスの解析法について研究を進めた。1については、抑制性シナプス、興奮性シナプスをそれぞれ、VGluT1、VGATで再現良く染色することを可能とする手法を確立した。2については、ニューロンの核、軸索、樹状突起に加えて、抑制性シナプス、興奮性シナプスのそれぞれに特異的なタンパク質の発現量を2ヶ月の長期に渡って定量的に計測することが可能となった。3については、ピペッティングによるブロッカの注入、インパルス測定、ブロッカの除去、インパルス測定の手順を繰り返すことにより、再現性が保証できる実験条件を、特定タンパク質に対して試みたが、実験回数が十分でなく再現性についての課題が残った。4については、平均発火、同期バースト、リターンマップ、相関などの主要時系列データの解析が可能となった。研究成果の一部は、多電極アレイに関する最大規模の国際会議(MEA Meeting 2010、ドイツ、参加国数20,2010年7月)において発表され、数多くある候補の中から論文中の蛍光染色イメージの一つが"the most impressive image"としてProceedingの表紙に採択された。また、本研究で得られた1,2,4に関する結果の一部は、同期バーストに必要なネットワークの最小サイズに関する論文(Neuroscience 171,50-61,2010.)においてまとめられた。また、論文中の蛍光染色イメージの一つが、Neuroscience誌(論文の掲載号)の表紙を飾った。2003年のヒトゲノム塩基配列完全解読に代表されるように、分子生物学は急速な勢いで進展し、分野を超えて大きな広がりを見せており、脳科学においても、行動などの脳機能と遺伝子との関係が活発に研究されている。脳の情報処理は、ニューロン間を行き交うインパルスのダイナミクス、即ちニューロダイナミクスとして実現されており、脳情報処理の解明には、ニューロダイナミクスを分子生物学的手法によって理解することが重要である。しかし、そのような研究はほとんど行われていない。そこで、分子生物学とニューロダイナミクスを直接接続する新規研究領域を開拓するための萌芽的な研究を行うことを目的とした。今年度は、研究実施計画に沿って、主に以下の2点に関する研究を行い、いずれも、多電極アレイ上での実験が可能であることを確認するに至った。1.免疫蛍光染色条件の絞り込み試料は(株)SUMILONのラット大脳皮質由来の細胞を用い、ニューロンの核、軸索、樹状突起、興奮性、抑制性、スパインなどの主要パーツ特異的な既知タンパク質発現を免疫蛍光染色によって再現良く同定できる実験技術を確立することを目指した。既知タンパク質発現の蛍光体用抗体ライブラリとして知られているが、温度・濃度などの最適な条件を決定する必要があるので、これらの条件を振りながら、免疫蛍光染色条件を絞り込むことによって、再現性を確認することができた。2.既知タンパク質の発現時期同定法培養初期から異なる時期で免疫蛍光染色を行うことによって、既知タンパク質の発現時期を同定することを試みた。(株)SUMILONのラット大脳皮質由来の細胞を、多電極プローブに1平方ミリメートルあたり500個の密度で撒き、5%CO_2を封入した培地でプローブを満たした培養条件で行った。さらに実験を続ける必要があるが、方法は明確になった。
地域で活躍する医療従事者の英語ニーズの解明

グローバル化が進むなか、医療保健現場でも英語スキルが重要となっている。しかし、地域で勤務する医療従事者の英語ニーズは明らかにされていない。本研究は、地域に在住する医師・看護師が日々の業務のなかで求められる英語スキルを確認した。香川県・岡山県にある病院(計6施設)でアンケート調査及びインタビュー調査を行った。その結果、医師につきましてはリーディングの重要性を確認し、看護師にはスピーキングが求められた。ただ、大学のころ医師も看護師も英語スピーキングを学びたかったことも明らかになった。本研究で得られた示唆は大学における英語教育、及びスタッフのための英語支援プログラムの発足には大変有意義である。平成27年度は、2つの医療施設で医師、看護師を対象としたアンケート調査を実施し、1200部以上の有効回答を得た。分析の結果、以下のことが明らかとなった。1.医師、看護師は英語を非常に大事と考えていた。2.医師の90%、看護師の60%以上が職務上で英語を使用した経験を有していた。3.英語の必要性を感じているが、英語を使うことはストレスだと感じていた。4.自分が受けた英語教育に対して、「現在の仕事に役に立っている」、「満足している」と言う意識は低かった。5.医療従事者を目指す学生にとって重要な英語教育の内容は、「TOEIC」より、「スピーキングとリスニング」と回答しており、医学英語・看護英語などより基礎的な英語を話す練習が望ましいと考えていた。平成27年5月、香川大学医学部倫理委員会に本研究の倫理審査を申請し、6月に研究計画の承認を得た。同年10月12月、四国にある大学病院を研究対象施設として、各医局および看護部長をゲートキーパーとして約900部のアンケート用紙を配布し、688部の有効回答があった(医師198名、看護師490名:回収率76%)。科研費で研究補助者を雇用し、アンケート入力作業をおこない、その後、研究者によりデータ分析をおこなっている。平成28年1月3月に四国にある県立病院でアンケート調査を実施。こちらでも病院長、看護部長および事務部長の協力を得て、745部のアンケートを配布。有効回答数は586であった(医師69名、看護師517名:回答率78%)。データの入力および分析を進めている。3施設目の病院に関しては、現在準備中。加えて、アンケートに回答いただいた方からインタビュー参加者を募集しているところである。本研究で得たデータ分析の結果、以下のことが明らかとなった。1.病床数が200床以上の大規模病院で勤務する医師および看護師の英語に関する経験は小規模病院(病床数200床未満)で勤務する医師および看護師の経験より高い。2.すべての病院で勤務する医師および看護師は大学の英語教育に満足感が低い。3.すべての病院で勤務する医師が英語スキルアップセミナー等に興味を持っていたが、看護師の場合は大規模病院で勤務する看護師のみがその興味を持っていた。本研究は、地域で活躍する医師にとって英語の重要性を明らかとした。そして、大規模病院で勤務する看護師も英語が必要のようである。医師、看護師を対象する有効的な英語スキルアップセミナー等の調整、計画の必要性が示唆された。平成28年度は、香川県にある3つの医療施設で医師、看護師を対象としたアンケート調査を実施し、1000部以上の有効回答を得た。平成27年度は2つの医療施設でアンケート調査を行ったので、現在まで5つの医療施設において調査したこととなる。調査した医療施設は病床数により3つのグループに分けている(大規模病院、中規模病院、小規模病院)。全体で、2000部以上の有効回答を得た。よって、アンケート調査のフエーズが終了することができた。加えて、28年度は大規模病院で勤務する10名の医師を対象にインタビューを実施した。平成28年度は、3つの医療施設でアンケート調査をおこなう予定である。27年度と同様に、回答率70%以上を目指している。そのために各施設でのゲートキーパー(例えば病院長、看護部長、事務長)と連絡をし、進めていく予定である。インタビューに関しては、今年度68名を選び、インタビューガイドに沿って実施する予定。平成29年度は、インタビュー調査が中心となる。大規模病院、中規模病院、小規模病院で勤務する医師、看護師に対するインタビュー(約20名)を行う予定である。現在、インタビュー参加者を探し、計画している。平成27年度度、静岡市に開催する国際学会(JALT2015)に発表アブストラクトを応募したが、アクセプトされなかった。研究代表者と分担者の一人が発表できなかった。そのため、差額が生じた。

1つの学会に発表抄録がアクセプトされなかったため(韓国で開催するKOTESOL)、参加できず、旅費(100,000円)は必要なかった。平成28年度、国内発表が3つ予定している(アクセプトされた)。研究代表者と分担者の一人が発表する予定であり、昨年度の差額を使用する予定である。
動物の幼少期環境の整備に向けた分子神経行動学的研究

動物は母子間の絆を基に、仔の正常な社会性の発達がエピジェネティックなメカニズムを介してなされることが知られつつある。筆者らは早期に母子間を分離する早期離乳によって、不安行動の上昇、攻撃性の上昇と共にストレス内分泌反応は亢進することを明らかにしてきた。またこれら行動変化に伴い、ミエリン形成の早期化、海馬神経新生の低下、前頭葉における脳由来神経栄養因子(BDNF)の発現量の低下を見出してきた。さらに、早期離乳された仔マウスにおける48時間以上にわたるグルココルチコイドの上昇を認め、これが早期離乳による不安増強の原因因子であることを同定し、このグルココルチコイドは前頭葉における永続的な高グルココルチコイド状態を誘導することを明らかにしてきた。これらのことから、母子間の絆の略奪のもたらす動物の社会性や情動行動の発達への影響は多大であり、またこれら背景には高グルココルチコイドが関与することが示唆された。本研究の目的は、幼少期社会環境による情動と社会性の発達に関する分子神経科学的基盤を明らかにし、発達に重要な母性因子の同定と、その代替法を見出すことにある。本年度は、早期離乳されたマウスでの脳内で部位特異的なBDNFの低下を見出し、さらにその中枢作用機序の解明に向けて研究を推進している。現時点まで、1) BDNFのプロモーター領域特異的な発現の抑制、2)早期離乳されたマウスでの長期的副腎皮質ホルモンの分泌、3)前頭葉および海馬におけるBDNF含有細胞とグルココルチコイド受容体との共存、を見出した。これらのことから、早期離乳動物では、離乳直後の長期的グルココルチコイド分泌が起こり、これが脳内前頭葉、さらには海馬のBDNF産生細胞に直接的に作用し、その発現制御領域特異的に抑制をかけ、最終的なBDNFタンパク発現量の低下を導いていると予想できた。今年度は、1)BDNFのプロモーター領域特異的な発現の抑制として、プロモーター3の領域を同定した。この領域はBDNFの可塑的発現に関わる部位であることから、早期離乳などの社会経験によるものがエピジェネティックな制御を受けた可能性が示唆された。2)早期離乳されたマウスで認められる48時間以上の及ぶグルココルチコイドの過剰発現が、永続的な中枢機能変化の原因であることを実証するため、人為的にグルココルチコイドの分泌抑制を行ったところ、成長後の不安行動が緩解したことから、早期離乳の原因物質として、グルココルチコイドを同定した。3)早期離乳に認められる雌雄差の原因を追及することを目的とし、周産期にテストステロンを処置したマウスを作出し、成長後の不安行動を評価した。その結果、テストステロン処置メスマウスでも早期離乳による不安行動の上昇が確認され、この時期のテストステロンによって、オス型の脳が形成され、早期離乳に対する脆弱性が獲得されることが明らかとなった。これら3つの知見を基に、さらなる原因解明に向けた研究を進めている。早期離乳されたマウスの生後2-3週齢時にBDNFを脳室内投与することで、不安行動の改善が認められ、さらにその効果が永続的であったことから、生後2週から3週にかけての前頭前野におけるBDNFの発現調節が不安行動の発達に重要であるとの仮説を立てている。平成22年度において、1)前年度までに見出した脳内責任部位候補である前頭葉におけるグルココルチコイドの含有量が、早期離乳によって上昇していることが確認された。1)同じく前頭葉におけるグルココルチコイド活性酵素の11b-HSD1の永続的な上昇が確認された。3)11b-HSD1の阻害薬であるcarbenoxoloneを末梢性投与し、早期離乳操作によって上昇する不安行動が改善されることを見出した。

4)成熟後に前頭葉特異的に薬物処置する技術を開発し、これによってグルココルチコイド受容体拮抗薬の局所処置による早期離乳誘発不安行動が改善することを明らかにした。これらの結果から、早期離乳によって上昇したグルココルチコイドが脳内の11b-HSD1の発現量を永続的に変化させ、その結果として、BDNFの発現抑制と、それを介した不安行動の上昇という、早期離乳によってもたらされる一連の脳内メカニズムが明らかとなることが明らかとなった。
状況的行為の観点から見た情報利用:知識の実践的マネジメント概念を援用して

本研究の目的は、組織体のワークの実践者による知識の実践的マネジメントの達成と状況に埋め込まれた情報利用の達成の相互関係性を詳細に明らかにすることである。2009年度には、理論面では次の点の論証を行った。(1)Chatmanの一連の研究を新たに緻密に再解釈することにより、彼女が社会的実践を基盤とする情報利用研究の新たな視点を萌芽的に提示していたことを見出した。(2)現在までの協同的情報行動研究の検討を通じ、Chatmanの視点・協同作業の扱いを前景化する協同的情報行動研究の視点の両者を適切に反映・発展させた新たな研究アプローチにより、社会的実践を基盤とする情報利用研究が本格的に遂行可能であることを明らかにした。(3)(2)の新たな研究視点として、知識の実践的マネジメント論を基盤に、状況に埋め込まれた情報利用を追究するというアプローチが有効であることを明らかにした。理論面の検討を応用・実現するものとして、組織体のワークの状況に埋め込まれた知識の実践的マネジメントおよび情報利用がどのようになされているかを、パロアルト研究所の研究プロジェクトに参加し、エスノメソドロジー的フィールドワークを通じて、次の内容で経験的に記述・分析した。(1)IT企業のある製品開発プロジェクトにおけるタスクマネジメントおよび情報共有のされ方を記述・分析し、その理解を基に、よりよいタスクマネジメントおよび情報共有を目指した実践の再デザインを行った。(2)IT企業の非定型業務を扱うプロジェクトで、組織フィールドワークの方法論の検討に参画した。国内で定期的に研究打合せに参加したほか、夏期に渡米しワークショップに参加した。(3)医療機関の保健指導の面談の状況における指導および情報作成・提供のされ方とその後の受診者の取り組みの関係を記述・分析した。以上の研究の一部は既に発表済である。報告者の研究の目的は、組織体のワークの実践者による知識の実践的マネジメントの達成と状況に埋め込まれた情報利用の達成の相互関係性を詳細に明らかにすることである。方法論的側面では、エスノメソドロジー・フィールドワークを採用している。2008年度の報告者の研究は、大きく二点からなる。一点は、研究の理論的意義をより詳細・明確に示すことを狙いとした、既往研究の論点整理である。報告者の研究は、情報利用研究の社会的アプローチの知見の発展に寄与すると強く予想されるものとして、状況に埋め込まれた情報利用に焦点をあてている。本年度は、社会的アプローチによる研究の中心的研究者であるElfreda A.Chatmanによる研究視点を改めて詳細に検討し、社会的アプローチによる情報利用研究の一つの到達点、そこから見出される今後の研究の展開方向性を具体的に整理・提示した[学会発表後、投稿中]。以上の検討から、報告者の理論的意義の支持・強化につながる知見が得られた。もう一点は、パロアルト研究所の研究プロジェクトに参加する形で遂行した、ある企業におけるフィールドワークである。得られたデータは、今後、研究目的にある組織体のワークの実践者による知識の実践的マネジメントの達成と状況に埋め込まれた情報利用の達成の相互関係性をエスノメソドロジー的に記述・分析する上で、題材とする。また既に、実際の記述・分析の一部を上記研究プロジェクトメンバーとの共同研究として提示した。具体的には、報告者たちの視点が情報利用研究で最近提示された概念装置(HIB・CIB)に見られる視点を拡大・進展させるものとして位置づけられること、並びに報告者たちの記述・分析が題材としたフィールドのワークに実際的な還元をもたらしたことを論じた[投稿中]。また、学会発表は、最新の図書館・情報サービスの理論に寄与するものである。
無限アソシエーションスキームにおけるDelsarte理論の研究

アソシエーションスキームに付随するBose-Mesner代数の二つの基底{A_i}, {E_i}の双対構造から得られる線形計画限界は,符号理論・デザイン理論において良い特徴づけを与えてきた(Delsarte理論).重要なクラスにP多項式スキーム・Q多項式スキームがあり,それらの無限集合版であるランク1対称空間・無限距離正則グラフを,Bose-Mesner代数の生成元の個数の観点から一般化し,無限アソシエーションスキームを定義したい.無限アソシエーションスキーム上でDelsarte理論を確立し,より統一的な視点から符号理論・デザイン理論を再構築する.アソシエーションスキームに付随するBose-Mesner代数の二つの基底{A_i}, {E_i}の双対構造から得られる線形計画限界は,符号理論・デザイン理論において良い特徴づけを与えてきた(Delsarte理論).重要なクラスにP多項式スキーム・Q多項式スキームがあり,それらの無限集合版であるランク1対称空間・無限距離正則グラフを,Bose-Mesner代数の生成元の個数の観点から一般化し,無限アソシエーションスキームを定義したい.無限アソシエーションスキーム上でDelsarte理論を確立し,より統一的な視点から符号理論・デザイン理論を再構築する.
ニッチによる免疫系自己形成の分子機構の解明

(1)自己識別を担う免疫担当細胞の産生・維持におけるCAR細胞の役割の解明。CAR細胞の細胞数を低下させたマウスでリンパ球前駆細胞と成熟リンパ球が著減していることが明らかになった。(2)CAR細胞によるリンパ球前駆細胞、免疫担当細胞の制御機構の解明。世界的に骨髄の造血ニッチ細胞は培養できておらず、主要なニッチ細胞であるCAR細胞も、フローサイトメトリーで純化・分離すると従来の骨髄細胞の試験管内培養法では培養できない。そこで、CAR細胞を培養する試験管内培養系(CAR細胞骨髄ニッチ培養)の樹立を試み、増殖するCAR細胞の頻度を増加させたが、完全な培養系の樹立には至らなかった。(3)CAR細胞の自己識別機構形成機能を調節する分子機構の解明。CAR細胞で高発現する遺伝子の中からCAR細胞の機能調節に関与する可能性がある機能遺伝子の欠損マウスの作製を進めた。(4)CXCL12の免疫系形成における作用の分子機構の解明。生体骨髄より免疫担当細胞やその前駆細胞分画を分離し、試験管内でCXCL12とTPO、SCF、FL、IL-7の細胞増殖・生存・細胞周期の長さ・分化への作用を解析した。免疫系自己形成に重要であることが期待される遺伝子について、変異マウスの作製など解析が順調に進展しているため。現在の研究を継続し、免疫担当細胞の産生・自己識別能形成・維持におけるCAR細胞の役割とその作用の分子機構、CXCL12の免疫系形成における作用の分子機構の解明、CAR細胞の免疫系自己識別機能形成を調節する分子の同定,二次リンパ組織の自己識別機構の維持におけるCXCL12発現細胞の役割を解明することをめざす。成体の骨髄では、自己識別を担うすべての免疫担当細胞が造血幹細胞より産生され,形質細胞や記憶リンパ球が維持される。産生される免疫担当細胞の種類や数やレパトアは、ニッチ(niche)と呼ばれる特別な微小環境により調節されていると推測されてきたが、その実体や機能は長年明らかでなかった。私たちはこれまでにケモカインCXCL12が造血幹細胞、Bリンパ球、形質細胞様樹状細胞(pDC)の産生に必須であることを明らかにし、骨髄でCXCL12を高発現し突起を有する細網細胞(CAR細胞)がニッチ細胞であることを示唆した。本年度は、この独創的な知見を基盤に以下のような成果を得た。・自己識別を担う免疫担当細胞の産生・維持におけるCAR細胞の役割の解明。CXCL12-DTRマウスにおいて、CAR細胞特異的な欠損誘導に成功した。その結果、CAR細胞欠損マウスでBリンパ球前駆細胞が著明に減少し、CAR細胞がBリンパ球産生に必須のニッチであることが明らかになった。この成果は、機能が証明されたBリンパ球造血ニッチの世界初の同定となり、免疫学・血液学における重要な発見である。・CXCL12の免疫糸形成における作用とその分子機構の解明。がんやウイルス感染に対する生体防御に重要なNK細胞の産生にCXCR4が必須であることを明らかにした。また、骨髄より免疫担当細胞前駆細胞分画を分離し、CXCL12がNK細胞系列で作用することを明らかにした。この成果により、NK細胞の産生に必須の3つ目のサイトカインが同定された他、CXCL12は骨髄で産生されるすべての免疫担当細胞の産生に必須である唯一のサイトカインであることが明らかになった。
ポーラス金属酸化物光アノードのナノ構造制御による高効率太陽光水分解

高効率太陽光水分解系の水の光酸化アノードとして、Fe2O3、WO3などの可視域n-型半導体電極に高い関心が寄せられている。高い表面積を有する結晶性メソポーラス金属酸化物半導体電極は、通常の金属酸化物半導体電極よりも高い光アノード特性が期待される。しかし、多くの金属酸化物で高温での結晶化の際にメソポーラス構造が崩壊してしまうため、結晶性メソポーラス金属酸化物の合成は困難である。本研究では、親水性芳香族部位を有する界面活性剤テンプレートを利用した独自の手法を用いて小細孔を有する結晶性メソポーラス金属酸化物半導体光触媒の合成に挑戦すると共に、その細孔構造制御を目指して研究を行った。TEM測定より、作製したWO3/PAL2-16表面には直径約3 nmの細孔が規則正しく形成されているのが確認された。窒素下で焼結(450 &ordm;Cまたは550 &ordm;C)した後、酸素雰囲気下に変更して焼結を続けると、WO3が結晶化するため規則的な構造がやや壊れる傾向を示すものの、メソポーラス構造が保持されることが分かった。空気下で作製したWO3サンプルでは、メソポーラス構造が保持されなかったことより、窒素/酸素の雰囲気変更が重要であることが示された。窒素下で焼結することによりPAL2-16キレート剤が炭化され、これがメソポーラス構造の支柱となるため、結晶性メソポーラス構造が保持されたと考えられる。WO3/PAL2-16電極を用いた光触媒反応では、バルクのWO3電極と比較して、電荷量が6.6倍向上し、酸素発生量も12倍に向上した。このように、結晶性メソポーラスWO3電極が高い光電気触媒活性を示すことを明らかにした。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
医療政策評価研究のためのレセプトデータ利用に関する基盤整備

医療資源が限られる中、効率的に医療費を用いるためには、自己負担の変化、診療報酬の変化、費用対効果の政策利用等の医療政策がどのような影響を与えるかを分析し、政策効果を判定することが重要である。本研究では近年蓄積されている様々なデータベースを用い、重要な政策課題の分析を行った。その結果、競争と高度医療技術の関連、自己負担減少が医療サービス利用を通じて健康に与える影響は所得層によって異なることなどが明らかとなった。今年度は、1画像診断技術の普及に及ぼす病院間競争の影響2レセプトデータを用いた治療実態や疾患医療費の分析を行った。高度医療機器の普及と使用について、レセプトデータを用いる分析の前段階として医療機関から得られたデータを用いて、日本において他国に比べて人口あたりの機器数が多いMRI、CTといった画像診断技術の普及要因の探索をおこなった。具体的には、地域の医療機関競争度と読影を含めた総合的な画像診断技術の普及の関連を分析した。その結果、総合的な高度画像診断技術の導入に競争が有意な影響を与えていることが判明したサブサンプル分析の結果より,民間病院では競争と導入は有意に関係する一方,民間以外の病院では競争と導入は有意に関係しないことが示された。競争激化によって医療技術の使用が増加し、医療の質を改善しない場合まで技術適応が拡大されるのであれば、競争は医療の質にむしろ悪影響を与える可能性があることが示唆される。レセプトデータを用いた分析については、全国のレセプトデータのデータベースであるナショナルデータベースを用いて、糖尿病網膜症などへのレーザー治療の実態調査を行った。疫学、医療情報学、眼科学の各分野の研究者と共同研究を行うことで、レセプトデータ分析上の注意点について詳細に検討した。また、レセプトデータで得られた情報と臨床情報の乖離についてレセプトデータの妥当性の検討が今後重要となるが、こちらについても文献的検討を行っている。今年度は実際にレセプトデータを用いた研究に着手できた。また、レセプトデータ以外の医療の個票データを用いることで、レセプトデータを用いることで同様の分析を行う際、異なる観点からの分析が可能となるかどうかについても事前に検討を行うことが出来た。昨年度に引き続き,DPCやレセプトデータを用いた医療政策の評価研究を行った。今年度は,自治体の医療費助成が医療需要に与える影響を分析した。自己負担の効果を検証することは非常に重要な課題の1つである。だが,外来サービスに対する自己負担が入院サービス利用に与える効果のようなサービス間の関係に関する検証は十分に行われていない。そこで,近年急速に対象者が拡大している市区町村による子どもの医療費の実質的無償化助成政策に着目し,外来サービスの自己負担減少が入院サービス利用に与える効果を検証した。2012年度と2013年度のDPCデータ(366,566件の入院)を,制度変更が起きる市区町村レベルに集計し,固定効果法を用いて分析を行った。さらに地域の所得水準によって結果が異なるのか否かも検証した。分析の結果,自己負担の減少は,地域所得によって違っていることが示された。低所得地域では,自己負担引き下げは入院件数を有意に減少させており,高所得地域では,入院件数を有意に増加させていた。この結果は,低所得地域では入院と外来は代替的であり,高所得地域では補完的であることを示唆している。自己負担引き下げの助成にかかる費用は,低所得地域においては入院の減少によって部分的に相殺される可能性があるが,高所得地域ではそのような期待はできず,むしろ外来への助成は,医療費を増加させる傾向にある。計画通りで、特に問題なく順調に進んでいる。昨年までは、DPCやレセプトデータを用いた医療政策の評価研究、自治体の医療費助成が医療需要に与える影響を分析した。今年度は、医療政策の評価研究として、地理的なアクセスのアディクションへの影響を分析した。現在、IR(統合型リゾート)建設に際してカジノを併設するかが政策課題となっている。カジノは地域経済に消費拡大に伴う雇用増加などで正の影響を与える可能性があるが、ギャンブル依存の増加による負の影響も無視できない。医療経済学では、ギャンブル依存以外にも酒販店のアルコール依存に対する影響、ファストフード店の肥満に対する影響など、消費地へのアクセスの与える影響が分析されてきている。日本での研究はほとんど見られないため、今年度はパチンコ店へのアクセスがギャンブル依存のリスクを高めるかどうかを検証した。方法は、6500人の成人に対してインターネットによる調査でギャンブル依存のリスク指標を調査した。回答者の郵便番号と全国のパチンコ店の住所データから距離を調べ、距離とギャンブル依存のリスクの関連を操作変数法を用いて分析した。分析の結果、自宅から近い範囲にパチンコ店があると、男性や低所得者ではギャンブル依存のリスクが高まることが示された。本結果からは、ギャンブル依存のリスクには距離が影響する可能性が示唆されており、その影響は男性と低所得者で有意であった。医療政策の上からも今後のギャンブル施設の場所に関する議論が必要であることを示している。

今後は、レセプトデータや類似データをもちいた政策評価の研究に着手する。また、臨床・公衆衛生研究者とのネットワークを拡大することで、レセプトデータの医療経済研究への応用性を高めていく。これまでは医療のデータのみを取り扱った研究を行ってきたが、政策が社会保障全体にどのような影響を与えるかを評価することはほとんど進んでいない。特に近年、医療と介護の連携に関して、供給政策として地域包括ケア体制の整備など様々な施策が行われているが、医療と介護の関係に関する実証的な研究は我が国ではもちろん、世界でもほとんど行われていない。そこで、H29年度は医療と介護の連携の評価について、ある政令指定都市と協力し医療と介護のレセプトを同時に連結されたデータの構築を行う。データの構築の後、高齢者の医療の自己負担変化を用い、医療の自己負担変化が起こったときに、介護費用がどのように変化するかを検証する。結果としては、医療の自己負担が下がることで、医療需要が増加することは先行研究と同様の結果が得られることが予想される。本研究では、医療需要の増加と同様介護需要も補完的に増加するか、医療需要の増加とは代替的に介護需要は減少するのかが明確となり、医療費自己負担変化の政策評価をより幅広い見地から評価することができる。そのほか、医療系研究者との共同研究により、健康リスクと医療費・介護費の関連などについても実証研究を行っていく。医療経済学差額は少額ではあるが、予定していた国内出張で来年度以降に変更したものがあったため。代表の後藤は、平成28年4月に京都大学から慶應義塾大学に異動したため、研究室立ち上げ等に一定の期間が必要となった。そのため、当初予定されていた国内・国外出張等を平成29年度に行うこととした。来年度より代表研究者が他大学に移動するため、打ち合わせ等の国内出張が当初予定より増えることが予想される。分担研究者は京都大学に在籍中のため、研究打ち合わせに対する国内旅費が新たに必要となるため、そちらに充当する。また、今年度国際医療経済学会での報告を予定しているため、そちらの出張旅費にも充当する。
一般並列アーキテクチャのための任意粒度自動並列化コンパイラの研究開発

京都大学工学部情報工学科津田研究室で10年にわたり開発したス-パコンピュータ用自動ベクトル化コンパイラV-Pascalをもとに、自動並列化機能の付加・実現を図るため、特長ある要素技術を開発し、コンパイラとしての全体の構築と評価を行った。(1)並列化のための、より強力な並列実行可能性検出、(2)実行時間予測をもとに並列化の最適粒度選択、(3)データ参照の局所性を高めるためのデータ分割/ループ変換(一重化、ループ分割/統合など)の機構、(4)並列アーキテクチャの抽象化による自動並列化における機械依存の最小化、など困難なテーマが存在している。これに対し、本研究では、上記(1)に関し、とくにポインタ変数とそれが扱う各種データ構造の自動認識、ポインタ変数が介在するデータ参照依存について、新しいアルゴリズムを開発し、コンパイラに塔載することにより、自動並列化の対象範囲を拡大した。とくにヒ-プから領域の割り付けをうけてポインタ変数が指すデータ構造に絡むデータ依存を解析し、並列化を行うことは従来から困難であったが、本研究では、それを解決するものである。(2)に関しては、実用に耐える充分な精度の機構を実現することは困難で、全世界的にも成功していないのが現状であるが、依存関係を行列表示し、これにビュー機能を付加することにより、さまざまな粒度で並列性の検出が可能なようにコンパイラを開発した。以上のように、現在困難な自動並列化にむけて実用上有効な機構を考案し、それをコンパイラ上で実現した。充分有用な知見が得られたと結論できる。研究目的は、現状の自動並列化技術を大きく前進させる独自の新規な手法を採り入れた一般並列アーキテクチャのための自動並列化コンパイラを研究開発することである。本年度は、交付申請書の研究計画に記したとおり、システム全体の基本設計/詳細設計を行った。次年度の計画変更はない。今年度の計画に挙げた具体的な項目の一つに、機械依存部分の記述のための対象計算機の諸特性の検討がある。これに関して得られた新たな知見をまとめる。エンドユーザが現状で利用可能な並列計算機を利用し、現在までに成功したと思われる実規模数値処理プログラムの並列計算は、(1)量子色力学QCD、(2)量子化学(分子軌道法)、(3)数値流体力学CFD、(4)資源探査(Oil reservoir,地震波解析)など限られたものしかない。これらは、元来高い並列度を有する問題で、しかも、プログラムの全ライフに渡り、高い並列度が持続する。すなわち、元々独立な数多くのジョブの集まりであるものである。逆に、こういうタイプに属さない一般の数値処理では、並列性を単純には引き出せない。特に、並列計算機のアーキテクチャに精通しないエンドユーザには、到底並列化は不可能か、または、膨大な労力を要するために、ほとんどあきらめられている状態であると結論できる。そのため、結果的に現在エンドユーザに利用可能などの並列計算機も、汎用的にはほとんど有効利用されていないことが判明した。この知見は、本研究が目的とするコンパイラによる自動並列化技術の確立が急務であることを実証するものである。

これに対し、本研究では、上記(1)に関し、とくにポインタ変数とそれが扱う各種データ構造の自動認識、ポインタ変数が介在するデータ参照依存について、新しいアルゴリズムを開発し、コンパイラに搭載することにより、自動並列化の対象範囲を拡大した。とくにヒ-プから領域の割り付けをうけてポインタ変数が指すデータ構造に絡むデータ依存を解析し、並列化を行うことは従来から困難であったが、本研究では、それを解決するものである。(2)に関しては、実用に耐える充分な精度の機構を実現することは困難で、全世界的にも成功していないのが現状であるが、依存関係を行列表示し、これにビュー機能を付加することにより、さまざまな粒度で並列性の検出が可能なようにコンパイラを開発した。以上のように、現在困難な自動並列化にむけて実用上有効な機構を考案し、それをコンパイラ上で実現した。充分有用な知見が得られたと結論できる。
TALEN法による多重遺伝子破壊株を用いたヒト小胞体関連分解因子の網羅的機能解析

小胞体のN型糖鎖からのマンノースの2ステップトリミングが糖鎖依存的分解経路に必須である。我々は最初のマンノーストリミングがEDEM2によって遂行され、次のマンノーストリミングがEDEM3/1によって遂行されるということを示した(Ninagawa et al., JCB 2014)。またEDEM1/2/3をすべてKOしたEDEM triple KO細胞を用いて、シビアな構造異常糖タンパク質は糖鎖依存分解経路に加えて糖鎖非依存分解経路でも処分される」ことを立証した(Ninagawa et al., JCB 2015)。小胞体で新規合成されたタンパク質は、ジスルフィド結合や、N型糖鎖付加などの翻訳後修飾を受け、小胞体シャペロンなどの助けを借りて高次構造を形成し、正しい立体構造を獲得したタンパク質のみがゴルジ体以降の分泌経路へと進む。一方、どうしても正しい立体構造を獲得できないタンパク質は、小胞体関連分解と呼ばれる機構により小胞体から細胞質に逆行輸送され、ユビキチン・プロテアソーム系によって分解される。小胞体関連分解には様々な経路が存在することが示唆されているが、糖鎖依存的分解経路が最も良く研究されてきた。この経路では、マンノース9個を含むM9型糖鎖からマンノースが順次刈り込みされ基質が分解へと導かれる。しかしどの酵素がマンノーストリミングを行っているかは、10年来の議論の的であった。TALEN法を活用して、これまで困難であったヒト培養細胞においてEDEM1、EDEM2、EDEM3の遺伝子破壊を行い、内在性EDEMfamilyタンパク質の機能解析を行った。その結果、3種のEDEMタンパク質全てが糖鎖刈り込み活性を有することがわかり、さらにEDEM2は糖鎖トリミングの第1段階のみに、EDEM1/EDEM3は第2段階のみに特異的に作用すると考えられる。次に、糖鎖に依存して分解される小胞体膜タンパク質ATF6の分解速度を調べた。その結果、野生型細胞と比較してEDEM2欠損細胞、EDEM3欠損細胞、EDEM1欠損細胞の順にATF6分解の有意な遅延が観察された。本研究によりEDEM family分子それぞれが特異的な糖鎖刈り込み活性を持つことが分かった。またEDEM2が糖鎖刈り込みを開始し、糖鎖依存的小胞体関連分解経路において最も重要な酵素であると分かった。小胞体においてタンパク質が高次構造を獲得できない時は、小胞体関連分解によって処分される。小胞体関連分解は、小胞体の構造異常タンパク質を、小胞体膜へリクルートした後、細胞質に逆行輸送し、ユビキチン-プロテアソーム系で分解する。本研究では、その糖鎖依存分解経路の解析を行った。糖鎖依存分解経路では、タンパク質に修飾されたhigh mannose型糖鎖のmannoseが切除されることで、下流の小胞体関連分解因子が分解基質の糖鎖を認識できるようになり、分解へと導かれる。しかし、候補分子は挙げられていたものの、どの分子が実際にmannoseの切除を行っているか、10年来、分かっていなかった。そこで最新のゲノム編集技術TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)法を用いて、候補遺伝子破壊株を作製した。その結果、EDEM2がmannoseの切除の第一段階を、EDEM3/1が第二段階を行っていることが分かった。次にmannose切除の分解への寄与を調べた。EDEM1/2/3をすべてKOしたEDEM triple KO細胞では、ネイティブだが、不安定もしくは若干構造形成できていない部位を有すると推測される糖タンパク質の分解は顕著に遅れた。一方、C末端領域に大きな欠失を有する糖タンパク質の分解や、ネイティブな糖タンパク質にアミノ酸を欠失または挿入した変異体では早い時間帯の分解遅延が観察されたものの、最終的には野生型細胞の場合と同様に分解された。その後の解析によって、この分解基質の挙動の違いは、シビアな構造異常部位を有するかどうかに由来することが分かった。この分解システムは、糖鎖非依存分解経路が効率よく機能していない酵母には存在せず、高等真核生物が獲得したシビアな構造異常糖タンパク質に対する精巧な対応策と考えられる。論文として発表することができ、計画通り、小胞体関連分解因子familyの機能を比較しているから。細胞生物学引き続きEDEMfamilyタンパク質による糖鎖トリミングの意義を検証する。糖鎖依存的な分解経路は、構造異常タンパク質と構造が不安定なタンパク質では、意義が違っているかもしれない。それを深めて行く。執行は3月中に行ったが、会計システム上、4月に処理された為、次年度使用となった。
葉緑体分裂制御因子ARC3と(被)制御因子の機能解析による葉緑体形成機構の解明

葉緑体は原始真核生物への原始原核光合成細菌の細胞内共生によって生じたと考えられている。そのため、宿主である原始真核生物は原始原核光合成細菌の分裂を制御するために、共生後に新たな制御機構を発達させたと考えられる。この制御機構解明を目的として、我々はシロイヌナズナの葉緑体分裂因子ARC3の相互作用因子の解析を行った。酵母Two-hybrid systemでARC3との相互作用因子のスクリーニングを行ったところ、ARC3自身が相互作用因子としてあがった。さらに詳しくARC3タンパク質の相互作用領域を解析したところ、全長724アミノ酸からなるARC3タンパク質の500アミノ酸から600アミノ酸の領域と601アミノ酸から742アミノ酸の領域がそれぞれ相互作用領域である事が示された。これはARC3が生体内でホモダイマーあるいはポリマーを形成している事を示唆していた。また、酵母Two-hybrid systemでのスクリーニングからいくつかのGTP-binding Proteinがその候補としてあがった。現在これについては詳細な解析を行っている。これまでの我々の研究から、生体内ではARC3タンパク質は葉緑体外包膜に結合して存在している事が示されている。そこでARC3タンパク質と膜成分である脂質との結合をin vitroで調べたところ、ARC3タンパク質はフォスファチジルエタノールアミン(PE)と特異的に結合する事が示され、その結合はARC3タンパク質の420アミノ酸から500アミノ酸の領域が関与している事が示唆された。真核生物・原核生物の一部ではその細胞分裂時に分裂面にPEが特異的に局在する事が報告されており、葉緑体の分裂面にPEが特異的に存在するのかをPE特異的マーカーを用いて調べたところ、葉緑体でも分裂面にPEが特異的に存在する事が示された。この制御機構の解明を目的として、我々はシロイヌナズナの葉緑体分裂変異体arc3の遺伝子同定を行った。マッピングと相補実験からARC3遺伝子は742アミノ酸をコードしており、N末領域がバクテリアの分裂制御因子であるFtsZとのホモロジーがあり、C末領域は真核生物でよく知られているシグナル伝達因子のphosphatidylinositol-4-phosphate 5-kinase(PIP5K)の一部とホモロジーがあった。抗体による解析からARC3タンパク質はFtsZタンパク質と同様に葉緑体の分裂面に存在していた。in vitroでのタンパク質輸送実験とウエスタンブロッティング実験から、ARC3タンパク質は葉緑体の包膜の細胞質側に可溶性タンパク質として存在している事が示された。また、ARC3タンパク質のPIP5K領域は高等植物のシグナル伝達因子として機能しているCDPK(Calcium-Dependent Protein Kinase)によってリン酸化され、ARC3タンパク質の活性はリン酸化によってネガティブに制御されている事が示唆された。これらの事よりARC3遺伝子は、真核生物が原核細胞由来の葉緑体の分裂を制御するために、真核型の遺伝子と原核型の遺伝子が融合して生じたためと考えられる。
塩酸ミノサイクリンの抗精神病薬効果に関する研究

塩酸ミノサイクリンの抗精神病薬効果に関する研究塩酸ミノサイクリンは、テトラサイクリン系の抗生物質であるが、強力な神経保護作用を有することも明らかになりつつある。そのため、本研究では、統合失調症の治療薬としての塩酸ミノサイクリンの有用性とその治療効果を明らかにすることを目的とした。統合失調症患者に塩酸ミノサイクリンと抗精神病薬を用いて二重盲検試験を行い、また、統合失調症モデル動物でも同様に薬物を投与して検討を行った。その結果、ミノサイクリンが抗精神病薬様作用を有し、統合失調症の治療における増強療法の一つの手段となりうることが明らかになった。また、その効果機序に脳内における抗炎症作用の機序が想定される。(1)統合失調症など精神疾患の患者に対する塩酸ミノサクリン投与状況に関する後方視的研究平成15年4月から平成20年4月の期間にDSM-IVで統合失調症の診断基準を満たす患者およびその他の精神疾患のために、島根大学医学部附属病院精神科神経科の外来および入院治療された患者の内で、精神科治療期間中に何らかの感染症のために塩酸ミノサイクリンの投与した患者(22名)を研究対象とし、精神科疾患名、精神科治療開始前の社会適応状況、向精神薬の投与状況、治療前後のGAF、精神症状評価にはPANSS、BPRS、HAM-D、HAM-Aなどの標準化された尺度を用いる比較検討した結果、塩酸ミノサイクリンの治療効果が得られた(論文として発表)。(2)統合失調症モデルラットおよびGunnラット(先天的非抱合型高ビリルビン血症ラット)の研究統合失調症様行動パターンをしめすGunnラット(20匹)、従来から統合失調症のモデルとして使用されてきた覚醒剤投与ラット(20匹)、正常コントロールとしてJcl:Wistar系ラット(20匹)を用い、肉眼的形態変化の観察、光顕レベルで大脳皮質、海馬、小脳皮質での特徴的変化の有無を検討し、神経発達障害に関して統合失調症脳の知見とGunnラットや覚醒剤投与ラットに見られる組織学的形態な変化の共通点を検討する。特に脳内のニューロンの変化に加えて、マイクログリアの活性状態について免疫組織染色手法を用いて詳細に検討した結果、Gunnラットが統合失調症の動物モデルとなりうることが示された(論文として発表)。(1)統合失調症など精神疾患の患者に対する塩酸ミノサクリン投与状況に関する前方視的研究平成21年4月から平成21年12月の期間にDSM-IVで統合失調症の診断基準を満たす患者およびその他の精神疾患のために、島根大学医学部附属病院精神科神経科の外来および入院治療された患者の内で、精神科治療期間中に何らかの感染症のために塩酸ミノサイクリンの投与した患者(15名)を研究対象とし、精神科疾患名、精神科治療開始前の社会適応状況、向精神薬の投与状況、治療前後のGAF、精神症状評価にはPANSS、BPRS、HAM-D、HAM-Aなどの標準化された尺度を用いる比較検討した結果、塩酸ミノサイクリンが抗厳格妄想効果があることを確認した(論文作成中)。(2)統合失調症モデルラットおよびGunnラット(先天的非抱合型高ビリルビン血症ラット)の研究統合失調症様行動パターンをしめすGunnラット(20匹)、従来から統合失調症のモデルとして使用されてきた覚醒剤投与ラット(20匹)、正常コントロールとしてJcl : Wistar系ラット(20匹)を用い、抗精神病薬の治療効果を確認した(論文作成中)また同様に塩酸ミノサイクリンの治療効果についても検討を重ねている。(1)統合失調症など精神疾患に対する塩酸ミノサクリン投与による増強効果に関する前方視的研究(二重盲検試験)対象:平成20年4月からDSM-IVで統合失調症の診断基準を満たす患者(31名)およびその他の精神疾患(50名)のために、島根大学医学部附属病院精神科神経科で外来および入院治療された患者(計34名)であり、感染症の有無に拘らず薬物治療の効果が不十分である患者を対象とする。対象中の統合失調症患者(25名)、およびその他の精神疾患患者(40名)に対し、投与中の抗精神病薬に塩酸ミノサイクリンを追加投与した。研究観察期間は12週間とした。調査項目:精神疾患名、頭部MR1画像、尿中バイオピリン、および総ビリルビン、直接ビリルビン、間接ビリルビン値、肝機能などの血液生化学検査、向精神薬の投与状況、血液生化学検査。精神症状評価にはPANSS、BPRS、HAM-D、HAM-Aなどの標準化された尺度を用いた。生体内ミクログリアの活性変化と関連について、各種血清サイトカイン量を測定した。解析:塩酸ミノサイクリン追加投与群と塩酸ミノサイクリン非投与群間での精神症状の改善度を解析した。

またそれぞれの群間での大脳皮質や脳画像所見や血液生化学検査所見との特徴についても、治療改善度との関連を解析し、塩酸ミノサイクリンの投与が精神症状の改善に有効な統合失調症の特徴や傾向を詳細に解析した。他の精神疾患に関しても詳細に解析した。また塩酸ミノサイクリンの治療効果と血清グルタミン酸濃度と生体内ミクログリアの活性変化と関連を解析した。(2)覚醒剤投与ラットおよびGunnラットの行動学的研究方法:覚醒剤投与ラット(20匹)、Gunnラット(20匹)、正常コントロールとしてJcl:Wistar系ラット(20匹)を用い、各群間の社会行動学的特徴の変化の有無を検討した。また、塩酸ミノマイシンおよび抗精神病薬の行動特徴に対する効果も検討した。研究項目:母子育児行動、社会相互作用、記憶行動、ストレス反応行動、プレパルスインヒビッションなど行動学的評価法を用いる。塩酸ミノマイシンおよび抗精神病薬を各群に投与し、行動学的特徴に対する影響を解析した。解析:覚醒剤投与ラットやGunnラットが、これまでの統合失調症モデルラットに認められる行動特徴の共通点や相違点を検討し、覚醒剤投与ラットやGunnラットに認められる行動特徴が塩酸ミノマイシンおよび抗精神病薬によっていかに変化するかを解析した。
現代日本人の生理的多型を構成する遺伝要因の検証

人類の寒冷適応や病気との関係が示唆されているミトコンドリアDNA多型(ハプログループ)を遺伝的背景の一つとし、ヒトの生理的多型を構成する遺伝要因を明らかにすることを目的とした。研究は主に寒冷曝露時及び低圧低酸素時のヒトの生理反応を検討した。10°C及び16°Cの寒冷曝露実験では、ハプログループDが耐寒性に優れた。また4000m相当の低圧低酸素環境に曝露した時、Dグループは他のグループより血中酸素飽和度が高かった。以上よりミトコンドリアDNA多型はヒトの生理反応に影響し、生理的多型の一部を説明する可能性を示した。生理人類学における生理的多型には諸要因(遺伝、環境、文化)が関与するが、生理的多型を遺伝要因から探った研究は少ない。そこで本研究では、寒冷適応や高地適応との関連が示唆されているmtDNA多型と現代日本人の生理反応に焦点を当てて、生理的多型の遺伝的要因を明らかにすることを目的とした。そのために種々の環境下での生理値を夏期と冬期に測定し、得られた生理的多型とmtDNA多型の関連性を検討した。その結果、夏期の寒冷曝露実験においてはハプログループDが耐寒性に優れ寒冷適応した集団であり、日本人の生理的多型の一部を構成していることを示したが、冬期の実験では他グループとの差は消失した。これは遺伝的適応よりも季節性の寒冷順応によって獲得される耐寒性が大きいことを示唆する。ただし、呼気ガス分析からハプログループDは冬期においてより脂質を代謝している可能性があり、褐色脂肪細胞等の非ふるえ産熱が亢進し、より効率的な耐寒性を持つかもしれない。しかしながら、これ以上の議論はmtDNA多型だけでは困難であり、ハプログループDの特性をより詳細に検討するためには、mtDNA多型だけではなくより広範なゲノム探索及び種々の生理値の測定が必要であることが示唆された。このゲノム探索は次年度に行う予定である。集団内において類似した反応を示す個体が一定頻度以上で存在する場合、それらをまとめ集団内の小集団すなわち生理的多型とよぶ。これまでの研究では、その多型をもたらす要因を主に季節や生活環境などの環境要因から検討してきた。一方で、生理的多型に遺伝的背景がどの程度関与しているのか不明であった。そこで本研究では、寒冷適応との関係が示唆されているミトコンドリアDNA多型(ハプログループ)を遺伝的背景の一つとし、ヒトの寒冷曝露時の生理反応を中心に、生理的多型を構成する遺伝要因を検証した。また先行研究のあるハプログループと低圧低酸素適応の関連にも注目し、酸素代謝が密接に関連する低圧低酸素環境での生理反応も検討した。10°Cの強い寒冷環境下において、夏期ではハプログループDは他のグループよりも直腸温の低下が小さかったが、冬期ではグループ間に差はなかった。すなわち季節性寒冷順応によって、体温調節反応が変化したと考えられた。また、ハプログループDは呼吸交換比が夏期に比べて冬期で低い傾向があった。この結果からハプログループDは、夏期に比べて冬期により脂質を代謝したと考えられ、このことは脂質代謝による非震え産熱の関与を示唆した。次に16°Cの穏やかな寒冷環境下では、震えが生じていないにも関わらず、冬期では酸素摂取量の有意な増加が見られた。またハプログループDは冬期で酸素摂取量の増大が他のグループよりも大きかった。このような結果が得られた理由として、褐色脂肪の冬期における活性化が考えられた。また4000m相当の低圧低酸素環境に曝露した時、ハプログループDは他のグループよりも血中酸素飽和度(SPO2)が高かった。このようにミトコンドリアDNA多型はヒトの生理反応に影響し、生理的多型の一部を説明する可能性を示した。ヒトの表現型の一つに生理的多型が在る。生理的多型に影響する要因として遺伝要因、環境要因、文化要因が知られているが、生理的多型を遺伝要因から探った研究は少ない。そこで本研究では、寒冷環境や低圧環境等の種々の環境下での生理値を測定し、mtDNA多型(ミトコンドリアハプログループ)と現代日本人の生理反応に焦点を当て、生理的多型の遺伝要因を明らかにすることを目的とした。本年度では4000m相当の低圧環境下における生理的多型について、mtDNA多型の影響があることが明らかになった。すなわち、日本人で多いDグループでは4000m相当の低圧に曝露した際に、他のグループに比べて高山病の指標の一つとなるSPO2(経皮的酸素飽和度)が高かった。