hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
障害乳幼児支援事業整備における「組合立」導入政策の解明と今後の政策への応用

本研究は支援機関の創設が困難とされてきた地方の小規模自治体における、「組合立」導入の成立要因と「組合立」事業体の特質を歴史的に明らかにすることを目的とし、初年度(2018年度)は調査予定の8事例のうち、北海道斜里町の「斜里町立斜里小学校ことばの教室」(幼児ことばの教室併設)に関する事例研究を進めてきた。その結果「斜里町立斜里小学校ことばの教室」(幼児ことばの教室併設)では、斜里町・小清水町・清里町の3町が「共同設置」の形態で教室を開設していたことが明らかとなった。その背景要因として元々小清水町・清里町が斜里町から独立した自治体であること、自治体行政として「斜里地区消防組合」「斜里郡3町終末処理事業組合」等共同で自治事務を進めていく先例を有していたこと、各自治体の規模や財政等から共同実施が実現に向け有効な戦略であったこと等を明らかにした。特に小規模自治体ゆえに「ことばの教室」を担当する専門性を有する教員の確保が困難であった時代において、共同設置形態を採用することにより、事業規模を拡大させ、予算確保を図ることで研修を終えた教員を確保するとともに、幼児指導担当の指導員を確保することも可能となっていた。また使用する施設に関しても、3町が共同経営を行っていた職業訓練所の跡施設を活用しており、先行の共同事業を活かして取り組んでいたことが明らかになった。本研究結果を受け、今後は「組合立」に限らず、広く小規模自治体での共同による支援事業開発について事例検討を行っていくという研究枠組みの再編が可能となった。新たな研究知見が得られたものの、2018年度調査時(2018年9月)に「北海道胆振東部地震」が生じ、予定していた調査先への訪問調査を中止せざるを得なかった。そのため、必要な実地調査が実行できず、進捗に遅れが生じた。2019年度は当初の北海道紋別市を中心とする「西紋地区ことばの教室」への実地調査のほかに、再度2018年度に実行できなかった斜里郡斜里町を中心とする「斜里町立斜里小学校ことばの教室」(幼児ことばの教室併設)への追調査を計画している。また京都府長岡京市を中心とする「乙訓ポニーの学校」への調査を本年度中に実施し、複数の調査を並行して行うことで、作業の遅れへの対応を図る予定である。2018年度は地震等の影響で必要な調査を遂行することができなかったため、2019年度以降に再度訪問調査を実施するために一部予算の繰り越しを行った。2019年度は北海道2事例の訪問調査と、京都府での訪問調査を予定している。
冷保存が脂肪肝graftに及ぼす影響ついての実験的検討 その2

これまでの検討で脂肪肝クラフトが温阻血、冷阻血に対して正常肝よりも障害を受けやすいことが明らかとなった。そこで本年度は軽減のための方策を検討した。ラットにコリン欠乏食を投与し脂肪肝ラットモデルを作成し肝を摘出した後、門脈、下大静脈にカニュレーションし潅流液で潅流後4°Cで6時間、12時間保存した後4°C、および37°Cの乳酸加リンゲルで潅流し、その後Krebs-Henselite液で潅流した。潅流後肝を採取しHPLC法を用いてadenine nucleotiedsを測定し、total adenine nucleotides(TAN)、energy charge(EC)を算出した。また、潅流液中にTrypan blueを混入し核への取り込みを光学顕微鏡で確認した。しかし、個々の症例毎のばらつきが大きく有意差を出すには至らなかった。今後は今回の結果を十分に再検討し実験系を見直しさらに検討を続けたい。
高選択的炭素炭素結合生成反応に有効な酸化物担持ルテニウム触媒の開発

環境への負荷の低い有機合成を可能にする触媒の開発が注目されている。申請者は、これまでに芳香族C-H結合の活性化を経る選択的炭素-炭素結合反応など種々の分子変換反応に有効なセリア担持ルテニウム触媒等を見出しているが、本研究では、分光学的解析手法による触媒活性種の構造と発生機構の解明を図り、その結果をもとに広範な分子変換反応への展開を試みた。酸化物担持Ru触媒のアルキンとアクリル酸エステルのカップリング反応への適用可能性を検討した結果、セリアおよびジルコニア担持ルテニウム触媒がギ酸ナトリウム共存下で、極めて高い活性を示すことを明らかにした。一方、シリカ、アルミナ、チタニア、およびマグネシアに担持したRu触媒は全く活性を示さなかった。これらの担持ルテニウム触媒を分光学的手法によって解析した結果、シリカ、アルミナ、チタニア、およびマグネシア上に担持されたルテニウム種は6配位の酸化ルテニウムと類似した構造を有していたが、セリア上のRu種はより歪んだ配位構造を有するルテニウムオキソ種として存在していることを明らかにした。このルテニウムオキソ種が反応初期段階に低原子価Ru種に変換され、触媒活性が発現したと結論している。本触媒系は内部・末端アルキンの双方に適応可能であり、さらに異種アルケンとのクロスカップリング反応にも有効であった。さらに、セリアおよびジルコニア担持ルテニウム触媒がギ酸ナトリウムおよびリン配位子存在下で、アルキンの芳香族アルデヒドによるヒドロアシル化反応に優れた活性を有することを見出した。これまでの錯体触媒などでは、副反応である脱カルボニル化の抑制のために、配位性の官能基を有するアルデヒド等に適用範囲が限られていたが、本触媒系を用いた場合は、配位性の官能基を必要とせず、基質の適用範囲が広がった。これらの触媒は顕著な活性の低下を伴うことなく再利用可能であり、優れた環境対応性能を有している。
ヒト先天性重症免疫不全症の迅速な遺伝子診断法の開発

ひと先天性重症免疫不全症の迅速な遺伝子診断法の開発を目的として、今回はOmenn症候群を対象とした。本症候群は常染色体劣性の先天性重症免疫不全症で、リンパ系組織の腫大と機能不全(時に母体不全由来のリンパ球によるGVHD様症状を伴う)、好酸球の増加、及び嚥下困難と皮疹を主症状とし、骨髄移植が唯一の治療法である。西洋諸国における発症率はADA欠損症と同程度である。Tak研ではIL2レセプターβ鎖遺伝子欠損マウス(H.Suzuki Science 268:1472,1995)を開発し、この症状がOmenn症候群と類似していると考えられた。同研究室で集めたOmenn症候群(フランス、イタリア、カナダ)患者末梢血DNAを用いた。はじめにIL2レセプターβ鎖遺伝子のエクソンを両端のスプライシングドナーとアクセプターを含めて有効なPCR増幅が行えるプライマーと実験条件を10個のエクソンそれぞれに関して決定した。次にこの実験条件を用いて上記患者末梢血DNAをサンプルとしてPCR法を行い、得られた産物に関して塩基配列を決定した。3症例においてエクソン10に塩基配列の置換が認められた。ただし、塩基配列の置換が認められた部位そのものは3例それぞれ異なっていた。これらの変異部位に特異的なプライマーを作成し、再度PCR法を行ったところ、対応する症例のみPCR産物が検出される条件を決定した。健常人より得た完全長IL2レセプターβ鎖cDNAをエクソン10のみOmenn患者由来の変異遺伝子と組み替え、これをバキュロウイルス発現系を用いて蛋白合成を行った。現在、種々の刺激伝達分子との結合性について検討する過程にあり、この結果、この遺伝子変化と疾患発症の関係が明らかになることが予想される。
泌尿生殖器癌に対する抗TRAIL受容体抗体併用抗癌化学療法の開発:動物モデル展開

難治性・進行性腎癌、膀胱癌、前立腺癌に対する抗TRAIL受容体抗体併用抗癌化学療法の開発研究を行った。その結果、(1)抗TRAILデスレセプター2に対するモノクロナール抗体であるLexatumumabと臨床的投与可能な低濃度のアドリアマイシン、シスプラチン、エピルビシン、テラルビシンなどとの併用抗癌化学療法による相乗効果を発見した。(2)カスパーゼを阻害することにより相乗効果が抑制されることからカスパーゼカスケード、特にカスパーゼ8の活性化がこの相乗効果に重要であることを証明した。(3)PCR array解析で26個のアポトーシス関連遺伝子の発現変化を発見するなどの成果を得た。我々は平成19年度より「泌尿生殖器癌に対する抗TRAIL受容体抗体併用抗癌化学療法の開発:動物モデル展開」というテーマで科学研究費(基盤研究c)をいただき、難治性・進行性腎癌、膀胱癌、前立腺癌に対する新たな抗TRAIL受容体抗体併用抗癌化学療法の開発研究を行った。腎癌細胞を腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド受容体2に対するモノクロナル抗体であるLexatumumabと低濃度のアドリアマイシン、5-fluorouracil、vinblastineまたはpaclitaxelとで24時間併用処理したところ、アドリアマイシンとの組み合わせのみが相乗効果を示した。前立腺癌、膀胱癌、肺癌細胞に対しても同様な相乗効果が認められた。処理順序の影響を検討したところ、先にアドリアマイシンで処理した後Lexatumumabで処理した方が逆の順序処理より腎癌細胞に対する細胞障害活性が有意に強かった。低濃度アドリアマイシンは腎癌細胞おけるDR5のmRNAと蛋白発現量を明らかに増加した。また、アドリアマイシンとLexatumumab併用処理によるカスパーゼ8、9、6、3の活性増強が観察された。これらの研究成果は2008年度日本泌尿器科学総会および日本泌尿器科学分子・細胞研究会で発表しており、近い将来、実用化の可能性が高いと考えられる。また、LexatumumabはCDDPとの併用でも同様な相乗効果が確認された。さらに、LexatumumabとCDDPとの併用によるカスパーゼ8活性増強はカスパーゼ8特異的阻害剤により抑制されるのみならずカスパーゼ9、6、3特異的阻害剤とVADによりも抑制された。これらの研究成果は2009年度日本泌尿器科学総会および日本泌尿器科学分子・細胞研究会で発表しており、近い将来、実用化の可能性が高いと考えられる。我々は平成20年度より「泌尿生殖器癌に対する抗TRAIL受容体抗体併用抗癌化学療法の開発:動物モデル展開」というテーマで科学研究費(基盤研究c)をいただき、難治性・進行性腎癌、膀胱癌、前立腺癌に対する新たな抗TRAIL受容体抗体併用抗癌化学療法の開発研究を行った。腎癌細胞を腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド受容体2に対するモノクロナール抗体であるLexatumumabと低濃度のアドリアマイシン、5-fluorouracil、vinblastineまたはpaclitaxelとで24時間併用処理したところ、アドリアマイシンとの組み合わせのみが相乗効果を示した。LexatumumabはCDDPとの併用でも同様な相乗効果が確認された。

さらに、LexatumumabとCDDPとの併用によるカスパーゼ8活性増強はカスパーゼ8特異的阻害剤により抑制されるのみならずカスパーゼ9、6、3特異的阻害剤とVADによりも抑制された。また、アドリアマイシンより心臓への毒性が少ないとされるエピルビシン、テラルビシンもLexatumumabとの併用で腎癌細胞に対して相乗効果を示した。これらの研究成果は2010年度アメリカ癌学会や第4回日中泌尿器科学会で発表しており、近い将来、実用化の可能性が高いと考えられる。
模擬実験と隕石分析による地球外アミノ酸前駆体のキャラクタリゼーション

炭素質コンドライト中にアミノ酸前駆体などの様々な有機物が検出され,生命の起源との関連が議論されているが,それらは,分子雲中の星間塵アイスマントル中や,隕石母天体中で生成した可能性が考えられる。隕石中のアミノ酸前駆体に関してはアミノニトリル類などが想定されてきたが,まだわかっていない。本申請研究では,星間や小天体内部を模擬した実験により生じたアミノ酸前駆体のキャラクタリゼーションを行い,隕石中のものとの比較などにより,その生成機構と生命の起源における役割を調べることを目的とした。主要な星間分子種であるメタノール・アンモニア・水の混合物を液体窒素温度で凍結後,重粒子加速器(HIMAC,放医研)からの高エネルギー炭素線を照射し,生成物(MeAW)を加水分解後にアミノ酸を分析したところ,グリシンなどのアミノ酸が生成した。また,一酸化炭素・アンモニア・水の混合物にタンデム加速器(東工大)からの陽子線を照射した場合も生成物(CAW)加水分解物中に多様なアミノ酸が検出された。これらを平成29年度に開発した手法によりキャラクタリゼーションしたところ,分子量数千のアミノ酸前駆体が多く生成していることがわかった。これは,従来の化学進化シナリオに反する新たな発見である。アミノ酸前駆体とアミノ酸の宇宙環境での安定性の評価を,地上実験および宇宙実験(たんぽぽ計画)によって行った。宇宙実験ではCAWはグリシンやヒダントインよりもはるかに多くの紫外線を吸収するにもかかわらず,グリシンと同等,ヒダントインよりも高い安定性を示し,また重粒子線,軟X線,ガンマ線などにたいしてもCAWがアミノ酸前駆体として安定であることがわかった。アミノ酸前駆体が地球に届けられた後,海底熱水噴出孔でさらなる進化が考えられる。ヒダントインはグリシンよりもペプチドを生成しやすいこと,CAWが有機凝集体を作ることがわかった。1.星間塵アイスマントルを模した実験でアミノ酸前駆体が生成することは平成29年度に確認した。本年度はこの「アミノ酸前駆体」が,従来いわれていたようにアミノニトリルやヒダントインのような小分子かどうかを直接確認することを確認した。ゲルろ過法,限外ろ過法などをもちいて生成物を分取した後,加水分解してアミノ酸としてどのような画分からアミノ酸が生じるかを調べたところ,分子量数千の画分から多くのアミノ酸前駆体が検出された。このことは,星間を模擬した実験では従来,隕石中のアミノ酸の主要な無生物的生成経路とされてきたStrecker合成以外の生成機構が主であることを強く示唆する結果であ。2.種々のグリシン前駆体の宇宙環境下での安定性を前年度に引き続き評価した。重粒子線照射(放医研HIMAC使用)・ガンマ線照射(東工大60Co源使用)・軟X線(兵庫県立大NewSUBARU使用)を用いた地上模擬実験による評価に加え,実際の宇宙環境下でこれらの物質を曝露する「たんぽぽ計画」の試料の分析結果から,複雑態アミノ酸前駆体(CAW)はグリシンやヒダントインよりもはるかに強く紫外線を吸収するにもかかわらずアミノ酸前駆体として安定であることがわかった。3.宇宙から届けられた有機物が地球上でさらなる化学進化を受ける可能性を検証するため,CAWやヒダントインといったアミノ酸前駆体を出発材料とする化学進化実験を行った。海底熱水噴出孔を模擬したフローリアクター中でヒダントインはグリシンよりもペプチドを作りやすいこと,CAWは有機凝集体を作ることがわかった。4.以上の結果は,1950年代から想定されていた,小分子がまず生成し,それから順次より大きな分子に進化する,という古典的シナリオの妥当性を疑う必要があることを強く示唆する結果である。1.粒子線照射により生じた有機物(CAW, MeAW)のキャラクタリゼーションをさらに進める。特に種々の分離法によって分画した後に,LC/MSによる解析を行い,生成物の構造や,高分子化合物の生成機構を推定する。このために,出発材料(CO, CH3OH)を同位体ラベルした実験を行う。2.小天体内部での反応を模擬した実験(HCHO, NH3, H2O混合溶液を加熱,もしくはγ線照射する)により生じた生成物(FAW)がアミノ酸前駆体を含むことがわかっているので,そのキャラクタリゼーションをCAWなどと同様の方法で行い,生成機構の比較を行う。3.南極隕石(国立極地研所有の炭素質コンドライト)中のアミノ酸前駆体のキャラクタリゼーションを行い,1,2の結果と比較を行う。なお,微量有機物のキャラクタリゼーション法は,砂漠や南極土壌を用いて構築する。4.CAWを13年宇宙曝露した試料の構造変化を調べ,地上での紫外線・放射線照射実験とも比較しながら,宇宙での有機物の生成および変成の過程を推定するとともに,CAWのような複雑態アミノ酸前駆体が安定な理由を推定する。5.これまでにアミノ酸を出発材料として行われてきた種々の実験をアミノ酸前駆体(ヒダントイン,CAWなど)を用いて行い,アミノ酸からスタートした場合との違いを調べる。例えば,ヒダントインやCAWを海底熱水噴出孔を模擬したフローリアクターで加熱して生成する有機物をLC/MSによって同定する,生成した凝集体のキャラクタリゼーションを行う,などを行う。

6.以上の結果から,宇宙環境(星間,隕石母天体内)でのアミノ酸前駆体の生成機構やその構造を推定し,それをもとに,地球上での生命の誕生にいたるあらたな化学進化シナリオを構築し,論文として発表する。炭素質コンドライト中にアミノ酸前駆体や核酸塩基を含む様々な有機物が検出され,生命の起源との関連が議論されているが,その起源については,分子雲中の星間塵アイスマントル中での生成や,隕石母天体中の液相中での生成などが考えられる。本申請研究では,星間や小天体内部を模擬した実験により生じた有機物,特にアミノ酸前駆体に着目し,模擬実験で生成したアミノ酸前駆体のキャラクタリゼーションを行い,隕石や宇宙塵中の有機物と比較することにより,それらの起源と生命の起源における役割を解明することを目的とした。主要な星間分子種であるメタノール・アンモニア・水の混合物を液体窒素温度で凍結後,重粒子加速器(HIMAC,放医研)からの高エネルギー炭素線を照射し,生成物を加水分解後にアミノ酸を分析したところ,グリシンなどのアミノ酸が生成した。また,一酸化炭素・アンモニア・水の混合物にタンデム加速器(東工大)からの陽子線を照射した場合も生成物(CAW)加水分解物中に多様なアミノ酸が検出された。小天体内部での反応を模擬し,ホルムアルデヒド,アンモニアを含む水溶液にガンマ線を照射した場合も種々のアミノ酸が生成した。これらの生成物をFT-IR, XANESなどでキャラクタリゼーションを行ったところ,従来アミノ酸の主要な前駆体とされてきたアミノニトリル類はあまり含まれず,アミド結合を含むものが主要な複雑有機物であることがわかった。さらなるキャラクタリゼーションを行うため,陽イオン交換HPLC法および逆相HPLC法による分画等を組み合わせた手法の構築を行った。アミノ酸前駆体とアミノ酸の宇宙環境での安定性の評価を行った。グリシン,アミノアセトニトリル,ヒダントインとCAW(複雑態アミノ酸前駆体)に,重粒子線,軟X線,ガンマ線などを照射したところ,どの線種にたいしてもCAWがアミノ酸前駆体として安定であることがわかった。1.星間塵アイスマントルおよび隕石母天体内部を模した実験を行い,アミノ酸前駆体が生成するかをまず確認した。前者では,星間塵アイスマントルの観測値にあわせて作成したメタノール・アンモニア・水の凍結混合物に炭素線(290 MeV/u)を照射した。後者では,ホルムアルデヒド・アンモニア・水の混合液を加熱,もしくはガンマ線照射を行った。いずれも生成物を加水分解することによりアミノ酸が生成し,「アミノ酸前駆体」が生成したことを確認した。また,そのXANES分析,FT-IR分析から,ニトリルよりはアミド結合に富んだ物質が生成したことがわかった。つまり,この系では従来,アミノ酸の主要な無生物的生成経路とされてきたStrecker合成以外の生成機構が主であることがわかった。2.アミノ酸前駆体の同定をめざし,試料を逆相HPLCおよび陽イオン交換HPLCで分画したのち,各画分を加水分解後にアミノ酸を定量する方法を構築した。模擬星間物質の陽子線照射物(CAW)に適用したところ,主要なアミノ酸前駆体は既知のグリシン前駆体(アミノアセトニトリル,ヒダントインなど)ではないことがわかった。3.種々のグリシン前駆体の宇宙環境下での安定性を評価した。重粒子線照射(放医研HIMAC使用)・ガンマ線照射(東工大60Co源使用)
小脳ベルグマングリアにおけるCa^<2+>透過性AMPA受容体の機能的意義の解明

グリア細胞には多種類の神経伝達物質受容体の存在することが報告されているが、その機能的意義は不明である。小脳のベルグマングリアには、AMPA型グルタミン酸受容体が存在し、AMPA受容体を構成するサブユニットのうち、GluR2の発現が欠落しているので、Ca^<2+>透過性AMPA受容体が形成されている。ベルグマングリアにおけるCa^<2+>透過性受容体の機能的意義を明らかにするため、GluR2 cDNAを組込んだ組換えアデノウイルスを作製して、ラット小脳皮質に注入し、GluR2を強制発現させ、Ca^<2+>透過性AMPA受容体をCa^<2+>非透過性AMPA受容体に変換した。正常状態では、平行線維、登上線維とプルキンエ細胞の樹状突起棘間で形成されるグルタミン酸性シナプスはグリア細胞の突起により完全に包囲されているが、この操作により、この突起が退縮し、シナプスが露出された。このために、グリアのグルタミン酸トランスポーターによるシナプス間隙からのグルタミン酸の清掃が遅れ、平行線維、登上線維刺激により発生するEPSCの下降相の時間経過が遷延した。また、登上線維による多重支配も出現した。従って、Ca^<2+>透過性AMPA受容体がグリアとニューロン間の形態及び機能相関に重要な役割を果たすことが明らかになった。また、ラット小脳から作製した単層培養ベルグマングリアを対象とした実験では、Ca^<2+>透過性AMPA受容体をCa^<2+>非透過性受容体に変換すると、グリアの突起は退縮するが、Ca^<2+>透過性AMPA受容体の過剰発現は突起伸展をもたらすことが明らかになった。このCa^<2+>透過性AMPA受容体の活動による突起伸展には、カルモジュリンキナーゼII(CaMKII)の活性化が必要であり、Ca^<2+>透過性受容体を流入するCa^<2+>は、CaMKIIによるグリア細胞の細胞骨格タンパク質のリン酸化を介して、突起の形態を制御することが示唆された。小脳のベルグマングリアでは、AMPA受容体サブユニットのうち、GluR1とGluR4のみが発現しており、GluR2の発現が欠落している。従って、Ca^<2+>透過性AMPA受容体のみが形成されている。ベルグマングリアにおけるCa^<2+>透過性AMPA受容体の機能的意義を明らかにするため、GluR2 cDNAを組み込んだ組換えアデノウイルスを作製して、ベルグマングリアにGluR2を強制発現させることを試みた。アデノウイルスはグリアに対して高い親和性をもつため、この組換えウイルスを用いることにより、きわめて効率よく、グリアにGluR2を発現させることができた。ラット小脳から作製した単層培養ベルグマングリアを対象とした実験では、この方法によりCa^<2+>透過性AMPA受容体をCa^<2+>非透過性受容体に変換すると、グリアの突起は退縮することがわかった。また、Ca^<2+>透過性AMPA受容体の活性化は突起伸展をもたらすが、この際AMPA受容体を介するCa^<2+>流入によるCaMKII(calcium-calmodulin kinase II)の活性化が必要であることがわかった。

また、ラット小脳皮質にこの組換えウイルス注入し、GluR2を強制発現させ、Ca^<2+>透過性AMPA受容体をCa^<2+>非透過性AMPA受容体に変換した。正常状態では、平行線維、登上線維とプルキンエ細胞の樹状突起棘間で形成されるグルタミン酸性シナプスはグリアの突起により完全に包囲されているが、この操作により、グリアの突起が退縮し、グリアのグルタミン酸トランスポーターによるシナプス間隙からのグルタミン酸の清掃が著しく遅れ、平行線維、登上線維刺激により発生するEPSCの下降相の時間経過が遷延した。以上の結果から、グリアのCa^<2+>透過性AMPA受容体の活動が、グリアの突起の形態形成を制御し、シナプス伝達に影響することが明らかになった。小脳のベルグマングリアでは、AMPA受容体サブユニットのうち、GluR1とGluR4が発現し、GluR2の発現が欠落している。従って、Ca^<2+>透過性AMPA受容体が形成されている。ベルグマングリアにおけるCa^<2+>透過性AMPA受容体の機能的意義を明らかにするため、GluR2 cDNAを組込んだ組換えアデノウイルスを作製して、ベルグマングリアにGluR2を強制発現させることを試みた。アデノウイルスはグリアに対して高い親和性をもつため、この組換えウイルスを用いることにより、効率よくグリアにGluR2を発現させることができた。ラット小脳皮質にこの組換えウイルス注入し、GluR2を強制発現させ、Ca^<2+>透過性AMPA受容体をCa^<2+>非透過性AMPA受容体に変換した。正常状態では、平行線維、登上線維とプルキンエ細胞の樹状突起棘間で形成されるグルタミン酸性シナプスは薄層上に細かく分岐したグリアの小突起により完全に包囲されているが、この操作により、この突起が退縮し、シナプスが露出された。小突起の退縮とシナプスのグリア小突起からの乖離の程度を定量的に解析した。また、この時グリアのグルタミン酸トランスポーターによるシナプス間隙からのグルタミン酸の清掃が著しく遅れ、平行線維、登上線維刺激により発生するEPSCの下降相の時間経過が遷延するので、この点についても定量的な解析を行った。これらの成果はScience誌に掲載され、グリアとニューロン間の機能相関を明らかにした研究として注目を浴びた。また、ラット小脳から作製した単層培養ベルグマングリアを対象とした実験では、Ca^<2+>透過性AMPA受容体をCa^<2+>非透過性受容体に変換すると、グリアの突起は退縮するが、Ca^<2+>透過性AMPA受容体の過剰発現は突起伸展をもたらすことを明らかにし、これらを定量的に解析したデータを論文にとりまとめた。
パターンの創発性を利用した群衆の行動モデルの構築

最近VR(Virtual Reality)技術の著しい進歩によって,三次元仮想空間をコンピュータ上に作り上げリアルタイムなインタラクションを行ったり現実世界を疑似体験したりすることが可能になった.仮想都市の構築はその典型的な例であるが,従来制作された物は動く人間の数も少なく何らかの形でユーザによって制御されているか,または定型的な応答を行うように予めプログラムされているものがほとんどであり,一般に都市という言葉から連想される雑踏を再現する試みはほとんどなされてこなかった.こうした理由の一つに,雑踏における一人一人の動き,例えば移動方向やスピードなどを自然に見えるように予め設定してデータ入力する作業時間や手間が膨大になることが考えられる.そこで本稿では都会の雑踏の主体である群衆に注目し,個人としては無関係に動いているにもかかわらず全体としてお互いに協調を保っているように見える群衆の行動モデルの構築をめざすとともに,仮想世界において群衆特有の様々な行動を容易に作成できるシステムを実現するための基礎的な手法を提案し有効性を検証した.具体的には,群衆の行動パターンをマクロにとらえ全体の行動と各個体間の関係をカオス方程式を用いてマクロに記述することにより,個体の各々の行動や個体間相互の関係を記述することなしに全体の動きを表現するとともに,簡単なパラメータ調整によって様々な行動パターンを作り出すことを可能にした.そしてシミュレーション実験によって検討を行った.こうした手法をCG作成時の簡易入力法として応用することによって,CG作成の省力化を推進することが可能となった.最近VR(Virtual Reality)技術の著しい進歩によって,三次元仮想空間をコンピュータ上に作り上げリアルタイムなインタラクションを行ったり現実世界を疑似体験したりすることが可能になった.仮想都市の構築はその典型的な例であるが,従来制作された物は動く人間の数も少なく何らかの形でユーザによって制御されているか,または定型的な応答を行うように予めプログラムされているものがほとんどであり,一般に都市という言葉から連想される雑踏を再現する試みはほとんどなされてこなかった.こうした理由の一つに,雑踏における一人一人の動き,例えば移動方向やスピードなどを自然に見えるように予め設定してデータ入力する作業時間や手間が膨大になることが考えられる.そこで本稿では都会の雑踏の主体である群衆に注目し,個人としては無関係に動いているにもかかわらず全体としてお互いに協調を保っているように見える群衆の行動モデルの構築をめざすとともに,仮想世界において群衆特有の様々な行動を容易に作成できるシステムを実現するための基礎的な手法を提案し有効性を検証した.具体的には,群衆の行動パターンをマクロにとらえ全体の行動と各個体間の関係をカオス方程式を用いてマクロに記述することにより,個体の各々の行動や個体間相互の関係を記述することなしに全体の動きを表現するとともに,簡単なパラメータ調整によって様々な行動パターンを作り出すことを可能にした.そしてシミュレーション実験によって検討を行った.こうした手法をCG作成時の簡易入力法として応用することによって,CG作成の省力化を推進することが可能となった.
ICTを活用した中学校社会科における分野横断型憲法学習プログラムの開発

2018年度は、中学校社会科歴史的分野と公民的分野の教科書・教授用指導書の分析を通して、精神的自由権の人権学習で活用されてきた憲法判例について歴史的文脈と政治的文脈の両面から分析し、精神的自由権の人権学習に最適と思われる憲法判例を精選した。本プログラムのコンテンツ設計については、精選した憲法判例を基にして、精神的自由権のコンテンツを設計した。本研究では、学習管理システムに本プログラムの学習評価機能を搭載し、PDCAサイクルを確立することを目指している。そこで、本プログラムの学習状況を評価する有効な方策を探るため、試行的に研究代表者による過去の科研(課題番号26590243)で開発したプログラムを学校の授業で実践し、テキスト型データを統計的に分析するためのフリーソフトウェア「KH Coder」で生徒が回答したアンケートに共起ネットワーク分析を施した。その成果については、全国社会科教育学会第67回全国研究大会で発表した。また、日本グローバル教育学会、日本社会科教育学会それぞれの研究大会では、研究課題に関連する最新の知見を得ることによって、本プログラム開発に向けた方向性を探ることができた。今後、本プログラムを本格的に開発していくにあたり、現在における憲法学習の到達点と課題について整理する必要があると考えたため、研究代表者の共著書(「ここから始める「憲法学習」の授業:児童生徒の深く豊かな学びのために」)においてそれらを明らかにした。研究代表者が学位論文を執筆していたため、本研究に十分な時間を費やすことができなかった。また、コンテンツのeラーニング化について専門業者と打ち合せを行った結果、コンテンツのeラーニング化をまとめて発注することにより費用を抑えることができることになったため、専門業者への委託は令和1年度以降に行う予定である。以上の理由から、本研究課題の進捗状況については、やや遅れていると評価した。本研究課題を推進するため、2019年度、2020年度は憲法学習プログラムのコンテンツ設計に取り組み、それらをeラーニング化していく予定である。また、コンテンツを搭載するための学習管理システムの構築に向けて、専門業者との打ち合わせを重ねていく予定である。2021年度は、研究全体をまとめ、平等権、精神的自由権、経済的自由権、社会権に関する学習コンテンツと学習評価機能を搭載した学習管理システムを運用する予定である。さらに、それらの研究成果を学会で発表し、論文として投稿する予定である。29年度は、中学校社会科歴史的分野と公民的分野の教科書・教授用指導書の分析を通して、平等権の人権学習で活用されてきた憲法判例について歴史的文脈と政治的文脈の両面から分析し、平等権の人権学習に最適と思われる憲法判例を精選した。また、東京大学教育学部付属中等教育学校第19回公開研究会における先進的な授業実践の見学に加えて、日本グローバル教育学会、全国社会科教育学会、社会系教科教育学会それぞれの研究大会で研究課題に関連する最新の知見を得ることによって、学習プログラム開発に向けた方向性を探ることができた。プログラムのコンテンツ設計については、平等権に関するコンテンツを設計した。コンテンツの設計にあたって、教育内容については、歴史的分野と公民的分野の分野横断型学習になることを目指した。具体的には、歴史の中で平等に対する人々の意識が変わっていることを理解するとともに、私たちが自身の問題として「平等」について考えることができる内容となるよう設計した。また、教育方法については、カリキュラムにおける時間数の問題を克服するために、反転学習を可能にする教材を目指した。具体的には、eラーニングでの学習が基礎となり、ICTを活用した対面授業が可能になるようコンテンツを設計した。コンテンツのeラーニング化と学習管理システムの構築についても専門業者との打ち合わせを開始している。さらに、30年度からのコンテンツのeラーニング化と学習管理システム構築のため、PC及び周辺機器、電子黒板といった自身のハード面の構築も行った。29年度の研究実施計画に挙げた項目については、完了することができたと考えているため、1年目の研究計画はおおむね順調に進展しているということができる。

また、コンテンツのeラーニング化について専門業者と打ち合せを行った結果、コンテンツのeラーニング化をまとめて発注することにより費用を抑えることができることになったため、専門業者への委託は令和1年度以降に行う予定である。以上の理由から、本研究課題の進捗状況については、やや遅れていると評価した。本研究課題を推進するため、30年度、31年度、32年度は憲法学習プログラムのコンテンツ設計に取り組み、それらをeラーニング化していく予定である。また、コンテンツを搭載するための学習管理システムの構築に向けて、専門業者との打ち合わせを重ねていく予定である。33年度は、研究全体をまとめ、平等権、精神的自由権、経済的自由権、社会権に関する学習コンテンツと学習評価機能を搭載した学習管理システムを運用する予定である。さらに、それらの研究成果を学会で発表し、論文として投稿する予定である。本研究課題を推進するため、2019年度、2020年度は憲法学習プログラムのコンテンツ設計に取り組み、それらをeラーニング化していく予定である。2021年度は、研究全体をまとめ、平等権、精神的自由権、経済的自由権、社会権に関する学習コンテンツと学習評価機能を搭載した学習管理システムを運用する予定である。(理由)研究費が申請時より減額されたことと、次年度以降必要になってくるeラーニングコンテンツ製作ソフトのライセンス取得費がかさむことが予想されるため、書籍費・出張旅費を節約した。中学校社会科歴史的分野と公民的分野の教科書・教授用指導書については、研究代表者が所属する大学が所有する教科書・指導書を活用した。また、研究代表者の所属大学における研究課題と重なる研究大会への出張旅費については、所属大学より交付された個人研究費で賄った。(使用計画)次年度以降必要になってくるeラーニングコンテンツ製作ソフトのライセンス取得費に充当する予定である。当初、コンテンツのeラーニング化と学習管理システムの構築については、複数年度に分けて専門業者へ委託する予定であったが、まとめて発注することにより費用を抑えることができることになったため、専門業者への委託は2019年度以降に行う予定である。また、今後、eラーニングコンテンツ製作用新ソフトのライセンス取得費やサーバーのレンタル料等想定外の出費が予想されるため、中学校社会科歴史的分野と公民的分野の教科書・教授用指導書については、研究代表者が所属する大学が所有する教科書・指導書を活用した。加えて、研究代表者の所属大学における研究課題と重なる研究大会への出張旅費については、所属大学より交付された個人研究費で賄った。以上の理由から、次年度使用額が生じている。
先進安全機能を有する電気自動車の航続距離延長制御システムの研究

本研究では,複数の駆動用及び操舵用のモータを最適に制御することにより,電気自動車(EV)の一充電走行距離を飛躍的に伸ばすことを可能とする制御システムを開発した。さらに代表者がこれまでに開発したモータの高制御性を利用した運動制御技術を組み合わせ,安全で高効率なEVシステムを開発した。その最適な駆動方式を学術的に明らかにするために,同一車両で様々な駆動方式を公平に比較を行うことが可能な「サブユニット方式」を有する世界唯一のEVを試作した。さらに,インホイールモータや車載モータなど機構の異なるサブユニットを複数製作し,それぞれの構成に応じた,先進安全制御技術や航続距離延長制御システムを開発した。本研究では,複数の駆動用及び操舵用のモータを最適に制御することにより,電気自動車(EV)の一充電走行距離を飛躍的に伸ばす(130%以上)ことを可能とする制御システムの研究開発を目的としている。さらに代表者が数多くの論文を発表し特許を出願している,モータの高制御性を利用した運動制御技術と有機的に組み合わせ,安全で高効率なEVを開発する。その最適な駆動方式を学術的に明らかにするために,同一車両で様々な駆動方式を公平に比較を行うことが可能な「サブユニット方式」を有する世界唯一のEVを試作する。CO2と車両の不安定性に起因する交通事故を抜本的に減らす制御技術の開発を最終目標とする。初年度である今年度は,航続距離延長制御システム(RECS)の基礎理論を開発し,シミュレーションによる評価を行った。また試作車の基本設計を行い,基礎実験を開始した。より具体的には,3種類の航続距離延長制御法を開発した。第一に複数の特性の異なるモータに対して,加速(登坂)・減速(降坂)・一定速走行時において,最適に制駆動力を配分する制御法を提案した。一般に電気モータの効率特性は,低速度領域は銅損が,高速度領域は鉄損が支配的であり,加減速時に高トルク領域を,一定速走行時は低トルク領域が使われる。全ての領域で最高効率を得るモータは設計できないため,大出力モータを一台車載する代わりに,街乗り領域で効率が良いモータと,高速道路走行時に効率が良いモータを複数台搭載して,走行条件に応じて最適な配分を行う制御法を研究開発した。第二に加重変動を考慮した前後輪最適スリップ率配分法を研究した。第三に左右駆動力差によりヨーモーメントを発生することにより,操舵角を減少させ,コーナリング抵抗を最小化する制御法を開発した。初年度は,航続距離延長制御システム(RECS)の基礎理論を開発し,シミュレーションによる評価を行った。2年目である該当年度は,車載モータ型と非駆動輪型のサブユニットおよびメインユニットを製作して,最小構成で試作車を走行可能な状態にまで製作を進めた。さらに横力センサ及びアクティブ操舵機構・ステアバイワイヤ機構を製作した。また,本技術にモータの高応答性を活かした先進安全制御技術を有機的に融合する研究を行った。4輪独立駆動・前後輪独立操舵という構成に対して,この先進安全制御技術を上述の航続距離延長制御システムと組み合わせる先進安全RECS(Advanced Safety RECS : ASRECS)を開発した。さらに試作車の基本構成を完成させ,走行試験を行い,その有効性を実証した。その成果は,航続距離優先時において約1割の一充電走行距離を延長させ,安全性重視時には16%安全余裕を向上させることに成功した。さらに効率特性の異なる車載モータを前後に一台ずつ搭載した車両に対して,最適駆動力配分を探索する共同研究を企業と行い,18%の航続距離延長にも成功し,その成果は新聞の一面でも報道された。さらに代表者がこれまでに開発したモータの高制御性を利用した運動制御技術と,本制御系を有機的に組み合わせ,安全で高効率なEVシステムを開発した。

昨年度までに,航続距離延長制御システムの理論を開発し,試作車の大部分を完成させ,実証実験を実施した。さらに,インホイールモータや車載モータなど機構の異なるサブユニットを複数製作し,それぞれの構成に応じた航続距離延長制御システムを開発した。最終年度である今年度は,試作車を完成させ,開発した制御系の最終評価を実験的に行い,成果を取りまとめた。より具体的に今年度は,まず開発した航続距離延長制御法において,インバータ損失,モータの鉄損・銅損,スリップ率に起因する損失といった,より詳細な損失分離を行い,さらなる性能向上を達成した。また,より多様な操舵パターンに対してコーナリング抵抗最小化制御の評価を行った。さらに,デフギアユニットに対して開発をした,ドライブシャフト共振抑制制御の最終評価を行い,インホイール方式との比較データをまとめた。また本研究の成果をいち早く社会に還元するために,産業界との共同研究を推進して,実用化に向けた課題解決に取り組んだ。本研究の成果は産業界が新しいEVの研究開発を行うのに極めて有用になるはずで,より航続距離が長く,かつより安全な電気自動車の研究開発が加速されるものと大いに期待する。本研究では,複数の駆動用及び操舵用のモータを最適に制御することにより,電気自動車(EV)の一充電走行距離を飛躍的に伸ばすことを可能とする制御システムの研究開発を目的としている。さらにモータの高制御性を利用した運動制御技術と有機的に組み合わせ,安全で高効率なEVを開発する。その最適な駆動方式を学術的に明らかにするために,同一車両で様々な駆動方式を公平に比較を行うことが可能な「サブユニット方式」を有する世界唯一のEVを試作する。CO2と車両の不安定性起因の交通事故を抜本的に減らす研究を最終目標とする。昨年度までに,航続距離延長制御システムの基礎理論を開発し,試作車の基本構成を完成させ,実証実験を開始した。今年度は,インホイールモータや車載モータなど機構の異なるサブユニットを複数製作し,それぞれの構成に応じた航続距離延長制御システムを開発した。具体的には,モータの鉄損・銅損,荷重変動によるスリップ率に起因する損失を緻密にモデル化し,最適な効率になる駆動力配分制御則を厳密に解析的に導出し,その実験検証を行った。また横力センサ及びアクティブ操舵機構の制御系開発を完成させた。通常走行時はコーナリング抵抗を最小限に抑えエネルギー効率を最大化し,緊急時は必要な横滑り角と制駆動力を全輪に与え姿勢制御を行う先進安全RECSの実証試験を行い,安全性と航続距離の両立に成功した。さらに,車載モータ方式においては,ドライブシャフトの機構共振といった,理想的なインホイールモータ駆動車では起こり得なかった問題が存在した。そこで今年度は,実社会でもより実用化が進んでいる車載モータ方式を,理想的な駆動系に近づけるために,振動を抑制しながらも駆動力を直接制御することができる画期的な制御系を開発した。その手法は,スリップ率や路面状態により機構共振周波数が変動する問題点を,ロバストな推定技術により克服した。
ミトコンドリアダイナミクスが細胞の放射線感受性に与える影響とその分子基盤の解明

近年、ミトコンドリア形態の変化が細胞のストレス応答に大きな影響を与えていることが明らかになりつつあるものの、細胞の放射線応答との関連についてはこれまでほとんど検討されていない。申請者は、“ミトコンドリアダイナミクス"と呼ばれるミトコンドリア形態調節機構が、細胞の放射線感受性ならびに放射線による細胞死の誘導に寄与しているのではないかと考え、本研究によりこの仮説の検証を行った。マウス乳癌由来EMT6細胞において、ミトコンドリア分裂調節タンパク質であるDrp1およびFis1、ミトコンドリア融合調節タンパク質であるMfn2およびOpa1の発現をshRNAにより安定的に抑制したノックダウン(KD)株を作出した。それぞれの株においてミトコンドリア形態を観察したところ、Drp1およびFis1 KD株では明らかにミトコンドリア形態が伸張し、逆にMfn2およびOpa1 KD株では短く断片化したミトコンドリア形態を示した。これらの細胞の放射線感受性をコロニー形成法により評価したところ、Drp1およびFis1 KD株では放射線感受性の低下が観察された一方で、Mfn2およびOpa1 KD株はコントロール細胞と同程度の放射線感受性を示した。この放射線感受性低下の原因を明らかにするため、細胞分裂異常に伴う細胞死である分裂期崩壊に着目し検討を行った。その結果、X線照射後に誘導される分裂期崩壊が、Drp1およびFis1のKDにより有意に減少した。したがって、放射線照射後に生じる分裂期崩壊が低下することが、これらの分子のKDによる放射線感受性の減少に寄与している可能性が示唆された。本研究の結果、計画立案当初の仮説を支持する結果が得られた。このことは、ミトコンドリアダイナミクスを標的としたがん放射線治療の改善や新規併用療法の開発など、今後の新たながん治療戦略開発への足がかりとなることが期待される。
汽水湖で特異的に大量発生する新奇強毒アオコのエコトキシコ・ゲノミクス

昨年度までに実施した塩分耐性を持つミクロシスティスのゲノム解析、化学分析、フィールド調査、遺伝子発現解析のデータに基づき、本来淡水でしか生息できないミクロシスティスが、近年の汽水の富栄養化という水環境の悪化に適応し、塩分耐性遺伝子(浸透圧調整物質として知られるスクロースを合成する遺伝子)を遺伝子水平伝播によって獲得することにより、汽水という新たな環境へ進出した、という仮説についての論文を発表し、プレスリリースを行った。夏・秋季に網走湖に赴いてアオコの採集を行い、ミクロシスティスを複数株単離することにより、新規の塩分耐性株1株(18AbL-65)の取得に成功した。この新規塩分耐性株について全ゲノム解析及び遺伝子発現解析を行った結果から、本株がこれまでに解析した同種の塩分耐性株と同様に、スクロースの合成により塩分耐性を示すことを明らかにした。網走湖から分離した塩分感受性株2株についても全ゲノム解析を行い、これらの株には実際にスクロース等の浸透圧調整物質の合成遺伝子が存在しないことを明らかにした。昨年度にゲノム解析を行ったミクロシスティスのNIES-1211株については、塩分耐性を持つと同時に、通常のミクロシスティスにはない赤色の光合成色素フィコエリスリンを合成するというユニークな形質を持つことがわかった。本種におけるフィコエリスリンの進化プロセスを明らかにするため、フィコエリスリンを含む株5株について全ゲノム解析を行った。その結果から、ミクロシスティスの系統進化史におけるフィコエリスリンの獲得プロセスを明らかにした。本課題のまとめとして、1)アオコの単離、2)培養とゲノム抽出、3)次世代シークエンサーによる全ゲノム解析、4)生態系適応と毒性に関与する遺伝子の同定、という一連の解析を短期間で遂行可能な「エコトキシコ・ゲノミクス」のスキームを確立することができた。宍道湖から分離した塩分耐性を持つアオコ形成有毒ラン藻Microcystis aeruginosa(ミクロシスティス)の培養株(Sj株)について,培養後ゲノム抽出を行った後,次世代シークエンサーHiSeq(イルミナ社)を用いて全ゲノムシークエンシングを行った。得られた全ゲノム配列データについて,webサーバー(MG-RAST)を用いてアノテーション作業(遺伝子の機能・構造予測)を行った。その結果,Sj株ゲノムから塩分耐性を付与する浸透圧調節物質(osmolyte)の生合成遺伝子を同定することができた。一方,同種の(全ゲノム配列が既知の)塩分感受性株にはこれらの遺伝子が全く存在しないことがわかった。以上のことから,浸透圧調節物質の生合成遺伝子の獲得がミクロシスティスの汽水適応を可能にした,と結論づけられる。Sj株は通常とは異なる構造のミクロシスチン(デスメチルミクロシスチン-YR)を産生することがわかっていた。Sj株ゲノム内からアオコ毒素ミクロシスチンを生合成する遺伝子も見つかったが,この毒素構造を特徴付ける一次構造(DNA配列)上の特性は見つからなかった。Sj株には塩分耐性以外にも宍道湖の環境に適応的な生理的特性がある可能性を考えていたが,それを示唆する遺伝子は見つからなかった。ただし,今回解読されたSj株ゲノム中には多くの機能未知の遺伝子があったため,それらの中に宍道湖適応に関与する(塩分耐性以外の)遺伝子がある可能性は現時点では排除できない。本年度は宍道湖でアオコ発生が見られず,また日本の他の汽水域でも大きなアオコ発生がなかったため,汽水適応ミクロシスティスの新規株の採集・分離はできなかった。当初計画では塩分耐性を持つミクロシスティスSj株のゲノム配列のアノテーション,塩分耐性遺伝子の同定をH28年度中に完了する予定であったが,初年度中に完了することができた。すでに本成果の論文投稿を準備中である。初年度中に宍道湖以外の汽水域のアオコの分析ができなかったが、これはアオコの発生が自然現象であるがゆえの不確実性に起因するものであり、想定の範囲内である。次年度以降の集中的サンプリングで他の汽水アオコのデータが十分にとれるため、これが研究の遅延に該当するとは考えていない。前年度までに、宍道湖から分離したアオコ形成ラン藻ミクロシスティス(Microcystis aeruginosa)の培養株(Sj株)の全ゲノム解析を行い、汽水適応のkey遺伝子として浸透圧調節物質の合成遺伝子を同定した。本年度は本遺伝子及び本遺伝子産物によって合成される物質について発現解析を行った。RT-qPCRによる遺伝子発現解析の結果から、この遺伝子の発現が高塩分濃度下で有意に増大し、また高塩分から低塩分濃度に戻すことによって有意に発現が減少することがわかった。さらにLCによる定量実験により、実際に高塩分濃度下で浸透圧調節物質の細胞内蓄積が低塩分濃度下に比べて顕著に増大することもわかった。さらにSj株の塩分添加培養実験により、本株が10g/Lまでの塩分耐性を示すこと、それに対して本遺伝子を持たない別のミクロシスティスの株については、Sj株の1/3程度の塩分耐性しか示さないことがわかった。以上の結果から、まさしくこの遺伝子の発現によるミクロシスティスの塩分耐性の強化が、宍道湖におけるアオコ大発生に関与していることが強く示唆された。日本の他の汽水湖でのこの遺伝子を持つミクロシスティスの分布を調べるために、国内10数箇所の汽水湖に赴いてサンプリングを行い、環境DNA分析を行った。その結果、ミクロシスティスが検出された複数の汽水湖からは、Sjと同じ浸透圧調節物質の合成遺伝子が検出された。

以上の結果から、日本の汽水湖におけるミクロシスティスによるアオコ大量発生には、同遺伝子の保有とその細胞内での発現が大きな役割を果たしていることが示唆された。浸透圧調整物質の合成遺伝子の遺伝子発現解析、及び日本での他の汽水湖における同遺伝子を持つミクロシスティスの分布について、想定していたデータをほぼ得ることができた。残念ながら、本年は宍道湖を含む全ての汽水においてミクロシスティスの現存量が少なくアオコの発生にまで至らなかったため、新しい汽水株の分離培養には至らなかったが、環境DNAという指標で代替となるデータを取得することができた。塩分耐性があると報告されていたミクロシスティス株を菌株保存施設から入手して培養実験を行ったところ、塩分耐性がないことがわかり、H28年度当初予定していたこの株の全ゲノム解析の予定を中止した。このため、当初予定していたH28年度中の論文投稿ができなかった。しかしながら、環境DNA分析から興味深いデータ続々出てきたこと、最近新たに塩分耐性株を入手したことなどから、これらのデータを加えてよりレベルの高い雑誌に投稿することを目指す方針に変更した。従って本課題における論文投稿の先送りを研究の遅延というよりむしろ発展と考えている。本年度は昨年度に塩分耐性を持っていることを突き止めていたミクロシスティスNIES-1211株の全ゲノム解析を行った。その結果、この株もこれまでに塩分耐性を持つことがわかっていた同種の2株(宍道湖産のSj株とオランダ産のPCC 7806株)と同様にバクテリアに塩分耐性を付与する適合溶質の1種であるスクロースを合成する遺伝子クラスターを持っていることがわかった。遺伝子発現解析の結果、これらの遺伝子は塩分濃度依存的に発現量が3倍程度増えることがわかった。面白いことに、NIES-1211株は前述のSj、PCC 7806とは系統的に大きく離れているにも関わらず、スクロース合成遺伝子の遺伝子配列にはこれら3株間でほとんど違いがないことがわかった。スクロース合成遺伝子にのみ3株間で変異がほとんどないことが、比較ゲノム解析でからも確認された。以上の結果は、スクロース合成遺伝子がごく最近ミクロシスティスの系統的に離れた個体間で水平伝播し、この遺伝子を獲得した個体が塩分耐性を持つようになったことを示唆している。このことは、本来淡水でしか生息できないミクロシスティスが、近年の汽水の富栄養化という水環境の悪化に適応し、塩分耐性遺伝子を遺伝子水平伝播によって獲得することにより、汽水という新たな環境へ進出した、という仮説を提示する。本年度も宍道湖においてはアオコが発生せず、宍道湖産のミクロシスティスの新規塩分耐性株を取得することができなかった。網走湖ではアオコが発生したが、この年の塩分濃度が低かったためか、ミクロシスティスの分離株を10株以上確立したもののすべて塩分感受性株であり、スクロース遺伝子を持っていなかった。日本の汽水におけるミクロシスティスの塩分耐性機構の概要を明らかにすることができた。さらに、本来淡水でしか生息できないミクロシスティスの汽水への進出が、塩分耐性遺伝子の水平伝播によりごく最近起こったという驚くべき事実を明らかにすることができた。