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国際裁判に対する世論へのメディア報道の影響：多国間サーベイ実験による実証研究

本研究の目的は、国際機関による紛争の仲裁・裁判(国際裁判)に関する新聞報道の特徴を定量的に明らかにするとともに、オンラインサーベイ実験を用いて、報道の内容が世論に与える影響を分析することである。平成30年度の主な成果は次の2点である。第一に、国際裁判に関する報道の傾向を明らかにするため、日本とアメリカの代表的な新聞紙面の分析を行った。具体的には、朝日新聞とNew York Timesを対象に、自国が当事者となった裁判の報道の有無、報道された場合は紙面の量・内容・論調などの特徴をコードしたデータを作成した。その結果、全ての裁判が報道されるわけではないことや、報道される場合は自国が被告や敗訴した場合の案件に関するものが多いことが明らかになった。第二に、日本人とアメリカ人を対象として通商紛争を事例にサーベイ実験(サンプル数:約1500人、期間:2018年10月)を行った。サーベイの回答は統計的に処理し、仮説検証を行った。検証の結果、理論的な予測通り「自国が複数回国際裁判に負けた」という情報を与えられた場合、国際裁判を使った紛争解決に対する国民の支持は減ることが示された。他方、「自国が複数回勝訴した」という情報刺激は、支持の増減に影響しないことを確認した。これは、国際裁判における自国の立場(原告・被告)や結果(特に敗訴)が、世論に対して影響を及ぼすことを示しており、メディアの報道の在り方が世論に影響し得ることを示唆する発見である。サーベイ実験の結果は論文としてまとめ、海外のワークショップや学会で報告を行った。当初、平成30年度に、投資紛争と領土紛争の国際裁判についても、新聞報道のデータ収集を行うはずであった。しかし、貿易紛争裁判の記事のデータ化に予想以上の時間がかかったため、これらのデータ収集には遅れが見られる。ただし、領土紛争はサンプルの数が少なく、投資紛争は当事者である企業名を検索することで紛争を特定できるため、平成31年(令和1年)度中に計画通りデータ収集を完了できる見込みである。サーベイ実験は、貿易紛争については報道傾向のデータ化が完了したため、それに基づいて実験を行うことが出来た。また、実験結果を論文としてまとめ、海外のワークショップで報告しフィードバックを得ることも出来た。したがって、この点については予定以上の進捗が見られた。以上を総合して「(2)おおむね順調に進展している」と判断する。第一に、平成30年度に終えることが出来なかった、投資紛争と領土紛争に関する国際裁判の新聞報道のデータ収集を進める。その上で、データを利用して裁判報道の特徴を統計的に分析する。加えて、テキスト分析の手法を用いて記事の感情分析なども行う。第二に、投資紛争と領土紛争を事例としてサーベイ実験を行う。紛争の種類によって、国際裁判の報道が世論に与える影響に差が生まれるのかを検討する。第三に、以上のサーベイ実験の結果を、複数の国際学会で報告する予定である。具体的には、ISA-Asia Pacific Conference(7月、採択済み)、ISA Annual Conference (2020年3月、応募予定)である。その他にも、学会報告論文に加筆修正を加えて、査読付きの英文学術誌に投稿することに力を注ぐ。

以上を総合して「(2)おおむね順調に進展している」と判断する。第一に、平成30年度に終えることが出来なかった、投資紛争と領土紛争に関する国際裁判の新聞報道のデータ収集を進める。その上で、データを利用して裁判報道の特徴を統計的に分析する。加えて、テキスト分析の手法を用いて記事の感情分析なども行う。第二に、投資紛争と領土紛争を事例としてサーベイ実験を行う。紛争の種類によって、国際裁判の報道が世論に与える影響に差が生まれるのかを検討する。第三に、以上のサーベイ実験の結果を、複数の国際学会で報告する予定である。具体的には、ISA-Asia Pacific Conference(7月、採択済み)、ISA Annual Conference (2020年3月、応募予定)である。その他にも、学会報告論文に加筆修正を加えて、査読付きの英文学術誌に投稿することに力を注ぐ。当初予定していた英語論文の校正費用が少なく済んだためである。現在準備中の英語論文の校正費用に支出する予定である。
蓄尿機能障害ラットモデルにおける求心性神経活動と膀胱微小収縮の病態機能解析

ラット膀胱における伸展受容一次求心性神経活動測定を用いて、薬理学的検討を行った結果、膀胱のアドレナリンα1Aおよび1D受容体はAδ線維の活動性を促進的に調節すること、内因性カンナビノイドは膀胱内PGE2刺激により亢進するC線維の活動性を抑制することが示された。膀胱出口部部分閉塞(BOO)における求心性神経活動変化を検討した結果、BOO群でAδ線維の活動性が減弱し、BOOによる有髄神経の除神経作用が考えられた。加えて、BOO群では高頻度に膀胱の筋原性微小収縮が観察され、この微小収縮の収縮前半期に同期して、AδおよびC線維の両者の活動性が増大していることが示された。ラット膀胱伸展受容一次求心性神経の有髄Aδおよび無髄C線維の活動性に及ぼす各種薬剤の作用および病態モデルにおける活動性変化を検討した。研究A:アドレナリンα1D(α1D-AR)選択的拮抗薬のBMY7378の静脈内および膀胱内投与の検討から、膀胱のα1D-ARはAδ線維の活動性を促進的に調節することで、膀胱伸展知覚受容に関与することが示唆された。ムスカリン性アセチルコリン受容体(mAChR)刺激薬であるoxotremorineの膀胱内注入による検討から、C線維には膀胱のmAChR刺激に感受性のあるものと無いものの二種類が存在し、抗コリン薬のimidafenacinおよび5-HMTは膀胱mAChRを介してC線維の活動性を抑制することが示された。末梢限局的に作用する内因性カンナビノイド分解酵素阻害薬のURB937は、膀胱内PGE2注入により惹起されるC線維の活動性を抑制し、化学刺激物質により求心性神経活動が亢進している状態に対しても、内因性カンナビノイドが抑制作用を有することが示された。研究B:雄性Wistarラットを用いて膀胱出口部部分閉塞(BOO)モデルを作成し、10日後に求心性神経活動を測定する実験系を確立した。先行結果では、偽手術群に比べBOO群でAδ線維の活動性が減弱し、BOOによる除神経により求心性神経活動の減弱が推測されたが、C線維においてはそのような減弱は見られなかった。BOO群では高頻度に膀胱の筋原性微小収縮が観察され、この微小収縮の収縮開始(立ち上がり)に同期して、Aδ線維の活動性が増大していた。このことは、BOOにおける膀胱微小収縮が、特にAδ線維の活動性亢進と密接に関連していることを示唆し、BOOにおける病態生理を理解する上で重要な知見となると考えられた。研究C:摘出膀胱をモニターするためのCCDカメラと記録モジュールを購入し、実験系の確立を目指している。研究A:アドレナリンα1A(α1A-AR)選択的拮抗薬シロドシンおよび、α1D-AR拮抗薬BMY7378の静脈内および膀胱内投与の検討から、膀胱のα1A-およびα1D-ARsはAδ線維の活動性を促進的に調節することで、膀胱伸展知覚受容に関与することが示唆された。この作用は、β3-AR刺激薬のミラベグロンで見られるような、膀胱の筋原性微小収縮と関連した求心性神経活動の調節機構とは異なる機序が関与している可能性が示唆された。研究B:雄性Wistarラットを用いて膀胱出口部部分閉塞(BOO)モデルを作成し、4日後および10日後に求心性神経活動を測定する実験系を確立した。その結果、偽手術群に比べBOO群でAδ線維の活動性が減弱するが、C線維の活動性は変化しておらず、BOOによる有髄神経の除神経作用が考えられ、この変化は10日後において顕著であった。加えて、BOO群では高頻度に膀胱の筋原性微小収縮が観察され、この微小収縮の収縮開始(立ち上がり)に同期して、AδおよびC線維の両者の活動性が増大していた。このことは、BOOにおける膀胱微小収縮が、膀胱伸展受容一次求心性神経の活動性亢進と密接に関連していることを示唆し、BOOにおける過活動膀胱症状発現の病態生理を理解する上で重要な知見となると考えられた。研究C:摘出膀胱をモニターするためのCCDカメラと記録モジュールを購入し、実験系の確立を目指した。先行研究として、膀胱・骨盤神経周辺臓器を取り出し、特殊なチャンバー内で求心性神経活動を測定するEx vivo系を確立した。この実験系を用いて、in vivo系では体温の影響を考慮しなくてはならないTRPM8拮抗薬を用いて薬理学的検討を行うことができた。

加えて、BOO群では高頻度に膀胱の筋原性微小収縮が観察され、この微小収縮の収縮前半期に同期して、AδおよびC線維の両者の活動性が増大していることが示された。研究AおよびBにおいて、健常ラットおよび病態ラット(BOOラット)の両者を用いて、膀胱伸展時における一次求心性神経活動測定を行い、研究Aについては種々の薬物の効果を検討できた。これらの結果は学会発表および論文発表に至っている。研究Cにおいては実験系の確立をほぼ完了し、平成27年度は実際に実験を行う計画である。排尿生理・薬理学下部尿路機能障害に対する新規治療候補薬探索のため、今後も独創的な研究ツールを用いて、種々の薬物の排尿機能、特に求心路に及ぼす影響を検討する予定である。これらの検討は、下部尿路機能障害における知覚伝達路の病態生理において非常に重要な検討であると考えている。
細胞外マトリックスの3次元的定量による肺の成長・過膨張・気腫形成の病態解明

エラスターゼ傷害による肺気腫モデルマウスにおいて、気腫病変Low Attenuation Volume(LAV)の全肺に対する割合LAV%と強制オッシレーション(FOT)により得られた肺メカニクスの指標elastane (H)とが極めて高く相関し、さらに巨視的な構造改変の不均一性がFOTから算出したelastanceの不均一性と関連を示した。この関連は早期(傷害後3週)でも慢性期(13週後)でも同様であったが、慢性期においては気道成分であるairway resistance (Raw)も強く関与し、構造改変の経時変化の特徴と考えられた。気腫病変は用量依存性を示すも慢性期で天井効果を示した。モデルマウスの作成と肺メカニクス測定、固定サンプル取得は順調に経過している。多光子励起レーザ走査型顕微鏡による細胞外マトリックスの3次元画像取得については現在のところ、本学の医学研究支援センターの協力を得て条件調整を進めている。同時に、より巨視的な形態変化の不均一性として動物用CTを用いて肺傷害の不均一性を評価し、同一マウスにおける肺メカニクス測定を行い、数学的モデル解析を介して得られた不均一性の指標との関連性を検討した。エラスターゼ障害肺気腫モデルマウスにおける巨視的な障害の不均一性は動物用CT画像の頭尾方向の不均一性として、肺容量の頭尾方向12分割におけるばらつきの指標をCV-LAVとして算出。肺メカニクスは呼吸インピーダンス測定結果を不均一性を加味した数学モデルにフィットさせ算出したCV-Hを不均一性のパラメーターとして算出した。得られた結果として、エラスターゼ傷害肺気腫マウスでは、コントロールに比べ有意に肺メカニクス測定における周波数依存性が減弱しエラスターゼの用量依存性のコンプライアンス上昇と共に、CV-LAVとCV-Hが有意な関連を認め、統計学的に有意な決定因子として確認できた。(p<0.001, R^2=0.6)。今後更に、本検体を元に呼吸器系の各ユニット単位におけるECMの局在を算出し、数学的モデルに依存しない構造的不均一性と肺メカニクス測定との相同性を示す計画である。多光子励起レーザー走査型顕微鏡によるマウス肺サンプルのイメージングに関して、条件を調整して画像取り込み手法の適正化を図っている。モデルマウスの固定肺サンプル採取、肺メカニクス測定は順調に進行し、動物用CTによる巨視的な形態変化の評価と肺メカニクスの関連性など、既に有望な結果を得ている。前年度の検討により、一旦統計学的な差を見出すことが出来た結果である巨視的構造的変化の不均一性と、呼吸インピーダンス測定から導き出された不均一性の定量指標との関連性に関して、さらにエラスターゼ傷害の程度を可変し、エラスターゼ負荷用量を5段階に設定し、検討サンプル数各負荷量で充分数確保した。結果、全肺エラスタンス、不均一性の指標(CV-H)だけではなく、気道系の不均一の指標(CV-Raw)などについても十分な解析を実施した。気道系のCTによる評価は、現時点ではon goingであるが、気腫性病変の不均一性とエラスタンスの不均一性が関連性を示すことがで来た。本研究結果については、本年度の国内学会・研究会に於いて結果を発表した。本年度はさらに、肺成長と過膨張のモデルとして、より長期間の経時的な変化を観察し、前述の傷害誘導後3週のモデルに加え、傷害誘導後3ヶ月(13週)後のモデルに於いても同様の関連性を確認した。無負荷の健常マウスの経時変化を越えた経時的な肺の容積増加を確認し、気腫肺形成過程の経時的結果の一部を得ることが出来た。構造と機能の関連について、全体平均は当然の関連が有り、さらに構造的不均一性と機能的(インピーダンス)不均一性については関連性があるものの、3週後のモデルとは関連性が一部異なっており、エラスターゼ傷害・肺気腫モデルマウスにおいて、巨視的な構造改変の分布だけでは無く、肺内の物理特性を司る細胞外マトリックスの分布・割合が経時的時相に於いて異なっていると示唆するものと推察された。この差を説明出来る指標として、ECM含有量の分布解析を予定している。多光子励起レーザー走査型顕微鏡による画像取得プロトコールについては、依然として条件設定を進めている所である。前年度も予定通り進捗しなかった、多光子励起レーザ走査型顕微鏡による画像取得プロトコールの確立に依然として難渋している。条件設定・温度管理などの問題から、肺の固定法の変更を検討する必要もある。同時並行して進めているマウスモデルの作成や機能的評価については順次進めている上記の理由で、固定肺病理標本を用いた古典的手法との整合性の評価については、依然として実施出来ていない。前年度までの検討により、巨視的構造的変化(小動物CT画像解析)の不均一性と、呼吸インピーダンス測定から導き出された不均一性の定量指標との関連性についての検討を追加した。前年度学会で発表したとおり、全肺のエラスタンス(H)だけではなく、エラスタンスの不均一性(CV-H)が構造の多様性を反映していることが示されたが、従来無かった指標として、現在他の疾患モデルにおいても適応可能かどうか、解析を行っている。また、検討の過程で見出されたこととして、肺気腫病変はalveolar attachmentsの減少により、気道の支持力低下につながるため、気道系の指標(CV-Raw、もしくは気道壁のCompliance)にも寄与して居る可能性が示唆された。

現在サンプルを増やして解析している。(同時に、本件の論文執筆中)同じことが傷害誘導後13週のモデルマウスに言えるのかどうか、十分な数の検討を行うことで評価を行った。13週に至るまで、経時的にコンプライアンスは上昇し続けるが、推定した機能的なバラツキはむしろ低下する方向にあり、これは経時的に撮影したCTでの同一個体における気腫性変化のバラツキも減少していく傾向と合致していた。気道の要素も加味し関連性を解析することで、肺気腫患者における機能と形態の関連に知見が得られると考えている。問題点として、当初予定していた多光子励起レーザー走査型顕微鏡による画像取得の達成には至って居らず、作成した病理標本は形態計測などを行った。病理標本の評価法については、新たに比較的巨視的な形態の不均一性を評価する新たな指標を創出し、可能であれば気道の支持力を評価する方法もTanabeらの方法を応用して現在解析を進めている。これについては追加検討を加えて、呼吸インピーダンス測定の結果と併せて評価を進めている。エラスターゼ傷害による肺気腫モデルマウスにおいて、気腫病変Low Attenuation Volume(LAV)の全肺に対する割合LAV%と強制オッシレーション(FOT)により得られた肺メカニクスの指標elastane (H)とが極めて高く相関し、さらに巨視的な構造改変の不均一性がFOTから算出したelastanceの不均一性と関連を示した。この関連は早期(傷害後3週)でも慢性期(13週後)でも同様であったが、慢性期においては気道成分であるairway resistance (Raw)も強く関与し、構造改変の経時変化の特徴と考えられた。気腫病変は用量依存性を示すも慢性期で天井効果を示した。多光子励起レーザ走査型顕微鏡による画像取得プロトコールの確立、画像データの解析と肺メカニクス測定データとの対比を行う。同時に、固定肺病理標本を用いた古典的手法との整合性も検討する。引き続き、多光子励起レーザ走査型顕微鏡による画像取得プロトコール確立と、既に採取・固定済みの標本の画像採取・定量を進める。同時に条件設定後、速やかに計画を実行するため、他の系の進捗を進める。前年度確認し得た巨視的な構造の不均一性指標とメカニクスの関連性については、新たな知見であり、本知見は動物モデルに限らず、ヒトにおける評価、実臨床へも応用可能な事項であるため、この事項のみで、本年度中に論文化する計画である。呼吸器内科学予備実験、条件設定に予想以上に時間を費やしたため。予備実験・条件設定に予想以上に時間がかかった。平行して実施する実験を前倒しして実施したが、翌年分を確保することが望ましいと考えられた。次年度には実験が進行すると見込まれ、速やかに消費されると予想される。多光子励起レーザ走査型顕微鏡による画像取得に利用する
無電極電気刺激としての生体磁気刺激における誘導電流の集束の研究

生体磁気刺激における誘導電流の局所化問題に対し、微小導電体ないし絶縁体を体内に植込み誘導電流路を制御することで生体深部の刺激が可能と考え基礎的実験を行った。【生体モデル実験】体積導体(30×30×20cmの水槽に生理食塩水10Lを満たした)、平巻型刺激コイル(巻数10、6μH)、ファンクションジェネレータ(33120A、HP製、駆動電流10kHz、0.2A)をモデル実験に用いた。誘導電流計測には微細同軸ケーブルを加工して用い、誘導電流センサの出力は差動アンプ(MEG-2100、日本光電工業)及びオシロスコープ(54520A、HP製)により計測した。この実験装置をもとに水槽中に各種寸法の絶縁体アクリル材料を沈め、誘導電流密度の分布変化を計測した。実験に際しては特に深さ方向への局所化を考慮し、水槽底面より2cmないし4cm離れた位置を刺激目標と考え、高さ2-4cm幅2cm、長さ30cmのアクリル材料を水槽中央に配置した。【結果】水槽中に各種アクリル材料を配置し、生理食塩水中の誘導電流分布を計測したところ、深さ2-4cmにおいて、絶縁材料を配置しない場合の2-5倍程度の電流上昇を確認し、本原理による渦電流局所効果を確認した。また、絶縁性材料と導電性材料の組合せによる局所化効果も本モデルで検討したが、導電性材料の併用による相乗効果は顕著で無いことを確認した。この基礎原理実験に基づき、MRI断層画像から発泡スチロール製生体モデルを作成し、同様な方法で誘導電流の局所化効果を確認した。また、局所化された誘導電流による刺激対象近傍での顕著な発熱は見られず、実際の生体刺激に有効と考えられた。更に、ラット神経筋標本に対する単発磁気刺激を試み、刺激応答を筋収縮の目視にて、誘導電流の局所化効果の確認を行ったが、結果として刺激は確認できなかった。今後、電気ノイズに十分配慮した筋電計測系を作成し刺激応答を計測するか、又は、現行の単発刺激装置を複数パルス刺激装置に改良し刺激強度を上昇させる必要があると考えられる。
学習者の文法理解の深度をより効果的に弁別する新たな多肢選択文法問題の開発

本研究は、広く一般的に用いられている問題形式である多肢選択問題の択一式と複数正答式の比較研究である。択一式と複数正答式の問題を比較調査した結果、択一式よりも複数正答式の方が学習者の文法的知識を測る際により妥当性が高いことが示された。また2つの形式で使われるストラテジーに大きな違いはないものの、ストラテジーを「誤答を探すため」に使うのか「正答を探すため」に使うのかが異なっていた。さらに、複数正答式は「選ばなかった」ことを正答とすることが可能であることから、選択しなかった選択肢を採点に加えることで、より正確に文法項目の理解を問うことが可能であることが明らかになった。2013年度は多肢選択型の択一式と複数正答式がどの程度、理解している学習者と理解していない学習者を弁別するかを明らかにすることを試みた。調査では、文法項目の中の「時制」に焦点を当てて、択一式と複数正答式の2種類の文法問題を作成し実施した。調査結果から、例えば、択一式、複数正答式の双方で、正答として「will+動詞」のみを選ぶべき設問の結果を比較したところ、択一式問題では設定された全ての設問に正解している学習者(つまり、正解率100%)の複数正答式問題での正解率は38%であった(但し、複数正答式の場合は過不足なく正しい選択肢が選ぶことができた場合を「正解」としている)。さらにその誤答の中で、正答に加えて余分に他の選択肢を選んでしまった割合を調べたところ63%であった。つまり、「be going to」など「will」と書き換えられると考えられそうな選択肢がある場合に択一式であれば考慮する必要のない書き換えの可能性を複数正答式の場合には検討する必要があり、択一式の問題の場合には明らかにならない学習者の「知識の曖昧さ」を複数正答式では明らかにできているのだと考えられた。2013年度の調査参加者の中には、そもそも時制についての知識が正確であるものが多くはなく、正答と誤答を比較するためにはデータにかなりの偏りが出てしまった。そのため、さらに追加でデータを収集する必要性が生じたため、2014年度に前年度とは異なる学生たちを対象に追加でデータを収集し、それらを合わせて再度分析を行う予定としている。2014年度は多肢選択型の択一式と複数正答式の2つの設問形式の弁別力を2013年度とは異なる学生を用いて再度調査検討し、さらにそれぞれの設問形式の解答に至るまでの推論プロセスを明らかにするためのインタビュー調査を行った。まず、弁別力の再検討については、「理解している学習者」と「理解していない学習者」、「設問に正解した学習者」と「正解しなかった学習者」を組み合わせた4パターンに分類して検証した結果、択一式問題のほうが、複数正答式問題よりも、「理解していない・正解した」のパターンが多いことが示された。本研究は「理解していないのに、正解してしまうこと」が多肢選択型の一番の課題であるという点を出発点としているため、一見すると択一式の方がより良い設問形式であるかのような結果が示されたのであるが、実際には択一式において「理解している」と判断された調査参加者のうち、複数正答式でも「理解している」と判断されたのは37%に過ぎず、41%は択一式で「理解している」と判断されたにも拘わらず、複数正答式では「理解していない」と判断された。すなわち、択一式問題においては「理解ができている」という判断そのものが危ういことが示されたと言える。これは2013年度の調査結果を補強する結果であった。また、それぞれの設問形式における解答までの推論プロセスについては、多くの調査参加者から類似した結果が得られた。それは、択一式は消去法で誤答を探すのに対して、複数正答式では正答を探すという点であった。また、複数正答式を難しくしている要因の一つが、正答数が分からないという点であると述べる参加者も多く、択一式においては選択肢間の比較が重要なヒントであることが改めて示された。実際に、択一式であれば、比較的自信を持って解答する参加者も、複数正答式では自信がないと述べる場合が多く、自ら知識の曖昧さを指摘する参加者も見られた。平成27年度の当初計画では、多肢選択型文法問題における複数正答式と択一式の学習に対する影響を調査する予定であったが、平成26年度までの調査によって得られた知見から、複数正答式の多肢選択文法問題における誤答を分析することによって、学習者の理解度の測定を精緻化することができる可能性が高まったことから、平成27年度では、誤答分析用の調査の準備段階として、平成26年度までに得られているデータを再度検討し、誤答分析用の問題を作成した。択一式の場合は、消去法を用いて誤答を探す学習者が多いことはすでに明らかであるが、どの課題で消去法を用いたのかは解答からのみでは分からない。また、ある学習者が結果的に正答を選べていたとしても、他の全ての選択肢を誤答であると判断したためなのかどうかは定かではなく、また同様に誤答を選んでしまった場合でも、正答である選択肢を誤りであると判断した結果なのかは不明確である。言い換えれば、択一式では、全ての選択肢を検討した結果として最終的な解答を選んだのかどうかは分からないのである。

しかし、複数正答式の場合は、インタビュー調査の結果から、ほとんどの学習者は解答に際して全ての選択肢を検討していることが示されており、正答を選べている場合は他の選択肢は誤答である(又は「わからない」)と判断しており、誤答を選んでしまっている場合は、正答である選択肢を誤答(又は「わからない」)と判断していると考えることができる。このことから、複数正答式の多肢選択問題では、ある文法項目を問うための設問が、同時に錯乱肢として設定されている語句に関する文法項目を問う問題にもなりうると考えられ、学習者の理解度をより深く測ると共に、学習者の理解を測るための設問数を大幅に削減することが可能となるのではないかと期待される。平成28年度においては、この点を明らかにすることを計画している。当初の計画では、誤答分析用の調査の実施までを平成27年度に行う予定であったが、問題作成等に時間がかかってしまったため、平成28年度に実施することとなった。その点については、多少の遅れが生じていると考えてる。しかしながら、誤答分析用の調査は、当初の計画に追加して行われる調査であるため、全体としては順調に研究が進んでいると考えている。本研究は、近年広く用いられている多肢選択問題に注目し、その有用性を損なうことなく、より精緻に文法的知識の理解度を測定するための問題開発を目指す研究である。本研究が、その形式として焦点を当てているのは、一般的な択一式ではなく、複数正答式である。本研究では、択一式と複数正答式の二つの形式を用いた比較調査(解答結果および解答プロセスの比較調査)を実施し、複数正答式は択一式よりも理解度の測定に優れた形式であるとの結論を得ているが、その一方で採点の難しさ等の新たな課題も示された。そこで平成28年度は、複数正答式を活かすための採点方法について検討するために、「誤答」に焦点を当てた研究を行った。研究の結果として、複数正答式では、それぞれの問題に対する解答を単純に正誤に分けるのではなく、「選択された選択肢」と「選択されなかった選択肢」という観点から正誤を判断することが有意義であること、そして「選択されなかった選択肢」を採点に用いることによって、より精緻な理解度の測定が可能であることが示された。具体的には、大学生47名を対象にした文法多肢選択問題(複数正答式)を用いた調査において、“be going to"に対象を絞って分析し、1)対象項目を問う問題のみで採点した場合(通常の採点方法)と2)対象項目以外を問う問題に錯乱肢として設定されている“be going to"を「選択しなかった」ことを採点に加えた場合を比較したところ、1)に全問正解した学習者17名のうち、2)においても全問正解したのは5名のみであった。すなわち、17名中12名は、“be going to"を「使ってはいけない」場面が正しく判断できていなかったことが示されたと言える。これにより、より正確に文法事項の理解を測るためには「選択されなかった選択肢」を採点内容に加える採点方法を用いることが有意義であろうとの結論を得た。本研究は、広く一般的に用いられている問題形式である多肢選択問題の択一式と複数正答式の比較研究である。択一式と複数正答式の問題を比較調査した結果、択一式よりも複数正答式の方が学習者の文法的知識を測る際により妥当性が高いことが示された。また2つの形式で使われるストラテジーに大きな違いはないものの、ストラテジーを「誤答を探すため」に使うのか「正答を探すため」に使うのかが異なっていた。さらに、複数正答式は「選ばなかった」ことを正答とすることが可能であることから、選択しなかった選択肢を採点に加えることで、より正確に文法項目の理解を問うことが可能であることが明らかになった。
Actinin-4によるアクチン細胞骨格の制御とがんの浸潤・転移の分子機構の解明

アクチン結合タンパク質はアクチン細胞骨格を直接ダイナミックに制御し、細胞の形態、接着、運動などを制御することが知られている。大腸がん細胞は正常粘膜上皮に比ベアクチン結合タンパク質actinin-4の発現が亢進し、特に浸潤先進部においてその発現の亢進が著しく認められることから、actinin-4の発現は大腸がんの発生と進展に関わっている可能性が考えられる。テトラサイクリン誘導システムを用いactinin-4の発現を誘導したところ、filopodiaやlamellipodiaといった細胞突起が顕著に形成され、さらに細胞運動能が亢進することが分かった。SCIDマウスを用いた同所移植実験モデルでは、actinin-4発現細胞移植群が対象群に比べ、統計学的に有意な差をもって所属リンパ節転移がみられた。免疫沈降法と質量分析によりactinin-4は大腸発がんに関わるがん遺伝子産物β-cateninと、E-cadherinを発現していない大腸がん細胞で、相互作用をすることを見出した。この相互作用はE-cadherinの存在に依存していることを明らかにした。一方大腸発がんに関わるβ-cateninが核内でがん原遺伝子FUS(fusion)等のRNA結合タンパク質やPARP1 (Poly(ADP-ribose) polymerase-1)とも相互作用し、β-cateninが従来より知られている細胞間接着や遺伝子転写制御といった機能以外に、pre-mRNA splicingやDNA損傷修復などにも関わることが明らかとなった。さらにlamininなどの細胞外基質からの刺激によりactinin-4とβ-cateninの核内での分布が一致するようになることから、両者の相互作用が未知の機能を担う可能性もあると考えられた。
特養ホーム・病院等の共用空間の活気の構成要素に関する研究

当研究では特別養護老人ホーム4施設、それとの比較のために病院1施設の計5施設で、各施設10人計50人の活気・落ち着きの空間探索行動実験を行い、現状の施設の活気・落ち着きの構成状況とその問題点を把握し、今後の施設計画に反映すべき点を明らかにした。実験及び分析にあたっては、被験者の発話と視認を被験者が装着したヘルメットに固定したビデオカメラに録音・録画し、特に視認画像を秒単位でプリンターによってプリントし、視認物及び視認時間を記録・分析した。<実験結果の分析>1.比較的大きい空間における視認-食堂・談話コーナー等では、空間全体を見る「空間視」、空間の1部を見る「空間要素視」、家具等の要素を見る「要素視」がほぼ1/3づつと多様性が現われる。2.廊下空間-単調な廊下は前を見る「空間視」、中庭等が見える廊下は「空間+要素視」と要素の印象が強い「要素視」となる。3.施設内で「活気」を感じさせる要素は、建築構成部位では「天井のデザイン」、「天井の形(吹抜)」、「壁の材質(ガラス等)」、「扇の色」があり、しつらえでは「掲示物」、「天井の照明のデザイン」、「リハビリ器具」があげられ、デザインの変化と色使いで活気を感じさせている。4.「落ち着き」を感じさせる要素は、空間全体では「材質(木製)」、周辺環境で「外の景色」、建築構成部位では「壁の材質(木製)」「床(木目調)」、「手摺」、「居室の扉(木製)」「座敷の畳」があり、しつらえでは「風景画」、「植え栽」、「家具類」はそのほとんどが落ち着きと評価されている。以上の結果から、今後施設を計画する場合には、各部分の活気・落ち着きのゾーニングを行い、上記の結果を応用することが可能となった。平成6年度は、研究手法についての詳細を検討する事に時間をかけ、研究手法の確立を図った。それにもとづき、当初の研究対象施設である特別養護老人ホーム2カ所(太陽の杜、扶桑苑)、病院2カ所(碧南市民病院、小牧市民病院)の計4施設を調査した。調査は、1施設10人の被験者で行い、計40人の被験者を各施設に連れていき、施設の指定ルートを歩行させ、ルート中の活気と落ち着きの構成要素を発話してもらい、同時にヘルメットにビデオを装着した装置を被験者に被らせ、実験中の被験者の視認物を記録した。この発話と視認物の比較検討によって、何に活気・落ち着きを感じ、何に感じないかを明確にした。1.特別養護老人ホームの活気・落ち着きの要素・・・要素別に見ると、「活気の要素」は、最も感じられているものに、「のれん・看板」があり、次いで「天井の形態」、「談話コーナー」、「窓の外の畑の景色」、「家具」、「絵画」等の順である。「落ち着き」の要素には、最も感じられているものに、「空間のテクスチャー」があり、次いで「空間のスケール」、「窓の外の景色」、「ソファー・椅子等」等の順である。これらの中で、「景色」と「家具」は活気、落ち着きの両方であげられており、見る人の心理でどちらの要素にもなる事が分る。エリア別に見ると、「活気」は「食堂」で最も感じ、次いで「2階の廊下の一部」、「1階の廊下の一部」である。「落ち着き」は、「居室」で最も感じ、次いで「食堂」、「エントランス」の順で、ここで「食堂」は両方を感じさせる場になっている。

2.病院の活気・落ち着きの要素・・・要素別に見ると、「活気の」要素は全般に少なく、その中では、「スケールの大きさ」、「自然光」、「色」等に活気を感じている。「落ち着き」は、「木のテクスチャーの家具」、「外の景色」、「庭園」等に落ち着きを感じている。エリア別に見ると、活気が落ち着きを超えているエリアは無く、落ち着きは「中央庭園の横の廊下」、「病棟食堂」で最も感じられている。3.今年度の実験では、上記の様に想定した実験で、活気・落ち着きを明確にとらえることができる事が分かった。また特別養護老人ホームと病院ではかなり異なり、特別養護老人ホームの方が活気・落ち着きの両方を感じられる空間として構成されている事が明らかになった。平成7年度は、平成6年度に実施した実験及び分析手法を改良し、より一層の研究手法の確立を図り、実験・分析を行った。主な改良点は(1)特養ホーム、病院で行う被験者の活気・落ち着きの空間探索行動実験の歩行ルートを、施設での実際の利用に少しでも近づけるため、入居者及び入院患者の生活実態調査を綿密に行い、ルート設定を行った。(2)1周回れる廊下を持つ施設では、左回りと右回りで空間の評価が異なると想定されるため、両方の回り方の被験者を設定し、比較を行う。(3)分析では被験者のヘルメットに装着したビデオカメラで録画した視認画像を、秒単位でプリントし、視認物の視認時間を分析できるようにした。以上の様な改良を行い、次の施設の実験により、良好な結果が得られた。〈実験及び結果の分析〉上記の様な綿密な実験とし、実験対象施設を特別養護老人ホーム2施設とし、新しく建設され、かつ豊かな空間を持つ愛知県やまゆり荘、岐阜県岐協園とした。被験者数は各施設10人計20人で昨年と同様に行った。〈空間の大きさと視認〉被験者は空間の大きさと状況によって視認の仕方を変えており「食堂」、「談話コーナー」等の比較的大きい空間では、空間全体を見る「空間視」、空間の1部を見る「空間要素視」、家具等の要素を見る「要素視」が1/3づつとなり、単調な廊下は前を見る「空間視」、中庭等が見える廊下は「空間+要素視」と要素の印象が強い「要素視」になる。〈施設内の活気と落ち着きの構成要素〉施設内で「活気」を感じさせる要素は、建築構成部位では「天井のデザイン」、「天井の形(吹抜)」、「壁の材質(ガラス等)」、「扉の色」があり、しつらえに関するものでは「掲示物」、天井の照明のデザイン」、「リハビリ器具」があげられ、デザインの変化と色使いで活気を感じさせていることが分かった。「落ち着き」を感じさせる要素は、空間全体では、「材質(木製)」、周辺環境で「外の景色」、建築構成部位では「壁の材質(木製)」、「床(木目調)」、「手摺」、「居室の扉(木製)」、「座敷の畳」があり、しつらえでは「風景画」、「植栽」、「家具類」はそのほとんどが落ち着きと評価されている。以上の結果から、今後施設を計画していく場合の、構成の手法を明らかにすることができた。
アルミドロス由来多孔性リン酸アルミニウムの水蒸気吸着剤への適用

アルミ再生工程で副生するアルミドロスから、水蒸気吸着剤として利用できるAlPO4-nの合成を行った。得られた生成物に対して、結晶構造、比表面積、粒子径、水蒸気吸着特性などを調べた。水蒸気吸着等温線を用いて、ヒートポンプ用やデシカント用の吸着剤としての評価を行った。反応条件を調整することにより、種々のアルミドロスAlPO4-n (AlPO4-5、AlPO4-34、AlPO4-11、AlPO4-C)を合成することが可能であった。アルミドロスAlPO4-34やアルミドロスAlPO4-5は、低温廃熱を利用する場合の水蒸気吸着剤として利用できる可能性が示された。発生履歴の異なるいくつかのアルミドロスを出発原料に用いて、多孔性リン酸アルミニウム(AlPO4-n)の水熱合成を行った。原料物質の調製比、構造規定剤(有機アミン)の種類、水熱合成の処理時間、合成温度、撹拌条件などを変化させて、結晶構造の異なる様々なAlPO4-nを生成させるための最適条件について検討を行った。特に、構造規定剤の種類や量を変えた水熱合成実験に注力して検討を行ったところ、例えば、AlPO4-5、AlPO4-11、AlPO4-34、VPI-5などが合成できることを確認した。文献等で報告されている試薬からのAlPO4-n合成条件と比較すると、アルミドロスからのAlPO4-n合成条件は若干異なることがわかった。アルミドロスに含まれるアルミニウムの一部がAlPO4-n骨格に転換されないためにこのような相違が見られたと考えられる。アルミドロスから合成したAlPO4-nの比表面積、表面構造、粒度分布、結晶構造等の評価を行った。試薬由来のAlPO4-nには劣るものの、吸着剤として利用できる可能性が示された。得られたAlPO4-nの表面特性や細孔構造を調べるために、空気中の希薄な有機化合物(初期濃度100ppm、ベンゼン、トルエン、メタノール、アミン類など)のガス吸着試験を行った。吸気化合物の吸着特性はAlPO4-nの細孔径と関連があること、極性をもつ分子ほどAlPO4-nに吸着されやすいことを明らかにした。一方、得られたAlPO4-nを用いて水蒸気の吸着特性を調べた。本研究で検討している水蒸気吸着特性としては、AlPO4-5が他のAlPO4-nよりも適していることが明らかになった。アルミドロス由来AlPO4-nに関する基礎的な知見が得られたと考えている。昨年度の研究に引き続き、様々なアルミドロスを原料に用いて水蒸気吸着剤として利用できる多孔性リン酸アルミニウム(アルポ)の水熱合成とその物性評価を行った。原料となるアルミドロスに篩い分け処理を適用することにより、粒径の大きいシリカなどの不純物の除去を試みた。さらには、アルミドロスと試薬のアルミニウム源(水酸化アルミニウムや酸化アルミニウムなど)を任意の割合で混合したものを出発原料に用いることにより、アルポ合成の促進や結晶構造の制御、生成物の粒子表面の高純度化などを可能性について検討を行った。生成物の物性評価として、従来から行ってきた比表面積や細孔径分布などの測定項目に加え、粉体を錠剤成型したものを用いて水の接触角の測定を行った。得られた生成物について、いくつかの温度で水蒸気の吸着等温線を測定するとともに、デシカント用吸着剤やヒートポンプ用吸着剤としての性能を簡易的に評価した。数十ミクロンの粒径の大きい不純物を除去したアルミドロスの篩い下産物を原料に用いると、アルポ合成の時間が短縮されたり、アルポの結晶性が向上する結果が得られた。一方、アルミドロスと試薬の水酸化アルミを加えた混合原料を用いると、主としてアルポの生成速度や粒子径に影響を及ぼすことが明らかになった。アルミドロスに試薬を添加することにより、アルポの核生成と結晶成長をある程度コントロールできる可能性が示唆された。デシカント用の水蒸気吸着剤やヒートポンプ用の水蒸気吸着剤として利用するために、得られたアルポの水蒸気吸脱着曲線から平衡論的にその吸脱着能を検討した。特定のアルポ(AlPO4-5など)の水蒸気吸脱着特性がこれらの目的に対して好ましいことがわかった。次年度に実施するデシカントシステムやヒートポンプシステムの操作条件の解析に必要な知見が得られたと考えている。前年度に引き続き、アルミドロスから様々なアルポを合するための条件を明らかにすることができた。アルミドロスに対する篩い分け処理の効果やアルミドロスに対するアルミ系試薬の添加効果が見出された点は興味深いと考えている。水蒸気級脱着特性のデータ蓄積も順調に進んでいる。次年度の研究に繋がる数多くの知見が得られたと評価している。前年度までに得られたアルミドロス由来AlPO4-nの知見を踏まえて、低温熱源の利用を想定したデシカント用およびヒートポンプ用の水蒸気吸着剤としての適用性を評価した。具体的には、水蒸気の吸・脱着温度を任意に設定し、アルミドロス由来AlPO4-nの水蒸気吸・脱着量を平衡論の観点から解析することにより、デシカントやヒートポンプの運転条件に関する検討を行った。

水蒸気吸着等温線を用いて、ヒートポンプ用やデシカント用の吸着剤としての評価を行った。反応条件を調整することにより、種々のアルミドロスAlPO4-n (AlPO4-5、AlPO4-34、AlPO4-11、AlPO4-C)を合成することが可能であった。アルミドロスAlPO4-34やアルミドロスAlPO4-5は、低温廃熱を利用する場合の水蒸気吸着剤として利用できる可能性が示された。交付申請書に記載した今年度の検討項目について、ほぼ予定通りの研究成果が得られたと自己評価している。特に、アルミドロスからのAlPO4-nの水熱合成に関しては数多くの実験結果が得られた。生成物の物性におよぼす水熱反応条件の影響について明らかにすることができ、次年度の研究に繋がる知見が得られたと考えている。生成物の水蒸気吸着特性についても基礎的な実験データを得ることができた。デシカント用の水蒸気吸着剤やヒートポンプ用の水蒸気吸着剤として好ましい吸脱着特性を持つアルミドロス由来のアルポを得ることができた。当初の計画通り、メインとなる検討項目は、デシカントシステムやヒートポンプシステムでの操作条件を考慮した水蒸気吸着剤としての性能評価である。様々な運転条件を設定し、主にシミュレーション的手法によって水蒸気吸着剤としての適性を工学的に検討する予定である。リサイクル工学基本的には交付申請書に記載の通りに研究展開を行う予定である。これまでの知見を活かしながら、水熱反応条件の適切な設定によって生成物の物性を制御する方法を見出したいと考えている。特に、AlPO4-nに転換されない部分を被覆する技術を確立するために、数多くの実験によって検証を行うことを計画している。引き続き、生成物の水蒸気吸着特性の実験データを蓄積しながら、水蒸気吸着剤としての実用化を意図した工学的検討を加える予定である。
集中治療領域におけるプロセス指標を重視した診療の質指標の開発

高齢化の進展に伴い、更なる医療費の増大が見込まれている。特に、重症患者を治療する集中治療室において、高齢患者の入室が増加し、治療密度および診療コストが増大している。不適切な診療は診療費の増大、患者アウトカムの悪化に直結する。そのため、診療費抑制、患者アウトカム向上のために、集中治療室における診療の質の担保が益々重要となっている。本研究の目的は「集中治療室における診療の質の改善及び患者アウトカムの向上」であり、これを達成するために、下記の目的を設定し達成する。1集中治療室における診療の質を測定するためのプロセス指標の診療の質指標(Quality Indicator: QI)開発。2開発したQIの測定可能性の検証。3本邦、集中治療診療におけるEvidence-practice gapの可視化および、Evidence-practice gapと患者アウトカムの関連を検証。平成30年度は、RAND/UCLA適切評価法を用いて、プロセス指標に重点を置いたQIの開発を行った(1)。系統的レビューを行い、44項目のQI候補を抽出し、専門家パネルによる適切性評価において38項目を選定した。QI開発の成果について、学会発表を行った。また、1で開発したQIがDPCデータを用いて測定可であるかを検証するため、QIの測定妥当性検証研究を開始した。全国7施設の集中治療室よりDPCデータおよび、学会データベースデータの収集を開始し、現在までに、6施設からのデータ収集を終えている。全7施設からのデータ収集を終え次第、データ解析を開始する予定である。平成30年度において、QI開発及び、QI測定可能性の検証研究を行う予定であった。QI開発は予定通りに進行した。しかし、QI測定妥当性検証研究の進行が予定より遅れている。各参加施設より、匿名化したDPCデータおよび、集中治療医学会データベースデータを収集するにあたって、当初予定していたデータ収集システムでは不十分であることが判明し、システムの改修を行ったためである。システムの改修は平成31年1月には終了し、現在、各施設よりデータ収集を行っている。平成31年度は、平成30年度中に施行予定であった、開発したQIの測定妥当性検証研究を引き続き進行する。データ収集はほぼ完了しており、データ解析を行う予定である。また、当初予定していた、全国50施設からデータ収集し、集中治療診療におけるEvidence-practice gapの可視化および、Evidence-practice gapと患者アウトカムの関連を検証する研究は、QIの妥当性検証研究が完了次第開始する予定であるが、データ収集に時間を要することが懸念される。そのため、当初の計画には含めていなかったが、厚生労働省が保有するレセプトデータを用いて解析することも選択肢として考慮し、本邦集中治療診療におけるEvidence-practice gapの可視化および、Evidence-practice gapと患者アウトカムの関連の検証を進めていく予定である。

そのため、当初の計画には含めていなかったが、厚生労働省が保有するレセプトデータを用いて解析することも選択肢として考慮し、本邦集中治療診療におけるEvidence-practice gapの可視化および、Evidence-practice gapと患者アウトカムの関連の検証を進めていく予定である。平成30年度中に実施予定であった、多施設データを用いたQI測定妥当性検証研究が遅れており、当初予定していたサーバーの構築への支出が行われなかった。また、平成30年度中の成果として投稿予定であった論文作成も遅れているため、論文投稿にかかる支出が行われなかった。時期は遅れるが次年度において上記は遂行予定であり、当初の目的通りに支出予定である。
鋳型複製系における配列情報の対称性の破れと遺伝情報の発現

生命の起源において,遺伝情報を保持しながら安定に複製する「分子種」の登場が重要である.しかし,そのメカニズムは分かっていない.研究代表者らは,原始的な反応である鋳型ライゲーションは,分子種のような反応ネットワークに自発的に発展することを提案している.本研究課題では,このメカニズムを掘り下げて,分子種が発生する条件や,分子種同士の相互作用を,実験および数値計算で詳しく調べた.また,鋳型ライゲーションにおける情報複製のエラー制御を実現した.生命の構造の最も大きな特徴は,遺伝情報によって秩序化されていることである.したがって,遺伝情報を保持し自己複製する「種」の登場は,生命起源の本質的なステップである.しかし,種の起源を説明する有力な機構はまだない.生命起源の標準的モデルである鋳型複製系では,多様な配列の情報高分子(DNA ,RNA ,ポリペプチドなど)が情報の複製を繰り返す.我々は,鋳型複製系では,情報が指数関数的ではなく超指数関数的に増幅されることを実験および数値計算ですでに確かめている.超指数関数的な増幅においては,小さな揺らぎが発展し,情報を保持し続ける反応ネットワークが自発的に生じる.指数関数的な増幅で問題となるエラーカタストロフィーが生じづらく,情報を長く保持できる.本研究では, DNAを用いた鋳型複製系において,ライゲーション反応だけではなく,その逆反応も生じる可逆鋳型複製系を実現する.この実験系を用い,超指数関数的な増幅の詳細を実験的に調べる.まず,数値計算により,逆反応があると対称性の破れが強くなり遺伝情報が自発的に生じやすくなることを示した.特に,相補的結合をしていない1本鎖DNAを選択的に切断すると,対称性の破れが非常に強くなることを示した.なお,紫外線などによるDNA損傷は1本鎖DNAの方が2本鎖DNAよりも強いことが知られている.この結果を元に実験系を設計し,制限酵素をうまく用いることで, 1本鎖DNAを選択的に切断できる実験系を開発した.さらに,熱耐性のあるDNAライゲースと組み合わせて,可逆な反応系を実現した.現在,実験条件を最適化している.数値計算により, 1本鎖DNAを選択的に切断すると,対称性の破れが非常に強くなることを示した.当初, DNA/RNAハイブリッド分子を特異的に切断する実験系を計画していた.この実験系を試したところ, 1本鎖の特異的な切断は難しいことが分かった.一方,制限酵素TfiIを用いることで, 1本鎖DNAを選択的に切断することが可能だと分かった.この制限酵素とDNAライゲースを組み合わせることで,可逆的な反応を試みている最中である.現在,可逆な反応のための最適な実験条件を探している.本年度,まず,切断とライゲーションによる可逆反応の最適条件を検討した.この実験に半年程度を費やしたが,S化により一部配列を保護したDNAを用いると,ライゲーション反応が非常に遅くなるという問題が生じた.S化の範囲を調整したり様々な反応条件を試したりしたが,最適な反応条件を見つけることはできなかった.可逆な反応系は,実現できれば多様な実験が可能となるが,本研究課題の最終的な目標には必須ではない.そこで,可逆反応系の構築を中断し,鋳型複製系の基本的な性質を調べることに注力した.鋳型複製系は比較的最近になってから注目されはじめたシステムであり,基本的な特徴づけがまだなされていない.本年度,実験と数値計算を組み合わせることで,超指数関数的な増幅条件について基本的な特徴付けができた.特に,鋳型複製の基質となるDNA濃度を振り,増幅が生じる条件の相図を作成した.さらに,詳細な数値計算を行い,この相図を定量的に確認することができた.また,この実験は,一定サイクルごとに手で溶液の希釈を行う必要があるため,労力と時間がかかっていた.新たにリアルタイムPCRサイクラーを自作することで,効率的に実験を進められるようになった.また,空間構造がある中での鋳型複製系の実現に向け,実験系の構築を進め,ほぼ終了した.これまで,熱耐性樹脂(ポリカーボネート)の切削による微小チャンバーの作成,顕微鏡下でのペルチェ素子を用いた温度サイクル,チャンバー内でのPCRおよび鋳型複製系によるDNA増幅,蛍光観察によるDNA増幅量の測定,および,シリンジポンプを用いた物質交換を実現している.本年度前半では,切断とライゲーションによる可逆反応の最適条件を検討した.特に,S化と呼ばれる特殊な処理をしたDNAを用い,切断したい箇所のみを切断し,その他の場所は切断できないように実験系を設計した.しかし,ライゲースによるS化DNAの結合が非常に遅く,このアプローチでは適当な実験系を構築することは難しいと判断した.そこで,プロジェクトを一部修正し,鋳型複製系の基本的な特徴を詳細に調べることに注力を注いだ.この系はまだ細かく調べられておらず,基本的な性質が分かっていない.我々は,鋳型複製によるDNA増幅の条件などを実験と数値計算を組み合わせて定量的に評価することができた.このプロジェクトは順調に進んでいる.さらに,実験を効率的に進めるため,リアルタイムPCRサイクラーを自作した.市販の装置よりも,高速で温度サイクルがおこなえ,また,溶液の希釈を正確かつ容易に行える.今後の実験が加速できると期待している.また,情報の空間構造の観察実験については,実験系の構築が終了した.顕微鏡下のチャンバー内で,DNAを増幅し,その濃度を測定し,さらに,連続的な溶液交換に成功している.モルキュラービーコンを用いた特定配列の濃度測定を今後進める予定である.

概ね順調である.鋳型ライゲーションが非線形増幅を示し,頻度依存的な選択が生じて,情報を安定に保持できることは以前に示している.しかし,この頻度依存的選択が生じるための条件は分かっていない.また,この頻度依存性はそれほど強くなく,分子種の安定な出現には頻度依存性の強化が重要である.主に,以下を実現した.1.頻度依存的選択の条件.モノマー濃度と希釈率を変化させて非平衡度を制御した結果,適度な非平衡度のみで頻度依存的選択が生じることが分かった.非平衡度が弱い場合は,亜指数関数的な増幅が生じて,全ての配列が増加すること,また,強すぎる場合は増幅が生じないことがわかった.2.頻度依存的選択の強化.DNAの1本鎖特異的な切断が頻度依存性を強化することが予想された.そこで,制限酵素とマーカー配列を用いることで,1本鎖のみ特異的に切断することに成功した.さらに,反応条件をスクリーニングし,この1本鎖特異的切断とライゲーション反応を同時に行うことに成功した.しかし,制限酵素の活性が時間とともに落ちてしまい,数10サイクルしか実験が出来ないことが判明した.そのため,研究の方向性を変えた.詳細な数値計算をした結果,拡散のDNA長さ依存性が頻度依存的選択を強化することが予想された.この予想を,3)で実現した実験系を用いて検証を進めている.3.空間的な遺伝情報の共存.ポリアクリルアミド中での鋳型複製反応と微小流路系を組み合わせることで,温度サイクルを行いながら連続希釈ができ,かつ,チャンバー間の相互作用を測定できる実験系を設計し,実験を開始した.これにより,今後,異なる遺伝情報の空間的な共存を実証する.4.鋳型ライゲーションのエラー制御.鋳型ライゲーションにおけるエラー率を,基質結合の反応バリアの高さを変えることでキネティックに制御できることを実証した.生命の起源において,遺伝情報を保持しながら安定に複製する「分子種」の登場が重要である.しかし,そのメカニズムは分かっていない.研究代表者らは,原始的な反応である鋳型ライゲーションは,分子種のような反応ネットワークに自発的に発展することを提案している.本研究課題では,このメカニズムを掘り下げて,分子種が発生する条件や,分子種同士の相互作用を,実験および数値計算で詳しく調べた.また,鋳型ライゲーションにおける情報複製のエラー制御を実現した.まず,切断とライゲーションの可逆な反応の最適条件を検討する.その後,モルキュラービーコンを用い,異なる配列のリアルタイム検出を試みる.さらに,この実験系を1次元キャピラリー中で実装する.キャピラリーの温度をペルチェ素子を用いて周期的に変化させる.この1次元系を用い,超指数関数的な増幅の大きな特徴である「異なる分子種が空間的に共存できる」ことを実証する.実験系の構築はほぼ終了している.残されているのは,異なる配列の同時定量測定である.これは,当初の計画通り,モルキュラービーコンおよび多色の蛍光観察を用いて実現する.この実験は6月程度をめどに終了し,その後,集中的にデータを集めて,論文としてまとめる予定である.特に,(i)基質濃度と希釈率で決まる「非平衡度」が情報の選択にどのように影響するのか.(ii)