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野球選手の投球速度を向上させる体力要素およびトレーニング法の検討

投種目では投球速度,遠投,ハンドボール投げの3種目を実施した。筋力種目はスクワット1RMと握力を,パワー種目では立幅跳と50m走を,柔軟性種目は背中指間距離,肩甲帯伸展角度,長座体前屈,仰臥位開脚角度の4種目について測定した。打撃種目はティーバッティング時のスイングおよび打球速度を打者後方よりスピード計測器(MST-200, SSK社製)を用いて同時に計測した。今回の実験で,球速との相関がみられた体力・動作要素は筋力系[スクワット1RM(.472),握力(.461)],打撃系[スイング速度(.641),打球速度(.720)],投球系[遠投(.731),ハンドボール投げ(.440)]の6種目であった。また,パワー系,柔軟性についてはいずれの種目についても有意な関係がみられなかった。投球動作と打撃動作の関連性が示唆された。打撃における体幹の回転パワーが投球速度に反映している可能性が考えられる。しかし,平成23年度の実験において体幹の回転パワーが必ずしも球速に反映されないことを確認した。また,打球速度の方がスイング速度よりも高い相関が得られていることから,パワーそのものより,体幹と腕の操作性,力を入れるタイミングを反映しているものと推察された。これらのことから投球速度と打球速度の相関は,体幹の回転パワーよりも末端へのパワー伝達効率を反映している可能性が考えられた。野球の投球動作を指導する上で、一般的に下半身の強化や動作を中心に指導されることが多い。しかし、筆者のこれまでの研究において、球速が130km/h程度を越えない選手では下半身からのパワー発揮よりも、骨盤からボールリリースに関わる上半身の動作効率が球速に大きな影響を与えている可能性が考察されている。本研究は、投球動作について下半身を中心に指導をした場合と上半身を中心に指導をした場合の効果の違いを観察し、球速に影響を与える動作について検討を加えることを目的とした。被験者は高等専門学校野球部員(15歳18歳)であった。ボールは硬式野球ボールを用い、球速はスピードガン(Stalker ProII、ACI社製)により測定した。被験者を下半身動作トレーニング群(L群)、上半身動作トレーニング群(U群)、コントロール群(C群)に分け、それぞれの指導を行なった。動作トレーニングは毎日行なった。トレーニング1週間後、2週間後、3週間後の球速を測定した。2週間後からの1週間はL群、U群ともに、上半身および下半身動作トレーニングの両方を行なった。投球時の動作を側方および前方からビデオカメラ(HDR-CX7、SONY社製)で撮影し、動作の違いを確認し、検討を加えた。その結果、L群、U群ともに球速の増加がみられた。両トレーニングの効果の違いに差はみられなかった(L群:3.86%、U群:3.89%の増加)。トレーニング効果は1週間後にみられたが、2週間後以降は見られなかった。投球フォーム改善の変化はL群の方が、U群よりも明確であった。以上のことから、動きが改善により球速が上がったことから即効性があるもの考えられた。更なる動きの改善は体力的要素の関わりが大きいものと推察された。投球フォームの改善はL群の変化が大きく、わかりやすかったことから、下半身を中心とした指導が多くなる一要因と考えられた。
種々の幾何構造をもつ低次元多様体の研究

研究代表者は3,4次元多様体の構造,特に微分同相類の研究を従来より継続した。特に境界付き4次元多様体の構造の解明のため,Seiberg-Witten理論に基づき4次元V多様体のディラック作用素の指数を用いて導入されたFukumoto-Furuta不変量を従来より一般化して有理ホモロジー3球面とその上のスピン構造の組に対して拡張し、特にザイフェルト3次元多様体においてはNeumann-Siebenmann不変量に等しいこと、およびその有理スピンホモロジーコボルディズム不変性を証明した。これによりザイフェルト3次元多様体を境界とする4次元スピン多様体の交叉形式に関する制約、ザイフェルト3次元多様体が球面上の結び目のデーン手術で得られるための条件などの応用を与えた。またこの方面ではOszvathとSzaboによってHeegaard Floerホモロジーにもとづき定義された3次元多様体の不変量により、3次元多様体を境界とする4次元多様体の交叉形式やデーン手術で表せるための条件について別の原理にもとづいた応用が現れている。Oszvath-Szaboの不変量はFukumoto-Furuta不変量とはレンズ空間の場合にエータ不変量を介して関連があることがわかったが、一般の場合の関連の解明は今後の課題である。研究分担者の藤井は結び目の補空間が双曲構造を持つ場合にその構造変形と楕円曲線の有理点との関連を見いだした。また加藤はp進対称空間の表現定理、宇敷は2次元複素力学系の研究、西和田はガウスのTheorema elegantissimumに関する研究を行い、今西は葉層構造についての研究を継続した。研究代表者の上は3,4次元多様体の幾何構造の存在がもたらす微分同相類への制限を種々の不変量,特にSeiberg-Witten理論に由来する不変量に関する研究を継続した.3次元有理ホモロジー球面とその上のスピン構造の組に対するFnkumoto-Fnruta不変量を考察し,これがザイフェルト有理ホモロジー球面の場合はNeumann-Siebenmann不変量と呼ばれる不変量と一致すること,さらにそれがスピンホモロジーコボルディズム不変であることを示した,これは以前の整係数のホモロジー球面であるザイフェルト多様体に関する結果の拡張であり.種々の応用を持つ.一例として3次元ザイフェルト多様体が3次元球面の結び目のデーン手術で表されるための条件をNeumann-Siebenmann不変量を用いて表し,実際に結び目のデーン手術で表せないザイフェルト多様体の例を組織的に指摘した.また3次元ザイフェルト多様体が交叉形式負定値の4次元多様体を境界に持つとき,その交叉形式の階数をNeumann-Siebenmann不変量に関する不等式で評価することが可能となった.近年Ozsvath-SzaboのHeegaard Floerホモロジーおよびそれに由来する不変量を用いたデーン手術や交叉形式が負定値の境界付き4次元多様体に関する種々の結果が知られているが,上記の結果はこれらとは独立である.ただしFukumoto-Furuta不変量とHeegaard Floerホモロジー由来の不変量との間には何らかの間接的な関係があることが期待されるが,両者の理論的関係は未解明であり,それを探ることが次の課題となっている.また研究分担者の藤井は8の字補空間の双曲構造の変形空間としての楕円曲線に対し,その楕円曲線上の有限位数の点と双曲構造の退化で生じる幾何構造が対応することを発見した.研究分担者の西和田はガウスが自ら「最もエレガントな定理」と呼んだ命題を取り上げ,彼のモデュラー関数研究などとの対比でその位置づけを考察した.また今西,宇敷,加藤,山内はそれぞれ葉層構造,力学系,代数群の表現論,保型形式の研究を継続した研究代表者は3,4次元多様体の構造,特に微分同相類の研究を従来より継続した。

特に境界付き4次元多様体の構造の解明のため,Seiberg-Witten理論に基づき4次元V多様体のディラック作用素の指数を用いて導入されたFukumoto-Furuta不変量を従来より一般化して有理ホモロジー3球面とその上のスピン構造の組に対して拡張し、特にザイフェルト3次元多様体においてはNeumann-Siebenmann不変量に等しいこと、およびその有理スピンホモロジーコボルディズム不変性を証明した。これによりザイフェルト3次元多様体を境界とする4次元スピン多様体の交叉形式に関する制約、ザイフェルト3次元多様体が球面上の結び目のデーン手術で得られるための条件などの応用を与えた。またこの方面ではOszvathとSzaboによってHeegaard Floerホモロジーにもとづき定義された3次元多様体の不変量により、3次元多様体を境界とする4次元多様体の交叉形式やデーン手術で表せるための条件について別の原理にもとづいた応用が現れている。Oszvath-Szaboの不変量はFukumoto-Furuta不変量とはレンズ空間の場合にエータ不変量を介して関連があることがわかったが、一般の場合の関連の解明は今後の課題である。研究分担者の藤井は結び目の補空間が双曲構造を持つ場合にその構造変形と楕円曲線の有理点との関連を見いだした。また加藤はp進対称空間の表現定理、宇敷は2次元複素力学系の研究、西和田はガウスのTheorema elegantissimumに関する研究を行い、山内と今西はそれぞれ保型形式、葉層構造についての研究を継続した。
エアーリフト方式による深海底のメタンハイドレートの高性能回収法に関する研究

本研究では海底に存在するメタンハイドレートの効率的な回収方法を検討するため、主に以下の二項目について検討を行った。1.ガスリフトを用いた深海底資源メタンハイドレート回収システムに関する検討高さ5m、管径100mmのガスリフト実験を行い、吹き込むガス量と揚水量の関係を求めた。回収管の全長が3000m、管径2m、ガスを吹き込む水深50-800mの条件における回収システムを想定したガスリフト垂直管内流動解析を目的とする圧縮性非定常一次元二相流の数値計算を行った。数値計算による結果よりガスリフト動力は発電可能と想定される電力の数%程度となり、ガスリフトを用いた回収システムは経済的に有効であることを示した。ガスを吹き込む水深にはガスリフトの動力面から見て最適な水深が存在することを確認し、ガスを吹き込む水深やガス流量を条件に応じて操作することによりガスリフトによる回収システムはより経済的な回収システムとなることを示した。2.ハイドレート分解速度の検討海底資源メタンハイドレート回収システムの最適化を最終的な目標とし、メタンハイドレートの模擬物質であるHCFC141bハイドレートを用いた分解実験と格子ガス法による解析からガスハイドレート分解速度に関する検討を行った。HCFC141bハイドレート分解速度測定実験により、流体中のガスハイドレート分解速度を決定する熱伝達係数を表す関係式を導出した。複雑境界流れを計算する格子ガス法にガスハイドレート分解モデルを取り入れることにより、ガスハイドレート分解速度を解析的に予測可能な計算モデルを立て、HCFC141bハイドレート分解実験データと比較することでその妥当性を示した。その結果から、回収管内部でメタンハイドレートが分解して発生するメタンガスにより起こるガスリフト効果が、ガスリフトを利用した海底資源メタンハイドレート回収システムの経済性を向上させる可能性があることを示した。本研究では、深海底からのメタンハイドレート高効率回収システムを提案し、実システムの可能性を検討することを目的とし、気液二相流の理論構築・実験とともに、数値シミュレーションを平行して行っている。・理論構築および実験平成15年度には、九州大学において、塔高5m,内径100mmのエアーリフト実験装置を製作し、それを用いたエアーリフト試験と解析を実施し、エアーリフトによる上昇流発生のメカニズムの解明を行った。さらに模擬ハイドレート回収試験を実施した。その結果、エアーリフト試験の実験値と解析値はほぼ一致し、エアーリフトにおける気液二相流モデルを構築できた。また実験より、液流量は気泡径の影響をほとんど受けないことと、上昇流は上昇管と下降管の密度差によって生じるという事が分かった。さらに模擬ハイドレート回収試験では、比重が1.4程度の固体球が液流によって上昇し、実規模プラントにおいても、比重が12程度と想定されるメタンハイドレートを十分に回収可能であることを確認した。・数値シミュレーション上記の理論構築および実験より構築した気液二相流モデルにより、管の全長が3000m、内径2m程度の実規模プラントにおけるガス吹き込み位置および吹き込み量の最適値を推定した。その結果、ガス吹き込み位置は海上から500m程度で必要動力が最小となることが分かった。さらに、起動時・負荷変動時のシミュレーションを行い、管下端より吸い上げるハイドレート量が変動しても、吹き込みガス量を調節することで回収量をほぼ一定に保つことが可能であることを確認した。さらに、格子ガスオートマトン法を用いたハイドレート分解のシミュレーションを行った。ハイドレートを模擬した固体球が流れによって分解する様子が再現され、その分解速度は定性的に実験および文献値と一致することが分かった。

本研究ではエアーリフト方式による深海底のメタンハイドレートの高性能回収法の提案を目的とし、配管内全体のマクロな流動とハイドレートの分解・ガス化に注目したミクロな流動に着目した。特に、1.ハイドレートの分解・ガス化時の熱伝達係数測定と解析による分解・ガス化のモデル構築2.配管内全体にわたる気固液三相流の流動の理論構築と解析の二項目を重点的に解明するとともに、二項目の解析手法を連成させてシステム全体の性能を評価した。1の項目では、メタンハイドレートの模擬物質であるフロンハイドレートを用いた分解実験と格子ガスオートマトン法による解析により,流体中のハイドレート分解速度を決定するNusselt数とReynolds数の関係式が得られた。本研究より得られた分解速度式は、通常固体壁周りの熱伝導に用いられるRanz-Marshallの式よりも2-3倍Nu数が大きくなることがわかった。2の項目では、1の項目で得られたハイドレート分解速度を構成方程式に用いた非定常一次元気固液三相流解析プログラムを作成した。解析結果は報告者等が有する塔高5m程度のガスリフト装置や、他の研究者等の実験結果とのよい一致を示した。このプログラムを用いて実機規模のガスリフトシステムの動特性を把握した。その結果、メタンハイドレートが配管内でガス化する「自己ガスリフト効果」が起こる可能性が有ることが分かり、ガスリフト方式が経済的にも有効であることを示した。以上の実験と解析により、コスト最小化のための最適ガス吹き込み位置の検討、ガス化したメタンの駆動源としての利用可能性の検討を行い、深海底からのメタンハイドレート高効率回収システムを提案し、実システムの可能性があることが分かった。
成体マウス嗅球において新規に同定された顆粒細胞の解析

平成17年度までの実験では、type S cellの樹状突起の先端は外叢状層まで到達していないが、その先端は球状に膨らんでおり(この構造をdendritic-boutonと呼んでいる)、僧帽細胞の細胞体近傍に接していることが明らかになっていた。今年度は、まず、僧帽細胞のどれくらいの割合のものがtype Scellのdendritic-boutonを細胞体周囲に持っているのかを調べた。その結果、8割以上の僧帽細胞の細胞体に少なくとも一個以上のdendritic-boutonが観察された。このことから、大多数の僧帽細胞がtype S cellからの樹状突起の投射を受けていることが明らかになった。一方、一つの僧帽細胞が受け取るdendritic-boutonの数は1個から11個と、細胞ごとにばらつきがあることが明らかになった。次に、一つのtype S cellが僧帽細胞に投射するdendritic-boutonの数を調べた。これまで知られている典型的な穎粒細胞は、一つの細胞が多数の僧帽細胞や房飾細胞とシナプスを形成している事が知られている。それに対してtype Scellは、樹状突起の先端を投射する僧帽細胞の数が1個から4個と比較的少数であることが今回の実験から明らかになった。また、今年度も前年度に引き続き、電子顕微鏡を用いてtype S cellのdendritic-boutonにおけるシナプス構造を解析した結果、僧帽細胞の軸索起始部に抑制性シナプスを形成しているdendritic-boutonが新たに観察された。まず、色素でラベルしたtype S cellの樹状突起の構造について定量的な解析を行い、これまでに知られている顆粒細胞と比較した。樹状突起上に存在する突出物(protrusion)をfilopodia、stubby spine、headed spineに分類し、全protrusionにおけるそれぞれのタイプのprotrusionの割合を算出した。その結果、type S cellはこれまでに知られている顆粒細胞に比べて、filopodiaの割合が少ないことが明らかになり、より安定した樹状突起の構造をもっていることが示唆された。また、色素によるラベリングによって、type S cellの樹状突起先端に位置するheaded spineのいくつかは、投射ニューロンの一つである僧帽細胞の細胞体に接していることが判明した。これら、接しているspineは、type S cellの他の部位のheaded spineや、典型的な顆粒細胞のheadedspineよりも有意に大きいことが明らかになった。次に、type S cellのシナプス入出力の場を明らかにする為に、樹状突起先端のheaded spineに注目し、電子顕微鏡による観察を共同研究によって行なった。その結果、type S cellは樹状突起先端のheaded spineにおいて僧帽細胞の細胞体と相反性のシナプスを形成していることが明らかになった。
長さ変化を伴う柔剛混在多体系動力学における統一的解析手法の確立

系の固有特性が時変である長さが変化する柔軟体を対象とした運動解析手法の開発は、この分野の先端的かつ未着手な研究課題といえる。本研究では、柔軟多体系、および柔剛混在系への拡張を視野に入れ、計算効率が高く高精度な近似解法をマルチボディシステムの運動解析手法を開発したものである。系の無次元化および多重尺度法をAbsolute Nodal Coordinate Formulationに適用し、大変位、大回転を含む柔軟体の挙動解析を実現した。今般平面問題における精度検証を実験結果との比較において行い、その有効お製が実証された。3次元問題への適用および柔剛混在系における統一的取り扱いに課題を残している。(1)理論解析長さが変化する3次元柔軟多体系の解析手法を引き続き開発した。柔剛混在系への展開についても同時に検討し、2次元問題における課題を概ね終了した。今年度は、長さ変化に対する力学的原理の適用について、より精度の高い方法を開発すべく、従来法の比較検討と、新しい方法の提案を同時に行った。これによれば、いくつかの従来法における問題点の指摘を行っており、力学原理に則った新たな手法の提案への可能性が高まった。ただし、3次元問題へのアプローチは当初予定より遅れており、2次元問題への適用、精度確認を行ったうえで次年度に取り組むこととする。(2)実験実験装置は長さ変化するブームを有するクレーンについて、動作時の微小振動を抑制する方法を検討した。特に柔軟ケーブルの巻き取り、展開時にこの振動が影響を与えるため、実験および測定項目の見直しを図り、適切な実験ができる環境を整備することに注力した。旋回機能の導入が遅れているため、順次これについての検討を行い、次年度前半に完成する予定である。(3)実験結果と数値解析結果との比較検討構築された提案手法による数値解析結果と実験結果との比較検討はまだ十分行われていない。この要因は前述の実験装置の完成度が低いこと、提案理論解析手法について充分な制度確保が遅れていることなどである。今後、基礎的なモデルを対象として、理論解析手法の適用検証を早急に終了させる。この段階で、時変な固有特性を持つ柔軟体の2次元運動解析の理論構築については、一定の成果を挙げることとなる。また、ここで行なった実験装置および測定システムの有用性の検証は、旋回型実験装置の設計に反映させる。(1)理論解析これまでに長さが変化する柔軟多体系の解析手法を多面的に検討し、高効率、高精度な手法の開発を行ってきた。その中で、物理的洞察の下で適切な時間および空間の尺度を設定する多重尺度法の導入により、剛性の異なる物体の拘束運動を精度よく近似する高速解析法を開発した。現状では、大変位、微小変形を有する長さが変化する柔軟体を対象としている。今後、汎用性を持たせるために、柔剛混在多体系の結合形態、拘束条件、自由度などから、自動的に無次元運動方程式を導出するための多重尺度の与え方を考案する。(2)実験平成24年度以降に計画された第2次実験装置の設計に取り掛かった。第1次実験装置に加え、さらに旋回しかつ長さが変化する柔軟なブームを導入する。初期段階での試作、検証が必須と考えられるが、ブームおよびロープという柔剛混在の長さが変化する系において、安定的な動作状況を与えることに工夫が必要となり、平成26年度早々に完成させる予定である。(3)実験結果と数値解析結果との比較検討構築された提案手法による数値解析結果と第1次実験装置での実験結果との比較検討を、基礎事項について行うことを試みた。現状では、大変位、微小変形の柔軟体の運動を、理論解析結果と比較可能な制度で測定することに一層の工夫が必要である。ただし、これまでの研究成果から、おおむね妥当な範囲で解析が可能であることが示された。以上のプロセスを経て、長さが変化する柔剛混在多体系の運動解析手法の提案および実験的検証を平成26年度までに完了させる。今年度は、時変な固有特性を有する柔軟多体系の3次元運動解析手法を確立する予定であった。その代表要素として梁要素を考え、固有特性の時間的変化をその長さ変化によって与え、大変位、大回転、微小変形問題について、FFR法を用いた時変系の解析手法を提案した。一方、大変位、大回転、大変形問題に対応するために、ANC法を用いた時変系解析手法について検討した。これらの手法は、近似的な高速解法であるが、従来の手法と比較した場合の、計算コスト、精度などの検証を行い、提案手法の適用範囲や力学原理に対する精度管理についての検討を行った。今年度は、2次元解析の範囲に留められたが、大変形問題にも対応することができたため、進度そのものは遅延が生じたわけではない。

一方、時変な固有特性を持つ柔軟体の3次元運動解析の理論構築の基本的な実験的検証のために、柔剛混在のブーム、ケーブル系によるクレーンシステムの実験装置を設計し、製作を依頼した。柔軟体の3次元運動を含めた測定に対応させるために、ねじりや並進変位の連成などの運動の特徴を捉えられる実験装置とする必要があるが、長さ変化を伴うケーブルの3次元運動解析を主眼とした実験装置とした。また、これらの運動を測定するために画像解析による計測システムを構築する必要がある。今年度においては、この画像処理のためのソフトウェアについて試使用を行い、一定の精度で計億が行えることを確認の上、別途購入した。これにより、基本的な実験的運動解析の環境が整ったことになる。(1)理論解析長さが変化する柔軟多体系の運動について、高精度な近似解法を開発し、この種の運動解析で課題となる計算時間の短縮に成功した。また、柔剛混在系への展開についても同時に検討し、2次元問題における課題を概ね終了した。長さ変化を伴う柔軟体の運動解析では、固有値が時々刻々変化するため、力学的原理の適用について、その有効性の評価が必要となる。本研究では、従来法の比較検討と、新しい方法の提案を同時に行い、解析結果の比較から力学原理に則った新たな手法の妥当性を確認した。さらに、近似解法の精度向上についても理論的な評価の下でその有効性について示すことが出来た。(2)実験実験装置は長さ変化するブームを有するクレーンについて、設計、製作を行ったが動作時の微小振動の抑制に時間を要しており、現状ではさらなる改良が必要である。特に柔軟ケーブルの巻き取り、展開時にこの振動が影響を与えるため、実験および測定項目の見直しを図り、適切な実験ができる環境を引き続き整備する。一方、従来から行っている柔軟体の流体中挙動に関しての実験結果は得られており、この実験結果に対する物理的洞察の下で提案する数値解析手法の妥当性の検討を行った。(3)実験結果と数値解析結果との比較検討構築された提案手法による数値解析結果と実験結果との比較検討では、近似解法としての定性的な妥当性が確認された。また、物理的、数学的な根拠に基づく近似度の改善により、精度の向上が図られることが示された。以上より、実験装置の完成度をさらに改善し、応用的な物理現象に対して提案理論解析手法の充分な精度確保を実証すること、3次元問題への拡張などが課題として残るが、当初目標として掲げた基礎的なモデルを対象とした理論解析手法の構築については一定の成果を挙げたといえる。機械力学1.実験装置における微小振動の発生を抑制する方法について開発に時間を要している。2.2次元問題に対する理論解析において、力学原理の適用についての従来法の比較検討を行い、適用の妥当性について検討しこれに時間を要した。実験装置において、大変位、微小変形の状態にある柔軟体の測定に検討を要している。理論解析は多角的に有効性を検証しており、実験および測定が軌道に乗れば、理論解析の検証に有効となり、柔剛混在系への意向もスムースに行えると考える。理論解析手法の提案では、3次元解析手法を目指したが2次元解析の範囲にとどまっている。しかしながら、次年度に予定していた大変形問題への対応が概ね満たされたことの成果は大きい。
入学前教育時の自己決定理論を基盤としたＩＣＴ学習支援システム・（英語）教材の開発

本研究では、高等教育機関のICTを活用したリメディアル(入学前・初年次)教育・学習の実施時における学習者(高専3年生編入予定生、高専・大学1年生)の資質や特性を把握するための調査を実施し、この調査によって取得された学習者のデータをもとに、自律的・自発的な学習に導くために、自己決定理論に基づいたICT学習支援システム「メール配信小テスト改良版」、並びに(英語)学習教材の開発を行った。本研究の目的は、1、高等教育機関のICTを活用した入学前教育・学習の実施時における学習者の資質や特性を把握するための調査、2、当調査によって取得された学習者のデータをもとに、自律的・自発的な学習に導くために、自己決定理論に基づいたICT学習支援システム、並びに(英語)学習教材の開発及び検証、3、自己決定理論による学習支援の教育的可能性と有用性について最終的な評価を実施することである。3年計画の2年次として前年度は以下のことを実施した。1、前年度、自己決定理論、並びに広く「動機」に関する理解を深めるために、文献調査を行ったが、不十分な所は適宜補充を行った。また、「ICT学習支援システム」や「リメディアル教育」、自己決定理論の内発的な動機と関連する「グローバル人材育成教育」に関する学会への参加を行った。2、前年度と同様、編入学予定者を対象とした入学前教育・学習を実施した。対象学生は、編入学予定が確定した10月にプレースメントテストとしてpre-testを受験してもらい、その時点での英語力の把握に努めた。また、pre-test受験後の10月半ばからその翌年の3月初旬まで、入学前教育・学習時における受講学生の資質や特性、さらに学習環境等に関するデータを補充・蓄積するために、オンライン教材UPO-NETを今年度も提供した。しかし、前年度の結果から判明したようにお仕着せの教材を提供しても必ずしも学習者の動機づけには繋がらないことから、オンライン教材に関連してこちらで作成したオリジナル問題を提供して学習の機会を設けたところ、前年度より幾分か自律的・自発的な学習態度が見られるようになった。本研究の目的は、1、高等教育機関のICTを活用した入学前教育・学習の実施時における学習者の資質や特性を把握するための調査、2、当調査によって取得された学習者のデータをもとに、自律的・自発的な学習に導くために、自己決定理論に基づいたICT学習支援システム、並びに(英語)学習教材の開発及び検証、3、自己決定理論による学習支援の教育的可能性と有用性についての評価、を実施することである。3年計画の初年次として前年度は以下のことを実施した。1、自己決定理論の理解を深めるために、文献調査、並びに「動機」や「ICT学習支援システム」に関するいくつかの学会への参加を行った。また、同手法に関する先進的な取組を行っている米国アリゾナ州立大学大学院the School of Computing, Informatics, and Decision Systems EngineeringのBrian C. Nelson准教授を訪れ、授業視察の実施や同大学院でのslow learnersに対する自己決定理論に基づいたICT活用の実践例の紹介を行っていただき、自己決定理論の手法の理解・整理、そして有効性の確認を行うことができた。2、編入学予定者を対象とした入学前教育・学習を実施した。具体的には、編入学予定が確定した10月から翌年の3月までの6か月の間にプレースメントテスト(pre-/post-test)とオンライン教材UPO-NETを併用した学習プログラムを提供して、入学前教育・学習段階における学習者の資質や特性、さらに学習環境等に関するデータの収集・補充を行なった。それらの結果は、学習者が納得していないお仕着せのプログラムを提供しても、学習者の動機づけには必ずしも繋がらず、当然のこととして学習効果・成績の向上は見受けられないことが改めて認識された。本研究の目的は、1.高等教育機関のICTを活用した入学前教育・学習の実施時における学習者の資質や特性を把握するための調査、2.当調査によって取得された学習者のデータをもとに、自律的・自発的な学習に導くために、自己決定理論に基づいたICT学習支援システム、並びに(英語)学習教材の開発及び検証、3.自己決定理論による学習支援の教育的可能性と有用性について最終的な評価を実施することである。3年計画の3年次として、前年度は以下のことを実施した。前年度と同様、編入学予定者を対象とした入学前教育・学習を実施し、プレースメントテストとしてのpre-testの受験、またpre-test受験後の10月半ばからその翌年の3月初旬まで、オンライン教材UPO-NETを利用した入学前教育・学習時における受講学生の資質や特性、さらに学習環境等に関するデータを補充・蓄積する準備を進めていたが、編入学予定者の入学途中辞退により、この準備を断念せざるを得なかった。しかし、前年度と同様、オンライン教材に関連したオリジナル問題の作成を継続し、入学前教育・学習における自己決定理論手法の効果的な運用を目指した改善、システム・教材の形成的評価、並びに改善・開発を継続した。今年度は、本研究の最終年度であったが、これまでと同様に学習の資質や特性のデータを蓄積・補充するために、編入学予定者を対象とした入学前教育・学習を実施した。

具体的には、プレースメントテストとしてのpre-testの実施、pre-test受験後の10月半ばから翌年の3月初旬までのオンライン教材の提供、そしてオンライン教材終了後のpost-testを行った。また、これまでの学習者の資質やデータを基に、ICT学習支援システム「モバイルに対応したLMSメール配信モジュール」を開発し、当システムの改善・教材の形成的評価を実施・継続した。最後に、本研究では、目的の3.「自己決定理論による学習支援の教育的可能性と有用性について最終的な評価」をするには至らなかったが、開発したシステムは、高等教育機関で広く利用されているLMSのモジュールであり、今後も実践を継続することによって蓄積されたデータの調査・分析、並びにシステムの改良を行うことにより、他の教育機関でのICTを活用した入学前教育・学習に示唆を与えるものと思われる。本研究では、高等教育機関のICTを活用したリメディアル(入学前・初年次)教育・学習の実施時における学習者(高専3年生編入予定生、高専・大学1年生)の資質や特性を把握するための調査を実施し、この調査によって取得された学習者のデータをもとに、自律的・自発的な学習に導くために、自己決定理論に基づいたICT学習支援システム「メール配信小テスト改良版」、並びに(英語)学習教材の開発を行った。前年度は、1.入学前教育・学習を継続的に実施し、学習者の資質や特性に関するデータの継続的補充・蓄積、2.自己決定理論手法の導入に関する評価・改善として、これまでに開発した自己決定理論を基盤としたICT学習支援システム・教材を、編入学予定者に試行的に利用し、入学前教育・学習時の自己決定理論手法の影響、並びにその結果を評価、3.その結果を受け、入学前教育・学習における自己決定理論手法の効果的な運用を目指して改善、4.システム・教材の形成的評価、並びに改善・開発を継続し、主に医療分野で行われている治験や臨床試験の手法であるランダム化比較試験を実施して、その結果を評価、5.その評価をもとに、システム・教材の改善、並びに開発の継続、を行う予定であった。最初から4番目の目標に関しては、継続及び着手し始めたが、目標5のこれまでの評価をもとにした全体的なシステム・教材の改善、並びに開発の継続に関しては、ほとんど着手できていない状況にあるので、当事業を期間延長してシステム・教材の公開・普及のためにも当目標に早急に取り掛かる必要がある。補助事業期間延長承認平成27年3月20日英語教育研究の進捗状況であるが、当初の計画より遅れているので、システム・教材の公開、並びに普及と成果の公表を目標に、次の具体的な方策を行いたい。1.入学前教育・学習を継続的に実施し、学習者の資質や特性に関するデータを補充・蓄積を行いながら、ランダム化比較試験を実施し、その評価・改善を行うとともに、これまでに得られたすべての結果を以て、入学前教育・学習への自己決定理論手法導入の是非、並びに有用性について総括する。2.自己決定理論を基盤としたICT学習支援システム・教材を編入学予定者に本格稼働し、教材の提示後、入学前教育・学習の支援に活用する。
マルチスリット観測による太陽コロナ加熱機構の研究

本研究では私が発案したマルチスリットを製作し、それを用いて太陽コロナを観測することで、(1)高い時間分解能で太陽コロナの分光観測を行うこと、(2)コロナ中を伝播していると予想されているアルフベン波の存在の有無をマルチスリット分光観測によりつきとめること、という二つの目標があった。昨年度と今年度の前半にそれらの観測を可能とするマルチスリット製作を行い、7月より国立天文台乗鞍コロナ観測所で観測時間をもらって観測を行った。しかしながら、7月,8月,9月中に計4週間の観測を行ったが、観測期間のうち晴れた日が数日で、それも雲間をぬうようなものであったため今回解析するのに十分なデータを取得することができなかった。現在、観測所が閉まる直前の10月後半に取得したデータを解析中である。スペクトルデータの初期処理を終え、視線速度データをもとに定在波・伝播波を捕まえようとしているところである。したがって、現段階でアルフベン波の存在の有無については十分な考察のもとで答えることができない。これについては、結果が肯定的でも否定的でも重要な結果となるので、解析終了後に論文にまとめる予定でいる。それでも今回の目的の一つであった高い時間分解能の観測は達成することができ、太陽活動領域中のコロナの速度構造が3分程度の間にかなり変化しているという様子を捉えることができたことは大きな収穫であった。このスリットを用いた観測を来年度も引き続き行い、コロナ運動の様子を高い時間分解能で観測してコロナ加熱領域の研究を継続することを考えている。本研究では、太陽コロナ中を伝播していると予想されているアルフベン波の存在の有無をスリット分光観測によりつきとめることにある。本年度はそれを可能にするマルチスリットの製作とデータ解析ソフトウエアの開発環境の整備にあてられた。マルチスリットの開発と平行してシングルスリットの観測を行い、その結果をAstrophysical Journal誌に発表している(Hara&Ichimoto 1999)。この研究では太陽コロナの輝線スペクトル観測から、温度幅よりも広がった輝線幅(温度幅+非熱幅)に注目し、コロナの磁気構造に対する非熱幅の変化を詳細に調べた。その結果、非熱幅の一部が太陽コロナ磁気構造の視線方向に対する向きによって異なることが分かり、それがアルフベン波の性質から予想されるものと一致していることを指摘することができた。ここから推定されるアルフベン波の速度振幅は3-5km/s程度である。この観測では非熱幅を評価する際にコロナの温度を輝線特有の形成温度と仮定して用いていたが、その後に行った地上のコロナグラフのスペクトル観測装置とSOHO衛星に搭載されているEUVスペクトル観測装置との共同観測により、この仮定の正しさが示された。この共同観測の成果については英国の研究者とともにAstronomy & Astrophysics誌に投稿し受理されている(Harra et al.1999)。マルチスリット製作については試作を終え、単体試験により試作品の問題点の洗い出しが終了した。来年度から本観測を行い、得られたスペクトルからコロナ中を伝播していると予想されているアルフベン波の存在の有無について結論に到達できるものと考えている。
新規ポリマー材料を用いた唾液硝酸イオン測定器による操船者の心的負荷定量評価

本研究は、唾液に含まれる硝酸イオン濃度を生理指標として使用する、操船者の心的負荷定量評価をテーマとする。心的負荷評価の際には、操船者に独自の唾液硝酸イオン測定器を使用する。その測定器のセンサ部にポリマーが材料に含まれるが、新規に試みたポリマーAを材料として採用した唾液硝酸イオン測定器が、従来のポリマーBを採用したものと比較して、操船訓練時の操船者の心的負荷定量評価に対して優位性があるのか検証する。操船時におけるベテラン操船者の、他船の接近による衝突の恐れといった自船に対する危険な要因を認知する場面を生理指標によりとらえることで、その場面におけるベテラン操船者の認知を若手操船者へ容易に伝達可能とすることを研究背景としている。唾液硝酸イオンを心的負荷の評価に有効な生理指標として着目し、操船者を対象に心的負荷評価の実現に挑戦している。研究目的としては、唾液硝酸イオンを定量評価できる測定器の開発とするが、具体的にはその測定器を構成する唾液硝酸イオン選択カクテル(薄膜)の追求である。唾液硝酸イオン測定器は、ISFETs(Ion-sensitive field effective transistors)と呼ばれるセンサに、硝酸イオン検知物質であるligandを含む薄膜を張ることで完成する。本年度は、実際の現場環境における操船者の心的負荷評価が可能であると示された、ポリマーBを唾液硝酸イオン選択カクテルに採用する従来の測定器に対して行った実験結果と比較して、ポリマーAを採用する唾液硝酸イオンカクテルを採用する新規に使用した測定器の優位性を検証した。その優位性には、唾液に対する測定値の安定性・応答性・選択性・耐久性(安定性等)が挙げられる。これら安定性等の発生要因を確実に掴んでいっており、目指している唾液硝酸イオン測定器の確立に向けて着実と進んでいる。本年度の計画実施研究予定の期間は2018年10月-2019年3月の六か月であったが、その間に当初の研究計画に沿って、購入を予定していた物品および他研究者よりお借りする予定であった実験器具が揃えられたため、所属する鳥羽商船高等専門学校において日常的に実験を行うことが可能となり、実施した。2018年9月5日に催された生命倫理委員会へ出席していたため、実験器具が揃い次第すぐの実験実施が可能となった。実験内容は当初の計画通り、人工唾液及び実唾液を対象に、ポリマーAに関するドリフト実験及び検量線データ作成といった基礎的なものであった。鳥羽商船高等専門学校で実施する日常実験内容では実験結果に対する精査が足りないため、実験環境の整っている産総研・阪大OILへ週に一度実験を行いに出張した。出張の許可は、現所属先の鳥羽商船高等専門学校および昨年度より研究環境の一つであった産総研・阪大OILから既に得ていたため、本出張は滞りなく実現し、そこでの実験も従来と同様に実施することが可能となった。産総研・阪大-OILでの実験内容としては人工唾液に対する、ポリマーAを採用する唾液硝酸イオン測定器の安定性・応答性・選択性・耐久性を検討した。本研究に必要なサンプル数は不足しているものの、申請時当初に設定した無理のない研究計画は滞りなく進んでおり、評価区分を「(2)おおむね順調に進展している。」とした。一方で、実験環境の準備が想定よりも早かったため、本科研費の申請当時に次年度での実施を予定していた、操船シミュレータ訓練下の操船者を対象に、ポリマーAを採用する唾液硝酸イオン測定器により心的負荷評価実験を本年度に前倒しで実施した。ここでは、操船シミュレータシナリオの操船危険海域と心的負荷の相関性を掴むことを目的とし、それは達せられた。現在結果は解析中である。ポリマーAを採用する唾液硝酸イオン測定器の安定性・応答性・選択性・耐久性といったものを評価しているが、まだまだ唾液のサンプル数は足りないと感じる。産総研・阪大OILおよび本学所属の学生とともに、引き続き必要な唾液サンプルを集めていく。

その優位性には、唾液に対する測定値の安定性・応答性・選択性・耐久性(安定性等)が挙げられる。これら安定性等の発生要因を確実に掴んでいっており、目指している唾液硝酸イオン測定器の確立に向けて着実と進んでいる。本年度の計画実施研究予定の期間は2018年10月-2019年3月の六か月であったが、その間に当初の研究計画に沿って、購入を予定していた物品および他研究者よりお借りする予定であった実験器具が揃えられたため、所属する鳥羽商船高等専門学校において日常的に実験を行うことが可能となり、実施した。2018年9月5日に催された生命倫理委員会へ出席していたため、実験器具が揃い次第すぐの実験実施が可能となった。実験内容は当初の計画通り、人工唾液及び実唾液を対象に、ポリマーAに関するドリフト実験及び検量線データ作成といった基礎的なものであった。鳥羽商船高等専門学校で実施する日常実験内容では実験結果に対する精査が足りないため、実験環境の整っている産総研・阪大OILへ週に一度実験を行いに出張した。出張の許可は、現所属先の鳥羽商船高等専門学校および昨年度より研究環境の一つであった産総研・阪大OILから既に得ていたため、本出張は滞りなく実現し、そこでの実験も従来と同様に実施することが可能となった。産総研・阪大-OILでの実験内容としては人工唾液に対する、ポリマーAを採用する唾液硝酸イオン測定器の安定性・応答性・選択性・耐久性を検討した。本研究に必要なサンプル数は不足しているものの、申請時当初に設定した無理のない研究計画は滞りなく進んでおり、評価区分を「(2)おおむね順調に進展している。」とした。一方で、実験環境の準備が想定よりも早かったため、本科研費の申請当時に次年度での実施を予定していた、操船シミュレータ訓練下の操船者を対象に、ポリマーAを採用する唾液硝酸イオン測定器により心的負荷評価実験を本年度に前倒しで実施した。ここでは、操船シミュレータシナリオの操船危険海域と心的負荷の相関性を掴むことを目的とし、それは達せられた。現在結果は解析中である。ポリマーAを採用する唾液硝酸イオン測定器の安定性・応答性・選択性・耐久性といったものを評価しているが、まだまだ唾液のサンプル数は足りないと感じる。産総研・阪大OILおよび本学所属の学生とともに、引き続き必要な唾液サンプルを集めていく。
イノシトールリン脂質キナーゼのリン酸基転移反応の分子基盤の解明

本研究では、イノシトールリン脂質キナーゼPI5P4K betaを中心としてそのリン酸化触媒反応機構を解明するため、1)SPRによるPI5P4K betaと脂質やヌクレオチドとの相互作用解析、2)阻害剤との複合体のX線結晶構造解析、3) PI5P4K alpha/gammaの結晶化を行った。その結果、PI5P4K betaと脂質二重膜とのバックグラウンドの結合が比較的強く、基質であるPI5Pとの結合は比較的弱いと予想されることを明らかにした。また、3種類の阻害剤の電子密度の観測とPI5P4K alphaの結晶を得ることにも成功している。本研究の目的は、イノシトールリン脂質キナーゼ(PIPK)による基質のリン酸化反応の分子基盤を明らかにすることである。本研究では、イノシトールリン脂質キナーゼの1種であるPI5P4Kβを用い、基質であるホスファチジルイノシトールリン脂質(PI5P)複合体のX線結晶構造解析を主軸として、脂質二重膜が存在する状態での生化学的な解析やNMR解析の結果とも合わせて、脂質二重膜存在下でのPIPKの反応機構を明らかにする予定である。前述した目的を達成するためにはPI5P4Kβ-GTP-PI5P三者複合体のX線結晶構造解析を行うことが重要であるが、そのためには両者の結合強度の把握が重要となる。両者の結合に関しては、リポソームに組み込んだPI5Pを用いた場合にはキナーゼ活性が観測されているものの、リポソーム非存在下では基質との直接の結合が観測されていないため、脂質二重膜が結合に重要な役割を果たしていることが予測されていた。昨年度は、リポソーム存在下でのPI5PとPI5P4Kβの結合強度の目安を把握するため、リポソームに組み込んだPI5Pを用いてSPR解析を行った。その結果から、PI5Pの有無に関わらず結合定数はマイクロモルオーダーであり、PI5P存在下では結合強度が数倍程度上昇することが明らかとなった。この結果より、PI5P4KβはPI5P非存在下でも比較的強く脂質二重膜と結合しており、PI5P自体との結合は弱いことが予想された。本年度より研究を開始し、PI5P4Kbの発現精製を行い、SPR解析を行うことができ、研究の基盤を作ることができた。さらに、SPR解析よりPI5P4KbとPI5Pの結合様式に関する知見も得られたため、概ね進展していると考えている。本研究は、イノシトールリン脂質キナーゼ(PIPK)による基質のリン酸化反応機構を明らかにすることを目的としている。昨年度は、リポソーム存在下でのPI5Pとの結合の解析を行い、リン脂質(PI5P)とPI5P4Kβとの結合自体は弱く、周りの脂質との相互作用の寄与が大きいことを示唆するデータが得られていた。従って、PIPKによる基質のリン酸化反応機構を明らかにするためには、結晶化のみならず基質やヌクレオチドとの結合を詳細に解析しながら、多角的に研究を進める必要があると考えられた。そこで本年度は、以下の3点の研究を進めた。(1)ヌクレオチドとのPI5P4βの結合の測定PI5P4Kβとヌクレオチドやイノシトールリン脂質との結合を測定するため、SPR解析による結合測定を試みた。PI5P4Kβをアミンカップリングにてセンサーチップに固定化し、複数種類のヌクレオチドとの結合を異なる塩濃度条件下にて測定したが、結合定数は0.6-3.0 mM程度でありキナーゼアッセイのKm(約0.1 mM)よりも著しく大きかった。(2)阻害剤との複合体の結晶構造解析PI5P4Kβの酵素反応阻害機構を生化学実験と併せて立体構造的に理解することにより、本来の反応機構の解明に役立てるために阻害剤との複合体の結晶構造解析を行った。スクリーニングによって得られた6種類の阻害剤との複合体の結晶構造解析を試み、データセットを取得した。このうち、3種類については化合物の電子密度が観測された。(3)PI5P4Kα/γの結晶化サブタイプの構造から、酵素活性の違いを立体構造的に理解することで反応機構の理解を進めるため、PI5P4KαおよびPI5P4Kγの結晶化を試みた。結晶化の初期スクリーニングを行ったところ、PI5P4Kαに関しては微結晶が得られたが、PI5P4Kγに関しては結晶が得られなかった。PI5P4KβーGTP-PI5P三者複合体構造の取得にあたり、(1)SPR解析によるPI5P自体との結合定数の測定を行い、(2)SPR解析による脂質二重膜の代わりとなるような界面活性剤などの化合物の探索と結晶化、(3) Lipidic cubic phase (LCP)法や脂質存在下での結晶化、の3種類のアプローチを行う予定である。

これらの方法のいずれかにより結晶が得られれば、Photon Factory (PF)においてX線回折実験と構造決定を行い、PI5Pに由来する電子密度の有無を観測する。三者複合体の結晶構造が得られれば、PI5P4Kβの基質認識やリン酸化反応に重要な役割を示すアミノ酸残基をピックアップし、変異体を調製し、脂質二重膜の有無や種類を変化させてSPR解析やキナーゼ活性測定を行う。さらに、脂質二重膜存在下と非存在下、脂質二重膜の種類の違いによるNMRスペクトルの比較とアミノ酸残基のマッピングの結果から、脂質二重膜存在下でのPI5P4Kβの反応機構を解明する。28年度が最終年度であるため、記入しない。構造生物学28年度が最終年度であるため、記入しない。
パラミクソウイルス感染における自然免疫の誘導、回避、病原性発現の統合的理解の構築

宿主の自然免疫は、感染早期の病原微生物の排除に極めて重要な役割を果たす生体防御システムである。近年、自然免疫と病原微生物の間で繰り広げられる攻防について多くのことが明らかにされてきているが、個々の事象を超えた統合的な理解により全体像を俯瞰するには至っておらず、矛盾をはらんだまま理解されている事象も多い。本研究では、げっ歯類を自然宿主とする呼吸器病ウイルスであり、一本鎖マイナス鎖RNAウイルスのプロトタイプの一つであるセンダイウイルスをモデルに、我々の最新の知見を加えた分子レベルから個体レベルに至る幅広い解析により、ウイルス感染認識とその回避、病原性発現との関係についてのより統合的な理解を構築することを目的としている。最終年度である本年度は、特に自然免疫との関連が多数報告されているセンダイウイルスC蛋白質及びV蛋白質について、初年度から行っている一連のアラニン変異導入ウイルス作製を完了し、ウイルスレベルでの両蛋白質の詳細な機能マッピングに成功した。また解析の過程で、従来の成果からは予想していなかったフェノタイプ(オートファジーとの関係など)が明らかとなり、これらについて現在更に詳細な検討を進めているところである。また我々は、RIG-Iリガンドとなる欠損RNAゲノムを恒常的に産生するウイルスクローンの単離に成功し、責任変異の同定などによりその発生メカニズムの一端を解明したが、このクローンのゲノムRNAの完全長cDNAを作成し、これを基に組換えウイルスの作製系を構築した。現在これを使用し、上記RNA分子の詳細な発生メカニズムの解明及びこのような性質のウイルスと感染個体との関係について解析を進めている。これらの他、ヒトの約2万蛋白質をターゲットにしたプロテインアレイ解析や遺伝子ノックアウト系を利用した、ウイルス増殖に関連する新規宿主因子の探索を進めている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。宿主の自然免疫は、感染早期の病原微生物の排除に極めて重要な役割を果たしている。近年、宿主自然免疫と病原微生物の間で繰り広げられる攻防について、様々な事が明らかにされているが、個々の事象を超えたより統合的な理解には未だ至っておらず、大きな矛盾をはらんだまま理解されているものも多い。本研究では、自然免疫を誘導するウイルス因子や自然免疫に抵抗する様々なメカニズムが報告されている一本鎖マイナス鎖RNAウイルスのプロトタイプの一つで、齧歯類の呼吸器病ウイルスであるセンダイウイルスをモデルに、我々の最新の知見を加えたin vitro及びin vivoの解析から、ウイルス感染認識とその回避、病原性発現との関係について、統合的理解の構築を目指している。初年度は特にin vitroでのウイルス蛋白質と宿主因子の相互作用解析、機能解析を中心に行った。センダイウイルスC蛋白質及びV蛋白質について、アラニンスキャニングを行い、これまでに我々確認しているものも含め、既知の宿主因子との相互作用を網羅的に検索し、各因子との相互作用を喪失するアラニン置換部位のマッピングに成功した。また、上記の一連のアラニン置換変異体を用いたin vitroでの機能解析(ウイルス出芽アッセイ、I型IFN系のレポーターアッセイ、ウイルスRNA合成阻害アッセイなど)を行い、機能マップを作成し、上記相互作用と各機能の相関を明らかにすることに成功した。またC蛋白質がI型応答経路を阻害する詳細なメカニズムを明らかにするとともに、強力なRIG-Iリガンドとなり自然免疫を活性化するウイルス因子を明らかにすることに成功し、世界で初めてこれを恒常的に産生するウイルスクローンの単離及びその責任変異の同定に成功した。相互作用解析は順調に進んだが、機能解析の段階で、一部で新たに評価系の構築が必要になったものがあり、最終的に解決できたものの、進捗に遅れが生じた。一方で、当初の予定以上に、センダイウイルスC蛋白質によるI型IFN応答経路の抑制メカニズムの解明や、ウイルス感染時に産生されるRIG-Iリガンドの同定、これを恒常的に産生するウイルスクローンの単離、責任変異の同定など、想定していなかった成果を上げることが出来た。

これらの他、ヒトの約2万蛋白質をターゲットにしたプロテインアレイ解析や遺伝子ノックアウト系を利用した、ウイルス増殖に関連する新規宿主因子の探索を進めている。宿主の自然免疫は、感染早期の病原微生物の排除に極めて重要な役割を果たす生体防御システムである。近年、自然免疫と病原微生物の間で繰り広げられる攻防について多くのことが明らかにされてきているが、個々の事象を超えた統合的な理解により全体像を俯瞰するには至っておらず、矛盾をはらんだまま理解されている事象も多い。本研究では、齧歯類を自然宿主とする呼吸器病ウイルスであり、一本鎖マイナス鎖RNAウイルスのプロトタイプの一つであるセンダイウイルスをモデルに、我々の最新の知見を加えた分子レベルから個体レベルに至る幅広い解析により、ウイルス感染認識とその回避、病原性発現との関係についてのより統合的な理解を構築することを目的としている。本年度は、特に前年度のC及びV蛋白質と宿主側因子の相互作用解析の結果を踏まえ、P遺伝子とオーバーラップするC及びV蛋白質に任意の変異を導入できる組換えウイルス作製系を構築し、一連のアラニン変異を導入したウイルスの作製とその解析を主な目的とした。本解析により、これまで不可能であったウイルスレベルでの詳細なC及びV蛋白質の機能マッピングに成功した。また、ウイルスレベルでの観察により、予想していなかったフェノタイプが観察された。これについて現在詳細な解析を進めている。さらに、ヒトの約2万遺伝子をターゲットにしたプロテインアレイ解析や遺伝子ノックアウト系を利用したウイルス増殖に関連する新規宿主因子の探索を進め、ピックアップされた候補遺伝子に対してより詳細な解析を行っている。当初予定していた、新しい組換えウイルス作製系の構築及びこれを利用したC及びV蛋白質に一連のアラニン変異を導入したウイルスの作製、解析を行うことができた。この解析から、予想していなかった新たな発見(フェノタイプの変化)を見出すことができ、詳細な解析を進めている。また、これと並行して行った網羅的な相互作用因子の解析から、ウイルス増殖に関連する新規宿主因子候補についての解析を行い、検討を進めている。今後は、上記のアラニンスキャニングの成果のウイルスレベルでの検証を行う。センダイウイルスC及びV蛋白質は、P遺伝子上にコードされているため、他の蛋白質に変化を与えることなく、任意の変異を導入することがほとんど不可能である。そこで、C及びV蛋白質を、P遺伝子からではなく単独遺伝子としてコード、発現する組換えウイルス系を構築し、これをベースに一連のアラニン変異を導入したウイルスを作製してウイルスレベルでの機能解析を行う。また、特にウイルス複製に必要なウイルス蛋白質と宿主因子との相互作用について、網羅的プロテインアレイ解析や精製ウイルス粒子及び精製ヌクレオカプシドの質量分析によって、新規因子の同定を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。