hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類の社会システムと逆方向性転換－配偶者除去実験と強制同居実験による検証

魚類には雄から雌へ、あるいは雌から雄へ性転換するものがいる。さらに、同一種内で逆方向(双方向)の性転換が起こることも一部の種で報告されている。本研究では、逆方向性転換の進化に関する低密度仮説を検証するため、様々な配偶システムをもつ種を対象として、野外における配偶者除去実験と、水槽における同性個体強制同居実験を実施した。その結果、一夫多妻的な雌性先熟種においては、低密度条件で配偶者を失った雄が、移動のリスクを避けて配偶者を獲得するために逆方向性転換するという仮説を支持する結果が得られた。前年度に引き続き、さまざまな魚類について、逆方向性転換をするかどうかを検証するための野外実験を沖縄県の瀬底島(桑村担当)と鹿児島県の口永良部島(分担者・坂井担当)で、水槽実験を東京海洋大学館山ステーション(連携研究者・須之部担当)で実施した。瀬底島においては、一夫多妻・雌性先熟のホンソメワケベラ(ベラ科)で一部の雌を除去する実験により、独身雄どうしの出会いだけでなく、独身雄が隣の小ペアを乗っ取り、その小雄が逆方向性転換することを確認した。一夫多妻・雌性先熟のダンダラトラギス(トラギス科)とミスジリュウキュウスズメダイ(スズメダイ科)についても雌除去・雄独身化実験を実施したが、幼魚の加入が多かったため、逆方向性転換はまだ確認できていない。また、これまで性様式が報告されていないメギス(メギス科)について予備調査を開始した。口永良部島においては、当初予定していたトラギス科魚種の個体数が激減したため、一夫多妻のフタスジリュウキュウスズメダイ(スズメダイ科)とナメラヤッコ(キンチャクダイ科)を対象とした。前者では野外実験で雌から雄への性転換が初めて確認できたが、雄の強制同居実験ではけんかが激しく、逆方向性転換の確認には至っていない。後者については基本生態を予備調査した。館山ステーションにおいては、前年度に実施した一夫一妻・雄性先熟のカクレクマノミ(スズメダイ科)の水槽実験データを詳しく分析した結果、資源(イソギンチャク)をめぐる雌間競争により一夫一妻となり、逆方向性転換はしないと結論づけることができた。また、ダンダラトラギスの雄強制同居水槽実験を実施したが、相互干渉がほとんどなく、逆方向性転換は起こらなかった。性転換(雌性先熟あるいは雄性先熟)が報告されてきたさまざまな魚類について、逆方向性転換をするかどうかを検証するため、野外配偶者除去実験を沖縄県の瀬底島(桑村担当)と鹿児島県の口永良部島(坂井担当)で、水槽内強制同居実験を東京海洋大学館山ステーション(須之部担当)で実施した。瀬底島においては、一夫多妻・雌性先熟種のうちクレナイニセスズメ(メギス科)で雌除去・雄独身化実験により、逆方向性転換を確認した。同様に、一夫多妻・雌性先熟種のカザリキュウセン(ベラ科)・ダンダラトラギス(トラギス科)・ウミタケハゼ(ハゼ科)・ミスジリュウキュウスズメダイ(スズメダイ科)についても雌除去・雄独身化実験を実施したが、現時点では逆方向性転換は確認できていない。口永良部島においては、当初予定していた一夫多妻・雌性先熟の2種の個体数が激減したため、マダラトラギス(トラギス科)の調査を前倒しで実施した。本種も一夫多妻であるが、性転換に関する情報が皆無であったため、まず雄除去実験により、雌から雄へ性転換を確認した。ついで、雌除去により雄を独身化したが、新たなメスが加入し、現時点では逆方向性転換は確認できていない。館山ステーションにおいては、ランダム配偶・雄性先熟種のセレベスゴチ(コチ科)について、体サイズと年齢のいずれが性転換開始のキーになっているかを確認するための飼育実験を実施したが、8個体中7個体が死亡し、残り1個体を飼育継続中である。一夫一妻・雄性先熟種のカクレクマノミ(スズメダイ科)では、雌2個体の飼育実験では同居が困難なこと、及び、雄2個体は同居可能であるが、雌を追加すると、雌を巡って雄どうしが闘争することが示された。前年度に引き続きさまざまな魚種について、逆方向性転換をするか否かを検証するための野外実験を、沖縄県の瀬底島(桑村担当)と鹿児島県の口永良部島(分担者・坂井担当)で実施するとともに、これまでに得られたデータを整理し、学会発表および論文作成を行った。瀬底島においては、一夫多妻・雌性先熟種のミスジリュウキュウスズメダイ(スズメダイ科)、ダンダラトラギス(トラギス科)およびアカニジベラ(ベラ科)の雌除去実験を実施し、ミスジリュウキュウスズメダイにおいて雄から雌への逆方向性転換を確認した。これはスズメダイ科としては初めての確認であり、魚類において双方向性転換する種を含む科の数を6科から7科に増やすことができた。またこの実験では、代表者らが提唱している逆方向性転換の進化に関する低密度仮説を支持するデータも得られた。残りの2種については、独身にした雄がすべて消失したり、幼魚や雌の加入が予想以上に多く、結果を出すことができなかった。口永良部島では、一夫多妻・雌性先熟種のフタスジリュウキュウスズメダイ(スズメダイ科)とナメラヤッコ(キンチャクダイ科)を対象とした。前者では雄除去実験と雌除去実験を実施したが、雌から雄への性転換のみが観察され、逆方向性転換は確認できなかった。

ナメラヤッコは前例のない高密度であったため、除去実験を開始せずに、まず自然状態における性転換の観察を優先した。その結果、雌から雄への性転換のみが確認され、低密度仮説の予測通り、高密度では逆方向性転換は起こらなかった。期間延長の主目的は、一夫多妻・雌性先熟種のダンダラトラギス(トラギス科)の雄から雌への逆方向性転換を確認するための実験を、再度、瀬底島において実施することであった。幼魚加入期以前に結果を出すため、前年より約1ヶ月早めて、3月末から雌除去・雄独身化実験を開始したが、個体数が極端に少なく、独身化した雄3個体が5月末にはすべて消失してしまい、結果を得ることができなかった。前年までの瀬底島における成果をまとめ、学会発表と論文投稿を行った。一方、口永良部島で予定していた野外調査は噴火のため実施を見送った。前年までに実施した一夫多妻・雌性先熟種のフタスジリュウキュウスズメダイ(スズメダイ科)とナメラヤッコ(キンチャクダイ科)のデータの分析を進め、性転換の発現パターンの多様性に関する学会発表を行った。魚類には雄から雌へ、あるいは雌から雄へ性転換するものがいる。さらに、同一種内で逆方向(双方向)の性転換が起こることも一部の種で報告されている。本研究では、逆方向性転換の進化に関する低密度仮説を検証するため、様々な配偶システムをもつ種を対象として、野外における配偶者除去実験と、水槽における同性個体強制同居実験を実施した。その結果、一夫多妻的な雌性先熟種においては、低密度条件で配偶者を失った雄が、移動のリスクを避けて配偶者を獲得するために逆方向性転換するという仮説を支持する結果が得られた。瀬底島におけるダンダラトラギスの雌除去・雄独身化実験は繁殖期に入った4月末から実施したが、5月末から幼魚が多数加入して、雄を独身状態に保つことができなかった。そこで、開始時期を早めて再度実験を行うことにした。行動生態学野外調査としては、上記の瀬底島におけるダンダラトラギスの除去実験開始時期を昨年より1ヶ月早めて、3月末に雌と幼魚を再除去し、繁殖期に入りかつ幼魚加入前の4月末と5月末に独身雄を再捕獲して性転換の有無を確認する予定である。また、これまで得られたデータについて、以下の2点を軸とした原著論文・総説論文を執筆する予定である。1.本研究課題の当初の予測通り、逆方向性転換するか否かは配偶システムのタイプによって決まり、雄性先熟種(ランダム配偶のセレベスゴチや一夫一妻のクマノミ類など)においては、逆方向性転換しないことが明らかになってきた。2.逆方向性転換は、一夫多妻・雌性先熟種が低密度条件で一夫一妻にしかなれない状況において、たまたま配偶者が死亡して独身になった雄が、新たな異性と出会えないときに、近くにいる同性とペアになり繁殖を再開するための戦術として進化したと考えられる。本年度の野外実験では個体数の減少や幼魚の加入により、予定した実験デザインがうまく維持できず、逆方向性転換の確認種数を増やすことはできなかったが、これまで得られたデータについて「低密度」をキーワードに理論的考察を重ねた結果、以下の結論に近づきつつある。1.逆方向性転換は、一夫多妻の雌性先熟種が低密度条件で一夫一妻にしかなれない状況において、たまたま配偶者が死亡して独身になった雄が、新たな異性と出会えないときに、近くにいる同性とペアになり繁殖を再開するための戦術として進化した。2.雄性先熟種(一夫一妻のクマノミ類やランダム配偶のセレベスゴチなど)においては、逆方向性転換は進化しない。
活性部位の複合化による感応性化学種の制御を利用した酸化酵素の設計と創製

活性化Irrの立体構造決定と酸素活性化機構の解明昨年度に引き続き活性型Irrの構造決定を試み,本年度は特に,そのシグナル伝達分子としてのヘムの結合部位の立体構造について詳細に検討を行った。まず,これまでの研究から,その二段階酸素活性化の第一段階である分子状酸素の過酸化水素の活性化部位については,ラマンスペクトルの解析から,ヘモグロビンなど分子状酸素を安定に結合するタンパク質と異なり,分子状酸素を安定化する水素結合等の相互作用がないことが示され,容易にスーパーオキサイドアニオンが生成しすること,また,ヘム結合部位が疎水的なへムポケットではなく,容易に酸素分子へのプロトン化が起こり,過酸化水素の生成が誘起されることが示された。一方,もう一方のヘム結合部位であるヒスチジンクラスター領域は,昨年度の研究からヘムの分解と非ヘム鉄結合部位が形成されることが示され,さらに活性化Irrの質量分析の結果から,非ヘム鉄結合のアミノ酸としてHis63,His37等を同定することができた。これらの結果から,この非ヘム鉄結合部位は,過酸化水素を水酸ラジカルに活性化することで,自らのアミノ酸の酸化修飾を行うストレスセンサータンパク質PerRと同様な機能を有していることが示された。酸化反応酵素としての利用を目指した分子設計これまでの精製タンパク質を用いた実験から,Irrはタンパク質としての安定性が低く,また,溶存酸素と反応し自己酸化修飾反応が容易に誘起されることが明らかとなった。そこで,Irrを酸化反応に利用する環境として,Irrが安定に存在できる菌体内を検討し,in vivoの条件下で酸化反応を進行させることを試みるため,大腸菌内でIrrを発現する系を構築した。その結果,大腸菌内でIrrの発現を確認し,ヘム添加による酸化反応についてもその活性を検討できる系を構築することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究実績の概要は以下のとおりである.非ヘム鉄結合部位の形成機構ヘム依存性転写因子Irrの酸化修飾反応の経時変化を紫外可視吸収およびEPRスペクトルで追跡した結果,Soret帯の強度減少に対応した非ヘム鉄に由来するg=4.3付近のEPRシグナルが観測された.このことは,Irrに結合したヘムが分解され開環し,そこで遊離した鉄イオンがIrrと結合することで,非ヘム鉄部位を形成したことを示している.活性化Irrの立体構造決定非ヘム鉄結合部位を形成した活性化Irrの立体構造を決定するため,NMRやCDを用いてその構造解析を試みた.まず,酸化修飾を受けていないIrrを単離,精製するため培養条件を検討し,MSスペクトルで酸化修飾していないIrrの精製を確認した.ヘム存在下でのIrrのCDスペクトルは,変性蛋白質の特徴を示し,Irrはその構造の一部が一定の構造を形成していない天然変性蛋白質であることが示唆された.NMRについても一部のシグナルが重畳しており,局所的な変性構造が推定された.酸化修飾反応課程におけるヘム結合部位および非ヘム鉄結合部位の構造変化ヘム結合部位や非ヘム鉄結合部位を同定するため,N末端側のHRM配列中のCysとC末端側のHisクラスター領域に注目した.それぞれの部位のアミノ酸置換Irrの酸化修飾反応の結果から,C末端側のHisクラスター領域に結合したヘムが分解され,非ヘム鉄結合部位を形成することが示された.アミノ酸置換による基質結合部位の導入非ヘム鉄結合部位付近に基質結合部位を形成させるため,Hisクラスター領域に系統的にアミノ酸置換をを導入したが,Hisクラスター領域へのアミノ酸変異の導入は酸化修飾反応の阻害につながり,基質の酸化には至らなかった.活性化Irrの立体構造決定と酸素活性化機構の解明昨年度に引き続き活性型Irrの構造決定を試み,本年度は特に,そのシグナル伝達分子としてのヘムの結合部位の立体構造について詳細に検討を行った。

その結果,大腸菌内でIrrの発現を確認し,ヘム添加による酸化反応についてもその活性を検討できる系を構築することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定した研究計画の項目に対する達成度は以下のとおりである.非ヘム鉄結合部位の形成機構ヘムの分解と非ヘム鉄結合部位の形成を分光学的に確認でき,またその両者の相関も明らかにすることができたので,当初の目的は達成されたと考えられる.活性化Irrの立体構造決定立体構造の決定には至らなかったが,Irrがその一部構造に構造的に揺らぎの大きな部分を有する天然変性蛋白質であるという知見が得られ,これは当初期待されていなかった興味深い知見である.天然変性蛋白質の特性上,明確な構造決定は困難であるが,Irrの構造上の特徴を見出したという点で当初の目的はほぼ達成できたと考えられる.酸化修飾反応課程におけるヘム結合部位および非ヘム鉄結合部位の構造変化部位特異的アミノ酸置換の結果から,ヘムを分解し鉄を遊離させ,非ヘム鉄結合部位を形成する部位がHisクラスター部位であることが同定でき,酸化修飾部位についてもそのアミノ酸残基を同定した.したがって,当初の目的はほぼ達成できたと考えられる.アミノ酸置換による基質結合部位の導入実際の基質の酸化反応については達成できていないが,活性部位の構造については詳細な情報を得ることができた.この項目については,来年度に引き続いて検討する予定である.本年度十分はほぼ順調に実験は遂行できたが,Irrへのアミノ酸置換による基質結合部位の導入については,実際の基質の酸化反応までには至らなかった.しかし,活性中心部位である非ヘム鉄付近の構造情報は集積してきており,その構造情報を元に,今年度は部位特異的なアミノ酸置換によって効率的な基質結合部位の導入を目指す.
モバイルソフトウェアコンポーネントに関する研究

研究実施計画に従い、(1)ネットワーク移動性をもつソフトウェアコンポーネントの設計と実装と(2)コンポーネント合成手法の提案を行った。(1)は、一つのコンポーネントが一つのモバイルェージェントに対応づけるものであり、これは研究代表者が過去に設計・実装した階層型モバイルエージェントシステム(MobileSpaces)を拡張することにより実現した。この結果、各コンポーネントはJava言語によりプログラミングされた能動的な計算実体となると同時に、(OSやハードウェアが相違していても)コンピュータ間を移動できるようになる。この実装・評価にモバイルエージェントが複合ドキュメントを実現する上での有用な基盤となることが証明された。また、コンポーネントの移動技術として、人やものなどの物理空間との連動させる方法を提案し、これの基礎実験を通じて分散システムと物理世界を融合させる技術として重要であることが示された。次に(2)はコンポーネントの合成関係として、コンポーネントの階層関係を基礎とする方法を提案した。コンポーネントは移動性をもつため、OLE/COMやOpenDocなどの既存技術のコンポーネント結合手法は利用できないが、この階層化を拡張することにより様々な結合関係が実現できることがわかった。具体的には、この含有関係をすべてのコンポーネントが最初からもっている基本結合として導入し、次に含有以外のすべての結合関係は、その結合関係を内包するコンポーネント間に実現する特別なコンポーネントとして設計した。例えば集約(Aggregation)による結合では、集約関係となる複数のコンポーネントを含有するコンポーネントとして導入される。これは各コンポーネントをグルーブ化するとともに、外部的にはコンポジション、つまり一つのコンポーネントとして扱えるようにしたものとなった。
魚類耳石の重金属代謝に関す研究

魚類の耳石に蓄えられた情報を解読する研究の一環として、耳石への各種微量金属元素の取り込み及び回転代謝をX線分析および原子吸光法により調べた。体重約6gのキンギョを用いた。テトラサイクリンによる時刻猫記後、Al、Cd、Ba、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、Srのいずれか一つを付加した環境水(水道水)で2週間飼育した。エサは一日一回養鯉用ペレットを与え、水温は25°Cとした。飼育終了後、耳石(星状石)を摘出し、研磨標本を作製後、X線分析により実験期間中に形成された部分の各元素をカルシウムとの比で調べた。さらに元素の絶対量の変動を原子吸光法で調べた。また、比較のために、鱗についても同様の分析を行った。Sr飼育群の一部は2回目のテトラサイクリンを投与後、さらに90日間非Sr付加環境水で飼育し、取り込まれたSrの回転代謝を調べた。使用した総ての元素は、飼育水および飼料中に含まれていた。したがって対照魚の耳石および鱗からも各種微量元素が検出されたので、対照値に比べ有意に高い値を示した元素のみ,付加環境水から組織に取り込まれたものとした。用いた10元素の内硬組織に取り込まれたものは、4元素のみであった。すなわち、耳石に取り込まれたものは、Al、BaおよびSrであり、鱗ではBa、ZnおよびSrであった。BaおよびSrはカルシウムと同様にアルカリ土族の元素であり、これらはいずれの硬組織にも取り込まれた。またBa、SrおよびAlは非必須元素である。Znは骨芽細胞の基質形成を介して鱗に取り込まれたもと考えられるが、耳石は関連細胞から直接形成される様式を取らないので、Znが取り込まれなかったものと推定される。また耳石および鱗に取り込まれSrは、90日後でも減少することがなかった。以上のことは、耳石の部位により、また鱗の隆起線上と隆起線間において差異はなかった。これらの結果から、硬組織にはアルカリ土族および非必須元素が取り込まれ易いと推定された。なお、エサに微遠金属元素を混和した実験についてはまだ分析中であり、結果はでていない。
新規トランスポーターを中心とする広塩性魚類の浸透圧調節機構の解明

魚類の浸透圧調節機構を分子レベルで明らかにするために,広塩性のウナギやモデル動物として有用なフグを用いた解析を続け以下の成果を得た。(1)魚類の海水適応にはエラからの塩の排出と腸からの水の吸収が不可欠である。腸から水分を効率よく吸収するためには腸内の浸透圧を下げる必要がある。この浸透圧降下に寄与しているイオン輸送体の候補分子のクローニングに成功し,性質を解明した。本輸送体は海水適応に不可欠な重炭酸イオン輸送体で,海水魚の腸管内にwhite cakeといわれる炭酸カルシウムの白い沈澱を作り,水分の吸収を助けていると予想されながら実体が不明な分子である。フグのゲノム配列を参考に候補分子を23個クローニングし,ノーザン解析による発現部位から3種に絞ることに成功した。(2)広塩性のウナギから2種類の尿素輸送体をクローニングし,そのうちの1つ(UT-C)は海水ウナギの腎臓の近位尿細管に発現し,糸球体ろ過液から尿素を再吸収し,血液を介してエラに送り,もう1つは塩類細胞の側底膜(血管側)に存在し,尿素を外界に排出する働きをしていることを明らかにした。Database miningで発見のきっかけをつかんだUT-Cはこれまでに知られている尿素輸送体とは,わずか3540%程度しか似ておらず,新規の輸送体としてその作用機構が注目される。魚類ではアンモニアや尿素などの窒素廃棄物はエラから分泌されることが生理学的測定によって明らかになっていたが,このことを初めて分子レベルで説明できるようにした。
ケアマネジャーの経験するモラルディストレスの解明と支援プログラムの開発

「改訂版支援プログラム」へ参加したケアマネジャーが提示した26事例を複数の研究者で詳細に分析した。ケアマネジャーのモラルディストレスの様相は、まず事例を前にして自然にわきおこる感情認知があり、その中で専門職の信念や価値観に基づく倫理的/道徳的に適切な行動が必要であるという判断がなされる。しかし、様々な要因によって専門職の信念や価値観を妥協しなければならず、専門職として倫理的/道徳的に適切な行動ができないという行動抑制が起こり、苦痛な気持ちと心理的不安定さ(怒り、自責の念、悲しみなど)を生じていた。それら苦痛な気持ちを癒すものとして、事例検討、スーパーバイズ、コンサルテーションがあった。本研究の目的は、1.ケアマネジャーの経験するモラルディストレスの概念を明確にすること2.それをもとに修正版「モラルディストレスを測定する質問紙」を作成すること3.看護職を含めた多様な専門職を基盤とするケアマネジャーを支援し得る支援プログラムを再開発しその有効性を検討することである。2年目の平成25年度は、平成24年度に実施した支援プログラムにて研究参加者が提供した事例と、グループワークの録音記録をもとに、研究メンバー全員でモラルディストレスの解明に向けた分析を行った。研究会は6月、8月、10月、12月、3月の計5回開催した。6月の研究会では、なぜ倫理的・道徳的判断(こうしなければならない、こうしたい)という考えが出てくるのか、制度の問題、立ち位置の問題、職業経験、家族の中の文化的背景で培われたビリーフなのか、モラルディストレスという苦悩がどう生じるのかを明らかにする必要があること。8月には、信念・価値観→行動抑制→苦痛な気持ちという筋道の他に、自分の信念・価値観による行動を促進するものと抑制するものがあること。事例を前にして自然にわき起こる感情認知→専門職としての信念や価値観→倫理的判断→行動抑制(達成されない)→苦痛な気持ち、とするとモラルディストレスだけが残る可能性があること。10月には、ケアマネジャーの倫理的判断が明確でなく、専門性の度合いが未熟であること。職業人としての自分と個人としての自分が混沌としていること。など議論を深めることができた。以上を踏まえモラルディストレスが出現する前のケアマネジャーが経験する倫理的葛藤を明らかにする必要があることが判明し、その概念枠組み案を作成した。12月と3月にはその概念枠組み案をもとに、グループワークで語られたケアマネジャーの語りを研究者間で分担し、さらに分析をすすめた。本研究の目的は、先行研究にて有効性を検討したケアマネジャーへの支援プログラムを、よりモラルディストレスの概念が明確になるよう修正しその有効性の検討を行うことである。方法:A県内の居宅介護支援事業所に所属する現職のケアマネジャーを公募し、講義およびケアマネジャーが実践の場で経験する倫理的ジレンマを含む事例をグループで検討するセッション(半日)を約3週間毎に3回行なった。56人のグループによる事例検討では、エコマップの作成や否定的感情の外在化を促すことで、事例提供者自身が自己の思考や感情を理解できるよう、さらにグループメンバーの豊富な経験の提示や肯定的な評価によって新たな対処行動が計画または実施されるよう研究者らがファシリテートした。第1回セッション開始前と第3回終了時に、「一般性セルフエフィカシー尺度GSES」「日本語版バーンアウト尺度BMI」「精神健康調査(日本版GHQ28)」で比較検討した。結果:29名の参加者のうち3回とも出席した24名を分析の対象とした。内訳は女性18名、男性6名、年齢は30代5名、40代12名、50代5名、60代4名、管理・監督職15名、非管理職10、基資格は介護福祉士11名、社会福祉士5名、看護師3名、他5名であった。BMIの情緒的消耗感は、実施前13.67から実施後12.13へ有意に減少し、個人的達成感(逆転項目)は前17.29から後17.92へ上昇傾向にあった。GHQ28の身体的症状、不安と不眠、社会的活動障害、うつ傾向共に減少傾向にあり、合計点では実施前6.25から実施後5.75へと減少したが、依然精神健康度は低い値を示した。3年目の平成26年度の研究会は6月,10月,12月,2月の計4回開催した.平成25年23月に実施した「在宅ケアにおけるモラルディストレスへの対処を促すための支援プログラム」へ参加したCMが提示した26事例すべてを複数の研究者で各事例の検討を引き続き行った.その結果,CMの専門職としての行動抑制に関わるMDは次のプロセスをたどって生じることが示唆された.

まず事例を前にして自然にわきおこる感情認知があり,その中で専門職の信念や価値観に基づく倫理的/道徳的に適切な行動が必要であるという判断(利用者の主体性を尊重すべき,利用者の生活全体を支援すべき,家族介護者と良い関係を築くべき,CMとしての役割を果たすべき,サービス提供者はその役割を果たすべき)がなされる.しかし,様々な要因(利用者/家族の意思や価値観,サービス提供者の技術が信用できない,サービス提供者のマンパワー不足,専門職者間との連携や協働意識がない,制度上の運用制限,上司の意見,皆で話す環境がない,社会資源不足)によって専門職の信念や価値観を妥協しなければならず,専門職として倫理的/道徳的に適切な行動ができない・適切でない行動をするという行動抑制が起こり,苦痛な気持ちと心理的不安定さ(怒り,自責の念,悲しみなど)を生じていた.それら苦痛な気持ちを増強するものとして,CMの役割不明確感やCM自身の能力不足感が,苦痛な気持ちを癒すものとして,事例検討,スーパーバイズ,コンサルテーションがあった.日本のCMがその実践において経験しているMDのMoralの部分,すなわち専門職の信念や価値観に基づく倫理的/道徳的に適切な行動が必要であるという判断については,日本人の持つ信念や価値観あるいは倫理的/道徳的判断が影響していると考えられ,今後継続して検討する必要がある.在宅看護学初年度の平成24年度には、まずモラルディストレスの解明をしてから、支援プログラムを実施する予定であったが、前年度に実施した支援プログラムを再度実施してほしいという要望があったため、支援プログラムを先に実施した。そのため、収集されたケアマネジャーの語りのデータが38事例に加え24事例となり、質的探索的分析に膨大な時間が必要な状況となった。鋭意分析を進めているが、モラルディストレスの概念枠組み案がようやく見えてきた段階である。申請者は先行研究にて、「倫理的ジレンマへの対処を促すためのケアマネジャーへの支援プログラム」を開発した。その結果、制度上課せられた決まりや役割とのジレンマを含むモラルディストレスという概念を導入する必要があることがわかったが、その解明は不十分であった。そこで本研究では、1.まずケアマネジャーの経験するモラルディストレスの概念構成を明確にし、2.それをもとに1修正版「モラルディストレスを測定する質問紙」の作成と2看護職を含めた多様な専門職を基盤とするケアマネジャーを支援し得るプログラムを再開発し、3.その有効性を検討したいと考えた。当初、「1.看護職を含む多様な専門職を基盤に持つケアマネジャーの経験するモラルディストレスの概念構成を明確にする」目的で、1)国内外の在宅ケアにおける倫理的課題やモラルディストレスに関連する文献レビューを、看護・保健の分野に限らず、社会福祉系、介護福祉系も実施する。2)多様な専門職を基盤にもつケアマネジャー(看護師、保健師、社会福祉士、介護福祉士等)に対して半構成的インタビューを行う。1国内の専門誌などから地域包括支援センター、居宅介護支援事業所のエキスパートケアマネジャーを厳選する。2選出されたエキスパートケアマネジャーの居住する地域へ出向き、半構成的インタビューを行う。以上のことを計画したが、前年度に行った支援プログラムを、再度実施してほしいという要望があったため、支援プログラムの実施を優先した。本研究の目的のうち、目的1.ケアマネジャーの経験するモラルディストレスの概念枠組み案が見えてきた。
眼疾患患者の眼房水中の微環境を推察するための診断法の開発

我々は眼疾患患者の眼房水中アルブミン結合能の差異とその要因(眼房水中の微環境)を簡便かつ迅速に推察するための薬学的診断法の開発を目指した。さらに、眼房水中におけるアルブミンに結合する点眼薬を他の阻害物質で阻害する投与法も検討した。眼房水中に含まれる主な内因性物質の影響を最適なサイトIおよびIIプローブを用い検討した結果、アルブミンのサイトIとIIの阻害の程度は、眼房水中のアルブミン濃度と遊離脂肪酸濃度との割合で、推測可能であることが判明した。また、眼房水におけるアルブミンサイトII薬物(ジクロフェナク点眼薬)への臨床での結合阻害剤としては、脂肪酸およびNSAIDの利用の可能性が高いものと考えられた。本研究では、眼疾患患者の眼房水中の微環境を推察するための診断法の開発を目指している。しかしながら、一人の患者の眼房水の採取量は微量であり、眼房水中に含まれるアルブミンや点眼薬物の濃度も著しく低いため測定のハードルは高い。したがって、眼房水中アルブミンの結合サイトをモニターするプローブの濃度もかなり低く設定せねばならない。このような状況下、低濃度のアルブミン、対象点眼薬物のジクロフェナクおよび種々のサイトプローブの測定を検討してきた。その結果、アルブミンは尿中アルブミンを測定するキットを利用し生化学検査装置インテグラで測定可能とした。ジクロフェナクや種々のサイトプローブ(サイトIプローブとしてフェニルブタゾン、バルサルタン、ワルファリン、一方、サイトIIプローブとしてケトプロフェン、スプロフェン、ジアゼパム、フルルビプロフェン)に関しては微量試料からの定量であるため、同時定量出来るように高圧HPLCの条件を見出し測定するに至った。これにより、個々の患者の眼房水を用いて、眼房水中アルブミン濃度と各種結合サイトの結合能の相関性を検証できる。さらに、微量定量の精度が高まれば多めに残った眼房水からアルブミン以外の蛋白種であるグロブリンおよび眼房水中に含まれる各種脂肪酸やアスコルビン酸などの物質が測定できれば、それらと各種結合サイトの結合能の相関性も検証できるため、眼房水中の微環境を的確に反映できる診断法を開発できる可能性が高まる。そのため、疑似眼房水と患者プール眼房水を用いてサイトIおよびIIへの影響を調べた。1)眼疾患患者の眼房水にはアルブミン以外のグロブリン等のタンパク質の増減の報告がなされていることより、アルブミン、グロブリンやα1-酸性糖タンパク質の濃度比率を変えた種々の疑似眼房水を用いて、サイトIおよびIIへの影響を調べた。その結果、アルブミン濃度の大小による影響が大きく、他のタンパク質の影響はほとんどないことが判明した。したがって、アルブミンに対するタンパクータンパク相互作用はほとんどないことが分かった。さらに、それらの疑似眼房水において、各種脂肪酸による結合阻害の影響を調べてみるとサイトIIの方がサイトIより著しく大きいことが分かった。脂肪酸以外のアスコルビン酸、グルコース、乳酸によるサイトIおよびIIへの結合阻害の影響はなかったが、アスコルビン酸によりサイトIおよびIIの結合能が少し上昇した。これは、アスコルビン酸によりアルブミンの構造が変化させられたことによるものと考えられた。以上より、本診断法はアルブミン濃度および脂肪酸濃度に着目し開発すべきであるという結論に至った。2)疑似眼房水および患者プール眼房水に対するサイトIおよびIIプローブ結合に対する阻害薬物の検討を行ってみると、疑似眼房水中のサイトプローブ結合は阻害できたが、患者プール眼房水中のサイトプローブ結合はあまり阻害できなかった。その理由は、サイトプローブの患者プール眼房水中アルブミンへの結合が疑似眼房水中アルブミンへの結合より著しく低いことが原因であった。以上より本診断法に用いるサイトプローブは結合定数の高いものを選択すべきである。1)各々の眼疾患患者に対する眼房水中診断法の妥当性の検証のために、眼房水中に含まれる主な内因性物質の影響を調べた。眼房水中アルブミンの各結合サイトへの阻害は、眼房水中に多量に含まれるアスコルビン酸、ブドウ糖、乳酸による影響はかなり小さく、遊離脂肪酸(遊離脂肪酸はアスコルビン酸、ブドウ糖、乳酸の濃度に比べかなり眼房水中濃度は低い)による影響が大きいことが判明した(特にアルブミンのサイトII)。したがって、眼房水中のアルブミン濃度と遊離脂肪酸濃度の割合だけで、アルブミンのサイトIとII阻害の程度(特にアルブミンのサイトII)が推測できることが判明した。2)眼房水中アルブミンサイトIIへの結合性の高い点眼薬物の投与設計確立のための結合阻害の検討を行った。その結果より、臨床で結合阻害剤として使用できる薬物としてはフルルビプロフェン、イブプロフェン、6-methoxy-2-naphthylacetic acid(6MNA)およびナイキサン、内因性物質としては遊離脂肪酸、健康食品としてはお茶成分の可能性が高いと考えられた。その中で、最も効果的なのは遊離脂肪酸であり、特に中鎖脂肪酸であるカプリン酸やカプリル酸の阻害は生体内で代表的な長鎖脂肪酸であるオレイン酸やパルミチン酸やステアリン酸より大きかった。以上より、眼房水中の微環境はアルブミン濃度と遊離脂肪酸濃度から推察することが重要であり、アルブミンサイトII結合への強い点眼薬にはそれを強く阻害できる中鎖脂肪酸を併用点眼できれば効果を増強できるかもしれない。

我々は眼疾患患者の眼房水中アルブミン結合能の差異とその要因(眼房水中の微環境)を簡便かつ迅速に推察するための薬学的診断法の開発を目指した。さらに、眼房水中におけるアルブミンに結合する点眼薬を他の阻害物質で阻害する投与法も検討した。眼房水中に含まれる主な内因性物質の影響を最適なサイトIおよびIIプローブを用い検討した結果、アルブミンのサイトIとIIの阻害の程度は、眼房水中のアルブミン濃度と遊離脂肪酸濃度との割合で、推測可能であることが判明した。また、眼房水におけるアルブミンサイトII薬物(ジクロフェナク点眼薬)への臨床での結合阻害剤としては、脂肪酸およびNSAIDの利用の可能性が高いものと考えられた。疑似眼房水中アルブミンに対する眼房水中診断法の精度の検討の達成度は以下の通りである。1)疑似眼房水中アルブミンへの各結合サイトにおける結合能の変動の検討。眼疾患患者の眼房水にはグロブリン等のアルブミン以外のタンパク質が増加する場合があるとの報告がなされていることより、アルブミン、グロブリンやα1-酸性糖タンパク質の濃度比率を変えた種々の眼房水を調製し、サイトIおよびIIの結合能を調べた結果、他のグロブリンやα1-酸性糖タンパク質濃度の影響は受けなかった。さらにその疑似眼房水に各種脂肪酸を添加した結果、サイトIの結合能は増加し、一方サイトIIの結合能は減少した。本検討はおおむね行った。2) 1)より得られたデータを多角度から分析・評価し、眼房水中診断法の構築を試みる。疑似眼房水中の各結合サイトプローブの遊離形濃度の大小の差異のデータと種々のタンパク質および脂肪酸などの濃度を多角度的に比較した結果、アルブミン濃度および各種脂肪酸濃度によりサイトIおよびIIの結合能が左右されることが分かった。3)疑似眼房水および患者プール眼房水に対する結合阻害薬物の検討。各結合サイトプローブを一定量添加した疑似眼房水および患者プール眼房水に結合阻害薬物濃度を変えて結合能の変化を調べた結果、疑似眼房水の各結合サイトプローブは同じ結合サイトの結合阻害物質で結合阻害できたが、患者プール眼房水の各結合サイトプローブは、結合能の著しく強いサイトプローブしか阻害できなかった。本検討はすべて行った。したがって、平成26年度に引き続き平成27年度も順調に研究を遂行したい。アルブミンやα1-酸性糖タンパク質の結合サイトに関する研究眼房水中診断法の検証については以下の手順で進める予定である。1)各々の眼疾患患者に対する眼房水中診断法の妥当性の検証。実験方法:各々の眼疾患患者の眼房水を採取し、そのサンプルより一定量分取し、それに各結合サイトプローブを添加し限外濾過法にて遊離濃度を測定し結合能を算出する。それらの眼房水中アルブミンやFFAなどを多項目生化学自動分析装置にて測定し、結合サイトへの影響を調べる。その結果より、眼房水中診断法の妥当性を検証する。2)タンパク結合性の高い点眼薬物の投与設計確立のための結合阻害の検討。実験方法:臨床に使用できる薬物や物質を結合阻害剤として用い、限外濾過法にて遊離濃度を測定し結合能を算出する。
応力場に置かれた高分子ゲルのスローダイナミクス

今年度は, 1)超低速圧縮下のポリアクリルアミドゲルの力学挙動, 2)液晶ゲルの電場応答挙動のダイナミクス,を調べた. 1)に関しては,分速0.005mmという超低速度で圧縮できる装置を市販装置を改造することによって作製した.通常の圧縮試験が行なわれるような分速1mm以上では,応力-ひずみ挙動に圧縮速度依存性はみられなかったのに対し,分速0.5mm以下になると顕著な依存性がみられるようになった.ゲルの外径を測定しポアソン比を求めると,分速1mm以上では0.5に近く変形時の体積変化が起こっていないことがわかった.一方,分速0.5mm以下になるとポアソン比は圧縮速度の低下とともに減少し,最も小さいときで0.25程度にまで減少した.これは,変形速度がゲルの拡散速度と同程度のタイムスケールにまで減少したためである.この体積変化は応力に関わる実効ひずみも減少させるため,応力-ひずみ挙動にも圧縮速度依存性が現れることがわかった., 2)に関しては,ひずみおよび複屈折変化の電場印加および電場除去時の応答時間を電圧の変数として調べた.電場印加時の光学応答時間は,電圧の2乗に逆比例して変化し,ミリ秒オーダーであった.一方,力学応答時間は,光学応答時間と同様の電圧依存性を示したが約10倍遅いことがわかった.また,電場除去時の両応答時間は電圧に依存しなかったが,電場印加時と同様に力学応答は光学応答よりも約10倍遅かった.これらの実験結果を説明するモデルを構築し,実験結果と良好な一致を得た.溶媒中にある高分子ゲルの膨潤度は外力に対して敏感であり,平衡膨潤状態にあるゲルに外場を加えると収縮またはさらに膨潤する「応力場と膨潤の交叉現象」が知られている.本研究は,この交叉現象の大変形の破壊挙動に対する影響の解明を目的とした.具体的には物理ゲルの-種であるジェランの円柱状ゲル(高さ約10mm)を作製し,広範囲な圧縮速度(100mm/minから0.005mm/min)で圧縮試験を行ない破壊挙動調べた.また,圧縮の境界条件の影響を調べるために,ゲルの圧縮面を初期状態のまま変化しないように拘速した条件(C2)と拘束せずに自由に変形できる条件(C1)で圧縮した.測定中のゲル中の水の蒸発を避けるために流動パラフィン中(ゲルの非溶媒)で測定した.C1条件では圧縮速度が遅くなるとゲルからの離水が観察されたが小規模であり,どの圧縮速度でも圧縮途中でぜい性的に破壊した.一方,C2条件では0.01mm以下の圧縮速度になると多量の水の流出が観察され,90%以上の圧縮ひずみでもマクロ破壊しなかった.ディスク状にまで高圧縮されたゲルを水中で再膨潤させると,C2条件でひずみ集中が起こる中心部で真っ二つにゲルがマクロに分離した.これらのことから,C2条件ではミクロな亀裂がひずみ集中が起こる中心部に集中し,さらに水の流出が起こってゲルが濃縮されることによりゲルが強靭化したことがわかる.一方,C1条件ではひずみが均-であるため,ミクロな亀裂がすぐにマクロな亀裂に進展するため高圧縮できないと考えられる.また,同-ひずみで応力緩和挙動を比較するとC2条件の方がC1条件よりも緩和量も水の流出量も圧倒的に大きいことも上記の考察を支持する.高分子ゲルの圧縮破壊モードが圧縮速度と境界条件に強く依存し,「脆性破壊挙動」から「多量の水を流出してマクロ破壊しない高圧縮挙動」まで変化することを実証することができた.今年度は, 1)超低速圧縮下のポリアクリルアミドゲルの力学挙動, 2)液晶ゲルの電場応答挙動のダイナミクス,を調べた. 1)に関しては,分速0.005mmという超低速度で圧縮できる装置を市販装置を改造することによって作製した.通常の圧縮試験が行なわれるような分速1mm以上では,応力-ひずみ挙動に圧縮速度依存性はみられなかったのに対し,分速0.5mm以下になると顕著な依存性がみられるようになった.ゲルの外径を測定しポアソン比を求めると,分速1mm以上では0.5に近く変形時の体積変化が起こっていないことがわかった.一方,分速0.5mm以下になるとポアソン比は圧縮速度の低下とともに減少し,最も小さいときで0.25程度にまで減少した.これは,変形速度がゲルの拡散速度と同程度のタイムスケールにまで減少したためである.この体積変化は応力に関わる実効ひずみも減少させるため,応力-ひずみ挙動にも圧縮速度依存性が現れることがわかった., 2)に関しては,ひずみおよび複屈折変化の電場印加および電場除去時の応答時間を電圧の変数として調べた.電場印加時の光学応答時間は,電圧の2乗に逆比例して変化し,ミリ秒オーダーであった.一方,力学応答時間は,光学応答時間と同様の電圧依存性を示したが約10倍遅いことがわかった.また,電場除去時の両応答時間は電圧に依存しなかったが,電場印加時と同様に力学応答は光学応答よりも約10倍遅かった.これらの実験結果を説明するモデルを構築し,実験結果と良好な一致を得た.
網羅的解析を用いた、ＫＳＨＶとＥＢＶの溶解感染機構の比較と解明

本研究ではKSHVの溶解感染を包括的に理解することを最終目標としている。そのためにはまず、KSHV溶解感染に重要である因子を見いだす必要がある。そこで本研究では、最終目標を実現するために、KSHVの溶解感染に関わる因子についてプロテオーム解析を用いて網羅的に探索した上で、分子生物学手法を用いて溶解感染機構の詳細について明らかにし、溶解感染に重要な役割を果たしているウイルス由来因子または宿主由来因子を抽出することを目的としている。本研究が成功した際には、溶解感染阻害に基づいたKSHV治療薬開発に有効な薬剤ターゲットを示唆することが可能となる。前年度の研究計画においてKSHVについてプロテオーム解析を行い、ユビキチン様タンパク質(UBLs)であるFAT10に関連するタンパク群が顕著に発現増加することを発見した。FAT10はKSHVの溶解感染に重要な宿主因子であると考え、本年度はFAT10およびFAT10関連タンパク質の解析を行った。FAT10をノックアウトすることによってKSHVのウイルス粒子形成が顕著に減少することから、FAT10はKSHVの粒子形成に関わる可能性が考えられる。また本年度はさらなる宿主因子探索のためにKSHV感染細胞の核を抽出し、リン酸化プロテオーム解析を行った。その結果、KSHV溶解感染においてDNA損傷応答に関わる因子が活性化していることが示唆された。さらに、EBV感染細胞についても同様にプロテオーム解析を行った。今後はEBVについての解析データも活用し、溶解感染に重要な因子をピックアップしていく予定である。本年度はプロテオーム解析の結果、溶解感染に関わるウイルス由来因子をピックアップして解析を行う予定であったが、溶解感染に関わる非常に有望な宿主因子を発見したためそちらの解析を主に行い、その結果発見した宿主因子は溶解感染に深く関わることを世界で初めて発見した。一方ウイルス由来因子の探索も順調に行っており、来年度以降でEBVの解析で得られたデータで比較することによって有望なウイルス由来因子を同定する予定である。本年度のプロテオーム解析得られたKSHVとEBVの結果を解析し、ホモログであるウイルスタンパク質の発現パターンを比較する。同じγヘルペスウイルスに属するKSHVとEBVでは、ホモログといわれているタンパク質は基本的に同じ機能保つことが推測されているが、近年異なった機能を持つものがいることも示唆されている。発現パターンを比較することにより、KSHVとEBVで発現のタイミングが異なる因子をピックアップする。KSHVに独自の発現パターンをもつウイルスタンパク質に関して、BAC(Bacterial Artificial Chromosome)法を用いて欠損ウイルスを作成する。作製した欠損ウイルスを細胞に感染させ、溶解感染を誘導する。欠損ウイルス感染細胞におけるウイルス複製、転写、ウイルス産生等への影響を生化学手法および遺伝子学的手法を用いて検討する。同時に野生型ウイルス感染細胞と比較する。またEBVで同様の実験を行うことで、ホモログと言われているタンパク質の機能を評価する。カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス(KSHV)はEBVと同じく、γヘルペスウイルス亜科に属する。世界中のエイズによる年間死者は300万人に達し、収束する気配はない。その死因の多くはカポジ肉腫等の日和見感染症である。また、臓器移植の増加に伴い、KSHV感染ドナーが提供するKSHV汚染臓器を介したレシピエントの新興感染とカポジ肉腫発症という新たな問題が生じている。しかしながら、KSHV感染症には有効な治療薬がない。しかし、KSHVでは溶解感染に関わる因子はほぼ知られておらず、KSHV溶解感染機構の解明のためにはKSHVの溶解感染に中心的役割を果たす因子を発見することが急務である。本年度の研究において、このように関連する因子が同定されていないためにKSHV溶解感染機構が解明されていないという問題を解決すべく網羅的プロテオミクス解析を行い、KSHVが溶解感染へ移行する際に発現量の変化する因子を網羅的に探索した。その結果、潜伏感染細胞と溶解感染細胞で発現が変化する30個のKSHV由来のウイルスタンパクを同定することに成功した。また、同様のプロテオミクス解析の手法を用いることでウイルス性因子だけでなく、60個以上の宿主性タンパク質を同定した。中でもユビキチン様タンパク質(UBL)であるFAT10およびISG15に関連するタンパク群が顕著に発現増加することを発見した。特にFAT10について解析した結果、FAT10関連タンパク質のノックアウトにより、KSHVの粒子形成が顕著に低下した。また、溶解感染時のFAT10の局在について観察した結果、ゴルジ体に局在することを確認した。これらのことからFAT10はKSHVの粒子形成に関わる可能性があることがわかった。本年度の年次計画では、1)プロテオミクス解析のための条件検討およびサンプル調整、2)プロテオミクス解析を行う予定であった。これまでのところ、KSHV感染細胞であるBCBL1およびiSLK219細胞を用いて溶解感染を誘導させ、プロテオミクス解析を用いて十分目的の解析が行うことができることを確認している。さらに、生化学手法を用いて溶解感染誘導を確認した後、回収条件を決定した。このため、1)プロテオミクス解析のための条件検討およびサンプル調整は完了している。本年度後半にKSHVとEBVの溶解感染を誘導したのちに経時的に回収したサンプルを用いてプロテオミクス解析を行い、タンパク質発現プロファイルを作製する予定であったが、出産・育児にかかわる採用の中断を行うため、これらの計画は次年度以降に行う予定である。

そこで本研究では、最終目標を実現するために、KSHVの溶解感染に関わる因子についてプロテオーム解析を用いて網羅的に探索した上で、分子生物学手法を用いて溶解感染機構の詳細について明らかにし、溶解感染に重要な役割を果たしているウイルス由来因子または宿主由来因子を抽出することを目的としている。本研究が成功した際には、溶解感染阻害に基づいたKSHV治療薬開発に有効な薬剤ターゲットを示唆することが可能となる。前年度の研究計画においてKSHVについてプロテオーム解析を行い、ユビキチン様タンパク質(UBLs)であるFAT10に関連するタンパク群が顕著に発現増加することを発見した。FAT10はKSHVの溶解感染に重要な宿主因子であると考え、本年度はFAT10およびFAT10関連タンパク質の解析を行った。FAT10をノックアウトすることによってKSHVのウイルス粒子形成が顕著に減少することから、FAT10はKSHVの粒子形成に関わる可能性が考えられる。また本年度はさらなる宿主因子探索のためにKSHV感染細胞の核を抽出し、リン酸化プロテオーム解析を行った。その結果、KSHV溶解感染においてDNA損傷応答に関わる因子が活性化していることが示唆された。さらに、EBV感染細胞についても同様にプロテオーム解析を行った。今後はEBVについての解析データも活用し、溶解感染に重要な因子をピックアップしていく予定である。本年度はプロテオーム解析の結果、溶解感染に関わるウイルス由来因子をピックアップして解析を行う予定であったが、溶解感染に関わる非常に有望な宿主因子を発見したためそちらの解析を主に行い、その結果発見した宿主因子は溶解感染に深く関わることを世界で初めて発見した。一方ウイルス由来因子の探索も順調に行っており、来年度以降でEBVの解析で得られたデータで比較することによって有望なウイルス由来因子を同定する予定である。本年度の結果により、プロテオミクス解析を用いて潜伏感染細胞と溶解感染細胞で発現が変化する30個のKSHV由来のウイルスタンパクを同定することに成功した。現在、KSHVの溶解感染時におけるタンパク質発現プロファイルを作製すべく、qPCRアレイを用いて変化率の大きいタイムポイントを決定した上で溶解感染誘導後、経時的に回収したサンプルを用いてプロテオミクス解析を行っている。また、さらにプロテオミクス解析の感度を上げるべくオルガネラを分画したサンプルも試してみる予定である。今後はKSHVと同じくγヘルペスウイルス亜科に属するウイルスであるEBVについても同様にサンプルを作製し、EBVの溶解感染時におけるタンパク質発現プロファイルを作製した上でKSHVのプロテオーム解析結果と比較する予定である。その後、EBVのタンパク質発現プロファイルと比較して特異的な発現パターンを示す
音声・画像の視聴覚情報のシンボル記述化による自然言語文法の帰納的学習法の研究

本研究の目的は、音声と画像の視聴覚情報を用いて、我々の日常言語の文法を学習・獲得するモデルを計算機上で実現することである。そのために二つの音声間や画像間の差異や一致を検出するアルゴリズム、音声や画像をシンボルで記述するアルゴリズム、シンボル記述化された音声と画像の対応づけアルゴリズム、これらの対応づけ集合から文法を推論するアルゴリズム等の開発が必要である。まず二つの音声間の差異や一致の検出においては、従来の音声認識アルゴリズムを拡張して、線形時間で実行できるアルゴリズムを開発した。この手法は音声がパタ-ン表現であってもシンボル表現であっても適用できる汎用性のあるアルゴリズムである。次に音声パタ-ンをシンボル系列に変換するアルゴリズムを開発した。基本的には1つのシンボルに対応する音素と隠れマルコフモデルで表現し、この連結モデルと音声パタ-ンを照合するもので本研究ではマルコフモデルの精密化を図った。これにより、ていねいに発声された音声に対して、約95%の精度で正しくシンボル系列に変換できた。また、入力線画の理解において既に学習されている“概念"との一致・差異を検出するアルゴリズム、および任意の二つの画像の一致差異を検出するアルゴリズムについて検討した。これらのアルゴリズムは、シンボル記述された同士間の類似度の最大値選択または、類似度の整列問題となり高速化手法が望まれる。このため、自己相以型計算機上でデ-タ数Nに対して、O(N)整列問題を解く並列アルゴリズム、階層型計算機上ではO(log^2N)で選択問題を解く並列アルゴリズムを提案し、有効性を確かめた。以上のように、本研究の目的に必要な基本アルゴリズムの開発ができた。今後は、これらの基本アルゴリズムの統合により、音声と画像のつき合わせによる同一概念の獲得と文法の学習をすすめて行きたい。
能動・受動喫煙者の尿中ニコチン代謝物(コチニン)の自動分析装置の開発-生物学的モニタリングおよび健康(禁煙)教育への実践的応用-

当初計画していたガラスチェンバー法を大幅改良し,“(1)"準備コンパートメント,“(2)"抽出コンパートメント,“(3)"濃縮コンパートメント,“(4)"HPLC・オートサンプラー用試料調整コンパートメントからなる装置を開発できた。各コンパートメントでの作業を報告者等が改良したマイクロコンピュータ・コントロール用プログラム(KMU Sampler Control Program:K&S社協力)がオートマチック・リキッドハンドラ-(GILSON Liquid Handler 222XL),ダイリューター(GILSON Dilutor 401C),サーモコントローラー(GILSON Temperature Regulator 832)の作業工程を制御する方法で行った。同抽出装置によって得た測定用試料をHPLC装置(TOSOHのHPLC装置一式〈検出器-UV8010とFS8010,カラム恒温槽CO8011,コンピューターコントロールマルチポンプCCPM,ダイナミックミキサ-MX8010,CCPコントローラPX8010,レコーダーSIC CHROMATOCORDER12,フラクションコレクターFC8010,オートサンプラーAS8020〉を装備している)にセットして自動分析を行った結果,160検体の尿試料を効率よく一斉に分析できた。なお,無喫煙者の同一尿(添加コチニン濃度300ng/ml,n=5)を分析・測定した結果,回収率8497%(平均91%),再現精度〈C.V.〉6.7%と良好であった。本法を用いた能動・受動喫煙者の尿中コチニンの測定により,生物学的モニタリングの基礎資料づくりや禁煙教育に応用し,示唆的な結果を得ることができた。実証的なデータにより生物学的モニタリング法を確立し、それらの結果に基づいて健康教育や禁煙指導を推進し,また指導後の効果や指導方法の再評価等を行うことは,極めて効果的で効率のよい方法と思われる。また,このような方法は,一地域だけでなく,全国的なレベルで推進されるべきで,そう言った意味からも喫煙状況や健康教育および生物学的モニタリングの効果判定などについては,評価基準が一定で,画一化した方法で行い,それらのデータは全国どこのレベルでも同じように比較検討できることが望ましい。そこで,われわれは,独自に開発したイオンペア-逆相系高速液体クロマトグラフィー法(IP-R-HPLC法)を応用した尿中コチニン自動分析装置の開発を行い,本器を利用しての喫煙の有無や受動喫煙などに関して基準値となるような尿中コチニン濃度に関するデータを生物学的モニタリングの立場から蓄積し,以下のような結果を得た。平成6年度申請のガラスチェンバー法による自動分析装置をさらに改良し,リキッドハンドラ-(GUILSON 222XL)とダイリューター(GUILSON 401C DILUTOR)およびシステムコントローラー(GUILSON CONTROLERのSAMPLER CONTROL PROGRAMを独自開発)を基本システムとし,それらに乾固用装置(アルミヒートブロック<GUILSON 60検体用>,温度コントローラ<832 TEMPER ATURE REGULATOR>,60穴エア-射出装置<同時60穴射出管[独自作成],水平移動昇降式射出管固定用スタンド[独自作成],加湿装置[独自作成],エア-ポンプ[TECHNO TAKATSUKI AIRPUMP SPP-25GA]>),スイングロータ-式遠心分離機(TOMY LC-131最大80検体同時分離可能)を組み合わせることによって,尿試料<現時点では最大60検体>を一定量所定のサンプル管に手動で注入後は,各行程(クロロホルム,NaOHの一定量の注入,混合,液-液抽出,抽出液の選択的な採取,乾固,濃縮,HPLC・オートサンプラー注入用試料作成等)はその動作<注入,排出,洗浄,混和>[速度,量等]およびその際の作動時間,温度等は独自に開発したコンピュータソウトにより自動化で行えた。本装置により,尿中コチニンの測定は60検体を一斉にほぼ自動的(遠心分離操作と射出管の移動についてのみ