hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「職場を健康増進の拠点」とするための労働体力科学研究

H29年度は東京圏在住の労働者を対象とした以下のウェブ調査を行った。1.<調査名>「労働者の運動習慣化の実態と健康との関連を解明するためのウェブ調査」2.<概要>健康の維持増進・疾病予防には“余暇時間の運動“が推奨される。しかし、現代に生きる多くの忙しい労働者にとって、その実践は難しい場合が多い。その一方で、職務時間の大部分がデスクワークとなるような働き方をする労働者が増えており、このような労働者の座位行動は労働衛生上の新たな有害因子として注目されている。また最近は、労働人口減少問題や医療費高騰問題を背景に"働き方改革“や"健康経営“などの考えも広まっている。我々は体力水準の低い労働者が時間効率良く体力を改善させられる方法を提案するための研究に取り組み、一定の成果を得てきた。しかし、これまでに得られた成果はあくまで実験室での成果であり、実際の労働者に、また実際の労働現場に適用できるかは不明である。次の段階は、考案した方法を実際の労働現場に適用させるための具体策の構築である。そのための基礎資料を疫学調査で作成する。本調査研究の目的は、(1)労働者の運動実践の実態と運動習慣化に対する意識を調べること、(2)それらと健康状況との関連を分析すること、(3)これまでの研究で開発した介入プログラムを労働現場で活用する際の障壁を抽出することである。3.<対象者>主な勤務地が東京圏の労働者10,000名4.<進捗状況>10,000名の調査票の回収を済ませ、現在、解析中今年度の作業としては、1質問票の作成、2倫理審査、3調査会社決定のための入札、4調査会社との調整、5調査実施を予定していた。全て順調に進捗し、年度末の段階で予定通りデータを収集している。平成28年度はメタボリックシンドローム該当者を対象とした6ヵ月間の介入実験を行い、企業などの現場での限られた時間、スペースで行える介入プログラムを考案した。しかし、介入実験で得た成果はあくまで実験室での成果であり、実際の労働者に、また実際の労働現場に適用できるかは不明である。そこで平成29年度は、考案した介入プログラムを労働現場で活用する際の障壁を抽出するため調査を行った。平成30年度は、調査で得たデータを分析した上で、企業での介入実験を行う予定である。現在、そのための調整を進めている。健康の維持増進・疾病予防には“余暇時間の運動“が推奨される。しかし、現代に生きる多くの忙しい労働者にとって、その実践は難しい。一方、医療費高騰問題を背景に、最近は"健康経営“など、多くの労働者が長い時間を過ごす職場を“健康増進の拠点"とする考えが注目されている。近年、研究代表者らは体力低位者が時間効率良く体力を改善させられる運動トレーニング法を開発する研究に取り組んできた。最近の研究では、この運動と食習慣改善を組み合わせたプログラム(HIAT + CR)を考案し、メタボリックシンドロームに該当する労働者を対象とした実験で一定の成果を得ている。本研究は、考案した介入プログラムを実際の労働現場に適合させるための方法論構築を目指すものである。平成28年度は、HIAT + CRを改良するための実験、すなわち、HIAT + CRに関する以前の実験で得られた2つの課題(1HIAT介入のタイミング(食事制限の前か後か)は検査数値の改善の程度に影響するか、2週3回のHIATで高めた全身持久性体力は、その後、週1回のHIATで維持できるか)を解決させるための実験を行った。メタボリックシンドローム該当者を対象とした6ヵ月間の介入実験である。医療機関との提携で行った介入実験は順調に進捗し、予定していた全データを得ることができた。現在、詳細な分析を行っている段階であるが、この実験によりHIAT + CRの改良版が提案できる見込みである。介入実験を当初の計画通りにおこない、予定していたデータを得ることができた。3.<対象者>

主な勤務地が東京圏の労働者10,000名4.<進捗状況>10,000名の調査票の回収を済ませ、現在、解析中今年度の作業としては、1質問票の作成、2倫理審査、3調査会社決定のための入札、4調査会社との調整、5調査実施を予定していた。全て順調に進捗し、年度末の段階で予定通りデータを収集している。今後は考案した介入プログラムを実際の労働現場に適用させるための具体策を構築することが課題となる。HIAT + CRは、体力や血液検査数値を時間効率良く改善させられる点が一つの特徴であるが、これまでに得られた成果はあくまで実験室での成果であり、実際の労働者に、また実際の労働現場で活用できるかは不明である。特に運動実践や食事改善は、多くの人が必要だと感じながらも実践できないところに本質的な課題があるともいえる。次年度は、考案したプログラムを実際の労働現場に適用させる方法論を構築するための最初の取り組みとして、考案プログラムを労働現場で活用する際の障壁を抽出することを目的に、多人数を対象とした疫学調査を行う予定である。平成28年度はメタボリックシンドローム該当者を対象とした6ヵ月間の介入実験を行い、企業などの現場での限られた時間、スペースで行える介入プログラムを考案した。しかし、介入実験で得た成果はあくまで実験室での成果であり、実際の労働者に、また実際の労働現場に適用できるかは不明である。そこで平成29年度は、考案した介入プログラムを労働現場で活用する際の障壁を抽出するため調査を行った。平成30年度は、調査で得たデータを分析した上で、企業での介入実験を行う予定である。現在、そのための調整を進めている。
高エネルギー粒子成分をもつプラズマに対する新古典輸送理論の研究

通常の新古典輸送理論は、ラ-マ-半径による展開での0次のオーダーの分布関数がマックスウェル分布にならないプラズマには使うことができない.この非マックスウェルプラズマに対する新古典輸送理論を構築するのがこの研究の目的である.具体的には主に次のような研究を行った:1.NBI入射によって生成される高エネルギーイオンがつくるブートストラップ電流を,大きなアスペクト比をもつトカマク配位の中で求めた.この計算より,ブートストラップ電流は,平行入射の時には等方理論から評価される値よりかなり小さくなるが,垂直入射に近づくに従いその値は大きく増大することなどが分った.また,このブートストラップ電流は逆アスペクト比や臨界速度と生成速度との比などの値によって大きく変化することも分った.2.変分法やPade近似などを用いて,核反応で生成されるアルファ粒子の新古典輸送係数を解析的に求めた.輸送係数に対する解析的な表現はいずれも初等的な関数を使って表されており,ここで求めた結果を輸送コードなどに組み込むことも容易である.また,アルファ粒子に対する新古典輸送理論を,バルク粒子の場合に行われているような流体力学的な枠組で定式化できることも分った.3.非等方は温度をもつプラズマに対する新古典輸送理論を軸対称磁場配位内で構築した.この研究で導入したモデル衝突項を用いて,径方向フラックスやブートストラップ電流に対する輸送係数を求めた.また,バナナ領域,プラトー領域,バナナ-プラトー領域で,温度の非等方性や径方向電場が輸送係数に与える影響について調べた.通常の新古典輸送理論は、ラ-マ-半径による展開での0次のオーダーの分布関数がマックスウェル分布にならないプラズマには使うことができない.この非マックスウェルプラズマに対する新古典輸送理論を構築するのがこの研究の目的である.具体的には主に次のような研究を行った:1.NBI入射によって生成される高エネルギーイオンがつくるブートストラップ電流を,大きなアスペクト比をもつトカマク配位の中で求めた.この計算より,ブートストラップ電流は,平行入射の時には等方理論から評価される値よりかなり小さくなるが,垂直入射に近づくに従いその値は大きく増大することなどが分った.また,このブートストラップ電流は逆アスペクト比や臨界速度と生成速度との比などの値によって大きく変化することも分った.2.変分法やPade近似などを用いて,核反応で生成されるアルファ粒子の新古典輸送係数を解析的に求めた.輸送係数に対する解析的な表現はいずれも初等的な関数を使って表されており,ここで求めた結果を輸送コードなどに組み込むことも容易である.また,アルファ粒子に対する新古典輸送理論を,バルク粒子の場合に行われているような流体力学的な枠組で定式化できることも分った.3.非等方は温度をもつプラズマに対する新古典輸送理論を軸対称磁場配位内で構築した.この研究で導入したモデル衝突項を用いて,径方向フラックスやブートストラップ電流に対する輸送係数を求めた.また,バナナ領域,プラトー領域,バナナ-プラトー領域で,温度の非等方性や径方向電場が輸送係数に与える影響について調べた.本年度行った主な研究は次のとおりである.1.NBIにより生成される高エネルギー粒子がつくるブートストラップ電流を求めることに成功した.これまでは,既に計算されているα粒子のブートストラップ電流を基にNBIによるブートストラップ電流が評価されてきた.しかし,α粒子が速度空間で等方な分布となるのに対し,NBIにより生成される高エネルギー粒子の分布は非等方なものとなるため,α粒子のブートストラップ電流の評価をNBIの場合に拡張することへの疑問は従来より言われてきた.本研究の結果では,NBIにより生成された高エネルギー粒子のつくるブートストラップ電流の大きさは入射角により著しく変化することが分かった.通常行われている平行入射の場合にはα粒子の理論より評価したものに比べてブートストラップ電流の値は非常に小さくなるが,垂直入射に近づくに従い著しく増大することが分かった.来年度は,このブートストラップ電流を求めた方法を用いて,高速イオンの径方向の輸送係数についても評価することを予定している.2.1.の研究過程で,分布関数が非等方な速度分布の場合には,従来の新古典輸送理論にはない新しい現象があることが分かった.例えば,バルク粒子に対する新古典輸送理論の場合でも,追加熱などで磁場に平行方向の温度と垂直方向の温度とが異なる"マックスウェル分布"場合には従来の理論を大きく修正する必要が生じる可能性もある.このような観点から,本年度は非等方な温度分布をもつプラズマに対する新古典輸送係数を調べた.その結果,1)T_⊥/T_||(垂直温度/平行温度)の比が大きくなると輸送係数は大きく増大する,2)従来の理論にはない径方向電場に依存する項が現れる,などが分かった.本研究のテーマである高エネルギー粒子に対する新古典輸送理論において、従来の新古典輸送理論との本質的な違いは,0次の速度分布関数がマックスウェル分布と異なる点にある.この速度分布のマックスウェル分布からのはずれにより,従来の理論にはない種々の現象などが生じることが分かってきた.これらの中から本年度は主に以下の研究を行った.1.前年度に行なわれたNBI入射により生成される高エネルギーイオンがつくるブートストラップ電流の研究に続き,本年度はICRF加熱で生成される高エネルギーイオンがつくるブートストラップ電流について研究を行なった.

このブートストラップ電流のパワー依存性や電流分布などについて調べた.また,これらの高エネルギーイオンの径方向へのフラックスを求める研究や,これまで求めてきた高エネルギー粒子によるブートストラップ電流などに対する(近似的)解析的表現式などを求める研究などが現在進行中である.2.前年度に続き,非等方温度分布をもつプラズマ中の新古典輸送理論の研究を行なった.前年度は,電子温度の非等方性がブートストラップ電流に与える影響を調べたが,今年度はこれを径方向フラックスへの影響などにも拡張した.また,電子温度の非等方性に加えイオン温度の非等方性の影響などについても調べた.この結果,温度の非等方性の効果により,径方向電場に依存する項が生じることや,輸送係数が電子やイオンの垂直温度と並行温度との比に大きく依存することなどが分かった.本研究は、高エネルギーイオンなどの非マックスウェル成分に対する新古典輸送理論で概観できる.このような観点から本年度は以下の研究を行った.1.前年度までの研究で、バウンス平均したピッチ角散乱項の固有関数や固有値を用いて、高エネルギーイオンの径方向フラックスやブートストラップ電流が無限級数の形に表せることが分った.しかし,トカマクなどの軸対称系磁場配位に対しては、バルク粒子の輸送係数が比較的簡単な形に書けるのと比べると,この無限級数で表された輸送係数は余り使い易いものではない.例えば,輸送コードに組み込むことなどを考えると;径方向の各点で固有関数や固有値を計算しておかねばならず,多くのコンピュータ資源を消費する.本年度は,この無限級数で表現された輸送係数に対する解析的な近似式を求める研究を行った.その結果、変分法やPade近似を用いてマルファー粒子の輸送係数に対する解析的な近似式を求めることに成功した.この近似式は,全て初等的な関数を用いて表現されており,簡単に計算できしかも大変に精度が良い.このため輸送コードに組み込むことも容易である.また,バルブ粒子の新古典輸送理論はモーメント法を用いると流体力学的な枠組で取り扱うことができるが,同様な取り扱いがアルファー粒子の新古典輸送理論に対しても可能であることが分った.2.前年度行った,非等方な温度をもつプラズマに対する新古典輸送理論の拡張を行った.前年度はバナナ領域でこの非等方プラズマの輸送係数を求めたが,本年度はこれらをプラトー領域で行った.また,これらの領域の結果を内挿し、輸送係数に関する、バナナ領域からプラトー領域の全域で成り立つ表式を求めた.また,これらを用いて非等方性や径方向電場が輸送係数に与える影響につて調べた.この非等方プラズマの研究で新しく提唱したモデル衝突項などの詳しい内容については研究成果報告書を見て頂きたい。
英語の学習モチベーションを妨げる要因の解明

語学に消極的で、結果、低い英語力のまま数年を過ごしてきた大学生のディモチベーション要因として、1) Reduced self-confidence,2) Classes,3) Compulsory nature of English study,4) Ways of learning,5)Teachers,6) Negative group attitude,7) Negativeattitude toward English itself,8) Lack of positive English speaking model,9)Negativeattitude English communityの9要因が考えられている。本年度は、まず、英語が苦手な大学生72名を対象に、クラスター分析によるプロファイリングを行った。その結果、約半数が英語力向上を切望しつつ学習には消極的で、その一番の要因は過去の失敗経験による有能感の喪失であると見出された。また、英語に完全に否定的な態度であるのは、約1割に過ぎないことも分かった。これは、習熟度別クラスの下位グループに属する学生でも、約9割は大学で勉強をやり直したい気持ちを持っていることであり、教員側への有意義な示唆である(ARELEに論文掲載)。次に、「学習における自信喪失」の原因を探るために9要因間での相関関係を調べたところ、学習者自身の問題として最も相関係数が高かったのは「学習方法」であった。この因果関係の妥当性を計るために、学習観および勉強方法を探るための22の質問項目を考案し、英語力が初級レベルの学生80名と中級レベルの学生18名にアンケートを実施した。その結果、前者は後者に比べ、英語の学習方法が不安定で各タスクの意義が分からないまま学習を行ってきていることが明らかとなった(九州英語教育学会発表)。平成16年度の研究計画は、1、内発的学習意欲および動機づけについての基礎研究、2、第1次アンケート作成のための質的調査の実施、3、第1次アンケートの項目作成の3点であった。1の計画については、年間を通し断続的に先行研究の文献を始め、いわゆる「やる気」を取り上げた図書や雑誌を科学分野から営業分野にかけて読み、多角的アプローチが出来るように情報を増やす作業を行った。また、心理教育学を専門とする福岡工業大学阿山光利教授より、心理学に対する基本的知識の定期的な指導を多分に頂いた。特に、内発的意欲を支える「自己過程」の発達に注目する必要性については新規的な視点を得ることが出来た。2、3のアンケート作成については、本年度前半に、到達度は異なるが英語に苦手意識を持つ学生にグループごとのインタビューを行った(1グループは平均7名の構成)。主に、中学校以来の英語学習を振り返ってもらい、どのような状況で英語学習に好感や嫌悪感を抱くようになったか、また、家庭学習環境・経験、教室内学習環境・経験、友人との学習環境・経験、教室外学習環境・経験などについて、1回につき2時間のインタビューを行った。その結果、先行研究では見られなかった内発的要因として、学習方法の不確かさ、憧れの欲求低下などの意見が当該被験者から多数聞かれ、これらを要因の一部として組み込んだアンケートの項目作成に取りかかった。桜井(1997)、Dornyei(2001)、Falout & Maruyama(2004)らを参照した。英語の学習意欲減退(ディモチベーション)を測るアンケートというものは日本では従来行われたことがないために、100人の被験者に3回のプレアンケートを実施し、その結果を踏まえて第1次アンケートの原案を作成した。1.teacheres 2.classes 3.reducedself-confidence 4.atiitude toward FL itself 5.attitude toward FL community6.lack of positive English speaking model 7.groupmember 8.compulsory nature of English study 9.ways oflearningの9要因を推測的要因としてあげたが、group memberについては、項目間信頼係数が若干低いため、来年度に向けて再検討をする必要がある。来年度は、500人程度の英語が嫌いで苦手な大学生1年生を対象にアンケートを実施し、さらなる妥当性を図るつもりである。最後に、外国語学習の分野にディモチベーションの概念を最初に紹介したUniversity of NottinghamのZoltan Dornyei教授に去る3月にお会いすることが出来た。日本では、ほとんど手付かずの分野を推し進める立場にあって、多大な励みとなった。本研究の目的は、英語の学習意欲が生じるのを妨げる要因の解明、特に、長年、英語が苦手な状態にある学習者に対する原因の追究である。平成17年度の研究計画は、1、第1次アンケートの実施、2、分析結果学会発表の2点であった。1の計画については、当初、1000人からのサンプルを収集する予定であったが、本研究が、従来ほとんどなされていないアプローチによるものであるため、試験的に約100人の被験者に対して実施した。分析の結果、「英語への学習意欲が生じない理由」として、前者のグループには、英語を学習することが出来る能力に対しての「自信喪失」、「学習方法の未確立」という内的要因が強く見受けられた。逆に、後者のグループからは、「授業・教師・周りの友人」といった外的要因が上位に上げられ、自己の学習能力に対しては極めて肯定的な姿勢であることが分かった。英語を長期間にわたって苦手としている学習者は、英語が出来るようになりたい、理解できるようになりたいという思いがあったとしても、それを達成できる自信を持てない状態、さらには、達成するための方法さえ見つけることをあきらめている状態にあることが明らかとなった。

少なくとも中学生からの6年間の学習を経て、英語学習に意欲的になれない学習者を、大学教育の現場で教育する場合には、「自信を持たせる」「各自に似合った学習方法を見い出させる」ということを意識したプログラムが組まれる必要があることを示唆するものである。来年度は、上記の結果をもとに、アンケート項目内容を再編成し、より信頼性と妥当性の高い結果を得るために、サンプル数を増やしたうえでアンケートを実施する。語学に消極的で、結果、低い英語力のまま数年を過ごしてきた大学生のディモチベーション要因として、1) Reduced self-confidence,2) Classes,3) Compulsory nature of English study,4) Ways of learning,5)Teachers,6) Negative group attitude,7) Negativeattitude toward English itself,8) Lack of positive English speaking model,9)Negativeattitude English communityの9要因が考えられている。本年度は、まず、英語が苦手な大学生72名を対象に、クラスター分析によるプロファイリングを行った。その結果、約半数が英語力向上を切望しつつ学習には消極的で、その一番の要因は過去の失敗経験による有能感の喪失であると見出された。また、英語に完全に否定的な態度であるのは、約1割に過ぎないことも分かった。これは、習熟度別クラスの下位グループに属する学生でも、約9割は大学で勉強をやり直したい気持ちを持っていることであり、教員側への有意義な示唆である(ARELEに論文掲載)。次に、「学習における自信喪失」の原因を探るために9要因間での相関関係を調べたところ、学習者自身の問題として最も相関係数が高かったのは「学習方法」であった。この因果関係の妥当性を計るために、学習観および勉強方法を探るための22の質問項目を考案し、英語力が初級レベルの学生80名と中級レベルの学生18名にアンケートを実施した。その結果、前者は後者に比べ、英語の学習方法が不安定で各タスクの意義が分からないまま学習を行ってきていることが明らかとなった(九州英語教育学会発表)。
神経回路形成過程におけるCollapsinの分子機構解析

複雑な脳神経系において機能的な神経回路を形成するためには、神経軸索の正確な標的への投射が必須である。この正確な軸索投射においては、神経軸索先端の成長円錐(growth cone)が重要な役割をしており、成長円錐の伸長方向を制御する分子の存在が想定されている。現在までにcollapsin-1は神経培養系の実験により、成長円錐の抑制性ガイド因子(repulsive guidance cue)であることが示唆されている。しかし、生体内でcollapsin-1がどの神経回路形成過程に関わっているのかは分かっていない。そこで、collapsin-1欠損マウスを作製することにより、生体内でのcollapsin-1の神経回路形成過程での役割を明らかにし、その神経回路形成異常の脳機能への役割についての検討を試みた。collapsin-1欠損マウスは遺伝的背景が、CD-1とC57BL/6マウスである2種類を得た。CD-1系collapsin-1欠損マウスの多くは生後すぐに死亡した。このマウスの死亡原因について検討したところ心房中隔欠損が認められた。一方、C57BL/6系欠損マウスは大部分が成長し、心房中隔欠損は認められなかった。このように遺伝的背景により、形態異常に差が認められた。生き残る欠損マウスは、CD-1とC57BL/6系とも交配は可能である。また、collapsin-1の代わりにlacZを発現するマウスを使用して、collapsin-1の発現を解析した。その結果は、報告のあるIn situ hybridizationの結果とほぼ同じであったが、異なるところもあった。さらに、collapsin-1欠損マウス胚を用いて神経回路形成の異常解析を行った結果、幾つかの神経回路形成の異常が明らかとなった。
B細胞エピトープを基にしたう蝕の受身免疫法の開発

う蝕の原因菌とされるStreptococcus mutansの菌体表層線毛様構造物である分子量19万の蛋白質(PAc)は,本菌の歯面への初期付着に関与することから,う蝕ワクチン用抗原の有力な候補と考えられている.また,PAcに対するモノクローナル抗体を歯面に塗布する受身免疫法も,う蝕予防法の一方法として注目されつつある.本研究課題は,PAcの一次構造を基に,同タンパク質抗原の抗原決定基(B細胞エピトープ)およびT細胞認識部位(T細胞エピトープ)を明らかにし,受身免疫のためのより優れた抗体を誘導できるペプチドの開発を目的とした.得られた研究成果は,以下の通りである.まず,遺伝子操作でPAc分子を7つに断片化することにより,PAc分子のアミノ酸残基番号219464領域が,唾液を介しての本菌の歯面への付着に強く関与し,かつ強い抗原性を有することを明らかにした.ついで,この領域全域をカバーする,互いに3残基づつオーバーラップした24種の19残基ペプチドをFmoc法にて合成し,マウスにおけるこの領域のT細胞エピトープ,B細胞エピトープの解析を行い,それらエピトープがH-2のI-A遺伝子に拘束されること,また動物種により異なること,等を明らかにした.さらに,T細胞エピトープのみ,B細胞エピトープのみ,あるいはこの両者が共存する計16種のペプチドを合成し,マウスに対する免疫原性を調べたところ,少なくとも5種のペプチドに抗PAc抗体誘導能が認められた.特にPAc(361379),PAc(391409)の両ペプチドで顕著であることから,現在のところ,受身免疫法の抗体を誘導するペプチドとして,この両ペプチドを最有力と考えている.う蝕の原因菌とされるStreptococcus mutansの菌体表層線毛様構造物である分子量19万の蛋白質(PAc)は,本菌の歯面への初期付着に関与することから,う蝕ワクチン用抗原の有力な候補と考えられている.また,PAcに対するモノクローナル抗体を歯面に塗布する受身免疫法も,う蝕予防法の一方法として注目されつつある.本研究課題は,PAcの一次構造を基に,同タンパク質抗原の抗原決定基(B細胞エピトープ)およびT細胞認識部位(T細胞エピトープ)を明らかにし,受身免疫のためのより優れた抗体を誘導できるペプチドの開発を目的とした.得られた研究成果は,以下の通りである.まず,遺伝子操作でPAc分子を7つに断片化することにより,PAc分子のアミノ酸残基番号219464領域が,唾液を介しての本菌の歯面への付着に強く関与し,かつ強い抗原性を有することを明らかにした.ついで,この領域全域をカバーする,互いに3残基づつオーバーラップした24種の19残基ペプチドをFmoc法にて合成し,マウスにおけるこの領域のT細胞エピトープ,B細胞エピトープの解析を行い,それらエピトープがH-2のI-A遺伝子に拘束されること,また動物種により異なること,等を明らかにした.さらに,T細胞エピトープのみ,B細胞エピトープのみ,あるいはこの両者が共存する計16種のペプチドを合成し,マウスに対する免疫原性を調べたところ,少なくとも5種のペプチドに抗PAc抗体誘導能が認められた.特にPAc(361379),PAc(391409)の両ペプチドで顕著であることから,現在のところ,受身免疫法の抗体を誘導するペプチドとして,この両ペプチドを最有力と考えている.う蝕の予防法として、う蝕の病原細菌ミュ-タンスレンサ球菌に対する受身免疫法が研究されている。本研究の目的も、同菌の菌体表層タンパク質抗原PAに注目した受身免疫法の開発である。申請した3年間に及ぶ研究の1年目として、本年度は以下の研究成果を得た。ミュ-タンスレンサ球菌のPAのアミノ酸配列のデ-タを基に、PA分子全長にわたる153種のペプチド(10アミノ酸)をエピト-プスキャンキットを利用して合成した。次に、MHCclassIIを異にするコンジェニック系マウスを精製PAで免疫して、抗PA血清を得た。これらの抗血清の上記合成ペプチドに対する反応をELISA法で測定すると、マウスの系によって抗体の標的となるペプチドの分布が異なっていることが明らかになった。すなわち、10アミノ酸の合成ペプチドでは、B細胞エピト-プはMHCclassIIにより遺伝的に拘束されていることが示唆された。さらに、10アミノ酸よりはるかに大きいペプチドにおけるB細胞エピト-プの分布を調べるために、PA分子全体を分子量2-3万の7種のポリペプチドに分けて遺伝子工学的にE.coliに産生させることにした。すなわち、ミュ-タンスレンサ球菌から得たPA遺伝子から、ポリメラ-ゼチェイン反応によりそれぞれのポリペプチドに対応するDNA断片を作製した。これらのDNA断片をガラクトシダ-ゼ融合タンパク質発現系のベクタ-に連結してE.coliに導入した。得られた組換えE.coliから、PA断片をSDS存在下の各種カラムクロマトグラフィで精製した。次年度では、この分子量2-3万の組換えPAポリペプチドに対するコンジェニック系マウスのB細胞エピト-プの分布を調べ、さらに、ヒトボランテイアの血清中の抗PA抗体のエピト-プの分布についても検索を加える。さらに、これらのポリペプチドで免疫したマウスでミュ-タンスレンサ球菌の口腔内への定着が抑制されるかを調べ、受身免疫法に最も有効なペプチド断片を決定する。

本申請研究では、う蝕の予防法として、う蝕の病原細菌ミュータンスレンサ球菌の菌体表層タンパク質抗原(PA)を用いた受身免疫法の研究およびに開発を行なっている。2年目の研究成果は以下の通りである。1)PAの塩基配列を基にして、ポリメラーゼチェイン反応と発現ベクターを利用し、分子量2-3万の組み換えPA断片を遺伝子工学的に作成した。2)マウス、ウサギなどの抗PA血清とこれらの組み換えPA断片との反応から、PA分子のN末端側のアラニンに富む繰り返し領域(A繰り返し領域)の抗原性が比較的高いことがわかった。3)このA繰り返し領域をカバーするオーバーラップペプチドを合成し、エピトープスャン法で、この領域における抗原エピトープの分布を調べた。マウスでは系統によるエピトープの分布の違いが認められたが、系統とは無関係にAKATYEAA配列が抗原エピトープとして認識されていることが見いだされた。4)PAをマウスに免疫して、10数種のモノクローナル抗体産生ハイブリドーマを樹立した。5)これらのモノクローナル抗体のうち、PA分子のA繰り返し領域を認識するクローンは4種であった。ただし、AKATYEAA配列を認識するクローンは得られなかった。6)PAとヒト唾液成分との相互作用を検出するため、96穴マイクロタイタープレートを用いるサンドイッチ法を新たに開発した。7)1)で作成した組み換えPA断片とヒト唾液成分との結合を、このサンドイッチ法で調べた結果、PA分子の唾液成分との相互作用に関与しているのはN末端側の約800アミノ酸領域であることが示された。以上のように、組み換えPA断片、エピトープスキャン法、サンドイッチ法などにより、PA分子の抗原エピトープならびにヒト唾液成分との結合部位に関して、注目すべき知見が得られた。加えて、受身免疫法に有用であると思われるモノクローナル抗体を調製することができた。う蝕の原因菌とされるStreptococcus mutansの菌体表層線毛様構造物である分子量19万の蛋白質(PAc)は、本菌の歯面への初期付着に関与することから、う蝕ワクチン用抗原の有力な候補と考えられている。またPAcに対するモノクローナル抗体を歯面に塗布する受身免疫法もう蝕予防の一方法として注目されつつある。本研究課題は、その受身免疫のためより優れた抗体を誘導できるペプチドノの開発を目的としており、平成3年度、4年度の研究成果で、PAc分子のアミノ酸残基番号219-464領域が、唾液を介しての本菌の歯面への付着に強く関与し、かつ強い抗原性を有することを明らかにした。本年度は、この領域全域をカバーする,互いに3残基づつオーバーラップした19種のペプチドとオーバーラップ部を中央に位置する5種、計24種の19残基ペプチドをFmoc法にて合成し、マウスにおけるこの領域のT細胞エピトープ、B細胞エピトープを解析した。その結果、5種のペプチドでT細胞エピトープのみが、4種のペプチドでB細胞エピトープのみが検出され、また7種のペプチドで両エピトープの共存が明かとなり、これらペプチドノアミノ酸配列の比較から、とりあえず3種づつのT細胞エピトープおよびB細胞エピトープを特定した。一方、これらのペプチドをマウスに免疫しその免疫原性を調べたところ、少なくとも5種のペプチドに抗PAc抗対誘導能が認められ、特にPAc(361-379)、PAc(391-409)で顕著であることから、現在のところ、受身免疫法の抗体を誘導するペプチドとしての両ペプチドを最有力と考えている。
断片文字の認知における心理学的・神経生理学的モデルの構築および応用

断片的視覚情報を脳内で補い、再構成する視覚補間は、視覚認知において重要な役割を果している。本研究は、(1)視覚補間の心理学的メカニズムを解明するため、断片文字の各部分の重要さを定量的に評価し、最短距離連接モデルを構築した。また断片情報連接の傾向も調べた。(2)断片文字認知の神経生理学的メカニズムを解明するため、断片率に脳活動の変化をfMRIで測定した。(3)断片文字の認知力の簡易計測システムを開発し、断片文字の認知力と加齢および認知症の危険因子との関連性を調べて、その関連性を影響する計測条件を検討した。本研究では、断片文字を用いて、視覚補間と呼ばれる断片的視覚情報を認知できる能力を、定量的に計測し、視覚補間に関与する脳活動をfMRIで解析する。さらに、加齢および認知症の危険因子との関連性を調べることで、断片文字の認知力による認知症の危険予測の可能性を検討する。平成25年度は、購入した高速視点追跡装置ViewPoint EyeTracker(90 Hz, Arrington Research, USA)を用いて、断片文字の認知におけるヒトの視点変化を測定した。2値画像の断片文字の各部分における視線の停留時間を統計した結果、残された部分だけではなく、欠けている部分の停留時間も相対的に長いことがわかった。欠けている部分を見て、脳内で補うことが示唆された。欠けている部分、つまり背景となる部分の情報量も定量的に評価する必要があることが示された。最短距離連結モデルにおける連結閾値を検討した結果、閾値は30-50ピクセルの場合に連結した断片文字と、元の断片文字の認知率と関連性があることが示された。断片文字の認知を通して、視覚補間の神経生理学的メカニズムを解明するため、高知工科大学脳コミュニケーションfMRI(3.0T, Siemens, Germany)を用いて、断片文字の認知に関わる脳部位を特定する実験を実施した。本研究では、断片文字を用いて、視覚補間と呼ばれる断片的視覚情報を認知できる能力を定量的に計測し、視覚補間に関与する脳活動をfMRIで解析する。平成26年度では、fMRI(3.0T, Verio, Siemens)を用いて計測した被験者10人のデータを解析した結果、断片率により断片文字の認知に関わる脳部位が異なることを明らかにした。完全文字の認知に比べて、断片率が0.3、0.6、0.8である時に、断片率が高いほど、脳賦活領域が広くなるが、断片率が0.9である時に、有意に賦活した部位がなかった。断片文字を用いて脳の認知機能を評価する際に、適切な難易度設定が非常に重要であることが示唆された。前年度の実験で示された背景の重要性を考慮して、背景の情報量も断片文字の認知力の計算法に取り入れことで、新たな計算モデルを構築した。同じサイズの文字画像において、同じ位置の背景を共通する文字数が多いほど背景の情報量が低く評価することで、背景の重要性を定量的に定義した。背景と文字が総合情報量で認知力を評価することで、より妥当であることが確認された。加齢および認知症の危険因子との関連性を調べるために、断片文字認知の正答率を白質病変との相関を解析した。その結果、断片率0.7と0.9の場合より、断片率0.86の場合、白質病変のグレードと関連して正答率が変化する文字の数が多かった。fMRI実験の解析結果との整合性のある結果であった。ヒトは、一部が欠けた図形や文字から元の図形や文字を認知できる能力を持っている。この様な断片的視覚情報の認知は“視覚補間"と呼ばれ、脳内の視覚情報処理の重要な特徴である。本研究では、断片文字を用いて視覚補間能力を定量的に計測し、視覚補間に関与する脳活動をfMRIで解析した。さらに、加齢および認知症の危険因子との関連性を調べることで、断片文字の認知力による認知症の危険予測の可能性を検討した。平成27年度では、タブレットを使った計測システムを開発した。被験者1人で測定できるように、画面上に説明文書と図を設けるようにした。断片文字の正答率と加齢および認知症の危険因子との関連性を更に詳しく調べるために、断片文字を生成する際のパラメータ(断片率と生成パターン)と白質病変のグレードとの相関を解析した。MRIによる白質病変の分類は、深部皮質下での広がりに応じて3段階(G0:なし、G1:片側性、G2:両側性)にグレード分類した。断片率に関しては、難易度が中程度の場合、白質病変のグレードと関連して正答率が変化する文字が最も多かった。前年度の脳活動解析も、断片率の増加により有意に賦活した脳部位が増え一定の断片率を超えると賦活部位が減るとの結果が得られたため,適切に断片率を設定することの重要性が示された。生成パターンに関しては、文字画像を3段階の抹消単位(1ピクセルづつ、小四方形、大四方形)で消すことで生成された断片文字において、抹消単位が大きいほど残された情報が離れることがわかった。今後、断片率と抹消単位の最適化により脳認知機能との関連性の高い断片文字を生成する方法を検討する。

本研究は、(1)視覚補間の心理学的メカニズムを解明するため、断片文字の各部分の重要さを定量的に評価し、最短距離連接モデルを構築した。また断片情報連接の傾向も調べた。(2)断片文字認知の神経生理学的メカニズムを解明するため、断片率に脳活動の変化をfMRIで測定した。(3)断片文字の認知力の簡易計測システムを開発し、断片文字の認知力と加齢および認知症の危険因子との関連性を調べて、その関連性を影響する計測条件を検討した。本研究の目的に対して、実施計画では大きく分けて、断片文字認知の定量計測法の開発と、断片文字認知の脳神経基盤の計測と、断片文字の認知力と加齢および認知症の危険因子との関連性の解明との三つの課題に取り組んでいる。平成26年度は、それぞれの課題に対して計画した項目を遂行し、最終年度で全体計画を完成させる準備ができたので、「おおむね順調に進展している」とした。認知科学、人間医工学、リハビリテーション科学・福祉工学研究計画通りに進めながら、これまでの成果の発表を積極的に行っていきたい。平成26年度では、脳の賦活おおび認知力に相関の高い断片率の範囲をある程度特定できたので、それに基づいて、認知機能との関連性の高い断片文字の特徴の解明に挑む。背景の情報量を考慮したモデルを計測システムに統合し、高齢者でも簡単に操作できる計測デバイスを開発する。平成25年度の研究の目的に対して、実施計画では大きく分けて1視点追跡による断片文字各部分の重要度評価、2最短距離連結モデルにおける連結閾値の検討、3fMRI計測による断片文字認知に関与する脳部位の特定を実施する予定であった。現時点で1と2の課題に対して期待する結果が得られている。3に関しては、実験プロトコル設定の試行錯誤に時間がかかって、計画通りに実験を実施したが、データ解析が計画より遅れている。よって、評価区分を「やや遅れている」とした。ただし、既にデータ解析の手法が決まって、解析を進めている。平成26年度では、前年度の研究成果を更に発展させ、断片文字の認知における心理学的と神経生理学的モデルの構築に挑む。具体的に、まず断片文字の背景となる部分の情報量も定量的に評価し、従来のモデルに取り入れ、より精確に文字部分の重要さを評価する方法を提案する。次に文字各部分の重要さにしたがって、断片文字の残存情報が完全文字に対する割合を計算する。この割合と、断片文字の認知実験における認知率と照合することで、モデルの妥当性を検討する。また、fMRI実験の測定結果をMatlabとSPMを用いて解析を行い、断片率の増加による脳の活動状態に有意な変化を考察する。従来研究で得られた知見を踏まえ、断片文字認知に関わる脳神経基盤の解明にチャレンジする。
REASONING WEB:UMLシステム検証の統合フレームワークに向けて

本年度の研究では、主にUMLモデル開発ツールSMARTのアーキテクチャの研究を通して、Reasoning Webの意味論を探求した。また、Reasoning Webの応用上重要となるソフトウェア開発の社会的側面の研究を行った。このために意味論、社会的側面の両分野において世界的に著名なJoseph Goguen教授に協力を要請し、来日いただいて共同研究を行い、また、本研究の広報も兼ねてワークショップを開催した。共同研究の成果としては、自然言語やグラフィカル言語をも含む多言語・多意味論の記述媒体により、妥当性確認、検証、要求の正統性検証としてのトレーサビリティなどを記述する体系としては、同教授のInsitutionと、Institution morphismを使えばよいことが分かった。同教授は、すでにこれらの概念を記号論に拡張し、また、GUIの研究に応用しているが、共同研究により、SMARTのテスト・ケースを、1-ポイント・モデルとして捉えることにより、例からの要求の構築も余極限の一種として捉えることが可能となるという予想外の知見も得られた。また、この研究の中で、常時ログを保存しつつシステムを実行する、SMARTのオムニプレゼント・ログの技術が、本研究の目的ばかりでなく、プログラミング一般に適用できる可能性があること、また、北大のMeme技術などでSMARTをマルチメディア化することにより、SMARTをハードウェア・システムの開発や、歴史学、文献学などの人文科学の研究にも適用できる可能性があることが判明した。本年度は、次のように多くの成果を得た。1.並列実行系の実装。おそらく、UMLモデルを直接実行するものとしては最初のものの一つと思われる。このシステムは、SMART独自のsignaling systemを持ち、これにより、丁度、UNIX processesが、signalにより、排他制御や協調などと行うのと同じように並行実行の制御が行えるようになった。これはモデルのみならず、ツールでも使用可能なsignalである。2.0mnipresent logを充実し、JUnitに基づいていたUnit testと、それに基づく、TDDの方法を根本的に実装しなおし、Tailer Testing Framework(TTF)という、分散・並行システムのtestとTDDが可能な新しいtesting frameworkを提唱し、また、それに基づくSMARTの新バージョンを作成した。これは、モデル実行と、omnipresent logへの書き込みと、testが、同時に並行実行され、logを介するために、testがモデル実行に影響をあえないという、従来のtesting frameworkには見られない、著しい特徴を持つ。これの実装は、前述のsignal systemによって可能となった。3.TTFをsupportするシステムを利用して、invariantをcheckすることが容易に実現できることを発見し実装した。4.TDDのsupport、特に、fake guidanceに、極く初歩的な推論を導入した。5。model elementとomnipresent logを統一的に参照できるSmart Markup Language(SML)の設計と、そのWysiwyg GUIブラウザを開発した。これにより、STWTを高機能化しrequirement managementに使えるようになった。このシステムは現在、SMART Reasoing Webと呼ばれている。6.SMART reasoing webにおいて、要求などの変更の局所的、大域的影響を検出する方法を開発した。
非天然分岐型糖鎖含有デタージェントライブラリの構築と膜蛋白質の可溶化

膜タンパク質可溶化に従来利用されているデタージェントの性質を凌ぐ糖結合デタージェントの開発を目的として、親水基の配向が異なる単糖を有するオクチルグリコシドとグルコース残基の水酸基に対して系統的にフッ素原子を導入したフルオログルコースを有するオクチルグルコシド誘導体、立体的にかさ高い親水性置換基として分岐型構造を有するマンノトリオース結合デタージェントを合成した。これらのアルキルグリコシド誘導体の臨界ミセル濃度を蛍光試薬と等温滴定型カロリメータにより決定した。得られた臨界ミセル濃度を基準としてミクロソーム画分の可溶化を試みた結果、デタージェント特異的にタンパク質が可溶化されることを確認した。膜タンパク質可溶化に従来利用されているデタージェントの性質を凌ぐ糖結合デタージェントの開発を目的に,分岐型糖鎖や親水基の配向・糖分子の修飾など,糖類の合成を基盤として新しいデタージェントを合成,供給を目指す。本年度の成果を以下に示す。1)水酸基の配向が異なる糖残基を有するオクチルグリコシドの合成:市販のグルコース,ガラクトース,およびマンノースをアセチル化後,ルイス酸存在下,オクチルアルコールと反応させることでオクチルグリコシドを得た。オクチルアロースはジアセトングルコースの3位水酸基の立体を反転,アロース体を合成後,脱イソプロピリデン化,次いでアセチル化,1位に対してオクチルアルコールを導入することで合成した。2)フッ素含有オクチルグルコシドの合成:グルコース残基の3位および6位にフッ素原子を導入したβ-オクチルグルコシド誘導体の合成は,先に合成した1,2,5,6ージアセトンアロースを出発原料として3位水酸基に脱離基を導入後,SN2反応によって3位にF原子を導入した。グルコース6位へのフッ素原子の導入は,1,2-モノアセトングルコースを合成後,6位水酸基に対して脱離基を導入,フッ素原子と置換することで合成した。得られたフッ素誘導体のイソプロピリデン基を除去した後にアセチル化,ルイス酸存在下,1位に対してオクチルアルコールを導入することで合成した。3)フッ素含有オクチルグルコシドの物性値の評価:3ーフルオログルコース誘導体および6ーフルオログルコース誘導体とオクチルグルコシドの物性値を比較した。その結果,3ーフルオログルコース誘導体は溶解度,臨界ミセル濃度共にオクチルグルコシドに近い値を示したのに対し,6ーフルオログルコース誘導体は溶解度が低く,臨界ミセル濃度はオクチルグルコシドの1/3程度であり,フッ素原子導入により性質が大きく変化することが明らかとなった。本研究では,これまでのデタージェントの性質を凌ぐ糖結合デタージェントの開発を目的に,親水基の配向・糖分子の修飾に加え,糖鎖の合成を基盤として分岐構造を有する新しいデタージェントの供給を目指す。1-1)オクチルガラクトシド(OGal)を4段階収率29%,<10g合成した。得られたβ-OGalの2位と4位の水酸基の立体を反転することでβ-オクチルマンノシド(OGalから4段階43%,<1g)を合成した。オクチルアロシドの合成は,オクチルアルコールとカップリングが収率10%と低く合成ルートの検討は必要であるが0.3gのβ-オクチルアロシドの合成に成功した(ジアセトンアロースから8段階3%)。今年度新規のグライコデータジェントとしてグルコサミン残基を有するデタージェントを合成した。1-2)4位にフッ素が入ったグルコース誘導体を合成した。4位の水酸基のみ遊離のOGal誘導体を合成後,DASTによりF原子を導入,脱保護することでオクチル4Fグルコシドを得た(OGalより4段階17%)。2)臨界ミセル濃度以上のデタージェント溶液を水に対して滴定し,ミセルが崩壊する際に生じる熱量変化を等温滴定型熱量計により測定することで,臨界ミセル濃度を評価した。3)4カ所遊離の糖受容体に対して,糖供与体を導入し,糖供与体の保護基を工夫することで,グリコシル化反応における位置及び立体選択性が制御できることを見いだした。本研究では,新規糖結合デタージェントの開発を目的に,親水基の配向・糖分子の修飾に加え,分岐構造を有する新しいデタージェントの合成を行う。これまでに,水酸基の配向が異なる糖残基を有するオクチルグリコシド4種類、グルコースの水酸基をフッ素原子に変換したF-オクチルグルコシド3種類を合成した。本年度は,1)2-F-オクチルグルコシドの合成:オクチルグルコースを出発原料として2位にフッ素原子を有するデタージェントを合成した(収率10%,10 steps)。一方,合成工程を簡略化するために,鍵中間体である2位に遊離の水酸基を有するβ-オクチルマンノシド誘導体を一段階で構築可能なマンノース供与体(2位にTBDPS基、3位にベンジル基,4,6位をベンジリデン基で保護したチオフェニルマンノシド供与体)を見いだした。2)分岐型糖鎖の合成:分岐構造を有するオリゴ糖として,N-結合型糖鎖のコア5糖構造の合成を行った。ガラクトシルキトビオース3糖に対して3位にPiv基を有するマンノース供与体を一段階で導入することで分岐型5糖が構築できることを確認した。3)フッ素原子を有するデタージェントの物性測定:今年度新たに合成した2ーF-グルコース誘導体のCMC測定を検討した。

しかし,水に対する溶解度が低くCMC測定ができなかった。これまでの結果をまとめると,2,4,6位にフッ素原子を有するグルコース誘導体は水に対する溶解度が低く,3位にフッ素原子を有するグルコース誘導体のみがオクチルグルコシドと同等のCMCを有することが明らかとなった。4)フッ素原子を有するデタージェントの物性測定:3-F-グルコース誘導体を用いてバクテリオロドプシンの可溶化実験を行った。その結果,オクチルグルコースと同様にタンパク質を可溶化できるが,タンパク質の安定性が低下することが示された。H27年度に予定していた分岐型マンノオリゴ糖を有するデタージェントの糖鎖部分の合成が確認できたこと,β-マンノシド結合を効率的に構築する新規マンノース供与体を見いだしたこと,そしてβーオクチルマンノシド誘導体の選択的合成法が確立できたこと,グルコース中にフッ素原子を系統的に導入したフルオロデタージェント4種類の合成が完了し,CMC測定法を行ったこと,3位にフッ素原子を有するオクチルグルコース誘導体については,モデルタンパク質に対する可溶化実験に供することができたことより,おおむね順調に進展していると判断した。デタージェント合成に必要な単糖シントンは昨年度に続き,100グラムスケールで充実させる。膜蛋白質可溶化に従来利用されている糖結合デタージェントの性質を凌ぐ糖結合デタージェントの開発を目的として,天然からは入手が困難,または非天然型の糖鎖構造を有するデタージェントを化学合成により供給する。具体的には,市販のオクチルグルコシドを基準に,糖水酸基の配向が異なるオクチルグリコシドデタージェントの合成,グルコース部分の水酸基を系統的にフッ素原子に置換したフッ素含有オクチルグルコシドデタージェントの合成,糖部分にアミノ基を有する新規デタージェント,糖タンパク質糖鎖の部分構造に対応する分岐型マンノトリオース型デタージェントを合成した。糖水酸基の配向が異なるオクチルグリコシド(4種)とグルコース部分の水酸基を系統的にフッ素原子に置換したフッ素含有オクチルグルコシドデタージェント(4種)について、蛍光試薬を用いて臨界ミセル濃度(CMC)を求めた。その結果,糖水酸基の配向が異なるオクチルグリコシドと市販のオクチルグルコシドはほぼ同様のCMCを示すことが明らかとなった。一方,フッ素原子を導入したオクチルグルコシドは,3位にフッ素原子を有するオクチルグリコシド誘導体は市販のオクチルグルコシドと同等のCMCであるのに対し,2位,4位および6位にフッ素原子を導入したオクチルグルコシド誘導体のCMCは市販のオクチルグルコシドの1/3程度であり低濃度でミセルを形成することが明らかとなった。これら8種類のデータジェントを用いて小胞体の膜画分の可溶化実験を行った。小胞体膜画分に対してタージェント(CMCおよび2倍のCMC)で処理,可溶性画分をSDSーPAGEにより解析を行った結果,全てのオクチリグルコシド誘導体で膜画分の可溶化を確認した。また,フッ素原子を導入したオクチリグルコシド誘導体は,TritonX-100では可溶化されにくい低分子量側を可溶化する傾向があることが明らかとなった。膜タンパク質可溶化に従来利用されているデタージェントの性質を凌ぐ糖結合デタージェントの開発を目的として、親水基の配向が異なる単糖を有するオクチルグリコシドとグルコース残基の水酸基に対して系統的にフッ素原子を導入したフルオログルコースを有するオクチルグルコシド誘導体、立体的にかさ高い親水性置換基として分岐型構造を有するマンノトリオース結合デタージェントを合成した。