hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強磁性トンネル接合/負性低抗素子融合回路の開発

本研究の目的は、高い読み出し信号比を有するMRAMの創出に向け、共鳴トンネルダイオード(RTD)やバンド間トンネルダイオード(ITD)をはじめとする負性抵抗(NDR)素子と、強磁性トンネル接合(MTJ)を組み合わせた融合回路を開発することである。具体的には、MTJとNDR素子の直列または並列接続集積構造を有するMRAMセルを構成し、そのピーク電圧もしくはピーク電流がMTJの磁化状態により明確に変化することを利用する。まず、NDR素子としてGaAsバンド間トンネルダイオード、MTJとしてCoFe/AlOx系MTJを用い、その磁気抵抗(MR)比が最大890%と飛躍的に増大できることを実証し、本研究の基本原理を確認した。次に、MTJ素子ならびにNDR素子の構造最適化を図り、MTJ素子では、Co系ホイスラー合金やペロブスカイト型Mn酸化物、さらには、強磁性半導体を用いたMTJを試作し、室温で、最大90%におよぶ大きなMR比を得た。これにより、実用的なバイアス電源の設定マージンを確保できる見通しが得られた。また、NDR素子としてRTDを検討し、ピーク・バレイ電流比の大きい2重量子井戸型RTDを分子線エピタキシャル成長法により作製し、その構造と電気的特性の関係を実験的に明らかにした。メモリセルの構成として、RTDとMTJを直列接続した場合と並列接続した場合、また、セル選択用トランジスタを用いる場合と用いない場合のそれぞれについて、回路性能と作製プロセスの両面から各方式の特徴を明らかにした。また、実験的に得られたMTJおよびRTDの素子特性を組み入れたSPICEモデルを構築し、試作したプロトタイプセルの評価結果をベースに、セル占有面積、アクセス速度、消費電力、動作マージン、などのメモリ性能が集積度向上につれてどのように推移するかを回路シミュレーションにより解析した。これにより、高速・大容量のMRAM実現の観点から、本研究のRTD/MTJ融合システムのポテンシャリティの高さを示した。本研究の目的は、高い読み出し信号比を有する磁気ランダムアクセスメモリー(MRAM)の創出に向け、共鳴トンネルダイオード(RTD)と強磁性トンネル接合(MTJ)を組み合わせた融合素子を開発することである。そのため、MTJとRTDの直列または並列接続集積構造を有するMRAMセルを構成し、回路シミュレーションとデバイス試作を通じ、MTJ/RTDメモリの素子設計、回路性能解析、製作、評価技術の確立をめざす。平成16年度は、RTDとMTJを融合したMRAMセルの基本動作実証を目的に、各素子の構造最適化および集積構造製作技術の確立をめざした。具体的な成果を以下に示す。1.MTJ素子の構造最適化Co系ホイスラー合金やペロブスカイト型Mn酸化物、さらには、強磁性半導体を用いたMTJを試作し、予備検討段階よりも大きなTMR比を得た。2.RTD素子の構造最適化ピーク・バレイ電流比の大きい2重量子井戸型のRTDをMBE法により作製し、その構造と電気的特性の関係を実験的に明らかにした。実験的に得られたMTJおよびRTDの素子特性を組み入れたSPICEモデルを構築した。これにより、回路動作の解析、性能予測、および回路設計が可能となった。

そのため、MTJとRTDの直列または並列接続集積構造を有するMRAMセルを構成し、回路シミュレーションとデバイス試作を通じ、MTJ/RTDメモリの素子設計、回路性能解析、製作、評価技術の確立をめざす。今年度の具体的な成果を以下に示す。初年度に得られた知見をもとに、MTJ/RTD集積構造を有するMRAMセルを試作し、その基本動作を実証した。2.回路シミュレーションによるメモリ性能解析前記1で試作したプロトタイプセルの評価結果をベースに、セル占有面積、アクセス速度、消費電力、動作マージン、などのメモリ性能が集積度向上につれてどのように推移するかを回路シミュレーションにより解析した。これにより、高速・大容量のMRAM実現の観点から、本研究のRTD/MTJ融合システムのポテンシャリティを明らかにした。3.MTJとRTDを融合した論理回路の創出MTJのフリー磁化層の直上に設けた制御電流線に流れる電流を入力信号とし、MTJの磁化状態を出力とする論理回路を検討した。4.強磁性共鳴トンネル構造の基礎検討NDR特性を有するMTJ素子を実現するための別のアプローチとして、強磁性層を用いたRTDの可能性について検討した。量子井戸を強磁性体により形成すれば井戸内のエネルギー準位が電子のスピン方向に依存して交換分裂エネルギー分だけシフトすることを利用すれば、大きな磁気抵抗比が実現できる可能性がある。本研究では、強磁性化合物半導体であるGaMnAsに着目し、強磁性共鳴トンネル効果に基づくNDR特性の発現条件を理論的に明らかにした。
腎癌の新規予後因子TRIM44の臨床的意義および機能解析

腎癌におけるTRIM44の発現およおび機能解析とメカニズムに関しての研究を行った。腎癌の臨床検体においてTRIM44を強発現している症例では予後が不良であった。Caki1,769Pを使った腎癌の細胞機能実験では、TRIM44の過剰発現で癌の増殖能や遊走能が促進され、TRIM44のノックダウンで抑制された。また、マイクロアレイ実験とOncomine databaseを用いてTRIM44が制御する下流シグナルのFRKを同定した。TRIM44のノックダウンで細胞増殖能が抑制されるが、FRKをノックダウンすると細胞増殖能が促進された。腎癌においてTRIM44はFRKに作用して癌の増殖を促進する可能性があることが示唆された。本研究の実験結果は論文化予定である。Tripartite motif (TRIM)蛋白はユビキチン経路に関与し、なかでもTRIM44は悪性疾患との関連を指摘されている。本研究は腎癌におけるTRIM44の臨床的意義および機能を明らかにすることを目的とした。腎癌のTRIM44の免疫学的染色では、TRIM44の強発現は、短命細胞癌(P = 0.005),遠隔転移あり(P = 0.048), Grade3(P = 0.003)、微小リンパ管浸潤あり(P = 0.028)、癌特異的死亡率(P = 0.019)と有意な相関を認めた。細胞実験は、腎癌の細胞株である769-PとCaki-1細胞を用いた。それぞれの細胞株に関してTRIM44のgain-of-function,loss-of-functionの実験を行った。loss-of-functionに関してはsiTRIM44を用いて腎癌細胞のTRIM44のノックダウンした。Caki1細胞においてTRIM44の一時的強発現を行うと細胞増殖能実験(MTS assay)では48時間後でcontrolと比較して有意な細胞増殖を認めた。また、siTRIM44によりCaki1細胞のTRIM44をノックダウンすると24時間後、48時間後でcontrolの細胞がTRIM44ノックダウン細胞と比較して有意に増殖能が高いことがわかった。また、遊走能実験でも、TRIM44を一時的強発現したCaki1細胞は、controlと比較して遊走した細胞数が有意に多く、TRIM44ノックダウンしたCaki1細胞では有意に少ないことがわかった。また、TRIM44の一時的強発現したCaki1細胞とcontrol, siTRIM44でTRIM44ノックダウンしたCaki細胞とcontrolでマイクロアレイ実験を行い、現在解析中である。H29年度に計画していた腎癌組織の免疫染色および解析、腎癌細胞における機能実験で予想通りの結果が得られた。ただし、マイクロアレイ実験に関しては現在解析中であり腎癌におけるTRIM44の癌との関連メカニズムはまだ明らかにできていない。腎癌細胞における安定細胞株の樹立は、TRIM44の一時的強発現の細胞実験が予想通りの結果が得られたため必要がなくなる可能性がある。マイクロアレイ実験によりTRIM44により制御されるシグナルを絞り込みTRIM44との相互作用メカニズムを明らかにしたい。想定した以上にトランスフェクション実験に費用がかさんだため。ただし、次年度で行うトランスフェクション実験の分を本年度でおえたため問題はないと考える。
ハイポキシア関連疾患を標的とする核酸医薬開発を指向した人工核酸の創製

本研究では、ペプチドリボ核酸(PRNA)の次世代型核酸医薬への展開を目指し、ハイポキシア細胞内環境特異的に触媒的アンチセンス効果を発揮する新規キメラ分子の開発に取り組んだ。具体的には、既に報告しているPRNA-DNAキメラ人工核酸に対して細胞内環境応答モジュールであるフェニルボロン酸(PBA)を組み込んだPRNA-PBA-DNAキメラ人工核酸(PRPD)の合成、およびPRPDの無細胞合成系における機能評価に取り組んだ。PRPDの合成は、ペプチド固相合成によって核酸塩基を含む主骨格全体を合成した後に、PBAモジュールを次工程で導入するpostsynthesis法を採用することにより、高収率にて達成した。合成したPRPDの薬効のon-offスイッチング機能を、pH 6.2 (ハイポキシア細胞内pH)、pH 7.2 (正常細胞内pH)に調製したコムギ胚芽由来無細胞合成系におけるルシフェラーゼ発現阻害実験で評価した。その結果、pH 7.2においてはアンチセンス効果がほとんど観測されず、PRPDは設計通り正常細胞内環境では副作用を引き起こさないことが示唆された。一方で、pH 6.2においては無細胞合成系が正常に機能せず、アンチセンス効果の評価を行えなかったことから、実験条件のさらなる検討が必要であると考えられる。無細胞合成系における機能評価ではさらなる検討を要することになったものの、PRNAとPBAを含むモデル化合物で行ったNMRおよびCDスペクトル測定によるスイッチング機能の評価では、ハイポキシア状態の細胞内pHではPRNAの塩基部がanti配向となり薬効を発現するが、正常細胞内pHでは塩基部がsyn配向となり薬効を失うことが示唆される結果が得られたため、PRPDは細胞内pHに応答して薬効を発現する副作用の少ないハイポキシア特異的な核酸医薬の候補になりうると結論した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、ペプチドリボ核酸(PRNA)の次世代型核酸医薬への展開を目指し、細胞内pH応答に基づいたPRNAへのハイポキシア細胞特異的な薬効発現機能の付与を検討した。ハイポキシア細胞特異的な薬効発現のために、正常細胞とハイポキシア細胞での細胞内pHの差異に着目し、この差異をボロン酸エステル形成-解離に誘起される塩基部配向変化に基づいたPRNAの薬効制御を行うトリガーとした。トリガーとする細胞内pHは疾患の種類や部位により多様性を有すると報告されているため、正確な標的特異性を付与するにはPRNAが薬効発現するpH(作動pH)の精緻な制御が求められる。そこで、PRNAの分子内にフェニルボロン酸(PBA)を導入し、PBAの芳香環上の置換基を種々検討することで作動pHの最適化に取り組んだ。PBAを分子内に有する新規PRNA分子(PRNA-PBA)の合成するためにカルボキシル基を有するPBAを活性エステル化し、足場としてリシン残基を導入したPRNAとカップリングした結果、目的物がほぼ定量的に得られPRNA-PBAの合成法を確立した。さらにこの合成法によってDNAとのキメラ人工核酸(PRNA-DNAキメラ人工核酸)へもフェニルボロン酸導入が可能となった。また、種々の官能基を有するPRNA-PBAを合成し、PRNAの作動pHを測定したところ、作動pHはHammett則に従うことが明らかになった。Hammett則を活用することで作動pHを自在に調整し、多様な病原細胞内pHに対応可能となった。また、PRNAの薬効発現制御の鍵となるPBAとcis-ジオールによる環状ボロン酸エステル化反応は応用例が数多くあるが、Hammett則に基づく定量的議論は意外に少なく、本研究の結果は核酸医薬開発だけでなく、その他の応用にも重要な知見を与えるといえる。当初、リシン残基側鎖にPBAを導入したモノマーを用い、一般的なペプチド固相合成法によるPRNA-PBA合成を試みたが、副反応により収率が大幅に低下した。収率改善のために、カルボキシル基を有するPBAを活性エステル化し、足場としてリシン残基を導入したPRNAとカップリングした結果、目的物がほぼ定量的に得られPRNA-PBAの合成法を確立した。さらにこの合成法により、PRNAのみならず、無細胞合成系でのアンチセンス実験に展開が可能なPRNA-DNAキメラ人工核酸にもフェニルボロン酸を導入可能だった。以上のことから、おおむね順調に進展していると考えられる。

その結果、pH 7.2においてはアンチセンス効果がほとんど観測されず、PRPDは設計通り正常細胞内環境では副作用を引き起こさないことが示唆された。一方で、pH 6.2においては無細胞合成系が正常に機能せず、アンチセンス効果の評価を行えなかったことから、実験条件のさらなる検討が必要であると考えられる。無細胞合成系における機能評価ではさらなる検討を要することになったものの、PRNAとPBAを含むモデル化合物で行ったNMRおよびCDスペクトル測定によるスイッチング機能の評価では、ハイポキシア状態の細胞内pHではPRNAの塩基部がanti配向となり薬効を発現するが、正常細胞内pHでは塩基部がsyn配向となり薬効を失うことが示唆される結果が得られたため、PRPDは細胞内pHに応答して薬効を発現する副作用の少ないハイポキシア特異的な核酸医薬の候補になりうると結論した。来年度も引き続き、ハイポキシア特異的核酸医薬の創製を目指した研究を推進する。今年度に合成を達成したPBAを分子内に含むPRNA-DNAキメラ人工核酸を用い、RNase Hを活用する触媒的アンチセンス法により、標的RNAに対し少量であっても十分なアンチセンス効果を示し、さらにpH環境によってその効果が制御可能であることを示す。具体的には無細胞合成系においてmRNAを標的とし、ハイポキシア細胞内に相当するpH6.2付近ではアンチセンス効果を発揮するが、正常細胞内に相当するpH7.2付近ではアンチセンス効果を喪失することを示す。さらに、無細胞合成系での結果を踏まえ、細胞系、動物実験系へも展開する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
通信資源管理への人工進化モデルの適用とその大規模ネットワークにおける評価

本研究では、進化的計算手法、特に遺伝的アルゴリズムを用いた経路制御アルゴリズムに関して、大規模ネットワーク上での性能評価を行い、アルゴリズムの改良を行った。改良点としては、適応度を評価するために必要なネットワーク状態の観測法について、従来は評価パケットが到着するまでの時間を用いていたのに対し、改良したアルゴリズムでは各リンクの負荷状態を離散化した情報を収集することでより高速かつ効率的にネットワークの負荷状態を観測することができた。さらには代替経路を生成するために使用される遺伝的操作に関してもリンクの負荷状態を考慮した交叉および突然変異の手法を開発することでアルゴリズムの改良を行った。提案したアルゴリズムの評価を行うため、イベントシミュレーション手法に基づくネットワークシミュレータを開発し、大規模シミュレーションにより改良手法の有効性を確認した。本研究では、さらに、ネットワーク資源管理アルゴリズムとして分散型帯域幅割当アルゴリズムを開発した。特定の通信リンクや小規模ネットワークを対象とした場合、通信帯域割当などの資源管理は集中管理方式により比較的容易に行うことができるが、大規模ネットワーク上においては、必然的に不確実な情報を基にした分散管理を行わざるを得なくなり、単純な最適化問題としてとらえることはできない。このような状況において、遺伝的アルゴリズムを用いた分散型帯域幅割当アルゴリズムを構築し、その有効性をシミュレータによるシミュレーション実験と通して検証した。本研究では進化的計算を用いた大規模ネットワーク上における計算資源管理をそれぞれのノードで独立に行うアルゴリズムをさらに改良し、その有効性を大規模シミュレーションにより検証することを目的としていた。そのために、パーソナルコンピュータを高速ネットワークで多数結合されるBeowulf型並列計算機を構築し、その上で並列ネットワークシミュレータを実現した。これにより、大規模ネットワークのシミュレーションを可能とした。シミュレーション結果を基に経路制御アルゴリズムの改良を行うとともに、その有効性を示した。今年度の成果としは、比較的小規模なBeowulf型並列計算機を構築し、その上での分散ネットワークシミュレータを開発した。近年のパーソナルコンピュータおよびネットワーク技術の進歩は著しく、汎用のマイクロプロセッサおよび通信デバイスにより以前では大型計算機や専用の並列計算機に匹敵する性能を極めて低いコストで実現することが可能となった。具体的なアルゴリズムの改良点としては、これまで提案されてきた進化的手法である遺伝的アルゴリズムによる手法で用いられてきた、突然変異および交叉手法について、経路上の各リンクの負荷情報に基づいたラマルク的手法を適用することで、アルゴリズムの性能を向上させることができた。
遺伝子発現系を用いた歯牙硬組織合成メカニズムの解析

C57BL6の切歯先端のcervical loopを分離し、酵素により細胞を単離した。各課細胞用無血清培養液にノックアウト血清リプレイスメントを加えた培養液を用いてタイプIコラーゲンコートのディッシュ上に細胞を播種した場合、3週間を要してコンフルエントに達した。一方、フィーダー細胞としてマイトマイシン処理した繊維芽細胞を用いた場合、約3分の程度の時間でコンフルエントに達した実験計画に示した、CD271(LNGFR)を一次認識抗体として用いた方法は、回収率が著しく低かったため採用しなかった。だが、抽出された細胞はRPM1640培養が可能であった。そのため、現在は認識抗体としてIL-3(Interleukin3)receptorを用いて群わけをし、増殖曲線の比較を行っている。2.培養細胞に対する刺激実験たんぱく質(エナメライシン・アメロジェニン)刺激を間葉系幹細胞に与えた結果、両者とも増殖の速度に影響は与えなかった。顕微鏡下では、培養細胞の形態がやや紡錘形に変化しており、分化誘導の可能性が示された。しかし、添加後1週間では顕微鏡下に石灰化様物質は認められなかった。3.GFPマウスから分離したEpithelial stem cellの培養エナメル芽細胞の追跡を可能にするため、従来と同じ培養液を用いてGFPマウスから単離した細胞の培養を行っている。従来のものとの相違(顕微鏡的形態差・増殖速度等)を比較検討中である。遺伝情報の相違を調べることを目的としたDNA arrayを行うために、まずそれぞれの細胞を分離・回収した。実験動物として近交系マウスC57BL6を用いた。生後7日目C57BL6 mouseに頚椎脱臼法を施行したのち、実態顕微鏡下(7-25倍)にて皮膚および粘膜の剥離を行った。引き続いで歯牙および周囲組織と下顎骨との分離を行った。Epithelial stem cellとInnerenamelcellは比較的容易に分離回収が可能であった。回収したそれぞれの細胞のtotal RNAの抽出をTrizol法によって行った。DNA arrayの結果、発現量に大きな違いが認められた遺伝子は以下のものであった。Epithelial stem cellに対してInner enamelcellでの発現の大きいものには、エナメル質中の主要タンパク質であるEnamelin, Amelogenin, Tuftelinが含まれていた。エナメルタンパクの分解酵素であるEnamelysin, Kallikrein 4も発現差が大きかった。一方、逆の動態を示すものにはIntegtrin関連遺伝子、あるいは他の接着関連遺伝子(Icamなど)が認められた。Epithelial stem cellの細胞培養を試みた。MCDB153をベースに脳下垂体エキス、上皮成長因子、インスリン成長因子を加減し、増殖の検討を現在行った。インスリン成長因子は増殖に対する影響は少ないようであった。細胞の増殖速度をあげるために、上皮細胞に特化した培養条件にてエナメル幹細胞の培養条件を検討した。生後5日目のC57BL6を用い、実態顕微鏡のもとで分離した切歯先端のcervical loopをディスパーゼ(0,66mg/ml)、コラゲナーゼ(1.33mg/ml)を用いてさらに細胞を単離した。培養液として、角化細胞用無血清培養液にノックアウト血清リプレイスメントを動物由来血清の代わりに用いた。タイプIコラゲナーゼコート培養皿に細胞を播き、3日ごとに培養液を交換した。LIF添加の影響も同時に検討するために、無添加のものと細胞増殖を比較した。増殖の速度はLIFによる影響を受けず、さらにDMEMを用いたもの(昨年度に行った方法)に比較し、約1.2倍であった。現在、さらに増殖の速度を上げるために、フィーダー細胞を用いた方法を検討中である。切歯先端のcervical loop内の間葉細胞の培養に加え、骨髄内の問葉細胞の培養方法の検討を行った。cervicalloop由来の間葉細胞および、脛骨の骨髄から400xg一分間遠心して取り出した骨髄細胞を9%ウシ胎児血清(FBS)と9%ウマ血清を含むRPMI1640培地で24時間培養した。付着細胞を、3日ごとに培養液を変えながら、4週間培養した。トリプシンEDTAで細胞をはがし、50-500個/平方センチに蒔き、増殖速度を比較検討中である。

3.GFPマウスから分離したEpithelial stem cellの培養エナメル芽細胞の追跡を可能にするため、従来と同じ培養液を用いてGFPマウスから単離した細胞の培養を行っている。従来のものとの相違(顕微鏡的形態差・増殖速度等)を比較検討中である。
胚性幹細胞由来大脳皮質細胞を用いた脳神経回路網形成および情報処理・伝達法の開

胚性幹細胞から分化誘導された神経前駆細胞はin vitroにおいて大脳皮質深部の軸索投射性錐体細胞に特異的な神経系転写因子(CTIP2etc.)を発現し、新生マウス大脳皮質深部に移植すると、皮質第5層内で、形態学的に正確な皮質錐体細胞へ分化した。更にこの細胞体からの軸索は錐体路を下降し、脊髄錐体路へと伸長する事が示された。これらの結果から神経細胞移植による神経機能改善効果は、神経保護作用のみならず神経回路網の再構築の結果である可能性が示唆された。初期胚から樹立される胚性幹(ES)細胞は、分化多能性を維持したまま長期培養が可能であり、細胞移植療法の資源として期待されている。しかしながら、大脳皮質を構成する細胞は多種多様でそれぞれ独特の性質を有し、更に神経回路網は複雑である。幹細胞移植療法を再生医療として臨床応用していく上で、中枢神経系へ移植された神経細胞が宿主神経細胞と同等の情報伝達能力と正確なシナプス結合能力を有する事を証明する必要がある。本研究は、ES細胞由来神経前駆細胞(ES-NPCs)の移植条件を最適化する事を目的に研究を行った。1) ES-NPCsの免疫組織化学的解析を行った。ES細胞をマウスストローマ細胞との共培養法を用いて神経分化誘導を行った。分化の各過程で免疫染色を行い、その経時的変化を解析した。結果分化誘導後7日目で80%以上がNestin、RC2陽性、Oct4, SSEA1は1%以下という結果が得られ、そのほとんどが神経前駆細胞へ分化していた。次に、RT-PCR法を用いて分化開始後7日目のES-NPCsに発現している神経系の転写因子を解析した。その結果、Pax6, Emx1, Otx1,Foxg1といった前脳、特にその背側に発現される神経系の転写因子を発現している事が分かった。更にTbr1,Tbr2,CTIP2,Fezといった大脳皮質深部、第5層、6層錐体細胞前駆細胞に発現される転写因子も発現している事が分かった。更にES-NPCsから7日間、計14日間分化誘導を行うと、その約80%がMAP2ab、NeuNといった神経細胞マーカーを発現し、更に約40-50%でTbr1、CTIPs,0tx1といった大脳皮質深部錐体細胞のマーカーを発現している事が分かった。以上より本方法を用いてES細胞から分化誘導すると、そのほとんどが前脳背側に特徴的な神経前駆細胞に分化する事が免疫組織学的及び分子生物学的に証明された。平成22年度はこのES-NPCsをマウス脳へ移植してin vivoで成熟した神経細胞へ成長し、軸索・樹状突起を伸長させ神経回路網を形成出来るのかどうかを調べていく予定である。本研究は、ES細胞由来神経前駆細胞(ES-NPCs)の移植条件を最適化する事を目的に進めれらえている。平成22年度までにES細胞からストローマ細胞との教培養法を用いて、神経細胞へ分化し、かつ免疫染色の結果からは皮質第5層の軸索投射性錐体細胞に特異的なマーカー(Tbr1、CTIP2、Otx1)を発現している事が分かった。またこのES-NPCsは大脳皮質背側のオーガナイザーとして昨日する特異的転写因子(Pax6, Emx1, Otx1, Foxg1)も発現している事が証明された。そこで、平成22年度は実際にこのES細胞由来の神経前駆細胞をマウス大脳皮質に移植して生体内での分化能を評価した。移植された細胞はGFPを恒常的に発現するため宿主細胞、組織との鑑別が出来る。ES細胞由来神経前駆細胞は宿主脳皮質深層内で、先端樹状突起を皮質表層へ伸長させ、多数の分枝を出し、かつ皮質下白質へ伸長している軸索を有し、形態学的に矛盾のない第5層錐体細胞へ分化していた。さらにこの樹状突起には多数の棘形成がみられ、周囲宿主神経細胞とシナプス形成し、シナプス・情報伝達に関与している可能性が示唆された。また移植脳切片に対する免疫染色ではCTIP2の発現をみとめ、第5層特異的な皮質錐体細胞である事も証明された。

この研究結果をベースとして、平成23年度はこの移植細胞からの樹状突起、軸索が生体内で正確な神経回路形成能を有しているかどうかについて、GFPに対する免疫染色法で証明し、かつ実際に機能しているかどうかを軸索逆行性トレーサー(Fluoro-Goldなど)を用いて証明していく予定である。初期胚から樹立される胚性幹(ES)細胞は、分化多能性を維持したまま長期培養が可能であり、細胞移植療法の資源として期待されている。今後幹細胞移植療法を再生医療として臨床応用していく上で、中枢神経系へ移植された神経細胞が宿主神経細胞と同等の情報伝達能力と正確なシナプス結合能力を有する事を証明する必要がある。本研究では、(1)ES細胞が軸索投射性錐体細胞へ分化可能である事、(2)軸索・樹状突起を介した神経解剖学的に正確な神経回路網を構築可能である事、(3)更には脳内神経回路網内で正確な情報伝達・情報処理過程に参加可能である事を証明する事を目的とした。平成23年度はES細胞由来神経前駆細胞(ES-NPCs)の新生マウスへの移植による錐体細胞への分化・integration能力を評価する事を目的とした。1)先ず、ES-NPCsを新生マウスの大脳皮質へ移植し、分化能力を評価した。移植されたES-NPCsは、錐体状の細胞体を有し、皮質表層まで伸ばす尖端樹状突起、皮質下白質へ伸張していく軸索を併せ持つ投射性神経細胞へ分化可能である事が示された。またこれらの細胞は大脳皮質第5層の細胞が発現する遺伝子、CTIP2を発現している事が免疫組織学的に証明された。2)次に、錐体細胞からの樹状突起・軸索を介した正確な局所回路、長距離投射形成能を評価した。当初の予想通り、各皮質野へ移植されたES細胞由来錐体細胞は、運動野からは錐体路へ、感覚野からは視床・上丘腹側へ、視覚野からは外側膝状体・上丘背側へと領域特異的な軸索投射が示された。以上の結果から、移植された脳皮質部位特異的に自己の軸索を皮質下へ投射し、宿主側の軸索、樹状突起を介した神経回路網へ導入され情報伝達に参画可能である事が証明された。更にこの結果から少なくとも新生マウスにおいては移植細胞が神経回路網構築に参加可能であるとの世界的なコンセンサスとなる事を目標として研究を進める予定である。
癌抑制遺伝子群PLA/ATファミリーの脂質代謝酵素としての生理機能解析

Phospholipase A/acyltransferase (PLAAT)ファミリーは5つの分子(PLAAT-1-5)から構成されており、いずれも脂質代謝酵素活性を示す。本研究では、PLAAT-3がどのようにペルオキシソーム形成に関与しているかを検討した。また、3本の脂肪酸をもつ生理活性脂質であるN-アシル-ホスファチジルエタノールアミンの生合成を担うN-アシル転移酵素の性状解析を行った。我々は、癌抑制遺伝子として単離されていた5分子のHRASLSファミリー(HRASLS1-5)すべてがリン脂質を基質とする脂質代謝酵素活性を示すことを見出し、これらをphospholipase A/acyltransferase (PLA/AT)-1-5と名付けた。これまでに我々は、PLA/AT-3のペルオキソーム生合成への関与について検討を行い、同分子がペルオキシソーム生合成に必須のPex19pの機能を阻害することでペルオキシソームの形成を負に制御する可能性を示してきた。本年度はPLA/AT-3に結合する分子の探索・同定を行った。PLA/AT-3発現細胞を用いて検討を進めたところ、同分子に結合する分子が複数存在することが明らかになった。現在、これらの分子との結合がPLA/AT-3の機能にどのような影響を与えるかを検討している。申請書に記載した内容の多くは達成でき、おおむね期待していた結果が得られた。しかしながら、一部の研究に関しては、予定していたほどは進まなかった。我々は、癌抑制遺伝子として単離されていた5分子のHRASLSファミリー(HRASLS1-5)すべてがリン脂質を基質とする脂質代謝酵素活性を示すことを見出し、これらをphospholipase A/acyltransferase (PLAAT)-1-5と名付けた。これまでに我々は、PLAAT-3のペルオキソーム生合成への関与について検討を行い、同分子がペルオキシソーム生合成に必須のPex19pの機能を阻害することでペルオキシソームの形成を負に制御する可能性を示してきた。昨年度に、PLAAT-3に結合する分子の探索・同定を行ったところ、同分子に結合する分子が複数存在することが明らかになった。今年度は、これらの結合分子がPLAAT-3の機能にどのような影響を与えるかを検討した。PLAAT-3の酵素活性への影響を解析した結果、結合分子の有無によって変化は見られなかった。また、PLAAT-3発現細胞で結合分子を共発現させても、PLAAT-3の発現量や酵素活性に大きな影響はみられなかった。最近のデータベース検索から、PLAAT-1にはアイソフォームが存在することがわかり、この分子(PLAAT-1-L)はN末端側に塩基性アミノ酸が豊富な領域が存在していた。PLAAT-1-Lの機能を解析したところ、同分子は我々が以前に見出したPLAAT-1と異なり、主に核内に局在していることが判明した。Phospholipase A/acyltransferase (PLAAT)ファミリーはグリセロリン脂質を基質とする脂質代謝酵素で、PLAAT-1-5の5分子が存在する。PLAATファミリーの機能解析を行う過程で、PLAAT-1やPLAAT-2がN-アシル-ホスファチジルエタノールアミン(N-アシル-PE)と呼ばれる特殊なリン脂質を合成するN-アシル転移酵素活性を示すことを以前に見出した。最近、既報の細胞質型ホスホリパーゼA2のε型(cPLA2ε)がCa2+依存的にN-アシル転移酵素活性を示すとして報告された。しかしながら、その詳細な性状解析は行われておらず、PLAAT-1やPLAAT-2との機能的な違いは不明であった。そこで本研究では、cPLA2εの精製組換えタンパク質を用い、同酵素の性状および機能解析を行った。まず、既報のcPLA2εの解析はマウスで行われたので、ヒトのオーソログについてデータベースを検索したところ、ヒトでは2種類のアイソフォームが存在した。両アイソフォームの精製組換えタンパク質を用いた検討から、そのいずれもがマウス酵素と同様の活性を示すことが明らかになった。cPLA2εの一次構造には、Ca2+依存的なリン脂質への結合に関わるとされるC2ドメインがN末端側に存在する。種々のリン脂質による酵素活性への影響を検討したところ、Ca2+存在下でホスファチジルセリンによって強く活性化され、その効果は濃度依存的であった。以上の結果から、マウス及びヒトのCa-NATのN-アシル転移酵素活性は、細胞内でホスファチジルセリンの存在下でCa2+によって制御されることが示唆された。我々が見出してきたPLA/ATファミリーの生理機能について、さらに理解を深めていきたい。PLA/AT-3以外のファミリー・メンバーについても検討を進めていく。また、交付申請書に記載した研究内容で、まだ着手できてない部分があるので、これを今後推進する。我々が見出してきたPLAATファミリーの生理機能について、さらに理解を深めていきたい。

PLAAT-3以外のファミリー・メンバーについても検討を進めていく。また、交付申請書に記載した研究内容で、予定通り進んでいない部分や、まだ着手できてない部分があるので、これを今後推進する。脂質生化学少額のため今年度に使い切れなかった。少額であるので使い切れなかった。少額であるので次年度に使用する。
高齢者の夜間頻尿とそれに伴う生活の困りごとを支援するアセスメントツールの開発

本研究では,中山間地域に位置する町で生活している高齢者の夜間頻尿を含めた下部尿路症状と睡眠・活動の実態に関する質問紙調査を実施した。夜間頻尿のある高齢者においては,夜間頻尿が複数回になることで夜間の睡眠だけでなく,日中の昼寝の必要性にも影響を及ぼしていた。さらに,活動への参加が減少したり,水分摂取に気をつかうなどの生活への影響がみられた。夜間頻尿が複数回になることに影響をあたえる要因は,身体状況や下部尿路症状との関連が明らかとなった。先行研究と本研究の結果を踏まえ,地域において看護職が活用可能な高齢者の夜間頻尿と生活の困りごとを把握するアセスメントシートの作成を行った。本研究は,夜間頻尿の症状のある高齢者の生活の質を高めるための支援を目指し,看護師や保健師などの看護職にとって実用性の高い『高齢者の夜間頻尿とそれにともなう生活の困りごとに関するアセスメントシート』を開発することを目的としている。1年目にあたる本年度においては,地域で暮らす夜間頻尿をもつ高齢者の生活状況,高齢者の生活を支える看護職による支援の実態を明らかにするために,看護職あるいは高齢者の意見を踏まえた上で質問紙を作成した。さらに,高齢化率が高く,泌尿器科などの専門外来が少ない環境にある地域において暮らす高齢者1,245名を対象に質問紙調査を実施した。調査内容は,夜間頻尿を含めた排尿症状,睡眠や活動・社会参加への影響,排尿に関する困りごとの相談場所や専門職等についてである。現在,質問紙の回収と結果について整理を行っている段階である。今後は,高齢者を支える看護職の支援の実態について明らかにすることと,この調査の結果をふまえた上で看護職とともにアセスメントシートの作成を行う予定である。本研究は,夜間頻尿の症状のある高齢者の生活の質を高めるための支援を目指し,看護職にとって実用性の高い高齢者の夜間頻尿とそれに伴う生活の困りごとを支援するアセスメントシートを開発することを目的としている。2年目にあたる,平成27年度においては,地域在住高齢者に配布した質問紙の回収と結果のまとめを実施した。中山間地域に位置する1町の老人クラブに加入されている高齢者1,245人を対象に質問紙を配布し,回収は945であった。調査内容は対象者の夜間排尿回数,属性(性別,年齢,要介護度,現病歴,転倒歴),下部尿路症状の有無,夜間排尿のある際の生活意欲などであった。回収された質問紙のうち699(男性314人,女性385人)を解析対象とした。解析は男女別で行った。夜間排尿1回の人を【夜間排尿1回群】,2回以上の人を【夜間排尿複数回群】の2群に分類し,χ2検定を用いて分析した。さらに夜間排尿の回数が複数回になることに関連する要因について男女別にロジステッィク回帰分析を行った。【夜間排尿1回群】が300人(男性113人,女性187人),【夜間排尿複数回群】が399人(男性201人,女性198人)であった。ロジステッィク回帰分析の結果,男性で有意な関連を認めたのは,「年齢」,「糖尿病」,「腰痛症」,「昼寝の必要」,「中途覚醒の煩わしさ」であった。一方,女性で有意な関連を認めたのは,「年齢」,「要支援1要介護2」,「切迫性尿失禁」,「昼寝の必要」,「余暇活動参加の減少」,「中途覚醒の煩わしさ」であった。地域在住高齢者において,夜間排尿が複数回になることと身体状況および日常生活活動や生活意欲との関連が示唆された。この結果を次年度学会で発表する予定である。データ入力と結果の分析について時間を要した。特に,分析については丁寧に時間をかけて実施したため。本研究の目的は,夜間頻尿をもつ高齢者の生活の質を高めるための支援を目指し,看護職(看護師・保健師)にとって実用性の高い,高齢者の夜間頻尿と生活の困りごとを支援するアセスメントシートを開発することを目的としている。3年目にあたる,平成28年度においては,中山間地域に位置する1町の老人クラブに加入している65歳以上の高齢者1,245名を対象に実施した質問紙調査の結果をまとめたものを,「夜間排尿のある地域在住高齢者の夜間排尿複数回に関連する要因」のタイトルで日本老年看護学会第21回学術集会で発表した。さらに,学会発表で議論した内容をふまえ,再考し,「Factors related to nocturia in elderlypeopleliving in local remote area in Japan」のタイトルで論文としてまとめ,投稿した。質問紙調査から得られた,地域在住高齢者への支援として,性別を考慮し,男性,女性それぞれに対した内容が必要であることが明らかとなった。男性に対しては,疾病の治療を軽症な時から悪化しないよう予防していけるよう,健診や外来受診の際に夜間頻尿の有無や程度についても情報を得て,必要時には情報提供していく必要がある。また,女性に対しては,女性の集まる場,あるいは介護予防教室や訪問の際に,夜間頻尿や尿失禁に関する情報提供や相談といった介入の方向性がある。さらに,男性,女性ともに,夜間頻尿以外の他の下部尿路症状の程度や生活への影響などをふまえた生活全般を捉えた支援が望まれる。以上をふまえ,現在,高齢者の夜間頻尿と生活の困りごとを支援するアセスメントシートの作成にむけて準備をしている。

質問紙調査の結果を論文として公表することに時間を要した。地域で働く看護職とともに研究チームをつくり,アセスメントシートを作成する計画としているが,現場の看護職の業務が多忙であることが重なり,チームメンバーを募るのに時間を要している状況である。本研究の目的は,夜間頻尿をもつ高齢者の生活の質を高めるための支援を目指し,看護職(看護師・保健師)にとって実用性の高い,高齢者の夜間頻尿と生活の困りごとを支援するアセスメントシートを開発することであった。本年度においては,中山間地域で生活を営む比較的ADLの自立した65歳以上の高齢者より回答を得た質問紙調査から明らかとなった次の内容を踏まえ,健診や介護予防活動,外来等で看護職が活用可能なアセスメントシート(案)を作成している。アセスメントの項目には,調査結果の高齢者の9割近くが夜間頻尿以外の別の下部尿路症状をもちあわせていたことや,10の下部尿路症状のうち男性で6つ,女性では4つの下部尿路症状をあわせもつ人が最も多かったこと,排尿に関する気がかりがある人は3分の1程度であり,そのうち半数が医療機関の受診という対処をしていたことをふまえて検討している。また,作成に当たり,先行研究や既存の夜間頻尿や下部尿路症状の症状スコアの内容等も参考にし,在宅領域,高齢者に対する看護を行う看護職や泌尿器科を含めた地域で外来診療を行う医師とディスカッションを重ねている段階である。今後,地域において,完成したアセスメントシート(案)を提示し,活用してもらうことで看護職等に広く意見を聞くことや,夜間の高齢者の睡眠状況など客観的データ等も加えた上で,アセスメントシートの内容について評価を行い,検討を重ねていく。本研究では,中山間地域に位置する町で生活している高齢者の夜間頻尿を含めた下部尿路症状と睡眠・活動の実態に関する質問紙調査を実施した。夜間頻尿のある高齢者においては,夜間頻尿が複数回になることで夜間の睡眠だけでなく,日中の昼寝の必要性にも影響を及ぼしていた。さらに,活動への参加が減少したり,水分摂取に気をつかうなどの生活への影響がみられた。夜間頻尿が複数回になることに影響をあたえる要因は,身体状況や下部尿路症状との関連が明らかとなった。先行研究と本研究の結果を踏まえ,地域において看護職が活用可能な高齢者の夜間頻尿と生活の困りごとを把握するアセスメントシートの作成を行った。高齢者を対象に質問紙の配布を行えているが,回収と結果のまとめがやや遅れている。しかし,第2段階に向けて,対象地域や高齢者を支える看護職との連絡・調整について時間をかけ丁寧に行っている段階であると考えている。質問紙調査の結果について学会発表と論文投稿を行う。また,質問紙調査の結果より地域在住高齢者における夜間頻尿の実態と課題について抽出されたものをもとに,看護職とともに支援体制をつくり,チームで検討会を実施し,アセスメントシートの作成を行う。地域で生活する高齢者の夜間頻尿と生活の困りごとへの支援について関心のある看護職とともに,アセスメントシートの作成を行う。地域で生活する夜間頻尿のある高齢者に対して,アセスメントシートを活用し,その効果について評価する。高齢者看護学質問紙調査の結果についてまとめる。さらに,その結果より,地域における夜間頻尿のある高齢者の実態と看護職の支援に関する課題について抽出する。さらに,高齢者の生活の質を向上させたいと考えている看護職とともにチームをつくり,チームで検討を重ね,アセスメントシートの作成を行う。
連鎖パタンマイニングを用いた心電図異常検出

H29年度は,既存の連鎖パタンマイニング手法に改良を加え(以下,改良法),そのプロトタイプ・プログラムを作成した.改良法により,出現区間に重複の無いパタン群からなる連鎖パタンの抽出が可能となり,さらに,頻出パタン抽出の高速化アルゴリズムの導入により計算時間の大幅な削減が実現された.H30年度は,改良法の心電図データへの適用へ向けた準備として,1)心電図データ前処理プログラムの作成,2)改良法の問題点の分析・改善および性能評価実験を実施した.以下にその概要を示す:1)心電図データ前処理プログラムの作成心電図データの前処理プログラムとして,メディアンフィルタを用いたノイズ除去プログラム,トレンド除去プログラムを作成した.また,心電図のビート波形(P, Q, R, S, T波)を切り出すためのプログラムを作成した.2)改良法の問題点の分析・改善および性能評価実験H29年度の改良法に実装された頻出パタン抽出の高速化アルゴリズムでは,ノイズを含む系列データを対象とした場合に,頻出パタン抽出精度が大きく減少することが予備実験により明らかとなった.そこで今年度は,このアルゴリズムに修正を加えることにより,よりノイズに頑健かつ高精度なパタン抽出法を開発した.ノイズを含む人工系列データを用いた抽出精度評価の結果,以前の高速化アルゴリズムでは全く抽出できなかった頻出パタンを100%に近い精度で抽出可能となり,さらに計算時間を同程度に抑えられることがわかった.また,新たに開発されたアルゴリズムを改良法に導入し,連鎖パタン抽出精度を調べた結果,適合率・再現率ともに大幅に向上できることが示された.H30年度の目標は,心電図データの前処理プログラムの作成および改良法の高精度化を行うことであった.プログラムはすでに作成され,性能評価実験においてもH29年度に作成したプロトタイプ・プログラムを大幅に超える性能を示すことが確認された.また,改良法を12誘導心電図のデータに適用し,抽出された連鎖パタンを目視で観察したところ,異なる誘導に跨る周期的な波形の連鎖を捉えられることが確認された.以上より,本申請の現在の達成度は,おおむね順調であると考えている.H31年度は,まず,健常者および心筋梗塞や不整脈などの心臓病患者の心電図データを,PhysioBankなどのオンライン公共データベースから取得する.続いて,H30年度に作成した改良法プログラムを,収集した心電図データに適用し,抽出精度および計算時間の観点から性能評価を行う.心電図における異常は同一の疾患であっても個人間でその形状が多かれ少なかれ異なるため,異常波形自体の時系列的特徴を捉えるのは難しい.そこで,心電図データにおける連鎖パタンすなわち複数誘導に跨って規則的に出現する正常波形領域を検出・マスキングすることで,異常波形領域を見つけるアプローチをとる.心臓病の種類の識別には,SVMやディープラーニングなどの機械学習アルゴリズムの利用を試みる.本研究の目的は,連鎖パタンマイニングに基づく新しい心電図異常検出法を開発することである.連鎖パタンマイニングは,異なる系列間の関連パタン群(連鎖パタン)を抽出する方法であり,これを用いることで心電図における複数誘導間の異常の関連性を自動検出できると期待している.本研究の目的の達成に向け,H29年度は,1)既存の連鎖パタンマイニング手法の改良と2)その性能評価実験を実施した.1)連鎖パタンマイニング手法の改良:既存法では,「連鎖パタンを構成するパタンは,少なくとも1つ以上の他のパタンと出現区間が重複していなければならない」という制約が存在していた.これは,心電図のような実際の時系列データに適用する際に,連鎖パタンの検出能力を低下させる原因となっていた.今年度は,異なる系列のパタン間で,出現区間の重複はなくとも,同時刻帯に出現し,かつ,因果関係が認められるならば,それらを連鎖パタンとして抽出する手法を考案した.また,既存法では,各系列からの頻出パタン抽出が大部分の計算時間を占めることが判明したため,これを高速化するアルゴリズムを考案した.2)性能評価実験:本実験は,ランダムな時系列データに連鎖パタンを埋め込んだ人工データを用いて実施された.まず,既存法の制約(上記)を排除した改良法について,適合率と再現率を用いて連鎖パタンの抽出精度を評価した結果,出現区間に重複が無くとも同時刻帯に現れる連鎖パタンを適切に抽出できることが示された.次に,高速化された頻出パタン抽出アルゴリズム(上記)について,適合率と再現率を用いた抽出精度の評価および計算時間の評価を行った.結果,本アルゴリズムは,既存法で用いられたアルゴリズムと比較して,抽出精度を下げずに計算時間を大幅に減少できることが示された.H29年度の目標は,出現区間の重複に関する制約を排除した連鎖パタン抽出アルゴリズムの考案とその性能評価までを行うことであった.プロトタイプとしてのプログラムはすでに作成され,性能評価実験においても考案したアルゴリズムが適切に機能することが確認された.また,当初想定されていなかった頻出パタン抽出の計算コストの問題についても回避できる見込みが立った.以上より,本申請の現在の達成度は,おおむね順調であると考えている.H29年度は,既存の連鎖パタンマイニング手法に改良を加え(以下,改良法),そのプロトタイプ・プログラムを作成した.改良法により,出現区間に重複の無いパタン群からなる連鎖パタンの抽出が可能となり,さらに,頻出パタン抽出の高速化アルゴリズムの導入により計算時間の大幅な削減が実現された.

H30年度は,改良法の心電図データへの適用へ向けた準備として,1)心電図データ前処理プログラムの作成,2)改良法の問題点の分析・改善および性能評価実験を実施した.以下にその概要を示す:1)心電図データ前処理プログラムの作成心電図データの前処理プログラムとして,メディアンフィルタを用いたノイズ除去プログラム,トレンド除去プログラムを作成した.また,心電図のビート波形(P, Q, R, S, T波)を切り出すためのプログラムを作成した.2)改良法の問題点の分析・改善および性能評価実験H29年度の改良法に実装された頻出パタン抽出の高速化アルゴリズムでは,ノイズを含む系列データを対象とした場合に,頻出パタン抽出精度が大きく減少することが予備実験により明らかとなった.そこで今年度は,このアルゴリズムに修正を加えることにより,よりノイズに頑健かつ高精度なパタン抽出法を開発した.ノイズを含む人工系列データを用いた抽出精度評価の結果,以前の高速化アルゴリズムでは全く抽出できなかった頻出パタンを100%に近い精度で抽出可能となり,さらに計算時間を同程度に抑えられることがわかった.また,新たに開発されたアルゴリズムを改良法に導入し,連鎖パタン抽出精度を調べた結果,適合率・再現率ともに大幅に向上できることが示された.H30年度の目標は,心電図データの前処理プログラムの作成および改良法の高精度化を行うことであった.プログラムはすでに作成され,性能評価実験においてもH29年度に作成したプロトタイプ・プログラムを大幅に超える性能を示すことが確認された.また,改良法を12誘導心電図のデータに適用し,抽出された連鎖パタンを目視で観察したところ,異なる誘導に跨る周期的な波形の連鎖を捉えられることが確認された.以上より,本申請の現在の達成度は,おおむね順調であると考えている.心電図データは,ノイズや揺らぎを含む時系列信号である.H30年度はまず,ノイズ除去,トレンド除去など,データ前処理プログラムの作成から着手する.続いて,単一系列の心電図データを対象として,そこから異常検出を行う手法の考案およびプログラム作成を行う.心電図における異常は同一の疾患であっても個人間でその形状が多かれ少なかれ異なるため,異常波形自体の時系列的特徴を学習するのは難しい.そこで,正常波形の特徴を学習することで,それと逸脱する異常なシグナルを検出するアプローチをとることを予定している.実験として,考案手法を心疾患に関する心電図データに適用し,異常波形を適切に抽出できるかどうかの評価を行う.H31年度は,まず,健常者および心筋梗塞や不整脈などの心臓病患者の心電図データを,PhysioBankなどのオンライン公共データベースから取得する.続いて,H30年度に作成した改良法プログラムを,収集した心電図データに適用し,抽出精度および計算時間の観点から性能評価を行う.心電図における異常は同一の疾患であっても個人間でその形状が多かれ少なかれ異なるため,異常波形自体の時系列的特徴を捉えるのは難しい.そこで,心電図データにおける連鎖パタンすなわち複数誘導に跨って規則的に出現する正常波形領域を検出・マスキングすることで,異常波形領域を見つけるアプローチをとる.心臓病の種類の識別には,SVMやディープラーニングなどの機械学習アルゴリズムの利用を試みる.
新人看護教員を支えるメンタリングを学ぶプログラムの構築

全国の看護系大学で勤務する教員が自校のFD等でメンタリングの手法を学習できるよう、先に作成したガイドブックを用いた『新人看護教員を支えるメンタリングを学ぶプログラム(以下、プログラム)』を開発しWebで一般公開する。これによって、看護教員が新人看護教員を支えるためのメンタリングスキルを獲得する機会が拡大し、新人看護教員の教育力の向上とキャリア継続の可能性がより高まると期待できる。
全国を対象とした淡水魚類生息地ポテンシャルの時空間解析と流域再生支援システム

全国の淡水魚類を対象とし,魚類調査データと対象魚種の生息地環境データ(標高,河川勾配,水質,気象,流域分断状況等)を基に,一般化線形モデル(GLM: Generalized Linear Model)を用い,生息地ポテンシャル(生息確率)を推定した。また,インプットパラメターを操作することにより過去25年間に渡る生息地環境の時空間的な評価を行った。さらにこの解析結果を活用し,具体的な流域再生シナリオに関して議論を行った。最終的に,これら一連の解析処理(GISデータベール構築→空間統計解析→デジタルマッピング)を効率的に運用し,自然再生事業等に資する実用的システムとして整備した。研究初年度では,主に淡水魚類の生息適地推定の基盤情報となる流域構造GISデータの整備,及び魚類調査結果のモデル適合化に重点を置いた。特に空間情報の活用では,ダムによる流域分断化の情報の他に加え,分断後から魚類調査年までの経過年数についても拡充した。この結果特に,通し回遊魚(海洋と河川を行き来して生活史を送る魚種)の生息地評価が,既存研究と比較してより高精度に行える結果となった。データベース構築:次のデータをGIS対応の報として加工整備した。淡水魚類(水辺の国勢調査魚介類を改良)ダムによる流域分断データ(全国主要河川4世紀以後の国内全ダム),日本全国流域圏水質(公共用水域水質データの19732002分,流域構造データ(全国1kmメッシュにて気象,標高,河川勾配,集水面積等)空間解析アルゴリズム:データベース中の環境パラメータと魚類調査結果(捕獲情報の有無)を統合化し,一般化線形回帰モデルを用い,淡水魚類の生息適地推定のシステムを初期稼動した。第一ステップとして対象魚種を絞り,絶滅危惧種6種の全国を対象とした生息地ポテンシャルを計算可能とした。デジタルマッピング:全国の約6000のモニタリング地点を対象に上記推定結果を属性に与え,生息地評価マップ(淡水魚類の棲みやすさの地図)を作成した。【研究成果】本テーマの関連内容で以下の学術発表を行った。口頭発表は研究代表者本人がすべて行った。紙上発表は連名・投稿中を含む。【口頭発表】国内2回:第3回GISコミュニティフォーラム,東京,2006年11月。日本生態学会2007年3月松山【誌上発表】新聞発表:しんぶん赤旗2006年4月「淡水魚はどの川がおすき?」研究次年度の平成19年度では,日本全国の主要水系における淡水魚類を対象とし,以下の点について研究を進展させた。モデルインプット用のデータベース構築では,昨年に引き続き,国内で独立して整備されてきた次の4分野の統計量を統合化した。1)日本全国淡水魚類(水辺の国勢調査魚介類,19902002年,全魚種,全調査ポイント)。2)ダムによる流域分断データ(4世紀以後の国内全ダム,分断化流域・分断後の経過年数)。3)日本全国流域圏水質(公共用水域水質データ,19732002,全分析項目,全調査ポイント)。4)生息地環境情報(全国1kmメッシュ:気象,標高,河川勾配,集水面積等)潜在生息地のポテンシャル推定に関する分野においては,対象となる種の生息地における環境属性データを基に,生息適地ポテンシャル推定モデル(一般化線形回帰モデル)を作成した。さらに,対象種の生息地条件として必要な環境制限項目を統計解析に基づいて決定した。最後に,各環境項目の重要度を各パラメータの係数(寄与率)として分離・定量化した。上記の一連の処理を環境省レッドデータに含まれるほぼ全ての淡水魚に対して適応し,生息地評価モデルを作成した。この一連のシステムから得られた結果により,過去25年にわたる生息地ポテンシャル変化の数値化が実現した。さらに,生息地ポテンシャルの変化を日本全国規模で解析し,絶滅危惧種が,どこで・何の生息地条件によって生息地ポテンシャルを変化させたのかを明らかとした。研究成果の主たる部分を,今年度は下記国際誌に投稿し,受理された。【誌上発表】研究最終年度である平成20年度では,国内淡水魚類のGISデータベースを完成すると共に,実際の生息地調査結果と照合して統計的に有意な生息地要因を決定した。また,生息地ポテンシャル(生息確率)の推定式を個々の対象魚種別に作成した。さらに,その成果を環境省レッドデータブック記載種に応用し,近年(全国規模での淡水魚類データ整備が完成している2002年)の生息地適地評価を全国規模で行った。最終的に完成したシステムの入力パラメターを過去(1977年のデータに置き換え,25年間分の生息地状況の変化を逆推定した。これらと並行して,モデルの精度検証を行い,過去と在の淡水魚類の生息地ポテンシャルの差を求めることによって,任意の期間の生息地環境の劣化(または改善)とその要因を議論した。研究遂行の流れは以下のとおりである。