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医療機関におけるUDI（国際医療機器識別コード）の意義に関する研究

【背景】イノベーション推進と安全性確保の両立は、レギュラトリーサイエンスの重要課題である。UDI(国際医療機器識別子)は、レジストリ連携のコア技術で、米国では段階的導入が進んでいる。【目的・方法】本研究では国際レジストリ連携を通じ、医療機関におけるUDIの意義を検討した。【結果・考察】FDAは、持続可能なエコシステム構築のため、産官学連携(MDEpiNet)により医療機関におけるUDIの意義を強調した。本研究では、日米規制調和(HBD)を介して国際レジストリ連携(J-MACS)を支援した。この経験は他領域に応用可能として、国際規制フォーラム(IMDRF)ガイダンス文書にも引用された。本研究の目的は、医療機関における国際医療機器識別コード(UDI)の意義に関する検討である。初年度は、研究実施体制の確立を目的とした国内外の研究者との意見交換や情報発信など、ほぼ予定通り順調に実施した。(1)医療機器識別コード(UDI)に関する技術的検討:UDIは、2011年に国際医療機器整合化会議(GHTF)を中心に制定された新しい国際標準である。ビッグ・データの時代を迎え、UDIへの期待が高まっており、2013年12月にはGHTFから移行した国際医療機器規制フォーラム(IMDRF)がガイダンス文書(IMDRF/WG/N8FINAL:2013)を公表した。本研究でも有識者とともに研修会を共催する等、最新情報への対応を予定している。(2)医療機器の安全性監視に関する社会的検討:米国FDAは2012年に白書を公表し、(1)UDI、(2)レジストリ、(3)報告網、(4)監視網を最重点項目とした医療機器安全性監視改革を開始した。研究者は2013年、日米および国際レジストリ構築に向けた課題の抽出とUDIを活用した提案について国内外で論文および学会発表を行い、FDA、Harvard大学, Cornel大学,そしてDuke大学等の現場担当者と直接情報交換するなど、研究基盤を固めることができた。(3)医療機関におけるUDIの意義に関する臨床的検討:日本では、分散型レジストリの構築による革新的医療機器の早期承認と適正使用、電子カルテを中心とした医療機関内データ連携による業務負荷軽減と医療の質向上といった、UDIの臨床的意義に関する検討が不十分である。初年度は、平成25年7月に承認された医療機器に関する日米のレジストリ連携および国際レジストリへの参加等を通じ、今後の研究推進に向けた具体的活動をほぼ予定通り開始することができた。初年度の成果を踏まえ、二年目には国内研究者との交流や国際会議での委員就任が実現し、進捗状況はほぼ予定通りである。(1) UDIに関する技術的検討:国際医療機器規制フォーラム(IMDRF)による国際基準は、表示(UDI)とデータベース(UDID)からなる。UDIは製品情報(DI)と製造情報(PI)についての機械可読性と人間可読性に関する一般的規定であり、バーコード表示のことではない。UDIDはビッグ・データによる医療イノベーションの鍵を握るため、米国FDAはHarvard大学, Cornel大学, Duke大学等との産官学連携(MD-EpiNet PPP)を開始し、パイロット・プロジェクトを実践している。(2)医療機器の安全性監視(PMS)に関する社会的検討:FDAのPMS白書(2013改訂版)では、UDIとレジストリが最重点項目とされている。日本でも平成25年11月に改正薬事法(医薬品医療機器等法)が公布され、医療機器PMSの改革が期待される。本研究二年目の成果として、MD-EpiNet国際分科会の共同座長、およびIMDRF-レジストリ分科会の委員に選出され、POC研究の実践に向け大きく前進した。(3)医療機関におけるUDIの意義に関する臨床的検討:二年目には学会や研修会の共催により国内の有識者とも意見交換を行った。わが国では世界に先駆けて医療機器へのバーコード表示を実現したものの、UDIDに相当するデータベースの整備が不十分で、結果的に医療機関の普及遅延と業務負荷増大を招いている。今後、POC研究の実践や日本版MD-EpiNet PPPの構築を通じ、本研究の更なる発展が必要である。本研究は、ビッグデータの時代を迎え医療イノベーション推進とリスクベネフィット評価の革新を目指すレギュラトリーサイエンスの一環として、医療機関における国際医療機器識別コード(UDI)の意義に関する検討を目的としている。初年度に概観、2年目に国内外の研究者との交流や国際会議での委員就任、そして3年目にはガイダンス文書案作成や重点領域でのパイロット・プロジェクト開始等、進捗状況はほぼ予定通りである。(1)技術的検討:2015年4月に東京で開催された国際医療機器規制フォーラム(IMDRF)のレジストリ分科会を委員として全面的に支援し、来日した米国FDA、Harvard大学、Cornell大学、Duke大学の専門家と国内の専門家との連携を強化した。(2)社会的検討:米国MDEpiNet-PPP産学連携の国際分科会共同座長として、10月にワシントンDCで開催された年次総会に参加し、戦略的レジストリ連携の重要性について国内でも学会発表および総説執筆を実施した。(3)臨床的検討:日米欧の共通課題として、優先順位をつけたパイロット・プロジェクトの実践が求められており、循環器領域および整形外科領域を筆頭に、国内外の連携を開始した。今後、POC研究の実践や日本版MDEpiNetの構築を通じ、本研究を更に発展させる予定である。

本研究では、医療機関におけるUDIの意義に関する技術的・社会的・臨床的検討を目的として、初年度は国内外の情報収集、2年目は国内外の産官学連携を構築、そして3年目はパイロット・プロジェクト(POC)の開始と、ほぼ予定通り目標を達成することができた。具体的には、国際的課題であるビッグデータへの対応と持続可能なエコシステム構築に向け、IMDRFレジストリ分科会委員として、そしてMDEpiNet-PPP国際分科会共同座長として、国内外の有識者ネットワークを形成し、国際共同プロジェクトを開始した。(佐瀬ほか、PMDRS,47:45-49,2016)国内では、2015年9月にレギュラトリーサイエンス学会でシンポジウム、2016年4月にはエキスパート研修会を主催・共催し、医療従事者、IT情報通信技術者、医療機器産業関係者、そして規制当局とともに、戦略的レジストリ連携の中核的技術としてのUDIおよびUDIDの重要性を確認した。国際的には、IMDRFレジストリ分科会の委員として4月の東京会議を共催、MDEpiNet-PPP国際部会共同座長として10月にワシントンDCで年次総会に参加し、7月のDuke大学来日、11月のHarvard大学来日と合わせ、特に循環器領域で国内外の連携を強化した。今後、整形外科領域においても国内外の連携を強化し、本研究の目的達成に向けて適切なかじ取りを続けたい。本研究は、人間医工学(医療技術評価学)分野の中で、レギュラトリーサイエンスとして、革新的医療機器の開発促進と安全性確保を目的として、医療機関におけるUDIの意義について研究するものである。初年度は現状調査、2年目にProof of Conceptを計画、3-4年目にはガイダンス文書作成を実践し、最終年度に向けてまとめつつある。UDIは、医療イノベーション推進と安全性確保の両立を目的として、米国FDAを中心に国際医療機器規制整合化フォーラム(IMDRF)で標準化した企画で、医療機器レジストリの品質向上とコスト軽減に必要であることから、特に病院においてその意義は大きい。今年度は、(1) Proof of Concept研究として日米HBDで実践した補助人工心臓レジストリ(J-MACS)の論文投稿、(2)ガイダンス文書作成としてFDAのMarinac-Dabic博士を中心とするMDEpiNetおよびIMDRFのレジストリ分科会ロンドン会議への参加、(3)最終年度および将来への布石として米国Cornell大学、国立国際医療研究センター、および早稲田大学医療レギュラトリーサイエンス研究所との共同研究を開始する等、具体的な成果を生み出すことができた。最終年度は、米国FDAが打ち出したリアルワールドエビデンス(RWE)推進のための戦略的レジストリ連携(sCRN)を念頭に、持続可能なエコシステム構築に向けた病院におけるRWEの意義について、国内外との共同研究を更に推進したい。本研究計画では、初年度は現状調査、2年目にProof of Conceptを計画、3-4年目にはガイダンス文書作成の実践を予定したが、最終年度に向けて概ね順調に推移している。
文化的景観における棚田集落の相対的価値の解明にむけた比較研究

文化的景観の価値を明らかにするためには、その風景を成り立たせている土地と類似する地域との比較が不可欠であるが、既往の文化的景観に関する研究は個別の地域に特化したものが大部分である。棚田集落に関していえば、先行研究の多くが水田部分のみを対象とし、宅地や山林を含めた集落空間の個性が十分明確になっていない。そこで、本研究では、宅地や山林なども含めた棚田集落全体に着目し、[自然条件]、[空間構造]、[生業のシステム]の比較研究を通じて、棚田集落の「典型性」と「独特性」を示すポイントを整理・分析し、相対的な価値評価の基礎とするとともに、文化的景観保護制度の推進へも貢献することを目的とする。
極性ワイドギャップ半導体の量子情報処理応用に関する研究

窒化物半導体に代表されるワイドギャップ半導体における強い二次光学非線形性と励起子光子相互作用に基づき、光パラメトリック下方変換過程と共鳴ハイパーパラメトリック散乱過程を利用した新規量子相関光子対発生素子の実現を目標とし、その要素技術を開発した。特に導波方向に沿って周期的に極性を反転した縦型擬似位相整合GaN導波路を作製し、高効率紫色第二高調波発生を実証することで、本材料系の量子光学素子への有用性を示した。本年度は、周期的極性反転GaN導波路および、TiO_x/GaN導波路を作製し、それらの導波モード実効屈折率分散測定など線形光学特性の評価により、導波路として機能することを確認するとともに、特に前者では高効率な第二高調波発生を確認した。以下前者について述べる。結晶成長には分子線エピタキシー装置を用い、まずサファイア(0001)基板表面を低温窒化処理し、厚さ20nmのGaNを成長し、-c極性のGaNテンプレートを作製した。続いて、電子線リソグラフィーを用い、部分的にサファイア基板が露出するよう、周期2.0μmのラインアンドスペース状に加工した。このテンプレートを再度成長室に導入し、+c極性GaNを実現する成長条件にて1.3μm再成長した。その際まず高温窒化処理し、厚さ20nmのAlNバッファ層を700°Cにて成長したうえでGaNを再成長した。つまり、基板の露出した部分に成長する領域は+c極性、一方で-c極性GaN上では下地の極性を引き継ぎ-c極性になることを狙った。この導波路について、第二高調波発生の実証実験を行った。基本波光源としてTi:sapphireレーザーを用い、TM_0モードを励起した。発生光はフィルタにて基本波を除去した後に分散型分光器に導き、光電子増倍管により検出した。この測定を、ゴニオメータにて入射極角θ及び出射極角Ψを変化させ繰り返し、基本波と第二高調波のグレーティング結合条件を独立に変化させ、QPM条件を求めた。θ=55°・Ψ=12°において波長425nmの発生光強度が最大となり、目視観察可能な第二高調波発生を実証した。これは非共鳴条件に比べ約1000倍の増強にあたり、この角度は線形光学測定により求めた共鳴条件と良く一致した。励起された二波の導波モードの波数差が極性反転の波数2π/Λ_<QPM>と一致し、1次のQPM条件を実現していることが分かった。初年度第二高調波発生を実証した縦QPM構造に代え、横QPM波長変換に向け(1)TiOx/GaNおよび(2)極性反転GaN導波路の作製を進め、並行し共鳴ハイパーパラメトリック散乱のために(3)InGaN量子井戸の高品質化を行った。(1)の下部導波層にはMOVPE成長GaNを用いるとし、その結晶配向をN極性膜とし初期から二次元成長モードを保つことで、十分平坦な薄膜を実現した。続いて上部導波層として用いる、反転対称性を有し非線形光学不活性なTiOxの成膜条件を最適化した。前年度用いた平行平板型反応性スパッタリングに変え新規マグネトロンスパッタリング装置を用い成膜し、従来のTiOx膜と比べ平坦性・膜厚均一性が顕著に向上した。これらを組み合わせ作製したTiOx/GaN導波路について、m-line法により導波モード分散を評価し、TE1高次モードをポンプ光として用い基底モードのアイドラ・シグナル光との位相整合条件の存在を確認し、引き続き波長可変レーザをポンプ光として光パラメトリック下方変換の実証を試みる。(2)の作製については、(1)で最適化したN極性GaN薄膜成膜後、AlN中間層を堆積、酸化処理・再成長によりGa極性への反転を試みた。酸化処理の雰囲気・温度・時間を最適化し、エピタキシャル成長条件を求め、現在各条件での極性反転可否の分析を行っている。一方(3)については活性層の光学的品質改善を行い、一定の成果を得た。事象実証には狭線幅・高強度発光を呈する量子井戸の実現が必要となる。N極性InGaN/GaN量子井戸の作製を通じ、特に発光ブロードニングの起源として熱力学的相分離傾向のみならず、ラフニングにともなうミクロステップ形成とステップ・テラス間のインジウム取込効率差に起因した組成むらの抑制が極めて重要であることを解明した。得られた知見を元に、今後は超平坦化量子構造の作製による狭線幅化実現と、共振器形成により共鳴ハイパーパラメトリック散乱実現を引き続き目指す。本年度は、前年度に第二高調波発生を実証した周期的極性反転GaN導波路による縦QPM構造に代えて、作製の比較的容易なTiOx/GaN

導波路による横QPMによる波長変換を実現するべく、スラブ導波路素子の作製技術を開発した。まず下部導波層として用いる非線形光学活性材料として、サファイア基板上GaNを有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて成膜した。本研究で目指すスラブ導波路の下部導波層の厚さは200 nm程度と薄い一方で、MOVPE法において通常広く用いられるGa極性膜では初期に島状成長が発生し、これらが会合する500 nm以上の膜厚でなければ光学的に平坦な膜が出来ないことが知られていることから、これに代えてN極性膜による薄膜の平坦化を試みた。微傾斜角0.8°のc面サファイア基板を用い、成長直前に基板表面を窒化後、550°CでGaN緩衝層を堆積したうえで1070°Cに昇温し成膜した。走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡による観察から、N極性膜の成長においては初期から二次元成長モードが実現され、膜厚100 nm以下でも十分に平坦な膜ができることが分かった。続いて上部導波層として用いる、反転対称性を有する非線形光学不活性な材料として、TiOxの成膜条件を探索した。まず平行平板型反応性RFスパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に2インチ金属Tiターゲットを用い、RF出力は200 W、成膜時間は180分、Ar流量を10 sccmと一定とし、一方O2流量を0.55.0sccmと変化させて成膜した。スパッタリング圧力1.75、2.0、2.5 Paの特定のO2流量の条件において、表面粗さ2.0 nmの平坦膜が得られることが分かった。また反応性RFマグネトロンスパッタリング装置を用いることで、膜厚の均一性が顕著に向上することも確認された。初年度はまずワイドギャップ半導体、特に窒化物半導体からの量子光学的効果の実証を行うことが最重要な課題であったが、周期的極性反転GaN導波路から高効率第二高調波発生の実証に成功したため。なおこの実証実験で得られた波長425nmの紫色光は、半導体の疑似位相整合構造を用いたなかでは最短波長の第二高調波発生であり、ワイドギャップ半導体の量子光学応用のアドバンテージを明確に示す初めての結果であるといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。初年度はまず周期的極性反転GaN縦QPM導波路から高効率第二高調波発生の実証に成功し(実証実験で得られた波長425 nmの紫色光は、半導体の疑似位相整合構造を用いた中では最短波長の第二高調波発生)、ワイドギャップ半導体の量子光学応用のアドバンテージを明確に示すことができたが、昨年度は横QPMという新規素子構造の提案のために必要な、膜質・発光効率等の改善・条件出しに注力をしたため。震災の影響により酸化物薄膜の成膜設備の導入が遅れたことから、今後この装置の立ち上げとTiOx/GaN線形・非線型導波路やZnO/GaN極性反転導波路構造の作製を急ぐ。一方、第二高調波発生に成功した周期的極性反転導波路構造については、これと逆の非線形光学過程である光パラメトリック下方変換について、実証実験を進める。初年度は震災の影響により酸化物薄膜の成膜設備の導入が遅れたが、24年度にこの運転の目処がついた。TiOx/GaN線形・非線型導波路を今後進め、一方でZnO/GaN極性反転導波路に代えてGaN/GaNの極性反転構造の作製に切り替える。これと並行して、共鳴ハイパーパラメトリック散乱の実現のために、InGaN/GaN量子井戸構造の高品質化を進める。
住環境が睡眠・血圧・活動量に与える影響に関する大規模実測調査

居住環境の改善がもたらす健康維持増進に着目し、大規模実測調査を行った。断面調査では、住宅内環境や断熱性能と健康(血圧・活動量・睡眠)の関係を調査し、低室温環境が血圧の上昇を招くこと、断熱性能の向上による非居室の温熱環境改善が活動量向上に寄与することを示した。中でも、高断熱住宅への転居前後の調査では、転居後の室温上昇につき睡眠効率が向上することが示された。また、高齢者を対象とした調査では、住宅を寒いと感じる頻度が少ない者ほど健康寿命が長いことが示唆された。以上を踏まえた要因分析では、高断熱住宅の普及増加が脳血管疾患入院患者割合を抑制する可能性が示され、高断熱住宅普及の重要性が示された。本研究では、居住環境(住宅や地域)の改善によるCo-Benefit(健康維持増進や省CO2効果)に着目した実フィールドでの大規模実測調査を進めている。下記に、平成26年度の研究実施概要を記す。1)断面調査に基づく居住環境の健康影響の把握居住環境改善が各疾病の有病割合の低下に繋がることを裏付けるため、健康状態の客観データ(血圧、活動量,睡眠)の収集を継続的に実施した。そして、それらの客観データに住宅仕様(住戸形態、断熱性能等)やライフスタイル(冷暖房使用時間等)を照合することで、健康決定要因とその影響度の導出を行った。平成26年度においては、特に室温と血圧の関係性から居住環境改善による循環器疾患起因の死亡者数の減少効果を検証した。また、数値流体解析に基づき、住宅仕様とライフスタイルによる室内温熱環境形成についても検証を行い、健康的、且つエネルギー消費量の低減を兼ね備える住環境の提案を進めた。2)低体温症・熱中症リスクモデルの構築生命倫理の観点から被験者実験の実施が困難であった、高齢者の寒冷環境における低体温症リスク、及び入浴時の熱中症リスクの検討を行うため、数値解析に基づき人体温熱生理モデルの改良を行った。そして、開発した人体温熱生理モデルを用いて、室温とライフスタイル(着衣量、入浴時間等)、体温の関係を明示した。さらに、症例データと体温の実測値から低体温症リスク及び熱中症リスクを導出することで、低体温症・熱中症リスクモデルを構築した。下記に、平成27年度の研究実施概要を記す。1)断面調査・追跡調査に基づく居住環境の健康影響の把握居住環境改善が各疾病の有病割合の低下に繋がることを裏付けるため、健康状態の客観データ(血圧、活動量、睡眠)の収集を継続的に実施した。そして、それらの客観データに住宅仕様(住戸形態、断熱性能等)やライフスタイル(冷暖房仕様時間等)を照合することで、健康決定要因とその影響度の導出を行った。平成27年度においては、後向き追跡調査に加えて前向き追跡調査を実施することで、居住環境と健康の客観指標と生活習慣の経年変化を検証した。また、住環境と睡眠の関連については被験者実験を通じて住環境改善がもたらす睡眠効率向上による貨幣価値の評価を行った。2)模擬的な介入調査の実施断面調査に加えて一部の対象者に模擬的な介入調査を実施し、観察研究の問題点であるバイアス・交絡要因を排除した上で居住環境が健康へもたらす効果の検証を行った。今後分析を進めることで、後向き・前向き追跡調査により得られたエビデンスをより確固たるものとし、真に居住環境がもたらす健康への因果効果を解明する。(区分)おおむね順調に進展している。(理由)本研究では超高齢社会に適応した新たな居住環境の創出へ向けて、『1大規模なフィールド調査と追跡調査による居住環境と健康の客観データの獲得』、『2居住環境のもたらすCo-Benefit(健康維持増進や省CO2効果)の経済性評価』の2つのアプローチから達成を目指している。平成27年度における、各アプローチの達成度は以下の通りである。1大規模なフィールド調査と追跡調査・介入調査による居住環境と健康の客観データの獲得:当項目の達成に向けて、昨年度は実フィールドにおける後向き追跡調査研究により、居住環境における健康決定要因の推論とその健康影響度の定量化のためのデータを収集した。今年度は後向き追跡調査調査に加え、前向き追跡調査、模擬的な介入調査を実施することで住宅仕様やライフスタイルが血圧・活動量・睡眠へ及ぼす影響に関してより強固なエビデンスを獲得すべくデータの収集を進めることができた。2居住環境のもたらすCo-Benefit(健康維持増進や省CO2効果)の経済性評価:当項目については室温と睡眠の関係性から睡眠効率向上による貨幣価値の試算を行った。前年度検証した血圧に合わせ今後活動量やその他の健康指標に関して検証を進めることでこれらの結果を医療費・介護費に貨幣価値換算し、省CO2効果を加味することで居住環境改善による経済性評価が実施できるといえる。本研究では、居住環境の改善がもたらす健康維持増進というCo-Benefitに着目し、大規模実測調査、被験者実験を行った。下記に、平成28年度の研究実績概要を示す。1)断面調査に基づく居住環境の健康影響:断熱性能および暖房方式の異なる住宅を対象に実測調査を行い、床表面温度が起床時血圧に及ぼす影響に関する分析を行った。その結果、居間の床表面温度は有意に血圧に影響を及ぼし、床表面温度1°C低下により起床時血圧が1.05mmHg上昇することが確認された。

また、夏季の室内温熱環境と睡眠の関係を検証するため被験者実験を行った。放射式冷房の使用が最も睡眠効率を高め、睡眠効率の向上に伴い翌日のタイピング成績が向上することが示され、夏季の温熱環境向上が睡眠の質向上を介し翌日の知的生産性向上に寄与する可能性が示された。2)コホート調査に基づく居住環境の健康影響:高断熱住宅への転居者を対象に、転居前後の血圧と睡眠を比較する前向きの追跡調査を行った。その結果、平均血圧が125mmHg以上の群は、転居前後で起床後収縮期血圧の室温1°C上昇につき平均値が1.5mmHg低下するという関係が確認された。睡眠は重回帰分析の結果、睡眠中の室温1°C上昇により睡眠効率が0.73%改善し、高断熱住宅への転居が健康増進に寄与する可能性が示された。3)居住環境改善がもたらす健康影響の全国への適用:全国344の二次医療圏域を対象として、地域の入院患者割合の多寡を規定する要因分析を実施したところ、高断熱住宅割合の1%の普及は脳血管疾患入院患者割合を総人口10万人当たり約1,080人抑制する可能性が示された。居住環境の改善がもたらす健康維持増進に着目し、大規模実測調査を行った。断面調査では、住宅内環境や断熱性能と健康(血圧・活動量・睡眠)の関係を調査し、低室温環境が血圧の上昇を招くこと、断熱性能の向上による非居室の温熱環境改善が活動量向上に寄与することを示した。中でも、高断熱住宅への転居前後の調査では、転居後の室温上昇につき睡眠効率が向上することが示された。また、高齢者を対象とした調査では、住宅を寒いと感じる頻度が少ない者ほど健康寿命が長いことが示唆された。以上を踏まえた要因分析では、高断熱住宅の普及増加が脳血管疾患入院患者割合を抑制する可能性が示され、高断熱住宅普及の重要性が示された。本研究では超高齢社会に適応した新たな居住環境の創出へ向けて、『1大規模なフィールド調査と追跡調査による居住環境と健康の客観データの獲得』、『2居住環境のもたらすCo-Benefit(健康維持増進や省CO2効果)の経済性評価』の2つのアプローチから達成を目指している。平成26年度における、各アプローチの達成度は以下の通りである。・1大規模なフィールド調査と追跡調査による居住環境と健康の客観データの獲得:当項目の達成に向けて、実フィールドにおける断面調査研究により、居住環境における健康決定要因の推論とその健康影響度の定量化のためのデータを収集した。そして、得られたデータと数値解析を連成することで、住宅仕様やライフスタイルによる血圧・活動量・睡眠への影響度、室温やライフスタイルによる夏季の熱中症リスクや冬季の低体温症リスクを定量的に示した。今後も検証を続ける価値はあるものの、当初の計画通りの成果を得ている。・2居住環境のもたらすCo-Benefit(健康維持増進や省CO2効果)の経済性評価:当項目については、室温と血圧の関係性から居住環境改善による循環器疾患予防効果を検証した。これらの結果を医療費・介護費に貨幣価値換算し、省CO2効果を加味することで居住環境改善による経済性評価が行えるといえる。
インビボ胎仔大脳皮質におけるクロライドトランスポーターKCC2の翻訳後修飾

1. KCC2蛋白機能抑制因子の検討-(2)(液性因子の検討):[福田]培養液中に17β-estradiol、progesteron、タウリンを加えて培養し、パッチクランプで異所性KCC2発現細胞のGABA逆転電位を測定し[Cl-]_i変化を検討した。タウリンのみ、GABA逆転電位を脱分極側にシフトさせたので、KCC2蛋白機能を抑制したと考えられた。2.異所性KCC2蛋白の発達的機能変化とリン酸化/脱リン酸化の関与:[福田、古川]胎仔脳のスライスを作製して異所性KCC2を発現した細胞(EGFP発現)からパッチクランプ法により[Cl-]_iを測定した。脱リン酸化阻害剤vanadateは胎齢18日でも生後1週齢でも効果なく、リン酸化阻害剤staurosporineは異所性KCC2がまだ機能していない胎齢18日では効果なかったが、機能し始める生後1週では[Cl-]_iを低下させたので、KCC2蛋白の機能抑制にはリン酸化が関与している可能性が示唆された。インビボ胎仔皮質板細胞で一過性に豊富なタウリンが関与する可能性がある。3.異所性KCC2蛋白の発達的機能変化とオリゴマー化の関係:[熊田、福田]強制発現させたKCC2のオリゴマー化の阻害が原因で機能発現しない可能性を検討するため、sulfhydry1還元剤を含まないdetergentを用いて異所性発現させたKCC2のWestern blottingを行った。異所性KCC2のバンドは抗Flag抗体(1:1000)を用いて同定し、タウリンの有無での異所性KCC2のモノマー/オリゴマー比を比較してオリゴマー化の差を解析したが、有意な差は認めなかった。以上から、細胞内タウリンの異所性KCC2蛋白機能抑制作用にはオリゴマー化の障害は関係していないと結論した。1. NKCC1の代償的発現増加と異所性KCC2蛋白の膜移行の検討:[古川、熊田]胎齢14.5日でflag-KCC2 cDNA plasmidを子宮内電気穿孔法で遺伝子導入した胎仔脳の新生神経細胞でのNKCC1の発現増加はなかった。この細胞を3日間培養し、抗flag抗体・共焦点レーザー顕微鏡を用いた観察で、異所性KCC2局在を細胞膜に認めた。2. KCC2蛋白の翻訳後修飾の発達的変化の検討: [福田]胎齢18.5日では異所性KCC2発現細胞のGABA逆転電位([Cl^-]_i)は異所性KCC2を発現していない細胞(mRFP発現なし)と同等であったが、生後1日と7日において、有意に過分極側へシフトしていた。したがって、この異所性KCC2蛋白に対する抑制は胎生期特異的であると考えられた。3. KCC2蛋白機能抑制因子の検討-(1)(インビボと分散培養法での比較) : [福田]胎内環境に存在する何らかのKCC2抑制因子が働いている可能性を明らかにするため、1.と同様の遺伝子導入を行った24時間後に胎仔脳を摘出し、2日間Neurobasal Mediumで培養して、胎齢18.5-19.5日の急性スライス実験と異所性KCC2導入後の日数を一致させ、Flag-KCC2とmRFPを共発現した細胞とmRFPのみを発現した細胞の[Cl^-]_iをパッチクランプで測定して比較した。急性スライスの場合と異なり、培養細胞では、flag-KCC2とmRFPを共発現した細胞のGABA逆転電位は、mRFPのみを発現した培養細胞のGABA逆転電位と比べて有意に低かった。以上から、胎内環境に存在する何らかの因子が異所性KCC2機能を抑制していると考えられた。

異所性KCC2のバンドは抗Flag抗体(1:1000)を用いて同定し、タウリンの有無での異所性KCC2のモノマー/オリゴマー比を比較してオリゴマー化の差を解析したが、有意な差は認めなかった。以上から、細胞内タウリンの異所性KCC2蛋白機能抑制作用にはオリゴマー化の障害は関係していないと結論した。
潤滑剤の流体・ミクロ挙動を考慮した塑性変形予測に関する研究

潤滑剤の流体挙動を解明するための数値流体力学解析と,有限要素法を用いた塑性変形解析を連成することによって,潤滑剤の動的な挙動を考慮した塑性変形を解析するシステムを構築した.本システムは潤滑剤が外部から強制的に圧力によって供給される場合,或いは,材料に引き込まれて強制される場合,ともに適用可能である.本システムによって、従来研究では不可能であった潤滑と塑性変形を結ぶ課題、例えば、潤滑挙動を考慮した工具・工程設計,成形品特性改善の点からの潤滑剤の評価が可能となった.効果は実験により検証している.潤滑剤の流体挙動を解明するための数値流体力学解析と,有限要素法を用いた塑性変形解析を連成することによって,潤滑剤の動的な挙動を考慮した塑性変形を解析するシステムを構築した.本システムは潤滑剤が外部から強制的に圧力によって供給される場合,或いは,材料に引き込まれて強制される場合,ともに適用可能である.本システムによって、従来研究では不可能であった潤滑と塑性変形を結ぶ課題、例えば、潤滑挙動を考慮した工具・工程設計,成形品特性改善の点からの潤滑剤の評価が可能となった.効果は実験により検証している.(1.材料特性と異方性の測定)潤滑条件に加え、塑性変形に大きく影響を与える要因として材料の異方性が知られている。異方性が成形品形状に顕著な影響を及ぼす代表的な加工法は、本研究でも適用事例として取り扱う深絞り加工である。潤滑剤の影響を正しく評価するためには、異方性のなど機械特性を把握しておく必要があり、各種材料の機械特性や,深絞り後の形状を測定・検討した。(2:異方性発現の考察)実験において、圧延などの前段加工や、材質、材料構造が異方性に及ぼす影響を調査した。また、結晶塑性を顧慮した数値解析を用いて、実験との定量的な差異を検証した。(3:塑性解析)異方性と潤滑の流体性の両方を考慮しない従来の手法で塑性加工解析を実施し、面圧・滑り速度・変形形状を分析した。利用可能な異方性関数を調査し、使用可能であることを確認した。(4:流体解析)潤滑条件に合わせて、得られた工具と材料の間に発生する面圧と工具と材料の滑り速度をベースに、使用すべき流体解析用の解析コードを選定した。その結果、これまでも、流体解析と弾性変形解析の連成問題において実績のあるOpenFOAMを使用することに決定した。(5:解析システムの拡張)より高精度な解析を実現するために、塑性や流体に関わるマクロ挙動と、表面性状に起因するミクロ挙動との間の複雑な相互作用を考慮する必要がある。この相互作用の解明に、マルチスケール解析の適用を試みる予定であり、実現可能性に関して調査を開始した。(1:塑性・流体実験-1)深絞り加工における流体潤滑剤供給機構の検討本年度は,流体解析と塑性変形解析を個別た実施し高水圧供給穴の改善を試みた.流体解析の結果,当初予測とは異なり,供給径は大きいまま穴の数を増加させる方が,永圧を抑えたままで材料の浮上効果を改善できるとの予測結果が得られた.塑性変形解析の結果,加工の際の面圧が高くなる場所は4050°近辺と予測された.これらの結果に基づき,新ダイスを試作した結果,成形品表層部の損傷が抑制できた.(2:塑性・流体実験-2)異方性発現の考察とその数値的記述の検討結晶塑性を考慮した解析を用いて、圧延材の深絞り特性挙動の数値的な記述を試みた結果,圧延圧下率の増加とともに異方性が増加する傾向が予測された.この傾向は実験結果と一致した.(3:塑性解析&流体解析)塑性解析塑性解析結果の出力結果を用いて流体解析することを前提に、流体解析の入力データとして適した結果を出力するための塑性解析モデルを構築した。具体的には、6面体要素を用いた上で、異方性解析ができるように修正した.また、流体解析の入力データとして扱うことのできる出力データの書き出しを可能とした.(4:塑性解析&流体解析)流体解析モデルの決定流体解析と弾性変形の連成問題で実績のあるソフトOpen FOAMを流体解析コードとしても用い,標準的な深絞り途中の幾何学データを基に、流体解析モデルを構築した.この際,高圧水供給ノズル内流体の数値的記述にはSwamee-JainとDarcy-Weiswaqhの式を組み合わせた初等解析を用い,数値解析の時間短縮と安定化に成功した.(1:塑性・流体実験)深絞り加工における流体潤滑剤供給機構の検討:本研究では,高圧水を用いた深絞り加工を対象とし,解析の適用と,条件適正化検討の対象としている.これまで,ノズル数を増加すると高圧水による潤滑効果は向上するものの,ダイスの強度低下を招き,繰り返し使用可能な回数が低下する結果となっていた.本年度,ノズル特性を実験により評価したところ,これまでの予測と異なり,ダイスの強度アップのためにノズルを長尺化しても圧力損失は生じないことが新たに判明した.この結果を従来の仰角45度ノズルと昨年度に提案した仰角90度ノズルに適用し,繰り返し使用に耐える深絞りダイスを設計・製作し,長尺ノズルダイスにおいても深い絞り性に変化がないことを確認した.(2:塑性解析&流体解析)塑性解析:一昨年は塑性解析

→流体解析のデータ通信を,昨年度は,流体解析→塑性解析のデータ通信を可能としていた.今年度は,状態が収斂するまで繰り返し計算をするアルゴリズムを追加し,高圧水の流体解析とマクロスケールの塑性変形解析とを融合した解析システムを完成した.(3:塑性解析&流体解析)流体解析モデル:昨年度,潤滑剤の流体挙動を解析するために,それ以前で用いていたNavier-Stokes方程式に代わり,Reynolds方程式のくさび効果の項を用いることによって,解析の安定化を図るとともに,解析時間の短縮に成功した.今年度は更に,Reynolds方程式のストレッチ効果とスクィーズ効果を解析に付与した.(4:塑性解析&流体解析)解析システムの適用:完成した解析システムを用いて,上記(1:塑性・流体実験)の深い絞り加工用ダイスを設計した.また,深絞り成形成形限界を解析によって求め,低圧力では実験と一致することを確認した.高圧力では,収斂するまでの繰り返し計算の時間が数か月に及ぶために未確認である.(1:塑性・流体実験)深絞り加工における流体潤滑剤供給機構の検討:本研究では,高圧水を用いた深絞り加工を対象とし,解析の適用と,条件適正化検討の対象としている.一昨年度の数値解析の結果,ノズル径は大きいまま穴の数を増加させる方が,成形品表層部への損傷を抑制でき,かつ,成形性も向上するとの予測結果が得られた.その数値解析結果に基づき,ノズル数を増加すると高圧水による潤滑効果は向上するものの,ダイスの強度低下を招き,繰り返し使用可能な回数が低下する結果となった.新たに仰角90度にノズルを配置し,ノズルを連結するように溝を配した新型ダイスを考案し,開発中の解析システムを用いて,有効性を確認,実験により検証した.その結果,従来に比べて深絞り成形可能な壁高さが向上するなどの改善効果が確認された.(2:塑性解析&流体解析)塑性解析:昨年度,流体解析の入力データに適したデータを出力するための塑性解析モデルを構築したのに続き.今年度は,塑性解析の入力データに適したデータを出力するための流体解析モデルを構築し,塑性解析モデルと流体解析モデルのデータの相互通信を可能とた.(3:塑性解析&流体解析)流体解析モデル:昨年度,標準的な深絞り途中の幾何学データを基に,Navier-Stokes方程式に基づく流体解析モデルを構築し,ダイスと材料の間の流れは相流であると仮定して,極小すきまを流れる流体に適した解析パラメータの調整を行った.しかしながら,解析の条件によっては,収束しないなど,解の安定性に問題があった.そこで,今年度は,層流を前提とするReynolds方程式による流体解析モデルを構築した.この方法では,流体の膜圧方向には理論解を用いることができ,膜圧方向の数値積分が不要となるため,安定した解が得られるようになった.最終的には(1)潤滑剤の流体解析と(2)塑性変形解析とを融合した解析システムの構築を目的としているが,それぞれの解析モデルのプロトタイプは完成し,(2)→(1)へのデータ受け渡しを可能としている.また,(1)流体解析モデルの構築の中で,新たに,高圧水供給口ノズルの数値表現を取り入れるなど,流体解析の安定化・高速化も達成した.さらに,実験においても従来の高圧水供給ノズルに対する改善法も見つかっており,概ね順調と考える.25年度が最終年度であるため、記入しない。最終的には1潤滑剤の流体解析と2塑性変形解析とを融合した解析システムの構築を目的としているが,それぞれの解析モデルのプロトタイプは完成し,2→1,1→2へのデータの受け渡しまで完成している.
苗条(シュート)分化におけるサイトカイニン情報伝達系の研究

目的植物のカルスに植物ホルモンであるサイトカイニンを作用させるとシュート(苗条;茎と葉)が再生する。私達の研究目的はサイトカイニンによるシュート再生を分子レベルで理解することである。成果1)野生型シロイヌナズナのカルス50,000個のゲノムDNAに強力な外来エンハンサーをランダムに導入し、過剰発現型遺伝子タギングをおこなった。サイトカイニン情報伝達における重要な遺伝子の近くにエンハンサーが挿入されたならサイトカイニン非依存的にシュート誘導が起きると期待される。この方法により、サイトカイニン非依存的にカルスの増殖、緑化およびシュート再生をする変異体(cki;cytokinin independent変異体)を5系統、サイトカイニン非依存的にシュートを再生する変異体(msh;many shoot変異体)を1系統得た。後者の変異体ではシュート誘導のみが非常に活性化されており、極端な場合、その種子から育った植物の葉柄や子葉などからは多くの不定芽が発生する。cki変異体の一つcki1変異体より過剰発現によりサイトカイニン非依存性を与えるCKI1遺伝子とその完全長cDNAをクローニングし、その産物がツ-コンポーネントシステムのセンサーであるヒスチジンキナーゼに属することがわかった。ヒスチジンキナーゼは情報センサーとして働いていることが多いので、CKI1遺伝子産物が、サイトカイニン受容体である可能性を含めて、今後その機能解明をおこなう。2)EMSで突然変異原処理をした後、自家受粉して得た世代のシロイヌナズナ80,000個体のスクリーニングを行ない、カルス誘導と葉緑体の発達に関して、外から与えたサイトカイニンに対して反応性の上昇した突然変異体を8系統分離した。これらのうち5系統は同一遺伝子座の変異体であり、単一遺伝子座における劣性の変異体で、染色体1番の上部のマーカーと強く連鎖していた。今後、生理学的研究により変異に対応する遺伝子の機能を調べるとともに、遺伝子のクローニングを行う。
クロマチン構造変換に関するATPaseおよびHATに関する解析

クロマチン構造変換反応に関与する様々なタイプのクロマチン構造変換因子の構造解析を通して、クロマチンを介した機能変換反応の素過程を明らかにした。1)ヒストンシャベロン、ATPaseおよびHATのドメイン構造・機能活性相関の解析平成12年に立体構造を明らかにし、平成13年度にその立体構造情報を基にして構造・機能活性相関の解析を進めた新規クロマチン因子CIBについて、本年度はその他のクロマチン因子との機能的相互作用の解析を進めた。さらに他のクロマチン構造変換因子であるヒストンシャペロン、ATPaseやヒストンアセチルトランスフェラーゼ(HAT)の特異的機能について、様々なドメインに分割し、その活性解析を行った。また、平成13年度に得た機能的活性ドメインに関し、他のクロマチン構造変換因子との機能的相互作用の解析を進めた。その研究過程において、クロマチン機能領域の形成および境界領域の形成に関する分子機構モデルを提出することに世界に先駈けて成功した。2)1)で解祈した機能ドメイン及び全長蛋白質の発現・精製・結晶化・構造解析1)で解析した結果から機能ドメインとして決定された部位、及び全長蛋白質を高発現・精製し、最終的に純化した標品を用いて立体構造解析に用いる結晶化を進めた。CCGI相互作用因子であるヒストンシャペロンCIAについて、2Åレベルでのディフラクションパターンを得ているので、その位相決定を急いでいる。更にヒストンシャペロンTAF1については、4Åレベルでのディフラクションパターンを得ることに成功し、2種のヒストンシャペロンの構造の比較を行うことを準備している。また、細胞周期G1→S期移行制御因子ガンキリンの出芽酵母ホモログNAS6の三次構造決定を2Åレベルで成功し、G1→S期におけるRBの特異的リン酸化制御の仕組みを構造レベルで世界に先駈けて明らかにした。クロマチン構造変換反応に関与する様々なタイプのクロマチン構造変換因子の構造解析を通して、クロマチンを介した機能変換反応の素過程を明らかにする。1)新規ペプチジル・プロリル・シス・トランス・イソメラーゼの単離と機能解析TFIID相互作用因子として単離したペプチジル・プロリル・シス・トランス・イソメラーゼの様々なレベルでの構造解析を行った。酵素ドメインの進化的保存性の検討およびそれら酵素の細胞内局在性の検討を加え、両者間において相関性が見られることを明らかにすることができ、一次構造からその因子の細胞局在性を判定することが可能になった。また、様々な機能ドメインの予想を行った上で、実際に転写調節に関与するいくつかの活性を得ることに成功した。また、核内ペプチジル・プロリル・シス・トランス・イソメラーゼには、特有の機能ドメインが存在することを明らかにした上で、クロマチン構造変換反応に関与する活性を得ることに成功した。2)新規核内加水分解酵素の単離と三次構造解析同じくTFIID相互作用因子として単離したCIBの一次構造を基に進化的な比較検討を行ったところ、原核細胞に存在する様々なタイプの加水分解酵素群と相同性を有する複数の領域が分断して現れることが明らかになった。実際にCIBが加水分解酵素活性を有することも明らかにした。現在、細胞内基質を検索中である。三次構造解析のために精製を進め、結晶を得た後、X線解析により三次構造での解像能をまず2.8オングストロームレベルで、次に1.8オングストロームレベルで明らかにするに至っている。1)新規ペプチジル・プロリル・シス・トランス・イソメラーゼの単離と機能解析TFIID相互作用因子として単離したペプチジル・プロリル・シス・トランス・イソメラーゼの様々なレベルでの機能解析を行った。この構造変換反応は、ヌクレオソームアセンブリー活性であり、ペプチジル・プロリル・シス・トランス・イソメラーゼ活性とは異なるドメインがその活性を有していることを明らかにした。現在、この領域を発現させ、大量に標品を得て、結晶化を進めている。2)新規核内加水分解酵素CIBの単離と三次構造解析同じくTFIID相互作用因子として単離したCIBの一次構造を基に進化的な比較検討を行ったところ、原核細胞に存在する様々なタイプの加水分解酵素群と相同性を有する複数の領域が分断して現れることが明らかになった。三次構造解析のために精製を進め、結晶を得た後、X線解析により三次構造での解像能をまず2.8オングストロームレベルで、次に1.8オングストロームレベルで明らかにするに至った。その結果、CIBはα/βフォールドを有する三次構造を持ち、酵素活性予想部位としてcatalytic triadを形成している3アミノ酸残基が見出された。1)新規ヒストンシャペロンCIAの機能解析と三次構造解析TFIID相互作用因子として単離したCIAは、ヒストンH3/H4に結合し、ヌクレオソームアセンブリー、ヌクレオソームディスアセンブリー活性能を有する。そこでヒストンシャペロン因子CIAの機能解析を進める一方で、三次構造解析に着手した。

そこで、精製を進め、結晶化を行いX線解析により、2.6Åレベルでの解像能のディフラクションパターンを得た。現在、位相決定を進めている。2)新規核内加水分解酵素CIBの単離と三次構造解析同じくTFIID相互作用因子として単離したCIBの一次構造を基に進化的な比較検討を行ったところ、原核細胞に存在する様々なタイプの加水分解酵素群と相同性を有する複数の領域が分断して現れることが明らかになった。実際にCIBが加水分解酵素活性を有することも明らかにした。三次構造解析のために精製を進め、結晶を得た後、X線解析により三次構造での解像能をまず2.8Åレベルで、次に1.8Åレベルで明らかにするに至った。その結果、CIBはα/βフォールドを有する三次構造を持ち、酵素活性予想部位としてcatalytic triadを形成している3アミノ酸残基が見出された。また、CIBは転写活性化能を持つことから、加水分解酵素活性と転写活性化能との関係を明らかにする実験を進めている。クロマチン構造変換反応に関与する様々なタイプのクロマチン構造変換因子の構造解析を通して、クロマチンを介した機能変換反応の素過程を明らかにした。1)ヒストンシャベロン、ATPaseおよびHATのドメイン構造・機能活性相関の解析平成12年に立体構造を明らかにし、平成13年度にその立体構造情報を基にして構造・機能活性相関の解析を進めた新規クロマチン因子CIBについて、本年度はその他のクロマチン因子との機能的相互作用の解析を進めた。さらに他のクロマチン構造変換因子であるヒストンシャペロン、ATPaseやヒストンアセチルトランスフェラーゼ(HAT)の特異的機能について、様々なドメインに分割し、その活性解析を行った。また、平成13年度に得た機能的活性ドメインに関し、他のクロマチン構造変換因子との機能的相互作用の解析を進めた。その研究過程において、クロマチン機能領域の形成および境界領域の形成に関する分子機構モデルを提出することに世界に先駈けて成功した。2)1)で解祈した機能ドメイン及び全長蛋白質の発現・精製・結晶化・構造解析1)で解析した結果から機能ドメインとして決定された部位、及び全長蛋白質を高発現・精製し、最終的に純化した標品を用いて立体構造解析に用いる結晶化を進めた。CCGI相互作用因子であるヒストンシャペロンCIAについて、2Åレベルでのディフラクションパターンを得ているので、その位相決定を急いでいる。更にヒストンシャペロンTAF1については、4Åレベルでのディフラクションパターンを得ることに成功し、2種のヒストンシャペロンの構造の比較を行うことを準備している。また、細胞周期G1→S期移行制御因子ガンキリンの出芽酵母ホモログNAS6の三次構造決定を2Åレベルで成功し、G1→S期におけるRBの特異的リン酸化制御の仕組みを構造レベルで世界に先駈けて明らかにした。
経皮内視鏡的胃ろう造設術における術後感染と口腔内細菌の関わりについて

【目的】ハンセン病では,咽頭部の変形や麻痺により,誤嚥が起こりやすく,嚥下障害を持つ患者が多い。このため経口摂取が困難となり,低栄養となった患者に対して,経皮内視鏡的冑ろう(PEG)造設術等の栄養サポートを行っている。MRSA陽性患者に対してPEG造設術を行った場合,術後の創の感染率が非常に高いという報告があり,術前の抗生物質による感染コントロールが重要とされているが,口腔ケアと感染との関係は,まだよく分かっていない。そこで,PEG造設予定患者に専門的口腔ケアを実施し,手術前後の口腔内細菌,MRSAとPEG手術創の感染の有無,細菌同定を行い,PEG造設手術と専門的口腔ケアについて分析することを目的とした。【被験者および方法】経皮内視鏡的胃ろう造設術(PEG)を受ける患者に対して,咽頭部・頬粘膜・鼻腔から細菌を採取し,培養法にて総菌数・一般細菌・カンジダ・MRSA等を測定し,鼻前庭の洗浄や0.04%グルコン酸クロルヘキシジン溶液を用いた専門的口腔ケア実施後,口腔内細菌叢の変化と臨床症状,口腔ケアの効果を検討する。PEG造設前後,手術創から細菌を採取し,培養法にて総菌数・一般細菌・カンジダ・MRSA等を測定する。測定後,統計処理を行い,口腔内細菌との関連を測定する。【結果】PEG造設前にMRSA陽性であった専門的口腔ケア非介入患者では,術後感染を起こし,PEG周囲からMRSAを検出した。専門的口腔ケアを行った患者では,鼻腔・口腔内ともに細菌数は減少した。PEG造設術直前にはMRSAは検出されず,術後感染を起こさなかった。【結論および考察】専門的口腔ケアをPEG造設術前に行うことは,術後感染の予防に有効であった。PEG造設前には歯科受診し,口腔ケア・細菌検査が出来るよう,歯科医は栄養サポートチームに提言し,クリニカルパス等を整備し,術後感染の予防に努めることが重要である。
中等理科教育におけるアーギュメント促進と教授方略確立に向けた基礎研究

科学教育においてアーギュメントの果たす役割の重要性が認識されつつある(一例として、PISA2015調査、Next Generation Science Standards等)。こうした認識の広まりを受けて、教師教育用指導書や教育基準にアーギュメントの考えが取り入れられてきており、アーギュメントを通した理科教育、及び、アーギュメントの能力の獲得を目指した理科教育が展開されようとしている。その一方で、アーギュメントを行うことは容易ではなく意図的な指導が必要であることが指摘されている。初年度は、中等教育段階理科におけるアーギュメントをする機会の程度及びその能力を解明すべく研究を進めた。これは、主として中学校の授業における実態を把握し、指導のための方策を策定するための基礎資料を得るためである。この目標のため、関連する文献を収集し、それらの整理を行った。研究課題申請当時と比べ研究エフォートに変更が生じ、当初予定していた実態調査まで研究を進めることができなかったため。中等教育段階(特に中等教育前期段階)での具体化に向けて、早急に実態調査を行い、基礎資料を作成する。また、先行して研究の進められている諸外国におけるアーギュメント促進のための指導方略について文献を引き続き、収集・整理する。予定よりも安価に物品購入が行えたため。次年度に引き続き行う関連文献の購入代として使用する。
ニホングリ品種「銀寄」におけるDNA変異の蓄積と果樹DNA教育実験の開発

研究目的:大阪府北部域において江戸時代から栽培されてきたニホングリ品種「銀寄」について、地域に集積したDNAの変異を明らかにすることにより、古い栽培品種のDNA鑑定技術の信頼性について検証する。またニホングリを地域の在来栽培作物の遺伝資源としての重要性について科学的データをもって農業科専門教材としての位置づけを検討する。研究方法:大阪府北部の1市2町の点在するクリ園から、品種「銀寄」として栽培し、果実を出荷している5農家、1機関からニホンクリ30株の葉の提供を受け、いくつかの手法でDNA抽出を行った。また併せて2つの公的機関保有の「銀寄」株および日本で流通している主要なニホングリ品種についても葉の提供を受け、DNA抽出を行った。DNA分析は、DNAフィンガープリンティング法の中からAFLP分析を2組のセレクティブプライマーセットで実施した。なお、「銀寄」の対照として作出されて20年しか経過していないクリ新品種「ポロタン」数についても、AFLP分析を実施した。またニホングリ品種識別用SSRマーカも各「銀寄」サンプルおよび主要-ニホングリ品種に適用し、分析を試みた。研究成果:AFLP分析の結果、いずれのセレクティブプライマーセットも「銀寄」内に広くDNAバンドの多型が認められるとともに、株間のDNAバンドの類似度は系統関係の存在を示唆するものであった。SSR分析の結果において、収集した「銀寄」生産株のうち1つから「銀寄」や他の主要なニホングリのものとは異なる特異的な増幅バンドが検出された。しかし、この株の収穫期や果実を調査したところ「銀寄」の特徴を備えない小型、早生であり、当該のSSRマーカの品種識別能力が確かめられた。なお「ぽろたん」についてもAFLP分析におけるDNAバンド多型は認められた。なお、一連の実験経過から高等学校農業科果樹DNA実験教材としてDNA抽出に関しては現行教科書では取り上げられていないスピンカラムを用いる手法が優れていることが確かめられた。