hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実行時自動チューニング機能付き疎行列反復解法ライブラリのエクサスケール化

疎行列反復解法ライブラリにおいて、エクサスケール環境に適用できる実行時自動チューニング(AT)技術の方式開発を以下の観点で行った。(1)疎行列反復解法ライブラリXabclibをMPI実装したpXabclibを開発し、コード公開を行った。(2)GPU向け疎行列ベクトル積の実装を行い、メニーコアCPUで性能評価を行った。XabclibをOpenFOAMに適用し、ATの有効性を評価した。(3)高周波電磁場解析の分野で用いられている3次元FDTD法において、冗長計算を伴わない時空間タイリングによりキャッシュヒット率を向上させる手法の研究を行った。疎行列反復解法ライブラリにおいて、エクサスケール環境に適用できる実行時自動チューニング(AT)技術の方式開発を、以下のグループごとに研究を進めた。〈AT方式開発グループ〉では、疎行列反復解法ライブラリXabclibのMPI化のための設計検討を終了した。疎行列-ベクトル積(SpMV)における効果的なAT方式を提案した。前処理方式について、実行時に有効となる方式を自動選択するAT方式の提案を行った。標本点逐次追加型性能パラメタ推定法を、既存のAT言語のpp-OpenATへ実装しSpMVへの適用評価を行った。ATによるオーバヘッドを無視する程度まで抑えられることを検証した。BLASレベルの演算チューニングとATについて、Strassenアルゴリズムへの適用を行い、最適な再帰段数をATする方式を開発し性能評価を行った。〈数値計算ライブラリ適用グループ〉では、SpMVの高効率GPU実装の一環として、様々な疎行列格納形式に対してGPU向けSpMVの実装を行い、多数の疎行列で性能評価を行った。計算性能と消費電力情報に基づき、消費電力を最適化する線形数値計算ライブラリの実装と評価を行った。BLASレベル1相当の基本数値演算を行うライブラリをSIMD命令(SSEとAVX)とOpenMPを用いて作成した。東京大学情報基盤センターのFX10を用いて大規模なSpMVを行うライブラリの開発を行った。〈アプリケーション適用グループ〉では、一流体モデルにPhysics-based preconditioningと同様の手法を適用した数値アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムを用いることで、速いホイッスラー波に対してもクリロフ法の収束の加速が可能となり、かつXabclibを適用できるようになる。高周波電磁場解析の分野で最も広く用いられている解析手法である3次元FDTD法に関し、冗長な計算を伴わない時空間タイリングの実現によりキャッシュヒット率を向上させる手法の開発を行った。同手法における性能パラメタのタイル形状、タイル上の更新タイムステップ数をATする方法について研究を行った。<AT方式開発グループ>では、疎行列反復解法ライブラリXabclibのMPI並列化のための基本設計を行った。疎行列の格納形式をAT手法により疎行列ベクトル積(SpMV)の効率化を行い、格納形式を自動選択するアルゴリズムを実装した。部分行列での最適な格納形式の推測性能を実験し、行方向で作るか列方向で作るかにより格納効率に差が出ることを明らかにした。この結果を基に、格納形式をATするアルゴリズムを実装し、反復法を用いたSpMV演算で他手法との比較を行った。また、AT用のフィッティング関数d-Splineを、情報量基準ABICを用いて2相問題および制約つき問題へ拡張した。<数値計算ライブラリ適用グループ>では、GPU向けのSpMV実装を継続するとともに、メニーコアプロセッサなど他のアーキテクチャとの性能比較も実施した。特にCRS形式のSpMVについて、多くの性能評価を行った。東大のスパコンを用いて、大規模なSpMVを行うライブラリ開発を行い、かつ性能評価を行った。また、Xabclibをオープンソースの数値流体力学コードOpenFOAMのソルバ部に適用し、ATの有効性を評価した。<アプリケーション適用グループ>では、有限要素解析や差分解析で広く用いられているICCG法について、メニーコアプロセッサやマルチコアプロセッサが有するSIMD演算を有効活用する実装手法について研究を行った。係数行列をブロック化し、不完全コレスキー分解においてブロック内のフィルインを許可するICCG(B)法を考案した。また、陰的時間積分法を用いた3次元線形MHDコードの開発を進めた。128×64×128のメッシュを用いて、ヘリカルプラズマ中での線形MHD不安定性の線形成長率および固有関数を評価し、陽的時間積分法コードで得られる計算結果との比較を行った。<AT方式開発グループ>では、疎行列反復解法ライブラリXabclibのMPIで並列化を行った。このMPI並列化されたコードをpXabclibと命名し、コードの公開を行った。

ATシステム上に、効率よく性能パラメタを推定する手法であるd-Splineを用いた標本点逐次追加型性能パラメタ推定手法を実装した。さらに、複数パラメタを同時推定できるように機能拡張し、多数の性能パラメタを持つ代数的マルチグリッド法による数値計算ライブラリに適用して、AT時間を安定的に短縮できることを確認した。<数値計算ライブラリ適用グループ>では、GPU向けのSpMV実装を継続するとともに、メニーコアプロセッサなど他のアーキテクチャとの性能比較も実施した。OpenACCを用いたSpMVや疎行列ソルバの実装や性能評価にも取り組んだ。また、Xabclibをオープンソースの数値流体力学コードOpenFOAMのソルバ部に適用し、ATの有効性を評価した。エクサスケール環境に向く固有値ソルバの並列化手法を評価するとともに、AT方式の適用可能性について検討を行った。<アプリケーション適用グループ>では、高周波電磁場解析の分野で最も広く用いられている解析手法である3次元FDTD法に関して、冗長な計算を伴わない時空間タイリングの実現によりキャッシュヒット率を向上させる手法に関して研究を行った。陽的時間積分法を用いたMHDシミュレーションコードでは、クーラン条件により時間積分における時間の刻み幅が制限されるという問題を解決するために、クーラン条件に制限されない陰的時間積分法を用いた線形MHDコードを開発し性能評価を実施し、陰的時間積分法の有効性について検討を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。高性能計算26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の主目的は、自動チューニング機能付き数値計算ライブラリXabclibにおいて、エクサスケールコンピューティングに向けたハイブリッドMPI実行を行うためのMPI化の目途を立てることにある。本年度において、MPI化のための実装と設計の目途を立てることができた。したがって、当初予定した計画通り、おおむね順調に進展していると判断できる。本年度の主目的は、AT機能付き数値計算ライブラリXabclibにおいて、エクサスケールコンピューティングに向けたハイブリッドMPI実行を行うためのMPI実装をすることであった。残念ながら、本年度中にMPI実装したXabclibを公開することはできなかった。しかし、MPI実装のための基本設計を行うことができた。また、疎行列反復解法ソルバで必要なSpMVに対し、様々な角度から実装と性能評価の研究がされた。さらに、SpMVのATに必要な要素技術が研究された。また、アプリケーション適用においても、多様な計算機アーキテクチャで性能評価をすることができた。したがって研究全体を鑑みると、おおむね順調に研究が遂行できたといえる。
戦前期タイ・中国外交関係に関する基礎史料研究

本研究は、1852年以降20世紀前半に至るタイ=中国「外交」交渉過程を、複数の地域のアーカイブスに所蔵される複数の言語史料から明らかにすることを目的とする。この時代のタイ=中国関係は、朝貢もなく条約も締結されなかったことから、従来の研究では看過されてきたが、実際には多様なアクターが多様な形で交渉・交流を実施していた。本研究ではこうした史実を多様な側面から掘り起こしつつ、従来の欧米との関係を中心にすえた外交史研究に対して、東・東南アジア地域に歴史的に形成されてきた広域地域秩序の視点への転換を図り新たな歴史像の提起を試みる。・本年度は、昨年度に続いて、タイ国立公文書館・タイ国立図書館に所蔵されるタイ=中国外交史料を中心に史料収集を進めた。複合的な関係に着目し、20世紀初頭を中心に、政治的関係のみならず、経済的、文化的関係も含めて関連資料の収集に努めた。・収集した史料は、順次整理・分析を進め、19世紀後半におけるタイと中国との関係、および19世紀初頭におけるタイとビルマ・ベトナムなど周辺諸国との関係を、歴史的な広域地域秩序の観点から再検討する論考をまとめ、それぞれ台湾で刊行される英文誌、および国内の和文誌上において発表した。加えて、歴史学研究会の例会の場で、20世紀初頭のタイにおける近代的歴史叙述の成立と史料編纂事業を再考することを提起する口頭発表を行い、その中で広域アジアの政治的現状と近代的歴史叙述が相関関係にあることを指摘した。本研究は、1852年以降20世紀前半に至る「外交関係なき」タイ=中国「外交」交渉過程を、複数の地域のアーカイブスに所蔵される複数の言語史料から明らかにするなかから、従来の欧米との関係を中心にすえた外交史研究に対して、東・東南アジア地域に歴史的に形成されてきた広域地域秩序の視点への転換を図り新たな歴史像を提起することを目的としている。・本年度は、次の地域の公文書館・档案館に所蔵される関連史料の収集・整理・分析を進めた。(1)タイ国立公文書館に所蔵されるタイ=中国外交関係に関する公文書史料。とくに外務省関係および首都省関係の文書を、19世紀後半を中心に収集した。(2)台湾中央研究院近代史研究所、および國史館に所蔵される外交部档案史料。(3)イギリスNationalArchives (Kew, London)に所蔵されるSiamとイギリスとの外交交渉に関連する史料も入手した。・収集した史料は、順次整理・分析を進め、その一部は、台湾中央研究院亜細亜太平洋研究中心において9月に開催されたシンポジウム、日本の南山大学アジア太平洋研究所主催研究会にて報告し、また史学会共通シンポジウムコメントという形で発表した。さらに一部成果の中国語訳を厦門大学南洋研究院が刊行する学術雑誌に発表した。英語でも論考を準備し、まもなく公刊される予定である。
局所相互作用ゲームの理論と空間経済学

社会は多くの経済主体から構成され,それらの行動は互いに影響しあっている.多くの場合において,その相互作用の範囲は社会全体には及ばずに局所的なものとなっている.主体間の相互依存関係はネットワークを定義し,それに利得構造を加えたものは「局所相互依存ゲーム」と呼ばれる.本研究は,「どのようなネットワーク構造と利得構造のもとで,どのような行動パターンが実現するのか」という問いに答えるために,局所相互依存ゲームの理論の進展を図り,その成果を空間経済学の文脈に応用して新たな知見を得ることを目指すものである.社会は多くの経済主体から構成され,それらの行動は互いに影響しあっている.多くの場合において,その相互作用の範囲は社会全体には及ばずに局所的なものとなっている.主体間の相互依存関係はネットワークを定義し,それに利得構造を加えたものは「局所相互依存ゲーム」と呼ばれる.本研究は,「どのようなネットワーク構造と利得構造のもとで,どのような行動パターンが実現するのか」という問いに答えるために,局所相互依存ゲームの理論の進展を図り,その成果を空間経済学の文脈に応用して新たな知見を得ることを目指すものである.
運転者の注意解析に基づく能動的運転補助システム

本研究の成果としては、(1)眼球モデルの情報を利用して画像上で黒目の輪郭の出現位置と形状に拘束条件を付け加えた新しい視線推定手法を提案した。さらに、車の内部の取り付けられた全天周カメラを用いて、運転者の視線を推定し、推定された視線情報で、対応の外部シーンの注視点を決定する方法を提案し、システムを構築し、評価を行った。(2)車の屋根に取り付けられた全天周カメラを用いて、運転環境の解析を行った。(3)ディープラーニングを用いて顕著性マップを作成し、ヒトの注意の予測を行った。また、実際の視線との比較を行い、顕著性マップの妥当性の検証を行った。本研究の目的は、運転者の注意を解析することで、より適切に運転補助を行うシステムを開発することである。安全な運転を行うために、運転者は様々な運転環境に応じて、歩行者、信号、道路標識などへ、適切に注意を払う必要がある。本研究では、外向きの車載カメラ(車外カメラ)を通して運転環境を観測し、内向きの車載カメラ(車内カメラ)を通して運転者の視線方向を計測する。この車内カメラで計測された視線方向を車外カメラにマッピングすることにより、運転者の運転環境における注視点を決定する。さらに、その注視点の時間的な動きのパターンから、運転者が運転環境において、どのような物体にどの程度の注意を払っているのかを定量的に評価する。平成27年度は、サブテーマ1運転者の視線方向を車外カメラにマッピングする手法、およびサブテーマ2運転者の注視点の時間的な動きのパターンを運転環境内の物体と関連付ける手法に取り組んだ。サブテーマ1に関しては、小型電気自動車コムス、運転者の頭部姿勢と視線方向を計測できるIntel社のRealSense 3D camera、外部運転環境を観測する全天周カメラRICOH社のTHETAを購入して、システムを構築した。それと同時に、視線方向推定のための技術の開発、全天周カメラへの視線方向マッピング技術の開発、Intel社のRealSense 3D cameraの計測精度の評価を行った。サブテーマ2に関しては、道路画像(静止画)の観察中の視線計測を実験室内で行った。なお、このとき、様々な道路状況下で撮影した画像を使用した。得られた視線データと顕著性マップを比較し、定性的(主観的)な評価を行った。研究代表者は他大学に異動したが、研究分担者やその学生とSKYPEを通して、頻繁に打ち合わせを行い、連携を保っている。現段階では、おおむね順調に進んでいる。さらに、その注視点の時間的な動きのパターンから、運転手が運転環境において、どのような物体にどの程度の注意を払っているのかを定量的に評価する。平成27年度の成果に踏まえて、平成28年度では、サブテーマ3「車外カメラから車線、歩行者、道路標識などを検出する技術の開発」に取り組んだ。具体的には、購入した電気自動車コムスの屋根に全天周カメラを取り付け、その全天周画像から車線と自車の車体を検出する技術、また、その全天周画像から自車の周辺の車両を検出する技術の開発を行った。それと並行して、研究分担者白岩史は、平成27年度に引き続き、サブテーマ2「運転者の注視点の時間的な動きのパターンを運転環境内の物体と関連付ける手法」に取り組んだ。平成27年度はボトムアップ的なアプローチのみを用いて注視点の予測マップを作成していたが、注視点をより正確に予測するために、新たにディープラーニングを用いた予測マップの開発に取り組んだ。現在も、その開発を続けている。具体的には、平成29年度には、以下の研究実績を上げた。(1)車の屋根に取り付けられた全天周カメラを用いて、運転環境の解析を行った。具体的な成果としては、車の屋根に取り付けられた全天周カメラの姿勢の自動推定を行い、さらに、その情報を利用して、車の走行の路面と車線の検出を行った。(2)運転者の視線方向をより精確に推定するための、眼球モデルの情報を利用して画像上で黒目の輪郭の出現位置と形状に拘束条件を付け加えた新しい手法を提案した。

(3)車の内部の取り付けられた全天周カメラを用いて、運転者の視線を推定し、推定された視線情報で、対応の外部シーンの注視点を決定する方法を提案し、システムを構築し、評価を行った。(4)ディープラーニングを用いて顕著性マップを作成し、ヒトの注意の予測を行った。また、実際の視線との比較を行い、顕著性マップの妥当性の検証を行った。本研究の成果としては、(1)眼球モデルの情報を利用して画像上で黒目の輪郭の出現位置と形状に拘束条件を付け加えた新しい視線推定手法を提案した。さらに、車の内部の取り付けられた全天周カメラを用いて、運転者の視線を推定し、推定された視線情報で、対応の外部シーンの注視点を決定する方法を提案し、システムを構築し、評価を行った。(2)車の屋根に取り付けられた全天周カメラを用いて、運転環境の解析を行った。(3)ディープラーニングを用いて顕著性マップを作成し、ヒトの注意の予測を行った。サブテーマ1運転者の視線方向を車外カメラにマッピングする手法に関しては、リモートカメラによる視線方法の推定のばらつきが大きいため、頭部姿勢との融合を試み、初歩的な性能評価を行う予定である。また、それと同時に、計画に従いサブテーマ3車外カメラから車線、歩行者、道路標識などを検出するプログラムの開発に取り組む。また、サブテーマ2運転者の注視点の時間的な動きのパターンを運転環境内の物体と関連付ける手法に関して、平成27年度は、ボトムアップ的なアプローチを用いて取り組んだ。ここでは、定性的(主観的)な評価により視線データと顕著性マップを評価したので、今年度は、まず、視線データから注視時間の頻度分布を作成することで、これらの定量的(客観的)な評価を行う。これらの結果を用い、さらにヒトの運転時の注意に関する心理的な印象空間を作成することで、トップダウン的なアプローチ、すなわち,「○○な道路状況の場合は,○○に注意が向く傾向にある」ということを明らかにする。さらに、運転中の動画を用いて評価実験を行う予定である。車の追い越しの際に側面や後方の車両を確認する必要があるため、車外カメラとして全天周カメラを屋根に取り付けた。さらに、検出された運転者の視線情報を全天周カメラからの全天周画像上にマッピングする必要性が生じたため、現在はこの技術開発にも取り込んでいる。平成29年度には、当初の予定通り、サブテーマ4「車で実環境を走行することにより、提案したシステム全体の性能をテスト、評価、改善」に取り組む。ロボットビジョン、マンマシンインタフェース
腎機能低下に伴う高ホモシステイン血症の成因機構と心血管疾患発症・進展への影響

腎機能が低下すると、心血管疾患の危険因子とされている高ホモシステイン血症を合併する。この成因機構を明らかにすることを目的に、安定同位体標識体を用いた代謝フラックス法を開発し、腎部分摘除ラットを用い検討した。その結果、腎実質の減少に伴う再メチル化クリアランスの低下を補うようにホモシステインの血漿中濃度を上昇させることが、高ホモシステイン血症成因に関わっていることが示唆された。メチオニンの脱メチル化代謝物であるホモシステインの血漿濃度が基準値よりもわずかに高い状態が持続することは、心血管疾患の危険因子として知られている。ホモシステインは、腎不全患者において蓄積されやすく、透析患者の主要な死因の一つである心血管疾患との関連性が注目されている。本研究は、高ホモシステイン血症をホモシステインの生成と代謝の平衡が崩れている状態と捉え、腎機能低下に伴ってどのような機序で高ホモシステイン血症を呈するかを明らかにしようとするものである。24年度は、代謝フラックス解析法を用い、ホモシステインの生成(脱メチル化)能、代謝(再メチル化及びイオウ転移)能を定量評価する方法の構築を目指した。定常状態下での解析を目的に、健常ラット及び3/4腎摘除ラットに安定同位体標識したメチオニンを急速静脈内投与+持続静脈内投与し、経時採血して得た血漿中のそれらの濃度をガスクロマトグラフー質量分析計により測定した。各標識体、内因性メチオニン及びホモシステインの血漿中濃度、及びそれらから算出したenrichmentの時間推移を用い、再メチル化代謝回転速度を求めた。代謝反応の場である組織(臓器)内で起きる事象を、観測点である血漿(組織外)データから評価するモデルを構築し、解析した。その結果、3/4腎摘除ラットにおけるメチオニンの全代謝回転速度、ホモシステインのメチオニンへの再メチル化代謝速度は、健常ラットのそれぞれ約75%,約70%であった。このことから、腎機能低下に伴う再メチル化能の低下が慢性腎不全で認められる高ホモシステイン血症の一因であることが示唆された。本研究をさらにすすめ、脱メチル化及びイオウ転移に関する代謝速度の解析を行い、慢性腎不全に伴う高ホモシステイン血症の成因解明につとめる。ホモシステインの血漿濃度が基準値よりも高い状態が持続することは,心血管疾患の危険因子の一つとして知られている.ホモシステインは,腎不全患者において蓄積されやすく,透析患者の主要な死因の一つである心血管疾患との関連性が注目されている.本研究は,高ホモシステイン血症をホモシステインの生成と代謝の平衡が崩れた状態と捉え,腎機能低下に伴って,どのような機序で高ホモシステイン血症を呈するかを明らかにしようとするものである.25年度は,これまでの検討で構築することができた代謝フラックス解析法を用い,腎不全病態モデルである3/4腎摘除ラット及び健常ラットのホモシステインの生成(脱メチル化)能,代謝(再メチル化及びイオウ転移)能を測定した.その結果,代謝回転速度よりも代謝クリアランスの方が評価指標として優れていること,腎部分摘除によって腎実質が減少してもメチオニンの脱メチル化クリアランスは健常ラットと差異が認められない一方で,3/4腎摘除ラットの再メチル化クリアランス及びイオウ転移クリアランスは健常ラットのそれぞれ約50%,10%低下すること等を明らかにした.3/4腎摘除による代謝クリアランスの減少分をメチオニンやホモシステイン濃度を上昇させることで補い,メチオニンーホモシステイン代謝回転速度を維持しているものと考えられた.本研究により,腎機能低下に伴う再メチル化能低下が腎不全に合併する高ホモシステイン血症の成因機構の一端を明らかにすることができた.しかし,今回用いた病態モデルは血液生化学データから保存期腎不全病態であることが推測される.重度に腎機能が低下したときに,高ホモシステイン血症の成因機構,特に脱メチル化能がどのように変化するかを明らかにすることが,透析患者における心血管疾患合併の機序解明につながるものと考えている.腎機能が低下すると、心血管疾患の危険因子とされている高ホモシステイン血症を合併する。23年度は、ホモシステインの生成(脱メチル化)能、代謝(再メチル化及びイオウ転移)能を定量評価する方法の構築を目指した。安定同位体標識したメチオニン及びホモシステインを健常ラットにそれぞれ個別に静脈内単回投与後、経時採血して得た血漿中のそれらの濃度をガスクロマトグラフー質量分析計により測定した。

代謝様式から考案した解析式と各標識体の血漿中濃度及びenrichmentの時間推移の結果を用い、脱メチル化、再メチル化及びイオウ転移の各代謝回転速度を求めた。その結果、ホモシステインの再メチル化速度は約20 micromol/hr/kg weightであること、メチオニンの約20%がホモシステインを経由して再びメチオニンとして再利用されること等を明らかにした。しかし、脱メチル化及びイオウ転移に関する代謝速度の解析には検討の余地を残した。片腎摘除ラットに対して標識メチオニン投与を行い、腎実質の減少がメチオニンの再利用に与える影響を検討した。その結果、片腎を摘除してもメチオニンの再利用率は維持されており、メチオニンーホモシステイン代謝サイクルに対し、腎が十分な予備能を有することを明らかにした。3/4腎摘除ラット作出におけるわずかな腎摘除量の差異が、代謝回転速度の大きな個体差の原因となることが明らかになった。そのため、1群あたりの個体数を多くして動態実験を行う必要が生じた。それに伴い、投与に用いる安定同位体標識体が予定量より多く必要となり、その合成に時間が割かれた。そのため、もう一つの研究の柱であるNMRを用いた一炭素転移反応の網羅的解析法の開発が遅れている。個体を一つのプールとみなし、非定常状態下での解析を進めるため、単回投与による動態解析を行った。しかし、実験結果と解析式の整合性がとれないケースが出来し、予定数以上の投与実験を行った。立案計画に従い、研究を遂行する。既に、研究計画のうち、急速静脈内単回投与による非定常状態下での解析は終了している。H24年度は、H23年度に引き続き持続静脈内投与による定常状態下での動態解析を行う。まだ結果が得られていない3/4腎摘除ラットへの安定同位体標識ホモシステインの持続静脈内投与を行い、ホモシステインの生成(脱メチル化)能、代謝(再メチル化及びイオウ転移)能を求める。急速静脈内単回投与による非定常状態下での結果と持続静脈内投与による定常状態下での結果を総合評価し、腎実質の減少に伴う高ホモシステイン血症の成因を明らかにする。13C標識メチオニンとNMRを用いたメチル基転移反応の解析を培養細胞系により行い、培養条件、試料調製条件及びNMR条件を確立する。特に、予備検討で明らかになった13C NMRの感度を補うような、培養条件を検討する。ただし、H23年度は標識体を静脈内単回投与し、非定常状態下での動態解析を行ったが、今後はこれに加えて持続静脈内投与による定常状態下での動態解析を行う。定常状態下とすることで、求めるパラメータが減るため、計算結果が収束するものと考えている。健常ラット及び慢性腎不全の病態モデルである3/4腎摘除ラットに安定同位体標識メチオニン及びホモシステインの持続静脈内投与を行い、ホモシステインの生成(脱メチル化)能、代謝(再メチル化及びイオウ転移)能を求める。健常ラット、片腎摘除ラットにおける結果と総合評価し、腎実質の減少に伴う高ホモシステイン血症の成因を明らかにする。細胞の由来臓器によるメチル基転移の差異を検討する。
原子間力顕微鏡を用いた中枢肺動脈のレオロジー解析による肺高血圧症の病態解明

ヒト肺動脈性肺高血圧症患者における肺動脈平滑筋細胞において、原子間力顕微鏡を用いて細胞のレオロジー測定を行った。この患者細胞においても、細胞の粘弾性測定は高い再現性をもって、測定可能であった。正常ヒト由来の肺動脈平滑筋細胞における細胞レオロジーと比較してみると、肺動脈性肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞は、高い弾性をもった細胞集団が含まれており、正常と同程度の弾性をもった細胞集団と2群の細胞集団が存在することが明らかとなった。そこで、現在肺動脈性肺高血圧症患者に対して臨床現場で用いられている薬剤であるシルデナフィルを投与すると、正常ヒト由来肺動脈平滑筋細胞では特に有意な反応は見られなかったが、肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞では、高い弾性を持った細胞集団の割合が減少することが明らかとなった。次に、臨床現場で多く用いられているコンビネーション治療の有効性を明らかにするため、系統の異なる2薬剤での併用療法に対する肺動脈平滑筋細胞の反応性を検証した。上記のシルデナフィルに加えて、エンドセリン受容体拮抗薬であるマシテンタンを添加して、原子間力顕微鏡による細胞粘弾性の測定を行った。この実験では、2種類の薬剤による相加効果は認められず、またより低濃度にしたときの有効性も確認できなかった。本研究により、肺動脈性肺高血圧症患者では、肺動脈平滑筋細胞の細胞レオロジーが通常とは異なり、より粘弾性の高い細胞集団が含まれていること、またそれらは肺血管拡張薬に反応して弾性率の低下が起きることが明らかとなった。従来、肺動脈性肺高血圧症では径200-500μm前後の抵抗血管と呼ばれる末梢肺小動脈のリモデリングに伴う血管抵抗の上昇が疾患の本題とされてきた。一方、最近の研究によって、中枢側肺動脈の硬化(血管キャパシタンスの低下)が肺高血圧症の重症度を左右する独立した要因であることが明らかになってきた。しかし、中枢側肺動脈の硬化を直接的に定量化した報告はなく、硬化を引き起こす機序も明らかにされていない。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、肺高血圧症患者由来の肺動脈平滑筋細胞や肺動脈組織そのものの粘弾性(レオロジー)を定量化することで、肺高血圧症における中枢側肺動脈の病態と、肺高血圧症治療薬が中枢側肺動脈に及ぼす影響を検討することを目的としている。具体的には、1AFMを用いたヒト中枢側肺動脈に由来する平滑筋細胞の細胞粘弾性測定と、既存の肺高血圧治療薬添加時の粘弾性変化の評価、2AFMを用いた肺高血圧症モデルラットの中枢側肺動脈の組織粘弾性測定と、既存の肺高血圧治療薬添加時の粘弾性変化の評価、3肺高血圧症モデルラットの中枢側肺動脈に由来する各種細胞の細胞粘弾性測定と、既存の肺高血圧治療薬添加時の粘弾性変化の評価、の3つの項目について実験・検討を行っていく。これまでの成果として、1の健常人と肺高血圧症患者の中枢側肺動脈に由来する平滑筋細胞についてAFMを用いて細胞粘弾性の測定を行い、患者由来平滑筋細胞の細胞粘弾性は健常人由来細胞の粘弾性に近い値を示す群と、より粘弾性の高い(硬い)群の二群に分けられること、またシルデナフィルを添加することで患者由来細胞の二群ある粘弾性分布のうち、粘弾性の高い群に属する細胞の比率が減少することが明らかとなった。平成28年度に計画していたAFMを用いたヒト中枢側肺動脈由来平滑筋細胞の粘弾性測定について、計画通り我々が健常人由来・患者由来の細胞粘弾性の分布を測定した。結果、患者由来細胞の粘弾性は、健常人由来細胞の粘弾性に近い値を示す群と、より粘弾性の高い(硬い)群の二群に分けられることが明らかになった。また、既存の肺高血圧治療薬であるシルデナフィルを添加して細胞を培養した後にAFM測定を行うと、健常人由来細胞の粘弾性に有意な変化は認められなかったが、患者由来細胞の粘弾性分布では粘弾性の高い群に属する細胞の比率が減少した。これらの結果から、患者由来細胞のうち、一部の細胞がシルデナフィルに反応し粘弾性が減少した(弛緩した)可能性が考えられた。一方、肺血管拡張作用のある酸素、一酸化窒素投与下での細胞粘弾性測定を計画していたが、これらについては技術的困難を伴ったため測定を行うことができなかった。これまでの成果として、健常人と肺高血圧症患者の中枢側肺動脈に由来する平滑筋細胞についてAFMを用いて細胞粘弾性の測定を行った。すると、健常者の肺血管平滑筋細胞の粘弾性は正規分布をとった一峰性の分布を示すが、患者由来平滑筋細胞の細胞粘弾性は健常人由来細胞の粘弾性に近い値を示す群と、より粘弾性の高い(硬い)群の二群に分けられることが判明した。またシルデナフィルを添加することで患者由来細胞の二群ある粘弾性分布のうち、粘弾性の高い群に属する細胞の比率が減少することが明らかとなった。さらにこの効果は、エンドセリン受容体拮抗薬など、ほかの肺血管拡張薬においても同様の特性や性質が見られることが判明した。

AFMによる細胞粘弾性の測定は、順調に、安定して結果をだすことができており、また、健常者と肺高血圧症患者において、肺血管平滑筋細胞に粘弾性の違いがあることが判明した。ヒト肺動脈性肺高血圧症患者における肺動脈平滑筋細胞において、原子間力顕微鏡を用いて細胞のレオロジー測定を行った。この患者細胞においても、細胞の粘弾性測定は高い再現性をもって、測定可能であった。正常ヒト由来の肺動脈平滑筋細胞における細胞レオロジーと比較してみると、肺動脈性肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞は、高い弾性をもった細胞集団が含まれており、正常と同程度の弾性をもった細胞集団と2群の細胞集団が存在することが明らかとなった。そこで、現在肺動脈性肺高血圧症患者に対して臨床現場で用いられている薬剤であるシルデナフィルを投与すると、正常ヒト由来肺動脈平滑筋細胞では特に有意な反応は見られなかったが、肺高血圧症患者由来肺動脈平滑筋細胞では、高い弾性を持った細胞集団の割合が減少することが明らかとなった。次に、臨床現場で多く用いられているコンビネーション治療の有効性を明らかにするため、系統の異なる2薬剤での併用療法に対する肺動脈平滑筋細胞の反応性を検証した。上記のシルデナフィルに加えて、エンドセリン受容体拮抗薬であるマシテンタンを添加して、原子間力顕微鏡による細胞粘弾性の測定を行った。この実験では、2種類の薬剤による相加効果は認められず、またより低濃度にしたときの有効性も確認できなかった。本研究により、肺動脈性肺高血圧症患者では、肺動脈平滑筋細胞の細胞レオロジーが通常とは異なり、より粘弾性の高い細胞集団が含まれていること、またそれらは肺血管拡張薬に反応して弾性率の低下が起きることが明らかとなった。平成28年度に行ったヒト中枢側肺動脈由来平滑筋細胞の粘弾性測定と、シルデナフィル添加時の粘弾性変化の評価に加え、マシテンタン、リオシグアト、プロスタサイクリンなどによる粘弾性変化についても同様の実験系で評価を行う。また、VEGF阻害剤であるSU-5416を投与後に0.5気圧の低圧チェンバーで3週間飼育し、さらに大気圧下で2週間飼育することで作成できる肺高血圧症モデルラットについて、これらのラットから肺動脈本幹と肺門部より中枢側の左右肺動脈を摘出し、動脈壁を切開することで1mm四方程度の肺動脈壁検体を作成、AFM測定用基板に固定し、組織全体として中枢側肺動脈に粘弾性変化が生じているかを評価する。加えて、測定時に既存の肺高血圧症治療薬を加えることで肺動脈壁の組織粘弾性に変化が生じるか検討する。さらに、中枢側肺動脈から平滑筋細胞・外膜繊維芽細胞を単離・培養し、AFMを用いて細胞粘弾性の測定を行い、肺高血圧症治療薬添加による細胞粘弾性の変化を評価することで、肺高血圧症の病態と治療薬への反応について、どの細胞種が最も寄与しているのかを検討する。上記で得られたin vitroの結果を、生体内でも確認することが必要であると考えられる。したがって、in vivoの系を用いた確認や検証を行っていく。そのため、まず、肺高血圧症モデルラットの作成を行う。これについては、既報の方法であり、我々のグループでは既に確立している。8週齢のラットにSU5416を投与し、その後低酸素環境で3週間飼育する。その後通常酸素下で2週間飼育する。これにより、肺高血圧症モデルラットを作成する。このモデルラットの肺動脈を単離し、切開して内膜面を露出させる。これを材料として、AFMでの測定を行う。内膜面は、一連の作業により、機械的に内皮細胞が剥がれて、平滑筋細胞が露出している部分がある。
ファンフリンジモードLDVを用いた壁面せん断応力測定法の開発

壁面せん断応力測定のためのファンフリンジモードLDVの開発の第一歩として、本年度は光学系の設計及び製作と信号処理系を含めた装置の動作検定を行った。送光部光学系の主な構成要素はレーザー光源(2Wアルゴンイオンレーザ)、ビームスプリッタプリズム、半反射鏡、集光レンズと光学スリットである。当初はレーザ光源から照射されるビームを2本に分割した後に光ファイバによって集光レンズに導くことを計画したが、本年度はビームの集光度と測定体積の光強度との基本的な関係を調べることに重点を置き、送光部光学系はプリズムと反射鏡のみの構成とした。一方、受光系は機動性を高めるために集光レンズ部と光電子増倍管を光ファイバで接続する構成とした。光学スリットには厚さ2mmの光学ガラス上の0.1μのクロム被膜に電子ビーム感光法により幅1μ、長さ400μのスリットを10μ間隔で2本平行に設けたものを用いた。2本のレーザビームを別々のスリットに集光することが予想以上に困難であったために、本年度は単一のビームをそのままスリット部に照射して測定体積の検証と受光部光学系の動作検定を行うにとどめた。干渉縞の確認には、スリットを設けた供試壁面に対して垂直な軸の周りを壁面からの任意の距離の平面上で回転させることができる光散乱装置を製作し、壁面からの距離1.2mmから4mmの範囲で散乱光の周波数変化を調べた。その結果、この測定領域での散乱光の周波数は100Hzから285Hzの間で壁面からの距離に比例して直線的に変化し、測定体積中の干渉縞が設計どおりに形成されていることが確認できた。本年度は動作原理の確認を行なったが、今後、測定体積の光強度を向上するためのスリットへの集光部の改良が最も重要であると考えられる。
マツノマダラカミキリ誘引物質の活性をマスクする物質の探索

(1)アカマツ幹の精油を-80°Cのシリカゲルカラムで炭化水素画分とマツノマダラカミキリ雌成熟成虫誘引物質を含む含酸素画分に分画し,室内生物検定(飛翔・歩行・忌避行動観察)を行った。その結果,炭化水素画分中に誘引物質の活性をマスクする物質が含まれていることが明らかとなった。(2)葉の精油の炭化水素画分にもマスク物質が含まれる。葉の精油の含酸素画分には忌避物質が含まれる。(3)TLCとGCを用いて,幹及び葉の精油の減圧蒸留残留油からマスク物質を95.198.1%の純度で分離した。(4)この粗物質は雌成虫の誘引源への定位行動を停止させ,その場で静止姿勢を持続させる新規な作用を示す。(5)この粗物質はきわめて不安定で,例えば,n__--ペンタン溶液として暗所でN_2下,-20°Cで保存しても初めの10日間で60%が別の物質に変化してしまう。但し,油状物は比較的安定である。(6)TLC/GCに代わる方法として,減圧蒸留残留油からリクロソルブRP-18カラムを用いた逆相HPLCによる迅速で効率的なマスク物質単離法を確立した。(7)今後,単離物質についてさらに詳細に検定し,マスク物質を同定する。その上で,この新規な作用の機作を解明したい。(1)線虫未感染アカマツ葉部、木部精油から低沸点モノテルペン炭化水素画分(マスク活性なし)を減圧蒸留で除き、残留油を得た。(2)残留油から含酸素テルペン画分(マスク活性なし。葉部由来の画分は忌避活性を示す。木部由来のものに誘引物質(+)-juniperol,(+)-pimaralが含まれる。)を逆相HPLCカラムLiChroprep RP 18(Me OH/H_2O及びMeOH)で除き、高沸点炭化水素画分を得た。(3)高沸点炭化水素画分をさらにシリカゲルTLCで分画し、マスク活性画分(n-ぺンタン, Rf0.35-0.56)を得た。(4)この画分からGC 10%PEG 20Mガラスカラムで活性粗物質を分取した。(得られた知見)(1)得られた粗物質(純度約95%)は誘引活性画分(木部含酸素テルペン画分)の活性を80%マスクする。2種の誘引物質それぞれにたいしても、混合物にたいしても同様に働く(雌を用いた実験)。(2)この粗物質は行動を停止させ、静止させる作用を示す。忌避活性なし。(3)マスク活性物質は葉部にも木部にも存在する。(4)主成分は不安定な物質であり、窒素下、暗所、-20°Cのn-ペンタン中で数ヶ月で消失する。但し精油中では比較的安定。他の単離法を検討中。(1)線虫未感染アカマツ葉部と木部の精油から減圧蒸留で低沸点モノテルペン炭化水素を除き,それぞれの残留油を得た。(2)残留油をシリカゲルTLCで分画し,マスク活性画分を得た。(3)木部マスク活性画分からGCでマスク粗物質X_Tを純度95.1%で,葉部画分からマスク粗物質X_Fを純度98.5%で分離し,n-ペンタタン溶液の状態で-20°C,N_2下,暗所でいったん保存した。(4)逆相HPLCでマスク物質の精製を試みた時,物質X_TもX_Fもほとんど消失していた。HPLCによる単離を検討したが,この時は(3)をうわまわる成果は得られなかった。(5)生物検定は7月下旬8月中旬にしか行えないので,やむなく(3)によって,粗物質X_T,X_Fを得た。

(6)雌を用いて室内検定(飛翔・歩行による正負の移動,その他の行動観察)を行った結果,粗物質X_T,X_Fは,定位行動を停止・静止させ,結果的に誘引物質の活性をマスクすることを確認した。(7)改めてHPLCでマスク物質の精製を試みた結果,減圧蒸留油から3段階でマスク物質を単離することができた。数十倍にスケールを上げることも可能となった。
遺伝子相同組み換え中間体Holliday分岐切断機構の立体構造解析

今年度はホリデー分岐および複製フォークに作用する古細菌Hefの更なる立体構造解析を行った。まず、HefのN末端より三分の二を占めるヘリカーゼドメインの立体構造解析を行い、原子レベルで立体構造を決定した。Hefのヘリカーゼドメインは構造的に三つのドメインに分けることができ、このうちの二つのドメインはヘリカーゼに共通して見られるフォールドを有していた。これに対して、Hef特異的ドメインは他のヘリカーゼには見られないアルファーヘリックスのみからなるドメインであった。このドメインの機能を調べるため欠失変異体およびアミノ酸残基特異的置換変異体を作成し、ヘリカーゼ活性を測定した。その結果、このドメインはATP加水分解活性を保持していたものの、複製フォークを解消する機能が欠失していた。しかし、興味深いことに、ホリデー分岐の解消機能は有しており、二つのDNA基質間で異なる認識機構が存在していることがわかった。一方、C末端に位置するヘリックスヘアピンヘリックス(HhH)ドメインについても立体構造解析を行い、原子レベルで立体構造を決定した。このドメインは、昨年度の生化学的解析から予想されたように結晶中で二量体を形成していた。その相互作用は今までに知られている様式とは異なり、疎水性相互作用による強固な二量体を形成していた。HhHドメイン変異体を作成したところ、このドメインはヌクレアーゼ活性に必須であった。さらに、タンパク質-DNA相互作用を解析するためフットプリントを行ったところ、ヌクレアーゼドメインはフォーク構造の中心部を認識し、HhHドメインは二重鎖DNAを認識していることがわかった。以上の解析および昨年度までの解析から、ホリデー分岐を切断するHjcタンパク質の立体構造と機能、複製フォークを認識切断するHefの立体構造と機能が明らかになった。これらの結果より、ホリデー分岐や複製フォークがいかにして認識され切断されるかが解明された。遺伝子の複製、修復、組み換えはあらゆる生物にみられ、生命の維持に必須な現象である。これらの過程においてそれぞれフォーク、バブル、フラップと呼ばれるDNA中間体が形成されることが知られている。XPF/Rad1/Mus81蛋白質群はこのような中間体を認識して切断する酵素で、真核生物において広く保存されているが、現在のところその立体構造及び作用機序は明らかにされていない。我々は、この蛋白質群のメカニズムを原子レベルで明らかにすべく、まず古細菌XPF/Rad1/Mus81相同蛋白質の立体構造及び機能解析を行った。Hefはすべての古細菌においてみられるXPF/Rad1/Mus81ホモログで、複製フォークを特異的に認識して分岐点移動反応を行い、切断する。我々は超高度好熱菌Pyrococcus furiosusよりHefを調整し、ドメイン解析及びDNA切断活性を有するドメインのX線結晶構造解析を行った。Hefは一次配列上、N末端のヘリカーゼ領域とC末端のヌクレアーゼ領域から構成されているが、ドメイン解析によりヌクレアーゼ領域はさらに二つの安定なコア(ヌクレアーゼドメイン、ヘリックスヘアピンヘリックス(HhH)DNA結合ドメイン)からなることが分かった。ヌクレアーゼドメインの結晶構造解析を行ったところ、立体構造は制限酵素でみられるものと同じフォールドを有していた。この領域中のGDX_nERKX_3D配列は高度に保存されているが、機能的には制限酵素におけるPDX_n(E/D)XK配列に相当し、活性中心を構成することが変異体解析より明らかになった。また、XPF/Rad1/Mus81蛋白質群はすべて二量体を形成することが知られているが、結晶構造及び変異体解析より二量体の接触面はヌクレアーゼドメインとHhH DNA結合ドメインの二ヶ所に存在することが分かった。これら二ヶ所の接触面を同時に破壊した場合にのみ単量体となり、なおかつこの単量体はDNA切断活性が非常に低下していた。これらの解析からHefを含むXPF/Rad1/Mus81蛋白質群における共通の分子機構が明らかになった。

以上の解析および昨年度までの解析から、ホリデー分岐を切断するHjcタンパク質の立体構造と機能、複製フォークを認識切断するHefの立体構造と機能が明らかになった。これらの結果より、ホリデー分岐や複製フォークがいかにして認識され切断されるかが解明された。
エストロゲンによるCD4+CD25+胸腺細胞の分化制御と原発性胆汁性肝硬変

自己免疫現象により小葉間胆管傷害をきたす原発性胆汁性肝硬変は、肝臓における代表的な自己免疫疾患で、胆管上皮に対する細胞性免疫により慢性非化膿性破壊性胆管炎をきたすと考えられている。多くの自己免疫疾患は女性に好発するが、本症も例外ではなく、症例の9割を女性が占め、閉経時期を中心に発症する。エストロゲン欠損マウスの胸腺ではCD3+TCRβhigh胸腺細胞の激減とCD4+CD25+胸腺細胞の減少、CD4+CD8+CD25+胸腺細胞の増加が特徴で、加齢とともに自己反応性T細胞浸潤が顕在化する。エストロゲン欠損マウスではエストロゲンの投与によりCD4+CD8+CD25+胸腺細胞数やCD4+CD25+胸腺細胞数は正常化し、CD3+TCRβhighの胸腺細胞が誘導され、エストロゲンの補充療法により加齢に伴う自己反応性T細胞浸潤の頻度は著しく低下する。そこで、胸腺細胞の正常な分化、ことにCD4+CD8+CD25+胸腺細胞からCD3+TCRβhigh胸腺細胞への分化過程にエストロゲンの存在が不可欠で、その欠乏により自己反応性T細胞の増殖が生じるのではないかと考え、摘出胸腺細胞のorgan cultureを行った。その結果、正常血清添加培養液中ではCD4+CD25+胸腺細胞数やCD3+TCRβhigh胸腺細胞数の増加が観察された。しかし、抗エストロゲン抗体添加正常血清あるいはエストロゲン欠損マウス由来血清を添加した培養液中ではCD4+CD25+胸腺細胞数やCD3+TCRβhigh胸腺細胞数の改善は困難であった。このような成績は、自己反応性T細胞の適切な排除過程に関与するCD4+CD25+胸腺細胞の成熟、特にCD4+CD8+CD25+胸腺細胞からCD3+TCRβhigh胸腺細胞への分化過程にエストロゲンの存在が不可欠である可能性を示唆する所見と考えられた。すでに我々は内因性エストロゲン欠損マウスの胸腺ではCD3^+TCRβ^<high>胸腺細胞が激減している一方、CD4^-CD8^-CD25^+胸腺細胞に匹敵する数のCD4^+CD8^+CD25^+胸腺細胞が存在していることを明らかにしている。このCD3^+TCRβ^<high>胸腺細胞は成熟T細胞に近い特性を有する細胞集団であることから、エストロゲン欠損マウスでは成熟胸腺細胞の産生の低下が示唆される。しかし、CD4^-CD8^-胸腺細胞の細胞廻転を検討すると意外にも亢進が観察され、CD4^+CD8^+CD25^+胸腺細胞の段階でTCRβ^<high>胸腺細胞への分化が阻害されていることが明らかになった。そこで、このCD4^+CD8^+CD25^+胸腺細胞集団を胸腺より単離し、エストロゲンの存在下にin vitroにてCD3^+TCRβ^<high>胸腺細胞への分化誘導を試み、成功した。また、今回解析に用いる系でも従来より原発性胆汁性肝硬変のモデルとして用いられてきたGVHモデルを作成することが可能であり、健常マウスの末梢CD4^+CD25^+T細胞の移入により胆管病変の進行が軽度ではあるが有意に抑制されることが明らかになった。

さらに、内因性エストロゲン欠損マウスより得た胸腺細胞からエストロゲンの存在下にin vitroにて、CD3^+TCRβ^<high>胸腺細胞への分化誘導を行った細胞集団においても胆管病変の抑制が観察された。今後、CD3^+TCRβ^<high>胸腺細胞への分化誘導法を遺伝子の発現レベルで明らかにすることにより、自己免疫疾患であるにも拘わらず有効な免疫学的治療法が見いだされていない原発性胆汁性肝硬変治療の新しいストラテジーを見いだせるものと考えられる。自己免疫現象により小葉間胆管傷害をきたす原発性胆汁性肝硬変は、肝臓における代表的な自己免疫疾患で、胆管上皮に対する細胞性免疫により慢性非化膿性破壊性胆管炎をきたすと考えられている。多くの自己免疫疾患は女性に好発するが、本症も例外ではなく、症例の9割を女性が占め、閉経時期を中心に発症する。エストロゲン欠損マウスの胸腺ではCD3+TCRβhigh胸腺細胞の激減とCD4+CD25+胸腺細胞の減少、CD4+CD8+CD25+胸腺細胞の増加が特徴で、加齢とともに自己反応性T細胞浸潤が顕在化する。エストロゲン欠損マウスではエストロゲンの投与によりCD4+CD8+CD25+胸腺細胞数やCD4+CD25+胸腺細胞数は正常化し、CD3+TCRβhighの胸腺細胞が誘導され、エストロゲンの補充療法により加齢に伴う自己反応性T細胞浸潤の頻度は著しく低下する。そこで、胸腺細胞の正常な分化、ことにCD4+CD8+CD25+胸腺細胞からCD3+TCRβhigh胸腺細胞への分化過程にエストロゲンの存在が不可欠で、その欠乏により自己反応性T細胞の増殖が生じるのではないかと考え、摘出胸腺細胞のorgancultureを行った。その結果、正常血清添加培養液中ではCD4+CD25+胸腺細胞数やCD3+TCRβhigh胸腺細胞数の増加が観察された。しかし、抗エストロゲン抗体添加正常血清あるいはエストロゲン欠損マウス由来血清を添加した培養液中ではCD4+CD25+胸腺細胞数やCD3+TCRβhigh胸腺細胞数の改善は困難であった。このような成績は、自己反応性T細胞の適切な排除過程に関与するCD4+CD25+胸腺細胞の成熟、特にCD4+CD8+CD25+胸腺細胞からCD3+TCRβhigh胸腺細胞への分化過程にエストロゲンの存在が不可欠である可能性を示唆する所見と考えられた。
貧困はどのように子どもの健康を蝕むのか？媒介要因の解明と子どもの貧困対策の開発

2018年度までに、足立区における小学校1年生の縦断悉皆調査を4年生まで追跡することができた。さらに、この調査から得られたデータを用いて、以下の9本の論文を執筆し出版した。具体的には、1)子どもの睡眠が不規則であると問題行動が多くなることを解明した。2)両親の帰宅時間がともに遅い場合に子どもの問題行動が多いことを解明した。3)子どもの留守番頻度が多いと子どもの問題行動が多くなること、レジリエンスが高まるわけではないことを明らかにした。4)野菜から食べる「ベジファースト」政策によって小児肥満を予防できる効果があることを明らかにした。5)貧困世帯での子どもへの虐待との関連があること、それは地域のつながりおよび親のメンタルヘルスを媒介していることを明らかにした。6)地域レベルのソーシャルキャピタルが低い場合に子どもの虐待のリスクが高まることを明らかにした。7)子どもの自己コントロール能力が低い場合に、子どもの虫歯リスクが高いことを明らかにした。8)祖父母と同居している場合に、縦断調査で共変量を正しく調整した場合、子どもの肥満リスクは低くなることがわかった。9)地域のソーシャルキャピタルが高い場合に、MRワクチン第2期の接種率が高まることが明らかになった。さらに、子どもの貧困と自己肯定感との関連について解析を進め、貧困であっても解決可能な要因としてロールモデルやサードプレイスの存在が重要であることを明らかにし、関連学会で発表した。足立区の行政とのやりとりもこれまでの信頼関係のもと、大きな問題なくよく連携をとって進めることができている。これまでの研究ノウハウが蓄積され、スムーズにロジスティクスを進めることができ、論文執筆に十分な時間を割り当てることができている。2019年度は小1の定点観測の年なので、これまでの質問紙を中心に悉皆調査を実施する。さらに、3年前に中学2年生であった参加者のうち同意の取れた参加者に追跡調査を行う。また、中2において採血をおこなっているので、生活環境と採血データとの関連に関する解析を進める。また、不登校のリスク要因の解明、生活保護の影響など貧困と子どもの健康に関する重要な課題について解析および論文執筆を進める。我が国における子どもの貧困の実態とそれがもたらす健康や学力への影響について、その媒介要因はほとんど明らかになっていない。本研究の目的は、その悉皆調査を前向きに追跡し健康状態や学力を評価し、修正可能な要因である栄養状態および非認知能力が媒介しているという仮説を検証することである。平成28年度は、悉皆調査のコホートである小学校2年生の5,351人に質問票を配付し、4、583人から回答票を回収し、このうち調査への同意が得られなかった者と回答票が白紙であった者を除いた4,358人(有効回答率81.4%)を分析対象者とした。さらにサブコホートとして小学校4年生は616人を対象に質問紙を配布し、534人から有効回答を得た(有効回答率86.7%)。小学校6年生は623人を対象に質問紙を配布し、530人から有効回答を得た(有効回答率85.1%)。さらに中学校2年生は755人を対象に質問紙を配布し、588人から有効回答を得た(有効回答率77.9%)。生活困難世帯を年収300万未満、子どもの生活必需品の非所有、ライフライン等の支払い困難経験で定義したところ、小2で1040世帯(23.9%)、小4で147世帯(27.5%)、小6で135世帯(25.5%)、中2で177世帯(30.1%)が該当した。生活困難世帯と非生活困難世帯では、生活習慣および健康の様々な面において差が見られた。これらの結果は足立区の子どもの健康・生活実態調査報告書としてまとめられ、ホームページで公開することにより社会還元することができた。足立区における質問紙調査は順調に進んでいる。生体試料については学校での実施が困難であったため、卒後に実施するように計画を変更した。平成29年度は、平成28年度に実施したデータの解析を行い、野菜から食べることと肥満予防との関連に関する研究、子どもの睡眠の規則性と問題行動およびレジリエンスとの関連に関する研究、留守番をすることと問題行動およびレジリエンスとの関連に関する研究、子どもの自己コントロール能力と虫歯との関連に関する研究について論文化することができた。さらに、小学校1年生に悉皆調査を実施し、平成27年度に実施した小1の悉皆調査と比較することでこの2年間の政策評価を行なった。具体的には、区が学校を通じて配布・回収を行い、小学1年生(69校)(回答者は保護者)の5160名を対象とし、4208名(81.6%)から有効な回答が得られた。これまでの調査同様、1世帯年収300万円未満、2生活必需品の非所有、3支払い困難経験のうち、少なくとも一つでも該当する世帯を「生活困難世帯」として定義した。その結果、平成29年度においては21.7%の子どもがどの学年においても生活困難にあることがわかった。これは、平成27年度の実態より統計的にも有意な改善傾向にあった。