hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
FNA-FISH法による口腔扁平上皮癌の遺伝子数的異常解析の研究

われわれがこれまで行ってきた口腔扁平上皮癌に対してFNA-FISH法による分子遺伝学的解析の経験を活かし、SNP(single-nucleotide polymorphism)マイクロアレイを用いた全ゲノムコピー数の網羅的解析を行った。具体的には頸部リンパ節転移を生じた舌扁平上皮癌症例を対象に高密度のSNPマイクロアレイ)を用いて、ゲノムコピー数変異(CNA)に関して原発巣と転移巣間での相同性および相違性を評価した。結果、20q11.2の増幅は統計学的に有意に転移巣特異的な変異であることが示され、そのうちの一遺伝子であるE2F1が転移過程へ大きく関与していることが示唆された。「研究目的」FNA-FISH法の適応や限界などの評価を行いながら、口腔癌の発生・進展への関与が報告されている遺伝子群の数的異常解析を行う。さらに、得られた遺伝情報と患者の予後・頸部リンパ節転移などの臨床的・病理組織学的データとの関連性について分析する。これらの結果から個々の癌の特性を診断し、治療計画立案への応用や予後判定のバイオマーカーとして可能性について検討する。「研究実地計画」当科にて口腔扁平上皮癌と診断され、外科的切除術が施行された摘出検体に対し、fine-needle aspiration(穿刺吸引法)を用いて癌細胞をサンプリングし、染色体スライドを作成する。遺伝子プローブを用いて遺伝子部位及び染色体セントロメア部位にハイブリダイズさせ、それぞれのシグナルについて蛍光顕微鏡を用いて観測・測定を行う。得られた遺伝情報と臨床的・病理組織学的データとの関連性について統計学的にて分析を行い、有用な予後因子と成り得る遺伝子の抽出を行う。最終的に、抽出された遺伝子の数的異常を一度に解析可能なカクテルプローブの作成を試みる。1、当科にて口腔扁平上皮癌の診断の下、外科的治療を施行した患者の切除物より、FNAを用いて癌細胞のサンプリングを行い、染色体スライドを作製する。2、口腔扁平上皮癌の発生・進展に関与していると報告されているcyclin D1 (11q13)、p16(9p21)などの細胞周期関連遺伝子プローブを用いてサンプリングした検体に対して遺伝子部位と染色体セントロメア部位にハイブリダイズさせ(two-color FISH法)、それぞれのシグナルを当科現有設備の蛍光顕微鏡オリンパスBXを用いて観察・測定を行う。3、コントロール実験として、正常ヒトリンパ球に由来した染色体にFISH法を行いcut off値を決定する。当科にて口腔扁平上皮癌と診断され、外科的切除術が施行された摘出検体に対し、fine-needle aspiration(穿刺吸引法)を用いて癌細胞をサンプリングし、染色体スライドを作成した。遺伝子プローブを用いて遺伝子部位及び染色体セントロメア部位にハイブリダイズさせ、それぞれのシグナルについて蛍光顕微鏡を用いて観測・測定を行った。得られた遺伝情報と臨床的・病理組織学的データとの関連性について統計学的にて分析を行い、有用な予後因子と成り得る遺伝子の抽出を行った。最終的に、抽出された遺伝子の数的異常を一度に解析可能なカクテルプローブの作成を試みることを検討した。1.FNA-FISH法を引き続き行い、症例検体数を増やす(現在まで保存してきた検体を含め約200例を目標とする)。2.FNA-FISH法を用いて出したデータを統計学的に解析し、各遺伝子の数的変化と臨床的・病理組織学的情報との関連性を検討する。これらの結果から各遺伝子の異常が個々の癌における特性を導き出し、治療計画立案や予後診断のマーカーと成り得るのか検討する。3.各細胞周期関連遺伝子の関連性についても調べバイオマーカーとして有用性の高い遺伝子を抽出し、一度に複数の遺伝子をハイブリダイズ可能なカクテルプローブを作製する。これにより一回のFISH法でより効率的に複数の遺伝子の数的異常を観察可能となる。4.p16のFISH法による遺伝子解析は現在確立化されていないため、他の遺伝子解析(PCR法・免疫染色法)との関連性についても比較検討する。5.報告書の作成。その経験を活かし、FNA-FISH法を用いた特定の染色体領域のコピー数異常の解析にとどまらず、SNPマイクロアレイを用いた全ゲノムコピー数を網羅的に評価した。具体的には頸部リンパ節転移をきたした舌癌症例を用いて原発巣および転移巣からそれぞれゲノムDNAをサンプリングし、それらをOncoScanFFPE Assay kit(Affymetrix社)を用いてコピー数変異(Copy number alteration:CNA)の解析をおこない、その結果舌癌の転移過程において、原発巣・転移巣はそれぞれ多種多様な細胞集団で構成されており、転移に直接関与するCNAが存在する可能性を示唆した。今後、可能であれば、SNAマイクロアレイで抽出されたCNAについて「次世代シークエンサー」という手法で解析することにより、この仮説の検証が可能になると考えている。さらに臨床検体を用いているため、それら各症例の臨床病理組織学的データとの関連性についても統計学的に評価することができた。その結果、主に細胞周期関連遺伝子であるCyclin D1およびp16遺伝子と頸部リンパ節転移や予後との関連性について報告することができた。その経験を活かし、FNA-FISH法を用いた特定の染色体領域のゲノムコピー数異常の解析にとどまらず、SNP(single-nucleotide polymorphism)マイクロアレイを用いた全ゲノムコピー数の網羅的解析を行った。具体的には頸部リンパ節転移を生じた舌扁平上皮癌症例における原発巣および転移巣それぞれの臨床標本からゲノムDNAを抽出し、高密度のSNPマイクロアレイであるOncoScan

FFPE Assay (Affymetrix)を用いて、ゲノムコピー数変異(CNA)およびコピー数変異のないヘテロ接合性消失(CN-LOH)に関して原発巣と転移巣間での相同性および相違性を評価した。その結果、20q11.2の増幅は統計学的に有意に転移巣特異的な変異であることが示され、転移過程への大きな関与が示唆された。この解析結果を検証するために、別コホートにおいて20q11.2上の候補遺伝子の発現を免疫組織染色にて評価した。その結果、E2F1の発現が原発巣に比べ転移巣で有意に亢進がみられた。本研究のように網羅的に全ゲノムコピー数解析を行って候補遺伝子を絞り込んだ上で、次のステップとしてより多数の臨床標本を対象にFNA-FISH法を用いて解析を行うことで、臨床応用が可能になると期待される。われわれがこれまで行ってきた口腔扁平上皮癌に対してFNA-FISH法による分子遺伝学的解析の経験を活かし、SNP(single-nucleotide polymorphism)マイクロアレイを用いた全ゲノムコピー数の網羅的解析を行った。具体的には頸部リンパ節転移を生じた舌扁平上皮癌症例を対象に高密度のSNPマイクロアレイ)を用いて、ゲノムコピー数変異(CNA)に関して原発巣と転移巣間での相同性および相違性を評価した。結果、20q11.2の増幅は統計学的に有意に転移巣特異的な変異であることが示され、そのうちの一遺伝子であるE2F1が転移過程へ大きく関与していることが示唆された。1FNA-FISH法の実地継続をおこなっており、症例検体数を増やしている。2FNA-FISH法を用いて出したデータを統計学的に解析し、各遺伝子の数的変化と臨床的・病理組織学的情報との関連性を検討している。3各細胞周期関連遺伝子の関連性についても調べており、バイオマーカーとして有用性の高い遺伝子を抽出する段階へ至っている。FNA-FISH法を用いた特定の染色体領域のコピー数異常の解析にとどまらず、SNPマイクロアレイを用いた口腔扁平上に癌における全ゲノムコピー数を網羅的に評価する。具体的には頸部リンパ節転移をきたした舌癌症例を用いて原発巣および転移巣からそれぞれゲノムDNAをサンプリングし、それらをOncoScanFFPE Assay kit(Affymetrix社)を用いてコピー数変異(Copy number alteration:CNA)の解析をおこない、その結果舌癌の転移に直接関与するCNAの特定を目標とする。医歯薬学1FNA-FISH法を引き続き行い、症例検体数を増やす(現在まで保存してきた検体を含め約200例を目標とする)。2FNA-FISH法を用いて出したデータを統計学的に解析し、各遺伝子の数的変化と臨床的・病理組織学的情報との関連性を検討する。これらの結果から各遺伝子の異常が個々の癌における特性を導き出し、治療計画立案や予後診断のマーカーと成り得るのか検討する。3各細胞周期
細胞外酵素ADPリボシルシクラーゼBST-1/CD157の腸管における機能

細胞膜外ADPリボシルシクラーゼCD157と相同体CD38の単独あるいは二重欠損マウスを用いてCD157の腸管における機能を解析した。CD157とCD38の産生細胞は腸管における局在が異なる。CD157欠損マウスのDSS誘発大腸炎が軽度であったことはCD157の腸炎促進機能を示唆する。無菌化CD157欠損マウスでは、SPFでは認められなかった細胞動態の異常表現型が認められた。二重欠損マウスの糞便T-RFLP解析では、ある種の腸管常在細菌叢の比率が相対的に低下し、血漿メタボローム解析では複数の経路の代謝産物に変動を認めた。ADPリボシルシクラーゼが腸内細菌叢の制御に関与することが明らかとなった。1. C57BL/6J遺伝子背景のCD157KO,CD38KO,CD38/CD157DKOの腸管免疫系の解析:CD157とCD38の臓器別遺伝子発現を定量し、肺、腎、肝、胃、小腸、大腸、胸腺、脾臓、表在リンパ節(sLN)、腸間膜リンパ節(MLN)、パイエル板において、両者の遺伝子発現を認めた。CD157の発現が優位の臓器は腎で、CD38優位の臓器は肝臓、大腸、脾臓であった。CD157タンパク質の局在を免疫染色法により確認した。HE染色法では形態異常を認めなかった。CD157KO,CD38KO,CD38/CD157DKOの3,6ヶ月齢の体重、小腸・大腸の長さに差はない。しかし、CD38KOとCD38/CD157DKOにおいてMLNの細胞数が2倍以上に増加していた。全身性免疫系の評価として血清IgM,IgA,IgGを測定した。CD157KO雄では野生型と有意差はなかった。しかし、雌ではIgMが3分の1に低下し、IgAが2倍に増加した。CD38/CD157DKO雄でIgAが増加した。胸腺非依存性抗原TNP-Ficollに対する抗体産生では、CD38/CD157DKO雌でTNP特異的IgM, IgGが1.61.9倍に増加した。2.脾臓細胞の試験管内増殖反応:LPS,コンカナバリンA,抗IgM,抗CD3ε,抗CD38抗体の刺激によるCD157KOの増殖反応は野生型と差がなかった。3.腸内常在細菌叢がCD157の機能に及ぼす影響の解析:無菌化CD157KOの作出は委託により計17匹の無菌化CD157KOを得て7-8週齢で解析した。対照の無菌化C57BL/6Jと同様、虫垂の腫大が認められた。脾臓、MLN、小腸腸管上皮リンパ球(IEL)、小腸粘膜固有層リンパ球(LPL)の細胞数では無菌化C57BL/6Jと比較して、IEL,LPLの減少と脾臓とMLNの細胞数増加を認めた。DNP-OVAとアラムを用いた胸腺依存性抗原応答解析では、CD38又はCD157の単独欠損では影響が認められないのに対して、CD38/CD157 DKOの初回免疫21日後の抗DNP-IgA高値と追加免疫後7日の抗DNP-IgM低値が認められた。これらの免疫応答にADPリボシルシクラーゼが関与する可能性を示唆する。CD157KOの1型胸腺非依存性抗原(TI-1Ag)TNP-LPSに対する抗体産生応答では、血清抗TNP-IgM,抗TNP-IgGのいずれもが野生型の約2倍の高値を示した。C57BL/6J(B6J)の遺伝子背景で初めて明瞭となった予想外の表現型である。そこでB細胞(造血系)と白脾髄間質細胞(非造血系)いずれのCD157によるものかを検討するために、X線照射骨髄キメラマウスを作成し、TNP-LPS応答を解析したところ、造血系がCD157KOであれば、非造血系細胞のCD157の有無とは無関係に抗TNP-LPS応答が亢進していた。即ち、B細胞のCD157はTI-1Agを負に制御していることが明らかとなった。2.腸内常在細菌叢がCD157の機能に及ぼす影響の解析:26年度の解析で無菌化CD157は無菌化B6Jと比較して腸間膜リンパ節(MLN)の細胞数が増加していること、そして無菌環境からSPF環境へ移動後1週間には、MLN数がさらに増加することを見出だした。27年度には、無菌化B6Jを購入し、対照群を補うべく追加実験を行った。その結果、B6Jにおいては無菌からSPFへの環境変化によってもMLN数の増加は認められ無かったことから、CD157は腸内細菌叢存在下の免疫系細胞の局在あるいは組織分布の制御に関与するという興味深い可能性が示唆された。1. CD157KO,CD38KO,CD38/CD157DKOの腸管免疫系の解析:腸管免疫系と対比させるための全身性免疫系の解析を進めて来たが、TI-1Agに対する抗体産生応答がCD157KOで亢進しているとの予想外の表現型が発見された。

この効果が造血系・非造血系のいずれのCD157の機能を反映するものか、という重要な問題を解決するために、X線照射骨髄移植キメラを作成し、その抗体産生応答を解析した。その結果、おそらく造血系細胞の中でもB細胞表面のCD157がTNP-LPSに対する応答を抑制性に制御している可能性を明らかにした。これらの一連の取り組みを優先して進めたために、腸管免疫系の解析を十分に進めることができなかった。TNP-LPSはTI-1Agの解析に有用なモデル試薬であるが、この異常応答の機序がCD157欠損細胞のLPSに対する反応性亢進を内包するならば、粘膜免疫系が対峙する腸管内常在細菌叢に対する応答においても影響をもたらしている可能性があり、今後、粘膜免疫系の解析を進める上で重要な知見を得たと言える。2. CD157やCD38の欠損が腸管組織構築に及ぼす影響の形態学的解析:腸管組織の発生・再生、神経支配、運動に関する構築異常を評価するための抗原として、c-Kit, nestin, LGR5, BMI1,平滑筋アクチン, BMPR2の抗体を用いた免疫染色の条件検討を開始した。3. CD157の腸管幹細胞制御機能の試験管内解析:腸管organoidcultureのキットを購入し、条件検討を開始した。4.腸管内常在細菌叢がCD157DKOの腸管機能制御機構に及ぼす影響の解析:26年度で前倒しに作成した無菌化CD157KOの予備的解析によりCD157KOの表現型の中で、腸内細菌叢依存性が示唆されるものを免疫系と精神神経系で見出だした。1. CD38とCD157の腸管における局在:野生型マウスの腸管の凍結切片を蛍光免疫染色法で解析した。抗CD157抗体の反応性は、空腸において粘膜上皮の刷子縁部分が最も強く、絨毛内にも陽性細胞が散在する。CD38は十二指腸から結腸まで上皮細胞から粘膜固有層までほぼ全ての領域で産生細胞が認められた。2. ADPリボシルシクラーゼが腸管内常在細菌叢に及ぼす影響:8週齢雄のCD38/CD157DKOとC57BL/6J各5匹の血漿・糞便を採取し凍結保存した。CE-TOFMSにより血漿のメタボローム解析を行った結果、253(カチオン145、アニオン108)のピークが検出された。代謝経路の解析では、ニコチナマイド代謝の他、プリン代謝、中心炭素代謝においてCD38/CD157DKOの血漿中代謝物質に顕著な変動が認められた。代謝経路図に乗らない物質で増減しているもの9種が検出された。糞便のT-RFLP解析によりCD38/CD157DKOにおいては、腸管内常在細菌叢の代表的な5種類のうち、1種類の相対的比率が低下していた。2種類のADPリボシルシクラーゼが腸内常在細菌叢の制御に関与することを示す。しかし、ばらつきがあるので条件を整えて再検する必要がある。3.放射線障害がCD157KOの腸管機能制御機構に及ぼす影響の解析:8週齢雄のCD157KOと野生型に12GyのX線を照射したところ、4日後の骨髄・脾臓の細胞数はCD157KOの方が2倍以上多かった。腸管組織像はHE染色で見る限り、顕著な差はない。CD157KO群の平均体重は対照群より20%大きかったため、体重の揃った再実験が必要である。4. CD157の大腸炎症反応における機能解析:3%DSS飲水による大腸炎を解析したところ、CD157KOの6,7日目の体重減少は野生型対照より少なく、組織学的にも粘膜の破壊像が軽度であった。細胞膜外ADPリボシルシクラーゼCD157と相同体CD38の単独あるいは二重欠損マウスを用いてCD157の腸管における機能を解析した。CD157とCD38の産生細胞は腸管における局在が異なる。CD157欠損マウスのDSS誘発大腸炎が軽度であったことはCD157の腸炎促進機能を示唆する。無菌化
野生霊長類の薬用植物利用に関する化学的研究:Trema orientalisの抗寄生虫成分を例に

目的野生霊長類の棲む熱帯アフリカの代表的疾病の原因となる寄生虫がある。その中でも最も症状が重篤である住血吸虫に的を絞り、彼らが薬的利用する植物より、虫卵(in vitro)に対して有用な活性を示したステロイド配糖(βシトステロールGlu.)を同定した。目的化合物を大量に合成し、安全性と虫卵抑制活性のin vivo試験をおこない活性の有用性を観る。方法目的化合物の取得には、緩和な方法の酵素反応と化学反応をおこなう。目的化合物の生体内(マウス)での成虫と虫卵数の変化、投与回数を変えて試験する。成果種々条件変化をつけ糖とステロイドの酵素加水反応を試みたが、化合物は認められなかった。化学反応(付加反応)にて目的化合物を取得した。生体への影響として、毒性は細胞生存率から認められなかった。化合物の安定性は酸性条件下では不安定であることが認められた。抗寄生虫試験において、成虫は加in vitroと同様に活性は認められなかったが、虫卵数においては、86%にまで抑制された。しかし、この結果は腹腔内投与の結果である。虫卵は臓器付近の門脈内に存在するため、最良の方法は経口投与である。今後は化合物の胃酸分解による克服の結果が期待される。また抗寄生虫試験以外で、他の機能性を精査したところ、アルドースレダクターゼ阻害活性(in vitro)を有していた。当初提出した研究実施計画内容を充たした。
大腸菌細胞の形態形成・細胞分裂の制御機構の解析

cafA遺伝子の破壊株cafA::catを構築し、その細胞分裂や染色体分配に異常がないことを落射蛍光顕微鏡により確認した。cafA遺伝子と相互作用する因子を細胞分裂変異株の中から検索した。その結果、RNaseEの変異株ams1の温度感受性がcafAプラスミドによって部分的に回復されることを見い出した。また、ams1 cafA::catの二重変異株ではその温度感受性が増強されていた。これは、CafA蛋白質がRNaseE様の活性を持つことを示唆している。さらに、mukA変異株がcafAの過剰発現により死滅することを見い出した。同様な性質を示しmukAプラスミドによって部分的に回復するM21株を新たに分離した。大腸菌の細胞周期におけるカルシウムの役割を明らかにするために、培地中のカルシウムに対して異常な反応を示す変異株を探索した。その結果、カルシウム感受性を示すCS2-29株、カルシウム依存性を示すSH3450株を分離した。CS2-29株のカルシウム感受性にかかわる変異を相補する遺伝子を、コスミドクローンを用いてクローン化した。クローン化した遺伝子をプローブとしてKoharaの大腸菌染色体整列クローンに対してハイブリダイゼーションを行うことによってマッピングした。同様に、SH3450株のカルシウム依存的増殖にかかわる遺伝子について、クローン化、マッピングを行なった。今後、得られた遺伝子の構造決定、遺伝子産物の同定を行なう予定である。さらにカルシウムに関する変異株を探索し、いくつかの候補株を得た。
工学研究を軸とした初等中等教育における横断教科型STEM教育コンテンツ開発と実践

Society5.0が提唱され、グローバル規模で産業構造が変化している現在、イノベーションを創出することのできる次世代の人材育成は重要な課題である。また、2020年より順次導入される次期学習指導要領では、アクティブ・ラーニング(主体的な学修)や理数探究などの導入が計画されている。これらのニーズに対応する教育コンテンツの開発と、そのための環境整備は必要不可欠である。これまでに、「最先端工学研究と初等中等教育過程の教科・科目との対応」を示し「科学技術の社会的な役割や意義」が理解しやすい横断教科型(理科、数学、社会科、技術家庭科等)のSTEAM教育コンテンツとして、デジタル教材の開発を行った。本教材は探究型学習やアクティブ・ラーニング、ICT教育を見据え、タブレットやスマートフォンでも利用可能なものとなっている。本教材では、大規模な工学実験等も映像として教材に加え、より実感を伴った教育コンテンツとしている。また、テキストや利用マニュアルも合わせて開発した。これらを中高生に実際に使用し、効果測定のためのアンケート調査を行った。現在はその結果を分析しているところである。また、これまでの初等中等教育機関との連携について整理し、課題を分析することで、STEAM教育を実施していくための連携システムを強化・発展させた。本研究では、高大接続を充実化し、工学を軸として大学で行われている研究を、初等中等教育向けのSTEAM教育コンテンツとして研究開発および普及を行うとともに、効果的な活動が実施できる連携体制構築、およびSTEAM教育を体系化することを目的としている。現在まで、最先端研究と初等中等教育過程の教科との関連を示し、かつ、科学技術の社会的な役割や意義が理解しやすい横断教科型のSTEAM教育コンテンツとしてデジタル教材の開発を行った。加えて、研究機関でしか実験できないような工学実験などを教材に盛り込み、より実感を伴った教育コンテンツとすることができた。更に、テキストや利用マニュアルも合わせて制作することができた。更に、これまでの初等中等教育機関との連携を発展させて、横断教科型のSTEAM教育を強化していくための新たな連携を構築することができた。当初の計画ではSTEM教育コンテンツ開発としていたが、近年、世界的にも注目・推進されているArtsの要素も盛り込むことができ、STEAM教育コンテンツとして開発することができた。また、3年目以降に計画していた教育コンテンツの活用・普及については、すでに初等中等教育現場で使ってもらい、アンケート調査を行っている。そのため、当初の計画以上に進展していると言える。本研究にて研究開発をした教育コンテンツやデジタル教材について、引き続き、初等中等教育機関へ貸し出しやWEB配信を実施し、利用者に対してアンケート調査を実施し、結果の分析を行う。その後、アンケート調査結果を考慮し、初等中等教育現場で活用可能な教育コンテンツとして改善・改訂する。また、グローバル社会を見据えて、英語化を検討する。更に、効果的なSTEAM教育が実施できる連携体制を確立させるとともに、STEAM教育活動を体系化することで、我が国におけるSTEAM教育の実践方法を明らかにしていく。具体的には以下となる。1.教育コンテンツの活用および普及:本研究により開発したSTEAM教育コンテンツを、初等中等教育機関へ貸し出し、WEB配信を実施する。また、利用者に対してアンケート調査を実施し、利用実績や利用時の課題を分析することで、効果的に使用するために必要な点を整理、課題を抽出し、改善を図る。そして、本教材を活用したSTEAM教育を確立させるとともに、STEAM教育実践を体系化していく。2.教育コンテンツの英語化の検討:研究開発した教育コンテンツの英語化を検討する。3.連携システムの強化:構築した連携システムにInternational school等の新たな機関を加えることで強化し、初等中等教育機関との新たな連携を進めていく近年、グローバル規模で産業構造が変化しているため、イノベーションを作り出す次世代の人材育成は重要な課題である。我が国では、次期学習指導要領の改訂が進められれており、アクティブ・ラーニング(主体的な学び)や横断教科型授業などの導入が計画されている。本研究では、高大接続を充実化し、工学を軸として大学で行われている研究を、初等中等教育向けのSTEM教育コンテンツとして開発し、普及を行う。また、International Schoolと連携して、グローバル社会に対応した教育コンテンツを開発する。そして、効果的な活動が実施できる連携体制およびコンテンツ作りを体系化することを目的としている。これまでに、工学研究と初等中等教育過程の科目の関連を示し、かつ、科学技術の社会的な役割や意義が理解しやすい横断教科型のSTEM教育コンテンツの開発を行なった。コンテンツは探究型学習やアクティブ・ラーニング、ICT教育を見据え、タブレットやスマートフォンでも利用可能なものとなっている。また、これまでの初等中等教育との連携について整理・課題を分析することで、新たな連携システムを構築した。1.教育コンテンツの開発:横断教科型(理科、数学、社会科、技術家庭科等)教育コンテンツとして、探究型学習やアクティブ・ラーニングを見据え、タブレットやスマートフォンでも利用可能な教育コンテンツを開発した。特に、研究機関でしか実験できないような工学実験などを教材に盛り込み、より実感を伴った教育コンテンツとなっている。また、テキスト(利用マニュアル)も合わせて制作した。2.連携システムの開発:これまでの初等中等教育機関との連携を発展させて、横断教科型のSTEM教育を強化していくための新たな連携システムを構築した。

本研究では、高大接続を充実化し、工学を軸として大学で行われている研究を、初等中等教育向けのSTEM教育コンテンツとして研究開発および普及を行うとともに、効果的な活動が実施できる連携体制およびコンテンツ作りを体系化することを目的としている。現在まで、工学研究と初等中等教育過程の科目(理科、数学、社会科、技術家庭科等)の関連を示し、かつ、科学技術の社会的な役割や意義が理解しやすい横断教科型のSTEM教育コンテンツの開発を行なった。コンテンツは探究型学習やアクティブ・ラーニング、ICT教育を見据え、タブレットやスマートフォンでも利用可能なものとなっている。加えて、研究機関でしか実験できないような工学実験などを教材に盛り込み、より実感を伴った教育コンテンツとすることができた。更に、テキスト(利用マニュアル)も合わせて制作することができ、また、これまでの初等中等教育機関との連携を発展させて、横断教科型のSTEM教育を教科していくための新たな連携を構築することができた。2年目以降に計画していた教育コンテンツの活用・普及については、すでに初等中等教育現場で使ってもらい、アンケート調査を行っている。そのため、当初の計画以上に進展していると言える。Society5.0が提唱され、グローバル規模で産業構造が変化している現在、イノベーションを創出することのできる次世代の人材育成は重要な課題である。また、2020年より順次導入される次期学習指導要領では、アクティブ・ラーニング(主体的な学修)や理数探究などの導入が計画されている。これらのニーズに対応する教育コンテンツの開発と、そのための環境整備は必要不可欠である。これまでに、「最先端工学研究と初等中等教育過程の教科・科目との対応」を示し「科学技術の社会的な役割や意義」が理解しやすい横断教科型(理科、数学、社会科、技術家庭科等)のSTEAM教育コンテンツとして、デジタル教材の開発を行った。本教材は探究型学習やアクティブ・ラーニング、ICT教育を見据え、タブレットやスマートフォンでも利用可能なものとなっている。本教材では、大規模な工学実験等も映像として教材に加え、より実感を伴った教育コンテンツとしている。また、テキストや利用マニュアルも合わせて開発した。これらを中高生に実際に使用し、効果測定のためのアンケート調査を行った。現在はその結果を分析しているところである。また、これまでの初等中等教育機関との連携について整理し、課題を分析することで、STEAM教育を実施していくための連携システムを強化・発展させた。
害虫ヤノナミガタチビタマムシの環境を利用した被害軽減

ヤノナミガタチビタマムシの生活史と環境を利用した被害軽減について研究を行った。本害虫の生活史を詳細に知るため、野外調査を実施し、産卵から成虫になるまでの時期と期間を明らかにした。本害虫の寄生によりケヤキは初夏に早期落葉を起こす。その落葉の中に本害虫の終齢幼虫が入っており、この早期落葉から本害虫が羽化、脱出するまでに914日かかる。落葉期間はおよそ25日であり、この間に23回落葉を集め除去することで、本害虫を取り除くことができることを明らかにした。また、本害虫の個体数は早期落葉時期に雨が多いと減少することとそのメカニズムを明らかにした。このことは本害虫の被害予測に役立つと思われる。本年は、ヤノナミガタチビタマムシについて、発生個体数と環境要因の関係を明らかにすること及び本虫の生態を詳細に解明することを目的に、以下の調査を行った。被害林内にトラップを仕掛けて、本害虫を捕獲し、発生頭数をカウントした。今回のデータをこれまでの予備調査データと合わせ、降水量、気温と発生頭数の関係を解析した。その結果、7月と8月の降水量が少ない程、また7月の気温が高い程、本害虫の発生数が多い結果となった。降水量の少ない夏は、気温も高くなる傾向があるため、今後、本害虫多発の原因は、降水量なのか気温なのかを検討する必要がある。降水量と発生個体数の関係調査の一環として、早期落葉したケヤキ葉を持ち帰り、乾燥状態と多湿状態に置き、羽化してくる成虫数を比較した。その結果、今回の調査では、乾燥区と多湿区で羽化してくる成虫数に有意差は認められなかった。今回は早期落葉直後の葉を使用しなかったため差がなかった可能性があり、次回は早期落葉直後の葉を用い同様の試験を行う予定。次に、本害虫の生態をより詳細に明らかにするため、5月はじめ、ヤノナミガタチビタマムシの産卵開始前に、交尾をしている雌雄ペアを12組捕獲し、それを人工環境下で飼育し、産卵数をカウントした。産卵しなかったペアを除き、雌1頭当たり、1340個、平均で24個産卵した。野外調査で、越冬世代から次世代への増加率は、これより明らかに高く、今後、産卵調査を更によい条件下で飼育し、産卵数を再度調査する予定である。また、野外のケヤキの葉上に産卵されたばかりの本害虫卵をマークし、それを継続的に観察し、産卵から成虫羽化までの期間を調査した。その結果、産卵から孵化までは平均14日、産卵から落葉までは37日、産卵から成虫羽化までは、49日間であった。卵の多くが乾燥もしくは物理的な要因で葉から剥がれ孵化できず、卵の死亡率が高かった。ヤノナミガタチビタマムシの発生個体数の年次変動に影響を与える環境要因について引き続き調査を行った。被害林内にトラップを仕掛けて、本害虫を捕獲し、本年度の発生頭数を把握した。本年も害虫の発生が多く、本害虫による被害は激しく、調査林のケヤキはほぼ全ての葉を失った。早期落葉した葉を持ち帰り、乾燥区と加湿区を作成し、成虫の発生頭数を比較した。その結果、乾燥区では加湿区に比べ、成虫の発生頭数が有意に多かった。加湿区では蛹の段階で多くが死亡していた。また早期落葉を異なる温度条件下に置いた所、27.5°Cで成虫の発生数が有意に少なかった。飼育瓶内で本害虫を13ペア飼育し、産卵数を調査した。飼育方法を改良して調査を行ったところ、平均49個(2574個)の産卵があり、これは昨年の2倍の産卵数であった。野外で産卵直後の卵661個に印を付け、継続的にその後の成長を観察した。早期落葉が起こる前に調査している枝に網をかけ、落葉した葉を持ち帰り、シャーレ内で成虫の発生を観察した。また、別試験として、早期落葉を落葉直後に持ち帰り、中の幼虫を取り出し、シャーレ内に置き、幼虫が蛹、成虫へと変化する日数を観察した。その結果、卵、幼虫、蛹、脱出前成虫の期間が明らかとなった。また、それぞれの生育段階における死亡率も把握した。卵と蛹で1日当たりの死亡率が高い結果となった。それぞれの生育段階の死亡率を総合すると、1ペアから8頭の次世代成虫が出現することになり、これまで調べられているチョウ目(アゲハチョウ、アメリカシロヒトリ、トウヒノシントメハマキガ)等と比較して、生存率が大変高いことが明らかとなった。当該年は夏に多雨であったことから、他の年と比較し雨と本害虫個体数の関係が一層明らかになった。また人工条件下で、加湿区と乾燥区を作り本害虫の発生状況の調査を行い、前回の調査と同様に、加湿区で本害虫の発生が少ないことを確認した。本害虫が成虫になるまでの葉の摂食面積を明らかにし、小葉では幼虫は十分摂食できずに成虫になることがわかった。また幼虫を殺すことによりケヤキは早期落葉を起こさないことがわかった。当該年、野外で、加湿区と自然条件区を設け、本害虫発生の差およびその原因を調査した。しかし、当該年は雨が多かったため、自然条件区でも湿度の高い条件となり、両方の区の差が明確では無かった。このため、平成28年度にもう一度やり直すことになった。

本年度のヤノナミガタチビタマムシの発生頭数と降水量との関係を把握した。また発生生態調査を行った。苗畑における野外調査で、散水区と非散水区を作り、本害虫の早期落葉からの発生を比較したところ、散水区では発生個体数が有意に少なかった。室内試験で、加湿区と乾燥区を設け、本害虫の早期落葉からの発生を比較したところ、加湿区で発生が有意に少なかった。これらのことから降雨が本害虫の個体数を減少させることが判明した。本害虫の産卵、幼虫、早期落葉、蛹、成虫、越冬、被害量等の調査をもとに、発生生態についてこれまでの結果をまとめ報告した。平成28年度に管理職となり、マネージメントに時間を取られ、再試験、データ解析、結果のまとめや報告書の作成を十分行うことができなかった。そのため、一年延長申請を申請し、認められた。平成29年度中にすべて終了させる。本年度は最終年であり、野外観察、室内試験、フィールド調査により得られたデータを解析し、論文にまとめた。また、防除方法の現地確認を行った。ヤノナミガタチビタマムシの幼虫は潜葉性で、ケヤキの葉の中に生息する。ケヤキは本害虫の被害を受けると早期に葉を落葉させる(早期落葉)。野外観察で、被害林では雨が多いと本害虫の個体数が減少することが示された。室内試験の加湿区と乾燥区では、加湿区で本害虫の死亡率が高まる結果となった。フィールド調査でも、散水区と無散水区を作り比較したが、散水区で本害虫の死亡率が有意に高かった。これらのことから、雨が多い年は、早期落葉中の本害虫の死亡率が高まり、早期落葉はケヤキにプラスに働くこと、しかし、雨が少ない年は、早期落葉中の本害虫の死亡率は低く、早期落葉はケヤキに特にメリットをもたらさないことが明らかになった。このように、雨量により早期落葉の効果が違ってくること、そしてそれが害虫の個体数変動に大きく影響していることが明らかになった。雨量で被害量の大小が推定ができる可能性があること、また防除は早期落葉を集めビニールシートをかけ周囲を埋める方法で対応できることを明らかとした。ヤノナミガタチビタマムシの生活史と環境を利用した被害軽減について研究を行った。本害虫の生活史を詳細に知るため、野外調査を実施し、産卵から成虫になるまでの時期と期間を明らかにした。本害虫の寄生によりケヤキは初夏に早期落葉を起こす。その落葉の中に本害虫の終齢幼虫が入っており、この早期落葉から本害虫が羽化、脱出するまでに914日かかる。落葉期間はおよそ25日であり、この間に23回落葉を集め除去することで、本害虫を取り除くことができることを明らかにした。また、本害虫の個体数は早期落葉時期に雨が多いと減少することとそのメカニズムを明らかにした。このことは本害虫の被害予測に役立つと思われる。本年度はおおよそ当初の予定どおり進行した。野外調査等で一部予定どおり進まなかったものもあったが、当初予定していなかった調査も行うことができた。このため、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。・これまでの調査を継続する。・平成27年度に成功しなかった野外調査を再度行う。・萌芽葉は本害虫の被害を受け難い可能性があり、そのことを明らかにする。・本害虫の生活史、被害発生と気象状況等について取りまとめ論文にする。降雨によりヤノナミガタチビタマムシが死亡することを確認し、降雨量が本害虫の個体群の大きさを決定する大きな要因であることを明らかにした。今後は、再調査を行い、雨水が本害虫を死亡させるメカニズムについて明らかにする。
精神遅滞関連遺伝子ATRX変異マウスを用いた記憶・学習障害と遺伝子制御異常解明

精神遅滞とαサラセミアを呈するATRX症候群の原因遺伝子がX染色体上に存在することが明らかになり、そのエクソン2変異が中等度の知能低下を引き起こすことが報告された。そこでハーバード大学En Li博士、別府秀幸博士との共同研究によりATRX遺伝子エクソン2変異マウスを作製し、本マウスを行動解析に適するように129系から6世代までC57BL6系にバッククロス(N6)した。N6系マウスを用い、平成15-16年の2年間で以下に示す研究成果を得ることができた。1)ATRX変異マウスは形態異常がなく、正常に発育したが野生型より体重が低い傾向があった。2)ATRX遺伝子エクソン2の変異箇所にLacZ遺伝子を挿入した。そこで中枢神経系でのβgal発現を検討したところ大脳皮質、小脳、海馬体で発現が確認された。次に、ATRXのC末端部を認識する抗体で免疫染色を行なったところ、野生型に比べATRX変異マウスでは大脳皮質、小脳、海馬体でその発現低下を認めた。3)ATRX変異マウスmRNA発現の結果、エクソン2でmRNA発現がストップするものとエクソン2でスプライシングするmRNAが存在することが判明した。従ってATRXのC末端を認識する抗体を用いて脳組織のウエスタンブロットを行うと変異マウスは野生型に比べ約50%の蛋白発現低下を認めた。4)行動解析を行なった。その結果、ATRX変異マウスは野生型に比べて(1)12時間周期と24時間周期の明暗箱における行動量は、暗状態において有意な行動量増加を示した。(2)モーリス水迷路試験において、実験開始日から10日目まで有意な目標場所到達時間の遅延が認められた。(3)回転ロッドによる掴り試験では、有意な回転数増加に対する掴り時間短縮結果が得られた。以上、ATRX遺伝子エクソン2遺伝子変異マウスはヒトのATRXエクソン2変異と共通する学習・行動異常が生じていることを明らかにし、その病因として大脳皮質、海馬体、小脳のATRX蛋白発現低下が関連する可能性を示すことができた。重度精神遅滞とαサラセミアを呈するATRX症候群の原因遺伝子ATRX遺伝子が同定された。そこで、ハーバード大学En Li、別府秀幸博士との共同研究を行い、ATRX遺伝子EXON2遺伝子変異導入によるノックアウトマウスを作成した。本マウスは外見的な形態異常がなく、正常に発育したため、本ノックアウトマウスの脳機能とくに記憶・学習機能解析を計画した。本年度得られた研究実績を以下に要約する。1)ATRX遺伝子エクソン2ノックアウトマウス戻し交配:本マウスは129系とC57BL6系の混在した遺伝背景のため遺伝背景と統一する目的でC57Bl6系戻し交配を実施中で、F5を解析する予定である。2)組織におけるATRX遺伝子ノックアウト解析:ATRXExon2ターゲッテイング部位にLacZ遺伝子を挿入したため、βgal発現を検討した。中枢神経系では大脳皮質、小脳、海馬体でβgal発現が確認され、ウエスタンブロットでATRX発現を確認したところ、中枢神経に約50%の蛋白発現低下を認めた。3)ATRXノックアウトマウス行動解析:戻し交配2代目(F2)をワイルド型6匹ずつ用い、行動、記憶・学習能力に関するパイロット解析を行った。

(1)サーカデアンリズムと活動性:12時間周期の明暗状態における活動量は、解析開始6日目以後ノックアウトマウスの暗時間における活動量が増加していた。24時間周期に延長しても同様にノックアウトマウスの活動量増加を認めた。(2)Morris水迷路試験:目標物到達時間の延長傾向がノックアウトマウスで第1-7日目間に認められた。世界ではじめて開発できたこのATRXノックアウトマウスは、ATRX蛋白量が脳内で50%程度低下という人に近い疾患モデルであることが確認されたことが最も大きな平成15年度研究実績である。さらに、本ノックアウトマウスは活動性が増加(多動)し、記憶・学習障害を呈する可能性が示唆された。精神遅滞とαサラセミアを呈するATRX症候群の原因遺伝子であるATRX遺伝子の機能を明らかにするため、平成15年度にマウスATRX遺伝子エクソン2にLacZ遺伝子を同部位にノックインしたATRX変異マウスを作成した。平成16年度は129系で作成されたマウスを行動解析に適するように、C遺伝背景を99%までC57BL6系にした6世代(N6)マウスを用い以下の成果が得られた。(1)N6マウスは外見的に形態異常はなく、正常に発育したが、生後3か月より野生型に比べ、体重増加率の少ない傾向を示した。(2)本変異マウスのATRX遺伝子発現を検討した結果、エクソン2以下でmRNA発現が止まるもの以外にエクソン2のスプライシングフォームを有するmRNAが存在していることが明らかにした。従って、本マウスはC末端を認識する抗体を用いて脳組織のウエスタンブロットを行なうとATRX蛋白発現に差はないがN末端を認識する抗体では約50%の蛋白発現低下を認めた。脳の免疫組織学的解析においても、N末端認識抗体で馬体神経細胞と小脳プルキンエ細胞のATRX蛋白の発現低下を明らかにした。(3)N6変異マウスと野生型マウス1で行動を比較解析した。その結果、1)変異マウスの暗状態における活動性亢進:12時間周期と24時間周期の明暗箱における行動量解析はいずれも、ATRX変異マウスが有意に暗状態で活動量が増加。2)変異マウスのモーリス水迷路試験における学習能力の低下:ATRX変異マウスは、野生型にくらべ開始日から10日目まで有意な目標場所到達時間の遅延が認められた。3)変異マウスの回転ロッドによる捕まり時間短縮:ロッドの回転数増加に対する捕まり時間を測定すると、変異マウスは野生型に比べ有意な捕り時間短縮を認めた。以上,脳病理組織学的にもATRX遺伝子発現低下部位と行動障害責任部位が一致することが明らかになった。本マウスはADHDのモデルマウスとして利用できる可能性が示唆され、今後ADHD病態解析や治療薬開発研究に発展に供することが期待できる。
小・中学校の一貫性を明確にして歴史認織を発展させる歴史カリキュラムの開発研究

本研究では、歴史教育において従来から批判されてきた小・中学校の通史の繰り返し学習の問題の解決に焦点を当て、通史の繰り返し学習ではなく、小学校と中学校を一貫して段階的に歴史認識を発展させるような歴史カリキュラムを開発することを目的にした。この目的を達成するために、米国で発展してきた構成主義(構築主義)の歴史教育論や歴史学習論に手がかりを得て、望ましい歴史カリキュラムの構成原理や歴史授業の構成原理を明らかにした。構成主義の歴史教育論については1960年代から70年代に新社会科のひとつとして開発された(1)アマーストプロジェクトのカリキュラム単元、(2)歴史教育学者シューマンの歴史教育論と彼が開発した歴史学習単元、(3)歴史プロジェクト『生きている歴史(History Alive)』、それに(4)資料を利用した歴史カリキュラムであるDBQプロジェクトを分析し、構成主義に基づく歴史カリキュラムの構成原理や授業構成原理を明らかにした。それらは大きくは1)認知構成主義に基づくものと2)社会構成主義に基づくものの2類型の構成原理でありる。それぞれはさらにいくつかの細かい類型に分けられる。構成主義に基づくこれらの歴史教育論では、歴史理解の問題はそれ自体は再現不可能な過去の出来事を史料(テキスト)を通して認識主体が再構成する作業、すなわち史料を基にした意味構成の問題としてとらえられているのである。ここでは基本的に、歴史的知識は認識主体が既有の信念、経験、知識などに由来する一定の見方や視点を基にして歴史的事実を意味づけ、個人がもっている意味のネットワークの一部として構成することによって獲得されるものと考えられている。また、歴史理解は本来この様な意味構成による歴史的知識の獲得過程を通して発展すると考えられている。さらに歴史理解は個人で完結するものではなく、社会的文脈の影響をたえず受けて、他者(子ども同士)との協働的な相互の知的交流活動に基づいて発展するものと考えられている。研究ではさらに、これらの構成原理を基にして新たに歴史カリキュラムを作るための基本枠組み(構成原理)を明らかにするとともに、明らかにした構成主義の歴史授業構成原理を基にして小学校と中学校の歴史授業を開発、実施して原理の有効性を検討した。最後に4年間の成果を研究成果報告書としてまとめた。本年度の研究では、第一に歴史カリキュラム開発の基礎となる研究として、歴史構成主義に基づく歴史教育論が基礎としている認識論や認知論を明らかにした。特にそのキー概念である「歴史の意味構成」や歴史の意味理解におけるテキスト(史料)の役割などが歴史理解の上でどの様な機能をもっているのかを明らかにしようとした。このために、米国および英国で発行されている構成主義に基づく歴史教育論やさらにこの基礎にある歴史認識論、歴史研究方法論、認知心理学に関する邦文文献を基にして、歴史構成主義に基づく歴史教育論にある歴史理解の構造や学習者に形成させる歴史理解の構造を明らかにした。次にカリキュラムにおいて展開する歴史授業の構成原理および歴史カリキュラムの構成原理を明らかにするために、米国および英国の歴史教育研究者や歴史教育研究団体が提唱している構成主義的な歴史学習の代表的な理論や実践を収集して分析した。本年度は特に、認知構成主義に基づく歴史授業の典型と思われる1960年代から70年代にかけて展開した新社会科のアマーストプロジェクトの単元プランを収集、分析して認知構成主義に基づく歴史授業の構成原理と歴史カリキュラム原理を明らかにした。アマーストプロジェクトに関する全資料はコロンビア大学にあるので現地で資料収集と調査を行った。

また小学校における構成主義に基づく歴史教育研究の典型である米国の研究者L.S.LevstikとK.C.Barton.およびJ.BrophyとB.Van Sledrightの二組の歴史教育論に焦点を当ててこの論の分析を行い、授業原理の抽出を行った。平成16年度は以下のような研究を行った。(1)認知構成主義に基づく歴史授業の典型と思われる1960年代から70年代にかけて展開した新社会科、アマーストプロジェクトの単元プランを収集、分析して認知構成主義に基づく歴史授業の構成原理および歴史カリキュラム原理を明らかにした。(3)構成主義に基づく歴史教育論のもうひとつのタイプとして特に批判的思考力の育成に焦点を当てたものがある。これはF.M.Newmannの思考育成の理論とクリティカルシンキングの育成理論とを基礎としたもので、このような認知構成主義と社会的構成主義とを統合するものとして展開しているのがウィスコンシン大学のG.Scheurmanによって展開されている構成主義歴史教育論である。この理論にも焦点を当てて学習原理の分析、解明を行った。(4)ウィスコンシン大学のG.Scheurmanの理論については彼の大学を訪問し,直接に研究協議を行って彼の理論の全体像を明らかにした。また,米国を訪問して実践的レベルの教材キットを収集して,カリキュラム開発のための資料を整備した。(米国における調査研究)平成17年度には以下の研究を行った。(1)小学校における構成主義に基づく歴史教育論の研究として米国の研究者L.S.LevstikとK.C.Barton,およびJ.BrophyとB.Van Sledrightの歴史教育論に焦点を当てて分析し,歴史学習論を明らかにした。(2)米国における構成主義歴史教育の最近の研究として注目される,子どもによる歴史資料(史料)の分析活動に基づいて歴史研究を行い,自分なりの歴史像を構成させていくことを目ざしている点に特徴があるDBQ(Data Based Question)歴史プロジェクトを分析してその歴史学習論を明らかにした。(3)社会的構成主義に基づく歴史授業の典型と考えられる、米国の中等歴史カリキュラム「生きている歴史!」および歴史教育を含む初等社会科カリキュラム「生きている社会」の単元キットを収集、分析して社会的構成主義に基づく歴史授業の構成原理および歴史カリキュラムの構成原理を明らかにした。(4)平成16年度までの研究で明らかにした小中一貫の歴史カリキュラムの構成原理と授業構成原理に基づいて,日本における小中を一貫した望ましい歴史カリキュラムの開発として,小学校の歴史授業の開発を行った。また小学校,中学校教師の協力を得て,開発した授業を実施し,授業結果の分析を通して明らかにした授業構成原理の有効性や歴史カリキュラムの有効性を検討した。
マルチメディアデータベース管理システムの構築法の研究

マルチメディアデータベース管理システムとは,オフィスオートメーションやファクトリオートメーションに必要とされるデータ,たとえば従来の文字・数値データに加えて,文書,伝票,地図,図面,写真,画像といった多様なメディアのデータを統合管理,運用しようとするシステムである.近年マルチメディアデータベース構築の必要性は強く認識されてきたものの,一体マルチメディアデータベースとはどのようなデータベースなのか,またそれをどのように管理・運用してゆけばよいのかについては,全く不明であった.本研究はそれを明らかにしようというものであった.研究は二年間にわたって遂行されたが,初年度はマルチメディアデータベースとはを解明することに重点をおき,最終年度はそれをうけてそのようなデータベースの管理・運用のための体系化をはかることを目的にした.その結果,文字・数値データベース,図形データベース,画像データベース,音データベースといったさまざまなメディアのデータベースを統合するための手法としてオブジェクト参照法を提示すると共に,これによって得られるマルチメディアデータモデルをOMEGAモデルと名付け,システム全体をOMEGA(Object-oriented Multimedia database Environment for General Application)として提示した.更にマルチメディアデータ操作(データベースへの問合せとデータの更新)の体系を明らかにするために, OMEGAモデルのオブジェクト概念を明確にした.とくにオブジェクトの同一性に議論の重点をおき,実世界がどのようにOMEGAシステムに取り込まれているのかを明確にした.マルチメディアデータベース管理システムとは,オフィスオートメーションやファクトリオートメーションに必要とされるデータ,たとえば従来の文字・数値データに加えて,文書,伝票,地図,図面,写真,画像といった多様なメディアのデータを統合管理,運用しようとするシステムである.近年マルチメディアデータベース構築の必要性は強く認識されてきたものの,一体マルチメディアデータベースとはどのようなデータベースなのか,またそれをどのように管理・運用してゆけばよいのかについては,全く不明であった.本研究はそれを明らかにしようというものであった.研究は二年間にわたって遂行されたが,初年度はマルチメディアデータベースとはを解明することに重点をおき,最終年度はそれをうけてそのようなデータベースの管理・運用のための体系化をはかることを目的にした.その結果,文字・数値データベース,図形データベース,画像データベース,音データベースといったさまざまなメディアのデータベースを統合するための手法としてオブジェクト参照法を提示すると共に,これによって得られるマルチメディアデータモデルをOMEGAモデルと名付け,システム全体をOMEGA(Object-oriented Multimedia database Environment for General Application)として提示した.更にマルチメディアデータ操作(データベースへの問合せとデータの更新)の体系を明らかにするために, OMEGAモデルのオブジェクト概念を明確にした.とくにオブジェクトの同一性に議論の重点をおき,実世界がどのようにOMEGAシステムに取り込まれているのかを明確にした.本年度は二年計画の初年度であり、マルチメディアデータベースシステムとは一体どのようなデータベースシステムであるのかの全体像を明らかにすることに主眼をおいた。まず、マルチメディアデータベースは従来のビジネスデータ処理用データベースから非ビジネスデータ処理用データベース要求の線上にある最も新しいデータベース要求であると認識した。次いで、マルチメディアのメディアとはデータベースとの絡みにおいてどのような意義を持っているのかを論じ、実世界記述に使用するさまざまな記号系を規定する世界であるとした。次に、マルチメディアデータベースとは一体何か論じた。とくに、作業は実世界のデータベース化の過程を洗い直すことから始め、マルチメディア概念モデルを明らかにした。そこではメディア毎に構築されたさまざまなデータベースをメディアの異質性を越えて統合することを可能とするため、統合デザイナが持ち込むオブジェクトベースの存在を仮定し、その結果、オブジェクト参照法というマルチメディア概念モデルの構成法を明らかにした。我々のオブジェクト概念は従来プログラミング言語SmalltalR-80で導入されたオブジェクトと、部品展開の概念をデータベースに持ち込んだ複合(コンプレックス)オブジェクトの二つのオブジェクト概念を含む。従って、我々のマルチメディアデータベースではIS-AとIS-PART-OFの二つの関係がデータモデル中に取り込まれており、強力なマルチメディア表現力を持つ。オブジェクト指向アプローチを採ることにより、ユーザにはメディアの異質性を乗り越えた、統一した、単一のインタフェースを提供出来る。最後にマルチメディアデータベース管理システムのアーキテクチャを考察し、単-DBMS,主-従DBMS,協調型DBMSの三つのアーキテクチャを提案,比較検討した。来年度は詳細設計を行なう予定でいる。