hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
長期モニタリングと個体群統計遺伝学による植物個体群の存続可能性の評価と保全

本研究は、植物個体群の存続可能性(viability)を、個体群統計学的(demographic)側面と遺伝学的(genetic)側面の両側面を考慮することで評価することを目的として行った。具体的には、低地から高山帯のさまざまな環境に生育する多様な植物群を対象に、それらの存続可能性を以下の内容に関する研究を行った。1.これまで各研究者が蓄積してきた、多様な環境に生育するさまざまな種に関する貴重な長期個体群モニタリング・データ(5年23年)を集約し、正確な個体群統計学的情報を整理する。2.個体群動態調査に基づく各個体の時間的・空間的情報をもとに、生活史段階の異なる各個体(実生、未成熟個体、成熟個体)を対象として酵素多型ならびにAFLP解析を行い、集団の遺伝的構造を把握する。3.統計学的情報と遺伝学的情報を集約した数理モデルを構築し、個体群の存続可能性を定量的に評価する。4.本研究で行う長期モニタリング調査法、遺伝解析法、数理解析法の一連の解析による「植物個体群の存続可能性評価法」に関するマニュアル作成を行う。これまで多年生植物の個体群に関しては、長期モニタリングに基づく正確な個体群動態に関するデータの欠如していた。また遺伝学的側面に関しても、種内にみられる遺伝的多様性のパターンを解明することが中心であった。本研究により、個体群を各種の生活史を反映したさまざまな個体の集合として捉える概念が確立し、多様な環境に生育する植物個体群の存続可能性に関する正確な評価を行うことが可能になった。初年度に当たる平成16年度は、まず、各研究者がこれまで行ってきている低地性ならびに高山性の草本植物に関して、長期モニタリングの継続調査を行った。そして、モニタリングデーターをもとに繁殖率、死亡率、種子繁殖依存率、栄養繁殖依存率をパラメーターに持つ個体群の絶滅確率推定のための数理モデルを作成・検討を行った。また、大雪山系ならびに立山連峰では絶滅が危惧されている植物群に関して、個体群構造ならびに繁殖特性に関する新たな調査を開始した。具体的に得られた結果は以下の通りである。1.種子繁殖により集団を維持しているキク科草本ミミコウモリの2倍体と4倍体集団、主にムカゴによる無性繁殖で集団を維持している変種コモチミミコウモリ4倍体集団で、個体群構造、遺伝的多様性、空間遺伝構造を比較した。4倍体ミミコウモリは結実率が高く自殖種子生産の可能性が示唆された.4倍体ミミコウモリとコモチミミコウモリは、倍数性遺伝により個体内、集団内に高い遺伝的多様性が見られた。一方で、集団間の遺伝的分化は倍数性、繁殖様式に依らず差が見られなかった。空間遺伝構造の形成には、倍数性や繁殖様式に加えて、自殖率、近交弱勢、散布様式、生育地の安定性が関係していることが分かった。2.氷河期遺存種・チョウノスケソウについて,本種の世界的分布南限に相当する日本の立山と中国の長白山における個体群を対象に,酵素多型を用いた集団内の遺伝的多様性について調査した。8酵素12遺伝子座について調べたところ,立山では2遺伝子座にのみ変異が見られたのに対し,長白山では7遺伝子座に変異が見られた。富山県絶滅危惧種・ヒメザゼンソウについて,孤立個体群のサイズ構造と光合成特性を調査した。その結果、酵素多型を用いた遺伝解析が本種にも適用できることが分かった。2年目に当たる平成17年度は、これまで各研究者が行ってきた対象植物に関する長期モニタリングを継続するとともに、繁殖特性および個体群の遺伝的構造に関する調査を行った。具体的に得られた成果の概要は以下の通りである。1.開花時期の異なるキバナシャクナゲ個体群間で、花粉媒介者の行動が自殖率と花粉親の多様性に及ぼす効果について、マイクロサテライトマーカーによる遺伝解析を行った。開花の早い風衝地個体群では、蜜を採餌する女王マルハナバチの訪花を受け、他殖率が高かった。

一方で、開花の遅い雪田個体群では、花粉を集める働き蜂の頻繁な訪花を受け、隣花受粉に伴う自殖率が高いが、他殖種子の花粉親多様度は高かった。また、個体群内の開花時期変異が空間遺伝構造に及ぼす効果をエゾコザクラ個体群でアロザイムを用いて解析した。2.スズランに関して、種子繁殖ならびにクローン成長を通じた繁殖特性に関わる調査を行った。野外集団における人工交配実験の結果、同一クローン内の花序間の受粉ではほとんど種子は結実せず、異なるクローン間で種子結実が認められた。また、種子結実率は近隣にある和合花粉を持つ異なるクローンの花数により大きく左右されることも明らかになった。従って、クローン成長の程度は、花粉媒介者を誘引する花密度に影響を及ぼし、和合花粉の供給効率、ひいては種子繁殖を通じた個体の繁殖成功に影響を及ぼすことが明らかになった。3.ヒメザゼンソウに関して、富山県猪谷の個体群を対象に、気温、地温、光強度の測定を実施し、生育環境を把握するとともにサイズ構造や繁殖状況を調査した。その結果、実生の新規加入個体が少ないこと、果実の被食率が高いことなどが分かった。また、3つの分集団を対象に11酵素15遺伝子座について酵素多型分析を行ったところ、5つの遺伝子座で酵素多型が検出された。最終年度に当たる平成18年度は、各植物種の繁殖特性および個体群の遺伝的構造に関するデータを集約し、解析を行った。具体的に得られた成果の概要は以下の通りである。1.オオバナノエンレイソウ:オオバナノエンレイソウは種子繁殖を行う多回繁殖型の多年生草本である。帯広市近郊の孤立林林床に調査プロット(16m×2m)を設定し、このプロットをさらに2cmメッシュに区切り、格子点上に存在する個体の位置をすべて記録した。さらに格子点上の個体の葉組織をサンプリングし酵素多型を用いそれぞれの遺伝子型を特定した。オオバナノエンレイソウは外部形態から実生・1葉・3葉・開花個体という4つの生育段階を識別することが可能なため、生育段階別に解析し、時間軸に沿った遺伝的時空間構造を明らかにすることができた。2.スズラン:スズランは、種子繁殖とともにクローン成長による繁殖を行うクローナル植物である。生育面積の異なる10集団を対象に、各集団を5m×5mのサブ・プロットに区分し、各区画の地上葉及び花序密度を測定し、格子点上の葉を酵素多型分析した。また集団の平均結果・結実率を算出したところ、森林面積の縮小に伴い結果・結実率は減少傾向を示した。また、酵素多型分析の結果、集団内には複数の遺伝子型が特定され、またラメットとジェネットの双方による遺伝的構造が認められた。3.オオウバユリ:オオウバユリは、林床性の一回繁殖型多年生草本で、種子による有性繁殖と娘鱗茎の形成による栄養繁殖の2通りの繁殖を行う。札幌市近郊のさまざまな環境条件下で生育する12集団を対象に、ステージクラス構造に基づく個体群構造ならびに酵素多型に基づく遺伝的多様性の比較を行った。その結果、野幌森林公園のように自然度の高い集団では遺伝的多様性は高かったが、北大構内、屯田防風林など、分断化された集団では多様性が低下していることが明らかになった。
デュシェンヌ型筋ジストロフィーにおける骨格筋再生障害の分子機序の解明

ジストロフィン欠損による筋ジストロフィーにおいては、細胞内シグナル伝達機構の異常の関与が注目されている。我々はジストロフィン欠損で、二次的に形質膜から失われるジストロフィン結合タンパク質の一つであるα1-シントロフィンの欠損マウスにおいて、筋再生異常を生ずることを明らかにした(J Cell Biol 158:1097-1107,2002)。同欠損マウスにおける筋再生異常は、ジストロフィン欠損による病態の少なくとも一部を再現しているものと考えられる。一方、マウスに対し尾部懸垂により微小重力を負荷した場合に筋萎縮を生ずるが、懸垂を解除すると比較的速やかに回復が認められる。そこで、懸垂を行ったヒラメ筋をジストロフィン糖蛋白質複合体を構成している分子について、免疫組織化学的に検討すると、神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の発現が筋鞘から減少しているごとが判明した。nNOSはα1-シントロフィンを介して、細胞膜に局在し、ジストロフィン欠損下では膜から消失する。そこで、nNOS欠損マウスに対して尾部懸垂負荷を行ったところ、筋萎縮に対して抵抗性を示し、しかも回復期の骨格筋について検定したところ、nNOS欠損マウスでは、有効な回復が観察されなかった。このことから、nNOSが微小重力による筋萎縮及び、微小重力からの回篠期の筋肥大の双方に関与することが明らかになった。微小重力の負荷から回復期にある骨格筋では筋再生の細胞源でもある筋衛星細胞-筋芽細胞の増殖が重要である。そこで、nNOS欠損マウスから初代骨格筋細胞培養系を立ち上げて筋芽細胞の増殖能を検定した所、対照に比べて低下しており、一方、筋の分化には異常がなかった。今後、nNOSと筋芽細胞の増殖能の分子機序について検討することが、筋ジストロフィーにおける筋再生機能の基盤を知る上で極めて重要である。ジストロフィン欠損による筋ジストロフィーにおいては、膜の機械的強度の低下が病態の中心であると考えられてきたが、最近では細胞内シグナル伝達機構の異常の関与も注目されている。そこでα1-シントロフィンの欠損による筋再生異常の分子機構を解明することを目的として研究を開始した。α1-シントロフィン欠損マウス骨格筋については、膜成分を調整し、二次元電気泳動を行って、正常マウス骨格筋の場合と比較したが、発現に差異のある場合は少なかった。蛋白質の可溶化のスラップについてさらに検討する必要がある。今年度の研究成果として、筋再生の過程をmacro-arrayを用いて網羅的に解析したところ、筋再生の初期にosteopontinの発現が高まることを見出した。Osteopontinの発現増強はNorthern blotや特異抗体を用いた免疫組織染色でも確認された(Am J Pahtol 2003)。一方、我々が別途進めてきたアデノ随伴ウイルスベクターを用いたジストロフィン遺伝子の導入に関する研究でも、導入効率が低く、比較的少数の筋線維でジストロフィンの発現を認めた場合に、ジストロフィンを欠損したmdxマウス骨格筋では遺伝子産物陽性線維が選択的に肥大を生ずることが明らかにした。今後、α1-シントロフィン欠損マウスの再生過程で認められた筋肥大との共通性と差異を明らかにしたいと考える(Mol Ther, submitted)。

ジストロフィン欠損による筋ジストロフィーにおいては、膜の機械的強度の低下が病態の中心であると考えられてきたが、最近では細胞内シグナル伝達機構の異常の関与も注目されている。我々はジストロフィン欠損で、二次的に形質膜から失われるジストロフィン結合タンパク質の一つであるα1-シントロフィンの欠損マウスにおいて、筋再生異常を生ずることを明らかにした(J Cell Biol158:1097-1107,2002)。同欠損マウスにおける筋再生異常は、ジストロフィン欠損による病態の少なくとも一部を再現しているものと考えられる。今年度は、マウスに対し尾部懸垂により微小重力を負荷した場合に筋に萎縮を生ずるが、懸垂を解除すると比較的速やかに回復が認められる。この現象に、α1-シントロフィンが関与しているかどうか検定した。まず、懸垂を行ったヒラメ筋をジストロフィン-糖蛋白質複合体を構成している分子を中心に、免疫組織化学的に詳しく検討すると、神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の発現が筋鞘から減少していることが判明した。さらに、nNOS欠損マウスに対して尾部懸垂負荷を行ったところ、筋萎縮に対して抵抗性を示すことが明らかになった。そこで、回復期の骨格筋について検定したところ、nNOS欠損マウスでは、有効な筋線維横断面積からの有効な回復が観察されず、また、α1-シントロフィン欠損マウスでは、尾部懸垂に対しては、筋萎縮を示すが、回復期には正常対照筋と比べて明らかに筋肥大を示していた。これらの実験から、nNOSが重力を感知する系に組み込まれていること、α1シントロフィンは筋の肥大現象と関与が深いことが明らかになった。今後はこれらの現象をさらに分子レベルで解明するためにmicro-array及びproteomeを用いた解析を行う。ジストロフィン欠損による筋ジストロフィーにおいては、細胞内シグナル伝達機構の異常の関与が注目されている。我々はジストロフィン欠損で、二次的に形質膜から失われるジストロフィン結合タンパク質の一つであるα1-シントロフィンの欠損マウスにおいて、筋再生異常を生ずることを明らかにした(J Cell Biol 158:1097-1107, 2002)。一方、マウスに対し尾部懸垂により微小重力を負荷した場合に筋萎縮を生ずるが、懸垂を解除すると比較的速やかに回復が認められる。そこで、懸垂を行ったヒラメ筋をジストロフィン-糖蛋白質複合体を構成している分子について、免疫組織化学的に検討すると、神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の発現が筋鞘から減少していることが判明した。nNOSはα1-シントロフィンを介して、細胞膜に局在し、ジストロフィン欠損下では膜から消失する。そこで、nNOS欠損マウスに対して尾部懸垂負荷を行ったところ、筋萎縮に対して抵抗性を示し、しかも回復期の骨格筋について検定したところ、nNOS欠損マウスでは、有効な回復が観察されなかった。このことから、nNOSが微小重力による筋萎縮及び、微小重力からの回復期の筋肥大の双方に関与することが明らかになった。微小重力の負荷から回復期にある骨格
軌道体の点とホモロジー及びそれに関連する群と亜群

1.3次元軌道体にはめ込まれた2次元軌道体のPL面積を定義し、Ωというクラスに属するような任意の2つの2次元軌道体は、お互いに交わらないことを示した。最小面積の2次元軌道体の存在を証明した。そして、いくつかの応用を得た。2.WaldhausenはHaken多様体と呼ばれる3次元多様体のあるクラスを考え、基本群により分類した。同様に、Takeuchiは、多様体による有限被覆を持つような3次元軌道体のあるクラスを、そして、我々は3次元軌道体のより広いクラスを軌道体の基本群により分類した。3.軌道体の結合物を導入し、そのトポロジーや、それらの間の写像の拡張や変形について調べた。我々は、3次元軌道体の基本群の融合積分解やHNN分解の幾何的実現を与える定理を得た。これらは、Feustel(1972,1973)及び、Feustel and Gregorac(1973)の結果の拡張である。4.3次元軌道体の基本群の分解であって、融合部分群が向き付け可能な球面的2次元軌道体の基本群に同型であるようなものを、幾何的に実現するような球面的2次元軌道体を求められることを示した。もし、仮定のある一つが満たされなければ、与えられた群の分解を実現することができないような3次元軌道体が存在する。応用として、S^3内に埋め込まれた、分離不可能な絡み目が合成であるための必要十分条件を得た。1.論文"PL-least area 2-orbifolds and its applications to 3-orbifolds"においては、3次元軌道体にはめ込まれた、2次元のPL-面積最小軌道体の存在を示した。応用として、3次元軌道体の非悪性や既約性の持ち上げ定理を得、また、3次元軌道体のループ定理・球面定理の詳しい証明を得た。4.論文"The strong paracompactness of σ-products"においては、位相空間の族についての問題:「有限部分積が位相的性質Pを持つならば、シグマ積もPを持つか?」について、強パラコンパクト性、オーソコンパクト性、スターリンデレーフ性、及ぴ、正規性について、答えは否定的であることを示した。5.平成12年3月実施予定の日本数学会年会トポロジー分科会において、「軌道体に対する特異ホモロジー群について」という題目で、愛知教育大学の竹内義浩氏と静岡大学理学部の横山美佐子が、本研究課題に関する今年度の研究のまとめの内容を一般講演する予定である。1.3次元軌道体にはめ込まれた、2次元のPL-面積最小軌道体の存在を示した。2.軌道体の間の写像についての準備を経て、Waldhausenが示した、3次元ハーケン多様体の分類定理を、3次元ハーケン軌道体に対して拡張した。3.曲面をリーマン面Rとし、R上の単純閉曲線が分割曲線になるための必要十分条件が解析的に得られることを示した。具体的には、Lに対応するある行列のトレースの符号が正か負かで判定できることを示した。4.タイヒミュラー空間を大域実解析的に角度変数のみからなる座標で表現できること及びいくつかの変数空間が見やすいことを、以前に示した。今回は角度変数による写像類群の表現を考察した。5.極を持つ多様体の放射曲率が無限遠で-1に、極からの距離の逆数より速く収束するとき、十分大きな固有値の非存在を示した。6.逆極限空間のススリン数について、「任意の無限基数κに対して、逆スペクトルで各因子空間のススリン数はκ以下であるが極限空間のススリン数はκ^+となるものが存在する」ことを示した。
根粒共生における窒素栄養応答システムの解明

植物体あたりに着生する根粒の数は、Autoregulation of nodulation (AON)と呼ばれる根-地上部間の全身的なシグナル伝達系によって制御されている。これまでの研究から、AONと硝酸に応答した根粒数の抑制は、共通のCLE-RS2>HAR1経路をもつことがわかっている。本研究では、この共通経路においてシュートで産生され根粒形成を抑制する働きをもつ因子の特定を試みる。前年度までに行ったトランスクリプトーム解析によって、根への硝酸処理により、葉において発現が誘導される遺伝子を選出した。今年度は、その中で低分子タンパク質をコードする遺伝子に注目して、機能解析を進めた。そのうちの1つの解析を優先して進め、過剰発現させると根粒数が抑制されることがわかった。このことから、この遺伝子は根粒形成を負に制御する働きをもつことが示唆された。ミヤコグサNITRATE UNRESPONSIVESYMBIOSIS 1 (NRSYM1)はNIN-LIKEPROTEIN (NLP)転写因子をコードし、硝酸に応答して根粒共生の成立に必須な過程を多面的に制御している。特にCLE-RS2の発現誘導を介して全身的な制御系を用いて根粒数を制御することを明らかにした。また、NRSYM1とは異なるNLP転写因子をコードするNRSYM2も硝酸に応答した根粒共生の多面的な制御に関与することを明らかにした。今年度は、硝酸に応答した根粒形成の初期過程(根粒菌感染など)に着目して、NRSYM1とNRSYM2の新たな標的遺伝子を同定することを目指した研究を進め、実際に標的遺伝子をいくつか同定することに成功した。根粒数の抑制に関わる新たなシグナル因子の候補を同定することができ、また、根粒共生における硝酸応答に関わるNRSYM1およびNRSYM2の作用機構の理解を深める結果を得ることができたため。根粒数の抑制に関わる新たなシグナル因子については機能解析を進め、根-地上部間の全身的なシグナル伝達系の理解を深めつつ、学会発表・論文発表行う。根粒共生における硝酸応答機構については、これまで得られた結果に加えて、論文を構成する上で重要ないくつか実験を行い、学会発表・論文発表行う。
多文化主義の中のアメリカ歴史学ージェンダーの視点から見た女性史、男性史、全体史

1.ジェンダーは性差に基づいて構成される「人間の関係」としてとらえられるが、本研究は、こうしたジェンダーの視点に立ち、性差以外の他の人間の差異に基づく他集団(人種・エスニシティ、階級などによる集団)と性差に基づく集団との関係も視野にいれてきた。そしてこのようにジェンダーを多様な集団と関連付けることにより、これまでの女性史とは違った新しい女性史すなわちジェンダー史を方法論的に明らかにすることができた。方法論の探求と並行しながらアメリカ史に関する実証研究も行い、新しいアメリカ史の解釈を試みた。それらの研究の成果は、項目11に記載した論文として示すことができた。方法論に関しては、新たな展開もあった。すなわち、研究の過程で、最近、研究の発展が顕著である公領域(public sphere)の概念を視野に取り込んだことである。ジェンダーと公領域との関係を方法論的に研究した上で、実際に第二次大戦下のアメリカ女性の労働をとりあげた理論的実証的研究も行い、国際会議で発表した。さらに、この延長として第二次大戦下のアメリカにおける10代の少年少女の労働についての実証的研究も行い、これは今年度未(3月30日)にアメリカ合衆国セントルイスでのアメリカ史研究者の学会(Organization of American Historians)で発表することになっている。また、以上の理論的実証的研究で得た成果を応用して、20世紀アメリカ史をとらえ直す仕事に取り組み始め、現在、著書の形で来年度中の出版をめざして執筆中である。1.ジェンダー概念を主軸としたアメリカ史研究を、方法論を中心に行うことが今年度の目的であったが、これをほぼ達成すると共に、実証研究においても成果を上げることができた。方法論の研究に関しては、ジェンダー概念を、多文化主義とフェミニズムの関係から考察し、人種・エスニシティおよび階級と関係づけてとらえ、そうした枠組みに基づいて全体的なアメリカ史の新しい解釈への応用を試みた。実証研究においては、第二次大戦下のアメリカ女性の労働をとりあげ、これを現在盛んに論議されている公領域(public sphere)の観点から検討した。その結果、大戦下の女性労働は私的な意味を持ち、ジェンダー役割は変わらなかったことが明らかになった。さらに、20世紀アメリカ史の社会史的解釈にも取り組み、研究論文、著書、一次史料の収集・研究を行った。これらの研究の成果は、別記の論文や国際会議などでの口頭発表において示した。また、20世紀アメリカ史に関しては、来年度に著書としてまとめる方向で研究している。これらの研究のために購入したAmerica:History and LifeのCD-ROMは、諸般の事情で入手が遅れたものの、非常に有益であり、今後大いに利用できる。2.夏期を利用して渡米し、アメリカ人研究者(Carl Degler教授、Estelle Freedman教授、Richard Abrams教授)に、論文を読んでもらい、レビューを受け、これを参考に別記の国際会議での発表論文をまとめた。

さらに、この延長として第二次大戦下のアメリカにおける10代の少年少女の労働についての実証的研究も行い、これは今年度末(3月30日)にアメリカ合衆国セントルイスでのアメリカ史研究者の学会(Organization of American Historians)で発表することになっている。また、以上の理論的実証的研究で得た成果を応用して、20世紀アメリカ史をとらえ直す仕事に取り組め、現在、著書の形で来年度中の出版をめざして執筆中である。
英語教育におけるCAIの役割に関する基礎研究

正しい英語教授法理論に基ずき,それに適した練習問題をプログラミングすれば,必要な数のコンピューターを備えるための費用と,キーボードの操作に慣れるための手間に見合う学習効果をあげることができる,という仮説のもとに,英語教育におけるCAIの役割に関する実験と調査を行った.得られた知見は次の通りである.正しい英語教授法は, (1)文型中心(audio-lingual),内容中心,機能中心(communicative)の各教授法とシラバスの長所を取り入れ総合化したものである.(2)学習者の母語能力を最大限に活用したものである.そのような立場より,文型中心,内容中心,機能中心の各コースにおけるCAIの役割につき,キーボードを使っての口頭および文字による「日→英」転換の練習問題を設定し,その学習効果をシミュレーションにより学習者と教師が主観的に評価した.その結果,次のことが判明した.文型中心のコース内でのCAIは,「聞き,話す」ことができるようになった表現を強化あるいはテストして,その「正確度」を増すためのものとして位置づけるのが最良である.すなわち,文型練習の最後のステップでコンピューターによる練習問題を与えるのが一番良い.大量のダイアローグや読み物を与える「内容中心」のコースの場合には,その中に現れる語句の系統立てた「日→英」訳練習により,語彙の拡大を図るのがCAIの最良の役割である.機能中心の場合も, role-playと自由発話,モデル会話に基づくproject,information-gapの課題,等の準備段階において,語句の系統立てた「日→英」訳練習を行うのが,少なくとも現存のハードウェアに関する限り,妥当である.正しい英語教授法理論に基ずき,それに適した練習問題をプログラミングすれば,必要な数のコンピューターを備えるための費用と,キーボードの操作に慣れるための手間に見合う学習効果をあげることができる,という仮説のもとに,英語教育におけるCAIの役割に関する実験と調査を行った.得られた知見は次の通りである.正しい英語教授法は, (1)文型中心(audio-lingual),内容中心,機能中心(communicative)の各教授法とシラバスの長所を取り入れ総合化したものである.(2)学習者の母語能力を最大限に活用したものである.そのような立場より,文型中心,内容中心,機能中心の各コースにおけるCAIの役割につき,キーボードを使っての口頭および文字による「日→英」転換の練習問題を設定し,その学習効果をシミュレーションにより学習者と教師が主観的に評価した.その結果,次のことが判明した.文型中心のコース内でのCAIは,「聞き,話す」ことができるようになった表現を強化あるいはテストして,その「正確度」を増すためのものとして位置づけるのが最良である.すなわち,文型練習の最後のステップでコンピューターによる練習問題を与えるのが一番良い.大量のダイアローグや読み物を与える「内容中心」のコースの場合には,その中に現れる語句の系統立てた「日→英」訳練習により,語彙の拡大を図るのがCAIの最良の役割である.機能中心の場合も, role-playと自由発話,モデル会話に基づくproject,information-gapの課題,等の準備段階において,語句の系統立てた「日→英」訳練習を行うのが,少なくとも現存のハードウェアに関する限り,妥当である.正しい英語教授法理論に基づき、それに適した練習問題をプログラミングすれば、非要な数のコンピューターを備えるための費用と、キーボードの操作に慣れるための時間、に見合う学習効果をあげることが可能である。という仮説のもとに、英語教育におけるCAIの役割に関する実験と調査を行った。正しい英語教授法は、文型中心(audio-lingual),内容中心,機能中心の各教授法の長所を取り入れた総合的なものであり、かつ、学習者の母語能力を最大限に活用したものでなければならない、と我々は考える。そのような立場より本年度は、文型中心のコースと内容中心のコースにおけるCAIの役割につき、キーボードを使って口頭および文字による日→英語転換の練習問題を設定し、その学習効果を教師および学習者によって主観的に評価した。その結果、判明したことは次の通りである。文型中心のコース内でのCAIは、「聞き、話す」ことができるようになった表現を強化あるいはテストして、その「正確度」を増すためのものとして位値づけるのが最良である。すなわち、文型中心レッスンの最後のステップでコンピューターによる練習問題を与えるのが一番良い。大量のダイアローグや読み物を与える「内容中心のコース」においては、そこに現れる語句の系統だてた日→英訳練習により、語彙の拡大(ボキャビル)を図るのが、CAIの最良の役割だと考えられる。来年度は、「機能中心」のシラバス(各レッスン、一つの機能のもとに各種の構文を含めたもの)におけるCAIの位値づけを研究することになるが、本年度に取り上げた上記のCAIが、初級者用のシラバスに、より適することが判明したのに対し、来年度のものは上級者向きのCAIになることが期待される。

正しい英語教授法理論に基づき,それに適した練習問題をプログラミングすれば,必要な数のコンピューターを備えるための費用と,キーボードの操作に慣れるための時間,に見合う学習効果をあげることが可能である,という仮説のもとに,英語教育におけるCAIの役割に関する実験と調査を継続した.正しい英語教授法は,文型中心(audio-lingual),内容中心,機能中心(communicative)の各教授法の長所を取り入れた総合的なものであり,かつ学習者の母語能力を最大限に活用したものでなければならない,と我々は考える.そのような立場より,昨年度に扱った「文型中心」と「内容中心」の後をうけて,本年度は「機能中心」につき,下記の3種のシラバスを作成して,その学習効果を学習者および教師による主観的評価に基づいて測定し,そこで果たしうるCAIの役割を考察した.2.モデル会話に基づくprojectsその結果,以上のシラバスはいずれも中級・上級者向きであり, CAIの役割は,その準備としての語句の系統だてた日→英訳練習による語彙拡大(ボキャビル)に限るのが, (少なくとも現在のハードウエアに関する限りでは)妥当であることが判明した.なおまた, 'communicative'を標榜した既存の各種ゲーム方式のCALLソフトも,学習者のcommunicative competenceを育てるには程遠いものに過ぎないことも判明した.
縦断的調査による幼児の発育に関する研究

乳児期は胎児期からの急激な減速発育、幼児期は緩やかな減速ないしは緩やかな加速発育期であり、個体変異も多い。発育研究は、年一回ないしは年二回の計測による資料を基に解析を進めることが多い。計測間隔が短くなれば、精密な解析が可能になることが期待される。個体差を明らかにするためには、計測間隔が短く長期に渡る資料を用い、個人毎に解析することが望まれる。前年度に引き続き、東京都内の保育園にて、三歳児、四歳児、五歳児を対象に、毎月1回、身長、体重、指極、頭囲、胸囲、肩峰幅、腸骨稜幅、皮脂厚(肩甲骨下部、上腕三頭筋部、臍部)の身体計測を、計測対象保育園の十分な協力のもと行った。縦断的研究では被検者である子どもが不可抗力で計測日に欠席することも結構あり、三年間に渡り無欠席の子供の完全なデータを収集する事の困難さを感じる(約三分の一に何らかの欠損値が生じた)。月次データを基に幼児の発育の個体変異を明らかにしようと、縦断的調査資料の分析に当たり、身体各部の発育の季節変動や、各部の季節変動がどんな関系を持って発育しているのかといった点に注目して時系列解析の方法を用いて解析を行った。その結果、個人内でいくらかの計測項目について発育曲線(現量値曲線)を描かせ、各形質の発育の季節変動に着目したところ、各形質にはそれぞれ季節変動のあることが伺え、また、個人内における各形質間の季節変動の様子(Seasonal Combination)をみたところ、各個人で変異の大きいことも伺えた。発育における、環境要因としての季節の影響は各形質、各個人により異なり、また、個体内における各形質の季節変動の関係にも変異がみられ、季節の変化に伴う発育の個体差は明らかであった。以上の様に、ヒトの幼児期発育の特徴が伺え、今後さらに発育の個体差と季節要因の関係について検討を加えていく。本研究に関連し、Dr.Malina(Michigan State University)、Dr.Bogin(Michigan University)、Dr.Geithner(Gonzaga University)らと解析法等について話し合う機会を持つことができた。特に、Dr.Boginの著書"Growth of Humanity"にあるよう、発育を大きな視点で見る必要性を大いに感じた。すなわち、二十一世紀を迎え、日本の社会状況の変化は、少子高齢化を初め急激である。子どもの問題として、医療の進歩や栄養状態が改善され体格は向上したが、体力や運動パフォーマンスは以前よりむしろ低下したといわれている。霊長類学者から、心理・行動面での発達はその環境が重要性であると論じられている。現代の子どもの発達環境はエンリッチド・エンバイアランメントにあり、季節要因をさらに細部して発育の個体変異と対応させるのは非常に重要であろう。

現代の子どもの発達環境はエンリッチド・エンバイアランメントにあり、季節要因をさらに細部して発育の個体変異と対応させるのは非常に重要であろう。1.東京都内の保育園にて、三歳児を対象に、毎月1回身長、体重、指極、頭囲、胸囲、肩峰幅、腸骨稜幅、皮脂厚(肩甲骨下部、上腕三頭筋部、臍部)などの身体計測を行った。計測対象保育園に十分な協力が得られるよう、本研究の主旨を説明し長期に渡る協力関係を構築するよう努力した。また少しでも多くの子どもの積極的な協力が得られるよう、保護者にも計測の意義を理解してもらい協力を求めた。以上のように、長期に渡る計測が継続できるよう、また縦断的に欠落の無いデータを得るよう努力した。2.集積されたデータは随時コンピューターに入力し、データセットを作り始めている。縦断的調査資料の分析に当り、時系列解析等の方法について検討し、適切なプログラムを作製するか、アプリケーション・ソフトを用いるか等について情報を収集している。実際、アプリケーション・ソフトを用い、計算機上でプログラムを走らせ、仮想のデータや過去の計測資料を用いて若干時系列解析を試みた。その解析結果から、身長、体重等の発育に、季節変動のある事が伺えた。他の形質についても同様の傾向のあることが伺え、各個人における、各形質間の季節変動の在り様は非常に興味が持たれる。今後さらに、解析の方法について検討を加え、本研究の主旨に適した解析方法を探索し、計算機上で解析できる環境を整えていく。3.本研究に関する、文献検索並びに参考資料の収集を行い、文献のリストを作成中である。1.前年度に引き続き、東京都内の保育園にて、三歳児、四歳児を対象に、毎月1回身長、体重、指極、頭囲、胸囲、肩峰幅、腸骨稜幅、皮脂厚(肩甲骨下部、上腕三頭筋部、臍部)などの身体計測を行った。前年度同様、計測対象保育園に十分な協力が得られるよう協力関係を構築するよう努力した。また少しでも多くの子どもの積極的な協力が得られるよう保護者にも協力を求め、長期に渡る計測が継続でき、縦断的に欠落の無いデータを多数得るよう努力した。しかし、不可抗力で計測日に欠席する子供も結構おり、三年間に渡り無欠席の子供のデータを多数収集する事の困難さを感じつつある。2.計測データは随時コンピューターに入力した。縦断的調査資料の分析に当たり、時系列解析の方法について検討し、アプリケーション・ソフトを用い、計算機上でプログラムを走らせ若干時系列解析を試みた。また、数人のデータを用い、いくらかの計測項目について発育曲線(現量値曲線)を描かせ、各形質問の発育の交差時期を見た。その時期は個人で異なる場合があり、それらと季節変動の関係を明らかにすることで、各個人の幼児期発育の特徴が伺え興味が持たれる。3.本研究に関する、文献検索並びに参考資料の収集を行った。1.前年度に引き続き、東京都内の保育園にて、三歳児、四歳児、五歳児を対象に、毎月1回、身長、体重、指極、頭囲、胸囲、肩峰幅、腸骨稜幅、皮脂厚(肩甲骨下部、上腕三頭筋部、臍部)などの身体計測を行った。前年度同様、計測対象保育園に十分な協力が得られるよう、協力関係を構築するよう努力した。
ヒト型自閉症モデルマウスによる個性の形成メカニズムの解明

自閉症は、コミュニケーション能力の質的障害および常同・反復的な興味・行動で特徴づけられる非常に発症頻度の高い発達障害であり、その発症メカニズムの解明と治療法の開発が強く求められている。近年、大規模な自閉症の原因遺伝子探索が行われ、クロマチンリモデリング因子CHD8が最も有力な原因候補遺伝子として同定された。われわれは最近、ヒト自閉症患者で報告されたCHD8変異を再現したヘテロ欠損マウスの行動解析を行ったところ、自閉症を特徴づける行動異常である社会的行動の異常や不安様行動の増加が観察された。さらに遺伝子発現解析によって、神経発生の重要な制御因子であるRESTが異常に活性化しており、ヒトでの知見と同様に神経発生の遅延が起こることを実証した。これらの結果から、CHD8変異による発生期における神経発生遅延が自閉症の原因であることが示唆されたが、自閉症発症の原因となる神経細胞種は不明のままであった。CHD8ヘテロ欠損マウスで脳内の遺伝子発現解析を行ったところ、オリゴデンドロサイト関連遺伝子の発現が顕著に低下していたことから、われわれはオリゴデンドロサイトにおけるCHD8の機能に着目した。オリゴデンドロサイト特異的CHD8欠損マウスを作製したところ、これらのマウスはオリゴデンドロサイトの分化障害によるミエリン形成不全によって、生後まもなく死亡することが判明した。さらに、オリゴデンドロサイト特異的CHD8へテロ欠損マウスの行動解析を行い、CHD8変異による自閉症モデルマウスで観察された自閉症様行動の一部である不安様行動の増加と社会的行動の異常が再現されることが明らかになった。これらの結果から、CHD8はオリゴデンドロサイトの分化を制御しており、CHD8変異によるオリゴデンドロサイトの機能異常が自閉症発症の一因を担っている可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は自閉症の発症時期、責任部位、責任細胞種を特定すると共に、自閉症の発症メカニズムを解明し、個性がいつ、どこで、どのようにして形成されるのかを明らかにすることによって疾患治療への応用を目的としている。最近、自閉症スペクトラム障害の最も有力な原因候補遺伝子としてこのCHD8が同定され、世界中で大きな反響を呼んでいるが、われわれはヒト自閉症患者のCHD8変異を再現したモデルマウスを作製し行動解析を行ったところ、このマウスが自閉症様の行動異常を再現することを確認した[Katayama et al., Nature 537: 675-679 (2016)]。この自閉症モデルマウスを用いて、自閉症が発症するメカニズムをトランスオミクス解析によって調べたところ、遺伝子変異によってCHD8の発現量が減少すると神経発生に重要な制御因子であるRESTが異常に活性化され、その結果として神経の発生遅延が起こることがわかった。さらにCHD8は神経細胞だけでなくアストロサイト、オリゴデンドロサイト、ミクログリアでも発現が認められることがわかった。そこで種々のグリア細胞特異的にCHD8を欠損させたマウスを作製し、各グリア細胞におけるCHD8の機能の解析を行った。特に、オリゴデンドロサイト系譜でCHD8を欠損させたマウスはオリゴデンドロサイトの分化異常がみられ、ミエリンの形成が著しく障害されていることから、CHD8はオリゴデンドロサイトの分化に重要な役割があることが明らかになった。これらの結果から、少なくとも一部のグリア細胞においてはCHD8が重要な働きを担っていることが明らかとなった。いくつかのグリア細胞においてCHD8の欠損よりグリア細胞の機能が障害することが判明し、CHD8によるグリア細胞制御の重要性が明らかになりつつある。アストロサイト、オリゴデンドロサイト、ミクログリア特異的CHD8ノックアウトマウスを作製し、各グリア細胞に関して詳細な機能解析を行うことで、CHD8の欠損がグリア細胞の機能に与える影響が明らかになりつつある。これらの知見は当初の研究目的に適っており、順調に達成されつつあると考えられる。さらに、オリゴデンドロサイト

特異的CHD8へテロ欠損マウスの行動解析を行い、CHD8変異による自閉症モデルマウスで観察された自閉症様行動の一部である不安様行動の増加と社会的行動の異常が再現されることが明らかになった。これらの結果から、CHD8はオリゴデンドロサイトの分化を制御しており、CHD8変異によるオリゴデンドロサイトの機能異常が自閉症発症の一因を担っている可能性が示唆された。プロテオーム、ChIP-SeqおよびRNA-Seq解析によって、グリア細胞におけるCHD8の標的遺伝子を網羅的に探索することで、CHD8によるグリア細胞の制御機構を解明する。またCHD8欠損によるグリア細胞の機能異常が自閉症様の行動異常に関与しているかどうかを検討する。さらにグリア細胞の機能異常がニューロンへの二次的な影響を与えているかどうかを調べるために、形態学的解析や電気生理学的解析を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
多感覚リダイレクテッドウォーキング手法の研究

平成30年度は前庭電気刺激RDW手法の構築および歩容解析を用いたRDW手法と視触覚RDW手法について効果検証を行った.前庭電気刺激RDWとは,空間知覚に大きく寄与している前庭感覚は電気刺激によって操作可能であるという知見に基づき,前庭電気刺激と視覚による空間操作手法を組み合わせることでより強力に空間知覚を操作する手法である.今年度は前庭電気刺激装置とVR機器を組合せた前庭電気刺激RDWシステムを構築した.年度末に研究倫理審査申請が承認されたため,来年度は前庭電気刺激RDWの効果検証に取り組む.歩容解析を用いたRDW手法は,RDW下の歩容についてモーショントラッキングシステムを用いて測定を行うことで個々人の歩き方にあった空間知覚操作手法を適用することでより効果的な空間知覚を行うことができるという仮説に基づいた手法である.本年度はRDW下のユーザの歩容を簡易的なモーショントラッキングシステムにて取得した.取得したデータからは当初の仮説とは異なる結果が得られたものの,機械学習の手法を適用することによって空間知覚操作下のユーザの挙動の分類を行うなど様々な取り組みを行っている.視触覚RDW手法としては,既発表の「Unlimited Corridor」を改良した「Unlimited Corridor: Handrail Version」を制作し,触覚刺激として手すりを用いたときの空間知覚操作手法について効果検証を行った.実験からは触覚刺激として手すりを用いることで,有意に空間知覚操作の効果が上昇することがわかった.この結果は,ユーザインタフェース分野で最高峰とされる国際学会UISTに投稿した.触覚刺激を用いた空間知覚操作手法についての研究に関連して複数の論文投稿および学会発表を行った.また,空間知覚操作下の歩容についてモーショントラッキングシステムを用いて測定を行い,当初の仮説とは異なるものの機械学習を用いた分類を行うなど様々な取り組みを行っている.さらに,美術館や博物館などでのアウトリーチ活動を積極的に行っている.以上のように,全体として当初の予定通りに研究が進展しているといえる.新たに研究室に導入されたモーショントラッキング機材を用いて,リダイレクテッドウォーキング時のユーザの歩行速度や歩行周期等を計測し,空間知覚操作の効果を計測する.計測したデータを元に,歩行周期に応じて適切なタイミングで空間知覚操作を行う手法についての評価を行う.また,今年度中に購入予定の視線計測が可能なヘッドマウントディスプレイを用いて,リダイレクテッドウォーキング時のユーザの視線を計測し,空間知覚操作の効果を計測する.これにより,従来用いられてきたアンケート指標に依らず,空間知覚操作の定量的・定性的評価手法やシステムのパフォーマンスを計測するための手法を確立することができると考えている.さらに,前庭感覚への電気刺激による空間知覚操作手法の被験者実験を行い,前庭電気刺激が空間知覚操作に与える効果について評価を行う.これにより視覚のみを用いた従来手法よりも効果的に空間知覚操作ができるようになると考えられる.こうした手法と,従来研究を進めてきた視触覚間相互作用を用いた空間知覚操作手法とを組合せた手法について評価を行い,多感覚間相互作用による効果の評価を行う.このとき,個々の感覚に対して有効だった手法を組み合わせることによって相乗効果が得られるだけではなく,かえって効果が打ち消し合うことも考えられる.こうした交互作用に着目することで多感覚提示がヒトの空間知覚に与える影響について検証する.平成30年度は前庭電気刺激RDW手法の構築および歩容解析を用いたRDW手法と視触覚RDW手法について効果検証を行った.前庭電気刺激RDWとは,空間知覚に大きく寄与している前庭感覚は電気刺激によって操作可能であるという知見に基づき,前庭電気刺激と視覚による空間操作手法を組み合わせることでより強力に空間知覚を操作する手法である.今年度は前庭電気刺激装置とVR機器を組合せた前庭電気刺激RDWシステムを構築した.年度末に研究倫理審査申請が承認されたため,来年度は前庭電気刺激RDWの効果検証に取り組む.歩容解析を用いたRDW手法は,RDW下の歩容についてモーショントラッキングシステムを用いて測定を行うことで個々人の歩き方にあった空間知覚操作手法を適用することでより効果的な空間知覚を行うことができるという仮説に基づいた手法である.本年度はRDW下のユーザの歩容を簡易的なモーショントラッキングシステムにて取得した.取得したデータからは当初の仮説とは異なる結果が得られたものの,機械学習の手法を適用することによって空間知覚操作下のユーザの挙動の分類を行うなど様々な取り組みを行っている.視触覚RDW手法としては,既発表の「Unlimited Corridor」を改良した「Unlimited Corridor: Handrail Version」を制作し,触覚刺激として手すりを用いたときの空間知覚操作手法について効果検証を行った.実験からは触覚刺激として手すりを用いることで,有意に空間知覚操作の効果が上昇することがわかった.この結果は,ユーザインタフェース分野で最高峰とされる国際学会UISTに投稿した.触覚刺激を用いた空間知覚操作手法についての研究に関連して複数の論文投稿および学会発表を行った.また,空間知覚操作下の歩容についてモーショントラッキングシステムを用いて測定を行い,当初の仮説とは異なるものの機械学習を用いた分類を行うなど様々な取り組みを行っている.さらに,美術館や博物館などでのアウトリーチ活動を積極的に行っている.以上のように,全体として当初の予定通りに研究が進展しているといえる.

新たに研究室に導入されたモーショントラッキング機材を用いて,リダイレクテッドウォーキング時のユーザの歩行速度や歩行周期等を計測し,空間知覚操作の効果を計測する.計測したデータを元に,歩行周期に応じて適切なタイミングで空間知覚操作を行う手法についての評価を行う.また,今年度中に購入予定の視線計測が可能なヘッドマウントディスプレイを用いて,リダイレクテッドウォーキング時のユーザの視線を計測し,空間知覚操作の効果を計測する.これにより,従来用いられてきたアンケート指標に依らず,空間知覚操作の定量的・定性的評価手法やシステムのパフォーマンスを計測するための手法を確立することができると考えている.さらに,前庭感覚への電気刺激による空間知覚操作手法の被験者実験を行い,前庭電気刺激が空間知覚操作に与える効果について評価を行う.これにより視覚のみを用いた従来手法よりも効果的に空間知覚操作ができるようになると考えられる.こうした手法と,従来研究を進めてきた視触覚間相互作用を用いた空間知覚操作手法とを組合せた手法について評価を行い,多感覚間相互作用による効果の評価を行う.このとき,個々の感覚に対して有効だった手法を組み合わせることによって相乗効果が得られるだけではなく,かえって効果が打ち消し合うことも考えられる.こうした交互作用に着目することで多感覚提示がヒトの空間知覚に与える影響について検証する.
遺伝子解析にもとづく熱帯アジアの下廃水処理施設における薬剤耐性菌の挙動解明

タイ・バンコク市内の下廃水処理場で採取した活性汚泥試料を高濃度の抗菌薬を添加したLB培地で培養し,汚泥中で耐性遺伝子の保持または伝播に関与する細菌を同定した。都市下水処理施設3カ所の汚泥では,アモキシシリン,アンピシリン,シプロフロキサシンを添加して培養すると腸内細菌科の割合が増加し,同科に属する耐性菌の存在が示唆された。病院や大学の排水処理施設で採取した汚泥に関する解析でも,同様の結果が得られた。下廃水処理の各プロセスにおける耐性遺伝子qnrSとsul1の全活性に対する発現量は,流入水のそれよりも高い傾向が見られたが,各プロセスでの酸素や薬剤等による環境ストレスへの応答とは相関はなかった。【研究項目1.活性汚泥リアクターを用いた都市下水処理実験と活性汚泥細菌叢の解析】実験室規模のリアクターの安定運転に時間を要したために,本年度は実処理施設を対象に活性汚泥細菌叢の解析を行った。ただし,タイと日本の地域による違い,都市下水と病院排水(抗生物質濃度が高い)という処理対象の違いに着目して解析を行った。反応槽内の汚泥混合液から抽出した遺伝子を鋳型として,16SrRNA遺伝子をPCRで増幅し,そのアンプリコンを次世代シーケンサーで解析した。その結果,日本の都市下水処理場の活性汚泥ではコマモナス科やロドシクルス科の細菌が多かった。タイの都市下水処理場の汚泥細菌は解析中である。病院排水処理施設についてはタイの3施設で調査を行ったが,共通して確認される細菌が多い中で,Sphigobacterales目の細菌の割合がA病院(排水中のサルファメソキサゾール濃度が高い)で突出しているなどの特異性も見られた。【研究項目2.都市下水処理にともなう薬剤耐性遺伝子の消長に関する研究】標準活性汚泥法を採用した下水処理場で単離した大腸菌各50株を対象として,キノロン系薬剤耐性遺伝子の保有率を調べた。その結果,6種のキノロン系耐性遺伝子のうち,検出されたものはqnrSまたはaac(6')-Ibの2種のみであった。qnrS保有率は流入下水と初沈越流水では3035%だったのに対して,活性汚泥,返送汚泥,終沈越流水では4050%程度に増加していることがわかった。【研究項目3.薬剤耐性遺伝子を保有する細菌種の特定】耐性遺伝子を保有する細菌種を特定するために,日本で採取した汚泥細菌を抗生物質を添加した無選択培地で培養し,細菌叢の変化を調べた。その結果,テトラサイクリンにはコマモナス科が,カナマイシンには腸内細菌科などの細菌が強い耐性を持ち,耐性遺伝子を他の細菌に伝播させる可能性が示された。実験室規模のリアクターの安定運転に時間を要したために,研究計画を若干変更する必要があったものの,実処理施設での調査でも意義のあるデータが得られたため。【研究項目1.活性汚泥リアクターを用いた都市下水処理実験と活性汚泥細菌叢の解析】実験室規模の標準活性汚泥リアクターの立ち上げを行い,模擬都市下水処理水にて安定的な処理性能を得た。また,抗生物質を添加した条件でも運転が可能であることを明らかにした。これと並列して,前年度と同様に,抗生物質濃度や運転条件等が異なる複数の処理場で活性汚泥を採取して,16SrRNA遺伝子の配列をもとに次世代シーケンス技術による細菌叢の解析を行った。具体的には,日本の都市下水処理場1カ所,タイ・バンコク市内の都市下水処理場5カ所と病院排水処理施設2カ所からそれぞれ汚泥を採取し,その中から幾つかの抗生物質に耐性を示す細菌種の同定を試みている。これまでに,タイの都市下水処理場の間では汚泥細菌の構成(もともと存在する菌,薬剤に耐性を示す菌ともに)が似通っており,それは日本の汚泥細菌叢とは大きく異なることが分かった。【研究項目2.都市下水処理にともなう薬剤耐性遺伝子の消長に関する研究】項目1の都市下水処理実験で採取される活性汚泥細菌の全遺伝子からプラスミドを抽出する予定であったが,リアクターの立ち上げに時間を要したために,この作業は途上である。一方,実際に稼動している複数の下水処理場の汚泥からβラクタム系薬剤耐性遺伝子を検出したところ,blaTEM遺伝子が最も高い頻度で検出された。【研究項目3.薬剤耐性遺伝子を保有する細菌種の特定】項目2と同様に,プラスミドからの耐性遺伝子のホスト細菌を推定する作業は滞っている。一方で,項目2において汚泥から高頻度で検出されたblaTEM遺伝子を保有する微生物群集構造を明らかにするため,磁気ビーズハイブリダイゼーション法によるblaTEM遺伝子保有ゲノムの回収方法の最適化も行った。その結果,blaTEM遺伝子で最大84%の回収率が得られた。汚泥細菌から抽出したプラスミドに関する解析がやや遅れているが,次年度で十分に取り戻せると思われるから。前年度に引き続き,タイ・バンコク市内の下排水処理場から採取した汚泥試料から,高濃度の抗菌薬を添加したLB培地で培養し,薬剤耐性を示す汚泥細菌の分離を行い,16SrRNA遺伝子のアンプリコンシークエンスにより,その細菌群集構造を明らかにした。まず,都市下水処理施設3カ所に存在する活性汚泥細菌の構成は類似しており,Proteobacteria門やChloroflexi門の細菌が優占していた。

この汚泥を抗菌薬無添加のLB培地で培養すると,Enterobacteriaceae科やMoraxellaceae科の細菌が増加したが,アモキシシリン,アンピシリン,シプロフロキサシンを添加した条件では,Enterobacteriaceae科の細菌の割合が増加し,同科における耐性菌の存在が示唆された。同じくバンコクの病院や大学の排水処理施設で採取した汚泥試料に関する解析結果は,都市下水処理場の結果と顕著な相違がなかった。下水処理場施設の最初沈殿池曝気槽最終沈殿池の各プロセスにおける薬剤耐性菌の挙動を6つの薬剤耐性遺伝子(blaTEM, tetW, qnrS, sulI, vanA)を対象として調べたところ,どの薬剤耐性遺伝子も二次処理後には流入下水よりもやや減少するかあまり変わらなかった。sulI以外は初沈または曝気槽でやや増加する傾向が見られたが,終沈で減少する結果となった。下水処理施設の各プロセスにおける曝気条件と撹拌条件が大腸菌の薬剤耐性誘導への影響を室内実験にて調べたところ,薬剤耐性は曝気槽を模倣した条件下で最も多く発現している可能性が示唆された。当初に予定したプラスミド上の遺伝子の解析には至らなかったが,処理場の特徴(運転条件を含む)による耐性菌や耐性遺伝子に及ぼす影響を議論できる結果を得た。タイ・バンコク市内の下廃水処理場で採取した活性汚泥試料を高濃度の抗菌薬を添加したLB培地で培養し,汚泥中で耐性遺伝子の保持または伝播に関与する細菌を同定した。都市下水処理施設3カ所の汚泥では,アモキシシリン,アンピシリン,シプロフロキサシンを添加して培養すると腸内細菌科の割合が増加し,同科に属する耐性菌の存在が示唆された。病院や大学の排水処理施設で採取した汚泥に関する解析でも,同様の結果が得られた。下廃水処理の各プロセスにおける耐性遺伝子qnrSとsul1の全活性に対する発現量は,流入水のそれよりも高い傾向が見られたが,各プロセスでの酸素や薬剤等による環境ストレスへの応答とは相関はなかった。当初,研究項目3では,耐性遺伝子が存在するプラスミドの種類から,それを保有する細菌種を特定する計画であったが,そのプロセスには困難が多いことが分かった。すでに今年度から代替の方法(これは申請時から想定していた方法)を適用しているが,今後もこの方法を続ける予定である。平成29年度は最終年度のため,3年間の成果を総括する視点も忘れずに研究を推進する。また,研究成果の発表にも注力したい。29年度が最終年度であるため、記入しない。水環境工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
術後疼痛の症状マネジメントに用いる除痛アルゴリズムと評価指標の構築

本研究は、術後疼痛緩和を治療期からの緩和ケアとして捉え、臨床現場の看護師による術後疼痛の症状マネジメントがエビデンスに基づく実践となり、治療期からの緩和ケアが促進されることを目指し、今後のわが国での術後急性痛サービスチームによる総合的アプローチやマルチモーダル鎮痛法の普及を視野に入れ、フェーズ1:実態調査、フェーズ2:フェーズ1の実態調査と文献等に基づくアルゴリズムと評価指標の作成、フェーズ3:作成したアルゴリズムと評価指標の有効性と実用可能性の検証段階を経て、術後疼痛の病態・生理や薬理学的なエビデンスに基づいた除痛アルゴリズムと評価指標を構築することを目的とした学際的な研究である。