hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外国語使用におけるコミュニケーション方略の処理過程に関する研究

本研究は平成9年度と10年度の2年間の継続研究で、平成9年度はSpeech Recording and Analysis Program(SRAP)と名付けた「口頭言語データ分析ソフトウェア」を開発した。平成10年度はこの開発済みのソフトを使用し、申請時に予定していたコミュニケーション方略(以下CS)に関するデータ収集実験を実施し、収集データを分析した。実験は2度行い、初回の実験は開発ソフトの使用テストを兼ねて、インターラクションに伴うCS使用について、英語母語話者や非母語話者からなる18組、36名の被験者を対象に行った。この実験からは、母語話者同士が使うインターラクション上のCSとは異なるいくつかのCSが母語話者-非母語話者間および非母語話者同士のインターラクションに見いだせ、それらを量的、質的両面がら分析した。もう一方は、本研究の申請時に予定していた実験で、平成10年7月末から8月上旬に32名の日本人大学生の英語学習者を対象に行った。収集したデータは、学習者個人に関するデータ(英語熟達度、場依存の度合い、判断速度、曖昧耐性、被験者の英語の学習状況や使用状況:各種の心理テストやアンケートを使って測定)と個人面接の形式で収集した、日本語、英語で使われるCSに関するデータである。データ収集後すみやかに、発話の時間要因や発話内容についての詳細を開発したソフトによって分析し、得られた結果を集計して統計処理した。その結果、英語での方略使用は被験者の母語によって強く影響されるだろうという研究者の予想とは裏腹に、1)英語力が強く影響している、2)判断速度がCS使用に重要な要因となっている、3)言語の使用体験も重要な要素である、などのことが明らかになった。本研究は平成9年度から10年度の2年間の継続研究で、今年度は科学研究費の申請通り、来年度実施予定の実験で使用するコンピュータソフトの開発を目的として研究を行った。開発ソフトは、「口頭言語データ分析ソフトウェア」と称し、外国語学習者から口語データを直接コンピュータで取り込み分析を行うというものである。主な機能は、1)データ収集用にコンピュータモニター上で映像や写真などの情報が表示でき、実験に必要なタスクを容易に作成できる、2)実験を行う際、被験者はひとつのタスクが終了するとボタンをクリックすることにより、次のタスクに移行できる、3)被験者からデータを収集した後は、発話内容や発話の特徴(発話開始、繰り返し、いい間違い、使用方略など)をコード化したものをコンピュータ上で分析し、その結果を一括して統計処理(累積回数、平均回数、平均時間など)できる。さらに音声データは大量の容量を必要とするため、一人の実験が終了するとその音声データを光磁気ディスク(MO)に保存することができるという特徴を有している。コンピュータ上での音声処理というのは、パーソナルコンピュータのレベルではほとんど前例がないため、ソフト開発はすべてこちらの希望を外部委託して行った。幸いプログラマ-と頻繁に相談する機会に恵まれたため、ほぼ予定通りのソフトを作成することができた。最も心配したのは音声の再生を十分な音質を保ったまま行うことができるかどうかという点であったが、できあがったソフトは通常のテープレコーダ以上の録音の手軽さと高度な音質を得ることができ、これは本研究に関わる研究者の予想以上の出来映えで満足している。現在はこの完成ソフトを試験的に使って、来年度の実験準備を進めている。来年度の実験までにはバグなどの問題をすべて解消し、実験に臨むことができるものと期待し準備を進めている。本研究は平成9年度と10年度の2年間の継続研究で、平成9年度は「口頭言語データ分析ソフトウェア」を開発し、平成10年度はこの開発済みのソフトを使用して申請時に予定していたコミュニケーション方略(以下CS)に関するデータ収集実験を実施した。実験は平成10年7月末から8月上旬に32名の日本人大学生の英語学習者を対象に行った。

収集したデータのうち学習者の個人情報に関するものは、次のとおりである:1)被験者個人個人の英語熟達度(クローズテストおよび英語学力測定に一般的によく使われるCELTを使用)、2)場依存の度合い(Group Embedded Figures Testという心理テストで測定)、3)判断速度(Matching FamiliarFigures Testという認知判断力テストで測定)、4)曖昧耐性(Ambiguity Tolerance Scale IVという心理テストで測定)、5)被験者の英語の学習状況や使用状況(実験者の作成したアンケートによって調査)。これらの各種データの収集と並行し、開発したソフトを使い、CS使用を必要とするタスクを被験者全員に個人面接の形式で行った。この面接では、被験者に36枚の写真や図形について英語と日本語で説明してもらった。実験は言及物の提示から発話録音まですべてコンピュータを使って行った。データ収集後すみやかに、発話の時間要因や発話内容についての詳細を開発したソフトによって分析し、得られた結果を集計して統計処理した。その結果、英語での方略使用は被験者の母語によって強く影響されるだろうという研究者の予想とは裏腹に、1)英語力が強く影響している、2)調査した認知要因のうち判断速度がCS使用に最も重要な要因となっている、3)言語の使用体験も重要な要素である、などのことが明らかになった。なお、この実験に先だって、開発ソフトのテスト使用を兼ねて、インターラクションに伴うCS使用を同ソフトを使って実施した。この研究はすでに論文として発表(印刷中)した。また上記の実験結果については、今年開催される学会での発表(発表の申請は受理されている)と論文発表を予定している。
放牧地における「景観の分断化」に関する地理学的研究

本研究は、地球上に広く分布しながらも開発から取り残されてきた放牧地における、土地の私有化・囲い込みや保護区の設置、土地利用の変化等によって進展する「景観の分断化」の実態を解明することを目的としている。景観の分断化が進む放牧地において、牧畜民の放牧システム、そして放牧を支える基盤である自然環境の変化について実証的に分析することを通して、景観の分断化によって変化している放牧地における「人ー家畜ー自然環境の関係性」を総合的に解明していく。平成30年度は、研究体制を整備するとともに、関連研究のレビューを重点的に実施した。これらのレビューによって以下の点を整理した。すなわち、牧畜民にとって景観の多様性(不均一性)が不確実な自然資源利用の担保となってきた点、一方で放牧地においては私有化や自然保護区の設置・農耕地の増加等によって景観が変容している点、さらに景観変化と関連しながら放牧地の土地利用形態が変化してフェンス等の物理的な境界が設置されている点、結果的に景観の分断化が多様な景観へのアクセスを減少させ、放牧地の資源に依存して暮らす牧畜民に負の影響をもたらしていること等を複数の文献をもとに整理した。この作業を通じて、取り組むべき課題がさらに明確となった点は今後の研究に取り組む上で重要な成果となった。さらに、平成30年度はモンゴル・ケニアに渡航してフィールドワークを実施し、家畜の移動経路や気象データ等の定量的な結果を得ることができた。文献のレビューや研究環境の整備は予定通り実施し、今後の成果発信に向けて順調に進展しているといえる。一方で、社会貢献活動中に事故にあい、長期間の入院・通院によって半年間以上研究活動が停滞した。そのため、計画していたフィールドワークを実施することができず、想定していた研究計画からは遅れているのが実情である。フィールドワークを実施し、現地でしか得られない定量的なデータを得ることが肝要である。そのため、これまでの研究実績があるナミビア及びケニアに渡航してフィールドワークを集中的に実施する予定である。また、次年度以降は積極的に研究成果を公表していく。不測の事故によって予定していたフィールドワークが実施できなかったため。次年度以降にフィールドワークを実施することで使用する予定である。
ナトリウムポンプの1分子可視化による作動機構と高次構造の解析

(1)ポンプ標品を可溶化し、ロータリーシャドウ法で観察する事により、プロトマー単位の電顕像を観察した。特定の架橋剤が存在しなくても2および4量体が直接観察されたことから、プロトマー単位は明らかに分子集合している事を証明した。(2)蛍光性試薬にて標識したポンプ標品のTIRFMを用いた1分子観察を行い、P-型ATPaseの分野で初めてプロトマーの多量体度の評価を定量的な行える系を構築した。(3)従来の生化学的な手法により得られた成果から主張してきた4量体モデルはナトリウムポンプばかりでなくプロトンポンプも含め、イオン輸送性ポンプに一般に共通した機能単位であることを明らかとした。特に、プロトンポンプにおいては酵素活性と多量体の相関を詳細に検討し、細胞膜中での活性な(機能的な)単位は4量体であることが強く支持する結果を得た。(4)同じP-型ATPaseに分類されるCa-ATPaseの結晶構造を鋳型にホモロジーモデリングを行い、ATP結合領域に存在すると推定される種々のアミノ酸の1残基変異体の解析から、ナトリウムポンプα鎖上には、リガンド依存的にATPに対する親和性を大きく変化する1個のATP結合領域が存在し、酵素は機能的に2量体単位のオリゴマー構造を形成し、α鎖間相互作用を伴って機能する事を示した。またナトリウムポンプに特徴的な第3のナトリウムイオン結合部位を生化学的手法を用い初めて示した。平成13年度の研究実績ナトリウムポンプの1分子可視化と分子集合の解析ナトリウムポンプ標品の分子集合状態を明らかにするため、エバネッセント光で蛍光標識したポンプ分子の可視化条件を検討した。FITC(フルオレセインイソチオシアン酸)によってポンプ分子の触媒サブユニットのATP結合部位に存在するリシン残基にほぼ100%化学修飾を施した。修飾ポンプ標品をC12E8にて可溶化後、高性能ゲルろ過にてポンプ分子を分子量的に分離し、単量体、2量体及び多量体画分を精製した。それぞれの画分を超低背景蛍光顕微鏡にて観察し、消光過程を経時的モニターし、解析した。その結果、1.FITC標識した酵素分子の濃度に依存して発光スポットの増加が観察された。また、1分子あたりの標識量を低下させた標品では発光スポットの減少が確認された。2.スポットの初期強度は高分子量画分ほど高く、また発光スポットの蛍光消光の時間経過から初期輝度の高いスポットは段階的な(量子的)消光をすることが明らかになった。3.初期強度の分布の解析から、可溶化ナトリウムポンプにおいても単量体から多量体(主に2量体と4量体)構造が保持されていることが確認された。4.分子量分画を行ったポンプ標品はそれ自体解離会合を行い、2量体と4量体の間での平衡が存在する可能性が示唆された。以上のことからナトリウムポンプにおいて、可溶化状態で分子観察が可能であることが明らかにされた。一方、ポンプ分子の集合体の多重度を詳細に解析するには、観察条件における消光の速度が極めて速く、測定条件の最適化(励起光強度等)が必要であることが明らかになった。平成14年度の研究実績ナトリウムポンプ及びプロトンポンプの分子集合の解析ポンプ標品の分子集合状態を明らかにするため、エバネッセント光で蛍光標識したポンプ分子の可視化条件を検討した。FITCによってそれぞれのポンプ分子の触媒サブユニットのATP結合部位に存在するリシン残基にほぼ100%化学修飾を施した。修飾ポンプ標品をC12E8にて可溶化後、超低背景蛍光顕微鏡にて観察し、消光過程を経時的モニターし、解析した。特にプロトンポンプにおいてはさらにn-octylglucosideによる可溶化を行い、C12E8にて可溶化した標品との比較を行った。その結果、1.いずれのポンプ標品においても、FITC標識した酵素分子の蛍光消光の時間経過から量子的な蛍光消光を確認した。

また輝点の初期輝度分布から単量体から4量体の多量体構造を確認した。2.プロトンポンプにおいては、C12E8による可溶化画分は酵素活性を保持していなかったが、n-octylglucosideによる可溶化画分はほぼ活性を保持していた。可溶化画分の蛍光スポットの初期強度分布による多量体度は両者に大きな違いが見られた。C12E8では単量体と2量体が主要成分であるのに対し、n-octylglucosideでは主に2量体と4量体が観察された。以上の結果はプロトンポンプにおいて、活性を発現する最小機能単位は少なくとも2ないし4量体であることを示唆している。一方、ナトリウムポンプ分子の機能的な多重度解析するために、可溶化条件の詳細を検討する必要がある。さらに可溶化処理を行わずに蛍光観察が可能なタグを付加したポンプ分子の構築を行った。昆虫細胞系での蛍光性ポンプ分子の発現を現在のところ確認しており、詳細をさらに検討中である。1.プロトンポンプの分子集合と酵素活性相関FITCによって蛍光標識したH/K-ATPaseを界面活性剤で可溶化し、ガラス上に分散、吸着させた分子の蛍光強度をTIRFMにより観察し、これらを定量することで、溶液中での会合数とその分布を推定した。また同条件で可溶化した酵素のK^+依存性pNPPase活性を測定し、protomerの会合数と残存活性の相関から酵素の機能単位について検討した。その結果、(1)Octaethylene glycol dodecylether (C_<12>E_8)を用いた可溶化によってH/K-ATPaseはその活性は5%いかに低下する。同条件で可溶化したFITC修飾酵素の分子観察では単量体、二量体が主として存在することが明らかになった。(2)C_<12>E_8による可溶化時にK^+を共存させることによって、可溶化標品のATPase活性は最大約40%の活性を保持した。これらC_<12>E_8可溶化標品の分子観察による解析において、可溶化時のK^+に依存して四量体の存在比にのみ増加が見られ、両者は非常に良い相関を示した。以上、H/K-ATPaseは膜上において四量体で機能していると結論した。また、K^+に依存した可溶化標品の残存活性の上昇と、四量体の存在比の増加は、K^+の結合に伴った個々のプロトマーの構造変化が四量体構造の安定性を変化させている可能性を示唆する。2.ナトリウムポンプのATP結合領域の変異導入によるATPの親和性に及ぼす影響ATP結合領域においてナトリウムポンプで高度に保存されている、GDASE配列に注目し、部位特異的変異導入を行った。変異導入によるNa/K-ATPase活性への速度論的なパラメーターへの影響を検討した。その結果、(1)すべての変異体において、ATPに対する親和性に影響が観察され、この配列がATP結合に極めて重要な役割を担っていることが明らかにされた。以前のATP結合領域の変異導入の結果とあわせて、ATP結合に重要なアミノ酸残基及びその領域を明らかにした。平成16年度の研究実績1.ナトリウムポンプ及びプロトンポンプの分子集合度と機能発現の解析ポンプ標品の分子集合状態と酵素活性の相関を明らかにするため、FITCにて蛍光標識したポンプ分子を種々の濃度のKCl存在下、C12E8により可溶化後、分子観察を行った。さらに同一条件で可溶化したポンプ分子の酵素活性を測定した。
顎骨・歯槽骨形態に即した方向調節能を有する自由曲面仮骨延長器の開発

一般的な仮骨延長装置は、方向調節能を有せず、直線的で理想的な延長が行えないことが多い。このため現状では、複雑な顎骨・歯槽骨形態を再現させることは不可能である。そこで、その問題を改良するために、方向調節能を有する自由曲面仮骨延長器の開発を行う必要性が生じている。方向調節能を有する自由曲面仮骨延長器の特徴として、設定した自由な曲面上に沿ってネジ構造を模した延長装置が走行できる。このため、解剖学的制約や装置の設置に起因する延長方向のズレが生じることはない。現在までの仮骨延長器は、ネジを利用しているために直線的な移動しか出来ず、本装置は自由曲面を再現できる特徴を持つために極めて独創的な構造を持つ。この研究は、この画期的なこの自由曲面仮骨延長器を生物学的、組織学的、手術の観点から、動物実験を通じて明らかにし、予知性のある、また優れた能力を持つ治療器として臨床応用を図るためのものである。人体の中で、極めて複雑な形態を呈する顎骨・歯槽骨の再建に有用な方法として将来的に定着する可能性が高いことを確信している。この骨造成装置の素材はステンレス合金を主原料として作製した。平成15年度は口蓋骨用と顎骨前歯用の自由曲面仮骨延長器の試作を行った。しかしながら、曲ネジを応用した自由曲面仮骨延長器が開発できず、その代用として直線状の口蓋骨用と顎骨用(下顎前歯用)仮骨延長器をそれぞれ5本製作した。平成16年度も同様に直線状の口蓋骨用と下顎前歯用仮骨延長器を5本製作するとともに、FEMによる強度解析を行った。また、顎骨用延長器を実際に患者に応用した。経過は非常に良好で国際学会で報告した。そこで、その問題を改良するために方向調節能を有する自由曲面仮骨延長器の開発を行う必要性が生じている。方向調節能を有する自由曲面仮骨延長器の開発インプラントの特徴として、設定した自由な曲面上に沿ってネジ構造を模した延長装置が走行できる。このため、解剖学的制約や装置の設置に起因する延長方向のズレが生じることはない.現在までの仮骨延長器は、ネジを利用しているために直線的な移動しか出来ず、本装置は自由曲面を再現できる特徴を持つために極めて独創的な構造を持つ。この研究は、この画期的なこの自由曲面仮骨延長器を生物学的、組織学的、手術の観点から、動物実験を通じて明らかにし、予知性のある優れた治療器として、臨床応用を図るためのものである。骨造成装置の素材はステンレス合金を主原料として作製した。平成15年度は口蓋骨用と顎骨前歯用の自由曲面仮骨延長器の試作とそれを用いた動物実験を行った。口蓋骨用と顎骨用の自由曲面仮骨延長器はそれぞれ5本製作した。
高齢化社会を豊かにするIT活用医療支援システムの構築:特に褥瘡予防と排尿管理

本研究はわが国がこれから立ち向かう高齢化社会を乗り切るために行われた。このままでは、わが国の将来の発展に対する投資が大幅に制限されてしまいわが国の国際競争力を著しく阻害される。寝たきり老人の介護をつきつめると褥瘡と、排尿管理に集約される。褥瘡は寝返りがなくなると発症する。そこで本研究では、寝返りを検知する端末を作成し、老人の体位を測定することにより、完全に褥瘡の防止を可能とするシステムを完成させた。本研究の最大の課題は寝返りを正確に把握するための端末の完成にあった。端末に使用するセンサーはロータリーエンコーダの使用がもっとも容易に思われプロトタイプはロータリーエンコーダを使用した端末を完成した。しかし消費電力に問題があり、実用的に耐えうる端末はできなかった。しかし近年の電子デバイスの進歩により、三次元の三次元加速度センサーが体位センサーとして使えるようになり、最終年度で本研究は一気に進展し、完全に実用的な端末が完成した。本研究では、データを収集するための端末、端末を動作させるためのソフトウェア、端末からのデータを末端のパソコンに蓄えるためのソフトウェアおよび、そのデータをサーバーにおくり、解析するためのソフトウェアよりなる。端末は実用的なものが完成したが、サーバー側でのデータのリアルタイムでの解析を目指したソフトウェアはハード側の負担が大きく、実用化には今ひとつの工夫が必要と考えられた。本システムは実用段階では、次のように運用される。ある地域を受け持つ数台の巡回診療車には各家庭の寝たきり老人の体動(寝返り)、尿失禁などが常に監視されている。寝返りが一定時間以上ない場合には巡回車に連絡がはいり直ちに訪問の上対処する。家人により介護が行われれば、巡回車は訪問しない。このようにして本システムは第三者による必要なときに必要なだけの介護を提供する。16年度は本研究の1年目である。16年度の目標は、「10-100base Tに接続可能な医療情報収集端末のプロトタイプを設計・試作しインターネットに接続し、遠隔地でデータのやりとりができることを確認する」ことである。1.医療情報収集端末(プロトタイプ)の設計端末に使用する角度センサーはロータリーエンコーダを用いた。データはワンチップマイコン(KLSC80A12)に取り込み、寝返りの有無、角度を計算しそのデータを被介護者のベットサイドのPCに出力する。ベットサイドにはデータ蓄積用としてPCを置き、内部のハードディスクにデータを蓄積し、そのデータをFTPを用いてインターネットを開始外部のPCから定期的にハードディスクにアクセスしデータを取り込むようにした。2.医療情報端末の製作プロトタイプの端末を製作し、動作を確認する。2005年3月26日現在、組み立ての最終段階に来ている。ワンチップマイコン用のソフトウェアの開発はほぼ終了した。動作確認後バグがあれば、若干の修正を予定している。3.ソフトウェアの開発端末の作成と平行してモニター用ソフトを開発している。このソフトは外部のPCから被介護者のベットサイドにおかれたPC(受信用兼分析用クライアントPC)に直接アクセスしデータの解析、表示を行うものである。開発用のソフトウェアはマイクロソフト社製"ACCESS"を使用した。データベースには情報を蓄積し、体動情報、被介護者情報を蓄積し、分析画面としては体動情報、被介護者情報が必要に応じて適宜切り替えられるようにした。現在動作テストを完了し、端末の完成を待っている。次年度以降はより実用的なシステムの構築をめざす。17年度は本研究の2年目である。本年は、インターネットに接続可能な医療情報収集端末のプロトタイプを完成させ、実際にインターネットに接続し、データのやりとりができることを確認した。

端末の仕様:端末に使用する角度センサーはロータリーエンコーダを用い、そのデータをワンチップマイコン(KLSC80A12)に取り込んだ。角度データをベットサイドのPCに送るためにはRS232Cを用いデータ転送ができるようにした。ベットサイドにおかれたPC(受信用兼分析用クライアントPC)はデータを自動的に収集し解析の後その表示を行った。現在データベースには被介護者情報を蓄積し、体動情報、被介護者情報を蓄積し、分析を行い表示をおこなえるようにした。本年はさらに、体位が視認し易いようにグラフィカルなインターフェイスを加えた。蓄えられたデータへは外部のPCからFTPを用いて定期的にハードディスクにアクセスしデータを取り込解析できるようなソフトを組み込んだ。外部のPCは病院や介護会社に設置したPCあるいは移動巡回車内のPCを想定している。被介護者の一覧表、体動の有無、被介護者の詳細データなどがアクセス可能である。本年は平成16年度より平成18年度の最終年度に当たる。本年は、実際に使用できる端末の完成を目指した。また端末を動作させるためのソフトウェアを作成した。1617年度で作成した端末は、9×13.5×3.5cmの大きさで、サイズが大きく、実際に使用するのは困難であった。また有線(RS232C)でデータを送るため、実際に腹部に装着して寝返りを測定しようとすると、線がからまり実用に使用するのは困難であった。本年製作した端末はこれまでの経験を生かし、有線を無線に変更し、かつ体位センサーをロータリーエンコーダより、三次元重力加速度センサーに変更し、小型軽量かつ低消費電力な実用的な端末を完成させた。センサーを重力加速度計に変更したことにより、同時に低電力化に成功した。無線の規格はGigbeeを使用した。Gigbeeは最大約60000個の端末を接続することができるとされており、またそれぞれが中継機能を有するとされているが今回は中継機能は使用していない。低電力化により約3日間の動作に成功した。今回の改良により、実際に使用できる実用型の端末が完成した。また本端末を動作させるためのソフトを作成した。このソフトは、三次元の加速度より端末の方向を探知し、一秒間に約100回のサンプリングが可能である。これにより端末の回転方向を探知することができる。実際のデータの蓄積は一秒間に2回おこなった。このデータから回転方向、寝返り回数。寝返り角度の合計などの詳細なパラメータの計算をおこなった。本端末の完成をもち今回の研究の最終的な目的が達せられたと考えている。
興奮特性をもつ信号媒体の分岐/樹状空間構造を活用した信号処理機能

本研究は、細胞内経路における信号の符号化の由来として、神経細胞一般にみられる2つの特性、信号発生・伝播の「興奮特性」と、複雑な信号伝播経路形状「分岐/樹状構造」に着目し、興奮特性をもつ場(信号伝播媒体)が分岐・樹状構造をとることによってどのような信号処理機能が得られ得るのかの解明の端につくことを目的としている。上記の目的のため、前年度は樹状形状形成のシンプルなダイナミクス提案とその形状特性の同定、及び信号伝播特性の多様性について見出した。本年度は、よりシンプルな樹状形成のダイナミクス同定と、信号伝播と経路形成の2種のダイナミクスが相互作用を行う系での形成形状と信号伝播パターンの変化について、フラクタル次元やパターン成長速度等の解析を行い、生成規則パラメータの形成パターンに及ぼす影響、樹状枝密度の違いなどを明らかにした。結果として、信号伝播が経路形成に正の影響を及ぼす場合には、及ぼさない場合に比べ、形成された経路形状の樹状枝の密度、曲がりくねり具合など、形状の定量的な変化は見られたが、大きな定性的な変化は見られなかった。また信号伝播が経路形成に正負両方の影響を及ぼす場合には、経路形状特性による螺旋波の発生の有無、信号の伝播パターンによって、パラメータによってはダイナミックな経路形状の変化が見られた。これらは、樹状経路上で見られる、情報処理機構の基盤となる単方向信号伝播(ダイオード特性)やペースメーカーの役割も果たす螺旋波発生機構と合わせ、信号伝播パターンの多様性による信号伝播経路形状に対する学習に似た効果を示唆していると考えられる。本研究は、細胞内経路における信号の符号化の由来として、神経細胞一般にみられる2つの特性、信号発生・伝播の「興奮特性」と、複雑な信号伝播経路形状「分岐/樹状構造」に着目し、興奮特性をもつ場(信号伝播媒体)が分岐・樹状構造をとることによって得られる信号/情報処理機能を明らかにすることを目的としている。具体的には、分岐形状をもつ興奮場における入出力信号モードの多様性と機能の同定を目的とするが、そのための条件として、形状特性と信号伝播特性との相関を知ることが重要となる。その際、分岐・樹状構造の形状特性について、可能な限り人為性を排除するため、樹状形状形成のダイナミクスに、自然界の樹状場形成過程をもつ現象のダイナミクスを一般化して用いることが望ましいと考え、本年度はバクテリアコロニー形成ダイナミクスを一般化したアルゴリズム,を用い、樹状場生成規則と形成された2次元パターンとの相関について解析を行った。フラクタル次元やパターン成長速度等について解析を行い、生成規則パラメータの形成パターンに及ぼす影響、樹状枝密度の違いなどを明らかにした。また空間パターンとその上を伝播する信号伝播パターンについて、空間パターン及び入力信号パターンの条件によっては、多値演算に相当する多様な信号処理機能の実現が可能であることを示した。また、形成された樹状場上の興奮信号伝播に関して、情報処理機構の基盤となる単方向信号伝播(ダイオード特性)やペースメーカーの役割も果たす螺旋波が複雑形状系でも得られ、これらの特性が得られる形状条件を得た。
児童養護施設における高齢者の教育支援活動が児童と高齢者の心身の健康に及ぼす影響

およそ2年間にわたる計4回の調査を通して、高齢者(3名)との交流が児童養護施設入所児童(小学1年生から中学1年生。37名)の高齢者の年齢イメージの形成に役立ち、高齢者イメージをポジティブな方向へ変化させていたことが示唆された。学校生活の中の友人との関係においても望ましい変化が看取され、児童養護施設入所児童に対する高齢者ボランティアによる教育支援活動は入所児童に対して有意な効果を及ぼすことが示唆された。本研究は、児童養護施設における高齢者の教育支援活動が児童と高齢者の心身の健康に及ぼす影響について明らかにすることを目的として実施した。本年度は、調査研究に協力可能な児童養護施設、および児童への教育支援を希望するシニアボランティアの各選定を2016年7月より開始した。その結果、兵庫県A市のB児童養護施設より調査研究の許諾(入所児童数20名:小学校1年生から6年生)が得られ、65歳以上の男性シニアボランティア3名より本事業への参加希望が出された。シニアボランティアに対しては本研究事業に関する説明を行い、2015年12月より2016年1月末まで事前研修を実施した。パイロットスタディとして、2016年2月初旬より同年3月初旬までの一カ月間、B児童養護施設の入所児童20名に対する教育(小学校の宿題)支援事業を週2回、計10回実施した。シニアボランティアに対しては、事業の実施前後において「健康度自己評価、老人用うつ尺度短縮版(Geriatric Depression Scale, GDS,Short-version)15項目版等に関する自記式アンケート調査を行った。児童に対しては、高齢者イメージ、学校生活調査(アセス)、好きな科目・嫌いな科目等に関する聞き取り調査を実施した。また児童の対照群として、同市の他の小学校に在籍する同学年の児童200名に対してアンケート調査を実施した。パイロットスタディの調査データについてはデータ入力が終了しており、分析を行っている。本研究の現在までの進捗状況としては、おおむね順調に予定通り進んでいる。教育支援活動は、児童養護施設の要望に合わせて、毎週月曜日から金曜日の午後3時30分から午後5時30分まで実施している。小学校低学年の児童においては、国語の朗読、漢字ドリル、計算ドリルが主であり、中学年、高学年においては課題に応じて適宜、教育支援を行っている。本年度は、高齢者ボランティアによる児童養護施設入所児童への教育支援が児童の学校環境適応感に及ぼす効果について検討を行った。研究参加者として、兵庫県A市のA児童養護施設に入所する小学1年生から6年生までの児童24名(男子12名、女子12名。9.3±1.8歳、以下入所児童)、対照群としてA小学校3年生から6年生67名(男子29名、女子38名。10.0±1.2歳)を選んだ。高齢者は同市に在住する男性3名(79歳、75歳、65歳)であった。教育支援の内容は、1週間に3回の頻度で小学校の担任より出された宿題を適宜補助した。調査内容として、児童に対しては「性別」「学年」「アセス(学校環境適応感尺度)」「不定愁訴(14項目)」を選択した。入所児童にのみ「自己効力感」等に関する項目を選び、それぞれ聞き取りアンケート形式により調査を行った。調査は2016年1月下旬と3月中旬から4月の2回実施した。高齢者に対しては、「教育支援に関する感想・気づき」について、個別インタビューを行った。分析方法は平均値の差は対応あり、もしくは対応なしのt検定、頻度の差はχ2検定、McNemar検定をそれぞれ用いて統計学的有意性(p<0.05)を検証した。教育支援前後におけるアセス総得点、項目別得点を比較したところ、対照群においては有意差がみられなかったが、入所児童群においてはアセスの総得点(p<0.05)、「授業がよくわかるようになった」「元気がないとき友だちはすぐ気づいて声をかけてくれた」の各項目得点(各p<0.05)、および自己効力感の中の「何かしようと決めるとすぐそれに取り掛かる」の得点(p<0.01)が有意に高まっていた。高齢者ボランティアによる児童養護施設入所児童への教育支援は、入所児童の学校環境適応感全体、中でも学習面や友人との関係、および自己効力感の一部にポジティブな影響を与えることが示唆された。研究は当該の施設・小学校、シニアボランティア等の協力を得て、おおむね順調に進展している。本研究は児童養護施設入所児童に対するおよそ2年間にわたる高齢者ボランティアの教育支援活動が、入所児童の高齢者イメージや学校生活に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした。研究参加者として、A児童養護施設に入所する小学1年生から中学1年生までの児童生徒37名(男子21名、女子16名)、地域の高齢者ボランティア3名(男性2名:67歳、79歳、女性1名:69歳)を選んだ。調査内容は、「基本属性(学年、年齢、性別、氏名)」「高齢者に対するイメージ」「学校生活」「不定愁訴」「自己効力感」「学校環境適応感尺度」を選択し、自記式アンケート調査法により回答を求めた。調査は平成28年2月(第1回)、平成28年4月(第2回)、平成28年9月(第3回)、平成29年11月(第4回)の合計4回行った。分析の結果、以下の知見が得られた。1一般的な高齢者に対する年齢イメージは、第1回目と初期と比較して3回目(7カ月後)、4回目(21カ月後)に有意に上昇していた。

2高齢者に対する「温かい」イメージ得点は、第1回目と比較して第2回目(2カ月後)に有意な差がみられた。その他の項目では有意な差はみられなかったものの、「親切」「やさしい」の得点が上昇傾向にあった。3学校環境適応感においては、「友人サポート」得点が第2回目と第3回目と比較して第4回目に有意に上昇していた。およそ2年間にわたる計4回の調査を通して、高齢者との交流が児童養護施設入所児童の高齢者の年齢イメージの形成に役立ち、高齢者イメージをポジティブな方向へ変化させていたことが示唆された。学校生活の中の友人との関係においても望ましい変化が看取され、児童養護施設入所児童に対する高齢者ボランティアによる教育支援活動は入所児童に対して有意な効果を及ぼすことが示唆された。およそ2年間にわたる計4回の調査を通して、高齢者(3名)との交流が児童養護施設入所児童(小学1年生から中学1年生。37名)の高齢者の年齢イメージの形成に役立ち、高齢者イメージをポジティブな方向へ変化させていたことが示唆された。2016年4月中旬より、事業を再開している。今年度は、シニアボランティアは65歳以上の男性2名、女性1名で実施している。事業の内容はパイロットスタディに準じた内容であるが、教育支援の内容を拡げ、屋外活動(球技活動等)への支援も実施する予定にしている。本年度は最終年度となるため、通常の教育支援と合わせて、施設外における支援を実施する予定である。具体的には里山教育施設を利用し、屋外における児童とシニアボランティアとの交流、教育実践を行い、その実施効果を分析する。健康教育学国内旅費として考えていたが、出張が取りやめとなったため。予定していた国際会議での発表が、本務先勤務の関係で取りやめとなり、旅費の使用額が少なくなったため。国内旅費として使用する予定である。本年度は国際会議での発表を予定しており、旅費として使用する予定。
遺伝子発現の差を利用したヒト肝多段階発がんの初期に関連する遺伝子の検索

同一患者から樹立したヒト高分化肝細胞がんおよび慢性肝炎のT抗原導入培養細胞株(がん:tPH5T、肝炎:tPH5CH)からtotalRNAを抽出し、differential display法を行った。80組のprimerの組み合わせのうち、55組において、sequence gel上に平均約50のbandが出現し、全体で約2800のbandが検索対象となった。それらのうち、濃度差のあった19個のbandに相当するPCR産物をprobeとして、両者の細胞株由来のRNAを用い、northern blothybridizationを行った。その結果、19個中4個のcDNA(DD14)において同様の発現量の差を認めた。これらのうち、がん細胞に強い発現を有するDD4について検索を進めた。DD4はtPH5T、tPH5CHのほか、肝細胞がんの培養株であるHepG2、Alexander、Li21のいずれにも、northern blot hybridizationにて発現を認めた。組織では、肝細胞がん2例、大腸がん1例に発現がみられた。DD4のsequencingを行い、homology検索を行ったところ、以下の2個のヒトcDNAと高い相同性を示した。現在、ヒト胎児肝cDNA libraryを用いて、DD4のscreeningを行い、得られたcloneについてsequencingを行っている。また、in situ hybridization法を用いて、早期肝細胞がんや腺腫様過形成におけるDD4の発現についても検討中である。
供給安定性を考慮した自由化電力市場のロバスト制度設計

電力市場の制度改革を議論するためには、シミュレーションモデルによる方法が有効である。電力市場に対するシミュレーション環壌構築の最終目的は、何らかの意味で望ましいと考えられる市場を実現するための意思決定の枠組みを検討することにある。しかし、今までの研究代表者の研究では、シミュレーション環境、及び意思決定アルゴリズムの定式化を中心に進めてきており、未だ、市場の制度設計への方法論の構築には至っていない。そこで、本研究では、シミュレーション環境上で実現された電力市場に対して、適切な制度を設計するための方法論を開発し、さらに実験経済を通してその有効性を確認することを目的とした。将来考えうる種々の意思決定アルゴリズムに対して、異常と考えられる市場挙動を排除できる市場制度が必要であるが、一方では、供給者の市場への積極的な参画を促すためには、不要な制度はできる限り減らすことが望ましい。そこで、具体的には、あらかじめ用意された意思決定アルゴリズム群に対して、定量的に定義された異常と判断される市場挙動の実現を妨げる、最小限必要な市場制度を求める方法論の開発をめざした。具体的な手法は以下の通りである。線形計画法におけるシンプレックス法と同様の考え方により、ある市場ルールに対して、各意思決定者の取る戦略を定める。そして、その市場の評価指標(たとえば市場価格など)を最大化するように、意思決定者の戦略を入れ替える。この繰り返しにより、市場価格の最大値を最小化する市場ルールを探索することが可能となる。さらに、実際の人間を実験に加えることにより、そのシミュレーション履歴よりアルゴリズム獲得が図れる。そして、そのアルゴリズム獲得と市場設計手法の有効性を専門家を交えたシミュレーション実験により確認した。電力市場に対するシミュレーション環境構築の最終目的は、何らかの意味で望ましいと考えられる市場を実現するための意思決定の枠組みを検討することにある。
タウのリン酸化におけるプレセニリンの役割と脳脊髄液における分子機能の解析

常染色体優性遺伝形式をとる独立した日本人家系患者からPS1遺伝子6変異7症例(T99A, H131R, H163R, M233L, L219R, V272A)のPS1変異ADを同定し、CSFのptau(199, 181)の軽度増加、Aβ1-42およびAβ1-40、Aβ1-38低下を見出し報告した(Ikeda M et al. Amyloid2013(Impact Factor 4.436))。発症後のCSF Aβ1-42は横ばいを示すのに対し、CSF Aβ1-40とAβ1-38は漸減することが観察された(Ikeda M et al. Amyloid 2013)。この結果は、γ-セクレターゼの作用部位での活性がPS1変異ADと孤発性ADで異なることと、PS1ADにおけるCSF・Aβ蛋白の経時的代謝プロセスが変化を示す重要な知見である。また若年性発症のCAA(cerebral amyloid angiopathy)関連脳症の症例に関する画像変化と脳症悪化に関連してCSFのAβ1-42およびAβ1-40の低下を明らかにした(Ikeda M et al. Amyloid 2012)。本症例はApoE遺伝子ε4ホモ接合体であり、経過中に行われた脳生検では、大脳皮質に多数の老人斑と脳血管アミロイドを認め、Aβ蓄積と脳症との関係を裏付けた。これとは別に、臨床的にADと診断され、CSF ptau-181低下/Aβ1-42増加を認め、脳内出血の発症後に11C PiB-PETにてPiB集積を確認したADの3症例を報告した(池田将樹他.第4回日本血管性認知症研究会発表)。2症例はPiB集積が強い部位での脳出血がみられ、1症例はPiBの集積がそれほど強くない部位で観察され症例間の差異が認められた。最近、我々は若年発症で顕著な前頭葉症候(アパシー、無言、行動減少)、記憶障害、眼振、パーキンソニズムを呈し、MRIにて著明な前頭葉・側頭葉萎縮を示すFTDPの1家系の症例においてタウ遺伝子P301L変異を確認した(本邦で4番目の報告例.Ikeda M et al. preparation)。PS1(プレセニリン1)変異を有するアルツハイマー病(AD)患者(PS1AD)の脳脊髄液(CSF)を用いた病因分子の経時的動態の検討と関連分子の探索AD発症後、継時的にみてCSF・ptau181の低下が進行する一方、CSF・Aβ1-42は1症例を除いて横ばいであった。また脳萎縮(海馬、側頭葉内側部の萎縮度をMTA score表示:逆数化)、認知機能障害は経時的に重症化するが、認知機能の悪化はCSF・Aβ1-42よりptau181値の変動に近似していた。PS1遺伝子変異を有するADのCSFを用いてAβ、tau以外にγ-secretase活性、GSK-3β、GSK-3β、CRMP-2を測定し、経時的変動を観察し、ADの脳萎縮、認知機能障害に関わる分子をプロテオミクス分析にて探索し、ADの病因の分子解析を行う。AD発症後の継時的CSF・ptau181の低下が進行する一方、CSF・Aβ1-42は1症例を除いて横ばいであり、脳萎縮(海馬、側頭葉内側部の萎縮度をMTA score表示:逆数化)、認知機能障害は経時的に重症化するが、認知機能の悪化はCSF・Aβ1-42よりptau181値の変動に近似していた。これらの結果はすでに得られており、論文投稿している。Aβ分子種の蛋白解析についてAD以外の他の神経変性疾患の脳・脳脊髄液において検討していきたい。またPS1変異AD脳あるいは孤発性AD脳でおいてのAβ分子種の蛋白解析も併せて行っていきたい。アミロイドPETも組み合わせて、アルツハイマー病の早期診断システムを構築したい。計画通りに実験を進めて行く予定であり、有益な結果が期待されるものと思われる。アルツハイマー病における早期のAβ分子種の蛋白解析を進め、アミロイドPETも組み合わせて、アルツハイマー病の早期診断システムを構築したい。遺伝子、Aβ分子種(蛋白)、アミロイドPETなどの機能画像を統合したアルツハイマー病の早期診断システムの構築に向けて準備を進めている。平成24年度の研究費を計画的に使用した結果、27,003円の残高が生じたが、平成25年度の研究費と合わせて執行する予定である。アルツハイマー病の脳脊髄液のリン酸化タウ蛋白、アミロイドβ蛋白のELISA測定を行い、プレセニリン変異に伴うγセクレターゼ機能の検討を行うための実験を進めて行く予定であり、必要な研究費を使用することを考えています。
微生物毒素による選択的細胞認識の分子機構

Bacillus thuringiensis(以下BT)は殺虫性の毒素タンパク質を結晶状に貯蔵し、これらは特定の昆虫のみに殺虫活性を示し、人畜や環境に影響を与えないことが明らかとなってきた。ところが近年、我々は殺虫活性、溶血活性は示さないが、特定の哺乳動物細胞(がん細胞を含む)を選択的に認識し、破壊する新奇のBT毒素タンパク質を同定した。このタンパク質は、培養がん細胞に対して毒性が高く、細胞への特異性が高い。本研究ではこの毒素の細胞認識を決定している分子メカニズムを解析し、毒素受容システムの解明を中心に、以下の問題点について解析を進めた。(1)細胞上に存在する受容体分子の同定(2)細胞破壊の分子作用機序(3)新規BT毒素の立体構造解析この結果、(1)では、毒素結合タンパク質として、細胞表面に存在する脂質タンパク質の一つである分子量約25kDaのGPIアンカータンパク質とさらに45kDa、70kDaタンパク質を発見した。(2)に関して、この毒素は標的細胞膜の脂質ラフトに(おそらくGPIアンカータンパク質を経由して)結合し、毒素オリゴマーを形成することによって細胞膜に比較的大きな膜孔を形成している事がわかった。生化学的解析からこのオリゴマーは分子サイズ6001000kDaと大きく、超分子複合体を形成しているかもしれない。(3)では、産業総合研究所との共同研究で、この毒素のタンパク質の結晶構造を決定した。(1)細胞上に存在する受容体分子の同定(2)細胞破壊の分子作用機序(3)新規BT毒素の立体構造解析この結果、(1)に対して、細胞表面に存在する脂質タンパク質の一つであるGPIアンカータンパク質がこの毒素の選択的細胞認識に深く関わっていることがわかった。さらに、細胞の膜画分に毒素結合タンパク質(約60kD)を発見した。現在、この分子の同定を進めている。(2)に関して、この毒素は標的細胞膜の脂質ラフトに(おそらくGPIアンカータンパク質を経由して)結合し、毒素オリゴマーを形成することによって細胞膜に比較的大きな(数10Å)孔を形成している事がわかった。よって、この毒素は細胞膜に傷害を与え細胞死を引き起こしていると考えられる。(3)では、産業総合研究所との共同研究で、この毒素のタンパク質の結晶化に成功した。
清酒酵母の高アルコール発酵性メカニズムの解析とその応用

清酒酵母の高いアルコール発酵力を生み出す原因として同定されたRIM15プロテインキナーゼ遺伝子上の機能欠失変異が細胞内代謝プロファイルと遺伝子発現に及ぼす影響を解析した結果、UDP-グルコース合成経路を抑制することで解糖/アルコール発酵を促進していることを明らかにし、清酒酵母の高発酵メカニズムの解明に至った。さらに、RIM15遺伝子の機能欠損は、清酒酵母以外の実用酵母菌株の発酵速度改善においても有効であることを実証し、酵母のアルコール発酵力を自在に調節するための新規育種技術の確立に資する知見を得た。トランスクリプトーム解析に関しては、これまで発酵過程における解析を中心に行っていたが、本年度は新たに、アルコール発酵と密接な関係がある「定常期」と呼ばれる時期における解析を追加し、清酒酵母がグルコース脱抑制に関連する遺伝子の発現に欠損を示すことを見出した。この特徴は、発酵過程におけるデータとも共通しており、グルコース脱抑制とアルコール発酵調節のつながりが示唆された。実験室酵母において、グルコース脱抑制の誘導に必須な転写因子ADR1およびCAT8遺伝子の二重破壊が発酵速度を向上することが示されたことから、清酒酵母におけるグルコース脱抑制関連遺伝子の発現抑制が清酒酵母の高発酵性を引き起こす新たな要因であることを解明した。さらに、清酒酵母においてADR1遺伝子上の新規な機能欠失変異を同定することもできた。グルコース脱抑制はグルコース以外の炭素源の資化を引き起こすためのメカニズムであり、これを欠損することにより、清酒酵母は清酒もろみにおいてグルコースを専ら資化して効率的にアルコールを生み出す細胞へと適応したのではないかと推測される。平成27年度に実施を予定していた清酒酵母以外の実用菌株への応用も前倒しで進めており、本年度は、清酒酵母の高発酵性原因変異として同定されたRIM15遺伝子の破壊が、ブラジルにおいてサトウキビ由来の糖蜜からバイオエタノールを生産するために用いられている実用菌株PE-2の発酵速度を向上し、発酵に要する時間を短縮できることを明らかにした。サトウキビ由来の糖蜜は、グルコース以外にフルクトースやスクロースといった炭素源を豊富に含み、発酵温度も清酒もろみと異なり高温(35°C)である。このような条件においてもRIM15遺伝子の破壊が発酵性を改善できたことから、当メカニズムが出芽酵母のアルコール発酵の人為的改変に広く応用することが出来るのではないかと期待される。清酒酵母の高発酵性を引き起こすRIM15遺伝子機能欠損変異が細胞内の代謝プロファイルに及ぼす影響を明らかにするために行ったメタボローム解析の結果から、RIM15遺伝子の破壊により、グルコースを解糖/アルコール発酵によって分解する経路が促進されると共に、グルコースをトレハロースやグリコーゲン、細胞壁グルカンの形で貯蔵する同化経路が抑制されることを明らかにした。さらに、RT-PCR法により、RIM15遺伝子の欠損が、発酵初期段階において、グルコース同化経路の初発反応であるUDP-グルコースの合成に関連する遺伝子(フォスフォグルコムターゼPGM2、UDP-グルコースピロフォスフォリラーゼUGP1)の発現を低下させることも見出した。実際に、PGM2遺伝子の破壊やUGP1遺伝子の発現抑制によって、発酵速度を上昇させることを示し、これらの遺伝子発現の抑制が高発酵性の一因であることを証明した。これらの遺伝子発現は、Rim15pの下流で働く転写因子Msn2/4p、Hsf1pの制御下にあることから、発酵環境におけるRim15pの活性化が、Msn2/4p、Hsf1pの活性化を介して、PGM2、UGP1遺伝子の発現を誘導し、グルコース同化を促進することでアルコール発酵を抑制していることがわかった。本経路の欠損により、清酒酵母は他の出芽酵母にない高い発酵性を獲得したのだろうと考えられる。以上の結果から、本研究課題の目的である「清酒酵母の高アルコール発酵性メカニズム」の主たる部分を解明するに至った。また、出芽酵母において、グルコース同化経路の制御が、解糖/アルコール発酵の活性に影響を与えるという新規な知見を得ることができた。清酒酵母において見出されたRIM15遺伝子の機能欠損による高発酵メカニズムが清酒酵母以外の実用酵母菌株にも適用可能であるかどうかについて、平成25年度にすでにバイオエタノール酵母PE-2株を用いたサトウキビ糖蜜の発酵試験により実証していたが、本年度はさらに、ビール醸造に用いられる下面発酵酵母W34/70株を用いて解析を行った。その結果、高濃度麦汁を用いたビール醸造試験において、RIM15遺伝子の破壊がアルコール発酵の促進につながることが明らかになった。一方、ワイン酵母では、RIM15遺伝子上の一塩基置換(C667T変異)により遺伝子産物のカルボキシル末端の大部分を欠失しているOC-2株以外では、RIM15遺伝子の破壊が発酵速度の上昇に繋がった。以上の結果から、清酒酵母以外の多くの実用酵母菌株において、RIM15遺伝子の機能欠損による発酵速度の上昇が可能であり、本法が汎用的な発酵改善育種技術の開発に資することが示された。なお、平成26年度に、RIM15の機能欠損はUDP-グルコース合成の低下を介してアルコール発酵を促進することを見出したが、中でも、UDP-グルコースを基質として合成される細胞壁構成因子1,3-β-グルカンの合成が最もクリティカルな役割を果たしていたことから、1,3-β-グルカン合成阻害剤の活用により、遺伝子組換えに依らないRIM15機能欠損酵母のスクリーニングが可能になることが示唆された。

清酒酵母の検出については、清酒酵母に固有に存在するRIM15機能欠失変異(5055insA変異)を含むDNA領域をプライマーとして用いることで、HRM(高解像度融解曲線分析)法による簡易識別法を確立することができた。清酒酵母の高いアルコール発酵力を生み出す原因として同定されたRIM15プロテインキナーゼ遺伝子上の機能欠失変異が細胞内代謝プロファイルと遺伝子発現に及ぼす影響を解析した結果、UDP-グルコース合成経路を抑制することで解糖/アルコール発酵を促進していることを明らかにし、清酒酵母の高発酵メカニズムの解明に至った。さらに、RIM15遺伝子の機能欠損は、清酒酵母以外の実用酵母菌株の発酵速度改善においても有効であることを実証し、酵母のアルコール発酵力を自在に調節するための新規育種技術の確立に資する知見を得た。本年度に実施したメタボローム解析の結果を、前年度までに実施していたトランスクリプトーム解析の結果と組み合わせることによって、本研究課題の主目的である、「RIM15遺伝子の機能欠損」による清酒酵母の高発酵性メカニズムの全体像の解明を達成することができた。また、本メカニズムの他の実用酵母への応用についても、前年度までにバイオエタノール酵母について実施済みであったが、本年度も様々な実用酵母菌株における有効性の検証について着手済みである。さらに現在までに、「RIM15遺伝子の機能欠損」以外の高発酵性メカニズムとしてADR1遺伝子の機能欠損を発見しており(前年度)、以上を総合すると当初の計画以上に進展していると考えられる。応用微生物学今後も研究実施計画に則って、本研究課題で見出された高発酵性メカニズムが、清酒酵母以外の実用酵母菌株においても有効であるかどうかを検討し、その成果について論文化を進めていく。前年度までに、バイオエタノール酵母において応用可能であることをすでに実証済みであり、他の実用酵母や異なる発酵環境についても解析を行う。また、清酒酵母の高発酵性メカニズムのうち、主要な「RIM15遺伝子の機能欠損」以外の新規な高発酵性メカニズムについても、その存在と実体を明らかにしていく。トランスクリプトーム解析を通して、清酒酵母における新しい高発酵性メカニズムを発見することが出来たというのは当初想定していた以上の成果である。また、平成27年度に実施を予定していた清酒酵母以外の実用菌株への応用も前倒しで進め、バイオエタノール酵母への応用が可能であることを実証することが出来た。今後は、清酒酵母の高発酵性を引き起こす最も主要な原因であると考えられるRim15pの機能欠損が、酵母の代謝にどのような影響を及ぼすことによりアルコール発酵を促進するのかを解明するために、当初の計画通りメタボローム解析を実施する。また、清酒酵母・バイオエタノール酵母以外の実用酵母菌株についても、Rim15pの機能欠損が発酵性を改善できるのかどうかについても引き続き実証していく。
肥満症と自己免疫疾患の相互作用に関する萌芽的研究

近年、ライフスタイルの欧米化に伴い、肥満症が大きな社会問題となっている。肥満症がこれほどまでに大きな社会問題になっている最大の要因は、肥満症が様々な病態を誘導・増悪させるからであると考えられる。しかし、肥満症が実際にどう言った疾患に、どの程度悪影響を及ぼすかについては、未解明な点が多い。自己免疫疾患は、免疫系が誤って自己の組織を攻撃する病気である。人口の5%が何らかの自己免疫疾患に罹患すると言われる程ありふれた病気であるが、その原因はあまりわかっていない。自己免疫疾患の発症には遺伝的素因に加え、環境要因が大きな影響を与えると知られている。これまでに、感染症、ストレス、薬物といった環境要因の関与が精力的に検討されてきたが、一部の疾患を除いて、明確な因果関係は認められていない。そこで本研究計画では、肥満症、及び肥満症によるいわゆる生活習慣病が自己免疫疾患に与える影響、また反対に自己免疫反応が生活習慣病に与える影響を解明することを目的とした。平成20年度にはC57BL/6系統のマウスを用いて解析を行ったが、免疫応答、及び肥満随伴症状は、遺伝素因により大きく影響を受けることが知られている。そこで平成21年度には、C57BL/6-LeprdbマウスをBALB/c系統に5世代にわたって戻し交配を行い、BALB/c-Leprdb-PD-1欠損マウスを作製した。最長40週間にわたって観察したが、各々単独の変異を持つマウスに比べ、生存期間、肥満症の程度、自己免疫症状には大きな変化は認められなかった。以上のことから、少なくともレプチン受容体変異による肥満症では、PD-1欠損マウスが自然発症する自己免疫疾患は大きな影響を受けないと考えられた。自己免疫疾患は、免疫応答が誤って自己の組織を攻撃する病気である。そこで本研究計画では、肥満症、及び肥満症によるいわゆる生活習慣病が自己免疫疾患に与える影響、また反対に自己免疫反応が生活習慣病に与える影響を解明することを目的とする。本年度は、C57BL/6-PD-1欠損マウスをdbマウス(C57BL/6-Leprdbマウス)と交配してC57BL/6-Leprdb-PD-1欠損マウスを作製したが、各々単独の変異を持つマウスに比べ、生存期間、肥満症の程度、自己免疫症状には大きな変化は認められなかった。次年度は、より長期間飼育することにより、より詳細に検討する予定である。免疫応答、及び肥満随伴症状は、遺伝要因により大きく影響を受けることが知られている。そこで本研究計画では、C57BL/6系統に加え、BALB/c系統等で同様の解析を行う予定である。本年度は、C57BL/6-LeprdbマウスをBALB/c系統に4世代にわたって戻し交配を行った。今後、より純度を高めるために戻し交配を継続するとともに、4世代目の時点でホモ化を行い、予備的解析を行う予定である。