hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
好塩性古細菌Halobacteriaceae科の明確な系統分類

その結果、Halobacteria綱においては種間だけでなく属間においてもDNA-DNAハイブリダイゼーション解析が有用であることが示された。オーソロガス16S rRNAおよびRNAポリメラーゼ遺伝子群による系統解析によりHalobacteriaceae科は少なくとも大きく二つのグループに分かれることが示唆された。またDNA-DNAハイブリダイゼーションが属分離にも有効である可能性が示せた。その結果、Halococcus属は3属に分離可能であることが明確となった。また、Halobacteriaceae科の殆どすべての種においてピルビン酸が栄養源として非常に有用であることが示された。本研究で得られたデータにゲノム解析データやさらなる表現型データを加えることにより、Halobacteriaceae科の明確な分類は可能になると考えられる。本年度も昨年度同様数多くの新種が提唱されたため、分類学的位置を明確に把握するために、順次遺伝子型解析を行った。新種と報告された23種についてオーソロガス16S rRNA遺伝子配列およびrpoB遺伝子の塩基配列を決定した。また、新たな分子マーカーとなると考えられるrpoB2、rpoH遺伝子塩基配列解析も行った。また、初年度に計画していた表現型解析を行った。Halococcus属、Haloarcula属、Halarchaeum属についてその諸性質を明らかとした。Halococcus属に関しては新種を含めて試験を行い、これらデータを元に新種Halococcus agarilyticusを提唱した。さらに新属Halocalculus aciditoleransの提唱には、近縁属であるHalarchaeum属の性質データと比較した。これらの属に関してはDNA-DNAハイブリダイゼーションによる相同性評価も行った。生物多様性・分類最終年度も引き続き、表現型解析及びオーソロガス16S rRNA遺伝子に基づく系統解析を進めていく。DNA-DNAハイブリダイゼーションは通常、種間の相同性評価に用いられるが、申請者らのこれまでの解析によりHalobacteriaceae科においては属間においても有効である可能性を見いだしている。よって、最終年度は遺伝子型解析のうち未達成である属間におけるDNA-DNAハイブリダイゼーション相同値評価を行う。また、オーソロガス16S rRNA遺伝子に基づく系統解析上で同一クラスターにあるHalomicroarcula属、Haloarcula属およびHalomicrobium属に関してin silico DNA-DNAハイブリダイゼーションも進めていく予定である。初年度(平成25年度)の研究計画は(1)細胞形態や生育特性などのような表現型データ、(2)化学的データ(特に極性膜脂質パターン)の解析であった。
代謝産物の生体高分子の安定化、活性化に関する作用機構の解明

申請者らは、代謝産物が生体高分子の安定化、活性化に及ぼす作用機構を解明するために、代謝産物の特徴的な構造であるベタイン構造を有するアナログを合成し、それらが溶解した溶液の物性を調べた。その結果、ベタイン誘導体を水に溶解させると、両親媒性で電荷を有するにも関わらず、これらの化合物はモノマー状態として溶液に分散していることが明らかとなった。また、溶液に溶解すると構造に依存して、蒸気圧、誘電率、密度などを変化させ、その変化の割合は生体高分子の安定化や活性化の序列と一致することが明らかとなった。一方で、生体高分子との直接的な相互作用は確認されず、このような溶媒の物性変化が安定化や活性化に影響を及ぼしていることが強く示唆された。今年度は、合成したベタイン誘導体の溶液中での挙動を動的光散乱(DLS)測定によって行った。効果を検討したのは天然の代謝産物であるグリシンベタインとDNAの安定性や酵素活性に最も強い効果を示したN,N,N-トリ-n-ブチルグリシネートを用いて評価した。低濃度では散乱強度が小さく測定することはできなかったが300mM以上の濃度では解析することが可能な散乱強度が得られ、フィッティングの結果、300mM-3Mの範囲では2-4nmくらいの粒径、すなわちモノマー分散していることが明らかとなった。このN,N,N-トリ-n-ブチルグリシネートは有機溶媒にも可溶であり、その溶液中でもDLS測定を行ったが数百nm数μm程度の大きな会合体を形成することが明らかとなった。水中ではこのベタイン誘導体の添加に伴い、活量の急激な低下が観測されており、これはすなわちすべてのベタインがモノマー水和され、モノマー状態で分散していることに起因していることが示唆された。次年度は粘度、密度測定などを行い、さらに詳細な溶液物性を比較していきたいと考えている。また、今年度は合成したベタイン誘導体を用いて種々の酵素系への添加実験を行った。その結果、メカニズムが異なる種々の酵素の活性を向上することが明らかとなった。また、溶液物性の評価と重なるように酵素とのモル比よりは溶媒に溶けるベタイン誘導体の濃度が強く関与していることが示唆されている。これらの一連の結果は、学会や論文(Bioorg.Med.Chem.)等で報告している。これまでに続けてきた申請者らの研究成果から、適合溶質(代謝産物アナログ)と生体分子との相互作用は、生体分子とアナログ間に働く直接的な相互作用ではなく、間接的な相互作用であることが示唆されている。どのような因子によって相互作用変化が誘起されるのか、その最も関与の可能性が高いのは水和であり、今年度では、適合溶質の水和について詳細に評価し、適合溶質の生体分子へ及ぼす作用機構を解明することを目的に研究を行ってきた。過去の定性的な結果より、代謝産物アナログの溶解と水和には、その化学構造が重要となっており、アンモニウム基の外殻が疎水性の炭化水素鎖であることが作用の発現に重要であった。一方、水と相互作用できるような官能基が存在すると、生体分子に及ぼす効果が半減した。そこで、新しくアンモニウム基の外殻に水酸基を有するアナログを合成し、蒸気圧、誘電率、密度、動的光散乱測定によるアナログの平均粒径等を測定し、水溶液中でのアナログの挙動を調査した。その結果、代謝産物アナログは数mol/Lという高濃度条件下でもモノマーとして水に溶解していることが明らかとなった。また、外殻が炭化水素系のアナログは蒸気圧が極端に変化し、水と強く溶媒和して大きな溶媒和相を抱えていることが示された。一方で、強水和性のイオンや糖類と異なり、水の密度変化が小さいことが明らかとなった。すなわち、疎水性の表面に多量に結合した水和水は密度が異なり、基質や酵素を相分離させ、結合定数を上昇させており、また、そのような溶媒の構造変化が酵素や核酸の高次構造や構造安定性に影響を及ぼしていることを示唆している(現在、論文投稿準備中である)。
脂質メディエーターの臨床検査医学の構築

第二世代脂質メディエーターとされるスフィンゴシン1-リン酸,リゾホスファチジン酸,リゾホスファチジルセリンなどのリゾリン脂質の機能的役割,代謝機構の解明を基礎として,その測定の臨床検査医学的応用に道筋をつけた第二世代脂質メディエーターとされるスフィンゴシン1-リン酸,リゾホスファチジン酸,リゾホスファチジルセリンなどのリゾリン脂質の機能的役割,代謝機構の解明を基礎として,その測定の臨床検査医学的応用に道筋をつけた脂質メディエーターは,多彩かつ重要な(病態)生理学的反応に関与することが明らかとなっているが,生体におけるその変動・制御機構に関しては不明の部分が多く,診断医学的知見にも乏しい.本研究においては,我々がこれまで継続してきたリゾリン脂質の基礎・臨床的研究を集大成して,未開の分野である脂質メディエーターの臨床検査医学の構築を目指している.スフィンゴシン1-リン酸(Sph-1-P),リゾホスファチジン酸(LPA)とその産生酵素であるオートタキシン(ATX),リゾホスファチジルセリン(LPS)の産生酵素であるPS特異的PLA1(PS-PLA1)の測定意義に関して重要な知見を明らかにした.本研究においては,我々がこれまで継続してきたリゾリン脂質の基礎・臨床的研究を集大成して,未開の分野である脂質メディエーターの臨床検査医学の構築を目指し,以下のような具体的成果を挙げることができた.<スフィンゴシン1-リン酸(S1P)関連><リゾホスファチジン酸(LPA)とその産生酵素であるオートタキシン(ATX)関連>急性冠症候群における血漿LPA上昇とこれがATXに依存しないことを明らかにした(Dohi, T., et al.2012年).〈その他〉第二世代の脂質メディエーターとして注目されるリゾリン脂質に関して,その機能的役割・生体における代謝をを解析するとともに,臨床的解析も加え,以下のような具体的成果を挙げることができた.<スフィンゴシン1-リン酸(S1P)関連> S1Pの生体における代謝において,ApoMがきわめて重要な役割を果たすことを,アデノベクターによるマウス生体肝でのApoM高発現の系を用いて示した(Kurano et al., Atheroscleroisi, in press).また,血清S1Pが血小板数によって制御されていることを示した(Ono Y, et al., Lipids Health Dis. 12: 20, 2013).これらは,S1Pの生体における動態の解明に大きく寄与するものである.<リゾホスファチジン酸(LPA)とその産生酵素であるオートタキシン(ATX)関連>前年度に示した急性冠症候群における血漿LPA上昇(Dohi, T., et al.2012年)の機序を解析した.この際のLPA上昇において,ATXを介さず,また,血小板活性化/リポタンパク質酸化にも依存しない未知の経路があることを示した(投稿中).また,血中ATXレベルが,副腎皮質ステロイド治療により制御されること,これが脂肪組織でのATX発現低下による可能性を示した(Sumida., H., et al., Clin. Chim. Acta. 415: 74-80, 2013).<リゾホスファチジルセリン(LPS)とその産生酵素PS-PLA1関連>自己免疫性疾患への関与を示唆するデータを得た.スフィンゴシン1-リン酸(S1P),リゾホスファチジン酸(LPA)/オートタキシン(ATX)に関して,その病態生理学的意義をさらに明らかにすることができたとともに,その測定の臨床検査医学的有用性をいくつか明らかにすることができた.とくに,肝線維化における血清ATX測定は,将来,日常臨床検査になりうる可能性を有しており,今後,実用化を目指す努力を続けたい.24年度が最終年度であるため、記入しない。肝線維症を中心に,血清ATX測定の臨床検査医学的応用を推進する.急性冠症候群における血漿LPA上昇のメカニズムを明らかにする.全身性エリテマトーデスの病態形成に重要な役割を果たすと想定されているリゾホスファチジルセリン(LPS)の産生酵素であるPS特異的PLA1(PS-PLA1)の病態への関与を解明するとともに,その測定の臨床検査への応用も重要と考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
台湾における長期介護サービス法施行に伴う外国人介護労働者の動向に関する調査研究

本研究では、台湾における2017年の長期介護サービス法の施行および第2次長期介護10年計画の策定・実施に伴い変化する外国人介護労働者の動向を追跡するとともに、介護供給システム全体の中での外国人介護労働者の可能性とその人材の確保・育成に向けた課題について考察する。具体的には、各種高齢者施設が政府(労働部〔労働省〕および衛生福利部〔保健福祉省〕)から受託した「外国人介護職者によるアウトリーチ〔訪問〕型介護サービスの試行的実施計画」をフィールドとして、そこで業務評価分析を行うことによって、外国人介護労働者の実態把握を試みる。2020年の長期介護保険法の創設に向かって、外国人介護労働者の動向が確定するといわれている。このため、本研究では、外国人介護労働者の今後3年間の推移の過程を追跡する。従来の研究では、外国人住込み介護ヘルパーを中心に、家族の代替労働力として必要な人的資源(マンパワー)を確保するという観点から、外国人介護労働者の労働条件・労働環境に関する諸問題が俎上に載せられ議論された。その一方で、利用者・家族に対するサービスの品質保証を中心に介護供給システム(提供体制)全体の中で外国人介護労働者の役割・機能を議論する、という観点が欠如していた。本研究では、この観点から、外国人介護労働者の実態把握と課題の整理を試みる。本年度は、衛生福利部および台北、彰化、桃園の各市政府長期照顧管理中心(長期介護管理センター)から「外国人介護職者によるアウトリーチ(訪問)型介護サービスの試行的実施計画」に係る資料収集を行い、それを基に業務評価分析のための評価項目作成作業を行うとともに、研究テーマに係る国内外の文献・資料を収集し、現状の把握と課題の整理を行った。本年度の後半から、現地において業務評価分析に係る調査を実施する予定であったが、衛生福利部等の中央政府機関や市政府等の自治体からの資料の提供が遅れてしまい、このため調査については次年度を中心に実施する。本研究では、次年度において、政府の委託を受けて同モデルを試行的に実施する次の3施設において、外国人介護職者によるアウトリーチ(訪問)型介護サービスの各種業務が個々の職員および組織として根拠規定に基づき実施されているかどうかについて、サービスの質保証の観点から独自に業務評価分析項目を作成して検証する作業を行う。1台北市私立愛愛院(1923年、台北市中心部の下町に救護施設として創設された歴史ある地域密着型の特別養護老人ホーム・養護老人ホーム。)2衛生福利部彰化老人安養中心(彰化市にある調査研究機関を併設する保健福祉省所管の特別養護老人ホーム。長期介護サービス法の草案作成をけん引した。)3長庚養生文化村(大企業集団・台湾プラスチックが運営する桃園市郊外にある受入れ規模4000世帯6000人の健康型・介護型有償シニアタウン。)本研究では、台湾における2017年の長期介護サービス法の施行および第2次長期介護10年計画の策定・実施に伴い変化する外国人介護労働者の動向を追跡するとともに、介護供給システム全体の中での外国人介護労働者の可能性とその人材の確保・育成に向けた課題について考察する。)3長庚養生文化村(大企業集団・台湾プラスチックが運営する桃園

市郊外にある受入れ規模4000世帯6000人の健康型・介護型有償シニアタウン。)本年度の後半から、台湾現地において業務評価分析に係る調査を実施する予定であったが、衛生福利部等の政府機関や自治体等からの資料の提供が遅れてしまい、それが困難となった。進捗の遅れを取り戻すべく、次年度を中心に本年度実施分を含め台湾の各種高齢者施設で現地調査を実施していく。
走化性シグナル伝達に関わる蛋白質複合体の構造と機能

(1)セリン受容体Tsrとアスパラギン酸受容体Tarのリガンド結合残基はほぼ共通で,異なる残基を入れ替えてもリガンド特異性は変わらない.変異受容体やキメラ受容体を作製・解析し,共通なリガンド結合残基の三次元的配置の違いがリガンド特異性を決定するという仮説を立てている.Tsrリガンド結合ドメインの構造解析を行い,仮説を支持する結果を得た.(2)走化性受容体は細胞極でクラスターを形成し,これがシグナル増幅や適応に重要とされている.そこで,Tar-GFP融合蛋白質を用いて,適応に伴う受容体メチル化(アミド化)の影響について調べたところ,極局在をわずかながら有意に促進した.さらに,修飾されていないTar-GFPの極局在は,アミド化されたTsrを共発現することにより促進された.以上のような受容体修飾の効果は,適応に関与するにしては小さすぎるが,受容体クラスターの安定化に貢献していると推定された.また,Tar-GFPの局在過程を観察した.発現誘導後,まず菌体側面で蛍光ドットが見られ,やがて極の蛍光が強くなった.驚くべきことに,Tar-GFPは菌体側面でらせん状に配置した.さら詳しい解析から,蛋白質膜挿入装置Sec複合体自体がらせん状に配置することがわかった.この発見は,膜蛋白質の局在機構に新たな光を当てるものである.(3)コレラ菌は3組の走化性(Che)蛋白質群をもち,病原性にも関与する.全てのcheY遺伝子を欠失したところ,cheY3(cheクラスターII)欠失のみ走化性を失った.他の細菌では,べん毛回転を直接制御するCheYを過剰発現すると,菌は極端にバイアスのかかった泳ぎを示す.そこで,コレラ菌CheYを過剰発現したところ,CheY3以外のCheYホモログは遊泳に影響しなかった.したがって,cheクラスターIおよびIIIは,主として走化性以外の機能を制御すると推測された.(1)セリン受容体Tsrとアスパラギン酸受容体Tarのリガンド結合残基はほぼ共通で,異なる残基を入れ替えてもリガンド特異性は変わらない.変異受容体やキメラ受容体を作製・解析し,共通なリガンド結合残基の三次元的配置の違いがリガンド特異性を決定するという仮説を立てている.Tsrリガンド結合ドメインの構造解析を行い,仮説を支持する結果を得た.(2)走化性受容体は細胞極でクラスターを形成し,これがシグナル増幅や適応に重要とされている.そこで,Tar-GFP融合蛋白質を用いて,適応に伴う受容体メチル化(アミド化)の影響について調べたところ,極局在をわずかながら有意に促進した.さらに,修飾されていないTar-GFPの極局在は,アミド化されたTsrを共発現することにより促進された.以上のような受容体修飾の効果は,適応に関与するにしては小さすぎるが,受容体クラスターの安定化に貢献していると推定された.また,Tar-GFPの局在過程を観察した.発現誘導後,まず菌体側面で蛍光ドットが見られ,やがて極の蛍光が強くなった.驚くべきことに,Tar-GFPは菌体側面でらせん状に配置した.さら詳しい解析から,蛋白質膜挿入装置Sec複合体自体がらせん状に配置することがわかった.この発見は,膜蛋白質の局在機構に新たな光を当てるものである.(3)コレラ菌は3組の走化性(Che)蛋白質群をもち,病原性にも関与する.全てのcheY遺伝子を欠失したところ,cheY3(cheクラスターII)欠失のみ走化性を失った.他の細菌では,べん毛回転を直接制御するCheYを過剰発現すると,菌は極端にバイアスのかかった泳ぎを示す.そこで,コレラ菌CheYを過剰発現したところ,CheY3以外のCheYホモログは遊泳に影響しなかった.したがって,cheクラスターIおよびIIIは,主として走化性以外の機能を制御すると推測された.
日本企業システムの20世紀史:企業金融・コーポレートガバナンス・内部組織構造

本研究は、20世紀のわが国経済の展開を対象に、当該期の日本経済をリードした大企業に焦点を合わせ、その企業構造並びに行動特性の歴史的・経済学的分析を課題とした。本研究における具体的作業は、(1)1900-1955年を主たる対象に、工業化に対する金融システム・企業統治の役割、並びに日本企業システムの形成を主題とした歴史的研究と、(2)1955年以降の高度成長期以降を主たる対象に、日本企業システムの特性と近年の変容、及びその企業行動に与える影響を主題とした現状分析と2つから構成された。このうち、高度成長期以降に関する研究成果の概要は、以下の通りである。(1)金融自由化、規制緩和以降の企業の負債選択を、我国企業の制度的特性を考慮した独自のモデルを通じて分析した。(2)1955-1990年代という比較的長期間に関して、銀行・企業の役員派遣と企業パフォーマンスとの関係を分析し、銀行の経営の規律面の役割を解明した。(3)1990年代の企業システムの変容が、企業の投資行動(実物・R&D投資)に対してどのような影響を与えたかを解明した。いずれの成果も、内外の学術会議で発表したのち、加筆されすでに出版されるか、掲載予定、または投稿中である。本研究のいま一つの柱である、1900年-1955年の日本の工業化に対する企業・金融システムの役割、及び日本企業システムの形成過程の分析については、以下の成果を得た。(1)戦後復興期の資産再評価と利益金処分、戦後改革のインパクトと負債構成、資金調達と投資行動、金融・投資行動に対する生産物市場の影響等の諸点につき分析を試みた。(2)戦間期の企業の投資行動の分析を試みた。データ収集を通じて独自のデータベースを作成し、企業の統治構造、それを規定する所有構造・負債構成を明示的に組み込む投資関数を推計した。さらに、(3)平成12年度は、上記の作業と並行して、これまでの研究をベースとしながら、工業化に対する金融・企業統治の影響、並びに日本企業システムの形成過程を主題とした著作『日本経済の発展のミクロ的基礎:産業政策と企業統治』(仮題)の取りまとめを進めた。本研究の課題は、これまで申請者が蓄積してきた研究を前提に、20世紀初頭から現在という比較的長期のスパンをとって、日本型企業システムの形成、展開、変容のプロセスを主として(1)企業金融、(2)コーポレート・ガヴァナンス、(3)企業の内部組織構造、及び(4)それらに規定された企業行動と日本経済のダイナミクスの関係、の4点に焦点を絞って追跡する点にあった。本年の行なった主要な作業とその実績は以下の通り。1)金融自由化、規制緩和以降の企業の負債選択を、我国企業の制度的特性を考慮した独自のモデルを通じて分析した。企業は、期待収益(将来収益とデフォルトリスク)にしたがって負債を選択していた、この関係をメインバンクシステムが増幅していること、そのことは銀行にとって顧客プールの悪化を意味することが、その主要な結論であった。この成果は、『ファイナンシャル・レビュー』に本年度中に掲載される予定である。2) 1955-1990年代という比較的長期間に関して、銀行・企業の役員派遣と企業パフォーマンスとの関係を分析し、銀行の経営の規律面の役割を解明した。

少なくとも1980年代までは、銀行・企業の役員派遣は経営の規律者として機能していたこと、但し、その改善効果はドラスチックではないことが、主要なファクトファインデイングである。この分析はほぼ終了しており、学術雑誌に投稿予定である。3)戦後復興期と呼ばれる、1950年代前半の企業行動を、『本邦事業分析』(三菱総合研究所)を利用して独自のデータベースを作成を前提に、資産再評価と利益金処分、戦後改革のインパクトと負債構威、資金調達と投資行動、金融・投資行動に対する生産物市場の影響等の諸点につき分析を試みた。この作業も、80%前後終了し、その成果のうち計量的部分は、適当な雑誌に投稿し、結論部分は、来年度刊行予定の単著に組み込む予定である。本研究の課題は、これまで申請者が蓄積してきた研究を前提に、20世紀初頭から現在という比較的長期のスパンをとって、日本型企業システムの形成、展開、変容のプロセスを追跡する点にあった。本年の行なった主要な作業とその実績は以下の通り。1)金融自由化、規制緩和以降の企業の負債選択を、我国企業の制度的特性を考慮した独自のモデルを通じて分析した。この時期企業は、期待収益(将来収益とデフォルトリスク)にしたがって負債を選択していたこと、この関係をメインバンクシステムが増幅していること、そのことは銀行にとって顧客プールの悪化を意味することが、その主要な結論であった。この成果のうち、理論部分は本年度公刊し、実証部分は、日本経済学会で報告の後、ワーキング・ペーパー(WP)として公表した。現在、英文のジャーナルに投稿準備中である。2)1955-1990年代という比較的長期間に関して、銀行・企業の役員派遣と企業パフォーマンスとの関係を分析した。少なくとも、1980年代までは、銀行・企業の役員派遣は経営の規律者として機能していたこと、但し、その改善効果はドラスチックではないこと、1990年代には変化が生じていることが、主要な発見である。この分析は、日本経営史学会全国大会で報告した後、WPとして公表し、現在適当な邦文のジャーナルに投稿準備中である。3)戦後復興期と呼ばれる、1950年代前半の企業行動を、『本邦事業分析』(三菱総合研究所)を利用して独自のデータベースを作成を前提に、資産再評価と利益金処分、戦後改革のインパクトと負債構成、資金調達と投資行動、金融・投資行動に対する生産物市場の影響等の諸点につき分析を試みた。この成果は、『証券経済』で既に発表された。また、今年度は、その成果の拡張として1950・60年代の投資関数の推計を試みた。その英文ドラフトは、統計研究会コンファランスで発表されるとともに、英文のWPとして公表した。4)本年度は、1980年代以降の企業の設備投資・R&D支出と資本構成・コーポレート・ガヴァナンスの関係の分析にも取り組み、暫定的な推計結果を得た。2000年度もデータを拡充し、分析を進める予定である。5)上記の作業と並行して、2000年度中に刊行予定の単著(仮題『日本の経済制度・産業政策・経済成長』に取り組んだ。これまでの本助成を得て進めてきた分析の取り纏めの試みである。本研究の課題は、20世紀初頭から現在までの日本型企業システムの形成、展開、変容のプロセスを追跡する点にあった。本年に行なった主要な作業とその実績は以下の通り。
パタゴニアにおけるカービング氷河末端と湖との相互作用

H29年度はパタゴニア氷原に位置する複数のカービング氷河について、(1)これまでに取得した野外観測データの解析と、(2)さまざまな人工衛星データを使った解析を実施した。(1)これまでにチリ・グレイ氷河の東側末端部で取得したサイドスキャンソナーのデータを用いて、氷河末端の水中形状を解析した。また、グレイ氷河前の湖で測定した水温と濁度、湖底地形データの解析を進めた。さらにアルゼンチン・ペリートモレノ氷河前の湖で測定したカービング発生に伴う津波データを解析した。同時に測定したインターバルカメラの画像からカービングした氷山の体積を推定し、津波の波高や周波数との関係性を検討した。(2)グレイ氷河の末端位置、表面標高、流動速度の近年変動を、各種の人工衛星データによって解析した。特に、1970年代から現在にかけての氷河後退速度と、同時に起きている表面高度の低下を定量化し、現地で観測した湖底地形との比較からカービング氷河の変動メカニズムを検討した。また、サイドスキャンソナー観測を行った東側末端では、衛星データとソナーデータとの比較から、カービング速度、水中融解速度を検討した。さらに、チリ・ピオオンセ氷河の流動速度について、SAR画像を用いた詳細な解析を行った。なお、H29年度内にパタゴニアで野外観測を計画していたが、現地研究協力者の都合で実施が困難となり、H30年度に実施を延期した。当初この観測で回収予定であったグレイ氷河の係留系は、そのまま継続して稼働している。これまでに実施した野外観測データの解析が順調に進んでいる。特にグレイ氷河で取得したサイドスキャンソナーによる測定データは、想定以上の解像度で氷河末端の水中形状をとらえており、期間をはさんだ測定結果の比較によって末端水中融解の定量化が見込めることが明らかとなった。また湖水温度と濁度のデータから、湖の物理環境に関して興味深い時空間変動が明らかとなった。さらにペリートモレノ氷河では、津波の波高からカービングフラックスを定量化できる可能性が示され、膨大なデータの解析が順調に進んでいる。一方の人工衛星データ解析では、グレイ氷河の変動を1970年代まで遡ることに成功し、氷河の標高変化、流動変化を加えたデータセットが完成した。現地で測定した湖底地形と氷河後退の間に明瞭な関係が明らかとなり、気象データも合わせた総合的な解析が進んでいる。H29年度は、当初予定していたパタゴニアでの観測が延期となったが、年度末に予定していた観測が数か月ずれ込んだもので研究計画への影響は少ない。グレイ氷河前の湖に設置した係留系の回収が活動の主目的であったが、観測の延期によって予定よりも長期間のデータ回収が可能となる効果もある。今後は、野外観測を実施して氷河と湖の現地データを蓄積すると共に、人工衛星データの解析を継続する。以上のデータを総合的に解析することによって、プロジェクトの最終目標である「カービング氷河末端と湖との相互作用」の理解を目指す。まずH30年度に現地観測を実施して、グレイ氷河前の湖に設置した係留系を回収し、水温と流速の通年データを取得する。回収した係留系はすぐにアルゼンチンに輸送して、ウプサラ氷河前の湖でも同様に通年のデータを取得する。この他現地では、CTDによる湖水特性の測定、ソナーによる海底地形測量、津波とカービングの観測を継続して、解析に必要なデータセットを揃える。人工衛星データ解析に関しては、特に標高データの解析に力を入れて、氷厚と湖底地形との比較によって氷河後退メカニズムを解明する。以上の観測と解析結果を総合的に解析し、その成果をとりまとめて、1サイドスキャンソナーによる氷河末端の水中形状とその融解、2氷河湖の物理環境の通年変動とその氷河変動への影響、3カービングに伴う津波の特性とその波高を用いたカービングフラックスの測定、4グレイ氷河における近年の変動とそのメカニズム、について国際学会での発表と国際誌への論文発表を目指す。研究初年度にあたるH28年度は、(1)パタゴニアにおける現地観測、(2)衛星データ解析、(3)既存のデータを用いた解析を実施した。(1)新規に湖と氷河観測用の機材を選定調達し、チリのグレイ氷河、およびアルゼンチンのペリートモレノ氷河、ヴィエドマ氷河において野外観測を実施した。グレイ氷河の前縁湖では湖底地形測量、湖水温・濁度、サンプリングを行ったほか、水温と流速を通年測定するための係留系設置を行った。ペリートモレノ氷河では、インターバルカメラと水圧計によるカービング観測、ドローンを使った氷河末端測量を行い、長期稼働中の気象観測装置の保守を実施した。ヴィエドマ氷河では、近年氷河が後退した領域で湖底地形の測量を実施した。以上の観測は海外の研究協力者(チリ:Marius Schaefer、アルゼンチン:Pedro Skvarca)との共同で実施した。(2)人工衛星データ(Landsat、ALOSPRISM、ASTER)を収集し、グレイ氷河とペリートモレノの末端位置、表面標高、流動速度の解析を実施した。特にペリートモレノ氷河では、上記解析データから末端消耗速度を算出し、季節的な末端変動が末端消耗に駆動されていることを明らかにした(論文を出版)。またグレイ氷河における近年の末端変動が、湖底地形の影響を受けていることを確認した。(3)ペリートモレノ氷河、ウプサラ氷河、ヴィエドマ氷河の前縁湖において過去に測定したデータを解析し、カービング氷河が流入する湖に特有な温度・濁度構造を解明した(論文を出版)。またペリートモレノ

氷河の前縁湖については、同位体の分析結果を加えて解析を進めて、氷河末端の水中融解速度を推定することに成功した。本プロジェクトで最も重要な観測項目である、氷河前縁湖への係留系設置に成功した。この作業は、機材の輸送と調査船の手配に関わる状況を検討して、当初予定していたアルゼンチン・ウプサラ氷河からチリ・グレイ氷河に係留系設置場所を変更して実施したものである。H30年度にはグレイ氷河から回収した機材をアルゼンチンに輸送して、計画通り二つの氷河で係留観測を実施する予定としている。人工衛星データの解析によって、氷河変動に関わる基礎データを取得した。特にペリートモレノ氷河の解析では氷河末端位置変動と末端消耗量に明瞭な関係性を見出し、当初予定していなかった知見を得た。他氷河についても解析は順調に進んでいる。また過去に得られたデータの解析によって、カービング氷河前縁湖の温度・濁度構造の解明に成功した。その他、温度、濁度、同位体を用いて、氷河末端水中融解量の計算に成功した。以上の研究成果は2本の英語論文として国際誌に公表され、うち1本は米国地球物理連合(AGU)のハイライト論文として紹介された。国際学会だけでも2度(国際雪氷学会、EGU)の発表で研究成果を報告しており、研究初年度としては想定以上の成果である。以上の理由から、本プロジェクトは当初の計画以上に研究が進展していると考えている。H29年度はパタゴニア氷原に位置する複数のカービング氷河について、(1)これまでに取得した野外観測データの解析と、(2)さまざまな人工衛星データを使った解析を実施した。(1)これまでにチリ・グレイ氷河の東側末端部で取得したサイドスキャンソナーのデータを用いて、氷河末端の水中形状を解析した。また、グレイ氷河前の湖で測定した水温と濁度、湖底地形データの解析を進めた。さらにアルゼンチン・ペリートモレノ氷河前の湖で測定したカービング発生に伴う津波データを解析した。同時に測定したインターバルカメラの画像からカービングした氷山の体積を推定し、津波の波高や周波数との関係性を検討した。(2)グレイ氷河の末端位置、表面標高、流動速度の近年変動を、各種の人工衛星データによって解析した。特に、1970年代から現在にかけての氷河後退速度と、同時に起きている表面高度の低下を定量化し、現地で観測した湖底地形との比較からカービング氷河の変動メカニズムを検討した。また、サイドスキャンソナー観測を行った東側末端では、衛星データとソナーデータとの比較から、カービング速度、水中融解速度を検討した。さらに、チリ・ピオオンセ氷河の流動速度について、SAR画像を用いた詳細な解析を行った。なお、H29年度内にパタゴニアで野外観測を計画していたが、現地研究協力者の都合で実施が困難となり、H30年度に実施を延期した。当初この観測で回収予定であったグレイ氷河の係留系は、そのまま継続して稼働している。これまでに実施した野外観測データの解析が順調に進んでいる。
齲蝕原因菌の最重要病原因子に対する単クローン抗体を用いたリスク診断法の開発

S.mutansのGTF-SI酵素およびS.sobrinusのGTF-I酵素に対する特異モノクローナル抗体を得て調整を行った後、2次抗体として使用する市販ペルオキシターゼを結合させた標識抗体を調整しようと試みたがうまく結合させることができなかったので、通法に切り替えて免疫染色を行なった。S.mutansおよびS.sobrinusの標準株を血液平板を用いて培養し平板上のコロニーをニトロセルロースメンブレンに転写させた。このメンブレンを先に調整した特異モノクローナル抗体を1次抗体として、2次抗体にはperoxidase-conjugated anti-mouse-IgGを用い、酵素基質には4-methoxy-1-naptolを用いて免疫染色を行ったが、ニトロセルロースメンブレンのバックグランド部も発色基質に反応してしまい、全体的に青色に濃染されてしまったため的確に両菌のGTFを検出するにはいたらなかった。そこでS.mutansのGTFを8M ureaによって抽出させてCross-dot分析法による免疫染色を試みた。1次抗体として先のS.mutansのGTF-SIとGTF-Sおよび-I酵素に対する特異モノクローナル抗体を、2次抗体と酵素基質は前述の物を使用し、デンシトグラフに取り込んで分析を行ったところ3種モノクローナル抗体に対してそれぞれ特異的に反応した。さらにこのCross-dot分析を用いてヒト新鮮分離株を分析したところ、各GTF特異抗体に対しての反応性に菌株間で差異が認められ、このCross-dot分析法が有用な分析法の一つであることが確認され、現在より簡便な方法を検討中である。
ユーイング肉腫動物モデルの確立と腫瘍発生機構の解析

ユーイング肉腫のモデルマウスを作製し、正常な細胞から腫瘍が発生する過程を経時的に観察・解析した。その結果、ユーイング肉腫は、融合遺伝子(EWS-FLI1)の標的制御に適した状態の母地細胞から発生することが示され、遺伝子発現プロファイルからは、発がんに重要な標的遺伝子を同定することができた。治療に向けての解析では、融合遺伝子自体あるいは標的遺伝子を阻害する低分子化合物が、有効な治療に結びつく可能性を示し、本モデルが前臨床試験にも有用である事が考えられた。染色体転座を伴う骨軟部腫瘍では、プライマリーな異常としてキメラ遺伝子の形成が挙げられる。キメラ遺伝子が腫瘍の増殖や維持に重要であることは示されているが、腫瘍の発生母地やキメラ遺伝子が形成されてから腫瘍がどのような発生過程を辿るかについては未だ不明点が多い。そこで我々は、肉腫発生の初期から進展に至る過程を、病理組織学的・分子遺伝学的に解析できる新規のex vivo動物モデルを作製を行った。マウス胎仔の間葉系組織からマイクロダイセクションにより集めた細胞に、キメラ遺伝子(EWS-FLI1, EWS-ERG)を導入してヌードマウスへ移植したところ、約8週でヒトユーイング肉腫を模倣する腫瘍を誘導することができた。さらに、Cre-loxPシステムを利用してキメラ遺伝子をノックアウトすると、腫瘍細胞の細胞老化が迅速に誘導されて増殖できないことが示され、腫瘍細胞はキメラ遺伝子依存的に増殖することが明らかとなった。次いで、ユーイング肉腫マウスモデルの作製に用いた胎仔細胞における遺伝子発現プロファイル解析を行い、腫瘍形成の初期で発現応答する遺伝子に着目し、EWS-FLI1の標的遺伝子を中心にその発現を評価した。その結果、EWS-FLI1の標的遺伝子は、母地細胞におけるヒストンのメチル化状態により、その発現応答が左右され、母地細胞とキメラ遺伝子とのマッチングが腫瘍形成に重要である事が示唆された。遺伝子発現プロファイル解析で得られた標的遺伝子のうち、特に腫瘍の増殖・維持に重要と予想される遺伝子の発現をsiRNAで抑制したり、標的遺伝子産物を特異的阻害剤で抑制すると、ヒトとマウスのユーイング肉腫細胞の増殖が抑えられることが分かった。これらの結果から、ユーイング肉腫においては、キメラ遺伝子自体を標的とした治療と、プロファイリングから得られた分子標的に対する治療の両者が有効である可能性が示唆された。間葉系組織から発生するユーイング肉腫は、染色体転座による融合遺伝子の形成や、様々な遺伝子変異の蓄積などゲノム側の異常だけでなく、発生母地となる細胞や細胞環境が発がんと深く関わっていると考えられている。しかしながら、融合遺伝子形成以降の詳細な発がん機構や、腫瘍の発生起源は未だ解明されておらず、それらの解決に役立つ動物モデルも確立されていない。本研究では、ヒトユーイング肉腫を反映するマウスモデルを作製し詳細に解析することで発がん機構の解明を目指す。マウス胎児・長幹骨由来のFZ (facial zone)細胞に融合遺伝子を導入し、ヌードマウスの皮下へ移植した。移植後3週で初期病変が発生し、10週で1.5cm大の腫瘤に増大した。腫瘍細胞をマウスの尾静脈へ注入すると、肺転移を示すものも認められ、in vivoで発がんの初期から悪性化へと進展するプロセスを観察・解析できるモデルが作製できた。発生した腫瘍はいずれも、小円形細胞の密な増殖から成るユーイング肉腫様の形態像を示し、遺伝子発現プロファイルにおいてもヒトユーイング肉腫と共通性が示唆された。次に、EWS-FLI1導入48時間後のFZ細胞の遺伝子発現の変化を解析したところ、Wnt/β-catenin経路のDkk2, Wif1、EGF経路のPrkcb、RTK経路のFlt4, Muskが特異的に上昇し、その他にもEzh2, Ptpn13, Gstm4, Polr2g, Tert, Aurkaの亢進が見られ、腫瘍発生初期におけるEWS-FLI1標的遺伝子の発現応答が示された。発生母地となったFZ細胞は、分化誘導実験とRT-PCRにより、主に骨・軟骨前駆細胞から成ることが分かった。現在は、母地を更に細かく同定するため、表面マーカーを用いてFZ細胞の濃縮を行うと共に、FZ細胞の細胞内環境を規定するエピゲノム状態の解析を進めている。Ex vivoユーイング肉腫マウスモデルが順調に確立できたため、腫瘍発生の初期から進展に至る過程を観察し解析することが可能となった。このモデルによって、融合遺伝子形成以降の発がんプロセスや、発生母地の解明に役立つ情報を得ることができた。ユーイング肉腫の発生母地の細胞内環境を詳細に解析し、融合遺伝子自体の発がんにおける役割を解明する。さらに、融合遺伝子の形成以降の過程に関与するセカンドヒットとなるがん関連遺伝子を同定する。本実験のレトロウイルスベクターを用いた遺伝子導入法は、retroviral taggingが適用できるので、融合遺伝子と協調して働く遺伝子を効果的に抽出することができる。

抽出された遺伝子の発現をヒトユーイング肉腫症例で解析し、協調遺伝子として同定する。融合遺伝子と協調遺伝子との機能解析の解明を通じて、その機構を標的とした分子創薬の可能性も模索したい。マウスの飼育・観察や、細胞培養に必要な器具・試薬等の消耗品の購入に充てる。
カンボジアにおける牛糞堆肥の施用による土壌保全と大腸菌の抑制対策に関する研究

カンボジア国コンポンチャム州における現地農家は経済的に困窮しており日本で適用されている大腸菌の抑制対策を講じることが困難である上、多くの研究成果は日本の温帯気候で観測されたものであり、熱帯域での観測事例はほとんど見られない。そこで本研究では、カンボジア国コンポンチャム州バライ、サムロングの2コミューンを研究対象地として、牛糞堆肥の施用による土壌保全の効果を定量的に評価するとともに、営農体系別に見た大腸菌の流出状況の把握とその特性の解明、および大腸菌の生残および流出に対する抑制技術に関する研究を行っている。さらには、研究の成果に基づき推奨される保全型農法の普及手法について検討している。平成30年度には29年度に継続して、カンボジア国コンポンチャム州における大腸菌群の分布および流出特性の解明を目指して、コンポンチャム州バライ・サムロンコミューンの土壌・水環境中における微生物相を把握しつつ大腸菌群の位置的分布について調べた。採取地点は基礎調査の結果を元に選定を行い、採取した土壌・堆肥サンプル中の大腸菌群数をXM-G寒天培地を用いて培養し、コロニー数の計測を進めた。併せて、土壌の物理性、化学性、生物性(特に微生物相)を分析して、家畜頭数、営農形態、土地利用などと関連付けるとともにGISを適用して大腸菌分布マップの作成を進めた。併せて、カンボジア国コンポンチャム州における大腸菌群の抑制技術に関する検討として、現地で適用可能な大腸菌群の生残および流出を抑制する技術について、モデル実験と現地での適用実験を通して検討を進めたが、現地農家が適用できる簡易で効果的な対策の樹立には至っておらず、令和元年度にも研究を継続することとする。そこで本研究では、カンボジア国コンポンチャム州バライ、サムロングの2コミューンを研究対象地として、牛糞堆肥の施用による土壌保全の効果を定量的に評価するとともに、営農体系別に見た大腸菌の流出状況の把握とその特性の解明、および大腸菌の生残および流出に対する抑制技術に関する研究を実施して、さらには研究の成果に基づき推奨される保全型農法の普及手法について検討することを目的としている。年度毎の研究実施項目に若干の前後はあるものの、ほぼ研究の到達目標に向かって進行していると判断できる。さらに令和元年度には、昨年度に継続してカンボジア国コンポンチャム州における大腸菌群の抑制技術の普及手法に関する検討を進めていく。現地観測や室内実験において適正と判断された抑制技術であっても、現地農家に受け入れられなければその普及は難しい。そこで、カンボジアにおける生活習慣や伝統的農法などを考慮しつつ、適切な普及手法のあり方について論議していく。具体的には住民参加型ワークショップを開催して、適正と判断された抑制技術を取り入れた農法についてデモンストレーションを行い、アンケート調査や聞き取り調査によって現地農家の理解度や受け容れ度を把握していく。さらに数軒のモデル農家を選定して、適正と判断された流出抑制技術を取り入れた農法のデモンストレーションを継続していくこととする。平成27年度は、カンボジア国コンポンチャム州のSamroungコミューンを研究対象に、自然環境と農業体系に関する基礎的調査を進めた。具体的には、調査対象地において自然環境因子(気候、土壌、地形など)と農業体系因子(土地利用、営農、農業経営、家畜頭数、家畜糞排泄量など)を中心に調査した。特に、農業体系については、家畜頭数、栽培品目、営農管理、農業経営などについて現地農家へのアンケート調査や聞き取り調査を行い、詳細の把握に当たった。先ず、分析対象地域で飼養されている家畜の平均頭数と農業生産指標間にいかなる相関関係がみられるのかを確認した。耕地面積と家畜飼養頭数の関係を示したものであるSpearmanの順位相関係数から、相関が1%水準で有意な指標を確認した結果、経営耕地面積(借地)に関しては、水牛飼養等数頭数に対してプラスの相関が確認された。鶏の飼養頭数平均に対しては、豚及びアヒルの飼養頭数平均に対してプラスの相関が認められた。一方、牛の飼養頭数平均に対しては、水牛の飼養頭数平均に対して強いマイナスの相関が確認できた。これは、牛と水牛の代替関係が見られることを示唆していると判断できた。加えて豚の飼養頭数平均には、馬の飼養頭数平均がプラスの相関を示した。その他、牛飼養頭数の規定要因分析等を進めたが、ここでは詳細は割愛する。

先ず、研究対象としてカンボジア国コンポンチャム州Samroungコミューンを選定し、この研究対象地において自然環境と農業体系に関する基礎的調査を進めることができた。具体的には、調査対象地において自然環境因子(気候、土壌、地形など)と農業体系因子(土地利用、営農、農業経営、家畜頭数、家畜糞排泄量など)を中心に調査を行うことができた。本研究では、カンボジア国コンポンチャム州の小流域を研究対象として、牛糞堆肥の施用による土壌保全の効果を定量的に評価するとともに、営農体系別に見た大腸菌生残の把握と農地からの大腸菌の流出に対する抑制対策について明らかにすることを目指している。2016年度には、牛糞堆肥の施用と収入の関係を把握するための量的調査を、大腸菌生残を把握するための質的調査に加えて実施した。量的調査としては、牛糞堆肥の施用農家と非施用農家合わせて64人を対象として、アンケート調査を実施して牛糞堆肥の施用で農家の収入増減をどのように実感したかについて評価した。一般化線形モデルを適用して解析した結果、牛糞堆肥の施用と過去5年間の収入増加の認識には相関が見られた。さらに、栽培作物の数と収入増加の認識においても相関が見られた。質的調査としては、牛糞堆肥および農地で生残する大腸菌を調べた。堆肥槽における大腸菌の生残を調査したところ、40堆肥槽のうち39箇所の堆肥槽から大腸菌が検出される結果となり、さらに19圃場での大腸菌を調べた結果、18圃場から大腸菌が検出された。大腸菌が検出されなかった圃場を所有する農家は、大腸菌が検出されなかった堆肥槽の所有者と同一であった。これらの結果より、牛糞堆肥の施用は収入の増加に寄与していると判断できるが、一方で殆どの堆肥槽と農地から大腸菌が検出されており、今後詳細な究明が必要であることが分かった。その対応策として日本国内において食品残渣の中でもコーヒー残渣に注目し、コーヒー残渣の添加が堆肥の発酵過程に与える効果と大腸菌の生残に及ぼす影響を評価した。その結果、コーヒー残渣の添加は堆肥化過程における衛生問題、特に大腸菌を抑制できる対策の一つであることが明らかとなった。2016年度は、現地において詳細な研究を実施できた。具体的には、牛糞堆肥の施用と収入の関係を把握するための量的調査と大腸菌生残を把握するための質的調査を実施した。量的調査としては、牛糞堆肥の施用農家と非施用農家合わせて64人を対象として、アンケート調査を実施して牛糞堆肥の施用で農家の収入増減をどのように実感したかについて評価できた。また、質的調査として堆肥槽における大腸菌の生残を調査したところ、40堆肥槽のうち39箇所の堆肥槽から大腸菌が検出される結果となり、さらに19圃場での大腸菌を調べた結果、18圃場から大腸菌が検出された。
テレメトリシステムを用いた昆虫の自由飛翔中における生体信号計測及び行動解析

体重が1g弱の昆虫(カイコガ)を対象として,行動の自由を阻害しないような低侵襲の小型軽量計測デバイス(マイクロテレメータ)を試作することを目的として研究をおこなった.試作したマイクロテレメータを用いて実際にカイコガの飛翔筋の筋電位を計測することで,システム全体の有効性を示した.本研究で試作したテレメータの信号処理回路には,光を用いたトランスミッションの方法について提案した.筋電位のテレメトリにおいて,解析の際に必要となるパラメータは発火タイミングであるので,それをLEDの点灯により計測する手法を提案した.電気回路の構成が1組のアンプとLEDにより構成されるので,従来の無線方式におけるテレメータと比較して非常にシンプルである.本研究で試作したテレメータを駆動する方法として,外部から非接触でエネルギを供給する電磁誘導の原理によるリモートパワリングシステムを用いた.昆虫に搭載可能なサイズを実現する上での条件の検討と,その回路設計および試作をおこなった.昆虫に搭載可能なものは,フェライトコアにコイルに巻いたコイルで,これを用いて十分な電力を得ることができた.光テレメータとリモートパワリングという要素技術を統合して,実際に自由行動下のカイコガの飛翔筋の筋電位を計測した.まず,電池駆動による計測と同じ結果が得られることをハイスピードビデオカメラを用いた計測結果から示した.記録した映像から翅の運動と筋電位の発火タイミングが同時にわかることが利点である.以上のように,カイコガの自由行動下での筋電位計測実験により,試作したマイクロテレメトリシステムの有効性を実証した.特性評価実験から,カイコガ以外の動物においても適用可能であり,また筋電位以外の生体信号も同じシステムを用いて計測できる汎用性に富むものであることがわかる.体重が1g弱の昆虫(カイコガ)を対象として,行動の自由を阻害しないような低侵襲の小型軽量計測デバイス(マイクロテレメータ)を試作することを目的として研究をおこなった.試作したマイクロテレメータを用いて実際にカイコガの飛翔筋の筋電位を計測することで,システム全体の有効性を示した.本研究で試作したテレメータの信号処理回路には,光を用いたトランスミッションの方法について提案した.筋電位のテレメトリにおいて,解析の際に必要となるパラメータは発火タイミングであるので,それをLEDの点灯により計測する手法を提案した.電気回路の構成が1組のアンプとLEDにより構成されるので,従来の無線方式におけるテレメータと比較して非常にシンプルである.本研究で試作したテレメータを駆動する方法として,外部から非接触でエネルギを供給する電磁誘導の原理によるリモートパワリングシステムを用いた.昆虫に搭載可能なサイズを実現する上での条件の検討と,その回路設計および試作をおこなった.昆虫に搭載可能なものは,フェライトコアにコイルに巻いたコイルで,これを用いて十分な電力を得ることができた.光テレメータとリモートパワリングという要素技術を統合して,実際に自由行動下のカイコガの飛翔筋の筋電位を計測した.まず,電池駆動による計測と同じ結果が得られることをハイスピードビデオカメラを用いた計測結果から示した.記録した映像から翅の運動と筋電位の発火タイミングが同時にわかることが利点である.以上のように,カイコガの自由行動下での筋電位計測実験により,試作したマイクロテレメトリシステムの有効性を実証した.特性評価実験から,カイコガ以外の動物においても適用可能であり,また筋電位以外の生体信号も同じシステムを用いて計測できる汎用性に富むものであることがわかる.
ものづくり学習における神経教育学的アプローチを取り入れたカリキュラム開発

本研究では,加工教育における工具操作やその指導方法について神経教育学の観点から検証した。具体的には,教示方法の異なる2つの条件を設定したのこぎり引きにおいて切断成績を評価するとともに,切断時の脳血流量を近赤外線分光法(NIRS:Near Infra-red Spectroscopy)により計測した。平成30年度は,平成27年度平成29年度までに得られた研究成果をまとめ,論文投稿を行った。論文は,科学教育研究(日本科学教育学会)第42巻第4号(2018年12月発行)に掲載された。研究成果の概要を下記に示す。のこぎり引き経験の少ない大学生20名を調査協力者として,試行教示群(最初は教示を行わずに1度切断を行い,その後教示をしてからもう一度切断を行う群)と教示群(最初に教示を行い,2度切断を行う群)を設定し,のこぎり操作時の切断成績と脳活動を測定するための調査を実施した。その結果を以下にまとめる。1切断成績について:教示群は試行回数が増えるにつれて切断の長さが伸びるのに対し,試行教示群では教示後の試行において切断長さが停滞することが示された。2脳活動について:教示群では教示が与えられても試行を繰り返すにつれて脳活動が減少していた。試行教示群では,1度切断した経験と教示された内容を統合させて作業に臨んだため,試行を繰り返しても脳活動が活性化することが明らかになった。これらの研究成果から,教示方法を変えてのこぎり引きを行うことで,脳活動に配慮した教育を施せる可能性が示唆された。現在の教育現場では教育を施した効果を客観的指標を用いて正確に測定・評価することが求められている。しかし,従来の心理学的アプローチによる評価だけでは学習者の全体像を捉えることができず,十分な評価が行えているとは言えないため,他分野の力を借りる必要性が指摘されている。そこで,本研究では近年注目されている脳科学的アプローチを取り入れて学習者の活動を評価する。具体的には,ものづくり学習におけるのこぎりの時において,教示方法の違いが及ぼす教育的効果をNIRS脳計測装置を用いて計測する。平成27年度は教示効果に関する国内外の文献を収集・整理して,有効と考えられる教示方法を検討した。そして大学生3名を調査協力者として予備調査を実施した。具体的には,まず調査協力者にNIRSを装着させた。次に仮決定したのこぎり引きの教示方法に基づき,のこぎり引きをしてもらった。なお,予備調査を実施するにあたり,事前に同意説明書による説明(本研究の目的,NIRSが人体に無害であること,結果の公表にあたっては個人情報を秘匿しプライバシーが完全に保護されること)を十分行い,同意書により同意を得られた者のみとした。なお,本研究で行う調査は茨城大学倫理委員会の承認を経て実施した。得られた脳活動データから脳の活動部位の特定や時系列の変化を分析した。さらに,作業精度,事後アンケートなどと脳活動データを照合して,どのような要素がヘモグロビン濃度に反映したのかを検討を行った。27年度は予備調査を予定通り実施し,28年の本調査に向けて有益な知見が得られているため。近年,脳活動を評価することのできる機器の発達により,人の脳活動に関する研究が進められてきている。認知神経科学は,経済学や工学などとの連携が盛んであるが,教育学の分野でも,「神経教育学(Neuroeducation:Educational Neuroscience)」という新たな領域の開発が展望され,学習効果の検証や学習方法の開発などに応用していくことが期待されている。本研究では,木工具の道具操作(のこぎり引き)を題材として,教示方法の違いによる学習効果を脳科学的アプローチを取り入れて検証することを目的としている。平成28年度は,平成27年度の予備調査の結果に基づいて本調査を行った。予備調査と同様に本調査を実施するにあたり,事前に同意説明書による説明(本研究の目的,NIRSが人体に無害であること,結果の公表にあたっては個人情報を秘匿しプライバシーが完全に保護されること)を十分に行い,同意書により同意を得た者のみとした。同意書への同意は,あくまでも調査協力者の自由意思によるものであり,一旦同意した後でも随時撤回できるものとした。なお,調査は茨城大学倫理委員会の承認を経て実施した。本調査では20名を調査協力者として,教示方法の異なるのこぎり引きにおいて,切断成績と切断作業時の脳血流を計測した。のこぎり引きではスギを材料として両刃のこぎりを用いた切断を繰り返す実験を行った。その際,近赤外線トポグラフィー装置(NIRS)を使用して,のこぎり引きの課題前後と課題中の脳血流を測定し,相対的に評価した。その後,切断成績と脳活動データを分析し,のこぎりびきを神経教育学的観点から検証した。28年度は,27年度の予備調査に基づき本調査を実施できたため。ものづくり学習の道具操作の1つにのこぎりを用いた切断があるが,社会的にも強く要請されている科学的根拠に基づく教育を施すためには,のこぎり引きを神経教育学的観点から見直す必要がある。そこで本研究では,教示方法の異なる2つの条件を設定したのこぎり引きにおいて切断成績と切断時の脳血流量を計測し,教示方法の在り方について神経教育学的観点から検証した。29年度は,28年度に実施した本調査の詳細な分析を実施した。