hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
菌根性のキノコ類における分子情報を活用した生物学的種の認識と宿主特異性の進化

キノコ類は形が単純であり、種の分類・識別に使える情報が少ない。したがって、これまで分類学的に認識されてきたキノコの種には、形で区別することが難しいが、生物学的には別の種(隠蔽種と呼ばれる)が複数、含まれている可能性が高い。本研究では、最近、野生のキノコ類からでも容易に取り出せるようになったDNAレベルの分子情報を用いて、オニイグチ類というキノコの一群に多数の隠蔽種が含まれていることを明らかにした。菌根性のキノコ類であるオニイグチ類を材料にして、そのDNAの塩基配列解析をすることにより、この群に含まれるDNAタイプを認識する。このようにして認識されたオニイグチ類の各DNAタイプが異なる生物学的種かどうかを、複数のDNAタイプが共存している産地においてDNAタイプ間にどの程度の遺伝子流動があるか核遺伝のPCR-RFLPマーカーを用いて検証する。さらに、オニイグチ類の菌根の菌類と植物それぞれのDNAを解析することで、どのような組合せで共生しているのかを明らかにし、菌根菌オニイグチ類の真の宿主特異性を明らかすることが本研究の目的である。本年度は、京都市吉田山の山林で、オニイグチ類およびその菌根の採集を行い、ミトコンドリアDNAと核DNAの塩基配列を解析したところ、。5つのDNAタイプが認められた。そのうち多数の子実体(キノコ)サンプルが得られた3つのDNAタイプについて、核DNAにコードされているRNAポリメラーゼ遺伝子とグリセルアルデヒド3-リン酸脱水素酵素遺伝子のPCR-RFLP遺伝マーカーを作成し、各DNAタイプ内、及びDNAタイプ間の遺伝子流動の程度を調べた。その結果、異なるDNAタイプ間では、全く遺伝子流動がないことがわかった(複数タイプの核DNAマーカーをヘテロにもつ個体が全く検出されなかった)。一方、同じDNAタイプに属する個体の間ではランダム交配がおこっている(ハーディワインベルグ平衡にある)こともわかった。これにより、ミトコンドリアDNAと核DNAの塩基配列の違いによって認識されたオニイグチ類のDNAタイプは、同所的集団においてもそれぞれ別々のメンデル集団を形成し、別の生物学的種として自然界に存在していることを強く示唆する結果が得られた。本研究は,菌根性のキノコ類であるオニイグチ類を材料にして,そのDNAの塩基配列解析をすることにより,この群に含まれる隠蔽種を認識し,さらに,オニイグチ類の菌根の菌類と植物それぞれのDNAを解析することで,どのような組合せで共生しているのかを明らかにすることが目的である.今年度は,京都市吉田山で採集した多数の菌根サンプルについて解析をすすめた.菌根に含まれているオニイグチ由来のミトコンドリアDNAと植物由来の葉緑体DNAにそれぞれコードされている遺伝子の解析を行い,この場所でどのような菌類と植物種の組み合わせで菌根共生が起きているかを明らかにした.さらに,菌根を採集した場所から半径10mの範囲に生育している全ての樹木種とその頻度も調査した.そして,菌根の周りに生育している樹木種の頻度と比べて,オニイグチ類のある隠蔽種(各DNAタイプ)が特定の樹木種を宿主として選好しているかどうかを調べられるデータを得た.その結果,従来,従来ブナ科の樹種とマツ科のアカマツのいずれも同等に宿主とすると考えられてきたオニイグチ類であるが,特定の隠蔽種(DNAタイプ)のみがブナ科樹木に加えてアカマツも宿主とできることが明らかになった.さらに,このアカマツも宿主に出きる隠蔽種は,その周りのアカマツの出現頻度に比べて,より高い割合でアカマツを宿主としていることから,アカマツを選好して宿主としていることがわかった.本研究は、菌根性のキノコ類であるオニイグチ類を材料にして、そのDNAの塩基配列解析をすることにより、この群に含まれる隠蔽種を認識し、さらに、オニイグチ類の菌根の菌類と植物それぞれのDNAを解析することで、どのような組合せで共生しているのかを明らかにすることがその目的である。今年度は本研究の最終年度であり、昨年に引き続いて以下の解析を行った。オニイグチ類の複数のDNAタイプが同所時に混在して存在し、さらに宿主樹木もマツ科のアカマツからブナ科のシイ、カシ、コナラなどの常緑性および落葉性樹種まで様々なものが共存して生育している京都市の吉田山において、オニイグチ類の子実体(キノコ)およびその直下にある菌根の採集を行った。得られた子実体サンプルについてミトコンドリアDNAのタイプを決定し、さらに他の複数の核DNAマーカーを用いて同じサンプルを解析することによって、ミトコンドリアDNAタイプ間では遺伝子流動が全く見られことを明らかにすることができた。次に同じ地域で採集した菌根の菌体と植物体それぞれのDNAを菌特異的なミトコンドリアDNA用増幅プライマーおよび植物特異的な葉緑体DNA増幅用プライマーを用いて解析することによって、どのDNAタイプのオニイグチ類がどの樹種を宿主にしていたかを明らかにした。

オニイグチ類の複数のDNAタイプその宿主になりうる複数の樹種が混生する場所で、このような解析を行うことにより、オニイグチ類の個々の生物学的種ごとに、その宿主特異性がどのようになっているかを明らかにすることができる。また、菌根が得られた周囲約10mに生育している樹種を記録し、それと比較することによって,各隠蔽種の宿主選好性についても明らかにすることができた。その結果、ただ一つのDNAタイプのみがアカマツを宿主とすることができるだけでなく、これを選好していることが明らかになった。
首尾一貫感覚の強化を視野に入れたライフスキル・トレーニングプログラムの開発

本研究課題では,大学生における首尾一貫感覚(以下,SOC)とライフスキル(以下,LS)の関連性を定量的に明らかとし,その結果に基づいた健康教育プログラムを検討するため,以下の2段階で研究を実行する計画を立てた。まず研究1として,SOCとLSに関する理論モデルの構築と検証を行い,次に研究2として,研究1の結果をふまえてプログラムの開発に取り組むという手順である。2017年度は研究1に,2018年度は研究2に主として取り組む計画であった。2018年度は研究2の目的に沿い,2017年度に実施した研究1の成果を学術誌への論文投稿,学術大会における口頭発表などの形で公表するとともに,量的研究より得られた成果をもとに健康教育プログラムの開発に取り組んだ。まず研究1で得られた成果を,2017年度より本研究課題に協力を仰いでいる上野雄己研究員(日本学術振興会),大石和男教授(立教大学),島本好平准教授(明星大学)など関連領域の研究者と共有し,SOCとLSに関する理論モデルの信頼性,妥当性の検証とプログラムへの適応可能性に関する討議を行った。加えて,討議のなかでさらに詳細な知見が必要であると合意が得られたSOCを高める体験について,現代社会における日本人成人の現状を調査するため,2018年8月に株式会社インテージへの委託のもと,日本人成人400名を対象としたウェブ調査を実施した。この調査により,個人の持っているSOCおよびLSの特徴や性格特性,生活形態を考慮したプログラムを開発することで,より効果的にSOCを高める経験を提供できる可能性が示された。研究1および研究2で得られた成果は,3件の学術論文として公表した。その他,2018年度に開催された日本健康心理学会,日本パーソナリティ心理学会,日本学校保健学会にて研究報告を行い,開発中のプログラムに対する意見交換も行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,大学生における首尾一貫感覚(以下,SOCと略記)とライフスキル(以下,LSと略記)の関連性を定量的に明らかとし,その結果に基づいた心理教育プログラムを検討するため,以下の2段階で研究を実行する計画を立てている。まず研究1として,SOCとLSに関する理論モデルの構築と検証を行い,次に研究2として,研究1の結果をふまえた健康教育プログラムの開発に取り組むという手順である。2017年度は研究1に,2018年度は研究2に主として取り組むのが当初の予定である。2017年度は研究1の目的に沿い,2017年12月に株式会社インテージへ委託し,調査モニターである大学生600名を対象とした中規模のウェブ調査を実施した。この調査により,大学生におけるSOCとLSのほかに,健康教育プログラムの作成時に考慮すべき精神的健康,性格特性,ライフキャリア・レジリエンスといった要因に関する量的データを収集することができた。加えて,2017年11月12月にかけて大学生20名を対象としたインタビュー調査(半構造化面接法)を実施した。この調査では,大学生の日常生活におけるストレスマネジメントの実態に焦点を当て,SOCやLSがどのように活用されているのか具体的に把握することを目的とした。調査を通じて,高いSOCを持つ者のLSとストレスマネジメント様式の特徴に関する質的データを得ることができた。ウェブ調査で得られたデータに関しては,統計的分析を経て2件の学術論文として現在投稿中である他,2018年度に開催される学会(健康心理学会,パーソナリティ心理学会など)における発表を申請中である。さらにインタビュー調査より得られたデータについては,2018年度に追加調査を実施したうえで質的分析を行い,Mental Health & Prevention誌に学術論文として投稿する予定である。上述のように2017年度には,研究1の目的を達成するために必要な量的調査(ウェブ調査)と質的調査(インタビュー調査)を実施した。そのうち量的調査に関しては,得られたデータを分析しその結果を学術論文として投稿することができた。2017年度中に実施した調査より得られた知見を学術的な形で即座に集約できたことから,研究課題の進捗状況は良好であると考えられる。加えて質的調査については,研究協力者の募集から調査の実施までに比較的長い時間を要するインタビュー調査を,倫理申請からデータ収集まで迅速に実施することができた。これらの成果は研究の立案時に想定されていた内容以上に,2018年度の研究をより充実したものにすると考えられる。本研究課題に関連して,SOCに関する2件の研究成果を学術誌(パーソナリティ研究,健康教育学会誌)に論文として公表することができた。これらの研究は本研究課題の大きな目的である健康教育プログラムの考案に対して重要な示唆を与える知見を報告している。以上の様に2017年度には,研究課題全体,あるいは2018年度に実施する研究へ向けて非常に有意義な成果を上げることができたことから,その進捗は計画以上のものであったと判断している。

2018年度は研究2の目的に沿い,2017年度に実施した研究1の成果を学術誌への論文投稿,学術大会における口頭発表などの形で公表するとともに,量的研究より得られた成果をもとに健康教育プログラムの開発に取り組んだ。まず研究1で得られた成果を,2017年度より本研究課題に協力を仰いでいる上野雄己研究員(日本学術振興会),大石和男教授(立教大学),島本好平准教授(明星大学)など関連領域の研究者と共有し,SOCとLSに関する理論モデルの信頼性,妥当性の検証とプログラムへの適応可能性に関する討議を行った。加えて,討議のなかでさらに詳細な知見が必要であると合意が得られたSOCを高める体験について,現代社会における日本人成人の現状を調査するため,2018年8月に株式会社インテージへの委託のもと,日本人成人400名を対象としたウェブ調査を実施した。この調査により,個人の持っているSOCおよびLSの特徴や性格特性,生活形態を考慮したプログラムを開発することで,より効果的にSOCを高める経験を提供できる可能性が示された。研究1および研究2で得られた成果は,3件の学術論文として公表した。その他,2018年度に開催された日本健康心理学会,日本パーソナリティ心理学会,日本学校保健学会にて研究報告を行い,開発中のプログラムに対する意見交換も行った。2018年度には,本研究における研究対象である大学生の生活状況を考慮したために実施時期を移行した,縦断的ウェブ調査を実施する。この調査は2018年4月下旬と7月中旬に実施するが,2017年度のうちに委託先である株式会社インテージとの調査内容や実施形態の調整などが完了しており直ちに実施可能な状況である。さらに追加のインタビュー調査についても,すでに調査協力者の募集を実施し必要な人数から同意を得ている。このように健康教育プログラムの検討に必要なデータの収集に関してはすでに準備が整っているため,確実に調査を実施しより正確なデータを収集することに注力する。さらにこれらの調査から得られたデータの分析,結果の考察に関しては,2017年度より本研究課題に関して討議を行ってきた上野雄己研究員(日本学術振興会PD)に引き続き協力を仰ぐほか,2018年度の研究目的である健康教育プログラムの検討に関して,大石和男教授(立教大学),島本好平准教授(明星大学)など関連領域の研究者とも連携して進めていくことに同意を得ており,今後の研究を推進するうえで必要となる研究体制も確保できている。2018年度は量的分析(ウェブ調査から得られたデータの統計的分析)に加えて質的分析(インタビュー調査から得られたデータの分析や健康教育プログラムの検討)を行うため,分析結果についての客観性の担保の観点から上述のような研究者との連携がより重要となる。従って研究を進めるなかでより多面的な意見が必要であると判断した場合には,さらに多領域の研究者に協力を仰ぐ予定である。なお本研究課題に関しては,健康教育プログラムの検討に際して長期にわたる試行錯誤が求められるため,本研究課題終了後もより発展的な研究として継続して取り組む予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ADHD における近赤外線スペクトロスコピーによる薬物療法の客観的評価の研究

我々は過去に近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)により、前頭葉を働かせる課題を用い、ADHD児は定型発達児に比べ、前頭葉の機能低下を示した。同じ方法で、ADHD児に対して治療薬であるmethylphenidate徐放剤およびatomoxetineでの治療前後において比較検討を行ったところ、治療後には前頭葉の機能低下が改善されていた。よってNIRSにより客観的に薬物療法の効果判定が行える可能性がある。現在本邦では、metylphenidate (MPH)徐放剤とノルアドレナリン再取り込み阻害薬であるatomoxetineがADHD治療の適応取得済みである。しかし、両剤とも本邦での使用歴はいずれも浅く、必ずしも薬物療法の効果に関する研究が進んでいるとは言い難い。よって、これらの治療薬の投与後、治療薬に反応した群と反応しなかった群に分け、臨床症状の改善または悪化、不変などが我々が示したNIRSのデータ(投与前後で2回施行)と相関関係があるのかを分析し、NIRSが薬物療法効果の客観的指標になる可能性があるかを検討していくことが本研究の目的である。本年度はパイロット・スタディとしてMPH徐放剤の反応群(臨床的に効果があった群)の5例で検討したがいずれも服薬後では服薬前に比べ、前頭葉の血流が増加していた。よって今後もStroop課題を今後も修正無く使用でき、また前述した研究再現性も検証できたと考えている。これらの結果は治療薬で臨床上効果があった症例では、NIRSのデータも改善している可能性を示唆し、今後NIRSが治療薬の効果判定の客観的指標となりうる可能性がある。今後無効例も含め統計的解析を行えるような症例数を集めたい。現在本邦では、metylphenidate(MPH)徐放剤とノルアドレナリン再取り込み阻害薬であるatomoxetineがADHD治療の適応取得済みである。しかし、両剤とも薬物療法の効果に関する客観的指標の研究が進んでいない。本年度はMPH徐放剤の反応群(臨床的に効果があった群)の10例、atomoxetineの反応群3例で検討したがいずれも服薬後では服薬前に比べ、前頭葉の血流が増加していた。よって今後もStroop課題を今後も修正無く使用でき、また前述した研究の再現性も検証できたと考えている。今後は症例数を増やし、統計的解析を行えるようにしたい。本年度は、未治療のADHD児に対してmethylphenidate(MPH)徐放剤およびatomoxetine(ATX)での治療前後でNIRSを用いて評価し、比較検討を行った。対象は、未治療のADHD児であり、熟練した2名の児童精神科医が対象児と親に半構造化面接を行いDSM-IV-TRで診断し、知的障害の認められるものは除外した。それぞれの薬剤での治療開始8週間後(治療後)に再度NIRSを実施した。課題としては、Stroop課題を用いた。治療前後にADHD-RSでの評価も行った。NIRS装置は、ETG-4000(日立メディコ)を使用した。MPHを用いた9例(平均8.0±1.22歳、男児7例、女児2例)は、治療後に平均25.0±6.00 mg/日を服薬しており、ADHD-RSは治療前後で35.2±7.50から15.3±6.02に有意に低下していた。そして、NIRSの結果は前頭領域全24チャンネルのうちチャンネル21において、治療前と比較して治療後の酸素化ヘモグロビン変化が有意に増加していた。ATXを用いた5例(平均9.0±2.35歳、男児3例、女児2例)は、治療後に1日あたり平均1.36±1.115 mg/kgを服薬しており、ADHD-RSは治療前後で31.8±13.24から26.6±14.45に低下傾向であった。そして、NIRSの結果は前頭領域全24チャンネルのうちチャンネル8、21において、治療前と比較して治療後の酸素化ヘモグロビン変化が増加傾向にあった。両薬剤ともに、臨床症状の改善とともに前頭領域の酸素化ヘモグロビン変化が増加しており、NIRSを用いて客観的に薬物治療の効果判定が行える可能性が示唆された。しかし、ATXにおいては臨床症状の改善に比して酸素化ヘモグロビン変化の増加する範囲が広範囲であり、MPHとATXでは前頭葉へ及ぼす影響に違いがある可能性が考えられた。

臨床的に治療薬に効果がなかった症例についても多数例のNIRSを測定する予定であったが、実際にはそのような場合は治療薬投与後のNIRSが測定できない場合が多かった。これは臨床的に症状が改善しない場合は研究の参加者(及びその保護者)が早期に治療薬の変更または中止を求めるためであると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究の参加者(及びその保護者)の意思、また研究の参加者が児童であることを考えると、臨床的に治療薬が効果がない場合に同内容の投薬を継続することは倫理的に無理がある。その場合も治療薬変更前や中止直前にNIRSを測定すればよいのかもしれないが、NIRS測定をその時々に行うのは物理的に困難である。また治療期間に差がでれば、統計学的にもそのデータを同等に扱えなくなる。よって当初の研究計画を変更し、治療薬に効果があった症例の投与前後のNIRSを比較することに重点をおきたい。その場合も二剤のデータの差の検証は行いたい。
熱を指標にした線溶酵素の活性測定方法の開発

熱を指標とした線溶酵素の簡易測定方法の開発を試みた.熱測定はLKB2107マイクロアロリーメーター(フロー・スルー・セル)を一部改良して行った.基質大過剰の条件で,反応が定常状態に達している反応溶液を熱感部に導入し,単位時間当たりに発生する熱量として酵素活性を評価する方法を採用した.まず2成分系における反応熱測定を行った.線溶酵素としてプラスミンを用いた.プラスミンの基質としてフィブリン,フィブリノーゲン,カゼイン等について反応熱を測定し,最も高い反応熱を示し,かつプラスミンの濃度に対して広範囲で直線関係を示す基質としてフィブリノーゲンを選んだ.次に3成分系における反応熱測定方法の確立を行った.すなわちウロキナーゼによりプラスミノーゲンからプラスミンが生じ,プラスミンがフィブリノーゲンを切断する反応に伴う熱測定である.プラスミノーゲン→プラスミンの反応熱は,実質的にはOとみなせることを確認しているから,この3成分系に発生する熱はプラスミンによるフィブリノーゲンの分解熱と考えられる.この熱を測定することによりプラスミンの生成量が,従ってウロキナーゼの活性評価が可能となる.ウロキナーゼ0.520U/mlの範囲で,活性-熱量関係が良い直線性を示した.測定限界は0.5U/mlであった.さらに,フィブリン分散系の粘弾性挙動,または光透過を指標にした線溶酵素の活性評価の方法の検討もあわせて行った.熱を指標とした線溶酵素の簡易測定方法の開発を試みた.熱測定はLKB2107マイクロアロリーメーター(フロー・スルー・セル)を一部改良して行った.基質大過剰の条件で,反応が定常状態に達している反応溶液を熱感部に導入し,単位時間当たりに発生する熱量として酵素活性を評価する方法を採用した.まず2成分系における反応熱測定を行った.線溶酵素としてプラスミンを用いた.プラスミンの基質としてフィブリン,フィブリノーゲン,カゼイン等について反応熱を測定し,最も高い反応熱を示し,かつプラスミンの濃度に対して広範囲で直線関係を示す基質としてフィブリノーゲンを選んだ.次に3成分系における反応熱測定方法の確立を行った.すなわちウロキナーゼによりプラスミノーゲンからプラスミンが生じ,プラスミンがフィブリノーゲンを切断する反応に伴う熱測定である.プラスミノーゲン→プラスミンの反応熱は,実質的にはOとみなせることを確認しているから,この3成分系に発生する熱はプラスミンによるフィブリノーゲンの分解熱と考えられる.この熱を測定することによりプラスミンの生成量が,従ってウロキナーゼの活性評価が可能となる.ウロキナーゼ0.520U/mlの範囲で,活性-熱量関係が良い直線性を示した.測定限界は0.5U/mlであった.さらに,フィブリン分散系の粘弾性挙動,または光透過を指標にした線溶酵素の活性評価の方法の検討もあわせて行った.血栓症や心筋梗塞症およびそれらに伴う炎症の治療薬としてウロキナーゼ(uk)等の線溶酵素剤が繁用されている。これ等酵素製剤の生物活性の測定方法として、フィブリン平板法、チャンドラ・ループ法、ユーグロブリン溶解時間法、二段法、合成基質法がある。前3法は、天然のプラスミンの基質であるフィブリンの溶解時間を指標とするものであるが、測定に著しく長い時間(2時間24時間)を要する上、測定値のバラツキが極めて大きい。また合成基質法は簡便であるが天然の基質とKn値が1000倍程異りデータの評価が難しい。現在では二段法が最も信頼性が高いとされているが、手技が複雑でルーチン測定に不適である。ここでは酵素反応に伴う熱を指標に酵素活性を評価する全く新しい方法の開発を試みた。(1)プラスミン基質およびプラスミン、(2)プラスミン基質、プラスミノーゲンおよびukの系において酵素反応に伴う熱をフロースルーセルを用いてLKB双子型微少熱量計により測定した。脈流を極力抑えるために高速液体クロマトグラフィー用のポンプを用いた。希釈熱を除外するために、基質過剰の条件で熱感部外で混合した後ポンプにより混合液を熱感部に導入して、単位時間当たりに発生する熱量の定常値を求めた。プラスミン基質としてフィブリンまたはカゼインを用いた時、(1),(2)の両系共に発熱反応であった。フィブリノーゲンを用いた時、(1),(2)の両系共に吸熱反応であり、その絶対値は、フィブリンまたはカゼインの場合より大きかった。またプラスミンまたはuk濃度に関して直線関係が得られた。例えば0.9μj【sec^(-1)】/1unit uk【ml^(-1)】であった。あらかじめukによるプラスミノーゲン活性化に伴う熱は、事実上無視し得ることを確認していることから、この時発生する熱は、プラスミンが基質を分解する際の熱と考えられる。熱を指標にした線溶酵素の活性を評価する方法の基礎が確立した。昨年に引続き、さらに測定感度を高め1u/mlの低濃度のウロキナーゼの定量を可能にした。この場合、フィブリノーゲンをプラスミンの基質として用いた際、発生する熱量は1.5μJ1sec(吸熱)であった。プラスミノーゲンの活性化(プラスミンの生成)に伴う熱は本実験系において事実上無視し得ることから、ここで発生する熱量はフィブリノーゲンの分解によるものと考えられる。

平行してFgDP(フィブリノーゲン分解産物)の測定を行い、熱量とFgDPの相関をとりよい直線関係を得た。フィブリノーゲンを基質として用い、プラスミノーゲン過剰の状件において、熱測定により容易にウロキナーゼ等の活性が高感度で測定し得る方法を確立した。プラスミンの活性定量は、フィブリノーゲン/プラスミン二成分系で容易に測定出来る。次にプラスミンの基質としてフィブリンを用いることの検討を行った。市販フィブリンパウダーサスペンションを用いた場合、発生する熱量はフィブリノーゲンを基質とした場合の約1/10で、発熱であった。本研究室で調整した"やわらかい"フィブリンでは発生する熱量は事実上0であった。両フィブリンの系に対してFDP)フィブリン分解産物)を測定したところ、"やわらかい"フィブリンではFDP量がプラスミン活性に比例していた。一方市販フィブリンパウダーでは、我々の実験条件では、FDPの生成は事実上無視された。以上のことより市販フィブリンにおける発熱は、プラスミンの単なる吸着によるものと考えられる。一方"やわらかい"フィブリンにおいては、プラスミンの吸着による発熱と、フィブリンの分解による吸熱が互に打消し合い、みかけ上発生する熱量が0になったものと考えられる。したがって熱測定による線溶酵素の活性測定にフィブリンを基質として用いることは困難であると結論された。
国際間比較からみた新規ウイルスおよびウイルス変異株の病因論の展開

本研究の目的は、近年新たに登場した新規ウイルスの分子疫学、成因不明とされる疾患との関連を分子レベルで解明することである。また、既知ウイルスとその変異株の流行様式も分子レベルで解析し、病態との関連を追及した上で、その病因論の展開を試みる。この目的を達成するため、多くの発展途上国を含む世界14カ国との国際共同研究を主として進めることを特色とする。今年度は、新規ウイルスとして近年登場したTTウイルス(TTV)のウイルス学、分子疫学、地理疫学的特徴を主として解析した。日本、米国、エジプト、ネパール、ボリビア、韓国、ベトナム、ミャンマー、カンボジア、ガーナの10ケ国を対象として、TTVの分子疫学的調査を実施した。TTV DNAは、5'UTRからデザインしたプライマーを用いたPCR法にて増幅した。またORF1(N22領域)も同時にPCR法にて増幅し、塩基配列を決定した後、分子系統樹を近隣結合法にて作製し、ゲノタイプ分類を行った。その結果、各国のTTV陽性率は、N22領域の場合5-49%(平均21.7%)であったのに対し、5'UTRでは82-100%(平均87%)と非常に高率であった。特に健常者においてもその高い陽性率(82-94%)が特徴的であった。また、N22領域から得られたTTVゲノムの分子系統樹解析から、少なくとも6型からなるゲノタイプが存在した。各国におけるゲノタイプ分布をみると1型が全体の70%近くを占め、世界的にmajorなタイプであることが示された。国別における特有のTTVゲノタイプ分布は認められなかった。血液以外の感染経路を解明するため、唾液、精液、胆汁中のTTVゲノムを調べた結果、高率に陽性を示した。
ミトコンドリアCa2+輸送システムの血管機能制御と病態形成における役割の解明

ミトコンドリアはATPの産生部位であるとともに、細胞質Ca2+の貯蔵場所でもある。最近申請者は、ミトコンドリアミトコンドリア内膜Na+/Ca2+交換体(NCLX)の遺伝子欠損マウスを開発したところ、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応が特徴的に抑制されることを見出した。ミトコンドリアのCa2+貯蔵機能は高濃度Ca2+に対して寄与すると考えられているので、この特性は予想外であった。本研究では、各種ミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスおよびオルガネラ・細胞質局在2色蛍光Ca2+センサーを駆使した実験により、この生理的Ca2+濃度域の血管機能調節におけるミトコンドリアCa2+輸送体の分子制御機構を解明することを目的としている。さらに、各種病態モデル実験により、ミトコンドリアCa2+輸送異常が関わる血管病発症機序の解明およびその創薬応用を目指している。Ca2+取り込みに働くMCUの欠損マウスでは、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応が野生型マウスとほとんど同じであったことから、ミトコンドリアからのCa2+汲み出しが重要であることが示された。さらに、MCU遺伝子改変マウスおよびNCLX遺伝子改変マウスを用いて低酸素誘発性肺高血圧モデルを作製した結果、MCU遺伝子改変マウスでは低酸素負荷による右室圧上昇が野生型マウスの場合とほぼ同程度であったのに対し、NCLX遺伝子改変マウスでは野生型マウスとの間で有意な差異が認められた。これらの結果より、ミトコンドリアからのCa2+汲み出しを担うNCLXが低酸素誘発性肺高血圧の発症機序に関わる可能性が示された。また、初年度より、ERあるいはミトコンドリアの局所Ca2+を測定する目的で、蛍光Ca2+センサーを血管平滑筋特異的に遺伝子導入した可視化マウスの作製を開始し、現在これらマウスより摘出した細胞を用いて、局所Ca2+を解析中である。最近申請者は、ミトコンドリア内膜Na+/Ca2+交換体(NCLX)の遺伝子欠損マウスを開発したところ、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応が特徴的に抑制されることを見出した。平成28年度は、ミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスの血管機能や形態について解析を行い、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応がNCLX欠損マウスでは減弱していたのに対し、MCU欠損マウスでは野生型マウスとほとんど同じであるという結果を得た。現在、ERあるいはミトコンドリアの局所Ca2+を測定する目的で、蛍光Ca2+センサーを血管平滑筋特異的に遺伝子導入した可視化マウスを作出中である。今後、ミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスとの相互交配を行っていく予定である。平成28年度は、各種ミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスの血管機能および形態について野生型マウスと比較することを計画していた。これまでに、NCLX欠損マウスではアゴニストに対する血管収縮反応が減弱していたのに対し、MCU欠損マウスでは野生型マウスでの反応とほとんど変わらないという結果を得ている。さらに、蛍光Ca2+センサーを血管平滑筋特異的に遺伝子導入した可視化マウスの作製も計画していたが、予定通りに蛍光Ca2+センサー導入マウスを作製できている。現在、これらの蛍光Ca2+センサー導入マウスとミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスを相互交配し、2色蛍光Ca2+センサー導入MCU/NCLX遺伝子改変マウスを作製中である。平成29年度は、MCU遺伝子改変マウスおよびNCLX遺伝子改変マウスを用い、低酸素誘発性肺高血圧モデルを作製した。その結果、MCU遺伝子改変マウスでは低酸素負荷による右室圧の上昇が野生型マウスの場合とほぼ同程度であったのに対し、NCLX遺伝子改変マウスでは野生型マウスとの間で有意な差異が認められた。現在、NCLXが低酸素誘発性肺高血圧の発症に関わる機序について解析中である。また今後、平成29年度に作出中であった蛍光Ca2+センサー導入MCU/NCLX遺伝子改変マウスを用いて、血管平滑筋のミトコンドリアCa2+の測定を行う予定にしている。

平成29年度は蛍光Ca2+センサー導入マウスとミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスを相互交配し、2色蛍光Ca2+センサー導入MCU/NCLX遺伝子改変マウスの作製を完了し、これらを用いてミトコンドリアCa2+を測定する予定であったが、申請者が異動により所属が変わり、測定環境が整っていなかったため、実験予定を変更した。しかし、遺伝子改変マウスを用いた血管病モデル実験において成果が得られていることから、おおむね順調に進展していると考えられる。ミトコンドリアはATPの産生部位であるとともに、細胞質Ca2+の貯蔵場所でもある。最近申請者は、ミトコンドリアミトコンドリア内膜Na+/Ca2+交換体(NCLX)の遺伝子欠損マウスを開発したところ、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応が特徴的に抑制されることを見出した。ミトコンドリアのCa2+貯蔵機能は高濃度Ca2+に対して寄与すると考えられているので、この特性は予想外であった。本研究では、各種ミトコンドリアCa2+輸送体遺伝子改変マウスおよびオルガネラ・細胞質局在2色蛍光Ca2+センサーを駆使した実験により、この生理的Ca2+濃度域の血管機能調節におけるミトコンドリアCa2+輸送体の分子制御機構を解明することを目的としている。さらに、各種病態モデル実験により、ミトコンドリアCa2+輸送異常が関わる血管病発症機序の解明およびその創薬応用を目指している。Ca2+取り込みに働くMCUの欠損マウスでは、低濃度のアゴニストによる血管収縮反応が野生型マウスとほとんど同じであったことから、ミトコンドリアからのCa2+汲み出しが重要であることが示された。さらに、MCU遺伝子改変マウスおよびNCLX遺伝子改変マウスを用いて低酸素誘発性肺高血圧モデルを作製した結果、MCU遺伝子改変マウスでは低酸素負荷による右室圧上昇が野生型マウスの場合とほぼ同程度であったのに対し、NCLX遺伝子改変マウスでは野生型マウスとの間で有意な差異が認められた。これらの結果より、ミトコンドリアからのCa2+汲み出しを担うNCLXが低酸素誘発性肺高血圧の発症機序に関わる可能性が示された。また、初年度より、ERあるいはミトコンドリアの局所Ca2+を測定する目的で、蛍光Ca2+センサーを血管平滑筋特異的に遺伝子導入した可視化マウスの作製を開始し、現在これらマウスより摘出した細胞を用いて、局所Ca2+を解析中である。平成29年度は、現在作製中の2色蛍光Ca2+センサー導入MCU/NCLX遺伝子改変マウスを用いて、血管標本や初代培養血管平滑筋細胞を作製し、各種アゴニスト・Ca2+動員薬刺激下におけるミトコンドリアへのCa2+取り込み・汲み出し機能や、ミトコンドリアー筋小胞体ー細胞質間の動的Ca2+シグナルを蛍光イメージング解析する。また、これら遺伝子改変マウスを用いて、各種血管病モデルを作製し、各病態モデルの血管機能や形態、ミトコンドリアCa2+輸送を解析することにより、ミトコンドリアCa2+輸送体の機能破綻と血管機能障害の関連について検討する。
テトロード電極を用いた多細胞同時記録実験データの統計解析法の開発

細胞間のスパイク発火の時間相関を試行時間内での非定常性をも含めて視覚化する試みであるJoint-PSTH法は欧米の研究者により多く利用されている現在最も優れた解析法の一つである。我々の研究では、この方法には非定常なスパイク活動変動を発火率とスパイク相関という二つの変動成分に分離する問題において原理的な困難があることを指摘した。また、現在までに提案された多細胞データの解析法(cross-correlogram,Joint-PSTH,Unitary Event Analysis,Gravitational Clustering)に対して、その特徴および問題点を検討した。Unitary EventAnalysisの数学的基盤の理解および問題点の考察を行い、Aertsenとの議論によりこの問題点を確認した。また、細胞活動間の時空間関係性による情報符号化の実験的検証の実例および重要性をAertsenの研究の概説としてまとめた。Grayとの共同研究で得られた麻酔下ネコ外側膝状体からの多細胞データに対して、Joint-PSTHおよびUnitary Event Analysisによる解析に着手した。従来の我々の研究ではcross-correlogramで相関解析を行ったデータに対して、相関の非定常性や多体性に関して見直しを行い、解析法の実際の問題点を考察した。また、麻酔下ネコ視覚系からのテトロード電極を用いた大規模な多細胞同時記録実験の準備を進め、麻酔下ラットの体性感覚皮質からのテトロード電極配列(3本の配列を2組)を用いたテスト記録を行い、最大16個のユニットの同時記録に成功した。今後も測定技術の開発、解析法の開発、および情報処理機構の解明という3本の柱のバランスを考慮したシステム的な研究を進めていく計画である。
皮膚構造および受容器の特徴をモデルとした人工皮膚感覚モジュールの製作と評価

本研究は,人間の皮膚感覚機能を模倣した多機能触覚センサ素子から得られる接触力,温度,湿度等の情報を触受容器のように神経パルス列に変換して出力する人工皮膚感覚モジュールの作製を目的として実施した.触覚センサ部については,表面の3端子のらせん状電極フィルムと対向する電極基板でスポンジを挟み込んだ構造のセンサを作製し,センシング機能を評価した.また,触覚センサからの出力信号の大きさ成分,速度成分,加速度成分に対応するパルス列を生成するプログラムを作成し,マイコンとシグナルジェネレータを用いて評価した.本研究は,人間の皮膚感覚機能を模倣した多機能触覚センサ素子から得られる接触力,温度,湿度等の情報を触受容器のように神経パルス列に変換して出力する人工皮膚感覚モジュールの作製を目的として実施した.触覚センサ部については,表面の3端子のらせん状電極フィルムと対向する電極基板でスポンジを挟み込んだ構造のセンサを作製し,センシング機能を評価した.また,触覚センサからの出力信号の大きさ成分,速度成分,加速度成分に対応するパルス列を生成するプログラムを作成し,マイコンとシグナルジェネレータを用いて評価した.本研究は, 3年間で(1)生体機能模倣型の多機能触覚センサ素子の製作と(2)人工皮膚感覚モジュールの製作を目的として研究を進めている. (1)については,各種受容器の応答特性を模倣したセンサ材の基礎特性実験を行い,皮膚構造をモデルとした複数の層(表皮,真皮,皮下組織等に対応)から構成させる多機能触覚センサの作製と評価が主な内容である.このとき,センサを大面積化(二次元配置)する際に問題となる電極,配線の問題については,最下層の電極からのみセンサ信号を取得する手法の実現を目指している.平成20年度は,環境の温度および湿度を同時に検出し,環境変化にも適応できる多機能触覚センサを構成するために,指先ほどの大きさで,膜状の2本の電極を,指紋のように渦巻き状にした3端子電極膜センサ(表皮層)を作製し,そのインピーダンス変化を利用して環境の温度と湿度情報が取得できることを実験によって確認した.これによって,環境温湿度が変化しても,常にそれらの状態を把握することができるため,皮膚の温湿度感覚の実現が期待できる.また,本センサは3端子の接続を変えることで,コンデンサまたはコイルとして機能するため,インダクタンスと静電容量の変化を用いて,対象物の材質を識別することができる.複数の絶縁物と金属の識別実験を行い,良好な結果を得た.今後は,昨年度までに試作しているPVDFフィルムセンサと組み合わせることによって,皮膚受容器の応答特性が得られるセンサの作製を行う.今年度の成果は,平成21年度に行われる学会等で発表する予定である.本研究は,3年間で(1)生体機能模倣型の多機能触覚センサ素子の製作と(2)人工皮膚感覚モジュールの製作を目的として研究を進めている.(1)については,各種受容器の応答特性を模倣したセンサ材料の基礎特性実験を行い,皮膚構造をモデルとした複数の層(表皮,真皮,皮下組織等に対応)から構成させる多機能触覚センサの作製と評価が主な内容である.平成20年度に,環境の温度および湿度を同時に検出し,環境変化にも適応できる多機能触覚センサを構成するために,指先ほどの大きさで,膜状の2本の電極を,指紋のように渦巻き状にした3端子電極フィルム(表皮層)を作製し,そのインピーダンス変化を利用して環境の温度と湿度情報が取得できることを実験によって確認した.平成21年度は,具体的に温湿度情報を分離して取り出す手法を検討し,3端子電極フィルムの静電容量変化,抵抗変化を用いて温度と湿度情報を推定する方法を実験的に確認した.これによって,環境温湿度が変化しても,常にそれらの状態を把握することができるため,皮膚の温湿度感覚の実現が期待できる.また,真皮層および皮下組織に対応する弾性体と重ね合わせ,静電容量変化による接触力の検出機能を付加した.本センサは3端子電極フィルムの接続を変えることで,コンデンサまたはコイルとして機能するため,インダクタンスと静電容量の変化を用いて,対象物の電気磁気的性質を識別することも可能である.今後は,PVDFフィルムセンサと組み合わせることによって,皮膚受容器の応答特性が得られるセンサおよび出力信号を神経パルスへ変換する処理回路の作製と評価を行う。今年度の成果は,平成22年度に行われる学会等で発表する予定である.本研究は,3年間で(1)生体機能模倣型の多機能触覚センサ素子の製作と(2)人工皮膚感覚モジュールの製作を目的として研究を進めている.(1)については,皮膚構造をモデルとした複数の層(表皮,真皮,皮下組織等に対応)から構成させる多機能触覚センサの作製と評価が主な内容であり,平成20・21年度に実施した.平成22年度は,(2)について内容を実施するため,モジュールの処理部にあたる神経パルス列の生成方法を検討し,マイコン(H8/3694F)を用いて動作を確認した.皮膚内部の触受容器は,接触刺激を受けると神経パルス列を生成するが,刺激の強度に応じて発火する遅順応型(Slowly Adapting : SA)と,刺激の時間変化に応じて発火する速順応型(Fast Adapting : EA)とがあり,変位,速度,加速度に対応した神経パルスを発生している.本研究では,この触受容器の特徴である応答特性に着目し,機能を具現化することを試みた.

具体的には,触覚センサの接触力や温度に対応した連続的なセンサ信号電圧から,その刺激の大きさを表す変位信号,変化分を表す速度信号,更に速度信号の変化分を表す加速度信号を生成し,それぞれの大きさを神経パルス列の頻度に変換して出力するプログラムを作成した.その結果,任意に変化するセンサ信号電圧をマイコンへ取り込むことにより,変位,速度,加速度の3成分に対応したパルス列を発生させることが確認できた.これによって皮膚の触受容器の応答に類似した人工皮膚感覚モジュールを構成しうる可能性が示された.したがって,本研究が目指している人工皮膚感覚モジュールの触覚センサ部とパルス生成部のそれぞれの機能については動作確認ができたが,それらが一体形となったモジュールまで至っていないため,システム全体の結合と評価が今後の課題である.
後酸化逆スパッタ法による高活性光触媒薄膜の高速低温成膜技術開発

本研究は、スパッタ法にて金属の極薄膜を堆積した後、引き続き逆スパッタ(活性ガスのプラズマ照射)することにより、酸化するという工程を繰り返し、金属酸化薄膜を成膜する方法を用いて高活性光触媒膜の高速低温成膜技術開発を試みている。この成膜技術における結晶性を向上させるプロセスパラメータを明らかにし、プロセスと逆スパッタ源の最適化を図ることを目的としている。H19年度はカップガンの基本構造に従い放電安定性および酸化・結晶性に優れた薄膜を作製するためのカップガンのデザインルールを明らかにした。以下にその結果を示す。[具体的内容](1)カップ内部とそれに続く排気エリアの圧力差が十分でない場合、放電がカップ外部に回りこむ事が判った。この回り込みを防止する為、排気用のギャップを狭くし、排気速度が25.0[1/s]となるようにコンダクタンスを確保する必要がある。(2)Ar導入チューブとして1/4テフロンチューブを用いた場合、チューブ内で放電が発生し、チューブの融解を起こす事が判った。チューブ内の放電空間を最小化し、かつ電位的に分断する事で問題を解決できた。(3)サンプル基板の電位を絶縁状態にすると放電を着火する事が出来ないため、基板の電位はGNDと同電位にする必要がある。近年メンテナンス性の良さ等から海外でスパッタ装置が用いられるようになってきている。これまで金属膜を成膜した後に膜を酸化する方法はいくつか発表されているが、これらの方法は装置が非常に高価で制御性が複雑などの問題があった。本技術は高膜質な安定した成膜が可能になり、かつ生産性が良く低コストの実現が期待できる。[意義、重要性]本研究はスパッタ法にて金属の極薄膜を堆積した後、引き続き逆スパッタ(活性ガスのプラスマ照射)することにより、酸化または窒化するという工程を繰り返し、金属化合物薄膜酸化膜・窒化膜など)を成膜する方法を用いて高活性光触媒膜の高速低温成膜技術開発を目的としている。H18年度は、逆スパッタ法の中でも最も簡単な方法である「基板に負のバイアスを印加し発生したプラズマからイオンを引き出し基板に照射する」方法を用いて酸化度・結晶性・基板温度の関係を明確にし、後酸化スパッタ法におけるプロセスパラメータの抽出とその制御要因の洗い出しを行った.以下にその結果を示す。1.逆スパッタ投入電力に対する「酸化度」及び「成膜速度」の関係は、「酸化度」は逆スパッタ投入電力に比例しているが、「成膜速度」はある地点から急激に低下する。これは酸化膜が過剰な投入電力によりエッチングされ始めていることを意味しており、この領域ではエッチングによる結晶性も低下している。2.金属Ti膜の膜厚に対する「酸化度」の関係は、金属膜の膜厚が厚くなると「酸化度」が低下(酸化しにくくなる)する。3.逆スパッタ投入電力と基板温度の関係は、投入電力増加により基板温度も上昇する。4.逆スパッタ圧力の変化により基板表面へ照射される高エネルギー粒子を制御することで結晶性が向上した。ことが得られ、「逆スパッタ投入電力」「金属Ti膜厚」「逆スパッタ圧力」が酸化度-結晶性-基板温度が影響を与える要因であることが分かった。これらの要因を制御するプロセスパラメータをまとめると「DC, RF-Power、Ar.O2流量、排気速度」であることが分かった。また、展開としては逆スパッタ源をイオンによる酸化を主とした「基板への負バイアス電圧印加構造」からラジカルによる酸化を主とした「カップガン構造」への応用を検討し、従来の後酸化方法の問題点と解決方法の整理を行った。[意義、重要性]
CTCL細胞に対するインターフェロン投与によるシグナル・アポトーシスへの関与

癌治療のメカニズム解明を最終目的として、インターフェロンに代表される癌の免疫療法の効果と密接な関係にあると考えられるアポトーシス等に関する研究を目的に本研究を始めた。その1つのモデルとして、インターフェロンの有効性が確認されているCTCL細胞とその細胞機能の制御因子としてのCD45に焦点をあてた。造血系細胞に高く発現されるチロシン脱燐酸化酵素活性をもつ膜蛋白であるCD45はシグナル伝達物質のチロシン燐酸化を制御することにより,T細胞刺激時の初期シグナルトランスダクションに重要な役割を果たしている。ヒトCD45分子は,5種の異性体より成り,個々のCD45異性体は免疫調節作用及び刺激要求性の違いに応じて多様に発現している。CTCL細胞は、CD45の5種の異性体のうち細胞外のA,B,Cドメインの全てがスプライシングにより消失し、低分子のRO異性体のみを発現するCD4^+ CD45RO^+末梢性リンパ球をその腫瘍細胞とする。CTCL細胞は正常のCD4^+ CD45RO^+ memory helperT細胞とはT細胞受容体(TCR)刺激によるシグナル伝達に関して違いを認めた。更に、CD45を含めた成熟Tリンパ球の全ての形質を発現し、TCR刺激によりIL-2産生能を持つ野生型Jurkat細胞、及び、我々により既に確立したJurkat細胞に5′側第1,2エクソン部のアンチセンスCD45遺伝子を導入したCD45陰性細胞(J-AS)、さらにそのCD45単一異性体遺伝子(CD45[ABC],CD45[O])導入細胞に対して、すべてのリンパ球の機能発現の第1段階となるTCR刺激によるシグナル伝達へのCD45の役割を検討した。これらの同一の細胞背景をもつ遺伝子導入細胞に対し、インターフェロン投与に伴うインターロイキン2(IL-2)産生、細胞のチロシン燐酸化を検討した。IL-2産生,チロシン燐酸化に伴うシグナルに関し,R[ABC],R[O]各異性体特異的な違いを見いだし、SH2,SH3ドメイン等のシグナル伝達に関与するシグナル蛋白質結合モチーフをもつVavおよびGrb2結合蛋白として報告されているSLP-76のチロシン燐酸化が連関してIL-2産生とともにCD45異性体により特異的に制御されることを見いだした。
ヘテロジニアス・クラスタによるWebコンテンツの自動生成・配信制御の研究

本研究では,異機種が混在したサーバ群構成に基づくWebコンテンツの自動生成や配信制御に関連した研究を実施し,以下に列挙する研究成果を得た.(1)オンライン・ハイパーメディアとして重要と考えられるSMIL文書について,ネットワークを介して遠隔地に離れたユーザが協同編集作業することを可能とした作業環境のプロトタイプを試作した.(2)XML文書におけるハイパーリンクの相互参照一貫性を検査し,それを自動的に維持する機構に関する基本的部分の設計とプロトタイプ実装を行った.(3)XML文書が保持する情報の意味的一貫性制約を表現する機構を提案し,その基本部分の設計と試作プロトタイプシステムの実装を行った.作成したプロトタイプシステムでは,XML文書が各種タグ情報として保持している種々の情報間の意味的一貫性をSDICと呼ぶ宣言的表現式としてデータベースに格納し,これに基づいて与えられたXML文書の意味的整合性を検査するようになっている.(4)携帯電話を代表とする小型端末装置において提供されつつあるQRコード処理機能の活用方式として,学校教育における出席集計管理システムを実装した.このシステムでは,携帯電話にiAppliと呼ばれるJavaクライアントプログラムをダウンロードしておき,机上に貼付されたQRコードを認識させた結果をhttp通信でサーバに送信することで,授業出席者とその着座位置を記録する.また,担当教員は管理用Webインターフェイスにより,受講生の出席状況まで視覚的かつ直観的に把握出来る.(5)ネットワーク上でのWebコンテンツのための協調作業環境の基盤として,XML文書に代表されるツリー構造データを共有し、そのツリー構造に対し複数のユーザが同時に編集を行うための並行制御の枠組みの構築を行った.本研究では,異機種が混在したサーバ群構成に基づくWebコンテンツの自動生成や配信制御に関連した研究を実施し,以下に列挙する研究成果を得た.(1)オンライン・ハイパーメディアとして重要と考えられるSMIL文書について,ネットワークを介して遠隔地に離れたユーザが協同編集作業することを可能とした作業環境のプロトタイプを試作した.(2)XML文書におけるハイパーリンクの相互参照一貫性を検査し,それを自動的に維持する機構に関する基本的部分の設計とプロトタイプ実装を行った.(3)XML文書が保持する情報の意味的一貫性制約を表現する機構を提案し,その基本部分の設計と試作プロトタイプシステムの実装を行った.作成したプロトタイプシステムでは,XML文書が各種タグ情報として保持している種々の情報間の意味的一貫性をSDICと呼ぶ宣言的表現式としてデータベースに格納し,これに基づいて与えられたXML文書の意味的整合性を検査するようになっている.(4)携帯電話を代表とする小型端末装置において提供されつつあるQRコード処理機能の活用方式として,学校教育における出席集計管理システムを実装した.このシステムでは,携帯電話にiAppliと呼ばれるJavaクライアントプログラムをダウンロードしておき,机上に貼付されたQRコードを認識させた結果をhttp通信でサーバに送信することで,授業出席者とその着座位置を記録する.また,担当教員は管理用Webインターフェイスにより,受講生の出席状況まで視覚的かつ直観的に把握出来る.(5)ネットワーク上でのWebコンテンツのための協調作業環境の基盤として,XML文書に代表されるツリー構造データを共有し、そのツリー構造に対し複数のユーザが同時に編集を行うための並行制御の枠組みの構築を行った.平成14年度における本研究の成果の第一点目は,XML文書データベースにおいて文書を相互に結合するハイパーリンクの参照一貫性を検査し,その不整合を自動的に検出して一貫性を維持する機構に関する基本的部分の設計とプロトタイプ実装を行ったことである.作成したプロトタイプでは,文書サーバ上にUNIXテキストファイルとして保存されたXML文書の格納ディレクトリ位置が変更されたり,文書そのものがサーバ上から削除されたことに起因するハイパーリンクの参照不整合状態の検出が可能となっている.これを自動的に修正維持する機構については,残念ながら未完成であり,リンク削除やリンク先修正が一部対話的に行えるに留まっており,この点の改善が今後の研究課題である.研究成果の第二点目は,オンライン・ハイパーメディアとして重要と考えられるXML文書を基盤とするSMIL文書を対象として,ネットワークを介して遠隔地に離れたユーザ同士がSMIL文書群を協同編集することを可能とした作業環境のプロトタイプを試作したことである.本システムでは,編集途中のSMIL文書をネットワークを介して共有し,文書を構成する部品単位毎に各作業分担者が独自にコンテンツの作成・変更作業を行うことができる.開発したプロトタイプではMPEG動画像を編集に用いる際のプレビュー機能やSMIL文書ビューアも独自に開発した.本システムで作成されたSMIL文書の協同編集結果は,関係データベースDB2上に格納され,ユーザ間での文書共有を図っている.平成15年度における本研究の成果の第一点目は,今後,急速に普及が見込まれるXML文書に基盤を置く情報システムにおいて重要となってくると予想される,XML文書が保持する情報の意味的一貫性制約を表現する機構を提案し,その基本部分の設計と試作プロトタイプシステムの実装を行ったことである.作成したプロトタイプシステムでは,XML文書が各種タグ情報として保持している種々の情報間の意味的一貫性をSDIC(Semi-structured Document Integrity Constraint)と呼ぶ宣言的表現式でデータベースに格納し,これに基づいて与えられたXML文書の内容が適正であるか否かを検査するようになっている.さらに,本システムでは,この文書一貫性検査処理をネットワーク上に用意された専用サーバで一括集中処理するようにしており,これにより,個々のアプリケーションプログラムにおけるXML文書の一貫性検査処理の負担を軽減することが期待される.尚,本システムの文書一貫性管理機構は極く単純な検査が行えるに過ぎないため,これをさらに高機能化することが今後の課題である.