hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
荒廃熱帯林の修復に関する生理生態学的研究

熱帯荒廃地の修復をおこなう際、植栽される苗は高温、強光、乾燥に曝されるため、生育が困難である。平成17年度の研究では植栽苗が受けるストレスを軽減させるための遮光物を設計し、マレーシア、クアラルンプール郊外の荒廃裸地において、植生被覆のない裸地とイネ科草原に設置した。遮光物導入によって、植栽苗が受ける各種ストレスを軽減させることができるか、遮光物内外の微気象を測定するとともに苗を植栽し、苗の生理生態特性を比較することで遮光物の導入効果を評価した。微気象観測の結果、遮光物の外に比べ遮光物内では、光強度、温度、水蒸気圧飽差とも低い値を示した。遮光物内に直達光が当たる時間帯では光強度の値が外部とほぼ同じ値を示したが、温度、水蒸気圧飽差の値は外部ほど急激に上昇しなかった。遮光物内の温度、水蒸気圧飽差の値は苗の生育に最適な値ではなかったが、外部の生育に厳しい気象条件より緩和されていた。平均苗高約54cmのDyera costulata(Miq.)Hook.f.(キョウチクトウ科)を遮光物内と外に植栽し、今回設計した遮光物の導入効果をD.costulataの葉の光合成反応から評価した。植栽前と植栽2週間後に、葉の光飽和光合成速度(Pn_<max>)と光阻害の指標となる夜明け前のFv/Fm値を測定した。Pn<max>は午前と午後に測定した。植栽後のPn_<max>は、植栽前に比べ全調査区で低下傾向にあった。植栽2週間後では、午前中のPn<max>が処理区間で明瞭な差がなかったが、午後に遮光物のない調査区で大きく低下した。光合成速度の低下は、高い葉-大気水蒸気圧差(VPD<leaf>)による気孔開度の低下が原因であると考えられた。Fv/Fmの値は、遮光物下では0.7前後と高い値を示したが、全天の調査区では0.5以下の値を示し、乾燥や強光によって葉の光合成系IIが慢性的な光阻害を受けていることが明らかになった。以上の結果から、遮光物を熱帯の裸地に導入することにより、全天条件下に植栽した場合に苗が受ける光合成低下と慢性的な光阻害を緩和する効果があることが明らかになった。マレーシア、Ayer Hitam森林保護区では一部の森林が断片化されていることから、コリドーを用いた森林生態系の修復の試みがなされており、植栽に適切な苗の選定が必要となる。本研究は植栽予定苗の生理生態的特性から、適切な苗の選定・管理方法を明らかにすることを目的とした。本研究ではマレーシア・プトラ大学内にある植栽予定苗24樹種について最大光合成速度(A_<max>)、最大気孔コンダクタンス(gW_<max>)を調べ、それらの値から水利用効率(IWUE)をもとめ各樹種について比較した。また、実際に植栽が行われた9樹種については浸透ポテンシャル(Ψ_<Osat>)を調べ、植栽した苗については生長速度、葉の枚数を調べた。その結果、苗畑で生育されていた24樹種のA_<max>は、比較的光合成速度の高い樹種から低い樹種まで見られた。それに対し、gW_<max>は全体的に低い値を示したため、IWUEは高い値を示した。IWUEの高かった樹種はA_<max>もgW_<max>も低かった。Morinda citrifoliaはA_<max>もgW_<max>も高く、光合成による生産量も多いが、それに伴う水の損失も大きいことが分かった。植栽3ヶ月後に生長速度、葉の枚数を調べると、植栽された9樹種のなかでM.citrifoliaが最も生長がよく、常に新しい葉を展開させた。植栽直後から3ヶ月間は雨期だったことから、乾燥ストレスがかかりにくい状況だったこともこのような結果になった要因であると考えられた。今後も引き続き同様の測定をおこなうことで、各樹種の植栽に伴う各種ストレスに対する応答、適応を明らかにする必要がある。上記と同様の実験について、ファイトトロンにおいても実験を試みたが、播種した種子からの発芽率が低く、実験に用いるだけの個体数が得られなかった。室温、湿度以外に発芽を制御している要因を調べる必要がある。1年間にわたる測定の結果、AjとCaでは個葉の最大光合成速度(Pn_<max>)が植栽時から上昇し続け、2005年1月に測定した際はこれらの樹種のPn_<max>は1213μmol/m^2/sを示し、降雨量が少ない期間でもPn_<max>の値は減少しなかった。また、Caは光阻害を受けにくい生理特性をもち、強光に晒される環境でも、光合成特性を損なわないことが分かった。この2種は成長量も高かった。CpとMcでは、植栽時からPn_<max>の値が増加したが、これらの樹種では気孔コンダクタンス(Gw)の値も高く、乾燥に弱いことが植栽時に予想された。1年間の測定の結果、降雨量の少ない期間になるとPn_<max>の値はGwの値とともに大きく減少した。CpとMcの葉寿命は短く、植栽時には環境の変化に対し、早い段階で葉を入れ替え、新しい環境に適した葉を展開したが、新しい葉が展開する度に葉内の窒素濃度が減少した。

本実験が行われた試験地は貧栄養の土壌で、強光に晒され、樹木の植栽、維持が難しい環境であるが、AjとCaはこのような劣悪な環境への植栽が可能であると考えられた。熱帯荒廃地の修復をおこなう際、植栽される苗は高温、強光、乾燥に曝されるため、生育が困難である。平成17年度の研究では植栽苗が受けるストレスを軽減させるための遮光物を設計し、マレーシア、クアラルンプール郊外の荒廃裸地において、植生被覆のない裸地とイネ科草原に設置した。遮光物導入によって、植栽苗が受ける各種ストレスを軽減させることができるか、遮光物内外の微気象を測定するとともに苗を植栽し、苗の生理生態特性を比較することで遮光物の導入効果を評価した。微気象観測の結果、遮光物の外に比べ遮光物内では、光強度、温度、水蒸気圧飽差とも低い値を示した。遮光物内に直達光が当たる時間帯では光強度の値が外部とほぼ同じ値を示したが、温度、水蒸気圧飽差の値は外部ほど急激に上昇しなかった。遮光物内の温度、水蒸気圧飽差の値は苗の生育に最適な値ではなかったが、外部の生育に厳しい気象条件より緩和されていた。平均苗高約54cmのDyera costulata(Miq.)Hook.f.(キョウチクトウ科)を遮光物内と外に植栽し、今回設計した遮光物の導入効果をD.costulataの葉の光合成反応から評価した。植栽前と植栽2週間後に、葉の光飽和光合成速度(Pn_<max>)と光阻害の指標となる夜明け前のFv/Fm値を測定した。Pn<max>は午前と午後に測定した。植栽後のPn_<max>は、植栽前に比べ全調査区で低下傾向にあった。植栽2週間後では、午前中のPn<max>が処理区間で明瞭な差がなかったが、午後に遮光物のない調査区で大きく低下した。光合成速度の低下は、高い葉-大気水蒸気圧差(VPD<leaf>)による気孔開度の低下が原因であると考えられた。Fv/Fmの値は、遮光物下では0.7前後と高い値を示したが、全天の調査区では0.5以下の値を示し、乾燥や強光によって葉の光合成系IIが慢性的な光阻害を受けていることが明らかになった。以上の結果から、遮光物を熱帯の裸地に導入することにより、全天条件下に植栽した場合に苗が受ける光合成低下と慢性的な光阻害を緩和する効果があることが明らかになった。
在宅（居宅）における要介護高齢者の誤嚥性肺炎スクリーニングと予防プログラムの開発

本研究は、在宅(居宅)で生活している要支援・要介護高齢者を対象に、誤嚥性肺炎の要因を明らかにすることを目的とした前向きコホート研究である。要因を明らかにした上で予防プログラムの開発も目指している。2018年4月2019年3月にデータ収集が行えたのは、訪問診療をしている療養者や、摂食嚥下障害専門クリニックの受診者及び訪問を必要とする療養者で、主治医(医師・歯科医師)から研究について紹介があり、その後、研究の説明に同意があった要支援・要介護高齢者63名であった。そのうち、2019年3月の途中経過の時点で、6カ月以上の追跡調査が行えた41名を分析した。対象者の要支援・要介護認定の割合は、1要支援1・2が19.53%、2要介護1・2が31.70%、3要介護3・4・5が48.77%であった。誤嚥性肺炎発症及び疑いは6名(14.63%)であり、肺炎群とした。一方の35名を非肺炎群して群間比較を行った。2019年度も研究の同意を得られた対象者のデータ収集を行い、対象者数を増やしてコホート調査を続けるため、結果の変動はありえる。本研究では、在宅(居宅)で生活している要介護高齢者の誤嚥性肺炎の予防を目指し、生活やQOLを維持できることや、医療費の増加を防ぐことに繋げたいと考えている。研究者の所属と仕事内容に変更があり、データ収集に行ける時間が限られた時期があったため。進捗状況が遅れており、コホート調査が行える範囲で、2019年度も研究の同意が得られる研究対象者のデータ収集を行い、対象者数を更に増やして誤嚥性肺炎の要因について分析を行う。分析の結果から在宅(居宅)で生活している要介護高齢者の誤嚥性肺炎スクリーニングの項目を選定する。該当するスクリーニングに対する改善方法のプログラムを決定する予定である。本研究では、筋力の低下が予想される要支援・要介護者の高齢者を対象に誤嚥性肺炎の要因を明らかにして、介入方法の決定を予定している。在宅(居宅)で生活している高齢者の誤嚥性肺炎の要因に関する報告が十分とはいえない。そこで、誤嚥性肺炎の要因を明らかにすることで、何をスクリーニングしたら良いのか、また、予防するために何を介入したら良いのかを見出し、在宅での生活やQOLを維持でき、医療費の増加を防ぐことなどを目指す。平成29年度、30年度は、「要支援・要介護高齢者の誤嚥性肺炎の要因を明らかにする」ことを目的とする。平成29年度は、京都府立医科大学と関連のある診療所や訪問看護ステーションの関係者(医師、訪問看護師)、研究協力施設である日本歯科大学の口腔リハビリテーション多摩クリニックの関係者(歯科医師、歯科衛生性、言語聴覚士、管理栄養士)へ研究説明を行った。要支援・要介護高齢者の割合など情報を得て、各施設のスタッフに協力いただける内容、研究説明のタイミング、同意を得た対象者の属性などの情報収集、データ収集の方法、縦断的に情報を得る方法などをそれぞれの施設で打ち合わせを行った。調査は、1属性、2摂食嚥下障害に関する情報、3口腔の状態、4栄養状態、5フレイル及びサルコペニアの状態の情報を得る。まず、対象者の観察や測定を行い、研究対象者の負担の有無、所要時間を確認し、問診、観察、測定の具体的方法を研究協力者との打ち合わせに追加した。対象者により測定困難な項目も想定され、実測値のみならずカットオフも設定した。平成30年度はこれらの調査を強化して行う予定である。所属大学の倫理審査委員会の承認が3月であった。(審査依頼中に大学の倫理申請用紙が新規に変更となり、再提出を求められ承認に7か月を要した)そのため、データ収集の開始が遅れた。まず、研究同意が得られた要介護高齢者の認知機能が比較的良い対象者の観察や測定を行った。研究対象者の負担の有無、所要時間を確認し、問診、観察、測定の具体的方法を研究協力者と打ち合わせを行った。本大学の倫理審査の承認が3月になり、データ収集は遅れているが、診療所、訪問看護ステーション、研究協力施設にこの点の説明も行い、要支援・要介護高齢者への声かけのご協力をお願いし、平成30年度はデータ収集を強化できるように京都と東京でのデータ収集の環境を整えた。各施設のスタッフと連携を取り、データ収集に関する詳細な計画を立て予定した。

誤嚥性肺炎発症及び疑いは6名(14.63%)であり、肺炎群とした。一方の35名を非肺炎群して群間比較を行った。2019年度も研究の同意を得られた対象者のデータ収集を行い、対象者数を増やしてコホート調査を続けるため、結果の変動はありえる。本研究では、在宅(居宅)で生活している要介護高齢者の誤嚥性肺炎の予防を目指し、生活やQOLを維持できることや、医療費の増加を防ぐことに繋げたいと考えている。研究者の所属と仕事内容に変更があり、データ収集に行ける時間が限られた時期があったため。研究協力の了解が得られ、フィールドは確保できたため、データ収集後の分析やスクリーニングの抽出が出来るよう、研究協力者に呼びかけ、摂食嚥下障害に関する情報、口腔の状態、栄養状態、フレイル及びサルコペニアの状態について要支援・要介護高齢者である対象者のデータ収集を行う。本年度100例を目標として次年度に繋げる。進捗状況が遅れており、コホート調査が行える範囲で、2019年度も研究の同意が得られる研究対象者のデータ収集を行い、対象者数を更に増やして誤嚥性肺炎の要因について分析を行う。分析の結果から在宅(居宅)で生活している要介護高齢者の誤嚥性肺炎スクリーニングの項目を選定する。該当するスクリーニングに対する改善方法のプログラムを決定する予定である。データ収集に必要な費用(交通費なども含む)が予定より少なかったが、次年度のデータ収集の際に必要である。また、測定するのに1回のディスポーザブルで使用する消耗品にも必要である。研究のデータ収集のために次年度に少し繰り越しを行った。
オーシャンフラックスに寄与する物理過程

東経165度のCTD観測は1993年5月の白鳳丸で北緯27度から48度について実施した。1991年10月に南緯5度から北緯40度まで行っていたので、合わせて緯度53度にわたる南北測線上のデータが収集された。採水分析との照合、品質管理を行って、底層までの温度、塩分、溶存酸素の連続データを編集し、日本海洋資料センターに提供した。北緯40度付近の黒潮続流や、24度以北の亜熱帯モード水の分布は観測の時期と季節の違いによる差異が顕著である。溶存酸素の極小層はすべての緯度で見られたが、北からのつながりは北緯4度までであった。熱帯域の上層に高塩分水が分布しており、北太平洋起源の熱帯水は北緯12-29度に、南太平洋起源は北緯4度以南に分布する。北太平洋循環と南太平洋のそれの境目が北緯4度付近にあることが示された。次に記述する流速計の記録に準拠して東西流の絶対値を決め、塩分、溶存酸素の輸送フラックスの評価している。北緯30度付近の7点のCTD観測値を用いて力学的条件を課したインバース法で流速の3成分を評価した。流速計の記録と水平流速はほぼ一致した。鉛直流速は他の海域より大きいことが示された。東経165度線上の北緯27、29、31、33、35度の5点に流速計を係留した。全系が回収され、18台の22か月間の記録が得られた。約200kmの間隔では循環の変化を連続的に捉えることは困難で、特に底層では海底地形の影響が大きい。海域の流速変動の特徴を中心に解析を進めている。亜熱帯モード水の分布の変化は東京-小笠原間の定期線を利用して流速と水温分布をモニターした。亜熱帯モード水の移流の数値モデルを開発し、観測と合致する結果が得られた。本研究では塩分や溶存酸素の輸送、熱輸送、質量輸送に果している海水流動の物理過程の役割を解明することを目的として,東経165度線に沿って北緯50度から南緯5度までの亜寒帯、亜熱帯、熱帯に及ぶ南北断面における緯度1度毎,海底付近までのCTDロゼット採水観測により温度、塩分、溶存酸素、密度場を観測する。平成3年度の白鳳丸航海により北緯40度以南の観測を実施し,今年度はその解析を行い,亜寒帯断面の上層では北太平洋西部で形成された低塩分水が、そして亜熱帯断面の中層には西に運ばれている低塩分水の分布を確認した。その下層の1200mを中心にした低酸素水を、そして低層には南極を起源とする底層水の分布とその特性を明らかにした。密度分布をもとに各層の水平流速を評価し、塩分、溶存酸素、海水の輸送量の評価を進めている。いくつかの緯度帯では東西方向にもCTD観測点をとり、絶対流速の評価も試みている。北緯40度以北のカムチャカ半島沖までの観測を平成5年5月に予定している。また、平成3年に北緯30度付近の5点に設置した係留流速計の回収を行い,流速記録から平均流速を求め密度分布に基づく評価値と比較する。また、渦動拡散係数や渦レイノルズ応力を評価し、本研究で構築する力学モデルと対比することにしている。黒潮続流域では冬季の冷却によって約400m層まで18°C台の一様な温度の亜熱帯モーデ水が形成され,夏季には四国海盆まで広がっている。研究船ならびに東京-小笠原定期航路船による温度と流速の観測を実施して亜熱帯モード水の輸送を調べ,その経年変動を明らかにした。

約200kmの間隔では循環の変化を連続的に捉えることは困難で、特に底層では海底地形の影響が大きい。海域の流速変動の特徴を中心に解析を進めている。亜熱帯モード水の分布の変化は東京-小笠原間の定期線を利用して流速と水温分布をモニターした。亜熱帯モード水の移流の数値モデルを開発し、観測と合致する結果が得られた。
TFH細胞機能制御を利用した自己免疫性間質性肺炎の治療法開発に関する基盤的研究

獲得免疫系における濾胞ヘルパーT(Tfh)細胞による高親和性自抗体産生B細胞の誘導が膠原病の発症に関与する可能性が報告されているが、その役割は明らかでない。本研究はTfh細胞に着目し、関節リウマチ(RA)マウスモデルにおける間質性肺病変の免疫学的発症機構の解明を目的とする。本研究はでSKGマウスを用いたRAモデルを解析する。SKGマウスはT細胞受容体刺激伝達分子ZAP-70の点変異により、潜在的に自己反応性T細胞を有する。真菌成分であるべータグルカンの投与により関節炎が惹起される。すなわち、関節炎の発症には自然免疫系の活性化により、関節炎惹起性T細胞(Th17細胞)が誘導される。病理組織学的には滑膜の増殖や炎症細胞浸潤を認め、リウマトイド因子や抗核抗体(一部には抗シトルリン化ペプチド抗体)が血清中に検出される。また、関節炎を発症した後に間質性肺炎を来す。Tfh細胞のマスター分化因子であるBcl6の機能阻害がRA発症に及ぼす影響を検討するために、SKGマウスにBcl6インヒビターを前投与した後にべータグルカンの投与後の関節炎および間質性肺炎の発症について解析した。その結果、Bcl6インヒビター投与により、関節炎スコア(関節の腫脹)および足関節の病理学的炎症スコア(リンパ球浸潤、軟骨傷害)、はいずれも減少し、間質性肺炎は軽減した。また脾臓のTfh細胞の減少を認めた。以上より、RAの発症に対してBcl6は誘導因子として重要な役割をはたすことが明らかになった。免疫学的解析として、足関節滑膜、肺組織、気管支随伴リンパ組織(BALT)、脾臓においてGC形成、GC-Tfh細胞、GC-B細胞の出現について免疫組織化学的検討を行う予定であったが、SKGマウスの繁殖不足により、実験計画がやや遅れている。SKGマウスの繁殖効率を上げる。
地域住民の心身の健康に対して時間栄養学が果たす役割に関する横断・追跡研究

地域住民における起床、就寝時刻と食事時刻、およびフレイルとの関連を検討した。対象は地域で開催された健康教室に参加した359名(52-95歳)とした。参加者には性別、年齢、身長、体重、喫煙および飲酒習慣、現病歴や既往歴といった一般特性や、睡眠時刻、睡眠潜時および食事時刻、さらにはフレイルに関する自記式質問票への回答を依頼し、回収時には調査員が聞き取りを行った。起床および就寝時刻からは睡眠中間時刻および睡眠時間を算出した。フレイルの指標として、要介護状態になりやすい者をスクリーニングする尺度として開発された15項目の介護予防チェックリストを使用し、ネガティブな回答に対して1点を付与し、合計得点が4点以上の者をフレイルと定義した。その結果、対象者の平均起床時刻、就寝時刻、睡眠中間時刻、および睡眠時間はそれぞれ6時00分、22時17分、2時9分および7時間43分であった。解析対象者のうち、フレイルと判定された者は31名(10.3%)であった。睡眠中間時刻が早い者ほど、朝食、昼食および夕食時刻が早かった。また、睡眠中間時刻が早い者ほど、起床から朝食までの時間が長く、夕食から寝るまでの時間が短かった。一方、睡眠中間時刻が早い者ほど睡眠時間が長いものの、寝入るまでの時間を示す睡眠潜時が有意に高値を示した。さらに、また、睡眠中間時刻が中央値よりも早い者(13.9%)では、中央値よりも遅い者(6.7%)に比べてフレイルに該当する者の割合が高値を示した。平成30年度の計画はこれまでに取得したデータ解析や次年度の追跡調査に向けた準備であった。若年層や中高齢層での解析結果は投稿準備を進め、次年度の追跡調査に向けては役場との連携体制を確認している。当初の研究計画の通り追跡調査データの整備を継続して実施する。また、該当地域における中高齢者層のデータが不足した場合には、食事や睡眠の時間的要因のデータを含む他の既存のデータベースの活用を検討していく。また、若年層で得られた腕時計型のアクティグラフ、加速度歩数計、心拍変動および小型の温度ロガーのデータ処理も進め、週末と平日との睡眠-覚醒リズムの位相差と食生活との関連を明らかにし、英文誌に投稿する予定である。生活習慣病には食生活をはじめとした生活習慣の“量"と“質"の変化が関わるだけでなく、それらの“タイミング(時間的要因)"も影響している可能性がある。しかしながら、朝食をはじめとした食生活の時間的要因が体内時計の位相調節を介して、心身症状へ及ぼす影響については明らかでない。そこで、本研究は心身の健康に対して時間栄養学が果たす役割を検証することとした。平成28年度は関東近郊の大学に属する学生44名を対象とした断面研究を実施した。対象者には1週間にわたって腕時計型のアクティグラフ、加速度歩数計、小型の温度ロガーの装着を依頼した。さらに、習慣的な食生活状況と心身の健康に関する総合的な質問票(DHQ, DEBQ, IPAQ, PSQI, MEQ, CES-D, Chalder fatigue scale,自覚症しらべ)への回答を依頼した。なお、期間中は食事・睡眠日誌を携帯させ、毎日の記録を依頼した。時計遺伝子多型(ClockおよびPeriod3)を評価するため、唾液採取も依頼した。解析では、1週間の睡眠-覚醒リズムの位相を特定し、平日と休日の位相差を算出した。その結果、睡眠-覚醒リズムの位相差が大きいことは、菓子類摂取量が多く、食事の質を示す食事バランススコアが低いといった関連を示した。現在は7日間の食事記録の栄養価計算をはじめ、得られたデータの全ての処理を進めており、今後、重回帰分析やロジスティック回帰分析を用いて、食生活の時間的要因と睡眠-覚醒リズムの位相差および心身の健康との関連について、遺伝的要因も含めて検討を進める予定である。これまでの研究成果は国内学会および海外誌にて報告した。さらに、蓄積されたデータについても学術論文として海外誌に投稿する準備を進めている。平成29年度は群馬県邑楽郡における2つの町役場と積極的に連携を図り、地域住民を対象として食事の質および時間的要因とフレイルとの関連を明らかにすることを目的として調査を実施した。対象は各地域に在住し、I町およびM町で開催された栄養教室のベースライン調査に参加した228名とした。参加者には性別、年齢、身長、体重、喫煙および飲酒習慣、現病歴や既往歴といった一般特性や、10項目の食品群の摂取頻度、朝食、昼食および夕食時刻、起床および就寝時刻、食事歴法質問票、さらにはフレイルに関する質問票への回答を依頼した。起床と就寝時刻からは、睡眠時間や睡眠中間時刻を算出した。10項目の食品群に対しては、1週間当たりの摂取頻度を回答してもらい、毎日摂取している食品群の合計数(以下,多様性得点(0ー10点))を算出し、食品摂取の多様性を評価した。フレイルの指標として、要介護状態になりやすい者をスクリーニングする尺度として開発された15項目の介護予防チェックリストを使用し、合計得点が4点以上の者をフレイルと定義した。多様性得点を3分位に分け、低値群(77名)、中間群(76名)および高値群(75名)とした。低値群、中間群および高値群の多様性得点はそれぞれ1.3±0.6点、3.5±0.5点、6.2±1.2点であった。

フレイルと判定された者は低値群で21%、高値群で8%であることが確認できた。また、今年度の地域住民における健康調査の実施により、今後の追跡研究のための官学連携の基盤を構築することができた。官学連携のもと、地域住民を対象とした調査を実施することができた。また、ベースライン調査のデータ解析が進められる状況であることや、次年度の追跡調査に向けて役場との連携体制も確認し、打ち合わせを行っていることから、本研究が概ね順調に進行していると考えられる。地域住民における起床、就寝時刻と食事時刻、およびフレイルとの関連を検討した。対象は地域で開催された健康教室に参加した359名(52-95歳)とした。参加者には性別、年齢、身長、体重、喫煙および飲酒習慣、現病歴や既往歴といった一般特性や、睡眠時刻、睡眠潜時および食事時刻、さらにはフレイルに関する自記式質問票への回答を依頼し、回収時には調査員が聞き取りを行った。起床および就寝時刻からは睡眠中間時刻および睡眠時間を算出した。フレイルの指標として、要介護状態になりやすい者をスクリーニングする尺度として開発された15項目の介護予防チェックリストを使用し、ネガティブな回答に対して1点を付与し、合計得点が4点以上の者をフレイルと定義した。その結果、対象者の平均起床時刻、就寝時刻、睡眠中間時刻、および睡眠時間はそれぞれ6時00分、22時17分、2時9分および7時間43分であった。解析対象者のうち、フレイルと判定された者は31名(10.3%)であった。睡眠中間時刻が早い者ほど、朝食、昼食および夕食時刻が早かった。また、睡眠中間時刻が早い者ほど、起床から朝食までの時間が長く、夕食から寝るまでの時間が短かった。一方、睡眠中間時刻が早い者ほど睡眠時間が長いものの、寝入るまでの時間を示す睡眠潜時が有意に高値を示した。さらに、また、睡眠中間時刻が中央値よりも早い者(13.9%)では、中央値よりも遅い者(6.7%)に比べてフレイルに該当する者の割合が高値を示した。平成30年度の計画はこれまでに取得したデータ解析や次年度の追跡調査に向けた準備であった。若年層や中高齢層での解析結果は投稿準備を進め、次年度の追跡調査に向けては役場との連携体制を確認している。平成29年度以降は、時計遺伝子多型や生体リズムの基礎的な評価に留まらず、地域住民における心身の健康に対して時間栄養学が果たす役割を検証していく予定であり、地域におけるフィールド、調査協力者および機関との調整が課題となる。町役場との連携をより一層強化し、追跡調査に向けた準備を進める予定である。当初の研究計画の通り追跡調査データの整備を継続して実施する。また、該当地域における中高齢者層のデータが不足した場合には、食事や睡眠の時間的要因のデータを含む他の既存のデータベースの活用を検討していく。また、若年層で得られた腕時計型のアクティグラフ、加速度歩数計、心拍変動および小型の温度ロガーのデータ処理も進め、週末と平日との睡眠-覚醒リズムの位相差と食生活との関連を明らかにし、英文誌に投稿する予定である。平成28年度に得られたデータの内、一部のデータ処理が完了していない。そのため、その作業のために計上した予算分が次年度へと繰り越しとなった。平成29年度に得られたデータについて一部の入力作業が残っており、次年度使用額はその費用として計上している。平成30年度の研究については計画通りに実施する。
神経-グリア細胞間相互作用を加味したCa拮抗薬の中枢作用発現機構に関する研究

本研究は、細胞内Ca^<2+>量の過剰増量に対する各種Ca拮抗薬の阻害効果ならびにグルタミン酸(Glu)過剰量による脳神経細胞障害に対する抑制効果をグリア細胞数の異なった培養脳神経細胞を用い比較し、中枢性Ca^<2+>調節薬の検定時におけるグリア細胞共存の有用性について考究した。「方法」1.初期培養小脳顆粒細胞の作製は、8日令ラットから摘出し、実験には培養3-6日目の培養細胞を用いた。2.培養細胞内Ca^<2+>の量の測定は、Fura-2AMを添加し37°Cで45分間のインキュベート後、[Ca^<2+>]i測定装置にて蛍光強度を340/380nmの比から算出した。3.Gluによる細胞機能障害の発現有無を検索するため、培養6日目の細胞に1mMGluを6時間適用し、細胞内および細胞外LDH量を、Wroblewski-La Due法に従い定量解析し、これらの比から細胞機能障害の程度を考察した。「結果ならびに考察」1.高K誘発の培養小脳顆粒細胞内Ca^<2+>増量に対して新規Ca拮抗薬であるSM6586およびSM12565はflunarizineやnicardipineとほぼ同様の強い阻害効果(IC_<50>は1ないし3μM)を有することが確認された。2.glutamate誘発の培養小脳顆粒細胞内Ca^<2+>量の増量に対し、SM6586およびSM12565はflunarizineとほぼ同程度である50%阻害濃度が約3μMと、他のCa拮抗薬と比較して20-250倍以上の強い抑制作用が認められた。3.glutamate誘発の細胞障害に対し、SM6586,SM12565,flunarizineは抑制効果が認められた。しかしながら、これらの抑制効果は神経細胞の周囲に存在するグリア細胞の存在によって影響が及ぼされること、さらには適用の時間によっても効果の違いが認められることが示唆された。なお、SM12565はグリア細胞の存在如何に拘らずglutamateの処置前あるいは後においても抑制効果が観察された。以上の結果、Ca拮抗薬の中枢作用をin vitroの系で検索するに際してはグリア細胞-神経細胞間相互作用を考慮する必要性があるものと思われる。従来、循環器系疾患治療に用いられてきた幾種かのCa拮抗薬には中枢薬理.効果を有するものがあることは、我々の総説においても紹介した(日薬理誌,100;239-247,1992)。しかしながら、中枢作用機序に関する報告は一定の見解が得られておらず、末梢組織での作用機序と同一に考察することは困難と思われる。一方、最近の研究から中枢神経組織に存在するCa^<2+>channelの性質について幾種かのサブタイプが証明され、生理学的機能や局在が次第に明らかにされつつあることから、Ca拮抗薬の中枢作用機序の解明が可能になってきた。さらに、Ca^<2+>channelは神経細胞のみならずグリア細胞にも存在し神経-グリア細胞間相互作用に重要な役割を有することも示唆されるようになった。本研究の初年度は、Ca拮抗薬の中枢作用機序を神経-グリア細胞間相互作用を加味し考察するため、培養脳神経細胞の神経細胞とグリア細胞の存在比の数量化を可能とする定量法を確立しCa拮抗薬のGlu放出への阻害効果を検索した。培養小脳顆粒細胞を作製しAraCの添加あるいは無添加によりグリア細胞数の増減を調節した。グリア細胞は1次抗体であるGFAPで反応させた後、2次抗体であるFITCを反応させた免疫蛍光を用いて自動細胞スクリーナーによりグリア細胞数を定量した。培養日数3,7,10および14日間の細胞総数はそれぞれAraC添加群では、1.3±0.1,1.4±0.1,1.5±0.1,1.7±0.2(x10^6cells/ml)であり、Arac未添加群では1.3±0.1,2.1±0.1,2.3±0.2,2.5±0.3(x10^6cells/ml)であった。一方、各培養日におけるグリア細胞数は細胞総数の比率から求めると、AraC添加群では8.4±0.8,11.8±0.9,17.3±2.5,21.6±2.0(%)であり、AraC未添加群では8.9±0.8,27.6±1.2,32.3±1.6,41.7±2.7(%)であった。両群いずれも培養日に従いグリア細胞数の増量が認められたが、7日目以降の神経細胞数は両群共ほぼ同数であった。以上の成績を加味しCa拮抗薬のGlu放出に対する阻害効果を検索したところ7および10日目の培養細胞では、グリア細胞の豊富な群で薬理効果の増強が認められた。現在、この点を中心にして作用機序を検索している。

2.培養細胞内Ca^<2+>の量の測定は、Fura-2AMを添加し37°Cで45分間のインキュベート後、[Ca^<2+>]i測定装置にて蛍光強度を340/380nmの比から算出した。3.Gluによる細胞機能障害の発現有無を検索するため、培養6日目の細胞に1mMGluを6時間適用し、細胞内および細胞外LDH量を、Wroblewski-La Due法に従い定量解析し、これらの比から細胞機能障害の程度を考察した。「結果ならびに考察」1.高K誘発の培養小脳顆粒細胞内Ca^<2+>増量に対して新規Ca拮抗薬であるSM6586およびSM12565はflunarizineやnicardipineとほぼ同様の強い阻害効果(IC_<50>は1ないし3μM)を有することが確認された。2.glutamate誘発の培養小脳顆粒細胞内Ca^<2+>量の増量に対し、SM6586およびSM12565はflunarizineとほぼ同程度である50%阻害濃度が約3μMと、他のCa拮抗薬と比較して20-250倍以上の強い抑制作用が認められた。3.glutamate誘発の細胞障害に対し、SM6586,SM12565,flunarizineは抑制効果が認められた。しかしながら、これらの抑制効果は神経細胞の周囲に存在するグリア細胞の存在によって影響が及ぼされること、さらには適用の時間によっても効果の違いが認められることが示唆された。なお、SM12565はグリア細胞の存在如何に拘らずglutamateの処置前あるいは後においても抑制効果が観察された。以上の結果、Ca拮抗薬の中枢作用をin vitroの系で検索するに際してはグリア細胞-神経細胞間相互作用を考慮する必要性があるものと思われる。本研究は、細胞内Ca^<2+>量の過剰増量に対する各種Ca拮抗薬の阻害効果ならびにグルタミン酸(Glu)過剰量による脳神経細胞障害に対する抑制効果をグリア細胞数の異なった培養脳神経細胞を用い比較し、中枢性Ca^<2+>調節薬の検定時におけるグリア細胞共存の有用性について考究した。「方法」1)初期培養小脳顆粒細胞の作製は、8日令ラットから摘出し、実験には培養3-6日目の培養細胞を用いた。2)培養細胞内Ca^<2+>量の測定は、Fura-2AMを添加し37°Cで45分間のインキュベート後、〔Ca^<2+>〕i測定装置にて蛍光強度を340/380nmの比から算出した。3)Gluによる細胞機能障害の発現有無を検索するため、培養6日目の細胞に1mMGluを6時間適用し、細胞内および細胞外LDH量を、Wroblewski-LaDue法に従い定量解析し、これらの比から細胞機能障害の程度を考察した。「結果」1)高K誘発の培養小脳顆粒細胞内Ca^<2+>量の増量に対して新規Ca拮抗薬であるSM6586およびSM12565はflunarizineやnicardipineとほぼ同様の強い阻害効果(IC_<50>は1ないし3muM)を有することが確認された。2)glutamate誘発の培養小脳顆粒細胞内Ca^<2+>量の増量に対し、SM6586およびSM12565はflunarizineとほぼ同程度である50%阻害濃度が約3muMと、他のCa拮抗薬と比較して20-250倍以上の強い抑制作用が認められた。3)電位依存性のNa^+流入に対してはCa^<2+>流入に対する抑制効果と比較して弱い効果ではあったがSM12565はflunarizineと同様に阻害効果が認められた。4)glutamate誘発の細胞障害に対し、SM6586、SM12565、flunarizineは抑制効果が認められた。
知ること・教えることの値段：情報の価値の心理学的検討

本申請課題は"情報の価値"を心理学的に検討することを目指してスタートした.その中で浮かび上がってきたのは,人は特に数字に表された情報に高い価値を見出すという知見であった.すなわち,人間が生きる不確実な環境の中では,情報が数値のような厳密な形で表されること自体が大きな価値を持ち,それだけ情報としての重要度を増す.そのため,人の行動が意外な形で数値という情報から大きな影響を受けていることを明らかにすることが,情報の価値を理解する重要な手がかりであると考え,2018年度は主として以下の検討を進めてきた。(1)概数効果(round-number effect: Pope & Simonsohn, 2011)の歴史的変化を検討した.概数効果とは,切りのいい数字が行動の評価の準拠点となってその値の前後で行動が変化することを指し,打者成績において打率3割(0.300)が目標の準拠点となって打率3割0分0厘の打者の比率が打率2割9分9厘の打者と比べて過度に高くなる(Pope & Simonsohn, 2011)ことが知られている.そこでこの傾向がどのように変化してきたかを19世紀末以降のMLBデータから分析し,このような傾向が1970年代以降に見られるようになったことを見出した.(2)近年,何かの支払いを求める際に示される“最低**円"といった情報が,かえって支払金額の目安となって示された最低金額に近い金額が選択され,結果的に支払い金額が下がってしまう“最低金額のアンカリング効果"(Stewart, 2009)が報告されている.このような知見を踏まえ,“**円"という数値の提示,最低金額への言及自体の効果を検討した.その結果,統計的には有意にならなかった場合もあったものの,金額に言及すること,および高い金額の札を提示することが寄付金額を高める可能性があることを見出した.本申請課題は"情報"という形にならないものの価値を心理学的に検討することを目的として出発し,その中で数値という情報自体が持つ価値の検討という新たな問題に踏みこみはじめた.その中で数値という情報がいかに人の行動に大きな影響を与えるかを実験のみならずプロ野球の打撃成績という現実データを用いて検討し、興味深い成果を得た。この成果は改めて数値という情報が現実世界で生きる人間にとって極めて大きな価値を有しているということを明確な価値で示した点で、本申請課題の目的と照らして重要な貢献を与えたといえる.この新しい展開は十分にこれまで想定していた申請課題の流れに組み込むことが可能と考えており,当初想定していなかった新たな広がりを与えたといえるであろう.最終年度にあたる2019年は、情報の価値判断に関する理論的なモデルを構築したい.想定している理論的内容を踏まえれば,話題の分布や価値と事前信念との間の関係や影響のパラメトライズが主たるモデル化の検討対象となろう.しかしながら平成29年度の研究計画にもあるように,本研究課題は情報の内容に応じて様々な要因が影響してくることが予測でき,現時点では多くの要因が絡んだ複雑な問題という様相を呈している.この問題に対し,できる限りシンプルなモデルを模索していきたい.情報の価値に関する心理学的プロセスの問題を検討すべく,データ収集を重ねた.その中では,寄付といった行為についてたまたま提示された数字が寄付金額に影響することを実験的に示した.この研究の中では,寄付金額を増やす意図で示された"最低○○円"といった最低金額の提示が,実際には寄付金額を低めてしまう効果を持っていることを示した.また,"打率0.300"といった基準となる数値が,実際の人間行動にどう影響しているかを,過去の日本プロ野球のデータを用いて分析し,プロ野球選手の実際の成績に"打率0.300"といった基準値が大きな影響を与えていることを示した.加えて,情報を認識する主体のモデル化のあり方に関する理論的議論を論文化した(中村,2018,心理学評論).この論文では,近年注目を集めているベイズモデリングについて議論し,その発展と貢献について概観し,考察した.具体的には因果推論,仮説検証といった分野におけるベイズ的アプローチの代表的な研究を紹介し,ベイズ的アプローチの定着や発展には,(1)研究対象に対する理論的考察といったベイズとは別の側面の理論的な整理,(2)人間にはある程度の合理性や認知的能力を仮定してもよい,といった人間観の変化,の2点が必要であったことを論じた.そのうえで,その説明力を重視するよりは,研究対象を深く理論的に考察することがベイズ的アプローチの発展にとって重要であると結論した.このように,実証的・理論的双方で研究の進展があった.概要のところでも述べたように,実証面・理論面双方で進展があり,順調に進んでいるものと評価できる.実証データの発表が少々少ない点はあるが,その分理論的な説明の部分を深めており,全体としては当初の想定の範囲内に順調に進んでいるものといえる.本申請課題は"情報の価値"を心理学的に検討することを目指してスタートした.その中で浮かび上がってきたのは,人は特に数字に表された情報に高い価値を見出すという知見であった.すなわち,人間が生きる不確実な環境の中では,情報が数値のような厳密な形で表されること自体が大きな価値を持ち,それだけ情報としての重要度を増す.そのため,人の行動が意外な形で数値という情報から大きな影響を受けていることを明らかにすることが,情報の価値を理解する重要な手がかりであると考え,2018年度は主として以下の検討を進めてきた。

(1)概数効果(round-number effect: Pope & Simonsohn, 2011)の歴史的変化を検討した.概数効果とは,切りのいい数字が行動の評価の準拠点となってその値の前後で行動が変化することを指し,打者成績において打率3割(0.300)が目標の準拠点となって打率3割0分0厘の打者の比率が打率2割9分9厘の打者と比べて過度に高くなる(Pope & Simonsohn, 2011)ことが知られている.そこでこの傾向がどのように変化してきたかを19世紀末以降のMLBデータから分析し,このような傾向が1970年代以降に見られるようになったことを見出した.(2)近年,何かの支払いを求める際に示される“最低**円"といった情報が,かえって支払金額の目安となって示された最低金額に近い金額が選択され,結果的に支払い金額が下がってしまう“最低金額のアンカリング効果"(Stewart, 2009)が報告されている.このような知見を踏まえ,“**円"という数値の提示,最低金額への言及自体の効果を検討した.その結果,統計的には有意にならなかった場合もあったものの,金額に言及すること,および高い金額の札を提示することが寄付金額を高める可能性があることを見出した.本申請課題は"情報"という形にならないものの価値を心理学的に検討することを目的として出発し,その中で数値という情報自体が持つ価値の検討という新たな問題に踏みこみはじめた.その中で数値という情報がいかに人の行動に大きな影響を与えるかを実験のみならずプロ野球の打撃成績という現実データを用いて検討し、興味深い成果を得た。この成果は改めて数値という情報が現実世界で生きる人間にとって極めて大きな価値を有しているということを明確な価値で示した点で、本申請課題の目的と照らして重要な貢献を与えたといえる.この新しい展開は十分にこれまで想定していた申請課題の流れに組み込むことが可能と考えており,当初想定していなかった新たな広がりを与えたといえるであろう.最終年度にあたる2019年は、情報の価値判断に関する理論的なモデルを構築したい.想定している理論的内容を踏まえれば,話題の分布や価値と事前信念との間の関係や影響のパラメトライズが主たるモデル化の検討対象となろう.しかしながら平成29年度の研究計画にもあるように,本研究課題は情報の内容に応じて様々な要因が影響してくることが予測でき,現時点では多くの要因が絡んだ複雑な問題という様相を呈している.この問題に対し,できる限りシンプルなモデルを模索していきたい.理論的分析にやや重点が置かれ,実証的研究・および研究成果の公表が遅れたことが理由と考えられる.次年度はデータ収集と分析を進めると同時に,研究成果の英語論文化に力を注ぎたい.数値という情報の価値,という新たな課題の検討にはいったことにより,やや理論的な分析に時間を割くことになり,実証的データ収集に向ける予定であった予算を執行する機会が当初の想定より減ったことが主な理由である.今年度の理論的分析を踏まえて次年度では実証データの収集・分析を積極的に行うことで予算を執行することが見込まれる.
がん細胞の表現形質発現におけるアクチン関連蛋白質の役割

癌細胞の表現形質発現に関与する遺伝子群およびアクチン関連蛋白質の役割について検討し、以下のようか研究結果を得た。1.コンピューターによる画像解析を利用した細胞運動の定量法を確立し、形質転換細胞では細胞辺縁部のラッフル運動が亢進していることを明らかにした。また、実験的転移能の異なる癌細胞系において、ラッフル運動能の量的な差異は、癌細胞の転移能と正の相関を有していた。2.細胞膜裏打ち蛋白質であるリポコルチン関連蛋白質として、ヒト胎盤より7種類の蛋白質を精製し、各々に対する抗体を作成して生化学的性質を決定した。特に、68K-Iは胎盤に特異的に発現する新しい蛋白質でありリポコルチンIと免疫学的に交叉することが明らかになった。3.細胞運動および形態に関する細胞変異株TR4及びTR5について、癌遺伝子の導入による実験的転移能の変化を検討した。TR4変異株はsrcで形質転換すると親株より約40倍高い肺転移能を示し、逆にTR5はsrcで形質転換してもほとんど転移性を示さなかった。また両者には増殖因子に対する応答においても、顕著な相違が認められた。4.ヒトβ-アクチン遺伝子には、3ヶ所の血清依存性エンハンサーが存在することが判明し、転写活性制御因子の結合部位を2ヶ所同定した。また、心筋や血管型平滑筋α-アクチン遺伝子のプロモーター部分には数カ所のCArG boxがあり、筋肉細胞での組織特異的発現に関連していることが明らかになった。5.新しい癌遺伝子検索細胞SHOKを用いて、新しい蛋白質キナーゼ群のcot、146 Alu→Proの変異を有するK-ras、S'上流域のDNA構成により活性化されたmos、種々の点突然変異を有するN-rasが検出された。いずれも従来の検索細胞であるN1H3T3細胞に対し、形質転換能を示さなかった腫瘍細胞DNAに、その存在が確認された。
動物体内の多様な細胞動態を観察する教材の開発 ―組織内の細胞死や増殖細胞の観察―

細胞は10μmほどの小さな大きさなので、それを観察するには顕微鏡が必要である。しかし、動物の組織標本の作成は難しく、高等学校では実施されない。そこで、学校で実施できる動物組織の簡単な実験法を開発、哺乳類の代替動物として、動物愛護管理法に直接関わらない魚類・両生類の増殖細胞の簡単な検出法を考案した。そこで、本研究では、(1)自発的な細胞死に焦点を当て、これまでの細胞増殖と併せ、脊椎動物体内における多様な細胞動態を実感する実験系を開発する。加えて、(2)幼生や成体への放射線の影響、細胞死の誘導や分裂細胞の阻害、細胞増殖の回復を検討し、生物分野での放射線科学リテラシーを涵養する教育教材の充実を図る。
極限状態下微小生物の遺伝的変異と適応進化の階層モデルおよび解析手法の開発

本研究では、集団内の遺伝的変異と分子進化の階層モデルを通して、極限状態に置かれた微小生物の隠れた適応進化の様相を浮き彫りにすることを目的とした。まず、HIV-1ウイルスgp120の配列レベルでの多様化が宿主細胞の受容体との結合に関与するV3ループの微細構造の変化を促しているか、調査した。タンパク質の構造データベースの情報を利用して、アミノ酸配列のタンパク質立体構造に対する適応度を経験尤度で表現し、V3ループの微細構造の変化の度合いを間接推定した。その結果、分子進化速度の大きな集団ほど、感染後構造の変化をもたらしていることが推察された。さらに、二つのタンパク質の複合体の結合能を、結合状態におけるアミノ酸配列の尤度と自由状態における尤度を比較した対数尤度比で表現した。これを抗原・抗体の結合に適用し、インフルエンザHAの1968年における大流行以降の長期的な免疫適応を推測した。ウイルスゲノムの組換えは多様度を格段に高めることから、集団の適応において重要な役割を担うと信じられている。系統樹の形(トポロジー)が決まると、配列の尤度がマルコフ過程の推移確率の関数として記述される。組換えは、ゲノムの領域間でのトポロジーの食い違いとして検出される。そこで、トポロジー間の組換え距離を計算するアルゴリズムを開発し、隣接領域間の組換え距離に事前分布を導入する階層ベイズモデルを構築した。この方法により、組換えの位置とパターンを同時推定することが可能となった。統計モデルの開発とともに、モデルの妥当性の評価を行う手法の開発に力を注いだ。系統間の独立性を直交性に変換するベクトル空間を構築し、統計モデルを通して推定された遺伝子配列間の進化距離から、遺伝子配列をこの空間にマッピングする方法を開発した。極限状態に置かれたウイルス、バクテリア、微小昆虫などの微小生物は、強い淘汰圧を受けながらも、見えないところで迅速に環境に適応している。微小生物の分子進化速度は速いため、その変化をリアルタイムで追える可能性を秘めている。プロジェクト初年度では、エイズ患者から継時的にサンプリングされたエンベロープ第三可変(V3)領域の配列、インフルエンザ流行予測を目的に40年近くにわたり世界中からサンプルされたHA1配列、および東南アジア各地からサンプリングされたハマダラカ(マラリア原虫のベクター)のCOI, COII配列を解析した。エイズウイルスでは、感染時の配列の立体構造がNMRで測られていることから、その2次構造を利用し、タンパク質立体構造の登録されたデータベースPDBに見られる統計分布から、サンプリングされたその他の配列の立体構造予測を行った。多次元尺度法により抗原決定基(6残基)近傍の構造変異を追ったところ、感染後大きく構造が変化した後、免疫系の淘汰圧から開放されるとともに構造が感染時のものに回帰していくブーメラン現象が観察された。配列レベルの進化に比べ、淘汰圧を直接的に受けている様子がはっきりと読み取れた。インフルエンザHA1配列では配列進化と構造変化を抗原・抗血清反応の変化に関連付けることを目的として同様の解析を開始した。PDBに登録された構造のクロスヴァリデーションにより、予測された構造により構造の変化を推測することの妥当性・信頼性を調べた。東南アジアハマダラカのCOI, COII配列の集団遺伝学的解析では、配列が互いに近い関係にあることを利用して、高精度な遺伝子系統樹を実現する最大部分セットの抽出、頑健な集団の履歴の推定を行った。ウイルスが体内に侵入すると、免疫系の攻撃を受ける。

この攻撃をかわしつつ細胞に感染すると、感染された細胞は、ウイルスの持つゲノムを、それと気づかず自身のそれに組み込む。細胞の複製とともにウイルスゲノムも複製する。集団遺伝学的な解析によると、潜伏期間にウイルス集団の遺伝子配列は塩基置換を重ねて直線的に多様化し、免疫系の攻撃を克服するとやがて置換速度が低下するとともに多様度も下がることが知られている。本年度はウイルスの宿主適応の第一の鍵を握る宿主細胞への吸着に注目し、抗原決定基の微細構造の変化と柔軟性を調査した。ヒト免疫不全ウイルス(HIV、いわゆるエイズウイルス)は、CD4 T細胞に感染する。宿主細胞への吸着には、CD4に結合しつつコレセプターCCR5、あるいはCXCR4に結合することが不可欠である。このコレセプターへの結合にはgp120における高度可変領域であるV3ループ、特にその中心部を占める15アミノ酸残基の立体構造が重要な役割を担う。立体構造はX線構造解析やNMRにより精密に測定することができるが、多数のタンパク質を直接測定し、その多様性と適応進化の様相を見ることは不可能である。そこで、9人の患者から定期的に集められた配列データを構造データベースに登録されている5つの構造データに対比させ、配列・構造適応度と構造柔軟性とその変化を比較調査した。配列・構造適応度は、構造データベースから埋もれ度合別にアミノ酸頻度とアミノ酸対頻度を求め、経験尤度で定義した。構造柔軟性は構造の事後分布のエントロピーで記述した。その結果、宿主間でV3ループ抗原決定基の柔軟性が異なること、また潜伏期間の終了期近くになり、配列・構造適応度が低下することが示唆された。背景要因として、V3ループの構造あるいは、gp120本体との相互作用に変化が起きていることが考えられた。本プロジェクトでは、強い淘汰圧を受けたウイルス、バクテリア、微小昆虫などの微小生物が、迅速に環境に適応している様相を、統計遺伝学のモデリングを駆使して検出する方法を開発した。前年度では、PDBに登録されたタンパク質のデータから、アミノ酸配列の立体構造への適応度を経験尤度の形で定義した。これを下に、宿主に感染したHIV-1のV3ループが潜伏期間に構造進化すること、淘汰圧が強いほど構造変化が起きることを観察した。本年度はこれを発展させ、複合体をつくるタンパク質の配列データから結合能の評価する指標を開発した。それは結合状態におけるアミノ酸配列の尤度と自由状態における尤度を比較した対数尤度比で表現される。これを抗原・抗体の結合に適用し、インフルエンザHAの1968年における大流行以降の長期的な免疫適応を推測した。さらに、ウイルスゲノムの組換えは多様度を格段に高めることから、集団の適応において重要な役割を担うと信じられている。組換えは、ゲノムの領域間での系統樹の形(トポロジー)の食い違いとして検出されるが、自然集団における組換えを推定する実用的なプログラムは存在しない。そこで本プロジェクトでは、組換えによる系統関係の食違いを反映する、トポロジー間の距離を計算するアルゴリズムを新規に開発した。そして、隣接領域間の組換え距離に事前分布を導入する階層ベイズモデルを構築した。