hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植食者による植物の防衛抑制が共存する節足動物群集とその相互作用に及ぼす影響

昨年度までの研究によって、エンドウヒゲナガアブラムシ(以下、エンドウヒゲナガ)の被害を受けたソラマメは花外蜜を減少させること、この変化により植物を訪問するトビイロケアリが減少すること、そのような植物上ではエンドウヒゲナガの天敵ナミテントウがアリに排除されにくいことを室内操作実験によって明らかにした。そこで、本年度は野外において、エンドウヒゲナガ被害株において花外蜜の減少が植物上の節足動物群集に及ぼす影響について圃場実験を行って検証した。圃場にエンドウヒゲナガ被害株と未被害株をランダムに定植し、そこで見つかる節足動物の種および個体数を約2週間にわたり毎日記録した。本年度での調査で確認されたアリはクロヤマアリとトビイロシワアリの2種であり、期間を通してエンドウヒゲナガ被害株上で個体が少なかった。一方、捕食性天敵であるヒラタアブ類やクモ類は、未被害株上で個体数が多く観察された。しかし、テントウ類や寄生蜂類は処理間ではっきりとした違いは見られなかった。また、ソラマメ定植後に植物上でマメアブラムシ、モモクロアブラムシ、ソラマメヒゲナガアブラムシ、といった種の侵入が新たに観察された。なかでも、マメアブラムシは未被害株で個体数が多かった。本種はアリと共生関係をもつことが知られており、この違いは未被害株上でアリが多かった結果に影響を及ぼしたかもしれない。さらに、植物上でハダニ類やアザミウマ類といった植食者も観察されたが、個体数は少なく、また処理間で違いは見られなかった。本研究を実施する時点では、エンドウヒゲナガが植物の間接防衛である花外蜜を抑制することで、より多くの節足動物の共存が可能になると予測した。捕食者の一部は確かに増加したものの、このことが同じ植物上に共存する植食者の増加に繋がらなかった一因となった可能性があり、生物間相互作用の複雑さを示唆する結果が得られた。ソラマメの花外蜜は、それをエサとして利用するアリなどの天敵が他の植食者を排除することで間接防衛として機能する。本研究では、エンドウヒゲナガアブラムシが花外蜜の分泌を抑制するという現象を発見し、この抑制によって防衛が弱まることで、同じ植物上に他の節足動物が共存出来るかを検証した。野外試験において、花外蜜の減少はアリの誘引を弱める一方、クモやヒラタアブなどの捕食者を増加させたが、植食者には影響があまり見られなかった。これは、花外蜜を利用するアリの減少は節足動物の共存を促す効果はあるものの、節足動物間で直接的・間接的な相互作用が生じたことを示唆する結果である。交付申請書に記載した本年度の研究内容は、主に以下の3点である。(1)予備実験で得られていた結果通り、実際にエンドウヒゲナガアブラムシの食害によってソラマメの花外蜜分泌が抑制されるかを、ソラマメの品種に注目して検証する、(2)ソラマメの花外蜜に変化が現れた場合、それを利用するアリ個体数に違いが現れるか、(3)アリの個体数を介して他の生物種へ花外蜜の減少効果が波及するか、である。本年度、いずれの内容についても実験を行っており、いずれにおいても本研究で検証を試みている仮説を支持するような結果が得られている。植物の防衛形質を植食者が抑制する例は世界でも2例ほどしか知られておらず、また花外蜜に限定すると、本研究が世界で初めての報告である。植物のもつ花外蜜はアリなどの捕食性天敵を誘引し、それらによって植物上の節足動物群集が排除されることが多くの先行研究によって明らかとなっている。
背景知識を考慮した文字列照合に関する研究

本研究では、オントロジー情報などの背景知識を考慮することで、より知的な文字列照合を行うアルゴリズムの開発を目指している。具体的には、電子的に利用可能な分類階層データベースやシソーラス情報、文章構造といったオントロジー情報を利用して動作する照合アルゴリズムを開発し、それらの統合を行う。また、それ以外のオントロジー情報についても調査を行い、知的検索のための利用を模索する。申請者はこれまでに分類階層情報を考慮した文字列照合アルゴリズムに加え、Arc情報が付加された文字列照合アルゴリズムについて取り組み、それぞれ有効なアルゴリズムを得ている。本年度は、構造を伴ったテキストに対して、効率よい検索を行うための索引構造についても研究を行い、ある種の区間情報(プロパティ)が付随する文字列に対して効果的に索引付けできるプロパティ付き接尾辞木の効率よい構築アルゴリズムの開発に成功した。一方で、近年、大規模な数値データストリームに対する高度な検索が重要視されはじめたことから、大規模データストリーム上での時系列パターン照合問題にも取り組んだ。その結果、多次元の数値データストリームに対して、各次元間に相関がある複雑なクエリに対して効率よいアルゴリズムを提案した。申請者はこれまでに分類階層情報を考慮した文字列照合アルゴリズムについて取り組み、一つの有効なアルゴリズムを得ている。本年度は、Arc-annotationと呼ばれる構造が付随したテキストに対する文宇列照合アルゴリズムについて取り組み、効率のよいアルゴリズムを得ることができた。Arc-annotation付きテキストとは、テキスト中の二つの文字間になんらかの関係があるということを指し示すアーク(arc)情報が付随したテキストである。このような構造付きテキストには、たとえば日本語テキストを形態素解析して得られる「かかりうけ」構造を伴ったテキストデータが挙げられる。これに対して文字列照合を行うことができれば、大量の日本語文章群からある特定の構造を持つ文章だけを抽出するといったことができるようになる。また、文章の意味の流れを考慮したキーワード検索に応用できる。Arc-annotation付きテキストのより直接的な動機付けとしては、ゲノム情報処理における転移RNAの構造を考慮したパターン照合がある。今回、提案したアルゴリズムを実際に実装し、転移RNAを模した擬似データを使って速度評価実験を行ったところ、J.Gramm、J.Guo、R.Niedermeierらによって2002年に提案された手法よりも約25倍以上高速に動作することが判った。本年度は、より効率よく文字列照合を行うための索引構造の構築に取り組んだ。接尾辞木は文字列の任意の部分文字列をコンパクトに索引付けするデータ構造であるが、その大きさは入力文字列の長さに比例するため、巨大なデータに対しては実際上用いることが困難である。そこで、索引付けする文字列を単語区切りに限定し、数単語分の部分文字列のみを索引構造に含めたより省スペースな接尾辞木を提案し、これを効率よく構築するアルゴリズムを得た。この成果は、検索対象とする文字列に区間情報(プロパティ)が付随する場合の効率よい検索のための索引構造構築への布石となる。
非結晶性高分子材料の降伏モード遷移に関する新発見

非結晶性の高分子材料について引張およびせん断の変形を行った場合の降伏現象について調べた。低温・高ひずみ速度の場合には、せん断帯が生じて降伏する(LSBモード)。一方、高温・低ひずみ速度の場合には、微細な無数のすべり線の発生と成長のみで降伏する(DSLモード)。また高速・低温でのLSBモードが低速・高温ではDSLモードに遷移することを発見し、降伏モード遷移を規定するひずみ速度・温度条件の実験式を得た。微細なすべり線の成長速度の温度および応力依存依存性はEyringの速度過程論によって説明できる。非結晶性高分子材料の降伏には,1.すべり線支配型とせん断帯支配型の2種類のモードがあり,2.それらの遷移は温度,ひずみ速度に依存した条件で与えられることを示してきた。いずれの降伏モードにおいても,降伏前に発生するすべり線が重要な役割を果たすので,すべり線挙動を把握することが,降伏モード遷移現象解明の基本となることが推定した。高分子材料のすべり線挙動に注目した研究は全く行われてこなかったこともあり,本研究では,すべり線の発生、成長挙動に焦点を当て調べた。非結晶性高分子材料のPETおよびPC透明薄板材を用いて,ひずみ速度および温度を変えた条件下で,せん断試験および引張り試験を行い,すべり線の成長速度および密度を測定した。その結果,1.すべり線成長速度Vは,Eyring流の速度過程論を基にしたV=V_0exp{-(Q-ατ)/RT}(;V_0,Q,αは定数,Rはガス定数,Tは絶対温度,τは負荷せん断応力)によって与えられる,2.一定ひずみ速度試験では,すべり線密度ρは,ひずみγとともに増加しρ=β(γ-γ_s)(;β,γ_sは定数)で表されることを示した。以上の結果を利用すれば,金属材料の降伏を説明するのに有効なGilman-Johnstonによって示された転位論的アプローチをアナロジー的に適用することによって,非結晶性高分子材料の降伏現象をすべり線というなのスケール的な観点から明らかにすることができることを示唆した。非結晶性高分子材料の降伏現象は温度及びひずみ速度に依存することが指摘されているが,降伏の物理的機構は未だに明らかではない。これまで典型的非結晶性高分子材料であるPETおよびPC材の降伏モード遷移を研究していたところ,降伏に先がけて微細なすべり線が出現することを発見し、このすべり線の発生・成長が降伏挙動に重要な影響を与えることを明らかにした.そこで,すべり線の発生・成長を詳細に測定した結果,すべり線の成長速度はEyring流の速度過程論に基づいて説明できることを示し,さらに,すべり線密度の観察から非結晶性高分子材料の降伏現象について転位アナロジーを用いた解析の可能性を示唆する結果を得た.本研究では,すべり線挙動(すべり線の発生密度および成長速度)について,ひずみ速度と環境温度とを広範囲に変えて実験を継続実施して,これまでの結果を確認するとともに,すべり線密度の測定結果を基に転位アナロジーを適用し,非結晶性高分子材料の降伏現象のメソ・スケール的な解明を試みた.非結晶性高分子材料PET材のすべり線成長速度が負荷応力の増加とともに、また環境温度の増加とともに増加することを明らかにし,これらの温度・応力依存性に対して,Eyring流の速度過程論を適用した整理を行い,降伏の素過程の活性化エネルギーと活性化体積とを求めた.さらに静的及び動的粘弾性測定によって,PET材の主分散、副分散について同程度の活性化エネルギーが求まることを示して、降伏の分子論的素過程を支配する分子運動について明らかにした。またすべり線密度の経時変化の整理を行い、転位論アナロジーによる降伏現象の解析を行った.
超伝導コイルの性能限界をブレークする捻り角度制御型新導体の電磁特性解明と最適設計

本研究の目的は、捻り角度制御型の超伝導導体の基礎電磁特性を解明することにより、本導体で巻線された超伝導コイルの性能が、従来の限界性能をブレークするほどに向上して、超伝導応用機器の実現に資することである。本研究で得られた成果は次の通りである。(1)製造実績が多くコストも安い低温超伝導のNbTiモノリス導体を取り上げ、通常より極端に断面アスペクト比を高めた新導体が、期待通りの高い性能を有していることを実証した。(2)約39Kという高い臨界温度をもつMgB_2に着目し、高アスペクト化することによる高性能化設計法をMgB2_多芯丸線材にも適用し、性能が向上することを実証した。(3)テープ状導体を用いた新しい高性能コイル設計法を提案し、その有効性を理論的に示した。(4)高温超伝導のBi-2223テープ線材を用いたCIC型新導体の試作ケーブルを解体し、内部にある転位並列ケーブルの長手方向の局所電界発生分布を測定し、この導体で観測された臨界電流劣化の原因を突き止めた。(5)高温超伝導大型導体の電磁特性を評価するために必須の1kA級電流トランスを完成させ、振幅880Aの交流電流をサンプル導体に通電することに成功した。さらに、サンプル導体で発生する交流損失をポインチングベクトル法によって測定して、本装置の有効性を実証した。本研究は、捻り角度制御型の超伝導導体の基礎電磁特性を解明することにより、特性の優れた導体で巻線された超伝導コイルの性能が、従来の限界性能をブレークするほどに向上して、超伝導応用機器の実現に資することを目指している。特に、製造実績が多くコストも安い低温超伝導のNbTiモノリス導体を取り上げ、通常より極端に断面アスペクト比を高めた新導体特有の電磁特性を明らかにし、この新導体を使って高い性能のコイルを作るための設計指針を明らかにする。また、高温超伝導のBi系テープ線材を用いた新型の導体の電磁特性についても明らかにして、実用化のための最適設計法を検討する。以下に、3ヵ年計画の初年度にあたる17年度の研究内容と成果について、低温超伝導と高温超伝導の新導体に分けて記述する。(1)低温超伝導新導体:最大で7.4という高い断面アスペクト比をもつNbTiモノリス導体を試作して、その臨界電流の印加磁界方向依存性を測定した。導体幅広面に平行な(E0横磁界)横磁界中の臨界電流値は、丸線に比べて2割も増加するという実用的価値の高い成果を得た。また、磁化曲線の測定を行い、強い圧縮加工を受けたNbTiフィラメント内への磁束侵入と履歴損失について調べ、超伝導電子の染み出しなど実用上の障害となる現象は起きていないことを明らかにした。さらに、E0横磁界の結合損失時定数が数ミリ秒という低い値であることを明らかにした。(2)高温超伝導新導体:既に試作してコイル特性試験が一通り終わった、1回目試作のCIC型のBi-2223新導体を解体し、内部にある並列転位ケーブルの臨界電流劣化の原因を探るため、4端子法によりケーブル長手方向の局所電圧発生分布を測定した。新導体の臨界電流特性は、捻り角度制御の効果が観測されたものの、当初の予測値より低かった原因が、導体曲げ加工時の素線間のすべり不足にあることを突きとめた。3年計画の2年目にあたる18年度の研究成果を以下に述べる。

(1)低温超伝導新導体:昨年度の研究で試作した高い断面アスペクト比のNbTi導体について、その電磁特性を詳細に測定し臨界電流特性および履歴損失特性が秀れていることを確かめた。さらに、長尺の試作導体についても測定を行い、同様の特性を確かめた。特に、導体軸に垂直な横磁界の印加方向を変えて結合損失を測定し、導体幅広面に平行な横磁界で結合損失時定数が実用に充分耐える1ミリ秒以下であることを確かめた。さらに、現在実用化研究中のアルミ被覆NbTiラザフォードケーブル導体との得失を比較検討した。その結果、本研究の新導体は非常にシンプルな製造プロセスによって得られるにもかかわらず、同等の性能を有することを明らかにした。なお、昨年度の試作導体について得られた諸性能の値が実用に充分耐え得ると判断できたため、その高い性能を活かすコイル設計を開始した。(2)高温超伝導新導体:試作されたCIC型のBi-2223新導体について、捻り角度制御の効果が観測されたものの、臨界電流値が当初の予測値まで向上しなかった原因は、転位のためにテープ状素線エッヂでの応力集中によることを明らかにした。また、Y系の線材がここで提案する型の導体の素線として使えるかどうかという観点から、特に通電特性を明らかにした。さらに、最近注目を浴びてきているMgB_2の多芯丸線材について、本研究のオリジナリティーである高断面アスペクト化することによる高性能化についても検討を開始した。本研究は、捻り角度制御型の超伝導導体の基礎電磁特性を解明することにより、特性の優れた導体で巻線された超伝導コイルの性能が従来の限界性能をブレークするほどに向上し、超伝導応用機器の実現に資することを目指している。3年計画の最終年度である19年度の研究成果を以下に述べる(1)低温超伝導新導体:昨年度までに、本研究で提案している高い断面アスペクト比を持つNbTi導体が、幅広面に平行な磁界中において優れた性能を有していることを確かめた。本年度は、この高い性能を活かすためのコイル設計方法として、「丸線を用いたサブコイルを組合わすハイブリッド型超伝導コイル設計法」を提案し、その効果をまず理論的に検討した。ハイブリッド型コイルの結合損失は、丸線のみで作製した従来型コイルの結合損失に比べて約1/4まで大幅に低減できることを示した。(2)高温超伝導新導体:高温超伝導新導体として最近特に注目を浴びているMgB_2の多芯線に着目した。この丸線を圧延し高断面アスペクト比のMgB_2多芯テープ線材を試作し、その臨界電流と結合損失の測定を行った。その結果、テープ線幅広面に平行な磁界中において、丸線の臨界電流よりもテープ線の臨界電流は約2倍に向上したばかりでなく、結合損失も約1/10に低減した。この結果より、丸線を圧延してテープ線形状にすることによって、臨界電流が向上し、結合損失も大幅に低減することを実証できた。さらに、Y系の次世代高温超伝導線材の特性を評価するために、1kA級の大電流をサンプル導体に通電できる高温超伝導電流トランスを作製し、模擬サンプルを用いた試験まで行った。その結果、電流トランスを用いて振幅800Aの交流電流をサンプル導体に通電することに成功し、さらにその時の交流損失をポインチングベクトル法により測定できることを示した。この成果により、本測定装置がY系の次世代高温超伝導線材やそれをアセンブルした導体の特性評価を行える有効な装置であることを確かめた。
腸内常在細菌叢の理解に基づく多剤耐性菌の新規治療法の開発

炎症性腸疾患患者から分離されたクレブシエラを無菌マウスに定着させ、クレブシエラ単独定着マウスを作成した。そのマウスの胃内に5人の健康ボランティアからの糞便を投与した。いずれの便投与でもクレブシエラの菌量は著明に低下し、健常者の腸内細菌の中にはクレブシエラを排除する菌が存在することが示唆された。この5つの糞便サンプルのうち、3種類の便(サンプル#F、I、K)から菌を嫌気性下で培養した。F便からは37種類、I便からは42種類、K便からは47種類の菌を単離した。F, I, Kからの単離菌をそれぞれ混合し、クレブシエラ単独定着マウスに投与すると、F便由来の37菌株は便と同程度のクレブシエラの菌量の低下が見られた。一方I, K便由来の菌株セットでもクレブシエラの菌量の減少は見られたものの便ほどの減少ではなかった。単離したF由来の37菌株にはクレブシエラを腸管から排除する菌が含まれていると考えられた。F便由来の37株を投与したクレブシエラ単独定着マウスに、抗生剤(アンピシリン)を飲水投与したところ、クレブシエラの菌量は一時的な増加が見られたがその後減少した。この間の37種類の菌の菌量の推移をqPCRで確認し、クレブシエラの菌量との相関解析を行った。スピアマンの順位相関係数において負の相関が見られた菌株が20種類あり、この20種類の菌をクレブシエラ単独定着マウスに投与してもクレブシエラ排除効果が見られ、残りの17株を混合して投与した場合はクレブシエラの菌量は多いままであった。Fから単離した菌株セットにはクレブシエラを腸管から排除する能力を持っており、これらをプロバイオティクスと使用することで耐性菌や炎症性腸疾患の新たな治療薬となり得る可能性が期待できる。健常人の腸内細菌を用いて、菌の単離・培養を行い、クレブシエラを排除できる菌株セットの単離に成功している。治療薬として使用できる可能性がある菌の候補がすでに培養できており、薬剤耐性菌や炎症性腸疾患に対する新規治療法の最初のステップは達成された。初年度は菌株セットを単離培養し、最小菌株セットに絞り込むことを予定していたため、概ね順調に進んでいると判断できる。我々が培養・単離した菌株は、全ての菌が必ずしも必要ではなく不要な菌が含まれていると考えられる。これらの菌株セットの中から、不要なものを除き、必要最低限の菌株セットにまで絞り込む。また、その菌株セットによるクレブシエラ排除のメカニズムの探索を行う。具体的にはメタボローム解析による代謝産物によるクレブシエラ排除機構の可能性、免疫不全マウスを用いてホストの免疫関与の検証など、多角的なアプローチでメカニズムを探索する。また、他の種類の薬剤耐性クレブシエラやクレブシエラ以外の病原菌・耐性菌における菌の排除効果、腸炎モデルマウスでの単離菌株セットの治療効果の検証を行う。

我々が培養・単離した菌株は、全ての菌が必ずしも必要ではなく不要な菌が含まれていると考えられる。これらの菌株セットの中から、不要なものを除き、必要最低限の菌株セットにまで絞り込む。また、その菌株セットによるクレブシエラ排除のメカニズムの探索を行う。具体的にはメタボローム解析による代謝産物によるクレブシエラ排除機構の可能性、免疫不全マウスを用いてホストの免疫関与の検証など、多角的なアプローチでメカニズムを探索する。また、他の種類の薬剤耐性クレブシエラやクレブシエラ以外の病原菌・耐性菌における菌の排除効果、腸炎モデルマウスでの単離菌株セットの治療効果の検証を行う。
携帯型情報端末を用いた乳がん治療オリエンテーションプログラムの開発と有効性の検証

本研究は、乳がん手術と同時に乳房再建術をうける患者の情報ニーズを明らかにしたうえで、携帯型情報端末を用いた乳房再建術意思決定支援プログラムの開発とその効果の検討を行った。携帯型情報端末を用いることで、患者個々のニーズに合わせた動画や術後の経過の写真などの情報をカスタマイズできること、患者自身にとっての自己学習ツールとしての有効性が指摘された。さらに、個々の患者の情報ニーズにたどり着けるようなアルゴリズムに基づいた意思決定支援プログラムは術式選択への意思決定に対する満足度を高める効果があることが示唆された。本年度は、前年度開発した乳がん手術をうける患者の乳房再建手術への意思決定のプロセスを促進するための携帯情報端末を用いたICツールver.1を用いて、乳房切除術が考慮されている術前乳がん患者25名に対して、feasibility studyを行った。乳房再建術に関するイメージ化、情報リタラシーおよび術式選択の満足度について評価した。介入を行った25名中、乳房同時再建術を受けた者は20名、5名は乳房再建を受けないという術式選択を選んでいた。さらに、術後1か月経過した12名に対して、術式選択意向の変化、術後1か月時点での主観的整容性評価および術式選択の満足度について評価した。結果は、動画や実際の術後の画像を取り入れられたことによって、より術後のイメージ化が可能となったことが示唆された。さらに、iPadを用いたICツールは患者自身が外来での待ち時間などを利用して、繰り返し学習することが可能となり、患者参加型の医療を推進することができる可能性が考えられた。今年度は、これらの結果をもとに、さらに個々の再建術について新規CGを作成した。最終年度にあたる来年度は、乳房再建術が保険収載された以降に乳房再建術を受けた患者に対して、乳房再建術に関する情報ニーズと情報提供の介入方法による有効性の評価を検討することを目的とした調査を実施する予定である。さらに、遺伝性乳がん卵巣がん症候群に関する情報共有ツールと乳がん治療と妊孕性対策に関する情報提供ツールの作成を予定している。乳癌手術に関連した乳房再建術の適応と選択は、患者個人の価値観のみでなく、再発、術後放射線治療の可能性など臨床背景も含めて考慮する必要がある。その一方で、診断から治療方針決定までの短い時間で適切な情報提供を行い、患者が納得した術式選択を行うことは困難な状況がある。本年度は、患者の乳房再建術への意思決定のプロセスを促進するために携帯情報端末を用いたICツールの開発を行った。乳房再建ICツールの開発にあたり、すで乳房切除術をうけ、同時再建術を施行された患者と再建術を受けていない患者6名にグループインタビューを行い、情報ニーズの分析を行った。術式選択に影響を及ぼす情報ニーズには整容性の評価、身体的浸襲・安全性、経済的負担、対側再発時への影響が挙げられた。その結果をもとに、乳房再建全体のアルゴリズム、術後の画像、手術イメージCG等を組み込んだ乳房再建ICツールを作成した。開発した乳房再建ICツールを携帯情報端末(iPad)を用いて乳房切除術を考慮している患者7名に対してpilot studyを行った。乳房再建ICツールによる説明は、動画や実際の術後の画像を取り入れることにより、より術後のイメージ化を図ることが可能となった。また、任意の説明箇所をタップやピンチ操作でズームイン/アウトすることや、タップ操作のみで一通り内容を学習することができることにより、患者個々のニーズに対して効率的に情報提供できるとともに、患者自身が外来での待ち時間などを利用して、繰り返し学習することが可能となり、患者参加型の医療を推進することが示唆された。来年度はICツールを用いた場合の、術式選択の意向の変化、術後の患者満足度等を評価指標とした有効性の検証研究の実施を計画している。今年度は、乳がんのため乳房全摘手術を受けかつ乳房再建術を受けた女性乳がん患者を対象とした自記式調査を行った。主な調査内容は、術前に医師から受けた乳房再建の説明方法、医療者からの乳房再建に関する情報提供の満足度、医療者からの情報提供のあり方に希望すること、乳房再建前の不安、再建中の負担感、乳房再建術を受けたことに対する現在の満足度とした。81名の有効回答を得た。術前に医師から受けた乳房再建術の説明方法は、口頭のみで説明を受けた患者のうち「情報提供に対して満足」との回答が42%にとどまっていたのに対して、再建後の写真などを用いた説明をうけた患者は80%以上が満足と有意に高い結果が得られた(p=0.004)。術前に不安に感じていた項目は、「乳房の整容性」が72名(90%)で最も高く、次いで、「術後の痛み」64名(80%)、「合併症59名(73%)、「経済的負担」60名(74%)、「入院期間」57名(71%)、「乳がん治療への影響」45名(55%)、「周囲や家族の理解」33名(41%)であった。年代別で分析した結果、40代以下では「乳房の整容性」や「術後の痛み」、「経済的不安」が高い一方で、50代以上では「乳房再建術による乳がん治療への影響」や「周囲家族への理解の不安」があげられ、年代によって不安内容が異なることが明らかになった。写真を用いた説明の満足度が高い結果より、乳房再建術ICのDVDを作成した。本年度は乳房再建術に関する携帯情報端末を用いた意思決定支援ツールの開発の見直しを行った。具体的には、Preziを用いて対象者が自分自身で学習を進めていくツールからより汎用性の高いDVDによる説明ツールの作成を行った。

今後、作成された意思決定ツールは各医療施設へ提供する予定である。さらに、乳房再建術を受けた乳がん患者に対して、医療者の情報提供に対する満足度調査を行い、意思決定ツールの評価を行った。長期的な乳房再建術に対する意思決定へのアウトカムとして、乳房に対する満足度・再建術に対する満足度・性的満足度・QOL・身体的精神的健康度をアウトカムとした調査を実施した。本研究は、乳がん手術と同時に乳房再建術をうける患者の情報ニーズを明らかにしたうえで、携帯型情報端末を用いた乳房再建術意思決定支援プログラムの開発とその効果の検討を行った。携帯型情報端末を用いることで、患者個々のニーズに合わせた動画や術後の経過の写真などの情報をカスタマイズできること、患者自身にとっての自己学習ツールとしての有効性が指摘された。さらに、個々の患者の情報ニーズにたどり着けるようなアルゴリズムに基づいた意思決定支援プログラムは術式選択への意思決定に対する満足度を高める効果があることが示唆された。研究計画に基づいて概ね達成することができている。論文作成および作成されたICツールおよびDVDの臨床応用について今後検討することが課題である。がん看護学作成されたICツールおよびDVDの臨床応用の有効性について検討する。論文作成および、本研究の成果を関連学会で発表することを予定している。乳がん手術に伴う乳房再建術に関する意思決定ツールの作成は概ね予定通り完成することができ、介入評価研究の準備が整ったため。初年度計画していた携帯情報端末を用いたインフォームドコンセントツールの作成は予定通り実施することができたため。海外学会での報告および情報収集を実施することができていないため次年度へ延長した。遺伝性乳がん卵巣がん症候群に関する情報共有ツールと乳がん治療と妊孕性対策に関する情報提供ツールの作成を予定している。今後、新たなICツールの作成を行うために、乳腺外科医および腫瘍内科医、がん専門看護師等とのオブザーバー会議を計画している。来年度は、介入研究を行うため、対象者リクルートについて、臨床との連携をより強化する。新たに作成した動画作成費の支出が次年度の支出に含まれる予定のため。国際学会での発表が延期となったため。次年度は、介入研究を実施するためそれに伴うデータマネジメント費用としての使途を計画している。さらに、国際学会での発表を予定しており、その渡航費として計画している。さらに、研究成果の普及性を鑑みて、ソフトウェアの作成を予定している。来年度は、乳房再建術ICツールの改訂を行うに当たり、新規にCGによる手術動画を作成する予定である。また、無作為化比較試験を行うに当たり、データマネージメント費用として使途を計画している。開発の実際と介入調査の結果について、国際学会での発表を予定しており、その渡航費としての支出を計画している。
RNA干渉の作用長期化を目指した新規プロドラッグ型siRNAの開発

当研究室で開発したプロドラッグ型siRNA分子である2'-O-メチルジチオメチル(MDTM)-siRNAに関して、本年度は1RNA干渉に基づく遺伝子発現抑制効果、24種の核酸塩基(アデニン、グアニン、シトシン、ウラシル)を含むアミダイト体(オリゴ核酸合成前駆体)およびオリゴ核酸の合成法の確立を行った。1では、既に確立済みの「オリゴ核酸合成後修飾法」により21塩基中のウラシル部位を1修飾, 2修飾, 4修飾MDTM化したRNAをセンス鎖側、アンチセンス側に対してそれぞれ合成し、そのルシフェラーゼ遺伝子に対する抑制効果を調べた。その結果MDTM-siRNAは修飾数、修飾部位に関わらず、天然型siRNAとほぼ同じ遺伝子抑制効果を示した。このことから、MDTM-siRNAは細胞内還元環境に応答し、速やかに天然型siRNAに戻ることでRNA干渉能を示すことが考えられた。またその修飾部位や個数に制限が無いことも予想され、RNA干渉能の長期化などの多機能性を有するsiRNAへの応用も十分に可能であることが考えられた。2では、4種の塩基を有するアミダイト体の収率改善を目指し、アミダイトに至る合成中間体である2'-O-トリメトキシベンジルチオメチル(TMBTM)ヌクレオシドの合成検討を行った。それぞれの核酸塩基に対して反応温度、溶媒を最適化させることで、2'-O-メチルチオメチル体からTMBTM体を満足のいく収率で得ることに成功した。その後の工程を経て得られたTMBTM-アミダイト体は、DNA自動合成機にてオリゴ核酸中へと効率よく導入することが出来た。現在、得られたオリゴ核酸を用いて「オリゴ核酸合成後修飾法」によるMDTM体への変換を検討しており、既にシトシンを含む部位のMDTM化は効率よく進行することを確認している。本年度は最優先事項として、MDTM-siRNAの遺伝子発現抑制効果に関して検討してきた。本年度の研究実績の概要にも示した通り、RNA中のいくつかの部位にMDTM修飾を加えたsiRNAの合成に成功し、そのsiRNAが十分なRNA干渉能を有することを確認できた。またオリゴヌクレオチド合成前前駆体である4種の核酸塩基を有するホスホロアミダイト体も満足のいく収率で得ることに成功しており、得られたホスホロアミダイトを用いてRNA合成にも成功している。以上の結果を基に来年度以降のsiRNAプロドラッグの機能拡張に向けた検討を行う予定である。本年度は当研究室で開発をした2'-O-メチルジチオメチル(MDTM)-siRNAおよびジスルフィド基に隣接するアルキル基をtert-ブチル基とした2'-O-tert-ブチルジチオメチル(tBDTM)-siRNAのRNA干渉能の評価を行った。まず、抗ルシフェラーゼ活性を有するsiRNA配列中のセンス鎖、アンチセンス鎖にそれぞれ14箇所2'-O-MDTM修飾を施したsiRNAの合成を行った。修飾部位の組み合わせを変えた計7種の2'-O-MDTM-siRNA及び同一箇所に2'-O-メチル修飾を施した2'-O-Me-siRNAの抗ルシフェラーゼ活性(RNA干渉能)を比較した。その結果siRNA中のアンチセンス配列中に含まれるシード領域に修飾を施したsiRNAに関して、プロドラッグとしての機能を持たない2'-O-Me-siRNAではRNA干渉能が大きく低下したのに対して、2'-O-MDTM-siRNAは天然型siRNAと同等以上のRNA干渉能を有することが明らかとなった。この結果を踏まえアンチセンス鎖のシード領域に2'-OH,2'-O-MDTM,2'-O-tBDTM,2'-O-Me修飾を導入したsiRNAをそれぞれ合成後、それぞれのRNA干渉能の評価を行った。その結果、先述した結果と同様に2'-O-Me-siRNAよりも2'-O-MDTM,2'-O-tBDTM-siRNAは高いRNA干渉能を有し、ジスルフィド基に隣接するアルキル基はsiRNAのRNA干渉能に大きな影響は及ぼさないことが明らかとなった。今後2'-O-アルキルジチオメチル-siRNAのアルキル基としてデリバリー分子などを結合させることで、細胞内輸送能の効率化などを目的とした新規機能性プロドラッグ型siRNAの設計を行っていく予定である。当研究室で開発した細胞内還元環境下に応答し活性化するプロドラッグ型siRNAである2'-O-Methylditiomethyl(MDTM)修飾siRNAのRNA干渉作用に関して評価を行った。その結果2'-O-MDTMーsiRNAは天然型siRNAよりも有意に高い遺伝子発現抑制効果を示すことが明らかとなった。また2'-O-MDTM修飾はsiRNA中のどの部位に修飾を施してもその活性に影響を与えない修飾であることが明らかとなった。今後は当初の予定どおり更なる機能拡張へ向けて、1修飾siRNAの合成法の確立、2その物理的性質及び化学的性質に関する基礎検討を行う予定である。これらの検討により得られた知見から、修飾siRNAのRNA干渉能の長期化などといった機能拡張を目指していく。核酸化学本年度は高額な細胞実験関連試薬を主に購入していたが、設計したsiRNAが優れた効果を示したことから条件検討に多くの消耗品を利用する必要が無かった。次年度以降、このsiRNAの遺伝発現抑制効果と置換基の効果を網羅的に解析するために別のアッセイでの検討を予定している。

mRNAレベルでの遺伝子抑制効果を調べることを目的とし、リアルタイムPCRなどの手法を用いて修飾siRNAの遺伝子発現効果を網羅的に解析する予定である。可能であれば、特定の病態タンパクに対する遺伝子発現抑制効果の検討も行っていきたいと考えている。
オーセンティック・アセスメントに基づく社会系教科の授業理論と学習評価方略の研究

本研究では,「オーセンティック・アセスメント」と呼ばれる評価理論を社会科に対応させ,我が国の教育現場で利用可能な目標準拠評価の体系的理論と分析ツールを示すことが目的であった。本研究では,オーセンティック・アセスメントの代表的教材を取り上げ,社会科授業の開発過程を確定し,教授案形式でモデル化することに成功した。平成18年度は,調査と教材分析の両方の側面から研究を行った。調査としては,社会科教育国際学会(ワシントンD.C)への参加・調査,国内社会系教科関連学会への参加・発表(日本カリキュラム学会,日本教育方法学会,全国社会科教育学会)を行った。その成果は以下の業績に代表される。・藤本将人,福田正弘「オーセンティック概念に基づく社会科授業開発モデル-知識構築型授業への転換-」『長崎大学教育学部教育実践総合センター紀要』第6号,2007年3月。また教材分析としては,米国で発刊された博士論文の記述内容とそこに現れている授業案の再現・分析を行った。・藤本将人「Authentic Assessmentの授業構成原理-学びの文脈に着目して-」全国社会科教育学会第55回全国研究大会自由研究発表福井大学2006年10月29日。その他,発刊時期は未定だが,社会科関連の用語集の執筆(「高齢化社会と少子化社会」「公害と環境破壊」「国益と人類益」「直接民主主義と間接民主主義」「独占と寡占」「二大政党制と多党制」「ワークシェアリングとアウトソーシング」という現代社会を読み解く重要な概念ではあるが,指導上,難解な用語を解説。用語の解釈がもたらす授業実践上の特質も解説している)を完了している。また研究成果に基づいて,共著を執筆中である。「地理歴史科,公民科における評価」片山宗二・池野範男監修,棚橋健治編著『新しい学びを拓く地理歴史科,公民科授業の理論と実践』ミネルヴァ書房,2007年10月発刊予定。本研究の目的は,「オーセンティック・アセスメント」と呼ばれる評価理論を社会科(市民性教育)に対応させ,我が国の教育現場で利用可能な目標準拠評価の体系的理論と分析ツールを示すことにある。本年度の研究では,学習成果を捉えるために,アメリカで実践された社会科授業とその開発過程を確定し,教授案形式でモデル化することに成功した。そのモデル化の過程を「オーセンティック概念に基づく社会科授業開発モデル-知識構築型授業への転換-」『教育実践総合センター紀要』(長崎大学教育学部)第6号2007年3月79頁91頁にまとめた。またオーセンティック・アセスメントの代表的教材を取り上げ,社会構築主義社会科教育の特質を考察し,学習成果の側面から学力像をモデル化した。結果,オーセンティック・アセスメント社会科は,自己の見解を社会諸科学の分析方法と民主的価値により正当化し行動できるかどうかを学力モデルとして設定していることを明らかにした。その成果は「市民的行動力を育成する社会科の学力モデル-Real-World Investigations for Social Studiesの場合-」『日本社会科教育学会全国大会発表論文集第3号』2007年10月210頁211頁にまとめている。本研究の目的は,「オーセンティック・アセスメント」呼ばれる評価理論を社会科(市民性教育)に対応させ,我が国の教育現場で利用可能な目標準拠評価の体系的理論と分析ツールを示すことにある。本年度の研究では,ミシガン州評価プロジェクト(Michigan educational assessment program : MEAP)に設定されている意思決定のテスト問題,解答者の実際の記述,採点者による採点結果を収集することができた。分析の結果, MEAPの問題構成,テスト問題の事実,解答の事実,採点の事実が明らかになった。またテストで評価される認識は,意思決定であることが明らかになった。教育の事実から読み取った意思決定の要素は, (1)自ら立場表明が出来ること, (2)民主主義的価値を主張の根拠とすること, (3)社会的事実を主張の根拠とすること,であった。
派生文法に基づく膠着語間における多言語機械翻訳システムの開発

本研究は,膠着語の性質に着目した多言語間翻訳システムの開発を目的とする.本年度は,その中でも,ウイグル語-日本語機械翻訳システムを目指して,以下の研究を行った.1.ウイグル語音韻変化規則の体系化本研究では,前年度に形態素解析システムMAJOを改良した日本語-ウイグル語機械翻訳システムを作成した.このシステムでは,出力文における音韻変化処理部が独立している.本年度の研究では,ウイグル語の音韻変化を処理するため,ウイグル語の音韻変化規則を調査・整理し,翻訳システム用の音韻変化規則を整備した.2.日本語-ウイグル語辞書の半自動作成とその評価機械翻訳には電子化された辞書が必要であるが,日本語-ウイグル語にはそうした辞書がなかった.そこでウイグル語-日本語辞書を電子化し,その逆辞書を半自動的に生成する形で語彙数約2万語の機械翻訳用辞書を作成した.本年度は,この辞書における基本語彙の収録率を調査した.その結果,基本語彙2000語ベースで,国立国語研究所の教育基本語彙の69.2%,EDRコーパスの頻出語の75.2%が収録されていることが分かった.3.日本語-ウイグル語翻訳実験本研究で作成した日本語-ウイグル語機械翻訳システムと対訳辞書を利用しての翻訳実験を行った.新聞の社説など136文を翻訳した結果では,最初名詞の47.8%,動詞の32.7%が辞書になかったが,それを登録した後の実験では,文節単位で82.4%の正解率であった.4.言い換えを利用した日本語-ウイグル語辞書の拡充3.で述べたように,翻訳辞書の収録単語数はまだまだ不十分であるが,その構築コストは多大であるので,計算機を利用した対訳辞書の拡充も検討した.これは,辞書の未登録語を同等の意味をもつ登録語に言い換えることで実現した.具体的には,辞書の語義文とシソーラスに基づく類似度を用いて日本語の言い換え獲得する手法を開発した.本研究は,膠着語の性質に着目した多言語間翻訳システムの開発を目的とする.本年度は,その中でも,ウイグル語-日本語機械翻訳システムを目指して,以下の研究を行った.1.日本語形態素解析システムの改良本研究に先立ち,派生文法に基づく形態素解析システムMAJOを開発してきたが,これには日本語の音韻変化処理用のプログラムが組込まれていた.そのため,他の言語に応用する際には,音韻変化処理部を変更する必要があり,汎用性という面で問題があった.そこで,本研究では,MAJOから音韻変化処理部を分離し,別のモジュールを作成した.この音韻変化処理モジュールは,正規表現の形で与えられた音韻変化規則に基づいて,音韻変化した形である異形態を自動的に生成する.これにより,プログラム自体の変更なしで他の言語にも応用可能な形態素解析システムへとMAJOを改良した.2.ウイグル語形態素解析への応用ウイグル語には,母音調和,狭母音化,子音の有声化などの音韻規則があり,その変化は日本語よりも複雑である.こうした変化を取り扱うために,まずウイグル語を派生文法で記述し,その音韻変化規則を体系化した.その結果を,1.で作成した音韻変化処理モジュールに与え,ウイグル語の異形態を作成した.さらに,ウイグル語の接尾辞の整理と辞書登録,品詞間の接続規則を記述してウイグル語形態素解析を実現した.実際のシステムには,1.で改良したMAJOを使用した.3.ウイグル語-日本語機械翻訳システムの開発.2.で作成したウイグル語形態素解析システムは,ウイグル語を単語ごとに分割して出力するが,その各単語に対応する日本語訳を付加して,ウイグル語-日本語機械翻訳システムのプロトタイプとした.今後,日本語の音便規則などを処理する日本語整形モジュールと組み合わせることで,より実用的なウイグル語-日本語機械翻訳システムの実現を目指す.本研究は,膠着語の性質に着目した多言語間翻訳システムの開発を目的とする.本年度は,その中でも,ウイグル語-日本語機械翻訳システムを目指して,以下の研究を行った.1.ウイグル語音韻変化規則の体系化本研究では,前年度に形態素解析システムMAJOを改良した日本語-ウイグル語機械翻訳システムを作成した.このシステムでは,出力文における音韻変化処理部が独立している.本年度の研究では,ウイグル語の音韻変化を処理するため,ウイグル語の音韻変化規則を調査・整理し,翻訳システム用の音韻変化規則を整備した.2.日本語-ウイグル語辞書の半自動作成とその評価機械翻訳には電子化された辞書が必要であるが,日本語-ウイグル語にはそうした辞書がなかった.そこでウイグル語-日本語辞書を電子化し,その逆辞書を半自動的に生成する形で語彙数約2万語の機械翻訳用辞書を作成した.本年度は,この辞書における基本語彙の収録率を調査した.その結果,基本語彙2000語ベースで,国立国語研究所の教育基本語彙の69.2%,EDRコーパスの頻出語の75.2%が収録されていることが分かった.3.日本語-ウイグル語翻訳実験本研究で作成した日本語-ウイグル語機械翻訳システムと対訳辞書を利用しての翻訳実験を行った.新聞の社説など136文を翻訳した結果では,最初名詞の47.8%,動詞の32.7%が辞書になかったが,それを登録した後の実験では,文節単位で82.4%の正解率であった.4.言い換えを利用した日本語-ウイグル語辞書の拡充3.で述べたように,翻訳辞書の収録単語数はまだまだ不十分であるが,その構築コストは多大であるので,計算機を利用した対訳辞書の拡充も検討した.

これは,辞書の未登録語を同等の意味をもつ登録語に言い換えることで実現した.具体的には,辞書の語義文とシソーラスに基づく類似度を用いて日本語の言い換え獲得する手法を開発した.
プレ-ト内逆断層の活動度:地表変形のメカニズム論にもとづく再評価

中部・東北日本には多数の逆断層が発達する。従来、逆断層の活動度は,主として垂直ずれの速度のみによって評価されてきた。このような評価法を用いると,中部・東北日本の活断層は,同地域に発達する横ずれ断層に比べて,一桁小さい活動度を示す。しかし,断層面の傾斜が小さい場合,従来の評価法では逆断層の活動度を過小評価する危険性がある。本研究では,断層浅部の地下構造を明らかにすることによって中部・東北日本の逆断層の活動度を再評価することを目的に,以下のような研究を行なった。1.北上低下帯西縁断層帯の花巻地区においてトレンチ掘削を行なった。その結果,(1)同断層の傾斜は地表下2mにおいて約20度と低角であること,および(2)地表変形からは,さらに深部でより低角になると予想されることの2点がわかった。2.甲府盆地の西縁と南縁とは逆断層で境される。これらの逆断層帯の浅部地下構造を明らかにするために,南縁および西縁断層帯を横切るそれぞれ一つずつの測線に沿って高分解能の重力測定を実施した。その結果,以下の知見が得られた:(1)盆地西縁の逆断層帯に沿って甲府盆地の堆積物が南アルプスの前山の下へ水平距離にして数km以上underthrustしていることが,重力異常のパタ-ンから推定される。この総変位量と盆地堆積物が比較的新しいという2点から判断して,西縁断層の活動度は極めて大きいと予想される。盆地堆等物の厚さは,西縁断層帯に向かって厚くなる。(2)盆地南縁の逆断層帯も,重力異常のパタ-ンから見て極めて低角の逆断層である可能性が高い。しかし,盆地堆積物の厚さはこの断層に向かって薄くなる。これは(1)の結果と対照的であり,甲府盆地の沈降が主として西縁断層帯の活動によることを示唆している。糸魚川・静岡線断層系は中部日本で最も活動度の高い活断層である。この断層系の北・中部では水平ずれ(左ずれ)が卓越し、89m/Kyrという極めて大きな変位速度を有することがわかっている(Ikeda&Yonekura,1986)。南部では地形的にみて傾斜ずれが卓越すると予想されるが、定量的な吟味は未だなされていない。糸魚川・静岡線活断層系南部の変位様式と速度を決定するための基礎試料を得ることを目的として、甲府盆地西縁を横切る一測線に沿って高分解能の重力測定を実施した。測定値の各種補正計算は終了した。この結果得られた重力異常データから以下の知見が得られた。なお、岩石密度測定と地下構造のモデル計算は次年度以降に実施する計画なので、以下の知見は暫定的なものである。(1)甲府盆地西縁の市野瀬台地には、山麓と台地東縁とに2列の活断層があるが、盆地堆積物と基盤岩との境界は東側の台地東縁断層の位置にあることがわかった。これは、良く似た地形配置を示す中部・東北日本の他の逆断層帯の場合と著しく異なっている。(2)盆地堆積物は南アルプスの前山の下に水平距離にして数Km以上under-thrustしていることが重力異常のパターンから推定される。この変位量と、盆地堆積物の年代が比較的新しいという2点からみて、この断層の傾斜ずれ速度は極めて大きいものと予想される。糸魚川・静岡線活断層系は、中部日本で最も活動度の高い活断層である。

この断層系の北・中部では水平ずれ(左ずれ)が卓越し、89mm/年という大きな変位速度を有することがわかっている(IKeda&Yonekura,1986)。南部では地形的にみて傾斜ずれが卓越すると予想されるが、定量的な吟味は未だなされていない。活断層としての糸魚川・静岡線は、甲府盆地まではほぼ連続的に追跡できるが、それ以南では不明瞭となる。甲府盆地は西縁と南縁を活断層で境される。前年度は、糸魚川・静岡線活断層系の南端部をなす西縁断層について高分解能の重力測定を実施した。本年度は、南縁断層について前年度と同様な調査を実施し、以下に挙げるような知見を得た。(1)盆地堆積物の厚さは南縁で薄く盆地中心に向かって厚くなる。これは、前年度の調査で盆地堆積物が西縁断層に向かって厚くなるという結果が出たことと対照的であり、甲府盆地の沈降が主として西縁断層の活断によって生じていることを示唆している。(2)重力異常のパタ-ンから、南縁断層は(極めて)低角の南傾斜スラストである可能性が高い。上記の結果と前年度の結果を総合することにより、糸魚川・静岡線南端部における特異な変形様式を明らかにするための重要な知見が得られると考えられる。中部・東北日本には多数の逆断層が発達する.従来,逆断層の活動度は,主として垂直ずれの速度のみによって評価されてきた.このような評価法を用いると,中部・東北日本の活断層は,同地域に発達する横ずれ断層に比べて,一桁小さい活動度を示す.しかし,断層面の傾斜が小さい場合,従来の評価法では逆断層の活動度を過小評価する危険性がある.本研究では,断層浅部の地下構造を明らかにすることによって中部・東北日本の逆断層の活動度を再評価することを目的に,以下のような研究を行なった.1.北上低地帯西縁断層帯の花巻地区においてトレンチ掘削を行なった.その結果,(1)同断層の傾斜は地表下2mにおいて約20度と低角であること,および(2)地表変形からは,さらに深部でより低角になると予想されることの2点がわかった.2.甲府盆地の西縁と南縁とは逆断層で境される.これらの逆断層帯の浅部地下構造を明らかにするために,南縁および西縁断層帯を横切るそれぞれ一つずつの測線に沿って高分解能の重力測定を実施した.その結果,以下の知見が得られた:(1)盆地西縁の逆断層帯に沿って甲府盆地の堆積物が南アルプスの前山の下へ水平距離にして数km以上underthrustしていることが,重力異常のパタ-ンから堆定される.この総変位量と盆地堆積物が比較的新しいという2点から判断して,西縁断層の活動度は極めて大きいと予想される.盆地堆積物の厚さは,西縁断層帯に向かって厚くなる.(2)盆地南縁の逆断層帯も,重力異常のパタ-ンから見て極めて低角の逆断層である可能性が高い.しかし,盆地堆積物の厚さはこの断層に向かって薄くなる.これは(1)の結果と対照的であり,甲府盆地の沈降が主として西縁断層帯の活動によることを示唆している.
生命に現在の20種類の標準アミノ酸は必要か:遺伝暗号改変による理工学アプローチ

本研究の目的は、申請者独自の遺伝暗号の改変を活かした合成生物学アプローチによって、生命を構成するために20種類のアミノ酸全てが必要か、という疑問を追求することにある。その過程では、これまで申請者が得意としてきた、タンパク質人工進化、および、数理モデルに基づく生体高分子システムの構築の経験が活かされる。本研究ではこの根源的な疑問に答えるため、生育に必要な代謝系が、特定のアミノ酸を含まない良いタンパク質群によって構成されている大腸菌を作成する。生命の根本を改変する理学は新たな工学も生む。本研究では理学追及と並行して、この技術を転用した開発も行う。生命に20種類のアミノ酸が必要かという根源的な問いに対して、トリプトファンを持たない酵素により構成される解糖系に依存する大腸菌を作製することにより明らかにしようとする意欲的かつユニークな提案である。また硫黄原子をできる限り含まない代謝系酵素を創出することにより、酸化に対して頑健な物質生産系の構築も目指している。合成生物学の手法により、20種類のアミノ酸より成るタンパク質で構成される以前の生命のかたちを具現化し、生命システムの進化にアプローチする本研究の学術的意義は大きい。また、本研究で用いるタンパク質人工進化の手法は、含硫アミノ酸を持たないために酸化耐性をもつ酵素の創出など、産業への応用も期待される。