hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝性テトラヒドロビオプテリン欠乏症の診断と治療に関する研究

フェニルアラニン(Phe)水酸化反応に必要な補酵素であるテトラヒドロビオブテリン(BH_4)の代謝に関与する酵素の遺伝的な障害症であるBH_4欠乏症における神経症状の発現予防には、BH_4投与、カテコラミン、セロトニン前駆体投与が必要であり、BH_4投与の効果判定には体液中のBH_4測定が必須である。我々は平成35年の3年間、本研究助成を受けてBH_4欠乏症の診断と治療に関する研究を行い、以下の成果を得ることができた。1)BH_4直接分析法確立の意義:髄液を含め、生体試料中に存在する微量のBH_4を定量的に、しかも再現性良く分析することが可能となった。このことは、治療法が異なる高Phe血症、即ちフェニルケトン尿症とBH_4欠乏症の早期鑑別のために極めて有用である。2)臨床的意義:BH_4の直接分析が可能になった結果、我々の施設にはマス・スクリーニングで発見される高Phe血症の約半数の症例のBH_4分析を依頼されるようになった。その結果、BH_4欠損症が早期に鑑別診断され、適切な薬物療法が速かに行われるようになり、障害の発症予防に役立つとともに、我が国におけるBH_4欠乏症の疫学的、遺伝学的研究に対しても役立っている。更に、BH_4欠乏症におけるプテリン化合物、カテコラミン、セロトニン代謝物質の分析を行うことによって、中枢神経系におけるプテリン、カテコラミン、セロトニン代謝の動態を把握することが可能と考えられるので、我々が追跡している患者4例の臨床経過を詳しく分析し、体液中のBH_4、神経活性アミン代謝物の追跡を行って、中枢神経系におけるBH_4の役割に関する研究を、更に発展させたいと考える。フェニルアラニン(Phe)水酸化酵素には補酵素としてプテリン化合物の一種であるテトラヒドロビオプテリン(BH_4)が必要であり、BH_4生合成の遺伝的な障害症においては、BH_4欠乏とともに高Phe血症が認めらめる。BH_4欠乏症では、Phe制限食を与えて血清Phe値を低下させても、痙攣、筋緊張亢進などの神経症状が進行するため、BH_4投与などの薬物療法が必要で、早期にフェニルケトン尿症と鑑別しなければならないが、その鑑別には体液中のBH_4の分析が必須であり、しかもその分析は容易でない。BH_4欠乏症の鑑別診断と、薬物療法の効果判定に使用する目的で体液中のBH_4の微量分析法の開発を試み、以下の成果を得た。1)BH_4直接分析法の開発:従来プテリン分析の広く使用されている高速液体クロマトグラフィ-(HPLC)法、即ちFukushimaーNixon(FーN)法ではBH_4を直接検出できないため、強酸性イオン交換樹脂カラムを使用し、アンモニアのグラジェントによってプテリン化合物を分析する系を開発した。本法により、尿中に存在するBH_4をはじめ、ネオプテリン、ビオプテリン、プテリン、ジヒドロビオプテリンなどが約1時間の行程で明瞭に分析できた。また、本法では試料の前処理が不要であり、FーN法の欠点、即ち煩雑な試料の前処理行程を省くことができた。2)直接法の臨床応用:本法を使用することにより、現在3種類の酵素障害が明らかにされているBH_4欠乏症の全ての病型を容易に鑑別することが可能となった。また、我々の追跡しているBH_4欠乏症4例(PTPS欠乏症3例、DHPR欠乏症1例)に対しては天然型BH_4の投与を行っているが、これらの症例の尿中BH_4を追跡することにより、BH_4投与量が至適か否かの判定が容易に行えるようになったことは、本法の臨床応用の良い証拠と考えられる。フェニルアラニン(Phe)

水酸化酵素の補酵素であるプテリン化合物、テトラヒドロビオプテリン(tetrahydrobiopterin,BH_4)の代謝に関与する酵素の遺伝的な異常症であるBH_4欠乏症における神経症状の発現予防には、BH_4および神経活性アミン前駆体の投与が必要であるが、BH_4投与の効果判定には体液中のBH_4測定が必須である。我々は、本研究補助金によって、これまで困難であった体液中のプテリン化合物の分析を容易に行える方法を開発したが、本年度は更に髄液中のBH_4分析方法を確立し、投与したBH_4が中枢神経系に到達することを明らかにした。1)髄液BH_4測定系の確立:強酸性イオン交換樹脂カラムを使用し、アンモニアグラジェントによってプテリン化合物を分析する系(昨年度報告した直接法)を、髄液中に微量に存在するBH_4の測定に応用した。即ち、アスコルビン酸4mg/mlを添加し、分析まで-40゚Cに保存した髄液100μlを、前処理なしに島津LC-4A型高速液体クロマトグラフィーにより分析したところ、BH_4は他のプテリン化合物から明瞭に区別できるピークとして検出された。この方法で、白血病患者10例から採取した20検体の髄液を分析し、BH_4濃度の分布を算定した。2)BH_4欠乏症患者の治療効果判定についての応用:従来、BH_4の髄液中濃度については、Fukushima-Nixon法によって間接的に計算されたデーターが報告されているのみで、そのような間接的な値をもとにして、外来性に投与されたBH_4の髄液移行についての論議がなされていたが、今回、我々は、BH_4投与を行っている4例のBH_4欠乏症の髄液を直接法で分析し、投与したBH_4が確かに髄液中に移行していることを明らかにした。この知見は臨床的に重要と考える。平成3年度から本研究費の助成を受け、フエニルアラニン(Phe)水酸化酵素の補酵素であるテトラヒドロビオプテリン(tetrahydrobiopterin,BH_4)の遺伝的代謝障害症、即ち、BH_4欠乏症の研究を行い、昨年度までにBH_4を直接分析する系を開発するとともに、髄液中のBH_4を分析する系を確立した。体液中のBH_4分析は、低Phe食治療が無効で特殊な薬物療法を必要とする本症をPhe水酸化酵素の異常症であるフエニルケトン尿症から鑑別するために不可欠な手技であり、本年度はBH_4の簡便な分析法の開発を試みた。即ち、濾紙尿によるBH_4の分析を行ったが、濾紙に予めアスコルビン酸を噴霧しておき、それに尿をスポットし、風乾後、ドライアイス中に保存した場合には、その中のBH_4の分析は可能であった。しかし、室温保存の尿では、BH_4が分解してしまい、採尿23日でその分析は不可能となった。尿中BH_4の分析には、採尿後アスコルビン酸を加え、直ちに凍結保存した尿が必要と結論された。次に、新生児スクリーニングで発見されたBH_4欠乏症4例の長期予後について検討した。即ち、外来性に投与したBH_4が再利用可能な病型、PTPS欠損症と、再利用できないDHPR欠損症では、同量のBH_4を与えた場合、前者の体液中ではBH_4が容易に検出されるのに対し、後者では速やかにBH_4が消費されてしまうことが示された。しかし45mg/kg/日のBH_4に加えて、神経活性アミン前駆体であるL-Dopa,5-OHTを与えることにより、いずれの病型でも神経合併症を予防可能なことが明らかにされた。
疑似X線レーザーを用いた普及型微小血管造影装置の開発

コンデンサーを正に充電し、X線管の陰極にトリガ電圧を印加することにより蓄積された電荷をX線管内に放電する。最大で30kA程度の管電流によりターゲット先端が気化され、プラズマX線源が形成される。プラズマ源を線状形成することなどにより特性X線よりも高いフォトンエネルギーの制動線をプラズマ内に吸収させ、蛍光X線(特性X線)に変換する。吸収係数の関係により特性線は容易にプラズマ内を透過することから、結果として高い強度の特性X線が得られる。特にK系列特性X線の蛍光収量が大きいので、L系列線と比較して制動線のK系列蛍光X線への変換効率は高まる。血管造影法ではヨード造影剤(k吸収端33.3keV)と人体組織(H2Oで近似)のX線吸収の差によって血管像を得る。X線のエネルギーがヨード造影剤のk吸収端の直上であると、ヨードのX線吸収が高まり、人体組織とのコントラストの差が極大となる。したがって微小血管中の微量ヨードのコントラストを検出することで微小血管像を提供する。セリウムを陽極に用いたプラズマX線撮影システムでは約34keVにピークを持つほぼ単色なX線を得ることができるので最適なX線源となる可能性がある。本システムの構築は佐藤英一(岩手医大)の協力をえて国立循環器病センター研究所において行われた。佐藤英一が開発した単回照射型疑似X線レーザー装置(60kvp,200nF,)をひな形とし、光子数の増加を実現した。今後は複数回撮影の実現、さらにX線コリメーターによるX線の指向性の改良等を目指した。イメージングプレートを中心とする撮影装置はフジフィルム社のFLA2000(空間解像度25μm、ダイナミックレンジ>10^5)を用いる予定である。これは単回撮影用であるが、プレートカセットの間欠的(0.33秒に1回)かつ複数回(15回)撮影機能を付加するべく改良をめざした。本年度は人体のような厚い被写体の撮影にも充分耐えられる様に高輝度化をめざしてコンデンサーの改良をおこなった。疑似x線レーザー発生装置とイメージングプレートを中心とする撮影システムを完成させた。x線発生装置関連備品の購入を年度内に実行した。今後は複数回撮影の実現、さらにx線コリメーターによるx線の指向性の改良等を目指す。これは単回撮影用であるが、プレートカセットの間欠的(0.33秒に1回)かつ複数回(15回)撮影機能を付加するべく改良をめざす。このために,イメージングプレートFLA2000(≒FIA5000)システム、及びフィルム交換機等は研究組織に既設のものを用いる。疑似X線レーザー装置の概略を以下に述べる。

最大で30kA程度の管電流によりターゲット先端が気化され、プラズマX線源が形成される。プラズマ源を線状形成することなどにより特性X線よりも高いフォトンエネルギーの制動線をプラズマ内に吸収させ、蛍光X線(特性X線)に変換する。吸収係数の関係により特性線は容易にプラズマ内を透過することから、結果として高い強度の特性X線が得られる。特にK系列特性X線の蛍光収量が大きいので、L系列線と比較して制動線のK系列蛍光X線への変換効率は高まる。疑似x線レーザー発生装置とイメージングプレートを中心とする撮影システムを完成させた。概略はつぎのごとくである。コンデンサーを正に充電し、X線管の陰極にトリガ電圧を印加することにより蓄積された電荷をX線管内に放電する。本システムの構築は佐藤英一(岩手医大)の協力をえて国立循環器病センター研究所において行われた。佐藤英一が開発した単回照射型疑似X線レーザー装置(60kvp,200nF,)をひな形とし、光子数の増加を実現した。今後は複数回撮影の実現、さらにx線コリメーターによるx線の指向性の改良等を目指した。イメージングプレートを中心とする撮影装置はフジフィルム社のFLA2000(空間解像度25μm、ダイナミックレンジ>10^5)を用いる予定である。これは単回撮影用であるが、プレートカセットの間欠的(0.33秒に1回)かつ複数回(15回)撮影機能を付加するべく改良をめざした。このために,イメージングプレートFLA2000(≒FIA5000)システム、及びフィルム交換機等は研究組織に既設のものを用いた。別紙のごとく疑似X線レーザー装置に関して研究業績を報告した。血管造影法ではヨード造影剤(k吸収端33.3keV)と人体組織(H20で近似)のX線吸収の差によって血管像を得る。X線のエネルギーがヨード造影剤のk吸収端の直上であると、ヨードのX線吸収が高まり、人体組織とのコントラストの差が極大となる。したがって微小血管中の微量ヨードのコントラストを検出することで微小血管像を提供する。セリウムを陽極に用いたプラズマX線撮影システムでは約34keVにピークを持つほぼ単色なX線を得ることができるので最適なX線源となる可能性がある。
自己免疫性皮膚疾患・天疱瘡における発症機序の解明

天疱瘡は、表皮細胞間接着因子であるデスモグレイン(Dsg)に対するIgG自己抗体がDsgの機能阻害を誘導することにより、皮膚・粘膜に水疱、びらんを生じる致死的重篤な疾患である。本研究の目的は、天疱瘡をモデル疾患とし、自己免疫疾患の発症機序を解明することにある。特に本研究では、天疱瘡モデルマウスを用いた解析と皮膚感染症と自己免疫疾患の関連に関する解析という二つの独創的なアプローチをとった。研究成果として、以下のごとく達成することができた:1)病的活性を持つ抗Dsg3モノクローナル抗体を8種単離し、病原性の決定にエピトープが重要な役割を果たしていることを明らかにした、2)単離されたモノクローナル抗体cDNAよりB細胞トランスジェニックマウスを作成し、Dsg3反応性B細胞の運命を解析した、3)病的抗体産生を誘導するDsg3反応性T細胞クローンを単離し、自己抗体産生を誘導できるクローンとできないクローンの解析をおこなった、4)黄色ブドウ球菌表皮剥奪性毒素(ET)の水疱形成の分子メカニズムを解析した、5)SSSS罹患後にDsg1に対する免疫応答が弱いながらも起こることを示した。さらに当初計画していなかった以下の成果をあげることができた。6)Dsg3反応性B細胞トランスジェニックマウスに病的抗Dsg3モノクローナルIgG抗体を投与するという、コロンブスの卵的発想により、CD4+T細胞依存性の自己反応性B細胞に対する新しい免疫寛容機構の存在の可能性を明らかにした、7)新規デスモグレインDsg4に対する自己免疫応答の存在が明らかにされ、天疱瘡の発症機序を考える上のみならず、自己免疫性脱毛症の病態解明に新たな展開を生み出した。我々の天疱瘡モデルマウス、およびDsg3反応性B細胞トランスジェニックマウスを用いた系は、生理的条件下での臓器特異的自己免疫疾患の自己抗原に対するB細胞免疫寛容獲得機構を解析することができ、世界的にも他に例を見ない独自性の高いものである。今後は、Dsg3反応性T細胞トランスジェニックマウスの作成も加え、自己免疫疾患における世界標準となる独自の系を構築することを目指している。本研究の目的は、皮膚を標的とする自己免疫性疾患である天疱瘡をモデル疾患として、自己免疫発症の機序を解明することである。本研究では、天疱瘡モデルマウスを用いたアプローチと皮膚感染症と自己免疫発症の関連を解析するアプローチのふたつの柱がある。天疱瘡モデルマウスを用いたアプローチでは、天疱瘡モデルマウスから複数の抗Dsg3モノクローナル抗体の単離に成功し、その中で水疱誘導活性を有する抗体が2種存在した(AK19、AK23)。特にAK23は、ハイブリドーマ細胞を腹腔内投与することによりレシピエントマウスに天疱瘡モデルマウスに認められる表現型と同一の表現型を誘導した。AK23のDsg3分子上のエピトープを詳細に解析し、他の明かな病原性を有さないモノクローナル抗体のエピトープと比較検討するとともに、AK23の可変領域と特異的に結合するペプチド単離を試みる。また、AK7のH鎖、L鎖のcDNAを単離し、抗Dsg3抗体B細胞トランスジェニックマウスの作成に成功している。今後は、野生型マウスおよびDsg3-/-マウスにおけるDsg

3特異的B細胞の挙動を詳細に検討することにより、Dsg3に対する免疫寛容を獲得する機序を明らかにする。一方、皮膚感染症との関連を解析するアプローチでは、伝染性膿痂疹(いわゆる"とびひ")、およびブドウ球菌性熱傷様皮膚症候群において、原因菌である黄色ブドウ球菌の産生する表皮剥脱性毒素(ETA)の標的蛋白が、落葉状天疱瘡の自己抗原と同じデスモグレイン1(Dsg1)であることをすでに明らかにしているが、本年度は血清学的に異なるもうひとつの重要な毒素であるETBの標的蛋白がやはりDsg1であることを明らかにした。表皮剥脱性毒素は、従来考えられていた以上に多数のアイソタイプを有する分子ファミリーを形成する可能性も見いだされた。次年度は、ET投与後のマウスにDsg1に対する自己抗体産生が認められるか検討する。本研究の目的は、皮膚を標的とする自己免疫性疾患である天庖瘡をモデル疾患として、自己免疫発症の機序を解明することである。本年度は、天庖瘡モデルマウスから単離された水庖誘導活性を有する抗体(AK23)の三次元エピトープの解析を行い、抗原蛋白のデスモグレイン3(Dsg3)のN末にあるV3,、K7、P8、D59であることが判明した。また、明らかな病的活性を有さないモノクローナル抗体(AK7,AK8,AK15,AK18,AK29)は、Dsg3細胞外領域の中央あるいはC末の領域を認識し、接着面を構成しない部位に結合していることが確認された。V3,、K7、P8、D59は、Dsg3分子間接着の接着面を構成するアミノ酸であり、AK23はDsg3の接着機能を直接的に障害することにより水庖形成を誘導することが明らかにされた。抗体の認識するエピトープの違いにより、重症度が異なる病態のメカニズムが分子レベルで示されたことになる。さらに、これらのモノクローナル抗体により明らかにされたエピトープにヒト疾患における重要性を検討する。また、AK7のH鎖、L鎖のcDNAを単離し、抗Dsg3抗体B細胞トランスジェニックマウスを作成し、野生型マウスおよびDsg3-/-マウスにおけるDsg3特異的B細胞の運命を検討している。一方、伝染性膿痂疹(いわゆる"とびひ")、およびブドウ球菌性熱傷様皮膚症候群において、原因菌である黄色ブドウ球菌の産生する表皮剥脱性毒素(ETA、ETB)の標的蛋白が、デスモグレイン1(Dsg1)であることを明らかにしているが、本年度は、新しいアイソタイプであるETDを同定し、さらにETDの標的蛋白がやはりDsg1であることを明らかにした。また、これらのETは、すべてセリンプロテアーゼの活性を持ち、Dsg1のN末から381番目のグルタミン酸の直後で切断することが判明した。表皮剥脱性毒素は、従来考えられていた以上に多数のアイソタイプを有する分子ファミリーを形成する可能性が見いだされた。本研究の目的は、皮膚を標的とする自己免疫性疾患である天疱瘡をモデル疾患として、自己免疫発症の機序を解明することである。本年度は、天疱瘡抗体の病原性強度に関する新たな測定法として、初代培養角化細胞を用いたdissociation assay法を開発した。正常ヒト表皮由来ケラチノサイトをシート状に培養し、抗Dsg3モノクローナル抗体、あるいは患者血清を添加後、細胞シートをピペッティングによる機械的ストレスを加え、分断された細胞集塊数を計測し、細胞接着阻害活性の指数(Dissociation Score : DS)を得た。DS値は病原性が高い抗体ほど高い値を示した。
慢性炎症と臓器線維化に関わるスフィンゴ脂質シグナリングの解明と新規治療戦略

肺線維症などの臓器線維化はそのメカニズムが解明されておらず、未だに良い治療法がない。私達は血液中に存在する脂質メディエーター(ホルモンのように作用する脂溶性物質)のスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の作用の過剰が心臓の線維化に関わっていることをS1P産生酵素の遺伝子改変マウスを用いて以前に見出している。本研究ではブレオマイシン(抗がん剤)による肺線維化のモデルを用いて、S1Pが肺線維化の増悪に関与していることをS1P受容体遺伝子を欠損したノックアウトマウスとこのS1P受容体に対する選択的阻害薬を用いて明らかにした。ブレオマイシン(BLM)による間質性肺炎・肺線維症のモデルを用い、スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)情報伝達系のうち、1つのS1P受容体サブタイプの関与の有無について、当該ノックアウトマウスとその同腹野生型マウスを比較検討した。BLM腹腔内投与後、33日後に肺炎症・肺線維化の程度を比較検討した。炎症に関しては、気管支肺胞洗浄液(BAL)中の蛋白定量、細胞数および細胞種毎の数の定量と、肺組織の病理組織学的評価を行った。肺線維化は、肺組織標本シリウスレッド染色の画像解析ソフト(Image J)による定量、筋線維芽細胞のマーカー(αSMA)の免疫組織染色とウェスタンブロット法による定量、フィブロネクチンおよびコラーゲンの定量(ウェスタンブロット・ELISA法)により評価した。その結果、ノックアウトマウスにおいて、炎症・線維化のいずれもが有意に抑制されることを見出した。脂質メディエーター、スフィンゴシン-1-リン酸(S1P)受容体サブタイプS1P2受容体が慢性炎症・臓器線維化において果たす役割を明らかにするため、ブレオマイシン(BLM)による肺線維化の程度をS1P2受容体欠損(S1P2KO)および同腹野生型(S1P2WT)マウスで比較したところ、S1P2KOマウスで有意に肺線維化が軽減することを見出した。肺組織のフィブロネクチン・コラーゲンのmRNA発現レベルはKOマウスでほぼ半減していた。KO,WTマウス肺組織から線維芽細胞を採取し培養線維芽細胞実験系で検討を加えたところ、細胞増殖能はBLM非存在下ではKOマウスでむしろ高かったが、BLM存在下ではKO・WTともに細胞増殖が完全に抑制された。炎症に関与するサイトカインIL-6の発現レベルはKOで有意に上昇していたが、IL-1βとTGF-βでは差がみられなかった。細胞老化のマーカーであるβガラクトシダーゼの発現はKO由来線維芽細胞で増強しており、細胞周期関連サイクリン依存性キナーゼのインヒビターであるp16INK4aの発現レベルがKOで有意に亢進していた。以上から、KOマウス肺由来線維芽細胞は細胞老化が何らかの原因でWTに比べて促進されており、BLMによる線維化の軽減に関与している可能性が考えられた。一方、細胞外基質蛋白分解酵素の発現レベルを検討したところ、KO由来線維芽細胞において複数種類の細胞外基質蛋白分解酵素の発現が有意に亢進していた。以上から、S1P2KOマウスで線維化が軽減するメカニズムとして、肺線維芽細胞の細胞老化の促進と基質蛋白分解酵素の活性増強が関与している可能性が考えられる。本年度は肺組織の線維芽細胞を用いて細胞レベルの検討を行い、臓器線維化に促進的に働くS1P2受容体の作用メカニズムの一端を明らかにすることができた。スフィンゴシン-1-リン酸受容体(S1PR)のあるサブタイプのノックアウト(KO)及び同腹野生型(WT)マウスを用いて、ブレオマイシン(BLM)による慢性炎症と肺線維化におけるS1P情報伝達系の役割を検討した。β-ガラクトシダーゼノックインマウスの検討により、肺組織の線維芽細胞とマクロファージ(Mf)に発現を確認した。KO/WTマウス間で骨髄移植を行った後、BLM負荷したところ、宿主遺伝型にかかわらず、KOマウスの骨髄を移植した場合にWTからの骨髄移植に比べて肺胞洗浄液(BAL)中のMf数と肺線維化がいずれも顕著に軽減した。マイクロアレイ解析およびqPCR解析の結果、BLM負荷群において肺組織に発現が上昇するサイトカインのうち、特定の複数種類の上昇がKOマウスにおいて顕著に低減することを見出した。KO/WTマウスから単離した肺胞マクロファージの培養系において、これらのうちある線維化関連サイトカインの作用を比較検討したところ、STAT6リン酸レベルはKOマウスにおいて約75%軽減し、STATタンパクレベルは不変だった。当該サイトカインの受容体発現レベルはKO/WT間で差を認めなかった。以上から、このサイトカインに関しては、受容体活性化以降のシグナル伝達が当該S1P情報伝達系によって増強されることが分かった。当該S1PRの選択的阻害薬または生理食塩水(コントロール)をWTマウスに投与して比較検討した結果、コントロール群に比べて阻害薬投与群においてBLMによる線維化が半減することを見出した。以上から、このS1PRサブタイプがBLMによる肺の慢性炎症・線維化の増悪に関与していること、選択的阻害薬が肺線維症の新規治療薬となりうることが明らかとなった。

私達は血液中に存在する脂質メディエーター(ホルモンのように作用する脂溶性物質)のスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の作用の過剰が心臓の線維化に関わっていることをS1P産生酵素の遺伝子改変マウスを用いて以前に見出している。本研究ではブレオマイシン(抗がん剤)による肺線維化のモデルを用いて、S1Pが肺線維化の増悪に関与していることをS1P受容体遺伝子を欠損したノックアウトマウスとこのS1P受容体に対する選択的阻害薬を用いて明らかにした。当該受容体が慢性炎症・線維化の両者を増悪させる役割を担っていることを明らかにした。この結果に基づき、その分子機構を検討することが可能となった。慢性炎症の結果として生じる臓器線維化には、骨髄由来炎症性細胞の関与が考えられる。今後、特にマクロファージに発現するS1P2受容体の役割を明らかにするため、骨髄移植実験を含めた検討を行う。病態生理1.骨髄由来細胞の関与の有無とメカニズムの検討当該遺伝子は骨髄系細胞に発現を確認している。当該遺伝子改変マウスと同腹野生型マウスの間で骨髄移植実験を行い、骨髄系細胞に発現する当該遺伝子が線維化に関与するか否かを明らかにする。関与することが確認された場合、1骨髄由来細胞が肺組織へ動員後、筋線維芽細胞に分化して直接線維化に関与するのか、あるいは2白血球系細胞(マクロファージなど)としてサイトカイン産生やマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)活性化などを介してTGFβシェッディングや基質リモデリングに関与するのかの検討に進む。必要に応じてGFPトランスジェニックマウスとの交配で得たダブル改変マウスを用いて骨髄移植実験を行い、免疫組織染色との組み合わせで肺組織に分布する骨髄由来細胞の細胞種を同定する。2.野生型マウスにおいて、BLM負荷がS1P情報伝達系を活性化するか否かを検討する。C57BL/6マウスにBLMを負荷後、S1P情報伝達系が活性化されるか否かについて、肺組織SphK活性測定、肺組織・気管支肺胞洗浄液中のS1P定量の経時的変化を検討する。肺組織SphK活性化・S1Pレベル上昇が認められた場合、遺伝子改変・同腹野生型両マウス肺組織由来線維芽細胞を用いて、S1Pが線維芽細胞の増殖・化学遊走・筋線維芽細胞への分化誘導に関与するか否か、当該遺伝子がこれに関与するか否かを検討する。また、上記1.で、骨髄由来マクロファージの関与が有ると判断された場合は、遺伝子改変・同腹野生型両マウス由来マクロファージを用いて、S1Pによる化学遊走、サイトカイン産生、MMP活性化等の各項目について比較検討する。平成26年8月に約1ヶ月入院加療し、その後約1ヶ月自宅療養し、この間に研究を中断し、研究費の執行が少なくなったため。平成27年度に繰越して、すべて試薬・培養器具などの消耗品として執行する計画である。
金属構造と光誘起構造の融合体で構成されるメタマテリアルによる動的光制御

本年度は、マイクロ波領域において電磁波の捕捉・再生に関する検討を行った。金属構造中に半導体を含むようなメタマテリアルを設計・作製し、半導体中に光キャリアを励起するためのポンプ光を照射した際のメタマテリアルの動的特性を評価した。ポンプ光を照射した際の半導体の導電率の変化に要する時間は十分短いが、ポンプ光の照射を止めた際の導電率変化の時間は非常に長いという結果が得られた。これをふまえて、当初の予定を変更して、ポンプ光非照射時に電磁波を蓄積し、ポンプ光の照射時に電磁波を保存、そして、ポンプ光照射を止めると電磁波が放出されるという構成にして、電磁波の保存・再生実験を行ったが、再生信号は検出されなかった。この構成では、ポンプ光の照射を止めても光キャリアが完全に消失するまでの時間が非常に長いために、検出限界以下の振幅で電磁波が徐々に放出されてしまった可能性がある。以上の実験結果より、ポンプ光の非照射時に電磁波が蓄積・保存されて、ポンプ光の照射により電磁波が放出されるような構成にする必要があるということがわかった。このような構成をメタマテリアル単体で実現するのは難しいため、ファブリペロー共振器とメタマテリアルを組み合わせたような構造を用いることにした。次年度は、この新たな構成で電磁波の再生実験を試みる予定である。一方で、研究を進めていく中で、当初の予定にはなかったことではあるが、光キャリア励起を行わなくても電磁応答が可変制御できるようなメタマテリアルの着想に至り、メタマテリアルへの電磁波の入射角により群遅延を変化させられることを実証した。この技術は電磁波パルスの制御において重要なものである。こちらは電磁応答の動的制御とは異なるものではあるが、媒質の応答が変化するという意味では動的制御と共通した性質をもっており、このような制御手法も電磁波制御においては有用である。計画では、電磁波の捕捉・再生に関する原理の実証まで完了している予定であったが、まだそこまでには至っていない。しかしながら、実験を通して、半導体中における光キャリアの励起・消失に伴うメタマテリアルの電磁応答の動的特性に関する知見は着々と積み重ねられている。特に、半導体に照射するポンプ光を止めた時の光キャリア消失による半導体の導電率変化に要する時間が非常に長いため、この過程を含まないような手法にしないといけないことを見出している。これを基にして、ファブリペロー共振器とメタマテリアルを組み合わせた構成による電磁波エネルギーの保存と再生方法を新たに考案するに至っている。この手法においては、ポンプ光照射を止めた際の光キャリアの消失時間の長さの問題を回避することができるので、電磁波再生にまで至る可能性は高いと考えている。次年度中に、ポンプ光を半導体に照射することによって、電磁波のエネルギーを取り出すことができるようになると考えている。上記のような研究の中で、当初の予定にはなかった電磁波の群遅延の可変制御方法の着想に至り、実証にも成功している。こちらで考案した方法は、電磁応答の動的制御とは異なり、高速での電磁波制御は難しいが、準静的な用途においては十分なものである。こちらのような電磁波制御と動的制御を共に進めていくことにより、電磁波のより自在な制御につながっていくと考える。これらを総合して、研究の進捗としては、やや遅れ気味という評価であると考えている。次年度は、ファブリペロー共振器の一方の反射鏡をメタマテリアルで置き換えたような構成を用い、ポンプ光をメタマテリアルに照射することによって、ファブリペロー共振器内に保存された電磁波を取り出すことを試みる。導波管の一端に金属スリットを配置し、もう一端にメタマテリアルを配置することによって、マイクロ波に対するファブリペロー共振器を形成する。メタマテリアル中の半導体部分にポンプ光を照射した際のメタマテリアルの電磁応答の変化時間は10nsのオーダーであることが確認されているため、ファブリペロー共振器の共振器長は、往復の伝搬時間が10ns程度以上になるようにする。ファブリペロー共振器にマイクロ波を照射して共振器中に電磁波を蓄えた後、メタマテリアルにポンプ光を照射することによって、ファブリペロー共振器中に蓄えられた電磁波が取り出せることを確認する。これが確認できた後、ファブリペロー共振器の一方の反射鏡として用いられている金属スリットを、ポンプ光の照射によって透明状態から反射鏡へと変化するようなメタマテリアルと交換する。そして、ファブリペロー共振器の両端のメタマテリアルへのポンプ光照射タイミングを制御することによって、電磁波パルスのファブリペロー共振器への捕捉および再生実験を行う。これと並行して、今年度の研究を通して着想に至った電磁波の群遅延の可変制御に関する研究についても併せて取り組む。電磁波の透過率が高く、群遅延が大きくなるような条件を含む可変制御手法についても着想に至っているので、これについても実証を試みる予定である。赤外光のメタマテリアルへの捕捉、保存および再生を目指して研究を行っている。この目標を達成するために、半導体基板上に金属構造を形成したようなメタマテリアルを用いる。そして、半導体基板表面に励起レーザーを照射して光キャリアを励起することにより、メタマテリアルの電磁応答を動的に変化させられることを利用する。本年度は、メタマテリアルの透過特性測定のための実験系の構築、および、この実験系を用いることにより、励起レーザー照射による半導体基板の誘電率変化の評価を行った。まずは、実験系の構築について述べる。半導体基板上に金属構造を形成することによりメタマテリアルを作製するわけであるが、金属構造を形成する領域は、おおよそ、100マイクロメートル四方である。

そのため、メタマテリアルへの光照射位置をモニターしながら調整できるような系が必要である。そこで、透過測定の系に顕微鏡と同様の系を組み込んだような実験系を構築した。これにより、励起レーザー光とメタマテリアルの特性測定用の光の両者をメタマテリアル上の所望の位置に重ねて照射することができるようになった。次に、励起レーザー照射による半導体基板の誘電率変化の評価について述べる。ここでは、半導体基板表面に金属構造は作製せず、半導体基板そのものの光キャリア励起による特性変化を評価した。上で構築した実験系を用いて、半導体基板の透過スペクトルを励起レーザー照射時および非照射時に対して測定した。その結果、半導体基板の光キャリア励起による誘電率変化の効果を確かに観測することができた。本年度の予定は、メタマテリアルの透過特性を測定するための実験系の構築と、半導体基板の光キャリア励起の効果の評価であった。前者については、メタマテリアルの金属構造の形成領域を狙って、透過特性測定用の光と半導体基板励起用の光を重ねて照射できるような系を実現できている。光の照射領域を常時モニターできるようにしているので、容易に光照射位置を調整できるような測定系になっている。また、この測定系は次年度以降の実験で励起レーザー光をメタマテリアルに対して2光束干渉照射により照射することを見越した構成にしてある。後者については、上記の透過特性測定系を用いて半導体基板単体での光キャリア励起の効果を評価できている。当初は、金属構造を半導体基板上に形成したものを作製し、その試料に対して光キャリア励起を行い、透過スペクトルの変化を測定することによって、半導体基板の誘電率変化を評価する予定であった。ところが、金属構造を形成せずに半導体基板単体に励起レーザーを照射しただけで、誘電率の変化が透過スペクトルの変化として現れたので、予定を変更して上述のようにした。結果として、無駄なプロセスを排除して研究を遂行できたと言える。半導体基板励起用レーザーの照射による誘電率変化の評価結果から、励起用レーザーの集光スポットサイズを後の実験に適した大きさにすることも既に行っている。これらのことから、おおよそ予定通り、研究は進んでいると考えている。金属構造と光誘起構造の融合体で構成されるメタマテリアルを用いて電磁波の動的制御を実現するために、本年度は、光キャリア励起によるメタマテリアルの特性の時間変化について評価した。メタマテリアル中の半導体に励起用パルスレーザー光を照射し、メタマテリアルの透過率の時間変化を測定したところ、予想よりもはるかに小さな透過率変化が観測された。この原因は、半導体中に励起された光キャリアの寿命が非常に長いことであると予測し、この予測を検証するために、パルスレーザーではなく、連続波のレーザーを励起用レーザーとして用い、その照射・非照射による透過率の変化を測定した。その結果、パルスレーザー光を照射したときよりも大きな透過率の変化が観測されたため、前述の透過率変化の小ささは光キャリア寿命の長さによるものであることがわかった。
膜タンパク構造形成原理の解明を目指したヘリックス間・ヘリックス-脂質間力の計測

膜タンパク質は、多種多様な脂質分子で構成される脂質二分子膜環境に存在しているため、その構造形成原理は水溶性タンパク質と大きく異なるが、その一般原理は殆どわかっていない。脂質二分子膜-タンパク質間相互作用を詳細に解明可能な方法論の発展が強く望まれている。研究代表者はこれまでに、多くの膜タンパク質の構成単位である膜貫通ヘリックスを形成する疎水性のモデルペプチドモデルペプチドX-(LALAAAA)_3-NH_2を用い、物理化学的手法によって、膜環境でのヘリックス-ヘリックスおよびヘリックス-脂質間相互作用の熱力学を詳細に計測可能な実験系を確立してきた。本年度は、膜貫通ヘリックスの疎水部の長さ膜疎水部の厚さのマッチングの熱力学に焦点をあて、ヘリックスの自己会合力および膜への分配が膜厚にどう影響を受けるかを調べた。ペプチドとして、上のものと組成は同じであるが対称な配列に変更したX-(AALALAA)_3-Y[X=NBD,Y=NH_2(III) or X=Ac,Y=DABMI(IV)]を用いた(長さ約30Åのヘリックスを形成)。膜疎水部の厚さは、不飽和結合を1つ持つアシル鎖を2本持つフォスファチジルコリンを用い、20Åから34Åまで変化させた。会合は薄い膜中では弱く(約-10kJ/mol)、膜が厚くなるほど強くなる(約-20kJ/mol)傾向にあった。また会合の温度依存性から、この会合がエンタルピー駆動であることがわかった。ヘリックス会合とは対照的に、膜厚がヘリックス長より薄すぎる、あるいは厚すぎる場合に、ヘリックスの膜への分配は減少した(薄い膜、厚い膜でそれぞれ約+2kJ/mol、約+8kJ/molの移行自由エネルギー)。薄い膜ではエントロピーの減少、厚い膜ではエンタルピーの増加により分配が妨げられていることが明らかになり、薄い膜と厚い膜での疎水部ミスマッチに対する応答は大きく異なることを示した。生体膜環境でのヘリックス間・ヘリックス-脂質間相互作用の熱力学を系統的に解明するための第一歩として、ホストペプチドX-(AALALAA)_3-Y[X=NBD,Y=NH_2(I)or X=Ac,Y=NHCH_2CH_2-S-DABMI(II)]を新規に合成し、典型的なリン脂質パルミトイルオレオイルフォスファチヂルコリン(POPC)二分子膜中でのヘリックスの自己会合力の計測を試みた。これまで用いてきたペプチドX-(LALAAAA)_3-NH_2[X=NBD or TMR]に対し、ロイシン残基がN末端側に偏らないよう配列を変更している。赤外偏光全反射吸収スペクトル測定により、このペプチドがPOPC二分子膜中において安定な膜貫通ヘリックスを形成することを確認した(5-55°C)。蛍光励起エネルギー移動のドナーNBDとアクセプターDABMIがN末端とC末端にそれぞれラベルされ、しかもこの色素ペアの臨界移動距離が約25Aであるため、逆平行型の会合だけを特異的に検出し、また色素の膜平面上におけるランダム分布に由来するspontaneous transferの影響を最小限に押さえることができる。会合測定は(I)のNBD蛍光が自己消光を起こさない濃度範囲(0.051mol%)で行った。この範囲でヘリックスは主として単量体-逆平行型二量体間平衡にあると考えられる。25°Cでの会合自由エネルギー変化は約-13kJ/molで、X-(LALAAAA)_3-NH_2のそれ(約-13kJ/mol)とほぼ同じであった。また会合エンタルピー、エントロピー変化はそれぞれ約-26kJ/mol,約-42J/K/molであり、この会合がエンタルピー駆動であることが明らかになった。次に、ホストペプチド配列の中心にSerゲスト残基を導入したペプチドX-AALALAA AALSLAAAALALAA-Yを合成し、水素結合性を持つ側鎖が膜貫通ヘリックス間会合に及ぼす影響を検討した。赤外偏光全反射吸収スペクトル測定から、親水性側鎖を膜貫通領域に1つ持つこのペプチドもホストペプチド同様に安定な膜貫通ヘリックスを形成することがわかった。ペプチドにラベルされたNBD蛍光が、0.2mol%付近の低濃度から自己消光を示し始めたことから、このペプチドはホストに比べ強い自己会合力を持つと考えられる。今後単量体一逆平行型二量体間平衡にあると予想される0.0050.05mol%の濃度範囲で会合力を計測する。

ペプチドとして、上のものと組成は同じであるが対称な配列に変更したX-(AALALAA)_3-Y[X=NBD,Y=NH_2(III) or X=Ac,Y=DABMI(IV)]を用いた(長さ約30Åのヘリックスを形成)。膜疎水部の厚さは、不飽和結合を1つ持つアシル鎖を2本持つフォスファチジルコリンを用い、20Åから34Åまで変化させた。会合は薄い膜中では弱く(約-10kJ/mol)、膜が厚くなるほど強くなる(約-20kJ/mol)傾向にあった。また会合の温度依存性から、この会合がエンタルピー駆動であることがわかった。ヘリックス会合とは対照的に、膜厚がヘリックス長より薄すぎる、あるいは厚すぎる場合に、ヘリックスの膜への分配は減少した(薄い膜、厚い膜でそれぞれ約+2kJ/mol、約+8kJ/molの移行自由エネルギー)。薄い膜ではエントロピーの減少、厚い膜ではエンタルピーの増加により分配が妨げられていることが明らかになり、薄い膜と厚い膜での疎水部ミスマッチに対する応答は大きく異なることを示した。
複雑系シミュレーションを基礎とした新しい骨再生ストラテジーの研究

陸上脊椎動物の骨組織は、骨芽細胞による骨形成と、破骨細胞による骨吸収のカップリングにより常にリモデリングを行っており、力学的ストレスに適応した形態を形成、維持している。最近、われわれはNotchシグナルによって骨芽細胞に分化させたヒト間葉系幹細胞が、周期的パターンを形成する事を見い出した(Tezuka K.J.Bone Miner.Res.17,231-239,2002)。われわれは、骨に存在する細胞が、どの様にして外的ストレスに適応した骨微細形態を形成するかを理解するために、複雑系モデルのひとつである反応拡散系を用いて、仮想骨リモデリングモデル「iBone」を作製した。iBoneは、二次元および三次元の仮想骨モデルにおいて、有限要素法計算によって得られた局所の応力値を、モデル内表面に展開した反応拡散微分方程式に反映させる、新しい骨リモデリングシミュレーションである。シミュレーションの妥当性を検討するために、3次元でのシミュレーションのためのPCクラスタを構築し、ハードウエアとソフトウエアの最適化を行った。内部に嚢胞を持つ患者の大腿骨及び下顎骨のCTデータからボクセルモデル作製し、仮想力学条件における内部形状をiBoneを用いて計算したところ、実際の骨内部構造との一致が見られた。しかし、局所的に一致しない部分も存在し、筋付着部位や筋力の設定、歯や軟組織のモデル化など、新しい課題も生じた。さらに、日本人ヒト骨髄間葉系細胞の培養も行った。上顎骨の手術のために腸骨から採取された骨髄を培養皿に播種し、2週間の培養後、付着して増殖する細胞を得た。この細胞を多孔性リン酸カルシウム担体上で培養し、還流培養装置を作製してヒト血液細胞と共培養した。残念ながら造血細胞の増殖は観察されなかったが、今後、IL-3,G-CSF,VEGF,SCFなどの造血因子を間葉系細胞で発現させ、血液細胞の増殖を補助できないか検討を加える。また、軟骨細胞分化に対する、Notchの抑制効果についての研究をまとめ、Journal of Bone and Mineral Metabolismに発表した。陸上脊推動物の骨組織は、骨芽細胞による骨形成と、破骨細胞による骨吸収のカップリングにより常にリモデリングを行っており、力学的ストレスに適応した形態を形成・維持している。われわれは、骨に存在する細胞が、どの様にして外的ストレスに適応した骨微細形態を形成するかを理解するために、周期的パターンを形成する複雑系モデルのひとつである反応拡散系を用いて、仮想骨リモデリングモデル「iBone」を作製した。二次元および三次元の仮想骨モデルにおいて、有限要素法計算によって得られた局所の応力値を、モデル内表面に展開した反応拡散微分方程式に反映させた。定常状態になった活性化、抑制因子の濃度を局所の骨形成、骨吸収活性として形態変化させたモデルを使い、繰り返し計算を行なった。均質な物質内に1つだけ穴を有する単純な二次元モデルに、均一な引っ張り張力を与えたところ、iBone計算によって穴の形状は速やかに円に収束した。また、互いに干渉しあう複数の穴が存在する場合や、不均一な張力を与えた場合も、iBoneは形態変化によって全内表面にかかるストレスを均等化した。さらに、多孔性モデルに亀裂を生じさせた場合には、亀裂が生じた梁はストレスを失い速やかに吸収されると同時に、周囲の梁の形状がストレスの不均一さを解消する様に形態変化して、全体の形状を再び安定化させる事ができた。ヒト大腿骨近位端の形状を模した二次元、三次元モデルにおいては、実際の骨梁走行や密度が応力線と関連付けられるとするWolffの法則を再現する結果が得られた。この様にiBoneは、力学的ストレスに反応する細胞の働きを反応拡散式によって表現する事により、実際の骨組織が持つ、適応、修復、調節などの機能を実現できる可能性を示した陸上脊椎動物の骨組織は、骨芽細胞による骨形成と、破骨細胞による骨吸収のカップリングにより常にリモデリングを行っており、力学的ストレスに適応した形態を形成、維持している。

上顎骨の手術のために腸骨から採取された骨髄を培養皿に播種し、2週間の培養後、付着して増殖する細胞を得た。この細胞を多孔性リン酸カルシウム担体上で培養し、還流培養装置を作製してヒト血液細胞と共培養した。残念ながら造血細胞の増殖は観察されなかったが、今後、IL-3,G-CSF,VEGF,SCFなどの造血因子を間葉系細胞で発現させ、血液細胞の増殖を補助できないか検討を加える。また、軟骨細胞分化に対する、Notchの抑制効果についての研究をまとめ、Journal of Bone and Mineral Metabolismに発表した。
堆積粒子の配列と流れ様式との関係についての実験的研究

1.振動流,一方向流,複合流それぞれのベッドフォームの形態,堆積構造,粒子配列,砂の動きを観察した.その結果,複合流によって,一方向流あるいは振動流とは異なったベッドフォーム(複合流リップル)が生じることがわかった.複合流リップルの形態の特長は,上流側の斜面も下流側も上に凸で,峰全体が丸いことである.また,内部構造はフォーセットラミナが上に凸で丸く,その基底部は円弧状で低角度で基底面に接することが特徴である.2.一方向流で堆積した砂粒子は,流れに平行な断面で見かけの長軸が上流側に傾いた「インブリケーション構造」を示す.また,振動流で堆積した砂粒子は,上流側,下流側,両方向に長軸が傾き,二つのピークが現れる.これに対して、複合流で堆積した砂粒子の配列は,フォーセットの上部では,振動流の粒子配列とよく似たパターンを示し,フォーセット下部では,一方向とよく似た粒子配列を示すことがわかった.3.上述の形態や内部構造および粒子配列の特徴から,地層で振動流リップル,一方向流リップル,そして複合流リップルそれぞれ識別することができるようになった.4.一方向流,振動流,複合流によってリップルが形成されているときに砂粒子の動きをそれぞれビデオカメラを用いて観察した.複合流下での砂の動きは,一方向流や振動流と異なっているために,上で述べたような特徴的な形態が生じることがわかった.1.振動流,一方向流,複合流それぞれのベッドフォームの形態,堆積構造,粒子配列,砂の動きを観察した.その結果,複合流によって,一方向流あるいは振動流とは異なったベッドフォーム(複合流リップル)が生じることがわかった.複合流リップルの形態の特長は,上流側の斜面も下流側も上に凸で,峰全体が丸いことである.また,内部構造はフォーセットラミナが上に凸で丸く,その基底部は円弧状で低角度で基底面に接することが特徴である.2.一方向流で堆積した砂粒子は,流れに平行な断面で見かけの長軸が上流側に傾いた「インブリケーション構造」を示す.また,振動流で堆積した砂粒子は,上流側,下流側,両方向に長軸が傾き,二つのピークが現れる.これに対して、複合流で堆積した砂粒子の配列は,フォーセットの上部では,振動流の粒子配列とよく似たパターンを示し,フォーセット下部では,一方向とよく似た粒子配列を示すことがわかった.3.上述の形態や内部構造および粒子配列の特徴から,地層で振動流リップル,一方向流リップル,そして複合流リップルそれぞれ識別することができるようになった.4.一方向流,振動流,複合流によってリップルが形成されているときに砂粒子の動きをそれぞれビデオカメラを用いて観察した.複合流下での砂の動きは,一方向流や振動流と異なっているために,上で述べたような特徴的な形態が生じることがわかった.
指導法と教科内容を統合した養成・研修一貫プログラムによる社会科授業力育成研究

ねらいについての議論(Aim-talk)ができる中学校社会科教員をするための大学学部段階の教員養成プログラムを作成した。研究成果は、報告書「ねらいについての議論ができる実践家の育成を目指した学部社会科教員養成プログラム」にまとめた。報告書では、まず、学部段階での教員養成カリキュラムと教員研修の現状と課題を分析した。そしてそれらを踏まえて、ねらいについての議論(Aim-talk)ができる中学校社会科教員を育成するための学部段階のカリキュラム案を作成した。最後に、カリキュラム案にある社会科教育関係の科目それぞれのシラバス、授業用テキストの例を作成した。研究初年度にあたる平成24年度は、研究の方向性、着地点等を確認することから着手し、小学校教員に必要な社会科授業力を育成するための大学学部段階カリキュラム、さらには現職教員のための研修プログラムを作成することを確認した。まず、我が国の小学校教員養成を行っている教員養成系大学のシラバスを幅広く収集して比較・分析し,小学校社会科に関する授業科目の内容の特色と課題を明らかにした。その結果、学生数も多く教科等ごとの専門、コース等を置いているような大学は、社会科内容学(社会科系の専門教育科目)、社会科教育学(社会科0)指導法等)の授業を数多く置き、教科内容及び教科教育を数多く学ぶことができるようになっている。しかし、大学学部により、授業科目、そして授業内容は千差万別である。他方、規模の小さな大学学部や、小学校教員免許とともに幼稚園免許あるいは中学校・高等学校の社会科・地理歴史科・公民科以外の教科の免許を取得できる大学学部においては、社会科内容学、社会科教育学の授業は必要最小限しか置かれていない場合が少なくない。さらに、カリキュラム改善に取り組んでいる先進的な大学の資料等を収集して、分析を行っている。また、現行及び過去の小学校学習指導要領の社会科の目標・内容、さらには内容編成を比較・分析して,小学校社会科の指導に必要と考えられる教科専門の知識を抽出し体系化する作業を実施中である。さらに、現職教員に対して、大学で学んだ社会科内容学に関する科目及びその内容についての妥当性や有効性、社会科の教材研究や授業作成をするうえで必要と感じている学問的知識や技能等を調査するアンケート案を作成中である。研究初年度の研究結果等により、現在行われている大学学部段階における教員養成カリキュラム改革は、学校教育現場を重視し、学校教育現場と連携していかに効果的に教員養成を展開するかという方向で進められていることが確認できた。しかし、いかに教えるかという授業方法などについての経験値だけでは、自らの授業や実践を改善していくことはできないということも明らかになった。授業や実践を改善していくには、教科の目標や原理に対する深い理解が不可欠であり、基本的に学習指導要領を前提とした目標や原理が固定されている教育委員会、学校教育現場等の研修だけではじゅうぶんとは言えない。社会科を得意とする教員の中には、しっかりとした教科観を持った上で、学習指導要領を踏まえた授業を行える教員もいる。しかしそれは少数である。このような現状をふまえて、研究2年次からは教師の実態調査と教員養成カリキュラムの調査の両面から研究を進めることとした。1教員研修の効果の調査(免許更新講習などを通して、教師の授業力が実際にどのように変化しているかを明らかにする。)(1)免許状更新講習の妥当性の確認、(2)研修直後、半年後、1年後などの講習事後調査、(3)講座を受講した理由による受講者のタイプ分け2教員の授業力調査(現職教員に授業のビデオを視聴させ、何に注目しどのように評価するかを調査することで、優れた教師の授業力(授業の見方)がどのようなものかを明らかにする。)(1)調査方法等、仮説検証型調査の確定、(2)計画に基づいて次年度に実施3教員養成カリキュラムの把握(教員養成カリキュラムの調査)(1)私立大学の教員養成カリキュラム表から教員養成の類型化を実施、(2)私立大学、国立大学法人などのカリキュラムの把握を継続実施26年度は、第811回の4回会議を行って研究を推進した。本研究においては、教員養成系大学・学部において、社会科教育学と教育学が協働・協力して、学生の社会科授業力を向上させるプログラム等の作成を目指す。そのために、(1)社会科教育学と教育学が協働、協力したフレームワークを作成し、(2)科目それぞれのシラバスを作成、さらには(3)2のうちいくつかの科目のテキスト(教科書)を作成する予定である。前年度から引き続き実施している現状把握のための調査の結果は次の通りである。(1)「教員研修の効果の調査」では、免許更新講習などで、授業力がどのように向上しているかを明らかにした。そのために、免許状更新講習が妥当かさらに検討するとともに、研修直後、半年後、1年後などの調査の必要性を検討しつつ、受講者のタイプ分け(なぜ受講したのかと言う区分)を実施した。(2)「教員の授業力調査」では、授業ビデオ・指導案を送付して、授業ビデオ・指導案に対する意見を収集・分析し、優れた教師の授業力(授業の見方)がどのようなものかを明らかにした。(3)「教員養成カリキュラムの把握」では、各大学の教員養成カリキュラムを収集・分析し、特色を明らかにし、私立大学のカリキュラムの類型化を行い、引き続き、私立大学、国立大学法人などのカリキュラム把握を実施している。以上のように、現状把握のための調査は26年度でほぼ完了するとともに、フレームワーク案を検討して、ほぼ固めた。