hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌促進的RNA編集の分子ネットワーク解明と新規食道癌治療戦略の探索

本年度に計画していた「癌促進的RNA編集が関わるRiboCluster内関連分子の網羅的同定と意義の解明」としてcsRBP候補の抽出を行い、細胞解析用のツールとして最適な細胞株の選択が終了した。また、本研究課題の基盤データとなる「結合変化mRNAリスト」、「発現変化mRNAリスト」、「翻訳変化mRNA候補リスト」を作成することができた。これらのリストのうち「発現変化mRNAリスト」を用いて、Ingenuity pathway analysisプログラムでpathway解析を行った。この結果、ADAR1ノックダウン細胞では免疫応答に関与する遺伝子群の活性化、GADD45を含むアポトーシス関連遺伝子の活性化が確認され、当初の予定通り進捗している。一方、ADAR1の細胞内機能を解析するために、ゲノム編集技術を用いてADAR1ノックアウト細胞の作成を試みたが、細胞増殖が著しく抑制されたため樹立することができなかった。1.本年度に作成したリストと、既知遺伝子情報、結合配列情報、miRNAデータベース、RNA編集配列情報(RADAR、REDIportalなど)を統合して、ADAR1-csRBP経路を中心とした発癌分子ネットワークを推定し、調節程度や方向(促進・抑制)に関わるmiRNAとパートナー蛋白質のネットワーク上の位置を決定する(癌促進的RNA編集分子マップの完成と癌促進的RNA編集関連治療標的候補の全体リストの作成)。2.同定された調節標的mRNA、miRNA、蛋白質の中から、過剰発現やゲノム編集・ノックダウン系を駆使して表現型への関与を検討することで、RNA編集による発癌促進作用に必要十分な調節標的や相互作用分子を絞り込む(ESCC依存性を担う治療標的候補リスト)3.2で得られた分子に関し、癌部・非癌部臨床検体での発現や発現パターンとその臨床病理学的意義を検討すると共に、不死化食道上皮でも上記の機能検討を行い比較することで、癌特異性を検証し、さらなる絞り込みを行う(ESCC特異的な治療標的候補リスト)。これら一連の統合的、段階的解析により、RNAプロセッシング翻訳調節から調節遺伝子産物の関連する細胞内パスウェイまでを網羅した癌促進的RNA編集関連分子のリスト化と絞り込みによる新規ESCC治療標的候補の同定を目指す。(理由)本年度に実施する予定であった次世代シーケンス解析をマイクロアレイを用いた解析に変更したため、当初予定していたよりも安価で実施することができ、消耗品費およびその他の項目(解析委託費)で差額が生じた。さらに、情報収集目的に参加予定であった学会への出席を取りやめたため、旅費で差額が生じた。(使用計画)次年度は同定した調節標的mRNA、miRNA、蛋白質の表現型への関与について解析を行うため、本年度未使用であった助成金と次年度分として請求した助成金を合わせて必要な抗体や試薬の購入に使用する。
先天性黄胆の遺伝子治療に関する基礎研究

ビリルビンUDP-グルクロン酸転移酵素欠損症の患者の遺伝子治療を行うにあって、この酵素遺伝子の転写調節領域がどのような性質を持っているのかを知ることが重要であると考え、遺伝子の上流域の-3190kbまでの塩基配列を決定した。次に、この領域内でプロモーターとして働いている部位を同定する目的で、種々の長さの上流領域をプロモタ-活性測定用のルシフェラーゼをレポーター遺伝子とするベクターに挿入し、肝癌細胞であるHepG2とHuH-7に作成したベクターをトランスフェクトし、その転写活性を比較検討した。その結果、上流領域の-1362から-1220(DE : distal element)と-113から-70(PE : proximal element)の2カ所にプロモーター活性をもつ領域が存在することが明かとなった。PEには塩基性ヘリックス・ループ・ヘリックス型の転写調節因子が結合するE-boxおよび肝臓特異的に遺伝子を発現するためのHNF-1が存在した。DEにはAP-1とCREBの良く似た配列が存在したが、gel mobility-shif assayでは転写因子の結合は証明されなかった。並行して、本酵素の代謝異常症であるクリグラー・ナジャー症候群とギルバ-ト症候群の患者の遺伝子異常についても将来の遺伝子治療の基礎データとして遺伝子解析を続けている。先天性黄疸の遺伝子治療に向けての基礎実験として今年度は下記の研究実績が得られた。(1)軽い先天性黄疸をしめすGilbert症候群の患者の遺伝子解析した。本症候群の原因としてビリルビン-UDP-グルクロン酸転移酵素のアミノ酸置換を引き起こす(ミスセンス)変異によるによる患者と、転写領域の変異により酵素発現量が低下して発症する患者の2種類が存在することがわかった。またミスセンス変異の患者にはホモとヘテロ接合体の患者がともに存在し、優性と劣性の遺伝をするGilbert's患者が存在することが証明された。(2)中程度の先天性黄疸をしめすCrigler-Najjar症候群II型の患者はこれまですべてミスセンス変異のホモ接合体であった。われわれはアミノ酸鎖が一部分合成できなくなる(ナンセンス)変異のヘテロ接合体である患者をあらたに見い出した。この変異遺伝子の培養細胞による発現実験から、ビリルビン-UDP-グルクロン酸転移酵素がサブユニット構造(4量体)を形成していることが示唆された。(3)これまでビリルビン-UDP-グルクロン酸転移酵素の異常によるCrigler-Najjar症候群とGilbert症候群では遺伝様式が不明とされてきたが、今回のわれわれの研究から1つの遺伝子の変異で発症する疾患にも関わらず、優性と劣性の患者が存在するがわかった。さらにその分子レベルでの仕組についてもモデルを提出できた。Gilbert症候群にミスセンス変異のホモ接合体の患者がいることが明らかになったが、この事実から、非常に稀なCrigler-Najjar症候群と数%の高い頻度でみとめられるGilbert症候群が何故一つの遺伝子の突然変異から生じるのかも明らかとなった。ビリルビンUDP-グルクロン酸転移酵素欠損症の患者の遺伝子治療を行うにあって、この酵素遺伝子の転写調節領域がどのような性質を持っているかを知ることが重要であると考え、遺伝子の上流域の-3190kbまでの塩基配列を決定した。その結果、上流領域の-1362から-1220(DE:distal element)と-113から-70(PE:proximal element)の2ヵ所にプロモーター活性をもつ領域が存在することが明かとなった。DEにはAP-1とCREBの良く似た配列が存在したが、gel mobility-shift assayでは転写因子の結合は証明されなかった。
感染時における細菌および宿主防御機構の解明

細菌感染時において、宿主細胞側の防御システムとして働く重要な機構の一つにオートファジーがある。オートファジーが起ると、細胞質にオートファゴソームと呼ばれる特殊な膜構造が現れ、病原菌を取り囲む。この膜の起源は生物学における50年来の謎であった。我々は、分子生物学的解析及び電子線トモグラフィー法により、初めてオートファジーの膜の起源を明らかにすることに成功した。感染症は宿主と病原微生物、すなわち異なる遺伝情報系の間の相互作用が引き金となって生じる疾患である。感染現象および感染症発症機構を真に理解するためには、病原微生物そのものの増殖・生活環、および病原性発現機構の理解を深めると同時に、宿主個体の病原微生物に対する応答機構も十分に理解する必要がある。本計画では、病原細菌が宿主に感染した際に、どのような細胞制御が行われるのかを、細菌側および宿主側の両反応を解析することにより解明し、感染システムの動作原理を理解する。本年度は、宿主側の病原菌感染防御システムに重要である自食作用(オートファジー)の解析を行った。オートファジーは真核生物に普遍的に見られる現象であり、細胞内の不要タンパク質や病原菌を分解し、生命の維持に重要な役割を果たしている。オートファジーが起ると、細胞質にオートファゴソームと呼ばれる直径1ミクロン程度の特殊な膜構造が現れ、不要タンパク質や病原菌を取り囲む。研究代表者は、オートファジーに重要な遺伝子を変異させた細胞では、オートファゴソーム膜の成長が途中で止まることに着目、その近くには常に小胞体が存在していることを見いだした。さらに、電子線トモグラフィー法を用いて膜構造を3次元的に解析した結果、小胞体の一部から膜が伸びて、オートファゴソーム膜になっていることが明らかになった。小胞体は成長するオートファゴソーム膜の"ゆりかご"としても働き、丸い膜を形作る手助けをしていることが示唆された。オートファジーは病原菌分解の他にも心不全や、がん、糖尿病などの発症を抑える役割も持っており、詳しい仕組み解明が医療に役立つと期待できる。近年、抗生物質が効かない病原性細菌(多剤耐性菌)の出現および感染拡大が医療現場において大きな問題となっている。マウスへのサルモネラ感染実験において、9種類の排出蛋白質をそれぞれ欠損させた菌株を感染させると、macAB遺伝子欠損株のマウス致死能力は野生株と比較して顕著に低下し、薬剤排出系として強力に機能しているacrB遺伝子を欠損させた効果よりも大きいことが明らかとなっている。そこで宿主環境下での排出蛋白質の発現変化を調べるため、免疫細胞であるマクロファージにサルモネラを感染させ、一定時間後の各排出蛋白質のメッセンジャーRNA量の転写量の変化を定量PCR法により解析した。その結果、macABを含む3種の排出蛋白質のメッセンジャーRNA転写量が顕著に上昇していることが判明した。特に、macABは非感染時と比較して20倍以上も転写量が上昇していた。一方、細菌の主要な薬剤排出系であるacrAB遺伝子の転写量は変化しなかった。したがって、macAB遺伝子がマクロファージ内において何らかの重要な役割を担っている事が示唆された。
高圧処理化自家皮膚組織の”自己体内再生型”血管補填材料としての応用

血管に用いられる移植片開発において、適度な柔軟性と高い耐圧性・耐久性を持ち、かつ生体適合性が良く、成長の可能性も有するものが求められているが、いまだにこれらの条件を満たす血管移植片が実用化されていないのが現状である。本研究では生体にもともと備わっている素材として皮膚組織に注目した。自己の皮膚組織を採取し、速やかに高圧処理などの加工をした上で血管壁補填材料として利用できるかどうかを実験動物を用いて検討することを目的とする。実験動物より皮膚組織を採取し高圧処理を行い、処理後の皮膚組織の強度試験や血管移植実験などを通じて、高圧処理後皮膚組織が血管移植片として有用かどうかを検討する。
高等動物細胞で染色体接合に関わる分子欠損がもたらす染色体不安定性の研究--姉妹染色分体接合(コヒージョン)欠損ニワトリDT40細胞を用いて-

我々は、テトラサイクリン遺伝子制御システムを利用したコンデショナルノックアウト法にて、姉妹染色分体の接合に関わるコヒーシン複合体の構成分子であるRad21-/-欠損細胞をニワトリBリンパ細胞株DT40にて樹立した。テトラサイクリンによりRAD21トランスジーンの発現をおさえると、細胞内Rad21の減少にともない、RAD21-/-DT40は細胞周期のM期に集積した。M期にとどまっている細胞の染色体を分析すると、姉妹染色分体はお互いに近接していたが、分体間の距離は野生型に比べると全長にわたって大きく解離していた。姉妹染色分体交換(SCE)の頻度を測定すると、野生型にくらべてその頻度は減少しており、一部染色体の断裂も観察された。また、分裂期の染色体を詳細に観察すると、分裂期プレートに整列しない染色体や、分裂した染色体間に取り残される染色体などが多数出現し、動原体の機能不全を示す所見が多数得られた。また興味深いことに、細胞分裂期に染色体と細胞質分裂の調節に同時にかかわるINCENP蛋白質の局在に変化をきたしていた。このように、高等真核細胞のRad21は、姉妹染色分体の接合を介して染色分体間の組換え修復に重要な役割をになっている一方で、姉妹染色分体の正常な分配による染色体安定性と正常な細胞周期の進行にも重要な役割をしていることが示唆された。酵母においてRad21/SCC1蛋白は姉妹染色分体を接合するコヒーシン分子群に属している。高等動物細胞でも同様な機能を担っていると考えられているが、その表現型は致死となるので十分な解析はできていない。今回、我々はテトラサイクリン拘制型プロモーター(Tet-off)システムを用い、Rad21欠損細胞株を単離し、Rad21蛋白の欠失が細胞増殖・分裂及び染色体の安定性におよぼす影響を解析した。【方法】高頻度相同組換えを示すニワトリDT40細胞株を用い、まず片方のRad21遺伝子座をノックアウトした。次にテトラサイクリン添加時のみ抑制されるニワトリRad21cDNAを導入し、Rad21蛋白発現下に第2のRad21遺伝子座のノックアウトをおこない、Rad21欠損DT40細胞を得た。【結果】1)Rad21欠損DT40は、Rad21蛋白発現下に野生株とほぼ同様の増殖分裂を示した。2)テトラサイクリン添加にて、細胞内Rad21蛋白量は徐々に低下し、24時間後にはウエスタンブロットにて検出不可能となフた。それに伴い15-18時間後より、すべての細胞が、G2/Mに集積しはじめ48-72時間後にはすべての細胞が死亡した。3)細胞がG2/Mに集積している24時間目に光学顕微鏡で観察すると、多くの細胞がM期で停止していた。コルセミド添加にて核型を分析すると姉妹染色分体が大きく解離しており、染色体断裂像も見られた。【考察】Rad21蛋白が高等動物細胞でも姉妹染色分体の接合に必須であることが示された。Rad21蛋白は、姉妹染色分体を接合することにより分体間の組換え修復を促進し、また分裂期において染色分体の適切な配列を促進することで、染色体全体の安定性を保持し、生存に必須であることが示唆された。

また、分裂期の染色体を詳細に観察すると、分裂期プレートに整列しない染色体や、分裂した染色体間に取り残される染色体などが多数出現し、動原体の機能不全を示す所見が多数得られた。また興味深いことに、細胞分裂期に染色体と細胞質分裂の調節に同時にかかわるINCENP蛋白質の局在に変化をきたしていた。このように、高等真核細胞のRad21は、姉妹染色分体の接合を介して染色分体間の組換え修復に重要な役割をになっている一方で、姉妹染色分体の正常な分配による染色体安定性と正常な細胞周期の進行にも重要な役割をしていることが示唆された。
副腎静脈サンプリングにおける超選択的採血システムの開発

原発性アルドステロン症での選択的副腎静脈支脈サンプリングにおいて副腎静脈の各支脈からの採血を容易かつ可能にする最適なデバイス(マイクロカテーテル等)の開発を目的として研究を行った。人工血管モデルやワークステーションを用いたシミュレーション環境下で、マイクロカテーテルの先端形状の相違による吸引時の副腎静脈およびマイクロカテーテルの変形や血流の変化について解析を行った。これらの結果を基に、副腎静脈の各支脈からの採血を容易かつ可能にする最適なマイクロカテーテルの試作品を作成し、実験動物を用いてその性能評価を行った。平成25年度は平成24年度の研究を受けて、副腎静脈サンプリング用マイクロカテーテル先端の側孔のサイズ、側孔の個数による吸引性能の相違について検討を行った。平成24年度の研究にて「高い吸引圧では血管モデルが屈曲し、吸引圧が上昇するに従って血管内腔が狭窄することが判明した」が、血管モデルの屈曲は側孔のサイズや位置と関連していると推察された。このため、側孔の位置を固定してサイズを変化させた場合と、側孔の個数を変化させた場合に、それぞれのマイクロカテーテルの吸引性能の相違を検討した。その結果以下のことが明らかとなった。側孔のサイズや個数(位置)によっては、低い吸引圧の状況下で血管モデル自体の屈曲が認められない場合でもテーテル先端の変形(すぼまり)が生じ、カテーテル先端の強度低下が示唆された。このような側孔のサイズや個数(作成位置)とカテーテル先端の強度との関連について、もっぱら注入することを目的としてきた動脈用カテーテルではこれまで検討されておらず、本研究を進める上で非常に重要な知見と考えられる。平成25年度はさらに、ワークステーション上での副腎血管のシミュレーション環境構築を行った。まずは、血管を径が変化しない剛体と仮定した単純なシミュレーション環境の構築から開始し、カテーテル先端の側孔の有無や側孔のサイズ、側孔の形状等を変化させた場合に、血管内およびカテーテル内の血流の変化について現在解析中である。平成24年度は、副腎静脈サンプリング用マイクロカテーテルの先端形状等による吸引性能の相違について検討を行った。まず、マイクロカテーテルにて液体を一定の圧力で持続吸引するために、独自に吸引装置の開発を行った。また、副腎静脈の代替として微細径(直径約0.6 mm)の人工血管を作成した。人工血管の壁厚や材質の硬度の異なるものを数種類作成し、引張り試験等により各々の強度測定を行い、本研究に適する血管モデルについての検討を行った。上述した吸引装置および微細径の人工血管を用いて、先端形状(側孔の有無)や内径の異なるマイクロカテーテルについて吸引性能の相違を検討した。その結果、以下のことが明らかとなった。微細径の血管(血管モデル)からの吸引において、中等度の吸引圧では血管壁内腔は振幅するものの内径は保たれていること。また、高い吸引圧では血管が屈曲し、吸引圧が上昇するに従って血管内腔が狭窄することが判明した。これはある程度予想された結果であるが、微細径の血管を対象とし、さらに吸引に対する反応についてはこれまで検討されておらず、本研究を進める上で非常に重要な知見のひとつと考えられる。また、上述した微細径の血管の挙動はマイクロカテーテル先端の側孔の有無によらず認められること、ただし先端に側孔が無い場合には高い吸引圧では血管内腔がほぼ閉塞して吸引不可となるが、側孔がある場合には微量ながら吸引可能であり、側孔の有効性が改めて確認できた。これらについても今回新たに得られた知見であり、本研究が目的としているは副腎静脈内分支(支脈)からの超選択的採血を容易かつ可能にする最適なデバイス開発にとって重要と考える。平成25年度から平成26年度にかけて行った「血管を径が変化しない剛体と仮定した単純なシミュレーション環境」の構築・解析は計画通り進めることができた。平成26年度はさらに、実臨床に近いシミュレーション環境において副腎静脈サンプリング用のマイクロカテーテル先端形状の相違による吸引時の副腎静脈の変形や血流の変化について解析を行い、それを基にカテーテルの試作と性能実験を行う予定であった。しかし、これまで構築したシミュレーション環境は、血管・カテーテルともに実際の性状に比較して、剛性がかなり強く、実臨床のシミュレーションとしてはまで改善の余地が残されていた。このため血管やカテーテルの弾性性状等についてパラメータを実臨床の値に近づけたところ、シミュレーション環境に破綻が生じ、マイクロカテーテル先端形状の相違による吸引時の副腎静脈の変形や血流の変化について十分な解析を行うことができなかった。このためまずは実臨床に近いパラメータを用いた場合でも計算可能なシミュレーション環境を構築し直すことが必要となり、平成26年度の後半は新たなシミュレーション環境の構築に取り組んだ。新たなシミュレーション環境では血管を単独の管状構造としてではなく、周囲組織(筋組織等)と一体化した構造と仮定することで、血管壁の剛性を示すパラメーターをある程度まで小さくしても、シミュレーション環境の破綻を来すこと無く、カテーテルからの吸引をシミュレートすることに成功した。ただし、それでも血管・カテーテルの剛性は実臨床における場合と比較してまだかなり強いことから、さらなる改善が必要と考える。原発性アルドステロン症でのアルドステロン過剰分泌側の局在診断を目的とした選択的副腎静脈支脈サンプリングにおいて、左右副腎静脈の各支脈からの採血を容易かつ可能にする最適なデバイス(マイクロカテーテル等)の開発、およびそのデバイスを用いたサンプリング手技の確立を目的として研究を行った。

平成26年度までの研究で、血管を単独の管状構造としてではなく、周囲組織(筋組織等)と一体化した構造と仮定することで、血管壁の剛性を示すパラメーターをある程度まで小さくしても、シミュレーション環境の破綻を来すこと無く、カテーテルからの吸引をシミュレートすることに成功していたが、それでも血管壁・カテーテルの剛性は実臨床における場合と比較してまだかなり強いことから、平成27年度はシミュレーション環境下での血管壁・カテーテルの剛性を実臨床のレベルにできる限り近づけるよう改善を行い、マイクロカテーテルの先端形状の相違による吸引時の副腎静脈およびマイクロカテーテルの変形や血流の変化についても解析を行った。以上の研究から、マイクロカテーテル先端の側孔の有用性について確証を得たのみならず、吸引圧と微細径血管壁やマイクロカテーテル先端の変形や血流変化の関係についても、新たな知見を得ることができた。これらの結果を基にした副腎静脈の各支脈からの採血を容易かつ可能にする最適なマイクロカテーテルの試作と、動物実験での性能評価については、今後の継続課題とした。原発性アルドステロン症での選択的副腎静脈支脈サンプリングにおいて副腎静脈の各支脈からの採血を容易かつ可能にする最適なデバイス(マイクロカテーテル等)の開発を目的として研究を行った。人工血管モデルやワークステーションを用いたシミュレーション環境下で、マイクロカテーテルの先端形状の相違による吸引時の副腎静脈およびマイクロカテーテルの変形や血流の変化について解析を行った。これらの結果を基に、副腎静脈の各支脈からの採血を容易かつ可能にする最適なマイクロカテーテルの試作品を作成し、実験動物を用いてその性能評価を行った。単純なシミュレーション環境での解析は可能であったが、実際にマイクロカテーテルを試作する場合に必要な実臨床に近いシミュレーション環境での先端形状についての解析・検討が、平成26年度内には終了しなかった。インターベンショナルラジオロジー実臨床に近いシミュレーション環境で、微細径血管内で吸引を行った際の、血管内およびカテーテル内の血流変化、血管壁およびカテーテル壁の形状変化ついてシミュレーションによる検討・解析を行い。副腎静脈サンプリング用のマイクロカテーテルの試作品(複数種類)を作成する。さらに、平成24年度に構築した微細径血管モデルを用いた持続吸引システムおよび動物実験(ブタ)にて試作品の性能尿かを行う予定である。ワークステーション上での副腎血管のシミュレーション環境構築を開始したが、シミュレーション環境を用いたカテーテル先端の側孔の形状や個数、位置についての検討が平成25年度内には終了しなかった。ワークステーション上での副腎血管のシミュレーション環境の構築に苦慮しており、シミュレーション環境上でのマイクロカテーテルおよび親カテーテルのデザイン検討が十分行えていない。次年度使用額は、当初予定していたデバイス(副腎静脈サンプリング用カテーテル)の試作および、その性能評価のための動物実験を次年度に延期するために生じたものである。
骨の力学的適応現象の解明を目指した骨組織形成過程のその場観察系の確立

昨年度は,石灰化過程ならびにコラーゲン線維の走行を観察する方法を確立し,倒立型顕微鏡ステージ上に設置可能な培養装置を試作するとともに,鶏雛脛骨を厚さ200μmに薄切して無菌的に培養する方法の確立に成功した.そこで研究後半の本年度は,骨薄切試料に力学負荷が可能なように培養装置を改良するとともに,準静的ならびに動的な負荷を加えつつ骨試料を培養し,骨形成過程に与える力学負荷の影響を調べた.すなわち,鶏雛脛骨の骨軸方向に垂直な薄切試料の両端をバネ機構を利用してクランプし,試料面内方向に引張・圧縮を加えることのできる装置を試作した.予備的試験の結果,試料に引張を安定して加えることは可能であったが,圧縮は試料の座屈により加えることが困難であった.この装置を用いて試料に準静的な引張を24時間加えたところ,試料に加わる引張ひずみが5%以上の場合,石灰化が有意に促進されることが明かとなった.ひずみが3%以下の場合には静置培養された試料と有意差がなかった.また,石灰化の方向を調べたところ,試料の引張方向に石灰加速度が有意に早いことが明かとなった.次に,試料の引張に伴うコラーゲン線維の走行変化を偏光顕微鏡を用いて調べたところ,石灰化の進行方向はコラーゲン線維の走行方向とよい相関があること,石灰化の速度が上昇するひずみ3%前後を境として,コラーゲン線維の走行が引張り方向に揃うことなどが明らかとなった.コラーゲンの配向が幼若骨組織の石灰化を促進・誘導する可能性が示唆された.骨組織の力学的最適性達成のメカニズムを探るために,幼若骨組織(生後24日齢の鶏雛脛骨近位端付近より骨軸に垂直に切り出した薄切片)を薄切して顕微鏡下でその骨形成の過程を直接観察しながら組織培養し,組織に力学的刺激を加えた際の影響を観察する系を組むことを目的として2年間の研究を進めている。研究初年度の本年度は,まず,骨構造の形成に重要と考えられる石灰化過程とコラーゲン線維の走行変化を明瞭に捉える観察方法を確立した。すなわち,石灰化領域は薄切試料において透過光が暗く見える領域であることを見出し,コラーゲン線維については偏光顕微鏡を利用して配向を観察する方法を確立した。次に,骨形成に伴う変化を観察するため,倒立型顕微鏡ステージ上に2枚の保温プレートでトップヒータ,ボトムヒータを構成し,この間に加湿・ガス調整用のチャンバを挟み込んだ培養装置を試作した。薄切試料の厚みは試料の光透過性と取り扱いのし易さから200μmに決定した。試料は現有するマイクロスライサで薄切するが,この装置は無菌的操作を前提とした装置ではないので,試料の無菌状態を保つように操作方法を工夫した。すなわち,薄切試料を10%ペニシリンストレプトマイシンを添加したリン酸緩衝液を用いて5s洗浄することで組織内の細胞の生存率を低下させることなく培養できることを見出した。試作した装置を用い,生後2日齢の鶏雛脛骨の成長に伴う骨組織の変化を観察した。その結果,透過光像を二値化して得た石灰化領域の進行速度は,本装置で24時間培養した薄切片でも,生後1日齢の鶏雛脛骨でも同様であり,本培養法が有効であることが確認できた。昨年度は,石灰化過程ならびにコラーゲン線維の走行を観察する方法を確立し,倒立型顕微鏡ステージ上に設置可能な培養装置を試作するとともに,鶏雛脛骨を厚さ200μmに薄切して無菌的に培養する方法の確立に成功した.そこで研究後半の本年度は,骨薄切試料に力学負荷が可能なように培養装置を改良するとともに,準静的ならびに動的な負荷を加えつつ骨試料を培養し,骨形成過程に与える力学負荷の影響を調べた.すなわち,鶏雛脛骨の骨軸方向に垂直な薄切試料の両端をバネ機構を利用してクランプし,試料面内方向に引張・圧縮を加えることのできる装置を試作した.予備的試験の結果,試料に引張を安定して加えることは可能であったが,圧縮は試料の座屈により加えることが困難であった.この装置を用いて試料に準静的な引張を24時間加えたところ,試料に加わる引張ひずみが5%以上の場合,石灰化が有意に促進されることが明かとなった.ひずみが3%以下の場合には静置培養された試料と有意差がなかった.また,石灰化の方向を調べたところ,試料の引張方向に石灰加速度が有意に早いことが明かとなった.次に,試料の引張に伴うコラーゲン線維の走行変化を偏光顕微鏡を用いて調べたところ,石灰化の進行方向はコラーゲン線維の走行方向とよい相関があること,石灰化の速度が上昇するひずみ3%前後を境として,コラーゲン線維の走行が引張り方向に揃うことなどが明らかとなった.コラーゲンの配向が幼若骨組織の石灰化を促進・誘導する可能性が示唆された.
有機分子クラスター内反応における配向異性体効果の研究

分子クラスターの中で誘起される化学反応は、溶液など凝集相における反応のミクロなモデルとしての視点から注目されている。凝集相における反応は多くの素反応の集合であるのに対し、分子クラスター内反応は、単一または少数の素反応が実現できる系であるので、両者の類似性、特異性を解明することは、全反応過程の理解を深めることに寄与する。多原子分子、特に、有機化合物を核とする分子クラスターは、多様な構造、たとえば配向の差異による多数の幾何異性体(配向異性体)が存在しうる。配向構造が異なることによって、全く別の反応が誘起されるなどのクラスター内反応にも多様性を生じるので、反応の初期構造依存性を研究することは全反応の理解において必要なことである。本研究では、有機分子を核とする比較的小さなサイズの分子クラスターの中で誘起される化学反応がいかに配向構造によって変化するかを調べる。特に、中性クラスターでは反応しないが光イオン化に伴って効率良く反応する場合、すなわち、分子クラスター内イオン、分子反応に関して詳しく実験的研究を行う。その結果を通して溶液系における類似反応の機構や溶媒効果を考察するための基礎的モデルとして、構造と反応性の関係を明らかにする。具体的対象として、フルオロベンゼン.アンモニア錯体のイオン化による求核置換反応の生成過程を研究した。また、本研究から発展した、イオントラップ分光法を開発して、分子クラスターイオンの電子状態の研究を行った。有機化合物を核とする分子クラスタ-では、配向の差による多数の異性体が存在し得る。本研究では、有機分子を核とする比較的小さなサイズの分子クラスタ-の中で誘起される化学反応がいかに配向構造によって変化するかを調べる。特に、中性クラスタ-では反応しないが光イオン化に伴って反応が誘起される場合、即ち、分子クラスタ-内イオン分子反応に関して詳しく調べる。この目的に沿って、フルオロベンゼンとアンモニアの分子錯体が光イオン化によって求核置換反応を起こしてアニリンが生成する過程を対象としてレ-ザ-分光法による研究を行った。その結果、(1:1)錯体には2種類の異性体が存在することが判明し、分子間相互作用の計算結果から、一方はファンデルワ-ルス型の錯体(a)で、他方は多少の水素結合性を有する錯体(b)と推定することができた。これらの錯体ではイオン化による反応性が全く異なっており、(a)では錯体イオンは単純解離してフルオロベンゼンイオンになるだけであるが、(b)では求核置換反応を起こしてアニリンイオンとなることを見いだした。イオン化しきい値、解離しきい値、反応生成物の出現エネルギ-、などを2波長レ-ザ-分光法によって求めて、反応の全過程についてエネルギ-関係の考察を行った。同様な解析をフルオロベンゼント水との錯体についても行い、類似の結果を得て、一連の分子錯体における異性体イオンからの求核置換反応について、反応経路のポテンシャル障壁などを議論した。本研究では、有機分子を核とする比較的小さなサイズの分子クラスターの中で誘起される化学反応がいかに配向構造によって変化するかを調ベる。特に、中性クラスターでは反応しないが光イオン化に伴って効率良く反応する場合、すなわち、分子クラスター内イオン.分子反応に関して詳しく実験的研究を行なう。

その結果を通して溶液系における類似反応の機構や溶媒効果を考察するための基礎的モデルとして、構造と反応性の関係を明らかにする。具体的対象として、フルオロベンゼン.アンモニア錯体のイオン化による求核置換反応の生成過程を研究した。また、本研究から発展した、イオントラップ分光法を開発して、分子クラスターイオンの電子状態の研究を行なった。
北米英語俳句の発展と北米現代詩との相互関係および全体像の構築に関する基礎研究

2019年1月、Dominican University of California MFA in Creative Writing Low Residencyドミニカン大学(米国)において、「環境詩学」についての基調講演、アメリカにおける環境詩の区分、自然詩、環境詩、生態詩と比較しながら、日本の現代詩における環境詩の形成を、短歌や俳句など自然観から派生した詩、「私」や「心」を中心として環境意識が顕在化されにくい現代詩、原爆や公害問題に系譜をもつ汚染の詩に分けて説明した。詩人の和合亮一の朗読会も企画したため、和合氏の福島の汚染や復興に関わる詩を紹介した。シンポジウムアメリカ現代詩とT.S.エリオット」において「ゲーリー・スナイダーT.S.エリオットを通して」の研究発表を行った。『本の虫が語る楽しい英語の世界』(金星堂2018)(共著)において論文「東日本大震災と環境詩学」が掲載された。東日本大震災を巡る詩歌、俳人の照井翠、歌人の大口玲子と本田一弘、和合亮一の作品を取りあげ、人間と環境との関係を考察した。Yuki Teikei HaikuSocietyの代表たちとの懇談によって、アメリカのハイクの現状を理解することができた。当協会に入会することができ、今後は機関誌GEPPOの分析、ワークショップ等への参加を通して、研究を蓄積していく予定である。本年度の出版が可能である。英語の成果出版の完成を優先する。シンポジウムでの研究発表が2件(日本英文学会第51大会シンポジウム、日本アメリカ文学会関東支部12月例会講演)あり、これらの発表に向けた準備を行う。Yuki Teikei Haiku Societyの活動を調査する。国際俳句交流協会に入会したので、日米の俳句の動向を合わせて調査する。消耗品(パソコン)の購入を次年度に見送ったため。
ATLおよびHTLV-1感染細胞に特異的なガングリオシド分子の発現機構と治療応用

ATLおよびHTLV-I感染細胞におけるGD2ガングリオシドの特異的発現のメカニズムを明らかにするため、GM_2/GD_2を合成するβ1,4GalNAc転移酵素遺伝子のcDNAを、真核細胞発現クローニング法により単離した。本酵素は533ヶのアミノ酸よりなるII型の膜タンパクで、N末端近傍に存在する膜貫通部位によりGolgi体にアンカーするものと推測された。本遺伝子をプローブにして以下の如き実験結果を得た。1,ATL又はHTLV-I陽性細胞株で高いβ1.4GalNAc転移酵素遺伝子の発現が見られることを、ノザンブロット及びRT-PCR法にて確認した。2,患者ATL細胞の未培養状態において、β1.4GalNAc転移酵素遺伝子mRNAとHTLV-IP40^<tax>のmRNA発現につき、RT-PCRにて比較検討したところ、6例中4例においてpXmRNAの発現が認められ、同じ4例においてβ1,4GalNAc転移酵素mRNAを認めた。その中の特に発現の高い症例では、約50%のGD_2発現を認めた。3.レトロウィルスベクターによりP40^<tax>を発現させた正常末梢T細胞では明らかなGD_2発現を認めたが、その細胞より抽出したRNAを用いてRT-PCRを行ったところ、コントロール細胞に比し極めて高いβ1,4GalNAc転移酵素遺伝子の発現を確認した。これらの結果より、HTLV-I陽性細胞ではP40^<tax>によるトランスアクチベーションの結果、β1,4GalNAc転移酵素遺伝子の活性化が起こり、GD_3からGD_2の合成が進むと推定された。この機構につき分子レベルで解明するために、β1,4GalNAc転移酵素のゲノム遺伝子を単離し、そのexon-intron構造を明らかにすると共に、5'側非翻約領域のプロモーター/エンハンサー活性と特異性につき解析中である。ATLおよびHTLVーI^+細胞表面のガングリオシド発現を、モノクロ-ナル抗体を用いて検討した結果、GD2の特徴的な高発現が認められた。患者からのATL細胞をILー2存在下で培養すると、GD2の発現が約1週間で4070%に上昇してくるが、これはHTLVーIゲノム発現(env,p40^<tax>)と併行していた。レトロウイルスベクタ-を用いてp40^<tax>を発現させた末梢血リンパ球表面には、GD2前駆体であるGD3と共に、GD2の高発現を認めたが、neoをのみ発現させたリンパ球ではGD3の発現しか認めなかった。従って、HTLVーI^+細胞におけるGD2高発現には、HTLVー1遺伝子産物,特にp40^<tax>の発現が関わっていることが推定された。元来、いくつかのガングリオビド抗原はヒトやマウスの神経外胚葉由来の腫瘍に特徴的に発現することが明らかにされてきたが、私達はGM3からGM2を合成する酵素、B1、4Nーアセチルガラクトサミン転移酵素(GalNAcーT)のcDNAを単離して、その癌化における動態と生物学的機能を解明しようとしてきた。真核細胞発現系を用いたクロ-ニング法により単離したcDNAはGM2のみならず、GD3が存在すればGD2を合成する機能を有することが明らかとなった。そこで、HTLVーI^+細胞およびHTLVーI p40^<tax>発現リンパ球における本遺伝子の発現をRTーPCR法にて検討したところ、正常PBLに比べ、はるかに強い発現が認められた。従ってHTLVーI^+細胞におけるGD2高発現は、HTLVーI

P40^<tax>のトランスアクチベ-ションによるGal NAcーT遺伝子の活性化の結果、GD3よりGD2が新たに合成させたことによると思われた。現在、新しく作成した抗GD2モノクロ-ナル抗体の、HTLVーI^+細胞に対する作用の検討を行っている。私達はHTLV-I感染T細胞および成人T細胞白血病細胞(ATL)の膜表面ガングリオシド発現を解析し、特徴的なGD2の発現を認めて報告してきた。本年度はそのメカニズムにつき、特にHTLV-Iのp40taxタンパクの関与を中心に解析を進めた。(1)まずp40taxを発現するレトロウイルスベクターを用いて、末梢血T細胞にp40taxを発現させた所、コントロール〓べ、著しいGD2の発現を認めた。(2)これらの細胞における、GM2/GD2合成酵素・β1,4N-アセ〓〓ガラクトサミン転移酵素遺伝子の発現子発現をRT-PCRで解析したところ、p40tax発現細胞で著しい発現を認めた。(3)また、ATL患者からの未培養白血病細胞につき、そのp40taxの発現と、β1,4GolNAc転移酵素の遺伝子発現を、RT-PCRにて解析したところ、6例中4例でp40taxの発現を認め、その4例においては明らかなGolNAc転移酵素遺伝子の発現を認めた。またその中でも特に発現の強かった2例において、GD2の発現を約50%の細胞に認めた。以上の結果より、GDで発現の機構として、HTLV-Iのp40taxによる、β1,4GolNAc転移酵素遺伝子の活性化が考えられた。他のIC-2やIL-2受容体遺伝子の如く、p40taxが間接的に活性化している機序が予想された。この活性化の機構を分子生物学的に解析するために、本遺伝子のゲノム遺伝子を単離し、Exon-Intron構造を明らかにすると共に、5例の非翻的領域、(発現調節領域)の構造と機能に関して解析中である。
肩不安定症の過伸展ストレスによる肩関節痛発現のメカニズムに関する実験的研究

過伸展ストレスが肩関節におよぼす影響を調査することで、肩関節痛が発生する機序について検討した。動物実験では、Lewis ratを用いて牽引負荷が腱板の血流に対してどのような影響をおよぼすかを水素クリアランス法とLaser doppler flowmetry(ADF21D Advance co.)を用いて調査したが、血流に関しては一過性に上昇して低下するものや、一定しないものがあり、血流だけでは明確な変化は捕えられなかった。しかし、4匹のratで交感神経の活動性をpower spector解析による高速フーリエ変換で測定すると、65gないし100gの負荷で交感神経の活動の亢進がみられるもののそれ以上の負荷では亢進はプラトーあるいは減少に転じているという興味深い結果が得られた。神経分布については、神経終末などの分布については、牽引ストレスを加えたことでの変化は認められなかった。実際の症例ではLaser doppler flowmetryを用いて28例の腱板の血流を測定したが、牽引ストレスを加えると一過性に血流の増加が起り、それに引き続きすみやかな血流の低下が認められた。血流はストレス前よりやや低下したが、すぐにほぼ安静時の血流に戻った。牽引をやめても血流の低下が改善しない例が4例あった。実際の症例で組織学的検索を行った6例では、神経終末などの分布の違いはあったが、血流の変化との関連性はなかった。不安定性との関連性も不明であった。腱板の血流が牽引ストレスで著しく変化することは証明されたが、そのことと肩痛発現の関連性は明らかでなかった。今後、腱板が人間により類似した動物を用いて、実験することでその疑問点が明らかになる可能性があるのではと思われた。現在、腱板の血流の状態と肩関節周囲の軟部組織の神経分布について、実際の症例と動物(ラット)に対して同時進行の形で研究している。腱板の血流については、実際の症例では、肩関節の手術の際に非接触性laser-Doppler folwmetry(Advance社)を使用して、これまでに15症例で測定を行っている。安静時内転0°での血流はほぼ一定で57ml/min.で、牽引を加えると、急激に血流は増加し、牽引をやめると急速に血流が減少し、症例によっては、ほとんど血流が0になる例があった。その後血流は、また安静時の57ml/min.に戻る傾向であった。最高血流量には、ばらつきが多く、同一症例でも安定した値は得られなかった。また、減少した血流の回復時間にもばらつきが多く、一定の傾向は現在まではっきりしていない。ラットを使用した動物実験でもほぼ同様の傾向が得られており、更に症例を加えていき検討したいと考えている。一方、肩関節周囲軟部組織の神経分布についての研究は、実際の症例より得られた標本と動物実験からの標本を免疫組織化学的に検索しているが、個体差があり、牽引ストレスとの関連性については、現在まで何も分かっていない状況である。更に、症例を重ねていきたい。

しかし、4匹のratで交感神経の活動性をpower spector解析による高速フーリエ交換で測定すると、65gないし100gの負荷で交感神経の活動の亢進がみられるもののそれ以上の負荷では亢進はプラトーあるいは減少に転じているという興味深い結果が得られた。神経分布については、神経終末などの分布については、牽引ストレスを加えたことでの変化は認められなかった。実際の症例ではLaser doppler flowmetryを用いて28例の腱板の血流を測定したが、牽引ストレスを加えると一過性に血流の増加が起り、それに引き続きすみやかな血流の低下が認められた。血流はストレス前よりやや低下したが、すぐにほぼ安静時の血流に戻った。牽引をやめても血流の低下が改善しない例が4例あった。実際の症例で組織学的検索を行った6例では、神経終末などの分布の違いはあったが、血流の変化との関連性はなかった。不安定性との関連性も不明であった。腱板の血流が牽引ストレスで著しく変化することは証明されたが、そのことと肩痛発現の関連性は明らかでなかった。今後、腱板が人間により類似した動物を用いて、実験することでその疑問点が明らかになる可能性があるのではと思われた。
サケ科魚類のビテロジェニンとその受容体に関するインターラクトーム解析

魚類の卵が作られる時に、卵黄の素となる血液中の蛋白質(ビテロジェニン:Vg)は、卵表面にある鍵穴となる蛋白質(Vg受容体)と結合してから卵の中に入る。本研究はサケ類Vg(sVg)の分子上にある鍵となる部分(Vg受容体結合部)の一部を、最新の蛋白質相互作用解析を用い初めて同定した。また、最近発見されたCタイプVg(VgC)の組換え蛋白質の合成に微量ながら成功し、これまで未知なVgC受容体の発見に向けた研究進展の基礎を築いた。本研究は、魚類の卵黄形成機構において特に未解明な、卵黄蛋白前駆物質(ビテロジェニン:Vg)とVg受容体(VgR)の結合関係を蛋白質相互作用解析(インターラクトーム)により明らかにすることを目的とする。H21年度は予定した実験計画に沿い、1)カットスロートトラウトの完全型Vg(sVg)およびVgRを各々組み込んだ酵母2ハイブリッド(Y2H)ベクターの構築、ならびに2)VgC受容体の生化学的手法による検索・精製を試行した。エストロジェン処理を行ったカットスロートの肝臓および同種雌の卵巣からtotal RNAを抽出し、逆転写反応により鋳型とするcDNAを得た。近縁種ニジマスのsVgおよびVgRの塩基配列を参考にして設計したプライマーを用い、PCRとTAクローニング法によりpGEM-T Easy Vector内にこれら各標的配列の全長を含むcDNAクローンを得た。得られたクローンの内部配列をシークエンスにより確認したところ、sVgおよびVgRは各々1663および848アミノ残基からなる全長翻訳領域を含んでいることが明らかとなり、またその配列は他魚種のVgおよびVgRと高い相同性を示した。これらsVgおよびVgR配列を、In-Fusion Advantage PCR kitを用いてpGADT7(プレイ)とpGBKT7(ベイト)ベクターにサブクローニングした。カットスロートのVgC受容体を検索する際、リガンドとなるVgCを大量に且つ簡便に得るため、組換えVgCの作製を試みた。初めに上記と同様な方法にて近縁種アメマスのVgC配列を参考にしてプライマーを設計し、カットスロートの肝臓よりVgCのクローニングを行った。得られたcDNAクローンは、1281アミノ残基の全長翻訳領域を含んでいることが明らかとなり、その配列は他魚種のVgCと高い相同性を示した。以上、H21年度は今後のインターラクトーム解析に必要なY2Hクローンの構築を完了し、また組換えVgC蛋白の作製に必要な全長クローンを得、VgC受容体の検索に向けた準備ができた。同成果は、本研究の目的を遂行する上で必要不可欠なツールを揃えた点で意義深く、今後、魚卵蛋白質の構築において最も重要な過程の一つであり、且つ未解明な過程である卵黄前駆体の取込み過程が明らかになると期待される。本研究は、魚類における卵黄前駆体(ビテロジェニン:Vg)とVg受容体(VgR)の結合関係を蛋白質相互作用解析(インターラクトーム解析)により明らかにすることを目的とし以下の実験を行った。1.Matchmaker Gold Y2H System(Clontech)を用い、VgRをコードするベイト(餌)ベクターに対し、3つのプレイ(捕食)ベクターを用いてメイティングした。プレイは完全型Vg(sVg)の全長に加え、リポビテリン重鎖(LvH)領域又はフォスビチン(Pv)・Lv軽鎖(PLL)領域を含む配列を含むように構築した。各々のプレイをベイトとメイティングし、プレイとベイトの結合を示す形質、即ちアミノ酸要求性、Aureobasidin A耐性、ガラクトシダーゼ産生の形質獲得について観察した。その結果、VgR+PLL株は、他のプレイ株を用いたメイティング試験に対して比較的強いガラクトシダーゼ活性を示す傾向にあった。3.pET302(ホストOrigami又はRosetta-gami B)並びにpNCM02(ホストBrevibacillus)を用い、組換えC型Vg(VgC)の発現を試みた。その結果、pET302とRosetta-gamiBの組合せにより極めて微量ではあるが組換えVgCの発現が確認された。以上、サケ科魚類で初めてsVg分子中の受容体結合部位がPLL領域上にある可能性が示唆された。一方、VgCの受容体を同定するために用いる組換えVgCの作製は可能なものの、その大量生産は困難であると判断された。本研究はこれまで未解明であった卵黄前駆体とその受容体の結合関係を、インターラクトーム解析により一部明らかにし、魚類の卵形成機構解明の一助となる知見を得たものとして意義深い。
水中衝撃波収束によるTiAl合金粉末の新しい固化技術の開発とその材料特性

次世代の超高温材料として注目されているTiAl金属間化合物の泣き所は、常温延性及び加工性に劣ることである。本研究のねらいはP-REP法により作製した、硬質のTiAl合金粉末を用いて、焼結助材無しに、微細組織を有するTiAl圧縮体を我々の開発した水中衝撃波収束を利用した衝撃固化法で作製しようとするものである。本衝撃圧縮法の特徴は1)容易に超高圧がえられるので、高密度の圧縮体が作製できる。通常、相対密度94%以上である。2)粉末粒子の接合は粉末粒子の摩擦と、粉末の極表面の摩擦熱による溶融によるので、成形と焼結過程を同時に行うことが出来る。3)衝撃負荷時において、粉末粒子間の摩擦により、粉末表面が活性化しているため、その後に焼結が必要な場合にも、通常の粉末治金の焼結温度よりも、低い温度で焼結がなされる。一方、この圧縮法の欠点は、固化の際、試料中を通過した衝撃波が反射波として戻るときに膨張波となるため、試料中に割れを発生することが多いことである。従っていかにうまく割れの発生を防止するように、衝撃波を作用させるかが重要な問題となる。我々は水中衝撃圧力を利用することにより、擬静水圧力を直接粉末に均一に作用させ、さらに先頭衝撃波が通過した後も、その後流に高い圧力を持った衝撃波後流が存在させ、長時間の高圧を負荷し、さらに、稀薄波の発生を極力抑えることにより、割れのない高密度の固化材の作製に成功している。本実験で用いた衝撃固化装置は爆薬部、水槽及び粉末充填部の3つの部分より構成されている。用いた爆薬は硝酸エステルを主成分とする可塑性爆薬で、爆轟速度は6900m/sである。爆薬の爆轟により発生した衝撃波を水中に伝播し、水中衝撃波とし、そのエネルギーは水槽部を上部から下に行くにつれ、水槽壁面で反射・収束して、増大していく。えられる衝撃圧力は411GPaで、欠陥の無い、高密度の圧縮材がえられた。えられた圧縮材について、さらに9731623Kで各1h焼結を行い、圧縮試験を行った。その結果、1623K-1hの焼結で、圧縮強度1300MPa、圧縮伸び32%を得た。その組織はγ相とα相とがほぼ等しい体積比から成る微細複合組織のため、強靱化されたものと推定される。
数学科と理科を総合する教材開発と教科間の教育内容のずれを解消する実証的研究

小学校,中学校,高等学校の理科と数学科の学習内容を,教科書を中心に精査するとともに,理科と数学科が関連する学習内容について特定する作業を行った。こうした内容については,小・中・高等学校の理科と数学科の先生方で構成する勉強会を通じて,理科と数学ではどのように指導しているのか,互いに指導内容を伝え合い,生徒の立場に立った場合には,理科と数学科の教員としてどのような支援が可能なのかを検討してきた。例えば物理で学習する単振り子では,等速円運動の物体の速さ,加速度,物体にかかる力などを利用したり,数学IIIで学ぶ三角関数の極限を活用するなどすることによって,ようやく単振り子の等時性の公式を導くことができる。等時性の公式を導くために活用される一つ一つの知識や概念が十分に理解できなければ,学習者は等時性の公式の意味も的確に把握できない。しかしながら,理科と数学科の教員がこの学習内容について互いに十分に理解できていない現状がある。本研究では,こうした現状が,学習者の理解を円滑に支援しきれていない要因の1つであると見出すことができた。昨年度までの研究によって,高校2年生あたりまでは理科と数学科は別の教科で関連性を感じていないことが判明したが,彼らを指導する教員としては相互の関連や活用した知識の背景まで指導することができるようになっていることが重要であることも明らかにできた。ほぼ毎月実施することができた勉強会に参加されている理科と数学科の先生方は,理科と数学の隣接する学習内容について,互いに理解する必要性を実感するようになってきたことは大きな成果である。平成30年度も,実践研究として日本科学教育学会で口頭発表したほか,本研究の成果を鳴門教育大学授業実践研究第18号や鳴門教育大学学校教育研究紀要にて論文としてまとめることもできた。その他,関連する研究の発表も行った。小,中,高等学校の数学科と理科の学習内容を,教科書を中心に精査し,数学科と理科が関連し合う領域や単元を精査した.今年度は,高等学校の数学I,数学II,物理基礎,物理で学習する三角比や三角関数に関する実態調査を行い,三角比や三角関数を扱う際に,角度の表記法である度数法(1°,2°などの角度の表記法)と弧度法(半径1の円周上に長さ1をとったときにできる中心角をもとの量とする角度の表記法)がそれぞれの教科書で混在し,学習者にとっては混乱の原因になりかねないことを明らかにした.このことについては,日本科学教育学会年会で口頭発表した.一方,数学科と理科の学習内容の分析は教科書上でできるものの,数学科と理科が関連し合う領域や単元が,各高等学校ではどの学年のどの時期について実施されるのかについても,いくつかの高等学校について,教育課程を元に聞き取り調査を行った.数学IIや物理の教科書に関連する学習内容を調査している都合上,普通科の高等学校における聞き取り調査となったが,三角比や三角関数の学習指導は,概して物理基礎や物理が専攻して指導していることも明らかになった.三角比や三角関数に関する教科内容の調査結果と,高等学校普通科における教育課程を鑑み,平成28年度に数学科と理科(物理)で実践する授業のおおよその学習指導計画も検討した.次年度には,作成したおおよその学習指導計画をもとに,授業実践を依頼する高等学校の先生とさらにその内容を精査していく算段を進めているところである.現在,理科(物理)の授業者の快諾を得ている.本研究の開始時に提出させていただいた交付申請書に記載した「平成27年度の研究実施計画」に沿って,おおむね進展している.研究協力者として小・中・高等学校の教員と連絡を直接的に取り合う時間を確保することが,想定以上に難しく,短時間での打ち合わせや電子メールを活用した情報交換が多くなりがちであった.この点について,平成28年度は改善できるよう,研究代表者と研究分担者が時間の確保に腐心していく必要性を感じている.平成27年度に,小,中,高等学校の数学科と物理科の学習内容を,教科書を中心に精査し,角度の表記法である度数法(1°,2°などの角度の表記法)と弧度法(半径rの円周上に長さrをとったときの中心角をもとの量とする角度の表記法)が,高等学校数学と高等学校物理で混在していることを突き止め,学習者の混乱の原因になりかねないことを明らかにした.なお,三角比やベクトルの指導を組み込んだ,物体にはたらく力のつり合いの学習について,日本科学教育学会(ホルトホール大分)で,口頭発表した.平成28年度は,数学で物理の学習内容を,あるいは物理で数学の学習内容を取り入れた,数学IIの弧度法の授業と物理の単振動の授業の指導案の原案を研究代表者が作成した.さらに,指導案の原案をもとに,授業予定者の先生方と指導案を修正した.これらの修正した指導案に沿って,選抜性の高い大学を受験する生徒が多い高等学校で実践授業を行った(この実践授業の考察は,平成29年度の日本科学教育学会で口頭発表予定).選抜性が高い大学受験する生徒が多い高等学校を選んだのは,数学IIと物理履修者が一定数いることを前提としたかったからである.実践授業から分かったことは,生徒は数学と物理を別の教科と捉えている認識がかなり高いこと,弧度法のよさに気づく生徒が多くないことである.さらに,平成28年度中に,高等学校の数学科と物理科の教員(現在は固定メンバー)が参集する研究会を毎月開催することができるようになった.