hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
授業技術支援システムとそのプログラム・パッケ-ジの開発研究

3.ハ-ドウェアとソフトウェアの開発設計にもとづき、授業技術のプログラム・パッケ-ジに必要な授業録画を150時間おこない、【○!a】授業の構造の解明と理解、【○!b】教師の意思決定の構造の解明、等を中心として、基本的な教授スキル(1発問の仕方、2強化、3刺激の変化、4発問と強化の組合せ、5説明と例の利用、6学習への構えづくり、7情報提示、8診断・処方、9いくつかのスキルの組合せ)および高次の教授スキル、教科固有の教授スキルの粋組を作成した。さらに典型的な授業場合を抽出し、パッケ-ジ化する作業をおこなった。4.前年度に加えて、熟練教師の授業3つを取り上げ、手動で利用できるコ-スウェアとその原資料を作成した。(1)斎藤喜博の横口授業「山の子ども」(2)無着成恭の国語授業「兄弟」(3)芦田教式授業、国語「一つの花」5.14の開発・試行にふまえ、技術的問題点、ソフトウェアとプログラム・パッケ-ジを設計・開発し、試行実験をおこなった。1.授業技術支援システムの設計と開発研究において、ランダムアクセスが容易なビデオディスクを購入し、マイクロコンピュ-タならびに周辺機器、制御用インタ-フェイス等のディバイスを開発し、システムの基本設計をおこない現在稼働中である。2.これまでに開発してきた授業シミュレ-ション言語のソフトウェア体系をふまえ、堀口が開発したフレ-ム型CAIシステムの言語体系にランダムアクセス機能を附加した授業技術のシミュレ-ション、すなわち授業技術支援システムの基本設計をおこなった。3.ハ-ドウェアとソフトウェアの開発設計に基づき、授業技術のプログラム・パッケ-ジに必要な授業録画を150時間行ない、a,授業の構造の解明と理解、b,教師の意思決定構造の解明、等を中心として、基本的な教授スキル(1.発問の仕方、2.強化、3.刺激の変化、4.発問と強化の組合せ、5.説明と例の利用、6.学習への構えづくり、7.情報提示、8.診断・処方、9.いくつかのスキルの組合せ)および高次の授業スキル、教科固有の教授スキルの枠組みを作成した。さらに典型的な授業場面を抽出し、パッケ-ジ化する作業をおこなった。4.前年度の3つのプログラム・パッケ-ジに加えて、PC-98CD-ROMのハイパ-機能を利用して、小学校国語「あとかくしの雪」の授業を通して、授業技術(とくに指示・提示・説明・発問)を訓練するプログラムを開発した。5.授業技術のデ-タベ-ス化を目指して授業技術の全般にわたって冊子(約180ペ-ジ)としてまとめた。
早老症の皮膚硬化、脂肪萎縮の病態解明と新規治療法の開発を目指して

Werner症候群は、思春期以降に、白髪、白内障など様々な老化兆候が出現する「早老症」である。最近、我々は、皮膚硬化と脂肪萎縮を呈し、Werner症候群様の症状をもつ早老症患者において核膜蛋白質ラミンAの遺伝子変異を本邦で初めて同定し、「Atypical Werner症候群」として報告した。患者由来皮膚線維芽細胞では、同じくラミンA遺伝子変異が原因であるHutchinson-Gilford syndrome (HGS)の細胞様の核変形が多くみられ、ヘテロクロマチンの局在異常もみられた。さらに、健常人由来線維芽細胞と比べて、患者由来線維芽細胞では、酸化ストレスによる老化が亢進するだけではなく、UVA照射による光老化も亢進することを見出した。しかし、皮膚硬化(線維化)と脂肪萎縮の機序については明らかになっていない。そこで本研究では、患者由来線維芽細胞やラミンA遺伝子変異(p.D300N)を導入した線維芽細胞と脂肪細胞を用いて、線維化と脂肪萎縮の機序を明らかにすることが目的である。本研究成果によって、早老症における皮膚硬化の病態解明や新たな治療法の開発に貢献できると予想される。患者由来線維芽細胞と健常人由来線維芽細胞を用いて、線維化に関する因子(Collagen type I, TGF-β, αSMA, CTGF, MMP-1, TIMP-1など)や脂肪組織への影響を与えるサイトカイン、成長因子などについてマイクロアレイ法、免疫染色、リアルタイムPCR法、ウエスタンブロット法にて比較検討している。また、Atypical Werner症候群のラミン遺伝子変異を持つ線維芽細胞における線維化亢進に対するファルネシル転移酵素阻害薬の影響について検討している。予定していた研究を順調に行っているため。これまでに得た研究成果を発展させて、予定している研究を遂行する。理由:予定していた予算に基づき使用していたが、未使用の予算が生じたため。使用計画:予定している研究を遂行するための物品の購入に使用する。
量子液晶の物性科学

本新学術領域研究では、現代の物性物理学の中核をなす磁性・金属絶縁体転移・超伝導のそれぞれの分野において独立に研究され始めている、液晶に類似した「スピン液晶」、「電荷液晶」、「電子対液晶」と言うべき新しい電子状態に着目し、これらを体系化した「量子液晶」の学理を構築する。相互関係の薄かった研究者間の有機的結合を促進するため、領域内外に開かれた共通設備を整備し、若手研究者の交換プログラム等を活用し、共同研究を企画する。若手育成および国際化には特に注力し、国際研究ネットワークを構築して「量子液晶」の概念を物質科学の学術領域として確立する。
ウシ骨格筋線維型決定におけるミトコンドリアの機能形態

筋線維は機能的要請に応じて筋線維型を変化させる可変性を有するが、骨格筋への持続的筋運動負荷だけではなく、ミトコンドリアの好気的代謝機能を亢進させても遅筋型変移を誘導し得ることが明らかとなった。このミトコンドリア代謝系制御による筋線維型変移の機序の存在は未解明である。本研究ではウシ骨格筋における遅筋化筋線維型移行とミトコンドリアの機能的変化を免疫組織化学的に解析し、筋線維型決定因子の解明を目的とする。遅筋型筋線維の多い骨格筋(赤色筋)ほど好食味の食肉となるが、代謝系制御による筋線維型分化制御が可能となれば飼料給与技術から良食味食肉生産を可能とする新たな技術提示がもたらされる。
メチル基転移領域を有する新規核小体蛋白質とその複合体の構造基盤の確立

Nucleomethylin(NML)は、ヒト培養細胞より単離・同定した核小体に強く局在する新規蛋白質である。NMLは核内でNAD依存性脱アセチル化酵素SIRT1やヒストンメチル化酵素SUV39H1などと複合体(eNoSC ; energy-dependent Nucleolar Silencing Complexと命名)を形成しており、カロリー制限条件下でrRNAの転写を制御していることが示されている。NMLは分子量51KDaの蛋白質でN末端側ドメインとC末端側ドメインからなる。N末端側領域はヒストンH3のジメチル化されたLys9を特異的に認識することがわかっている。そこでH3-dimethyl K9を含むペプチドとNMLのN末端側領域の結合定数を求めるため表面プラズモン解析を行った。その結果Kdが0.1microMと見積もられ、修飾ヒストンを認識する様々なドメインとほぼ同じような結合定数をもっていることがわかった。現在は、N末端領域のどこで結合するのか領域を決めているところである。N末端側領域は構造予測を行うと明瞭なドメインをもたない"天然変性"領域であることが予想される。天然変性領域の蛋白質がどのようにヒストンテールのような天然変性領域を認識するのか非常に興味深い。このため結合に関しSAXSおよびNMRでの解析も進めている。NMLは核内でNAD依存性脱アセチル化酵素SIRT1やヒストンメチル化酵素SUV39H1などと複合体(eNoSC ; ellergy-dependent Nucleolar Silencing Complexと命名)を形成しており、カロリー制限条件下でrRNAの転写を制御していることが示されている。C末端側ドメインにmethyltransferase like domainをもつが、現在までのところその基質は不明である。我々はC末端側ドメインに注目しこのドメインのX線結晶構造解析に成功した。その結果このドメインは、6つのαヘリックスと7本のβストランドからなり、一般的なAdoMet(S-adenosyl methionine)-dependent methyltransferaseとほぼ同じトポロジーを有していることを明らかにした。またAdoMet結合部位は覆われており大きな構造変化がない限り基質はアクセスできないことなどが示唆された。
微細加工技術を用いた分化心筋細胞からの未分化ヒト多能性幹細胞除去システムの開発

27年度が最終年度であるため、記入しない。「研究目的」:27年度が最終年度であるため、記入しない。
放射線と活性酸素に対する適応におけるOxyRレギュロン遺伝子群の役割

大腸菌OxyR蛋白は、放射線と活性酸素に対する適応応答を調節している転写アクチベータ蛋白である。oxyR遺伝子を欠損する変異株は電離放射線や活性酸素増産剤に対して高感受性であると同時に、空気中での生育も悪い。従ってOxyRにより調節される遺伝子にはこれらのストレスに対する防御において重要な役割を持っているものが存在すると考えられる。この研究は、これらのOxyRによって調節されている未知の遺伝子を同定、解析することにより適応応答の分子機構を明らかにすることを目的として行い以下の結果を得た。1)クローン化したOxyRレギュロン遺伝子の構造解析これまでにクローン化したOxyRレギュロン遺伝子群のうち、まだ塩基配列の決定などの構造解析を行っていないものについて塩基配列の決定、転写開始点の決定などの基本的な構造の解析を行った。その結果、OxyRにより調節されるものとしてチオレドキシンと高い相同性をもつ新たな遺伝子(蛋白)を同定した。2)相同組換による欠損変異株の作成クローン化した遺伝子との相同組替えを用いて、染色体上の相当遺伝子の破壊を行った。現在、作成した変異株について放射線等に対する感受性などを調べている。3)遺伝子産物の増産、精製、機能解析クローン化した遺伝子を、T7プロモータを用いて大量発現させ、遺伝子産物の精製を行った。精製した蛋白を用いて生化学的性質を調べる予定である。
微重力反応性プラズマ中の微粒子成長

本研究は,中性ナノ粒子の存在位置・滞在時間が拡散でのみ決定される「微重力反応性プラズマ」中でのナノ粒子の発生・成長機構を,特にナノ粒子の構造形成過程に焦点を絞り,実験的に明らかにすることを目的としている.今年度は,結晶シリコンナノ粒子の付着確率と輸送効率について明らかにするため,一次元ガス流において結晶シリコンナノ粒子作製を行った.気相中で発生した微粒子を捕集して透過型電子顕微鏡で観察した結果,サイズが2nm以上の単結晶シリコンナノ粒子の付着確率はほぼ100%であることが明らかになった.また,輸送効率は,ガス流速とナノ粒子の拡散速度に支配されており,重力はほとんど影響を及ぼさないことが明らかになった.また,他の材料への展開を目的として,カーボン微粒子の発生・成長機構について明らかにするため,重力下におけるカーボン壁と水素プラズマ相互作用による微粒子発生についても実験を行った.その結果,ナノメートルサイズのカーボン微粒子が大量に生成していること,カーボン壁の構造の違いにより生成量が変化することを明らかにした.ナノ粒子の付着確率及び輸送効率を明らかにすることは,ナノ微粒子を構造材としたナノ構造形成という,新しいプラズマプロセスへの展開への足がかりになると考えられる.本研究は,中性ナノ粒子の存在位置・滞在時間が拡散のみで決定される「微重力反応性プラズマ」中でのナノ粒子の発生・成長機構を,特にナノ粒子の構造形成過程に焦点を絞り,実験的に明らかにすることを目的としている.スパッタリングを用いたSiナノ粒子作製装置を用いて,本年度に得られた成果は,以下のとおりである.1.通常重力下では,安定な結晶またはアモルファス構造のSiナノ粒子が形成されるのに対して,微重力環境下では準安定構造のSiナノ粒子が形成される.後者は,200keVの電子線照射により構造が変化する.2.通常重力下に比べて微重力環境下では,ナノ粒子の生成効率が3桁程度も高くなる.3.微粒子の平均サイズ,サイズ分布は通常重力下,微重力環境下で差がない.4.プラズマ発光の空間分布,スペクトル,電子温度,イオン密度は通常重力下,微重力環境下で差がない.来年度は,上述の差が得られた原因について検討を行い,ナノ粒子の構造形成過程を明らかにしていく予定である.本研究は,中性ナノ粒子の存在位置・滞在時間が拡散でのみ決定される「微重力反応性プラズマ」中でのナノ粒子の発生・成長機構を,特にナノ粒子の構造形成過程に焦点を絞り,実験的に明らかにすることを目的としている.今年度は,結晶シリコンナノ粒子の付着確率と輸送効率について明らかにするため,一次元ガス流において結晶シリコンナノ粒子作製を行った.気相中で発生した微粒子を捕集して透過型電子顕微鏡で観察した結果,サイズが2nm以上の単結晶シリコンナノ粒子の付着確率はほぼ100%であることが明らかになった.また,輸送効率は,ガス流速とナノ粒子の拡散速度に支配されており,重力はほとんど影響を及ぼさないことが明らかになった.また,他の材料への展開を目的として,カーボン微粒子の発生・成長機構について明らかにするため,重力下におけるカーボン壁と水素プラズマ相互作用による微粒子発生についても実験を行った.その結果,ナノメートルサイズのカーボン微粒子が大量に生成していること,カーボン壁の構造の違いにより生成量が変化することを明らかにした.ナノ粒子の付着確率及び輸送効率を明らかにすることは,ナノ微粒子を構造材としたナノ構造形成という,新しいプラズマプロセスへの展開への足がかりになると考えられる.
日仏の首都圏における国立大学拡張過程に関する比較研究

本研究は、日仏の首都圏における戦前から1970年代初頭までの国立大学拡張過程に着目し、歴史的に構造化された持続発展過程の観点から、政策形成、社会経済的背景、学問的文化変容を比較することを目的とした。P.ブルデューとF.K.リンガーの文化的再生産に関する歴史社会学の方法論を検討し、パリ大学と東京大学を起点に、国際的な社会変化に対応し、社会養成に応える計画化を図り、新たな人材養成を企てた新大学の先導的役割を分析した。「学問中心地」の比較の視点から、国家主導の計画思想の下で拡大発展したパリ地域圏の大学と、東京で湯島・神田・本郷から郊外へと移転を企てた官立大学のアカデミック・ドリフトの特徴を分析した。日仏の首都圏において20世紀初頭から1970年代にかけて拡張発展した国立大学に着目し、パリ・東京大学の周辺に新大学が創設された過程を、大学史の先行文献やアーカイブ資料に基づいて比較を試みた。P.ブルデューとF.K.リンガーの文化的再生産に関する歴史社会学の方法論を検討し、日本で展開された文化的再生産の経験的研究もふまえながら、伝統的大学に先がけて国際的な社会変化に対応し、社会養成に応える計画化を図り、新たな人材養成を企てた新大学の先導的役割を分析した。フランスではE.デュルケムの社会学に代表される新ソルボンヌを端緒として、戦間期の社会経済発展と戦後の国家総合計画と高等教育計画に基づく大学拡張の政策形成が図られたことを明らかにし、1960年代のオルセー・ナンテール分校設置、68年フォール改革に伴う大学実験センター創設、70年代のパリ13大学分割、90年代の郊外ニュータウンでの新大学創設に至る拡張過程を論じた。ソルボンヌの古典的学問に対して、ディシプリン複合性・学際性に基づく現代的研究教育を推進し、戦前のマルサス主義的な人口抑制策から、人口増を積極的に是認し近代的経済発展を図る反マルサス主義への政策転換があり、国家主導の計画思想の下でパリ地域圏の大学が発展したことを明らかにした。日本では1918年大学令と文部省「高等諸学校創設及拡張計画」を経て、東京商科大学、東京工業大学、東京文理科大学の昇格に至った過程と、特に東京高等師範学校から1929年文理科大学設置、戦後の東京教育大学から1973年筑波大学創設へと発展を遂げた政策形成を分析した。戦前期から欧米の計画思想の移入による高等教育計画の策定が企てられ、震災や戦災を契機とする国家復興計画の影響も受けたが、帝国大学に対する機能分化、経済状況や政財界との関係などにより、計画が理想型に留まる中で大学拡張が進展した様相を検討した。日仏の高等教育と大学史に関する基本文献と首都圏の新大学創設に関わるアーカイブ資料を収集し、それらの整理を行って両国の国立大学拡張過程に関する政策形成の特徴を把握して、学会発表と論文執筆をおよそ予定通り進めることができた。ただし、日本の事例においては、核となる論点を絞って、東京高等師範学校から東京文理科大学、東京教育大学、筑波大学に至る拡張過程に焦点を当て、資料の収集・整理・分析の作業を進めることにした。両国とも、首都圏の新大学創設に伴う政策形成の大筋の流れをたどることができたが、個別の大学に関する詳細な拡張過程、その背景となった社会経済的要因、計画思想の「国際転移」を伴った政府(国家)の役割などについては、今後の分析課題として残された。20世紀以降の日仏の首都圏に新大学が創設されていった過程について、本年度は神田・本郷から周辺・郊外へと広がった官立大学のキャンパス拡張に着目し、パリのカルチエ・ラタンから拡張発展した過程と比較する試みを行った。特に、東京高等師範学校が東京文理科大学に昇格した事例を取り上げ、その布石となった1900年の湯島から大塚への拡大移転の歴史的経緯をたどり、国家計画や植民地経営との関わりを検討した。また、各年の本科卒業生名簿に記載された族籍、出身地、就職先、職歴などを分析し、帝国大学の「正系」ルートとは異なる「傍系」の学校体系の中で、教育の「総本山」と呼ばれ、官費制により教育機会が開かれたとともに、服務義務により教育界に閉じたキャリアを歩むことが多かった卒業生が、どのような社会的特性を帯びた集団であったかを検討した。その結果、創設期の士族中心から平民が主体になった中で、多くの者が地方から上京して東京高師に進学し、卒業後も地方や植民地に分散して主に中等教育教員に就職し、地方を遍歴していくパターンが多くみられ、大正期には帝大進学を経て民間企業に転身していくケースも増えたことを明らかにした。教員名簿からも族籍、出身地、卒業学校などを分析し、地方の士族出身で東京帝大から教員が多く供給されていたことを明らかにした。それらの結果を士族から教員への「転換の戦略」という観点から考察を試みた。フランスでは大学より上位のグランドゼコールとして高等師範学校が設置されたが、20世紀初頭にパリ大学に併合された時期もあり、当時の教育科学をはじめとする職業専門的な実証科学の専門分化に影響を与えた可能性があり、その後の大学拡張過程を比較するための文献資料収集と現地調査を行った。

本年度は、いろいろな試行錯誤を重ねながら研究の方向性を探ったが、東京とパリの中心部から周辺・郊外へと広がった国立大学のキャンパス拡張に関するアーカイブ資料を収集してその分析を行い、一定の知見を得ることができたことと、高等師範学校の教員・卒業生名簿を用いて、大学の拡張発展に影響を与えた歴史的経緯を分析したことにおいて、研究期間中の到達目標をかなりの程度達成したと自己評価することができる。当初予定していた理工系や社会科学系の職業専門的な拡張過程にまで手を広げることができなかったが、教育科学や師範教育を中心とする新しい大学の発展について、ある程度掘り下げた歴史的・比較的研究を進めることができた。日仏の首都における東京・パリ大学を中心とする国立大学拡張過程について、前年度までの政策形成・社会経済的背景に関する検討をもとに、今年度は学問的文化変容を探るために、国内外の「学問中心地」(J. Ben-David, 1977=1982,有本章編, 1994)の比較という観点から、パリのカルチエ・ラタンに相当する地域が東京のどこにあるかという問いを立て、その歴史的形成過程をたどることを試みた。江戸時代に本郷台地に沿った神田山を東西に掘り開いて神田川が開削され、その北岸に神田明神と湯島聖堂が移設され、南岸は駿河台と呼ばれて武家屋敷が建ち並ぶ町並みに発展した。明治期に入り、湯島の大学校設立構想が挫折し、神田一ツ橋にあった洋学機関が東京大学の源流となり、「専門大学校」への発展を期した移転が模索された後、神田お玉が池の種痘所を起源とする東京医学校が本郷に移転したのに続き、帝国大学設置に前後して本郷への集結が進んだ。湯島聖堂がある場所も神田区から本郷区に編入された。東京における「学問中心地」は、湯島から神田、本郷へと重心が移っていった一方、明治初期の「日本型グランド・ゼコール」群や私立専門学校が設立された場所が分散しており、互いに競い合っていった事実も認められた。フランスの首都パリにおいて、12世紀に修道僧アベラルドゥスがサント・ジュヌヴィエーヴ山の教会で学問の名声を博した頃から形成されたカルチエ・ラタンが、何世紀にもわたってセーヌ左岸に閉じ込められたのに対し、東京の「カルチエ・ラタン」は、各時代の新たな社会状況に適応したアカデミック・ドリフトを伴って獲得されてきた拡張発展の過程であったことが理解された。上記の内容を日仏両語で発表することを試み、年度末に研究期間全体にわたる最終報告書を作成し、日仏両国の関係者に配付した。本研究は、日仏の首都圏における戦前から1970年代初頭までの国立大学拡張過程に着目し、歴史的に構造化された持続発展過程の観点から、政策形成、社会経済的背景、学問的文化変容を比較することを目的とした。P.ブルデューとF.K.リンガーの文化的再生産に関する歴史社会学の方法論を検討し、パリ大学と東京大学を起点に、国際的な社会変化に対応し、社会養成に応える計画化を図り、新たな人材養成を企てた新大学の先導的役割を分析した。「学問中心地」の比較の視点から、国家主導の計画思想の下で拡大発展したパリ地域圏の大学と、東京で湯島・神田・本郷から郊外へと移転を企てた官立大学のアカデミック・ドリフトの特徴を分析した。次年度においては、両国とも首都圏に新設された個別の国立大学に着目した拡張過程の分析を行い、政府(国家)主導の計画に基づく政策形成とその社会経済的要因についての比較を試みる。フランスにおいては、2016年に筆者と交流のある同様の関心をもつ研究者らが、『パリ大学からイル・ド・フランス大学へ』(レンヌ大学出版部)と題する図書を刊行したので、その知見に基づいた日仏比較をなす議論を展開し、特に戦前期の実証科学の発展に伴う各学部の専門分化(特に教育科学の自律化)に着目して、国内では収集できない博士論文やアーカイブ資料などの現地収集調査を行う予定である。
抗癌剤の消化管毒性回避を目指した小腸上皮細胞取り込み機構の分子論的解析

消化管上皮細胞への薬物取り込み過程は、癌化学療法における消化管毒性を決定する重要因子と考えられるものの、これまでその分子メカニズムに関する検討はごくわずかであった。本研究は、塩酸イリノテカンやメソトレキサートなど有機アニオン系抗癌剤に消化管毒性が問題となっている点に着目し、種々のアニオン性モデル薬物を用いた消化管取り込み機構の実体解明を目的とした。併せて消化管に発現する有機カチオントランスポーターについてもその機能特性や輸送制御機構について検討を行った。本研究により消化管上皮細胞刷子縁膜において有機アニオントランスポーターOATP-Bが機能的に発現しており、種々の有機アニオン性基質薬物を選択的に取り込むことが明らかとなった。このことは、OATP-Bが消化管上皮細胞における薬物取り込み機構の一つとして生理的役割を果たすことを示唆し、抗癌剤をはじめとする医薬品の消化管への暴露を規定する標的分子の一つである可能性を示した。消化管に発現することが報告されている有機カチオン/カルニチントランスポーターであるOCTN1に見いだされる数種類の遺伝子多型について、その輸送機能、細胞内局在さらには発現量に及ぼす影響をHEK293細胞における一過性発現系を用い解析した。その結果、日本人において見いだされた遺伝子変異の一つが、OCTN1の細胞内局在や発現量にはほとんど影響を与えないものの、その有機カチオン輸送能を大きく低下させることが示された。OCTN1遺伝子はリュウマチやクローン病との関連性が示唆されており、今回見いだされた種々の遺伝子変異と病態との関連性について検討の必要性を示した。さらに、scaffoldタンパク質であるPDZタンパク質の一部がOCTN1の輸送機能に直接影響を与える輸送制御因子であることを、OCTN1とPDZタンパク質との同時発現系を用い示した。
プロテオミクス解析を用いた腎細胞癌のストレス対応情報伝達ネットワークの解明

我々はプロテオミクス解析を用い低酸素状態においてヒト腎癌細胞内で発現や活性が誘導される蛋白を幾つか同定した。これらの蛋白は腎細胞癌治療の主役である血管成長因子受容体を標的としたチロシンキナーゼ阻害剤(TKI)に対し抵抗性を獲得する際に重要な働きをしていると考えられた。これらの蛋白の中にブドウ糖の取り込みを制御する蛋白が含まれていたため、ヒト生体内での腎癌のブドウ糖の集積をFDG PET/CTによって測定したところ、ブドウ糖の集積の高い腎癌ではTKI治療に対して抵抗性を示すことを明らかにした。近年、腎細胞癌に対し癌の進行において重要な働きをしている情報伝達系を標的とした分子標的薬が開発され臨床において成果を挙げていますが、その有効性が一過性であることも明らかになってきています。すなわち、標的とした一つ情報伝達系を抑えても、これをレスキューする別の情報伝達系が活性化され、癌細胞の進行が再び起こると考えられます。そこで、腎細胞癌に様々なストレスを加えた際の細胞内情報伝達系の変化をプロテオミクス解析という手法を用いて俯瞰的に解明することで癌細胞としての生存、進行を維持している情報伝達ネットワークを明らかにし、これを標的とした新たな治療法の開発へと繋げたいと考えています。平成22年度は横浜市立大学先端医科学センターを利用してマススペクトロメトリー(質量分析)を併用したプロテオミクス解析手法によって低酸素状態下で生じる培養腎癌細胞の細胞内の数千種類以上の蛋白の発現の変化を網羅的に観察しました。さらに、細胞内情報伝達系蛋白の多くが活性化されるとリン酸化されることを利用して、リン酸化蛋白のみを抽出しこれを前述のプロテオミクス解析を利用し、活性状態が変化する蛋白を同様に網羅的に観察しました。上記の方法によって、低酸素状態に対応する際に活性化が誘導される情報伝達系蛋白を数種類同定するとともに、この蛋白の活性を阻害することによって腎癌細胞の低酸素状態での増殖、生存が抑制されることを明らかにしました。近年、腎細胞癌に対し癌の進行において重要な働きをしている情報伝達系を標的とした分子標的薬が開発され臨床において成果を挙げているが、その有効性が一過性であることも明らかになってきています。そこで、腎細胞癌に様々なストレスを加えた際の細胞内情報伝達系の変化をプロテオミクス解析という手法を用いて俯瞰的に解明することで癌細胞としての生存、進行を維持している情報伝達ネットワークを明らかにし、これを標的とした新たな治療法の開発へと繋げたいと考えている。23年度は22年度に行った培養腎癌細胞をサンプルとしたプロテオミクス解析によって同定したストレス負荷によって発現が亢進する蛋白の中から数種類を選別し培養腎癌細胞を用いてその発現や活性を阻害し、腎癌のストレス対応において重要な働きを示す細胞内蛋白数種類を明らかにした。今後はその中でクリティカルな機能をもつものを更に絞り込み、動物モデルを用いて新規腎癌治療法の標的として有効であるか、これを標的とした治療の臨床応用が可能であるか検討を行う。同時に、薬物療法中の腎癌患者の血液サンプルを収集、血液サンプルのプロテオミクス解析を行い、昨年度に施行した培養腎癌細胞のプロテオミクス解析によって得られたデータトともに検討し、実際の臨床において治療効果判定や予後予測に有用な血中バイオマーカー候補を数種類明らかにした。平成24年度は昨年度までに行った培養腎癌細胞をサンプルとしたプロテオミクス解析において同定したストレス負荷によって発現が亢進する蛋白の中から数種類を選別し、癌細胞を用いてその発現や活性を阻害し機能を明らかにしました。その中でクリティカルな機能をもつものを更に絞り込み、動物モデルを用いて新規腎癌治療法の標的として有効であるか、これを標的とした治療の臨床応用が可能であるか検討を行う。また昨年度までに分子標的治療施行中の腎癌患者の血液サンプルのプロテオミクス解析を行っており、実際の臨床において治療効果判定や予後予測に有用な血中バイオマーカー候補を数種類絞り込んでいる。本年は候補となっているバイオマーカーの検出法の精度をあげるとともに、対象症例を拡げてその有用性の検討を行う。

当初計画のスケジュール通りほぼ進んでいる24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は動物モデルを用いて新規腎癌治療法の開発にむけての基礎データを収集、同時に血中バイオマーカー候補については実際の臨床症例を用いて検証を進めていく。24年度が最終年度であるため、記入しない。
TGF-betaシグナル経路が制御する繊毛形成の機序の解明

本研究の成果は、TGF-βシグナルによる繊毛の長さの調節機序が分子レベルで明らかにし、更に繊毛形成時に細胞質から繊毛内へ輸送される分子群からTGF-βシグナル/POC1Bに依存している分子が判明する。今後これらの分子の機能を解析する事によって、POC1B遺伝子変異によって引き起こされる繊毛病の病態を理解することができ、更にはこれらの分子は繊毛病治療のターゲットなり得る可能性がある。本研究では、TGF-βシグナルによる繊毛の長さの調節機序が分子レベルで明らかにし、更に繊毛形成時に細胞質から繊毛内へ輸送される分子群からTGF-βシグナルまたはその下流遺伝子POC1Bの機能にに依存している分子を単離する。繊毛内へ運搬される分子のうち、TGF-βシグナルまたはその下流遺伝子POC1Bの機能にに依存している分子を単離する過程で、ベイトになるGST連結タンパク質の発現が予想以上に困難出会った為に、スクリーニングが遅れている。今後は、TGF-βシグナルまたはPOC1Bがどのように繊毛内に分子を運搬し、繊毛形態や機能を制御しているかを精査し、また、TGF-βシグナルまたはPOC1B依存的に繊毛内に移動する分子を単離し、繊毛の形態や機能に影響を及ぼしているかを検証していく。
器官培養を用いた神経幹細胞の形態学的プロファイリングによる遺伝子発現解析

神経幹細胞の器官培養系を用いて解析した結果、これまで申請者らが報告した神経幹細胞の形態をとるものに加えて新たに、3つの異なる形態をとる神経幹細胞を見出すことができた。しかしながら、これらの神経幹細胞は、非常に発生段階にある大脳における割合は低く、cDNAマイクロアレイなどを用いた遺伝子発現の網羅的な解析を行うには、サンプル数が十分ではなかった。神経幹細胞が最も盛んに分裂をしている時期である妊娠12日目の神経幹細胞を蛍光タンパク質(GFPの発現ベクター)ラベリングし、妊娠13日目に胎児の大脳を器官培養し神経幹細胞の挙動を経時的に観察し数時間おきの解析を行った。研究計画の当初は、神経幹細胞の形態から3パターンに分類する予定であったが、研究を進めるうちに、新たに3つの形態学的特徴を示す神経幹細胞(合計6パターンの神経幹細胞の形態)を見出すことができた。そのうちの3パターンは非常に変わった形態学的特徴を示しており神経幹細胞のこれまでの特徴とは異なるものであった。これらの特殊形態をとる機能未知の神経幹細胞の凍結切片を作製し、神経幹細胞マーカーであるNestin、BrdU、Ngn2、Pax6などの解析を行った結果、このような既存の神経幹細胞の分子マーカーでは、これまでの神経幹細胞のマーカーでは一様に染色されてしまうことがわかった。しかしながら、このような特徴を示す全体の神経幹細胞の割合からするとかなり割合が少なく、解析するには相当数のサンプルを必要とする。そこで、現在、極めて少数のポピュレーションの神経幹細胞のサンプルを効率良く採取するために数種類のラベリング方法を行ったが、期待するほどの効率の良いラベリングは行えていない。しかしながら、このような形態学的特徴を持った神経幹細胞が存在することは、神経発生の複雑さを解析する上で、非常に意味深いものであると考えられる。神経幹細胞が最も盛んに分裂をしている時期である妊娠12日目の神経幹細胞を蛍光タンパク質(GFPの発現ベクター)ラベリングし、妊娠13日目に胎児の大脳を器官培養し神経幹細胞の挙動を経時的に観察し数時間おきに解析を行った。同時に、BrdUやその類縁化合物であるEdUを器官培養系に添加し、分裂細胞のマーキングを行った。また、レベルした様々な形態をとっている神経幹細胞及びニューロンと考えられる器官培養物の切片を作製し、一般的な細胞周期マーカーKi-67、BrdU、EdU、geminine、cdt1に対する抗体で染色することにより、神経幹細胞との関係を調べた。また、細胞周期蛍光プローブFucciの2種類を発生過程の神経幹細胞に導入することによって、神経幹細胞の細胞周期を可視化した。発生過程の大脳サンプルから、RNAおよび組織切片を作製し、上記のマーカーで染色を行い細胞周期と神経幹細胞との関連性を解析した。また、RT-PCRにより、発生段階にある脳の様々な遺伝子発現を解析した。近年、大脳皮質の発生は血管にそってニューロンへと分化し配置されることから、血管内皮細胞のマーカーPECAM-1あるいはアストロサイトマーカーGFAPと染色を行った。その結果、血管内皮細胞と細胞周期との直接的な関連性を見出せなかった。神経幹細胞は分散培養を用いた系では、本来持っている性質である細胞周期依存的な細胞核の運動であるエレベーター運動と呼ばれる動きをとることはない。しかしながら、器官培養系を用いた3次元培養では、分裂や分化に際して、生体内にほぼ近い挙動を示す。これまでの研究で幾つかの形態学的特徴を示す神経幹細胞と細胞周期あるいは遺伝子発現との関連性を解析した。このことは様々な形態をとる神経幹細胞の性質の一端を知ることができたものと考える。
西欧諸国におけるエスニック運動の類型化の試み

今日の西欧諸国の抱えるエスニック運動の類型化をめざし,フランス・ベルギー・スイス等のエスニック問題についての知見を得,同時にアメリカ等のエスニック問題との比較をこころがけた.移民問題と地域運動とが交錯するケースとしてフランスのコルシカの場合を分析した.また地球=言語問題の一ケースとしてベルギーの場合を分析した(いずれも雑誌論文参照).地域主義の類型としては,みるべき産業をもたない地域における経済的生き残りをめざす「経済的地域主義」(ラーグドック,コルシカ等),地域の近代化をめざすべく活力をもった諸勢力を結集した「テクノクラート的地域主義」(ブルターニュ,ロレータ等),中心部との言語,文化,民族性の相違を強調する「ナショナリスト的地域主義」(ブルターニュ,バスク等)が考えられる.また,経済社会的改革に関心を示し国家の枠組を直接問題にしない「地域主義者」,地域の自治の拡大を主張し連邦制等の形で国家の形態の再考をはかる「自治主義者」,国家からの分離を主張する「分離・独立主義者」という類型化も可能である.また地域問題の性格と規模は,国によって相当異なる.この場合,国内における経済的格差と文化的差異の大小に注目することが有益である.典型的な地域問題は,やはり経済的格差と文化的差異とがともに大きい国に多い(フランス等).「国内植民地主義」もこのタイプに多い.地域主義が激化しやすいもう一つのタイプは,逆に経済的中心部が政治的中心部と一致せず,周辺地域が経済的先道地域の場合である(カタロニア等).また同じエスニック運動といっても,地域主義運動を移民のそれとでは相違点が多い.地域主義は,自らの歴史的領土をもち,地域の自決権を主張する.移民の場合は,地域をもたず,機会の平等を主張する.コルシカのように二つのマイノリティが不幸にして対立する場合もある.こうした類型化の試みを更に進めていきたい.今日の西欧諸国の抱えるエスニック運動の類型化をめざし,フランス・ベルギー・スイス等のエスニック問題についての知見を得,同時にアメリカ等のエスニック問題との比較をこころがけた.移民問題と地域運動とが交錯するケースとしてフランスのコルシカの場合を分析した.また地球=言語問題の一ケースとしてベルギーの場合を分析した(いずれも雑誌論文参照).地域主義の類型としては,みるべき産業をもたない地域における経済的生き残りをめざす「経済的地域主義」(ラーグドック,コルシカ等),地域の近代化をめざすべく活力をもった諸勢力を結集した「テクノクラート的地域主義」(ブルターニュ,ロレータ等),中心部との言語,文化,民族性の相違を強調する「ナショナリスト的地域主義」(ブルターニュ,バスク等)が考えられる.また,経済社会的改革に関心を示し国家の枠組を直接問題にしない「地域主義者」,地域の自治の拡大を主張し連邦制等の形で国家の形態の再考をはかる「自治主義者」,国家からの分離を主張する「分離・独立主義者」という類型化も可能である.また地域問題の性格と規模は,国によって相当異なる.この場合,国内における経済的格差と文化的差異の大小に注目することが有益である.典型的な地域問題は,やはり経済的格差と文化的差異とがともに大きい国に多い(フランス等).「国内植民地主義」もこのタイプに多い.地域主義が激化しやすいもう一つのタイプは,逆に経済的中心部が政治的中心部と一致せず,周辺地域が経済的先道地域の場合である(カタロニア等).また同じエスニック運動といっても,地域主義運動を移民のそれとでは相違点が多い.地域主義は,自らの歴史的領土をもち,地域の自決権を主張する.移民の場合は,地域をもたず,機会の平等を主張する.コルシカのように二つのマイノリティが不幸にして対立する場合もある.こうした類型化の試みを更に進めていきたい.
高温超伝導体のスピンギャップ形成と超伝導遷移におけるイオン・チャネリング効果

“90K"YBa_2Cu_3O_y(YBCO)単結晶体に加えて、“60K"YBCOにおいて、チャネリング最小収量値X_<min>の温度依存性を測定した。前者はスピンギャップ形成温度Tsg(100-130K)と超伝導遷移温度Tc(90K)が近い結晶であり、後者ではTsgはTcより2倍程度高い(150K)結晶である。チャネリング測定で得られたフォノンの特徴を以下に要約する。(1)T>130K;“90K"YBCO、“60K"YBCOともに、130K以上の常伝導状態のX_<min>は構成原子によらず、すべて温度の減少と共に減少した。即ち、振動振幅が温度と共に小さくなり、その振る舞いはデバイモデルで説明出来る。(2)130K>T>Tc;この温度領域では、“90K"YBCO、“60K"YBCOともにX_<min>の温度依存性は大きな異常を示した。特に、O原子のX_<min>は120-130Kから温度の減少と共に大きく減少し、およそ100Kで最小値を示し、Tcを目指して急激に上昇する、“V字的"な振る舞いを示す。又、Cu原子のX_<min>はO原子の振る舞いと符号するように増加一減少する“こぶ"状の異常を示す。これら異常が出現する温度は“90K"と“60K"YBCOでほぼ同じである。即ち、Tc依存性は見られない。一方、BaとY原子のX_<min>はTcまで単調に減少し、大きな異常は観測されない。(3)T【similar or equal】Tc;“90K"YBCOのCu、O原子のX_<min>は両者ともに増加した。しかし、“60K"YBCOのCu原子のX_<min>は増加するが、反対にO原子のX_<min>は減少した。Tcでの異常は必ずしも同じではない。以上のように、“90K"、“60K"YBCOのフォノン異常はTcとTc以上の二種類に分類される。(i)Tcでのフォノン異常は超伝導と直接関係した効果、即ち、電子一格子相互作用で説明できそうである。ポーラロンモデルのように、電子対形成に格子効果が露に関与している可能性もある。(ii)Tc以上のフォノン異常はTsgに隣接して出現しているため、スピンギャップ形成に格子効果が露に関与している可能性が高い。二つのフォノン異常の関連性が、今後の研究課題である。
配偶子分化の分子機構

今年度における本研究班の研究実績は次の通りである。1.X,Y精子の分離については、引続き無担体電気泳動法によって分離したヒト精子よりDNAを抽出し,PCR法で増巾したプロ-ブによる判定を行っている。なお両者のゼ-タ電位も異なることが判明した。2.イモリ精巣断片を器官培養し,FSH,52ージヒドロテストステロン,テストステロンを加えた場合に,精原細胞から精母細胞への分化を誘起した。またイモリ精細胞中に微小管結合タンパク質をみいだした。3.セルトリ細胞の機能に関し,細胞間の情報伝達系として細胞の機能同調の主役となる細胞間コミュニケ-ションがきわめて高く,また移行上皮癌細胞のそれをテストステロンが抑制することをみいだした。4.無精子症61例の血液を得てY染色体についてDNA解析を行い,50例につき分析を終えた。内3例で微細な欠失を検出した。現在遺伝子のクロ-ン化に向けて研究を進めている。5.キメラマウス精巣におけるセルトリ細胞分化と,亜種間雑種の雄性不妊要因を解析し,前者にY染色体は直接関与しないが以後の増殖には必須なこと,雄性欠妊にHst1が関与し減数分裂に係わることが分った。6.ヒトデ卵成熟時におけるサイクリンの局在を追跡し,未成熟卵では細胞質中にしか存在しないが,卵核胞崩懐の始まる直前に卵核胞内へ移行することが分った。この移行とMPF活性との関連を追及している。7.ウズラの生殖腺刺激ホルモンのαサブユニットおよび黄体形成ホルモンのβサブユニットのcDNAのクロ-ニングをし塩基配列を決定した。またホルモンによるウズラの完全な人工増殖に成功した。8.卵巣の黄体内に脾臓由来の免疫系細胞が存在していることを明かにし、プロゲステロン分泌に必須なステロイド代謝酵素の調節に,この黄体内免疫系細胞の分泌するTGFーβが不可欠であることを示した。
脊髄前角運動ニューロンに対する活性酸素の作用機序解明と新規脊髄保護療法の開発

活性酸素の一つである過酸化水素は、脊髄前角において、興奮性シナプス前終末に直接作用し、N型電位依存性カルシウムチャネル(VGCC)、リアノジン受容体、イノシトール3リン酸受容体(IP3R)を活性化してグルタミン酸の放出を増加させた。また、抑制性シナプス前終末にも直接作用し、IP3R活性化によりGABA放出を増加させた。このGABAは興奮性シナプス前終末やシナプス後細胞に作用して、過酸化水素によるグルタミン酸過剰放出や細胞興奮性増強を抑制しており、生体防御機構として機能していると考えられた。さらに、N型VGCC阻害薬は脊髄損傷モデルラットにおいて脊髄保護効果を有することが示唆された。活性酸素は中枢神経系の外傷、虚血の病態に関与している分子種である。本研究では活性酸素の一つである過酸化水素(H2O2)の脊髄前角シナプス伝達への作用機序をホールセル・パッチクランプ法により解析した。幼若ラット(715日齢)の脊髄横断スライス標本を用い、パッチクランプ記録(電位固定法)は、赤外線システムを備えた顕微鏡を用いてテレビモニター下に第IX層から行った。H2O2 (1 mM、5分)投与により、微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)の頻度はコントロールの163%に増加したが、その後は減少に転じ、H2O2投与終了後10分でコントロールの52%であった(振幅は不変)。mEPSC頻度増加はN型電位依存性Ca2+チャネル(VGCC)阻害薬、リアノジン受容体(RyR)阻害薬、イノシトール3リン酸受容体(IP3R)阻害薬により抑制された。特に、IP3R阻害薬では頻度減少も抑制された。以上から、H2O2は興奮性シナプス前終末に直接作用し、N型VGCC、RyR、IP3Rの活性化を介してグルタミン酸放出を増強させることが示された。一方、H2O2によるmEPSC頻度減少はGABAA受容体阻害薬により抑制された。GABA作動性微小抑制性シナプス後電流の頻度は、H2O2によりコントロールの648%へ増加し、投与終了後も持続した(223%)。この変化はIP3R阻害薬で抑制された。よって、H2O2は抑制性シナプス前終末にも直接作用し、IP3R活性化を介してGABA放出を増加させることが示された。GABAの過剰放出はグルタミン酸放出を抑制していたことから、「グルタミン酸毒性」に対する防御機構と捉えることができる。よって、N型VGCC阻害薬やRyR阻害薬は、GABAの保護作用を損なうことなく、H2O2により惹起されるグルタミン酸毒性に対する効率的な神経保護効果を期待できる。活性酸素の一つである過酸化水素が脊髄前角運動ニューロンのシナプス伝達に与える影響および、その機序を明らかにすることができた。脊髄損傷の重篤化には活性酸素(ROS)が深く関与しており、その機序の一つとして、「興奮毒性」が報告されている。すなわち過剰に放出されたグルタミン酸(興奮性神経伝達物質)による過剰な細胞興奮とそれに引き続く細胞内へのCa2+流入が細胞死を引き起こす。平成27年度はROSの一つである過酸化水素(H2O2)が脊髄前角運動ニューロンのシナプス伝達に与える作用機序を検討し、興奮性シナプス前終末のN型電位依存性Ca2+チャネル(VGCC)、リアノジン受容体、イノシトール3リン酸受容体の活性化を介して興奮性シナプス前終末からのグルタミン酸放出を増強させることを報告した。平成29年度はH2O2が脊髄前角ニューロン自体の興奮性に与える影響およびその機序をパッチクランプ法で検討した。さらに、前年度までの結果をもとに、脊髄損傷モデルラットを用いて各種薬剤の脊髄保護効果の検討を予定した。その結果、パッチクランプ法を用いた電気生理学的実験において、電流固定法では、H2O2投与により活動電位の発生頻度、膜抵抗は減少し、rheobaseは増加した。これらの変化はビククリン(BIC)20 microMでは抑制されず、40 microMで完全に抑制され、100 microMでは興奮性は逆に増強した。後過分極電位(AHP)の振幅はH2O2投与により減少した。電位固定法ではGABA作動性tonic currentはH2O2投与により増加した。以上より、H2O2はAHPを低下させて細胞興奮性を増加させる作用をもつものの、シナプス外GABA-A受容体が活性化することで過剰な興奮を抑制していた。すなわち、シナプス外GABA-A受容体は興奮毒性に対する生体防御機構として働いていると考えられた。脊髄損傷モデルラットを用いた実験では、N型VGCC阻害薬であるジコノチド投与によりBBBスコアは損傷後7日目より有意に改善した。

これまでの研究により、過酸化水素によるシナプス伝達への影響は明らかとなったが、細胞興奮性や膜特性に与える影響に関しては未だ不明である。よって、電流固定法でホールセル・パッチクランプ記録を行うことで、さらに詳細な検討を行う予定である。また、平成27年度の結果から、N型VGCC阻害薬またはRyR阻害薬投与により、GABAによる神経保護作用を損なうことなく、H2O2によるグルタミン酸の過剰放出を選択的に抑制することが可能となり、効率的な神経保護効果を期待できる。よって、N型VGCC阻害薬やRyR阻害薬による神経保護効果を、脊髄損傷モデルラットを用いて免疫組織学的、行動学的実験により検討する予定である。平成27年度の予算執行に関しては、電気生理学的実験に使用していた機器に不具合が生じ、新たに購入せざるを得なかった。平成28年度予算は前述の実験に必要な実験動物や薬品などの消耗品の購入に使用する予定である。また、国内外の学会参加や、論文投稿の費用にも使用予定である。整形外科
中学校理科における「気象庁数値予報モデル」を用いた大気環境調査のための新教材開発

学校現場で使用するUSBメモリー版のソフトを開発した。その名称を「Web-CReSS for Science Education」とし,簡単なハードの増設により,数値実験を行うプログラムを開発し,一つのUSBメモリーに納めた。気象の学習における科学実験法の可能性が大きく広がった。この数値実験プログラムは,台風,低気圧,積乱雲を自分達が住む地域で地形を取り込んで実行でき,海水面温度を上下することで,台風が衰弱するのか,発達するのかを数値計算で解明することができる。結果,気象の学習が本来の実験科学として位置づけられた。26年度は,気象庁に貸与申請を行った気象庁NHM及び,気象研究所より貸与された既存のNHM統合環境システムを用い,岩手大学附属中学校2年生で研究授業を実施した。また,雲物理学に力点を置いた名古屋大学の気象数値シュミレーションソフト(CReSS)に関しても,非常に複雑な初期設定を簡単に行うために,中電プログラム開発部に委託した。平成22年度,気象庁数値予報モデルは「中学校理科気象領域におけるメソモデルの利用方策の研究」と言う研究目的で本学から貸与申請を行った。すでに,本研究室において「MRI/JMA非静力学モデル」が現在使用可能な状態,また,気象研究所から貸与されたNHM統合環境は,ウィンドーズ7XPモードで動作することがわかり,そのシステムの環境整備を行った。結果,現在,本研究室のポータブルPC10台に,インストールし,動作する環境を構築できた。そこで,平成27年2月から3月にかけて,岩手大学附属中学校第2学年の4クラス160名に,局地気象現象として教科書に掲載されている「海陸風」を対象に,数値実験を目的とした研究授業(各2時間)を実施した。その成果は,本年5月の気象学会で発表する。一方,気象庁NHMや名大CReSSは,FORTRANという数値計算言語でプログラムが書かれており,UNIXというOS上で動作するので中学生の使用は困難と考えられてきた。そこで,大気の運動を支配している連立偏微分方程式を解くため,初期設定を中学生でも容易に可能なインターフェースの作製を考えた。日本地図上から領域を指定したり,時間ステップや3次元格子点間隔などを,ワンクリックで指定しようとするものである。初期条件や境界条件などは,典型的な例を数例用意し,その物理的な意味付けを画面内に表記したり,生徒への理解を促す工夫も考える。このような意図で,「教育版インターフェース」の開発を行う。26年度には,気象研究所より貸与された既存のNHM統合環境プログラムを用い,岩手大学教育学部附属中学校2年生において研究授業を実施した。その成果の分析を行い,数値実験の何が中学生にとって理解の障害になっているのかを検討した。その結果,流体力学の連立偏微分方程式の意味が分からない,計算機の必要性が分からない等の疑問点が明らかになってきた。そこで,ごく簡単な移流方程式を手計算で解くことによって,編部分方程式も四則演算に帰着することを子ども達に理解させる教材を作成した。一方,気象庁からの貸与されたNHM統合環境プログラムは,岩手大学内の使用許可になっている為,一般の中学校で研究授業を行うことができない。これに関しては,仙台管区気象台庁を経由して,気象庁に解放への要望書を提出中である。今後,解放されることを期待したい。そこで,名大雲解像モデルCReSSの入力インターフェースの開発をお願いし,プロトタイプができあがった。その名称は,「Web CReSS for Education」である。海陸風,台風,スーパーセル,前線などの数値実験ができるように「教育版インターフェース」を開発した。中学生でも容易に初期設定ができるように,ワンクリックで,日本地図上から領域を切り出したり,3次元格子間隔を設定でき,それらから,自動で積分のタイムステップを数値計算が止まらないように,決定するものである。このプログラムのバージョンアップなどを,平成28年度に行い,より子ども達が使いやすく,気象現象の意味を理解できるような利用法を考えることとした。雲解像モデルCReSSの教育用プロトタイプが完成し,一般の市内中学校で研究授業ができる環境が整った。盛岡市立U中学校で,台風,積乱雲等の気象現象に関する数値実験を,研究授業という形で実施したい。さらに,その教育的効果を,統計的に処理し,有意差を検証した。納入された「Web CReSS for Education」を利用した「台風」における海水面温度を,±10°C変化させた場合の感度実験を行い,どのような状況でも停止しないことを確認した。それらの確認後,盛岡市立U中学校,及び岩手大学教育学部附属中学校で研究授業を実施した。その統計データ分析から,2校の差の有無や理解度などを比較検討した。28年度は、気象庁NHMの使用開放を気象庁へ要請したが、快い返事がなかった。そのため、代替措置として、名古屋大学宇宙地球環境研究所の高解像度気象数値シミュレーションソフトCReSSを用いて、中学校理科で数値実験を実施するための諸設定用インターフェース画面を作成した。当該インターフェースは、「台風」、「低気圧」、「スーパーセル」の3つの気象現象について数値を設定できるものとした。このソフトを教育現場で実践するため、研究代表者の研究室保有の高速計算機で各気象事象に必要な計算時間を精査したところ、最も大がかりな「台風」においても6時間で結果が出ることがわかった。

そこで、気象事象を「台風」を設定し、計算の条件を日本近海の海水面温度が変化した場合、日本列島の陸地を全て標高0mにした場合、陸地を海に変えた場合のそれぞれの気象シミュレーションを作成し、岩手県盛岡市の公立中学校と岩手大学教育学部附属中学校の2年生計8クラス約320名を対象に研究授業を実施した。研究授業の実施にあたっては、授業の前後にプレポストテスト及び自由記述アンケートを実施し、統計処理のうえ理解度を測った。その結果、本気象シミュレーションソフトの活用により、海水温の上昇により台風が発達すること、山などの地形がないと豪雨が集中的に降ることがないこと等を生徒自らが見出すことができる等、生徒が気象現象の条件をコントロールした現象の変化を容易に理解できることがわかった。今後、気象現象を「低気圧」や「スーパーセル」に設定したものについても教育実践を行い、その効果を検証していきたい。学校現場で使用するUSBメモリー版のソフトを開発した。その名称を「Web-CReSS for Science Education」とし,簡単なハードの増設により,数値実験を行うプログラムを開発し,一つのUSBメモリーに納めた。気象の学習における科学実験法の可能性が大きく広がった。この数値実験プログラムは,台風,低気圧,積乱雲を自分達が住む地域で地形を取り込んで実行でき,海水面温度を上下することで,台風が衰弱するのか,発達するのかを数値計算で解明することができる。結果,気象の学習が本来の実験科学として位置づけられた。教育に関する授業研究は,NHM統合環境をもちいた数値実験を2月3月に行い,中学生の概念変化に関する考察の統計データは入手できている。今後,本格的なCReSSのインターフェース開発が終了後実施する授業実践に向け,研究授業の導入部分のアプローチに関して,きちんと抑えていきたい。また,モデルのテストランとして2地域を考える。明瞭な局地気象現象が出現する愛媛県大洲市長浜町の「肱川あらし」に関しては,流体力学の相似則を利用した流体実験及びアメダスデータの解析などにより,その大気環境場が明らかになっている。本年3月1日に,DVD付「これでキミも'あらし'予報士Great Nature Story肱川(ひじかわ)あらし」を,監修・執筆した。また,本学周辺の盛岡・雫石に関する大気環境場「北岩手波状雲」は,申請者による先行研究(科研費スタートアップ,基盤研究C),及び,本学の部局戦略経費事業「学校気象台」の蓄積データなどから,解析が完了し,結果,数値解と現実大気とを比較ができる状況にある。一方,中電によるインターフェースプログラムの開発は,初年度の研究費を繰り越し,27年度予算との合計で決算することとなった。8月には,プログラムが納品されるので,その後,盛岡市内の中学校での授業実践を行う予定である。現在,台風は,海水面温度の変化のみで,計算スタート時刻の変化や,地形の消去などできない。そこで,さらに,ソフト開発会社にお願いし,「Web CReSS for Education」のヴァージョンアップを図りたい。それらを基に,市内中学校及び本学教育学部附属中学校で研究実践を積み重ね,ヴァージョンアップ版を完成したい。