hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＪＣウイルス感染が誘導するＰＭＬ－ＮＢｓの変化と、細胞腫瘍化の解明

進行性多巣性白質脳症は,JCウイルス感染による脱髄脳症である。乏突起膠細胞の腫大核には、核全体を占めるウイルス封入体(full inclusion)が認められる。さらに我々は,JCウイルスがPML-NBsに集積してドット状の封入体(dot-shaped inclusions)も形成することも報告している。本研究で、感染細胞の核はSからG2期様への細胞周期移行に伴い腫大し、PML-NBsも腫大化することを明らかにした。JCウイルスは,腫大化するPML-NBsを足場に複製し,その後核全体を占める封入体を形成する。PML-NBsの機能破綻が,乏突起膠細胞の細胞変性を誘導する可能性がある。JCポリオーマウイルス(JCウイルス)は、進行性多巣性白質脳症の原因ウイルスである。JCウイルスは、実験動物に高頻度に脳腫瘍の発生を誘導したが、ヒトに対する腫瘍原性は、長い議論の末、見解の一致をみていない。近年我々は、JCウイルスが、乏突起膠細胞のPML-NBs(promyelocytic leukemia nuclear bodies)と呼ばれる核内ドメインを標的に感染することを報告した(Shishido-Hara et al, J Virol 2004他)。PML-NBsは急性前白血病で発見されたドット状の核内構造で、p53などの腫瘍抑制因子、転写因子など80種以上の蛋白が集積し、腫瘍抑制やアポトーシス、細胞周期制御などの機能に関与する。PML-NBsの機能破綻は細胞腫瘍化を誘導する。本研究は、JCウイルスがヒト脳腫瘍発生に関与する可能性があるのか?、検討することを目的としている。平成24年度、平成25年度においては、次の様な結果を得た。進行性多巣性白質脳症の脳組織において、JCウイルスが感染した乏突起膠細胞は、細胞周期をSG2様に移行させながら核腫大する。この過程でPML-NBsは腫大化する。JCウイルスは、腫大化するPML-NBsで子ウイルスを産生し、やがてはPML-NB構造を崩壊・消失することが明らかになった。しかしながら、JCウイルス感染によりSG2様に移行した感染細胞の細胞周期が、M期に移行せず細胞変性を導くのか、未だ明らかになっていない。JCウイルスは進行性多巣性白質脳症の原因ウイルスである。JCウイルスはDNA腫瘍ウイルスSimian virus 40 (SV40)と約70%のホモロジーを持ち、実験動物に接種すると高頻度に脳腫瘍を発症させた。ヒト脳腫瘍組織からも頻繁にウイルスゲノムが検出され、ヒトに対する腫瘍原性が危惧されるが結論には至っていない。また近年、正常な脳組織にもJCルスが潜伏・持続感染することが明らかになってきた。そこで我々は、既に脳に潜伏・持続感染しているJCウイルスが、脳腫瘍細胞で溶解感染をおこしている可能性を考え、本研究を開始した。本年度は次のような研究成果を得た。進行性多巣性白質脳症の剖検例で、JCウイルスが感染したグリア細胞の細胞周期関連蛋白の発現を見てみると、PCNAやcyclin Aの高発現が認められた。これは、JCウイルスが宿主細胞に依存して子ウイルスを複製するためで、感染したグリア細胞はSG2期に移行してウイルス複製に有利な細胞核内環境を提供すると考えられる。また、JCウイルス複製の足場を提供する核内構造、PML-NBsは腫大することも明らかになった。JCウイルスカプシドタンパクは、腫大したグリア細胞の核に陽性となった。さらに、oligodendroglioma (WHO grade 2), Anaplastic oligodendroglioma (WHO grade 3), Glioblastoma (WHO grade 4)の合計30症例でJCウイルスカプシドタンパクの発現をみると、増殖能の高い腫瘍組織でより高頻度にウイルスタンパクが陽性になることがわかった。これらの腫瘍組織ではPCNAやcyclin Aの高発現も伴っていたことから、脳腫瘍細胞でJCウイルスが溶解感染を起こしている可能性も考えられる。現在、電顕関節で脳腫瘍組織でのウイルス粒子の同定を進めている。進行性多巣性白質脳症はJCウイルス感染による脱髄疾患である。JCウイルスは中枢神経系の乏突起膠細胞に感染して髄鞘を崩壊する。病理組織学的に、感染した乏突起膠細胞の腫大核には、核全体を占めるJCウイルス封入体(full inclusion)が認められ、病理診断の指標とされてきた。さらに近年我々は、感染初期にはドット状の封入体(dot-shaped inclusions)も存在することを発見した。この封入体は、JCウイルスがドット状の核内ドメイン、PML-NBsに集積するために形成される。PML-NBsは細胞周期制御やDNA複製において重要な役割を担い、その機能破綻は細胞腫瘍化または変性を導くと考えられるが、詳細は明らかでない。

また、JCウイルスは実験動物に脳腫瘍などの発症を誘導したが、ヒトに対する腫瘍誘導性はまだ結論に至っていない。そこで我々は、JCウイルス感染におけるPML-NBsの形態変化を観察し、JCウイルス感染たもたらす細胞腫瘍化の可能性を模索した。その結果、JCウイルスが感染したグリア細胞は核面積増大に伴い核内環境はSからG2期様に変化し、この過程でPML-NBsも腫大化することが明らかになった。腫大化するPML-NBsを足場にウイルス粒子の複製が進行することも明らかになり、これが病理組織学的にはドット状の封入体として認識される。またウイルス感染細胞はMIB-1、PCNA、cyclin A、p53が陽性となり、腫瘍細胞に類似した形質を示すことがわかった。しかし、S期において複製されるのは主にウイルスゲノムDNAで、宿主細胞のゲノムの複製はなく、G2様の細胞環境に移行し、やがて細胞変性することが示唆された。何故、JCウイルス感染細胞が細胞分裂せず変性するのか、PML-NBsとDNA複製機序のメカニズムを解明すれば答えの糸口を得られると推測し、次の研究課題と考えている。神経病理学今年度5月、進行性多巣性白質脳症について、JCウイルス感染細胞の核形態の変化と細胞周期の関係を明らかにし、アメリカ神経病理学会誌に発表した。また昨年は、New Yorkで開かれたprogressive multifocal leukoencephalopathyのシンポジウムでも口演し、Encyclopedia for Neurological sciencesという本でも分担執筆する機会を得た。これらは、我々の研究業績が世界的に評価されていることを示しており、研究計画は順調に進展しているとと言える。進行性多巣性白質脳症の剖検例では、PCNAやcyclin Aの高発現が認められ、また感染したグリア細胞は核腫大に伴いSG2期に細胞周期を移行して、ウイルス複製に有利な細胞核内環境を提供すると考えられた。これに類似した研究は、培養細胞を用いた実験系では報告があるものの、人脳組織を用いての解析は本研究が初めてである。またJCウイルス感染細胞で、核腫大は細胞周期の移行に伴って起きることが明らかになったし、また同様にウイルス増殖の足場を提供するPML-NBsも腫大することが明らかになった。これらの発見は世界最初である。さらに脳腫瘍組織においては、増殖能の高い腫瘍でより高頻度にウイルスタンパクが陽性になることが明らかになってきた。ウイルス陽性率は、MIB-1 LIとも良く相関していた。またウイルス陽性となった腫瘍組織では、PCNAやcyclin Aの高発現も伴っていたことから、我々が提唱する作業仮説、即ち脳に既に潜伏・持続感染していたウイルスが増殖の早い腫瘍細胞で溶解感染をきたしている可能性を示唆している。過去に脳腫瘍組織においてJCウイルスの存在を報告した論文では、主に腫瘍抗原であるT抗原や、ウイルスゲノムを検出したものであったのであった。本研究は、ウイルスカプシドタンパクの検出を試みた点で独創的であり、またその結果は重要である。
網膜神経節細胞に対する神経保護研究

本研究では網膜神経節細胞の変性モデル動物や、視神経挫滅モデル動物を用いて、神経保護効果を検討した。組織学的な解析に加えて、非侵襲的な光干渉断層計や電気生理学的手法を用いることにより、構造と機能の両面から、その効果を検討した。その結果、ヒトでの眼圧上昇における網膜細胞の反応(Akiyama et al. Sci Rep, 2016)、視神経挫滅モデルにおける既存薬剤の保護効果(Akiyama et al. IOVS, 2017)などの研究成果を精力的に報告した。網膜神経節細胞の神経保護効果を検討するにあたり、本研究では網膜神経節細胞が変性する代表疾患である緑内障のモデルマウス(視神経挫滅モデル)を使用した。神経保護効果は脳梗塞の急性期治療薬であるエダラボンを使用し検討した。視神経挫滅の3日前にFluoro-GoldTM(FG)を大脳上丘に2μl注入し、視神経挫滅直後にedaravone (7.2mM)もしくは、PBS (phosphate buffer saline)を硝子体内投与した。視神経挫滅の1週間後における網膜内層厚および網膜神経節細胞数を、以下の項目において評価した。以上3項目を検討した結果、エダラボンを硝子体内投与すると、投与しない群に比較して有意に網膜神経節細胞数の維持だけでなく、GCCの菲薄化を抑制できた。エダラボンはフリーラジカルスカベンジャーと呼ばれ、酸化作用のある物質と結合することで細胞への障害を防ぐので、この作用により神経節細胞の酸化によるアポトーシスを抑制できたと考えられる。現在、神経保護作用のある治療薬が待たれているが、新薬と同時に既存薬再利用(ドラッグ・リポジショニング)も検討されている。今回、既存薬であるエダラボンは網膜神経節細胞に対しても保護効果があることが分かり、緑内障治療にも有用な可能性が示唆された。エダラボンによる網膜神経節細胞保護効果を光干渉断層像と組織免疫染色で確認することができ、その成果を第121回日本眼科学会総会で発表することができたため。引き続き網膜神経節細胞の神経保護効果を疾患モデルマウスを用い検討していく。緑内障消耗品費の節約などにより、支出の抑制に成功した。学会発表、論文出版費なども含めて、消耗品などを中心に使用予定である。
消化器癌の網羅的DNAメチル化解析による癌症例層別化

胃癌は網羅的DNAメチル化解析により3群のエピジェノタイプに分類され、EBウィルス感染実験によりEBウィルス感染そのものが超高メチル化群の原因であることを証明した。大腸癌前癌病変を解析し、癌で認めたDNAメチル化エピジェノタイプは腺腫の段階ですでに完成しており、1%を占める鋸歯状腺腫がBRAF変異と強く相関する高メチル化群の前癌病変であり、99%を占める非鋸歯状腺腫がKRAS変異と強く相関する中メチル化群、および低メチル化群の2群の前癌病変であった。大腸異常陰窩は癌遺伝子変異はあったがメチル化異常の蓄積は非常に低レベルであった。DNAメチル化は最も重要なエピジェネティック変化の一つであり、DNAメチル化異常を詳細にゲノム上にマッピングし癌のエピゲノム異常を解明し消化器癌症例を層別化することは、癌の複雑な遺伝子制御異常を明らかにするために必須である。先行している大腸癌では前年度までにエピジェノタイピングを終了し3つの異なるメチル化エピジェノタイプを報告したが(Yagi et al. Clin Cancer Res 2010)、今年度は前癌病変として大腸腺腫50例、大腸異常腺窩12例、大腸正常粘膜26例について樹立したマーカーのメチル化を質量分析機MassARRAYを用いて定量解析を終えた。今後症例を増やしメチル化蓄積と発癌機序の関係を明らかにする。肝癌について、オリゴをプローブに用いたゲノムタイリングアレイによる我々のMeDIP-chip技術を用いてDNAメチル化を詳細にマッピングした。HBV(+)肝癌、HCV(+)肝癌にそれぞれ特異的なメチル化候補部位を抽出、肝癌症例65例についてMassARRAYによる定量的メチル化解析を行った。その結果HCV(+)肝癌特異的にメチル化される15遺伝子を同定し、またそれらの遺伝子のメチル化が良好な予後と相関することを報告した(Deng et al. Cancer Sci 2010)。胃癌のメチル化解析はInfiniumビーズアレイを用いて行っている。階層的クラスタリングを行うと胃癌にもメチル化の程度により複数のエピジェノタイプの存在が示唆されており、今後50-80例に増やして胃癌症例を層別化し、その原因にせまるため臨床因子との相関を解析していく。DNAメチル化異常を詳細にゲノム上にマッピングし癌のエピゲノム異常を解明し消化器癌症例を層別化することは、癌の複雑な遺伝子制御異常を明らかにするために必須である。大腸癌は3つの異なるメチル化エピジェノタイプに分類されるが(Yagi et al.Clin Cancer Res 2010)、今年度は前癌病変として大腸腺腫、大腸異常腺窩、さらに大腸正常粘膜について定量解析を終えた。大腸癌で認められた高メチル化群とBRAF変異の相関関係は鋸歯状腺腫に認められ、鋸歯状腺腫が高メチル化群大腸癌の前癌病変と思われた。従来型の非鋸歯状腺腫が、中メチル化群と低メチル化群の2群に分類される事、中メチル化群とKRAS変異の相関関係はすでに構築されていることを同定しメチル化エピジェノタイプは腺腫の段階で完成していた(Yagi et al.Am J Pathol,2012)。正常線維芽細胞でRas遺伝子を活性化させ早期細胞老化を誘導するとヒストン修飾がダイナミックに協調的に変化しBmp2-Smad1シグナルが活性化することが重要であることを同定し、Bmp2-Smad1シグナルおよびその下流標的遺伝子がメチル化異常により破綻することがRas陽性癌の発癌機構の一つとして考えられた(Kaneda et al.PLoS Genet 2011)。胃癌のメチル化解析はInfiniumビーズアレイを用いて行った。胃癌は低メチル化群、高メチル化群、超高メチル化群の3群にクラスターされ、超高メチル化群は全てEBウィルス胃癌であった。低メチル化群の胃癌細胞株にEBウィルスを感染させると異常メチル化が誘導されて超高メチル化群を呈した。EBウィルス感染そのものが超高メチル化群の原因であることを証明したDNAメチル化異常の網羅的解析により癌のエピゲノム異常を解明し消化器癌症例を層別化することは、癌の複雑な遺伝子制御異常を明らかにするために必須である。大腸癌は3つの異なるメチル化エピジェノタイプに分類されるが(Yagi et al. 2010)、前年度までに前癌病変として隆起型大腸腺腫および大腸異常腺窩を解析し、鋸歯状腺腫が高メチル化群、従来型の非鋸歯状腺腫が中メチル化群と低メチル化群の2群に分類される事を同定した(Yagi et al. 2012)。今年度はさらに平坦型の前癌病変および早期癌約100例について、これまでに同定しているメチル化マーカー25個に対しDNAメチル化をパイロシーケンス法により定量解析した。

引き続き遺伝子変異解析を行ってその相関を解析する予定である。また早期細胞老化に重要な因子候補を前年度までに同定したが(Kaneda et al. 2011)、その中で癌で異常メチル化標的となる因子を抽出し、大腸癌細胞株への発現導入により細胞増殖抑制作用を同定した。臨床応用可能なマーカーとしてほとんどの大腸癌で異常メチル化されるマーカーを抽出し、大腸癌患者67例、正常20例の血漿サンプルを用いて血漿中DNAのメチル化状態を解析した。胃癌のメチル化解析は、前年度までのInfiniumビーズアレイ解析により、低メチル化群、高メチル化群、超高メチル化群の3群のクラスターを同定し、EBウィルス感染実験によりEBウィルス感染そのものが超高メチル化群の原因であることを証明した(Matsusaka et al. 2011)。今年度はMeDIP-seqによるEBウィルス陽性胃癌の網羅的メチル化解析、Burkittリンパ腫のメチル化解析の結果、ホスト細胞中のウィルスゲノムとホストゲノムのメチル化状態の類似性を報告した(Kaneda et al. 2012)。先行していた大腸癌については前癌病変に関してエピジェノタイピング解析が順調に進行し、発癌機構としてRas誘導性細胞老化の重要な機構がメチル化異常により破綻していると考える研究が順調に進行。さらに、昨年度の肝癌に加えて胃癌のエピジェノタイピング解析も順調に進行。いずれも論文発表まで行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。大腸癌はさらに前癌病変検体を増やして解析を進め、また臨床応用可能なマーカーの樹立を目指す。胃癌についてはEBウィルスによる異常メチル化誘導の解析を進める。いずれも特に問題点はない。
超高齢・持ち家社会における住宅相続の増大と階層化

超高齢社会を形成する日本では、住宅事情の将来を展望しようとするとき、これまでに蓄積した持ち家ストックをどのように活用するのかが政策形成上の重要な問いになる。ここで必要なのは、遺産相続による住宅ストックの世代間移転の実態とインパクトを知ることである。人口高齢化にともなう死亡の増大、高齢者の高い持ち家率、少子化による兄弟姉妹の減少によって、住宅を相続する人たちは大幅に増えると考えられている。しかし、この住宅相続についての既往研究はほとんどなく、そのおおまかな実態さえつかめていないのが現状である。本研究は、住宅相続の実態を明らかにし、その階層化にとくに注目するところから、住宅事情を形づくる新しいメカニズムを解明し、住宅ストック活用政策の検討に貢献しようとするものである。本年度では、まず、国際住宅学界における住宅資産の世代間移転に関する理論動向を系統的に把握し、日本の住宅相続が既往理論にどのように当てはまり、また、日本の状況がどのような独自性をもつのかを明らかにした。さらに、住宅・土地統計調査のミクロデータ(個票)を取り寄せ、住宅資産の分布について解析し、それが強い階層性を示すこと、すなわち、高所得層では、多量の住宅資産が蓄積し、そのレントアウトによる収入が多いのに対し、低所得層では、住宅資産が少ないことを明らかにした。したがって、住宅相続は、資産所有の階層性を次世代に伝達していく可能性が高いとみられる。文献研究とミクロデータ分析を順調に実施した。この結果、これまでまったくといってよいほど研究されていなかった住宅相続について、新たな知見を豊富に得ることができた。とくに住宅資産の世代間移転が強い階層性を示すことを明らかにできた点は、重要な成果となった。昨年度の研究成果をふまえ、本年度は、インターネットアンケートの結果分析を進める。これは、本研究の中核部分を構成する。統計分析で明らかになったことを超えて、住宅相続の実態の詳細と階層化のメカニズムを解明する予定である。次年度実施予定のアンケート調査を予定より大規模なものにするため、今年度は倹約し、予定より大規模な調査費を残した。
虚血性心疾患に対する低浸襲性細胞再生遺伝子治療の開発

我々は皮下脂肪を脱分化させた脱分化脂肪細胞(DFAT)は間葉系幹細胞と同様、血管、心筋、骨、骨格筋などの間葉系組織への多分化能を持つことを認めた。今回の研究ではの開発したDFAT細胞にVEGF遺伝子を導入し、幹細胞をベクターとして虚血性心疾患に対し高効率低浸襲血管新生細胞遺伝子治療を開発することを目的とした。まずDFATの培養系での血管および心筋への分化能を検討した。DFATはHUVECの血管形成を促進し、血管内皮細胞および血管平滑筋細胞への分化能を持っていた。DFATはin vitroでの心筋誘導により心筋特異遺伝子を発現し、心筋細胞との共培養では心筋へと分化した。前臨床試験として成熟豚に心筋梗塞を作成し、HVJ-envelopeによりVEGF遺伝子を導入したDFATを日本大学式冠静脈カテーテルを用いて、逆行性に梗塞心に移植した。DFAT単独の細胞移植に比較して、VEGF遺伝子導入DFATの移植の方が、心機能の有意に増加させ、組織学的に血管新生を確認した。さらにDFATを細胞源として心血管系臓器にした再生医療の実現化にむけ、臨床使用に対応したヒト皮下脂肪組織からDFATを侵襲が低く、効率よく採取する方法や至適採取量を検討した。さらにDFATのプログラム凍結バンキングの開発として採取した脂肪細胞をGMPレベルで培養する方法を確立した。狭心症、虚血性心筋症を対象に、血管新生を目的にした低侵襲性高効率の細胞再生遺伝子治療の開発を行った。移植細胞として多分化能をもつ脱分化脂肪細胞の効率的培養方法として、ヒトの皮下組織より採取した成熟脂肪細胞を用いて幹細胞へ効率よく脱分化させる方法を確立した。さらに脱分化脂肪細胞、骨髄間質(ストロマ)細胞、間葉系幹細胞の細胞源として比較するためFACSにて分析し、脂肪細胞マーカー(PPAR-g、C/EPPb1)mRNA発現をモニタリングする。脱分化脂肪細胞から内皮細胞への分化の確認はCD31、VEGF、Flt-1、PECAM-1発現で評価し、虚血下肢モデルラットに移植し新生血管を組織学的に評価し、血管新生を確認した。つぎに脱分化脂肪細胞へのVEGF遺伝子導入としてHVJ-envelopeで高効率に導入されることを確認した。実際の細胞の心臓へのデリバリー方法として日本大学式冠静脈カテーテルを用いてVEGF遺伝子をHVJ-envelopeを用いて導入した脱分化脂肪細胞を成熟豚心筋へのデリバリーし、心臓を摘出し、紫外線によるGFPの導入効率を半定量的に評価し、高効率な導入を確認した。さらに、実際、豚心筋梗塞モデルへのVEGF遺伝子導入脂肪脱分化細胞移植として成熟豚の冠動脈前下行枝#7をビーズで完全閉塞させて閉塞型急性前壁心筋梗塞を作成し、経冠静脈的にVEGF遺伝子導入脂肪脱分化細胞を心筋にデリバリーし、投与方法の比較を行うために冠動脈からの血流を利用した直接投与法も検討し、冠静脈経由での細胞移植の方が心筋へのデリバリーと生着の優位性を確認した。導入4週間後に冠動脈造影、左室造影とコンダクタンス法、右心カテーテルで心機能の改善をコントロールと比較し、心臓を摘出し、病理学的にvW因子、VE-カドヘリン、a-SMアクチンの免疫染色において新生血管の有無を確認し、血管新生の増加を確認した。狭心症、虚血性心筋症を対象に、血管新生を目的にした低浸襲性高効率の細胞再生遺伝子治療の開発として、平成18年度は日本大学式冠静脈カテーテルによるVEGF遺伝子、脱分化脂肪細胞の心筋へのデリバリー法を検討した。遺伝子のデリバリーとしてGFP発現べクターをHVJ-envelopeで脱分化脂肪細胞に導入し、冠静脈カテーテルを用いて、逆行性に成熟豚の心筋に移植し、カテーテルでの移植の効率を検討した。さらに豚の冠動脈の前下行枝をビーズで閉塞した心筋梗塞モデルへの低浸襲性高効率の細胞再生遺伝子治療の前臨床試験として、VEGF遺伝子導入脂肪脱分化細胞移植を同様に行い、コンダクタンスカテーテルを用いた心機能と病理学的に新生血管を確認した。

臨床使用に対応したヒト脱分化脂肪細胞の分離、体外増幅法の確立としてヒト皮下脂肪組織から成熟脂肪細胞を侵襲が低く、効率よく採取する方法や至適採取量を検討した。さらに脱分化脂肪細胞のプログラム凍結バンキングの開発として採取した脂肪細胞をGMPレベルで培養し、脱分化成熟脂肪細胞を得る方法を確立し、細胞をDMSO+デキストラン40にて安定化し、液体窒素バンクに凍結、最も効率のよいプログラム凍結、解凍法を検討した。臨床での下肢虚血性疾患に対するVEGF発現脱分化脂肪細胞を用いた細胞再生遺伝子療法を日本大学医学部の倫理委員会、臨床実施委員会の承認を得て、VEGF遺伝子導入脱分化脂肪細胞を用いた血管新生細胞再生遺伝子治療の臨床試験を開始し、安全性、有効性について評価を行う。狭心症、虚血性心筋症を対象に、平成19年度は血管新生を目的にした低浸襲性高効率の細胞再生遺伝子治療の前臨床試験として、豚に冠動脈内にビーズを入れ急性心筋梗塞を作成し、これに対し日本大学式冠静脈カテーテル用いて血管新生VEGF遺伝子をHVJ-envelopeを用いて脱分化成熟脂肪細胞(DFAT)に導入し、臨床効果を検討した。結果としてはDFAT単独の細胞移植に比較して、VEGF遺伝子導入DFATの移植の方が、isolectin B4染色による組織学的血管新生は有意な増加を確認した。さらにDFATを用いた低浸襲性高効率の細胞再生遺伝子治療の臨床応用の為、厚生労働省のヒト幹細胞移植指針に基づいて、DFATの増幅培養を自己血清を用いて、もっとも高効率培養系を確認した。またプログラム凍結バンキングの開発として採取した脂肪細胞をGMPレベルで培養し、脱分化成熟脂肪細胞を得る方法を確立し、細胞をDMSO+デキストラン40にて安定化し、液体窒素バンクに凍結、最も効率のよいプログラム凍結、解凍法を確認し、安全性、有効性について評価を行った。さらに臨床での下肢虚血性疾患に対するVEGF発現脱分化脂肪細胞を用いた細胞再生遺伝子療法を日本大学医学部の倫理委員会、臨床実施委員会の承認のため、VEGF遺伝子導入脱分化脂肪細胞を用いた血管新生細胞再生遺伝子治療の臨床試験を計画している。
火山,熱水,堆積環境における硫黄族元素の形態と挙動

(1)堆積物中の有機物の続性過程における硫黄、セレンの挙動の解明中国において乾燥地帯(河西回廊、黒河、石羊河)の河川水および河川堆積物、塩湖(青海省青海湖)、温暖淡水湖(雲南省じ海)から湖水および堆積物を採取して、それらの中の有機物中の硫黄とセレンを、各種有機物分画ごとに定量した。また都市近郊河川である多摩川、その河口域、谷津干潟、運河(竪川、北十間川)からも試料を採取し、同様の分析を行った。この結果、人類活動の影響の少ない地域ではセレンは主に有機物に伴われて移動するが、硫黄は無機態、有機態のさまざまな化合物の形でより広い移動経路を持つことが明らかになった。また各堆積環境は固有の硫黄、セレン濃度分布関係を示すので、これから古堆積環境の推定が可能である。(2)熱水環境における硫黄化合物の挙動活動的火口湖におけるポリチオン酸の変動をインドネシアのKawah Ijen,Kawah Putih,Teraga Bodasで観測し、各々の火山の活動状況および活動のメカニズムの解析を行った。またニュージーランドのRuapehuにおける火口湖底下で進行している硫黄発散物(SO_2)の不均化反応に伴う同位体分別の解析を行った。また熱水環境のモニターの標準化を目的とした国際間分析コンテストを行い、問題点の抽出と改善への提言を行った。ラピス・ラズリを形成する熱水環境における硫黄化合物のキャラクタリゼーションは、紫外ラマン分光装置の感度不足のため、所期の目的を達成できなかった。また火口湖底の溶融硫黄中のポロニウムのモニターによる火山活動評価についてはICP-MSの感度不足のため、この研究期間内に達成できなかった。平成10年度の研究計画では(1) ^<210>Poの熔融硫黄試料からの分解抽出および発光分光学的検出法の開発(2)ラビス・ラズリ生成条件下における硫黄化合物のキャラクタリゼーション(3)堆積環境における有機物への硫黄の移動過程の解明の三点を推進する予定であった。(1)についてはGC-AED設置後研究代表者が長期入院したので見るべき進展は無いが、GC-AEDの運転技術を習得し、その特性を把握したので、実試料の分析の用意が整った状況である。(2)についてはラビス・ラズリ生成条件下の硫黄化合物のラマシスペクトルを得るためには、分光器の検出感度が不十分であることが判明したため、光学系の改造に努めた。およそ5倍の感度上昇が見込まれる。(3)については多摩川河口域の堆積物について鉄と硫黄の動きをMoessbauer分光法により調べた。その結果海水由来の硫酸イオンがバクテリアにより還元されて生じた硫化物イオンはケイ酸塩鉱物から徐々に放出されるFe^<2+>と反応して無定形硫化鉄およびpyriteを生成するが、前者は深さと共に存在量が増加するのに対して、後者は2040cmで最大値を示すことが明かとなった。常磁性のFe^<2+>は二つの存在状態にあることが判明した。ひとつは空気乾燥で酸化しないケイ酸塩の中のFe^<2+>であり、もう一つは空気乾燥下で容易に酸化する無定形硫化鉄である。pyriteはこの無定形硫化鉄に硫黄が付加して徐々に形成されると思われるが、特定の深さで最大分布を示すことから、付加する硫黄の化学形態に特別の条件があるものと推定された。堆積物間隙水のチオ硫酸イオン、亜硫酸イオン、有機硫黄等が複雑に作用しているものと思われる。

平成11年度の研究実施計画では1.Poの分析法開発の継続、2.ラマン分光器の紫外領域での高感度化、3.堆積物中のバクテリア活動と硫化鉄形成および形態の解析を行うことを目標にした。1.についてはICP-MSにより、セレンまでは堆積物、火山発散物中に検出定量が出来たが、Poについては標準の入手が困難なため、現在放射能温泉、例えば山梨県増富鉱泉水を標準とすることを試みている。2.については計画通り250nmにブレーズ波長を持つ回折格子を搭載したので、様々な硫黄を含む有機物の紫外ラマンスペクトルを濃度1mMまで検出することが出来た。現在は比較的低分子の有機物について一C一SH、一C=S、一C一S一C一、一C一S=Oなどの官能基に由来するラマンスペクトルを系統的に捉えつつある。3.については多摩川河口域から採取した硫酸還元菌を用い、人工的環境下で培養し鉄の硫化物を沈殿せしめた。生じた硫化鉄化合物を電子顕微鏡、XAFS,メスバウアー分光法などで解析した結果、まづ熱力学的に比較的安定なpyrrhotiteを生成し、これを前駆体として次第により安定なpyriteに漸移していくものと結論された。インドネシアにおける活動的火口湖である中部ジャワのTeraga Bodas,Kawah Putihの現地調査をおこなった。前者にはポリチオン酸は含まれておらず、pH=3.5程度で熱水系としては硫化水素に富んだ熱水が硫黄バクテリアや大気中の酸素により酸化されて、硫黄を沈殿する系であり、後者は1850ppmのポリチオン酸を含むので、硫黄は硫化水素と二酸化硫黄の反応で生じるものと思われるより活動的な火口湖であることがわかった。ポロニウムのICP-MS法による定量を、山梨県増富鉱泉の放射能を持つ温泉水を用いて試みた。20リットルの水に鉄を加えて水酸化物の沈殿を作りPoの濃縮を行って検出を行ったが不成功であった。感度不足が原因と考えられる。ラピス・ラズリの形成過程を紫外ラマン分光法で追跡する試みは、鎖状硫黄の検出感度が手持ちの装置で不足したためか、まだ成功していない。中国河西回廊地域および青海省青海湖において地下水、河川水、土壌、河川および湖水堆積物を採取し、おもにそれらのなかの有機物に注目して硫黄、セレンの分析を行った。これらと多摩川流域、谷津干潟、都内竪川における堆積有機物の硫黄、セレンの挙動を比較した結果、S/Se比およびS、Seと全炭素量との関係に堆積環境の特徴が現われることがわかった。また雲南省Erhai Lakeの堆積有機物と鉄沈殿物との関係を調べて、この地域の古環境の推定を行った。以上の研究結果と過去二年間の成果を踏まえて熱水関係の論文5編、総説1編、堆積環境関係論文1編を印刷発表した。
地域医療連携による外来薬物治療の最適化のための情報提供ツール構築と有用性の評価

医薬分業が進んだ現在では、外来患者に対する医薬品の適正使用遂行において院外薬局の薬剤師が果たす役割は大きい。例えば2011年3月に発売された、ダビガトランエテキシラートメタンスルホン酸塩(プラザキサ)は販売後僅か半年で5例の死亡例を含む81例の重篤な出血性の副作用が報告おり、適正な投与を行うためには腎機能検査値は必要不可欠である。現在の院外処方箋から保険薬局が得られる情報は、処方箋と患者の聞き取りによる検査結果のみであり正確な情報入手は困難であり、医薬品適正使用上問題がある。本研究は地域医療における安全で最適な薬物療法を実践するため、処方内容に加えて病院の持つ患者情報を院外処方せんに添付する一連のシステムを構築し、正確な患者情報の伝達とこれに基づく医薬品使用適正化との推進を目的とする。システム構築前段階として現在市販されている経口Fxa阻害剤の減量条件(腎機能、年齢、体重など)に対する適正投与量の処方状況を2015年1月から12月までの1年間、当院循環器内科受診患者でリバーロキサバン錠、アピキサバン錠もしくはエドキサバン錠を投与された処方を抽出し投与量と減量基準を後方的に調査した。リバーロキサバン投与患者77名のうち、減量基準の腎機能検査値eGFR50mL/min/1.7m2未満で正常腎機能の通常量15mgを投与されている患者は3名であった。アピキサバン投与患者32名のうち、減量基準の一つ80歳以上では9名であったが、すべて減量されていた。80歳未満で23名であり減量基準のScrl. 5mg/dL以上の腎機能の患者には投与はいなかった。エドキサバン投与患者17名、減量基準のeGFR50mL/min/1.7m2未満での投与されている患者はいなかった。今回の検討は専門医である循環器の医師による処方患者を対象に調査を行ったが、投与患者126名中3名の不適切投与が認められた。このことから、今後院外処方箋への検査値印字を行うことで保険薬局の疑義照会による介入が見込めることが示唆された。
次世代の循環型施設園芸を目指した竹破砕物による養液栽培培地の開発

竹破砕物の養液栽培培地利用の実現を目指し,土壌物理試験および作物栽培実験を行った.土壌物理試験の結果,竹破砕物は培地として高い保水性を示し,飽和透水係数はロックウールと同等のオーダーの値を示したことから,竹破砕物は培地として利用できる可能性が十分にあると考えられた.トマト栽培実験の結果,竹培地においてもRW培地と同様の水分消費を示し,さらに茎・葉・果実においても生育への影響は見られなかった.また,カリウムの肥料効果により竹培地において果実の品質が向上したと推測された.この結果は竹破砕物の養液栽培培地利用の実現に貢献し,放置竹林の解消,さらには循環型社会へ寄与できると考えられる.竹破砕物の養液栽培培地利用を目指し,ロックウールを比較対象として培地の土壌物理試験およびそれぞれの培地によるトマトの栽培実験を行った.竹破砕物培地の保水性、透水性を測定した結果,水分飽和状態における体積含水率は,真砂土に比べ竹破砕物は2倍,ロックウールは2.5倍の値を示し,竹破砕物はロックウールに近い飽和体積含水率を示した.また,竹破砕物の飽和透水係数は平均で1.02×10-1cm/sで,真砂土の2.69×10-3cm/sと比べ2オーダー高く,ロックウールの2.51×10-1cm/sとほぼ同等の透水性を示し,水分管理は比較的容易と考えられた.約100日間の栽培実験の結果,両培地では同様の水分消費特性が見られた.栽培終了後,第4花房までの赤熟果及び緑熟果を収穫し,収穫果数,生体質量,乾燥質量,糖度,カリウム濃度を測定した結果,生育には有意差が見られなかった.また,1株あたりの可販果および異常果(形状に異常がなく生体質量36g以上のものを`可販果'と分類し,それ以外を`異常果'とした)に含まれるカリウム濃度を測定し,含有量に換算した.竹培地の可販果に含まれるカリウム量は最も大きな値を示し,どちらの培地でも可販果に含まれるカリウム量は,異常果に含まれるカリウム量を上回ったことから,カリウムが果実の品質に良い影響を及ぼしたと考えられる.以上からカリウム溶出による肥料効果で竹培地では,可販果の品質が向上したと推測された.この結果は竹破砕物の養液栽培培地利用の実現に貢献し,放置竹林の解消,さらには循環型社会へ寄与できると考えられる.以上より竹破砕物の養液栽培利用の可能性が示された.放置竹林を解消あるいは利用するために,竹を高圧で破砕し,繊維質を残したスポンジ状の試料(以下,竹破砕物)を養液栽培の培地として利用し,竹材活用の新たな方法を開発することを目的としている.1培地の固化による長期間の保水性,透水性の保持効果の検証使用した試料は,熱処理を行い殺菌,固化させ,利用しやすくした竹破砕物(以下DB),ロックウール(以下RW),竹破砕物(以下CB)である.加圧板法,土柱法,変水位透水試験を行い,竹破砕物の水分特性曲線及び飽和透水係数を求めた結果,CB,DBとRWの飽和透水係数は0.08から0.29の範囲にありとほぼ同等の透水性であった.また,飽和状態での体積含水率はCBが最も高かったが,pF1.5から2.0までの水分量は,RWが21%,DBが17%,CBが7%となり,RWが最も大きい値を示した.竹破砕物の有効水分量は乾燥させたほうが高い値を示した.2ポット栽培実験および現場での実証実験による生長量・水分消費特性の評価冬季にハウス内において,109日間,イチゴ(章姫)のポット栽培実験を行った.栽培培地にはRW,CB,DBそれぞれ栽培ポットを3つずつ計9個用意した.測定項目として栽培期間中は質量,気温,日射量,葉面積,蒸散量,排水の成分分析,実験終了後は果実,葉,茎,根の生体質量,乾燥質量を測定した.果実に関しては,収量を測定した.その結果,乾燥させた竹破砕物は,葉面積,蒸散量ともにRW培地とDB培地が大きく,これらは培地内の水分量が多かったからだと考えられた.果実・葉・茎・根の総質量に関しては,DB培地が最も高くなったが培地間での有意差はみられなかった.果実の質量ではCB培地と他の培地では有意差がみられ,熱処理の効果が見られた.また,培地として利用する場合は,初期に高濃度のカリウムが流出するため,水で何度か洗浄してから利用するのがよいと考えられる.竹破砕物を農地に投入した影響(収量,環境負荷,成分分析)を調査するため,2015年6月から10月まで弘前大学内で飼料用米のポット栽培実験を行った.1/2000aワグネルポットを用い,施肥量を通常と多肥,灌漑を湛水と間断,竹破砕物の有無と合わせて8通り設定した.同処理ポットを3個ずつ用意,施肥を田植え前と中干後に化成肥料(N:14,P14,K:14)を,10kg/10aを通常,その1.5倍を多肥として行った.竹破砕物は5gを投入した.

収量:玄米重,草丈,総質量の結果から多肥・湛水区で最も生育が良く,湛水区と間断灌漑区の間に有意差が見られ,湛水区で生育が良好であった.竹破砕物の有無で有意差は見られなかった.環境負荷:竹破砕物の有無で有意差は見られなかった.窒素の流出は中干し時と間断灌漑時に発生するため,湛水区で流出負荷量が小さくなった.リンは土壌に吸着されたと考えられ,流出はほとんどなかった.成分分析:竹破砕物の有無でカリウム含有率が有意に低下したが,リンやケイ素など他の成分では竹破砕物の有無で有意差は見られなかった.【期間全体】竹破砕物の養液栽培培地利用の実現を目指し,土壌物理試験および栽培実験を行った.竹破砕物は高い保水性を有し,飽和透水係数はロックウール(RW)と同等を示し,培地利用できる可能性が示された.さらに,乾燥により保水性が増加することが明らかになった.トマト栽培実験の結果,竹培地ではRW培地と同様の水分消費を示し,茎・葉・果実においても生育への影響は見られなかった.カリウムの肥料効果により竹培地で品質が向上したと推測された.イチゴの栽培試験の結果,イチゴの生長や収量は,乾燥させた竹破砕物培地とRW培地間で有意差が見られず同等の生育を示した.この結果は竹破砕物の養液栽培培地利用の実現に貢献し,放置竹林の解消,さらには循環型社会へ寄与できると考えられる.竹破砕物の養液栽培培地利用の実現を目指し,土壌物理試験および作物栽培実験を行った.土壌物理試験の結果,竹破砕物は培地として高い保水性を示し,飽和透水係数はロックウールと同等のオーダーの値を示したことから,竹破砕物は培地として利用できる可能性が十分にあると考えられた.トマト栽培実験の結果,竹培地においてもRW培地と同様の水分消費を示し,さらに茎・葉・果実においても生育への影響は見られなかった.また,カリウムの肥料効果により竹培地において果実の品質が向上したと推測された.この結果は竹破砕物の養液栽培培地利用の実現に貢献し,放置竹林の解消,さらには循環型社会へ寄与できると考えられる.研究期間中に異動があったため,研究設備,研究体制に支障があった.現在では研究体制が整いつつあり,遅れは取り戻しつつある.灌漑利水農家との連携体制,研究協力者との連携体制が整ったため,現場における実証実験および,微生物による固化実験を行うことができる.分析のための機器がないことが課題であったが,分析機器についても利用できる目処がついたため,いままで出来なかった成分分析を遂行していく予定である.所属変更のため実験環境が変化し,計画が遅れている.具体的には,実験設備上の問題と現在の所属が寒冷地であるため栽培を委託できる農家の選定について苦慮している.農家に依頼する栽培実験のための謝金の余剰が出たためである.新しい環境に適応できつつあり,実験設備の借用や地域農家との接触を始めており計画通り研究を遂行できると考えている.新たな栽培実験のために謝金を支払う予定である.所属変更によって一部の実験が未実施であるため.培地の微生物による固化実験の費用として使用する.
高機能無機元素ブロック創製を実現する合金クラスターの原子精度での精密合成法の確立

チオラートで保護された金クラスターに異原子をドープすると、それらに新たな機能を付与することが可能である。しかし、一般的に異原子をドープすることで得られる合金クラスターはドープ数に分布が生じてしまう。従って、これまでの技術では、各組成の合金クラスターの真の物性を評価することは困難であった。我々はこれまで、逆相高速液体クロマトグラフィー(RP-HPLC)を駆使することで、様々なクラスター混合物を分離する技術を確立してきた。本研究では金以外の10,11,12族元素であるAg、Cd、Pd、もしくはPtのドープされた合金クラスターの混合物に対し、RP-HPLCを駆使することで、それらの高分解能分離を試みた。試料はAu25(SC4H9)18クラスターにAg、Cd、Pd、もしくはPtがドープされたAu25ーxMx(SC4H9)18(M = Ag、Cd、Pd、もしくはPt)を用いた。RP-HPLCによる分離においては、カラムにはコアシェル型のODSカラムを用い、移動相の組成比はグラジエントプログラムにより制御した。得られたクロマトグラムより、混合物がRP-HPLCにより高分解能で分離されたことが示された。分離された各合金クラスターのUV-Vis吸収スペクトルより、銀により置換してゆくと、各ピークが高エネルギー側にシフトすることが分かった。Au25ーxMx(SC4H9)18の保持時間の関係から、極性を高める金属の順序はPd>Pt>Cd>Agであることが明らかになった。以上のように、様々な合金クラスターを精密に分離することに成功し、異原子ドープが金クラスターの電子構造、極性に与える影響を明らかにすることに成功した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、簡便かつ高分解能で親水性金属クラスター混合物を組成毎に分離する技術の確立に取り組んだ。また、HPLCとエレクトロスプレーイオン化質量分析(ESI-MS)を連結させたLC/MSにより、分離したクラスターの正確な組成評価を行うことで金クラスターの高分解能分離技術の確立を目指した。試料とするグルタチオン保護金クラスター(Aun(SG)m)を液相還元法により調製し、カルバモイル基からなる親水性相互作用カラムを用いたHPLCにより分離した。得られたUVクロマトグラム中には、複数のピークが観測され、各々のピークの紫外可視吸収スペクトル中にはピーク毎に異なる形状のスペクトルが観測された。LC/MSにより、各ピークの組成を評価したところ、Au10(SG)10、Au15(SG)13、Au18(SG)14、Au25(SG)18、Au29(SG)20、Au33(SG)22などが高分解能で分離されたことが明らかになった。これらのクラスターは2005年に電気泳動法により単離されたが、本手法で単離された成分の方がより鮮明な紫外可視吸収スペクトルを示した。更に、Au20(SG)16、Au26(SG)19など新たな化学組成が分離された。このように、LC/MSによる迅速な分離と組成評価により、Aun(SG)m混合物を異なる組成毎に高分解能で分離するだけでなく、これまで観測されなかった新たな化学種を発見することを可能にした。また、本手法を用いることで合金クラスターについても高分解能でサイズ毎に分離することに成功し、金のみのクラスターではできにくいクラスターが生成することを明らかにした。更に、調製時に添加する異原子の比率に依存して光学吸収がどの程度変化するかを明らかにした。Aun(SR)mクラスターは次のような特徴を有している;1)フォトルミネッセンスやレドックス挙動など、バルク金ではみられないサイズ特異的な物性や機能を示す、2)構成原子数や化学組成に依存してそれらが劇的に変化する、3)化学的手法により合成され、サイズや組成、及び構造の設計・制御が容易であり、それゆえ、物性や機能の制御も容易である、4)配位子の交換反応などにより、表面状態を制御し、溶解度や他分子との結合性を制御することも可能である、5)他の金属クラスターと比べて極めて安定である。こうした特徴が故に、Aun(SR)mクラスターは、高機能、高性能、及び高分子化を施せる元素ブロックとして高いポテンシャルを有している。本研究では、そうした無機元素ブロックに対して、新たな技術の確立し、高機能化への新たな設計指針を打ち立てることで、元素ブロック高分子材料材料の創出に対して貢献することを目指している。初年度の研究では、親水性金属クラスターに対して、高分解能分離技術と化学組成評価方法を確立することに成功した。従って、研究は極めて順調に進んでいると考えられる。

本研究では金以外の10,11,12族元素であるAg、Cd、Pd、もしくはPtのドープされた合金クラスターの混合物に対し、RP-HPLCを駆使することで、それらの高分解能分離を試みた。試料はAu25(SC4H9)18クラスターにAg、Cd、Pd、もしくはPtがドープされたAu25ーxMx(SC4H9)18(M = Ag、Cd、Pd、もしくはPt)を用いた。RP-HPLCによる分離においては、カラムにはコアシェル型のODSカラムを用い、移動相の組成比はグラジエントプログラムにより制御した。得られたクロマトグラムより、混合物がRP-HPLCにより高分解能で分離されたことが示された。分離された各合金クラスターのUV-Vis吸収スペクトルより、銀により置換してゆくと、各ピークが高エネルギー側にシフトすることが分かった。Au25ーxMx(SC4H9)18の保持時間の関係から、極性を高める金属の順序はPd>Pt>Cd>Agであることが明らかになった。以上のように、様々な合金クラスターを精密に分離することに成功し、異原子ドープが金クラスターの電子構造、極性に与える影響を明らかにすることに成功した。多くの気相研究から明らかにされているように、異種原子のドーピングは金属クラスターの安定性や物理/化学的性質に大きな影響を与える。申請者らのこれまでの研究より、魔法数Aun(SR)mクラスターについても、Pdをドープするとその安定性や表面反応性が著しく向上することが明らかになっている。魔法数クラスターに対する異原子ドープ効果を解明することは、安定で新しい機能を有する金属クラスターの創製に極めて重要である。しかし一部の系を除くと、現状技術でドープクラスターを精密合成することは極めて困難である。例えば、Au25(SR)18にAgやCuをドープしたAu25-nAgn(SR)18とAu25-nCun(SR)18は、合成時、ドープ数(n)に分布が生じてしまう。これらのドープクラスターについて、ドープ効果の詳細を明らかにし、厳密な機能制御を実現するためには、ドープ数に分布を持って生成してしまうクラスターを、ドープ数毎に高分解能で分離する必要があり、その方法の確立が不可欠である。今後は、1)合金クラスターを「ドープ数毎に」高分解能で分離する新規方法論を確立する。また、得られた精密合金クラスターを調べることで、2)異原子ドープが魔法数クラスターの物理/化学的性質に与える影響を、「原子精度にて」明らかにする。3)これらの研究を通して、新規高機能無機元素ブロック創製に対する新たな設計指針を打ち立てる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
中央集約型と分散型の併用による医療情報共有のためのトラスト（信頼関係）の評価法

トラストに応じて個人情報や営業秘密、知的財産を含む様々な情報の開示範囲や詳細度を適切に設定するには、どのような法制度や規範が必要なのか、倫理や道徳の観点から考えるべきことは何か検討する。ゲノム医療の実践のための医療法(および同法等の一部を改正する法律)に基づく臨床検査における遺伝子関連検査と遺伝子検査ビジネスの明確な区別も医療機関では行われるようになっているが国民にとっては複雑で分かりにくい。医療法で規程される遺伝子関連検査の精度確保や臨床検査としてのゲノム医療を明確にすることが必要である。本研究のテーマである医療情報共有のためのトラスト(信頼関係)の評価法の確立は極めて重要である。
多人数講義におけるアクティブ・ラーニングを支援するグループウェアの開発

大学における通常の講義・演習を対象に、多人数あるいは普通教室であっても簡便にグループワークができるような教育用グループウェアOrchestratingBoardを開発した。これはWebアプリケーションであり、学生が各自の情報端末のブラウザーを用いて利用することを前提としている。主な機能は出席者の情報を利用したリアルタイムなグループ編成と、グループ内の成果物の共有と意見の交流である。実際に4つの大学の6つの授業で実践評価を行い、300人規模の授業でも支障なく動作し、従来の授業では難しかった複雑なグループ編成が可能になり,有効性に関する学生の主観評価も高いことを確認した。本研究の目的は、高等教育の通常授業において、多人数あるいは普通教室であっても、簡便にグループワークを実施できるような教育用グループウェアの開発である。平成26年度は、グループウェアのシステム機能要件を策定するために、様々な文献、実践報告書、シラバスなどから、高等教育におけるグループワーク・協調学習・アクティブラーニングの事例を収集し、主に、どのようにグループ分けをするか、どのようなアクティブティを行うか、グループワークの結果をどのように収集するか、学習の成果を学習者にどのようにフィードバックするかという観点で分類・整理した。その結果、グループ分けの方法として、学習者に自主的にグループ編成をさせる方法、何らかの事前情報に用いて一定の基準で編成する方法、それ以前のグループ編成と同じにする方法、ジグソーメソッドがあればほぼカバーできることが分かった。また、遅刻者、早退者に柔軟に対応できることも必要であることが分かった。この知見を参考にして、新しいグループウェアの仕様を考案し、3回にわたって仕様の検討会を実施し、システム設計が固まった。それにより、従来の講義型の授業においても、手軽にグループワークを取り入れることを可能とし、授業における学習者の能動的な活動が占める割合を高め、ひいては、学習者のモチベーションと学習効果の向上を目指す。平成27年度は前年度に作成したグループウェアの仕様をもとに、Webアプリケーションとして開発を行った。システム名称はOrchestrating Boardとした。費用の制約で、仕様の全ては実現できなかったが、学習者の出席状況管理、その場で自主的にグループを組むことやランダムにグループを編成することの支援、グループ内の情報交換、そのグループを柔軟に変更できる機能、そのグループからの成果を文字・写真・ファイルなどの形で授業者に集約し、授業者がすぐに講評などのフィードバックを返せる機能などの一連の中核的機能は実現できた。数十人の中規模のクラスの授業で利用してみて、機能評価を行った。その結果、性能的には大きな問題はなかったが、インタフェースに改善すべき点が見つかり、また、実際の授業運営を考えたときに必須な機能などが判明した。予定通りにグループウェアの試作と評価が実施できた。当初は大学院生の力を借りて開発する予定であったが、それが難しくなり、外注で製作したため費用がかさみ、考えた仕様のうち比較的重要でない部分については開発できなかったが、中核的な機能は実現できた。さらに、中規模のクラスで使用しても性能的には特に大きな問題は発生しなかった。まず、そもそもの授業内でのグループ分けのあり方に関して、学生の選好を調査した。その結果、親しい人が少ないクラスでは教師が決める方法が好まれ、多い場合は学生自身が決める方法を好む学生もいることが分かった。また、選好はグループワークについての避けたい事態、期待、自信と関係することが示唆された。このような選好の違いにも配慮して、システム利用の評価を行う必要があることが分かった。また、本科研開発のグループウェアOrchestrating Boardで、これまでに判明した不具合の修正を行い、さらに新機能として各グループのメンバーを一覧にして画面全面に表示させる機能、教師用にレポート一覧やメッセージ一覧を画面全面に表示させる機能、学生の出席時に行ったアンケートの結果に応じてグループ分けする機能、教師が手作業で行ったグループ分けをCSVファイルで一括入力する機能などを追加開発した。次に、研究分担者が実施する講義でOrchestrating Boardを用いてグループワークを行い、授業の様子をビデオ撮影するとともに授業後にアンケートを実施した。受講者は第1回目が142名、2回目が154名であった。アンケートの結果、出席登録機能とグループ分け機能のスムースさが5件法で平均でおよそ4(ややスムース)、課題提出・閲覧機能がそれよりもやや劣るという評価であった。グループ分けに要した時間は12分であり、講師の体感によれば紙をつかった場合とほぼ同等である。実際に学生に使わせてみることで数々の問題点が明らかになった。さらに、Orchestrating Boardのユーザインタフェースを見直し、統一性のあるデザインに一新した。内容はほぼ計画通りに来ているが、2016年度は3名の研究分担者のうちの2名が在外研究で国内にいなかったこともあり、実験の回数としては研究当初に想定していたよりも少なくなった。開発したグループウェアの機能および性能については、若干の不具合は判明しているものの特に大きな問題はなく、最終年度はさらに大規模な多人数講義にも使用できそうである。2017年5月6月に研究分担者が担当する講義で、数回にわたってグループ学習を行い、本科研で開発したグループウェアOrchestration Boardを用いてグループ編成やグループの成果の収集などを行った。まず、Orchestrating Boardで出席登録をさせ、必ずグループに1人は当日の発表担当者を入れるなどの条件を設定して、出席者を自動的にグループ編成した。