hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁場を利用した新規高分子無機複合系材料の創製

磁場を利用した新規高分子無機複合材料の創製に着手した。その結果、高配向高分子ゲルの作成に成功した。ポリ(γ-ベンジル-L-グルタメート)(poly(γ-benzyl L-glutamate):PBLG)を10.5Tの高磁場中で架橋剤の濃度を変化させて高配向PBLGゲルを合成したところ、ある架橋剤濃度でμmスケールのチャンネルが出現した。光学顕微鏡による高配向PBLGネットワークの観察の結果、高架橋密度のロッド状の高配向PBLGゲル中にμmスケールの直径を持ったチャンネルが数多く存在することがわかった。さらに三次元NMRイメージング法によりμmスケールの直径を持ったチャンネルは円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向につながっており、チャンネルキャビティがロッド状のサンプルの軸方向に貫通している様子を三次元的に捉えることに成功し、ロッド状ゲルの側面から500μmの領域にはチャンネルが形成されないこと、平均的なチャンネルの直径が98.99μmであることがわかった。このチャンネルキャビティのサイズを制御し、サブミクロンサイズまで小さくすれば構造色を発するのではないかと考え、ポリマー濃度、架橋剤濃度を変化させゲルの調製を行った。その結果、円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向から光を与えると光るゲルを調製することに成功した。それに対して垂直な方向から光を与えても光らないため、構造の異方性がその光学的性質に影響を及ぼしていることがわかった。また、膨潤溶媒を変化させると発光の波長と強度が変化するため、その発光は溶媒と高分子マトリックスとの屈折率の差に由来するクリスチャンセン効果によることがわかった。磁場を利用した新規高分子無機複合材料の創製の第一段階として、高配向高分子ゲルの作成に着手した。ポリ(γ-ベンジル-L-グルタメート)(poly(γ-benzyl L-glutamate):PBLG)はジクロロメタン、1,4-ジオキサン、クロロホルムなどの良溶媒中でリオトロピック液晶を形成し、磁場及び電場中でPBLG鎖のα-ヘリックス軸が与えられた磁場及び電場方向に高配向する。磁場中で高配向のPBLGゲルを調製し架橋密度を変化させることによってPBLG鎖間のnmスケールのチャンネルの直径を変化させることができないかと考えた。そこで、10.5Tの高磁場中で架橋剤の濃度を変化させて高配向PBLGゲルを合成したところ、μmスケールの間隔でPBLG鎖が配向し、さらにnmスケールのチャンネルが出現した。さらに三次元NMRイメージング法によりμmスケールの直径を持ったチャンネルは円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向につながっており、チャンネルキャビティーがロッド状のサンプルの軸方向に貫通している様子を三次元的に捉えることに成功し、ロッド状ゲルの側面から500μmの領域にはチャンネルが形成されないこと、平均的なチャンネルの直径が98.9μmであることがわかった。また、^1H PFGSE NMR法によりこの高磁場配向PBLGゲル及びチャンネルキャビティー中の溶媒分子の拡散過程を解析し、拡散挙動からチャンネルキャビティーサイズの評価が可能であることが示唆された。昨年度に引き続き、磁場を利用した新規高分子無機複合材料の創製のため高配向高分子ゲルの作成に着手した。昨年度、ポリ(γ-ベンジル-L-グルタメート)(poly(γ-benzyl L-glutamate):PBLG)を10.5Tの高磁場中で架橋剤の濃度を変化させて高配向PBLGゲルを合成したところ、ある架橋剤濃度でμmスケールのチャンネルが出現した。さらに三次元NMRイメージング法によりμmスケールの直径を持ったチャンネルは円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向につながっており、チャンネルキャビティーがロッド状のサンプルの軸方向に貫通している様子を三次元的に捉えることに成功し、ロッド状ゲルの側面から500μmの領域にはチヤンネルが形成されないこと、平均的なチャンネルの直径が98.9μmであることがわかった。本年度、このチャンネルキャビティーのサイズを制御し、サブミクロンサイズまで小さくすれば構造色を発するのではないかと考え、ポリマー濃度、架橋剤濃度を変化させゲルの調製を行った。それと垂直な方向から光を与えても光らないため、構造の異方性がその光学的性質に影響を及ぼしていることがわかった。

さらに三次元NMRイメージング法によりμmスケールの直径を持ったチャンネルは円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向につながっており、チャンネルキャビティがロッド状のサンプルの軸方向に貫通している様子を三次元的に捉えることに成功し、ロッド状ゲルの側面から500μmの領域にはチャンネルが形成されないこと、平均的なチャンネルの直径が98.99μmであることがわかった。このチャンネルキャビティのサイズを制御し、サブミクロンサイズまで小さくすれば構造色を発するのではないかと考え、ポリマー濃度、架橋剤濃度を変化させゲルの調製を行った。その結果、円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向から光を与えると光るゲルを調製することに成功した。それに対して垂直な方向から光を与えても光らないため、構造の異方性がその光学的性質に影響を及ぼしていることがわかった。また、膨潤溶媒を変化させると発光の波長と強度が変化するため、その発光は溶媒と高分子マトリックスとの屈折率の差に由来するクリスチャンセン効果によることがわかった。
大幅高容量化可能なハイブリッド電気化学キャパシタ

非常に大きな比面積(3000m^2/g)を有する活性炭をバインダー(ポリビニリデンフルオライト,PVDF)と混合してペーストとし,Ti箔(集電極)に塗布して電極とし,0.5M硫酸水溶液を電解液に用い,電気二重層キャパシタを作製した。その静電容量は258F/gと小さかった。キャパシタの容量を高めるための一方法として,可逆プロトン電気化学反応を起こすキャパシタンス物質である二酸化ルテニウムRuO_2と活性炭を組合せ,複合(ハイブリッド)キャパシタとすることを試みた。活性炭に少量の水酸化ルテニウムを担持し,空気中で150°C,30分加熱して,RuO_2担持活性炭を得た。RuO_2を5wt%担持をしたとき,最高の容量348F/gが得られ,その増加量は担持したRuO_2量から期待される容量増加を大幅に上回った。これは,RuO_2担時活性炭を加熱乾燥中にRuO_2の酸化作用により活性炭表面が侵され,あらたにメソ孔が形成され,その部分にも電解液が入り込んだ結果,容量が増加しているためであることがわかった。次に活性炭の利用率を高めるため,導電材としてケッチェンブラック(KB),およびホウ素添加親水性アセチレンブラック(WWAB)をペースト状にして活性炭に添加し,種々容量を測定したところ,KB,およびWWABの添加量がそれぞれ4wt%,9wt%のとき,最高値329F/g,359F/gを示した。これらの値は無添加のときに比べ,それぞれ27%,39%の増加であった。ペースト状にすることにより,導電材の分散性が向上していることをSEMで観察した。導電ネットワークの構築により活性炭の利用率が向上したためと考えられる。1.電気二重層キャパシタ材料である活性炭にRuO_2を少量担持し,これを180°C,30分間,空気中酸化を行うことで258 F/gから348F/gに容量増加することを確認した。しかし,活性炭とRuO_2担持活性炭のみでは導電性が低いため,その容量能力を十分に発揮していないと考えた。そこで,導電性を向上させるために導電材として分散剤を添加したケッチェンブラック(KB)を用い,更なる容量の向上を計った。2.活物質として活性炭(比表面積:3000m^2/g)とRuO_2担持活性炭(Ru:4.9wt%)を使用し,分散材入りKBを加え,バインダーとしてPVDFを用い,ペースト状にしたのちドクターブレードでTi箔に塗布し,乾燥・加圧形成した後Tiネット集電体に圧着した。容量を求めるためのサイクリックボルタモグラムの測定は対極にAu板,参照極にHg/Hg_2SO_4,電解液に0.5MH_2SO_4水溶液を用いて3極式セルを作製し,走査速度2mV/sで行った。3.分散剤を添加したKB含有活性炭とRuO_2担持活性炭は最適組成比において,キャパシタンスが,それぞれ258F/gから531F/g(88%増加),348F/gから652F/g(70%増加)に増加した。これはKBの効果であり,分散剤を添加することによりKBが活性炭粒子間のより広範囲に均一に分散し,孤立していた活物質をつなぎ合わせることにより,多くの導電性ネットワークが形成され導電性の向上につながり,活物質の利用効率が高くなったためと考えられる。

交流インピーダンス法により,電気抵抗の減少,走査型電子顕微鏡写真により,活物質間にKBが均一に分散している様子を確認し,上記推測を裏付けた。前年度に続いて、導電材と活性炭間の導電性を向上させることによるキャパシタの高容量化を目指した。導電材として、前年度に使用したケッチェンブラック(KB)より伝導度の高いホウ素変性アセチレンブラック(BMAB)を用いた。活性炭(比表面積:3000m^2/g)と結着材だけ(80:20wt%),の場合(導電材なし)、試料電極のキャパシタンスは258F/gであったが、導電材としてKBを7wt%加えると(結着材は13%)キャパシタンスは約10%増加し(284F/g)、導電材としてBMABを使った場合、7wt%加えたとき(結着材は13%)、最大のキャパシタンス(334F/g、33%の増加)が得られた。この試料電極の交流インピーダンスは、上記2種類の交流インピーダンスより小さかった。添加したBMABと活性炭との導電ネットワークがより多く構成され、活性炭が本来有しているキャパシタンスの利用効率が高められたと考える。我々は、活性炭に塩化ルテニウムを含浸し熱処理すると、活性炭表面の構造が変わり、同時に、この処理のために使ったルテニウムが酸化物となって擬似容量として働き、3%のRu担持で約30%キャパシタンスが増加するという知見を得ている。本研究で使った導電材、BMABと、塩化ルテニウムを含浸し熱処理した活性炭を使ってキャパシタを構築すれば、さらなるキャパシタンスの増加が見込まれ、次年度の課題とする。電気二重層キャパシタは,高出力密度,半永久的なサイクル寿命を有しているが,二次電池と比べエネルギー密度が低い問題がある。そこで本研究では,その対応策として電極材料に使用している活性炭M30(比表面積;3000m^2/g)に対して,種々の導電材を添加し活性炭の利用効率を最大限に高め,高容量化を図った。導電材はケッチェンブラック,親水性アセチレンブラックを使用し,電極材料の分散性を向上させるため,両導電材を予めペースト状の懸濁液として活性炭に添加し塗布法によって電極を作製した。電気化学的評価として,サイクリックボルタンメトリー,SEM観察,BET表面積測定,充放電サイクル試験を行った。サイクリックボルタモグラムより得られた荷電電流値よりキャパシタンスを算出すると,ケッチェンブラックは添加量4wt%のとき最大値329F/gで,親水性アセチレンブラックは添加量9wt%のとき最大値359F/gを得ることができた。活性炭のみの電極と比較すると,各々27%,39%のキャパシタンスが増加した。キャパシタンスを増加させる要因として電極材料の分散性が向上したことが挙げられる。電極表面のSEM観察によると活性炭粒子間や粒子表面に導電材が多数存在していることが確認できたため,均一な導電性ネットワークが形成していると考えられる。また導電材を過剰に添加するとキャパシタンスが減少したため,電極材料の比表面積との関連性について検討した。電極材料の比表面積は導電材の添加量が最適以上になると急激に減少した。これは活性炭に多数存在する細孔を導電材が塞いでしまうためと考えられ,このことがキャパシタンスの減少を招いたと考えられる。また充放電サイクル試験より両導電材を添加した電極は100サイクル後でも容量保持率が98%と優れており,安定したサイクル挙動を示すことが確認できた。
軟骨細胞の副甲状腺ホルモン受容体の精製と細胞内伝達機構の解析

1)軟骨細胞に副甲状腺ホルモン(PTH)受容体が存在することを世界ではじめて証明することに成功した。すなわち、^<125>Iでラベルした〔Nle^<8.18>,Tyr^<34>〕ウシPTH(1ー34)アミドを調製しウサギ肋軟骨成長軟骨初代培養細胞に対する結合実験を行ったところ、Kd値が0.6ー0.9nMの特異的結合がみられ、その数は約4ー9万個/細胞であった。また、^<125>I標識PTHと軟骨細胞の受容体をクロスリンクし、電気泳動後オ-トラジオグラフィ-を行うことにより受容体の分子量は72Kダルトンであることが判明した。さらに静止軟骨細胞にもKd値の同じPTH受容体が存在したがその数は成長軟骨細胞に比し少ないこと、継代2代目の細胞にも数は少ないものの受容体が存在することが判明した。2)ウサギ初代助軟骨培養細胞をレチノイン酸、線維芽細胞成長因子、上皮成長因子で処置すると軟骨細胞の分化機能の指標であるプロテオグリカン合成が低下するが、それとともにPTH受容体数が減少した。一方、インスリン様成長因子、トランスフォ-ミング成長因子β、ジブチリルcAMPで処置すると軟骨細胞のプロテオグリカン合成は亢進するが、それとともにPTH受容体数は増加することが判明した。また、上記の種々の分化修飾因子によるPTH受容体数の変化はPTHのcAMPレベル上昇作用と連動していた。なお、いずれの因子で処置してもレセプタ-の親和性に変化は見られなかった。3)マウス肋軟骨成長軟骨細胞培養系からPTH応答性を有する三種のクロ-ン化細胞株を樹立するのに成功した。なかでもMGC/T1.18と名づけた細胞は、PTHにより細胞内cAMPレベルが約200倍に上昇し、この応答性は継代50代を経ても維持されていた。なお、PTHによるMGC/T.18細胞のcAMPレベルの上昇はウサギ肋軟骨初代培養細胞におけるcAMPレベルの上昇の4ー10倍に相当した。すなわち、PTH受容体の研究にきわめて有用な細胞株が樹立できた。軟骨細胞に副甲状腺ホルモン(PTH)受容体が存在することを世界ではじめて証明することの成功した。以下その概略を述べる。1)[Nle^<8.18>,Tyr^<34>]ウシPTH(1ー34)アミドをクロラミンT法でヨ-ド化し、C_<18>ーμBondasphere逆相クロマトグラフィ-で精製することにより比放射活性の極めて高いラジオリガンドを得た。この^<125>I標識PTH(1ー34)を用いウサギ肋軟骨成長軟骨初代培養細胞に対する結合実験を行ったところ15°C4時間で最も高い結合がみられた。この結合はPTHに特異的で[Nle^<8.18>,Tyr^<34>]ウシPTH(1ー34)アミド,ウシPTH(1ー34),[Nle^<8.18>,Tyr^<34>]ウシPTH(3ー34)アミドで阻害され、PTHとしての活性を持たないヒトPTH(13ー34)やインスリン、上皮成長因子等では阻害されなかった。

スキャチャ-ド解析の結果、Kd値は0.66nM、受容体数は約4.9万個/細胞であった。2)^<125>I機構PTHと軟骨細胞の受容体をdisuccinimidyl suberateで共有結合させ、電気泳動後オ-トラジオグラフィ-を行ったところ、ホルモン・受容体結合物のバンドが76Kのところにみられたことから受容体の分子量は72Kダルトンであることが判明した。3)静止軟骨細胞にもKd値の同じPTH受容体が存在したがその数は成長軟骨細胞に比し少なかった。4)継代2代目の細胞にも受容体が存在した。5)インスリン様成長因子Iで軟骨細胞の分化を亢進させるとPTHの結合が増加し、ビタミンAで軟骨細胞の分化を抑制するとPTHの結合が低下することからPTHレセプタ-数の変化が軟骨細胞の分化と密接に関連していることを明かにした。1)マウス肋軟骨成長軟骨細胞培養系からPTH応答性を有する三種のクロ-ン化細胞株を樹立するのに成功した。具体的にはマウス肋軟骨の2代目の培養細胞から分離した細胞株MGC/T1細胞を27代目にクロ-ニングし、PTHに応答してその細胞内cAMPレベルがそれぞれ約150倍、70倍および200倍上昇するMGC/T1.4,T.17およびT1.18細胞を樹立した。また、この応答性は継代50代を経ても維持されていた。なお、PTHによるMGC/T.18細胞のcAMPレベルの上昇はウサギ肋軟骨初代培養細胞におけるcAMPレベルの上昇の4ー10倍に相当した。すなわち、PTH受容体の研究にきわめて有用な細胞株が樹立きた。2)ウサギ初代肋軟骨培養細胞を用い軟骨細胞の分化機能の発現とPTH受容体の発現とが密接に関連することを見いだした。すなわち、軟骨細胞をレチノイン酸、線維芽細胞成長因子、上皮成長因子で処置すると軟骨細胞の分化機能の指標であるプロテオグリカン合成が低下するが、それとともにPTH受容体数が減少した。一方、インスリン様成長因子、トランスフォ-ミング成長因子β、ジブチリルcAMPで処置すると軟骨細胞のプロテオグリカン合成は亢進するが、それとともにPTH受容体数は増加することが判明した。なお、いずれの因子で処置してもレセプタ-の親和性に変化は見られなかった。PTHによるcAMPレベルの上昇は、受容体数の減少するレチノイン酸、線維芽細胞成長因子および上皮成長因子で処置した細胞では抑制され、受容体数の増加するインスリン様成長因子およびトランスフォ-ミング成長因子βでは増強されたことから、受容体数の変化と生物学的作用とは相関することも判明した。
光暗号通信へ向けたゲルマニウム円偏光LEDの創製

今日、情報量が膨大化、通信が複雑化する中、円偏光利用による光暗号通信が有望である。情報処理を司るのはシリコン(Si)チップであり、そのSiチップから直接円偏光を発生できれば、素子の大幅な小型化、省電力化が達成できる。本研究では、Si基板上に、発光可能な歪みゲルマニウム活性層と、高品質スピントロニクス材料電極を組み合わせ、世界初となる、円偏光発生GeスピンLED創製を目指す。
酸化ストレス-生殖現象のダイナミズムの調節系としての新しい意義-

(目的)子宮内膜症の病態に骨盤内の炎症が関与していることは、すでに知られてきている。その炎症を惹起する因子の一つとして、酸化ストレスの働きが示唆されている。また我々は、in vitroの実験系を用いて、酸化ストレスを惹起するH_2O_2の添加によりヒト子宮内膜問質細胞においてMAPKカスケードが活性化され、炎症性サイトカイン産生が促進されることを示している。本研究においては、我々がこれまでに構築した子宮内膜症モデルマウスを用いて、in vivoで酸化ストレスが子宮内膜症の発症、進展に関わっている可能性につき検討した。(方法)C57/BL6マウスをrecipient,GFPマウスをdonorとした。全てのマウスの卵巣切除を行い、1週間毎にE_2を皮下注射し、POD14にrecipientを2群にわけ、control群にはPBSを、H_2O_2群には1%H_2O_2をそれぞれ腹腔内注射した。その翌日donorより子宮を摘出し、子宮内膜組織を分離し、recipientの腹腔内に注入した。1週間毎のE_2皮下注を継続し、子宮内膜移植後2週間目にrecipientマウスを開腹し、蛍光顕微鏡を用いて腹腔内の子宮内膜症病変の評価を行った。(結果)Control群と比較し、H_2O_2群では病変数が有意に増加しており、また腹腔内の癒着も強度であった。Control群とH_2O_2群では体重、子宮重量ともに差は認められなかった。(結論)H_2O_2群でより多くの病変が形成されていたのは、H_2O_2の前投与により腹腔内に酸化ストレスが惹起されていた群において、その後に移植した子宮内膜がより生着、進展しやすくなっていたためと考えられた。酸化ストレスが実際に生体内において、子宮内膜症の発症、進展に関与している可能性が示唆された。(目的)子宮内膜症病巣からの炎症性サイトカインやプロスタグランジン(PG)の産生は、子宮内膜症進展の一因である。MAPK(EEK,P38,JNK)はこれらの産生に重要な細胞内シグナル伝達物質とされるが、子宮内膜症細胞における役割は不明である。今回我々は、子宮内膜症の進展に関与する種々の分子に対し子宮内膜症細胞が応答する際のMAPKの意義について調べた。(方法)患者の同意の下に得られた子宮内膜症性卵巣嚢胞より、子宮内膜症間質細胞(ESC)を分離・培養した。ESCをIL-1β(5ng/ml),TNF-α(100ng/ml),H_2O_2(4mM)で15分刺激し各MAPKのリン酸化及び総蛋白の発現をWestern blotで調べた。IL-1β刺激下に各MAPKの特異的阻害剤(ERK阻害剤:PD98059 25mM,p38阻害剤:SB202190 10mM,JNK阻害剤:SP600125 10mM)を添加し、刺激4時間後のPG合成酵素COX-2 mRNAの発現を定量的PCRで、24時間後の培養上清中IL-6,IL-8濃度をELISA法にて測定した。(成績)IL-1β,TNF-α,H_2O_2各々の刺激により、ERK,p38,JNKすべてのリン酸化が認められ、IL-1β刺激において最も強くリン酸化が認められた。IL-1βはCOX-2 mRNA発現とIL-6,IL-8産生を刺激した。このIL-1βによる刺激作用は各種MAPK阻害剤により抑制され、COX-2 mRNA発現においてはp38>ERK>JNK各阻害剤の順で効果が認められた(各々10%,20%,50%に抑制)。IL-8産生に対する抑制作用は、p38>ERK=JNK各阻害剤の順(30%,70%,70%)で、IL-6産生に対してはp38>JNK>ERK各阻害剤の順(40%,90%,100%)であった。(結論)子宮内膜症細胞においてERK,p38,JNKすべてのリン酸化が炎症性物質の産生を介して子宮内膜症の進展に寄与していることが示唆され、なかでもp38を介する経路が最も重要であると推測された。特に、子宮内膜症の腹腔内で酸化ストレスが強く働いていることが示唆されており、今回明らかとなったH_2O_2の作用は酸化ストレスが子宮内膜症の進展を促進する機序の一部を示していると考えられる。

全てのマウスの卵巣切除を行い、1週間毎にE_2を皮下注射し、POD14にrecipientを2群にわけ、control群にはPBSを、H_2O_2群には1%H_2O_2をそれぞれ腹腔内注射した。その翌日donorより子宮を摘出し、子宮内膜組織を分離し、recipientの腹腔内に注入した。1週間毎のE_2皮下注を継続し、子宮内膜移植後2週間目にrecipientマウスを開腹し、蛍光顕微鏡を用いて腹腔内の子宮内膜症病変の評価を行った。(結果)Control群と比較し、H_2O_2群では病変数が有意に増加しており、また腹腔内の癒着も強度であった。Control群とH_2O_2群では体重、子宮重量ともに差は認められなかった。(結論)H_2O_2群でより多くの病変が形成されていたのは、H_2O_2の前投与により腹腔内に酸化ストレスが惹起されていた群において、その後に移植した子宮内膜がより生着、進展しやすくなっていたためと考えられた。酸化ストレスが実際に生体内において、子宮内膜症の発症、進展に関与している可能性が示唆された。
排卵過程における卵胞微小循環動態の解析-新しい生体内卵胞微小循環解析法を用いて-

本研究は、卵胞微小循環の排卵過程における変化を生体内で直接観察することを可能とするシステムを開発し、そのシステムを用いてhCG投与早期の卵胞周囲の血管透過性と好中球動態の変化を観察することを目的とした。1.排卵過程における血管透過性の変化の解析hCG投与後の血管外のFITC蛍光強度は投与群において、投与5分後から対照群と比較し有意に増加し(p<0.05)、投与30分後には対照群と比べ18.8倍の蛍光強度を示した(第47回日本産科婦人科学会学術講演会にて発表)。また、血管透過性と卵胞血流量の関係を検討するため、レーザー血流計測装置を用いてhCG投与前後の卵胞血流量を経時的に測定したところ、卵胞血流量は、hCG投与群、対照群ともに、投与前から投与後30分間の観察中変化を認めなかった(第13回日本受精着床学会学術講演会にて発表)。2.好中球動態の変化の解析好中球動態の変化は、hCG投与後30分で細静脈側のrollingしている好中球数の減少および、rolling speedの増加が認められた(第47回日本産科婦人科学会学術講演会にて発表)。この様に、新しく開発したシステムにより、生体内での卵胞微小循環の観察が初めて可能となり(第18回日本産科婦人科ME懇話会にて発表)、排卵過程において、hCG投与5分後からの卵胞周囲微小血管の透過性の亢進を初めて明らかにした。また、hCG投与によっても卵胞血流量に変化が認められなかったことから、卵胞血流量は、この血管透過性亢進の原因となっていないことを示した。以上をまとめ、平成8年5月、IXth WorldCongress on Human Reproduction (Philadelphia, USA)において発表予定である。
膜結合型プロテアーゼADAM分子による接着分子インテグリンの機能の制御

ADAM(a disintegrin and metalloprotease)ファミリー分子はメタロプロテーゼとディスインテグリンをあわせ持つ膜結合型分子である。転移におけるADAM分子の意義を解明する目的で、肺癌細胞株EBC-1の脳転移株および骨転移株におけるADAMファミリーの発現を検討した。その結果、脳転移株では親株および骨転移株に比較して有意にADAM9のmRNAの発現亢進が認められた。肺癌細胞株A549にADAM9を遺伝子導入したトランスフェクタントは親株およびmock trasnfectantに比べて、神経成長因子(NGF)に対する浸潤性の増強、脳組織スライスに対する細胞接着性の亢進およびインテグリンα3β1の発現レベルの亢進が見られた。α3β1以外のインテグリンの発現レベルには有意な差は見られなかった。ADAM9のトランスフェクタントをスキッドマウスの尾静脈に注射して転移を観察したところ、肺の多数の転移結節とともに脳内における微小転移を多数認めた。親株およびmock trasnfectantは肺転移のみで脳転移は見られなかった。これらの結果より、脳転移にADAM9が重要な役割を果たしている可能性が示された。ヒト線維肉腫細胞株HT1080にADAM9を遺伝子導入、高発現した細胞株を作成し、インテグリンの発現の変化をFACSで検討した。その結果、遺伝子導入により野生型に発現しているインテグリンの中でα4のみ発現消失が認められた。α4β1のリガンドであるCS-1ペプチド、VCAM-1(vascular cell adheion molecule-1)との接着性は喪失した。また、CS-1ペプチド、VCAM-1に対する細胞遊走能、浸潤能も著明に抑制された。ヌードマウスの尾静脈からこれらの細胞を投与すると野生型の株が肺に多数の結節を形成したのに比較して、トランスフェクタントでは肺転移数の著明な減少が見られた。皮下への投与では腫瘍の増殖速度に有意な差は見られなかった。以上の研究からADAM9はインテグリン発現に何らかの機序で影響を及ぼし、その結果、転移の形成に重要な役割を果たしていると考えられた。転移におけるADAM分子の意義を解明する目的で、肺癌細胞株EBC-1の脳転移株および骨転移株におけるADAM9、10、12、15、17mRNAの発現を検討した。そこで肺癌細胞株A549にADAM9を遺伝子導入して、強制発現株を作成した。ADAM9のトランスフェクタントは親株およびmock trasnfectantに比べて、神経成長因子(NGF)に対する浸潤性の増強、脳組織スライスに対する細胞接着性の亢進およびインテグリンα3β1の発現レベルの亢進が見られた。また、インテグリンβ1鎖の阻害抗体により、浸潤性、接着性およびα3β1の発現亢進の現象はいずれも抑制された。

ADAM9のトランスフェクタントをスキッドマウスの尾静脈に注射して転移を観察したところ、肺の多数の転移結節とともに脳内における微小転移を多数認めた。親株およびmock trasnfectantは肺転移のみで脳転移は見られなかった。これらの結果より、脳転移にADAM9が重要な役割を果たしている可能性が示された。ADAM(a disintegrin and metalloprotease)ファミリー分子はメタロプロテーゼとディスインテグリンをあわせ持つ膜結合型分子である。ADAMは元来、ディスインテグリンドメインがあるので、インテグリンの機能に影響を及ぼすことが想定されてきたが、ADAMとインテグリンの関係に関する報告は少ない。昨年度の研究でADAM9が肺癌の脳転移と関連することを見出したので、今年度はADAM9とインテグリンとの関連性について検討した。ヒト線維肉腫細胞株HT1080にADAM9を遺伝子導入し、高発現した細胞株を作成し、インテグリンの発現の変化をプローサイトメーターで検討した。その結果、遺伝子導入株2クローンでいずれも、野生型に発現しているインテグリンの中でα4鎖のみ発現消失が認められた。機能的にインテグリンα4β1のリガンドであるCS-1ペプチド、VCAM-1(vascular cell adheion molecule-1)との接着性は喪失した。ADAM9分子の中でディスインテグリンドメイン欠失株、メタロプロテーゼ欠失株を作製し、検討したところ、いずれもα4鎖の発現はmock-transfectant同様に保持されており、CS-1およびVCAM-1に対する接着性も保たれていた。細胞機能に及ぼす影響ならびにADAM9発現に伴うインテグリンα4β1消失のメカニズムの詳細は次年度の課題とする。昨年度に引き続いてADAM9分子とインテグリンとの関連性について検討した。ヒト線維肉腫細胞株HT1080にmADAM9を遺伝子導入、高発現した細胞株を作成し、細胞膜表面における種々のインテグリンに及ぼす変化をフローサイトメトリーで検討したところ、インテグリンα4のみに発現の低下が認められた。ADAM9のプロテアーゼ活性により、インテグリンがシェディングされた可能性が考えられたため、メタロプロテアーゼドメイン欠失mADAM9および、その活性を制御すると考えられているディスインテグリンドメイン欠失mADAM9の安定発現株を作成した。しかし、両クローン共にmADAM9蛋白質が膜へ移行せず、その機能を果たしていないことが明らかになった。その結果をうけ、メタロプロテアーゼ活性中心のアミノ酸を点変異させたメタロプロテアーゼ不活性変異体を作成した。
低速多価イオンによる表面吸着原子の無損傷超高感度元素分析と構造解析

パルス化された低速多価イオンを、水素、及び、フッ素吸着したSi(001)結晶に入射し、放出される2次イオンを2次元位置敏感検出器で検出した。2次イオンの到達位置と到達時間から2次イオンの種類、所期速度(運動エネルギーと放出方向)を逆算し、フッ素原子については吸着構造を決定した。Si(001)面上のF-Siボンドは表面垂直方向からみて20°程度傾いていること、F^+イオンのイールドが入射価数の3乗に比例して増加すること、など、低速多価イオンが超高感度、無損傷な表面吸着原子の元素分析、構造解析手段として大変有力であることを明らかにした。さらに、実験結果を考察し、Fイオンの放出機構として拡張された古典的障壁乗り越えモデルを構築し、通常扱われている伝導電子ばかりでなく、より深い束縛状態にある電子の電荷移行についても統一的に理解できることを示した。低速多価イオンをグラファイト表面上に照射するとイオン一個につき一個のナノドットが形成され、そのサイズは広い入射価数にわたって、入射価数に比例すること、一方、その高さは価数に存在しないこと、また、入射イオンの運動エネルギーにはほとんど依存性を持たないことを見いだした。さらに数10eV領域まで運動エネルギーを下げると、ドットがペアーで生じる確率が数10%に達することを見いだした。これは入射イオンが表面付近の層間位置に留まったため第2のドットが生じたと考えている。Au表面上に自己形成したチオール単分子膜を多価イオンで照射し、数nmに達するクレータの生成されることを見いだした。これは一個の多価イオンが同時に数10個のチオール分子をスパッターするためと考えられる。本研究では、パルス化された低速多価イオンが超高真空環境下で正にバイアスされた標的に入射する。標的表面から放出された2次イオンは試料前方の接地されたメッシュに向かって加速され、メッシュ通過後は等速運動して、時間分解2次元位置敏感検出器で検出される。検出された2次イオンの到達位置と到達時刻から2次イオンの種類、初期速度(運動エネルギーと放出方向)を逆算する手法により、表面吸着原子の脱離機構を理解するとともに、吸着構造を判定する手法を確立し、超高感度、無損傷な表面吸着原子の元素分析、構造解析手段を実現することを目指す。本年度は計画していた次の3点について研究を進めた。(1)常温の清浄Si(100)表面の2つの2×1再構成構造分域に吸着されたFがArイオン衝撃によりF^+として脱離したとき観測される4回対称な放出角分布、初期エネルギー分布について、入射イオンの速度、価数依存性を調べ、放出機構の詳細に関する知見を得た。(2)より高価数のイオンを使用できるようにするため、超高真空実験槽(既存)をこれまでのmini-EBISから切り離し、液体窒素で冷却した高温超伝導トーラスをもつ電子ビームイオン源(High-Tc-EBIS、既存、Ar^<l7+>、Xe^<42+>などの高荷電イオンを引き出し済み)に接続し、ビーム移送などの調整を進めている。(3)イオン源からの低速多価イオンビームの照射により、標的から放出される2次イオンの到達位置および到達時刻を検出するためにこれまで用いてきた2次元検出器(2D-PSD、Wedge-Strip-Meander型)に替えて、大口径の2次元ディレイライン検出器(2D-DLD)を購入し、動作試験を行っている。パルス状の低速多価イオンをSi(001)-2x1表面など表面状態の良く定義された標的に照射し、放出される2次イオンのイオン種と初期運動量分布を測定する。これにより、表面吸着原子・分子の多価イオンによる脱離機構を解明すると共に、吸着構造計測法として確立することを目指す。2次イオンの計測には、時間分解

2次元位置敏感検出器を用い、高効率かつ高運動量分解能で2次イオンの3次元運動量を決定する。今年度は以下の3点について研究し、成果を得た。1.水吸着Si表面からのポテンシャル・スパッタリング現象を観測し、H^+イオンの収量は入射イオンの価数に強く依存し、q=8では10^<-3>/ionに達すること、2.フッ素終端Si表面からのポテンシャルスパッタリング現象を観測し、F-Siボンドは表面垂直方向から18±4°程度傾き、放出エネルギー2.0±0.6eV程度あること、3.高配向性を持ったグラファイト面を低速多価イオンで照射し、これをSTM及びnon-contact modeのAFMで観測することにより、実際にナノメートルサイズの突起(ナノドット)が形成されること、4.ナノドットのサイズは入射価数に比例するが、入射エネルギーには依存しないこと、ナノドットの高さは価数にも、入射エネルギーにも依存しないこと、を見いだした。
有理性問題とその応用

ネーター問題は、有限群Gが体k上の|G|変数有理関数体に変数の置換として作用するとき、その不変体k(G)はk上有理的(すなわち純超越的)かという問題である。kが複素数体Cのときは、不分岐コホモロジーH_{nr}^i(C(G),Q/Z)が非自明な場合は有理性問題不成立なことが言える。有限群Gが与えられたとき、三次不分岐コホモロージーH_{nr}^3(C(G),Q/Z)が自明でない場合にH_{nr}^3(C(G),Q/Z)全体を具体的に計算した例は知られていなかった。Peyreの方法を工夫改良して計算機で計算できる形にすることにより、|G|=3^5,5^5,7^5の群に対してH_{nr}^3(C(G),Q/Z)を具体的に計算した。|G|=3^5のときはH_{nr}^3(C(G))が非自明になるのはisoclinism family 7の場合だけであるが、|G|=p^5 (p=5,7)のときは、非自明になるisoclinismfamilyは6,7,10の3つもあることが分かった。ちなみにこのときH_{nr}^3(C(G),Q/Z)=Z/pZである。|G|=3^5の場合については、k=Cのときこれでstably rationalかどうか完全に解決したことになる。isoclinismfamily 7,10のとき以外すべてstably rationalである。今までisoclinism afmily 7のときは未解決であった。pを3以上の素数とするとき、p次(すなわちp-1次元)ノルム1トーラスのとき、いつstably rationalになるかを調べた。G=C_p,D_p,A_5のときはstably rationalになることがすでに知られているので、それ以外の時にどうなっているかを考える。G=PSL(2,F_{2^e})でp=2^e+1>=17のときは解決できなかったが、それ以外の場合はすべてstably rationalでないことを示した。もともとのネーター問題は、有限群Gが体k上の|G|変数有理関数体に変数の置換として作用するとき、その不変体k(G)はk上有理的(すなわち純超越的)かという問題であった。基礎体kが複素数体Cのときに有限生成アーベル群Mへの純単項式作用による不変体C(M)^Gの有理性に一般化した問題を考えた。この場合、不分岐ブラウアー群Br_{nr}(C(M)^G)が非自明な場合は有理性問題不成立なことが言える。Mの階数をrとしたとき、Mへの作用はGL(r,Z)の有限部分群の共役類と同一視できる。また、位数8n (resp. 16n, 8n, p^3 (p≠2))の二面体群(resp.四元数群,準二面体群,extra special group)にその結果を拡張した。階数6以下でBr_{nr}(C(M)^G)が非自明になるものはすべて非可換可解群であるが、階数7の基本アーベル群のGL(7,Z)共役類をすべて分類し、Br_{nr}(C(M)^G)が非自明になるものを完全に決定した。全部で9個あり、いずれも位数8であった。非可解群については、6次の交代群A6で階数9の例を二つ見つけた。はPSL(2,9)と同型なので、S10の可移部分群として実現できる。そこから階数9のノルム1トーラスが得られるが、それが属するGL(9,Q)共役類は6個のGL(9,Z)共役類に分かれる。そのうちの2個がBr_{nr}(C(M)^G)が非自明である。これらの結果はarxiv:1609.04142に公開済みで、論文として投稿中である。研究実績の概要の欄に書いた実績は、不分岐ブラウアー群Br_{nr}(C(M)^G)を具体的に計算することから始まった。Bogomolov multiplier(B0(G))と呼ばれるものは以前からよく計算されていた。しかしB0(G)は群Gの同型類のみによって定まる量である。GのMへの純単項式作用部分によって定まる量H_u^2(G,M)に着目した。今の場合、Br_{nr}(C(M)^G)はB0(G)とH_u^2(G,M)の直和になる。主に夏に台湾大学で、台湾大学のKang先生,新潟大学の星さんと3人で議論して研究を進めた。まずH_u^2(G,M)を計算機で計算するプログラムを組んだ。そして、計算量をなるべく減らすための理論的な工夫をしながらrank 6以下のBr_{nr}(C(M)^G)が非自明な場合を完全に決定した。rank4ではH_u^2(G,M)が自明でないものはちょうど5個あった。そこでその5個について、結果を一般のrankに拡張することを考えて、5個のうち3個について成功した(二面体群,四元数群,準二面体群のとき)。

また、C_2^3,A_6の例は、それぞれGがアーベル群の場合,Gが非可解の場合でBr_{nr}(C(M)^G)が非自明になる最初の具体例である。ネーター問題は、有限群Gが体k上の|G|変数有理関数体に変数の置換として作用するとき、その不変体k(G)はk上有理的(すなわち純超越的)かという問題である。kが複素数体Cのときは、不分岐コホモロジーH_{nr}^i(C(G),Q/Z)が非自明な場合は有理性問題不成立なことが言える。有限群Gが与えられたとき、不分岐ブラウアー群Br_{nr}(C(G))=H_{nr}^2(C(G),Q/Z)は比較的簡単に計算できるが、三次不分岐コホモロージーH_{nr}^3(C(G),Q/Z)が自明でない場合にH_{nr}^3(C(G),Q/Z)全体を具体的に計算した例は知られていなかった。そこで、Peyreの方法を工夫改良して計算機で計算できる形にすることにより、|G|=3^5,5^5,7^5の群に対してH_{nr}^3(C(G),Q/Z)を具体的に計算した。|G|=3^5については、未解決であったisoclinism family 7の場合にH_{nr}^3(C(G),Q/Z) = Z/3Zとなり非自明なので有理性問題不成立なことが分かった。これで|G|=243の場合は複素数体上のネーター問題がすべて解決した。|G|=3^5のときはH_{nr}^3(C(G))が非自明になるのはisoclinism family 7の場合だけであるが、|G|=p^5 (p=5,7)のときは、非自明になるisoclinismfamilyは6,7,10の3つもあることが分かった。ちなみにこのときH_{nr}^3(C(G),Q/Z)=Z/pZである。研究実績の概要の欄に書いた実績は、Colliot-Theleneから、有利性問題にはH_{nr}^3(C(G),Q/Z)の計算が有効と考えられるとのアドバイスをいただいたことから始まった。2014年頃からこの問題を考え始めたが、当時はまだH_{nr}^3(C(G),Q/Z)を計算できるだけの計算機環境が整っていなかった。主に2016年と2017年の夏にに台湾大学で、台湾大学のKang先生,新潟大学の星さんと3人で議論して研究を進めた。一番工夫した部分は、Hochschild Serre spectral sequenceを計算機上で具体的に計算できるようにした部分である。それ以外にも、計算量をなるべく減らすための理論的な工夫をした。ちょうどその頃タイミングよく、計算機ソフトGAP上で動くパッケージHAPが改良されたこともあり、約3年がかりでついにH_{nr}^3(C(G),Q/Z)の計算ができるようになった。ただし確実にH_{nr}^3(C(G),Q/Z)が計算できるのは、今のところ|G|が奇数のときに限る。2018年3月にシンポジウムでColliot-Theleneに会ったのでそのことを話したところ、非常に驚いた様子であった。有限群Gが与えられたとき、三次不分岐コホモロージーH_{nr}^3(C(G),Q/Z)が自明でない場合にH_{nr}^3(C(G),Q/Z)全体を具体的に計算した例は知られていなかった。Peyreの方法を工夫改良して計算機で計算できる形にすることにより、|G|=3^5,5^5,7^5の群に対してH_{nr}^3(C(G),Q/Z)を具体的に計算した。
音楽科の学力を育成するためのデジタル教科書の在り方

教師用音楽科デジタル教科書が、音楽科で育成すべき学力を高めるツールとして有効なのか、有効ならばどのような使い方が有効なのかを検証した。検証方法は、音楽教育におけるデジタル技術の過去の活用事例の検証、教員養成課程の学生によるデジタル教科書を使った模擬授業の分析、および同一単元を紙の教科書とデジタル教科書で教えた検証授業の分析である。その結果、デジタル教科書は音楽を教えることに不安を感じる教員のための有効な授業支援ツールとなる可能性が高いことが明らかになった。特に、音声情報が視覚情報と連動して提示できる点が、授業運営と演奏技能補助の面で有効であることが明らかになった。平成25年度は、教師用デジタル教科書の日韓比較を行い、日本の音楽科デジタル教科書に備えるべき機能について整理した。そしてこれらの結果をもとに、「音楽的知識や技能の不足に不安を感じる」教員養成課程の学生や初任教師の授業支援ツールとしてのデジタル教科書の在り方を提示した。さらに、学校現場でデジタル教科書を効果的に活用するための実証研究を実施するため、プログラム案(歌唱、器楽、音楽づくり、鑑賞)を作成した。まず、デジタル教科書の日韓比較については、デジタル教科書活用先進国である韓国視察の知見を整理し、韓国と日本のデジタル教科書活用の現状と課題を比較分析した。その結果、日本の音楽科デジタル教科書には、楽譜と音の連動、映像など視覚的な素材による楽器の奏法の具体的な提示、楽典説明の音声情報や視覚情報による補完などの面において、音と他媒体のコンテンツを連動させる事例が少なく音色や音を選択する機能に課題があることが判明した。また、音楽科デジタル教科書の内容を、教員養成課程の学生や初任教師の授業支援ツールとしての観点から分析した結果、活用の利点は、あらかじめ教材が組み込まれているため、教材を効率よく学習者の反応にあわせて活用できる点と、教員の演奏技能に関わりなく、「音を見る活動」と「音を聴く活動」を乖離させずに指導できる点だった。これらの結果をもとに、現行のデジタル教科書を効果的に活用するためのプログラム案を作成した。今後は、学校現場で実証研究を実施し、デジタル教科書を活用することで学習者にどのような音楽科の学力が育成されるか、教育効果と課題を考察する。近年、教師用デジタル教科書の研究が国家の重点課題に位置づけられ、すでに一部の学校で実証研究が始まっている。音楽科の教師用デジタル教科書は平成23年に中学校版が出版されたが、演奏やワークシートなどの学習記録を保存したり音を編集できる機能がなく、デジタルとしての特性が十分に活かされていない。音楽科教育では知識・技能の習得が主たる目的ではなく、音に含まれるものを自分なりに意味づけし、価値を見出す思考回路をつくることが目的である。音楽科の学力育成のための効果的なデジタル教科書が存在していないという問題意識から、本研究では、デジタル教科書を「学力を高めるツール」の1つと捉え、1指導原理の提示、2活用方法、3教材としての在り方を提案する。音楽科では学びの対象が音であるため、音の可聴化や音に対する思考の可視化が必要不可欠である。音楽科の学力を育成するためには、音楽を形づくっている要素を知覚しそれらの働きの違いによって生じる曲想の変化を比較聴取したり、音楽について感じたことや考えたことを他者と相互批評し合ったり、音楽の演奏過程を聴き直して省察するなど、常に音楽と思考を関わらせて授業を展開する必要があるが、デジタル教科書を活用することにより、音楽と思考を一体化させた授業を日常的に実現できると考えている。これまで、現存する中学校版教師用音楽科デジタル教科書の機能の特長、問題点と改善法を整理した。また、韓国視察を通してデジタル教科書現状と課題を調査した。25年度は、韓国のデジタル教科書と日本のものと比較分析する。そして、音楽科の学力育成に沿ったプロトタイプ案、指導案などを具体的な形で提案することを通して、学校現場でデジタル教科書を効果的に活用するため基本的な方法を提供する。学校現場では、デジタル教科書や電子黒板などのICT(Information and Communication Technology)を活用した「分かりやすく深まる授業」の実現が推進されている。一方、学校現場では、ICTを効果的に活用して授業ができる教員はまだ少なく、急速な「教育の情報化」への対応が急務となっている。教員養成課程においては、情報化に対応した教育ができる人材をいかに育むかが喫緊の課題である。先行研究により、学校の現場の教員には音楽の授業をすることに苦手意識や不安を持つ者が多いことがわかった。これは、教科の特性として、指導内容を教える際に、楽譜を見て歌ったり、リコーダーの模範演奏やピアノ伴奏をするという演奏技能が教員に求められることが一因となっている。また、音楽科教育では知識・技能の習得が主たる目的ではなく、音に含まれるものを自分なりに意味づけし、価値を見出す思考回路をつくることが目的である。そのため、音楽科の指導内容を学習者に理解させるためには、音楽理論の知識が必要であり、同時に、指導内容を理解させるための音楽活動を実施・評価できる能力も必要になる。音楽科で「分かりやすく深まる授業」を実現するためには、音楽科の学力を育成する音楽活動を実施できる能力が教員に求められるが、あらかじめ指導内容に沿った教材(音声、文字、画像、動画など)が含まれているデジタル教科書の具体的な活用方法を提案することにより教員の授業支援ツールになると考えた。音楽科教育の本質に迫る、学校現場に即した汎用性のある研究成果を出すためには、実証研究を実施し、音楽科の学力育成に沿った指導案を具体的な形で提案する必要がある。そこで平成26年度は、中学校版音楽科デジタル教科書を活用して実証研究を実施した。

デジタル教科書が、音楽的技能に自信がない教師にとって有効な授業支援ツールとなる可能性は高い。最終年度の研究では、2015年に発行された小学校版音楽科デジタル教科書を活用し、音楽を教えることに不安を感じている教員を対象に、紙の教科書とデジタル教科書を使って授業(同一の指導案)を実践し、授業者と観察者から見たデジタル教科書の特徴を分析しその有効性を考察した。結果、紙の教科書を使った場合と比較して、デジタル教科書を使った場合は、音声情報が視覚情報と連動して提示できる点が、特に授業運営と演奏技能補助の面で有効であることが明らかになった。具体的には、楽譜のスクロール表示や演奏に合わせてハイライトが動くなど、音・楽譜・アニメーション・文字などの情報の提示が一ヶ所で可能になることが、学習者の視線集中と集中力維持につながる点や授業運営の円滑化につながる点で有効だった。音楽は時間芸術であり、言語とは異なる聴覚情報を学習対象とする音楽科の指導では、動的視覚情報の提示の方が親和性が高いことが確認された。教員の演奏技能補助の面では、楽譜の一部を取り出した演奏、テンポを変えての演奏、即興的な演奏など、従来は音楽的技能の高い教員以外には難しかった指導が、教員の音楽的技能に関わらず可能になるという有効性がみられた。なお、研究当初の計画では、平成27年に発売予定の「学習者用デジタル教材」とタブレット端末を活用し、一斉・個別・協働の学習形態を取り入れたプロトタイプ案(歌唱、器楽、音楽づくり、鑑賞)を作成し、実証研究の結果を公表する予定だったが、発売延期となったため実施できなかった。そのため急遽、タブレット端末を活用した実践計画に変更した。教師用音楽科デジタル教科書が、音楽科で育成すべき学力を高めるツールとして有効なのか、有効ならばどのような使い方が有効なのかを検証した。検証方法は、音楽教育におけるデジタル技術の過去の活用事例の検証、教員養成課程の学生によるデジタル教科書を使った模擬授業の分析、および同一単元を紙の教科書とデジタル教科書で教えた検証授業の分析である。その結果、デジタル教科書は音楽を教えることに不安を感じる教員のための有効な授業支援ツールとなる可能性が高いことが明らかになった。特に、音声情報が視覚情報と連動して提示できる点が、授業運営と演奏技能補助の面で有効であることが明らかになった。音楽科教育の本質に迫る、学校現場に即した汎用性のある研究成果を出すためには、実証研究を実施し、音楽科の学力育成に沿った指導案を具体的な形で提案する必要がある。そこで平成26年度は、その時点で唯一販売されていた中学校版音楽科デジタル教科書を活用して実証研究を実施した。具体的には、教員養成課程の学生がデジタル教科書をどのように活用し、その特性をどう捉えたかを分析することを通して、音楽科の授業展開に不安を感じる初任教師の授業支援ツールとしての可能性を明らかにした。
新型エンテロトキシンによるブドウ球菌食中毒発生リスクの解明

ブドウ球菌食中毒は、食品中に産生されたエンテロトキシン(SE)を摂取することにより発症する。食中毒を引き起こすのは主に従来型SEとされ、新型SE/SElの食中毒起因性については未解明な部分も多い。申請者らは、従来型SEを産生せず、複数の新型SE/SEl遺伝子のみを保有する黄色ブドウ球菌を原因とする食中毒事例を経験した。新型SE/SElによって食中毒が発生しうるリスクを明確にし、食中毒検査、予防啓発等に寄与することを目的とし、新型SE/SElの簡便・迅速な免疫学的検出法の確立、食品中における新型SE/SEl産生動態の解明、次世代シーケンサーを用いた食中毒分離株の解析に取り組む。
ストレス刺激によるアレルギー性皮膚炎の発症・増悪メカニズムの解明

予備実験において、アトピー性皮膚炎モテルマウス(Nc/Nga)において拘束ストレスを負荷すると早期に皮膚炎を発症することがわかっている。皮膚炎の炎症巣を調べると多数の好酸球の浸潤が認められることから、好酸球の浸潤・活性化が皮膚炎の発症に関与しているのではないかと考えられる。そこで本年度は(1)ストレス皮膚マウスの皮膚に好酸球遊走因子が認められるかどうか、(2)ストレス負荷マウスの血中に細胞傷害性因子の発現誘導があるかどうか、について検討した。(1)については、ストレス負荷マウスより皮膚抽出液を作製し、好酸球遊走活性について遊走試験を行った。用い好酸球は、好酸球増多マウス(IL5-TGマウス)より精製した好酸球、および、ヒト好酸球性白血病由来細胞株EOL-1である。その結果いずれにおいても好酸球遊走活性は検出されなかった。この原因として、好酸球遊走因子の発現が弱いかまたは局所的である可能性が考えられる。そこで、ストレスマウスの皮膚において発現増強される因子について、mRNA発現アレイを行い、この中に好酸球活性化因子の有無について検討することにした。ストレス負荷によって、皮膚での発現が変化する遺伝子は同定できたが、これらの好酸球に対する作用については今後の検討とする。(2)については、ストレスマウスの血清を用いてEOL-1における好酸球の細胞傷害性因子(EPO、MBP、EDN、ECP)の発現誘導について検討した。その結果、ストレスマウスの血清中には、EPOの発現を抑制する因子が含まれていることがわかった。この因子はストレス負荷後急速に血清に存在し、ストレス負荷6時間後に最大となり約95%、24時間後も85%以上の抑制活性を有することがわかった。