hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
立体構造解析に基くアミノ酸脱水素酵素類の基質特異性の改変

NAD+存在下、非存在下において得られた結晶から、いずれも1.8Åの分解能のデータを得た。ODHの改変Arthrobacter sp.1C由来の本酵素遺伝子を大腸菌で発現させ、酵素を大量に精製した。ハンギング・ドロップ蒸気拡散法を用い、硫安34-40%、0.1Mリン酸緩衝液(pH6.0)、17°Cの条件下、約2週間で0.5x0.3x0.3mm程度の結晶が得られ、それらは良好な回折像を与えた。結晶は斜方晶系に属し、空間群はP21212、格子定数(Å)はa=104.9、b=80.0、c=45.5であった。本酵素は、大きく二つのドメインから成る。NAD+は二つのドメインの裂け目の内、N末端側のヌクレオチド結合部位にあった。C末端の3個のa-へリックスの相互作用によりダイマーを形成している。PROTEPソフトウエアによりPDBデータベースを検索したところ、立体構造は6-ホスホグルコン酸脱水素酵素と類似していた。一次構造の比較およびX線構造解析の結果から、反応に関与する残基の特定を行い、各種の変異型酵素を作成した。すなわち、R143、K156、N198、H202、Y259、Y280、I283、R292、Y293、D297などの残基に変異をかけたところ、各々の残基が本酵素の活性発現に重要であることが判明した。グルタミン酸脱水素酵素(GluDH)の構造解析に基づき、フェニルアラニン脱水素酵素(PheDH)を出発酵素としてロイシン脱水素酵素(LeuDH)様酵素への変異について研究した。基質ポケットの周辺で、全ての酵素に共通ではない残基に注目した。GluDHおよびLeuDHの活性中心付近にある163Aや377Vは、PheDHでは、それぞれGやLである。そこで、これらの残基をGluDHおよびLeuDHに見られるアミノ酸へ改変した。その結果、これらの変異型酵素は、L-フェニルアラニンに対する活性が低下したが、脂肪族アミノ酸に対する活性が増大した。オピン脱水素酵素(ODH)は、40-kDa Protein、D-リゾピン脱水素酵素、D-ノパリン脱水素酵素等と類似性を有しているので、一次構造上に見られる共通残基および活性中心にあると考えられる残基を絞りこんだ。ODHを大腸菌形質転換株より高度に精製し、結晶化を行った。ODHのアポ型のX線構造解析を行い、共同研究者と共に立体構造を明らかにした。本酵素の触媒機構を解明するために、R143、K156、N198、H202、Y259、Y280、I283、R292、Y293、D297等の残基に部位特異的変異をかけた。野生型および変異型酵素に対する、種々の合成基質の影響を速度論的に検討したところ、一次構造の比較からは予想されなかったR143が基質の一方のカルボキシル基に結合する可能性が示唆された。次にR143M変異株を結晶化し、野生型酵素の座標を用いて高次構造を明らかにした。基質や基質アナログにソーキングした結晶を常温及び低温下でX線測定および解析を行った結果、残基H202、R292、Y293の近傍に1個の硫酸イオンが認められた。この硫酸イオンおよびオピンのカルボキシル基は、共通の酵素部位と結合すると仮定し、本酵素の酸化反応における触媒機構を推論した。
体型を含めた身長発育の規定遺伝子の探索

身長発育は極めて遺伝的に規定され、その約60%は長管骨の内軟骨骨化によりなされる。PTH/PTHrP受容体(PTHR1)は内軟骨骨化の重要な調節因子の1つである副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)(軟骨細胞の増殖促進、分化抑制に作用)のシグナルを伝達する。PTHR1遺伝子P3プロモーターAAAG反復配列多型のin vitroの系における機能解析により、ヒト正常集団(日本人および白人)に見出される3,5,6,7,8回の反復多型のうち6回反復多型はプロモーター活性が最も低い。受容体発現量が少ないと考えられるこの6回反復を有する群は、最終身長に達した若年成人および中学生女子において有意に高身長であり、このプロモーター多型は生理的身長発育の個体差を規定する因子の1つであると考えられる。下肢長を用いた上節/下節比を中学生男女で検討したが、体型に及ぼす影響は認めなかった。PTHR1の細胞内シグナル伝達にはGsα蛋白が介在している。Gsα蛋白の変異により低身長をともなう偽性副甲状腺機能低下症Ia型を生じる。Gsα遣伝子発現量に影響すると考えられる転写調節域のメチル化の解析をおこなったが、低身長を伴わないIb型でメチル化パターンの異常を見出したが、低身長を伴うIa型では異常はなく、このメチル化異常によっては骨成長の異常はきたさないことが明らかになった。また、日本人の体格向上を踏まえ、3年間の連続計測を含む検討により下肢長および下肢長を用いた上節/下節比による体型評価のための新しい標準値を設定した。この標準値は小児の成長に関連する疾患を評価する上で有用である。PTHR1プロモーター多型の検討で最大骨密度を有する対象では骨密度に差は認めなかったが、骨吸収マーカーが6回反復の群において低値であり、加齢に伴う骨密度減少速度に関連する可能性があり今後の検討課題である。表題の研究を行うため、副甲状腺ホルモン(PTH)PTH/PTHrP受容体遺伝子、軟骨分化のマスター遺伝子SOX9、成長ホルモン(GH)作用を規定すると考えられるGH受容のプロモーター部、下肢長・身長同時計測による体形について検討を加えた。今年度はPTH/PTHrP受容体遺伝子AAAG反復配列多型による、プロモーター機能の解析、その頻度、骨成長、骨吸収・骨密度にたいする影響を主体に報告する。AAAG反復配列多型を日本人と白人で検討した。日本人では、AAAG3からAAAG8まであり、AAAG5/6の遺伝子型が最も多かった。白人ではAAAG4から7まであり、AAAG5/5の遺伝子型が多く、人種を越えこの多型が存在することと人種により頻度差があることが明らかとなった。プロモーター機能をヒト骨芽細胞由来株で検討すると、AAAG6のプロモーター機能が低くAAAG8ではプロモーター機能が増加することが判明した。最終身長に達した若年女性で検討すると、身長と遺伝子型とに有意な関係がありAAAG(6/6)のものは有意に低身長であった。さらに本多型がPTH/PTHrP受容体発現に影響を及ぼすことがら推察されるように、本多型と骨吸収マーカーには有意の関係があった(プロモーター活性の高い方が骨吸収が有意に亢進:論文投稿中)。他の検討項目では、軟骨細胞マスター遺伝子のSOX9について、PCR-SSCP法で新規遺伝子多型を探したが有力なものは見つからなかった。現在GH受容体5'regionの反復

配列多型、下肢長3年目の検討を行っている。さらにGsα遺伝子に関しても偽性副甲状腺機能低下症との関連で検討中である。PTH/PTHrP受容体(PTHR1)は内軟骨骨化の重要な調節因子の1つである副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP) (軟骨細胞の増殖促進、分化抑制に作用)のシグナルを伝達する。PTHR1遺伝子P3プロモーターAAAG反復配列多型のin vitroの系における機能解析により、ヒト正常集団に見出される3,5,6,7,8回の反復多型のうち6回反復の多型はプロモーター活性が最も低い。受容体発現量が少ないと考えられるこの6回反復を有する群は、最終身長に達したと考えられる若年成人および中学生女子において有意に高身長であり、プロモーター多型が生理的身長発育における意義が示された。さらに体型に及ぼす影響を検討したが、検討した集団(中学生男女)では下肢長を用いた上節/下節比に差は認めなかった。peak bone massを有する対象では骨密度に差は認めなかったが、骨吸収マーカーが6回反復の群において低値であり、加齢に伴う骨密度減少速度に関連する可能性があり今後の検討課題である。さらにPTHR1の細胞内シグナル伝達にはGsa蛋白が介在している。Gsa蛋白の変異により低身長および中手、中足骨の短縮をともなう偽性副甲状腺機能低下症Ia型を生じる。Gsa遺伝子発現量に影響すると考えられる転写調節域のメチル化の解析をおこなったが、低身長を伴わないIb型でメチル化パターンの異常を見出したが、低身長を伴うIa型では異常はなく、このメチル化異常によっては骨成長の異常はきたさない。また、日本人の体格向上を踏まえ、3年間の連続計測を含む検討により下肢長および下肢長を用いた上節/下節比による体型評価のための新しい標準値を設定した。この標準値は小児の成長に関連する疾患を評価する上で有用である。
加速器ニュートリノを用いた電子ニュートリノ出現事象の探索

T2Kニュートリノ振動実験において、ミューオンモニターの運転とミューオンモニターを用いたニュートリノビームの調整を行った。昨年度建設が終了したJ-PARCの新しい加速器・ビームラインを用いるため、その機器やそこで生成するニュートリノビームを調整することが本年度の最初の課題であった。T2K実験において、リアルタイムにニュートリノビームの方向と強度をモニターできるのはミューオンモニターだけであり、ミューオンモニターが安定に動作すること、精度よくニュートリノビームをモニターできることは、T2K実験を進めていく上で必須の課題である。本研究により、本年度4月からのビーム調整でその課題をクリアし、2010年より本研究の主題である電子ニュートリノ出現事象探索のための定常ビーム運転を予定通り始めることができた。Double CHOOZ実験やNova実験などとの熾烈な国際競争がある中で、いち早くビーム調整を終え定常ビーム運転に移行できたことは、非常に大きな成果であったと言える。また、調整後のビームの不定性がニュートリノ振動解析においてどれだけの不定性をもたらすかをモンテカルロシミュレーションで見積もり、ビーム調整したことでその不定性は物理要請以上に小さくおさえられていることを確認した。2009年4月からデータ収集開始するT2K実験で、J-PARCの50GeV陽子シンクロトロンで生成するニュートリノを用いて電子ニュートリノ出現事象の探索を行う。このT2K実験においてニュートリノビームの方向と強度をモニターするミューオンモニターの開発を行った。検出器設計の最終段階として、その長期安定性を調べるため、米国フェルミ研究所にあるNuMIビームラインでミューオンビームを照射する試験を行った(FNAL T968実験)。そのためにまず、イオンチェンバーのプロトタイプを製作し、シリコンPINフォトダイオードおよびCVDダイヤモンド検出器とともに、京都大学化学研究所先端ビームナノ科学センターにある100MeV電子線形加速器を用いて動作試験を行った。そこで検出器の不良がないかチェックするとともに基本性能を測定した。その後、それら検出器をフェルミ研究所に輸送、NuMIビームラインに設置し、11月にデータ収集を開始した。そして現在にいたるまで、どの検出器も問題なく安定に動作することを確認した。これにより検出器の設計を確定し、来年度の検出器実機製作に向けて部品発注等の準備を進めた。また、検出器をよい位置精度で固定し、さらにキャリブレーション用に検出器をリモートで移動させるための架台設計を行った。これらの研究により、T2K実験の要請を十分に満たすミューオンモニターを開発することができた。そして、来年度からスケジュール通りに製作にとりかかることができるようになった。T2K実験では、J-PARCの50GeV陽子シンクロトロンを用いてニュートリノビームを生成し、電子ニュートリノ出現事象の探索を行う。このT2K実験において、ニュートリノビームの方向と強度を精度よくモニターすることが重要であるが、その役割を担うミューオンモニターの開発と設置、動作確認を行った。ミューオンモニターは、シリコンPINフォトダイオードとイオンチェンバーの2つの検出器(各49チャンネル)、駆動機構と温度制御システムを備えた検出器架台、ケーブルやイオンチェンバーのガス配管など各種インフラ、データ読み出しのためのエレクトロニクスで構成される。2009年4月からのビーム運転に向けて、今年度はイオンチェンバー実機8台(内1台予備)と検出器架台の製作・動作確認・設置、また、ケーブル敷設やガス配管、エレクトロニクスの設置・動作確認・較正を行った。これにより、ミューオンモニターのすべてのシステムを組み上がり、さらに総合運転試験も終え、あとは加速器からのビームを待つばかりである。ミューオンモニターには、ビームの方向を1mradより良い精度でモニターすることが求められるが、最適化された検出器の設計および精密な制御と較正により、ビームの方向を0.3mradの精度でモニターすることが期待できる。
Wntシグナル抑制によるステロイド骨粗鬆症発症の分子機構の解明と発症予測法の開発

骨発生後の骨の形成と増加に必須のシグナル系であるLRP5/6-Wnt系をグルココルチコイドが特異的に抑制する知見を得た。この分子機構の解明と個別化医療への応用を目指して以下の結果を得た。(1)Tcf/Lef遺伝子発現を指標としたWnt canonical pathwayに対するグルココルチコイドの影響を検討し、臨床常用量のグルココルチコイドがWnt canonical pathway(古典的経路)を完全に遮断すること、ヒト骨芽細胞ではDkk-1がグルココルチコイドで誘導されることが明らかになった。(2)54,675のヒトcDNAを固相化したmicroarrayを用いて、ヒト骨芽細胞のmRNA発現に対する10^<-7>M Dexの影響を解析したところ、39個の遺伝子が10倍以上に発現が上昇、483個の遺伝子の発現が50%以下に低下した。そのうち、Wnt抑制因子であるsFRP群のうち、Dkk-1よりも低レベルであるが、sFRP-1が発現誘導され、sFRP-1もグルココルチコイドによる骨形成抑制の責任分子であることを確認した。(3)約2,000名の正常対象例よりゲノムを採取、ヒトDkk-1遺伝子を始めとしてWntシグナル系のcanonical pathwayを構成する分子をコードするゲノムのSNPと骨密度の相関解析を行い、sFRP-1のSNPがヒトの骨密度に影響する遺伝因子の1つであることが明らかになった。以上の結果はLRP5/6-Wnt-β-catenin系(canonical pathway)がステロイド性骨粗鬆症の発症に重要な働きをしていることを強く示唆するものである。骨発生後の骨の形成と増加に必須のシグナル系であるLRP5/6-Wnt系をグルココルチコイドが特異的に抑制することを見出した。本年度は、ヒト骨芽細胞初代培養系においてグルココルチコイドがWnt系のシグナルを遮断する際の標的分子をすべて明らかにする、グルココルチコイドによるWnt系のシグナル遮断の重みを評価する、ことを目的として研究を進め、以下の成果を得た。(1)Tcf/Lef遺伝子発現を指標としたWnt canonical pathwayに対するグルココルチコイドの影響の検討:Wntシグナルの標的遺伝子であるTcf/Lef遺伝子の下流にluciferase遺伝子を連結したreporterを指標にdexamethasone(Dex)の影響をヒト骨芽細胞初代培養系で解析した。Tcf/Lefの転写はWnt3aの添加で上昇したが、Dexはこの上昇を用量依存性に抑制、臨床用量である10^<-7>Mで完全に抑制した。また、GFP-β-cateninはWnt3aの添加で細胞質から核内に移行したが、10^<-7>M Dexはこれを完全に抑制した。GSK-3β阻害剤であるLiCl添加すると、DexによるTcf/Lef転写抑制は消失した。Dkk-1(Dickkopf-1)の抗体を添加すると、DexによるTcf/Lef転写抑制は約50%解除された。(2)Microarray法によるWntシグナル系の中のグルココルチコイド標的分子の網羅的解析:54,675のヒトcDNAを固相化したmicroarrayを用いて、ヒト骨芽細胞のmRNA発現に対する10^<-7>M Dexの影響を解析したところ、39個の遺伝子が10倍以上に発現が上昇、483個の遺伝子の発現が50%以下に低下した。このうち、Wntシグナル系の構成分子の発現を解析したところ、Dkk-1のみが有意に変化しており、20倍以上にその発現が増加した。以上の結果は臨床常用量のグルココルチコイドがWnt canonical pathway(古典的経路)を完全に遮断すること、ヒト骨芽細胞ではDkk-1のみがグルココルチコイドで誘導されることが明らかになった。

骨発生後の骨の形成と増加に必須のシグナル系であるLRP5/6-Wnt系をグルココルチコイドが特異的に抑制する。その分子基盤の解明のため、本年度は、ヒト骨芽細胞培養系において、microarray法によるグルココルチコイド標的分子の網羅的解析の結果明らかになったグルココルチコイド誘導性遺伝子の機能解析、Wnt系シグナル伝達分子のうち、canonical pathwayをコードするゲノムのSNP解析を行い、以下の成果を得た。(1)Wntシグナル系の中のグルココルチコイド標的分子の機能解析:54,675のヒトcDNAを固相化したmicroarrayを用いて、ヒト骨芽細胞のmRNA発現に対する10^<-7>M dexamethasone(Dex)の影響を解析したところ、39個の遺伝子が10倍以土に発現が上昇、483個の遺伝子の発現が50%以下に低下した。Wntシグナル系の構成分子の発現を解析したところ、Dkk-1は20倍以土にその発現が増加した。さらに、ヒト骨芽細胞では、Wnt抑制因子であるsFRP群のうち、Dkk-1よりも低レベルであるが、sFRP-1が発現していることが確認された。このsFRP-1も臨床用量である10^<-7>MDexで発現が上昇することが明らかになった。sFRP-1の発現ベクターを高効率(導入率80%)の電気パルス法でヒト骨芽細胞に導入すると、骨芽細胞の増殖が抑制された。即ち、sFRP-1もグルココルチコイドによる骨形成抑制の責任分子であることが強く示唆された。(2)Wntシグナル系のcanonical pathwayのゲノム解析:約2,000名の正常対象例よりゲノムを採取、ヒトDkk-1遺伝子を始めとしてWntシグナル系のcanonical pathwayを構成する分子をコードするゲノムのSNPと骨密度の相関解析を開始した。骨密度と相関するいくつかのSNPが同定された。さらに解析を続行中である。骨発生後の骨の形成と増加に必須のシグナル系であるLRP5/6-Wnt系をグルココルチコイドが特異的に抑制する知見を得た。本年度は、Wntシグナル系のcanonical pathwayの構成分子のゲノムSNPと骨密度の相関について、約2,000名の一般住民を対象として解析した。また、ヒト骨芽細胞培養系のmicroarray法によるグルココルチコイド標的分子の網羅的解析の結果明らかになったグルココルチコイド誘導性遺伝子であるsFRP-1について解析を行い、以下の成果を得た。(1)Wntシグナル系のcanonical pathwayのゲノム解析:約2,000名の正常対象例よりゲノムを採取、ヒトDkk-1遺伝子を始めとしてWntシグナル系のcanonical pathwayを構成する分子をコードするゲノムのSNPと骨密度の相関解析を行った。Dkk-1遺伝子のrs1569198のSNPは有意差を認めなかったが、SFRP1遺伝子の7つのSNPのうち、SNP1はCC+CTとTTの間で大腿骨頚部の骨密度に、また、SNP5はTTとCC+CTの間で腰椎(L2-L4)骨密度に有意差を検出した。
次世代型高容量二次電池用アモルファス電極における硫黄レドックス制御と創成

蓄電池の高容量化を実現するために注目されている、酸素や硫黄のようなアニオンによるレドックス反応において、電極劣化の要因となる酸素または硫黄の脱離反応を抑制する遷移金属の選択が重要となるが、その選択指針は定まっていない。申請者は高容量化と硫黄脱離反応抑制を実現するためには、遷移金属と硫黄の高い共有結合性が有効であると考えており、充放電中の遷移金属硫化物電極について、散乱測定による3次元構造解析と第一原理計算を連携することで、遷移金属と硫黄間の共有結合性に基づく仮説の妥当性を検証し、高容量化に必要な硫黄脱離反応の抑制指針を取得する。
ゼブラフィッシュの変異体とゲノム情報に基づく運動システムの包括的解析

泳動の遅い変異体mi372を解析し、ショウジョウバエのflightless遺伝子のホモログであるflii遺伝子の変異であることを明らかにした。変異体ではfliiのスプライシングアクセプタ一部位に変異があり、cDNA上で1塩基の欠失が起こることからフレームシフトが起こり、途中で終止コドンが生じることにより、正常なFliiタンパクが合成できないことが分かった。電気生理学的解析で神経系からの出力を解析することで、筋に異常のあることが分かった。骨格筋には瞬発力に優れるが持久性が低い速筋と、瞬発力はないが持久力に優れる遅筋の2種類が存在し、それぞれ短距離選手、マラソン選手で発達していることが知られているが、変異体の筋異常は速筋だけで見られ、遅筋は正常であることが分かった。実際、変異体を抗Flii抗体で免疫染色すると、不思議なことにFliiタンパクは遅筋で検出され、実際に遅筋の筋収縮も正常だった。変異体は速筋に異常があるが、遅筋は正常であり、変異体の泳動が遅いのは泳動時に遅筋だけを用いて泳いでいるという仮説を立てた。実際に速筋だけを機能阻害したり、遅筋だけを機能阻害したりして運動を観察する実験から、この仮説が正しいと結論づけられた。これは運動の発達期における速筋と遅筋の使い分けを提唱するはじめての研究となった。flii遺伝子の変異がヒトの筋疾患に関係するという報告はないが、ヒトの先天性筋疾患でflii遺伝子の異常によるものがないかを共同研究で調べている。本来、ゼブラフィッシュは刺激応答時に尾をなめらかに左右に振る逃避運動をする。ENUを用いた変異体スクリーニングにより、引きつけを起こしたようにぎこちない運動をする変異体を4系統(劣性遺伝するものがmi262, mi264, mi371の3系統、優性遺伝するものがmi294の1系統)単離した。これら4系統について責任遺伝子を同定する目的でマッピング、クローニングを行い、mi262でナンセンス変異、mi264, mi294でミスセンス変異、mi371で1塩基欠失によるフレームシフト変異をcDNA上を確認した。劣性遺伝するmi262と優性遺伝するmi294の責任遺伝子は同一であった。これらの計3遺伝子全てにおいて、アンチセンスモルフォリノを用いたノックダウン実験を行い、引きつけを起こすような異常運動を再現することに成功した。mi264, mi371の2遺伝子についてはin vitroで合成したRNAを導入することで変異体を回復させるレスキュー実験にも成功し、該当遺伝子が変異体の責任遺伝子であることを必要十分に確認できた。mi262, mi294の遺伝子についてはまだレスキュー実験を行っていないが、責任遺伝子として確信している。先行しているmi262, mi294の2遺伝子についてin situ hybridization法で発現部位を確認し、それらが神経系と筋に広く発現する結果を得た。どちらも筋で発現が強いことから、筋の異常により、引きつけを起こすような異常運動が起こるものと考えている。これらの変異体が人の運動障害の動物モデルになるかはまだ断定できないが、同定した責任遺伝子3つのうち、mi262, mi294の責任遺伝子は筋力低下症の原因遺伝子であり、mi371の責任遺伝子は筋ジストロフィー病の原因遺伝子であることを考えると、これらの変異体から新しい疾患モデルを提唱できると期待できる。もう1つのmi264の責任遺伝子がヒトの疾患に関係するという報告はない。
インターフェロン－βによる小腸から全身への抗炎症機構

乳酸菌二本鎖RNAを認識してIFN-βを産生する消化管細胞群として、TLR3を高発現する小腸パイエル板樹状細胞を同定した。乳酸菌の経口投与により同樹状細胞画分においてTLR3およびIFN-βの発現増強が認められたのに対し、二本鎖RNAを酵素反応により除去した菌体成分を経口投与した動物ではそれらの増強が認められなかったことから、in vivoにおける同画分の重要性が示された。乳酸菌により樹状細胞に誘導されるIFN-βがT細胞免疫応答に及ぼす影響を解析したところ、IL-12の発現増強にともなうIFN-γ産生細胞の増加および経口投与後のTh1応答の増強を認めた。腸内に常在している乳酸菌や食品に含まれるプロバイオティクス乳酸菌は、人々の健康維持・増進に効果があることが知られている。その安全性の高さ、さらには発酵食品への応用の観点から、乳酸菌は食品・医薬品業界から非常に注目されている。その健康増進機能とりわけ腸炎抑制など抗炎症性機構の一端は、乳酸菌二本鎖RNAによる樹状細胞の活性化と、その結果としてのインターフェロンーβ(IFN-β)の産生によることを明らかにしてきた。本研究においてはさらに、IFN-βが細胞性免疫(感染抵抗性やがん免疫において重要とされるインターフェロンーγ産生性のTh1細胞)の増強や経口免疫寛容の成立など抗原特異的な免疫応答と免疫恒常性維持に重要であることを明らかにした。また、我々は乳酸菌に特有の樹状細胞活性化経路として、乳酸菌の菌体成分である二本鎖RNAがエンドソームに発現するトル様レセプター3(TLR3)により認識され、IFN-βの産生にいたることを示してきた。本研究では腸管において乳酸菌を認識する細胞群を明らかにすることを目的として培養試験を行い、小腸パイエル板の樹状細胞のうち乳酸菌を認識してIFN-βを産生し、Th1応答を増幅するサブポピュレーションを同定した。免疫応答を増幅する樹状細胞はTLR3の発現が高いCD8陽性樹状細胞であることが明らかとなった。乳酸菌二本鎖RNAを認識してIFN-βを産生する樹状細胞の同定については、上記の通り順調に解析が進んでいる。IFN-βレポーターマウスの作出については、IRES-CD2(あるいは蛍光タンパク)遺伝子部分を1本鎖DNAの形にしての作出を計画していたが効率が悪く他の方法に切り替えて進行中である。IFN-βを介した免疫細胞の機能成熟機構については、ノトバイオートマウスの作成も開始しているが、試験系の安定化のために現在餌や床敷きについて選定し直している。それらの検討と並行して、IFN-βのin vivoにおける役割についてはIFN-β中和抗体を用いた検討を進めている。これまでに乳酸菌の経口投与による腸炎予防効果がIFN-βの中和により消えることを示しているが、今回新たに経口免疫寛容の成立が阻害されることも示した。また、IFNレセプター欠損マウスを用いることにより、乳酸菌刺激により産生されたIFN-βがT細胞機能に及ぼす効果を効率よく示すことができた。乳酸菌は小腸の主要な常在細菌であり、発酵食品などからも日常的に摂取される。そのプロバイオティクス効果から乳酸菌は人々の健康維持・増進に効果があることが知られており、食品・医薬品業界から非常に注目されている。私たちはこれまでに乳酸菌に特有の免疫活性化ならびに抗炎症機構を示してきた。骨髄由来樹状細胞において二本鎖RNAを認識するTLR3が乳酸菌に特有の樹状細胞活性化経路であることが明らかとなっており、本研究では腸管樹状細胞が同じ機構で乳酸菌により活性化されることを証明するため、小腸パイエル板の樹状細胞を分画採取して試験に供した。その結果、TLR3を高発現するCD8陽性樹状細胞が乳酸菌によりIFN-βを産生し、さらに共存するT細胞のIFN-γ産生細胞への分化を促進することが示された。また、これまでに乳酸菌の経口投与による腸炎予防効果がIFN-βの中和により消失することを示してきたが、本研究では腸管以外の炎症性疾患モデルとして、多発性硬化症(標準治療薬としてIFN-βが用いられる疾患)あるいは非アルコール性脂肪肝炎の病態モデルを用いて、乳酸菌の経口投与による疾患予防効果を確認した。上記CD8陽性樹状細胞はレチノイン酸やTGF-βを産生することにより制御性T細胞を誘導するとも報告されており、炎症性疾患モデルにおいて乳酸菌が与える制御性T細胞への影響などIFN-βを介した抗炎症メカニズムの解明を進めている。IFN-βレポーターマウスの作出に成功し、現在乳酸菌に対する応答性(IFN-βの発現)を追っている。また、ノトバイオートマウス飼育用の餌、床敷きに関する検討から、免疫応答性の解析に適した飼育環境条件を設定することができた。飼育条件の違いにより免疫のみならず神経系の発達も確認できている。炎症性疾患モデルとしては、多発性硬化症(標準治療薬としてIFN-βが用いられている)の病態モデル等を用い、乳酸菌の経口投与による予防効果を確認した。最終年度では腸炎モデル、多発性硬化症モデルという異なる炎症性疾患モデルにおける経口乳酸菌の予防効果について、乳酸菌によるIFN-β産生誘導との関連性を明らかにしていく。乳酸菌は主要な小腸常在菌として特有の抗炎症機能をもち、腸管および全身の免疫恒常性の維持に貢献している。我々はTLR3を高発現するCD8陽性

樹状細胞が乳酸菌の二本鎖RNAを認識してインターフェロン(IFN)-βを産生し、腸炎を予防することを示してきた。さらに乳酸菌で賦活化された樹状細胞はIFN-β依存的にIL-12を産生することにより、共存するT細胞のIFN-γ産生細胞への分化を促進することを示した。このような免疫機構がヒト細胞においても成立しているのかについて、末梢血細胞由来樹状細胞およびT細胞を用いて検証した。その結果、ヒト樹状細胞においてもIL-12は二本鎖RNA依存的に産生され、IFN-γ産生細胞の増強に寄与することが示された。また、樹状細胞によるIL-12の産生はIFN-βの中和で減弱し、エンドソームの酸化阻害で消失するなどエンドソーム内での認識が重要であること、IRF7, IRF8の関与がIL-12の産生に必須であることも確認された。TLR3のリガンドとなる二本鎖RNAは、細菌群の中でも乳酸菌に特徴的に見られることから、腸管において宿主と乳酸菌が共存する進化の過程で獲得され、種を超えて保存された免疫賦活メカニズムであることが示唆される。我々は乳酸菌RNAがIgA産生増強にもはたらくことを見出して報告したことから、今後乳酸菌のもつ二本鎖RNAの実態を明らかにするとともに、ヒトにおける抗炎症維持機構として疾病制御にどのように関与しているのかを解明していく。乳酸菌二本鎖RNAを認識してIFN-βを産生する消化管細胞群として、TLR3を高発現する小腸パイエル板樹状細胞を同定した。乳酸菌の経口投与により同樹状細胞画分においてTLR3およびIFN-βの発現増強が認められたのに対し、二本鎖RNAを酵素反応により除去した菌体成分を経口投与した動物ではそれらの増強が認められなかったことから、in vivoにおける同画分の重要性が示された。乳酸菌により樹状細胞に誘導されるIFN-βがT細胞免疫応答に及ぼす影響を解析したところ、IL-12の発現増強にともなうIFN-γ産生細胞の増加および経口投与後のTh1応答の増強を認めた。乳酸菌の経口投与により産生されたIFN-βが腸管免疫さらには全身免疫の応答性に関与する点に注目しIFN-βの受容体を欠損するマウスを用いて経口免疫寛容成立のメカニズムを探る実験を行う。また、乳酸菌が有する核酸のうち、二本鎖RNAがどのような免疫細胞を標的として活性化するのかを特定するため、TLR3を樹状細胞特異的に欠損する、あるいはマクロファージ特異的に欠損する遺伝子変換マウスを作成して腸炎あるいは経口免疫寛容の実験を行う。IFN-βレポーターマウスやノトバイオートマウスを用いた解析はひきつづき行う。経口免疫寛容、あるいは腸炎モデル、多発性硬化症モデルという異なる炎症性疾患モデルにおける経口乳酸菌の予防効果について、乳酸菌によるIFN-β産生誘導との関連性を明らかにしていく。その中では当初の予定どおり制御性T細胞の機能と挙動に着目するが、同時に本研究で同定した抗原提示細胞(乳酸菌によりIFN-β産生が誘導される)とT細胞との生体内での相互作用にも着目する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
保育者養成における専門性育成の現状と課題-幼児の体育・運動指導に関して-

幼稚園教諭は養成校での運動指導に関わる内容を全体的によく学んでいると認識していたが、早期からの専門的な運動技術指導が必要であると考えている者もおり、特に学習度の自己評価が高い者ほどその傾向が高かった。このことから学習内容と理解の内容には食い違いがあることが示唆された。幼稚園教諭は運動指導の専門性に課題を持っており、養成段階では具体的な運動指導のあり方の理解や遊びの体験などの他、現職教育の充実を図る必要性が示された。本研究の目的は、保育者養成校におけるカリキュラムの課題を明確にし、十分な専門性を持った教師によって幼児期の運動に関する教育がなされているのかという保育界の問題を検討するとともに、専門的知識を有する保育者のあり方を提言していくことであった。そこで今年度は、1.保育者養成校における領域「健康」、幼児の体育、運動指導、運動発達などに関連する科目についてシラバスを収集し、養成課程での指導内容の概略をつかむこと、2.保育者が養成段階で学んだ内容に関し実際の現場でどのように生かされているか等を明らかにする質問紙を作成することを目的とした。シラバスは、幼稚園教員免許状の認定課程を有する大学および短期大学計313校(平成14年度現在)を対象とし、領域「健康」、幼児体育等に関連する実技および講義科目の内容を大学HPまたは郵送により依頼した。その結果、計257校延べ980科目のシラバスを収集した。養成校中82%の収集率であったが、平均すると1校あたり該当科目は3.6科目開設されていた。これらはテキスト分析ソフトを用いて分析するため、入力作業を継続実行中である。一方、シラバス収集時に複数名の科目担当者に対し、授業内容の把握と各地域における保育現場での運動指導の実態把握のためインタビューを行った。これらから得られた知見も含め21年度実施予定の幼稚園教諭を対象とする質問紙を作成した。具体的には、所有免許状、所属園の特徴、養成校での学習内容、現場において現在必要性を感じる事項等をたずねる内容で構成されている。本年度は、(1)前年度収集したシラバスから、養成段階での教授内容を明らかにし、認定免許状による共通性および特異性等を引き続き整理すること、(2)質問紙調査を実施し、園での指導の在り方、保育者が養成課程で学んだ内容等について明らかにすることが目的であった。シラバスについては引き続き分析を行ない内容の整理を行なった。また、質問紙については昨年度作成した内容に若干の修正を加えて再構成、平成21年7月9月に調査を実施した。対象は、幼稚園教育要領の改訂および在職後の研修等の影響を考慮し、在職年数の浅い幼稚園教諭753名であった。質問紙調査に関しては、以下の分析を行なった。幼稚園における運動指導の実態および幼稚園教諭の運動指導に対する意識について国公立幼稚園と私立幼稚園を比較した。その結果、国公立幼稚園に比べて私立幼稚園では、幼稚園教諭以外の外部派遣講師による体育・運動指導専門の指導者が指導にあたっている園が多かった。私立幼稚園での指導内容には「マット・鉄棒・跳び箱」という器械運動が最も多く、次いで「体育・運動遊び」「体操」があげられていた。一方、幼児期の運動指導の在り方についてたずねたところ、国公立幼稚園教諭よりも私立幼稚園教諭の方が、体力向上のためのマラソンや、技能習得のための鉄棒や跳び箱等の技術指導を行なう必要性を高く持っていた。園で行なわれている運動指導者による指導に対する幼稚園教諭の満足度は高く、私立幼稚園では技術指導重視の指導が行われていることが示唆された。また、園全体での運動指導においては公立幼稚園教諭の方が満足度は低く、自身の運動遊びの指導に行き詰まりを感じているとも考えられた(日本発育発達学会にて口頭発表)。今後は、養成段階でのカリキュラムとの関連で分析を進め、これら相違の生じる背景について明らかにしていく。そこで本年度は、(1)養成校における指導内容と保育者の専門性の検討、(2)所有免許による比較からその差異の有無と具体的な内容の検討、(3)養成校における課題、園での運動指導のあり方の提言をまとめた。シラバスからは幼児の体や運動に関する一通りの内容が網羅されていた。また、幼稚園教員はこれらの学習内容を全体的によく学んでいると認識していた。しかし一方で運動指導に関しては、早期からの専門的な技術指導が必要であると考えている者がおり、特に幼児期の運動発達や運動指導に関する学習度の自己評価が高い者ほどその傾向が高かった。このことから学習しているであろう内容と理解の内容には食い違いがあることが示唆された。免許種では1種免許所有者と2種免許所有者に学習内容に違いはなく、むしろ2種免許所有者の方が1種免許所有者よりも各内容について学習しているとの認識は高かった。

このことは、1種は小学校教員免許、2種は保育士資格の併有率が高いこととの関連が示唆されたが、必ずしも1種が小学校との連続性について十分学習しているとはいえないことから、その理由は明らかではなかった。養成段階での学習は基本的なものが中心となるであろうが、実際の保育において教員は運動指導の専門性に課題を持っており、今後は現職教育の充実が図られるべきであろう。さらに養成段階では、幼児期の発達の特徴や幼児教育の基本に対するさらなる理解を図ることはもとより、具体的な運動指導のあり方の理解、発達や学びの連続性を踏まえた小学校との連続性についての理解や、具体的な遊びの体験も必要であろう。
深成岩体における化学組成,同位体組成の三次元分布とその形成過程

この研究は,浅所マグマ溜り内の組成構造やその後の固化過程を推定する目的で,単一深成岩体である沢入花崗岩体における各種組成(鉱物,元素,同位体組成)の三次元分布(垂直,水平分布)を明らかにした。この研究では,沢入岩体のほぼ中心部において実施されたボーリングの試料(約1500m)と,地表面からの計約40個の試料を用いた。岩体における主要元素組成の垂直分布は,地表面から深部に向かい,SiO_2%はわずかながら増加の傾向を示した(71.5-74.0%)(右図)。またFe_2O_3, MgO, MnO, K_2O/Na_2Oは,深部に向かい増加し,Al_2O_3, CaO, Na_2Oは減少の傾向を示した。微量元素に関しては,深部に向かいBa, Rb, Y, Zn, U, Th等が増加し,Srは減少の傾向を示した。これに対し,元素組成の水平分布では,岩体の縁部より中心部に向かいSiO_2%やRb/Sr, Baなどは,著しくはないものの,増加し,珪長質よりに変化する傾向が確認された。この岩体の深部に向かって珪長質になる傾向は,従来報告されている大崩山,有明花崗岩等の垂直方向の元素分布(Takhashi, 1990 ;山口他,1994)とは明らかに逆のパターンを示している。また,岩体の中心部に向かい珪長質に移化する傾向は,環状深成岩体の正の累帯構造に類似した組成構造と考えることができる。また岩体を通してほぼ一定の^<87>Sr/^<86>Sr比はこの岩体のマグマ形成時に周囲の地殻物質を同化・混合しなかったことを示している。これらの元素,同位体的特徴を考慮すると,この単一深成岩体は閉鎖系で,in situでの分化作用によって形成されたものと考えられる。この固化過程では,岩体周縁部から中心部に向かって結晶化が進行し,その時の分化により組成勾配が形成されたものと推定される。平成6年度の研究経過および実績は以下の通りである。1.栃木県、沢入花崗岩体の地質調査、および岩体の水平方向(地表)での岩石試料の採取を行なった。岩石の産状は岩体の場所により各種の違いが明確になった。2.既に採取済みの岩体の地下のボーリング試料の肉眼、顕微鏡による組織、鉱物種の観察を行なった。斜長石斑晶等の分布の不規則性が明確となった。3.採取した岩石試料を粉砕し、それらの代表的な試料を埼玉大学分析センター所有のICPプラズマ発光分光分析計を用いて幾つかの主要元素、微量元素の分析を行なった。その結果、岩石の化学組成は、比較的岩体内での組成幅が少ないが、岩体の内側と縁側ではわずかな違いが得られた。4.また、一部の試料について、酸での溶解、イオン交換樹脂を用いたSrの分離を経て、表面電離型個体質量分析計(国立歴史民族博物館、および筑波大学所有)でSr同位体比の測定を試みた。

今の所、測定数が少ないため、沢入花崗岩体内部のSr同位体比の違いが明確ではないが、今後測定数を増やし、岩体内の垂直および水平方向での違いを明確にし、化学組成の特徴と組み合わせ、岩体内の組成の三次元分布を明らかにする予定である。今年度は,昨年度に引き続き,北関東に分布する沢入花崗岩体のほぼ中心部において実施されたボーリングの試料(約1500m)と,地表面における試料とを用い,花崗岩体の組成構造,特に元祖組成とSr同位体比の三次元分布を明らかにすることを目的とし,研究を行なった。ボーリング試料から得られた主要元祖組成の垂直分布は,地表面から深部に向かい,SiO_2%は著しくはないものの,わずかながら増加の傾向を示した(71.5-74.0%)。またFe_2O_3, MgO, MnO, K_2O/Na_2Oは,深部に向かい増加し,Al_2O_3, CaO, Na_2Oは減少の傾向を示した。微量元祖に関しては,深部に向かいBa, Rb, Y, Zn, U, Th等が増加し,Srは減少の傾向を示した。この垂直方向の元祖濃度プロファイルの結果は,鉱物の量比の違いに対応していると考えられるが,深部に向かってわずかながらより珪長質になる傾向が明確となった。一方,元祖組成の水平分布では,岩体の縁部より中心部で珪長質を示す傾向が確認された。この岩体の深部に向かって珪長質になる傾向は,従来報告されている大崩山,有明花崗岩等の垂直方向の元祖分布(Takahashi, 1990;山口他,1994)とは明らかに逆のパターンを示していることになる。また,岩体の中心部に向かい珪長質に移化する傾向は,環状深成岩体の正の累帯構造に類似した組成構造を示している。また,Sr同位体比は,垂直,水平面における30個近いデータから,91.5±5.6(1σ)Maのアイソクロン年代が得られた。従って,岩体形成時のSr同位体比の垂直,水平分布には著しい違いは認められず,同位体的にはより均質な岩体であることが明らかとなった。
喘息におけるウィルス関連分子2本鎖リボ核酸の病的意義の解明と新規治療法の探索

研究の目的は気管支喘息の発症と増悪におけるウィルス由来2本鎖RNAの病的意義を検討することにあり、マウス喘息モデルを用いて次のような知見を得た。感作時に微量の2本鎖RNAを投与すると、抗原曝露後の喘息反応が亢進し、気道におけるIL-13産生が選択的に亢進した。2本鎖RNAはCD8T細胞からのIL-13産生を増強し、IL-13中和剤を投与すると2本鎖RNAによる喘息反応の増強が見られなかった。すなわち微量の2本鎖RNAはCD8T細胞からのIL-13産生増強を介して喘息反応の亢進を起こすことを明らかにした。微量の2本鎖RNAによる喘息反応の増強は、肥満細胞欠損マウスでは生じなかったが、野生型マウス骨髄から分化誘導した肥満細胞を欠損マウスに移植すると上記の増強反応が生じた。このことから微量の2本鎖RNAによる喘息反応の増強には肥満細胞が必須である可能性が示された。感作時に2本鎖RNAの作用を増強するアミノ糖(D-ガラクトサミン)を併用すると、やはり喘息反応は亢進するが、IL-13産生亢進ではなくIL-10とIFN-gammaの産生低下がみられた。IL-10産生に関わるFoxp3陽性の調節性T細胞の比率も滅少しており、IL-10受容体中和抗体を投与すると増感剤併用によって生じる喘息反応増強は認められないが、IFN-gamma欠損マウスを用いても増感剤併用によって生じる喘息反応増強は野生型マウスと同様に認められるた。すなわち増感剤併用で誘導される喘息反応増強は、調節性T細胞の誘導の抑制とIL-10の産生低下が関与しているものと考えられた。以上の結果から2本鎖RNAは複数の機序を介して喘息の発症を促進するように作用することが示唆された。本研究の目的は気管支喘息の発症と憎悪におけるウィルス由来2本鎖RNAの病的意義を検討することにあり、マウス喘息モデルを用いて次のような知見を得ていた。(1)感作過程で微量の2本鎖RNAを投与すると、抗原再曝露後の喘息反応が著明に亢進し、気道におけるIL-13の産生が選択的に亢進していること。(2)感作過程で2本鎖RNAの作用を増強するアミノ糖を併用すると、やはり喘息反応は亢進するが、IL-13産生亢進ではなくIL-10とIFN-gammaの産生低下がみられるとこと。助成を受けることにより平成18年度に以下の新知見が得られた。・微量の2本鎖RNAによる喘息反応増強の機序(1)喘息マウス肺から作成した細胞浮遊液をFACS解析することにより、2本鎖RNA投与はCD8T細胞からのIL-13産生を選択的に増強することが明らかした。(2)IL-13の作用の中和剤を投与すると2本鎖RNAによる喘息反応の増強が見られないこと。すなわち、微量の2本鎖RNA投与はCD8T細胞からの選択的なIL-13産生増強を介して喘息反応の亢進を引き起こすことを明らかにした。・増感剤併用による喘息反応増強の機序(1)喘息マウス肺から作成した細胞浮遊液を解析することにより、増感剤を併用すると、IL-10産生に関わる調節性T細胞として知られるFoxp3陽性CD25強陽性CD4T細胞の比率が減少すること。(3)IFN-10受容体に対する中和抗体を投与すると、増感剤併用によって生じる喘息反応増強は認められないこと。

すなわち、増感剤併用で誘導される喘息反応増強は、IFN-gamma産生低下によるのではなく、IL-10の産生低下によるものであり、それには調節性T細胞の講の抑制が関与しているものと考えられる。研究の目的は気管支喘息の発症と増悪におけるウィルス由来2本鎖RNAの病的意義を検討することにあり、マウス喘息モデルを用いて次のような知見を得ていた。(1)感作時に微量の2本鎖RNAを投与すると、抗原曝露後の喘息反応が亢進し、気道におけるIL-13産生が選択的に亢進すること。2本鎖RNAはCD8T細胞からのIL-13産生を増強し、IL-13中和剤を投与すると2本鎖RNAによる喘息反応の増強が見られないこと。すなわち微量の2本鎖RNAはCD8T細胞からのIL-13産生増強を介して喘息反応の亢進を起こすことを明らかにした。(2)感作時に2本鎖RNAの作用を増強するアミノ糖を併用すると、やはり喘息反応は亢進するが、IL-13産生亢進ではなくIL-10とIFN-gammaの産生低下がみられること。IL-10産生に関わる調節性T細胞の比率も減少し、IL-10受容体中和抗体を投与すると増感剤併用によって生じる喘息反応増強は認められないが、IFN-gamma欠損マウスを用いても増感剤併用によって生じる喘息反応増強は野生型マウスと同様に認められること。すなわち増感剤併用で誘導される喘息反応増強は、調節性T細胞の誘導の抑制とIL-10の産生低下が関与しているものと考えられる。助成を受けることにより、平成19年度に以下の新知見が得られた。微量の2本鎖RNAによるIL-13産生CD8T細胞の誘導増強と喘息反応の増強は、肥満細胞欠損マウスでは生じない。野生型マウス骨髄から分化誘導した肥満細胞を欠損マウスに移植すると上記の増強反応が生じるが、2本鎖RNA非投与の欠損マウスでは、肥満細胞を移植しても喘息反応に差がみられない。このことから微量の2本鎖RNAによる喘息反応の増強には肥満細胞が必須であり、その働きは抗原曝露後のエフェクター相ではなく、感作相において発揮されている可能性が示された。
科学教育番組を活用したｉＰａｄアプリの開発と実証に関する研究

本研究の目的は、児童・生徒が授業内あるいは授業外でも、発展的な知識を系統的に得られるツールを開発し、より理科に関心を深める環境を提供することである。これらの教材は、多様な動画(実際に放映された科学番組、経験をもつ研究者によって制作した動画作品等)を活用することが効果的である。本研究により、教育のためのコンテンツ制作のスキル、制作後のコンテンツの調整など必要なスキルを習得し、教育のための動画のシナリオ作成などを、効率的に行う手法を開発できた。また、これらのツールの活用場面は学校教育のみにとどまらず、博物館や地域の科学館・資料館でも効果的に活用できることがわかった。本研究の目的は、児童・生徒が授業内、あるいは授業外でも、発展的な知識を系統的に得られるツールを開発し、より理科に関心をもち、自ら積極的に学習することができるような環境を提供することである。これらの教材には、優れた教育用番組を用いることがより効果的であると考え、研究計画を立て、その基本的な技術や教育内容の精選を進めてきた。教育用番組を活用するほかに、テレビ番組の制作・編集を経験した研究者の協力を得ながら、教育効果が高く、より安価な動画作品を制作し、この動画を教材に組み込むことも考え、シナリオ制作についても実施している。これらの教育教材は教育現場への活用が模索されているiPad(Apple社)で活用できるアプリとして開発する。現在iPadで活用できる教育用アプリが開発されており、米国や韓国ではその多くが学校現場でも活用されている。日本でも、千葉県や福岡県の高等学校でiPadを導入したのをはじめ、ほかの国公私立学校、インターナショナルスクールなどでも導入を前向きに検討している。コンパクトで持ち運びしやすいことや、バッテリー容量が大きいことから、iPadはノートパソコンよりも活用できる場面が広く、授業でも大いに活用できると考えている。現段階では、教材としてどのような内容を組み込むのかを決定し、必要な資料を取り揃え、コンテンツの制作に取りかかった。当初は教育用番組の活用を目指したが、本当に必要な教育内容を網羅した番組の取り込みよりも、申請者らが作成したほうが効率的かつ優れた成果を得られると考え、現在はシナリオを作成し、オリジナルの映像制作を行いながら、ツールを制作している。今後は、このツールを用いた実証的な研究を行う予定である。本研究は、児童・生徒が授業内、あるいは授業外でも、発展的な知識を系統的に得られるツールを開発し、より理科に関心をもち、自ら積極的に学習することができるような教材を開発することである。教育用番組(NHKが著作権を保有)の活用については、その手続きに相当の期間を要することから、我々が独自に動画を制作するための資料収集を行い、実際に撮影も行った。これらの素材を編集し、教育用ツールを制作しており、現在は約8点を作成した。これらの教材には、優れた教育番組を用いることがより有効であると考え、研究計画を立て、その基本的な技術や教育内容の精選を進めてきた。また、テレビ番組の制作・編集を経験した研究者の協力を得ながら、教育効果が高く、より安価な動画作品を制作することも実施した。これらの教育教材は教育現場への活用が模索されているiPad(Apple社)で活用できるアプリとして開発することを目指した。現在はiPadで活用できる教育用アプリがさまざまな方面で開発されており、米国や韓国ではその多くが学校現場でも活用されている。日本でも、千葉県や福岡県の高等学校でiPadを導入したのをはじめ、多くの学校で導入を前向きに検討している。

コンパクトで持ち運びしやすいことや、バッテリー容量が大きいことから、iPadはノートパソコンよりも活用できる場面が広く、授業でも大いに活用できる。教材として組み込むべき内容を精選し、必要な資料を取り揃え、コンテンツの制作を行うためのスキルを習得することができ、また一度完成したコンテンツを微修正する効果的な手法も身につけることができた。教育用番組をそのまま活用するよりも、申請者をはじめとする教育者や研究者などによってシナリオを作成し、オリジナルの動画を作成したほうが効率的かつ教育効果も高いと考え、そのような方法で研究を進めた。これらの活用場面は学校現場のみでなく、博物館や資料館などでも活用できることがわかり、申請者が研究フィールドとしている足尾銅山の歴史教育に対して実際に活用してみた。静止画で学習するよりも動画で学習するほうが教育効果も高く、有効であることがわかった。科学教育現在のところ、研究目的を達成する上での大きな進捗の遅れは見られない。科学番組を利用せず、オリジナルの映像作品によってコンテンツを構成することにしたが、シナリオ制作や収録等も順調に推移し、研究遂行に大きな問題は生じていない。現在のところ、研究目的を達成する上での大きな進捗の遅れは見られない。科学番組の貸与手続きが遅れてはいるが、それらを補償するために独自に動画を作成しており、全体的な研究遂行には支障がない。最終年度となる平成26年度は、活用事例を取り込み、改善した実証研究を中心に行う。また、このツールは学校教育だけでなく、博物館や科学館などにおける一般の人々に対しても効果が期待され、幅広い活用法があることを認識した。そのため、これまで申請者が行ってきた足尾銅山の記録写真などの活用を取り込みながら、広く社会教育や資料館の展示等に対しての取り組みについても検討し、その教育効果についても考えることとする。今後は、アプリの制作を行うとともに、開発したアプリを教育現場で活用してもらい、ヒアリング等を行って系統的に改善データを取得する。実際にこの取り組みを行う学校については、申請者の所属する研究機関の附属学校や連携研究者が所属する附属教育機関、さらにプロトタイプの作成時に先方から協力したいと申し出た教育機関を想定している。また、授業外でどのように活用しているかの調査も行い、より効果的な使い方に結び付けたい。さらに、これらの教育機関で実際に行われた授業の指導案をストックし、アプリを活用しようとする教員が必要に応じてインターネットからダウンロードできるように環境を整備する。これらの指導案が充実することで、より多様なアプリの使われ方が可能となり、多様な視点からの評価を得ると同時に、これらの情報を制作にフィードバックする。また、本申請によって作成されたアプリを、博物館や科学館においても活用できる方策を探り、アプリの開発を行うことを計画している。当初の計画としていた科学番組の借用料が、オリジナルの映像コンテンツを制作することによって不要となったことによる。