hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CLILを活用した小中学校の学びを繋ぐモデルカリキュラムの構築

本研究の目的は、以下の2つである。(1)CLILに基づいた指導を提案し,モデルカリキュラムを構築する。現場の教員がCLIL授業を活用するにあたり,参考にできるようなCLIL指導案集・教材集・CDを作成する。(2)(1)の成果をまとめ,近年注目されているCLILをより効果的に広めるため,小中学校の教員を対象に、自らの授業を振り返りながら,往還型で進めていく,CLILの指導法に関する教員養成プログラムモデルを構築する。これらの目的に沿って、2017-2018の2年間で、小学校2校、中学校2校、学童保育1校(2回)、大学1校においてCLIL授業実践を行った。それぞれの学校の教員とともに、日本の伝統文化・伝統工芸に着目し、授業を通して英語と文化体験、文化遺産について学ぶことを目指した実践を重ねた。その結果、児童・生徒らは、これまであまり気に留めてこなかった身近な日本の伝統文化・伝統工芸に対する興味を持ち、また、英語でこれらを学習をすることで、児童・生徒らの英語学習に対する意欲や意識の変容も見られた。授業実践に加えて、これまでの研究成果をまとめ、現場の教員がCLIL授業を行う際の参考になるCLIL教材集を刊行することができた(大修館書店、2019年春刊行予定)。また、教員養成として、授業実践およびCLIL教員の資質についてのインタビュー調査、小学校の授業研究の指導助言、英語研修会の講師を通して、小中学校の教員が一人でCLIL授業を行うことができるよう、往還型でサポートを行った。2年間の研究成果として、伝統工芸・伝統文化を扱ったCLILの授業づくりのモデルを示すことができ、また、CLIL教員養成に関して、現場の教員の期待や不安を明確にし、一人で指導できるようになるための教員養成プログラムモデルを構築することができた。今後も研究を継続していきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。筆者は,長年の中学校英語教員としての経験から,英語学習への動機づけの大切さ,異文化理解の重要性を感じ,これまで,英語のスキルを向上させるためだけの授業ではなく,英語学習の向こう側にある異文化を学ぶことを目的とした研究に取り組んできた。それらの研究から,英語と異文化を繋いだ指導を通して,生徒が外国の文化および日本の文化についての理解を深めることの意義と,それを教える教員がグローバルな視点を有していることの重要性を感じている。英語はコミュニケーションのツールであり,外国人と接する中で,英語で会話するだけでなく,日本文化を英語で発信できる力も同時に求められている。本研究では,教科を超えた指導や,実際の場面での英語使用,異文化の指導を充実させるという課題において,英語を使って他教科を指導する教科連携の指導法であるCLIL(内容言語統合型学習)に着目する。CLILとは,学習と教授において,第二言語と学習内容の両方に焦点が当てられた指導法である。本研究では,以下の二つの目的で,英語と他教科を同時に扱うCLILを活用した小中学校の学びを繋ぐモデルカリキュラムの構築をめざす。1. CLILに基づいた指導を提案し,モデルカリキュラムを構築する。現場の教員がCLIL授業を活用するにあたり,参考にできるようなCLIL指導案集・教材集を作成する。2. 1の成果をまとめ,近年注目されているCLILをより効果的に広めるため,小中学校の教員を対象に,自らの授業を振り返りながら「往還型」で進め,CLILの指導法に関する教員養成プログラムモデルを構築する。本研究の最終目的は,英語を通して異文化および自国の文化についての理解を深めることのできる生徒を育成できる指導者養成をめざすことである。1年目の研究において,実践校との打ち合わせがスムーズに進んだこともあり,構築したモデルカリキュラムを使っての,小学校・中学校でのCLILの教員研修および授業実践である,英語で「伝統工芸・奈良うちわ」を作成する授業,名画を鑑賞し,和紙ちぎり絵で表現する授業,体育のバスケットボールの授業の3つの授業が既に終了している。バスケットボールのCLIL授業に関しては,当初の計画にはなかったが,CLIL指導に興味を持った若手教員が挑戦することとなった。また,ハワイの視察を2年目に予定しているが,1年目に行われたHawaii International Conference on Educationに採択されたため,学会発表を行うことができた。2年目に当たる本年度の計画であるが,1年目に実践が終了している小学校・中学校の実践のデータを整理して,分析とまとめを行う。その効果の検証をしていくことで,教員養成研修プログラムのモデルを提唱していく。小学校教員や英語科以外の中学校教員にとって,英語で授業をすることは容易ではないが,特に若手の教員には,CLILを取り入れた授業の実践を通して,自分なりに工夫した授業を組み立てていけるよう支援する。また,小・中学校以外に,社会教育としてのCLIL指導の広がりを目的に,学童保育において「英語でものづくり」というテーマで実践を行う予定である。実践の前後には,教員と綿密な打ち合わせ,振り返りを行う。研究成果のまとめとして,CLIL教材集を作成する。内容は,小学校・中学校ごとに指導案をまとめ,実際の授業の様子を紹介するもので,ALTとのティームティーチングに対応できるよう英語に翻訳し,教員に広く提案する。

(2)(1)の成果をまとめ,近年注目されているCLILをより効果的に広めるため,小中学校の教員を対象に、自らの授業を振り返りながら,往還型で進めていく,CLILの指導法に関する教員養成プログラムモデルを構築する。これらの目的に沿って、2017-2018の2年間で、小学校2校、中学校2校、学童保育1校(2回)、大学1校においてCLIL授業実践を行った。それぞれの学校の教員とともに、日本の伝統文化・伝統工芸に着目し、授業を通して英語と文化体験、文化遺産について学ぶことを目指した実践を重ねた。その結果、児童・生徒らは、これまであまり気に留めてこなかった身近な日本の伝統文化・伝統工芸に対する興味を持ち、また、英語でこれらを学習をすることで、児童・生徒らの英語学習に対する意欲や意識の変容も見られた。授業実践に加えて、これまでの研究成果をまとめ、現場の教員がCLIL授業を行う際の参考になるCLIL教材集を刊行することができた(大修館書店、2019年春刊行予定)。また、教員養成として、授業実践およびCLIL教員の資質についてのインタビュー調査、小学校の授業研究の指導助言、英語研修会の講師を通して、小中学校の教員が一人でCLIL授業を行うことができるよう、往還型でサポートを行った。2年間の研究成果として、伝統工芸・伝統文化を扱ったCLILの授業づくりのモデルを示すことができ、また、CLIL教員養成に関して、現場の教員の期待や不安を明確にし、一人で指導できるようになるための教員養成プログラムモデルを構築することができた。今後も研究を継続していきたい。本研究は,現在までのところ,順調に進んでおり,当初の計画以上に進展している。今後は,研究をさらに進め,CLIL指導の事例を増やし,小・中学校教員に広く提案していく予定である。本研究において,海外では日々CLIL研究が進んでいることや,CLILは決まったひとつのスタイルのみというわけではないため,様々なスタイルの授業見学や授業実践者へのインタビュー,研究会などで,新しい情報を得ることが非常に大切だと考えている。本研究では,文献を整理して実践,まとめ,成果発表という流れだけではなく,研究を何度も振り返り,新しい情報を得るために研究会に参加したり,新しい論文に触れたりしながら,筆者自身が学び続ける必要があると考えている。近年,オリンピックに向けて,外国語教育への関心が高まっていること,また,小学校で英語が教科化されることなど,英語教育に関するニュースが絶えないが,多くの人がどのように英語を教えたら効果があるのか模索している中,昨年2017年度に,「日本CLIL教育学会」が発足した。英語で他教科を指導するCLILは非常に関心が高く,毎月,学会や研究会,勉強会を開催している。まだ過渡期ではあるが,CLILの研究会では,多くの事例報告やワークショップが行われている。今後も学会運営に関わり,CLILを実践し,広めていきたいと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
機能性カーボンナノチューブの光物性評価に関する研究

単層カーボンナノチューブ(SWNT)では、その一次元性により、電子・正孔対(励起子)が発光に支配的な影響を及ぼす。本研究では、1本のSWNTのレーザー励起発光分光を用いて、励起子発光に対する環境効果、欠陥効果を解析した。また、SWNT凝集体を用いて、非線形応答特性・時間応答特性を評価した。この結果、SWNTの発光現象を通してエタノールや水分子との相互作用、欠陥に起因する発光準位の変化を明らかにした。また、SWNTの3次非線形感受率、分布緩和時間、位相緩和時間、赤外吸収特性など基礎光学特性を得ることができた。単層カーボンナノチューブ(SWNT)の特異な光学特性をデバイスに応用するために、その発光や非線形光学応答、磁気光学効果を解析し、デバイス応用への基本指針を得ることを目的とする。具体的には、SWNT固有の光学応答を調べるため、孤立したSWNTを用い、個々のSWNTの励起発光分光測定を行う。また、SWNT集合体について、非線形応答特性や時間応答特性を明らかにする。さらに、デバイス特性制御を目的として、その場計測法による成長機構の解析に立脚し、触媒種と基板の選択によるカイラリティ制御に向けた研究を推進する。単層カーボンナノチューブ(SWNT)の特異な光学特性をデバイスに応用するために、その発光や非線形光学応答、磁気光学効果を解析し、デバイス応用への基本指針を得ることを目的として研究を進めた。SWNTの発光に対する環境効果に関しては、エタノールガスをモデルとして、SWNTの光応答に対する分子吸着の効果を調べ、SWNT表面への分子吸着層の形成によって光学遷移エネルギーが急激にシフトすることを見いだした。これは分子吸着層の形成による誘電率変化に対応するもので、発光現象を用いてSWNTのナノ表面における分子吸着のダイナミクスを探ることが可能になった。また、分子吸着の影響は大気中のSWNTにも生じており、分子吸着の遷移圧力以下の真空中でのみ、SWNTに固有の光学遷移エネルギーを得られることを明らかにした。(本間、千足)光学非線形応答については、種々のSWNTの計測を通じて、3次非線形感受率χ(3)が、SWNTの直径やSWNT中の欠陥濃度に依存すること、その増大効果はSWNTの寿命と同じ傾向にあることなどを明らかにした。また、発光の圧力依存性から、SWNTの励起子-格子相互作用が直径に依存して変化し、それが、励起子の寿命や非線形性に影響を及ぼしていることを見いだした。さらに、位相緩和時間の測定を行い、それが数百fsのオーダーであることを明らかにした。(市田)SWNTの光応答に対する磁場・電場変調効果の研究では、新しい計測技術の開発を進め、0.5-1Tで数10Hzの交流磁場を印加できる磁場変調吸収分光装置を開発した。また、光熱偏光分光法を導入し、透過光が測定できない高密度CNT試料について吸収スペクトルの測定を可能にした。(徳永)以上のように、分子吸着による環境効果の発見、光学非線形応答に対するSWNTの直径や欠陥濃度の影響の解明など、SWNTの光学応答の理解と応用に有用な成果を得た。SWNTの発光に対する環境効果に関しては、酸化により先端を開いたSWNTを用い、水分子やエタノール分子の吸着に伴うSWNTの光学遷移エネルギーの変化が、チューブの外だけでなくチューブの内側への吸着においても現れることを明らかにした。吸着位置がチューブの内か外かに依存して光学遷移エネルギーのシフト量が異なることから、吸着位置の同定及び分子内包状態の制御が可能になった。(本間、千足)非線形光学応答に関しては、SWNTがバンドル状になっている薄膜試料や、孤立しているミセル化試料について、3次の光学非線形感受率x<^(3)>の測定を行い、孤立化している試料では、バンドル試料に比べて性能指数Imx^<(3)>/αが一桁以上大きいことを明らかにした。また、性能指数にはチューブ直径依存性があり、直径の大きなチューブほど大きな値を示すことを明らかにした。さらに、SWNTの位相緩和時間(T_2)の測定を行い、T_2には、試料依存性、温度依存性、励起光強度依存性があることを明らかにした。また、非線形性能指数の増大に位相緩和時間も関わっていることがわかった。(市田)SWNTの光応答に対する磁場・電場変調効果の研究では、磁場変調分光用の交流電磁石(20Hz,片側振幅最大値1.5T,磁極間距離5mm)を作製し、これによる弱磁場極限でのCNTのAB効果による励起子吸収の分裂の観測や、三重項励起子に関する精密吸収分光を計画している。(徳永)

以上のように、分子吸着を利用した特性制御の可能性を見出すとともに、光学応答に対するバンドル効果や直径依存性及びその起源に関する解析を進め、SWNTの光学応答の理解と応用に有用な成果を得た。単層カーボンナノチューブ(SWNT)の特異な光字特性をデバイスに応用するために、その発光に対する欠陥効果、および非線形光学応答を解析し、デバイス応用への基本指針を得ることを目的として研究を進めた。電子線を照射したSWNTの蛍光スペクトルには、長波長側に新たなサテライトピークが現れる。その発光エネルギーは、メインピークから数10meV低く、励起エネルギーはメインピークに等しい。同様なピークが原子状水素を吸着させたSWNTにも生じることを見出した。このサテライトピークは、比較的低温の加熱で消失することから、SWNT表面での原子状水素の化学吸着により、光学禁制のスピン三重項励起子準位からの発光が生じたものと結論された。電子線照射の場合は、真空中に存在する水素が電子線照射により励起されてSWNT表面に吸着した結果と解釈できる。この結果はSWNTにおける励起子構造の理解につながるとともに、吸着水素の新しい分析法としての意義がある。さらに、局所的な欠陥が発光に及ぼす効果を調べるため、近接場走査光学顕微鏡(NSOM)を用いた顕微蛍光分光法の開発を進めた。本年度はNSOM測定に適した架橋SWNTの形成とその原子間力顕微鏡観察を可能にした。現在、NSOM用の光ファイバプローブを開発中である。(本間、千足)高純度分離SWNT薄膜試料において、ポンプ・プローブ分光法および縮退四光波混合法により、SWNTの分布緩和時間(T_1)、位相緩和時間(T_2)の測定を行った。特に、孤立チューブとバンドル試料の緩和時間を比較し、バンドル試料ではチューブ間の緩和が緩和ダイナミクスに重要な寄与をしていることを明らかにした。また、半導体高純度試料中でのチューブ間緩和と周りを金属チューブで取り囲まれた半導体チューブの緩和を比較することにより、半導体-半導体チューブ間、および半導体-金属チューブ間の緩和を測定した。その結果、半導体-金属間の緩和が、半導体間に比べて大きいことがわかった。(市田)以上のように、SWNTへの水素吸着に起因するサテライトピークの起源を明らかにするとともに、光学応答に対するバンドル効果や直径依存性及びその起源に関する解析を進め、SWNTの光学応答の理解と応用に有用な成果を得た。単層カーボンナノチューブ(SWNT)の特異な光学特性をデバイスに応用するために、その発光に対する内包物質の影響、および非線形光学応答を解析し、デバイス応用への基本指針を得ることを目的として研究を進めた。SWNTにはチューブ内部のナノ空間を有することがグラフェンには無い特徴であり、その中に導入する物質により特性を制御すること、また逆に内包した物質の性質をSWNTの発光を通して解析することが期待できる。今期は、SWNTに内包した水の状態によるSWNTの発光特性の変化に着目して研究を進めた。この結果、水の相(固・液・気)に応じた誘電率の変化により、SWNTの励起・発光波長がシフトすることを明らかにした。これを利用することにより、1本のSWNTのナノ空間に閉じ込められた水の相図を構築することができた。
プラスチック射出成形におけるバリ発生評価金型の開発

プラスチック射出成形品において発生するバリは、製品品質の低下を招くために問題となっている。本研究では、バリの発生しやすさを評価することが可能なバリ発生評価金型を設計・製作した。そして、本金型を用いて、各種樹脂や成形条件、金型分割面の隙間量を変化させた場合におけるバリ発生状況の計測を行った。その結果、樹脂の種類に関わらず、隙間量と保持圧力の増加に伴い、バリ長さが増加すること、また、隙間の生成開始時間が遅れるほど、バリ長さが減少することを明らかにし、バリの発生し難い最適成形条件や金型の設計、樹脂の開発を行うために有効な指針となる、バリの発生機構を提示することができた。プラスチック射出成形における成形不良の一つであるバリは、一旦発生すると、除去するための後加工が必要となるため、生産効率の低下を招き、また、金型の破損を引き起こすために深刻な問題となっている。本研究では、バリの発生しやすさが定量的に評価できるバリ発生評価金型を開発し、本金型を用いて、様々な種類の樹脂や成形条件下においてバリ発生状況の評価を行うことで、バリが発生しない最適成形条件の探索や、さらに、金型の設計、樹脂の開発を行うための指針を得ることを目的としている。平成23年度は、まず、金型内に可動ブロックを設置して、油圧シリンダを用いてこのブロックを微少量駆動させることで、成形行程中にキャビティ末端部に数十から数百μmの隙間を生成させることができるバリ発生評価金型の設計・製作を実施した。そして、本金型を用いて、汎用樹脂であるポリスチレンとポリプロピレンにおけるバリ発生状況を計測し、射出率や保持圧力などの成形条件を変化させた場合の、隙間への樹脂の流入状況を明らかにすることができた。しかし、その一方で、金型内に設置した変位センサの耐熱温度や可動ブロックの駆動機構の制約から、70°C以上の金型温度、80MPa以上の樹脂圧力条件において使用が困難であることが明らかとなった。そこで、平成24年度は、高温・高圧条件下で成形が行われているポリカーボネートやナイロンなどのエンジニアリングプラスチックのバリ発生評価に対して、本金型が適用できるように、耐熱温度の高い変位センサへの変更や、高圧条件下でも駆動できる金型構造への改良を行った。そして、改良した金型を用いて計測実験を行い、金型温度120°C、保持圧力120MPaまでの高温・高圧の成形条件下において、本金型が使用可能であることを確認した。プラスチック射出成形における成形不良の一つであるバリは、一旦発生すると、除去するための後加工が必要となるため生産効率の低下を招き、また、金型の破損を引き起こすために深刻な問題となっている。本研究では、バリの発生しやすさが定量的に評価できるバリ発生評価金型を開発し、本金型を用いて、様々な種類の樹脂や成形条件下においてバリ発生状況の評価を行うこと、バリが発生しない最適成形条件の探索や、さらに、金型の設計、樹脂の開発を行うための指針を得ることを目的としている。平成23年度は、まず、成形工程中にキャビティ末端部に数十から数百μmの隙間を生成させることができるバリ発生評価金型の設計・製作を実施した。そして、本金型を用いて、汎用樹脂であるポリスチレンとポリプロピレンにおけるバリ発生状況を計測した。しかし、その一方で、金型内に設置した変位センサの耐熱温度や可動ブロックの駆動機構の制約から、70°C以上の金型温度、80MPa以上の樹脂圧力条件において仕様が困難であることが明らかとなった。そこで、平成24年度は、高温・高圧条件下で成形が行われるエンジニアリングプラスチックのバリ発生評価に対して、本金型が適用できるように、変位センサの変更と金型の改良を行った。平成25年度は、改良したバリ発生評価金型を用いて、エンジニアリングプラスチックであるポリカーボネート、ナイロン、ポリアセタールにおける計測実験を行った。その結果、すべての樹脂において保持圧力が高く、隙間量が大きくなるほど、バリ長さが概ね増加すること、また、隙間生成開始時間が遅れるほど、バリ長さが減少することを確認した。さらに、3つの樹脂を比較をすると、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネートの順でバリが発生しにくくなることが明らかになり、樹脂の結晶化潜熱の違いが成形品の固化速度に影響を及ぼし、バリ発生状況に差異をもたらすことが示唆された。プラスチック射出成形における成形不良の一つであるバリは、一旦発生すると、除去するための後加工が必要となるために、生産効率の低下を招き、また、金型の破損や消耗を引き起こすために深刻な問題となっている。

平成23年度は、まず、金型内に可動ブロックを設置し、油圧シリンダを用いてこのブロックを微少量駆動させることで、成形工程中に、キャビティ末端部に数十から数百μmの隙間を生成させることができるバリ発生評価金型の設計および製作を実施した。本金型では、型締完了と同時に、可動側金型の後部に設置した油圧シリンダを作動させ、プランジャを突出させることで可動ブロックを金型分割面に押し付けて隙間を閉じる。その後、保圧工程中の任意のタイミングにおいてプランジャを後退させると、固定側金型に設置したバネの弾性力により、可動ブロックが押し戻されキャビティ末端部に隙間が生成する機構となっている。さらに、バリ発生は、キャビティ内の樹脂圧力の影響を受けることから、本金型では、キャビティ内に水晶圧電式樹脂圧力センサを設置し、樹脂圧力をモニターできる構造となっている。設計・製作した金型を用いて、ポリスチレンとポリプロピレンのバリ発生の評価を実施した。その結果、成形品の固化層を押し出す、あるいは、突き破って発生する二次バリは、ある一定量の隙間が生成されないと発生しないこと、また、ポリプロピレンの方が、ポリスチレンよりも二次バリが発生しやすいことなどを明らかにした。平成23年度では、バリ発生評価金型内に設置した変位センサの耐熱温度や可動ブロックの駆動機構の制約から、70°C以上の金型温度、80MPa以上の樹脂圧力条件において本金型の使用が困難であることが明らかとなった。そこで、平成24年度は、高温・高圧条件下で成形が行われているポリカーボネートやナイロンなどのエンジニアリングプラスチックのバリ発生評価に対して、本金型が適用できるように、耐熱温度の高い変位センサへの変更や、高圧条件下でも駆動できる金型構造への改良を目標に掲げていた。そこで、200°Cまでの耐熱性を有する渦電流式変位センサを新たに購入し、本センサを金型内に設置するための金型改造を行い、また、高い保持圧力が負荷されても、可動ブロックが円滑に駆動するようにバネの変更およびそれに対応した金型の改造を併せて行った。さらに、キャビティ内の樹脂温度を計測するための赤外線放射樹脂温度センサを金型内に設置した。そして、ポリカーボネートを用いて計測実験を行い、金型温度120°C、保持圧力120MPaまでの高温・高圧の成形条件下において本金型が使用可能であることを明らかにした。しかし、今年度は、ポリカーボネートによる計測実験を行うに止まり、ナイロンなどのその他のエンジニアリングプラスチックの計測データ収集を始めるまでには至らなかった。これに関しては、平成25年度に遂行を予定している。平成23年度は、バリ発生の原因となる金型分割面の隙間を、成形工程中の任意のタイミングにおいて、所定の量だけ意図的に生成させることが可能で、かつ、金型キャビティ内における樹脂の圧力状態を計測可能な、バリ発生評価金型の設計と製作を行うこと、そして、設計・製作した本金型を実際に試運転することで、本金型が予定通りに動作するかどうかを確認することまでを、当初の目標に掲げていた。これらの目標は、達成することができた。また、平成23年度は、それに加えてさらに、平成24年度に実施を計画していたポリプロピレンとポリスチレンにおいて射出率、保持圧力などの成形条件を変化させた場合の、隙間への樹脂の流入状況を明らかにするなど、当初の計画以上に進展した。
小胞体ストレス応答による生体制御の分子基盤解明

小胞体ストレスおよびその応答機構は、細胞/組織の発生・分化・成熟や機能制御に深く関わるだけでなく、疾患発症の要因として極めて重要な役割を果たしている。本研究では、小胞体ストレスセンサーから発信される様々なシグナルの詳細な解析を行い、骨における血管新生や破骨細胞の分化・成熟のメカニズムの解明に成功した。また、小胞体ストレスセンサーの一部が切り離され細胞外に分泌されることで細胞の増殖を引き起こすことも明らかにした。さらにこの分子機構を阻害するモノクローナル抗体を作成し癌細胞の増殖を抑えることにも成功した。本研究課題では、小胞体ストレスセンサーから発信される様々なシグナル経路の解析を行い、生命現象の中での小胞体ストレス応答の重要性を分子レベルで解き明かすことと、この系の破綻によって生じる慢性炎症性疾患の分子機序解明を目指している。今年度は小胞体ストレスセンサーの単純ノックアウトおよびコンディショナルノックアウトの作成と解析を通じて以下のことを明らかにした。1)軟骨細胞に発現する小胞体ストレスセンサーBBF2H7は膜内で切断された後に小胞体内腔ドメイン部分が細胞外に分泌され、ヘッジホッグおよびその受容体と3者コンプレックスを形成してヘッジホッグシグナルを活性化することを明らかにした。このカスケードは軟骨形成に必須であり、BBF2H7が欠損したマウスでは成長軟骨部分の形成が極めて悪くなることを確認した。2)大腸粘膜上皮に発現する小胞体ストレスセンサーOASISのノックアウトマウスに大腸炎を誘発させるデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を投与すると、野生型マウスに比べ大腸に出血を伴う極めて強い炎症反応が生じ、個体死を誘発した。培養細胞でこのメカニズムを解析した結果、OASIS欠損マウスの大腸粘膜杯細胞では粘液の産生と分泌が障害されていることが明らかになり、粘液分泌不全がDSS-誘導大腸炎の感受性を高めたものと考えられた。従って、感染や異物に対する大腸粘膜の保護にOASISは重要な働きを担っているものと示唆された。3)骨髄マクロファージで発現する小胞体ストレスセンサーLumanの遺伝子発現を抑制すると、マクロファージから破骨細胞への分化が障害されることがわかった。特に破骨細胞の特徴である多核巨細胞が全く認められなかったことから、Lumanは破骨細胞の多核化に重要な働きがあることがわかった。本研究課題では、小胞体ストレスセンサーから発信される様々なシグナル経路の解析を行い、生命現象の中での小胞体ストレス応答の重要性を分子レベルで解き明かすことと、この系の破綻によって生じる慢性炎症性疾患などの疾患発症の分子機序解明を目指している。今年度は以下のことを明らかにした。1)小胞体ストレスセンサーLumanは、破骨細胞の多核化のステップで細胞膜融合に関わるDC-STAMPを転写レベルで誘導すること、ならびに小胞体からゴルジ装置への移行を促進させることで細胞分化を進めていることがわかった。2)小胞体ストレスセンサーBBF2H7のプロモーターにSOX9が作用し転写制御を受けること、SOX9ーBBF2H7経路の活性化が軟骨細胞の分化に必須であることを明らかにした。3)OASISファミリーおよび小胞体ストレス関連転写因子群の結合を免疫沈降法あるいはtwo-hybrid法で調べた結果、OASISーXBP1、BBF2H7ーATF6、AIbZIPーOASIS間で直接結合することがわかった。それらの結合により転写に影響を受ける遺伝子も一部解明できた。4)褐色脂肪細胞の分化に際し、小胞体ストレス応答のひとつのブランチであるIRE1ーXBP1経路が特異的に活性化し、UCP1遺伝子の転写を促進することで細胞の機能獲得に働いていることを明らかにした。4)固形癌の多くでBBF2H7は活性化し、その小胞体内腔ドメインが細胞外に分泌されていることが明らかとなった。さらにその分泌断片は癌細胞に作用してヘッジホッグシグナルを活性化することで細胞増殖を促進させていることも解明できた。その他、小胞体ストレスセンサーの生体内での機能や疾患との関連を明らかにするため、Lumanコンデショウナルノックアウトマウスや各種トランスジェニックマウスとの交配で得られる遺伝子改変マウスの作成に成功している。1)小胞体ストレスセンサーLumanは破骨細胞の分化の過程において転写レベルで誘導され、その機能欠損は破骨細胞の多核化を障害し骨吸収能を低下させる。Lumanの結合因子としてDC-STAMPを同定し、両者が小胞体およびゴルジ膜上で結合すること、ならびにお互いが小胞体からゴルジ装置への移動を制御し合っていることを明らかにした。2)小胞体ストレスセンサーOASISがhypoxia inducible factor 1a (HIF1a)と結合し、hypoxia responsive element(HRE)に作用してHIF1aターゲット遺伝子の転写を促進していることを明らかにした。また両者により転写誘導を受けるVEGF-Aが骨形成期に血管の新生を促進することで骨の形成・成長を制御していることも証明した。3)褐色脂肪細胞がβアドレナリンなどの刺激を受け活性化する際に、小胞体ストレス応答経路のひとつであるIRE1ーXBP1経路が特異的に活性化し、UCP1遺伝子の転写を促進して熱産生を制御する仕組みを解明した。

4)膠芽腫癌患者で小胞体ストレスセンサーBBF2H7が活性化することを突き止めた。BBF2H7の小胞体内腔ドメインは細胞外に分泌されて癌細胞のヘッジホッグシグナルを活性化することで細胞増殖を促進していることも明らかにした。小胞体ストレスおよびその応答機構は、細胞/組織の発生・分化・成熟や機能制御に深く関わるだけでなく、疾患発症の要因として極めて重要な役割を果たしている。本研究では、小胞体ストレスセンサーから発信される様々なシグナルの詳細な解析を行い、骨における血管新生や破骨細胞の分化・成熟のメカニズムの解明に成功した。また、小胞体ストレスセンサーの一部が切り離され細胞外に分泌されることで細胞の増殖を引き起こすことも明らかにした。さらにこの分子機構を阻害するモノクローナル抗体を作成し癌細胞の増殖を抑えることにも成功した。本研究課題では以下の3つの主要な課題に取り組む計画である。1)小胞体ストレスセンサーの生理機能とシグナル経路、2)慢性炎症における小胞体ストレス応答の役割、3)小胞体機能調節薬開発のためのスクリーニング系構築。本年度は3年計画の2年目であった。小胞体ストレスセンサーOASIS、BBF2H7、Luman、AIbZIPの生理機能を遺伝子改変マウスの解析やマウスから得られた細胞等を用いた解析からこれまで知られていなかった新たな機能を明らかにできた。また、大腸炎や固形癌発症の際に小胞体ストレス応答が炎症の増幅や細胞増殖に働くことが明らかになり、小胞体ストレスセンサーがそれら疾患の新たな治療ターゲットになり得ることがわかった。特にBBF2H7の小胞体内腔ドメインは細胞外に分泌され癌細胞の増殖に働くことが解明できたことで、分泌されたBBF2H7の小胞体内腔ドメインの活性中心部位(ヘッジホッグおよびその受容体であるPtch1との結合部位)を認識するモノクローナル抗体は抗癌作用をもつ抗体治療薬になり得ることを示せた。27年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学これまでの成果を基盤にしてさらに小胞体ストレスセンサーおよびその下流のシグナルの詳細を解明するとともに、疾患発症との関連性を詳細に解析する。特に癌化におけるBBF2H7やAIbZIPの働きを明らかにしていくとともに、それらの機能を制御する薬物開発を目指す。その他、LumanやOASISのコンデショウナルノックアウトをはじめとする遺伝子改変マウスが前年度までに作成できているので、その解析を進め、褐色脂肪組織や中枢神経系におけるそれぞれの働きを明らかにしていく。また、新たな小胞体の機能としてmulti-vesicular body形成とexosome分泌がPERKの活性化によって生じることがプレリミナリーな実験からわかってきているので、その分子機構の詳細を明らかにする。本研究課題では以下の3つの主要な課題に取り組む。
密度が逆転したガラスの構造と特異結晶化との相関

本研究は、ガラスの密度が対応する結晶よりも大きいという、Gd2O3-MoO3-B2O3系酸化物ガラスの構造と自己微粉化という特異な結晶化挙動との相関を明らかにしたものである。B2O3をTeO2で置換したガラスにおいて、強弾性Gd2(MoO4)3結晶が生成し、検討したいずれの組成もガラスの密度は結晶より大きい。TeO2量が増えると、自己微粉化は急激に抑えられ、しかも個々の結晶粒に見られる周期的な屈折率変化も消失する。TeO2量が多いガラスでは、バルク状の結晶化ガラスが得られる。これは、B2O3の一部を結合力の弱いTeO2で置換することにより、結晶とガラス相界面で歪が大幅に緩和されるためである。本研究は、ガラスの密度が対応する結晶よりも大きいという、これまでに報告されたことのない酸化物ガラスの構造と、自己微粉化という特異な結晶化挙動を解明すること目的とする。本年度得られた結果を以下に示す。1) 21.25RE2O3-63.75MoO3-15B2O3組成(RE:希土類)のガラスの密度dは、d=4.650- 4.826 g/cm3であり、対応するRE2(MoO4)3結晶の密度d=4.4054.628 g/cm3より大きいことを再測定により実証した。2)ガラス(RE=Gd)と自己微粉化結晶化ガラスの極低温までの磁化率測定より、Gd3+イオンはクラスターなどを形成せず、いずれも均一に分散していることを明らかにした。また、希土類の種類に依存せず、ガラス転移温度はほぼ一定であった。3)ラマン散乱スペクトルより、ガラスのナノスケールでの不均一構造は、RE2O3-MoO3成分に富んだフラジャイル部分とB2O3成分に富んだストロング部分から成ることを提案した。4)自己微粉化を起こす特異な結晶化機構の解明のため、自己微粉化を起こさないガラス系の探索も行った。20Gd2O3-60MoO3-20TeO2, 21Gd2O3-63MoO3-10TeO2-6B2O3, 21Gd2O3-63MoO3-8TeO2-8B2O3, 21Gd2O3-63MoO3-6TeO2-10B2O3(GM6T10B)ガラスを検討した。特に、TeO2とB2O3の2種類のガラス形成成分を含んだGM6T10BガラスではGd2(MoO4)3結晶が単相で析出すると共に、自己微粉化が抑えられことを見出した。このガラス系は、ガラス構造と特異な結晶化挙動との相関解明に格好の物質であると期待できる。本研究は、密度が逆転したガラスのガラス構造を解明すると共に、ガラス構造と自己微粉化という特異な結晶化挙動との相関を明らかにするものである。本研究を通じ、現在のガラス構造の基本概念である不均一ナノ構造モデルに対し、一石を投じると共に、新たな展開に繋げることを目指している。この研究でのキーポイントは、RE2(MoO4)3結晶という強弾性結晶が生成する様々なガラス系を見出し、結晶化に伴う自己微粉化の有無を調べ、特異な結晶化に対する一般性や個別性を明らかにすることである。特に、自己微粉化現象は、結晶化過程でバルク(板)状のガラスが非常に微細な粉末になることであり、熱処理後の冷却過程で微粉化したのではなく、結晶化中に起きているために、その解明には実験上の困難さを伴っている。これまで、RE2O3-MoO3-B2O3系ガラスを対象にして、ガラスの基礎物性と構造を調べてきたが、新たに、TeO2とB2O3の2種類のガラス形成成分を含んだRE2O3-MoO3-TeO2-B2O3系ガラスでもRE2(MoO4)3結晶が生成し、かつ、自己微粉化現象の抑制が見出されたことは大きな進展である。本研究は、ガラスの密度が対応する結晶よりも大きいというガラスにおける極めて特異な結晶化挙動を解明すること目的とする。1) 21Gd2O3-63MoO3-(16-x)B2O3-xTeO2組成(x=0, 2, 4, 8)のガラスを作製し、Strongな挙動を示すB2O3とFragileな挙動を示すTeO2という異なったガラス形成酸化物の存在による自己微粉化挙動を検討した。いずれのガラス組成においても、結晶化により強弾性結晶Gd2(MoO4)3が生成することを明らかにした。2)TeO2量が増えると、自己微粉化は急激に抑えられ、特に、x=8の組成のガラスでは、自己微粉化が起きず、バルク状の結晶化ガラスが得られることを見出した。3)自己微粉化した結晶は三角錐状の形状と、屈折率が周期的に変化するという現象を示すが、TeO2量が増えると、この屈折率の周期的変化も抑えられることを見出した。また、熱処理温度が高くなると、周期的な屈折率変化が消失することを明らかにした。4)自己微粉化は、結晶と残存ガラス相との界面で巨大な歪が生じるためであり、その歪がいかに緩和されるかで、自己微粉化の挙動が大きく異なる。

B2O3の一部をTeO2で置換することは、ガラス構造に結合力の弱いTe-O結合を導入することを意味しており、また、高温での熱処理は、粘度の低下(流動性の増大)を招き、これらのガラス構造および結合状態の変化で、結晶とガラス相界面での歪が大幅に緩和され、自己微粉化が抑えられたと結論した。5)強弾性結晶Gd2(MoO4)3での屈折率の周期的変化は、歪を解消するために結晶のc-軸が結晶成長方向に沿って回転するためにと考えられ、歪の緩和、すなわち、自己微粉化と密接に関連していることを提案した。6)本研究により、本ガラス系での特異な結晶化挙動の解明に成功した。本研究は、ガラスの密度が対応する結晶よりも大きいという、Gd2O3-MoO3-B2O3系酸化物ガラスの構造と自己微粉化という特異な結晶化挙動との相関を明らかにしたものである。B2O3をTeO2で置換したガラスにおいて、強弾性Gd2(MoO4)3結晶が生成し、検討したいずれの組成もガラスの密度は結晶より大きい。TeO2量が増えると、自己微粉化は急激に抑えられ、しかも個々の結晶粒に見られる周期的な屈折率変化も消失する。TeO2量が多いガラスでは、バルク状の結晶化ガラスが得られる。これは、B2O3の一部を結合力の弱いTeO2で置換することにより、結晶とガラス相界面で歪が大幅に緩和されるためである。これまでの研究おいて、TeO2とB2O3の2種類のガラス形成成分を含んだ21Gd2O3-63MoO3-6TeO2-10B2O3ガラスにおいてGd2(MoO4)3結晶が単相で析出すると共に、自己微粉化が抑えられという知見は、本研究の目的であるガラス構造と特異な結晶化挙動との相関解明に重要な意味を持っている。今後は、21.25RE2O3-63.75MoO3-15B2O3ガラスと21Gd2O3-63MoO3-6TeO2-10B2O3ガラスの種々の物性、ガラス構造、結晶化挙動の比較検討を重点的に検討する計画である。具体的には、新規に開発した21Gd2O3-63MoO3-6TeO2-10B2O3ガラスの基本物性の精密測定(密度/屈折率/ヤング率測定)と原子(イオン)パッキング状態の解析、ラマン散乱スペクトル/希土類イオンの蛍光スペクトル測定によるガラス構造解析を行う。また、示差走査熱量計(DSC)及び光学顕微鏡観察による結晶成長速度の決定、複屈折イメージング測定による結晶形態と結晶成長方位の関係を明らかにする。さらに、レーザー誘起結晶化によるGd2(MoO4)3結晶のパターニングを行い、特異な結晶成長に対するガラス組成の影響についても調べる計画である。無機材料工学本研究は、ガラスの結晶化過程における自己微粉化現象の解明が大きな目的であるが、研究過程において、偶然に、自己微粉化現象を起こさない結晶化プロセスを発見した。強弾性結晶からなる、バルク状の結晶化ガラスの作製は世界で初めてであり、新たな実験と学会発表を次年度に追加することにした。助成金の一部を、次年度の追加実験等に使用計画に変更した。自己微粉化現象を起こさないガラスの結晶化プロセスの詳細な実験と得られたバルク状結晶化ガラスの微細構造と光学的および機械的特性を調べる。新たなガラス試料の作製、走査型電子顕微鏡による微細構造観察、ビッカース硬度測定、成果発表旅費に使用する。
発達過程で聴覚を獲得するメカニズムに関する生理学的・分子生物学的研究

本研究では動物が発達段階で聴覚を獲得するメカニズムの理解を目的とした.モデル脊椎動物のゼブラフィッシュを対象に生理学的・分子生理学的および薬理学的・数理学的手法を用いて解析し,以下の成果を得た.音の受容に関しては,微弱な音振動を受容する上で耳石という細胞装置の重要性を明らかにした.音の特徴抽出に関しては,後脳の分節に繰り返される形態学的に相同な網様体脊髄ニューロン群が同じように聴覚入力を受けながら,発達初期に興奮性を変化させることを明らかにした.そのなかで,マウスナー細胞は2種類の低閾値型カリウムチャネルを特異的に組み合わせて発現し,音の開始時をコードする特性を獲得することを見出した.モデル脊椎動物であるゼブラフィッシュを研究対象にして、聴覚獲得に関わる末梢から中枢にいたる経路の機能的な発達に関して、以下のような知見を得た。1.胚および仔魚の内耳には、形態の良く似た2つの耳石器官が存在するが、球形嚢(S)は聴覚、卵形嚢(U)は平衡感覚を受容する。両者の違いの一つは耳石の大きさで、Sの耳石がUより数倍大きい。U耳石を顕微操作により大きくすると、Uの有毛細胞も音を受容することが可能となり、わずかな物理量の差が音受容の獲得に重要であることを明らかにした。2.内耳から中枢に信号を伝える第VIII神経にも、Sに接続するVIIIp神経とUに接続するVIIIa神経がある。それぞれの音刺激に対する応答を比較すると、VIIIp神経は音の位相に一致して発火するが、U耳石を大きくして音応答を示すVIIIa神経は音の位相にロックせずに発火することを見出した。さらにVIIIp神経は脱分極の開始時のみに発火するのに対して、VIIIa神経は脱分極の大きさに応じて発火頻度で連続発火することを明らかにし、両者の膜特性に差があることを示唆した。3.聴覚入力を受ける後脳の網様体脊髄路(RS)ニューロンの中でマウスナー(M)細胞は発生初期には他のRSニューロン群と同じように連続発火を示すが、ゼブラフィッシュが聴覚に応答し始める受精後3日以降発火特性を大きく変えることを見出した。その分子基盤には2つの低閾値型カリウムチャネル(Kv1.1とKv1.7)の発現が重要であることを明らかにした。硬骨魚の後脳分節に繰り返される網様体脊髄路ニューロン群が,発生直後は同じような興奮性を示しながら,発達とともに異なる興奮性を示す仕組みを調べてきた.対象としては,網様体脊髄路ニューロン群の中で最も巨大で逃避運動を駆動するマウスナー(M)細胞とその形態学的相同ニューロンの発火特性を調べてきた.これまでに,M細胞の特有の単発発火特性はM細胞に低閾値型カリウムチャネルKv1.1の発現が必要でることを見出した(J. Neurophysiol. 2014).M細胞の単発発火の達成には,もうひとつの低閾値型カリウムチャネルKv7.4の発現と,M細胞にしかない反回性抑制回路の形成がキィであることを今年度見出し,詳細に解析した.Kv7.4の発現過程とKv7.4チャネルの電気生理学的性質を解析し,さらにCRISPR-Cas9システムによりKv7.4遺伝子欠損個体を作成した.反回性抑制回路については,これまで不明であった介在ニューロンが後脳に繰り返されるT型網様体ニューロンの一部であることを見出した.2つの低閾値型カリウムチャネルがM細胞の単発発火特性に果たす役割については,論文にまとめ投稿する段階に至った.網様体脊髄路ニューロン群の中でM細胞だけが単発発火するキィとなるメカニズムとして,ニューロン自身の膜特性としては2つの低閾値型カリウムチャネルの寄与を十分に理解し,論文のまとめる段階に至った.また,興奮性を決めるもうひとつの局所回路の寄与については,介在ニューロンをほぼ同定できた.本研究は、発達過程で聴覚を獲得し、音情報の特徴抽出をする神経基盤に関して、生理学的・分子生物学的研究を行うことを目的とし、以下の成果を得た。1.ゼブラフィッシュ仔魚が刺激音から素早く逃げる逃避運動は、後脳に左右一対存在するマウスナー細胞(M細胞)によって駆動されるが、逃避運動を起こす閾値以下の音刺激を繰り返し与えると、刺激音に対するM細胞の活動が抑圧され、逃避運動が起こらなくなることを、M細胞のカルシウム・イメージングと逃避運動の同時計測から見出した。興味深いことに抑圧の持続時間はキンギョ成魚と大きく異なり、可塑性の発達過程を示唆した。これらの成果を国際誌に発表した。2.M細胞が音刺激のオンセットに単一の活動電位を出す性質は、M細胞と形態学的に相同な網様体脊髄路ニューロンが連続発火するのと大きく異っているが、その性質は主にM細胞に特有に発現する二種類の低閾値型チャネルで説明される。これまでに見出されたKv1.1チャネルに加えて、Kv7.4チャネルが重要な働きをすることを、薬理学的・分子生物学的実験と数理モデルで証明した。数理モデルではNEURONシミュレーターを用いて、相同ニューロンのもつ連続発火特性にKv1.1とその補助分子Kvb2およびKv7.4チャネルをある条件で加えるだけで、M細胞の単発発火特性の獲得を説明できることを示した。この結果をまとめて論文を作成し、投稿中である。

3.M細胞の発火特性は局所回路によっても強く制御され、なかでもM細胞自身を抑制する反回性抑制回路と反対側のM細胞を抑制する相反性抑制回路が重要である。後脳分節に繰り返される網様体脊髄路ニューロン群の尾側に並ぶT型網様体ニューロン群のうち、吻側の二対が2つの抑制回路の介在ニューロンとして重要であることを、ニューロンの破壊効果、ダブル・ホールセル記録およびカルシウム・イメージングで見出した。本研究では動物が発達段階で聴覚を獲得するメカニズムの理解を目的とした.モデル脊椎動物のゼブラフィッシュを対象に生理学的・分子生理学的および薬理学的・数理学的手法を用いて解析し,以下の成果を得た.音の受容に関しては,微弱な音振動を受容する上で耳石という細胞装置の重要性を明らかにした.音の特徴抽出に関しては,後脳の分節に繰り返される形態学的に相同な網様体脊髄ニューロン群が同じように聴覚入力を受けながら,発達初期に興奮性を変化させることを明らかにした.そのなかで,マウスナー細胞は2種類の低閾値型カリウムチャネルを特異的に組み合わせて発現し,音の開始時をコードする特性を獲得することを見出した.発達期のゼブラフィッシュ内耳に存在する2つの耳石器官が、形態的には良く似ていながら、聴覚と平衡感覚という全く異なるモダリティの刺激を受容するメカニズムや、中枢に信号を送る過程でも伝達特性の違いを示すことを明らかにした。聴覚入力の際立った特徴抽出ニューロンであるマウスナー細胞の興奮性を左右する2つの低閾値型カリウムチャネルを同定し、それでほぼ完全にマウスナー細胞の特異的な単発発火特性が説明できることを示した。M細胞の特異的な興奮性における2つの低閾値型カリウムチャネルの異なる役割に関する論文については,高いクォリティの英文科学誌に掲載する.8種類あるT型網様体ニューロンのうちM細胞自身の反回性抑制回路を中継するものと,われわれが見出したM細胞と他の網様体脊髄路ニューロン群との機能的モチーフ回路( J. Neurosci. 2014)を中継するものの違いを解析し,T型網様体ニューロンについても繰り返し構造の重要性を見出したい.27年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学1.VIIIp神経とVIIIa神経の異なる発火特性の分子基盤をカリウムチャネルを中心に調べる2.発達過程における低閾値型Kv7.4チャネルの発現とM細胞の発火特性に果たす役割を解析し、論文にまとめる。27年度が最終年度であるため、記入しない。
調理加工品における融点の異なる砂糖の特性とその生成メカニズムの探索

WHOが砂糖税を推奨するなど、現代において砂糖は健康の敵とされている。砂糖の使用を減らすため、砂糖に代わる新甘味料の研究は多々行われているが、代替は一部である。なぜなら、砂糖には甘みをつけるだけでなく菓子類のテクスチャー形成など食品加工上重要な働きがあるからである。砂糖商品のうちで、グラニュ糖やザラメ糖は不純物量が非常に少なく、純度99.9%以上と試薬並みに純度が高いので、融点が異なるものがあり加熱熔融特性に差異があることは認識されずにいる。しかし現実には、その加熱熔融特性は異なり、加熱による熔融や分解、着色度などに差異があるため食品加工上の利用に困難が生じている。そこで、焼きメレンゲ、グレーズ、パン、餡等を調製して、その焼き色や乾燥状態、還元糖の生成などの差異について調べた。また、融点の異なる砂糖の特性を把握するため、自動融点測定装置での測定を中心として、昇温時間を変化させて融点測定を行った。融点の異なる砂糖の特性を把握するため、自動融点測定装置での測定を中心として、昇温時間を変化させて融点測定を行った。また、砂糖の差異が調理品に及ぼす影響を調べた。今後の研究の推進方策としては、融点の異なる砂糖を用いた調理加工品における砂糖の影響をさらに明らかにするために、調理品の成分分析とテクスチャー解析等を行う。さらに、砂糖の加熱熔融特性を決定する因子を探るため、旋光度や水分の測定を進める。また、融点の異なる砂糖が生成するメカニズムを探索するために、研究分担者の協力を得て、融点の異なる砂糖の構造の違いを見出すよう解析を試みる。世界保健機関(WHO)が世界的に増加傾向にある肥満や糖尿病への対策として、砂糖を多く含む清涼飲料水への課税強化を各国に呼び掛けるなど、砂糖は健康に悪いものと捉えられている。しかし、砂糖は人類が長く使用してきた甘味料であり、食品に甘味をつけるだけでなく、ラジカル補足活性減少抑制効果も認められ、食品の保湿性の向上、デンプンの老化抑制、脂質の酸化抑制、微生物の繁殖抑制、離しょう防止、肉質軟化、保香性向上などの働きが食品中でさまざまに利用されており、菓子類のテクスチャー形成においてもなくてはならないものとなっている。一方、精糖技術の進歩により、今までに存在しなかった融点の異なる砂糖が流通しているが、その事実はほとんど認識されておらず、砂糖そのものの研究は進展していない。これらの特性と生成のメカニズムが解明できれば、食品加工上有意義と考えられるので、これらの特性と生成のメカニズムの解明を目的として研究を行うこととした。平成29年度は、自動融点測定装置MP70 (メトラー・トレド株式会社)を用い、精糖会社や工場および精製日の異なるグラニュ糖35種類および双目糖15種類、摩砕グラニュ糖4種類、粉糖4種類、粉砕糖4種類計62種類の砂糖の融点を測定した。自動融点測定装置による測定では、融点の測定値の再現性が高く、測定者による変動が少ないことから、あらゆるスクロース結晶の加熱熔融特性を検証する際に基礎となる測定値が得られる。測定に際しては、その熔融状況を動画により詳細に観察した。その結果、グラニュ糖においてその熔融特性をいくつかのグループに分類できる可能性が示唆された。この内容は学会発表により公表した。また、融点の大きく異なる2種のグラニュ糖を用いて調製したキャンディおよびカラメルソースを用いHPLC分析、官能評価等を行った結果を学会誌に投稿し、掲載された。グラニュ糖の加熱熔融特性による分類の可能性も示唆されるなど新たな展開もあるため、おおむね順調に進展しているといえる。しかしながら、融点の異なるグラニュ糖が生じるメカニズムの解明という点では、現在試行中であり、軌道に乗せるところまではいっていないことから、やや遅れているとした。融点の測定値の再現性が高く、測定者による変動が少ない自動融点測定装置による62種類の砂糖の融点測定により、グラニュ糖においてその熔融特性をいくつかのグループに分類できる可能性が示唆された。この分類の条件となる実験結果をさらに組み合わせ、多変量解析の技法を用いて熔融特性に応じたグラニュ糖の分類を試みる予定である。

また、クッキーや焼きメレンゲといった焼き菓子における砂糖の影響についても現在の実験をさらに進め、食品加工上役立つデータとする予定である。今後の研究の推進方策としては、融点の異なる砂糖を用いた調理加工品における砂糖の影響をさらに明らかにするために、調理品の成分分析とテクスチャー解析等を行う。さらに、砂糖の加熱熔融特性を決定する因子を探るため、旋光度や水分の測定を進める。また、融点の異なる砂糖が生成するメカニズムを探索するために、研究分担者の協力を得て、融点の異なる砂糖の構造の違いを見出すよう解析を試みる。当初から予定していた砂糖の構造解析のための軟X線吸収分光法に2018年度までは着手できずにいたが、2019年度に遂行するため。
マウス肝切除モデルにおけるcDNAマイクロアレイを用いた遺伝子解析

【背景】肝悪性腫瘍の治療において、許容肝切除量を増大させ、治癒切除率の向上、術後肝不全の抑制、ひいては予後の改善を得るために、過大肝切除後の肝不全機構を解明し、その対策を開発する事が重要である。マウスでは70%肝切除モデルは肝再生モデルとして確立されており、それをノックアウトマウスに応用するなどして様々な肝再生の機序解明のための研究がなされている。しかしながら、手技的に困難なこともあり、マウスにおいては致死的な肝切除モデルは確立されていない。【目的】今回、私たちは、C57BL/6J雄生8週齢マウスを用い、マウス90%肝切除モデルを過大肝切除モデルとして作成した。さらに、肝切除後の肝不全と肝再生の機構を遺伝子発現レベルで解明し、過大肝切除後肝不全の予防対策を開発するために、肝再生モデルとして70%肝切除モデルと過大肝切除モデルとして90%肝切除モデルを用いマイクロアレイを用いた解析を行った。【結果】90%肝切除モデルは、全例、死亡し、過大肝切除による致死モデルとして確立することができた。そして、マイクロアレイにおいて両モデルは、遺伝子発現パターンが異なり、90%肝切除モデルにおいては、肝再生に関連する遺伝子群の低発現が認められ、さらに、代謝経路のうち特に糖代謝経路の障害が認められ、再生機構に抑制が生じていると考えられた。マイクロアレイで抽出された遺伝子群のうち、いくつかのものに関しては、RT-PCRでも同様の結果が得られ、マイクロアレイを用いた今回の検討の信頼性が確認された。さらに詳細については、現在、検討中である。また、肝再生に重要な因子のであるIL-6やTNF-alpha receptorのノックアウトマウスを用いた肝切除モデルの作成を行い、正常のマウスと比較して、肝再生の遅延が認められることを、確認し、マイクロアレイを用い、遺伝子発現解析を行い、肝再生の遅延に関係する遺伝子群を検討中である【今後の展望】ノックアウトマウスを用いて、マイクロアレイによる、詳細な遺伝子発現解析を行う予定である。【目的】マウスの70%肝切除モデル(70%PHx model)と90%肝切除モデル(90%PHx model)の作成し、cDNA microarrayを用いて残存肝の経時的遺伝子発現プロファイルを解析し、過大肝切除後の肝不全発生機序を明らかにする。【対象と方法】対象としてC57BL/6J、8週齢雄性マウスを用いた。1:肝左葉と正中葉を切除した70%PHx modelと、さらに右葉を切除した90%PHx modelを作成し生存期間、生化学検査所見を検討した。2:70%、90%PHx modelと対照として開腹肝脱転のみを行ったsham model(control)を作成し、残存肝を術後0.5、1、3、5、10時間後に採取した。肝組織よりtRNAを抽出し、cDNAに逆転写、Cy dyeでlabelingした後、RIKEN mouse cDNA microarrayにhybridizeし、各々のmRNA発現を比較検討した。【結果】1:70%PHx modelの1週間生存率は100%であった。90%PHx modelの平均生存期間は約20時間であり、1週間生存率0%であった。70%PHx modelのT-bilは、術後1、3、5、10時間後でそれぞれ平均0.4、1.3、0.6、0.3mg/dlで術後3時間後に最高値を示し、その後、低下した。