hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血液悪性腫瘍のリン酸化蛋白質発現プロファイルシステムの構築

まず、第一項目目の「腫瘍患者組織・細胞の抗リン酸化蛋白質モノクローナル抗体との反応性の検討」では腫瘍組織について、全600種の抗リン酸化蛋白質モノクローナル抗体による免疫組織染色を実施した。次に、第二項目目の「抗リン酸化蛋白質モノクローナル抗体の特異性の同定」では免疫沈降法と二次元電気泳動法を組み合わせた特異性の同定方法の条件を完成した。また平成23年度の実施内容を一部変更した内容として、反応の強度をグレードとして示さず、「陽性」と「陰性」のみとし、それぞれを「1」と「0」として表すことに変更した。それに伴い正準判別分析の再計算を実施した。さらに、抗リン酸化蛋白質モノクローナル抗体と白血病細胞株の反応性を正確に分類するために白血病細胞株の表面抗原、遺伝子、染色体型や薬剤耐性などを検討し、詳細に分類するための計画を策定し、その一部を実施した。以上のことから、当初の予定実施項目に加えて追加した検討項目があることを考慮すると達成度は「やや遅れている」と考えられる。抗リン酸化蛋白質モノクローナル抗体と白血病細胞株の反応性からリン酸化蛋白質発現プロファイルを正確に分類するために、白血病細胞株の表面抗原、遺伝子、染色体型や薬剤耐性などを検討することから、検討事項が当初の計画より増加した。この検討項目の完全実施に努力したい。平成23年度において大学経理との連絡が十分でなく、研究費の使用開始が大幅に遅れたことにより、平成23年度の研究費70万円ほどが繰り越された。今後は大学経理と十分連絡を取り、研究実施に支障が無いよう配慮する。また、当初の予定より検討項目を増やしたことから、平成24年度に予定していた人件費・謝金を物品費にあて、追加検討項目に必要な試薬・物品等を購入する予定である。
民主政アテナイの演説文化：法廷における実践的修辞戦略に関する総合的研究

平成30年度は、昨年度までの研究蓄積を元に、さらに研究を進展させ、古典期アテナイの法廷における演説の性質、説得技術の特性をいっそう明らかにした。代表者佐藤は、演説者と観衆の関わり合いについて、野次の利用、鎮静化、対処といった観点から分析を進め、法廷弁論、民会演説、それぞれの特性について明らかにした。分担者葛西は、私的訴訟で用いられる用語の専門性が、民衆説得にいかに寄与したかについて検討を進めた。同齊藤は、宗教儀礼に関する観念、言説と遺産相続裁判との関連性について、具体的な特性を明らかにした。同上野は、イソクラテスの論証のあり方と法廷弁論の説得のあり方の異同について、独自の理解を明らかにした。さらに研究協力者桜井万里子がジェンダーに関する言説、レトリックに関する研究を進めたほか、同宮崎亮は、蓋然性に基づく議論の修辞的意義について、社会的慣行との関係から分析を進め、同橋本資久が古典期アテーナイの顕彰決議と修辞の関係を分析した。8月に佐藤は渡英し、オックスフォード大学、ケンブリッジ大学、ロンドン大学で資料調査と現地研究者との意見交換を行った。9月には関連する研究プロジェクトと合同で古代地中海世界の知的文化に関する国際シンポジウムを開催した。この際、海外の研究協力者Vlassopoulos(Creta)などを招聘し、佐藤や桜井も上記の研究に関する口頭報告を行った。10月には、齊藤を除くメンバー全員が東京大学に集まり、研究報告及び意見交換会を開いた。11月には、古代ギリシア文化研究所研究集会において、齊藤、橋本が研究報告を行い、意見交換を行った。3月には、Canevaro博士(Edinburgh)を招聘し、研究会、講演会を開いて、意見交換を行った。このほか、それぞれが中小の研究会などで口頭報告を行ったほか、それぞれが著書や論文などにより個々に各自の分析をまとめて、刊行した。代表者、分担者、研究協力者の研究は、着実に進展しており、それぞれが口頭報告や論文、著書によって成果を発表している。これに加えて、代表者佐藤は、先行して研究を進めていたこともあり、国際学会での発表を複数行い、すでに関連の個別論文(共著書収録)を発表することができている。また佐藤に関しては、当初予定していた法廷弁論における観客の利用の問題から、さらに法廷弁論と民会演説との関係性にまで分析が進んでいる。上野もまた、分析が当初の予定より進み、分析対象を予定よりも広げ、イソクラテス、プラトンなども視野に入ってきているおり、個別の論点について論文も発表している。海外からの研究者も、招聘予定は1名のみだったものが、2名を招聘することができ、若手研究者も交えた意見交換、研究発表を行うことができた。これらの機会を通じて、予定以上に当該の研究に対する理解を深めることができた。2019年度に予定している日本西洋史学会小シンポジウム(静岡大学)での報告パネルの準備については、現段階で十分に整っており、これに加え、2020年度にロンドンで開催する予定の国際シンポジウムに関しても、すでに国内外の報告者の調整が進み、研究協力者との間で共通論題について検討を行い、会場確保なども済ませている。総じて、本研究計画は、当初の予定よりも幾分研究が進展していると評価できる。今後も、予定通り研究を進めていく。ただし、佐藤、上野はそれぞれ上記のように研究対象を広げることで、法廷弁論におけるレトリックの特性をより多角的に明らかにしてゆく。また今年度は、5月に行われる日本西洋史学会小シンポジウムで本プロジェクトのメンバーによる報告会を行い、フロア参加者からもフィードバックを得て、個々の研究を深化させるとともに、研究全体の意義についても検討してゆく。89月には、佐藤が齊藤とともにイギリスおよびギリシアにわたり、海外の研究協力者と意見交換を行い、とくに宗教をめぐる近年の研究動向をフォローしながら、法廷弁論における宗教的言辞の修辞的機能について分析を深めてゆく。佐藤は、研究全体の総括をより大きな歴史的、学術的コンテクストに位置づけるために、複数の国際学会(ISHR Twenty-Second Biennial Conference他)において報告を行い、国内外の専門研究者といっそうの意見交換を図るとともに、行動経済学や民主主義理論など、新しい観点からも本研究計画の位置付けを再検討する。葛西、吉田も夏季に1ヶ月程度、それぞれイギリス、ドイツに渡航し、現地の研究協力者と意見交換を図る。10月には国内の研究者全員が集まって、例年通りメンバー全員による研究会を開催し、意見交換を図るとともに、2020年9月に予定している国際シンポジウムのための打ち合わせを行う。年度末までに1名の研究協力者を海外から招聘し、研究会を開催し、本プロジェクトメンバーとの意見交換を行う。本年度はまず先行研究の状況を把握して、代表者、分担者、協力者間で情報共有を図った。このために秋に東京大学で行った全体集会を始め、数度に渡り研究打ち合わせと意見交換を行った。とりわけ研究が先行して進展している代表者に関しては、法廷弁論、民会弁論における野次、喝采の修辞的利用について検討し、演説を行う場や立場などに応じて洗練された用法があることを明らかにして、国内の研究会や学会、さらに国際学会で複数回発表をした。また法廷での論証に用いられる証言についても検討し、論証以外の心理的影響などを考慮した修辞的用法があることを明らかにした。この点についてはやはり国際学会で発表をしている。代表者はこのほかに、夏期に渡欧して資料調査を行うとともに海外の研究協力者と意見交換を行い、最終年度に計画している国際学術研究集会の開催に向け、具体的な打ち合わせを開始した。

分担者および協力者は、代表者との意見交換を重ね、それぞれの分担のなかで先行研究、関連文献の調査を進めた。上野はデモステネスに加え関連するプラトーンの作品も検討にくわえて、修辞のありようを多角的に検討している。上野はまた、代表者とともに夏期にギリシアを訪ね、海外の研究者との意見交換を行った。齋藤はデモステネスを中心に宗教関連の修辞ヒエラ・ホシアの関係が弁論のジャンルごとにいかに利用されたかについて検討を進めているほか、関連の研究を学会発表し、論文にまとめた。吉田はギリシアのレトリックとラテンのレトリックについて分析を進め、関連するトピックで学会発表をしている。葛西はデモステネスを中心として法制度とレトリックの関係について分析を進め、桜井はデモステネスを中心として女性、ジェンダーに関わるレトリックの分析を進めて、関連のテーマについて図書(共著)を発表した。現在のところ、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。分担者については、体調不良から学会発表や論文、著書など目に見える成果にまで到達しなかったケースもあった。しかしそのケースでも、年間を通してみれば先行研究や関連史料について十分な調査・分析を進めているため、研究計画全体から見てさほど遅滞というほどではない。またその他多くの分担者・協力者に関しては、やはり研究初年度であるため先行研究の把握と関連史料の基礎的な情報整理に傾注してきた。このため具体的な成果にまで到達したケースは必ずしも多いとは言えないが、口頭発表などで一定の成果をあげていることから、初年度としてはおおむね順調な進捗状況と言えるだろう。代表者に関しては、先行してこの研究テーマを調査していたため、個々のテーマについて国内外で複数の学会発表を行い、それらについてはすでに活字化の作業も進めており、当初の予定をかなり超えるペースで担当分の研究を進めていると評価できると思われる。また、予定通り、夏期に渡欧し、史料調査を行うとともに、海外の研究協力者と打ち合わせを重ね、次年度以降の招聘や、最終年度に予定している国際学会開催に向けた協議も順調にこなしており、総じて、初年度としてはおおむね順調に進展していると評価した。平成30年度は、昨年度までの研究蓄積を元に、さらに研究を進展させ、古典期アテナイの法廷における演説の性質、説得技術の特性をいっそう明らかにした。代表者佐藤は、演説者と観衆の関わり合いについて、野次の利用、鎮静化、対処といった観点から分析を進め、法廷弁論、民会演説、それぞれの特性について明らかにした。分担者葛西は、私的訴訟で用いられる用語の専門性が、民衆説得にいかに寄与したかについて検討を進めた。同齊藤は、宗教儀礼に関する観念、言説と遺産相続裁判との関連性について、具体的な特性を明らかにした。同上野は、イソクラテスの論証のあり方と法廷弁論の説得のあり方の異同について、独自の理解を明らかにした。さらに研究協力者桜井万里子がジェンダーに関する言説、レトリックに関する研究を進めたほか、同宮崎
人体細胞形質膜への輸送体の導入とその細胞培養法

細胞は生体膜によって囲まれ、膜は必要な物質のみを選択的にとり込む。従って培養細胞でも、外の培養液を変えることによって、細胞内部の状態をかえることはむずかしい。そこで、細胞のエネルギー状態を調節する方法を確立するのが目的である。一つの方法としては、酸化的リン酸化欠損株の分離を試みた。もう一つの方法としては、遺伝子操作によって、人工的な輸送体を生体膜へ組み込むことである。今回は、ADP/ATP交換輸送体とレトロウイルス外皮タンパク(形質膜タンパク)を融合させ、形質膜へ組み込ませようとした。得られた結果は、以下のようである。1)ATP濃度を検出する方法として、好熱菌プロトンATPアーゼをトランジスターに接続し、ATPセンサーを作製した。2)シトクロム酸化酵素欠損株をミトコンドリア脳筋症患者より分離確立した。この細胞はグルコースをピルビン酸に変えると生育できず培養液で内部状態を制御できた。3)ピルビン酸脱水素酸素欠損症患者より、本酵素欠損株を得た。さらに、遺伝子をクローン化し、遺伝的特性を同定した。4)ヒト白血病細胞HL60をレチノールで処理すると、ミトコンドリアが萎縮し、機能が失なわれることがわかった。その時、核にコードされるミトコンドリアタンパクの遺伝子群の発現が抑制されていた。5)ヒトADP/ATP交換輸送体CDNAをクローン化し、塩基配列を決定した。6)ADP/ATP交換輸送体CDNAをレトロウイルス外皮タンパク遺伝子と融合させ、SV40プロモーターの下流に接続し、織維芽細胞に導入したが不安定であった。そこで薬剤耐性遺伝子を同じプラスミド上に接続し、再度導入を試みている途中である。人体細胞は、形質細胞によって細胞外液と隔てられている。特定の物質を細胞内に人為的に自由に加えたり、あるいは細胞内産物を細胞外へ取り出すことを可能にするのが本研究の目的である。ミトコンドリア内膜に局在しているATP輸送体を培養細胞内で発現させ、しかも形質膜へ組み込み、ATPを細胞外液から取り入れさせるために次の事柄を研究計画に従って達成した。1.ATP輸送体遺伝子の塩基配列を一部決定した。2.ATP輸送体遺伝子とレトロウイルス外皮タンパク遺伝子を融合した。レトロウイルス外皮タンパクは形質膜に局在するからである。3.接合部位の塩基配列を決定し、タンパクの発現に支障がないことを確認した。4.この融合遺伝子をカルシウム沈殿法により、マウスL-細胞に導入し発現させた。5ATP輸送体レトロウイルス外皮タンパク融合遺伝子を発現する細胞をクローン化した。6.ATP輸送体の活性を測るために、HPLC(高速液体クロマト)を用いて、ATP、ADPの定量法を確立した。7.ATP輸送体の形質膜上の活性を測定し、予備的には活性があるらしい感触を得た。8.培養細胞から2ATP、ADP+AMPの反応を触媒するアデニレートキナーゼの活性が予想より大きいことがわかったので、その阻害剤を用いてATP輸送体の活性を明瞭にしようと努めている。以上のように、研究計画の大部分は達成できた。エネルギー源であるATPを細胞外からとり込み生育する細胞を人為的に作製するために、ミトコンドリア内膜タンパクであるADP/ATP交換輸送体の遺伝子を変換して、細胞内へ導入することによって目的の達成に努めたが、以下の二点から困難であることが判明した。(2)ミトコンドリアDNAの欠損動物細胞株の樹立の報告があり、酸化的リン酸化なしに、培養細胞は生育しうること。

そこで、本年度は、細胞内エネルギー状態の変動と細胞内応答を明らかにする本来の目的を達成する別の系として、酸化的リン酸化欠損株の樹立を試み、以下の三つの系を確立し、本来の目的は達成した。(1)シトクロム酸化酵素欠損株ーミトコンドリアミオパチー患者より得た生検筋芽細胞をガンウイルスSV40DNAで形質転換し、永続的な培養を可能にした。その細胞をクローン化し、シトクロム酸化酵素の活性染色により、本酵素活性を欠く細胞株を樹立した。(2)ピルビン酸脱水素酵素(POH)欠損株ーPDH欠損症の患者よりリンパ球を分離し、Epstain-Barrウイルスを感染させ、形質転換した。この細胞株より、PDH αサブユニットのcDNAをクローン化し、4塩基の欠失を明らかにし、遺伝的特性を明確にした。(3)ミトコンドリアの萎縮した細胞株ーヒト白血病細胞HL60はレケノール酸により顆粒球状へ分化し、レチノールでは分化を誘導しないが、レチノールにより、核にコードされるミトコンドリアタンパクの遺伝子発現が抑えられ、ミトコンドリアは萎縮し、機能を失なった。以上の三つの系ではいずれもピルビン酸のみでは生育できず、グルコース濃度によって細胞内エネルギー量を調節できた。
口腔細菌が誘発する炎症性腸炎悪化における病原メカニズムの解明と高リスク株の特定

う蝕の原因菌であるStreptococcus mutansは、血液中に侵入し病原性を示すことがあると知られている。本研究では、マウス腸炎モデルを用いた分析等によってS. mutansの炎症性腸疾患に及ぼす影響を検討した結果、S. mutansは何らかの理由で血液中に侵入すると、菌体表層のコラーゲン結合タンパクにより肝臓組織に局在し、各種サイトカインの分泌を誘導することで、腸炎の悪化が生じることが示された。また、Streptococcus sanguinisのような他の口腔レンサ細菌でも同様に腸炎悪化を惹起する可能性が示唆された。S.mutans TW295株が腸炎に及ぼす影響を、in vitroおよび動物モデルで検討するとともに、陽炎患者の口腔検体を用いて検討した。その結果、マウス腸炎モデルにおいて,TW295株を頸静脈より感染させると腸炎の悪化を生じたが、PBSの投与およびMT8148株の感染では同様の現象が生じなかった。また、腸炎の悪化を誘発するためには、1x10^5CFU以上の菌量が血液中に侵入することが必要であり、同量またはそれ以上の菌を経口感染させても悪化は生じなかった。血滴型多糖抗原におけるラムノースポリマーからなる主骨格に結合するグルコースポリマーを欠失しているTW295株は、標準株のMT8148株と比べて抗原性が低下しており、多型核白血球による貧食作用に抵抗性を示した。また、マウス腸炎モデルにおいて、頸静脈より感染させたTW295株は、その菌体表層にあるCnmタンパクの作用によって、より有意に肝臓実質細胞に取り込まれた。マウス腸炎モデルにおいて、TW295株を取り込んだ肝臓実質細胞は、IFN-γを産生し、αAGPおよびアミロイドA1といったタンパクにより炎症反応を増幅させることで生じた免疫機構の不均衡が、腸炎の悪化につながる可能性が示唆された。腸炎患者の口腔内に存在するTW295株のような白血球貪食能が低くCnmタンパクを保有するS.mutansの割合は、健常者の割合より有意に高かった。また、腸炎患者より分離したS.mutansにおける腸炎モデルにおける病原性を調べると腸炎の悪化傾向が認められた。以上の結果は、TW295株のような白血球貪食能が低くCnmタンパクを保有するS.mutansが血液中に侵入すると、腸炎の悪化を引き起こす可能性の高いことを示唆している。H24年度までの研究により、マウス腸炎モデルにおいて、S. mutans TW295株を頸静脈より感染させると腸炎の悪化を生じることを明らかにした。また、それは経口感染によってではなく、口腔内から血液中への菌の侵入によって生じることを示し、そのメカニズムの一端を明らかにした。具体的には、S. mutans TW295株にような多型核白血球による貪食を受けにくい株は、血液中に残存しやすく、さらに菌体表層にCnmタンパクが存在すると、肝臓実質細胞への局在に有利であり、局在した菌によりIFN-γなどのサイトカインの産生を誘発することで免疫機構の不均衡を生じさせ、腸炎の悪化が生じるというものである。今年度は、研究対象をS. mutansだけでなく、他の口腔細菌に拡大してin vitroおよび動物モデルでその病原性を検討した。代表的な口腔レンサ球菌の標準株に対して、多型核白血球による貪食能の評価、肝臓培養細胞に対する付着能および侵入能の評価、肝臓培養細胞を用いたIFN-γ産生能の評価を行ったところ、S. sanguinis ATCC 10556がその病原性の高い可能性を示した。さらに、菌血症、敗血症または感染性心内膜炎患者の血液から分離されたS. sanguinis 18株について、肝臓培養細胞に対する付着能および侵入能を検討し、最も高い値を示した敗血症患者の血液から分離されたS. sanguinisを用いてマウス腸炎の悪化を検討したところ、有意な腸炎の悪化が認められた。また、その悪化がIFN-γ中和抗体により緩和されることが示された。以上の結果より、S. mutans TW295株に限らず、敗血症患者の血液から分離されたS. sanguinisのような高い病原性をもつ口腔レンサ球菌が血液中に侵入することにより、IFN-γを産生され、腸炎の悪化を引き起こす可能性の高いことが示唆された。H25年度までの研究により、マウス腸炎モデルにおいて、S. mutans TW295株を頸静脈より感染させると腸炎の悪化が生じることを明らかにした。

そのメカニズムとして、S. mutans TW295株にような多型核白血球による貪食を受けにくい株は、血液中に残存しやすく、さらに菌体表層にCnmタンパクが存在すると、肝臓実質細胞への局在に有利であり、局在した菌によりIFN-γなどのサイトカインの産生を誘発することで免疫機構の不均衡を生じさせ、腸炎の悪化が生じることが示された。また、対象をS. mutansだけでなく他の口腔レンサ球菌にまで広げて検討を加えたところ、敗血症患者の血液から分離されたS. sanguinisのような高い病原性をもつ口腔レンサ球菌が血液中に侵入することによって、同様の現象が引き起こされる可能性の高いことが示唆された。今年度は、そのメカニズムを追求するため、新規コラーゲン結合タンパクCbmが腸炎悪化に及ぼす影響について、動物モデルで検討した。腸炎マウスモデルに、多型核白血球による貪食を受けにくくCbmタンパクを発現しているフィンランド人の口腔より分離したS. mutans SA31株を頸静脈より感染させたところ、有意な腸炎の悪化が認められた。また、SA31株のCbmタンパクをコードするcbm遺伝子を不活化した変異株であるSA31CBD株およびその相補株であるSA31comp株について検討を加えたところ、SA31CBD株では腸炎の悪化が緩和され、SA31comp株では腸炎の悪化が認められた。以上のことからも、新規コラーゲン結合タンパクであるCbmが腸炎悪化に関与する可能性が示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。小児歯科学26年度が最終年度であるため、記入しない。口腔細菌のうちう蝕原性細菌に関する分析の大部分を終了することができた。当初の予定通りの進行であるため。当初の予定通り、う蝕原性細菌以外の口腔細菌にまで対象を拡大して分析を行う。最終年度であるため、当初の予定を意識しながら推進していきたいと考えている。概ね当初の計画通り進んでいたが、一部年度内に行うことができなかった分析が生じた。そこで、残金を物品費として翌年度に用いてその分析を遂行することとした。
テロメア機能異常を介した染色体異常の発生機構

最近の研究により、遺伝子が機能する染色体の数や構造の異常が、正常細胞ががん化する過程で重要な役割を果たしていることが明らかとなっているが、そのような異常染色体の形成機構は十分に明らかにされていない。本研究では、染色体の末端であるテロメアに注目して、正常細胞ではテロメアにどのような蛋白質が存在・機能するのかを明らかにした上で、その異常がどのようにして染色体異常を導くのかを分子レベルで明らかにした。これまでの本研究により、テロメア領域はゲノムのなかでも最も複製が困難な部位のひとつであり、複製機能の低下によって最も早期に複製が阻害され、その結果、テロメア機能異常を介した染色体不安定性が惹起されることを示してきた。正常細胞では、テロメア複製を容易ならしめるための機構が備わっているものと予想される。それを理解するために、カエル卵抽出液において再構成されたクロマチンを利用してテロメア因子とDNA複製の関連を検討した。その結果、2種類のテロメア2本鎖DNA結合蛋白質TRF1およびTRF2について、TRF2は細胞周期にわたってテロメアクロマチンに結合しているものの、TRF1はM期クロマチンにのみ結合し、S期クロマチンからは解離すること、S期におけるTRF1の解離と相関して、クロマチンにテロメレース活性が結合するようになることを明らかにした。以上の結果から、テロメアクロマチンがS期において複製されようとするときには、TRF1が解離してクロマチンをsemi-openな構造とし、複製フォークの通過およびテロメレースのリクルートを容易ならしめりことが考えられた。がん細胞では、TRF1が過剰発現している場合が多いことが知られている。そのような場合、過剰なTRF1がテロメア複製を阻害することでテロメア機能を低下させ染色体不安定性をもたらしている可能性がある。カエル卵抽出液を用いたクロマチン再構成系は、複製反応や染色体分配を試験管内で再構成できるため、これらの現象を標的とした薬剤開発に有効であると期待される。現在、本法を用いてクロマチン複製に伴うDNAメチル化をはじめとするエピジェネティック機構の維持について分子レベルで研究を行っている。正常細胞は、テロメア短小化をはじめとする種々のストレスにより増殖を非可逆的に停止する。この状態は細胞老化と呼ばれ、最近、生体内においても良性腫瘍において見られることが報告され、テロメレースがない正常細胞が異常増殖をしたときに、細胞増殖を抑制するがん抑制機構としての機能をもつものとして注目を集めている。老化細胞は、SAHF(senescence-associated heterochromatin focus)と呼ばれる特徴的なヘテロクロマチンを形成し、これが老化細胞特徴的な遺伝子発現や細胞増殖停止の非可逆性に寄与するものと考えられている。しかし、SAHFがどのようなクロマチン構造をとり、どのようにして老化細胞において形成されるのかは不明のままであった。本年度の本研究において、我々は、1)多数の核内ヘテロクロマチン凝縮巣として見られるSAHFが、それぞれの染色体がそのテリトリーにおいて凝縮したものであること、2)老化細胞においては、リンカーヒストンH1が細胞から完全に消失し、リンカーDNA結合蛋白質であるHMGA2が増加しており、リンカーDNAに結合する両者の相対的な量の変化によりSAHFが形成される可能性を示した。ピストンH1は生物種間で高度に保存されており、それが消失することは精子形成過程以外には知られていない。従って、本例は体細胞においてH1が消失することをはじめて示したものであり、また、H1が細胞老化の指標として用いることができる可能性を示している。1)分裂酵母の機能構造解析:ヒトおよび分裂酵母を含めて広く保存されているPot1蛋白質は、テロメア末端にあるグアニンに富む-本鎖DNAに結合し、テロメレース反応を制御するが、その詳細は明らかではない。Flag-Potを発現する分裂酵母株よりPot1複合体を精製し、Pot1に結合する新規因子Pax1とPoz1、既知であるがPot1複合体との関連が知られていなかった因子Ccq1を同定した。Ccq1は、テロメレースのリクルートに関与していることが明らかし、Ccq1を介したPot1複合体とテロメレースとの物理的相互作用の存在が示唆された。2)テロメレース非依存的テロメア維持機構の解明:テロメレース非依存的テロメア維持機構(ALT;alternative lengthening of telomeres)は、DNA組換えによるテロメーレス非依存的テロメア伸長機構であり、肉腫において数十%の症例で見られる。ALTによるテロメアDNAの組換え反応には種々の非典型的テロメアDNAが関わることが予想されていたが、2次元電気泳動を用いることで、染色体外DNAも含めた種々のALT特異的テロメアDNAの存在を明らかにすることができた。テロメレースは常にテロメアに作用するわけではなく、短いテロメアを認識して特異的に反応することが知られているが、その分子機構は不明であった。

今回、分裂酵母の新規テロメア複合体を精製、同定し、それが既に知られていた2本鎖テロメアDNA結合蛋白質Taz1とその結合蛋白質Rap1、および、1本鎖テロメアDNA結合蛋白質Pot1と、今回新規に同定されたTpz1, Ccq1, Poz1からなる6者複合体であることを示した。特に、Poz1はテロメレース反応抑制的に、Ccq1は促進的に機能し、この両者の使い分けが、テロメレース反応の制御に関わることを示唆した。このことは、高等生物において同様の複合体を同定することで、新たなテロメレース阻害剤を開発する第一歩となる。一方、テロメレース非依存的なテロメア維持(ALT ; alternative lengthening of telomeres)を行う癌細胞株において、特異なDNA構造をもつテロメアDNAの存在を二次元電気泳動を用いて証明した。従来、テロメレース依存的な癌細胞では、テロメアDNAは最末端が1本鎖3'突出をもつ2本鎖DNA、ALT細胞では、それに加えて、環状2本鎖テロメアDNAが存在することが知られていた。今回、ALTでは、さらに、大部分1本鎖からなる環状C鎖DNAと大部分1本鎖からなる線状G鎖DNAという、これまでに報告のない特異的なテロメアDNAをもつことを示した。このことは、ALTの分子機構を明らかにし、新たな治療法開発につながる可能性のある成果である。テロメレースはテロメアに構成的に作用するわけではなく、短いテロメアに特異的に作用することが知られている。このことから予想されることは、短いテロメアには、テロメレースをリクルートし、その作用を促進させる何らかの分子機構があるものと考えられる。H20年度までの本研究により、我々は、分裂酵母テロメアの蛋白質DNA複合体を同定し、複合体構成因子のなかでも、Ccq1と呼ばれる蛋白質がテロメレースのリクルートに重要な役割を担っていることを明らかにした。また、以前の研究から、分裂酵母の蛋白質リン酸化酵素Tel1およびRad3がテロメア長の維持に重要であることを既に報告していた。以上のこれまでの成果より、H2122年度の本研究において、Ccq1がTel1あるいはRad3によってリン酸化を受け、この蛋白質修飾がテロメレースをリクルートするのではないかとの仮説のもと、研究を進めた。Ccq1アミノ酸配列には、Tel1とRad3がリン酸化しうるアミノ酸配列の候補が11個存在した。そこで、それらの11個のアミノ酸を系統的および特異的にアラニンに置換した変異体を作成したところ、特定のスレオニンをアラニンに置換した変異型Ccq1をもつ分裂酵母は、テロメレース活性が存在するにも関わらずテロメアが短小化し続けることを発見した。このことから、テロメレースのテロメアへのリクルートは蛋白質リン酸化酵素がテロメア蛋白質をリン酸化することにより制御されていることが明らかになった。
ジェットから放射される大気重力波の研究

ジェット等から放射される大気重力波について、数値実験及び理論解析による研究を行った。その結果、この過程は自発的な放射過程として、以下の特徴をもつことがわかった。(1)流れの非定常性が本質的な役割を果たす。(2)流れ(波のソース)の振動数が、コリオリ振動数(地球回転の効果)を上回った時に初めて、重力波は放射・伝播する。(3)基本的な実験設定では、重力波の遠方場の解析解が導出でき、数値実験の結果とも整合する。さらに、大規模な気候モデルデータの新解析手法を提案し、その有用性も示した。本研究では、大気や海洋中の重力波(浮力を復元力とする波)の放射過程を調べる。大気重力波は運動量を遠方まで輸送するため、中層大気の大循環を駆動する重要な働きを担っている。中層大気の大循環はオゾンや二酸化炭素などの物質輸送を通じて、気候変動に大きな影響を与える。このため、将来気候の予測において、重力波の励起問題は重要な研究課題となっている。近年の観測研究では、ジェット気流や台風等の強い渦的な流れから重力波が放射されているとの報告があるが、その放射過程についての理解は未だ十分でない。そこで本研究では、簡略化モデルを用いた数値的および理論的な研究によって、この重力波放射過程の解明を目標にする。平成19年度は、球面浅水系及び2層の浅水系において、以下の研究成果を得た。1.球面浅水系におけるジェットからの重力波放射地球回転の効果が緯度変化する球面上で、ジェットからの重力波放射を非線形数値実験により調べた。まず重力波の定量的評価のために、これまでのスペクトルモデルを、高精度高解像度な結合コンパクト差分法モデルに改良した。次に、観測研究に対応する形でジェットを維持する強制項を加え、渦的流れの継続的な非定常運動を再現し、そこからの継続的な重力波放射を調べた。特に基本場ジェットの配置緯度と地球回転効果を変化させたパラメータ走査実験により、重力波の放射・伝播特性を系統的に調べた。その結果、比較的遅いジェット流では、高緯度ジェットから重力波がほとんど放射されず、低緯度ジェットから放射された重力波も高緯度に伝播しないことがわかった。また得られた結果を、f平面浅水系の知見を援用し、重力波ソースの導出及び解析を行うことで解釈した。結果は過去の観測事例とも整合的で、渦流からの重力波放射に関して、重要な知見を与えるものである。2.2層の浅水系における渦流からの重力波放射2層の球面浅水系においても、結合コンパクト差分モデルを開発した。基本場として、低気圧の基礎概念である傾圧不安定なジェットを設定し、密度成層間を伝播する位相速度が遅い、短波長の内部重力波の放射過程を調べた。これまでの予備実験により、低気圧的な渦流からの継続的な重力波放射を観測し、位相速度や波長の点で、より現実大気に近い構造を持つことを確認した。今後、渦流からの重力波放射のパラメタリゼーションを実現するために定量的な評価を行っていく予定である。平成20年度は、渦流からの重力波放射の理論的研究及び、データ解析の新手法に関して、以下の研究成果を得た。1.浅水系における渦対からの重力波放射の理論的考察浅水系において渦対から放射される重力波の遠方場を解析的に導出し、定量評価できる可能性を示した。まず、地球回転のない系において、流体分野での渦対からの音波放射理論を援用し、渦対から放射される重力波の遠方場を、グリーン関数を用いて導出した。地球回転の効果が含まれると、重力波は分散性を持つため、渦対の時間発展について過去の履歴の積分が必要になるが、同様の形式で遠方場が導出できることが期待できる。このことは、気候モデルにおけるジェット等の渦流からの重力波放射を、解析的に定量評価できる可能性を示唆する。また今後、基礎的な数値実験を行う際にも、解析解と数値計算結果の比較を行うことで、数値モデルの精度評価が可能になる。このため、当初計画していた2層浅水系の数値実験を行う前に、引き続き理論的な解析を行う方向で、次年度以降の計画を変更した。これらの成果を、国際会議論文1報や国際学会発表3件等として公表した。2.大規模な気候モデルデータの新解析手法の提案に関する研究また同時に、大規模な気候モデルデータの新解析手法の提案に関する研究も推進し、以下の成果を得た。まず、ニューラルネットの一種で、非線形な可視化抽出手法である、自己組織化マップを用いて、気候の主要変動パターンの抽出を行った。また大規模な気候モデルデータから、非経験的で高速に台風を抽出する手法を提案し、この手法を用いた観測データからの台風抽出を行った。これらの成果を、原著論文2報、国際会議論文2報として公表した。平成21年度は、渦流からの重力波放射の理論的研究及び数値的研究に関して、以下の研究成果を得た。

1.浅水系における渦対からの重力波放射の理論的研究本年度は、昨年度に導出した、地球回転の効果がない場合の渦対から放射される重力波の遠方場の解析解を、地球回転の効果を含んだ場合に拡張した。地球回転の効果を含む系では、重力波が分散性を持つため、渦対の時間発展について過去の履歴の積分が必要になる。本研究では、流体分野における渦からの音波放射理論を援用し、渦対からの重力波放射について、グリーン関数及び履歴の積分を用いて、遠方場の解析解の導出を行った。この成果は、より複雑な3次元気候モデルにおいても、ジェット等の渦流からの重力波放射を、解析的に定量評価できる可能性を示唆するものとして重要である。2.浅水系における渦対からの重力波放射の数値的研究また、上記1の研究で得られた成果を拡張するために、同じ枠組みにおける予備的な数値実験を行った。数値モデルとして、重力波の伝播方向に無限に広い円盤領域を持つf平面浅水系を用いた。まず初めに、得られた解析解と数値計算結果の比較を行うことで、数値モデルの精度評価を行った。今後は、解析的に導出できないより複雑な渦の配置や地球回転の効果や重力波の伝播速度を変化させたパラメータ数値実験を行い、より一般的な渦流からの重力波放射を評価する予定である。これらの成果を、国際学会発表1件他で公表した。また気候モデルデータの新解析手法に関する研究においても、成果を原著論文1報として公表した。平成22年度は、ジェットから放射される大気重力波の理論解析及び数値実験により、以下の研究成果を得た。1.浅水系における同軸回転する渦糸対からの重力波放射の理論解析本年度は、昨年度に導出した、地球回転の効果を含んだ系における、同軸回転する渦糸対から放射される重力波の遠方場について、様々なパラメータにおける解析解の可視化を行い、その特徴を調べた。その結果、地球回転の効果を含む系では、重力波は分散性を持つのみならず、渦の非定常運動と地球の回転効果の大小関係により、その波長や伝播特性が変化することを示した。この成果をより複雑な3次元気候モデルに拡張できれば、ジェット等のより複雑な渦的な流れからの重力波放射についても、ソースを渦の集合として扱い、グリーン関数を用いた遠方場の解析的な導出によって、定量的評価が可能になることが期待される。2.浅水系における同軸回転する渦糸対からの重力波放射の数値実験また、上記1の研究で得られた成果を拡張するために、同じ枠組みにおける数値実験を行った。まず、数値モデルには、重力波の伝播方向に無限に広い円盤領域を持つf平面浅水系を用いた。最初に、得られた解析解と数値計算結果の比較を行い、数値モデルと解析解の整合性の評価を行った。そして、様々なパラメータにおける数値実験を行うことで、解析解の適用限界も明らかにした。また、高・低気圧渦からの重力波放射が、地球回転の効果により非対称性を持つことを示した。今後は、より一般的な渦的な流れについて、そこからの重力波放射を評価していく予定である。これらの成果は、国際学会発表1件、国内学会発表2件で公表し、原著論文を投稿準備中である。また自然科学の教育に関連する活動成果として、紀要論文1報も公表した。
エネルギ伝送機能を備えた磁界共振結合形交流磁気浮上機構の開発

磁界共振結合を利用した交流磁気浮上によって完全非接触支持を実現する装置を開発した.この装置には3組の磁気浮上機構を設け,さらに,浮上体上部の3個の1次側電磁石を3本のばねにより弾性支持されたステータに取付けた.ステータ・ベース間に減衰を与えるため,ボイスコイルモータ(VCM)を3組設置した.また,諸特性を精密に測定するための1自由度形実験装置も製作した.諸特性の測定結果に基づき,磁気浮上機構の数学モデルを構築し,受動安定となる条件を探索した.また,VCMの巻線を短絡することによって減衰を与えて,安定な磁気浮上を実現した.さらに,2次側回路を二つ持つ交流磁気浮上機構についても諸特性を測定した.(1)実験装置の設計・製作磁界共振結合を利用した電力送電回路では,1次側回路が送電用,2次側回路が受電用となり,共通の共振周波数を持っている.交流磁気浮上では1次側電磁石をステータ,2次側電磁石を浮上体に取付ける.製作した装置は,完全非接触浮上を行うため,3組の磁気浮上機構を設けた.また,粘弾性支持を模擬するため,浮上体上部の3個の1次側電磁石は,3本のばねにより弾性支持されたステータに取付けた.さらに,ステータ・ベース間に減衰を与えるため,ボイスコイルモータ(VCM)と変位センサを3組設置した.また,この装置に加えて,従来より正確に特性を把握するため,交流磁気浮上機構の吸引力を測定する実験装置(以下,1自由度装置と略称)を設計・製作した.具体的には,八角弾性リングに2次側電磁石を固定した構造とした.(2)基本特性の測定とモデル化1自由度装置において,回路のインピーダンス,相互インダクタンス,1次側電磁石と2次側電磁石間に作用する力など諸特性を測定した.これらの結果に基づいて,浮上体の運動方程式を含む磁界共振結合を用いた交流磁気浮上機構の数学モデルを導出し,モデル中に現れる係数を正確に同定した.磁気浮上状態に相当するギャップを与えて,吸引力などの諸特性を測定した結果と比較して,提案する磁気浮上機構のより精緻なモデルを構築した.(3)安定条件の探索(2次側巻線単数の場合)各パラメータをいろいろと変化させて,それぞれの場合に安定性を評価した.特に,2次側回路の容量及び抵抗の値についての根軌跡を求め,各パラメータが安定性に及ぼす影響について詳しく調べた.(4)安定な磁気浮上の実現(3)の結果,動的に安定になる条件が見つからなかったので,VCMの巻線を短絡することによってステータ・ベース間に減衰を与えて,安定な浮上機構を実現した.(1)実験装置に関しては,当初は,3組の磁気浮上機構を全て差動形とする予定であったが,装置が複雑になるので,差動構造とはしなかった.しかしながら,完全非接触支持の実現など,基本的な特性を把握するには問題ない構造である.また,浮上体上部の3個の1次側電磁石を粘弾性支持するような構造は実現した.(2)交流磁気浮上機構の吸引力を測定するための1自由度実験装置を製作し,吸引力特性などを実際に正確に測定した.(3)(2)の結果,磁界共振結合を利用した交流磁気浮上機構の数学モデルを導出することができた.また,その数学モデルに基づいて,安定判別ができることを実証した.(4)(3)の結果,現状では,動的に安定になる条件が見つからなかった.しかしながら,1次側を粘弾性支持することによって,安定な浮上機構を実現できることを解析・実験の両面から示すことができた.(1)前年度に開発した実験装置を用いて,諸特性をさらに精密に測定することによって,数学モデルの改良を行った.その結果,より実際のシステムに合った数学モデルが得られたが,さらなる精緻化を行うには,差動形の装置を開発する必要があるとの知見を得た.(2)複数の2次側共振回路を備えた交流磁気浮上機構を開発した.対象とする交流磁気浮上機構では,浮上体側に複数の特性の異なる2次側回路を設けることも可能である.この場合,調整できるパラメータは,コイルの数,その巻線比,それぞれの共振回路の容量と(外部)抵抗となるので,単一回路の場合に比べて,飛躍的に数が多くなるので,総当たり的なチューニングを行うことは実質的に不可能である.しかしながら,複数の2次側回路がある交流磁気浮上機構の数学モデルは未だ導出されていないので,2次側回路が二つの場合について,ほぼ同じ巻き数で,一方だけに抵抗を直列接続して,減衰効果を高めることを試みた.しかしながら,安定な磁気浮上の達成には至らなかった.(3)磁気支持ジャイロへの適用磁気支持ジャイロでは,回転円板とそれを駆動するモータを内包する浮上体を磁力によって非接触支持しているが,モータへの配線が計測誤差の一つの要因となっていた.その半径方向の支持に(2)で実現した交流磁気浮上機構を用いることによって,浮上体に内包されるモータへの非接触給電を行いながら,完全非接触支持を実現し,浮上体への配線による悪影響のないジャイロを実現することを試みた.開発した実験装置において,非接触支持の状態で,浮上体に給電し,内包したLEDを発光させることには成功した.磁界共振結合を利用した交流磁気浮上によって完全非接触支持を実現する装置を開発した.この装置には3組の磁気浮上機構を設け,さらに,浮上体上部の3個の1次側電磁石を3本のばねにより弾性支持されたステータに取付けた.

ステータ・ベース間に減衰を与えるため,ボイスコイルモータ(VCM)を3組設置した.また,諸特性を精密に測定するための1自由度形実験装置も製作した.諸特性の測定結果に基づき,磁気浮上機構の数学モデルを構築し,受動安定となる条件を探索した.また,VCMの巻線を短絡することによって減衰を与えて,安定な磁気浮上を実現した.さらに,2次側回路を二つ持つ交流磁気浮上機構についても諸特性を測定した.複数の2次側共振回路を備えた交流磁気浮上機構について,安定となる条件を模索し,無制御での完全非接触を実現する.そして開発した磁気浮上機構を磁気支持ジャイロに適用して,浮上体に内包されるモータへの非接触給電を行いながら,完全非接触支持を実現し,浮上体への配線による悪影響のないジャイロを実現する.(1)安定条件の探索(2次側巻線複数の場合)と最適化対象とする交流磁気浮上機構では,浮上体側に複数の特性の異なる2次側回路を設けることも可能である.この場合,調整できるパラメータは,コイルの数,その巻線比,それぞれの共振回路の容量と(外部)抵抗となるので,単一回路の場合に比べて,飛躍的に数が多くなる.したがって,総当たり的にチューニングを行うことは実質的に不可能なので,遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm、略称:GA)を利用して,最適化な条件を探索する.(2)安定の磁気浮上の実現(1)で見出した最適な条件を実現する回路を製作し,実際に磁気浮上実現し,その性能を評価する.その結果に基づいて,必要があれば再チューニングを行う.(3)磁気支持ジャイロへの適用磁気支持ジャイロでは,回転円板とそれを駆動するモータを内包する浮上体を磁力によって非接触支持しているが,モータへの配線が計測誤差の一つの要因となっていた.その半径方向の支持に(2)で実現した交流磁気浮上機構を用いることによって,浮上体に内包されるモータへの非接触給電を行いながら,完全非接触支持を実現し,浮上体への配線による悪影響のないジャイロを実現する.メカトロニクス交流磁気浮上装置を差動構造としなかったことと,外注することなく学内で製作したため,製作にかかった費用が当初の見積もりより少なくなったため.実験を効率する良く実施するには,差動構造を取り入れた方が良いので,試作した装置を改良するのに用いる.
算数・数学的活動の段階論による式指導の実践的研究

わが国の算数科における式の指導では,問題の文章を読んだ直後に,式を立てる学習がなされることが多い。また,中学校以降の数学学習でも,立式や式の処理に困難を抱えている生徒は多い。本研究成果は,算数・数学科における式の指導過程を,算数・数学的活動の段階論に基づいて実践的にデザインしたことである。これによって,児童・生徒は活動的に学習を進めることが可能となった。つまり,児童は問題の状況を,絵や図,ブロックなどで簡潔に表現する。このとき,児童の主体的な表現が大切である。この活動から,「意味の連鎖」によって,式に表現する学習へと活動レベルを高める指導をデザインしたのである。平成24年7月に開催された韓国ソウル市での「第12回数学教育国際会議」や台湾台北市での「第36回国際数学教育心理学会」に出席して,数学教育研究の国際的動向を知るとともに,現今の課題について議論を深めた。このような中で,算数・数学的活動の段階理論について,新たな観点から検討を加えた。第12回数学教育国際会議で注目されたものの一つは,フランスのChevallardの「問いのパラダイム」や教授の文化人類学的理論であった。これらは,今日の社会における数学教育への新しい視点を与えている。問いのパラダイムは,社会における数学的な問いにはどのようなものがあるのかを探ることである。これは,わが国では数学的リテラシーを強調するものであり,教師にとっては教材研究の重要性を指摘するものである。また,教授の文化人類学的理論は,本研究の枠組みや方法論として意義深い。数学的活動に関する理論的研究としては,イギリスのErnest等のポストモダン数学が参考になった。複数の理論や多様な観点を相補的に考慮するすることで適切な指導のデザインをすることである。算数・数学的活動に関する実践的研究としては,小学校の整数の加法における「魔法の数」の授業を分析した。これは,例えば123にある数を加えると321になる。その数は何かを求め,なぜその数かを考える。また,2桁や4桁など他の桁数ではどういう数になるかを考える授業であった。式への興味・関心を引きつける教材であるとともに,式表現の意義を理解できる授業であった。これらの授業はディスコース分析を行った。ディスコースとは,言語活動であり,児童・生徒の算数的活動に結びついている。授業における算数的活動を分析するためには,ディスコースを記録し,多様な観点から考察した。この結果,理由の説明は児童には難しい場合があり,理由よりも活動を振り返ることが適切な場合がある。平成25年度は,算数・数学の教師教育の観点から,研究課題を研究した。つまり,教師教育の立場から,算数・数学的活動の段階論を考察したのである。平成25年6月30日に開催された日本数学教育学会春期研究大会において,「わが国の算数・数学教師教育における教材研究とはなにか」についての研究成果を発表した。教材研究は,式指導など算数・数学の指導において重要な授業の準備である。授業研究は授業後になされ,教材研究は授業前になされるのが一般的である。「授業は,教材研究の答えである」とまで言われる。教材は,教科内容に対する具体的な材料である。そして,教材研究は,教師が指導内容を理解するだけではなく,子どもの思考過程や誤りを予測するものでなければならない。Ball, Thames, & Phelps (2008)の「数学指導のための知識(MTK)」は2つの知識からなっている。「指導内容の知識(PKC)」と「教科の知識(SMK)」である。指導内容の知識は,指導内容についての指導法や児童・生徒の理解などの知識である。教科の知識とは,算数・数学科に関連する専門的あるいは一般的な知識や子どもの生活における算数・数学の知識である。これらは,教師教育において必要な知識を分析したものである。そして,算数・数学的活動の段階論による式指導は,主として指導内容の知識に属している。つまり,教師の教材研究において指導内容の知識としての意義があることになる。教材研究における指導内容の知識が重要であるのは,授業における子どもの発言や考えを,教師が認識できないからである。つまり,「見えども,見えず,聞けども,聞こえず」になることである。算数・数学における式の指導についても当てはまる。つまり,算数的活動の段階論は重要な指導の在り方を示唆している。算数・数学的活動の段階理論を明確にするために,数学的活動に関する実践的研究と理論的研究の成果を収集してまとめた。さらに,それらの成果を基にして,活動と式表現式の関連に着目して指導の在り方を究明した。わが国では,算数・数学的活動に関する実践的研究は増えている。

それらは,教材研究や教材開発が大部分である。例えば,整数の指導のために,1から100までの玉を,10のかたまりごとに連ねた「そろばん」を活用する実践がある。これは有用で興味深い。しかし,多くの実践研究は「外的な活動」であり,かつての「操作的活動」に類似している。単元全体の中で,算数・数学的活動を構想するには,活動の段階論が重要ある。このことを再認識できた。また,「表現力」に関する研究も多く,式表現に着目する研究もある。しかし,算数・数学的活動と式表現を関連させた実践研究は少ない。理論的研究は,算数・数学を活動としてとらえるか,知識としてとらえるかという認識論から考察した。後者は,知識人類学と呼ばれている。知識の社会的機能を文化人類学的に研究するものである。この中で,数学教育の特質は,算数・数学の知識を教育のために変換することだととらえる。つまり,授業においては,算数・数学の知識を構成するか内化させるかという問題になる。しかし,Vygotskyの理論から考えれば,これらは相互に関連しており,双方向とも必要な指導過程である。わが国の算数指導では、問題提示の次に、「立式を問う」という構成になっており、式による形式化を優先している。このような展開ではなく,児童が問題を理解した後に,活動によって問題を解決する。そして,この過程を式表現する授業を開発し,実践することができた。この授業を記録し,ディスコース分析した。ディスコースからは,算数的活動と式表現を結びつける学習過程が明らかになった。また,教師の指導の重要性が分かった。平成26年度は,本研究の最終年であり,これまでの研究成果を総括し,それらが授業実践や教師教育に活かせることを例証した。さらに,平成26年9月18日に,本研究の成果を取り入れてまとめた学位論文『数学教育における教室文化の文化化に関する研究』によって博士の学位を取得することができた。算数・数学的活動は,算数・数学科において,今日話題となっているアクティブ・ラーニングそのものである。本研究では,算数・数学教育において中心である「式の指導」において,算数・数学的活動の段階論が有効であることを例証した。例えば,小学校2学年「数量関係」で学習する「加法と減法の相互関係」では,「はじめにリンゴが幾つかあって,その中から5個食べたら7個残った。はじめに幾つあったか」を指導する。この解決過程では,児童がこの問題をモデル化する参照的活動が重要である。つまり,この問題状況を記号化する活動である。それぞれの児童の活動を表現様式でとらえる必要がある。それには,「意味の連鎖」の理論が有用である。これらの理論や実践は,中学校や高等学校での数学学習でも有効であり,数学的活動やアクティブ・ラーニングの実践に活用できることを例証した。例えば,「6本の紐を二つずつ結んだときに,一つの輪になる確率を求めよ」という問題の解決過程を分析した。この問題では,紐の操作を記号化し,数式へと抽象化する活動が重要になる。このとき,意味の連鎖の観点から表現様式の抽象化過程を想定して指導することが有効である。