hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNAフリーのゲノム編集を展開するためのイネにおけるES細胞培養系の開発

ゲノム編集技術ではCRISPR/Cas9などの部位特異的なヌクレアーゼを用いて標的遺伝子を自在に改変することが可能ある。マウスやゼブラフィッシュなどでは、卵細胞にCas9(DNA切断酵素)タンパク質とガイドRNAの複合体(RNP)を導入することで、標的遺伝子改変が可能となる。組換えDNA分子が宿主ゲノムに組み込まれることはない(DNAフリー)。本研究では、イネの培養細胞を動物のES細胞(Embryonic Stem Cell)に見立て、動物の卵細胞と同じ実験を行えるのではないかと考えた。イネの細胞培養にアミノ酸培地(AA培地)を用いて、細かくバラバラになりやすいサスペンジョンセルを得た。培養細胞の直径は1015μmであった。これより細いマイクロインジェクションピペットを検討した結果、とKITAZATO社製、Micro Tools for ICSI Injection(カタログ番号7100)が適していた。しかし、マイクロマニピュレーターに不具合があったこともあり、RNPの導入実験までには至らなかった。次に、イネのサスペンジョンセルのモデルとなっているOc細胞に対して、パーティクルガン法を用いて、RNPを導入し、ゲノム編集の有無を調査した。しかし、ゲノム編集を確認することはできなかった。サスペンジョンセルを用いた実験では、植物体を再生させるに至っていない。より簡便に植物体を再生させるために、催芽種子の茎頂分裂組織(SAM)にRNPの導入することとした。GFPをコードするDNAの導入が可能かどうかを調査した結果、露出させたSAMにおいて、GFPの蛍光を示す種子を観察することができた。これより、茎頂分裂組織にRNPを導入した方が、簡便にDNAフリーのゲノム編集植物を得ることができると期待された。マウスやゼブラフィッシュなどでは、卵細胞にCas9(DNA切断酵素)をコードするRNA(またはCas9タンパク質)、および、標的遺伝子を探し出すためのガイドRNAを導入することで、標的遺伝子改変が可能となる。イネを含む植物では、Cas9タンパク質とガイドRNAを発現させるバイナリーベクターをアグロバクテリウムを用いて宿主ゲノムに組み込ませ、形質転換細胞を抗生物質などで選抜して植物体を再分化させる方法が主流である。イネの細胞培養にアミノ酸培地(AA培地)を用いることで、細かくバラバラになりやすい細胞塊を得た。ペクチン分解酵素(ペクトリアーゼY23)を用いて、単細胞にする計画であったが、ペクチン分解酵素のみでは単細胞化はできなかった。細胞にCas9 RNAとガイドRNAをマイクロインジェクションするための装置について検討したところ、市販されているマイクロインジェクションピペットとホールディングピペットの内径は15μmであるのに対し、イネ培養細胞の直径は10から15μmであり小さすぎることがわかった。また、緑色蛍光タンパク質GFPを発現させるRNAを細胞に導入することでマイクロインジェクションの成否をモニターする計画であったが、イネ培養細胞は自家傾向が強く、GFPの蛍光観察は困難であることがわかった。GFPの蛍光観察を行うための蛍光顕微鏡が故障し、修理不可能とメーカーより報告を受けたことから、蛍光観察できる倒立型顕微鏡を購入して対応した。当初の計画ではマイクロインジェクションを行う計画であったが、イネの培養細胞が小さすぎて、市販されている機器では極めて実現困難であることがわかった。当初の計画通り進まないときの対応策として、プロトプラストにエレクトロポレーション法を用いて遺伝子導入する実験を行なったが、プロトプラストの生存率が低いという問題があった。ほぼ計画通りの実験に挑戦したが、期待した結果は得られなかったため、やや遅れていると判断した。

これより、茎頂分裂組織にRNPを導入した方が、簡便にDNAフリーのゲノム編集植物を得ることができると期待された。本研究では、イネを材料とし、宿主ゲノムへ組換えDNA分子の組み込みがない(DNAフリー)ゲノム編集技術を開発することを目標としている。当初はイネの培養細胞にCas9 RNAとガイドRNAのみをマイクロインジェクションする計画であったが、マイクロインジェクションが困難であることがわかったので、エレクトロポレーション法とパーティクルガン法についても検討する。当初の計画では単細胞を選抜なしにそのまま培養して再分化させるシステムを開発する計画であったが、イネ種子胚も材料に加え、ゲノム編集した細胞を選抜することなく植物体を再生させる方法についても検討して、当初の目的達成を目指す。
大規模電子システムの仕様設計段階における高精度消費電力解析手法の研究

概要システムレベル電力解析システム(プロト)を完成し、画像システム設計に適用した以下の特徴を有するシステムレベルにて電力解析システムのプロトを開発、その評価を実施.その成果を、国内外の学会で発表を行った.(12件、内2件は国際学会(査読つき))また、JPEG2000の画像圧縮用回路に本手法を適用し、システムレベルにて高精度の電力解析ができることを確認した.(1)機能部品やそれぞれの詳細設計情報を高精度かつ高速計算可能な形でモデル化(2)バスやメモリの構成などRTL設計の最適化結果を高精度に推定する機能を提供(3)ソフトウエアの電力解析システム研究実績・論理回路およびRTレベルにおいて、従来並みの高精度で、電力シミュレーション時間を約10倍高速化を実現する手法を確立し、学会報告を行なった.・システムレベルでの高効率消費電力モデルのデータベースを開発し、学会報告を行なった.・JPEG等の小規模画像処理アルゴリズム開発に開発した新手法を適用し、従来に比べて高精度の電力解析が行えることを確認した.残された課題・本研究の一応用として、電池駆動の超低電力システムにおける電力解析についても検討したが、これは、電源制御の新しい方法の確立が必要である.・低電力化だけでなく、低電圧での動作の信頼性確保のため、本研究の発展としての電源物理設計系の高効率安定化方法の確立が急務である.概要システムレベル電力解析システム(プロト)を完成し、画像システム設計に適用した以下の特徴を有するシステムレベルにて電力解析システムのプロトを開発、その評価を実施.その成果を、国内外の学会で発表を行った.(12件、内2件は国際学会(査読つき))また、JPEG2000の画像圧縮用回路に本手法を適用し、システムレベルにて高精度の電力解析ができることを確認した.(1)機能部品やそれぞれの詳細設計情報を高精度かつ高速計算可能な形でモデル化(2)バスやメモリの構成などRTL設計の最適化結果を高精度に推定する機能を提供(3)ソフトウエアの電力解析システム研究実績・論理回路およびRTレベルにおいて、従来並みの高精度で、電力シミュレーション時間を約10倍高速化を実現する手法を確立し、学会報告を行なった.・システムレベルでの高効率消費電力モデルのデータベースを開発し、学会報告を行なった.・JPEG等の小規模画像処理アルゴリズム開発に開発した新手法を適用し、従来に比べて高精度の電力解析が行えることを確認した.残された課題・本研究の一応用として、電池駆動の超低電力システムにおける電力解析についても検討したが、これは、電源制御の新しい方法の確立が必要である.・低電力化だけでなく、低電圧での動作の信頼性確保のため、本研究の発展としての電源物理設計系の高効率安定化方法の確立が急務である.概要プロセッサおよび汎用ディジタル回路の電力モデルとソフトウエアの電力解析手法を確立したシステムレベルにて電力解析を行うための全体システムの内、骨組みとなる以下の部分の開発およびその評価を実施、その成果を、国内研究会で発表を行った。(3件、内1件は査読つき国内学会、2件は招待講演)また、JPEG2000の画像圧縮用回路に本手法を適用し、システムレベルにて高精度の電力解析ができることを確認した.(1)プロセッサおよび汎用ディジタル回路の電力モデルとライブラリシステム(2)RTLの電力解析システム(3)ソフトウエアの電力解析システム研究実績・プロセッサ、プロセッサ上でのソフトウエア、および、汎用ディジタル回路に関して、消費電力のモデル化手法を確立した.・消費電力モデルのデータベースシステム、および、高位合成システムを開発した.・JPEG等の小規模画像処理アルゴリズムを例に、ハードウエアとソフトウエアの分割時に本研究による電力解析モデルを適用し、実用性評価を実施した.今後の予定・上記実績に基づき、2005年3月から4月にかけて査読つき国内学会、国内論文誌、および、国際学会への投稿を行う.・平成17年度は、今年度成果に基づき、アナログおよび専用カスタム回路への展開を行う.概要システムレベル電力解析システム(プロト)を完成し、画像システム設計に適用した以下の特徴を有するシステムレベルにて電力解析システムのプロトを開発、その評価を実施.その成果を、国内外の学会で発表を行った.(12件、内2件は国際学会(査読つき))また、JPEG2000の画像圧縮用回路に本手法を適用し、システムレベルにて高精度の電力解析ができることを確認した.(1)機能部品やそれぞれの詳細設計情報を高精度かつ高速計算可能な形でモデル化(2)バスやメモリの構成などRTL設計の最適化結果を高精度に推定する機能を提供(3)ソフトウエアの電力解析システム研究実績・論理回路およびRTレベルにおいて、従来並みの高精度で、電力シミュレーション時間を訳10倍高速化を実現する手法を確立し、学会報告を行なった.・システムレベルでの高効率消費電力モデルのデータベースを開発し、学会報告を行なった.・JPEG等の小規模画像処理アルゴリズム開発に開発した新手法を適用し、従来に比べて高精度の電力解析が行えることを確認した.残された課題・本研究の一応用として、電池駆動の超低電力システムにおける電力解析についても検討したが、これは、電源制御の新しい方法の確立が必要である.・低電力化だけでなく、低電圧での動作の信頼性確保のため、本研究の発展としての電源物理設計系の高効率安定化方法の確立が急務である.(次期テーマとして、科研申請を行なった.)
放射光構造解析法を用いた光誘起分子振動の解析

固体状態で強い発光を示すヨウ化銅(I)錯体[Cu_2I_2(PPh_3)_2(4,4'-bpy)]_∞について、SPring-8 BL02B1の低温真空X線カメラを用いて、光励起構造解析を行った。光照射に伴う反射強度変化の測定は、単結晶を40Kに冷却し、励起光として442nmと532nmのレーザー光を用いて測定した。光照射時の温度上昇の影響を補正した(|Fon|-|Foff|)を係数とした差フーリユ合成図を計算したところ、{Cu_2I_2}ユニット面上で銅原子とヨウ素原子近傍に有意な電子密度変化が観測された。最小二乗計算により励起分子の構造解析を行ったところ、光照射に伴って銅原子およびヨウ素原子の約1.1%が移動し、また銅-ヨウ素間距離は約0.2Å短くなり、I...I'間距離も約0.6Å短くなるという結果が得られた。α-ジスルフォン基(μ-O_2SSO_2)がRh-Rh金属結合に平行にサイドオン型に配位したロジウム二核錯体[(Cp^*Rh)_2(μ-CH_2)_2(μ-O_2SSO_2)]の赤燈色結晶は、光照射により結晶状態を保ったまま黄橙色の[(Cp^*Rh)_2(μ-CH_2)_2(μ-OSOSO_2)]にほぼ100%異性化するが、光を遮断するともとに戻ることが中井らによって報告されている。このジスルフォン基の結晶相での異性化機構を解明するために、低温での光照射過程での単結晶構造解析を行った。この結果、110Kでの光照射によって約90%の光異性化が起こったが、室温の場合と異なり、可能な4つの異性体のすべてが一定の割合で生成した。引き続き同じ試料を暗所にて温度を上げたところ、4つの異性体の存在比が変化し、290Kまで温度を上げると室温で生成した異性体の割合が20%増加して60%となった。このことより、構造異性体間での異性化反応が熱的にも起こることが示唆された。
遺伝子改変マウスを用いた新しい大腸癌発生機構の解明

細胞周期を制御するCyclin D1(a)のsplicing variantとして見出されたCyclin D1bは、正常組織ではほとんど発現していないが膀胱癌など多くのヒト癌組織で発現が検出される。我々はこのCyclin D1bのトランスジェニックマウスを作製し、この遺伝子が生体内で癌遺伝子として働くことを世界に先がけて証明し、直腸において雌特異的に前癌病変(SSA)から腺癌を発症するモデルマウスの樹立に成功した。またこの直腸腫瘍の発生にはCyclin D1bによるエストロゲンレセプターβの発現亢進と細胞増殖シグナルを担うAktとErkの活性化が重要な役割を果たしていることも明らかにした。Cyclin D1bトランスジェニック(Tg)マウスの直腸腫瘍発生機構の解析を行い前年度までにこのTgマウスでは雌の約63%に直腸腫瘍を発生すること、さらのその53%では腺癌(Adenocarcinoma)を伴っていることを明らかにしてきた。今年度はその分子機構の詳細な解析を行い以下の成果を得た。(1)癌化に関わる様々なシグナル伝達経路や癌関連遺伝子の変化を検討したところ、これらの直腸腫瘍ではMEKを介さずにErkが活性化されていることを見いだした。また、腫瘍ではAktも活性化されていた。(2)293T細胞にCyclinD1bをtransfectionで発現させるとErkとAktが活性化されたがMEKは活性化されなかった。(3)この293T細胞におけるcyclin D1b transfectionの際にAkt阻害剤を処理するとMEKの活性には影響を与えずにErkの活性化が抑制された。(4) Cyclin D1b-Tgマウスに発生した直腸腫瘍由来の癌細胞株D1bTgRTにAkt阻害剤を処理するとMEKを阻害することなしにErkの活性が阻害された。(5)D1bTgRT細胞株はヌードマウスで腫瘍を形成するがこの腫瘍形成はAkt阻害剤によって抑制された。以上の結果から、cyclin D1bはAktの活性化を介してErkを活性化していること、またAktの阻害が腫瘍形成の抑制に重要であることがわかった。Cyclin D1bトランスジェニック(Tg)マウスの直腸腫瘍発生機構を解析し以下の成果を得た。(1) Cyclin D1b-Tgマウスでは雌の63%(15/24)に直腸腫瘍が発生することを見出した。これらの腫瘍について病理学的解析を行なったところ、全ての腫瘍でヒトの鋸歯状腺腫(Sessile serrated adenoma/polyp, SSA/P)にみられる病理像が認められた。また、これらの腫瘍のうち53%(8/15)には腺癌(Adenocarcinoma)も認められた。これらの結果から、Cyclin D1bはin vivoでの癌発生に重要な役割を果たしていると考えられる。また、このTgマウスはSSA/Pの発生、SSA/Pから腺癌への移行を病理学的、および分子生物学的に解析するための優れたモデル系になると考えられる。(2)雌特異的直腸腫瘍発生における性ホルモンの影響を検討するために雌Tgマウスに卵巣切除手術を施したところ、直腸腫瘍発生が完全に抑えられた(0/10)。また雌Tgマウスの直腸腫瘍部では野性型(Wild-type)マウスの直腸部に比べてエストロゲンレセプターβの発現が増加していた。これらの結果から、このTgマウスの雌特異的直腸腫瘍発生にはエストロゲン/エストロゲンレセプター系が関与していると考えられる。(3) Tgマウスの直腸腫瘍部におけるB-raf, K-ras遺伝子のホットスポット点突然変異は見出されなかったが、腫瘍部においてErkのリン酸化が増加していることを見出した。また、腫瘍部から樹立した癌細胞株にsiRNAを用いてcyclin D1bの発現を抑えると、癌化形質の発現とErkリン酸化も抑制されることを明らかにした。この結果からcyclin D1b-Tgマウスにおける直腸腫瘍発生にはErkの活性化が重要な役割を果たしていると考えられる。Cyclin D1bトランスジェニック(Tg)マウスの直腸腫瘍発生機構の解析を行い前年度までにこのTgマウスでは雌の約60%に直腸腫瘍を発生することを明らかにしてきた。今年度はその病理学的解析および分子機構の解析を行い以下の成果を得た。(1)このTgマウスでは腺癌移行の前段階と考えられている無茎性鋸歯状腺腫(sessile serrated adenoma,SSA)様の病理像を示す腫瘍を約60%(15/24)の頻度で見出した。

この腫瘍の約50%(8/15)には腺癌(adenocarcinoma)も発生していた。(2)発生した直腸腫瘍組織において癌化に関わる様々なシグナル伝達経路や変化を検討したところ、これらの直腸腫瘍ではK-rasやB-raf遺伝子の変異やMEKの活性化は見いだされなかったがAktとErkが活性化されていることを見いだした。この活性化はSSAの段階で生じていた。(3) 293T細胞にCyclinD1bをtransfectionで発現させるとErkとAktが活性化されたがMEKは活性化されなかった。(4)このTgマウスに発生した直腸腫瘍由来の癌細胞株D1bTgRTにAkt阻害剤を処理するとMEKを阻害することなしにErkの活性が阻害された。また、D1bTgRT細胞株はヌードマウスで腫瘍を形成するがこの腫瘍形成はAkt阻害剤によって抑制された。以上の結果から、cyclin D1bはSSAから腺癌の発生に重要な役割をはたしていること、また、cyclin D1bはAktの活性化を介してErkを活性化していること、さらにAktの活性化が腫瘍の悪性化形質の発現に重要であることがわかった。分子腫瘍学Cyclin D1bトランスジェニック(Tg)マウスの直腸腫瘍発生の分子機構の解析を行い、cyclin D1bはAktを介して細胞増殖に需要な役割をはたすErkを活性化することを明らかにした。Aktは細胞増殖だけでなくアポトーシスの抑制や転移浸潤にも関与する多機能のシグナル分子であることから腫瘍抑制の標的として重要である。我々の実験系でもAkt阻害剤がD1b発現腫瘍細胞株の造腫瘍性を抑制しうることを明らかにした。これらの結果は、研究目的にあげた直腸癌発生の新しいモデル動物の確立とこの実験系を用いたcyclin D1bの癌発生における役割、発症病理、分子機構の解明という観点から、研究が順調に進展していると評価できる。さらに標的分子の検索と治療への応用という点からも進捗が見られたと考えている。我々は雌特異的に高頻度(約60%)で直腸腫瘍を発生するCyclin D1b Tgマウスの樹立に成功した。これらの腫瘍について病理学的解析を行なったところ、全ての腫瘍でヒトの鋸歯状腺腫(Sessile serrated adenoma/polyp, SSA/P)にみられる病理像が認められ、さらにこれらの腫瘍のうち53%には腺癌(Adenocarcinoma)も認められた。これらの結果から、この悪性の腺癌はSSA/Pから生じていることを明らかになった。このTgマウスはSSA/Pの発生、SSA/Pから腺癌への移行をさらに分子生物学的に解析するための優れたモデル系になると考えられる。発生した腫瘍組織の解析から、Cyclin D1b-Tgマウスにおける直腸腫瘍発生にはB-RafやK-Rasの変異を伴わないErkの活性化が重要な役割を果たしていることもわかった。また、このTgマウスの雌特異的直腸腫瘍発生にはエストロゲン/エストロゲンレセプター系が関与していることも明らかにした。今年度に明らかにしたこのような結果は、研究目的にあげた新しい経路での大腸直腸癌発症のモデル動物の確立、およびこの実験系を用いたD1bの役割、発症病理、分子機構の解明という観点から、研究が順調に進展いると評価できる。今後はこれまでの成果を踏まえて下記のような方針で研究を進めてゆく。
両眼混色のカラーマネージメントとフルカラー立体表示への応用に関する研究

両眼混色カラーマネージメントシステムを実際に構築するために必要な各種パラメータを決定するための両眼混色実験と、そのデータ解析を実施した。その結果、理想的な左右眼用の原色の決定法を考案するとともに、両眼混色する条件下での融合知覚色を精度よく予測可能な非線形両眼混色式を開発した。これらの結果から色覚の両眼融合メカニズムを検討したところ、左右眼の色や輝度のコントラスト情報が足し合わされることが分かった。この非線形両眼混色式を基にカラー画像を左右眼に最適色分解するアルゴリズムを提案し、ソフトウェアとして実装した大画面プラズマディスプレイデバイスを用いたステレオ画像表示システムを開発した。また、その発光体の分光分布から左右眼用の色フィルタの分光透過率を理論的に設計し、実際に製作した。この色フィルタを用いてメガネを作成し、実際にステレオ画像表示システムで観察した結果、両眼色闘争が少なく、オリジナル画像の色情報を定性的に表示可能であることを確認した。また、色闘争の生じやすさや融合色の個人差についても実験的に検討し、その解決法に関しても検討を行なった。さらに、時空間パラメータによる影響を検討した結果、左右の輝度条件や周辺条件ならびに順応条件によって融合範囲が変化することが示された。さらに、眼の錐体の応答量(L,M,S)による解析手法ならびに色覚モデルを用いた理論的検討も研究協力者らと実施した。最終的に、彩度の高い色の再現は困難であるが、実用的なカラーステレオシステムは実現できることを理論的・実験的に示した。本年度は主に両眼混色カラーマネージメントシステム構築に向けて両眼混色実験とそのデータ解析を実施した。以下、左眼をL、右眼をRの添字で表す。左右のフィルタを透過した各色光の三刺激値をそれぞれ(X_L,Y_L,Z_L)および(X_R,Y_R,Z_R)とすると、この2つの左右の異なる色が両眼混色する(すなわち両眼闘争しない)条件、ならびに両眼混色して知覚される色の三刺激値(X,Y,Z)を定式化するために、2台のモニタと大型ミラーおよびPCを用いて左右眼に異なる色刺激を任意の条件で呈示可能な実験装置とプログラムを作成し、様々な呈示条件下における左右色の組み合わせを用いて両眼混色カラーマッチング実験を行なった。その結果、両眼混色する条件下での知覚色は左右の刺激の線形混色としてほぼ説明できるが、一部非線形的な混色も生じることが示された。また、色度図上における両眼色闘争しない両眼色融合領域を、刺激の色度を中心とする融合限界を測定することで求め、原色の色度ならびに分光特性の決定は2つの楕円形状を有する融合限界の重なり部分で評価可能であることを示した。さらに、時空間パラメータによる影響についても実験的に検討した結果、左右の輝度条件や周辺条件ならびに順応条件によって融合範囲が変化することが示され、眼の錐体の応答量(L,M,S)による解析手法ならびに色覚モデルを用いた理論的検討を研究協力者らと実施した。また、フルカラー立体表示の実現に向けて、両眼色闘争や個人差も考慮した両眼混色カラーマネージメントシステムの実装を開始した。
腸炎における粘膜障害治癒に関与する腸内細菌の同定とそのメカニズムの解明

IgA結合腸内菌がUCやCDといった炎症性腸疾患の病態と関連することが示唆されているが、その詳細は明らかではない。そこで本研究では、UCの寛解期、再燃期のIgAけつごう菌の比較検討から、寛解期に特異的なIgAけつごう菌を同定する。得られた菌を無菌マウスに定着させたノトバイオートマウスを作製し、腸炎を誘発して単離した菌の腸炎発症への影響を検討することで、UCの炎症を抑制する菌の同定を試みる。
軟骨細胞の増殖に及ぼすレチノイン酸の影響と増殖に関与する癌遺伝子の発現

われわれは鶏胚成長板から細胞を分離し、6日間精遊培養を経たのち培養細胞を単層培養系に移したが、本細胞はX型コラ-ゲン合成およびin vitroでの石灰化から肥大軟骨細胞の性質を有する最終分化に至った軟骨細胞であると考えられた。本細胞はレチノイン酸により増殖の促進と分化の抑制が認められた。この増殖の促進はレチノイン酸濃度1nMから1μMの範囲で濃度依存的なものであった。レチノイン酸の作用は上皮増殖因子を介することなく、直接軟骨細胞の増殖を促進するものと考えられた。また、軟骨細胞の細胞質画分および核画分にレチノイン酸結合能が認められ、レチノイン酸の作用機構あるいは作用の調節への関与が示唆された。さらに、レチノイン酸による軟骨細胞の増殖促進作用の機構を解明するために、細胞内情報伝達系の一つであるプロテインキナ-ゼCについて検討を加えた。まず、プロテインキナ-ゼCの阻害剤であるホルボ-ルエステル、H7およびスフィンゴシンを用いて、レチノイン酸による軟骨細胞の増殖促進作用への影響を調べたところ、これら阻害剤によりレチノイン酸による軟骨細胞の増殖促進効果は抑制された。そこで、プロテインキナ-ゼC活性を測定したところ、レチノイン酸により膜画分では著明な変化を認めなかったが、細胞質内の活性に増加が認められ、レチノイン酸による軟骨細胞の増殖促進はプロテインキナ-ゼCを介していることが示唆された。軟骨細胞の分化の指標としてX型コラ-ゲンの生成合を検討したところ、これには著明な変化は認めなかった。レチノイン酸による軟骨細胞のリン酸化に検討を加えたところ、分子量約39、34、32、20Kなどのいくつかのタンパク質のリン酸化がレチノイン酸により短時間で誘導されることを確認した。現在このレチノイン酸による軟骨細胞のリン酸化にプロテインキナ-ゼCが関与しているかどうかを検討している。
がん局所温熱療法に用いる非侵襲型深部加温装置の開発

1.誘導型加温装置、Inductronの開発我々は、Inductive Aperture-Type Applicator(TATA)をもちいたRF誘導型臨床用加温装置、Inductronを開発した。この装置のapplicatorは、銅板をロシア文字′′〓′′の形に3/4回転曲げたものであり、コイルの1つの面が、apertureとして用いられる。身体内で誘導される電流はapertureと平行になるため、脂肪層の発熱量が小さくなる。加温装置の総重量は、1500kgであり周波数13.56MHz、出力10kwである。ベッドは高さ、前後方向に電動でもって移動する。更に、ガントリー、及びapplicatorも移動することができ、患者の任意の部位にapertureを対向させることができる。試作したInductronを用い、皮膚表面から15cmに病巣を持つ13例を加温した。そのうち9例は頸部リンパ節腫瘍であり、4例は、腋窩の悪性リンパ腫、外陰癌、肺癌の胸壁転移、乳癌の局所再発である。12例は放射線療法(週5回法で1回1.8Gy、総線量5060Gy)との併用で、照射直後に温熱療法(週12回)を施行した。腫瘍内温度を43°C以上に保つよう出力を調整した。その結果、13例において腫瘍内最高温度は41.947.1°Cであった。全症例を対象とした場合、PR率は9/13(69%)であり、5回以上の加温を行った症例のPR率は10/11(91%)であった。今後、体躯部分の深部病巣の加温も行う計画である。2.RFの収束方法誘電型加温におけるRF電流を磁場によって偏向、収束する方法について予備的な実験を行い、誘電型加温のRF電流がRF磁場によって偏向することが見出された。今後コイルを複数個用い、身体中心部にRF電流を収束することの可能性について検討する予定である。我々の提案した誘導型アプリケータについて、ファントム,動物実験より以下の特徴のあることが明らかになった。1)脂肪層を過剰に加温しない、2)深部を効果的に加温できる、3)開口面辺縁における過剰発熱がみられない、4)非接触に加温できる、5)開口面の大きさ及び形状が病巣の大きさ,形状に応じて変化できる、6)被加温体の形状が深部加温に影響を与える、7)安全である、8)発熱効率が低い。以上の実験結果をふまえ、患者数例について加温を行った。症例1:左腋窩リンパ節のnon-Ho dg Kin lymphoma(12×7×6【cm^3】)を加温するため、20×20【cm^2】の開口面を左胸部前方5cmに配置した。皮膚の冷却は行わなかった。皮下脂肪は1.1cmであった。皮膚表面は37.3°Cであったが深さ5cmの腫瘍内部では46.1°Cに上昇した。温熱単独で10回加温を行ったが縮小はみられなかった。症例2:頸部リンパ節転移(8.1×7.3×7.0【cm^3】)を凹状の開口面(8×15【cm^2】)で加温を行った。開口面を頸部前方3cmに置き、加温部表面に強制空冷を施した。

温度分布は、深さ0.5cmで40.2°Cとなり、深さ3.5cmでは43.0°Cとなった。放射線併用で10回の加温を行ったところ5.5×3.7×3.8【cm^3】に縮小した。以上2症例について北米ハイパーサーミア学会で発表を行った。奇しくも我々と同タイプのアプリケータについて米国の研究グループが発表を行った。症例3:子宮内膜癌の皮膚転移に対し、一部を放射線単独,一部を放射線,温熱併用の治療を行った。治療開始と共に温熱併用部では特に著明な縮小がみられた。捺印細胞診では治療開始後67週間で腫瘍細胞は認められなかった。細胞像では上皮下に変性,石灰化を伴い、温熱併用部では、腫瘍細胞の減小は著明であった。しかし、各腫瘍細胞の形態には著しい変化は認められなかった。このことについては、日本ハイパーサーミア学会で発表を行った。本試験研究によって開発した誘導型加温装置、Inductron、を用いて患者の加温を行った。対象症例は皮膚表面から15cmに病巣を持つ13例である。そのうち9例は頸部リンパ節腫であり、4例は腋窩の悪性リンパ腫、外陰癌、肺癌の胸壁転移、乳癌の局所再発である。12例は放射線療法(週5回法で1回1.8Gy、総線量5060Gy)との併用で照射直後に温熱療法(週12回)を施行した。1例は温熱単独である。腫瘍内温度43°C以上に保つよう出力を調整した。その結果、13例において腫瘍内最高温度は41.947.1°Cであった。全症例を対象とした場合、PR率は9/13(69%)であった。5回以上の加温を行った症例のPR率は10/11(91%)であった。副作用として2度の熱傷が3例にみられたが、皮下組織の硬結は見られなかった。低い周波数のRFでは波動の特性を利用した収束は不可能である。このことから、誘電型加温におけるRF電流を磁場によって偏向・収束する方法を以前に提案した。そして今年度、このことについて予備的な実験を行い若干の結果を得た。筋肉等価寒天ファントムの両底面にアルミニウムの電極を取りつけ、13.56MHzのRF電流を印加した。更に、このファントムの横に1cmの間隔をおいて、Inductive Aperture-Type Applicatorのapertureを置き、それに同じく13.56MHzのRF電流を印加した。IATAに流す電流の位相を適当に選ぶことにより、ファントム内のapertureに近い部分における発熱量を小さくし、反対部分における発熱量を大きくすることができた。このことは低い周波数において、誘電型加温と誘導加温を組み合わせることにより、誘電型加温のRF電流を収束できることを示すものである。
ラット単離胃粘膜を用いた胃小窩壁細胞剥離現象の解析と胃酸分泌関連疾患への応用展開

ラット単離胃粘膜実験モデルで見出された胃小窩壁細胞剥離現象の詳細を明らかにし、びらん性胃炎等の胃酸分泌関連疾患との関連性を検討した。本研究では、この実験モデルと凍結技法を応用してヒスタミン、H2レセプター拮抗剤、プロトンポンプ阻害剤に代表される酸分泌に関連した試薬が壁細胞剥離現象に与える影響を検討し、NSAIDs(非ステロイド性消炎鎮痛剤)投与による実験潰瘍モデルを確立した。胃酸分泌に強力に与る胃小窩壁細胞の制御が可能になれば、胃酸分泌関連疾患の新たな予防法や治療法の開発に寄与できるものと期待される。本研究はラット単離胃粘膜モデルで見出された胃小窩壁細胞剥離現象の詳細を明らかにし、びらん性胃炎等の胃酸分泌関連疾患との関連性を検討することを目的とする。ラット単離胃粘膜とは、ラットの胃粘膜を細片化し培養液中で長期培養することを可能にした実験モデルであり、このモデルにおいて酸分泌刺激を加えた胃小窩の壁細胞が剥離するという現象を見出した。これまでの研究結果から、剥離前後の壁細胞内には通常みられないプロトンポンプを有する多重膜構造物が出現しており、近接する粘液細胞が細胞欠損部を埋めるかのようなダイナミックな細胞動態を示す所見が得られていた。壁細胞剥離の制御が可能になれば新たな胃酸関連疾患の予防や治療法の開発に繋がるものと期待される。本年度は、単離胃粘膜実験モデルと凍結技法を応用してヒスタミン・H2レセプター阻害剤・プロトンポンプ阻害剤に代表される酸分泌に関連する試薬が壁細胞剥離現象に与える影響を検討した。食餌条件を変えたラットの胃から単離胃粘膜を作製し、薬物添加培養液中で590分刺激して各薬剤の反応性を比較検討した結果、絶食したラットから作製した単離胃粘膜にヒスタミンを添加した(酸分泌を刺激した)場合、培養時間経過により胃小窩への壁細胞剥離数が増加した。一方、再摂食させたラットにH2-レセプター阻害剤を作用させた(酸分泌を抑制した)場合はこの現象が抑制された。プロトンポンプ阻害剤を作用させる同様の培養実験を行ったところ、H2レセプター阻害剤と同様に剥離現象が抑制された。これらの結果から、酸分泌と壁細胞剥離現象との正の相関性が示された。ラット単離胃粘膜とは、ラットの胃粘膜を細片化し培養液中で長期培養することを可能にした実験モデルであり、このモデルにおいて酸分泌刺激を加えた胃小窩の壁細胞が剥離するという現象を見出した(Aoyama et al., Histochem Cell Biol,2008)。本年度は、NSAID(非ステロイド性消炎鎮痛剤)投与によるびらん性胃炎(実験潰瘍)モデルの確立を目標として実験を行った。NSAIDを経口投与した絶食ラットから単離胃粘膜を作製し、培養液中で590分刺激した結果、酸分泌刺激時と同様に胃小窩壁細胞剥離が確認された。一部の単離胃粘膜には、胃小窩より上方に上皮傷害がみられた。一方、コントロール群となる絶食ラットより作製した単離胃粘膜培養では同様の現象はみられなかった。一般にNSAIDは胃粘膜防御機構を低下させると言われるが、その発生機序には諸説があり、病理組織学的な詳細は今なお明らかになっていない。NSAID投与単離胃粘膜モデルにおいては、表層粘液細胞の上皮欠損部を補うシーリング機構の減弱が想定され、その結果として部分的なびらんを生じたものと考察された。
交感神経系を介した新しい骨損傷治療法の開発に向けての実験的研究

骨折後の早期離床は安静・廃用による骨萎縮を軽減し,高齢者の寝たきりや骨粗鬆症の予防,若年者の正常な骨発達を助け,将来の骨粗鬆症罹患リスクを低減する.本研究では,β交感神経系を介した骨折の可能性について,特に骨修復早期に着目し,動物実験による検討を行った.脛骨皮質骨に欠損を作製したラットを尾部懸垂し,無処置(C), propranololでβ交感神経を遮断(PRO), desferrioxamineで血管新生を促進(DFO)した3群に対し,欠損作製後5日あるいは10日においてジルコニア・アガロース血管造影剤を注入した.各群の試料はジルコニアk吸収端の直上(18. 1keV)及び直下(17. 9keV)で放射光CTスキャンし,再生骨及び新生血管をイメージングした.術後5日目には3群とも血管新生が見られたが,その体積率はC群に比較してDFO群で有意に高く, PRO群では増加傾向が見られたのみであった.骨の再生については特にPRO及びDFOの処置による効果は確認できなかった.術後10日目には血管新生の体積率は3群で差はなくなったが,再生骨の体積率はDFO群で有意に高値を示した.PRO群では骨再生の増加傾向は見られたが,有意な効果は認められなかった.β交感神経遮断の骨修復への効果については,効果の濃度依存性や選択的遮断など,さらに詳細な検討が必要である.骨折後の早期離床は安静・廃用による骨萎縮を軽減し,高齢者の寝たきりや骨粗鬆症の予防,若年者の正常な骨発達を助け,将来の骨粗鬆症罹患リスクを低減する.本研究では,β交感神経系を介した骨折の可能性について,特に骨修復早期に着目し,動物実験による検討を行った.脛骨皮質骨に欠損を作製したラットを尾部懸垂し,無処置(C), propranololでβ交感神経を遮断(PRO), desferrioxamineで血管新生を促進(DFO)した3群に対し,欠損作製後5日あるいは10日においてジルコニア・アガロース血管造影剤を注入した.各群の試料はジルコニアk吸収端の直上(18. 1keV)及び直下(17. 9keV)で放射光CTスキャンし,再生骨及び新生血管をイメージングした.術後5日目には3群とも血管新生が見られたが,その体積率はC群に比較してDFO群で有意に高く, PRO群では増加傾向が見られたのみであった.骨の再生については特にPRO及びDFOの処置による効果は確認できなかった.術後10日目には血管新生の体積率は3群で差はなくなったが,再生骨の体積率はDFO群で有意に高値を示した.PRO群では骨再生の増加傾向は見られたが,有意な効果は認められなかった.β交感神経遮断の骨修復への効果については,効果の濃度依存性や選択的遮断など,さらに詳細な検討が必要である.骨折治癒を促進し,早期離床・リハビリテーションを容易にすることは,骨粗鬆症を予防し,寝たきりや要介護のリスクを減らすために有効である.本研究初年度には,骨欠損部の修復過程や種々の治療効果について,マウスモデルを利用したインビボ観察に基づく評価を可能とするため,傾斜型インビボCTシステムを構築した.本システムは,現有のマイクロフォーカスX線透視装置(島津製作所SMX-1000)をベースとし,マウスが載る回転テーブルと駆動モータ,およびそのドライバとX線検出器を制御するコントローラからなる.また,回転テーブルにはマウスへのX線被爆を抑えるための鉛シールドを装着した.さらに,骨修復に伴う局所変化を抽出するため,経時的な3次元CTデータの位置合せ(イメージ・レジストレーション)に基づく画像解析アルゴリズムを完成させた.本システムの有用性を確認するため,骨治癒において重要な役割を担う血管新生と再生骨を同時抽出する予備実験を行った.まず,全身麻酔下のマウスを回転テーブルの上に仰臥位で寝かせ,予め欠損部が作製された下腿遠位部をCTスキャンした.数日後,尾静脈よりヨード造影剤(Fenestra, ART社)を投与し,同条件で再度スキャンした.イメージ・レジストレーションによる画像位置合せの後,サブトラクションによって血管像および再生骨(繊維状骨)を抽出し,本法が有効であることを確認した.これに並行して,骨欠損直後の無負荷状態が骨治癒に与える影響を調べるため,尾部懸垂モデルを対象とした放射光CT計測も行った.尾部懸垂によって骨への負荷が軽減された状態では,欠損部への血管新生が抑制され,骨の再生も遅延することが確認されている.

本年度は,ジルコニア・ナノ粒子を利用した血管造影鋳型剤を新たに開発し,単色放射光サブトラクションμCTによって骨修復早期の血管新生と再生骨イメージを同一の非脱灰サンプルから取得する手法を確立した.再生骨については,その微細形態解析に加え,骨ミネラル評価も可能である.本手法によって,骨への力学的負荷の有無,およびβ交感神経遮断が骨再生および血管新生に及ぼす影響を評価した.脛骨皮質骨にドリルホール欠損を作製したラット(12週齢♀)を通常飼育群(n=10)と尾部懸垂による除負荷群(n=10)に分け,術後,5日目あるいは10日目に腹部大動脈より血管鋳型剤を投与し,冷水下でこれをゲル化,脛骨術部を摘出・エタノール固定した.試料は放射光施設SPring-8にて,ジルコニアk吸収端の直上(18.1keV)および直下(17.9keV)でCTスキャン(分解能2.74μm)した.各々の再構成イメージについて相互情報量の最大化によるレジストレーションを行った後,画像差分した結果,欠損部の再生骨と血管新生は明確に分離され,本手法が骨-血管形成連関解析における有用な手法であることが示された.また,欠損作成後5日目には両群とも血管新生が誘導されたが,除負荷群では血管新生は抑制される傾向を示し,骨再生は通常飼育群のみで認められた.10日後,再生骨量,ミネラル密度とも除負荷群で有意に低値を示した.さらに,β交感神経遮断の効果を尾部懸垂モデルで検討した結果,骨への負荷軽減による骨再生抑制は,β交感神経遮断により若干改善されたものの,通常飼育した欠損モデルの骨再生レベルまでには至らなかった.最終年度は、骨欠損を作製したラットを対象とした放射光μCT実験、およびマウスin vivo実験を進めるためのCTシステムの改良を行った。放射光μCT実験新しく開発したジルコニア血管鋳型剤を利用した単色放射光サブトラクションμCTによって、骨折後安静時を想定した血管新生と骨再生に対する低酸素性因子誘因の効果を評価した。脛骨皮質骨にドリルホール欠損を作製したラット(12週齢♀)を尾部懸垂し、対照群(n=10)と低酸素因子の発現を維持するDeferoxamine Mesylate Salt (DFO)群(n=10)に分け、術後、5日目あるいは10日目に麻酔下で腹部大動脈より血管鋳型剤を投与し、冷水に晒してこれをゲル化、脛骨術部を摘出・エタノール固定した。試料は放射光施設SPring-8にて、ジルコニアk吸収端の直上(18.1keV)および直下(17.9keV)でスキャン(分解能2.74μm)した。各々の再構成イメージについて相互情報量の最大化によるレジストレーションを行った後、画像差分して血管と再生骨を分離した。なお、この画像分離法についてはより精確さが向上するようにアルゴリズムの改良を行った。両群とも欠損作製後5日目には血管新生が誘導されたが、対照群では欠損部の骨再生はほとんど認められなかった。しかし、DFO群ではより活発な血管新生が観察され、骨の再生も通常飼育群を対象とした同様の実験結果(前年度)に匹敵するものであった。さらに10日後には両群の骨再生は大きく異なり、DFO群では再生骨が著しく形成され、骨量、ミネラル密度ともに対称群に比べ高値を示し、DFOによる血管新生促進の骨再生における効果が確認された。in vivo CTシステムの改良前年度に確立したin vivoCTシステムの低被曝化を行い、市販システムと同程度の性能でマウス骨構造が計測可能なシステムに改良できた(分解能15 μm、被曝量<700 mGy)。
光印加による半導体レーザ光周波数の高速変調

本研究は、光印加による半導体レーザ光周波数変復調方式について、理論的に予想されるキャリアのバンド内緩和による超高周波域での変調機構について、その新しい光周波数変調方式の上限周波数を実験的に明らかにすることを目的とする平成6、7年度に亘る2か年計画の研究である。具体的には、連続的に発振する半導体レーザの活性層に外部から数100GHzあるいはそれ以上の周波数の電磁波(サブミリ波遠赤外光)ないし、極短光パルスを照射することにより、活性層の屈折率を変えてレーザ共振器の光路長を変化させて波長を変調する、新しい光周波数変調方式の上限周波数を実験的に明らかにする。まず計画初年度の平成6年度では研究計画に従い、光印加方式による半導体レーザ光周波数変調の上限周波数を実験的に明らかにするための方法を考案して実験システムを設計した。次に、現有の光学実験設備と新たに購入したパルス駆動半導体レーザとを用いて、実験システムを構築した。このような実験システムの構築に並行して、光印加による半導体レーザ光周波数の変調現象を利用したいくつかの実験を実施し、得られた結果の一部については学術雑誌あるいは学術講演等により公表した。計画最終年度の平成7年度には、連続発振する半導体レーザの活性層にパルス幅ns以下の光パルスを照射したときの半導体レーザの発振周波数のシフトを、先に構築した実験システムにより、新たに考案したスペクトル経由による自己相関法を適用して調べ、そのような短光パルス照射下においても約860MHzの光周波数の変調が生じていることを、ほぼ明らかにした。これらの結果の一部は既に学術講演会等で公表したほか、8月に開かれる国際会議においても発表の予定である。本年度は、我々が提案してその可能性が既に確認されている、光印加による半導体レーザ光周波数変復調方式について、理論的に予測されるキャリアのバンド内緩和による超高周波域での変調機構について、その新しい光周波数変調方式の上限周波数を実験的に明らかにすることを目的とする2か年計画の研究である。具体的には、連続的に発振する半導体レーザの活性層に外部から数100GHzあるいはそれ以上の周波数の電磁波(サブミリ波遠赤外光)ないし、極短光パルスを照射することにより、活性層の屈折率を変えてレーザ共振器の光路長を変化させて波長を変調する実験を計画した。計画初年度の平成6年度は研究計画に従い、まず光印加方式による半導体レーザ光周波数変調の上限周波数を実験的に明らかにするための方法を考案して実験システムを設計した。このような実験システムの構築に並行して、光印加による半導体レーザ光周波数の変調現象を利用したいくつかの実験を実施し、得られた結果の一部については学術雑誌および学術講演で公表した。本研究は、我々が提案してその可能性が既に確認されている、光印加による半導体レーザ光周波数変復調方式について、理論的に予想されるキャリアのバンド内緩和による超高周波域での変調機構について、その新しい光周波数変調方式の上限周波数を実験的に明らかにすることを目的とする平成6、7年度に亘る2か年計画の研究である。具体的には、連続的に発振する半導体レーザの活性層に外部から数100GHzあるいはそれ以上の周波数の電磁波(サブミリ波遠赤外光)ないし、短光パルスを照射することにり、活性層の屈折率を変えてレーザ共振器の光路長を変化させて波長を変調する実験を計画した。計画最終年度の平成7年度は、平成6年度に構築・完成している実験システムにより、光印加による半導体レーザ光周波数の高速変調現象を調べるための実験を実施した。すなわち、連続発振する半導体レーザの活性層にパルス幅ns以下の光パルスを種々の条件のもとで照射して、そのときの半導体レーザの発振周波数のシフトを、新たに考案したスペクトル経由による自己相関法を適用して調べた。

その結果、短光パルス照射下においても約860MHzの光周波数の高速変調が生じていることが、ほぼ明らかになった。またこれらの実験に平行して、光印加による半導体レーザ光周波数の高速変調現象を利用する、いくつかの実験も実施した。得られた研究成果の一部は、既に学術講演会等で公表したほか、8月に開かれる国際会議において発表の予定である。
視覚システムによるスイカのつる首の3次元的認識

スイカの自動収穫を考えた場合,スイカの検出に加えてスイカのつる首の検出および切断が必要となる。これまで開発してきた画像処理によるスイカ果実の識別結果を基に,スイカのつる首の3次元的な認識方法および,つる首の切断方法について検討した。今回は,この基礎的な実験として模型スイカを用いて,スイカの縞を利用したつる首の位置の推定方法を開発した。検出アルゴリズムを以下に示す。まず,前処理としてスイカの果実部の抽出,2値化,細線化を行い,果実の縞の領域を細線化領域として抽出する。次に,画像上で分岐点と判断される点を消去し,縞を分離する。分離した縞をクラスタリングして面積によりノイズを除去して重要な線のみを抽出し,最終的に抽出した線分の補外直線を求め,その交点座標からつる首の位置を推定する。このアルゴリズムの妥当性を調べるため,可視率と模型スイカの設置姿勢を変えて実験を行った結果,可視率が高いときは誤差が少なかったが,可視率50%では誤差が14画素と大きくなった。また,設置姿勢が90度から30度までは,誤差約7画素以内で検出できた。しかし,設置姿勢が0度付近では,誤差が増大した。これは補外直線による縞の近似が曲線でなかったためと思われる。一方,つる首の切断方法は,市販のカッターの刃をハンド部に取り付け,パルスモータ駆動の切断機構を開発した。これをもちいてつる首切断実験を行った結果,直径10mm以下のつる首は十分実用可能であった。今後は,補外曲線による精度の向上に務め,つる首の3次元的な位置を検出する予定である。また,切断機構とあわせた実験を行い,障害物回避の経路計算なども行う予定である。
科学的リテラシーにおける読解リテラシーおよび表現リテラシーの育成

1.研究の目的(1)OPPA(One Paper Portfolio Assessment)を用いて、高校生における学習履歴による自己の変容の認識と読解及び表現リテラシーの関係について検討する。(2)またその際に重要な影響をもつ教師の評価観・学力感との関係について検討する。2.調査の方法・計画(1)一枚ポートフォリオ評価シート(OPPシート)を2種類作成し、高校生に記録させる。(2)調査結果をもとに、読解及び表現リテラシーの育成に関する考察を行い、望ましい教育評価についての検討を行う。3.研究成果(1)自己の変容の認識が「読解及び表現リテラシー」において重要な要素であるということがわかった。たとえば、毎時間行う「一番重要だと思ったことを書いてください」という問いは、単元の具体的な内容に関するものではなく、「一番重要だと思ったこと」という「自由試行(messing about)」であり、しかもその目的意識が明確化されていることに重要な意味を持つものと考える。つまり、教師の枠組みによる影響をあまり受けずに、生徒が持つ考えをそのまま記述に反映させることができる。これにより、生徒の素直な考えを引き出すことが可能になる。(2)教師が授業を設計し、実施していく中で、そのすべての基本となるのが、その教師の教育観である。授業の中で、OPPAにより子どもは自己の変容を認識し、自覚することにより科学的概念を獲得し、高次の学力を獲得していくことが明らかになった。OPPAは、授業終了後瞬時に教師が自分の指導内容の適否をも把握することが可能となることがわかっている。これらにより、子どもの変容を教師が感得することにより、教師も子どもも価値観(教育観)が変わっていく。これは、言い換えると、「教師が子どもに育てられている」ことになっていると考える。今までも言われてきたことであるが、今回、それが具体的に明らかになった。
体育教師の観察行動におけるエクスパタイズ向上に関する研究

本研究では,ボールゲームにおける教師の観察行動におけるエクスパタイズに関して明らかにし,それを向上させるための方略の開発と検証を目的とした。その結果,(1)パフォーマンスの認識,(2)戦術理解,(3)広い周辺野を促す理解,(4)ゲーム状況の認識が,観察行動の重要なエクスパタイズであることが明らかとなった。また,これらを基に,貢献に注目した評価法を開発し,それが教師の観察行動の改善に有効であることを明らかにした。本年度は,体育教師の観察行動に求められるエクスパタイズを明らかにするために,先行研究の収集,検討を行った。その結果,これまでの研究では,運動学習における観察に焦点が当てられ,動きを改善するための観察にかかわるエクスパタイズについての考察が中心であることが明らかとなった。一方で, Schempp(2006)は,観察行動が教師の教授能力の中でも重要であるとし,熟練教員に特有の観察行動を実践を通して学ぶことの重要性を示唆した。これを受け,教師経験や運動経験の違いに基づく,観察の変化を明らかにする為に,眼球測定運動装置を利用し,ボールゲーム中に「何」を見ていているかを明らかにした。その結果,観察行動の4つのステージが見出され,これを論文にまとめた。また,平成17年度-19年度に研究開発した質的授業研究法を活用して継続的に授業分析をした結果から観察者の思考がどのように変化したか明らかにすることを試みた。これは,継続して研究中であるが,おおよそ「教師の行動」から授業を語ることから,「学習者の行動」から授業を語るように変化してきていることがわかる。このことは,学習を「刺激-反応」という関係ではなく,複雑なかかわりあいの世界として捉え,授業改善に生かせることができるようになったと考えられる。さらに,これまで開発してきた「メディアポートフォリオ」を教師の「観る」を支え,教師の学びを成長させることができるツールとして還元できないかと考えた。これは, E-ポートフォリオという形でこれまで実践されてきた教師ポートフォリオでもその成果は明らかにされている。そこで,ネットワークを利用した協働性を保障する中でより効果的な利用ができるのではないかと仮説を立て,その検証に向けて取り組みを行っている。本研究は,(1)体育教師の観察行動に求められるエクスパタイズを明らかにし,(2)子どもの学びの状況と文脈から体育教師の観察行動を分析・整理し,エクスパタイズ向上につながる要因を明らかにした上で,(3)体育教師の観察行動のエクスパタイズを向上させる方略を開発し,検証することを目的とした。まず,観察行動に求められるエクスパタイズを整理するために,質的授業分析法を活用して,授業の振り返りをしながら授業改善を行ってきた現職教師の観察行動における特徴とその変化を明らかにした。その結果,「雰囲気」「目標探求」「気づきと意思決定」「動くことのおもしろさ」「学びの共有空間」「場において生まれる出来事」の6点を導くことができた。この結果については,日本スポーツ教育学会第29回大会にて発表し、現在,論文にまとめ投稿準備中である。次に観察行動を分析・整理し,エクスパタイズ向上につながる要因を明らかにするために,眼球運動測定機(View Tracker/ディテクト製)を利用し,教師の授業中の注視点の特徴を明らかにし,教師が授業中に何をどのように観察しているかを見出し,エクスパタイズ向上の要因を明らかにした。その結果,適切なスタンダードを持ち,観察しようとすることによってエクスパタイズが向上し,観察行動が改善されることが明らかとなった。この結果については,NASPEのPETE Conferenceにて発表した。これらの視点からボールゲームにおける観察行動における評価として「貢献」に着目した具体的な取り組みを開発し,AAHPERDのNational Conventionにて発表するとともに,論文及び図書の中でそれらを紹介し,この評価ツールの有効性について明らかにした。そこで,本年度は,授業の振り返りをしながら授業改善を行ってきた現職教師の観察行動における特徴とその変化について明らかにし,平成21年度に発表した内容を論文にまとめた。この論文は、平成23年度中に投稿予定である。また、平成21年度の研究で,適切なスタンダードをもって観察をすることで教師の力量向上に資することができるようになることが明らかになった。そこで、ボールゲームにおける観察行動における評価として「貢献」に着目することを見出し,具体的なスタンダードの作成を行った。これらについては,米国のボールゲームに関する研究者とその妥当性について議論をし,一定の評価を得た。これらの内容については,2つの雑誌で報告をした。さらに,これらの研究成果を導入した具体的な実践とその効果について口頭発表及びポスター発表を行った。

この知見については,体つくり運動の授業づくりについて著した書籍の中の評価の項目の中でも記述し,解説をした。加えて,熟練教師と初任教員の観察行動と思考の違いについて指導と評価の関係性の違いがあることを見出し,教師としての観察行動におけるエクスパティースの向上改善を促すために,学習評価を埋め込まれた指導を,一体とした教師の観察行動と捉え,授業の実践の中で具体化していくこととした。これらを通し,エクスパティースの観点を整理し,平成23年度に実施するシンポジウム,学会,論文にて発表していく予定である。