hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学習者の科学リテラシーを育てる教科横断的科学実験教材の開発と実践的検証

2】教師と学習者の科学リテラシーを育てる教育体系と枠組みの構築(本研究課題は,ほぼ達成されている。):平成25年度に大学・徳島市・鳴門市教育委員会と学校関係者と連携協力し,理数・技術領域に意欲・能力が高い児童生徒(小学5,6年生)と中学生)を対象に「科学・技術者の卵」を育成する鳴門教育大学「科学・技術者の発掘・養成講座徳島から育てよう未来の科学・技術者を」を開設し,継続している(平成28年度も実施する)。平成27年度は,受講生(26名,小学生15名,中学生11名)の入学を許可,数学(算数)、理科領域(化学,物理,生物,地学),技術・情報・工学,脳科学)の講座を開設。受講生は,スタンダードコース(5月9月)を受講後,興味関心のある指導教官を選び,マスターコース(10月3月)へ進学,個々に希望する大学教員の指導で研究を体験した。公開での研究発表,第2期修了生の修了式を実施。詳細は,ホームページ(http://www.naruto-u.ac.jp/projects/jisedai/)を参照研究課題3】教育現場・科学体験広場などでの学習効果の高い実践的検証:上記で開発した教科横断的科学実験教材の実践を推進。(教育現場2校,科学体験広場1回)(1)身近な素材を用いた学習者の科学リテラシーを育てる教科横断的科学実験教材の開発と教師のためのモデル科学実験書の作成(身近な素材:茶葉,イチョウ葉,藍(インジゴ),クミン種子,ムラサキキャベツなど)(2)教師と学習者の科学リテラシーを育てる教育体系と枠組みの構築(大学・徳島市・鳴門市教育委員会と学校関係者と連携協力して,「科学・技術者の発掘・養成講座」を開設・継続中)(3)教育現場・科学体験広場などでの学習効果の高い実践的検証26年度の研究計画は,平成25年度で提案した「研究課題13」継続発展させ,ほぼ順調に伸展しているが,研究課題1の教師のための教科横断的モデル科学実験書の作成に関しては,7割程度の進行状況で,平成27年度中に完成させる予定である。科学教育・有機化学平成27年度は,本研究の最終年度で有り,これまでの研究課題13を継続・完結させると共に関連研究成果の総括・まとめを行う。【研究課題1】身近な素材を用いた学習者の科学リテラシーを育てる教科横断的科学実験教材の開発と教師のためのモデル科学実験書の作成:研究成果を総括・まとめ,教育現場への支援となる資料として配布・公開する。【研究課題2】教師と学習者の科学リテラシーを育てる教育体系と枠組みの構築:大学・徳島市・鳴門市教育委員会と学校関係者間のより一層,連携強化に努め,教師教育・連携の教育体系と枠組みの構築を確立。(ホームページの充実)【研究課題3】教育現場・科学体験広場などでの学習効果の高い実践的検証25年度に計画している研究課題は,ほぼ順調に達成されているが,更に平成25年度の研究を継続・発展させるとともに,26年度の計画を推進する予定である。平成27年度は,本研究の最終年度で有り,これまでの研究課題13を継続・完結させる共に関連研究成果の総括・まとめを行うにあたり,平成27年度計上の直接経費予算(800,000円)では,研究推進・達成に支障を来すと思われ,26年度の直接経費から871,907円を繰り越すことにした。主として研究成果を総括・まとめ,教育現場への支援となる資料として配布・公開する費用として使用する。
歯髄線維芽細胞における炎症性メディエーターの役割と調節機構について

1.IL-1β(50pg/ml)の存在下で、培養上清およびcell lysateにおけるtPA活性は時間依存的に上昇し(012時間)、培養上清中のtPA活性は12時間後に最大値を示し、一方、cell lysateにおけるtPAは3時間後に最大活性を示した。4.Tyrosin kinase inhibitorであるgenisteinとherbimycinAの存在下では、培養上清およびcell lysateにおけるIL-1βによるtPAの活性化は抑制された。以上の結果から、tPAの活性化には細胞内シグナルにおけるチロシンのリン酸化が必要で、さらに、NFκBによる合成を介した活性調節が存在することが示唆された。7.IL-1βによるtPA活性調節には細胞膜内外のCa^<2+>は関与しない1.IL-1β(50pg/ml)の存在下で、培養上清およびcell lysateにおけるtPA活性は時間依存的に上昇し(012時間)、培養上清中のtPA活性は12時間後に最大値を示し、一方、cell lysateにおけるtPAは3時間後に最大活性を示した。7.IL-1βによるtPA活性調節には細胞膜内外のCa^<2+>は関与しない1.歯髄線維芽(HDP)細胞の培養矯正学的目的(病的原因以外)によって抜去された歯から歯髄を摘出し、Somermamらの方法によって培養シャーレに静置し、アウトグロースした細胞をHDP細胞とした。尚、HDP細胞の扱いについては、本学倫理委員会より本学部で定めた倫理に関する指針に沿って行っている。また実験計画はあらかじめ被検者に説明し、同意を受けた後に行っている。現在、2名の被検者より得た歯髄を培養、5代まで継代した細胞を凍結保存し随時実験に用いている。本実験ではHDP細胞の炎症のメディエーターとしてタンパク溶解に関与するコラゲナーゼであるplasminに注目した。PlasminはPAによってplasminogenからconvertされることから、本実験ではPA活性の変化をプラスミン産生の指標として測定した。測定はPfeilschifterらの方法を用い、HDP細胞で生成・分泌されるt(tissue-type)-PA活性を測定した。3.細胞内および細胞外PA活性の測定継代数510代までのHDP細胞をヒトIL-1で24時間刺激した後、cell lysateおよび培養液をそれぞれサンプルとしてPA活性を測定した。その結果、細胞外すなわち培養液中に分泌されたPA活性に比較して、細胞内(cell lysate)のPA活性の方が高いことが明らかになった。従来t-PAは分泌型としての機能が報告されているが、現在までの申請者らの検索では細胞内外の差について、明らかな知見を得るには至っていない。本件に関してはさらに研究を続けると同時に、今後は各種サイトカインやプロスタノイドによるHDP細胞刺激で起こるPA活性の変化も検索予定である。1.IL-1β(50pg/ml)の存在下で、培養上清およびcell lysateにおけるtPA活性は時間依存的に上昇し(012時問)、培養上清中のtPA活性は12時間後に取大値を示し、一方、cell lysateにおけるtPAは3時間後に最大活性を示した。以上の結果から細胞内(cell lysate)および細胞外(培養上清)におけるtPA活性を比較すると、細胞内の活性上昇が早いことから、tPAは細胞内での合成後に細胞外液中に分泌されることが推察される。またtPAの活性化には細胞内シグナルにおけるチロシンのリン酸化が必要で、さらに、NFκBによる合成を介した活性調節が存在することが示唆された。
低温ストレス応答におけるRNA制御システム

移動という逃避手段を持たない植物にとって、急激な環境の変化は大きなストレスであり、随時、適応していかなくてはならない。いろいろな環境変化の中でも低温は、迅速に対応しなくてはならない主要な環境ストレスのひとつである。低温ストレスに伴う応答には様々な遺伝子発現制御が関わっている。我々はその遺伝子発現制御にmRNA分解による制御がどのように関わるのかを明らかにすることを目指している。マイクロアレイと転写阻害剤処理を組み合わせた解析である"mRNA-decay array"によって低温ストレスに応答してmRNA分解速度が大きく変化している遺伝子を探索した結果,多くの遺伝子群が低温ストレスに応答して,その分解の速度を変化させていることを見出した。分解速度を変化させた遺伝子群に関して,さらなる詳細な解析を進めたところ,特にストレス応答に関わる遺伝子群が不安定化される傾向があることを明らかにした。興味深いことに,これらの不安定化するストレス応答性遺伝子群の多くは,mRNAを不安定化すると同時にそのmRNAレベルを上昇させていた。mRNA分解速度の制御は,mRNA合成と分解のキネティクスを考えると,mRNAレベル自体の調節ばかりではなく,その変化時間の調節にも関わる重要なステップであるといえる。不安定化するストレス応答性の遺伝子群においては,おそらくmRNA分解を早くすることによってそのmRNAの上昇変化を迅速に行おうとする仕組みが働いていると考えられる。これらの遺伝子群には低温ストレス応答の主要な転写制御に関わっているDREB1A/CBF3およびその下流の因子も含まれており,転写とmRNA分解の協調した制御を示唆する重要な知見が得られた。さらに,不安定化する遺伝子群にはPentatricopeptide-repeatおよびF-boxタンパク質が数多く含まれることを明らかにした。移動という逃避手段を持たない植物にとって,急激な環境の変化は大きなストレスであり,随時,適応していかなくてはならない。その中でも低温は,迅速に対応しなくてはならない主要な環境ストレスのひとつである。これには様々な遺伝子の発現調節が伴うが,これまでの研究のほとんどは転写制御に注目して行われてきた。一方,近年,"small RNA"の研究が急速に進展したことと相俟って,mRNAの分解による転写後制御の重要性が認識されている。そのような背景のもと、本研究は植物の示す低温ストレス応答機構においてmRNAの分解による制御がどの程度貢献しているのかを明らかにすることを目的としている。平成21年度は、シロイヌナズナの培養細胞株であるT87を使ったマイクロアレイと転写阻害剤処理を組み合わせた"mRNA decay array"によって,低温ストレスに応答してmRNA安定性のレベルで制御されている遺伝子群を抽出した。興味深いことに、低温ストレスに応答にして転写およびmRNA分解が拮抗的に変化し、結果としてmRNAレベルが変化しないという遺伝子が多く存在することが明らかとなった。さらに、マイクロアレイのデータをもとに転写レベルで制御されている遺伝子群とmRNA安定性のレベルで制御されている遺伝子群を分類したところ、異なる機能グループに属する傾向が強いことが明らかとなった。この結果は、遺伝子産物の機能によってその制御方法を選択している可能性を示唆する。
動脈硬化の DNA 損傷・修復機構連関に基づく新規診断法の開発

動脈硬化の病態のうちゲノム損傷修復異常の側面から新規診断法を開発することが本研究の目的である。ゲノム損傷修復異常をもつ動脈硬化マウスを用いた実験から、ゲノム修復機構の異常は細胞DNAに二本鎖切断を蓄積させ、動脈硬化を増悪させることを証明した。動脈硬化の発症メカニズムとしてゲノム損傷の蓄積という点に着目し、動脈硬化の新規診断法として、体細胞に蓄積しているゲノム損傷を定量化する方法を確立し、有用性を検討した。確立した検査法は動脈硬化の危険因子のひとつ、喫煙を検出できることを証明した。本検査法がその他の危険因子を含む総合的なリスク評価において有用かどうかをさらに検討していきたい。現在の動脈硬化の有無だけでなく、総合的なリスク評価として用いることができれば、予防医学上、非常に有用である。1.動脈硬化巣にDNA二重鎖切断が存在することを証明した。培養血管細胞を用いた研究により、酸化ストレスは、ゲノムに、最も致命的な二重鎖切断を生じさせ、修復系のシグナルを活性化し、p21などの細胞分裂抑制因子の誘導、つまり老化の形質をも誘導することを見いだした。また、ヒト動脈硬化病変部の免疫染色により、動脈硬化巣にDNA二重鎖切断の存在を証明した。2.動脈硬化巣におけるゲノム損傷修復酵素の発現増加を証明した。非相同末端結合(NHEJ)は生体内の細胞のDNA損傷修復において主役を演じていると言われている。我々は、そのNHEJの中心となる分子、DNA依存性プロテインキナーゼ(DNA-PK)の動脈硬化巣への集積を証明した。またp53の動脈硬化巣への集積も認めた。3.動脈硬化マウスのゲノム修復機構の阻害により動脈硬化が増悪することを証明した。ApoE欠損マウス(動脈硬化マウス)にゲノム修復因子であるAtaxia Telangiectasia-mutated(ATM)の阻害剤・カフェインを投与すると、動脈硬化に増悪が認められた。4.遺伝子改変マウスを用い、ゲノム損傷修復異常と動脈硬化発症の関連を解明中である。ApoEノックアウト(動脈硬化)マウスとゲノム損傷に対する修復異常を示すKu80 (DNA-PKと共同して修復を行う)ノックアウトマウスを交配した二重変異マウスを作成し、動脈硬化巣の進行度を比較検討した。現在のところ、仮説に反し、二重変異マウスで動脈硬化巣の縮小を認めた。その機序に関し、現在解析中である。前年度、ヒト動脈硬化巣にDNA二重鎖切断が存在し、同時にゲノム損傷修復酵素の発現増加を証明した。また、動物実験においては、動脈硬化マウスのゲノム修復機構の阻害により動脈硬化が増悪することを証明した。以上の結果をふまえ、今年度はこれらの現象の生じるメカニズムおよびこのメカニズムを用いた診断法の確立を試みた。ヒト血管平滑筋細胞を用いた実験において、siRNAを用いて各種ゲノム修復因子をノックダウンしたところ、Ataxia Telangiectasia-mutated (ATM)のノックダウンによりゲノム損傷の蓄積が認められ、細胞の老化が促進された。また、ATM,Chk2,DNA-PKのノックダウンにより酸化ストレスによるアポトーシスが減少した。以上より、修復因子の機能不全が存在すると、DNA損傷が蓄積し細胞が老化すると同時に、アポトーシスの減少により損傷されたゲノムを持つ細胞の排除が阻害され、genomic instabilityの高い細胞が増加することが示唆された。以上の結果より、動脈硬化を生じるメカニズムのひとつの基盤としてゲノム損傷の蓄積という点に着目した。動脈硬化の新規診断法として、体細胞に蓄積しているゲノム損傷の定量化を行うこととし、方法を確立後、現在、その診断における有用性を検討中である。動脈硬化の成因にゲノム損傷・修復異常の関与があるとの仮説のもと、それを証明し、そこから得られた結果を応用して動脈硬化の新規診断法を開発することが本研究の目的である。研究期間に、ヒト動脈硬化巣にDNA二重鎖切断とゲノム損傷修復酵素の発現増加を証明した。細胞実験より、修復因子の機能不全が存在するとDNA損傷が蓄積し、細胞が老化すると同時に、アポトーシスの減少により損傷されたゲノムを持つ細胞の排除が阻害され、genomic instabilityの高い細胞が増加すること、さらに、動物実験から、動脈硬化マウスのゲノム修復機構の阻害により動脈硬化が増悪することを証明した。以上より、動脈硬化の発症メカニズムとしてゲノム損傷の蓄積という点に着目し、動脈硬化の新規診断法として、体細胞に蓄積しているゲノム損傷の定量化を行う方法を確立し、有用性を検討した。検査法は被験者の採血検体から得たリンパ球を用い、γH2AX抗体(DNA二本鎖切断を示す)による免疫染色を行い、蛍光顕微鏡を用いてγH2AX foci数をカウントする。

動脈硬化のリスクファクターの有無との関連を検討したところ、本方法が喫煙のリスクを検出できることが示された(細胞あたりのfociの数は非喫煙者0.5 ±0.1/cell、喫煙者6.5 ±2.4/cell(p<0.0001)。喫煙者が禁煙をした場合、4.8 ±0.8/cellから0.6 ±0.3/cell (p<0.0277)に減少)。現在、高血圧、糖尿病、脂質異常症、肥満、性差(男性)、加齢との関連を探るべく症例を蓄積している。本検査法が総合的なリスク評価において有用かどうかをさらに検討していきたい。現在の動脈硬化の有無だけでなく、総合的なリスク評価として用いることができれば、予防医学上、非常に有用である。ノックアウトマウスを用いた検討においては仮説と異なる結果が生じたため、さらなる検討を試みているが、診断法の確立については方向性が明らかとなり、検証を行う段階に達したので、当初の目的を達成できる可能性が高い。24年度が最終年度であるため、記入しない。診断法を確立したので、今後は症例を収集し、診断法の有用性の検証を行いたい。現在の診断法はやや煩雑なため、検証が順調に進めば、診断法の技術的な改善を試みる。