hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい進化学理論の実験による探索-脊椎動物の力学対応進化学の実験系の確立

Rouxの言うように、重力など力学が進化の原因とすれば、進化のエポックを代表する動物に、進化で生じたphysicochemical stimuliを異種性に異所性に人為的に与えれば、進化で生じた物質が異種性に、異所性に生ずるはずである。局所の細胞の遺伝子の発現で、間葉系の高次機能細胞が誘導され、この細胞レベルの分化誘導の積み重ねで形態が決まるからである。この手法を研究代表者の西原が開発し、実験進化学手法(Experimental Evolutionary Research Method)と呼ぶ。これにより哺乳類において希望する間葉系高次機能細胞をハイブリッドタイプで、当該動物の細胞遺伝子を使って人為的に誘導することができる。脊椎動物の進化は、形態と機能と分子レベルでそれぞれ異なる。形態の進化は、内臓頭蓋の形態研究を行う以外には究明することが困難である。進化を遡ると、頸部・胸部・腹部・手と足との尾のすべては原索動物に至って、内臓頭蓋の原器、鰓孔のある口の嚢に収斂して、顔の原器のみとなってしまうからである。この動物がムカシホヤであり、脊椎動物の源となる本体であり、同時に顔の源とも言える生き物である。生命の営み(機能)の中心となる細胞レベルの消化・吸収・呼吸・代謝の要は造血巣であるが、この機能の進化は重力対応により腸管から脊髄腔へ移動する。このように形態と機能レベルの進化は、まぎれもなく生命体の生体力学的対応で生じており、Neo-darwinismのいうような進化の様式はどこにも観察されない。実験進化学手法を開発し次の3点につき研究した。(1)顔の源の生物マボヤの幼形進化の人為的誘発(2)人工骨脊髄バイオチャンバーによる軟骨魚類、円口類の筋肉内における造血巣の誘導(3)原始脊椎動物の組織免疫と胎児蛋白の関係の究明実験結果から、世界に先駆けてNeo-darwinismが完全否定され、脊椎動物の進化がLamarckの用不要の法則によることが検証された。本研究で、150年間脊椎動物の生物学を支配したNeo-darwinismの進化論が系統発生学の観察事実によって完全に否定され、力学対応進化学が実験的に検証された。脊椎動物の進化様式はハードのホメオボックスの情報系とソフトの環境因子と呼ばれる情報系の二重支配であったことが検証された。
レヴィ小体 in vivo 再現モデルを用いた神経変性伝播経路の解析

α-シヌクレイン(aSyn)はレビー小体の主要構成分子であり、その高い発現は神経変性に深く関与すると考えられている。本研究ではパーキンソン病の進行に伴って障害を受けやすい脳部位に着目し、マウス脳内におけるaSynの発現解析を行った。迷走神経背側運動核や黒質緻密部に存在する神経ではその高い発現を観察することができた。また、興奮性シナプスの多くはaSyn陽性であるのに対し、抑制性シナプスにおける発現は脳部位によって大きく異なっていた。以上の結果から障害を受けやすい部位では、ヒト脳においてもaSynの高い発現が推察されるだけでなく、その発現が神経細胞の種類により厳密に制御されていることを示している。alpha-Synuclein(以下、aSyn)はパーキンソン病に特徴的なレヴィ小体の主要構成分子である。また、aSynは正常な脳内にも発現しており、前シナプス部に局在することが知られている。病状が進行するにつれて、レヴィ小体を伴った神経変性は下部脳幹から上向性に大脳皮質にまで至る。この神経変性の伝播には病原性aSynの細胞間伝播が示唆されているが、その伝播経路の詳細は現在のところ不明な点が多い。これまでにレヴィ小体の形成には内在性aSynの発現が不可欠であること、更にその高い発現が神経変性の危険因子であることが報告されている。本研究では、in vivo実験系を用いた伝播経路の同定を最終目的に定め、これを達成するために当該年度はaSynの脳内発現についての詳細な解析を行った。本研究代表者はこれまでに、海馬ではaSynの内在性発現が興奮性神経に限局され、抑制性神経ではその発現が非常に低いことを報告している。したがって、aSynの脳内発現マッピングを行う過程において、その発現量と共に、興奮性神経あるいは抑制性神経での発現プロファイリングを脳内各部位で実施した。その結果、パーキンソン病の進行に伴って障害を受けやすい脳領域のうち、複数の個所でaSynの内在性発現が非常に高いことを見出した。更に、aSynは脳内の広い領域において普遍的に興奮性神経終末に発現している一方、抑制性神経終末における発現は脳部位で大きく異なることを見出した。以上の結果はaSynの発現が脳部位に依存した多様性を有していることを示している。本内容は神経変性伝播経路を特定するにあたって非常に有用な情報と位置付けることが出来る。α-Synucleinはパーキンソン病(PD)の病理所見であるレビー小体の主要構成分子であり、その遺伝子の変異あるいは重複が家族性PDの発症を引き起こすことから、発症メカニズムに関わる重要な責任分子の一つであると考えられている。これまでにα-Synucleinの高い細胞内発現が凝集体形成の危険因子になるとの報告もあり、その発現量は神経変性に深く関与することが推察される。一方、生理条件下では、α-Synucleinは前シナプスに局在しており、シナプス小胞の開口放出に関わると考えられているが、その詳細な機能については未だ不明な点が多く残されている。本研究では、PDの進行に伴って障害を受けやすい脳部位に着目し、マウス脳内におけるα-Synucleinの発現解析を行った。嗅球の傍糸球体細胞や迷走神経背側運動核、また黒質緻密部に存在するドーパミン作動性神経の細胞体において、その高い発現を検出することができた。更に、興奮性シナプスの多くはα-Synuclein陽性であるのに対して、抑制性シナプスにおける発現は脳部位によって大きく異なっていることを見出した。抑制性シナプスにおけるα-Synucleinは嗅球の外叢状層、淡蒼球、黒質網様部において強く発現していたが、大脳皮質や海馬、視床、視床下核では検出することはできなかった。以上の結果はPDの進行に伴って障害を受けやすい上述の部位では、ヒト脳においてもα-Synucleinの高い発現が推察されるだけでなく、その発現が脳部位あるいは神経細胞の種類によって厳密に制御されていることを示している。α-Synucleinの発現メカニズムを知ることによってその生理機能と共に、PDにおける病変の脳内伝播経路をより詳細に解明することができると期待される。本研究はパーキンソン病における神経変性の脳内伝播経路について、in vivo実験系を用いて同定することを目的としている。その過程において、aSynの脳内発現プロファイリングは必要不可欠な情報であると共に、主要な研究項目の一つと位置付けることが出来る。当該年度では、aSynの発現を各脳部位で細胞種(興奮性あるいは抑制性)の違いに着目しながら詳細に解析し、マッピングすることを中心に実施したが、この解析をほぼ終えることが出来た。更に、aSynの抑制性神経終末における発現には脳部位依存的な多様性があることを見出すことができた。

脳部位に依存して抑制性神経でaSynの発現に多様性が存在することは、今後の神経変性の伝播経路を同定する上で重要な足がかりになる。したがって、実験計画はおおむね順調に進展していると考えている。細胞生物学これまでの研究により、精製したaSyn単量体をin vitroで高分子化させたFibril様aSyn(以下、Fb)を用いて培養神経細胞内にレヴィ小体様の凝集体を形成・再現できることを既に確認している。今後は、Fbを黒質、線条体、あるいは当該年度の解析で明らかになったaSyn高発現部位に脳内投与を行い、神経変性の伝播・拡大する過程を経時的に追跡する。その際、各脳部位での興奮性あるいは抑制性神経終末における変性具合も併せて観察する。また、Fbを投与する脳部位の違いによって生じる神経変性の伝播効率の差についても検討を加える。次に、上記の実験で得られた結果を基に、変性の伝播経路に位置する脳部位にaSynの内在性発現をノックダウンさせるように設計したshRNA-AAV(アデノ随伴ウイルスベクター)を投与したマウス脳を用いて、最も効果的に神経変性の伝播を抑制する部位を特定する。以上を次年度の中心課題と位置付けている。
集合知がもたらすサギ類群集の時空間分布についての研究

茨城県およびその周辺に生息するサギ類のコロニーの形成要因について、30年以上の長期データにRandom ForestやCorrelated Random Walkなどの手法を用いて解析し、集合知として場所に固執することを明かにし、その固執性が構成種の変化によってもたらされたことを明かにした。また、Fasola博士の協力の下、同様の解析を北イタリアのサギ類のコロニーについても試みたところ、やはり時間と共に場所への固執性が高まる集合知を見出した。これらの発見は、サギ類コロニーの分布が餌などの環境要因で単純に決まるとする従来の見解に、歴史的な側面を軽視してはならないという警鐘を鳴らすものである。平成26年度は、以下の内容の調査研究活動を行った。<個体数調査>スカイサーファーを用いて、調査地内の全てのコロニーについて、空撮による個体数調査を行った。各コロニーにおいて、コロニーへの出入り頻度を現地調査によることによって、種構成調査を行った(スカイサーファーのオペレータである益子美由希博士に謝金)。また、我々の研究室と同様のコロニー消長の長期データを持つMauro Fasola博士をイタリアから、サギ類コロニー内における分解者としての昆虫の研究を行っている杉浦真治博士を神戸大学から招聘し、個体群生態学会において1つのシンポジウムを開催した。<GISデータの整備とGIS手法の整備>計算サーバーとしてMacProを1台購入した。JAXA ALOSのデータを利用することによって、2011年のサギ類コロニー分布の要因を明らかにし(Carrasco et al. 2014)、アオサギがこれらのサギ類のコロニー形成と維持に重要な役割を果たしていることを明らかにした(Mashiko et al. 2014)。また、Landsat画像も使って、1980年代から今日までの土地利用図を再構築した(投稿準備中)。GISデータの新たな解析方法を模索するために、統計の専門家であるMark L. Taper博士とRobert M. Dorazio博士をアメリカから、粕谷英一博士を九州大学から招聘し、個体群生態学会において2つのシンポジウムを開催した。そのうち1つのシンポジウムについては、Population Ecology誌の特集を作成中である。<軽量ニューラルネットワーク>軽量のニューラルネットワークの代替アルゴリズムであるrandom urn model (RUM)のコア部分を、RとRubyの2つの言語で実装した。平成26年度は、以下の内容の調査研究、および成果報告を行った。<個体数調査と解析>スカイサーファーを用いて、調査地内の全てのコロニーについて、空撮による個体数調査を行った。各コロニーにおいて、コロニーへの出入り頻度を現地調査することによって、種構成調査を行った(スカイサーファーのオペレーターである益子美由希博士に謝金)。7月には名古屋の高速道路脇のサギコロニーの保全に関わる研究団体からの訪問をうけ、個体数調査方法などについて、活発な意見交換を行った。また、イタリアにおけるサギ類の長期個体群動体データをMauro Fasola博士から提供頂き、昨年当研究室で博士を取得したLuis Carrasco博士の協力のもと、Random Forestの技術を使って茨城県のデータとの比較検討を行った。その結果を11月913日にイタリアのErice, Sicilyで開催されたWorkship: The impact of climate changeson animal populationsにおいて、"Impact of climate change on waterbirds populations"という演題で、招待講演を行った。<GISデータの整備とGIS手法の整備>茨城県と千葉県の土地利用とサギのコロニー分布を比較し、コロニー選択のアルゴリズムを推定し、その結果を欧文専門誌に発表した。また、上記イタリアのデータを解析するため、のGISデータの整備を行った。解析において使った統計手法について、Mark L. Taper博士、Robert M. Dorazio博士、山村光司博士らとともに、昨年度の個体群生態学会で行った統計シンポジウムの特集として、Population Ecology誌に発表した。論文発表としては、茨城県と千葉県のサギのコロニー分布の決定メカニズムに関する論文を発表しただけでなく、解析に関わる統計論文の特集を発表できた点が評価できる。学会活動としては、イタリアはEriceで行われたWorkshopでの招待講演を行っただけでなく、国内においても個体群生態学会、および日本生態学会において、ポスター発表を行った。何よりも上記招待講演を契機に、イタリアのFasola博士との共同研究の準備が始まった点が、特筆に価する。スカイサーファー以外の空撮の技術について、カイトフォトに利用する凧やカメラの選定を行ったが、まだ決定的なシステムの構築には至っていない。2011年のJAXAが提供する土地利用マップとランドサット画像から、過去の土地利用マップを作成する手法を確立した。また、鳥類コロニーなどが同一の場所に固執する度合いを検定する統計手法を2種類考案した。一つはcorrelated random walkを用いる方法で、30余年の茨城県周辺のサギ類コロニーの移動に関して検討し、投稿論文が現在最終レビュー段階である(Mashiko and Toquenaga, Waterbirds)。もう1つは、最近傍の概念を使った手法で、上記のランドサットを用いた土地利用マップを併用することによって、茨城県周辺のサギ類コロニーと、Fasola博士から提供された北イタリアのサギ類コロニーの形成要因を検討した。茨城県周辺のサギ類コロニーの形成要因としては、近年土地固執性が高まっており、これはアオサギの流入と一致していることが分かった。この結果に関してはJournal of Avian Biology誌に発表した(Carrasco, Toquenaga, Mashiko, 2017, in press)。北イタリアにおけるコロニー形成要因においても、1990年前半からコンスタントに土地固執性が高まっていることを明らかにした。

この結果については、2017年9月2325日において行われたWaterbird Societyの年次集会の中でのWorkshop on Herons of the Worldで口頭発表を行った。データベースのプラットフォームとして、これまで使ってきたDrupal7はrelational databaseやNoSQL databaseへの対応に問題があったため、Ruby Railsのベースに用いられているSinatraとActiveRecord、外見にTwitter Bootstrap3を用いた自前のCMSを構築した。茨城県およびその周辺に生息するサギ類のコロニーの形成要因について、30年以上の長期データにRandom ForestやCorrelated Random Walkなどの手法を用いて解析し、集合知として場所に固執することを明かにし、その固執性が構成種の変化によってもたらされたことを明かにした。また、Fasola博士の協力の下、同様の解析を北イタリアのサギ類のコロニーについても試みたところ、やはり時間と共に場所への固執性が高まる集合知を見出した。これらの発見は、サギ類コロニーの分布が餌などの環境要因で単純に決まるとする従来の見解に、歴史的な側面を軽視してはならないという警鐘を鳴らすものである。論文発表としては、Random Forestを使った新しいGISの手法を世界に先駆けて発表できた他、アオサギという侵入生物がむしろ既存の生物群集にポジティブな影響を及ぼすという、これも世界的にあまり例のない現象を示す論文を発表できた。8月の国際鳥類学会で、徳永を含む益子博士、Carrasco博士(当時まだ大学院生)の3名はそれぞれ、本科研費に絡む内容でポスター発表を行った。10月にFasola博士を招聘したことにより、日本とイタリアとの比較を行うための共同研究も始まっている。また、Taper博士とDorazio博士を招聘し、日本の生態学における統計の雄であるところの粕谷博士、三中博士、そして山村博士との議論を通じて、統計手法についての認識を高めたことは、多いなる成果である。そして何よりも、GIS技術の開発に絡む過程で、Luis Carrasco博士が誕生したことは、特筆に価する。最終年度にあたる平成28年度は、スカイサーファーによる個体数調査を継続する傍ら、風につよいカイトによる撮影技術を完成させるとともに、クワッドコプターなどのドローンによる撮影も試みる。
塗布型有機EL素子の簡素化・高効率化を両立する多機能性分子システムの創出

本研究では、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差を示す熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)分子から蛍光分子へのスピン選択的な一重項励起エネルギー移動を可能とする分子システムの創出を目的とした。そのために、デンドリマーをモチーフとした分子構造制御により、TADF分子と蛍光分子間の距離をnmオーダーで制御し、一重項励起エネルギー移動の許容と三重項励起エネルギー移動の抑制に成功した。さらに、提案した分子システムが、塗布型有機ELの外部量子効率の向上に有効であることを示した。本研究では、三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差を示す熱活性化遅延蛍光(TADF)分子から蛍光分子へのスピン選択的な一重項励起エネルギー移動を可能とする分子システムを創出する。そのために、デンドリマーをモチーフとした分子構造制御により、TADF分子と蛍光分子間の距離をnmオーダーで制御し、一重項励起エネルギー移動の許容と三重項励起エネルギー移動の遮断を実現する。これにより、電気励起で生成した全ての励起子を蛍光として取り出し、100%の内部量子効率を示す塗布型有機EL素子を作製する。これまで、上記の機能を発現するためには、真空蒸着で形成するnmオーダーの複雑な多層構造が必要であった。塗布単層で機能発現を狙う本研究は、有機EL素子の簡素化と高効率化を両立する新たな方法論を提案する。2015年度の研究実施計画に基づき、1新規に設計・合成したTADF分子の発光スペクトルとデンドリマーに組み込む蛍光分子の吸収スペクトルの重なり積分から、分子間距離に対するエネルギー移動効率を算出した。これを指針として、2発光中心に9,10-Bis(N,N-diphenylamino)anthracene、デンドロン(枝部分)に嵩高いTris(4-tert-butylphenyl)methyl基を有する緑色蛍光性デンドリマーの合成に成功した。さらに、3蛍光寿命と量子効率測定から、TADF分子からデンドリマーへの一重項励起エネルギー移動を確認した。一方で、通常の蛍光性分子を用いた場合、三重項励起子の消光を確認し、デンドリマーをモチーフとした分子構造制御によりスピン選択的な一重項励起エネルギー移動を実現できることを示した。当初の計画通り、TADF分子と蛍光性デンドリマーの合成に成功し、これらの混合膜中でのエネルギー移動過程および本研究のコンセプトの有用性を示すことができた。研究期間内に全ての計画を円滑に遂行できると考えられる。そのために、デンドリマーをモチーフとした分子構造制御により、固体薄膜において、TADF分子と蛍光分子間の距離をnmオーダーで制御し、一重項励起エネルギー移動の許容と三重項励起エネルギー移動の遮断を実現する。これまで上記の機能を発現するためには、真空蒸着で形成するnmオーダーの複雑な多層構造が必要であった。塗布単膜での機能発現を狙う本研究は、有機EL素子の簡素化と高効率化を両立する新たな方法論を提案する。2016年度の研究実施計画に基づき、前年度に合成に成功した緑色蛍光分子G1と青色TADF分子の塗布混合膜を発光層に用いた有機EL素子を作製・評価した。その結果、G1の発光中心に相当する分子G0を同モル濃度用いた素子と比較して、外部量子効率の1.6倍の向上に成功した。さらに、励起子のエネルギー散逸・移動過程の速度定数から算出した理論内部量子効率と比較することで、TADF分子からG1への三重項励起エネルギー移動の抑制だけでなく、G1への電荷キャリア注入の抑制が、外部量子効率の向上に起因していると明らかにした。研究はおおむね順調に進展しているため、当初の計画通り研究を推進していく。合成したTADF分子と緑色蛍光性デンドリマーを用いて塗布型有機EL素子を作製し、特性を評価する。28年度が最終年度であるため、記入しない。有機エレクトロニクス28年度が最終年度であるため、記入しない。
環形動物を介した多環芳香族炭化水素の高濃度集積及び高速分解機構の解明

干潟に棲息する環形動物イワムシ(Marphysa sanguinea)の糞塊中における、多環芳香族炭化水素(PAHs)の高濃度濃縮及び高速分解機構について解明することを目的とし、条件を変化させて放置した糞塊中のPAHs濃度の経時変化を調べた。その結果、高速分解については、イワムシ由来の酵素の働きによって起こることが示唆された。また、高濃度濃縮については、イワムシの摂食対象物に起因することが分かった。本研究では、千葉県市原市養老川河口干潟に棲息する環形動物のイワムシ(Marphysa sanguinea)糞塊中での、多環芳香族炭化水素(PAHs)の集積及び分解機構を解明するために、底質の極表層及び条件を変化させて放置した糞塊中のPAHs濃度を、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)を用いて定量した。また、糞試料の粒度分布、全炭素量の分析も行い、同じ環形動物であるタマシキゴカイ(Arenicola brasiliensis)の糞塊と比較を行った。底質表層試料の分析結果より、底質の極表層からはPAHsを高濃度に含む画分を見出すことは出来なかった。これに対して、今回ブランクとした海水中の懸濁成分から、高濃度のPAHsが検出されたことから、今後これらがイワムシ糞塊中でのPAHsの高濃度濃縮の原因となっているか、詳しく調べて行きたいと考えている。排泄直後のイワムシの糞を一旦凍結し、その後解凍した試料を用いて、糞中PAHs濃度の経時変化を測定した。その結果、凍結・解凍操作をした糞試料では、2時間放置によるPAHsの濃度低下は見られず、糞中PAHsの濃度低下には、微生物や酵素等、凍結・解凍操作により失活する因子が関与することが示唆された。一方、暗及び明条件下で放置した糞塊中のPAHs濃度に、大きな違いは無かったことから、糞中PAHsの濃度低下には、太陽光による光分解はほとんど関与しないことが分かった。また、イワムシ及びタマシキゴカイの糞の粒度分析及び全炭素量分析の結果より、イワムシの糞ではタマシキゴカイと比べて、粒子径の小さな成分を多く有し、全炭素量も、PAHs同様にタマシキゴカイの約10倍高い値を示すことが分かった。これらの結果より、イワムシはタマシキゴカイと比べて、高濃度の有機炭素とPAHsを含むような小さな粒子を摂食している可能性が示唆された。1.干潟環形動物を介した環境中のPAHsの高濃度集積機構の解明平成22年度は、高濃度のPAHsを含むと考えられるイワムシの摂食対象物の特定を目標に分析を行った。養老川河口付近の海水懸濁物を採取し、孔径の異なる数種のろ紙でろ過し、粒子サイズ別に懸濁物中のPAHsの分析を行ったところ、底質表層に堆積しイワムシの摂食対象となりうる比較的径の大きな画分からは、高濃度のPAHsは検出されなかった。一方、同じ干潟に生息するシオフキの擬糞の分析を行った結果、イワムシ糞と同様に高濃度のPAHsを含むことが分かった。シオフキ擬糞中には、環数の少ないPAHsが多く含まれ、イワムシ糞で見られたPAHsとは異なる分布を示したが、粒子径の小さい海水懸濁物を先ずシオフキなどの懸濁物食者が集め、その後それをイワムシが取り込む可能性についても今後確認する必要があることが分かった。2.環形動物糞中でのPAHsの高速分解機構の解明平成22年度は、イワムシ糞中の微生物によるPAHsの分解の可能性について調べることを目指した。先ず、嫌気及び好気条件下で糞を放置し、PAHs濃度の変化について比較を行ったところ、糞中PAHs濃度は、これらの条件に関わらず、時間経過により一様に減少することが分かった。これより、イワムシ糞中PAHsの濃度低下には、嫌気性又は好気性微生物の関与は小さいことが推測された。また、糞中の界面活性剤濃度を、LC/MSを用いて測定した結果、底質の約30倍高濃度であることが分かり、PAHsと同様に時間と共に濃度低下することが確認された。1.干潟環形動物を介した環境中のPAHsの高濃度集積機構の解明平成23年度は、イワムシの摂食対象物を同定することを目的として、水中カメラを使用してイワムシの摂食対象物の確認を試みた。しかしながら、一台のカメラで観測できる範囲や、観測時間帯が限られたことから、イワムシの摂食行動を捉えることはできなかった。そこで次に、二枚貝などの懸濁物食者を介したイワムシへの段階的なPAHsの濃縮の可能性について調べるために、平成22年度に行ったシオフキ擬糞中のPAHsについて更に詳しく分析を行った。

その結果、シオフキ擬糞中のPAHs濃度は、底質の6-15倍であり、同時に採取したイワムシ糞(30-100倍)の1/6と低く、分布も異なることが分かった。また、シオフキ擬糞を24時間放置した場合にも、イワムシ糞中で見られるようなPAHsの濃度低下は全く起こらないことが分かった。これらの結果から、イワムシは底質表層堆積物からより選択的に摂食対象を取り込む機構を持ち、それがPAHsの高濃度集積に関与している可能性があると考えられた。2.環形動物糞中でのPAHsの高速分解機構の解明平成23年度は、イワムシ糞中でのPAHsの高速分解挙動について、より詳細な経時変化を調べ、各PAHsの半減期の算出等を行った。その結果、糞中の各PAH濃度は、排泄直後から2時間までは指数関数的に減少し、一次反応として近似出来ることが分かった。半減期はPAHの種類により異なったが、大部分は約2時間と見積もられた。更に2時間以上の放置において、糞中のPAHs濃度はほとんど変化しなかったことから、イワムシ糞塊中のPAHsの高速な濃度低下を引き起こす因子は、排泄後2時間でほぼ失われることが分かった。また、上記1のシオフキ擬糞における実験結果から、このようなPAHsの高速分解は、イワムシ糞中で特異的に起こることが確かめられた。
歯周疾患の発症に関する細菌構築成分の生物化学的研究

辺縁性歯周炎が,歯肉辺縁部に感染した細菌により発症することは広く知られているが,近年歯周炎を感染症として考える立場からこれら細菌とhostの間で引き起こされる種々の反応について活発な研究が行なわれている.我々は,まず歯肉の炎症を誘起する物質の同定を検索することを試みた.歯周病の発症と関連が深いとされているBacteroides gingivalisより可溶性成分を分離し実験動物(ラット)に注入しその後に引き起こされる炎症反応を検索したところ,全ての細菌に共通に存在する細胞壁ペプチドグリカンに強い炎症反応の誘起性がみられることが明らかとなった.一方,歯周炎患者末梢血のBacteroides gingivalisに対する抗体の検討を行ってみると,歯周炎患者に於てBacteroides gingivalisに対する抗体が多く検出され疾患の重症度と抗体価の間に相関性が認められた.更に,この抗体が細菌のどのような物質と反応しているかについて検討してみると,中程度の歯周炎ではMW.60,000及び53,500,重症の歯周炎ではMW.87,500, 38,000及び32.500の物質に対して抗体が多く認められた.又,このBacteroides gingivalisに対する抗体の作用について検討してみると,凝集活性を有するIgG抗体でBacteroides gingivalisを処理すると多核白血球からのO<-(1)2>産生が増強した.また一方で,歯周組織中の炎症性細胞の検討を行ってみると,浸潤細胞数の増加につれて浸潤細胞中のT cellの数的比率の低下やB cell,マクロファージ,ランゲルハンス細胞の増加がみられた.以上の所見は,歯周炎患者に於て起炎菌とされているBacteroides gingivalisに対する免疫反応が発現されていることを示唆するものであり,この様な反応は歯周炎の発症や治癒に密接に関与していると推定された.辺縁性歯周炎が,歯肉辺縁部に感染した細菌により発症することは広く知られているが,近年歯周炎を感染症として考える立場からこれら細菌とhostの間で引き起こされる種々の反応について活発な研究が行なわれている.我々は,まず歯肉の炎症を誘起する物質の同定を検索することを試みた.歯周病の発症と関連が深いとされているBacteroides gingivalisより可溶性成分を分離し実験動物(ラット)に注入しその後に引き起こされる炎症反応を検索したところ,全ての細菌に共通に存在する細胞壁ペプチドグリカンに強い炎症反応の誘起性がみられることが明らかとなった.一方,歯周炎患者末梢血のBacteroides gingivalisに対する抗体の検討を行ってみると,歯周炎患者に於てBacteroides gingivalisに対する抗体が多く検出され疾患の重症度と抗体価の間に相関性が認められた.更に,この抗体が細菌のどのような物質と反応しているかについて検討してみると,中程度の歯周炎ではMW.60,000及び53,500,重症の歯周炎ではMW.87,500, 38,000及び32.500の物質に対して抗体が多く認められた.又,このBacteroides gingivalisに対する抗体の作用について検討してみると,凝集活性を有するIgG抗体でBacteroides gingivalisを処理すると多核白血球からのO<-(1)2>産生が増強した.また一方で,歯周組織中の炎症性細胞の検討を行ってみると,浸潤細胞数の増加につれて浸潤細胞中のT cellの数的比率の低下やB cell,マクロファージ,ランゲルハンス細胞の増加がみられた.以上の所見は,歯周炎患者に於て起炎菌とされているBacteroides gingivalisに対する免疫反応が発現されていることを示唆するものであり,この様な反応は歯周炎の発症や治癒に密接に関与していると推定された.辺縁性歯周炎の発症は局所に感染した細菌により発症することは従来より明らかにされているが、近年これらの細菌の内でも特にグラム陰性嫌気性桿菌が発症に密接に関与していることが示され種々の方面からの研究が行われている。われわれは、歯周病患者の末梢血中の種々の細菌に対する抗体を歯周病患者の臨床症状と比較し測定したところ、歯周ポケットの深いほど又歯槽骨の吸収程度の強いものほどBacteroides gingivalis 381に対する抗体量が上昇していることが明らかとなった。しかしながら、一部の重症患者ではこのBacteroidesgingivalisに対して強い抗体反応を示さないものもあり、必ずしも一定の結果ではなかった。この点については種々の要因が考えられるが、今後検討する必要がある。一方、細菌成分を実験動物(ラット)に注入しその後に引き起こされる炎症反応の組織学的検策に依ると、Bacteroides gingivalis由来のoutermembrane画分に強い炎症誘起性がみとめられ、発症にこのouter membrane画分に含まれる物質が関与していると推定された。その後の解析では、cell wall画分に作用のあることが認められ、発症にはcell wall成分とouter membrane画分の成分が強い炎症反応を惹起するものと推定された。今後、患者血中抗体や歯肉局所の抗体の細菌成分に対する反応性の点から解析を行い、歯周病発症に関与する細菌成分の同定を行いたいと考えている。
環境ストレスへの適応と健康増進に関する栄養学的研究

実験I:ビタミンC合成能を持たないモルモットに飼育環境条件を変動させて物理的ストレスを与え組織中ビタミンCレベルがどのような影響を受けるかについての基礎実験を行った。[実験方法]ハ-トレイ系雄モルモットを用い予備飼育開始2日間は市販固形飼料を与えた後、本飼育終了まではビタミンC欠乏飼料により飼育した。また、予備飼育期間中のみ1日5mgのアスコルピル酸を経口投与した。本飼育の実験群はA変則高温多湿型、B常時高温多湿型、C変則低温型、D低温及び高温多湿繰返型の4群を設定し、5日間飼育を行った。[実験結果及び考察]モルモットを1日8-12時間を温度22-35°C(A群)または4-22°C(C群)の範囲で変化させ湿度は55-65%の条件下で飼育した場合には、組織中アスコルビン酸レベルの大きな変動は見られず、上記日内変動条件下ではアスコルビン酸の正常レベルを維持できるこがわかった。一方、常時高温多湿条件(B群)ではきわめて衰弱が激しく、摂食量の低下や成長の抑制がみられた。特に、35°C以上の高温及び湿度75%以上の条件では臓器中アスコルビン酸レベルが有意に低下することがわかった。実験II:上記ビタミンCレベルの変動とストレス時に分泌されるホルモン、カテコ-ルアミンとの関連を調べるため高速液体クロマトグラフィ-によるカテコ-ルアミン分析方法の検討を行ない、ド-パミン、ノルエピネフリン、エピネフリン三者の分離定量法を確立した。さらに、尿中のカテコ-ルアミン測定のための尿処理方法を検討した。現在までのところストレスを負荷しなければビタミンC欠乏時でも尿中カテコ-ルアミン排泄量に大きな変動はないという基礎デ-タを得ている。
老化と鉄：活性酸素シグナルによる鉄代謝調節機構の解明

本研究の目的は、鉄代謝調節機構における活性酸素シグナルの役割を明らかにし、加齢に伴う鉄代謝異常の病態メカニズムを解明することである。本研究によって、鉄代謝調節タンパク質IRP1が、活性酸素種の刺激によりリン酸化などの翻訳後修飾を受けて機能変化することを明らかにした。さらに、脂質過酸化物である4-HNE(4-hydroxy-2-nonenal)が、IRP1の機能を強力に阻害すること、鉄取り込みの輸送体を減少させることが分かった。これらの結果から、酸化ストレスが鉄代謝調節タンパク質IRP1の機能変化を通して鉄代謝に影響を与えている可能性が示唆された。ヒトでは加齢に伴って、組織での鉄過剰や鉄欠乏が起こる。これらの鉄代謝異常は、生体機能を低下させて老化を促進させるが、加齢に伴う鉄代謝異常の原因は明らかになっていない。これまでに申請者は、過剰な活性酸素シグナルが組織への鉄沈着の原因となる可能性があることを報告してきた。平成25年度は、培養細胞を使った実験で、脂質過酸化物である4-HNEが、鉄代謝の調節タンパク質であるIRP1を強力に不活化することを明らかにした。一般的に、IRP1は酸化ストレスで活性化することが知られており、4-HNEがIRP1を不活化するという結果は予想外であった。4-HNEなどの脂質過酸化物は、加齢とともに増加することが分かっており、加齢臭の原因物質としても知られている。このことから、申請者は、加齢による鉄代謝異常には、4-HNEによるIRP1の不活化が関与しているのではないかと予想している。4-HNEは反応性が高く、タンパク質と付加体を形成することから、IRP1も4-HNEとの付加体を形成して不活化している可能性もある。平成26年度は、実際に生体内でIRP1の4-HNE付加体が形成されるのかどうかも含め、4-HNEが鉄代謝調節機構にどのような影響を与えるのかを明らかにする。本研究では、加齢に伴って増加する活性酸素や脂質過酸化物が、鉄代謝にどのような影響を与えるのかを解析する。平成25年度には、主に培養細胞を使って脂質過酸化物である4-HNE(4-ヒドロキシノネナール)が、鉄代謝調節タンパク質IRP1(Iron regulatory protein 1)を強力に不活化することを見出した。細胞内の鉄代謝を統合的に制御するIRP1の不活化は、細胞内での鉄不足や鉄過剰の原因となる可能性がある。そこで平成26年度には、酸化ストレスや脂質過酸化物が細胞内の鉄代謝に与える影響を経時的に解析した。その結果、細胞内における脂質過酸化物の増加は、IRP1依存的な鉄取り込み輸送体の増加を抑制することが分かった。また、酸化ストレスや4-HNEを負荷した細胞からIRP1を精製し、質量分析計を用いてIRP1の翻訳後修飾の解析を行った。現在は、これまでに得られた実験結果をもとに論文を作成中であり、海外学術誌への投稿を予定している。複合領域培養細胞を用いた実験によって、4-HNEがIRP1を不活化することを確認できた。また、4-HNEによるIRP1の不活化のメカニズムの解析を始めることができている。同様の現象が生体内でも起こり得るのかを確認するための動物実験の準備も整いつつある。平成26年度は、慢性的な酸化ストレスの亢進状態がIRP1の機能をどのように変化させていくのか、鉄代謝をどのように変化させていくのかを明らかにする。これにより、加齢による慢性的な酸化ストレス状態が鉄代謝に与える影響を予測するようなデータが得られると考えている。(1)脂質過酸化物が鉄代謝調節機構に与える影響の解析: 4-HNEなどの脂質過酸化物によってIRP1が不活化されると、細胞内鉄代謝にどのような影響があるのかを明らかにする。培養細胞を脂質過酸化物や長時間の酸化ストレスに暴露して、鉄代謝関連分子の発現(リアルタイムPCR、ウエスタンブロット法)、細胞内鉄量(原子吸光法)などを経時的に解析する。(2)ROS刺激によるIRP1の機能の経時的変化の解析: 2-

a)培養細胞を過酸化水素やDMNQ(スーパーオキシド発生剤)を添加した培地で培養(0.524h)して、経時的にサンプル採取を行い、IRP1のIREへの結合能、細胞内鉄量、脂質過酸化物の生成量および鉄代謝関連分子の発現を解析する。2-b)蛍光標識タンパク質(GFP-IRP1)、蛍光標識IRE(Cy3-RNAプローブ)を使って、ROS刺激によるIRP1の機能の変化をタイムラプスシステムにより断続的に解析する。また、脂質過酸化物の生成もリアルタイムで蛍光検出して、脂質過酸化物の生成がIRP1の機能にどのように影響していくのかを測定する。(3)生体内における脂質過酸化物の生成が鉄代謝に与える影響の解析加齢に伴う脂質過酸化物の増加が、鉄代謝に与える影響を解析する。SOD1KOマウス(酸化ストレス亢進モデル)と野生型マウスから組織(肝臓、腎臓、脳など)を採取して、IRP1のIRE結合能、鉄代謝関連分子の発現、組織鉄量、脂質過酸化物(4-HNE、MDAなど)が加齢に伴ってどのように変化しているのか、酸化ストレスの亢進がどのように影響しているのかを明らかにする。また、IRP1を免疫沈降で回収して、IRP1の翻訳後修飾の解析も行う。次年度使用額の研究費が生じた理由は、計画どおりの予算より少ない額で研究が達成できたためである。細胞培養用の血清や培地、ディッシュなどのプラスチック製品、ウエスタンブロットおよび免疫組織染色に用いる抗体やリアルタイムPCRの遺伝子実験試薬などは本研究の遂行に必須である。これらは消耗品の生化学実験試薬として購入する。また学会発表や論文作成のための費用に使用する。
Aβ凝集体の個体間伝播とその防御に関する研究

[1]Aβseedsの準備1.In vitro Aβ凝集系による各種Aβ凝集体作成:In vitro凝集系を用いて、合成Aβ1-40及びAβ1-42ペプチドよりAβ凝集体を作成した。2. ADモデル動物脳由来Aβseedsの準備:脳Aβアミロイドーシスモデルの脳ホモジネートをin vitro凝集系のseedsとして用いる方法を確立した。3.ヒト脳由来Aβseedsの準備:ADや脳アミロイドアンギオパチー(CAA)などの高齢者300剖検例のAβ病理を評価し、Aβ沈着パターン別に群をつくり、それらの脳ホモジネート/不溶性Aβ分画等を準備した。[2]各種Aβseedsに対する処理Aβ凝集体に対して、手術器具の滅菌に用いるオートクレーブ処理を施す方法を確立した。In vitroで形成させたAβ凝集体(液中および乾燥物)及びマウス脳ホモジネートに対して様々な条件でオートクレーブ処理あるいはγ線照射処理を施し、以下の実験に供した。オートクレーブ処理前後のAβseedsの、in vitro Aβ凝集系におけるseeding effectsをチオフラビンT(ThT)法による継時的モニタリング、円偏光二色性スペクトル測定、電子顕微鏡等で評価し、seeding効果は、オートクレーブの処理時間や温度に依存して低下することを明らかにした。一方、γ線照射処理は、未処理のAβ凝集体を用いた凝集実験と同様の結果であり効果はなかった。さらに、世界最速の高速原子間力顕微鏡(HS-AFM)を用いて、合成Aβ1-42凝集体seedsに対するオートクレーブ処理が引き起こすAβ凝集形態・動態の変化を観察するための条件を確立し、単一凝集体レベルでの観察・解析を行っている。オートクレーブ処理によるAβ凝集体の形態学的変化やseeding効果の変化をThT解析や円偏光二色性スペクトル測定にて解析の結果、Aβ凝集体のseeding効果は、オートクレーブの処理時間や温度に依存して低下することが明らかになった。これらの結果は再現性のある実験データに基づくものであり、各種Aβseedsのin vitroでのseeding効果を消失させる条件が明らかになった。現在、Aβseedsのオートクレーブ処理のin vivoでの効果を確立するためのマウスモデル(R1.40マウス)を用いた実験の準備中である。令和元年度は下記の計画を推進する。[1]各種Aβseedsの準備とin vitro凝集系におけるオートクレーブ処理効果の確認[池田、中山、浜口、山田ほか]:in vitro凝集系による各種Aβ凝集体(野生型ばかりでなく変異型Aβを含む)、ADモデル動物及びヒト脳から抽出した不溶性Aβ分画をAβseedsとして用意し、昨年度in vitroでseeding防御効果を認めたオートクレーブ法を用い上記Aβseedsを処理し至適条件を確認する。[2] In vitro Aβ凝集系における各種Aβseedsの処理前後の比較[池田、中山、山田ほか]:HS-AFMでseedingeffectsの処理前後の凝集形態・動態の変化を詳細に観察する。[3] ADモデル動物における各種Aβseedsのseeding effectsの処理前後の変化[浜口、坂井、山田ほか]:マウス脳及びヒト脳ホモジネートのオートクレーブ処理前後のサンプルをR1.40マウスに接種し、オートクレーブ処理の効果をin vivoで確認する。1.Aβseedsの準備(1)In vitro Aβ凝集系による各種Aβ凝集体作成:In vitroのAβ凝集系を用いて、Aβ凝集体を作成した。(2)ADモデル動物脳由来Aβseedsの準備:脳Aβアミロイドーシスモデル[アルツハイマー病(AD)モデル]動物としてR1.40APP transgenicマウスを繁殖させ、ホモ接合体マウスかの十分Aβが沈着している時期の脳を得て処理した。それらの脳ホモジネート/不溶性Aβ分画を準備した。(3)ヒト脳由来Aβseedsの準備:ADや脳アミロイドアンギオパチー(CAA)などの高齢者300剖検例のAβ病理を評価し、Aβ沈着パターン別に群をつくり、それらの脳ホモジネート/不溶性Aβ分画等を準備した。2.各種Aβseedsに対する処理Aβ凝集体に対して、手術器具の滅菌に用いるオートクレーブ処理を施す方法を確立した。In vitroで形成させたAβ凝集体(液中および乾燥物)に対してオートクレーブを施し、以下の実験に供した。上記のAβseeds及びオートクレーブ処理後のseedsの、in vitro Aβ凝集系におけるseeding effectsをチオフラビンT(ThT)法による継時的モニタリング、電子顕微鏡等で評価した。in vitro合成Aβ凝集体seedsのseeding効果の、オートクレーブ処理による抑制を観察した。今後、処理法の至適条件を検討する。さらに、世界最速の高速原子間力顕微鏡(HS-AFM)により、seeds処理が引き起こすAβ凝集形態・動態の変化を詳細に観察するための条件を確立した。平成29年度Aβ凝集系の実験において、オートクレーブ処理後の野生型Aβ凝集体seedsのseeding effectsをThT法による継時的モニタリングで評価したが、その結果が安定せず、オートクレーブ処理後、再溶解する際のAβ凝集体の回収が不十分であることが原因と考えられ、乾燥後のAβ凝集体の回収法を改良した。

そのため、研究計画は当初より多少遅れたが、その他の実験行程では大きな問題はなく、概ね順調に研究は進捗し、HS-AFMによる観察研究やマウスへのAβ凝集体投与実験が可能な状況に至った。[1]Aβseedsの準備1.In vitro Aβ凝集系による各種Aβ凝集体作成:In vitro凝集系を用いて、合成Aβ1-40及びAβ1-42ペプチドよりAβ凝集体を作成した。2. ADモデル動物脳由来Aβseedsの準備:脳Aβアミロイドーシスモデルの脳ホモジネートをin vitro凝集系のseedsとして用いる方法を確立した。3.ヒト脳由来Aβseedsの準備:ADや脳アミロイドアンギオパチー(CAA)などの高齢者300剖検例のAβ病理を評価し、Aβ沈着パターン別に群をつくり、それらの脳ホモジネート/不溶性Aβ分画等を準備した。[2]各種Aβseedsに対する処理Aβ凝集体に対して、手術器具の滅菌に用いるオートクレーブ処理を施す方法を確立した。In vitroで形成させたAβ凝集体(液中および乾燥物)及びマウス脳ホモジネートに対して様々な条件でオートクレーブ処理あるいはγ線照射処理を施し、以下の実験に供した。オートクレーブ処理前後のAβseedsの、in vitro Aβ凝集系におけるseeding effectsをチオフラビンT(ThT)法による継時的モニタリング、円偏光二色性スペクトル測定、電子顕微鏡等で評価し、seeding効果は、オートクレーブの処理時間や温度に依存して低下することを明らかにした。一方、γ線照射処理は、未処理のAβ凝集体を用いた凝集実験と同様の結果であり効果はなかった。さらに、世界最速の高速原子間力顕微鏡(HS-AFM)を用いて、合成Aβ1-42凝集体seedsに対するオートクレーブ処理が引き起こすAβ凝集形態・動態の変化を観察するための条件を確立し、単一凝集体レベルでの観察・解析を行っている。オートクレーブ処理によるAβ凝集体の形態学的変化やseeding効果の変化をThT解析や円偏光二色性スペクトル測定にて解析の結果、Aβ凝集体のseeding効果は、オートクレーブの処理時間や温度に依存して低下することが明らかになった。これらの結果は再現性のある実験データに基づくものであり、各種Aβseedsのin vitroでのseeding効果を消失させる条件が明らかになった。現在、Aβseedsのオートクレーブ処理のin vivoでの効果を確立するためのマウスモデル(R1.40マウス)を用いた実験の準備中である。平成30年度は下記の計画を推進する。1.各種Aβseedsの準備[池田、中山、浜口、山田ほか]:in vitro凝集系による各種Aβ凝集体、ADモデル動物及びヒト脳から抽出した不溶性Aβ分画をAβseedsとして用意する。2.各種Aβseedsに対する処理[浜口、池田、山田ほか]:昨年度in vitroでseeding防御効果を認めたオートクレーブ法等を用い上記Aβseedsを処理する。
ホルモン受容体陽性乳癌におけるHER3の分解制御因子の解明と治療効果との相関性

“ホルモン受容体陽性乳癌におけるHER3の分解制御因子の解明と治療効果との相関性"標的分子の発現量は、分子標的薬の効果を予測する重要な因子である。しかし、最近開発が進む抗体-抗がん薬複合体薬(ACD)では、標的が低発現でも明らかな効果を示す臨床試験結果が次々と報告されている。これは、ACDでは細胞内への標的分子の取り込み・分解効率がよい場合(発現量としては低くなる)も効果が見られることを反映している可能性がある。このような分解制御機構と分子標的治療薬の関連性はこれまで検証されたことがない。本研究では、分解制御機構と分子標的治療薬の効果の関連性を検証することを目的に計画を立案した。
教授学習メディアとしての文字言語とノート使用における実証的比較文化的基礎研究

書字随伴型学習およびそれを支援する書字随伴型授業が日本の学習・教育文化の特徴であることを、日本、アメリカ、イタリア、スロベニアの数学の授業分析により明らかにした。学級活動の話し合い活動には、「出し合う」「比べ合う」「まとめる」の3つの段階があるが、このうち、「比べ合う」の段階を理論的に研究した先行研究がほとんどなく、実践でも「出し合う」との差異がないものや、安易な多数決として「まとめる」の一部となっていることが判明した。「比べ合う」の理論的基盤として比較教育学の理論を援用すること、そして、それを踏まえて黒板やノートを使った文字を介した「比べ合う」活動の在り方を検討することの方向性が見えてきた。小学校においてアンサーボード(A3判大の小型ホワイトボード)を使って、児童の話合い活動を活性化させた実践記録を分析し、実践者にインタビューを行った。児童は、アンサーボードを用いることにより、口頭発表の準備として自らの考えを可視化しながらまとめるこができる。また、口頭発表の際にアンサーボードを使うことにより、ポイントを押さえた説明ができるようになる。さらに、時間の関係上等で全員が口頭発表できないような場面でも、アンサーボードを提示することにより、児童は発表行動に準じた満足感を得ることができる。これらの効果により、児童の話し合い活動が活性化されていた。また、「学級活動ノート」(形態はワークシート)を使った学級活動を実践している教員にインタビューを行った。話合いの柱を記述させた上で、それに対する自分の考えを書かせる。それを踏まえた上で、口頭による話合いをすれば、口頭の発言が苦手な児童も比較的容易に議論に参加することができる。「学級活動ノート」には、音声言語によるコミュニケーションを前にして、文字による思考の可視化を通して意見をまとめる効果が認められた。また、アンサーボードでは、これに加えて、音声によるコミュニケーションを補足する効果が確認できた。平成27年度は、学級会において、ばらつき発言を、つなぐ発言、支える発言、深める発言、つくり出す発言、まとめる発言に展開させていくツールとして、黒板やノートがどのように機能しうるかを検討した上で、授業のビデオ撮影による分析に着手する予定である。主に音声言語で展開される「話し合い」活動における文字言語の役割について次のような意義を見出した。学級活動のうちの、学級や学校の生活づくりに関わる話し合い活動では、何をするか、どのようにするか、係分担はどうするかの課題について、意見を出し合う、比べ合う、まとめる(決める)という構造化が求められる。これらをすべて音声言語だけで展開してしまうと、話し合いが得意な一部の児童生徒だけで議論が進んでしまう。文字依存性の強い日本語の文脈ではそれに拍車がかかる。板書などにより、思考を可視化し、思考の操作化を促す必要がある。日本の学校では教科学習や学級活動に黒板が多用される。日本語の文字依存性の特徴から、意思疎通を確実にするために音声言語を補うための文字言語が使用されてきたが、その学習文化の基盤が、話し合い活動の構造化、可視化、操作化に寄与しうる。また、集団による議論に先立ち、個々人が自らの意見をある程度まとめておくと、集団討論が活性化する。とくに話し合い活動が不得意な児童生徒にとって、この予備的思考が不可欠である。この予備的思考の段階においても、ノート等に文字言語を書き付けることにより、思考を可視化し、操作化することができる。日本には書きながら学ぶという学習文化が根付いていた。それは日本語の文字依存性による。ノートに文字を書く習慣を話し合い活動の準備として活用すれば、話し合い活動の活性化に寄与するし、話し合い活動が得意でない児童生徒でも話し合い活動に参加しやすくなり、それが、民主的な社会参画への資質・能力の基盤となりうる。今後は、この理論を実証すべく研究を進めていきたい。音声言語が主体となる「話し合い」活動において、なぜ、文字言語の活用に着目すべきなのかについて、授業観察や実践者へのヒアリングをすすめて考察する必要が生じたため、実証的な研究作業を延期した。書字随伴型学習およびそれを支援する書字随伴型授業が日本の学習・教育文化の特徴であることを、定量的国際併置比較(日本、アメリカ、イタリア、スロベニアの数学の授業分析により日本の授業が書字随伴型の特徴をもつことを明らかにした)、歴史的文化的国際併置比較(江戸時代の日本は、文字を書くことが学習内容であり学習方法であったこと、西洋の中世から近代の授業では、音声中心型の授業がなされていたことを明らかにした)、関係比較の分析(石盤の日本への導入とその石盤が教育史的に果たした役割を分析し、書字随伴型学習の教育文化が保持されたことを明らかにした。また、「より深層にある学習・教育文化」の存在を仮定することにより、現代の教育改革においても書字随伴型学習文化の特徴を踏まえた工夫が必要であることを提案した)により、明らかにすることができた。

また、国語などのアクティブ・ラーニングにおいても、ノートやワークシートを使うことにより、音声言語による話し合いの場合よりも、より深く学ぶことができる実践の方向性も見えてきた。研究代表者が平成29年2月までに博士論文を提出しなければならない状況が発生し、平成28年度当初から研究業務をそれに集中したため。なお、平成28年度分の研究計画を平成29年度に延期する旨の補助事業期間延長承認を受けている。平成29年2月には、博士請求論文「文字言語・音声言語からみた学習・教育文化の比較研究」を大阪市立大学大学院文学研究科に提出した。講義型の授業や、対話型の授業では児童生徒が音声中心型の学習をしていた。教室の床に円座になって教師の話を聞くといった場面もあった。一方で、児童生徒にそれぞれの課題に取り組ませるような授業では、児童生徒がノートに書き込む場面が多くなっていた。授業中の多くの時間がノートワークに費やされ、教師は授業後にノートを見て評価するといった授業もあった。また、生徒全員にひとり1台のノートパソコンを貸与して行う授業でも、文字を入力する作業の時間が多くなっていた。バーモントでは、日本の「終わりの会」(終学活)にあたる活動も見学した。常に教師が主導していた活動であり、文字を使うことはほとんどなかった。日本の小学校では、学級活動における話合いの活動を主に分析した。学級活動ノートのように、自分の考えをまとめたり、記録したりするツールとして文字が活用されていた。また、話合いの時間の最中に、児童が発言を板書したり、短冊に書いて黒板に貼り付けたりしていた。文字を使ったコミュニケーションであるが、「出し合う」場面で有効であっても、「比べる」場面では機能していないことが見受けられた。「比べ合う」話合いを活性化するために文字を使ったコミュニケーションをどう支援するかが今後の課題である。書字随伴型学習およびそれを支援する書字随伴型授業が日本の学習・教育文化の特徴であることを、日本、アメリカ、イタリア、スロベニアの数学の授業分析により明らかにした。学級活動の話し合い活動には、「出し合う」「比べ合う」「まとめる」の3つの段階があるが、このうち、「比べ合う」の段階を理論的に研究した先行研究がほとんどなく、実践でも「出し合う」との差異がないものや、安易な多数決として「まとめる」の一部となっていることが判明した。「比べ合う」の理論的基盤として比較教育学の理論を援用すること、そして、それを踏まえて黒板やノートを使った文字を介した「比べ合う」活動の在り方を検討することの方向性が見えてきた。数量的な分析指標を開発する前に、学級会活動や教科の学習場面における音声・文字言語コミュニケーションのもつ意味を検討しておく必要があると考え、まず、そこから着手したため。話し合い活動における文字言語活用の意義についての考察がある程度目処がついたので、最終年度である平成28年度は、それをふまえて実証的な研究を推進していきたい。