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障害のある人の憲法上の権利と法

第三に、現在議論されている障害差別禁止法における救済手続の在り方を検討するために、アメリカ障害者法(ADA)における救済手続に関して紹介・検討を行うとともに、日本で制定されるべき障害差別禁止法における救済手続に関する問題提起を行った(研究成果は研究ノート「ADAに関する救済手続」(北九州市立大学法政論集40巻1・2・3号)で公表した)。研究初年度である2010年には、『障害のある人の権利と法』を公刊して、アメリカの障害差別禁止法であるADAの憲法学的意義・法令の構造・判例の展開を紹介するとともに、日本における障害差別禁止法理の可能性と課題に関して論じた。2011年度は、同書で展開した議論を社会的に発信することと、次の研究課題の準備に時間を費やしてしまったが、その成果は2012年度には公表できる見込みである。24年度が最終年度であるため、記入しない。障害差別禁止法の制定に向けた議論に貢献しうるように、拙著で提唱した「障害差別禁止法理」を社会的に発信するとともに、その理論的課題(「市民権アプローチ」と「社会権アプローチ」の相克)と実践的諜題(行政救済と司法救済の在り方)について、更なる研究を進める。
消化器がんリスク関連機能SNPの解析及びその臨床応用

これまでの研究から、8000名以上の健常者に対して前向きコホート調査を約12年間継続し、比較的若年で消化器がんを発症したリスク群、70歳までがんを発症せず、かつ家族歴もない非リスク群に対し409がん関連遺伝子のエクソーム解析を行い、リスク候補の3遺伝子に機能性SNPを同定した。SNPと体細胞変異Signatureや臨床所見との関連、サロゲートマーカーとしての可能性、がん予防、診断、予後予測、治療法等への利用可能性を追求するとともに、分子生物学的機能解析を試み、発がん感受性への関与の解明を計ることを目的としている。同定された遺伝子AのSNPに着目し、コホート検体の胃がん40症例、臨床胃がん検体105症例から、それぞれ5症例、9症例に遺伝子AのSNPを見出した。一方、コホート検体の非がん症例では、遺伝子AのSNPが認められるか検討中である。さらに、遺伝子Aを単離し人工的に変異を導入して胃がん細胞株に発現させ、細胞増殖率や腫瘍形成率あるいは薬剤に対する感受性などの形質変化および関連遺伝子の発現パターン変化を調べるため、変異導入遺伝子の構築を行っている。SNP解析により胃がんに関連の深い遺伝子Aを見出した。この遺伝子の胃がんに対する機能を解析するため、人工的に変異を導入して胃がん細胞株に発現させる準備を進めることが出来た。コホート検体及び臨床検体を用いて、遺伝子AのSNP解析を進めることが出来、さらには、胃がんや大腸がん検体でGWAS解析を行う準備が整った。今後は、遺伝子AのSNP解析を非がんにおいても行い、胃がん検体での遺伝子AのSNP解析と合わせ、がんとの関連を検討する。遺伝子Aの機能解析を行うため、培養細胞に構築した変異遺伝子Aを導入し、細胞増殖率や腫瘍形成率あるいは薬剤に対する感受性などの形質変化および関連遺伝子の発現パターン変化を調べる。次年度、非がん検体数及びがん検体数を増やし、さらに遺伝子AのSNPk解析を行う。また、遺伝子Aの機能解析を行うため、今年度は細胞に導入する遺伝子Aの構築を行ったので、次年度は培養細胞に遺伝子Aを導入し、細胞増殖率や腫瘍形成率あるいは薬剤に対する感受性などの形質変化および関連遺伝子の発現パターン変化を調べる予定であるが、構築遺伝子Aを何パターンか作成し行う。
海洋観測レーダと波浪推算による高精度波浪情報システムに関する研究

本研究では,海洋観測Xバンドレーダと波浪推算モデルの両者の長所を相乗的に組み合わせることにより,海岸環境情報をより高度に整備する手法の開発を目的としている.Xバンドレーダは映像レーダであり,海洋波浪の方向スペクトルや海洋表層流をリモートセンシング的に計測できるほか,対象沿岸域の様子を画像として取得できる.一方波浪推算モデルは広域の波浪情報を再現することが可能である.このうち,本研究ではまず海洋観測レーダによって取得された沿岸域の画像から汀線の時系列変化を捕らえ,波浪推算モデルによって再現された海象状態と関連づけた.さらに新たに浅海域での海底地形を推定する手法を新たに提案し,対象域の海底地形やその時系列変化を捕らえるとともに,波浪推算された海象状態との関係についても議論した.対象とした海域は,京都大学防災研究所所属大潟波浪観測所周辺の海域である.解析対象期間は2003年から2005年冬季とした.海洋観測レーダにより汀線変化を常時観測し,その時系列変化を捕らえた.その結果,数カ所で期間中に汀線位置に明確な変化が見られた.そしてその時期は波浪推算モデルにより顕著な高波浪イベントが生じていたこと,さらに護岸工事記録より実際に被災していることが確認された.これによりXバンドレーダは汀線変化観測システムとしても有効であることが確認できた.また浅海域海底地形解析では,Xバンドレーダによって得られた連続画像に分散関係式を適用して各点での水深を推定し,海底地形やその変化を再現する手法を開発した.対象海域での推定海底地形は従来計測結果を再現しており妥当であった.さらにレーダで長期間での地形変化も捕らえた.この結果と波浪推算モデルによって再現された海象状態とを組み合わせることにより,漂砂特性の解析などに有効な,総合的な情報を提供できるシステムを構築した.本研究では,海洋観測Xバンドレーダと波浪推算モデルの両者の長所を相乗的に組み合わせることにより,海岸環境情報をより高度に整備する手法の開発を目的としている.Xバンドレーダは映像レーダであり,海洋波浪の方向スペクトルや海洋表層流をリモートセンシング的に計測できるほか,対象沿岸域の様子を画像として取得できる.一方波浪推算モデルは広域の波浪情報を再現することが可能である.このうち,本研究ではまず海洋観測レーダによって取得された沿岸域の画像から汀線の時系列変化を捕らえ,波浪推算モデルによって再現された海象状態と関連づけた.さらに新たに浅海域での海底地形を推定する手法を新たに提案し,対象域の海底地形やその時系列変化を捕らえるとともに,波浪推算された海象状態との関係についても議論した.対象とした海域は,京都大学防災研究所所属大潟波浪観測所周辺の海域である.解析対象期間は2003年から2005年冬季とした.海洋観測レーダにより汀線変化を常時観測し,その時系列変化を捕らえた.その結果,数カ所で期間中に汀線位置に明確な変化が見られた.そしてその時期は波浪推算モデルにより顕著な高波浪イベントが生じていたこと,さらに護岸工事記録より実際に被災していることが確認された.これによりXバンドレーダは汀線変化観測システムとしても有効であることが確認できた.また浅海域海底地形解析では,Xバンドレーダによって得られた連続画像に分散関係式を適用して各点での水深を推定し,海底地形やその変化を再現する手法を開発した.対象海域での推定海底地形は従来計測結果を再現しており妥当であった.さらにレーダで長期間での地形変化も捕らえた.この結果と波浪推算モデルによって再現された海象状態とを組み合わせることにより,漂砂特性の解析などに有効な,総合的な情報を提供できるシステムを構築した.波浪推算モデルと連携した海洋観測レーダによる高度海洋情報収集に関する研究として本年度は,海洋観測レーダによる白波被覆率の計測と波浪推算モデルを併用した被覆率の推定,レーダによる長期闘汀線変化観測,波浪推算モデルのデータ同化モデルの構築,の3点を行った.現地海岸での白波砕波被覆率の計測・推定では通常海面と白波とでのマイクロ波散乱特性の差を用いて,海洋観測レーダ画像から白波部を特定,その被覆率を算定する手法を構築し,さらにそれを用いて1時間後との白波被覆率現地計測を長期のわたって行った.さらにその被覆率の特性を検討するため,対象域の海象を波浪推算モデルで再現し,白波砕波によるエネルギー散逸量などのパラメータと計測された白波被覆率とを比較した.レーダによる汀線変化観測では,長期間にわたる汀線変化を観測した.レーダによる計測では昼夜・天候に左右されずに定時的に計測でき,汀線観測には極めて有利である.観測の結果,対象海域の一部で,冬季一季節で汀線が大きく後退している地点が確認できた.さらに過去の観測結果から,過去にも汀線が大きく後退していたことが確認できた.波浪推算モデルのデータ同化モデル構築では,すでに開発していたデータ同化モデルをとくに収束計算における効率化に着目して修正し,実用に絶えうる速度を確保することが出来た.またモデルの推定精度も検証し,データ同化により十分な精度を有する実用的な波浪推算モデルであることが確認できた.

本研究では,海洋観測Xバンドレーダと波浪推算モデルの両者の長所を相乗的に組み合わせることにより,海岸環境情報をより高度に整備する手法の開発を目的としている.Xバンドレーダは映像レーダであり,海洋波浪の方向スペクトルや海洋表層流をリモートセンシング的に計測できるほか,対象沿岸域の様子を画像として取得できる.一方波浪推算モデルは広域の波浪情報を再現することが可能である.このうち,本研究ではまず海洋観測レーダによって取得された沿岸域の画像から汀線の時系列変化を捕らえ,波浪推算モデルによって再現された海象状態と関連づけた.さらに新たに浅海域での海底地形を推定する手法を新たに提案し,対象域の海底地形やその時系列変化を捕らえるとともに,波浪推算された海象状態との関係についても議論した.対象とした海域は,京都大学防災研究所所属大潟波浪観測所周辺の海域である.解析対象期間は2003年から2005年冬季とした.海洋観測レーダにより汀線変化を常時観測し,その時系列変化を捕らえた.その結果,数力所で期間中に汀線位置に明確な変化が見られた.そしてその時期は波浪推算モデルにより顕著な高波浪イベントが生じていたこと,さらに護岸工事記録より実際に被災していることが確認された.これによりXバンドレーダは汀線変化観測システムとしても有効であることが確認できた.また浅海域海底地形解析では,Xバンドレーダによって得られた連続画像に分散関係式を適用して各点での水深を推定し,海底地形やその変化を再現する手法を開発した.対象海域での推定海底地形は従来計測結果を再現しており妥当であった.さらにレーダで長期間での地形変化も捕らえた.この結果と波浪推算モデルによって再現された海象状態とを組み合わせることにより,漂砂特性の解析などに有効な,総合的な情報を提供できるシステムを構築した。
新規ワクチン開発に向けた肺炎球菌の血清型、薬剤耐性および表層抗原の分子疫学的研究

今年度は、北海道内の医療機関において分離された成人非侵襲性由来肺炎球菌株を研究対象として分子疫学的・遺伝子学的解析等を行った。全菌株に対して莢膜型別(連続多重PCR法)、Pneumococcal surface protein A (PspA)型別(PCR法)、薬剤耐性遺伝子(マクロライド耐性遺伝子・ペニシリン耐性に関与するPBP遺伝子)の検出(多重PCR法)、MLST (multilocus sequence typing)解析を行い、各種抗菌薬の最小発育阻止濃度(MIC)を測定した。MIC測定でレボフロキサシン(LVX)非感受性を示した株に対し、キノロン耐性決定領域の遺伝子配列解析を行った。結果、血清型3 [sequence type (ST) 180]が最も多く(17.6%)、次いでワクチン非含有型の血清型35B (ST2755/ST558)、血清型15A (ST63/ST7874/ST13068/ST13785)等が成人由来株において分布していることが分かった。ワクチンカバー率は13価肺炎球菌結合型ワクチン(PCV13)が27.5%で23価肺炎球菌莢膜ポリサッカライドワクチン(PPSV23)が49%であった。薬剤耐性関連の解析においては、非ワクチン含有血清型6E、15A、23Aは全てペニシリンに対して非感受性で、さらに血清型15A/ST13785 (ST242のsingle-locus variant)はキノロン系抗菌薬(LVFとciprofloxacin)に耐性を示し、gyrA(Ser81Phe)とparC(Asp83Try)に変異が認められた。全菌株がPspA遺伝子[Family 1 (51%)、Family 2 (49%)]を持ち、血清型3はFamily 1に、血清型35Bと15AはFamily 2といったように各血清型はいずれかのタイプのFamilyに属していた。本邦で定期接種として使用されている肺炎球菌ワクチンには、小児に対する結合型ワクチン(PCV13)と高齢者に対する莢膜多糖体ワクチン(PPSV23)があるが、ワクチンに含まれない血清型による肺炎球菌感染症の増加に伴うワクチンカバー率の低下が懸念されている。この現象は世界的な問題でもあり、現行のワクチンに使用されている莢膜多糖体(CPS)に依存しないワクチンの開発が望まれている。新規ワクチンの抗原には多種の表層蛋白が候補に挙げられており、本研究では、その1つであるPneumococcal surface protein A (PspA)を分子疫学的手法で解析し、各血清型における薬剤耐性の状況を明らかにするとともに、新規肺炎球菌ワクチン開発に向けた知見を得ること目的としている。本年度はまず、前年度に終えた非PCV13血清型菌株における薬剤感受性とペニシリン遺伝子変異の解析に、増加しつつある血清型15型の亜型15A/Fを決定するための新規血清型鑑別法の確立を加え、これらをまとめ国際誌上で報告した。本研究で用いる非侵襲性肺炎球菌臨床分離株(小児・成人由来)は、2016年5月から11月に北海道各地の医療機関から分離収集され、そのうち小児由来678株の血清型をmultiplex PCR法と血清型群6と15の亜型を我々が考案した血清型鑑別法を用いて分類した。結果、PCV13に含まれる血清型は60.3%(2011年のPCV13導入前の我々の調査)から12.1%に減少し、これに伴いPCV13に含まれない血清型が全体の約9割(87.9%)を占めていた。同定された血清型は多い順に、15A (14.5%)、35B (11.8%)、15C (9.3%)、23A (9.0%)、10A、15B、11A、34型で、これらはすべて非PCV13血清型であり、血清型の置換が示唆された。本研究は臨床分離株の分与を受けたと同時に解析が進行しており、血清型15型の亜型15A/Fを決定するための新規血清型鑑別法を確立し報告することもできた。その他にも、侵襲性感染症由来の肺炎球菌臨床分離株から本邦ではまだ報告のない血清型23Bを同定し、PspA (Family 1, clade 1)含むPspC (Group 4), Ply, PavA, PhtA, PhtB, PhtE, NanA, NanB, PcpAといった多種の表層蛋白の保有を確認し、国際誌上で報告した。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。今年度は、昨年度血清型を決定した小児非侵襲性由来肺炎球菌678株を対象に、本菌の表層タンパク質抗原でかつ新規肺炎球菌ワクチンの抗原としても有望視されているpneumococcal surface protein A (PspA)の型別を行い、非PCV13血清型株から選択した株に対しては、PspA familyのclade-defining regionの塩基配列をdirect DNA sequencing法で決定し、MLST (multilocus sequence typing)に基づく系統解析を行いその遺伝的多様性を検討した。その他、薬剤耐性関連の解析を行った。結果、全菌株中99.6% (675株)がPspAを発現し、そのうち42.3%がFamily 1に、56.6%がFamily 2に、0.6%がFamily 3に分類され、96.6% (665/678)がマクロライド耐性遺伝子を有していることがわかった。

また、優勢な血清型15Aの96.9%、血清型35Bの81.3%、血清型23Aの100%が多剤耐性[ペニシリン非感受性+2種類以上の非βラクタム系抗菌薬耐性]を示した。血清型分布とPspA family・薬剤耐性遺伝子の関係とPspA cladeおよびMLSTの系統解析によって得られた新たな知見を含む研究成果は、現在国際学術雑誌に投稿中である。この研究の他にも、札幌医科大学附属病院で臨床材料から分離同定された侵襲性・非侵襲性肺炎球菌を解析し、小児・成人由来別に各血清型における3種のペニシリン結合タンパク遺伝子の変異と菌体表層の細菌性線毛pneumococcal pilus[PI-1(Clades I-III)とPI-2]の分布および薬剤耐性等について査読付き国際学術雑誌に報告した(J Med Microbial 2017)。初年度に引き続き研究計画に沿って小児由来の肺炎球菌臨床分離株の解析を進捗させたことに加え、札幌医科大学病院で臨床材料から分離同定された肺炎球菌に対しても本研究課題の目的を含有した分子疫学的解析を終え、研究成果を学会、論文で報告することができたため。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。今年度は、北海道内の医療機関において分離された成人非侵襲性由来肺炎球菌株を研究対象として分子疫学的・遺伝子学的解析等を行った。全菌株に対して莢膜型別(連続多重PCR法)、Pneumococcal surface protein A (PspA)型別(PCR法)、薬剤耐性遺伝子(マクロライド耐性遺伝子・ペニシリン耐性に関与するPBP遺伝子)の検出(多重PCR法)、MLST (multilocus sequence typing)解析を行い、各種抗菌薬の最小発育阻止濃度(MIC)を測定した。MIC測定でレボフロキサシン(LVX)非感受性を示した株に対し、キノロン耐性決定領域の遺伝子配列解析を行った。結果、血清型3 [sequence type (ST) 180]が最も多く(17.6%)、次いでワクチン非含有型の血清型35B (ST2755/ST558)、血清型15A (ST63/ST7874/ST13068/ST13785)等が成人由来株において分布していることが分かった。ワクチンカバー率は13価肺炎球菌結合型ワクチン(PCV13)が27.5%で23価肺炎球菌莢膜ポリサッカライドワクチン(PPSV23)が49%であった。薬剤耐性関連の解析においては、非ワクチン含有血清型6E、15A、23Aは全てペニシリンに対して非感受性で、さらに血清型15A/ST13785 (ST242のsingle-locus variant)はキノロン系抗菌薬(LVFとciprofloxacin)に耐性を示し、gyrA(Ser81Phe)とparC(Asp83Try)に変異が認められた。全菌株がPspA遺伝子[Family 1 (51%)、Family 2 (49%)]を持ち、血清型3はFamily 1に、血清型35Bと15AはFamily 2といったように各血清型はいずれかのタイプのFamilyに属していた。今年度解析した小児由来株については、MICの測定による薬剤感受性試験薬、薬剤耐性遺伝子の検出、PspA Familyのclade-defining regionの塩基配列をdirect DNA sequencing法で解析し、系統解析を行う。これらの解析結果を含め、分子遺伝学的特徴を詳細に調査していく予定である。
近代フランス文学に表れた宗教と科学の相剋-Spiritismeを中心として

3年間の研究によって得られた主たる新たな知見を以下に示す。2、ユゴーの作品世界が「グノーシス主義的」と呼ばれ得るための要件をそれなりにすべて満たしているとともに、ユゴーは個々の作品の詳細部において、グノーシス主義的発想を散見させている。ユゴーのシンクレティズムの世界にあって、グノーシス主義はその有力な構成要素となっている。ユゴー独自の神話的宇宙論でありながら、きわめてグノーシス度の高い作品が「闇の口の語ったこと」という詩(1856年刊『静観詩集』収載)である。3、近代国家はカトリック教会の支配を排除し、社会制度の根幹に非宗教性と科学的合理性を置くが、これに適合する精神世界の新たな支えが「科学的」宗教であるところのspiritismeであった。そのため、Allan Kardecにおいては、「霊」は現実世界と「霊界」の間の、死を超えた往復運動によって、きわめてペスタロッチ的な「個」としての成長を道徳的に遂げるとされる。4、Flammarionのspiritisme研究の方法はつぎの二つに大別できる。すなわち、その第一はいわゆる「霊能力者」を対象とした能う限り客観的かつ厳密な実験をし、その結果の分析を行うことであった。第二は「心霊現象」の何千という具体的な事例をジャーナリズムも動員して収集し、それらの分類と分析を行うことであった。本年度の研究によって得られた新たな知見を以下に示す。1、例えば、教育の脱カトリック教会支配が19世紀全体を通して進行したことに如実に表れているように、カトリック教会の西欧社会におけるヘゲモニーが衰微するとともに、これに替わる、市民社会に適合した新しい価値観として実証主義、さらには、その発展形体である科学主義が台頭し、これが1870年代には時代の支配的なパラダイムとして定着する。2、キリスト教に替わって科学が絶対的な価値観を形成していった時代には、キリスト教に替わって科学が、現実を超えた宗教的世界をも包括しなければならなくなる。死後の魂の運命について、キリスト教が物語を供給しきれなくなる。そのため、この時代の超常現象は「霊」あるいは「霊世界」と結びつけられ、[死後の霊の存続」を含めて、実証性を確保しながら「科学的」に死後の「霊世界」の探査をしようとする。にれが一種の社会現象化したことが当時の文学作品、作家の日記等によって窺い知れる。3、キリスト教のヘゲモニーの衰微とともに、それまで地下に沈潜していた、ドルュイディスム、カバラ、グノーシスといった様々な秘教の類が一挙に顕在化し、「科学的霊界探査」あるいは「心霊科学]を主領域とするspiritismeがこれらを食欲に吸収する。非キリスト教の諸宗教と諸宗教思想を「科学」の名のもとに糾合した観を呈する。4、1882年のフェリー法に見られるように、近代品家はカトリック教会の支配を排除し、社会制度の根幹に非宗教性と科学的合理性を置くが、これに適合する精神世界の新たな支えが「科学的」宗教であるところのspiritismeであづた。そのため、Allan Kardecにおいては、「霊」は現実世界と「霊界」の間の、死を超えた往復運動によって、きわめてペスタロッチ的な「個」としての成長を道徳的に遂げるとされるのである。1、グノーシス主義は初期キリスト教の伝播と並行して、紀元23世紀に地中海世界に広まった宗教思想であり、その後の西欧思潮でも重要な位置を占め、その影響は20世紀にまでも及ぶことが近年明らかになりつつある。このようなグノーシス主義的な世界観をヴィクトル・ユゴーがかなり持っていたことをフランスの研究者に先立って詳細に明らかにすることができた。すなわち、主として以下の点である。2、ユゴーの作品世界が「『グノーシス主義的』と呼ばれ得るための」要件(大貫隆他訳『ナグ・ハマディ文書I』、岩波書店、1997、p.213)をそれなりにすべて満たしているとともに、ユゴーは個々の作品の詳細部において、グノーシス主義的発想を散見させている。

ユゴーのシンクレティズムの世界にあって、グノーシス主義はその有力な構成要素となっている。3、ユゴー独自の神話的宇宙論でありながら、きわめてグノーシス度の高い作品に「闇の口の語ったこと」という詩(1856年刊『静観詩集』収載)がある。大貫隆が列挙するユダヤ教黙示文学の定型的構成要素(大貫隆他訳『ナグ・ハマディ文書IV』、岩波書店、1998、PP.2-11)を多分に含んだ作品でもある。4、創世神話についてはユゴーはシリア型グノーシス主義の流れを汲み、世界の表象についてはあまりにも端的にマニ教的である。マニ教がイラン型グノーシス主義を代表していることはいうまでもなく、したがって、ユゴーにおけるグノーシス主義はある意味ではシリア型とイラン型の折衷といえる。とりわけマニ教においては、神格の本質である「光」と、悪の本質である「闇」との戦いとして、創世と宇宙の歴史が叙述される。「光」と「闇」の二元論がユゴーの発想の中心に食いこんでいることはこのこととの関連において捉えうる。5、カバラ、輪廻思想、そして、spiritismeの実躍などがユゴーにおけるシンクレティズムを形成している。このシンクレティズムを接点として、日本の詩人土井晩翠に与えたユゴーのかなり本質的な影響を初めて明らかにした。本年度の研究によって得られた新たな知見を以下に示す。1、Camille Flammarionが生前出版したspiritisme関連等の著書約10冊(そのすべてが19世紀後半から20世紀初頭にかけての出版であるため、まずもって、これらを入手することがかなり困難であったが)を精読し、Flammarionについて、主として以下の点を明らかにした。2、Flammarionは、Auguste Comteの実証主義が内包する相対主義に則って、spiritismeを科学研究の延長あるいは「未来の科学研究」と位置づけていた。4、Flammarionのspiritisme研究の方法はつぎの二つに大別できる。すなわち、その第一はいわゆる「霊能力者」を対象とした能う限り客観的かつ厳密な実験をし、その結果の分析を行うことである。このような研究の成果は主としてLes Forces naturelles inconnues(1907)に収められている。5、第二は「心霊現象」の何千という具体的な事例をジャーナリズムも動員して収集し、それらの分類と分析を行うことである。その成果はLa Mort etson mystere三部作Avant lamortとAutour de lamortとApres lamort、さらにはLes Maisons hanteesに結実しているが、このような方法によりFlammarionが最終的に証明しようとしたのは「魂の死後存続」であった。
メタ認知能力を基盤とした科学的思考力育成のための理科学習指導法の開発

本研究課題の目的は、中・高等学校の理科教育における観察・実験活動に着目し、生徒のメタ認知能力を基盤として、科学的思考力を育成するための学習指導法を開発し、その効果について実践的に検討することであった。本目的を実現するために、本年度(4年間計画の3年目)は、主として、以下の3点について検討した。(1点目)メタ認知の「深さ」を規定する変数としてワーキングメモリ(Working Memory:以下WM)を位置づけ、中学生の理科学習場面におけるメタ認知と科学的思考力との関係について検討した。その結果、特に、言語性WMは、中学生のメタ認知的な活動や物理的領域における知識の活用力との相関が強いことが確認された。(2点目)中学生のWMへの負荷を抑制しながら、メタ認知の活動促進を意図した理科学習指導デザイン(4ステップ:教師からの説明→理解確認→理解深化→自己評価)を設定し、中学校理科の単元「力学的エネルギーの保存」における事例開発及び授業実践を行った。その結果、本授業によって、中学生のメタ認知的な活動が促進し、物理的知識を活用する能力を育成することが確認された。(3点目)高等学校理科において、高校生の観察・実験活動を通した課題解決の方略使用の変容に影響を与える変数について、潜在曲線モデルを用いた探索的な検討を行った。その結果、メタ認知や課題解決に対する自己効力が、深い方略使用のポジティブな変容に影響を与えていることが確認された。なお、当初計画では、次年度(4年目)が最終年度であったが、研究計画の再構築を行い、最終年度前年度応募研究課題として新規に採択された(課題番号18H01017)ため、本研究課題は本年度が最終年度となった。本研究の目的は、中等理科教育における観察・実験活動に着目し、生徒のメタ認知能力を基盤として、科学的思考力を育成するための学習指導法を開発することである。本目的を実現するために、本年度(1年目)は、主として、以下の2点について検討した。1点目は、理科学習における生徒のメタ認知を測定するための自己評価項目を作成することである。中・高校生を対象とした質問紙調査を行い、メタ認知の構成要素について確認的因子分析によって検討したところ、「メタ認知的知識」、「コントロール」、「モニタリング」の3因子が確認された。2点目は、メタ認知と密接な関係があると推測される、観察・実験に対する動機づけ(実験動機づけ)と観察・実験における方略(実験方略)を測定する自己評価項目を作成し、それらの変数とメタ認知との関係について検討することである。高校生を対象とした質問紙調査を行い、高校生の実験動機づけの構成要素について確認的因子分析によって検討したところ、「成功期待」、「内発的価値」、「獲得・利用価値」の3因子が確認された。また、実験方略の構成要素について確認的因子分析によって検討したところ、「体制・精緻化方略」、「メタ認知的方略」、「反復方略」の3因子が確認された。さらに、実験動機づけを説明変数、実験方略を目的変数とする因果モデルを構成し、メタ認知を本モデルにおける調整変数として位置づけ、構造方程式モデリング・多母集団同時分析を行った。その結果、メタ認知高群において、実験動機づけの「成功期待」から、実験方略の「体制・精緻化方略」と「メタ認知的方略」に対して正の有意なパスが見られた。よって、高校生のメタ認知は、実験動機づけと実験方略を繋ぐ変数になることが示唆された。本年度(1年目)は、理科学習における生徒のメタ認知を測定する項目を整備すること、さらに、観察・実験における生徒のメタ認知と科学的思考力の関係についてモデル化を図ることを予定していた。生徒のメタ認知を測定する項目は作成することができたが、メタ認知と科学的思考力の関係については充分な検討ができていない。しかし、一方で、2年目以降に予定していた、生徒の科学的思考力と密接な関係があることが推測される実験動機づけと実験方略を測定する項目を整備できたこと、さらに、メタ認知がそれらの変数を繋ぐ可能性があることを示唆できたため、総合的な観点から、本年度については、「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究の目的は、中・高等学校の理科教育における観察・実験活動に着目し、生徒のメタ認知能力を基盤として、科学的思考力を育成するための学習指導法を開発し、その効果について実践的に検討することであった。本目的を実現するために、本年度(2年目)は、主として、以下の2点について検討した。1点目は、実験動機づけを説明変数、実験方略を媒介変数、科学的思考力を目的変数とする因果モデル(動機づけモデル)を構成し、メタ認知の調整効果について検討した。その結果、メタ認知高群は、低群に比べて、実験動機づけと実験方略のすべての構成要素の自己評価得点が有意に高いことが確認された。さらに、メタ認知高群では、課題解決に対する自己効力感や実験活動の有用性といった利用価値の実感が、課題解決プロセスに関する意味理解的な実験方略の使用を促進させることが確認された。2点目は、中学校理科において、アクティブラーニング型理科授業の事例開発を行い、介入授業を通して、生徒のメタ認知活動促進及び動機づけモデルにおける各変数の関係性の変容に及ぼす効果について検討した。その結果、開発された授業は、生徒のメタ認知活動を促進させること、さらに、自己効力感や利用価値といった実験動機づけの高まりから、意味理解的な実験方略を媒介し、科学的思考力の育成に繋がることが確認された。

本年度(2年目)は、初年度で整備された理科の観察・実験場面における生徒のメタ認知、動機づけ、方略を測定する項目を用いて、動機づけモデルに基づくメタ認知の調整効果について検討することができた。さらに、中学校理科において、生徒のメタ認知活動を促進する理科授業が、動機づけ、方略、科学的思考力を繋げることを実践的に検討することができた。しかし、一方で、当初予定していた、高等学校理科の介入授業については、十分に検討することができなかった。そのため、総合的な観点から、本年度についても、「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究課題の目的は、中・高等学校の理科教育における観察・実験活動に着目し、生徒のメタ認知能力を基盤として、科学的思考力を育成するための学習指導法を開発し、その効果について実践的に検討することであった。本目的を実現するために、本年度(4年間計画の3年目)は、主として、以下の3点について検討した。(1点目)メタ認知の「深さ」を規定する変数としてワーキングメモリ(Working Memory:以下WM)を位置づけ、中学生の理科学習場面におけるメタ認知と科学的思考力との関係について検討した。その結果、特に、言語性WMは、中学生のメタ認知的な活動や物理的領域における知識の活用力との相関が強いことが確認された。(2点目)中学生のWMへの負荷を抑制しながら、メタ認知の活動促進を意図した理科学習指導デザイン(4ステップ:教師からの説明→理解確認→理解深化→自己評価)を設定し、中学校理科の単元「力学的エネルギーの保存」における事例開発及び授業実践を行った。その結果、本授業によって、中学生のメタ認知的な活動が促進し、物理的知識を活用する能力を育成することが確認された。(3点目)高等学校理科において、高校生の観察・実験活動を通した課題解決の方略使用の変容に影響を与える変数について、潜在曲線モデルを用いた探索的な検討を行った。その結果、メタ認知や課題解決に対する自己効力が、深い方略使用のポジティブな変容に影響を与えていることが確認された。なお、当初計画では、次年度(4年目)が最終年度であったが、研究計画の再構築を行い、最終年度前年度応募研究課題として新規に採択された(課題番号18H01017)ため、本研究課題は本年度が最終年度となった。次年度(2年目)は、主として、以下の2点について検討していく予定である。1点目は、自己評価項目と調査問題を用いて、実験動機づけ、実験方略、科学的思考力の関係について因果モデル(動機づけモデル)を構成し、メタ認知の調整効果について検討する。このことを推進するために、統計解析に関する知識・技能を習得するとともに、分析に必要なデータを得ることができるように教育現場との連携・協力を図る。2点目は、メタ認知活動促進のための理科学習指導の実践事例を開発し、介入授業を通して、中・高校生のメタ認知能力と科学的思考力に及ぼす効果を検討することである。このことを推進するために、中・高等学校の現職理科教員との連携・協力を図る。なお、本年度に得られた研究成果について、次年度の国内の理科教育関連学会において積極的に発表していく。次年度(3年目)は、主として、以下の2点について検討していく予定である。
抗細胞間接着分子抗体使用による虚血-再灌流肝細胞障害機構の解明と臓器移植への応用

虚血細胞障害機構を解明し、その障害保護について研究することは、シヨツク等の虚血性病態の解明や移植臓器保存の立場からきわめて重要である。今回は、白血球とその接着分子のこれらの障害への関与について検討した。肝虚血再潅流障害:ウイスター系ラツトを用い、90分間の70%部分肝虚血モデルを作製、虚血5分前に抗白血球接着分子抗体(mAb)である抗ICAM-1、CD11a、CD18抗体を静脈内投与した。再潅流後24時間まで肝内好中球数は増加し、再潅流後4時間において肝内ICAM-1の発現は増強した。mAb投与は、好中球浸潤、肝過酸化脂質生成は有意に抑制し、肝ATPを有意に改善した。90分の全肝虚血モデルにおいても、mAb投与はラツト生存率を有意に改善した。エンドトキシンシヨツク:ICRマウスにエンドトキシン(LPS:30mg/kg)を腹腔内投与した。同時に、抗CD11a,CD11b,CD18,ICAM-1,LECAM-抗体、メチルプレドニゾロン(MP:30mg/kg)を静脈内投与した。LPS投与後48時間の生存率は対照群で36%であり、抗CD11a,CD18、LECAM-1抗体およびMP投与により生存率は70%、62%、64%および100%に改善した。フローサイトメトリーにおいて顆粒球上のCD18の発現量はLPS投与後30分で正常の約12倍に増加した。肝過酸化脂質は、LPS投与後4時間で約5倍に増加し、抗CD18抗体およびMP投与により低下した。白血球は、肝虚血再潅流およびエンドトキシンシヨツクの病態形成に関与し、抗接着分子抗体投与はこれらの病態での治療薬となりうる可能性が示唆された。本研究の接着分子mAb投与は虚血前の投与が必要あり現在注目されているSelectin等のmAb投与、再開後の投与でも有効性が期待され、今後の研究が必要と思われる。ラット虚血肝モデルおよびマウスエンドトキシンショックモデルを作成し、抗細胞間接着分子モノクローナル抗体投与が有効かどうかを調べた。虚血90分後の肝組織では白血球は24時間目でpeakとなった。組織ICAM-1の発現も血流再開後2-4時間後より認められ、6.12時間と増加した。この増加はImmuno-precipitcte法により定量的に増加することが確認された。また、抗接着分子モノクロナール抗体投与は白血球の集積が増加する血清再開後6.12時間目の過酸化脂質生成を抑制し、肝エネルギー代謝を改善し、虚血肝細胞障害に有効であることが明らかとなった。また、マウスエンドトキシンショック肝障害モデルでもモノクロナール抗体投与は過酸化脂質生成を抑制し、対照群マウス生存率30%を60%まで増加させた。以上の結果、虚血およびエンドトキシンによる肝細胞障害に白血球が関与していることおよび、接着分子抗体が示唆された。今後、大動物を用いた実験について検討したい。虚血細胞障害機構を解明し、その障害保護について研究することは、ショック等の虚血性病態の解明や移植臓器保存の立場からきわめて重要である。今回は、白血病とその接着分子のこれらの障害への関与について検討した。

肝虚血再灌流障害:ウィスター系ラットを用い、90分間の70%部分肝虚血モデルを作製、虚血5分前に抗白血球接着分子抗体(mAb)である抗ICAM-1、CDlla、CD18抗体を静脈内投与した。再灌流後24時間まで肝内好中球数は増加し、再灌流後4時間において肝内ICAM-1の発現は増強した。mAb投与は、好中球浸潤、肝過酸化脂質生成は有意に抑制し、肝ATPを有意に改善した。90分の全肝虚血モデルにおいても、mAb投与はラット生存率を有意に改善した。エンドトキシンショック:ICRマウスにエンドトキシン(LPS:30mg/kg)を腹腔内投与した。同時に、抗CD11a,CD11b,ICAM-1,LECAM-1抗体、メチルプレドニゾロン(MP:30mg/kg)を静脈内投与した。LPS投与後48時間の生存率は対照群で36%であり、抗CD11a、CD18、LECAM-1抗体およびMP投与により生存率は70%,62%,64%および100%に改善した。フローサイトメトリーにおいて顆粒球上のCD18の発現量はLPS投与後30分で正常の約12倍に増加した。肝過酸化脂質は、LPS投与後4時間で約5倍に増加し、抗CD18抗体およびMP投与により低下した。白血球は、肝虚血再灌流およびエンドトキシンショックの病態形成に関与し、抗接着分子抗体投与はこれらの病態での治療薬となりうる可能性が示唆された。
地球環境変動に連動する藻場生態系の炭素固定機能とデトリタス連鎖系の応答

大気中の二酸化炭素濃度の上昇によって引き起こされる海洋酸性化が海草藻場生態系の群集構造、特にデトリタス食物網に及ぼす影響を評価するために、基礎的な研究技術の開発と飼育培養実験による検証を2本の柱として研究を進めた。主要な成果として、1海草由来のデトリタスの生成・集積・分解過程を実証的に追跡する方法としての環境DNA法の確立と有効性の検証、2食物連鎖系の動的構造を定量的に解明するための重水素パルスチェイス実験法を開発、3海草藻場根圏の微生物群集クローンライブラリの確立と分類学的特徴の抽出と比較、4酸性化メソコズムを用いた生食・腐食連鎖系の酸性化応答の違いの直接的証明等が挙げられる。初年度である25年度には、交付申請書提出時では、主に海草からのデトリタス生成過程にかかわる微生物群集の解析と、デトリタス生成フラックスの評価のための実験手法を確立することと、生成源となる海草とバクテリアに対するバイオマーカーの開発を実施する計画であった。その後、瀬戸内海の温帯アマモ場に適用した後、期間後半の27, 28年度でさらに亜熱帯・熱帯の藻場を調査対象に含めて比較研究とする予定であった。しかしながら、実験内容と手順を再検討した結果、実地調査は温帯熱帯で並行的に進めることが可能かつ効率的で、条件設定も合わせやすいと考えられた。また、たまたま他の研究事業により25年度内に亜熱帯(沖縄)・熱帯(東南アジア)の海草藻場を調査する機会に恵まれた。これらの理由から遂行順序を変更し、当初計画では27, 28年度に計画していた気候帯による応答特性の違いを評価するための基礎調査を25年度に先行して実施した。25年度に実施した具体的な作業項目としては、1堆積物中のデトリタスの存在量と存在形態に関する地域間比較、2熱帯・亜熱帯性海草由来ならびにマングローブ由来デトリタスに対するDNAバイオマーカーの実用化、3海草分布調査とpH・pCO2ロガーを用いた短期モニタリング、4熱帯・亜熱帯のサイトでの屋外実験水槽を用いた二酸化炭素分圧操作実験および野外操作実験の実施可能性に関する事前調査が挙げられる。当初25年度に予定していた微生物学的実験に関しても並行して準備と予備調査を進めており、対象とする微生物種群や手法について詰めているところであるが、年度末の段階ではまだ本格的な実験には入っていない。このため、この項目のために本年度に割り当てていた予算の大部分が未利用となり、翌年度に持ち越すことになった。平成26年度はまず、アジア・オセアニア地域の熱帯・亜熱帯・温帯域海草藻場堆積物のデトリタス性有機炭素生成蓄積状況に関して既存のデータと文献情報を整理して論文にまとめた。論文には記載していないが、デトリタス生成のメカニズム自体が気候帯または堆積環境によって質的に異なることが示唆されており(学会発表済)、今後このことを検証する実験を本事業の枠内で実施する予定である。現場調査活動として、沖縄の亜熱帯性海草藻場に短期間、現場測器を設置して海草藻場の代謝によるpHの制御効果と海水流動等の物理的条件との関係を検証するためのデータを採取するとともに、海草藻場内の付着藻類生産に由来する食物連鎖と海草デトリタスに由来する食物連鎖の比較を行うための生物試料採集ならびに安定同位体比分析を実施した。疑似野外実験として、屋外流水水槽を用いた瀬戸内海産アマモの分解実験を行い、アマモの地上部・地下部それぞれについて、分解の進行とともに侵入する底生動物群集をモニタリングしている(27年4月現在継続中)。この実験による試料は、アマモ由来遺伝子バイオマーカーの残存率の評価にも使用する。実験室内での微生物学的実験としては、まずアマモ群落の堆積物中から培養法によりアマモの分解資化にかかわるバクテリア(セルロース分解細菌等)の分離と遺伝子バイオマーカーの作成を試みているが、現段階ではまとまった成果につながっていない。アマモ自体に対する遺伝子バイオマーカーに関しては、これまでに得られている知見を取りまとめて公表すべく論文化を進めている段階である(学会発表済)。またアマモの室内分解実験を進めており、分解過程の進行に伴うバクテリアフローラの変動をクローンライブラリー法により解析している(継続中)。交付申請書に記載した計画の通り、平成27年度は屋外メソコズムによる酸性化実験設備を構築して実験を進めた。瀬戸内海区水産研究所の屋外水槽施設に対照区を含めて4段階の酸性化環境を設定できる実験水槽を用意し、付近で採集されたアマモと主要な底生動物を投入して実験を行った。実験途中で設備に不具合が起きたため実験期間が計画よりも短くなったが、酸性化により付着藻類を基点とする生食食物網が弱体化すること、腹足類を中心とする腐食食物網はあまり影響を受けないことなどが判明した。また別に試験的に実施した同位体ラベル実験により、付着藻類を基点とする生食食物網は腐食食物網に比べて回転時間が短いことが示唆されている。引き続き実験条件を検討しつつ研究を継続している。26年度からの継続として、室内分解実験によりアマモの分解過程に特異的に関与する細菌群集のクローンライブラリの作成、微生物の同定、細菌相のキャラクタリゼーションを進めた。特に分解過程の進行に伴う細菌相の経時変化に着目している。また微生物のセルロース分解酵素の検出系の構築を進め、特に原核生物由来と真核生物由来とを識別する技術の開発に取り組んだ。

自然状態及び実験状態でのデトリタス食物網の構造解析を目的とする同位体標識実験の技術開発とその応用を平成25年度から進めているが、27年度には、当初計画にはなかった試みとして、水素同位体を標識としたパルスチェイス実験を試験的に導入した。この方法により、アマモの光合成産物が根に転流されて地下部の微生物相を経由してデトリタス食物網に流れるプロセスが、比較的短時間の実験で正確に解明できること、また水素同位体を単独で標識に用いる場合は、天然の炭素・窒素同位体比による食物網解析が同時に可能であるため、上位食物段階へのフローの解析が容易になることが明らかになった。ただし実用化までには今後なお細かな技術的改良を要する。平成27年度に関しては、当初計画した通り、メソコズム実験を軌道に乗せることができた。また室内での微生物学的実験も着実に進められている。一方、交付申請書の実施計画にある比較現地調査のうち、27年度に実施を予定していた亜寒帯域での調査は、調査地の事情(人為的な土砂流出)により十分な調査日数を確保することができなかったため、この部分は予定より遅れている。その一方でデトリタス生成過程とデトリタス食物網の構造解明のための標識実験は予定以上に進んでいる。全体としては概ね順調に進展していると判定される。平成28年度は、一昨年度から開発を進めていた重水素トレーサーを利用した食物網動態の定量的解析法(パルスチェイス法)を実用化した。はじめに八重山地方の海草藻場葉上生底生動物群集を対象として、N-15標識法と併用することにより、藻場内で生産される現地性資源と外部から供給される異地性資源(ここではサンゴ粘液)に対する依存度とその環境依存性を明らかにすることを目的としたメソコスム実験を8月に実施した。実験試料の分析も終了している。この実験では異地性資源の取扱いに改良の余地があり、必ずしも狙った結果が得られなかったものの、開発したパルスチェイス法の有効性を確認することができた。次に、交付申請書に記載の通り、前年度から継承して屋外メソコスムを利用したアマモ場底生生物群集を対象とする酸性化実験を10月に実施した。前年度の実験では二酸化炭素分圧の調整機構が途中で不良となり長期間の安定した実験条件を実現できなかったので、この点を改善するとともに、上記の重水素パルスチェイス法を初めて適用した。29年3月の段階では試料の分析が未了であり、ここで成果を紹介することができないものの、実験の経過は順調であった。本補助事業のもう一つの大きな柱であるDNAバイオマーカーを利用した分解者群集解析に関しては、前年度までに既往研究における諸外国での解析例と比較することによりアマモ場根圏に特有の微生物フロラを抽出する作業を進め、微生物相の多様性が高いデトリタス食物連鎖の動態の解析のために一定の成果を上げることができた。平成28年度からは、デトリタスそのものやバクテリアの二次生産物に含まれる環境DNAに着目してデトリタス食物網の動態や有機物の長期滞留を評価する技術の確立を目指す方針に転換して、アマモ場・ガラモ場・マングローブ土壌に固有な環境DNAの検出・定量法の高度化を進めているところである。大気中の二酸化炭素濃度の上昇によって引き起こされる海洋酸性化が海草藻場生態系の群集構造、特にデトリタス食物網に及ぼす影響を評価するために、基礎的な研究技術の開発と飼育培養実験による検証を2本の柱として研究を進めた。
単原子層薄膜を用いた無機有機超格子膜の開発

本課題は、化学的な手法を用いてゲルマニウム層の間に「絶縁層」となる物質を導入することにより、高品質なゲルマニウム単原子層膜の積層膜を基板上に作製し、ゲルマニウム層を究極的に薄くすることに由来する物性を活かした電子デバイスの部材とすることを目標とするものである。これまでに、CaGe2を出発物質として、鎖長の異なる種々のヨウ化アルキルと薄膜を反応させることにより、Ge原子層の軸方向にアルキル基を導入することができ、薄膜作製に十分な濃度まで溶剤中に分散する条件も見出した。この層状材料のキャスト膜を作製し、電界効果トランジスタ構造にてキャリア移動度の評価を試みた。また、ゲルマニウム層間に挿入する有機基のスクリーニングを行った。電極等の蒸着に使用している蒸着装置の不具合の修理調整のため、進捗が少し遅れた。また、正確なキャリア移動度の評価にはキャスト膜の膜質が十分ではなかった。電界効果トランジスタ構造によるキャリア移動度の評価、および電界発光素子の作り込みのためには、膜の均一性が重要であるので、2年目以降、成膜条件の検討を行う。弊所運営費交付金で購入した素子作製用の基板や電極材料などの消耗品の一部を本課題に使用することができ、消耗品の支出が予定より少なかった。また、他の課題とのエフォートの関係で、テクニカルスタッフの人件費が予定より少なくなった。次年度は通常通り消耗品の調達・学会参加費用などに支出するとともに、テクニカルスタッフの本課題への従事率を増やす予定である。
遺伝子操作動物に形成された腫瘍のCGH法によるゲノム異常領域の検索

がん原物質に対して高感受性を示すヒトプロト型c-Ha-ras遺伝子を導入したrasH2マウスに形成された腫瘍について、COH(Comparative genomic hybridization)法を用いてゲノム異常領域のスクリーニング方法を確立し、rasH2マウスに形成された腫瘍のゲノム異常領域を探索することを目的として本研究を行った。マウスの牌細胞培養および染色体標本作製の条件を検討した。牌細胞回収後、ConA、LPS、PHAを組み合わせて培養し、mitoindexの高いサンプルを得ることができた。また、低張処理の時間や温度を検討して、良好な染色体標本を作製した。腫瘍組織および正常組織由来のDNAの標識においては、CGH法に適しているサイズになる条件を決定した。また、良好なCGH解析を行えるようにするため、腫瘍組織および正常組織由来DNAプローブを標識した蛍光物質の特徴を考慮して、各々の濃度を決定した。マウス染色体では各染色体の大きさが均一で同定が困難なので、各染色体に特異的なBAC cloneを腫瘍組織および正常組織由来DNAプローブと同時にハイブリし、確実な染色体同定を行なえる方法を確立した。まず、反復配列の多いセントロメアはCGH解析に適さないので、各染色体のセントロメアに特異的なBACdoneをスクリーニングした。BAC cloneスクリーニングは、セントロメアにマップされているマイクロサテライトマーカーを用いてPCRを行い、BAC libraryからそのマーカーのみ含まれているBAC cloneをスクリーニングし、そのDNAを抽出して染色体同定用のプローブとした。各々のプロープについてFISHを行い、確実にセントロメアにシグナルが観察されたことを確認した。腫瘍組織由来DNAはSpectrumRedで、正常組織由来DNAはSpectrum Greenで標識し、BAC cloneはCGH解析に支障のないよう、波長の異なる蛍光色素Cy5で標識した。rasH2マウスにMNUを投与して形成された前胃乳頭腫5検体についてCGH解析したところ、ゲノム異常は認められなかった。同様にUrethaneにより形成された肺腫瘍8検体でもゲノム異常は認められなかった。今後、rasH2マウスに形成された各種腫瘍において本研究で確立したCGH法によりゲノム異常領域の検索を行うことが重要である。