hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強震時に地盤の側方流動の影響を受ける構造物基礎の終局耐力・変形性能の評価と補強策

兵庫県南部地震で側方流動により被害を受けた建物、被害を受けなかった建物の調査を行い、基礎の形状、地盤状況、被害状況を把握、分類した。重要な建物基礎について、航空写真測量、ボアホールカメラ、傾斜計などを用いた詳細調査を実施し、建物周辺の地盤変位と基礎杭の破壊変形モードの関係を調べた。その結果、傾斜計から求めた杭の変位・曲率分布が孔内カメラ調査、航空写真測量調査結果と整合することを確認し、杭の破壊変形モードの把握に傾斜計調査が有効であることを示した。調査したいずれのケースも、護岸部の側方流動に伴う杭の被害が海側、山側で異なっていた。基礎杭の剛性、側方流動層の液状化の程度を変化させた基礎杭-地盤系模型に対し、遠心力場での液状化、側方流動実験を行うとともに、杭に発生する曲げモーメント、せん断力、土圧の深度分布と地盤の側方流動量の関係について検討した。その結果、室内試験でも側方流動による杭の破壊変形モードが海側、山側で異なることを確認し、その原因が海側と山側の側方流動の違いに起因することを示した。次に、過去の地震による側方流動の事例を整理し、地盤の側方流動量の深部分布と護岸からの距離の関係を明らかにするとともに、応答変位法に基づいて、側方流動を考慮した杭基礎の応力算定法を提案した。提案法に基づいて調査杭の応力変形解析を行ったところ、推定された破壊変形モードは実際の調査結果と矛盾が無く、提案手法の有効性が示された。
内省支援ツールによる科学的思考の外化を活用した授業実践に関する研究

本研究の目的は,理数系的な思考方法を習得するため,メタ認知を利用した新しい学習の枠組みを実証的な実験に基づき提案するものである.そのため,我々は,ある科学的な事象や仮説をコンピュータ上で描画し(外化),描画過程を見直させる(内省)リフレクションツールの開発をおこない,小学校等で試行し有効性を実証することを計画し,研究を進めた.平成18年度は,前年度の研究を踏まえながら研究を進めた.まず,これまでの知見等を元に,メタ認知過程が科学的な思考の育成にどのように寄与するのかを考察し,支援方法の検討をおこなった.次に,先の考察に基づき支援ツールの試作システムを設計し,計算機上のプログラムとして実装した.そして,研究協力校の協力を仰ぎ,徳島市内の小学校においてシステムを試用した.小学校6年生の理科「大地のつくり」の単元において利用してもらうことができた.試用を通して,我々が提案した学習の枠組みの有効性を検証するため,各種のデータを収集することができた.収集したデータの分析を通して,我々の提供したツールが学習者の外化や内省に影響を与え,その結果,論理的な思考の育成に寄与していることを示唆する結果が得られた.我々の提案した学習モデルに関して,一定の効果があるものと考えられる.また,徳島大学工学部の大学生等らおも対象に,試作システムを試用しデータを収集した.そこからも,学習効果を示唆する結果が得られた.なお,18年度を通じて,研究成果の公開を,各メンバーで適宜,関連する国内・海外の学会や研究会等で発表した.また,本研究の成果を広く紹介するため,現場の教員等に対するセミナー等を企画し,セミナーを実施した.また,試作ツールを広く利用してもらうため,WEBサービスの形で公開することにした.現在,サービス公開の準備を進めており,準備が整い次第公開する予定である.本研究の目的は,理数系的な思考方法を習得するため,メタ認知を利用した新しい学習の枠組みを実証的な実験に基づき提案するものである.具体的には,ある科学的な事象や仮説をコンピュータ上で描画し(外化),描画過程を見直させる(内省)リフレクションツールの開発をおこない,小学校等で試行し,有効性を実証する予定である.本研究はシステム構築と実証実験から構成される.それは,本研究が単に机上でのシステム構築を目指すものではなく,学校現場での利用を通し,学習システムの洗練とシステムの完成を目指すからである.つまり,提案システムの有効性を現場の学校等での試用を通じ実証的に検証しようとするものである.そのため,システム開発とは別に,研究協力者の協力を仰ぎ,現場のフィールドで実証的な検証を予定している.本年度は,まず,これまでの知見等を元に,メタ認知過程が科学的な思考の育成にどのように寄与するのかを考察し,支援方法の検討をおこなった.このとき,学習モデル作成にあたって,小学校の理科等の授業参観等をおこないデータを収集した.次に,考察に基づき支援ツールの試作システムを設計し,計算機上のプログラムとして実装した.作成した試作システムの評価をおこない一定の有効性を確認し,システムの改良のためのフィードバックを得た.実証的フィールドでの実験をおこなうための準備を整えた.なお,17年度を通じて,研究成果の公開を,各メンバーで適宜,関連する国内・海外の学会や研究会等で発表した.また,次年度以降の研究協力者を募る試みとして,試作ツールについて現場の教員等に対する説明会もおこった.また,試作ツールの配布等情報公開のためのWEBサービスの準備も進めた.本研究の目的は,理数系的な思考方法を習得するため,メタ認知を利用した新しい学習の枠組みを実証的な実験に基づき提案するものである.そのため,我々は,ある科学的な事象や仮説をコンピュータ上で描画し(外化),描画過程を見直させる(内省)リフレクションツールの開発をおこない,小学校等で試行し有効性を実証することを計画し,研究を進めた.平成18年度は,前年度の研究を踏まえながら研究を進めた.まず,これまでの知見等を元に,メタ認知過程が科学的な思考の育成にどのように寄与するのかを考察し,支援方法の検討をおこなった.次に,先の考察に基づき支援ツールの試作システムを設計し,計算機上のプログラムとして実装した.そして,研究協力校の協力を仰ぎ,徳島市内の小学校においてシステムを試用した.小学校6年生の理科「大地のつくり」の単元において利用してもらうことができた.試用を通して,我々が提案した学習の枠組みの有効性を検証するため,各種のデータを収集することができた.収集したデータの分析を通して,我々の提供したツールが学習者の外化や内省に影響を与え,その結果,論理的な思考の育成に寄与していることを示唆する結果が得られた.我々の提案した学習モデルに関して,一定の効果があるものと考えられる.また,徳島大学工学部の大学生等らおも対象に,試作システムを試用しデータを収集した.そこからも,学習効果を示唆する結果が得られた.なお,18年度を通じて,研究成果の公開を,各メンバーで適宜,関連する国内・海外の学会や研究会等で発表した.また,本研究の成果を広く紹介するため,現場の教員等に対するセミナー等を企画し,セミナーを実施した.また,試作ツールを広く利用してもらうため,WEBサービスの形で公開することにした.現在,サービス公開の準備を進めており,準備が整い次第公開する予定である.
有機半導体薄膜の能動的屈折率制御による有機調光ミラーの開発

有機EL・有機薄膜太陽電池等に代表される有機半導体デバイスの研究は、近年大きな進歩を遂げてきたが、有機半導体薄膜自身による光制御は過去に検討されていない。本研究において、有機半導体薄膜の分子配向と分子分極率に注目して成膜・分析を行い、有機材料として極めて大きな屈折率差0.58を実現した。また、その屈折率差の大きな膜を用いて、反射率98%、反射帯域幅100 nm以上の有機半導体ミラーを作製することに成功し、有機薄膜による光伝搬制御と光導電性を実証した。有機半導体自身による光制御によって、有機半導体デバイスの光学設計における新たな設計自由度を提示できた。平成24年度は、前年度達成した研究成果を土台とし、引き続いて(1)大きな屈折率差を活かした積層型高反射率有機ブラッグミラーの構築、(2)電極付与による新規な有機フォトニックデバイスの創出、を行うべく研究を進めた。(1)については、屈折率差の大きな高/低屈折率有機材料をin situ膜厚制御を行いつつ極めて高い精度で交互積層することにより、当初の目標(反射率>80%)を大幅に超える反射率98%の有機ミラーを実現した。また、大きな屈折率差0.58を有する材料の組み合わせを用いたため、反射帯域幅も100nmを超えた。(2)については、上記有機ミラーを透明な電極で挟んだ構造のデバイスを作製し、電圧印加下での光応答を調べることで、半導体としての機能を有していることを実証した。青色光に対して光電流信号を生じ、緑色光を反射し、赤色光を透過する、光と電子の同時制御が可能な新規有機半導体フォトニックデバイスを創出した。以下、研究期間全体の成果を総括する。真空蒸着によって作製される有機半導体薄膜において、分子配向および分子分極率に注目して精密な成膜制御・分析を行い、有機材料として極めて大きな屈折率差0.58を実現した。また、その屈折率差の大きな膜を用いて、反射率98%、反射帯域幅100nm以上の有機ブラッグミラーを作製することに成功し、有機薄膜による効果的な光伝搬制御を示した。さらに、そのミラーの光導電性により、光と電子を同時制御できる半導体としての機能を実証した。本研究成果については、既に論文発表・学会発表も行っており、特許も出願済みである。有機半導体デバイスに新たな光学設計自由度を与える従来にない着想の基礎研究として、さらに研究成果をデバイス応用へと展開させることが期待されており、平成25年度に採択された若手研究(A)において発展的に研究を深めていく予定である。平成23年度は、予定していた研究実施計画に基づき、(a)In situ光学測定同時成膜による膜厚制御法の確立、(b)ミラーの作製、(c)赤外分光測定による配向性の評価、についての研究を進めてきた。ただし、(c)については当初、発光の角度分布測定による配向性の評価を予定していたが、より簡便かつ詳細な配向性の定量評価ができる新たな赤外分光評価法を見出したため、分析手法・購入装置を変更した。まず(a)については、所有している真空蒸着機に、in-situ測定系を取り付け、成膜中に膜厚を正確にリアルタイム計測できる実験系を構築した。有機半導体薄膜の成膜装置において新規な構成であり、これにより精密な膜厚制御を可能とした。(b)については少し予定を変更し、ミラーの作製に先立ち、まずは屈折率差をできる限り大きくするための材料探索を進めてきた。屈折率差の小さな材料でミラーを作製すると、反射率が小さい場合に、それが材料に起因する結果なのか素子構造の不完全さに起因する結果なのか切り分けが困難なためである。研究立案当初は屈折率差0.22程度の材料の組み合わせを想定していたが、探索の結果、屈折率差0.5を越える材料の組み合わせを見出すに至った。この差は従来考えられてきた有機非晶質膜の屈折率制御範囲を大きく上回るものであり、これにより、当初想定していた以上に効率的に光を制御できる可能性を見出すことができた。また、(c)については、前述のとおり、赤外分光測定により、簡便かつ詳細な配向性の定量評価法を見出した。これまでに用いてきた手法に比べいくつかの利点を有するため、その手法だけでも学術的成果とみなすことができるものである。以上、(a)(c)にそれぞれについて、研究成果を得ることができた。「研究実績の概要」に記したとおり、研究はおおむね順調に進展している。特に、0.5以上の大きな屈折率差を有する材料系を見出せたこと、また、簡便かつ詳細な配向分析手法を見出せたことは、当初の想定以上の成果であり、本研究を通じて重要度の高い貴重な結果を得ることができたと考えている。改善すべき点は、十分な対外発表ができなかったことである。

上記のような貴重な成果はできる限り早く学会・論文等の公式な場で詳細について発表すべきであり、この反省点を次年度に活かしていきたい。現在、近日中の学会発表・論文発表を予定し準備中である。屈折率差を向上させる材料系を見出せたため、今後もさらなる向上を目指した材料探索を行いつつ、特にミラー構造の構築とそのデバイス化に注力して検討を進めていく。当初の研究計画のとおり、デバイス化のみならずスイッチング特性評価まで達成できるよう、着実に研究を進めていきたい。今後のさらなる材料探索を視野に入れ、次年度の試薬購入費として予算を334千円繰り越した。次年度の直接経費は1,134千円であり、下記のような使用を計画している。消耗品費:814千円(内訳は、試薬:574千円、基板:90千円、ガラス器具:80千円、ボート:70千円)旅費等:320千円(内訳は、国内旅費:60千円、外国旅費:200千円、謝金等:60千円)
ジゲトスルフィドを用いる有機合成

1)ジケトスルフィドからの1.4-ジチインの合成と1.4-ジチインの脱硫によるチオフェンの生成を利用し,すべてのチオフェン環がα位で結合したター,クォター,キンク,セクシ,セプチ,オクチの6種のオリゴチオフェンの合成を完結した.2)ジケトルフィドの低原子価チタンによるシスー3.4-ジヒドロキシチオランへの還元と,その脱水による新規チオフェン合成法を開発し,本反応を利用して,チオフェン環がα位とβ位で交互に連結した各種オリゴチオフェン類の合成を行った.3)ジケトスルフィドの低原子価チタンによる還元では,シスー3.4-ジヒドロキシチオランが選択的に生成することを見出し,これらの化学物をラネーニッケルで脱硫することによる,エリスロ及びトレオー1.2-ジオール類の選択的合成法を確立した.4)2)に述べたチオフェン合成法を利用し,従来,合成が極めて困難であった.隣接位に二つの崇高いt-ブチル基を有する3.4-ジーt-ブチルチオフエンの驚くほど簡単な合成法を開発した.こうして得た3.4-ジーt-ブチルチオフエンの反応性を検討し,本化合物には,従来のチオフェンには見られない種々の異常性があることを示した.5)ジケトスルフィドの分子内アルドール縮合を利用し,抗炎症作用,利尿作用などを有する一連のジヒドロチオピランー3-オシ類の合成を行った.また,この間,硫黄原子が隣接関与した環縮小反応を見出した.1)ジケトスルフィドからの1.4-ジチインの合成と1.4-ジチインの脱硫によるチオフェンの生成を利用し,すべてのチオフェン環がα位で結合したター,クォター,キンク,セクシ,セプチ,オクチの6種のオリゴチオフェンの合成を完結した.2)ジケトルフィドの低原子価チタンによるシスー3.4-ジヒドロキシチオランへの還元と,その脱水による新規チオフェン合成法を開発し,本反応を利用して,チオフェン環がα位とβ位で交互に連結した各種オリゴチオフェン類の合成を行った.3)ジケトスルフィドの低原子価チタンによる還元では,シスー3.4-ジヒドロキシチオランが選択的に生成することを見出し,これらの化学物をラネーニッケルで脱硫することによる,エリスロ及びトレオー1.2-ジオール類の選択的合成法を確立した.4)2)に述べたチオフェン合成法を利用し,従来,合成が極めて困難であった.隣接位に二つの崇高いt-ブチル基を有する3.4-ジーt-ブチルチオフエンの驚くほど簡単な合成法を開発した.こうして得た3.4-ジーt-ブチルチオフエンの反応性を検討し,本化合物には,従来のチオフェンには見られない種々の異常性があることを示した.5)ジケトスルフィドの分子内アルドール縮合を利用し,抗炎症作用,利尿作用などを有する一連のジヒドロチオピランー3-オシ類の合成を行った.また,この間,硫黄原子が隣接関与した環縮小反応を見出した.
ダウン症候群因子DSCR-1の複合体、生理機能解明:血管からの抗がん活性応用

腫瘍血管内皮増殖に寄与する増殖因子(VEGF)やトロンビン刺激での内皮遺伝子変動の網羅的解析から刺激早期に共通して最大に誘導されるダウン症候群関連因子(DSCR)-1を見出し、この因子が内皮活性化の重要転写因子NFATのnegative feedback因子として作用すること、DSCR-1の発現を促すことで血管新生、腫瘍増大が顕著に抑制されること、急性炎症状態における心肺機能低下を抑制し、マウス敗血症での致死率を大きく低下させることを明らかにしてきた。今年度は、NFAT/DSCR-1 feedback signalにおける内皮機能への効能をさらに分子レベルで解明するため、内皮で発現するNEAT、ファミリーの一つNFATc1の特異的モノクロナール抗体の作製から、NFATc1によるクロマチン免疫沈降一次世代シーケンサー(ChIP-seq)を行い、ゲノムワイドなNEATc1の内皮細胞結合プロファイルを作製することに着手した。その結果、NFATc1抗体は高感度で特異的な反応を示し、かつ臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いたChIP-seqにおいてNEATc1は定常状態でも有意な結合を特定部位で示すこと、しかしVEGF刺激に伴い、このNFATc1の結合量は大きく増大し、DSCR-1のみならず、腫瘍増大に関連するAng-2やダウン症相関因子DYRK1Aのpromoter上にも結合しうることを見出した。
トランスジェニックマウスを用いた抗体の体細胞突然変異機構の研究

平成4年度の研究では体細胞突然変異がどのような遺伝子要素によって発現が制御されているかを明らかにするため,免疫グロブリン(Ig)遺伝子のプロモーターとエンハンサーで発現が制御されるレポーター遺伝子(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)(CAT)を移入したトランスジェニックマウスを作製し,CAT遺伝子にIgのV-D-J遺伝子と同様に体細胞突然変異が誘導されるかどうかを検討した。その結果,頻度は高くないがIg遺伝子と類似した発現分布をもつ体細胞突然変異をCAT遺伝子に認めた。このことは,Ig遺伝子のV-(D)-Jは体細胞突然変異のシグナルを提供していないことになり,プロモーターとエンハンサーの重要性が示唆された。この結果に基づき平成5年度は体細胞突然変異発現におけるプロモーターとエンハンサーの役割を明らかにするため,λ_1鎖遺伝子の体細胞突然変異の分布,および,その頻度を詳細に検討した。その結果,V_<λ1>-J_<λ1>には高い頻度の突然変異(34%)が,また,不活性なV_<λ2>-J_<λ2>遺伝子にも同程度の突然変異が認められたが,プロモーター領域を含む5'ノンコーディング領域にはV_<λ1>-J_<λ1>の,おおよそ,1/(100)程度の突然変異を認めたにすぎなかった。同様に低い頻度の突然変異を5'ノンコーディング領域に認めたことから,プロモーター領域は,単にIg遺伝子の組織特異的な発現を制御するだけでなく,体細胞突然変異の発現に深く関与し、この機構の標的とならないよう保護されていることが示唆された。体細胞突然変異は抗体遺伝子の可変領域に高頻度に発現し、免疫の過程で抗体の抗原に対するアフィニティの増大と密接に関連し、免疫の記憶とも関係があると考えられている。体細胞突然変異をin vitroの培養系で誘導することは困難なので、in vivoでの研究に頼らざるを得ない。これまでの研究から体細胞突然変異は、再構成した抗体遺伝子の可変領域に高頻度に発現することが知られているが、発現のシグナルが再構成したV-(D)-J遺伝子にあるのか、あるいは、再構成によって接近したプロモーターとエンハンサー等の制御因子にあるのかは不明であり、本研究はこの点を明らかにすることを目的とした。抗体H鎖由来のプロモーターとイントロエンハンサーによって発現が制御されるクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子を、マウス授精卵に注入してトランスジェニックマウスを作成した。CAT遺伝子は抗体遺伝子と同様に骨髄細胞および脾臓に発現したが胸腺には発現を認めなかった。このマウスを胸腺依存性抗原(NP-CGG)で頻回免疫して抗NP抗体を産生するハイブリドーマを作成した。在来の抗体遺伝子に体細胞突然変異が発現していることを確認した後、CAT遺伝子に体細胞突然変異が発現しているかどうかを調べた。その結果11のハイブリドーマのうち3つに合計6つの塩基置換を認めた。このことより抗体以外の遺伝子でも抗体のプロモーターとエンハンサーによって発現が制御されると体細胞突然変異が発現することが明らかとなり、この突然変異発現のシグナルは、再構成によって接近したプロモーターとエンハンサーにあることがわかった。体細胞突然変異は免疫グロブリン(1g)遺伝子にのみ認められ、しかもB細胞の分化段階に特異的に発現し、抗体の親和力の増大に密接に関連する現象である。体細胞突然変異は、胸腺依存性抗原の刺激により誘導され、刺激を受けた抗原との親和力が増大するので、生体が環境変化に対応した生体防御反応を行うために極めて重要である。この機構が免疫グロブリン遺伝子に特異的に発現するために、いかなる制御が成されているかを解明するためレポーター遺伝子として、Chloramphenicol acetyltransferase(CAT)遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作製し、CAT遺伝子に体細胞突然変異が発現するかどうかを検討した。

その結果、Ig以外の遺伝子でもIg遺伝子のプロモターとエンハンサーで発現が制御されていれば、突然変異は誘導されることが解った。このことは、Ig遺伝子発現の制御因子であるプロモーターとエンハンサーのいずれか(あるいは両方)に体細胞突然変異のシグナルが存在するかを示唆している。この2つの制御因子の体細胞突然変異発現における役割を見積るため、lambda1鎖遺伝子における体細胞突然変異の分布およびその頻度を詳細に検討した。予想されたように、Vlambda1-Jlambda1に高頻度の突然変異が認められたが、プロモター領域を含む5′ノンコーディング領域にはVlambda1-Jlambda1遺伝子エクソンの、おおよそ1/100程度の突然変異を認めたにすぎなかった。この結果は、先にCAT遺伝子トランス遺伝子に認められた体細胞突然変異発現の分布とも一致し、プロモーター領域が体細胞突然変異発現の制御に重要であることを示唆すると考えられた。
新しいシグンナルペプチド配列を用いた分泌ベクターの開発

本研究では,大腸菌のシグナル配列依存的なタンパクの膜移行に関する機構解析を行い,遺伝子光学による産物の生産に利用することを目指した.具体的には,大腸菌外膜に局在する唯一の酵素であるdetergent-resistantホスホリパーゼA(DR-PLaseA)のシグナル配列を利用した.本配列は,遺伝子構造解析の結果によると20残基のアミノ酸からなり,中央部に疎水的アミノ酸コアを持つ典型的なシグナル配列の性質をもっていた.1.酵素前駆体の生化学的,遺伝学的解析:DR-PLaseAの構造遺伝子であるpldAを含むDNA断片を材料に,試験管内転写翻訳系で得た産物は,精製酵素と比較して若干大きいことがわかった.また, pldA遺伝子を制限酵素HinfIとDNA合成酵素で処理し,シグナル配列をコードする遺伝子に挿入変異を入れた.変異酵素は前駆体のN末近傍に一残基アミノ酸が挿入された構造をしている.活性は親株の約1/3であり,修飾によるプロセシングの低下を引き起こしたものと予想された.2.酵素の局在性:構造遺伝子をクローニングすることによって多量生産されたDR-PLaseAは,親株同様に外膜に局在していた.3.シグナル配列を含むベクター:シグナル配列に相当する遺伝子の下流直後に複数のクローニングサイトを持ち,上流にpldA, tac.コンセンサス,ラムダーPLの各プロモーターを持つベクターを構築した.4.ヒト遺伝子への応用:合成ウロガステロンあるいはリゾチーム遺伝子に応用したところ,ラムダープロモーターの場合に成熟タンパクの生産を確認した.しかし,発現量は低かった.これはプロセシング効率が悪いためと考えられた.大腸菌外膜への膜タンパク輸送のためには,シグナル配列に加えて成熟タンパク中に存在する特徴的構造が必要であると考えられる.この部分の同定を引き続き検討していく.本研究では,大腸菌のシグナル配列依存的なタンパクの膜移行に関する機構解析を行い,遺伝子光学による産物の生産に利用することを目指した.具体的には,大腸菌外膜に局在する唯一の酵素であるdetergent-resistantホスホリパーゼA(DR-PLaseA)のシグナル配列を利用した.本配列は,遺伝子構造解析の結果によると20残基のアミノ酸からなり,中央部に疎水的アミノ酸コアを持つ典型的なシグナル配列の性質をもっていた.1.酵素前駆体の生化学的,遺伝学的解析:DR-PLaseAの構造遺伝子であるpldAを含むDNA断片を材料に,試験管内転写翻訳系で得た産物は,精製酵素と比較して若干大きいことがわかった.また, pldA遺伝子を制限酵素HinfIとDNA合成酵素で処理し,シグナル配列をコードする遺伝子に挿入変異を入れた.変異酵素は前駆体のN末近傍に一残基アミノ酸が挿入された構造をしている.活性は親株の約1/3であり,修飾によるプロセシングの低下を引き起こしたものと予想された.2.酵素の局在性:構造遺伝子をクローニングすることによって多量生産されたDR-PLaseAは,親株同様に外膜に局在していた.3.シグナル配列を含むベクター:シグナル配列に相当する遺伝子の下流直後に複数のクローニングサイトを持ち,上流にpldA, tac.コンセンサス,ラムダーPLの各プロモーターを持つベクターを構築した.4.ヒト遺伝子への応用:合成ウロガステロンあるいはリゾチーム遺伝子に応用したところ,ラムダープロモーターの場合に成熟タンパクの生産を確認した.しかし,発現量は低かった.これはプロセシング効率が悪いためと考えられた.大腸菌外膜への膜タンパク輸送のためには,シグナル配列に加えて成熟タンパク中に存在する特徴的構造が必要であると考えられる.この部分の同定を引き続き検討していく.近年の目覚しい遺伝子操作技術の発展にともない、蛋白、ペプチド性の有用物質の生産に組換えDNA操作による大量生産が現実化されてきている。その際、生産量、産生蛋白の安定性、有害物質の混入といった観点から産生蛋白を細胞外へ分泌蓄積させる方が有利である。本研究の目的は、この問題に対し、大腸菌を宿主として新しい効率の良い分泌ベクターを開発することにある。具体的には大腸菌の外膜に存在する唯一の酵素蛋白であるDR-ホスホリパーゼAのシグナル配列を利用し、以下の様に成果が得られている。1.分泌に必要な遺伝子領域に関する基礎的研究-試験管内突然変異導入法により、DR-ホスホリパーゼA遺伝子(pld A)のシグナル配列のN末端から、3番目、4番目のアミノ酸の間に新たにスレオニン残基が挿入されるよう三塩基対導入した変異プラスミドを調製した。その遺伝子産物である変異酵素は、正常酵素同様、内膜を透過し外膜に局在していたが、酵素活性は正常の1/3しかなかった。この変異酵素も正常にプロセシングされており、蛋白合成量そのものが低下していることが予想された。すなわち、このN末端近くの配列が、正常な蛋白合成分泌に不可欠であることが示唆された。2.分泌ベクターの調製-ベクタープラスミドpBR322上にpld A遺伝子のプロモーター及びシグナル配列部分のみをクローニングできた。次に、シグナル配列の直後に種々の制限酵素切断点を有する合成ヌクレオチドを導入し、引き続いて、pld A遺伝子由来の転写終止信号部分を連結したプラスミドpPLD202を作成した。以上、分泌ベクターの条件を兼ね備えたプラスミドを調製することができた。3.抗体の作成-精製DR-

ホスホリパーゼAに対する抗体を調製することができ、この酵素のプロセシング機構を解析する準備が整った。蛋白質、ペプチド性の有用物質の生産に、組換えDNA操作による大量生産が現実化されて来ている。その場合、産生される蛋白質を宿主細胞外へ分泌、蓄積させる方が産生蛋白質の安定性,生産量,有害物質の混入等の観点から有利である。本研究では、大腸菌の外膜に局在する唯一の酵素蛋白質であるDR-ホスホリパーゼAのシグナル配列を利用し、大腸菌を宿主とした新しい効率の良い分泌ベクターを開発することを目的とする。研究の第2年度として、本年度は以下の様な成果が得られた。1.分泌ベクターの調製--昨年度に調製したベクターとしての基本条件を備えたプラストミドpPLD202(DR-ホスホリパーゼA遺伝子pldAのプロモーターおよびシグナル配列とその直後にマルチクローニングサイト、さらにpldAの転写終止配列よりなる)に加えて、新たに2種のプラスミドを作成した。即ち、pPLD202のpldA由来プロモータの代わりに強力なプロモーターとして知られるtac、あるいはコンセンサスプロモーターを導入し、各々、pPLD40とpPLD50を調製した。2.ウロガストロン産生応用への試み--上記3種の分泌ベクター候補に、各々、ヒトのウロガストロン遺伝子を挿入し、宿主菌での発現をRadio Receptor Assay法により検討した。その結果、pPLD202に挿入したものでは発現が見られなかったのに対し、tacおよびコンセンサスプロモーター支配下のプラスミドでは、1mlの培養液(菌体を含む)中約5ng/mlと有意な産生が認められた。しかし、実用化にはまだ不十分であった。今後は、さらに以下の点に関して改良を加える予定である。(1)ベクターと外来遺伝子の相性を考慮し、フィトリゾチーム等の他の遺伝子発現に応用する。(2)成熟DR-ホスホリパーゼAのN末一部を有した融合蛋白質として産生させることを試みる。
歯周病感染器官培養モデルによる抗菌薬効果の検討：歯周抗菌療法イノベーション

糖尿病モデルマウスを用いた器官培養モデルの作製について:以前の申請者らの研究で歯周病感染器官培養モデルの作製に使用していたマウスは体格の観点から大柄であり注入誤差の少ないddY系統を用いていたが、糖尿病モデルマウスdb/db系統の使用に際し、db/db系統の元であるC57BL/6J系統の歯周病感染器官培養モデルを作製し、比較対照とする必要性が生じた。そこで、九州大学動物実験委員会の承認を得たうえで(承認番号:A29-401-0)、まずはC57BL/6Jマウスの歯周病感染器官培養モデルを作製し、各種抗菌薬の効果を検討した。さらに、歯周病感染器官培養モデル作製時に使用していた菌体の濃度および混合の割合、および抗菌薬の濃度を変化させ、申請者らが以前の研究で使用している菌体濃度および抗菌薬の濃度が、当該マウス系統に適切であるかどうかも検証した。結果、使用する菌体量は以前の報告と同様の濃度が検証に最適であることが確認できた。抗菌薬の濃度に関しては使用した菌体単独感染モデルに対してはある一定の効果を発揮できる範囲内であり、以前と同様の1mg/mLに設定した。申請者らが以前使用した菌体の濃度および抗菌薬の濃度で、C57BL/6JマウスはddY系統と総じて同じ抗菌薬の効果を示し、今回使用しているP.gingivalis、P.intermedia、F.nucleatumの3種類の菌種およびその組み合わせに対して、セフジニルおよびアモキシシリンとメトロニダゾールの併用が他の抗菌薬に比べ有効である可能性が示唆され、抗菌薬単独の使用では、特に2種類の菌種の混合感染モデルに対して残存する菌種が存在することが示された。
HREELSとSTMによる金属ナノクラスターの制御と電子励起状態の研究

申請者は化学処理により作製した水素終端シリコン(111)表面基板の高品位化と基板上金属ナノクラスターの成長制御とその電子励起状態を明らかにするべく研究を行ってきた。本年度はまず、これまでに明らかにしてきたSi(111)表面の終端法とそれにより得られる表面の物性についてレビュー論文として発表した(雑誌論文1)。その後、この基板表面の特性の中でも酸化過程を明らかにした。完全に汚染の無い表面を初めて得て、これを利用する事で初めて精度の高い知見を得た。これを学会に発表した(学会発表1)。これによると酸素は選択的なサイトに優先的に酸化されることを初めて明らかにした。これまでのSi(111)水素終端法の知見を基にしてSi(110)表面の化学処理による水素終端法に取り組み、その振動状態を初めて明らかにした。化学処理による結果得られた水素終端面はSi(111)程の高品位さを示さないが、振動状態の研究をする上では十分であった。この表面の振動状態を測定したところ、分子振動に特異な分散が見られ、振動状態に影響する水素-水素原子間の相互作用の存在が初めて観測された(学会発表2)。これまでに確立した水素終端Si(111)基板を利用した銀ナノクラスターの電子励起状態とその結晶構造を次に調べた。低速電子線回折により結晶の周期性を観測したところ、これまでに無い結晶成長の様式が認められた。銀ナノクラスターは直径5nm程度に成長するが、その回折線から、下地のシリコンと等しい面内方位にAg(111)の回折スポットを強く示しておりエピタキシャルな成長様式が認められた。さらに詳しく観測することで、Si(111)スポットから左右に11°程度ずれた位置にサブスポットが存在することを見出した。このような成長様式はこれまでに観測されていない。また、新たな励起状態を電子エネルギー損失分光により見出した。上記の内容を現在論文にまとめ発表する準備を行っている状況である。これまで、申請者は金属ナノクラスターを成長させる基板に用いるため、化学処理により作製した水素終端シリコン表面の高品位化に取り組んできた。本年度では、水素終端法の完成を目標として研究に取り組んだ。これは水素終端基板にスパッターの効果を与えることで、Agがそのクラスター形状に変化を及ぼすことを予備実験において見出したことによる。この結果は、基板である水素終端面の清浄度と欠陥の無いことが、結晶成長を制御する上で重要であることを意味する。これまでの試料作製法に関する幾つかの条件を抜き出して、無汚染かつ直線状に単原子ステップの揃った表面の作製法を確立したので、その内容を国際学会にて発表した(学会発表1)。この内容については、来年度中に雑誌論文にて出版される予定である。このようにして得られた表面は半導体表面の構造として最もモデルとして取り扱われるため、基板利用に加え、基礎科学においても重要性を持つ。そこで、この表面を用いた表面振動状態の測定を行い、重水素終端面との比較から、水素終端面の本来の振動状態を初めて明らかにした(学会発表2及び4)。重水素終端面は申請者らが初めて清浄に作製に成功しており、同位体間の比較から振動状態を明らかにした例はこれまでにない。また、産業上重要であるシリコンの酸化反応について、完全に酸素汚染の無い水素終端表面を用いることで、初めて精度の高い知見を得た。酸素は選択的なサイトから酸化される。これら、振動状態と酸化に関する新たな知見を現在論文雑誌に報告するため現在準備を行っている。
性ホルモン非ゲノム作用における心筋膜ラフト局在化シグナルの定量的解析

不整脈発症と性差との関連を定量的に解析することを目標とし,膜マイクロドメインに局在化した性ホルモンシグナルによる心筋イオンチャネルの制御と不整脈との関連について定量的なwetデータを提出してコンピューターシミュレーションに導入することを研究の目的とした.前年度までに,電気生理学的実験からNOとcAMPの相互作用は脂質ラフトに局在するPDE2であることを示したので、今年度は心筋培養細胞もしくは新生児マウス心室筋細胞にcAMPセンサーを発現させ、cAMPシグナルに対する性ホルモンの作用を解析した。膜マイクロドメインでcAMPシグナルへの作用が異なる可能性を調べるために,ラフトもしくは非ラフトに局在化するタグを付加したcAMPプローブを採用した.どちらのプローブもβアドレナリン性刺激による細胞内cAMP上昇に反応してFRETシグナルが増大した.一方,βアドレナリン性刺激により増大したFRETシグナルは,性ホルモン(プロゲステロン)添加により,ラフト局在型プローブでのみPDE2依存的に減少した.よって,βアドレナリン性受容体と膜局在型プロゲステロン受容体を介したシグナルのクロストークでは,膜ラフト依存的な膜マイクロドメイン内で局所に細胞内cAMPが調節されていることが示された.生きた細胞で膜マイクロドメインごとのcAMPシグナルを切り分けることに成功し,今後はこの結果をコンピューターシミュレーションに導入していきたい.また,性ホルモンで調節されるIKsチャネルの膜マイクロドメインについて、KCNQ1の免疫沈降物をプロテオーム解析を行い,機能解析の候補分子を得た。さらに,データーベースからのマイクロアレイ解析による性差解析に着手した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。心血管病の性差の分子機構を解明することを目的とし、発生段階・再生心筋における性差に注目して研究を行った。1)ヒトiPS心筋については、培養条件をコントロールするのが難しいと判断したため、CDI社から購入したiPS由来心筋を使用することにした。パッチクランプ法により、活動電位波形を計測したところ、細胞ごとに波形がばらつき、主に結節型、固有心筋型に分類できた。活動電位のAPDも100msから500ms以上であった。2)野生型胎児マウスの発生段階ごとの冠動脈走行を雌雄差を解析する為にで、西山先生・栗原先生(東京大医)との連携・協力により、インク微小注入による血管造影法を用いて比較検討した。ICR胎児マウスE17.5を用いた予試験では、左冠血管(LCA)の先端分枝数や第2分枝の径に雌雄差が見られたが、トランスジェニックマウスと比較検討する為C57BL6/Jマウスにて解析したところ、雌において主枝の径が有意に短いことを示した。血管弛緩薬により雌の主枝が弛緩して雌雄差が消失することから、この雌雄差は収縮機構の違いによると示唆される。一方、コントロールでは分枝の経に雌雄差は認められないが、血管弛緩薬の投与により雄の分枝が弛緩して、雌雄差が見られた。Y染色体上の精巣決定遺伝子Sryの自然発症変異を組み合わせることで表現型が性転換するマウスの交配と繁殖に成功した。1)ヒトipS由来心筋での性差の解析;細胞培養、パッチクランプ法のための細胞分散のプロトコルを固め、活動電位波形測定のプロトコルを決定するなど、系の立ち上げは完了した。iPSの株間での違いを議論できるかどうかを判断できる結果を得たので、申請時の達成目標は達成したと言える。2)冠血管脈管形成の性差の解析;トランスジェニックマウスでの解析に先立って、野生型マウスでのコントロール条件での解析を終了した。冠血管の主枝の径に雌雄差がある事を示した。さらに、血管弛緩剤に対する反応性も雌雄差がある事を見出し、平成24年度の研究計画に直接つながる結果を得た。

なお、当初は性転換マウスの繁殖までを年次計画として提出していたが、順調に進んだため、性転換マウスを用いた機能解析も既に開始した。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)ヒトiPS由来心筋での解析;活動電位測定でのばらつきが大きかったため、男性由来、女性由来の細胞を比較解析するのは得策ではないと判断した。これまで、申請者は性ホルモンによるイオンチャネルの機能制御が不整脈発症の性差に関わる事を示唆する結果を発表してきたので、性ホルモンに対する反応性を検討することとする。ヒトiPS由来心筋は、薬物による心臓突然死の毒性試験への応用について急速に研究が進められてきており、その流れの中で性差について解析するという意味合いを持つ。薬物による心臓突然死のうちQT延長によるものがよく知られるが、男性より女性で約2倍以上の頻度であることが知られている為、毒性試験において性ホルモンの影響を反映させることで、試験の精度向上に役立てることを期待する。2)冠血管脈管形成の性差の解析;冠血管脈管形成に性差がある事が明らかとなったので、性差機構を解明する為に現在繁殖中の性転換マウスを用いて解析を行う。平成23年度の研究で見出した冠血管の主枝と分枝の径と血管弛緩薬反応性の雌雄差が、内分泌由来と性染色体由来であるかどうかを比較検討する。さらに、関連する分子を同定する為、Q-PCR解析、マイクロアレイ解析を実施する。
あらゆるインフルエンザウイルスを捕捉・検出する糖鎖修飾三量体核酸の開発

インフルエンザウイルス(IV)は現在、パンデミックが最も危惧されているウイルスである。このウイルスの表面はヘマグルチニン(HA)という3量体タンパク質によって覆われている。HAのシアル酸結合部位と高い親和性で結合する化合物は、あらゆる型のIVに対して予防、診断、治療が可能であると考えられる。本研究ではIV上のHAの3つの糖鎖結合部位に同時に結合するような3-way junction糖鎖修飾DNAを合成した。このDNAは、シアリルラクトース基単独に比べ、80,000倍親和性が向上した。この化合物は、高感度・迅速にインフルエンザ感染を診断するシステムや治療薬としての応用が可能であると期待される。インフルエンザウイルスは現在パンデミックが最も危惧されているウイルスである。インフルエンザウイルスが宿主細胞に感染する際にはヘマグルチニン(HA)と呼ばれるタンパク質が関与している。インフルエンザウイルスは変異によってHAの構造が変化していくが、HAのシアル酸と結合する部位はほとんどアミノ酸残基が変異しないことが知られている。そこでこの変異の少ない、HAのシアル酸結合部位に注目することにより、あらゆる型のインフルエンザウイルスに対して予防、診断、治療が可能な化合物が合成可能であると考えられる。しかし、HAとシアル酸との結合定数は1000M-1程度と低いため、シアル酸を合成高分子等に修飾し、「クラスター効果」を利用することで結合定数の向上が図られてきた。本年度は、従来の化合物よりもさらなる結合強度の向上を目指し、HAと強く結合するシアリルラクトース修飾threeway junction (3WJ)DNAの合成を開始した。その合成においては、申請者がBioorganic&Medicinal Chemistry Letters (2007)(2012)において既に報告した手法を用いた。さらに2,3-(トリ型)に加え、新たに2,6-(ヒト型)シアリルラクトース修飾核酸を設計した。これまでの研究の知見により、シアリルラクトース部分のシアル酸がインフルエンザウイルスが有するノイラミニダーゼで切断されてしまうことにより結合定数の低下を招いている可能性が示唆されたため、ノイラミニダーゼ耐性、およびヌクレアーゼ耐性の両者を有する改良型のヌクレオチドの設計も行った。インフルエンザは現在最も感染の拡大が危惧されている感染症の一つであり、ヒト、トリへの感染は、ウイルスの変異が速いため社会的な影響が大きい。インフルエンザ治療薬の主流はタミフルをはじめ、インフルエンザ表面のシアリダーゼという酵素の機能を阻害する化合物であるが、シアリダーゼの変異速度は非常に速く、既にタミフル耐性のウイルスも出現している。この問題に対処するため、変異したウイルスに対しても効果のある化合物の開発は重要である。また、インフルエンザウィルスの感染拡大を防ぐためには、迅速キットの感度の向上も同様に重要である。インフルエンザ表面には、シアリダーゼの他にヘマグルチニン(HA)という糖鎖レセプターが存在し、このタンパク質も感染に重要な役割を果たしている。このHAはウイルスの変異によっても比較的保存される確率が高いことが知られており、HAをターゲットとする化合物は新型、季節性だけでなく、今後出現するであろうあらゆるインフルエンザに対しても感染阻害効果がある。また検出キットと組み合わせることにより、検出感度の向上が期待される。これまで、DNA上にシアリルラクトース(SL)残基6個を三角形の頂点に配置した3量体構造核酸を合成し、インフルエンザウイルスHAとの相互作用を調べてきたが、今年度はウイルスノイラミニダーゼにより、糖鎖部分が分解される点を改良した、新たなヌクレオチドを合成した。ノイラミニダーゼ耐性の、シアリルラクトース修飾ヌクレオチドの合成が完了したため。インフルエンザウイルスは現在、パンデミックが最も危惧されているウイルスで、2009年には新型が世界中で流行し、また2013年4月には中国でH7N9型ウイルスが流行し始め、まだその余波が続いている。インフルエンザウイルスはシアリダーゼ(NA)という酵素とヘマグルチニン(HA)という3量体のタンパク質によって覆われている。ウイルスの変異速度は非常に早いためNAもHAも、その構造が時間と共に変わっていくことが、インフルエンザの予防、診断、治療を困難にしている。しかしHAのシアル酸と結合する部位はほとんどアミノ酸残基が変異しないため、HAのシアル酸結合部位と高い親和性で結合する化合物は、あらゆる型のインフルエンザウイルスに対して予防、診断、治療が可能な化合物が合成可能であると考えられている。だが、HAとシアル酸との結合定数は103M-1程度と低いため、高い親和性を持たせるには、HAの3つのシアル酸結合部位に同時に結合するような構造体をデザインして合成する必要があり、これまでそれが困難であった。本研究ではシアリルラクトース修飾ヌクレオチド3リン酸、プライマーDNA、テンプレートDNA、DNAポリメラーゼを反応させることにより、インフルエンザウイルス上のヘマグルチニン(HA)の3つの糖鎖結合部位に同時に結合するような3-way junction(3WJ)糖鎖修飾DNAを合成した。糖鎖の個数、糖鎖間の間隔、アーム長などを変化させることにより、HAとより強く結合する糖鎖修飾DNAを赤血球凝集阻害実験によりスクリーニングした。この糖鎖修飾3WJ DNAをSPRセンサーチップや金コロイド上に固定化し、インフルエンザウイルス添加後の信号変化、あるいは凝集挙動変化から、インフルエンザウイルスを高感度で検出することができた。

HAのシアル酸結合部位と高い親和性で結合する化合物は、あらゆる型のIVに対して予防、診断、治療が可能であると考えられる。本研究ではIV上のHAの3つの糖鎖結合部位に同時に結合するような3-way junction糖鎖修飾DNAを合成した。このDNAは、シアリルラクトース基単独に比べ、80,000倍親和性が向上した。この化合物は、高感度・迅速にインフルエンザ感染を診断するシステムや治療薬としての応用が可能であると期待される。2,3-(トリ型)に加え、新たに2,6-(ヒト型)シアリルラクトース修飾threeway junction(3WJ)DNAの合成まで完了したためノイラミニダーゼ耐性の、シアリルラクトース修飾ヌクレオチドをDNA中に導入し、インフルエンザウイルスとの相互作用を確認するとともに、ウイルスのノイラミニダーゼに対する耐性があることを確認する。生物有機化学合成スキームはほぼ確立しているが、各合成ステップでの収率をもう少し向上させることができれば、コスト面でもより望ましいと考えられる。糖鎖合成の試薬を当初の見積もりよりも安く購入することができたため。合成DNAを当初の見積もりよりも安く購入することができたため。糖鎖修飾DNAの合成に必要な酵素(DNAポリメラーゼ)の購入に充てる予定である。糖鎖修飾DNAの合成に必要な酵素類の購入に充てる予定である。
コホート検体を用いたHPV E7遺伝子変異とCIN3進展における機能解析

子宮頸癌やその前がん病変である子宮頸部異形成(CIN)はHPV感染に起因し、その進展・退縮バイオマーカーとしてはHPVジェノタイプが信頼性が高く注目されているが、正確に予測することは困難である。CINの予後を予測できるバイオマーカーの探索は喫緊の課題である。この中でHPV由来癌遺伝子であるE7領域の変異導入がCIN進展と関連する可能性のあるマーカーとして着目されている。本研究では、1.日本におけるコホート検体を用いて、HPV E7遺伝子変異とCIN3以上への進展との関連を検証し、2. E7遺伝子変異検出の簡易化を行い、3. HPV E7変異導入のCIN3進展における機能解析を行う。
分子遺伝学的解析に好適なミヤコグサ変異体の単離と高再分化能をもつエコタイプの探索

本研究者はこの2年間、遺伝学を行うには狭い大学の研究空間においてミヤコグサLotus Japonicusの分子遺伝学的解析が可能であるか否かを問うてきた。これはとても重要なテーマであった。ミヤコグサの分子遺伝学的解析が可能になるということは、同時に、形態の多様性を誇り、かつ資源的にも生理学の研究材料としても有用なマメ科植物の原因遺伝子群の単離へ向けての足がかりを作ることを意味する。日本全土から15のエコタイプを採集し、その生育特性を調べたり、あるいは約4万のミヤコグサをEMSで処理したM2種子から小型で叢生しない系統、早咲きの系統等を集めたが、残念ながら、実験室内での解析に耐えうるものは見つからなかった。これらの基礎的研究は今後も行っていく予定である。一方、ミヤコグサのゲノム解析はほとんどないに等しい状態にある。日本のエコタイプのGifuが世界に広まっているが。その交配パートナーも決まっていない。そこでGifuと交配可能でかつAFLP解析により多くの多型をしめすエコタイプを解析した。しかしながら、日本のエコタイプはどれも5%以内の多型しか認められず、今後の解析に疑問を残した。カナダのGrant博士は日本のミヤコグサと種の異なるLotus filicaulisとが交配可能であることを報告している。AFLPにより多型解析を行ったところ50%以上の多型が検出された。現在得られた根粒形成ミュータントの形質がL.filicaulisと掛け合わせたF2においてきちんと分離するか否かを検討している。エコタイプの収集とそのDNA多型解析。鹿児島から北海道にわたる、日本全土より15系統のミヤコグサLotus Japonicusの種子を採集した。今後の分子遺伝学的解析のために、現在、それらのエコタイプの種子を増やしている。また将来的な分子遺伝学的解析の基盤づくりをするにあたって、ゲノム上へのDNAマーカー地図の作成は緊要であり、交配可能でかつ多くのDNA多型を有するパートナーの選抜が必要である。北海道忠類で採集された系統、また足摺岬の系統のDNAの多型をすでに確立されたエコタイプB-129と比較した結果、検出されるDNA断片のうちの5%程度の多型しか見いだされず、今後さらに多くのDNA多型を有する系統の探索が望まれた。遺伝子導入のシステムは、茎切片への遺伝子導入頻度をAgrobacteriumを用いて検討したが、実験に供した3系統に間で顕著な差は観察されず、安定な形質転換能が見いだされている。分子遺伝学的解析に好適なミュータントの選抜ミヤコグサは植物体が横に広く叢生しかなりスぺ-スを必要とするため実験室内での取り扱いが困難である等の問題点があった。そのため、いくつかの矮化ミュータントを単離したが、いずれも成長が思わしくなく、開花がおくれ、かつ種子形成が悪かった。一方、開花が早く、かつ短期間に多くの種子を登熟させ、老化する、新しいミュータントが、1系統単離された。当初このミュータントは根粒形成に異常を示す窒素固定ミュータントとして単離されてきたが、戻し交配等の遺伝解析の結果、この表現系は、根粒形成とは関係なく優性遺伝することが判明し、2つの表現型を完全に分離することができた。ミヤコグサのすべての成長を促進するこのミュータントは、ライフスパンを制御する新しい遺伝子の変異に起因するものだと考えられる。現在このミュータントの種子を集めている。今後形質転換能について検討していく予定である。
幼児期における「内容と目的に応じた教示行為」の発達とその認知的基盤

発達心理学において,幼児の教示行為に関心が寄せられているが,その発達的変化について十分に明らかにされていない。本研究では,何を,どのような目的で教えるのかによって,幼児は教示方略をいかに変化させるのかを検討する。2018年度は特に,教える目的を1)速やかな課題達成の援助と2)学習者が教えられるように熟達することに分けて,幼児の教え方にどのような違いがみられるのかを調べた。具体的には次のような研究を実施した。1)対象児:保育園年中児および年長児34名(女児15名,男児19名。平均月齢65.6か月,範囲54か月76か月)。対象児は,速やかな課題達成群と教示可能熟達群に分けた。2)手続き:実験補助者が操作するパンダのパペットに,折り紙のチューリップを教える場面を設定した。最初に,そのパペットが登場する,次の内容のビデオ映像を対象児に視聴させた。A)速やかな課題達成群:パペットは先生から折り紙のチューリップをすぐにもってくるように頼まれるが,その作り方を知らない。B)教示可能熟達群:パペットは先生から折り紙のチューリップを年少児に教えるように頼まれるが,その作り方を知らない。ビデオ視聴後,対象児にパペットの状況を確認した上で,チューリップの作り方を教えるように教示した(対象児による教示は2回実施)。両群とも年齢クラスに関わらず,自分が折り紙を折ってみせるという教示方略をとっていた。他方,教示可能熟達群では,学習者のパペットの様子をモニタリングする頻度が高く,あわせて自分のペースで折ってしまわずに,学習者の進行に合わせて待つことが確認できた。また,こうした傾向は2回目の教示でより顕著になった。以上の結果から,幼児は,学習者の状況に応じて,より学習者を意識した教示方略に調整することが示唆され,幼児期の教示行為について検討する材料を蓄積できた。当初,子どもが教える内容として,折り紙のような非言語的技能だけではなく,言語的知識も取り上げる予定であったが,協力してもらう子どもたちへの負担と保育現場に入れる時間を考慮した結果,非言語的技能のみを扱うことにした。また,学習プロセスのメタ的理解について別立ての調査を実施しなかったが,対象児に教示を繰り返し行わせることで,学習プロセスの理解を直接検討することができた。2018年度に実施した研究データをさらに精査して,学習者の遂行状況をモニタリングするプロセスと教示方略の調整について検討して,研究成果を発表する。また,その結果を受けて,他者の課題遂行状況から,学習内容(言語的知識,非言語的技能)の理解度や熟達度を推測して,学習の目的に応じてどの程度の教示が必要となるのかを判断するプロセスをさらに明らかにしていきたい。

また,その結果を受けて,他者の課題遂行状況から,学習内容(言語的知識,非言語的技能)の理解度や熟達度を推測して,学習の目的に応じてどの程度の教示が必要となるのかを判断するプロセスをさらに明らかにしていきたい。保育現場における研究調査期間が短縮された結果,それにかかる旅費と研究補助の謝金が予定より若干少なくなったためである。研究の遂行に必要となる図書などの物品の購入や,成果をまとまた論文の英文校閲などに使用する予定である。
新素材イオン液体を用いた微化石放散虫の簡易SEM試料作成法と次世代教育への応用

近年注目されているイオン液体を使用し、走査型電子顕微鏡(SEM)の簡易試料作成法を試みた。イオン液体は、一般の人が使用をすることも考慮し、安全性の高いC_7H_<19>NO_4Sを使用した。材料は、微化石(名古屋大学博物館所蔵の放散虫)、花粉、昆虫、海産プラングトンを用いた。SEMは、日立S3400N及び、TM1000Sを使用し、高真空2次電子および低真空反射電子で観察した。微化石(放散虫)及び昆虫(ゾウムシ、グンバイムシ等)はイオン液体をエタノールで2%に希釈したものに浸漬することによって、観察可能な導電性を得ることができた。花粉(ツバキ、バイモ、ヒメオドリコソウ等)はイオン液体を10パーセントの水溶液で浸漬し、観察することにより、溶液を含んだ膨れた状態で観察することができた。これは、花粉がめしべの柱頭に運ばれ、水分を吸収した状態に近いと考える。プランクトン(渦鞭毛藻、カイアシ、ケイソウ等)も同様に10パーセントのイオン液体水溶液で、収縮することなく導電性が得られ観察することが出来た。今回の結果より、いかにコントラストを高くするのが、今後の課題である。通常SEMの試料作成は、薬品を使った固定、脱水や機器を使用した乾燥、コーティングなどの煩雑な手順が必要であるが、イオン液体を使用することによって、小学校、中学、高校の理科室等でも簡単に試料作成が行える。このことは、電子顕微鏡を使用する人の裾野を広げ、生涯科学や自然に興味を持ち続ける人間を育てる一翼を担うと考える。さらに、今回撮影した写真も使い、小冊子「ミクロの探検隊電子顕微鏡で見る生きものの世界」を作り、名古屋大学博物館で行う次世代教育の参加者や来館者等に配布し好評を得ている。