hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
簡易型高齢女性サーマルマネキンによる着装時の人体－被服間の空気層の計測

さらに重ね着の場合の空気層を検討するために、肌着ーTシャツの2枚を着用、肌着ーTシャツーカーディガンの3枚を着用させ、水平断面図からマネキンー最外層被服間の間隙を計測した。さらに高齢者の身体形状と着装被服下に形成される空気層の関係をの特徴を明らかにするために、高齢女性サーマルマネキン同様の方法で、簡易型若年女性サーマルマネキンを試作した。高齢女性の身体は、出産の経験や加齢により、形状、身体機能および動作が変化し、若年時とは著しく異なる。特に体幹部の形状は高齢女性の特徴的形状と言える。また被服の着心地は人体ー被服間に存在する空気層の温熱環境条件によって決定されることは良く知られている。そこで本研究では70代女性平均的人体寸法ダミーを使用して、簡易型高齢女性サーマルマネキンを試作し、高齢女性の最も形状的特徴を示す体幹部に被服を着衣させ、重ね着をすることによって被服下に形成される空気層の位置、形状および大きさなどを計測する。さらに被服着装時の被服表面の温度分布を測定し、皮膚ー被服間に形成された空気層と被服環境における温熱的快適性の基礎資料を得ることを目的とする。平成24年度はまず、簡易型高齢女性サーマルマネキンを試作した。その製作手順は日本人の70代女性平均的人体寸法ダミーの表面に、断熱材→リボンヒーター→銅版および銅箔テープ→塗料の順に貼付した。断熱材はダミーの形状が著しく変化しないように市販中で最も薄手のポリエステル製キルチング綿を使用した。リボンヒーターは胸部では2本組を2個、肩部および背部は3本組を各1個、臀部は2本組、そして腹部および胴部は1本のリボンテープを1cm間隔で巻きつけた。その上に0.1mmの厚さで縦60cm横36.5cmの銅版を体幹部の前面では胸部、乳房部、腹部に分け、後面では1枚を貼付し、接合部は0.03mmの厚さの銅箔テープで固定した。そして銅版表面を紙やすりで傷つけ、灰色の多用途塗料にて着色した。その後リボンヒーターとヒーター温度制御装置を接合し、高齢女性サーマルマネキンは完成した。次に高齢サーマルマネキンの表面温度を一定温度に保つための操作方法を部位別、体幹部全体で検討した。また表面温度測定に際し、黒体テープを貼付し、灰色着色部位と黒体テープ部位つまり人体と差がないことを確認した。実験補助者として予定していた人が7月中旬から体調を崩し、12月初旬まで入退院を繰り返し、予定通りの実験を行うことができなかった。そこで急遽、実験補助者を探し、お願することとなったが、この方は本実験に精通していないため、実験に慣れるまで少々時間が必要となり、予定よりやや遅れた。しかし、その後は補助者として予定していた人と同等かつ連続して実験が行えるため、当初の目的のための実験は遂行できると確信している。平成24年度は計画では、簡易型高齢女性サーマルマネキンを完成し、非接触三次元人体計測器を使用して、マネキンー被服間に形成される空気層の位置、形状および大きさを計測する予定であった。しかし、計画当初リボンヒーターは発熱部分が4.5cm幅と2.0cm幅の2種を使用してサーマルマネキンを作成する予定であったが、今年度から2.0cm幅のみしか生産しないとの業者からの報告を受け、リボンヒーターの使用量を算出し直す必要があった。さらに2本組や3本組も生産可能であることも判明し、リボンヒーターの有効な活用方法を業者と相談、決定に時間を要し、発注時期が遅れた。発注時期が遅れたことで、例年の業者への発注と私共の発注が重なり、納品時期が予定より遅れた。
組合せに対する感性のモデル化と情報推薦システムへの応用

本研究では、組合せ価値に対する感性のモデル化を試みた。そして、提案した組合せ感性価値モデルを利用して、複数のコンテンツを組み合わせて選択する場合に、利用者にとって好適な組合せを提案できる情報推薦システムに適用した。具体的には、まず楽曲を例題として組合せに対する感性をモデル化し、多数の楽曲の中から数曲を選択してプレイリストを作成するシステムを構築し、その有効性を評価した。さらに本研究では楽曲以外の例題についても対象領域を広げ、好適な組合せを実現するための汎用的な組合せ感性価値モデルを提案した。複数のコンテンツや商品を組み合わせて用いる場合、個々のもの単独の価値以外に、組合せの良否によって全体の価値が変化する。ここで、組合せの好適さ度合いによって生じる価値を組合せ価値と呼ぶ。本研究では、組合せ価値に対する感性をモデル化する。そして、構築した組合せ感性価値モデルを利用して、同種のコンテンツを複数組み合わせて選択する場合に、利用者にとって好適な組合せを提案できる情報推薦システムに応用する。具体的には、多数の楽曲の中から数曲を選択してプレイリストを作成する例題を対象として、楽曲の組合せ価値をモデル化する。そして、利用者が自分のイメージに合った楽曲を好適な組合せで選ぶことができる情報環境を構築し、その有効性について評価する。この目標を達成するため、初年度にあたる平成25年度は、まず、楽曲プレイリスト作成を例題として、好適な組合せパターンの事例を収集した。10人の被験者に約200曲の楽曲からイメージに合う5曲を組合わせてプレイリストを作成してもらい、その事例から典型的な組合せパターン3種(統一感重視型、バラエティ重視型、中間型)を抽出した。次に、収集した事例の分析を通して、組合せの好適さを定式化するモデルを提案した。事例収集実験で抽出された3種の組合せパターン(統一感重視型、バラエティ重視型、中間型)それぞれに対応するシミュレーションモデル3種(最短距離法、最長距離法、ハブ選択法)を提案した。このモデルは人間の組合せ感性価値に合致すると考えられるが、有効性についてはを今後さらに検討していく予定である。複数のコンテンツや商品を組み合わせて用いる場合、個々の物の単独の価値以外に、組合せの良否によっても全体の価値が変化する。組合せの好適さ度合いによって生じる価値を、本研究では組合せ価値と呼ぶ。本研究では、組合せ価値に対する感性のモデル化をおこなう。そして、構築した組合せ感性価値モデルを利用して、複数のコンテンツを組み合わせて選択する場合に、利用者にとって好適な組合せを提案できる情報推薦システムに応用する。具体的には、多数の楽曲の中から数曲を選択してプレイリストを作成する例題を対象として、楽曲の組合せ価値をモデル化に取組んできた。そして、利用者が自分のイメージに合った楽曲を好適な組合せで選ぶことができる情報環境を構築し、その有効性を評価した。本研究では、初年度(平成25年度)と今年度(平成26年度)の期間に、楽曲を例題とした上記の課題について取組み、人間の感性価値に沿った組合せモデルを提案することができた。そして、食べ物の組合せやファッションコーディネートなど異種の例題についても適用領域を広げ、汎用的な組合せ感性価値モデルの提案の試みを開始した。最終年度は、汎用的なモデルの精緻化と、いくつかのコンテンツに適用して妥当性検証をおこなう予定である。複数のコンテンツや商品を組み合わせて用いる場合、個々の物が持つ単独の価値以外に、組合せの良否によっても全体の価値が変化する。本研究では、組合せの好適さ度合いによって生じる価値を「組合せ価値」と呼ぶ。そして、提案した組合せ感性価値モデルを利用して、複数のコンテンツを組み合わせて選択する場合に、利用者にとって好適な組合せを提案できる情報推薦システムに応用した。具体的には、まず、多数の楽曲の中から数曲を選択してプレイリストを作成する例題を対象として、楽曲の組合せ価値をモデル化した。さらに本研究では、食べ物の組合せやファッションコーディネートなど、楽曲以外の例題についても対象領域を広げ、好適な組合せのヒューリスティクスを抽出し、利用者に好適な組合せを推薦するシステムを構築し、有効性を評価した。本研究では最後に、複数のコンテンツに関して共通する特徴を分析し、好適な組合せを日テンするための汎用的な組合せ感性価値モデルを提案した。さらに、提案モデルを用いて配色支援システムを構築し有効性について検討した。本研究では3年間にわたって組合せに関する感性のモデル化に取り組み、当初の予定であった楽曲に関するモデル化と情報推薦システムへの応用だけでなく、より汎用性の高いモデルの提案へと発展させることができた。また、この成果は、学術論文や国内外の学会発表によって研究成果を公表することができた。本研究では、3年間の研究期間に下記の5項目について研究をおこなう予定である。(1)好適な組合せパターン作成の事例収集および分析、(2)組合せの好適さに関する感性のモデル化、

(3)好適な組合せ作成を支援するインタラクティブシステムの構築、(4)システムの評価方法に関する検討、(5)作成したシステムの運用実験と評価楽曲の選択という例題に関しては、今年度までに(1)(5)の全てを終えており、研究は順調に進展していると言える。また、他の例題についても並行して研究を進めており、研究の進捗は順調であると言える。現在、いくつかの例題について知見を統合し、汎用的なモデルの提案に向けて研究を進めているが、これは当初の計画を超える部分ではある。最終年度は成果をまとめるとともに、超過部分についてもチャレンジしたい。感性情報学本研究では、3年間の研究期間に下記の5項目について研究をおこなう予定である。(1)好適な組合せパターン作成の事例収集および分析、(2)組合せの好適さに関する感性のモデル化、(3)好適な組合せ作成を支援するインタラクティブシステムの構築、(4)システムの評価方法に関する検討、(5)作成したシステムの運用実験と評価上述のとおり、個々の例題については、今年度までに(1)(5)の全てを終えており、研究は順調に進展していると言えが、これまでの研究からの知見を総合すると、好適な組合せについてはコンテンツに依存せず共通する傾向があることが見いだされた。そこで、これらの知見を統合し、汎用的なモデルの提案に向けて研究を進めている。これは当初の計画を超える部分ではあるが、最終年度は汎用的なモデルの提案と情報推薦への適用可能性に関する研究にチャレンジする予定である。この課題に取組むため、今年度に計上予定であった外注作業費を、来年度の早期に支出する(当初は汎用モデルの構築は範囲外であったため、システムの仕様を詰めるために時間がかかり、今年度中に間に合わなかった)。また、最終年度には3年間の研究成果をまとめるための仕事も進めたい。本研究では、3年間の研究期間に下記の5項目について研究をおこなう予定である。(1)好適な組合せパターン作成の事例収集および分析、(2)組合せの好適さに関する感性のモデル化、(3)好適な組合せ作成を支援するインタラクティブシステムの構築、(4)システムの評価方法に関する検討、(5)作成したシステムの運用実験と評価当初の研究計画では、平成25年度は(1)と(2)をおこなう予定であった。実績もほぼ同様であり、概ね順調に進展していると考えられる。本年度は、ソフトウェアシステムの開発一部を業務委託する計画であったが、当初予定していた例題に関するシステム開発は研究者ら自身でおこなうことができた。そこで、本研究では、個々の例題を通して得られた共通的な知見を総合して汎用的なモデルに発展させることにし、関連する開発業務の一部を業務委託することにした。しかし、汎用モデルの部分は当初の計画を超えるものであり、年度内に仕様を固めることが難しかったため、仕様を決めてから委託できるように繰り越した。
染色体かき取りならびにRAPD法を用いた家蚕の性染色体同定に関する研究

家蚕において発見された多数の突然変異より作成された染色体地図と、実際の染色体との対応関係を明らかにするための一端として、性染色体の同定を試みた。W染色体に第二染色体の一部が転座した限性黄繭系統卵母細胞にみられる不相称な染色体対をマイクロマニピュレータにより一部かき取った。lambdaファージを用いてこの断片のクローニングを試みたが、かき取ったDNA量が不十分であったためか、ライゲション効率は非常に低かった。現在、かき取る染色体数を増加させ、上記の方法にて性染色体由来のDNA断片をクローニング中である。次に日本種系と中国種系2品種の雌雄各々のクロモソームDNAをテンプレートとし、75種類の10merプライマーを用いてRAPD-PCRを行った。合計150組の増幅DNAのうち3組のRAPDsに雌雄差が認められた。これらのDNA断片のうち1つはクローニング用ベクターで単離した後、クロモソームDNAにサザンハイブリダイゼーションを行ったところ、雌雄双方にシグナルが認められ、Zもしくは常染色体由来であることが明らかになった。現在、家蚕3倍体ZZZ雄ならびにZWW雌由来のクロモソームDNAへのサザンハイブリダイゼーションを行う準備を進めている。これらの細胞あたりのZ染色体は3倍異なることから、同量のDNAに対するプローブのハイブリダイゼーション効率により、プローブDNAの由来がZ染色体か否か明らかとなると考えられる。また、残りの2種については、現在クローニングを行っている。マイクロマニピュレータによってかき取れる染色体はごく僅かであるため、計画された2つの方法を組み合わせた方法を今後、考慮する必要があると考えられる。
白麹菌に特徴的なクエン酸高生産機構の解明

本研究では、焼酎製造に用いられる白麹菌Aspergillus kawachiiを特徴づけている性質の一つであるクエン酸の特異的な高生産に関わる遺伝子の同定を目的とした。白麹菌の遺伝子破壊株の解析により、クエン酸とリンゴ酸の生産性に影響を及ぼす遺伝子を見出した。中でもミトコンドリア局在性リンゴ酸-クエン酸輸送体と推定されるCtpAは、白麹菌のクエン酸の特異的な生産に関与していることが推察された。イタコン酸生産菌A. itaconicus cadA1遺伝子がcis-アコニット酸脱炭酸酵素であることを同定して、白麹菌に導入することで、白麹菌にイタコン酸生産能を新たに付与することに成功した。本研究では、焼酎製造に用いられる白麹菌Aspergillus kawachiiを特徴づけている性質の一つであるクエン酸の高生産機構の解明を目指すとともに、有用有機酸であるイタコン酸を高生産する白麹菌の育種を試みた。これまでに白麹菌A. kawachiiのクエン酸高生産に関係する遺伝子候補として、36の候補を選抜した。従来までに取得ができなかったこれらの遺伝子破壊株について、すべての破壊予定株を取得した。破壊株の代謝物量について野生株と比較して、クエン酸の高生産性に影響を与える遺伝子を同定した。その結果、クエン酸とリンゴ酸の生産量比率に影響を与えた遺伝子破壊株やクエン酸やリンゴ酸の生産性に影響を及ぼす遺伝子破壊株を見出した。新たにイタコン酸を生産能を獲得した白麹菌の育種を試みた。cis-アコニット酸からのイタコン酸への合成反応を触媒するcadをコードすると推定されるcad遺伝子を導入したA. kawachii株でイタコン酸生産量を調べた。様々な液体培養条件において検討を行ったが、イタコン酸の生産は認められなかった。RNA-seq解析による白麹菌Aspergillus kawachiiと黄麹菌A.oryzae間での発現を異にする遺伝子の同定による白麹菌のクエン酸高生産要因の解明については、発現を異にする2384もの遺伝子が見出され、両菌間での遺伝子置換候補の絞り込みが困難となっている。白麹菌破壊株による代謝物測定では、培養データが均一ではなく再現性のあるデータ取得に時間を要したが、クエン酸生産に影響を及ぼす遺伝子を同定することができた。白麹菌のクエン酸の高生産機構の解明のために、白麹菌のオミックス解析と遺伝子破壊株の表現型解析により、クエン酸-リンゴ酸アンチポーターをコードするctpA(AKAW_03754)が白麹菌のクエン酸の高生産に起因する遺伝子の一つであると推定した。そこで白麹菌と黄麹菌ctpA遺伝子の交換によりクエン酸生産性が変化するか否かを確認するためのベクターを構築した。RNAseq解析による白麹菌-黄麹菌間の発現比較解析を行い、上記とは別の視点からクエン酸の高生産機構に関与すると推定される遺伝子を探索した。GO解析の結果、GO:0003995の中から、白麹菌のクエン酸生産条件下で発現している2遺伝子を白麹菌のクエン酸高生産に関する遺伝子候補として選抜した。これらの遺伝子破壊ベクターを構築した。また、研究過程において、アルギンニン生合成に関わるargB遺伝子破壊株がアルギニン存在下でクエン酸をほとんど生産せず、大量の2-オキソグルタル酸を生産することを見出した。argB以外のアルギニン代謝に関わる遺伝子の破壊株構築のためのベクターを構築した。一方、新たにイタコン酸生産能を獲得した白麹菌の育種を試みている。A. itaconicusのcis-アコニット酸脱炭酸酵素(Cad)をコードすると推定されるcadA1及びcadA2遺伝子を導入した白麹菌でイタコン酸生産量を調べたが両株ともイタコン酸の生産は確認できなかった。A. itaconicus CadA1がCAD活性を示すことを実験的に証明して、真のCadであることが明らかになり、cadA1を白麹菌に導入するための新たなベクターを構築した。クエン酸高生産に関わる遺伝子の一つとしてctpAを見出した。さらにctpAがクエン酸高生産に関わることを別の視点から証明するために白麹菌と黄麹菌ctpA遺伝子の交換によりクエン酸生産性が変化するか否かの確認を行うためにベクターを構築した。RNAseq解析による白麹菌-黄麹菌間の発現比較解析を行い、クエン酸の高生産機構に関与すると推定される遺伝子を探索して、2つの遺伝子を破壊するためのベクターを構築した。アルギンニン生合成に関わるargB遺伝子破壊株がアルギニン存在下でクエン酸をほとんど生産せず、2-オキソグルタル酸を生産することが研究過程で判明した。アルギニン代謝とクエン酸高生産性の関係について調べるために、アルギニン生合成に関与するargB以外の2つの遺伝子の破壊株構築のためのベクターを構築した。イタコン酸生産菌AspergillusItaconicusのcad遺伝子が同定できたので、発現誘導プロモーターを用いた発現ベクターを再構築した。白麹菌でのAicad遺伝子発現の準備ができた。

白麹菌A. kawachiiのクエン酸高生産に関係する遺伝子候補として、36の候補を選抜して、それらのすべての遺伝子の破壊株を取得した。液体培養、固体培養における代謝物(有機酸、グルコース消費量、菌体量)について野生株と比較して、クエン酸の高生産性に影響を与える遺伝子を同定した。その結果、クエン酸とリンゴ酸の生産量比率に影響を与える遺伝子やクエン酸やリンゴ酸の生産性に影響を及ぼす遺伝子を見出した。中でもミトコンドリア局在性リンゴ酸-クエン酸のアンチポーターと推定されるCtpAは、白麹菌のクエン酸高生産性に関係していることが推察された。一方、Aspergillus itaconicus NBRC4336株のドラフトゲノム配列中には、既知のA. terreusのCadAのアミノ酸配列と68%の相同性を示すCadA1、45%の相同性を示すCadA2が存在した。最終年度の研究によって、A. itaconicusにおいては、シスアコニット酸脱炭酸酵素をコードする遺伝子がcadA1遺伝子であることを明らかにした。また、A. itaconicus cadA1遺伝子をtetON発現ベクターに挿入して白麹菌A. kawachiiに導入することで、白麹菌にイタコン酸生産能を新たに付与することに成功した。すなわち、有用有機酸生産菌として初めて安全なイタコン酸生産性白麹菌を育種することができた。本研究では、焼酎製造に用いられる白麹菌Aspergillus kawachiiを特徴づけている性質の一つであるクエン酸の特異的な高生産に関わる遺伝子の同定を目的とした。白麹菌の遺伝子破壊株の解析により、クエン酸とリンゴ酸の生産性に影響を及ぼす遺伝子を見出した。中でもミトコンドリア局在性リンゴ酸-クエン酸輸送体と推定されるCtpAは、白麹菌のクエン酸の特異的な生産に関与していることが推察された。イタコン酸生産菌A. itaconicus cadA1遺伝子がcis-アコニット酸脱炭酸酵素であることを同定して、白麹菌に導入することで、白麹菌にイタコン酸生産能を新たに付与することに成功した。RNA-seq解析によるクエン酸生産性の異なる異種間でのクエン酸高生産に影響を及ぼす遺伝子の同定を目指した実験では、発現変動だけでなく、オルソログ間の相同性や個々の遺伝子の発現量を考慮にいれた追加解析を検討する。また、DNAマイクロアレイにより同定された白麹菌の特徴に関与すると推定している遺伝子と関連した考察を行い、遺伝子置換候補の絞り込みを行う。白麹菌遺伝子破壊株を用いた実験では、クエン酸高生産に影響を及ぼす遺伝子を見出したので、その遺伝子産物機能の解明と遺伝子発現強化による有機酸生産への影響を明らかにする。イタコン酸を新たに生産する白麹菌の育種については、cad遺伝子の発現及びCad活性の有無、cis-アコニット酸からイソクエン酸への代謝の抑制などの可能性のある問題点を解消していく予定である。これまでの研究で蓄積した情報をもとに必要な遺伝子破壊及び遺伝子発現ベクターの構築が完了したので、これらのベクターを利用して、白麹菌破壊株及び高発現株を作成する。
炭素-炭素結合形成機能をもつ電子欠損性有機遷移金属分子の創製

1環状配位子η^5-C_5R_5(R=HまたはCH_3)によって基質の接近面を規制したルテニウム・共役ジエン錯体,Ru(η^5-C_5R_5)(diene)X,を銀トリフラートで処理することにより創製されるカチオン錯体[Ru(η^5-C_5R_5)(diene)]^+TfO^-はアルキン類、共役ならびに非共役ジエン類と高選択的に炭素-炭素結合を形成し、[Ru(η^5-C_5R_5)(η^2,η^2,η^2-トリエン)]^+TfO^-を生成することを発見した。基質にアルキン類を用いたときは、[4+2]付加環化と第二のアルキンのRu(IV)-H種への挿入により生じる1:2付加体が、ブタジエンを基質とした場合には、オクタトリエンが6電子供与体配位子となる。後者はR=CH_3の場合にX線構造解析によりtrans配置であることを証明した。このオクタトリエン錯体を一酸化炭素と作用させるとブタジエン環化二量体である1,5-シクロオクタジエン配位子に変換した。この[4+4]付加環化を触媒的に進行させることにも成功した。イソプレンを基質とした触媒反応では、位置、ペリ、および立体選択的に[4+4]付加環化が進行し、cis-3,7-ジメチル1,5-シクロオクタジエンを主生成物として与えた。これらの触媒反応中間体と考えられるビス-π-アリル・ルテニウム(IV)錯体の合成と構造解析にも成功した。2メリジオナル配置で遷移金属と結合するC2キラル三座窒素修飾剤、ビス・オキサゾリニル・ピリジン(ip.pybox)を有するルテニウム錯体、RuCl_2(ip.pybox)、を創製し、スチレンのジアゾ酢酸エステルによる触媒的不斉シクロプロパン化を検討し、trans:cis比が90:10以上、かつ90%eeをはるかに越える不斉収率を達成した。さらに、カルベン中間体モデルとしてカルボニル錯体RuCl_2(CO)(ip.pybox)の合成とX線構造解析にも成功した。3炭素クラスターC_<60>を配位子とするポリマー錯体、C_<60>Pd_n、を創製し、そのフェニルアセチレンに対する二重カルボニル化ならびに水素化触媒活性を明らかにした。
造血幹細胞ニッチと細胞分裂制御

幹細胞の静止期性(G0)は、造血幹細胞を維持する上で重要である。我々は、骨髄の内骨膜領域にある造血幹細胞が、Tie2/Angiopoietin-1やmpl/thrombopoietinのシグナルを通じて骨芽細胞に接着し、静止期性を維持することを見出した。また、ストレス下では、活性酸素種(ROS)は上昇し、幹細胞がニッチから離れる。p38MAPKやINK4Aの増加は、幹細胞の消耗・老化を引き起こす。幹細胞は低酸素状態で、分裂・増殖が抑えられていて、解糖系優位という代謝学的特徴を有する。幹細胞は、幹細胞を産み出す(自己複製する)能力をもつという点において、増殖・分化する前駆細胞とは区別される。この幹細胞の自己複製機構、または、未分化性維持機構を明らかにすることは、幹細胞の本質に関わる課題である。幹細胞は幹細胞だけで自律的にその生存が維持されているのではなく、幹細胞を取り巻くニッチによって、未分化性が維持されていると考えられる。骨髄におけるニッチ細胞は、骨芽細胞、血管内皮細胞、さらには幹細胞以外の前駆細胞を含む造血細胞からなると考えられる。我々は、平成16年度、TIE2受容体陽性の造血幹細胞が、骨内表面上に、骨芽細胞に接して存在することを見いだした。骨芽細胞からTIE2受容体の結合因子であるアンジオポエチン-1(Ang-1)が産成され、幹細胞の接着を促し、幹細胞を静止期(GO期)にとどめている(Arai et al. Cell,2004)。それでは、幹細胞がニッチにあるというのは、いかなる意味をもつのだろうか?我々は、Ataxia telangiectasia mutated (ATM)遺伝子欠損マウスにおいて造血幹細胞の機能低下を見いだした。このマウスでは、幹細胞の自己複製能の低下が見られた。造血幹細胞において、活性酸素レベルが上昇しており、これを還元剤投与によって低下させると、幹細胞の機能が正常に復した。さらに下流のシグナルには、p16^<INK4a>, Rbなどの細胞周期制御因子が関与していることも明らかとなった。さらに、ATM遺伝子欠損マウスの骨髄造血幹細胞は、静止期になく、自己複製能の回復に伴い、静止期幹細胞が出現することを認めた(Ito et al.,Nature,2004)。今後、ニッチにある幹細胞が、酸素毒などのストレスからいかに守られているかについて考察し、幹細胞の本体について検討を進めたい。昨年度に引き続き、造血幹細胞とニッチ細胞の相互作用を解析し、幹細胞の分裂制御機構を検討した。1)静止期造血幹細胞に特異的に発現するTIE2受容体を介して、Ang-1が、骨芽細胞との接着を制御しているという仮説を立てて、Ang-1投与前後における幹細胞の遺伝子変化をマイクロアレイを用いて検討した。静止期幹細胞に特異的遺伝子をクローニングできた。今後、その働きを解析していく。2)静止期造血幹細胞では、Ang-1/TIE2の刺激により、N-カドヘリンやβ-インテグリンが増加することを見出した、そこで、in vivo, in vitroで検討したところ、N-カドヘリンは、細胞分裂を抑制し、幹細胞機能維持に働くことを明らかにした。3)ATM欠失マウスにおいて、c-Kit陽性Sca-1陽性Lineage陰性(KSL)細胞集団中のSPが消失すること、さらに、抗酸化剤の投与により幹細胞の機能回復と平行して、SPの頻度が回復することを見出した。そこで、ATM欠失マウスでのSP消失の機序を解明することにより、ニッチにおける造血幹細胞の未分化性維持機構を明らかにしたいと考えた。その結果、ATM欠失によりROSが上昇し、p38MAPKを介してN-カドヘリンが低下するというシグナル経路を見出した。4)マウス生殖幹細胞においても、造血幹細胞と同様のROSのモデルが成立するか否かを検討した。昨年度に引き続き、緻密骨上に配列する骨芽細胞と造血幹細胞の接着装置・相互作用を分子レベルで詳細に検討し、幹細胞のホーミング、ロッジメントの機構を明らかにすることを目的として、幹細胞の分裂制御機構を検討した。1)骨芽細胞に発現するAngiopoietin-1(Ang-1)が、TIE2受容体を介して静止期造血幹細胞に作用して、ニッチへの接着を制御していることを明らかにした(Cell,2004)。平成18年度は、造血幹細胞において、Ang-1刺激後誘導される背着分子N-カドヘリンが、幹細胞の骨芽細胞ニッチへの生着、および幹細胞の静止期維持にて重要な働きをすることを見出した。また、下流のβ-カテニンの核内移行が、幹細胞の増殖に関与することを明らかにした。

2)静止期幹細胞に特徴的な遺伝子発現をマイクロアレイを用いて検討し、mpl(トロンボポエチン受容体)が高く発現されることを認めた。mplに関しては、中和抗体などを用いて解析を進め、幹細胞/ニッチの相互作用に、mpl/トロンボポエチンが重要な働きをすることを明らかにした。また、幹細胞において、TIE2,c-Kit受容体のシグナル伝達との異同を明らかにした。幹細胞維持に必要な共通分子としてCDK inhibitor, p57が注目された。3)ATM欠失マウスや連続骨髄移植の実験系を用いて、静止期幹細胞が枯渇する分子機構を解析している。現在までに、活性酸素(ROS), p38MAPKを介して、静止期幹細胞が減少することを明らかにしている(Nature Med,2006)。平成18年度は、FOXO3a KOマウスにおいても、ROSの上昇のため、p21,p57などが低下し、幹細胞が細胞回転をして、加齢に伴い幹細胞の枯渇が見られることを明らかにした(Cell Stem Cell,2007)。4)さらに、がん幹細胞のニッチ制御に関しても、ヒト骨髄腫細胞株を免疫不全マウスに移植するという実験系で検討を開始した。昨年度に引き続き、造血幹細胞とニッチ細胞の相互作用を解析し、幹細胞の分裂制御機構の解明を目ざした。1.細胞増殖因子と考えられているトロンボポエチン(TPO)受容体であるMplが、細胞分裂をしていない幹細胞で高く発現していることは意外であった(Cell Stem Cell, 2007)。さらに、Mpl陽性細胞は、陰性細胞に比し、自己複製能が高いことを移植実験により見いだし、Mpl,Tie2という2つの静止期幹細胞の指標を得た。それぞれのシグナルを解版することにより、細胞周期調節因子であるp57が幹細胞の静止期化に相関すると考えられた。幹細胞においてp57に結合する分子の同定を行っている。2.FOXO3a欠失マウスにおいて、c-Kit陽性Sca-1陽性Lineage陰性(KSL)細胞集団中のCD34陰性細胞が消失すること、さらに、抗酸化剤の投与により幹細胞の機能回復が一部見られることを見出した(Cell Stem Cell, 2007)。3.造血幹細胞のニッチへの出入りに、酸化ストレスが関与するか否かを明らかにしたBSOなどの酸化剤により、p38MAPKが活性化し、N-cadherinが低下し、幹細胞はニッチから離れると考えられた(BBRC,2007)。4.ユビキチンリガーゼ、FBW7欠損マウスにおいて、静止期幹細胞が消失し、Tcell型リンパ性白血病が発症することを見出した。この機序として、幹細胞におけるc-Myc, Notchタンパクの集積があがることが考えられた(Genes and Dev, 2008)。1) Ang-1/Tie2およびTPO/mplによる幹細胞の静止期化シグナルの下流に細胞周期停止に関与するCDK inhibitor, p57分子が存在することがわかったので、この分子の機能解析をおこなった。免疫沈降法により、p57には、HSP70が結合していることが明らかになり、現在、p57の細胞内分布、Cyclin D2・細胞周期との関係を解析している。また、p57遺伝子の発現は造血幹細胞特異的であるため、p57promoterにGFPをつないだトランスジェニックマウスを作製し、幹細胞のin vivo動態をGFPで追跡することが可能となった。
環太平洋経済圏における日本-カナダの経済関係と役割に関する国際共同研究

本国際共同研究2年目の本年度は、初年度の日本-カナダ経済関係に関する基礎資料調査および初年度のカナダ側スタッフの来日調査の研究成果を踏まえ、カナダにおける主要な日系企業の調査をカナダ・アルバ-タ大学スタッフとの共同調査・共同研究としておこなった。1994年7月26日から8月12日にかけてカナダ東部およびカナダ・アルバ-タ州およびブリテイッシュ・コロンビア州において調査旅行をおこなった。カナダ東部トロントではカナダ連邦政府Industry Canadaにおいて連邦政府レベルでの日本-カダナ経済問題、日本企業誘致政策、北米自由貿易協定と環太平洋経済圏の関係などについて担当官へ面会ヒヤリング調査をおこなった。また、カナダ連邦政府Statistics Canadaでは日本で入手しがたいカナダ関係統計資料の収集をおこなうだけでなく、直接統計作成部門の担当官に面会しヒヤリング調査をおこなった。ヒヤリング調査した担当官の個人的見解のレベルではあるが、カナダ政府関係者の認識はある意味で日本-カナダ経済関係は転換期にあるというものであった。すなわち、第1に、従来の日本-カナダ間の貿易関係は、カナダから原材料・エネルギーの輸入、日本から工業製品の輸出という垂直的な相互補完関係であったが、カナダ政府は、主要な製造業7業種製品の日本への製品輸出拡大をめざし「対日アクション・プラン」を公表し輸出構造の転換をはかっており、一定の成果をあげつつある。第2に、日本からの直接投資も西部諸州への資源・エネルギー関係の直接投資から東部諸州の製造業・金融・サービス業への投資が増加してきており、1993年で71件5億6200万ドルにのぼってきている。第3に、この間の国際経済関係の変化が日本-カナダ経済関係にも反映してきている。1989年発効した北米自由貿易協定は、日本からカナダへの直接投資の比重を、資源・エネルギー関係をのぞいて、低下させており、この傾向は長期にわたつて続くものを考えられる。また、カナダ側から見ると、カナダ政府が発表した「太平洋2000年戦略」のなかでは、日本は急成長するアジア経済の中心の一つではあるがやはりその重要性は相対的に低下させてきていることも否めない。日本-カナダ経済関係は、カナダにとっては輸出入ともに貿易相手国で第2位、日本にとってカナダは輸出で第13位、輸入で第9位(いずれも1993年通関統計)であり、今後も両国の経済関係は変化を遂げつつもその重要度を増すことは間違いない。カナダ東部オンタリオ州ではトヨタ自動車、サンヨ-電気の現地企業および東京銀行支店など日本の主要製造業を、カナダ西部諸州では大昭和製紙、王子製紙、三井物産の現地会社あるいは支社など資源関連企業を訪問調査した。東部の日系製造業は北米自由貿易協定以後、北米市場におけるカナダ現地企業の位置・役割の再検討時期に入つてきていることが共通してみられた。それに対し、資源関係への直接投資は、それ自体に日本経済にたいする意味をもつており、またカナダ現地の地域経済にとつても重要な役割を果たしていることが確認できた。なお、今回の調査報告の詳細は、「日本企業のカナダ進出の現状に関するヒヤリング調査報告」(静岡大学『法経研究』43巻3号,1994年11月)にまとめてある。以上の国際共同研究の成果をふまえ、今後は以下の課題を設定して研究成果をまとめる予定でいる。すなわち第1に、日本の直接投資がカナダ経済に与える影響を、雇用、所得形成、技術関連、地域経済について実証的かつ統計的に解明する作業を継続する。第2に、カナダ・アルバ-タ大学の共同研究スタッフは、日本におけるカナダ系企業の直接投資の現状とあらたなマスメデイアをとおした日本-カナダ経済関係の発展に調査研究の直接的な焦点を絞ってその研究成果を整理していく予定でいる。第3に、これまでの研究成果を一層発展させる基礎が,日本側スタッフおよびカナダ側スタッフの間でできあがっているので今後も研究視野を広げて共同研究を継続するつもりである。

1989年発効した北米自由貿易協定は、日本からカナダへの直接投資の比重を、資源・エネルギー関係をのぞいて、低下させており、この傾向は長期にわたつて続くものを考えられる。また、カナダ側から見ると、カナダ政府が発表した「太平洋2000年戦略」のなかでは、日本は急成長するアジア経済の中心の一つではあるがやはりその重要性は相対的に低下させてきていることも否めない。日本-カナダ経済関係は、カナダにとっては輸出入ともに貿易相手国で第2位、日本にとってカナダは輸出で第13位、輸入で第9位(いずれも1993年通関統計)であり、今後も両国の経済関係は変化を遂げつつもその重要度を増すことは間違いない。カナダ東部オンタリオ州ではトヨタ自動車、サンヨ-電気の現地企業および東京銀行支店など日本の主要製造業を、カナダ西部諸州では大昭和製紙、王子製紙、三井物産の現地会社あるいは支社など資源関連企業を訪問調査した。東部の日系製造業は北米自由貿易協定以後、北米市場におけるカナダ現地企業の位置・役割の再検討時期に入つてきていることが共通してみられた。それに対し、資源関係への直接投資は、それ自体に日本経済にたいする意味をもつており、またカナダ現地の地域経済にとつても重要な役割を果たしていることが確認できた。なお、今回の調査報告の詳細は、「日本企業のカナダ進出の現状に関するヒヤリング調査報告」(静岡大学『法経研究』43巻3号,1994年11月)にまとめてある。以上の国際共同研究の成果をふまえ、今後は以下の課題を設定して研究成果をまとめる予定でいる。すなわち第1に、日本の直接投資がカナダ経済に与える影響を、雇用、所得形成、技術関連、地域経済について実証的かつ統計的に解明する作業を継続する。第2に、カナダ・アルバ-タ大学の共同研究スタッフは、日本におけるカナダ系企業の直接投資の現状とあらたなマスメデイアをとおした日本-カナダ経済関係の発展に調査研究の直接的な焦点を絞ってその研究成果を整理していく予定でいる。第3に、これまでの研究成果を一層発展させる基礎が,日本側スタッフおよびカナダ側スタッフの間でできあがっているので今後も研究視野を広げて共同研究を継続するつもりである。2年度にわたり日本とカナダとの経済関係の実際を把握し、今後の両国間の経済関係のあり方について展望することが本研究の目的であるが、第1年目の本年度には1.カナダ・アルバ-タ大学のスタッフによる日本でのアンケート、インタビュー調査を実施し、2.日本側スタッフによる来年度の本調査に向けた予備調査を行った。1.1993年6月15日にカナダ・アルバ-タ大学からマックファーデン教授はじめ4人のスタッフと1名の研究補助者が来日し、9月28日まで2週間にわたってメディア産業を中心に調査を行った。(1)来日に先だって、日本におけるカナダ企業の経済活動についての分析を行う共に、とくにメディア産業に焦点を定めて諸企業の経営方針・状況についてアンケートを実施することとし、調査票を発送した。また、静岡大学スタッフからは、各企業あてに調査協力依頼状を発送した。
外側性骨造成を目的とした骨形成促進因子含有骨梁構造型骨再生ユニットの確立

今年度の実績は,これまでの結果と問題点から様々な多孔性U-HA/PDLLAの比率,気孔率,気孔径が異なった複合体材料を作成し,in vitroにて,骨梁構造と近似した条件を導きだしていた.その結果,理想的な骨梁構造型骨補填材を作成しIn vivoでの反応を確認するために,直径8mm,高さ2mmのディスク型ブロック形状に成型した.作製したブロック状の材料にrhFGF2適量比率を検討し,新生骨形成能を促進する方法を検討した. rhFGF2の操作性を向上させるために漿液性にし,多孔性U-HAへどのように浸透させるかを検討した.その結果遠心力を利用して浸透させる方法を採用した.多孔性U-HA/PDLLA/rhFGF2複合体材料を動物実験モデルへ適用し,2つのタイムポイントにて経時的な観察をおこなった.放射線学的検査では,rhFGF2群は対照群と比較して新生骨形成が促進している可能性を示唆した.マイクロCT観察では新生骨の形成が認められたため,組織切片を作成し組織観察および組織形態計測をおこなっている段階である.対照群と比較して実験群の骨形成能が向上した理由として,rhFGF2の効果により血管新生が多孔性構造を有している材料内に形成された可能性があり,その結果材料内に骨形成に関与する細胞浸潤が活性化した可能性が示唆される.in vivoでの生体適合性・骨形成能・材料周囲の組織変化・材料の吸収及び形態変化を組織切片にて評価中である.それらの評価を今年度はおこない,国際雑誌に投稿する予定である.動物実験が終了し、今現在組織サンプルを作製中の段階である。おおむね順調であると判断される。組織形態計測および組織観察をおこない、評価を行う。そのデータをもとに国内・国際学会の発表および論文投稿を行う予定である。今年度の実績は、これまでの結果と問題点から様々な多孔性U-HA/PDLLAの比率,気孔率,気孔径が異なった複合体材料を作成し,in vitroにて,骨梁構造と近似した条件を導きだしていた.多孔性U-HA/PDLL/Type 1・3 collagenの組成・微細構造を調整し,簡便な操作性,圧縮強度とともに優れた生体親和性・骨形成能を持つ,臨床応用可能な材料を検討していた.それらの適正な基準(骨補填材料組成及び,デザインの検討)は以下に示す。1.垂直的骨造成に最適な海綿骨と同程度(10Mpa)の圧縮強度をもつ.2.骨欠損部の立体的形状に合わせて,手術中に簡単に裁断(トリミング)または熱変形で母床骨との適合性をはかれる.3.細胞接着・浸潤・増殖の促進化のための1型・3型コラーゲン適量比率を検討し,生体内での反応や骨形性能等の性能を明らかにする.このようにして選定した材料は,in vivoでの反応を確認するために,直径8mm,高さ2mmのディスク状に成型した.それらと並行してrhFGF2適量比率を検討及び多孔性U-HA/PDLLA/ Type1・3 collagen+rhFGF2複合体材料を外側性骨造成動物実験モデルへ適用し,生体内での反応や骨形性能等の性能を明らかにするため、最適量のrhFGF2比率,動物実験にて有効性・生体親和性の確認を行い,本研究における戦略を明らかにすることを目指し,材料設計の最適化を図っている段階である。多孔性U-HA/PDLLを作製する機器のトラブル,再設置のためやや遅れている.今年度の実績は,これまでの結果と問題点から様々な多孔性U-HA/PDLLAの比率,気孔率,気孔径が異なった複合体材料を作成し,in vitroにて,骨梁構造と近似した条件を導きだしていた.その結果,理想的な骨梁構造型骨補填材を作成しIn vivoでの反応を確認するために,直径8mm,高さ2mmのディスク型ブロック形状に成型した.作製したブロック状の材料にrhFGF2適量比率を検討し,新生骨形成能を促進する方法を検討した. rhFGF2の操作性を向上させるために漿液性にし,多孔性U-HAへどのように浸透させるかを検討した.その結果遠心力を利用して浸透させる方法を採用した.多孔性U-HA/PDLLA/rhFGF2複合体材料を動物実験モデルへ適用し,2つのタイムポイントにて経時的な観察をおこなった.放射線学的検査では,rhFGF2群は対照群と比較して新生骨形成が促進している可能性を示唆した.マイクロCT観察では新生骨の形成が認められたため,組織切片を作成し組織観察および組織形態計測をおこなっている段階である.対照群と比較して実験群の骨形成能が向上した理由として,rhFGF2の効果により血管新生が多孔性構造を有している材料内に形成された可能性があり,その結果材料内に骨形成に関与する細胞浸潤が活性化した可能性が示唆される.in vivoでの生体適合性・骨形成能・材料周囲の組織変化・材料の吸収及び形態変化を組織切片にて評価中である.それらの評価を今年度はおこない,国際雑誌に投稿する予定である.動物実験が終了し、今現在組織サンプルを作製中の段階である。平成29年度よりおこなってきた機能評価・最適化を継続して改善しながら,動物実験用いて垂直的骨造成モデルの骨形成能・生体親和性の評価・検討を行う.

さらに,積極的に骨形成を促進させるために本材料にrhFGF2を添加し,多孔性U-HA/PDLL/Type I・IIIcollagen+ rhFGF2複合体材料の骨形成効果を検討する.組織形態計測および組織観察をおこない、評価を行う。そのデータをもとに国内・国際学会の発表および論文投稿を行う予定である。サンプル作製機器が故障により移動及び再設置に時間を要した関係で繰越金が生じてしまったため。今は正常に稼働しているので今年度の問題はないと判断される。組織切片の作製費および組織形態計測が未達成ため、このような金額になっています.
科目間・教科間連携を見据えた分子生物学教材研究を中心とする新しい生物学教育の展開

本研究は、現在の生物教育の現状を踏まえ、高等学校を中心とする生物教育においてすぐに役立つ、「(1)誰でも簡単に用いることができる斬新で効果的な分子生物学用実験教材の開発」ならびに「(2)生物基礎と生物の両科目や他教科との間を横断的に学ぶことができる斬新な生物教育教材の開発」を行うことを目的としている。(1)ア)昨年度終了済みであり、論文発表を行った。イ)昨年度終了済みであり、論文発表済みである。ウ)昨年度終了済みである。(2)エ)昨年度終了済みである。オ)ICT教材開発の一環として、プログラミング教育を理科教育に取り入れるための基礎研究を行い、教育効果測定のために新たなスマホアプリ(下線引きアプリ)を開発した。さらにプログラミング教育と生物教育を融合させた新たなプログラミング学習のための教材(系統樹作成プログラム、細胞動態解析プログラム)を開発した。前者に関しては、現在論文を投稿中であり、後者に関しては、現在論文を作成中である。カ)大学生を対象とした生物進化の主要イベントの年代に関する質問紙調査、遺伝に関する質問紙調査を行い、論文発表を行った。キ)昨年度終了済みである。ク)ウイルスよりも生物に近い「巨大ウイルス」を用いた実験教材ならびにその教材を用いたカリキュラムを開発した。当初予定では生徒自身にはウイルスそのものを取り扱わせないような教材開発を目指したが、マニキュアで封入することにより巨大ウイルスの漏出を防ぐ方法を見出すことに成功したため、巨大ウイルス(ミミウイルス)を直接見ることのできるプレパラート作製を行うことができ、論文発表を行った。ケ)当初予定にはなかったが、生物と地理との教科間連携を可能にするGPSを利用した生物教材用アプリの開発を行った。現在論文を投稿中、もしくは作成中の課題については、令和元(2019)年度中に論文発表を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)ア)セントラルドグマに関する斬新な教材の開発研究を行い、レゴブロックならびにケント紙を用いて生徒が自作できるDNA教材を開発した。質問紙調査の結果から改善点を見出しており、次年度も引き続き研究を行う。イ)簡易型アガロース電気泳動教材の開発、ならびに生徒自らが行うことができる手動PCR生徒実験の開発に成功した。次年度に論文発表を目指す。ウ)生物材料からDNAを抽出する生徒実験の改善と発展に関する研究を行い、DNA抽出実験における対照実験を伴う検証の必要性を明らかにし、論文として発表した。次年度に引き続き研究を行う。(2)エ)生物基礎、生物の両科目に出てくる共生説に関する生徒実験教材の開発を目指し、生物材料、遺伝子、PCR条件などの基礎的検討を行った。次年度も引き続き研究を行う。オ)共生説ならびに真核生物の進化について学ぶことができるICT教材として、スマホアプリの開発に成功した。カ)3ドメイン説と共生説をリンクさせて学ぶことができる生徒実験教材の開発を行ったが、めぼしい成果は得られていない。キ)次年度以降に研究を行う。ク)ウイルスに関して保健体育・現代社会などとの連携を見据えたウイルス教材の開発研究を行い、教材として用いる巨大ウイルスに関してその基礎的解析を行い、論文として発表した。(1)ア)ならびにウ)は、当初の予定通りに進行しており、ウ)については論文発表をすでに行い、イ)については論文発表段階にまで到達し、順調に終了させることができた。(2)エ)、オ)、ク)は、当初の予定通りに進行しており、オ)については論文発表段階にまで到達し、順調に終了させることができた。またク)についても、いくつか基礎研究論文を発表することができた。カ)は、当初の予定よりはやや遅れているが、次年度には論文発表段階にまで到達できると考えている。(1)ア)セントラルドグマに関する斬新な教材の開発研究を行い、複製・転写・翻訳を表現できる新たなDNA教材の開発を行った。また質問紙調査により、現在のセントラルドグマ教育における改善点を洗い出すことにも成功した。次年度に論文発表を予定している。イ)昨年度すでに終了しており、その論文発表を行った。ウ)生物材料からDNAを抽出する生徒実験の改善と発展に関する研究を行った。(2)エ)生物基礎、生物の両科目に出てくる共生説に関する生徒実験教材の開発を行った。オ)ICT教材開発の一環として、プログラミング教育を理科教育・生物教育に取り入れるための基礎的研究を行い、そのモデル教材の基盤を構築することに成功した。

昨年度に開発したスマホアプリに関する論文はまだ発表できていないが、次年度の論文発表を目指す。カ)大学生対象の生物進化の主要なイベント(真核生物の誕生など)の年代に関する認識調査の結果、真核生物の誕生と哺乳類の誕生の正答率が低いことが明らかとなった。次年度に引き続き研究を行う。キ)生物基礎の免疫分野と生物のタンパク質分野(抗体)をつなげた抗原抗体反応を効果的に学ぶことができる実験教材の開発に成功した。次年度に論文発表を予定している。ク)生物と保健体育・現代社会との連携を目指したウイルス教材の開発研究を行った。次年度に引き続き研究を行い、論文発表を予定している。(1)ア)、イ)、ウ)ともに当初の予定通りに進行しており、イ)については論文発表をすでに行い、ア)ならびにウ)については論文発表段階にまで到達し、順調に終了させることができた。(2)エ)、オ)、カ)、キ)、ク)ともに当初の予定通りに進行しており、エ)、キ)については論文発表段階にまで到達し、順調に終了させることができた。次年度には論文発表段階にまで到達できると考えている。本研究は、現在の生物教育の現状を踏まえ、高等学校を中心とする生物教育においてすぐに役立つ、「(1)誰でも簡単に用いることができる斬新で効果的な分子生物学用実験教材の開発」ならびに「(2)生物基礎と生物の両科目や他教科との間を横断的に学ぶことができる斬新な生物教育教材の開発」を行うことを目的としている。(1)ア)昨年度終了済みであり、論文発表を行った。イ)昨年度終了済みであり、論文発表済みである。ウ)昨年度終了済みである。(2)エ)昨年度終了済みである。オ)ICT教材開発の一環として、プログラミング教育を理科教育に取り入れるための基礎研究を行い、教育効果測定のために新たなスマホアプリ(下線引きアプリ)を開発した。さらにプログラミング教育と生物教育を融合させた新たなプログラミング学習のための教材(系統樹作成プログラム、細胞動態解析プログラム)を開発した。前者に関しては、現在論文を投稿中であり、後者に関しては、現在論文を作成中である。カ)大学生を対象とした生物進化の主要イベントの年代に関する質問紙調査、遺伝に関する質問紙調査を行い、論文発表を行った。キ)昨年度終了済みである。ク)ウイルスよりも生物に近い「巨大ウイルス」を用いた実験教材ならびにその教材を用いたカリキュラムを開発した。当初予定では生徒自身にはウイルスそのものを取り扱わせないような教材開発を目指したが、マニキュアで封入することにより巨大ウイルスの漏出を防ぐ方法を見出すことに成功したため、巨大ウイルス(ミミウイルス)を直接見ることのできるプレパラート作製を行うことができ、論文発表を行った。ケ)当初予定にはなかったが、生物と地理との教科間連携を可能にするGPSを利用した生物教材用アプリの開発を行った。
天然物をリード化合物とする糖尿病薬及び抗血栓薬の創製研究

α-グルコシダーゼ阻害活性を有する海洋由来の天然物であるSchulzeine、およびPenasulfateについて、不斉全合成を達成した。また、得られた天然物のグルコシダーゼ阻害活性を検討し、市販のα-グルコシダーゼ阻害薬と比較して強い活性を有していることを明らかにした。現在、これら天然物の部分構造を入れ替えたハイブリッド化合物を合成し、生理活性発言に必要な部分構造の同定を検討中である。また、抗血栓作用を有する天然物SMTP-7の全合成に関しては、残り数工程で全合成が達成できるところまで到達した。海洋天然物として単離されたSchulzeine類およびPenasulfateの全合成を行い、これらに関して報告されているαーグルコシダーゼ阻害作用を検証する。これらはキラル中心を有する複素環構造と、複数のキラル中心を持つ長鎖脂肪酸側鎖がアミド結合で縮合した特徴的な構造を有している。我々は、まず各々の天然物を合成し、それらが報告されているような酵素阻害活性を有するか否かを、合成された純粋な化合物を用いて検証する。更に、グルコシダーゼ阻害作用以外の薬理活性についても、広範に検討する。次に、各々の天然物に共通する骨格に着目し、複素環部分と長鎖脂肪酸部分を入れ替えたハイブリッド化合物を合成し、最も活性の高い基本骨格を同定する。酵素グルコシダーゼには、立体構造が明らかとなっているものが多数存在するので、ドッキング実験を行うことによって活性中心との相互作用を検証し、余分な骨格を持たない、活性なファーマコフォアを同定する。更に、このシミュレーションで得られた骨格を標的として合成を行い、高活性化合物の獲得を目指す。また、微生物から得られたSMTP-7は、強力な抗血栓作用を有することが知られているが、これらを合成した例は知られていない。我々は、これを全合成すると共に、骨格が少しずつ異なる類縁体を合成し、最も活性の高い抗血栓薬の探索を目指して研究を行っている。現在、特徴的なジヒドロピラン骨格の合成を既に終え、側鎖部分の導入を行っている。これらの合成と生理活性の検証を平行して行う。新規アルカロイドであるschulzeine、penasulfate、抗血栓作用を持つSMTP-7、およびこれらの誘導体を合成中である。必要なキラル中心を構築するため、環状イミンに対する不斉求核付加反応の開発を行った。有機金属触媒、有機触媒を用いる求核付加反応について検討し、効率の良い合成法を得た。続いて、複素環と長鎖脂肪酸部分を入れ替えた各種の誘導体を合成し、αーグルコシダーゼ阻害活性の検討を行う。活性とドッキングの相関を検討することによって、より活性の高い新規化合物のデザイン、合成を行う。SMTP-7の合成については不斉ジヒドロキシル化反応を鍵反応とする合成経路を検討している。これによる全合成達成を目指す。また、オルニチンの両端に様々な抗酸化剤、抗炎症剤を結合させたアナログ化合物を合成し、活性発現に必要な構造要素を検討している。イソキノリンに関しては、tol-BINAP、SEGPHOS、DTBM-SEGPHOS等のリン配位子で修飾した銅触媒を用いることにより、1-アリル付加体が8高選択的に得られることを明らかにした。新規触媒の開発を検討し、得られた生成物を利用して、schulzeine A、penasulfateの複素環部分に関して不斉合成を行う。SMTP-7のフラボノイド骨格合成を検討している。現在まで、5置換ベンゼン環部分の構築に関して、Diels-Alder反応により、必要な官能基を導入できることを確認している。この後、不斉ジヒドロキシル化によるキラル中心の導入を行った後、目的構造を得る。SMTP-7は全く新しい作用を示す化合物であるため、構造のどの部分が活性発現に関与しているか明らかでない。また、医薬品として用いるには分子量が867とやや大きい。このため、全合成達成と共に、各種の誘導体を合成して必要構造の同定を試みる。生活習慣の変化に伴う成人病患者数の増大は、我が国における大きな問題の一つである。筆者は、成人病に対して治療効果を持つ可能性がある天然物の中に、既存の医薬品とは全く異なる構造を有する化合物があることに着目し、これらをリード化合物とする新規な構造を持つ医薬品開発を検討するべく研究を行っている。具体的には、糖尿病薬としてこれまで報告されている構造とは全く類似点のない海洋天然物である新規アルカロイドであるschulzeine、penasulfate、抗血栓作用を持つSMTP-7、およびこれらの誘導体を合成する。必要となるキラル中心を構築するため、schulzeine合成に際して必要となる、環状イミンに対する不斉求核付加反応の開発を行った。更に、有機金属触媒、有機触媒を用いる求核付加反応について検討し、効率の良い合成法に関しても検討を加えた。続いて、複素環と長鎖脂肪酸部分を入れ替えた各種の誘導体を合成し、αーグルコシダーゼ阻害活性の検討を行うべく検討を加えている。