hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホロ酵素型抗体酵素法によるテーラーメイド人工酵素（抗体酵素）の新機能開拓

本研究では,人工コファクター分子を認識する抗原結合部位を構築し,触媒として作用する官能基を持つ人工コファクターを外部から導入することによりホロ酵素型抗体酵素を構築した.ホロ酵素型抗体酵素では,コファクター分子を入れ替えることにより,抗原結合部位の特定の部位に様々な官能基(触媒残基)を導入することが可能となり,1種類の抗体で様々な反応を触媒できた.また,ホロ酵素型抗体酵素のX線結晶解析に成功し,その立体構造を明らかにすることができた.天然のような高い特異性と優れた反応効率を兼ね備えた人工酵素を作り上げることは,化学者の究極の目標である.これまでに検討された人工酵素の方法論で最も信頼できる方法の一つが,抗体タンパク質を利用する方法である.化学反応の遷移状態を模倣した遷移状態アナログをハプテンとして免疫すると,天然酵素と同様の性質を示す抗体酵素が得られる.本研究では,抗原結合部位に人工コファクター結合部位を導入することにより,抗体酵素の新しい機能を創出する.これまでに様々な抗体酵素が作成されてきたが,その触媒活性は,天然酵素と比べてかなり低いのが現状である.そこで,これまでの抗体酵素の問題点を明らかにし,その解決策として従来とは異なる新たな抗体酵素の作製法(ホロ酵素型抗体酵素法)を開発する.こららの研究は,学術的には酵素の機能発現原理の解明に貢献し,工学的には実用的なテーラーメイド人工酵素の開発につながる.本年度は,アミン型コファクター合成し,アミン型コファクター存在下でアルドール反応を検討し,反応を触媒する抗体酵素を特定した.(1)アミン型コファクターの合成:アミン型コファクターを合成した.(2)モノクローナル抗体の大量調製:すでに得られている50個のリン酸ジエステル型ハプテン結合性抗体産生ハイブリドーマについて大量培養した.抗体は抗マウスIgGアフィニティークロマトグラフィーを用いてFPLCにより精製した.(3)アルドール反応を触媒する抗体酵素の創出:50個のリン酸ジエステル型ハプテン結合性モノクローナル抗体についてアルデヒドおよびアセトンを基質として,アミン型人工コファクターを用いてスクリーニングして,アルドール反応を触媒する抗体酵素を特定した.化学反応の遷移状態を模倣した遷移状態アナログをハプテンとして免疫すると,天然酵素と同様の性質を示す抗体酵素が得られる.本研究では,抗原結合部位に人工コファクター結合部位を導入することにより,抗体酵素の新しい機能を創出する.これまでに,様々な抗体酵素が作成されてきたが,その触媒活性は,天然酵素と比べてかなり低いのが現状である.そこで,これまでの抗体酵素の問題点を明らかにし,その解決策として従来とは異なる抗体酵素の作製法(ホロ酵素型抗体酵素法)を開発する.これらの研究は,学術的には酵素の機能発現原理の解明に貢献し,工学的には実用的なテーラーメイド人工酵素の開発につながる.本年度は,昨年度までに獲得した抗体酵素の触媒機構の詳細について検討すると同時に,抗体酵素の立体構造の解明について,検討した.(1)抗体酵素の反応速度パラメータの決定:アルドール反応について触媒活性の観測された抗体酵素を用いて反応速度と基質濃度の関係を調べ,Michaeils-Mentenの式より反応速度パラメータ(kcatおよびKm)を決定した.(2)抗体酵素の遺伝子クローニング:抗体酵素をコードする遺伝子をマウス抗体遺伝子クローニング用プライマーを用いて増幅させ,抗体発現用ベクターへ組み込みクローニングを行った.得られたベクターを大腸菌に導入し,ELISA法により抗体の発現を確認後,DNAシークエンスにより抗体のアミノ酸配列を推定した.(3)抗体酵素のX線結晶解析:抗体を大量培養した後,パパインで消化し,抗体Fab断片を調製した.イオン交換クロマトグラフィーにより同一の等電点を持つ画分を回収し,リン酸ジエステル型ハプテンと混合し,共結晶を作成した.その結果,良好な結晶が得られた.本年度は,昨年度までに見いだした,新規抗体酵素反応について,反応速度論的解析を行い詳細を検討した.また,抗体酵素のアミノ酸配列を決定し,ハプテンと抗体との共結晶の作成を検討し,X線結晶解析を行うことができる結晶を得ることに成功した.さらに,新規酸性型コファクターおよびカルボン酸型コファクターを合成した.従って,当初の計画をほぼ順調に遂行することができた.化学反応の遷移状態を模倣した遷移状態アナログをハプテンとして免疫すると,天然酵素と同様の性質を示す抗体酵素が得られる.本研究では,抗原結合部位に人工コファクターを導入することにより,抗体酵素の新しい機能を創出する.これまでに,様々な抗体酵素が作成されてきたが,その触媒活性は,天然酵素と比べてかなり低いのが現状である.そこで,これまでの抗体酵素の問題点を明らかにし,その解決策として従来とは異なる抗体酵素の作製法(ホロ酵素型抗体酵素法)を開発する.これらの研究は,学術的には酵素の機能発現原理の解明に貢献し,光学的には実用的なテーラーメイド人工酵素の開発につながる本年度は昨年度に引き続きホロ酵素型抗体酵素の触媒機構の詳細について検討すると同時に,抗体酵素の立体構造の解明を行った.(1)金属錯体含有コファクターの設計,合成および金属錯体含有コファクターを用いた反応の検討:新規金属錯体コファクターを設計,合成した.金属錯体含有コファクターとしては,水中で安定であることが必須であるため,既に水中で過酸化水素の共存下で酸化反応触媒として実績のあるRu錯体を用いた.さらに,合成した金属錯体コファクターを用いて酸化反応を検討した.(2)酸性コファクターおよびカルボン酸コファクターの合成

およびこれらを用いた酸触媒反応の検討:新規酸性型コファクター2種類およびカルボン酸型コファクターを合成し,これらを用いて酸触媒反応を検討した.(3)抗体酵素のX線結晶解析:27C1とハプテンとの共結晶についてSPring-8で回折X線を測定し,その結果を解析することにより,27C1とハプテンとの錯体の立体構造を明らかにした.本研究では,人工コファクター分子を認識する抗原結合部位を構築し,触媒として作用する官能基を持つ人工コファクターを外部から導入することによりホロ酵素型抗体酵素を構築した.ホロ酵素型抗体酵素では,コファクター分子を入れ替えることにより,抗原結合部位の特定の部位に様々な官能基(触媒残基)を導入することが可能となり,1種類の抗体で様々な反応を触媒できた.また,ホロ酵素型抗体酵素のX線結晶解析に成功し,その立体構造を明らかにすることができた.本年度は,ます,交付申請書に記載のアミン型コファクターを合成し,50個のモノクローナル抗体についてアミン型コファクターの存在下でアルドール反応を行い,反応活性な抗体酵素をスクリーニングした結果,複数個のアルドール反応を触媒する抗体酵素を獲得することに成功した.従って,当初の計画をほぼ順調に遂行することができた.昨年度までに得られた結果を基にして,獲得した抗体酵素の触媒機構を明らかにする.また,新規酸性型コファクターおよびカルボン酸型コファクターを用いた新規反応を検討する.(1)金属錯体含有コファクターの設計および合成:新規金属錯体コファクターを設計,合成する.金属錯体含有コファクターとしては,水中で安定な金属錯体であることが必須であるため,すでに水中で過酸化水素の共存下で酸化反応触媒として実績のあるRu錯体を設計する.(2)酸性型コファクターおよびカルボン酸コファクターの合成:新規酸性型コファクター2種類およびカルボン酸型コファクターを合成する.(3)抗体酵素の機能解析:新規酸性型コファクターおよびカルボン酸型コファクターを用いて,各種反応を検討し,触媒活性を測定する.触媒反応が観測された抗体について,反応速度論的解析を行い,抗体酵素の機能解析を行う.(4)抗体酵素のX線結晶解析:昨年度までに得られた抗体27C1とハプテンとの共結晶について,SPring-8で回折X線を測定し,その結果を解析することにより,27C1とハプテンとの錯体の立体構造を明らかにする.得られた結果をもとに各種,ホロ酵素型抗体酵素で触媒する反応の反応機構を解明する.生物有機化学昨年度までに得られた結果を基にして,獲得した抗体酵素の触媒活性の詳細について検討することにより,抗体酵素の触媒機構を明らかにすると同時に抗体酵素の立体構造の解明を行う.(1)抗体酵素の反応速度パラメータの決定:アルドール反応について触媒活性の観測された抗体について,マウス腹水あるいはハイブリドーマの高密度培養によりハイブリドーマを大量調製し,モノクローナル抗体をアフィニティークロマトグラフィーにより精製する.その後,得られた抗体を用いて反応速度と基質濃度との関係を調べ,Michaelis-Mentenの式より反応速度パラメーター(kcatおよびKm)を決定する.
部分的情報から大局的情報を求める計算の複雑度に関する研究

近年,分散アルゴリズムや並列アルゴリズムに関する研究がさかんに行われている。これらのアルゴリズムには,各計算機に分散した局所情報から,大局的な解を得るという共通点がある。本研究では,時間空間的に分散した部分情報から,大局的な情報をまとめあげるという問題について,計算の複雑さを解明することを目的とした。具体的には,以下のテ-マについて研究を行い,今年度は以下の結果を得た。1.分散アルゴリズムの複雑度に関する研究(1)停止検出問題(分散環境の基本的な問題の一つ)に対して,効率のよい分散アルゴリズムを提案した。(2)コ-ダルリング状ネットワ-クについて,その弦が分散アルゴリズムの複雑度に及ぼす影響を解明した。2.高速LAN上のアルゴリズムに関する研究高速LANで結合された計算機ネットワ-ク上のアルゴリズムの複雑度について,いくつかの結果を得た。3.並列アルゴリズムの複雑度に関する研究(1)バスを利用した並列モデルについて,そのモデルの能力を解明した。(2)計算幾何学のいくつかの問題について,効率のよい並列アルゴリズムを提案した。4.故障を考慮した分散アルゴリズムの複雑度に関する研究故障耐性のある分散アルゴリズムの複雑度について,いくつかの結果を得た。5.故障耐性のあるネットワ-ク構築に関する研究故障の影響を受けにくい通信経路の設定法について,いくつかの性質を解明した。1.高速LANで接続された計算機ネットワ-クで問題を解くアルゴリズムを開発した。特に、計算機の起動・停止が頻繁に起こる状況で、ネットワ-クの結合度を表す新たな尺度を提案し、その結合度とアルゴリズムの複雑度との関連について検討した。また、LAN上でサ-バ・クライアント関係などの論理的なネットワ-ク構造(例えば、平衡二分木、線形リストなど)を維持するためのアルゴリズムを開発した。2.並列アルゴリズムの枠組みで、各プロセッサに分散した局所情報から大局的情報を求める方法について検討し、最大値探索問題、ソ-ティング、計算幾何学の交差問題などに対して、効率のよい並列アルゴリズムを開発した。3.計算機のバス・ネットワ-クにおいて、バスの能力がアルゴリズムの複雑度に及ぼす影響について考察した。特に、能力の高いバスを利用するアルゴリズムを、能力の低いバスのバス・ネットワ-ク上のアルゴリズムに効率を落とすことなく変換するための一般的な手法を開発した。4.分散アルゴリズム・シミュレ-タ、並列アルゴリズム・シミュレ-タを設計・開発した。当グル-プでは、これらのシミュレ-タをアルゴリズムの開発、チェック、効率の評価に利用し、作業効率を向上させることができた。5.ネットワ-ク上の計算機の故障のためにいくつかの情報が失われた状況で、故障に関わらず問題を解く方法を検討し、いくつかの分散アルゴリズムを開発した。また、故障のために効率が著しく悪化することがないような計算機間通信を実現するために、計算機間通信のための通信路を決定する方法についても検討した。近年,分散アルゴリズムや並列アルゴリズムに関する研究がさかんに行われている.これらのアルゴリズムには,各計算機に分散した局所情報から,大局的な解を得るという共通点がある.本研究では,時間空間的に分散した部分情報から,大局的な情報をまとめあげるという問題について,計算の複雑さを解明することを目的とした.具体的には,以下のテ-マについて研究を行い,今年度は以下の結果を得た.1.分散アルゴリズムの複雑度に関する研究(1)停止検出問題(分散環境の基本的な問題の一つ)に対して,効率のよい分率アルゴリズムを提案した.(2)コ-ダルリング状ネットワ-クについて,その弦が分散アルゴリズムの複雑度に及ぼす影響を解明した.2.高速LAN上のアルゴリズムに関する研究高速LANで結合された計算機ネットワ-ク上のアルゴリズムの複雑度について,いくつかの結果を得た.3.並列アルゴリズムの複雑度に関する研究(1)バスを利用した並列モデルについて,そのモデルの能力を解明した.(2)計算幾何学のいくつかの問題について,効率のよい並列アルゴリズムを提案した.4.故障を考慮した分散アルゴリズムの複雑度に関する研究故障耐性のある分散アルゴリズムの複雑度について,いくつかの結果を得た.5.故障耐性のあるネットワ-ク構築に関する研究故障の影響を受けにくい通信経路の設定法について,いくつかの性質を解明した.
表象・アルファベット（日英）バイリンガルの脳賦活様態の解明fNIRS研究

表象言語である日本語と英語を操る日英バイリンガルの言語使用が、アルファベット言語バイリンガル対象研究成果に敷衍できるかどうかを、言語面と脳賦活面(fNIRSデータ使用)の両面から調査した。4視点から15研究を実施した結果、出生前から2言語接触開始の国際結婚家庭のバイリンガルは2言語ともブローカ野で経済的に処理できており、右脳はナラティブ時の構成力や想像力等に効果的に活用している事が判明した。また、研究ツールとしてのfNIRS機器にはデータ収集時の被験者の言語環境を敏感に反映する特性があることも判明し、脳イメージングデータはあくまで言語資料の副次的資料として取り扱う必要性が確認された。49名の早期バイリンガルから、言語流暢性タスク時と文化的認知葛藤タスク遂行時のfNIRS(機能的近赤外分光法)データを収集できた。更に英語ライティング・スピーキングデータも同じ被験者から収集できた。行動データとfNIRSデータの下分析及びライティングとスピーキングデータの書き起こしまで年度内に済ませることが出来た。今後詳しい分析を進める事となる。同じ被験者から3年間縦断的にデータを取る間に、転校や転居等による研究協力の非継続の可能性があるので、当初予定していた以上の数のイリンガル児童・生徒からの協力を得られた事は大きな成果であった。文化的認知葛藤タスクは18人のみを分析対象としており、分析作業が終了した。行動データ分析では、幼少の頃に英語圏に移り住んだ帰国生、出生時以降2言語接触を続けている早期バイリンガル達、日本語環境でずっと生まれ育った子供達の3群間に一切有意差は見いだせなかった。一方でfNIRSデータ結果は、出生時以降日英語の2言語に接し続けている早期バイリンガル達は「西洋脳」に近い賦活様態を示し、帰国生は日本語モノリンガルに似通った賦活様態を示していた。以上、言語流暢性タスクは3年間の縦断データにより発達段階を見るので、本年度は次年度以降のデータとの比較ができる状態にまで行動データとfNIRSデータの下処理を行う当初の計画通り進んだ。17名の早期バイリンガルから縦断データを収集できた。比較対象の為のデータも32名から収集でき、ほぼ前年度の被験者全員から予定通りのデータ収集を完了できた。全被験者からは言語流暢生タスク遂行中のfNIRS(機能的近赤外分光法)データに加えて、ナラティブ産出及びインタビュー形式のスピーキングデータとライティングデータも収集した。現在下分析が90%程完成している。17名の早期バイリンガルからは本研究開始前3年間も研究協力を得ていたので、既に縦断データとしては5年目となる為、単年度の個人内タスク比較でなく、個人内経時比較が2015年度のデータ収集時に容易に進められるように、これまでの膨大な蓄積データの整理に時間をかけて取り組んだ。言語流暢生タスク遂行時のfNIRSデータ下分析の再点検(ブローカ野及びその右脳相当部位と前額のチャンネルの確認とデータの標準化を含めた下分析計算の再点検)だけでなく、行動データや音声データの書き起こしの再点検、ライティングデータの文字起こしの再点検、各被験者の言語背景データの再点検を続行中である。また音声データによる流暢性分析と語彙分析は8割方の分析を完了できた。正確さ分析と、ライティングデータの正確さ・語彙分析及びTOWL-3マニュアルによるスコア作業が残っている。脳イメージング学会を始めとして国内外の学会で2013年度の収集データ分析結果を4度、単独・共同報告することもできた。特に世界応用言語学会では、本研究に関わる研究者によるシンポジウムを開催し日本発の研究成果を発表することができた。早期バイリンガル19名から縦断データを、比較対象群の23名からもデータ収集ができ、データ収集に関しては当初の計画通り進んだ。全被験者からは、言語流暢性タスク,認知葛藤タスクであるバイリンガル・ストループ・タスク,日英語でのインタビューの合計3タスク遂行中の行動データと脳賦活(fNIRS)データを収集した。更に、英語力のより正確な計測の為に英語ライティングデータ(脳賦活データは被験者の負担を考慮して収集せず)も収集した。データの整理及び各種データの下分析(書き起こし、ポーズ分析、行動データ等)は全て終え、流暢さと語彙分析を約8割終えることができた。本研究の目的は早期日英バイリンガルから縦断データを収集して、日本語環境で非社会言語である英語の発達メカニズムを言語的・神経心理言語学的に解明することであるが、3年間計画通りデータを小学校5年生から大人を対象に収集でき、下分析も順調に進んできた。当初の予定では4年目となる最終年度は3年間のデータをまとめて総括を行うことにしていたが、全被験者および保護者の承諾が得られたので、4年目も縦断データを継続収集する。本研究で常に収集しているナラティブ口頭データの一部を解析して、早期日英バイリンガルのナラティブと脳賦活様態を日本人英語学習者と比較して論文としてまとめることができた。これにより、本研究で収集中のナラティブデータも、年度末に行う総括の中で使える目処が立った点で収穫があった。計画通り、被験者から3年目のデータを収集でき、下分析も順調に進んでいる。2016年10月末に予定の全てのデータ収集を完了した。本プロジェクトは4年間であったが、予備段階として3年間データ収集を事前に続けていたので、合計7年間の縦断データを早期日英バイリンガルから収集できた。

最終年度は、言語流暢性タスク(VFT)・バイリンガルストループタスク・ナラティブタスク遂行中には同時にOMM-3000を用いてfNIRS(近赤外分光法)データを160ミリ秒毎に酸素化・脱酸素化・トータルヘモグロビン値としても収集した。加えて各被験者からはライティングデータも収集した。これまでの全被験者を3年以上継続データ収集できた縦断被験者とそれ以外の横断研究被験者に分けて、言語歴・対象タスクの一覧化とVFT生データの標準化まで進める事ができた。既に各年度データを使用した研究成果は国内外の学会発表や論文として公刊してきたが、同じ被験者からの長期縦断データを今後は個別に、或いはグループ化して特徴を言語面と脳賦活面の両面から発表する計画である。その前段階として、VFT脳賦活以外のデータ(ナラティブデータとインタビューデータの書き起こし・正確さ・流暢さ・語彙分析、ライティングデータの正確さ・流暢さ・語彙分析、認知的葛藤タスクの行動データと脳賦活データ)の下分析手順計画を作成中である。この大きなプロジェクトからこれまで得られた知見は、言語習得臨界期仮説をナラティブデータやコードスイッチ現象から検証したものから、日本人が英語を外国語として中学校で学習し始めて以降英語力向上につれてどのように脳賦活様態に変化がみられるのかを探った研究、東洋脳と西洋脳を国際結婚家庭児・帰国生・モノリンガル日本人対象に検証して研究等多岐にわたる。表象言語である日本語と英語を操る日英バイリンガルの言語使用が、アルファベット言語バイリンガル対象研究成果に敷衍できるかどうかを、言語面と脳賦活面(fNIRSデータ使用)の両面から調査した。4視点から15研究を実施した結果、出生前から2言語接触開始の国際結婚家庭のバイリンガルは2言語ともブローカ野で経済的に処理できており、右脳はナラティブ時の構成力や想像力等に効果的に活用している事が判明した。また、研究ツールとしてのfNIRS機器にはデータ収集時の被験者の言語環境を敏感に反映する特性があることも判明し、脳イメージングデータはあくまで言語資料の副次的資料として取り扱う必要性が確認された。各被験者の該当年度のデータは予定通り下分析を行えているが、前年度までの(本研究開始前に収集した)データの再点検にかなりの時間がさかれているので、「おおむね」予定どおりである。最終年度(4年目)は、過去3年間のデータをまとめあげる計画であったが、幸いにも4年目のデータ収集許諾が保護者・本人から得られたので4年間の縦断データを収集しながら4年間のまとめも行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。心理言語学各被験者より3年目の縦断データを収集する。同時に昨年度より開始した本研究開始以前に収集済のデータの精査を進める。3年間の縦断データの初年度のデータ収集を完了できたが、行動データとfNIRSデータ以外(ライティング・スピーキング)のデータ下分析に手間取り、本分析がやや予定より遅れ気味である。分担者の一名が、次年度の研究費との合算金額で最終年度分析用の消耗品購入するため。4年目の研究分担金と合算で、分析用消耗品購入。2年目は、初年度と同じ被験者から6月と9月にデータ収集を行う計画である。
腸管マクロファージの免疫恒常性維持への寄与とクローン病におけるその破綻機序の解明

正常マウス腸管M.にはMCP-1依存性CCR2陽性IL-10高産生型M.が存在し恒常性維持に関与していることを見出した。またIL-10欠損マウスの腸管M.では細菌貪食後の細胞内シグナル伝達の異常により炎症性サイトカインの過剰産生おこることを突き止めた。ヒトCrohn病においては腸管M.と粘膜NK細胞の相互作用が過剰なTh1シフトに関与していることを明らかとした。さらに、胆汁酸が膜型受容体TGR5を介してIL-12低産生型の樹状細胞を誘導することを発見した。IL-12低産生型の樹状細胞の誘導はCrohn病治療標的になりうると考えられる。(1)MCP-1依存性腸管マクロファージの恒常性維持における重要性:正常マウス腸管マクロファージはflow cytometryの解析から2つの分画に分かれ(LPマクロファージ-1、2)、MCP-1欠損マウスではLPマクロファージ-2分画の減少が認められた。このLPマクロファージ分画はIL-10高産生型であり、MCP-1欠損マウスではDSS腸炎誘発時にこのLPマクロファージ-2分画のホーミングが傷害されており腸炎が増悪することを突き止め、腸管マクロファージの新たな機能解析の結果として論文発表した(J Immunol. 2010 Mar 1 ; 184 (5) : 2671-6.)。(2)IL-10欠損マウスLPマクロファージにおけるIL-23過剰産生のメカニズム解明:IL-10KOマウスのマクロファージからのIL-23過剰産生にはPAMPsよりも腸内細菌刺激が重要であり、特に菌体を貪食したのちのSTAT1を含めたシグナル伝達が重要であることを突き止めた。現在英文誌に投稿中である。(3)Crohn病における腸管マクロファージの機能異常の解明と標的治療法の開発:クローン病腸管マクロファージがNK細胞からのIFNg産生に関与していること(Gastroenterology in revise)、TL1Aを産生しIL-23とsynergisticな作用によりIFNg産生を増強させること(Inflamm Bowel Dis. 2010Apr ; 16 (4) : 568-75)を明らかにした。このLPマクロファージ分画はLL-10高産生型であり、MCP-1欠損マウスではDSS腸炎誘発時にこのLPマクロファージ-2分画のホーミングが傷害されており腸炎が増悪することを突き止め、腸管マクロファージの新たな機能解析の結果として論文発表した(J Immunol.2010 Mar 1;184(5):2671-6.)。本研究成果は英文誌に論文として発表した(Clin Exp Immunol.2011Feb24)。(3)Crohn病における腸管マクロファージの機能異常の解明と標的治療法の開発:クローン病腸管マクロファージがNK細胞からのIFNg産生に関与していること(GastroenterologySep;139(3)2010 p882-92)、TL1Aを産生しIL-23とsynergisticな作用によりIFNg産生を増強させること(Inflamm Bowel Dis.2010Apr;16(4):568-75を明らかにした。1.MCP-1依存性腸管マクロファージの恒常性維持における重要性:正常マウス腸管マクロファージはflow cytometryの解析から2つの分画に分かれ(LPマクロファージー1、2)、MCP-1欠損マウスではLPマクロファージー2分画の減少が認められた。このLPマクロファージ分画はIL-10高産生型であり、MCP-1欠損マウスではDSS腸炎誘発時にこのLPマクロファージー2分画のホーミングが傷害されており腸炎が増悪することを突き止め、腸管マクロファージの新たな機能解析の結果として既に平成22年度に論文発表した(J Immunol.2010 Mar 1;184(5):2671-6.)。

さらに現在クローン病腸管マクロファージにおけるMCP-1の関与について解析を開始した。2.IL-10欠損マウスLPマクロファージにおけるIL-23過剰産生のメカニズム解明:IL-10KOマウスのマクロファージからのIL-23過剰産生にはPAMPsよりも腸内細菌刺激が重要であり、特に菌体を貧食したのちのSTAT1を含めたシグナル伝達が重要であることを突き止めた。本研究成果は英文誌に論文として発表した(Clin Exp Immunol.2011Apr;164(1):137-44.)。またマクロファージにおけるIL-12p40の転写制御にはNFIL3が重要であることを見出した(J Immunol.2011 Apr 15;186(8):4649-55.)。3.Crohn病における腸管マクロファージの機能異常の解明と標的治療法の開発:クローン病腸管マクロファージがNK細胞からのIFNg産生に関与していること(GastroenterologySep;139(3)2010p882-92)、TL1Aを産生しIL-23とsynergisticな作用によりIFNg産生を増強させること(InflammBowelDis.2010Apr;16(4):568-75)を明らかにした。さらに胆汁酸がTGR5を介してIL-12低産生型樹状細胞を誘導しうる(Immunology 2012 Jan 12.In press)ことも明らかにし、マクロファージや樹状細胞の機能制御がCrohn病の治療標的になりうる可能性を示した。
熟練理科教師による科学的探究型授業の板書機能分析とそれを生かした板書参考書の開発

若手教師は、経験豊かな教師の科学的探究型理科授業の板書を参考にし、板書の機能を学ぶ必要がある。しかし、教職員の年齢構成を見ると、ベテラン教師と言われる40代後半から50代前半の人数が多く、この中の有能な教師は、数年もすれば管理職の道を歩んだり、退職したりする。今のうちに経験豊かな教師の板書機能を分析し、若手教師がそれを参考にできるような形でまとめる必要があると考えた。本研究では、経験豊かな熟練教師8人、90板書を写真に記録し、その写真を、研究者や実践者のカンファレンスにより、板書機能ごとに次のような8つにカテゴリー化した。(1)テーマを設定する機能、(2)見通しを持たせる機能、(3)テーマを意識して考察する機能、(4)実験結果から結論を導く機能、(5)能力を育成する機能、(6)ものづくりを活性化する機能、(7)学習したことを生活に生かす機能、(8)日常的に言語能力を高める機能。さらに、のカテゴリー化した機能を授業の中で効果的に活用するために、カテゴリーごとに板書を行う際のポイント、熟練教師からのアドバイスを併せて記述し、「板書参考書」を作成した。若手教師は実際に授業を行う際、「板書参考書」の中から、使えそうな板書機能を選択し、板書のイメージを持ったり、指導上のポイントを押さえたりすることができるようになった。その結果、若手教師の授業は、科学的探究型理科授業に近付いた。本研究で開発した「板書参考書」には、結果的に、新学習指導要領に基づく授業を行う上で大切にしなければならないことが整理されることになった。そのため、「板書参考書」は、新学習指導要領に基づく授業を行う際にも大きく貢献できると考える。
腫瘍特異的ウイルスカプシド成分の合成による腫瘍特異的吸着リポソームの開発

ドラッグ・デリバリー・システムにおいて、効率良く癌細胞へ特異的に吸着するシステムを開発した。我々は、腫瘍細胞膜上のレセプターを介して腫瘍に特異的に吸着するが、ヒトに対しては低病原性であるシンドビスウイルスを分離し、腫瘍細胞レセプターと結合するウイルス蛋白を、シスプラチン含有リポソームへ修飾した。同リポソームは有意に腫瘍細胞を傷害していたが、正常細胞株である線維芽細胞では差がなかった。動物実験においても、有意な腫瘍抑制効果があった。以上から、今回開発したシンドビス蛋白で修飾したリポソームは、腫瘍特異的吸着リポソームとして癌治療へ応用可能であることが示唆された。低病原性ウイルスであるシンドビスウイルの腫瘍特異的吸着能を有するリガンドを融合したリボソームを開発するために,リポソームの組成,ウイルス蛋白の精製,細胞への吸着能評価をするマーカーの検討を行った。まず,リボソームの組成に関しては,ウイルス蛋白を混入できる許容性と,経時的,物理的安定性を持った組成を検討した。基本脂質は,細胞膜主成分であるphosphatidylcholine,Cholestero1として,さらに,L-α-dimyristoyl phosphatidic acid,sphingomyelin,phosphatidylserineを加えて検討した結果,phosphatidylserineが安定した性能を示した。次に,ウイルス蛋白の精製に関しては,最初の段階としてウイルス全構造蛋白をリポソームへ融合することとして,純度の高い蛋白の精製法を模索した。その結果,ウイルスを超遠心法濃度勾配濃縮し,GTNE Bufferで24時間浸潤後超音波破砕を行い,さらに,紫外線を30分間照射してウイルスの核酸を失活させる方法が最も効率的であった。最後に,マーカーとしてはリポソームの内水層へ内包するGFP蛋白やFITC-dextranと,リポソーム脂質内に標識するrhodamine脂質を検討した結果,吸着能評価にはrhodamine脂質を0.2mo1%添加すると有効であることが判明した。以上の結果から,rhodaminにて蛍光標識したリポソームと精製したウイルス全構造蛋白を融合処理して経時的安定性を確認し,さらに,脂質濃度0.2mMでリポソームを癌細胞株に添加培養したところ,蛍光観察にてウイルス蛋白と融合処理したリポソームがより多く吸着していることを確認できた。今後,各ウイルス構造蛋白のcDNAを作成して蛋白発現を行い特異的吸着能をコードする領域を同定し,さらに,多種の癌細胞株,また,正常細胞株を用いて吸着能の評価も行う予定である。低病原性ウイルスであるシンドビスウイルの腫瘍特異的吸着能を有するリガンドを融合したリポソームの吸着能の評価に加えて、内包物を細胞内移送するリボソームへ改良と評価法の検討を行った。まず、リボソームの組成は、脂質ヘウイルス蛋白を融合できる許容性と、内包率が良く経時的物理的安定性ある組成を検討した結果、phosphatidylcholine、Cholesterolとphosphatidylserineをモル比4:5:1の配合する条件が最適であった。ネガティブ染色を行い電子顕微鏡下で形態学的評価を行い、リボソーム表面にリガンド成分の融合を確認した。リガンド成分は、前年同様に、超遠心濃度勾配濃縮法にて、全エンベロープ蛋白を精製したが、同時に、吸着機能部位の同定のために、各構造蛋白(カプシド、E1、E2)のクローニングを行い、発現ベクターを作成した。最後に、リボソームの吸着能と内包物移送能の評価法は、蛍光標識を検討して、蛍光顕微鏡にて行った。吸着能評価にはリボソーム脂質表面へ、0.2mo1%rhodamine脂質、あるいわ、FITC脂質を添加すると有効であった。内包物移送の評価には、0.5mMrhodamin蛋白溶液、あるいは、5mMFITC-dextran溶液を内包すると有効であった。rhodamin標識は、感度は高いが、蛍光の特異性はFITC標識が高い傾向にあった。以上から、FITC-dextranを内包して、rhodamin脂質にて蛍光標識したリポソームヘリガンド蛋白を融合処理し、癌細胞株(口腔癌、肺癌、抗癌剤耐性株)と正常細胞株へ、脂質濃度0.2mMでリボソームを添加培養したところ、癌細胞株では、リガンド蛋白と融合処理したリボソームが特異的に吸着し内包物を移送していた。今後、特異的吸着能をコードするリガンド領域を同定と、抗癌剤の内包法を検討する。本研究では、シンドビスウイル(SIN)のカプシドとエンベロープをハイブリッド化した腫瘍特異的リポソームを開発し、ドラッグ・デリバリー・システムとしての可能性を検討し、報告してきた。今年度は、前年度に引き続き、本開発ハイブリッド型リポソームがさらに多くの癌細胞株(口腔癌、肺癌、抗癌剤耐性株)へ特異的に吸着することを確認した。

次に、抗癌剤(シスプラチン)を内封して細胞傷害性試験を行った。すなわち、SIN付加ありシスプラチン内包リポソーム(SIN Liposome Cisplatin)、SIN付加なしシスプラチン内包リポソーム(Liposome Cisplatin)、SIN付加ありの生食内包リポソーム(SIN Liposome NS)、さらに、SIN付加なしの生食内包リポソーム(Liposome NS)の4種類のリポソームを培養癌細胞株に添加したところ、SIN Liposome Cisplatinで有意に細胞傷害性が高かった。さらに、in vivoにおける腫瘍抑制効果を肺癌細胞株(RERF-LC-AI)を移植したマウスに同リポソームを頸静脈投与にて行った。その結果、SIN Liposome Cisplatinでは有意に腫瘍抑制が見られた。Liposome Cisplatin、SIN Liposome NSでは有意差がなかった。以上より、SIN成分による傷害性はないこと、腫瘍抑制能がSIN自身によるものでなくSINによりシスプラチンが特異的に腫瘍へ集積したためであるこが確認された。これらの結果は、腫瘍特異的吸着するSINの機能をリポソームへ付加する技術、抗癌剤を含有して効果を増強する技術、また、血中投与しても効果がある腫瘍特異的リポソームを作製するシステムを構築できたことを示すものである。
日本列島近辺のサイレント/スロー・ア-スクエイクの検出

1950年代から1960年代にかけて、千島から三陸沖にかけてM8クラスの巨大地震が続発した。しかし、1968年M_w8.2の十勝沖地震を最後に、巨大地震は三陸以南には拡大しなかった。それには、次の3つの可能性がある。(1)三陸以南でそのうち巨大地震が発生する。(2)三陸以南では巨大地震は発生しない。(3)三陸以南では大スロー・ア-スクエイクが発生していたが気がつかなかった。1992年7月18日17時36分(時間はJST)、三陸はるか東方沖、日本海溝近くで、気象庁マグニチュード6.9の地震が発生したこのとき、地震直後から、江刺や宮古(ともに岩手県)観測点の地殻変動記録に、時定数約1日のポストサイスミックな準静的歪ステップが明瞭に見られた。それによると、この地震は、M7.7に対応するモーメントを解放した、時定数が半日から1日の超スロー・ア-スクエイクであることが本研究によって明らかにされた。これは世界でも初めての大スロー・ア-スクエイクの発見であった。この発見によって、三陸以南のプレート沈み込み様式が、ゆっくりと絶間なく沈み込むクリープ状ではなく、間欠的な非地震性のすべりが卓越する可能性が強まって来た。沈み込み帯のダイナミクス研究の新しい展望が開けて来た。地震予知の面から言うと、スロー・ア-スクエイクの発生様式は、プレート境界の動的境界条件を左右し、日本列島の「地殻内応力天気図」に大きな影響を与えるので重要である。1992年7月18日17時36分、岩手県沖でマグニチュード6.9の地震が発生した.この時の江刺の伸縮計記録を、ベイズ方による潮汐解析プログラムBAYTAP-G(e.g.,Ishiguro and Tamura,1985)にかけ、地球潮汐と大気圧の影響を効果的に取り除くと、地震直後から、振幅約4x10^<**>(-8)、時定数約1日の準静的歪ステップが明瞭に見られた.宮古(東北大学)の伸縮計記録も、振幅は約1.5x10^<**>(-7)で江刺より約4倍大きいが、江刺とそっくりの歪波形をしている.この事実から、歪の準静的ステップが震源そのものにおける現象であり、岩手県沖地震の正体が超スロー・アースクエイクであることが明らかになった.「準静的歪ステップの震源域は、18日の地震の余震域かそれに隣接するプレート境界面上のスベリである」と「点震源」の2つの仮定のもと、江刺と宮古の歪ステップにMatsu'ura and Hasegawa(1987)のインバージョン法を適用すると、予備的な結果であるが、メカニズムは地震とほぼ同じ低角逆断層で、解放されたモーメントは4x10^<**>20 Nm(M7.7)の地震に対応)と見積られた.暫定的な解は、北緯39.5度、東経144.0度、深さ10km、走向N195度E、傾き2度、ズレの角度83度である.この超スロー・アースクエイクも含めて、三陸沖のプレート間カップリングは津波地震も含めて3割くらいになることが分かった.この超スロー・アースクエイクが、何故、明治三陸津波地震の様に巨大な津波地震に拡大しなかったかは不明だが、日本海溝における津波地震の長期確率予測にとって重要な結果である.1992年度には、1992年7月18日のMJ6.9の三陸沖地震が、時定数約1日の、M7.7に対応するモーメントを解放する超スロー・アースクエイクであることを明らかにした。

同時に、国立天文台水沢観測センターの江刺のボアホール歪計や、防災科学技術研の八郷のボアホール伸縮計記録から、1989年11月2日のMJ7.1三陸沖地震が、1992年の地震を上回る大スロー・アースクエイクである可能性を示唆した。筆者が解析した記録ではS/Nが悪かったが、1993年の秋の地震学会では、東北大学の三浦・他によって、1989年の三陸沖地震が、1992年の地震を上回る、時定数約5日、M8に匹敵する巨大超スロー・アースクエイクであることを明瞭に示す解析結果が発表され、我々の示唆の正しさが裏づけられた。1993年度には、防災科学技術研のデータを中心に、1992年7月の記録を解析した所、1992年の三陸沖の超スロー・アースクエイクが発生したのと同時期に、関東一円で地殻変動同時異常があり、南関東直下深さ約100kmで、サイレント・アースクエイクが発生していた可能性があることが分かった。これについては、現在も解析が進行中である。
アダプター分子BCAPによる発がん抑制機構の機序解明

フォスファチジルイノシトール3キナーゼに結合する分子として単離されたアダプター分子BCAPの遺伝子欠損マウスでは、脾臓成熟B細胞の細胞死に対する感受性が亢進している。Rel/NF-κBファミリーの構成員であるc-Relの選択的減少を一因とする転写因子NF-κBの活性化障害が、その背景に存在することをこれまでに明らかにしてきた。NF-κBはアポトーシスや細胞周期関連分子に加えて、癌転移に密接に関連する一連の分子を標的として含み、発現誘導にかかわっている。したがって、細胞の恒常性維持機構の分子論的理解の推進ひいてはがん治療の確立を念頭においた場合、NF-κB活性を過不足無く適度なレンジに規定するメカニズムを解明し、人為的に制御することは必要不可欠といえる。本研究では、BCAPとNF-κBの機能的・物理的連関をホメオスターシス維持の主軸と捉え、その分子基盤を明らかにするために、BCAPの各機能ドメインに結合する分子を酵母two-hybrid法でスクリーニングした。クローニングされた複数の分子の中の一つ、BB1(BCAP Binder 1)については、RNA干渉を用いたノックダウン実験で、細胞増殖およびNF-κBの活性化に関与することが判明した。以上からBCAPはBB1との結合を通して、細胞表面の分子イベントを転写因子NF-κBの活性化へと変換する過程に、ひいては発がんの制御に寄与していることが示唆された。
ミトコンドリアによる虚血性神経細胞死調節機構と脳保護法の開発

これまでの研究により、短時間(30分)の無酸素無糖培養(OGD)後にはミトコンドリア膜電位が過分極し、長時間では膜電位は脱分極することを示してきた。さらにこの膜電位とapoptosisおよびnecrosisの死の形態に関連があることを示してきた。平成17年および18年はこれまでの結果を受けて、ミトコンドリアによる細胞死の調節機構を細胞内Ca^<++>濃度上昇抑制作用、およびsignaling pathwayであり、apoptosisの調節機構を持つAktのリン酸化に注目し、研究を進めた。1ミトコンドリアの細胞内Ca^<++>緩衝作用実験モデルは、30分120分のOGDを負荷した培養細胞を用い、グルタミン酸を負荷することにより細胞内Ca^<++>濃度を上昇させ、その際のミトコンドリア内Ca^<++>濃度を同時にモニターした。その結果、30分OGDの細胞では、細胞内Ca^<++>濃度は、ピークに達した後速やかに減少した。同時に測定したミトコンドリアCa^<++>濃度は上昇を続けた。OGDを与えていない細胞と比較してミトコンドリアCa^<++>緩衝作用が強いことが示された。一方、120分OGDでは、グルタミン酸負荷による細胞内Ca^<++>濃度上昇も少なく、ミトコンドリアCa^<++>濃度上昇も少なかった。同時に評価したミトコンドリア膜電位は30分OGDでは他の群と比較して高く(過分極)、120分OGDでは低かった。このことより、30分OGDでのミトコンドリア膜電位の過分極は細胞内Ca^<++>濃度上昇を緩衝する作用をもたらしており、短時間虚血後に見られる虚血耐性(ischemic preconditioning)との関係が示唆された。2 0GD後のAktリン酸化これまでの研究により、短時間(30分)の無酸素無糖培養(OGD)後にはミトコンドリア膜電位が過分極し、長時間では膜電位は脱分極することを示してきた。2 0GD後のAktリン酸化虚血に伴う神経細胞死の際、細胞内Ca^<++>濃度が異常に上昇することが観察され、これが、急性の神経細胞死(necrosis)と、緩徐に起こるapotosisの両者の原因となると考えられている。ミトコンドリアはこのCa^<++>の異常な上昇を緩衝するための細胞内小器官であると考えられており、細胞内Ca^<++>の上昇はミトコンドリアの機能不全も原因のひとつと考えられる。本年度は、ミトコンドリアと細胞質の間のCa^<++>の動きを測定する実験のセットアップを行った。高感度CCDカメラを導入し、早い動きのCa^<++>の変化をとらえた。細胞内Ca^<++>は、Ca^<++>indicatorであるFluo-3にて、ミトコンドリア内のCa^<++>は、Rhod-2にて蛍光画像として描出した。ionomycinにて細胞内Ca^<++>を上昇させ、この際のミトコンドリアのCa^<++>と細胞内Ca^<++>の動態を観察した。この研究は現在進行中であり、来年度も引き続き実験を進行させていく。また、細胞内セコンドメッセンジャーであるPhosphokinaseであるAktがエネルギー状態を感知し、ミトコンドリアによるapoptosisの調節機構に働きかけているという報告がある。そこで、これまでの無酸素無糖培養(OGD)モデルを用いてAKtのリン酸化を分析した。その結果、短時間のapoptosisを起こす30分のOGD後では、AKtがリン酸化されることが観察された。

本研究結果は、本年4月に開催されるミトコンドリアの国際シンポジウムKeystone symposium "Metabotolomics : From Bioenergitics to Apoptosis"にて発表される。これまで当研究室では、短時間(30分)の無酸素無糖培養(OGD)後にはミトコンドリア膜電位が過分極し、長時間では膜電位は脱分極することを示してきた。さらにこの膜電位とapoptosisおよびnecrosisの死の形態に関連があることが示されてきた。ミトコンドリアの細胞内Ca^<++>濃度上昇抑制作用は膜電位に依存する可能性があるため、このモデルを用いて、OGD後のミトコンドリアの細胞内Ca^<++>緩衝作用を検討した。実験モデルは、30分120分のOGDを負荷した培養細胞を用い、グルタミン酸を負荷することにより細胞内Ca^<++>濃度を上昇させ、その際のミトコンドリア内Ca^<++>濃度を同時にモニターした。その結果、30分OGDの細胞では、細胞内Ca^<++>濃度は、ピークに達した後速やかに減少した。同時に測定したミトコンドリアCa^<++>濃度は上昇を続けた。OGDを与えていない細胞と比較してミトコンドリアCa^<++>緩衝作用が強いことが示された。一方、120分OGDでは、グルタミン酸負荷による細胞内Ca^<++>濃度上昇も少なく、ミトコンドリアCa^<++>濃度上昇も少なかった。同時に評価したミトコンドリア膜電位は30分OGDでは他の群と比較して高く(過分極)、120分OGDでは低かった。このことより、30分OGDでのミトコンドリア膜電位の過分極は細胞内Ca^<++>濃度上昇を緩衝する作用をもたらしており、短時間虚血後に見られる虚血耐性(ischemic preconditioning)との関係が示唆された。
偏光レーザーによるガドリニウムの同位体分離

ガドリニウム(Gd)は中性子吸収断面が大きいため、原子力分野では可燃性毒物として有用な元素である。Gdは7個の同位体があり、その中で^<157>Gdの中性子吸収断面が特に大きく、これを濃縮することにより原子炉燃料の利用率(燃焼率)を増大させることができる。Gdのレーザー同位体分離を考えた場合、同位体シフトを用いる方式は困難であり、偏光レーザーを用いた手法が適当であると考えられる。しかし、原子蒸気発生用電子ビーム銃には強力な磁石が使用されており、上述の偏光レーザーを用いる方式は原理的に、磁場によって選択性が低下することが予想されている。したがって、実際、Gd等のレーザー同位体分離を考えた場合、レーザー照射領域にかかる磁場がどの程度許されるのか検討しておくことは重要なことである。以下に本研究で得られて成果を述べる。1.レーザーを用いた同位体分離の手法により、実験室レベルでは非常に高い選択性が得られた。2.磁場中における同位体分離実験から、選択性の低下が観測された。3.磁場強度、磁場の相対的角度、レーザーの遅延時間などを変化させて、分離実験を行い、選択性を測定した結果、開発した計算コードによる数値解析結果と非常によく一致した。4.計算コードおよび実験で、パルス幅5nsのレーザーを用いた場合、20mTの磁場によりほぼ完全に選択性が喪失することが示された。このことは、銅蒸気レーザー励起色素レーザーのようなパルス幅が50ns程度の場合には10分の1の2mTの磁場で選択性が喪失することを示すものである。原子法レーザー同位体分離では、原子蒸気に共鳴するレーザー孝を照射し、特定の同位体を選択的に励起、電離した後、イオンを電界等で回収する。選択励起の手法としては、同位体による吸収波長のわずかな違い(同位体シフト)を利用する方法が一般的であるが、同位体シフトが極めて小さい場合や、超微細構造によるスペクトル広がりが、他の同位体の吸収線と重複しているような場合には、レーザーの偏光特性を利用する方式が有効である。本研究では、この方式を用いたガドリニウム(Gd)やジルコニウム(Zr)のレーザー同位体分離に着目し、達成可能な同位体選択性を明らかにすることを目的とし、以下のことを実施した。(1)計算シミュレーションコードの整備選択性に対する磁場の影響を調べるために作製した、磁場の影響下での励起ダイナミックス計算コードを基本とし、レーザーのパルス波形や原子の各エネルギー準位のランデのg因子を実在の原子に即した形で計算できるコードを作成した。検討の結果、パルス幅50ns程度のレーザーに対し、Gdの場合、磁場強度が23ガウス程度で選択性が著しく低下すること、励起準位の1つでも大きいg因子をもてば、選択性が低下する事などが明らかになった。(2)磁場の影響下での同位体分離実験(1)の予測を確認するために、Gdのレーザー同位体分離実験の準備を行った。真空容器中で発生させたGd原子ビームに3台の直線偏光パルス色素レーザーを照射し、生成したイオンを質量分析する。レーザー照射領域にヘルムホルツコイルを設置し、磁場を印加する。原子法レーザー同位体分離では、原子蒸気に共鳴するレーザー光を照射し、特定の同位体を選択的に励起、電離した後、イオンを電界等で回収する。

本研究では、この方式を用いたガドリニウム(Gd)やジルコニウム(Zr)のレーザー同位体分離に着目し、達成可能な同位体選択性を明らかにすることを目的とし、以下のことを実施した。選択性に対する磁場の影響を調べるために作製した、磁場の影響下でのレーザー励起ダイナミックスを計算するコードによれば、非常に弱い磁場中でも同位体選択性に大きな影響が現れるとの予測を確かめるために、磁場中でのGdの同位体分離実験を実施した。QスイッチYAGレーザーの第2高調波をポンプ光とした3台のパルス発振色素レーザを用いて、真空中で発生させたGd原子蒸気に照射し、生成した同位体イオンの質量スペクトルを調べた。その結果以下のようなことが明らかになった。(1)磁場なしではほぼ完全に奇数同位体のみを選択的に電離できる。(2)レーザーパルス間隔あるいは磁場強度の変化に対して、選択性が周期的に変化する。(3)弱い磁場に対しても、選択性は変化し、本実験の場合(レーザーパルス幅:6ns)20gauss程度の磁場でまったく選択性がなくなる。これは50nsのパルス幅では23gaussに相当する。これらのことは、開発した計算コードを用いて解析した結果と定量的に非常によく一致した。計算結果の妥当性が確かめられ、実用装置設計のための知見が得られた。
科学能力とコミュニケーシヨン能力育成のための教育および教育支援の研究

グローバル社会で活躍できる人材の育成を目的として、「生きた学び」を現場の授業に浸透させるための教具・教材および教育支援システムの開発を行った。理論と実践を融合した教材・教具を開発し、研究チームと教員間など関係性の構築と情報の共有を目的とした研修プログラム、教育改革事業を企画し、1つの教育支援システムを提案した。さらに、研究成果を活用した公開シンポジウム、テレビ番組、教科書、教具などの企画・監修・制作を通して、「生きた学び」の教育観を啓発していった。グローバル社会で活躍できる人材を育成する「生きた学び」の開発を目標に,初年度は「体験型授業」を1つのキーワードに活動を展開した。活動内容は大きく分けて,「教材・教具の開発」と「教育支援システムの構築」に分けられる。「教材・教具の開発」における教材・教具は,授業での効果的な活用法の研究とともに進められ,具体的な授業計画と併せて開発を進めた。その成果は本学付属の教員を対象とする教員研修会などに随時取り入れていった。開発された教具の中には,NHKの教育番組や国内外での講演等により情報発信されたものも多い。また,東海大学の付属中・高生を対象に実施した「学園オリンピック」での体験的なプロジェクト学習課題を開発・実施し,その成果を論文として発表した。活動のもう1つの柱である「教育支援システムの構築」は,上記の教材・教具や授業計画を現場での実践に効果的に反映させることを目標としており,教育支援者(本研究チーム)がどのような関わり方をするのが効果的であるかを研究し,具現化する活動である。その一環として,本学付属仰星高校・中等部(大阪)において,研修内容を同校教科内で共有する「学校研修」を4回実施した。また,付属第五高校(福岡)では,同校と地域の教育連携活動を支援し,地域の教育づくりも視野に入れた教育改革に取り組んだ。これらの付属校と連携して開発された授業は,それぞれ11月20日と10月29日に公開授業として実施された。一連の取り組みを通し,道具(数学教具、理科実験、英語教材の作成等)を媒介として,各教科内の教員の関係性が徐々に構築されていく過程がみられた。また,各学校で教員全体が教育理念を具体的なイメージとして共有するための支援者のあり方,組織的・継続的な取り組みのための学校のシステム上の問題点,管理職の果たすべき役割等について,次年度に研究チームが取り組むべき課題を明確にできた。「教材・教具の活用」に関する研究の一環として,数学では,「普段の授業で活用する教材・教具の開発」および「中学生・高校生がグループ活動として取り組むプロジェクト学習課題の開発」に取り組み,これらについての実践面での研究も行われた。プロジェクト学習課題については,多面体に関する最新の研究成果を踏まえた課題や教具などの開発が行われ,成果の1つを論文にまとめた。理科では,生徒が主体的に学びにかかわれる教具を多数開発した。この開発は、生徒や教師にとって,自身の実験開発のモデルとなるので,教師,生徒が知識だけでなく,新しい工夫のしかたを学ぶことにつながった。教材・教具や授業計画等を現場に還元し,実用化するための「教育支援システム構築」という課題に関しては,個の研鑽を目的とする個人教員研修会(数学・理科・英語)う実施校における各教科(数学・理科・英語)の教員全員が参加する教員研修会(2校で実施),研修会の成果を活用した地域連携教育改革プロジェクト(2校)を実施した。研修会およびプロジェクトを通して,平成23年度は、1)各学科の教員が全員で1つの授業をつくることを通して,教員間の関係性を強化するとともに教育改革に対する教員全員の士気を高める;2)地域(福岡県宗像市)の教育機関および企業と協力して地域の住民のためのサイエンス・イベントを開催し,学びの喜びを共有する,という経験をすることができた。サイエンス・イベントは宗像市長が大会委員長を務め,当研究組織メンバーの支援のもと,付属第五高校(福岡県)が中心となって運営された。期間中3000人近くの来場者があり,地域の人材の育成にも寄与するものとなった。また,当研究組織メンバーは,3月には石巻で被災地支援の実験ショーなどを行った。平成24年度は、個の研修、教科教員全体の研修、学校主催の教育改革事業を有機的に関係づけながら、教育支援システムを確立していった。学校全体の教育の質の向上、そして教員の教育改革に対する意識及び地域と連携した教育づくりを実行する社会力の向上をめざし、理論に裏打ちされた「深い学び」が起こる教育を開発し、その教育を実践していく教員のための研修システム及び教育改革イベントの企画・運営を行ってきた。具体的な成果としては、1.教育支援システムを基盤とした教育改革事業の実践と分析:数学・理科・英語の3教科について、これまで研究・開発を行った教育の実践および分析による研究成果を活かし、また研究対象校の地域にねざした教育を推進していくために、対外的な公開授業及びワークショップ(英語)を開催した。