hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタボリックシンドロームによる身体活動低下へのマクロファージ走化と分化の関与

その結果、M1型マクロファージへの分化誘導は抑制されなかったが、このLy処理されたM1型マクロファージ培養上清によって、筋の再生抑制は消失した。この作用は、M1型マクロファージ由来のTNF-alpha産生が、Ly処理によって抑制を受けたためである可能性が示された。再生骨格筋細胞の接着性への影響は観察されなかった。以上のことから、M1型マクロファージの増加が、運動後の骨格筋再構築を遅延させ、その結果、運動の習慣的継続が困難になってしまう可能性が示唆された。また、本年度は、最終年度として、積極的に成果の公表活動として、国内外の学会発表を(昨年度掲載された研究論文の内容を中心に)実施した。さらに、専門の研究会での教育講演も実現できた。また、高大連携事業を通じて高校生へスポーツ科学研究の重要性とおもしろさを伝える中で、研究成果の意義を公開した。現在、さらなる研究成果の論文執筆の途中でもある。本研究期間全体を通じて、マクロファージの走化性の可視化に成功し、この手法で損傷筋へのマクロファージ走化性におよぼすM1/M2分化の影響を明らかにした。さらに、損傷骨格筋細胞から流出する分子が正常骨格筋細胞に認識され、ケモカイン産生を促し、そこへ向かってマクロファージ細胞が走化性を発揮することが明らかとなった。走化性因子の作用から、運動後の休養期間等を検討する一つの指針作成に貢献する知見が得られたものと考える。運動免疫学動物実験レベルでの検討を予定しており、今回、これまでの培養マクロファージ細胞からマウス単離脾臓マクロファージへの実験材料の移行を試みたが、現在までその試みは十分満足のいくものとなっていない状況である。すなわち、培養細胞とマウスから単離した初代培養細胞とでは、その細胞サイズに大きな隔たりがあり、細胞走化性測定装置を用いた初代培養細胞走化実験が、現状の装置では困難を伴うことが明らかとなった。現在、装置の改良、もしくは実験方法の一部変更が必要かどうか検討中のため、若干の遅れが生じている。本年度予定していた実験計画は、順調に進み、現在までに、ほぼ仮説していた研究成果を得ることができている。また、解析方法の確立もほぼ達成できたことから、その結果を国際誌へ投稿し、論文掲載が決定している。初年度としては、おおむね順調に進展しているものと思われる。研究の遅れを解消するために、細胞走化性測定装置の改良については、これまで使用してきた6マイクロメートル幅のチップをさらに狭くしたチップの使用(4マイクロメートル幅)を検討している。それ以下のサイズについては今のところ改良が困難な状況である。そのための2段階目の対策として、申請時に提案した、実験プロトコルの見直し、および研究手法の変更を検討している。すなわち、走化性の評価については、培養細胞を用いたin vitroモデルに限定し、動物実験は組織学的手法で走化性(浸潤)を評価する2本立てで研究を継続する方策である。メタボリックシンドロームの原因の1つである「運動不足」を解消することは、重要課題であるが、実践できない国民も多い。運動免疫学の立場から、本研究では、近年、肥満がもたらす慢性炎症性疾患の原因であるマクロファージ表現型M1型の増加が「運動不足」を引き起こす重要な要因である、と仮説し、その妥当性を今後も検証する。予定している研究計画にしたがって、損傷筋組織でのM1
光合成水素発酵バイオリアクターを用いた廃水からのエネルギー生産に関する研究

本研究では,下降流スポンジ懸垂(DHS)リアクターを応用することで,「廃水処理」と「水素(クリーンエネルギー)生産」を同時に行う新規の光合成水素発酵廃水処理バイオリアクターを開発した.その結果, COD容積負荷10kgCOD/m^3/d(流入基質濃度2500mgCOD/l, HRT4時間)の条件下において,水素収率8.83x10^<-4> mol-H_2/mol-glucoseを達成した.本研究では,下降流スポンジ懸垂(DHS)リアクターを応用することで,「廃水処理」と「水素(クリーンエネルギー)生産」を同時に行う新規の光合成水素発酵廃水処理バイオリアクターを開発した.その結果, COD容積負荷10kgCOD/m^3/d(流入基質濃度2500mgCOD/l, HRT4時間)の条件下において,水素収率8.83x10^<-4> mol-H_2/mol-glucoseを達成した.本研究の目的は、下降流懸垂スポンジ(Down-flow Hanging Sponge : DHS)リアクターを応用することで、「廃水処理」と「クリーンエネルギー(水素ガス)の生産」を同時に行う新規の光合成水素発酵廃水処理バイオリアクターを開発することである。平成22年度は、平成22年11月頃に実験装置の設計と発注を行い、平成23年1月より実験装置の試運転(通水試験による水漏れ点検、外気(空気)を遮断させる必要があるので気密性の確認)を実施し、1月中旬より連続実験を開始した。DHSリアクターは高さ700mmとし、リアクターの鉛直方向に微生物保持担体である三角柱ポリウレタンスポンジ(20mm×20mm)を24個(スポンジ総容積96cm^3)貼りつけた構造とした。また、リアクターは25°Cの恒温室に設置し、照度70008000luxの蛍光灯によりスポンジ貼付け部全体を照射した。リアクター内部は定期的にアルゴンガスを充填し嫌気条件を保持した。実験開始時には、下水処理場の嫌気性消化汚泥をスポンジ担体に植種した(汚泥濃度:12.16g-VSS/L、汚泥量1.09g-VSS)。連続実験に供した人工廃水はグルコースを主成分とし、実験開始から35日目(PhaseI)までは、流入基質CODを500mg-COD/L、HRTを24時間、スポンジ容積基準のCOD容積負荷を0.5kg-COD/m^3-sponge/day、35日目以降(PhaseII)は流入基質CODを2500mg-COD/L、HRTを6.4時間、COD容積負荷を10kg-COD/m^3-sponge/dayとした。その結果、PhaseIIにおいて、水素生成速度0.0092mmol/m^3-sponge/h、水素収率8.83x10^<-4>mol-H_2/mol-glucoseとなった。これらは、光合成細菌の純菌培養液を使用した研究と比較し、1/100程度の値である。本研究では、下水処理場からの消化汚泥を植種源としており、光合成細菌の菌体量に大きな差があったためと推察された。また、実験後期には生成ガス中のCO_2とメタン濃度の上昇が確認されたことより、生成した水素が水素資化性メタン生成菌に消費されたと考えられた。これらより次年度は、水素生成菌を優先化するため、基質条件、光強度および光波長別のバッチ実験を実施し最適な光合成水素発酵条件を追求する予定である。本研究は、光合成水素発酵の反応槽にDHSリアクターを適用し、排水処理分野における消費エネルギーの削減と水素エネルギーとしての回収を同時に行う新規の光合成水素発酵廃水処理バイオリアクターを開発することを目的とし実施した。平成23年度は、昨年度から実施しているDHSリアクターの連続実験を継続し、同時に基質条件、光強度および光波長別のバッチ実験を実施し最適な運転条件を追求した。また、昨年度から継続運転しているDHSリアクターは第二世代型担体を使用しているが、今年度から新たに第一世代型担体を適用したリアクターを新規に立ち上げ実験を行った。実験条件の一番の変更点は、昨年度までは一般的に室内灯として用いられている光波長430630nmの蛍光灯を光源として使用していたが、今年度からは光波長590nmの黄色蛍光灯を使用した。連続実験における水素生成収率は、既往の研究と比べて100分の1程度しか得られなかった。既往の研究では、光合成細菌の純菌培養液を用いているが、本研究では消化汚泥を植種源としたため、元々の光合成細菌の菌体量が少ない、または、生成した水素ガスが系内の水素資化性メタン生成菌に消費されたことが(実際に高濃度のメタン濃度を観測)、効率的な水素ガス回収に至らない原因として考えられた。しかしながら、系内にてCODの除去が確認されていること、そしてスポンジ担体内外面の汚泥が紅色に変色し増殖したことが確認されたことから、光合成水素生成菌として報告されている紅色細菌の増殖と集積には成功した。バッチ実験では、中温消化汚泥を用い、基質を酢酸系とグルコース系の2条件に設定し、反応槽側面から光波長580nmの光を照射し実験を実施した。培養温度を30°Cに設定したことでメタン生成菌の活性を抑制することに成功し、酢酸基質の条件においてバイオガス生成に優位な結果を得たことで、連続実験の基質条件に反映することができた。
条件不利市街地における住環境の持続と地域再生ビジョンに関する研究

本研究では、2つの研究対象地域において、住環境の持続と地域再生ビジョンというテーマを設定し、市街地の実態調査と居住者への調査等から、それぞれの市街地に固有の変化を把握した。この変化は、中心市街地の社会的位置づけが徐々に低下している実態を示しており、都市中心部における活力という観点だけでなく、コミュニティや居住環境の持続という観点からも、空洞化が進みつつある状況が明らかになった。また、プロジェクトによる地域再生フィールドの展開可能性について、活動実態の把握と関連主体へのヒアリング調査をもとに、地域ごとに複数の展開手法を抽出した。本研究は、「条件不利市街地における住環境の持続と地域再生ビジョン」というテーマに関して、「周辺地域を含んだ広域メカニズムの中での包括的な再生手法」と、「インターフェイスとフィールドの両面でまちづくりの多様な担い手を結集するプラットフォームを形成するプロセスデザインの方法論」の二つの課題に対して、市街地における物理的環境、社会的環境の関係分析と、対象市街地を含む広域における分野毎の地域施策と地域主体の取り組みの相互作用の分析等を通じて、地域再生の多様な担い手に対応したシステムの構築と、これに関連するデータベースの応用可能性を高めるための技術開発、プロジェクト支援手法の考察等を行い、地域再生フィールドとビジョンの確立に資する知見を得ることを目的とする。今年度は、具体的には以下の3点を中心課題として研究を実施した。1)広島県尾道市、長野県飯山市の2つの研究対象地域における「条件不利」の具体的要素を整理し、対象となる「市街地」と「広域」の範囲の確定作業を行った。2)ヒアリング調査、各種データ・資料調査、現地での目視調査を通じて、対象市街地における物理的環境と社会的環境に関する実態把握を行った。3)上記実態調査の結果を踏まえ、対象市街地を含む広域における都市政策、分野毎の地域施策と地域主体の取り組みの関係性と相互作用の1次分析を行った。本年度は、広島県尾道市、長野県飯山市の2つの研究対象地域における分野毎の地域施策と地域主体の取り組みの相互作用の分析を行い、地域再生の多様な担い手に対応した「地域資源・課題」の整理と、各地域で進められているプロジェクト支援手法の考察を行った。具体的には、本年度前半に、昨年度の分析結果や技術・手法に関する整理の結果を用いて、2つの地域における活動主体(計1020組織)に対してヒアリング調査と意見交換を実施した。合わせて、この2地域の比較対象となる他地域の事例調査を実施した。次に、ヒアリング調査と意見交換で出たアイディア・論点を起点として、地域プロジェクトや地域再生のフィールドを支援する方法に関するディスカッションを行った。ディスカッションは1つの対象地域につき、2回開催した。これと合わせて、前年度の調査結果と、ヒアリング、ディスカッションで得られた結果を基に、対象市街地における追加調査を実施した。この調査では、尾道市では空き家の実態とその活用にまつわる各コミュニティの動き、飯山市では各集落の地域運営に関する実態にテーマを絞り実施した。最後に、これら一連の調査結果から、地域再生フィールドとビジョンの確立に向けた考察と知見のまとめを行った。
超短時間麻酔薬曝露モデルによる成体の認知記憶障害の検討

吸入麻酔後に生じる術後認知障害は,手術後の生存率と生活の質に悪影響を及ぼすことが知られている。本研究では5分間という超短時間の吸入麻酔薬曝露モデルを作成し、遠隔期の文脈的記憶学習障害を生じ、また海馬におけるシナプス可塑性(長期増強現象)が抑制され、その基盤として知られているGluA1サブユニットを含むAMPA受容体のシナプス後膜への挿入現象が抑制されていることを発見した。今回の知見が、臨床上の吸入麻酔薬の使用法に与えるインパクトはきわめて大きく、吸入麻酔薬の安全な使用のために、投与濃度などの使用法と遠隔期の認知記憶能の変化についての臨床研究につなげていく必要がある。平成26年度は,「成体ラットに対する吸入麻酔薬の曝露は,たとえ短時間であっても海馬および海馬依存性記憶学習を障害しうる」という仮説に基づき,810週齢の成体ラット(雄性,Sprague-Dawley系統)を用いて,曝露時間を5分間とする超短時間の吸入麻酔薬(イソフルランおよびセボフルラン)曝露モデルを作成し,行動学的実験,電気生理学的実験,生化学的実験を行って検証した.若年成体雄性ラットに対する5分間の3.6%セボフルランによる全身麻酔は,遠隔期(7日後)に可逆的な海馬依存性記憶学習の障害を生じた.また,5分間の麻酔後の動脈血ガス分析では,pH,酸素濃度,二酸化炭素濃度は著しい変化は示さなかった.7日目には海馬記憶学習の障害と一致して,海馬SC/CA1におけるLTPの抑制が生じていた.海馬SC/CA1シナプスにおけるGluA1含有AMPA型グルタミン酸受容体の膜への挿入を検証したところ,同様にシナプトソーム分画のGluA1が増加していた.加えて文脈的学習後のシナプトソーム分画のGluA1の増加率が減少しており,シナプスにおけるGluA1含有AMPARの増加によって,シナプス後膜への挿入が抑制されていることが強く示唆された.一方,5分間の2.0%イソフルランによる全身麻酔では,有意な変化を認めなかった.ここまでの成果は、第61回日本麻酔科学会総会のシンポジウムの特別発表の中で報告を行った。また,欧州麻酔科会議2014年度総会にて演題発表を行なった.2014現在英文査読誌に投稿すべく準備中である.平成26年度および平成27年度は,「成体ラットに対する吸入麻酔薬の曝露は,たとえ短時間であっても海馬および海馬依存性記憶学習を障害しうる」という仮説に基づき,810週齢の成体ラット(雄性,Sprague-Dawley系統)を用いて,曝露時間を5分間とする超短時間の吸入麻酔薬(イソフルランおよびセボフルラン)曝露モデルを作成し,行動学的実験,電気生理学的実験,生化学的実験を行って検証した.若年成体雄性ラットに対する5分間の3.6%セボフルランによる全身麻酔は,遠隔期(7日後)に可逆的な海馬依存性記憶学習の障害を生じた.また,5分間の麻酔後の動脈血ガス分析では,pH,酸素濃度,二酸化炭素濃度は著しい変化は示さなかった.7日目には海馬記憶学習の障害と一致して,海馬SC/CA1におけるLTPの抑制が生じていた.海馬SC/CA1シナプスにおけるGluA1含有AMPA型グルタミン酸受容体の膜への挿入を検証したところ,同様にシナプトソーム分画のGluA1が増加していた.加えて文脈的学習後のシナプトソーム分画のGluA1の増加率が減少しており,シナプスにおけるGluA1含有AMPARの増加によって,シナプス後膜への挿入が抑制されていることが強く示唆された.一方,5分間の2.0%イソフルランによる全身麻酔では,有意な変化を認めなかった.ここまでの成果は、第61回日本麻酔科学会総会のシンポジウムの特別発表の中で報告を行い、欧州麻酔科会議2014年度総会にても演題発表を行なった.現在、英文査読誌に投稿し、査読中である.吸入麻酔後に生じる術後認知障害は,手術後の生存率と生活の質に悪影響を及ぼすことが知られている。平成26年度の計画にあげた、超短時間吸入麻酔薬曝露モデルの作成および,循環呼吸動態の検証,抑制性回避学習(IA test)を用いた行動学的検討,多点皿電極(MED64 system)を用いた海馬における細胞外シナプス電位の測定,AMPA受容体の生化学的検討については,8ー10週齢の成体ラット(雄性,Sprague-Dawley系統)を用いて一定の成果を得ることが出来た.このように、平成26年度の実験計画についてはおおむね順調に進展している.麻酔科学平成26年度は、過年度に挙げた成果をもとに,論文の執筆および校正を行い,英文査読誌への投稿を進める予定である.査読者からの質疑に応じて,必要な追加実験を行なう予定である.

また,採取済みの検体を用いて,当初計画にあげた通り,AMPA受容体GluA1サブユニットおよびSer851、Ser854のリン酸化レベルの測定, NMDA受容体NR2Bサブユニットについての検証をおこなう(全組織および、シナプトソーム分画においてウェスタンブロッティング法を用いて生化学的に検討する)予定である。また、多点皿電極を用いた背側海馬における細胞外集合電位の測定が安定して実施できるようになってきたので,海馬の急性スライスを用いた,長期抑制(LTD)の測定についても、実験条件の再検討を行い、追加の検証を行なう予定である.平成26年度は、行動学的実験,電気生理学的実験および生化学的実験が順調に進み、想定よりも、ラットや試薬等の使用量が少なかったため、その分の購入費が次年度使用額となった。平成27年度は、平成26年度未使用額と合わせて、主としてウェスタンブロッティングによる生化学的な検討と、電気生理学的な検討を行うための費用に充てる。
慢性心筋梗塞に対する自家iPS細胞を用いた心筋再生療法の開発

カニクイザルを用いた、慢性心筋梗塞モデルに対するiPS細胞由来心筋細胞の自家移植実験を計画している。初年度に引き続き、カニクイザルiPS細胞へのGCaMP遺伝子導入および心筋分化誘導を行っている。遺伝子導入については、細胞の取扱いの困難さ(ヒトiPS細胞との培養条件の違い、細胞の脆弱性など)、遺伝子導入効率の悪さからなかなか導入が進まず、導入遺伝子の配列の改変や導入効率上昇に向けての各種薬剤の検討などを行い、徐々にではあるが遺伝子導入方法確立に向けて進んでいる。心筋分化誘導については、これも細胞の性質がヒトiPS細胞と若干異なることから、分化誘導方法の再検討が必要となった。こちらについては本年度内で概ね分化誘導法が確立されたため、遺伝子導入された細胞が完成し次第心筋分化誘導を順次行っていく予定である。現在遺伝子導入が律速段階となっているものの、来年度前半にはクリアできる見込みが得られた。遺伝子導入が終了すれば、前年度に確立した心筋分化誘導法により心筋を作成し、速やかに動物実験を開始する予定である。動物実験については、心筋梗塞モデルの作成、CTおよびエコー検査や血液検査など、必要な機器については準備終了しており、また動物への手術手技についても手技を確立しているため、動物実験以降はスムーズに計画の遂行が可能であると考えている。細胞への遺伝子導入がなかなか成功せず、導入遺伝子の改変に取り組んでいる。本年度前半中に遺伝子導入を成功させ、心筋分化誘導後、まず1頭のカニクイザルを用いて移植実験を開始する予定である。1頭で問題なく結果が得られた場合、残りの4頭についても移植実験を実施する予定としている。1頭目は今年度中、早ければ残りの4頭も今年度末までには実験開始となる予定である。1. in vitro:カニクイザルiPS細胞由来心筋細胞の作製フィリピン産カニクイザルから計5頭分の自家iPS細胞を作製し染色体検査、免疫染色、奇形腫形成試験を行い、動物実験に使用可能なiPS細胞を凍結保存した。当初、移植細胞の標識を、免疫原性が低いと思われる蛍光標識抗体PKH-26を用いて行う予定であったが、組織摘出後のパラフィン包埋、染色の過程で蛍光標識物質が組織から溶出してしまうことが判明した。そのほかの標識物質も模索したが、3ヶ月間の長期標識に耐えうるものは見当たらなかった。また、Bromodeoxyuridine (BrdU)についてはあくまで補助的な手段と考えているため、細胞分裂能が不明なiPS細胞由来心筋細胞のグラフト標識をBruU単独で行うことは難しいと判断した。こうした経緯から、免疫原性は危惧されるものの、以前の同種移植実験に用いた蛍光カルシウムセンサーであるGCaMPを遺伝子導入し、標識物質とすることとした。現在、5頭分のiPS細胞への遺伝子導入、ならびに心筋分化誘導後のGCaMP蛋白発現の確認試験を行っている。上記1.で記述したとおり、標識物質にGCaMPを用いることとしたため、新摘出後の機能評価にランゲンドルフ心灌流法を用いたグラフトーホスト間の電気的結合評価を行うことが可能となった。そのため、カニクイザルへの移植前にGCaMP遺伝子が導入されたiPS細胞由来心筋細胞が、in vivo環境下で機能するかを小動物への移植実験で評価した後、カニクイザルへの移植を行うこととした。現在実験準備中である。標識物質の変更に伴い、平成29年度の実験計画に遺伝子導入実験および小動物への移植実験が追加された。そのため、当初予定していた動物実験の開始時期がやや遅れることとなった。遺伝子導入実験は概ね順調であるため、平成30年度中のカニクイザルへの移植実験を開始予定としている。GCaMPタンパクの免疫原性、ならびに自家移植での免疫反応についての評価を、まず1頭での予備実験にて行い、その後残りの動物実験を実施する予定である。動物実験開始以降は予定通りの経過となるため、助成期間である3年以内の実験終了については可能であろうと判断している。

1頭で問題なく結果が得られた場合、残りの4頭についても移植実験を実施する予定としている。1頭目は今年度中、早ければ残りの4頭も今年度末までには実験開始となる予定である。試薬単価が大きく、残額で購入できる必要資材がなかったため。次年度使用額を持ち越し、次年度の予定使用額と併せて抗体、遺伝子導入実験試薬等を購入する予定である。
光応答性CRISPR/CAS9による生殖能の時間的制御モデルの構築

CRISPR/CAS9システムは、まだ新しい技術であることから安全性への懸念もあるが今後の遺伝子治療法の有望なツールであると言える。近年、青色LED光による光応答性CRISPR/CAS9蛋白質(光CAS9)の報告により、これまで制御不能だった時空間的制御可能なCAS9蛋白質をin vitroで自由に扱えるようになった。そこで我々は光CAS9を用いた女性の生殖能を時間的に制御できるモデルをマウスで作製することを計画した。同時に女性特有の疾患に対するモデルマウスを作製し、治療標的になり得る遺伝子の探索も可能となる。この研究は将来的にヒト腫瘍や子宮内膜症の治療基盤に発展できるツールになると期待する。
骨形成におけるメルトリンの機能

骨形成は、骨芽細胞・軟骨細胞・破骨細胞などとそれらの前駆細胞の細胞間相互作用や細胞基質間相互作用、それらのもたらす細胞分化や細胞遊走によって、複雑に制御されている。本研究ではこれらの過程に関わりうる遺伝子群のひとつとしてADAM(a Metalloprotease and Disintegrin)ファミリーに属するメルトリンα、β、γの役割を探ってきた。まず最大の成果は、メルトリンα遺伝子の個体における機能を探るためにその遺伝子ノックアウトマウスを作製したことである。メルトリンαノックアウトマウスのホモ個体はその40%50%が胎生致死になることがわかった。より正確なデータを得るためにノックアウトマウスの複数系統へのバッククロスをおこない、そのことを確認した。メルトリンαは、発生過程で骨形成領域で高い発現を示すことから、現在、骨形成に関しても異常がないかどうか調べると同時に、生まれてきたホモ個体に関しては、骨折の治癒過程に異常がないか、などの問題に対して検討を行っている。また、メルトリンβに関しても、その遺伝子を単離し、遺伝子ノックアウトマウスを作成中である。現在、ヘテロ同士の掛け合わせを行っている。また、メルトリンのメタロプロテアーゼの基質を検索し、これらが膜型増殖因子の細胞がいドメインのプロセシングにかかわり、細胞レベルにおいて可溶性増殖因子の産生を制御していることを明らかにした。メルトリンα、β、γはメタロプロテアーゼ-ディスインテグリンに属する膜タンパク質として我々がクローニングした遺伝子群であるが、Northern Blottingで、骨でその転写産物の高発現がみられることから、骨形成におけるそれら遺伝子の役割を考える足がかりとして、まず、それらのマウスの発生における発現を、in situ hybridizationで調べた。その結果、各々の遺伝子がある限られた時期に、固有の発現パターンを示すことがわかってきた。メルトリンαは、筋系列、骨系列、内臓間葉系細胞において、マウスの8.5日胚頃から特異的な発生時期・部位で発現する。鰓弓骨格を生ずる顎弓・舌弓、筋細胞を生ずる体節や筋管の周囲、および腸管や肺上皮のまわりに凝集した内臓系間葉細胞などがそれである。13.5日胚頃からは骨形成細胞(骨芽細胞の前駆細胞)の現れる軟骨のまわりや骨膜、また頭蓋骨で高レベルの発現が見られる。このような発現パターンから、メルトリンαは、間葉細胞の凝集・分化などの過程に必要なタンパク質であろうと考えられた。一方、メルトリンβは、骨髄細胞、三叉神経節や脊髄神経節などでそれらが形成される時期に発現が誘導されることがわかった。一方、Gene targetingによるメルトリンα、β、γ遺伝子の欠失マウスを作成し、個体レベルにおけるメルトリン遺伝子群の機能を探ろうとしている。現在、メルトリンαに関してはホモ組換えマウスを得つつある。また、細胞レベルにおけるメルトリンの機能を検討し、メルトリンαが、筋・骨などの間葉細胞の分化の制御に関わっていることを示した。私達はこれらの過程に関わりうる遺伝子群のひとつ、ADAM(aMeta11oprotease and Disintegrin)ファミリーに属するメルトリンα、β、γの役割を探っている。今年度の最大の成果は、メルトリンα遺伝子の個体における機能を探るためにそのノックアウトマウスを作製したことである。メルトリンαノックアウトマウスのホモ個体は一部胎生致死になることがわかった。またより正確なデータを得るためにノックアウトマウスの複数系統へのバッククロスを行っている。その中で、一部のhomozygoteの胎盤の血管形成不全を見いだしている。メルトリンαは、発生過程でosteogcnic regionで高い発現を示すことから、現在、骨形成に関しても異常がないかどうか調べると同時に、生まれてきたホモ個体に関しては、骨折の治癒過程に異常がないか、などの問題に対して検討を行っている。また、メルトリンのメタロプ口テアーゼの基質を検索している。メルトリンαのディスインテグリンドメインを含む可溶性蛋白質を精製し、それがファイブロネクチンリセプターを高発現する細胞と高い結合能を示すことを明らかにした。その結合能およびその細胞生物学的意義に関し、さらに解析を進めている。

私達が筋形成機構の研究のなかでクローニングした遺伝子群メルトリンα、β、γはADAMファミリーに属する膜型プロテアーゼである。発生過程において骨形成部位でも高い発現をしめすことから、本研究では、これらの分子の骨・筋形成における役割を探ってきた。1)メルトリンα遺伝子のマウス個体における役割メルトリンα遺伝子欠損マウスを作成し、解析を行った。現在,BALB/c,C3H/He,C57BL6の3系統に戻し交雑を行って解析を行っている。いずれの系統(n=8)でもホモ個体の4050%が出生前に胎内で死亡することが明らかになった。また、成体の筋肉ではメルトリンは発現していないが,筋破壊後の再生過程では,再生部位に一過的にメルトリンαの発現が誘導されることを見いだした。2)メルトリンβ遺伝子の役割まず、マウスメルトリンβ遺伝子を単離し、ES細胞を用いた遺伝子ノックアウトマウスを作成中である。現在、heterozygoteが得られている。一方、メルトリンβのメタロプロテアーゼドメインが細胞膜貫通型増殖因子の膜型から可溶化型への変換に関わっている事を見い出した。
弱い相互作用に基づく相関不斉ヒドロキシル化反応の開発と生理活性物質合成への応用

芳香族あるいは脂肪族を問わず、γ-位にイオウ置換基を持つラクタムがLewis酸性の低い金属塩のみが存在する水溶液中において、これまでにまったく未知な脱硫-ヒドロキシル化反応を行い、開環反応を伴わずに4級炭素を含むヒドロキシラクタム類を与えることを見い出した。そこでこれらの反応性を詳細に検討し、水溶液中での弱い配位環境に基づく不斉脱硫-ヒドロキシル化反応の発現に成功した。ついでこの反応を利用して、チリ産の植物ヘビノボラスより単離され、強い健胃作用を有するlennoxamineを中心とした生理活性天然物の全合成に成功した。イオウ置換ラクタムやアルキル誘導体を水溶液中で様々なLewis酸と処理したところ、極めて興味深い脱硫反応がおこり、さらには開環反応を伴わずに高収率かつ位置選択的にヒドロキシル化反応が進行し、tandem型脱硫-ヒドロキシル化生成物が得られることを見出した。そこで3ヵ年に渡ってこの異常現象の解明と、この反応を利用した切れ味鋭い生理活性天然物の全合成を検討したいと考えている。特に平成18年度においては、次の事柄について詳細に検討した。(1)脱硫-ヒドロキシル化反応を起こさせるにあたり、ラクタムのγ-位におけるアルキル置換基の有無を含めて、骨格はどのような構造、官能基、および置換基を持つものまで対応可能か。調査の結果、幸いなことに構造については脂環式あるいは芳香族系とも問題なく反応が進行し、官能基の有無についても、その反応性に大きな影響を与えなかった。これらのことより、本反応の一般性が認められた。(2)ルイス酸としては何が最も適当か、またその添加は触媒量まで下げることが可能か。用いたルイス酸は比較的その酸性度が低いと考えられる金属のハロゲン化物であるが、その中でも種々検討した結果、銅塩(1価、2価とも)がもっとも有効な試薬であることが収率面から明らかとなった。(3)ルイス酸に配位可能なchiral auxiliary (or catalyst)を導入した場合、この脱硫-ヒドロキシル化反応にどの程度まで不斉現象を引き起こすことが可能か。その場合、どのような構造を持つchiral auxiliary (or catalyst)が好ましく、機構面でどのような特徴:があるのか。これまでのところ、chiral auxiliaryを用いた様々の条件化における不斉化反応の模索を検討しているが、残念ながら量論を含めて明確な結果を導き出すには至っておらず、また期待される立体選択性は発現していない。したがって、次年度はこの点から再検討を始めたい。γ-位にイオウ置換基を持つラクタムを水溶液中で様々なLewis酸と処理したところ,極めて興味深い脱硫反応がおこり,さらには開環反応を伴わずに高収率かつ位置選択的にヒドロキシル化反応が進行し,tandem型脱硫-ヒドロキシル化生成物が得られることを見出した。そこで2年目の本年度は,この異常現象の解明と,明らかにされた反応を利用した生理活性物質の全合成のための基礎研究を検討することとした。これまでに明らかになった事柄は次の通りである。(1)脱硫-ヒドロキシル化反応を起こさせるにあたり,ラクタムのγ-位におけるアルキル置換基の有無を含めて,どのような構造,官能基,および置換基を持つものまで対応可能か調査の結果,脂環式あるいは芳香族系とも問題なく反応が進行し,官能基の有無についても,その反応性に大きな影響を与えなかった。特に立体障害の大きい4級の炭素につくイオウ置換基であっても,極めて迅速に進行することが分かった。(2)ルイス酸は銅塩(1価,2価とも)がもっとも有効な試薬であることが分かった。これ以外では極端な収率低下が認められた。(3)ルイス酸に配位可能なchiral auxiliary(or catalyst)を導入し,様々の条件下における不斉化反応の模索を検討したが,残念ながら量論を含めて期待した立体選択性は得られず,22%ee程度に終始した。この結果に対する明確な理論付けができずに現在に至っている。本反応の一般性は認められたものの,これまで考えられていた機構では進行していない可能性があることが示唆された。したがって,最終年度はこの点から再検討を始めたい。本研究において、芳香族あるいは脂肪族を問わず、γ-位にイオウ置換基を持つラクタムがLewis酸性の低い金属塩のみが存在する水溶液中において、これまでにまったく未知な脱硫-ヒドロキシル化反応を位置および立体選択的に起こし、極めて不安定な4級炭素を含むヒドロキシラクタム類を、開環反応を伴わずに与えることを見い出した。

そこでこれらの異常な反応性を詳細(Lewis酸の種類、温度、水相との混合溶媒の種類等)に検討するとともに、Lewis酸に容易に配位可能なchiral additive(アミノ酸や光学活性アミン等)を添加することにより、酵素を超えた緩やかな水溶液中での弱い配位環境に基づくchemzymaticな不斉脱硫-ヒドロキシル化反応の可能性を詳細に調査した。さらに同一官能基の(3a)から(3b)の平衡に起因するasymmetric desymmetrizationの可能性についても研究を行なった。その結果、asymmetric desymmetrizationに関しては期待した結果が得られなかったものの、chemzymaticな不斉脱硫-ヒドロキシル化反応についてはおよそ40%eeの立体選択性の発現に成功した。ついでこの反応を利用して、チリ産の植物ヘビノボラスより単離され、強い健胃作用を有するlennoxamineを中心とした生理活性天然物の全合成を行った。その他に、同様の手法を利用して、特化型グルコシダーゼ阻害作用を持つポリヒドロキシアルカロイドの不斉全合成を達成した。
単位円の擬対称自己同型の種々の擬等角拡張とタイヒミュラー空間

1.代表者佐官は、Partyka及びZajacと共同で次の研究成果を三つの論文に発表している。(1)単位円の向きを保つ自己同型の単位円板への調和拡張が擬等角写像であるための必要十分条件を論じた。特に、調和拡張が擬等角写像でないような例の構成法を与えた。(2)有界な微分係数をもつ自己同型の調和拡張であって擬等角写像であるものを、自己同型に関連する特異積分等を用いて特徴付けた。それにより、0.Martioの結果を一般化した。(3)拡張作用素という形の表現を用いて、調和拡張及び擬等角拡張に関する統一的な概説を与えた。2.代表者佐官及び分担者須川は、平成10年8月30日から9月5日までポーランドのルブリンで開催された解析関数に関する第12回国際会議で講演し、その成果を論文に発表した。佐官は、擬対称性に関するBeurling-Ahlforsの条件を、調和測度、非調和比を用いて表現した。さらに、一般化された擬対称性に関する等角不変な変形率を導入し、その性質を論じた。須川は、単葉関数の正則族を応用することにより、単葉関数の擬等角拡張性に関していくつかの研究成果を得た。3.代表者佐官は、第二回ISAAC国際会議(平成11年8月16日8月21日、於福岡工業大学)及び複素解析に関する韓日セミナー(平成11年10月18日10月20日)、於嶺南大学、大韓民国)で講演し、その研究成果を論文に発表予定である。ジョルダン曲線の擬対称自己同型からなる空間に、タイヒミュラー擬距離と同値になる等角不変な擬距離を、擬等角拡張を用いないで導入できるという成果を得た。4.代表者、分担者、研究協力者は、研究連絡及び研究集会への出席を積極的に行い、セミナー、討論もしばしば行った。分担者は、それぞれの専門的分野で様々の研究成果を得ている。分担者のそれぞれの成果を本研究との関連性から考察することは、今後の課題である。代表者佐官は、当該研究の外国旅費を充当し平成10年8月30日から9月4日までポーランドのルブリンで開催された解析関数に関する第12回国際会議に出席し、D.Partykaとの共同研究の成果「擬対称性に関する等角不変な歪曲度」の発表を行った。分担者須川(京大理)も、同国際会議に出席し、研究成果「正則的運動と擬等角拡張」の発表を行った。それらの成果は、現在、同国際会議のProceedingsに投稿中である。また、代表者佐官は、D.Partyka及びJ.Zajacとの共同研究の成果「調和及び擬等角拡張作用素」を投稿中である。これらの研究により、単位円の擬対称自己同型あるいは一次元の擬等角写像(quasihomography)が、普遍タイヒミューラー空間を定義する擬等角写像の族の境界写像として重要な役割を果たしていることを示した。また、種々の擬等角拡張の相互関係を詳しく調べるには、調和測度、非調和比による最大歪曲度等の表現の解析が必要になり、調和拡張の擬等角性には、境界歪曲度、共役関数、コーシーの特異積分が深く関わっていることが判明した。それらの解析について、分担者西尾、小松、吉田、帰山とポテンシャル論、確率論的観点から検討している。

また、境界歪曲度は、調和拡張の擬等角性のみならず極値拡張とも密接に関連している。その解析については、今後、分担者大竹と議論を重ねていく計画である。分担者今吉、小森、中西とは、タイヒミューラー空間に関連する各々の専門的研究の成果と本研究との関連性を検討している。1.代表者佐官は、Partyka及びZajacと共同で次の研究成果を三つの論文に発表している。(1)単位円の向きを保つ自己同型の単位円板への調和拡張が擬等角写像であるための必要十分条件を論じた。特に、調和拡張が擬等角写像でないような例の構成法を与えた。(2)有界な微分係数をもつ自己同型の調和拡張であって擬等角写像であるものを、自己同型に関連する特異積分等を用いて特徴付けた。それにより、O.Martioの結果を一般化した。(3)拡張作用素という形の表現を用いて、調和拡張及び擬等角拡張に関する統一的な概説を与えた。2.代表者佐官及び分担者須川は、平成10年8月30日から9月5日までポーランドのルブリンで開催された解析関数に関する第12回国際会議で講演し、その成果を論文に発表した。佐官は、擬対称性に関するBeurling-Ahlforsの条件を、調和測度、非調和比を用いて表現した。さらに、一般化された擬対称性に関する等角不変な変形率を導入し、その性質を論じた。須川は、単葉関数の正則族を応用することにより、単葉関数の擬等角拡張性に関しいくつかの研究成果を得た。3.代表者佐官は、第二回ISAAC国際会議(平成11年8月16日8月21日、於福岡工業大学)及び複素解析に関する韓日セミナー(平成11年10月18日10月20日、於嶺南大学、大韓民国)で講演し、その研究成果を論文に発表予定である。ジョルダン曲線の擬対称自己同型からなる空間に、タイヒミュラー擬距離と同値になる等角不変な擬距離を、擬等角拡張を用いないで導入できるという成果を得た。4.代表者、分担者、研究協力者は、研究連絡及び研究集会への出席を積極的に行い、セミナー、討論もしばしば行った。分担者は、それぞれの専門的分野で様々の研究成果を得ている。分担者のそれぞれの成果を本研究との関連性から考察することは、今後の課題である。
複雑な共鳴構造を持つ非線形分散型方程式の可解性について

本年度は主に、1階の微分を含む非線形項を持つ3本の非線形シュレディンガー方程式からなる連立系(以下、NLS系)の適切性について調べた。このNLS系はレーザーとプラズマの相互作用を記述するモデルとしてM. Colin, T. Colin (2004)によって導出されたものであり、線形部分の係数の値によって共鳴構造が異なることが、先行研究(H. Hirayama (2014))で分かっている。特に、共鳴が生じないような係数の場合にはスケール臨界指数での適切性が得られているが、共鳴が生じる場合にはまだ最良の結果が得られていなかったため、本研究ではその点について考察した。NLS系の共鳴構造は、時間と空間両方向の振動において同時に共鳴が生じる場合(以下、強共鳴)と、時間方向の共鳴と空間方向の共鳴が同時には生じない場合(以下、弱共鳴)がある。強共鳴の場合には得られる平滑化効果が弱いため、エネルギー空間よりも低い正則性では逐次近似が破綻することが先行研究で得られている。本研究では、弱共鳴の場合にNLS系の線形部分から決まる3つの曲面が横断的に交わることに着目し、I. Bejenaru, S. Herr, D. Tataru (2010)によって示された非線形Loomis-Whitney型評価式を用いることで、最良のソボレフ指数における適切性を得ることに成功した。(木下真也氏との共同研究)また、NLS系が球対称な形に書き換えられることに着目し、球対称な初期値に対して弱共鳴、強共鳴の場合の適切性の結果を改良することが出来た。(木下真也氏、岡本葵氏との共同研究)特に、2次元で球対称な初期値に対する最良指数が1次元の最良指数よりも低くなるという興味深い結論が得られた。NLS系に対して、弱共鳴の場合に既存の結果を最良のものに改良することが出来たため、本研究によって非共鳴、弱共鳴、強共鳴の差が明らかになった。さらに、NLS系を球対称な形に書き換えるという試みは、本研究における独自性の一つであり、その結果として球対称な初期値に対する興味深い結果も得られた。弱共鳴の場合のNLS系についての結果は既に論文が出版されており、球対称の場合のNLS系についての結果は論文を投稿中である。また、前年度の研究において得られたZakharov-Kuznetsov-Burgers方程式(以下、ZKB方程式)の適切性についての結果は、既に論文の出版が決定している。以上のことから、ここまでの状況は順調であると言える。ZKB方程式については、適切性の結果で時間大域解の存在も得られたため、今後は解の挙動についての考察を行う。既に線形解の挙動については考察を行い、1次元の場合とは異なる振舞いが見られている。これ以降は非線形の解について詳細に考察を進めていきたい。NLS系については、これまでの研究では高周波同士の相互作用による共鳴のみが生じる場合しか扱っていない。一方、高周波と低周波の相互作用による共鳴が生じる場合の適切性については、まだ最良の結果が得られていない。そこで、今後の研究ではこの点について既存の結果の改善を試みたい。本研究では、KdV方程式の多次元版であるZakharov-Kuznetsov方程式(以下、ZK方程式)に、空間1方向の散逸項を加えたZakharov-Kuznetsov-Burgers方程式(以下、ZKB方程式)の初期値問題の適切性(解の存在、解の一意性、初期値に対する解の連続依存性)を、空間2次元の場合について調べた。特に、正則性の低い初期値に対しての適切性を得ることを目的とした。ZKB方程式は分散性、散逸性、非線形性の3つの性質を兼ね備えた方程式であり、これらの性質を上手く利用することで、より正則性の低い初期値に対する適切性が得られる。分散性を持つ非線形方程式では、非線形相互作用による共鳴現象の解析が重要である。しかし、ZKB方程式の共鳴構造は非常に複雑であるため、本研究では分散性と散逸性を精密に扱った。ZKB方程式の1次元版であるKdV-Burgers方程式については既に先行研究があり、その適切性は、散逸性を持たないKdV方程式および分散性を持たないBurgers方程式のどちらよりも、正則性の低い初期値に対して得られている。これは、分散性と散逸性が共存することで、方程式の構造により良い影響を与えていることを意味する。本研究では、ZKB方程式に対して同様の結論を得ることが出来た。ZKB方程式は前述のように、1方向のみの散逸項しか持たない。したがって、自然に期待される結論は、散逸性を持たないZK方程式に比べて1方向のみの正則性が低い初期値に対する適切性である。しかし、本研究で得られた結果は、ZK方程式に比べて全方向の正則性が低い初期値に対する適切性である。このことから、1方向のみの散逸性が加わったことで全方向に良い影響を与えることが明らかになった。これは、元々方向が1つしかない1次元の場合には見られない2次元特有の現象である。ZKB方程式に対して、期待していたよりも広い関数空間における適切性が得られたため、ここまでの状況は順調であると言える。ただし、得られた結果が最良であるかどうかはまだ未解決である。これは共鳴構造が複雑であるために、その構造を十分に解明出来ていないことが原因である。今後の研究の中でZKB方程式の共鳴構造の解明に進展があった際には、適切性に関する結果の改善も試みたい。

本年度は主に、1階の微分を含む非線形項を持つ3本の非線形シュレディンガー方程式からなる連立系(以下、NLS系)の適切性について調べた。このNLS系はレーザーとプラズマの相互作用を記述するモデルとしてM. Colin, T. Colin (2004)によって導出されたものであり、線形部分の係数の値によって共鳴構造が異なることが、先行研究(H. Hirayama (2014))で分かっている。特に、共鳴が生じないような係数の場合にはスケール臨界指数での適切性が得られているが、共鳴が生じる場合にはまだ最良の結果が得られていなかったため、本研究ではその点について考察した。NLS系の共鳴構造は、時間と空間両方向の振動において同時に共鳴が生じる場合(以下、強共鳴)と、時間方向の共鳴と空間方向の共鳴が同時には生じない場合(以下、弱共鳴)がある。強共鳴の場合には得られる平滑化効果が弱いため、エネルギー空間よりも低い正則性では逐次近似が破綻することが先行研究で得られている。本研究では、弱共鳴の場合にNLS系の線形部分から決まる3つの曲面が横断的に交わることに着目し、I. Bejenaru, S. Herr, D. Tataru (2010)によって示された非線形Loomis-Whitney型評価式を用いることで、最良のソボレフ指数における適切性を得ることに成功した。(木下真也氏との共同研究)また、NLS系が球対称な形に書き換えられることに着目し、球対称な初期値に対して弱共鳴、強共鳴の場合の適切性の結果を改良することが出来た。(木下真也氏、岡本葵氏との共同研究)特に、2次元で球対称な初期値に対する最良指数が1次元の最良指数よりも低くなるという興味深い結論が得られた。NLS系に対して、弱共鳴の場合に既存の結果を最良のものに改良することが出来たため、本研究によって非共鳴、弱共鳴、強共鳴の差が明らかになった。さらに、NLS系を球対称な形に書き換えるという試みは、本研究における独自性の一つであり、その結果として球対称な初期値に対する興味深い結果も得られた。弱共鳴の場合のNLS系についての結果は既に論文が出版されており、球対称の場合のNLS系についての結果は論文を投稿中である。また、前年度の研究において得られたZakharov-Kuznetsov-Burgers方程式(以下、ZKB方程式)の適切性についての結果は、既に論文の出版が決定している。以上のことから、ここまでの状況は順調であると言える。今後の研究では、ZKB方程式の散逸項にパラメーターを乗じ、そのパラメーターが0になるような極限を考えた際の解の挙動について調べる。特に、ZK方程式の適切性が得られていない初期値の場合に、ZKB方程式の解の極限がどのような関数に近づくのかを明らかにすることが目的となる。また、現在までの研究では2次元の全空間での問題のみを扱ったが、周期境界条件を与えた場合についても考察を行う。ZKB方程式については、適切性の結果で時間大域解の存在も得られたため、今後は解の挙動についての考察を行う。既に線形解の挙動については考察を行い、1次元の場合とは異なる振舞いが見られている。これ以降は非線形の解について詳細に考察を進めていきたい。NLS系については、これまでの研究では高周波同士の相互作用による共鳴のみが生じる場合しか扱っていない。
算数・数学科授業にみる相互行為の構造に関する研究：発問-応答過程を視点に

本研究の目的は、日本の経験豊富な教師による算数・数学科授業における相互行為のパターンを発問-応答過程を視点として特定し、その展開にみる教授行為・学習行為の特質を明らかにすることである。平成30年度は、次の2つのことに取り組んだ。第一に、奈良教育大学附属中学校に協力を依頼し、中学校数学科における「数と式」領域に関する授業データを新規に収録した。平成30年4月12日から6月13日にかけて、1週間に1回程度の頻度で訪問し、ICレコーダーによる音声の記録ならびにiPadによるフィールドノートの作成と写真の撮影を行った。数学科授業を観察した後に、休み時間や教師Tが担当する授業のない時間にインタビューを実施した。インタビューでは、あらかじめインタビューの項目は設定せず、直前に観察した授業で気になったことや教師Tが考えていることなどをその都度確認する形で進めていった。授業観察の総時間は23時間20分、インタビューの総時間は7時間28分である。第二に、得られたデータの分析を行い研究成果の発表を行った。教師が意図している数学用語を生徒に答えさせていくという一つの行為が、多様な次元において意味をもつことを明らかにした。具体的には、ある特定の生徒との相互行為でありながら、他方で学級全体、学年全体への影響を意図したものであったこと、並びに利用する乗法公式の識別という局所的な数学的内容に関わるものでありながら、他方で数学への対峙の仕方を学ぶというより大局的な視点をも含むことを示した。特に、言葉にこだわり数学へ対峙することに価値をおくことの理由について、言葉がものや性質を認識する焦点の置き方を決定するという数学の言語性の観点から指摘した。平成30年度は、予定通りに新規の授業データを収集し、その分析結果を発表することができた。この点において、研究は順調に進展しているといえる。他方で、これまで得られた知見を総合するまでには至っていないことや、中学校数学科における「関数」領域のデータを得ることができなかった。この点について課題が残っている。平成31年度は最終年度にあたる予定であったが、7月12日より産前産後休業及び育児休業を取得する予定であり、最終年度に予定していた内容の一部を次年度に延期する。具体的には、奈良教育大学附属中学校の協力を得ながら、新規の授業データの収集は平成31年度に行うが、その分析及びこれまでに得られた知見を総合して研究成果を発表することに関しては、次年度に行うこととする。平成27年度は、次のことに取り組んだ。第一に、先行研究による授業を記述する枠組みをもとに、数学科授業にみる相互行為を分析するための新たな枠組みを提案した。具体的には、授業者と学習者の知覚を捉えるために、「対象」、「考察の観点」、及び「考察の結果」という3つの視点から授業事象を解釈することを提案した。第二に、考案した枠組みを用いて、すでに電子化されて分析可能な状態にある中学校数学科授業の分析を行った。中学校第2学年「連立方程式」の授業における授業者と学習者の知覚の相違に焦点を当て、数学科授業にみる相互行為の構成に関する特徴を分析した。その結果、教師が「対象」として焦点化したい内容と、生徒にとって考察の対象に据えることの必要性を認識した内容とのずれが特定され、新たな対象を設定すること、及びその対象を考察するための観点を設定することへと授業が進展していかなかった様相が浮かび上がった。また、分析した授業においては、それぞれの場面で対象を設定していたのは教師であった。その際、新たな考察の観点が必要となる対象を設定したり、方法の多様性を把握した場合に方法自体を次なる対象に設定して序列化を促したりしていた。教師がいかに対象を認識し、考察の観点を設定しているのかに加えて、どのような契機でそれらの行為が生徒自身で行えるようになっていくのかを精緻に捉えていくことが、今後の課題である。平成27年度は、今後の分析を進める上で重要となる相互行為を分析するための新たな枠組みを提案し、さらにすでに分析可能なデータを用いて実証的にその有効性を検討することができた。この面については、研究は順調に進展しているといえる。一方で、新規授業データの収集については、奈良市内の公立小学校に依頼して試みたものの、機材や日程の都合で十分なデータ収集が行うことが困難であった。しかし、当該小学校とは今後の研究への協力体制を確認しているため、「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,日独両国という異なる文化的・社会的背景の下で行われる熟練教師による算数・数学科授業にみる相互作用の形成過程の特徴について,一連の発問-応答過程の構造および授業事象に対する授業者と学習者の意味構成を視点とした比較文化的研究を展開することによって,授業という複雑な事象を成立させうる日本の授業の文化的特質に関する新たな知見を提供することである.平成28年度は,観察可能な算数科授業にみる教授・学習行動の分析,及び中学校における新規授業データの収録を計画していた.しかし,研究責任者が産前産後の休暇及び育児休業を取得したため,当初の計画を推進することができなかった.数学教育における主要な洋書(Journal for Research in Mathematics, ZDM-Mathematics Education)の購入等を通して情報収集を行った。

研究責任者が産前産後の休暇及び育児休業を取得したため本研究の目的は、日本の経験豊富な教師による算数・数学科授業における相互行為のパターンを発問-応答過程を視点として特定し、その展開にみる教授行為・学習行為の特質を明らかにすることである。平成29年度は、次の2つのことに取り組んだ。第一に、「学習者の観点からみた授業研究(LPS)」で収集された「連立方程式」についての一連の数学科授業データを用いて,「仕組まれた問題解決」の様相を解明することを目的とした分析を行った。特に,一連の授業で扱われる連立方程式の構成,及び考察の観点が設定される契機に着目し,学習者の観点を加味した分析を行うことで特徴の顕在化を図った。その結果,数学を創っていく際に重要な気づきをしている生徒の発言に言及することで,それを価値付けるという教授行為の特徴,及び生徒が異なる解法をしていた際に,それらを比較することを通して,生徒に正誤の判断や「より簡潔」という観点からの価値判断を要求するという教授行為が特定された。この行為に対して,生徒インタビューの分析から,異なる考え方に触れる重要性を生徒が認識していること,また異なる解法が提示された際に簡潔性の観点からそれらを価値付けることがなされていることがわかった。第二に、小学校5年生を対象とした経験豊富な教師による算数科授業にみる「問い」の変容や「まとめ」の位置づけに関する特徴から、問題解決学習の型を再考する視点を得ることを目的とした分析を行った。その結果、「解法の議論」に関する局面において、児童の素朴な考えを生かしながら、本時で新たに学ぶ数学的内容とを関連づけていく問いの連なりが重要であり、教師の問いの役割やその構造についての積極的な議論が必要なこと、授業の終盤だけでなく、授業の中盤で本時のねらいにせまる問いを発する前に、児童がそれまでに議論した内容の要点を整理する「まとめ」も重要であることが明らかになった。平成29年度は、すでに分析可能なデータを用いて中学校数学科授業と小学校算数科授業の双方の分析をすることができた。この面については、研究は順調に進展しているといえる。一方で、それぞれから得られた知見を総合するまでには至っていない。また、研究活動のための時間を十分に確保できず、新規の授業データの収集が出来なかった。そのため、「やや遅れている」とした。本研究の目的は、日本の経験豊富な教師による算数・数学科授業における相互行為のパターンを発問-応答過程を視点として特定し、その展開にみる教授行為・学習行為の特質を明らかにすることである。平成30年度は、次の2つのことに取り組んだ。第一に、奈良教育大学附属中学校に協力を依頼し、中学校数学科における「数と式」領域に関する授業データを新規に収録した。平成30年4月12日から6月13日にかけて、1週間に1回程度の頻度で訪問し、ICレコーダーによる音声の記録ならびにiPadによるフィールドノートの作成と写真の撮影を行った。数学科授業を観察した後に、休み時間や教師Tが担当する授業のない時間にインタビューを実施した。インタビューでは、あらかじめインタビューの項目は設定せず、直前に観察した授業で気になったことや教師Tが考えていることなどをその都度確認する形で進めていった。