hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プロリン異性化酵素Pin1，PAR14と含有複合体による代謝調節と治療への展開

プロリン異性化酵素とは、プロリンとそのN端側のアミノ酸と間のペプチド結合をcis体からtrans体に変化させることで標的タンパクの機能変化を誘導するユニークな酵素である。今回、Pin1はAMPKのγサブユニットに結合し、AMPK活性化抑制から脂肪分解を抑制することが判明した。さらに、Pin1は、転写共役因子PRDM16に結合し分解を促進することで脂肪細胞におけるUCP1発現を抑制することを見出した。以上から、過栄養状態で増加したPin1は多様な標的タンパクと相互作用し、全身レベルでの代謝異常や慢性炎症の発症に寄与する。我々は、代表的なプロリン異性化酵素であるPin1が、過栄養状態のマウスの肝臓、筋肉、脂肪組織で顕著に増加することを見出した。そこで、、Pin1 KOマウスを作製し解析したところ、肥満、非アルコール性脂肪性肝炎、潰瘍性大腸炎等の発症に対して抵抗性を呈することが明らかとなった。以上の結果から、「過栄養状態で増加したPin1は多様な標的タンパク質と相互作用し、全身レベルでの代謝異常や慢性炎症の発症に関与する」ことが強く示唆される。そこで、次に臓器に特異的なPin1 KOマウスを作製し、解析を行った。脂肪細胞においては、その脂肪蓄積が抑制されていることが判明した。また、その機序の一つとして、AMPKにPin1が結合すると、AMPKの活性化が阻害され、その結果、脂肪分解が減少することが明らかとなった。また、Pin1は膵β細胞にも豊富に存在しており、また、高脂肪食の負荷にとよって発現量が増加することから、膵β細胞における重要性が示唆された。そこで、Pin1を膵β細胞特異的にKOしたマウスを作製したところ、膵臓におけるβ細胞量の減少が認められ、それによるインスリン分泌能の減少が認められた。このことは、β細胞の増殖にPin1が重要であることを示している。さらに、我々は、Pin1と結合することで同定されたTfgというタンパクについても、臓器特異的KOマウスを用いて解析を続けている。現在のところ、Tfgを膵β細胞で特異的にKOすると、膵β細胞の量やインスリン含有量には変化を認めないが、グルコース依存性のインスリン初期分泌が非常に強く抑制されることが判明した。我々は、プロリン異性化酵素Pin1が過栄養状態で増加し、糖・脂質代謝調節と炎症の両者において重要な役割を果たすことで、メタボリックシンドロームの成因に関与していることを世界に先駆けて証明してきた。そこで、Pin1の各種臓器特異的マウスを作成し、その役割と糖尿病や肥満状態における発現量の変化について検討を行った。脂肪組織のPin1の発現量は、2週間の高脂肪食負荷によって10倍近く上昇することが判明した。また、β細胞特異的Pin1 KOマウスを作成したところ、このKOマウスは耐糖能が顕著に悪化していることが判明した。β細胞量の減少と共に、β細胞からのグルコース反応性のインスリン分泌も低下していることが判明した。これらの機序についての詳細を検討中である。一方、2011年にSharpin、HOIL、HOIPから構成される複合体(LUBAC)が、サイトカイン、LPS、FFA等の刺激によるNF-κB活性化に不可欠であることが示された。我々は、Pin1がLUBACに結合することや、肥満や高脂肪食負荷マウスの肝臓や脂肪ではLUBAC複合体形成が顕著に減少している知見を得た。このようなLUBACの減少は、急性の肝障害を発症させたマウスでも認められた。さらに、興味深いことに、SharpinやHOIPをshRNAを発現するアデノウイルスを用いて、LUBACを減少させると、肝細胞がアポトーシスに陥り、繊維化を伴った肝硬変状態に至ることが判明した。従って、正常な肝細胞が維持されるためにLUBACは必須の因子であり、この障害が肝細胞死に関与している可能性が示唆された。Pin1に関しては、臓器特異的なKOマウスが順調に作成されており、膵臓β細胞、消化管、脂肪細胞における機能が順調に解明されている。また、Pin1に関しては、新規の阻害薬の開発に取り組んでいるが、予想より順調に進行している。また、計画には含まれていなかった、腎臓のPin1に関しても病態との関連を示すデータが得られつつあり、予想以上の成果が得られそうである。一方、LUBACに関しては、ほぼ予想通りに進んでおり、肝細胞の生存に必須であることが証明されてきている。TFGに関しても、KOマウスを作成しており、これからの成果が期待できる状況にある。プロリン異性化酵素は、プロリンとそのN端側のアミノ酸と間のペプチド結合をcis体からtrans体に変化させることで標的タンパクの機能変化を誘導するユニークな酵素である。しかし、プロリンの構造変化を検出する方法が確立していないため、この研究分野は遅れており、未知の部分が多く残されていた。我々は、Pin1がインスリン受容体基質(IRS)-1に結合することでインスリンシグナルが促進されることや、脂肪細胞への分化に必須であることを報告した。また、Pin1は、転写因子CREBのco-activatorであるCRTCに結合し細胞質に留めることで、肝臓からの糖新生を抑制することも報告した。さらに、Pin1はAMPKのγサブユニットに結合し、AMPK活性化抑制から脂肪分解を抑制することも判明した(以上は報告済み)。また、最近、我々は、Pin1が、転写共役因子PRDM16に結合し分解を促進することで脂肪細胞におけるUCP1発現を抑制することを見出している(投稿準備中)。

すなわち、高脂肪食によるPin1の発現量の増加は熱産生を減少させ、ますます肥満しやすくなるメカニズムの一端が明らかになってきた。一方、Pin1はNF-κBの転写活性を上昇させ、炎症性サイトカインの発現量を増加させる。以上の結果から、過栄養状態で増加したPin1は多様な標的タンパクと相互作用し、全身レベルでの代謝異常や慢性炎症の発症に寄与することが判明した。以上より、Pin1を阻害することで、メタボリックシンドローム、特に、非アルコール性脂肪性肝炎の治療につなげれる可能性が示唆された。プロリン異性化酵素とは、プロリンとそのN端側のアミノ酸と間のペプチド結合をcis体からtrans体に変化させることで標的タンパクの機能変化を誘導するユニークな酵素である。今回、Pin1はAMPKのγサブユニットに結合し、AMPK活性化抑制から脂肪分解を抑制することが判明した。さらに、Pin1は、転写共役因子PRDM16に結合し分解を促進することで脂肪細胞におけるUCP1発現を抑制することを見出した。以上から、過栄養状態で増加したPin1は多様な標的タンパクと相互作用し、全身レベルでの代謝異常や慢性炎症の発症に寄与する。ほぼ、順調に研究は進んでおり、特別な問題は生じていない。IPin1含有複合体形成をターゲットとする薬剤のスクリーニング系開発:インスリン抵抗性や炎症に関与する複合体を、1病態モデルにおける結合量の変化、2臓器特異的KOマウスの結果、3患者臓器における複合体形成の変化から、絞り込む。次に、治療標的となる可能性が考えられる複合体に関しては、構成タンパク間の結合を制御する化合物を、FRET法やBRET法を用いてスクリーニングする系を構築する。この系を利用して目的の化合物を取得し、得られた候補薬剤が、培養細胞やマウスのエネルギー代謝や糖代謝に与える影響を解析し、リード化合物としての可能性を探求する。II標的蛋白をリン酸化するキナーゼの同定とその阻害剤による治療効果の検討:Pin1は標的タンパクのpSer/Thr-Proを含むモチーフに結合するため、結合には特定のSerもしくはThrがリン酸化されている必要がある。そこで、個々のPin1結合タンパクに対して、結合部位内のSer/Thrをリン酸化しているキナーゼの同定を試みる。方法として阻害剤ライブラリーやkinomeライブラリーにより標的蛋白によるリン酸化の消失をphostagを用いて同定する。そのキナーゼの阻害剤を用いてPin1と個別のタンパクとの結合を阻害することができれば、治療薬剤への開発につながる可能性が期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。代謝学Pin1に関しては、今後、血管内皮に関する役割についても検討を進める予定である。一方、Tfgに関しては、膵β細胞におけるインスリン分泌のどの段階に関与しているかを突き止める必要がある。実験の進行上、比較的、経費のかからない実験がすすんだため、経費を次年度に使用することが可能となった。計画自体には修正点はない。
細胞死制御機構におけるミトコンドリア局在型SMaseの生理的機能に関する研究

本研究では、生体エネルギーを産生するなど生物にとって重要なオルガネラであるミトコンドリアに局在する新規のスフィンゴミエリナーゼ(mitSMase)が、どのような分子特性および生理作用を持っているのかについて研究を行った。その結果、(1)mitSMaseはミトコンドリア二重膜の外膜に局在する中性SMaseであること、(2)mitSMaseは抗がん剤であるエトポシドによるアポトーシス誘導を抑制すること、(3)mitSMaseは障害を受けたミトコンドリアを、オートファジーにより除去することで細胞死を抑制すること、を明らかにした。本年度は、これまで機能が不明であったミトコンドリア局在型スフィンゴミエリナーゼ(mitSMase)が、生体内でどのような役割を果たしているのかについて、細胞死に対する影響を解析することで検討を行った。実験にはマウス繊維芽細胞由来L929細胞株を用いて、mitSMase過剰発現細胞株およびmitSMaseノックダウン細胞株を構築し、ミトコンドリアを経由してアポトーシスを誘導することが報告されているエトポシド処理による細胞死に対する影響を検討した。その結果、予想と反してmitSMaseがエトポシドによる細胞死誘導を抑制することを見いだした。この抑制効果は、同様にミトコンドリアを介してアポトーシスを誘導するTNF-α処理による細胞死でも認められた。一方、ミトコンドリア非特異的経路で細胞死を誘導する過酸化水素やジエチルマレイン酸処理においては抑制されなかった。このことから、mitSMaseはミトコンドリアを介した細胞死経路を特異的に制御して細胞死を抑制していることが明らかとなった。さらにmitSMaseによる細胞死抑制機構の解析において、mitSMaseがオートファジーの誘導を亢進することによって、細胞の障害性を軽減して細胞死を抑制している可能性が示されている。これまでの報告から、ミトコンドリアにおけるセラミド生成が、細胞死を誘導する制御因子として重要な役割を有していることが推測されているが、その生成に関わる分子の同定はなされていなかった。本年度の成果は、ミトコンドリアにおけるセラミドがこれまでの知見とは異なり、細胞生存に関わることを示す新しい発見であり、またその機構にこれまで機能未知であったmitSMaseが関与していることを明らかにした点で意義のある成果であると考えられる。今後さらに詳細な解析を行うことで、mitSMaseの生理的意義をより明確になることが期待される。本研究課題では、これまで機能が不明であったミトコンドリア局在型スフィンゴミエリナーゼ(mitSMase)が、生体内でどのような役割を果たしているのかについて、ミトコンドリアを介した細胞死に対する影響に着目して解析することで検討を行った。昨年度までにmitSMase過剰発現細胞およびmitSMaseノックダウン細胞株を用いた解析により、mitSMaseがエトポシド処理によるミトコンドリアを介した細胞死経路を特異的に制御して細胞死を抑制する機能を有することを見出し、さらにオートファジーの亢進が細胞死抑制機構に関与することを明らかにしている。本年度はさらなる詳細な抑制機構について検討を行った。その結果、mitSMaseはミトコンドリアが特異的にオートファジー機構により消化・除去されるマイトファージー(mitophagy)の誘導を亢進することが示された。mitSMase過剰発現細胞ではエトポシド処理による活性酸素種(ROS)の生成は抑制され、逆にmitSMaseノックダウン細胞では増強され、ROS生成量の亢進に伴い、ミトコンドリアにおける酸化修飾タンパク質の蓄積が認められた。さらに抗酸化物質処理はmitSMaseノックダウン細胞における細胞死誘導を抑制した。このことから、mitSMaseは障害を受けたミトコンドリアを、マイトファジー経路を誘導することにより速やかに除去することで細胞死抑制に機能していることが明らかとなった。生化学H25年度の研究計画では、mitSMaseがミトコンドリアを介した細胞死誘導において、どのような生理的意義を持つのか?を明らかにすることを目指して、1ミトコンドリアを介した細胞死への影響、2ミトコンドリアのおけるスフィンゴ脂質代謝に対する影響、について生化学的、分子生物学的アプローチで解析を行うこととしていた。1の細胞死への影響については、mitSMase過剰発現細胞およびノックダウン細胞を構築して解析することにより、予想と反してmitSMaseがミトコンドリアを介したアポトーシス誘導の抑制に関わっていることを明らかにした。さらに、その細胞死抑制機構についての解析も進めており、mitSMaseが自食作用であるオートファジーの誘導を亢進して障害を受けたミトコンドリアの除去を促進することで細胞死を軽減している結果を得ており、当初の研究計画に沿って順調に成果を得ていると考える。一方、2のミトコンドリアにおけるスフィンゴ脂質代謝に関する解析については、LC-MSなどの分析機器の整備の遅れなどから、ミトコンドリアにおけるセラミドをはじめとするスフィンゴ脂質の詳細な解析が滞っている状況である。

現在機器の整備が整ったことから、H26年度に早急に解析を開始して、mitSMaseにおけるスフィンゴ脂質代謝の影響および生成されるセラミド分子種の同定など研究計画に沿った解析を進めていく予定である。平成26年度は、平成25年度の研究計画で解析が遅延していたミトコンドリアにおけるスフィンゴ脂質代謝の解析を行い、mitSMaseによるセラミドの生成が、実際に細胞死抑制に機能していることを実証する。また、LC-MSを用いた解析により、細胞死抑制に関与するセラミド分子種の同定を試みる。それと並行して計画していた「mitSMaseが細胞死制御以外のミトコンドリアの機能にどのような生理的意義を持つのか?」を明らかにすることを目的として研究を進める予定である。これまでの解析から、mitSMaseは精巣で特に強く発現していることが明らかとしている。精子形成過程ではミトコンドリアの形態変化が起り、その結果、精子の運動能に重要な役割を果たしていることが知られている。セラミドは脂質膜の強度を高めることが報告されている。従って、mitSMaseによるセラミド生成が精子における特徴的なミトコンドリア構造に関わっているかもしれない。あるいは精子形成過程で観察されるアポトーシス誘導などに関わっていることを推察される。そこで、先ず精巣においてどの細胞に発現が強いのかについて、マウス精巣切片を用いた免疫組織染色法により検討し、より詳細な発現場所の同定を試みる。その結果より、精巣または精子のミトコンドリアにおけるmitSMaseの生理的意義を推察し、解析に適した培養細株等を入手して解析し、免疫染色の結果より推察したmitSMaseの生理的意義の実証を行う。一方、mitSMaseの発現制御機構、活性制御機構についての解析を行う。精巣で特に発現が高いことから、精巣における発現制御に関わる転写因子およびプロモーター領域について、ルシフェラーゼアッセイおよびEMSAにより解析を行う。これらの解析を行うことにより、mitSMaseが生体で細胞死制御以外に果たす役割を明らかにすることを目指す。
生体輸送に伴う哺乳子牛の家畜福祉性評価

第1に、我が国の商業的長距離輸送に対する哺乳子牛の生理的反応を確認した。その結果、輸送過程で負荷される複合的なストレスにより、哺乳子牛の肝臓には負担がかかっていることが確認された。第2に、欧州の輸送時福祉基準の我が国への適用性の検証を行った。得られた結果は、我が国で輸送される哺乳子牛についても欧州の基準に合わせ輸送距離を100km未満に抑えるのが妥当性であることを示していた。商業的な条件における長距離輸送に対する哺乳子牛の生理的反応について調べた。家畜市場で購買した生後2147日齢の交雑種哺乳子牛10頭を、家畜運搬車で、途中の休憩時間を含め、一般道29.2km、75分と高速道277.7km、244分の合計306.9km、7時間を、絶食・絶水条件で陸路輸送した。輸送直後と導入後1週間の新規環境馴致後に採血・心電図記録・検温を行い、血液サンプルについては内分泌学的および生化学的検査を実施した。その結果、輸送直後に、乳酸が高値傾向(P=0.08)、pHが有意な低値(P<0.001)を示し、トリヨードサイロニン、AST、遊離脂肪酸(いずれもP<0.05)、心拍数(P<0.01)が有意な高値を示した。また、ALTも高値傾向(P=0.06)を示した。これらのことから、商業的な長距離輸送条件下では、その過程で負荷される複合的なストレスにより、哺乳子牛の肝臓に負担がかかっていることが推察された。また、実験的な条件として、輸送距離を50、100、150km、収容密度0.25、0.35、0.45m^2/頭の3水準ずつ設定し、ホルスタイン種雄子牛9頭、黒毛和種雄子牛3頭を供試して、供試牛を4頭ずつの3群に分け、輸送距離3水準とのラテン方格法による実験計画の1年目として、輸送距離3水準について中1週ずつの間隔を空けて(休養期間を設けて)3回反復して輸送実験を実施した。ホルスタイン種(1反復目1426日齢,8頭;2反復目1122日齢,6頭)および黒毛和種とホルスタイン種との交雑種(1320日齢,3頭;3845日齢,2頭)の雄子牛を3群に分け、輸送距離(50,100,150km)と割当床面積(0.25,0.35,0.45m2/頭)に配置して、逐次増減法により2回反復して各3回ずつ輸送した。輸送中の行動および輸送後における瑕疵および水様便の発生を観察すると共に、輸送開始前日にも血液を採取し、輸送前後での生理指標の変化について調べた。その結果、輸送による瑕疵は1個体のみであり、輸送後の水様便の発生と輸送距離、割当床面積に関連は認められなかった。血中のコルチゾール、ノルアドレナリン、AST、IgMに対する輸送距離の効果(全てP<0.05)ならびに総タンパク質、乳酸、ALT、アドレナリン、ノルアドレナリンに対する品種と割当床面積の交互作用(全てP<0.01)が有意であった。輸送中の横臥および向き替えの発現と割当床面積との関連は有意(共にP<0.05)であったが、それらの行動発現と輸送距離との関連は認められなかった。欧州の輸送時福祉基準の我が国の生体輸送条件への適用性を検証した。19頭の哺乳子牛(ホルスタイン種14頭(11-26日齢)と黒毛和種とホルスタイン種との交雑種5頭(13-45日齢))を体重と品種ができる限り均等になるように6群に分け、はじめの3群を逐次増加法により、割当床面積0.25,0.35,0.45 m2/頭に振り分け、1週間隔で50,100,150kmの順に輸送した。残りの3群については、逐次減少法により、割当床面積および輸送距離について逆の順番で輸送した。子牛の輸送中の行動(横臥頭数と向き替え回数)ならびに輸送後における健康状態(瑕疵と水様便の発症)を観察すると共に、輸送前後に採血を行い、生理的指標の濃度変化について検討した。輸送中の横臥および向き替えの発現と割当床面積との間に関連がみられたが、それらの行動発現と輸送距離との関連は認められなかった。輸送による瑕疵は1頭のみであり、輸送後の水様便の発生と輸送距離、割当床面積にはいずれも関連は認められなかった。血中のコルチゾール、ノルアドレナリン、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、IgMの各濃度は輸送距離によって影響を受け、特に輸送距離が100kmを超えると影響が大きかった。今回の結果から、我が国で輸送される哺乳子牛についても輸送距離を100km未満に抑えるのが妥当性であることが確認された。
K2Kファイバー検出器を用いた1GeV領域ニュートリノ・核中性カレント反応の測定

K2K実験は、2001年までの実験データの解析をすすめ、これまでのスーパーカミオカンデの事象数の予想と実際の比較に加え、1リングミュー粒子ライクな事象を用いたニュートリノスペクトル分布を解析した。この事象には、エネルギーの再構成が可能な2体反応である荷電準弾性散乱反応に加え、3体以上でエネルギー再構成が不可能な荷電非弾性散乱反応が混入しているため、この比率を精度よく測定することが重要であった。申請者を中心に行ったK2K前置ファイバー検出器事象の解析等の結果、この準弾性・非弾性散乱比率はモンテカルロに対して、93±20%であることが示された。この数値は振動解析のみならず、ニュートリノ原子核反応断面積測定の見地から重要である。また、同時に解析された生成時のニュートリノフラックスを用いて振動解析を行った結果、ニュートリノ振動は99%以上の確率で起こっているとの結果を得た。この結果は平成14年のニュートリノ2002ワークショップで初めて公表されると同時に、K2K共同実験の論文として米国Physical Review Letters誌に発表された。また申請者は同結果を平成14年秋の日本物理学会分科会及び15年3月開催されたコンファレンス(ラトゥイユ2003)において発表した。この解析に用いられたファイバー検出器事象の解析から、準弾性散乱反応を特徴付ける軸性ベクトル質量の値が±0.2(GeV/c)^2であることを示し、結果を平成14年12月米国で開催された第二回GeV領域ニュートリノ核相互作用国際会議(NuInt02)および平成15年春の日本物理学会年会で報告した。この観測は水標的に対する最初の軸性ベクトル質量測定であり、今後の水チェレンコフ観測装置を用いたニュートリノ振動実験には特に重要である。現在数値を最終化する作業を進めている。本研究では平成11(1999)年開始されたK2K実験におけるKEK内に設置された前置ファイバー検出器により観測されたニュートリノ反応データを用い、ニュートリノ反応の断面積、特に中性カレント反応の反応断面積を10%精度で測定することを目的とする。本年度の研究成果は以下のとおり。(1)平成11年11月から13年(2001年)7月までのデータを解析して、ファイバー検出器内部でニュートリノが反応した事象約22,500事象、そのうち後方ミューオン飛程検出器まで到達した荷電カレント事象が約8,300事象を選択することに成功した。(2)このデータのうち、まず2体反応であり、断面積の比較的よくわかっている荷電準弾性散乱反応事象を主にトラック数(1本か2本)により選択し、入射したニュートリノのフラックスの再構成を試みた。この際トラック数分布の理解にはニュートリノにより散乱された陽子が核内反応で再び散乱する効果が重要であることをつきとめ、この効果を取り入れたモンテカルロシミュレーションの結果、入射ニュートリノフラックスを1GeV以上の領域で系統誤差を含み10%程度でおさえられることを示した。(3)中性カレント弾性反応による陽子選択のため、後方ミューオン飛程検出器まで到達していない(ミューオンではない)、1トラック事象約1,000事象を選択した。プレリミナリーな解析ではこのうち約15%がファイバー検出器内部やその直下にあるトリガーカウンターで大きなエネルギーロスをおこしている陽子トラックの候補であることが示された。(4)(1),(2)の成果について、平成13年春日本物理学会(中央大学)および12月本機構で開催された国際研究集会(NuInt01)において発表を行った。
骨導超音波補聴器の実用化に向けた語音聴力の検討

骨導超音波補聴器の実用化に向けた語音聴力の検討を行った。健聴者34名の中で、超音波の音は認知するが言葉を理解できない被験者が3名いた。ダイナミックレンジは17.5dBで過去の報告と矛盾しない結果であった。年齢別に明瞭度を検討すると、聴覚正常でも高齢になると明瞭度が低いことが分かった。この結果は骨導超音波の聴取メカニズムの仮説として挙げられている蝸牛基底回転での聴取説を支持するものであると考えられた。聴覚正常者におけるリハビリテーションの効果も得られた。難聴者においては聞こえ・弁別にばらつきが生じ、一定の結果は得られなかった。今後、骨導超音波聴取メカニズムの詳細な解明が期待される。超音波領域の周波数は気導では可聴することができないが、骨導を用いることで最重度難聴者であっても聴取することができる。このことを利用して、骨導超音波補聴器の試作を行っている。われわれは、その語音弁別に注目して、骨導超音波補聴器システムの最適化を目指す研究を行っている。これまでに我々は、昨年度までに変調方法や変調度の最適化を行うことができ、現状の超音波補聴器が健常者において現行のシステムが骨導超音波を一番効率的に伝達することができると考えるに至った。また、聴力正常者では、異聴傾向が骨導超音波語音で独自性があることがわかり、可聴気導音との相違が明瞭となり、その聴取方法の違いをうらづける結果がえられた。本年度は聴力正常者において、日本語単音節の弁別について被験者を増やして検討したが、呈示母音が/a/の場合が特に異聴が起こりにくいということ、/e/が/o/に特に多く異聴されることなどが新たに分かった。また今年度は重度難聴者における弁別検査を複数回行い、そのリハビリ効果や異聴傾向を調べることができた。ただし、超音波を聴取できなかった難聴者も多く、また聴取できても言葉までは全く理解できない被験者が多くいた。この理由を新規の実験で検索していく必要がある。今後も難聴者における異聴傾向を症例を増やして確認し検討していく予定である。20kHz以上の高周波音は気導では聴取できない。しかし骨導経由であれば聴取可能であり、この現象は最重度難聴者でも起こることが証明され、骨導超音波を利用した最重度難聴者用の超音波補聴器の開発を行っている。我々は超音波補聴システムの実用化に向けて最適化をおこない、健聴者においての最適な変調方法や変調度を明らかにしてきた。また、可聴気導音との語音弁別の相違を明らかにし超音波独自の異聴傾向などを報告している。これは気導可聴音と骨導超音波音の聴取メカニズムの違いに依存すると考えられ、今後の聴取メカニズムの完全な解明にも寄与すると考えられる。本年度は、若年聴力正常者における被験者をさらに増やすとともに、年齢や難聴タイプ別の超音波弁別能を評価するため、中高齢の聴力正常者や数人の難聴者を被験者として実験を行った。その結果高齢聴力正常者では、呈示音圧を大きくすると弁別能は上昇するが、呈示音圧が小さい時には語音聴力検査の正答率が非常に低く、若年正常者と比べると弁別能が低い傾向が示された。また、数人の老人性難聴者(高音障害)ではやや弁別能の上昇が緩やかであることがわかった。これは骨導超音波の聴取に高周波領域(蝸牛の基底回転)が関与しているというこれまでの聴取メカニズムの報告を支持するものであると思われる。今年度の若年聴力正常者のうち、2名に著しく超音波の聴取能が低い被験者が存在した。この2名を用いて、聴取リハビリテーションを行った。1か月のリハビリテーションで語音正答率はかなり改善したが、その他の若年正常者に比べてリハビリ後でも正答率は劣っていることが示された。今後このような被験者を集め、その原因を検索していく必要がある。今年度は数人の難聴者の実験を行うこともできたが、まだまだ絶対数が少ないため症例数を増やして検討していく予定である。骨導超音波補聴器の実用化に向けて、その語音聴力に着目し、年齢や難聴のタイプ別・聴力別に異聴を調べることで、骨導超音波補聴器システムの最適化を目指す研究を行っている。これまでに我々は、骨導超音波補聴システムを用いて、健聴者には骨導超音波単音節による明瞭度が約75%であることを報告してきた。しかし異聴内容に関しては明らかな傾向を得られておらず、その傾向を見出し、また、単語や文章の弁別能を測定する必要があると考えられた。

現在の試作器においては振幅方法は振幅変調を用い、変調度は100%変調としていた。本年度は変調度を数種類使、語音明瞭度を測定する実験を試みtらが、現在使用している100%変調が一番良好に弁別できることが分かった。また、他の変調方式(周波数変調など)による言葉の伝達方式も試行したが、言葉としてはっきり弁別できる変調方式は聴覚正常者でも得ることができなかった。以上のことから、現行のシステムが骨導超音波を一番効率的に伝達することができると考えるに至った。聴力正常者では、日本語単音節50語の母音部の弁別を検討したところ、/い/と/う/、/え/と/お/の間で集中して異聴が認められていることが判明し、可聴音における第二フォルマントが聴取困難な状況と同一であることが分かった。また、平成24年度に予定していた難聴者における弁別検査も、2名行えた。症例が少なく、現在は難聴者における異聴傾向は確認できないが、今後症例を増やして検討していく予定である。超音波を利用した最重度難聴者用の補聴器の開発を行ってきた。超音波補聴器の最適化・実用化をめざし、健聴者や難聴者を用いて語音の弁別検査を行ってきた。最終年度は健聴者や難聴者の被験者を増やし語音弁別検査を行った。健聴者は最終で34名であった。健聴者の中には、超音波を聴取できない被験者はいなかったが、3名で超音波は聴取できるが、変調した超音波語音を弁別できない被験者が存在した。重度難聴者における過去の報告では、約40%が超音波を聴取可能であり、変調した骨導超音波音の弁別が可能であるのは約20%と報告されており、難聴者・健聴者共このような被験者が少なからず存在することが判明した。これは脳の高次機能における語音の弁別が関与している可能性が示唆される。また、2033歳までの健聴者と50歳代、60歳以上の健聴者の3郡に分けて結果を比較した。3群間でダイナミックレンジに大きな差異は認めなかったが、最大音圧での刺激である15dBSL時での弁別能で60歳以上の被験者では明らかに正答率が低下している結果がえられた。高齢者は、一般的な聴力検査では難聴がなくとも年齢とともに高周波領域(蝸牛基底回転での聴取)の聴力が悪化してくるとされている。今回の結果は骨導超音波の聴取メカニズムの仮説として挙げられている蝸牛基底回転での聴取説を支持するものであると考えられた。また、健聴者の中で語音弁別が悪い被験者に対して繰り返し弁別検査を行うことで弁別能が上昇するのかどうかを検討した(リハビリテーションの効果)。その結果健聴者においては少なからずリハビリの効果が得られることが判明した。難聴者4名の骨導超音波聴取実験を行った。今年度の重度難聴被験者は骨導超音波を聴取できなかった。若年中等度難聴者では最大提呈示音圧においても弁別能にばらつきが出現した。聴覚平成24年度は難聴者による実験を行う計画であった。健聴者における異聴は昨年度までに一定の傾向をつかむことができていたが、症例を増やすことで、さらに明らかな傾向をつかむことができた。一方で、子音の弁別に関しては、症例を増やしても明らかな異聴傾向が認められなかった。骨導超音波の聴取メカニズムもいまだ完全には判明しておらず、動物実験なども含めた総合的な研究も必要であると考えられた。難聴者においては重度難聴者で実験、リハビリをすすめその効果を示すことができた。また、以前の実験で健聴者で示されていた視覚による影響も、難聴者でも認められることが確認できた。
非線形システムの線形化補償適応制御に関する研究

我々の提案する方式は、非線形システムを同定し、適応制御を行うが、同定結果を用いて非線形システムを線形化し、線形制御装置を用いて広範囲にわたって精度の良好な制御を行うものであり非線形性の強いシステムに対しても有効な方法である。非線形性の本質は、2次の非線形微分方程式の中に組み込めるので、その係数が状態の多項式で記述されるものとして、その係数を我々がこれまで開発した積分線形フィルタを用いて同定し、その有効性を確認した。さらに、3次以上の高次系に対しては2次系のみ非線形と考え、他は1次以上の線形とみなす方法により、3次以上の高次非線形系に対しても有効に推定ができることを確かめた。その結果を用いて、PID制御装置のパラメータを適応的に変化する方法を取り扱ったが、システムのパラメータの変動が急激でなければ十分追従できることが判明した。しかしながら、システムが安定な系から不安定な系に変わるような場合は、安定な制御を行うことができない場合があった。そこで、線形化すべきシステムをまず考えて、そのシステムは安定な系であるようにして推定する部分はそのシステムの差の部分を推定するようにすることにより、その不安定性へ及ぼす影響を軽減することができた。また、モデル化誤差の影響についてシュミレーションにより検討したが、このような方式を用いることにより解決することができた。実際のシステムとして火力発電所の給水加熱器を対象として、本方法を適用した。給水加熱器において重要なパラメータは等価熱容量であるが、それをオンラインで同定し、線形化補償を行った。同定のための試験信号として、M系列信号の振幅を正規乱数で変化させた信号を用いることにした。これにより、振幅一定のM系列信号より、非線形の振幅依存性の強いシステムに対してはこの信号が有効であることがシュミレーションにより確認できた。2次の非線形システムにおいて、その係数が2次の多項式までで記述できるシステムのダイナミックスについて、位相面解析と計算機シュミレーションにより検討を行い、減衰的な振舞いから振動的な応答の系は勿論、不安定な系、リミットサイクルを生ずる系まで幅広い系が表現できることがわかった。したがって、このようなシステムで殆どの2次までの非線形は表されることが判明した。次に、2次の非線形の多項式のパラメータを推定する方法として、線形積分フィルタを用いた連続系の同定手法を適用できるように拡張した。この方法は他の連続系の同定手法に比べて、微分項の処理が容易ですぐれていることが明らかとなった。また観測雑音のかなり大きな場合についても、多項式の係数が精度良く推定できることが確認できた。これらの結果から、一般の非線形系を取り扱うには2次の非線形微分方程式の係数が2次までの状態の多項式で記述できる系まで考えれば十分であり、3次までとったとしてもその効果はあまりなく、雑音が大きいとき推定するパラメータが多くなり精度が悪くなるので、線形化補償が有効に行われないことがあることがわかった。今後、非線形系の次数が2次以上になったときの問題、適応線形化補償としてオンラインで制御したときの安定性の問題などが次年度以降の検討すべき課題となる。2次非線形システムにおいて、その係数が2次の多項式までで記述できるシステムによって、殆どのシステムが表現できることを明らかにして、積分フィルタによる連続系のパラメータ同定手法が有効であることを確認してきたが、本年度は非線形システムで3次以上のシステムについての検討を行った。その結果3次以上の系においては線形の1次系を付加したようなシステムでは問題がないが、本質的に3次の系についての開回路特性のパラメータの微小変化が閉路特性にあまり影響がない場合についてはオンライン適応制御方式を用いても不安定になることはなく、良好な結果が得られることが判明した。

雑音に対する検討を行ったが、かなり大きな雑音レベルに対しても平滑化法などを用いることにより解決できることが明らかになった。しかしながら、入力に対する微分項を含むような場合、すなわち、線形の伝達関数の分子の項を含むような系で閉路系の極と負の零点が近いような場合に対しては線形化補償を行うことは非常に難しいことが確認された。そのような系の適応制御についての問題が今後の課題である。本研究は、非線形の強いシステムに対して線形化補償を行うことにより、ロバストな制御系を構成するのを目的としたものであるが、これまで、非線形の部分が2次の微分方程式で記述でき、その係数が2次の多項式で表されるようなシステムを考え、その係数を線形積分フィルタを用いて同定し、適応時にPID制御のパラメータを変更することにより、相当広範囲の非線形系に対して有効な方法であることが確認できた。このような適応制御学の安定性についてシュミレーションにより検討した。非線形系のパラメータが急変する場合や、安定から不安定に変化するような場合、適応アルゴリズムの遅れにより安定に制御できない場合があることが明らかになったので、あらかじめ安定性の強い線形システムを線形化システムの候補として求めておき、非線形部分のパラメータはその差の部分を推定することにより、広い範囲のパラメータ変動に対しても制御が可能であることを確認した。さらに、実際のシステムとして火力発電所の給水加熱器を対象として、本手法を適用しその有効性を確認した。給水加熱器において重要なパラメータは等価熱容量であるが、そのパラメータをオンラインで同定し、PIDの制御装置を用いて線形化補償を行った。非線形部分の同定の精度を上げるための試験信号について、M系列信号においてその振幅を不規則に変化させる信号を用いることにした。これにより振幅一定のM系列信号より、非線形の振幅依存性の強いシステムに対して有効であることがシュミレーションにより確認された。
液相焼結による炭化ケイ素セラミックスの微構造、電気物性及び力学物性の制御

800nmの炭化ケイ素粒子(SiC A,75-95%)と30nmの炭化ケイ素粒子(SiC B,5-25%)を混合した。この炭化ケイ素粒子を20vol%含む0.05-0.3Mの硝酸イットリウム溶液(pH5)に、平均粒径200nmのアルミナ粒子を炭化ケイ素/アルミナ/イットリア=1/0.0117/0.0094-0.013(体積比)になるように混合した。SiC AとBは類似したゼータ電位を示した。Y^<3+>イオンは負に帯電した炭化ケイ素に吸着した。SiCサスペンションへの分子量10000のポリアクリル酸(PAA)の添加は、負に帯電したSiC表面に吸着するイットリウムイオンの量を増加させた。SiC AへのSiC Bの添加は粒子ネットワークの生成を促進し、サスペンションの粘度を増加させた。その結果、SiC成形体の充填密度はSiC Bの添加により減少した。このサスペンションを石膏板でろ過、乾燥後、1950°Cで加圧焼結を行った。混合粉体((75-95)vol% SiC A-(5-25)vol% SiC B)の多孔質成形体は1000°C付近から緻密化し、1950°Cでの加圧焼結後に相対密度97.3-99.4%に達した。SiC AへのSiC Bの添加は密度を増加させ、SiC焼結体の粒子サイズと欠陥サイズを減少させた。SiC B(5-25%)の添加は曲げ強度を増加させた。しかしながら、破壊靱性の向上は認められなかった。イットリア量の増加は焼結性の向上に効果があったが、強度と破壊靱性を減少させた。SiC焼結体のワイブル係数は5.9から12.1であり、SiC Bの添加によるワイブル係数の増加は認められなかった。平成16年度に作製したポリチタノカルボシラン添加と無添加の炭化ケイ素焼結体のAr中の電気伝導度は、800°Cでそれぞれ0.5と0.2S/cmで、大きな違いは認められなかった。炭化ケイ素粒子の周りに均一に焼結助剤(アルミナ+イットリウムイオン)を分布させるために、pH5の0.3M硝酸イットリウム溶液中で平均粒径0.8μmの炭化ケイ素粉体と平均粒径0.2μmのアルミナ粉体を混合した。30vol%の炭化ケイ素サスペンションにおいて、SiC粒子のネットワーク構造が吸着したアルミナとイットリウムイオンを介したヘテロ凝集により形成された。炭化ケイ素-アルミナ(1.17vol%)-イットリウムイオン(0.94vol%イットリア)の水性サスペンションを、石膏板を用いたろ過法で成形した。成形体の相対密度は52-55%であった。0.04-5.2vol%のポリチタノカルボシランを仮焼したSiC成形体中に含浸した。ポリチタノカルボシランを含浸した成形体と含浸していない成形体を39MPaの圧力で、1950°C、Ar中で加圧焼結を行った。ポリチタノカルボシランの含浸は、炭化ケイ素の焼結性、曲げ強度、破壊靱性を増加させた。また加圧焼結中のSiCの粒成長を抑制した。1.3vol%のポリチタノカルボシランを添加した炭化ケイ素の力学物性値は以下の通りである。平均曲げ強度:711MPa、破壊靱性:5.9MPa・m^<1/2>、ワイブル係数:12.5であった。ポリチタノカルボシランの添加による力学物性の向上は、粒界における界面強度の増加によって説明することができる。含浸したポリチタノカルボシランからナノメーターサイズのSiCが生成する。これが、シリカ-アルミナ-イットリア系液相へ溶解し、再度、析出する。このことにより、粒界の強度が高められる。現在比較のために、30nmサイズの炭化ケイ素粉体をサブマイクロメーターサイズのSiCに混合し、焼結性や力学特性に及ぼす影響を測定中である。

混合粉体((75-95)vol% SiC A-(5-25)vol% SiC B)の多孔質成形体は1000°C付近から緻密化し、1950°Cでの加圧焼結後に相対密度97.3-99.4%に達した。SiC AへのSiC Bの添加は密度を増加させ、SiC焼結体の粒子サイズと欠陥サイズを減少させた。SiC B(5-25%)の添加は曲げ強度を増加させた。しかしながら、破壊靱性の向上は認められなかった。イットリア量の増加は焼結性の向上に効果があったが、強度と破壊靱性を減少させた。SiC焼結体のワイブル係数は5.9から12.1であり、SiC Bの添加によるワイブル係数の増加は認められなかった。平成16年度に作製したポリチタノカルボシラン添加と無添加の炭化ケイ素焼結体のAr中の電気伝導度は、800°Cでそれぞれ0.5と0.2S/cmで、大きな違いは認められなかった。
マルチメディア民族誌の研究

民族誌は、ある社会の風俗習慣などをめぐる文化人類学的研究の重要な成果であると同時に、比較によって人間社会に関する新たな知見を得るためのデータベースでもある。こうした民族誌は主として文字テキストからなるが、さらに民族誌映画のような映像情報を加えてマルチメディアで実現することによって、読み手との双方向性をかねそなえた、重層的情報ソースができあがる。本研究は、その試作品として「モンゴルの春の牧畜作業」を題材にとり、2つのアプローチで作成した。1つはwwwを用いる方法であり、もう1つはオーサリングツールを用いる方法である。wwwを用いる方法では、ユーザは、スライドの観賞をしながら、その画像やキャプションに関してさらにキーワードの解説を読んだり、またさらに関連論文を参照したりすることもできる。ただちに、インターネットに公開することのできるタイプである。ただし音声情報を組み込むことは難しい。オーサリングツールとしてはMacromedia社のDirectorを用いた。この方法では、自動的にスライドショーから、先と同様により詳細な情報をとりだしてゆくことができる。こちらは、音声情報も組み込まれている。CD-ROM化による公開に適したタイプである。具体的な作品を作る本研究によって、コンピュータのもつ計算機械を超えた新たな能力と人文科学に欠かせない多様な情報形態とを結合することができ、人文科学の研究成果をより適切な形で一般に提供する道が示された。今後は、画像の一部を拡大し、そこから博物館に展示ないし収蔵されているモノの情報を引き出すことによって、電脳博物館としての機能をもたせることが可能である。
AMPA型グルタミン受容体の肺癌における役割

1)肺癌細胞株5株(腺癌由来:A549,小細胞癌由来:H524,H526,Lu135,N417)でのα-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionicacid (AMPA)受容体の蛋白発現について検討した。AMPA受容体の4種類のサブユニットであるGluR1からGluR4に対する免疫染色を行ったところ,いずれも陽性で細胞質に蛋白発現を認めた。特にGluR2が肺神経内分泌腫瘍である小細胞癌細胞株で強く発現していた。2)肺癌細胞株28株でのAMPA受容体の遺伝子発現について検討した。細胞株からtotal RNAを抽出し、real time PCR法を用いてGluR1からGluR4のRNA発現レベルを定量的に計測した。結果、GluR1からGluR4のいずれかにRNAレベルでの発現を認めた肺癌細胞株は,腺癌由来11株中4株、扁平上皮癌由来4株中1株、大細胞癌由来2株中1株、小細胞癌由来10株中9株、肺カルチノイド由来1株中1株であり、肺神経内分泌腫瘍由来の肺癌細胞株で強い発現を認めた.特にGluR2が肺神経内分泌腫瘍である小細胞肺癌細胞株で、非小細胞肺癌細胞株に比べ強く発現していた。3)GluR2を高発現している小細胞癌由来細胞株8株について,編集部位(Q/R site)に対するシーケンスを行い,H209,H2171で未編集型を確認した.現在,サブクローニングを行い,未編集型の発現率を解析中である.以上の結果より、肺癌においてAMPA受容体が何らかの重要な働きをしていることが推測された。特にGluR2の発現は肺神経内分泌腫瘍である小細胞癌で特異的に強く、発現パターンは脳腫瘍である神経膠芽細胞腫と似ていた。この結果はGluR2が小細胞癌と非小細胞癌との鑑別診断に臨床応用できる可能性を示唆していた。1)肺癌細胞株22株でのα-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid(AMPA)受容体の遺伝子発現について検討した。細胞株からtotal RNAを抽出し、real time PCR法を用いてAMPA受容体の4種類のサブユニットであるGluR1からGluR4のRNA発現レベルを定量的に計測した。結果、GluR1からGluR4のいずれかにRNAレベルでの発現を認めた肺癌細胞株は,腺癌由来11株中6株、扁平上皮癌由来4株中1株、大細胞癌由来2株中1株、小細胞癌由来4株中4株、肺カルチノイド由来1株中1株であり、肺神経内分泌腫瘍由来の肺癌細胞株で強い発現を認める傾向にあった.特にGluR2が肺神経内分泌腫瘍である小細胞肺癌細胞株で、非小細胞性肺癌細胞株に比べ強く発現していた。2)肺癌細胞株5株(腺癌由来:A549,小細胞癌由来:H524,H526,Lu135,N417)でのAMPA受容体の蛋白発現について検討した。GluR1からGluR4の4種類のサブユニットに対する免疫染色を行ったところ,いずれも陽性で細胞質に蛋白発現を認めた。以上の結果より、肺癌においてAMPA受容体が何らかの重要な働きをしていることが推測された。現在、GluR2の発現形式、特にQ(未編集型)/R(編集型)の発現の有無と割合を解析している。また、GluR2抗体を用いた免疫染色を臨床検体に対して行い、他の神経内分泌マーカーと、その発現パターンや発現割合などについて比較検討している。

3)GluR2を高発現している小細胞癌由来細胞株8株について,編集部位(Q/R site)に対するシーケンスを行い,H209,H2171で未編集型を確認した.現在,サブクローニングを行い,未編集型の発現率を解析中である.以上の結果より、肺癌においてAMPA受容体が何らかの重要な働きをしていることが推測された。特にGluR2の発現は肺神経内分泌腫瘍である小細胞癌で特異的に強く、発現パターンは脳腫瘍である神経膠芽細胞腫と似ていた。この結果はGluR2が小細胞癌と非小細胞癌との鑑別診断に臨床応用できる可能性を示唆していた。
英米独仏における「教科教育学」論の史的展開と教科教育学研究者養成制度の研究

本研究は、「科研費の審査システム改革2018」案を契機に、今改めて「教科教育学」のあり方に注目と関心が集まる中、「教科教育学」の伝統と実績のある英米独仏における教科教育学の学問研究としてのあり方や位置づけについての議論、すなわち、「教科教育学」論、「教科教授学」論(独、仏、スイスなど)の戦後70年あまりの展開と教科教育学研究者養成システムの特質を詳細に探り、国内外の「教科教育学」論の深化を図ることを目的としている。平成29年度の研究を継続して、英米独仏の1950年代から現代までの「教科教育学」論の歴史的展開を解明することを目指して、研究組織の研究者が当該教科教育に関するこれまでの研究実績と当該国への人的研究資料的ネットワークを活用して、関連資料の収集、分析、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施し、「教科教育学」論の展開の分析を進めた。イギリス担当(森田、小山、伊藤)、アメリカ担当(深澤、清水、唐木)、ドイツ担当(大髙、岡出)、フランス担当(溝口、三好)それぞれが担当国の「教科教育学」論の歴史・展開・現状等々に関する分析を進めた。また、特に溝口、清水は、国際学会で研究成果の一端を発表した。一方、研究代表者の大高は、ドイツの教科教育学論の新しい動きを見出し、関連資料を精力的に収集し分析を進めた。この動きは、我が国の教科教育学論のあり方にも大きな影響を及ぼすとの知見を得た。ただし研究成果を論文にまとめるまでには至らなかった。さらに、教科教育学研究者養成についての分析は全般に遅れている。平成29年度に引き続いて、またその成果を踏まえて、平成30年度は、英米独仏の1950年代から現代までの「教科教育学」論の歴史的展開を解明するため、研究代表者及び分担者が、当該教科教育に関するこれまでの研究実績と当該国への人的研究資料的ネットワークを活用して、関連資料の収集、分析、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施し、「教科教育学」論の展開の分析を進め、特にフランス、アメリカ担当の分担者は研究成果一端を国際学会で発表した。しかし、分担者間で、研究課題遂行の進捗状況が異なっている。平成29年度、平成30年度に引き続いて、研究代表者及び分担者は、イギリス、ドイツ、フランス、アメリカに出張し、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施することを継続するとともに、収集した文献・資料・情報の分析をさらにスピード感をもって進め、当該国の「教科教育学」論の展開を探ることと、教科教育学研究者養成の現在のシステム等の解明を進める予定である。特に、担当国に関して、研究課題に直結する研究成果を論文として発表することを強力に推進する。平成29年度は特に、英米独仏の1950年代から現代までの「教科教育学」論の歴史的展開を解明することを目指して、研究組織の研究者が当該教科教育に関するこれまでの研究実績と当該国への人的研究資料的ネットワークを活用して、関連資料の収集、分析、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施し、「教科教育学」論の展開の分析を進めた。研究代表者の大高は、ドイツの教科教授学論一般及び理科教授学関係の文献・資料を、研究分担者、岡出はドイツに出張し、ドイツのスポーツ教授学関係の文献・資料と情報を、アメリカ担当の研究分担者である清水、深澤、唐木は、それぞれアメリカに出張し、数学教育学論、社会科教育学論、英語教育学論の文献・資料と情報を、フランス担当の研究分担者である溝口、三好は、それぞれフランスに出張し、数学教育学論、理科教育学論の文献・資料と情報を、イギリス担当の研究分担者である小山は、イギリスに出張し数学教育学論文献・資料と情報を、森田は言語教育学論の文献・資料を収集し、それぞれ「教科教育学」論の歴史・展開・現状等々に関する分析を進めた。また、研究課題に関連する研究成果を公表し始めた。

平成29年度の研究を継続して、英米独仏の1950年代から現代までの「教科教育学」論の歴史的展開を解明することを目指して、研究組織の研究者が当該教科教育に関するこれまでの研究実績と当該国への人的研究資料的ネットワークを活用して、関連資料の収集、分析、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施し、「教科教育学」論の展開の分析を進めた。イギリス担当(森田、小山、伊藤)、アメリカ担当(深澤、清水、唐木)、ドイツ担当(大髙、岡出)、フランス担当(溝口、三好)それぞれが担当国の「教科教育学」論の歴史・展開・現状等々に関する分析を進めた。また、特に溝口、清水は、国際学会で研究成果の一端を発表した。一方、研究代表者の大高は、ドイツの教科教育学論の新しい動きを見出し、関連資料を精力的に収集し分析を進めた。この動きは、我が国の教科教育学論のあり方にも大きな影響を及ぼすとの知見を得た。ただし研究成果を論文にまとめるまでには至らなかった。さらに、教科教育学研究者養成についての分析は全般に遅れている。平成29年度に引き続いて、またその成果を踏まえて、平成30年度は、英米独仏の1950年代から現代までの「教科教育学」論の歴史的展開を解明するため、研究代表者及び分担者が、当該教科教育に関するこれまでの研究実績と当該国への人的研究資料的ネットワークを活用して、関連資料の収集、分析、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施し、「教科教育学」論の展開の分析を進め、特にフランス、アメリカ担当の分担者は研究成果一端を国際学会で発表した。しかし、分担者間で、研究課題遂行の進捗状況が異なっている。研究分担者の多くは、イギリス、ドイツ、フランス、アメリカに出張し、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施することを継続するとともに、収集した文献・資料・情報の分析を進め、当該国の「教科教育学」論の展開を探ることと、教科教育学研究者養成の現在のシステム等の解明を進める予定である。平成29年度、平成30年度に引き続いて、研究代表者及び分担者は、イギリス、ドイツ、フランス、アメリカに出張し、各教科教育学のキーパーソンへのインタビュー調査等を実施することを継続するとともに、収集した文献・資料・情報の分析をさらにスピード感をもって進め、当該国の「教科教育学」論の展開を探ることと、教科教育学研究者養成の現在のシステム等の解明を進める予定である。特に、担当国に関して、研究課題に直結する研究成果を論文として発表することを強力に推進する。
細胞の極性運動の定量解析を通じた、軟骨パターン形成機構の新規モデルの構築

まず、肢芽間充織初代培養細胞のパターン形成過程で、どのような順序でどんな変化が起こっているのかを正確に把握するために、培養系での遺伝子発現や細胞数の変化などといった様々な細胞環境の定量解析を行なった。これによって、5日間ほどに渡るパターン形成の何日目に細胞密度が何割変化するのかなどといった詳細な変化が記載できるようになった。これらの観察結果は、実際の現象とモデルとの比較を行う上で重要な手がかりとなる。細胞のパターン形成を解析するために、単細胞レベルでの長時間ライブイメージングを複数回行うことに成功した。条件検討の結果、120時間もの長期間にわたって肢芽間充織初代培養細胞の細胞凝集パターン形成過程を撮影することができるようになった。今後は、これらの細胞のパターン形成過程を解析することで、細胞の性質の法則性などを発見できることを期待している。既に画像解析に着手し、いくつかのデータの数値化を試みており、細胞の性質の傾向性などがわかりつつある。しかし、画像解析のデータ数値化の精度に関しては問題が残り、人間の目で見たときの細胞の振る舞いと、コンピュータに自動認識させた場合の振る舞いとではいまだ大きな違いがある。今後は、より正確なデータの数値化を目指し、これらの差をできるだけ小さくした上で、細胞挙動のモデル化・定式化を進めていく。また、ゼブラフィッシュのin vivoでの骨数のゆらぎとその発生に関する定量解析に関する研究にも参加した。当初予定していたライブイメージングデータの取得を達成した。また、パターン形成に関わっているとされる遺伝子の可視化実験や発現制御実験のための実験環境の構築ができた。今後は取得したライブイメージングデータの解析を進める。また、作製したプラスミドベクターなどを使用して、パターン形成に関わっていることが知られている遺伝子の可視化・操作実験の系の確立や観察などを行なっていく。これらの得られた結果を元に論文をまとめていく。