hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知識発見システムMUSASHIの開発:開発支援環境の構築及びマイニング機能の強化

本研究では,データマイニング基盤ソフトウェアKGMOD(MUSASHIの後継ソフトウェア)の開発を行いインターネット上にて公開した.KGMODの開発においては,マルチスレッドに対応するなど先進的な技術を取り入れ, CSVテキストの大規模データをより効率的に解析処理することを可能とした.KGMODはライブラリとして実装されておりスクリプト言語に容易に統合することができる. KGMODを利用したデータマイニングの応用研究においてもいくつかの成果をあげている.本研究では,データマイニング基盤ソフトウェアKGMOD(MUSASHIの後継ソフトウェア)の開発を行いインターネット上にて公開した.KGMODの開発においては,マルチスレッドに対応するなど先進的な技術を取り入れ, CSVテキストの大規模データをより効率的に解析処理することを可能とした.KGMODはライブラリとして実装されておりスクリプト言語に容易に統合することができる. KGMODを利用したデータマイニングの応用研究においてもいくつかの成果をあげている.本年度は、来年度のMUSASHIの開発を念頭におき、以下の三点についての研究・開発を行った。1.MUSASHI開発体制の整備これまで企業と大学から数名の人間がMUSASHIの開発に携わってきたが、開発を効率的に推進するための組織がなかったために、開発を効率的に進めることができないでいた。そこで開発体制を整えるために、関西学院大学特定プロジェクト研究センター制度の中で「ビジネスマイニング研究センター」を新たに設立し、開発体制の強化をはかった。センターのWebページを構築し(http://www.businessmining.jp/)、そこでは参加者が協働で技術開発に取り組める仕組みを取り入れ、来年度予定している開発の技術仕様の策定作業を進めている。2.データマイニングアルゴリズムの開発と実装研究計画で掲げた以下の二つのアルゴリズム開発を行った。・複数の数値属性による多次元voxelの標本分布に基づいた分類モデルの構築いずれのアルゴリズムについても実装は既に完了している。前者については、応用事例研究においても高い効果が得られることを実証している。3.応用事例研究上記の時系列Emerging Patternのアルゴリズムを適用し、以下に示す二つの応用研究を行った。いずれの分析においても、ルールの可読性およびモデル精度の両面において開発手法の有効性の高さを示すことができた。特に前者の研究については、OR学会など複数の学会が共催するデータ解析コンペティションにおいて最優秀賞を受賞し高い評価を得ている。本年度は以下の二点についての研究・開発を行った。1.データマイニングソフトMUSASHIの拡張昨年度,関西学院大学内に設置したビジネスマイニング研究センターの枠組みの中で,MUSASHIのコア機能の拡張開発を行った.具体的な拡張点は以下の通り.a)スレッド間通信によりマイニングモジュールを組み合わせるためのAPIの実装,b)MUSASHIが従来採用していたXML tableをより簡素化したCSVデータフォーマットの高速入出力APIの開発,c)いくつかのマイニングモジュールの上記APIを利用しての再実装,d)上記APIをPHPから利用するためのPHPエクステンションの開発.なお,開発プログラミング言語は,アルゴリズムの効率的な実装の観点からC++を採用した.またシステム体系及びデータ構造の大幅な変更を行ったため,また旧来のソフトウェアとの混乱を避けるため,ソフトウェアの名称をKGMODに変更することにした.今後,APIの公開に伴う作業(公開Webサーバーの構築,ドキュメントの充実,利用方法の文書化,応用ソフトウェアの構築など)を中心に進めていく.2.データマイニングアルゴリズムの開発および応用分類階層(taxonomy)を考慮に入れたEmerging Pattern(顕在パターン)列挙アルゴリズムを開発し,それに基づく判別モデル構築手法を構築した.Webログデータ,レセプトデータ,犯罪データなどに適用し,その有効性を確認した.次年度にはIndexingを取り入れたtaxonomy自動生成アルゴリズムを追加開発する予定である.また多次元voxelの標本分布の単峰近似関数(通称「ピラミッド」)による分類モデルの開発および実装を済ませた.応用研究は次年度の課題とする.20年度は、最終的なソフトウェア(KGMODおよびMコマンド)の完成とその公開に向けてのソフトウェアの整備、および完成したMコマンドを利用したアプリケーションとして、実際のデータマイニングにおける適用を行い、成果を対外的に発表および公開した。まず公開するソフトウェアとして、開発したコアとなるKGMODを利用して動作するMコマンドを開発した(http://kgmod.jp/kgmodにて実行形式を無料で公開)。kgmodのHPでは、ユーザーがパイプ機能で組み合わせて利用することが可能な、数十種類のコマンドを整備している。コマンドは、データ処理、変換、分析などに欠かせないものが整備されており、前身のソフトウェアであるMUSASHIと同様のコマンドも含まれているが、マルチスレッドへの対応などの工夫により、計算効率を向上させている。今後、コマンドの種類の増加やGUI化への対応など追加しなければならない機能は残っているが、そのための基盤ソフトウェアの整備という観点からは、当初の研究目的を十分に達成していると考える。これらの成果については、国内・国外の会議において報告し、内容についての有意義なディスカッションを行っている。また、開発したMコマンドを実際に利用し、データマイニングに応用する研究についても成果をあげることができた。具体的には、国内の査読付き学術雑誌に論文を掲載するとともに、国内・国外の会議において複数の報告を行い、内容に関する有意義なディスカッションを行った。また、データ解析コンペティションに参加し、提供されたデータに対して、Mコマンドを使った分析結果を報告し、最優秀賞を受賞した。
プロテオミクス解析を用いた川崎病患者における冠動脈内皮細胞抗原の同定と病型分類

川崎病は自己免疫の関与する抗体病であるとの仮説の下、冠動脈内皮細胞に発現する自己抗原の検索を患者血清で行った。一次元でのSDS-PAGEおよびウエスタンブロッティングの結果、川崎病患者血清中には冠動脈内皮細胞成分と特異的に反応するIgG分画の自己抗体が複数存在した。川崎病特異的なものは見出せなかったが中動脈炎に共通に関与する分子群である可能性が示唆された。また、患者毎に自己抗原プロファイルは異なり、同一患者においでも病態の変動に応じて経時的に変動することから、疾患のヘテロな病像を示唆するとともに、川崎病の病態に関連する可能性が示された。次に、二次元電気泳動を用いたプロテオミクス解析により、川崎病患者ではTNFa刺激によりヒト冠動脈内皮細胞に最も強く誘導される分子としてPeroxiredoxin-1(PRDX1)が検出された。また抗PRDX1抗体価は炎症の進行とともに低下し、免疫グロブリン療法後の炎症改善と共に上昇することから炎症時に生体にとって防御的役割を果たしている可能性が示唆された。以上から、Peroxiredoxin-1(PRDX1)の動態の解析は、川崎病発症の機序の解明とともに、川崎病の病態評価においても有力なバイオマーカーとして臨床面で用いられる可能性が考えられる。川崎病冠動脈炎ではその内皮障害に血清中の自己抗体が抗原抗体反応を介して主体的に関与するとの仮説の下、川崎病のヘテロな病像を患者血清の血管内皮抗原に対する反応パターンから理解しようとするものである。一次元電気泳動では正常ヒト冠動脈内皮細胞からの蛋白粗抽出液をSDS-PAGEで一次展開した。SYPRO Ruby染色では分離明瞭なラダーパターンを示し、特にrhTNF α刺激を受けた細胞からの抽出液では無刺激条件下と比べ分子量(SDS-PAGE)2万6万の領域での増多が示唆された。しかしながら6万以上の領域では検出されたバンドは少なく、また分離が不明瞭であった。Native-PAGEでも同様の結果であったことから高分子蛋白あるいは多量体をターゲットとする解析ではdetergentやPAGEの泳動条件に再考を要すると思われた。患者血清を用いたウエスタンブロッティング法での蛋白検出では川崎病患者血清中には冠動脈内皮細胞成分と特異的に反応するIgG分画の蛋白が複数存在することが示された。それらは主に分子量2万6万に位置するもので、いくつかはメジャーバンドとして確認された。川崎病患者群に特異的なバンドは一次元泳動では認められなかったが、血管性紫斑病患者血清にも同様のバンドが認められ、中動脈炎に共通に関与する分子群である可能性が示唆された。川崎病患者群間でも一次泳動パターンに違いがあった。家族歴のある症例および免疫グロブリン療法初回投与不応例で分子量5万の所に明瞭なバンドが認められるのに対し、de novo発症の典型例やコントロール例では認められなかった。またそのバンドは同一患者血清での急性期と回復期の比較でも定量的差異が認められた。以上から、川崎病患者血清中には抗冠動脈内皮細胞抗体と考えられる自己抗体が複数存在し、患者毎にそのプロファイルは異なるとともに同一患者でも経時的に変動することが明らかとなった。今後、一次元泳動で得られた結果をもとに、二次元電気泳動を用いてペプチド解析を行うことで川崎病の病態に関する自己抗原が明らかとなる可能性が高いと考えられた。
静脈麻酔薬が心筋虚血再灌流障害におよぼす影響

ketamine/xylazine麻酔をcontrolにした場合、propofol/ketamine全身麻酔下においてischemia/reperfusionにより生じるhemodynamicsの変化、infarct sizeを観察した。その結果、ハロタン、セボフルランなどで見られる心筋梗塞域の縮小効果は認められなかった。循環動態の観察から揮発性吸入麻酔薬のほうが静脈麻酔薬で維持した場合より血圧およびRPPが低い傾向にあるため心筋保護効果に血圧の低下の関与の可能性がある。そこで本研究では低血圧を引き起こすカルシウム拮抗薬であるニカルジピンおよびベラパミをketamine/xylazine麻酔下で点滴静注し、心筋保護効果が認められるかをさらに検討した。その結果、infarct sizeはベラパミルを虚血5分前に投与した群においてのみcontrol群に比較し有意に縮小した。また、ニカルジピンは再灌流不整脈の発現以前に投与を開始した群においてその発生頻度を有意に抑制した。また、ATP群ではinfarct size/area at riskはcontrol群に比較して有意に縮小した。以上よりATPによる低血圧は心筋虚血再灌流障害を増悪させることはなく、心筋に保護的に作用する可能性が示唆された。平成10年度はketamine/xylazine全身麻酔下において30分の虚血と、3時間の再灌流により生じるhemodynamicsの変化、不整脈の発生頻度、種類およびinfarct sizeを観察し、ischemicpreconditioningを行う群(虚血再灌流の前に5分の虚血と10分の再灌流を先行させる。)およびsevoflurane-induced preconditioningの群(虚血再灌流の前に5分のsevofluraneの曝露と10分のwashoutを先行させる。)と比較検討した。その結果、ischemicpreconditioningの群、およびsevoflurane-induced preconditioningの群ではinfarct sizeはcontrol群(ketamine/xylazine群)と比較し有意に減少し、虚血および、sevofluraneによる心筋保護が認められた。また、統計学的分析は未だ行っていないがpreconditioningの群では抗不整脈作用が認められた。なお、preliminaryな実験からsevofluraneは虚血再灌流の前に5%sevofluraneを5分間、および10分のwashoutが心筋保護に最適であることが示唆され、当初、計画した濃度を変更させた。5%sevofluraneを5分吸入させると血圧はおよそ25%30%低下し頻脈になるが、心筋には保護的に作用すると考えられた。また、10分のwashoutでsevofluraneは、ほぼ排泄されることが判明した。今年度はthiopentalおよびpropofolを用い、30分の冠動脈の結紮による虚血と180分の再灌流後の心筋壊死域の大きさにおよぼす影響を検討した。予備実験からpropofol単味での麻酔維持は困難であるため、鎮痛薬としてketamineを併用して行った。Thiopentalおよびpropofol/ketamine全身麻酔下においてischemia/reperfusionにより生じるhemodynamicsの変化、不整脈の発生頻度、種類およびinfarct sizeを観察した。そこで今年度は低血圧を引き起こすカルシウム拮抗薬であるニカルジピンおよびベラパミルをketamine/xylazine麻酔下で点滴静注し、心筋保護効果が認められるかをさらに検討した。その結果、infarct sizeはベラパミルを虚血5分前に投与した群においてcontrol群に比較し有意に縮小した。

そこで本研究では低血圧を引き起こすカルシウム拮抗薬であるニカルジピンおよびベラパミをketamine/xylazine麻酔下で点滴静注し、心筋保護効果が認められるかをさらに検討した。その結果、infarct sizeはベラパミルを虚血5分前に投与した群においてのみcontrol群に比較し有意に縮小した。また、ニカルジピンは再灌流不整脈の発現以前に投与を開始した群においてその発生頻度を有意に抑制した。また、ATP群ではinfarct size/area at riskはcontrol群に比較して有意に縮小した。以上よりATPによる低血圧は心筋虚血再灌流障害を増悪させることはなく、心筋に保護的に作用する可能性が示唆された。
歯槽骨の代謝調節に影響を与える細胞環境の特異性を解明する

平成13年度<実験1>ラット臼歯歯根膜におけるRANKLタンパク局在の観察通法に従ってパラフィン包埋したラット下顎骨の脱灰標本を用いて、抗RANKL抗体による免疫組織化学反応を行った。紡錘型の間葉細胞に見られた典型的な免疫陽性像とは別に、RANKL免疫陽性の神経線維様の構造物が認められた。平成14年度<実験2>RANKL免疫陽性神経線維様構造物の微細構造の観察抗RANKL抗体を用いて抗原抗体反応を行ったラット歯根膜のパラフィン切片を樹脂包埋し、超薄切片を作製して透過型顕微鏡による超微細形態の観察を行った。その結果、抗RANKL抗体による反応生成物は細胞突起様の構造物の表面に局在しているのが観察され、細胞突起様構造物は神経線維と形態学的に類似していることが示唆された。<実験3>RANKLと神経特異抗原(PGP9.5)との二重免疫染色による神経線維様構造物の同定ラット歯根膜において、抗RANKL抗体の免疫陽性反応は血管腔の周囲に多く認められ、抗PGP9.5抗体陽性の神経線維と近接した局在を示していた。また同観察部位でのRANKL/ODFの免疫組織化学の所見と比べると、RANKL免疫陽性の神経線維様構造体はPGP9.5陽性神経線維よりもより高い密度で存在していることが観察された。しかし、両タンパクの共局在性についてははっきりと認められなかった。以上3つの実験によりRANKL免疫陽性の構造体は、形態学的には神経線維と類似していることが示唆されたが、今回の実験では同定されるには至らなかった。本年度の研究計画に従って、ラット下顎骨を脱灰して、パラフィン切片を作成した。切片上におけるRANKL/ODFの局在を免疫組織学的に解析するために、市販の特異抗体を用いて染色を行った。抗RANKL/ODF抗体に対する陽性反応は、歯根膜中ならびに歯髄中に認められた。歯根膜に関しては、前頭断切片において、臼歯歯根の長軸方向に伸びる線維状の構造物に陽性反応が認められた。この構造物はその大きさや発現部位などから神経線維であることが予想されたため、これを証明することを目的として更に実験を行った。まず、ラット下顎骨のパラフィン切片を用いて、RANKL/ODFと神経抗原であるPGP9.5ならびにNPYとの二重染色を試みた。しかし、今回用いた市販の抗RANKL/ODF抗体に非特異的反応が多いことや、酵素抗体法、蛍光抗体法のいずれにおいても2種類の発色の分別が困難であったことにより、目的とする構造物が二重に陽性か否かは確認できなかった。今後ひきつづき、染色法の条件設定をかえて二重染色を試みる予定である。抗RANKL/ODF抗体により染色した切片を用いて、post-embedding法による免疫電顕を行った。それにより神経線維様構造物の表面に抗原抗体反応が確認され、微細構造的にも神経細胞に類似していることが示唆された。また、本年度予定していた厚切標本ならびに凍結標本作製に関しては、次年度には遂行できるよういまだ調整中である。昨年度より引き続き、RANKL/ODF免疫陽性神経線維様構造物の同定のために2つの実験を行った。RANKL/ODF免疫陽性の神経線維様構造物を形態学的に検索するため、電子顕微鏡を用いた観察をおこなった。抗RANKL抗体を用いて抗原抗体反応を行ったラット歯根膜のパラフィン切片を樹脂包埋し、超薄切片を作製して超微細形態の観察を行った(pre-embedding法)。その結果、抗RANKL/ODF抗体による反応生成物は細胞突起様の構造物の表面に局在しているのが観察され、細胞突起様構造物は神経線維と形態学的に類似していることが示唆された。

RANKL/ODF免疫陽性の神経線維様構造体の同定を行うため、神経特異抗原であるPGP9.5タンパクとの局在部位の関係を検索した。12週齢のWistar系雄ラットを4%パラホルムアルデヒドにて灌流固定し、下顎骨を採取した。骨試料は10%EDTAにて脱灰した後、通法に従ってパラフィンに包埋した。矢状断に薄切した切片上で免疫組織化学反応を行い、臼歯部歯根膜について光学顕微鏡にて観察を行った。抗RANKL/ODF抗体の免疫陽性反応は血管腔の周囲に多く認められ、抗PGP9.5抗体陽性の神経線維と近接した局在を示していた。また同観察部位でのRANKL/ODFの免疫組織化学の所見と比べると、RANKL/ODF免疫陽性の神経線維様構造体はPGP9.5陽性神経線維よりもより高い密度で存在していることが観察された。しかし、両タンパクの共局在性についてははっきりと認められなかった。以上よりRANKL/ODF免疫陽性の構造体は、形態学的には神経線維と類似しているが、今回の実験では同定されるには至らなかった。
Stiff-man症候群の病態生理の検討:gephyrinの局在と臨床的意義

目的方法対象は臨床的にSMSと診断された患者16例(男女比9:7,平均年齢51.4歳).最初にラット脳ホモジネートを用いて患者血清または髄液でwestern blotを行った.次にラット脳ホモジネートと患者血清または髄液を用いて免疫沈降を行い,抗GAD抗体,抗amphiphysin抗体,抗gephyrin抗体を用いてwestern blotを行った.また,患者血清を用いてラット脳及び脊髄の免疫組織化学染色を行った.結果自己抗体陽性例は16例中4例で,その内訳は抗GAD抗体1例,抗gephyrin抗体1例,抗amphiphysin抗体3例であった.抗gephyrin抗体陽性例では縦隔腫瘍を合併しており,抗amphiphysin抗体陽性の患者1例には2年後に乳癌が発症した.抗amphiphysin抗体陽性例のうち,乳癌を後に発症した症例では通常のwestern blot,免疫沈降法とも抗体が容易に検出されたが,腫瘍を伴わない症例では通常のwestern blotでは抗体は検出されず,免疫沈降法ではじめて抗体が検出可能となった.免疫組織化学染色により新たに2例の抗体陽性者がスクリーニングできた.考察(2)抗体陰性例に対してはwestern blot,免疫沈降法に加えて免疫組織化学染色を組み合わせることにより未知の自己抗体を発見できる可能性があり,今後の検討が重要である.目的方法対象は臨床的にSMSと診断された患者16例(男女比9:7,平均年齢51.4歳).最初にラット脳ホモジネートを用いて患者血清または髄液でwestern blotを行った.次にラット脳ホモジネートと患者血清または髄液を用いて免疫沈降を行い,抗GAD抗体,抗amphiphysin抗体,抗gephyrin抗体を用いてwestern blotを行った.また,患者血清を用いてラット脳及び脊髄の免疫組織化学染色を行った.結果自己抗体陽性例は16例中4例で,その内訳は抗GAD抗体1例,抗gephyrin抗体1例,抗amphiphysin抗体3例であった.抗gephyrin抗体陽性例では縦隔腫瘍を合併しており,抗amphiphysin抗体陽性の患者1例には2年後に乳癌が発症した.抗amphiphysin抗体陽性例のうち,乳癌を後に発症した症例では通常のwestern blot,免疫沈降法とも抗体が容易に検出されたが,腫瘍を伴わない症例では通常のwestern blotでは抗体は検出されず,免疫沈降法ではじめて抗体が検出可能となった.免疫組織化学染色により新たに2例の抗体陽性者がスクリーニングできた.考察(1)免疫沈降法は通常のwestern blotでは検出不能であった自己抗体を検出でき,SPSの自己抗体検索において有用であると考えられた.(2)抗体陰性例に対してはwestern blot,免疫沈降法に加えて免疫組織化学染色を組み合わせることにより未知の自己抗体を発見できる可能性があり,今後の検討が重要である.GABA-AおよびGlycine作動性の抑制神経回路に関与するgephyrinに対する抗体の有無について,申請したwestern blot用試薬を用いて,対象者の血清での検出方法を検討した.対象:筑波大学神経内科で臨床的にStiff-man症候群と診断され,Stiff-man症候群で約60%に認められる抗GAD抗体陰性の患者5例の血清.方法:1.ドットプロットによるスクリーニング法の検討ラット脳からの蛋白抽出液をナイロンメンブレンにドット状に吸着させ患者血清と反応後,抗ヒトIgG抗体,ECL法を用いて患者血清中のgephyrinに対する抗体の有無を検討した.ラット脳からの蛋白抽出液を用いてlaemmli法によるwestern blotを行い,患者血清を1次抗体(1/1000から1/5000)としてECL法でgephyrinに対する抗体の有無を検討した.結果:1.ドットブロットでは種々の蛋白濃度および患者の血清濃度を試みたが,バックグラウンドが高いため判定が困難で,スクリーニング法として不適切と考えられた.2.Western blot法ではgephyrin抗体を有する傍腫瘍性Stiff-man症候群の患者血清を用いた場合,抗gephyrin抗体を用いたのと同じ93kDにバンドが検出された.他の4例の患者では93kDのバンドは検出されなかった.Stiff-man症候群を発症後約1年後に乳ガンを発症した患者では125kDにバンドが検出された.考察:Stiff-man症候群患者のgephyrinに対する抗体の検出法を検討し,western blot法が有用であることを明らかにした.他の4例ではgephyrinに対する抗体は検出できなかったが,1例で125kDに新たな抗体の存在が示唆された.今後,免疫沈降法による検討を予定している.目的方法対象は臨床的にSMSと診断された患者9例(男女比5:4,平均年齢53.6歳).最初にラット脳ホモジネートを用いて患者血清または髄液でwestern blotを行った.次にラット脳ホモジネートと患者血清または髄液を用いて免疫沈降を行い,抗GAD抗体,抗amphiphysin抗体,抗gephyrin抗体を用いてwestern blotを行った.結果自己抗体陽性例は9例中4例で,その内訳は抗GAD抗体1例,抗gephyrin抗体1例,抗amphiphysin抗体2例であった.抗gephyrin抗体陽性例では縦隔腫瘍を合併しており,抗amphiphysin抗体陽性の患者1例には2年後に乳癌が発症した.

抗amphiphysin抗体陽性例のうち,乳癌を後に発症した症例では通常のwestern blot,免疫沈降法とも抗体が容易に検出されたが,腫瘍を伴わない症例では通常のwestern blotでは抗体は検出されず,免疫沈降法ではじめて抗体が検出可能となった.考察(1)免疫沈降法は通常のwestern blotでは検出不能であった自己抗体を検出でき,SPSの自己抗体検索において有用であると考えられた.(2)抗GAD抗体陽性のSPSは今回の検索では1例のみであり,現在報告されているより陽性率が少ない可能性があるが,今後症例の蓄積が必要である.(3)抗体陰性例には未知の自己抗体が存在する可能性が有り,さらなる検討が重要である.(772字)目的方法対象は臨床的にSMSと診断された患者16例(男女比9:7,平均年齢51.4歳).最初にラット脳ホモジネートを用いて患者血清または髄液でwestern blotを行った.次にラット脳ホモジネートと患者血清または髄液を用いて免疫沈降を行い,抗GAD抗体,抗amphiphysin抗体,抗gephyrin抗体を用いてwestern blotを行った.また,患者血清を用いてラット脳及び脊髄の免疫組織化学染色を行った.結果自己抗体陽性例は16例中4例で,その内訳は抗GAD抗体1例,抗gephyrin抗体1例,抗amphiphysin抗体3例であった.抗gephyrin抗体陽性例では縦隔腫瘍を合併しており,抗amphiphysin抗体陽性の患者1例には2年後に乳癌が発症した.抗amphiphysin抗体陽性例のうち,乳癌を後に発症した症例では通常のwestern blot,免疫沈降法とも抗体が容易に検出されたが,腫瘍を伴わない症例では通常のwestern blotでは抗体は検出されず,免疫沈降法ではじめて抗体が検出可能となった.免疫組織化学染色により新たに2例の抗体陽性者がスクリーニングできた.考察(1)免疫沈降法は通常のwestern blotでは検出不能であった自己抗体を検出でき,SPSの自己抗体検索において有用であると考えられた.(2)抗体陰性例に対してはwestern blot,免疫沈降法に加えて免疫組織化学染色を組み合わせることにより未知の自己抗体を発見できる可能性があり,今後の検討が重要である.(634字)
胎盤特異的なプロテインキナーゼNrkがもたらす分娩発来機序の解明

X染色体にコードされ,MAPキナーゼ類似構造をもつ新奇なプロテインキナーゼNrk(Nik-related kinase)の遺伝子欠損マウスの作製と解析を行い,胎盤組織の過形成を伴う分娩不全が生ずることより,Nrkは,哺乳動物の周産期,殊に分娩誘発に重要な役割を果たすことを明らかにした。分娩発来時におけるNrkの生理的意義を解明するため,遺伝子欠損マウスの分子生理学的解析ならびにそのリン酸化基質を含む相互作用因子の探索を行った。現在,Nrkが欠損したマウスにおける表現型を齎すと考えられる原因遺伝子が複数同定されてきており,これらのタンパク因子が直接Nrkとどのように関与するのか解析中である。我々はX染色体にコードされる新規プロテインキナーゼNrk(Nik-related kinase)の遺伝子ノックアウトマウスの解析を行い,胎児におけるNrk欠損が胎盤を過剰に細胞増殖させると共に,その母体に分娩不全を引き起こすことを見出した(Denda et al.)。これは胎児から母体に向けて未知の分娩誘発シグナルが折りよく発信され,その際にNrkがこのシグナル発信に不可欠な役割を担うことを意味するものである。さらにNrk欠損により胎児と母体を結ぶ胎盤に形態異常がみられたことと併せると,周産期において胎盤を介するこのシグナル伝達が正常分娩に必須であることが示唆される。本研究では,胎児(胎盤)による分娩誘発の分子機構を知る有力な手掛かりを得るため,まずNrkと相互作用するタンパク質の同定を行った。これまでタンパク質分子間相互作用により細胞増殖制御に関与する既知のシグナル伝達分子を含め,複数の有力候補分子が得られてきており,現在これら結合因子について実際に哺乳動物細胞内でNrkと結合するか,Nrkによってリン酸化されるか否か等の解析を進め,Nrkの生体内における役割を解析中である。また,Nrkの遺伝子ノックアウトによって遺伝子産物量が変動するタンパク質の探索を行い,これまで胎盤組織由来のリン酸化基質の可能性が期待される十数個の検出スポットを取得した。これら検体の質量分析を行い発現タンパク質を解析し,Nrkと相互作用する細胞内分子の同定を進めてきた。分娩は妊娠維持ホルモンであるプロゲステロン(P4)の母体血中レベルの低下により誘発される。そこでNrkによる分娩誘発とP4との関連性を調べた。これまでのところ,マウス妊娠後期におけるWTとKOの血中濃度に有意な差は認められなかった。従って,Nrkが齎すと考えられる分娩誘発メカニズムに,既知のP4制御が直接関与しないことが示唆された。Nrk(Nik-related kinase)は,germinal center kinaseファミリーに属する新奇なセリン/スレオニンキナーゼである。我々はその生理機能を明らかにするため,Nrk遺伝子ノックアウトマウスを作製し,表現型解析を行ってきた。本研究では,この遺伝子欠損マウスにおいて,これまで見出された顕著な表現型である分娩不全に力点を置き,Nrkの分子生理学的解析ならびにNrkと相互作用するタンパク因子の単離同定を行った。これまでの結果として,まずタンパク質分子間相互作用により細胞増殖に関わることが知られているcandidateとなる複数の増殖シグナル制御因子等が単離されてきており,これらの結合因子と免疫沈降法等により哺乳動物細胞内で生理的条件下に近い状態で相互作用することを確認し,実際にNrkと標的タンパクのそれぞれどの領域が相互作用するのか検討を進めているところである。また,Nrk遺伝子ノックアウトによる遺伝子産物量の変動について解析するため,分娩間際の妊娠マウスの胎盤からNrk発現組織であるスポンジオトロホブラスト層を取得し,プロテオーム解析を行った。再現性を認めるため,複数回の実験を行った結果,胎盤組織由来のリン酸化基質の可能性が期待される10以上のタンパクスポットを得ることができた。さらにこれら検体の質量分析を行い,実際にNrk欠損が影響を与える発現変動に有意性のある細胞内タンパクを同定した。本年度はNrkの基質になりうる標的タンパクを直接的に同定することを目的として,リン酸化プロテオーム解析も並行させた結果,新たな候補因子も得ることができ,現在それらの機能解析も始めている。他方,Nrk欠損個体で分娩前後に妊娠維持や分娩発来に関わるプロゲステロン(P4)等の血中濃度を調べたところ,有意な変動が認められないことから他の生理学的解析についての検討を行った。本研究成果は近々学会発表を行い,論文発表する予定である。生化学・細胞生物学・分子生理学本研究では周産期医療にも資する,胎児胎盤による分娩誘発の分子機構を知る有力な手掛かりを得る目的で,Nrkと相互作用するタンパク因子のスクリーニングを進めてきた。その結果,酵母ツーハイブリッド法により取得した複数の候補分子は,細胞周期を介する細胞増殖調節因子であることが報告されているものや直接タンパク質生合成に与る分子等が含まれていた。

他方,タンパク質分子間相互作用の別法としてGST-プルダウン法も並行して実施した結果,シグナル伝達に関与する複数の候補因子が得られている。現在これらNrkと相互作用するタンパク質分子に関し哺乳動物細胞内でNrkと結合するか,Nrkによってリン酸化されるか否かを知るためのタンパク質間相互作用解析を進めている。さらにNrkがリン酸化する基質タンパク質についても胎盤の全組織に対して行い,本酵素のリン酸化基質に該当する可能性がある十数個の検出スポットを取得した。これら検体の質量分析を行Nrkと相互作用する細胞内分子の同定を進めており,本研究の進展によりNrkと結合するタンパク因子によって未知の細胞内シグナル伝達機構が明らかにされることが期待できるものと考えられる。第二にNrk欠損の胎児(胎盤)をもつ妊娠マウスにおいて,P4に関連する母体由来の既知の分娩誘発機構に異常が認められるか否かを明らかにするため,分娩間際まで経時的にP4の血中濃度を解析した結果,Nrkが関与する分娩誘発に至る現象が既知のものと独立したメカニズムであることが導き出された。従って,胎盤においてNrkによるシグナル伝達下流で制御される標的遺伝子の同定に力点を置き,分娩誘発に至るNrkのシグナル伝達経路を解明していくことが重要であるという方針を導き出すことができた。以上の進捗状況から,今後若干の方針の修正を要しながらも現在までのところ研究計画は概ね予定に沿って進められてきていると考える。周産期における分娩誘発メカニズムの解明を目的として,以下の方針に基づいて研究を進める。まずこれまでに引き続き,Nrk欠損胎児を妊娠した母体において知られる分娩誘発因子の検索を行う。分娩間際の子宮筋収縮を促進するシクロオキシゲナーゼ(COX),オキシトシン受容体ならびに子宮頸管熟化に重要と考えられるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP),ヒアルロン酸合成酵素(hyaluronan synthase;HAS)等について遺伝子発現レベルの動態を解析する。また,Nrkのリン酸化基質の探索に関し,NrkがWTにおいて高発現しNrk欠損で過増殖に至る海綿状栄養膜細胞層を胎盤組織より取り分けて行ってきたプロテオーム解析をさらに進める。分画された二次元電気泳動像において発現量の変化の見られるタンパク質を質量分析により同定し,更なる機能解析を行う。他方,酵母ツーハイブリッド・スクリーニングならびにGSTプルダウンで同定されたNrk結合タンパク質に関し,胎盤組織並びに哺乳動物培養細胞を用いて生化学的・細胞生物学的な機能解析を行う。Nrkとの結合因子が実際に分子内のどの領域でin vivoで相互作用しているのか免疫沈降法により調べ,Nrkの相互作用が細胞生理にどのように寄与するのか解析する。妊娠母体由来の既知の分娩誘発機構として知られる血中P4濃度低下がNrk欠損胎児を妊娠しても認められないことから,今後は胎盤においてNrkによるシグナル伝達の下流で誘導される標的遺伝子の同定に注力する方針である。さらに,胎盤でNrkによるシグナル伝達の下流で発現誘導される遺伝子のマイクロアレイ解析をおこなう。
ストレスは如何にして宿主の易感染性を惹起するか？

カテコラミンを介した“Interkingdom signaling"は、腸管内で恒常的に行われていると推定されるが、これまでin vivoで明確に証明した報告はなかった。その最大の理由は、多数の夾雑物の影響で腸管管腔内のカテコラミン測定が技術的に困難であることによる。本研究によって、1.腸管管腔内にはカテコラミンが存在しており、2.その生成には腸内細菌由来のbeta-glucuronidaseによる脱包合が関与していることが明らかとなった。近年、“Interkingdom signaling(IKS)"の存在が発見され、研究者の注目を集めている。IKSとは、本来は細菌間の情報伝達に使われていた物質が、「界」を越えてその宿主へ作用し、逆に宿主由来の物質が細菌へ作用しその性質を変化させるという細菌界と動物界との双方向的な情報伝達を指す概念である。代表的ストレス関連ホルモンであるカテコラミンは、その情報伝達を仲介する分子の一つと考えられており、カテコラミンを介したIKSは、腸管内で恒常的に行われていると推定されているが、これまでin vivoで明確に証明した報告はなかった。本研究によって、1.腸管管腔内にはカテコラミンが存在しており、2.その生成には腸内細菌由来のbeta-glucuronidaseによる脱包合が関与している、ことを明らかにした。具体的には、beta-glucuronidase活性を持つ大腸菌とbeta-glucuronidase活性を欠損した大腸菌変異株のそれぞれ単一細菌から構成された人工菌叢マウスを作成し、その腸管内でのカテコラミン濃度を比較した。その結果、beta-glucuronidase活性を欠損した大腸菌変異株では無菌マウスと同様に遊離型カテコラミン濃度が著しく低値であり、大半のカテコラミンは生理活性を有しない包合型として存在していた。また腸管ループを用いたモデルによって腸管管腔内カテコラミンは水分吸収の調整に関与していることが明らかとなった。以上の結果をAm J Physiol Gastrointest Liver Physiol誌に報告したが、F1000に注目論文として取りあげられるなど(In F1000Prime, 01 Feb 2013; DOI: 10.3410/f.717972997.793469811)海外研究者からの注目も高い。代表的ストレス関連ホルモンであるカテコラミンは、その情報伝達を仲介する分子の一つと考えられている。カテコラミンを介したIKSは、腸管内で恒常的に行われていると推定されているが、これまでin vivoで明確に証明した報告はない。そこで血液中のカテコラミン検出に用いられているジフェニルエチレンジアミン(DPE)法による測定を試みた。その手法の概要は、水溶性物質および陰イオン性物質をプレカラムで除去した後、分離カラム(陽イオン交換樹脂)で分離し、ジフェニルエチレンジアミン(DPE)、フェリシアン化カリウムにより生成した蛍光物質を測定するというものである。本法を用いたところ、十分な信頼性、再現性を持って盲腸内容物、糞便中のカテコラミンを測定できた。通常の腸内細菌叢を有するSPFマウスの盲腸内容物、糞便中濃度を測定したところ、腸管内にはドーパミン、ノルエピネフリンが豊富に存在していることが明らかとなった。一方、無菌マウスの管腔内カテコラミン濃度は、SPFマウスのそれより著しく低値であった。以上の結果は、腸管管腔内カテコラミンの産生に腸内細菌が深く関与している可能性を示唆している。当初の計画通り、腸管内におけるカテコラミンの測定系を確立するとともにその産生には腸内細菌由来のbeta-glucuronidaseによる脱包合が関与していることを明らかにした。

今年度は、腸管管腔内に存在するカテコラミンが如何なる生理機能に関与しているかについて検討を進めていく。具体的には、腸管ループモデルを用いて、カテコラミンが腸管での水分および電解質吸収への影響およびそのメカニズムについて検討する。またClostridiumのToxin Aによる腸管炎症モデルにおいて管腔内カテコラミンによる腸管上皮保護作用について検討したい。既存のHPLC器機のカラムおよびフィルター交換に使用する。加えて、新たにカテコラミン代謝産物測定のための新規システム購入に使用する予定である。
南米・カリブ海諸国でのHTLV-I/II感染の民族背景と疾患感受性に関する研究

南米・カリブ海諸国でのHTLV-I/II感染の民族背景と疾患感受性に関する研究班(園田班)は、他の国際学術研究班(速水班、田島班、納班)と協力して、アンデス高地先住民(ペル-、コロンビア、ボリビア、チリ、アルゼンチン)、オリノコ・アマゾン平地先住民(ベネズエラ、コロンビア)、南米大陸最南端のパタゴニア先住民(チリ)ならびにアフリカ系黒人集団(ジャマイカ、コロンビア、ブラジル、マイアミ)におけるHTLV-I/II感染の民族分布と疾患感受性の民族的遺伝要因を、ウイルス学、免疫血清学、HLA遺伝学の分析方法をもちいて解析した。ここでは、現地国の共同研究者の協力をえてインフォームドコンセントのもとに疫学情報と血液検体を収集し、HTLV-I/II抗体保有状況、HTLV-I/IIウイルスの亜型分折、HLAと免疫応答の多型分析をおこなった。HTLV-I関連疾患ではHTLV-I-associated myelopthy(HAM/TSP),の患者がアンデス高地先住民のなかに多数発見された。HTLV-I/IIキャリアの民族分布の調査では、アンデス高地先住民にHTLV-Iキャリアが新たに発見された(Miura et al.1997)。HTLV-I/II関連疾患の遺伝要因に関する研究では、アンデス先住民の患者とHTLV-IキャリアのHLAアレルとハプロタイプが南九州日本人のそれらと比較され、それぞれの民族に固有のHLAタイプ(ethono-specific HLA)と普遍的なもの(pan-ethnic HLA)が同定された(Manns et al.1998)。ATLとHAM/TSPのCD8+CTLとCD4+T cellsが認識するHTLV-Iエピトープをそれを拘束するHLAクラスI,IIアレルを同定した(Yamano et al.1997)(Kitze at al.1998)。さらにHLAクラスIアレルのなかでATLとHAM/TSPに好発するHLA-A26^*,B^*4002/6とHLA-A24,B^*07のアンカーモチーフとHTLV-ITax、EnvのCD8+CTLエピトープを分析したところ、ATLに関連するHLAアレル(HLA-A26^*,B^*4002/6)はHTLV-IのTaxペプチドにアンカーモチーフをもたず、抗TaxCD8+CTLを誘導できないことが明らかになった。ここに、抗TaxCD8+CTLの免疫不全を規定するHLAアレルとATLの発症リスクとの関運がつよく示唆された。当研究班が収集された血液検体はすべて血清とリンパ球にわけられ、前者は-20°C以下で、後者は生細胞のまま液体窒素下(-196°C)で凍結保存されている。これらの検体は用時解凍され、HLAタイピング、免疫応答倹査、HTLV-I/IIの亜型分析に供される体制を構築した。

これらの検体は用時解凍され、HLAタイピング、免疫応答倹査、HTLV-I/IIの亜型分析に供される体制を構築した。南米・カリブ海諸国にはアフリカ系黒人とモンゴロイド系先住民に由来するHTLV-I/IIのフォーカスがあり、それぞれの民族背景が注目されている。平成7年度の研究では、未調査地域であったボリビアのアンデス高地民族先住民族(アイマラ族、ケチュア族)、ボリビア国立衛生研究所で収集された一般献血者、神経疾患の患者、ボリビア国軍の新兵におけるHTLV-I/II疫学調査と、ジャマイカの感染性皮膚炎の小児患者とその家系を対象にHLAの遺伝背景を調査した。ボリビアの高地先住民族、アイマラ族(49検体)とケチュア族(38検体)を検査したが、HTLV-I/II陽性者は確認できなかった。しかし、神経疾患の患者20症例中3例(15.0%)にHTLV-I陽性者が確認され、その臨床症状は典型的なHAM/TSPであった。一般献血者では87名中2名(2.3%)、ボリビア国軍新兵150名中1名(0.7%)にHTLV-I陽性者を確認した。現在までのところ、ボリビア高地住民のなかでHTLV-II陽性者は確認されていない。ジャマイカでは感染性皮膚炎の小児患者の家系でHLA遺伝背景を調査した。2才時に感染性皮膚炎と診断され24年後にHAM/TSPを発症した症例のHLAハプロタイプは、日本人HAM/TSP患者に見られるHLAハプロタイプと共通のHLA-DRDQタイプをもつことを見いだした。このHLAハプロタイプの結果から、HAM/TSPの発症リスクの予測にHLA遺伝子の分析が有用であることが示唆された。以上の調査研究により、ボリビアの一般献血集団でHTLV-I陽性者(2.3-0.7%)が確認されたことから、同国内のどこかにHTLV-Iのフォーカスが存在することが示唆され、その局在とHTLV-Iキャリアの民族背景の調査がモンゴロイド系HTLV-Iキャリアとの関連で重要になると思われる。また、ジャマイカ感染性皮膚炎患者家系のHLA遺伝背景調査から、HLAハプロタイプがHAM/TSPの発症リスク予測に有用であることが示され、ATLとHAM/TSPの発症に関わる民族的宿主要因の存在も示唆さた。(研究の目的)南米・カリブ海諸国なかでモンゴロイド系HTLV-Iのフォーカスはコロンビアからチリまで広がっている。平成8年度調査では、ボリビア・アンデス高地住民とチリ・イ-スター島住民を対象にHTLV-IキャリアとATL、HAM/TSP患者の検索をおこない、モンゴロイドとポリネシア系HTLV-Iの新しい感染フォーカスと患者の発掘ならびにそれぞれの民族背景を明らかにすることを目的とした。(研究の方法、対象)ボリビアの先住部族(アイマラ族、ケチュア族、チパヤ族)が居住するエスカラ、ワチャカジャ、チパヤ、アマステ、チェラサニの村落をDr.Hurtadoの案内でたずね、住民の同意をえて血液検体を採取した。現地では血清を一部分離しPA法によるHTLV-I抗体検査をおこなった。残余の血液検体はボリビア国立衛生研究所(ラパス市)にもちかえり、リンパ球を分離凍結して日本にもちかえり、HTLV-IDNAとHLA分析に供した。ワチャカジャではspastic paraparesisの患者一名をふくめ血液検体を採取した。チリ・イ-スター島の先住部族(パパヌイ)の血液検体は田島博士の協力で入手し日本へもちかえり検査した。
自己表面静電力をもつ分極バイオマテリアルを用いた高速骨再生材料の創製

抄録なし抄録なし本研究においては、バイオセラミックスに対して電気的分極処理を行うことにより空間電荷をセラミックス中に誘起させ、セラミックスの粒界ならびに表面特性を変え高機能化をはかり、硬組織再生および修復機能を持つ分極バイオセラミックスの医療用デバイス開発研究を行うことを目的とした。平成19年度は分極バイオセラミックスの作製と基礎物性評価、擬似体液系における表面特性評価、培養細胞評価を行った。分極バイオセラミックスの作製では、現在臨床応用されているプラズマスプレーコーティング材料、ハイドロキシアパタイト、トリリン酸カルシウム、次世代で臨床応用が期待される炭酸含有アパタイトに対して分極処理を行い、材料化学的分析を行った。基礎物性評価及び表面特性評価では、無機擬似体液溶液中における析出結晶解析、タンパク質吸着挙動などの擬似体液系を利用した評価を行った。これらの成果から、基礎物性を変化させることなく無機イオン、タンパク質レベルで表面特性を制御可能であることが確認された。更に、培養細胞を用いて分極バイオセラミックス上における接着、移動、分化挙動を検討した結果、分極試料片上において上記挙動が促進されることが確認された。このことから、細胞の増殖、分化能を制御しうるスキャホールドへの応用が期待され、ティッシュエンジニアリングや再生医工学への発展に寄与するものと考えられる。これらの観点から、治癒に要する時間を大幅に短縮できる硬組織代替材料デバイスの開発が可能になる「バイオインターフェイス制御が可能なセラミックス材料」として分極バイオセラミックスの有用性が示唆された。本研究においては、バイオセラミックスに対して電気的分極処理を行うことにより空間電荷をセラミックス中に誘起させ、セラミックスの粒界ならびに表面特性を変え高機能化をはかり、硬組織再生および修復機能を持つ分極バイオセラミックスの医療用デバイス開発研究を行うことを目的とした。平成20年度は分極バイオセラミックスの作製と基礎物性評価、擬似体液系における表面特性評価、培養細胞評価を行った。
免疫系の攪乱によるC型肝炎ウイルスの持続感染化及び発症機序の解析とその制御

【目的】C型肝炎は国内で約200万人に及ぶ感染者が存在し、安全で効果的な治療法の開発が急務となっている。我々はHCV遺伝子組換えワクチニアウイルス(HCV-RVV)株を樹立し、HCV持続感染モデルマウスを用いて治療ワクチンとしての有用性を検討した。【成績】HCV-RVV接種後1週のTgマウス肝臓では各接種群でHCV蛋白の減少が認められなかったが、4週ではN25接種群が減少していた。またN25接種群では接種後1週で肝臓の索状構造や肝細胞のsteatosisなど、HCV特有の形態学的な異常の正常化が認められた。N25接種群においてTgマウスのCD4またはCD8を欠損させるとHCV蛋白減少効果はみられなかったが、HCV特有の形態学的な異常の改善が認められた。【結論】我々が樹立したTgマウスは慢性肝炎を発症させることができるHCV持続感染モデルは、HCVの持続感染化と宿主の免疫応答の関係を解析することを可能にした。さらに、HCV-RVV(N25)接種によりマウス肝臓におけるHCV蛋白の減少及び慢性肝炎症状の正常化が認められた。HCVの肝細胞からの除去にはCD4,CD8 T細胞が関与しているが、HCVによる肝細胞の形態学的異常はHCV蛋白の発現に依存するのではなく他のメカニズムが関与していることが示唆された。C型肝炎は日本で200万人に及ぶ患者がおり、唯一の有効な抗HCV薬とされているインターフェロンは、30-40%程度の患者にしか治療効果が認められず、病態の進行した患者や高齢者には適用できないことから、より安全で効果的な治療法の開発が急務となっている。我々はより効果的に宿主の免疫応答を惹起する目的で、哺乳動物細胞において複製可能な弱毒ワクチニアウイルス「LC16m8株」を母体としたHCV遺伝子組換えワクチニアウイルス(HCV-rVV)株を作製した。HCV-rVVはHCVの構造蛋白質を主に発現するrVV-CN2、非構造蛋白質を発現するrVV-N25、全蛋白質を発現するrVV-CN5を用いた。これらHCV-rVVの治療効果を評価するために、HCV蛋白を持続的に発現した慢性肝炎状態のCre/loxP/HCV-MxCreTgマウスに単回皮内接種し、接種後1週および4週のマウス肝臓におけるHCV蛋白の発現量と形態学的、生化学的および免疫学的検索を行った。接種後1週目ではHCV蛋白発現量に変化はみられなかったものの、rVV-N25群の肝臓において壊死性細胞浸潤、肝細胞索の乱れ、肝細胞の膨化、グリコーゲン変性および脂肪変性といった慢性肝炎の病態の正常化が認められた。血清中の炎症性サイトカインの変化を経時的にみると、接種後67日目で上昇していた炎症性サイトカインレベルがrVV-N25群では正常マウスレベルにまで戻っていたことがわかった。さらに、4週目のrVV-N25接種群では形態異常の正常化に加え、肝臓内のHCV蛋白の減少がみられた。rVV-N25接種によるHCV蛋白の制御には細胞死を伴わない何らかの蛋白排除機構が働いていることが示唆された。
理科との関連付けを図った数学科教材の開発と実践

本研究の目的は,数学と理科における教育課程上の指導内容を比較し,数学科のカリキュラム上に理科の内容を位置付け,理科との関連付けを図った数学科教材を開発することである.また,開発した教材の有効性を検討するために実践授業の前後において質問紙調査を実施し,生徒の理数における興味・関心や数学と理科の関連性についての意識が高まることを統計的に分析し,開発した教材の有効性を検討することである.このため,まず数学と理科のカリキュラムの内容を検討し,理科と関連させた教材を考案して学習指導案を作成した.具体的には,数学Iの単元「図形と計量」で,地学と関連させて正弦定理を利用しケプラーの法則を導く過程を学ぶもの,生物と関連させて最小原理について学ぶものの2つの教材を開発した.次に,実践授業を行い,授業の前後による質問紙調査の結果から,開発した教材の有効性を検討した.質問紙調査は理数への興味・関心に関するものと授業の感想で構成し,理数への興味・関心については5肢選択法で,授業の感想については自由記述で回答させた。分析方法は,理数への興味・関心については授業前後における有意差を求め,授業の感想についてはテキストマイニング手法で分析を行った.さらに,この2つの集計結果をあわせてコレスポンデンス分析を行った.実践授業は高校2年生の2クラス,78名を対象に行った.開発した教材は数学Iで扱う内容であるが,実施校では数学Iの「図形と計量」は12月から1月にかけて学習する予定であるため,高校2年生を調査対象とした.授業時間としては,質問紙調査に回答する時間を含め,正弦定理は2時間,最小原理は3時間で行った.事前・事後調査の結果,調査対象とした生徒は,理科との関連付けを図った授業を行うことで,数学と理科に対する興味・関心や,数学と理科が関連していることの認識が高まることが分かり,教材の有効姓が示唆された.本研究の目的は,数学と理科における教育課程上の指導内容を比較し,数学科のカリキュラム上に理科の内容を位置付け,理科との関連付けを図った数学科教材を開発することである.また,開発した教材の有効性を検討するために実践授業の前後において質問紙調査を実施し,生徒の理数における興味・関心や数学と理科の関連性についての意識が高まることを統計的に分析し,開発した教材の有効性を検討することである.このため,まず数学と理科のカリキュラムの内容を検討し,理科と関連させた教材を考案して学習指導案を作成した.具体的には,数学Iの単元「図形と計量」で,地学と関連させて正弦定理を利用しケプラーの法則を導く過程を学ぶもの,生物と関連させて最小原理について学ぶものの2つの教材を開発した.次に,実践授業を行い,授業の前後による質問紙調査の結果から,開発した教材の有効性を検討した.質問紙調査は理数への興味・関心に関するものと授業の感想で構成し,理数への興味・関心については5肢選択法で,授業の感想については自由記述で回答させた。分析方法は,理数への興味・関心については授業前後における有意差を求め,授業の感想についてはテキストマイニング手法で分析を行った.さらに,この2つの集計結果をあわせてコレスポンデンス分析を行った.実践授業は高校2年生の2クラス,78名を対象に行った.開発した教材は数学Iで扱う内容であるが,実施校では数学Iの「図形と計量」は12月から1月にかけて学習する予定であるため,高校2年生を調査対象とした.授業時間としては,質問紙調査に回答する時間を含め,正弦定理は2時間,最小原理は3時間で行った.事前・事後調査の結果,調査対象とした生徒は,理科との関連付けを図った授業を行うことで,数学と理科に対する興味・関心や,数学と理科が関連していることの認識が高まることが分かり,教材の有効姓が示唆された.