hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界流体の反応溶媒としての高度利用

超臨界二酸化炭素中の固定化リパーゼによるエステル交換反応の研究においては、媒体中の水分を溶解度で無欠元化することにより水分吸着特性がFreundlich式で整理できる結果を得た。その知見に基づき、固定化酵素の水分が一定となる温度と圧力の組合せの異なる条件で連続反応を行ったところ、エステル交換生成物の生産性の至適水分が温度と圧力のある領域において現れ、その値はほぼ一定となる結果をえた。超臨界エタン/AOT系逆ミセルのリパーゼ活性は逆ミセル径の増加と共に増加した。固体酸触媒を用いた炭化水素のアルキレェーション反応の研究においては、Y型ゼオライトを高温処理することによってルイス酸点が増加し、触媒の被毒物質であるオレフィンの親和性を低下させることが出来た。また、酸強度の強いブレンステッド酸点を含む固体酸シリカ・アルミナ触媒による実験結果により、ルイス酸点を介したハイドライドの転移をキ-ステーションとする新しい反応機構の考えが支持され結果が得られた。光誘起ラジカル反応の研究においては、各種反応媒体中の酸素のヘルツベルグ帯の光吸収の機構を検討し、吸収の禁制の緩和と媒体の持つイオン化ポテンシャルとの間に強い相関性のあること見いだした。また、二酸化炭素中のエタンおよびエチレンの酸化をKrFレーザー光の照射によって行い、生成物の比率を比較することにより連鎖反応系の素反応課程の推定を行った。超臨界水でのポリマーの分解の研究においては、セルロース中の加水分解速度が還元末端とそれ以外の部位とで異なり、熱分解はセルロースの還元末端およびグルコース分子のみで起こることを明らかにした。この知見に基づきセルロース分解のモンテカルロシュミュレーションを行い、グルコース収率、オリゴ糖収率、およびその滞留時間依存性について実験と一致する結果をえた。PETの分解については99.9%の純度のテレフタル酸を約70-80%の回収率出来る結果を得た。超臨界流体を反応媒体として高度に利用することを目的として、4つの分担課題について研究を行い、次の結果を得た。1、超臨界流体中の光誘起ラジカル反応の機構と制御の研究においては、エタンの光誘起酸素酸化反応の実験装置を試作し、KrFレーザー光等の照射による超臨界条件下での同反応の主要反応生成物を購入したキャピラリーガスクロマトグラフを用いて明らかにし、臨界点前後でほぼ共通の複合ラジカル反応機構が進行する結果を得た(幸田)。2、超臨界条件下における炭化水素の接触的変換の研究においては、多孔質固体触媒を用いるFischer-Tropsch合成反応について、合成ガスの細孔内拡散が反応速度に及ぼす影響を購入したマスフィルタを分析に使用した実験と理論との両面から検討した。その結果、1次生成物であるオレフィンが気相中に近い有効拡散係数で触媒内を拡散しつつ水素化されてパラフィンに変化する動的過程が明らかとなった(藤元)。3、超臨界流体の反応溶媒としての高度利用の研究においては、セルロースおよび関連少糖類の超臨界水中での加水分解を行い、質量分析計による分解生成物の精密な分析を行った。その結果、本反応の主反応経路を明らかにできた。また、主反応の速度の測定を行ったところ、超臨界水中での分解により、高いセルロース反応速度と高いグルコース収率が得られることがわかった(新井)。4、超臨界流体中における酵素の触媒特性の解明と利用の研究においては、細孔径の異なる3種の多孔質ガラスCPGおよびセラミックスSM-10を担体としてリパーゼの固定化を行い、加水分解活性およびエステル交換の活性を測定したところ、CPG-3000の場合が最も良い結果となり、加水分解活性は市販固定化リパーゼに匹敵した。担体の水分吸着特性の測定も行い、回分式反応時の担体水分と活性との関連性の知見を得た(中村)。1.超臨界流体中の光誘起ラジカル反応の機構と制御の研究においては、先ずエタンの光誘起酸素酸化反応に関して酸素の光吸収係数の増加や臨界点近傍の光散乱の増加が反応収率の増加に寄与することを明らかにした。次いで二酸化炭素を溶媒とする3成分系の光誘起酸化反応については反応開始過程、反応生成物を明らかにした(幸田)。2.超臨界多成分接触反応の研究においては、ゼオライト触媒H-USYを用い、i-ブタンとi-ブテンとを反応物質としてアルキレーション反応を行い、超臨界相反応においては触媒の失活が緩やかになることを見出した。これは、触媒細孔内のルイス酸点上の失活原因物質であるオレフィンの除去を可能とする超臨界流体の抽出能力によるものである(藤元)。3.超臨界水中での廃棄物ポリマーの高速選択的分解による化学原料回収の研究においては、昨年度に引き続きセルロースのモデル物質である単糖、2糖類の分解の反応経路を反応生成物の分析から明らかにし、各反応段階の速度定数の評価を行った。また、各反応時間のプラスチックの分解生成物の分析を行った(新井)。4.超臨界流体中における酵素の触媒特性の解明と利用の研究においては、2種類のリパーゼを多孔質ガラスであるCPG担体に固定化し、加水分解およびエステル交換活性の評価を行った。エステル交換活性は、超臨界二酸化炭素中の方がn-ヘキサン中より大きかったが、この理由としては水の溶解度、物質の拡散速度の相違が考えられた(中村)。

5.水熱溶液を用いる形態制御セラミックス材料のその場製造プロセスの研究においては、生体材料として重要なアパタイトやエレクトロニクス材料であるBaTiO3、SrTiO3などを金属あるいは化合物の基板や基材上に薄膜状に作製すると共に、薄膜の生成過程をラマン分光法によって観察した(吉村)。超臨界二酸化炭素中の固定化リパーゼによるエステル交換反応の研究においては、媒体中の水分を溶解度で無欠元化することにより水分吸着特性がFreundlich式で整理できる結果を得た。その知見に基づき、固定化酵素の水分が一定となる温度と圧力の組合せの異なる条件で連続反応を行ったところ、エステル交換生成物の生産性の至適水分が温度と圧力のある領域において現れ、その値はほぼ一定となる結果をえた。超臨界エタン/AOT系逆ミセルのリパーゼ活性は逆ミセル径の増加と共に増加した。固体酸触媒を用いた炭化水素のアルキレェーション反応の研究においては、Y型ゼオライトを高温処理することによってルイス酸点が増加し、触媒の被毒物質であるオレフィンの親和性を低下させることが出来た。また、酸強度の強いブレンステッド酸点を含む固体酸シリカ・アルミナ触媒による実験結果により、ルイス酸点を介したハイドライドの転移をキ-ステーションとする新しい反応機構の考えが支持され結果が得られた。光誘起ラジカル反応の研究においては、各種反応媒体中の酸素のヘルツベルグ帯の光吸収の機構を検討し、吸収の禁制の緩和と媒体の持つイオン化ポテンシャルとの間に強い相関性のあること見いだした。また、二酸化炭素中のエタンおよびエチレンの酸化をKrFレーザー光の照射によって行い、生成物の比率を比較することにより連鎖反応系の素反応課程の推定を行った。超臨界水でのポリマーの分解の研究においては、セルロース中の加水分解速度が還元末端とそれ以外の部位とで異なり、熱分解はセルロースの還元末端およびグルコース分子のみで起こることを明らかにした。この知見に基づきセルロース分解のモンテカルロシュミュレーションを行い、グルコース収率、オリゴ糖収率、およびその滞留時間依存性について実験と一致する結果をえた。PETの分解については99.9%の純度のテレフタル酸を約70-80%の回収率出来る結果を得た。
誘導型NO合成酵素のcDNAクローニングと血管での発現

ラット腹腔の活性化マクロファージからNO合成酵素の誘導型の蛋白を均一に精製した。この蛋白質をリシルエンドペプチダーゼAP-Iで分解処理しペプチドを逆相HPLCで分離、分取した。ペプチドを473A(AB社)ペプチドシーケンサーで解析し各ペプチドのアミノ酸配列を決定しデータベースでホモロジー検索を行ったが既知のペプチドとのホモロジーはなかった。上記のペプチドに対するDNAプローブをDNA合成した。活性化マクロファージからCaCl法によりRNAを作成し更にmRNAを精製した。このmRNAからoligo dTをプライマーとしてcDNAをつくりλgt10でcDNAライブラリーを作成した。PCR法により先の合成DNAから300-500bpsのDNAを合成しランダムブリング法により^<32>Pラベルした。このラベルしたDNAをプローブにしてcDNAライブラリーからスクリーニングし陽性クローンを得た。さらに他のプローブを用いてスクリーニングし最終的に1クローンを得た。M13にこのクローンをサブクローンしcDNA塩基配列を決定した。次にこのcDNAを発現ベクターPCDM8に組み込みCOS7細胞にtransfectionし本酵素の発現を検討した。COS7細胞を破壊後本酵素活性を測定すると酵素活性が測定できた。次にこの酵素の制御を検討した結果Ca^<++>は必要であったがcalmodulinは必要としなかった。
歯根の発達・形成に関する因子の解明に関する研究

象牙質様構造物の形成や歯根形成に関与する因子を分子生物学的手法を用いて解明することによって従来の手法に加えて応用し、今まで困難であった症例においても歯根再形成を効果的に促す事や象牙質様構造物を積極的に産生させる事を可能にすることが出来ると考えられる。歯根や象牙質様構造物形成に関与している未知、既知の遺伝子を解明し、その塩基配列より蛋白構造まで明らかにしそれらの因子が部位、時期的にどのように関与しているのかを解明するため、ラット切歯にNd:YAGレーザーを照射し早期に大量に硬組織を誘導させた。ラット切歯は無根歯でありエナメル質、象牙質、無細胞性セメント質の発達形成を観察できる。照射後、歯髄細胞が硬組織様のものに変化しており、その近傍に象牙芽細胞様細胞が認められた。硬組織誘導が活発に行われている切歯よりmRNAを調整しライブラリーを作製した。このライブラリーから任意に100個のクローンを採取しそれぞれの遺伝子の塩基配列の一部を調べDNA database Gene bankで相同性を検索したところ100個のうち29%がGene bankに登録されている遺伝子との相同性が低く機能が解明されていない遺伝子だった。13%が中程度の相同性を持っており、58%が相同性が高くGene Bankに登録されている遺伝子だった。解明された遺伝子の頻度を調べたところAmelogenin,Ameloblastin,Nestin,の頻度が高かった。Nestinは象牙芽細胞での発現が報告されている。Gene Bankに登録されているが機能がわかってない遺伝子も含めて多くの相同性の高い遺伝子が発達途中の胎生期やES cellに発現していた。
時間反転対称性の破れたRashba電子系における非線形光学応答の理論的解析

今年度は,空間反転対称性は破れている(非磁性)バルクラシュバ電子系の線形応答領域における光学的電気伝導度の解析を重点的に行った。先ず、線形応答理論に基づき、光学的電気伝導度をグリーン関数によって表し、有限の振動数領域でこれを解析した。このような計算は直流極限(振動数をゼロに近づける)においては、これまでよく知られているのであるが、有限の振動数領域をそのまま計算することはあまり考察されていない。評価する式の中には、遅延グリーン関数と先進グリーン関数の差があり、特に不純物のないクリーン極限では、その量はデルタ関数に置き換えることができ、比較的容易に積分が実行できる。しかしながら、今回の計算ではこの方法を安易に利用すると、得られた量が直流極限で発散してしまう問題が生じた。この問題を回避する為には、光学的伝導度に現れる全てのグリーン関数の積の組をクリーン極限をとることなく取り扱う必要があり、計算にかなりの時間を費やした。次に、不純物の影響を考慮する為に、光学的電気伝導度に対して頂点補正を行った。通常の自由電子モデルにおいては、一様な電場に対する電気伝導度に対して頂点補正は効かないのであるが、Rashba電子系については運動量依存スピン軌道相互作用に起因する電流項の存在のため、系が一様な状況においても、頂点補正が有限の寄与を与える可能性がある。これについては、先行研究ですでに直流極限についての先行研究があるので、それを基に、有限振動数領域まで拡張を行った。結果は、振動数がフェルミエネルギーに比べて比較的大きい時には、頂点補正はほとんど効かないが、低振動数領域においては、補正はオーダ1で効いてくるという結果を得た。もちろん、直流極限においては先行研究と一致する。今後は、上記の研究をまとめてから非線形応答領域の研究を進めていく予定である。今年度は、研究初年度であり、当初予定していた非線形応答の解析の前に、これまでよくやられている線形応答領域の解析を再構成しておこうと計算を進めた。しかしながら、これまでの結果を有限の振動数領域まで拡張しようとすると、計算が非常に複雑になるので、先ず、その構造を明らかにするために、最も基本的な自由電子モデルまで遡って計算を進めた。またRashba電子系においては,フェルミエネルギーとスピン軌道相互作用に起因するエネルギーとの大小関係によって,状態密度が本質的に変化する。これも計算量が増えた要因である。これらは研究計画当初、想定していなかったことで、多くの時間が費やされた。これが進捗状況がやや遅れている理由である。先ず、研究初年度で得られた結果を論文としてまとめ、今後は、初年度で得られた結果を基に、計算を非線形応答領域まで拡張していく。先ず、電場に関して二次の効果である、逆ファラデー効果(電場により直流のスピン分極が現れる効果)の解析から始める。先行研究を参考にしながら、また、頂点補正の影響も考慮に入れて解析を行っていく。次に、ラシュバ電子系における第二次高調波発生に関する理論的解析を遂行していく。二次元ラシュバ電子系においては、空間反転対称性が破れているのにも関わらず第二高調波が発生しない、また、それが発生するためには時間反転対称性も破らなければならないという結果が、これまでの先行研究によって得られている。したがって、これらの先行研究を念頭に置きながら、バルクラシュバ電子系における非線形光学応答の理論的解析を遂行していく。

しかしながら、これまでの結果を有限の振動数領域まで拡張しようとすると、計算が非常に複雑になるので、先ず、その構造を明らかにするために、最も基本的な自由電子モデルまで遡って計算を進めた。またRashba電子系においては,フェルミエネルギーとスピン軌道相互作用に起因するエネルギーとの大小関係によって,状態密度が本質的に変化する。これも計算量が増えた要因である。これらは研究計画当初、想定していなかったことで、多くの時間が費やされた。これが進捗状況がやや遅れている理由である。先ず、研究初年度で得られた結果を論文としてまとめ、今後は、初年度で得られた結果を基に、計算を非線形応答領域まで拡張していく。先ず、電場に関して二次の効果である、逆ファラデー効果(電場により直流のスピン分極が現れる効果)の解析から始める。先行研究を参考にしながら、また、頂点補正の影響も考慮に入れて解析を行っていく。次に、ラシュバ電子系における第二次高調波発生に関する理論的解析を遂行していく。二次元ラシュバ電子系においては、空間反転対称性が破れているのにも関わらず第二高調波が発生しない、また、それが発生するためには時間反転対称性も破らなければならないという結果が、これまでの先行研究によって得られている。したがって、これらの先行研究を念頭に置きながら、バルクラシュバ電子系における非線形光学応答の理論的解析を遂行していく。差額は4594円と少額であり、初年度の予算執行はほぼ計画通りであるので、今後も計画通りに予算を執行する予定である。
メタボリックシンドローム発症と摂食行動：新規モデルマウスを用いた解析

本研究では、高脂肪食の過食によってメタボリックシンドロームの諸症状を発症する耐糖能異常易発性Prone系マウスとそれらに抵抗性を示すResistant系マウスとの表現型の差異の成因について、摂食行動を中心に解析を行った。Prone系マウスが若齢期から過食傾向を示す要因として、Prone/Resistant両系統間での若齢におけるレプチンの遺伝子発現レベルや血中濃度、レプチンシグナル強度に差異があることを新たに見出した。本研究成果は、若齢期における遺伝的なレプチン動態の差異が、将来の過食による肥満、メタボリックシンドローム発症を規定する重要な因子であることを示唆している。研究実施計画に基づいて本年度は、「メタボリックシンドローム発症に至る摂食行動の特徴の把握」を中心に解析を進めた。具体的には、我々がこれまでに作成した耐糖能異常易発性および抵抗性(Prone系およびResistant系)の両系統のマウスを通常食または高脂肪食で5週齢から10週間飼育し、摂餌量、体重、血糖値等の推移を測定した。その結果、Prone系マウスにおける体重増加やそれに伴う糖代謝異常の増悪は、高脂肪食を投与することによって特に顕著となることを認めた。また、Prone/Resistant両系統間で体重に差を認めない5週齢の時点でProne系マウスは既に高脂肪食を過食する傾向を示した一方で、自発行動量に両系統間で顕著な差は認めなかったことから、Prone系マウスにおいて体重増加に起因するメタボリックシンドローム諸症状の発症の根源は、主に若齢期からの自発的な高脂肪食の過食にあるものと考えられた。そこで、摂食行動に寄与すると考えられる種々の血中ホルモンや視床下部における摂食調節ペプチド群についての解析を行った結果、5週齢の時点においては内臓脂肪組織重量にも両系統マウス間で差を認めない一方で、血中レプチン濃度や内臓脂肪組織におけるレプチン遺伝子の発現量には明らかな差異があることを見出した。これらの結果は、将来的に高脂肪食の過食によってメタボリックシンドロームの諸症状を発症するProne系マウスとそれらに抵抗性を示すResistant系マウスとの表現型の差異の発現において、体重差が顕在化する以前の若齢期における両系統間でのレプチン動態の差異が重要な役割を果たしている可能性を示している。本年度の研究実施計画であった「メタボリックシンドローム発症に至る摂食行動の特徴の把握」について、おおむねその目的を達成することができた。また、Prone/Resistant両系統間における摂餌量・体重増加の差異を規定すると考えられる若齢期の摂食行動について、それを規定する因子の探索を行い一定の成果を得た。前年度の研究成果から、高脂肪飼料の投与によってメタボリックシンドローム様の諸症状を示すProne系マウスとそれらに抵抗性を示すResistant系マウスとの両系統間での表現型発現の差異は、主に体重差が顕在化する以前の若齢期における両系統間でのレプチン動態の違いを背景とした自発的な高脂肪飼料摂餌量の差によるものと考えられた。そこで本年度はまず、Prone系マウスの高脂肪飼料摂餌量をResistant系マウスの摂餌量に合わせたpair-feeding試験を行った。その結果、体重や脂肪組織重量に両系統間で差を認めない若齢期からのpair-feedingによって、Prone系マウスにおける体重増加、インスリン抵抗性の出現、耐糖能の増悪はほぼ完全に(Resistant系と同程度に)抑制されることが確認された。また本年度は、Prone/Resistant両系統マウス間でのレプチン動態(脂肪組織における遺伝子発現レベルや血中濃度)の差異を決定する可能性のある要因として、膵ランゲルハンス島(膵島)におけるグルコース応答性インスリン分泌能の両系統間での遺伝的な差異に注目し、この膵島機能の差異を規定しうる因子群(転写因子、糖代謝、脂質代謝、インスリン顆粒分泌機構など)の発現解析を行い、主に脂肪酸輸送や脂質代謝に関わる多数の因子の遺伝子発現レベルに両系統間で差があることを認めた。また若齢期におけるレプチン動態の差異が、両系統マウス間での摂餌量の差を実際に規定していることを確認するため、視床下部におけるレプチンシグナル応答の解析に着手し、実験系を確立しつつある。前年度の研究成果をもとに、Prone系マウスにおいて体重増加に起因するメタボリックシンドローム諸症状の発症の要因が、若齢期からの自発的な高脂肪食の過食にあることを確認することができた。またProne/Resistant両系統マウス間でインスリン分泌能に遺伝的な差異を認める膵島において、脂肪酸輸送、脂質代謝関連因子群の遺伝子発現レベルに差異があることを新たに見出した。本研究課題では、我々が近年新たに確立した耐糖能異常易発性および抵抗性(Prone系およびResistant系)の両系統のマウスを用い、高脂肪食の過食によってメタボリックシンドロームの諸症状を発症するProne系マウスとそれらに抵抗性を示すResistant系マウスとの表現型の差異の成因について、摂食行動を中心に解析を行った。Prone/Resistant両系統間で体重に差を認めない若齢期(5週齢)においてProne系マウスは既に高脂肪食を過食する傾向を示した一方で、自発行動量に両系統間で顕著な差は認めなかったことから、Prone系マウスにおける体重増加の要因は、主に若齢期からの自発的な高脂肪食の過食にあるものと考えられた。

そこで、Prone系マウスの摂餌量をResistant系マウスの摂餌量に合わせたpair-feeding試験を行った結果、Prone系マウスにおける体重増加や、それに伴うメタボリックシンドローム様の諸症状の増悪は、若齢期からのpair-feedingによって、ほぼ完全に抑制されることが確認された。この若齢期におけるProne/Resistant両系統間での摂食行動の差異を規定しうる因子を検討した結果、5週齢においては体重や内臓脂肪組織重量に両系統間で差を認めない一方で、血中レプチン濃度や内臓脂肪組織におけるレプチン遺伝子の発現量に明らかな差異があることを見出した。さらに、この若齢におけるレプチン動態の差異が、両系統間における摂餌量の差異の出現に寄与していることを確認するため、脳視床下部弓状核におけるレプチンシグナル応答の解析を行い、若齢期においてResistant系マウスと比較して血中レプチン濃度が低く、過食傾向を示すProne系マウスにおいて、実際に摂食中枢におけるレプチンシグナルの強度が低いことを認めた。これらの結果は、体重増加が顕在化する以前の若齢期におけるレプチン動態の差異が、将来の過食による肥満、メタボリックシンドローム発症を規定する重要な因子であることを示唆している。本研究では、高脂肪食の過食によってメタボリックシンドロームの諸症状を発症する耐糖能異常易発性Prone系マウスとそれらに抵抗性を示すResistant系マウスとの表現型の差異の成因について、摂食行動を中心に解析を行った。Prone系マウスが若齢期から過食傾向を示す要因として、Prone/Resistant両系統間での若齢におけるレプチンの遺伝子発現レベルや血中濃度、レプチンシグナル強度に差異があることを新たに見出した。本研究成果は、若齢期における遺伝的なレプチン動態の差異が、将来の過食による肥満、メタボリックシンドローム発症を規定する重要な因子であることを示唆している。本年度に得られた成果から次年度以降はまず、「摂食行動や内臓脂肪蓄積の差異を規定する遺伝的要因の解明」を進める。Prone/Resistant両系統間で体重差が顕著となる以前の摂食行動が重要と考えられることから、若齢期マウスでの解析を中心に行う。また、これまでの研究において、Prone/Resistant両系統間には、膵臓β細胞のグルコース応答性インスリン分泌能に明らかな差異を認めていることから、β細胞機能と摂食行動との関連についても新たに検討を加える。本年度までに得られた成果をもとに、膵島(インスリン分泌)、白色脂肪組織(レプチン産生)、視床下部(摂食中枢)の関連性を中心に解析を進め、高脂肪食環境下において摂食行動異常(過食)を規定する因子の解明を目指す。さらに、それらをターゲットとした介入方法を検討し、メタボリックシンドロームの発症予防や動脈硬化巣形成の抑制に対する有効性を動物レベルで検証する。内分泌代謝内科学
ホモジニアスアッセイを自在に実現する核酸構造体センシング分子作製法の確立

研究代表者がこれまでに開発したDNAナノピンセット構造体(DNA-NT)作製技術を基盤にした、洗浄操作が必要ない標的検出(ホモジニアスアッセイ)を自在に実現するためのバイオセンシング分子作製法の開発を行った。その結果、DNA-NT蛍光バイオセンシング分子を用いた生細胞内の特異的なmRNAの連続ホモジニアスアッセイ、任意の標的を検出するDNA-NTバイオセンシング分子作製法の基本原理検証、標的核酸を認識すると酵素活性を示す分割核酸酵素再構成誘導型DNA-NTバイオセンシング分子の開発に成功した。本研究課題は、申請者が開発しているDNAナノピンセット構造体(DNA-NT)蛍光バイオセンサ作製技術を基盤にして、(重点課題1)DNA-NTへの機能ドメイン修飾技術、(重点課題2)標的を任意タンパク質分子などへ拡張する技術、(重点課題3)酵素活性としてシグナルを出力させる技術、を開発することによって、洗浄操作の必要ないホモジニアスアッセイによって任意の核酸やタンパク質を自在に検出するための核酸構造体センシング分子作製法を確立することを目的としている。初年度は重点課題(重点課題3)を中心に研究を進めた。酵素活性としてシグナルを出力させる技術開発にあたり、ヘミン存在下でペルオキシダーゼ活性を示すDNA核酸酵素、G-quadruplex配列に着目した。従来の蛍光色素修飾箇所に、2分割したG-quadruplex配列を導入した新しいDNA-NTを作製した。このDNA-NTの酵素活性を、ペルオキシダーゼの発色基質であるABTSと過酸化水素を用いて評価したところ、標的mRNA加えた場合に420 nmの吸光度が大きく上昇し、酵素活性を示すことが明らかとなった。このことは、標的mRNAを認識したDNA-NTが構造変化を起こし、それに誘導されて離れていた分割G-quadruplex配列が近接し、ペルオキシダーゼ活性を示すG-quadruplexが再構成した結果と考察した。以上のことから、標的mRNAを検出するとペルオキシダーゼ活性を生じる分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTの開発に成功したと結論した。H27年度は以下の課題を中心に研究を推進した。(重点課題1)生肝臓細胞内へグルコーストランスポーター1(GLUT 1) mRNA測定用DNA-NT蛍光バイオセンサを導入し、生細胞内のGLUT 1 mRNAのホモジニアスアッセイを実現した。さらに、インスリン刺激に対する生肝臓細胞遺伝子発現応答の連続モニタリングに成功した。(重点課題2)前年度に作製した分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTを利用し、ランダムDNA-NTの中から、標的タンパク質を認識するDNA-NTをスクリーニングにより獲得する原理の実証を行った。標的分子として、前年度に利用したHes1 mRNAのモデルssDNAを利用した。その結果、モデルssDNA添加時においてのみHes-1 mRNA測定用DNA-NTがヘミンカラムに結合し、他の競合DNA-NTと比べて優先的に回収されることを明らかにした。(重点課題1)標的mRNA測定用DNA-NT蛍光バイオセンサを生細胞内へ導入し、生細胞内標的mRNAのホモジニアスアッセイを実現した。さらに、本アッセイ法を用いることにより、外部刺激に対する生細胞の遺伝子発現応答を連続的にモニタリングすることが可能であることを示した。(重点課題2)標的認識部位にランダム配列を有するランダムDNA-NTの中から、標的タンパク質を認識するDNA-NTをスクリーニングにより獲得可能であるという、標的を任意タンパク質分子などへ拡張する技術の原理実証に成功した。H28年度では実際のバイオマーカーなどを認識するDNA-NTの開発が期待される。(重点課題3)H26年度に標的mRNAを検出するとペルオキシダーゼ活性を生じる分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTに成功した。以上の理由から本研究課題が順調に進展していると判断した。第一に、(重点課題3)酵素活性としてシグナルを出力させる技術開発において、標的mRNAを検出するとペルオキシダーゼ活性を生じる分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTに成功したこと。第二に、この分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTは(重点課題2)の標的を任意タンパク質分子などへ拡張する技術開発に関して、標的を認識した分子のみをスクリーニングするための基盤技術としてとして応用が可能であり、H27年度以降の重点課題研究展開に目処が立ったこと。以上の理由から本研究がおおむね順調に進展していると判断した。(重点課題1)DNA-NTへの機能ドメイン修飾

技術;ビオチンを介した機能修飾法、チオール基導入による機能修飾法、相補的な核酸配列をタグとして利用する機能修飾法を検討する。重点課題3とリンクし、標的核酸の簡便な検出法開発を行う。各種修飾法を用いてビーズや電極などへ固定化した状態におけるDNA-NTの機能を検討する。また細胞内局在化ドメインの修飾による、局所的な細胞内アッセイ法開発への展開が期待される。(重点課題2)標的を任意タンパク質分子などへ拡張する技術;標的認識部位にランダム配列を持つ分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTライブラリーを作製し、その中から目的の標的を認識するDNA-NTを取得するためのスクリーニング法を開発する。具体的な標的として、腎疾患のタンパク質バイオマーカーであるLiver-type Faty Acid-Binding Protein(L-FABP)を選定し、これを検出するためのDNA-NTの開発を目指す。(重点課題3)酵素活性としてシグナルを出力させる技術;すでに標的認識に伴うDNA-NTの構造変化を利用して、分割G-quadruplex酵素の再構成を誘導する、分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTを開発した。G-quadruplexはペルオキシダーゼ活性を示す核酸酵素である。本年度は、重点課題1、2と連携し、このDNA-NTを用いたマイクロRNAやウィルスRNA、バイオマーカーなどを簡便に検出する、Point of care testing (POCT)に向けた簡易検出プラットフォーム開発を目指す。生物工学H27年度は以下の計画に従って、各重点課題を推進する。(重点課題1)DNA-NTへの機能ドメイン修飾技術;ビオチンを介した機能修飾法を検討する。具体例として、重点課題3とリンクした標的核酸の簡便な検出法開発を行う。また、毒素による孔隙法を用いて、生肝臓細胞内へグルコーストランスポーター1(GLUT 1) mRNA測定用DNA-NT蛍光バイオセンサを導入する。導入後のDNA-NT蛍光バイオセンサの局在や挙動を蛍光顕微鏡により観察し、ビオチンを介して付加したシグナルペプチドの機能の有無、是非を検討する。GLUT 1 mRNAのホモジニアスアッセイを実現し、インスリン刺激に応答する遺伝子発現のアッセイを目指したい。(重点課題2)標的を任意タンパク質分子などへ拡張する技術;前年度に作製した分割G-quadruplex再構成誘導型DNA-NTを利用し、スクリーニング原理を確立する。
自然界から分離した細胞外小胞は、微生物へのシグナル運搬能を有するのか？

近年、多くの細菌が細胞外に小胞(ベシクル)を分泌し、その中にシグナルが存在することが明らかになってきた。しかし、それらはモデル細菌で実験室内つまり人工的に調整されたベシクルを解析しているに過ぎない。そこで本研究は、「実環境サンプルから細胞外小胞(ベシクル)を分離し、それが異種細菌間情報伝達のシグナル運搬役となりうるか?」を検証することで、自然界に存在しているベシクルが微生物に対して機能しうるか否かを解析した。初年度は、環境サンプルからのメンブランベシクルの調整法の構築とその中に細菌シグナルが存在するかを確認した。あらたな汚泥から、ベシクルを分離精製した。得られたベシクルについて、詳細に解析を進めた。その結果、メンブランベシクル画分の存在が超遠心分離法により確認出来た。それらについてさらに電子顕微鏡観察により粒子形状を確認すると多くは球状のものがほぼ全てであった。次に、得られたメンブランベシクルに細菌シグナルが存在するか否かを調べた。その結果、アシル化ホモセリンラクトンのシグナルが存在する事が示された。具体的には、シグナル感受性細菌をもちいたアッセイを行った。得られたメンブランベシクルをそのまま解析したところ、興味深いことにそのメンブランベシクルにシグナルの存在による陽性結果が得られた。よって、環境中から分離そして単離された細菌メンブランベシクルに細菌の相互作用に関与するシグナルの存在が示された。本成果より、環境サンプルからの細胞外マトリクスからのメンブランベシクルの調整および精製技術が確立できたと言える。また、環境サンプルから得られたメンブランベシクルにも細菌シグナルの一種であるアシル化ホモセリンラクトンが存在する事が示された。以上より、初年度において環境サンプルからのメンブランベシクルの調整・精製手法の構築に十分な目処がたった。また、得られたメンブランベシクルに細菌シグナルが存在する事を示すことに成功した。実環境由来メンブランベシクルが、異種異属さらにグラム陽性の細菌に及ぼす影響を解析することで、自然界でメンブランベシクルがシグナルの運び屋として異種細菌間コミュニケーションにおいて重要な役割を担っているかを明らかにする。まず、種々活性汚泥など実環境における複合微生物系からメンブランベシクルの精製・単離に成功した。また、グラム陰性細菌のみならず多くのグラム陽性細菌からもメンブランベシクルが分泌されることを示すことが出来た。興味深いことに、メンブランベシクルの中に長鎖型のアシル化ホモセリンラクトンが含まれていることも明らかにすることが出来た。このことは、メンブランベシクルが疎水性の高いシグナルの運び屋として機能しうることを強く示唆している。一方、メンブランベシクルの異種細菌への作用についても解析を進め、異種細菌にも作用することが示唆される結果が得られ引き続き解析を進めている。微生物環境サンプルからメンブランベシクルの調整・精製手法の構築がなされ、今後の種々環境サンプルからのメンブランベシクルの調整・精製に目処がたった。さらに、今回の環境サンプルからのメンブランベシクルに細菌シグナルのアシル化ホモセリンラクトンが存在してることが確認出来たため、今後の環境サンプルからのメンブランベシクルの取得とともにそこに細菌シグナルが存在する可能性が高いことが予想される。自然界の環境サンプルから細胞外画分を抽出しさらにそこからメンブランベシクルの精製に成功したので、さらに種々の環境サンプルから同様にメンブランベシクルの取得・精製に挑む。そして、得られた環境由来のメンブランベシクルに細菌シグナルが存在するか否かを詳細に調べていく予定である。十分な成果が得られ、さらに当初目的を目ざし研究を遂行するため。引き続き、目的達成のための研究を遂行するため物品費の使用、さらに最終年度における成果発表のための学会参加の旅費等さらに論文投稿料などを計画している。
ユ-グレナにおける脂肪酸合成酵素遺伝子発現の調節機構

OOFuglena gracilisWWーPPのクロロプラスが欠けた変異株から、可溶性画分に存在するI型脂肪酸合成酵素の精製を試みた。粗抽出液を硫安分画、ヒドロキシアバタイトカラム処理を行うと、精製されることは確認できた。しかしながら、酵素自身が不安定で精製の過程で失活することが明らかになった。安定化する試薬を探査したが、効果的な物質は見いだされなかった。OOCholrell vulgarisWWーPP 11hの脂質代謝に対するCOCC2DD濃度の影響について研究を進めた。OOC. vulgarisWWーPPの主要脂質はオスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノ-ルアミン(PE)、モノガラクトシルジアシルグリセロ-ル(MGDG)およびジガラクトシルジアシルグリセロ-ル(DGDG)であった。低COCC2DD細胞と高COCC2DD細胞では、これら主要脂質の量比には差がなかったが、葉緑体に存在するガラクト糖脂質脂質の構成脂肪酸の不飽和度に顕著な差が見られた。すなわち、MGDGやDGDGのCCC18DDの不飽和度はPC、Pい等のそれに比べて、非常に高かった。つまり葉緑体におけるMGDGやDGDGの18:2から18:3への不飽和化活性はendoplasmic reticulumにおけるPC等のリン脂質のそれに比べて高いと考えられる。したがって、ガラクト糖脂質を基質とした不飽和化反応の方がリン脂質を基質とした不飽和化反応よりCOCC2DD条件の影響を受けやすいと予想された。また、低COCC2DD細胞は高COCC2DD細胞に比べて、MGDG及びDGDGの合成に対するchloroplastic pathwayの貢献度が低く、cytoplasmic pathwayの貢献度が高いことが示唆された。さらに、高COCC2DD細胞の低COCC2DD細胞条件への移行によりMGDG及びDGDGの合成に対するchloroplastic pathwayの貢献度が減少し、cytoplasmic pathwayの貢献度が増加することが示唆された。Englena gracilisを光照射下独立栄養的に生育すると、クロロプラストが発達してII型脂肪酸合成酵素の活性が上昇することを確認した。また、暗条件下で従属栄養的に生育すると、II型脂肪酸合成酵素の活性は残っているが、I型合成酵素の活性が高くなることが確認できた。このI型脂肪酸合成酵素の抗体を得る目的で、Englena gracilisのクロロプラストが欠けた変異株を入手し、これからI型合成酵素を精製することを試みた。細胞の粗抽出液の段階では非常に酵素活性が低かったが、一段階精製操作を行うことによって大きく比活性が上昇した。この標品を用いて実験を行った結果、次のような事実が明らかになった。1)脂肪酸合成活性の発現には還元力としてNADPHとNADHの両方が必要である。2)活性発現には、アシルキャリアタンパク(ACP)は必要ない。3)この脂肪酸合成酵素の分子量は、500,000ダルトン以上である。以上の事実より、この酵素は可溶性画分に存在するI型酵素であると結論した。これを精製する予備的実験を行い、粗抽出液を硫安分画、ゲルロカ、DEAE-セルロースクロマトグラフィー、超遠心法により精製できる目途が立った。上記のI型酵素の精製と平行して、II型合成酵素系の細胞内分布あるいは、活性発現を調べるために、ACPの抗体を調整することを試みた。ACPはホウレンソウの葉から精製した。この精製ACPを用いて抗体を作成した。

この抗体を用いて、光照射によって誘導されるACP合成を機構および、ACPの細胞内分布を調べる予定である。Euglena gracilisのクロロプラストが欠けた変異株から、可溶性画分に存在するI型脂肪酸合成酵素の精製を試みた。粗抽出液を硫安分画、ヒドロキシアパタイトカラム処理を行うと、精製されることは確認できた。しかしながら、酵素自身が不安定で精製の過程で失活することが明らかになった。そこで、安定化する試薬を探索したが、効果的な物質は見い出されなかった。上記のI型合成酵素の他に、E.gracilisの野性株にはクロロプラストにII型脂肪酸合成酵素が存在している。このII型酵素の活性発現を調べるために、II型酵素系に関与するアシルキャリアタンパク質(ACP)の抗体を調節することを試みた。ACPはホウレンソウの葉から精製し、この精製ACPを用いて抗体を作成した。ユ-グレナと同様に、chlorella vulgarisの脂肪酸代謝も環境条件によって大きく変化する。特に今年度は通気培養時のCO_2濃度条件による影響を調べた。C.vulgaris 11hの低CO_2細胞は高CO_2細胞に比べてオレイン酸(18:1)、リノ-ル酸(18:2)の割合が低く、α-リノレン酸(18:3)の割合が高い。また高CO_2細胞を低CO_2条件へ移すと18:1と18:2の割合の減少及び18:3の割合が増加した。この現象から低CO_2条件への移行によって、脂肪酸の不飽和化活性が上昇したものと予想された。この不飽和化反応は、弱光条件、暗条件あるいは光合成阻害剤存在下では起こらなかったので、この不飽和化は光合成と共役していることが示唆された。また低CO_2細胞を高CO_2条件へ移すと、18:3の割合が減少し、より飽和度の高い18:1や18:2の割合が増加した。この事実は、このCO_2条件変化により、脂肪酸の新規合成系の活性が高まっていることを示唆した。本年は<Chlorella vulgaris>___ー1lhの脂質代謝に対するCO_2濃度の影響について研究を進めた。低CO_2細胞と高CO_2細胞では葉緑体のチラコイド膜の形態に大きな差が見られた。<C.vulgaris>___ーの主要脂質はホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノ-ルアミン(PE)、モノガラクトシルジアシルグリセロ-ル(MGDG)およびジガラクトシルジアシルグリセロ-ル(DGDG)であった。低CO_2細胞と高CO_2細胞では、これら主要脂質の量比には差がなかった。しかし脂質を構成している脂肪酸の不飽和度には顕著な差が見られた。葉緑体に存在するガラクト糖脂質と主に葉緑体以外に存在するリン脂質とでは、また葉緑体に存在するMGDG内でもC_<18>とC_<16>とでは不飽和度に対するCO_2条件の影響の程度に差がみられた。両CO_2細胞の各脂質の脂肪酸組成を調べた結果、MGDGやDGDGのC_<18>の不飽和度はPC、PE等のそれに比べて、非常に高かった。
中近世日本における画題享受史の構築

2018年度の説話文学会の大会(2018年6月16-17日・於法政大学)において、シンポジウム「判官物研究の展望」にパネリストとして登壇、研究発表「『御曹子島渡り』と室町文芸」を行った。新出の室町物語の絵巻『御曹子島渡り』を素材とし、中国明代の日用類書の図様が奈良絵本の挿絵に転用されてゆく実態を論じ、併せて、作中に反映された女性の教養のすがたについても論及、作品の背後にある学芸の具体相を検証した。成果は『説話文学研究』第54号(2019年7月)に公刊予定である。ワークショップ「和漢の故事人物と自然表象」(2018年12月23-24日・於東京大学東洋文化研究所)において、研究発表「故事を遊ぶー戯画図巻の時空ー」を行った。狩野昌運筆『異代同戯図巻』など、17世紀に集中して狩野派の戯画が制作されたが、これらは詞書がないため、文学研究の視点からは殆ど論じられていない。しかし、作品群にはやはり明代版本から摂取した新たな知が横溢し、狂歌師や近世初期風俗画との交渉の痕跡が看取されるのであり、本発表においてはその具体例を指摘するとともに表象の手法を解き論じ、作品成立の背景や、戯画の幕末明治期の展開を考察した。さらに「チェスター・ビーティー・ライブラリィ蔵絵巻・絵本の最新研究」(2019年3月7-8日)において、研究発表「異形を描く物語絵ーその表象と展開ー」を行った。とくに室町物語絵巻『俵藤太絵巻』に弥勒信仰を看取し、中世特有の弥勒下生の信仰から、室町文芸を照射する重要性を論じた。戯画図巻をめぐっては、国際日本文学研究センターのプロジェクト「投企する古典性ー視覚/大衆/現代」平成30年度第6回研究会にて研究発表「狩野派の戯画ーその生成と展開ー」を行い、明代版本の戯画への受容の諸相を論じた。天理大学など諸機関の奈良絵本の調査研究も遂行、AAS参加により、海外の研究情報も摂取し得た。順調に国内外における資料調査を行うことができ、多くの研究発表の機会を得たことで、新たな研究情報や知見を得ることができた。狩野派やその周縁の絵師たちによる画題生成のありようや、それらが室町物語の表象へ摂取されてゆく諸相が明らかとなった。本年度は集中して中近世の戯画図巻を研究対象とし、画題や画題生成に結ぶ要素の分析を進めたい。とりわけ、明代版本を中心とした漢籍受容の諸相の考察を深め、当時の学芸との接続について解明を行いたい。シンポジウム「日本の絵ものがたりの世界」(2017年8月3日4日、チェスター・ビーティ・ライブラリィ、アイルランド)において研究発表「『大江山絵巻』とその周辺」を行った。狩野派をはじめとする諸派ではさまざまな「布袋図」が描かれているが、その表象と布袋をめぐる言説は、室町物語の底流にも痕跡を留めている。当時の仏教思想や時代背景を踏まえ、室町物語絵巻と「布袋図」の交流について検証するとともに、酒呑童子説話の特質を考究した。EAJSリスボン大会プレイベント「日本語の歴史的典籍研究の近未来」(2017年8月30日)において「デジタル画像がひらく物語絵研究」と題して発表を行った。奈良絵本や絵巻の挿絵には17世紀に特徴的な画題とも称すべき絵画表現が登場する。その一つが異境・異界表現としての「波濤図」である。淵源は平安期の「荒海の障子」に求められる可能性が先行研究によって指摘されているが、とくに17世紀に商業的に量産された豪華な奈良絵本等にこの表現が頻出することが確認された。発表では、新出の個人蔵の室町物語絵巻『御曹子島渡り』や室町物語の版本の挿絵も視野に入れ、「波濤図」が物語に果たした機能と享受の具体相について考究した。論文「渡海の絵巻ーいけのや文庫蔵『御曹子島渡り』ー」(『国文学研究資料館紀要文学研究篇』第44号、2018年3月)においては、仮名草子『異国物語』や奈良絵本『山海異物』等の典拠として活用され、中近世日本の異境表現に少なからぬ影響を及ぼした明代日用類書に注目し、その受容と室町物語『御曹子島渡り』の表現との関連性等について考究した。このほか、天理大学や東洋文庫等の諸機関に所蔵される奈良絵本・絵巻の調査を行い、分析に着手した。順調に資料調査を行うことができ、狩野派を中心とした画題生成と、それらが室町物語絵巻等へ取り込まれていく過程が明らかになりつつある。また、海外の国際会議等にも参加し、新たな研究情報や知見を得ることができた。成果は『説話文学研究』

第54号(2019年7月)に公刊予定である。ワークショップ「和漢の故事人物と自然表象」(2018年12月23-24日・於東京大学東洋文化研究所)において、研究発表「故事を遊ぶー戯画図巻の時空ー」を行った。狩野昌運筆『異代同戯図巻』など、17世紀に集中して狩野派の戯画が制作されたが、これらは詞書がないため、文学研究の視点からは殆ど論じられていない。しかし、作品群にはやはり明代版本から摂取した新たな知が横溢し、狂歌師や近世初期風俗画との交渉の痕跡が看取されるのであり、本発表においてはその具体例を指摘するとともに表象の手法を解き論じ、作品成立の背景や、戯画の幕末明治期の展開を考察した。さらに「チェスター・ビーティー・ライブラリィ蔵絵巻・絵本の最新研究」(2019年3月7-8日)において、研究発表「異形を描く物語絵ーその表象と展開ー」を行った。とくに室町物語絵巻『俵藤太絵巻』に弥勒信仰を看取し、中世特有の弥勒下生の信仰から、室町文芸を照射する重要性を論じた。戯画図巻をめぐっては、国際日本文学研究センターのプロジェクト「投企する古典性ー視覚/大衆/現代」平成30年度第6回研究会にて研究発表「狩野派の戯画ーその生成と展開ー」を行い、明代版本の戯画への受容の諸相を論じた。天理大学など諸機関の奈良絵本の調査研究も遂行、AAS参加により、海外の研究情報も摂取し得た。順調に国内外における資料調査を行うことができ、多くの研究発表の機会を得たことで、新たな研究情報や知見を得ることができた。狩野派やその周縁の絵師たちによる画題生成のありようや、それらが室町物語の表象へ摂取されてゆく諸相が明らかとなった。本年度の「布袋図」に関する研究を契機として、とりわけ『不二遺稿』など五山文学の諸作品を対象として画題や画題生成に繋がる言説を抄出し、分析を進めたい。これらに多大な影響を及ぼした漢籍享受の諸相について、考察を深めることは無論であるが、一方、中世日本に浸透した弥勒信仰の影響力も看過できない。その実態の検証を行うことで、当時の学芸との接続について解明を進めたい。本年度は集中して中近世の戯画図巻を研究対象とし、画題や画題生成に結ぶ要素の分析を進めたい。とりわけ、明代版本を中心とした漢籍受容の諸相の考察を深め、当時の学芸との接続について解明を行いたい。本研究に関連する『塵滴問答』をはじめとする日本古典籍の購入を計画していたが、傷みの激しい伝本が多く、善本が入手できなかった。さらに探索に努めたい。
インターネット双方向通信による病院内学級児童の学習環境改善に関する研究

病院には、虚弱体質や疾病のために治療を受けている児童・生徒が入院しており、彼らのための学習支援のために院内学級が開かれている。院内学級は、正規の学校教育の一環であり、通常の学校の分校ないしは特殊学級と同様な運営の下で教育機関の役割を果たしてれている。本研究の目的は、"病院内に閉鎖された特殊な環境下にある院内学級"に通う児童のために、可能な限り通常の学習環境に近い状況を作るために必要な情報技術の活用方法を明確にすることである。3年間の成果として別に提出する研究成果報告書に述べるように、院内学級における情報技術の有用性は、正規の小学校の教育現場以上であることが分かった。マルチメディア技術の活用は、授業中のCAIにおける学習支援として非常に有効であった。その理由は、院内学級では児童数が少ないために複式授業がなされ、個々の児童が自習形式で学習することが多いことである。また、児童たちの体力が大きいので、それぞれに自分の体調に合わせた進捗状況を制御できる点でも、個別学習のCAIは院内学級の学習環境改善に有効であった。インターネットによる通信機能も有効である。テレビ会議システムによる複数人の同時対話や電子メールによる個別の情報交換などは、閉鎖的になりやすい病院内を外に開く機能として従前にはなかった役割を果たしてくれる。将来において、ブロードバンド・サービスなど社会的な情報インフラが整備されるとその有効性は益々高まるであろう。今後の社会的なインフラ整備で情報技術による院内学級の学習環境改善の期待は非常に大きいことが確認された。詳細は、別に提出される研究報告書で報告した。病院には、虚弱体質や疾病のために病院に入院して治療を余儀なくされた児童・生徒のために院内学級があり、彼らの学習を助けている。本研究課題は、院内学級と通常の小学校をインターネットで接続することで、院内学級の学童にも小学校の学童と同じ学習環境を作るための要件の研究を目的とする。近年の情報技術の進歩で社会の情報基盤が整備され、これに伴い総ての人が等しく情報技術の恩恵を受け得る状況を作ることが社会的な課題になってきた。インターネットなどの近年の情報技術は、世界における時間や空間の制約を緩和しており、遠隔教育などの例に見るように学習環境においても、時間・距離を意識する必要のない学習環境が出来てきた。平成12年度において、院内学級と小学校を結ぶ通信回線と多様な教育に適応できるマルチメディア・パソコンなどの情報システム構成を設計した。情報システムの活用方法は、電子メールやホームページによる情報交換とテレビ会議による交流である。現時点では、これらのシステムを操作する訓練をしている。院内学級と小学校のインターネット接続で、健常児と院内学級児童の交流を実現する。多くの院内学級児童は、通常の生活から離れていることで孤独感を抱くことが多々ある。インターネットで小学校と交流することで、健康時の生活感覚を持続させ、回復後の学校復帰を助けることになる。また、この交流で健常児に院内学級の存在や様々な社会生活を知らせることになる。本研究課題では、情報技術を活用してこうした院内学級の学習環境の改善を図る。病院内には、虚弱体質や疾病のために入院して治療を余儀なくされている児童のために院内学級があり、彼らの学習を助ける教師が勤務している。一方で現在、情報技術活用のための社会的な基盤整備が進んでおり、学校教育においても情報技術を活用した学習・教育環境の整備なされている。この状況は院内学級においても同じである。本研究では、院内学級のコンピュータをインターネット接続して、院内学級の児童にも通常の小学校学童と同じ学習環境を作るために必要な要件を明らかにすることにある。院内学級では、虚弱体質や疾病が原因で学童たちの状況は健常児とは異なっている。また、病院内で入院生活という特殊環境で生活している。幸いに、"学び"は明日への希望を育み、治療への好影響もある。

こうしたことから、院内学級児童への学習指導は非常に重要であり、快復後の生活への継続性を保持するためにも欠かすことはできない。こうした院内学級に特有の背景を元に、本研究ではインターネットやパソコンを院内学級に導入することによる学習環境の改善の可能性とその効用を具体的に明らかにする。平成13年度は、1)仮想野外学習、2)共同学習、3)個別学習、4)クラス交流、5)その他インターネット活用、の5つのテーマを取り上げて具体的な学習環境改善の方策を研究した。ハードウェアやソフトウェアの様々な制約と院内学級の複雑な実情のマッチングを図るために、これに合った学習教材の開発や指導方略の工夫・改善を試みてきた。重要な方向性がかなり明確になったので、平成14年度にはこれを明確な方策として整理し最終年度のまとめとして実際の授業への適応を試みる。病院には、虚弱体質や疾病のために治療を受けている児童・生徒が入院しており、彼らのための学習支援のために院内学級が開かれている。院内学級は、通常の学校の分校ないしは特殊学級と同様な機能を果たしており、正規の学校教育の一環として運営されている。この研究の目的は、"病院内に閉鎖された特殊な環境下にある院内学級"に通う児童にとって、可能な限り通常の学習環境に近い状況を作るために必要な情報技術の活用方法を明確にすることである。3年間の成果として別に提出する研究成果報告書に述べるように、院内学級における情報技術の有用性は、正規の小学校の教育現場以上であることが分かった。マルチメディア技術の活用は、授業中のCAIにおける学習支援として非常に有効であった。その理由は、院内学級では児童数が少ないために複式授業がなされ、個々の児童が自習形式で学習することが多いことである。また、児童たちの体力も様々なため、それぞれに自分の体調に合わせた進捗状況を続けることになるからである。院内学級の学習環境改善における情報技術の応用として、インターネットによる通信機能も有効である。テレビ会議システムによる複数人の同時対話や電子メールによる個別の情報交換などは、閉鎖的になりやすい病院内を外に開く機能として従前にはなかった役割を果たしてくれる。将来において、ブロードバンド・サービスなど社会的な情報インフラが整備されるとその有効性は益々高まるであろう。今後の社会的なインフラ整備で情報技術による院内学級の学習環境改善の期待は非常に大きいことが確認された。詳細は、別に提出される研究報告書で報告した。