This study demonstrates the feasibility of free-standing conductive polymer nanosheets (referred to hereafter as "conductive nanosheets") as bioelectrodes for plant leaves. The conductive nanosheet exhibited ultra-conformability and physical adhesion to unevenly structured surfaces, such as the veins of a plant leaf, without the use of chemical glue, owing to the ultra-thin and light structure (300 nm thick, 150 mu g). The conductive nanosheet coupled with a Bluetooth system enabled wireless biopotential measurement of plant leaves (Angelica keiskei Koidzumi) up to approximately 1500 h, while conventional bioelectrodes such as pre-gel electrodes caused discoloration during the measurement, owing to the acrylic glue utilized for adhesion. We also discovered that the biopotential pattern was altered under periodic light-emitting diode (LED) irradiation. Such minimally invasive measurements using the conductive nanosheets can pave the way for a revolutionary method to analyze the bioactivity of plants in the application of agriculture and food science.

Rubinstein-Taybi syndrome (RSTS) is a multisystem developmental disorder characterized by facial dysmorphisms, broad thumbs and halluces, growth retardation, and intellectual disability. In about 8% of RSTS cases, mutations are found in EP300. Previously, the EP300 mutation has been shown to cause the highly variable RSTS phenotype. Using exome sequencing, we identified a de novo EP300 frameshift mutation in a proband with coloboma, facial asymmetry and imperforate anus with minimal RSTS features. Previous molecular studies have demonstrated the importance of EP300 in oculogenesis, supporting the possibility that EP300 mutation may cause ocular coloboma. Since a wide phenotypic spectrum is well known in EP300-associated RSTS cases, the atypical phenotype identified in our proband may be an example of rare manifestations of RSTS.

前年度に引き続き、in vitro及びin vivoの2種類の実験系を利用・応用することで、姉妹染色分体間接着因子コヒーシンによる遺伝子発現制御メカニズムを解明することを目的として研究を継続した。
まず、in vitroの実験系に関しては、前年度に引き続き、遺伝子発現制御を調べる手法として、1980年代から転写研究に利用されてきた「in vitro pre-initiation complex assembly assay」と「in vitro transcriptional activation assay」の確立と実験プロトコルの改善・検討を主として行った。その結果として、実験系の確立・実験結果の安定化が可能となった。また、これにより、コヒーシン及びコヒーシンローダーが複雑な遺伝子発現制御反応の中でも、特にPausingと呼ばれるRNAポリメラーゼⅡの転写一時停止反応～転写再活性化（転写伸長反応）の段階で転写反応に寄与していることが明らかとなった。
また、in vivoの実験系に関して、転写伸長阻害剤を加えることで、遺伝子の転写開始点付近にコヒーシンローダーが蓄積することがChIP-seq法により確認された。また、阻害剤を除くと、その蓄積が解消されることも同時に明らかとなった。これにより、in vivoにおいてもin vitroの結果と同様に遺伝子の一時停止反応～転写伸長反応にコヒーシンローダーが寄与する可能性が示唆された。また、コヒーシンローダーが直接的に転写メディエーターや転写伸長複合体と相互作用する可能性を示唆するデータも得られた。
以上により、コヒーシン及びコヒーシンローダーがRNAポリメラーゼⅡの転写一時停止反応～転写伸長反応の間で機能し、遺伝子の発現制御に寄与していることが以前よりも明確に示すことが可能になったと考えられる。

ナノバイオマテリアルの一つであるナノシート電極を利用した実験教材研究及びその授業内導入の前段階として、高校２年生と３年生を対象に筋電位測定装置の作出並びにゲル電極を用いた授業内導入を行い、効果の検証をおこなった。その結果、授業時間内において、生徒による筋電位測定装置の作出が可能になっただけでなく、教育用プログラミング言語scratchを利用した測定用プログラムの作成まで行えることが明らかとなった。また、アンケート調査から生体電位測定技術に対する興味関心の向上や更なる理解を部分的に促進できることが明らかとなり、一部の生徒においては筋電位測定を活用した課題研究を推進するに至った。本研究の成果に関しては、日本理科生物教育学会にて研究発表を行った。

本研究では、高校生自らが森林調査を行い、そこで得られたデータから森林の重要性を学び、地球温暖化をはじめとする環境問題について深く考え、自然環境の保全に繋げられる新たな教材の開発を目的とした。本年度は、事前学習用の実習地周辺の植生と動物種のリスト、二酸化炭素測定方法の説明資料作成を実施した。また、直径割巻尺・超音波測高器と測高竿・成長錐を用いて、樹木の直径・樹高・樹齢を測定した後、樹木の重量・炭素含有量・二酸化炭素吸収量の測定を行う試行実験を行った。一方で、植物細胞の生体膜電位測定からの生理現象を測定する実験系も同時に進めており、上記教材と組み合わせることで、更に発展的な教材開発研究を行いたいと考えている。

昨年度に続き、PCR法を活用した遺伝子検査法の実験教材研究及びその授業内導入を実践し、その効果を検証した。これに加えて、今年度はその導入教材として、生徒の身近にある消毒用エタノールと絆創膏を用いた簡易的なアルコールパッチテストとALDH2の遺伝子検査を組み合わせた教材の作出を更に進めることができた。その結果、授業内導入への簡素化を図ることが可能になっただけでなく、バイオテクノロジーに対する興味関心の向上や更なる理解を促せることが明らかとなった。本成果に関して、日本理科生物教育学会に投稿し、研究発表を行った。また、一般誌「生物の科学　遺伝（2021年1月号）にて、具体的な実験方法や実験時の工夫を紹介としてまとめた。

本研究では、高校生を対象として、「DNAやタンパク質を扱う遺伝子検査技術」を座学に留めず、大学などでも比較的に用いられる実験を実習の形で行い、生命倫理観や研究倫理に関する授業を組み合わせることで、高校生にその問題意識や正しい知識を改めて獲得することが可能な教材の作成を行った。現在までに、主に高校2 年生、及び高校3 年生を対象に授業内に組み込み、実験実習の実施を行ってきた。また、課題研究の形で発展的に一部の高校生には研究の指導を行ってきた。その結果、座学と実習を併用すると、座学のみの場合よりも有意に遺伝子検査に関する知識の獲得や問題意識が上昇する傾向も確認された。今後は教材の改善や、より正確なデータを得ることで内容の向上に努めたいと考えている。

本研究では、昨年に引き続き、PCR法（ポリメラーゼ連鎖反応法）を利用した教材の開発を行った。主に犬を対象とした遺伝疾患を選別し、その原因遺伝子のSNP（一塩基多型）を検出する系を生徒と共に作成した。その結果、犬の高尿酸尿症と進行性網膜萎縮症の他、複数の遺伝子の変異を検出可能な実験系の構築を行うことが可能となった。本研究の継続により、課題研究のテーマとして遺伝子関連の題材を行う生徒が一定数現れるようになり、ある程度の教育的効果が見受けられた。更に、本教材を応用して、生命倫理観の育成に関わる教材作成を現在試みている。