hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
行政におけるデータの取扱いに関する法的規制の比較研究

本研究では、行政におけるデータの取扱いの態様の変化を踏まえて、1自治体クラウドをはじめとする行政へのクラウドの導入、2オープン・データの潮流、3行政におけるソーシャル・ネットワーク・サービス等の利用、4パーソナル・データの利活用、5指定管理者等の新たな行政という具体的な項目を設定して、それぞれの項目に関する既存の法制の現状と問題点(特に文書管理・保存法制、情報公開法制、個人情報保護法制の適用と限界)について明らかにすると同時に、どのようにデータの取扱いについて規制することが適切であるか、各国における取組や法制化の動向などの国際的な比較研究を行った。本研究では、1自治体クラウド等の行政へのクラウドの導入、2オープン・データの潮流、3行政におけるソーシャル・ネットワーク・サービス等の利用、4パーソナル・データの利活用、5指定管理者等の新たな行政という具体的な項目を設定している。平成26年度は各項目についての文献調査、ヒアリング、実務関係者との意見交換等を行った。平成26年度に研究成果として公開した主な実績は次の通りである。■論文「特別地方公共団体の個人情報保護」『日本セキュリティ・マネジメント学会誌』28巻2号(2014年)3-10頁、「インターネット選挙運動の解禁と公職選挙法」『情報ネットワーク・ローレビュー』13巻2号(2014年)57-72頁、「個人情報保護法改正の課題ー地方公共団体の個人情報保護の問題点を中心に問題点を中心にー」『情報セキュリティ総合科学』第6巻(2014年)53-92頁、「インターネット選挙運動と公職選挙法」『選挙研究』30巻2号(2014年)75-90頁、「地方選挙とインターネット選挙運動」『月刊地方人』45巻9号(2015年)30-34頁、「アメリカにおける選挙権の観念の一断面ーintegrityを手がかりにー」青山法学論集56巻4号(2015年)71-99頁■学会報告「特別地方公共団体の個人情報保護」第64回情報処理学会電子化知的財産・社会基盤研究会、「インターネット選挙運動と公職選挙法」2014年度日本選挙学会総会・研究会分科会B、「地域社会と大学間連携の課題と将来展望」産官学「協働」情報サービス連携コンソーシアウム(ICTSFC)シンポジウムin神奈川、「個人情報保護法2000個問題は解消可能か」情報ネットワーク法学会2014年度研究大会、「個人情報保護法改正の動向」沖縄国際大学沖縄法政研究所第54回研究会平成27年度は研究計画に従って研究を進めた。その主な実績は、次のとおり公開している。著書:大沢秀介監修『入門・安全と情報』(成文堂、2015年)担当章:第5章「サイバー攻撃に対するセキュリティ」107-130頁論文:「選挙とマイナンバー」月刊選挙2016年1月号(2016年)17-21頁、「18歳選挙権の意義と課題」月刊選挙2016年2月号(2016年)3-9頁、「個人情報保護法の改正」『日本セキュリティ・マネジメント学会誌』29巻3号(2016年1月)33-38頁学会発表:「マイナンバー法と自治体の個人情報保護」情報法制研究会第2回シンポジウム(2015年6月28日・一橋講堂)、「マイナンバー制度と自治体の業務・個人情報保護」自治体議会政策学会(2015年11月17日・国際ファッションセンター)、湯淺墾道・前田恭幸「サイバー犯罪に関する情報の軍・警察間共有の法的制約」情報処理学会第71回コンピュータセキュリティ研究発表会(2015年12月4日・情報セキュリティ大学院大学)、前田恭幸・湯淺墾道「SSDのOver Provisioned Capacityからのデータ抽出手法」情報処理学会第71回コンピュータセキュリティ研究発表会(2015年12月4日・情報セキュリティ大学院大学)、「地方公共団体とマイナンバー」情報ネットワーク法学会2015年度研究大会(2015年11月28日・29日・北九州国際会議場)、「個人情報保護法改正とビッグデータ活用」招待講演、DP-1.ビッグデータ活用とプライバシー保護、電子情報通信学会2016年度研究大会(2016年3月17日・九州大学)当初の研究計画通りに研究が進行しており、その成果も公開することができた。平成28年度は、研究計画に従って研究を進めると共に、その成果を論文、学会報告等において公開した。具体的な成果としては、各地方公共団体においてどのようにデータが扱われ、データ上の個人情報をどのように保護しているかにつき、可能な限りのすべての都道府県及び市区町村の個人情報保護条例を収集したデータをもとに分析したことが挙げられる。当該分析の成果は、学会報告において発表すると同時に、平成29年度以降に刊行される予定の書籍においても発表する。また、AI、データ・マイニング、SNS等を利用した政治操作への懸念が顕在化する中で、政治に関するデータをどのように保護するかについての研究も行った。統治に関するデータは、その成果は、論文、学会報告等において公開した。また従来は研究成果は主として国内で公表してきたが、昨年度の研究実績の一部は、国際学会においても発表した。それをもとにした「地方公共団体における個人情報の管理の統制-個人情報保護条例の実態」が韓国地方自治法学会の学会誌である「地方自治法研究」に掲載された。研究計画に従っておおむね順調に研究が進展している。それに伴って、行政におけるデータに関する法制度のあり方や、取扱いのあり方について新たな知見が得られている。その成果は、順次、著書、論文、学会報告等において公表している。

平成29年度は研究最終年度であり、次の成果発表を行った。書籍については、大沢秀介・新井誠・横大道聡編『変容するテロリズムと法』(弘文堂、2017年)、福田雅樹・林秀弥・成原慧編『AIがつなげる社会』(弘文堂、2017年)に担当章が収録された。論文については、「暗号化とアメリカ憲法」情報ネットワークロー・レビュー15巻、「ディジタルゲリマンダの法規制の可能性」情報処理58巻12号、「選挙人登録と投票の電子化の動向と課題」アメリカ法2017-1号(2017年)、「選挙とサイバーセキュリティ(1)」「選挙とサイバーセキュリティ(2)」選挙2018年1月号・2月号(2018年)が掲載された。本研究では、行政におけるデータの取扱いの態様の変化を踏まえて、1自治体クラウドをはじめとする行政へのクラウドの導入、2オープン・データの潮流、3行政におけるソーシャル・ネットワーク・サービス等の利用、4パーソナル・データの利活用、5指定管理者等の新たな行政という具体的な項目を設定して、それぞれの項目に関する既存の法制の現状と問題点(特に文書管理・保存法制、情報公開法制、個人情報保護法制の適用と限界)について明らかにすると同時に、どのようにデータの取扱いについて規制することが適切であるか、各国における取組や法制化の動向などの国際的な比較研究を行った。本研究で設定した具体的な項目につき、当初のスケジュール通り、順調に研究を進めており、その成果の一部も公開している。このため、おおむね順調に進展していると考えられる。これまでは順調に研究が進んでいるため、引き続き研究計画に従って実施すると同時に、研究成果の公開に努める。研究を遂行している過程での外部環境の変化として、個人情報の保護に関する法律、行政機関の保有する個人情報の保護に関する法律等の個人情報保護関連法制の改正があった。これに伴って、行政機関においても匿名加工情報に対応する非識別加工情報を、個人の権利利益の保護及び行政の事務の適正かつ円滑な運営に支障を生じない範囲で、事業者に提供する仕組みが導入された。また、官民データ活用推進基本法が制定され、行政のもつデータの積極的な活用が求められることとなった。これによって、新たな法的問題点が発生するとも考えられるため、これらについての研究についても研究内容に付加しつつ、研究を推進することとする。新領域法学本研究で設定した具体的な項目につき、当初のスケジュール通り、引き続き研究を進める。研究成果の発表について、国際会議・学会における発表を行うことも検討したい。物品費で若干の端額が発生したため。研究計画に従って研究費を執行したが、若干の残額が生じたため。研究計画の通りに使用することに努めたが、若干の残金が発生したため。次年度に研究用資料の購入等で使用する。次年度使用額は若干であり、次年度において物品購入などに使用する計画である。若干の額であるので、翌年度に使用する予定である。
動きを生み出す分子集合体：静電気応答性の解明と応用

亜鉛ポルフィリン誘導体の自己組織化によって構築される分子集合体が発現する、静電気応答性について、分子レベルでの評価と、マクロな視点からの評価によって静電気応答性発現のメカニズムの一部を明らかとした。分子内のアミド結合部位に由来する分子間水素結合によって自己組織化し、ポルフィリン部位が規則的に配向した結晶状の構造体を形成し、それによって静電気応答性を発現していることを明らかとした。また、集合構造の形態の違いで集合体表面のゼータ電位にも違いが生じ、それが静電気に対する反応の違いを生み出していることも明らかとした。当該年度は計画1に記した「分子集合体の構造解析」と、計画2の「静電気応答性の定量化、ライブラリ化」についての取り組みを行った。計画1については静電気応答性を示す二種類の分子集合体についてUV-VIS吸収スペクトル測定や、ゼータ電位測定によって評価をおこなった。また、静電気応答性を示さない分子集合体と静電気応答性を示す分子集合体を意図的に分子分散状態にしたものについても比較測定をおこなった。これらの結果より、分子の配向状態が静電気応答性に大きくかかわっていることが確認された。また、ゼータ電位測定の結果、同一の静電気発生源に対して異なる応答性を示した分子集合体は、溶液中での分子集合体の表面電位も正と負で異なっていることが確認された。これらの結果は、国内学会において成果発表をおこなった。当初予定していた電子顕微鏡観察とX線構造解析については、所属機関の変更に伴い直近での使用が困難となったため、次年度以降に測定することを予定している。静電気応答性を示す分子構造、二次構造を解明することは、本研究においての一番の課題であり、次年度以降についても優先的に行っていく予定である。計画2については、当初の予定通り、イオン性の化合物や、双極子モーメントの大きな化合物を合成し、分子集合体の形成と静電気応答性の確認をおこなったが、これまでのポルフィリン誘導体と同様の静電気応答現象を示す化合物を得ることはできなかった。静電気応答性の定量化に関しては、静電気量を測定する装置を導入し、静電気量と応答性の相関を調査したが、現時点では、定性的な評価にとどまっている。本年度は所属機関の変更に伴い、実験環境が大きく変化した。そのため当初使用予定であった機器などが使用できなくなり、評価項目に変更を加えざるを得なかったが、計画にある分子集合体の構造解析に関して、予定通り進行している。ライブラリ化の為におこなった、様々な低分子化合物の合成に関しては、候補となる化合物(アゾベンゼン誘導体やカチオン性化合物)を合成したが、期待される静電気応答性を示す化合物は得られなかった。その為、今後は静電気応答性を示すポルフィリン誘導体に絞って評価をおこなっていく予定である。評価に関しては、ゼータ電位測定に置いて、同一化合物からなる分子集合体でありながら、真逆の表面電位を示すという、非常に興味深い現象が確認された為、次年度以降、より詳細な調査を行う予定である。当該年度は前年度に引き続き、計画1に記した「分子集合体の構造解析」と、計画2の「静電気応答性の定量化、ライブラリ化」についての取り組みを行った。計画1については静電気応答性を示す分子集合体についてFT-IR測定によって評価をおこなった。FT-IRスペクトルより、静電気応答性を示す集合体は、分子内に存在するアミド結合部位間の水素結合によって形成されていることが明らかとなった。また、ポルフィリン誘導体とピリジンからなる分子集合体の液中光学顕微鏡観察をおこなったところ、2-5 μmの棒状の構造体が観察された。さらに、偏光顕微鏡観察をおこなうと、この棒状構造全体が偏光特性を有しており、異方性を持った構造体であることが確認された。また、分子集合体の単結晶XRD測定によってより詳細な構造を確認しようと試みたが、形成される結晶のサイズが小さく測定不可能であった。これらの測定により、静電気応答性を示す分子集合体の構造を明らかとした。これらの結果は、国内学会で成果発表をおこなった。この成果に関して現在論文執筆中であり、次年度に投稿する予定である。計画2についても前年度に引き続き、イオン性の官能基を有する化合物や、双極子モーメントの大きな化合物を合成し、分子集合体の形成と静電気応答性の確認をおこなった。疎水性の長鎖アルキル基を有するこれらの化合物において、シクロヘキサン中での分子集合体形成が確認されたが、静電気応答性は示さなかった。また、代表的なイオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウムや、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムを用いた実験においても、集合体の静電気応答性は確認されなかった。以上の結果より、同じ分子集合体でも静電気応答性を発現させるには、その形状やサイズなどの条件があることが確認された。所属機関の変更に伴い、実験環境が大きく変化しため、そのため当初使用予定であった機器などが使用できなくなり、評価項目に変更を加えざるを得なかったが、計画にある分子集合体の構造解析に関しては、予定通り進行しており、静電気応答性を示す構造に必要な集合構造について一定の成果を得た。一方、計画2で行なっている静電気応答性を示す化合物のライブラリ化に関しては難航しており、様々な分子構造の化合物を合成して静電気応答性を調査したが、ポルフィリン誘導体とその錯体からなる分子集合体が示したような静電気応答性の発現は観察されていない。最終年度の評価は、このポルフィリン誘導体に絞って評価をおこなっていく。評価に関しては、ゼータ電位測定をおこなうことで、分子集合体が持つ表面電位を定量化することに成功している。

また、一定の条件下で、静電気に応答する溶液の動いた量を観察することで、溶液全体の応答性を数値化することにも成功しており、今後の研究の指標となると考えられる。当該年度もこれまで調査をおこなってきた静電気応答性についてメカニズム解明にとりくんだた。特に、計画2の「静電気応答性の定量化、ライブラリ化」について重点的に取り組んだ。これまでのゼータ電位測定により、分子集合体の構造とその構造体のゼータ電位によって、引き起こされる静電気応答性が異なることを確認しており、本年度においても、引き続き調査をおこなった。亜鉛ポルフィリン誘導体からなる分子集合体のゼータ電位は、ある程度の再現性を有しており、集合体のゼータ電位測定をおこなう事で、その溶液の静電気応答性を疑似的に定量化することが出来た。また、溶液全体の導電率測定をおこなったが、集合体の有る無しで導電率は変わらなかったことから、溶液全体としてではなく、ナノサイズの分子集合体が静電気応答性を発現しているということが確認された。これまでの結果は、Chemistry A European Journal(Wiley社)に速報誌として掲載された。計画3の応用に向けた取り組みに関しては、この静電気応答性を利用し、分子集合体を基板上に製膜するという試みをおこなった。帯電させた基板をこの溶液に近づけることで、静電気に応答した分子集合体が基板に向かって移動し、基板上に付着、膜として得ることが出来た。得られた膜の詳細な解析については、今後評価していく予定である。また、ITO基板を用い、電場による分子集合体の配列についても試みた。電場をかけながら製膜した分子集合体膜の形態観察をおこなったが、電場無しで製膜したものと特に違いは見られなかった。亜鉛ポルフィリン誘導体の自己組織化によって構築される分子集合体が発現する、静電気応答性について、分子レベルでの評価と、マクロな視点からの評価によって静電気応答性発現のメカニズムの一部を明らかとした。分子内のアミド結合部位に由来する分子間水素結合によって自己組織化し、ポルフィリン部位が規則的に配向した結晶状の構造体を形成し、それによって静電気応答性を発現していることを明らかとした。また、集合構造の形態の違いで集合体表面のゼータ電位にも違いが生じ、それが静電気に対する反応の違いを生み出していることも明らかとした。次年度以降は、ゼータ電位測定による表面電位の詳細な解析を主として、静電気応答性のメカニズムの解明に取り組む。ゼータ電位測定においては、真逆の表面電位を示した二種類のポルフィリン誘導体/配位性分子において、濃度や溶媒組成、温度等のパラメーターを変化させながら表面電位の変化を観察する。分子集合体の構造解析に関しては、単結晶XRDでの解析に取り組む。単結晶の作製が困難な場合においては、粉末や薄膜XRD測定を用いて、集積形態の違いに関する調査を行う。最終年度となる次年度は、これまでのデータをもとに静電気応答性発現のメカニズム解明の最終段階を行う。そのため、ゼータ電位測定などの評価・解析を中心として研究を進めていく。
心筋虚血と細胞機能

虚血心筋で細胞内pHの低下が生ずることはすでによく知られている。我々は、本研究で、このpH低下にともなう興奮-収縮連関の破壊が、急性虚血過程での心筋機能異常に中心的役割を演じていることを明確にした。そして、このメカニズムに、心筋アチドーシスによるprostaglandin生合成促進の結果発生する活性酸素が積極的に参加していることを昭和60年度に証明し得た。さらに、これらの結果を基礎にして、不可逆的細胞障害へ導く虚血過程での一連の現象に、活性酸素がどのように関連しているか追究するとともに、興奮-収縮連関における共役カルシウムの供給源であり、また、このカルシウムを取り込む筋小胞体(SR)の機能に対する活性酸素の作用様式を解明することを試みた。その結果、虚血心筋細胞内pH(pH6.4)では、OHがSR膜カルシウム輪送系のカルモジュリン依存性の反応段階を抑制することにより、SRからのカルシウム受動拡散(passive calcium permeability)を促進し、したがって、筋形質内free【Ca^(2+)】を増加させると判断することができた。また、筋原線維収縮蛋白の【Ca^(2+)】感受性は、活性酸素によって変化しないため、筋形質内free【Ca^(2+)】の量に応じてカルシウム-トロポニンを形成することになる。そして、これが、虚血性心収縮へ導くと結論される。ここに、心筋虚血による組織アチドーシスが、活性酸素発生を介して、興奮-収縮連関に障害を与えるメカニズムについて推察することができた。今後は、活性酸素のSRカルシウム動態に与える影響を解析することにより、さらに直接的に、かつ詳細に我々の仮説を証明することが必要である。
植物病原菌の病原シグナル因子生産に依存する宿主識別の分子機構

植物病原菌の特異的感染機構や病原性の獲得機構を分子レベルで解明し,特定病害の検出と診断法の開発,さらには,新たな病害防除法の創生を目指す目的で研究計画を遂行した。実験では,病原シグナル因子としての宿主特異的毒素(HST)に焦点を絞り,HST生産菌としては代表的な二種のAlternaria属菌,すなわち,トマトアルターナリア茎枯病菌(AAL毒素生産菌)とリンゴ斑点落葉病菌(AM毒素生産菌)を題材とした。茎枯病菌に関しては,遺伝子タギング法の一種であるREMI法を用いることにより毒素非生産変異体の取得に成功し,病原シグナル因子としてのHSTの役割を明確にすることが出来た。また,AAL毒素がポリケチド様構造を有することより,PCRによるポリケチド合成酵素(PKS)遺伝子のクローニングを試みた。その結果,毒素生産菌に特異的なPKS遺伝子の単離に成功し,ジーンターゲッティングにより本遺伝子が毒素生合成遺伝子,すなわち病原性遺伝子であることを証明した。一方,斑点落葉病菌においては,AM毒素が環状ペプチド様構造を有することを利用して,PCR法により環状ペプチド合成酵素(CPS)遺伝子をクローニングした。さらに,シークエンス解析,ジーンターゲッティングなどにより,本CPS遺伝子がAM毒素生合成遺伝子(AMTと命名)であることを明らかにした。本遺伝子は、13.3kbのORFを持つ巨大遺伝子であり、他の糸状菌、細菌などから単離されたCPS遺伝子と高い相同性を示した。また,本遺伝子の塩基配列データより,PCR法を用いたリンゴ斑点落葉病菌の検出法を確立した。本法は,リンゴ斑点落葉病の発生予察および圃場生態研究において非常に有益である。以上の研究成果より,本課題である「植物病原菌の病原シグナル因子生産に依存する宿主識別の分子機構」解明に向けて大きな進展が得られたとともに,農業生産現場における応用への道も拓かれたと考える。植物病原菌の特異的感染機構や病原性の獲得機構を分子レベルで解明し,特定病害の検出・診断法の開発,さらには新たな病害防除法の創生を目指す目的で,以下の点について検討した。平成11年度における研究では,病原シグナル因子としての宿主特異的毒素(HST)に焦点を絞り,HST生産菌としては代表的な二種のAlternaria属菌,すなわち,トマトアルターナリア茎枯病菌(AAL毒素生産菌)と,リンゴ斑点落葉病菌(AM毒素生産菌)を題材とした。茎枯病菌に関しては,変異体を得る手段として、近年開発され、その有効性が認められつつある遺伝子タギング法の一種であるREMI法を用いた。その結果,毒素非生産変異体の取得に成功し,野生株との感染行動の比較によって,病原シグナル因子としてのHSTの役割を明確にすることが出来た。現在,プラスミドレスキュー法等を用いて毒素生合成遺伝子,すなわち病原性遺伝子の単離を試みている。一方,リンゴ斑点落葉病菌(AM毒素生産菌)においては,本毒素が環状ペプチド様構造を有することを利用して,本菌より,PCR法により環状ペプチド合成酵素(CPS)遺伝子をクローニングした。さらに,シークエンス解析,ジーンターゲッティングなどにより本CPS遺伝子が,AM毒素生合成遺伝子(AMTと命名)であることを明らかにした。本遺伝子は、13.3kbのORFを持つ巨大遺伝子であり、他の糸状菌、細菌などから単離された抗生物質生産などに関与するCPS遺伝子と高い相同性を示した。

本法は,リンゴ斑点落葉病の発生予察,圃場生態研究において非常に有益である。植物病原菌の特異的感染機構や病原性の獲得機構を分子レベルで解明し,特定病害の検出・診断法の開発,さらには,新たな病害防除法の創生を目指す目的で,以下の点について検討した。平成12年度における研究では,11年度に引き続いて病原シグナル因子としての宿主特異的毒素(HST)に焦点を絞り,二種のAlternaria属菌,すなわち,トマトアルターナリア茎枯病菌(AAL毒素生産菌)と,リンゴ斑点落葉病菌(AM毒素生産菌)を題材として研究を進めた。茎枯病菌に関して,本菌の生産するAAL毒素がポリケチド様構造を有することより,PCRによるポリケチド合成酵素(PKS)遺伝子のクローニングを試みた。その結果,毒素生産菌に特異的なPKS遺伝子のクローニングに成功し,ジーンターゲッティングにより本遺伝子が毒素生合成遺伝子,すなわち病原性遺伝子であることを証明した。一方,リンゴ斑点落葉病菌(AM毒素生産菌)においては,本毒素が環状ペプチド様構造を有することを利用して,本菌より,PCR法により環状ペプチド合成酵素(CPS)遺伝子をクローニングした。さらに,シークエンス解析,ジーンターゲッティングなどにより本CPS遺伝子が,AM毒素生合成遺伝子(AMTと命名)であることを明らかにした。本遺伝子は、13.3kbのORFを持つ巨大遺伝子であり、他の糸状菌、細菌などから単離された抗生物質生産などに関与するCPS遺伝子と高い相同性を示した。また,本遺伝子の塩基配列データより,PCR法を用いたリンゴ斑点落葉病菌の検出法を確立した。以上の研究成果より,本課題である「植物病原菌の病原シグナル因子生産に依存する宿主識別の分子機構」解明に向けて大きな進展が得られたとともに,農業生産現場における応用への道も拓かれたと考える。
日本人英語学習者の英語リズム・イントネーション習得のための調音及び知覚・音響分析

第2言語での円滑なコミュニケーションには、自然な韻律が非常に重要である。本研究では北陸先端科学技術大学院大学のElectromagneticArticulatographを用い英語中級日本人英語話者(JS)と米国人話者の音響・調音データの収集・分析・検討を行った。その結果、英語の発話では音韻的韻律構造(リズムと強勢パタン)と顎の開口・F1パタンは強い関連性を示したが、JTの顎の開口・F1パタンはリズムパタンと不一致を示した。この成果を応用し、現在英語リズム実現のための発音教授法の開発・試行を行っている。英語と日本語の音韻的・音声的な差異の影響により、日本人英語話者の英語発話には日本人独特の特徴が見られる。その要因の一つが、音節・リズムの違いである。モーラリズムである日本語と異なり、英語の音節や強勢は顎の上下運動(開口度)とタイミングに密接に関連している。これまでの研究によれば、英語の調音における個々の音節での顎の上下開口度は、音節の長さに直接的に関連している(e.g., Erickson 1998,2002,2003)。アメリカ英語のリズム構造の特徴として、強勢のある音節が長く、音節が「顎の上下開口度の強弱パターン」に基づいてグループ化される点が挙げられる。この顎の上下開口度は、音響音声学的にはF2とF1の差異、つまりF2マイナスF1としてあらわされる(e.g., Erickson,2004,2010,2011)。本研究の第一年目にあたる2010年度に我々が集めた調音データ(EMA=Electro-Magnetic Articulographによるデータ収集;北陸先端科学技術大学院大学情報科学研究所に於いて英語母語話者・日本人英語話者の顎、舌、唇の動作を測定)および音響データでは、英語発話における強勢パターンについて以下のことが示唆された:(1)英語母語話者の発話データと異なり、日本人英語話者の発話においては交互であるべき顎上下開口度の強弱パターンが一定していない;(2)日本人英語話者の発話では顎の上下開口度がもっとも大きいのは、強調/非強調の対比が見られるべき単音節語ではなく、1センテンス中の3つ目から最後にかけての単音節語である(Erickson, D., Shibuya, Y., & Suemitsu, A.(2011). American English Rhythm. The 2011Symposium on Modeling of Speech & Audio-Visual Mechanism, Feb.20-21,2011(Kanazawa, Japan)。本研究の最終目的として掲げたように、これらの結果を日本人英語話者のリズムや強勢習得のための教育に活かしていく方法を開発するために、今後はさらにデータを収集し分析・検討していく予定である。本研究では、英語話者と日本人英語話者の英語の強勢・リズムの実現について、調音的特徴に力点をおいて差異と共通性を明らかにすることを主な目的としている。特に顎の上下運動(開口度)とそのタイミングは、英語の強勢の実現と密接に関連していることから、EMAによる調音データおよび音響データを収集し、英語話者と日本人話者の英語発話の際の調音方法の差異を視覚データに基づき解明しようとするものである。将来的には、本研究で得られたデータを活用し、理論的根拠を持つ英語教授法の研究に示唆を与え、これまで困難とされてきた英語のリズムの習得法やリスニング教育、発音の向上に貢献することを目指す。本研究2年目にあたる2011年度は、これらの目的達成のために以下の調音・音響・知覚・訓練の実験を行い成果をあげた。1.EMAによる調音実験:アメリカ人話者4名、日本人話者3名を被験者として7回実施した。2.音響実験:アメリカ人話者20名、日本人話者42名のデータ収集および解析を行った。3.発話(リズム)トレーニング研究:NOWGAKUという市販のプログラムを用いて約40名の日本人話者(英語中級クラス×2)で実施した。4.知覚実験:20名のアメリカ人大学生が、3のトレーニングを受けた日本人話者の発話を聞き、発音向上の伸びを判断した。これらの研究の結果については、日本国内および国際的な学会(添付リスト参照)で発表を行い評価を受けている。具体的には概ね以下のことが明らかになった:(a)顎の開口度とF1は英語の発話におけるリズム構造を反映している;(b)日本人話者のうち、英語発音能力の高い者は英語話者に近い調音・音響的パタンを示すが、発音能力の低い者はそうではない;(c)NOWGAKUを用いてのトレーニングの結果、より英語話者に近いリズムパタンが見られるようになったことが知覚実験で確認された。本研究は、英語母語話者と日本人英語

話者の英語の強勢・リズムの実現における特徴を捉え、差異と共通性を明らかにし、英語教育における発音向上に役立てることを目的に行われた。研究最終年の今年度は、北陸先端科学技術大学院大学のElectromagnetic Articulatograph EMAを使用した追加実験を実施し、英語中級レベル日本人英語話者(JS)3名とアメリカ人英語話者(NS)3名の音響・調音データの収集とその分析・検討を行った。今年度の実験・研究から得られた主な結果は以下の3点である。(1)NSの顎の開口パターンは、英語の音韻的韻律構造と強い関連性を示している。すなわち、ある発話における特定の音節に与えられるストレスの強さは、その発話内の階層的構造上の位置によってあらかじめ決まっているが、このストレスの強弱と、各音節発話時の顎の開口度には有意な一致が見られることが明らかになった。(2)音節内にある各母音のフォルマント周波数は、顎の開口度およびF1値と有意な相関性があることがわかった。これはNSが顎の開口とその結果による母音のF1を、英語のリズム調音と知覚の両方に用いていることを示唆している。(3)JSの顎の開口度とF1パターンでは次の傾向が見られた。1)発話フレーズのうち1つでは、JSとNSはほぼ同様のパターンを示した。これは顎の開口パターンが、少なくとも部分的には生体力学的な要素によって決定されていることを示唆している。2)NSでは意味的に最重要とされる語に最も大きな顎の開口度が見られたが、JSでは発話の最終フレーズに最も大きな顎の開口度が見られた。これは日本語の母語干渉によるものか、あるいは単に日本人英語話者がフレーズにおける最終ストレスの位置を誤った結果によると思われる。現在、今回明らかになった点を英語のリズムを日本人英語話者に教えるために応用している。上記に述べたように、本研究の主目的は顎の開口度と英語の強勢の実現の関連性についての日本人話者と英語話者の相違を明確にすることであり、今年度実施した7回のEMAによる調音実験によって、この関連性が明確になってきている。また、音響・知覚・トレーニングの実験もおおむね予定通り実施できている。しかし、より正確さを期するためにさらなるデータ収集と解析が必要である。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究最終年にあたる2012年度は、研究の要にあたるEMAの追加実験を実施する予定である。英語話者2名、日本人話者2名の計4回実験を行い、調音データを収集・解析する。顎の開口度・タイミングについて、英語話者と日本人話者間の相違のみでなく、日本人話者における英語レベルとの相関性を確認するため、日本人話者2名のうち、1名は英語発音能力の高い者、1名は英語発音能力の非常に低い者とする。2011年度に得られた結果に基づき、我々は英語発音能力の高い日本人話者では英語話者に近いリズムパタン(顎の開口度とF1)が見られ、低い者では見られないとの仮説を立てており、その証明を目的として実験を行う。さらに、日本人英語学習者の英語のリズムの習得法やリスニング教育、および発音の向上に役立てるため、以下の2つを用いて教材研究を進める。1.市販のマルチメディア教材であるNOWGAKUを継続使用し、効果を確認する。
新型電子・ポジトロンスペクトロメータによるレーザー超高密相対論場の研究

研究において次の項目において顕著な成果があった。(1)ポジトロン・電子スペクトロメータの開発・製作及び較正(2)スペクトロメータの超高強度レーザープラズマ実験への適用(3)ポジトロンスペクトル取得(4)電子スペクトル取得(1)このスペクトロメータは、ハンドリングが容易で、堅牢である。検出部分には、超高強度レーザー実験に特有の高強度のパルス性電磁ノイズによる検出不能を避けるため、富士フイルム製のイメージングプレートを使用している。これにより、通常の電気回路を使う光電子増倍管などの検出器がパルス状電磁ノイズにより使用不能となることを完全に回避した。論文(K.A.Tanaka et al., Rev.Sci.Instr.,2004)に詳細を記述する。(2)本研究で開発製作されたスペクトロメータは、使用が簡便であり、超高強度レーザー実験に常時使用することが可能である。数多くの同実験に使用され、常に電子スペクトルデータを取得した。(3)超高強度レーザーを固体ターゲットに照射するとレーザー集光による光圧力により電子が光速にまで加速されることで、付随的に発生する高エネルギーx線により、ポジトロンも発生する。こうしたポジトロン、電子の発生時の密度は、固体密度程度であり、地球上では発生できなかった非常に高いエネルギー密度状態を発生したことになる。ポジトロン発生に関しては詳細を論文xxで示す。(4)固体ターゲットなどに、超高強度レーザー照射した際の典型的な電子スペクトルの例は、論文XXXに示す。本研究で開発したスペクトロメータを使用することで、電子スペクトルを100%の確率で実験では取得することができるようになった。初年度は、高エネルギー電子・ポジトロンスペクトル計測のための計測器と使用するイメージングプレートの感度較正を行った。リニア加速器を用い、電子エネルギー30MeV-100MeVでの感度較正は、世界で始めてであり、イメージングプレートからの定量的データを取得する上で非常に重要なものと位置づけられる。また、イメージングプレートに記録された信号は、時間とともに減衰するがその特性も測定して、最適なデータ読み出しタイミングを定義した。また、イメージングプレートは、電子・ポジトロンスペクトロメータ検出器として使用される際、電子は、斜めに入射する。その場合のエネルギー損失についても較正を行った。結果は、「放射線」に論文として掲載された。放射線28巻、203-213(2003)電子・ポジトロンスペクトロメータを設計し、製作を行った。可観測エネルギー範囲は、1-100MeVである。電子エネルギーを分散させるために、最大45キロガウスの永久磁石を使った。スペクトロメータ先端には、5mmの口径のアパチャーを設けた。超高強度レーザーと物質の相互作用から発生する電子を計測することに成功した。電子は、MeV以上のエネルギーを持ち、最大60MeV程度のエネルギーを持つ。その場合のレーザーエネルギーは、20Jでレーザー集光強度は、10^∧19^∧W/cm^∧2^∧Inst. Laser Eng., Osaka University Annual Progress Report 2001 p5-8(2001)スペクトルの形状は、マックスウェル分布で近似でき、その傾き温度を定義できる。温度は、上記レーザー集光強度で1-2MeV程度であった。超高強度レーザーと物質の相互作用で発生する高速電子、ポジトロン検出の為の、高性能スペクトロメーターを設計、製作した。検出器としてイメージングプレートを世界で初めて導入し、電子・ポジトロン両方のスペクトル取得に成功した。イメージングプレートの電子のエネルギーに対する感度転生を行い、結果を学術雑誌(Rev.of.Sci.Instruments)に投稿中である。

既に本科研費で製作され、超高強度レーザー光物質の相互作用実験に使用されているスペクトロメーターは、海外の研究所に於いても国際共同研究を通じて使用され、実績を挙げており高い評価を得ている(英ラザフォード研、インペリアル大学等)。また、これを用いた本研究グループの実験においても、国内で初めてレーザー生成ポジトロンの観測、高速電子と光学遷移輻射との関係解明、高速点火レーザー核融合の研究における電子情報エネルギー輸送の解明など、顕著な研究業績を挙げつつある。今回いただいた科研は、非常に有効に使用させていただけた。まず最初に感謝したい。超高強度レーザーによるターゲット照射という大変強力な電磁ノイズ環境で、照射スポットから発生する高速電子を正確に計測することの出来る電子スペクトロメータを開発した。エネルギー分解するために永久磁石を使用し、電磁ノイズフリーな計測を行うために、イメージングプレートを初めて採用した。イメージングプレートは、x線フィルムの100倍の感度があることから医療応用で、広く使われており、学術分野でもx線検出器として使用が広がっている。これを電子の検出器として採用し、イメージングプレートの電子のエネルギーに対する較正を我々が独自に、二種類の加速器からでる電子バンチビームを用いて実施した。較正は、1?数十メガエレクトロンボルトのエネルギー領域をカバーしており、現在超高強度レーザーを用いた表記相対論場から飛び出す電子のエネルギー領域に対応している。また、この電子スペクトロメータは、非常にハンドリングが容易で、検出に失敗が無く、ダイナミックレンジが4桁ほど確保でき、検出器は繰り返し使用が可能など多くの利点があるため、世界で注目を集めている。イギリスのラザフォード研究所では、いち早くこのスペクトロメータを採用して、超高強度レーザー実験に導入している。ロチェスター大学(アメリカ)でもこのスペクトロメータの導入を検討中である。(1)これを用いた相対論場の計測では、これら高速電子を用いた応用としてレーザー核融合の新手法「高速点火」方式の検証に必要なエネルギーを持つ高速電子(エネルギー1メガぼると以上)が、十分に存在することが実験で検証できた。(2)高速電子のスペクトル温度がレーザー強度の1/2乗に比例することが確認され、電子がレーザー光のポンデロトティブ力により加速されているとする理論的予測と一致した。(3)高速点火方式のモデル実験を実施し、実際高密度に爆縮された疑似燃料コアプラズマを外部の超高強度レーザーで瞬時に加熱する試みでは、実際超高強度レーザーから高い効率で、高速電子に変換され、コアと通過した電子が大きくコアプラズマに吸収されて、加熱に寄与していることが実験的に観測された。この実験は、高速点火方式手法が非常に有効であることの証明となり、世界のレーザー核融合主要研究拠点において、超高強度レーザーシステム建設の機運が一気に高まり、リヴァモア研究所(米)、ラザフォード研究所(英)、CEA(仏)、サンディア国立研究所(米)においてこうしたレーザーが建設に入った経緯がある。
Gタンパク質とエフェクター分子の相互作用

三量体のGTP結合タンパク質(Gタンパク質)は、細胞膜を介する情報伝達系においてエフェクターの活性制御を行なう分子スイッチとして重要な役割を果たしている。我々は、脳などの神経細胞膜に特異的に存在するGタンパク質Goのαサブユニットのヒト遺伝子の解析から、C末側のアミノ酸をコードするエクソン7とエクソン8がそれぞれ2個づつ存在し、alternative splicingによりGoα1とGoα2の2種類のmRNAが生成されることを示した。2種類のGoαの生理機能に関しては、未だ不明の点が多いため、各々の生理機能を明らかにする目的で活性型変異Gαを作成しアデニル酸シクラーゼに対する効果を検討した。Gsα,Gi1α,GzαおよびGoα1とGoα2について活性型変異(Rasタンパク質のQ61Lに相当する変異体でGTPase活性の抑制されたもの)を導入したcDNAを作成し、それらをサイトメガロウイルスのプロモーターを持つベクターに組み込んだ。活性型変異GsαのcDNAあるいはセクレチン受容体cDNAと共に上記のcDNAをCOS細胞および293細胞に導入し、細胞内のcAMPを測定したところ、活性型Gi1α,Gzαはセクレチン受容体を介するcAMP生成および活性型GsαによるcAMP生成いずれも抑制したが、活性型Goα1,活性型Goα2では顕著な抑制効果がみられなかった。以上の結果より、Goα1,Goα2はいずれもアデニル酸シクラーゼには直接作用せず、おそらく他のエフェクター系で機能すること、ならびにGi1α、GzαとGoαの間で異なるアミノ酸がアデニル酸シクラーゼの抑制作用に重要であることが示唆された。
化学増幅能を内蔵するイオンゲートセンサーの開発研究

化学増幅能を内蔵する新しいタイプの化学センサーとして(1)イオンチャンネルセンサー及び(2)イオンデートセンサーの基礎開発を行った.前者については,その成果を公表した(Amal, chem.,59, 2842(1987)). (2)についてはセンサーの試作を行い,それを用い化学増幅能をもつことを検証した.1.イオンチャンネルセンサー:生体膜において一般的に見られるイオンチャンネルの特徴は,基質の選択的認識とそれに続くチャンネルのスイッチングによって増幅を行うことである.このような特徴をもつイオンチャンネルをモデルとして,その原理を模倣したセンサーを開発した.その原理を図1に示す.両親媒性の人工脂質の単分子膜をLangmair-Blodgett法により固体下地電極上に累積する.この分子集合体はマーカー(モニター)イオンの膜透過を制御し,閉じられたチャンネルとして働く.この膜は溶液中のイオン(電気不活種でよい)を選択的に認識し,それによって膜分子の構造変化が起こり,マーカーイオンの透過できるゲートを開く.この方法によりCa(II), Mg(II)Ba(II)及びClO_4^-イオンチャンネルセンサーを製作した. Ca(II)センサーの場合7倍の増幅能をもつことが確認された.2.イオンゲートセンサー:膜の酸化状態のスイッチングにより,モニターイオンの膜透過を誘起し,検出するイオンゲートセンサーを試作した.アニオン交換膜にとり込まれたFe(CN)_6^<3->イオンを還元することにより, H+イオンの膜透過が誘起される.電導度法あるいは電量法によりH+イオンの膜透過をモニターすることで,膜中のFe(CN)_6^<3->イオン濃度を間接的に定量できる.このセンサーは目的イオン濃度を8倍に増幅して検出することが確認された.化学増幅能を内蔵する新しいタイプの化学センサーとして(1)イオンチャンネルセンサー及び(2)イオンデートセンサーの基礎開発を行った.前者については,その成果を公表した(Amal, chem.,59, 2842(1987)). (2)についてはセンサーの試作を行い,それを用い化学増幅能をもつことを検証した.1.イオンチャンネルセンサー:生体膜において一般的に見られるイオンチャンネルの特徴は,基質の選択的認識とそれに続くチャンネルのスイッチングによって増幅を行うことである.このような特徴をもつイオンチャンネルをモデルとして,その原理を模倣したセンサーを開発した.その原理を図1に示す.両親媒性の人工脂質の単分子膜をLangmair-Blodgett法により固体下地電極上に累積する.この分子集合体はマーカー(モニター)イオンの膜透過を制御し,閉じられたチャンネルとして働く.この膜は溶液中のイオン(電気不活種でよい)を選択的に認識し,それによって膜分子の構造変化が起こり,マーカーイオンの透過できるゲートを開く.この方法によりCa(II), Mg(II)Ba(II)及びClO_4^-イオンチャンネルセンサーを製作した. Ca(II)センサーの場合7倍の増幅能をもつことが確認された.2.イオンゲートセンサー:膜の酸化状態のスイッチングにより,モニターイオンの膜透過を誘起し,検出するイオンゲートセンサーを試作した.アニオン交換膜にとり込まれたFe(CN)_6^<3->イオンを還元することにより, H+イオンの膜透過が誘起される.電導度法あるいは電量法によりH+イオンの膜透過をモニターすることで,膜中のFe(CN)_6^<3->イオン濃度を間接的に定量できる.このセンサーは目的イオン濃度を8倍に増幅して検出することが確認された.
銅電解精製の高速化を目指した電解液流動制御の開発

本研究では、電解液流動を制御することにより銅電解精製の高速化の実現を目指している。高電流密度電解で問題となるのは、アノードの不働態化、カソードにおける密着状態の悪化と純度の低下などである。これらの問題にたいする流動の効果を理論および実験を通して明らかにし、実操業規模の装置への効果的な液流動方法を開発することを目的としている。電極付近の物質移動促進へのガス吹き込み攪拌の適用を提案し、水モデルによりその流動特性を調べた。銅管に開けた直径0.4mmのオリフィスより、窒素ガスを吹き込んだ。ガスはオリフィスから噴出した後、前方510mmのところで大きな塊を形成し、その後、15mm程度の小さい気泡に分断されていることがわかった。流量を増大させると小さい気泡の生成割合が増加した。気泡の大きさに与える蓄気室容積の影響は小さく、平均気泡径はオリフィス径の0.65乗およびガス速度の0.4乗に反比例する条件であることが推察できた。容器の端に到達するほど大きな偏流が観察された。4秒程度の間隔で左右に変化しており、その間隔はガス流量には依存していなかった。ガス流量を増加すると平均速度および平均乱れ成分が増大することがわかった。また下方では速度、乱れ成分ともに低い値を示し、上方では高かった。速度と乱れ成分がほぼ同じ大きさであることがわかった。壁近傍での速度は、0.1m/s程度であり、レイノルズ数は10^<**>5、物質移動の大きさを表すシャーウッド数は、3600程度と見積もられる。また、乱れ強さを考慮するとShは6500程度と見積もられる。乱れ成分により、物質移動が2倍近く促進されるものと考えられる。一方、電解時の密度対流による流速は5mm/s程度、Shは10程度であり、ガス吹込みによる対流は、少なくとも密度対流に比較すると、十分に高い物質移動が得られることが確認できた。高電流密度で電解を行ったときに問題となるのは、アノードの不働態化、カソードにおける密着状態の悪化と純度の低下などである。本年度は、小型電解実験により流動条件が電解挙動に及ぼす影響を調査するとともに、その挙動を再現できる数学的モデルを構築し、実機規模の装置にたいする流動の影響を評価した。小型電解実験では高電流密度において電解液の流動が、カソード電位、析出形態、不純物濃度に及ぼす影響を調査し、以下の知見を得た。電位規制法では、流速が高くなるほど電流密度は高くなる。不純物濃度は、電流密度が高いほど増加する。流速00.2m/sの範囲ではBi、As、Sbの順で流速の依存性が小さくなり、測定された分極特性で整理できることが分かった。電流密度4001200A/m**2の条件では、0.07m/s以上の流速で、カソード表面を平滑化できる。これは高さ50μm、直径150μmの島状析出物の出現を抑制できた効果であることを見出した。さらにこの流速は物質移動係数6.2×10**(-6)m/sに相当することを見積もり、実機における流動設計の目処を得た。電解槽内の物質移動と電気二重層での電気化学反応を考慮に入れて、分極特性を表す数学的モデルを作成した。強制対流および電解により電解液組成が変化することで引き起こされる密度対流が分極特性に及ぼす影響を調査した。電極反応の数学的モデルから得られた計算結果は実験結果と対応していることを確認し、構築した数学的モデルが現象解明および装置設計に有効であることを示した。壁近傍での速度は、0.1m/s程度であり、レイノルズ数は10^<**

>5、物質移動の大きさを表すシャーウッド数は、3600程度と見積もられる。また、乱れ強さを考慮するとShは6500程度と見積もられる。乱れ成分により、物質移動が2倍近く促進されるものと考えられる。一方、電解時の密度対流による流速は5mm/s程度、Shは10程度であり、ガス吹込みによる対流は、少なくとも密度対流に比較すると、十分に高い物質移動が得られることが確認できた。
Ｓｅｍａ４Ａにおける点突然変異と網膜色素変性症

Sema4A遺伝子に点突然変異を有する種々の遺伝子改変マウスを作成し、そのうちのひとつであるF350C変異が網膜色素変性症の原因となることを証明した。更に、変異が生じることによりSema4A蛋白の立体構造が崩壊してしまい、そのせいで、Sema4Aが発現している網膜色素上皮細胞が網膜を保護する種々の物質を網膜視細胞に供給できなくなることを見出した。更に、Sema4Aを標的とする遺伝子治療をマウスの網膜に行うことにより、網膜色素変性症の発症を抑制することにも成功した。以上は、網膜色素変性症の新たな病態メカニズムを明らかにするとともに、網膜色素変性症に対する治療法につながる重要な成果である。網膜色素変性症は代表的な網膜変性疾患であり、後天性の三大失明原因の一つともされる重大な疾患である。有効な治療法は現在まで確立されていない。パキスタンの研究グループから、ヒト網膜色素変性症患者において、セマフォリン分子のひとつであるSema4Aという分子の遺伝子に共通の点突然変異を有する家系が報告されており、Sema4Aの網膜組織における重要性が示唆されていた。我々は、これらのSema4Aにおける点突然変異を有するノックインマウスを作成し、その中のひとつである変異F350Cが実際に疾患の原因になることを発見した。更に、Sema4A(F350C)変異蛋白は本来の局在部位である細胞膜表面に存在せず、細胞質内に留まるという異常な局在パターンを示していることが分かった。また、Sema4Aの立体構造モデルを作成し考察したところ、350番目のアミノ酸の側鎖のサイズが重要であることが分かった。すなわち、Sema4A(F350C)変異が起こり側鎖が極端に小さくなってしまうと、蛋白内部の空間が空洞になってしまい、高度の立体構造の崩壊が起こり、その結果、正常の局在部位である細胞表面へ存在できないという機序が疾患発症の本態であると考えられた。更に、将来的なヒト網膜色素変性症患者に対する遺伝子治療を想定し、レンチウィルスベクターを用いた遺伝子治療の実験を行った。生後1週時点においてSema4A欠損マウスおよびSema4A(F350C)遺伝子改変マウスに対してウィルス溶液の網膜下注射を行い、色素上皮細胞特異的に野生型Sema4A蛋白を発現させたところ、本来であれば視細胞が完全に変性・消失してしまうはずの4週齢の時点においても光受容体細胞層が有意に保たれており、Sema4Aを標的とする遺伝子治療について良好な結果が得られた。この治療効果は、少なくとも4ヶ月間持続していた。網膜色素変性症は網膜光受容体細胞が広範に変性し失明に至る重篤な疾患であるが、その病理学的機序については未だ不明な点が多い。Semaphorin4A (Sema4A)は、その遺伝子欠損マウスが網膜色素変性症を発症する点から、網膜色素変性症の原因遺伝子の一つと考えられており、実際にヒト網膜色素変性症患者のSema4A遺伝子においてD345H, F350C, R713Qの3種の点突然変異の報告がある。しかしながら、Sema4Aにおけるこれらの変異が実際に疾患原因となり得るのか、またなり得た場合の具体的な分子病理学的機序については知見が得られていなかった。各点突然変異の網膜色素変性症における分子病理学的意義を評価するため、正常のSema4A蛋白の代わりに各点突然変異を有する変異Sema4A蛋白を発現する遺伝子改変マウス(ノックインマウス)を作成し、各々が網膜色素変性症を発症するかについて検討した。結果、点突然変異F350Cを有するノックインマウスは網膜色素変性症を発症した。D345H, R713Qについては疾患原性を確認できなかった。またF350C変異蛋白は350番目のアミノ酸の側鎖の体積不足により蛋白の立体構造が崩壊しており、正常の二量体・単量体構造を形成できず、結果として色素上皮細胞における正常の部位に局在できないことが明らかになり、これらの異常が病原性の本態であることが示された。また、Sema4A欠損マウスおよびF350Cノックインマウスに対し生後すぐの段階にてレンチウィルスを用い正常Sema4A蛋白を発現させ、補ってやったところ、網膜色素変性症の発症を有意に予防することができた。以上は実際にヒト網膜色素変性症患者において存在していると考えられる病理病態機序を明らかにし、治療の可能性を示唆することに成功した意義深い結果と考えられる。網膜色素変性症は失明の原因として頻度が高く、社会学的に大きな問題となる疾患である。セマフォリン4A(Sema4A)はその欠損マウスが広範な網膜変性を起こすことから網膜色素変性症の原因遺伝子の一つと考えられており、実際に、ヒト網膜色素変性症においてSema4A内にいくつかの点突然変異が報告されている。

本研究は、ヒト患者において報告されている点突然変異D345H, F350C, R713Qをそれぞれ有する遺伝子改変マウス(ノックインマウス)を作成し、Sema4Aを原因とする網膜色素変性症の病態機序の解明を目標とするものである。本年度は全系統のノックインマウスの作成が完了し、いずれのマウスにおいても十分な量の変異蛋白の発現が確認できた。これらのノックインマウスの網膜組織を評価し、点突然変異F350Cを有するノックインマウスが網膜色素変性症を発症することを確認した。点突然変異D345H, R713Qを有するノックインマウスについては、網膜に異常を認めなかった。これらマウスの網膜を共焦点顕微鏡を用いて免疫組織学的に観察することにより、Sema4A F350C変異蛋白は本来の局在部位である網膜色素上皮の表層に存在できていないことが分かった。変異Sema4A蛋白を発現するプラスミド構築を用いたin vitroの実験においても、同様の結果が得られた。また、各変異蛋白について立体構造を保ったままでゲル泳動法を施行することにより、Sema4A F350C変異蛋白に高度の立体構造の異常が生じていることが示された。この立体構造異常とそれに起因する局在の異常が、Sema4Aを原因とする網膜色素変性症の病態機序の本質であると考えられる。Sema4A(F350C)の疾患発症メカニズムについてより詳細に明らかにした。また、Sema4Aを原因とする網膜色素変性症に対してSema4Aを標的とする遺伝子治療の実験を実施し、良好な結果を得た。この結果はSema4Aの治療標的としての可能性を示した意義深い結果と考えられる。実際にヒト網膜色素変性症患者において認められているSema4Aにおける点突然変異について、動物実験モデルを用いて疾患原性を再現することに成功した。また、それらの原因が変異Sema4A蛋白の立体構造、局在の異常であることを示唆する結果を得た。Sema4Aの異常が網膜変性疾患の原因となるメカニズムについて、概ね明らかにすることができた。これを受けて、Sema4Aの転写制御や翻訳制御の分子学的メカニズムの詳細を明らかにし、網膜変性疾患に対する病原性との関係性を検索していく予定である。示唆された変異Sema4A蛋白の立体構造、局在の異常についてより詳細な解析を行う。具体的には、X線構造解析を用いた詳細な立体構造解析、共焦点顕微鏡や電子顕微鏡を用いたオルガネラレベルでの局在の評価を予定している。また、ヒトへの治療応用を想定して、生後すぐから正常Sema4A蛋白を補充することにより疾患の発症を予防できるかについて検討する。手技としては精製Sema4A蛋白の血管内投与、プラスミドベクターやウィルスベクターを用い網膜色素上皮特異的にSema4Aを発現させる方法等を予定している。治療効果が得られた際にはその最適な条件の検討も行う。前年度・前々年度の研究費も含め当初の予定通りに計画を進めていく。具体的には、消耗品、情報収集あるいは成果発表のための国内旅費、複写費、研究発表費等に用いる予定である。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額はやや異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め当初の予定通りに計画を進めていく。