hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リン酸化によるカルシウム依存性蛋白質の機能修飾

細胞同士の情報のやりとりは、細胞内の信号伝達・増幅システムによって成り立ち、最終的には固有の細胞機能が発揮される。細胞内カルシウム信号系はこのような細胞応答を決定づける普遍的な生体反応系であると考えられている。本研究の目的は、カルシウム信号系の中軸をなしているカルシウム受容蛋白質に焦点をあて、その機能調節の仕組みを明らかにすることにある。このような目的のもとに、第1にカルシウム情報系を構成する蛋白質のうちカルシウム依存性リン脂質結合蛋白質(アネキシンファミリ-蛋白質)とEFハンド蛋白質に焦点をしぼり、2つの群に属する蛋白質の構造と機能、生理的意義について追求した。結果としては、平滑筋、水晶体、脾臓からアネキシンファミリ-蛋白質の精製を行い、蛋白質化学的性状の解析、アミノ酸配列の決定、生物活性の検討などを行った。また各々のアネキシンファミリ-蛋白質の抗体を作成し、臓器分布、細胞内局在なども明らかにした。EFハンド蛋白質に関しては、肺、砂嚢、大動脈、胎盤の4つの臓器から新しいカルシウム受容蛋白質を発見した。これらの蛋白質はいずれも2つのEFーハンド構造を有し、S100ファミリ-に属する蛋白質であった。つぎにこのカルシウム受容蛋白質の細胞内標的蛋白質の検索を行った。その結果、肺カルサイクリンの標的蛋白質は分子量約5万の新しいアネキシンであることが明かとなった。刺激によって喚起された細胞内カルシウム情報が、カルシウム受容蛋白質、カルシウム依存的リン脂質結合蛋白質の二つに分岐し、情報カスケ-ドの下流で互いに影響しあっていることが直接的に証明されたことは、カルシウム情報系が単純な単線の経路ではなく、多数の機能蛋白質が互いに調節しあう複雑なネットワ-クを形成していることを強く示唆した。今後はこれらのカルシウム結合蛋白質の相互作用と蛋白質リン酸化反応の関係について検討してゆきたい。細胞内カルシウム信号系はこの様な細胞応答を決定づける普遍的な生体反応系であると考えられている。本研究の目的は、カルシウム信号系の中軸をなしているカルシウム受容性蛋白質に焦点を当て、その機能調節の仕組みを明らかにすることにある。この様な目的のもとに、第1にはカルシウム依存性リン脂質結合蛋白質ーいわゆるアネキシンファミリ-蛋白質ーの構造と機能、生理的意義について追求した。平滑筋、水晶体、脾臓などを材料としてアネキシンファミリ-蛋白質の精製を行い、蛋白化学的性状の解析、アミノ酸配列の決定、生物活性の検討などを行った。更に、各々のアネキシンファミリ-蛋白質の抗体を作成し、臓器分布、細胞内局在なども明らかにした。その結果、アネキシンファミリ-蛋白質は、細胞骨格調節、膜機能、血液凝固調節、リン脂質代謝調節などに関与する多重機能性蛋白質であることが判明した。更に、従来明らかにされていなかったアネキシンファミリ-蛋白質が水晶体、脾臓などには存在する可能性が示された。第2には、いわゆるEFーハンド蛋白質に属するカルシウム受容蛋白質にいつても追求を行った。カルモデュリンを始めとして幾つかのEFーハンド蛋白質が既に報告されているが,未同定のものも数多く存在し、各々独自のカルシウム信号系を形成している可能性が示された。

以上の実験事実から、細胞内カルシウム信号系は、単純な単線系のシグナル伝達システムではなく、数多くの機能蛋白質が互いに影響し合う複線系のシグナル経路を形成していることが示唆された。細胞同士の情報のやりとりは、細胞内の信号伝達・増幅システムによって成り立ち、最終的には固有の細胞機能が発揮される。細胞内カルシウム信号系はこのような細胞応答を決定づける普遍的な生体反応系であると考えられている。本研究の目的は、カルシウム信号系の中軸をなしているカルシウム受容蛋白質に焦点をあて、その機能調節の仕組みを明らかにすることにある。このような目的のため本年度は第1に、昨年度に明かとなった新しいカルシウム情報系を形成している可能性のある、新しいEFーハンド型カルシウム結合蛋白質の精製を行った。兎肺からカルサイクリン、鶏砂嚢からカルギザリン、牛大動脈からカルヴァスクリンと人胎盤からS100ーPの4つのカルシウム受容蛋白質が新しく発見された。これらの蛋白質はいずれも2つのEFーハンド構造を有し、S100ファミリ-に属する蛋白質であった。またそれぞれが限局した組織分布を示すことは、その組織特有のカルシウム情報伝達系の存在を示唆した。次にこのカルシウム受容蛋白質の細胞内標的蛋白質の検索を行った。カルサイクリンの標的蛋白質は分子量は約5万の新しいアネキシンであることが明かとなった。従来から報告されているアネキシンファミリ-の特性である、カルシウム依存性リン脂質結合能、抗凝固作用、細胞骨格調節機能を有していた。刺激によって喚起された細胞内カルシウム情報がカルシウム受容蛋白質、カルシウム依存的リン脂質結合蛋白質の二つに分岐し、さらにそのカルシウム情報がカスケ-ドの下流で互いに影響しあっていることが直接的に証明されたことは、カルシウム情報系が単純な単線の経路ではなく、多数の機能蛋白質が互いに調節しあう複雑なネットワ-クを形成していることを強く示唆している。
レム睡眠行動障害の病態の解明とメラトニン療法の確立

特発性レム睡眠行動障害(RBD)患者では、頭部MRI検査にて特に異常を認めないが、SPECT検査にて前頭葉上部および橋における有意な血流低下を認め、RBDの病因に深く関与しているものと推察された。また、夜間のメラトニン最大分泌量が多くのRBD患者では低下しており、診断および治療の選択にも有用であることを明らかにした。さらに、睡眠ポリグラフ(PSG)検査では、RBD患者では健康成人と比べてレム潜時の延長、徐波睡眠の増加を認めた。メラトニン夜間最大分泌量が30pg/ml以下の症例ではメラトニン36mgを就寝前に投与したところ、約90%の症例において有効性がみられ、明らかな副作用は認められなかった。一般的に使用されているクロナゼパムはPSG所見ては相動性筋活動を抑制するが、メラトニンは持続性筋活動を有意に減少させたことより、両薬剤の作用機序が異なる可能性が示唆された。一方、選択的セロトニン再取り組み阻害薬(SSRI)であるフルボキサミン(2550mg)あるいはパロキセチン(1020mg)を就寝前に投与したところ、明らかに異常行動および抗争的な夢は減少した。PSG所見ではレム睡眠出現率は有意に抑制されるが、相動性および持続性筋活動には変化はなかったことより、作用機序としてはレム睡眠の抑制ならびに怒りや不安などの情動の抑制作用を推察している。次にRBD患者のメラトニンレセプター遺伝子(Mella, Mellb)の多型について解析を行った。Mella遺伝子のC160T多型とC470T多型についてはマイナー・アレルの頻度はいずれの多型もRBD患者で0%、対照群014%で、有意な関連は認められなかった。Mellb遺伝子のG71A多型とC196T多型に関してもMella遺伝子と同様に有意な関連はみられなかった。以上の結果より、特発性RBDの発症にはMella遺伝子多型およびMellb遺伝子多型の関与がみられないことが示唆された。レム睡眠行動障害(RBD)は男性の高齢者に多くみられ、現在はクロナゼパムが薬物治療の第一選択薬として使用されている。しかし、特に高齢者では翌日への持ち越し効果や筋弛緩作用などの副作用の出現頻度が高く、薬物のコンプライアンスの低下をもたらすことも少なくない。そこで今回RBD患者に対するメラトニンの有効性および副作用について検討した。対象は終夜睡眠ポリグラフ(PSG)検査にてRBDと診断され同意が得られた65歳以上の高齢者7名(男性6名、女性1名、平均年齢72.6歳)であった。メラトニン3mgを就寝30分前に内服させ、メラトニン投与前および投与2ヵ月後にPSG検査とメラトニン血中濃度測定を行った。7名中6名において睡眠中の異常行動が明らかに減少していた。PSG所見ではメラトニン投与後相動性筋活動(phasic EMG)は減少したものの統計学的な有意差はみられなかったが、持続性筋活動(tonic EMG)は有意に減少していた。また、睡眠効率がメラトニン投与後に有意に増加していた。夜間のメラトニン最高血中濃度はメラトニン投与で有効性を認めた6名全例において明らかに低下していたが、有効性がみられなかった1名は正常範囲であった。副作用としては69歳の女性のみで軽度の眠気が認められたが、投与を中断する必要はなかった。

以上の結果より、高齢者でメラトニンの夜間最高血中濃度が低下しているRBD患者にはメラトニン投与が有効であり、有害な副作用はみられないことが示唆された。また、RBDの作用機序は明確でないものの、持続性筋活動を有意に減少させることによって睡眠中の異常行動を改善させている可能性が推察された。レム睡眠行動障害(RBD)には症候性RBDと特発性RBDが存在し、前者は神経疾患や薬物により引き起こされるもので、パーキンソン病やオリーブ・橋・小脳変性症などの中枢神経変性疾患が原因となる。一方、特発性RBDは高齢での発症が多いが原因については未だ解明されていない。そこで今回特発性RBDの病因を解明する目的で頭部MRIおよび脳SPECTを施行した。対象は終夜睡眠ポリグラフ(PSG)検査にてRBDと診断され同意が得られた男性20名(平均年齢63.4歳、RBD群)および健康高齢者7名(平均77.4歳、対照群)であった。頭部MRIの視察による読影は放経放射線専門医2名がブラインドにて行った。一方、SPECTは関心領域(ROI)を設定し1-^<123>IMPの集績をカウントした。各部位の集積カウントは同側半球の小脳を基準としてカウント比の算出をおこなった。頭部MRI検査にてRBD群では20名中9名で、対照群では7名中5名で前頭葉の萎縮が認められた。また、両群ともに2名でラクナ梗塞を認めたが、いずれも無症候性であった。RBD群においては、全例共に責任病巣と考えられている橋被蓋部には病変は認めなかった。SPECT検査では対象群に比較しRBD群において橋および前頭葉上部での有意な脳血流低下がみられた。また、RBD群における前頭葉上部の血流量低下は前頭葉萎縮の有無にかかわらず認められた。以上のように両群間で脳萎縮やラクナ梗塞などの器質的な病変に関しては相違はみられなかったが、一方、脳血流量に関してはRBDの責任病巣といわれている橋および前頭葉上部での低下がみられた。これらの結果よりRBDでは橋および前頭葉上部の血流量低下という機能障害がおこり、その結果、骨格筋への抑制機構抑制している可能性が示唆された。レム睡眠行動障害(RBD)の薬物療法としてはクロナゼパムが第一選択薬として用いられるが、持ち越し効果や筋弛緩作用などの副作用のため中断する症例も少なくない。また、三環系抗うつ薬も抗コリン作用による副作用のため、増量できずに効果が得られないことが多い。そこで今回三環系抗うつ薬と同様にレム睡眠抑制作用を有するSSRIの有効性を検討した。対象は睡眠障害国際分類でRBDと診断できた男性6名と女性2名の計8名(平均年齢65.5歳)であった。眠前にパロキセチンあるいはフルボキサミンを単剤投与、あるいはクロナゼパムとの併用投与を行った。症状評価はベッドパートナーによる夜間睡眠中の行動観察によって行ったが、患者本人による夢内容の記載も参考とした。治療前と比較し75%以上の改善を著明改善、50%以上75%未満を中等度改善、25%以上50%未満を軽度改善、25%未満を不変とした。フルボキサミン単独投与(2550mg/日)3名では著明改善1名、中等度改善2名であった。また、フルボキサミン50mgをクロナゼパム2.0mgに併用投与した1名では中等度改善を認めた。以上のようにフルボキサミン投与4名ではすべて中等度改善以上を認め、4名とも副作用はみられなかった。一方、パロキセチン単独投与(1020mg/日)
表面金属種の配列を制御した二元系金属担持触媒の開発

貴金属担持触媒は酸化・還元反応に優れた活性を示すキーマテリアルであるが,貴金属資源は希少かつ高価であるため,使用量低減と触媒活性向上の両立が求められている.本研究では貴金属触媒の高機能化手法の一つとして,安価な遷移金属との複合化による特性向上を目指した.まず,Pt-FeOx共担持触媒(Pt-FeOx/TiO2)がPt担持触媒(Pt/TiO2)に比べて高いCO酸化活性を示すことを見出した.また,Pt-FeOx/TiO2の触媒特性は前処理条件や反応履歴に大きく依存していることから,FeOxの構造変化が触媒特性に影響を及ぼすことがわかった.また,FeOxのみを担体としたPt担持触媒(Pt/FeOx)を調製し,Pt/FeOxのCO酸化活性とFeOx構造の相関性について検討した.XRD,XAFS測定より,調製したFeOx担体はコランダム型構造のα-Fe2O3であり,Ptはα-Fe2O3担体上に高分散に担持されていることがわかった.Pt/FeOx触媒を調製し,様々な反応条件におけるFeOx担体構造をXRD,XAFSにより追跡し,触媒特性との相関性について検討したところ,200°CでのH2還元処理および200°CでのCO酸化反応により担体構造がα-Fe2O3からγ-Fe2O3に変化しCO酸化活性が向上することが明らかとなった.H2-TPR測定および酸素濃度を切り替えた際のCO酸化特性の変化より,反応性の高い格子酸素を有するγ-Fe2O3に変化することでCO酸化特性が向上したと考えられる.以上のように,Pt-FeOxの相互作用を利用することでPtの触媒酸化性能を制御できることが明らかとなった.保護コロイド法による貴金属担持触媒の調製では、前駆体となる金属ナノ粒子の粒径や構造が保護剤の種類や金属還元方法を変えることで制御可能である。本研究では、高分子保護剤の種類や金属還元方法、添加する鉄前駆体の種類を変えた際の二元系異種金属粒子担持触媒の構造をHAADF-STEM、EXAFSにより明らかにした。また、CO吸着種のFTIRスペクトルより白金表面上の電子的、構造的変化を追跡した。さらに、モデル反応(CO酸化反応)を行い、その触媒特性について明らかにした。これらの検討により、最適な異種金属複合粒子担持触媒の調製方法を探索した。本研究では、調製過程や条件を緻密に変えることで粒径、表面の金属配列を制御した貴金属-遷移金属部分被覆型複合粒子担持触媒を開発した。これら複合粒子担持触媒の構造について精密に解析し、その触媒特性について明らかにした。本年度行った研究項目とその成果を以下に示す。1)調製過程を変えた際のPt-Fe担持触媒の構造と触媒特性の解明:添加する遷移金属や元素の種類、高分子保護剤の種類および還元方法を変えることにより生成する複合粒子の構造を制御する手法を確立した。また、高分子保護剤などを用いるとさらに粒径制御が可能・担持触媒の酸化・還元条件がPt-Feに及ぼす効果について精査した。2)他種元素の添加効果の検討:他種貴金属を用いた部分被覆型バイメタリック粒子の調製を試みた。FeOxをコア粒子とし、シェル金属をPdとした二元系金属触媒の開発に成功した。以上の粒子について、CO吸着量測定、CO吸着後のFTIRスペクトルより簡便に解析・さらに、HAADF-STEMを用いて詳細な構造解析を行った。3)部分被覆型複合粒子担持触媒の反応特性評価:Pt-Fe担持触媒のCO酸化特性について比較検討し、触媒構造と触媒特性の相関性を解明した。以下の3項目は本研究の29年度の実施内容であり、順調に計画通り遂行するとともに、新規性の高い結果が得られている。1)調製過程を変えた際のPt-Fe担持触媒の構造と触媒特性の解明2)他種元素の添加効果の検討3)部分被覆型複合粒子担持触媒の反応特性評価従来よりも少量の貴金属で高活性を示す触媒調製法の開発手法として貴金属触媒への他種遷移金属の添加が有効である.申請者は,貴金属担持触媒の調製方法として,1高分子保護剤の存在下で金属イオンを還元し,金属粒子コロイドを調製し,2これらを担体に担持,酸化・還元処理する手法(保護コロイド法)を駆使することにより,白金粒子表面上に遷移金属を部分的に,かつ高分散に配置した「部分被覆型複合粒子担持触媒」を調製し,同触媒が高活性を示すことを見出した.本研究では,調製過程や条件を緻密に変えることで粒径、表面の金属配列を制御した貴金属-遷移金属部分被覆型複合粒子担持触媒を開発している.これら複合粒子担持触媒の構造について精密に解析し,その触媒特性について明らかにし,さらに,調製過程における部分被覆型複合粒子の構造変化を追跡している.今年度は前年度に引き続き,種々の貴金属と遷移金属を組み合わせた貴金属-遷移金属複合粒子担持触媒の開発を行った.検討事項として,まず,貴金属粒子をコア部とし,他種元素の添加効果について検討する.各種貴金属(Pt, Pd, Rh)、遷移金属(Fe, Mn, Co, Ni, Cu)の組み合わせを変えることにより部分被覆型バイメタリック粒子を調製した.また,添加する元素として、他種の遷移金属(Mn、Co、Ni)を用いた際の効果について検討し,貴金属との複合化にはFe酸化物が有効であることを見出した.前駆体や調製条件を変えた際の構造変化について知見を得た.

さらに,Pt-Rh担持触媒遷移金属の吸着量,COの貴金属への化学吸着量測定や吸着CO種のFTIRスペクトル測定により簡便に調べ,第一原理計算を用いてHAADF-STEM, EXAFSにより詳細に触媒構造を解析した.本研究では,当初に目的とした実験科学的手法による金属担持触媒材料の調製と物性評価を行うとともに、第一原理計算を用いて各調製法で得られたナノ粒子触媒の構造安定性や表面の電子状態を調べ,構造と電子状態との相関について検討した.その結果,Pt-Rhバイメタリックナノ粒子触媒は光還元と加熱還流による逐次的な還元によりCore-Shell型, NaBH4を用いた同時還元により合金型が調製可能であること,両者の構造安定性を調べ,合金型がより安定であることなどを見出した.また,Core-Shell型においてShellを形成するRh原子層を厚くしていくと,最も高いNO-CO反応活性を示した1:1のナノ粒子モデルにおいて表面層のd-Band centerの値が最大となることを明らかにした.これらの結果は当初に予定していた実験計画の進捗状況を超えるものである。貴金属担持触媒は酸化・還元反応に優れた活性を示すキーマテリアルであるが,貴金属資源は希少かつ高価であるため,使用量低減と触媒活性向上の両立が求められている.本研究では貴金属触媒の高機能化手法の一つとして,安価な遷移金属との複合化による特性向上を目指した.まず,Pt-FeOx共担持触媒(Pt-FeOx/TiO2)がPt担持触媒(Pt/TiO2)に比べて高いCO酸化活性を示すことを見出した.また,Pt-FeOx/TiO2の触媒特性は前処理条件や反応履歴に大きく依存していることから,FeOxの構造変化が触媒特性に影響を及ぼすことがわかった.また,FeOxのみを担体としたPt担持触媒(Pt/FeOx)を調製し,Pt/FeOxのCO酸化活性とFeOx構造の相関性について検討した.XRD,XAFS測定より,調製したFeOx担体はコランダム型構造のα-Fe2O3であり,Ptはα-Fe2O3担体上に高分散に担持されていることがわかった.Pt/FeOx触媒を調製し,様々な反応条件におけるFeOx担体構造をXRD,XAFSにより追跡し,触媒特性との相関性について検討したところ,200°CでのH2還元処理および200°CでのCO酸化反応により担体構造がα-Fe2O3からγ-Fe2O3に変化しCO酸化活性が向上することが明らかとなった.H2-TPR測定および酸素濃度を切り替えた際のCO酸化特性の変化より,反応性の高い格子酸素を有するγ-Fe2O3に変化することでCO酸化特性が向上したと考えられる.以上のように,Pt-FeOxの相互作用を利用することでPtの触媒酸化性能を制御できることが明らかとなった.前年度に引き続き,種々の貴金属と遷移金属を組み合わせた貴金属-遷移金属複合粒子担持触媒の開発を行う。Pt、Pd、Rh担持触媒への遷移金属の担持状態、貴金属-遷移金属相互作用は、遷移金属の吸着量、COの貴金属への化学吸着量測定や吸着CO種のFTIRスペクトル測定により簡便に調べることが可能であり、さらにHAADF-STEM, EXAFSにより詳細に触媒構造を解析する。これらの結果を体系的にまとめ、ライブラリを作成する。貴金属と遷移金属の相互作用については、以上の結果を参考とし、溶液中における貴金属と遷移金属イオンの吸着状態をUV-VIS吸収スペクトルや電子顕微鏡観察、EXAFS測定により明らかにする。遷移金属イオンのカウンターアニオン種を変えた際の効果についても検討する。
ヘムオキシゲナーゼ1の心不全への関与の検討と臨床診断への応用

ヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の心不全への関与を実験的に検討した。また、本酵素系が臨床診断に応用しうるか否か臨床研究を実施した。1.実験的心不全モデルにおけるHO-1の発現とその意義の検証マウス肺高血圧右室肥大モデルを作成したところ、肺および圧負荷を受けた右心系でHO-1が誘導されることを観察した。このHO-1の活性を阻害すると肺高血圧が増悪し右心肥大が助長されたことからHO-1が肺高血圧や右室肥大に対して生体防御的に機能していることが推定された。本研究成果は平成13年のアメリカ心臓学会において発表後、論文化した。2.ヒト心不全の診断及び治療へのHO-1の応用の試み慢性心不全患者の診断目的に採取した心内膜下心筋生検試料や心不全で死亡された患者の剖検試料におけるHO-1の発現を検討した。HO-1蛋白は心筋の変性が高度な症例で脳性利尿ペプチド(BNP)とともに心筋に発現していることが分かった。さらに慢性心不全患者の急性増悪時に動脈ガス分析とオキシメトリーを実施した。HO-1反応産物の一つである一酸化炭素(CO)と血中ヘモグロビンとの比較的安定な産物であるCOHbが非代償期の心不全において一過性に上昇し、治療により低下することが明らかになった。また、この上昇は心機能分類(NYHA Class I-IV)に比例した。本研究の一部を平成13年のアメリカ心臓学会と平成14年の日本循環器学会総会で発表した。1.実験的心不全モデルにおけるHO-1の発現とその意義の検証ラット冠動脈狭窄モデルおよび肺高血圧右心不全モデルなどの異なる心不全モデルを用い、正常心機能状態および異なる重症度の心不全状態下にある心血管系におけるHO-1の発現を比較した。さらに、これらのモデルにおいてHO-1の誘導及び阻害を試み、HO-1反応系のこれらの病態下での役割を検討している。肺高血圧モデルの成績については本年度の研究期間中に欧州心臓会議、米国心臓学会で演題採択され、J. Antioxidant. Redox. Sgnalingに掲載の予定である。2.ヒト心不全の診断及び治療へのHO-1の応用の試み2-1)臨床心血管試料の検討心内膜下心筋生検試料を用いて不全心での心筋の病的変化とHO-1発現の程度との関係を免疫組織化学的手法を用い病理学的に主に検討した。HO-1は心筋の変性が進行した試料において強く発現され、BNPに類似した挙動を示した。2-2)心不全患者でのCOHbの測定HO-1反応産物の一つであるCOと血中ヘモグロビンとの比較的安定な産物であるCOHbを動脈血液ガス分析時にオキシメトリーを施行することにより測定し、HO-1の心不全患者での誘導の程度を間接的に判定した。非代償期の心不全と治療による改善後のCOHbの変化を比較したところ、心不全の増悪時にCOHbの上昇が認められた。第2項に関しては研究年度に米国心臓学会で演題採択され発表した。また、次年度に開催される日本循環器学会総会において発表を行い、討論される予定である。
細胞組織の構築における細胞骨格の役割

十二指腸粘膜における微小管とゴルジ装置を組織化学染色して共焦点レーザー走査顕微鏡と電子顕微鏡で観察した。自由細胞では、微小管はゴルジ装置に包まれた微小管形成中心(MTOC、γ-tubulinが局在)から立体的に放射していた。上皮細胞では微小管は細胞長軸に平行に走り、特に核上部に多かった。γ-tubulinはゴルジ装置に一致して局在し、ゴルジ装置と関連した微小管の形成があることが示唆された。一方、酵母のγ-tubulinに対するモノクローン抗体G9は、上皮の3細胞間結合の部位(細胞質側)に特に強く結合した。微小管の保存がよくない場合にはこの結合性は消失した。これらのことは、3細胞間に特異的に発現する接着分子が存在し、その細胞質側にγ-tubulin様分子がついていることを示唆している。そこでG9の認識している分子のプロテオーム解析を進めた結果、2003年にマウスにおいて新規c-DNAから同定された分子Noxo 1(NADPH oxidase organizer 1)である可能性が示唆された。しかしNoxo 1と細胞間接着との関連性は、今のところ明らかではない。ヒト結腸癌由来細胞株HT-29の細胞を単離し、微小管脱重合剤を作用させた後に通常培地を含む培養皿に撒くと、微小管は細胞軸に沿った平行な配列を早期に示す。次いでcadherinによる細胞間結合や細胞基底部のstress fiberが現れるが、細胞は重層化して増える。Butyrateで上皮細胞極性を誘導すると、細胞頂部特異的糖タンパクMUC-1を表面にもつ細胞内腔・細胞間腔が出現し、微小管はこれらの腔から放射するように見える。閉鎖結合の発達とともに細胞間腔は細胞に頂部になって単層上皮が完成し、微小管は細胞軸に沿った平行配列をとる。このことから微小管は細胞極性を早期に決めていることが明らかになった。まず、マウス腸上皮細胞における微小管の配列を、抗α-tubulin抗体を用いて免疫染色し、三次元観察した。多くの微小管は、細胞軸にほぼ平行に配列していた。しかし、部の微小管は核上部のゴルジ野、特に重なり合ったゴルジ層板で形成されたドームの内腔(ゴルジ空間)から放射しているように見えた。なお、上皮内のリンパ球や粘膜固有層の細胞では、微小管は核の近くのゴルジ空間にある細胞中心から放射していた。次いで、微小管のマイナス端に結合するとされているγ-tubulinの免疫染色を試みた。用いた抗体は市販の抗ヒトγ-tubulin(38-53)モノクローン抗体T6557(Sigma)と酵母を抗原としたモノクローン抗体G9である。Western blot(マウス組織・細胞)では、両抗体ともにγ-tubulinに相当する48kDのタンパクを認識するとともに、やや上に微かなバンドが1本みられたが、ヒトやイヌの細胞では後者のバンドも明瞭であった。免疫蛍光染色すると、T6557ではマウス小腸上皮細胞に反応は見られなかった。微小管安定化剤taxolを固定液に加えた試料の場合、G9では細胞側面、特に3細胞が結合している部に強い点状蛍光が見られた。しかしtaxolなしの試料では、この蛍光は見られなかった。

上皮内リンパ球や粘膜固有層の細胞は、どちらの抗体でも、taxol使用の有無にかかわらず、細胞中心の微小管Organizing centerと考えられる部位に点状蛍光が認められた。上皮性培養細胞株のMDCKII(イヌ腎臓由来)、Caco2(ヒト大腸癌由来)、IEC6(マウス小腸由来)の各細胞では、細胞中心と考えられる部位に1個から2個の点状蛍光が認められた。以上のように、本年度は特に微小管に注目して研究を行い、生体内で分化した上皮性細胞では、非上皮性細胞や培養細胞とは違う微小管オーガナイズ機構があることが示唆された。私達は昨年度までに、マウス小腸粘膜を用いて微小管を種々の抗tubulin抗体を用いて免疫染色、三次元観察して、(1)自由細胞では、核近傍のMTOC(抗γ-tubulin抗体で染色)から放射状に微小管(抗α-及び抗β-tubulin抗体で染色)が伸びているのに対し、(2)絨毛の吸収上皮細胞では細胞の長軸に平行に微小管が走行し、抗γ-tubulin抗体ではMTOCは染色されないことを明らかにした。一方、発生途上の胃腸粘膜を電顕観察し、(1)個体発生初期には粘膜は平坦で未分化単層上皮で覆われている、(2)上皮細胞側面同士の間に斑状の連結複合体が新生されると、近くにGolgi由来の小胞の癒合により細胞内腔ができる、(3)細胞内腔が斑状連結複合体に開くと、帯状の連結複合体に囲まれた上皮内腔ができる、(4)上皮内腔を囲む連結複合体、次いで上皮内腔同士及び腸内腔が癒合することにより絨毛や胃腺・腸陰窩ができることも明らかにしていた。この組織形成過程を詳細にみると、時期(1)では中心体は自由表面直下にあり、胃腸内腔に中心線毛を伸ばす,時期(2)では斑状連結複合体の近くで中心体から小胞に中心線毛が伸び、この小胞に他の小胞が癒合して細胞内腔ができる。時期(3)と(4)の当初には中心体は上皮内腔の近くで細胞内腔に中心線毛を伸ばす。細胞の分化が始まると中心線毛は消失、中心体も増殖帯以外の部位では見つからなくなる。以上のように組織形成過程においては、中心体とそれによってオーガナイズされる微小管が重要な役割を持つが、分化成熟した胃腸上皮細胞における微小管の維持は中心体とは関係がないことが示唆された。上記のような組織形成過程における細胞骨格の役割をさらに明確にするために、腸上皮由来の細胞株を未分化状態から分化させる研究を進めている。成熟マウス十二指腸粘膜の微小管及び微小管形成中心(MTOC)を免疫蛍光染色にて観察した。結合組織や上皮内の自由細胞では、γ-tubulin陽性のMTOCから微小管が放射状に伸びていた。一方、吸収上皮細胞ではMTOCは見られず、大部分の微小管は細胞軸に平行に走行していた。このことは、上皮細胞において微小管は細胞頂部にマイナス端をもって細胞軸に平行に基底部に向うという従来からの説に一致する。しかしγ-tubulin陽性蛍光は核上部のゴルジ装置に一致して見られ、一部の微小管はこの部に端を持ったり、交叉したりしているように見えた。肝細胞においてゴルジ装置に関連した微小管形成の報告があり、また、腸上皮細胞の一部の微小管は細胞頂部側にマイナス端を向けていることが知られている。これらのことから腸上皮細胞においても微小管の一部はゴルジ装置に関連して形成されることが示唆された。ヒト結腸癌由来培養細胞HT-29はバラバラの細胞が培養経過にしたがって集団となり、同時に極性を形成する。バラバラの細胞では、F-actinやE-cadherin蛍光は細胞膜に沿って全周性に見られた。
腫瘍・間質の血管新生シグナルを標的としたナノ粒子による革新的消化器がん治療戦略

ラパマイシン封入PLGAナノ粒子を用いて、増殖活性の高い腫瘍血管内皮細胞を特異的に標的とした新たな治療系の開発を行った。PDGF-AA/PDGFRα/p70S6K系を阻害することによって強力に腫瘍血管新生を抑制し、抗腫瘍効果を得ることが可能であった。また、in vivoにおける検討では大腸癌皮下腫瘍モデル、肝転移モデルにおいて統計学的に有意な抗腫瘍効果を認めた。PLGAナノ粒子を用いて腫瘍の虚血部位に薬剤を到達させ、PDGF-AA/PDGFRα/p70S6K系を阻害する治療系は、抗血管新生療法のパラダイムシフトとなる可能性が示唆された。現在、臨床試験を行うために、ナノ粒子製剤のGMP製造化と安全性試験を計画中である。初年度は、PDGFRα/P70S6K系を介した腫瘍血管新生のメカニズムを想定して、マウス担がんモデルにおける各種PLGAナノ粒子(抗PDGFRα中和モノクローナル抗体、およびラパマイシン)の製造準備と蛍光色素封入ナノ粒子の生体内動態を中心に解析した。(1)高親和性抗PDGFRα/活性中和モノクローナル抗体の取得我々は独自に「高親和性抗PDGFRα活性中和モノクローナル抗体」の取得に着手している。既に複数のハイブリドーマが得られており、これらより得られたモノクローナル抗体がウエスタンレベルではPDGFRαを認識することを示しているため、これらより低モル濃度にて高い中和活性を示すクローン選択を進めている。現在の候補は3クローンであり、これらより最適なクローンを選抜する。(2)蛍光色素(FITC)封入PLGAによる、がん局所への送達効率等の検討主としてマウス皮下腫瘍モデルを用い、FITC-PLGAの局所注入(皮下腫瘍のみ)、静脈注射した際における腫瘍内での蛍光分布とその維持期間について、in vivoで検討を進めている。現在の結果では、主として腫瘍辺縁部の腫瘍細胞ならびに腫瘍血管内皮細胞への送達が確認されている。(3)ラパマイシン封入ナノ粒子の製造本研究における理論を実証するため、ラパマイシン封入ナノ粒子の製造を開始した。現在薬剤濃度と封入率など、製造のバリデーションを実施している段階である。(602字)研究2年目である本年度は、これまで検討を進めてきたPDGFRα/p70S6K系を介した腫瘍血管新生のメカニズム/そのシグナル系を遮断することによる抗腫瘍効果に関する具体的なデータを蓄積し、その有効性を検証した。特に前臨床試験(効能試験)としての位置付けを明確化するために、皮下腫瘍のみではなく、有効な治療法がない消化器癌の胸膜・腹膜播種モデル、肺転移モデルを中心に有効性に着眼した解析、つまり臨床的に非現実的な皮下腫瘍モデルに留まらず、臨床応用を想定した難治性がんの病態(胸膜播種、肝転移、肺転移)に即した動物モデルにおける詳細な検討を行った。(1)ラバマイシン封入ナノ粒子の製造本研究における理論を実証するため、ラバマイシン封入ナノ粒子の製造を完了した。薬剤濃度と封入率など、製造のバリデーションを完了し、臨床応用可能なスペックであることを確認した。(2)消化器癌の腹膜播種モデル、肝転移、肺転移モデルに対するrapamycin封入PLGAナノ粒子による抗腫瘍効果の検討初年度で得られた成績をもとに、これらのモデルに対するナノ粒子の治療効果を検討した。これについては現在、dose-effect相関を厳密に検索中である。動物実験での成果を裏付けするために、PDGF-AA/PDGFRα/p70S6K系の活性化と腫瘍血管新生・リンパ管新生に関する臨床病理学的検討、免疫組織科学的検討を特に肺がんで実施した。最終年度である本年度は、これまで検討を進めてきたPDGFRα/p70S6K系を介した腫瘍血管新生のメカニズム/そのシグナル系を遮断することによる抗腫瘍効果に関する有効性を検証し、その体内分布などの安全性情報について収集した。毒性に関する情報を収集する前段階として、FITC封入ナノ粒子を担がん個体へ投与し、全身における体内分布を経時的に検討した。その結果、腫瘍中心部への集積性に乏しく、辺縁部に多く集積する傾向にあることが明確になった。(2)PLGAナノ粒子の毒性に関する検討薬剤単独では毒性を示す投与量に対し、PLGAナノ粒子においては、抗腫瘍効果を発揮する投与量においてもマウスに対する明確な毒性は明らかでは無く、ナノ化することによる耐容量の増加が確認された。ラパマイシン封入ナノ粒子を投与後、腫瘍溶解物でパルスした樹状細胞を投与した。
腫瘍血行動態改善による放射能標識モノクローナル抗体の腫瘍治療効果増強に関する研究

ヒト大腸癌担癌ヌードマウスにおいて、前年度までに確認されたアンギオテンシン-II投与による昇圧操作およびキニナーゼ阻害剤(エナラプリル)による血管透過性亢進作用により得られる放射能標識抗体の腫瘍集積性改善を、オートラジオグラフィにより腫瘍内放射能分布を詳細に検討すると同時に、線量計算を行い本操作による効果改善度を定量化した。これまでの検討で決定した各々の薬剤の至適投与量(アンギオテンシン-II2 μg/kg/min、マレイン酸エナラプリル30μg)、至適昇圧時間(1時間)による操作を行い、経時的に腫瘍を採取した。ヘマトキシリン-エオジン染色および抗CD34抗体による免疫染色により腫瘍血管の形態を観察した結果、操作後数時間から数日にわたって血管の拡張が認められた。I-131標識抗大腸癌抗体による経時的定量的オートラジオグラフィにおいて、絶対的腫瘍内放射能の増加に加え、腫瘍内放射能分布の均一性の改善が確認された。また、腫瘍への照射線量は本操作により1.6倍増加し、一方正常組織線量に変化はみられなかった。同モデルによる実験的放射免疫治療において、本操作により2.5倍の腫瘍発育抑制効果が得られたことを前年度報告したが、今年度得られた結果から、この腫瘍発育抑制効果は腫瘍照射線量絶対量の増加のみならず線量分布の均一化により得られるものであることが確認された。したがって、本操作による放射免疫治療の効果改善の背景にある機序が明らかとなった。アンギオテンシン-II投与による昇圧操作およびキニナーゼ阻害剤(エナラプリル)による血管透過性亢進作用により得られる放射能標識抗体の腫瘍集積性改善により、放射免疫治療の効果改善が得られるか否かを担癌マウスにおいて検討した。ヒト大腸癌LS-180移植マウスにおいて、以前の検討で決定したAT-II、エナラプリルの至適投与量(各々2μg/kg/min,30μg)により操作を加えた群および未操作群に、I-131標識A7抗体(マウスIgGI)3.7MBqあるいは9.25MBqを投与し、その腫瘍発育抑制効果を観察し未治療群と比較した。抗体投与時の腫瘍サイズは1183±465mgで、観察群間に差は認められなかった。全べての治療群において、腫瘍発育は未治療群と比較し有意に抑制された(p<0.05)。非昇圧9.25MBq投与群の腫瘍発育抑制は、非昇圧3.7MBq投与群より有意に顕著であった(P<0.0034)。昇圧9.25MBq投与群の腫瘍抑制効果は、非昇圧9.25MBq投与群および昇圧3.7MBq投与群に比べより大きい傾向にあったが、有意差を認めなかった。興味深いことに、昇圧3.7MBq投与群の腫瘍発育抑制効果は非昇圧9.25MBq投与群に匹敵するものであった。したがって、この実験モデルにおいて、本操作により2.5倍の治療効果比が得られたことになる。以上の結果から、本操作により腫瘍血行動態をコントロールすることにより、放射免疫治療の効果改善が得られる可能性が示された。
日本占領期フィリピンにおけるキリスト教会の変容に関する歴史人類学的研究

本研究では、日本占領期のフィリピンにおいて、フィリピンのキリスト教会が日本軍の占領政策により、どのような変容をとげたかを、歴史人類学的な手法で明らかにしようとした。具体的には、比島派遣軍(第14軍)とともに、開戦直後の1941年12月にフィリピンに派遣された比島宗教班(カトリック司祭、神学生、信者、プロテスタント牧師、神学生など20数名で構成された)関係者の消息を調べ、長時間にわたるインタビュー調査を行い、口述史料を蓄積することに努めた。研究期間中に東京とその近県はもとより、京都、大阪、神戸、長崎、札幌等でインタビュー調査を行った。これらのインタビュー対象者には、日本占領下のフィリピンで、敵性宣教師として拘束されていた、アメリカ人修道女なども含まれている。また、関係者を通じて、当時の軍関係の公文書、日本のキリスト教会側の公式、非公式の文書などを発掘することができた。これらの史料は、現在のところ、まだ整理中であるが、体系的にまとめ、インデクスおよび解説を加えた上で、次のように資料集として復刻出版する運びとなった。小野豊明・寺田勇文(編)『比島宗教班関係資料集』(全2巻)龍渓書舎、1994年中に刊行の予定。インタビューの記録などについても別途公表する予定である。また、これらの史料をもとにした研究成果は、英文により第13回アジア歴史学者会議(1994年9月に上智大学にて開催)の、第二次世界大戦と東南アジアの部会で発表する。
発がんウイルスであるHTLVー１を標的にした遺伝子組み替えウイルス療法

発がんウイルスである、ヒトT細胞白血病ウイルスI型(Human T cell leukemia virus type I:HTLV-1)を標的にした特異的増殖型アデノウイルス(conditionally replicating adenovirus:CRA)による新規抗ウイルス療法の確立を目的とする。(平成27年度目標)HBZ.CRAとtax.CRAを作成する。(結果)HBZプロモーターの300塩基配列とtaxプロモーターの754塩基配列はすでに同定されており、塩基配列情報から、遺伝子工学的手法により人工的にDNA合成をした。コントロールとしてプロモーター活性を減弱させた変異体クローンを作成した。実施計画の作成と承認が遅れたことによる。遅れている理由Reporterベクターの作成に、時間がかかった。ATL患者由来白血病細胞の収集に時間がかかっている。これまでの研究で判明していたように、コクサッキーウイルス・アデノウイルス受容体(Coxsackievirus and Adenovirus Receptor, CAR)はアデノウイルスの感染成立に重要な因子の1つであり、実験に用いた6種類のATL細胞株全てにCARの発現と高いアデノウイルス遺伝子導入効率を認めた。さらに、6種類のATL細胞株全てに、HTLV-1由来の遺伝子である、HTLV-1 bZIP factor(HBZ)遺伝子の発現を確認した。3'側HTLV-1プロウイルスに存在するHBZプロモーターの300塩基配列を遺伝子工学的手法により人工的にDNA合成した。HBZプロモーターの転写因子であるSP1結合部位に変異を導入した複数のDNAも同時に合成した。合成したHBZプロモーター活性を測定するため、アデノウイルスを用いた細胞発現ベクターを構築した。6種類のATL細胞株全てに中等度から高度なHBZプロモーター活性を認めた。現在HBZプロモーター依存性CRA(HBZ.CRA)を作成中であり、その抗腫瘍効果と正常細胞への影響を検討していく段階である。すでに作成している免疫不全マウスであるNOD/Scid/Jak3欠損マウス(NOJマウス)を利用したATLモデルマウスを用いたin vivoでの検討も視野に入れている。組み替えアデノウイルスとして、HBZプロモーター依存性CRAとtaxプロモーター依存性.CRAを作成中である。更にHBZプロモーター依存性・LacZ遺伝子発現・非増殖型アデノウイルスベクター(Ad.HBZ-LacZ)、taxプロモーター依存性・LacZ遺伝子発現・非増殖型アデノウイルスベクター(Ad.tax-LacZ)を遺伝子発現効率の検討目的で作成する。組み換えアデノウィルスとして、HBZプロモーター依存性CRAとtaxプロモーター依存性CRAを作成中である。造血器腫瘍研究の進捗状況より、次年度に繰り越しての物品購入が適していると判断した為。研究の進捗状況より、次年度に繰り越しての物品購入が適していると判断した為。物品購入物品購入英文校正料・英文雑誌投稿料データ分析にかかる費用
骨髄幹細胞移植による海綿体神経の保護・再生と勃起機能の温存

【目的】本研究では、前立腺全摘除術の特性を考慮し、海綿体神経(CN)損傷モデルを用いて、神経損傷前にMSCを静脈投与することが勃起機能の温存に寄与するかを検討した。また、投与した骨髄間葉系幹細胞(MSC)の動態を観察し、作用機序についての検討を行った。【方法】SDラット(雄、8週齢)のCNに機械的な損傷を加え、CN損傷モデルとした。勃起機能の評価として、CNを電気刺激して得られる海綿体内圧と動脈圧の比(ICP/AP)を用いた。正常ラットに対して、ICP/AP測定後に、ランダム化を行った。MSC群には1×106個(/1ml)のMSC、対照群にはDMEM (1ml)を経静脈的に投与し、その直後にCN損傷を作成した。損傷1時間および2週後にICP/APを測定し、勃起機能を評価した。PKH26を標識したMSC(PKH26-MSC)を用いて移植MSCの組織分布を評価した。また、骨盤神経節(MPG)でのGDNF、Neurturinの発現を定量リアルタイムPCR (qPCR)法で解析した。【結論】MSCをCN損傷前に静脈投与することで、神経損傷後の勃起機能が温存された。投与されたMSCはMPGやCNに分布しており、神経栄養因子の発現が亢進することが神経保護作用を誘導する理由の一つであると推測された。ラットの機械的な神経損傷モデルを用いて、神経損傷前に骨髄幹細胞(以下MSC)を投与することにより、勃起機能が温存されるかどうかについて検討した。現在までに損傷後早期、3日目、1週目の実験を行った。MSC投与群では非投与群に比べて損傷後早期のICP/AP比が有意に高い結果であった。また、損傷後3日目、1週目ではMSC投与群で高い傾向を認めているものの、有意差は認めなかった。一方で、継時的なICP/AP比を観察すると、MSC投与群では非投与群に比べて早期にICP/AP比が改善していることが推測された。これらのことから、MSC投与により神経損傷後早期の勃起機能が温存され、勃起障害からの改善が早くなることが示唆された。また、組織学的な検討においても、MSC投与群では非投与群に比べて骨盤神経節内のFluorogold陽性細胞数やNOS陽性細胞数が多く、MSC投与が損傷された神経の機能低下を抑制することが示唆された。しかし、これらの結果は神経損傷後比較的早期の変化のみを見た結果であり、今後さらに長期経過後の変化について検討を行う予定である。MSCが神経損傷後の勃起機能の温存に寄与する機序に関しても研究を進めているが、現時点ではまとまった成果は出ていない。現在までにGFP遺伝子組み換えラットから採取・培養したMSCを神経損傷モデルに投与し、その発現状況の検討を行ったが、今のところ明らかな発現は確認できていない。MSC投与が本モデルに与える効果の機序に関しては今後の検討課題である。予定していた実験の一部は現在までに終えており、今後残りの部分に着手する予定である。GFP損傷後の長期間経過後の変化を見る予定である。MSCの作用機序を検討するためにGFP遺伝子組み換えラットとは異なる方法を用いて検討を行う予定である。年度末までに使用した実験動物と消耗品の使用量が、実験計画時の予定よりも若干少なかったため。神経損傷後の長期間変化やMSCの作用機序を検討する実験で必要となる、実験動物と消耗品を購入する。
第一次世界大戦期、アメリカ合衆国における移民の「アメリカ化」政策の研究

平成16年度の調査研究は、第一次世界大戦期の「アメリカ化」政策を移民コミュニティー側の対応に焦点を絞って実施した。8月8日から25日の期間には、シカゴのポーランド系アメリカ人博物館を拠点に、実地の史料調査を行った。ポーランド系移民3世で郷土史家のポール・ヴァラセック氏の協力を得て、第一次世界大戦時にシカゴのポーランド移民集住区で行われた多様な祝祭や軍事奉仕の実態を検証することができた。この時期ポーランド系コミュニティーは、アメリカの戦時公債運動などで愛国的活動を展開する一方で、独立のポーランド義勇軍を組織して、西部戦線でドイツと戦うなど、祖国再生運動に献身してもいる。こうした「アメリカ化」と祖国ナショナリズムの共生、あるいは相互浸透的なあり方は、当時シカゴで発行されたポーランド語やチェコ語の新聞記事からも明らかとなった。滞米中にシカゴ大学レーゲンシュタイン図書館で、同館が所蔵する,『シカゴ外国語新聞調査』(Chicago Foreign Language Press Survey)を閲覧したが、ここにアメリカの「自由のための戦争」に積極的に協力しながら、祖国の独立・再生に可能な限りの人的、資金的援助を試みる移民コミュニティーの姿が浮かび上がってきた。この在米調査の結果を踏まえて、日本では主にアメリカで発表され準最新の研究論文の系統的分析を行った。その成果の一部は、研究論文「祖国ナショナリズムとアメリカ愛国-シカゴのポーランド移民-」(研究代表者樋口映美、『アメリカにおける国民意識の歴史的考察』科研費基盤研究B1研究成果報告14310183、平成17年3月、127頁144頁)として発表した。平成15年度の調査・研究は、第一次世界大戦期の「移民のアメリカ化」政策を軍隊との関連に焦点を絞って実施した。8月1日から9月10日の期間には、ワシントンDCとシカゴで一次文書調査を行った。前者においては、外国系兵士の訓練・教育プログラムの実態を記録したCommittee on Training Camp Activities文書をNational Archives所蔵のU.S.Department of War, Military IntelligenceDivision史料から特に抽出し、通読・分析した。ここから得られた新たな知見は、1.通説的知識とは異なり、訓練キャンプでは移民の兵士に対して英語やアメリカ的慣習の強制は行われておらず、移民の母語を用いた教習や、外国系の将校の採用などが広く行われていたこと、2.その処遇において抑圧的だったのは、むしろ将官クラスへの昇任が望めなかった黒人兵士に対してだったこと、である。後者のシカゴでの調査はシカゴ大学が所蔵する、訓練基地広報誌、Trench and Campを中心に実施したが、ユダヤ教やカトリックの聖職者が頻繁に基地を慰問に訪れていた事実を新たに発見した。日本国内での研究は、国立国会図書館所蔵のU.S.Congressional Recordを中心に、軍隊のアメリカ化の背景をなすImmigration Act of 1917を対象とした。同法の成立過程では南・西アジア人や日本人の包括的排除が大きな論点であったことが明らかになった。以上、国内外での研究から第一次大戦期の軍隊等が実施したアメリカ化政策が、総じてヨーロッパ系の移民に対しては文化多元的アプローチをし、同時に「肌の色」(color-line)に立脚した「アメリカ人」の境界を新たに画定しつつあったことが結諭として得られた。なお、この研究成果の一部は学会報告、「新移民とホワイトネス-20世紀初頭の"race"と"color"-」『アメリカ史研究会夏期セミナーシンポジウムI:アメリカ史における「人種」の意義』(平成15年9月20日、於、南山大学)に結実した。
音声認識・音声合成による障害児のための多目的学習・訓練システムの試験開発

本研究は、コンピュ-タの音声による入出力手段を用いることにより視覚障害・聴覚・言語障害、さらに肢体不自由の感覚・運動系の障害領域での学習と訓練をより効果的に進めることを目的としてきた。システムの障害児教育への応用として、4種類のソフトウェア群が開発された。視覚障害教育用として、1)「空間概念習得を支援する模擬体験CAI」と、2)「盲教育用汎用CAI教材作成支援システム」が、聴覚・言語障害教育用として、3)「言語学習訓練システム」が、さらに肢体不自由教育用として、4)「ロボット操作による学習訓練システム」のそれぞれが作成された。ソストウェア1は音声合成装置を備えており、学習訓練への注意の集中、繰り返しの容易さ、状況を言葉で説明することの重要性の確認等から実体験と合わせて用いると効果的であることが明らかとなった。2の支援システムも音声合成装置を備えており、児童生徒にとり問題解答に対する正誤の確認の即時性や繰り返し効果、個別学習への対応、学習歴の記録等に効果がみられ、今後多くの教材の作成が期待される。3のシステムは文字の学習と発生・発語訓練の融合を目的としている。絵カ-ドは視聴覚障害の児童生徒への視覚情報として、絵のアニメ-ション的動きも児童生徒に興味関心を引き起こし学習意欲を高めるのにそれぞれ有効であることが明らかとなったが、融合システムの実践検討を深めることがさらに必要である。4のシステムの基本構成は3のシステムに無線による移動可能なロボットを組み合わせたものである。肢体不自由教育で特に必要される表出手段の高機能化からコミュニケ-ション能力の向上に有効であることが確認された。本研究の初年度(63年度)の課題は、(1)システム構成とその利用課題として、(2)音質の明瞭度に関する検討、(3)訓練利用と学習利用のかねあいの問題、(4)マンマシーンインターフェイスの一つとしての音声入出力の障害児教育における役割の検討が行われた。課題1として音声認識装置、音声合成装置を購入し既存のコンピュータと接続した。応用としての学習ソフトウェアの開発のための関連ソフトウェアも購入した。本システムの適用障害領域は、視覚障害、聴覚・言語障害、肢体不自由であり、各領域の専門協力者との研究協議(平成元年1月20日開催)で検討課題に対する評価を行った。課題2に関して、障害児の場合、合成音声の明瞭度に対する感受性は多様であるが、概して視覚障害児は規則合成音声でも理解するが、聴覚障害児に対しては良質な音声(ADPCM等)が望ましく、肢体不自由児では言語能力が大きな要素となっていることが明らかとなった。また言語能力は全ての障害に対して言えることである。課題3に関して、音声入力により機器制御が容易となると、開発可能な言語や四肢等の機能の訓練がおろそかになる点が指摘される。一方、訓練に多大な時間を費やすと学習速度が低下するという、相反する問題をかかえている。現在の学校教育におかるコンピュータ利用の時間的配分からは、学習と訓練の競合問題は重要視されていないが、今後は訓練と学習の並行的時間配分や教材内容の工夫を考えていく必要があるとされた。課題4として、キーボードやスイッチ類と音声入出力装置の使い分けでは、それぞれの入力手段の利点を活用した単独活用、複合活用が提案された。以上、初年度としてシステム構成基本課題の検討、学習ソフトウェアの基本作成が完了した。次(最終)年度の課題である教材ソフトの現場での適用とその評価に対しての準備も協議会で検討された。本研究は、コンピュ-タの音声による入出力手段を用いることにより視覚障害、聴覚・言語障害・さらに肢体不自由の感覚・運動系の障害領域での学習と訓練をより効果的に進めることを目的としてきた。最終年度にあたる本年度においては、音声認識装置と音声合成装置の利用を教育実践の側面から検討を行うことにある。システムの障害児教育への応用として、4種類のソフトウエア群が開発された。

視覚障害教育用として、1)「空間概念習得を支援する模擬体験CAI」と、2)「盲教育用汎用CAI教材作成支援システム」が、聴覚・言語障害教育題として、3)「言語学習訓練システム」が、さらに肢体不自由教育用として、4)「ロボット操作による学習訓練システム」のそれぞれが作成された。ソフトウエア1は音声合成装置を備えており、学習訓練への注意の集中、繰り返しの容易さ、状況を言葉で説明することの重要性の確認等から実体験と合わせて用いると効果的であることが明らかとなった。2の支援システムも音声合成装置を備えており、児童生徒にとり問題回答に対する正誤の確認の即時性や繰り返し効果、個別学習への対応、学習歴の記録等に効果がみとめられ、今後多くの教材の作成が期待される。3つのシステムは文字は学習と発声・発語訓練の融合を目的としている。絵カ-ドは聴覚障害の児童生徒への視覚情報として、絵のアニメ-ション的動きも児童生徒に興味関心を引き起こし学習意欲を高めるのにそれぞれ有効であることが明らかとなったが、融合システムの実践検討を深めることがさらに必要である。4のシステムの基本構成は3のシステムに無線による移動可能なロボットを組み合わせたものである。肢体不自由教育で特に必要とされる表出手段の高機能化からコミュニケ-ション能力の向上に有効であることが確認された。