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染色体分配に必須なセントロメアの形成機構の解明

I)細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの理解我々は、これまでの実験から、CENP-CのCdk1によるリン酸化がCENP-AヌクレオソームとCENP-Cとの結合に関与することを明らかにしてきた。本年度は、CENP-Cのリン酸化の生体内での意義の解明を中心に研究を行った。具体的には、CENP-Cのリン酸化サイトをゲノム編集によりリン酸化を受けないアミノ酸へ変換して表現型の解析を行った。その結果、CENP-AがM期のセントロメアから減少することは確認できたが、染色体分配自体は起こることがわかった。これは、CENP-Tによる経路が機能を相補していると考え、現在その解析を行なっている。II)セントロメアが形成されるゲノム基盤の理解昨年度からの継続で、反復配列を持たないセントロメアやネオセントロメアを活用した実験系を用いて、セントロメアのゲノム領域の解析を行った。特にヒストン修飾やゲノムの3D配置に着目した解析を行った。III)電子顕微鏡を活用したセントロメアタンパク質複合体の構造基盤の理解昨年度までに、クライオ電子顕微鏡を活用してCENP-Aヌクレオソームの構造解析には成功しており、本年度は、CENP-AヌクレオソームとCENP-Cとの複合体の構造解析を電子顕微鏡を活用して行い、原子レベルでの構造が見えてきた。これまで、CENP-AのC末端側が、CENP-Cと結合していると考えられていたが、その結合に加え、CENP-Aの異なる領域もCENP-Cとの結合に関与していることが明らかになった。細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの変化に関しては、昨年度に予想外の結果が得られ、今年度はそれを論文として発表した。分野の内外から、これまでの概念を変える発見として注目を受けた。それをベースにさらなる発見があり、予定以上に研究は進んでいる。また、セントロメゲノムの解析についても、独自の研究系を有していることもあり、世界に先駆けて、研究が進んでいる。再構成実験やクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析の実験については、CENP-AヌクレオソームとCENP-Cの構造がクライオ電子顕微鏡で明らかにできた。また、CENP-Nを含めた構造も明らかになっている。X線結晶構造解析も併用しながら、当初の計画以上のペースで研究は、進展している。これまでの研究は、順調に推進できているので、基本的には、引き続きこれまでの研究計画に沿って研究を推進する。I)細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの理解我々のこれまでの実験からCENP-Cの中間領域が、CENP-HIKM(LN)と間期で結合し、CENP-CのC末端側が、CENP-AとM期で結合することを見出している。この結合にCENP-Cのリン酸化が関与することを予想して、CENP-Cのリン酸化を解析した結果、複数のアミノ酸が間期あるいはM期特異的にリン酸化を受けていることが確認された。今年度は、このリン酸化がCENP-AとCENP-Cの結合に関与することを明らかにできた。II)セントロメアが形成されるゲノム基盤の理解多くの生物種では、セントロメアのゲノム領域に、高度な反復配列が存在し、ゲノム解析が困難であったが、我々は、反復配列を持たないネオセントロメアを作成する実験系を用いてセントロメアに特異的なヒストン修飾を同定した。今年度は、CDK1as変異細胞を活用し、高精度に同調した各細胞周期において、各ヒストン修飾に対する抗体を用いたChIP-seq解析を行う事で、細胞周期の進行に伴うヒストン修飾の変化を解析し、あるヒストン修飾がG1期特異的におこることを見出した。III)電子顕微鏡を活用したセントロメアタンパク質複合体の構造基盤の理解これまでの研究で、我々は、セントロメア構成タンパク質を試験管内で発現・精製し、サブ複合体の再構成に成功している。次の目標は、セントロメアタンパク質群の構造を原子レベルで理解するために、クライオ電子顕微鏡を活用して各サブ複合体の構造を決定することである。今年度度は、CENP-HIKMやCENP-AヌクレオソームとCENP-C複合体の構造解析に挑戦し、その結合形成を一部明らかにした。細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの変化に関しては、予想外の結果が得られ、研究が大きく進展した。分野の概念を変える発見と期待して今後も研究を進める。また、我々の同定したセントロメアに特異的なヒストン修飾が細胞周期に特異的におきることも判明したのも予想外の進展であり、研究が大きく進んだ。再構成実験やクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析の実験は、概ね予定通りであるが、総合的に見て、当初の計画以上のペースで研究は、進展している。

II)セントロメアが形成されるゲノム基盤の理解昨年度からの継続で、反復配列を持たないセントロメアやネオセントロメアを活用した実験系を用いて、セントロメアのゲノム領域の解析を行った。特にヒストン修飾やゲノムの3D配置に着目した解析を行った。III)電子顕微鏡を活用したセントロメアタンパク質複合体の構造基盤の理解昨年度までに、クライオ電子顕微鏡を活用してCENP-Aヌクレオソームの構造解析には成功しており、本年度は、CENP-AヌクレオソームとCENP-Cとの複合体の構造解析を電子顕微鏡を活用して行い、原子レベルでの構造が見えてきた。これまで、CENP-AのC末端側が、CENP-Cと結合していると考えられていたが、その結合に加え、CENP-Aの異なる領域もCENP-Cとの結合に関与していることが明らかになった。細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの変化に関しては、昨年度に予想外の結果が得られ、今年度はそれを論文として発表した。分野の内外から、これまでの概念を変える発見として注目を受けた。それをベースにさらなる発見があり、予定以上に研究は進んでいる。また、セントロメゲノムの解析についても、独自の研究系を有していることもあり、世界に先駆けて、研究が進んでいる。再構成実験やクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析の実験については、CENP-AヌクレオソームとCENP-Cの構造がクライオ電子顕微鏡で明らかにできた。また、CENP-Nを含めた構造も明らかになっている。X線結晶構造解析も併用しながら、当初の計画以上のペースで研究は、進展している。これまでの研究は、順調に推進できているので、基本的には、引き続き研究計画に沿って研究を推進する。これまでの研究は、順調に推進できているので、基本的には、引き続きこれまでの研究計画に沿って研究を推進する。
マウスの24時間ホームケージ内社会的行動測定システムの確立と基礎データの取得

研究代表者は、マウスのホームケージ内での社会的行動を長期的に、自動的に測定・解析するコンピュータ実験システムを考案、報告した(Miyakawa et al.,2003)。従来、マウスの社会的行動は、マウスにとって新奇な場面において、極めて短時間の間(通常、10分程度)に測定されていた。この場合、新奇環境自体へのマウスの探索欲求や情動的行動の程度が、混交要因として存在するため、マウス同士がコンタクトしている時間やコンタクトの回数がマウスの社会的行動の傾向を反映しているかどうかを判断するのは困難であった。研究代表者が考案・開発したシステムを用いると、ホームケージ内での社会的行動を数日にわたって継時的に測定できるため、新奇環境への反応の違いの影響を受けることなく、より正確に社会的行動の傾向を測定できる。17年度は、より多くの系統の遺伝子改変マウスについて解析できるよう京都大学付近のレンタルスペースを賃貸し、マウスの飼育・実験室とした。そこに新たに16ケージ分のホームケージ活動解析システムをセットアップした。これによりスループットは増大し、当研究室で行動解析をしたほぼ全ての系統の遺伝子改変マウスについてホームケージでの社会的行動・24時間活動量の測定を行うことが出来るようになった。これにより京都大学医学研究科H棟内の行動実験室にセットアップしたシステムでは、単純なデータ取得に加え、顕著な表現型を示す系統の遺伝子改変マウスについて24時間活動量の測定をしつつ他の行動実験を行い、実験直前の活動量が各種行動実験にどのように影響するかを調べられるようになった。これらのシステムを用い、現在までにC57BL6/J、C57BL6/N、BALB/C等の近交系のマウスの他に16系統の遺伝子改変マウスについて解析し、そのうち9系統についてホームケージでの活動あるいは社会的行動に異常を見いだしている。研究代表者は、マウスのホームケージ内での社会的行動を数日にわたって、自動的に測定・解析するコンピュータ実験システムを初めて考案し、国際誌に報告した(Miyakawa et al., 2003,PNAS)。この場合、新奇環境自体へのマウスの探索欲求や情動的行動の程度が、混交要因として存在するため、マウスどうしがコンタクトしている時間やコンタクトの回数がマウスの社会的行動の傾向を反映しているかどうかを判断するのは困難であった。例えば、新奇環境自体への探索欲求が過度に亢進している場合、社会的行動の傾向には異常はなくても、コンタクト時間や回数に減少が見られてしまうかもしれない。研究代表者が考案・開発したシステムを用いると、ホームケージ内での社会的行動を数日にわたって継時的に測定できるため、新奇環境への反応の違いの影響を受けることがなく、より正確に社会的行動の傾向を測定できる。16年度は、京都大学医学研究科H棟内の行動実験室にこのシステムをセットアップした。すべてのケージは、照明が完全にコントロールされたアイソレーターラック内に設置し、これらによる社会的行動・24時間活動量の測定を可能にすることに成功した。16ケージの同時記録・解析が可能となり、既に数系統の遺伝子改変マウスで予備的データの取得を行った。17年度は、複数の近交系マウスについて、各種の基礎的データを取得する予定である。
市町村別自殺率の地域格差に関する空間疫学研究

平成30年度は、「社会経済的要因が自殺率の地域差に及ぼす影響の検討」に関して、データの収集と解析を実施した。2009年から2017年までの市町村ごとの自殺死亡者数を用い、性別年齢階級別に、自殺死亡の標準化死亡比に関して、疾病地図を作成し、その分布を調べた。年齢は「39歳以下」、「40から59歳」、「60歳以上」というような3区分とした。疾病地図は、空間相関を階層ベイズモデルで平滑化する条件付き自己回帰モデルを用いて作成した。これは、自殺のような稀なイベントの発生率は、小さい地域ではその年や時期で値が大きく変動してしまう問題があるためである。さらに、2010年の国勢調査の結果から、市町村ごとの人口密度、賃貸住宅に居住世帯の割合、管理職または専門職であるものの割合、5年前の住所地と異なる住所地に居住するものの割合、未婚である15歳以上のものの割合、母子家庭または父子家庭の割合を入手した。そして、2010年の医師・歯科医師・薬剤師調査の結果から、精神科医以外の医師数、精神科医数を入手した。そして、これらのデータを用いて、市町村別の自殺率と社会経済的要因との関連を解析した。これに関して、現在英文論文を執筆中であり、令和元年度に投稿予定である。「都市部と僻地部の自殺率の地域格差の推移」に関しては、1999年から2017年のデータを収集し、整理を行っている。令和元年度に1998年以前のデータの収集を行う予定である。データ収集と整理を行った後に、データ解析を行う。「社会経済的要因が自殺率の地域差に及ぼす影響の検討」の解析は、平成30年度の秋頃には終了する予定であったが、予想以上に時間がかかってしまった。平成31年4月になりようやく主だった解析が終了した。令和元年度に「社会経済的要因が自殺率の地域差に及ぼす影響の検討」に関する英文論文を投稿予定である。さらに、「都市部と僻地部の自殺率の地域格差の推移」に関して、可能であれば1998年以前の市町村ごとの自殺死亡者のデータの利用を申請する。平成30年度はデータの収集、解析にかなり時間がかかってしまった。このため、次年度使用額が発生してしまった。次年度は、今年度ほとんど実施できなかった研究成果の発表を行う予定である。
BACH1転写因子活性化を利用した小児白血病の治療法の開発

本研究の目的は、小児急性リンパ性白血病(ALL)の予後を改善するために、転写因子BACH1の発現誘導あるいは核移行を促す化学療法を開発することである。以下の3点に焦点を絞り、研究を行った。1.BACH1の発現量と小児の急性リンパ性白血病の予後が相関するかを調べるため、real-time-PCRを用いて急性リンパ性白血病の臨床検体を解析した。既に3年以上経過観察した約30症例の解析から、BACH1の発現量と予後が逆相関することが明らかとなった。しかし同時に解析したBACH2の発現量と予後とは相関が見られなかった。この結果を確認するため、同じプロトコールで治療を行った他施設からさらに多くの検体を集め、解析を行う計画を進めている。2.BACH1の発現の有無と、抗癌剤に対する感受性の相関を検索するため、BACH1がほとんど発現していないB細胞株RAJIにBACH1を過剰発現させた細胞亜株を作製した。免疫染色に使えるBACH1に対する良い抗体がないため、N末端にFLAGを融合させたキメラ蛋白をRAJI細胞を樹立した。約100クローンをウエスタンブロット法で解析し、2株の高発現株を見いだした。BACH1の細胞局在を解析するための準備が整った。3.上記の細胞を用いて、各抗癌剤に対する感受性をMTT法を用いて解析した。BACH2過剰発現株とは異なり、これまで調べた薬剤では感受性の差異は認められなかった。さらに、多くの抗がん剤の薬剤感受性を解析する予定である。4.Bach1の過剰発現が細胞死を誘導する可能性が示されているが、その機序はまだ不明である。そこでBach1を強制発現させた細胞株とその親株を用いてマイクロアレイ法により、Bach1の標的遺伝子の検索を進めている。
中国仏教における霊獣の図像学的研究──特に龍と獅子について──

8月、西安の陝西歴史博物館の「唐代壁画珍品館」で、706年改葬の懿徳太子墓の青龍と白虎の壁画を実見した。上部は残存しないが、後脚の膝前方部の文様や、膝と踝の間にある関節の表現など、初唐期の龍図像の一典型となる図像を確認できた。10月末11月初め、甘粛省の敦煌莫高窟で隋代の龍を中心に調査した。調査対象は塑像では隋の第302窟・第303窟の須弥山下の4頭と中心柱龕ビ(仏龕縁の両端)の龍、隋の第417窟・第418窟・第419窟・第420窟・第422窟・第423窟・第427窟、北周の第430窟、初唐の第57窟の龕ビの龍、絵画では隋の第390窟・第404窟・初唐の第57窟の龕ビ、隋の第392窟窟頂藻井、第244窟東壁北側中段北端説法図、第335窟西龕頂労度叉闘聖変である。絵画の場合は塑造と同じ龕ビの龍であってもより細かい表現が可能なためか、太めの塑造に比べ体部・脚部・角が細長い。これら敦煌の隋を中心とする龍の作例は、上顎の反り方、鬣、角、口角の毛の形などが比較的単純で、華原磬の龍のように眉や口角に棘状の突起がつくものや角が内側に巻くものは見当たらない。また、華原磬のような背鰭、鼻の付け根から伸びるドジョウのような二本の紐状の鬚の表現は、塑造・絵画とも確認できなかった。この2点は龍の形状の中でも華原磬との関係を探る上で重要と考えられるため、さらに他の時代・地域の作品と比較し、いつ頃から出現するのか確認する必要があるだろう。なお、以前から報告者が華原磬の龍の身体全体の形との類似性から注目していた莫高窟第244窟東壁の天部像に巻きつく龍は、今回の調査で子細に観察したところ、全身に鱗が細かく描かれていることなどが確認できたが、鬣や角の形、背鰭とドジョウ様の鬚がないことは他の莫高窟作品と共通している。龍についてはひきつづき調査作例を増やした上で次年度に詳細な分類とまとめを行いたい。2018年度後半に勤務する博物館で、年度初めには予期していなかった図録編集作業が2件開始し、調査結果のまとめや文献収集に当てる時間が不足したため、研究の進行は予定より遅れている。中国現地調査として、北京の国家博物館の鳥獣図像作品の調査(6月予定)、敦煌莫高窟の初唐期から晩唐期の窟を中心に龍と獅子の図像調査を継続する(11月に実施予定)。龍については特に背鰭の表現とドジョウ様の鬚の有無に注目し、華原磬との関係性を探りたい。文献調査が遅れているため、昨年度予定していた内容をひきつづき実施する。『法苑珠林』その他の中国仏教文献、宋代までの史書、類書、敦煌変文から龍と獅子の記述を収集し、分類を試みる。また、『山海経』(南北朝期の郭璞注)から祥瑞に関する鳥獣の記述を収集、分類し、仏教的な鳥獣との性格の比較を試みる。12月2020年1月にかけて、勤務する早稲田大学會津八一記念博物館の展示室で「中国の霊鳥・霊獣」展を実施し、これまでの研究成果の一部を一般に公開する。中国美術作品の現地調査は、まず2017年8月に広州市博物館の資料を調査し、唐代の“陶脊獣"(広州市文物考古研究所蔵)等の頭部が龍形の作品を確認した。比較的簡素なつくりであり、形態的な特徴としては鼻孔部分の突起から上唇の先端までの距離は短く、口吻の反りはうねりがほとんどないことが挙げられる。つぎに、2017年11月に甘粛省の敦煌莫高窟第14窟、第220窟、第292窟、第305窟、第358窟、第380窟等、および瓜州県楡林窟第16窟、第25窟、第36窟等の調査を行い、隋晩唐の壁画から龍と獅子、龍の参考となる鳥獣の図像を確認することができた。調査した雕塑作品は292窟の西壁龕縁北側の龍のみであるが、上唇の口吻の反りは少なめで比較的簡素な表現といえる。2018年2月にはインドのニューデリー国立博物館に所蔵されるスタイン・コレクションの敦煌絵画の調査を行い、唐代の「西域仏菩薩図像集」(SteinNo.Ch.xxii.0023)の獅子と龍の図像、「文殊菩薩像」の獅子図像2点(Stein No.Ch.00163, Ch.00465)を実見し、記録を取ることができた(写真撮影は不可)。「西域仏菩薩図像集」の龍は、報告者は台座を支える亀と考えていたが、実見して龍と訂正すべきと考えるに至った。また報告者の勤務先博物館の所蔵品・浮彫仏坐像の類品もこの機会に調査することができた。

敦煌を中心とする地域の絵画作品では、盛唐期以降の文殊騎獅像の獅子については、頭部の形状と立ち姿の概形はほぼ一定の類型に従っていることが指摘できる。龍についてはひきつづき調査作例を増やした上で詳細な分類を行う予定であるが、現段階では隋・唐期を通じての敦煌の絵画・彫塑作品および広州市の瓦製の龍形の頭部の作品から見る限り、簡素な形が多く、複雑なつくりの華原磬の龍とは眉の形状や鼻先の反り方に大きな相違が見受けられる。2017年3月に右足首の外踝骨を骨折、また8月に右手の薬指を切って縫合治療を受けたため、その間の本務(博物館業務)が後ろ倒しになり、思うように調査準備や文献読解の時間が取れなかった。そこで、本年度は作品数の多い海外の調査を優先し、国内の博物館等の所蔵品調査は次年度以降に回すことにした。中国の敦煌研究院に調査を申請する敦煌莫高窟・楡林窟については、最近になって研究者の調査に一定の基準が定められ、1窟につき30分以内という限度が規定された。そのため、隋代の第244窟は間近まで接近できなかったこともあって十分な観察ができなかった。この窟の龍は龍王と考えられる人物の両肩に伸び上がる2頭の龍をあらわす図像であるが、人物頭部を円環状に取り囲む形状が華原磬の龍と近似しており、調査対象として注目していた。それだけに、今一度の調査を試みたい。8月、西安の陝西歴史博物館の「唐代壁画珍品館」で、706年改葬の懿徳太子墓の青龍と白虎の壁画を実見した。上部は残存しないが、後脚の膝前方部の文様や、膝と踝の間にある関節の表現など、初唐期の龍図像の一典型となる図像を確認できた。10月末11月初め、甘粛省の敦煌莫高窟で隋代の龍を中心に調査した。調査対象は塑像では隋の第302窟・第303窟の須弥山下の4頭と中心柱龕ビ(仏龕縁の両端)の龍、隋の第417窟・第418窟・第419窟・第420窟・第422窟・第423窟・第427窟、北周の第430窟、初唐の第57窟の龕ビの龍、絵画では隋の第390窟・第404窟・初唐の第57窟の龕ビ、隋の第392窟窟頂藻井、第244窟東壁北側中段北端説法図、第335窟西龕頂労度叉闘聖変である。絵画の場合は塑造と同じ龕ビの龍であってもより細かい表現が可能なためか、太めの塑造に比べ体部・脚部・角が細長い。これら敦煌の隋を中心とする龍の作例は、上顎の反り方、鬣、角、口角の毛の形などが比較的単純で、華原磬の龍のように眉や口角に棘状の突起がつくものや角が内側に巻くものは見当たらない。また、華原磬のような背鰭、鼻の付け根から伸びるドジョウのような二本の紐状の鬚の表現は、塑造・絵画とも確認できなかった。この2点は龍の形状の中でも華原磬との関係を探る上で重要と考えられるため、さらに他の時代・地域の作品と比較し、いつ頃から出現するのか確認する必要があるだろう。なお、以前から報告者が華原磬の龍の身体全体の形との類似性から注目していた莫高窟第244窟東壁の天部像に巻きつく龍は、今回の調査で子細に観察したところ、全身に鱗が細かく描かれていることなどが確認できたが、鬣や角の形、背鰭とドジョウ様の鬚がないことは他の莫高窟作品と共通している。龍についてはひきつづき調査作例を増やした上で次年度に詳細な分類とまとめを行いたい。2018年度後半に勤務する博物館で、年度初めには予期していなかった図録編集作業が2件開始し、調査結果のまとめや文献収集に当てる時間が不足したため、研究の進行は予定より遅れている。本年度の調査予定としては、国内では奈良・興福寺の華原磬をはじめ、昨年度調査できなかった京都国立博物館、泉屋博古館の龍形作品の調査を行う(910月頃の予定)。国外では、中国の西安市の博物館と野外の石造物の調査を実施する(8月頃実施予定)。また敦煌莫高窟では、昨年調査が不十分であった隋代の第244窟、昨年修復作業中のため入ることができなかった初唐期の第335窟を含め、中唐期、晩唐期の窟を中心に龍と獅子の図像調査を継続する(11月もしくは3月に実施予定)。文献については、『法苑珠林』その他の中国仏教文献、宋代までの史書、類書、敦煌変文から龍と獅子の記述を収集し、分類を試みる。また、『山海経』(南北朝期の郭璞注)から祥瑞に関する鳥獣の記述を収集、分類し、仏教的な鳥獣との性格の比較を試みたい。祥瑞との関連に注目するのは、特に龍が古来中国では祥瑞としての性質が大きく、見逃せない要点であるためである。
科学の普遍性と文化の多様性：科学の適用限界を伝えるリテラシー教育

病気になったときに,どのような治療を選択すべきか,安全性が懸念される科学技術の可否をどのように判断するべきか,科学技術に関わる事故が起こったとき,誰がどのような責任を取るべきか・・・.このような問題を考える際には,科学で答えがでる側面と,科学自体では答えが出ない側面を把握することで,建設的な議論が可能になり,文化の多様性への理解も深まる.そこで,本研究では,1)音楽を素材とし,科学の普遍性と適用限界を共に学ぶ実験プログラム開発,2)そのプログラムの試行と反応の評価,3)プログラム改良と再評価を行い,4)社会的意思決定場面で必要な科学リテラシーを解明した.病気になったときに,どのような治療を選択すべきか,安全性が懸念される科学技術の可否をどのように判断するべきか,科学技術に関わる事故が起こったとき,誰がどのような責任を取るべきか・・・.このような問題を考える際には,科学で答えがでる側面と,科学自体では答えが出ない側面を把握することで,建設的な議論が可能になり,文化の多様性への理解も深まる.そこで,本研究では,1)音楽を素材とし,科学の普遍性と適用限界を共に学ぶ実験プログラム開発,2)そのプログラムの試行と反応の評価,3)プログラム改良と再評価を行い,4)社会的意思決定場面で必要な科学リテラシーを解明した.文化の多様性と自然科学の普遍性の関係を理解することは,文科系学生の科学リテラシーとして,また理科系学生の社会リテラシーとしても,不可欠なものである.科学の適用限界を理解することは,科学の全体像を理解するともに,文化の多様性が自然科学の普遍性と矛盾しないことを理解するために必要な条件である.平成21年度は,東北大学において研究代表者及び分担者が共同で構築してきた「自然科学総合実験」のテーマ「弦の振動と音楽」を,文化の多様性と科学の普遍性・適用限界を学ぶに際して,より適した素材にするため改良を進めた.第一に,旧来のテキストに2つの文化的様式(この場合,平均律と純正律という2つの異なる音階)の相違,及びそれぞれの長所・短所を直感的に学生自ら把握出来る実験箇所を加え,これを試行し,有用性を確認出来た.第2に,学生と教員がインタラクティブにコミュニケーションを取るためのツールとして,クリッカーと呼ばれる機器を導入し,予備的な試行を行うことで,その有用性を確認できた.このツールを使うことによって,学生たち自身が,多様な価値観やものの見方,考えを持つ事実が,実験授業の冒頭部で確認できると予想される.これらの内容は,平成22年度に,より発展させる予定である.一方,市民が科学リテラシーを身につける必要性,身につけるべき内容を理解するために,司法における科学リテラシーについて,司法における科学リテラシーを例に共同研究者らと研究を進め,その内容をハーバード大学における研究会や,学術雑誌などで発表を行った,これらの反響などを通して,特に文科系学生が必要な科学リテラシーは,科学の個別的内容に関する知識ばかりでなく,科学という「営み」に対する理解(knowledge about science)であることが,明らかになってきた.これらに対する更なる研究は,平成22年度に行う予定である.文化の多様性と自然科学の普遍性の関係を理解することは,文科系学生の科学リテラシーとして,また理科系学生の社会リテラシーとしても,不可欠なものである.科学の適用限界を理解し,社会の価値判断との関係の中で科学技術を適切に活用する能力の重要性は,平成23年3月11日に生じた大震災とその後の福島を中心とした混乱から,もはや説明を要しないであろう.日本において,この方面の議論が諸外国との比較で遅れてきたことが,事前・事後の対応の遅延につながっていることは明らかと思われる.さて,平成22年度は,東北大学において研究代表者及び分担者が共同で構築してきた「自然科学総合実験」のテーマ「弦の振動と音楽」を,文化の多様性と科学の普遍性・適用限界を学ぶに際して,より適した素材にするため改良を進めると共に,東北大学における初年次の転換教育科目「基礎ゼミ」において,法律実務家とともに,「法と科学の接点:科学を通して法を,法を通して科学を考える」と題する学際的なテーマでの授業実践を行った.この授業では,法廷における科学的議論の現状と課題を,学生たちに議論させることによって,専門家ではない市民が身につけるべき科学リテラシーのあり方,科学の専門家になるものが身につけるべき社会リテラシーのあり方を議論することが出来た.その内容は,東北大学全学教育の教員研修(FD)で発表するとともに,大学の紀要に掲載することによって,これに続く授業の資料として残すことが出来た.本年度は,次の目標で研究開発を進めた1)文化の多様性と科学の普遍性の関係を,具体的な実験を通してデータを得,そのデータ(エヴィデンス)を元に考察可能とする学生実験テーマを開発すること.特に,一般に強調されがちな,文化の普遍性と科学の関係ばかりではなく,文化の多様性と科学の関係を考える際不可欠となる,科学の適用限界に学生自身が気づきうるようなテーマの開発を行うこと.2)社会における議論に科学がどう扱われているか考察することは,学校教育,特に高等教育における科学リテラシー教育の結果を知る上でも,現実社会への影響の大きさからも重要であるため,非専門家による科学的議論や科学観を調査し,問題点を明らかにすること.この目標の下,自然科学総合実験について,文科系学生向け,理科系学生向けの双方において,カリキュラムの改善を行い,大震災直後ということもあり,特に文科系学生実験において良好な反応を得ることが出来た.

さらに,初年次学生教育として開講されている「基礎ゼミ」において,文科系学生・理科系学生双方の学生が共通参加するゼミにおいて,日本フィルハーモニー交響楽団の伊波睦氏の協力を得て,アクティブラーニングのワークショップ形式ゼミを開講し,学生実験の改善にも応用できると思われる,様々な萌芽的アイデアを得ることが出来た.また,現実社会の中で,一般に非専門家である市民の科学的論点把握と,それに基づいた判断の助けになるような科学教育のあり方や課題を明らかにする目的で,政治学者と共同研究を行い,その研究成果に基づいた論考を発表した.これらの成果は,本年度の研究成果として記載している.本年度は,1)文化の多様性と科学の普遍性の関係を,具体的な実験を通して考察させるための学生実験テーマ開発,2)社会における科学的議論の具体例として法廷での科学の解析から,科学教育としての問題的の同定,の2つを主要な研究テーマとして研究・開発を進めた.1)学生実験のテーマ開発では,東北大学の全学教育として実践研究している自然科学総合実験において,a)文科系学部向けの実験, b)理科系学部向けの実験,双方の実験カリキュラムを全体的に見直してテキストを書き換え,理科系学部向けについては改訂版を書籍出版した(文科系学部については,数年後に行われる予定の改訂版出版の基礎とし,学生には改訂版を個別印刷・配布し,授業に用いた).科学的知見の普遍性に加え,(科学で決まることとだけではなく)科学自体では決まらないことを把握することにより,個人の価値観の多様性に基づく文化の多様性を,より的確に理解し,建設的な科学的議論が促進される.改訂された教材を用いることで,この側面が,より理解されやすくなることが,クリッカーも活用した授業での学生の反応から定量的にも示唆された.2)法廷での科学的議論については,科学教育からみた旧来の日本のカリキュラム上の問題を解析し,岩波書店の講座「現代法の動態」において,科学教育界に留まらない,具体的問題提起を行うことができた.今後の研究において,この問題の解析をさらに進める予定である.科学リテラシー教育としての大学初年次・理科実験教育は,文科系学生向け,理科系学生向けともに順調に経緯し,科学の適用限界について,学生自らが気づきうるテーマとしての完成度が高まってきた.また,その成果を海外の英文誌にも発表することが出来た.また,非専門家の科学観の調査に基づいて,岩波「科学」誌に,これまでの科学教育の問題が社会にどのような混乱をもたらしているかを,PISAテストなどの国際的な動向・視点を踏まえて,解説記事を著した.年度末には,これらの成果に基づいて,日本物理学会年会において,シンポジウム講演を行い,これらの問題意識を、科学界の広い研究者とも共有することが出来た.25年度が最終年度であるため、記入しない。上記の成果を踏まえ,今後解決すべき科学教育上の問題を,科学教育に関係するより広い研究者・教育者と共有すると共に,問題意識を踏まえた解決策について,教材テキスト作成をその核としながら,研究開発を進める.25年度が最終年度であるため、記入しない。
生産拡大期における航空機産業のサプライチェーンに関する集積論的研究

2018年度の研究は研究期間を延長して実施した。研究の目的との関連では、航空機産業のサプライチェーンにおける地域的分業の研究を明らかにした。とりわけ生産拡大期において民間航空機産業のサプライチェーンが拡大する中で、非大都市圏にどのような集積が形成されたのか、研究を進めた。研究の対象地域は山形県である。山形県は、県内に民間航空機や防衛用航空機の工場が立地しておらず、それにも関わらず東北地方ではIHIが立地する福島県に次ぐ航空機産業へ参入した企業が集積していることに着目した。研究実施計画との関連では、2017年度に研究予定であった地方圏航空機産業の集積構造に関する定性的分析を山形県を事例にして行った。山形県の中小企業は、他地域で行われているような行政が主導する研究会によって航空機産業へ参入したのではない。なぜならば、山形県航空機産業地域戦略研究会という参入組織は、商談機能を持っておらず、中小企業が研究会に依存することができなかった。それゆえ山形県の中小企業は、各社の技術、経営戦略に応じて、商談会や航空機メーカーへの提案会を活用して、取引先の開拓を進め、航空機部品の受注に結び付けてきた。その結果、山形県の航空機産業は機体部品、エンジン、装備品はもちろんのこと、座席、内装品、治工具の製造・加工を行うようになっている。2018年には山形県だけで27社が航空機産業へ参入していた。ただしこれらの企業は、特定の企業系列に組み込まれることもなく、様々な航空機メーカーとの取引連関を有していることが示された。しかし山形県の航空機産業は集積を進めているものの、一貫生産がないため、集積内の相乗効果は多くないことも明らかになった。一部の企業で県内企業への外注があるものの、それ以外の多くが社内の内製か、県外外注との取引であり、取引上の集積のメリットは情報交換や情報収集が中心となっていることが示された。<1>研究実績の概要:平成27年度は航空機産業の生産拡大によるサプライチェーンの変化による地域的分業拡大にかかる要因分析のために実態調査、統計分析を進めた。従来は地方の航空機産業は勉強会レベルという認識があったが、実際には大手重工メーカーや装備品メーカーの生産拡大に伴い、地方圏においても複数企業の航空機産業への参入が進み、少しずつながら集積形成を始めていることが明らかになった。<2>研究計画についての進捗実績:平成27年度は、研究実施計画について以下のような成果をまとめた。(1)国内航空機産業の集積構造に関する定量的分析:当該項目については、平成27年度には特に航空機産業集積の顕著な中部圏の集積構造について定量的に分析を進めた。(2)国内航空機産業の集積構造に関する定性的分析:当該項目については、平成27年度には全国の参入企業からインタビュー調査を行い、地域的分業の拡大を明らかにした。発注企業については山形県においてインタビュー調査を行い、参入企業でも同様の質問をした。【定性的分析のための実態調査・資料収集】山梨県工業技術センターの取り組み、山形県企業振興公社の取り組み、新潟市経済局を中心とした取り組み、福島県を中心とした取り組み、一般社団法人中部航空技術センター、十六銀行の取り組み、神戸市を中心とした取り組み。(3)国内航空機関連企業の経営資料、新聞分析:当該項目については、専門紙や経営資料をもとにして、立地展開の動向を調査した。平成27年度は新型機生産のための立地変化や、民間航空機事業拡大のための工場立地が確認され、地域的分業が進んでいることが示された。<3>研究発表等:1産業学会第53回全国研究会(2015年6月13日)「中部圏における航空機産業の取引変化とクラスター形成」、2日本地理学会秋季学術大会(2015年9月18日)「日本における航空機産業の立地と集積の再編」平成27年度はおおむね計画通りの研究進捗を行うことができた。特に多くの実態調査を行うことができたことにより、航空機産業の地域的分業の拡大は顕著であり、発注企業の生産拡大と地方圏の受注企業の積極的経営が集積形成に影響を与えていることを明らかにできたことが大きな理由である。このことは研究テーマであるサプライチェーンの変化による集積形成と大きく関連しており、一定の進捗が進んでいると考えられる。<1>研究実績の概要:平成28年度は、航空機産業のサプライチェーンの変化による地域的分業の空間的拡大について、ヒアリング調査を中心に行った。調査の結果、地方のクラスターでは新規参入企業の中でも受注を重ねている企業が見いだされた。航空機産業の立地は、中部圏が中心であったが、中部圏のサプライヤーがコストダウンや一貫生産に対応しつつあるものの、生産量の増大の中で、東北地方でも受注が進んでいる状況が浮き彫りになった。なお本来、計画では平成28年度にアンケート調査を行う予定であったが、学内業務の多忙のため、アンケート調査の準備段階で年度が終了してしまった。<2>研究計画についての進捗実績:平成28年度は研究実施計画について、以下のような成果をまとめた。(1)NadcapとJISQ9100取得企業へのアンケート調査:平成28年度は上述の通り、アンケート調査の実施までは至らなかった。しかし、その準備段階として平成28年10月12日15日に東京ビックサイトで開催された「2016年国際航空宇宙展」へ参加し、航空機サプライヤーの把握とアンケート先選定に必要な資料の収集に努めた。

平成28年度には、「2016年国際航空宇宙展」の資料をもとにアンケート調査先の選定を終了し、アンケート票の設計まで行った。(2))NadcapとJISQ9100取得企業へのヒアリング調査による事例分析:平成28年度は全国の企業や行政へヒアリング調査を実施し、NadcapとJISQ9100取得について把握するとともに、地域特性との関係を検討した。【調査先】山形市の取り組み、福島市の取り組み、福島県の取り組み、福島県企業の取り組み、山形県の取り組み、秋田県の取り組み、川崎岐阜協同組合の取り組み、わかやま産業振興財団の取り組み、飯田航空宇宙プロジェクトの取り組み、信州大学の取り組み。平成28年度は、学内業務多忙のため、思うように研究を進めることができなかった。「やや遅れている」と判断した根拠は、アンケート調査の実施である。しかしながら、NadcapとJISQ9100取得企業へのヒアリング調査による事例分析は、多忙な中でも一定程度進めることができた。従って、評価としては「やや遅れている」と判断した。2017年度は、これまでの研究成果をまとめ、公表する年となった。同年度に学会発表を産業学会全国研究会と経済地理学会大会の2回行い、論文投稿も『産業学会研究年報』に行った。今年度の研究では、航空機産業のサプライチェーンが中部圏を中心として、関西圏、首都圏のような大都市圏に集中していたものが、変化していることが浮き彫りになった。すなわち民間航空機の生産増加や生産機種の再編の中で、大手重工メーカーの工場立地が中部圏中心から、中部圏、関西圏、首都圏さらには非大都市圏である広島県へと分散立地をするようになってきている。この傾向は、かつての主力機種であるB767型機と最新鋭のB777X型機で顕著であった。また三菱重工業名古屋航空宇宙システム製作所を事例として、そのサプライチェーンを時系列で分析した。その結果、同製作所のサプライヤーは2005年2007年頃には中部圏を中心とするサプライヤーに依存しており、新規参入企業も少なかったものが、その後には中部圏外のサプライヤーが増加し始め、かつ新規参入企業が増加していったことが明らかになった。それゆえ地域的には北海道と沖縄以外の地域にサプライヤーが立地し、空間的には集積と分散が交錯してることが示された。このことは航空機産業の集積地に位置づけられる中部圏としては、将来的に航空機産業集積が維持・発展できるかという分岐点に立っているといえる。従前の議論では、B787型機における生産の集積によって、中部圏の航空機産業集積は厚みを増していた。しかしながら、それ前後の機種の生産が中部圏からシフトしており、中部圏の航空機産業集積の発展は予断は許さないことが提示されている。航空機産業のサプライチェーンは、空間的に集中しつつ、分散も行われており、生産に掛かるコストと設備との兼ね合いで、生産立地が重層的になっていることが明らかになった。2017年度は、これまでの研究の遅延を取り戻すために、最大限の努力を行った。その結果、学会発表2回、論文投稿1回という結果に結実した。また投稿した論文は査読をパスし、掲載が決定している。また学会発表のうち、産業学会全国研究会は依頼による研究発表であり、本研究の学会での一定の評価を意味していると考えられる。
三元系有機太陽電池の活性層界面制御を指向した新規半導体材料の開発

有機薄膜太陽電池は次世代太陽電池として研究開発が行われている。添加型太陽電池は従来のp型材料とn型材料の二種に少量のp型もしくはn型の第三成分材料を添加することで効果的に発電させることができる。添加型の太陽電池の報告例は非常に少なく、未開拓の分野であるが高効率となる可能性を秘めている。本研究では、これまで研究開発を行なってきた結晶性p型半導体ポリマーとPCBMを用いた二元系に第三成分n型材料を添加すると一部の第三成分材料がポリマーとPCBMの界面に偏在することを足がかりに、新規の第三成分n型材料を開発し、添加型太陽電池の高効率化と第三成分n型材料の分子設計指針を得ることを目的とする。本研究では、有機薄膜太陽電池において結晶性p型半導体ポリマーとフラーレン誘導体であるPCBMの二元系ブレンド膜に少量の第三成分として長波長吸収を有する非フレーレンn型材料を添加した少量添加型三元系にすることで効率を向上させることを目指す。H30年度は第三成分となる非フレーレンn型材料の合成検討と既存の数種類の非フレーレンn型材料を第三成分材料として添加する検討を行った。結晶性p型半導体ポリマーとしてはチアゾロチアゾール系半導体ポリマーPTzBTを用いた。非フレーレンn型材料として用いたIEICO-F4や3TT-FICは吸収波長が約950 nm程度まであり、近赤外光まで吸収することができる。これらの材料を第三成分材料として用いて少量添加型三元系太陽電池を作製、評価したところ変換効率は9%程度ではあるが、外部量子効率は非フレーレンn型材料の領域でも50%程度までは発電しており、開放電圧(VOC)-バンドギャップ(Eg)で定義されるエネルギーロス(Eloss)は0.47 eVまで低下することが明らかとなった。また、第三成分材料として二種類のことなる吸収帯を有する非フレーレンn型材料(ITICとIEICO-F4)を添加した少量添加型四元系太陽電池にすることで9.0%の変換効率と0.45 eVと非常に低いElossを達成した。少量添加型では第三成分材料が少量で良いため、複数の種類の材料を添加することや、PTzBTとPCBMの二元系の混合膜の形状をある程度維持していることが明らかとなった。有機薄膜太陽電池の変換効率向上のボトルネックの一つと考えられているElossを低下させることが本研究の少量添加型三元系太陽電池で可能であることが明らかとなった。そのため、より第三成分材料として適した分子を開発することで、さらなる変換効率の向上とElossの低下が期待できる。H31年度は表面エネルギーを制御した非フレーレンn型材料の開発に注力する。開発した材料の構造最適化を進め、物性解明、デバイス評価を行う予定である。また、一方でElossを低下させるといった観点からHOMOが深く、高いVOCが期待できるp型半導体ポリマーと近赤外まで吸収をもつ非フレーレンn型材料を用いた少量添加型三元系太陽電池を作製、評価する予定である。

そのため、より第三成分材料として適した分子を開発することで、さらなる変換効率の向上とElossの低下が期待できる。H31年度は表面エネルギーを制御した非フレーレンn型材料の開発に注力する。開発した材料の構造最適化を進め、物性解明、デバイス評価を行う予定である。また、一方でElossを低下させるといった観点からHOMOが深く、高いVOCが期待できるp型半導体ポリマーと近赤外まで吸収をもつ非フレーレンn型材料を用いた少量添加型三元系太陽電池を作製、評価する予定である。
3-D shape measurement of liquid film and gas bubble of slug flow in microchannels with axial plane optical microscopy

近年、医療分野やバイオテクノロジー分野などにおいて活発な研究開発がなされ、様々な発見と著しい発展を遂げている。また、それらの研究開発に必要不可欠なものとして広く光学顕微鏡が活用されている。顕微鏡の誕生により人々は、人間の目に見えないレベルで起こっている事象を観測することが可能となった。これによる恩恵は特に医療分野において顕著であった。これまでに発見されなかった細菌や病原菌を発見したり、人間の細胞や神経を観察することによって病気の原因を解明したり、新薬を発明するなど、顕微鏡によって人々の生活は発展した。また、医療分野に限らず、農業分野での遺伝子科学の発展により遺伝子組み換えの作物が開発され、工業分野では電子機器の小型化のようなコンピュータやスマートフォンといった私たちの生活をより豊かにする発明がなされている。近年では、生命科学の分野において活発な研究がなされている。それに伴い、さまざまな用途で顕微鏡が必要とされており、2000年代以降様々な用途に応じた顕微鏡が研究開発されている。本研究では、近年の顕微鏡の発展において新しく考案されたAPOMについて注目する。APOMは新しい光学顕微鏡システムであり、光軸に平行な深さ方向の画像を直接撮ることを可能とする顕微鏡システムである。2018年度は、このAPOMシステムを利用した顕微鏡システムを組んで、Axial PlaneとLateral Planeについて、ミラーの角度を変化させながら撮影を行った。また、それらの画像についてミラー角度の変化と取得画像の変化の関係について評価を行った。立案した計画に沿ってAPOMシステムを組んで、Axial PlaneとLateral Planeについて、ミラーの角度を変化させながら撮影し、これによってAxial Plane画像の撮影において、ミラーの角度と取得画像が比例的に変化をすることが確認できた。今後、組み立てたAPOMシステムを用いて、微小ガラス管内のスラグ流を可視化する。次年度使用額が生じた理由:当初購入を予定していた、対物レンズの購入費が少なく済んだため。次年度使用額の使用計画:2019年度は微小ガラス管内のスラグ流可視化実験を計画しており、微小ガラス管購入費として使用する。
X線磁気散乱による希土類-遷移金属合金の磁気相転移に関する研究

希土類-遷移金属磁性体の中でも特に、温度・磁場・圧力といった外的因子により磁気構造が変化していく系について、放射光X線を用いた磁気散乱・磁気吸収の実験手法を用い、電子構造とマクロ磁気特性の相関を研究した。以下に主な実績を示す。(1)高輝度光科学研究センター(SPring8/JASRI)において、合金試料の作製・評価・実験までの流れを円滑に行うことを目的とし、プラズマアーク溶融炉の立ち上げ及び石英管真空封止装置の整備を行った。多元素磁性合金の融解合成後、速やかに真空封入、熱処理を行うことが可能とした。(2)磁性材料の有力な測定手段として注目されている磁気円二色性(MCD)実験について、特に硬X線領域におけるMCDスペクトルと磁性電子のスピンとの相関を調査した。希土類-鉄ガーネット(Rare Earth-Iron Garnet ; R-IG)におけるRのL2吸収端でのMCDスペクトルの温度変化について解析し、スペクトルに含まれるRからの寄与がR-IGのR副格子磁化に相当することを示した。(3)R-IGはRが重希土類の場合、特定温度での磁場印加により磁気モーメントが傾斜配向することがわかっている。この系のR副格子を軽希土類と重希土類の任意の比率で合成した試料を作製することにより磁気構造転移のメカニズムの解明、制御を狙った。回転式イオンビームスパッタ装置によりR-IG薄膜試料の作製を試み、比較的単相に近い組成のR-IG薄膜を得ることに成功した。(4)強磁性合金CeFe_2M_<1-x>(M:遷移金属)の低温での反強磁性-強磁性転移過程における磁気モーメントの変化を調査することを目的とし、M-Co, Ti, Cu, Mnについてアーク溶融法およびマグネトロンスパッタ法にて作製を行った。M=Coの試料について磁気吸収実験を行い、Co元素がCeの磁気モーメントの軌道成分に影響を及ぼしている結果を得た。
乳がん悪性化に関わるユビキチンリガーゼＣＨＩＰを利用した革新的乳がん治療法の開発

先行研究において、ユビキチンリガーゼ「CHIP」が、乳がんの悪性化への抑制作用をもつことが示された。さらに臨床研究においても、腫瘍組織においてCHIPの発現量が低下した乳がん患者は予後不良であることが示唆されている。そのため本研究では、乳がん細胞内においてCHIPの発現量を亢進させ、乳がん細胞の腫瘍形成能、転移能に対する抑制作用を持つ化合物を取得することを目的とした。前年度までに、CHIPのプロモーター領域を用いたスクリーニングシステムを構築し、保有する化合物ライブラリーから候補化合物の取得を終了した。本年度は以下に示したように、得られた候補化合物を用いてin vitro、in vivoにおける乳がん細胞に対する腫瘍形成抑制作用・転移抑制作用についての検討を行った。1.候補化合物を用いたin vitroでの遊走アッセイ、およびマトリゲル浸潤アッセイを行い、乳がん細胞の遊走能・浸潤能に対する抑制作用を評価した。2.候補化合物についてin vitroでの細胞増殖アッセイ、およびコロニーフォーメーションアッセイを行い、乳がん細胞の増殖能・足場非依存的増殖能に対する抑制作用を評価した。3.in vivo試験での取得化合物の効果を評価するため、免疫不全マウスを用いた腫瘍形成・転移実験の最適条件の検討を行った。4.得られた条件を用いて、マウスの皮下へのヒト乳がん細胞移植実験、および尾静脈へ注入したト乳がん細胞の肺への転移実験を行った。がん細胞移植・注入後のマウスに対して取得化合物を投与し、がんの増殖能への影響を評価した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、乳がんの悪性化を抑制できるユビキチンリガーゼCHIPの発現を乳がん組織内で亢進させることのできる化合物の探索と機能解析を目的としている。CHIP遺伝子はエストロゲン受容体(ER)を介して、ER応答配列(ERE)非依存的に発現調節されている可能性がすでに示されている。エストロゲンはEREを介して腫瘍形成を促進することが知られていることから、エストロゲン様の作用を示さず、CHIPの発現を亢進できる新たな化合物の探索を行った。1、化合物のスクリーニングを効率的に行うため、CHIPプロモーター上で発現調節に必要な領域の同定を行った。まず、乳癌細胞株を用いてCHIP遺伝子のプロモーター領域をクローニングし、全長から領域を短くしたさまざまな長さの欠損変異体を作製した。2、作製した変異体を用いてレポーターアッセイを行い、CHIP遺伝子の転写を活性化および抑制させる転写調節領域を同定した。3、得られた領域を用いて化合物のスクリーニングを行うにあたり、細胞濃度や核内レセプターの発現量等の条件等を検討し、至適化を行った。4、化合物ライブラリーを用いて補化合物のスクリーニングを行った。数万化合物の中から、in silico解析によって核内受容体に結合すると予測される約7500種類の化合物を入手した。EREもしくは、CHIPプロモーター領域をもつレポータープラスミドをER陽性乳がん細胞に導入し、入手した化合物を添加した状態でレポーターアッセイを行った。これによって、化合物の中から、EREの転写活性化を示さず、CHIPの発現を亢進する化合物を探索した。本研究は、乳がんの悪性化を抑制するユビキチンリガーゼCHIPの乳がん組織内での発現を制御することを目的として、化合物の探索と機能解析を行う。エストロゲン受容体(ER)によって、CHIP遺伝子の発現が促進される可能性がすでに示されているが、エストロゲンにはER応答配列(ERE)を介して腫瘍形成を促進する作用があることから、EREを活性化せず、CHIP遺伝子の発現を亢進することのできる新規化合物を探索した。初年度中に、スクリーニングを行う上での実験系の立ち上げ、条件の最適化を行ったため、本年度は、化合物ライブラリーのスクリーニングと、得られた候補化合物のin vitro試験での効果検討に向けた条件件検討を行い、各実験系による候補化合物の評価をスタートさせた。1、in silico解析によって核内受容体に結合すると予測される化合物ライブラリーと、構築されたスクリーニング系を用いて、EREの活性化をせず、CHIP遺伝子の転写活性を促進する化合物の探索を行った。2、ヒットした候補化合物に関して、定量的PCRやウェスタンブロッティング法によって、内在性のCHIPの発現を亢進できることを確認した。3、乳がん細胞を用いて、in vitro試験による転移能や腫瘍形成能の評価を行うにあたり、各実験系の最適条件について検討を行った。4、得られた実験条件において、コロニーフォーメーションアッセイや郵送能や浸潤能の評価実験を行うことにより、候補化合物のがんの悪性度への効果についての検討を開始した。

1.候補化合物を用いたin vitroでの遊走アッセイ、およびマトリゲル浸潤アッセイを行い、乳がん細胞の遊走能・浸潤能に対する抑制作用を評価した。2.候補化合物についてin vitroでの細胞増殖アッセイ、およびコロニーフォーメーションアッセイを行い、乳がん細胞の増殖能・足場非依存的増殖能に対する抑制作用を評価した。3.in vivo試験での取得化合物の効果を評価するため、免疫不全マウスを用いた腫瘍形成・転移実験の最適条件の検討を行った。4.得られた条件を用いて、マウスの皮下へのヒト乳がん細胞移植実験、および尾静脈へ注入したト乳がん細胞の肺への転移実験を行った。がん細胞移植・注入後のマウスに対して取得化合物を投与し、がんの増殖能への影響を評価した。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定であるCHIPプロモーターの解析、スクリーニング系の構築を終了し、2年目に予定していた化合物のスクリーニングを行う段階にある。当初の予定である化合物スクリーニングを終了し、次年度予定している候補化合物の効果の検討に向けた、in vitro試験による腫瘍形成能や転移能の実験条件の検討を行い、得られた条件での検討を開始した。予定の通り、現在進行中の化合物のスクリーニングを終了させ、候補化合物が腫瘍形成や転移を抑制するかをin vitroのアッセイで確認する。これによって候補化合物のさらなる絞り込みを行う。予定通り、現在進行中のin vitro試験による腫瘍形成能および転移能に対する候補化合物の効果についての検討を終了させる。さらに、マウスを用いた実験によって実際に個体中で化合物が効果を示すかについての検討を行う。また、候補化合物によってCHIPの転写を活性化する因子の同定を試みる。
DNAトポイソメラーゼI阻害活性を指標とする新規制がん薬の分子設計

我々はDNAトポイソメラーゼI阻害活性を有する制がん薬が少ないことに着目し、そのような活性を有する制がん薬の開発を大目標として本研究を行っている。リード化合物としてはFlexibacter topostinus sp.Nov.より見出されたトポスチンBをとりあげた。トポスチンBは強いトポイソメラーゼI阻害活性を有するが生産性が近く、微量にしか得られず、化学構造も完全には解明されていなかった。我々はこの不完全な構造を頼りに、いくつかの関連化合物を合成したが、その中にはかなり強いI型阻害活性を有するものが見出された。この合成研究の展開中に、小鹿らによりトポスチン類の単離、構造について再検討が行われ、その結果従来提出されていた構造とはかなり異なる構造であることが解明された。我々は再び新規トポスチン類の合成研究に挑戦し、効率的かつ立体選択的な上に、大量合成に向くトポスチン類の新規合成法を開発することに成功した。