hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高次元大規模データのモデル化を助けるデータヴィジュアリゼーションの理論と実際

大規模で高次元なデータからのモデル化を助けるための効果的なデータヴィジュアリゼーション環境の確立を目指して, Textile Plotを中心に研究を進めた.具体的には,ゲノム解析,金融データ解析,海洋調査データの解析といった実際問題へ適用することによってその有効性を確かめるとともに問題点と改良点を明らかにする形で進めた.結果として超高次元でも適用可能なアルゴリズムの開発に成功し,数々の理論的な成果も得ることができた.大規模で高次元なデータのモデル化を助けるための効果的なデータヴィジュアリゼーション環境の確立を目指して,Textile Plotを中心に研究を進める.研究は,環境の実現から始め,それを,ファイナンス分野,バイオインフォマティックス分野,社会調査分野,環境分野など,大規模で高次元なデータを日常的に扱わなければならない分野での実際データからのモデル化の実践を通して,本環境の有効性あるいは問題点を明らかにし,改善を図るだけでなく,それを裏付ける理論の構築を図る.本研究は扱う対象の点ではデータマイニングと類似しているが,データマイニングがあえて避けているデータの全体像をモデル化することを目標としている点が大きく異なる.また,実装に際しても,データの持つ属性の最大限の利用と,データ変容のシステマティックな記述を柱としており,これまでのDandDプロジェクトの成果も十分に活用した統合環境の構築を目的とする.大規模で高次元なデータからのモデル化を助けるための効果的なデータヴィジュアリゼーション環境の確立を目指して, Textile Plotを中心に研究を進めた.具体的には,ゲノム解析,金融データ解析,海洋調査データの解析といった実際問題へ適用することによってその有効性を確かめるとともに問題点と改良点を明らかにする形で進めた.結果として超高次元でも適用可能なアルゴリズムの開発に成功し,数々の理論的な成果も得ることができた.2.効率的なアルゴリズムの開発.順序カテゴリカルデータが含まれるときの,特殊な不等式制約のもとでの最適化アルゴリズムをすでに開発済みであるが,部分的にではあるが,その理論的な裏付けに成功した.3.効率的なスクロールプログラムの開発数千次元ともなると,Textile Plotでも,効率的な横方向のスクロールプログラムが必要となる.JAVAで実装した,Textileオブジェクト生成と並行処理する実験的なプログラムの改良をおこなった.4.各軸の非線形変換機能の絞り込みと実装現段階では,Textile Plotは,位置,尺度の変換だけに特化しているが,Parallel Coordinateオブジェクトの段階で,各軸に適当な非線形変換を施すことが必要になることも多い.このような非線形変換がモデルの発見に対してどの程度有効なのか,どのような非線形変換が役立つのか,実装だけでなく実践を通して研究を進めた.発想の転換により,数十万次元でも十分実用的な計算時間とメモリーの使用量で与えられたデータをTextile Plotで視覚化できるアルゴリズムを発見し, DNAスニップデータの解析に極めて有効であることを検証した.また,このような超高次元になったとき本質的でない変量に関しては,ある種の漸近論が成り立ち,ノットを形成するのではないかという見通しも得た.2.金融データベースシステムへの展開ヘッジファンドの収益率を主な対象として,時間を変量に取るTextile Plotと時間ごとに変量を導入するTextile Plotの併用により,その姿を総合的に理解することが可能になることが判明した.また,この結果に基づく解析サポートシステムの実装作業も開始した.3.海洋生物の豊富さ検証への応用海底生物へのトローリングの影響をドレッジによって取得された各種ごとの個体数と重量に基づいてモデル化するオーストラリアのCSIRO(Commonwealth Science and Industry Research Organisation)との共同プロジェクトにおいて,条件付きQQプロットや,同分布でないときのPPプロットをはじめとするさまざまな可視化手法が有効であることを検証した.大規模で高次元なデータのモデル化を助けるための効果的なデータヴィジュアリゼーション環境の確立を目指して,Textile Plotを中心に研究を進めた.具体的な成果は次の通りである.DNAシークエンスの解析にTextile Plotが極めて有効であることが判明し,数十万次元でも処理し表示できるアルゴリズムの発見に成功した.その有効性の検証とともに,これまで標準的な方法として広く用いられてきたLD Displayとの比較検討を行った.2.金融データベースシステムへの展開ヘッジファンドの収益率を主な対象として,時間を変量に取るTextile Plotと時間ごとに変量を導入するTextile Plotの併用により,その姿を総合的に理解できるシステムをICS FinAnalyzerとして完成させた3.海洋生物の豊富さ検証への応用前年に引き続き,オーストラリアのCSIRO(Commonwealth Science and Industry Research Organisation)との共同プロジェクトとして実施した.これまで開発した様々なデータヴィジュアリゼーション手法を用いることにより,海底生物のドレッジデータについては,種ごとの,個体数についてはThomas分布が,重量に関しては確率微分方程式の定常解として現れるガンマ分布が適切であることが判明し,その確証実験を行った.大規模で高次元なデータのモデル化を助けるための効果的なデータヴィジュアリゼーション環境の確立を目指しTextilePlotを中心に進めてきた本研究の最終年度として,本環境をさまざまな研究分野に実際に適用しその成熟を図るとともに,視覚的なモデルヴァリデーションと整合性の高いvon Misesタイプの適合度検定統計量を本環境に効果的に取り入れるための研究を行った.特に,オーストラリアCSIROとの共同プロジェクトに於いては,大量で多種多様な海洋調査データにTextilePlotを利用することにより,これまで見当のつかなかった水温,土壌,塩分,海流,漁業活動などの海底生物に対する影響の姿がかなりはっきり見えるようになり,明確なモデル化につなげることができた.

その段階で新たに必要になった機能を追加することができたのはひとつの大きな成果である.一方,適合度統計量に関しては,これまで推定の基準と適合度の基準の間に乖離があったため,視覚的なヴァリデーションとは整合性がよくなかったが,経験分布とモデル分布の2乗距離を最小にするいわゆるMDE(Minimum Distance Estimate)を用いることによって基準の統一化を図ることができた.その段階で必要となった理論展開からこれまでにない新しい漸近理論が生まれ,それに基づく適合度検定の機能を本環境に実装できたたことも本研究の大きな成果の一つである.
ゴマ油からの極微弱発光現象の解明と発光計測による抗酸化性評価法の確立

「焙煎ゴマ油」は独自の製法によりリグナンが豊富で、極めて高い酸化安定性を示すことが知られている。抗酸化性(酸化安定性)の評価法として、他の食用油同様にAOM試験やCDM試験が用いられており、焙煎ゴマ油以外の食用油ではほぼ1日以内で測定が終了するにもかかわらず、ゴマ油では710日を要しており、簡便かつ迅速に製品の酸化安定性を評価出来る計測方法の確立が望まれている。16年度は焙煎ゴマ油を超臨界抽出法により精製し、各分画の酸化安定性を重量法(既存法)および発光法にて計測した。抽出初期にリグナンが多く抽出されることは既報で明らかになっている。特に超臨界抽出の2時間以内の分画で品質が維持されていることは、重量法は70°Cの加速試験で30日後に確認できたが、自発極微弱発光は劣化加速試験なしにリグナンの豊富な分画の発光量が多く計測できた。さらに、加熱劣化時の極微弱発光量を経時的に計測できるシステム構築を行い、発光量変化を指標とした熱酸化安定性評価を試みた。1gの油脂を100°Cで劣化させたときの発光量、電気伝導率(CDM試験のセンサ)を計測し変化を詳細に検討した。その結果、焙煎ゴマ油は劣化時に極微弱発光量ならびに電気伝導率が明確に変化する。その変化は油脂の品質と関係があり、発光量の変化(変曲点)は電気伝導率の変化(CDM値)の約1/4時間で生じることが明らかになった。以上より、各油脂に適した劣化温度の検討等の課題が残っているものの、焙煎ゴマ油に関しては極微弱発光計測を用いることで通常の計測方法より迅速な酸化安定性計測が行えることが明らかになった。近年、ゴマリグナン(セサミン、セサモリン、セサモール、セサミノール等)の機能性が注目されている。焙煎ゴマ油は、焙煎工程によりセサモリンがセサモール変化することで、極めて高い酸化安定性を示すことが知られている。この抗酸化性(酸化安定性)を評価する方法として他の食用油同様に過酸化物価(POV)の上昇時間で評価するAOM試験やCDM試験が用いられている。通常の食用油では、ほぼ1日以内で測定が終了するにもかかわらず、ゴマ油の測定では710日を要しており、簡便かつ迅速に製品の抗酸化性を評価する独自の計測方法の確立が望まれている。本年度は、焙煎ゴマ油の極微弱発光計測による品質評価を目的として、ゴマ油からの発光現象を詳細に検討した。まず、原料ゴマ種子の焙煎度合いを変化させて作製したゴマ油の発光現象を計測し、色度や微量成分が発光に及ぼす影響について検討した。また、焙煎ゴマ油の品質変化が極微弱発光に及ぼす影響を明らかにするため、加熱、通風により強制的に劣化させたゴマ油の発光計測および成分分析を行った。さらに、長期貯蔵製品の成分分析、発光計測も行い品質評価の可能性を詳細に検討した。焙煎ゴマ油からの極微弱発米計測および成分分析の結果、以下のことが明らかになった。1)原料種子の焙煎により、ゴマ油に含まれる微量成分のセサモール量が増加し、極微弱発光量も多くなる。2)加熱劣化時(120°C処理)の焙煎ゴマ油は、初期劣化時に極微弱発光量が減少することが確認された。これは抗酸化性の高い焙煎ゴマ油に特有の発光現象であることが明らかになった。3)焙煎ゴマ油の長期貯蔵において、貯蔵に伴い発光量が減少することが確認された。以上より、劣化により減少する自発極微弱発光を利用した焙煎ゴマ油品質評価の可能性が示された。
自然発症モデルマウス系によるB細胞性慢性リンパ性白血病の疾患感受性遺伝子群の解析

[背景と目的]B細胞性慢性リンパ性白血病(B-CLL)はB1細胞由来の遺伝性腫瘍である。B1細胞は自然・自己抗体を産生する細胞なのでB-CLLは自己免疫疾患と関連した疾患と考えられる。一方、細胞の腫瘍化には複数の多段階遺伝子変異が関与しているとされるが、B-CLLについては、まず特定のクローンの自己抗原による選択とその後に続く増殖機構が遺伝子変異の根底を成していることが想定される。我々はB-CLLの自然発症モデルであるNew Zealand White(NZW)マウスを用いた連鎖解析から、マウスの第13染色体セントロメア側にB1細胞異常増殖感受性遺伝子Bpalの存在を明らかにしてきた。今回はその位置的候補遺伝子の1つであるprl即ちprolactinの構造遺伝子の多型及びB細胞に対するprolactinの作用について検討した。[結果](1)連鎖解析にはNZWと健常のB10マウスを用いたので、この2系に関しprl遺伝子の塩基配列を検討した。その結果コード領域には多型は認められなかった。現在、統御領域について解析を進めている。(2)血清prolactin濃度をRIAで測定したところ、NZWはB10に比べ、特に若齢で血清prolactin濃度が有意に低値であった。(3)In vitroで、prolactinはマウス脾細胞およびB1-richな腹腔細胞の免疫グロブリン産生を用量依存的に増強した。また、IL-5と協同してリンパ球の増殖を抑制し、免疫グロブリン産生を増強した。[考察]以上より、マウスにおいてprolactinはB1細胞を含むB細胞の増殖・分化に関わる因子であり、増殖抑制、分化促進作用をもつことが示唆された。NZWでprolactinの血中濃度が低いことを考慮すると、NZWではB1細胞の分化が抑制され、増殖が亢進するという増殖・分化の乖離が起こっており、これがB-CLL発症の一要因である可能性が考えられた。
「長命茂兵衛家旧蔵文書」の調査・分析に基づく年預の活動実態に関する研究

長命茂兵衛家文書は、中世から近世にかけて南都両神事能(春日若宮祭能と興福寺薪能)で活動した年預に関する、ほぼ唯一のまとまった文書群であり、日本芸能史・能楽史の研究を中心に、きわめて重要な資料と位置づけることができる。研究期間を通して、同文書について、書誌データの採取、目録・釈文・解題・画像データの作成、参考文献の収集他の作業を達成し、同文書の分析および年預の活動実態に関する研究も行った。その結果、これまで事実上未公開であった同文書の全面公開への道筋をつけ、同文書を活用した今後の研究発展に貢献しうる成果を得るに至った。平成25年度は、2013年4月6月、2014年1月3月に、月1回のペースで「長命茂兵衛家旧蔵文書調査研究会」を開催し、前年度に引き続き、京都府立山城郷土資料館の預かりとなっている「長命茂兵衛旧蔵文書」の調査・整理にあたった。研究会の開催日程は、以下の通りである。2013年4月26日(金)13:3016:00、同年5月26日(金)13:3016:00、同年6月28日(金)13:3016:00、2014年1月31日(金)14:0016:00、同年2月14日(金)13:3016:00、同年3月28日(金)13:3016:00開催回数は合計6回。開催場所は、いずれも京都府立山城郷土資料館である。参加者は、2013年4月6月が、長田あかね(研究代表者)・岡井毅芳(研究協力者)・小林凱之(同)・渡辺美秀子(同)の4名。2014年1月3月は、長田あかね(研究代表者)・岡井毅芳(研究協力者)・渡辺美秀子(同)の3名であった。「長命茂兵衛家旧蔵文書」の書誌データは前年度にほぼ採取を終えているので、それらのデータを参照しつつ、平成25年度の研究会では、「長命茂兵衛家旧蔵文書」の目録・釈文(翻刻)の作成、併せて解題作成のための各文書の内容読解の作業を中心に進めた。併せて、公開用画像データの作成に向けた、作業用の画像データの整理作業にあたった。これらの作業は、同文書と長命茂兵衛家を中心とした年預の活動実態の解明研究に必要不可欠なものである。また、研究代表者(長田)が「長命茂兵衛家旧蔵文書」および年預の活動実態の研究に必要な文献資料の収集を行い、参考文献目録の作成準備を進めた。具体的には、法政大学能楽研究所の般若窟文庫所蔵の資料のうち、特に本研究と関係が深いとみられる資料を選択し、それらの紙焼き写真の収集等を行った。平成26年度も引き続きこれらの作業を進め、「長命茂兵衛家旧蔵文書」のさらなる分析作業及び長命茂兵衛家を中心とした年預の活動実態の解明を目標とする。平成24年度は、およそ月1回のペースで「長命茂兵衛家旧蔵文書調査研究会」を開催し、京都府立山城郷土資料館の預かりとなっている「長命茂兵衛旧蔵文書」の整理・調査を進めた。科学研究費助成事業に交付申請を行って以後の研究会の開催日時は以下の通りである。2012年4月27日(金)10:0016:00・同年5月23日(水)10:0016:00・同年6月22日(金)10:0016:00・7月25日(水)10:0016:00・同年9月7日(金)10:0016:00・同年10月19日(金)10:0016:00・同年11月16日(金)10:0016:00・同年12月21日(金)10:0016:00・2013年1月25日(金)10:0016:00・同年2月15日(金)3月22日(金)10:0016:00。開催回数の合計は11回。場所はいずれも京都府立山城郷土資料館。参加者は、長田あかね(研究代表者)・岡井毅芳(研究協力者)・小林凱之(同)・渡辺美秀子(同)の4名である。研究会の活動を通して、「長命茂兵衛家旧蔵文書」の書誌データの採取、画像データの整理、目録・釈文(翻刻)の作成、解題作成作業のための各文書の内容読解といった作業を行った。

これらの作業を通して取得した基礎的データは、平成25年度以降に実施予定の「長命茂兵衛家旧蔵文書」の分析作業及び長命茂兵衛家を中心とした年預の活動実態の解明の研究に必要不可欠かつ重要なものとなる。また、上記作業と並行して、学会誌での公開に向けた原稿の下準備となる翻刻(釈文)データの作成整理等を、長田あかね(研究代表者)・岡井毅芳(研究協力者)・小林凱之(同)・渡辺美秀子(同)の4名で進めた。平成26年度は、2014年4月2015年3月にわたって、「長命茂兵衛家文書研究会」を計14回開催し、前年度に引き続き、「長命茂兵衛家文書」を保管する京都府立山城郷土資料館において調査研究・整理作業に当たった研究会においては、文書全点について、1釈文(翻刻)及び目録の最終確認、2公開用画像データの撮影、3撮影済み画像データの加工、4解題作成とそれに伴う調査研究、5保管整理作業、6文書群の1つである「三番叟面」1面の修復を中心に研究活動を行った。参加メンバーは、長田あかね(研究代表者)・岡井毅芳(研究協力者)・渡邊美秀子(同)・金子千沙(同)の4名である。また、4のうち音曲系の文書の解題を高橋葉子氏(研究協力者)、5の「三番叟面」の解題を見市泰男氏(同)が担当し、同文書の研究史の概要について山路興造氏(同)が執筆した。その他、前年度に引き続き、参考文献の収集および同目録の作成を長田が行った。なお、研究成果の公開については、平成27年5月に同文書の目録を冊子媒体で発行する。さらに、平成27年度中に、日本芸能史専門の学会誌『藝能史研究』に釈文を掲載予定であり、別に解題・論考・参考文献目録等を収録した冊子媒体での発行を目指している。以上の作業を含め、研究期間全体を通して、本研究で目標としていた、同文書全点の書誌データの採取、目録・釈文・画像データ・解題の作成、「三番叟面」の調査データの作成、参考文献の収集と同目録の作成を達成し、まだ論文の形にはなっていないが、同文書の分析および年預の活動実態の解明に関する研究も行った。同文書は、近世の南都両神事能(興福寺薪能と春日若宮祭能)において重要な役割を果たした年預に関する、ほぼ唯一のまとまった文書群である。本研究によって、初めて同文書全体の徹底した調査・分析が行われ、全面公開への道筋をつけるに至った意義は、研究史上きわめて大きいと考える。人文学交付申請書に記載した「研究の目的」は、「これまで充分に検証されてこなかった年預の活動実態を解明すること」である。その「研究目的」を目指し、平成24・25年度の研究計画には、以下の7項目を挙げていた。(1)「長命茂兵衛家旧蔵文書」の書誌データの作成、(2)同文書の目録作成、(3)同文書の画像データの作成、(4)同文書の釈文(翻刻)の作成、(5)「三番叟面」1面の調査データの作成、(6)同文書および年預に関する文献資料の収集と参考文献目録の作成、(7)同文書の分析および年預の活動実態の解明研究、(8)同文書の基礎データの公開。このうち、(1)(4)の作業及び、その公開にむけた原稿作成の作業はほぼ完了しているが(ただし、(3)については、公開用画像データの再撮影の作業を平成26年度に予定している)、(6)については、現時点で把握している参考文献のうち約7割程度の収集にとどまっており、(7)については、まだ研究半ばの状態で、解題作成のための読解作業が約6割程度終了している段階である。また、(5)については、調査を依頼している研究協力者との調整の結果、平成26年度の早い時期に実施予定である。(8)については、(1)(7)の作業がまだ終了していないため実施できていない。以上の如く、「研究の目的」の達成度が「やや遅れている」主な理由としては、1内容読解の困難な文書が複数点存在し、解題作成等の作業に予想よりも時間がかかっている、2「長命茂兵衛家旧蔵文書」の現物を確認・使用しての作業が、文書の管理体制の都合上、保管施設においてのみしか実施できないため、予想よりも全体の作業の進行に時間がかかっているの2点が挙げられる。交付申請書に記載した「研究の目的」は、「これまで充分には検証されてこなかった年預の活動実態を、その歴史的変遷を踏まえて解明すること」である。
超高圧凝縮環境における分子変換

ジクロロメタンをC1ユニツトとして用いて種々の置換フェノールと第二アミンとのMannich反応を超高圧凝縮環境(0.6GPa)で行いアミノメチルフェノール及びビス(アミノメチル)フェノールを合成するとともに反応のレギオ選択性を明らかにし、さらにその結果の分子軌道計算による考察を行った。種々の芳香族複素環が直結した12、15、及び18員環のモノアザクラウンエーテルを超高圧芳香族求核置換反応によって合成し、種々の金属イオンに体する液膜輸送・抽出実験からチアゾール、オキサゾール、ピラジン及びピリダジンを側鎖に有するものは銀イオンを選択的に捕捉し輸送する事が分かった。さらに詳細な^<13>C-NMR滴定実験からこれらのモノアザクラウンエーテルはダブルアームドクラウンエーテルとは違った包接様式で銀錯体を形成していることを明らかにした。さらに、トリアジンやジアジンなどの電子欠乏性の複素環をスペ-サとしてビス及びトリスクラウンエーテルを超高圧芳香族求核置換反応によって合成し種々の金属イオンに体する液膜輸送・抽出実験・^<13>C-NMR滴定実験から銀イオンにたいする捕捉部位を推定した。一般にピリドン類とジメチルアセチレンジカルボン酸エステルなどの活性アルキンとのDiels-Alder反応ではイソシアナ-トの脱離したベンゼン誘導体が得られているが超高圧凝集環境下アルキンとしてシクロオクチンを用いることによってイソシアナ-トの脱離しないイソクニキリジン骨格を首尾よく得ることに成功した。
喫煙以外の肺がん発生要因に関する環境疫学的研究

平成311年について、新潟県内の全112市町村別・男女別・年齢階級別・組織型別肺がん罹患者数を、新潟県の許可を得て新潟県がん登録から抽出した。平成7年の国勢調査新潟県人口を基準人口として、2次医療圏別・男女別・組織型別標準化罹患比(SIR)を算出した.その結果、男性は腺がんおよび扁平上皮がん共に、下越地域で特に高いことが判明し、女性は腺がんで同様の結果が得られた.このうち腺がんは、男女ともに特に阿賀野川流域である医療圏で高いことが確認された.扁平上皮がんは、男性では阿賀野川流域以外の下越地域で特に高く、女性では地域集積性は認められなかった.下越地域以外では、上越地域の柏崎圏と中越地域の小出圏で、男性では扁平上皮がん、女性では扁平上皮がんおよび腺がんが有意に高く、注目された。ただ、肺がん組織診断率は、調査期間中約60%であり、さらに詳細ながん登録デー夕を申請の上入手し、地城差の交絡因子を検討する必要があると考えられた.次に、環境中重金属及びダイオキシン類(PCDD/DFs+コプラナーPCB)濃度測定のため、2湖沼(鳥屋野潟十福島潟)から湖底堆積物試料を80cmの深さまで採取し、鉛210法とセシウム137法によって堆積年代を推定した.1920年頃からの解析が可能となった。濃度分析の結果、砒素は鳥屋野潟で高く、1920年代と70年代にピーク(80100ppm)が認められた。鉛は80年代にピーク(8090ppm)があり、経年的に増加していた。ニッケル、クロム及びカドミウム濃度は自然界の分布量と同程度で経年変化は認めなかった.発がん過程でプロモーターとされるダイオキシン類の汚染状況は、特徴的であった.PCDD/DFsの毒性等価濃度範囲は鳥屋野潟で14.4297.4pg-TEQ/g(平均値99.5pg-TEQ/g)、福島潟で6.645.5pg-TEQ/g(平均値28.7pg-TEQ/g)であり、コプラナーPCBの範囲は0.129.9pg-TEQ/g(平均値4.27pg-TEQ/g)であった.環境庁が行った調査と比較すると、両湖沼ともにダイオキシン類汚染は全国的にも高いレベルであった.そのピークは1970年1980年頃であった.年代推定が明確であった鳥屋野潟ではPCDDsの占める割合が大きく、ついでPCDFsで、コプラナーPCBの濃度はわずかであった.同族体・異性体の濃度分布は両方の潟で類似していた。主成分分析により汚染起源として2種の水田除草剤(CNP, PCP)と焼却が抽出された.重回帰分析により、毒性等価量の半分以上が除草剤起源であることが判明した。また、コプラナーPCB濃度の経年変化からPCB製品の影響が大きいことが明らかになった.濃度に占める割合は少ないものの燃焼起源の異性体も確認された。以上より、過去2030年前に最大のダイオキシン類の汚染があったことが確認された。過去の重金属およびダイオキシン類汚染状況と肺がんの地域集積性との関連を検討するには、予算の関係で調査地点が限られたことから、今回の調査研究では困難であった.今後、肺がん罹患の組織型別分布の特徴を規定する要因の解明には、調査地点を増やしそれぞれの地点で、時代を遡って関連の疑われる重金属やダイオキシン類汚染の分析を継続することと生体試料中の重金属及びダイオキシン類濃度分析が必要であると考えられた。

ニッケル、クロム及びカドミウム濃度は自然界の分布量と同程度で経年変化は認めなかった.発がん過程でプロモーターとされるダイオキシン類の汚染状況は、特徴的であった.PCDD/DFsの毒性等価濃度範囲は鳥屋野潟で14.4297.4pg-TEQ/g(平均値99.5pg-TEQ/g)、福島潟で6.645.5pg-TEQ/g(平均値28.7pg-TEQ/g)であり、コプラナーPCBの範囲は0.129.9pg-TEQ/g(平均値4.27pg-TEQ/g)であった.環境庁が行った調査と比較すると、両湖沼ともにダイオキシン類汚染は全国的にも高いレベルであった.そのピークは1970年1980年頃であった.年代推定が明確であった鳥屋野潟ではPCDDsの占める割合が大きく、ついでPCDFsで、コプラナーPCBの濃度はわずかであった.同族体・異性体の濃度分布は両方の潟で類似していた。主成分分析により汚染起源として2種の水田除草剤(CNP, PCP)と焼却が抽出された.重回帰分析により、毒性等価量の半分以上が除草剤起源であることが判明した。また、コプラナーPCB濃度の経年変化からPCB製品の影響が大きいことが明らかになった.濃度に占める割合は少ないものの燃焼起源の異性体も確認された。以上より、過去2030年前に最大のダイオキシン類の汚染があったことが確認された。過去の重金属およびダイオキシン類汚染状況と肺がんの地域集積性との関連を検討するには、予算の関係で調査地点が限られたことから、今回の調査研究では困難であった.今後、肺がん罹患の組織型別分布の特徴を規定する要因の解明には、調査地点を増やしそれぞれの地点で、時代を遡って関連の疑われる重金属やダイオキシン類汚染の分析を継続することと生体試料中の重金属及びダイオキシン類濃度分析が必要であると考えられた。平成12年度はまず、がん罹患データ分析結果との一致性の確認をするため、肺がん死亡データ分析を行った。平成5年以降の肺がん死亡データを得るため、総務省統計局に資料閲覧申請をした。平成5年から平成9年(1993-1997)までの許可が得られ、死亡統計調査票を入手した。肺がんは、国際疾病分類(ICD)に準拠した。平成5、6年はICD-9基本分類162(気管、気管支及び肺)に、平成7-9年はICD-10基本分類C33-34(気管、気管支及び肺)とした。新潟県内の全112市町村別・男女別に年齢階級別肺がん死亡者数を求め、平成7年の国勢調査新潟県人口を基準人口として、全市町村の男女別標準化死亡比を算出した。さらに全市町村を、信濃川流域市町村、阿賀野川流域市町村及び新潟市とそれ以外の市町村とに分け、それ以外の市町村を基本人口として、それぞれの標準化死亡比を算出した。その結果、まず信濃川流域地域と阿賀野川流域地域をまとめた場合の標準化死亡比は、男性で全がん、食道がん及び肺がんが有意に高かった。女性では、全がん、胃がん、肝がん、肺がん、乳房がん及び白血病が有意に高く、食道がんは有意に低かった。次に、河川流域別に標準化死亡比を算出すると、信濃川流域では、女性でのみ、全がん、胃がん及び乳房がんが有意に高く、食道がんが有意に低かった。阿賀野川流域では、男性女性とも全がんと肺がんのみが有意に高かった。以上から、肺がんは、男女ともに阿賀野川流域でのみ標準化死亡比が有意に高いことが示された。また、環境中重金属(砒素、クロム、カドミウム、ニッケル、鉛、亜鉛、銅)及び内分泌かく乱化学物質(ビスフェノールA及びダイオキシン類)濃度測定法確定のため、2湖沼から底質試料を採取した。試料は、1mのコア試料である。平成13年度は、平成10、11年の死亡データを同様に入手して、死亡分析を続ける。さらに、平成4年から平成8年度までの新潟県肺がん登録データを用いて、罹患データによる分析を試みる。試料採取地点を増やし、試料中重金属濃度を測定する。
核内受容体の活性制御理論仮説を基盤とした新規合成リガンドの創製

リガンドによる核内受容体の転写制御においては、アゴニスト/アンタゴニスト活性の強弱に加え、リガンド依存的な標的遺伝子の選択的発現制御も重要である。本研究課題の遂行過程で創製した合成リガンドの有用性を検討する上においても、レポーターアッセイに加えて個々の遺伝子発現について解析する評価系が必要となる。そこで本研究では、マイクロアレイを用いた網羅的発現解析等を利用して、核内受容体PPARγ(ペルオキシソーム増殖剤応答性受容体γ)によって発現が制御される遺伝子の同定研究を行っている。昨年度までに申請者は、PPARγ及びRXRαに対するChlP-chipの系を確立していた。そこで本年度は、3T3-L1細胞の脂肪細胞への分化系におけるPPARγとRXRαの標的遺伝子をChIP-chip法により網羅的に同定し、脂肪細胞分化における機能を解析した。その結果、PPARγの標的遺伝子として同定されたSETタンパク質SETD8が、ヒストンH4K20のモノメチル化を介して、脂肪細胞への分化を制御していることを明らかにした。従来PPARγは、代謝関連遺伝子の転写因子として理解されていたが、本研究によりエビジェネティックな変化をも制御し、脂肪細胞への分化を促進していることが明らかとなった。本研究の成果は、脂肪細胞への分化の基礎生物学のみならず、エピジェネテイックな経路を標的とした創薬を推進する上で新たな指針を与えるものと考える。以上より、本研究における本年度の目標は達成できたと考える。核内受容体はリガンド依存的に標的遺伝子の転写制御を担っており、癌や骨粗鬚症など様々な疾病の発症と進展にも深く関与している。本研究課題では、リガンド結合時の核内受容体の構造変化に基づく「核内受容体の活性制御理論仮説」を基盤としたリガンドの創製研究により、核内受容体一般に通用するリガンド設計法の確立と有用な新規合成リガンドの創製を目的とする。本研究では昨年度までに、独自に設計したリード化合物から野生型アンドロゲン受容体(AR)に対して、既存のアンドロゲンアンタゴニスト、ビカルタミドやヒドロキシフルタミドと同等の高活性を示すフルアンタゴニスト(1)を創製している。そこで本年度は第一に、これまでの構造活性相関を基とした構造展開により(1)のアンタゴニスト活性上昇を目指した。第二に、前立腺癌における薬剤耐性化機構の主要因である変異体ARに対するフルアンタゴニストの創製を計画した。様々な構造展開の結果、(1)の活性を上回るアンタゴニストの創製には至らなかった。しかし、野生型ARに対して高いアンタゴニスト活性を示す(1)が、薬剤耐性前立腺癌で最も高頻度に観察されるT877A変異体ARに対してもフルアンタゴニスト活性を示すことが確認された。これより、(1)は薬剤耐性前立腺癌治療薬の有用な侯補化合物であることが示された。また、本仮説の一般的性を検証する為に、AR以外の核内受容体に対する合成リガンドの創製を計画した。核内受容体のリガンド結合部位は受容体間での相同性が高いことが知られている。このことから、(1)の基本骨格である二つの芳香環を適切なリンカーで連結した構造は、他の核内受容体リガンドの設計においても有用なファルマコフォアであると考えた。そこで、この基本骨格に該当するジフェニルメタン骨格に着目し、側鎖の修飾によりFXR、PPAR、VDR、ARに作用するリガンドを創製した。本年度は、マイクロアレイを用いた網羅的発現解析等を利用して、核内受容体によって発現が制御される遺伝子の同定研究を進めた。ペルオキシソーム増殖剤応答性受容体γ(PPARγ)は、脂肪細胞の分化や成熟を促す遺伝子群の転写を促進する核内受容体である。PPARγアゴニストのチアゾリジン系化合物が糖尿病治療薬として使われていることからも、PPARγは医薬品開発の重要な標的分子となっている。しかし、これまでの発現解析では二次的な遺伝子の発現変化も検出してしまい、その直接の標的遺伝子を同定することは困難であった。そこで本研究では、クロマチン免疫沈降法(ChIP)と全遺伝子領域にプローブが設計されたマイクロアレイ(タイリングアレイ)を用いたChIP-on-chip法によって、3T3-L1脂肪細胞におけるPPARγの直接の標的遺伝子を網羅的に同定することを目的とした。PPARγは同じく核内受容体に属するレチノイドX受容体(RXR)とヘテロ二量体化し、標的遺伝子の転写を制御すると考えられている。そこで、PPARγとRXRαが結合するDNA領域をAffymetrix社のタイリングアレイにより検出した。PPARγとRXRαに共通の結合領域では、PPAR結合配列が最も濃縮されており、プロモーター領域にPPARγ-RXRαの結合を持つ遺伝子の中には、既知のPPARγ標的遺伝子の多くが含まれていた。以上の結果から、PPARγ及びRXRαの標的遺伝子を網羅的に同定する系を確立し、今年度の目標を達成できたと考える。

本研究課題の遂行過程で創製した合成リガンドの有用性を検討する上においても、レポーターアッセイに加えて個々の遺伝子発現について解析する評価系が必要となる。そこで本研究では、マイクロアレイを用いた網羅的発現解析等を利用して、核内受容体PPARγ(ペルオキシソーム増殖剤応答性受容体γ)によって発現が制御される遺伝子の同定研究を行っている。昨年度までに申請者は、PPARγ及びRXRαに対するChlP-chipの系を確立していた。そこで本年度は、3T3-L1細胞の脂肪細胞への分化系におけるPPARγとRXRαの標的遺伝子をChIP-chip法により網羅的に同定し、脂肪細胞分化における機能を解析した。その結果、PPARγの標的遺伝子として同定されたSETタンパク質SETD8が、ヒストンH4K20のモノメチル化を介して、脂肪細胞への分化を制御していることを明らかにした。従来PPARγは、代謝関連遺伝子の転写因子として理解されていたが、本研究によりエビジェネティックな変化をも制御し、脂肪細胞への分化を促進していることが明らかとなった。本研究の成果は、脂肪細胞への分化の基礎生物学のみならず、エピジェネテイックな経路を標的とした創薬を推進する上で新たな指針を与えるものと考える。以上より、本研究における本年度の目標は達成できたと考える。
脂肪組織の老化が歯周疾患の病態に及ぼす影響の解明と予防・治療方法への応用

J774.1細胞とRAW264.7細胞は共にAPJを発現していた。APJをより強く発現していたJ774.1細胞を用い、代謝を受けにくいイソ型の[Pyr1]-apelin-13で前刺激をすると、LPS刺激が誘導するIL-1β, ICAM-1遺伝子発現およびICAM-1のタンパク発現が抑制された。これらの結果より、apelinはLPS刺激が誘導するマクロファージの炎症反応を抑制する可能性が示唆された。肥満状態と免疫機能の関連を分子生物学的に検討するため、アディポネクチン刺激がマクロファージのサイトカイン分泌能に与える影響について検討したところ、球状型アディポネクチン(gAd)はG-CSFやIL-6の分泌を誘導することがわかった。また、gAd刺激によるG-CSFは8時間程度から分泌量が減少したが、これは、SOCS1によるネガティブフィードバック効果であることがわかった(Molecular Immunology,2011,2052-2058)。SOCS1はgAd刺激によるMAPKs(p38、ERK、JNK)のリン酸化やSTAT3の核内移行を抑制したり、アポトーシスの誘導、活性酸素種の産生を抑制したりすることから、アディポネクチンによる多様な生物活性を負に制御している可能性が示唆された。アディポネクチンは長寿ホルモンとして注目されているが、血中濃度によっては過渡に免疫機能を亢進する可能性が有り、その制御にSOCSsを応用することが期待できる。歯周疾患の疫学調査では、CPIなどの歯周ポケットの測定に基づくスクリーニング方法が一般的であるが、当該方法は検査者、被験者とも多くの負担がかかる。大規模調査で歯周疾患を簡便にスクリーニングするための、歯周病態を反映した生物学的スクリーニング方法の確立が求められていることから、新規の唾液潜血試験(ペリオスクリーン)と歯周病態との関連を調べたところ、ペリオスクリーンの感度と特異度はそれぞれ0.72と0.52であり、ペリオスクリーンはプロービング時出血した歯が1本以上あること、および歯周ポケット4mm以上の歯の割合との間にそれぞれ強い相関が認められた。これらのことから、ペリオスクリーンは歯周疾患の簡便なスクリーニング方法として十分応用できることが示唆された。成熟した脂肪組織が分泌する様々な生理活性物質はアディポカインと総称され,肥満自体が軽度炎症状態であるとするmetaflammationを説明する主要な因子とされている。一方,アディポカインの中にはアディポネクチンのように細菌由来のリポ多糖(LPS)が誘導する炎症反応を抑制する効果を持つものも報告されており,アディポカインの免疫機能に関する働きは不明な点が多い。今回我々は,新規アディポカインであるapelinが免疫機能において果たす役割を解明するために,LPSにより誘導されるマクロファージの炎症反応にapelinが与える影響を検討した。マウスマクロファージ様細胞株J774.1細胞,およびRAW264.7細胞を用い,apelin受容体であるAPJの発現をwestern blotにて観察した。次にJ774.1細胞を[Pyr1]-apelin-13 (0.1-10 μM)で16時間前培養した後,大腸菌由来LPS 100 ng/ml刺激によるIL-1βとTNF-αの遺伝子発現をリアルタイムRT-PCRにて測定した。またLPS刺激によるIκB kinase (IKK)の分解に対する[Pyr1]-apelin-13の影響についてwestern blotで観察した。J774.1細胞とRAW264.7細胞はともにAPJを発現していた。APJをより強く発現していたJ774.1細胞を用い,代謝を受けにくいイソ型の[Pyr1]-apelin-13で前刺激すると,LPS刺激が誘導するIL-1β,TNF-αの遺伝子発現が抑制された。また,LPS刺激によるIKKの分解も[Pyr1]-apelin-13の前刺激により抑制された。これらのことから,apelinはLPS刺激が誘導するマクロファージの炎症反応を抑制する可能性が示唆された。Apelinは36アミノ酸から成る生理活性ペプチドで、脂肪細胞から分泌されるアディポカインの一つで、視床下部に働き飲水量を抑制したり、内皮細胞に作用して血管新生を亢進したりするなどの生理活性が報告されている。Apelinは転写後成熟過程で-36、-17、-13、-12といった異なるペプチド長による存在様態をとり、代謝を受けにくいイソ型の[Pyr1]-apelin-13の存在も知られている。Apelin受容体であるAPJを欠損したマウスでは体重が減少することから、Apelinはエネルギー代謝にも関与していると考えられている。病理学的にはアテローム性動脈硬化症との関連も指摘されている。

しかし免疫機能における役割についてはこれまでほとんど報告がないことから、Apelinの免疫機能を検討することを目的に、マウスマクロファージ株(RAW 264およびJ774.1)を用いて、大腸菌由来リポ多糖(LPS)が誘導するマクロファージの炎症応答に対するApelinの効果について分子細胞学的に解析した。J774.1細胞とRAW264.7細胞はともにAPJの遺伝子とタンパクを発現していた。APJをより強く発現していたJ774.1細胞を用い, [Pyr1]-apelin-13で16時間前刺激すると,LPS刺激が誘導するIL-1β,TNF-αの遺伝子発現が抑制された。様々なリガンドを用いて、他のToll様受容体(TLR)刺激についても検討したが、TLR3のリガンドである低分子poly(I:C)以外の刺激に対しては有意な効果が認められなかった。Apelinの細胞内シグナル動態に与える影響を検討したところ、LPS刺激によるIKKの分解は[Pyr1]-apelin-13の前刺激により抑制された。これらのことから,apelinはLPS刺激が誘導するマクロファージの炎症反応を抑制する可能性が示唆された。研究材料として血液サンプルを400名分採取でき、老化指標である8-OHdGを測定し、歯周組織やメタボリックシンドローム関連データと合わせて統計解析するための素地ができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。新規アディポカインapelinによる抗炎症作用を発見し、in vitroでの研究を進めている。研究機器はそろっているため、更なる研究の推進のため臨時の研究補助員を雇用する。平成24年度に雇用した臨時の研究補助員を、研究の推進のため引き続き雇用する。
世界海洋観測システム北東アジア地域計画による海況の実時間モニタリングの研究

ユネスコ政府間海洋学委員会(IOC)が推進する世界海洋観測システム(GOOS)の地域計画として、西太平洋地域委員会(WESTPAC)は平成8年3月の総会決議に基づき北東アジア地域計画を実施することになった。日本、中国、韓国、ロシアが中心になって、日本海、黄海、東シナ海の縁辺海の海洋観測データをリアルタイムで通報して、温度、塩分、海流など海況の毎日のマッピングを可能にし、データベースを構築する仕組みで気象庁、水路部がデータベースを運用する。本研究は毎日の海況の把握を基に海況予報を可能にする観測システムの設計を目的として、2回のシンポジウム(4月16日、12月9、10日)ならびにテーマ毎に検討を重ねた。黒潮の、縁辺海への流入が海況を支配することから、海底ケーブルを利用する地電位差計測による海流流量の計測について、浜田-釜山、沖縄-台湾、沖縄-ルソン島間のケーブルの利用が検討され、航走流速計、係留流速計による較正実験が企画された。人工衛星による海面温度、海上風、表層海流の観測についてデータ解析とその準リアルタイム配布を取り上げた。自動的に浮上沈降を繰り返すポップアップフロートに水温・塩分計を取り付け観測データを増やす方策を検討した。縁辺海の海況予報モデルの開発とその境界条件を与える北太平洋循環モデルの開発が検討された。これらの研究成果に基づき東京大学海洋研究所等から縁辺海観測国際協同研究計画(NEAR-GOOS)の概算要求を行った。これらの成果の一部は月刊「海洋」1997年1月号に特集されている。
次世代画像通信のための動画像と静止画像の特徴抽出符号化と分析合成符号化の研究

本研究は、次世代の知的画像通信へ向て、「特徴抽出符号化」や「分析合成符号化」などの新しい符号化方式の基盤技術を確立することを目的としている。これに向けて、本研究では、以下の項目について検討を加えた。1.構造モデルを用いた顔画像の分析合成符号化の検討人物画像を対象とした知的画像符号化(分析合成符号化)システムは、顔の3次元モデルの構成、送信側での分析認識、受信側での画像合成よりなる。ここでは、このそれぞれの構成要素に対して詳細な検討をおこなった。2.分析合成符号化と波形符号化のハイブリッド化に関なる基礎検討実用的な観点から対象画像に対する汎用性を高めるために、分析合成符号化と従来の波形符号化とのハイブリッド化についての検討をおこない、その符号化システム設計の指針を得た。3.動画像からの3次元構造情報の自動抽出に関なる検討汎用的な分析合成符号化器の実現に向けて、動画像から安定に3次元構造情報を自動抽出する手法を開発した。4.顔画像の表情パラメ-タの適出ならびに表情合成の検討顔画像の分析合成符号化において重要な課題である顔面表情の分析・合成手法として、FACSに基づく手法および基底顔の荷重結合(組合せ)に基づく手法を開発した。5.音声・テキスト情報からの口唇画像の合成に関なる検討分析合成符号化の応用として、音声およびテキスト情報から口唇画像を合成するメディア変換手法を開発した。あわせて並列DSPやトランスピュ-タを用いて顔画像と表情をリアルタイムに合成することを試みた。次世代の画像通信では、単に画像信号をそのまま忠実に伝送するのではなく、必要に応じて認識・理解あるいは編集・加工をともなった知的な画像通信サービスが要請されよう。研究代表者らはこの観点から、次世代の知的画像符合化へ向けて、「特徴抽出符合化」や「分析合成符合化」などの新しい符合化方式の構想を明らかにしてきた。本研究は、この新しい符合化方式の基礎技術を確立するとともに、方式の実現上の諸問題を解決し、あわせて次世代の画像通信サービスの形態を明らかにすることを目的としている。本年度はその初年度として、以下の項目について検討を進めた。(1)次世代画像通信と次世代画像符合化方式に関する調査・検討TV会議、TV電話、画像データベース等の次世代画像通信の将来像を明らかにして、次世代画像符合化方式が具備すべき諸条件の検討をおこなった。(2)画像情報のモデル化と特徴抽出に関する基礎検討人物像を対象として、画像情報の構造的なモデル化をおこない、その特徴パラメータを有効に抽出する手法について検討した。特に、送受信端で共有すべき顔の3次元構造モデルとして、3次元ワイヤフレームモデルに基づく構成法を検討した。また、動画像系列が与えられたときに、これから3次元運動推定と奥行き推定をおこない、その結果を用いて対象の3次元構造を復元する手法に関して詳細な検討をおこなった。(3)次世代画像符合化のための動画像シミュレータの開発分析合成符号化のための画像の入力・処理・蓄積・表示が可能な動画像シミュレータの開発・整備をおこなった。あわせて本研究の成果を関連分野の研究者の共同財産とするために、汎用ワークステーション上に基本ソフトの移植をおこなった。本研究は、次世代の知的画像通信へ向けて、「特徴抽出符号化」や「分析合成符号化」などの新しい符号化方式の基礎技術を確立することを目的としている。本年度は、以下の項目について検討を進めた。1.構造モデルを用いた分析合成画像符号化方式の研究人物像を対象として、画像情報の構造的なモデル化をおこない、その特徴パラメ-タを有効に抽出する手法について検討した。本年度は特に、符号化の立場から顔の形状パラメ-タの構造的な記述法について検討を加え、その符号器設計の指針を得た。また、自然な顔画像の合成を目的として、濃淡情報(テキスチャ情報)の更新法について検討した。2.分析合成符号化と波形符号化のハイブリッド化に関する基礎検討分析

合成符号化はモデルを用いた分析をおこなうため、モデルを適用しにくい画像への汎用性に欠け、また、分析に必要な特徴点抽出技術や認識技術が充分に成熟しきっていない等の問題も残されている。ここでは、波形符号化と分析合成符号化のハイブリッド化の検討をおこなった。波形符号化を併用することにより、分析・合成の技術が不十分であっても、最悪でも波形符号化、モデルが適用できればそれ以上の品質と伝送レ-トを達成することができる。本年度は、そのための基礎検討として、ハイブリッド符号化の一例として、現在CCITTで検討が進めらている64kb/sの標準画像符号化方式(MCーDCT)に分析合成符号化方式を組み合わせることを試みた。本研究は、次世代の知的画像通信へ向けて、「特徴抽出符号化」や「分析合成符号化」などの新しい符号化方式の基礎技術を確立することを目的としている。本年度は、本研究の最終年度として、以下の項目について検討を進め、研究の総括をおこなった。<1.分析合成符号化と波形符号化のハイブリッド化に関する基礎検討>___ー対象画像に対する汎用性を高めるために、分析合成符号化と従来の波形符号化とのハイブリッド化についての検討をおこなった。本年度は特に、実用的な観点からハイブリッド符号化の一例として、標準化作業が進められている標準画像符号化方式(MCーDCT)と分析合成符号化とを組み合わせたハイブリッド方式の低伝送レ-トでの特性について検討をおこない、その符号化システム設計の指針を得た。<2.顔画像の表情パラメ-タの抽出ならびに表情合成の検討>___ー顔画像の分析合成符号化において重要な課題である顔面表情の分析と合成に関する研究を進展させ、新たに基底顔の荷重結合に基づく表情分析・合成手法を開発した。この手法は、顔の3次元モデルを用いて、顔の部分領域ごとに形状情報と濃淡情報とを内挿することにより実現され、複数人の混合顔を合成することも可能である。<3.顔画像と表情のリアルタイム合成の検討>___ー分析合成符号化システムの設計、さらには計算機との知的マンマシ-ンインタフェ-スへの応用を鑑みて、並列DSPやトランスピュ-タを用いて顔画像と表情をリアルタイムに合成する技術を開発した。あわせてメディア変換の一例として、音声およびテキスト情報から口唇画像を合成する手法について検討を加えた。
ナノテクノロジーを用いた難治性疾患の治療法研究:エイズワクチン新製剤の開発

本研究の18年度に、アクリル重合反応の安定化剤に単糖や2糖の生体物質を用いて、pDNAの新しいナノ粒子抱合方法を開発した。この方法で得られたpDNA抱合ナノ粒子をマウスに靜注、皮下あるいは腹腔内投与によって2ケ月間免疫したところ、その免疫活性は前年度作製したdextran-pDNA抱合ナノ粒子の結果より明らかに高いデータが得られた。しかし、その免疫活性は非ナノ抱合pDNA単独大量接種より低かった。その原因を詳細に検討した結果、水溶媒でアクリル重合反応を行なった事例の抱合粒子では、pDNAの電気泳動バンドはかなり薄く、粒子中に抱合されたpDNAの多くが抱合反応時に水解を受けて、その生物学的機能に障害が生じていたとの結論に達した。そこで、pDNAの抱合反応条件を大幅に再検討して、アルコール溶媒中でアクリル重合反応を行なう方法を開発した(特願)。この新しい方法では、抱合時にpDNAの分解を抑え、pDNAの構造を保持した状態で粒子に抱合できる。新しい方法で得られたpDNA抱合ナノ粒子をマウスに靜注、皮下、腹腔内、経口投与を実施して2ケ月間免疫したところ、その免疫活性は非ナノ抱合pDNA単独大量投与条件より高い結果が得られた。現在、被験マウス数を増やして各投与法との群間比較試験を始めている。本研究結果は、経口投与によるpDNAワクチン製剤への道を初めて開くことにつながる。本研究において、重合反応安定化剤として知られているdextranを用いて、pDNAをn-butyl cyanoacrylateの重合によって抱合したpDNA-encapsulated nanoparticlesを新規合成に成功した。本pDNAナノ微粒子をマウスに靜注、皮下あるいは腹腔内投与を実施して2ヶ月間免投したところ、その免疫活性は非ナノ抱合pDNAより低い結果が得られた。その原因を探索した結果、dextran抱合はかなりタイトな抱合となりナノ微粒子投与後のpDNAの放出が相当に遅いと推察された。そこで、pDNAの緩い抱合ナノカプセルの合成法の検索に取り組んだ。試行錯誤の結果、重合安定化剤に単糖や2糖の生体物質を用いて、ナノ粒子の新合成法を開発した。単糖を用いた粒子径は約200nmで、2糖をもちいた場合は約300nmであった。その新しい方法を、ampicillin(ABPC)やpDNAのナノ粒子抱合に適用した。pDNA抱合ナノ微粒子の粒子径は約400nmでマイナスのゼータ電位を有する安定なコロイド溶液で保存できることが判明した(投稿中)。これらの新方法で作成したpDNA-encapsulated nanoparticlesを、マウスを用いて靜注、皮下、腹腔、経口投与して、その免疫活性を非ナノ抱合pDNAと比較実験中である。
病巣指向性酵素誘導体の分子設計と活性酸素病態の制御

虚血性心筋障害や脳血管障害をはじめとする各種疾患において、活性酸素やフリーラジカルが病態増悪因子となることが示唆され、酸化的ストレスの有効な制御法を開発することが重要な課題となっている。細胞内にはSuperoxide dismutase(SOD)などの活性酸素消去酵素や抗酸化物質であるグルタチオン(GSH)などが高濃度に存在するが、細胞外空間におけるこれらの防御因子の濃度は極めて低い。従って、酸化的ストレスの軽減には、病巣局所の細胞外空間に抗酸化防御系を動員することが重要と考えられるが、GSHやSODは血中から数分の半減期で消失するので、個体レベルでは有効な抗酸化機能を発揮しにくい。本研究は、化学修飾法および遺伝子工学的手法によりSODを特定の組織、細胞およびオルガネラにターゲッティングし、疾患時の活性酸素障害を軽減して病態を改善する新治療法の確立を目的として行われた。本研究により、アルブミンと可逆的に結合して極めて長時間血中を循環し、pHが低下した組織病巣部位に濃縮動員されるヒトCu/Zn型SOD誘導体(SM-SOD)、長鎖脂肪酸を共有結合した細胞膜脂質親和性SOD(AC-SOD)、および遺伝子組換えにより血管内皮細胞上のプロテオグリカンに高親和性を示す内皮細胞指向性ハイブリッドSOD(HB-SOD)のFusion Geneを構築し、その大量発現系を開発した。また、腎尿細管指向性AH-SOD、肝細胞のGalactose-Receptor親和性Gal-SOD、および肝類洞細胞のMannose-Receptor親和性Man-SODを開発した。さらに、SM-SODが虚血再循環性不整脈、致死性不整脈、脳浮腫の発現を有効に阻止すること、AC-SODが内毒素角膜潰瘍を著明に軽減することを証明した。また、虚血性脳神経障害、心筋梗塞、高血圧症(SHR及び食塩依存性高血圧)にはHB-SODが、制ガン剤(Cisplatinum)による腎尿細管障害にはAH-SODが有効な組織保護作用を示すことを証明した。虚血性心筋障害や脳血管障害をはじめとする各種の疾患において、活性酸素やフリ-ラジカルにより病態が増悪することが知られている。このため、強い酸化的ストレスを伴う病態の分子論的理解とその有効な治療法の開発が重要な課題となっている。酸化的ストレスを軽減するには病巣局所の細胞外空間やそれが低濃度の細胞内区画に抗酸化防御系を動員し、活性酸素種を有効に消去することが重要である。本研究は、化学修飾および遺伝子工学的手法を用い,SODをはじめとする抗酸化防御酵素を特定の組織、細胞およびオルガネラの局所にタ-ゲッティングすることにより、疾患時に見られる活性酸素障害の分子機構を解明すると同時に、その代謝制御の観点から病態改善を目指す新しい治療法確立のための理論基盤を確立することを目的として計画された。その結果、ヒトCu/Zn型SODを用い,(1)アルブミンと可逆的に結合して極めて長時間血中を循環し,pHが低下した組織病巣部位に濃縮動員されるSOD誘導体(SM-SOD)、(2)長鎖脂肪酸を共有結合した細胞膜脂質親和性SOD(AC-SOD),および(3)遺伝子組換えにより血管内皮細胞上のプロテオグリカンに高親和性を示す内皮細胞指向性ハイブリッドSOD(HB-SOD)のFusion Geneを構築し、その大量発現系を開発することが出来た。さらにSM-SODが個体レベルでの虚血再循環性不整脈、致死性不整脈、脳乳腫の発現を極めて有効に阻止すること、またAC-SODが内毒素性角膜潰瘍を著明に軽減することを示してきた。