hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者が「とっさの一歩」で転倒を予防するための体操試案

本研究では、転倒回避動作との類縁性に考慮した「とっさの一歩」を引き出すための体操を考案し、その効果を明らかにすることで、高齢者を対象とした転倒予防体操の指導実践上の課題と可能性を示すことを目的とした。そのため、バランスボードを用いた転倒予防体操「GUT(Guragura Tonton)体操」と新たな測定項目「Functional Reach and Forward Stepping Follow-up(FR-FS)」を考案した。女性高齢者18名を対象に5ヶ月間GUT体操を指導し、その前後に従来のバランス能力測定とFR-FS測定を行った。その結果、足元をぐらぐらさせてから足を踏み出す動作を実践したGUT体操の一定効果が認められた。さらに、前方への新たな支持基底面を確保する動作を含むFR-FS測定は、動的バランス能力を測定する一つの方法として、その可能性が示唆された。そのため、(1)転倒回避動作との類縁性に考慮した転倒予防体操を考案する。(2)考案した転倒予防体操の指導前後において、代表的な各種バランス能力測定(開眼片足立ち、FR、タンデム歩行、Timed up & goテスト)の実施に加え、支持基底面から身体重心を外す動作を含む新たな測定方法を試案・実施し、各測定値の変化を見ることとした。地域在住の女性高齢者18名(72.6±4.0歳)を対象に約5ヶ月間(全15回)GUT体操を指導し、その前後に各種バランス能力測定とFR-FS測定を行った。その結果、開眼片足立ちとFR、タンデム歩行において実施後に測定値が向上し、有意な差が認めらた。このことより、足元をぐらぐらさせてから足を踏み出す動作を繰り返し実施したGUT体操の一定効果が示されたと考えられる。新たに試案したFR-FSでは、有意な差は認められなかった。しかしながら、FRの動作に踏み出し動作を加えたFR-FSの測定値の方が、FRよりも高い値を示した。そのため、前方への新たな支持基底面を確保する動作を含むFR-FSは、動的バランス能力を測定する方法の一つとして、可能性が示唆されたと言える。以上より、高齢者を対象とした転倒予防運動の取り組みにおいては、転倒動作からその予防方法を探る重要性が確認できたものと考える。研究初年度となる当該年度の研究成果について、研究計画書と照らし合わせて示す。初年度の目的は、(1)転倒回避動作の運動構造との類縁性を有する転倒予防体操の考案、(2)考案した転倒予防体操の効果測定方法の工夫・開発、であった。(1)転倒回避動作の運動構造との類縁性を有する転倒予防体操の考案は、計画通り考案・作成に至った。その内容は、転倒回避動作の運動構造との類縁性に考慮し、高齢者用に工夫したバランスボードを用いた体操を考案した。具体的な動きは、意図的にバランスボードで足元を傾け、身体重心を揺さぶり、その状況から転倒を回避するための「とっさの一歩」を導き出すものである。考案した体操の重点である「不安定な状況下」での転倒予防体操は、高齢者への安全を配慮するあまり、実施されて来なかった取り組みであることが先行研究の調査から明らかにされている。そのため、安全に配慮した上で意図的に足元を揺らして実施する転倒予防体操の考案は非常に意義深いものと考える。さらに、本研究では、高齢者の意見を取り入れながら、体操の考案を進めた。実施者の意見を反映できたことは、安全かつ主体的な実施に繋げるために重要な点であるため、特筆すべき内容である。(2)考案した転倒予防体操の効果測定方法の工夫・開発では、体操において「とっさの一歩」の導きに重点を置いたため、その動作を評価できるシステムとして工夫した。その際、高齢者の転倒方向で最も多い「前方向」への「とっさの一歩」に焦点を絞った。具体的には、足元の支持基底面を自ら前傾させ、身体重心を安全な範囲で容易に前方へ外すことができるシムテムの開発である。つまり、自らの意志で身体重心を外す状況を作り、その後、転倒を回避するために新たな一歩を誘発するボード(転倒回避動作誘発ボード)である。

このシステムは、数値ではなく、動きそのもので評価できるところが非常に重要な点である。研究初年度となる当該年度の研究成果について、研究計画書と照らし合わせて示す。初年度の目的は、(1)転倒回避動作の運動構造との類縁性を有する転倒予防体操の考案、(2)考案した転倒予防体操の効果測定方法の工夫・開発、の2点であった。(1)においては、当初の計画通りに進んだ。転倒回避動作の運動構造との類縁性を有する転倒予防体操を、バランスボードを積極的に揺らして使用することから、「ぐらぐら(GURAGURA)トントン(TONTON)体操」で、名称を「GUT体操」とした。その体操を、実際に高齢者を対象に指導実践できる状態まで完成させた。そのため、(1)において、おおむね順調に進展していると言える。(2)においては、測定方法を既存の体力測定とは性質を異にする内容にするために吟味を重ね工夫し、当初の計画通りに進んだ。具体的には、筋力やバランス能力を数値で表すのではなく、転倒回避動作そのものを動きとして観察できる方法を模索した。安全性や測定方法の手順においては、ほぼ実施できるまでになった。そのため、(2)においても、おおむね順調に進展していると言える。今後、評価する観点の妥当性の検証が必要である。本研究における今後の推進方策を下記の1から3に示す。1.初年度に考案した転倒予防体操(GUT体操)を実際に高齢者に指導する。対象となる高齢者は既に決定していることから、介入期間や実施方法の詳細を決定することが緊急の課題である。現時点では、6月11月の5ヶ月間、転倒予防体操教室を実施し、GUT体操を指導実践する予定である。2.GUT体操指導前後に、代表的な各種バランス能力測定(開眼片足立ち、ファンクショナルリーチ、タンデム歩行、Timed up & goテスト)と本研究で開発した「転倒回避動作誘発ボード」で動きの観察し、その変容を見る。3.転倒回避動作との運動構造の類縁性に考慮した本研究の取り組みについて、1の実施と2の結果を踏まえて、その効果を明らかにする。さらに、高齢者を対象とした転倒予防体操の指導実践上の課題と可能性を展望として示す。当該年度の研究費(初年度)では、研究のスタートということで、物品の支出が主であった。さらに、研究の中間報告のため、関連学会に2回参加(日本体育学会、日本体操学会)したため、旅費としても使用した。しかしながら、当初予定していた謝礼の支出がなかったため、26.031円が残額となった。次年度の研究費(2年目)では、転倒予防体操教室の実施に関わる費用を支出する予定である。具体的には、施設使用費や用具費、雑費である。さらに、その前後に行う測定では、補助を得るため、測定協力者(3名)への謝礼が必要になる。また、研究成果を関連学会で発表予定であるため、旅費として使用する。関係学会での発表を2回(日本体育学会、日本コーチング学会)予定している。最終年度として、研究報告書の作成および考案したGUT体操のポスター・DVDを作成するためにも研究費を使用する。
隊列走行車両群と一般車両との安全な協調行動シミュレーションに関する研究

隊列走行の研究においては,今後,実際の交通において安全な隊列走行を実現するためには様々なユースケース(交通状況)における隊列走行の制御についての研究が求められている.本研究では,隊列走行車両と一般車両が混在する場合と隊列が他車両を追い越す場合における車両の速度制御モデルについて研究し,数値シミュレーションとLEGOマインドストームによる実験によって妥当性を比較する.隊列走行の研究においては,今後,実際の交通において安全な隊列走行を実現するためには様々なユースケース(交通状況)における隊列走行の制御についての研究が求められている.本研究では,隊列走行車両と一般車両が混在する場合と隊列が他車両を追い越す場合における車両の速度制御モデルについて研究し,数値シミュレーションとLEGOマインドストームによる実験によって妥当性を比較する.
便中膜性補体制御因子DAF測定による潰瘍性大腸炎の新しい活動性マーカーの開発

潰瘍性大腸炎(UC)の治療方針の決定や、治療法の効果判定には腸炎の病勢判定は不可欠である。我々は、UCにおける免疫応答について検討し(Lab Invest(1995)72,587-591.)(Clin Exp Immunol(1996)104,286-292.)、膜性補体制御因子のDecay accelerating factor;DAFの発現が、病変大腸粘膜上皮で、炎症を反映して増強することを明らかにした。同様にDAFの発現亢進がみられる大腸癌の患者便中にDAFが検出されるため(Gastroenterology(1995)109,826-831.)、UC患者の便中にも、大腸炎の程度に応じて放出されたDAFが検出される可能性が考えられた。そこで、本研究で、UC患者、他の炎症性疾患患者、下痢患者、健常対照者などの便中DAF濃度の測定したところ、活動期UC患者の便中DAF値は、非活動期患者や健常対照群などに比べ有意に高値を示し、治療により病勢が沈静化すると低下した。また、便中DAF値は、内視鏡的、組織学的活動度と相関した。以上から、UC患者便中のDAF濃度測定が、非侵襲的かつ簡便な大腸炎の活動性の新しいマーカーとなりうることを明らかにした(Clin Exp Immunol(1998)112:237-241)。さらに、UC患者における、DAFの便中への放出機序とその調節機構を明らかにするため、培養大腸上皮細胞HT-29を用い、種々のサイトカインのDAF発現と放出におよぼす影響について検討した。検討したサイトカインのうちIL-4とIL-1βが、HT-29細胞におけるDAFの発現と、細胞からのDAFの放出を増強し、UC患者における便中DAF値の変動にこれらのサイトカインが密接に関わっていることを明らかにした(Clin Exp Immunol(1998)113:379-385)。潰瘍性大腸炎は、原因不明の大腸の炎症性疾患であるが、潰瘍性大腸炎の治療方針の決定や、治療法の効果判定には腸炎の病勢判定は不可欠である。我々は潰瘍性大腸炎の病変局所にみられる免疫応答について補体の面から検討してきた(Clin Exp Immunol(1996)104,286-292.)(Lab Invest(1995)72,587-591.)。その中で、膜性補体制御因子の一つであるDecayAcceleratingfactor;DAFが、病変大腸粘膜上皮で、炎症の程度を反映して発現が増強することを明らかにした。同様にDAFの発現亢進が観察される大腸癌の患者便中には、DAFが検出されるため(Gastroenterology (1995)109,826-831.)、潰瘍性大腸炎患者の便中には、大腸炎の程度に応じて放出されたDAFが検出される可能性が考えられる。そこで、潰瘍性大腸炎患者、他の炎症性疾患患者、下痢患者、健常対照者などの便中DAF濃度の測定したところ、活動期潰瘍性大腸炎患者の便中DAF値は、非活動期患者や健常対照者などに比べ有意に高値を示し、治療により病勢が沈静化すると低下した。

以上から、潰瘍性大腸炎患者便中のDAF濃度測定が、非侵襲的かつ簡便な潰瘍性大腸炎の活動性の新しいマーカーとなりうるものと考えられた(Clin Exp Immunol(1998)in press)。現在、培養大腸上皮細胞を用い、種々のサイトカインのDAF発現と放出におよぼす影響について検討中である。潰瘍性大腸炎(UC)の治療方針の決定や、治療法の効果判定には腸炎の病勢判定は不可欠である。我々は、UCにおける免疫応答について検討し(Lab Invest(1995)72,587-591.)(Clin Exp Immunol(1996)104,286-292.)、膜性補体制御因子のDecayaccelerating factor;DAFの発現が、病変大腸粘膜上皮で、炎症を反映して増強することを明らかにした。同様にDAFの発現亢進がみられる大腸癌の患者便中にDAFが検出されるため(Gastroenterology(1995)109,826-831.)、UC患者の便中にも、大腸炎の程度に応じて放出されたDAFが検出される可能性が考えられた。そこで、本研究で、UC患者、他の炎症性疾患患者、下痢患者、健常対照者などの便中DAF濃度の測定したところ、活動期UC患者の便中DAF値は、非活動期患者や健常対照群などに比べ有意に高値を示し、治療により病勢が沈静化すると低下した。また、便中DAF値は、内視鏡的、組織学的活動度と相関した。以上から、UC患者便中のDAF濃度測定が、非侵襲的かつ簡便な大腸炎の活動性の新しいマーカーとなりうることを明らかにした(Clin Exp Immunol(1998)112:237-241)。さらに、UC患者における、DAFの便中ヘの放出機序とその調節機構を明らかにするため、培養大腸上皮細胞HT-29を用い、種々のサイトカインのDAF発現と放出におよぼす影響について検討した。検討したサイトカインのうちIL-4とIL-1βが、HT-29細胞におけるDAFの発現と、細胞からのDAFの放出を増強し、UC患者における便中DAF値の変動にこれらのサイトカインが密接に関わっていることを明らかにした(Clin Exp Immunol(1998)113:379-385)。
最小単位オミクス総合解析による乳がん組織多様性の解明

がん組織は非常に不均一であるため、細胞群を1細胞に分離して解析することが重要である。本研究では乳がん臨床検体からがん幹細胞を高密度に濃縮できる申請者独自の手法と、転写産物を正確に網羅的に解析する最新の技術を用いて、がん幹細胞から分化がん細胞へ至るヒエラルキーの解明を目指した。その結果、分化がん細胞集団に比較し、がん幹細胞集団は、遺伝子発現パターンのばたつきが大きく、がん幹細胞から前駆細胞へ至って遺伝子発現が大きくかわるヒエラルキーの存在が示唆された。その中から、鍵分子候補を同定し、qPCRで発現確認し、がん幹細胞の維持とヒエラルキーの形成に重要な役割を果たすことが示唆された。乳がんの臨床検体を用いて、がん組織の不均一性の本態を解明する事を目的とし、がん組織を1細胞レベルにまで分解して、解析する。臨床検体のスフィア培養系と、patient-derived xenograft(PDX)を組み合わせ、新規バイオインフォマティクスを用いた統合解析を行う。がん組織切片上で、がん幹細胞を頂点とした細胞系譜を明らかにし、分子レベルで可視化する。その過程で、がん幹細胞維持の鍵となる分子を同定し、がん幹細胞マーカーや、がん根治につながる分子標的を見出す。トリプルネガティブタイプ乳がん臨床検体のうち、スフィア培養とPDXの両方がそろっている検体を使った。新たながん幹細胞マーカーを探索したところ、Neuropilin1 (NP1)を見出した。そこで、1細胞解析のためにがん幹細胞を濃縮する前段階として、これまで候補にあがっていたIGF1Rと、新たに見出したNP1のどちらが適切であるかを検討した。その結果、NP1のほうが、どの検体においてもがん幹細胞をよりよく濃縮できることがわかった。がん臨床検体由来のがん組織もしくはがん細胞を免疫不全マウスに移植するpatient-derived xenograft(PDX)モデルは、ヒトがん組織を模倣する優れたがんのマウスモデルである。特に乳がんを用いたPDXモデルは技術的に困難で、本邦では研究代表者のグループのほか、ほとんど行われていない。この乳がんPDXより得られた乳がんの初代培養細胞を用いて、がん幹細胞を強く発現するNeuropirin (NP)の発現を指標にしたソーティングにて取り出し、1細胞解析する条件検討を詳細に行った。がん組織をシングルセルにして培養し、同様にNPの発現を指標にしたソーティングの条件検討も詳細に行った。また、フルーダイムのC1システムを用いて1細胞をプレートに播種する条件検討も細胞株を用いて詳細に行った。いずれの条件検討もうまくいき、1細胞解析の準備が整った。同時進行で乳がん臨床検体を入手し、初代培養とPDXの構築を行った。研究計画の倫理申請を行い、1細胞解析を行うためのすべての条件が整った。前年度までに、NP1のほうが、以前に見いだしていたIGF1Rに比較して、どの検体においてもがん幹細胞をよりよく濃縮できることを見いだしている。#69番のトリプルネガティブ乳がん細胞のストックより、がん細胞をスフェロイド培養し、1細胞に分離する条件検討を行った。条件検討がうまくいったので、がん細胞を新たにストックより得て、シングルセル解析用にスフェロイド培養した。NP1を高発現する細胞群と、NP1陰性の細胞群をソーティングにより分離、国立がん研究センターに設置してあるフリューダイムC1 Single-Cell Auto Prepシステムを用いて96wellプレートにがん細胞をシングルセルに分離する条件も整った。サンプルは、東京大学新領域創成研究科へ送り、RNAシークエンスを行い、データ解析は名古屋大学と共同で行う予定である。研究実績の概要トリプルネガティブタイプ乳がん臨床検体のうち、スフィア培養とPDXの両方がそろっている検体を使った。#69番のトリプルネガティブ乳がん細胞のストックより、がん細胞をスフェロイド培養し、Neuropilin1 (NP1)抗体で分離し、NP1を高発現する細胞群と、NP1陰性の細胞群をソーティングにより分離、国立がん研究センターに設置してあるフリューダイムC1 Single-Cell Auto Prepシステムを用いて96wellプレートにがん細胞をシングルセルに分離し、RNAを抽出した。サンプルは、東京大学新領域創成研究科へ送り、RNAシークエンスを行い、データ解析は名古屋大学と共同で行った。RNAシークエンス解析の結果、NP1高発現群は、NP1低発現群に比較して、細胞内遺伝子発現レベルのばらつきがより大きいことがわかった。このことを親玉がん幹細胞を頂点とするヒエラルキーにして考えてみれば、ヒエラルキーの頂点に近いほうがより均一な細胞集団が少なく、細胞相互のばらつきが大きい傾向になることが推測される。

そのため、NP1高発現群は、比較的細胞間の均一性の高いNP1低発現群に比較して、ヒエラルキーの頂点に近い、言い換えれば親玉がん幹細胞に近い細胞群であるといえる。このことは予想されたことではあるが、再発見である。さらに、もう一つの検体も同様に解析を行い、RNAシークエンス解析まで行った。こちらにおいても同様の結果を得た。NP1高発現群には、期待通り幹細胞性に関わる遺伝子群が濃縮されていた他、神経の反発シグナルに関わる分子などが濃縮されており、興味深い分子が多々得られた。がん組織は非常に不均一であるため、細胞群を1細胞に分離して解析することが重要である。本研究では乳がん臨床検体からがん幹細胞を高密度に濃縮できる申請者独自の手法と、転写産物を正確に網羅的に解析する最新の技術を用いて、がん幹細胞から分化がん細胞へ至るヒエラルキーの解明を目指した。その結果、分化がん細胞集団に比較し、がん幹細胞集団は、遺伝子発現パターンのばたつきが大きく、がん幹細胞から前駆細胞へ至って遺伝子発現が大きくかわるヒエラルキーの存在が示唆された。その中から、鍵分子候補を同定し、qPCRで発現確認し、がん幹細胞の維持とヒエラルキーの形成に重要な役割を果たすことが示唆された。IGF1Rよりよいがん幹細胞を濃縮できる新規マーカーの候補がみつかり、これを1細胞解析に移すことで、当初予定より良い結果が期待できる。シングルセル解析を進め、乳がん幹細胞が対称分裂をするメカニズムを明らかにするとともに、未だunmet needsであるがん幹細胞の標的治療を実現するべく、新規分子標的を同定し、機能解析を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。分子病態学29年度が最終年度であるため、記入しない。
日本沿岸の砂礫堤高度と後氷期海進の海水準上昇量

潟を閉じる砂州や湾口に発達する砂嘴、および海岸低地の海側端に海岸線と平行に伸びる砂礫堤を総称して、「海岸砂礫堤」と呼ぶ。一般に、海岸砂礫堤の頂部は海進期の海水準に対応するものと考えられている。本研究では、日本沿岸の海岸砂礫堤について、その頂部と現在の海水準に対応する後浜上限との比高(h)を求め、海岸砂礫堤の形成と海水準変化との関係を検討した。現在の暴浪時の波の遡上限界点となる後浜上限の位置と高度(BH)を、海浜を構成する堆積物の粒径(D)、浅海域に発達する海底砂州の段数(N)によって整理した。その結果、外洋に面する海浜のBHはDとNによって決定すること、内海のBHはDとNに無関係でほぼ一定の値をとること、ポケット・ビーチのBHは湾の性状に強い影響を受けるためにDとは無関係になること、などを明らかにした。また、石川海岸において、BHとNとの関係を調べ、BHはNが増加するにつれて減少し、2mの一定値に近づくことを明らかにし、このことを海底砂州の波に対するフィルター効果と汀線直前の水深との関連で説明した。次に、上述のBHに関する検討結果にもとづき、日本沿岸の幾つかの海岸砂礫堤においてhを求め、海岸砂礫堤には、(1)漂砂の下流側ほどhが小さくなるタイプ、(2)hが沿岸方向に変化しないタイプ、(3)沿岸方向のどの地点でもhがほぼ0(ゼロ)であるタイプ、(4)hが沿岸方向に無秩序に変化するタイプ、の3種類があることを見出した。また、(1)は海水準の低下期に砂礫堤が成長したもの、(2)は少なくともその上部は海水準の変化が無視できる程度の短期間内に形成されたもの、(3)は、(2)の中でも、海水準が現在のレベルに落ち着いた後に形成されたもの、(4)は上部に砂丘が載ることによって形作られたものであることを説明した。潟を閉じる砂州や湾口に発達する砂嘴は、波と沿岸流によって形成された堆積地形である。また、日本各地の海岸低地はその海側端に海岸線に平行に伸びる細長い砂礫堤を持つことが多いが、その砂礫堤は砂州や砂嘴が離水したものとされている。ここでは、このような砂礫堤および砂州や砂嘴を総称して「海岸砂礫州」と呼ぶことにする。一般に、海岸砂礫州の最上部の高度は海進期の高海水準に対応するものと考えられている。本研究では、現在の海水準に対応する後浜上限と砂礫州の最上部の比高(砂礫州相対高度)を求めることにより、砂礫州上部が形成された時期の海水準を推定することを目的としている。日本各地の砂礫州相対高度の沿岸方向分布を測定した結果、北海道の野付崎砂嘴・風連湖砂州・湧洞沼砂州、駿河湾沿岸の田子の浦砂礫堤・明神池を閉じる砂州、熊野灘沿岸砂礫堤(三重県)、天橋立砂州(京都府)においては、個々の砂礫州の相対高度が沿岸方向に大きな違いがないこと(先端部分を除く)、および砂礫州ごとに相対高度が異なることがわかった。すなわち、これらの海岸砂礫州に関しては、少なくとも砂礫州上部は海水準の変化が無視できる程度の期間内に形成されたが、それぞれの砂礫州の上部が形成された時期は同じではないということになる。

ところで、これらの海岸砂礫州のうち、相対高度が最大であったのは田子の浦砂礫堤であり44.5m、最少であったのは天橋立砂州であり0.20.6mであった。すなわち、田子の浦砂礫堤は高海水準時、天橋立砂州は海水準が現在のものに近づいた時期に形成されたことになる。また、田子の浦砂礫堤の上部は後氷期海進の最盛期に対応するものと考えられているが、相対高度44.5mを地殻変動量で補正すれば、後氷期海進の最盛期における海水準上昇量を得ることが可能となる。潟を閉じる砂州や湾口に発達する砂嘴,及び海岸低地の海側端に伸びる砂礫堤を総称して,ここでは「海岸砂礫堤」と呼ぶ。一般に,海岸砂礫堤の最上部の高度は海進期の高海水準に対応しているものと考えられている。本研究では,現在の海水準に対応する後浜上限と砂礫堤最上部の比高(砂礫堤相対高度:h)を求めることにより,砂礫堤上部が形成された時期の海水準を推定することを目的としている。本年度は西伊豆の明神池を閉じる礫州,駿河湾奥の千本松原砂州,鹿児島県甑島の長目の浜の調査を行った。昨年度の成果とあわせると,わが国の海岸砂礫堤は,hの沿岸方向の分布の違いから四つのタイプに分けられることがわかった。すなわち、(1)漂砂の下流方向ほどhが小さくなるタイプ(たとえば,西伊豆の明神池を閉じる砂礫州),(2)hが沿岸方向に変化しないタイプ(駿河湾奥の千本松原砂州,京都府天橋立砂州など),(3)沿岸方向のどの地点でもhがほぼ0(ゼロ)であるタイプ(鹿児島県甑島の長目の浜),そして,(4)hが沿岸方向に無秩序に変化するタイプである(たとえば,湧洞沼砂州)。最初の(1)のタイプは海水準の低下とともに成長してきた砂礫堤,(2)は海水準が安定していた時期に形成された砂礫堤,(3)は海水準が現在のレベルに落ち着いてから形成された砂礫堤と推測される。これら(1)(3)のタイプはすべて礫質の堆積物で構成される。すなわち,一般に考えられているように,砂礫堤の最上部高度は必ずしも海進期の高海水準に対応しているものではないことがわかった。一方,(4)のタイプは砂質の砂礫堤であり,このタイプは砂礫堤が形成された後(あるいは形成と同時に)砂礫堤の上部が砂丘で覆われたものと考えられる。本研究では、日本沿岸の海岸砂礫堤について、その頂部と現在の海水準に対応する後浜上限との比高(砂礫堤相対高度:h)を求めることにより、砂礫堤の形成を海水準の変化との関連で考察することを目的としている。上部に砂丘を載せる海岸砂礫堤については、正確なhを求めることが難しいので、本年度は風成堆積物がほとんど載らない礫質の海岸砂礫堤に関する調査・検討を行った。具体的には、駿河湾に面する西伊豆の3つの海岸砂礫堤、すなわち南側から戸田の礫嘴・明神池を閉じる礫堤・大瀬崎の砂嘴を対象とした。三つの海岸砂礫堤ともに巨礫で構成されるという共通点があり、また、それぞれが隣接しているために、それらを形成した波浪状況は同一とみなすことができる。しかし、各砂礫堤の形態には大きな違いが認められた。まず、戸田の砂嘴は上部に砂丘を持たないにもかかわらず、かなりの凹凸を持つ。凹凸の比高は大きいもので78mであるが、近世の「盛土」の記録もあり、この凹凸の形成の解釈は難しい。人為的、津波、差別浸食などの観点からの検討が必要である。そのためには、凸地を作る構成物質を調べる必要があり、現段階ではhの沿岸方向の複雑な変化を説明することはできない。また、明神池の砂礫堤は上部に凹凸を持たず、漂砂の下流側ほどhが小さくなるので、この砂礫堤は海水準の低下期に形成されたと推察される。大瀬崎は、中央部に基盤岩から成る小高い丘が、また、先端部には淡水の池があり、その形成メカニズムは極めて複雑である。戸田の砂嘴は、その平面形態から典型的な鉤状砂嘴の例として教科書に掲載されてきた。
新たな網膜循環調節因子と網膜症治療法の確立

体液量や血圧維持の役割をしているアルドステロンが強力な血管収縮能を持っていることが知られているが、今回、我々は、in vitroとin vivo研究において、アルドステロンの網膜血管の収縮効果を示すことはできなかった。また、2型糖尿病患者においても、血中アルドステロン濃度と網膜循環に有意な相関は認めなかった。平成24年度の研究により、以下の成果を得た。1.アルドステロンの摘出血管への直接作用(in vitro及びin vivo実験系)ブタ網膜摘出血管のin vitro実験系にて、アルドステロンの網膜血管への収縮するかどうか検討したが、アルドステロンの優位な血管収縮は認めなかった。ネコを用いたin vivoの血流実験系にて、アルドステロンを硝子体中に微量注入し、網膜循環への影響を測定したが、in vivoにおいても優位な血流の変化は認めなかった。2.ミネラルコルチコイド受容体の網膜血管への作用アルドステロンだけでなく、その受容体であるミネラルコルチコイド受容体(MR)自体の存在が重要とされ、最近、培養研究においてウシ網膜血管内皮細胞または周皮細胞にMRの存在が確認されている。また低分子量GTP結合蛋白質Rac1の活性化がMRの発現増加や活性亢進を引き起こすことが知られており、IL-6(Interleukin-6)やTNF-α(tumor necrosis factor-α)などの炎症性サイトカインがRac1の活性を亢進することも報告されていることから、ネコを用いたin vivoの網膜血流実験系において、硝子体内にIL-6やTNE-αを微量注入し、Rac1活性化時での網膜循環への影響を検討した。IL-6やTNE-αの硝子体注射後、前房内の炎症強まり、ネコの網膜血流の測定ができなかった。アルドステロンは、網膜症の病態に関与していることが報告され、さらに血管収縮作用を示すことから、アルドステロンは、網膜血流低下を引き起こし、網膜症の発症・進展に関与している可能性がある。そこで、2型糖尿病患者における網膜循環と血中のアルドステロン濃度の関連を検討した。血中のアルドステロン濃度と網膜血流に有意な相関は認めなかった。また、アルドステロン分泌過剰状態を呈する典型的な疾患である原発性アルドステロン症患者では、インスリン感受性の低下のほか、血中アディポネクチン濃度も低くなることが報告されている。(Am J Hypertens. 2007)。このアディポネクチンの網膜血管拡張作用をブタ網膜摘出血管のin vitro実験系にて、われわれは報告した(IOVS 2013)。つまり、アルドステロンは、血中のアディポネクチン濃度を低下させ、網膜血流に影響を及ぼしている可能性がある。今回、糖尿病を合併した原発性アルドステロン症患者においての研究予定だったが、この研究期間中に、1名しか糖尿病を合併した原発性アルドステロン症患者があらわれず、今後引き続き検討していきます。平成26年度は、基礎研究を中心にすすめた結果の内容に関わらず、基礎研究の多くのものを平成26年度の行えたと考えている。医歯薬学臨床研究を中心に行う予定。アルドステロンの血中濃度と網膜血流の研究を、健常者をはじめ糖尿病患者でも行う。平成26年度で、大まかな予算は研究として使用したが、上記のように、予算が余った。今年度、前年度の残りの予算も使い、研究を遂行する予定。
非均質異方性体に対する超音波シミュレータの開発

本研究は,超音波シミュレーション解析技術を開発して非均質異方弾性体に対する超音波非破壊検査の精度の向上と効率化を図ろうとしたものである.このようなシミュレーション技術については,解析方法が高精度でかつ計算効率が良いこと,任意の形状を持つ欠陥や外部境界に対応でき,超音波の送信から受信に至るまでの超音波伝播の過程をできるだけ忠実に再現できることなどが要求される.また,シミュレーション結果を利用して欠陥形状の再構成など,よりビジュアルな探傷結果を示す逆解析手法の開発も必要である.以上の目的を達成するために本研究では次のような項目を重点的に実施した.1.非均質異方弾性体に対する境界要素解析プログラムの改良に関する研究すでに開発済みの異方弾性体での散乱解析用境界要素プログラムに対して,積分評価法の改良や遠方場の表現の導出などを行い,さらに効率的なものにした.また,大規模解析に対応できる高速多重極要素法の開発を行った.2.超音波探傷のモデリングおよび境界要素法と波線理論の結合解法に関する研究境界要素法とガウシアンビーム理論のそれぞれの利点を生かした結合解法を開発した.ここでは,時間不変線形システム論に基づき,超音波探傷法を各プロセス毎に分けて評価しているため,柔軟性の高いモデリングとなっている.3.異方弾性体における逆散乱解析に関する研究異方弾性体中の波動に対する逆散乱解析法を開発し,その適用性を確認した.4.異方性弾性体に対する超音波実験に関する研究高性能鋼材の超音波実験を行い,鋼材中の異方性の特性を明らかにするとともに,超音波非破壊検査に対する異方性の影響を検討した.本研究は,超音波シミュレーション解析技術を開発して非均質異方弾性体に対する超音波非破壊検査の精度と効率化の向上を図ろうとするものである.本年度は3年計画の初年度として,1.境界要素法の効率化,2.非均質異方弾性体に対する波線理論の開発,ならびに,3.超音波計測に関する予備実験を行った.まず,1.境界要素法の効率化においては,既存の境界要素法プログラムにおける積分評価法の改良,解の安定性の改良,多重極展開法の開発を行い,計算時間の短縮を行った.これによって効率的な解析が可能となった.特に,大規模な計算において多重極展開法が非常に有効であることを確認した.2.非均質異方弾性体に対する波線理論の開発においては,異方弾性体における基本解の遠方近似を導出し,送受信探触子と欠陥の間の比較的単純な波動伝播過程へ応用した.これによって,これまでは送受信探触子を含めた領域全体を境界要素法で解析しなければならなかった問題を,欠陥周辺と送受信探触子-欠陥間の伝播過程に分けることができ,前者を境界要素法によって解析し,後者を波線理論を用いて解析することで,大幅な計算時間と計算容量の削減を達成することができた.なお,自由表面での反射を考慮したグリーン関数や材料の非均質性を考慮した基本解の遠方近似については未だ検討中で,今後の課題としたい.3.超音波計測に関する予備実験では,高感度のレーザー振動計を用いて,パルスエコー法の予備的な超音波実験を行い,ほぼ予想される波形を取得することができた.次年度以降に解析と計測との整合性を検証する.本研究は,超音波シミュレーション解析技術を開発して非均質異方弾性体に対する超音波非破壊検査の精度の向上と効率化を図ろうとしたものである.このようなシミュレーション技術については,解析方法が高精度でかつ計算効率が良いこと,任意の形状を持つ欠陥や外部境界に対応でき,超音波の送信から受信に至るまでの超音波伝播の過程をできるだけ忠実に再現できることなどが要求される.また,シミュレーション結果を利用して欠陥形状の再構成など,よりビジュアルな探傷結果を示す逆解析手法の開発も必要である.以上の目的を達成するために本研究では次のような項目を重点的に実施した.1.非均質異方弾性体に対する境界要素解析プログラムの改良に関する研究すでに開発済みの異方弾性体での散乱解析用境界要素プログラムに対して,積分評価法の改良や遠方場の表現の導出などを行い,さらに効率的なものにした.また,大規模解析に対応できる高速多重極要素法の開発を行った.2.超音波探傷のモデリングおよび境界要素法と波線理論の結合解法に関する研究境界要素法とガウシアンビーム理論のそれぞれの利点を生かした結合解法を開発した.ここでは,時間不変線形システム論に基づき,超音波探傷法を各プロセス毎に分けて評価しているため,柔軟性の高いモデリングとなっている.3.異方弾性体における逆散乱解析に関する研究異方弾性体中の波動に対する逆散乱解析法を開発し,その適用性を確認した.4.異方性弾性体に対する超音波実験に関する研究高性能鋼材の超音波実験を行い,鋼材中の異方性の特性を明らかにするとともに,超音波非破壊検査に対する異方性の影響を検討した.本研究は,超音波シミュレーション解析技術を開発して非均質異方弾性体に対する超音波非破壊検査の精度と効率化の向上を図ろうとするものである.本年度は3年計画の第2年目として,1.非均質異方弾性体に対する波線理論の開発と境界要素法との結合,2.異方弾性体に対する逆散乱解析法の開発,3.実験と解析の比較を行った.得られた主な結果は以下の通りである.1.非均質異方弾性体に対する波線理論の開発と境界要素法との結合:異方弾性体の基本解の遠方表現を水-固体の界面における反射・透過問題や自由表面での反射問題に拡張して,非均質異方性材料における波線理論の基礎を開発した.

また,波線理論と境界要素法の結合を行って,欠陥近傍の散乱問題と境界での反射・透過問題を同時に取り扱えるプログラムを開発した.2.異方弾性体に対する逆散乱解析法の開発:異方弾性体の散乱波の遠方表現を利用して,ボルン近似による逆散乱解析を行い,異方弾性体中の空洞欠陥の形状再構成のための解析プログラムを開発した.等方性体の場合と同様に,遠方での散乱波から空洞形状が良好に再現できることが数値シミュレーションによって示された.3.実験と解析の比較:異方性鋼材に対して,水浸超音波法によって得られた超音波計測データを用いて逆散乱解析を行い,鋼材中の空洞形状の再構成を試みた.計測上の制約があるため,完全な欠陥形状の再現はできなかったが,従来の開口合成浩と比較して精度の高い空洞形状の推定が行えることが示された.本研究は,超音波シミュレーション解析技術を開発して非均質異方弾性体に対する超音波非破壊検査の精度と効率化の向上を目的とするものである.本年度は3年計画の最終年度として,1.境界要素法と波線理論による結合解法の改良,2.超音波シミュレータのプロトタイプシステムの開発,3.超音波シミュレータの実験計測による検証を行った.得られた主な結果は以下の通りである.1.境界要素法と波線理論による結合解法の改良:探触子による入射波動場を波線理論の一種であるマルチガウシアンビームで表し,欠陥による散乱波動場を境界要素法によって求めることによって,超音波の伝播・散乱シミュレーションを実施した.これによって,曲率を有する構造材料における解析や斜角探触子の特性を考慮した超音波シミュレーションが可能となった.2.超音波シミュレータのプロトタイプシステムの開発:ラップジョイント,T型継手部,十字継手部などの比較的大規模な反射散乱問題をシミュレーションするための多重極境界要素法を開発した.従来の解析手法に比べて,5倍から10倍の計算速度で解析を実施することができるようになった.また,異方性基本解を用いた汎用性のある超音波シミュレータを開発した.これによって,固体内の空洞,き裂,ならびに,介在物などの欠陥による超音波の散乱現象を容易にシミュレーションできるようになった.欠陥の形状や個数,配置,ならびに,材料定数などは計算容量の許す範囲で任意に設定できる.3.超音波シミュレータの実験計測による検証:鋼材の非均質性ならびに異方性を考慮した超音波シミュレーションを行い,実験で得られた波形と比較するとともに,開口合成法によって欠陥の画像化を試みた.これによって,欠陥位置の推定精度が向上した.
ＨＬＡクラスＩ／ＩＩ分子結合ペプチド・結合モチーフの解析と免疫療法への応用

腫瘍関連抗原KIF20AおよびGCP3由来のlong peptide (LP)で、日本人で頻度が高い複数のHLAクラスII分子に結合して、CD4+1型ヘルパー(Th1)細胞を誘導するものを複数同定した。このうち、がん細胞を傷害する細胞傷害性T細胞(CTL)を誘導できるshort peptide (SP)を内包するLPの刺激により、SP単独よりもCTLの誘導効率が高いLPを同定し、抗腫瘍免疫応答の誘導におけるLPの有効性を示した。また肝細胞癌に高発現するGPC3由来のSPワクチンを頻回接種した患者において、GPC3-LPに特異的なTh細胞の増加が、全生存率の延長と強く相関することを見出した。免疫療法への応用を目指し、HLAクラスI分子(HLA-I)あるいはクラスII分子(HLA-II)に結合して、それぞれCD8^+細胞傷害性T細胞(CTL)あるいはCD4^+ヘルパー(Th)細胞に提示される、がん抗原ペプチドを同定することを目的として、下記の研究成果を得た。1.HLA-I結合ペプチドの推定アルゴリズムとHLA-Iトランスジェニックマウス(HLA-I Tgm)を利用した、がん抗原のヒトCTLエピトープの同定:すでに多様ながん組織および成人ならびに胎児期の正常臓器・組織に発現する遺伝子のゲノムワイドcDNAマイクロアレイ解析により、8種類のがん胎児性抗原、あるいはがん精巣抗原を同定した。これらの抗原のアミノ酸配列をHLA-I結合ペプチドの推定アルゴリズムを用いて解析して、HLA-Iに結合すると推定されるペプチドを合成した。これらをHLA-I Tgmに免疫して、HLA-I拘束性マウスCTLを誘導できるペプチドを同定し、さらにこれらのペプチドで健常人あるいは、がん患者の末梢血単核細胞を刺激して、当該HLA-Iとがん抗原を共に発現するがん細胞を破壊できるヒトCTLを誘導できるペプチドを同定した。その一部については、がん免疫療法の臨床第1相試験を開始した。2.HLA-II拘束性Th細胞エピトープを迅速に同定するための、HLA-II Tgmの樹立:まずクラスII分子のペプチド収容溝のみがHLA-IIに由来し、その他のドメインはマウスのI-E分子をコードするヒト・マウスキメラクラスII遺伝子を作製した。これをマウスL細胞に強制発現させ、これがヒトのHLA-II拘束性Th細胞細胞にペプチド抗原を提示出来ることを確認したうえでマウスの受精卵に注入し、偽妊娠状態のメスマウスの卵管内に移植した。生まれたマウスの中より、当該HLA-IIを発現するファウンダーマウスを2系統樹立した。今後、こららのマウスを交配させて、子孫に確実にHLA-II遺伝子を伝達できるTgmを樹立する。これらのHLA-II Tgmにがん抗原蛋白質あるいは、がん抗原ペプチドを免疫し、HLA-II拘束性マウスTh細胞を効率よく誘導できるHLA-II Tgmを確立する。1.HLAクラスII(HLA-II)結合性ペプチドの推定アルゴリズムを利用したTh1細胞の認識エピトープの同定(西村)最近、海外の研究者グループが、1万種類以上のペプチドの多様なHLA-II分子への結合親和性の解析結果をもとに、蛋白質の一次構造より特定のHLA-II分子に結合するペプチドを推定する優れたアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムを利用して、日本人で頻度が高いHLA-II分子に結合する癌抗原由来のペプチドを推定して合成し、ヒト末梢血中のCD4^+T細胞を刺激することにより、Th1細胞を誘導できるものを複数同定した。さらに、これらのTh1細胞が樹状細胞の存在下に、組換癌抗原に対して免疫応答を示すことを確認し、このようなTh1細胞が腫瘍免疫を担いうることを示した。マウスのCD4^+T細胞が十分に認識できるように、ペプチドを収容するα1とβ1ドメインはHLA-DR4に、またα2ドメインおよびマウスCD4分子が結合するβ2ドメイン以下は、マウスI-E^d分子に由来するキメラHLAクラスII分子を、I-E^d遺伝子のプロモーター下に発現する遺伝子を作製して、キメラHLA-DR4-Tgmを2系統樹立した。このマウスにHLA-DR4拘束性Th細胞が認識する、既知の抗原ペプチドを免疫することにより、in vivoにおける抗原ペプチド特異的かつHLA-DR4拘束性Th細胞の免疫応答を観察できる実験系を確立した。2系統のHLA-DR4 Tgmでは、交配結果よりHLA-DR4遺伝子がY染色体あるいは常染色体に組み込まれていると考えられた。常染色体連鎖HLA-DR4-Tgmについて、HLA-DR4遺伝子をホモ接合にすると、下痢と著明な体重減少を伴う大腸炎を自然発症することが明らかとなった。1CTLとTh細胞を同時に誘導する強い抗腫瘍活性を持つ癌抗原ペプチドの同定(西村)cDNAマイクロアレイ解析により同定した新規癌精巣抗原であり、肺癌、膵臓癌、膀胱癌に高頻度に高発現するKIF20Aを研究対象とした。

日本人で頻度が高いHLAクラスII分子に結合すると推定されたKIF20A long peptide (LP)のうち、我々が同定したHLA-A2あるいはA24拘束性CTLを誘導するshort pepetide(SP)を内包し、かつTh1細胞を誘導できるLPを数種類同定した。LPのあるものはTh1細胞のみならず樹状細胞による交差抗原提示によりCTLをも活性化し、さらにSP単独と比較してCTL誘導能が高かった。さらに全く別の3種類のがん抗原SPの免疫療法を受けた口腔癌患者において、免疫療法後にKIF20A LP特異的Th細胞の免疫応答の有意な増強が観察された。昨年度に日本人の約26%が所有するHLA-DR4を発現するTgmを樹立した。今年度はHLA-DR4に結合すると推定される新規癌抗原ペプチドをこれらのマウスに免疫してHLA-DR4拘束性Th細胞を誘導できるものを同定した。また第3染色体にHLA-DR4が組み込まれたTgmのホモ接合体マウスが15週ごろより下痢と著明な体重減少を伴う大腸炎を自然発症することを見出した。大腸炎を発症したTgmでは、末梢血中のT・B細胞の著減、胸腺および脾臓の白脾髄の消失、大腸パイエル板の著減が観察された。また大腸粘膜固有層には多数の浸潤細胞、および抗HLA-DR抗体による強染色が認められた。1CTLとTh細胞を誘導し強い抗腫瘍免疫を誘導する癌抗原ペプチドの同定肝細胞癌に高発現する癌胎児性抗原であるGlypican-3 (GPC3)のアルゴリズム解析により、日本人で頻度が高いHLAクラスII分子に結合すると推定されたGPC3長鎖ペプチド(LP)のうち、我々が同定した癌細胞を傷害するHLA-A2あるいはA24拘束性CTLを誘導する、短鎖ペプチド(SP)を内包するものを含め5種類合成した。全てのGPC3-LPがTh1細胞を誘導し、抗原提示に関わるHLAクラスII分子を特定した。誘導したTh1細胞は、GPC3蛋白質を負荷した樹状細胞に反応し、これらのLPがGPC3蛋白質が分解されて産生されうることを証明した。さらに、ヒトT細胞のin vitro培養系ならびにHLA-A2 Tgmのin vivo免疫応答系を利用して、Th1細胞のみならず樹状細胞による交差抗原提示により、CTLをも活性化できるGPC3-LPを1種類同定した。また健康人のみならず肝細胞癌患者の末梢血中に、GPC3-LP特異的Th1細胞が存在し、これらがGPC3-SPワクチンを頻回接種した患者で著明に増加し、これが予後良好因子となりうることを発見した。2HLA-DR4-トランスジェニックマウス(Tgm)が自然発症する炎症性大腸疾患の解析既に作成した、第3染色体テロメア側に多数のHLA-DR4/I-Edキメラ分子遺伝子が挿入されたホモ接合体Tgmの多くは、重篤な炎症性大腸疾患を発症する。この病因を突き止めるために、抗生剤投与、MHCクラスIIやIL-6の欠損マウスとの交配、腸管浸潤細胞の解析を実施した。その結果、ホモ接合体マウスの大腸上皮細胞にはIL-17産生T細胞が多数存在し、抗生剤投与およびIL-6の欠損は大腸炎発症をほぼ完全に抑制した。
アメーバー様細胞の環境応答における能動素子結合系としてのシンクロナイゼーション

典型的なアメーバであるAmoebaproteusの一見ランダムな運動の基本的特徴を調べるために、proteusを無刺激の等方的環境下で運動させ低倍率の顕微鏡下でCCDカメラにより500-1000秒間観測し、その挙動をコンピュータに取込んだ。これらを画像処理して二値化し、運動を特徴づけるパラメータとして重心軌道を求めその軌道上の移動変位(速度)及び軌道角度変化を抽出し、時系列解析を行った。その結果、速度、角度変化のヒストグラムはガウス分布にフィットすることが分った。これより、アメーバ運動に対する二次元系での簡単な運動方程式を基にアメーバ移動の駆動力を数pNと評価した。これはアクチン-ミオシン系の滑り力と同程度であり、細胞内に見られるアクチン繊維が運動に関っていることを示している。更に、速度と角度変化の相互相関を調べこれらの間に負の相関があることが分った。これは、遅い速度のときは軌道角度を変えて環境探査をし、角度変化が小さいときは速度が大きいというアメーバが一見ランダムな運動をしながら生物としての合理的特性を持っていることを示唆している。一方、運動モデルのシミュレーションは負相関性を再現し、二次元運動系特性の反映であることを示した。しかし運動モデルが短時間の相関時間しか持たないのに対し、アメーバ運動における速度と角度変化の相関関数は長時間相関を持つ非マルコフ性を示し、モデルで一定とした駆動力に長時間相関があることが推定され今後の課題となることを明らかにした。巨大アメーバである粘菌変形体は、能動素子としての結合振動子集団系である。このような系に外部から刺激を加えると、その部位の振動子が影響を受け、その情報は他の振動子集団へ伝播し系全体としてシンクロナイズし、個体としての運動に至る。しかしながら、このシンクロナイゼーションは数周期という短時間(数分)の過程であり、その挙動の詳細を調べることは難しい状況にある。本研究は、微小変形体の集団系を構成し、それらが次第に結合しネットワーク化していく過程を長時間(6-7時間)調べた。これはシンクロナイゼーション過程の時間スケールを拡大したことに相当している。変形体集団系をセットしてからそれぞれの挙動をスペクトル解析した結果、初期から中間過程では変形体集団のスペクトル強度分布はガウス型であるが、最終過程ではそのズレが大きくなってくることが分った。スペクトル強度分布より得た分布幅の逆数(すなわち系のダイナミクスに関わる特性時間)と積分強度或いはピーク振動数は、初期過程では各振動子がランダムに成長し、周縁部が接触する程度の弱い結合部を徐々に増加させながらシンクロナイズしていく過程であり、中間過程では、弱結合状態に局所的な強結合(これは太い糸状の繋がりを通して原形質流動による物資輸送がおこなわれる)が加わりシンクロナイゼーションが乱され積分強度が減少するが、最終過程では、系の大部分が急激に強結合のネットワークを形成し、振動子間の相関時間が長くなり振動子集団の引き込み、シンクロナイゼーションンへ至ると解釈された。
腫瘍増殖因子(TGFβ)により誘導される新規遺伝子の細胞増殖における機能の解析

マウス骨芽細胞からTGFβ1で誘導される遺伝子をcDNAクローンとして6個分離した。それからいくつかについて細胞増殖における機能を解析した。第一にTSC-36と命名した遺伝子は分子量36kDaヘ新規蛋白質をコードするが、合成ペプチドを用いて作製した抗体による解析から細胞外に分泌される蛋白であることが明らかとなった。TSC.36蛋白質はフォリスタチンと相同性を示し、培養上清から部分精製した蛋白を細胞に加えたが増殖に有意な影響を与えなかった。第二に、新規のZnフィンガーを含む核蛋白をコードするHIC-5遺伝子の機能について検討した。HIC-5cDNAは大腸菌で発現させると分子量55kDaの蛋白質をコードし、この蛋白質は二本鎖DNAに結合することが明らかとなった。動物細胞での発現プロモーターにHIC-5cDNAを連結して発現ベクターを構築し、培養細胞への導入を行なった。その結果HIC-5の発現は細胞周期進行には影響を与えず、無限増殖細胞の増殖を有限とする作用のあることが明らかとなった。このような遅延型増殖抑制を起こす遺伝子はこれまで知られていない。HIC-5発現ベクターを導入し、構成的に高い発現を示すクローンを分離しそれらの形質を調べたところ、HIC-5mRNAレベルの低いクローンに較べ細胞外マトリックス蛋白質およびWAF-1mRNAレベルが上昇していた。従ってHIC-5の発現は細胞老化と類似した変化を誘起することになる。HIC-5遺伝子が癌抑制遺伝子として働くかどうかは未知の問題であるが、細胞の多様な遺伝子発現を制御することから、クロマチン構造に何らかの機能を持つと考えられ、今後、分子レベルでさらに解析する必要がある。TGFbetaで誘導される遺伝子として、マウス骨芽細胞から分離したcDNAクローンの一つ(TSC-36)の発現様式および遺伝子産物の解析を行った。第一に、TSC-36mRNAの発現パターンをマウス各種臓器で検討したところ、心臓、肺で高い発現が見られたが、腎臓、筋肉での発現はほとんど見られず、TSC-36遺伝子発現は臓器特異製があることが明らかとなった。また、マウス繊維芽細胞を各種の癌遺伝子で形質転換した細胞での発現を見たが、正常細胞と較べras,myc,で癌化した細胞ではTSC-36mRNAの発現がほとんど消失していたのに対し、abl,src,raf,T-Agで癌化した細胞では正常細胞と変わらない発現を示した。これらの結果は、TSC-36が細胞形質に対して何らかの調節的機能を持っていることを示唆している。第二に、cDNAから予想されるアミノ酸配列を基に合成したペプチドを用いて、抗体を作製し、TSC-36蛋白質の性質を解析した。この蛋白質はTGFbeta処理により、細胞から培地へ分泌され、その分子量は予想されるペプチドの分子量36kDaよりも若干大きい42kDaであった。従って、TSC-36蛋白質はグリコシル化などの修飾を受けていることが考えられる。非変成ゲルのウエスタンブロット法では、TSC-36蛋白質は予想分子量よりはるかに遅い易動度を示し、培地中で何らかの因子と複合体を形成していると考えられる。現在この複合体の分析を行っている。TGFβ1で誘導される遺伝子として分離した遺伝子のなかでHIC-5遺伝子の産物および細胞に導入した時の形質の変化を解析した。HIC-5cDNAは7個のZn-フィンガーを持つ新規の蛋白質をコードしZnフィンガー部分は転写因子として知られるLIMモティーフと高い相同性を示した。ORFから予想されるペプチドを合成し、これを抗原とした抗体による免疫染色を行なったところHIC-5蛋白質は核に局在することが明らかとなった。また、大腸菌で生産したリコンビナントHIC-5蛋白質は、二本鎖DNAに結合する性質を示した。この結合に塩基配列特異性があるかどうか現在検討中である。

HIC-5cDNAを動物細胞の発現ベクターを作製し、ヒト不死化センイ芽細胞に導入した。用いたベクターにはG418耐性があるので、プラスミドを取込んだ細胞をG418添加培地で選択し、G418耐性コロニーの出現はHIC-5のセンス鎖発現により顕著に抑制された。また、形成されたコロニーからのクローンの中でHIC-5mRNAの発現レベルの低いクローン、高いクローンをそれぞれ分離し、継代中の増殖速度を見たところ、発現の高いクローンは親細胞が無限増殖を持つのにもかかわらず、2040回の分裂の後、増殖が停止した。形態も老化細胞と類似し、mRNAレベルでも加令に伴い発現の上昇する細胞外マトリックス蛋白、WAF-1などのmRNA量が増加していた。この増加は、これら遺伝子の転写を直接上昇させるわけではなく、HIC-5蛋白が遺伝子の高次構造に影響する可能性が考えられ、今後その実証が重要である。