hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
mTOR阻害剤による口内炎の発症機序の解明

申請者らは、リンパ脈管筋腫症(LAM)に対するmTOR阻害剤であるシロリムス投与の日米加共同MILES試験の日本側代表として試験の成功に貢献し(NEJM, 2011)、ついで安全性確立を目的とした医師主導治験(MLSTS, Annals ATS, 2016)を実施し、LAMに対する世界初の薬事承認に繋げた。mTOR阻害剤により高頻度に発症する有害事象の一つに口内炎があり、QOLの著しい低下の原因になっている。MLSTSにおいては、シロリムス投与を受けた63例中56例(88.9%)に口内炎が発生した。本口内炎は、舌下面や口腔底に好発し、アフタ類似の形状を呈する。発症に関するリスクファクター分析を行ったところ、ベースラインにおけるヘモグロビンレベル(Hb)が14.5g/dl以上の群に較べて14.5g/dl未満の群の方が口内炎の累積発症率が有意に高かった。さらにシロリムス服用後には、貧血のタイプの指標であるMCV(平均赤血球容積)とMCH(平均赤血球ヘモグロビン量)が最初の3か月で急速に減少していたが、それらの減少量が大きい症例ほど、口内炎の累積発症率が有意に高かった。さらに口内炎に関するin vitroでの基礎的研究として、患者から採取した口腔粘膜細胞を7継代から8継代まで細胞培養した。同培養細胞上にシロリムスを添加し、培養細胞の反応を観察した。その結果、細胞増殖のdoubling timeは10nMでは5倍に延長した。DNA合成能は20%程度低下した。形態は0nMでは紡錘形で大きい細胞が多く、1nM以上では小球形の細胞が増えた。核の面積はシロリムス0nMに比べ、10nMの方が有意に小さくなっていた。細胞の面積はシロリムス0nMに比べ、0.1nM、1nMならびに10nMの方が有意に小さくなっていた。さらにE-Cadherinの発現が抑制され、細胞間接着が脆弱になっていた。mTOR阻害剤(分子標的薬)のシロリムスは、若年女性の希少難病であるリンパ脈管筋腫症(略称LAM)の治療薬(中田ら、New Engl.J.Med. 2011)として、申請者らを中心に医師主導治験が行われ、2014年、世界で初めて薬事承認された。高頻度に発症する有害事象の一つに口内炎がある。それによりしばしば摂食・嚥下や会話等の機能が低下することがあり、投薬の減量や中止を余儀なくされることもある。しかしmTOR阻害剤による口内炎の発症機序は不明であり、有効な予防法も確立されていない。そこでまず、シロリムスによる口内炎発症の臨床的研究として、2012年6月から2014年7月までの2年間にシロリムスが投与された63例を対象として、口内炎の発症状況ならびにそのリスクファクターに関する分析を行った。その結果、63例中、56例(88.9%)に口内炎が発症した。口内炎に関するリスクファクター分析により、服薬時のヘモグロビン濃度が低い症例ほど、口内炎の累積発症率が高かった。さらに、シロリムスの投与後、貧血のタイプの指標であるMCV(平均赤血球容積)とMCH(平均赤血球ヘモグロビン量)が経時的に急速に減少したが、その際、最初の3ヵ月でのMCVならびにMCHの減少量が大きい症例ほど、口内炎の累積発症率が高かった。さらに口内炎に関するin vitroでの基礎的研究として、2名の患者から採取した口腔粘膜細胞を7継代から8継代まで細胞培養した。次いで同培養細胞上にシロリムスを添加し、培養細胞の反応を観察した。その結果、一部の細胞の小型化ならびに細胞死の所見が認められた。計画1.mTOR阻害剤(テムシロリムス、エベロリムス、シロリムス)のヒト口腔粘膜上皮細胞増殖能に及ぼす影響の評価(in vitroの検索)1)ヒト口腔粘膜上皮細胞の培養:新潟大学歯学部倫理委員会の承認のもと、同意の得られた患者より口腔粘膜を採取し、従来の無血清培地(EpiLife&reg;)の存在下で口腔粘膜上皮細胞を培養した。2)シロリムス添加培地による口腔粘膜上皮細胞の培養。3)細胞増殖能分析:リンパ脈管筋腫症におけるシロリムス有効トラフ血中濃度は、5-15ng/mlとされているが、これは、5-15 nMにあたる。ほとんどは、赤血球中に分布しているので、実際に患者の血漿中のシロリムス濃度は、数十pMと思われる。口腔粘膜細胞(8から9継代したもの)を無血清培地中で培養し、そこにシロリムスを添加して、4日目に生残率をMTTアッセイで調べたところ、IC50は、およそ0.2 pMであった。4)形態的検索:細胞形態については位相差顕微鏡下で観察した。口腔粘膜細胞は、楕円形から紡錘形の付着細胞であるが、シロリムス存在下では小型紡錘形細胞の割合が増加した。光学顕微鏡下で観察、画像化した。5)表面抗原検索:シロリムス存在下および非存在下で培養した口腔粘膜細胞のAnexinVの発現を調べたところ、シロリムスの濃度が高くなるにつれ、発現が上昇した。シロリムス濃度の増加により、細胞死の割合が高くなると思われる。

計画2.mTOR阻害剤(シロリムス)の培養口腔粘膜上皮増殖能、分化能に及ぼす影響の評価1)形態学的検索、2)免疫組織化学的検索以上の実験により、薬剤による口腔粘膜上皮細胞増殖の抑制を確認し得た。mTOR阻害剤のシロリムスは、若年女性の希少難病であるリンパ脈管筋腫症の治療薬として、2014年、世界で初めて薬事承認された。高頻度に発症する有害事象の一つに口内炎がある。それによりしばしば摂食・嚥下や会話等の機能が低下することがあり、投薬の減量や中止を余儀なくされることもある。しかしmTOR阻害剤による口内炎の発症機序は不明であり、有効な予防法も確立されていない。シロリムスが投与された63例を対象として、口内炎の発症状況ならびにそのリスクファクターに関する分析を行った。その結果、63例中、56例(88.9%)に口内炎が発症した。服薬時のヘモグロビン濃度が低い症例ほど、口内炎の累積発症率が有意に高かった。シロリムスの投与後、貧血のタイプの指標であるMCV(平均赤血球容積)とMCH(平均赤血球ヘモグロビン量)が経時的に急速に減少した。その際、最初の3ヵ月でのMCVならびにMCHの減少量が大きい症例ほど、口内炎の累積発症率が有意に高かった。それらの新知見については現在投稿準備中である。口内炎に関するin vitroでの基礎的研究として、2名の口腔粘膜細胞を7継代から8継代まで細胞培養し、有効血中濃度と同等の濃度(515ng/ml)でシロリムスを添加し、培養細胞への影響を観察した。その結果、細胞の小型化ならびに成長阻害が認められた。さらに細胞成長に関わる鉄イオンの影響を調べるため、鉄キレーターであるDeferoxamineの添加したところ、口腔粘膜の細胞数は濃度依存的に成長阻害を受けた。またシロリムス添加との相加作用も認められた。以上の結果はシロリムスの慢性投与が鉄代謝阻害の双方を介して口腔粘膜細胞の成長を阻害していることを示唆している。mTOR阻害剤(シロリムス)のヒト口腔粘膜上皮細胞の増殖能に及ぼす影響の評価(in vitroの検索):1)ヒト口腔粘膜上皮細胞の培養新潟大学歯学部倫理委員会の承認のもと、同意の得られた患者より口腔粘膜を採取し、無血清培地(EpiLife&reg;)の存在下で口腔粘膜上皮細胞を培養した。2)シロリムスならびに鉄キレーター添加培地による口腔粘膜上皮細胞の培養3)細胞増殖能分析4)形態的検索以上の実験により、シロリムスならびに鉄キレーターによる口腔粘膜上皮細胞増殖の抑制を確認し得た。mTOR阻害剤(分子標的薬)のシロリムスは、若年女性の希少難病であるリンパ脈管筋腫症(略称LAM)の治療薬(中田ら、New Engl.J.Med. 2011)として、申請者らを中心に医師主導治験が行われ、2014年、世界で初めて薬事承認された。そこでまず、シロリムスによる口内炎発症の臨床的研究として、2012年6月から2014年7月までの2年間にシロリムスが投与された63例を対象として、口内炎の発症状況ならびにそのリスクファクターに関する分析を行った。口内炎に関するリスクファクター分析により、服薬時のヘモグロビン濃度が低い症例ほど、口内炎の累積発症率が高かった。
文化財収蔵のための緊急時における非文化財収蔵施設の活用調査と低コスト運営法の開発

災害時などの緊急時における一時保管場所として,また収蔵施設の拡充の手段として採用されている文化財収蔵を目的として建てられていない一般室(非文化財収蔵庫)を文化財収蔵施設として活用するにあたり,それらの施設においてより,低コスト・低エネルギーで文化財の収蔵に適した環境を維持し,施設を運用する方法が求められる。そこで本研究では,昨年度に引き続き,1)現在文化財収蔵施設として活用されている宮城県内非文化財収蔵施設の環境調査を実施し,その傾向を集約した。また2)非文化財収蔵施設の一室にスギ材を設置し,それによる室内環境の温湿度変動を設置木材量を変化させて調査した。1)非文化財収蔵施設の運用においては,異なるタイプの一時保管施設について,温湿度に着目し,施設運営の現状と課題,対応策を検討した。継続的な調査・測定,運営方法の記録等により,施設ごとの保存環境や機器の特性を明らかにした。多くの非文化財収蔵施設では,文化財の収蔵のために十分な空調設備や構造を備えていない場合が多い。しかし,1施設の気密性と外気影響の把握,2温湿度調査に基づいた機器の使用,3施設運営方法の改善を積み重ねることにより,多様な施設においても,安定した資料収蔵環境を維持することが可能であると考えられた。2)東北歴史博物館が所有する施設のうち,一般室を調査室とし,木材を設置し温湿度変動を調査した。調査室に設置する木材は調湿性能及び入手の容易さからスギ材を選択した。設置量は,スギ材(10×180×1cm)を60枚とした。調査の結果,木材設置により,室内の相対湿度安定性を得られるが,長期的な絶対湿度は隣接する外気環境によることがわかった。そのため文化財収蔵のための適湿性を満たすためには,それ以前に外部環境からの流入空気を抑制する等の対策が,木材設置による湿度環境改善の効率を上げるために必要であった。平成28年度は、1非文化財収蔵施設の運営方法、環境調査の実施、2低コスト環境管理法開発調査のための木材の調湿性についての調査を実施した。1では、宮城県内非文化財収蔵施設(石巻市仮収蔵庫、南三陸町仮収蔵庫、村田町仮収蔵庫、涌谷町収蔵庫、東北歴史博物館浮島収蔵庫)にて環境調査(温湿度、生物、浮遊菌)を実施した。その上で、各施設の温湿度傾向と浮遊菌及び特にチャタテムシなどの指標となる虫との関係性の有無を確認し、それらが施設設備環境、運営管理方法などとの関連性を調査した。以上のことにより、複数の非文化財収蔵施設における環境基礎データの収集、また今後それぞれの施設特性に合わせてより適した運営を実施・提案するための調査ができた。2では、恒温恒湿器等を使用し、異なる樹種における木材調湿性を調査するための基礎実験を実施した。文化財収蔵庫にて使用される一般的な木材3種(キリ、スギ、ベイスギ)について、まずその調湿性の差を調査した。その結果樹種により調湿性に差があることと、より収蔵庫運営に適当な湿度を維持するには、環境によりその樹種を選択する必要がある可能性が示唆された。また、調湿性を調査すると同時に、今後環境改善を実施する非文化財収蔵施設内を想定した実験を実施するための基礎条件検討を行い、気密性が低い環境における木材活用を評価するための試験条件を確認した。これらにより、今後最終目的である低コスト運営法の対象として木材パネルを作製、評価を行うための基礎データの蓄積ができた。当初の計画であった、低コスト環境管理方法開発調査のための木質系材料の調査がやや遅れている。複数の樹種の選択が遅くなったため、調湿性以外のカビの抑制、形状に着目した動向の確認調査が不十分である。平成29年度は,1平成28年度から継続して非文化財収蔵施設調査を実施し,2低コスト運営方法検討のための調査実験,3非文化財収蔵施設における環境改善及び評価を実施した。1では,昨年度と同様に宮城県内非文化財収蔵施設(石巻市仮収蔵庫,南三陸町仮収蔵庫,村田町仮収蔵庫,涌谷町収蔵庫,東北歴史博物館浮島収蔵庫)における環境調査(温湿度,生物)を継続実施し,それぞれの施設の特性や傾向についてデータを収集した。より長期のデータを蓄積することにより,文化財の一時保管場所としての施設の適正を評価することができた。2については,実際に非文化財収蔵施設への設置を想定して,今年度はホームセンター等で入手が容易な樹種(スギ,ヒノキ,キリ,エゾマツ)を対象に調湿性について調査を実施した。調湿性及び資料購入の容易さから木材パネルの対象として,スギを選択した。3については,非文化財収蔵施設を想定して,東北歴史博物館浮島収蔵庫における通常仕様の部屋を文化財一時保管施設の一室と見立てて,空間内での環境変動を計測した。特にまずは部屋自体の気密性を調査,改善するために室内空気交換率を調査した。目張り等の簡易な手法によっても室内気密性は向上し,特に窓を塞ぐことで高い気密性を得られた。その後,同室にスギ板材を複数枚設置し,木材調湿性による室内温湿度安定性を調査し,そのデータを計測している。これらのことにより,文化財の一時保管場所として施設を運営するにあたり,より低コスト,低エネルギーで文化財に適した環境を維持できるようデータを蓄積できている。研究課題である,非文化財収蔵施設における環境改善及び評価として,通常仕様の部屋を文化財一時保管施設の一室と見立てて,空間内での環境変動を計測しているが,データ量が未だ十分ではないため,継続して調査を実施している。

災害時などの緊急時における一時保管場所として,また収蔵施設の拡充の手段として採用されている文化財収蔵を目的として建てられていない一般室(非文化財収蔵庫)を文化財収蔵施設として活用するにあたり,それらの施設においてより,低コスト・低エネルギーで文化財の収蔵に適した環境を維持し,施設を運用する方法が求められる。そこで本研究では,昨年度に引き続き,1)現在文化財収蔵施設として活用されている宮城県内非文化財収蔵施設の環境調査を実施し,その傾向を集約した。また2)非文化財収蔵施設の一室にスギ材を設置し,それによる室内環境の温湿度変動を設置木材量を変化させて調査した。1)非文化財収蔵施設の運用においては,異なるタイプの一時保管施設について,温湿度に着目し,施設運営の現状と課題,対応策を検討した。継続的な調査・測定,運営方法の記録等により,施設ごとの保存環境や機器の特性を明らかにした。多くの非文化財収蔵施設では,文化財の収蔵のために十分な空調設備や構造を備えていない場合が多い。しかし,1施設の気密性と外気影響の把握,2温湿度調査に基づいた機器の使用,3施設運営方法の改善を積み重ねることにより,多様な施設においても,安定した資料収蔵環境を維持することが可能であると考えられた。2)東北歴史博物館が所有する施設のうち,一般室を調査室とし,木材を設置し温湿度変動を調査した。調査室に設置する木材は調湿性能及び入手の容易さからスギ材を選択した。設置量は,スギ材(10×180×1cm)を60枚とした。調査の結果,木材設置により,室内の相対湿度安定性を得られるが,長期的な絶対湿度は隣接する外気環境によることがわかった。そのため文化財収蔵のための適湿性を満たすためには,それ以前に外部環境からの流入空気を抑制する等の対策が,木材設置による湿度環境改善の効率を上げるために必要であった。平成29年度は、当初の計画通り、1平成28年度から継続して非文化財収蔵施設調査を実施し、2低コスト運営方法検討のための調査実験、3非文化財収蔵施設における環境改善及び評価を実施する予定である。2の調査実験については、平成28年度においてやや進行状況が遅くなっているため、木材の調湿性、カビなどの抑制についての調査を速やかに実施し、それと並行して簡易施設モデル作製を行う予定である。今年度は当初の予定通り研究の総括を行うとして、全データの最終チェックを行う。年度前半には,やや進行の遅れている非文化財施設における環境改善についての調査を実施する。最終的に災害等の緊急時の一時保管施設の設備、利用、運営方法の関係性を明確にし、現地施設利用者へ情報を還元することを目指す。調査訪問施設担当者との調整から、予定よりも旅費を使用した調査の実施が遅れた。また、それに伴い、それら施設環境を対象と考えた基礎実験もやや実施が遅れ、資材の購入が実施できなかった。非文化財収蔵施設における環境改善についての調査が,当初計画よりもやや遅れているため,木材等の資材購入量が少なかった。それらの資材は早急に購入し,計画通り実験等を推進する予定である。平成28年度に訪問できなかった調査対象施設等への調査を平成29年度前期を中心に実施する予定である。また、基礎実験については、平成29年度実施予定の実験と同時進行の形をとり、行う予定である。
製品ライフサイクルを考慮したサプライ・チェーン・マネジメントに関する研究

これまでのサプライ・チェーン・マネジメントは供給中心のアプローチであるが、リュース、リサイクルなど環境負荷を考慮したマネジメントの必要性が認識されてきている。本研究では、サプライ・チェーンを従来の調達から販売だけではなく、リュース、リサイクルまでを含めた範囲に定義し(広義のサプライ・チェーン)、サプライ・チェーンの評価に製品ライフサイクルにおける環境負荷の評価を含めた方法を提案することを目的としている。平成13年度は、サプライ・チェーンの範囲をリュース、リサイクルまで拡大して定義し、対象範囲のモデル構築を行った。次にこのモデルを用いて、マネジメントの観点から全体最適に及ぼす影響について検討するためのシミュレーションを行い、サプライ・チェーン内の情報共有化、特に共有情報の精度についての知見を得ることができた。平成14年度は、多目的意思決定方法を援用した製品ライフサイクルにおける環境負荷を含めたサプライ・チェーンの評価方法についての検討を行った。具体的には、製品のライフサイクルによる直接的な環境負荷と製品の効用というトレード・オフにある要因を、多属性効用関数を用いて環境負荷のモデル化を行った。さらに、製品ライフサイクルを考慮したサプライ・チェーンの評価方法として、マネジメントの観点からの評価と製品ライフサイクルの環境負荷の評価を統合した評価方法の提案を行った。研究計画では、この評価方法に基づいたサプライ・チェーンの設計方法を検討する予定であったが、この点はまだ十分な成果が得られておらず、今後の研究課題としたい。サプライ・チェーンの全体の最適化は、販売、生産といった部分最適ではなく、調達、生産、物流、販売などのサプライ・チェーン全体を最適化しようとするもので、これを目的としたものがサプライ・チェーン・マネジメントである。サプライ・チェーン・マネジメントは、需要を迅速かつ正確に予測して、資材投入、生産、出荷までのリードタイムを短縮し、同時に在庫を最小化することによりデッドストック化のリスクを回避しようとするものである。これまでのサプライ・チェーンは供給中心のアプローチであるが、リユース、リサイクルをどのように考慮していくかという視点もサプライ・チェーン・マネジメントでは重要になってくるものと思われる。そこで動脈産業(生産系)から静脈産業(消滅系)までをサプライ・チェーンの対象として、調達、生産、物流、販売、回収、解体・分解、再生という流れの全体最適の評価についての検討を行う。本研究では、サプライ・チェーンを調達から販売だけではなく、リユース、リサイクルまでを含めた範囲に定義し(広義のサプライ・チェーン)、製品のライフサイクルを考慮したサプライ・チェーンの評価方法を提案することを目的としている。その結果、提案した方法は広義のサプライ・チェーンについて、キャッシュフロー経営、顧客満足などのマネジメントという観点ばかりではなく、製品の環境負荷をも考慮した評価が可能となる。平成13年度は、文献のレビューを行い、この領域の研究がグリーン購入、グリ-ンサプライ・チェーンという名称で研究が開始されていることを把握した。次に、製品のライフサイクルにわたる環境へのインパクト評価およびこれらを含めた定量的な評価方法について検討を行った。その結果、効用関数に基づく評価方法を提案することが出来た。これまでのサプライ・チェーン・マネジメントは供給中心のアプローチであるが、リユース、リサイクルなど環境負荷を考慮したマネジメントの必要性が認識されてきている。本研究では、サプライ・チェーンを従来の調達から販売だけではなく、リユース、リサイクルまでを含めた範囲に定義し(広義のサプライ・チェーン)、サプライ・チェーンの評価に製品ライフサイクルにおける環境負荷の評価を含めた方法を提案することを目的としている。平成13年度は、サプライ・チェーンの範囲をリユース、リサイクルまで拡大して定義し、対象範囲のモデル構築を行った。

研究計画では、この評価方法に基づいたサプライ・チェーンの設計方法を検討する予定であったが、この点はまだ十分な成果が得られておらず、今後の研究課題としたい。
免疫応答の増強・延長を実現する新規デポ型生体吸収性人工エラストマーの創成

デポ(depot)機能をもつ人工エラスチンが注射投与可能な生体吸収性エラストマーとして機能すること、この人工エラストマーは遺伝子レベルで合理的に分子組成・鎖長・化学架橋点を設計でき、薬物送達の基盤技術の1つである徐放化の担体としてプラットフォーム化できること、さらには抗原の免疫原性を増強・延長するアジュバントと成り得ることを見出した。試験管内動物試験までの評価系が確立しているワクチン抗原:破傷風トキソイドに焦点を当て解析を進めた結果、抗原をデポ製剤化する意義が明らかとなった。当該研究で見出された人工エラストマーは、新規ワクチン開発の基盤構築に貢献できる生体材料として今後の展開が期待される。平成26年度は、既存の発現プラスミドを用いて動物実験用に人工エラスチンポリペプチドを大量生産し、破傷風トキソイドの徐放化薬物担体として精製した。これらを破傷風トキソイドと共にマウスに皮下注射して抗原デポを留置し、特異的抗体産生能を評価した。1、人工エラスチンポリペプチドの組成の検討:人工エラスチンポリペプチドの分子量を一定に固定し、その組成を変えたバリアントを調製した。これらを破傷風トキソイドと混合し、抗原デポをマウスに局所留置して抗体価をモニターした。その結果、抗体産生および抗体価持続の両方について、ゲル化抗原に有意な免疫応答が認められた。一方、人工エラスチンポリペプチドの組成の違いに関しては著明な差は認められなかった。2、人工エラスチンポリペプチドの鎖長の検討:人工エラスチンポリペプチドの組成を一定にし、その鎖長(分子量)を変えたバリアントを調製した。破傷風トキソイドと混和して抗原デポをマウスに局所留置し、抗体価をモニターした。その結果、より長鎖のバリアントに高い免疫応答が認められた。しかしながら、長鎖の抗原デポは生体内で非常に高い安定性を示し、生分解による抗原の徐放には適さない可能性が示唆された。3、至適なトキソイド抗原量の検討:含有させるトキソイド量を3Logのオーダーで変化させた抗原デポをマウスに局所留置して抗体価をモニターし、マウスが防御抗体価(0.1IU/mL)を獲得するために必要なトキソイド量を決定した。4、単回および複数回投与後の特異的抗体価推移の評価:破傷風トキソイドのみの3回投与とゲル化トキソイドの単回投与を比較した。破傷風トキソイドは投与剤形が単純溶液であっても、その高い免疫原性のため効率よく有意な抗体価を誘導した。複数回投与によるそのブースター効果は非常に高く、デポ剤とはいうものの単回投与との比較には適さない抗原であることが示唆された。平成27年度は、昨年度得られた結果をフィードバックすることにより新たな人工エラスチンポリペプチド数種類を、合理的に設計・調製し、(1)人工エラスチンポリペプチドの疎水性度および(2)鎖長、の2つのパラメータがどのように抗体産生に影響を及ぼすかを詳細に調べた。この際、昨年度に新たな課題としてあがっていた(3)生分解性との関連性について、皮下投与後のゲルを安定化させるために冷却操作を取り入れる等、投与方法に関する検討も併せて行った。また、人工エラスチンポリペプチドの相転移温度とレオロジー特性が、この改変によってどのように変化するかに関しても調べた。その結果、(i)人工エラスチンの組成はより疎水性の方が、(ii)鎖長はより長い方が、(iii)投与部位を冷却してゲルを安定化させる方が、抗体の産生・抗体価の持続に有利であることが明らかとなった。一方で、高い力価を誘導する人工エラスチンゲルに求められる分子要因を追い求め、「より疎水性・より長鎖」に改変した結果、投与5か月後にもかかわらず皮下に残存してしまうことが判明した。これは、この戦術が人工エラスチンゲルの長所の1つである生分解特性を犠牲にしてしまうことを意味するとともに、ゲル中のトキソイドが完全に放出されておらず、十分量のトキソイドにより免疫系が刺激されていない可能性も考えられる。人工エラスチンポリペプチドの「より疎水性・より長鎖」への改変により、相転移温度を下げ動的粘弾性を上げるという、これまでの経験則どおりの物性変化が現れた。これらのin vitro/in vivoでの結果は、本研究課題におけるデポ高機能化のための新たな人工エラスチンポリペプチドの分子設計に役立つ、きわめて大きな発見として位置付けられた。研究申請者が見出した人工エラスチンを用いてワクチンアジュバントの作用メカニズムの1つの機序である徐放効果の有無・寄与の程度を明らかとすることが、本研究課題の最終的な目標である。初年度に得られた結果をフィードバックすることにより、初年度に見えていた現象とその傾向を論理的に説明することが可能となり、より最適化するための分子設計法および投与方法に関する方策が得られたことは大きなアドバンテージである。最終年度である平成28年度は、これまでの当該助成事業2年間で得られた情報の全てを可能な限りフィードバックして、(1)特異抗体産生能の増強および(2)抗体価持続の延長、(3)人工エラスチンの生分解性と抗原放出、これらに寄与する分子情報・分子設計に関する作業仮説を立てた。こうした実験的帰納により導出した作業仮説を証明するために必要となる人工エラスチンポリペプチドを設計・調製し、抗原デポとしての人工エラストマーの機能評価を実施した。

その結果、人工エラスチンの分子疎水性度と鎖長、得られるハイドロゲルのもつ動的粘弾性および自然崩壊性、酵素耐性・生分解性、そして特異抗体産生能および抗体価持続との関連性について、in vitro/invivoの両側面からの作業仮説に完全にマッチしたとみなせる結果が得られた。すなわち、計3年間の当該助成事業で実施してきたなかで、最終年度に最も優れた人工エラストマー抗原デポを創出することができた。一方で、唯一、ハイドロゲル架橋点の幾何配置と動的粘弾性との関連性に関しては未解明な点を残し、ゲル架橋点・動的粘弾性と抗原放出速度との関連性の分子レベルでの解明は、今後の検討課題である。近年、経験的に理解され用いられてきたワクチンをより洗練された医療技術に仕立て上げようと、その構成3要素「抗原・アジュバント・送達システム」の分子レベルでの統合的理解に高い関心が寄せられている。当該助成事業により見出されたデポ型抗原を演出する人工エラスチンは、ワクチン基盤開発において、送達システムからのアプローチを可能とする機能性分子として位置付けられる。今後、種々のワクチン抗原に対して抗原の放出制御により免疫応答を増強・延長できる送達システム構築への展開が強く期待される。デポ(depot)機能をもつ人工エラスチンが注射投与可能な生体吸収性エラストマーとして機能すること、この人工エラストマーは遺伝子レベルで合理的に分子組成・鎖長・化学架橋点を設計でき、薬物送達の基盤技術の1つである徐放化の担体としてプラットフォーム化できること、さらには抗原の免疫原性を増強・延長するアジュバントと成り得ることを見出した。試験管内動物試験までの評価系が確立しているワクチン抗原:破傷風トキソイドに焦点を当て解析を進めた結果、抗原をデポ製剤化する意義が明らかとなった。当該研究で見出された人工エラストマーは、新規ワクチン開発の基盤構築に貢献できる生体材料として今後の展開が期待される。本研究課題の最終的な目標は、研究申請者が見出した新規生体材料である人工エラスチンを用いて、ワクチンアジュバントの作用メカニズムの中の1つの機序であると考えられている徐放効果の有無・寄与の程度を明らかにすることにある。初年度である平成26年度に、破傷風トキソイドをゲル化させることにより得られる具体的なアドバンテージに確証が得られたことは非常に大きい。また、我々の構築した一連のアッセイ系により、マウスが防御抗体価を得るために必要な薬量の詳細を決定でき、今後調製する人工エラスチンバリアントを評価する見通しがついた。人工エラスチンゲル内に貯留する薬物を放出させるパラメータに関して、これまでにエラスチンの疎水性度および鎖長について調べ、より優位な抗体価を得るための分子情報を得てきた。次年度は、薬物放出を司るもう1つのパラメータであるゲルの網目サイズについての影響をin vitroおよびin vivoの両方から検討する。また、投与局所における自然免疫リガンドとの同時刺激効果が特異的抗体産生にどのような影響を及ぼすのかを、抗体価の大小・維持期間に着目して解析予定である。生物化学人工エラスチンゲルは試験管内では自発的に溶液に戻る物性をもつ。しかしながら、バリアントによっては生体内に留置するとゲルのまま残存する、すなわち、分解されにくいポリペプチドがあることが判明し、この情報を次年度以降にフィードバックする。
NMRとX線によるクロコウジカビ酸性プロテアーゼAの折れたたみ機構の解析

クロコウジカビAspergillus nigervar.macrosporusが分泌する酸性プロテアーゼAは基質特異性、阻害剤に対する反応性、一次構造、分子量等の性状が、従来のペプシン型酵素とは著しく異なる新規の酸性プロテアーゼである。本研究では、プロテアーゼAの立体構造、変性中間状態ならびに中性変性過程の解析を行ない、プロテアーゼAの折れたたみ機構を明らかにすることを目指してX線結晶構造解析とX線小角散乱測定を行った。本酵素が活性を示すpH1.53で得られた結晶についてX線回折を測定したところ、1.4Åの分解能の反射が得られた。重原子誘導体の探索を行った結果、Hgおよび2種類のPtの同型置換体が得られた。電子密度図から、この分子はクロワッサン型をしており、αヘリックスを含まずβシートのみからなることが分かった。アスパラギン酸プロテアーゼも主としてβシートからなるクロワッサン型をしており、プロテアーゼAは分子量がアスパラギン酸プロテアーゼに比べて約半分であるにもかかわらず、分子の外形はアスパラギン酸プロテアーゼと大雑把には相似形といえる。ただ、βシート構造の分子全体に対する配向が両者で明らかに異なっており、プロテアーゼAの立体構造は新規の3次元構造だった。また、酸性から弱アルカリ性の種々のpHでX線小角散乱の測定を行った。その結果、GuinierプロットからpHが高くなるに従って慣性半径Rgが増大することが示された。またKratkyプロットから、(1)pH4.5ではfolded structure、pH6.75や7.0ではunfolded structureであること、(2)pH6.2では完全なfolded stateでもunfolded stateでもない中間的な状態であること、が分かった。pH4.5からpH8.0への遷移速度をX線小角散乱測定したところ、時定数0.5秒の遷移が見られた。
高齢者歯科治療中の異常高血圧を予測する無侵襲モニターの開発に関する研究(III)

異常血圧上昇は高齢者歯科治療において最も多いmedical emergencyである.臨床的問題は脳卒中,大動脈解離などの重篤な結果を招きうる点にあり、その予測は臨床的意義が高い。しかし、生体は高度な複雑系であり古典的予測はほとんど無効であった。システム同定は計測データからシステムの動的モデルを構築する数学的手段であり、システム内を明らかにする必要がない。このためブラックボックスである生体の予測には有用な手段と思われる。本研究はシステム同定による異常血圧上昇予測が目的である。一方、臨床疫学的情報として実際の異常血圧上昇の発生頻度、(静的な)患者背景因子との関連についても明らかにする必要がある。ここでは異常血圧上昇のうち、より適切な指標であるexcessive hypertension(>190/10mm Hg)について、計1872回(989名)の高齢者歯科治療記録について検討した(2008年度歯科麻酔学会).その結果、excessive hypertensionは1872回中173回(9.2%)、989名中125名(12.6%)に認められた.多重ロジスティック回帰分析では初診時高血圧(≧180/110mm Hg)が有意な相関を示した.ついで、高齢者と若年健康成人を対象に、心電図および血圧変動のスペクトル、カオス解析(リターンマップ、3次元アトラクタ)を計測し、システム同定としてインパルス応答、ステップ応答、プロセスモデルによるパラメトリックモデル推定を行った。その結果、process Modelsの各パラメータについては群間に統計学的有意差は認めなかった。パラメータ設定が適切でなかったために再現性の高い状態方程式が得られなかったことが影響したと考察している。解析パラメータ設定や解析方法の選択に再考が必要と思われた。循環器系疾患を有しない70歳以上の高齢者4人と若年の健康成人4人を対象とし、安静下で心電図信号、非観血的動脈圧波形を記録した。得られた信号より最も安定した3分間の連続データを抽出し一連の解析を行った。まず、ピーク検出法でRR間隔を連続的に算出したのち、Hanning windowを用いてフーリエ変換し心拍パワースペクトルを得た。同様にABPについてもパワースペクトルを算出した。また、カオス解析として心電図、RR間隔変動、およびABP信号からリターンマップ、3次元アトラクタを作成した。3次元アトラクタ算出時の埋め込み次元は5次元とした。システム同定では、インパルス応答、ステップ応答、プロセスモデルによるパラメトリックモデル推定を行った。その結果、process Modelsの各パラメータについては高齢者群と若年者群の間に統計学的な有意差は認められなかった。最適なパラメータ設定を十分に明らかにできなかったために再現性の高い状態方程式が得られなかったことが影響していると予測している。しかしながら、心血管系のシステム同定はより高感度に加齢による循環系制御能の低下を検出できるtoolとなりうる可能性が高いと思われた。一方、システム同定は高いスキルが要求され、解析パラメータ設定や解析方法の選択に熟練を要する。この点が再現性という観点からみたときに予想以上に困難であった。今後は各パラメータの設定およびシステム同定方法の最適な選択を試み、より安定した状態方程式を算出できるようにする必要がある。Hypertensive crisesは5664回のうち339例(6.0%)で発生していた。Vagal maneuverだけで対応した症例が170例、ニトログリセリンで対応した症例が135例、さらにnicardipineを必要とした症例が23例であった。過剰な降圧などの重篤な合併症は認められなかった。患者背景因子のうちhypertensive crisesとの間に有意差が認められたのは、多重ロジスティック回帰(強制投入法)では、高血圧の既往,初診時血圧がGread2あるいは3以上、の2要素であった。

さらにbackwardstepwise(wald)による解析を行った結果、以下の回帰式が得られた。Log(p/(1-p))=0.028*age-0.698*[高血圧の病歴(1)]-1.814*[Great2あるいは3の初診時血圧(1)]-3.836異常血圧上昇は高齢者歯科治療において最も多いmedical emergencyである.臨床的問題は脳卒中,大動脈解離などの重篤な結果を招きうる点にあり、その予測は臨床的意義が高い。しかし、生体は高度な複雑系であり古典的予測はほとんど無効であった。システム同定は計測データからシステムの動的モデルを構築する数学的手段であり、システム内を明らかにする必要がない。このためブラックボックスである生体の予測には有用な手段と思われる。本研究はシステム同定による異常血圧上昇予測が目的である。一方、臨床疫学的情報として実際の異常血圧上昇の発生頻度、(静的な)患者背景因子との関連についても明らかにする必要がある。ここでは異常血圧上昇のうち、より適切な指標であるexcessive hypertension (>190/100mmHg)について、計1872回(989名)の高齢者歯科治療記録について検討した(2008年度歯科麻酔学会).その結果、excessive hypertensionは1872回中173回(9.2%)、989名中125名(12.6%)に認められた.多重ロジスティック回帰分析では初診時高血圧(≧180/110mmHg)が有意な相関を示した.ついで、高齢者と若年健康成人を対象に、心電図および血圧変動のスペクトル、カオス解析(リターンマップ、3次元アトラクタ)を計測し、システム同定としてインパルス応答、ステップ応答、プロセスモデルによるパラメトリックモデル推定を行った。その結果、process Modelsの各パラメータについては群間に統計学的有意差は認めなかった。パラメータ設定が適切でなかったために再現性の高い状態方程式が得られなかったことが影響したと考察している。解析パラメータ設定や解析方法の選択に再考が必要と思われた。
KABC-Ⅱを特性因子に加味した算数困難ろう児への算術学習支援AHSの構築

本研究は、近年の調査でその存在が認識されるようになってきた算数障がいを抱えるろう児(算数困難ろう児)を主対象とする学習支援であり、日常文脈での実用的算術力を育むための学習者特性適応型eラーニングシステムの構築を目指すものである。平成30年度に掲げた研究目的は大きく三つあった。第一は、新規対象児の基礎算術力や語彙力・読解力、さらには聴力や認知特性に関する調査とそれに基づくAHSの運用である。本年度は前年度と同じ20名が被験対象であるが、約半数が入れ替わるため、あらためてAHSに関わる因子の追調査を行った。その結果、前年度の事前調査時より、視線特性と計算力(とくに掛け算・割り算)に児童間の差が顕著であることが認められた。そこで、適応重視の観点から、当初の構想にはなかった筆算に関する補助教材をシステムに追加で組み込むこととした。第二は、教材コンテンツの拡充である。前年度終了時点で当初予定の文章題は揃っていたが、理解度分析の精度を高めるため、難易度の異なる問題を少し補った。また、前述したように、筆算習得用の教材も追開発した。本年度は、主にこの筆算教材を中心にその有用性に関する評価実験を行った。その結果、足し算と引き算に関しては、正答率と視線推移比率との間に正の相関が認められ,当初の目論み通りであった。一方、掛け算と割り算に関しては、計算処理手続きが煩雑となるため未解答も多く、正答率と視線推移比率との相関の十分な検証はできなかった。これは次年度の課題と位置づけている。第三は、視線特性分析の妥当性に関してである。これまでの検証では、明らかな異常値や外れ値を排除して処理してきたが、そのような異常値や外れ値が生じる要因の一つとしてモニタの画面サイズが考えられる。児童によっては頭を動かして注視点を定めることがあり、画面サイズの異なるモニタでの比較検証の必要性を認識した。本年度は、「5.研究実績」に記したように、筆算に関する補助教材の開発が加わったため、当初予定よりやや遅れている。この筆算補助教材は、それ以前の2年に渡る検証結果を通じ、また研究協力先の教員の意見を踏まえ、この筆算補助教材はシステムに組み込むべきものと判断した。実際、本年度の授業実践を通じて、この補助教材が対象児の計算における躓き要因の抽出・分析や、それに基づくその後の指導に有用であった。とりわけ、正答率と視線推移比率との相関が見えにくい掛け算と割り算に関して、その分析を通じて学習支援に繋がったことを確認している。一方、この筆算補助教材については、UIに関する課題も浮かび上がった。児童向け事後アンケートの結果から、キーボード入力がストレスに感じるということで、今後は解答をプルダウン形式にするなどの仕様変更の措置をとる予定である。実際、プルダウン形式の方が視線推移や注視点の分析の精度が高まると見込まれる。なお、KABC-IIについては、継時処理や同時処理などの能力を特性因子として加味することに変わりはなく、数理的な検査項目に組み込む因子の検討を継続して進めている。次年度は1年延長の上の本事業の最終年度となるが、追加教材と小モニタ環境下での視線分析の妥当性の検証と改善が主たる活動となる。追加教材も含め、教材の適応性と学習者特性因子の妥当性の検証を行い、必要な改善を施した上で全体システムの完成を目指す。また、研究協力先であるダンボ(大塚クラブ)およびろう学校に新たに加わる児童の各種特性に関する情報をデータベースに追記した上で運用を開始する。そして、この特性には、KABC-IIの検査結果を可能な限り反映させる予定である。さらに、前年度導入したUPICの機能による手動での視線誘導の支援の適用範囲の幅を広げるとともに、形成的評価を通じて年度ごとに修正・追加してきた仕様や運用の妥当性に関する総括的評価を行う。本研究は、近年の調査でその存在が認識されるようになってきた算数障がいを抱えるろう児(算数困難ろう児)を主対象とする学習支援であり、日常文脈での実用的算術力を醸成するための学習者特性適応型eラーニングシステムの構築を目指すものである。平成28年度に掲げた研究目的は大きく三つあった。第一は、対象児童の基礎的な算術力や語彙力・読解力、さらには聴力や認知特性に関する実態調査である。これらについては、研究協力先(東京都内のろう学校)の児童への事前調査ならびに担任からのヒアリングを通じて類型化を行った。また、本研究では、認知特性に関してKABC-II検査の指標も採用する方向で進めており、その検査手法と手続きに関する確認も行った。第二は、各種教材の開発と視線特性を分析するためのアイトラッカーの準備である。前者の教材開発に関しては、黒板を模した背景に分かち書きで問題文が表示されるデザインを基本とし、さらに解答に悩んだときのヒントを間接的から直接的への3段階で提示する仕様として進める方針とした。また、問題解説については、図解式の2段階構成とした。これらの仕様に基づく実践使用の効果は高く、多くの対象児に論理的に理解する姿勢が窺えた。一方,後者のアイトラッカーに関しては、プロトタイプ教材を用いての試用実験から始めたが、対象児の視線推移や注視箇所などを分析し、その後の学習における問題文の読み方の癖などの矯正に一定の効果を確認した。第三は、AHSを機能させるための学習者特性の因子の選定とそれに基づく学習者モデルの形成である。AHSに関しては、KABC-II検査の結果を一部反映させるため、従来のシステム構成からの必要な変更の検討を行った。

一方の学習者特性に関しては、算術力や語彙力などの基礎学力とともに、KABC-IIで測れる継時処理や同時処理などの能力を特性因子として組み入れることとした。平成28年度の研究計画は、「KABC-II運用方針の策定」「コース設計・教材開発」「AHSの組み込み」に大別される。最初の「KABC-II運用方針の策定」に関しては、まず年度前半のベーシック講習会を通じて、認知・習得の両尺度の構成や細目の意味合いについて習熟した。また、年度半ばに開催された日本特殊教育学会において、KABC-II検査に精通している研究者との議論をもとに、その活用方針について暫定策定した。研究協力先のスケジュールにより、前倒しでの児童への検査実施には至らなかったが、翌年度に向けての準備が整い、目標は十分に達成されたと考える。次の「コース設計・教材開発」に関しては、研究協力先の要望を取り入れる形で、文章題の題材の検討やヒント提示の構造化などを行い、コースマップを作成した。そして、このコースマップ内の一部を事前調査用のプロトタイプ教材として開発し、児童の基礎学力や視線特性に関するデータ収集に活用した。さらに、それらのデータ分析結果に基づき、当初予定の初級編教材を開発して年度後半に授業実践・評価を行い、一定の学習効果を確認した。児童の既有知識や認知レベルに大きな差があり、デザインに多少課題を残したが、ほぼ予定通りの進捗であった。最後の「AHSの組み込み」に関しては、学習者自身に関わる特性と問題の難易度や提示方法に関わる特性を区分けしてシステムを構築する方針とした。このうち、前者の学習者の特性は、当該年度の対象児童の算術力や語彙力、聴力、視線特性などの基本プロファイルを簡易データベース化した。一方、後者の問題に関する特性は、同じ問題でも数種類のデザインを用意することにより、特性適応の精度を高める設計まで進んでおり、概ね目標は達成されたといえる。本研究は、近年の調査でその存在が認識されるようになってきた算数障がいを抱えるろう児(算数困難ろう児)を主対象とする学習支援であり、日常文脈での実用的算術力を育むための学習者特性適応型eラーニングシステムの構築を目指すものである。平成29年度に掲げた研究目的は大きく三つあった。第一は、対象児の基礎的な算術力や語彙力・読解力、さらには聴力や認知特性に関する追調査に基づくAHSの運用である。本年度は前年度より少ない20名が被験対象となったが、その対象児に関する事前調査において、障がいの度合いや基礎学力の差が大きいことが判明した。このような差異は年度によって生じるものではあるが、適応重視の観点から、本年度はシステム側で自動調整可能な視線誘導の強・中・弱の3段階のコースに加え、教員が遠隔手動で重要語句・数値等に視線誘導する仕組みを設けた。第二は、教材コンテンツの拡充である。前年度の初級編に続き、掛け算・割り算を中心とする中級・上級編の教材を開発した。この中・上級編のコンテンツには、解答には直接必要のないダミーの数値を入れた応用的な問題も設け、本質的な理解に繋がっているか否かをより明確に検証する仕様とした。なお、解答後に設けた図式解説は、児童・教員双方から評価を得た。
糖尿病及びインスリン抵抗性症候群におけるACATの活性調節機構

コレステロールにアシルコエンザイムAから脂肪酸を転移しコレステロールエステルに変換する細胞内酵素、アシルコエンザイムA :コレステロールアシル基転移酵素(ACAT)の種々の病態における活性調節機構を検討した。マウスマクロファージ由来J774細胞をアセチル化LDLと保温すると細胞内に著明なコレステロールエステルの蓄積を生じる。このとき同時に経口血糖降下剤、グリベンクラミドを添加しておくとコレステロールエステルの蓄積は有意に抑制された。細胞抽出物を用いてACAT活性を測定すると、グリベンクラミドはACAT阻害活性を有することが明らかになった。ヒト単球白血病由来THP-1細胞を用いて種々の因子のACAT-1誘導作用を検討し、活性型ビタミンD (1,25-ジヒドロキシビタミンD3)及び9-シス-レチノイン酸にACAT-1発現誘導作用のあることをみいだした。培養ヒト単球がマクロファージに分化するとACAT-1の発現が誘導される。このとき同時にHMG-CoA還元酵素阻害剤、セリバスタチンを添加しておくと、ACAT-1の発現は有意に抑制された。このセリバスタチンの効果はメバロン酸やゲラニルゲラニルピロリン酸を添加すると消失することから、ACAT-1の発現には、未知蛋白のゲラニルゲラニル化が関与していることが示唆された。ヒト単球・マクロファージの分化の過程で種々のサイトカインを添加しACAT-1発現に対する効果を検討すると、Transforming growth Factor-β1(TGF-β1)はACAT-1発現をmRNAレベルで促進することが明らかになった。単球・マクロファージの分化に伴うACAT-1発現に対するHMG-CoA還元酵素阻害剤の効果を検討した。ヒト単球をで9日間培養してマクロファージに分化させた。分化の種々の段階で新規HMG一CoA還元酵素阻害剤、セリバスタチンを添加し、ACAT-1の発現に対する効果をウェスタンブロットで検討した。成熟マクロファージを1μMのセリバスタチンで2日間(day7-9)処理してもACAT-1の発現に影響を与えなかった。一方、分化の初期段階(day1-3)で単球をセリバスタチン処理すると、ACAT-1蛋白の発現は80%抑制された。ACAT活性を測定しても同様の結果が得られた。ノーザンブロットで分化の初期段階(day1-3)におけるACAT-1 mRNAの発現を検討すると、2.8kb、3.6kbの二つのACAT-1 mRNAが増加したが、4.2kbのACAT-1 mRNAは一定の発現レベルを持続した。このときセリバスタチンを同時添加しておくと、2.8kb、3.6kbの二つのACAT-1 mRNAの増加が抑制され、4.2kbには変化がなかった。セリバスタチンによるACAT-1発現抑制は、HMG-CoA還元酵素の反応生成物であるメバロン酸、あるいはメバロン酸経路の代謝産物であるゲラニルゲラニルピロリン酸の添加により解除された。単球をゲラニルゲラニル基転移酵素阻害剤(GGTl-286)と2日間(day1-3)培養すると、ACAT-1蛋白の発現は50%抑制された。以上の結果は、単球・マクロファージの分化に伴うACAT-1の発現に未知タンパク質のゲラニルゲラニル化が関与することを示唆している。また、高コレステロール血症の治療に頻用されているHMG-CoA還元酵素阻害剤が、ACAT-1を標的としてマクロファージに直接作用している可能性が示された。ヒト単球・マクロファージの分化に伴うアシルコエンザイムA:コレステロールアシル基転移酵素-1(ACAT-1)発現に対する種々のサイトカイン、成長因子の効果を検討した。ヒト単球を健常者新鮮血から分離調製し、7日間培養してマクロファージに分化させた。

このとき同時に、Transforming Growth Factor-β1(TGF-β1)、顆粒球・マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、インターロイキン1β、インターフェロンγ、腫瘍壊死因子(TNF-α)、単球遊走因子(MCP-1)を添加し、ACAT-1発現に対する効果をウェスタンブロットで検討した。これらの因子の中で、TGF-β1はACAT-1蛋白レベルを3倍に増加させた。他のサイトカイン、成長因子はACAT-1発現に影響を与えなかった。細胞を可溶化しACAT酵素活性を測定すると、ACAT活性はTGF-β1処理により1.8倍に増加していた。ノーザンブロット解析では、検出された2.8kb、3.6kb、4.3kbのACAT-1 mRNAうち、2.8kb、3.6kbのバンドが選択的に1.7倍程度増加していた。一方、分化したヒトマクロファージをTGF-β1処理してもACAT-1蛋白発現に影響を与えなかった。以上よりヒト単球・マクロファージの分化過程のおいて、TGF-β1はACAT-1の発言をmRNAレベルで増加させることがあきらかとなった。
細胞認識を起点としたSurveillanceシステムの遺伝的基盤

多細胞生物の組織や器官を構成する細胞集団において、異常な細胞を認識して排除することが、器官形成や恒常性維持に重要な役割を果たすと考えられているが、その分子機構や生理機能についてはいまだ不明な点が多い。我々はショウジョウバエ上皮をモデル系として用い、リガンドー受容体システムSas-PTP10Dが上皮組織に生じたがん原性の極性崩壊細胞を認識する上で重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた(Yamamoto#, Ohsawa# (# equal contribution) et al., Nature, 2017)。また一方で我々のグループは、神経系で反発作用を誘発するリガンドー受容体システムSlit-Roboが極性崩壊細胞の排除を促進する上で重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた(Vaughen & Igaki, Dev Cell, 2017)。そこで本研究では、Sas-PTP10DおよびSlit-Roboシステムに着目し、「細胞認識を起点としたSurveillanceシステム」が機能する組織・時期を探索した。その過程で、翅成虫原基(将来、翅のブレード領域を形成する幼虫期の組織)に導入された物理的損傷が修復する過程において、Sas-PTP10DおよびSlit-Roboシステムがいずれも重要な役割を果たしていることが分かった。興味深いことに、Slit-Roboシステムを遺伝学的に破綻させると、創傷治癒の間で生じた死細胞が組織から排除されずに成虫原基に留まる様子が観察された。さらに、Slit-Roboシステムの破綻により組織中に留まった死細胞が、分泌性の増殖因子Dpp(BMPホモログ)やWingless(Wg; Wntホモログ)を産生していることが分かった。これらの観察結果は、死細胞を速やかに組織から排除することが創傷治癒を行う上で重要な役割を果たしていることを示唆している。本年度は、Slit-Roboシステムの破綻により死細胞が組織に留まることが、創傷治癒の過程にどのように影響しているのかを解析した。その結果、組織中に留まった死細胞が増殖性の分泌因子(DppやWg)を発現していることが分かった。興味深いことに、死にゆく細胞が増殖性の分泌因子の産生を介して周辺細胞に細胞増殖を促す「代償性増殖」という現象が知られている。すなわち、死にゆく細胞を速やかに排除することが代償性増殖を抑制する上で重要な役割を果たしていると考えられた。本研究成果は、創傷治癒の過程において、排除すべき細胞を速やかに排除するシステムが機能するという新しい概念を示唆するものである。Slit-Roboシステムの破綻により発現が誘導される分泌性増殖因子DppおよびWgの創傷治癒における役割を遺伝学的に解析する。それと並行して、Sas-PTP10Dシステムが創傷治癒において果たす役割とその分子機構を解析する。それらの解析結果を統合することで、細胞認識を起点としたSurveillanceシステムの理解に迫る。多細胞コミュニティーにおいて排除すべき細胞を認識してその排除を実行する機構が、器官形成や恒常性維持で重要な役割を果たすと考えられているが、その生理機能や分子機構はいまだ不明な点が多い。我々はショウジョウバエ上皮をモデル系として導入し、上皮組織に生じたがん原性の極性崩壊細胞を認識する上で、リガンドー受容体システムSas-PTP10Dが重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた(Yamamoto#, Ohsawa# (# equal contribution) etal., Nature, 2017)。また一方で我々は、極性崩壊細胞の排除を促進する上で、神経系で反発作用を誘発するリガンドー受容体システムSlit-Roboが重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた(Vaughen & Igaki, Dev Cell, 2017)。そこで、Sas-PTP10DおよびSlit-Roboシステムに着目し、「細胞認識を起点としたSurveillanceシステム」が機能する組織・時期を探索した。その過程で、翅成虫原基(将来、翅のブレード領域を形成する幼虫期の組織)に対してタングステンニードルにより導入された物理的損傷が修復する過程において、Sas-PTP10DおよびSlit-Roboシステムがいずれも重要な役割を果たしていることが分かった。この観察結果は、死細胞の組織からの排除が創傷治癒を行う上で重要な役割を果たしていることを示唆している。本年度は、上皮組織に生じたがん原性細胞を認識・排除する上で重要な役割を果たすSas-PTP10DおよびSlit-Roboシステムが創傷治癒の過程においても機能していることが分かった。さらに、Slit-Roboシステムによる死細胞の組織からの排除が創傷治癒を行う上で重要な役割を果たしていることが分かった。これらの結果は、創傷治癒の過程において、排除すべき細胞を認識・排除するシステムが機能するという新しい概念を示唆するものである。