hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
偏波面の情報とGPS測位情報を共有する高効率なミリ波ワイヤレス給電システムの開発

電磁波(磁界や電界)を用いるワイヤレス電力伝送では、伝送効率を議論する上で伝送系のS行列を決定する本質的なパラメータを見極めることが重要であると考え、従来からある磁気結合共振回路による伝送系をもとに伝送系を考察した結果、本研究を進める上で役に立つ多くの知見を得ることができた。具体的には、結合係数kで磁気結合した2つのRLC直列共振回路の共振時のS行列を明らかにし、そのS行列を簡素化することで、Sパラメータが、「Z1/R1(Z1とR1は、それぞれ、入力側(ポート1側)の回路のポートインピーダンスと内部抵抗)」と「Z2/R2(Z2とR2は、それぞれ、出力側(ポート2側)の回路のポートインピーダンスと内部抵抗)」と「Q1(ポート1側のRLC直列共振回路のQ値)とQ2(ポート2側のRLC直列共振回路のQ値)の相乗平均×k=kQ(kQ積)」という3つの量で表現できることが分かった。さらに、ポート1側で反射係数が0になる条件(ポート1側の整合条件)が(Z1/R1ー1)×(Z2/R2+1)=kQ×kQであり、ポート2側で反射係数が0になる条件(ポート2側の整合条件)が(Z1/R1+1)×(Z2/R2ー1)=kQ×kQであるように、整合条件も3つの量で簡潔に表現することができることも分かった。ワイヤレス電力伝送系の伝送効率は、kQ積が一定の場合、2変数(Z1/R1とZ2/R2)の関数とみなすことができ、とくに、両側のポート(ポート1側とポート2側)で整合条件が成り立つ時に、ワイヤレス電力伝送系の伝送効率は最大になり、その最大伝送効率はkQ積のみに依存することを、簡潔に示すことができた。偏波面を考慮した伝送効率を評価・考察できるまでには至っていないが、伝送効率を理解する上で肝心な伝送系のモデル化・定式化には目途がついたと考えている。その研究成果は、2019年になってからの国内での口頭発表および査読付き英論文(採択決定・発表済み)という形で報告されている。これまでの成果は、磁気的に結合する2つの共振器からなる電力伝送系の諸特性(整合条件や最大伝送効率を与える条件)を支配する本質的なパラメータを、簡潔な方法で定式化して、明らかにしたことにある。そこで、まず、同様な方法で、静電気的な結合(電気的な結合)をする2つの共振器からなる電力伝送系の諸特性を支配する本質的なパラメータを明らかにする。その上で、アンテナ間の電力伝送効率を、アンテナ間の磁気的および電気的な結合という観点で考察し、アンテナを利用する電力伝送系の諸特性を支配する本質的なパラメータを明らかにしたいと考えている。さらには、偏波面(たとえば垂直偏波と水平偏波)毎の電力伝送を、モード別の電力伝送と考えて、モード間での磁気的な結合と電気的な結合を考えることによって、偏波別に電力伝送効率を支配する本質的なパラメータを明らかにし、偏波面を適切に利用することで高効率なワイヤレス給電システムを実現したいと考えている。マイクロ波による電力伝送の伝送効率を評価することができるように、測定機器が搭載できるラックを兼ねた架台の上に、送電用のアンテナと受電用のアンテナとが正対した1.5mのワイヤレス電力伝送路を構成した。電力伝送の効率は、ラック上にアンテナとして直径が40cmの回転楕円体面アンテナを1組用いたガウシアンビーム伝送路を構成し、周波数18GHz20GHz(波長15mm)の電磁波の通過特性を測定することで確認した。この作業と並行して、指向性のあるアンテナを任意の方向に向けることができるような駆動系を検討し、水平方向の回転を600kgーcmのトルクで±225度(回転速度が約6度/秒)、仰角方向の回転を1400kgーcmのトルクで±90度(回転速度が約2.7度/秒)、それぞれ変化させることことができる駆動系を導入した。偏波面制御を実現するために、各偏波成分の位相差を変化させることができるような移相器に関する研究・考察を行ない、その試みとして、2箇所の非接触な摺動部に分布結合方式0dBカプラを用いた、伝送線路長が可変な移相器を考案した。考察の結果、位相器を構成する伝送線路の特性インピーダンスZ1およびZ2と、分布結合部の偶モードインピーダンスZeと奇モードインピーダンスZoとの間に成立する関係性を見出し、これに基づいて設計した結果、比帯域100%で反射損失が20dB以下であり、摺動部のスライド量を増やすごとに位相差が線型的に変化する移相器が実現できることを確認した。初年度は、マイクロ波による電力伝送の伝送効率が評価できるように、測定機器が搭載可能なラック上に送電用の指向性アンテナと受電用の指向性アンテナとが正対したワイヤレス電力伝送路を構成することができた。しかしながら、このワイヤレス電力伝送路を構成するアンテナは、現状では形状や肉厚等が最適化されていないために重量が重く、素早く方向を変えるには適していない。このため、指向性アンテナの方向を変えるのに必要な駆動系を先に導入し、この駆動系の能力に見合った形状や肉厚のアンテナを検討している。偏波面の制御については、各偏波成分の位相差を連続的に変化させることが望ましいため、そのために必要な移相器について検討を重ね、2箇所の非接触な摺動部に分布結合方式0dBカプラを用いた伝送線路長が連続的に可変な移相器を考案した。

考案した移相器は、比帯域100%の周波数範囲で動作することが、シミュレーション上で確認できている。電磁波(磁界や電界)を用いるワイヤレス電力伝送では、伝送効率を議論する上で伝送系のS行列を決定する本質的なパラメータを見極めることが重要であると考え、従来からある磁気結合共振回路による伝送系をもとに伝送系を考察した結果、本研究を進める上で役に立つ多くの知見を得ることができた。具体的には、結合係数kで磁気結合した2つのRLC直列共振回路の共振時のS行列を明らかにし、そのS行列を簡素化することで、Sパラメータが、「Z1/R1(Z1とR1は、それぞれ、入力側(ポート1側)の回路のポートインピーダンスと内部抵抗)」と「Z2/R2(Z2とR2は、それぞれ、出力側(ポート2側)の回路のポートインピーダンスと内部抵抗)」と「Q1(ポート1側のRLC直列共振回路のQ値)とQ2(ポート2側のRLC直列共振回路のQ値)の相乗平均×k=kQ(kQ積)」という3つの量で表現できることが分かった。さらに、ポート1側で反射係数が0になる条件(ポート1側の整合条件)が(Z1/R1ー1)×(Z2/R2+1)=kQ×kQであり、ポート2側で反射係数が0になる条件(ポート2側の整合条件)が(Z1/R1+1)×(Z2/R2ー1)=kQ×kQであるように、整合条件も3つの量で簡潔に表現することができることも分かった。ワイヤレス電力伝送系の伝送効率は、kQ積が一定の場合、2変数(Z1/R1とZ2/R2)の関数とみなすことができ、とくに、両側のポート(ポート1側とポート2側)で整合条件が成り立つ時に、ワイヤレス電力伝送系の伝送効率は最大になり、その最大伝送効率はkQ積のみに依存することを、簡潔に示すことができた。偏波面を考慮した伝送効率を評価・考察できるまでには至っていないが、伝送効率を理解する上で肝心な伝送系のモデル化・定式化には目途がついたと考えている。その研究成果は、2019年になってからの国内での口頭発表および査読付き英論文(採択決定・発表済み)という形で報告されている。固定されたパラボラアンテナ間で10mW100mWレベルの送電が行えることをLED等の点灯実験で確認する。特に、受電側の整流回路で使用する、RF/DC変換効率の向上に寄与するような低電圧で動作するダイオードや、チャージポンプ回路に関して検討を行い、受電した高周波電力を高効率で直流電力に変換する回路を開発する。さらに、水平方向は600kgーcm以下、仰角方向は1400kgーcm以下のトルクで、それぞれ回転させることができるような指向性アンテナを製作し、送電電力にGPS位置情報を重畳させ、2軸でアンテナの向きを制御することで、任意の位置に置かれた指向性アンテナ間で、電力の伝送が出来ることを確認する。さらに、送電側と受電側に偏波分離機能を持たせ、受電側の各偏波出力を送電側にフィードバックすることで、送電側と受電側で偏波面を合わせることで電力伝送効率が最も良い偏波方向で、マイクロ波送電が行える技術を開発する。これまでの成果は、磁気的に結合する2つの共振器からなる電力伝送系の諸特性(整合条件や最大伝送効率を与える条件)を支配する本質的なパラメータを、簡潔な方法で定式化して、明らかにしたことにある。そこで、まず、同様な方法で、静電気的な結合(電気的な結合)をする2つの共振器からなる電力伝送系の諸特性を支配する本質的なパラメータを明らかにする。その上で、アンテナ間の電力伝送効率を、アンテナ間の磁気的および電気的な結合という観点で考察し、アンテナを利用する電力伝送系の諸特性を支配する本質的なパラメータを明らかにしたいと考えている。
p53細胞内局在の変化による消化器がんの抗がん剤感受性増強効果に関する研究

様々な特性を持つp53ミスセンス変異体5種類(RNA polymerase IIとの結合ができないため転写活性化能を喪失しているL22Q十W23S,アポトーシスに関与する遺伝子群の転写活性化能が欠失しているS46A,野生型よりもアポトーシス誘導能が強いS121F、H214Q、ヒト腫瘍で多く観察されるいわゆるホットスポット変異R175H)と、細胞質内への移行が阻止されるR306G、さらに前述の各変異体とR306Gとの二重変異体5種類、さらにコントロールとして野生型p53と発現カセットのみを加えた、計13種類のp53変異体発現カセットを作成し、テトラサイクリン存在下で安定発現株を樹立し、p53分子の細胞内局在の変化が、アポトーシス誘導能、下流遺伝子に対する転写活性化能、抗がん剤感受性などにどのような影響を及ぼすか解析を行った。その結果、p53の細胞内局在はR306Gの変異により一義的に規定されることが判明した。また、アポトーシス誘導能については、Sl21F変異体は細胞質に局在してもアポトーシス誘導能を保持することが判明した。RT-PCR法を用いて下流遺伝子の発現パターンを解析したところ、p53が細胞質に局在する場合であっても下流遺伝子の発現が一定程度見られること、下流遺伝子発現プロファイルはS121Fが細胞外にあっても類似していることが判明し、S121F変異によるアポトーシス誘導能については転写依存性メカニズムが関与していることも示唆された。今回の結果より、野生型p53が細胞質に局在していることがしばしば観察される乳がんあるいは神経芽細胞腫であっても、p53機能は完全消失しているものではなく、下流遺伝子発現プロファイルをS121Fパターンに類似させることができるような小分子の開発により、新たながん治療の可能性も考えられた。上記内容の論文を現在投稿準備中である。様々な特性を持っp53ミスセンス変異体5種類(RNA polymerase IIとの結合ができないため転写活性化能を喪失しているL22Q+W23S、アポトーシスに関与する遺伝子群の転写活性化能が欠失しているS46A、野生型よりもアポトーシス誘導能が強いS121F、H214Q、ヒト腫瘍で多く観察されるいわゆるホットスポット変異Rl75H)と、細胞質内への移行が阻止されるR306G、さらに前述の各変異体とR306Gとの二重変異体5種類、さらにコントロールとして野生型p53と発現カセットのみを加えた、計13種類のp53変異体発現カセットを作成した。次いで、テトラサイクリン内因性p53欠失細胞で、Tetracycline promoter repressorを含有するSF126細胞(ヒト神経膠芽腫由来)とSaOS2(ヒト骨肉腫由来)に、FlpリコンビナーゼとFRT配列を利用して、部位特異的な組み換えを用いて、染色体の特定の位置にこれらp53変異体発現カセットを挿入することを試みたが、FRT配列を組み込むことができず安定発現株の樹立ができなかった。そのため急遽、方法を変更し、各p53変異体がat random導入されたと安定発現株を、変異体ごとにそれぞれ5から10クローン単離、樹立した。今後は、これら変異体安定発現株のp53発現誘導能を確認後、抗がん剤感受性やアポトーシス誘導能の機能解析を行う予定である。

また、同時に細胞内局在に変化を与えるような各種シグナル伝達阻害剤(カフェイン、leptomycinBなど)で、野生型p53を安定発現するSF126-p53細胞株を処理して、p53の局在に変化を与えてみることを試みたが、細胞内局在を変化させる有効濃度では細胞のviabilityに影響を与えてしまうため、何らかの対策が必要であると考えられた。様々な特性を持つp53ミスセンス変異体5種類(RNA polymerase IIとの結合ができないため転写活性化能を喪失しているL22Q+W23S,アポトーシスに関与する遺伝子群の転写活性化能が欠失しているS46A,野生型よりもアポトーシス誘導能が強いS121F、H214Q、ヒト腫瘍で多く観察されるいわゆるホットスポット変異R175H)と、細胞質内への移行が阻止されるR306G、さらに前述の各変異体とR306Gとの二重変異体5種類、さらにコントロールとして野生型p53と発現カセットのみを加えた、計13種類のp53変異体発現カセットを作成し、テトラサイクリン存在下で安定発現株を樹立し、p53分子の細胞内局在の変化が、アポトーシス誘導能、下流遺伝子に対する転写活性化能、抗がん剤感受性などにどのような影響を及ぼすか解析を行った。その結果、p53の細胞内局在はR306Gの変異により一義的に規定されることが判明した。また、アポトーシス誘導能については、S121F変異体は細胞質に局在してもアポトーシス誘導能を保持することが判明した。RT-PCR法を用いて下流遺伝子の発現パターンを解析したところ、p53が細胞質に局在する場合であっても下流遺伝子の発現が一定程度見られること、下流遺伝子発現プロファイルはS121Fが細胞外にあっても類似していることが判明し、Sl21F変異によるアポトーシス誘導能については転写依存性メカニズムが関与していることも示唆された。今回の結果より、野生型p53が細胞質に局在していることがしばしば観察される乳がんあるいは神経芽細胞腫であっても、p53機能は完全消失しているものではなく、下流遺伝子発現プロファイルをS121Fパターンに類似させることができるような小分子の開発により、新たながん治療の可能性も考えられた。上記内容の論文を現在投稿準備中である。
腰椎椎間板変性の疾患遺伝子の検索と椎間板変性メカニズムの分子生物学的解明

腰椎椎間板ヘルニア及び椎間板変性は遺伝的素因が存在する。我々は、腰椎椎間板ヘルニアおよび椎間板変性に関与する、疾患感受性遺伝子の同定を慶応義塾大学、京都府立医科大学、理化学研究所の協力のもと大規模な患者-対照相関解析を行っている。これまでの検討ではVDR遺伝子のエクソン9に存在する,RFLP (restriction fragment length polymorphism)でTt遺伝子型を持つ個体がTTを持つ人と比較して(Tアレルは制限酵素で切断されない,tは切断されるアレル)有意に椎間板変性を有する可能性があること、またAGC1遺伝子のエクソン12に存在するVNTR (variable number of tandem repeat)のうち、短いアレルを持つ個体で椎間板変性度が強い可能性があることがわかった。一方、以前に欧米や日本の研究者から椎間板変性疾患関連遺伝子として報告のあったCOL9A2、COL9A3、MMP3の遺伝子多型を検討したところ、これらとの関連は認められなかった。しかし既知のデータとは異なりCOL9A2のあるハプロタイプと椎間板変性が関連している可能性を確認し報告した。さらに対象を拡大し、腰椎椎間板ヘルニア患者400人以上、コントロール600人以上で30以上の候補遺伝子について、PCR法,primer extension法,Taqman PCR法,Invader法,PCR-direct sequence法を用い遺伝子多型を分析し、患者-対照相関解析を行った。その結果、cartilage intermediate layer protein (CILP)遺伝子の1395Tにおいてp=0.0000068(アレル頻度に基づく)の相関を認め、これが疾患関連遺伝子である可能性が高いと判断された。そこでCILP遺伝子がいかなる機序で椎間板変性を引き起こすかについてin vivo、in vitroの検討を行ったところ、CILP遺伝子はTGF-βを介して椎間板変性を引き起こしていることが明らかとなった。腰椎椎間板ヘルニアおよび椎間板変性の疾患関連遺伝子の検討を行うため、当大学倫理委員会の承認のもと、インフオームドコンセントが得られた20歳代男女466人よりDNAを採取し、同時に腰椎MRIによる椎間板変性の程度および椎間板ヘルニアの有無を評価した。疾患関速遺伝子の候補としてビタミンDレセプター遺伝子(VDR)、エストロゲンレセプター遺伝子(ER)、TGF-β1遺伝子を取り上げ、これらに存在する多型部位をPCR法にて増幅後、制限酵索を用い分析を行った。すなわちVDRではintron8とexon9に存在する多型部位を、それぞれTaqIとApaI制限酵素を用いることで対立遺伝子の型を検討した。ERではintron 1に存在する多型をXbaIとPvuII制限酵素を用い行った。またTGF-β1遺伝子の多型の分析は、allele specific PCR法を用いた。その結果、TaqI制限酵素を用いたVDRの多型はTTとTtに分類された。疾患との関連性をみるとTtアレルを持つものに多椎間かつ高度の椎間板変性を有する例が明らかに多く存在した。さらに椎間板ヘルニアもTtアレルを持つものに多く存在した。しかし、その他の多型と椎間板変性および椎間板ヘルニアには関連はみられなかった。このことから腰椎椎間板変性および椎間板ヘルニアにVDR多型が関与している可能性が示唆され、椎間板変性や椎間板へルニアには遺伝的素因が存在しうると考えられた。

これらの一連の研究を踏まえ、現在他の候補遺伝子(コラーゲンII型、IX座、X型、XI型の各遺伝子、デコリン、バイグリカン、PG-Lbの各遺伝子)と椎間板変性および椎間板ヘルニアとの関連を検討中である。腰椎椎間板ヘルニアおよび椎間板変性には遺伝的素因が存在する。われわれは、現在腰椎椎間板ヘルニアおよび椎間板変性に関与する疾患感受性遺伝子の同定を目的とし、慶応義塾大学、京都府立医科大学、理化学研究所の協力のもとで大規模な患者-対照相関解析を行っている。これまでCOL9A2,COL9A3,VDR,MMP3,AGC1遺伝子のある多型領域が、椎間板ヘルニアまたは変性に関与している可能性が報告されている。そこで日本人においてこれらの既報の遺伝子の多型領域が、疾患関連遺伝子として再現されるかどうかを検討した。まずCOL9A2遺伝子領域に存在する多型R326WはFinland人では疾患群で約2%であり、椎間板ヘルニア(sciatica)群で高い相関を認めていた。そこでPCR-direct sequence法により、日本人患者のDNAサンプルを用いてこの多型領域を検討した。その結果、日本人では12%とアレルの頻度自体が異なることを確認した。さらにCOL9A3に存在する多型R103WはFinland人では12%であり、こちらも高い相関を認めていた。我々は同様の検討を行ったところ、日本人では存在しないことを確認した。以上よりこれらCOL9A2、COL9A3の遺伝子多型は少なくとも日本人においては椎間板疾患関連遺伝子とはなりえないと結論した。またMMP3のpromoler領域には、5A/6Aの挿入/欠失多型が存在し、この多型がMMP3の転写活性に影響を与えており、日本人の高齢者における椎間板変性に関与するという報告がある。Taqman PCR法を用いて行った我々の検討では、相関は再現されなかった。さらにこれまでにわれわれが同定したVDR,AGC1についても多数の症例を用いて再検討を行っている。今後はこれら遺伝子内の別の領域に疾患感受性多型が存在するか否かを検討していく予定である。さらにハプロタイプを構築し、ハプロタイプに基づく患者-対照相関解析も同時に行う予定である。腰椎椎間板ヘルニア及び椎間板変性は遺伝的素因が存在する。我々は、腰椎椎間板ヘルニアおよび椎間板変性に関与する、疾患感受性遺伝子の同定を慶応義塾大学、京都府立医科大学、理化学研究所の協力のもと大規模な患者-対照相関解析を行っている。これまでの検討ではVDR遺伝子のエクソン9に存在する,RFLP(restriction fragment length polymorphism)でTt遺伝子型を持つ個体がTTを持つ人と比較して(Tアレルは制限酵素で切断されない,tは切断されるアレル)有意に椎間板変性を有する可能性があること、またAGC1遺伝子のエクソン12に存在するVNTR(variable number of tandem repeat)のうち、短いアレルを持つ個体で椎間板変性度が強い可能性があることがわかった。
代数多様体の理論とその数論・位相幾何への応用

宮岡は高次元多様体.特にFano多様体に関連する分野を研究した。まず単線織多様体に対する「極大有理連結ファイブレーション」の構成を行ってAlbancse写像を高次元に一般化した。次に、Fano多様体は有理連結であって、しかも次元を固定すれば有界になることを示した。特にn次元Fano多様体の位相同値類は有限である。ここに用いられる写像の相対変形理論も満足いく形で整備された。Fano多様体として最も単純なものである射影空間、二次超曲面に対しては、「長さ」による特徴付けが得られた。この特徴付けは、既知の重要な結果をことごとく導く強力なものである。以上の成果はすべて有理曲線からの写像の研究から得られている。宮岡のもう一つの主要成果は、曲面上種数を固定した曲線全体が有界族をなすという結果である。1980年前後のF.Bogomolovによる部分的解決の後ついに最終的結果が得られたわけである。青木はFermat曲線の直積のPicard数、L関数の特殊値等を決定した。塩田はMordell-Weil格子の概念を確立し、高い階数の〓有理点をもつ〓上の楕円曲線の構成、例外型Lie群のワイル群をGalois群とする〓上の代数拡大、高い密度をもつ球体充填の発見等、種々の分野にわたる興味深い応用を見出した。将来への研究プログラムとして研究を継続すべきものとては、次の二つを挙げておく。(1)Calabi-Yau多様体上の有理曲線の構成と変形。(2)有理的でない楕円曲面上または高種数の曲線族に対するMordell-Weil格子の研究、以上である。研究代表者はHeckc作用素の一般化を研究し、固有値、零点などについてかなりの成果があがった。特に楕円モデュラ-型式についての結果は数論的応用に十分耐えるところにきたのでプレプリントを作製中である。主結果は有理数体上の楕円曲線Eの双対層ωE/ZのZ上の位数の評価であり、種々の数論的応用が見込まれる。研究方法は数論(数の幾何)、代数幾何(モデュライ理論)、函数論(Jeusemの公式)等であるが、一様分布など確率論的発想が基本モチ-フとしてある。この評価の精密化と高次元化が今後の課題である。研究分担者については以下のような進展があった。笹倉は反射層の具体的かつ初等的な構成を追求し、安定な反射層を大量に作ることに成功した。卜部は曲面孤立特異点をDynkin図形によって統制する方法を開発したが、その内的根拠はまだ不明で明年度以降への課題を残した。辻はPicand数1(この条件はゆるめることが可能である)のFano多様体の有界性と、Mange-Ampere方程式の解の爆発時間を評価することにより証明した。一般のFano多様体の有界性はわからないが、同様の方法は有効であろうと思われる。同じく辻は豊富性予想についても微分幾何的方法により研究を行っているが、微妙な部分が残っていて、解決はしばらく先のことになりそうである。以上を総合してみると、初年度としては研究成果は順調にあがっていると考えられる。研究代表者(宮岡)は,標数p>0の変形理論をHilbert概型理論を組み合わせるという,森重文氏が創始した方法を発展させることにより,標数0のFano多様体は十分多くの有理曲線を含むことを示した。すなわち,n次元Fano多様体上の任意の2点は,有理曲線の鎖であって,反標準末に対する総次数が2^n(n+1)以下のもので結ぶことができる(Fano多様体の〃有理連結性〃)。その系として次の〃有界性定理〃が得られる。〃n次元Fano多様体全体は有界族をなす。

特に位相型はnを定めれば有限個しかない〃。定理には非特異性の条件が今のところついているが,その条件をはずせれば高次元分類理論に対する基本的結果となる。実際,単線織多様体(K=ー∞と同値と考えられる)は森理論により〓ーFano多様体の族として実現されるからである。以上は,森・KollaGG'HHr両氏の諸結果と合わせ,三名の共著として発表の予定である。数論幾何プロパ-の方面では,Hecke作用素を純幾何的に表示することを考えた。それはJacobi多様体の準同型として実現され,この解釈によれば,谷山Weil予想は普遍楕円曲線と,その底空間(モヂュラ-曲線)とのzeta函数の比較に帰着する。研究分担者の一人である辻は,KaGG"HHhlenーEinstein計量関連を追求した。MongeーAmpire方程式によるKaGG"HHhlen計量の変形により,一般型多様体の標準モデルの微分幾何的対応物である特異KaGG"HHhlenーEinstein計量を構成した。この計量は極小モデル予想とのからみもあるが,自己同型や同期写像といった方面への応用も期待できる。他にも笹倉・佐々井・吉田・中島・栗原らが各々の分野で興味ある結果を見出した。宮岡は,変形理論を用いて代数多様体上の有理曲線の構成を研究し,以下のような結果を得た。(1)単線織多様体上の一般の点から出発し,その点と有理曲線の列で結べる点全体は閉部分多様体になること,すなわち極大有理連結部分多様体の存在。(2)極大有理連結部分多様体を一般のファイバ-とするファイブレ-ションの存在。これは曲面の分類理論における有理曲面と線織面の構造論を自然に一般次元化したものと考えらる。(3)有理連結な三次元多様体の数値的特徴付け。(4)曲線からの射に対する相対変形理論の基礎付け。(5)一般次元のFano多様体の有理連結性およびその次数の評価。これにより,微分幾何の立場からも調べられていたn次元Fano多様体の位相型の有限性が自然に従う。以上の成果は,J.Kollar,森重文両氏との共同研究により得られたものであるが,他に重み1,2,3の有理的モジュラ-形式に関して興味深い現象が見出された。これについては今後も研究を続行していく予定である。塩田は,Q(t)上定義された楕円曲線を研究した。Q(t)有理点全体のなす群には自然な正定値二次形式が入り,MordellーWeil格子と呼ばれる。この格子の階数が高い楕円曲線を具体的に書き下すことに成功した。特殊化することにより,高い階数をもつQ上の楕円曲線がこの例から無数に得られる。また有理係数方程式のGalois理論,ユ-クリッド空間の球体による充てん問題など種々の分野において興味深い知見が得られた。この研究にあらわれる厖大な数値計算にはコンピュ-タが非常に有効であった。青木については自身による科研費報告書があるので,ここでは省略する。
表面上の反応場の傾きと生成分子脱離の空間分布との相関について

反応生成分子が表面から反発されて脱離する場合には、脱離分子の空間分布や並進速度分布に「反応場」の構造情報が保存されている。1.本研究では「反応場の傾き」に焦点を絞り、一酸化炭素の酸化で生成脱離するCO_2分子の空間的分布を、種々のテラス幅を持つ白金表面(bulk表面に対して異なる傾きを持つ);Pt(110)(1x2)(テラスの傾き35.2°)、Ir(110)(1x2)(同35.2°)、Pt(112)(同19.5°)、Pt(335)(同14.4°)、Pt(557)(同9.5°)上で測定し、反応場の傾きがどの程度の精度で空間分布に保存されるかを検討した。反応場がテラス上にある場合は、テラスの傾きは85%程度空間分布に保存されていて、空間分布測定が反応場の同定に有用であることを確認した。2.上記に報告するテラスのある白金表面上では吸着CO分子と吸着酸素原子とからのCO_2生成は共通に400K付近から生じ、吸着量を増すと低温域に広がって、複数の生成ピークを示す。空間分布、速度分布を各CO_2ピーク毎に測定した。並進温度の脱離角依存は脱離分子のフラックスの最大となる脱離角のところで最大値を示し、脱離角をずらすと急減した。空間分布の鋭さが反応場の垂直方向への脱離分子の並進速度の増加で生じていることが明らかとなり、空間分布に反応場の傾きが保存される機構が解明できた。3.吸着量を増すとより低温に現れるCO_2では反応場はステップや、表面の溝の中にまで広がり、テラスの垂直方向には脱離しない成分が増加してくることを確認した。本研究は種々のテラス幅を持つ白金族金属単結晶表面(バルク表面に対して傾きを持つテラスがある)上で生成脱離するCO2分子の空間分布・速度分布から反応場の特定と傾きを検討することが目的である。本年度は当初予定したPt(311)、(211)の結晶到着が遅れたため、Pt(110)(1x2)、Ir(110)(1x2)(何れもバルク表面に対して約30度の傾きを持ち3原子幅のテラスから構成される)上での測定を先行させ下記の結果を得た。1.Pt(110)(1x2);角度分解能1.1度を持ち新しい角度分布・速度分布測定装置を用いCO酸化で生成脱離するCO2分子の分布を調べた。CO2の脱離は表面垂直より23ー25度ずれた2方向に鋭く指向した。速度は表面温度から予測されるより遥かに大きく、並進温度は約1500kであり、フラックスの指向方向で最大値を示した。こうしてCO2分子は傾いたテラス上の反応場に垂直方向に反発されて脱離していることが明らかになった。2.Ir(110)(1x2);生成脱離するCO2分子の空間分布を表面全方位にわたり測定し、分布の三次元表示に成功した。これにより角度分布はテラスに沿ってはバルクの(111)構造と同様に振舞い、直角方向には鋭い分布を示したことは明示され、幅の狭いテラス上にある反応場の異方性を捕らえることに成功した。3.上記の空間分布の解析の基礎としてCOと酸素の共吸着属の構造解析が不可欠である。Pd(100)表面を共吸着属構造の定量的表現である反応図(reaction diagram)の解析法を確立した。吸着酸素の位置が上記の解析では重要な情報となる。

NEAXFS(X線吸収端微細構造分光)を用い、Pt(110)(Ix2)上の酸素分子の向き、位置を検討した。CO酸化の生成分子CO2は反応場から直接に反発されて脱離するので、その空間分布は常に反応場の垂直方向に鋭く分布し、反応場の傾き、構造の情報を持つ。本研究では種々の傾きテラスを持つ白金表面(異なるテラス幅を持つ)上で生成脱離するCO2の空間分布を測定し、反応場の傾きがどの程度正確に空間分布に保存されるかと、このテラスの異方性の空間分布への効果を検討した。1 pt(112);(s)[3(111)×(100)]/テラスの傾き角19.5度。CO2の生成は5つのピークで現れ、その内の3つの空間分布を我々の装置で測定できた。CO2の脱離はbulk表面垂直からは15度ずれた位置に鋭く分布し、反応は主にテラス上で進行している。テラスの傾き角との差は約5度で予測の範囲であった。角度分布はテラスに平行ではPt(111)上に似てcos^<7-12>θ(θは脱離角)と鋭い分布であった。これに直角方向(段階上下方向)では更に鋭いが、非対称な分布でテラス垂直をほぼ指向した。この分布はθ=十15°(段階上方)を中心とする鋭いcos^<40>θ成分と、θ=-7-8°(段階下方)を中心とするcos^<30>θ成分とに分解されたがいずれもテラス上の反応と結論した。2 Pt(533);(s)[4(111)×(100)]/傾き14.4度。CO2の生成スペクトルはPt(112)に大変似ている。180-400kの領域に3つのピークが生成した。各々の角度分布は階段上方θ=5°を指向した。反応はテラス上で起こっていると見られるが、予測よりも表面垂直に近い。表面の階段状構造の再解析が必要である。3 Pt(113);(s)[2(111)×(100)]/傾き角29.5度。研究室で研磨した表面は構造の再現性が不足であることがわかったので、研磨済みの結晶を外注しており測定が遅れている。表面から反発されて脱離する反応生成分子の空間分布や並進速度分布に「反応場」の構造情報がどの程度保存されているかを、白金表面上の一酸化炭素の酸化をモデルとして、本研究では特に「反応場の傾き」に焦点を絞り検討した。1.生成脱離するCO_2分子の空間的分布を、傾いたテラスを持つ白金表面、Pt(112)(テラスの傾き19.5°)、Pt(335)(同14.4°)、Pt(557)(同9.5°)上で測定し、反応場の傾きがどの程度の精度で空間分布に保存されているかを検討した。これらの表面では吸着量が小さいとき、反応は主にテラス上で進行することを確認した。この場合、テラスの傾きは85%程度空間分布に保存されていて、空間分布測定が反応場の同定に有用であることを確認した。2.上記に報告する白金表面上では、吸着量を増すと反応は低温域に広がって、昇温脱離スペクトルにおいて複数の生成ピークを示したので、空間分布、速度分布を各CO_2ピーク毎に測定した。並進温度の脱離角依存、及び脱離分子のフラックスの脱離角依存から、吸着量を増すとより低温域に現れるCO_2では反応場はステップや、表面の溝の中にまで広がり、テラスの垂直方向には脱離しない成分が増加してくることを確認した。3. Pt(113)(同29.5°)では再現性ある結果はまだでていない。今後の更に詳しい解析では現象の明確なPt(557)表面が有望である。
ストレス応答に基づく肝再生促進システムの開発に関する研究

1.肝非実質細胞に対するストレス応答の影響の検討Wistar系ratを用いて温水による全身熱ショック前処置を与え,その48時間後に90分間の肝左葉部分虚血を施行し再潅流をおこなった結果、熱ショック前処置は肝虚血再潅流時のTNF-alphaの産生を抑制する事が判明した.この抑制効果は血漿中のTNF-alpha濃度および肝臓でのTNF-alphaのmRNAの発現量の両方に認められた。TNF-alpha刺激により促進されるcytokine-induced neutrophil chemoattaractant(CINC)やICAM-1も同時に抑制され、再潅流6時間後の好中球浸潤も有意に減少していた。サイトカインであるTNF-alphaの産生抑制によって、接着分子の発現や、白血球の浸潤がおさえられ、組織障害が軽減されてる一因となっていると考えられる。熱ショック前処置では肝細胞、クッパー細胞、類洞内皮細胞のいずれの分画にも熱ショック蛋白72が発現していることが明らかとなり、TNF-alphaの産生抑制効果は熱ショックに対するクッパー細胞のストレス応答の結果であると考えられる。また接着分子発現抑制や、好中球浸潤の現象もTNF-alphaの産生抑制による二次的な効果だけではなく、類洞内皮細胞自体のストレス応答の結果である可能性もあり、さらに研究が必要と思われる。今研究により、熱ショック前処置による虚血再潅流障害耐性獲得には肝実質細胞のみでなく、非実質細胞のストレス応答も重要な役割を担っていることが示唆された。2.肝再生促進応答としてのストレス反応とそのメカニズム全身熱ショツク前処置によって70%部分肝切除後の肝再生時におけるTNF-alphaの産生も影響を受けることが予想されるが、今後の研究課題である。
心臟弁に発現する血管新生抑制因子テノモジュリンの機能解析

心臓において、弁膜は無血管組織であることが知られているが、様々な弁膜疾患でその無血管性が破綻していることが知られている。弁膜同様無血管組織である腱索の構造維持及び病態発症にいたる分子的メカニズムについてはいまだ未知である。今回我々はChondromodulin-IのC末端と相同性を有し、腱組織から抽出されたTenomodulinという膜貫通蛋白質に特に注目し、腱索の構造維持及び病態発症にいたる分子的メカニズムについて解析した。(1)マウス各胎生期、成獣およびブタの心臓を用いて、RT-PCR法、Western blotting法により腱索におけるTenomoduinの発現を解析した。胎生14.5日よりTenomodulinの発現は認められ、腱索特異的であった。(2)ヒト剖検例及び手術例における腱索組織標本を作製し、HE・EVG染色及び各種一次抗体(Tenomodulin,VEGF-A,MMP-1,2,3,9,13等)を用いた免疫組織化学染色を施行、病態発生のメカニズムについて解析した。正常ヒト腱索において、Tenomodulinは内皮下のエラスチンが豊富な層に同心円状に発現していた。ヒト腱索断裂症例ではTenomodulinの発現は断裂部に一致し消失しており、同部位にはVEGF-A、MMP-1,2,13の強い発現、炎症性細胞浸潤、異常な新生血管が認められた。(3)腱索間質細胞の初代培養を行い、その培養上清を用いてヒト冠動脈内皮細胞の血管管腔形成能、遊走能に対する作用を解析した。腱索細胞の培養上清には血管内皮細胞の管腔形成能及び遊走能を抑制する作用が認められ、これらの作用はTenomodulinのsiRNAを用いることにより減弱させることができた。(4)犬の腱索損傷モデルを作成し、腱索の組織学的変化を経時的に評価した。腱索の内部(中心部)に向かい経時的に新生血管、VEGF-A、MMPの発現が認められるようになり、ヒトの腱索断裂組織における所見と酷似していた。Tenomodulinは血管新生挿制因子として腱索構造の維持に重要であり、Tenomodulinの欠失・血管新生促進・MMP活性化が複合的に関与し腱索の変性さらには断裂をきたすメカニズムが示唆された。
未分化造血前駆細胞における表面抗原Thy-1の発現と細胞周期制御

(1)正常ヒト臍帯血、末梢血、骨髄からの造血前駆細胞の分離ヒト骨髄液中のCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-分画中ではThy-1^+細胞,Thy-1^-細胞の占める割合ははそれぞれ平均46.2%と53.8%であり、有意差は認めなかった。(2)造血前駆細胞の細胞周期の解析ヒト骨髄液中のCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-分画中にあるThy-1^+細胞,Thy-1^-細胞の細胞周期に関する検討を行ったところ、培養前の細胞に対する検討ではG_0/G_1期比率がCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-Thy-1^+細胞は97%、CD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-Thy-1^-細胞では99%であり両分画とも高率で静止期にある細胞がみられた。よってヒト骨髄液中のCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-分画にある細胞は未熟な造血前駆細胞を含むと思われた。一方でCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-分画中にあるThy-1^+細胞,Thy-1^-細胞をサイトカイン刺激下で116日間培養後、再度3重染色しCD34^<++>CD38^-Flt-3^-分画にあるThy-1の発現の変化をflow cytometryで検討したところ、培養前のThy-1発現の有無にかかわらずサイトカイン刺激後にCD34^<++>CD38^-Flt-3^-を維持する分画においてThy-1^-細胞となった場合はS/G_2M期比率が約10%とほとんど変化がみられないが、Thy-1^+細胞となった場合、67日目にかけてS/G_2M期比率が40%と増加し、以後漸減する現象がみられた。上記サイトカイン刺激下でヒト骨髄液中においてS/G_2M期比率がもっとも増加するのはCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-Thy-1^+細胞を6日目にCD34^<++>CD38^-Lin^-Flt-3^-Thy-1^+細胞となった細胞であった。
高マグネシア安山岩類の生成環境に関する研究

1.香川県五色台産高マグネシア安山岩類について、地質学的、鉱物学的、地球化学的なデータをほぼ揃えることができた。その給源物質の性質、可能な分化過程についての像がほぼ明らかになった。五色台の高マグネシア安山岩はほぼマントルかんらん岩の部分溶融で生じた初生マグマの特徴を有するが、微量元素組成、Sr・Nd同位体比は沈み込み堆積物の関与を示唆する。2.ボニナイトの微量元素組成、特にLIL元素組成の特徴を明らかにした。変質の影響を検討するために、酸処理した試料についても放射化分析をおこなった。全体の組成トレンドは斑晶鉱物の結晶分化で説明可能である。また、初生マグマの微量元素組成は、REE等に著しく乏しく、特にRb、Cs等のアルカリ元素濃度が高く、Rb/Ba比の大きいことが示された。3.能登半島および舳倉島・七ッ島の第三紀古銅輝石安山岩等の岩石学的、および地球化学的研究をおこなった。これらの高マグネシア安山岩類は、テクトニックな条件、マグマの温度、微量元素組成等から、初生安山岩マグマに由来するものとは考え難く、未分化な玄武岩質マグマとデイサイト質または流紋岩質マグマの混合で生じた可能性が考えられる。4.北西九州の多量の玄武岩に伴われて産する古銅輝石安山岩等は、他地域の高マグネシア安山岩類と同様、高いNi/Mg、Cr/Mg、Rb/Ba比を示した。5.火山岩の、気圧溶融実験をおこない、予備的な実験で、斜長石ーマグマ間のMg-Fe分配が酸素フュガシティ計として有効であることを示した。この酸素フュガシティ計は、斜長石斑晶が一般的であること、変質の影響を受けにくいことから、適用範囲が広いと考えられる。6.火山岩石基組織について、噴火過程をシミュレートする溶融冷却実験を行った結果、斜長石の結晶核密度は冷却速度よりも初期溶融の過冷却度に強く依存することが確認された。1小笠原諸島父島,兄島,婿島産ボニナイトについては、微量元素組成,ガラス組成に基づいて、それらの給源物質が枯渇したカンラン岩と沈み込みスラブに由来する熱水の2成分から成る可能性を示した('87 IUGG発表予定、投稿予定)。2四国北東部のサヌカイト類については、斑晶斜方輝石が地球上の斜方輝石では最もクロムに富むことを示し、その生成環境の特殊性を考察した('86 IMA・火山学会発表済、投稿予定)。この地域の高マグネシア安山岩について1気圧での相平衡関係,元素分配関係を明らかにする目的で、現在電気炉の較正をおこなっている。3能登半島付近の古銅輝石安山岩について年代測定,鉱物組成記載,岩石組成分析等をおこない、その噴出年代が28、20、15Maにわたること、比較的高い晶出温度を示すこと、ボニナイト,サヌカイト類とは異なり、比較的高いBa/Rb比を有することを明らかにした。これらの古銅輝石安山岩は水に富む初生安山岩に由来するのではなく、未分化玄武岩とデイサイト質マグマの混合で生じた可能性が高い('87地質学会発表予定)。

4祖母山地域の第三紀無斑晶質安山岩の試料採取および薄片約60枚の観察をおこなったがいずれも斜方輝石は変質しておりその組成を決定することはできなかった。これらの安山岩は厚い緻密な溶岩流として産し、斑晶斜長石,磁鉄鉱に乏しく、比較的高いMg/Fe比を示す等、同時代の瀬戸内岩石区のサヌカイト類と似た性質を有する。5北西九州伊万里,武雄地域の第三紀後期無斑晶質安山岩の試料採取および薄片約40枚の観察をおこなった。これらの安山岩は多量の玄武岩,流紋岩にともなわれており、後2者の混合で生じた可能性が強く、今後化学分析等を行いたい。1小笠原産ボニナイトの全岩主成分・微量成分分析の結果,それらが島孤ソレアイトと比較すると,高いRb/Ba, Ba/La比を有する特徴があることを示した. ('87/8-IUGG-Vancouver発表,投稿準備中).3五色台の高マグネシア安山岩を含む8種の溶岩の1気圧溶融実験をおこなった.一通り,リキダス相,リキダス温度を求める実験をおこなったが,これらの溶岩は粘性が大きいため気泡が抜けず,また冷却による結晶核生成・結晶成長速度が遅く,平衡な実験結果を得るに至っていない.1気圧溶融実験では, ODP LEG111の東太平洋海嶺玄武岩について斜長石-マグマ間のMg-Fe分配係数の酸素分圧依存性を明らかにした.これは天然の多くの火山岩に対して酸素分圧計として有効である. ('87日本火山学会秋季大会発表,投稿準備中).4能登半島北方舳倉島・七ツ島産古銅輝石安山岩の放射年代測定,鉱物組成,全岩組成の記載をおこない,それらの生成条件について考察した(地質学雑誌投稿中).5山陰地方,大山付近の第四紀無斑晶安山岩の試料採取および薄片観察をおこなった.これらは斜長石斑晶に富む島孤安山岩溶岩・火砕岩の間に,厚い緻密な溶岩流として産し,斑晶として少量の斜長石,オパサイトを含む.斜方輝石斑晶は認められなかった.今後,全岩化学分析等をおこない,同時代の斑状安山岩,玄武岩との関係を検討したい.1.岩石の1気圧溶融実験については、前年に継続して斜長石-マグマ間のMg-Fe分配の酸素フュガシティ依存性を海嶺玄武岩および伊豆大島玄武岩について求めた。前者は1200°C、後者は1130°Cで行ったが、△FMQに対して分配係数をとると2種の玄武岩でほぼ一致し、この分配関係がよい酸素フュガシティ計として使えることを示している。この酸素フュガシティ計は、斑晶晶出時のマグマ溜り内での酸化状態を知る手がかりと成り、斜長石斑晶が一般的であることもあいまって、適用範囲が広いと考えられる。(Proceedings of ODP,111,Part B,in press,日本火山学会1988/7;日本地球化学会1988/10)2.火山岩の石基組織の生成条件について、予備的な1気圧溶融冷却実験をおこなった。その結果、斜長石の単位面積当りの見かけの結晶核密度は冷却速度よりも初期溶融の過冷却度に強く依在することが確認された。(鹿児島国際火山会議1988/7、日本火山学会1988/11)。3.瀬戸内および能登半島、舳倉島、七ッ島の高マグネシア安山岩類について、地球内部研究センターにおいてSr,Ndの同位体比を求めた。五色台産のものは(^<87>Sr/^<86>Sr)比が0045-0066、εNdが+2--4の範囲で、マントルアレイよりも若干Sr同位体比が高い傾向がある。このような組成変化は海洋堆積物の混合同化で説明され、微量元素組成と矛盾しない能登半島についてはやはりマントルアレイよりも放射性Srが富む傾向がみとめられる4.北西九州では火山フロントより背弧側で、多量の玄武岩に伴われて古銅輝石安山岩、カンラン石安山岩等が産する。今回は高知大学の厚意でXRF分析値を得ることができた。これらの高マグネシア安山岩類も他地域のものと同様、高いNi/Mg、Rb/Ba比を示した。
オートファジー関連蛋白を介した細胞競合の機序解明と新規癌治療への応用

1細胞競合における弱者と強者をわける細胞間コミュニケーションのメカニズムの解明JHH5(p62蓄積性肝癌細胞)細胞株とp62欠損JHH5細胞株、Huh-1(p62蓄積性肝癌細胞)細胞株とp62欠損Huh-1細胞株より蛋白を抽出し、電気泳動後、銀染色を行ったところ、p62発現有無によって蛋白発現が変化することがわかった。そこで2次元電気泳動による発現蛋白の解析を行っている。現時点で、p62蛋白発現の有無によって、発現が変化する複数個の蛋白の存在が確認されている。p62蛋白発現の有無によって発現が変化する蛋白が何であるかをMS解析によって同定中である。一方、一部のリソソーム蛋白分解酵素カテプシンを欠損させることによりオートファジー機能を保ちつつp62発現を亢進することが可能なカテプシンL欠損マウスを用いた検証ではnrf2-Notchシグナル活性化を介した機序で肝再生亢進が誘導されることを明らかとした。細胞競合で強者となる細胞では弱者細胞に対し細胞増殖が優位に立っていることが報告されているのでp62有無によって誘導される細胞競合現象でもNotchシグナルが重要である可能性が示唆された。2時限式強者細胞株を用いたp62蓄積癌細胞に対する新規治療法の開発ドキシサイクリン(DOX)プロモーターカスパーゼ7発現プラスミド(DOX-Caspase7)をp62欠損細胞に遺伝子導入し、ドキシサイクリン添加によって細胞死を誘導する時限式強者細胞株を樹立中である。Huh-1細胞株に関してはDOX-Caspase7プラスミド導入p62-/-Huh-1細胞を樹立したが、JHH5細胞に関しては細胞増殖が遅いため時間がかかっている。現在樹立しているDOX-Caspase7プラスミド導入p62-/-Huh-1細胞に関しては、DOX添加によって、細胞死がどの程度誘導されるのかを再検証中である。現時点までにp62発現変化によって細胞株における蛋白発現が大きく変化することを明らかにすることができた。蛋白解析も順調に進展しているのでおおむね順調と考えている。また一番時間がかかると想定していたDOX-Caspase7プラスミド導入細胞株の樹立に関しても2個のうち1つは完成しつつあるので、細胞死誘導などの検証はまだ残っているが最低限の細胞移植解析などが可能な状況となってきているので、こちらもおおむね順調と考えている。p62蛋白発現の有無によって発現が変化する蛋白が何であるかをMS解析によって同定する。また異なった細胞株間で共通したp62発現変化によって発現変化をきたす蛋白を同定する予定である。細胞競合に関連する蛋白が同定されたところで、蛍光免疫染色によって細胞内の蛋白局在を明らかとし、これらの蛋白の細胞内動態や作用に関して検証を行う。現在、全蛋白の解析をまず行っているが、細胞膜上に存在すると想定している細胞の強者・弱者を認識する蛋白の同定が可能でなかった場合には、細胞膜蛋白のみを単離しての解析を再度行う必要があると考えている。p62-/-JHH5細胞に関してもDOX-Caspase7プラスミド導入細胞株を樹立するとともに、樹立したDOX-Caspase7プラスミド導入p62-/-Huh-1細胞に関しては、DOX添加によって、細胞死がどの程度誘導されるのか、naive Huh-1細胞を駆逐後にDOX-Caspase7プラスミド導入p62-/-Huh-1細胞を死滅させin vitro抗癌治療が可能であるかを検証する予定である。

現時点までにp62発現変化によって細胞株における蛋白発現が大きく変化することを明らかにすることができた。蛋白解析も順調に進展しているのでおおむね順調と考えている。また一番時間がかかると想定していたDOX-Caspase7プラスミド導入細胞株の樹立に関しても2個のうち1つは完成しつつあるので、細胞死誘導などの検証はまだ残っているが最低限の細胞移植解析などが可能な状況となってきているので、こちらもおおむね順調と考えている。p62蛋白発現の有無によって発現が変化する蛋白が何であるかをMS解析によって同定する。また異なった細胞株間で共通したp62発現変化によって発現変化をきたす蛋白を同定する予定である。細胞競合に関連する蛋白が同定されたところで、蛍光免疫染色によって細胞内の蛋白局在を明らかとし、これらの蛋白の細胞内動態や作用に関して検証を行う。現在、全蛋白の解析をまず行っているが、細胞膜上に存在すると想定している細胞の強者・弱者を認識する蛋白の同定が可能でなかった場合には、細胞膜蛋白のみを単離しての解析を再度行う必要があると考えている。p62-/-JHH5細胞に関してもDOX-Caspase7プラスミド導入細胞株を樹立するとともに、樹立したDOX-Caspase7プラスミド導入p62-/-Huh-1細胞に関しては、DOX添加によって、細胞死がどの程度誘導されるのか、naive Huh-1細胞を駆逐後にDOX-Caspase7プラスミド導入p62-/-Huh-1細胞を死滅させin vitro抗癌治療が可能であるかを検証する予定である。p62発現変化によって生じる細胞内蛋白発現変化の解析は細胞の全蛋白解析を主体に行った。昨年度予定していた糖鎖解析は解析プロトコール、解析チップ、試薬の入手に時間がかかってしまったため次年度に持ち越しとなっている。今年度、JHH5(p62蓄積性肝癌細胞)細胞株とp62欠損JHH5細胞株、Huh-1(p62蓄積性肝癌細胞)細胞株とp62欠損Huh-1細胞株より糖鎖を抽出し、p62発現変化によって生じる発現糖鎖(N型糖鎖、O型糖鎖、糖脂質)の変化について、グライコブロッティング法を用いて解析を行う予定である。
データサイエンスによるウイルスエコ・スフィアーのシステム的理解

病原体の適応度地形は宿主の免疫応答により変化し、宿主の集団免疫は流行する病原体により変化する(ウイルスエコ・スフィアー)。病原体の遺伝子配列には、この様な長年にわたる宿主との攻防の歴史が刻まれている。本研究ではビッグデータに値する情報として蓄積しているインフルエンザの遺伝子配列を利用し、バイオインフォマティクスと数理科学の手法を駆使して遺伝子配列を解析する。そして、ウイルスがカモやブタなど異なる宿主を含む環境(生態系)において果たしてきた役割を“進化の視点"から解明する。ウイルス進化という時空間を超えたマクロな振る舞いを捕捉する新たなデータサイエンスを繰り広げ、複雑なエコ・スフィアーの本質を理解していく。H3N2(HA1, Human, 1968-2013)の遺伝子配列を用いて、バイオインフォマティクス解析により進化ルールを定量的に解析した。まず、HongKong68, England72...というように配列データをクラスタリングした。次に、クラスター毎の遺伝的距離を計算し、古いクラスターから新しいクラスターに遷移する間の進化動態を定量・可視化した。さらに、HA1配列を5つのエピトープ領域と非エピトープ領域に分解した詳細な解析も実施した。タンパク質の構造上で外部に露呈している箇所(エピトープBとA)は、特に強い選択圧がかかっている事が確認できた。今後は、エピトープ領域とそれ以外の部分で正の選択を受けているサイトの関連性を解析し、補償的変異の可能性を探索する。これは、エピトープに変異が入ることで適応度が下がるという事が知られているからである。また、非エピトープ領域はクラスター間のHA1配列進化には寄与していない事も統計的な観点から示していく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。次世代シークエンサーの登場とバイオインフォマティクス手法の発展により塩基配列解読のスループットは飛躍的に向上し、配列データの活用はウイルス学の幅広い分野において標準的となっている。しかし、ウイルスが生物の生命活動に及ぼす影響を定量的に理解するためには、さらなる異分野との融合を果たした生命現象に普遍的な進化動態を定量的に解析する数理科学基盤の開発が求められている。ここでは、集団遺伝学的な手法を用いて、インフルエンザの進化動態を分析できるシミュレータを開発した。まず、A/U/G/Cからなる1047塩基の配列を持つインフルエンザ親株をコンピュータ内で変異させ子孫プールを作る。そして、各子孫株の適応度を宿主集団の免疫状態及び親株との類似性などの要因を計算し、適応度に応じて翌年の流行株を選ぶ。この操作を繰り返し計算する事でインフルエンザ進化をシミュレートできる。ここで、塩基配列は認識領域と保存領域の2つの領域を持つと考え、変異の入る部分により適応度が変化すると仮定した。また、遺伝子配列には病原体と宿主の進化的攻防の歴史が刻まれている。そこで、宿主免疫にさらされるヘマグルチニンの遺伝子配列をdN/dS解析を実施して、進化のサインを検出した。今後は、、BEASTなどの既存のソフトウェアで集団遺伝学的解析および分子系統解析によって配列の進化速度や淘汰圧の定量化を進める。配列進化シミュレータから生成したA/T/G/Cの4文字からなる疑似配列を利活用して、ウイルスと宿主の共進化を分析できる点は前例がなく独創的である。膨大な組み合わせの進化経路を全て実験解析から探索し、「進化ルール」を見つけ出すことは不可能であるが、計算機実験と進化理論による大規模な擬似配列データ解析を援用することで達成されるからである。