hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多衛星データ複合解析に基づく熱帯大気循環場の全球観測：「見えない風」を見る

本研究は、衛星観測から推定される気温・湿度等に基づき対流圏大気の大規模上昇流を導出するアルゴリズムを新規開発し、熱帯大気大循環の駆動機構に関わる広範な課題解決に資するデータセットの構築を目的とする。高精度赤外サウンダやレーダなど複数の地球観測衛星データを横断的に解析し、大気熱収支解析に立脚する物理的考察に基づく大気鉛直流導出手法を完成させた。既存の地上観測から求められる大規模上昇流速度の推定値と整合的であることを確認したとともに、大気循環の駆動要因として積雲質量フラックスが寄与する程度を定量化する方法論の検討を行い、今後のさらなる研究展開につながる成果を得た。熱帯大気大循環-雲対流相互作用の物理機構解明は、熱帯気象学の中心課題の一つである。平成26年度の研究では、研究代表者が開発準備を進めてきたデータ解析の新たな手法として、多数の衛星センサを結集して鉛直流速の推定を実現する方法論の技術的検証・検討を行った。このアプローチでは、赤外サウンダ・マイクロ波放射計・散乱計などの多衛星センサ観測データに水収支・熱収支保存則および質量保存則の条件を課し、大規模鉛直流速度を導出する。限られた数の拘束条件から現実的な鉛直分布を求めるため、鉛直流速度を熱帯大気の基本モードである第一および第二傾圧モードと浅いモードに展開し、3つのモード係数を解として得る。これらの基本モードは積乱雲・雄大積雲・層状性降水・浅い積雲といった様々な雲タイプの潜熱加熱プロファイルと密接に対応しており、モードごとの振幅を比較することで雲対流と大気大循環間の力学的相互作用を定量的に読み解く解析が可能となった。次に、CINDY2011,DYNAMO, AMIによる合同観測網およびTOGA CAOREより得られた地上観測データとの比較から、衛星観測に基づく水蒸気・熱収支解析手法を評価した。衛星データ解析はおおむね、地上観測網から推定された大規模場平均鉛直流・水蒸気収束・MSE(湿潤静的エネルギー)収束の統計的なふるまいを定量的に再現していることが見出された。さらに、静止衛星赤外観測を用いて、対流事例を「発達」「位置ずれ」「通過」の三群に分類し、対流の力学を代表していない不適合なサンプルの選り分けを試みた。三郡いずれにおいても、定性的な時間進化の特徴は同じであったが変動の振幅に差が見られ、発達群で最も振幅が大きく通過群でもっとも弱いことが見いだされ、上述の衛星データ解析では発達群の特徴を顕著に反映していることが示唆された。平成27年度は、先年度より開発を進めてきた熱帯大気の大規模鉛直上昇流を衛星データに基づき推定する解析手法を検証する研究を行った。日米の研究者が合同で進めたインド洋上の大気場集中観測実験CINDY2011/DYNAMOのサウンディングアレイデータをコロラド州立大学Dick Johnson教授およびPaul Ciesielski博士から入手し、地上観測網から推定される大規模上昇流と衛星観測から導出された値を比較した。一方個々の対流事例ごとに見ると、一般に系統的な時間進化経路をたどらず、コンポジット空間内で水蒸気・MSE収束の統計平均値の周りに広く分散していた。次に静止衛星赤外観測を用いて、対流事例を「発達」「位置ずれ」「通過」の三群に分類し、対流の力学を代表していない不適合なサンプルの選り分けを試みた。三郡いずれにおいても、定性的な時間進化の特徴は同じであったが変動の振幅に差が見られ、発達群で最も振幅が大きく通過群でもっとも弱かった。総観場から強い影響を受けない事例を抽出し、かつMSE収束から水平移流の寄与を除去した場合、事例間の分散は大幅に減少することが見いだされた。概して、衛星データ解析手法の妥当性が確認された。衛星データから大規模場平均上昇流を推定することは先例のない手法であり、また手法の理論的な背景においていくつか仮定に基づく不確実性が存在するため、独立なデータセットでその推定精度を確認することは重要な課題である。今年度の研究において集中観測実験の観測網を利用した検証を行い、妥当な結果を得たことで、研究がほぼ順調に進捗していると判断される。前年(2015)度までの研究成果は、多数の衛星観測データを横断的に活用し、熱帯大気の大規模場平均上昇流速度を算出する解析手法の開発と、地上観測データにもとづく衛星推定値の検証研究を中心に進めてきた。一方、熱帯では大規模平均場(およそ水平100km程度の領域を指す)の力学は、領域に内在する多数の積雲や層状雲の運動により駆動されることが知られており、積雲スケール(1kmから10km程度)の物理過程と大規模場力学の関連を明らかにすることは熱帯気象学における積年の課題である。この問題意識に立ち、これまで開発した解析手法をさらに拡張し、個々の積雲内の上昇流速度を衛星観測データから推定する手法を考案した。その内容は以下のようなものである。積雲質量フラックスは、まず簡便な鉛直一次元雲モデルをもとにさまざまな雲内鉛直速度を構築し、その中から衛星観測から導かれる雲頂浮力に整合する解を選びだす方法をとった。

ここで用いた雲頂浮力推定値は、ニューヨーク市立大学のJohnny Z. Luo博士により提案された衛星観測手法の結果を用いている。一方、大規模場平均質量フラックスは、既に開発済みの手法に基づき衛星観測大気熱力学場から別に求めることができる。これらの観測値を、激しい降水システムの出現前後の時間軸上に投影することにより、降水発達に伴う大気質量フラックスの動態が明らかになった。この解析結果は、熱帯対流力学のさらなる理解および全球気候モデルの積雲パラメタリゼーション評価にあたりユニークな観測資料を与えると期待される。本研究は、衛星観測から推定される気温・湿度等に基づき対流圏大気の大規模上昇流を導出するアルゴリズムを新規開発し、熱帯大気大循環の駆動機構に関わる広範な課題解決に資するデータセットの構築を目的とする。高精度赤外サウンダやレーダなど複数の地球観測衛星データを横断的に解析し、大気熱収支解析に立脚する物理的考察に基づく大気鉛直流導出手法を完成させた。既存の地上観測から求められる大規模上昇流速度の推定値と整合的であることを確認したとともに、大気循環の駆動要因として積雲質量フラックスが寄与する程度を定量化する方法論の検討を行い、今後のさらなる研究展開につながる成果を得た。研究計画のかなめであった衛星データ解析手法は、地上観測実験の知見と比較して期待どおりの再現性を持つことが定量的に評価され、研究の進捗はおおむね順調である。平成28年度は最終年度に当たる。これまでは、統計的に構築したコンポジット時系列に基づく解析手法の構築およびその性能評価を中心に研究を進めてきた。28年度は、統計平均を前提とせず瞬時観測値に同じ手法が適用し大規模鉛直流が導出できるか検討を行う。瞬時値では、コンポジット空間では微小量と仮定できた水平移流項の存在を無視できなど技術的な課題があり、戦略の調整が必要と想定されるが、原則的には前年度までの知見を応用することが可能と予想される。気象学・気候学今後の研究においては、国内外の同分野の研究者と打ち合わせを重ね、最新の研究や知見を取り入れつつ研究手法をさらに発展させる予定である。まず、米国ニューヨーク市立大学のJohnny Luo教授が開発した積雲の上昇速度を推定する衛星データ解析手法を、本研究で進めている大規模上昇流の推定値と組み合わせ、積雲スケールと大規模平均場の力学を横断的に俯瞰するデータ解析のアプローチを試みる。衛星データのみを用いてマルチスケール力学場の解析を行う研究は前例がなく、興味深い成果が期待される。また、フランスCNRSのSandrine Bony博士と協力し、熱帯対流のSelf-Aggregationメカニズムを観測的に明らかにする研究に着手する。これまでは対流雲の発生のみをコンポジット解析の基点として考慮していたが、それに対し放射冷却が駆動する大規模沈降流を基準に時系列を作成したコンポジット図を作成し、Self-Aggregation仮説の観測的な検証に挑む。研究進捗はほぼ順当であったが、平成27年度中の論文投稿や学会発表が年度当初の想定よりも少なく、一部は平成28年度に持越しとなったため。申請額に比べて実際の予算措置総額が減額されたため、新規購入予定であったデータ解析装置などの物品を既存の資源で共有できるよう工夫するなど対応することで予算執行額を圧縮し、次年度以降の研究遂行に支障が出ないよう一定額を次年度使用額として確保した。研究のさらなる遂行に勤めるとともに、先年度に想定していたものの先送り分も含め、論文公表や学会発表などを精力的に平成28年度中にこなす計画である。
霞ヶ浦水系の陸封アユの保全と利用に関する研究

霞ヶ浦水系に陸封化されたアユ集団に関して耳石日周輪を用いた成長解析、マイクロサテライトDNAを用いた遺伝的解析、胃内容物の分析による餌環境の評価、ならびに形態の他集団との比較を行った。さらに、安定同位体比を用いて餌の履歴の推定を検討した。まず,2000年級および2001年級の耳石日周輪からふ化日推定および成長の解析を行った。霞ヶ浦水系アユは冬季に透明帯が形成されるのが特徴的である。耳石目輪間隔は水温低下と相関して減少し、間隔が約1μm以下になると輪紋構造が光顕でも電顕でも見られなくなる。この透明帯は1月中旬から2月下旬に形成されることがわかった。耳石日輪数からふ化日を推定すると、2000、2001年級とも9月下旬から11月中下旬の間にあった。1月以前と2月から4月の採捕魚に分けると、2000年級では両者に差が見られ、早期に生まれた魚の生残が悪かったものと推定された。成長曲線はゴンペルツ式がもっともよく適合した。アユの胃内容物観察から体長2cmを境に餌サイズと組成が変化し,この現象は摂餌方法の変化といった発育段階の変化と関連するものと考えられた。遺伝的な解析に関してはマイクロサテライトDNAで評価したところ,海系アユと大差がなかったが,PAL5遺伝子座では傾向が異なった。安定同位体分析に関しては,霞ヶ浦湖内の若魚では窒素の安定同位体比率が高く,炭素の安定同位体比率は低かった。近隣河川の魚では窒素で低く,炭素で高くなっていた。この現象は,湖内では大型動物プランクトン食であり,河川に遡上した魚は付着藻類食であることとよく対応している。形態分析に関しては,過去にとられたデータを元に再解析を行った。現生の霞ヶ浦水系アユの鰓耙長が長いことが知られている。一方,1960年代の霞ヶ浦アユの鰓耙長も体長が小さいときから他集団より長く,現生アユとの関連が示唆された。本年度は,霞ヶ浦水系のアユ集団に関して耳石日周輪を用いた成長解析,マイクロサテライトDNAを用いた遺伝的解析,胃内容物の分析による餌環境の評価,ならびに形態の他集団との比較を行った。また,安定同位体比を用いた餌の履歴の推定を検討した。ふ化日は10月中旬から下旬がピークであった。霞ヶ浦水系アユは冬季に透明帯が形成されるのが特徴的であるが,この透明帯の形成時期は1月下旬から2月にかけてであることがわかった。透明帯がある個体ではその時期の日数と成長がわからないので,耳石および体長の平均的成長パタンからふ化日を推定する方法を開発した。現在結果の検証作業を行っている。

今後さらに多くの標本も解析に含める必要がある。安定同位体分析に関しては,霞ヶ浦湖内の若魚では窒素の安定同位体比率が高く,炭素の安定同位体比率は低かった。近隣河川の魚では窒素で低く,炭素で高くなっていた。この現象は,湖内では大型動物プランクトン食であり,河川に遡上した魚は付着藻類食であることとよく対応している。形態分析に関しては,過去にとられたデータを元に再解析を行った。現生の霞ヶ浦水系アユの鰓耙長が長いことが知られている。一方,1960年代の霞ヶ浦アユの鰓耙長も体長が小さいときから他集団より長く,現生アユとの関連が示唆された。本年度は、昨年度に引き続き霞ヶ浦水系のアユ集団に関して耳石日輪を用いた成長解析、マイクロサテライトDNAを用いた遺伝的解析、胃内容物の分析による餌環境の評価、ならびに形態の他集団との比較を行った。また、安定同位体を用いた餌の履歴の推定を検討した。これまでの研究で霞ヶ浦アユは冬季に成長が低下し透明帯とよばれる日輪を形成しない時期があることが明らかになっている。しかし、この期間の日数がわからないためふ化日ができず、成長解析が困難であった。まず、日輪を形成する部分において輪紋の読み取り精度の確認のため光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡による観察を比較検討した。その結果差異は見られず、光学顕微鏡による観察で問題ないことがわかった。また、透明帯の形成要因を明らかにするため、冬季の水温変化が異なった2000年級、2001年級の日輪間隔の計測値と対応する日付の水温の実測値とを比較した。水温が急速に低下する12月から1月にかけての期間において日輪間隔と水温には明瞭な負の相関が見られた。耳石輪紋間隔が1μm以下となると輪紋が見えなくなり透明帯を形成する。これより透明帯は水温により形成されることが示された。また、霞ヶ浦陸封アユが当該年度の放流によるものでないことを確認することが硫黄安定同位体分析により可能であると明らかとなった。マイクロサテライトDNAを用いた遺伝的解析、胃内容物の分析による餌環境の評価、ならびに形態の他集団との比較においては、観察標本個体数を増やした。その結果、前年の傾向と大差は見られなかった。
膵疾患に対する新しい核医学診断法の基礎的、臨床的研究

1.膵診断用放射性医薬品の合成及び基礎的検討膵臓イメ-ジング用放射性医薬品として有望な化合物をドラッグデザインし、その合成と膵臓イメ-ジング剤としての有用性について検討した。まず膵臓における蛋白合成の原料であるアミノ酸であり、現在臨床利用がされているメチオニンを用い、その定量的評価法のための基礎検討を行い、その結果、カルボキシル基標識メチオニンが有用であることを見いだした。また、細胞のエネルギ-源であるグルコ-スを母体構造とし、ヘキソキナ-ゼの反応に関与する機能診断薬剤を開発した。また、Nー13標識アンモニアが膵臓に取り込まれ、膵臓内でアミノ酸に変換されることを見いだし、それにより膵機能診断薬剤として利用し得ることを示した。2.代謝動態の定量的評価法の開発及び臨床的検討従来の画像検査法では鑑別が因難であった膵癌と腫瘤形成形膵炎の鑑別診断のための検査法として、Fー18ー2ーFluoroー2ーdeoxyglucose[FDG]およびCー11標識メチオニンを用いたポジトロン検査の有用性について検討した。その結果、FDGによる両者の鑑別が可能であることを見いだした。また、メチオニンを用いる定量的評価法の確立は因難であるものの、これによる膵機能の評価には有用であることが認められた。また、Oー15標識水を用いる膵臓の局所膵血流指標(PFI)の定量的評価法をPETによるオ-トラジオグラフ法により確立し、その臨床的有用性を示した。さらに膵臓のイメ-ジング剤として、アミン化合物であるIー123ーHIPDMのSPECT用膵機能診断薬剤としての臨床的可能性が見いだされた。膵疾患の診断に有用な新しい核医学検査法の開発を目的として、本年度は陽電子放出核種を用いるポジトロン断層法(PET)の有用性について検討した。血流量の指標として、酸素15標識水を静脈内に投与、4.5秒毎の連続PET像から組織血流量を示す機能画像を作成した。アミノ酸摂取の評価を目的として、炭素11標識メチオニンを投与、膵における摂取画像を求めた。また、糖代謝の指標として、グルコ-スの類似化合物であるフッ素18標識フルオロデオキシグルコ-ス(FDG)を投与、直後および1時間後のPET像を撮像した。血流量およびメチオニンの取り込みは、慢性膵炎および膵癌のいずれでも低下し、また膵癌にともなう随伴性膵炎でも低下していた。これに対して、糖代謝の指標であるFDGの取り込みは、膵癌ではきわめて高く、慢性膵炎や正常膵組織における取り込みは低く、癌組織における特異的な代謝の状態が明らかにされた。一方、同様の評価を日常の核医学臨床検査として施行するためには、ヨ-ド123やテクネチウム99mによる新しい標識化合物の開発が鍵となるが、現在までに血流トレ-サ-として期待できるヨ-ド標識化合物(HIPDM)およびアミノ酸の手がかりを得ている。これらの化合物が目的とする挙動を示すかどうかについては今後の検討が必要と考えられた。さらに、その挙動にもとづいたモデル化とその解析法の開発に課題が残された。膵臓イメ-ジング用放射性医薬品として有望な化合物をデザインし、その合成と膵臓機能診断剤としての有用性を検討した。膵臓は蛋白合成の盛んな膵器であるため、アミノ酸をその原料として取り込む。そのため現在、アミノ酸であるCー11標識メチオニンが臨床利用されているが、メチオニンの膵内挙動を定量的に評価する目的で、膵内動態を検討した。

その結果、Cー11標識メチオニンはSーメチル基が標識されているため、膵臓内に取り込まれた後、蛋白合成とメチル基転移反応の和で近似されるメチオニン代謝全体を反映する挙動を示し、蛋白合成機能診断薬としては用い得ないことが明かとなった。また、メチオニンを蛋白合成機能診断薬として用いるには、カルボキシル基がCー11で標識された薬剤を合成することにより可能であることが明かとなったが、合成上の問題点が今後の検討課題となった。また、我々は、Nー13標識アンモニアが、膵臓へ高く取り込まれることを見いだした。これは、静脈内投与されたNー13標識アンモニアが投与直後には膵血流に応じて分布し、その後、グルタミンを中心とするアミノ酸プ-ルへ移行して膵臓内に保持されることによるものであることが明かとなり、Nー13標識アンモニアが膵臓診断薬剤として利用可能であることが見いだされた。また、グルコ-ス誘導体による膵臓機能診断薬剤として、シングルフォトンエミッションコンピュ-タ-トモグラフィ(SPECT)に利用し得るIー123標識グルコ-ス誘導体であるNー(mーiodobenzoyl)ーglucosamine(BGA)を合成した。本化合物は、グルコ-ス代謝の第一段階であるヘキソキナ-ゼの反応を阻害すること、また、マウス体内分布において、投与3時間後に膵臓集積が最も高く、SPECTによる膵臓イメ-ジングの可能性が見いだされた。
心的表象操作能力に関する新しい表現方法の創造、およびそのメディア芸術応用

本研究は、身体性を軸として、映像表現の新しい可能性を模索しようとするものである。映像によってあるイメージが構成され、またそれを見るものにおいてあるイメージが立ち上がる。この映像の構成力と喚起力をどこまで引き上げることができるだろうか。通例的には、喚起力のベースになっているものが、映像の「記号性(意味)」や「視覚的リアリズム」だと考えられている。それ以外の喚起の原動力になるものをどれだけ見つけられるか、これは映像によって表現を行う人間にとって、常に課題となる。見るという行為は眼球のなかの出来事ではない。映画やゲームといった既存の形態においても、身体性を媒介として、喚起されるある種のイメージが確かに存在する。人間の内部に立ち現れる身体イメージを操作する表現は、映像とそれによって表象される観念や概念、出来事の間の記号的、インデキシカルな関係性とは全く異なる基本原理に依拠しているはずである。本年度は、タッチパネルを搭載した小型端末上で動作するインタラクティブなアニメーションツールの制作を行い、それを利用し、いくつかのワークショップや展示を行った。このツールは、身体性に訴えかけるような指先で操作することのできるアニメーションを作製することを支援する環境である。これによって、身体性と映像の関係性についてユーザベースでの探索を行うためのプラットホームのプロトタイプが完成した。ツールの有効性としては、オノマトペによって喚起される触覚的イメージを、このツールによって映像として外在化する、ということをテーマとしたワークショップを行うことで行った。その結果、本ツールが映像制作の大きなモチベーションになること、また、イメージ生成に関して重要な要因となる心的イメージの外在化のプロセスについての分析をおこなうことができた。本研究の動機を一言で言うならば、「いままでに表現や表象作用に使われてこなかった映像の未踏の側面をいかに見つけるか」という問題意識である。本論は、身体性を軸として、この問いに答えようとするものである。この基本原理を理解するために、具体的にいくつかのインタラクティブ作品を作成し、その分析を行った。本綸文は、映像表現の内部における自己観念の生成、自動詞と他動詞という行為の二つのモード、といったいくつかの視点によって構成されている。映像と身体イメージの関係性について考えることは、それが依拠する人間の身体構造や意識の構造についても新しい知見をもたらすはずである。本年度は、ビデオカメラによって撮影された自分自身の映像を、壁面に投影し、さらにその投影像が自分の身体的動作に応じてコンピュータによって処理された結果変化する動きを見せるというシステムを作成した。具体的には、鳥が空を飛ふような『ハタハタ』という動作を行うと、壁面に投影された自分自身の小さなシルエットが、パタパタと飛び立ち浮遊するというものである。このシステムによって明らかになった事は、映像中に自己の身体感覚が投影され、体験した人間は実際に浮遊感覚を如実に感じるということである。この映像への自己の身体イメージの憑依感覚を利用することで新しいエンタテイメントへの応用も考えられる。実際にNTTインターコミュニケーションセンターにて「君の身体を変換してみよ展」と題し、このシステム『翔べ!小さな自分』の一般向けへお展示を行った。結果としては20000万人近い参加者の誰もが浮遊感覚を感じ自分の身体感覚が持ついままで体験したことのない可能性を感じる良い機会になった、というコメントをいただくことができた。またこの展示は平成20年度文化庁メディア芸術祭にて、優秀賞を受賞した。上に述べた応用だけでなく、この身体感覚の拡張についての科学的分析を進めることで、自己の感覚、何か自分以外のものが自分であるかのように感じられるという現象についてもさらに理解を進める事が可能である。ゲームや映画などの映像メディアでは、よく語られる身体の憑依感覚であるが、認知科学や脳科学におけるセルフの問題、自己の身体像の問題についても、分析のための新しい実験装置を構想中である。人間において自己感覚がどのように生起するのか、またそれに関係する要素の検証、関係する人間の脳や身体のメカニズムについても分析を進めていく事を目指している。

人間の内部に立ち現れる身体イメージを操作する表現は、映像とそれによって表象される観念や概念、出来事の間の記号的、インデキシカルな関係性とは全く異なる基本原理に依拠しているはずである。本年度は、タッチパネルを搭載した小型端末上で動作するインタラクティブなアニメーションツールの制作を行い、それを利用し、いくつかのワークショップや展示を行った。このツールは、身体性に訴えかけるような指先で操作することのできるアニメーションを作製することを支援する環境である。これによって、身体性と映像の関係性についてユーザベースでの探索を行うためのプラットホームのプロトタイプが完成した。ツールの有効性としては、オノマトペによって喚起される触覚的イメージを、このツールによって映像として外在化する、ということをテーマとしたワークショップを行うことで行った。その結果、本ツールが映像制作の大きなモチベーションになること、また、イメージ生成に関して重要な要因となる心的イメージの外在化のプロセスについての分析をおこなうことができた。
ゲノムの維持と発現におけるコンデンシン複合体の役割

コンデンシンは分裂染色体の構築に必須なタンパク質複合体である。高等真核生物では2種類の複合体、コンデンシンIとコンデンシンIIが、それぞれ異なった機能をもちつつ協調して働くことにより、遺伝情報の均等分配が可能な染色体が形成される。本研究では、コンデンシンの機能をさらに追求し、分裂期染色体での分布に関与する因子、疾患との関わりに加えて、間期核における役割を示唆する新たな知見を得た。(1)従来の臨床細胞遺伝学的方法では、コンデンシンの機能低下による染色体の構築異常を検出できないことを明らかにした。その一方で、DNA複製進行のかく乱、クロマチン構造の変化が起こる条件下では、コンデンシンを除去した細胞は顕著な染色体形態異常を示した。これら結果は、コンデンシン以外の染色体形態を規定する要因の存在を示唆すると共に、コンデンシンが見かけ上の形態よりも染色体の構造を守る働きが強い可能性が示された。(2)従来の臨床的な染色体検査では検出することができなかった、染色体の構築異常や動態異常を検索する方法を確立した。(3)コンデンシンIとIIの染色体分布が、細胞遺伝学的なG-/R-バンドや特定のヒストン修飾パターンと関連する傾向があることを見いだした。(4)コンデンシンIIのクロマチンとの結合はDNA複製と関連している可能性を示した。この結果は、これまで独立した事象として捉えられてきた染色体の形態形成とゲノムの複製が、コンデンシンを介して密接に関連している可能性を示した点で大きな意義がある。研究成果1.コンデンシンI、コンデンシンII欠損による染色体構築異常と染色体形態異常との関連(1)コンデンシンを除去した染色体をパラホルムアルデヒド固定すると、各々のコンデンシンに特異的な欠損表現型が観察される。しかし、染色体異常の臨床検査に用いられているKC1低張とメタノールー酢酸固定による標本では,染色体異常の検出は非常に困難であることが示された。(2)各コンデンシン除去した細胞に低濃度のチミヂンを長時問処理すると、メタノール-酢酸固定で作成した標本においても、姉妹染色分体早期分離や切断などの染色体異常が観察された。この結果は、コンデンシンの機能欠損がより強調されて現れたものであると考えられ、クロマチンあるいはDNAの構造がなんらかのストレスを受けた状況下での染色体構築と分離においては、コンデンシンの機能の重要性が増すと予想された。2.遺伝子発現と核内クロマチン構造の構築と維持におけるコンデンシンの役割の検討細胞遺伝学的手法によりコンデンシン除去細胞におけるリボゾーム遺伝子の活性低下と核小体構造の異形性が観察された。この結果は、核内クロマチンの構築と機能発現においてもコンデンシンが必要であることを示唆する。3.コンデンシンの機能を制御する因子の分子生物学的検索酵母Two-hybrid法をもちいてコンデンシンのサブユニットの一つであるCAP-D3と結合する分子を検索したところ、約50個の陽性クローンを得た。この中で、9個については細胞内における反応を反映している可能性が示されたので、今後免疫沈降法などによりその生体内での結合と機能を検索していく予定である。コンデンシンは分裂期染色体の構築に必須なタンパク質複合体である。本研究では、分裂期に加えて間期核におけるコンデンシンの機能を探ることにより、ゲノムの維持と発現、そして分配のメカニズムを統合的に捉えることを目指した。コンデンシIIは細胞周期を通じて核に局在するが、核内における詳しい動態は不明だった。本研究では、細胞学的手法によりヒト細胞のコンデンシンIIの挙動を調べた結果、DNA複製の進行とともにクロマチンとの結合状態が変化していることを明らかにした。

この結果は、これまで独立の事象と考えられてきた間期でのDNA複製と分裂期の染色体形成が、コンデンシンIIを介して連係している可能性が示された点で重要である。さらに、クロマチンの高次構造を制御する重要な因子の一つであり、遺伝子発現とも密接に関連しているヒストン修飾パターンと、コンデンシンIとIIの染色体分布との間の関連を調べた。その結果、ユークロマチンに見られる修飾部位にはコンデンシンIが、それ以外の部位にはコンデンシンIIが優勢になる傾向が見られた。また、ヒストンアセチル化パターンを撹乱すると、染色体の形態とコンデンシンの分布パターンに変化がみられた。これらの結果は、クロマチン高次構造とコンデンシンの染色体分布は密接に関連していることを示す。またこの解析の過程で、コンデンシンIとIIの染色体分布パターンは各染色体に特異的で、かつDNA複製タイミングやヒストン修飾とも関連する染色体バンドと一致する傾向を示した。今回の知見の生物学的意義は、ゲノム分配の中心的因子のコンデンシン複合体が、ゲノムの複製や発現とも密接に関連している可能性を示したことである。
樹木培養細胞からの二次木部直接誘導系における細胞骨格のリアルタイム解析

木質バイオマスの有効利用のためには、樹木が生産する二次木部の分化制御機構を十分に明らかにすることが不可欠である。本研究では、樹木の未成熟種子、針葉、葉柄、形成層等由来の培養細胞(カルス)から二次木部への高頻度直接導入系を検討した。培養細胞から管状要素が直接誘導され、二次壁の肥厚面積が大きく有縁壁孔を形成するなど、二次木部様細胞の管状要素が認められた。さらに、培養細胞の微小管の配向や局在を連続的に観察し、微小管が細胞壁成分の堆積位置の決定において重要な役割を担っていることを明らかにした。木材など木質バイオマスの有効利用のためには、その特性を決定する二次木部細胞の分化制御機構を十分に明らかにすることが不可欠である。そこで本研究では、厚い二次壁とともに壁孔など複雑な修飾構造を形成する二次木部細胞を、形成層細胞由来ではなく培養細胞から直接誘導するモデル系を確立し、二次木部細胞の形態形成過程に関する新しい知見を得ることを目的としている。さらに、細胞分裂や細胞壁壁層構造のパターン形成に重要な役割を担っている表層微小管など細胞骨格の配向や局在をリアルタイムで動的に解析する手法を確立し、二次木部細胞の分化機構に関する新たなモデル図を提唱する。アカマツおよびスギの未成熟種子および交雑ポプラのシュート形成層細胞由来のカルスを材料に用い、培養細胞から二次木部への高頻度直接導入系を検討した。その結果、活性炭を用いた脱植物ホルモン処理やブラシノステロイド添加が、管状要素の誘導に有効であった。誘導された管状要素のなかには、二次壁の肥厚面積が大きく、有縁壁孔を形成するなど、二次木部様細胞が認められた。今後、さらに条件の検討を行い、同調性や再現性が高い誘導条件を確立する予定である。一方、管状要素への分化中のアカマツ培養細胞を、微小管やアクチンフィラメントに対する蛍光抗体染色後、共焦点レーザ走査顕微鏡を用いて細胞骨格の配向や局在を観察した。カルスから誘導された管状要素において、微小管が染色される領域のみで二次壁が肥厚しており、微小管の細胞壁形成における役割を明らかにした。本研究の成果は、第57回および第58回日本木材学会大会で発表した。スギ・カルスから誘導された管状要素の形態観察結果(佐藤ら)およびポプラ・カルスからの管状要素誘導条件の検討結果(山岸ら)が、優秀ポスター賞に選ばれた。木質バイオマスの有効利用のためには、二次木部細胞の分化制御機構を十分に明らかにすることが不可欠である。そこで本研究では、厚い二次壁とともに壁孔やせん孔など複雑な修飾構造を形成する二次木部細胞を培養細胞から直接誘導するモデル系を確立し、二次木部細胞の形態形成過程を動的に追跡することを目的としている。さらに、細胞分裂や細胞壁壁層構造のパターン形成に重要な役割を担っている細胞骨格の配向や局在をリアルタイムで動的に解析する手法を確立し、二次木部細胞の分化機構に関するモデル図を提唱する。交雑ポプラ、カキノキ、カヤのシュート形成層細胞由来のカルスを材料に用い、培養細胞から二次木部への直接誘導系を検討した。その結果、脱植物ホルモン処理やブラシノステロイド添加が、管状要素の誘導率の向上に有効であった。誘導された管状要素のなかには、せん孔や有縁壁孔を形成するなど二次木部様の形態をもつ細胞が認められ、培養細胞から二次木部細胞へ直接誘導することが出来たといえる。管状要素への分化中の培養細胞を、微小管に対する蛍光抗体染色後、共焦点レーザ走査顕微鏡を用いて配向や局在を観察したところ、微小管の局在と二次壁の堆積場所が一致し、微小管が細胞壁形成において重要な役割を担っていることを明らかにした。さらに、微小管付随タンパク質-GFP遺伝子を導入したポプラ培養細胞を作製し、微小管の配向や局在のリアリルタイム解析を行った。微小管のダイナミックな重合・脱重合が、培養細胞の分裂位置を制御していることが明らかになった。本研究で得られた培養細胞からの二次木部細胞誘導に関する成果は、英国で行なわれた国際木材科学アカデミー学会で発表し、成果の一部は論文や著書で発表した。
歯根嚢胞の骨吸収機序の解明

近年、歯根嚢胞内容液中から種々の嫌気性菌が分離され、歯根嚢胞の骨吸収に重要な役割を果たしていることが判明している。本研究では、これら嫌気性菌が産生するプロテアーゼ活性を測定するとともに、歯根嚢胞の原因菌として示唆されているB,endodontalisがヒト歯肉線維芽細胞(F.B.)およびヒト歯肉上皮癌細胞(Ca)に及ぼす影響を検索した。(2) F.BおよびCaを〔^<14>C〕アラキドン酸で標識し、releaseされたアラキドン酸代謝産物の同定と定量を行った。B.endodontalisで刺激したF.B.では著名なPGE_2の遊離が認められたが、無刺激のF.B.およびE.coliで刺激したF.B.ではPGE_2の遊離は認められなかった。B.endodontalisを作用させてF.B.のPGE_2産生の経時的変化を測定したことろ、6.5時間でピークを示した。作用させる菌体数の影響を調べたところ、菌体数に対応してF.B.のPGE_2産生量も増加した。またCaではB.endodontalis刺激のもの、無刺激のものともPGE_2産生は極めて低かった。(3) B.endodontalisでF.B.およびCaを刺激した細胞培養上清を用いて各種プロテアーゼ活性を測定した。菌体刺激により、F.B.ではPlasmin活性が、CaではElastase活性が上昇した。〈考案〉B.endodontalisで刺激するとF.B.は骨吸収因子であるPGE_2やフィブリン分解酵素であるPlasmin産生が増加し、また、B.endodontalis自身も種々のプロテアーゼを産出することから、B.endodontalisは歯根嚢胞の骨吸収に深く関与していることが示唆された。歯根嚢胞の顎骨吸収機構にプロスタグランジン(PG)の関与が示唆されている.また,原因菌にBacteroldes andadontaltsが注目されている.本研究では,ヒト歯肉線維芽細胞(HFcell)培養系に, B.endodantalisHG181株菌体及びB.gingivalis381株菌体を作用させ, HFcellのPG産生量を測定することを計画した.〈方法〉(1)ADAM試薬で蛍光ラベルしたPGSをHPLCで分離,定量し,分光蛍光検出器を用いて分析法を確立した.次に菌体を添加したHFcell培養液中のPGS産生量を測定したが,定量不能であった.そこで, ^<14>Cアラキドン酸(AA)でHFcellを標識し, ^<14>CPGSのradioactivityを測定する高感度な方法を用いることとした.(2)B.endodantalis株, B.gingivalis株, E.colic-600株を培養,集菌後,ホルマリン固定し, PBSで洗浄(×5), PBSに懸濁した.(3)HFcellを10%FCSPMENmediumにて培養し,培養液中にジフェニルヒダントインを添加し,無添加系と比較したところ,著明に細胞分裂が促進され,細胞数の増大が認められた.よってHFcellとして機能していることが確認され,細胞数の増大が認められた. (4)^<1-1>CAA(0.4uiCi/10nmol)で標識したHFcell培養液(5×10^5cell/dsh)中に,(2)の菌体(2.5×10^6cel)を投与し, 4時間作用させた後,培養液中に遊離した^<14>CPGSをケムコセップで抽出, HPLCにより定量を行った.〈結果〉B.endodantalisを投与したHFcellは顕著なPGE_2の遊離が認められた.

B.gingivalis, E.collを投与したHFcellでは著明なPGSの遊離は認められなかった.〈考察〉歯根嚢胞がPGE_2を産生することが知られており,また,主として嚢胞壁の線維芽細胞がPGを産生するといわれている.本実験の結果,原因菌として注目されているB.endodantalis直接HFcellに作用してPGE_2を産生させることが判明した.今後B.endodantalis菌体の構成成分のPGE_2産生作用の同定と,種々の病原細菌の確立を行いたい.近年、歯根嚢胞内溶液中から種々の嫌気性菌が分離され、歯根嚢胞の骨吸収に重要な役割を果していることが判明している。本研究では、これら嫌気性菌が産生するプロテアーゼ活性を測定するとともに、歯根嚢胞の原因菌として示唆されてB.endodontalisがヒト歯肉線維芽細胞(F.B.)およびヒト歯肉上皮癌細胞(Ca)に及ぼす影響を検索した。(1)種々の嫌気性菌の細胞内、細胞外酵素を合成基質を用いて測定を行ったところ、B.endodontalisではGly-Pro peptidase、kallikrein活性が、B.gingivalisではGly-Pro peptidase、kallikrein、Trypsin活性が、B.intermediusでは、Cathepsin H.Gly-Pro peptidase活性がB.oralisではkallikrein活性が高かった。(2)F.B.およびCaを〔^<14>C〕アラキドン酸で標識し、releaseされたアラキドン酸代謝産物の同定と定量を行った。B.endodontalisで刺激したF.B.では著明なPGE_2の遊離が認められたが、無刺激のF.B.およびE.coliで刺激したF.B.ではPGE_2の遊離は認められなかった。B.endodontalisを作用させてF.B.のPGE_2産生の経時的変化を測定したところ、6.5時間でピークを示した。作用させる菌体数の影響を調べたところ、菌体数に対応してF.B.のPGE_2産生量も増加した。また、Caでは、B.endodontalis刺激のもの、無刺激のものともPGE_2産生は極めて低かった。(3)B.endodontalisでF.B.およびCaを刺激した細胞培養上清を用いて各種プロテアーゼ活性を測定した。菌体刺激により、F.B.ではPlasmin活性が、CaではElastase活性が上昇した。〈考察〉B.endodontalisで刺激するとF.B.は骨吸収因子であるPGE_2やフィブリン分解酵素であるPlasmin産生が増加し、また、B.endodontalis自身も種々のプロテアーゼを産出することから、B.endodontalisは歯根嚢胞の骨吸収に深く関与していることが示唆された。
甘草による偽アルドステロン症発症メカニズムの解明とその予防のための検査方法の開発

漢方薬が引き起こす副作用のうち頻度が高いものに偽アルドステロン症がある。本研究では、偽アルドステロン症発症の個体差を説明するマーカーとして、甘草含有成分グリチルリチンの代謝物である3MGAに着目し、腎尿細管細胞内への移行性から偽アルドステロン症発症には本化合物が深く関わることを示唆する知見を得た。本研究から、漢方薬を服用する際に血液または尿中3MGAをモニタすることで、副作用発症を予防できる可能性がある。漢方薬が引き起こす副作用のうち頻度が高いものとして、甘草による偽アルドステロン症があげられる。本研究では、その発症メカニズムと発症における個体差の原因解明を目的としている。偽アルドステロン症の原因物質は、甘草含有成分グリチルリチンの主代謝物であるグリチルレチン酸(GA)とされていたが、臨床試験の結果から3-モノグルクロニルグリチルレチン酸(3MGA)である可能性が指摘されている。3MGAは特定の個人しか血液中に出現しないことから、そのような個体ではGAおよび3MGAの体内動態に影響するトランスポーターの変異や機能不全があることを申請者は推測している。尿細管上皮細胞の血管側に発現している有機アニオントランスポーターOAT類および有機アニオン輸送ペプチドOATP類の遺伝子をHEK293細胞に強制発現させ、3MGAおよびGAの細胞内への移行について検討した。その結果、GAは腎尿細管細胞内へはトランスポーターを介しては輸送されないのに対して、3MGAはOAT1、OAT3、OATP4C1で輸送されることを明らかにした。偽アルドステロン症の発症に深く関わる11β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ2は尿細管上皮細胞内に発現していること、GAおよび3MGAは血液中では大部分がアルブミンに結合しておりトランスポーターを介さずには細胞内へは移行しにくいことから、偽アルドステロン症発症にはGAではなく3MGAが深く関わることが予想され、事前に血液中3MGAをモニタすることで副作用発症を予防できる可能性を示唆する結果が得られた。さらに、血液中および尿中の3MGAを簡便に測定するため、3MGAを認識するモノクローナル抗体を作成し、ELISA法による3MGAの定量方法の構築を試みたが、定量の正確性においては今後さらなる検討を要する結果となった。本年度は、尿細管上皮細胞の血管側に発現している有機アニオントランスポーターOAT類および有機アニオン輸送ペプチドOATP類の遺伝子をHEK293細胞に強制発現させ、3MGAおよびGAの細胞内への移行について検討した。尿細管上皮細胞血管側において、3MGAを輸送するトランスポーターを同定することが出来た。次年度は、肝細胞におけるGAおよび3MGAの細胞内外輸送メカニズムを、血管側、胆管側それぞれに発現しているトランスポーターを対象に検索していく。また、3MGAを選択的認識するモノクローナル抗体を作成し、3MGAを簡便に測定するためのキットの調製を試みる。主に、消耗品に使用していく。
医療特許に関する法理論的・経験的考察-バイオテクノロジー関連特許の観点から-

1.特許法を、技術情報を保護する法制度ととらえ、特許権の成立にどの程度技術情報を開示すべきであり、どの程度権利範囲を認め競争を制限することが許容されるか、という統一的視点から研究を行った。多くの優れた海外研究者・実務家の協力を得た調査・考察・検証を経て、医療特許、バイオテクノロジー特許を超え、知的財産法の総論として2つの枠組みを提示した。2.第1に、技術情報の開示に関わる開示要件、クレーム解釈、特許権の侵害主体という特許法の根幹に関わる法理について、各技術分野に横断的にまたがる研究を行った。当初から、医療発明・バイオテクノロジー特許発明はソフトウェアやデータベースなどの情報処理技術と不可分一体であり、これらの技術を総合研究することを基本指針とした。本研究では、各技術分野の特性に適合する特許法の法政策を明らかにし、このような法政策を実現するための法理論・解釈論を上記重要論点につき考察・提案し、比較法研究および実態調査をふまえて検証した。3.第2に、医療発明に関連する技術はソフトウェア・データベースも含み、著作権法による保護も重要である。そこで、同じ創作法としての特許法と著作権の相互関係を、重要な局面(職務発明と職務著作、特許間接侵害と著作権侵害の責任主体、情報契約)につき、両法の保護対象・法構造を対比しつつ総合的に解明し、財産的情報としての発明・著作物をいかなる法制度設計・解釈論により保護すべきかを提示した。4.以上の総論研究で得られた知見を、医療特許・バイオテクノロジー特許の各論に適用した。用途発明、開示要件と進歩性要件との関係、開示要件が特許法の諸制度および書く技術分野において果たす役割など、従来断片的な議論しかなされていなかった特許法の重要問題について、技術分野を横断して総合的に検討した。今後、以上の総論枠組みに拠りつつ、研究領域を拡大する予定である。国内で行われた国際シンポジウム等に参加し、インタビュー等をとおして、バイオテクノロジー関連発明の分野における物の発明と方法の発明の区別、欧州特許法およびコモンウェルスの特許法とわが国特許法の比較の視点、バイオテクノロジー関連特許の倫理的側面について、一定の知見を得た。また、本研究課題は、経営、法律、医療、科学技術、政治経済学に関わる学際分野であり、かつ、特許法の諸制度、法理論上の多くの問題と関わっている。そこで、これらの多角的な観点から、アメリカ(ハーバード大学ロースクール、同医学部、カリフォルニア大学サンフランシスコ校メディカルセンター)、イギリス(シェフィールド大学、ケンブリッジ大学、オックスフォード大学)、ドイツ(ミュンヘン大学、マックスプランク知的財産法研究所)での海外における文献収集、インタビュー等の調査を通じて、医療方法の特許、バイオテクノロジー関連発明特許を認めるメリット、デメリットを洗い出した。今後の課題としては、分析を加える観点を、特許制度が財産的情報を保護しているという視点に焦点をあてた上で、医療方法の特許の保護を検討し、その基礎をささえるクレーム解釈、強制実施権、ソフトウェア関連発明、データベースの法的保護について研究を進める。同時に、再生医療等、バイオテクノロジー技術に関連する最先端医療についても個別実態調査を行い、各論の研究も進め、上述の法制度に関する研究との関連づけを図る予定である。本研究課題は、法律、医療、科学技術に関わる学際分野であり、また、特許法の諸制度、法理論上の多くの問題と関わっている。これら多角的な観点から、アメリカ(カリフォルニア大学サンフランシスコ校メディカルセンター、同バークレー校)、イギリス(ケンブリッジ大学、ロンドン大学)、ドイツ(ミュンヘン大学、マックスプランク知的財産法研究所)、カナダ(トロント大学)での海外における文献収集、インタビュー等の調査、および、国内で行われた国際シンポジウム等への参加、インタビュー等をとおし、医療方法の特許、バイオテクノロジー関連発明特許の背後にある法的問題、技術課題(ソフトウェア関連発明、データベース、再生

医療、バイオテクノロジー技術)、社会構造を、広く深く調査し、検討するよう努めた。特に、医療方法の特許の保護を支えるクレーム解釈論、バイオテクノロジー関連発明の分野における物の発明と方法の発明の区別、欧州特許法およびコモンウェルスの特許法とわが国特許法の比較検討について大きな収穫があった。中でも、特許クレーム解釈に関する「特許侵害訴訟における禁反言の法理の再検討」は大きな成果であり今後の見通しが開けた。また、特許制度および著作権制度が財産的情報を保護しており、両法を相互に適用できるのかという視点から、3月までに、特許の間接侵害に関する論稿、著作権侵害の責任主体に関する論稿および講演を終了させるべく考察をすすめている。今後は、本研究のとりまとめとして、5月までに均等論を中心とするクレーム解釈および医療特許・用途発明に関する文献収集および全体像を確定する。上述の法的、技術側面に関する国際調査範囲を継続しつつ一部拡張する。8月のシンガポール国際会議でパネリストとして招待されているため、それまでに報告書のめどをたてるとともに、欧米およびアジアの学者、判事から情報収集、インタビューを行なう予定である。医療方法の特許、バイオテクノロジー関連発明特許について、これまでの海外での文献収集、インタビュー等の調査をふまえて、比較法研究を行い、特に、特許制度が財産的情報を保護しているという視点から分析を加えた。その中で、情報を開示する代償として独占権を与えるという特許法制度の根幹に関わる、特許明細書の開示要件(記載要件)に焦点をあて、欧米の比較法の調査研究をふまえて執筆した(「特許法の開示要件(実施可能要件・サポート要件)について」ジュリスト1324号)。この問題は、特許法の理論上のみならず特許実務に与える影響が大きく、知財高裁の大合議の判決がだされながら、特許法学の研究の蓄積が著しく乏しい分野である。とりわけ、多様な特許発明の中で、特許発明の開示要件の果たす機能を中心に、研究のとりまとめを行っている。そこでは、昨年度の調査で明らかとなった、医療・バイオテクノロジー関連発明の特性にあわせて、どのように特許制度の解釈・立法を適合させるべきか、また、他の発明との整合性から適合できないのかを検討しており、近々論考を脱稿する予定である。その他、本研究の成果として、特許間接侵害、著作権侵害の責任主体に関する論考、および、職務発明制度と職務著作制度の関係など、同じ財産的情報の保護法としての特許法及び著作権法の法理を相互に適用ないし流用できるのかという観点から、本研究に基づく比較法研究をふまえた基礎理論の検討を行い、新たな視点・体系を示すことができたと考えている。このような基礎的な視点から、立法論(著作権法への間接侵害規定の導入の可否、特別給付主義による職務発明制度の導入)や実務における各論の重要な諸問題(外国特許での対価も含むか、対価請求権の強行法規性、他用途を有する物への執行の問題、私的複製の問題)について重要な提言を行った。
インスリン受容体の新規肝特異的転写因子のプロテオミクス解析と制御シグナルの解明

インスリン受容体の発現量は組織特異的な調節をうけていると考えられているが、詳細は明らかではない。我々の研究室ではヒトインスリン受容体遺伝子のプロモーター領域を単離・解析し、細胞特異的な転写調節領域が存在することを報告した。この領域に結合する細胞特異的な転写因子について検討を行った結果、新しい肝特異的な転写調節因子が存在することを確認した(Biochem Biophys Res Commun,280:428-434,2001)。この転写調節因子のアミノ酸配列の決定を試み、DNAアフィニティカラムによってTCCCTCCC配列(申請者らが同定した肝細胞特異的転写調節領域の配列)と結合する2本のバンドが得られたが、タンパク量が少なく、配列決定には至っていない。これに続いてAMP-activated protein kinase(AMPK)の肝細胞特異的な作用に着目し、以下の研究を行った。AMPKは肝臓において糖および脂質の代謝を制御する重要な酵素である。インスリンの代表的標的臓器である肝臓において、インスリン作用の鍵たるインスリン受容体に及ぼすAMPKの影響を検討することを目的とした。ヒト肝癌由来細胞株HepG2細胞を5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-D-ribofuranoside(AICAR=AMPK活性化剤)で刺激し、インスリン受容体発現に及ぼす影響について解析した。HepG2細胞をAICARにて48時間処理すると、インスリン受容体蛋白発現はAICAR濃度依存性に有意に減少したが、この現象は3T3-L1脂肪細胞やCHO細胞では認められなかった。インスリン受容体mRNA発現もAICAR濃度依存性に有意に減少した。さらにインスリン受容体遺伝子プロモーターの転写活性も、AICAR濃度依存性に有意に低下した。AICARによるインスリン受容体の蛋白発現、mRNA発現、およびプロモーター活性の低下作用はAICARの阻害剤によりいずれも抑制された。インスリン受容体遺伝子プロモーター欠失変異を用いた解析により、AICAR反応性のcis-elementはインスリン受容体遺伝子翻訳開始部位の上流0.6kb以内に存在するものと推定された。ヒトインスリン受容体遺伝子プロモーター領域にはinsulin response element(IRE)と相同性のある配列が5個(IRE-15)存在した。これらのIREのうちでAICAR反応性部位に存在するIRE-4、IRE-5には転写因子Foxo1が結合し、このFoxo1のIREへの結合はAICAR処理により減弱した。かくして、AMPKによるインスリン受容体の発現抑制の少なくとも一部は遺伝子転写レベルでの抑制によること、およびこの効果が肝細胞特異的であることを示せた。また、肝細胞におけるインスリン受容体遺伝子の転写調節にFoxo1が関与している可能性が示唆された。

我々の研究室ではヒトインスリン受容体遺伝子のプロモーター領域を単離・解析し、細胞特異的な転写調節領域が存在すること、これに結合する細胞特異的な転写因子について検討を行ってきた。その結果、既に新しい肝特異的な転写調節因子が存在することを確認している(Biochem Biophys Res Commun, 280:428-434, 2001)。この肝臓特異的インスリン受容体転写調節因子を同定することを目的とした。申請者らが同定したインスリン受容体遺伝子プロモーター上の肝細胞特異的転写調節領域(-588-581:TCCCTCCC)をタンデムに結合させたオリゴヌクレオチド(TCCCTCCC×6=24mer)をCNBrセファロースカラムに結合させ、目的核蛋白の精製のためのDNAアフィニティーカラムを作製した。このカラムにヒト肝細胞癌株HepG2細胞およびマウス肝より調整した粗抽出核蛋白をアプライした後、0.1M KCL溶液にて洗浄して非特異的結合蛋白を排除し、続いて0.5Mおよび1.0M KCL溶液にて結合核蛋白を抽出した。TCCCTCCC配列をプローブとして用いたゲルシフトアッセイとサウスウエスタンブロットにより、目的核蛋白の回収を確認することができた。今後はプロテオミクス解析のために目的核蛋白の精製度と回収量を改善するために、DNAアフィニティーカラムにアプライする前の粗抽出核蛋白の前処理を行っていく予定である。インスリン受容体の発現量は組織特異的な調節をうけていると考えられているが、詳細は明らかではない。我々の研究室ではヒトインスリン受容体遺伝子のプロモーター領域を単離・解析し、細胞特異的な転写調節領域が存在することを報告した。この領域に結合する細胞特異的な転写因子について検討を行った結果、新しい肝特異的な転写調節因子が存在することを確認した(Biochem Biophys Res Commun,280:428-434,2001)。この転写調節因子のアミノ酸配列の決定を試み、DNAアフィニティカラムによってTCCCTCCC配列(申請者らが同定した肝細胞特異的転写調節領域の配列)と結合する2本のバンドが得られたが、タンパク量が少なく、配列決定には至っていない。これに続いてAMP-activated protein kinase(AMPK)の肝細胞特異的な作用に着目し、以下の研究を行った。AMPKは肝臓において糖および脂質の代謝を制御する重要な酵素である。インスリンの代表的標的臓器である肝臓において、インスリン作用の鍵たるインスリン受容体に及ぼすAMPKの影響を検討することを目的とした。ヒト肝癌