hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子宮頸癌の診断・治療における指標としてのHPV型の確立と型別病態メカニズムの解明

子宮頸がん関連ヒトパピローマウイルス(HPV)14タイプの中でも16型(HPV16)は発癌リスクが最も高い。HPV16はゲノムシーケンスの違いによってvariant [4つのlineage (A, B, C, D),さらに9つのsublineage (A1, A2, A3, A4, B1, B2, D1,D2,D3)]に亜分類される。variantによって発癌リスクが異なることが報告されているが、発がんリスクの高いvariantは人種や地域によって異なる。日本人において発がんリスクの高いvariantを同定するために、HPV16陽性の日本人女性100名[細胞診正常(NILM) 22名, CIN1 13名, CIN2/3 25名,浸潤癌(ICC) 40名]の子宮頸部擦過細胞からDNAを抽出し、PCRによりHPV16のウイルスDNA全長を増幅した。次世代シークエンサーによるフルゲノムシーケンスの結果からlineage/ sublineageを決定した。lineage別ではA variantが圧倒的に多かった(A=94,B=0, C=2, D=4)。系統樹解析においてA variantの中で独立したクラスターを形成するグループ(Ax: 16検体)が認められ、これらは既知のsublineageに分類できない、日本人特有の新規variantと考えられた。CIN2/3とICCにおける各種variantの検出頻度の違いからICCへの進展リスクを推定すると、A4 variantではA1 variantと比較してICCへの進展リスクが格段に高かった(オッズ比12.4、95%CI 2.76-55.5、p<0.001)。日本人ではA variantの検出頻度が特に高く、海外の報告とは大きく異なる。A4 variantでは変異E7蛋白による機能の違いが浸潤能の獲得に関与している可能性があり、今後の研究課題である。次世代シークエンサーを用いたHPVゲノムの配列解析はすでに確立しており順調であるが、HPVゲノム組込部位の解析は難航している。子宮頸癌およびCIN病変におけるHPV組込部位を次世代シーケンサーを用いて網羅的に同定する解析は未だ試行錯誤を繰り返しており、その解析系を確立できていない。ウイルスゲノム側にプライマーを設定してウイルスゲノム側からヒトゲノムをシーケンスするやり方には限界があるのかもしれない。新たな解析方法を模索中である。2018年度はHPV16のウイルスゲノム変異と発がんリスクの関連を調べたが、今後はHPV16陽性子宮頸癌のなかでウイルスゲノム変異が子宮頸癌の臨床病理学的所見や予後とどのように関連するかどうかを調べたい。これにはさらに症例の蓄積が必要で、関連病院などからも検体提供を受けて、協力体制を整える。HPVゲノムの組込み部位の解析では、引き続き効率のよいアッセイ系の確立を目指す。2017年度は臨床検体を用い、以下の3つのHPVゲノム解析を行った。(1) HPV52/58の全ゲノム配列解析:日本人女性の子宮頸癌及びCIN病変に検出されるHPV52/58の全ゲノム配列を決定し、その配列多様性を解析した。臨床検体から抽出したDNAからPCRにてHPV52(52検体)とHPV58(48検体)の全ゲノム領域を増幅し、Nextera XT kit(イルミナ)を用いてライブラリー化して、次世代シークエンサーによる配列解読を行った。その結果、HPV52/58のバリアント分布は、HPV52でlineage B (50/52検体)、HPV58でlineage A (47/48検体)に著しく偏っていた。この成果は英文論文として報告した(2)次世代シークエンサーを用いたHPVゲノムの多様性解析:患者体内でのHPVゲノム配列の多様性を次世代シークエンサーで解析することを目的に、CINおよび子宮頸癌患者から子宮頸部擦過細胞を採取した。筑波大学病院を受診する患者から、これまでに130検体を収集し、DNA抽出、HPVジェノタイピングの後、HPV16/52/58陽性の検体からlong PCRにて全長HPVゲノムを増幅した。得られたPCR産物をNextera XT kitを用いてライブラリー化し、次世代シークエンサーによる配列解析を行った。その結果、0.5%以上の頻度で多様性を示すゲノム配列部位が多数見出された。その大部分がC to TまたはG to A置換変異であったことから、APOBEC3蛋白質の関与が示唆された。この成果は英文論文として報告した(3)次世代シークエンサーを用いたHPV組込み部位の解析:日本人の子宮頸癌及びCIN病変でのHPV組込み部位を、次世代シークエンサーを用いて網羅的に同定する解析系の確立を試みた。ハイブリダイゼーションにてHPVと細胞DNAの融合DNAをキャプチャーするため、29種類の遺伝子型のHPV配列を含むビオチン化HPV DNAライブラリーのデザイン・合成を行った。さらに培養細胞及び子宮頸癌の臨床検体を用いて、キャプチャーと配列解読の予備検討を実施した。次世代シークエンサーを用いたHPVゲノムの配列解析はすでに確立しており2編の英文論文を報告することができたが、HPVゲノム組込み部位の解析は難航している。子宮頸癌及びCIN病変でのHPV組込み部位を次世代シークエンサーを用いて網羅的に同定する解析は未だ試行錯誤を繰り返しており、その解析系を確立できていない。また、現在、筑波大学・慶應義塾大学からも臨床検体の提供をいただき解析を進めているが、子宮頸部浸潤癌の検体がまだ十分でなく不足している。

子宮頸がん関連ヒトパピローマウイルス(HPV)14タイプの中でも16型(HPV16)は発癌リスクが最も高い。HPV16はゲノムシーケンスの違いによってvariant [4つのlineage (A, B, C, D),さらに9つのsublineage (A1, A2, A3, A4, B1, B2, D1,D2,D3)]に亜分類される。variantによって発癌リスクが異なることが報告されているが、発がんリスクの高いvariantは人種や地域によって異なる。日本人において発がんリスクの高いvariantを同定するために、HPV16陽性の日本人女性100名[細胞診正常(NILM) 22名, CIN1 13名, CIN2/3 25名,浸潤癌(ICC) 40名]の子宮頸部擦過細胞からDNAを抽出し、PCRによりHPV16のウイルスDNA全長を増幅した。次世代シークエンサーによるフルゲノムシーケンスの結果からlineage/ sublineageを決定した。lineage別ではA variantが圧倒的に多かった(A=94,B=0, C=2, D=4)。系統樹解析においてA variantの中で独立したクラスターを形成するグループ(Ax: 16検体)が認められ、これらは既知のsublineageに分類できない、日本人特有の新規variantと考えられた。CIN2/3とICCにおける各種variantの検出頻度の違いからICCへの進展リスクを推定すると、A4 variantではA1 variantと比較してICCへの進展リスクが格段に高かった(オッズ比12.4、95%CI 2.76-55.5、p<0.001)。日本人ではA variantの検出頻度が特に高く、海外の報告とは大きく異なる。A4 variantでは変異E7蛋白による機能の違いが浸潤能の獲得に関与している可能性があり、今後の研究課題である。次世代シークエンサーを用いたHPVゲノムの配列解析はすでに確立しており順調であるが、HPVゲノム組込部位の解析は難航している。子宮頸癌およびCIN病変におけるHPV組込部位を次世代シーケンサーを用いて網羅的に同定する解析は未だ試行錯誤を繰り返しており、その解析系を確立できていない。ウイルスゲノム側にプライマーを設定してウイルスゲノム側からヒトゲノムをシーケンスするやり方には限界があるのかもしれない。新たな解析方法を模索中である。HPV16型陽性子宮頸癌を中心にゲノム解析を行い、臨床病理学的所見との関連性を調べる。HPV16ゲノム変異と臨床データとの関連性を調べるにはさらに多くの臨床検体を必要とするため、埼玉県立がんセンターやがん研有明病院などのハイボリュームセンターからも臨床検体の提供を受けられるように協力体制を整える。HPVゲノム組込み部位の解析では、引き続きアッセイ系の確立を目指す。HPV16ゲノム変異あるいはゲノム組込み部位と臨床所見との関連が見られた場合には、それを実証するための基礎実験を行う。
高圧下Ｘ線共鳴磁気散乱法の開発と磁性鉱物の磁気構造解析

磁性鉱物の詳細な結晶学的磁気構造解析をめざし、X線共鳴磁気散乱を用いた磁気構造解析の実験的及び理論的研究及び高圧下への拡張の試みを行った。結晶中の配位環境による共鳴効果の差異を反映した異常散乱因子を得るため、マグネタイト(Fe3O4)について、占有席の違いを区別したFeの異常散乱因子及び磁気的異常散乱因子を実験的に求めた。X線共鳴磁気散乱強度のエネルギー依存性から、Feの3d電子の状態密度を求め、Aサイトのe、t2軌道、Bサイトのt2g、eg軌道をとる磁性電子のエネルギー差が実験的に求められた。拡張差フーリエ法を用いて磁性電子のみをマッピングした磁性電子密度分布を得ることができた。X線共鳴磁気散乱を用いた磁性鉱物の構造解析を目的とする本研究では、X線吸収現象に伴う共鳴効果を利用するため、注目したい原子(ここでは磁性を担う原子)の吸収端近傍波長を用いた実験を行う。吸収端近傍波長での回折実験では原子散乱因子の共鳴効果(異常分散項)を考慮する必要がある。共鳴散乱の解析において、異常分散項の値は文献(インターナショナルテーブル等)より引用されることが多いが、それらの情報は孤立原子を想定した計算による値であり、実際の結晶中で原子が受ける影響(結晶場など)は反映されておらず、磁気的寄与も含まれていない。本研究での詳細な構造解析には、共鳴効果の適切な見積もりが必須であり、本年度はマグネタイトの共鳴効果の磁気的寄与を求める方法を理論的及び実験的に検討し、結晶学的に異なるサイトを占有するFeイオンを区別した磁気的異常散乱因子の決定を行った。放射光実験施設PhotonFactoryにおいて、マグネタイトの鉄K吸収端の前後で、X線エネルギーを変えながら円偏光X線をを用いてX線共鳴磁気散乱を行った。各エネルギーでのX線共鳴散乱強度の左右円偏光の差を解析することで、同一元素(ここではFe)の構造中での占有サイト(4配位Aサイト、6配位Bサイト)を区別して磁気的異常散乱因子を実験的に見積もることができた。得られた磁気的異常散乱因子のエネルギー依存性を調べることで、AサイトBサイト、それぞれを占有するFeの磁性電子の状態密度を議論した。結果は第一原理計算による報告[1]と相反せず、Aサイトのe、t2軌道、Bサイトのt2g、eg軌道をとる磁性電子のエネルギー差を実験的に求めた。また、フーリエ法を用い、本研究にて見積もった共鳴効果の磁気的寄与を加味した磁性電子の空間分布の可視化を行った。本年度はマグネタイトに関し、試料の準備、方位決定、DACの設計検討、吸収スペクトル測定及びFeの吸収端近傍における原子散乱因子の精密決定を行った。X線吸収に伴う共鳴現象を利用すると、化合物中の特定の元素のみに着目した構造解析を行うことができる。本研究にて進行中の共鳴散乱を利用した精密構造解析の精度を上げるためには、原子散乱因子の異常散乱項を厳密に考慮する必要がある。マグネタイトはFe3+が4配位のAサイトを、Fe2+とFe3+が6配位のBサイトを1:1で占有する。そこで配位数が異なるマグネタイトのAとBサイト間の差に着目し、Fe K吸収端近傍のエネルギーで共鳴散乱実験を行い、席選択的なマグネタイトのFe吸収端近傍での異常散乱因子の決定を試みた。放射光施設PFのBL-6Cで、リガク4軸回折計AFC-5を中心とした回折装置を用い常圧室温の条件下で共鳴散乱実験を行った。XANES測定及びXMCD測定を行い、XMCDピーク及びXANESスペクトル中のpre-edgeに関与する波長及びオフピークの2波長で3次元Bragg反射強度を測定した。解析には最小二乗法プログラムRADYを用い、精密化によって異常散乱因子を求めた。最小二乗法の解析では、残差因子が最小となる極小値が存在し、適切な異常散乱因子が求められた。得られた2波長の異常散乱因子は、AとBサイトそれぞれで、f' = -7.063と-6.971、f'= -6.822と-6.709であり、Fe吸収端近傍でのX線吸収スペクトルからKramers-Kronigを用いて求められた値と矛盾しない結果が得られた。より精密な異常散乱因子を利用することで、結晶構造因子を与える構造モデルがより正確になり、今後行うFe吸収端エネルギーを用いた構造解析の精度向上が期待できる。X線共鳴磁気散乱を用いると元素や結晶学的占有サイトを選択しての磁気構造解析が可能である。遷移金属化合物では、金属の3d軌道と酸素の2p軌道が混成するなど相関が特に大きく、磁性電子に関する情報のみならず電子軌道秩序や配位子場に関する情報も得られると期待できる。

精密な磁気構造解析を行うために、本研究においてはX線共鳴磁気散乱効果の理論的・技術的検証も重点の一つとして行ってきた。本研究で扱う磁性鉱物のFe3O4(マグネタイト)の場合には、Feが4配位のAサイトと8配位のBサイトを占有する。昨年度までの本研究において、占有席の違い(A及びBサイト)によるFeの共鳴効果の違いと異常散乱因子の決定、各サイトにおけるFeの磁気散乱強度の違いをエネルギーや関係する電子軌道を分離して評価する方法、などを検討し、その解析を行った。その結果を受け、本年度はFeのK吸収端近傍のエネルギーにおける磁性電子密度分布の解析をおこなった。結果、A、Bサイト共に、FeとOの間にピークを持つような、磁性電子のみをマッピングした電子密度分布を得ることができた。特にE = 7.1094keVは、FeのK吸収端近傍において、AサイトとBサイトの寄与の極性(スピンの方向)の差が最大になるエネルギーであり、XMCDでは差がキャンセルアウトされ磁気的応答を示さない。このエネルギーで、磁性電子密度分布解析がなされたことは、X線磁気共鳴散乱法による磁気構造解析の有用性を示していると言える。得られた電子密度分布に関しては結果を考察中であるが、解析をより詳細に進めた後、理論計算の結果との比較も含めて結果を報告する予定である。地球惑星関連物質のX線構造解析本研究では精密な磁気構造解析の為のX線共鳴磁気散乱の理論的及び技術的な検証も重点の一つとなっている。当初は原子散乱因子の共鳴効果の見積もりに関し、磁気的異常散乱因子の実験的決定及びエネルギー依存性の検証までを考えていなかったので、この点に関しては交付申請書に記載した内容より進展したと言える。これにより、より精密な磁気構造解析が可能となる。高圧下でのX線共鳴磁気散乱実験の準備に関しては、ダイヤモンドアンビルセル(DAC)本体の設計は終了し、小型のメリルバセット型に合わせた磁場発生機構の設計も終了した。ダイヤモンドアンビルの形状と台座部分に関しては、製作業者より加工可能な形状について新たに情報やアドバイスを得たこともあり、検討事項が増えたため形状の最終決定に至っておらず、現在プロトタイプを用いて検討中である。本年度は、実際に高圧下X線共鳴磁気散乱を行う予定のビームラインにおいて、鉄K吸収端近傍の幾つかの波長におけるマグネタイト単結晶を用いた予備実験(ダイヤモンドアンビル通過に伴う散乱強度の減衰に関するデータ収集など)を行った。手持ちのDACを用いた外部磁場がない状態での予備実験であったが、散乱強度の左右円偏光での差がどのくらい得られるか等の検証ができた。現在までは共鳴磁気散乱データの収集の技術的な検証に重点を置いた研究を行う計画になっており、おおむね当初の予定通りに進行したといえる。X線回折法を用いた吸収端近傍エネルギーでの構造解析では、【研究実績の概要】で述べたように、原子散乱因子の異常散乱項を考慮する必要がある。一般的には理論計算により得られた異常散乱因子が用いられることが多いが、理論値は孤立原子を仮定しており現実の試料を用いた場合には化学環境の影響から理論値と実験値とでは大きく異なることが知られており、配位環境を考慮した精密な構造解析を行うためには、実験的に決定した異常散乱因子を用いることが重要である。精密磁気構造解析を目指す本研究では、特に、今後共鳴磁気散乱実験を行う予定である波長でのFeの異常散乱因子を得られたことは、今後この研究を進めるうえで非常に有用である。
ストレス応答シグナルによるがん細胞の増殖・死の制御

本研究は、がん細胞における異常増殖ならびに細胞死耐性のメカニズムをストレス応答シグナル伝達経路の破綻という観点から解析することを目的として行った。具体的には、ストレス感受性MAPキナーゼ系分子群としてのASKファミリーの機能解析を軸に、ノックアウトマウスの作製ならびに発がん性の解析を行い、ストレス感受性MAPキナーゼスーパーファミリーが、がんの発生・進展において果たす役割を明らかにした。本研究計画は、細胞の分化と死のシグナル伝達機構の機能解析に焦点を絞ったものであり、その成果は癌化メカニズムの理解に大きく貢献するものと考えられる。特に細胞の分化ならびに死に関わる細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることを目標として設定した。本年度も、ASKファミリー分子群の機能解析を中心に研究を遂行し、ストレス応答MAPキナーゼ経路の制御機構の破綻と発がんとの関連性の解明を試みた。ASKファミリー関連としては、昨年度新しいメンバーとして発見したASK3の解析を進展させ、ASK3が活性酸素や浸透圧ストレスに極めてユニークな応答性を見せることを見出した。ASK2ノックアウトマウスのさらなる解析によりASK1に加えてASK2も酸化ストレス、カルシウムシグナルならびにDNA障害によって誘導されるアポトーシスに必要であることが示唆された。さらに、ASK1・ASK2ダブルノックアウトマウスの作製、および他のMAPKKK分子とASK1のダブルノックアウトマウスの作製、ASKファミリーノックアウトマウスにおける発がん系の負荷などを行った。特にASK2ノックアウトマウスは皮膚発がん系においてDNA障害によるアポトーシスに耐性であり、野生型に比べて有意に発がん率が高いことが明らかになった。他のMAPKKK分子との関係も含めて総合的にASKファミリーの生理的機能ならびに発がん機構との関連性について解析を行った。二段階皮旭発癌モデルを用い,ASK2ノックアウト(KO)マウスにおける皮脂腫瘍の形成について検討した。ASK2KOマウスおよび野生型マウスの背部にイニシエーターとしてDMBAを塗布後,プロモーターとしてTPAを継続塗布して経過を比較したところ,ASK2KOマウスにおいては,野生型マウスに比べて形成された腫瘍数が明らかに多く,また発生時期も比較的早いことが明らかとなった。DMBA処理後の皮膚におけるアポトーシスをTUNEL法にて検出したところ,ASK2KOマウスにおいてDMBA処理によって生じるTUNEL陽性細胞が減少している傾向が認められた。また、ASK2KOマウス由来の初代培養ケラチノサイトにおいては、DMBA刺激よるJNK、p38MAPKの活性化が野生型由来細胞より減弱していることを確認した。以上の結果より、ASK2はDMBAによるアポトーシスの誘導に関与し,二段階皮膚発癌モデルにおける腫瘍形成に対して抑制的に機能することが示唆された。昨年度に引き続き、本年度も、ASKファミリー分子群の機能解析を中心に研究を遂行し、ストレス応答MAPキナーゼ経路の制御機構の破綻と発がんとの関連性の解明を試みた。二段階皮膚発癌モデルを用い,ASK1ならびにASK2ノックアウト(KO)マウスにおける皮膚腫瘍の形成について検討した。マウスの背部にイニシエーターとしてDMBAを塗布後,プロモーターとしてTPAを継続塗布して経過を比較したところ,ASK2KOマウスにおいては,野生型マウスに比べて形成された腫瘍数が明らかに多く,また発生時期も比較的早いことが明らかとなった一方で、ASK1KOマウスにおいては、TPAによる炎症の誘導が低減しており、野生型マウスと同程度にしか腫瘍が形成されなかった。DMBA処理後の皮膚におけるアポトーシスをTUNEL法にて検出したところ,ASK1ならびにASK2KOマウスにおいてDMBA処理によって生じるTUNEL陽性細胞が減少している傾向が認められた。以上の結果より、ASK1ならびにASK2はDMBAによるアポトーシスの誘導に必要であり、ASK2が新たながん抑制遺伝子としての機能を有することが判明した。一方で、ASK1は、アポトーシスの誘導と炎症誘導に重要な機能を持つことが明らかになった。二段階皮膚発癌モデルを用い, ASKIならびにASK2ノックアウト(KO)マウスにおける皮膚腫瘍の形成について検討した。

マウスの背部にイニシエーターとしてDMBAを塗布後,プロモーターとしてTPAを継続塗布して経過を比較したところ, ASK2KOマウスにおいては,野生型マウスに比べて形成された腫瘍数が明らかに多く,また発生時期も比較的早いことが明らかとなった一方で、ASKIKOマウスにおいては、TPAによる炎症の誘導が低減しており、野生型マウスと同程度にしか腫瘍が形成されなかった。DMBA処理後の皮膚におけるアポトーシスをTUNEL法にて検出したところ,ASK1ならびにASK2KOマウスにおいてDMBA処理によって生じるTUNEL陽性細胞が減少している傾向が認められた。また、DMBAが酸化ストレス依存的にASK1を活性化することが明らかになった。以上の結果より、ASK1ならびにASK2はDMBAによるアポトーシスの誘導に必要であり、ASK2が新たながん抑制遺伝子としての機能を有することが判明した。一方で、ASK1は、アポトーシスの誘導と炎症誘導に重要な機能を持つことが明らかになった。本研究計画は、細胞の分化と死のシグナル伝達機構の機能解析に焦点を絞ったものであり、その成果は癌化メカニズムの理解に大きく貢献するものと考えられる。特に細胞の分化ならびに死に関わる細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることを目標として設定した。昨年度に引き続き、本年度も、ASKファミリー分子群の機能解析を中心に研究を遂行し、ストレス応答MAPキナーゼ経路の制御機構の破綻と発がんとの関連性の解明を試みた。これまでの皮膚二段階発がんモデルに加え、新たに食道化学発がんモデルを用い,ASK1ならびにASK2ノックアウト(KO)マウスにおける食道がんの形成について検討した。マウス飲水に8週間4NQOを混ぜて自由に飲ませ、その後経過を比較したところ、ASK1ならびにASK2KOマウスにおいて,ともに野生型マウスに比べて形成された腫瘍数が明らかに少ないことが明らかとなった。ASK2が食道発がんを促進する可能性が示された。これは、以前にASK2が腫瘍形成の抑制に働くことを示したマウス皮膚における皮膚発がん実験とは相反する結果である。その理由として第一に、細胞種によりASK2が異なる機能を持つ可能性、すなわち表皮細胞ではアポトーシス誘導に働く一方で、食道粘膜上皮細胞では増殖に働く可能性が挙げられる。第二に、腫瘍形成の誘導刺激の違いがASK2の異なる機能を顕在化させた可能性が考えられる。今後はASK2の発現制御機構の解明が重要な研究課題と考えられる。
AYA世代のがん発症に関わる標的分子の探索と治療戦略の確立

神経芽腫細胞株に対して、低分子化合物ライブラリーを用いてスクリーニングを行い、STAT3、survivine、HIF-1α、proteasome阻害剤が抗腫瘍効果を示すことを見出した(樋渡光輝.日本小児血液・がん学会雑誌.2017)。進行神経芽腫ではSTAT3の活性化により神経芽腫細胞の不死化を増強させ、抗がん剤によるアポトーシスの働きを減弱させることが報告されている。さらに、白血病幹細胞においてSTAT3が高発現していることが示され、白血病発症初期に関与していることが示唆されている。さらにCucurbitacin I (STAT3阻害剤)が、神経芽腫治療効果が期待される低分子化合物の一つであることを同定した。本研究ではCucurbitacin Iが、神経芽腫細胞株において、濃度依存性に神経芽腫細胞株の増殖を抑制した。次にALK変異を持つTGWを用いて検討し、Cucurbitacin Iは、ALK下流シグナルであるSTAT3のリン酸化を阻害することにより作用することが示唆された。ALKの下流シグナルにはSTAT3が存在することから、これらの結果よりALK変異を持つ神経芽腫発生に対するSTAT3経路が治療標的となり、その阻害剤であるCucurbitacin Iによる治療効果の期待が示唆された(樋渡光輝神経芽腫に対する新規分子標的療法の探索The Japanese Journal of Pediatric Hematology/Oncology 54: 2017)。若年成人であるAYA(adolescence and young adult)世代のがんは生物学的に小児や成人と異なる特性を持ち、治療成績が低い傾向がある。このためAYA世代のがんの治療成績を上げるためにその生物学的特性を探求することが必要である。固形腫瘍に関しては本研究ではまず、小児がんである神経芽腫において患者腫瘍を用いてRNAシークエンスを行った。その結果、19歳の症例よりチロシンキナーゼ遺伝子の異常を見出した。チロシンキナーゼはがん発生に関わっており、本研究で見出したチロシンキナーゼ遺伝子異常を解析することにより新規分子標的療法の開発につながることが期待される。さらに、神経芽腫細胞株を用いた低分子化合物のスクリーニング試験を行い数々の低分子化合物が造腫瘍性を障害することを見出した。材料とした低分子化合物はがんに効果を示す既知のものであり、阻害経路が明らかになっていることから、神経芽腫の発生における新規の経路が発見されることが期待された。結果は、これまで神経芽腫に既報であるm-TOR,RAS、survivine及びオーロラキナーゼ経路を疎外する分子標的薬のの他、様々なチロシンキナーゼ阻害剤が神経芽腫細胞株の造腫瘍性を阻害した。一方、造血器腫瘍においては小児白血病の治療成績が改善されたことにより予後は格段に進歩をしたが、晩期障害に苦しむ患者も増えている。この中でも2次がんの発生は著しく生活の質を落とすので発生の予防が急務である。2次がん特に白血病を起こす原因のひとつにMLL融合遺伝子があり、MLL融合遺伝子を持つ白血病の生物学的特性を探求することで治療につながる可能性がる。本研究では乳児白血病症例を用いて新規ARID5B-MLL融合遺伝子を見出した。ARID5BのSNPは小児急性リンパ性白血病の因子と考えられておりこの融合遺伝子は白血病発症に関わることが示唆された。AYA世代の神経芽腫において新規チロシンキナーゼ遺伝子異常を見出した。チロシンキナーゼは腫瘍発生に深く関わっており本研究によって見出された異常は神経芽腫発生に関わると期待されtる。また、見出されたチロシンキナーゼ遺伝子の異常について融合遺伝子の全長を組み込んだベクターを作成し、今後細胞レベルでの機能解析を行い、造腫瘍性の検討を行う。神経芽腫細胞株を用いた低分子化合物スクリーニングで候補となった化合物の抽出に成功しており、について造腫瘍性の阻害効果を濃度依存性及び時間依存性に再検討を行うい、候補化合物が選定されている。若年成人であるAYA(adolescence and young adult)世代のがんは生物学的に小児や成人と異なる特性を持ち、治療成績が低い傾向があるため、AYA世代のがんの生物学的特性を明らかにすることで、治療法確立に貢献すると考えられる。2次がん

特に白血病を起こす原因のひとつにMLL融合遺伝子があり、MLL融合遺伝子を持つ白血病の生物学的特性を探求することで治療につながる可能性がる。本研究では乳児白血病症例を用いて新規ARID5B-MLL融合遺伝子を見出した。ARID5BのSNPは小児急性リンパ性白血病の因子と考えられておりこの融合遺伝子は白血病発症に関わることが示唆された。AYA世代の神経芽腫において新規チロシンキナーゼ関連転座型融合遺伝子を見出した。チロシンナーゼは腫瘍発生に深く関わっており本研究によって見出された異常は神経芽腫発生に関わると期待される。また、見出されたチロシンキナーゼ遺伝子の異常について融合遺伝子の全長を組み込んだベクターを作成してリン酸化を検討している。神経芽腫細胞株を用いた低分子化合物スクリーニングで候補となった化合物の抽出に成功しており、造腫瘍性の阻害効果を濃度依存性及び時間依存性による再検討を行い、細胞増殖性の阻害効果を認めた。また、2次性白血病に関連するMLL遺伝子転座型白血病について、ARID5B-MLL融合遺伝子を乳児急性リンパ性白血病で見出した。ARID5BのSNPは白血病発祥にかかわることが知られており、本研究で見出された融合遺伝子も白血病発症にかかわることが示唆され、この結果を論文公表した。神経芽腫細胞株に対して、低分子化合物ライブラリーを用いてスクリーニングを行い、STAT3、survivine、HIF-1α、proteasome阻害剤が抗腫瘍効果を示すことを見出した(樋渡光輝.日本小児血液・がん学会雑誌.2017)。進行神経芽腫ではSTAT3の活性化により神経芽腫細胞の不死化を増強させ、抗がん剤によるアポトーシスの働きを減弱させることが報告されている。さらに、白血病幹細胞においてSTAT3が高発現していることが示され、白血病発症初期に関与していることが示唆されている。さらにCucurbitacin I (STAT3阻害剤)が、神経芽腫治療効果が期待される低分子化合物の一つであることを同定した。本研究ではCucurbitacin Iが、神経芽腫細胞株において、濃度依存性に神経芽腫細胞株の増殖を抑制した。次にALK変異を持つTGWを用いて検討し、Cucurbitacin Iは、ALK下流シグナルであるSTAT3のリン酸化を阻害することにより作用することが示唆された。ALKの下流シグナルにはSTAT3が存在することから、これらの結果よりALK変異を持つ神経芽腫発生に対するSTAT3経路が治療標的となり、その阻害剤であるCucurbitacin Iによる治療効果の期待が示唆された(樋渡光輝神経芽腫に対する新規分子標的療法の探索The Japanese Journal of Pediatric Hematology/Oncology 54: 2017)。AYA世代の神経芽腫において見出されたチロシンキナーゼ遺伝子の異常について融合遺伝子の全長を組み込んだベクターを作成して細胞レベルでの機能解析を行い、造腫瘍性の検討を行う。神経芽腫細胞株を用いた低分子化合物スクリーニングで候補となった化合物について造腫瘍性の阻害効果を濃度依存性及び時間依存性に再検討を行う。
知の循環型社会における対話型博物館生涯学習システムの構築に関する基礎的研究

本研究では第1段階として、博物館の学習プログラムのデータベースを構築し、博物館利用者が学習プログラムを体験し、その成果を確認する「科学リテラシーパスポートβシステム」を構築した。これは、博物館、利用者双方が活用できる電子的な記録票で、利用者側から自分の学習履歴を把握するだけでなく、博物館側が複数の利用者の学習傾向を横断的に把握できるシステムである。第2段階として、上記のシステムを利用して、1)利用者の活用事例の集積と分析、2)利用者の科学リテラシー変容の把握、3)博物館活用モデルの提案、ができた。研究の過程で課題となったWEB上で博物館職員が著作権等を適正に扱うためのカリキュラムを開発した。(1)理論的な枠組みの検討:従来の研究で開発した「世代別枠組み」を再検討し、博物館利用者の世代等の区分からとらえた科学リテラシーの枠組みと評価の指針を策定した。先行する研究で調査した国際学会における科学コミュニケーション理論を踏まえ、博物館のコミュニケーションに関する理論等を検討した。(2)海外先行事例調査:ヨーロッパの科学館ネットワークによるOSR(Open Science Resources)システムでは、探究活動の考え方に基づく教師向け教材をウェブ上で提供していることがわかった。米国科学館ネットワーク(ASTC)については、Informal CommonsやExhibit Files等における学習プログラムや展示のメタデータの構築方法等を参考にした。博物館資源と来館者をインターネットで双方向的に結び付ける本研究の独自性を明確にすることができた。(3)「科学リテラシーパスポートβ」の開発:システム開発は従来の研究成果を活用し、集積された科学系博物館のプログラムをもとにデータベースの開発を行った。「世代別枠組み」に基づき、プログラムの対象・目標・内容・実施館等の情報をデータベースに登録、表示し、各博物館がそれを活用してプログラムの改善と開発を行い、新たなプログラムを追加できるシステムへと再構築した。(4)「科学リテラシーパスポートβ」導入のための準備:今後、各地区の拠点博物館の学芸員が中心となり、データベースの活用とプログラムの改善・開発を行う。それに先立ち,データベースの活用方法およびプログラムの改善・開発に関して九州・北海道地区を中心に博物館職員等を対象に研修を行い、システム導入に向けた準備を行った。(1)海外先行事例館との意見交換と成果発表:大英自然史博物館が進めているプロジェクトであるReal World Scienceについて担当者と意見交換を行った。Real World Scienceのここ数年の取り組みは,初等中等教育が中心であり,生涯学習の観点からのアプローチはなく,本研究の独自性を明確にすることができた。研究代表者らがAAAS(アメリカ科学振興協会)の年次大会でこれまでの成果を発表し、東北地区の放射線教育プログラムの取り組みなどが高い評価を受けるとともに,大会参加者と意見交換を行った。(2)科学リテラシーの評価方法の策定:WEBによるコントロール調査を行い、平行して科学リテラシーの評価方法を策定した。また、科学リテラシーパスポートβシステムにアンケートの送受信機能を組み入れた。(3)「科学リテラシーパスポートβ」の改善と運用:蓄積された各博物館の学習プログラムの対象・目標・内容・実施館等の情報をもとに,データベースの構築を行った。各博物館の学芸員が本データベースを活用して学習プログラムの改善と開発を行い,新たな学習プログラムを追加できるようにするとともに,登録したモニターの自己学習履歴が蓄積されるシステムを構築し,改善し,運用した。運用に際し東北・関東・関西地区を中心に博物館等の職員を対象に研修を行い,システム導入に向けた準備を行った。さらに、学習プログラム情報等のデータベース化に伴う著作権や個人情報の扱い等について検証し,学芸員・登録モニターへ検証成果の周知を図った。(1)「科学リテラシーパスポートβ」の改善:システム開発班は,前年度に引き続き「科学リテラシーパスポートβ」システムの改善を行った。導入実績を踏まえ,SNSと連携し,利用者による外部への広報機能を強化し,学芸員,博物館にとってインセンティブが高まるサイト構造への改善を図った。(2)各地区での「科学リテラシーパスポート」の運用:「科学リテラシーパスポートβ」に基づき,北海道地区では動物園・科学館・歴史系博物館,東北地区においては科学館,関東地区においては自然系博物館・科学技術系博物館・美術館,関西地区においては総合博物館・歴史系博物館,九州地区においては大学博物館・美術館・水族館のネットワークの中で運用し,学習プログラムを実施した。(3)美術館・歴史系博物館への導入:美術館や歴史系博物館においては,「世代別枠組み」の科学リテラシーの目標である「感性」の涵養に資するなど,美術館・歴史系博物館の教育環境を踏まえたシステムの導入を行った。(5)活用事例の集積・分析と評価方法の検討:本システムに登録した利用者が学習プログラム参加後に回答することを想定したアンケートの質問項目について,その分析を行い,データ収集方法を含む評価方法の再検討を行った。1.科学リテラシーの評価:従来から各地区が重点的に評価する世代を定めており,引き続きそれに基づき学習プログラムを開発し,評価を実施した。2.美術館・歴史系博物館への導入:本システムの美術館・歴史博物館を含めた文理融合型の連携プログラムを引き続き開発・実施した。3.社会還元の実施:関東と東北地区を中心に地域の社会的課題・生活に関するテーマを取り上げ,課題解決に向けて話し合う機会を持つ学習プログラムを検討した。また,これまでのオンライン上のアンケートに加え,マークシートタイプのアンケートも作成し,実施することで,データベースへの会員登録者以外のデータも取得することが可能となった。

例えば北海道地区帯広市では,動物園と歴史博物館との連携モデルを開発・実施した。九州地区では,連携プログラムに参加するモニター個人の本年度内の変容を追跡するなど,活用モデルを検証するための調査を行った。これらの成果も踏まえ,26年度の外部評価と27年度のJSPSの進捗評価で指摘された人文系博物館にも対応できる汎用性のある「世代別枠組み」「学習プログラム」の再検討を行った。その結果,科学リテラシーより広い概念であるミュージアムリテラシー(博物館の理解と活用能力)を導入し,その実態の調査と枠組みのあり方を考察することとした。協力館のマネジメント層・学芸員のミュージアムリテラシーを考察すべく,インタビュー調査を行い,マネジメント層・学芸員・利用者それぞれのミュージアムリテラシーについて考察する公開研究会を実施した。学芸員向けに館種を問わず汎用性のあるプログラムとして,博物館事業で必要とされる著作権等権利や法律に関する研修カリキュラムの開発に着手した。3.社会還元の実施:関東と東北地区を中心に地域の社会的課題・生活に関するテーマを取り上げ,課題解決に向けて話し合う機会を持つ学習プログラムを検討した。例えば,千葉県では,本研究の協力館2館が連携で,電磁波・感染症・未病・血圧等の健康に関連するキーワードを用いた学習プログラムを開発した。4.国際的な展開:研究実績の概要を参照。1.科学リテラシーの評価と博物館活用モデルの分析アンケート等による利用者のシステム利用事例を集積し、分析した結果、1利用者の博物館活用の動機について4要因があること、2学習プログラムを繰り返し利用するヘビーユーザーの中に、複数の博物館を利用する者と同一博物館のみを利用する者が存在すること、3利用者は全体的に「感じる」に分類される学習プログラムを参照する傾向が高く、熟年期・高齢期層のみは「知る」に分類された学習プログラムを参照する傾向が高いこと等が明らかになった。これらの成果から、博物館マーケティングの知見を得られるとともに、博物館の事業戦略として重要な指針を提供できた。2.博物館学芸員向けの著作権等の講座の開発と実施知の循環型社会に必要とされる博物館マネジメントのため、博物館職員向けの著作権等の情報を適正に扱うためのe-ラーニング教材を作成し、カリキュラムを開発した。また博物館の展示解釈を自由に行うことで、利用者自らが情報発信し、博物館職員や他の利用者との対話を促す学習プログラムを実施した。さらに、これらの課題をテーマとした著作の発表及び公開研究会を実施し、より多くの博物館学芸員等に研究成果を周知した。3.国際的な展開
大脳皮質間の軸索投射におけるシナプス前・後細胞の神経活動の役割

発達期の大脳皮質には、皮質領域・層間で複雑かつ正確な神経回路ネットワークが形成される。その形成過程には、神経軸索を投射するシナプス前細胞と軸索投射を受けるシナプス後細胞の両者の神経活動が関わっていると考えられている。しかし、シナプス前・後細胞それぞれの神経活動が、神経回路形成のどの段階に必須であるかは明らかではない。私は大脳皮質神経回路形成過程における神経活動の関与を明らかにするモデルとして、脳梁線維に着目し、その投射パターン形成機構の解析を行っている。これまでの研究で、私は脳梁軸索の層特異的な軸索分枝形成に、脳梁投射細胞の神経活動が必要であることを示してきた(Mizuno et al., 2007 ; Tagawa et al., 2008)。しかしながら、神経活動が脳梁軸索投射パターン形成過程の軸索伸長・分枝形成・シナプス形成のどの段階に必要であるかは明らかではなかった。また軸索投射を受けるシナプス後細胞の神経活動が関与するか否かも不明であった。脳梁軸索の形態形成過程を明らかにするために、まず私は脳梁軸索の単一軸索をIn vivo電気穿孔法を用いたGFPの遺伝子導入により可視化する方法を確立した。発達過程の解析により、生後9日齢には、脳梁軸索先端が反対皮質の標的領域の表層に到達し軸索の枝分かれを始め、生後15日齢には軸索分枝が広がり成体とほぼ同じパターンになることを明らかにした。次に脳梁線維投射パターン形成におけるシナプス前・後細胞の神経活動の関与を検討した。神経細胞活動は、内向き整流性カリウムチャネルの一つであるKir2.1を強制発現することにより抑制した。シナプス前細胞の神経活動抑制は生後9、15日齢での軸索伸張と分枝形成を阻害し、シナプス後細胞の神経活動抑制は生後15日齢での軸索分枝形成を阻害した。これらの結果は、脳梁線維投射パターン形成においてシナプス前細胞の神経活動がシナプス後細胞より早い時期に関与することを示す。以上の研究はEuropean Journal of Neuroscience誌に発表された(Mizuno et al.,2010)。これまでの研究で、私は脳梁軸索の層特異的な軸索分枝形成に、脳梁投射細胞の神経活動が必要であることを示してきた(Mizuno et al.,2007;Tagawa et al.,2008)。現在までの予備実験では、シナプス前細胞の神経活動を抑制は生後9、15日齢での軸索伸張と分枝形成を阻害し、シナプス後細胞の神経活動抑制は生後15日齢での軸索分枝形成を阻害する傾向が得られている。今後これらの結果の検証を進め、脳梁線維投射パターン形成過程のどの段階にシナプス前・後細胞の神経活動が関与するか明らかにしたいと考えている。

脳梁軸索の形態形成過程を明らかにするために、まず私は脳梁軸索の単一軸索をIn vivo電気穿孔法を用いたGFPの遺伝子導入により可視化する方法を確立した。発達過程の解析により、生後9日齢には、脳梁軸索先端が反対皮質の標的領域の表層に到達し軸索の枝分かれを始め、生後15日齢には軸索分枝が広がり成体とほぼ同じパターンになることを明らかにした。次に脳梁線維投射パターン形成におけるシナプス前・後細胞の神経活動の関与を検討した。神経細胞活動は、内向き整流性カリウムチャネルの一つであるKir2.1を強制発現することにより抑制した。シナプス前細胞の神経活動抑制は生後9、15日齢での軸索伸張と分枝形成を阻害し、シナプス後細胞の神経活動抑制は生後15日齢での軸索分枝形成を阻害した。これらの結果は、脳梁線維投射パターン形成においてシナプス前細胞の神経活動がシナプス後細胞より早い時期に関与することを示す。以上の研究はEuropean Journal of Neuroscience誌に発表された(Mizuno et al.,2010)。
光による高分子の高次構造・物性の制御

光刺激による高分子のコンホメーション制御と物性制御を実現する目的で、前年度に引き続き、ランダムコイル-ヘリックス転移を実現できる高分子の構造を研究した。代表者らの従来の研究成果から、光照射によるビフェニル基のねじれ-平面転移を起こす構造を主鎖内に含むポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)(PDOF)が円偏光により光学活性化すること見出しており、この現象に関する詳細な知見を得た。まず、円偏光で誘起されたキラル構造の熱および直線偏光にたいする安定性を検討したところ、比較的高い非対称性を示す試料については、光および直線偏光照射によりCDスペクトル強度が大きく減少したが、比較的小さい非対称性を有する試料についてはスペクトル強度は増大した。次に、従来不斉誘起は固体フィルムでのみ可能であったが、溶媒系探索の結果、トルエン-メタノール今後溶媒中に懸濁させた状態でも円偏光による不斉誘起が可能であることを見出した。この成果は円偏光で作ったキラルポリマーを塗布加工できる可能性に繋がるものである。さらに、前年度検討したβ相と不斉誘起の関係についての知見をもとに、β相の割合を大きくした薄膜に円偏光照射することにより、Kuhnの非対称性因子(gCD)が10のマイナス2乗オーダーの高い非対対称性を達成することができた。加えて、本研究で調整した光学活性なPDOFの薄膜が高効率な円偏光発光を示すことを見出した。24年度が最終年度であるため、記入しない。光刺激による高分子のコンホメーション制御と物性制御を実現する目的で、ヘリックス-ランダムコイル転移、および、ランダムコイル-ヘリックス転移を実現できる高分子の構造を探索した。代表者らの従来の研究成果から、光照射によるビフェニル基のねじれ-平面転移が高分子鎖の構造変化の誘起に有効であることが判明していたため、側鎖にビフェニル残基を有する光学活性ならせん状ポリ[アクリル酸2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)フルオニルメチル](poly-1)およびポリ[アクリル酸2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)-9-メチルフルオニル](poly-2)、光学活性ならせん状ポリ[2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)ジベンゾフルベン](poly-3)、および光学不活性なポリ[2,5-ビス(4-t-ブチルフェニル)スチレン](poly-4)の合成を行い、これらの光誘起構造転移について検討した。非偏光照射によりpoly-1およびpoly-2は光ラセミ化と側鎖基の脱離を併発しらせん構造をもつポリマーからランダムコイル構造を有するポリアクリル酸が生じた。後者の光反応は、高分子反応の中でこれまでで最も速いものであることが明らかになった。poly-3は非偏光照射によって部分的なラセミ化およびヘリックスランダムコイル転移を起こした。Poly-4は薄膜固体状態でYAGレーザー光源から得られる円偏光を照射すると強い円偏光二色性スペクトルを示し、ランダム構造あるいはラセミのらせん構造から一方向巻きのらせんが誘起された可能性がある。このポリマーの構造詳細についてはさらに検討が必要と考えられた。代表者らの従来の研究成果から、光照射によるビフェニル基のねじれ-平面転移を起こす構造を主鎖内に含むポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)(PDOF)が円偏光により光学活性化すること見出しており、この現象に対する高分子の分子量の影響を調べた。この目的で2,7-ジブロモ-9,9-ジオクチルフルオレンを原料とし、Niを触媒に用いるYamamoto重合法を行った。得られたポリマーの分子量をSECによりポリスチレン換算で見積もった結果、分子量が5,000程度から90,000程度のポリマーが得られたことが分かった。これらを用いて円偏光を照射する実験を行ったところ、溶液中では不斉誘起が全く起こらなかった一方で、ポリマー溶液のキャストフィルム(薄膜)に対する円偏光照射によって不斉誘起が起こることが分かった。分子量の効果について調査した結果、10,000程度以下のポリマーについては光学活性化が難しく、10,000程度から90,000程度の分子量では光学活性化が進行することが明らかになった。加えて、分子量10,000程度以上のポリマーについては吸収スペクトルにおいて400-440nm程度の領域にβ相に基づく吸収帯が観測され、β相の割合が多いほど効率よく光学活性化が進行することが明らかになった。

次に、従来不斉誘起は固体フィルムでのみ可能であったが、溶媒系探索の結果、トルエン-メタノール今後溶媒中に懸濁させた状態でも円偏光による不斉誘起が可能であることを見出した。この成果は円偏光で作ったキラルポリマーを塗布加工できる可能性に繋がるものである。さらに、前年度検討したβ相と不斉誘起の関係についての知見をもとに、β相の割合を大きくした薄膜に円偏光照射することにより、Kuhnの非対称性因子(gCD)が10のマイナス2乗オーダーの高い非対対称性を達成することができた。加えて、本研究で調整した光学活性なPDOFの薄膜が高効率な円偏光発光を示すことを見出した。PDOFに対するキラル誘起の機構についての知見が得られ、効率良くキラル誘起できる条件がある程度明らかになりつつあるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。キラル誘起におけるα相とβ相の役割について明らかにするため、円偏光照射において波長を選んで励起し、両相に対するキラル誘起挙動の違いを調べる。加えて、理論的な手法によりキラル誘起のメカニズムについての知見を得る。さらに、PDOF以外の主鎖共役系高分子について光によるキラル誘起を実現する。
場の理論におけるdynamical symmetry breakingの研究

Dynamical symmetry breakingを調べるための定式化を初年度に行なっい、有効ポテンシャルを用いた新しい方法を開発し、ゲ-ジ依存性に関する恒等式を導いた。この一般的方法を具体的模型に適用するのが、今年度の課題であった。電弱理論のヒッグス機構を動的模型によって理解しようとする試みは、テクニカラ-模型以来繰返し続けられている。最近、南部、ミランスキ-・棚橋・山脇・マルシアノ等は、トップクオ-クが非常に重いという事実に着目し、その凝縮によってヒッグス機構が説明できる可能性があることを指摘している。しかしながら、この機構によると、トップクオ-クはすでに発見可能な領域にあることになる。本研究では、凝縮する粒子として、量子色力学のカラ-対称性SU(3)の高次表現に属するクオ-クを考えた。これらのクオ-クは、大変重く、現在まだ発見されていないと考えられる。それらの中でも、6次元表現のクオ-クが最も軽いと考えられ、ヒッグス機構を説明するのに最も大きな寄与をするはずである。この仮説から出発して、シュヴィンガ-・ダイソン方程式の解を調べることによって、事実、6次元クオ-クの凝縮が起ることを見出した。この機構によって、ヒッグス機構が説明でき、通常のクオ-クの質量がなぜ小さいかを説明することが出来る。また、弱ゲ-ジ粒子の質量を計算することができ、それを6次元クオ-クの質量の関数として表すことができる。弱ゲ-ジ粒子の質量は、最近のセルンの実験によって良く分っており、これを用いることによって、逆に6次元クオ-クの質量を推算することができる。計算の結果、6次元クオ-クの質量として350GeVを得た。これをもとに、6次元クオ-ク現象論を展開した。初年度は、ゲージ場理論における動的対称性の破れ(Dynamical Symmetry Breaking)を調べるための基本的な道具である複合場の有効ポテンシャルの研究、および、動的対称性の破れの実験的検証の可能性についての検討、に的を絞って計画を遂行した。1.有効ポテンシャル動的対称性の破れが起こっているかどうかを調べるのに最も適した方法は、対称性の破れに関与した複合場に対する有効ポテンシャルを計算してみることである。今年度計画では、この複合場の有効ポテンシャルの一般的性質に関して次の二つの研究を行い、天々新たな結果を得た。(1)複合場の有効ポテンシャルの不定性複合場の有効ポテンシャルには、外場についての多項式を追加する任意性があることを見出し、物理的に最も妥当な定義を与えるにはどうしたらよいかを検討した。(2)複合場の有効ポテンシャルのゲージ依存性ゲージ場理論に対する通常の有効ポテンシャルについて導かれているニールセン-福田-九後恒等式を、複合場の有効ポテンシャルの場合に拡張することに成功した。これを量子電気力学におけるカイラル対称性の破れの問題に応用し、用いられている近似の妥当性について検討を加えた。2.実験的検証強結合量子電気力学では、カイラル対称性が破れて新しい真空が実現している。これが現実に観測されているものとして期待されているのが、重イオン反応で見られる異常なピークである。本計画では、このような反応で本当に新しい真空が発生しているかどうかを、外場の下での格子ゲージ模型の計算機シミュレーションをもちいて調べている。
色素細胞と悪性黒色腫の遺伝子発現のSAGE法による解析と基礎・臨床医学への応用

本研究ではSerial Analysis of Gene Expression(SAGE)法と近年充実しつつあるESTデータベースを駆使して、色素細胞の生物学、色素細胞異常症や悪性黒色腫の診断・治療に有用な新規色素細胞特異発現遺伝子の同定を試みた。まず、高色素産生悪性黒色腫細胞株SKmel23のcDNAプロファイルをSAGE法を用いて解析した。25,997タグの塩基配列を決定して、10,382種類の固有タグを同定した。これを正常精巣のSAGE結果と遺伝子データベース上の色素細胞、正常大腸・脳組織、大腸癌、脳腫瘍のES7とSAGEデータと比較した。既知の色素細胞特異抗原は0.02-0.36%の発現頻度で、悪性黒色腫と色素細胞に特異的に検出され、各種組織のcDNAプロファイルの比較により色素細胞特異遺伝子が同定できることが判明した。cDNAプロファイルを比較し、特異的に検出されるタグに対応するcDNAをESTデータベースから選択して、様々な正常組織、癌細胞の解析RT-PCR法により発現特異性を実験的に確認し、TRP2のスプライス変異体と機能未知の新規色素細胞特異遺伝子を同定した。次に、各種組織のESTデータベースの比較により、色素細胞ESTデータベースに特異的に検出されるcDNAを80種選択して、RT-PCR法で発現特異性を確認し、7種のcDNAを同定した。M43はT細胞認識悪性黒色腫抗原AIM1のスプライシング変異体、M44は正常色素細胞にのみ発現する機能未知新規遺伝子である。M125は転移マーカーとして使用できるMelastatin1のスプライシング変異体、M216およびM40、M109、M674は、その上流に新規色素細胞特異遺伝子が存在すると考えられた。以上の新規同定分子は、色素細胞の研究、色素細胞異常症や悪性黒色腫の診断、治療に応用できる可能性がある。本研究では色素細胞と悪性黒色腫の生物学的解析と悪性黒色腫の診断や治療に応用できる新規分子を同定するために、Serial Analysis of Gene Expression(SAGE)法を用いて、mRNAプロファイルを解析する。本年度は高色素性悪性黒色腫細胞株SKme123のmRNAプロファイルをSAGE法で解析した。SKme123のmRNAに関して、SAGE法により25,997tagのシークエンスを行い、10,382種の固有tagからなるmRNAプロファイルを得た。これと我々が別に解析した正常精巣のSAGEによるmRNAプロファイル、および遺伝子データベース上の色素細胞、正常大腸、正常脳組織、大腸癌、脳腫瘍のESTデータベースとSAGEデータベースからのmRNAプロファイルと比較して、悪性黒色腫と色素細胞における遺伝子発現の特徴を解析した。悪性黒色腫細胞株SKme123では色素細胞と比較して細胞増殖に関連する遺伝子(リボソームタンパク、翻訳開始因子など)に著しく高い発現がみられた。また、SKme123には色素細胞と同様に、既知のメラノソーム蛋白(TRP1,TRP2,チロシナーゼ,MART1,gp100)が発現しており、0.02-0.36%の発現頻度であった。これらの色素細胞特異的遺伝子のtagは、チロシナーゼで他の組織でわずかに認められた以外は、色素細胞・悪性黒色腫に特異的に検出された。また、SKme123には、癌精巣抗原(MAGE)やPRAME,SART-1などの腫瘍抗原のtagが検出されたが、色素細胞には検出されなかった。したがって、SAGE法により解析したmRNAプロファイルの各種組織間比較により、色素細胞特異的蛋白や腫瘍抗原などの分子が同定可能なことが示された。