hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グラフの多重彩色及び分割に関するアルゴリズム

本研究では,グラフの点に供給点または需要点の役割が与えられ,それぞれに供給量と需要量という重みが与えられた重み付きグラフを扱った.そのようなグラフに対し,需要と供給の条件を満たすようにグラフを分割するアルゴリズムを開発した.まず,木のグラフ分割問題に関してまとめた論文が,学術雑誌に採録された.次に,直並列グラフと呼ばれるグラフのクラスに対し,グラフ分割問題を解くアルゴリズムの開発・解析を行った.グラフ分割問題は木に対してさえNP困難であり,したがって直並列グラフに対し効率のよいアルゴリズムはありそうにない.そこで,本研究では擬多項式時間アルゴリズムの開発を行った.その結果は,2005年5月開催の国際会議にて発表し,現在学術雑誌に投稿中である.また,直並列グラフに対し,より一般的な分割問題を解くアルゴリズムを与えた.この問題では,今まで上限のみ指定することができた連結成分の重みの和の制限を,上限と下限の両方を同時に指定することができるようにした.さらに,グラフの点に複数個の重みが割当てられている場合にも,効率よく解けることを示した.この結果は,現在国際会議に投稿するように準備中である.本研究では,グラフの点に供給点または需要点の役割が与えられ,それぞれに供給量と需要量という重みが与えられた重み付きグラフを扱った.そのようなグラフに対し,需要と供給の条件を満たすようにグラフを分割するアルゴリズムを開発した.まず,現在までに開発した木のグラフ分割問題を解く近似アルゴリズムに更なる改良を加え,論文にまとめた.これにより,新たなNP困難な問題に対し完全近似スキームを与えることができただけでなく現在まで経験則で解かれがちであった配電融通問題に対し,理論的裏づけを与えることができたことになる.現在,その論文を海外の学術雑誌に投稿中である.また,直並列グラフに対し,より一般的な分割問題を解くアルゴリズムを与えた.この問題では,グラフを分割する際の連結成分の個数を指定することができる.さらに,今まで上限のみ指定することができた連結成分の重みの和の制限を,上限と下限の両方を同時に指定することができるようにした.この問題は,1993年に道という非常に限られたグラフに対して解かれて以来,ずっと新しい結果は得られていなかった.しかし,本研究では直並列グラフという広いクラスのグラフに対し,この問題を効率よく解くアルゴリズムを与えることに成功した,その結果は,現在グラフアルゴリズムに関する国際会議に投稿中である.さらに,もう一つの課題である点彩色をより一般化した多重彩色問題を部分k-木という非常に広いクラスのグラフに対して効率よく解くアルゴリズムを与えた.その結果を論文にまとめ学術雑誌に投稿し,採録された.本研究では,グラフの点に供給点または需要点の役割が与えられ,それぞれに供給量と需要量という重みが与えられた重み付きグラフを扱った.そのようなグラフに対し,需要と供給の条件を満たすようにグラフを分割するアルゴリズムを開発した.まず,木のグラフ分割問題に関してまとめた論文が,学術雑誌に採録が決定した.次に,直並列グラフのグラフ分割問題に対しアルゴリズムの開発・解析を行った.グラフ分割問題は木に対してさえNP困難であり,したがって直並列グラフに対し効率のよいアルゴリズムはありそうにない.そこで,本研究では擬多項式時間アルゴリズムの開発を行った.その結果は,2005年5月開催の国際会議にて発表予定である.また,直並列グラフに対し,より一般的な分割問題を解くアルゴリズムを与えた.この問題では,グラフを分割する際の連結成分の個数を指定することができる.さらに,今まで上限のみ指定することができた連結成分の重みの和の制限を,上限と下限の両方を同時に指定することができるようにした.この問題は,1993年に道という非常に限られたグラフに対して解かれて以来,ずっと新しい結果は得られていなかった.しかし,本研究では直並列グラフという広いクラスのグラフに対し,この問題を効率よく解くアルゴリズムを与えることに成功した.その結果は,2004年6月に国際会議で発表し,また学術雑誌に採録が決定している.本研究では,グラフの点に供給点または需要点の役割が与えられ,それぞれに供給量と需要量という重みが与えられた重み付きグラフを扱った.そのようなグラフに対し,需要と供給の条件を満たすようにグラフを分割するアルゴリズムを開発した.まず,木のグラフ分割問題に関してまとめた論文が,学術雑誌に採録された.次に,直並列グラフと呼ばれるグラフのクラスに対し,グラフ分割問題を解くアルゴリズムの開発・解析を行った.グラフ分割問題は木に対してさえNP困難であり,したがって直並列グラフに対し効率のよいアルゴリズムはありそうにない.そこで,本研究では擬多項式時間アルゴリズムの開発を行った.その結果は,2005年5月開催の国際会議にて発表し,現在学術雑誌に投稿中である.また,直並列グラフに対し,より一般的な分割問題を解くアルゴリズムを与えた.この問題では,今まで上限のみ指定することができた連結成分の重みの和の制限を,上限と下限の両方を同時に指定することができるようにした.さらに,グラフの点に複数個の重みが割当てられている場合にも,効率よく解けることを示した.この結果は,現在国際会議に投稿するように準備中である.
高齢者の温熱適応能力からみた居住環境の改善に関する研究

高齢者の居住環境づまくりのための基礎資料を得る目的で、気候風土的特徴をもつ各地に居住する高齢男女を対象に、酷寒、酷暑期を選び、温熱適応のしかたに注目し、アンケート調査、実態測定、実験室実験を行い、加齢による共通的特性と環境要因からくる特異性を明らかにしようと試みた。(1)全国一斉に実施したアンケート調査から、生理的要因が関与する日常の基本的な生活行動(睡眠、入浴、外出行動など)や温熱対応としての冷房器具使用率や暖房開始期、カイロ使用率などには70齢の影響が強く認められ、また地域差も認められた。しかし着衣や寝具使用には、むしろ習慣性が優位に表われていた。全般的に身体周辺での消極的な防寒防暑対応にとどまっており、生理機能の低下を考慮した積極的な対応方策の必要性が示唆された。(2)住み方実態と居住性評価の評細な検討を寒冷地と温暖地で行った結果、感覚機能の低下による室温と寒暖感との対応のズレが顕著に認められ、また、生理機能の低下にも拘わらず温熱緩和の手段を衰えず、主として着衣量で調節するなど、習慣的に身についた温熱対応のしかたに問題的が見出され、高齢者の生理機能を考慮した環境改善の必要性が示唆された。(3)温熱環境の実態測定および対応行動や皮膚温の連続測定結果から、室温に対する対応のしかたに性差がみられ、男性のほうが着衣、室温調節に注意を拂っていること、女性のほうが概して暑さには弱いが寒さには強い、ことなどが明らかにされた。これらの測定結果から、高齢者のための快適温度範囲は、冬季20°C25°C、夏季25°C29°Cが室温の目安となると考えられる。(4)人工気候室にて暑熱および寒冷環境下における生理、心理反応を測定した結果、循環機能の低下による皮膚温反応の遅延が観察され、感覚機能の低下とも併せ、今後の高齢者の居住環境づくりにおける温熱制御の重要性が示唆された。高齢者のための居住環境づくりについて,総合的に検討を加えることを目的として,気候風土的特色をもつ北海道から九州までの10地域に居住する高齢男女3260名を対象に,日常の生活空間や行動様式,室内環境の実態について夏季及び冬季にアンケート調査を実施し,加齢による共通的特性と環境要因からくる特異性を明らかにしようと試みた.本年度は夏季の分のみ分析を行った.その結果,対象者の年令分布は男女とも65ー74才に50%強のため,女性が若い層にやや多い.約半数が子供又はその家族と同居しているが,夫婦2人暮しは男性40%に対し女性24%と少く,逆に1人暮しが17%(男性3%)と多い.加齢によりその値又は割合が増加するものは, 1階での就寝,夜間のトイレ回数,睡眠時間などであり,逆に減少するものには,身長,体重,外出頻度,入浴回数,冷房器具の使用率などがある.また,着衣や健康のための身体運動にも加齢の影響が認められ,高齢層に長袖,就寝時のゆかた着用が多く,若齢層にパジャマ・ネグリジェが多い.ゲートボールとジョギングについても同様の傾向が認められる.加齢とともに身体機能の衰えが明隙に表われているが,暑さに対する低抗力は強いとするものが高齢層に夛い.地方差については,概して東北,北海道居住者は小ぶとり傾向があり,高血圧,神経痛,夜間のトイレ回数,寝具の重ね着が夛く,気温の影響が大きい.

逆に九州ではスポーツが盛んであり,入浴回数も夛く,クーラー使用率も高い.また,都市では2階就寝率が高く,クーラー使用による疲れ,だるさを訴える割合が高い.農村では肩,腕などの関節の痛みなど農作業との関わりからくる症状が認められる.以上より,温熱環境条件は,種々な点で高齢者の生活空間や行動様式に影響していることが〓われる.今後は冬季の結果と合せて更に分析検討を加えていく.昨年度の全国に亘るアンケート調査をもとに、本年度は高齢者の温熱環境とその対応に関して、フィールドにおける実態測定と聞きとり調査、並びに実験室実験の3種の研究を行った。1.フィールド測定では昨年度の調査地域の中から、新潟、愛知、大阪、広島、大分の5地区を選び、夏季と冬季における高齢者の住宅の温熱環境と皮膚温の連続測定と同時に寒暑感や住まい方などを調査した。その結果より高齢者男女計36名、大学生男女計29名の記録を得た。これまでの分析結果より、調査対象の高齢者は夏季は概ね良好な住宅環境にあるが、冬季は全般に低い温熱環境に居住する傾向がみられ、大学生に比し気温の変化に伴う皮膚温の高低が表われる一方、寒暑の感覚申告では変化に即応しにくい傾向があるなど、高齢者の温熱対応の特徴がつかめた。2.聞きとり調査は、岩手及び兵庫の2地区において訪問面接による住み方調査および室温測定を行った。その結果、着衣量や住み方対応では明らかに地域差が顕著に認められるが、冬季、岩手の室温が高温であるにも拘らず、外気温の日較差が大きいために寒さに対する評価が悪く、住宅の室温と居住者の寒暖評価の間にはあまり関連性がみられず、高齢者の温度感覚機能の低下が窮えた。3.上記の実態調査結果を考察するための実験的研究として、高温時における自由選択気流速度と皮膚温との関係、冬季寒冷下における室温急変時における身体反応について検討した。両実験結果から、高齢者の共通的特性として、循環機能の低下からくる温熱的変化に対する防御反応の遅延と低下、および熱平衡状態に対する主観的反応の遅延傾向が顕著に認められた。以上の研究結果をもとに、高齢者の温熱適応能力の特性についてまとめ、高齢者のための望ましい温熱環境の提案を行う予定である。
第四紀の日本列島とその周辺における陸橋・氷橋の形成と人類の渡来-地質学・古生物学と考古学・人類学の学際的研究

地質学・古生物学分野の研究から,第四紀における日本列島周辺の陸橋形成期は1.2Ma,0.6Ma,0.4Maの3回であり,それ以外に2万年前頃に津軽海峡に氷橋が形成されたと推定した.日本列島周辺における第四紀の陸橋形成と動物群の移入については古くから論議されてきたが,従来のシナリオでは長期間にわたる陸橋形成とそこを通っての動物群の大量移入,さらに大量移入による動物群の大規模な改変の繰り返しが想定されていた.しかし,化石や地層に残された記録はそのようなシナリオでは到底説明できるものではなく,本研究では従来のシナリオとまったく異なるシナリオを考えた.すなわち陸橋や氷橋が形成された回数は少なく,しかも1回の陸橋の存続期間は短かったと考える.そのため動物群の移入は,大量移入と言えるものではなく,中期更新世とそれ以降では非常に限られたものとなったのであろう.このようなことは,酸素同位体変化曲線で寒冷期のピークが短期間であること,本州・四国・九州の化石産地から知られる中期更新世とそれ以降の哺乳類化石群集が保守的な性質をもっていて,大陸からの移入による大改変が見られないことからよく理解される.一方,考古学の分野では捏造事件の後遺症で研究の進展はあまり見られず,人類学の分野でも従来,旧石器時代人骨とされたものの多くが否定されてしまったことなど,本研究にとっては当初の予想よりネガティブな結果となり,これらの分野では人類の渡来についてのダイナミックなシナリオを作り得るような成果は得られなかった.しかし,われわれはこのようなことが逆に日本列島への人類の渡来の実体を表していると考え,第四紀の日本列島への人類の渡来を可能にする陸橋の形成は,回数的にも1回の持続時間も非常に限られていたため,陸橋を渡って人類が渡来する機会はなく,渡海手段を獲得した人類が初めて後期更新世の寒冷期に狭くなった海峡を渡って日本列島にやって来たと考えた.地質学・古生物学分野の研究から,第四紀における日本列島周辺の陸橋形成期は1.2Ma,0.6Ma,0.4Maの3回であり,それ以外に2万年前頃に津軽海峡に氷橋が形成されたと推定した.日本列島周辺における第四紀の陸橋形成と動物群の移入については古くから論議されてきたが,従来のシナリオでは長期間にわたる陸橋形成とそこを通っての動物群の大量移入,さらに大量移入による動物群の大規模な改変の繰り返しが想定されていた.しかし,化石や地層に残された記録はそのようなシナリオでは到底説明できるものではなく,本研究では従来のシナリオとまったく異なるシナリオを考えた.すなわち陸橋や氷橋が形成された回数は少なく,しかも1回の陸橋の存続期間は短かったと考える.そのため動物群の移入は,大量移入と言えるものではなく,中期更新世とそれ以降では非常に限られたものとなったのであろう.このようなことは,酸素同位体変化曲線で寒冷期のピークが短期間であること,本州・四国・九州の化石産地から知られる中期更新世とそれ以降の哺乳類化石群集が保守的な性質をもっていて,大陸からの移入による大改変が見られないことからよく理解される.一方,考古学の分野では捏造事件の後遺症で研究の進展はあまり見られず,人類学の分野でも従来,旧石器時代人骨とされたものの多くが否定されてしまったことなど,本研究にとっては当初の予想よりネガティブな結果となり,これらの分野では人類の渡来についてのダイナミックなシナリオを作り得るような成果は得られなかった.しかし,われわれはこのようなことが逆に日本列島への人類の渡来の実体を表していると考え,第四紀の日本列島への人類の渡来を可能にする陸橋の形成は,回数的にも1回の持続時間も非常に限られていたため,陸橋を渡って人類が渡来する機会はなく,渡海手段を獲得した人類が初めて後期更新世の寒冷期に狭くなった海峡を渡って日本列島にやって来たと考えた.本年度は,国内の第四紀哺乳類化石産地で化石包含層の調査を行い,その層序・年代・古環境に関するデータを収集するとともに,それと関連する地層の調査や新しい化石産地発見のための探索などを行った.また国内の諸研究機関(大学・博物館等)に所蔵されている第四紀哺乳類化石標本を調査するため,それらの機関へ出張して研究を行った.さらに,代表者の所属する大学で保管している化石標本についての詳細な研究も行った.一方,国内で考古遺物を出土する遺跡や古人類遺跡の調査も行い,出土遺物や採取されたサンプルの分析も行った.また国内の代表的な第四紀層の層序学的研究も行って,得られたデータをもとに日本列島の第四紀の古地理・古環境についての検討を行った.国外での研究活動としては,中国へ出張して中国科学院古脊椎動物古人類研究所で,海外共同研究者と今後の研究の進め方についての打ち合わせを行うとともに,この研究所に所蔵されている化石標本や考古遺物の調査を行った.また,この研究所で関連する研究資料の収集を行った.そのほか,化石研究の基礎資料を得るために中国科学院動物研究所で現生標本の調査を行った.さらに海外共同研究者の案内で中国国内の古人類遺跡や重要な化石産地を訪問し,現地で共同して遺物・化石包含層の調査を行い,出土遺物や化石の検討を行った.

このような中国での研究活動で得たデータは,各研究者が持ち帰り,平成15年度以降の研究に役立てるために目下分析中である.本年度は,昨年度に引き続き国内の第四紀哺乳類化石産地や遺跡の調査を行って,産出化石や遺物の採集と層序・年代・古環境に関するデータの収集を行うとともに,それらと関連する第四紀層の調査と新しい化石産地や遺跡発見のための探索などの研究活動を行った.調査地域は青森県から沖縄県までの広い範囲におよび,多くのデータが得られた.すでに収集されている哺乳類化石標本については分析を進め,岩手県アバクチ洞穴遺跡と風穴遺跡については,その年代分析も含めて成果を公表することができた.岡山県足見NT洞窟についても層序や年代を含めた発掘の成果と産出化石の研究を論文にまとめた.その他の地域の化石産地・遺跡のものについても,層序・遺物・化石・年代資料の分析を進めている.また研究代表者は国内各地の研究機関へ出張して,第四紀哺乳類化石標本と関連する現生哺乳類骨格標本の調査や関連するデータの収集を精力的に行ったほか,国内の諸研究機関で,日本列島の第四紀の古地理・古環境に関する情報やデータの収集を行った.国外での研究活動としては,研究代表者が中国科学院古脊椎動物古人類研究所で,昨年度に引き続いて中国産第四紀哺乳類化石の研究を行ったが,日本の第四紀の動物相と関連のある安徽省人字洞産の哺乳類化石の一部の種類については,中国側研究者と共同で論文にまとめて出版することができた.また,研究分担者の一人は韓国へ出張し,現地の遺跡や研究機関を訪問して,考古学に関するデータ収集を行った.国外で収集した諸データは,来年度の研究に向けて目下分析中であり,海外共同研究者との共同研究も少しずつ成果を出せる段階まで達してきた.本年度は,昨年度や一昨年度に引き続き,研究代表者および研究分担者が国内の第四紀哺乳類化石産地や遺跡の調査を行って,産出化石や遺物の採集と層序・年代・古環境に関するデータの収集を行うとともに,それらと関連する第四紀層の調査と新しい化石産地や遺跡の発見のための探索などの研究活動を行った.調査地域は青森県から沖縄県までの広い範囲におよび,多くのデータが得られた.すでに採集されている哺乳類化石や遺物,年代や古環境分析用サンプルについては分析を進めた.特に岡山県の足見NT洞や長崎県壱岐の幡鉾川層については,層序や年代を含めた発掘調査の成果と産出化石の研究を論文にまとめた.また,日本列島全体の更新世と完新世の哺乳動物相を総括する論文や,日本産シカ類化石を総括し大陸のものとの関係を論じた論文をまとめた.その他多くの化石産地,遺跡についても,層序・遺物・化石・年代資料の分析を進めている.また研究代表者は昨年度と同様,国内各地の研究機関に出張して,第四紀哺乳類化石標本と関連する現生哺乳類骨格標本の調査や関連するデータの収集を精力的に行ったほか,日本列島の第四紀の古地理・古環境に関する情報やデータの収集を行った.国外での研究活動としては,研究代表者が中国科学院古脊椎動物古人類研究所で,昨年度や一昨年度に引き続いて,中国産哺乳類化石の研究を行い,日本のものとの関係に関するデータを数多く得た.一方,海外共同研究者の衛奇を中国から招聘し,国内の多くの研究機関で講演を行ってもらい,研究代表者や研究分担者をはじめ多くの研究者と意見交換・討論・情報提供・研究計画の打ち合わせなどを行い,幅広く研究交流を行った.国内では研究代表者や研究分担者がこれまでの年度に引き続いて,今年度も第四系の分布地域や化石産地,遺跡での調査を行うとともに,すでに得られている資料やデータの整理・分析を進めるとともに,化石や遺物の研究を行った.
高密度領域トレーサーを用いた遠方宇宙のブラックホールと銀河の共進化の解明

平成29年度は、サブミリは銀河(SMG)が付随している赤方偏移z=2.5(宇宙年齢26年)の原始銀河団をCO(4-3)の輝線を新しく捉えたALMAのデータを用いて、原始銀河団に付随するSMGの力学を調べることに取り組むことができた。昨年度CO(3-2)の観測から見つかっていた銀河に加え、5つの新しいCO(4-3)の検出が確認できた。信号の強さと雑音の比(S/N)が10に近い、CO(4-3)の検出が顕著だった二つのSMGに対して、データのモデルフィッティングを行うことによって詳細な銀河の力学を調べることができた。その結果、もっともらしいモデルはSMGが遠方宇宙で見つかっている円盤銀河として説明できることを明らかにした。また、銀河団に付随するそのほかのSMGのうち3つの天体が銀河間相互作用する可能性が高いことを示唆する結果を得た。これらの研究結果は、SMGのような爆発的星形成銀河の形成・進化メカニズムとして、銀河合体に起因するものだけではなく、他の可能性として円盤を作りその中での星形成活動と力学に起因する可能性も示唆する。この結果は原始銀河団領域においては初めて明らかにしたものである。29年度前半は前年度の観測結果をまとめて、査読付き学術論文として出版した。29年度後半からは、2年半の期間の間に行ったALMAの観測結果を博士論文として結果をまとめ、博士号を取得することができた。なお、博士論文としてまとめることはできなかったものの、z=4.7にあるSMGと光赤外線領域で明るいQSOのペアーシステムにおけるALMAのデータ解析を取り組んだ。[OI]145um、[NII]122um, CO(12-11)といった輝線をこのシステムから初めて検出することができた。これらの結果は、輝線の詳細なモデリングの後、平成30年度内にその結果を出版する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度には、SMGとQSOの共進化の解明の入り口となる赤方偏移z=2.5(宇宙年齢26億年)にある原始銀河団に着目し、研究を行った。この原始銀河団にはSMGとQSOが付随されている。銀河の性質を調べる上で重要となる物理量として、銀河の持つガスの量と現在の星形成率が挙げられる。これらの物理量からは、個々の銀河が今の星形成率で全てのガスを使い切るまでかかる時間を導出させ、今後の進化過程を予想することができると共に、多くの銀河を複数の宇宙年齢の時代で観測することで、銀河の集団として平均的に宇宙が今に至るまでどのような進化過程を経てきたかを調べることができるため、重要な物理量となる。このような観点から、平成27年度には、その原始銀河団に向け、アタカマミリ波・サブミリ波望遠鏡(ALMA)で新たに得られた観測データを解析しその結果を考察した。得られたALMAのデータとは1.1 mm帯のダスト放射及び、CO(3-2)分子輝線を観測したものである。観測で検出された銀河の特徴として、太陽質量の5百億倍以上の星質量を持つ非常に重い銀河であり、ガスの量はその星質量をほぼ同じであるか、または2倍以上高いことを明らかにした。また、これらの銀河の星形成率は、今まで見つかっていた典型的なSMGよりも低く、一般領域で見つかっている類似の星質量を持っている、普通の重い銀河と比較しても、概ね変わらないことを明らかにした。原始銀河団における普通のSMGの検出は今年度の重要な研究成果であり、世界で初めての例となる。一方、同様の観測に対してQSOからは検出することができなかった。この結果は、QSOからの強いフィードバックが考えられる。このシナリオの検証は今後他の高い励起輝線の追加観測から明らかにする必要がある。平成27年度にはALMAの解析及びそれに先立っていたフランスのPdBI望遠鏡で微弱に検出されていたCO(5-4)のデータを一緒に合わせて解析を行う予定だった。しかし、CO(3-2)の信頼度の高い結果と比較してみた結果、スペクトルから得られる銀河の正確な赤方偏移がCO(5-4)で得られたものと異なることから、CO(5-4)の検出はあまり信頼できないことが明らかとなった。また、近年他の研究グループで得られたSMGとQSOの観測結果から、多波長データを取り入れる重要性も飛び上がってきていたため、前者を克服するためにも、多波長データが揃い初める必要性が生じた。したがって、取り急いで多波長データを揃えるための準備期間が生じたため、予想よりやや遅れている状況である。平成28年度は、平成27年に引き続き、サブミリ波銀河(SMG)とQSOが付随している赤方偏移z=2.5(宇宙年齢26億年)原始銀河団に対する研究を主に行った。特に、今年度はALMAのデータに加え、多波長データ解析に取り組んだ。CO(3-2)分子輝線から見積られた物理量に対して、すばる望遠鏡を用いて新たに得られた、高分解能の赤外線のデータの結果を比較した。去年度に明らかとなった、原始銀河団に付随するSMGは激しい星形成銀河ではないことに踏まえ、今年度新たに得られた高分解能のデータでは、SMGの進化過程に置いて、近傍宇宙の銀河団に付随する楕円銀河との関係性を示唆する新たな結果が得られた。今年度の研究成果として、星形成銀河の質量が重くなるほど、銀河の星成分の形態がコンパクトになることを示した。

なお、CO(3-2)のスペクトルと速度場、そして銀河の星成分両方から原始銀河団における頻繁な銀河合体が銀河の星形成活動に関係することが示唆された。これらの結果は、さらにSMGの進化において環境依存性がある可能性があることを意味する。また、CO(3-2)のデータから世界で初めて原始銀河団領域内に存在するガスの量を見積もった結果、高い個数密度から予想される量よりも高く、さらに一般領域よりも高いことを明らかにした。銀河団に付随するSMGとQSOのデータに加え、今年度にはより遠方宇宙のSMGとQSOの研究にも取り組んだ。特に研究者本人は赤方偏移z=4.7(宇宙年齢12.8億年)のQSOとSMGペアに対するALMAの観測データを自ら取得し、世界で初めてHCN(6-5)輝線をQSOから微弱なシグナルを世界で初めて検出することができた。より深い観測によって検出の信頼度を確かめることは今後の課題に残るが、この検出から非常に遠方宇宙のQSOの物理状態として高密度状態の分子の割合が非常に大きいことが示唆された。去年度のデータ解析を論文にまとめる作業を行い、2017年2月に特別研究員自身が第1著者となり、ApJへ投稿した。論文投稿が順調に進み、さらに多波長もデータも揃い始め、解析も進んでいるので、研究は概ね順調に進んでいると言える。平成29年度は、サブミリは銀河(SMG)が付随している赤方偏移z=2.5(宇宙年齢26年)の原始銀河団をCO(4-3)の輝線を新しく捉えたALMAのデータを用いて、原始銀河団に付随するSMGの力学を調べることに取り組むことができた。昨年度CO(3-2)の観測から見つかっていた銀河に加え、5つの新しいCO(4-3)の検出が確認できた。信号の強さと雑音の比(S/N)が10に近い、CO(4-3)の検出が顕著だった二つのSMGに対して、データのモデルフィッティングを行うことによって詳細な銀河の力学を調べることができた。その結果、もっともらしいモデルはSMGが遠方宇宙で見つかっている円盤銀河として説明できることを明らかにした。また、銀河団に付随するそのほかのSMGのうち3つの天体が銀河間相互作用する可能性が高いことを示唆する結果を得た。これらの研究結果は、SMGのような爆発的星形成銀河の形成・進化メカニズムとして、銀河合体に起因するものだけではなく、他の可能性として円盤を作りその中での星形成活動と力学に起因する可能性も示唆する。この結果は原始銀河団領域においては初めて明らかにしたものである。29年度前半は前年度の観測結果をまとめて、査読付き学術論文として出版した。29年度後半からは、2年半の期間の間に行ったALMAの観測結果を博士論文として結果をまとめ、博士号を取得することができた。なお、博士論文としてまとめることはできなかったものの、z=4.7にあるSMGと光赤外線領域で明るいQSOのペアーシステムにおけるALMAのデータ解析を取り組んだ。[OI]145um、[NII]122um, CO(12-11)といった輝線をこのシステムから初めて検出することができた。これらの結果は、輝線の詳細なモデリングの後、平成30年度内にその結果を出版する予定である。平成28年度には、平成27年度の研究成果から、新たな準備作業として必要となった多波長のデータと合わせてALMAのデータ解析の結果をさらに考察し、原始銀河団に付随するSMGとQSOの特徴をさらに調べることができた。
前立腺癌における新規病原体（pathogen）の探索

前立腺癌患者20例から手術によって前立腺組織が得られ、癌部20サンプルのRNA-seqライブラリーが作成され、次世代シークエンスが行われた。そして、シークエンスデータからpathogenの検出を試み、pathogen候補として、4つの細菌が同定された。細菌Aは20例中15例に、細菌Bは20例中11例に、細菌Cは20例中5例に、そして細菌Dは20例中3例に検出された。同定されたpathogen候補のうち、検出頻度の高かった細菌Aと細菌Bについてさらに研究を進めた。細菌Aは、これまでにも前立腺癌組織への感染の報告があるが、今回の検討の結果で確証が得られたと考えられた。細菌Bについては、これまでに全く報告がなく、新たな前立腺癌のpathogenとして期待が持てる。最初に、バリデーションとして、前立腺癌組織への感染の有無を同一症例の別サンプルを用いて検証した。まず、前立腺摘出サンプルよりDNAを抽出した。そして、細菌Aおよび細菌Bに特異的なプライマーをそれぞれ作製し、PCRを行い、感染の有無を調べた。現在、それぞれの細菌について条件検討中であり結果は未であるが、一定の頻度で陽性所見を得ている。さらに、細菌Aに関しては、モノクロナール抗体を用いて免疫組織染色を行った。確かに前立腺癌組織において細菌Aを検出できており、その頻度、さらには炎症所見との間に相関があるかどうかについても検討中である。Pathogen候補を同定できたが、バリデーションのためのPCRの条件設定に苦慮している。いずれの細菌に関してもコンタミネーションの問題があり、PCRの過程における手技を見直し、コンタミネーションを防ぐ試みを行っている。また、細菌Bにはポジティブコントロールがないため、本前立腺癌組織がポジティブコントロールとなるよう条件設定を行わなければならない。バリデーションサンプルを用いて前立腺癌pathogenの検証を行う。Pathogen候補として細菌Aと細菌Bの前立腺への感染を別サンプルを用いて検証する。この工程は、同定したpathogen候補のさらなるバリデーションとなる。細菌Aおよび細菌Bに特異的なプライマーを用いてPCRを行い、感染の有無を調べ、前立腺癌におけるpathogen感染の頻度を算出する。細菌Aに関しては、免疫組織染色が感染の検出において優れていれば、そちらを採用する。さらに、臨床的特徴(年齢、PSA値、グリソンスコア、ステージなど)とpathogen感染の有無との間に相関があるかどうかについて統計学的手法を用いて調べる。有意な相関が見られた場合、pathogen感染がその因子に寄与することが分かり、後の機能解析に役立つと考えられる。Pathogen候補は細菌であり、ウィルスのようにゲノムへ組み込まれて遺伝子異常を起こすわけではなく、これらが前立腺に感染することによって発癌が起きると考えられる。今後は、細菌Aに関しては、感染経路を調べるため、動物実験において細菌Aを尿道に注入した際、前立腺に分布するかどうかを検証する。また、細菌Aが発癌にどのように関与しているかについて分子生物学的手法を用いて検証する予定である。まず、前立腺癌患者20例から手術によって前立腺を摘出した。摘出した前立腺組織をスライスし、さらに、これを4分割した後、凍結保存した。性行為感染症の既往のある前立腺癌患者は2例のみであったが、尿路性器感染症の既往のある患者を2例に認めた。それぞれの部位から高品質RNAを抽出し、解析試料として凍結保存しておいた。高品質RNAは理化学研究所に送付され、各症例の癌部20サンプルのRNA-seqライブラリーが作成され、次世代シークエンスが行われた。シークエンスはすべて終了しており、現在、シークエンスデータからpathogenの検出を行っている。その方法は、以下の通りである。RNA-seqライブラリーは、Illumina社のプロトコルに従って作成し、HiSeq2000によってシークエンスする。RNA-seqデータから、unmapped readについて新たにアセンブルを行い配列決定するde novoアセンブリー解析を行う。1(a)クオリティ値がQ30以上(b)マップされない、またはマッチした配列が30塩基以下、の条件を満たすショートリードを集める。ショートリードを場所が特定されないゲノム配列をもったhg19リファレンスゲノムに対してBLATによって配列する。そして、50塩基以上のマッチした塩基を持つものを除く。2残りのショートリードをABySSによってアセンブルする。3アセンブルされたコンティグとそれぞれのサンプルのシングルトンを混合し、スーパーコンティグを作るために、CAP3を使ってさらにアセンブルする。4作られたスーパーコンティグをBLASTを用いてNCBI ftpサイト上の微生物ゲノムに配列し、PINDENTスコアが95以上のものを抽出する。そして、スーパーコンティグを構成しているサンプルを調べ、抽出された微生物のシークエンス配列をもつ候補サンプルを導き出す。サンプルは順調に収集できたが、性行為感染症の既往のある患者が少なかった。性行為感染症の頻度の問題があり、時間的な余裕もないため致し方ないと思われた。また、total RNAを抽出し、rRNA depletion後にRNA-seqライブラリーを作成した。これは、poly Aのついていない微生物のRNAをとるためと、RNAが分解を起こしていたためである。もうすぐ、最初の結果が出る予定である。

細菌Aは20例中15例に、細菌Bは20例中11例に、細菌Cは20例中5例に、そして細菌Dは20例中3例に検出された。同定されたpathogen候補のうち、検出頻度の高かった細菌Aと細菌Bについてさらに研究を進めた。細菌Aは、これまでにも前立腺癌組織への感染の報告があるが、今回の検討の結果で確証が得られたと考えられた。細菌Bについては、これまでに全く報告がなく、新たな前立腺癌のpathogenとして期待が持てる。最初に、バリデーションとして、前立腺癌組織への感染の有無を同一症例の別サンプルを用いて検証した。まず、前立腺摘出サンプルよりDNAを抽出した。そして、細菌Aおよび細菌Bに特異的なプライマーをそれぞれ作製し、PCRを行い、感染の有無を調べた。現在、それぞれの細菌について条件検討中であり結果は未であるが、一定の頻度で陽性所見を得ている。さらに、細菌Aに関しては、モノクロナール抗体を用いて免疫組織染色を行った。確かに前立腺癌組織において細菌Aを検出できており、その頻度、さらには炎症所見との間に相関があるかどうかについても検討中である。Pathogen候補を同定できたが、バリデーションのためのPCRの条件設定に苦慮している。いずれの細菌に関してもコンタミネーションの問題があり、PCRの過程における手技を見直し、コンタミネーションを防ぐ試みを行っている。また、細菌Bにはポジティブコントロールがないため、本前立腺癌組織がポジティブコントロールとなるよう条件設定を行わなければならない。Pathogenが検出されれば、ゲノムへの組み込みの同定を試みる。すべてのRNA-seqデータからのunmapped readをde novoアセンブリーで同定したpathogenのゲノムに配列する(バリデーション)。さらに、pathogenの前立腺癌ゲノムへの組み込みを調べるために、全ゲノムシークエンスのunmapped readをそのpathogenのゲノムに配列する。そして、pathogenの前立腺癌ゲノムへの組み込みサイトおよび遺伝子を同定する。次に、検出したpathogenの前立腺への感染を別サンプルを用いて検証する。この工程は、検出したpathogenのバリデーションとなる。まず、サンプル収集を行い、DNAを抽出し、pathogenに特異的なプライマーを用いてPCRを行い、感染の有無を調べる。そして、前立腺癌におけるpathogen感染の頻度を算出する。さらに、臨床的特徴(年齢、PSA値、グリソンスコア、ステージなど)とpathogen感染の有無との間に相関があるかどうかについて統計学的手法を用いて調べる。有意な相関が見られた場合、pathogen感染がその因子に寄与することが分かり、後の機能解析に役立つと考えられる。
二酸化炭素による石炭表面の改質とその高度石炭精製への応用

本研究では、石炭の燃焼に伴い生ずるCO_2を石炭の高度精製プロセスで利用することを目的に、種々の石炭試料を対象にCO_2処理による石炭表面の改質に取り組み、その結果・機構を調べた。また、この表面改質を利用して石炭の浮遊性、脱灰性の改善を検討した。さらに、媒体攪拌ミルによる石炭の粉砕実験を行い、微粉砕性についても研究した。得られた主な成果は、以下のようである。1)石炭をCO_2雰囲気下に置くと(CO_2処理)、無煙炭、歴青炭の場合、石炭表面はより疎水性になり、気泡付着時間も短くなる。これは、CO_2の分極した分子や会合体の石炭表面への特異吸着による。2)大同炭、ワンドワン炭、イリノイ炭のCO_2処理炭および未処理炭について送気ガスとして空気、N_2、CO_2をそれぞれ用いて浮選実験を行うと、浮選pHがほぼ同じ領域では、いずれの石炭についてもCO_2処理炭をCO_2で浮選したとき、最も高い歩留まりが得られる。3)方解石、ドロマイトなどの炭酸塩鉱物を多く伴う神木炭の場合、可燃成分回収率は浮選時にCO_2を送気した場合の方が空気の場合より高く、また脱気・CO_2処理炭やCO_2処理炭の方が未処理炭より高い。分離効率は、浮選pHが低くなるに従い、高くなる。CO_2を送気した場合の分離効率が高いのは、CO_2を送気すると浮選pHが低下することによる。4)媒体攪拌ミルでは、微小径の粉砕媒体を用いると短時間で2μm以下まで石炭を微粉砕でき、ミル内の摩耗に伴う灰分増加は石炭中の硬い鉱物の量と密接な相関があった。本研究は、CO_2による石炭表面の改質の効果とその機構について調べるとともに、この表面改質を利用して石炭浮選における浮遊性、脱灰性の改善を行い、石炭の燃焼に伴い生成するCO_2を用いた新しい石炭精製プロセスを開発しようとするものである。平成6年度は、ほぼ研究計画・方法に従って研究を進め、現在までに次のような結果と知見を得ている。また、浮選時のCO_2の利用について既往の文献を調査した。1.石炭試料として中国産大同炭、アメリカ産Illinois炭、オーストラリア産Wandoan炭を用い、各試料について工業分析、元素分析、低温灰化試料のX線回折、高温灰化試料の化学分析、石炭中の鉱物質の粒度分布測定を行った。いずれの試料中にも石英、カオリナイト、バッサナイト、方解石が認められ、さらに大同炭には黄鉄鉱、Illinois炭には黄鉄鉱とイライトが存在した。200mesh以下まで粉砕した試料について主要な鉱物質の存在状態を調べ、単体分離度を求めたところ、大同炭の場合は石英:64.8%、黄鉄鉱:90.5%、カオリナイト:51.3%、Illinois炭の場合は石英:20.1%、黄鉄鉱:66.3%、カオリナイト:21.3%、Wandoan炭の場合は石英:86.1%、カオリナイト:31,5%、鉄酸化鉱物:99.8%であった。2.各石炭試料について媒体攪拌ミル粉砕を行い、それぞれの粉砕性を把握した。また、石炭中の石英、黄鉄鉱、鉄酸化鉱物の総量とミル内部の摩耗に伴う灰分増加量との間には相関があることを見いだした。3.各石炭試料をCO_2処理した後、浸漬時間測定を行い、いずれの石炭の表面もCO_2処理により疎水性の程度が高くなることを明らかにした。また、CO_2処理した石炭表面にCO_2吸着種が存在することを、フーリエ変換赤外分光法で確かめた。

石炭の浮遊性および脱灰性に及ぼす二酸化炭素の影響について調べるために、石炭試料としてWandoan炭、大同炭、Illinois炭を用い、浸漬時間測定、鉱物質溶出実験、浮選実験を行い、以下のことを明らかにした。1.いずれの石炭試料も二酸化炭素雰囲気下に置くと、石炭表面の疎水性の程度が若干向上した。2.石炭懸濁液に二酸化炭素を送気した場合、大同炭、Wandoan炭から溶出するCa,Mg量は空気、窒素を送気した場合より多くなり、石炭中のバッサナイト、方解石などの量は低下した。Illinois炭の場合は、懸濁液のpHが低く、その結果溶出量が全体的に多くなるため、送気ガスの違いによる差は認められなかった。3.各炭種の二酸化炭素処理炭、未処理炭について送気ガスとして空気、窒素、二酸化炭素をそれぞれ用いて浮選実験を行うと、浮選pHがほぼ同じ領域では、いずれの石炭についても二酸化炭素処理炭を二酸化炭素で浮選した時、最も高い歩留まりが得られた。しかし、歩留まりの上昇に伴い、フロスの灰分も高くなる傾向が認められた。4:そこで、3.で得たフロス産物について、空気を送気して捕収剤無添加で精選浮選を行ったところ、フロスの灰分は大同炭では低下するが、Wandoan炭、Illinois炭では低下しなかった。これは、粗選段階で使用した捕収剤の種類、および石炭中の鉱物質の種類や単体分離性、浮遊性の相違によるものと考えられる。昨年度までに、a)石炭をCO_2雰囲気下に置くと、無煙炭、歴青炭や一部の亜歴青炭の表面は疎水性になり、浮選による回収率が上昇すること、b)浮選時に送気ガスとしてCO_2を用いると、これらの石炭の浮遊率は空気送気の場合より高くなること、c)しかし、このCO_2の効果の程度は、石炭の種類や随伴する鉱物質の種類により異なること、等を明らかにした。そこで本年度の研究では、方解石、ドロマイトを多く伴う神木炭を試料として用い、その浮選挙動と脱灰性に及ぼすCO_2の影響について検討した。以下に、得られた主な知見を述べる。1)浸漬時間を測定し、石炭表面の濡れ性に及ぼすCO_2前処理の影響を調べたところ、最も疎水性の表面を有するのは脱気・CO_2処理炭であり、ついでCO_2処理炭、未処理炭の順であった。この結果は、CO_2雰囲気下に置くと石炭表面がより疎水性になることを示している。2)各処理炭について送気ガスとして空気を用いて浮遊すると、脱気・CO_2処理炭の場合に最も高い可燃成分回収率が得られた。ついでCO_2処理炭、未処理炭の順であり、可燃成分回収率は上述の疎水性の程度とよく一致した。また、CO_2を送気して浮選をすると、いずれの試料についても可燃成分回収率は空気の場合より高くなった。3)試料の前処理法は、分離効率にほとんど影響を及ぼさなかった。分離効率は送気ガスにより異なり、CO_2の場合の方が高かった。これは、CO_2を用いた方が低い浮選pHになることによるものであり、分離効率はpHの低下に伴い高くなった。石炭中の鉱物質の中で炭酸塩のように酸に可溶の成分は、低pH領域で溶出する。この溶出による灰分の低下を調べ、浮選結果と比較したところ、浮選精炭の灰分の方が低かった。
微絨毛形成を介する細胞の力学刺激応答と組織形成における役割の解明

生体内におけるTRPV6の機能について、力学刺激および微絨毛形成の観点から解析するため、引き続きCRISPR/Cas9を用いたTRPV6ノックアウトマウスの作製と解析に取り組んだ。本年度は、データベース記載のnon-AUG型翻訳開始点(-120)およびcanonicalなAUG翻訳開始点(+1)の下流にストップコドンが挿入されるよう、+110付近にCRISPR/Cas9標的配列をデザインしてインジェクションを再度実施した。その結果、TRPV6の機能ドメインを欠失する変異体マウスを3系統取得し、そのうち1系統について交配によりホモ接合体を得た。生後2週齢のホモ接合体および野生型マウス胎仔より、TRPV6が発現する膝関節、小腸、腎臓などの組織サンプルを採取した。小腸サンプルについてSEMによる電顕観察を行ったが、小腸絨毛および微絨毛の形態に顕著な異常は認められなかった。その他の組織についても引き続き解析を行っている。また、これまでに、流体シェアストレスにより微絨毛形成が誘導される細胞として、胎盤絨毛上皮細胞及び軟骨細胞を同定したが、TRPV6を発現するヒト初代骨細胞、ヒト初代前立腺上皮細胞、乳腺がん細胞株などについても、マイクロ流体デバイスを用いて解析を行った。しかしながら、いずれの細胞においても流体シェアストレスの負荷によって微絨毛形成の誘導は認められなかった。このことは、流体シェアストレスによる微絨毛形成には、TRPV6の発現だけでなくその他の因子が必要であることを示唆している。力学刺激に応答して微絨毛を形成する細胞を探索するため、まず上皮・間葉系細胞を各種収集した。腎上皮、腸管上皮、乳線・前立腺上皮、肺胞上皮など上皮系細胞8種、間葉系細胞は、ラットより採取した骨、軟骨、椎間板、腱細胞等を含め計12種を収集した。現段階では全ての細胞を解析できていないが、肋軟骨より採取したラット初代軟骨細胞は、流体せん断力に応答して微絨毛を伸長することを見出した。一方、ヒト近位尿細管上皮細胞は、TRPV6を発現し刷子縁と呼ばれる微絨毛を有するが、比較的低速の流れ(0.1 dyn/cm2以下)に対しては微絨毛の伸長は認められなかった。間葉系組織においては、伸展力が主要な力学刺激であると考えられる。そこで、3Dプリンタで作製したクランク機構とステッピングモータ、およびシリコーンゴムからなる培養基板を組み合わせることで、細胞への伸展刺激が可能なデバイスを開発した。本デバイスでは、モータのマイコン制御ならびにクランク機構のアーム長変更により、伸展刺激の頻度と伸展量を容易に変更できるようにした。新たに開発した本デバイスも利用し、力学刺激と微絨毛形成との関連性を継続して解析している。また、生体内におけるTRPV6の機能を細胞の力学応答の観点から解析するため、CRISPR/Cas9を用いたTRPV6ノックアウトマウスの作製を開始した。ファウンダーマウスの配列を解析した結果、標的配列付近において変異の導入が確認され、現在F1マウスを取得中である。H28年度は、1力学刺激に応答して微絨毛を形成する細胞の探索、2伸展および圧縮刺激負荷デバイスの開発、3力学刺激に対して微絨毛形成能を有する細胞種の特性解析を主な目的としている。1、3については、上皮・間葉系細胞計20種を収集し、TRPVファミリーを含むメカノセンサー分子の発現解析および流体剪断に対する細胞応答解析を順次進めている。これまでに流体せん断力に対して微絨毛形成能を示す細胞1種を見出しており、一定の進捗がある。2については、分担者らと協力して独自の小型伸展刺激負荷デバイスを開発した。圧縮刺激負荷デバイスについては、必要に応じて来年度開発する予定である。TRPV6ノックアウトマウスの作製はH29年度に取組む予定であったが、周辺事情を考慮して早期に開始した。総じて、順調に進捗していると考えられる。申請者らは、ヒト胎盤バリアを模倣した生体機能チップを用いて、胎盤絨毛上皮細胞が流体せん断力に応答して微絨毛を伸長することを見出し、そのような力学刺激応答にはカルシウムイオンチャネルTRPV6が関与していることをこれまでに報告してきた。本年度は、生体内における微絨毛形成を力学刺激及びTRPV6の活性化といった観点から解析するために、CRISPR/Cas9を用いたTRPV6ノックアウトマウスの作製に取り組んだ。哺乳類では稀であるが、TRPV6は配列上アノテーションされる翻訳開始コドンAUG(+1)よりも120塩基上流のnon-AUG配列(ACG)から翻訳されることが報告されている。そこで、推定される翻訳開始点(-120)のすぐ下流に存在する2つのCRISPR/Cas9ターゲット配列を選定し、それぞれインジェクションを実施した。その結果、翻訳開始点(-120)直後にストップコドンが挿入されたF1マウス系統合計9系統を取得した。このうち2系統についてホモ接合体マウスを取得し、TRPV6タンパク質の発現をウェスタンブロッティングにより解析したところ、予想に反していずれの系統においても野生型TRPV6の発現が明瞭に検出され、既知の表現型も認められなかった。この原因として、データベース記載の翻訳開始点(-120)だけでなく、canonicalなAUG翻訳開始点(+1)も同時に機能している、または補完的に働いていると推察された。そこで、現在、+110付近にあるCRISPR/Cas9ターゲット配列を選定してインジェクションを再度実施し、引き続き変異体系統の取得を試みている。

ゲノム編集を用いたTRPV6ノックアウトマウスの作製は、翻訳開始点がデータベース記載のサイトとは別に存在しており、再度インジェクションを実施することになったが、ほぼ当初の計画通りに進捗している。細胞種によるTRPV6の発現と機能解析はやや遅れ気味である。生体内におけるTRPV6の機能について、力学刺激および微絨毛形成の観点から解析するため、引き続きCRISPR/Cas9を用いたTRPV6ノックアウトマウスの作製と解析に取り組んだ。本年度は、データベース記載のnon-AUG型翻訳開始点(-120)およびcanonicalなAUG翻訳開始点(+1)の下流にストップコドンが挿入されるよう、+110付近にCRISPR/Cas9標的配列をデザインしてインジェクションを再度実施した。その結果、TRPV6の機能ドメインを欠失する変異体マウスを3系統取得し、そのうち1系統について交配によりホモ接合体を得た。生後2週齢のホモ接合体および野生型マウス胎仔より、TRPV6が発現する膝関節、小腸、腎臓などの組織サンプルを採取した。小腸サンプルについてSEMによる電顕観察を行ったが、小腸絨毛および微絨毛の形態に顕著な異常は認められなかった。その他の組織についても引き続き解析を行っている。また、これまでに、流体シェアストレスにより微絨毛形成が誘導される細胞として、胎盤絨毛上皮細胞及び軟骨細胞を同定したが、TRPV6を発現するヒト初代骨細胞、ヒト初代前立腺上皮細胞、乳腺がん細胞株などについても、マイクロ流体デバイスを用いて解析を行った。しかしながら、いずれの細胞においても流体シェアストレスの負荷によって微絨毛形成の誘導は認められなかった。このことは、流体シェアストレスによる微絨毛形成には、TRPV6の発現だけでなくその他の因子が必要であることを示唆している。収集した全ての細胞について力学刺激に対する応答解析を終え、TRPV6と力学刺激依存的な微絨毛形成能について関連性を明らかにする。TRPV6ノックアウトマウスは、骨粗しょう症、関節炎、不妊などの表現型を示すことが既に報告されているが、その分子機序は不明である。本研究では、これらの表現型に着目しながら、ノックアウトマウスにおける細胞の力学応答および微絨毛形成について解析し、力学刺激によって支持される組織形成・生体機能維持におけるTRPV6の役割を明らかにしていく。TRPV6ノックアウトマウスにおいて、微絨毛形成に異常が認められるかを解析し、表現型と微絨毛形成および細胞の力学刺激応答との関連性を明らかにする。収集した細胞の力学刺激応答解析を一部保留し、TRPV6ノックアウトマウスの作製を前倒しして実施した。そのため、解析に使用する抗体や遺伝子発現解析試薬購入に充てる予定の物品費に余剰金が生じた。今年度は、CRISPR/Cas9を再インジェクションしマウス系統を再度樹立する必要があったため、細胞レベルでの分子生物学的解析に十分な時間を取ることができなかった。この解析に必要な経費は来年度に繰越し、計画通り実施する予定である。引き続き収集した細胞の力学応答解析及びノックアウトマウスの解析に使用する予定である。
脳腫瘍幹細胞に対するDEPDC1を標的とした新規治療法の開発

脳腫瘍幹細胞に対する新規腫瘍抗原DEPDC1を標的とした治療法の開発を目的に研究を行ったが、本年度は特に脳腫瘍マウスモデルを用いたワクチンモデルの作成と、ペプチドワクチンとPD-1抗体併用実験を行った。また並行して本学での再発/進行悪性神経膠腫患者に対するDEPDC1を含んだカクテルペプチドワクチン臨床試験の結果について解析を行った。当初予定していたロングペプチドワクチンの開発については、MHC class 1およびclass 2に結合するエピトープをもつロングペプチドを2個予測することはできたが、時間の関係から合成および誘導能の検討は行えなかった。脳腫瘍マウスモデル作成のため、マウスglioma細胞であるGL261を用いた。GL261の腫瘍抗原としてGARC-1が報告されており、GL261の継代培養により抗原の変異がないかをRT-PCRにて確認した。次にC57/BL6マウスを用いて皮下腫瘍モデルおよび脳腫瘍モデルを作成した。安定したマウスモデルの作成を行うことができるようになったのち、ワクチン皮下投与の影響を調べた。アジュバントとしてまずはMontanideを用いたが、作用のばらつきがあり、Poly(I:C)へ変更した。GARC-1ペプチドワクチン投与によりモデルマウスの生存延長効果が確認できた。さらにPD-1抗体を併用することで、腫瘍増殖の抑制と生存期間の延長が確認された。またFACSおよび免疫染色を用いた解析でPD-1抗体併用によりT細胞浸潤が増加する可能性が示唆された。再発/進行悪性神経膠腫患者に対するカクテルペプチドワクチン臨床試験の結果解析では、3例の長期SD/CR例を認め、合併症は認めていなかった。今後さらなる臨床研究の必要があるが、現時点での結果についてJournal of Clinical Medicieに報告した。脳腫瘍幹細胞に対する新規腫瘍抗原DEPDC1を標的とした治療法の開発を目的に研究を行った。本年度は、脳腫瘍幹細胞におけるDEPDC1の発現抑制の影響をin vitroおよびin vivoで調べた。誘導脳腫瘍幹細胞(imBTSC)に対し、shRNAを用いてDEPDC1をknockdownした。作成したshDEPDC1-imBTSCのin vitroにおける増殖実験を行ったところ、DEPDC1を抑制することで、むしろimBTSCの増殖が促進された。次に、in vivoにおける増殖実験としてshDEPDC1-imBTSCをC57/BL6マウス脳に移植し、生存期間をcontrol群と比較した。腫瘍内でApoptosis/Necrosis細胞の増加が認められ、著名な生存期間の延長が確認された。免疫染色を行うと、CD4, CD8陽性のリンパ球が腫瘍周囲に増殖しており、DEPDC1の抑制が腫瘍の免疫寛容を阻害する可能性が示唆された。in vitroとin vivoでの差については今後研究を進める予定である。並行して、ワクチンを用いた分子標的療法の開発を目的として、動物モデルの作成を行った。モデル抗原として、マウスglioma細胞であるGL261の腫瘍抗原であるGARC-1を用い、膠芽腫マウスモデルにおけるペプチドワクチンの投与効果を検討した。まずはGL261にGARC-1が発現しているかをPCRで確認した。次にGL261をC57/BL6マウス脳内に移植し、ワクチン皮下投与の効果検討を行うため、投与日を数種類設定し、control群とGARC-1ペプチドワクチン投与群での生存期間の比較を行った。ワクチンのアジュバントとしてはまずはMontanideを用いているが、ワクチンの作用にばらつきがあり、検討を重ねている。in vivoでの実験については当初の計画どおり実験を行っており、脳腫瘍幹細胞におけるDEPDC1の機能解析を行った。in vitroの解析についてはin vivo解析と並行して今後行っていきたい。並行して、脳腫瘍マウスモデルを用いたワクチンモデルを作成しているが、ワクチンの投与タイミングおよび、適切なアジュバントを得るため何度も実験を重ねている。当初考えていたよりも、モデルマウスの投与腫瘍細胞数や、ワクチンのタイミングおよびアジュバントの調整が難航している。今後はまずはGL261を用いたモデルマウスの確立を行う。次にワクチン投与タイミングを前倒しし、またアジュバントとして破傷風トキソイドやPoly-ICを用いて実験を継続したいと考えている。また