hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分極反転技術を用いたプリイコライゼーション高速光変調デバイスの開発

2.分散補償量・分散補償距離の増大:プリイコライジングにおける分散補償量および補償できるファイバーの長さを大幅に(数倍程度)増大させることができる新しいデバイスを考案した。(特許申請予定)数値シミュレーションの結果、ファイバー長80kmにおいても良好な伝送特性が得られることを確かめた。これは、昨年度までのデバイスに比べて、8倍の分散補償量・分散補償距離に相当するものである。以上の結果より、新しい分散補償光変調デバイスの可能性を実証することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。光エレクトロニクス26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定通り、Δ-Σ変換の手法を適用した分極反転構造の設計を行った。さらに、分極反転構造を用いることで変調信号の減衰効果も補償できることを見出した。これは、当初予定していなかった成果である。動作実験における特性評価には少し時間が掛かっているが、全体としては、おおむね順調と言える。当初の研究計画通り、分散補償量可変光変調デバイスの解析・設計・基本評価実験を行い、所期の特性が得られることを確かめた。最終年度にファイバー分散補償実証実験に挑戦する準備が整った。引き続き、当初計画通り研究を進める。動作実験の際に必要な一部の光学部品の納入が遅れることが判明したために、別途光学材料を購入して自作することで実験を進めた。当該光学部品は、平成25年4月に納入予定であり、納入され次第、引き続き実験を行う。
発展途上国における地域特性と生活環境の総括的把握-青年海外協力隊員の目を通して-

発展途上国に関する研究は、従来、各国の問題やトピックに関して、個別に紹介や解説を行うのが常であった。また、往々にして、途上国の住宅問題は、各国の住宅制度の相違や類似性を無視して一括され、諸文献では不法占拠と自力住宅建築に大きく重点が置かれてきた。本研究は、発展途上国の置かれた立地環境や都市形成要因等との関係の中で、途上国の都市問題や開発計画の課題を明らかにする事を目的としている。具体的には、発展途上国の類型化を実施し、類型別の充当した開発計画の方向性を示唆するものである。研究の方法としては、途上国に関する限られた既存の統計データを補い、より生活に密着した情報を収集するため、JICA(国際協力事業団)の在外事務所を通して、海外青年協力隊員にアンケートを実施(配布数55カ国2418名、回収数53カ国814名)し、回答を得た53カ国について類型化を進めている。発展途上国の都市化は、これまで人口問題の見地から議論されてきたが、本研究では、都市施設の充足度や先端家電製品の普及度も指標とし、住民の生活環境の変化の度合いを都市化の度合いとみて考察を行っている。都市問題では、ホームレスやスラム問題について、現地での問題の深刻度を青年海外協力隊員の目から判断し回答を仰いだ。現状では、住宅問題やインフラの不整備よりもゴミ処理などの環境問題を深刻と捉えている者が相当数あり、先進国の文化の流入と受け皿としての途上国の開発の速度のギャップが、都市問題として露見していることが分かった。本研究は、青年海外協力隊員の目を通してデータを収集しているため、多分に主観的な内容を含んでいる。今後の課題として、これを客観的なデータで補完し、普遍性のある類型化を図る必要がある。
ジャンプ過程に対する統計的漸近推測理論の構築とその応用

ジャンプ型確率過程の漸近推測理論の基盤構築に関し,主として以下の結果を得た.(1)正規分布近似に基づいた推定量の漸近正規性を示し,更に,非正規ノイズの分布の正確な情報を用いずに信頼領域を構成可能とする推定方式を定式化した.(2)ノイズ過程の非正規因子の存在および拡散係数の誤特定を同時に一致検出する検定統計量を自己規格化残差に基づいて提案し,その漸近挙動およびバイアス補正公式を導出した.(3)安定分布近似可能なノイズ過程で記述されるモデルの非正規疑似尤度推定法を提案し,漸近混合正規性を導出した.以下の三点を得た.(1)再帰的とは限らない確率微分方程式モデルにおいて,自己規格化残差系列の汎関数から構成される統計量の漸近分布を導出した.モデルにジャンプが存在せず,かつ拡散項が正しくモデリングされているという帰無仮説の下,汎関数型中心極限定理を与えており,特に,全観測期間が有界か否かに依らず適用可能な点に新規性がある.極限の正規分布はモデルに依存しないため,様々な一致検定の構成へ直接的に応用可能である.具体的な応用として,ジャンプの存在および拡散項誤特定の一致検定を定式化した.有限標本での数値実験を通じて,当該検定の有用性が示された.(本論文は採択済みである)(2)レヴィ駆動型オルンシュタイン-ウーレンベック(OU)過程を時間積分した確率過程の分布の高次漸近展開の正当性を示し,任意次数の展開係数の解析的表現を得た.本結果により,例えば不変分布の一致推定量である標本平均の漸近正規性とその高次近似が正当化される.特筆すべきは,有限回のジャンプのみを利用して構成される具体的な剪定汎関数を伴うマリアヴァン解析を介して,分布の滑らかさの導出に際して都合の良い事象へ状況を落とした点にある.結果として,古典的な特性関数の大域的評価を回避でき,非常に簡明で検証容易な十分条件を与えた.(現在投稿中)(3)安定型OU過程について,有界期間での高頻度観測の下で,自己回帰係数に関する漸近有効(最適)推定に関する結果を得た.本結果により,自己回帰係数の最適収束速度は正規型OU過程の場合のそれと著しく異なることが明らかとなり,同時に,絶対偏差(LAD)型推定量が最適収束速度を有することも分かった.本結果は現在,前年度の実施報告書に記載した「LAD型推定量の漸近混合正規性」に関する結果と平行して執筆中であり,当該研究期間中に投稿する予定である.本研究の主眼はジャンプ型確率微分方程式モデルの漸近推測理論の基盤構築である.当初掲げた主たる課題は以下の通り:(1)正規型疑似最尤推定量の漸近挙動の解明;(2)正規および非正規ノイズ過程を簡単に判別するための検定統計量の提案とその漸近挙動の解明;(3)レヴィ駆動型オルンシュタイン-ウーレンベック過程の最小絶対偏差推定量の収束率および漸近混合性規性の導出;(4)非正規型の疑似最尤推定量の漸近挙動の解明.まず(1)および(2)については当初の研究計画を改善する水準で遂行でき,出版されるに至った.本研究により,非正規ノイズの存在下で正規型疑似尤度を用いた場合には拡散過程と全く異なる漸近現象が起こる事が明らかとなり,ジャンプ部分検出の重要性を浮き彫りにした;Masuda (2013, Ann. Stat.).このジャンプ検出は,Masuda (2013, Stoch. Proc. Appl.)によって微調整パラメータを必要としない自己規格化残差統計量の解析をもって解決できた.モデルが連続であるという帰無仮説の下でモデルフリーな,従って実用性の高い検定方式が得られ,更に,任意のジャンプ部分の存在および拡散過程の場合の係数(モデル)誤特定の検出を,一致性をもって統一的に行える手法を開発できた.上記は共に様々な非正規性を有する従属データへ直接適用可能な方法論である.研究内容(3)と(4)については,マルコフ型の場合を対象として当該推定量の漸近混合性規性を示すという当初の計画は達成でき,国際会議(ISI 2013 Hong Kong, EMS 2013 Budapest, etc.)で発表したが,本研究期間中の出版確定には至れなかった.目下,応用上重要な確率回帰型モデルを包含すべく,非マルコフ型および外部要因の介在を許す柔軟な設定を扱うための洗練化を試みている.ジャンプ型確率過程の漸近推測理論の基盤構築に関し,主として以下の結果を得た.(1)正規分布近似に基づいた推定量の漸近正規性を示し,更に,非正規ノイズの分布の正確な情報を用いずに信頼領域を構成可能とする推定方式を定式化した.(2)ノイズ過程の非正規因子の存在および拡散係数の誤特定を同時に一致検出する検定統計量を自己規格化残差に基づいて提案し,その漸近挙動およびバイアス補正公式を導出した.(3)安定分布近似可能なノイズ過程で記述されるモデルの非正規疑似尤度推定法を提案し,漸近混合正規性を導出した.主として以下の二点を得た.(1)指数エルゴード的な多次元非線形確率微分方程式モデルに対し,疑似最尤法を定式化して,対応する推定量の漸近挙動を導出した.

特に,一次元純粋飛躍型ノイズの場合に指数エルゴード性のための検証容易な十分条件も与えた.本結果により,正規型疑似最尤推定量の収束速度とその漸近正規性が得られた.また,漸近共分散行列の一致推定量を,駆動レヴィ過程の具体的な構造を要求せずとも適用可能な形で与えることに成功し,その結果,信頼領域の構成を直接的なものとした.更に,当該統計的確率場の一種の大偏差不等式を導出し,推定量のモーメント収束まで導出できた.これはモデルの予測評価や情報量規準(モデル選択)の構成における誤差評価で本質的となるため,推定後の様々な統計解析のための基礎的な道具が確保できたことになる.本結果は現在投稿中である.(2)オルンシュタイン-ウーレンベック過程について,有界期間での高頻度観測による最小絶対偏差(LAD)型推定量の漸近混合正規性を導出した.これは筆者の先行結果(Masuda (2010), Electronic Journal of Statistics)で提案されたコントラスト関数の改良版を介して得られた結果であり,系として同論文における正則条件を弱めることにも成功した.本結果で特筆すべきは,有界時間区間上のデータでもドリフト母数推定に関する漸近分布論を展開可能な点である.安定型中心極限定理と一般の確率積分の弱収束に関する定理,および凸関数列の性質を併用することで,漸近混合正規性を理論的に明確化できた.当該推定量は正規型疑似最尤推定量よりも速い収束率を有し,拡散過程の場合と本質的に異なる漸近挙動を呈する.これは確率過程モデルのドリフト推定に新たな見解を与えるものである.現在執筆中で,来年度には投稿する予定である.前年度の実施報告書の「今後の研究の推進方策」で記載した確率微分方程式モデルの残差系列の漸近挙動に関する結果については,本年度に投稿・採択され,当初の目的を大きく改良・拡張する形で達成できた.本結果と前年度の実施報告書に記載した正規型疑似最尤推定量(改訂後再投稿中)に関する結果と併せ,交付申請書の研究目的の「研究実施計画(平成23年度)」に述べた内容は達成できた.研究実績の概要(2)で述べた内容は,吉田朋広教授との過去の共同研究を改良したものである.証明において鍵となった剪定汎関数の具体的構成法は汎用性が高く,他の様々なジャンプ過程モデルの高次分布論へ適用できることが期待される.「研究実施計画(平成24年度)」に述べた有界期間におけるLAD型推定量の漸近分布論については,主目的である漸近混合正規性は既に証明できており,複数の国際研究集会で発表している.これに関連して,特に安定過程で駆動されるOU過程の場合の漸近有効性に関する結果(局所漸近混合正規性)が得られ,高頻度データが統計的に有意義な情報を持つことを理論的に解明できた.本結果は,研究実績概要で述べた通り,LAD推定量の収束率の再適性を直接的に意味する.現在,数値実験による検証と併せて,両者を平行して執筆中である.「研究実施計画(平成25年度)」に述べた,一般の非線形ジャンプ型確率微分方程式モデルの局所安定近似に基づいた疑似尤度解析については,エルゴード性の下での結果は得られており,既にいくつかの研究集会において発表している.現在,エルゴード性の仮定を落とした分布論の展開まで視野を広げて研究を進めている.前年度の実績報告書にも同様の内容を記載したが,今年度は遂行できなかった.「研究実績の概要」の項目(1),(2)はそれぞれ,平成23,24年度の実施計画内容であった.当初の計画のうち,当初平成23年度および平成24年度それぞれに挙げていた項目の半分程度を達成できたことになる.平成24年度に実施予定であった項目(2)については,突如アイデアが浮かんだため,今年度に取り掛かった次第である.
グラフィクスとカンドル理論の観点からの4次元トポロジーの研究

種数2のレフシェツ・ファイバー束を記述するためのグラフィクス(チャート表示法)を用いて、安定化に関する定理の見直しを行い、安定化に必要なファイバー束の数の評価を得た。4次元ユークリッド空間に埋め込まれた向き付け不可能な閉曲面あるいは向き付け可能であるが向きが与えられていない閉曲面に対してもカンドルに「良い対合」を付加することで、基本カンドルやカンドルホモロジー、カンドルコサイクル不変量などの概念を得ることができる。「良い対合」を伴ったカンドルを対称カンドルと定義し、対称カンドルの随伴群の普遍性など、対称カンドルに関する基本的な性質を導いた。向き付け可能な曲面の結び目に対しては、その基本カンドルに付随した「随伴群」が、結び目群に同型となることが以前から知られており、曲面が向き付け不可能な場合には曲面結び目群が対称カンドルの随伴群となることが昨年度に分かっていたが、その理由を明確に述べることが可能となった。対称カンドルのカンドルコサイクル不変量を用いた向き付け不可能な曲面結び目(曲面絡み目)の最小3重点数の評価式を構成した。佐藤進氏により与えられていた最小3重点数の評価を拡張するような曲面絡み目の例が存在する。9月にフランスのパリ第7大学で開催されたブレイド理論の国際会議に出席し、モノドロミーに関する研究成果を発表した。河内明夫(連携研究者)、金信泰造(連携研究者)の協力のもとで10月に国内外の研究者を集めた研究集会を大阪市立大学で開催し、研究集会の報告集を作成した。本年度は当研究の初年度であり研究全体の準備が主であった。これまで2次元ブレイドを表示する手法として知られていたチャート表示法を、一般種数の曲面上のモノドロミー表現を表す場合に拡張した。種数1のケースを基本的なアイデアとして、種数2のレフシェツ・ファイバー束のチャート表示を明確にしている。さらに、一般の群に値をとるモノドロミー表現のチャート表示の存在性とある基本変形が生成する同値関係を法にした一意性が示された。さらに底空間に境界がひとつある場合も扱えるように拡張している。ここで用いた基本変形はモノドロミーのターゲットとなる群の群表示によって本質的な部分は決まっているが、これまで知られていた単純2次元ブレイドのチャート表示に関する基本変形が再構成されることは注目に値する。単純でない2次元ブレイドについてのチャート表示が同時に得られたことになるが、その基本変形についてはさらに調査を進める必要がある。とくに2次元結び目理論におけるアレグサンダーとマルコフの定理との関係を込めて最も明快な形で基本変形を得ることは、今後2次元結び目の不変量を得る上で鍵になると思われる。Fenn教授との討論によって結び目の基本カンドルを拡張する概念である基本バイカンドルについての基礎的な研究が進展した。特に、4元数を利用した非可換環上の加群に射影してバイカンドルを比較する手法が開発され、その有効性がわずかな例ではあるが示された。7月下旬に広島大学において国際会議「Intelligence of Low Dimensional Topology 2006」を開催した。特に、J.S.Carter教授、L.Kauffman教授、C.Rourke教授らとグラフィクスとカンドル理論に関連する研究討論を実施し、L.Kauffman教授とS.Lambropoulou教授が研究を進めているL変形と当研究代表者が研究を進めている仮想結び目理論におけるマルコフ型基本変形との同値性が分かった。仮想結び目は2次元や3次元のラック・カンドルホモロジーのサイクルをグラフィクスとして表し、そのホモロジー類がライデマイスター変形同値類に対応することから、カンドルホモロジー群の研究に応用が期待できる。R.Fenn教授と研究しているカンドルを拡張するバイカンドルに関しては、非可換環上の加群の表現をいくつか取りかえて不変量の計算を行なっている途中である。擬3葉結び目や岸野の結び目の非自明性など効果的であることが分かったが、加群や表現を変えて、19年度にも引き続き研究を進めたい。4次元ユークリッド空間内の曲面結び目に対してカンドルホモロジー不変量が定義されていたが、曲面が向き付けられていることが本質的であった。カンドル上に「良い対合写像」という概念を導入し、ホモロジー群もこの対合写像を込めて定義することで、この制限を解消できるメドが立った。現段階では実用的であるか分からないので、19年度は具体的にホモロジー群の計算を行ないたい。レフシェツ・ファイバー束を記述するためのグラフィクス(チャート表示法)を開発するため、一般の群をターゲットに持つモノドロミーを表示するチャートに範囲を広げ、基本変形の見直しを行なった。分岐(もしくは特異ファイバー)に対応する黒の頂点が関与する基本変形と、それらが関与しない群の関係子に付随する白の頂点のみに関する基本変形に分類できることが明確になった。4次元ユークリッド空間にジェネリックにはめ込まれた、あるいは埋め込まれた有向閉曲面のブレイド表示とそのチャート表示の精密化を行ない、単純でない場合のマルコフ定理の再構成の大枠ができた。

向き付け可能な曲面の結び目に対しては、その基本カンドルに付随した「随伴群」が、結び目群に同型となることが以前から知られていたが、曲面が向き付け不可能な場合にはむしろ同型とはならなかった。この現象の意味付けが不明であったが、「良い対合」込みの基本カンドルを用いれば、向き付けの可能性によらないで、4次元空間内の曲面結び目群がカンドルの随伴群として得られることが分かった。2007年8月29日から9月1日に大阪市立大学で研究集会を開催した。カンドル理論を用いたハンドル体の不変量や4次元空間内の2次元葉層構造とトーラスの埋め込みの関係などが分かってきた。種数2のレフシェツ・ファイバー束を記述するためのグラフィクス(チャート表示法)を用いて、安定化に関する定理の見直しを行い、安定化に必要なファイバー束の数の評価を得た。4次元ユークリッド空間に埋め込まれた向き付け不可能な閉曲面あるいは向き付け可能であるが向きが与えられていない閉曲面に対してもカンドルに「良い対合」を付加することで、基本カンドルやカンドルホモロジー、カンドルコサイクル不変量などの概念を得ることができる。「良い対合」を伴ったカンドルを対称カンドルと定義し、対称カンドルの随伴群の普遍性など、対称カンドルに関する基本的な性質を導いた。向き付け可能な曲面の結び目に対しては、その基本カンドルに付随した「随伴群」が、結び目群に同型となることが以前から知られており、曲面が向き付け不可能な場合には曲面結び目群が対称カンドルの随伴群となることが昨年度に分かっていたが、その理由を明確に述べることが可能となった。対称カンドルのカンドルコサイクル不変量を用いた向き付け不可能な曲面結び目(曲面絡み目)の最小3重点数の評価式を構成した。佐藤進氏により与えられていた最小3重点数の評価を拡張するような曲面絡み目の例が存在する。9月にフランスのパリ第7大学で開催されたブレイド理論の国際会議に出席し、モノドロミーに関する研究成果を発表した。河内明夫(連携研究者)、金信泰造(連携研究者)の協力のもとで10月に国内外の研究者を集めた研究集会を大阪市立大学で開催し、研究集会の報告集を作成した。
DNA損傷応答を制御するFANCI蛋白質の脱リン酸化酵素の同定

我々は、最近、小児の遺伝病であるファンコニ貧血の遺伝子FANCIが、放射線などによるDNA損傷ないし複製ストレスを受けた細胞においてリン酸化され、さらにモノユビキチン化された後すみやかに脱リン酸化されることを見いだした。FANCIリン酸化はFANCD2のモノユビキチン化の引き金をひくスイッチとして働いており、その脱リン酸化は、ファンコニ貧血(FA)経路によるDNA修復を制御する重要なイベントと考えられる。本研究においては、FANCI脱リン酸化に関わる脱リン酸化酵素の分子種を同定し、その脱リン酸化の制御がどのように行われているか、明らかにすることをめざした。リン酸化セリンスレオニンをターゲットとする脱リン酸化酵素40種類を、ひとつずつノックダウンして検討したところ、FANCD2モノユビキチン化を上昇させるものと低下させるものがいくつか同定された。今後、さらに検討を行う必要がある。我々は、最近ファンコニ貧血遺伝子FANCIが、放射線などによるDNA損傷ないし複製ストレスを受けた細胞においてリン酸化され、モノユビキチン化された後すみやかに脱リン酸化されることを見いだした。FANCIリン酸化はFANCD2のモノユビキチン化の分子スイッチであり、その脱リン酸化は、ファンコニ貧血経路によるDNA損傷チェックポイントとDNA修復を制御する重要なイベントと考えられる。本研究においては、FA経路活性化に関わる脱リン酸化酵素の分子種を同定し、その脱リン酸化の制御がどのように行われているか、明らかにする。本年度は、FANCI脱リン酸化酵素候補のsiRNAによるノックダウンによる検討を行った。PP1、PP2A、PP2Cdelta、PP4、PP5等の遺伝子をFANCI脱リン酸化酵素の候補として、ヒト細胞株でsiRNAによるノックダウン法をおこない、DNA損傷処理後、FA経路活性化の抑制を検証したところ、PP2Aにおいて顕著なFANCD2活性化の抑制がみられ、PP2AがFA経路において重要な役割を行っていることが明らかとなった。また、より広範に脱リン酸化酵素の役割を探るため、30種類を超えるsiRNAにより各種セリンスレオニン特異的脱リン酸化酵素のノックダウンを行い、スクリーニングしたところ、PP2AについてはFA経路の抑制に大きな効果を再現性よく認めたが、他の脱リと酸化酵素の関与ははっきりしなかった。また、PP2Aのregu!atory subunitであるPPP2R5DのノックダウンでFA経路活性化に顕著な抑制効果が見られた。今後、PP2AとPPP2R5Dの役割を、ATR活性化、FANCIリン酸化の各レベルにおいて検討する。もしFANCI脱リン酸化酵素の抑制剤が開発できれば、FANCIをリン酸化誘導しFA患者、家族性乳がん患者においてもFA経路の活性化ができる可能性がある。平成22年度の研究内容として、FANCI脱リン酸化酵素の同定を行った。スクリーニングを行う上で、まず従来DNA損傷応答に関与するとされている4種の脱リン酸化酵素の遺伝子(Wip1, PP4C, PP2ACα, PP2ACβ)にてヒト細胞株でsiRNAによるノックダウンを行い、DNA損傷処理後、FANCD2モノユビキチン化に対する効果を検証した。明確にFANCD2モノユビキチン化を増強させる効果は得られず、さらに広範囲な検討が必要と考え30種類を超えるsiRNAによるヒトのセリン/スレオニン脱リン酸化酵素等をカバーしてスクリーニングをおこなった。各脱リン酸化酵素のノックダウンの効果は、FANCD2モノユビキチン化でのウェスタンにより検討した。FANCD2モノユビキチン化を増強させる効果は得られたのは、ILKAPとPSPHの二つの脱リン酸化酵素であった。面白いことに、PP2Aのcatalytic subunitα型(PP2ACα)のノックダウンにより、FANCD2モノユビキチン化がはっきりと抑制された。さらにPP2Aのregulatory subunitであるとPPP2R5D(PP2A/B56δ)のノックダウンにても同様にFANCD2モノユビキチン化がはっきりと抑制されていた。今後これらの脱リン酸化酵素がいかにFA経路を制御するのか、そのターゲットを同定する必要がある。
バクテリア由来ＲＮＡのＴ細胞増殖抑制機構の解明と炎症性腸疾患への応用

本研究では、バクテリアRNAがT細胞の増殖を直接抑制することで、大腸炎症を抑制するという点を検証する。今年度は、バクテリアRNAの調製とT細胞増殖抑制活性の評価を行った。漬物由来乳酸菌60菌株を用いてRNAを調製し、マウス脾臓CD4+ T細胞に添加し、anti-CD3/anti-CD28刺激時の増殖応答および培養上清中IL-2量を測定した。その結果、1菌株を除いて、全ての菌株で増殖抑制効果を認めた。一方、IL-2量に関しては、16菌株ではむしろ応答が増強された。このため、バクテリアRNAによるIL-2応答と増殖応答の抑制機構には、異なる制御機構が存在する可能性が示唆された。これらの抑制活性の強さに関しては、菌種特異性は認められず、菌株特異的であることが明らかになった。この結果から、増殖応答を強く抑制する菌株を複数選抜した。また、マウス脾臓ナイーブCD4+ T細胞の増殖応答およびIL-2応答に対する、TLR7リガンドであるImiquimod、Resiquimod、Gardiquimodの効果を調べた。その結果、Imiquimodは増殖応答、IL-2応答ともに抑制するのに対し、Resiquimodは両方の応答とも抑制しなかった。Gardiquimodは、増殖応答は抑制するものの、IL-2応答は抑制しないことが明らかになった。このため、同じTLR7 ligandであり、同じイミダゾキノリン誘導体であっても異なる活性を有することが明らかになった。年度途中より出産のため採用中断をしており、Imiquimodの抑制機構に関わるレセプターの探索に関しては少し進捗が遅れている。選抜したバクテリアRNAの腸管炎症モデルに対する経口投与効果の検証を行う。腸管炎症モデルにはデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘導性腸炎モデルを用いる予定である。C57BL/6マウスに3%DSSを含む水を5日間飲ませた後、水を7日間投与し大腸炎症を誘導する。大腸炎症の誘導と同時に選抜したバクテリア、またはバクテリアRNAを強制的に経口投与し、大腸炎症に対する抑制効果を評価する。また、抑制活性を有するバクテリアRNAの配列解析を行う。抑制活性の強いバクテリアRNAから、活性を有するRNAの探索を実施する。陰イオン交換カラムやゲル濾過カラムを用いてRNAの分画を行い、T細胞増殖に対する抑制効果を調べる。さらに、Imiquimodを用いた未知のレセプターの同定を目指す。TLR7欠損マウスのT細胞を用いて、ImiquimodおよびバクテリアRNAがTLR7以外の経路でカルシウムイオンの流入を引き起こすことを確認する。つづいて、カルシウムイオンの流入に関わるレセプターを同定するため、各種阻害剤により、カルシウムイオン流入が抑制されるか調べる。
WR星の星風の観測によるGRB周辺環境の研究?

昨年に引き続き、我々は可視光観測により最も精密に軌道要素が求められているWolf-Rayet星とO型星で構成される連星系WR140/HD193793を観測対象とした、連星間距離が異なる地点で複数回観測することで、Wolf-Rayet星からの距離の異なるプラズマサンプルを取得した。解析の結果、近星点におけるX線吸収量が近星点前に比べ、約30倍増加したことを確認した。一様な球対称な星風モデルとの比較から、この急激なX線吸収量の変化は、Wolf-Rayet星風による自己吸収で説明できた。この吸収量からWolf-Rayet星で合成された元素が、星風によって単位時間当たりどれだけ周辺に放出されているか、定量的に求める事に成功した。また、光度の減少が近星点付近で急激に進んでいた。等速で質量放出が行われている場合、この事実は説明できない。代わりに、星風が星の表面から、ゆっくりと加速されていることを意味していることを突き止めた。βモデルと言う古典的な加速モデルに適用すると、βが3程度のとてもゆっくりした加速の場合に最もよく観測事実を説明できることがわかった。上記の星風についての観測事実は当研究ではじめて定量的にわかったことである。WR星はいずれガンマーバーストを起こすかもしれないと予想されている種族の天体であり、その爆風は爆発前に放出された星風と相互作用し、様々な輻射の種になると考えられている。したがって、当研究の結果が、ガンマ線バーストのアフターグローなどの理解を進める一助になると期待できる。最近の研究から、Low metalicityな環境で生まれたWolf-Rayet星がガンマ線バーストの前駆星の最有力候補として注目されている。ガンマ線バーストは超新星の爆発エネルギーが爆発前に撒き散らされたWolf-Rayet windに追いつくことで外部衝撃波を立て、残光としてX線等が放射されている可能性が考えられる。またそのスペクトルはその周りを囲うWolf-Rayet windによる吸収を受ける。たがって、ガンマ線バーストの前駆星の星風の解明が、ガンマ線バーストの理解を推し進める重要な因子になっている。我々は可視光観測により最も精密に軌道要素が求められているWolf-Rayet星とO型星で構成される連星系WR140を観測対象とした、すざく衛星の観測提案が受理され、連星間距離が異なる地点で複数回観測することで、Wolf-Rayet星からの距離の異なるプラズマサンプルを取得した。一様な球対称な星風モデルとの比較から、この急激なX線吸収量の変化は、W-R星風による自己吸収で説明できた。さらに、Wolf-Rayet星風の密度をWolf-Rayet星からの距離の関数として求めた。これにより、Wolf-Rayet星で合成された元素が、星風によって単位時間当たりどれだけ周辺に放出されているか、定量的に求める事に成功した。
根圏生態系における糖化アミノ酸代謝が果たす役割の解明

Nicotiana tabacumのゲノム中には、Agrobacterium rhizogenesのT-DNAが水平伝播したと考えられているcT-DNA領域が存在する。近年、cT-DNA上にコードされた遺伝子群がタバコにおいて発現し、サントパインと呼ばれるアミノ酸誘導体生合成に寄与していることが明らかになった。本研究はタバコにおけるサントパイン代謝の生理学的な役割を土壌微生物との相互作用という観点から明らかにすることを目的とした。本研究で使用するサントパインの合成およびLC-MSを用いた分析手法を確立した。タバコにおけるサントパイン生合成の詳細な解析を行ったところ、幼植物体では根に、成熟個体では若い葉に多くサントパインが蓄積していることを明らかにした。また、生合成されたサントパインは根からはほとんど分泌されない一方で、アポプラストに蓄積している可能性が示唆された。サントパインの土壌添加実験を行ったところ、特定の細菌種の相対存在量がサントパイン添加量に比例し増加することが明らかにった。また、サントパイン添加土壌から土壌細菌を単離し、サントパイン分解活性を調べたところ、サントパイン分解活性が認められた単離株が複数得られた。本研究を遂行するにあたり必須であるサントパインの合成および分析手法を早期に確立することができた。また、本年度の目標であったタバコにおけるサントパイン生合成の解析およびサントパインにより影響を受ける細菌種の同定が完了したため、おおむね順調に進展していると判断した。実際にタバコ根圏においてサントパインを資化している細菌種を明らかにする。また、サントパイン合成遺伝子を過剰発現させた形質転換体ミヤコグサおよびゲノム編入によりサントパイン合成遺伝子をノックアウトした形質転換体タバコの作出を進めていく。単離された細菌とこれらの形質転換体植物との相互作用を接種試験により解析していく。
都市縮小／再生のガバナンスに関する研究－－デトロイトを事例に

デトロイトは典型的なポスト工業化の縮小都市である。縮小の背景、現状を調査する一方、都市再生の状況を調べ、都市再生を促進する都市社会システム(ガバナンス)を明らかにした。都市政府は十分には機能せず、機関(大学+病院など)、企業、財団がネットワークを構築し、再生の局面で重要な役割を果たしている。同時に、自生的な小規模企業が生まれ、デトロイトのランドスケープを変容させている状況を示すことができた。半世紀の間に人口を半減以上させたデトロイトを脱工業化+グローバル化時代の「縮小都市」のモデル都市として取り上げ、その持続可能な縮退の社会システムを、現地調査を徹底して実施することを通じて明らかにすることが、本研究の「研究の目的」である。「研究実施計画」にしたがって、2011年8月末9月上旬に、研究代表+連携研究者5人が参加し、デトロイトで聴き取り調査を実施した。デトロイトの縮小の現状とその問題点に関し全体像を把握するために、ウエイン州立大学都市計画研究室を訪ねた。また、デトロイト関連の統計を収集し、データ分析をしているDDDを訪ね、ディレクターから講義を受け、また、データを収集した。具体的な縮小Projectに関しては、1)ハイデルベルグプロジェジュ(空家を文化表現の場に)、2)都市の農業(コミュニティ基礎のUrban Farming、起業家的大規模都市農業)、3)ダウンタウンの再生プロジェクト(都心に若年+高学歴層を呼び込む)、などの聞き取りを実施した。それらの聞き取りを通し、縮小都市の再生プロジェクトが<Government→Governace>のかたちで進展していることが見えてきた。これは研究を発起した時点で立てた仮説の正しさを証明する材料となっている。2011年11月に、追加調査を実施した(研究代表)。このときは、縮小都市をSocial Landscape論、Cultural Landscape論の視点から眺め、考察することを主目的に現地を訪ね、2000年以降の新傾向(ダウンタウン回帰=ロフトブーム、インナーサバーブ現象=貧困の郊外拡)の聞き取り、あるいは現場見聞した。現地調査に先立ち、京都で研究班の研究会を開催した。研究成果は、下記に示すように研究班の全員が寄稿し、『地域開発』(2012年2月号)で「縮小都市デトロイトの諸相」を特集した。世界の都市の4分の1が人口を減らし、縮小都市の社会システム研究が脚光を浴びるようになった。自動車産業で繁栄したデトロイトは20世紀後半に、脱工業化、グローバル化、郊外化のはざまで人口を半減させ、都市縮小の課題が凝縮している。広大な土地、住宅、社会資本が過剰化し、「適正な都市規模」に社会システムを転換する努力が始まった。その方向性には、<(1)縮小は衰退ではなく、小さく再生するチャンスである、(2)税収基盤が崩壊し市財政は破綻寸前にあり、縮小/再生の取り組みは市域内の利害関係者全体の課題になっている>の2特徴がある。基金と大学が「知」「資金」の両面で重要な役割を発揮している。本研究では、1基金/大学が推進する「都市縮小/再生のガバナンス」の構造、2それを側面支援する政府との関係性を明らかにし、3「持続可能な都市縮小」の可能性を検証して『デトロイトモデル』として提示するーことを研究の目的とした。デトロイト、同様にアメリカ中西部の旧産業都市である中西部のクリーブランド、シンシナチ、ハリケーン被害後、急激な都市縮小を経験しているニューオーリンズも訪ね、縮小都市研究を深化させる現場調査を行った。また、同じモーターシティであるトリノ(イタリア)の関連資料を収集し、現地調査も試みた。次期の科研研究に問題意識を発展させるためであった。1)論文の取りまとめをできたこと、2)出版計画に結びつけることができたこと(岩波新書2014年中に発行)ーなど成果を達成するこることができた。産業構造の転換と人口の郊外移動で半世紀に、市人口の過半を失った縮小都市デトロイトの現地調査を実施し、都市政府の統治力、及びコミュニティレベルで観察される多様な都市再生の動くを追った。その際、如何なる都市再生のメカニズムーデトロイトのステークホルダー(大学、美術館、病院、基金、非営利民間組織、企業など)の連携ーが構築され、機能しているかに注目した。都市再生の動きとしては、1)広大な空き地を活かす都市農業(コミュニティガーデンからアーバン・アグリビジネスまで)、2)空きオフィスをロフトに転換、3)空き工場や倉庫をアート活動の現場に活用ーなど「空き」をネガティブに捉えず、むしろ都市再生の踏み台に活用しようというポジティブな取り組みに注目した。デトロイト市は昨今、州政府の管轄下(知事がエマージェンシーマネジャーを指名)にあり、破綻寸前である。都市政府の機能不全ー財政危機、行政力の後退、地方政治過程における諸勢力の対立ーなどの状況についても調査研究した。デトロイトの状況を比較考察するために、同じ中西部の縮小都市シンシナチ、クリーブランドの都心再生の現地調査も試みた。トリノ(イタリア)は、Fiatのワン・カンパニー・タウンである。デトロイトと同様に、自動車産業都市であり、縮小都市である。

そのトリノが2000年前後を境に人口の回復に向かっていることを知り、デトロイトとの比較をすることに意義を見出し、現地で再生の社会システムが如何に機能しはじめているのかの調査に着手した。予定通りの現地調査をできた。また、現地での毎日の取材先も適切に確保でき、また、事前の研究会、資料収集も円滑に取り組まれた。25年度が最終年度であるため、記入しない。1)研究主査、及び共同研究者のいずれも、現地調査の成果を着実に研究発表につなげることができている(次ページ参照、2013年4月以降も、「地域開発」に2012年度の現地調査の成果を4回連載する)。2)縮小都市デトロイトの衰退のメカニズム分析、再生の動向を、デトロイト内に立ち止まって調査分析するのではなく、他都市(アメリカ中西部都市、さらには類似のヨーロッパ都市:トリノ)と広く比較検証する視点を確保できたことは、申請当時の問題意識をさらに深化させ、本縮小都市の研究に国際性、学際性を確保するのに役立っている。3)現地調査を通じ、縮小都市研究のネットワークを広げることができている。計画の変更はなし。今年度も積極的、果敢に現地での聞き取り調査を遂行し、資料収集、その分析を試み、「研究の目的」達成を目指す。1)デトロイトと他都市との比較調査にさらに力を入れ、複眼的な視点から縮小都市の事態、持続可能性の研究に役立てる。2)海外研究者の招聘プログラムなどを活用し、研究会の国際化に努める。3)研究所助成期間中に、成果取りまとめの単行本の発行を企画している。
黄色ブドウ球菌新規転写制御因子SｐｔAによる病原性因子制御機構に関する研究

本研究により、新規転写調節因子SptAは菌密度依存的な黄色ブドウ球菌の病原性遺伝子発現を担うagrおよびRNAIIIの両遺伝子群の転写を抑制することでグローバルに病原性因子産生を制御することが強く示唆された。さらにSptAタンパク質の基質認識に関与すると推定されるSIS領域の184番目のスレオニン及び191番目のグルタミン酸が基質認識及び転写抑制因子としての機能において重要であること、基質としてN-アセチルムラミン酸6リン酸を認識することが強く示唆された。また、本研究において黄色ブドウ球菌において高効率な多種蛍光タンパク質発現系も構築した。黄色ブドウ球菌による伝染性膿痂疹(とびひ)および新生児に発症するブドウ球菌性熱傷様症候群の原因毒素である表皮剥脱毒素の新規転写抑制因子SptAをこれまでに見いだしており、SptAによる病原性因子の遺伝子発現調節機構の解明を目的とした。SptAはアミノ酸相同性検索の結果、N-アセチルムラミン酸の代謝遺伝子群の転写抑制因子であるMurRと、特に基質認識において重要なSISドメインで高い同一性を有することから、SptAのSIS領域へアラニン置換を導入、およびMurRのSIS領域で全置換し転写抑制因子としての機能を解析した。その結果、SptAとMurRの両者間で保存されている184番目のスレオニン、および191番目のグルタミン酸へのアラニン置換導入によりSptAの転写抑制因子としての機能が失われた。さらにSptAのSIS領域をMurRのSISで置換したSptA-SIS(MurR)置換体は、SptAと同等な機能を有していた。これらの結果から、SptAのSIS領域に位置する2アミノ酸残基(T184, E191)がSptAの基質認識において重要であること、およびSptAはMurRと同じ基質を認識することが強く示唆された。さらに、N-アセチルムラミン酸の菌体内への取り込みに関与するMurTおよびN-アセチルムラミン6リン酸をN-アセチルグルコサミン6リン酸に変換するMurQの欠損株を作製し解析した結果、MurT欠損株では表皮剥奪毒素産生量が増加し、MurQ欠損株では逆に減少した。この結果は菌体内でのN-アセチルムラミン6リン酸量に依存した病原性遺伝子調節機構が存在する事を示唆し、病原性因子発現制御機構において新規な制御機構を提唱するものである。黄色ブドウ球菌の産生する表皮剥脱毒素の転写調節因子であるSptAを新規に見出しており、新規転写調節因子SptAによる病原性因子の遺伝子発現調節機構の解明を目的とした。黄色ブドウ球菌のsptA遺伝子欠損株および過剰発現株解析から、血球崩壊毒素、プロテアーゼ、免疫撹乱物質であるプロテインA、高病原性の市中感染型MRSAの病原性に関連すると考えられているPSM、さらにはバイオフィルム産生能など多種多様な黄色ブドウ球菌の病原性因子産生を制御する事を明らかにした。黄色ブドウ球菌の病原性因子産生は菌密度依存的な遺伝子発現制御を担うAgr systemにより制御されている。そこでSptAとAgr systemの関連を解析するため、sptAとagr遺伝子およびAgr systemのレギュレーター分子であるRNAIIIとの二重遺伝子欠損株を作製し解析した。その結果、新規転写調節因子SptAはagrおよびRNAIIIの両遺伝子群の転写を抑制することで黄色ブドウ球菌の病原性因子産生をグローバルに制御することが強く示唆された。AgrおよびRNAIIIの両遺伝子群を抑制する因子はこれまでに報告がない。さらにSptAはN-アセチルムラミン酸の代謝遺伝子群の転写抑制因子であるMurRと、特に基質認識において重要なSISドメインで高い同一性を有することから、アミノ酸変異を導入し解析した結果、184番目のスレオニン及び191番目のグルタミン酸がSptAの基質認識及び転写抑制因子としての機能に重要であることを明らかにした。また、N-アセチルムラミン酸代謝の遺伝子欠損株の解析から、SptAはN-アセチルムラミン6リン酸量に依存した病原性因子の産生制御が強く示唆された。本研究成果は新規な黄色ブドウ球菌の病原性因子制御機構を提唱するものである。細菌学分子生物学研究目的のうちの1つであるSptAの基質認識に関わるSIS領域の機能解析については、基質認識に重要な2つのアミノ酸残基を同定し目的を達成した。さらに糖代謝関連遺伝子欠損株の解析によりN-アセチルムラミン酸6リン酸が病原性因子の発現制御に関与することが強く示唆されており、期待通りの成果を得ている。また、26年度に計画しているタンパク質ーDNA間の結合解析に用いるSptAタンパク質の準備は整い、おおむね順調に進んでいると考えている。当初の計画通り26年度は、SptAが直接転写抑制することが強く示唆されるRNAIIIのDNA配列を用いてタンパク質ーDNA間の結合をゲルシフトアッセイ法により解析する。また、25年度に計画していたHis-TagまたはFlag-Tag

融合させたSptAを用いたChip-Seq解析は、C末へのHis-TagおよびFlag-Tag融合によりSptAの転写抑制因子としての機能自体が失われたため、N末への融合タンパク質を作製し、Chip-Seq解析を進める予定である。
トランジェニックマウスを用いたB型肝炎発機構の解析

今回の研究は,いくつかの新しい実験方法を用いて,B型慢性肝炎発病の機構を解明するために行われた。最初に試みた事は,ヒトリンパ球を用いてHBV特異的なキラ-T細胞(CTL)の活性を解析する実験系の確立であった。そのために,我々は,まず遺伝子導入法を用いて,HBV関連抗原を表面に持つ遺伝子導入細胞を作成した。次いで,これらを標的細胞として用い,HBV特異的キラ-活性を測定した結果,ヒトのB型慢性肝炎において2種類のHBV特異的CTL,即ちエンベロ-プ抗原とコア-抗原を認識するCTLが存在する事を明らかにした。我々が次にアプロ-チを試みた疑問は,何故,これらのCTLがある特定の感染宿主にのみ誘導されるのかという点である。PreS2領域でもとりわけ最初の39個の核酸は,きわめて多様性に富み,大きく3種類(adr型,adw型,ayw型)に分類できる。ついで,これらのHBV感染と重篤な肝細胞障害をもつ患者のHLA抗原系との関連を検討してみた。その結果,adr型,pre S2HBVが感染した患者群では高頻度にHLAーA24を持っているという事が明らかとなった。一方,adw型,pre S2HBVやayw型pre S2HBV感染患者ではHLAーA2抗原が全例に於て認められた。以上のヒトリンパ球を用いた実験結果にもとづいて,HBV特異的キラ-T細胞のIn vivoでの役割をより詳細に解析するという目的で,まず,マウスにおける実験系の確立を認みた。その結果,いくつかの実験においてHBV遺伝子導入細胞特異的CTLを誘導することが出来た。現在このHBV特異的CTLのより確実な誘導法と,その解析を行いつつ有るところである。この実験系の確立は,HBV特異的CTLを誘導し,その生物学的意義を解析できると同時に,このCTL誘導における遺伝学的影響を検討できることになり,B型慢性肝炎発症の機構を解明出来る可能性を秘めていると考えられる。本研究は、近年開発されたトランスジェニックマウスを用いてB型肝炎の発病の機構を免疫学的側面から解析する事を目的とする。これらのトランスジェニックマウスに於ける研究に先立ち、今年度はヒトのミエロ-マ細胞(ARH77)に2種類のHBV遺伝子(HBc抗原支配領域、HBs抗原支配領域遺伝子)の導入を試みHBs抗原とHBc抗原を表面に表出する2種類の遺伝子導入細胞の作製に成功した。これらのHBV-DNA導入細胞を標的細胞として用いて、慢性肝炎患者末梢血リンパ球の細胞障害機能を検討した。今回検討した慢性肝炎患者群(CH)はHBs抗原陽性のB型(B-CH)とHBV関連抗原がすべて陰性の非B型CH(NB-CH)を対象として検討した。その結果、B-CH患者のリンパ球にHBV-DNA特異的キラ-T細胞が存在することが明らかとなった。さらにこのキラ-T細胞(CTL)は、標的細胞とHLAのクラス1抗原が一致するB-CH患者リンパ球においてのみ認められたことから、HBV関連抗原とHLAのクラス1抗原を同時に認識する機能を有する。このことは、抗HLAクラス1抗体によりこのCTL活性を阻止するという事実からも確かめる事ができた。これらの事実はHBV感染後発症した慢性肝炎患者中に、自己のMHA-クラス1抗原とHBs抗原とHBc抗原をそれぞれ認識する2種類のCTLが存在しているということを示している。

今後これらのヒトリンパ球を用いた実験系をさらに進めていくと同時にマウスにおいても同様の実験系の確立を計りIn Vitroの実験系のみでなく、In vivoにおけるこれらCTLの役割についても解析を進めていく予定である。本研究はトランスジェニッフマウスを用い、B型肝炎の発病の機構を免疫学的側面から検討することを目的とする。これらのトランスジェニッフマウスにおける検討と同時に、今年度までに、ヒトマエロ-マ細胞(ARH77)を用いて、HBs抗原とHBc抗原を表面に表出する2種類の遺伝導入細胞の作製に成功した。これらのHBV遺伝子導入細胞を標的細胞として用いることで、慢性肝炎患者の末梢血中に、これらの遺伝子導尿細胞特異的キラ-T細胞(CTL)が存在しているという事実を証明し、さらにこれらのCTLは標的細胞とHLAクラス1抗原が一致するB型CH患者のリンパ球においてのみ認められたことから、HBV関連抗原とHLAのクラス1抗原を同時に認識する機能を有する。このことは、抗HLAのクラス1抗体によりこのCTL活性を阻止できるという事実からも確かめることができた。さらに、この実験系を用いて2種類の肝炎治療剤(小盤胡慢とインタ-フェロン)が、これらのCTLの機能を抑制するという事を発見した。この事実は、これらの薬剤の慢性肝炎に対する作用機序を明らかにできたという点で重要な意味を持つものと考えられる。現在これらのヒトマエロ-マ細胞を用いた研究結果に基づいて、マウスにおけるHBV特異的もうーT細胞の誘導を試みその機能を解析する実験系の確立に努めている。このマウスの実験系の確立は、単にIn vitroのみでなくIn vivoにおけるHBV特異的免疫反応を解析して行くことが可能となり、B型肝炎発症の詳細な機序を解明することが可能となると思われる。B型肝炎ウィルス(HBV)による肝炎発症の機構に関しては、末だに明らかにされていない。我々はこの問題に対して、アプロ-チを以下の様の方法で行った。まず患者リンパ球を用いて、HBV特異的キラ-T細胞の機能を解析すると同時に純系マウスを用いた実験系で、B型肝炎発症の機構について検討を加えた。最初は患者リンパ球を用いた実験のため、Envelope抗原とCore抗原をコ-ドする2種類の遺伝子を人ミエロ-マ細胞に導入し、この遺伝子導入細胞に対する慢性肝炎患者抹消血リンパ球のキラ-活性を測定した。その結果、B型慢性肝炎患者の抹消血中にこれら遺伝子導入細胞表面のHBV関連抗原とHLAクラス1抗原を認識するキラ-T細胞(CTL)が存在している事が明らかとなった。次に、これらのCTLの詳細に機序に解析する目的で以下の様な研究を行った。つまりEnvelope抗原特異的にCTLが認識するエピト-プと考えられているPres領域の遺伝子配列を解析し、その結果とこれらのHBV感染患者のHLAクラス1抗原を併せて検討を加えた。その結果、HBVのPres2領域には多様な核酸配列が存在し、しかもそれらの核酸配列は、感染宿主がある特定のHLAクラス1抗原を持つ時にのみ重篤な肝障害を惹起することも明らかとなった。以上の結果に基づいて、次にマウスリンパ球を用いたIn vitroの実験系の確立を試みた。方法は、HBVに関連抗原で免疫したマウスの脾細胞中のHBV特異的キラ-T細胞活性を調べるという方法を取った。その結果、以上の実験法で、HBV特異的キラ-細胞が誘導される事が明らかとなった。
がんの発生・進展に関与するDNAメチル化・ヒストンメチル化修飾の解析

がん細胞で遺伝子の発現制御に関わるヒストンメチル化とDNAメチル化異常の解析を行った。胸部悪性腫瘍のうち、エピジェネティクス解析の報告がこれまでほとんどない悪性胸膜中皮腫を中心に解析し、がん関連遺伝子は、DNAメチル化とヒストン修飾がそれぞれの標的遺伝子を介してがんの悪性度に関与しており、両者を治療標的とすることで、より有効ながん治療に結びつく可能性を示した。さらに臓器特異的にDNAメチル化異常を示す遺伝子を見出しがんの診断への有用性を示した。がんのエピジェネティクス異常のうち、DNAメチル化は発がん過程の早期から進行がんにいたるまで様々な遺伝子の発現抑制を介して関与していると考えられている。悪性胸膜中皮腫(中皮腫)は、早期診断法が確立しておらず極めて不良な疾患である。これまで悪性胸膜中皮腫においてDNAメチル化によるがん抑制遺伝子の不活化が報告されてはいるが、他の固形腫瘍と比べるとその詳細の解明は非常に遅れている。本研究では、中皮腫の発がん過程におけるDNAメチル化ならびにヒストン修飾異常の関与を明らかとし、さらに診断への応用を目指して研究を行った。中皮腫20症例においてMethylated CpG island Amplification-microarray法(MCAM法)を用いて、DNAメチル化標的遺伝子を網羅的に解析した。さらに我々が樹立した中皮腫細胞株を用いてDNAメチル化標的遺伝子をMCAM法で、ヒストンH3K27トリメチル化(H3K27me3)の標的遺伝子をクロマチン免疫沈降-マイクロアレイ法(ChIP-chip法)で解析した。中皮腫症例では平均377遺伝子がメチル化していた。一部の遺伝子はDNAメチル化非依存的に不活化されていることが強く疑われ、中皮腫細胞株を用いた解析からH3K27me3による不活化機構と考えた。本年度の研究から中皮腫の発生過程において、エピジェネティックな遺伝子不活化機構としてDNAメチル化とH3K27me3が深く関与しており、それらの標的遺伝子は異なるエピジェネティック治療薬により再活性化されることを見出した。さらにMCAM法により中皮腫特異的なDNAメチル化マーカーを同定した。今後胸水等の臨床検体を用いた検討を予定している。がん細胞でヒストンメチル化とDNAメチル化により制御される遺伝子を探索し、これらのエピジェネティクス機構と、がん細胞の維持・増殖との関連について基礎的データーの収集を行った。具体的にはヒトの複数の臓器由来(前立腺がん、乳がん、大腸がん、肺がん、悪性胸膜中皮腫、脳神経膠芽腫)のがん細胞を用いて、マイクロアレイおよびシークエンス法により、突然変異およびエピジェネティクス異常の解析を行った。これらの解析から、がん関連遺伝子の不活化に関わるエピジェネティクス機構は遺伝子ごとに異なることを明らかにした。特にがん関連遺伝子の発現制御にはDNAメチル化とヒストン修飾が関与しており、それぞれのエピジェネティクス機構を治療標的とすることで、より有効ながん治療に結びつく可能性を示した。さらに臓器特異的にDNAメチル化異常を示す遺伝子を網羅的に解析した結果、悪性胸膜中皮腫の早期診断に有用なDNAメチル化マーカーを見出し、臨床検体からのDNAメチル化異常の検出が診断に有用であることを示した。近年がん細胞のがん細胞のうち幹細胞の性質をもった細胞(がん幹細胞)の存在が示されている。がん幹細胞においてエピジェネティック制御機構が維持・分化に果たす役割を解析するため、脳腫瘍幹細胞を複数樹立し、エピジェネティクス解析を網羅的に行った。がん細胞は周囲刺激により形態変化を変化することを、樹立した細胞株の系を用いて示した。その過程でヒストンメチル化は可塑性を保ちながら変化していく一方で、DNAメチル化は安定してメチル化状態を継承していくことを明らかとにした。