hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急速に進行する膵管がんの特性を規定する分子メカニズムの解明

また、透過電顕による解析結果では、6遺伝子の発現上昇と連動する管状構造形成はEMTであり、6遺伝子の発現低下と連動するMETを示すことを明らかにした。2)に関してKrasG12Dに加えて、Dox投与依存性にtsTAgを発現するように作成した遺伝子改変マウスを対象とする病理学的な解析を行った。同マウスは、Doxの飲水投与によって膵管がんを発症して2週間以内に死亡することから、膵管がんの発症と生存期間はDox飲水投与を開始したマウスの週齢に拠らないことを明らかにした。Doxの飲水投与開始3日目以降に採取したサンプルの詳細な病理組織学的解析を行うことで、生じたがんがPanINとの連続性があるかどうかの解析を進めているところである。本研究の目的は、急速に進行する難治性膵管がんの発症と進展のメカニズムを解明することである。このため、1)上皮間葉系変換(EMT)の制御機構を解析するとともに、遺伝子改変マウスの作成と解析によって、2)急速に進行する難治性膵管がんは、Pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN)から、発生してくることを明らかにした。1)では、これまでに作成した膵管がん細胞株および比較対象となる不死化膵管上皮細胞による管状構造形成とEMTの関連性、メカニズムをインプットするシグナル分子としてTGFβを同定した。事実、三次元培養下において再現される管状構造形成は、TGFβシグナルの活性化に依存しており、TGFβシグナル阻害剤による処理は管状構造形成を抑制したのに対し、TGFβ刺激は阻害剤によって抑制された管状構造形成を回復した。なお、TGFβシグナル経路の活性化と三次元培養下において再現される管状構造形成の関連は、TGFβシグナル標的遺伝子の発現ならびに超微形態学的に観察される上皮性構造の出現・消失としても確認することができる。2)では、温度感受性SV40ウイルスに由来するtsTAgをDox投与依存性に発現するようにした遺伝子改変マウスを用いた研究によって、PanINが直接的に癌化する直接的な所見を明らかにした。KrasG12Dを発現するマウスにおいて、Doxを飲水投与することでtsTAg発現を誘導した場合、KrasG12D発現により生じていたPanINは直ちにPDACへと進展し、これによってマウスは、2週間以内に死亡するのである。以上より、急速に進行する難治性膵管がんは、上記1と2)で明らかにしたメカニズムを背景に発症し、進展するのであろうと考察する。本研究は、膵管がんの発症と進展に寄与する要因の解明を目指して実施した。代表者は、SV40 virusに由来するT抗原がPanINに発現する状況が生じると、急速に進行する膵管がんへと進展すること、および膵管がんに特徴的なtube forming growthが、TGFβシグナルの活性化により制御されていることを明らかにした。
多能性造血幹細胞への遺伝子導入とその機能発現

多能性造血幹細胞への遺伝子の導入は、基礎的には導入された幹細胞に於ける機能発現状態の解析、臨床的には将来的な遺伝子治療の面からの機能発現の制禦に関わる幹細胞研究の一課題を構成している。本研究は、標題の如く多能性幹細胞(CFU-S)への遺伝子導入とその機能発現に関する研究を目的とし、具体的には:1.mycの挿入された多能性幹細胞のCell Kinetics(理研:相澤慎一博士との共同研究)および、2.造血刺激因子受容体遺伝子導入マウスの作製およびこれによる幹細胞系の樹立(医科研:新井賢一教授との共同研究)のふたつの研究の重点をおいて進めることを計画していた。この期間中にこれら双方の課題で進展した事柄はつぎのような諸点である:1.mycを挿入したマウス骨髄細胞における造血幹細胞(CFO-S)ではトリチウム・チミジンの自殺試験によってS期分画の増加があり、しかしながらその子孫の分画では変異のみられないことからmycの幹細胞分画にはS期の拡大と併せてapoptosisによる調節が働くことが想定された。bc1-2などの発現検索をすすめたが、配間中に結論を得られなかった。研究の概略を国際実験血液学会で発表し、また国際誌Bxpt1Hematolに公表した。2.造血刺激因子受容体遺伝子導入マウスの作製の計画ではIL-3の受容体サブユニットのα鎖及びβ鎖の双方に対する「ト」マウスを樹立した。(遺伝子構築については既に発表の通り)。これらのマウスでの発現はβ鎖マウスについてのみ行った。2日間のIL-3存在下での液体培養の後、照射マウスで脾コロニー・アッセイを行うSpivak-Sasaki法での検索結果によれば、このβ鎖マウスでの脾コロニーの反応性は低濃度領域での立ち上がりが高感受性で、高濃度域では対照と差の見られない特異なパターンを示した。これはβ鎖にシグナルが入りα鎖はlimitingfactorとなっているとのinvitroでの結果と矛盾ないが、α鎖遺伝子導入マウスの掛け合わせ実験でどのようになるか、今後の検討が注目されるものである。現在、両系統のマウスを交配中である。研究進展の概略を「病態生理」誌に概説した。
大質量星の形成とフィードバック過程の研究

今年度は大半を米国のNASA/ジェット推進研究所に長期滞在し、当地で研究を行いました。大質量星形成の理論的研究で著名なHarold W.Yorke氏にホストとなって頂きました。私はここ数年、大質量星(典型的には8太陽質量以上)形成における原始星進化の理論計算を中心に研究を進めてきました。今年度も引き続いて、特に円盤降着の効果についてくわしく調べました。また、初期宇宙で実現するような金属量がとても低い環境での大質量星形成とフィードバック過程の研究も進めました。特に低金属量環境下において、星への質量降着がいつどのように終わり、形成される星の質量がいくらになるか調べることを主な目的にしています。私は昨年度からこの問題について球対称の仮定の下で調べ、結果を論文として出版しました(論文(1))。さらに今年度はより現実的な円盤を通じた降着の場合にどのようになるか調べるため、2次元数値計算のコードを開発しました。この問題では降着流と原始星からの輻射のフィードバックの相互作用を解かなければなりません。Yorke氏は長年このような問題に取り組んできており、適当な計算コードを持っていたため、彼の計算コードを拡張して低金属量環境での星形成過程が計算できるようにしました。このコードを使って、金属量が0の場合に回転するガス雲が重力崩壊を起こして、その後円盤を通じて原始星に質量降着する様子を計算しました。今後はさらに計算を進めて、輻射フィードバック過程の詳細や、金属量を上げていった場合にどのように変わるかなどを調べる計画です。今年度は大質量星のフィードバック過程と形成過程のそれぞれに関して並行して研究を行った。フィードバック過程に関しては、前年度から主に紫外光が周囲の星形成や星間物質循環に及ぼす影響について調べてきたが、今年度はこれらの成果を論文として出版した。特に論文2では電離領域膨張に伴う誘発的な分子雲形成について調べ、数値計算に加えて独自に観測データの解析も行って新たに形成されるガス相について詳しく議論した。計算結果は分子雲と中性ガスの中間的なガス相ができ得ることを予言したが、観測データを解析したところこれと非常によく合致する兆候を実際に複数の電離領域の周囲に見つけた。この結果については昨年度秋の天文学会企画セッションにおける招待講演でも発表した。形成過程については新たに質量降着中の原始星進化の計算に着手した。大質量星の形成過程はいまだ未知の部分が大きいが、近年は理論・観測両面で非常に大きな降着率のもとで大質量原始星の進化が進むとの説が示唆されていることから、主にこの場合での原始星の進化を詳しく調べた。さらに、降着率や金属量を広い範囲で変えて低中質量原始星や宇宙初期の原始星との関係を探った。その結果、原始星の進化は降着率によって大きく変わり、大降着率の下での大質量原始星は半径が非常に大きくかつ内部が低温のまま進化することが分かった。昨年度は国際学会で話す機会にも恵まれたので、初期の結果について発表した。その後も解析を進め、現時点で結果を論文にほぼまとめて投稿に備えている段階にある。これまでの研究に続いて、質量降着中の原始星の進化を解く計算コードを構築した。降着率の大小により原始星の進化がどのように変わるかが明らかになった。降着率の小さい場合はいわゆる低・中質量原始星の進化に対応し、大きい場合は大質量原始星の進化に対応すると考えられる。さらに、前年度は金属量の大小による環境依存性についても研究を進めた。まず、金属量が低い場合の原始星への質量降着率を星なしコアの熱進化から予測した。この降着率の下で原始星の進化を計算し、さらに周囲の降着外層にはたらくフィードバック過程がいつ甚大になるか調べた。誕生する星質量は質量降着がいつまで続くかに依存しており、予想される星の最終質量をそれぞれの金属量ごとに評価した。またこれまでの計算では、星と周囲の降着流ともに球対称を仮定し、それぞれを星表面の降着衝撃波のjump conditionでつないで全体の構造を決めていた。ただし、実際には星周囲には降着円盤が形成され、ガスは円盤を通じて星表面に降り積もると考えられる。このときは、円盤中でエントロピーを捨てることができるため、星の構造が大きく変わる可能性がある。そこで今回は、外部境界条件に星の進化計算で一般的に使われるphotospheric boundaryを採用し、質量降着により星質量が増加していく効果は残して大降着率下での原始星進化を計算した。これまでの計算と比べると、星の進化は星質量が小さいときはかなり異なっており、例えば半径はかなり小さいまま進化する。ところが10M_sun近くまでなると星は急激に膨張し、いっきに100R_sun近くまで達することがわかった。これはこれまでの計算と同程度であり、これ以降の進化はほとんど境界条件の差によらない。

特に低金属量環境下において、星への質量降着がいつどのように終わり、形成される星の質量がいくらになるか調べることを主な目的にしています。私は昨年度からこの問題について球対称の仮定の下で調べ、結果を論文として出版しました(論文(1))。さらに今年度はより現実的な円盤を通じた降着の場合にどのようになるか調べるため、2次元数値計算のコードを開発しました。この問題では降着流と原始星からの輻射のフィードバックの相互作用を解かなければなりません。Yorke氏は長年このような問題に取り組んできており、適当な計算コードを持っていたため、彼の計算コードを拡張して低金属量環境での星形成過程が計算できるようにしました。このコードを使って、金属量が0の場合に回転するガス雲が重力崩壊を起こして、その後円盤を通じて原始星に質量降着する様子を計算しました。今後はさらに計算を進めて、輻射フィードバック過程の詳細や、金属量を上げていった場合にどのように変わるかなどを調べる計画です。
非平衡開放系の自己組織化原理を利用した機能性化学システムの設計

(1)非平衡開放系での自己組織化原理を用いた自発流動の秩序化油水界面での反応で界面に巨視的な波動が発生する系として知られているヨウ素/ニトロベンゼン溶液とカチオン性界面活性剤水溶液の系について,その流動発生機構を研究した。その結果,固体壁面での界面活性剤の吸着と反応脱着が生み出す,周期的な濡れ転移が重要であり,濡れ状態に安定な界面メニスカス形状を回復するための流体力学的不安定性の発生が,巨視的秩序流れの発生のキーポイントであるとの知見を得た。また,我々が見出したDEHPA/有機溶媒とII族カチオン水溶液系について,界面運動のイオン種依存性を解明し,"外部環境(イオン種)に対応した自律型運動発生"の実現とその機構解明を行った。この現象には,油水界面での界面活性剤とイオンとの反応が生み出す,吸着濃度分布の揺らぎの自発発達過程が重要であり,界面は,それを通じて特定のイオンを認識し,流体力学的不安定性をオンセットする。(2)非平衡開放系での自己組織化原理を用いた無機固体材料の構造設計本研究では,ゲル中の反応拡散過程で形成される微粒子の微細構造について,その形成機構を検討した。ゲルの一方からBaイオンとSrイオン,(CaイオンとMgイオン)を拡散させ,反対側からSO_4イオン(CO_3イオン)を拡散させて形成した固溶体粒子は,ゲル内の位置と反応進行時間に応じた系統的かつ複雑な構造変化を示すことがわかった。これらの結果は,ゲルがイオン毎に拡散速度を変化させている,ということを考慮することで理解できることを明らかとした。流体の自発運動や反応拡散系の構造形成の基礎的解明は,その工学的応用にあたって必要であるばかりでなく,自ら環境に応じたエネルギー変換と目的のある運動を行い,その過程で,特定の生成物を形成していく,という生き物のような化学システムを設計するための,一歩となると予想される。[非平衡開放系での自己組織化原理を用いた自発流動の秩序化]本年度は,"油水界面が固体壁面で形成するメニスカスの形状の周期的変化が,秩序だった自発流動発生の原因である"という仮説を検討するため,溶液のpHを制御することで,固体壁面のゼータ電位を変化させ,それにともなう自発流動の特性を検討した。また,界面活性剤溶液等で前処理を行ったガラス板を用いて,メニスカス変動の発生確率を調べた。その結果,ガラス壁面が負電荷を帯びるほど,カチオン性界面活性剤の吸着が顕著になり,大きなメニスカス変動が発生することがわかった。さらに,この状態では,油相から水相への界面活性剤の移動が速く,自発運動の持続時間は短くなることがわかった。一方,ガラス板を前処理した実験から,あらかじめガラス板にカチオン性界面活性剤が吸着した状態にしておくことが自発運動の発生確率を上げることが明らかとなった。これらの結果から,当初の予想通り,ガラス板の表面状態の変動に伴う,油水界面とガラス板とのメニスカスの変動が,自発運動の直接の原因となっていることが示された。[非平衡開放系での自己組織化原理を用いた無機固体材料の構造設計]本年度は,研究の第一段階として,ゲルの両端から,2種類のカチオン(Ba^<2+>,Sr^<2+>)と1種類のアニオン(SO_4^<2->)を供給し,ゲル中で形成される固溶体粒子の構造,内部化学組成の分布を電子顕微鏡とX線表面分析器を用いて観察した。

その結果,BaとSrが周期的な組成変動を示す粒子が形成されるためには,ゲル中の高分子濃度,ゲル中に粒子が形成される位置,ゲルを固まらせるための時間などを,精妙に制御せねばならないことが明らかとなった。今後,これらの影響についての物理化学的原因を解明することによって,粒子中に,よく制御された周期的組成変動を形成させることが可能となると考えている。交付申請書の記載にしたがい,以下の2種類に分類して,それぞれ概要を記す。[非平衡開放系での自己組織化原理を用いた自発流動の秩序化]本年度は,分光学的測定により,自発流動の発生原因の一つとなっている化学反応の反応式を特定することを試みた。その結果,有機溶媒の中で,ヨウ素がポリアニオンとなってイオン化していることが必要であることが明らかとなった。このため,有機溶媒には,ある程度の極性が必要であり,言い換えれば,極性分子からなる有機溶媒であれば,従来用いられてきたニトロベンゼン以外のものでもよいことがわかった。さらに,界面活性剤の吸着による固体壁面の疎水性の周期変動と連関した,油水界面張力の非線形的振動が存在し,それが,溶液の運動に本質的に関与していることを見出した。これは,この溶液系の自発運動の発生機構解明にとって,きわめて重要な知見であることがわかった。また,壁面での界面電位の測定を行い,当初計画にあった電場による流体運動制御についての重要な情報を得た。[非平衡開放系での自己組織化原理を用いた無機固体材料の構造設計]本年度は,ゲル媒体のもつ物理化学的特性が粒子形成に及ぼす影響に着目し,それを中心に研究を進めた。その結果,イオンが反応してコロイドを形成する際,ゼラチンがコロイド形成部に濃縮される,一種の相分離が発生することに着目し,これが,ゼラチン中でのイオンの拡散,移動に大きな特異性を与えていることを見出した。また,当初計画に記載のとおり,(Ba,Sr)SO_4以外の反応拡散系を用いて,より応用面で意義のある粒子合成への展開を図るため,磁性粒子を視野に入れて,(Fe,Cu)(OH)_nの反応拡散系による合成を試みた。その際,上記の効果により,FeとCuの物質移動に特異な現象が発生し,これが,粒子形成に極めて本質的な影響を与えていることを明らかとした。非平衡開放系での自己組織化原理を用いた自発流動の秩序化とくに,ニトロベンゼン/カチオン性界面活性剤水溶液系で発生する自発秩序運動について,前年度までに,固体壁面でのメニスカス形状(濡れ)の周期的変動が発生する物理化学的原因について明らかとしたが,今年度は,その濡れの周期的変動が,どのように巨視的な秩序流れを生み出すのかについて,機構を解明した。その結果,固体壁面での油水接触角の周期的変化に,油水液面の液位変化が影響することで,"油水接触角は瞬間的にYoungの式を満たすが,毛管-重力効果で決まるメニスカス形状は,安定な形を回復するのに対流を必要とする"ことが,本質的な理由であることがわかった。この対流は,固体壁面のあらゆる場所で同じように発達するわけではない。固体壁面上のある位置で獲得された安定なメニスカス形状が,固体板/水/油の3相接触線のkink状形状の伝播として他に影響し,全体の毛管-重力バランスが回復される。これが,壁面に沿う秩序流れの発生の基本機構であり,これに,壁面の親水性/疎水性の周期的変化が影響することで,観測される巨視的な波に発達することがわかった。
顎関節関節円板片側転位と習慣性咀嚼側に相関はあるか

顎関節関節円板転位の状態と下顎機能運動とを比較することによって,習慣性咀嚼側に関して検討を加えた。関節円板の位置異常がない、正常顎関節群においては、咀嚼運動の左右差に有意差はなく、食品の性状が違っても、側性の変化を認めなかった。顎関節関節円板片側転位がある場合には硬固物を咀嚼する際に片側傾向が増加することが示唆されるとともに、円板転位側と咀嚼側が一致する可能性があることが示唆された。本研究は習慣性咀嚼側の新しい測定評価方法を検証するとともに,顎関節関節円板の状態,顎機能運動との関連性を検討することで,習慣性咀嚼側と顎関節関節円板転位の状態,下顎機能運動を測定し評価することを目的としている。本年度は計画通り、研究準備と各種検査・診査を施行し、データ収集を行った。具体的には、本学倫理委員会の承認後、下顎運動記録装置(カノープス社製・Sirognathograph Analyzing System IV)を購入、設置し、本研究に対して同意の得られた30名の被験者に対し、研究計画に沿って、各種検査・診査を施行した。下顎運動記録装置は本研究申請に際し、購入を予定していた装置で、周囲の金属や磁場の影響を受はるたる、装置設置基準に則り、業者立ち会いの下、感度・精度の調整を行った。顎関節部MRI検査に際しては、体内金属等の禁忌事項のチェック、金属類持ち込み防止のための更衣等を厳重に行い、被験者・装置双方の安全について十分配慮するよう留意した。顎関節部MRI検査、下顎機能運動検査、口腔内診査結果等の各々について、随時データ解析を行っているが、各要因の関連性についての統計学的処理は22年度以降に開始する予定である。また、本研究は健常ボランティアを母集団としているため、顎関節部MRI検査において、顎関節関節円板の異常所見を呈する被験者が少ないことを予想していた。本年度施行分の顎関節部MRI検査結果から、従来の報告よりも関節円板の転位を示す被験者が少なく、統計学的処理に必要なサンプル数を確保できない可能性があるため、平成22年度以降の研究計画に変更(被験者数のみ)を加える必要があるかもしれず、現在協議中である。本年度は計画通り、各種検査・診査を施行し、データ収集を行った。また、これまでに得られた各種検査・診査結果の統計的解析を行った。具体的には、下顎運動記録装置(カノープス社製・Sirognathograph Analyzing System IV)、MR装置(Siemens社製・Magnetom Vision)を使用し、研究計画に沿って、顎関節部MRI撮影、咀嚼状態の観察、下顎機能運動、口腔内状態の記録を行った。咀嚼状態の観察、下顎運動の解析については、研究計画に従い、4品目(ビーフジャーキー、ピーナッツ、パン、チューインガム)の試験食を用いた。統計的解析は下記の2項目について、検討を行った。(1)咀嚼運動の左右差について。(2)食品の相違が咀嚼運動の側性に与える影響について。結果は以下のとおりであった。(1)4品目全ての食品において、有意な左右差は認めなかった(ウィルコクソン符号付順位検定)。(2)食品の相遠による側性の変化は認めなかった(フリードマン検定、多重検定)。顎関節部MRI検査では、被検者のほとんどが関節円板の位置異常を示さず、機能障害も認めなかった。これらの結果から、正常顎関節患者を母集団とした場合、統計学的に習慣性咀嚼側の側性はないと考えられ,この傾向は食品が異なっても変化しないと考えられた。関節円板の位置異常を示した被験者数が少なく、関節円板の位置異常の有無では、咀嚼運動の左右差、食品の相違による側性の変化に関しての統計的有意差は得られなかった。本年度は計画通り、各種検査・診査を施行し、データ収集を行うとともに、これまでに得られた各種検査・診査結果の統計的解析を行った。具体的には、下顎運動記録装置(カノープス社製・Sirognathograph Analyzing System IV)、MR装置(Siemens社製・Magnetom Vision)を使用し、研究計画に沿って、顎関節部MRI撮影、下顎機能運動を行った。下顎運動の解析については、研究計画に従い、4品目(ビーフジャーキー、ピーナッツ、パン、チューインガム)の試験食を用いた。

顎関節関節円板片側転位と咀嚼運動側との関連を検証するために、以下に関して検討を加えた;(1)異なる食品に対する咀嚼運動の側性について。(2)咀嚼運動側性と顎関節関節円板片側転位との関連について。結果は以下のとおりであった。(1)咀嚼に伴う下顎運動を開口相,閉口相,咬合相と区分した咀嚼ループとし,閉口相が開口相に比べて右側に偏位する場合を右ループ,左側に偏位する場合を左ループと判定した。また、咀嚼ループの側性に加えて、開口路終点の側性についても検討を加えた。その結果、咀嚼ループおよび開口路終点は、全ての被験食において、顎関節関節円板片側転位を有する場合には片側傾向が増加した。ビーフジャーキーを咀嚼した場合の開口路終点は、顎関節関節円板片側転位がみられる被験者は両側転位の者に比べて有意に片側性を示した(Mam-Whitney U検定、p<0.05).(2)顎関節関節円板片側転位を有する者6名が片側性に有意差を認めたビーフジャーキーを咀嚼した際の咀嚼運動について検討を加えた.解析対象とした咀嚼運動は、咀嚼開始から10回目までの咀嚼のうち後半5回分とした。その結果、6名中4名において咀嚼ループが円板転位側から咬合相に推移していた。本研究の結果から、顎関節関節円板片側転位がある場合には硬固物を咀嚼する際に片側傾向が増加することが示唆されるとともに、円板転位側と咀嚼側が一致する可能性があることが示唆された。
不確定な環境系と相互作用している量子系に対する最適な量子状態推定法の開拓

本研究では、撹乱パラメータが存在する場合に与えられた未知の量子状態をできるだけ正確に推定するという統計学的問題について、推定誤差を小さくできるような最適な測定に関する研究を行ってきた。初年度に引き続き、最適な測定を導出する問題を数理統計学の実験計画法として定式化し、いくつかの問題について適用し、通常の古典的なモデルに対する解析と量子系に特有な問題について議論をした。特に撹乱パラメータが存在する場合の最適な量子測定法が局所最適な解であるため、古典的な方法の1つである適応的な計画法が有効ではないような重要な例を発見し、その詳細について調べたことは重要な成果である。次に、古典統計学では非常によく知られたKiefer-Wolfowitzの等価定理を量子系に拡張し、量子2準位系で一般定理として示した。実験計画法で知られている様々な最適基準に基づいた最適な測定法を解析的に求め、それらの性質を比較し、ロバスト性についても明らかにした。本年度に新しく取り組んだ研究としては、与えられた統計モデルに関する分類である。量子状態に関する統計モデルの推定誤差が解析的に量子Fisher情報を用いて表現できるための必要十分条件を同値な条件としていつくか導出し、その統計的な性質および情報幾何学的な性質について調べた。また、得られた一般定理を量子2準位系や一様地場中の電子の位置の推定問題といった具体的な例に適用し、理想的な量子状態が推定しやすいモデルであっても量子ノイズの影響を受けた場合にその性質が大きく異なる例の解析を行った。これらの結果は量子ノイズの影響が小さい場合にも完全に無視できず、正しく評価する必要があることを示唆している。当初の研究計画にある、量子系での撹乱パラメータ問題に関する学術論文は十分な議論を含め、校正したした論文を最終年度に投稿する予定である。昨年度から取り組んでいる実験計画法に基づいた最適な量子測定法の導出については、一定の研究成果が得られており、研究会2件の発表、学術論文を2本執筆し、最終年度初めに投稿する予定である。新しく取り組んだ量子系での統計モデルに関する分類については研究会、国際会議で発表しており、結果をまとめた論文を投稿する予定である。昨年度予定していた論文投稿については、共同研究に発展したこと、より多くの研究成果を追加したこともあり、投稿が最終年度になったが、いくつかの研究成果は国際共同研究を含む共同研究として発展したことも成果の1つである。研究計画書で予定していた複数の量子ノイズモデルの比較については、当初の研究計画の方法では最適な測定の導出につながらないことが分かり、新しく取り組みはじめた実験計画法に基づいた解析方法を適用する。これにより本研究の目標である、推定したい量子系が未知のノイズの影響を受けている状況における、最適な測定と誤差限界に関する一般的な議論を行うための、理論枠組みを作ることにつながる。また、得られた一般的な理論結果をいくつかの具体的な物理モデルに応用し、その有効性についても議論する。最終年度の課題としては、得られた成果をまとめて論文投稿し、また国際会議で発表することも重要である。与えられた未知の量子状態をできるだけ正確に推定するという統計学的問題において、推定誤差を限界まで小さくできるような最適な測定の導出とその性質の解析を行ってきた。本研究では特に、推定したい量子系が未知のノイズの影響を受けている状況における、最適な測定と誤差限界に関する一般的な議論を行うための、理論枠組みを作ることが目標である。統計学的にこの問題は、環境系も含めた大きな量子系の部分的な量子系の状態に対する推定問題であり、量子ノイズを特徴づけるパラメータを撹乱パラメータとして扱う必要がある。先行研究の多くでは統計学的な議論が不十分であり、ノイズのパラメータの値を完全に既知とした解析が行われてきた。そこで本研究の成果では、まず、(i)量子系でのパラメータ推定問題を撹乱パラメータ問題として定式化した。それにより、(ii)量子ノイズに不確定要素がある場合には、既存研究で得られた推定誤差の限界が達成できないことを示した。特に、(iii)現実的な物理モデルにおける量子ビットの位相推定に関する撹乱パラメータの効果を評価し、既存研究で提案されているような推定方法が一般的には有効ではないことを示した。この研究結果を研究会で発表を行い、参加者からは良い評価を得た。また、与えられた量子状態を推定する際の最適な測定を導出する問題を数理統計学の実験計画法として定式化することにより、凸解析を用いた数値解析を行えることを示し、研究結果を研究会にて2件発表した。これにより、従来の量子状態推定問題ではあまり扱われることがなかった、推定誤差の評価方法や最適な測定に対する必要十分条件を得ることができ、次年度以降の研究目標達成につながることが期待される。一部申請時の研究計画からは遅れている箇所もあるものの、予定されていた研究計画の方法とは異なる新しい研究方法を発見し、次年度以降の研究につながることから、そちらの方向性に時間を割いた。そのため、初年度の実施が当初の予定からは少し変更した。一方、研究課題全体として研究目標を達成するための研究の進捗状況としては、研究会4件の発表を行い、一定の成果が得られていることから、「おおむね順調に進展している」との評価とした。

初年度に引き続き、最適な測定を導出する問題を数理統計学の実験計画法として定式化し、いくつかの問題について適用し、通常の古典的なモデルに対する解析と量子系に特有な問題について議論をした。特に撹乱パラメータが存在する場合の最適な量子測定法が局所最適な解であるため、古典的な方法の1つである適応的な計画法が有効ではないような重要な例を発見し、その詳細について調べたことは重要な成果である。次に、古典統計学では非常によく知られたKiefer-Wolfowitzの等価定理を量子系に拡張し、量子2準位系で一般定理として示した。実験計画法で知られている様々な最適基準に基づいた最適な測定法を解析的に求め、それらの性質を比較し、ロバスト性についても明らかにした。本年度に新しく取り組んだ研究としては、与えられた統計モデルに関する分類である。量子状態に関する統計モデルの推定誤差が解析的に量子Fisher情報を用いて表現できるための必要十分条件を同値な条件としていつくか導出し、その統計的な性質および情報幾何学的な性質について調べた。また、得られた一般定理を量子2準位系や一様地場中の電子の位置の推定問題といった具体的な例に適用し、理想的な量子状態が推定しやすいモデルであっても量子ノイズの影響を受けた場合にその性質が大きく異なる例の解析を行った。これらの結果は量子ノイズの影響が小さい場合にも完全に無視できず、正しく評価する必要があることを示唆している。当初の研究計画にある、量子系での撹乱パラメータ問題に関する学術論文は十分な議論を含め、校正したした論文を最終年度に投稿する予定である。昨年度から取り組んでいる実験計画法に基づいた最適な量子測定法の導出については、一定の研究成果が得られており、研究会2件の発表、学術論文を2本執筆し、最終年度初めに投稿する予定である。新しく取り組んだ量子系での統計モデルに関する分類については研究会、国際会議で発表しており、結果をまとめた論文を投稿する予定である。昨年度予定していた論文投稿については、共同研究に発展したこと、より多くの研究成果を追加したこともあり、投稿が最終年度になったが、いくつかの研究成果は国際共同研究を含む共同研究として発展したことも成果の1つである。量子系での撹乱パラメータの問題は定式化することができたので、研究成果を現在まとめている学術誌への投稿を急ぐ必要がある。次のステップとしては、研究計画の2つ目である(i)複数の量子ノイズモデルの比較を行い、ノイズモデルが未知である場合の影響を評価する必要がある。また、新しく取り組んでいる、(ii)実験計画法を用いた撹乱パラメータが存在する場合の最適な量子測定の導出を行う。この研究に関しては、統計モデルとして特異点を持つ場合の解析が必要であることがわかっており、既存研究ではほとんど扱われなかった、量子系での特異モデルの解析を行うことになる。特異モデルに関する研究はそれ自体でも研究成果に新規性とインパクトがあることが期待されるので、一般論を含めて取り組む予定である。研究計画書で予定していた複数の量子ノイズモデルの比較については、当初の研究計画の方法では最適な測定の導出につながらないことが分かり、新しく取り組みはじめた実験計画法に基づいた解析方法を適用する。
プラズマCVDによる透明・硬質な超はっ水性薄膜の作製

有機シリコン化合物を原料とした低温マイクロ波プラズマCVD法により,高はっ水性薄膜の低温形成を行った.パ-フルオロアルキルシラン(FAS)を,はじめてプラズマCVD用原料として使用し,その可能性を探索した.作製膜のはっ水性は,FAS分子中のパ-フルオロアルキル基の長さに依存し,水滴接触角は最大でテトラフルオロエチレンと同等の約107度を得た.成膜中に原料ガス種や供給量を制御する多段階プロセスを導入することにより,はっ水性・透明性・硬度を併せ持つ酸化シリコン系薄膜の低温形成プロセスを開発した.酸化シリコン層の形成には,テトラメチルシラン(TMS)と酸素を用いた.所定時間成膜後,酸素供給量を徐々に減少させ,はっ水源となるFASを反応容器中に導入して,はっ水層を形成した.はっ水層の成膜時間を短くすることにより,低温でホウ珪酸ガラス並の硬度を有するはっ水性酸化シリコン系薄膜の作製が可能となった.得られた薄膜は可視光領域全域にわたって90%以上の光透過率を示した.表面形態を制御することにより,水滴接触角150度以上の超はっ水性酸化シリコン系薄膜を,マイクロ波プラズマCVD法を用いて作製した.原料ガスとして,TMS,ヘキサメチルジシラン等のメチル系有機シリコン化合物と,FASの混合ガスを用いた.作製膜表面の凹凸は原料ガス組成と成膜圧力によって制御でき,凹凸が大きいほどはっ水性が高くなった.成膜条件をさまざまに変えることにより,水滴接触角160度の超はっ水性薄膜を作製することに成功した.超はっ水性と透明性を併せ持つ高機能薄膜を作製するため,マイクロ波プラズマCVD法におけるさまざまな成膜パラメータを最適化させる研究を行った.原料ガスとしてTMS,メトキシトリメチルシラン(TMMOS)等のメチル系有機シリコン化合物とFASの混合ガスを用いた.表面の凹凸と直接関係する成膜パラメータであると考えられる,全圧,原料ガス組成,原料ガス供給口-基板間距離および基板温度をさまざまに変化させた.その結果,水滴接触角150度以上の超はっ水性と可視光透過率80%以上の透明性を両立させる条件として,作製膜表面の凹凸の最大高低差を約300nm程度に保つことを見いだした.有機シリコン化合物を原料とした低温マイクロ波プラズマCVD法により,高はっ水性薄膜の低温形成を行った.パ-フルオロアルキルシラン(FAS)を,はじめてプラズマCVD用原料として使用し,その可能性を探索した.作製膜のはっ水性は,FAS分子中のパ-フルオロアルキル基の長さに依存し,水滴接触角は最大でテトラフルオロエチレンと同等の約107度を得た.成膜中に原料ガス種や供給量を制御する多段階プロセスを導入することにより,はっ水性・透明性・硬度を併せ持つ酸化シリコン系薄膜の低温形成プロセスを開発した.酸化シリコン層の形成には,テトラメチルシラン(TMS)と酸素を用いた.所定時間成膜後,酸素供給量を徐々に減少させ,はっ水源となるFASを反応容器中に導入して,はっ水層を形成した.はっ水層の成膜時間を短くすることにより,低温でホウ珪酸ガラス並の硬度を有するはっ水性酸化シリコン系薄膜の作製が可能となった.得られた薄膜は可視光領域全域にわたって90%以上の光透過率を示した.表面形態を制御することにより,水滴接触角150度以上の超はっ水性酸化シリコン系薄膜を,マイクロ波プラズマCVD法を用いて作製した.原料ガスとして,TMS,ヘキサメチルジシラン等のメチル系有機シリコン化合物と,FASの混合ガスを用いた.作製膜表面の凹凸は原料ガス組成と成膜圧力によって制御でき,凹凸が大きいほどはっ水性が高くなった.成膜条件をさまざまに変えることにより,水滴接触角160度の超はっ水性薄膜を作製することに成功した.超はっ水性と透明性を併せ持つ高機能薄膜を作製するため,マイクロ波プラズマCVD法におけるさまざまな成膜パラメータを最適化させる研究を行った.原料ガスとしてTMS,メトキシトリメチルシラン(TMMOS)等のメチル系有機シリコン化合物とFASの混合ガスを用いた.表面の凹凸と直接関係する成膜パラメータであると考えられる,全圧,原料ガス組成,原料ガス供給口-基板間距離および基板温度をさまざまに変化させた.その結果,水滴接触角150度以上の超はっ水性と可視光透過率80%以上の透明性を両立させる条件として,作製膜表面の凹凸の最大高低差を約300nm程度に保つことを見いだした.マイクロ波プラズマCVD法を用いて,成膜中の原料ガス種や供給量を制御する多段階プロセスを導入することにより,薄膜表面のみをはっ水化させた透明・硬質な酸化シリコン系薄膜の低温形成を行った.また本研究では,フルオロアルキルシラン(FAS)をはじめてCVD原料として使用し,そのCVD原料としての可能性を探索した.酸化シリコンの層の形成には,テトラメチルシランと酸素ガスを用いた.所定時間成膜後,酸素供給量を徐々に減少させ,はっ水源となるFAS-17 : CF_3(CF_2)_7CH_2CH_2Si(OCH_3)_3をキャリアガスのArとともに反応容器中に導入して,はっ水層を形成した.

成膜中の基板温度が増加するに従い,はっ水性はやや低下したものの,水滴接触角100度以上の高いはっ水性を示した.はっ水層の成膜時間を短くすることにより,低温でもホウ珪酸ガラス並みの硬度を有するはっ水性酸化シリコン系薄膜の作製が可能となった。また,得られた薄膜は可視光領域全域にわたって90%以上の光透過率を有していた.なお,X線光電子分光分析によって,薄膜の化学組成が傾斜していることが確かめられた.酸化シリコン層とはっ水層の境界がないため,2層間の密着性は良好で,スコッチテープによる基盤目剥離試験による剥離は観察されなかった.本研究で開発した硬質・透明・高はっ水性薄膜形成プロセスは,基板温度100°Cでも使用できることから,耐熱性に劣るプラスチック基板にも適用でき,今後の発展が期待される.平成8年度では,マイクロ波プラズマCVD法を用いて,成膜中に原料ガス種や供給量を制御する多段階プロセスを導入することにより,薄膜表面のみをはっ水化させた透明・硬質な酸化シリコン系薄膜の低温形成を行った。水滴接触角約110度の高はっ水性,可視光透過率80%以上の透明性,およびスライドガラス並みの硬度を併せ持つ高機能薄膜の作製に成功した。本年度は,表面形態を制御することによって,水滴接触角140度以上の超はっ水性酸化シリコン系薄膜を,マイクロ波プラズマCVD法を用いて作製した。原料ガスとして,テトラメチルシラン(TMS),ヘキサメチルジシラン(HMDS),メトキシトリメチルシラン(TMMOS)等のメチル系有機シリコン化合物と,フッ素を含んだパ-フルオロアルキルシラン(FAS)の混合ガスを用いた。はっ水性,可視光透過率,硬度,化学結合状態,表面形態の評価を行った。作製膜表面の凹凸は,原料ガス組成と成膜圧力によって制御でき,凹凸が大きいほどはっ水性が高くなることが明らかとなった。成膜条件をさまざまに変えることにより,水滴接触角160度を越える超はっ水性薄膜を作製することに成功した。一方,凹凸が大きすぎると,それによる光の散乱が顕著になり,膜が不透明となった。超はっ水性と透明性を両立させるためには,作製膜表面の凹凸の高低差を約300nm程度に保つことが必要であることがわかった。また,基板温度を変化させて成膜を行った。基板温度を200°C以上にすると,シンタリング効果による凹凸の減少およびフッ素含有率の減少が起こり,はっ水性は大きく減少した。超はっ水性を発現させるためには,基板温度を100°C以下にする必要があることがわかった。本研究により,水滴接触角160度以上の超はっ水性をもつ,透明で硬質な酸化シリコン系薄膜を,マイクロ波プラズマCVD法により作製するプロセスが確立された。
反すう胃内の繊毛虫類が、反すう動物の構造性炭水化物消化に及ぼす影響

セルラーゼ活性のない繊毛虫を接種するだけでセルラーゼ活性のある繊毛虫が共存するのと同様のセルロース分解があることがわかった。これは非セルロース利用性繊毛虫によるセルロース利用菌の増殖促進に由来すると考えられた。このような間接的促進の意味を知るため、繊毛虫の基質となり一方セルロース消化を抑制するデンプンが共存する条件下で実験を行った。すると予想通りエントディニウムが存在するとデンプンのセルロース分解抑制が著しく緩和された。これらの事実から繊毛虫のセルロース分解における役割は間接的なものが主体であると推察した。次にセルロース利用性繊毛虫が存在する場合に同様の実験を行ったところ、予想に反して繊毛虫によるデンプン抑制効果の緩和がほとんど見られなかった。この結果と以前の結果を統一的に解釈するには以下のような仮説を立てる必要があった。非セルロース利用繊毛虫のみとセルロース利用繊毛虫が共存する場合では細菌構成に異りがある。セルロース利用繊毛虫が存在するとセルロース利用細菌の生育がある程度抑制を受ける。この時のセルロース分解は繊毛虫が主体となっている。この仮説を証明するためにセルロース分解繊毛虫が存在する際に細菌種構成かどうなっているかを、最確数法で検討した。するとデンプン分解細菌が著しく減少し、セルロース分解細菌も無繊毛虫状態の60%程度に減少していることがわかった。これに反しキシラン分解細菌、ペクチン分解細菌に目立った変化がなかった。この結果は、セルロース分解細菌とセルロース分解繊毛虫の間に一定の競合関係が存在することを示し、セルロース分解が低下することを説明しうるものであり、上の仮説を支持していると思われる。これは定説とは反する新しい知見なので追試による確認後発表の予定である。繊毛虫を除去した時,これにEntodiniumを接種した時,さらに大型繊毛虫を接種した時のルーメン液が示すセルロース及びキシラン分解活性をin vituo法で検討した.その結果セルラーゼを持たないEntodiniumを接種するだけでセルロース分解量が1.5倍増加した.一方キシランはヘミセルラーゼを持つ大型種を接種した時は明瞭な分解増加があった.この場合の繊毛虫によるセルロース分解促進はセルロース分解細菌の増殖の助長あるいはセルラーゼ生産の促進が原因と思われた.キシランは粒子が極めて細かかったので大型繊毛虫によって容易に捕食されることでこの様な結果をもたらしたと思われる.繊毛虫によるセルロース分解促進が主として細菌との関係を通した関節的な原因に由来することがわかったので,次にセルロース分解を抑制するデンプンを添加しその効果が繊毛虫の存否でどう変化するか検討したところ,Entodinium接種でデンプンによるセルロース分解阻害が大きく逓減した.この時24時間目までとそれ以降でセルロース分解速度が異なり,デンプンがまず消費されその後セルロースの分解が盛んになったことを示している.一方除去した時には最後までセルロース分解速度が増加せず,デンプン分解が最後までこの系の主導的反応であったことが伺われる.デンプンによる阻害は通常言われるpHの低下に由来するのではなく,デンプン水解で生じる遊離グリコースによるものと思われる.即ち細菌のみによるデンプン分解は繊毛虫によるデンプン消化と異なり相当量の遊離グルコースを生成し,セルロース分解細菌をこのグルコースを利用して生育していくものと考えられる.また例外を除いてグルコースはセルラーゼ生産を阻害することが知られており,遊離グルコースの生成を伴わない繊毛虫によるデンプン消化はセルロース分解細菌のセルロース分解作用にとって極めて有利なものであることがわかった.前年度の研究でデンプンに対して適応させない状態のルーメン微生物系を用いると、デンプンの共存によるセルロース分解抑制がエントディニウムによって著しく緩和されることがわかった。今年度はルーメン微生物を予めデンプンに適応させた場合に繊毛虫によってこのようなデンプンによる抑制効果が緩和されるかどうかをまず検討した。

すると今回は抑制効果の緩和がほとんど認められず予想外の結果となった。今回の系ではエントディニウムのみでなく、セルラーゼ活性のあるポリプラストロンなどを含む混合繊毛虫相を対比として用いたことから、これらの繊毛虫がデンプンを捕食し、セルロース消化を行わなかったことによって低セルロース消化率が導かれたものと推察された。デンプンが存在しない場合には繊毛虫が存在する方でセルロース分解率が高かったことからもこの仮説が導きだされた。しかし、この仮説が成立するためにはセルラーゼ活性のある繊毛虫存在下で、セルロース利用細菌数が減少していなくてはならない。そこで基質利用性に基づいて細菌種構成を検討した。その結果、繊毛虫の存在によってデンプン利用細菌ならびにセルロース利用細菌数が減少し、一方ペクチン利用菌、キシラン利用菌に変化がないことがわかった。この結果は定説とされてきた報告に相反するものであるが、セルロース分解とデンプン及び繊毛虫の関係についての上記の仮説と一致しており、これを支持するものであった。この知見は新しいものであるので追試による確認後発表を予定している。
個別化医療の実現を目指した新規迅速遺伝子解析技術の臨床応用

個別化医療の実現を目指し、新規迅速遺伝子解析技術であるSmart Amplification Process法を用いてワルファリン投与患者における薬物代謝に関わる酵素の遺伝子の一塩基多型ならびに糖尿病や肥満の患者におけるエネルギー代謝に関係するタンパクの遺伝子の一塩基多型を解析した。遺伝子の一塩基多型(SNP)の情報をもとにして、個人々々により適した医療を提供する個別化医療の実現にあたっては、簡便で正確な遺伝子検査の実現が求められている。理化学研究所では、安価、簡易、迅速な新規等温核酸増幅法であるSMAP(SMart Amplification Process)法を開発した。本研究では、簡便、迅速、正確なSNPの検出方法を開発し、実際の医療の現場でその検査方法を利用して遺伝子検査を実施し、個別化医療推進の一助とすることを目的とする。地域住民を対象とした検討において、熱産生に関わる2型甲状腺ホルモン脱ヨード酵素(DIO2)のThr92AlaのSNPは、75gブドウ糖負荷試験における30分後の血糖の高値ならびにinsulinogenic indexの低下などの耐糖能異常に関与する可能性が示唆された。また、熱産生ならびに脂肪分解に関与するβ3アドレナリン受容体(β3AR)遺伝子のTrp64ArgのSNP、β2アドレナリン受容体(β2AR)遺伝子のArg16GlyのSNP、Uncoupling protein-1(UCP-1)遺伝子の一3826A/GのSNPは、生体インピーダンス体組成計を用いて測定した内臓脂肪の増加との相関がみられた。ワルファリンは、心房細動などによる血栓塞栓症の予防薬として用いられているが、その抗凝固効果は個人差が大きい。ワルファリンの抗凝固作用に関与するSNPとして、ビタミンK工ポキシド還元酵素複合体1(VKORC1)遺伝子多型、CYP2C9*3遺伝子多型、CYP2C9*2遺伝子多型が知られている。これまでに、本学の病態薬理学分野と協力して、VKORC1に関しては-1639G/A、CYP2C9については、野生型(*1)と、CYP2C9*2及びCYP2C9*3のタイピングシステムを開発して報告した。理化学研究所では、安価、簡易、迅速な新規等温核酸増幅法であるSmartAmp (Smart Amplification Process)法を開発した。これまでの地域住民を対象として、脂肪組織での熱産生ならびに脂肪分解に関与するβ3アドレナリン受容体(β3AR)遺伝子のTrp64Arg、β2アドレナリン受容体(β2AR)遺伝子のArg16Gly、Uncoupling protein-1 (UCP-1)遺伝子の-3826A/GについてSmartAmp法により検討した。その結果、それぞれのSNPは単一では身体所見に有意な差異を認めなかった。しかしながら、β2AR Arg/ArgとUCP-1 G/Gのgenotypeの組み合わせで有意にウエスト/ヒップ比が上昇し、β3AR Arg、β2AR ArgおよびUCP-1 Gのallele保有数が増えるほど有意なウエスト/ヒップ比の上昇が認められた。このように、肥満に関連する遺伝子のSNPの組み合わせと肥満の程度との関連が認められ、SmartAmp法による迅速、簡便かつ安価な遺伝子解析技術が、肥満の個別化予防に有用である可能性が示された。脂質異常症や動脈硬化症などの原因として潜在性甲状腺機能低下症が注目されているが、その原因については橋本病以外の病態は不明な点が多い。研究代表者らは、潜在性甲状腺機能低下症の原因となりうるいくつかのTSH受容体遺伝子の変異を同定して報告したが、それらの中で本邦ではR450Hの頻度が高いことが判明した。今回本研究において、TSH受容体遺伝子のR450Hの変異を同定するSmartAmp法のキットの開発に成功した。本キットにより一般住民におけるR450H変異の頻度について大規模な解析を行う。SmartAmp法は理化学研究所ゲノム科学総合研究センターで開発され、目標とする遺伝子多型を核酸抽出の手順を踏むことなく、血液などの臨床サンプルから直接に30分という短時間で検出することができる個別化医療実現の一助となる画期的な方法である。SmartAmp法では、2本鎖から1本鎖への変性が不要で、等温による短時間で高い増幅効率が得られることを特長とし、標的となるSNPの解析のキットが作成できれば、血液と試薬を混合するのみの簡便な操作しか必要とせず、感度と特異度が高く、迅速、簡便、低コストで正確にSNPを診断できる検査法である。我々は、群馬大学教育学部保健体育学教室と共同で群馬大学の地域貢献事業として地域住民の健診を行い、400例以上の対象者に75g経口糖負荷試験を実施してきた。この検査結果からHOMA-βやinsulinogenic indexで表わされるインスリン分泌能ならびにHOMA-Rで表わされるインスリン抵抗性を解析し、エネルギー代謝に関わる遺伝子の一塩基多型(SNP)との関連についてSmartAmp法を用いて検討を行った。

その結果、細胞内局所で甲状腺ホルモンのT4をT3に変換して活性化する2型甲状腺ホルモン脱ヨード酵素(D2)の遺伝子(DIO2)のThr92AlaのSNPがインスリン分泌能の低下に関連していることが明らかとなった。我々はD2が骨格筋や褐色脂肪組織に発現していることを見出したが、近年は脂肪酸によるTGR5を解するエネルギー代謝にD2が重要な役割を果たしていることが報告され、これまではインスリン抵抗性とD2の関連について研究が進められてきたが、今回の我々の解析結果はインスリン分泌調節におけるD2の役割の可能性を示唆するという新たな視点を提供するものである。
骨髄性血液悪性腫瘍におけるポリコームタンパク群を介した発がん経路の検討

成人骨髄性血液腫瘍においてBmi1の重要性を示唆する報告がなされている。骨髄性血液悪性腫瘍の増殖においてBmi1の関与を調べた。レンチウイルスによるBmi1過剰発現・発現抑制を骨髄性腫瘍細胞株・神経芽腫細胞株において行ない、Bmi1の発現量の低下は認められたが、発現亢進/抑制とも細胞株の増殖やアポトーシスに影響が認められなかった。今後はBmi1の発現量と相関している遺伝子を同定しその機能解析を行いたい。我々の以前の研究では、神経芽腫細胞においてBmi1遺伝子の導入を行った細胞株SH-SY5Y、Tet-21/Nでは細胞増殖の亢進が認められることを報告した。しかしBmi1のknockdown細胞株に関しては継代培養をすることが困難でありBmi1発現は幹細胞性の維持や細胞増殖に対し必須と考えられた。同様に急性骨髄性白血病においてもBmi1が高発現なものが報告されており、同疾患に対してもBmi1が細胞増殖に重要であると考えられた。今回我々はAML細胞株のBmi1高発現株としてNOMO1等の細胞株を選定しBmi1の発現抑制の細胞増殖に対する作用を観察することとした。以前行った神経芽腫細胞株においては前述のとおりBmi1KDにより増殖抑制がおき、継代することが不可能になることがわかったので、継代時にはBmi1を発現させ、teton systemにてテトラサイクリン添加時にBmi1をノックダウンできるpTRIPZベクターにBmi1 shRNAを組み込んだものを、レンチウイルスを用いて急性骨髄性白血病細胞株HL-60、U937、Jurkat、NOMO-1に導入した。これらの細胞株はベクターを感染後、テトラサイクリンによりshRNAを誘導しPCRにてBmi1の発現低下を確認した。しかし本来予想されていた細胞増殖の低下やアポトーシスは認められなかった。このことから細胞増殖・幹細胞性の維持にはBmi1経路以外にも経路があり、厳重に守られていることが予測された。1.小児急性骨髄性白血病臨床検体の集積のためRNA回収と病理組織スメアの収集を行っている。骨髄性血液腫瘍は小児では症例数が非常に少ないため、千葉県内の関連病院からの検体収集を計画しており、倫理委員会への提出を準備している。2.急性骨髄性白血病細胞株HL-60、NOMO-1、Jurkat、K562、U937においてpolycomb遺伝子であるBmi1の発現を検討した。HL-60、JurkatにおいてBmi1の発現が比較的低値であった。Bmi1を急性白血病HL-60、Jurkat細胞株に、Bmi1を導入したlentivirusにより形質導入を行ない、継代培養することが可能であった。しかしHL-60細胞株にpuromycin薬剤耐性を導入したところ、もとの細胞株がpuromycinに対し感受性が高くpuromycin濃度の調整が必要であった。Bmi1 overexpressionにより、Bmi1の発現がRNAレベル、タンパクレベルで増加していることを確認した。作成した細胞株に細胞増殖能の亢進の確認と、Ezh2やPHC3等のポリコームタンパク発現とBmi1の関連性の検討を行う予定である。またshRNAを導入Bmi1、PHC3等polycomb groupのknock downを行なう予定であり、pTRIPZ LentivirusによるBmi1に対するshRNA vectorのクローニングを行なっている。白血病細胞株は浮遊細胞であり、lentivirusの感染効率が不良であった。また、puromycinによってセレクションを行なっていたが、細胞株HL-60がpuromycinに対し耐性が弱く、継代培養が非常に困難だったため計画に遅れが出ている。1. AML細胞株でBmi1が高発現の株としてNOMO1等の細胞株が選定された。以前行った神経芽腫細胞株においてBmi1KDにより増殖抑制がおき、継代することが不可能になることがわかったので、teton systemにてBmi1のノックダウンをコントロールできるベクターを用いて、増殖抑制またはアポトーシス誘導が見られる株を選定する。増殖抑制株で遺伝子発現およびmiRNA発現が一致して変化する遺伝子またはmiRNAを発現チップまたはmiRNAチップ(アジレント)で網羅的に解析する。アポトーシス誘導株2株以上で遺伝子発現およびmiRNA発現が一致して変化する遺伝子またはmiRNAを発現チップまたはmiRNAチップ(アジレント)で網羅的に解析する。Bmi1ノックダウンによって転写再活性化が見られる遺伝子またはmiRNAを同定する。2 .小児骨髄系血液悪性腫瘍の臨床検体(AML100検体、MDS20検体)において、RNA及びタンパクレベルでのBmi1、PHC3の発現量を検討して、AML/MDSにおけるポリコーム特にBmi1, PHC3の臨床的意義を検索する。3 .同定した遺伝子またはmiRNAのプロモーター領域にBmi1が結合するかを定量的ChIP法で確認する。平成24年度は研究資料として35千円、培地・抗体・制限酵素・実験キット等消耗品として1700千円、学会参加費等として690千円を予定している。