hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知識構造化手法に基づく半導体製造プロセスフルシミュレータの開発

本研究では,電子間相互作用から分子間衝突及び反応・輸送特性といった異なる時空間スケールにおいて生じている現象の相互作用を解析してプロセスの体系的なモデリングを行ない,さらに,それらの結果を希薄気体力学に基づく数値解析システムに組み込むことにより,装置全体の熱流動現象の詳細な解析を行なうことを目的として研究を進めてきた.本年度はフルシュミレータ構築の第一段階としてSiH_4/H_2系に注目してモデル化を実施した.まず非経験的分子軌道法を用いて様々な位相や重心間距離に対してSiH_4-H_2, SiH_4-SiH_4の分子間相互作用を計算し,その結果を忠実に再現し得るsite-siteポテンシャルモデルの構築を行なった.次に,このポテンシャルモデルを用いてSiH_4-H_2, SiH_4-SiH_4の二体衝突について古典的軌道計算を行なって各種衝突モデルを構築した.初期エネルギ,位相及び衝突径数を種々に変化させて多数回の軌道計算を実行して結果を統計的に処理することにより,全衝突断面積モデル及び散乱角分布モデルを構築することに成功した.また,これらの分子間衝突モデルをDSMC計算に導入することによって最終的なフルシュミレータを構築した.さらに性能を評価するためにJet-CVDプロセスのDSMC解析を行なった結果,従来までの単純なモデルとは大きく異なる解析結果が得られることが明らかとなった.以上より,本研究で提唱される知識構造化手法が半導体製造プロミスに対しても非常に有効であることが示された.本研究では,電子間相互作用から分子間衝突及び反応・輸送特性といった異なる時空間スケールにおいて生じている現象の相互作用を解析してプロセスの体系的なモデリングを行ない,さらに,それらの結果を希薄気体力学に基づく数値解析システムに組み込むことにより,装置全体の熱流動現象の詳細な解析を行なうことを目的として研究を進めてきた.本年度はフルシュミレータ構築の第一段階としてSiH_4/H_2系に注目してモデル化を実施した.まず非経験的分子軌道法を用いて様々な位相や重心間距離に対してSiH_4-H_2, SiH_4-SiH_4の分子間相互作用を計算し,その結果を忠実に再現し得るsite-siteポテンシャルモデルの構築を行なった.次に,このポテンシャルモデルを用いてSiH_4-H_2, SiH_4-SiH_4の二体衝突について古典的軌道計算を行なって各種衝突モデルを構築した.初期エネルギ,位相及び衝突径数を種々に変化させて多数回の軌道計算を実行して結果を統計的に処理することにより,全衝突断面積モデル及び散乱角分布モデルを構築することに成功した.また,これらの分子間衝突モデルをDSMC計算に導入することによって最終的なフルシュミレータを構築した.さらに性能を評価するためにJet-CVDプロセスのDSMC解析を行なった結果,従来までの単純なモデルとは大きく異なる解析結果が得られることが明らかとなった.以上より,本研究で提唱される知識構造化手法が半導体製造プロミスに対しても非常に有効であることが示された.
廃棄金属のアルカリ処理による水素および有価物製造

廃棄Al、Siから水素とX型ゼオライトを同時製造するプロセスを提案した。廃棄Al、Siを個別に処理して得られる有価物(Al:Al(OH)_3、Si:Na_2SiO_3)は、いずれも安価(数十円/kg)であり、実用化にはより高い付加価値の製品が求められる。そこで吸着剤などに利用され、市場価格が1000円/kg程度のX型ゼオライト(Na_<86>Al_<86>Si_<106>O_<384>・xH_2O)の合成を試みた。実験結果は、廃棄Al、Siを原料とした場合においても、市販品と同等な比表面積(500m^2/g以上)およびSiAl比(1.23)のX型ゼオライトを合成できることを明らかにした。さらにゼオライト合成時に得られた残渣溶液を原料として循環利用したところ、その繰り返し利用回数はX型ゼオライト製品の特性に影響を及ぼさないこと明らかにした。このプロセスの確立により、廃棄金属の有効利用率を上昇させ、残渣溶液処理における費用と環境負荷の大幅削減が期待できる。ゼオライト合成における反応機構解明の研究は少なく、その多くはX型ゼオライトが対象であり、付加価値の高いX型ゼオライトの報告は極めて少ない。そこでX型ゼオライトの合成プロセスを速度論的に解析した。合成時の水溶液温度が合成速度に与える影響を体系的に調査し、その現象説明にポピュレーションバランスモデルを適用した。その結果、反応におけるゲル相の溶解速度定数および析出速度定数、X型ゼオライトの核発生頻度因子およびX型ゼオライト粒子の成長速度定数の温度依存性を明らかにした。またモデルにより推定した粒径分布は、実験結果と傾向的によく一致し、ゼオライト製造プロセスに広く有用であることを示唆した。これまでの研究で廃棄Alを利用した高圧水素の製造および回収に成功したが、その反応機構は明らかになっていなかった。そこで送液するNaOH水溶液濃度と設定圧力が高圧水素発生特性に及ぼす影響を検討した。そこでは、NaOH水溶液濃度が5.0Mのとき、高圧水素発生挙動はいずれの設定圧力においてもほぼ同じであり、短時間で高圧水素を回収できた。NaOH水溶液濃度が1.0Mのとき、臨界圧力(22.1MPa)以下の設定圧力では高圧水素の発生速度が比較的小さかったが、臨界圧力を超える30MPaの設定圧力下では5.0M-NaOH水溶液を使用した場合と同等の発生挙動を示した。これは反応場が亜臨界状態になり水がアルカリ水溶液の働きを補ったと考えられた。以上の結果は、廃棄Alと低濃度のアルカリ水溶液から高圧水素を容易に直接合成できる可能性を示唆した。廃棄Alからの水素およびAl(OH)_3製造プロセスを提案し、水素は高圧状態での回収を試み成功した。水素とともに回収できる溶液はNaAl(OH)_4が主成分で、Al(OH)_3を晶析させることができれば有価物を得るとともにNaOHを回収できる。一方、廃棄Siをアルカリ処理して得られるNa_2SiO_3と、上記のNaAl(OH)_4は、吸着剤や触媒など多用途なゼオライトの原料となる。そこで、新たな研究展開として、廃棄Alと廃棄Siを同時にアルカリ処理し、水素とゼオライトをコプロダクションするシステムについて検討する。そこでは、廃棄Si、廃棄AlおよびNaOH水溶液を原料とし、同一反応器内で処理することで、直接的かつ簡易に水素とA型あるいはX型ゼオライトをコプロダクションすることを目的とする。主として原料純度および形状が製品純度に与える影響を調査し、また原料投入量(Si/Al比)を調整し、A型およびX型ゼオライトの選択的合成を試みる。廃棄Alから水素とAl(OH)_3を製造する提案法が従来の水素製造法およびAl(OH)_3製造法と比較して、システムのエクセルギーロスが小さいことを明らかにした。また、廃棄Siをアルカリ処理して得られるNa_2SiO_3と廃棄Alを処理して得られるAl(OH)_3が、吸着剤や触媒など多用途なゼオライトの原料となることから、廃棄Alと廃棄Siを同時にアルカリ処理して水素とゼオライトをコプロダクションするシステムについて検討した。そこでは、廃棄Si、廃棄AlおよびNaOH水溶液を原料とし、同一反応器内で処理することで、直接的かつ簡易に水素とA型あるいはX型ゼオライトのコプロダクションに成功した。しかしながら、このプロセスでは比較的高純度の廃棄金属が望まれる。発生量の観点からAlドロスを用いて水素とゼオライトが製造できれば魅力的であるが、Alドロスは金属Al分のほかに、アルミナ分などを多く含む。そこで新たな研究展開として、Alドロスをアルカリ水溶液により前処理して水素とAl(OH)_3を製造し、得られたAl(OH)_3と廃棄Siを用いて水素とゼオライトをコプロダクションするシステムについて検討する。ゼオライトは用途、市場販売量、価格の観点からX型ゼオライトをターゲットとする。そこでは、廃棄金属を原料とした水素とX型ゼオライトのコプロダクションを実験的に試みると共に、数学モデルによる提案プロセスのシミュレーションを実施して工業化にむけて取り組む。また、得られる生成物(X型ゼオライト)の構成相、Si/Al比、比表面積、粒度分布を市販品と比較検討する。

そこで吸着剤などに利用され、市場価格が1000円/kg程度のX型ゼオライト(Na_<86>Al_<86>Si_<106>O_<384>・xH_2O)の合成を試みた。実験結果は、廃棄Al、Siを原料とした場合においても、市販品と同等な比表面積(500m^2/g以上)およびSiAl比(1.23)のX型ゼオライトを合成できることを明らかにした。さらにゼオライト合成時に得られた残渣溶液を原料として循環利用したところ、その繰り返し利用回数はX型ゼオライト製品の特性に影響を及ぼさないこと明らかにした。このプロセスの確立により、廃棄金属の有効利用率を上昇させ、残渣溶液処理における費用と環境負荷の大幅削減が期待できる。ゼオライト合成における反応機構解明の研究は少なく、その多くはX型ゼオライトが対象であり、付加価値の高いX型ゼオライトの報告は極めて少ない。そこでX型ゼオライトの合成プロセスを速度論的に解析した。合成時の水溶液温度が合成速度に与える影響を体系的に調査し、その現象説明にポピュレーションバランスモデルを適用した。その結果、反応におけるゲル相の溶解速度定数および析出速度定数、X型ゼオライトの核発生頻度因子およびX型ゼオライト粒子の成長速度定数の温度依存性を明らかにした。またモデルにより推定した粒径分布は、実験結果と傾向的によく一致し、ゼオライト製造プロセスに広く有用であることを示唆した。
海馬シナプス前終末におけるPKC増強メカニズムの素過程解析

前年度に引き続き,海馬CA3領域の苔状線維シナプス前終末の各々において,Ca^<2+>チャネルサブタイプの分布が異なるとする仮設を検証した。Ca^<2+>感受性蛍光デキストランをCa^<2+>非感受性蛍光デキストランと同時に苔状線維終末に取り込ませた。共焦点顕微鏡下にCa^<2+>非感受性蛍光デキストランにより単一苔状線維シナプス前終末を同定した。緩衝能の弱いSr^<2+>で細胞外Ca^<2+>を置き換えて,活動電位にともなう細胞内Sr^<2+>濃度応答をCa^<2+>感受性蛍光デキストランで測定した.Ca^<2+>感受性蛍光デキストランとしてOregon Green 488 BAPTA-1デキストランを用い,Sr^<2+>に対する感受性を計測し,解離定数値(K_D)は3.18μMであった。Ca^<2+>チャネルサブタイプ特異的なアンタゴニストについて,それぞれのサブタイプ特異的に作用する最大効果濃度を検討し,ω-agatoxin IVA(P/Qタイプ)0.5μM,ω-conotoxin GVIA(Nタイプ)1μM, SNX-482(Rタイプ)1μMを得た。これらはそれぞれのサブタイプをほぼ完全に抑制するにもかかわらず,ω-agatoxin IVA, ω-conotoxin GVIA, SNX-482のすべてに非感受性のSr^<2+>濃度応答がみとめられ,これはLタイプ特異的なBay K 8644により促進された。単一シナプス前終末のあるものには,P/Q, N, R, Lのすべてが分布していたが,P/QとLのみが分布しているものも認められ,サブタイプの分布は終末ごとに大きく異なることが明らかになった。苔状線維を含む海馬神経回路機能の可塑性において,シナプス前終末個々において固有のCa^<2+>チャネルサブタイプの分布を有していることが重要な役割を果たしていることが示唆される。海馬CA3領域の苔状線維シナプスにおけるC-キナーゼの作用を検討するにあだり,平成13年度は,緩衝能の弱いSr^<2+>で細胞外Ca^<2+>を置き換えて,活動電位にともなう細胞内Sr^<2+>濃度応答をCa^<2+>感受性色素で測定した.そして,Ca^<2+>チャネルサブタイプ特異的なアンタゴニストを用いて,シナプス前終末のサブタイプの分類を試みた.その結果,Nタイプ(Ca_v2.2),P/Qタイプ(Ca_v2.1),Lタイプ(Ca_v1.2/1.3),Ca_v2.3を有するRタイプの4種類が同定された.サブタイプの発現比率は計測ごとに大きくばらつくことから,個々のシナプス前終末における発現頻度が異なることが考えられた.現在,共焦点顕微鏡下に単一苔状線維シナプス前終末のSr^<2+>応答を計測し,単一の苔状線維シナプスにおけるSr^<2+>流入を比較することにより,この仮説を検討している.また,Ca^<2+>流入の伝達物質放出に対する寄与の効率をそれぞれのサブタイプについて比較した.Ca_v2.3を有するRタイプは,比較的大きなCa^<2+>流入を引き起こしたが,伝達物質放出の寄与が小さいことが示された.すなわち,Ca_v2.3を有するRタイプのCa^<2+>流入の伝達物質放出効率は低かった,これに対し,NタイプP/QタイプのCa^<2+>流入は高い伝達物質放出効率を示した.Ca_v2.3を有するRタイプCa^<2+>チャネルは,速い伝達物質放出と異なる機能と連関していることが示唆される.前年度に引き続き,海馬CA3領域の苔状線維シナプス前終末の各々において,Ca^<2+>チャネルサブタイプの分布が異なるとする仮設を検証した。

単一シナプス前終末のあるものには,P/Q, N, R, Lのすべてが分布していたが,P/QとLのみが分布しているものも認められ,サブタイプの分布は終末ごとに大きく異なることが明らかになった。苔状線維を含む海馬神経回路機能の可塑性において,シナプス前終末個々において固有のCa^<2+>チャネルサブタイプの分布を有していることが重要な役割を果たしていることが示唆される。
味細胞情報伝達機構の可逆的障害による味覚障害発症メカニズムの解明

薬物性味覚障害の治療法確立のため、薬物曝露後の味細胞シグナルカスケードの修飾機構を解明する。旧来、薬物性味覚障害のメカニズムは薬剤のキレート作用による亜鉛の欠乏が生じ、味細胞の入れ替わりが障害され、味応答の感受性が低下すると考えられている。しかし、実際にはこれでは説明できない例があり、薬剤が味細胞の興奮性に直接影響している可能性もある。本研究では抗癌剤や鎮痛薬、抗リウマチ薬など、味覚障害が既に報告されている薬剤を生きた味細胞に直接曝露し、その興奮性を解析する。そして、薬物のシグナルカスケードの修飾機構を明らかにし、それらに対する治療法の確立を目指す。
植物オルガネラでの基質の局在化による代謝制御機構の解明

本研究では、葉緑体のイソプレノイド代謝をモデルケースとし、細胞小器官内部での基質の局在化のメカニズムを、酵素の局在に着目し、明らかにすることである。申請者は、様々な事実から、LIL3というタンパク質が、geranylgeranyl diphosphate (GGPP)からphytyl diphosphate (PPP)へと還元するgeranylgeranyl reductase (GGR)をチラコイド膜につなぎ止めることによって、GGPPとPPPの局在を葉緑体内で制御しているのではないかとの仮説を立てた。この仮説を検証するため、第一にGGPPおよびPPPの測定方法の確立を目指した。また、GGPP、PPPの基質の局在の違いが、LIL3によるものであることを検証するため、LIL3の局在をチラコイド膜から包膜に変えた形質転換植物を作成した。また、申請書には記載していないが、LIL3がGGRとどのように相互作用しているのか、さらなる知見を得るために、シングルパーティクル(単粒子)解析を試みた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、イソプレノイド代謝をモデルケースとし、細胞小器官での基質の局在化のメカニズムを明らかにすることである。葉緑体で主に基質として利用されるイソプレノイドは二種類あり、geranylgeranyl diphosphate (GGPP)とphytyl diphosphate (PPP)である。これまでの研究により、LIL3というタンパク質が、GGPPからPPPへの還元を触媒するgeranylgeranyl reductase (GGR)と相互作用し、チラコイド膜に繋ぎとめていることを明らかにしている。申請者は、LIL3がいることによって、PPPはチラコイド膜に局在し、GGPPは包膜に局在しているのではないかと仮説を立てている。この仮説を検証するため、本年度は、GGPPおよびPPPの検出方法の確立を目指した。まず試したのがLC-MSによる検出である。しかしながら、この方法では検出感度や分離度が悪く、GGPP、PPPのピークを検出するには至らなかった。そこで、次に試したのが、GGPP、PPPに酵素反応を利用して蛍光物質を融合し、HPLCにより分離、検出する方法である。GGPPに関しては、再現性良くピークを検出することができた。しかし、PPPに関しては検出方法の確立には至っておらず、実験の途中である。また、GGPP、PPPの基質の局在の違いがLIL3によるものであることを検証するため、LIL3の局在をチラコイド膜から包膜に変えた形質転換植物を作成した。今後は、現在進行中である、PPP検出方法の確立を目指す。さらに、確立した方法を用いて、葉緑体の各分画(ストロマ、チラコイド膜、包膜)に含まれる、GGPP、PPP含量の測定を行う。また、LIL3の局在を包膜に変えた形質転換植物でも同様の実験を行い、LIL3の局在によって、イソプレノイドの局在が決定していることを証明する。
大気大循環モデルを利用した長期気候予測に関する研究

本研究の目的は大気大循環モデルプログラムを用いて、モデルの長期積分を行い、そこに生じる年々変動の解析を行うことである。特に、各種観測データの統計分析やモデル実験の結果の解析を通じてエルニーニョの気候システムへの影響やメカニズムの解明を行うことが中心である。平成17年は顕著な異常気象をもたらした年(たとえば、2004年猛暑)を選び、大気大循環モデル(T106)を用いて季節予報を行い、再現できるかどうかを確認した。研究の開始が平成17年10月からであり、現在は、時間積分を継続しているところである。今までの大気海洋結合モデルの結果では、エルニーニョの振幅が弱いことが示されえている。この主たる理由は、温度主躍層が拡散することであるが、その理由を探ることを行っている。さらに、分解能を高くしたT213の大気大循環モデルを用いて再現を試みている。近年季節予報における結合モデルの重要性が指摘されているので、共生プロジェクトで開発された気候モデルを用いて季節予報を行い、結合モデルと単独の大気モデルの結果を比較している。とりわけ大気海洋相互作用の意味について考察中である。
近藤半導体における輸送現象(ホール効果、電気抵抗)の研究

研究実績は2つの内容に分けられる。(1)高純度化CeRhSb単結晶による輸送現象(ホール効果、電気抵抗)の圧力効果3種の結晶方位I//b,H//a(a);I//a,H//b(b);I//b,H//c(c)を持つ試料について研究を行った。5K以下の低温、では高圧下においては電気抵抗、ホール効果共に(a),(b),(c)の全ての方位について増大がみられた。ホール効果は高圧下では急激な増大を示した。その結果は常圧下では低温でホール効果、電気抵抗から導いたエネルギーギャップE_gは共に凡そ等方的であった。これに対し圧力係数ΔE_g/ΔPは正で且つ異方的であった(CeNiSnの逆)。また(b)の方位の試料は両者に共通に最小の値を示し、さらにホール効果ではこの方位は低温常圧下で最大値を示す(CeNiSnでもこの方位は最大の値)ものに対応し、またこの方位は試料のε-TiNiSi型結晶における最小の格子常数の方向にも対応している等の興味ある事実が得られた。(2)CeRhSbにおけるRhのPdによる置換効果RhをPdで3%置換したCeRh0.97Pd0.03Sb多結晶についてのホール効果と電気抵抗についての研究を行った。ホール効果は低温では半導体的急増が劇的に抑制され、1.6Kでは1f.u.当たりのキャリア数は70×10^<-3>となり置換しない試料の同温度での値4.8×10^<-3>と比して大幅な増大を示した。これをエネルギーギャップの変化としてみると丁度1桁ほど減少している結果となった。電気抵抗でも類似の抑制が見られたが全温度の温度依存性は置換しないものと類似な傾向を示した。これらのことはRhをPdでの置換がd電子数うの増大に伴いコヒーレンスの乱れを生じ、擬ギャップが抑制されることを示し、近藤半導体における低温での特異性は結晶の完全性に極めて敏感であることを示す結果を得た。
輸送蛋白質によるインテリジェント型ドラッグデリバリーシステムの創製

新生血管の内皮細胞に発現する蛋白質CD13を認識するAsn-Gly-Arg(NGR)をリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)に導入したNGR-L-PGDSと難水溶性抗がん剤SN-38との複合体を作製した。SN-38濃度は, 2 mM NGR-L-PGDS存在下で, PBS存在下よりも300倍高かった。同複合体をヒト大腸がん細胞移植ヌードマウスの静脈内に投与したところ,対照群に比べて有意な抗腫瘍効果が観測された。本申請研究の目的は,生体内輸送蛋白質(リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素,L-PGDS)を用いたドラッグ・デリバリー・システム(DDS)の創製である。本年度は,概ね研究実施計画どおりに研究を遂行できた。まず,多次元NMR法,及びX線小角散乱法を用い,難水溶性薬剤である(DZP,GABA_A受容体作動薬),及びNBQX(AMPA型グルタミン酸受容体拮抗剤)とL-PGDS複合体の解析を行った結果,両薬剤がL-PGDSの疎水性ポケット内部に結合し,それに伴ってL-PGDSがコンパクトになることが判明した。この輸送体自身のコンパクトパッキングは,薬剤を目的組織に輸送するための重要な性状であると考えられる。一方,薬剤に体する結合親和性の異なる20種類の変異体L-PGDSを作製することに成功した。DZPと変異体L-PGDSとの結合親和性,及び変異体L-PGDS溶液におけるDZPの溶解度を測定した結果,結合親和性の高い変異体ほど,DZPの溶解度が上昇することが判明した。今後,in vivoにおける各種変異体/DZP複合体の薬理効果を調べる。また,次年度遂行予定であった,ヌードマウス移植ヒト腫瘍(xenograft)モデルを構築することができた。ヒト大腸癌細胞株であるDLD-1細胞をヌードマウスに移植し,難水溶性抗がん剤であるSN-38とL-PGDS複合体を癌組織に直接注入することにより,L-PGDS単独投与群に比べて,有意に癌組織を縮小できることが判明した。さらに,新生血管の内皮細胞に発現する膜貫通蛋白質CD13を認識するペプチド(Asn-Gly-Arg)モチーフをL-PGDSに導入した変異体L-PGDSの作製にも成功しており,今後Xenograftモデルにおいて,SN-38との複合体を静脈内投与することにより,その効果を調査する。本研究の目的は,癌に対するターゲッティング機能を有するドラッグデリバリーシステム(DDS)を生体内輸送蛋白質(リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素,L-PGDS)を用いて創製することである。本年度は,概ね研究実施計画に従い研究を遂行できた。平成21年度に作製・精製した20種類の変異体L-PGDSと難水溶性薬剤ジアゼパム(DZP)の結合親和性を測定した。その結果,S81F変異体L-PGDSが最も強く(K_d=22μM),あるいはF83A変異体L-PGDSが最も弱く(K_d=338μM),DZPと結合することが判明した。また,これら変異体に対するDZPの溶液中の濃度は,それぞれ365μM,及び219μMであり,変異型L-PGDSとDZPの結合親和性が高いほど,DZPの溶液中の濃度が上昇することが判明した。さらに,DZP複合体をマウス静脈内投与し,in vivoにおける薬効評価を行った結果,DZPの溶液中の濃度が等しいときには,DZPに対する結合親和性が低いほど,薬効が上昇することが判明した。一方,昨年度精製に成功した新生血管の内皮細胞に発現する膜貫通蛋白質CD13を認識するAsn-Gly-Arg(NGR)モチーフをL-PGDSのN末端に導入した変異体L-PGDSと難水溶性抗がん剤であるSN-38(K_d=50μM)との複合体を担癌マウス(ヒト大腸癌細胞株Colo201細胞をヌードマウスに移植)の静脈内に投与したところ,経時的に測定すると,L-PGDSとSN-38複合体投与群よりも,NGRモチーフ融合L-PGDSとSN-38複合体投与群の方が有意に癌組織に対する抗腫瘍効果を示した。これは,本DDSのターゲッティング機能を証明できる画期的な結果である。今後,様々な癌細胞に対する難水溶性抗癌剤との複合体を作製し,担癌マウスによる薬理評価を行う。本研究の目的は,生体内輸送蛋白質のリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素(L-PGDS)を用いて,癌ターゲッティング機能を持つDDSを創製することである。

平成22年度より実施している難水溶性抗癌剤のSN-38とL-PGDS複合体による担癌マウスにおける抗腫瘍効果の精度を上げると共に,プロトコルの改善と複合体投与濃度の修正を行った。新生血管の内皮細胞に発現する膜貫通蛋白質CD13を認識するAsn-Gly-Arg(NGR)をL-PGDSのN末端に導入した変異型L-PGDSとSN-38(K_d=40μM,結合比=1:2)との複合体を作製し,SN-38の溶液中濃度を測定したところ,2mM NGR-L-PGDS存在下で,PBS存在下と比較して300倍も高いことが判明した。また,SN-38/NGR-L-PGDS複合体を担癌(ヒト大腸癌細胞株Colo201細胞移植)ヌードマウスの静脈内に投与したところ,PBS投与群に比べて有意な抗腫瘍効果が観測された。これまで,SN-38は難水溶性のため,その誘導体であるイリノテカン(CPT-11)が実臨床に展開され,大腸癌,肺癌,卵巣癌などに用いられていた。CPT-11は体内でcarboxyl esterase(CE)によりSN-38に変換され抗腫瘍効果を発揮するが,その効果はSN-38に比べて遥かに低いこと,CE活性に個人差があること,そして重篤な下痢を引き起こすことかち,より効率的で有効な抗腫瘍効果を得るためにはSN-38の直接利用が望まれていた。以上より本研究結果は,蛋白質を用いたDDSによる難水溶性抗癌剤の可溶化と標的指向性により,in vivo抗癌効果を示した画期的な結果であり,SN-38/NGR-L-PGDS複合体は,新規抗癌剤として臨床応用への展開が可能である。
都市部における教職員組合運動と教育実践－大阪・京都・奈良の比較史的考察－

本科研を推進するため、研究代表者森下徹を中心に、研究協力者ほかの参加を得て、関西教育労働運動史研究会を組織した。そのもとに大教組班(班長:森下徹)・奈教組班(班長:研究協力者竹末勤)・京教組班(班長:研究協力者富山仁貴)の3つの調査班を設け、関連史料の所在確認・概要把握と基礎的な史料整理作業に取り組んだ。大教組班では、大教組書記局が所蔵する未整理文書の整理作業に着手したほか、野名龍二氏(元泉北教組・堺教組)、辻田政信氏(元泉北教組・泉大津教組)、藤並行三氏(元泉北教組)など教員個人所蔵資料の所在確認および聞き取り調査を行った(計9回)。奈教組班では、奈教組文書の史料整理をすすめ、約9500点の目録化が完了した。また、安川重行文書や吉野郡教組文書など関連史料の収集をはかった(計1回)。京教組班は、京丹後市教育委員会が所蔵する奥丹後教組文書について現地調査し、基本資料の収集をすすめた(計1回)。また、3班合同で部落問題研究所所蔵の同和教育や平和教育に関する教育実践資料を閲覧した(部落研担当:研究協力者西尾泰広。計1回)。以上の資料調査の成果を踏まえ、研究協力者である竹末勤が、第56回部落問題研究者全国集会(2018年10月27日。於:同志社女子大学)において、「地域における民主主義の成長と部落問題の解決過程ー197080年代の奈良県を事例に」と題して報告する機会を得た。また、研究代表者森下は、論文「地域におけるイラク反戦運動」を発表した。大教組班・奈教組班・京教組班の3つの班いずれも、関係機関の理解と協力のもと、史料の概要把握と史料整理(目録化作業)に取り組んでおり、おおむね順調に進捗している。今後は、府県教組の本部資料だけでなく、支部・単組の単位の資料や組合役員個人所蔵の資料についても、情報収集と概要把握を進める必要がある。また、3班の調査を有機的に関連させ、大阪・奈良・京都における教組運動と教育実践の比較検討を始める必要がある。初年度に引き続き、大教組班・奈教組班・京教組班の3班体制で研究を推進する。府県本部レベルの資料だけでなく、支部・単組レベルあるいは教員個人レベルで所蔵する資料の概要把握と現地調査を行い、資料整理をすすめる。また、立教大学共生社会研究センター等関係機関での資料収集を行う。以上の資料について、各班毎あるいは3班合同により分析をすすめ、大阪・奈良・京都における教育実践の展開を、子どもや父母の生活実態や教員・学校が置かれた地域社会および社会運動との関わりの中で比較するとともに、社会運動の展開を教員の教育実践や地域社会構造の深みから捉え直し、教育実践と社会運動との総体的把握を目指す。計1回)。

以上の資料について、各班毎あるいは3班合同により分析をすすめ、大阪・奈良・京都における教育実践の展開を、子どもや父母の生活実態や教員・学校が置かれた地域社会および社会運動との関わりの中で比較するとともに、社会運動の展開を教員の教育実践や地域社会構造の深みから捉え直し、教育実践と社会運動との総体的把握を目指す。
iPS細胞と遺伝子改変技術を用いたGorlin症候群の病態解析と治療法の開発

NBCCS由来iPS細胞を樹立し、遺伝子編集により残る正常アレルを破壊した細胞を作製しそれらの細胞生物学的特性を解析した。NBCCS患者由来iPS細胞(PTCH1+/- iPSCs)にCRISPR/Cas9発現ベクターをエレクトロポレーション法により導入してクローンを単離後、患者由来の変異アレルに加えて、残存する正常アレルにも変異を生じたiPS細胞を得た(PTCH1-/- iPSCs)。作製したiPS細胞について増殖能をMTTアッセイで、SHHシグナル伝達系標的遺伝子の発現量をqPCRで解析した。また、これらのiPS細胞を免疫不全マウスの皮下に移植して得られたテラトーマについて病理組織学的な解析を行った。PTCH1-/- iPSCsではPTCH1+/- iPSCsと比べて増殖速度が増加した。また、PTCH1-/- iPSCsはPTCH1+/- iPSCsよりもPTCH1、GLI1、HHIP1などのSHHシグナル伝達系標的遺伝子の発現量が上昇していた。これらのことから、作製したiPS細胞ではPTCH1両アレルを欠損することでSHHシグナル伝達系が亢進し、GLIが恒常的に活性化していると考えられた。作製したPTCH1-/- iPSCsを免疫不全マウスに移植して得られたテラトーマはPTCH1+/-iPSCsから形成したテラトーマに比して成熟した組織が減少しており、未熟型であった。さらに、PTCH1+/- iPSCsから形成したテラトーマに比べて神経系細胞などの外胚葉組織を多く含み、骨などの中胚葉組織が少ないといった特徴が認められことから、今回得られたテラトーマでは外胚葉への分化が誘導されていたことが示唆された。作製したPTCH1+/-iPSCsとPTCH1-/- iPSCsを免疫不全マウスに移植して奇形腫を作製し、その病理学的解析が進行中である。HE染色に加え、三胚葉のマーカーを用いて免疫組織化学染色を行い、PTCH1-/- iPSCsはPTCH1+/- iPSCsから形成したテラトーマに比べて神経系細胞などの外胚葉組織を多く含み、骨などの中胚葉組織が少ないといった特徴が認められることが明らかとなった。また細胞増殖マーカーの染色からは、より細胞増殖が促進されていることも示された。以上の点より、研究はおおむね順調に経過していると判断した。奇形腫の形成が既知のヘッジホッグ阻害剤で抑制されることが示されれば、未知のヘッジホッグ阻害剤のスクリーニングへの道が開けるが、多種類の低分子薬剤をスクリーニングするにはより簡便な方法を樹立する必要がある。更に、Gorlin症候群に好発する腫瘍に基底細胞癌がある。今回解析した奇形腫のなかにはそれに類似する部分は認められなかった。今後iPS細胞をケラチノサイトに分化させる培養法を確立し、紫外線等で癌化させる試みを予定している。母斑基底細胞癌症候群(NBCCS)は小奇形と歯原性腫瘍、基底細胞癌、髄芽腫などの腫瘍の好発を特徴とする常染色体優性遺伝性疾患である。上記腫瘍に対する新たな薬剤の開発と、その基盤となるNBCCSモデル細胞の確立を目的として、NBCCS由来iPS細胞を樹立し、遺伝子編集により残る正常アレルを破壊した細胞を作製しそれらの細胞生物学的特性を解析した。NBCCS患者由来iPS細胞(PTCH1+/- iPSCs)にCRISPR/Cas9発現ベクターを導入してクローンを単離後、患者由来の変異アレルに加えて、残存する正常アレルにも変異を生じたiPS細胞を得た(PTCH1-/- iPSCs)。作製したiPS細胞について増殖能と、Hhシグナル伝達系標的遺伝子の発現量を解析した。また、これらのiPS細胞を免疫不全マウスの皮下に移植して得られた奇形腫について病理組織学的な解析を行った。また、PTCH1-/- iPSCsはPTCH1+/- iPSCsよりもPTCH1、GLI1、HHIP1などのHhシグナル伝達系標的遺伝子の発現量が上昇していた。これらのことから、作製したiPS細胞ではPTCH1両アレルを欠損することでHhシグナル伝達系が亢進し、GLIが恒常的に活性化していると考えられた。作製したPTCH1-/- iPSCsを免疫不全マウスに移植して得られた奇形腫はPTCH1+/- iPSCsから形成した奇形腫に比して成熟した組織が減少しており、未熟型であった。さらに、PTCH1+/- iPSCsから形成した奇形腫に比べて神経系細胞などの外胚葉組織を多く含み、骨などの中胚葉組織が小さいといった特徴が認められたことから、今回得られた奇形腫では外胚葉への分化が誘導されていたことが示唆された。比較的容易にPTCH1-/- iPSCsを作製することができた。それによりこの細胞の細胞生物学的特性と、免疫不全マウスに移植して生ずる奇形腫の解析まで進むことができた。NBCCS患者

由来iPS細胞(PTCH1+/- iPSCs)にCRISPR/Cas9発現ベクターをエレクトロポレーション法により導入してクローンを単離後、患者由来の変異アレルに加えて、残存する正常アレルにも変異を生じたiPS細胞を得た(PTCH1-/- iPSCs)。作製したiPS細胞について増殖能をMTTアッセイで、SHHシグナル伝達系標的遺伝子の発現量をqPCRで解析した。また、これらのiPS細胞を免疫不全マウスの皮下に移植して得られたテラトーマについて病理組織学的な解析を行った。PTCH1-/- iPSCsではPTCH1+/- iPSCsと比べて増殖速度が増加した。また、PTCH1-/- iPSCsはPTCH1+/- iPSCsよりもPTCH1、GLI1、HHIP1などのSHHシグナル伝達系標的遺伝子の発現量が上昇していた。これらのことから、作製したiPS細胞ではPTCH1両アレルを欠損することでSHHシグナル伝達系が亢進し、GLIが恒常的に活性化していると考えられた。作製したPTCH1-/- iPSCsを免疫不全マウスに移植して得られたテラトーマはPTCH1+/-iPSCsから形成したテラトーマに比して成熟した組織が減少しており、未熟型であった。さらに、PTCH1+/- iPSCsから形成したテラトーマに比べて神経系細胞などの外胚葉組織を多く含み、骨などの中胚葉組織が少ないといった特徴が認められことから、今回得られたテラトーマでは外胚葉への分化が誘導されていたことが示唆された。作製したPTCH1+/-iPSCsとPTCH1-/- iPSCsを免疫不全マウスに移植して奇形腫を作製し、その病理学的解析が進行中である。HE染色に加え、三胚葉のマーカーを用いて免疫組織化学染色を行い、PTCH1-/- iPSCsはPTCH1+/- iPSCsから形成したテラトーマに比べて神経系細胞などの外胚葉組織を多く含み、骨などの中胚葉組織が少ないといった特徴が認められることが明らかとなった。また細胞増殖マーカーの染色からは、より細胞増殖が促進されていることも示された。以上の点より、研究はおおむね順調に経過していると判断した。解析する奇形腫の数を増やしてより信頼性の高い結果を得る。一方iPS細胞を神経幹細胞、皮膚幹細胞に分化させた後免疫不全マウスに移植してNBCCSで生ずる腫瘍をより効率よく再現できないかを検討する。奇形腫の形成が既知のヘッジホッグ阻害剤で抑制されることが示されれば、未知のヘッジホッグ阻害剤のスクリーニングへの道が開けるが、多種類の低分子薬剤をスクリーニングするにはより簡便な方法を樹立する必要がある。更に、Gorlin症候群に好発する腫瘍に基底細胞癌がある。今回解析した奇形腫のなかにはそれに類似する部分は認められなかった。今後iPS細胞をケラチノサイトに分化させる培養法を確立し、紫外線等で癌化させる試みを予定している。次年度iPS細胞の作製と培養に多額の物品費が見込まれるため次年度使用額を残した。本年度予定していたiPS細胞の培養にかかる経費が当初より少なかったため次年度使用額が生じた。一方、2019年度はiPS細胞の培養に当初の計画より多額の経費(主として培地類)が必要になる。
アモルファス氷層技術と相関顕微鏡法の改良による生体材料の分子分解能観察

電子線トモグラフィーのための傾斜像取得時、傾斜角センサを使用した傾斜角の実測をすれば、最も広く使われているマーカー法によって得られる角度と同等の精度で傾斜角が得られることを示した。これにより、アモルファス氷層試料のように十分な数のマーカーが使用できない場合も電子線トモグラフィーの再構成計算を行う上で有効な手段が増えた。本課題申請時における計画通りに、本年度は、傾斜角度の実測による取り込みを行った。アモルファス氷層にて作製した細胞・組織の切片には、クライオ電子線トモグラフィーで使用する(多くの場金コロイド粒子)、あるいは、光学顕微鏡との相関をとるために使用するマーカーを適切な散布度で対象領域に固定するのは困難なことが多い。特に目的とする領域を分子分解能観察するためには高倍率の撮影が必須であり、それとともにマーカーの撮影領域存在率は、大きく減少する。このため、マーカーにできるだけ依存せず、撮影時の実測データを用いてその後の解析の確度を改善する試みの一つとして、傾斜角度の実測とそのトモグラフィー解析への適用を行い、有用性の評価を行った。結論として、電子顕微鏡に付属の制御パネルに表示されるゴニオメーターの傾斜角度を使用するよりも、実測値を使用した方が非常に精度のよいトモグラムが得られた。この評価にはx-y方向の計算に相関法を用いたアライメント画像を用いているが、マーカー法によるアライメント画像を用いた場合にも、傾斜角度をマーカー法による算出値及び実測値を用いると、両者で同等の精度をもったトモグラムが得られた。取り分け低角では、マーカー法が誤差を生じやすいことが知られており、本実験でも実際に同様の現象が起きた。米国コロラド大学が配布しているトモグラフィー解析ソフトIMODでは、解析プログラムにてこの低角度の誤差を修正する機能を実装しているが、そうでない場合-特に解析に使用するマーカー数の少ない場合-には、実測値の使用が望まれる。本課題申請時における計画通りに、昨年度行った傾斜角度の実測の解析をさらに進め、厳密な評価をを行い、論文にまとめ、投稿を行った。以下、その内容である。試料傾斜は、電子顕微鏡用カメラを制御するソフトを通して、通信によって電子顕微鏡本体のシステムを制御して行った。この際に入力する傾斜角をインプット角と名付けて理想値とし、その値からのずれを評価した。一つは、実測値からのずれである。ゴニオメータに工作して取り付けた高精度の測定器からの読み取り値とインップト角のずれを計算した。また、試料上に付着させた金コロイド粒子を使用して、撮影画像自身から計算した傾斜角との比較も行った。これは、現在電子線トモグラフィーを生物試料で行う上で最も広く一般的に使われている方法である。この傾斜角算出方法で最も精度が悪い場合として、金コロイド粒子を3つだけ使用して角度を算出し、精度が高い場合として、100個を使用して角度を求めた。最後に金コロイド粒子のようなマーカーが利用できない場合に使用されているマーカーフリーアライメント方法によって角度を算出した。これら実測値を含む4種類の傾斜角とインプット角との差をインプット角に対してプロットし、その評価を行った。理想値からのずれは、どの場合も全体として約40度の周期をもった振動を示した。試料ホルダーを変えても同様な傾向が見られた。統計学的解析によりこれらの値には有意な差が存在しないことがわかった。よって、アモルファス氷層試料のように、十分なマーカーを取得画像中に得るのが困難な場合においても、実測により、撮影画像に影響されず解析ができることが示唆された。23年度の傾斜角測定の解析において、三次元再構成像(トモグラム)自体を角度値の主たる精度評価に使用しなかったのは、電子線トモグラフィーから得られたトモグラムの精度を客観的に評価するための方法、基準が存在しなかったからである。電子線トモグラフィーが広く使用されるようになったのにもかかわらず、こうした統一基準が存在しないことも重要な理由として、その考案を研究計画に新たに取り入れた。フォーカスの変化量に応じた倍率変動の評価測定では、表示倍率8万倍(取得画像では、0.22nm/pixに相当)にてー60度から+60度まで試料を傾斜させながらフォーカスを調整したところ、20マイクロメートルのフォーカス変化量が傾斜像シリーズ取得中にあり、これにより約4%程度の倍率変動が起きたことが判明していたが、倍率の見積が撮影画像に依存しているため、つまり、試料そのものに依存しているため、正確な見積方法や、測定時の条件の統一等、再現性に問題があり、信頼ある結果を得るための実験の実現に難航した。本年度最終目標である相関顕微鏡によるアモルファス氷層試料の観察への取り組みとして、まずはCOS細胞を用いて実験を開始した。細胞の培養状態を保持したままの相関観察は、光学顕微鏡による観察と電子顕微鏡による観察の間にラグタイムがあり、非常に難しいことが、当初予想していた以上であることがわかった。相関実験の当初からアモルファス氷層を用いた観察を行うよりも、弱蛍光だが、蛍光を保持する新しい樹脂包埋方法を使用する方がその操作方法からも、効率的であるという考えに至った。

傾斜角の実測とその評価は、完遂し、論文として報告することができたので、完全に達成できたといえる。一方で、当初は傾斜角の実測およびその従来の方法との比較、評価が終了後、傾斜角取り入れプログラムの開発を行い、その後、倍率変動の測定を行う予定であった。しかし、傾斜角の実測とその評価方法に手間取り、計画が大幅に遅れた。また、この傾斜角の実測評価実験中に、電子線トモグラフィー再構成像の評価基準をつくることが非常に重要であることがわかり、これを実験計画に新たに取り入れたことにより、当初計画に関しては遅れが生じた。しかし、再構成像の評価基準の考案は非常に重要であるにもかかわらず(学会等で頻繁に要求がなされるにもかかわらず)、これが世界的にもまだ存在しないことは、本課題に取り入れる意義は十分にあったと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。まずは、再構成像評価プログラムの本格的な開発を始める。金コロイド粒子を使用したテストデータの取得を行い、生物試料一般に使用できる統一的な評価基準の作製に取り組む。また、当初計画にあった、レンズ電流値と倍率変動の測定も開始する。レンズ電流値と倍率変動の測定評価の終了後に、培養細胞を使用した相関顕微鏡法によるアモルファス氷層試料の観察を開始する。
水平電極式動電法による除染のためのフレキシブルイオン吸着電極の開発

2011年3月に発生した福島第一原子力発電所の事故によって広範囲に放射性物質が拡散された.放射性物質は土壌表面に保持され,環境問題を引き起こす.放射性物質のなかでもセシウムは半減期が30年と長いことから早急な除染が課題となっている.汚染土壌の浄化技術の一つに界面動電現象を利用した動電学的手法(動電処理)がある.本研究では動電処理の一種である水平電極式動電(FEM-EK)法について検討している.この手法では動電処理により移動してきたCsが陰極付近に集まることから,陰極に用いるCs吸着能力を有する電極の開発を行っている.平成30年度の成果として,電極の導電率に関する調査を行った.また,非放射性Csの計測について検討した。電極作製:くん炭を用いた電極作製に成功した。その際、イオン吸着材料としてゼオライト粉末を使用した。但し、ゼオライトの混入による導電率に低下が見られたが電極として十分機能することを確認している。また,市販の活性炭を利用しても同条件で電極を作製し,くん炭との比較をした。活性炭の電極はくん炭の電極の2-4倍の導電率4ms/mであった。これらのことからくん炭電極の可能性が高いと思われる。今後はイオン吸着能力を調べる予定である。非放射性Cs濃度計測による研究:Cs除染の研究の場合は非放射性Csを用いることもある。しかし,非放射性Csの定量評価は難しく,簡単な計測方法が求められている。上記にあるように,作製した電極のイオン吸着能力を評価する際に,非放射性Csを用いる予定であるが,そのためにも現在はCs濃度計測を検討している。出発点としては非放射性Cs汚染土壌をプレスによるかためその電気特性を比較している。その結果,Cs濃度と電気特性に関連性があると確認できた。次年度は土壌の誘電特性とCs濃度の関連性を調べる予定である。本研究課題を達成するために,イオン吸着フレキシブル電極が欠かせないものであり,平成30年度には電極作製にある程度成功したと思っている。電極の場合はその導電率が重要であり,昨年度は電極の導電率はくん炭を用いる場合でも1ms/m以上の導電率を達成できた。活性炭を用いる場合と比べてもくん炭電極は劣ってなくて,FEM-EK法に使用できると期待できる。東北だけではなく,日本国には未使用のもみ殻多くあり,その有効使用法としても新たな可能性現れたと思っている。電極のイオン吸着評価の際,非放射性Cs液に作製した電極を浸したのち,Cs液体の濃度を比較し,電極のイオン吸着能力を評価する。しかし,Csは周期表にアルカリ族にあり,その濃度計測は簡単ではない。我々は電気特性の観点からCsの濃度の計測を試みた。その結果,Cs濃度と電気特性の関連性が見いだされた。作製した電極のフレキシブル性を調べ,必要ならその改善に努める。電極作製過程にプレスをかけているが,プレス圧およびプレス時間の調整によるフレキシブル性が増すと考えている。また作製した電極のイオン吸着性も調べる。最終的には,FEM-EK法の実証試験を行う予定である。

電極の場合はその導電率が重要であり,昨年度は電極の導電率はくん炭を用いる場合でも1ms/m以上の導電率を達成できた。活性炭を用いる場合と比べてもくん炭電極は劣ってなくて,FEM-EK法に使用できると期待できる。東北だけではなく,日本国には未使用のもみ殻多くあり,その有効使用法としても新たな可能性現れたと思っている。電極のイオン吸着評価の際,非放射性Cs液に作製した電極を浸したのち,Cs液体の濃度を比較し,電極のイオン吸着能力を評価する。しかし,Csは周期表にアルカリ族にあり,その濃度計測は簡単ではない。我々は電気特性の観点からCsの濃度の計測を試みた。その結果,Cs濃度と電気特性の関連性が見いだされた。作製した電極のフレキシブル性を調べ,必要ならその改善に努める。電極作製過程にプレスをかけているが,プレス圧およびプレス時間の調整によるフレキシブル性が増すと考えている。また作製した電極のイオン吸着性も調べる。最終的には,FEM-EK法の実証試験を行う予定である。平成30年度に参加予定の一つ学会へ参加できず,旅費が余ったと思われる。そのうち一部分は消耗品購入に充ててきたが,結果として53,080円が繰越すことになった。この研究費を薬品等の消耗品の購入や一部は旅費に充てると考えている。(1)研究成果等を常に公開している(2)研究者が所属しているコースのHPである。
小児・家族性がん患者の網羅的遺伝子解析～新規治療・スクリーニング法の開発～

がん関連ゲノムパネルを当初46遺伝子で開始し、昨年度に再設計を行った。過去に小児がん患者で見つかった遺伝子のうち、我々で構築した既存のパネルに入っていなかった遺伝子やDNA修復関連遺伝子を加え、約100程度の遺伝子数・総塩基長約500kbとしたパネルを拡大し、解析を開始した。また、小児がん患者のゲノム収集を継続し、約100例程度の解析をすすめている。共同研究施設から、LiーFraumeni症候群が疑われる患者の20例ほどの検体も同時に解析を進めている。解析予定患者のゲノムシークエンスはほぼ終了し、次年度は解析及び必要時ダイレクトシークエンスを行い、最終的な研究成果を発表したい。患者リクルートやゲノムシークエンスに想定以上に時間がかかっていた。次年度早い時期にシークエンスを終了し、解析や同定に移行したい。次年度早いうちに予定症例のゲノムシークエンスを終了し、解析やバリアント確認のためのダイレクトシークエンスを行い、総括としての結果のまとめや発表を行いたい。小児がんは25,000人に1人のまれな疾患であることに加え、小児期に発生する疾患は環境等の外的要因よりも患者個人の体質によることが大きいことは、一般的に広く受け入れられている。これまでのがんゲノム解析はがん細胞そのものの体細胞変異に研究が偏重しており、患者個々の胚細胞系列の解析は注目されてこなかった。近年になり、家族歴のない患者で患者個人の遺伝学的異常(胚細胞変異)が同定されることが報告されてきているが、非常に限定的である。我々はこれまでに患者個人の遺伝学的解析に取り組んでおり、今回本研究で発がん関連遺伝子の解析を進めている。発がん関連ゲノムパネルをこれまで46遺伝子とし、解析を進めてきた。パイロットで解析を行った34患者のシークエンス解析では、2,782のバリアントが同定され、この内サンガー法で確認されたまれ(MAF<0.001)な変異は15か所であった。この内病的変異と同定できたのは1箇所のみで、病的意義不明が8か所、良性が2箇所、既報にない変異が4か所であり、既報のないバリアントの病的意義の解析を今後進めていきたい。更にこれまで用いていた46遺伝子のパネルから、より有用と考えられるパネルの再設計を行った。過去に小児がん患者で見つかった34遺伝子、DNA修復関連18遺伝子を新たに加え、約100程度の遺伝子数に拡大し、総塩基長は約500kbとした。2017年度も小児がん患者ゲノムの収集を引き続き行い、新規で27例の協力者を得た。以前からの協力者と合わせ、70症例分のタイピングを行った。患者内訳は急性白血病29名、脳腫瘍5名、胚細胞腫瘍2例、横紋筋肉腫1名、ユーイング肉腫1例、肝芽腫2例、神経芽腫4例、悪性リンパ腫4例、腎腫瘍1例、網膜芽細胞腫2例、がん家系血縁者5名、そのほか14名であった。みつかった一部のバリアントはダイレクトシークエンスを行い、確定が得られている。当初の予定通り、ゲノムのシーケンスを行えている。しかし、遺伝子パネルの再構築を行うなど、当初から予定外の追加項目を今年度行ったこともあり、シーケンス自体の目標症例数の達成がかなわなかった。2018年度はさらなる症例数の蓄積と解析を進めていくこととしたい。ゲノム解析用アプリケーションソフト、PC等を整備しゲノム解析の環境を整える。年々発表されてきているデータをもとに再解析も行っていく次年度早いうちに予定症例のゲノムシークエンスを終了し、解析やバリアント確認のためのダイレクトシークエンスを行い、総括としての結果のまとめや発表を行いたい。遺伝子パネルの再構築に時間を要し、若干の遅れが生じたことから、解析用アプリケーションソフトウェアの購入や、シーケンス関連消耗品の購入を次年度へと持ち越した。残りのサンプルのゲノムシークエンスを終了し、得られたバリアントのダイレクトシークエンスを行う。
不妊症原因遺伝子の同定を目的とした、減数分裂関連遺伝子の網羅的解析

10組に1組のカップルは不妊症に悩んでいる。不妊症は種々の生活習慣病に匹敵するほど高頻度に発生するにも関わらず、その遺伝的要因に関してはいまだほとんど解明されていない。不妊症は子孫を残さないため、遺伝性の要素がマスクされてしまうが、一部の不妊症ではすでに遺伝子異常が報告されている。また、減数分裂時の相同組換えに関与する遺伝子のノックアウトマウスの多くはオスは不妊、メスは不育であり、これらの遺伝子異常によるヒト不妊・不育症が存在する可能性は非常に高い。本研究では、ヒト不妊症の原因遺伝子同定を目的として、減数分裂時の相同組換えに関わる遺伝子をマイクロアレイを用いて網羅的に同定した。マウスの精粗細胞を密度勾配遠心を用いて各分化段階に従って分画し、それぞれに対してマイクロアレイを用いて発現プロファイリングをおこなった。また、さらに、精巣特異的遺伝子を抜粋するために、マウス精巣と、精巣以外とに分けてマイクロアレイ解析をおこなった。その結果、減数分裂特異的遺伝子の候補として810遺伝子が抽出できた。これら候補遺伝子に対して順次、(1)胎児精巣、卵巣、成熟精巣、卵巣を用いたRT-PCR、(2)精巣組織でのin situ hybridization、(3)細胞株を用いた細胞内局在の検討、をおこなって、減数分裂特異的遺伝子の絞り込みをおこなった。その結果、調べた20遺伝子のうち、4遺伝子が機能未知の減数分裂特異的遺伝子と判明した。これらの遺伝子は、ヒト不妊症の有力な原因遺伝子の候補と考えられる。