hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３個以上のマグマ溜りによる大規模火砕噴火に関する岩石学的研究

男体火山の末期活動と沼沢火山の沼沢湖噴火の噴出物についての岩石学的解析により、これらの大規模火砕噴火が3つ以上の複数マグマ溜りに由来するマグマ間の相互作用を経て発生したことが明らかになった。末期噴火では、2つのデイサイト質マグマ溜りが比較的短時間で形成され、各々へ独立したマグマ溜りから供給された苦鉄質マグマが注入し噴火が発生している。沼沢湖噴火のデイサイト質マグマ溜りは、この噴火の約2万年前には形成されており、先行噴火期には溶岩噴火を起こした。その後、独立したマグマ溜りから供給された2種類の苦鉄質マグマが順次デイサイト質マグマ溜りに注入し火砕噴火を発生させた。3つ以上の主・副マグマ溜りから構成される複数マグマ溜りによる大規模火砕噴火の事例である男体火山末期噴火(約1.7万年前)と沼沢火山の沼沢湖噴火(約5千年前)を研究対象とし、24年度には、複数マグマ溜りの形成及び消滅のタイミングと、主マグマ溜まり内部の岩石学的構造の解明を目的とした研究を行い、各噴火のマグマ溜りについて次の成果を得た。1、男体火山末期噴火では二つの主デイサイト質マグマ溜りが噴火した。ソレアイト系列のデイサイト質主マグマ溜りは、末期噴火後には噴火しておらず、末期噴火後に消滅したと考えられる。一方、カルクアルカリ系列のデイサイト質主マグマ溜りは、その後も結晶化を進行させながら存続し、1.4万年前と1.2万年前に噴火したことが明らかになった。また、ソレアイト系列のデイサイト質主マグマ溜りには、噴火前に2回玄武岩質マグマが注入したことが明らかになった。これらの玄武岩質マグマは、全岩及び鉱物組成が異なり、玄武岩質マグマを供給した副マグマ溜りも複数存在すると考えられる。最初の玄武岩質マグマの注入により、マグマ溜り底部に安山岩質の混合マグマ層が形成され、2回目の玄武岩質マグマの注入が末期噴火開始のトリガーになったと考えられる。2、沼沢火山の活動初期(約7万年前)から最新の沼沢湖噴火(約5千年前)までの噴出物について全岩組成を分析した結果、噴火時期に対応した3つの組成変化トレンドが検出できた。このことから,約6.5万年間にわたる活動期間に、少なくとも3つの珪長質主マグマ溜りが活動したが明らかである。各噴火期の噴出物にはマグマ混合の証拠が見られることから、珪長質主マグマ溜りの他に、主マグマ溜りに苦鉄質マグマを供給した副マグマ溜りが存在したようである。全岩組成の解析から2種以上の苦鉄質マグマの存在(すなわち、2つ以上の副マグマ溜りの存在)が検出できたのは沼沢湖噴火のみである。最終年度は、男体火山の末期噴火(約17000年前)と沼沢火山の沼沢湖噴火(約5000年前)の噴出物の希土類元素含有量及びSr同位体比分析を重点的に行い、これらの大規模火砕噴火に関与した複数マグマ溜りに貯蔵されていたマグマ間の関係を検討した。末期活動及びその後の噴火期のマグマの関係を、噴出物の希土類元素含有量の分析結果をもとに検討した。末期活動前半のスコリア噴火のデイサイトと後半の軽石噴火のデイサイトでは、同じ全岩SiO2量をもつにもかかわらず、希土類元素含有量が大きく異なることから、これらのデイサイト質マグマは親子関係があったとは考えにくいこと、また、それぞれが地殻浅所の異なるマグマ溜りに貯蔵されていたことが裏付けられた。末期噴火後半の軽石噴火から約8000年前の噴火までは、デイサイトの希土類元素存在度パターンが完全に一致し、すべてが同一のデイサイト質マグマに由来した噴出物であること、二つの主デイサイト質マグマ溜りの一つが末期活動にも地下に残存し、苦鉄質マグマの注入を切っ掛けとした噴火活動を繰り返していたことが明らかになった。沼沢湖噴火及びその先行噴火(70 ka、50 ka、40 ka及び24 ka噴火)のマグマの関係を、87Sr/86Sr比をもとに検討した。その結果、40 kaの噴火と24 kaの噴火の間に珪長質マグマの87Sr/86Sr比が急増しており、この期間に珪長質マグマのマグマ溜りが再生され、沼沢湖噴火を引き起こしたデイサイト質マグマ溜り(沼沢湖噴火の主マグマ溜り)が誕生したことが明らかになった。また、沼沢湖噴火で噴出した軽石、黒色スコリア、灰色スコリアは異なる87Sr/86Sr比をもっており、沼沢湖噴火で活動した主・副3つのマグマ溜り中のマグマが親子関係も持たないこと、またそれぞれのマグマが異なる起源物質から生じたことが明らかになった。

その後、独立したマグマ溜りから供給された2種類の苦鉄質マグマが順次デイサイト質マグマ溜りに注入し火砕噴火を発生させた。本研究は、3つ以上の主・副マグマ溜りからなる複数マグマ溜りによる大規模火砕噴火の事例である男体火山末期噴火(約15000年前)と沼沢火山の沼沢湖噴火(紀元前3400年)を研究対象としている。計画初年度には複数マグマ溜りの形成過程解明を目的とし、系統的試料採取、粒度及び構成物組成の分析、全岩組成の定量を行い、以下の成果を得た.1、初年度の調査で確立した噴出物層序とレスクロノメトリー及び既存の炭素14年代から、男体火山末期噴火前後の噴火年代が、末期噴火の約300年前、末期噴火後には現在から約13000年前、約11000年前、約8000年前、約7000年前であることが明らかになった。2、末期噴火を起こした2つのデイサイト質主マグマ溜り中のマグマとその直前の噴火のマグマの全岩組成解析から、これらのマグマの間に親子関係が無いことが明らかになった。このことから,末期噴火の2つのデイサイト質主マグマ溜りは300年以下という短期間で形成された可能性が高くなった。また、構成物組成分析から、2つの主マグマ溜り中に存在したデイサイト質マグマの容積がそれぞれ1立方キロメーター以上、0.2立方キロメーター以上と推定された。3、末期噴火後の噴出物の全岩組成解析から、末期噴火を起こした2つのデイサイト質主マグマ溜りの一つは末期噴火後には一度も噴火していないのに対し、もう一つの主マグマ溜りは苦鉄質マグマの注入が引き金となり約7000年前まで繰返し噴火したことが明らかになった。4、沼沢湖噴火以前の噴出物の全岩及び斑晶鉱物の化学分析により、これら噴出物は何れも、デイサイト質と安山岩質の2端成分マグマの混合によって形成されたことが明らかになった。沼沢火山では、3つ以上の端成分マグマが噴火したのは沼沢湖噴火のみであり、この噴火の主・副計3つのマグマ溜りは最長で15000年間で形成されたことが明らかになった。試料の採取、採取試料の全岩主成分及び微量成分の定量、粒度及び構成物組成分析が24年度に完了し、それらのデータをもとに詳細なマグマ成因論的解析を進めている。現在、週12のペースでEPMAによる斑晶鉱物及び石基ガラスの組成分析が進められている。男体火山末期噴火前半のソレアイト系列の主・副マグマ溜りと沼沢湖噴火の複数マグマ溜りの物理状態(温度、粘性、圧力等)に関するデータが集積されてきたため、具体的なマグマ溜り像が明らかになりつつある。沼沢湖噴火に先行する噴火期の噴出物についても、鉱物化学分析が順調に進んでおり、沼沢湖噴火に至るまでのマグマ供給系の変遷が明らかになりつつある。特に沼沢火山においては、沼沢湖噴火の噴出物だけではなく、先行する噴火期の噴出物の全岩組成及び鉱物組成分析もほぼ完了に近づいている。約6.5万年間の活動期間の間に、3回珪長質主マグマ溜りが形成されたことが24年度に解明できたことは、大規模火砕噴火に至るまでの地下のマグマ供給系の進化を解明する上で重要な成果である。以上により、予定していた同位体組成の分析が未実施であるものの、噴火の主体となっている主マグマ溜りの内部構造が順調に解明されてきたこと、複数マグマ溜りの形成のタイミングや寿命が明らかになるなどの重要な成果が得られてきたことから、本研究はおおむね順調に進展していると自己評価した。初年度には試料の系統的な採取、採取試料の全岩主成分及び微量成分の定量、粒度及び構成物組成分析が完了し、予定していた研究計画はほぼ順調に行われている。これらのデータをもとに、本研究の目的である男体火山末期噴火と沼沢火山の沼沢湖噴火を起こした複数マグマ溜りの形成過程解明及び複数マグマ溜り内に存在したマグマ間の成因関係解明について成果が上がりつつある。
受精初期反応の分子機構に関する研究

ADAM3は受精に関与している精子表面に存在する糖タンパクである。遺伝子工学的にADAM3を作製し、その機能を調べたところ、ADAM3は精子-卵子間の結合を阻害することを見い出した。Mutationを導入して解析したところ、disintegrin loopの7番目のグルタミンが非常に重要であることを見い出した。ADAM3を被覆したビーズは卵子に結合ができることを見い出した。このビーズとの結合はfunction-blocking抗インテグリンα6抗体で阻害された。また、CD9,CD81とCD98(FRP-1)が卵子の表面に発現していることを証明した。抗CD9抗体と抗CD98(FRP-1)抗体がin vitroの受精とADAM3 disintegrin domainの結合能を阻止しうることを見い出した。これらの結果から明らかになったことは、精子-卵子間の結合と融合には精子に存在する多数のADAM familyとFRP-1を含む多数の卵子に存在するインテグリンβ1結合タンパクが関与していることである。FRP-1 light chainが受精の初期過程に関与しているかどうかについても現在解析中である。FRP-1・light chainのクローニングに成功し、その構造・機能を明らかにすた。light chainは12回の膜貫通ドメインを有し、アミノ酸トランスポーター活性を有する事が明らかになった。light chain遺伝子の染色体部位を確定した。light chain遺伝子は第16番染色体のq24の位置に同定された。FRP-1・light chainの生体内分布を明らかにし、精巣に分布をしている事を証明した。抗マウスFRP-1・heavy chainモノクローナル抗体を多数作製し、その生物活性を解析した。細胞融合制御活性を有するモノクローナル抗体を10個以上得る事に成功した。細胞融合制御活性を有するモノクローナル抗体の幾つかは、マウスの精子と卵子を用いた受精系に添加すると、受精が阻害できる事を明らかにし、現在その標的因子の同定を進めている。抗FRP-1抗体による多核巨細胞形成の細胞内情報伝達の機構を解明した。activating抗FRP-1抗体を血液単球に作用させると、c-src mRNAとその産物の発現がが速やかに誘導されることが明らかになった。HIV-env蛋白発現細胞に抗FRP-1抗体を処理しすることにより、多核巨細胞が誘導される系、即ちHIV媒介性細胞融合の系ではProtein Tyrosine Kinaseが関与し、p130の蛋白が新たにリン酸化されることが分かった。抗FRP-1抗体による多核巨細胞形成に対するpositiveなsignalsとnegativeなsignalsの細胞内情報伝達における共通経路と独自経路を明らかにした。
マイクロRNA含有エクソソームを用いた関節リウマチの新規治療の開発

我々はmiR-124が踵関節局所投与でラットアジュバンド関節炎を抑制することを報告した。今回、マウスコラーゲン誘導関節炎(CIA)で、miR-124を含むエクソソームを全身投与し、関節炎が抑制されるかを検討した。Mir-124を含むエクソソームはmiR-124をトランスフェクションした関節リウマチ(RA)滑膜細胞株とマウス脂肪由来幹細胞株から分泌されるエクソソームを用いた。関節炎発症前後でエクソソーム10μg単回投与と5μg 3回投与を行ったが関節炎の抑制は認めなかった。RAの治療にエクソソームをマイクロRNAの運搬体として用いる場合、エクソソームの改変または質の改善が必要と考えられた。関節リウマチ(RA)は、わが国では70万人以上が罹患している原因不明の自己免疫疾患である。主に中・壮年層に罹患し関節痛・関節変形によるADL・QOLの低下は、経済的損失とも相俟って医学的にも社会的にも重要な疾患である。生物学的製剤による治療法は従来の治療法と比して各段に優れているが、無効例あるいは効果減弱例が認められることや治療費が高価なことが問題である。ヒトではマイクロRNAが1/3の蛋白の発現を制御していると考えられている。われわれはラットアジュバンド関節炎モデルを用いてmiR-124前駆体を関節局所に投与した結果、関節炎を抑制することを明らかにした。さらに、コラーゲン誘導関節炎モデル(CIA)マウスを用いて全身投与を行ったがその効果は弱く、miR-124を炎症局所および担当細胞に運ぶ適切な運搬体の検討が必要となった。近年、マイクロRNAを細胞外へ分泌する運搬体としてエクソソームが発見された。エクソソームは異なる種類の細胞へ取り込まれ、エクソソーム内のマイクロRNAは取り込まれた細胞で機能することが明らかになっている。本研究は、miR-124を豊富に含むエクソソームを用いてRAの新たな治療法の開発を目的とする。平成27年度の研究計画は関節炎治療用エクソソームを作成し、マウスCIAモデルに投与することであった。間葉系幹細胞由来のエクソソームは免疫能を抑えるとの報告があることからヒト間葉系幹細胞にmiR-124前駆体をトランスフェクションしmiR-124が豊富な間葉系幹細胞由来エクソソームを作成し、ヒトRA滑膜細胞株E11と共培養した結果、E11の増殖を抑制したことから間葉系幹細胞由来のmiR-124が豊富なエクソソームがRA滑膜細胞に取り込まれ機能することが明らかになった。平成27年度までの実験計画はマクロファージやFLSに貪食されやすくかつ免疫能を抑制するエクソソームにmiR-124を豊富に含有させ関節炎治療用エクソソームを作成し、マウスコラーゲン誘導関節炎モデル(CIA)に全身投与することであった。まず、エクソソームの抽出法を確立するのに時間を要した。エクソソームは直径50-100nmの膜で包まれた小胞であるということだけで明確な定義はない。また、細胞から排出される小胞は多数報告されている。エクソソームの抽出は標準的方法の超遠心法や市販のキットが用いられている。エクソソームを高回収率する超遠心法での条件を綿密に検討し確立したが、結果として回収率が悪くかつにin vivoの実験に使用するための全工程無菌的操作が困難であるこが判明した。しかし、市販の抽出キットも満足なものはなかったが、最近開発されたキットで、エクソソームの回収率が高いとされる抽出キットが市販され、検討中である。また、ヒト間葉系幹細胞にmiR-124前駆体をトランスフェクションし、培養上清のエクソソームを超遠心法で抽出し、miR-124が豊富なヒト間葉系幹細胞由来エクソソームを作成した。このエクソソームとヒトRA滑膜細胞株E11を共培養した結果、エクソソーム中miR-124がE11で機能することが明らかとなった。関節リウマチ(RA)はわが国において70万人以上が罹患している原因不明の自己免疫疾患である。近年の生物学的製剤による治療法は従来の治療法に比べ優れているが、無効例や効果減弱例が見られることや医療費が高価なことが問題となっている。一方、マイクロRNAはヒト遺伝子の1/3を制御していると考えられている新規の分子である。本研究は、miR-124を豊富に含むエクソソームを用いてRAの新たな治療法の開発を目的としている。

平成28年度の研究計画は関節炎治療用エクソソームを作成し、マウスCIAモデルに投与することであった。前年度、間葉系幹細胞由来のmiR-124豊富なエクソソームがRA滑膜細胞に取り込まれ機能することを明らかにしたが、間葉系幹細胞由来のmiR-124豊富なエクソソームを動物実験に供することができるほど大量に作成することは困難であった。そこで、滑膜細胞由来細胞株E11にウイルスベクターを用いてmiR-124前駆体をトランスフェクションし、miR-124豊富なエクソソームを産生する細胞株を樹立しつつある。平成28年度までの実験計画はマクロファージやFLSに貪食されやすくかつ免疫能を抑制するエクソソームにmiR-124を豊富に含有させ関節炎治療用エクソソームを作成し、マウスコラーゲン誘導関節炎モデル(CIA)に全身投与することであった。ヒト骨髄由来間葉系幹細胞にmiR-124前駆体をトランスフェクションし、培養上清のエクソソームを超遠心法で抽出し、miR-124が豊富なヒト骨髄由来間葉系幹細胞由来エクソソームを作成したが、動物実験に供するほど大量に作成することが困難であった。ヒト骨髄由来間葉系幹細胞はmiR-124の作用で分化するためmiR-124発現細胞株を樹立することができない。滑膜細胞由来細胞株E11のエクソソームがマクロファージに取り込まれることを明らかにしている。そこで、E11にウイルスベクターを用いてmiR-124前駆体をトランスフェクションしmiR-124発現細胞株を樹立しつつある。関節リウマチ(RA)はわが国において70万人以上が罹患している原因不明の自己免疫疾患である。主に中・壮年層に罹患し関節痛・関節変形によるADL・QOLの低下は、経済的損失とも相俟って医学的にも社会的にも重要な疾患である。一方、マイクロRNAはヒト遺伝子の1/3を制御していると考えられている新規の分子である。われわれはラットアジュバンド関節炎モデルを用いてmiR-124前駆体を関節局所に投与した結果、関節炎を抑制することを明らかにした。実際の治療へ応用するには、全身投与が必要である。近年、マイクロRNAを細胞外へ分泌する運搬体としてエクソソームが発見された。エクソソームは異なる種類の細胞へ取り込まれ、エクソソーム内のマイクロRNAは取り込まれた細胞で機能することが明らかになっている。本研究は、miR-124を豊富に含むエクソソームを用いてRAの新たな治療法の開発を目的としている。本年度は滑膜細胞由来細胞株E11にウイルスベクターを用いてmiR-124前駆体をトランスフェクションし、miR-124豊富なエクソソームを産生する細胞株、miR-124発現E11株を樹立した。そして、E11株、miR-124発現E11株およびマウス脂肪由来幹細胞株をエクソソームフリーの培養液で培養し、それぞれ超遠心法で培養上清からエクソソームを回収した。それぞれのエクソソームをCIAマウスの関節炎誘導後に尾静脈に投与したが、関節炎抑制効果は見られなかった。次にmiR-124発現E11株とマウス脂肪由来幹細胞株にmiR-124mimicをトランスフェクションし、さらにmiR-124を豊富に含むエクソソームを回収した。現在、それぞれのエクソソームをCIAマウスの関節炎誘導前、誘導後に尾静脈に投与し観察している。我々はmiR-124が踵関節局所投与でラットアジュバンド関節炎を抑制することを報告した。
新規リソソーム局在性Akt結合因子によるオートファジー誘導

オートファジーは細胞分解のメカニズムで、最近哺乳動物における生物学的、各種疾病の病態生理学的な意義が注目される。申請者は、PI3K-Aktシグナル伝達系がmTORC1を介し、オートファジーを誘導することに着目し、細胞内リソソーム膜上に形成されるPhafin2とリン酸化酵素Aktの複合体の存在が必須なことを証明した。申請者は、リソソーム膜分画に存在する新規Akt結合分子としてVaccinia-related kinase(VRK)2を同定した。このVRK2は膜貫通型領域を持つリン酸化酵素で、Scansiteによって潜在的なAktのリン酸化基質と予想される。最近、オートファジー関連疾患の一つである神経変性疾患に、このVRK2の遺伝子変異がてんかんや統合失調症等で役割を担う報告もなされ、中枢神経系の疾患に関与する可能性が高い。前年度までに、VRK2の活性がAkt活性に依存して結合し、オートファジー誘導時のLC3 punctaの数及びLC3II/Iの比、p62の減少、リソソーム内酵素の分解機構を促進するために必須であることを明らかにし、オートファジーの最終段階である蛋白分解に関与することを示した。また、VRK2はマクロファージにおける貪食活性及びインフルエンザウイルスの増殖を高めることを示した。最終年度においては、このVRK2がリソソーム膜上のAkt活性を限局的に維持することにより、mTORC1を介さない分子機構を用いてオートファジーを誘導すること、及びリソソームの生合成に必要な転写因子Transcription factor EB(TFEB)の核内移行、アポトーシスに関連するミトコンドリア膜電位の脱分極に必要であることが判明した。この成果は専門雑誌に投稿し、受理された。しかし、Akt活性がオートファジーをどのように誘導するかの分子機構は不明で、更なる解析が必要である。申請者は、リソソーム膜分画に存在する新規Akt結合分子としてAkt-binding lysosomal protein(ALP;仮称)を同定した。このALPは膜貫通型領域を持つリン酸化酵素で、Scansiteによって潜在的なAktのリン酸化基質と予想される。最近、オートファジー関連疾患の一つである神経変性疾患に、このALPの遺伝子変異がてんかんや統合失調症等で役割を担う報告もなされ、中枢神経系の疾患に関与する可能性が高い。本研究ではリソソーム上に存在するAktとALPの活性に依存した、新規のオートファジー誘導分子メカニズムを解明することを目的とする。本年度は、免疫共沈法を用いたイムノブロッティングを用いて、AktとALPの結合を解析した。その結果、結合部位についてはAkt2蛋白のC-末端とALP蛋白のN-末端に結合することが明らかとなり、この結合はAktもしくはALP活性(リン酸化)が高いと、より結合が強くなることを示した。また、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、これらのAktとALPの細胞内局在を観察した結果、リソソーム上で共局在を示していた。現在、AktとALPの相互作用によるリン酸化誘導と、ALPの野生型や、ALPまたはAktのリン酸化変異体、Akt-ALP結合変異体強制発現もしくはshRNAによる発現抑制による効果を検討している。これまで明らかにされていなかった、Aktが関与するオートファジーにおいて、Phafin2以外に、ALPのAktへの結合領域とリン酸化依存的な結合強度、そしてAktとALPが予想通り、リソソームに共局在することを示すことができ、研究としてはおおむね順調に進展していると考える。申請者はPI3K-Aktシグナル伝達系がmTORC1を介し、オートファジーを誘導することに着目し、細胞内リソソーム膜上に形成されるPhafin2とリン酸化酵素Aktの複合体の存在が必須なことを証明した。申請者は、リソソーム膜分画に存在する新規Akt結合分子としてVRK2を同定した。このVRK2は膜貫通型領域を持つリン酸化酵素で、リソソーム膜上でオートファジーを制御すると予想される。本研究ではリソソーム上に存在するAktとVRK2の活性に依存した、新規のオートファジー誘導分子メカニズムを解明することを目的とする。本年度においては、shRNAを用いてVRK2を発現抑制した細胞株を、共焦点レーザー顕微鏡とイムノブロッティングを用いて解析したところ、代表的なオートファジー測定分子であるLC3 punctaの数及びLC3I/IIの比、p62の減少が抑制されていた。

そして、VRK2発現抑制細胞株のLysotrackerによるリソソーム活性及びリソソーム内酵素のカテプシンDを測定することで、VRK2はリソソーム内の酵素活性を増加させることが明らかとなり、Akt結合分子として新規に同定されたVRK2は、オートファジー最終段階である蛋白分解に関与することを示した。また、VRK2はマクロファージにおける貪食活性及びインフルエンザウイルスの増殖を高めることを示した。現在この成果を雑誌に投稿中である。これまでに知られていないAktのオートファジーへの関与が、リソソームにAktを移行させるPhafin2以外の結合分子であるVRK2により、オートファジーの誘導を制御することが明らかとなり、研究としてはおおむね順調に進展していると考えている。オートファジーは細胞分解のメカニズムで、最近哺乳動物における生物学的、各種疾病の病態生理学的な意義が注目される。申請者は、PI3K-Aktシグナル伝達系がmTORC1を介し、オートファジーを誘導することに着目し、細胞内リソソーム膜上に形成されるPhafin2とリン酸化酵素Aktの複合体の存在が必須なことを証明した。申請者は、リソソーム膜分画に存在する新規Akt結合分子としてVaccinia-related kinase(VRK)2を同定した。このVRK2は膜貫通型領域を持つリン酸化酵素で、Scansiteによって潜在的なAktのリン酸化基質と予想される。最近、オートファジー関連疾患の一つである神経変性疾患に、このVRK2の遺伝子変異がてんかんや統合失調症等で役割を担う報告もなされ、中枢神経系の疾患に関与する可能性が高い。前年度までに、VRK2の活性がAkt活性に依存して結合し、オートファジー誘導時のLC3 punctaの数及びLC3II/Iの比、p62の減少、リソソーム内酵素の分解機構を促進するために必須であることを明らかにし、オートファジーの最終段階である蛋白分解に関与することを示した。最終年度においては、このVRK2がリソソーム膜上のAkt活性を限局的に維持することにより、mTORC1を介さない分子機構を用いてオートファジーを誘導すること、及びリソソームの生合成に必要な転写因子Transcription factor EB(TFEB)の核内移行、アポトーシスに関連するミトコンドリア膜電位の脱分極に必要であることが判明した。この成果は専門雑誌に投稿し、受理された。今後は、AktとALPについて現在までに得られた結合及び細胞内局在に基づき、AktもしくはALPの野生型や、ALPまたはAktのリン酸化変異体、Akt-ALP結合変異体強制発現やshRNAによる発現抑制に用いて、細胞にどのような効果を及ぼすかを解析する。順調に実験が進めば、当初の予定通りにマウスの実験への移行を検討する。順調に計画が進められたため、当初の予定通りにマウスの実験への移行を検討する。また、これまでの研究成果を国内と国外で学会発表を行う予定である。おおむね研究が順調に進んでいるが、消耗品の納入が年度内に間に合わなかった。次年度内に使い切るように計画を行う。
抽象化を伴う段落タイトルの自動生成に関する研究

今年度は,当初計画でH28年度H29年度前半に予定していたコーパス作成を行った.また,深層学習によるタイトル生成に資するために低頻度語の埋め込み生成の改善を行った.コーパスは単語数500-700程度,段落数は7程度の英語の論説文(エッセイ)の各段落に対して,タイトルを付与したものである.以下,その概略を述べる.まず,タイトル付与対象のテキストの選定にあたっては,公開して学術研究に供することが極力可能となるように留意した結果,次の3つに決定した.1)Louven大学編纂の「LOCNESSエッセイコーパス」,2)聖心女子大の奥切准教授らの編纂した「The Corpus of Multilingual Opinion Essays by College Students(科研費19720119)」の英語ネイティブ作成部分.3)Daily YomiuriのEditorialである.最初の2つはネイティブ大学生が書いたもの,最後の2つは専門家の書いたもの(新聞社説)である.作業対象のテキスト数はそれぞれ66,36, 21(合計123)とした.これらの各テキストに対して,一定の教育レベルにある5名の英語ネイティブ作業者に各段落へのタイトル付与を依頼した.テキスト全体のタイトルと異なり,段落ごとのタイトルは通常存在しないため,どのような方針でタイトルを付与するかについておおよその指針を作成し,これに基づいて作成するよう依頼した.一つのテキストが平均56段落から構成されているので,最終的に3000個(120x5x5)を超えるタイトルが作成された.このコーパスは報告者の知る限り過去に存在していないユニークなものである.低頻度語の埋め込み生成については,semantic autoencoderと呼ばれる手法を用いて,周辺単語の埋め込みから未知語の埋め込みを推定する手法を提案し,全国大会で発表した.H28年度のパラグラフタイトル付与作業の遅れによる全体計画の遅れから回復することができなかった.上述の通り,本年度,この作業は完了した.当年度でコーパスが完成したので,これを利用して深層学習等によるタイトル自動生成実験を行うとともに,抽象化パターンの獲得.作成も目指す.研究の加速のため,本学大学院生の城内聡志(解析処理),学部学生(実験作業)に一部作業を分担させる.当年度は初年度にあたるためコーパスの構築を研究項目としてあげていた.しかしながら,大規模かつ高品質と思われる要約コーパス(「CNNコーパス」)が公開されたことから,これを利用して本来平成29年度に予定していた「生成処理の検討」に着手した.具体的には,深層学習を用いて与えられた段落に対して選択肢の中から正しいタイトル(要約)を選ぶ手法を作成し,上記CNNコーパスで訓練,評価を行った.ここで,CNNコーパスはCNNニュースの各記事に対して人手で商用レベルの要約文が付与されたものであるり,要約の品質が高いことと,大量にあること(40万件レベル)から,本研究で目標とする「タイトル」とは若干形式が異なるものの利用価値は大きいと考えた.要約手法として次の二つの手法を考えた.第一の手法はword2vecなどを用いて段落と選択肢をベクトル化し,これらの間の距離が最も近い選択肢を選ぶ既存の方法であり,第二の手法は深層学習のattentive readerを改造し段落と選択肢に対して後者が前者の要約かどうかを判別する回路網を用いる手法である.後者は深層学習フレームワークchainerを用いて実装し,CNNデータを用いて作成した問題38万個を学習データとして与えてパラメータを推定した.評価データとして学習データとは別の3,924個に適用したところ,前者,後者それぞれ単独では正解率76.6%と62.3%となり,第一の手法の方が性能が有意に高かった.しかしながら,第二の手法で一意に判別できた問題についてはその結果を用い,判別できなかったものは第一の結果を用いた場合は正解率85.3%となり,二つの手法が相補的に働き合成すると従来より優位に性能が高いことが分かった(H29年度学会発表を予定).外部で公開されたコーパスを用いた実験・評価を優先したため,コーパス作成(計画項目A)に遅れが出ている.なお,計画項目Cについては前倒しで進捗したため,全体としての遅れはさほど大きくないと考えている.本年度は計画におけるA)コーパスの構築,B)テキスト構造分析処理,および,C)タイトル生成アルゴリズムのについて検討した.A)「コーパスの構築と分析」についてはwikipediaからの自動作成,および,論説文に対する人手によるタイトル付与の両面から検討を行った.前者は,小見出しで区切られた領域(セクションと呼ぶ)を「段落」,セクション小見出しをタイトルとするコーパスをベースとして,タイトルとして不適切な部分(タグ情報など)を機械処理によって除去することにより作成した.後者は著作権的に利用可能で,かつ,適切な長さの論説文が英語入試問題以外にはあまり存在しないことから難航した.調査の結果Louven大学編纂のLOCNESSエッセイコーパス,および,聖心女子大の奥切准教授らの編纂したエッセイコーパスが有望と考えて入手した.B)「テキスト解析処理の作成」については主にRST(修辞構造理論)に基づく文章構造解析処理を作成した.C)

「タイトル生成アルゴリズム」については,アテンション付きのエンコーダ・デコーダモデルをベースとした深層学習によるタイトル生成の実験を行った.段落単位でタイトル付けされた論説文コーパスについては未整備であることから,1)で作成したwikipedia由来のコーパス,および,通信社の記事に対してその見出し(headline)をタイトルとみなしたコーパスを訓練データ,センター試験およびセンター試験模試の第6問Bの正解を段落タイトルとする評価データを用いて実験を行った.その結果,訓練コーパスと同一ドメインのデータについてはRouge-1,Rouge-2でそれぞれ0.48,0.26と比較的良い値となったが,センター試験の長文を評価データとするクロスタスクのテストでは0.21, 0.077と改善の余地があることが分かった.段落タイトルを付与すべき論説文コーパス(長さが1000ワード程度で著作権的に研究利用可能なもの)の入手が想定外に難しかったことから特にコーパス構築について遅れてしまった.(研究代表者が眼科手術を行ったため一時的にエフォートが下がったことも進捗の遅れに多少影響している)今年度は,当初計画でH28年度H29年度前半に予定していたコーパス作成を行った.また,深層学習によるタイトル生成に資するために低頻度語の埋め込み生成の改善を行った.コーパスは単語数500-700程度,段落数は7程度の英語の論説文(エッセイ)の各段落に対して,タイトルを付与したものである.以下,その概略を述べる.まず,タイトル付与対象のテキストの選定にあたっては,公開して学術研究に供することが極力可能となるように留意した結果,次の3つに決定した.1)Louven大学編纂の「LOCNESSエッセイコーパス」,2)聖心女子大の奥切准教授らの編纂した「The Corpus of Multilingual Opinion Essays by College Students(科研費19720119)」の英語ネイティブ作成部分.3)Daily YomiuriのEditorialである.最初の2つはネイティブ大学生が書いたもの,最後の2つは専門家の書いたもの(新聞社説)である.作業対象のテキスト数はそれぞれ66,36, 21(合計123)とした.これらの各テキストに対して,一定の教育レベルにある5名の英語ネイティブ作業者に各段落へのタイトル付与を依頼した.テキスト全体のタイトルと異なり,段落ごとのタイトルは通常存在しないため,どのような方針でタイトルを付与するかについておおよその指針を作成し,これに基づいて作成するよう依頼した.一つのテキストが平均56段落から構成されているので,最終的に3000個(120x5x5)を超えるタイトルが作成された.このコーパスは報告者の知る限り過去に存在していないユニークなものである.低頻度語の埋め込み生成については,semantic autoencoderと呼ばれる手法を用いて,周辺単語の埋め込みから未知語の埋め込みを推定する手法を提案し,全国大会で発表した.H28年度のパラグラフタイトル付与作業の遅れによる全体計画の遅れから回復することができなかった.上述の通り,本年度,この作業は完了した.昨年度利用した外部のコーパスがある程度有用なことは分かったが,本課題を推進するためには計画で示した「抽象化を伴うタイトル」が付与されたコーパスの構築は必要である.
ミリ波帯超高速無線通信に向けた高効率アンテナ一体型チップに関する研究

本研究はミリ帯オンチップアンテナの高効率化に関するものである。ミリ波帯オンチップアンテナは放射効率の低さが問題となっているが、それはシリコン基板の表面および、シリコン基板の導電率が大きいことが原因である。本課題では、最初に電磁界解析モデルの高精度化を試みた。また、アンテナ付近にウェル生成禁止レイヤを用いる方法およびHe-3イオンビームを照射して導電率を下げる方法で放射効率を改善する手法を試みた。40%程度の放射効率が得られた。本研究課題では、ミリ波帯超高速無線通信に向けた高効率アンテナ一体型チップに関する研究を行うのが目的である。放射効率低下の問題点を追及して原因を調べ、改善して高効率なオンチップアンテナの実現を目指している。本年度は以下の検討を行った。シリコン基板へのイオン照射によるシリコン基板の高抵抗化により、スパイラルインダクタのQ値の上昇を実測およびシミュレーションで確認した。シミュレーションによってQ値の上昇率および傾向は実測とよく一致した結果が得られたが、シミュレーション精度の更なる向上が今後の課題である。また、厚さ150μm・抵抗率10Ωcmのシリコン基板に対してイオン照射を行い、表面から100μmを抵抗率1kΩcmにしたところ、オンチップダイポールアンテナの利得は4dB上昇することが実測により確認できた。イオン照射により、アンテナの放射効率を上昇させることが可能であることが実測により確認できた。また、損失のある媒質に空孔をあけたときの低損失化の電磁界シミュレーションを行った。さらに、今後の測定で必要となるアンテナの利得測定アルゴリズムの開発を行った。測定結果および、電磁界シミュレーション結果の比較より、シリコン基板上オンチップダイポールアンテナの下には薄い導電層があることが予想されていた。シリコンCMOS基板の表層部の高導電率薄層の存在を確認するために、2つのダイポールアンテナを近接配置して透過係数(S21)を測定した。これまでに行ってきた1つのオンチップダイポールアンテナやコプレーナ線路などの検討で予測された結果が確認できた。また、チップを切断してシリコン基板の深さ方向の導電率変化を測定した。測定したチップの導電率をシミュレーションに取り込んで解析を行った反射係数(S11)の周波数特性は、測定値と非常によく一致することが確認できた。また、併せてループアンテナ、スパイラルインダクタなどの素子のS11の測定を行い、同様に測定とシミュレーションはよく一致することを確認した。本研究課題では、ミリ波帯超高速無線通信に向けた高効率アンテナ一体型チップに関する研究を行った。従来、ミリ波帯オンチップアンテナは導電性シリコン(Si)基板の損失のために放射効率(アンテナへの入力エネルギーのうち、放射に寄与するエネルギーの割合。他は熱損失となって消えるエネルギー)が非常に低いことが知られていた。本課題は放射効率低下の問題点を追及して原因を調べ、改善して高効率なオンチップアンテナの実現を目指すことを目的とするものである。本研究課題で得られた成果は次のようである。Heイオン照射により、Si基板が高抵抗化されることが知られている。Si基板へのHeイオン照射によって抵抗率10Ωcmの基板を1kΩcm以上にすることができることを実験で確認し、スパイラルインダクタの特性(Q値)が向上することを実測およびシミュレーションで確認した。また、オンチップダイポールアンテナの利得は34dB程度改善して60GHz帯において-2-4dBi程度の利得のアンテナが実現できることを実験で確認した。今後、近接無線通信およびチップ間通信のアンテナとして実用化することが期待できる。無線通信工学アンテナの放射効率/利得の実験に関して、従来の手法を改善した新規手法を提案した(当初は予定していなかった)。その手法を用いて実験を行うために理論の構築および測定機器の準備に時間がかかったためやや遅れた。測定とシミュレーションで良好な一致が確認できた。当初の研究計画に記載した内容は達成している。チップ断面のSEM画像を分析し、電磁界シミュレーションのモデリング精度を高める。また、改良したアンテナの利得測定アルゴリズムを実測により確認し、オンチップアンテナの利得測定へと応用する。平成25年度も引き続き研究計画に沿って研究を遂行する。イオンビーム照射による導電率の低減、またはチップ試作時の特殊レイヤ導入によりシリコンの導電率を下げ、オンチップアンテナの放射効率を高めるための研究を行う。アンテナの放射効率/利得の実験に関して、従来の手法を改善した新規手法を提案した(当初は予定していなかった)。その手法を用いて実験を行うために理論の構築および測定機器の準備に時間がかかったため、期間の延長を希望した。アンテナの放射効率/利得の測定系の構築に必要となる機器の購入に用いる。また、学会での成果発表および論文投稿にかかる費用にも用いる予定。
カエル生体筋で駆動する遊泳ロボットの開発

生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化に基づき,空気中でも利用可能な生体筋アクチュエータのパッケージングを行った.さらに,カエル型遊泳ロボットのマイコンによる遠隔制御を可能とした.これにより,広いパラメータのばらつき下における,生体力学的検証が可能となる.ここまでで行った,流体力学的評価のためのDPIV(可視化画像流速計測)システムによって,筋骨格構造の働きと流体力学的影響の関係をより深く検証することが可能となる.従来,生理学的溶液中のみで利用の可能だった生体筋アクチュエータをより広汎な環境で利用することが可能となり,生体融合機械システムの新展開につながると期待される.本研究では,優れた遊泳能力を有するアフリカツメガエルに着目し,このカエルの生体筋で駆動されるロボットによる遊泳運動能力の実現を目的とする.ロボットは,カエルの後脚の筋骨格構造を再現し,この生体の遊泳時に主要に駆動される排腹筋を駆動源とする.その結果,作製したロボットによる,生体の運動機能の実現を達成し,その遊泳能力に対する生体力学的評価を行うことを主な目的とする.また,この研究ので培った技術を一般的なロボットにおける生体筋の利用のための布石にすることも大きな目的としている.平成27年度は,カエル遊泳を再現する生体・機械ハイブリッドシステムの開発を行った.アフリカツメガエルを生体力学的に再現する生体・機械ハイブリッドシステムを構築した.ここでは,まず,坐骨神経ー腓腹筋の等尺性張力特性評価を行った.筋肉を任意に駆動させる方法として電気刺激を採用した.筋組織と坐骨神経を同時に取り出し,坐骨神経に電気刺激を印加した.次に,生体筋を骨格構造に実装する遊泳ロボットの設計を行った.ロボットの後脚をアフリカツメガエルの生体力学的特徴と一致するように設計した.骨格は,足と胴体との接続部分である腸骨と坐骨を一体とみなした体幹,大腿骨,腔排骨,そして,距骨,中足骨,足指骨の3つを一体とみなした足ひれ部分を再現した.足ひれ部分は,距骨と中足骨と足指骨を一体とみなし,中足骨と足指骨の関節を再現した.これにより,腓腹筋を生体と同じ場所にそのまま実装することができた.そして,生体筋の骨格構造への実装を行った.坐骨神経に電気刺激を印加するための電極として,サクション電極を採用した.遊泳に実装するために,ロボット身体の内部にサクション電極を封入した.平成27年度には,アフリカツメガエル型の生体・機械ハイブリッドシステムを開発した.これは,当初予定していた当該年度の達成目標を順調に遂行していることを意味する.また,遊泳運動を評価し,生体筋が生理学的・物理学的に適切に使われることによって高い遊泳能力を示すことが明らかとなった.現在,論文の執筆を進めている.以上から,現在までの進捗状況がおおむね順調に進展していると判断した.本研究では,優れた遊泳能力を有するアフリカツメガエルに着目し,このカエルの生体筋で駆動されるロボットによる遊泳運動能力の実現を目的とする.ロボットは,カエルの後脚の筋骨格構造を再現し,この生体の遊泳時に主要に駆動される排腹筋を駆動源とする.その結果,作製したロボットによる,生体の運動機能の実現を達成し,その遊泳能力に対する生体力学的評価を行うことを主な目的とする.また,この研究ので培った技術を一般的なロボットにおける生体筋の利用のための布石にすることも大きな目的としている.平成28年度には,生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化を行った.前年度に完成させた生体・機械ハイブリッドシステムを様々な環境で評価し,改良することで,アフリカツメガエルの適応的遊泳のメカニズムの解明を試みた.また,遊泳時における股関節,膝関節,足首関節軌道の評価を行った.生体の遊泳時の運動学的データをハイスピードカメラで計測し,構築したロボットと比較した.また,流体力学的評価のために,DPIV(可視化画像流速計測)システムによって,筋骨格構造の働きと流体力学的影響の関係を明らかにした.さまざまなロボットに実装可能とするための生体筋の工学的汎化を行った.本研究における生体筋の制御技術は,カエル型ロボットのみならず,ロボットアーム機構など,他の一般的なロボットのための生体筋の制御技術としても利用できることが期待される.平成28年度には,生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化を行った.生体の遊泳時の運動学的データをハイスピードカメラで計測し,構築したロボットと比較した.また,流体力学的評価のために,DPIV(可視化画像流速計測)システムによって,筋骨格構造の働きと流体力学的影響の関係を明らかにした.現在,論文の執筆を進めている.以上から,現在までの進捗状況がおおむね順調に進展していると判断した.本研究では,優れた遊泳能力を有するアフリカツメガエルに着目し,このカエルの生体筋で駆動されるロボットによる遊泳運動能力の実現を目的とする.ロボットは,カエルの後脚の筋骨格構造を再現し,この生体の遊泳時に主要に駆動される排腹筋を駆動源とする.その結果,作製したロボットによる,生体の運動機能の実現を達成し,その遊泳能力に対する生体力学的評価を行うことを主な目的とする.また,この研究で培った技術を一般的なロボットにおける生体筋の利用のための布石にすることも大きな目的としている.通常,ロボット工学において,利用されてこなかった生体由来材料の利用を可能とすることから,ロボット技術のより広い社会還元にもつながり,重要である.

平成29年度には,昨年度の生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化に基づき,空気中でも利用可能な生体筋アクチュエータのパッケージングを行った.さらに,カエル型遊泳ロボットのマイコンによる遠隔制御を可能とした.これにより,広いパラメータのばらつき下における,生体力学的検証が可能となる.ここまでで行った,流体力学的評価のためのDPIV(可視化画像流速計測)システムによって,筋骨格構造の働きと流体力学的影響の関係をより深く検証することが可能となる.従来,生理学的溶液中のみで利用の可能だった生体筋アクチュエータをより広汎な環境で利用することが可能となり,生体融合機械システムの新展開につながると期待される.生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化に基づき,空気中でも利用可能な生体筋アクチュエータのパッケージングを行った.さらに,カエル型遊泳ロボットのマイコンによる遠隔制御を可能とした.これにより,広いパラメータのばらつき下における,生体力学的検証が可能となる.ここまでで行った,流体力学的評価のためのDPIV(可視化画像流速計測)システムによって,筋骨格構造の働きと流体力学的影響の関係をより深く検証することが可能となる.従来,生理学的溶液中のみで利用の可能だった生体筋アクチュエータをより広汎な環境で利用することが可能となり,生体融合機械システムの新展開につながると期待される.平成28年度には,生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化を行う.前年度に完成させた生体・機械ハイブリッドシステムを様々な環境で評価し,改良することで,アフリカツメガエルの適応的遊泳のメカニズムを解明する.また,遊泳時における股関節,膝関節,足首関節軌道の評価を行う.生体の遊泳時の運動学的データをハイスピードカメラで計測し,構築したロボットと比較する.また,流体力学的評価のために,DPIV(可視化画像流速計測)システムによって,筋骨格構造の働きと流体力学的影響の関係を明らかにする.さまざまなロボットに実装可能とするための生体筋の工学的汎化を行う.本研究における生体筋の制御技術は,カエル型ロボットのみならず,ロボットアーム機構など,他の一般的なロボットのための生体筋の制御技術としても利用できることが期待される.平成29年度には,カエル型ロボットのみならず,ロボットアーム機構など,他の一般的なロボットのための生体筋の制御技術としても利用することを期待して,生体筋の長期組織培養を試みる.また,シリコン等の樹脂のパック内に生体筋アクチュエータを封入し,リンガー液等の生理学的溶液を満たすことで,空気中等の一般の環境において,生体筋を利用可能にする.そして,一連の成果を論文にまとめる.バイオロボティクス平成27年度には,アフリカツメガエル型の生体・機械ハイブリッドシステムを開発した.当該年度においては,アフリカツメガエルの生体メスを実験のために購入した.基礎的な実験が中心的であったため,次年度使用額が生じた.平成28年度には,生体力学的評価と知能機械システムとしての高度化を行った.当該年度においては,主に,アフリカツメガエルの生体メスを実験のために購入した.平成29年度に空気中等の一般の環境において利用可能な生体筋アクチュエータを開発するために,次年度使用額が生じた.平成27年度の基礎的な実験結果に基づき,平成28年度では,応用的な研究としてロボットの製作を多数行う.
アスベストにより惹起される自然免疫系炎症をターゲットとした悪性胸膜中皮腫の創薬

悪性胸膜中皮腫(Malignant Pleural Mesothelioma: MPM)は胸部腫瘍において極めて悪性度の高い予後不良の腫瘍の一つである。アスベストがMPMの発生に関与している事は疫学的にも明らかだが、腫瘍形成後の進展についてのアスベストの関与については分かっていない。癌微小環境を構成する主たる細胞の一つとして、マクロファージ(MΦ)がある。アスベストを取り込んだMΦにおいては、inflammasomeが活性化し、IL-1βといった炎症性サイトカインの分泌を促していると考えられる。本研究ではこれらの炎症性サイトカインが腫瘍の進展に与える影響を解析し、治療標的となるかを検証している。本年度は、まず正常中皮細胞とMPM細胞を用いて、炎症性サイトカインIL-1βとその受容体IL-1受容体(IL-1R)の発現を調べた。その結果、IL-1βの発現に差はなかったが、IL-1Rの発現がMPM細胞で著しく亢進してた。次に、特にIL-1Rの発現が強かったH2452細胞を、recombinant IL-1βで刺激し、3次元培養した所、中皮腫の癌幹細胞マーカーとされているCD26の発現増強と足場非依存性の細胞増殖効果が得られた。さらにMΦへの分化誘導可能なTHP-1細胞とH2452細胞を共培養した所、やはりH2452細胞でのCD26の発現が亢進とTHP-1細胞でのIL-1βの産生が亢進しており、MΦがIL-1β産生のsourceとなり、MPM細胞に作用していると思われた。THP-1細胞のCaspase-1をKDした所、CD26の発現誘導が抑制され、アスベストで刺激されるMΦのinflammasomeは中皮腫の癌幹細胞化に関わっている事が示唆された。今後は、ヒトMPM臨床検体を用いて、腫瘍細胞のIL-1Rの発現と予後や化学療法の効果との相関関係を解析する予定である。研究計画に従い、本年度は主に正常中皮細胞とMPM細胞を用いて、in vitroの解析を行った。アスベストによってMΦにおけるインフラマソームが活性化される事で放出される炎症性サイトカインIL-1βがMPMに与える影響について、当初はMPM細胞の増殖や転移促進に働くと想定していたが、増殖assayでは有意な影響が観察されなかった。その一方、IL-1βによるCD26の発現誘導に見られるMPMの癌幹細胞化についての新たな知見が得られ、IL-1βはMPMの悪性度を促進してしまうことが分かった。アスベストはMΦに貪食されるが、分解除去される事なく、MΦ内のinflammasomeを活性化していると考えられる。H2452細胞とMΦに分化させたTHP-1細胞との共培養の結果、やはりH2452細胞のCD26の発現が誘導されると同時に、THP-1細胞においてはIL-1βが誘導された。これらの結果事から、MPMにおけるIL-1βのsourceとしては腫瘍関連マクロファージの可能性が高いと思われた。上記結果については、第25回石綿・中皮腫研究会および第59回日本呼吸器学会学術講演会で発表することができた。以上から、研究は概ね順調に進展していると判断した。本年度に行ったin vitroの実験により、MPMの悪性化に炎症性サイトカインIL-1βが関与している事が明らかとなり、またそのsourceとしては腫瘍関連MΦである可能性が示唆された。実臨床において腫瘍関連MΦ由来のIL-1βとMPM細胞のIL-1Rの経路を標的とするには、臨床検体を用いた検討が不可欠である。そのため、当院で採取されMPMと診断されたヒト臨床検体についてIL-1βとIL-1Rの免疫染色を行う事を、本学の倫理審査委員会に申請し承認を得ている。これによって、IL-1βのsourceが腫瘍関連MΦである事、MPMにおけるIL-1Rの過剰発現がある事をヒト臨床検体を用いて確認及び検証することが可能となった。まずは、IL-1Rの発現強度と化学療法の奏効率および患者の予後との相関関係を解析する予定である。上記臨床検体の解析のため、患者から余剰検体の使用の同意を得ているMPMの臨床検体をこれまでに50例集積した。2019年度これら臨床検体についての検討を行い、研究成果を学会で発表し、2019年度中に論文化する事を目標としている。

その結果、IL-1βの発現に差はなかったが、IL-1Rの発現がMPM細胞で著しく亢進してた。次に、特にIL-1Rの発現が強かったH2452細胞を、recombinant IL-1βで刺激し、3次元培養した所、中皮腫の癌幹細胞マーカーとされているCD26の発現増強と足場非依存性の細胞増殖効果が得られた。さらにMΦへの分化誘導可能なTHP-1細胞とH2452細胞を共培養した所、やはりH2452細胞でのCD26の発現が亢進とTHP-1細胞でのIL-1βの産生が亢進しており、MΦがIL-1β産生のsourceとなり、MPM細胞に作用していると思われた。THP-1細胞のCaspase-1をKDした所、CD26の発現誘導が抑制され、アスベストで刺激されるMΦのinflammasomeは中皮腫の癌幹細胞化に関わっている事が示唆された。今後は、ヒトMPM臨床検体を用いて、腫瘍細胞のIL-1Rの発現と予後や化学療法の効果との相関関係を解析する予定である。研究計画に従い、本年度は主に正常中皮細胞とMPM細胞を用いて、in vitroの解析を行った。アスベストによってMΦにおけるインフラマソームが活性化される事で放出される炎症性サイトカインIL-1βがMPMに与える影響について、当初はMPM細胞の増殖や転移促進に働くと想定していたが、増殖assayでは有意な影響が観察されなかった。その一方、IL-1βによるCD26の発現誘導に見られるMPMの癌幹細胞化についての新たな知見が得られ、IL-1βはMPMの悪性度を促進してしまうことが分かった。アスベストはMΦに貪食されるが、分解除去される事なく、MΦ内のinflammasomeを活性化していると考えられる。H2452細胞とMΦに分化させたTHP-1細胞との共培養の結果、やはりH2452細胞のCD26の発現が誘導されると同時に、THP-1細胞においてはIL-1βが誘導された。これらの結果事から、MPMにおけるIL-1βのsourceとしては腫瘍関連マクロファージの可能性が高いと思われた。上記結果については、第25回石綿・中皮腫研究会および第59回日本呼吸器学会学術講演会で発表することができた。以上から、研究は概ね順調に進展していると判断した。本年度に行ったin vitroの実験により、MPMの悪性化に炎症性サイトカインIL-1βが関与している事が明らかとなり、またそのsourceとしては腫瘍関連MΦである可能性が示唆された。実臨床において腫瘍関連MΦ由来のIL-1βとMPM細胞のIL-1Rの経路を標的とするには、臨床検体を用いた検討が不可欠である。そのため、当院で採取されMPMと診断されたヒト臨床検体についてIL-1βとIL-1Rの免疫染色を行う事を、本学の倫理審査委員会に申請し承認を得ている。これによって、IL-1βのsourceが腫瘍関連MΦである事、MPMにおけるIL-1Rの過剰発現がある事をヒト臨床検体を用いて確認及び検証することが可能となった。まずは、IL-1Rの発現強度と化学療法の奏効率および患者の予後との相関関係を解析する予定である。上記臨床検体の解析のため、患者から余剰検体の使用の同意を得ているMPMの臨床検体をこれまでに50例集積した。2019年度これら臨床検体についての検討を行い、研究成果を学会で発表し、2019年度中に論文化する事を目標としている。