hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
妊娠中毒症の病態、殊に血管攣縮機序に関する研究

1)前年度に引き続き症例を重ねて解析し、MRA検査により血管攣縮をより明確にした.その結果、妊娠中毒症の血管攣縮の病態を“妊娠血管攣縮症候群"、“Angiospastic syndrome of pregnancy"と呼ぶことを提唱した.すなわち、妊娠中毒症の病態形成において血管攣縮は極めて重要な役割を果たしているものと考えられる.2)妊娠中毒症症例において血液凝固線溶の異常を検索した.その結果,妊娠中毒症患者では、ATIII活性の低下、TATの増加,PICの増加、D-Dimerの増加、血小板数の減少(とくに妊娠初期と妊娘中毒症重症時の差異=Δ血小板)などに特徴があった.重症妊娠中毒症ても経膣分娩成功例と帝王切開施行例では、帝王切開群において有意にこれらのマーカーの異常変動がみられた.3)妊娠したマウス、ラットおよびウサギを用いた動物実験モデルでは、持続的な足の裏への冷刺激により妊娠中毒症様症状を呈し、血液凝固異常、さらには後胎盤血腫を誘発することが出来た.これは冷刺激による交感神経の活性化が誘因と考えられる.4)内因性トロンビン生成の増加を新しい方法(endogenous thrombin potential assay)を用いて検討した。その結果、内因性トロンビンは妊娠経過と共に増加すること、また妊娠中毒症でも増加することが判明した。5)リン脂質の一種であるフォスファチジルセリンを妊娠マウスに投与すると、血小板膜の活性化が起こり、凝固亢進の結果マウス胎仔の子宮内発育遅延を来すことが判明した.このモデルにリン脂質結合凝固抑制物質であるアネキシンVを投与すると、凝固亢進抑制の結果マウス胎仔の発育は正常になること見出した.6)重症妊娠中毒症に対する持続硬膜外麻酔療法の有用性を明らかにした.重症妊娠中毒症症例に対し硬膜外カテーテルを留置し、ブビパカインの持続注入を施行したところ血圧低下など臨床症状や血液凝固所見の改善がみられ、妊娠期間を延長することができた.これは交感神経活性化を局麻剤が抑制し、病態を改善したものと考えられる.1)前年度に引き続き症例を重ねて解析し、MRA検査により血管攣縮をより明確にした.その結果、妊娠中毒症の血管攣縮の病態を“妊娠血管攣縮症候群"、“Angiospastic syndrome of pregnancy"と呼ぶことを提唱した.すなわち、妊娠中毒症の病態形成において血管攣縮は極めて重要な役割を果たしているものと考えられる.2)妊娠中毒症症例において血液凝固線溶の異常を検索した.その結果,妊娠中毒症患者では、ATIII活性の低下、TATの増加,PICの増加、D-Dimerの増加、血小板数の減少(とくに妊娠初期と妊娘中毒症重症時の差異=Δ血小板)などに特徴があった.重症妊娠中毒症ても経膣分娩成功例と帝王切開施行例では、帝王切開群において有意にこれらのマーカーの異常変動がみられた.3)妊娠したマウス、ラットおよびウサギを用いた動物実験モデルでは、持続的な足の裏への冷刺激により妊娠中毒症様症状を呈し、血液凝固異常、さらには後胎盤血腫を誘発することが出来た.これは冷刺激による交感神経の活性化が誘因と考えられる.4)内因性トロンビン生成の増加を新しい方法(endogenous thrombin potential assay)を用いて検討した。5)リン脂質の一種であるフォスファチジルセリンを妊娠マウスに投与すると、血小板膜の活性化が起こり、凝固亢進の結果マウス胎仔の子宮内発育遅延を来すことが判明した.このモデルにリン脂質結合凝固抑制物質であるアネキシンVを投与すると、凝固亢進抑制の結果マウス胎仔の発育は正常になること見出した.6)重症妊娠中毒症に対する持続硬膜外麻酔療法の有用性を明らかにした.重症妊娠中毒症症例に対し硬膜外カテーテルを留置し、ブビパカインの持続注入を施行したところ血圧低下など臨床症状や血液凝固所見の改善がみられ、妊娠期間を延長することができた.これは交感神経活性化を局麻剤が抑制し、病態を改善したものと考えられる.1.重症妊娠中毒症症例の多数を解析し,MRA検査により血管攣縮をより明確にする.重症妊娠中毒症,子癇,HELLP症候群症例を集積中である.重症妊娠中毒症では,血管攣縮は前,中,および後大脳動脈に及び,後大脳動脈に攣縮がみられた症例では視覚障害を訴えることが多い.2.重症妊娠中毒症症例において大血管の異常を検索する.重症妊娠中毒症を発症した症例において現在までに判明した異常は,腹大動脈の蛇行,狭窄,偏位,下腸間膜静脈の下行・拡張,脾・左腎静脈短絡,卵巣静脈の拡張,特発性門脈圧亢進症例などであり,とくに左腎静脈の鬱滞度が大きい症例ほど妊娠早期より中毒症が悪化していた.3.重症妊娠中毒症症例における凝固線溶系の変化を明確にする.凝固線溶系の異常の特徴は、ATIII活性の低下,TATの増加,PICの増加,D-Dimerの増加,血小板数の減少,tPAの増加,uPAおよびPAI-2の減少であることを証明した.4.重症妊娠中毒症症例における血管攣縮の誘因を明確にする.(1)ラット腹部交感神経節をエンドトキシンで刺激し,HELLP症候群様ラットの作成に成功した.交感神経への刺激はカテコールアミンの分泌を促進し,血管攣縮の誘因になる.

(2)Fluid Shear Stressの結果,PKCを介して血小板が活性化することを証明した.(3)子癇症例では,血管攣縮物質であるカテコールアミン,すなわちエピネフリン,ノルエピネフリン濃度が有意に上昇していることを証明した.これらの結果はいずれも重症妊娠中毒症と血管攣縮の関係を示唆している.2)妊娠中毒症の発生と大動脈および左腎静脈の関係を検索した。その結果、妊娠中毒症患者では、大動脈の拡張・蛇行・正中偏位および左腎静脈や左卵巣静脈の拡張などがみられた。これは妊娠中毒症の病態形成に腹部交感神経節や左腎静脈と周囲の血管との解剖学的関係が関与していることが示唆された。3)ラットの腹腔神経節刺激により、HELLP症候群や溶血性尿毒症症候群発症モデルを作製した。この結果、LPSまたは大腸菌O157のベロ毒素注入により腹腔神経節を刺激すると、血圧低下、蛋白尿、血尿、血便、血小板減少、溶血性貧血など腎障害、消化肝障害、DIC所見がみられることが判明した。4)培養細胞を用い、交感神経活性化に及ぼすトロンビンの役割を明確にした。まず、ニワトリ胚の交感神経培養細胞に妊娠中毒症患者血清を添加し培養すると、正常妊婦血清添加群に比し、有意に培養上清中のカテコラミン量が増加した。この原因がトロンビンにあると考え、次に、ラット褐色細胞腫培養株やウシ副腎髄質培養細胞にトロンビンを添加すると、培養上清中のカテコラミン量が増加したり、律動的に分泌が起こった。これはトロンビンが交感神経を刺激し、カテコラミン分泌を促進し、血圧上昇の一因となることを証明したものである。5)重症妊娠中毒症に対するATIII療法の有用性を明らかにした。重症妊娠中毒症症例に対しATIII3,000倍を7日間静注することにより、血圧低下など臨床症状や血液凝固所見の改善がみられ、かつ胎児発育も促進され、非投与群に比し有意に妊娠期間の延長がみられた。これは過剰のトロンビンをATIIIが不活化し、妊娠中毒症病態を改善したものと考えられる。1)前年度に引き続き症例を重ねて解析し、MRA検査により血管攣縮をより明確にした。その結果、妊娠中毒症の血管攣縮の病態を“妊娠血管攣縮症候群、Angiospastic syndrome of pregnancy"と呼ぶことを提唱した。すなわち、妊娠中毒症の病態形成において血管管縮は極めて重要な役割を果たしているものと考えられる。2)妊娠中毒症症例において血液凝固線溶の異常を検索した.その結果、妊娠中毒症患者では、ATIII活性の低下,TATの増加, PICの増加,D-Dimerの増加,血小板数の減少(とくに妊娠初期と妊娠中毒症重症時の差異=Δ血小板)などに特徴があった。重症妊娠中毒症でも経膣分娩成功例と帝王切開施行例では、帝王切開群において有意にこれらのマーカーの異常変動がみられた。3)妊娠したマウス、ラットおよびウサギを用いた動物実験モデルでは、持続的な足の裏への冷刺激により妊娠中毒症様症状を呈し、血液凝固異常、さらには後胎盤血腫を誘発することが出来た。これは冷刺激による交感神経の活性化が誘因と考えられる。4)内因性トロンピン生成の増加を新しい方法(endogenous thrombin potential assay)を用いて検討した。その結果、内因性トロンピンは妊娠経過と共に増加すること、また妊娠中毒症でも増加することが判明した。
サブシングルセル解析による二倍体メチロームの解明

DNAのメチル化は、それぞれの細胞が発揮できる潜在能力を規定するエピジェネティクスを担う重要な仕組みのひとつです。ゲノム全体のDNAメチル化状態をメチロームと呼びます。メチロームは、細胞の種類によっても状態によっても変わりますし、父親由来のゲノムと母親由来のゲノムでも異なります。したがって、究極のメチローム解析は、単一の細胞から双方のゲノムについてメチル化パターンを完全に明らかにすることです。私達は独自の技術で単一細胞メチローム解析への途を拓いてきましたが、本研究では究極のメチローム解析に向けてその技術を更に高度化しました。単一細胞メチローム解析は、我々が独自に開発したPBAT法を用いて英国のグループから報告がなされたが、そのデータの品質はまだまだ不十分である。我々は、ランダムプライミングに基づくPBAT法をベースに、その方法の弱点を逆に利用することによるサブシングルセル解析を提案した。しかしながら、研究の過程において、従来法の弱点とされたランダムプライミングを用いずに行う新しいPBAT法の着想が得られて、その開発が急速に進み始めた。この方法は、バイサルファイト変換を受けた変性ssDNAの末端にTdTで修飾ヌクレオチドを導入した後に、アダプタと化学的にライゲーションを行うものである。既に一連の要素反応については有効性が検証済みである。この方法の導入によって、ランダムプライミングによるPBAT法の弱点であるGC含量によるカバレージバイアスが解消されると同時に、また極微量を扱う際のキャリアDNAとして末端を有しない環状DNAの利用も可能になることから、サブシングルセル解析における有効性も示唆された。新しい原理によるPBAT法の開発に進展が見られ、その利用によって当初計画よりも高品質のサブシングルセル解析の実現が視野に入って来た。そのため、旧来法に基づくサブシングルセル解析よりも、新技術の開発を優先させることに方針を変更したためにやや遅れが生じた。単一細胞メチローム解析は、我々が独自に開発したPBAT法を用いて複数のグループから報告がなされたが、そのデータ品質はまだまだ不十分である。その研究を進めるうちに、従来法の弱点とされたランダムプライミングを用いずに行う新しいPBAT法の着想が得られた。この方法は、バイサルファイト変換を受けた変性ssDNAの末端にTdTで3'-アジド化ヌクレオチドを導入した後に、クリックケミストリーを用いて5'-エチニル化アダプターとトリアゾール環を介して連結させるものである。DNAポリメラーゼはトリアゾール連結を乗り越えることが報告されており、ssDNAとアダプターが化学的に連結された分子を鋳型に相補鎖を合成することが可能である。各段階の反応についての条件検討を重ねて効率の最適化を行い、この方法の原理検証に成功し、論文を作成する段階に至った。これと平行して、上記の化学的方法の発想を一部利用しながら、更に感度の高い新しい方法の模索も続けた。その結果、ssDNA末端にTdTでリボヌクレオチドを取り込ませた上で、RNAリガーゼを用いて一本鎖DNAアダプタを連結する方法の着想を得た。この方法は、3'-OH基がRNAから提供されていれば、RNAリガーゼがDNAの5'-リン酸基との間で効率的な連結を触媒できることに基づくものである。オリゴヌクレオチドを用いたモデル実験による最適化を進めた結果、この方法の原理検証に成功した。この方法は従来のssDNA同士の連結法に比較して圧倒的に効率は高く、様々な応用の可能性もあるため、特許の出願を行った。この方法をPBAT法に応用するため、バイサルファイト処理DNAに対する条件の最適化も進めた結果、高品質の単一細胞あるいはサブ単一細胞メチローム解析のための技術基盤が整備された。新しい原理によるPBAT法の確立を急ぎ、次年度中にこれを活かして、当初計画よりも質の高いサブシングルセル開発の実現を目指す。エピゲノミクス新しい原理によるPBAT法の開発を待って、より質の高いサブシングルセル解析を行うことを目指すように、研究方針を変更したために、次年度使用額が生じた。新しい原理によるPBAT法の確立を待って、当初計画と同様にサプシングルセル解析への適用を行う。
画像による光学解析に基づく物体の形状と材質特性の再現

本研究の目的は,画像による光学解析手法によって計測された材質特性を3Dプリンタなどのデジタルファブリケーションを用いて物理的に再現することである.当該年度の目標は,計測および出力の両方で用いることができる表現モデルの構築であった.計画では,二つのアプローチを検討し,コンピュータグラフィクスや応用光学において利用される物理に基づくモデルを改良するか,大量データから機械学習によって計測と出力との関係性をモデル化することを考えていた.現在までに,前者の物理に基づく表現モデルを構築した.表現モデルは計測と出力の両方に依存するため,計測から出力までを含めたシステムを検討した.材質特性の一つである半透明度を再現するため,UVプリンタを用いることで半透明度を操作する手法を提案した.UVプリンタとは,様々な材質に印刷可能なインクジェットプリンタである.一般には,初めに白色インク層を印刷することで印刷対象となる基盤材質の質感を除去した上で,表面的な色を表現する.一方で,当該提案では,基盤材質とインク層との相互作用を活用することで印刷物の最終的な半透明を操作する.当該提案は,コンピュータビジョンに関する国内最大規模の会議であるMIRUにおいて,最も萌芽的かつ挑戦的な研究に贈られるフロンティア賞を受賞し,高い評価を得た.半透明度は物体内部構造に依存するため,物体内部を計測することは非常に重要である.そこで,プロジェクタとカメラを用いた物体内部計測手法を提案した.プロジェクタから正弦波パターンを投影すると,投影距離に応じてパターンが広がるため,正弦波の周波数が変化する.この性質を用いて,周波数解析によって物体の内部を計測する.当該提案の応用は広く,医療分野や食品分野を検討しており,国内特許を出願した.現在のところ,散乱体の計測は困難であるが,今後,奥行ごとの半透明度を計測できるように発展させる.当該年度は,表現モデルの構築を目標としていたが,半透明度に関するモデルを構築した点で期待通りに研究が進展していると評価する.研究計画通り,当該モデルを用いて,半透明度の計測およびデジタルファブリケーション機器による再現を行った.当該年度は,2次元インクジェットプリンタの一種であるUVプリンタを用いることで実物体の半透明度を操作する手法を提案し,画像の認識・理解シンポジウム(MIRU)にて発表を行った.結果,最も萌芽的かつ挑戦的な研究に贈られるフロンティア賞を受賞し,高い評価を得た.また,半透明度は物体の内部構造に起因するため,物体内部を計測する手法を新たに提案し,ACM SIGGRAPH Asiaにてショートオーラル発表を行った.産業応用に向け,当該物体内部計測手法については国内特許を出願済みである.さらに,遠赤外光を用いることで透明・半透明・黒体材質に対しても利用可能な形状計測手法を提案し,トップ会議であるCVPR(IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition)に採択された.材質特性の一つとして,半透明度を対象とした計測および出力の系は目途が立ったが,その他の特性,例えば光沢度などについてはまだ検討を始めたばかりである.他の材質特性も含めた統合的な計測および出力について,今後研究を進めていく.また,今後,機械学習によるモデル構築を考察するためには,大量のデータをどのように準備するかが問題となる.実際に作製することは非効率的であるため,物理に基づくモデルからシミュレーション合成する流れを今後の課題としている.本研究の目的は,画像による光学解析手法を用いて計測した材質特性をデジタルファブリケーション技術によって物理的に再現することである.本年度は,計測システムの作製および国際トップ会議での発表を目標としてきた.本研究における材質特性とは,視覚的質感に関わる光学特性を意味しており,それらの特性の形状依存性や波長依存性などの計測に取り組んだ.当該目標に対し,波長依存性(分光特性)を計測するシステムを提案した.従来の分光特性計測には光学プリズムなどを用いるため,高価格となり,かつ計測に長時間を要した.これに対し,当該提案では,鏡と1種類のカラーフィルタを用いた安価なシステムで,ワンショット撮影によって分光特性を計測できるシステムを構築した.当該研究は,コンピュータビジョン分野における国際トップ会議の一つであるCVPR(IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition)(採択率29%)に採択され,今年度の目標の一つを達成できた.さらに,光を用いた形状計測手法の頑健性向上に取り組んだ.頑健性は材質の光学特性に大きく左右される.照度差ステレオ法は古典的な形状計測手法の一つであり,様々な方向から光を当てた時の陰影情報から形状を計測する.材質の光学特性によっては陰影の強弱が変化する場合や不可視となる場合があるが,遠赤外光を用いることがこの問題を解決した.当該研究は来年度CVPRへの採択が決定している.全体的な流れを確認するため,計測システムの作製に注力しながらも出力システムについても検討した.視覚的質感の一つである半透明感を対象とし,様々な材質および立体形状に印刷可能なインクジェットプリンタ(UVプリンタ)による半透明感制御手法を提案した.今年度の目標は計測システムの作製であったが,出力システムについても検討を開始できた点で期待以上の進展があった.当初の研究計画では,プロジェクタやカメラを用いて材質の光学特性に関する形状依存性や波長依存性を計測することを目標としていた.波長依存性を計測するためには分光計測が必要となるため,新しい分光計測装置の検討から始めている.従来装置は高価で長時間計測が一般的であったのに対し,低価格でワンショット計測という新しい装置を提案し,コンピュータビジョン分野におけるトップ会議であるCVPR(IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition)に採択されている.ゆえに,研究成果に対する国際的な評価は非常に高いと言える.

また,産業応用にも積極的で,国内特許は出願済みであり,JSTの外国特許出願支援に採択されたため,今後,国際特許化することが決定している.アウトリーチ活動も行っており,JST主催のイノベーション・ジャパン2017を通して,複数の企業から技術活用についての連絡を受けている.一方,光学特性の一つである散乱現象の波長依存性についても基礎的な計測を行っている.また,形状依存性に関わる内容として,材質の光学特性に影響されない形状計測手法も提案しており,今年度の目標としていた項目については進展があったと言える.さらに,デジタルファブリケーション機器の一つであるUVプリンタを用いた半透明感の制御にも挑戦しており,今後の目標として挙げていた出力システムの検討を先行して開始している.本研究の目的は,画像による光学解析手法によって計測された材質特性を3Dプリンタなどのデジタルファブリケーションを用いて物理的に再現することである.当該年度の目標は,計測および出力の両方で用いることができる表現モデルの構築であった.計画では,二つのアプローチを検討し,コンピュータグラフィクスや応用光学において利用される物理に基づくモデルを改良するか,大量データから機械学習によって計測と出力との関係性をモデル化することを考えていた.現在までに,前者の物理に基づく表現モデルを構築した.表現モデルは計測と出力の両方に依存するため,計測から出力までを含めたシステムを検討した.材質特性の一つである半透明度を再現するため,UVプリンタを用いることで半透明度を操作する手法を提案した.UVプリンタとは,様々な材質に印刷可能なインクジェットプリンタである.一般には,初めに白色インク層を印刷することで印刷対象となる基盤材質の質感を除去した上で,表面的な色を表現する.一方で,当該提案では,基盤材質とインク層との相互作用を活用することで印刷物の最終的な半透明を操作する.当該提案は,コンピュータビジョンに関する国内最大規模の会議であるMIRUにおいて,最も萌芽的かつ挑戦的な研究に贈られるフロンティア賞を受賞し,高い評価を得た.半透明度は物体内部構造に依存するため,物体内部を計測することは非常に重要である.そこで,プロジェクタとカメラを用いた物体内部計測手法を提案した.プロジェクタから正弦波パターンを投影すると,投影距離に応じてパターンが広がるため,正弦波の周波数が変化する.
クォークとレプトンの系におけるCPの破れの統一的研究

ニュートリノの質量と混合の起源を、ニュートリノの質量行列を統一理論にもとづいて構築する視点から考察を行った。1.超対称SO(10)大統一理論の立場から、ニュートリノの質量と混合を、クォークの質量と混合を含めて統一的に説明する模型を提唱し、解析を行った。この理論では、太陽ニュートリノに関する混合は小さく、大気ニュートリノに関する混合は大きい事が自然に導くことが出来た。(論文1)2.大気ニュートリノに関する大きな混合を導くには、質量の固有状態である、2番目と3番目の間の混合を出来るだけ45度近くにする必要がある。この45度の混合角がDemocratic-typeの質量行列を考察すると自然にでること、、またこの場合大きなCPの破れが起こることを見つけ、更にこの質量行列がZ_3対称性を要求することで自然に導かれる事を示した。(論文2)これから更に、上記の研究を継続し、特にCPの破れの起源を探っていく。また、レプトン数の破れの過程である、電子・電子衝突の研究を続ける。
ニューロン型導電性高分子へのニューラルネットワーク機能付加とその特性に関する研究

導電性高分子を電解重合法で合成し、ニューロン状のものを合成し、そのネットワークにニューラルネットワーク機能を付加することを試みた。ニューラルネットワークとして機能させるために多重層、非線形の電圧電流特性と第3電極を用いた重み制御を組み合わせてデバイスを作成した。これによりANDとORの論理回路が単一のニューロン型導電性高分子で実現できること、また多重層ネットワークでも誤り訂正法でAND回路が実現できることを示した。また、シナプス構造を持った導電性高分子がシナプス機能(非線形特性と重み制御)を実現できるか調べた。この時、拡散法とクロス電位法を用いて神経伝達物質がドーパントとして注入され、ギャップを移動することを確かめた。電解重合法で作成されたニューロン型導電性高分子ネットワークにニューラルネットワークの機能を付加し素子としての基本特性を調べることを目的として得られた研究成果に箇条書きに示す。1.信号によるパスの重み付けでは、導電性高分子のフィルムを用いたネットワークを作成し、教師信号に応じた重み付けになるように第3電極を用いて制御した。同様なことを実施のネットワークについても行った。また、この重み付けを論理回路を想定して変更して、AND回路とOR回路になるか、各信号を調べた。2.上記論理回路動作の時、非線形特性として導電性高分子のヘテロ接合を利用した。このときの各パルスの大きさはヘテロ接合でのしきい値に依存させて、実験を行った。3、ネットワークの規模を変えても重み付けはうまく行くことが確かめられた4.これらの結果からニューラルネットワークの素子化に関する基本的特性は可能であることが分かった。また、重み制御の方法で、実際の神経回路網で重要になってくるシナプスの構造を模倣したものでも可能であることについての基礎的な実験も行い、接続部での重み付け制御について多様な方法が考えられることが示唆される実験結果を得た。これは今後のこの研究テーマを遂行していく上で、新たな選択肢を提供することになる5.シナプス構造を模倣した回路の場合、2次側にヘテロ接合をした導電性高分子を用意することで、非線形特性を追加できる可能性があり、導電性高分子を用いたニューラルネットワークへの機能実現に関し、大きな成果が得られた。1.溶液中に設置した導電性高分子のフィルムに対して第3電極を用いて重み制御を行い、その可能性を確認した。ネットワークの複雑さに伴う重み制御の困難さからPCを用いた制御方法について考察実験を行った。PCから制御できる基盤Arduinoを使うことを検討し、重み制御に用いることが可能なことを確かめた。Arduinoは現在幅広い分野で利用されているので、これを用いた素子開発についていろいろな可能性があるので単に受動的な素子としてでなく別の選択肢を持たせることができると期待される。2.ニューラルネットワークでの非線形特性導入として導電性高分子のヘテロ接合の利用を検討してきたが、シナプス構造とその機能を模倣してもそれが可能であることが分かった。前シナプスと後シナプス部を含む回路をそれぞれ一次回路、二次回路として実験を行った。前シナプスに入る信号に応じて二次側の導電性高分子の導電率の制御が可能なことを確かめた。3.この非線形構造を使って論理回路が作成できることを実験的に確かめた。これは従来の非線形特性とは異なり、ドーパントイオンそのものの放出と取り込みを行うので今回考察しているデバイスとは異なる動作原理の素子あるいは代替素子の作成が考えられることになり、大きな成果と言える。ニューロン型導電性高分子ネットワークにニューラルネットワークの機能を付加し素子として動作させるために(1)PCを用いることと(2)接続部にシナプス構造の導電性高分子を導入することで実際の神経伝達物質の働きを考慮した場合の仕組みが導入でき、素子化応用が出来るか調べた。得られた研究成果を箇条書きに示す。1.PCから制御できる基盤Arduinoを使うことで制御信号を容易に入力できることが確認できた。これにより複数のArduinoをうまく配置し第3電極に信号を送るシステムを構築すれば導電性高分子ネットワークをニューラルネットワーク素子としての機能させることができることが分かった。また、ArduinoはPC側からの動作を記憶することが出来るのでPCから分離して使用も可能なため電解重合した個々の導電性高分子ネットワークの特性を調べていく基礎実験にも有用なことが分かった。2.シナプス型構造を考慮して導電性高分子を配置すれば入力信号に応じてイオンを1次側から2次側へ伝達することが出来ることが確認できた。2次側の導電性高分子にヘテロ接合をしたものを用いて非線形特性を導入することで入力量/回数に対して2次側が明確なしきい値を持つように設定できることが確認できた。

3.しきい値はニューロン機能として重要なだけでなく、論理回路作成にも有用である。これを用いてシナプス型導電性高分子を持つ論理回路を作成し動作を確認した。4.抑制シナプスの実現についても検討し、抑制シナプスに対応するように脱ドープした導電性高分子を設置しこの機能が原理的には可能なことを実験的に確かめた。実際のニューラルネットワーク作成のための教師信号を流すためにPCを用いた制御について実験考察を行った。論理回路についての考察を行うとともに、非線形接続部ではシナプス構造を持つものでも代用できることを確認しおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。導電性高分子ネットワークを作成し,各パス部の重みをPCからの信号を用いて制御し、適切な重み付けを行う。非線形特性をもつ複合導電性高分子フィルムを用いてシナプス部の機能についての実現方法について検討する。
酸素ナノバブルを使用した細胞培養および3次元構造物における新たな培養方法の開発

近年再生医療の発展にともなって目的細胞の安定的な供給方法の開発が急務であるなか、本研究では、ナノバブル発生装置で精製した高濃度酸素水を用いる事によって、魚の成長が倍増するという効果を利用して、これを細胞培養、組織培養に応用し、とくに人工臓器における、迅速な増殖、分化を誘導させうる新たな培養液の開発を目指している。本研究では当科所有のナノバブル発生機による酸素ナノバブル培養液の作成方法を確立した。また、それを用いて線維芽細胞の増殖実験を行った。培養が促進される群を認めた。また、ナノバブルの細胞分化への影響を評価する目的に、ナノバブル培養液を用いて、間葉系幹細胞と軟骨細胞を共培養した。その結果、ナノバブル培養群でグリコサミノグリカンが多く含有されることが示唆された。細胞スフェロイドを用いた三次元構造体作成実験に関しては、ラットを用いた移植実験を行うことが可能であり、また、その技術を確立した。ナノバブル技術と三次元構造体作成技術を応用することで人工臓器の安定的な供給に寄与することが可能となることが期待される。近年、マイクロバブル、ナノバブルの概念が定着してきており、ナノバブルを精製する技術が進化しているが、医療分野で実用段階に至るまでの報告は未だあげられていない。その理由としてはその大きさからもナノバブルの実態に関して未だ不明な点が多いことが原因と考えられる。当科の所有しているナノバブル発生装置は気泡剪断法を用いて精製しており、精製後約3ヶ月経過しても約2割しか減少せず、高密度が保たれている事が証明されている。1mlあたり約10億個のナノバブルの高密度を精製できるのは日本国内では当装置のみである。また、このバブルには、酸素、窒素、二酸化炭素、オゾンなどなどさまざまな気体を封じ込めることができ、液体中に長く留めることができる。このことにより、それぞれの気体をより高濃度に、長く留めることで、その効果を高く、持続されることができる。これを用いて実用化された例として、酸素ナノバブルがある。酸素ナノバブル水を用いて育成した魚は、通常の水で育成された魚の1.5倍の大きさになることがわかっており、すでに実用化されている。本研究では、ナノバブル発生装置で精製した高濃度酸素水を用いる事によって、魚の成長が倍増するという効果がある。これを細胞培養、組織培養に応用し、とくに人工臓器における、迅速な増殖、分化を誘導させうる新たな培養液の開発を目指している。いっぽう、ナノバブル自体の特性、及び使用した気体との相互作用は現在でも不明な点が多く、ナノバブルに使用した気体が細胞にどのような作用をもたらし、ナノバブルを含む培養液がどのような影響をもたらすのかというナノバブル含有培養液の基本的特性を検討している。また、一定の条件下で作成したナノバブル含有培養液を用いた細胞の増殖への影響に関して検討している。高濃度酸素ナノバブル化培養液の作成を行い、従来の培養液と高濃度酸素ナノバブル化培養液の増殖比較試験を、MTTアッセイを用いて行った。しかし、高濃度酸素ナノバブル化培養液群で線維芽細胞増殖に対しての増殖効果に一定の傾向として認められたものの有意差を認めることができなかった。この点で細胞培養、増殖促進に適したナノバブルの選択や条件を検討しなおす必要があり時間を要した。また、このバブルには、酸素、窒素、二酸化炭素、オゾンなど、さまざまな気体を封じ込めることができ、液体中に長く留めることができる。本研究では、ナノバブル発生装置で精製した高濃度酸素水を用いる事によって、魚の成長が倍増するという効果を利用して、これを細胞培養、組織培養に応用し、とくに人工臓器における、迅速な増殖、分化を誘導させうる新たな培養液の開発を目指している。前年度の増殖実験の結果、線維芽細胞の増殖に明らかな有効性がみいだせなかったため、今年度は高濃度酸素ナノバブル化培養液、窒素ナノバブル培養液の作成を行い、従来の培養液と高濃度酸素ナノバブル化培養液をもちいた分化誘導実験を行った。軟骨細胞、骨髄由来幹細胞をもちいた培養実験においてコラーゲン増殖などの差が見られた検体があったが再現性に乏しく条件等の再考慮を余儀なくされている段階である。

近年再生医療の発展にともなって目的細胞の安定的な供給方法の開発が急務であるなか、本研究では、ナノバブル発生装置で精製した高濃度酸素水を用いる事によって、魚の成長が倍増するという効果を利用して、これを細胞培養、組織培養に応用し、とくに人工臓器における、迅速な増殖、分化を誘導させうる新たな培養液の開発を目指している。本研究では当科所有のナノバブル発生機による酸素ナノバブル培養液の作成方法を確立した。また、それを用いて線維芽細胞の増殖実験を行った。培養が促進される群を認めた。また、ナノバブルの細胞分化への影響を評価する目的に、ナノバブル培養液を用いて、間葉系幹細胞と軟骨細胞を共培養した。その結果、ナノバブル培養群でグリコサミノグリカンが多く含有されることが示唆された。細胞スフェロイドを用いた三次元構造体作成実験に関しては、ラットを用いた移植実験を行うことが可能であり、また、その技術を確立した。ナノバブル技術と三次元構造体作成技術を応用することで人工臓器の安定的な供給に寄与することが可能となることが期待される。窒素ナノバブルに関する検討ではナノバブル含有溶液での窒素化合物の有意な上昇が認められた。窒素ナノバブルを含め、細胞増殖に対する影響を検討する方針である。また、細胞培養する際に細胞を接着しない環境に置くと、細胞同士が球状の細胞塊(Spheroid)を形成する。この現象をもちいて3次元培養することにより、細胞は2次元培養に比し、より生体に近い状態で培養することができる。この技術をもちいることで細胞は2次元培養時より生体に近い機能を発揮することができる。これは既知の技術であり、現在、薬物動態の研究などに応用されているが、今後、我々の研究でも線維芽細胞、関節軟骨細胞、平滑筋細胞、血管内皮細胞、間葉系幹細胞を用いて作成したSpheroidに対するナノバブル含有培養液の分化、増殖等への影響を検討する方針である。スフェロイドをもちいた軟骨細胞での分化培養の検討で、再現性はないものの差が生じるものが認められたため引き続き条件を再検討のうえ継続する。もちいる気体に関しても酸素、窒素のみでなく二酸化炭素などの気体をもちいた培養実験系を検討中である。また、分化培養実験を継続しつつ、スフェロイドのみを用いて作成された人工臓器をもちいた気管、食道などの構造体作成を行いながら、ナノバブル培養液をもちいた細胞培養の有効性を見出していく予定である。間葉系幹細胞などの細胞購入や細胞培養を行う上で必要な、培地。ナノバブル生成機維持費などに必要であった。培地購入時に割引価格であったため残余が生じた。(理由)細胞特異的培地の購入。ナノバブル生成機維持費に必要であった。残余は培地購入時に割引価格であったため生じた。(使用計画)引き続き細胞培養、ナノバブル作成を行う。細胞培養に要する消耗品、生成に必要なガスの購入が必要である。引き続き細胞培養を行う。
純系ゲノム背景における脳システム制御の分子解析

純系C57BL/6マウスの遺伝背景の下で、海馬、線条体あるいは小脳特異的にCreまたは誘導型Cre組換え酵素を発現するマウス系統を樹立し、脳部位特異的に遺伝子操作を行うことが可能となった。さらに、情動記憶形成に線条体が関与するなど学習のシステム制御に関する新知見が得られた。また、特定のシナプス部位でのみシナプス可塑性を亢進させるアプローチにより記憶・学習を制御する神経ネットワークの働きを解明した。C57BL/6マウス由来の胚幹細胞を用いて、グルタミン酸受容体GluRδ2遺伝子にloxPを導入した標的マウスを作成し、小脳プルキニエ細胞特異的に誘導型CrePRリコンビナーゼを発現するマウスと掛け合わせた。プロゲステロン受容体のアンタゴニストを投与することにより、成熟期において小脳プルキニエ細胞特異的にGluRδ2を欠損させることに成功した。免疫電顕による解析から、成熟小脳でシナプス後部のGluRδ2の減少に伴い、平行線維-プルキニエ細胞シナプスにおいてシナプス前部のアクティブゾーンが縮退し、シナプス後部のPSDが膨張する構造変化が引き起こされ、シナプス前部と後部の不一致が生じることを見いだした。さらに、GluRδ2の消失はシナプス結合の切断をもたらした。これらの結果は、成熟した脳のシナプス結合にGluRδ2が必須であることを示しており、完成されたシナプスの構造変化の分子メカニズムを探求する端緒を開いた。C57BL/6マウス由来の胚幹細胞を用いてNMDA受容体GluRζ1遺伝子にloxPを導入した標的マウスと海馬CA3錐体細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウスとを掛け合わせ、C57BL/6系統の純粋な遺伝的背景のもとで海馬CA3領域特異的にNMDA受容体を欠損したマウスを作成した。また、NMDA受容体GluRζ1標的マウスと線条体特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウスとを掛け合わせ、C57BL/6系統の純粋な遺伝的背景のもとで線条体特異的にNMDA受容体を欠損したマウスを作成した。記憶・学習に深く関与している海馬のCA3領域は特徴的な反回性回路を有している。この反回性回路の同期発火は、ネットワークオシレーション、記憶形成、癲癇発作に関与していると考えられている。海馬CA3領域のN-methyl-D-aspartate (NMDA)受容体は、反回性回路を形成する交連・連合線維シナプスに強く発現し、苔状線維シナプスには弱い発現しか認められない。そこで、NMDA受容体を海馬CA3領域特異的に欠損したマウスを作成し、海馬CA3領域の反回性回路の活動を解析した。興味深いことに、低濃度のカイニン酸を投与すると、野生型マウスには影響を与えなかったが、海馬CA3領域特異的NMDA受容体欠損マウスでは痙攣発作が誘発された。さらに、神経活動をウレタン麻酔下で直接記録したところ、海馬CA3領域特異的NMDA受容体欠損マウスで大きな特徴的なelectroencephalogram (EEG) spikesを観察した。一方、野生型マウスではこの特徴的なEEG spikeはまったく観察されなかった。EEG spikeを電流源密度解析すると、海馬CA3野および海馬CA1野の錐体細胞層に電流の吸い込みが認められたが、歯状回では電流の吸い込みは観察されなかった。さらに海馬CA3領域にガラス電極を挿入し、個々の神経細胞の発火活動を記録したところ、この特徴的なEEG spikeの出現に合致してmultiple unit activityの頻度が大きく高まっていることを見出した。したがって、NMDA受容体を欠損させた海馬CA3領域では、神経細胞の同期発火頻度が高まることにより特徴的な大きなEEG spikeが生じたと推定される。すなわち、海馬CA3領域のNMDA受容体は、神経細胞の発火頻度を抑制することにより反回性回路の興奮性を負に調節している可能性が示唆された。グルタミン酸受容体δ2(GluRδ2)は小脳プルキンエ細胞特異的に発現し、平行線維-プルキンエ細胞の後シナプス部位に局在している分子である。GluRδ2はシナプス可塑性(LTD)、シナプス形成と神経回路網形成及び整備に重要な役割を果たしている。しかしながら、GluRδ2がどのようにシナプス可塑性、シナプス形成、神経回路網形成・整備を調整しているのかは依然として不明である。GluRδ2のC末端(T site)にはPDZドメインを有するPSD-93、PTPMEG、Delphilin、nPIST、S-SCAMが結合する。GluRδ2のT siteを欠失したGluRδ2ΔTマウスは運動失調を示さず正常に発育した。GluR

δ2ΔT蛋白は野生型GluRδ2蛋白と同様に平行線維シナプスの後シナプス肥厚部に存在し、GluRδ2ΔTマウスにおけるシナプスの密度、形態ともに野生型と比べ有為な差は認められなかった。しかしながら、GluRδ2ΔTマウスにおいては小脳LTD誘導の異常と運動学習の障害が観察された。さらに、GluRδ2ΔTマウスでは登上線維支配領域の遠位方向への拡大と遠位樹上突起において登上線維支配の異所転位が認められた。一方、発達に伴う近位樹上突起での過剰な登上線維の除去過程は正常におこなわれていた。このように、GluRδ2のT siteは小脳LTD誘導と登上線維支配領域の調整に必要不可欠である一方、平行線維シナプス形成と発達に伴う近位樹上突起での過剰な登上線維の除去過程には必要ではないことが明らかとなった。これらの結果は、平行線繊シナプスに局在すGluRδ2がT siteを介したシグナル伝達により登上線維支配領域の調整しており、これらの調整機構がプルキンエ細胞における平行線繊と登上線繊シナプス形成の異種入力線維間競合に重要な役割を果たしている事を示唆するものである。我々は小脳プルキンエ細胞特異的グルタミン酸受容体GluRδ2が小脳シナプス可塑性、運動学習およびシナプス形成に中心的な役割を担っていることを明らかにしてきた。GluRδ2が如何なる機構により多様な生理機能を示すのかを明らかにするために、PDZ蛋白質と相互作用するC末端細胞質内領域のS segmentとT siteに着目し、C57BL/6系統由来のES細胞を用いた標的遺伝子組換えによりこれらの領域を欠失したGluRδ2△SおよびGluRδ2△Tマウスを解析した。Shank結合領域であるS segmentの欠失は、シナプスに局在する受容体蛋白質を著しく減少させた。一方、Delphilin、PTPMEG、PSD-93などが結合するT siteの欠失は、受容体蛋白質のシナプスへの局在には影響しなかったが、平行線維シナプスのLTD誘導の障害と登上線維支配領域の拡大をもたらした。したがって、小脳プルキンエ細胞の平行線維シナプスに局在するGluRδ2はTsiteを介したシグナル伝達により平行線維シナプス可塑性と登上線維支配領域を制御していることが示された。さらに、Tsiteに結合するPDZ蛋白質の中でGluRδ2と同様に小脳プルキンエ細胞の平行線維シナプスに局在するDelphilinに着目した。Delphilin欠損マウスは、小脳回路の発達は正常であったが、平行線維シナプスのLTDの誘導閾値が低下しOKR適応学習が促進されていることを見出した。このマウスではOKRネットワークの中で平行線維シナプスのみで可塑性が亢進していることから、平行線維シナプスのLTDがOKR適応学習において律速段階の制御を担っていることを示唆する。これらの結果から、小脳シナプス可塑性、運動学習および小脳ネットワーク形成に中心的な役割を担うGluRδ2の分子機構の一端が明らかとなった。音刺激恐怖条件付け学習による情動記憶の形成には扁桃体が中心的役割を担っており、文脈依存学習には海馬も重要であることはよく知られている。線条体mediumspiny neuronに選択的に発現するGタンパク質γ7サブユニットをコードする遺伝子のプロモーター下にCre組換え酵素とプロゲステロン受容体のリガンド結合領域を融合させたCrePR遺伝子を挿入したGγ7-mCrePR
近代都市・青島における知識人の交流と文化空間の創成

中国・山東半島南端に位置する青島は、地理的・歴史的な要因から日独中の文化が交錯した独自の近代化を遂げた都市である。中華民国期の青島における文学については、これまで系統的な共同研究がなされることがなかった。本研究では、1930年代を中心に、青島における作家の創作活動と交流、大学における教学、新聞・雑誌・教科書・辞書編集といった文化活動全体を詳細に検討し、近代都市・青島における文化空間の探求を行った。平成25年度は、1930年代の青島における知識人ネットワークと文化空間の創成に関して、個別の知見の蓄積を目的とし、また研究会を2回開催することによって、それらの知見の共有化を図った。具体的な実績としては、6月8日に京都にて研究会を開催し、1930年代の楊振声を中心とする教育・文学活動について報告が行われ、活発な意見交換がなされた。またその際には、『楊振声年譜』『青島高等教育史』『国立青島大学職員録』などの貴重な資料の紹介もあり、今後の研究の深化に大きく貢献するものであった。11月2日、3日に高知大学において研究会が開催され、青島に滞在経験を持つ沉桜、孫陵、王統照、沈従文、楊振声らの文学活動について報告が行われ、さらに中国映画に見る「海」の観念や中国人とリゾートの関わりについての報告もなされた。沉桜、孫陵、王統照、楊振声らに関しては、わが国において論じられることの少ない作家であり、青島をキーワードとして新たな中国現代文学の一側面の発見がなされたと思われる。それとともにやはり青島をキーワードとした中国人と「海」、中国人とリゾートという今後につながりうる研究テーマが共有されることとなった。資料の収集に関しては、青島市档案館での学術調査が行われ、主に国立青島大学関連の第一次資料の収集が行われた。それとあわせて上記の『青島高等教育史』(人民出版社、2008年)、青島で代表作『駱駝祥子』などを執筆した老舎の最新の全集である『老舎全集』(人民文学出版社、2013年)などの資料収集も行われた。平成24年度は、青島の歴史・文化について基礎的知識の共有を目指し、青島における実地調査および日本における青島関連資料の収集、資料調査、資料の紹介・講読、研究報告を主な活動内容とした。1.青島での共同資料調査:共同研究者計5名により、青島市での実地学術調査を行った。これにより青島にかつて居住した沈従文、老舎、康有為、梁実秋らの資料館および旧居を訪問し、1930年代の青島における文化的公共圏の存在の可能性を確認した。それとあわせて魯海氏の青島歴史関連の著作や『老舎与青島』などの資料の収集を行った。また青島に現存する沈従文『辺城』の主要登場人物である翠翠のモデル居住地を訪問し、作品世界への理解を深めることができた。2.研究報告会・資料調査会を12月8日に大阪にて開催の予定であったが、当日、悪天候のため、参集がならず、発表予定のレジュメを交換することにより、青島の歴史および文化についての共通認識を深めた。当日の資料紹介は、山本一生『青島の近代学校:教員ネットワークの連続と断絶』(皎星社、2012年)、韓嘉川等著『文化青島』(中国社会出版社,2002年)、青嶋守備軍民政署編『新刊青嶋要覧』(新極東社出版部、1921年)、泉對信之助著『青島二年』(東海堂書店、1922年)、浅田進史『ドイツ統治下の青島ー経済的自由主義と植民地社会秩序』(東京大学出版会、2011)、前田七郎、小島平八編『青島せいとう案内ー附山東各地事情』(日華社、1933)などであり、多角的な視点から青島という都市への理解を深めることができた。3.研究者各自が青島関連基礎資料の収集をおこなった。また本プロジェクト参加研究者がメンバーである中国モダニズム研究会による『野草』(中国文芸研究会)特集号において、本プロジェクトメンバー全員がモダニズムについての研究成果を公表した。平成25年度は、8月に青島・大連・北京において補完的な資料収集および実地調査を行うとともに、富山大学人文学部において公開シンポジウムを実施し、知識の深化・共有化と情報の発信を行った。前者に関しては、青島市立図書館等で『青島市志』や『楊振声編年事輯初稿』等の資料を収集し、また国立青島大学校長であり、1930年代の青島の文学活動にきわめて大きな成果を残した楊振声の蓬莱における生家跡や青島における故居の位置(現在の通説とは異なるもの)を確認することができた。また国内においても、『膠州湾事件档案資料匯編』等の資料を収集した。

後者に関しては、シンポジウムにおいて、「近代中国の都市とリゾート」をテーマとして、青島のみならず、近代中国におけるリゾートという制度の受容、近代的な旅行制度の受容、これらの制度に関わる近代的な恋愛の諸相について講演が行われ、知識の深化が図られるとともに、今後の研究の進展に大いに寄与するところがあった。これまで3年間の本研究全体を通しては、青島関連の歴史・文学活動に関して実地調査による知見の深化および資料の収集が図られた。資料の中には、国内で入手しにくいものも存在し、青島関連資料の蓄積という点で、大きな成果が上げられた。これらの資料の蓄積にもとづき、これまで日本における中国現代文学研究において論じられることの少なかった楊振声・孫陵・王統照といった各作家について研究を進展させることができた。なお本研究の成果については、研究代表者の所属する富山大学機関リポジトリにおいて、公表する予定である。中国文学参加メンバーによる研究がおおむね順調に行われ、各研究会では、青島をキーワードとして、これまであまり光を浴びてこなかった中国現代文学の作家や今後の研究の進展が期待される研究テーマの発掘が行われた。それとともに前年度に引き続き、資料の収集が順調に行われており、今後の研究に資するものとなっている。平成24年度においては、8月に青島を実地調査し、かつての青島の文化的公共圏の跡を確認し、日本では入手困難な資料を数多く入手することができ、研究の初歩的な目的を達成することができた。しかし、その資料収集の結果に基づき、12月8日に近畿大学において研究例会の開催が企画され、各自準備を行ったが、当日強風のため、参集することができず、レジュメの交換を行うにとどまった。また本プロジェクト参加研究者がメンバーである中国モダニズム研究会による『野草』(中国文芸研究会)特集号において、本プロジェクトメンバー全員がモダニズムについての研究成果を公表した。今後の研究推進に関しては、次年度以降、さらに青島等で資料の収集を続ける一方、年2回の研究会を開催し、論文等の成果物の作成につなげて行く。それとあわせて、中国モダニズム研究会および1940年代の重慶における文学活動を扱った科学研究費による研究活動ともタイアップして、各メンバーの知見の幅を広げ、さらなる研究の推進を図ることとしたい。平成25年度は、前年度に引き続き、日本における青島関連資料の収集、資料調査、資料の紹介・講読、研究報告を主な活動内容とし、さらに本プロジェクト・メンバー以外に対しても研究成果の報告を行うことを目指す。1.海外(青島・北京・上海)での資料調査:共同研究者計5名により、青島大学図書館・青島市档案館での学術調査を行う。また必要に応じて中国国家図書館・上海図書館等に赴き、一次資料の調査・収集を行う。2.研究報告会・資料調査会を、年2回、金沢・大阪(予定)で開催:共同研究と研究報告:共同研究者による研究成果の報告を行う。また金沢大学においては、独逸租借期青島旧蔵書籍の調査を行う。3.対外的な発信のための、研究会における口頭発表:日本における中国近現代文学研究者の最大の集まりである、中国文芸研究会例会において、対外的な発信のため口頭発表を行う。4.日本国内における青島関連基礎資料の収集:『人文青島叢書』『青島歴史建築』などの資料を収集する。共同研究会の開催を行ったため、予定よりも謝金の額が減少したため。次年度に関しては、研究会を2回、青島における資料調査を1回予定しており、旅費および資料コピー代等に使用する予定である。
ＡＫＲ１Ｃ３に着目したステロイド生成系制御による難治性前立腺癌の新規治療戦略

アンドロゲン・アンドロゲンレセプター軸は去勢抵抗性前立腺癌(CRPC)の進展における中心的な役割を担っており、アンドロゲン生合成系は治療標的として有用である。本研究は、アンドロゲン生合成系の抑制部位の違いによってもたらされる抗腫瘍効果の相違を検討し、CRPCにおけるステロイド産生系の意義のさらなる解明と、その制御によるCRPCの新規治療戦略の確立を目的とした。前立腺癌の進展プロセスを模倣した複数の前立腺癌細胞株で検討した結果、ステロイド産生系の酵素阻害剤やその系の生成物でありアンドロゲンレセプターのリガンドであるアンドロゲンが、それぞれの細部株に対して異なった反応を示すことが分かった。アンドロゲン・アンドロゲンレセプター軸は去勢抵抗性前立腺癌(CRPC)の進展における中心的な役割を担い、アンドロゲン生合成系は治療標的として有用であることが明らかになってきた。昨年は、CRPCに対してアンドロゲン生合成系の中間酵素であるCYP17Aの阻害剤Abirateroneが本邦において臨床使用されるようになった。本研究は、アンドロゲン生合成系を標的に、CYP17Aや、その下流に位置しテストステロンをAndrostendioneから生成する酵素である17βHSD type5(AKR1C3)など着目し、CRPCにおけるステロイド産生系の意義のさらなる解明と、その制御によるCRPCに対する新規治療戦略の確立を目的としている。当教室では、ホルモン感受性前立腺癌細胞株においては、CYP17A下流でDHTの律速酵素である5α還元酵素阻害剤によって細胞増殖能が低下するが、CRPC株においては低下を認めないことを報告してきた。アンドロゲン生合成系の制御がCRPCにもたらす抗腫瘍効果は、制御部位によって決してparallelではない可能性が示唆されている。今回、テストステロン生成系の各種阻害剤を用い、前立腺癌の進展過程におけるアンドロゲン生合成系の変遷を解明し、androgen receptor (AR)シグナル経路に着目した新規治療戦略の確立を試みる。アンドロゲン・アンドロゲンレセプター軸(AR axis)は去勢抵抗性前立腺癌(CRPC)の進展における中心的な役割を担っており、アンドロゲン生合成系は治療標的として有用である。本研究は、アンドロゲン生合成系を標的に、CYP17A阻害剤やAKR1C3を用いて、アンドロゲン生合成系の抑制部位の違いによってもたらされる抗腫瘍効果の相違を検討し、CRPCにおけるステロイド産生系の意義のさらなる解明と、その制御によるCRPCに対する新規治療戦略の確立を目的とした。当教室で有するLNCaP・LNCaP-abl・C4-2AT6は、同様にPTEN欠損・AR増幅・PSA産生の形質を備えつつ、それぞれホルモン感受性・去勢抵抗性・去勢抵抗性ドセタキセル抵抗性という異なった特徴を持った前立腺癌細胞株であり、これは臨床における前立腺癌の進展プロセスと類似している。平成26年度の成果として、CYP17A阻害剤は細胞株の依存性に応じて異なる効果があることが分かったが、平成27年度は、ARのリガンドであるDHT自体が、それぞれの細部株に対して異なった反応を示すという知見が得られた。DHTは、本来AR axisのリガンドとして作用するにも関わらず、進行CRPC細胞に対して抗腫瘍効果を発揮していた。その機序は完全には解明されていないが、CDK2やCyclinA、Skp2、c-Mycといった細胞周期調節因子が関与してG1 arrestが生じることが示唆されており、ホルモン感受性→去勢抵抗性→去勢抵抗性ドセタキセル抵抗性と進行する各段階で、細胞内の代謝系が劇的に変化していることの反映とも考えられた。そこで今後は、細胞周期調節機構に着目して、そのシグナル伝達の変化が各種前立腺癌細胞にもたらす抗腫瘍効果およびAR axisをはじめとする様々なpathwayに与える活性変化を、比較・評価していく予定である。当教室においてアンドロゲン除去下での長期間培養により樹立されたCRPC細胞株モデル:LNCaP-ablと、同じくアンドロゲン除去下で樹立されたドセタキセル抵抗性ヒトCRPC株:CA-2AT6の2種類のCRPC株を含む、各種前立腺癌細胞株(LNCaP・LNCaP-abl・CA-2AT6)において、CYP17A阻害剤について抗腫瘍効果を検討した。LNCaP・LNCaP-abl・C4-2AT6は、同様にPTEN欠損・AR増幅・PSA産生の形質を備えつつ、それぞれホルモン感受性・去勢抵抗性・去勢抵抗性ドセタキセル抵抗性と異なった特徴を有する。この特徴は臨床における前立腺癌の進展プロセスと類似しており、この実験系を用いることで進展プロセスに着目したCRPCに対する新規治療戦略の構築を可能とする。検討の結果、CYP17A阻害剤は細胞株の依存性に応じて効果が異なることが示唆された。