hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
局所筋活動にともなう筋内外脂質リクルートメントの解明とその応用性

本課題は、「骨格筋収縮時の筋内外脂質リクルートメント」に着目して活動筋中の代謝調節システムを解明することを目的とした。特に、MRIを用いたヒト非侵襲的な手法と分子生物学的な解析データを相互に関連させて筋がどのようにエネルギーを利用しながら収縮し続けているかを明らかにしていくことが狙いであった。現代の肥満や脂質代謝異常の基盤である「骨格筋代謝機能」のさらなる解明のきっかけとして、特に二足歩行への「進化」という観点を踏まえた上肢・下肢の代謝特性の相違、四肢の活動筋への脂肪供給源および脂肪貯蔵、エネルギー源としての糖質の関与との多様性に焦点を当てることで、新たな知見を獲得することができたと考える。日常動作やスポーツ競技の様々な状況において四肢は相互に関連して用いられているにも関わらず、四肢の局所的な骨格筋収縮時の筋内外脂肪の役割に着目した研究は存在しない。本研究では、「骨格筋収縮時の筋内外脂質リクルートメント」に着目して、活動筋中の代謝調節システムの解明を推進し、次世代の生体生理学と分子生物学を融合したマルチスケールの観察・分析システムを構築すると同時に、健康・スポーツ科学の分野における新しい技術の開発と応用を目指す。我々はこれまで、上腕の極めて低強度の局所運動がエネルギー代謝に及ぼす影響について調査した。その結果、上腕の極めて低強度の局所運動がエネルギー代謝を向上させることを認めた。局所的な筋収縮に対して、活動しているところに最も近い場所から筋はエネルギーを得て使うことで、エネルギー代謝の効率化を図っている可能性が示唆された。一方、繊細な代謝調整は筋重量に反映される筋活動がキーとなっていると仮説する。しかしながら、これまで上肢と下肢の形態・機能的な違いについての詳細な検討はなされていない。そこでMRI法で得られた画像とBioelectrical impedance法で得られたデータから老若男女の四肢の体脂肪率や除脂肪量を定量化し、MRSと血液・組織解析よって得られる代謝マーカを相互に関連づけて、上肢と下肢の形態と代謝機能的違いについて明らかにすることを試みた。その結果、局所において、筋内の脂肪量と皮下脂肪の量に相関関係があることを認めた。このことも、局所的な筋収縮に対して、活動しているところに最も近い場所から筋はエネルギーを得て使うことで、エネルギー代謝の効率化を図っている可能性を示唆するものであった。現代生活では、栄養摂取の過剰や非活動的な生活様式は最終的には代謝調節異常を誘導している。脂質蓄積と代謝異常が主因であるが、筋活動に伴う筋内外の脂質利用亢進の調節の欠陥が原因と思われる。その予防や改善に対する筋活動対策(特に四肢の局所筋活動)は全く明らかにされていない。それは、筋活動にともなう主働筋や隣接する骨格筋の筋細胞内外の脂質代謝動態が十分解明されていないからである。そこで、四肢の局所筋活動時の脂質代謝の解明により、脂質代謝の正常化と維持について、国民に提示できる運動と筋細胞内外の脂質代謝の処方に関する『指針』を作成することを本研究は目指す。ヒトが二足歩行に進化する過程で、腕と脚の機能解剖学的役割は大きく変わったが、。その変化についてこれまで脂質代謝やその動態について十分な研究はされていない。脂肪量/除脂肪量の比率は同一個体内であっても全身体脂肪率とは同じではなく、四肢の機能的独自性とエネルギー基質である脂質代謝の関係を明らかにすることは大変重要である。当該年度では、ヒトの非侵襲的な体組成測定ならびに組織・生化学的な解析データを相互に関連させることで、二足動作は下肢に比べ上肢の筋活動は低く筋量が少ないことで、脂肪燃焼率が相対的に低く、体脂肪がつきやすくなっているとの仮説を検証した。具体的には、MRI法を用いて取得した上肢と下肢の断面像とインピーダンス法(BI法)を用いて全身および部位別の体組成を計測し、MR画像による脂肪断面積比率とBI法による脂肪率の関係を明らかにし、ヒト四肢の体組成からエネルギー貯蓄特性を定量化した。特に、ヒト上肢と下肢における筋と脂肪量とその割合の性差をMRIとBI法、その筋内外脂質の違いをMRSで相互に分析し、特徴付けを行った。また、ヒトのロコモーション動作および筋電図のデータと比較することで、四肢の形態と代謝機能的な適応パターンを明らかにした。代謝調節異常の予防や改善に対する四肢(局所)の筋活動の役割や、隣接の筋内外の脂質代謝の関係は全く明らかにされていなく、実際的で簡易な四肢筋活動による脂質代謝の正常化と維持の基礎資料は皆無に等しい。当該年度では、ヒトの非侵襲的な体組成測定ならびに組織・生化学的な解析データを相互に関連させることで、二足動作は下肢に比べ上肢の筋活動は低く筋量が少ないことで、脂肪燃焼率が相対的に低く、体脂肪がつきやすくなっているとの仮説を検証し、学術論文にまとめ公表した(Yamauchi et al., 2015)。また、骨格筋収縮時において、低強度の局所的な運動が筋内外のエネルギー代謝に与える影響は十分に明らかではない。そこで、30分間の上腕三頭筋を主働筋とする肘伸展運動を素早く行わせ、運動の前後でエネルギー消費や代謝動態を測定した。その結果、30分間の低強度肘伸展運動においても、エネルギー利用が有意に上昇した。また、グルコースと乳酸濃度の応答が、男女間で異なっていた。現在、筋収縮活動に応答した局所的なエネルギー基質動員と体組成や性差の関連性についての考察を深めている。

一方、日本では、前世紀後半における目覚しい近代工業の発展は環境を汚染し、生体への影響も大きく、環境汚染由来性疾患発症が大きな社会問題となってきた。近年、中国では、中国経済の急激な発展に伴い、環境汚染も激しく、悪性腫瘍、脳血管疾患、心疾患などの発症率は増加している(He et al., N Engl J Med, 2005)。当然、発育期の児童への環境汚染は、致命的な影響を残しかねないと推定される。本研究では、1970年代と比較し、大きく環境改善された日本で出生した児童・生徒の形態と体力を測定し、できる限り早急に中国での測定と比較研究することによって、肥満や体力低下の原因究明と予防対策の具体的な提示を目指して解析を進めている。本課題は、「骨格筋収縮時の筋内外脂質リクルートメント」に着目して活動筋中の代謝調節システムを解明することを目的とした。特に、MRIを用いたヒト非侵襲的な手法と分子生物学的な解析データを相互に関連させて筋がどのようにエネルギーを利用しながら収縮し続けているかを明らかにしていくことが狙いであった。現代の肥満や脂質代謝異常の基盤である「骨格筋代謝機能」のさらなる解明のきっかけとして、特に二足歩行への「進化」という観点を踏まえた上肢・下肢の代謝特性の相違、四肢の活動筋への脂肪供給源および脂肪貯蔵、エネルギー源としての糖質の関与との多様性に焦点を当てることで、新たな知見を獲得することができたと考える。当該年度では、ヒトの非侵襲的な体組成測定ならびに組織・生化学的な解析データを相互に関連させることで、四肢の脂質リクルートメントに関する性差、加齢の影響、身体活動量の影響などの特徴付けを行い、国内外の学会で発表した。また、ヒトのロコモーション動作を洞察するため、小学生・中学生から成人までを対象に、足指把持力とロコモーション動作との関連性を検討し、いくつかの学術論文にまとめることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境生理学研究計画に基づき、各課題を達成していく中で、相互に実験的エビデンス、作業仮説を提供し、計画および達成目標の更新をはかる。各課題を段階的、循環的に推進していくことで、ヒトの四肢におけるエネルギー利用と貯蓄の関連性と実生活上の運動による骨格筋収縮時の脂質代謝亢進の機序の全容解明を目指す。局所の筋活動が局所の筋ー脂肪のエネルギー代謝に及ぼす影響を明らかにし、国内外の学会で発表した。研究計画の最終年であるので、MRS/MRI法による筋細胞内と筋細胞外の脂質同定と定量化の追加実験に人件費(アルバイト雇用含む)、謝金執行を当てることにした。追加実験として、橋本健志班員を中心として、上肢、下肢の局所運動にともなう脂質代謝動態、脂質・糖質のリクルート順序の機序の解明を一層明らかにする追加実験をおこなうこととした。引き続き、<実験I>ヒトの身体部位別エネルギー貯蓄量の定量化と代謝特性の分析、<実験II>MRS/MRIを用いたin vivo組織代謝分析と生理学・血液生化学分析による骨格筋収縮時のエネルギー利用の検討、を本年度中に行う。
層状複水酸化物をベースとする新規光触媒を用いた二酸化炭素の固定化に関する研究

当初,本研究課題によりLDHをベースとした可視光応答型の光触媒系を構築することを目標としていた。電気化学的な手法によりLDHに生じる励起電子が持つポテンシャル位置を推定し、LDHの層間に保持する増感剤分子との組み合わせを検討した。しかし、LDHのエネルギー位置の制御、増感剤からLDHへの電子注入の二点について大きな困難があり、紫外光照射下で駆動する光触媒系の構築にとどまっており、可視光応答化は達成されなかった。LDHの電気化学的性質についてはこれまでに検討された例がほとんど無く不明な部分が多くため、種々のLDHの電気化学的性質を検討した。FTO基板上に電気泳動法により固定したNiーAl LDH電極に光照射を行ったところ,アノード分極領域でアノード光電流を示し,光アノード極として機能した.カソード分極領域ではカソード暗電流を示したことから,NiーAl LDHはn型の特性を持つと考えられる.また,NiーAl LDH電極を回路に組み込んだインピーダンス測定からフラットバンド電位を推定したところ,ー0.40V vs. NHE (pH = 0)であった.つまり,光照射によってNiーAl LDHに生じた励起電子がCO2を還元可能なポテンシャルを有していることが示唆された.さらに,LDHを構成する2価と3価の金属イオンの種類を変化させた場合の,フラットバンド電位および光電流の大きさの違いについての知見を得た.その一方、電気化学測定の結果から大きなヒントを得て、H2Oを酸化できる酸化物光触媒とLDHとの複合光触媒を開発した。その一例であるMg-Al LDHとGa2O3を組み合わせた材料を光触媒として用いると、水中でのCO2の光還元に非常に高い活性を示すことを見出した。紫外光照射が必須ではあるものの、H2Oを還元剤として利用したCO2の光還元システムの構築に成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。Ni-Al LDHを光触媒として用いたCO2の光還元において、反応溶液への塩化物イオン(以下、Cl-)の添加により活性が向上する要因を検討した。反応溶液を分析したところ、Cl-の酸化生成物であるHClOが光照射に伴って生成することを見出した。Cl-の二電子酸化生成物であるHClOの生成量から電子と正孔の消費量比を算出すると、光照射7時間後の値はe-/h+=0.86であった。光照射を行わない場合、触媒が無い場合にはHClOの生成は確認されなかった。これらの結果から、反応溶液中のCl-が正孔捕捉剤として機能しHClOに酸化されていると結論した。Cl-を添加することによるCO生成量の増加は、Cl-が光照射により生じた正孔を速やかに捕捉するため、励起電子が効率よくCO2の還元に利用されるためと考えられる。また、電気化学測定によりNi-Al LDHの伝導体下端の準位を推定した。Ni-Al LDHをFTO基板上に固定したものを作用極とした三極式の電気化学セルを組み、電気化学特性を評価した。Mott-Schottkyプロットを作成し、直線近似により外挿したx切片の値から算出したNi-Al LDHのフラットバンド電位は、約-1.3 V vs.Ag/AgClであった。n型半導体の場合、フラットバンド電位が伝導体下端のエネルギーに相当すると考えられる。本研究では、色素(増感剤)とLDHを複合化させた可視光に応答する色素増感型LDH光触媒の開発を目指している。色素増感反応を達成するためには、色素のHOMO、LUMOのエネルギー準位とLDHの伝導体下端の準位との関係が非常に重要である。これまでに得られた知見をもとに、色素とLDHとの複合化について検討を進める所存である。

その一例であるMg-Al LDHとGa2O3を組み合わせた材料を光触媒として用いると、水中でのCO2の光還元に非常に高い活性を示すことを見出した。紫外光照射が必須ではあるものの、H2Oを還元剤として利用したCO2の光還元システムの構築に成功した。本年度は、反応溶液中の塩化物イオンの光触媒反応における役割を解明し、原著論文として学術誌に報告した(投稿中)。塩化物イオンの酸化生成物である次亜塩素酸が光触媒反応中に生成することを見出し、その生成量を定量した。当初,本年度中に可視光に応答する光触媒システムを構築することを目標としていたが,残念ながら達成されなかった.その前段階である,Ni-Al LDHのバンドエネルギー準位の推定から得られた知見を踏まえ,反応機構の総合的な解明ならびに可視光応答化LDH光触媒の設計に取り組む所存である.27年度が最終年度であるため、記入しない。反応溶液中へのCl-の添加効果については、生じた酸化生成物HClOがNi-Al LDHに及ぼす影響に焦点を当て、引き続き検討する。また、Ni-Al LDHのバンドエネルギー準位についての知見から、複合化させる色素のリストアップを進め、可視光応答化LDH光触媒の設計を行う。27年度が最終年度であるため、記入しない。
医療施設の役割と機能を生かす音環境のあり方を検討する

安心して治療・療養できる医療施設の音環境を実現するため、医療施設の建築音響特性の解析と、プライバシーを保護した新しい録音方法の検討をおこなった。平均吸音率、残響時間などの解析の結果、正確な情報伝達やコミュニケーションが難しい室空間も存在することがわかった。また医療従事者動線が設けられた施設では、動線が優先されることで、本来の音環境が損なわれることが明らかとなった。このように医療施設の音環境は人の活動に伴って変化することから、患者や医療者の活動音を含む音環境の調査は必須である。そこで医療機器音や生活音のシミュレーション実験を行い、プライバシーを保護した新しい環境音の録音・解析方法を検討した。医療施設における音環境問題は、1会話が漏れ聞こえるスピーチプライバシー(コンフィデンシャルプライバシー)2療養空間に付随する不快音・騒音によるストレス3会話が不明瞭に聞こえコミュニケーションや情報伝達の正確性が低下するなどに分類することができる。医療施設の各部屋には医療を遂行するための様々な役割・特徴があり、その役割を優先する建築設計がなされている。しかしながら医療における音環境の問題は医療の高度化と共にますます深刻になっている。そこで、患者が安心して治療に専念できる音環境の向上と、医療従事者や利用者が周りを気にすることなく正確に医療情報を伝え聴くことができる医療空間の実現を目指し、医療施設の音の伝わり方と診察・療養・情報伝達に影響を与える音因子の関係を明らかにすることを目的として、医療施設の音響基礎データの解析を行った。その結果、米国のFGIガイドライン2010(医療施設の設計と建築に関するガイドライン)に照らして評価したところ、平均吸音率については測定した病室の幾つかは基準を満たしたものの、基準値に達しない病室も存在した。手術室やICUの平均吸音率は基準値以下であり、また残響時間も長いことから、これまでの報告でも指摘されているように、室空間の明瞭性が悪く、正確な情報伝達やコミュニケーションが難しい状態であることが確認された。最近の診察室によく見られる医療従事者動線のための通路を確保したレイアウトの影響について、隣接する診察室へ音がどのように伝わるか調べた。その結果、各診察室に設けられているドア(ドアは共有通路との境にあり、閉じれば各診察室を閉鎖空間にするレイアウト)を閉めた場合は、診察室間の音の減衰レベル差は大きかったものの、ドアを開放した場合はレベル差が小さく、音の回り込みにより隣の診察室だけではなく離れた診察室へも会話が漏洩する可能性があることが明らかとなった。医療施設の音の伝わり方と診察・療養・情報伝達に影響を与える音因子の関係を明らかにすることを目的として、医療施設の音響基礎データの解析と、プライバシーを保護した音環境の測定・記録法の検討行った。医療空間の音響特性については、開院前の医療施設の病室、診察室、待合領域、手術室、ICU、受付について建築音響基礎データを解析した。また、稼働している医療施設の環境音を解析するには、プライバシーを保護した環境音測定方法の検討が必須であることから、会話・医療機器音・その他医療施設に存在する不快音を測定するための予備実験を行った。建築音響特性は、音圧分布、残響時間、平均吸音率を解析した。当初の計画より医療施設の各医療空間で測定した建築音響基礎データが数・量共に多くなったことから、想定を超える解析時間を要した。おおむね解析は終了し、現在は解析結果から多面的な評価を開始している。臨床の場における環境音の測定方法の検討にはRIONレベルプログラムを使用し、モデルとなる会話・環境音についてLAeqおよび録音の同時記録を行い、プライバシーを保護した測定方法の解析を進めている。その結果、RIONレベルプログラムの測定方法にはプライバシー保護の観点で限界があることが明らかとなった。そこでスピーチプライバシーおよび音環境評価の専門家(清水寧先生、李孝珍先生)を研究協力者に迎え、新たな測定プログラムの開発に向けて検討を進めることとなった。医療施設における音環境の在り方の検討には、患者が安心して治療に専念できる視点と周りを気にすることなく正確に医療情報を伝え聴くことができる視点が必要であり、そして医療が効果的・効率的に遂行できる業務環境と共存する視点が求められる。そこで稼働前の医療施設の音響調査を実施し、建築音響特性(音の伝わり方)の解析を行った。得られた結果を米国のFGIガイドライン2014(Guidelines FOR DESIGN AND CONSTRUCTION OF Hospitals and Outpatient Facilities:医療施設の設計と建築に関するガイドライン)に照らし評価すると、吸音率や遮音性能が基準値未満の室空間の存在が明らかになった。また基準を満たす室空間であっても、ドアを開けた状態で使用することによって、音環境の質が低下することが確認された。医療現場の音環境の現状調査に向けて、1医療関係者への個別の聞き取り調査2模擬病棟で医療機器のアラーム音や足音等の音の伝わり方のシミュレーション実験3プライバシーを保護した環境音の測定方法の検討を行った。医療関係者への聞き取り調査からは、音源となる医療装置や生活音等を抽出した。また、医療従事者同線の視点から、病室のドアの開閉が医療や業務効率に与える影響等について意見を得た。模擬病棟でのシミュレーション実験は隣り合う多床室を想定し、医療機器アラーム音や生活音についての音の伝わり方と、ドアの開閉による音環境の変化について実験を行った。環境音の受け止め方は人によって異なる可能性があることから、聴感実験の必要性が指摘された。

プライバシーを保護した環境音の測定方法の検討は、既存の波形収録プログラムを工夫するだけではプライバシーが保護出来ないことが確認できたことから、デモ音源を作成し、話しの内容や単語が把握できない測定条件を検討している。本研究は、医療空間における音の伝わり方と診察・療養・情報伝達に影響を与える音因子の関係を明らかにすることを目的としている。そのため、医療施設の音響基礎データを解析することがこの研究を進めるうえで重要であるが、測定したデータ数が予想を大きく上回る量であったことから、解析方法の確立と実解析に時間を要した。臨床におけるプライバシーを保護した音響測定の手法の検討では、RIONの測定プログラムを使用して検討したが、既存のプログラムの範囲で工夫するだけではプライバシーが保護できないことが、検討の結果明らかとなった。そのため、急遽計画を一部変更し、臨床の環境音を模擬病棟で再現し、環境音の伝わり方を検討することとなった。そのため、専門知識を持つ協力者が参画し、医療現場で利用されている機器・装置音や生活音がどのように医療空間で伝わるかをシミュレーション実験にて検討した。また、プライバシーを保護した測定プログラムの開発が新たに必要となったことから、デモ音源を作成し、会話の内容は把握できないが環境音は同定できる手法の検討を開始している。医療施設における室空間の機能を活かすためには、人が活動している室空間における音環境の実態を評価することが重要である。これまでに調査された医療施設の音響特性は、開院前や閉局時間に測定されたデータを基に解析したものであり、人の活動に伴う音や会話音声は含まれないことから、室空間の音の伝わり方は予測できるものの、実際に患者や医療従事者がどのような音環境でコミュニケーションをとっているかなどは不明であった。模擬病棟におけるシミュレーションや医療従事者への意見聴取の結果、患者の安全性確保や業務の効率性を優先することにより、音環境の質が低下し、本来の医療施設の役割や機能が発揮できなくなることが明らかとなっている。患者由来の情報は全て個人情報保護の対象であり、稼働中の医療空間では患者や医療従事者の音声が混在する可能性が高く、個人情報が録音されてしまう環境で測定を行うことは容易ではない。そこで、医療機器のアラーム音や生活音を模擬病棟で録音し、また会話速度の異なる朗読音声も録音し、プライバシーを保護した環境音の録音方法を検討した。会話音声を断片化処理し不明瞭にすることで、音声データの不明瞭化が試聴により確認できた。また、医療機器アラーム音や人の活動に伴う音データについても同様に断片化すると、全体的に音圧は下がるが、1/3オクターブバンド周波数特性の特徴は変化していないことが確認された。この新しい録音処理方法により、プライバシーを保護した医療環境音の解析は可能であることが示された。
色素異常症の解明に向けたRNA干渉法による色素細胞特異遺伝子の機能解析

本研究ではsmallinterferingRNA(siRNA)発現レンチウイルスベクターもしくはsiRNAオリゴヌクレオチドを用いたRNA干渉法で遺伝子機能阻害実験を行うことにより、色素細胞特異的発現遺伝子(MART-1、AIM-1)および悪性黒色腫高発現遺伝子(β-カテニン、FABP7)の機能解明を試みた。まず高色素産生悪性黒色腫細胞株であるSKmel23を用いてメラニン合成系における必須酵素チロシナーゼに対するRNA干渉を行い、メラニン合成量を吸光度で定量することによりRNA干渉効果を測定する系を構築した。MART-1およびAIM-1に関して、SKmel23へ導入しRNA干渉を行い定量PCRにより干渉効果を認める標的配列を確認したが、明らかな白色化や増殖抑制はみられなかった。次にβ-カテニンが異常蓄積した4株の悪性黒色腫細胞株でβ-カテニンのRNA干渉を行ったところ、2細胞株で弱い増殖抑制がみられた。悪性黒色腫高発現遺伝子FABP7でRNA干渉を行い、悪性黒色腫細胞株WM266melと888melでは細胞増殖能、細胞浸潤能が低下することを明らかにした。逆にFABP7陰性293T細胞にFABP7 cDNAを導入発現すると、細胞増殖能と浸潤能が促進された。したがって、FABP7は悪性黒色腫の増殖浸潤に関与する可能性がある。本研究で、色素細胞特異的遺伝子MART-1、AIM-1の発現抑制を行っても高色素産生悪性黒色腫細胞株は白色化せず、直接メラニン合成に関与している必須酵素以外の遺伝子でメラニン合成量からRNA干渉効果を測定する系を用いることは困難であると考えられる。しかしβ-カテニンやFABP7の発現抑制を行うことで悪性黒色腫細胞株の細胞増殖能や細胞浸潤能の低下を明らかにすることができ、RNA干渉法による遺伝子機能阻害実験が有効な機能解析手段であることが示された。本研究ではsmall interfering RNA(siRNA)発現レンチウイルスベクターもしくはsiRNAオリゴヌクレオチドを用いたRNA干渉法で遺伝子機能阻害実験を行うことにより、色素細胞特異的発現遺伝子(MART-1、AIM-1)および悪性黒色腫高発現遺伝子(β-カテニン、FABP7)の機能解明を試みた。本研究では色素細胞特異的発現遺伝子MART-1、gp100、AIM-1などの機能を明らかにするためRNA干渉法による遺伝子機能阻害実験を行うことを目的とするが、本年度は、メラニン合成量の減少をRNA干渉効果の指標とする実験系を確立するため、色素細胞特異的発現遺伝子でありメラニン合成系の必須酵素でもあるtyrosinaseでRNA干渉の実験系構築を試みた。RNA干渉による効果は標的とする塩基配列に非常に大きく左右されるため、効果的なRNA干渉を行うためにはその標的配列の選択が最も重要となる。標的配列選択のアルゴリズムに基づき、まずtyrosinase、AIM-1の標的配列を5種設定した。高効率に遺伝子を導入できるsiRNA発現レンチウイルスベクターに標的配列を挿入し、高色素産生メラノーマ細胞株であるSKmel23に感染を行い、効果を検討した。tyrosinaseに対するRNA干渉実験では、SKmel23に5種の組換えウィルスを感染させたところ1例でRNA干渉効果が推定される明らかな白色化がみられた。現在この組換えウィルスを用いてRNA干渉を行い、白色化したSKmel23や、白色メラノーマ細胞株(A375mel、888mel)、有色メラノーマ細胞株(1363mel)におけるメラニン合成量を、吸光度により測定できるシステムを構築している。AIM-1に関しても5種の標的配列を設定し、組換えウィルスを作製しSKmel23に感染させたが、現在のところ白色化は認められず、また定量PCRによってもAIM-1 mRNA量の減少はみられず、RNA干渉の効果は確認できていない。

2004年2月に効率的な標的配列選択のための新たなアルゴリズムが報告されたので、現在この基準に基づきAIM-1の発現抑制が可能な配列を探索している。MART-1、gp100に関しても同様に、新たなアルゴリズムを用いて効果的なRNA干渉を可能にする配列を探索している。本研究では色素細胞特異遺伝子の機能解析の目的で、RNA干渉法による遺伝子機能阻害実験を行った。昨年度、色素細胞特異遺伝子tyrosinaseを用いてメラニン合成量をRNA干渉効果の指標とする実験系を構築したので、本年度はAIM-1、MART-1の機能阻害実験を行った。2種のアルゴリズムで10種のAIM-1標的配列を設定し、作製した組換えHIVベクターを黒色の悪性黒色腫細胞株SKmel23に感染させた。最も抑制効果の高かった組換え体でAIM-1 mRNA量を20%以下に抑制したが、黒色細胞株の白色化は認められなかった。MART-1機能阻害には4種のsiRNAオリゴヌクレオチドを用いた。SKmel23はsiRNAオリゴヌクレオチドの導入により著しく生育能が低下したため、灰白色の1363mel細胞株に導入を試みたところ、MART-1 mRNA量を最大で50%に抑制したが、明らかな白色化は認められなかった。現時点ではAIM-1、MART-1はメラニン合成系において、他の遺伝子によりその機能を補填され得るか、必須ではない可能性が示唆された。また、色素細胞で発現し、悪性黒色腫では高い頻度で高発現が見られるFABP7について、RNA干渉を行い、FABP7遺伝子発現の抑制による表現型の変化を解析した。3種の悪性黒色腫細胞株各々にFABP7を標的とした3種のsiRNAオリゴヌクレオチドを導入したところ、全てでFABP7mRNA量の低下が見られた。癌表現形質の指標となる増殖能、移動能をWST-1アッセイ、matrigel invasion chamberを用いて測定した。その結果、1つの細胞株でsiRNAオリゴヌクレオチドの導入による増殖能および移動能の低下が見られた。またFABP7を発現しない293T細胞株にFABP7を強制発現することにより増殖能および移動能の促進が見られた。これらより、FABP7の高発現が細胞増殖を促し移動能が高まる可能性が示された。
日本語における韻律の獲得

1.研究目的:初期言語の韻律面の分析を行い、先に得られた音韻面と合わせ検討し、初期言語産生の特徴の一部を明らかにした。2.分析:分析項目は、当初の計画を一部変更した。対象とした資料でのアクセント型分析は、期待した結果が得られないと判断し、音調型の分析とした。従って、2歳から6歳までのアクセント獲得過程までを対象とした、今回収集したデータは使用せず、新たに、音節の重さ・長さの視点から、音節量分析を加えて、初期言語期の特徴に焦点を絞った。3.結果:(1)音節量(2)現代日本語の約25%が重音節であるとの報告とは異なり、軽音節と重音節の比は1:1であった。(3)子どもに対する母親のことば(マザリーズ)の重音節の頻度は、一般成人の20%多く、児の音節量に接近していた。(4)母児語内音節量一致度は、初期言語後期(30語段階移行)に増加し、IV期(50語60語段階)には44.9%に達した。(2)音調型(2音節2モーラ語)(1)高頻度順位は、高低(頭高)型(40.5%)、低高(尾高)型(39.2%)、平板型(20.3%)で、平板型が最もすくなかった。今回の資料は、音響分析可能なすべての発話で、天野ら(1999)の名詞型のみとは異なり、品詞分類および語用機能の分類はしなかった。結果は、天野らと同様頭高型が高頻度であったが、加えて初期言語では尾高型も同じように高頻度であった点が特徴であった。(2)個別の獲得過程から、はじめは1つの型への偏好があり、IV期になり2つの型に拡大するという方略が確認された。4.国内外の関連する研究の中での位置づけ:今回の結果は、学術誌には未発表のものであるため、未発表・未分析項目を加えて発表の機会をつくりたい。1.データ入力作業:音響分析のためa.5名の初期言語2名(初期言語期、10語期、30語期、60語期)、3名(60語期)の語をCSLに入力、保存。b.5名中2名の談話様発声およびメタ言語1名の談話様発声の表記および言語機能分析1名のメタ言語の表記2.初期言語の音響分析5名中2名の初期言語期全期分析分析項目は、母音の持続時間、ピッチ(語頭、語中、語尾)、ピッチパタン3.幼児期2歳6歳児のアクセント分析のデータ収集a.収録方法は、1011単語カードを使用あめ(雨)、あめ(飴)、はな(鼻)、はな(花)、はし(箸)、はし(橋)、かさ、ごはん、いちご、ズボン、バナナ、b.収録地域および収集場所:関東(東京)および関西(京都)の幼稚園および保育園c.データ収録数:関東86名、関西69名計155名データ分析・集計1.初期言語のデータ入力および音響分析5名の継時的データ2.初期言語(自然発語)のアクセント分析語の選択自発語または模倣語(母児比較)の検討3.幼児期(2歳6歳児)における同音異義語のアクセントデータの一部使用4.初期言語期の韻律特徴

今回は、アクセントを分析課題としたが、この時期の特徴である長いおしゃべり様の無意味発声を「談話様発声」と名づけ、初期言語期の韻律特徴として加えた。現在データ分析・集計中である。研究内容は以下の通りである。1.資料日常の自然な環境による資料である。資料収集は指導を受けた養育者(母親)が収録した。各児の表出語彙の偏りを防ぐため、場面統制した。基本的には機嫌がよく、声がよく出る場面として、遊び(一人、母児)、食事・おやつの前後、入浴後、就寝前を含むものである。収録は、10カ月から24カ月までの毎月1回90分をめやすに行った。研者は、月1回家庭を訪問し、発達をチェックすると同時に母親から聴取した。2名に関しては参考資料として録画および保育園連絡ノートからの情報を得た。(1)5名の初期言語期4期(初語期、10単語期、30語期、5060語期)の経時的資料(2)2歳6歳児の関東・関西における横断的資料2.分析方法音響分析的手法によるピッチ分析資料1:自発語および模倣語(母児比較)におけるアクセント分析資料2:同音異義語を含む絵カード使用による10単語のアクセント分析3.結果・考察初期言語期の韻律の特徴と2歳児以降の幼児期における韻律特徴を参考資料として検討する。4.総合考察以上の韻律分析の結果は、同資料による音韻分析(2004)とあわせ、(1)語の分節的特徴と超分節的要素は一体で獲得されるのか、(2)分節と超分節要素は時期的に差がみられるのか、(3)語彙の獲得時期による特徴(4期過程)、(4)個人差等の問題に関して検討し、考察する。
脳波を用いた痴呆発症リスク解析技術の基礎研究

当該研究は、脳波を用いた痴呆の発症リスク解析技術の基礎を固めることを目的として行われた。実用に資する「樣々な統計手法」を用いて脳波の「搖らぎの諸特性」から診断に資する情報の抽出を試行した。研究成果の概略は次のように集約される。(1)自発脳波(EEG)の確率ギンスブルグ・ランダウ方程式に基付くリスク因子抽出法の確立。この方法によって発見された事実:(a)位相速度揺らぎ(周波数変調)が一般化コーシ過程に従う事実の発見;(b)非線形引き込み効果が振幅変調と位相変調を繋いでいる事実の発見; (C)加齢に伴う周波数変調の頭皮上場所依存性の均一化の発見;(d)脳波の非定常性/間欠性の定量化とその物理的/生理学的意味検証; (e)痴呆発症に伴う脳媒質変性による脳波の「多重散乱のシナリオ」示唆。(2)痴呆発症に拘る多重リスク因子とそれらの従属性の発見:(a)平均周波数と「周波数揺らぎの分散」の従属関係;(b)フラクタル次元と「フラクタル次元の搖らぎ分散」の従属関係;(c)エントロピーと「スケールエントロピー勾配」の従属関係;(d)多重リスク因子のロジステイック回帰分析による情報統合可能性の検証。(3)光駆動脳波(EEG)の一般化久保振動子に基付く脳機能推定技術の試み。(痴呆患者では、光駆動しても引き込みが起こらない理由を理解するため、健常脳波での特性と脳機能の関係を数理的に検討):(a)散逸と相加性雑音を導入した修正久保振動子での完全引き込みの非存在の証明;(b)引き込みの閾値の存在説明可能性の検証;(c)周波数変調の存在の検証;(d)高次非線形応答の存在の検証明(5Hz近傍での説明、非線形マシュー方程式の外力と周波数に関係分岐図から理解可)(e)光駆動による脳内での「パラメータ励振発生機構のシナリオ」示唆。(4)数理解析上の成果:(a)一般化コーシー分布での、分散が発散するパラメータ領域における発散しない最尤推定量の発見;(b)自然パラメータみで表現できるカノニカルモデルヘの変換方法の発見;(c)最尤推定量と一般化された揺動散逸定理の等価性の証明; (d) 3次の非線形項と有色雑音が印可された一般化コーシ過程における近似解析解の導出(痴呆患者の一部の周波数変調の確率密度関数形はこれで理解可); (e) 3次の非線形項が導入下、白色雑音の極限で、最尤推定量の解析表現、ならびに、パラメータ推定アルゴリズムの導出。(4)数理解析上の成果:(a)一般化コーシー分布での、分散が発散するパラメータ領域における発散しない最尤推定量の発見;(b)自然パラメータみで表現できるカノニカルモデルヘの変換方法の発見;(c)最尤推定量と一般化された揺動散逸定理の等価性の証明; (d) 3次の非線形項と有色雑音が印可された一般化

コーシ過程における近似解析解の導出(痴呆患者の一部の周波数変調の確率密度関数形はこれで理解可); (e) 3次の非線形項が導入下、白色雑音の極限で、最尤推定量の解析表現、ならびに、パラメータ推定アルゴリズムの導出。当該補助金でPC1式(UPU MAC G5,50万以下)を購入し、現有EEG実データの揺らぎ特性、ならびに脳波の理論モデルの揺らぎ特性、複雑性指標((a)局所フラクタル次元、(b)局所エントロピー、(c)位相速度)及びその空間依存性を徹底的に解析した。データ整理には短期雇用者を採用し謝金を支払った。脳波解析を用いた痴呆発症リスクの解析に利用可能と思われる情報の収集を国内では高知工科大、東北大、岐阜大にて、国外ではACM SAC2005(SantaFe, NM, USA)にて遂行。本年度は次のような結果が得られている。(1)(a),(b),(c)の複雑性指標は重なりがあるが別の側面を見ていることを確認した。(2)指標(a),(b),(c)の多面性を回帰分析すれば、現有EEGデータの範囲では痴呆グループと健常グループはきれいに分別可能であることを確認した。(3)フィルタをかけてアルファ波だけ抽出したデータでは、(a)の指標では痴呆グループと健常グループの差が出ないが、(b)の指標を用いると明確な違いが出る。また、外来ノイズの重畳に対する感受性が(b)のほうが高く、違いが明瞭に現れることがわかった。(4)現有EEG実データの位相速度の分布は一般化コーシー分布に従うことを確認した。従来、この数理物理的な根拠は明らかでなく、歪んだ指数分布であてはめてきた。相乗性雑音を含んだ複素ギンスブルグ・ランダウ方程式で、複素係数の非線形項((d)の非線形引き込み現象)があれば位相速度は一般化コーシ分布となることを厳密に導出した。(5)EEG実データでの現象(d)の存在は、EEGの時間空間変動の位相が時間だけでなく空間の関数としても変動すること、痴呆発症の原因となるシナプス不全が多発している部位ではこの項が空間位相の乱れとなって現れ、重要となる可能性があると推定される。(6)記憶のある確率調和振動子、確率複素ギンスブルグ・ランダウ方程式、確率フィッツフー・南雲などで多重スケールエントロピーなどの解析を徹底的に行った。その結果、実EEGデータの記憶効果が多重スケールエントロピーに与える影響が明らかにされ、より現実的な脳波モデルを構築する際に利用可能な情報が得られた。当該本年度は,昨年度のEEG実データを用いた研究成果の発表と最新の脳波解析技術の情報収集や有効性の討論を行うため,SPIE, BME2006 (Austin, USA), MDAI2005 (Tsukuba, Japan), ICNF2005 (Salamanca, Spain),統計数理研究所,岐阜大学,脳機能研究所,広南病院,会津大学などにて行った。本年度は新たなEEG実データ(66サンプル)の提供を受け(総サンプル数72となった)昨年度より開発してきた様々な揺らぎ特性や複雑性指標((a)局所フラクタル次元,(b)局所エントロピー,(c)多重スケールエントロピー,(d)位相速度,など)の検討を行い,確率複素非線形モデルを加えて解析技術を進化させてきた。本年度は次のような研究成果が得られている。(1)EEG時間変動の確率過程による定量化する具体的な手法を上記の複雑性指標(a)-(d)について確立し,様々な確率数理モデル((i)一般化ブラウン運動の方程式や(ii)確率複素ギンスブルグ・ランダウ方程式,修正確率ホジキン・ハックスレイモデル)を用いて記憶効果や有色雑音効果などを詳細に調べた。
インプットが第二言語産出時における統語処理プロセスの自動化に及ぼす影響

流暢で効果的な発話を行うためには、語彙および統語処理の自動化が不可欠であり、話者の統語処理プロセスがどのように自動化していくのかを解明することは重要である。しかし、日本人英語学習者の言語産出時の統語処理の自動化の程度とそのプロセスについてはあまり明らかにされていない。本研究では、日本人英語学習者を対象に、特定の統語構造の音声提示を伴う絵描写課題を用いて、インプットに含まれる構造の頻度および使用語彙の多様性が、学習者の続く目標構造の産出に影響を及ぼすのかについて検証する。この実験は、日本人英語学習者をはじめとする外国語学習者の統語産出能力がどのように自動化し、脳内統語表象が宣言的知識から手続き的知識に移行していくのかについて明らかにするものである。また、第二言語の音声コミュニケーションにおける話者の統語構造の検索・引き出しの自動化を目指す研究および教育の発展に寄与するものである。本年は、先行研究およびこれまでの自身の実験データについて再考するとともに、研究課題にかかる心理言語学的実験の刺激文の作成を行った。本研究では、先行研究を基に、実験刺激文の作成・実験実施・データ分析を行い(平成30年度)、実験実施で得られた結果を基に、実験刺激文内の統語構造の割合の調整等を行い、実験実施・データ分析を行う計画であった(令和元年度)。しかし、先行研究の再考などにより、実験手法および刺激文の再検討が必要となった。実験手法および刺激文の再検討に時間を要しているが、検討を行ったことにより、より信頼性の高い実験が実施できると考えるため、おおむね順調に進展していると考える。令和元年度は、心理言語学的実験のために作成した刺激文を用い、実験の実施・実験データの集積および分析を行う。プライム文とターゲット文で同じ語彙が繰り返されるよりも、様々な語彙を含むほうが統語規則の一般化を促進し、続く目標構造の産出を促すと言われている。そのため、インプットの構造の頻度とともに、インプットの語彙の多様性が統語的プライミング効果に及ぼす影響について検証する。2日本人大学生を対象とし、データ収集を行う。3得られた結果に基づき、総合的考察を行い、報告書にまとめる。また、これらの結果は学会および研究会で発表を行い、学術論文としても公刊する。
石油依存からの脱却：強酸イオン液体が主導するセルロースのエネルギー変換

本課題では酸性イオン液体を用いて、セルロースからバイオ燃料を得るグリーンな手法を開発した。最初に、[C_4mim][C1]にセルロースを溶解し、[C_4C_<4-SA>im][CF_3SO_3]を酸触媒として用いた均一系反応によりグルコース生成反応を行った。この反応ではグルコースが得られたが、時間経過に伴い分解物が増加することが分かった。そこで、[C_1Him][C1]にセルロースを溶解した状態で塩酸を触媒として混合し、1,2-ジクロロエタン(抽出溶媒)と二相系でセルロース分解を行った。[C_1Him][C1]:濃塩酸=3:1混合溶媒で反応を行うと、5-(クロロメチル)フルフラール(1)が生成した(33%)。1はエタノールと迅速に反応し、エネルギー化合物5-(エトキシメチル)フルフラールが得られた(93%)。また、使用したイオン液体は回収、再利用することで、3回繰り返し反応することに成功した。本年度は強酸イオン液体の合成、物性調査、更にはイオン液体/有機溶媒二相系によるセルロース分解反応を行った。通常、セルロースを塩酸で処理した時のみフラン化合物、5-(クロロメチル)フルフラールが生成する。そこで、対アニオンに塩化物イオンを有する酸性イオン液体を数種類合成した。カチオンにはスルホン酸を有するイミダゾリウム、カプロラクタムの塩酸塩、メチルイミダゾールの塩酸塩などを合成した。これらイオン液体の合成と並行して、合成したイオン液体の物性を調査した。これらイオン液体のうち、スルホン酸基を有するイオン液体は融点が高く、室温では固体であった。しかし、融点は何れも反応温度80°Cより低く、反応に使用できる程度であった。また、他のイオン液体は室温で液体状態を示した。粘度に関しては、何れのイオン液体も非常に高かった。しかし、反応温度80°Cでは十分な流動性を示すことが明らかとなり、反応への使用に支障をきたさないと考えられる。そこで、これら合成したイオン液体をイオン液体/有機溶媒二相系によるセルロースの分解反応に使用した。スルホン酸を有するイオン液体を用いた場合、反応性が強すぎ、フラン化合物は生成しなかった。また、イミダゾリウム塩酸塩[Hmim][Cl]、カプロラクタム塩酸塩[CP][Cl]を用いた反応の場合、酸性度が低く、反応が進行しなかった。この時、[Hmim][Cl]がセルロースを高濃度で溶解する事が分かった。そこで、[Hmim][Cl]にセルロースを溶解し、酸触媒として濃塩酸を用いてセルロースの分解反応を行った。濃塩酸を25vol%加えると、目的化合物5-(クロロメチル)フルフラールが30%の収率で得られることが明らかとなった。また、この化合物は室温下でエタノールと混合することで、定量的にエネルギー物質である5-(エトキシメチル)フルフラールに変換することができた。昨年度までに強酸イオン液体を用いたセルロース分解実験を中心的に行い、最も効率的、好環境的にバイオ燃料への変換を可能とする条件を検討してきた。本年度は、最初に昨年度までの実験結果を総括した。[Hmim][Cl]にセルロースを溶解し、濃塩酸を添加することで、セルロースのフラン化合物への変換を実現した。更に、反応後に残ったイオン液体相を回収し、洗浄後に再利用して、繰り返し反応を行うと、3回繰り返し反応を行っても、収率は低下せずに反応を行うことが可能であることがわかった。これは、反応環境にやさしいエネルギー創出プロセスを確立したことを意味する。唯一、反応効率がそれほど高くは無いことが課題であると考えられた。原因は、セルロースを溶解した条件での反応であるため、フラン化合物への変換で反応が止まらず、分解反応も並行して進行したと考えられる。そこで、この問題を解決するために、イオン液体をシリカゲル表面に固定化した酸性イオン液体固定化触媒の開発に繋げることとした、この酸性イオン液体-シリカハイブリッド触媒は、イオン液体由来のセルロースの会合を解く能力と、シリカ由来の反応溶媒との分離効率の高さを併せ持つ酸触媒である。この研究期間後半に、酸性イオン液体-シリカハイブリッドの合成に取り組み、一種類の触媒を合成することに成功した。今後、このハイブリッド触媒を利用した真に環境に優しく効果的なセルロースのバイオ燃料変換反応が期待される。
がん細胞の低酸素低栄養適応反応の分子機構の研究

がん細胞は、過剰な増殖への内在的圧力に血管新生を含めた組織の再構築が伴わず、恒常的な低酸素・低栄養状態に曝されている。これが血管新生能をがん悪性化の決定要因と考える根拠である。しかし実際のヒトの腫瘍は、多くのものが依然として血流が少なく極めて強い低酸素にさらされている。我々は、特に臨床的にhypovascularとして知られる血流の少ないがんでは、がん細胞自身が酸素や栄養の飢餓に耐性になっていることを見出した。本研究は、この低酸素・低栄養状態でがんが獲得した栄養飢餓耐性のメカニズムを解明することである。この研究で、1)正常細胞も低酸素状態にするとグルコース欠乏による細胞死に抵抗性になること、2)AKT, AMPKなどのタンパクキナーゼが関与すること、3)新規AMPK関連キナーゼとしてARK5を見出し、これが栄養飢餓耐性と、がんの浸潤転移の双方に関与する、4)低酸素・低グルコース条件ではオートファギーが生存に寄与する事、5)この条件下では嫌気的呼吸としてのフマル酸呼吸が起こる事を生化学的・分子生物学的に証明した。6)またヒトのがん組織のメタボロミクス解析で、これらの特殊な呼吸が起こっている可能性を検証できた。正常組織では持続する血流不足は起こらない。従って、本研究で明らかにした反応は、がん組織に特異性が高くこれを標的とすれば世界に例のない新しい治療法となる。我々が見出した膵臓がんなどに見られるグルコース、アミノ酸、血清など栄養因子の極度の欠乏に対する耐性、及び低酸素下では多くの細胞でグルコースに対する依存性が低下するという一見矛盾する反応の、生化学的機構及びそれを支える遺伝子群及びその働きを明らかにすることを目的とした。低酸素による反応は大腸がん細胞、DLD-1,HCT-14,WiDrなどでも観察されたがLoVo,HCT-116などのTGF-β受容体の変異を持っている細胞では観察されなかった。そこでHCT-116細胞にTGF-β受容体の野生型を発現すると反応が観察された。さらに、TGF-β受容体の阻害剤であるSB431542を培地に入れるとDLD-1でもHepG2細胞でも反応が阻害された。HepG2細胞の培地にTGF-βを50ng/mlで添加すると、大気圧中でもグルコース飢餓に耐性となった。また、多くの細胞で低酸素によりTGF-βが誘導されることも報告されている。低酸素によるグルコース飢餓耐性の誘導がTGF-βが引き金になっている可能性が明らかになった。以上の結果より、TGF-βがSmad系非依存的に関わっていることが分かった。一方、これらの反応に関わるARK5の多発性骨髄腫細胞での転写がc-MAF,MAFBにより制御されていること、またその強い発現がc-MAF、MAFBの発現量と共に治療への抵抗性の強い因子であることがわかった。この反応には、AMPK、AKTのほかに我々が見いだした、ARK5が関与することが明らかになっているが、このARK5の活性を調節する上流のキナーゼとし従来AKTによる600番目のセリンのリン酸化を明らかにしてきたが、これとは別にAMPK及びその関連キナーゼに共通に認められるactive T Loopの活性中心近傍のリン酸化が関与することを明らかにした。そのアミノ酸は211番目のスレオニンであった。このスレオニンをリン酸化する上流のキナーゼは、グルコース欠乏による活性化では、他のAMPKの活性化です出に明らかにされているLKB1が関与していることが明らかになった。これらとは別に、IGF-1による刺激時にはARK5のリン酸化はNDR2と呼ばれるセリンスレオニンキナーゼによることが分かった。

さらにNDR2はpI3キナーゼの活性化を通じ,PDK1依存的にリン酸化され、同時にS100タンパク質依存的にCaによる制御を受ける別のキナーゼよるリン酸化と二重の制御を受けていることが分かった。これらの二つのシグナルが、どのようにして、あるいはなぜに二重の支配を受けることの生物学的意味に関しては今後の解析を待つ必要がある。膵臓がんなどに見られるグルコース,アミノ酸,血清など栄養因子の極度の欠乏に対する耐性,及び低酸素下では多くの細胞でグルコースに対する依存性が低下するという一見矛盾する反応の,生化学的機構及びそれを支える遺伝子群及びその働きを明らかにすることを目的とした。この反応には,AMPK,AKTのほかに我々が見いだした,ARK5が関与する事を明らかにしてきた。AMPKおよびARK5には上流に位置するこれらを制御するキナーゼがある。これらが,LKB1とともにNDR2が関与することも明らかにしてきた。さらに,HepG2細胞などで見られる低酸素にするとグルコース欠乏に対して抵抗性を得るという極めて矛盾した反応にはTGF-βの低酸素による増量が関与することも見出している。さて,低酸素下に於いてグルコース欠乏で如何にして生存しうるのか,何をエネルギー源にするのかという疑問がある。この点に関しては,モデル実験からアミノ酸が有効なエネルギー源になること,またグルコース欠乏に於いて強く誘導される自食反応が細胞の生存にとって大きなインパクトを持っことを明らかにした。一方これらのモデル実験で得られた分子がヒトのがんで本当に働いているのかという点に関しては,大腸がん,多発性骨髄腫,angioimmunoblastic Tcell lymphomaなどで病理材料を用いて証明した。エネルギー代謝の全容を明らかにすることは極めて大切で,特にこれらの生物反応を標的とした治療薬の開発の面では決定的に重要である。この点に関しては,メタボロミクスの手法を用いて解析を進めている。がん細胞は、過剰な増殖への内在的圧力に血管新生を含めた組織の再構築が伴わず、恒常的な低酸素・低栄養状態に曝されている。これが血管新生能をがん悪性化の決定要因と考える根拠である。しかし実際のヒトの腫瘍は、多くのものが依然として血流が少なく極めて強い低酸素にさらされている。我々は、特に臨床的にhypovascularとして知られる血流の少ないがんでは、がん細胞自身が酸素や栄養の飢餓に耐性になっていることを見出した。本研究は、この低酸素・低栄養状態でがんが獲得した栄養飢餓耐性のメカニズムを解明することである。これまでの研究で、1)正常細胞を低酸素状態にするとグルコース欠乏による細胞死に抵抗性になること、2)AKT, AMPKなどのタンパクキナーゼが関与すること、3)新規AMPK関連キナーゼとしてARK5を見出し、これが栄養飢餓耐性と、がんの浸潤転移の双方に関与する要の分子であることを見出した。正常組織では血流不足による飢餓耐性反応は通常必要ではない。本研究でがんに特異性の高い性質の生化学的機構及びそれを支える遺伝子群及びその働きを明らかにすることにより、これを標的とした治療法の開発が現実的になると考えられ、これは世界に例のない新しい治療法となる。