hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト羊水より発見した癌転移抑制物質の遺伝子導入による癌転移制御に関する研究

我々は以前にヒト羊水中に癌細胞の浸潤を抑制する物質が存在することを報告した。この物質を精製し、アミノ酸配列を検索した結果Inter-alpha-trypsin inhibitor(ITI)の軽鎖であるbikunin(我々はurinary trypsin inhibitor[UTI]と呼んでいた物質)と同一のものであった。ITIはbikuninと2本の重鎖heavy chainより構成されているが、このITIには癌浸潤抑制作用はほとんどみられない。これはbikuninの活性基が2本の重鎖によりマスクされているからである。Bikuninの本来の生理活性はその名前の示すごとくtrypsin inhibitorであるのでtrypsin, plasminなどの酵素阻害作用を有する物質であり、ヒト羊水以外にも尿中に豊富に含まれていることが判明している。今回、我々が新たに解明したbikuninの生理作用として、1)マウスおよびヒト癌細胞をtumor necrosis factor-betaやphorbol esterで刺激した系におけるprotein kinase CおよびMAP kinaseに関与する蛋白質、たとえばERKなどのリン酸化を抑制することによりurokinaseおよびurokinase receptor発現をmRNAのレベルで発現抑制した。2)1の機序の一つとしてCD44 dimer形成を抑制して、MAP kinaseを介するurokinaseおよびurokinase receptor発現を抑制した。3)1,2の機序により癌細胞の浸潤、転移を抑制することが証明された。4)癌細胞にbikunin遺伝子を導入することによりマウスにおける卵巣癌転移を著明に抑制し、生存率を延長させることができた。5)また、bikunin遺伝子のノックアウトマウス作成により雌マウスは排卵しないことが確認されたが、雄マウスには表現上正常と差を認めなかった。6)ヒト尿由来のbikuninはシュウ酸カルシウム結晶形成を阻止した。7)Bikuninは血管内投与、腹腔内投与、皮下投与、遺伝子導入のいずれの系でも毒性は認めなかった。以上の結果より、癌転移抑制におけるbikunin治療(遺伝子治療も含めて)の安全性、有効性が確認された。(1)ヒト羊水および尿中に存在する生理的物質に癌浸潤抑制作用があることを発見し、Urinary trypsin inhibitor(UTI)と命名した。将来の遺伝子治療を目指しているが以下の結果を得た。(2)UTI誘導体ATF-HI-8の作成:UTIは直接癌細胞に結合するが親和性は必ずしも高くない。そこで、UTIを癌細胞に特異的に集積させるためにUTI改変体(ATFHI-8)を遺伝子工学的に大腸菌により作成した。UTIおよびATF-HI-8cDNAの各種プライマーを作成し、PCRによる増幅を行い、発現ベクターに組み込み大腸菌に発現させ、リコンビナント蛋白質として大量精製し、癌浸潤抑制実験、担癌動物実験に使用した。その結果はATF-HI-8のほうがUTIより10倍強力な転移抑制作用を示した。ATFHI-8の安全性、毒性等の比較試験を行っている。(3)ヒト卵巣癌細胞HRAにUTI遺伝子を導入し安定したクローンを得た。これを用いてin vitro invasion assayを行ったところHRA親株に比べて明らかに浸潤能が抑制されていた。(4)また、同様にこれらのクローンを導入した株におけるin vivo dissemination assayを行っている。ヌードマウス腹膣内にHRA親株およびクローンを移植し、癌性腹膜炎を発症させ、腹膜播種の程度および生存期間について検討したところ、明らかに腹膜播種した腫瘍の重量および生存期間の延長を確認することができた。

(5) UTIの作用機序解明:UTIを標識した後、癌細胞に作用させた後の取り込み実験を行い、UTIが癌細胞からのウロキナーゼ発現を抑制する機序をノーザンブロットおよびウエスタンブロットによりmRNAおよび蛋白質の変化を測定する。同時に細胞内シグナル伝達について検討しているところである。(6)UTIおよびその誘導体の遺伝子導入:各種ベクターを癌細胞に導入し強発現癌細胞を選択し、安定発現株を樹立する。安定的発現をフローサイトメトリー、ウエスタンブロット、ザイモグラフィー、免疫沈降法、免疫染色法により確認している。(1)ヒト羊水および尿中に存在する生理的物質に癌浸潤抑制作用があることを発見し、Urinary trypsin inhibitor(UTI)と命名したが、国際的にはbikuninと言われている。この物質を利用した遺伝子治療を目指し以下の結果を得た。(2)UTIおよびその誘導体の遺伝子導入:各種ベクターを癌細胞に導入し強発現癌細胞を選択し、安定発現株を樹立する。ヒト卵巣癌細胞HRAにUTI遺伝子を導入し安定したクローンを得た。これを用いてin vitro invasion assayを行ったところHRA親株に比べて明らかに浸潤能が抑制されていた。(3)また、同様にこれらのクローンを導入した株におけるin vivo dissemination assayを行っている。ヌードマウス腹腔内にHRA親株およびクローンを移植し、癌性腹膜炎を発症させ、腹膜播種の程度および生存期間について検討したところ、明らかに腹膜播種した腫瘍の重量および生存期間の延長を確認することができた。(4)UTIの作用機序解明:UTIを標識した後、癌細胞に作用させた後の取り込み実験を行い、UTIが癌細胞からのウロキナーゼ発現を抑制する機序をノーザンブロットおよびウエスタンブロットによりmRNAおよび蛋白質の変化を測定する。(5)UTI結合蛋白質およびリセプターの同定:癌細胞の膜分画よりUTI affinitycolumnによりUTI結合蛋白質を精製した。少なくとも、分子量40kDaと45kDaの2種類の異なる蛋白質が得られた。分子量40kDaの蛋白質はそのアミノ酸配列の解析よりヒアルロン酸に結合するリンク蛋白質であることが確認された。一方、分子量45kDaの蛋白質は膜結合性でありUTI receptorと考えている。
トランスジェニックラットによる新しいALS動物モデルの作製とその病態解析

筋萎縮性側索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis以下ALS)は神経疾患のなかで最も過酷な疾患とされており、早期に病因の解明と有効な治療法の確立が求められている。1993年Cu/Zn superoxide dismutase(Cu/Zn SOD)遺伝子が一部の家族性ALSの原因遺伝子であることが発見されたが、Cu/ZnSODの異常がなぜ運動ニューロンに選択的な細胞死をもたらすかは依然として不明である。本研究ではALSの新しい動物モデルとしてトランスジェニック(Tg)ラットの作製行う。従来のマウスに比較してラットの脊髄および脊髄前角細胞は極めて大きく、生化学的あるいは生理的な解析が容易となる。また、脊髄の運動ニューロンに対して効率良くしかも副作用を回避できる薬物の投与ルートとして髄腔内投与が注目されており、Tgラットではこの髄腔内投与が容易である。このようにTgラットによる新しいALSモデルは将来的な遺伝子治療や神経幹細胞移植を含めた新しい治療法開発のために非常に有用と考えられる。ヒト家族性ALSにおいて臨床経過が非常に緩徐なH46R変異およびTgマウスが世界的に供給されているG93A変異を持つCu/ZnSOD遺伝子をSDラット受精卵にマイクロインジェクションし、遺伝子の導入を確認した。H46R変異およびG93A変異を持つTgラット共に導入された変異ヒトCu/Zn SOD蛋白が多く発現した系統(H46R-4およびG93A-39)において運動ニューロン病の症状の発現が認められた。変異Cu/Zn SOD蛋白の発現量はG93A-39の方がH46R-4に比較して少ないのにもかかわらず、G93A-39はより早期に発症し、かつ非常に急速な進行を示している。これは導入した変異がG93A変異の家系は速い経過を示し、H46R変異が非常に緩徐な経過を取ることと相関していると考えられた。
遺伝子プロモータ領域のCpGアイランドメチル化プロファイルが転写に与える影響

本研究の解析対象は,DNAメチル化である.DNAメチル化とは,CpG部位にメチル基が付加される現象を言う.DNAメチル化が生じると,転写因子の結合が阻害され,遺伝子の転写が抑制されるとされている.ヒト肺動脈内皮細胞にDNAメチル化阻害剤を添加し,遺伝子発現変化について測定した.さらに発現が変化した遺伝子のDNAメチル化解析を行った.発現が大きく変化している遺伝子のDNAメチル化度にはほとんど変化が見られなかった.この結果から,DNAメチル化は単体で遺伝子発現制御をしていないことが考えられる.本研究課題では,転写・翻訳され生物学的な機能を発現する遺伝子(機能的RNAを含む)の転写制御の解明を最終的な目標とする.解析対象としては,遺伝子の塩基配列上流に存在し,転写因子が結合することで転写が開始されると考えられるプロモータ領域を選んだ.プロモータ領域中に存在する高密度なCG領域,すなわちCpGアイランドに転写因子が結合すると考えられているが,CpG部位がDNAメチル化と呼ばれる現象によりメチル基が付加されると転写因子の結合が阻害され,転写が抑制されると考えられる.本研究では,プロモータ領域のCpGアイランド全体のDNAメチルプロファイルを解析することで,DNAメチル化が転写制御メカニズムに及ぼす機序を解明することを目的としている.遺伝子の転写制御メカニズムが正常に機能していない代表例としてがん組織が挙げられる.そのため正常組織とがん組織において,遺伝子発現およびDNAメチル化プロファイルを網羅的に検討すれば,DNAメチル化プロファイルが転写制御に与える影響を検討することが可能となると考えられる.そこで最初の検討項目として正常組織およびがん組織において,遺伝子発現が有意に異なる遺伝子群を同定する.次いで,同定された遺伝子群のDNAメチル化,特に転写制御に大きな影響を与えるとかんがえられるプロモータ領域のCpGアイランドのDNAメチル化状態を調べる.H25年度は,上述した正常組織とがん組織で発現量が異なる遺伝子群を決定するために,同一サンプルからの遺伝子発現量およびDNAメチル化度を測定した結果を公開している公的データベースのデータを用いた解析を行った.本研究課題では,転写・翻訳されることで生物学的な機能を発現する遺伝子(機能的RNAを含む)の転写制御機構の解明を最終的な目標とする.本研究での解析対象は,転写制御に重要な役割を果たすと考えられている遺伝子プロモータ領域におけるDNAメチル化である.遺伝子プロモータ領域とは,遺伝子の塩基配列の転写開始点の上流に存在し,シトシン(C)とグアニン(G)を豊富に含む領域である.DNA鎖上にCとGが塩基対としてでは無く,塩基鎖の方向に連続して出現する部位をCpG部位という.DNAメチル化とは,このCpG部位にメチル基が付加される現象を言う.遺伝子プロモータ領域にDNAメチル化が生じると,遺伝子プロモータ領域への転写因子の結合が阻害され,遺伝子の転写が抑制されるとされている.本研究課題では,遺伝子プロモータ領域全体のDNAメチルプロファイルを解析し,転写制御とDNAメチル化の関係性を解明することを目的としている.H25年度は,正常組織とがん組織における遺伝子発現について検討した.がん細胞は無限に増殖するため,転写制御のシステムに異常が発生していると考えられる.この原因の一つとしてDNAメチル化異常が考えられる,そこで公的データベースから複数の臓器における,正常組織およびがん組織からの遺伝子発現データを入手し,正常組織とがん組織で発現量が有意に異なる遺伝子群を同定した.H26年度は,DNAメチル化異常を強制的に発生させた細胞における遺伝子発現について検討した.ヒト肺動脈内皮細胞の培養実験系を作成し,この培養細胞に濃度依存性のDNAメチル化阻害剤を添加し,DNAメチル化異常を発生させた.DNAメチル化異常が生じたときの遺伝子発現変化について測定した.本研究課題では,転写・翻訳されることで生物学的な機能を発現する遺伝子(機能的RNAを含む)の転写制御機構の解明を最終的な目標とする.本研究での解析対象は,転写制御に重要な役割を果たすと考えられている遺伝子プロモータ領域におけるDNAメチル化である.DNAメチル化とは,遺伝子鎖上に存在するCpG部位にメチル基が付加される現象を言う.遺伝子プロモータ領域にDNAメチル化が生じると,遺伝子プロモータ領域への転写因子の結合が阻害され,遺伝子の転写が抑制されるとされている.本研究課題では,遺伝子プロモータ領域全体のDNAメチル化プロファイルを解析し,転写制御とDNAメチル化の関係性を解明することを目的としている.H25年度は,正常組織とがん組織における遺伝子発現について検討した.公的データベースから複数の臓器における,正常組織およびがん組織からの遺伝子発現データを入手し,正常組織とがん組織で発現量が有意に異なる遺伝子群を同定した.H26年度は,DNAメチル化異常を強制的に発生させた細胞における遺伝子発現について検討した.ヒト肺動脈内皮細胞に濃度依存性のDNAメチル化阻害剤を添加し,DNAメチル化異常を発生させ,このときの遺伝子発現変化について測定した.H27年度は上記の培養細胞においてDNAメチル化度を測定する予定であったが,メチル化度測定チップの仕様が変更になり測定部位が27000箇所から450000箇所に飛躍的に増加した.そこで調査対象となる遺伝子を絞り込むために遺伝子発現解析結果を精査する作業を行っている.H26年度に培養細胞系を用いて,DNAメチル化異常と遺伝子発現との関係を実験により検討した.ヒト肺動脈内皮細胞に対して,濃度依存的にDNAメチル化を阻害するメチル化阻害剤を投与した.実験は,非投与群,低濃度群,中濃度群,高濃度群の4群で行った.上記の4群のヒト肺動脈内皮細胞に対し,マイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を2回ずつ行った.非投与群を対照群として,メチル化阻害剤投与群における遺伝子発現の変化を調べた.

我々は生物学的に意味のある遺伝子を抽出可能な適応閾値を用いることで,確実に発現量に変化が見られた遺伝子のみを抽出した.DNAメチル化阻害剤の投与により,低濃度群,中濃度群,高濃度の全てで阻害剤の濃度に比例して発現量が変化する遺伝子が242個同定された.H27年度はこれらの遺伝子の遺伝子プロモータ領域のDNAメチル化度を測定する予定だったが,使用予定のDNAメチル化測定チップの仕様変更により測定箇所が27000から450000に飛躍的に増加したため,検討対象箇所の精査を行う必要が生じた.精査の対象は発現変化のあった遺伝子と,そのプロモータ領域のCpG部位の染色体上の位置情報である.そこでH27年度は適応閾値の範囲を変更して変化のあった遺伝子数を絞り込む作業と,遺伝子上流および遺伝子内のCpG部位の位置情報と,新しいDNAメチル化測定チップがもつCpG部位の位置情報の対応作業を行った.DNAメチル化測定チップのCpG部位の位置情報はNCBIのB37.1の位置情報であるが,既にNCBIは遺伝子の位置情報をANNOTATION107という新しい情報に更新しているため,両者の位置情報には相対的なずれが発生している.現在この位置情報の差分を吸収するための作業を行っているが,調査箇所が多いため現在も作業を継続中である.本研究課題では,転写・翻訳されることで生物学的な機能を発現する遺伝子(機能的RNAを含む)の転写制御機構の解明を最終的な目標とする.本研究での解析対象は,転写制御に重要な役割を果たすと考えられている遺伝子プロモータ領域におけるDNAメチル化である.H25年度は,正常組織とがん組織における遺伝子発現について検討した.公的データベースから複数の臓器における,正常組織およびがん組織からの遺伝子発現データを入手し,正常組織とがん組織で発現量が有意に異なる遺伝子群を同定した.H26年度は,DNAメチル化異常を強制的に発生させた細胞における遺伝子発現について検討した.ヒト肺動脈内皮細胞に濃度依存性のDNAメチル化阻害剤を添加し,DNAメチル化異常を発生させ,このときの遺伝子発現変化について測定した.メチル化度測定チップの仕様が変更になり測定部位が27000箇所から450000箇所に飛躍的に増加した.H27年度は調査対象となる遺伝子を絞り込むために遺伝子発現解析結果を精査する作業を行った.H28年度は,網羅的なDNAメチル化解析とともに,対象遺伝子のCpG部位のDNAメチル化解析を行った.DNAメチル化阻害剤の濃度に異存して遺伝子発現が大きく変化しているにもかかわらず,対象遺伝子のCpG部位のメチル化度にはほとんど変化が見られなかった.
Lats2キナーゼのM期チェックポイントにおける役割

申請者は、Lats2キナーゼのM期チェックポイントにおける役割について研究を行なってきた。その過程において以下の成果を得た(論文投稿中)。(1)LATS2ともう一つの類似遺伝子LATS1それぞれの全遺伝子欠失(LATS2^<-/->,LATS1^<-/->)マウスを作製した。その結果、Lats1のノックアウト(KO)マウスは出生率が低いものの致死ではなく、生まれたKOマウスは体が小さく発育遅延を示した。(2)一方、Lats2 KOマウスは胎生11.5日目で致死であった。その死因としてLats2 KOマウスでは脳・脊髄におけるTUNEL-positiveな細胞死(apoptosis)を高頻度に認めた。これらの結果は、Lats2がLats1とは異なり胚の発生・分化に必須な遺伝子であることを示唆している。(3)Lats2 KOの胚由来線維芽細胞株(Lats2^<-/-> MEF)の細胞増殖速度は野生型のそれより速く、中心体の過剰増幅とスピンドル極に複数の中心体が癒着するスピンドル異常を引き起こし、染色体が赤道面に正しく整列しない染色体分配異常が観察された。(4)Lats2^<-/->MEFでは細胞核の巨大化と多核化も認められたが、リアルタイムな細胞分裂進行の観察からこの原因がLats2欠損による細胞質分裂の異常であることを突き止めた。(5)さらに、Lats2がM期脱出の制御因子であるMob1ファミリーの一つと結合し、活性化されることを見出した。一方で、(6)Lats2^<-/-> MEFにおいてAurora-AやCyclin Bなどの幾つかのM期制御因子の蛋白量が減少していることも見つけた。この結果は、Lats2がM期進行に必要な蛋白質群の安定化に関与していることを示唆している。以上のように、本研究ではLats2が中心体の成熟と細胞質分裂(M期脱出)の制御の両方を通してM期チェックポイントに機能していることを明らかにした。申請者は、Lats2キナーゼのM期チェックポイントにおける役割について研究を行なっている。その過程において以下の成果を得た。(1)これまでにM期キナーゼAurora-Aが中心体においてLats2の83番目のセリン残基(S83)をリン酸化することを見つけていたが、新たにもう一つのリン酸化部位を突き止めた。S83のリン酸化が染色体凝縮の開始と同時に核内と中心体の両方で強くリン酸化され、核膜崩壊以降は中心体でのみリン酸化されるのに対して、新たな部位は中心体でリン酸化されず、染色体凝縮が始まると核内でリン酸化された後、前中期から中期までは染色体上で強くリン酸化され、後期に入るとミッドゾーンで強くリン酸化された。このことから、Aurora-AによるLats2のS83のリン酸化は中心体制御と核内におけるM期開始制御に関与し、もう一方のリン酸化は核内におけるM期開始とその後の染色体整列の制御に関与しているのではないかと考えられる。(2)過剰発現させたGFP-Lats2は核内に局在せずに中心体と細胞質全体に局在するが、ExportinのひとつであるCRM1に特異的な阻害剤レプトマイシンBで細胞を処理すると、GFP-Lats2は核内に集積した。このことから、Lats2の一部はCRM1経路を利用して強制的に核内から核外へ排出されて中心体に移行している可能性が考えられる。(3)LATS2ノックアウトマウスの作製を行なった結果、ホモ欠損アウス(LATS2^<-/->)は胎生致死であることがわかった。さらに、LATS2^<-/->の胎児由来線維芽細胞(MEF)では、細胞増殖速度の増加と中心体の過剰増幅、スピンドルの異常が認められた。これらの結果は、Lats2が中心体の複製・成熟と正常なスピンドルの形成に関与して細胞増殖を負に制御していることを示唆している(投稿準備中)。現在、その詳細な分子メカニズムを解析している。(4)Lats2^<-/->

MEFでは細胞核の巨大化と多核化も認められたが、リアルタイムな細胞分裂進行の観察からこの原因がLats2欠損による細胞質分裂の異常であることを突き止めた。(5)さらに、Lats2がM期脱出の制御因子であるMob1ファミリーの一つと結合し、活性化されることを見出した。一方で、(6)Lats2^<-/-> MEFにおいてAurora-AやCyclin Bなどの幾つかのM期制御因子の蛋白量が減少していることも見つけた。この結果は、Lats2がM期進行に必要な蛋白質群の安定化に関与していることを示唆している。以上のように、本研究ではLats2が中心体の成熟と細胞質分裂(M期脱出)の制御の両方を通してM期チェックポイントに機能していることを明らかにした。
耐故障並列処理集積システムの理論と設計

本研究は誤り訂正能力と再構成能力を兼ね備えた高度耐故障化集積回路システムのための基礎理論の構築を目指すものであり,以下の成果を得ている.1.複数プロセッサによる並列処理システムのオンライン故障検出・診断:計算のデータ依存関係,計算処理のプロセッサへのマッピングおよび誤りの生成・伝播に着目したアルゴリズムレベル耐故障化のためのチェック要件・チェック構成手法,並びに自律的故障検出・診断のための冗長計算とプロセッサへのマッピング条件・構成手法等を明らかにした.2.高並列計算処理の誤り検出・訂正のための時間・空間多重:シストリックアレイ型超並列計算においてオンライン誤り訂正を実現する演算,通信の時間・空間多重化の条件と構成手法を明らかにした.また,多重化による高信頼計算においては,そのデータ通信量は膨大なものとなり,データ転送の資源(通信線)共有が不可欠となる.ここでは,本来有する誤り訂正能力を少しも損なうことなく資源共有を行うための条件を明確にし,誤り訂正能力を保った資源最小化(共有最大化)手法を導出している.3.ULSI/WSI化並列計算ネットワークのための耐故障再構成:メッシュ,トーラスメッシュといった規則構造を有するプロセッサ(PE)ネットワーク上で計算処理を行うためのPE結合網再構成手法,並びに再構成の実現を保証する冗長配線網構造条件を明らかにした.本研究では主に,数値計算処理系計算アルゴリズムの実装を想定した並列計算処理に関する故障検出・診断,誤り検出・訂正について検討を行ってきたが,今後非数値計算系処理を含む処理アルゴリズムの実装に対するアルゴリズムレベル耐故障化の理論への展開,オンライン誤り訂正と再構成の融合化への発展等を予定している.本研究は誤り訂正能力と再構成能力を兼ね備えた高度耐故障化集積回路システムのための基礎理論の構築を目指すものであり,以下の成果を得ている.1.複数プロセッサによる並列処理システムのオンライン故障検出・診断:計算のデータ依存関係,計算処理のプロセッサへのマッピングおよび誤りの生成・伝播に着目したアルゴリズムレベル耐故障化のためのチェック要件・チェック構成手法,並びに自律的故障検出・診断のための冗長計算とプロセッサへのマッピング条件・構成手法等を明らかにした.2.高並列計算処理の誤り検出・訂正のための時間・空間多重:シストリックアレイ型超並列計算においてオンライン誤り訂正を実現する演算,通信の時間・空間多重化の条件と構成手法を明らかにした.また,多重化による高信頼計算においては,そのデータ通信量は膨大なものとなり,データ転送の資源(通信線)共有が不可欠となる.ここでは,本来有する誤り訂正能力を少しも損なうことなく資源共有を行うための条件を明確にし,誤り訂正能力を保った資源最小化(共有最大化)手法を導出している.3.ULSI/WSI化並列計算ネットワークのための耐故障再構成:メッシュ,トーラスメッシュといった規則構造を有するプロセッサ(PE)ネットワーク上で計算処理を行うためのPE結合網再構成手法,並びに再構成の実現を保証する冗長配線網構造条件を明らかにした.本研究では主に,数値計算処理系計算アルゴリズムの実装を想定した並列計算処理に関する故障検出・診断,誤り検出・訂正について検討を行ってきたが,今後非数値計算系処理を含む処理アルゴリズムの実装に対するアルゴリズムレベル耐故障化の理論への展開,オンライン誤り訂正と再構成の融合化への発展等を予定している.本研究は誤り訂正能力と自己再構成能力を兼ね備えた高度耐故障化集積回路システムの為の基礎理論の構築を目指すものであり、平成9年度においては、1.オンライン故障検出・診断のためのアルゴリズムレベルにおけるチェック構成、2.シストリック並列計算の時間的・空間的多重化に基づくオンライン誤り訂正における耐故障データルーティング、3.配線故障に対応したマルチプロセッサネットワーク再構成に関して以下の結果を得た。1.オンライン故障検出・診断のためのチェック構成:アルゴリズムレベル耐故障化の効率的実現のための解析モデルとして、データの依存関係に配慮したModified Processor-Data Graphを提案・導入し、幾つかの代表的誤り生成・伝搬モデルの下での、故障検出・故障位置特定のためのデータチェック条件を導いた。2.時間的・空間的多重化における耐故障データルーティング:局所的にデータ交換を行なって誤りを訂正する時間・空間領域多重化に基づく耐故障シストリックアレイシステムではデータ通信量が大きく、通信線路の共有を効率的に行なう必要がある。この際に問題となるデータ転送スケジューリング間題と耐故障性を保持する資源共有問題のそれぞれに対し明確な設計条件を与え、幾つかの代表的計算アルゴリズムに対して高信頼かつスケジュール可能なシストリックアレイ構造を与えた。3.配線故障に対応した再構成:補償パス構造と配線再構成(特に各チャネルでの必要トラック数)との関係考察を基礎とし、配線故障を各配線チャネル毎の使用可能トラック数制約としてモデル化した際の、トラック数制約付補償パス構成問題を定義し、その近似的解法を与えた。本研究は誤り訂正能力と自己再構成能力を兼ね備えた高度耐故障化集積回路システムの為の基礎理論構築を目指すものでありる.平成10年度においては,1.並列化システムのオンライン誤り検出・診断のためのアルゴリズムレベルチェック構成,2.オンライン誤り訂正のための時間・空間的多重化構成,3.マルチプロセッサネットワーク再構成のためのアーキテクチャ構成,4.故障診断容易化のためのシステムアーキテクチャ設計自動化に関して検討を行い,以下の結果を得た.1.並列化システムのオンライン誤り診断のためのアルゴリズムレベルチェック構成:並列化システムの解析モデルとしてのModified Processor-Data(MPD)Graphを利用し,(a)正常なPEが正常なデータのみを使って生成したデータは正常である,(b)正常なPEが唯

1つの誤りデータと幾つかの正常なデータを使って生成したデータは誤りである,の2点のみを確かなこととして仮定した誤り生成・伝播モデルの下で,故障PEを特定する単一故障診断のためのチェックの条件とその一構成手法を導出した.2.時間・空間多重化に基づく誤り訂正シストリックアレイ:多重化された全ての計算において入力データの多数決処理を伴う高信頼計算においては,そのデータ通信量は膨大なものとなる.システムの設計においては,データ転送の資源(通信線)共有が不可欠となるが,多重化の有する誤り訂正能力を損なう可能性もある.ここでは,本来有する誤り訂正能力を少しも損なうことなく資源共有を行うための条件を明確にし,誤り訂正能力を保った資源最小化(共有最大化)手法を導出した.3.マルチプロセッサネットワーク再構成のためのアーキテクチャ構成:補償パス生成による再構成において,配線再構成を保証するアーキテクチャ(冗長配線アーキテクチャ)の条件について考察を行った.この結果,2次元トーラスメッシュをターゲットとする再構成において,隣接PE代行に基づく再構成(但し,補償パスが存在することを前提として)が各PE間チャネルに8本の配線トラックを用意することで保証できることを証明した.また,シミュレーション実験によって,各PE間チャネルに6本の配線トラックを用意することで非常に高い確率で隣接PE代行に基づく再構成が可能であることを示した.4.故障診断容易化のためのシステムアーキテクチャ設計自動化:故障診断容易化のための内部信号の可制御性・可観測性を高める技術としてスキャン方式がある.集積システムアーキテクチャをスキャンレジスタ挿入を前提として最適化する設計方法論を検討・導出した.本研究は誤り訂正能力と自己再構成能力を兼ね備えた高度耐故障化集積回路システムの為の基礎理論構築を目指すものである.平成11年度においては,1.並列化システムのオンライン故障検出・診断のためのアルゴリズムレベル耐故障化,2.多くの応用を持つ代表的数値計算である畳み込み演算の耐故障シストリックアレイ構成についての検討を行い,以下の結果を得た.1.並列化システムのオンライン故障検出・診断のためのアルゴリズムレベル耐故障化:前年度までに得られたModified Processor-Date(MPD)Graphモデルによるシステム解析を拡張し,新たにExtended MPD(EMPD)Graphモデルを提案・導入したシステム解析・設計を提案した.EMPD Graphモデルは対故障化対象アルゴリズムのみならず,チェックのための冗長演算,チェックそのもの,及びそれらのプロセッサ上へのマッピングを取り入れたシステム記述であり,チェックが正しく行われるための特別な外部環境を必要としない自律的な故障検出・診断機構を有するシステムのための解析・設計モデルである.
看護職・介護職による災害時要援護者二次トリアージの開発

20142017年度本研究グループは東日本大震災発生2週間後、避難所の支援活動を行った看護職7名を対象にインタビューを行い、専門職による要配慮者第2次トリアージの開発に繋げる避難所の危機管理に着目した内容分析の結果から、住民による支援とは異なる看護職による集団支援と個人支援の各特徴が確認できた。看護教育の資料作成に繋げた。バングラデシュのアクションリサーチによる活動は、減災プログラムの作成と参加研修により4年間で災害多発地域の減災ボランテイア100名を養成し認定書を供与、減災パンフレットを作成し、減災ボランテイアにより2,000世帯に配布と共に説明を行った。平成2325年度は、住民による要援護者の避難所部屋割りトリアージを「要援護者トリアージ」と名付け、住民が実施できる避難所の部屋割り基準と実施方法の開発と検証を行ってきた。平成2628年度は、地域住民が行った要援護者トリアージ後の、看護職を中心とする専門職が引き続き行うべき対応「要介護者2次トリアージ」の基準と実施方法の開発を開始した。さらに「要援護者トリアージ」の研究成果を活かし、平成26年度から3年間計画で、平時の継続した防災教育の一環として「バングラデシュにおける災害多発地域の村レベルのリーダーを対象とした地域防災・減災保健支援活動プログラムの開発」を目的とした研究活動にも着手した。平成26年度「要介護者2次トリアージ」の取り組みの第一段階として、文献検討を進めつつ、東日本大震災で避難所運営や搬送に携わった看護職と介護福祉職を対象としたグループフォーカスインタビューを行い質的に分析した。この結果、避難所における看護職・介護職の災害時要援護者への対応の特徴を見出すことができた。さらに「バングラデシュにおける地域防災・減災保健支援活動プログラム開発」の内容は、アクションリサーチを基盤として、1)防災意識や防災活動について村のリーダーを対象とした調査活動、2)調査の結果からニーズに基づいたプログラムの実施(3回)と評価を行うことである。研究活動に対しては、バングラデシュ赤新月社(以下、BDRCS)に所属する2名にカウンターパートとして研究協力の承認を得た。平成26年度は文献検討、研究倫理審査の承認、バングラデシュにおける活動を2回実施した。1回目(平成26年8月)にバングラデシュの災害多発地域の母子保健センター(以下、MCHセンター)の現地調査、BDRCS本社の研究協力の依頼と承認の取得、研究参加者の選定を行った。2回目(平成26年12月)は、村レベルのリーダー79名を対象に地域防災支援プログラムを開催した。平成2628年度の3年間、地域住民が行った要援護者トリアージ後の、看護職や介護職を中心とする専門職が引き続き行うべき対応「要援護者2次トリアージ」の判断基準と実施方法の開発に取り組んでいる。本研究の目的は、要援護者の震災関連死を防ぐ減災対策の一助として災害急性期において、看護職や介護職等の専門職が行う「要援護者2次トリアージ」の判断基準を開発することである。既に開発した1次トリアージの判断基準をふまえ、時間推移に連動する2次トリアージの判断基準を開発する。目標は、1.避難所における要援護者のケアの優先度や福祉避難室や福祉避難所への移動を決定する際の判断基準の開発2.バングラデシュの災害多発地域における地域防災保健活動人材プログラムの開発3.人材育成プログラムに伴うシミュレーションのシナリオ、シミュレーショングッズの開発の3点である。平成26年度「要援護者2次トリアージ」の第一段階として取り組んだ結果、避難所における看護職・介護職の災害時要援護者への対応の特徴を見出せた。平成27年度はその第二段階として、第一段階で得られた結果をふまえ、日本赤十字看護大学倫理審査委員会に提出し採択され、東日本大震災の避難所で活動した看護職の研究参加者8名にインタビューを行い、内容分析に取り組んだ。その結果、26年度の時点で推測されたように1)個だけでなく集団を対象とする視点2)様々な医療機関や消防、区役所等他機関の状況を検討する視点3)医療と生活に対する広く深い予測的視点を有する支援対象は、個人から避難所で生活をする集団すべてが含まれていたことが確認できた。予定されたインタビュー8名が終了し、順次分析段階に入り、推測された知見が確認できたことから、概ね十分な達成段階にあると考えた。平成27年度「バングラデシュにおける地域防災・減災保健支援活動のプログラム開発」では、平成26年度の取り組みをふまえ、バングラデシュ災害多発地域における災害時要援護者対応のための防災人材育成セミナーを、26年度実施した別途5村の防災リーダー50名を対象に開催した。セミナー終了後のアンケート結果から、防災知識の向上が確認できた。また対象地域の20世帯を対象に防災に関するインタビュー調査を行ったところ防災意識の確認ができた。合計100名の防災リーダーの育成セミナーから、今後は各村2名の防災リーダー合計20名を選び、重点的にリーダーとしての資質を高める訓練を実施することを見出した。また10村の防災リーダーを統括するスーパーバイザーの協力者として1名を確保することができた。課題は、引き続き村のリーダー格による防災活動をいかに展開、継続していくかであるが、3年間の研究の主幹となる重要な内容を実施できたことから、概ね十分な達成段階にあると考えた。平成2628年度の3年間は、地域住民が行った要援護者トリアージ後の看護職や介護職を中心とする専門職が引き続き行うべき対応

「要援護者2次トリアージ」の判断基準と実施方法の開発に取り組んでいる。本研究の目的は、災害時要援護者(現、要配慮者)の震災関連死を防ぐ減災対策の一助として災害急性期において、看護職や介護職等の専門職が行う「要援護者2次トリアージ」の判断基準を開発することである。既に開発した1次トリアージの判断基準をふまえ、時間推移に連動する2次トリアージの判断基準は、以下3点の開発を目標とする。1.避難所における要援護者ケアの優先度や福祉避難室及び福祉避難所への移動を決定する判断基準2.バングラデシュの災害多発地域における地域防災保健活動人材育成プログラムの開発3.人材育成プログラムに伴うシミュレーションのシナリオ、シミュレーショングッズの開発本研究の2段階3段階に該当する28年度の活動は、27年度に引き続き東日本大震災発生2週間後、避難所において支援活動を行った看護職の研究参加者合計7名を対象にインタビューを行い内容分析に取り組んだ。目的は避難所における看護職の集団支援の特色と個人支援の特徴を明らかにし、住民との協働や連携について検討することである。避難所全体の危機管理に着目し、類似する内容を抽出した。結果は、住民が行う避難所管理との違いとして、看護職は生命の危機につながる傷病者を積極的に見出し、タイムリーに対応していた。さらに、地域住民や生徒・学生の中から適切な支援者を見出し育て協働していた。また、環境全体が心身の健康にもたらす危険を積極的にアセスメントし、予防的に対応していた。生命の危機から生活のQOLに至るまで、集団全体に気を配ると共に、疾患などにより自制がきかない個人が集団にもたらす影響を検討し、住民のエンパワメントを基本に関係性への改善にも対応していた。これら明らかになった個人及び集団支援の特徴について、日本災害看護学会及び日本集団災害医学会で第2報、第3報の示説発表を行った。バングラデシュの研究活動については、5月現地を訪問、研究参加者の防災リーダー20名を対象に独自のシナリオ作成に基づいた防災訓練を行った。訓練後、防災リーダー20名及び村民20名にアンケート調査を行い、訓練の効果を尋ねたところ、全員が知識を行動に移すことができ、訓練が効果的であったことが確認できた。引き続き12月に訪問、フォローアップ研修と家庭用防災ちらしをベンガル語で作成、2000枚を研究対象地域の各世帯に配布、一連の目標を達成することができた。村の防災リーダー育成研修の実際と課題の第2報、第3報を世界災害看護学会及びインド国際看護学会で発表した。さらに要援護者2次トリアージとバングラデッシュにおける研究活動の報告書を作成した。背景と動機:2011年3月に発生した東日本大震災では、災害関連死による多数の被害者が報告された。平成2325年度科研Bの取組として、住民でも実施可能な要援護者トリアージの判断基準の要素を抽出し、区分と判断基準を検証した。引き続き平成2629年度基盤(B)の取組として、上記トリアージの客観的な指標に沿って、非専門職が被災者の避難場所に関するふるい分けを行なった後に、災害関連死を防ぎ、環境の変化に脆弱とされる要援護者の時間経過における健康状態の変化に対応するためには、看護職等の支援が重要になると考えた。
膠芽腫の新規治療標的探索

致死的脳腫瘍である膠芽腫の新たな治療標的を探索することを目的とした。これまでIGFBP-2とCD24が膠芽腫の悪性形質へ関与していることを示してきたが、さらに、その機序と、そこに関わる新規機能遺伝子を探索しており、同定された遺伝子を解析している。候補遺伝子として同定されたDKK1、RelAが膠芽腫およびある種の癌の悪性形質を促進していることがわかり、RelAの阻害剤で増殖を抑制できることを明らかにした。膠芽腫(Glioblastoma)は、極めて予後不良の悪性脳腫瘍であり、最もブレークスルーが待望されている難治性癌である。本研究は膠芽腫の悪性形質を左右する新たな機能遺伝子およびシグナル伝達を探索し、新規治療標的を見出すことを目的としている。これまで、IGFBP-2とCD24が、膠芽腫の悪性形質への関与していることを示してきたが、さらに、その機序と、そこに関わる新規機能遺伝子を探索しており、同定された遺伝子について、新たな治療標的となりうるか検討している。平成22年度は、レトロウイルスを用いた安定的ノックダウンの系を用いて、IGFBP-2とCD24をノックダウンした膠芽腫細胞を作成し、抗癌剤の存在下、非存在下で様々なバイオアッセイを行った。また、Forward genetics的アプローチとして、IGFBP-2を制御している未知の遺伝子を網羅的に探索するために、IGFBP-2のプロモーターとランダムアンチセンスライブラリーを用いたexpression cloning法を試み、得られた約30の新規機能遺伝子候補について、データベース検索を行うとともに、DKK1、RelA、TPM3、MALAT1、GHITM、C19orf2、について実際に、IGFBP-2発現変化に伴うmRNA、蛋白の発現変化を解析した。発現解析の方法が確立したもの、結果がマイクロアレイの通りだったもの、期待した結果が得られなかったものがあるが、現在、その結果を検証している。IGFBP-2との連動が強く疑われ、生物学的に意義が見出せそうな遺伝子について、解析を進めて行く予定である。膠芽腫(Glifoblastoma)は、極めて予後不良の悪性脳腫瘍であり、最もフレークスルーが待望されている難治性癌である。本研究は膠芽腫の悪性形質を左右する新たな機能遺よシルをし、を見出ことを目としている。平成23年度は、平成22年度に引き続き、レトロウイルスを用いて作成した、IGFBP-2ノックダウン細胞とCD24ノックダウン細胞を用いで抗癌剤の存在下、非存在下で様々なバイオアッセイを行った。とくに上記のForward genetics的アプローチデ同定された遺伝子であるRelAの選択的阻害剤DHMEQが膠芽腫の増殖、浸潤に及ぼす影響を解析した。その結果、RelAを抑制すると、膠芽腫細胞の細胞周期が主としてG2期で阻害され、増殖が抑制されることがわかった。また、Forward genetics的アプローチとして、IGFBP-2を制御している未知の遺伝子を網羅的に探索するために、IGFBP-2のプロモーターとランダムアンチセンスライブラリーを用いたexpression cloning法を試み、得られた新規機能潰伝子候補について実際に、IGFBP-2発現変化に伴うmRNA、蛋白の発現変化を析した。発現析の方法が確立したもの、結果がマイクロアレイの通りだったもの、期待した結果が得られなかったものがあるが、現在、その結果を初in silico、in virtoで検証している。
空間的文脈情報を利用するリモ-トセンシング画像デ-タの高精度分類法の研究

本研究は,リモ-トセンシング画像デ-タ中に含まれている物体の形や大きさ,相対的な位置関係,テクスチャなどの空間的文脈情報を積極的に利用することによって,より高い分類精度を達成できる分類手法(以下,文脈的分類法という)を新たに開発することを目的としている。この目的を達成するために,本年度は次の2項目について研究した。1.既存の文脈的分類法に対する統一的・客観的な評価実験の実施2.新しい高性能な文脈的分類法の開発とその実用化まず,1については,確率分布のパラメ-タ推定に誤まりを許容した場合の分類精度のロバスト性に関して,評価実験を開始した。評価対象としている分類法は,前処理方式としての平滑化手法による手法,後処理方式としての多数決法,複合処理方式としての複合決定法,適応的分類法,確率的弛緩法である。評価実験は一部が終了したのみであり,今後も評価実験を継続する予定である。これまでの所,単純な方式の方が高いロバスト性を示すという結果が得られている。次に,2については,1の結果を踏まえて,実用レベルの高性能な文脈的分類法を開発するために,拡張型適応的分類法と強制収束判定付き確率的弛緩法の改良を行なった。評価実験の結果,これらの改良2手法は,従来の文脈的分類法よりも分類精度,処理時間,所要メモリ量,分類の安定性に関して高い性能を有することを確認した。また,本年度は,形状情報を利用する次世代の文脈的分類法を開発するために,輪郭線情報に基づく分類手法についての基礎的検討も行なった。具体的には,線分近似型高速ハフ変換により任意図形検出法の開発,クラスタリング手順に基づいた雑音に強い輪郭線図形の線分近似手法の開発などを行なった。さらに,NOAA画像デ-タを用いた海表面温度推定誤差の気象・海象条件の実験的検討も行なった。
暖候・寒冷地域における融雪機構の解明に関する比較水文学的研究

これまで暖候地、寒冷地における融雪過程とその流出過程の研究は別個に発展してきたたために、統一的な枠組み設定と実証的な裏付けデータが欠けていた。近年、ネパールヒマラヤやチベット高原、東ヨーロッパ、シベリヤなど海外での特微的な水循環を調査する機会が増えつつあるが、それぞれに共通する重要な事項は融雪過程の理解と定量化である。さらに融雪過程に関しては森林被覆の影響評価が必要とされるが、日本では観測の積み重ねによる実証的な調査が著しく欠けていた。当研究者らは、本科学研究費補助金を得て、暖候地の代表として京都府の芦生演習林内の無林地と常緑針葉樹林(スギ)、寒冷地としての岩手県、岩手山無林地と落葉広葉樹林、さらに北海道の雨龍演習林母子里の無林地、常緑針葉樹林(トドマツ)、落葉広葉樹林において集中的な熱収支観測を実施した。その結果すベての地点の表層融雪量は熱収支から良好に推定できることが判明した。従って植栽されたスギや天然性のトドマツなどの常緑針葉樹林内や、落葉広葉樹林内における融雪量の相違は熱収支を構成する日射量、アルビード、下向き長波放射量、表面温度、風速、気温、湿度各項の違いとして説明できる。そのために、すベての林内の気象要素は無林地の値に対して比較検討された。これらの知見から流域を構成している、傾斜や方位、植生を異にする各部分斜面上の融雪量を求めることが可能となった。融雪最盛期には表層融雪量がその下の積雪層をすみやかに浸透し、地熱の影響を無視できるとすれば、融雪水の地面への供給は降雨と同じ事象とみなして良い。融雪期に気象要素から1時間間隔で推定された部分斜面の融雪量を筆者らの提案した流出モデルである、HYCYMODELを通して計算された流出ハイドログラフは暖候性地域を代表する芦生演習林の小流域と、寒冷地である岩手山流域で観測された流出ハイドログラフをきわめて良好に再現することが判明した。山地の融雪現象に及ぼす森林の被覆効果については、従来、定性的な記述が多かった。本来、融雪は熱収支に基づく物理的な過程であり、定量的な解析が可能である。これまで野外で関係項目(日射量・放射収支量・アルベド・長波放射収支量・風速・気温・湿度)の同時観測とその連続記録が難しかったが、近年、消費電力の少ないセンサ-類と記録装置の発達によって必要とするデ-タが入手可能となってきた。本研究者らは滋賀県朽木村に位置する小流域(70ha)の量水堰すぐ近く民家庭の熱収支観測と流域での流出量観測と解析を行なった結果、次ぎの事項が明らかになってきた。まず、降水が雨となるか雪となるかの判断気温は、これまで日平均気温では2°Cとする場合が多かったが、今回、1時間間融の降水量と気温、積雪深デ-タについてシュミレ-ションを行なった結果、単純に0°Cの判断気温が良好な結果を与えた。また融雪量について熱収支法を適用し、さらにバルク法で地表面粗度を与えて潜熱と顕熱を計算した結果、平地(民家庭)については通常使われる範囲の粗度で良かったが、流域の融雪流出量ではかなり大きな地表面粗度を与えなければ、観測流出量の時間変化を説明できないことが判明した。

熱収支の内容を見ると,平地では融雪量に占める放射収支量の比率は90%で,顕熱・潜熱はわずかであったが,落葉樹林で覆われた流域では放射収支量は40%程度で、顕熱20%・潜熱20%という高い割合になった。この理由としては、同一の平均風速を与えた(0.2m/s)ことや、流域で地表の凹凸が激しい点と落葉樹林の効果などが関係しているであろうが、詳細な説明には今後の観測が必要である。従来,暖候地・寒冷地における融雪・流出機構の研究は別個に発展してきたために,統一的な枠組み設定と実証的な裏付けデ-タが欠けていた。近年,ネパ-ルヒマラヤやチベット高原,東ヨ-ロッパ,シベリヤなど海外での特徴的な水循環を調査する機会が増えつつあるが,それぞれに共通する重要な事項は融雪過程の理解と定量化である。さらに,融雪過程に対する森林被覆の影響の評価が欠かせないが,これについては日本における観測の積み重ねによる実証的な調査が著しく欠けていた。当研究者らは,本科学研究費補助金を得て,暖候地の代表として京都府の芦生演習林内の無林地と常緑針葉樹林(スギ),寒冷地としての岩手県,岩手山無林地と落葉広葉樹林の比較,さらに,北海道の雨龍演習林母子里の無林地,常緑針葉樹林(トドマツ),落葉広葉樹林において集中的な熱収支観測を実施した。その結果,無林地に比較して,日射量については落葉広葉樹林で60%に,天然性のトドマツ常緑針葉樹林で40%,人工作スギから成る常緑針葉樹林では20%に低下することが判明した。しかし,純放射量については,林内におけるアルベド低下と樹冠からの長波放射量が加わることによって,落葉樹林では6070%に,トドマツ常緑針葉樹林で5060%に,スギから成る常緑針葉樹林では30%といずれも日射量に対する比率よりも増加してくる。林内風速の低下は,落葉広葉樹林で80%に,スギ林では60%に低下したが,トドマツ常緑針葉樹林では,計測地点の問題があって無林地と大差なかった。湿度・気温は林内外で大差なかったが,夜間に常緑林では保温効果が見られる。バルク係数は林外に比して,若干大きくなる傾向が認められる。結果としての融雪量は林外,落葉樹林,常緑樹林の順に少なくなるが,夜間における樹冠からの長波放射によって,林内の夜間融雪量が無視しえない場合も生じている。これまで暖候地,寒冷地における融雪過程とその流出過程の研究は別個に発展してきたために,統一的な枠組み設定と実証的な裏付けデータが欠けていた.近年,ネパールヒマラヤやチベット高原,東ヨーロッパ,シベリヤなど海外での特徴的な水循環を調査する機会が増えつつあるが,それぞれに共通する重要な事項は融雪過程の理解と定量化である.さらに融雪過程に関しては森林被覆の影響評価が必要とされるが,日本では観測の積み重ねによる実証的な調査が著しく欠けていた.当研究者らは,本科学研究費補助金を得て,暖候地の代表として京都府の芦生演習林内の無林地と常緑針葉樹林(スギ),寒冷地としての岩手県,岩手山無林地と落葉広葉樹林,さらに北海道の雨龍演習林母子里の無林地,常緑針葉樹林(トドマツ),落葉広葉樹林において集中的な熱収支観測を実施した.その結果すべての地点の表層融雪量は熱収支から良好に推定できることが判明した.従って植栽されたスギや天然性のトドマツなどの常緑針葉樹林内や,落葉広葉樹林内における融雪量の相違は熱収支を構成する日射量,アルビード,下向き長波放射量,表面温度,風速,気温,湿度各項の違いとして説明できる.そのために,すべての林内の気象要素は無林地の値に対して比較検討された.これらの知見から流域を構成している,傾斜や方位,植生を異にする各部分斜面上の融雪量を求めることが可能となった.
アリールハイドロカーボン受容体の造血前駆細胞における生物作用と毒性発現機構

骨髄では、アリールハイドロカーボン受容体(AhR)が、造血前駆細胞特異的に発現しており、同時に個々に特異的に発現するcytochrome p450 2E1(CYP2E1)の関与が、ベンゼンの毒性発現機構をなしている。これに基づいて、ベンゼンの影響を参照しつつ、(1)AhRが分子進化に果たした役割、(2)AhRの造血前駆細胞の細胞周期制御に対する役割、及び(3)その異物相互作用の上での役割の3点を明らかにした。掲げた研究項目のうち、アリールハイドロカーボン受容体(AhR)の造血未熟前駆細胞の未熟性(dormancy)の維持と、これを維持するコネクシンの関与について研究実績が得られた。既に明らかにしてきたようにAhRは未熟細胞に高発現し、それらのcell cycleを抑制性に制御すると想定すべき蓋然性が種々浮かび上がっている。これに対して、未熟造血幹細胞分画の酸化的ストレス下における発現遺伝子の解析が本研究課題でも掲げた主要課題となっている。今年度は、これに対して基礎的実験系の樹立のため、酸化によって蛍光色素に変換するDCFH-DAをとりあげ、このものを指標として、過酸化水素による酸化的ストレス下で骨髄細胞の蛍光強度が増大することを、フローサイトメーターによって確認した。更に、この蛍光強度の増大は、AhRノックアウト(KO)マウスでより強く観察されることをもって、AhR-KOマウスでの酸化的ストレス過剰状態を証明した。これにより、当初の計画通り、ベンゼン暴露条件下における、AhR-KOマウスでの活性酸素種応答の差異を造血幹細胞分画にて検討する方法が樹立された。尚、AhR-KOマウスの骨髄細胞を移植した野生型マウスでのCyp2E1によるベンゼン代謝に関わる検討については、骨髄特異的Cyp2E1の骨髄細胞に対するベンゼン代謝毒性の確認を引き続いて進めている。即ち、同移植系における肝でのCyp2E1の発現は、AhR-KOマウス骨髄細胞移植系及び野生型マウス骨髄細胞移植系共に認められ、骨髄における毒性発現がAhR-KOマウス骨髄細胞移植群で認められなかったという結果は、骨髄におけるCyp2E1の発現の如何に関わっていることが確認された。但し、今回の実験において、Cyp2E1の骨髄における発現は野生型においても充分に確認されなかったので、さらなる実験系そのものの確認を進める必要が残った。最後に、本研究の遂行中に同研究者らは、偶然コネクシン32分子の造血幹細胞特異的な発現と、このものの酸化的ストレス応答性とAhRの発現とのシグナル相互関係が、結果として注目されることとなり、これについても検討を行うこととする。目的に即して、(1)アリールハイドロカーボン受容体(AhR)の酸化的ストレスの消去への貢献、(2)ベンゼン代謝酵素系CYP2E1のAhRを介した臓器特異的生体異物相互作用の2点について検討した。(1)大気中(異物非曝露下)で、AhR欠失(KO)マウスでの未分化造血幹細胞(KSL(c-kit+SCA-1+Lin・))分画は、野生型のそれよりも小さい。これは体重あたりに換算しても同様で、AhRによるKSL分画の未熟性(dormancy)の維持仮説を支持する。この関係は、野生型のKSL分画のDCFH-DA色素の蛍光強度の過酸化水素(H_2O_2)曝露による増加、KOマウスのKSL分画のH_2O_2非曝露状態での野生型マウスより明瞭な増加と、H_2O_2曝露状態での更に顕著な増加として観察され、AhRの酸化的ストレス消去への貢献と符合していた。興味深いことに、K^dullSL(c-kit^dullSCA-1+Lin-)分画でも、野生型でH_2O_2曝露により蛍光強度の上昇が認められるが、他方KOマウスでは、非曝露では野生型のそれに留まったものの、曝露下ではより顕著な蛍光強度の増加が認められた。これは、AhRがKSL分画並びにK^dullSL分画で、より顕著な酸化的ストレス消去への役割を果たしていることを示唆している。(2)既報のとおり、AhR-KOマウスではベンゼンを介した造血障害が認められない。この現象の臓器特異的発現機構を明らかにするために、骨髄と肝等に分別して観察する骨髄移植系により、ベンゼン毒性を観察し、骨髄のベンゼン誘発造血障害が、骨髄、特に骨髄造血前駆細胞のAhRに依存し、末梢血のベンゼン誘発造血障害が、肝等、骨髄以外の組織におけるAhRに分別的に依存していることの示唆を得た。本研究課題では、アリールハイドロカーボン受容体(AhR)が造血前駆細胞に特異的に発現していることにより、ベンゼンが造血前駆細胞特異的に惹き起こす