hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メトロニダゾールによる薬物相互作用機構の解明および新たな相互作用の可能性の検討

飛躍的に適応が拡大している抗原虫薬メトロニダゾール(MTZ)が関与する薬物相互作用のメカニズム解明に加え、MTZが未知の薬物相互作用を起こす可能性の検討を目的として、主にヒト肝由来試料を用いたin vitro試験を実施した。その結果、主要な薬物代謝酵素の活性および発現あるいは肝取り込みトランスポーターの発現に対して臨床濃度のMTZは顕著な影響を及ぼさないことが明らかとなり、臨床においてMTZがそれらを介する相互作用を起こさないことが示唆された。今後、MTZ代謝物の影響等についても検討を行うことで、報告されている相互作用のメカニズム解明および臨床におけるMTZの適正使用に繋がると考えられる。本研究では、メトロニダゾール(MTZ)の関与する既知の薬物相互作用メカニズムの解明を目指すとともに、未知の薬物相互作用を起こす可能性について追求する目的で、ヒト由来試料を用いたin vitro試験を行った。ヒト凍結肝細胞(3 lot)にMTZを添加し、3日間培養した後、種々のグルタチオンS-転移酵素(GST)分子種(A1、M1、P1)および種々の取り込みトランスポーター(OATP1A2、1B1、1B3、2B1、NTCP)のmRNA発現をreal-time PCRを用いて定量した。その結果、いずれのlotの肝細胞においてもGST分子種の発現にMTZによる有意な変動は認められなかった。また、一部の取り込みトランスポーターの発現はMTZにより減少したが、lot間差が大きく、濃度依存的な影響も認められなかったことから、MTZが取り込みトランスポーターおよびGSTの発現を減少させることよって相互作用が生じる可能性は低いと考えられた。GSTによるブスルファン代謝に及ぼすMTZの影響についてヒト肝サイトゾルを用いた代謝試験により検討した結果、MTZによるGST阻害は弱く、阻害作用にMTZ濃度依存性も認められなかった。また、dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD)による5-フルオロウラシル(5-FU)代謝に及ぼすMTZの影響についても同様にヒト肝サイトゾルを用いた代謝試験により検討した結果、MTZによるDPD阻害は弱く、阻害作用にMTZ濃度依存性も認められなかった。以上の結果から、臨床におけるMTZとブスルファンおよび5-FUとの相互作用は、MTZがGSTおよびDPDの活性を直接阻害することあるいはGST発現を減少させたことに起因する可能性は低いと考えられた。また、ヒト肝ミクロソームを用いたCYP代謝阻害試験を種々の緩衝液条件下で行った結果、複数の代謝酵素により代謝を受ける基質におけるそれぞれの酵素の寄与率は、代謝試験に用いる緩衝液の種類および濃度に依存して異なることが明らかになった。特に問題なく実験を進めることができ、本研究の成果の一部について学会で発表できた。さらに、直近の学会でも発表する予定があり、概ね順調に研究が進められていると判断した。本研究では、飛躍的に適応が拡大しているメトロニダゾール(MTZ)の関与する既報の薬物相互作用メカニズムの解明に加え、MTZがその他の薬物と相互作用を起こす可能性の検討を目的とする。平成29年度においては、主要な薬物代謝酵素の活性に及ぼすMTZの影響について、ヒト肝ミクロソームを用いたin vitro試験により検討した。パクリタキセル6α-水酸化活性(CYP2C8)、S-ワルファリン7-水酸化活性(CYP2C9)およびトリアゾラムα-水酸化活性(CYP3A4)に対して臨床濃度付近のMTZは全く影響を及ぼさなかった。また、4-メチルウンベリフェロングルクロン酸抱合活性(UGT)に対してもMTZの影響は弱く、MTZ濃度依存的な阻害は認められなかった。次いで、臨床において認められたMTZ併用による血中5-fluorouracil (5-FU)濃度上昇について検討することを目的として、SDラットを用いて5-FUの体内動態に及ぼすMTZの影響を検討したところ、臨床と同様の相互作用は認められなかった。さらに、5-FUの主代謝酵素DPDの発現に及ぼす影響についてヒト肝腫瘍由来細胞株HepG2を用いて検討を行ったところ、MTZの有意な影響は認められなかった。本研究の結果および我々の既報(Xenobiotica., 45, 413-419. (2015))に基づくと、MTZの併用による血中S-ワルファリン濃度の上昇は、酵素のタンパク質レベルおよび活性レベルでの確認が必要ではあるが、CYP2C9の発現減少による可能性が考えられる。今後、MTZ代謝物の影響などについても検討を行うことで、その他の相互作用メカニズムの解明および臨床においてMTZを安全に使用することに繋がると考えられる。ヒト肝ミクロソームを用いてCYP2C19、uridine diphosphate glucuronosyltransferase (UGT)など未検討の代謝酵素による代謝試験の実験系を確立し、それら代謝酵素に対するMTZの阻害活性を評価する。また、MTZ代謝物が薬物代謝酵素およびトランスポーターの発現・活性に及ぼす影響についてもMTZ代謝物が入手でき次第検討する予定である。薬物動態学計画していた実験の一部を次年度に繰り越したため。
ウシ卵巣での血管作動性腸管収縮ペプチド/エンドセリン2の生理的・病因的役割の解明

血管作動性腸管収縮ペプチド(VIC)はエンドセリン(ET)ファミリーに属するペプチドであり、ヒトやイヌのET-2に対応するペプチドと考えられている。我々は、ET-2およびVICの生理学的役割についてマウスを実験モデルとして検討してきた結果、卵巣機能と密接な関係がある事を示した。そこで、本研究では、このマウスにおけるVICの基礎研究を基にし、ウシ卵巣におけET-2/VICの役割の解明を試みた。ウシのET-2/VIC orthologue cDNAのクローニングをRACE-PCR法により行った。得られたcDNAは1247bpより構成されており、177アミノ酸からなる前駆体タンパクをコードする531bpからなるオープンリーディングフレームの存在が明らかになった。前駆体タンパクには、ETファミリーに特徴的なbig体とlike体領域が確認された。big体には、21アミノ酸からなるmature体領域が確認された。全長cDNA塩基配列によるホモジー解析の結果、得られたcDNAはヒト、マウスおよびラットのcDNAと65%以上の相同性が認められた。クローニングで得られた全長cDNAの塩基配列情報を基にしてprimerを設計し、ウシの臓器(心、肺、肝、腎、脾、弟1胃、弟4胃、12指腸、結腸、子宮、卵巣)におけるET-2mRNAの発現解析をRT-PCRによって行ったところ、脾臓以外の臓器で発現が確認された。Real time RT-PCR法による定量解析も同時に行った。肺、腎臓および子宮における発現量は、消化管(弟1胃、弟4胃、12指腸、結腸)における発現量よりも高く、一方、卵巣における発現量は著しく低いことが明らかになった。これらの結果は、これまで報告されている、人、マウスおよびラットでの結果と大きく異なっていた(人、マウメおよびラットでは、消化管における発現量が最も高く、卵巣における発現量も、消化管と同程度である)。ウシの黄体退行にはET-1の関与が知られており、黄体退行に先行してET-1が卵巣で高発現することが証明されている。そこで、本課題ではウシの黄体退行期におけるET-2 mRNAの発現量を経時的に検討した。その結果、ET-2 mRNAの発現レベルの変化は観察されなかった。我々は、ET-2およびVICの生理学的役割をマウスを実験モデルとして検討してきた結果、卵巣機能と密接な関係がある事を示した。そこで、本研究では、このマウスにおけるVICの基礎研究を基にし、ウシ卵巣におけET-2/VICの役割の解明を試みる。牛では、卵巣疾患に由来する繁殖障害が多く見られ、ウシの卵巣を題材とすることは獣医学上意義が大きい。研究実施計画に沿って本年度は、ウシのET-2/VI C orthologue遺伝子のcDNAクローニングを行った。マウスやラットの研究結果から、VIC遺伝子は腸管で多く発現していることが明らかになっている。そこで本実験では、ウシ腸管をクローニング材料として用いた。

ヒト、マウスおよびラットのcDNAで高度に保存されている領域を検索し、その情報を基にしてprimerを設計し、RACE-PCR法によりクローニングを行った。得られた3'RACEおよび5'RACEクローンの塩基配列より、全長cDNAの塩基配列を明らかにした。得られたcDNAは1247bpより構成されており、177アミノ酸からなる前駆体タンパクをコードする531bpからなるオープンリーディングフレームが存在することが明らかになった。前駆体タンパクには、ETファミリーに特徴的なbig体とlike体領域が確認された。big体には、21アミノ酸からなるmature体領域が確認された。全長cDNA塩基配列によるホモジー解析の結果、得られたcDNAはヒト、マウスおよびラットのcDNAと65%以上の相同性が認められた。今後、得られた塩基配列を基にして、Real time PCR法によるウシET-2/VICmRNAの定量法を確立する。血管作動性腸管収縮ペプチド(VIC)はエンドセリン(ET)ファミリーに属するペプチドであり、ヒトやイヌのET-2に対応するペプチドと考えられている。我々は、ET-2およびVICの生理学的役割をマウスを実験モデルとして検討してきた結果、卵巣機能と密接な関係がある事を示した。そこで、本研究では、このマウスにおけるVICの基礎研究を基にし、ウシ卵巣におけET-2/VICの役割の解明を試みる。牛では、卵巣疾患に由来する繁殖障害が多く見られ、ウシの卵巣を題材とすることは獣医学上意義が大きい。本年度は昨年度の研究成果を基に、ウシET-2遺伝子の臓器における発現解析を中心に行った。1)クローニングで得られた全長cDNAの塩基配列情報を基にしてprimerを設計し、ウシの臓器(心、肺、肝、腎、脾、弟1胃、弟4胃、12指腸、結腸、子宮、卵巣)におけるET2mRNAの発現解析をRT-PCRによって行ったところ、脾臓以外の臓器で発現が確認された。本年度は昨年度の研究成果を基に、ウシET-2遺伝子の臓器における発現解析をreal-time PCRを用いて定量的に行った。1)ウシの臓器(心、肺、肝、腎、脾、弟1胃、弟4胃、12指腸、結腸、子宮、卵巣)におけるET2 mRNAの発現解析をreal-time PCRによって行った。肺、腎臓および子宮における発現量は、消化管(弟1胃、弟4胃、12指腸、結腸)における発現量よりも高かった。この結果は、これまで報告されている、人、マウスおよびラットでの結果と大きく異なっていた(人、マウスおよびラットでは、消化管における発現量が最も多い)。
低いレベルの計算量クラスの完全問題の研究

本研究は低いレベルの計算量クラスの完全問題における基礎となるものである。様々な離散的な問題について、その効率的なアルゴリズムの開発と、アルゴリズムのクラスに関する定性的および定量的な解析を行っている。笠井は自然言語処理における様々な問題を形式化した。そこでは、構文解析木の新しい表現方法である「左右木」という概念を導入し、その概念を用いた構文解析のアルゴリズムのクラスについて議論した。また、言語の変換理論に関し、二段階木変換機というアルゴリズムのクラスを定式化した。一般に、言語の変換は、木を木に変換する木オートマトンの形で定式化され、これらの変換を何度も繰り返し適応し、最終的な出力が得られる。我々の得た結果は、こういった複雑な変換が、二段階変換の1回の適応で実現できるというものである。研究分担者の岩田は、マージング・ネットワークの比較器の個数に関する研究を行い、これまで知られていなかった、M(6,6)=17を理論的証明により、M(4,5)=12、M(4,6)=14、M(4,7)=16、M(4,8)=17、M(4,7)=16、M(5,6)=16を効率の良いアルゴリズムを開発し、コンピュータで計算することにより、求めることに成功した。山崎は、グラフアルゴリズムの解析を行った。最大次数、木幅などをk以下に制限したグラフのクラスに対する同型性判定問題に対し、O(f(k)n^c)時間のアルゴリズムの存在性は未解決問題であった。山崎等は、そのある部分クラスに対しO(f(k)n^c)時間のアルゴリズムが存在することを示した。また、与えられたグラフに対し、独立点集合を求める貪欲アルゴリズムが効率良く働くか、すなわち、サイズが最大ものに近い解を出力するか否かを判定する問題は、co-NP完全であることを示した。谷は、質問による学習における質問数計算量の解析を行った。低いレベルの計算量クラス(多項式時間計算量)については、当初予測していたような、計算量の測度となる完全問題をあまり発現することができなかった。その理由は、現在の計算論理論で用いられる計算モデルが、将来も安定した普遍的なモデルであるといえないことと、多項式時間計算可能な問題に対するアルゴリズムの多様性にある。(この種の理論の枠内に於いては、NP完全問題に対し、あるパラメータkを固定したFixed Parameter Tractabilityに対し、1つの結果を得ることができた。)言い換えると、現在の計算機(モデル)で得られる計算量の低いレベルの下界は、並列アルゴリズムとか、ランダムアルゴリズムなどを考慮しても、普遍的な安定した量とは見なしにくい点にある。したがって、低いレベルの計算量の研究に於いて、視点を完全問題ではなく、問題のクラスの定性的な解析に移した。山崎はグラフアルゴリズムの解析を、グラフ文法の観点から、また学習理論の観点から解析した。特に、あるグラフのクラスの同型問題がFixed Parameter Tractableであることを示した。笠井は、自然言語解析のアルゴリズムについて考案した。特に、構文解析木の新しい表現方法である“左右木"とよばれる概念を導入し、その性質を明らかにした。この解析アルゴリズムとして、PD変換機というクラスを導入している。また最近は木変換の合成問題を扱っている。得られた結果は、完全問題という形で形式化することは(現在の時点では)できないが、個々の問題に対する結果ではなく、応用範囲の広い問題のクラスに関する結果であり、一種の完全問題を表わすと言ってもよい。(研究発表の黒川、藤芳は笠井研の大学院生である)

前回の報告でも述べたように、これまでいろいろな離散的な問題について、その効率的なアルゴリズムの開発と、アルゴリズムのクラスに関する定性的、及び定量的な性質の解析を行なってきた。笠井は自然言語処理のおける種々の問題を形式化した。そこでは、構文解析木の新しい表現方法である"左右木"という概念を導入し、その概念を用いた構文解析のアルゴリズムのクラスについて議論した。また、言語の変換理論に関し、2段階木変換機というアルゴリズムのクラスを定式化した。一般に、言語の変換は、木を木に変換する木オートマトンの形で定式化され、これらの変換を何度も繰り返し適用し、最終的な出力が得られる。我々の得た結果は、こういった複雑な変換が、2段階変換機の1回の適用で実現できるというものである。この事実は、単に自然言語処理だけでなく、数式処理など、多くの応用を持つ。山崎は、グラフアルゴリズムのクラスに関して研究を続けている。特に、グラフにいろいろなパラメータを設定し、そのパラメータによって、いろいろなグラフアルゴリズムの解析を行なっている。最近では、グラフのあるクラスに関し、グラフ同型問題の効率的なアルゴリズムを開発した。また、近似アルゴリズムに関しても次のような計算量の限界を示している。独立点集合を求める、あるgreedyアルゴリズムが、与えられたグラフに対し近似解を持つかどうかを判定する問題は、co-NP完全である。岩田は、マ-ヂング・ネットワークの比較器の個数に関する研究を行なった。これも古くからある問題で、正確な下界は現在まだ分っていない。岩田は、入力の個数が具体的な数の場合について、正確な下界を求めた。本研究は低いレベルの計算量クラスの完全問題における基礎となるものである。様々な離散的な問題について、その効率的なアルゴリズムの開発と、アルゴリズムのクラスに関する定性的及び定量的な解析を行っている。研究代表者の笠井は自然言語処理における様々な問題を形式化した。そこでは、構文解析木の新しい表現方法である「左右木」という概念を導入し、その概念を用いた構文解析のアルゴリズムのクラスについて議論した。また、言語の変換理論に関し、二段階木変換機というアルゴリズムのクラスを定式化した。一般に、言語の変換は、木を木に変換する木オートマトンの形で定式化され、これらの変換を何度も繰り返し適応し、最終的な出力が得られる。我々の得た結果は、こういった複雑な変換が、二段階変換の1回の適応で実現できるというものである。研究分担者の岩田は、マージング・ネットワークの比較器の個数に関する研究を行い、これまで知られていなかった、M(6.6)=17を理論的証明により、M(4,5)=12、M(4,6)=14、M(4,7)=16、M(4,8)=17、M(4,7)=16、M(5,6)=16、を効率の良いアルゴリズムを開発し、コンピュータで計算することにより、求めることに成功した。山崎は、グラフアルゴリズムの解析を行った。最大次数、木幅などをk以下に制限したグラフのクラスに対する同型性判定問題に対し、O(f(k)n^c)時間のアルゴリズムの存在性は未解決問題であった。
語のトポロジーとその幾何学への応用

本年度は、nanoword及びnanophraseのS-homotopy不変量の構成及び、それによるnanophraseの分類について行った.具体的には,monoliteral etale phraseと呼ばれるクラスのetale phraseを,ある条件の下,文字数が4以下のものまで分類を完成させた.これを行うために,これまでに構成されている不変量(但し,α-カンドルなど,容易には計算できないものは除く)とは独立である不変量を新たに構成した.この結果は,プレプリントとしてarXivに公開してあり,現在投稿中である.また,東京工業大学A.Gibson氏との共同研究として,virtual stringの分類についても取り組んだ.そのために,Henrich type不変量やManturovのeven smoothing不変量などのvirtual string版を考えた.その結果,交点数が5以下のvirtual stringに対して,2組を除いて分類を完成させることができ,更に向きと鏡映を無視した場合は,5交点以下に関しては完全に分類することができ,その同値類の個数は120個であることがわかった.なお,分類するためにはTuraevの不変量やMiyazawa多項式のみでは不十分であることもわかっている.この結果は,2010年日本数学会秋季総合分科会にて発表済みである.また、これらの研究に加えて,曲面上のgenericでない曲線についての研究も行った.曲面状のlocaly codimention oneの特異点を持つような向きと基点,順序付き多成分曲線に対してその安定同値類を考えた.そして,その同値類からあるアルファベット上のetale phraseへの全単射を構成した(すなわち,安定同値類とphraseが一対一に対応することを示した).この結果は,既に研究集会において発表済みである.今年度は主にナノフレーズの不変量に関する研究及びTuraevの語のホモトピーの理論と結び目理論的な対象との対応について研究した。ナノフレーズの不変量に関する研究では新しいナノフレーズの不変量を構成し、その不変量を用いて長さ3以下のエタールフレーズの分類を行った([1],[2])。また、A.Gibsonにより定義されたガウスフレーズの不変量をナノフレーズへ拡張した。これは、Turaevによって定義されたナノワードの不変量である、セルフリンキング関数のナノフレーズへの拡張にもなっている([3])。結び目理論的な対象との対応については、Turaevの語のトポロジー理論の一般化を行い、ナノフレーズの一般化されたホモトピー類と、結び目理論的な対象との対応で、これまでに知られている以外の対応を明らかにした。また、一般化された語のホモトピー理論と、Turaevによるオリジナルの語のホモトピー理論との関係も明らかにした([3])。本年度は、nanoword及びnanophraseのS-homotopy不変量の構成及び、それによるnanophraseの分類について行った.具体的には,monoliteral etale phraseと呼ばれるクラスのetale phraseを,ある条件の下,文字数が4以下のものまで分類を完成させた.これを行うために,これまでに構成されている不変量(但し,α-カンドルなど,容易には計算できないものは除く)とは独立である不変量を新たに構成した.この結果は,プレプリントとしてarXivに公開してあり,現在投稿中である.また,東京工業大学A.Gibson氏との共同研究として,virtual stringの分類についても取り組んだ.そのために,Henrich type不変量やManturovのeven smoothing不変量などのvirtual string版を考えた.その結果,交点数が5以下のvirtual stringに対して,2組を除いて分類を完成させることができ,更に向きと鏡映を無視した場合は,5交点以下に関しては完全に分類することができ,その同値類の個数は120個であることがわかった.なお,分類するためにはTuraevの不変量やMiyazawa多項式のみでは不十分であることもわかっている.この結果は,2010年日本数学会秋季総合分科会にて発表済みである.また、これらの研究に加えて,曲面上のgenericでない曲線についての研究も行った.曲面状のlocaly codimention oneの特異点を持つような向きと基点,順序付き多成分曲線に対してその安定同値類を考えた.そして,その同値類からあるアルファベット上のetale phraseへの全単射を構成した(すなわち,安定同値類とphraseが一対一に対応することを示した).この結果は,既に研究集会において発表済みである.
慢性腎疾患における血管新生関連因子の関与の解明と新規治療法開発の試み

慢性腎臓病患者数は本邦にて約1,900万人超にのぼると推計されておりcommon diseaseとして再認識されている。慢性腎臓病は、末期腎不全及び心血管合併症の危険因子であり、早期からの予防医療的措置が必要である。末期腎不全より血液透析・腹膜透析に導入される患者数は年々増加しており、その原疾患としては本邦では糖尿病腎症が第一位を占めている。一方、長期腹膜透析の合併症として腹膜炎・腹膜機能低下等が認められるが、限外濾過不全を来した腹膜では血管新生等の腹膜血管の異常と腹膜硬化を認め、その進展抑制のための新たな治療法の開発が必要である。これまでに、我々は血管新生抑制因子tumstatin peptide,endostatin peptideの糖尿病腎症における治療効果を報告してきた。Vasohibinは内皮細胞より血管新生促進因子VEGF刺激により産生される血管新生negative feedback制御因子である。小分子物質NM-3は血管新生抑制作用を介して腫瘍増殖,等を抑制するが、経口投与可能で海外にて固形腫瘍患者を対象として臨床試験が進行している。本研究にて、2型糖尿病モデルdb/dbマウスにおけるNM-3投与による腎症変化の抑制効果を観察した。その作用機序としてメサンギウム細胞/足細胞への直接作用によるVEGF,TGF-β等の発現制御作用が観察された。一方、chlorhexidine gluconate腹腔内投与により惹起した腹膜硬化マウスモデルにてendostatin peptide皮下持続投与による腹膜硬化抑制効果を観察し得た。さらに、Vasohibin発現アデノウィルスベクターの静脈内投与により、1型糖尿病・2型糖尿病腎症マウスモデルにおける治療効果を観察し、さらに腹腔内投与により腹膜硬化症マウスモデルにおける腹膜効果抑制効果を観察した。本検討により、血管新生制御機能を有する分子を用いた上記治療アプローチの慢性腎臓病治療への応用の可能性が示唆された。慢性腎臓病(糸球体濾過量<GFR>60ml/min未満)に定義される人口は本邦にて2000万人超にのぼると累計されておりcommon diseaseとして再認識されている。慢性腎臓病患者は、将来的に腎機能低下が進行するのみならず、心血管イベント併発の危険性が指摘されており、より早期からの予防医療的措置が必要と考えられる。末期腎不全より血液透析・腹膜透析に導入される患者数は本邦にて年々増加しており、新規の慢性腎臓病治療法の開発が医療財政上からも急務である。種々の原疾患より末期腎不全に至るが、近年本邦では糖尿病腎症が第一位を占めている。一方、長期CAPDの合併症として腹膜炎・腹膜機能低下等が認められるが、限外濾過不全を来した腹膜では間質の線維化/血管新生等の腹膜血管の異常と腹膜硬化を認め、その進展抑制のための新たな治療法の開発が必要である。これまでに、我々は血管新生抑制因子tumstatin peptide, endostatin peptideの糖尿病腎症における治療効果を報告してきた。Vasohibinは内皮細胞より血管新生促進因子VEGF刺激により産生される初めての血管新生抑制因子として同定され、生体内胞での血管新生negative feedbackを司る。小分子物質NM-3は血管新生抑制作用を介して腫瘍増殖・関節リウマチを抑制するが、経口投与可能で海外にて固形腫瘍患者を対象として臨床試験が進行している。今年度は、新規治療法開発の観点に立ち、2型糖尿病モデルdb/dbマウスにおけるNM-3投与による腎症変化の抑制効果を観察した。NM-3投与により高血糖、血圧等は影響されなかったが、糸球体肥大・アルブミン尿の抑制効果を認めた。

また、db/dbマウスにて観察されたCD31陽性糸球体内皮細胞領域増加・糸球体内F4/80陽性単球/マタロファージ浸潤、腎でのケモカインMCP-1発現増加、線維化促進因子TGF-β発現増加はNM-3投与により有意に抑制された。さらに、腎での血管新生促進因子VEGF発現増加,Angiopoietin-2発現増加がNM-3投与により有意に抑制され、糸球体濾過障壁維持に重要な役割を果たすスリット膜構成蛋白nephrin発現の回復効果がNM-3投与により観察された。培養メサンギウム及びpodocyteを用いた検討にて、NM-3がこれらの細胞に直接作用し高糖濃度下におけるVEGF,TGF-βの発現増加を抑制し得た。以上の検討結果はDiabetes誌に掲載された。一方、chlorhexidine gluconate腹腔内投与により惹起した腹膜硬化マウスモデルにてendostatin peptide皮下持続投与による腹膜硬化抑制効果を観察し得た。炎症細胞浸潤、腹膜線維化、VEGF/TGF-β発現増加のendostatinpeptideによる抑制効果を観察し得た.さらに、Vasohibin発現アデノウィルスベクターの静脈内投与により、血清中のvasohibin濃度の増加を認め、さらに腹腔内投与により腹膜組織でのvasohibin発現増加を認めた。現在、1型糖尿病腎症モデル、腹膜硬化症モデルにて治療効果を観察中である。慢性腎臓病患者数は本邦にて約1,900万人超にのぼると推計されておりcommon diseaseとして再認識されている。慢性腎臓病は、末期腎不全及び心血管合併症の危険因子であり、早期からの予防医療的措置が必要である。末期腎不全より血液透析・腹膜透析に導入される患者数は年々増加しており、その原疾患としては本邦では糖尿病腎症が第一位を占めている。一方、長期腹膜透析の合併症として腹膜炎・腹膜機能低下等が認められるが、限外濾過不全を来した腹膜では血管新生等の腹膜血管の異常と腹膜硬化を認め、その進展抑制のための新たな治療法の開発が必要である。これまでに、我々は血管新生抑制因子tumstatin peptide, endostatin peptideの糖尿病腎症における治療効果を報告してきた。Vasohibinは内皮細胞より血管新生促進因子VEGF刺激により産生される血管新生negative feedback制御因子である。小分子物質NM-3は血管新生抑制作用を介して腫瘍増殖等を抑制するが、経口投与可能で海外にて固形腫瘍患者を対象として臨床試験が進行している。本研究にて、2型糖尿病モデルdb/dbマウスにおけるNM-3投与による腎症変化の抑制効果を観察した。その作用機序としてメサンギウム細胞/足細胞への直接作用によるVEGF, TGF-β等の発現制御作用が観察された。
アフガニスタンとパキスタンより発見された仏教写本の研究

旧ソビエトのアフガニスタン介入に始まる戦乱の影響を受けて、大量の仏教写本がアフガニスタンおよびパキスタンから発見され、世界の古写本マーケットに流出した。本研究は、そのような状況下でノルウェーのスコイエン・コレクションおよび我が国の蒐集家の入手したアフガニスタンのバーミヤン渓谷、あるいはパキスタンのギルギットで出土したと伝えられる仏教写本を調査し、それらに対する解読研究を行うことを目的としている。本年度に研究代表者は、前年度に引き続きノルウェーにおける現地調査を行い、写本断簡すべての写真複写を入手し、それに基づいて解読研究を継続した。また本年度は、スコイエン・コレクションの写本類と同じアフガニスタンのバーミヤン渓谷から発見され、現在は鎌倉のシルクロード研究所に保存されている写本類(平山郁夫コレクション)についても現地調査を行い、研究出版の許可を得て解読研究を行った。本年度研究の終了した文献中から、研究代表者は、我が国でも著名な大乗経典のひとつである『無量寿経』の断簡、および法蔵部教団に属する『舎利弗阿毘曇論』に関連する断簡を同じ資料の研究に従事しているヨーロッパの研究者と共同で出版した。本研究は、そのような状況下でアフガニスタンのバーミヤン渓谷で発見され、最終的にノルウェーのスコイエン・コレクションに収蔵された仏教写本類を中心に、さらに世界各地の他のコレクションに収められた関連写本類も加えて、それらの解読研究を行い、出版を目指すものである。本年度はスコイエン・コレクションに含まれるアフガン写本全点の現地調査を、同じ資料の研究に従事しているヨーロッパの研究者と共同で行った。調査においては、写本類を書体、内容分一に分類して解読研究行い、さらにすべてをCD-ROMに複写して持ち帰った。また本年度は、スコイエン・コレクションの写本類とアフガニスタンの同一地点から発見され、現在は鎌倉のシルクロード研究所に保存されている写本類についても、数度の調査を行い、研究出版の許可を得て解読研究を行った。研究代表者は、研究の終了した文献からそれらを出版する準備を進めているが、本年度はその中でも、大衆部教団の伝えたと推測される因縁物語付『法句経』の6世紀に遡る断簡数点について解読を終え、出版準備を終えたことを特筆しておきたい。
剛塑性動的変形解析に基づくN値の力学的考察と動圧密工法の解析的研究

Martinの塑性定理に基づいて、標準貫入試験の変位量を推測する方法を与えた。具体的事例に標準貫入試験を採用したが、地表面に物体の落下を与えれば動圧密工法における運動メカニズムと全く変わらない。ここでは標準貫入試験を重錘の落下による衝撃問題と捕らえて、運動量の等価な変位速度を地盤に与えて物体の落下による最終変形量を算出する。最終変形量は地盤の塑性エネルギーの消散から与えられる。地盤を粘性土の様なMises材料と、砂質土の様なDrucker-Prager材料に理想化して、地盤深さとN値との関係を数値解析を用いて求めた。その結果、従来提案されている実験公式と比較的良く似た傾向を得ることができた。しかし、実際の標準貫入試験ではサンプラーの機構を兼ね備えているために、数値解析で用いた地盤の初期変位速度に関する等変位速度条件は実際問題を過度にモデル化しているために、解析結果の妥当性や適用性については若干問題が残されている。その点ではN値を求める方法については従来のような標準貫入試験ではなく、むしろサンプラーの機能を捨てて、もっと単純な条件での試験を行うことが、N値自身の土の物性評価力を上げることになると思われる。重錘落下工法に本方法を適用するためには、重錘落下によって生じる地盤の過剰間隙水圧分布の算出が必要になる。本研究ではカムクレイモデルを用いて破壊時有効応力分布の算出を行って過剰間隙水圧分布を算出した。地盤の応力は衝撃力と運動によって刻々と変化するが、境界値問題に固有なモードに到達すると、そのモードのまま変形が収束する性質を用いて固有モードにおける地盤内応力を算出し、過剰間隙水圧算出に成功した。今後は得られた過剰水圧分布の消散に基づく地盤の強度上昇量の評価について実施する予定である。
小型タブット端末を活用した生徒主体の中学校理科の授業づくり

1、研究目的一昨年度からタブレットPCをグループで活用しているが,個人の意見や考えを拾い上げることに課題があった。今回40台のiPod touchを生徒一人一人に使用させたとき、中学校2年生の理科の授業において、どのような活用方法・効果があるのかについての検証を行った。2、研究方法(1)生徒一人一人にiPod touchを渡して、動物園で好きな動物のスケッチをさせながら特徴をレポートに詳細に記述させた。(2)Twitterを活用して、クイズ形式でグループや個人で解答させたり、授業中に自由なタイミングで意見や疑問に思うことをTweetさせた。(3)情報教室ではなく、普通教室にて調べ学習のツールとして活用して、歴史上の科学者の功績、天気の疑問、元素の性質などについて調べさせてレポートを書かせた。3、研究成果スタンドアローンとしての使い方として、iPod touchを動き回る動物をスケッチする場面で使用した。カメラ機能を有効活用できスケッチやその特徴を記した文章が従来のものよりも詳細に書けていてレポートが充実していた。また、ネットワークを活用した方法として、Twitterを利用すれば授業中にスピーディーに生徒の考えやノートに書いた図や絵を全員で見て生徒自身に説明させることができた。さらに授業中に自由にコメントを書き込ませて、教師がその小さな疑問を拾いながら授業を進めることで、生徒自身の授業への参加の姿勢が非常に積極的になった。無線LAN環境下であれば普通教室でも、情報教室に移動しなくても手軽に調べることができる。一人一台あることで、生徒が主体的に興味のある事柄を調べる事ができた。
有機ハイドライドを利用するマイクロリアクター燃料電池の基礎研究開発

平成17年度には、マイクロリアクター燃料電池の開発を行うに際し、触媒設計・開発の指針とするため、新しい燃料である「有機ハイドライド」の電極反応機構を各種電気化学的測定、ガス分析・分光手法を用いて解析した。また水の電気分解とアセトンの水素化を組み合わせた充電技術の開発を行い、リチャージブルな燃料電池開発の基礎研究を行った。更に直接型燃料電池のみではなく、脱水素反応装置を小型化したマイクロ水素製造装置と通常型の燃料電池を組み合わせたシステムの開発も視野に入れ、マイクロリアクターの開発もあわせて行った。まず白金を中心とする高活性触媒調製・キャラクタリゼーションを行い、活性炭担持白金触媒および白金バイメタリック触媒を用いて各種電極触媒を新たに調製し、XRD, XAFS等による分光分析およびTEMにより触媒の粒径、分散度、電子状態などの評価を行った。また、水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化反応を組み合わせて電流-電圧特性(充電反応)を観測し、その際の触媒の性能を評価した。アセトンを還元水素化するカソード触媒の影響を調べたところ、カソード触媒として白金黒を用いた場合と、炭素担持触媒を用いた場合では、水電気分解および水素酸素系燃料電池運転においても白金黒触媒の場合で過電圧が大きく、セル電圧値の増大もしくは降下が大きいという結果となることを明らかにした。マイクロリアクターによる脱水素反応実験では、まずリアクターの開発により従来法(マクロスケールリアクター)に比べて単位触媒あたりの水素生成速度を約2倍以上に向上させることに成功するとともに、白金触媒のみではなくニッケルやモリブデンカーバイドを触媒に用いて白金の有効利用率を高め、今後の白金使用量の削減の指針を得た。
脳型情報処理を行うロボットの研究

研究目標に沿って研究を実施した結果、以下のような成果を得た。(1)手・腕・眼や多数の外界センサーをもつ上半身ロボットの開発両手、両腕、両眼をもつロボットに数多くの力覚・触覚センサーと組み込んだシステムを開発した。各手・腕の基本的な動作ユニットを用意し、これらを運動学・動力学の計算にもとづいてフィードバック制御するプリミティブ・ビヘービアの試作を行った。上半身ロボットとその基礎的なプリミティブ・ビヘービアからなるシステムのプロトタイプを完成させた。(2)ビヘービアネットワークに力学構造をもたせた情報処理運動機能に関係する脳型情報処理の仮説として、プリミティブ・ビヘービアをセンサー情報の非線形関数の加重線形和として重ねあわせて行動発現するモデルを採用した。これは研究代表者がロボットハンドの把握動作の発現機構として提案し、研究を行なっているモデルを上半身ロボットに適用したものである。このロボットを用いて反射的な把握が行えることを確認した。(3)二重貯蔵モデルをもつ脳型記憶情報処理短期記憶と長期記憶のメカニズムが人間の脳の記憶の特徴を形作るといわれている。本研究では両方の記憶モデルをニューラルネットワークを用いて連想記憶システムとして設計・実装した。さらに(1)の上半身ロボットを用いて、リハーサルによる短期記憶から長期記憶への移行と、連想記憶の再生による「思い出し実験」を行い二重貯蔵モデルの根拠とされる初頭性効果、親近性効果が現れることを確認した。(4)自己行動要素による他者の行動理解一部の大型霊長類と人間がその他の動物と一線を画する脳の情報処理機能を持っていることは、特に他者の行動の物まねを自分の身体でできること(ミメシス)であるという説が注目されている。ミメシスは言語の発生やそれによる脳と言語の共進化の源とも言われている。本研究では自己行動の行動要素を用いて他者の行動を分節化、記号化し、さらに一つのグラウンドされたシンボルとする機能を、確率的ニューラルネットワーク、隠れマルコフモデルを用いて実装することを提案し、人間の全身運動に関するシミュレーションにより基礎的な検証を行った。平成10年度の研究実績は以下の2点にまとめられる。3台の高速度CCDカメラをロボットの視覚系とそれを用いたフィードバック制御系を作るために購入した。この成果については98年度日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会、日本ロボット学会学術講演会等で発表した。また、99年度日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会においても発表予定である。現在この行動とセンサーのネットワークに力学構造を作ることを研究中である。

この成果については98年度日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会、日本ロボット学会学術講演会等で発表した。また、99年度日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会においても発表予定である。研究目標に沿って研究を実施した結果、以下のような成果を得た。(1)手・腕・眼や多数の外界センサーをもつ上半身ロボットの開発両手、両腕、両眼をもつロボットに数多くの力覚・触覚センサーと組み込んだシステムを開発した。各手・腕の基本的な動作ユニットを用意し、これらを運動学・動力学の計算にもとづいてフィードバック制御するプリミティブ・ビヘービアの試作を行った。上半身ロボットとその基礎的なプリミティブ・ビヘービアからなるシステムのプロトタイプを完成させた。3台の高速度CCDカメラをロボットの視覚系とそれを用いたフィードバック制御系を作るために購入した。(2)ビヘービアネットワークに力学構造をもたせた情報処理運動機能に関係する脳型情報処理の仮説として、プリミティブ・ビヘービアをセンサー情報の非線形関数の加重線形和として重ねあわせて行動発現するモデルを採用した。これは研究代表者がロボットハンドの把握動作の発現機構として提案し、研究を行なっているモデルを上半身ロボットに適用したものである。このロボットを用いて反射的な把握が行えることを確認した。(3)二重貯蔵モデルをもつ脳型記憶情報処理短期記憶と長期記憶のメカニズムが人間の脳の記憶の特徴を形作るといわれている。本研究では両方の記憶モデルをニューラルネットワークを用いて連想記憶システムとして設計・実装した。さらに、(1)の上半身ロボットを用いて、リハーサルによる短期記憶から長期記憶への移行と、連想記憶の再生による「思い出し実験」を行い二重貯蔵モデルの根拠とされる初頭性効果、親近性効果が現れることを確認した。(4)自己行動要素による他者の行動理解一部の大型霊長類と人間がその他の動物と一線を画する脳の情報処理機能を持っていることは、特に他者の行動の物まねを自分の身体でできること(ミメシス)であるという説が注目されている。ミメシスは言語の発生やそれによる脳と言語の共進化の源とも言われている。本研究では自己行動の行動要素を用いて他者の行動を分節化、記号化し、さらに一つのグラウンドされたシンボルとする機能を、確率的ニューラルネットワーク、隠れマルコフモデルを用いて実装することを提案し、人間の全身運動に関するシュミレーションにより基礎的な検証を行った。
ディジタルホログラフィックPIVによる流体と構造体の3次元連成運動の計測法開発

本研究では、ディジタルホログラフィックPIVを用いて、3次元速度場だけではなく同時に構造体の3次元変形の計測を行うことで、流体と構造体の3次元連成運動の計測を可能とする計測法の開発を行った。得られた成果は、(1)構造体の3次元応力場計測法、(2)複雑境界周りの3次元速度場の計測法、(3)流体と構造体の3次元連成運動の計測法、以上の3つの計測法を確立したことである。本研究では,ディジタルホログラフィックPIVを用いて,3次元速度場だけではなく同時に構造体の3次元変形の計測を行うことで,流体と構造体の3次元連成運動の計測を可能とする計測法の開発を行う.研究の意義は,計算と実験の3次元連成解析の出力結果を直接比較することが可能になる.計算と実験の直接比較により,数値計算で提案される計算モデルの妥当性の検討や,計算流体力学(CFD)と実験流体力学(EFD)の融合に貢献できる.研究進行方法は,本研究室で開発したディジタルホログラフィックPIVを用いて,(1)構造体の3次元変形と(2)複雑境界周りの3次元速度場の計測法を個別に開発する.これら2つを合わせることで,本研究の目的である(3)流体と構造体の3次元連成運動の計測法を開発する.平成20年度は,3次元流体計測手法の1つであるディジタルホログラフィックPIV(DHPIV)を,(1)構造体の3次元変形計測に応用した.従来の3次元変位計測は,点計測であるひずみゲージや加速度センサなどを,構造体内部に複数設置することで実施されてきた.しかし,小さな模型で実験を行う際には,センサの大きさや配線により,設置数が制限される.本研究では,センサの代わりに構造体内部に微小な粒子を一様に分散させ,DHPIVを用いて3次元変位を多点計測した.平成20年度に目標とした基本的な実証研究が充分に達成できたと評価している.特に重要な実績として,構造体の3次元内部変位計測の実証が挙げられる.次の(2)(3)の準備として,計測手法の基礎を確立することができた.さらに(1)を一般化するには,用いたディジタルホログラフィの計測精度向上が必要である.すでに幾つかの改善策が提案されているので,解決可能の課題と認識している.そこで、本研究室で開発したディジタルホログラフィックPIVを用いて,流体と構造体の3次元連成運動の計測法を開発した。まず初年度に、(1)構造体の3次元応力場計測法を開発した。本年度は、(2)複雑境界周りの3次元速度場を開発し、(1)と合わせることで,本研究の目的である(3)流体と構造体の3次元連成運動の計測法を開発した。(1)構造体の3次元変形計測の開発によって、動荷重や静荷重を負荷された構造体の3次元応力場計測が可能となった。従来の3次元光弾性による応力場計測は、モデルの作成や計測に高価な機材や経験を有したが、本提案手法では大幅に低減できる。また、静荷重だけでなく動加重でも3次元応力場計測が容易に行える。(2)複雑境界周りの3次元速度場計測法の開発によって、充填層内部流れの3次元速度場計測が可能となった。従来の2次元PIVでは、2次元断面の速度場計測は可能であったが、本計測手法により3次元速度場を得ることが可能となった。(3)流体と構造体の3次元連成運動の計測法の開発によって、円柱と周囲流れの3次元連成運動の計測が可能となった。複数台のカメラを用いたステレオ計測手法では、円柱周囲周りの流れ場の計測が可能であったが、限られた領域の速度場となる。さらに、円柱自体の運動を同時に3次元計測することは為されていなかった。
共役ジエンの新規活性化に基づく高選択的炭素・炭素結合形成反応の開発

遷移金属触媒作用を利用したアルキン,アルケン及び共役ジエンの活性化は,生理活性物質創製や機能性材料の選択的合成を始め様々な炭素骨格形成手法として有用である。本研究では,Ni及びPd触媒作用による共役ジエン,アルキンなどの不飽和炭化水素化合物を炭素源とした効率的炭素骨格形成及び炭素-炭素結合切断反応について検討を行った。ニッケル触媒存在下,ブタジエン,ノルボルネン,アルデヒド,アミン,ジメチル亜鉛を一挙に添加すると1分子ずつが付加反応を行い,5成分連結反応が進行した。本反応は位置及び立体選択的に進行し,目的の生成物が高収率で得られる点は合成的にも研究意義が高い。用いるアミンや配位子によって反応挙動が異なり,一級アミンとして脂肪族アミンを用いたり,ホスフィン配位子が共存すると,ブタジエンの二量化反応を伴いながら炭素-炭素結合形成反応が優先的に進行した。ニッケル触媒とアルキン及びジメチル亜鉛存在下,ビニルエポキシド又はビニルシクロプロパンを反応すると,不飽和アルコール又は不飽和カルボン酸が選択的に得られる新形式の3成分連結反応を見出した。本反応はオキサアリルニッケル中間体を介して進行していると考えられるが,アリルニッケル種の立体化学が生成物の選択性に関与しているものと思われる。パラジウム触媒存在下,共役ジエンとアルキン及び有機ホウ素を加えると,それぞれ位置及び立体選択的なカップリング反応を受け,(E)-1-substituted 1,4,9-decatrienesを単一生成物として与えた。同条件下において,ビスジエンを基質に用いたところ,trans-allylpentadienyl置換環状化合物が高立体選択的に得られた。これらは,アルキニルボレートを中間体として経由し,高立体選択的な有機ホウ素の1,2-転位反応を伴いながら進行したと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。共役ジエンはテルペンやポリマー合成の重要な炭素資源として汎用されている。しかしながら、共役ジエンは複雑な付加反応等の副反応を受けやすく反応制御が極めて困難である。従って、共役ジエンを用いた研究では、反応条件が比較的限定されている場合が多い。本研究では、穏和な条件下で副生成物を与えず共役ジエンを高選択的かつ効率的な炭素-炭素結合形成の炭素源として活用することを目的とした。平成23年度では、ニッケル触媒存在下、二酸化炭素から生じるメタラサイクルと共役ジエンによる反応を活用し、新しい炭素-炭素結合形成反応の開発を行った。具体的には、ブタジエン又はイソプレンを求核種とする炭素-炭素結合形成反応を検討した。常圧二酸化炭素共存下、THF溶媒中、ニッケル触媒とブタジエン及びアルキンを添加した。その結果、ブタジエンが二量化反応を伴いつつ、二酸化炭素とアルキンの同時挿入を可能にした。同形式の反応はアルキンの代わりとしてノルボルネン存在下でも観察された。申請者はこれまで、共役ジエンとアルデヒド又はアルドイミンによるカップリング反応を開発してきた。その場合、ブタジエンを炭素源として用いると、ブタジエンの二量化反応を伴った炭素-炭素結合形成反応が進行したが、完全にブタジエンは直鎖型の二量化反応を引き起こした。一方、二酸化炭素共存下では、ブタジエンの二量化反応が分岐型で進行する点が大きく異なる。同様な反応条件下で、二酸化炭素とアルドイミンを求電子剤として使い分けることによって、ブタジエンの二量化反応の位置選択性が制御できる点は極めて興味深い。本反応は今後、不飽和カルボン酸の選択的合成法として有用である。以上の様に、共役ジエンから生じるメタラサイクルと二酸化炭素・不飽和炭化水素化合物・有機金属化合物の反応の特徴を活かしたタンデム反応が収率良く進行することが明らかとなった。

これらは,アルキニルボレートを中間体として経由し,高立体選択的な有機ホウ素の1,2-転位反応を伴いながら進行したと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。共役ジエンやアセチレン及びノルボルネンなどの不飽和炭化水素化合物を求核種として用い,カルボニル求電子剤に対する炭素・炭素結合形成反応を開発した。生成物は不飽和カルボン酸や不飽和アミン等の様々な生理活性物質として有用である。また,ポリフェノールやインドールなど芳香族化合物のC-H活性化を利用した単工程合成反応の開発にも成功している。これらは,申請書の計画内容に即して順調に進められている。更に,二酸化炭素が共役ジエンや共役エン-イン化合物と付加反応する新規カップリング反応を見出した。本反応は,今後,二酸化炭素の新規導入手法として期待できる。グラファイト及びメソポーラスシリカ等の細孔系固体触媒を反応場とする新しい触媒反応を開発する。固体触媒細孔内に配位子を設計・修飾し,ニッケル及びパラジウムなどの遷移金属触媒を担持する。これまで,メソポーラスシリカを始め,様々な固体触媒の細孔内に遷移金属を含浸法で蒸着させる固体触媒合成法が多々報告されているものの,配位子のデザイン,構築,金属触媒の集積化を可能にした例はない。本研究は同班員の北海道大学・原賢二先生と共同研究として検討する予定である。本触媒を合成し,最終的には二酸化炭素の直接的な変換反応等,高効率有機合成反応の開発へ展開する予定である。
Pdcd4ノックダウン細胞の解析によるがん化を引き起こすメカニズムの解明

正常細胞としてマウス線維芽細胞であるNIH3T3細胞およびC57BL/6J-emb細胞、悪性度の低いがん細胞としてマウスメラノーマ細胞であるB16-F0細胞およびヒト乳がん細胞であるT47D細胞を使用した。DharmaFECTトランスフェクション試薬を用いて、細胞にsiRNAを導入しPdcd4ノックダウン細胞を作製した。また、Pdcd4のノックダウンが、細胞内にて機能的に働いていることをAP-1転写活性、浸潤能及び遊走能の増強により確認した。上記のPdcd4ノックダウンT47D細胞より抽出したmRNAをショ糖密度勾配遠心によりフラクションに分画し、非翻訳mRNA画分と翻訳mRNA画分に分けた。非翻訳mRNA画分および翻訳mRNA画分を用いて、マイクロアレイ解析を行い、Pdcd4が翻訳を阻害している遺伝子候補群を得た。Quantitative RT-PCR法にてマイクロアレイ解析の結果を確認し、p53遺伝子ファミリーであるp73遺伝子のN末端の転写活性化ドメインを欠損しているΔNp73遺伝子を同定した。そこで、Pdcd4ノックダウンT47D細胞を用いてΔNp73タンパク質発現量を検討したところ、コントロールと比較して2.5倍増加した。さらに、MDA-MB-231ヒト乳がん細胞にPdcd4を過剰発現させてT47D細胞と同様の実験を行ったところ、コントロールと比較してΔNp73遺伝子の翻訳及びタンパク質発現量は減少した。また、C57BL/6J-emb細胞およびマウスメラノーマ細胞であるB16-F0細胞でもマイクロアレイ解析を行い、セントロメアに局在するCENP-AのシャペロンであるHjurpもPdcd4の標的分子である可能性が示唆された。Programmed cell death 4 (Pdcd4)は、新規がん抑制遺伝子であり、その発現量が減少すると細胞のがん化・悪性化が生じることが報告されている。臨床研究でも予後の悪い腫瘍でPdcd4の発現量が減少していることが報告されている。しかし、Pdcd4が細胞のがん化・悪性化を制御している直接的な標的および詳細な作用機序は明らかになっていない。さらに、正常細胞を用いてPdcd4の根本的な生理的機能を解明した報告はない。そこで本研究では、正常細胞および転移能力の低いがん細胞を用いてPdcd4ノックダウン細胞を作製し、その生理機能がPdcd4のノックダウンによりどのように変化するかを細胞のがん化および悪性度を指標として検討した。細胞は、Pdcd4発現量が高く、転移能が低いマウスメラノーマ細胞であるB16-F0細胞およびC57BL/6NCrマウス由来の線維芽細胞であるC57BL/6-emb細胞を使用した。その結果、Pdcd4をノックダウンした細胞の増殖能および遊走能に有意な変化は認められなかったが、がん細胞の悪性度を示す一指標である浸潤能は有意に増加した。さらに、その作用機序として、細胞の浸潤能および運動能を制御しているmatrix metalloproteinase-2 (MMP-2)分泌能およびTwist1タンパク質発現量の関与が示唆された。肺への転移能の異なるマウスメラノーマ細胞を用いた検討により、がん細胞のPdcd4タンパク質発現量は、細胞の浸潤能と負の相関関係を示す可能性が示唆された。そこで、より詳細に検討するために、Pdcd4発現量が高く、転移能が低いマウスメラノーマ細胞であるB16-F0細胞およびC57BL/6NCrマウス由来の線維芽細胞であるC57BL/6-emb細胞にsiPdcd4を導入し、Pdcd4ノックダウン細胞を作製した。siPdcd4導入24時間後のPdcd4タンパク質発現量は、コントロールと比較して、95%以上有意に減少した。従って、以下の実験では、同条件で作製したPdcd4ノックダウン細胞を用いた。In vitroにて、細胞の浸潤能を検討したところ、Pdcd4ノックダウン細胞の浸潤能は、コントロール細胞と比較して有意に高値を示した。さらに、細胞の浸潤能および運動能に関与するMMP-2分泌能およびTwist1タンパク質発現量も、Pdcd4ノックダウン細胞においてコントロール細胞と比較して有意に高値を示した。一方、増殖能、遊走能および間葉系細胞マーカーであるVimentinタンパク質発現量に、有意な差は認められなかった。Programmed cell death 4 (Pdcd4)は、発がんを抑制する新規がん抑制遺伝子である。現在までに、結晶構造解析によりPdcd4の構造がタンパク質の翻訳開始因子であるeIF4Gと類似していること、およびPdcd4は翻訳の際にRNAのステムループ構造をほどくRNAヘリカーゼであるeIF4Aと結合することにより、その活性を阻害していることが明らかにされている。さらに、eIF4Aに依存しないキャップ非依存的翻訳開始機構において、Pdcd4がPoly(A)-binding proteinに直接結合し、リボソーム上でのペプチド伸長反応を抑制していることも報告されている。これらの報告により、Pdcd4がmRNAからタンパク質への翻訳を阻害している作用機序が明らかにされつつあるが、どのタンパク質の翻訳を阻害しているのか、その直接的な標的分子は未だ明らかにされておらず、Pdcd4の翻訳阻害作用と発がん抑制作用との関係も明らかにされていない。そこで本研究では、Pdcd4が直接的に翻訳を阻害している標的分子を追究した。