hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多元計算解剖学と固体損傷力学の融合による骨強度予測法の開発

本研究課題では、多元計算解剖学の一分野として、臨床用CT画像と有限要素法を用いたコンピュータ・シミュレーション法(CT-FEM)と損傷力学の理論を組み合わせることで、骨の強度解析法を確立し臨床応用することを目的とした。H30年度の代表的研究成果としては以下の通りである。(1)マイクロCT画像を用いたヒト大腿骨頭海綿骨の骨梁構造を考慮した数値モデルによる解析結果と、3Dプリンターを用いて骨梁構造を模擬して作製した多孔質構造体の力学試験結果を比較検討することで、骨梁構造の微視的変形破壊機構と巨視的な弾性率等の力学特性がCT-FEMの技術で再現可能であることを確認した。(2)外力作用下での頚椎の骨折形態としてAnderson typeが知られているが、その発生メカニズムについては未知である。本研究では年齢と骨密度が異なる2名の患者CTデータより頚椎モデルを作成し、CT-FEMで骨折解析を行ったところ、2種類の全く異なる骨折形態を示すことを明らかにした。(3)献体大腿骨の力学試験から得られた実験データをCT-FEMで再現することを試みたところ、従来の理論モデルでは初期剛性が大きく異なることが分かった。そこで、骨密度分布と弾性率を関連付ける新しい理論式を構築しシミュレーションに導入したところ、4種類の大腿骨試験結果のすべてに対して、高精度で初期剛性を予測できることが明らかになった。(4)脳神経外科を受診した84名の患者の脊椎CTデータより、244個の椎体モデルを作成し、CT-FEMを用いて椎体強度と骨密度指標であるYAM値の相関について調査したところ、正常な骨密度を示すが骨折危険性が高い椎体を持つ患者が少なからず存在することが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、CT-FEMの応用研究として、(A)続発性圧迫骨折の予測法の開発と(B)椎体強度と骨密度の相関関係の究明を試みた。また、基礎研究としては、(C)骨密度と弾性率の関係に関する数理モデルの見直しを実施した。(A)については、椎体圧迫骨折が生じバルーン椎体形成術(BKP)を施した患者の術前と術後のCTから5椎体モデルを構築し、損傷モデルを導入した解析を行うことで続発性骨折の再現を行った。次に、骨折椎体の上下の椎体を抽出して、単独椎体で損傷解析を行い、各椎体の強度評価基準を設定した。この結果と5椎体モデルの解析結果を組み合わせることで、続発性圧迫骨折が生じる荷重値を推定することが可能となった。2名の患者で検討した結果、BKPによる骨折椎体の形状回復が良い場合は、BKPにより続発性骨折の危険性が低減できることが明らかになった。(B)の研究では、脳神経外科を受診した81名程度の患者の脊椎CTから、178個の椎体を抽出し、各椎体の強度を評価した。得られた強度と腰椎の平均的YAM値(骨密度を反映する数値)を比較した結果、多くの椎体では、高強度は高YAM値に対応しているが、13個の椎体は正常なYAM値であるにも関わらず骨折の可能性が高い低強度を示すことが明らかになった。この結果は、骨粗鬆症診断における骨強度評価の重要性を示唆している。(C)の研究では、共同研究機関である千葉大学整形外科で行われた検体大腿骨の強度試験結果を、CT-FEMの解析結果と比較した結果、一般的に利用されている弾性率評価式では実験結果を再現できないことが分かった。そこで、骨密度分布を考慮した補正式を提案し、解析を行った結果、実験結果を高精度で再現できることが示された。さらに、骨の微視構造を考慮した理論式の構築を行った。研究実績の概要に述べたように、CT-FEMを利用した臨床応用研究として医学系2研究機関(順天堂大学)・整形外科と京都府立医科大学・脳神経外科)との共同研究を実施し、ともに優れた研究成果を挙げることができた。さらに、基礎研究として、千葉大学・整形外科で実施された冷凍検体を用いた実骨構造体の試験結果と数値解析結果を比較する研究を行い、これまで用いられていた骨の弾性率評価法に問題があることを明らかにするとともに、修正式による精度向上の可能性を示すことができた。さらに、実験式の修正式の提案に加えて、骨の微視構造(アパタイト相とコラーゲン相)を考慮した複合材料の理論と海綿骨の多孔質構造を考慮した理論等を組み合わせた骨密度から弾性率を予測する理論式の構築に成功した。このように、応用研究から基礎的研究まで順調に進み、それぞれの研究で優れた結果を得ることができ、当初の計画を超える成果が得られたと考えられる。

(2)外力作用下での頚椎の骨折形態としてAnderson typeが知られているが、その発生メカニズムについては未知である。本研究では年齢と骨密度が異なる2名の患者CTデータより頚椎モデルを作成し、CT-FEMで骨折解析を行ったところ、2種類の全く異なる骨折形態を示すことを明らかにした。(3)献体大腿骨の力学試験から得られた実験データをCT-FEMで再現することを試みたところ、従来の理論モデルでは初期剛性が大きく異なることが分かった。そこで、骨密度分布と弾性率を関連付ける新しい理論式を構築しシミュレーションに導入したところ、4種類の大腿骨試験結果のすべてに対して、高精度で初期剛性を予測できることが明らかになった。(4)脳神経外科を受診した84名の患者の脊椎CTデータより、244個の椎体モデルを作成し、CT-FEMを用いて椎体強度と骨密度指標であるYAM値の相関について調査したところ、正常な骨密度を示すが骨折危険性が高い椎体を持つ患者が少なからず存在することが明らかになった。最終年度は、応用研究として、引き続き脊椎を中心とした研究を推進していく。新しい共同研究機関として佐賀大学整形外科と共同で、すでに脊椎関連の疾病へのCT-FEMによるバイオメカニクス解析を進めている。また、京都府立医科大学脳神経外科との共同研究として進めてきた単独椎体の強度評価については、各患者の既往症との関係(たとえば糖尿病等)との関係を調査するとともに、平均的骨密度が正常値であるのに低骨強度を示す椎体に対して、その構造力学的メカニズムを明らかにする予定である。一方、基礎研究については、骨の微視構造から巨視的弾性率を予測する理論式を確立し、その式をCT-FEMに組み込みんだ解析を実施し、大腿骨の試験結果と比較することで、必要に応じて理論の修正を進めていく予定である。また、損傷解析で重要となる骨密度と降伏強度の予測式についても、弾性率と同様に実験式の修正と理論の構築の両面から研究を進めていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ハーダー腺脂質によるアンドロジェン作用のモニタリング

ハーダー腺は眼窩に位置する外分泌腺ある。ゴールデンハムスターでは腺の主要な分泌脂質は1-アルキル-2,3-ジアシルグリセロール(ADG)であり、その組成に顕著な雌雄差が見られる。この特徴を利用して、生体へのアンドロジェンおよびアンチアンドロジェン作用を有する薬剤の効果を非侵襲的かつ経時的にモニター可能な系を確立することを目的とした。ゴールデンハムスターにテストステロン(T)または抗アンドロジェンであるフルタミドを投与し、ハーダー腺分泌液の脂質組成の変化とSBCAD及びIVDの活性を測定した。なお、腺の分泌液の分析はTLCとGLCにより行った。また、酵素ならびにアンドロジェン受容体(AR)の遺伝子をクローニングし、mRNA量の変化を調べた。SBCAD及びIVDの活性は去勢雄で、通常の雄に比べて低い値であった。これらにTを投与すると両酵素の活性は経時的に増加した。この変化は濃度依存的であった。酵素のmRNA量はアンドロジェン処理により増加した。また、分泌液中のADG組成は活性の上昇に伴い雌型から雄型に変化するのが観察された。ARはTの投与により、雌と去勢した雄でタンパク質量ならびにmRNA量が増加した。しかし、テストステロンと同時にフルタミドを投与した場合、酵素活性の誘導は抑えられ、ADGの組成には変化が見られなかった。以上の結果、ゴールデンハムスターのハーダー腺では脂質の生合成を調節する酵素がアンドロジェンにより遺伝子レベルで調節を受けており、活性が誘導される様子が腺の分泌液を用いてTLCによりモニターできることが示された。このモニター方法はアンチアンドロジェン作用を有する物質の評価にも応用可能であることが示されたので、生体へのアンドロジェン作用を調節する物質の効果を非侵襲的かつ経時的にモニターする系として有効な手法であることが確認された。
視覚運動情報の統合に関する心理物理学的研究

視覚運動情報は脳内でまず時空間フィルタ処理によって抽出されることはほぼ周知の事実となってきた.しかし、フィルタの出力はそのままでは意味を持たない生のデータであり,それらを統合して有用な視覚表現を作り上げる必要がある.本研究では,以下の三つの観点から人間の視覚系における運動情報統合過程について心理学的実験を用いて検討した.第一に,一次及び二次の運動信号が空間的に統合される様式について,視覚探索のパラダイムを用いて検討した結果,一次の運動信号,つまり輝度変化に基づく運動信号は効率的に空間的統合がなされ,面や物体の知覚に寄与するが,二次の信号つまりテクスチャ変化に基づく運動信号においてはそのような統合が行われないことが示された.二次の運動情報は一次の情報とともに正しい知覚を助ける補助的な役割を持つことが示唆された.第二に,Ouchi錯視と呼ばれる運動の錯視について,その空間周波数特性と刺激サイズの関係を検討することにより,運動情報の局所的な統合による運動ベクトルの生成と,それらを大域的に統合して面の分離を行う高次の過程の関与が明らかになった.この錯視は運動知覚に関して大きな示唆を与えてくれるもので,今後も詳細な実験的検討を行っていく.第三に,運動情報が精細な知覚ばかりでなく即時的な運動制御に用いられる様式について,利き手による視覚対象の指示動作を用いて検討し,視覚運動による位置判断の錯覚が知覚的判断と運動反応において異なる形で生じることが示された.この結果は「知覚」と「運動」に関する脳内機構の分離を示唆するものであり,脳内の処理経路の特定など,今後とも心理学的,あるいは生理学的方法を用いて詳細に検討していきたいと考えている.(721字)本研究は,人間における視覚運動信号の統合過程を心理物理学的実験によって検討することを目的としている.本年度の研究から以下の4点の成果が得られた.なお,研究の一部は科学研究費奨励研究(A10710026)の成果を発展させたものである.第一に,輝度に基づく一次運動とテクスチャなどに基づく二次運動について,視覚探索の手法を用いて処理過程の違いを検討,二次運動処理における注意資源の必要性とそのメカニズムについて論じた(Journal of the Optical Society of America誌に投稿中).第二に,Harvard大学などと共同で注意に基づく能動的運動知覚に関する実験を行ってきたが,追加実験を行った上で一連の研究をまとめた論文が掲載された(Culham et al.,2000,Neuron誌).低次の運動検出器によるボトムアップの運動信号と注意によるトップダウンの運動信号が比較的高次の運動表現段階において統合され,知覚に至る過程が議論された.第三に,Ouchi錯視と呼ばれる動きの錯覚現象に関する実験結果について,刺激要素サイズと最適空間周波数の関係および空間周波数同調関数を検討した結果,この錯視に関与する局所的な運動方向決定過程とより大域的な信号統合と面の分離を行う過程の特性の違いが示された(Vision Research誌に投稿中).第四に,知覚認識のための視覚経路と腕などの運動制御を支援する視覚経路において,運動信号と位置信号の統合様式の違いを検討する実験を行い,輝度に基づく視覚運動が腕の動きのための予測的な符号化を促進するのに対して色の変化に基づく視覚運動はそのような促進を伴わないことを示す結果を得た.第三点,第四点についてはさらに検討すべき課題が示され,次年度に継続して研究を行う予定である.(771文字)視覚運動情報は脳内でまず時空間フィルタ処理によって抽出されることはほぼ周知の事実となってきた.しかし、フィルタの出力はそのままでは意味を持たない生のデータであり,それらを統合して有用な視覚表現を作り上げる必要がある.本研究では,以下の三つの観点から人間の視覚系における運動情報統合過程について心理学的実験を用いて検討した.第一に,一次及び二次の運動信号が空間的に統合される様式について,視覚探索のパラダイムを用いて検討した結果,一次の運動信号,つまり輝度変化に基づく運動信号は効率的に空間的統合がなされ,面や物体の知覚に寄与するが,二次の信号つまりテクスチャ変化に基づく運動信号においてはそのような統合が行われないことが示された.二次の運動情報は一次の情報とともに正しい知覚を助ける補助的な役割を持つことが示唆された.第二に,Ouchi錯視と呼ばれる運動の錯視について,その空間周波数特性と刺激サイズの関係を検討することにより,運動情報の局所的な統合による運動ベクトルの生成と,それらを大域的に統合して面の分離を行う高次の過程の関与が明らかになった.この錯視は運動知覚に関して大きな示唆を与えてくれるもので,今後も詳細な実験的検討を行っていく.第三に,運動情報が精細な知覚ばかりでなく即時的な運動制御に用いられる様式について,利き手による視覚対象の指示動作を用いて検討し,視覚運動による位置判断の錯覚が知覚的判断と運動反応において異なる形で生じることが示された.この結果は「知覚」と「運動」に関する脳内機構の分離を示唆するものであり,脳内の処理経路の特定など,今後とも心理学的,あるいは生理学的方法を用いて詳細に検討していきたいと考えている.(721字)
ＳＯＣＳ３欠損脂肪組織マクロファージによる肥満抑制メカニズムの解明

免疫記憶は獲得免疫機構の根幹をなす機能である。近年ヒトおよび霊長類において、新規メモリーT細胞集団であるステムセルメモリーT細胞(TSCM)が発見された。TSCMはナイーブT細胞マーカーを有するメモリーT細胞集団である。またTSCMは幹細胞性や長期生存能を有し、免疫記憶の根幹を担う重要なメモリーT細胞集団であると考えられている。しかしながらTSCMがどのようなメカニズムで誘導されるかはあまり明らかになっていなかった。一方で近年のがん研究において細胞移入療法は従来の抗がん剤をしのぐ、非常に有効な治療法として考えられてきている。TSCMをがん治療に応用することを目的として、我々はまずin vitroによりTSCM様細胞(iTSCM)を誘導する方法を確立した。CD4+およびCD8+活性化T細胞を抗原非存在下でNotchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養を行った。共培養の結果、一部の活性化T細胞はナイーブT細胞マーカーを示す細胞(iTSCM)へと分化した。CD4+およびCD8+ iTSCMを担癌マウスに移入したところ、ナイーブT細胞やエフェクターT細胞、TCMに比べて有意に腫瘍の増大を抑制した。次にヒト活性化T細胞を、Notchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養を行った結果、マウスと同様にiTSCMが誘導された。さらにヒトiTSCMのミトコンドリアでは酸化的リン酸化が亢進し、非常にenergeticな細胞であることが明らかになった。以上の結果から私は学術振興会特別研究員採用第3年度目において、NotchシグナルがTSCMを誘導し、誘導されたTSCMがマウスおよびヒトにおいて強い抗腫瘍活性を有することを示した。これらの研究結果はNature Communications誌に掲載予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。メモリーT細胞には、エフェクターメモリーT細胞(TEM)とセントラルメモリー)T細胞(TCM)の2つの集団が存在する。近年新規メモリーT細胞である「ステムセルメモリーT細胞(TSCM)」が発見された。TSCMはナイーブT細胞と同様の細胞表面マーカーを示し、長命で自己増殖能を有する。TSCMは免疫記憶の中枢を担う一方で、自己免疫疾患の再発の原因であると考えられている。私はマウスCD4陽性TSCMの特定とその分化メカニズムの解明を行った。まずTCR刺激によってT細胞を活性化した後に、Notchリガンドを発現する細胞の共培養を行う実験系を確立した。この実験系は、活性化したT細胞にNotchシグナルを入れることが出来る。活性化T細胞の一部はナイーブT細胞様(naive-like)T細胞へ分化した。in vitroにおいてnaive-like T細胞はTCR刺激に早い応答性を示した。in vivoにおいて、naive-like T細胞は大量にサイトカインを産生するエフェクターT細胞へと分化し、長寿で高い自己増殖能を有していた。これらの結果はNotchシグナルがTSCMを誘導することを示唆している。また多発性硬化症のモデルであるEAEマウスの樹状細胞はNotchリガンドであるDelta-like1の発現が上昇していた。EAEマウスのナイーブT細胞集団とNotchリガンドを発現している樹状細胞の共培養を行ったところ、一部の細胞で自己増殖が見られた。つまりEAEマウスのナイーブT細胞集団には、メモリーT細胞が含まれることを示唆している。以上の結果から私は学術振興会特別研究員採用第1年度目において、NotchシグナルがTSCMを誘導し、自己免疫疾患モデルにおいてもTSCMが存在することを示した。さらにCD4+およびCD8+ iTSCMを組み合わせて担癌マウスに移入した結果、より強い抗腫瘍効果を得られ、半数のマウスを寛解に導いた。さらに健常人から採取した末梢メモリーT細胞はNotchリガンドを発現する細胞と共培養することで抗腫瘍効果を有する抗原特異的iTSCMへ転換することが観察された。これらの結果からNotchシグナルは活性化T細胞を、より高い抗腫瘍活性を有するステムセルメモリーT細胞へリプログラムすることが示唆された。

当初SOCS3とNKT細胞と肥満との関連を調べる研究に従事していたが、T細胞メモリーが炎症と肥満に関係すると考えて人工的にメモリーT細胞を作製する研究にプロジェクトをシフトした。その結果、Notchリガンドを発現する細胞であるOP9-DL1と活性化したT細胞を共培養することで幹細胞の性質をもつメモリーT細胞であるステムセルメモリーT細胞(iTSCM)を誘導できることを発見した。現在マウスの生体内でこのような細胞は特定できていないが、人工的に大量にiTSCMを誘導することで、iTSCMの機能や誘導メカニズムが今後ますます明らかになっていくだろう。またこの研究はワクチン開発や抗腫瘍免疫に大きなインパクトを与えるに違いない。担癌マウスの治療に大きな効果を得たことは本研究が非常に前進したことを示唆している。またヒト細胞でも同様の結果を得られているため、本研究が臨床応用される可能性が非常に高いことを期待させる結果を得た。思いがけず新方向に向かったが、非常に興味深い結果を見出しており予想以上の進展があったと評価できる。当初の研究計画に比べて、今後の発展性がより高い研究を遂行できたと考える。免疫記憶は獲得免疫機構の根幹をなす機能である。近年ヒトおよび霊長類において、新規メモリーT細胞集団であるステムセルメモリーT細胞(TSCM)が発見された。TSCMはナイーブT細胞マーカーを有するメモリーT細胞集団である。またTSCMは幹細胞性や長期生存能を有し、免疫記憶の根幹を担う重要なメモリーT細胞集団であると考えられている。しかしながらTSCMがどのようなメカニズムで誘導されるかはあまり明らかになっていなかった。一方で近年のがん研究において細胞移入療法は従来の抗がん剤をしのぐ、非常に有効な治療法として考えられてきている。TSCMをがん治療に応用することを目的として、我々はまずin vitroによりTSCM様細胞(iTSCM)を誘導する方法を確立した。CD4+およびCD8+活性化T細胞を抗原非存在下でNotchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養を行った。共培養の結果、一部の活性化T細胞はナイーブT細胞マーカーを示す細胞(iTSCM)へと分化した。CD4+およびCD8+ iTSCMを担癌マウスに移入したところ、ナイーブT細胞やエフェクターT細胞、TCMに比べて有意に腫瘍の増大を抑制した。次にヒト活性化T細胞を、Notchリガンドを発現するフィーダー細胞と共培養を行った結果、マウスと同様にiTSCMが誘導された。さらにヒトiTSCMのミトコンドリアでは酸化的リン酸化が亢進し、非常にenergeticな細胞であることが明らかになった。以上の結果から私は学術振興会特別研究員採用第3年度目において、NotchシグナルがTSCMを誘導し、誘導されたTSCMがマウスおよびヒトにおいて強い抗腫瘍活性を有することを示した。これらの研究結果はNature Communications誌に掲載予定である。
超微粒子化βグルカンによるNF-κB活性化を応用した円形脱毛症の新規治療法の開発

円形脱毛症は毛周期が休止期状態となる脱毛性疾患である。毛包の発生のデータから、毛包の成長期における伸長には角化細胞のNF-κB活性化が重要であると考えられる。そこで、我々はNF-κBを活性化させる超微粒子化β-グルカンに着目した。超微位子化β-グルカンが休止期の毛包に働きNF-κBを活性化させ、その結果休止期の毛包が成長期へと移行し、発毛する可能性がある。そこで、超微粒子化β-グルカン摂取による難治性円形脱毛症患者の治療、およびその作用機序の解明を本研究の目的とした。臨床研究計画では対象を6ヶ月以上外用療法に反応しない成人の難治性の円形脱毛症患者とした。用法・用量は超微粒子β-グルカン(15mg/100ml)を毎日、3ヶ月間投与した。併用禁止薬・併用禁止療法は円形脱毛症に有効であるとされる薬剤・療法(SADBE/DPC、ステロイド、免疫抑制剤、紫外線療法など)とした。評価はSALT scoreおよび写真撮影でした、7名の患者において投与を終了したが、著明な発毛は認められなかった。詳細なデータは現在解析中である。毛周期におけるNF-κBの役割を検討するために、NF-κB活性化に必須のTAK1を欠損するマウスを用いて解析した。まず、最初に毛周期解析のためのマウスモデルを作成した、4-6週齢のマウス(C57BL6バックグラウンド)の背部の体毛をWax(松ヤニ)を用いて抜毛後1,2,3,4週間後に回収し、毛周期が成長期に同調することを病理組織標本で確認した。TAK1欠損マウスにおいては、この毛周期の誘導が遅れていた。毛周期におけるNF-κBの活性化マウスを用いて、まず毛周期を解析した。4-6週齢のC57BL6マウスの背部の体毛をWax(松ヤニ)を用いて抜毛し、毛周期を成長期に同調させた。抜毛後、1,2,3,4週間後に背部皮膚を回収し、長軸方向の毛に沿った病理組織標本(HE)を作成した。病理組織学的に、毛周期が成長期、退縮期、休止期に同調することを確認した。さらに、角化細胞特異的にNF-κBの活性化が低下するTAKI-CKOマウスを用いて、同様の毛周期同調の実験を行った。その結果、Waxによる毛周期同調と、NF-κBの活性化低下を同時に行うと、成長期の開始が遅延し、成長期の維持が困難となり、さらに退縮期に移行することを見いだした。さらに、Waxによる毛周期同調後にNF-κBの活性化を低下させると、成長期の毛包が早期の退縮期に入ることが明らかとなった。臨床研究計画下記の内容の臨床研究を計画し、臨床倫理委員会で承認を受け、臨床研究を開始した。結果は来年度集計する予定である。対象:成人の難治性の円形脱毛症患者用法・用量:超微粒子β-グルカン(15mg/100ml)を毎日、3ヶ月間摂取(投与期間・用量は平成17年に愛媛大学医学部皮膚科にて行ったアトピー性生皮膚炎に対する臨床研究に準じて設定)。併用禁止薬・併用禁止療法:円形脱毛症に有効であるとされる薬剤・療法(SADBE/DPC、ステロイド、免疫抑制剤、紫外線療法など)。
日中の戦後世代を対象にした新たな東アジア型歴史・平和教育プログラム開発

米国で開発され対立する民族の和解修復に効果をあげているHWH(Healing the Wounds of History)プログラムをもとに、日中の戦後世代を対象としたHWHプログラムをアクションリサーチの手法を用いながら計7回の試行錯誤と改善を繰り返し、戦後世代向けの新たな歴史・平和教育としての東アジア型HWHプログラム開発を行った。これらの成果は計3回の国際会議と2回の国内学会で報告し、3冊の報告書を出版した。本研究は、戦争による暴力被害・加害の歴史的トラウマを乗り越え、次世代が新たな関係を築くための平和教育プログラムを開発することを目的とした学際的研究であり、米国で開発され対立する民族の和解修復に効果をあげているHWH(Healing the Wounds of History)プログラムを日中で実践し、結果を質的研究法によって検証することで、戦後世代向けの新たな歴史・平和教育としての東アジア型HWHプログラムを開発しようとするものである。初年度の研究成果の中心は、2011年10月に南京師範大学において行った国際会議である。事前準備として、研究代表者である村本邦子らが8月に中国の蘇州大学で行われた第三回国際表現性心理学会において、これまでの成果報告を行い、専門家によるフィードバックを受けて、プログラムを再検討した。そのうえで、10月、南京師範大学において4日間の国際会議を開催し、HWHプログラムを実践した。この国際会議では、研究目的で示した重点ポイントの1)臨床心理学の知見を踏まえ、歴史・平和教育において個人が感情を安心して表現できる状況を作る際の必要条件の整理2)米国において対立する民族の和解修復を目的として開発されたHWHプログラムを欧米とは異なる文化的背景をもった日本と中国の和解修復に応用する際の文化的課題の整理、のための基礎データの収集に努めた。その成果は、2012年2月に立命館大学人間科学研究所より『共同対人援助モデル研究3:歴史のトラウマの世代間連鎖と和解修復の試み:国際セミナー「南京を想い起こす2011」の記録』として出版した。この報告書には10月の国際会議で当該研究に関わった研究者とセミナーの日中の参加者の成果レポートが日本語、中国語、英語(研究者のレポートのみ)で掲載されており、次年度以降の分析のために当該研究に携わる研究者で共有できる基礎データとして、また他の関連分野の研究者にも開かれた形で提供することができた。最終年度である平成25年度は、HWHプログラムの成果とインタビューによって得られたデータの分析、国際会議などでの検討結果に基づき、日本と中国の戦後世代のための新たな歴史平和教育プログラム「東アジア型HWHプログラム」を確立し、国内外で研究成果の公開を行った。具体的には、最終版としての「東アジア型HWHプログラム」を9月1821日、中国・南京師範大学にて実施し、9月21日、国際シンポジウム「アジアの戦後世代の歴史平和教育をつくる」にて成果した。10月21日、台湾・台北国立台北教育大学にて開催された国際表現性心理療法シンポジウムで、「表現療法を用いた歴史のトラウマの世代間連鎖と和解修復の試み」として、11月10日、明治学院大学で行われた日本平和学会2013年度秋季大会で、「暴力の世代間連鎖を断ち切る日本・中国の戦後世代による『和解』ワークショップの試みから」として報告した。なお、これらは、立命館大学人間科学研究所『日中戦後世代を対象にした新たな東アジア型歴史・平和教育プログラムの開発国際セミナー「南京を思い起こす2013」の記録とHWH7年の成果』、『戦争と平和を問い直す平和学のフロンティア』(君島東彦・名和又介・横山治生編、法律文化社、2014年4月)の第五章「暴力と戦争のトラウマに向き合う心理学」として出版した。加えて、本プロジェクトから派生した取り組みとして、HWHの手法と成果を広く現存の歴史・平和教育のなかに応用し広げていくために、社会科・歴史教員、学芸員、平和ボランティアなども使えるプログラムとして提案するべく、9月15日、立命館大学国際平和ミュージアムにおいて新たな平和教育プログラムを試行し、『立命館平和研究』に「歴史・平和教育における「二次受傷」をどう考えるか立命館大学国際平和ミュージアムにおける平和教育の現状と可能性」として報告した。2012年度の研究成果はふたつある。第一は、国際シンポジウム「人間科学と平和教育体験的心理学を基盤とした歴史・平和教育プログラム開発の視点から」の開催である。研究協力者である南京師範大学の張連紅(歴史学)、米国CIISのArmand Volkas(ドラマセラピスト)を京都に招き、研究代表者とともに2011年10月、南京で実施したプログラムについての報告を行い、加國尚志(立命館大学国際平和ミュージアム副館長、哲学)、中村正(立命館大学、社会学)、大門高子(平和市民団体「紫金草合唱団」代表)がコメントを行った後、研究分担者である村川治彦(関西大学、身体教育学)、小田博志(北海道大学、文化人類学)、金丸裕一(立命館大学日中関係史)、吉げん洪(立命館大学、臨床心理学)らと国際的かつ学際的な見地から公開の形でプログラムの検討を行った。本プログラムの有効性が確認されると同時に、今後、教育として展開する可能性も見えてきた。

合わせて、2012年5月4・5日、立命館大学平和ミュージアムにて、ここまでの成果を踏まえ、ワークショップ「東アジア型HWHの構築に向けて」を実施した。第二は、これまでのプログラム参加者へのフォローアップ・インタビューである。インタビューは、研究代表者と研究分担者である村川晴彦、および研究協力者である笠井綾(CIIS)が2012年10月に南京へ赴き、研究協力者である張連紅はじめ10名にインタビューを行い、その後、日本にて7名のインタビューを行った(あと3名実施予定)。現在、これらの結果を研究分担者である小田博志らとともに分析中である。なお、国際シンポの成果は、『共同対人援助モデル研究5:人間科学と平和教育体験的心理学を基盤とした歴史・平和教育プログラム開発の視点から』として人間科学研究所より刊行済みである。研究目的達成のために初年度の活動として最も重要であった10月の国際会議を開催できたこと、またその詳細な記録を日中英の3カ国語の出版物として提供できたことから、現在のところ、当初の研究計画どおりに進展していると考える。25年度が最終年度であるため、記入しない。二年度目の活動として最も重要であったプログラム検討のための国際会議を開催し、その成果を出版物として提供できたこと、また参加者へのフォローアップ・インタビューをほぼ実施し終え、分析はまだ途中であるが、現在のところ、当初の研究計画どおりに進展していると考える。当初の研究計画では、平成24年度はまず重点ポイントの「3)このプログラムと戦争被害者・加害者のトラウマ体験の癒しとの関係の理論基盤の構築」を目的として、村本邦子(研究代表者)と村川治彦(研究分担者)が再度南京に赴き昨年度の国際会議に参加した関係者へのフォローアップインタビューを行うことを予定していた。しかし、昨年の南京での国際会議の内容に関する一次資料が整理できたことから、まず年度初めは、「1)臨床心理学的観点から安全な空間提示のための必要条件の整理」「2)異なる文化的背景で和解修復プログラムを行うための文化的課題の整理」に重点を置くことにする。具体的には、5月に南京師範大学から張連紅、CIISからArmand Volkasを京都に招き、10月に行った国際会議の内容についての国際会議を行い、関連する分野の研究者や日本の平和教育関係者からのフィードバックを集める。また、中国とは異なる社会的・文化的条件の日本において東アジア型HWHプログラムを実施することにより、重点項目(2)の文化的課題に関してのさらなるデータ集積を行っていく。そのうえで、年度末に向けて国内での研究会を重ね、これらのデータを踏まえた東アジア型HWHプログラム評価を行っていく。また、年度後半には、研究代表者と研究分担者が南京に赴き、昨年度の国際会議に参加した関係者へのフォローアップインタビューを行う。この研究の大きな目的は、米国で開発されたHWH(Healing the Wounds of History)プログラムを日中で実践し、その結果を質的研究法によって検証することで、戦後世代向けの新たな歴史・平和教育としての東アジア型HWHプログラムを開発することである。
エイズの総合的基礎研究 柱1.HIVの構造と機能に関する研究

HIV遺伝子の構造と機能に関する研究は、昨年度に引き続き、本年度も以下のように大きく進展した。HIVのrevと同様な作用を持つHTLVーIのrex遺伝子の作用の細胞特異性を検討したところ、ヒトやサルの細胞ではLTRからの遺伝子発現を著るしく促進したが、マウスやハムスタ-の細胞では、促進効果をほとんど示さなかった。HTLVーIの宿主域を転写段階で決定する細胞側の因子の存在が示唆される(吉田)。カニクイザルに感染するHIVー1/SIVmacのキメラウィルスの作製に成功した。このキメラウィルスはHIVー1のenv遺伝子を持つため、HIVー1のワクチンの検定やサル個体におけるHIVー1のenvの機能解析に有効な実験系と考えられる(足立)。昨年度のGag及びNef蛋白質に続き、今年度はEnv及びPol蛋白質を大腸菌で大量に産生させ、高度に精製した。特にEnvの512番目から611番目のアミノ酸からなる蛋白質は、41例の患者血清全てと反応し、高感度の診断試薬として有望と思われる(中田)。HIVー1MN株のV3領域に対する単クロ-ン抗体を作製し、この単クロ-ン抗体と補体とにより、HIVウィルス粒子の溶解現象が起こる事を電子顕微鏡及びウィルス学的に証明した。抗HIV療法への応用が期待される(大野)。HIVの分子進化速度を推定したところ、同じRNAウィルスのインフルエンザウィルスとほぼ同程度で、真核生物核遺伝子の約百万倍の速度で進化する事がわかり、今後のワクチン開発への示唆が得られた(五條堀)。HIVー1とHIVー2のGag蛋白質が集合してキメラの粒子を作り得ることから、Gag上の粒子形成のための機能構造がHIVー1とHIVー2間で保存されている事が明らかになった。この事からGagの分子集合を標的とした抗ウィルス療法は、HIVー1とHIVー2の両者に有効である可能性が開けた(渋田)。
ストレス蛋白質転写因子を用いた海産魚の健苗育成法

本研究は,これまで明らかにされていない海産仔稚魚の健苗育成法に関する生理的基礎知見を得るため,様々な環境ストレスを負荷した魚におけるストレス蛋白質転写因子(HSF)等の各種ストレス指標の変化を検討するとともに,様々な海産仔稚魚の発育に伴うストレス応答の変化を調べた。まず,マダイ稚魚に高水温,低水温,高塩分,低塩分および低酸素ストレスをそれぞれ負荷し,HSF,グルココルチコイドレセプター(GR)およびコルチゾルの発現パターンを比較した。その結果,いずれのストレスでもコルチゾルは初期に増加してその後に低下するが,HSFおよびGRの比活性は,コルチゾルよりも長期に渡って増加する傾向が示された。また,マダイ稚魚に各種環境ストレスを負荷して高耐性魚と低耐性魚をそれぞれ選別し,各種ストレス指標の変化を比較したところ,HSFおよびGRの比活性は,高耐性魚で高くなる傾向がみられた。すなわち,HSF, GRおよびコルチゾルは健苗評価の良い指標になる可能性が示唆された。次に,マダイ,ヒラメ,トラフグ,クロマグロ仔稚魚の低酸素負荷に対するストレス応答の変化を調べた結果,どの魚種でも脊索屈曲期前後に耐性が低下し,代謝量やエネルギー代謝の増加に伴う活動余地の低下等が耐性低下に関与すると考えられた。さらに,マダイおよびヒラメ仔稚魚の各種環境負荷に対するストレス耐性の変化を調べた結果,どのストレスに対しても稚魚期以降に耐性の高まること,その時期からコルチゾルの分泌が顕著になること等が示された。そこで,ヒラメ仔稚魚にコルチゾルを浸漬して各種ストレスを負荷すると,コルチゾル,GRとともに一部のストレス耐性の増加傾向が観察され,ストレス応答が耐性増強に寄与する可能性等が示唆された。魚類は様々な環境変化に対してコルチゾル分泌に伴うストレス反応を示すが,コルチゾルは反応が一過性であるために慢性的なストレス状態を示す適切な指標には成り得ず,優れた指標の開発が要望されている。また,海産魚の仔稚魚期におけるストレス応答が,魚の発育とともにどのように発達・変化するかについても不明な点が多い。申請者は細胞内のストレス応答に着目し,様々なストレスによって発現するストレス蛋白質(HSP)の転写因子であるストレス蛋白質転写因子(HSF)が,慢性的なストレス状態を示す指標になる可能性が高いと考えた。そこで本研究は,まずマダイを用い,低水温,高水温,低塩分,高塩分,低酸素等の各種環境ストレスに対する耐性やHSFの発現様式を調べ,コルチゾルやグルココルチコイドレセプターとの比較を行った。その結果,HSFはいずれのストレスに対しても12時間以上に亘る発現を示し,コルチゾルよりも優れたストレス指標になることが示唆された。(平成15年度日本水産学会大会発表-講演番号324,投稿準備中)次に,HSF,コルチゾル等の各種ストレス指標やストレス耐性がマダイ,トラフグ仔稚魚等の発育とともにどのように発達・変化するかについても調べた結果,低酸素を始めとする各種環境ストレスに対する耐性は,いずれも変態期に低下することがわかった。また,HSFの比活性も耐性の変化に関与する可能性が示唆された。さらにコルチゾルストレス反応が稚魚期以降に顕著になることなどがわかった。(マダイ;投稿中,トラフグ;平成15年度日本水産学会大会発表-講演番号274,投稿準備中)平成16年度以降にはストレスを受けた魚のHSF比活性が,どの程度の期間まで発現するかの詳細を検討するとともに,マダイHSFのクローニングを行い,in situ hybridizationによってどの組織に最も障害が現れるかについて検討する予定である。また,ヒラメやクロマグロについても同様の様相を検討するつもりである。

魚類は外部環境の変化に対してコルチゾルやグルコースの放出に伴うストレス反応を示すが,これらは反応が一時的なために慢性ストレス状態の指標には成り得ない。また,海産魚の各種ストレス応答が,魚の発育とともにどのように発達するかも明らかではない。申請者はストレス蛋白質(HSP)の転写因子(HSF)が,慢性的なストレス状態の指標になると考えた。そこでマダイの各種環境ストレス耐性やHSF,コルチゾル,グルココルチコイドレセプター(GR)等の発現様式を短期的に調べたところ,HSFはコルチゾルよりも優れたストレス指標になることがわかった。また,高水温ストレスに絞り,HSF比活性が,どの程度の期間まで発現するかを長期に亘って詳しく検討した結果,ストレス負荷の170時間後まで増加が認められ,慢性ストレス状態の指標として利用できると考えられた。次に,HSF,コルチゾル,ATP関連化合物等の各種ストレス指標や耐性が,ヒラメやクロマグロ仔稚魚の発育とともに発達・変化する様相を調べたところ,これまで調べたマダイ,トラフグと同様に低酸素などの各種環境ストレス耐性が,いずれも変態後に高まることを明らかにした(2004.10.Europ.Aquacul.Soc.No.87,Spain)。また,コルチゾル-ストレス反応やそれに伴う嫌気代謝が稚魚期以降に顕著になること(平成16年度日本水産学会大会発表-講演番号865),コルチゾルの浸漬がストレス耐性やGR発現を高めること(2004.5.Nordic Soc.Fish Immun.Symp.6,p50,Finland)などがわかった。平成17年度以降は,マダイ等を用い,高ストレス耐性魚を選抜する指標として,HSFの利用性を検討するつもりである。また,海産魚のHSP,HSF等のクローニングを行い,in situ hybridizationによってどの組織に最も障害が現れるかなどを検討する予定である。平成17年度は,ストレスタンパク質転写因子(HSF)やグルココルチコイドレセプター(GR)が高ストレス耐性魚を選抜する指標として利用できるかどうかを検討するため,マダイを用いて高水温ストレス耐性と各種ストレス指標との関係を調べた。まず,数百尾のマダイ稚魚に高水温ストレスを負荷して異常遊泳を示すまでの時間を測定し,高耐性魚と低耐性魚を選出して,一部の魚を分析に供した。その結果,高耐性魚と低耐性魚の異常遊泳を示すまでの時間に著しい差が確認された。また,コルチゾル含量,HSFおよびGR発現率を測定した結果,高耐性魚の各種ストレス指標は低耐性魚のそれよりも高くなる傾向が示された。次に,ストレス耐性別に選出した魚をそれぞれ一週間飼育し,同様の高水温ストレス耐性を調べた。その結果,高耐性魚の異常遊泳,横転および死亡までの時間は低耐性魚のそれよりもそれぞれ長くなる傾向を示し,高水温ストレス耐性の違いが少なくとも一週問は保持されること,HSFおよびGR発現率が,選抜の際のストレス指標として利用できる可能性が示唆された。一方,これまでの研究で,マダイ,ヒラメ,トラフグなどの様々な海産魚の低酸素耐性が変態期に低下して,稚魚期に増大することが示され,その原因の一つとして,変態期には代謝量やエネルギー代謝が高まること,稚魚期にはコルチゾル-ストレス反応やそれに伴う嫌気代謝が顕著になること等がそれぞれ示唆された。
患者の満足とスタッフの適正労働を実現する地域基幹病院の医療サービス科学

筑波大学附属病院において、病床管理を担当する看護師・医師に聞き取りを行って、入院患者を決定する優先順位付けと病床割当の方法を調査し、そのアルゴリズムをプログラム化し、タブレット型端末に実装したが、病院全体の新棟への移行等があり、新病棟での実用化には至らなかった。また、医療情報部から2年間にわたる全ての入院患者について、入院から退院までの病棟間移動のログデータの提供を受け、その中から、産科患者の流れを抽出して、待ち行列ネットワークでモデル化し、各病棟への入院患者数と各患者の在院日数の統計から各病棟の在院患者数の度数分布が予測できることを示した。1.「効率性のサイエンス」グループでは、筑波大学附属病院において、実際に病床管理を行っている現場へ陪席し、具体的な手順の観察や、担当者へのヒアリングを行った。特に、毎週行われているベッドコントロール会議を数度に渡って観察し、病床管理を担当する看護師、医師に対し直接聞き取りを行うことで、どのような方針の基で入院患者を決定するか、どのような点に配慮しているかを調査した。2.「効果性のサイエンス」グループでは、地域医療に関する住民意識調査として、茨城県南部・西部に居住する20歳以上の男女を対象として、地域の医療体制・医療機関に対するイメージ、病気になった時の医療機関の選択方法等に関するアンケート調査を実施した。アンケート用紙は、1500人に郵送で配布され、回答者は680名(うち男性315人、女性365人)であり、回収率は約46%であった。調査結果の基礎分析を行った。3.筑波大学附属病院における日毎の平均在院患者数、平均入院患者数の集計結果に対して、待ち行列理論におけるLittleの定理を応用して平均在院日数を計算し、実際の平均在院日数の集計値と比較することで、院内の患者の流れの数理モデルを検討した。4.地域の基幹病院との連携により、医療を対象とするサービスサイエンスの研究を実施するという本プロジェクトの実施方針を、我が国のシステム科学の専門家が集まる日本オペレーションズ・リサーチ学会の全国大会と、アメリカにおいて特筆すべき患者中心の医療を展開するMayo Clinic主催の学会で発表した。5.平成24年9月1日に筑波大学健康医科学イノベーション棟8階において、「医療サービス管理ワークショップ」を開催し、内外の研究者4名が講演を行い、45名の参加者を得た。1.筑波大学附属病院の病床において実際に病床の運用計画策定の場である「ベッドコントロール会議」へ陪席し、またそこに参加する医師、看護師にヒアリングを行うことで、入院患者決定、病床運用方針に関して調査を行った。この調査を基に症状の緊急性、施設の利用可能性、患者の性別、患者が希望する部屋種(大部屋、個室等)といった様々な制約を考慮した、病床の運用に関する最適化モデルを作成した。また、利用可能なシステムとして実装するための前準備として、筑波大学附属病院の医療情報システムから必要な情報を取得するテストを行った。2.筑波大学附属病院内における過去2年間に産科患者の入院から退院までの病院内移動データを解析して、待ち行列ネットワークで表す理論モデルを作った。また、患者の移動の統計を表すグラフィックス・ツールを開発した。3.(繰越金により)平成25年9月2021日に筑波大学健康医科学イノベーション棟8階において、第2回医療サービス管理ワークショップを開催し、内外の研究者4名が講演を行い、69名の参加者を得た。4.日本オペレーションズ・リサーチ学会サービスサイエンス研究部会主査として、サービス産業の生産性向上とイノベーションに向けて、数理最適化や待ち行列論等のオペレーションズ・リサーチの手法で問題の発見と解決を試みるテーマを中心に、研究発表会を4回開催した。筑波大学附属病院において、病床管理を行っているベッドコントロール会議に陪席するとともに、看護師・医師に聞き取りを行って、入院患者を決定する優先順位付けと病床割り当ての方法を調査した。そのアルゴリズムをプログラム化し、タブレット型端末に実装した。病院医療情報部からデータウエアハウスが入院オーダーを出すフォーマットを得て、プログラムのインターフェースを作成し、病棟看護師がタブレット型端末上で操作できるようにした。しかし、同病院での実際の使用には至らなかった。筑波大学附属病院医療情報部から平成2223年度における全ての入院患者について入院から退院までの病棟間移動のログの提供を受け(患者名は暗号化)、まず、産科患者だけを抽出して、患者の流れを待ち行列ネットワークでモデル化した。その結果、毎日の平均入院数と患者の在院日数の確率分布が与えられると、各病棟に毎晩在院する患者数の確率分布が計算でき、それが実際に観測されたデータとよく一致することが確認できた。結果は、サービス科学の国際学会SRII Global Conference 2014 (San Jose, 2014年4月)で発表し、IT Innovation for Health Care Services部門でBest Paper Awardを受賞した。

日本オペレーションズ・リサーチ学会の「2014年度確率モデルシンポジウム」(2015年1月2224日、東北大学片平キャンパス)において、企画セッション「医療サービスサイエンス」を開設し、病院情報システムによる病院の計測、周術期医療におけるオペレーションズ・リサーチの可能性等について、討論を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。サービス科学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年2月までに、附属病院における現行の病床運用方法の調査及び地域医療に関する住民の意識調査を行う予定であったが、東日本大震災による東京電力福島第一原子力発電所の事故によるセシウム等の汚染問題が予想外に拡大したため、民意が安定する時期を待って調査を行う必要が生じたので、その経費を繰り越して調査を完了した。それに伴って、研究成果を取りまとめて討議を行うための学内外の専門家によるワークショップも平成24年9月1日に繰り越して開催した。平成24年度は、当初の計画どおり、筑波大学附属病院との連携により、病床管理手順の実情調査と病棟・診療科別日次入院患者数統計の把握をもとに、病床の運用に関する数理最適化モデルの作成、プロトタイプシステムの試作が進んだ。そして、同病院の医療情報システムから必要な情報を取得するテストも行った。また、実用システムに向けて、ユーザインターフェースの設計も始めた。第2回医療サービス管理ワークショップは、第1回の開催が平成24年度に延期されたことにつれて、再び繰越制度を使い、1年後の平成25年9月に開催することにした。平成24年度における本研究の実施組織は、昨年度に引き続き、(1)最適化の目的関数と制約条件を新しく開発し、患者満足と病院スタッフの負荷軽減の効果を研究・実証する「効果性のサイエンス」グループと、(2)病床の最適割当てを数理科学の手法により研究・実装する「効率性のサイエンス」グループで構成する。平成24年度には、病床の運用方法に対して、症状の緊急性、施設の利用可能性、診療フロー、診療科からの距離、性別等、様々な制約を考慮した、手術室の運用に関する最適化モデルと病床の運用に関する最適化モデルを作成する。筑波大学附属病院では、これまで約10年間にわたって手作業の病床運用計画作成作業が行われており、制約条件の明文化は十分に実現可能である。病床管理手順の実情調査と病棟・診療科別日次入院患者数統計の把握をもとに、病床の運用に関する数理最適化モデルの作成とプロトタイプシステムの試作を進める。一方、実際に利用可能なシステムのための、ユーザーインターフェースの設計を始める。また、筑波大学附属病院内における過去2年間にわたるすべての患者の入院から退院までの病院内移動データを分析し、診療グループごとに病床利用率、病棟間移動の流れと各病棟での滞在時間の分布、数理・統計モデルの当てはめ等を検討する。これらの成果を公開し、研究者と実務家が討論する場として、第2回「医療サービス管理ワークショップ」を開催する。
最新人工心肺における吸入麻酔薬投与システムの確立

揮発性麻酔薬は、臓器虚血プレコンディショニング効果を有すると考えられており、心臓手術の生命予後を改善する可能性のある唯一の周術期薬物治療として期待されている。しかし、揮発性麻酔薬によるCPB中麻酔管理を実現するためには、i)人工肺からの麻酔薬投与システム、ii)手術室麻酔薬汚染を防御する排気システム、およびiii)CPB中の正確な麻酔薬濃度モニタリングの3点を確立することが急務である。申請者は本研究によって、これら未決の重要な3つの問題を解決する専用のCPBシステム構築を行う。
ミュータジェネシスによる脳腫瘍ドライバー遺伝子の同定と、腫瘍微小環境の解析

当該年度においては、Sleeping Beautyトランスポゾン・ベクターを用いて、エレクトロポレーションの手法によりグリオーマが形成する新規モデルマウスを作製した。この成果を論文として報告した。Sleeping Beautyトランスポゾン・ベクターの中には、PDGFAに加え、Trp53とNf1に対するshRNAが含まれている。これらの遺伝学的な変化によって、効率的にグリオーマの発症を誘導することができた(Sumiyoshi et al., Cancer Sci. 2018)。このモデルを、トランスポゾン・ミュータジェネシスと組み合わせるために、Sleeping Beautyトランスポゾンベクターに含まれている遺伝子をからPiggybacトランスポゾン・ベクターに載せ替えた。それらのベクターを、神経系でSBミュータジェネシスを誘導できるモデルマウスの側脳室にエレクトロポレーションし、グリオーマの形成を誘導した。実際、腫瘍細胞からゲノムを抽出して、組み換えを確認することで、ミュータジェネシスが誘導できていることが確認できた。一方、グリオーマ形成における腫瘍微小環境を検討するために、グリオーマのモデルマウスにおける検討を行った。遺伝子発現解析から、このモデルマウスにおける腫瘍は、ヒトの小脳グリオーマに近い性質を持つことが明らかになった。また、腫瘍細胞の近傍でマイクログリアの活性化を認めた。In vitroでマイクログリアと腫瘍細胞を共培養したところ、両者が相互作用する様子が観察できた。Sleeping Beautyトランスポゾンを使って、脳腫瘍のモデルマウスを作製することが本研究課題の目的の一つであったが、その成果を論文として報告することが出来た。このモデルにミュータジェネシスを組み合わせることが、次のステップであったが、PiggybacトランスポゾンとSleeping Beautyトランスポゾンを組み合わせることで、ミュータジェネシスが活性化した状態で、腫瘍を誘導できることが明らかになった。腫瘍微小環境を解析するためには、腫瘍細胞とマイクログリアの相互作用を調べる必要がある。この目的で、組み換え依存的にRas-MAPK経路を活性化して、グリオーマが形成するモデルを作製した。このモデルにおいて、腫瘍細胞の近傍でマイクログリアが活性化することが明らかになった。グリオーマとマイクログリアのin vitro培養系を構築し、マイクログリアを可視化出来るようなマウスを作成することが出来た。Piggybacトランスポゾンと、Sleeping Beautyトランスポゾンを用いて誘導できるグリオーマモデルマウスから、癌幹細胞を単離する。その細胞を移植することで、脳腫瘍を誘導する。脳腫瘍細胞を単離して、次世代シーケンサーを用いて、変異を解析することで、腫瘍形成に寄与する遺伝子を網羅的に抽出することができる。また、腫瘍微小環境の解析に関しては、in vitroの培養系を用いて、両者の相互作用に寄与するような薬剤を抽出する。そして、in vivoでのイメージングにより、両者の相互作用を生体で可視化することを目指す。当該年度においては、グリオーマが形成するトランスポゾン・ベクターの開発を行った。Sleeping BeautyトランスポゾンベクターにPDGFA、Trp53とNf1に対するshRNAを導入し、細胞にトランスフェクションした。その結果、Trp53、Nf1の発現が低下した。このトランスポゾンベクターをマウス側脳室にエレクトロポレーションしたところ、脳腫瘍の形成が認められた。腫瘍の組織学的な解析から、オリゴデンドロサイトの前駆細胞が増殖していることが明らかとなった。

また、トランスポゾンベクターを2つに分けて、片方にはPDGFA、もう片方にはTrp53とNf1に対するshRNAを組み込んだ。前者はDsRedを発現し、後者はGFPを発現する。2つのベクターを同時にエレクトロポレーションすることで、両方のベクターが同時に導入された細胞が黄色、片方のベクターが導入された細胞は、赤か緑に標識することができた。この手法を用いることで、遺伝学的に異なる変異を有する細胞を、異なる蛍光で標識した。脳腫瘍の細胞と腫瘍微小環境の相互作用を調べるために、脳腫瘍の細胞をGFPで標識できるマウスを作製した。一方で、腫瘍微小環境におけるマクロファージ系細胞を可視化するために、マクロファージ系細胞が赤色の蛍光で標識されるマウスの作製に着手した。ES細胞の適切な遺伝子座にtdTomatoをノックインして、ES細胞からキメラマウスを作製した。キメラマウスを戻し交配することで、Germlineにのったマウス系統を確立した。該当年度の研究目的として、グリオーマ形成を誘導できるトランスポゾン・ベクターの作製を進めることが一つであった。その点に関して、作製したベクターの性質をin vitroの培養系と、in vivoの実験系を用いて検証する中で、ベクター導入によって標的遺伝子の発現変化が誘導できることが分かり、また個体レベルでもグリオブラストーマの形成が誘導できることが分かった。そのため、本研究で開発したベクターが研究ツールとして有用であることが立証できた。さらに、2つのトランスポゾン・ベクターを同時にエレクトロポレーションしたところ、それぞれのトランスポゾン・ベクターが導入された細胞を、異なる蛍光タンパクで可視化できることが明らかになった。これらの実験から、トランスポゾン・ベクターのco-electroporationは、腫瘍内の遺伝学的な不均一性を明らかにすることができる有用な手法であることを立証できた。また、グリオーマの腫瘍微小環境を解析するために、マクロファージ細胞を可視化するマウスの作製に着手した。その結果、目的とするES細胞を単離することができた。また該当する細胞が生殖系列に乗ったマウスを得ることができた。これらの結果から、グリオーマの腫瘍微小環境を詳細に解析するツールを揃えることができた。以上から、研究はおおむね順調に進展していると判断した。Piggybacトランスポゾンと、Sleeping Beautyトランスポゾンを用いて誘導できるグリオーマモデルマウスから、癌幹細胞を単離する。