hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スーパージーンが制御する擬態紋様形成機構の解明

我々はシロオビアゲハのベイツ型擬態の原因が130kbに及ぶ染色体領域にあり、さらに染色体の逆位によってその領域が進化的に固定されていることを見出した。そこで、本研究では複数のアゲハ蝶をモデルとして(1)supergeneの構造と機能、(2)染色体上のsupergeneユニットの出現と安定化機構、(3)近縁種でのsupergeneの進化プロセスを解明する。転移因子の関与なども含め上記の結果を統合し、ゲノム再編成による擬態紋様形成機構を体系的に解明することを目的とした。本年度は、シロオビアゲハの擬態型♀で発現している3種類のdoublesex (dsx)アイソフォームのうち、擬態形質に関与しているアイソフォームを同定した。また、その蛹時における詳細な発現パターンを調べるとともに、擬態を制御するdsxの下流にある遺伝子をRNA-seq法によって網羅的に解析した。一方、近縁種ナガサキアゲハはシロオビアゲハと同様に一部のメスのみが擬態する形質を持つが、そのdsxのアミノ酸配列の構造を解明した。その結果、シロオビアゲハと同様にナガサキアゲハにも擬態型♀dsxと非擬態型♀dsxの2型性が見出された。一方、シロオビアゲハとナガサキアゲハの擬態型dsxと非擬態型dsxには共通のアミノ酸変異は見られないことから、両種のdsx構造は異なる進化プロセスによって形成された可能性が示唆された。(1)擬態supergeneにおけるdsx遺伝子の構造と機能:electroporation介在型RNAi法により解析した結果、シロオビアゲハの擬態型(H)♀で発現している3種類のdsxアイソフォーム、特定のアイソフォームのみが擬態型形質に関与していることが示された。一方、擬態型♀と非擬態型♀の間で蛹時の各ステージにおけるdsxの発現パターンを詳細に調べた結果、蛹初期におけるdsxの発現が両者で大きく異なることが見出された。さらに擬態型(H)♀においてdsxをノックダウンした個体を用いて、ノックダウン領域と非ノックダウン領域で発現するRNAをRNAseq法で比較解析した結果、擬態に関わると推測されるdsxの標的遺伝子が複数同定された。(2)近縁種ナガサキアゲハにおける擬態supergeneの解明:1昨年度までに調べたナガサキアゲハのゲノム構造から、擬態の原因となるsupergeneユニットが予想された。そこで、ナガサキアゲハのcDNAやゲノム配列の情報から、dsxのアミノ酸配列を同定した。シロオビアゲハと同様に、擬態型dsxと非擬態型dsxの2型があり、前者が擬態型形質に関与していると考えられた。一方で、ナガサキアゲハとシロオビアゲハの擬態型dsxを比較すると両者で共通に変異しているアミノ酸は見られないことから、これらが独立に進化してきた可能性とdsxの機能そのものよりも発現パターンが擬態形質の誘導には重要である可能性が示唆された。以上の結果から、申請時点の計画は順調に進展していると判断される。体表の紋様や体色により捕食者を撹乱する擬態は広範な生物種に認められるが、その形成メカニズムはよくわかっていない。擬態のような複雑な適応形質は1遺伝子の変異ではなく、染色体上の隣接遺伝子群「超遺伝子(supergene)」が制御しているという仮説がある。
教育用簡易ヘリオスタットの開発とその活用授業プログラムの研究

太陽光は最も身近に手に入れることができる白色で,平行性が高く,強力な光線である.太陽光を光源として教室に安定に導き実験に利用することを目的に,簡易なヘリオスタットの開発を目指した.簡易赤道儀に太陽光を極軸方向に一旦反射させ,任意の方向に導く方式が最も簡便な方式で,赤経,赤緯の設定に数度のずれがあっても実用上は十分な太陽光線の固定が可能であることがわかった.太陽光の授業利用のツールとして, DVD-R片を透過型回折格子として利用した簡易な分光器と反射金属層を残したDVD-R片を2枚対向してスライドさせることで任意の波長を抽出する簡易なモノクロメータを開発した.初年度は太陽方位センサーの開発と簡易赤道儀でどの程度の太陽光線の固定が可能かを調べ,実際に分光等の実験が可能か確認することを達成目標とした.遮光板と3つのCdSの組み合わせで粗方位センサーと0.1度程度の精度をもつ方位センサーを構成できることを実証した.実験はセンサーを固定し太陽の日周運動を利用した測定だが,これに駆動系を連動させることで目的を達成できる見通しを得た.また,固定鏡による太陽光線の引き込みと簡易赤道儀を用いた引き込みで太陽光線の移動量を8m先で確認した.昼間は基準となる星による調整が不能なため方位磁石と経度の計器調整のみで±3度程度の極軸方位のずれが予想されるが,実用上問題の無い光線の固定が可能であることを確認した.この結果を受け,太陽方位センサーの精度も当初考えていたものより低いもので対応可能であることが推測された.実験室に引き込んだ太陽光線をプリズムで分光,レンズで再構成することでニュートンが行った「決定的実験」の再現を安定的に行えることを確認した.また,小型の望遠鏡を光線に挿入してスクリーンに投影することで実験室内で太陽の黒点観察が行えることを確認した.初年度の達成目標である太陽方位センサーの基本構成が明確になった.単純な構造と安価な光センサーで実用上の角度精度が確保できることを確認できたことは成果である.また,簡易赤道儀を用いたシミュレーション実験で太陽追尾精度がそれほど高くなくても太陽光線の実験室内利用は実用上問題無いことが判明したのはセンサーや駆動系開発に有利な情報である.2年目は太陽方位センサーにミラーの駆動系を組み合わせてミラーの駆動方法の検討行った.直径10cm程度のミラーで10m程度の距離であれば角度制御に高い精度が不要であることが分かってきた.1軸制御で実用レベルの簡易ヘリオスタットを構成できる見通しを得た.太陽光を利用した分光実験に用いる簡易な分光器の改良を行い,DVD-Rを透過型回折格子として用いた直視タイプの利用しやすい分光器を開発した.また,同じくDVD-Rを反射型回折格子に用いた2段回折型のモノクロメータを開発した.初年度の検討で太陽追尾精度がさほど高くなくても太陽光の実験室内利用が実用上問題ないことが分かり,太陽方位センサーの信号をもとにミラーをサーボモーターで直接回転させる系で検討を行った.安定に利用するには光線のふらつきを抑えるための工夫がさらに必要である.駆動系についての検討が当初の予定から遅れている.ベルト駆動やギア駆動による駆動系簡素化の検討が遅れている.太陽光利用の教材検討では,直視型のDVD-R簡易分光器を完成させることができた.また,太陽光から特定の波長を抽出して実験に利用するためのモノクロメーターを同じくDVD-Rを反射型回折格子として用いて開発した.いずれも身近な材料で簡便にかつ安定な性能を維持して作製できる設計である.簡易なヘリオスタットの構成を検討した結果,当初想定していた2軸制御による太陽光追尾に困難があることが判明した.一枚の鏡で直接反射光を導く場合,鏡の法線方向の制御が煩雑になる.一方,鏡の角度制御の精度が当初の予想ほど高い必要は無く,赤道儀の極軸設定の精度が低くても利用上大きな支障がないことが分かった.簡便な方法として赤道儀の回転を地球の角速度の半分に設定して用いることを検討したが,これは,厳密には太陽の方向と光線の導き先が極軸に垂直な平面内に存在するときのみ成立し,一般的な条件では利用できないことが分かった.結局,2枚の鏡を用い,一旦太陽光線を極軸方向に反射し,その後,実験に用いる方向へ導く方式が簡素で現実的であるとの結論を得た.一枚目の鏡は赤道儀に角度を固定して設置し,極軸上の2枚目の鏡も角度を固定して,目的の方向へ太陽光線を導くよう調整すれば,共に鏡の角度の調整,制御は不要になる.太陽光を追尾することで簡便に設置のできるヘリオスタットの開発を目的としたが,検討の結果,現実的には市販されている簡素な赤道儀とその極軸上に角度調整できる鏡をそれぞれ1枚配置した構成が適当であると判断された.ヘリオスタットにより実験室内へ導いた太陽光線の有効な利用のひとつとして,モノクロメータを用いた単色光の抽出を検討した.対向させた一組の反射型回折格子による波長可変モノクロメータをDVD-R片を用いて構成した.角度の調整より簡便な,回折格子間隔を平行移動で調整し,任意の波長の光線を抽出することを確認した.太陽光線の連続スペクトルとしての特徴と高い強度を活かして,単色の比較的明るい,単色光源を得ることができた.

干渉実験において干渉縞の間隔が波長を連続的に変化させることそれに伴い変化することを観察することができ,教育的効果が高い.太陽光は最も身近に手に入れることができる白色で,平行性が高く,強力な光線である.太陽光を光源として教室に安定に導き実験に利用することを目的に,簡易なヘリオスタットの開発を目指した.簡易赤道儀に太陽光を極軸方向に一旦反射させ,任意の方向に導く方式が最も簡便な方式で,赤経,赤緯の設定に数度のずれがあっても実用上は十分な太陽光線の固定が可能であることがわかった.太陽光の授業利用のツールとして, DVD-R片を透過型回折格子として利用した簡易な分光器と反射金属層を残したDVD-R片を2枚対向してスライドさせることで任意の波長を抽出する簡易なモノクロメータを開発した.太陽方位センサーの信号をPCで処理をしてミラー駆動系を制御する方式を確定する.赤道儀方式,経緯儀方式,θ-2θ方式の3方式を試み,最適な方式を選択する.方式が確定した段階で,制御系を小型コントローラー(Arduino)で構成し,駆動電力を太陽電池で賄うことのできる構成に完成させる.最終的には,教室外の日向に置くだけで,方位の調整なしに外部電力も必要なく自動的に太陽光線を教室内へ導くツールを提供する.太陽方位センサーの信号をPC処理してミラーを駆動するシステムの最適化を行う.検討が遅れている制御系の太陽電池駆動を実現することを目指すが,授業利用の検討には外部電源やPCに頼って行う.物理教育駆動系の検討が遅れていることから,試作の費用が支出されない状況である.また,学会報告を2回予定していたが1回になったため旅費の支出が予定より低くなった.最終年度の交付予定額は,物品費50000円,旅費50000円である.次年度使用額と合計して,物品費約11万円,旅費約8万円の予定である.物品費で目的とするヘリオスタットの試作品を完成させる.学会報告を行うことで収支が最終的につりあうと計画している.
獲得免疫応答における調節性分泌経路の役割

本研究は、調節性分泌機構で中心的な役割を担うRab27関連分子が獲得免疫応答において果たす役割を明らかにすることを目的としている。獲得免疫応答とは、外来抗原に対する抗原特異的な免疫応答であり、外来抗原に暴露される肺は、この応答が誘導される場として極めて重要である。そこで、H27年度は、肺に焦点をあて、そこでの免疫応答におけるRab27関連分子の役割を明らかにする為に研究を行った。H26年度に、複数のRab27関連分子が肺で発現することを確認していた。そこで、H27年度は、まず、肺で発現するRab27関連分子の血球系免疫細胞における発現を検討した。その結果、一つの分子が、血球系細胞には発現しないことが明らかとなり、この分子に焦点を当てて、更なる解析を行った。最初に、この分子の肺での発現細胞を同定する為に、肺の単細胞懸濁液を作成後、血球系マーカーCD45、上皮マーカーCD326、及び血管内皮マーカーCD31の発現レベルを基に、血球、上皮、血管内皮、その他の4成分をFACS sortingにより単離し、各成分におけるこの分子の発現を調べた。そして、この分子が肺上皮細胞に強く発現することを確認した。次に、肺での獲得免疫応答により誘導される疾患である喘息のマウスモデルを作製し、その表現型を、この分子の遺伝子欠損マウスと野生型とで比較検討した。その結果、抗原の腹腔内投与により誘導される抗原特異的Th2応答は両群で差を認めないにも関わらず、その後に抗原を経気道的に投与することで誘導される肺でのTh2型応答が、この遺伝子欠損マウスで増強していることを確認した。更に、骨髄キメラマウスを用いた検討から、非血球細胞におけるこの分子の欠損が喘息様Th2型気道炎症を増悪させることを確認した。以上、本研究により、Rab27関連分子の一つは、肺上皮細胞に強く発現し、その欠損は、肺での抗原特異的なTh2応答を増強させることが明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、調節性分泌機構で中心的な役割を果たすRab27関連分子に着目しつつ、調節性分泌機構の獲得免疫応答における役割を明らかにすることを目的としている。平成26年度は、まず、獲得免疫応答に関連する各臓器におけるRab27の二つのアイソフォームa, bの発現を検討した。その結果、Rab27aは様々な臓器に偏在しているが、Rab27bは、主に脾臓、肺、皮膚で発現していることを見出した。獲得免疫とは、外来抗原に対する抗原特異的な免疫応答であるが、肺や皮膚など外来抗原に暴露される臓器が、その誘導に重要な場である。Rab27の獲得免疫応答における役割を明らかにするために、1)肺における喘息モデル(Th2型)、2)皮膚における接触性皮膚炎モデル(Th1型)を用いて、野生型とRab27欠損マウス間で、各疾患モデルにおける表現型を比較した。Rab27a、Rab27b、Rab27a,b両方がそれぞれ欠損したマウスを用いて、喘息モデルの表現型を検討したが、いずれも、野生型のそれと大きな差を認めなかった。Rabタンパク質は、GTPと結合した活性型Rabと結合するエフェクター分子を介して作用する。そこで11種類あるRab27エフェクター分子のうち、肺と皮膚の両方に発現している分子を同定し、それら分子の遺伝子欠損マウスを用いて、上記疾患モデルの表現型を調べた。その結果、1)喘息様気道炎症の増悪を認めたが、皮膚炎では差を認めないもの、逆に2)喘息様気道炎症の軽減を認めたが、皮膚炎が増悪したものがあり、エフェクター分子の種類により、欠損マウスが対照的な表現型を示すことがわかった。以上から、Rab27エフェクター分子が、獲得免疫応答の制御に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

その結果、抗原の腹腔内投与により誘導される抗原特異的Th2応答は両群で差を認めないにも関わらず、その後に抗原を経気道的に投与することで誘導される肺でのTh2型応答が、この遺伝子欠損マウスで増強していることを確認した。更に、骨髄キメラマウスを用いた検討から、非血球細胞におけるこの分子の欠損が喘息様Th2型気道炎症を増悪させることを確認した。以上、本研究により、Rab27関連分子の一つは、肺上皮細胞に強く発現し、その欠損は、肺での抗原特異的なTh2応答を増強させることが明らかになった。これまで、Rab27エフェクター分子が獲得免疫応答の制御に関与していること、さらに、エフェクター分子の種類により、相反する作用を有していること、を見出しており、本申請研究は順調に進展していると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、遺伝子欠損マウスが喘息モデルや接触性皮膚炎モデルにおいて野生型と異なる表現型を示したRab27エフェクター分子に焦点をあて、1)発現細胞の同定(肺や皮膚の細胞だけでなく、他の免疫細胞も含めて、網羅的に解析する)、2)発現細胞における機能評価、3)受け身移入や骨髄キメラマウスを用いて、遺伝子欠損マウス由来の細胞が表現型へ与える役割などを解析し、表現型出現の機序を解明する。その他のRab27エフェクター分子に関しても、獲得免疫応答疾患モデルにおける表現型を調べ、同様の検討を行う。
肺静脈心筋の細胞内カルシウム誘発性自動能が顕在化する機序の解明

小型実験動物(モルモット、ラット、マウス)の摘出肺静脈心筋における細胞内Ca2+依存性自発活動を顕在化させる要因を検討した。肺静脈へのchronicおよびacuteな伸展刺激は脱分極電流と再分極電流のバランスを変化させ、緩徐脱分極を出現させ、自発活動を誘発することが判明した。アドレナリンα受容体刺激はNa+/Ca2+交換機構電流を介して、β受容体刺激はCaチャネル電流及び持続性Na+電流を介して、緩徐脱分極を強化し、自発活動を誘発することが判明した。伸展活性化チャネル、Na+/Ca2+交換機構、持続性Na+電流の抑制が、肺静脈心筋自発活動および心房細動の抑制に有効であることが示唆された。心房細動の原因としての肺静脈心筋の細胞内カルシウム誘発性自動能が顕在化する機序に関して、心筋組織にかかる伸展負荷の増大が推測される。そこでこの要因を含んだ病態モデルとして慢性動静脈瘻ラットを作製し、その肺静脈心筋の自発活動を検討した。正常ラットでは摘出肺静脈心筋の自発活動の発生頻度は数%以下の低値であったが、動静脈瘻手術施行の数ヶ月後においては、半分程度の肺静脈標本で電気的自発活動の発生が見られた。外部からの電気刺激により惹起した肺静脈心筋の活動電位波形を解析した結果、動静脈瘻ラットでは正常ラットに比べて静止膜電位が浅く、活動電位持続時間が長いことが判明したが、この違いは、両者にカルバコールを処置することにより消失した。また、動静脈瘻ラットで頻発した電気的自発活動も、カルバコール処置により停止した。これらの結果から、動静脈瘻ラットにおいて、肺静脈心筋の再分極力が低下しており、これが原因で電気的自発活動が生じている事が判明した。肺静脈心筋組織への進展の影響を検討するため、モルモット摘出肺静脈心筋の電気活動を計測しつつ、伸展刺激の影響を観測した。自発活動を示さない標本では、伸展刺激により電気的自発活動が誘発された。電気活動を示す標本では、伸展刺激により活動電位の発生頻度の増大が見られた。この頻度増大は、伸展活性化チャネルを遮断する作用を有するガドリニウムおよびストレプトマイシンにより抑制された。これらの結果から、伸展刺激により肺静脈心筋に存在する伸展活性化チャネルが開口し、自発活動が促進されることが判明した。自発活動は細胞内カルシウムイオンをキレート薬により著明に抑制されることから、伸展活性化チャネル開口は、脱分極性電流としてのみならず、細胞内へのカルシウムの供給を介して自発活動を促進することが判明した。また、伸展活性化チャネル遮断薬による心房細動治療の可能性が示された。動静脈瘻および組織への伸展刺激の影響を検討し、肺静脈心筋自動能に伸展活性化チャネルが関与することを明らかにした。すなわち、心房細動の原因としての肺静脈心筋の細胞内カルシウム誘発性自動能が顕在化する機序を分子レベルで解明するという当初の目的が一部達成された。また、伸展活性化チャネル遮断薬が肺静脈心筋自動能を抑制したことから、心房細動治療薬としての可能性が示された。これらの成果は英文原著論文2報として学術冊子に掲載した。モルモット摘出肺静脈心筋の自動能を顕在化させる要因について主にガラス微小電極法を用いてカリウムチャネルとアドレナリン受容体の観点から検討した。アセチルコリン感受性カリウム電流遮断薬tertiapinにより、静止膜電位の脱分極方向への移動と緩徐脱分極がみられ、電気的自発活動が誘発された。この減少は心房筋ではみられなかった。また、この自発活動はcarbacholまたは細胞内カルシウムイオン動態を減弱させるryanodineやBAPTAにより減弱した。E4031、chromanol293B、glibenclamideは自発活動を誘発しなかった。単離肺静脈心筋細胞において、carbacholは電気的自発活動に伴うカルシウムトランジェントを消失させるとともに、活動電位を発生していない細胞においても、細胞内カルシウムイオン濃度を低下させた。これらの結果から、肺静脈心筋細胞においては内向き整流性電流が低密度であることが自発活動を許容しており、その過程に細胞内カルシウムイオン動態が関与していることが明らかになった。アドレナリンα受容体刺激により電気的自発活動の誘発が見られた。アドレナリンβ受容体刺激は単独では自発活動を誘発しなかったが、α受容体刺激下の自発活動の発火頻度を著明に増大させた。α受容体刺激は最大拡張期電位の脱分極と、緩徐脱分極の傾きの増大を起こした。β受容体刺激は後期再分極速度の増大と、最大拡張期電位の過分極を引き起こした。両受容体を刺激するnoradrenalineでは、緩徐脱分極相の傾きの著明な増大が見られたが、BAPTA存在下ではその作用が消失した。また、持続性ナトリウム電流遮断によっても抑制効果がみられた。アドレナリンα受容体とβ受容体の刺激は、異なるイオン機序を介して自発活動を促進し、それらは細胞内カルシウムイオンを介した機序により共働的に働くことが明らかになった。細胞内カルシウム誘発性自動能が顕在化するにはアセチルコリン感受性カリウム電流などの内向き整流性電流密度が小さいことが必要であることが判明し、昨年度見出された伸展刺激による自動能誘発との関連性が示唆された。

さらに、交感神経伝達物質noradrenalineがαβ両受容体を介して細胞内カルシウム動態を増強し、自発活動を誘発することが明らかに成り、本研究の中心的な目標である“自動能顕在化機序の解明"がおおむね達成された。本研究は、心房細動の原因として注目されている肺静脈心筋の電気的自発活動を顕在化させる要因について詳細に検討し、イオンチャネル・トランスポーターレベルでの機序を明らかにするとともに、心房細動治療薬開発に向けての基盤を構築することを目的とする。本年度は、肺静脈心筋自動能における持続性Na電流(Late INa)の関与を検討した。モルモット肺静脈心筋細胞に膜電位固定法を適用してNa電流を測定したところ、一過性の大きな電流(Peak INa)に続いて、小さな持続性の電流成分(Late INa)が観測された。Late INaは静止膜電位付近からの緩徐脱分極パルスによっても観測され、流れる電位領域は肺静脈心筋組織標本で観測される自発的活動電位において緩徐脱分極がみられる電位領域と一致した。Peak INaを選択的に遮断するpilsicainideによっては肺静脈心筋自発活動の頻度は全く影響されなかった。一方、Late INaを選択的に遮断するGS-458967は、肺静脈心筋の緩徐脱分極、細胞内Caのオシレーションおよび自発的活動電位の発生を著明に抑制した。逆に、Late INaを増強するATX-IIにより細胞内Caのオシレーションが観測され、自発活動電位の頻度が著明に増大した。Late INaはアドレナリン受容体刺激、特にβ受容体刺激により増大した。これらの結果から、Na電流の持続的成分であるLate INaは肺静脈心筋の細胞内Ca依存性自動能の顕在化に寄与しており、Late INa遮断薬は肺静脈心筋自動能の抑制を介した心房細動治療薬になる可能性を有していることが判明した。小型実験動物(モルモット、ラット、マウス)の摘出肺静脈心筋における細胞内Ca2+依存性自発活動を顕在化させる要因を検討した。肺静脈へのchronicおよびacuteな伸展刺激は脱分極電流と再分極電流のバランスを変化させ、緩徐脱分極を出現させ、自発活動を誘発することが判明した。アドレナリンα受容体刺激はNa+/Ca2+交換機構電流を介して、β受容体刺激はCaチャネル電流及び持続性Na+電流を介して、緩徐脱分極を強化し、自発活動を誘発することが判明した。伸展活性化チャネル、Na+/Ca2+交換機構、持続性Na+電流の抑制が、肺静脈心筋自発活動および心房細動の抑制に有効であることが示唆された。肺静脈心筋自動能が亢進することを見出した動静脈瘻ラットにおいては、心臓への伸展負荷の増大と共に、交感神経活動の亢進が起きることが知られている。そこで次年度以降は肺静脈心筋自動能に対する交感神経の影響を検討する。我々はすでにモルモット心筋においてアドレナリンα受容体、β受容体両方の関与を報告しているが、各々の受容体刺激に続く機序を検討し、受容体遮断薬による心房細動治療の可能性を検討する。電気的自発活動に関与するイオンチャネルとしては、これまでに見出した伸展活性化チャネル意外に、持続性ナトリウムチャネルの関与も推測されるが、今後これに関して薬理学的、電気生理学的検討を行う予定である。アドレナリンα受容体、β受容体および組織の伸展などの要因により、肺静脈心筋細胞で起きる自動能誘発と関連する現象の詳細を明らかにする。
社会システムにおけるグループ意思決定問題への工学的アプローチ

構造物・施設・機器などの工学的設計において、特に概念設計段階では設計対象を取りまく社会・経済・技術的環境の予測が困難なため、設計要因を明確に計量化できずに意思決定する場合がある。また初期設計においても、システム構成、機器・設備などの選定または機能、配置を決定する際には、いくつかの不確定的要因を含んだ候補案をいかに評価し総合的にバランスのとれた案を決定するかが重要となる。さらに、設計対象のなかで極めて感覚的、主観的問題を取り扱う際には、評価規準の設定にあいまいな要素が含まれるため候補案選定の判断が難しい場合があり、これらは技術者・専門家の経験や勘に拠るところが多い。本研究は、このようなあいまいさのある問題の評価解析と意思決定の支援手段を確立することを目的とするものである。まず、評価問題の構造モデル、評価モデルおよび評価決定モデルに基づき、評価の感性的・定性的情報およびあいまいさのある計量的情報を考慮するために、経営工学的手法にファジィ理論を応用した評価解析および選好序列化により、意思決定を行うための方法を提案した。次に、評価項目間の重複を判定し、評価構造を確定する方法を示した。さらに、評価主体の主眼または立場の相違から問題に多面性がある場合の多軸評価法を提案した。この手法の適用例として、将来大規模な輸送量不足が予測される大都市間の物流システムの評価問題を扱い、従来決めにくかった重要度および評点を理論的に裏付けのある規定の処理により決めうることを示した。構造物・施設・機器などの工学的設計において、特に概念設計段階では設計対象を取りまく社会・経済・技術的環境の予測が因難なため、設計要因を明確に計量化できずに意思決定する場合がある。本年度は、評価問題の構造モデル、評価モデルおよび評価決定モデルに基づき、評価の感性的・定性的情報およびあいまいさのある計量的情報を考慮するために、経営工学的手法にファジイ理論を応用した評価解析および選好序列化により、意思決定を行うための方法を提案した。まず、評価問題の構造モデル、評価モデルおよび評価決定モデルに基づき、評価の感性的・定性的情報およびあいまいさのある計量的情報を考慮するために、経営工学的手法にファジイ理論を応用した評価解析および選好序列化により、意思決定を行うための方法を提案した。

この手法の適用例として、将来大規模な輸送量不足が予測される大都市間の物流システムの評価問題を扱い、従来決めにくかった重要度および評点を理論的に裏付けのある規定の処理により決めうることを示した。
混成配位結合により高整列制御された有機電導材料の創成

本研究課題について、金属イオンへの配位構造を利用した機能性有機分子の集積化を行った。併せて、有機分子を錯体構造間で適正に配置するために、有機分子ユニットに相互作用能を有する置換基の導入及び合成を行った。錯体合成とその特性評価結果から、配位部位の整列により、錯体化する前の有機分子の構造とは異なる特性発現を確認した。また、錯体中心金属イオンによって、その整列を自由に制御できることを見出した。特に希土類イオン錯体の特性評価を行うことにより中心金属イオンでの発光特性も制御可能であることが判明した。当該目的とした化合物群の作成とその基礎物性評価を行った。結果として合成が不可能な物質もあったが、それら合成最終化合物群の基礎評価や分子構造評価を行い、それらの錯体化を試みている段階である。基本的な錯形成能を有する有機化合物配位子化合物もX線単結晶構造解析による結晶学パッキングの測定の結果から、良好な積層性を有し、電気的特性が期待できることが分かった。さらに、それらのうち、8配位型ランタン錯体と平面4配位型パラジウムや白金錯体の合成に成功し、それらの基本的物性値の測定を終了している。一方、アルキル鎖やアミド鎖を有する錯体群は特殊な相互作用により配向ゆらぎをおこし、ゲル化することも明らかとなった。また、デバイス評価については錯体化前の基礎評価を行い、国際学会や国内学会での発表を行い、査読付き英文論文を2報投稿中である。新規な有機無機ハイブリッド型半導体材料の開発を行うことによって現在の従来技術を用いる際に発生する問題を解決する。その性能の要となる配考制御部位錯体群の段階的な合成法の確立を行い、それを達成した。具体的にはこれらの化合物を製膜した際、電気伝導を担う部位が整列させることが必須条件であり、申請者らが特許化している極めて大気安定性なリンカー部位を有するp型(特願2009ー077398号)及びn型(特願2009ー053759号(JST国際出願支援決定))の有機半導体部位をペンダント結合で組み込んだ4配位亜鉛錯体と高8配位型ランタノイド錯体群を合成し、その合成ルートの確立に部分的に成功した。また、平面型4配位白金属錯体の合成も併せて行い、その基本的合成ルートの確立も行った。本申請研究でそれら化合物の構造評価を合わせて行い、単結晶X線構造解析によってその良好な結晶内パッキング(積層性)を有することを明らかにした。さらに、分子計算手法と合わせて、半導体としての可能性を確認することができた。本研究の成果及び周辺研究の成果については、日本化学会春季年会において学会発表済であるとともに、成果論文の執筆中である。本申請研究について、当該年度では新しい縮環芳香族群を配位子部位に組み込むことに成功し、その特異な蛍光特性について評価した。通常の縮環芳香族群では、溶液での濃度が濃くなるにつれてエキサイマー発光を示し、且つ濃度消光を起こして発光消失が観測される。また、結晶などの固体状態ではエキサイマー発光も極めて弱いものである。合成した錯体ではそのようなエキサイマー発光や濃度消光は観測されず、モノマーの発光が固体・溶液状態の関係なく観測できた。これは、結晶構造解析の結果から、縮環芳香族部位がCHーπ相互作用で配向固定制御されており、本申請課題の錯体構造を利用した集積制御が可能になった。加えて、新しい縮環芳香族群として、蛍光特性を有するもののみならずp及びn型半導体特性発現が期待できる複素環化合物群のユニット合成を併せて行いそれらの特性評価を行った。その結果、それぞれのユニット芳香族化合物群は半導体特性を示し、その部位の配向制御と集束により3次元的伝導半導体の創成が可能となった。また、その芳香族部位に金属イオンとのキレート部位を導入、錯体とすることにも併せて成功している。さらに、芳香族部位を錯体構造によって集積させるだけでなく、水素結合などの弱い相互作用により配向制御させるため、芳香族部位に修飾させることで相乗効果を狙える。特に水素結合部位として、環状ラクトン系アミノ酸類を選定し、その基本構造を明らかにした。現在、芳香族部位への修飾を継続して行っている。有機化学当該目的とした化合物群の作成とその基礎物性評価を行った。それらのうち、8配位型ランタン錯体と平面4配位型パラジウムや白金錯体の合成に成功し、それらの基本的物性値の測定を終了している。結果として合成が不可能な物質もあったが、それら合成最終化合物群の基礎評価や分子構造評価を行い、それらの錯体化を試みている段階である故、当初の目的達成度に比して若干の遅れはあるが、ほぼ順調である。

研究目的の達成度については、目的化合物錯体の合成と構造特性、結晶内などでのパッキング様式の評価について、分子設計を行った白金やパラジウム平面4配位錯体について合成途中であったり、合成段階での反応選択に部分的に問題があり、達成度は50%程度に止まった。しかし、その合成ステップを回避する方法がすでに計画済みである。一方、亜鉛やランタノイド錯体などの、正四面体錯体や8面体錯体、さらには8配位錯体は合成の達成度は良好であり、その構造特性の解析は一部で終了している。上記の化合物群の合成はすべて終了しているわけではないが、合成・精製・構造解析が終了したものから順次湿式法によるデバイス作成の基本性質である、溶解性や製膜性(アモルファス様)を試験していく。上記合成した化合物群とその金属イオン錯体の合成評価をさらに進展させ、基礎的物性値の測定とともに単結晶X線構造解析を行い、その積層性評価も併せて実施する。さらに、フレキシブル基板上での製膜性の評価を行い、フレキシブルデバイス材料評価の基礎的結果を得る予定である。今後、合成が完了した錯体群については、電気的物性である半導体特性について、錯体の蒸着は困難であることから、湿式法の一つであるドロップキャスト法によりデバイス作成を行って、それらの特性評価を行う。湿式法の一つであるスピンコーティング法によるデバイス作成については翌年度の実施となる。現在のところ研究方針について大きな変更はなく、さらなる研究速度の加速を必要としているのみであると考える。本申請研究の初年度に達成した化合物群の合成ルート改善を行い、本年度合成がなされなかった錯体化合物群の合成を行いつつ、当初の計画を遂行していく予定である。また、電気的物性である半導体特性について、錯体の蒸着は困難であることから、湿式法の一つであるドロップキャスト法によりデバイス作成を行って、それらの特性評価を行う。
慢性心不全での腫瘍壊死因子-α変換酵素およびその調節因子に関する分子生物学的検討

本研究では、心筋炎による心不至症例を対象とし、心筋生検組織での心筋内腫瘍壊死因子-α(TNF)およびその調節因子である腫瘍壊死因子-α変換酵素(TACE)とToll様受容体4(TLR4)の発現について分子生物学的検討を行った。対象:心筋炎により心不全を呈した14例(男性10例、女性4例、平均年齢37±5歳)および対照5例(男性3例、女性2例、平均年齢48±15歳)より採取した心筋生検組織を対象とした。重症心筋炎症例6例(NYHA IV度)では、急性期(発症から1週間以内)およぴ治癒期(発症から4週間以上)の2回にわたり心筋生検を施行し検索した。方法:心筋内TNF、TACEおよびTLR4 mRNAの発現量はReal-time RT-PCRにより定量化した。TNF、TACEおよびTLR4蛋白の発現部位は免疫組織化学染色法により同定した。また、これらの発現と臨床指標との関連について比較検討した。結果:TNF、TACEおよびTLR4 mRNAの発現量は、対照群と比較し心筋炎群でいずれも高値を示した。心筋炎群でのTNFとTACE mRNAの発現量およびTNFとTLR4 mRNAの発現量には、正の相関を認めた。重症心筋炎例でのTNFとTACE mRNAの発現量は、2回目の心筋生検で1回目に比べ有意に減少した。TNF、TACEおよびTLR4蛋白は、いずれも心筋細胞の細胞質と間質へ浸潤した炎症性細胞(リンパ球、マクロファージ)で陽性像を認めた。TNF、TACEおよびTLR4 mRNAの発現量は、左室駆出率と負の相関を認め、左室収縮末期径と正の相関を認めた。また、TNFとTACE mRNAの発現量は、NYHA IIIおよびIV度の症例でIおよびIIと比較し有意に高値を示した。結語:心筋炎の発症には、TLR4とTACEの発現を介した腫瘍壊死因子-αのカスケードの活性化が関与していることが考えられた。また、TNF、TACEおよびTLR4の発現は、心筋炎の重症度と関連することが示唆された。心筋炎による慢性心不全例を対象とし、心筋内腫瘍壊死因子-α(TNF)および腫瘍壊死因子-α変換酵素(TACE)の発現について検討した。1.対象:心筋炎(MC)14例(男性10例、女性4例、平均年齢37±5歳)および対照(CS)5例(男性3例、女性2例、平均年齢48±15歳)より採取した心筋生検組織を対象とした。重症MC6例(NYHA IV度)では、急性期および治癒期の2回心筋生検を施行した。4.結語:TNFとTACEの発現は、心筋炎の発症およびその重症度と関連することが示唆された。
東南アジア熱帯泥炭の大規模攪乱がもたらす環境負荷量の解析およびその軽減策の策定

インドネシアカリマンタンには熱帯泥炭が存在し、膨大な量の炭素を貯蔵しているが、近年急速な開発と不法伐採により、頻繁に火災が発生し、地球大気にはっきりと影響を与えるようになりつつある。そこで、この放棄地、焼け跡地を中心に、森林植生の回復と泥炭の保全のシステムを構築することを目指して調査研究を進め、以下の成果を得た。(1)環境評価システム1)化学物質の動態とリグニン分解の評価土壌試料、河川や湖沼の水試料を採取し、化学物質の動態を解明した。泥炭土壌からは、多数の白色腐朽菌が得られ、この白色腐朽菌の代謝機能を評価し、リグニン分解、PCB、ダイオキシンといった毒性化合物の分解に応用出来るものを見いだした。2)熱帯泥炭林における微気象およびフラックス観測カリマンタン・パランカラヤ近郊の1)カランパンガンの天然林(運河掘削により乾燥化が進んでいる)、2)カランパンガンの焼失地(運河掘削により乾燥化が進んでいる)、3)セテアラムのナチュラルラボ(自然条件下の天然林)にて熱帯泥炭林における微気象およびフラックスの連続観測を実施した。運河掘削により、火災が無くとも微生物分解と森林の光合成能力の低下で、膨大な炭素が放出されていることを、世界で初めて解明した。(2)地域社会支援システム1)森林修復活動Shorea balangeranが生残率、成長量が大きく、撹乱跡地における泥炭林修復に適当な樹種で、次いでS.selanicaであった。そこで、パランカラヤ郊外に新たな植栽地を設定し、撹乱跡地の修復を行っている。環境修復のためには、環境教育が重要と考え、環境プログラムを作成し、住民、小中高生に環境教育を実施した。また、環境修復モデル的を作成し、住民参加による複合的環境修復を実施した。1)カハヤン川とセバンゴ川に挟まれた放棄地、荒廃地、焼け跡地を中心に、森林植生の回復と泥炭の保全のシステムを構築することを目指してKalampangan側に4ヶ所の試験区(天然林・火災地と泥炭層の薄・深の組み合わせ)を設定した。ここで、地下水位と水質の変化を100m間隔で測定し、CH_4,CO_2,N_2Oの土壌からの放出の測定、植生・バイマスの調査、微生物の多様性の調査、植物の養分特性の分析、リターの採取を昨年度から継続して行った。2)泥炭層の深い天然林に50mの観測タワーを設置し微気象データの採取を開始した。3)また、Kalampangan隣接地の1haに電牧区を設置し、焼畑に替わる山羊の泥炭地植物の嗜好性、放牧による除草効果、植生回復を調査した。また、イネ科、マメ科牧草を泥炭地に育成し、施肥試験を試みた。4)植林のために、各種の菌根菌を単離するとともに、菌根菌の接種施設を作り、各種の泥炭樹種に接種試験を行ない、幼苗をKalampangan-Kapuasの焼失荒廃地に、各所処理を加えて移植した。5)泥炭湿地自然林の現存量推定のために,セティア・アラム保護地区で,伐採による個体レベルの各器官乾重間の相対生長関係を求めた.その結果は,ヒース林および混交フタバガキ林での解析結果との比較解析に供する。6)泥炭における機能的微生物のうち、リグニン分解菌、窒素固定菌、リン酸可給化菌、等を分離し、人為的撹乱が泥炭生態におよぼす影響について解明した。カハヤン川とセバンゴ川に挟まれた地域では、メガプロジェクトによる運河掘削による火災による荒廃が著しいが、メガプロジェクトの凍結により放棄されたままである。

農学グループではこの放棄地、焼け跡地を中心に、森林植生の回復と泥炭の保全のシステムを構築することを目指し、以下のような調査研究を進めた。物質循環システムの解明のために、1)熱帯泥炭低湿地の環境保全と持続的生産システム構築のための物質循環インベントリ作成、2)生態の安定性に重要な要因である窒素の循環について、窒素固定菌だけではなく、脱窒細菌とも共生している可能性が示唆され、3)化学物質の動態とリグニン分解の評価するために、Finland Plot(パランカラヤ)の泥炭土壌からは、白色腐朽菌が得られ、また、環境の基礎データとして水質分析を行なった。環境評価システムの確立のために、1)熱帯泥炭土壌での植生遷移停滞の原因を微生物の動態との関連で解明し、2)熱帯泥炭林における微気象およびフラックスを連続測定した。地域杜会支援システムを確立するために、1)中央カリマンタン地域における持続型農業体系を研究し、2)熱帯泥炭土壌あるいは硫酸酸性土壌に生育する植物根圏を対象とした機能性根圏微生物の調査をし、3)中央カリマンタンに成育する植物における菌根形成とこれらの植物への菌根菌の接種技術を確立した。0...カハヤン川とセバンゴ川に挟まれた地域では、メガプロジェクトによる運河掘削による火災に起因する荒廃が激しいが、メガプロジェクトの凍結により放棄されたままになっている。農学グループではこの放棄地、焼け跡地を中心に森林植生の回復と泥炭の保全システムを構築することを目指し、以下のような調査研究を進めた。(1)物質循環システム熱帯泥炭低湿地の環境保全と持続的生産システム構築のための物質循環インベントリ作成のため、インドネシア中央カリマンタン熱帯泥炭からのCO_2、CH_4、およびN_2O放出に及ぼす農業と火災のインパクトと、インドネシア中央カリマンタンの水質に及ぼす火災と農業の影響について調査した。その結果、泥炭火災の温暖化ポテンシャル(GWP)は自然森林の17倍であり、樹木の燃焼によるGWPより4倍大きかった。また、森林の土壌水の窒素、リン濃度は天然林、回復林、燃焼地の順で低くなる傾向にあった。(2)環境評価システム化学物質の動態とリグニン分解の評価のため、土壌試料、河川や湖沼の水試料を採取し、実験室において解析を行った。Finland Plot (パランカラヤ)の泥炭土壌から白色ふちく腐朽菌が得られ、その代謝機能についで現在評価中である。また、熱帯泥炭林における微気象およびフラックス観測および熱帯泥炭林における火災跡地の植生回復状況のモニタリングも行った。(3)地域社会支援システム森林修復のために、植栽苗木の調査を行ったところ、Shorea balangeranが生存率、生長量が大きく、かく乱跡地における泥炭林修復に適当な樹種と考えられた。また、光合成特性の調査やデンドロメータの設置も行い、パランカラヤ郊外に新たな植栽試験地も設定した。中央カリマンタンに生育する植物における菌根形成を調べるため、見本林から外生菌根菌の子実体、幼植物および土壌を採取した。カハヤン川とセバンゴ川に挟まれた地域では、メガプロジェクトによる運河掘削による火災による荒廃が著しいが、メガプロジェクトの凍結により放棄されたままである。この放棄地、焼け跡地を中心に、森林植生の回復と泥炭の保全のシステムを構築することを目指し、以下のような調査研究を進めた。(1)環境評価システム1)化学物質の動態とリグニン分解の評価
補綴歯科臨床における認知行動療法の効果：ランダム化比較試験（ＲＣＴ）

臼歯部欠損に対して補綴治療を行う29名の患者を対象に、認知行動療法に関するランダム化比較試験(RCT:介入群にのみ認知行動療法を実施)を行い、補綴治療前および補綴治療完了の約3か月後において、咀嚼機能の検査、口腔関連QoL、社会心理学的因子、日中の噛みしめ習癖、睡眠時ブラキシズム等を調査した。その結果、認知行動療法により補綴治療の主観的治療成績の向上がみられることがわかった。本研究は、欠損補綴治療を行う患者を対象に認知行動療法に関するランダム化比較試験(RCT)を行い、欠損補綴治療患者に対する認知行動療法の効果を科学的に評価することを主要目的としている。平成25年度中に研究実施準備(被験者説明用資料、同意説明文書、同意書等の整備、研究器材の購入(一部選定作業完了)と整備、測定手順書の整備、データ収集および解析法の整備)を行い、予備実験を実施した。また、認知行動療法の内容については、顎関節症および慢性疼痛患者に対する内容(メニュー)に基づいて、欠損補綴治療患者用に内容を改編した。この改編に際しては、日中かみしめ習癖および咀嚼習癖(偏咀嚼など)に着目し、これらの是正に軸を置いた内容とした。これまでに、欠損補綴治療を行う被験者10名を対象に、臨床診察[医療面接、口腔内診察、顎機能障害の検査、ブラキシズムの臨床診断など]をもとにスクリーニングを行い、その結果6名の被験者が選択基準に適合したため、治療介入群(認知行動療法実施群)と非介入群(認知行動療法非実施群)とに無作為割付した。その後、咀嚼機能の検査[咬合接触、咀嚼支障度・満足度など]、口腔関連QoL[OHIP日本語版]、社会心理学的因子の測定[心理テスト(GHQ60健康調査票、POMS短縮版)]、日中の噛みしめ・上下顎歯の接触の調査、睡眠時ブラキシズム,睡眠状態の記録を行った。次に、欠損補綴治療前に治療介入群には認知行動療法を実施した。欠損補綴治療完了の3か月後に上記と同様の調査(診察、検査)を行った。得られたデータはデータ解析用コンピュータに入力した。本研究はランダム化比較試験であるため、一定数の被験者が揃ってからエンドポイントの解析を行う。本研究は、欠損補綴治療を行う患者を対象に認知行動療法に関するランダム化比較試験(RCT)を行い、欠損補綴治療患者に対する認知行動療法の効果を科学的に評価することを主要目的とし、さらに、患者の認知や行動に関わる因子の程度を明らかにすることを目的とする。平成26年度は、被験者説明用資料、臨床診察の手順、咀嚼機能の検査[咬合接触、咀嚼支障度・満足度など]の評価法、日中の噛みしめ・上下顎歯の接触の調査アンケート、睡眠時ブラキシズムの記録方法、および認知行動療法の内容について改良を加え、追加の予備研究を行った。特に、認知行動療法の改編に際しては、近年社会的にも注目度の高い日中かみしめ習癖に着目し、その是正に重点を置いた内容とした。改訂したプロトコールを用いて、欠損補綴治療を行う被験者18名を対象に、臨床診察[医療面接、口腔内診察、顎機能障害の検査、ブラキシズムの臨床診断など]をもとにスクリーニングを行い、その結果11名の被験者が選択基準に適合したため、治療介入群(認知行動療法実施群)と非介入群(認知行動療法非実施群)とに無作為割付した。本研究はランダム化比較試験であるため、一定数の被験者が揃ってからエンドポイントの解析を行う予定である。平成27年度は、被験者説明用資料、臨床診察の手順、咀嚼機能の検査[咬合接触、咀嚼支障度・満足度など]の評価法、日中の噛みしめ・上下顎歯の接触の調査アンケート、睡眠時ブラキシズムの記録方法、および認知行動療法の内容についてさらに改良を加え、臨床研究を行った。改訂したプロトコールを用いて、欠損補綴治療を行う被験者50名を対象に、臨床診察[医療面接、口腔内診察、顎機能障害の検査、ブラキシズムの臨床診断など]をもとにスクリーニングを行い、その結果通算29名の被験者が選択基準に適合したため、治療介入群(認知行動療法実施群)13名と非介入群(認知行動療法非実施群)16名とに無作為割付した。

なお、非介入群については2名がドロップアウトした。その後、咀嚼機能の検査[咬合接触、咀嚼支障度・満足度など]、口腔関連QoL[OHIP日本語版]、社会心理学的因子の測定[心理テスト(GHQ60健康調査票、POMS短縮版)]、日中の噛みしめ・上下顎歯の接触の調査、睡眠時ブラキシズム,睡眠状態の記録を行った。次に、欠損補綴治療前に治療介入群には認知行動療法を実施した。欠損補綴治療完了の約3か月後に上記と同様の調査(診察、検査)を行った。得られたデータはデータ解析用コンピュータに入力し、エンドポイントの解析を行った。その結果、認知行動療法により補綴治療の主観的治療成績の向上がみられることがわかった。臼歯部欠損に対して補綴治療を行う29名の患者を対象に、認知行動療法に関するランダム化比較試験(RCT:介入群にのみ認知行動療法を実施)を行い、補綴治療前および補綴治療完了の約3か月後において、咀嚼機能の検査、口腔関連QoL、社会心理学的因子、日中の噛みしめ習癖、睡眠時ブラキシズム等を調査した。今年度は、被験者説明用資料、臨床診察の手順、咀嚼機能の検査[咬合接触、咀嚼支障度・満足度など]の評価法、日中の噛みしめ・上下顎歯の接触の調査アンケート、睡眠時ブラキシズムの記録方法、および認知行動療法の内容について改良を加え、追加の予備研究を行った。特に、認知行動療法の改編に際しては、近年社会的にも注目度の高い日中かみしめ習癖に着目し、その是正に重点を置いた内容とした。そのため、被験者の収集に遅れが生じた。27年度が最終年度であるため、記入しない。歯科補綴学適格条件に適合する被験者の収集に努め、被験者の同意を得るための説明を懇切丁寧に行うことで被験者の増加を図る。介入手技(認知行動療法)については、被験者間でばらつかないように留意する。データ収集に際しては、データの欠落が生じないよう最大限の注意をはらう。口腔内の状態、睡眠時ブラキシズム測定ほかの生体現象の測定に際しては、測定精度の維持、およびデータ解析方法の改良を図る。平成25年度は、研究実施の準備、環境整備および予備研究にかなりの時間を要したが、予定通りの被験者数(6名)達成しており、ほぼ研究計画の通りに進行している。購入予定物品の購入手続きにやや時間を要し、年度末をまたぐことがわかったため、平成27年度早期に補助金が使用可能な時期を待って購入することとした。ただし、研究全体の遂行には影響はない。適格条件に見合う被験者の収集につとめ、さらに被験者の同意を得るための説明を懇切丁寧に行い、被験者数の増加を図る。また、介入手技や測定精度の維持、ならびにデータ解析方法の向上を図る。当該物品の購入手続きを進めており、平成27年度早期に納品される見込みである。これにより研究全体の進行には支障を来さず、より高度な研究が遂行できる。購入する物品(備品)選定作業を慎重に行ったところ、性能が高くかつ低価格の物品があることがわかったが、購入手続きに若干の時間を要し、年度をまたぐこととなったため。ただし、研究全体の遂行には問題はない。当該物品(備品)の購入手続きを進めており、平成26年度早期に納品される見込みである。これにより全体の研究の進行には支障を来さず、かつ、より高度な研究ができることが期待される。
肺癌細胞の悪性化における不活性化SOCS遺伝子の意義の解明と治療への応用

Janus Kinase-signal transducersand activatorsof transcription (Jak-STAT)は増殖因子やサイトカインのシグナルを伝達する経路として研究されていたが、近年、このJak-STATシグナル経路を抑制するsuppressor of cytokine signaling (SOCS)遺伝子が肝細胞癌において不活化していることが癌化の原因であることが明らかとなり、このシグナル伝達経路と癌との関係が注目されている。当研究では肺癌におけるSOCS遺伝子の不活性化と、同じく同系の抑制遺伝子であるprotein inhibitor of activated STAT (PIAS)遺伝子の重要性を明らかにした。ヒト肺癌細胞株においてSTAT-3の活性化した肺癌細胞株A549と悪性中皮腫細胞株MT37に対し、活性化したJak-STATシグナル経路を抑制する目的で、PIAS3の発現ベクターを導入した細胞株を樹立した。PIAS3遺伝子を導入した細胞株のクローンは、IL-6の刺激下でもリン酸化STAT-3は誘導されないことを確認した。つづいて細胞増殖能を培養液中の細胞数で比較した。wild typeとPIAS3クローンはA549とMT37のいずれにおいても培養6日目にPIAS3の細胞数が有意に少なかった。また、アデノウイルスでSOCS-3遺伝子を強制発現すると、細胞の増殖を有意に抑制した。PIAS3クローンとwild typeの薬剤感受性を検討した。増殖を50%抑制する薬剤濃度IC_<50>は抗癌剤のCarboplatinにおいて、PIASを導入したクローンは野生株より、約5倍感受性が増強していた。また、高濃度のCarboplatinに暴露したところ、PIASを導入したクローンは野生株より有意にアポトーシスに陥りやすいことが明らかとなった。以上より、Jak-STAT経路の抑制に関与するPIAS3遺伝子は、SOCS遺伝子と同様に肺癌細胞の癌化に関与することが示唆された。ヒトerythroleukemia細胞株K562の発現を1とすると、肺癌細胞株におけるSTAT-3の発現は0.56-2.26倍、SOCS-3は0.47-3.28倍、PIAS3は0.60-2.64倍の狭い範囲におさまっていた。ひきつづいて、ヒト肺癌細胞株においてSTAT-3の活性化をその分子のリン酸化を指標にウエスタンブロット法で検討した。STAT-3は検討した3種類の肺癌細胞株(LCD,HARA,A549)において、恒常的に発現しており、IL-6刺激でも発現は変化がなかった。リン酸化STAT-3は無刺激ではLCD,HARAでは、その発現を認めなかったが、A549では弱い発現を認めた。一方、IL-6刺激発現をおこなうと、すべての細胞株で発現が増強した。同時に、STAT-3のシグナル経路を抑制するPIAS3の発現も検討した。いずれの細胞株でも恒常的に発現しており、IL-6刺激によっても発現は変化しなかった。STAT-3の活性化した肺癌細胞株に対し、活性化したJak-STATシグナル経路を抑制する目的で、SOCS-1と、PIAS3のベクターを導入し、stable transformantを樹立している。腫瘍形成能と細胞増殖能、薬剤感受性、アポトーシスの誘導について検討予定である。ヒト肺癌細胞株においてSTAT-3の活性化をその分子のリン酸化を指標にウエスタンブロッド法で検討した。A549ではリン酸化STAT-3は無刺激では弱い発現を認め、IL-6の存在下では発現が増強した。

いずれの細胞株でも恒常的に発現しており、IL-6刺激によっても発現は変化しなかった。また、悪性中皮腫細胞株MT-37はepidermal growthfactor(EGF)により発現が増強されることを確認した。これをもとに、STAT-3の活性化した肺癌細胞株A549細胞に対し、活性化したJak-STATシグナル経路を抑制する目的で、PIAS3の発現ベクターを導入したstable transformantを樹立した。PIAS3遺伝子を導入したA549のクローンは、IL-6の刺激下でもリン酸化STAT-3は誘導されないことを確認した。つづいて細胞増殖能、薬剤感受性について検討をおこなった。これらのPIAS3導入したクローンではIL-6刺激によるリン酸化STAT5は抑制されていないことから、Jak-STAT経路が十分に抑制されていないことが一因と考えられる。