hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幾何構造を制御した単層カーボンナノチューブの合成

前年度までに,起源の明らかにされていない単層カーボンナノチューブ(SWNTs)の励起スペクトル中の様々なサブピークを,ゼラチン薄膜中に配向させたSWNTsの偏光PLE測定実験と同位体実験により,チューブ軸に平行な偏光による励起に伴う励起子-フォノン散乱によるものと,チューブ軸に垂直な偏光による励起によるものに分類した.本年度は,ゼラチンの影響を排除するために,界面活性剤中に孤立分散したSWNTsをそのまま用いてL-format偏光測定を行い,(7,5)だけではなく他の様々なカイラリティのSWNTsについても軸垂直偏光による励起が存在することを実験的に示すとともに,軸垂直励起による発光のPLマップを作成した.その結果,垂直励起吸収による励起エネルギーは,一電子近似の理論的予測よりも大きくブルーシフトしており,軸垂直励起により形成される励起子の結合エネルギーが小さいことが明らかとなった.また,可視紫外領域の垂直励起吸収は,光励起エネルギーによっては軸平行励起に匹敵する強度を持つことがわかった.さらに,5eV程度の紫外領域までのPLEスペクトルを測定し,光吸収スペクトルと比較した.その結果,半導体SWNTsに対するPLEスペクトルには,光吸収スペクトル中に見られる4.5eV付近の特徴的なプラズモン吸収が観測されないことが明らかとなった.また,SWNTsの外部の誘電率と発光エネルギーの関連についても理論的考察を行い,外部誘電率に依存した発光エネルギー変化量の定式化についても行った.これらの成果により,PLマップの全容が明らかとなりつつあり,カイラリティ分布測定法としてのPL測定の確立に向けて大きく近づいたといえる.単層カーボンナノチューブ(single walled carbon nanotubes, SWNTs)の近赤外蛍光分光分析は,従来不可能であったバルク試料中の半導体SWNTsの幾何構造(カイラリティ)ごとの存在比に関する情報を直接的に観察することを可能とするものである.当然ながら,カイラリティを制御した合成を実現するためにはカイラリティ分布を測定できる必要があるため,近赤外蛍光分光は,今後のナノチューブ合成研究における強力な測定手段となることが期待される.しかしながら,ある1種類のカイラリティのナノチューブに対して蛍光分光で得られる蛍光ピークは,ナノチューブ軸に平行な偏光による励起に由来する主なピークに加えて,起源の明らかでない様々なサブピークが存在し,これらの未解明なサブピークの存在は,蛍光分析から正確なカイラリティ存在比を得るための大きな障害となっている.そこで,本研究ではカイラリティ制御に向けた第一歩として,ナノチューブの蛍光励起スペクトル(photoluminescence excitation spectrum, PLE)中に現れるそれぞれのピークの起源を実験的に解明することを目指して,炭素13同位体からなるSWNTs(SW^<13>CNTs)を作成し,PLEスペクトルにおける同位体効果からスペクトル中に現れる蛍光ピークのうち電子-フォノン散乱に起因するピークを同定した.さらに,孤立分散したままの状態でゼラチン薄膜中にSWNTsを配向させる手法を新たに開発し,配向SWNTsの偏光PLE測定により,ナノチューブ軸に垂直な偏光での励起にともなう蛍光発光を観測した.これらの結果から,従来観測されていた各サブピークを,チューブ軸に平行な偏光による励起に伴う電子-フォノン散乱によるものと,チューブ軸に垂直な偏光による励起によるものに分類することに成功した.単層カーボンナノチューブ(single walled carbon nanotubes, SWNTs)の発光(photoluminescence, PL)測定は,SWNTsの物性評価のための強力な測定法として現在大きな注目を集めており,今後のナノチューブ合成研究における強力な測定手段となることが期待されている.全年度までに,カイラリティ制御に向けた第一歩として,ナノチューブのPL励起スペクトル(photoluminescence excitation spectrum, PLE)中に現れるそれぞれのピークの起源を実験的に解明することを目指して,炭素13同位体からなるSWNTs(SW^<13>CNTs)を作成し,(7,5)ナノチューブのPLEスペクトルにおける同位体効果を測定した.また,ゼラチン膜中に配向させたSWNTsの偏光測定の予備実験によりナノチューブ軸に垂直な偏光での励起にともなう発光を示唆する結果を得た.本年度はさらに,(6,5)ナノチューブについても同様の同位体効果測定を行い,それらの同位体シフトから,励起子-フォノン散乱によるフォノンサイドバンドピークと同定した.また,孤立分散したままの状態でゼラチン薄膜中に配向させたSWNTsの偏光PLE測定の検証を進め,(7,5)ナノチューブに対する軸垂直偏光での励起にともなう発光のエネルギーを特定した.これらの結果から,起源の明らかにされていない各サブピークを,チューブ軸に平行な偏光による励起に伴う励起子-フォノン散乱によるものと,チューブ軸に垂直な偏光による励起によるものに分類した.さらに,ゼラチンの影響を排除するために,界面活性剤中に孤立分散したSWNTsをそのまま用いてL-format偏光測定を行い,(7,5)だけではなく他の様々なカイラリティのSWNTsについても軸垂直偏光による励起が存在することを実験的に示した.前年度までに,起源の明らかにされていない単層カーボンナノチューブ(SWNTs)の励起

スペクトル中の様々なサブピークを,ゼラチン薄膜中に配向させたSWNTsの偏光PLE測定実験と同位体実験により,チューブ軸に平行な偏光による励起に伴う励起子-フォノン散乱によるものと,チューブ軸に垂直な偏光による励起によるものに分類した.本年度は,ゼラチンの影響を排除するために,界面活性剤中に孤立分散したSWNTsをそのまま用いてL-format偏光測定を行い,(7,5)だけではなく他の様々なカイラリティのSWNTsについても軸垂直偏光による励起が存在することを実験的に示すとともに,軸垂直励起による発光のPLマップを作成した.その結果,垂直励起吸収による励起エネルギーは,一電子近似の理論的予測よりも大きくブルーシフトしており,軸垂直励起により形成される励起子の結合エネルギーが小さいことが明らかとなった.また,可視紫外領域の垂直励起吸収は,光励起エネルギーによっては軸平行励起に匹敵する強度を持つことがわかった.さらに,5eV程度の紫外領域までのPLEスペクトルを測定し,光吸収スペクトルと比較した.その結果,半導体SWNTsに対するPLEスペクトルには,光吸収スペクトル中に見られる4.5eV付近の特徴的なプラズモン吸収が観測されないことが明らかとなった.また,SWNTsの外部の誘電率と発光エネルギーの関連についても理論的考察を行い,外部誘電率に依存した発光エネルギー変化量の定式化についても行った.これらの成果により,PLマップの全容が明らかとなりつつあり,カイラリティ分布測定法としてのPL測定の確立に向けて大きく近づいたといえる.
ゲノム解析的手法を用いた鳥類と爬虫類の染色体比較研究

昨年度はスッポンの脳と14日胚のcDNAライブラリーから得られた、ESTクローンを用いて、世界初の爬虫類の染色体地図を作製した。今年度は、シマヘビ(Elaphe quadrivirgata)の脳よりcDNAライブラリーを作製し、ランダムに単離したcDNAの部分配列を決定することにより2097種類のESTクローンを得た。NCBIのデータベースを用いてホモロジー検索を行い、既知のヒト機能遺伝子のスッポンホモログを94個同定した。次に、ダイレクトR-バンディングFISH法をシマヘビ染色体に応用し、66個のヒト遺伝子ホモログをシマヘビ染色体上にマッピングすることによって、ヒト-シマヘビ間の比較染色体地図を作製した。染色体の識別が可能な1-6番染色体とZ染色体上には58の機能遺伝子がマッピングされ、ヒト染色体との間に30の相同領域を検出した。次に、得られた結果を既知のヒト-ニワトリ間の比較染色体地図と比較し、ヒトとの染色体相同領域を介してシマヘビ-ニワトリ間の染色体相同性を調べた。そして、昨年度に作製されたスッポンの染色体地図と比較した結果、シマヘビにおいてもニワトリとの間に多くの染色体相同領域の存在が確認されたが,ゲノム全体での相同性をみれば,ニワトリ-スッポン間よりニワトリ-シマヘビ間のほうが染色体の保存性が低い傾向がみられた.これまでカメ類は無弓類に分類され,ヘビ・トカゲ類(鱗竜類)や鳥類・ワニ類(主竜類)を含む双弓類とは別系統とされていたが,最近のミトコンドリアDNAや核遺伝子の塩基配列の解析から,カメ類はヘビ・トカゲ類よりも鳥類とワニ類に近縁であると推定されている.我々のデータは,この説を裏づける結果となっている.またシマヘビのZ染色体とニワトリのZ染色体間には対応が見られず、ヘビとニワトリで独立に性染色体が分化したことが示唆された。スッポン(Pelodiscus sinensis)の脳よりcDNAライブラリーを作製し、ランダムに単離したcDNAの部分配列を決定することにより1150のESTクローンを得た。NCBIのデータベースを用いてホモロジー検索を行った結果、既知の機能遺伝子と高い相同性をもつ数多くのcDNAクローンが同定され、319、250、85のヒト、マウス、ニワトリ遺伝子のホモログを得ることができた。次に、ダイレクトR-バンディングFISH法をスッポン染色体に応用し、82のヒト遺伝子ホモログをスッポン染色体上にマッピングすることによってヒト-スッポン間の比較染色体地図の作製を試みた。その結果、染色体の識別が可能な1-8番染色体上に50の機能遺伝子がマッピングされ、28のヒト染色体との相同領域を検出した。次に、得られた結果を既知のヒト-ニワトリ間の比較染色体地図と比較し、ヒトとの染色体相同領域を介してスッポン-ニワトリ間の染色体相同性について検討した。その結果、スッポン1-4番染色体はニワトリ1-4番染色体とそれぞれ高い染色体相同性をもち、それぞれ5、5、3、2つの大きな染色体相同領域が検出された。スッポン6番染色体はニワトリZ染色体と高い相同性を有し、ニワトリZ染色体が有する3つのヒト染色体との相同領域は全てスッポン6番染色体にも含まれていた。さらに、シマヘビの脳からもcDNAライブラリーを作製し、スッポンと同様にcDNAクローンのEST化を進めている。ホモロジー検索によって、ESTクローンからヒト遺伝子のシマヘビホモログを同定し、それらをシマヘビの染色体上にマッピングすることによってヒト-シマヘビ間の比較染色体地図を作製し、ヒト-ニワトリ-スッポン-シマヘビ間の染色体相同性を明らかにしたいと考えている。そして、昨年度に作製されたスッポンの染色体地図と比較した結果、シマヘビにおいてもニワトリとの間に多くの染色体相同領域の存在が確認されたが,ゲノム全体での相同性をみれば,ニワトリ-スッポン間よりニワトリ-シマヘビ間のほうが染色体の保存性が低い傾向がみられた.

これまでカメ類は無弓類に分類され,ヘビ・トカゲ類(鱗竜類)や鳥類・ワニ類(主竜類)を含む双弓類とは別系統とされていたが,最近のミトコンドリアDNAや核遺伝子の塩基配列の解析から,カメ類はヘビ・トカゲ類よりも鳥類とワニ類に近縁であると推定されている.我々のデータは,この説を裏づける結果となっている.またシマヘビのZ染色体とニワトリのZ染色体間には対応が見られず、ヘビとニワトリで独立に性染色体が分化したことが示唆された。
fMRIによるてんかん患者の記憶機能の優位半球側方性に関する研究

<目的>f-MRIを用いて記憶の想起課題遂行時における脳内賦活部位の同定と、その左右差、またその臨床応用として、てんかんの外科的治療の術前評価における有用性について検討した。<対象と方法>対象は健常者39例(右手利き30例、左手利き9例)と、部分てんかん患者13例(側頭葉てんかん9例、前頭葉てんかん3例、未決定部分てんかん1例、右手利き12例、左手利き1例)である。言語性記憶の想起課題として先に記憶した単語を後で頭の中で想起するtask1(coverttest)と、頭の中で想起するだけでなく唇を動かして声を出さずに言うtask2(overttest)、視覚性記憶課題として先に記憶した図形を後で頭の中で想起するtask3を設定した。<結果>右手利きの健常者では言語性記憶の想起課題task1で、左側優位に上前頭回や前部帯状回の内側前頭葉、中前頭回、下前頭回が主に賦活され、構音運動が加わったtask2ではそれらに加えて、やはり左側優位に中心前回が主に賦活された。左手利きの健常者の言語性記憶課題における賦活部位も、上記の右手利きの健常者と同じ領野で、やはり左側優位を示すものが多かった。しかし、一部で右側優位がみられ、右手利きの健常者と比べて右側優位の出現率が有意に高かった。視覚性記憶の想起課題task3では両側後頭葉が賦活されたが、左右差は一定しなかった。部分てんかん患者の言語性記憶の想起課題における脳内賦活部位も健常者と同様で、右手利きの患者ではてんかん焦点部位が左右どちらでも左側優位が多かった。ただし、5歳までにてんかん発作を発症した右手利きの4症例のうち、左の前頭葉と側頭葉にそれぞれてんかん焦点を有する2例では右側優位がみられ、おそらくこれは生後早期のてんかん焦点形成に対する一つの神経可塑性変化と思われた。<結論>言語性記憶の想起には上前頭回や前部帯状回の内側前頭葉、中前頭回、下前頭回が複雑に関与し、しかも利き手と関係して大脳半球の左右に関する優位な側方性が認められることが判明した。f-MRIは、てんかん外科治療におけるそのような記憶の側方性に関する術前評価の検査法として期待できると思われた。本研究の目的は、てんかんの外科的治療の術前評価における臨床応用を究極の目的として、てんかん患者における記憶機能にかかわる優位半球の側方性(memory lateralization)をfMRIを用いて同定し、正常者との違いを検討することである。平成16年度は正常者の症例を増やし、特に左手利きにおける右半球優位の出現頻度を検討することと、部分てんかん患者の症例数を増やすことに重点を置いた。対象は健常者は右手利きが2例、左手利きが5例増え、過去の例数と併せて39例(右手利き30例、左手利き9例)になった。部分てんかん患者は3例増え過去の例数と併せて10例(側頭葉てんかん7例、前頭葉てんかん2例、未決定部分てんかん1例;右手利き9例、左手利き1例)になった。

方法は言語性記憶課題として先に記憶した単語を後で頭の中で想起するtask1 (covert test)と、後で唇を動かすだけで声を出さずに言うtask2 (overt test)、視覚性記憶課題として先に記憶した図形を後で頭の中で想起するtask3を設定した。また一部でf-MRIの脳内賦活の再現性についても検討した。結果として言語性記憶課題のtask1では上前頭回や前部帯状回の内側前頭葉、中前頭回、下前頭回が主に賦活され、構音運動が加わったtask2ではそれらに加えて、中心前回が主に賦活され、これらの部位の側方性は右手利きでは左側優位25例、右側優位例なし、両側性(左右同等の賦活)が3例、賦活不良2例、左手利きでは左側優位4例、右側優位3例、両側性1例、賦活不良1例であった。すなわち記憶の側方性も言語優位半球と同様に利き手と関係し、左手利きでは右手利きに比べて右側優位の出現頻度が有意に高かった。視覚性記憶課題のtask3では両側後頭葉が賦活されたが、左右差は一定しなかった。f-MRIの脳内賦活の再現性は良好であった。右手利きの部分てんかん患者の言語性記憶課題における賦活部位は、右手利きの健常者と同様で、焦点部位が左右どちらでも左側優位であった。ただし、左手利きで左前頭葉焦点を有する1例では右側優位がみられたが、これは焦点との関係(神経可塑性により焦点と反対側へ移動したという考え)よりも、やはり利き手との関係が強いと考えられた。本研究の目的は、てんかんの外科的治療の術前評価における臨床応用を究極の目的として、てんかん患者における記憶機能にかかわる優位半球の側方性(memory lateralization)をfMRIを用いて同定し、正常者との違いを検討することである。平成16年度は正常者の例数を増やし、とくに左手利きにおける右半球優位の出現頻度を検討することと、部分てんかん患者の症例数を増やすことに重点を置いた。結局、言語性記憶の単語の再生過程においては帯状回などの内側前頭葉や中前頭葉、下前頭葉や中心前回の運動性言語領域が賦活され、正常者39例(右手利き30例、左手利き9例)では、右手利きで左側優位25例、右側優位なし、両側性(左右ほぼ同等の賦活)3例、賦活不良2例、左手利きで左側優位4例、右側優位3例、両側性1例、賦活不良1例であった。すなわち記憶機能に関しても言語機能と同様にその側方性は利き手と関係があり、左右どちらの利き手であっても左側優位が多いが、左手利きでは右側優位の出現頻度が右手利きに較べて高かった。一方、部分てんかん患者10例(側頭葉てんかん7例、前頭葉てんかん2例、未決定てんかん1例、右手利き9例、左手利き1例)については、右手利きでは焦点部位が左右どちらであっても左側優位で、左手利きで左側前頭葉焦点を有する1例でのみ右側優位であった(おそらくは利き手と関係すると思われた)。平成17年度は小児科とtie-upして5歳までにてんかんを初発した患者を紹介してもらい、そのような若年発症の患者では、幼児期のてんかん焦点形成のために神経可塑性変化として記憶機能にかかわる優位半球の側方性がてんかんの後発例や正常者と較べて異ならないか検討した。結果としてまだ3例(部分てんかん2例、未決定てんかん1例、全例が右手利き)のデータだけであるが、右手利きにもかかわらず右側優位が2例でみられ、その中の1例は左側焦点であった。この結果は若年発症のてんかん患者では、幼児期のてんかん焦点形成のために神経可塑性変化として記憶機能にかかわる優位半球の側方性が正常と異なる可能性があることを示唆する。<目的>
概均質ベクトル空間に付随する不変量の表現論的観点からの解析

A型の箙に付随する概均質ベクトル空間の相対不変式のb-関数について研究した。b-関数の分解公式を用いて、各既約相対不変式に対する1変数b-関数を決定した。さらに、多変数b-関数を計算するための、グラフを用いたアルゴリズムを与えた。この応用として、特殊線形リー環から現れる放物型概均質ベクトル空間の関数等式についていくつかの結果を得た。今年度の成果は以下の2点にまとめられる.1.次元ベクトルを固定しA型のクイバーの表現全体を考えると同型類は有限個になるので,それに対応して有限個の軌道を持つ概均質ベクトル空間が現れる.本研究の最初の成果として,この空間に付随する多変数のb-関数を決定するアルゴリズムを発見した.研究を開始した時点の見込みでは,向きが任意の揚合には相対不変式の現れ方が非常に複雑になり,個々の例を取り扱うことはできるにしても計算結果を一般的に記述するのはきわめて困難ではないかという感触を持っていた.しかし多くの実例の計算を繰り返すことにより,計算結果はグラフを用いてきわめて簡便に記述できるということが分かった.これは研究当初に予想していた以上の成果であり,本研究課題をさらにすすめていく上で大変意義があるものだと考えている.現在,本結果について論文を準備しているところである.2.b-関数の関数等式とマルチセグメント双対性との関係を発見した.このことを利用して,向きが一定のA_3型のクイバーに対して,局所b-関数を計算することに成功した.マルチセグメント双対性というのはp-進代数群の表現論や量子群の理論などで重要な役割を果たすものであり,概均質ベクトル空間の理論がこれらの研究に役立つのではないかという期待が出てきた.今後,これらの関連について調べていく予定である.次元ベクトルを固定しA型のクイバーの表現全体を考えると同型類は有限個になるので,それに対応して有限個の軌道を持つ概均質ベクトル空間が現れる.このような概均質ベクトル空間の相対不変式については,表現論や幾何学的不変式論の立場から古くから研究されてきた.今回,これらの相対不変式の1-変数b-関数がある軌道のランク・パラメータと関連している並とを発見した.軌道のランク・パラメータは軌道の閉包の特異点解消と関連があり,今回の発見は, b-関数が軌道の特異性とが関連していることを示唆している.さらに,この空間に付随する多変数のb-関数を決定するアルゴリズムを発見した.研究を開始した時点の見込みでは,向きが任意の場合には相対不変式の現れ方が非常に複雑になり,個々の例を取り扱うことはできるにしても計算結果を一般的に記述するのはきわめて困難ではないかという感触を持っていた、しかし多くの実例の計算を繰り返す二とにより,計算結果はグラフを用いてきわめて簡便に記述でさるといりことか分かった.これは研究当初に予想していた以上の成果であり,本研究課題をさらにすすめていく上で大変意義があるものだと考えている.本結果については, 2008年度表現論シンポジウムにかいて報告し,論文についても準備しているところである.今後は, b-関数の結果とクイバーの表現論の関連について調べていく予定である.次元ベクトルを固定しA型のクイバーの表現全体を考えると同型類は有限個になるので,それに対応して有限個の軌道を持つ概均質ベクトル空間が現れる.このような概均質ベクトル空間の相対不変式については,表現論や幾何学的不変式論の立場から古くから研究されてきた.今回,これらの空間に付随する多変数のb-関数を決定するアルゴリズムを発見した.研究を開始した時点の見込みでは,向きが任意の場合には相対不変式の現れ方が非常に複雑になり,個々の例を取り扱うことはできるにしても計算結果を一般的に記述するのはきわめて困難ではないかという感触を持っていた.しかし多くの実例の計算を繰り返すことにより,計算結果はグラフを用いてきわめて簡便に記述できるということが分かった.これは研究当初に予想していた以上の成果であった.この結果については,2009年6月の京都大学数理解析研究所における研究会で発表し,また,京都大学数理解析研究所講究録別冊(査読あり)に論文を投稿し受理された.さらに,この研究結果を用いて,特殊線形リー環から現れる放物型概均質ベクトル空間の関数等式を計算する新しい方法を考案した.この新しい方法を用いれば、指数関数や三角関数を含む連立一次方程式を解くだけで関数等式が計算でき、一般的な結果を得ることが期待できる。この研究については、2009年12月に九州大学で開かれた概均質ベクトル空間に関する研究集会で発表した.
セキュリティ脆弱性診断支援システムの研究開発

ネットワークの管理者など,情報システムやパソコン等の管理者が,機器のセキュリティが気になる時にその確認ができるような,セキュリティの脆弱性診断を支援するシステムの研究開発を行った.研究開発したシステムを,所属する,全学の情報システムやネットワーク等を管理している情報センター部署で日頃の管理の一環として利用し,利用統計や利用の結果より組織内のコンピュータ脆弱性の改善例が多く得られその有効性が確認され,また効果的であったセキュリティ脆弱性診断支援システムの構成方法について,構築事例として一例を示した.ネットワークの管理者など,情報システムやパソコン等の管理者が,機器のセキュリティが気になる時にその確認ができるような,セキュリティの脆弱性診断を支援するシステムの研究開発を行った.研究開発したシステムを,所属する,全学の情報システムやネットワーク等を管理している情報センター部署で日頃の管理の一環として利用し,利用統計や利用の結果より組織内のコンピュータ脆弱性の改善例が多く得られその有効性が確認され,また効果的であったセキュリティ脆弱性診断支援システムの構成方法について,構築事例として一例を示した.本年度はセキュリティ脆弱性診断支援システムの構築を行い、より効果の高い診断支援システムの研究を進める目的で以下の通り実施した。1)本研究課題の基盤であり次年度以降も継続利用する「脆弱性診断支援システム」の試作について、本年度に予定していた「システム管理者向けの診断支援システム」部分を実装した。2)診断支援システムの構成方法についてセキュリティに配慮した構成となるように研究開発を行い、試作の後に所属部署である大学の情報センター部署内で部分的な試行を開始した。3)構築した試作環境を用いて実際に脆弱性診断を行い、診断に要する時間等の性能測定および診断を行う事のサーバ等への影響について評価を行った。4)診断システムの利用および診断の結果について、評価に必要な統計的な比較等を行うプログラム等を作成し、脆弱性診断支援システム利用の効果についての評価を開始した。来年度は、本年度実施した診断支援システム利用についての評価をまとめるとともに結果を踏まえ、次年度以降に実装予定の「ネットワーク管理者向けの診断支援システム」の機能についてより高い効果が期待される診断支援システムについての研究およびその実装と評価を進めたい。本年度は、前年度に開発したシステム管理者向けのセキュリティ脆弱性診断支援システムを基に構築を進め、より効果の高い診断支援システムの研究を進める目的で以下の通り実施した。1)「脆弱性診断支援システム」の試作について、本年度に予定していた研究課題の主対象者として考えている「ネットワーク管理者向けの診断支援システム」部分を実装した。2)診断支援システムの利用方法について、得にセキュリティに配慮した構成となるように研究開発を行い、試作の後に所属部署である大学の情報センターより学内のネットワーク管理者への機能提供(試行中)を開始した。また、実装方法及び利用方法について、ネットワーク管理におけるセキゴリティ機能の連携について論文での報告を行った。3)診断システムの利用および診断の結果について、評価に必要な統計的な比較等を行うプログラム等を作成し、脆弱性診断支援システム利用の効果についての評価を行い、実装した機能及び試行期間の評価をまとめ研究会での報告を行った。来年度は、これまでに実施した診断支援システム利用についての評価を続けるとともに評価結果を踏まえ、来年度に実装予定の「一般利用者向けの診断支援システム」の機能について、より高い効果が期待される診断支援システムの研究およびその実装とその評価を進めたい。本年度は、前年度までに開発したシステム管理者/ネットワーク管理者向けのセキュリティ脆弱性診断支援システムを基に構築を進め、より効果の高い診断支援システムの研究を進める目的で以下の通り実施した。1)「脆弱性診断支援システム」の試作の継続について、本年度に予定していたネットワークの管理者以外のネットワークの管理等を行っていない、一般の端末利用者を対象とした「端末の利用者向けの診断支援システム」部分の実装を行った。2)診断支援システムの利用方法について、得にセキュリティに配慮した構成でより効率よく診断可能となるように研究開発を行い、試作後に所属部署である大学の情報センターより学内ネットワークの利用者向けに機能提供(試行中)を現在も継続中である。また、実装方法及び利用方法について、今年度中に行った構成の見直しや、実装で定義したプロトコル等について、およびその構築・運用事例の報告については、翌21年度に研究会での報告を予定(査読あり、申し込み中)している。3)診断システムの利用および診断の結果の学内ネットワークの運用管理での利活用について、評価に必要な統計処理や比較等を行い、運用管理の事例として研究会での報告を行った。本年度に行った、診断システム構築に必要なプロトコル等の定義について、今後継続して運用評価を続けると共に、研究会での報告等を行い標準化やその他のセキュリティソフトウェアおよびセキュリティ機器等への普及について研究活動を進めたい。
ヒト肥満関連遺伝子多型から見た肥満リスクの分類と運動処方プログラムへの応用

肥満関連遺伝子の多型と有酸素能がメタボリックシンドローム(MS)に対して、どのように関連するのかについては知られていない。本研究は、肥満関連遺伝子多型、身体組成、MSのリスクファクターおよび最大酸素摂取量との関係について検討し、有酸素能が肥満関連遺伝子多型の有無と独立してMSに関連するかどうかについて検証することを目的とした。被験者は、健康な成人男女754名とした。全被験者は、問診票の記入および安静時血圧の測定後、採血を行い、中性脂肪、HDLコレステロール、血糖値を測定した。最大酸素摂取量は自転車エルゴメーターを用いた漸増負荷法によって測定した。身体組成の測定は、DXA法によって行った。PCR-RFLP法によって、β3アドレナリン受容体(ADRB3 64 T>A)、ペルオキシソーム増殖剤応答性受容体γ(PPARγ1431 C>T、Pro12Ala)、脱共役タンパク1(UCP1 3826 A>G)、脂肪酸結合タンパク2(FABP2 54 A>T)の遺伝子多型を解析した。最大酸素摂取量(VO2Peak)は、男女ともMSの有無と有意に関連し、MSのリスクスコア(Z値)は、男性で最大酸素摂取量が32ml/kg/min、女性で30ml/kg/minを下回った場合に有意な増加を示した。中高齢者では、PPARγの遺伝子多型の有無にかかわらず体力はMSのリスクと関連し、PPARγの遺伝子多型を保持している中高齢被験者は有酸素性能力を高めることがMSの予防に重要であることが示唆された。独立行政法人国立健康・栄養研究所(新宿区戸山)を拠点とした大規模疫学フィールドの立ち上げ(1000名規模)と体力・身体組成の測定と血液サンプルの採取、身体活動量、食事調査の実施はすでに終了している。本研究は、2006年12月に早稲田大学「人を対象とする研究等倫理審査会」において承認され、ヒト血液サンプルから採取した肥満関連遺伝子(FABP2遺伝子,PPARG遺伝子,PPARA遺伝子,レプチンレセプター,β2アドレナリンレセプター,β3アドレナリンレセプター,GNB3,UCP1,UCP2,UCP3)の解析を始めている。本年度は、30歳以上の日本人男女を対象として、最大酸素摂取量、DXA法による身体組成およびPCR法による複数の肥満関連遺伝子多型について解析した。その結果、最大酸素摂取量を指標とした低体力はメタボリックシンドローム(MS)の有無やリスクファクターと関連し、男性35ml/kg/min、女性26ml/kg/minがMS予防のための有酸素能力の目標値として示され々肥満関連遺伝子多型との関連に関しては、PPARGのC1431T多型およびPro12AlaのワイルドタイプがMSのリスクファクター保有数と関連したが、UCP1、ADRB3、およびFABP2ではその関係は認められなかった。さらに、低体力はPARGのC1431TおよびPro12Ala多型の有無に関わらず高体力者よりも肥満しており、MSのリスクファクター保有数が多かった。この結果から、MS予防のためには有酸素能力を高く保つことが重要であると考えられる。今後は、大規模被験者を対象とした東京農工大の全自動SNP解析ロボットによる他の肥満関連遺伝子の解析を進め、肥満の遺伝的、環境的要因を網羅した肥満リスクの分類と運動処方プログラムの作成に取り組む予定である。本研究は、肥満関連遺伝子多型、二重X線エネルギー吸収法(DXA法)による身体組成、メタボリックシンドローム(MS)のリスクファクターおよび最大酸素摂取量との関係について検討し、有酸素能が肥満関連遺伝子多型の有無と独立してMSに関連するかどうかについて検証することを目的とした。本研究は、早稲田大学「人を対象とする研究倫理審査委員会」にて承認され、被験者から本研究に任意に参加する旨の同意を得た。

被験者は、健康な成人男女206名(健常群165名、MS予備群41名)とした。全被験者は、問診票の記入および安静時血圧の測定後、採血を行い、中性脂肪、HDLコレステロール、血糖値を測定した。最大酸素摂取量は自転車エルゴメーターを用いた漸増負荷法によって測定した。身体組成の測定は、DXA法によって行った。PCR-RFLP法によって、β3アドレナリン受容体(ADRB3 T64A)、ペルオキシソーム増殖剤応答性受容体γ(PPARγC1431T)、脱共役タンパク1(UCP1 A3826G)、脂肪酸結合タンパク2(FABP2 A54T)の遺伝子多型を解析した。最大酸素摂取量は、男女ともMSの有無と有意に関連した。MSのリスクスコア(Z値)は、男性で最大酸素摂取量が32ml/kg/min、女性で26ml/kg/minを下回った場合に有意な増加を示した。PPARγ遺伝子のC1431T多型は、MSのリスクファクター保有数と関連し、低体力はこれらの多型の有無に関わらず高体力者よりもMSのリスクファクター保有数が多かった。本研究の結果から、有酸素性能力を高く保つことは肥満関連遺伝子変異(PPARγC1431T多型)の有無と独立してMSのリスクファクターと関連しており、MSの予防には習慣的な有酸素運動の実践が重要であることが示唆された。
大規模臨床医学用語概念オントロジーデータベースの開発手法に関する研究

臨床医学オントロジーの大規模化を進めるため、1.医学辞書を用いた用語間関係の自動抽出手法と用語の自動分類手法2.テキストからの人体部位関係の抽出また、構築されたオントロジーの将来の活用方法を検討するため、3.診断報告書からの重要所見情報の抽出手法の検討を行った。4.大規模臨床医学オントロジーの構築の基盤となるデータベース構造の検討をおこなった。次にパイロットオントロジーを使用した電子カルテデータベースからの記述パターンの解析が可能かどうかの試験評価、最後にその試験評価結果をもとに、約20万語を対象とする臨床医学用大規模オントロジーの構築と評価をめざした。具体的にはオントロジー構築ツール法造を使用して内科系、外科系の疾患、症状所見、手術処置、解剖学構造についてトップオントロジーの枠組みを構築した。たとえば疾患は健康状態の正常からの変化状態ととらえ、その変化状態を記述できる場合をフォーマルな疾患、症状群を定義としており状態の変化を記述できない疾患群を症候群としてフォーマルな疾患とは区別して記述することにした。また解剖学構造記述においては、学会用語集用語、NOMINA-ANATOMICAの用語をベースにして、解剖構造物とその部分名称をエントリとして、それと近接する別の解剖構造物の部分名称を記述し、その間の構造名称を併記する方法により記述することを行い、すべての用語について記述可能であることを実証した。また臨床系医学書の見出し疾患をベースとして、その病理学的定義、主要症状、診断基準、検査所見のカテゴリーごとに日本医学会用語をベースとして記述する手法をとった。これにより約3000疾患について疾患知識記述ができることを検証した。カルテの全文を診療中にコンピュータに入力して電子的に記録しようとする「電子カルテ」システムの導入が急増している。電子化された診療記録データベースは、診断病名、症状、所見など多彩な医学用語が文章のなかに埋め込まれる形式で自然言語(人間が普段使う言語)で自由記述されるため、既存の統計的処理によって特定の臨床医学知識パターンを抽出し新たな知識を取得することは極めて困難である。本研究では、この問題を解決する情報基盤として、用語のもつ意味や知識相互の関係をコンピュータ処理可能な形で表現し、それを用いて知的情報処理を実現するオントロジーを構築する。今年度は、まず我々が開発し普及させた標準病名マスターに収載されている病名用語2000語および、日本医学会学術用語20000語を対象として、これを米国の医学用語オントロジーであるSNOMED-CTと対象づけることにより、病名用語、症状用語、時間経過用語、性状用語、程度の強さを表す用語などの約10程度の大カテゴリーに分類を試みた。当初はこれを医学用語専門知識をもつ専門家に依頼する予定であったが、その後SNOMED-CTの利用が可能となったため手法を転換した。また、この過程で病名用語の構成要素語として解剖学用語の意味関係データベースを構築することが重要であることがわかったので、解剖学用語のデータベースを構築し、用語同士の位置関係を実際の解剖学構造物への座標マッピングを行うことにより類推する手法を考案した。オントロジーを人手で構築、メンテナンスを行うのは困難であり、自然言語処理を用いた構築支援手法の確立することが今年度の目的である。1.本研究では、まず、電子内科教科書を用い、画像診断における「疾患と、それに関係する所見」との対応を抽出する手法を考案した。まず、教科書中の画像診断に関する解説文に対し、用語間の係り受け依存木を抽出する。次に、各文節内の自立語に対して医学的な属性を付与し、画像診断の所見情報を構成する部分木を全て抽出する。最後に教科書の見出し語となっている各疾患名に対し、画像診断において関係する所見を「肯定的/否定的」の別を伴い、部分木から抽出する。実験の結果124個の疾患名に対して関係する所見794個が抽出できた。また、抽出精度の評価実験により再現率66%,適合率95%を得た。

今後同様の手法を専門分野教科書に適用することで、さらなる効率的な関係抽出を行える可能性が示唆された。2.つぎに医学辞書から臨床医学オントロジーの基本的な骨組みとなる用語の関係と分類を推定する手法を考案した。まず、辞書の定義文や解説文章中の手がかりとなる表現を構造的に捉えて用語間の上位/下位関係を抽出する。次に、用語と共起する動詞表現に着目して用語の分類を行う。それぞれの手法が医療分野のテキストに適応されるのは初めてであり、両手法を組み合わせて、高精度に用語分類を行う手法の考案した。実験の結果,関係の抽出においては精度89%,分類において精度71%を得た。3.最後に、既存の医学用語集から解剖学用語および部位に関する名称用語を約3000語収集し、これを人手で階層化する作業を行い、これを部位・解剖関係オントロジーの最初のシード材料として使用することを行った。臨床医学オントロジーの大規模化を進めるため、1.医学辞書を用いた用語間関係の自動抽出手法と用語の自動分類手法2.テキストからの人体部位関係の抽出また、構築されたオントロジーの将来の活用方法を検討するため、3.診断報告書からの重要所見情報の抽出手法の検討を行った。さらに、4.大規模臨床医学オントロジーの構築の基盤となるデータベース構造の検討をおこなった。1では、約7万語の医学大辞典のうちや約48000見出し語定義文を自然言語解析により用語間の上位/下位関係抽出を行い、25800個の関係が抽出された。人による評価の結果、平均精度は89%、再現率は約7%であった。2では、研究協力者の荒牧らとともにインターネット上のリソースから、電子化された解剖学講義テキストおよび電子教科書から抽出した50000文を用い標準病名マスター修飾語でこれらのコーパスに5回以上出現した部位用語427語についてメタ関係をもとに部位関係抽出を行った。3では、研究協力者の今井らとともに東大病院2005年6ヶ月間のCT、MRIの診断報告書22496件を対象に医学用語属性と構文情報を用いて重要所見情報の抽出実験を行い、Recall 76%、Precision 91%を得た。4では、データベース構造として、ラペルテーブル、概念定義テーブル、クラス定義テーブル、概念関係テーブルの4テーブルで表現する手法を開発した。これにより循環器内科領域の約100概念についてこの構造でのデータベースを実装し問題点を検討した。リレーショナルテーブルでの表現は不可能ではないもの、操作するアプリケーションソフトウェアに負荷が大きく、専用のデータペースを設計することが望ましいと考えられた。
乳がん幹細胞バイオマーカーの探索と腫瘍特異的標的DDS

本研究は「乳がんの悪性度」と「がん幹細胞」の関連性を明らかにして、この情報を基に効果的な治療法の手がかりを得ることが目的である。マウスiPS細胞をがん化させる条件から検討を開始した。通常の培養方法で培養されたiPS細胞は情報通り良性の奇形腫を形成することを認めたが、その反面フィーダー細胞の代わりに癌細胞を用いるとフォーカス形成を示すとともに悪性腫瘍の形成を促した。しかし、がん細胞にと接触させて共培養を行うと、ほとんどの場合in vivoでの腫瘍形成が認められなかったことに反して、がん細胞の培養上清を用いるとin vivoでの腫瘍形成能を獲得していた。この腫瘍から初代培養を始めて継代培養し株化を行った結果、スフェロブラストとして非接着で増殖する細胞が得られた。これらの細胞はNanog遺伝子が発現しており、幹細胞マーカーもiPSとほぼ同様の発現パターンを示し、未分化な状態を維持していることが分かった。この細胞を接着条件下で培養を行うと繊維芽細胞様形態の細胞がスフェロブラスト以外に増えてきた。これらの細胞はスフェロブラスト由来であるが,Nanogの発現は認められず分化している事が示唆された。また、スフェロブラスは腫瘍形成能を維持しており、形成した腫瘍はNanog発現が陽性と陰性の部分が混在を呈していた。これらの状況から、ここで得られた細胞はがん幹細胞の性質を持つモデル細胞と考えられる。がん幹細胞はこれまで、がんの初代培養から分離されて来たが継代培養が難しかった。この研究の成果で得られた細胞はがん幹細胞のモデルとして今後非常に有用であると考えられる。当初マウス胚から乳腺幹細胞(mammary placode cell, MPC)を摘出して解析を行う予定であったが、採取量が極微量のため実験の進行に必要なRNA量の確保など大きな支障が予想されたため、マウスiPS細胞により実験を開始した。この腫瘍から初代培養を始めて継代培養し株化を試みている。この、細胞は幹細胞の特徴を示唆するため、このような現象を引き起こす原因について詳細を検討中である。がん幹細胞としての条件をもつかどうかや、がん幹細胞以外の細胞との混在が認められるかどうかが今後の焦点となると考えられる。一方、ヒト乳がんのDNAマイクロアレイ解析を行って得られた遺伝子発現プロフィールに対して球面自己組織化マップを駆使して種々の解析のための条件検討を行っている。現状ではトリプルネガティブ、基底上皮様がんのような悪性度の高いものの特徴付けに重要と考えられる遺伝子群の選定に焦点を当てて遺伝子発現プロフィールを解析した結果、50以下の遺伝子を絞り込むことができた。さらに、これらの遺伝子を絞り込んでRT-qPCRや免疫染色などの詳細を検討して、がん幹細胞の特徴を調べていく予定である。
ＧＰＩアンカー欠損症の分子病態の解明

GPIアンカーはタンパク質を細胞膜に繋ぎ止めるアンカーの役割をする糖脂質であるが、その生合成には27個の遺伝子が関与している。GPIアンカーが全く作られないと150種以上のGPIアンカー型タンパク質が細胞表面からなくなるので致死となって生まれない。最近これらの遺伝子変異によるGPIアンカーの部分欠損症を外国の共同研究者の協力により発見した。精神発達遅滞、てんかん、時に高アルカリフォスファターゼ血症を来たしていた。国内でも現在までに27例の先天性GPI欠損症が見つかり、血液のフローサイトメトリーが診断に有効でビタミンB6が痙攣発作に著効する症例があることがわかった。新疾患として認知されつつある。糖脂質からなるGPI(Glycosylphosphatidylinositol)アンカーは、ほ乳類の細胞においては130種以上の蛋白質の膜結合に用いられている。GPIが欠損するとこれらの全ての蛋白質が細胞表面に発現できない。現在までに26個の遺伝子が、GPIアンカー型蛋白質の生合成や、修飾に必要であることが我々の研究で明らかになっている。我々は海外との共同研究によりてんかん、精神発達遅滞、高アルカリホスファターゼ(ALP)血症、四肢の奇形などを呈する先天性GPI欠損症PIGM, PIGVを世界に先駆けて報告した。本研究により新たに海外との共同研究によりPIGO欠損症、PGAP2欠損症が見つかり、またてんかん患者のスクリーニングにより国内初のGPI欠損症PIGO欠損症が見つかった。いずれもPIGV欠損症と同様高ALP血症を呈した。高ALP血症の発症機序については以下のように説明される。GPIアンカー型蛋白質であるALPは小胞体で、前駆タンパク質のC末端のGPI付加シグナルがGPIトランスアミダーゼによって切断され完成型のGPIに付加される。高ALP血症は、PIGVあるいはPIGOの活性低下に起因するGPI生合成の低下によりGPIに付加されずにそのまま分泌されることによっておこることがわかった。またPGAP2欠損症については、上記とは異なる機序で高ALP血症を来すと考えられる。PGAP2はゴルジ体においてGPIアンカー型蛋白質の脂質部分のリモデリングに係わるタンパク質で、欠損するとGPIアンカー型蛋白質のsn-2に飽和脂肪酸が付加されずにリゾ体のまま細胞表面に発現するが速やかに細胞表面から放出されることが実験的に証明されている。即ちPGAP2欠損症における高ALP血症は細胞表面からの放出によって起こると考えられる。哺乳動物では150種以上の蛋白質がGPIアンカーを介して細胞表面に発現する。GPIが生合成されないと全てのGPIアンカー型蛋白質が細胞表面に発現しないので、胎生致死となるので先天性GPI欠損症の患者はすべて部分欠損症である。海外との共同研究で、てんかん、精神運動発達障害、高アルカリホスファターゼ血症等を呈する先天性GPI欠損症、PIGM, PIGV, PIGO欠損症を世界に先駆けて報告した。25年度は国内で上記症状を伴う患者ゲノムについてGPI生合成に関わる遺伝子27個の配列を解析し日本で初めてのGPI欠損症、PIGO欠損症と新規のPIGW欠損症を報告した。また拠点班との連携で全国から収集された乳児早期発症てんかん性脳症の患者150例のexome解析結果から5家系6名の先天性GPI欠損症を抽出した。国内症例の集積により共通する疾患マーカーが明らかになってきている。一方後天性GPI欠損症の発作性夜間ヘモグロビン尿症(PNH)では造血幹細胞におけるPIGAの体細胞突然変異であるので血球のみの異常にとどまり、その症状はGPIアンカー型蛋白質であるDAFやCD59といった補体制御因子欠損に起因する補体の活性化によるもので、感染症などに伴う溶血発作や深部静脈血栓症、骨髄不全を主症状とする。大多数のPNH患者の責任遺伝子がPIGAである理由はGPI生合成に必要な遺伝子のうちPIGAのみがX染色体上の遺伝子で1回の変異でGPI欠損細胞となることで説明できるが、海外との共同研究により常染色体上の遺伝子PIGTを原因遺伝子とするPNHが見つかった。一方のアリルのPIGTに先天的な変異がある人で、造血幹細胞においてもう一方のアリルに突然変異が起こってGPI欠損細胞となりPNHを発症していた。今後次世代シークエンサーによる解析で他の生合成遺伝子を責任遺伝子とするPNHが見つかる可能性がある。我々は、他のグループとの共同研究によって責任遺伝子をそれぞれPIGM,PIGVとする2種の先天性GPI欠損症の解析に係わった。PIGM欠損症の2家系では難治性てんかんと門脈血栓症が主症状で、PIGV欠損症の4家系では高アルカリフォスファターゼ血症・精神発達障害・てんかん発作が主症状であった。先天性PIGV欠損症における高アルカリファオスファターゼ血症の発症機序について解析した。

GPIアンカー型蛋白である胎盤型アルカリフォスファターゼ(PLAP)をレポーターとしてPIGV欠損あるいは他のステップの遺伝子欠損CHO細胞に発現させ活性測定により、培養液中の遊離を解析した。また培養上清中のPLAPを精製しその切断部位を質量分析で解析した。その結果、アルカリフォスファターゼの遊離にはタンパク質C末端のGPIアンカー付加シグナルを切断し、GPIアンカーと置き換えるGPIトランスアミダーゼが働くことが明らかになった。すなわちGPIアンカー欠損下ではPLAPのタンパク部分がそのωサイトでGPIトランスアミダーゼによって切断されるものの、GPIが付加されないために一部が培養液中に遊離されることが明らかになった。培養液中への遊離はマンノースを含むGPI中間体が蓄積するPIGV以降の後期のGPI生合成遺伝子の欠損で、効率よく起こり、トランスアミダーゼの欠損株では全く起こらなかった。海外との共同研究によって新たにPIGO、PGAP2欠損症を発見し、機能解析を行った。何れも予想通りてんかん・知能低下・高アルカリホスファターゼ血症を呈しており、それぞれ論文化して報告した。また国内の症例PIGO欠損症が見つかったことにより、詳細な症状や検査所見を解析することができた。この患者は難治性てんかんに苦しんでいたが、診断が確定したことによりビタミンB6が奏功する可能性が予測され、実際に投与したところ発作が消失した。これについては現在再投稿中である。以上は計画していた、先天性GPI欠損症における高アルカリフォスファターゼ血症の発症メカニズムの解明、てんかん発作の発症メカニズムの解明について患者側からの解析においては私たちの仮説を裏付ける結果になっている。先天性PIGV欠損症における高ALP血症についてその機序を明らかにすると共に、他のGPI生合成遺伝子の欠損においても同様の結果がえられることを実験的に証明し、新しい先天性GPI欠損症がみつかる可能性を予見した。以上の結果を論文にまとめて発表した。先天性GPI欠損症に共通するてんかん発作の発症機序、さらには精神発達遅滞の発症機序の解明に向けて実験モデルの構築のためにマウスモデルの実験系を確立する。先天性GPI欠損症に共通するてんかん発作の発症機序について解析する。先天性低アルカリフォスファターゼ血症という組織非特異的アルカリフォスファターゼ遺伝子(TNAP)変異に起因する疾患があり、同様に重篤なてんかん発作が見られる。脳の神経細胞では血清中のpyridoxal phosphate(PLP)が細胞膜上のTNAPの働きで脱リン酸化されてpyrodoxal(PL)となり細胞膜を通過し再び細胞内でpyridoxal kinaseによってリン酸化されてPLPとなる。細胞内のPLPは様々な酵素の補酵素として働くが、それらの酵素の一つにGABAの生合成を担うglutamate decarboxylase(GAD)がある。即ちTNAP欠損により細胞内PLPが減少しGABA濃度が低下することにより抑制性シグナルが低下する結果、神経細胞の過興奮が起こって痙攣発作に至る。
糖タンパク質生合成におけるオリゴ糖鎖の小胞体膜間輸送機構の解明

真核生物の糖タンパク生合成において粗面小胞体の細胞質ゾル側で生合成されたコアオリゴ糖成分をフリップ-フロップ移送によりルーメン側に輸送する動的な過程に関与するとされ、教科書にも記述されているにもかかわらず、全く実体が把握されていない酵素「フリッパーゼ」の酵素活性測定法の確立のために、蛍光プローブの合成法を検討した。まず、ルーメン側でタンパク質にオリゴ糖を転移させた後の担体脂質の回収過程、すなわちドリコールのフリップ-フロップ現象をターゲットにしたプローブとして、蛍光ラベルしたポリプレノールの合成を行った。この蛍光性プローブを用いて、人工的に調製したリボソームの二重膜中でのフリップ-フロップ現象の定量的測定法の確立のための条件検討を行った結果、ジチオナイトによってリポソームの外膜側の蛍光を消光し、蛍光プローブ量の変化を定量化する簡便な測定法が確立できた。一方、細菌の細胞壁生合成において、細胞質側で生合成されたオリゴ糖鎖をフリップ-フロップ移送により細胞外膜側に輸送する動的な過程に関与するフリッパーゼの酵素活性測定法の確立のために、ウンデカプレニルリン酸の蛍光剤修飾体を合成し、大腸菌の内膜タンパク質を含有するリン脂質のリポソームを用いたウンデカプレニルリン酸のフリップ-フロップ転移活性の定量化を行う系が確立出来た。ヒトのデヒドロドリキルニリン酸合成酵素のcDNAをクローン化し、発現系の構築に成功した。これにより、ヒトの糖タンパク生合成のフリッパーゼ関連遺伝子の探索研究の手がかりを得ることが出来た。
口腔癌リンパ節転移および骨浸潤の制御を目指した第三世代がん治療用HSV-1の開発

東京大学医科学研究所藤堂教授らが開発した世界で初めての第三世代がん治療用HSV-1であるG47Δの基本骨格に任意の外来遺伝子を組み込むことができるT-BACシステム(Fukuhara H, Todo T etal.Cancer Res, 2005)を用いてG47Δと同様の機能を有するウイルスが作成開発され(T-01)、免疫刺激因子であるマウス可溶型B7-1およびマウスIL-12発現型ウイルス(T-B7-1,T-mfIL12)が開発された。このT-mfIL12およびT細胞活性の共刺激因子である可溶性B7-1を発現するT-B7-1を用いることで、さらに高い抗腫瘍効果が得られるのではないかと考え、DBA/2マウス由来扁平上皮癌細胞株KLN205-MUC1を用いて新規に開発した、ヒトの口腔癌と同様の転移様式を辿るマウスモデル(腫瘍生着後舌腫瘍を切除すると、微小頸部リンパ節転移巣が増大し、その後肺転移を来す)を用いてこれらのウイルスの効果を検討した。舌へ投与したウイルスは直後に頸部リンパ節へ移行し、頸部リンパ節で殺細胞効果を示すことがこのモデルでも明らかとなり、ウイルス投与直後に原発巣である舌腫瘍切除し、生存期間を確認したところ、両ウイルス共にコントロールウイルスであるT-01より高い生存延長効果を示した。また、ウイルス投与後30日目の頸部リンパ節を摘出して比較したところ、T-01に比して両ウイルス投与群は頸部リンパ節が優位に小さい傾向にあった。すなわち、これらのウイルスが頸部リンパ節転移巣に流入するごくわずかなウイルスにより、これまでの第三世代がん治療用HSV-1よりさらに、強力な頸部リンパ節転移抑制効果があることがマウスモデルで示唆された。口腔扁平上皮癌頸部リンパ節転移に対するウイルス療法の可能性を検討するべく、第三世代のがん治療用HSV-1であるG47Δをもとに作成された、2種類のウイルス(T-01,T-B7-1)の抗腫瘍効果の検討をin vitroおよびin vivoにて行った。ウイルス療法において、宿主の抗腫瘍免疫の賦活化は極めて重要な要素であるため、その主たる役割を担うTリンパ球の活性化に必要な共刺激因子の一つであるB7-1を可溶性にしたT-B7-1を用いることで、リンパ節内のTリンパ球活性をより増強し、リンパ節転移を強力に抑制するという仮説に基づき検証した。結果、T-01、T-B7-1はin vitroにおいてヒトおよびマウスの扁平上皮癌細胞に対し同等かつ充分な殺細胞効果を示した。一方、正常な免疫能を有するマウス皮下腫瘍モデルにおいては、T-01投与群と比較し、T-B7-1投与群では有意差をもって腫瘍抑制効果がみられた。また、同マウスの舌癌頸部リンパ節転移モデルにおける抗腫瘍効果の検討においては、舌局所投与において頸部リンパ節の大きさ、及びリンパ節内の腫瘍細胞数に関しては、T-01はMockと比し有意差は見られなかったが、T-B7-1は、Mockに比し有意にリンパ節巣の抑制効果を示した。生存期間においてもT-B7-1投与群が長い傾向にあった。さらに、ウイルスと抗CTLA-4抗体を併用したところ、皮下腫瘍モデル及び舌癌頸部リンパ節転移モデルいずれにおいてもウイルスと抗CTLA-4抗体の併用群はウイルス単独群と比較し、有意な抗腫瘍効果を示した。以上により、可溶性B7-1発現型がん治療用HSV-1は、口腔癌、とりわけ頸部リンパ節転移における非常に有効な治療手段の一つとなりうることが示された。また、ウイルス療法単独に加え、免疫チェックポイント阻害剤を併用することにより、更なる効果の増強の可能性が示唆された。予備実験ならびに先行研究より導き出した仮説に基づき実験を行ってきたが、概ね仮説と逸脱しない結果がでている状況であり、今後さらにウイルスや抗体の併用によりさらなるウイルス療法の口腔癌への応用につながる結果が期待できる。一方、その効果のメカニズムについては、いまだ実験方法の煩雑さや複雑さや、また、極めて微小な環境下での実験であるため差が明確に出ない実験もあり、今後さらなる検証、他の方法を用いた実験が必要であると考える。