hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性肺障害モデル(敗血症・急性膵炎)におけるリドカインの効果

研究計画の如く麻酔人工換気下の日本家兎に膵酵素(ホスホリパーゼA2 1000U/kg/hトリプシン5000U/kg/h)を投与し肺障害モデルを作成しリドカインを2mg/kg/h投与したリドカイン群とリドカインを投与しないコントロール群とに分けた。1、動脈血液ガス所見はコントロール群では膵酵素投与前値に対し投与3時間以降有意に酸素分圧が低下したが、リドカイン群では低下は少なく有意差はなかった。2、末梢白血球数は両群共に膵酵素投与とともに大きく減少したがコントロール群の方が著名に減少した。3、屠殺直前の気道抵抗はリドカイン群がコントロール群より有意に低くまた肺コンプライアンスもリドカイン群がコントロール群より有意に高かった。4、屠殺後の右肺上葉の乾湿重量比でもリドカイン群の水分含量が少なかった。5、肺胞洗浄液中の補体、アブミンを測定したが両群間では差異は認められなかった。また好中球数も差異は見られなかった。6、屠殺後の肺の病理標本では両群ともに肺胞内に広範な出血像が認められたが、コントロール群の方が肺胞構築の破壊が著しかった。以上の結果よりリドカインは膵酵素を静注したウサギノ肺障害に有効な可能性が示唆された。その理由としては当初好中球の肺への集積を抑えることによると予測したが末梢血や肺胞洗浄液中の白血球数に差はなく、リドカインの有効である機序は不明である。今後ケミルミネッセンス等により好中球の活性を測定したい。
光を用いた連結型金属ナノ構造体の創製

本申請研究の目的は、金属ナノ構造体を連結させ、高次な金属ナノ構造体を構築することである。高次な金属ナノ構造体、特に一次元状に伸長したワイヤ構造体においては、有機高分子様の粘性など、新奇機能の発現が予想される。本研究では、金ナノワイヤに着目し、その合成と構造評価について検討した。透過型電子顕微鏡観察および静的光散乱分析を併用することで、金ナノワイヤの詳細な構造を評価し、成長メカニズムおよびレオロジー特性発現機構について明らかにした。また、光を用いワイヤ間を連結することによる更なる伸長についても検討した。本申請研究の目的は、光などの外部刺激によって金属ナノ構造体を接合し、高次な金属ナノ構造体を構築することである。本研究で合成する高次な金属ナノ構造体には、有機高分子の粘性と、金属の電気・熱伝導性を併せ持つ新奇機能の発現が予想される。本年度は、一次元ナノ構造体である金ナノワイヤに着目し、その合成と構造評価について検討した。金ナノワイヤの外部刺激への応答性を検討する上で、その正確な構造評価(長さや分岐)は重要な研究課題である。合成した金ナノワイヤの透過型電子顕微鏡(TEM)観察および静的光散乱(SLS)分析による構造解析を行った。その結果、金ナノワイヤは、反応時間と共に一軸成長し、その長さは最大で50マイクロメートルに達することが明らかになった。また、ナノワイヤは柔軟な"みみず鎖構造"を有していることが分かった。これまで、金属ナノ構造体の構造(長さや分岐など)の評価は、電子顕微鏡によって限られた視野内にある一つ一つの粒子を観察する手法が主流であった。しかし、光散乱法を用いることで統計学的な平均値として構造情報を得られることが分かった。TEMにSLSを併用することで構造評価の簡便性・迅速性は飛躍的に向上した。金ナノワイヤの合成とその構造の評価法については成果物として既に発表しており、今年度も論文発表等の方法での周知に努める。今後の研究展開としては、ナノワイヤ成長過程の解明や、高い異方性構造を有する金ナノワイヤのマクロ物性の評価を進める。本申請研究の目的は、外部刺激によって金属ナノ構造体を連結させ、高次な金属ナノ構造体を構築することである。高次な金属ナノ構造体、特に一次元状に伸長したワイヤ構造体においては、有機高分子の粘性と、金属の電気・熱伝導性を併せ持つ新奇機能の発現が予想される。H27年度までの成果として、一次元ナノ構造体である金ナノワイヤに着目し、その合成と構造評価について検討した。透過型電子顕微鏡(TEM)観察および静的光散乱(SLS)分析を併用することで、ナノワイヤの詳細な構造評価が可能であることを明らかにした。特に本年度は、金ナノワイヤ成長メカニズムの解析および金ナノワイヤのレオロジー特性の評価について取り組んだ。成果として、ナノワイヤが「Attachmentモデル」により成長しており、さらに、伸長に伴うワイヤ間での絡み合いが生じている事が明らかとなった。また、金ナノワイヤのレオロジー特性が、ワイヤ長に応じて変化し、ニュートン性流体から非ニュートン性流体に遷移することが明らかになった。以上、金ナノワイヤの新奇機能の発現について、順調に成果が得られている。次年度以降は、学会発表や論文発表による成果物の周知に努める。加えて、未だレオロジー特性の発現機構の解明には至っていないため、その解明についても取り組む予定である。今年度は、金ナノワイヤ成長過程の解析やマクロ物性の評価について十分な検討ができた。これまでに、貴金属ナノワイヤについて、その構造情報の解析やマクロ物性との関係について論じた研究例は無く、新規な研究成果を挙げることができた。研究は概ね良好に進捗している。今後の研究課題としては、金ナノワイヤにおけるレオロジー特性発現メカニズムの解明が挙げられる。また、学会発表や論文発表による成果物の周知についても努める予定である。金属ナノワイヤは、その一次元構造に特徴的な物性を示し、物性は構造に依存する。本研究では、金ナノワイヤに着目し、金ナノワイヤの構造解析と、金ナノワイヤ構造とその分散液のレオロジー特性の関係解明について取り組み、学術論文2報、国際学会2件、国内学会4件の成果を得た。成果の詳細を以下に示す。1静的光散乱法による金ナノワイヤの構造解析静的光散乱法とは、散乱光強度の角度依存性から散乱体の構造情報を得る手法で、解析には散乱体の幾何学形状に応じた関数式が用いられる。本研究では、みみず鎖モデルを用いた解析により、金ナノワイヤの長さや持続長といった構造パラメーターを算出することに成功した。また、ナノワイヤが「Attachmentモデル」で成長しており、また、伸長に伴いワイヤ間の絡み合いによるフォールディングが生じることを明らかにした。2金ナノワイヤ構造とそのレオロジー特性との関係解明金ナノワイヤの一次元構造に特徴的な物性としてレオロジー特性に着目し、ナノワイヤ構造とレオロジー特性の関係解明に取り組んだ。金ナノワイヤ分散液の粘度は、ワイヤ長に応じて変化し、非ニュートン性流体の挙動を示した。また、動的粘弾性測定から得られた貯蔵・損失弾性率の周波数依存性を、マクスウェルモデルを用いて解析することで、鎖長が5.1μmの金ナノワイヤに応力印加した際、複数の緩和過程があることが分かった。ひも状構造体に応力印加した際、構造体自身の緩和(ラウス緩和)と、ひも同士の絡み合いに起因する緩和(レプテーション緩和)がある。

つまり、複数の緩和過程は、ワイヤの伸長に伴い、ワイヤ自身の絡み合いに加え、ワイヤ間の絡み合いの効果が生じたためであると考えられる。実際に電子顕微鏡観察より、ワイヤ内やワイヤ間での絡み合いによる高次構造の形成が確認でき、絡み合い構造の形成がレオロジー特性発現の要因である事を示唆する結果を得た。本申請研究の目的は、金属ナノ構造体を連結させ、高次な金属ナノ構造体を構築することである。高次な金属ナノ構造体、特に一次元状に伸長したワイヤ構造体においては、有機高分子様の粘性など、新奇機能の発現が予想される。本研究では、金ナノワイヤに着目し、その合成と構造評価について検討した。透過型電子顕微鏡観察および静的光散乱分析を併用することで、金ナノワイヤの詳細な構造を評価し、成長メカニズムおよびレオロジー特性発現機構について明らかにした。また、光を用いワイヤ間を連結することによる更なる伸長についても検討した。金ナノワイヤの合成とその評価法については既に確立しているため、合成したナノワイヤの構造については効率良く評価を進めることが可能である。ナノワイヤ成長過程の解析やマクロ物性の評価が次年度以降の課題となる。平成28年度の研究では、「金属ナノ構造体のポリマー化による新奇機能性材料の開発」を重点課題に取り組む。既に、金ナノワイヤがレオロジー特性を示すという新奇機能の発現については、これまでの研究で明らかにしてきている。本年度は、「レオロジー特性発現メカニズムの解明」に取り組む。具体的には、金ナノワイヤは反応時間に応じて成長し、試料形態が液状からゴム状へと変化する。このようなマクロ物性の変化は、ワイヤ間の絡み合い(entanglement)に起因すると考えられるが、その詳細は明らかではない。本研究では、長さの異なる金ナノワイヤの動的粘弾性測定を行い、光散乱法によって得られた構造パラメーターと比較することで、金ナノワイヤにおけるレオロジー特性発現の解明に取り組む。機能性材料化学平成27年度の研究では、「様々な形状のナノ構造体の合成と外部刺激による複合化・集積化」を重点課題に取り組む。課題を下記2つの小テーマに分割することで失敗のリスクを分散させ、迅速かつ確実に研究を遂行する。1金ナノワイヤ成長メカニズムの解析:金ナノワイヤの外部刺激への応答性を検討する上で、様々な形状(長さや分岐)のナノワイヤを合成することが重要である。H27年度では、ナノワイヤの成長メカニズムについて、成長モデルの観点から検討を進める。ナノワイヤの成長については、「Attachmentモデル」や「Seedモデル」が知られている。金ナノワイヤの成長メカニズムについて電子顕微鏡観察や光散乱法を用いた解析を行う。また、外部刺激(特に光)への応答性についても検討する。2ナノワイヤのインク化とマクロ物性評価:金ナノワイヤから成るインクの作製に取り組む。予備実験から、すでにナノワイヤを分散可能な溶剤は選定済みである。具体的には、金ナノワイヤのマクロ物性として、そのレオロジー特性に着目し評価を進めて行く。レオロジー特性の発現は、ワイヤ間の絡み合いに起因するものと考えられ、発現メカニズムの解明も進めて行く。
領域変形と反応拡散方程式の解構造

小さい穴を持つ2次元領域上のLiouvile-Ge1'fand方程式について,分岐図式における解構造の研究を行った.まず,外径に対し内径が非常に小さい円環領域を考察し,その領域上の非球対称解の構造を明らかにした.非球対称解に関する既存の研究によって,球対称解からの局所分岐と分岐パラメータが小さい場合の爆発解の存在が知られていたが,本研究の成果は,局所分岐によって現れる非球対称解が分岐図式上で爆発解と繋がるという大域的な情報を与える.また,より一般の小さい穴のある領域上で,穴の近くに1点最大値を取る解の構造について考察した.このときもし,穴を取り除いた領域上のRobin関数の勾配が穴のあいた点で消えないならば,1点爆発解につながる解の大域的な枝が分岐図式上に存在することを示した.2.区間上の双安定反応拡散方程式の定常解構造空間非一様な拡散係数を持つ1次元区間上の双安定反応拡散方程式について,その定常解構造の研究を行った.特に,拡散係数が区間内のごく狭い範囲で非常に小さいという特異極限下で問題を考察した.まず,接合漸近展開法を用いた形式的な議論と計算によって,その極限において現れるべき極限問題が何かを特定した.さらに,反応項などに対する対称性の仮定の下,不安定な定数解から分岐する極限問題の解の追跡を行った.特に2次分岐点の存在やその個数を調べることで,極限問題の分岐図式における大域的な解構造を部分的に明らかにした.この結果から,拡散係数の空間非一様性に起因する,安定な非定数定常解の分岐による発生メカニズムについて示唆が与えられる.本年度は主に2次元円環領域におけるLiouville-Gel'fand方程式のDirichlet問題に関して研究の成果を得た.具体的には,領域の外径が固定された状態で内径が0に近づく極限を考察し,その極限において現れる極限方程式の導出,および極限方程式の解の分岐構造の解析を行った.極限方程式の導出には接合漸近展開法を用いた.この方法を用いることにより方程式に内在するスケールと解の展開形を予測し,その展開形の主要項が満たすべき条件を調べ,その結果極限操作を行う前の方程式の情報を集約した極限方程式が得られる.得られた極限方程式の解析については,具体的に明示された解を発見し,その解の周りの線形化作用素に対する詳細な解析を行うことで,分岐構造を大域的に決定することができた.この成果によって,円環領域上のLiouville-Gel'fand方程式の解の分岐構造に対して大きな示唆が与えられる.なお本研究の成果は現在査読付きの会議録に投稿中である.加えて,Neumann境界条件下における双安定反応拡散方程式の定常解の分岐問題の研究を行った.本研究では特に,1次元区間において,拡散係数が空間非一様な場合の考察を行った.本研究によって,拡散係数が対称性を持ち,区間上に極小点を持つ場合には,2次分岐によって安定な解が現れることが分かった.このような2次分岐点に関する更なる詳細な解析のためには,安定化する解の周りで線形化した作用素の固有値が,分岐パラメータに対してどのような挙動を示すかを知る必要がある.本研究では元の方程式を簡略化した方程式を考察し,固有値が分岐パラメータに対して単調性であるための非線形項に対する条件を求めた.今後はこれを元の方程式でも同様のことが成り立つことを示し,さらに空間多次元において同様の問題を考察する.小さい穴を持つ2次元領域上のLiouvile-Ge1'fand方程式について,分岐図式における解構造の研究を行った.まず,外径に対し内径が非常に小さい円環領域を考察し,その領域上の非球対称解の構造を明らかにした.非球対称解に関する既存の研究によって,球対称解からの局所分岐と分岐パラメータが小さい場合の爆発解の存在が知られていたが,本研究の成果は,局所分岐によって現れる非球対称解が分岐図式上で爆発解と繋がるという大域的な情報を与える.また,より一般の小さい穴のある領域上で,穴の近くに1点最大値を取る解の構造について考察した.このときもし,穴を取り除いた領域上のRobin関数の勾配が穴のあいた点で消えないならば,1点爆発解につながる解の大域的な枝が分岐図式上に存在することを示した.2.区間上の双安定反応拡散方程式の定常解構造空間非一様な拡散係数を持つ1次元区間上の双安定反応拡散方程式について,その定常解構造の研究を行った.特に,拡散係数が区間内のごく狭い範囲で非常に小さいという特異極限下で問題を考察した.まず,接合漸近展開法を用いた形式的な議論と計算によって,その極限において現れるべき極限問題が何かを特定した.さらに,反応項などに対する対称性の仮定の下,不安定な定数解から分岐する極限問題の解の追跡を行った.特に2次分岐点の存在やその個数を調べることで,極限問題の分岐図式における大域的な解構造を部分的に明らかにした.

この結果から,拡散係数の空間非一様性に起因する,安定な非定数定常解の分岐による発生メカニズムについて示唆が与えられる.計画していた研究内容の一つである双安定反応拡散方程式の定常解の分岐問題の研究では,技術的困難さが一部解決できなかったが,もう一つの研究内容である2次元円環領域上のGel'fand方程式のDirichlet問題の研究で,当初計画していたよりも詳しい解析を行うことができたため.双安定反応拡散方程式の定常解および進行波解の分岐問題の研究における技術的な難点は,定常解の場合は固有値の分岐パラメータに関する単調性,進行波解の場合は連続スペクトルの取り扱いおよび平面波でない進行波解の分岐パラメータに関する大域的な情報の解析法である.これらを克服するために,本質を失わないよう縮約された問題を考察する,あるいは代表的な非線形項に特化して解析を進める等の対策をとる.Gel'fand方程式のDirichlet問題の研究に関しては,これまでの研究によって得られた特殊解を基にし,摂動論を用いることによって,2次元円環領域上の方程式の解の分岐構造を決定する.
中部・西日本のツキノワグマ個体群の遺伝的構造の解明と保護管理ユニットの提言

中部日本から西日本にかけてのツキノワグマ(Ursus thibetanus)個体群の遺伝構成を明らかにするために、ミトコンドリアDNA(mtDNA)解析を行った。新潟・長野以西において有害駆除や狩猟によって捕獲された個体の筋肉、または体毛からDNAを抽出した。四国においてはヘアートラップを設置し、それにより回収された体毛からDNAを抽出した。mtDNAコントロール領域約700bpの塩基配列を決定した。本州西部の4個体群(西中国・東中国・北西近畿・北東近畿)と新潟・長野個体群で観察されるハプロタイプはそれぞれ異なるクレードに属することを昨年度報告した。今年度は、北陸地方や滋賀県・岐阜県のサンプルを加えることで、これらのクレードは琵琶湖を境界としていることが明らかになった。さらに、紀伊半島、四国個体群で観察されるハプロタイプは、琵琶湖以西のクレードとも琵琶湖以東のクレードとも異なる新たな第三のクレードを構成していることがわかった。各ハプロタイプが観察された地点を地図上にプロットしていくと、非常に広い地域で観察されるハプロタイプと地域的に特有なハプロタイプがあることがわかった。前者は氷河期以降に急激に分布を拡大した際に広がったと考えられ、後者は分布拡大後にその地域で分化されたタイプと考えられる。この地域特異的なタイプが維持されていると言うことは、他地域との遺伝交流が少ないことを示唆していると考えられる。こうした地域特異的なハプロタイプの分布を元にツキノワグマの個体群を定義していき、保護管理ユニットとして割り振っていくことが可能であると考えられる。西日本に分布するツキノワグマ(Ursus thibetanus)個体群間の遺伝的交流を明らかにするために、西日本の4個体群と、本州中部の比較的大きな個体群の一部と考えられる新潟個体群の遺伝構成を比較した。西中国(島根県・鳥取県)と東中国(鳥取県・兵庫県)個体群は孤立しており、北西近畿(兵庫県・京都府)個体群は北東近畿(京都府)個体群と由良川を境に接しているが、個体の移動は乏しく孤立していると考えられる。北東近畿個体群は本州中部域に存在している大きな個体群の西端に属していると考えられている。新潟個体群はその大きな連続個体群の一部である。これらの地域において1991年から2002年の間に主に有害駆除により捕殺または捕獲された個体の筋肉または毛からDNAを抽出した。PCR法を用いて9種類のマイクロサテライトDNA領域を増幅し、それぞれの個体の遺伝子型を決定した。対立遺伝子数の平均値およびヘテロ接合度の期待値の平均値は、それぞれ新潟個体群で最も高く、次いで北東近畿個体群で高かった。西中国・東中国・北西近畿個体群は、対立遺伝子数・ヘテロ接合度ともにそれらの集団よりも低い値を示した。個体群間の遺伝的距離(F_<ST>)は、北東近畿-新潟個体群間で、地理的に最も離れているにもかかわらず、全ての組み合わせのうちで最小値を示した。北西近畿以西の個体群はそれぞれ孤立が進んでいるのに対し、北東近畿個体群と本州中部の個体群の間には遺伝的交流が維持されていると示唆されてきた。本研究の結果から、丹後以西の個体群間に比べ、丹波個体群と本州中部個体群の間の方が遺伝的交流の頻度が高いことが示唆された。西日本における孤立化の影響は東中国個体群顕著であり、遺伝的劣化が著しいことがわかった。ツキノワグマ(Ursus thibetanus)の本州中部の個体群成立の歴史的背景を明らかにするために、ミトコンドリアDNA(mtDNA)解析を行い、本州西部の集団と比較した。西中国(島根県・広島県・鳥取県,サンプル数:n=33)、東中国(鳥取県・兵庫県,n=22)、北近畿西部(兵庫県・京都府,n=32)、北近畿東部(京都府,n=32)、長野・新潟(長野県・新潟県,n=47)の5個体群を解析に用いた。1991年から2004年の間に有害駆除や狩猟により捕殺または捕獲された個体の筋肉または毛からDNAを抽出し、mtDNAコントロール領域約700bpの塩基配列を決定した。本州西部の4個体群ではハプロタイプ数、遺伝子多様度はそれぞれ47、0.440.64だったのに対し、長野・新潟個体群では19、0.90と最も高かった。ハプロタイプ間の遺伝距離から描かれた系統樹では、各ハプロタイプは大きく3つのグループ(グループA, B, C)に分かれた。グループAは主に北近畿東部で検出されたハプロタイプ、グループBは主に西中国・東中国・北近畿西部で検出されたハプロタイプ、グループCは長野・新潟で検出されたハプロタイプで構成されていた。ネットワーク図では長野・新潟で検出されたハプロタイプは北近畿東部とは異なるクラスターを形成していた。近畿東部以東、本州北部にかけて生息するツキノワグマは、およそ1万5千年前の最終氷期を同じ地域で生き残った個体に由来すると考えられてきた。しかし、本研究で新潟・長野個体群は、北近畿東部個体群と異なるmtDNAのタイプを保持していることが明らかになった。このことは、近幾以東の比較的大きな個体群は、最終氷期を異なるレフュジアで過ごしていた複数の個体群を起源にしていることを示唆している。

四国においてはヘアートラップを設置し、それにより回収された体毛からDNAを抽出した。mtDNAコントロール領域約700bpの塩基配列を決定した。本州西部の4個体群(西中国・東中国・北西近畿・北東近畿)と新潟・長野個体群で観察されるハプロタイプはそれぞれ異なるクレードに属することを昨年度報告した。今年度は、北陸地方や滋賀県・岐阜県のサンプルを加えることで、これらのクレードは琵琶湖を境界としていることが明らかになった。さらに、紀伊半島、四国個体群で観察されるハプロタイプは、琵琶湖以西のクレードとも琵琶湖以東のクレードとも異なる新たな第三のクレードを構成していることがわかった。各ハプロタイプが観察された地点を地図上にプロットしていくと、非常に広い地域で観察されるハプロタイプと地域的に特有なハプロタイプがあることがわかった。前者は氷河期以降に急激に分布を拡大した際に広がったと考えられ、後者は分布拡大後にその地域で分化されたタイプと考えられる。この地域特異的なタイプが維持されていると言うことは、他地域との遺伝交流が少ないことを示唆していると考えられる。こうした地域特異的なハプロタイプの分布を元にツキノワグマの個体群を定義していき、保護管理ユニットとして割り振っていくことが可能であると考えられる。
流体方程式の散逸的弱解を通した乱流理論の新展開

微分方程式の弱解で滑らがないために本来保存すべき量を特異に散逸させるものを「散逸的弱解」と呼ぶ.Euler方程式の散逸的弱解は乱流現象の理解の鍵とされるが,その数学的困難のため未知の部分が多い.本課題ではEuler方程式に関係する一次元モデル方程式(一般化Constantin-Lax-Majda-DeGregorio方程式)と二次元Euler-Poincare方程式に対する点渦力学について,これらの方程式の散逸的弱解とエンストロフィーカスケード乱流の関係を明らかにし,乱流の数学的理解を深めることができた.研究計画に基づき今年度は以下の研究を行った.(P1)一般化DeGregorio方程式の研究では,松本助教とともにL2ノルムが保存される場合に乱流的な解が得られるかを数値的に調べた.その結果,粘性ゼロ極限でのエンストロフィーのカスケードが観察され,二次元乱流との関係があることが次第に明らかになっている.本結果は現在論文としてまとめている最中である.(P2-1)α点渦系の解析では柴山准教授や博士学生(後藤田)と理論的な研究を進めた.特に後藤田との共同研究により,α点渦方程式の解が二次元オイラーα方程式の弱解であることが証明され,エンストロフィーが散逸するための必要十分条件が極限において距離がゼロになるということが示された.これらの結果は国際会議の査読付きプロシーディングに現在投稿中である.さらに坂上がJournal of Fluid Mechanicsの中で数値的に示唆した三体衝突によるエンストロフィーの超関数の意味での特異散逸を数学的に証明することができた.(P2-2)α渦層の数値計算法の検討を行い,問題であった周期境界条件の扱いについては購入した計算機サーバを使ってうまく処理することが可能になった.一方で,α→0の極限を検討するためには非常に長時間の数値積分が必要になり,その結果として丸め誤差の蓄積が大きくなりすぎてエンストロフィー散逸を単純な数値計算によって検討することは難しいという別の問題が明らかになってきた.これらの問題を解決することが今後の検討課題であると同時に,そこから示唆を受けて別の流体モデル(Vortex Dipole)の検討を開始している.(P2-3)については,今年度は(P1)の研究を優先させたために次年度に取り組むことになった.今年度はα点渦衝突による特異エンストロフィー散逸の結果について二件の国際研究集会で招待講演を行った.研究計画に基づき,今年度は以下の研究を行った.(P1)一般化DeGregorio方程式の研究が大幅に進展した.昨年まではL2保存が成り立つ場合に,二次元エンストロフィーカスケード現象との関連で研究を進めたが,このカスケード現象の統計則が実はある安定定常解の近傍のランダム力学系が決めるものであるということが明らかになった.これは乱流カスケード現象のランダム力学系理論による記述の可能性を強く示唆する数学的に重要な発見である.さらに一般のLp保存のケースにまでモデルの数値的研究範囲を拡げた結果,このモデルは単にエンストロフィーカスケードにとどまらず,乱流統計における種々の量のカスケード現象を起こす一次元偏微分方程式になっていることが明らかになった.本成果はPhys. Rev. Eに掲載が決定している.その他,散逸的弱解に関する数学理論の論文をNolinearityのInvited Articleへ投稿が完了し現在査読を受けている最中である.本内容に関して国際研究集会(Fields institute)などでの招待講演や海外大学での講演(McMaster大学, Stanford大学など)も数多く行った.(P2)については,α点渦系の三体衝突によるエンストロフィーの特異散逸の研究が完成し,投稿を済ませており現在査読中である.特にこの成果はハミルトン力学系であるにもかかわらず,時間の方向を変えても,常に特異点がエンストロフィー散逸を起こすことが明らかになった.これは保存力学系における「時間の矢」の創成を示唆するものである.この現象が点渦系の正則化に依存せず観察される現象であるかどうかについて,よく知られているδ正則化でも成立するについて研究を進めている.また,本研究を共同で進めている博士学生(後藤田)が本研究内容で日本数学会応用数学分科会研究奨励賞を受賞することになった.今年度は乱流モデルに関していくつかの重大な発見が続いた.(P1)において,一般化DeGrgorioモデルの研究が進み,この方程式がバーガーズ方程式やShellモデルといった従来から知られている乱流理論モデルにはない特徴,すなわちカスケード現象を起こすPDEモデルであること,ランダム力学系との強い関わりをもつことなどを備えた,第三の全く新しい理論乱流モデルになりうるものであることが判明したことである.(P2)において,α点渦系の極限として定義される点渦衝突解の結果は,保存系における時間の矢を生み出すメカニズムの一つを示唆しており,保存力学系における散逸現象と時間の矢を創出する重要な例であることがわかった.その数学的構造を今後詰めることによって,散逸的弱解がなぜ乱流場を記述する流れモデルになりうるかを明らかにするヒントとなることが強く期待される.昨年度新たな研究対象として加えたVortex Dipoleについては,成果という段階ではないものの点渦系の研究からの示唆をうけつつ現在も研究を継続中である.研究計画に基づき研究を進め,散逸的弱解を通じた乱流現象の理解に進展があった.(P1)一般化DeGregorio方程式の解の示す乱流統計則について,Lpノルムの保存則が成り立つ場合を調べた.

昨年度に得られたL2ノルム保存の場合と同様,エネルギースペクトルがカスケードする慣性領域が形成されること,その傾きが外力をランダム外力から定常外力に変えたときに得られる定常解のスペクトルとよい一致を見せることなどが明らかになった.保存量の違いは慣性領域の傾きの違いとして現れ,pが無限大すなわち渦成長項がゼロになるとき,ある一定の値に収束することも示唆された.(P2)オイラーα方程式の三点測度初期値に対するα点渦の衝突がもたらすエンストロフィーの特異散逸解の形成を,オイラーα方程式一般化して得られるEuler-Poincare系に拡張した.その結果,オイラーαを含むより一般の流れを平滑化する関数クラスに対しても同じエンストロフィー散逸渦衝突解が構成できることが証明できた.このことは二次元乱流のエネルギーカスケードエンストロフィー散逸を引きおこすメカニズムとしての渦衝突の普遍性を強く示唆する数学的結果である.オイラーα点渦系で進めていた四点以上衝突の研究は数値的にはエンストロフィー散逸が見られるものの,点渦の強さによってその挙動が大きくことなることが示唆された.また,今年度は多くの成果について研究論文が発表された.招待講演も多数行った.本経費によりアメリカオーランドで7月に開催されたAIMS ConferenceでMini-symposiumを,9月に帯広での国際研究集会を,1月に名古屋で国際研究集会を企画し,研究成果の発表や共同研究なども活発に行った.上記研究実績で記述したように(P1)と(P2)のそれぞれの研究が順調に進んでいる.またその成果も次々と研究論文や招待講演として国際的な場で発表されている.それにとどまらず,この成果をさらに発展させるため,流体現象の基盤的研究が進展している.(P1)に関連して,この知見を壁乱流のようなものに拡張できるかを検討するための予備的研究として前川准教授のプランドル方程式の研究が進んでいる.また,(P2)に関連して点渦系のトーラスといった多様体への拡張も試みている.特に点渦が存在する場が二次元平面の場合でなく,球面やトーラスといった多様体の上にある場合の点渦力学の基礎方程式の導出を行い,曲率や種数といった幾何構造の違いこうした特異散逸に与える影響について調べる手がかりが構築されつつある.また,それらの点渦解とナヴィエストークス乱流の関係を調べるためにドイツの研究者と共同研究が開始された.さらにα渦層に関連して渦層の不安定化による特異散逸の研究に着手するためカナダの研究者との共同研究が始まるなど,国際的な共同研究に発展が進んでいる.以上の理由から当初の計画を大幅に超え,新しい研究テーマが見出されるなど,想定以上に順調に研究が経過していると考えている.各サブプロジェクトで以下の成果を得た.(P1)乱流現象を特徴づける非粘性保存量のカスケード現象を起こす1次元PDEモデルとして一般化Constantin-Lax-Majda-DeGregorioを提案した.
可視短波長域動作シュタルクモジュレータの開発に関する研究

本研究は、従来にない新しい構造であるII-VI族半導体多層構造の光変調素子構造を試作し、その基礎動作特性と動作可能な波長領域を明らかにすることを目標とする。以下に、本年度の研究で得られた結果を示す。1.2チャンバー分子線エピタキシ-(MBE)法によりn^+-GaAs基板上に一旦n-GaAsバッファ層を成長させ、その上にZnSeベースの多層構造を成長させることで原子層レベルで平坦で高品質な界面を形成させる技術を開発した。2.膜厚200Åのn型とp型のZnS_<0.064>Se_<0.936>層を交互に積層させたド-ピング超格子を試作した。リモートマイクロ波N_2プラズマ法によりp型層の実効アクセプタ密度7×10^<17>cm^<-3>を実現し、このときの各層のイオン化不純物によって形成される内部電界の大きさが約150meVと予測した。フォトルミネッセンス(PL)スペクトルの励起光強度依存性の実験から、発光ピークのシフト量が約155meVと測定され、理論予測どうりのバンド構造が形成されていることを確認した。3.時間分解PL測定により発光のダイナミクスを評価し、内部電界によって空間的に分離された電子と正孔の輻射再結合寿命は数マイクロ秒以上と励起子の寿命(数100ps)よりも非常に長く、ド-ピング超格子構造によって準安定状態が形成されていることが明らかにされた。これらの特性は、波長可変発光素子や光変調素子への将来の応用が期待できる。
複製・分配・クロマチン構造と組換え開始の相互作用

組換えは遺伝情報の多様性獲得や子孫への継承に重要な役割を果たす。減数分裂においては、組換え酵素の活性化およびクロマチン構造の変化とともに組換えが顕著に上昇するが、その分子メカニズムに関しては不明な点が多い。本研究では、減数分裂期組換えの開始酵素であるDNA切断酵素Spo11およびその関連因子の役割を、DNA複製サイクルの調節因子との関係や、分子集合過程などの観点から明らかにした。また、組換えが開始される部位の決定に関しては、クロマチン再編成因子・ヒストン修飾・姉妹染色体結合・セントロメアなどとの関係を示した。加えて、ストレス応答遺伝子上流に頻繁に見出される組換えホットスポット配列を介して転写制御を受ける、新たな長鎖ノンコーディングRNAを発見し、そのストレス応答遺伝子発現におけるクロマチン再編成への役割を明らかにした。減数分裂期組換え開始に関わるタンパク質の染色体上での動態・局在や分子間相互作用について下記の通り出芽・分裂酵母をモデル生物として研究を行った。(1)出芽酵母組換え開始因子の染色体結合動態・複合体形成の解析組換え開始を行うDNA切断反応に必要な全因子(Spo11,Mre11,Rad50,Xrs2,Rec102,Rec103/Ski8など)、及び分配に係わるコヒーシンRec8について、機能を維持した形でFLAGなどのエピトープタグを連結し、染色体上の遺伝子と置換した。これらタグ付きタンパク質を発現する出芽酵母株を減数分裂に誘導し、抗エピトープ抗体を用いたクロマチン免疫沈降法(Chip法)でこれら因子の組換え開始部位への結合キネティクスを解析した。またSpo11複合体を免疫沈降法で回収し、タンデム質量分析器などで複合体組成の変動を解析している。(2)ゲノムタイリングチップを用いた組換え開始因子の染色体分布動態の解析(3)減数分裂期のクロマチン再編成・染色体再編成の分子機構当班の研究で得られた数種(Ada2,Hrp1,Hrp3など)のクロマチン再編成因子(出芽酵母および分裂酵母)の、クロマチン構造における機能を変異体解析により明らかにした。1.出芽酵母組換え開始因子の染色体結合動態・複合体形成の解析エピトープタグを連結した組換え開始因子(Spo11,Mre11,Rad50,Xrs2,Rec102,Ski8など)及びRec8について、クロマチン免疫沈降法(Chip法)でこれら因子の組換え開始部位への結合順序を解析し、Rec114-Mre2-Mei4;Rec102-Spo11-Rec104-Ski8;MRX複合体の3種の複合体が順番に結合することを見出した。またSpo11複合体の単離に成功し、質量分析器で複合体がRec102-Spo11-Rec104から構成されることを示した。Gal4BD-Spo11を用いた実験系では、Spo11間の自己相互作用が減数分裂期に活性化し、その過程にRec102とRec104が関与することが明らかになった。2.ゲノムタイリングチップを用いた組換え開始因子の染色体分布動態の解析昨年に引き続き、Spo11の減数分裂期染色体上での動態を、出芽酵母第III, IV, V、VI染色体について300bp解像度でカバーしたゲノムタイリングアレイを用いて解析した。本年は、Rec8変異株におけるSpo11の分布を調べたところ、Rec8に依存してSpo11がセントロメア領域から染色体に結合し、その後のSpo11の腕部への再配置が染色体に依存して影響を受けることを示した。3.減数分裂期のクロマチン再編成・染色体再編成の分子機構既に獲得した数種(Ada2,Hrp1,Hrp3など)の分裂酵母クロマチン再編成因子が、減数分裂期組換えの活性化に必要であることを示した。正井班との共同研究で、分裂酵母Hsk1(Cdc7ホモログ)が組換え開始点のDNA切断やクロマチン再編成に必須であることを示した。また、Mms21によるSUMO化が複製時の異常なDNA構造の発生を抑制し、組換えを抑えていることを明らかにした。相同組換えの開始制御機構について、クロマチン構造、ヒストンアセチル化、組換え開始酵素、姉妹染色体結合因子、DNA複製との関係から新たな分子メカニズムを明らかにした。今年度は特に、DNA複製の開始制御や、細胞周期の制御に関わるCdc7キナーゼが、相同組換え開始因子

Spo11の補助因子であるMer2のN末端部にある複数のセリン残基をリン酸化し、これによりSpo11が組換え開始部位に結合して、最終的にDNA切断が誘起されるしくみを明らかにした(笹沼ら、Genes Dev, 2008)。また、配列特異的DNA結合活性を付与したSpo11分子を染色体各位置に結合させた場合、染色体部位に依存して活性化の程度が異なること、その活性化レベルがSpo11分子の多量体化と相関することを明らかにした(福田ら、NAR 2008)。タイリングアレイを用いて、姉妹染色体分体結合因子の一員であるRec8が、減数分裂期の組換え開始部位におけるSpo11分子の局在化に重要な役割を果たしている証拠を得た。分裂酵母において、M26ホットスポット配列の活性化のしくみについて、数種のヒストン修飾因子やクロマチンリモデリング因子の同定を行い、その関与を明らかにした。また、天然のM26配列においても、減数分裂期組換えのDNA切断やクロマチン再編成が起こることを示した。組換えは遺伝情報の多様性獲得や子孫への継承に重要な役割を果たす。減数分裂においては、組換え酵素の活性化およびクロマチン構造の変化とともに組換えが顕著に上昇するが、その分子メカニズムに関しては不明な点が多い。組換え活性化の律速段階は、組換え開始部位でのDNA二本鎖切断であり、種々の階層の染色体エレメントと密接な関係を持つことが明らかになりつつある。本研究では、DNA切断酵素Spo11およびその関連因子と、DNA複製・複製チェックポイント・クロマチン再編成因子・ピストン修飾・姉妹染色体結合・セントロメアなどの関係について、種々の分生物学、遺伝学、生化学手法を統合的に利用する一方、ゲノムタイリングチップークロマチン免疫沈降(ChlP-chip法)や、プロテオミクス手法を利用したりして、組換えを中心とした染色体ネットワークの全容を解き明かす。本年度は、Spo11複合体を単離し、その組成を微量質量分析で解析した。その結果、Spo11複合体がRec102とRec104、およびSki8と結合していることをはじめて生化学的に示すことができた。また、ReG102、Rec103/Ski8、Rec114などについてのゲノムワイドのChlP-chip法で解析を行い、組換えホットドメインとコールドドメインにおける各因子の分布の違いが存在し、これによりSpo11の活性が制御されていることを示した。さらに、分裂酵母組換えホットスポットの減数分裂期クロマチン再編成に関わると考えられる新たなATP依存型クロマチンリモデリング因子Snf21が、有糸分裂の過程に必須の役割を果たすことを明らかにした。この遺伝子の温度突然変異株の解析などから、この因子がセントロメアにおいて、染色体分離にきわめて重要様な役割を果たすことを発見した。さらに、分裂酵母組換えホットスポット配列周辺にみられるノンコーディングRNAのクロマチン再編成における役割を明らかにした。
ポルフィリン誘導体を用いた微弱蛍光顕微分光法による喀痰中癌細胞識別装置の開発

[目的]臓器別癌死亡率の第一位を占める肺癌の対策として、早期発見による、早期手術が求められる。本研究はハイリスク患者の集団検診を実施可能とする喀痰中癌細胞自動識別装置の開発を目的とした。[結果]1)測定条件の設定ポルフィリン誘導体(PH1008)(HPD)の正常細胞と肺癌細胞の識別に適性な励起波長は395±5nm,蛍光波長633nm,HPD濃度0.1μg/mlであった。2)細胞処理条件の検討肺癌細胞樹立株A549細胞を用いてHPD濃度と細胞生存率の関係を検討し、37°C10分間処理条件では濃度5μg/mlまでは生存率80%であり、反応時間は010分以内で十分であり、蛍光強度は生細胞数に依存しない。3)細胞種による蛍光強度各種肺癌細胞株(腺癌:A549,LCSC#1,扁平上皮癌:EBC-1および小細胞癌:LU65),ヒト正常細胞として肺線維芽細胞、B7XLS細胞、好中球、単球をコントロールとしてこれらを一定時間培養後に単離し、HPDと反応させ、微弱蛍光カメラにより細胞の蛍光強度を比較検討した。扁平上皮癌、小細胞癌、腺癌の順に強い蛍光強度を示したが、線維芽細胞も僅かに蛍光が観察された。しかし、BAL液細胞、好中球、単球の蛍光強度は無視できる程度であった。生標本、アルコール固定標本共に正常細胞と各種癌細胞間の蛍光強度の差が認められたが、生標本とアルコール固定標本間においては蛍光強度の差は僅かであった。[考察]以上平成10年度まで実用化を目指したが、実用化段階でその識別のための感度、特異性などとの関連で、微弱蛍光カメラ(CCDカメラ)の特性、喀痰処理、HPDに関して更に検討すべき事項が残された。【目的】臓器別癌死亡率の第一位を占める肺癌の早期発見を目指し、ハイリスク患者の集団検診を実施可能とする喀痰中癌細胞自動識別装置の開発を目的とした.【検討結果】1)測定条件の設定ポルフィリン誘導体(PH1008)(HPD)の適性な励起光波長とピーク蛍光波長および最適なHPDの濃度を検討し、励起波長393+5mm,蛍光波長633mm、HPD濃度0.1μg/mlが適切であると判定した.2)細胞処理条件の検討肺癌細胞樹立株A549細胞を用いてHPD濃度と細胞生存率の関係を検討し、37度C10分間処理条件では濃度5ug/mlまでは80%の生存率であり、反応処理時間も010分以内で十分であり、蛍光強度は生細胞数に依存しないことが明かとなった.3)細胞種による蛍光強度HPD反応後の蛍光強度が細胞種により異なるかを、気管支肺胞洗浄細胞、線維芽細胞、好中球、単球およびA549細胞について検討し、好中球、単球では蛍光強度を無視でき、A549の蛍光が最強度を示した.しかし、線維芽細胞でも蛍光が観察された.4)PH1008と結合する細胞表面物質HPDと反応前にA549細胞をトリプシン処理すると0度Cでは蛍光を認めず、室温では蛍光が見られた.不活化トリプシンでは0度C,室温ともに強い蛍光が観察された.このことはHPDと結合する細胞表面物質は蛋白であり、室温ではトリプシンによる表面蛋白の破壊後に代謝により細胞内の結合蛋白が表出するためと考えられた.喀痰中癌細胞は死細胞でありトリプシン処理が不適切であることを示している.【今後の方針】死細胞である喀痰中癌細胞の取り扱いと励起光とemission wave lengthを再検し、より特異度の高い条件を確立し、試作器作成に着手する.[目的]臓器別癌死亡率の第一位を占める肺癌の早期発見を目指し、ハイリスク患者の集団検診を実施可能とする喀痰中癌細胞自動識別装置の開発を目的とした.[検討結果]1)測定条件設定:前年度に検討したポルフィリン誘導体(PH1008)(HPD)と肺癌細胞樹立株A549細胞により検討した励起波長400nm前後での蛍光を各種肺癌細胞株(腺癌:A549,LCSC#1,扁平上皮癌:EBC-1および小細胞癌:LU65),ヒト正常細胞として肺線維芽細胞、BAL液細胞、好中球似付いてHPD濃度1μg/mlで処理し、固定励起波長による蛍光強度を微弱蛍光カメラ(C2400-47)により比較観察した.2)測定結果:扁平上皮癌、小細胞癌、腺癌の順に強い蛍光が観察されたが、正常細胞でも若干の蛍光が観察され、識別の特異度の点で不十分であった.[考察]今回の検討では予備実験で得られた癌細胞の蛍光スペクラムによる正常細胞との差を明瞭にすることが出来なかった.その原因が今回試作装置に組み込んだ微弱蛍光カメラの高感度蛍光波長領域の不適合によることが明らかになった.すなわち、今回の蛍光カメラは基礎実験で得られた癌細胞と正常細胞を識別可能な至適蛍光波長よりも、かなり低波長領域に高感度領域にあり、そのことが癌細胞と正常細胞とを高い特異度で識別できなくした要因であることが明らかとなった.次年度は高感度蛍光波長領域が識別に最も適合した微弱蛍光カメラに切り替えて検討する.[目的]

臓器別癌死亡率の第一位を占める肺癌の対策として、早期発見による、早期手術が求められる。本研究はハイリスク患者の集団検診を実施可能とする喀痰中癌細胞自動識別装置の開発を目的とした。[結果]1)測定条件の設定ポルフィリン誘導体(PH1008)(HPD)の正常細胞と肺癌細胞の識別に適性な励起波長は395±5nm,蛍光波長633nm,HPD濃度0.1μg/mlであった。2)細胞処理条件の検討肺癌細胞樹立株A549細胞を用いてHPD濃度と細胞生存率の関係を検討し、37°C10分間処理条件では濃度5μg/mlまでは生存率80%であり、反応時間は010分以内で十分であり、蛍光強度は生細胞数に依存しない。3)細胞種による蛍光強度各種肺癌細胞株(腺癌:A549,LCSC#1,扁平上皮癌:EBC-1および小細胞癌:LU65),ヒト正常細胞として肺線維芽細胞、B7XLS細胞、好中球、単球をコントロールとしてこれらを一定時間培養後に単離し、HPDと反応させ、微弱蛍光カメラにより細胞の蛍光強度を比較検討した。扁平上皮癌、小細胞癌、腺癌の順に強い蛍光強度を示したが、線維芽細胞も僅かに蛍光が観察された。しかし、BAL液細胞、好中球、単球の蛍光強度は無視できる程度であった。生標本、アルコール固定標本共に正常細胞と各種癌細胞間の蛍光強度の差が認められたが、生標本とアルコール固定標本間においては蛍光強度の差は僅かであった。[考察]以上平成10年度まで実用化を目指したが、実用化段階でその識別のための感度、特異性などとの関連で、微弱蛍光カメラ(CCDカメラ)の特性、喀痰処理、HPDに関して更に検討すべき事項が残された。
Osteo genesis を用いた不正咬合の治療法に関する実験的研究

骨延長法によって生じるメカニカルストレスと、それに対する反応性は多様である。そのため、各個体に適した骨延長法を行うためには、基礎的なデータ解析(形態・組織・力学)に基づいた臨床上の指標を確立していかなければならない。そこで、延長により獲得された骨の質的情報に着目し、延長計画の違いによる差異を検討した。その第一段階として、形態的・組織学的解析から、仮骨効率の良い至適延長開始時期の比較を試みた。日本白色家兎の脛骨を用い骨離断・創内延長装置装着後1,7,14日目に各々延長開始し、延長終了後4週目に屠殺。μCT-pQCTにて骨構造・骨密度(骨塩量)を測定し、その組織像も観察した。その結果、1日目開始群では不規則で幼弱な組織が充満し、14日目開始群では延長開始までに過度な仮骨形成が生じ、延長により再骨折・偽関節が生じた。それに対し7日目開始群では骨密度分布が管腔様構造を呈し、組織学的に豊富な軟骨内骨化による早期の骨改造現象が見られた。従って、異なる延長開始時期により形成される仮骨の形態・骨密度などに差か生じることが示され、特に骨離断後7日目に開始する延長方法が最も仮骨効率が良いことが示唆された。頭蓋顎顔面領域においても骨延長法が導入されつつあり、その臨床的成果が報告されている。しかし治療計画を立案するための基礎的な裏付け(延長速度や延長開始時期)に乏しく、治療が経験側の上に成り立っているのが現状である。骨延長法において生体に生じるメカニカルストレスを含んだ生体反応を、実験的に再現することは難しく、その一部を解析するに留まっている。そこで本研究では、骨延長手技における待機期間(waiting period)の違いが仮骨形成におよぼす影響を解析するため、骨離断から延長開始までの期間に変化を与え、仮骨形成段階の3次元的な形態学的・組織学的比較を行うことにより、仮骨効率として検討した。測定の対象として生後10週齢・雄性・日本白色家兎の脛骨を用い、骨離断後の待機期間(waiting period)を1日、7日、14日に設定した。延長終了後4週目における各群の延長骨を、Soft X-ray・pQCT及びμCTにて評価をおこない、また組織像の観察も行った。尚、Soft X-rayについては、骨離断から屠殺時まで経時的に撮影を行った。本研究の結果、延長開始時期が異なる仮骨は、形態および骨質(骨密度、組織像)に差が生じることが示唆された。
音環境の認識と理解のための革新的マイクロホンアレー基盤技術の研究

2)分散型マイクロホンアレーとバーチャルマイクロホンを融合させ、劣決定/優決定条件の全体を最適化した理論を構築する。3)音響イベント検出における弱ラベルによる学習法を開発し、ビッグデータのラベル付けコストの大幅削減を達成する。
p53不活化細胞における細胞内経路の同定とそれを標的とした革新的がん治療法の創出

ヒトがんゲノムプロジェクトの成果から、がんを克服するためにはがん抑制遺伝子TP53が不活性化したがん細胞を選択的に排除する戦略を確立することが最も重要な課題であることが明らかとなった。変異型p53を標的とした治療薬の開発歴史は長いものの、未だに有効な治療法は開発されていない。このことは、新たなアイデアに基づいた研究が必須であることも示している。本研究ではp53の不活性化に依存して特異的に形成される細胞内ネットワークを同定し、その効果的な遮断を作用機序とする革新的ながん治療法を具現化することを目標とする。具体的には、細胞内non-coding RNAの一つであるマイクロRNA(miRNA)の特性を利用し、p53不活化細胞の細胞死を選択的に誘導できるmiR-584を用いて、それが制御する細胞内経路を同定する。また、標的遺伝子の中から、細胞死を規定する因子・遺伝子を単離し、p 53変異がん細胞の生存に必須な細胞内ネットワークを理解する。それらの知見を基にして、マウスモデル等による効果の検証・評価を実施し、最終的にp53変異がんの選択的排除を可能とする標的分子を提案する。p53変異がん細胞で優位となる細胞内経路を効率よく絞り込むために、miR-584によって、p53変異がん細胞で特徴的に変動する遺伝子群を抽出し、さらにそれを制御する上流の因子の解析を行った。同時に、当研究室で以前に単離したNEK9 (NIMA-related kinase 9)の解析も実施した。miR-584が制御する細胞内経路とNEK9が関連する細胞内ネットワークの共通する部分を抽出することを試みた。NEK9は、p53欠失・変異がん細胞の細胞周期のG1-Sの亢進に重要な因子であり、そのノックダウンによりp53変異がん細胞の増殖を選択的に抑制できる。NEK9と相互作用する細胞内因子を質量分析により検討した。その結果、翻訳開始因子であるeIF4GやeIF3を同定した。免疫沈降法により、それらの相互作用を確認した。興味深いことに、細胞周期のG1期では、eIF4G1-NEK9複合体と変異型p53が相互作用する可能性を見出した。NEK9のノックダウンによって、G1-S期の移行が阻害されることと矛盾しない結果と考えられた。NEK9をノックダウンした細胞で発現変動する遺伝子群の上流因子を探索した。驚いたことに、miR-584の導入とNEK9のノックダウンによって活性化される上流因子は極めて類似していた。特に、ATF4の活性化が生じていることが示唆された。さらに、肺腺がん症例において、p53変異の症例では、ATF4が活性化されていることが示唆された。さらなる解析から、miR-584はATF4経路の下流遺伝子を標的としていること、NEK9はATF4の発現を制御することが示唆された。これらの結果から、p53変異状態では、ATF4が支配するストレス応答反応が活性化されていると考えられた。本年度の結果から、p53の正常機能を喪失したがん細胞では、Integrated stress response (ISR)経路が恒常的に活性化されている可能性を見出した。その制御因子であるATF4の発現調節は、翻訳レベルで制御されており、その翻訳活性化はeIF2-alphaのリン酸化に依存する。様々なストレスに応答してeIF2aキナーゼが活性化される必要があるが、来年度はそのキナーゼを同定し、ATF4の活性化のメカニズムについて検討を加える。即ち、NEK9-eIF4G-mtp53複合体による、ATF4の翻訳制御メカニズムを解明し、その上流も含めて、p53変異がん細胞におけるISR経路活性化の生物学的意義を理解する。さらに、miR-584の標的遺伝子であり、ATF4の下流因子に位置する遺伝子を同定し、p53変異がん細胞選択的に細胞死を誘導可能な細胞内ネットワークを同定する。ISR経路は低アミノ酸や鉄欠乏などにより活性化される経路であることが知られている。低アミノ酸状態はmTORなどの細胞生存ネットワークも活性化する。一方、アミノ酸供給源としてオートファジーやunfold protein responseも活性化される。これらのことから、正常のp53機能が喪失した細胞では、細胞内代謝物が低い状態で生存している可能性を強く示唆する。似た様な経路は、KRAS変異がんでも認められることから、がん細胞の特徴の一つであるとも考えられる。来年度は、細胞内代謝物の解析も加えて、p53変異がん細胞の生存機構を理解する。本年度は、研究初年度として、p53不活化細胞内におけるmiR-584による1)細胞死誘導および2)RASSF2の発現量変化についての検証を実施した。まず、1)に関して、マイクロアレイの結果から、miR-584を細胞に導入すると、p53不活化細胞内で特にSLC7A11の発現が低下していた。このことから、非アポトーシス性の細胞死誘導機構であるフェロトーシスの可能性が示唆された。そこで、miR-584による細胞死がフェロトーシスによるものかを判断するために、フェロトーシス阻害剤Ferrostatin-1を処理し、検証を行った。その結果、フェロトーシスを阻害しmiR-584を導入しても、p53の有無による違いが見られなかった。このことから、miR-584による細胞死の誘導はフェロトーシスを介しているのではないことが示唆された。