hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノム連鎖とエピゲノムがもたらすA群レンサ球菌の系統進化機構の解明

昨年度までの予備データからA群レンサ球菌は、ゲノム内の可動性因子(CRISPR)を段階的に変化させることで、分化し、高病原性株が出現していることが明らかにすることができた。また、これまでの259株では、段階的なゲノム変化が未知な箇所が見られたことから、必要な追加ゲノムシーケンスを実施し、合計約330株のデータを準備することが出来た。また、本菌では、CRISPRのみならず、制限修飾因子、ファージなどの細菌の可動性因子の系統分化への寄与が情報学的に明らかにすることができた。A群レンサ球菌において、さらなる可動性因子とその抑制因子の系統分化への寄与の解明が期待できる成果だと考えられる。また、制限修飾因子の予測、メチローム解析から、宿主のトランスクリプトームに影響をあたえる可能性の高い、特にファージ上のメチラーゼの情報的選定までは達成した。また、対数増殖期にある本菌のmRNAを4株で再現性を3回取るため、合計12試料について、RNA-seqによりトランスクリプトームデータを取得した。昨年度までの予備データからA群レンサ球菌は、ゲノム内の可動性因子(CRISPR)を段階的に変化させることで、分化し、高病原性株が出現していることがわかった。しかし、259株では、段階的な変化が未知な箇所が見られたことから、必要な追加ゲノムシーケンスをIllumina MiSeqシーケンサーにより合計約330株のデータを準備することが出来た。また、本菌では、CRISPRのみならず、制限修飾因子、ファージなどの細菌の可動性因子の系統分化への寄与が明らかとなった。A群レンサ球菌において、さらなる可動性因子とその抑制因子の系統分化への寄与の解明が期待できる。また、制限修飾因子の予測、メチローム解析から、宿主のトランスクリプトームに影響をあたえる可能性の高い、特にファージ上のメチラーゼの情報的選定まではできたものの、破壊株の作製には到達していないことが課題として残った。抽出したRNAについて、cDNA、ライブラリの作製(インサート長500-800 bp程度)、Illumina MiSeqでの配列取得を1試料につき1 Gb以上実施した(101 bp paired-endで10M reads以上がquality filtering後に残る十分量、4株で再現性を3回取るため、合計12試料)。しかし、網羅的Transcription Start Site (TSS)については、予定通りには実施することができなかったため。A群レンサ球菌(Group A Streptococcus,以下GASと示す)は、幅広い症状を呈することが知られている。症状を全く引き起こさないこともあれば、咽頭炎、扁桃炎といった軽症(世界で年間6億人)、致死率が30%を超える劇症型感染症(世界で年間50万人)を引き起こすこともあり、臨床的にも重要な病原細菌である。本研究では従来考慮されてこなかった「非劇症型株」を合計259株用いて比較ゲノム解析を実施し、A群レンサ球菌の「株特異的病原性発揮機構」を情報学的に明らかとしてきた。具体的には、i)劇症型株に特異的に保存されている新規SNPsを多数同定し、ii)劇症型特異的に優占するファージと外来性病原因子や、iii)
転写調節因子群の協調による肝臓選択的転写の制御機構

組織特異的転写の制御機構解明の一環として,従来より我々は,肝臓に選択的に発現するオルニチンサイクル酵素遺伝子の調節領域の解析を行ってきた。一見奇妙なことに,本サイクルの最後の酵素であるアルギナーゼのプロモーターは汎在性の因子であるCOUP-TFにより活性化される一方で,同じファミリーに属する肝臓選択的な転写因子であるHNF-4によって抑制される。魅力的な仮説としては,HNF-4は小腸や腎臓等の組織においてアルギナーゼ遺伝子の特異的抑制に関与する可能性が考えられる。今回,両因子に対する標的配列の検索を行った。培養肝癌細胞HepG2への遺伝子共導入系を用い,転写開始部位の上流-50bp前後にCOUP-TF応答領域を検出した。しかし,この領域にはCOUP-TFあるいはHNF-4の結合は認められなかった。一つの可能性としては,両因子は直接には結合せず,他の蛋白因子との相互作用を通じて同プロモーターを制御することが考えられる。一方,これまでに,転写開始部位の下流11kb付近に,グルココルチコイド二次応答性を示すエンハンサーを検出し,その2ヶ所にC/EBPファミリーに属する因子が結合することを明らかにした。今回,培養肝癌細胞H4IIEへの遺伝子導入系を用いてこのエンハンサーの解析を行い,片方のC/EBP結合部位が単独でグルココルチコイド応答を媒介しうることを明らかにした。他方,ラット初代培養肝細胞を用い,C/EBPβmRNAはグルココルチコイドにより一次誘導を受けることを示した。従って,アルギナーゼ遺伝子のゴルココルチコイド二次応答にはC/EBPβが関与するものと考えられ,今後その立証をめざす。
開かれた空間での「空間性」と「実体性」を併せ持つ情報提示のための基盤技術の構築

本研究の目的は,不特定多数が営みを行う実空間という文脈の中で,その変化を的確に捉えつつ,人々の心を掴み,主体的に関与してもらえる情報提示の基盤技術を構築し,インタラクションの設計手法の確立である.また,情報の受け手に取って有益な意味を効率的に伝達する提示手法を構築することである.本年度は,ひろく開かれた空間において「空間性」と「実体性」を併せ持つ情報提示の基盤技術の構築と,環境自体が持つ情報・そこに存在する人々の状態のセンシング技術の試作を行った.この成果として,前年度に構築し,公共空間である羽田空港にて三ヶ月間の実証実験を行った,提案手法による300m^2超の実空間型ディスプレイとそれを用いたコンテンツの記録を元に,分析・考察を深め,検討を行った.本年度1月からは,特別研究員制度の枠組みを活かし,米国Disney Research PittsburghのInteraction Design Groupでインターンとして在籍し,研究計画を遂行している.本研究所は,米国ウォルト・ディズニー社とカーネギーメロン大学のコラボレーションにより設置されており,ウォルト・ディズニー社が世界的に展開する,ディズニーランドを始めとしたテーマパークでのアトラクション,またキャラクター関連商品など,大空間で,多数の様々な属性のユーザを対象としたアプリケーションなどに応用できる技術の研究開発を行っている.当特別研究員の研究計画と,非常に親和性が高い領域であり,研究を急速に推し進められる環境であると考えている.また,10台の大型液晶パネルを用い,貨物コンテナ内に作成した電車の車窓をもした暗室で,車窓からの風景を再生するシステム,「コンテナの車窓」を作成した.これは,通常の電車による旅の体験と異なり,その車窓からの映像と音声のみを抽出して提示することによる,強い没入感を狙ったものである.本システムの展開は,当特別研究員のこれまでの研究を元に,大空間での不特定多数への情報提示,及び,人間の認知特性を考慮に入れた情報提示手法の研究による知見の実証と,今後の研究の調査活動として行なった.本システムを,6日間で7万人以上の来場者が訪れた東京デザイナーズウィークにて展示し,データを取得した.現在までに研究は順調に進展している.最終年度はこれらの成果を元に,人間の認知特性を考慮に入れた,情報の受け手に取って有益な意味を効率的に伝達可能な実空間の知能化の方法についての検証を行う.さらに,既に開発したシステムの組み合わせによる統合的システムの開発をおこない,これまでの研究成果をまとめる.本研究の目的は,不特定多数が営みを行う実空間という文脈の中で,その変化を的確に捉えつつ,人々の心を掴み,主体的に関与してもらえる情報提示の基盤技術を構築し,インタラクションの設計手法の確立である.また,情報の受け手に取って有益な意味を効率的に伝達する提示手法を構築することである.本年度は,ひろく開かれた空間において「空間性」と「実体性」を併せ持つ情報提示の基盤技術の構築と,環境自体が持つ情報・そこに存在する人々の状態のセンシング技術の試作を行った.この成果として,前年度に構築し,公共空間である羽田空港にて三ヶ月間の実証実験を行った,提案手法による300m^2超の実空間型ディスプレイとそれを用いたコンテンツの記録を元に,分析・考察を深め,検討を行った.本年度1月からは,特別研究員制度の枠組みを活かし,米国Disney Research PittsburghのInteraction Design Groupでインターンとして在籍し,研究計画を遂行している.本研究所は,米国ウォルト・ディズニー社とカーネギーメロン大学のコラボレーションにより設置されており,ウォルト・ディズニー社が世界的に展開する,ディズニーランドを始めとしたテーマパークでのアトラクション,またキャラクター関連商品など,大空間で,多数の様々な属性のユーザを対象としたアプリケーションなどに応用できる技術の研究開発を行っている.当特別研究員の研究計画と,非常に親和性が高い領域であり,研究を急速に推し進められる環境であると考えている.また,10台の大型液晶パネルを用い,貨物コンテナ内に作成した電車の車窓をもした暗室で,車窓からの風景を再生するシステム,「コンテナの車窓」を作成した.これは,通常の電車による旅の体験と異なり,その車窓からの映像と音声のみを抽出して提示することによる,強い没入感を狙ったものである.本システムの展開は,当特別研究員のこれまでの研究を元に,大空間での不特定多数への情報提示,及び,人間の認知特性を考慮に入れた情報提示手法の研究による知見の実証と,今後の研究の調査活動として行なった.本システムを,6日間で7万人以上の来場者が訪れた東京デザイナーズウィークにて展示し,データを取得した.現在までに研究は順調に進展している.最終年度はこれらの成果を元に,人間の認知特性を考慮に入れた,情報の受け手に取って有益な意味を効率的に伝達可能な実空間の知能化の方法についての検証を行う.さらに,既に開発したシステムの組み合わせによる統合的システムの開発をおこない,これまでの研究成果をまとめる.
構成論的モデルによる相互分節化仮説の理解と検証

前年度に引き続き、岡ノ谷とBjornらによって提唱されている言語進化の仮説、「音列と文脈の相互分節化仮説」を検証するために、構成論的な立場からモデル研究を行った。前年度に作った相互分節化仮説モデルのプロトタイプは、リカレントネットワークで実装されたエージェントたちが、予測に基づいて談話をするモデルだった。エージェント数を10として、談話の計算機実験を行った結果、談話と学習を繰り返すうちに、ランダムな初期状態からエージェントごとに特徴的な発話パターンが出現する現象が観察された。一方、この予測学習の枠組みだけではエージェントたちの談話が複雑化しないことも明らかになった。そこで今年度は、このモデルに生物進化を取り入れて拡張を行った。具体的には、ランダムなネットワークを持つエージェント集団(エージェント数は20)で談話を行い、互いの発話の中で共有する発話パターンが多いものほど良いという適応度を定義し、適応度の高いものほど次の世代に子孫を残す設定で遺伝的アルゴリズムを導入した。リカレントネットワークの重みに点変異を施して遺伝的辺捜査を行った。この設定で計算機実験を行った結果、まず前のモデルと同様の結果を再現した。つまり、互いの談話を予測し合うという基本能力のみに基づいて、エージェント間で共有される発話パターンが自己組織化することが示された。そして、エージェント間で高頻度に共有される発話パターンが、次の世代また次の世代と文化伝達される現象が新たに観察された。エージェント間で共有される発話集合の統計的性質を調べたところ、発話パターンの頻度と順位にべき的な相関が見られた。これも前のモデルの結果を再現している。したがって、拡張された進化を含めた談話モデルは、学習のみ談話モデルの上位互換になっている。以上の成果を、日本物理学会、日本進化学会、国際学会ACAL2007で発表し、LNAIの論文にまとめた。今後、エージェントの行動文脈をどのようにモデルに取り入れるのかが課題である。岡ノ谷とBjornらによって提唱されている相互分節化仮説を検証するために、プロトタイプモデルとして、リカレントネットで実装されたエージェントたちが、予測に基づいて談話をするモデルを構成した。そして、エージェント数を10として、談話の計算機実験を行った。その結果、談話と学習を繰り返すうちに、ランダムな状態からエージェントごとに特徴的な記号列パターンが出現する現象が観察された。また、エージェントの談話データを分析したところ、記号列パターンの頻度と順位はべき則に従い、ヒトの言語と似た統計性を持つことがわかった。つまり、互いの談話を予測し合うという基本能力のみに基づいて、エージェント間で共有される記号列が自己組織化することが示された。この成果について、2006年4月に行われた進化言語学の国際会議EVOLANG6と8月の日本進化学会で口頭発表を行ない、会場からは大きな関心が寄せられた。現段階のモデルでは、エージェントの談話の駆動力は予測のみである。そのため、記号列パターンは複雑化せず、一人のエージェントが複数の記号列パターンを組み合わせるような現象は見られなかった。したがって、予測のみでは分節化能力はモデル化できず、実験から作業仮説を導く必要がある。また、相互分節化仮説が指摘しているように、エージェントの行動文脈と出力記号列の間に相関ができることが、語が創発するためには重要だと考えられる。相互分節化仮説が正しいとすれば、エージェントにはどのような数学的条件が必要であり、どのような生物学的制約が必須なのか、共同研究者の岡ノ谷氏とBjorn氏と議論を重ねている。今後は、エージェントの行動文脈と談話の相互作用をモデル化してマルチエージェント系を計算するため、本研究費にて購入したワークステーションで大規模シミュレーションを行う予定である。

以上の成果を、日本物理学会、日本進化学会、国際学会ACAL2007で発表し、LNAIの論文にまとめた。今後、エージェントの行動文脈をどのようにモデルに取り入れるのかが課題である。
シナプス成熟におけるAMPKサブファミリーのシグナルネットワークの動態解析

14種類のセリン・スレオニンリン酸化酵素からなるAMPKファミリーは、神経細胞の極性形成を制御していることが明らかになりつつある。本研究では、1)サブファミリーメンバーであるMARK4およびAMPK1が生化学的に神経終末のシナプス小胞およびアクティブゾーンに局在すること、2)CASTのリン酸化が神経伝達物質の放出に関与していること、3)SAD-A/Bが細胞死を制御している可能性を示唆するデータが得られた。これにより、AMPKファミリーが神経終末のアクティブゾーンにおいても機能して、細胞極性のみならず、シナプスからの神経伝達物質の放出を制御していることが明らかとなってきた。本年度はすでにクローニングの終了した14個のファミリーメンバーすべてを発現ベクターに組み込み発現チェックを行った。さらに、SAD-AおよびSAD-B以外のファミリーに関してリン酸化機能を阻害するような変異体の構築を行った。いくつかのメンバーをラット海馬初代培養細胞にトランスフェクションして、それらの影響を解析したものの、死細胞が増える傾向にあり、トランスフェクションの条件をより詳細に検討する必要が出てきた。AMPKファミリーに属する遺伝子の多くは、神経細胞の極性形成に関与することが知られており、AMPKファミリー遺伝子群を過剰発現することで、神経細胞の発達・成長を阻害していることが示唆された。また、抗体に関してはコマーシャルベースものがあまりよいものがなく、自前で作成するためにGST融合タンパク質を用いた精製系を立ち上げた。今後、各抗体の取得のために、抗原精製、動物への免疫、特異抗体の取得後に、免疫染色・ウェスタンブロット等にて特異性の確認を行う。さらに、CASTリン酸化の軸索形成への影響を解析する目的で、当初は、ラット海馬初代培養細胞を想定していたが、CASTのリン酸化部位に変異を導入したノックインマウス(セリン残基をアラニン残基に置換したもの)の作製が進みキメラマウスまで終了した。今後、ヘテロマウスの作出を行うと同時に、得られた個体から海馬初代培養細胞を調整して、軸索形成への影響を検討する。アクティブゾーン蛋白質CASTおよびELKSのN末領域のセリン残基をアラニン残基に置換したノックインマウスのヘテロ個体の作製に成功した。現在、電気生理学的解析およびマウス行動学解析のために交配・繁殖を行っている。ラット上顎神経節初代培養細胞を用いた実験では、CASTのリン酸化がシナプス小胞のプールサイズを調整しているというデータを得た。現在、このリン酸化の上流のシグナル伝達機構は不明であるが、シナプス短期可塑性はシナプス終末のカルシウム濃度に大きな影響を受けることから、カルシウムイオン感受性の分子の関与が示唆される。さらに、AMPKファミリーをラット初代培養神経細胞に遺伝子導入し、その形態を詳細に解析したところ、SAD-A/Bファミリーを遺伝子導入したものが特に死細胞の割合が高かった。同様の表現型は非神経細胞のCOS7細胞でも観察された。また、阻害剤を用いた実験から、この細胞死がネクローシスによるものであることが示唆された。アポトーシスおよびオートファジーの阻害剤はほとんど影響が見られなかった。このことから、AMPKファミリーのSADサブファミリーが神経細胞および非神経細胞に共通したネクローシスシグナルを制御している可能性が示唆された。興味深いことに、リン酸化能を有さない変異体では影響がないことから、SADによる下流分子のリン酸化が重要なメカニズムの一つと考えられた。イメージングに必要な抗体に関しては、自作の抗体およびコマーシャルのものが揃ったので、免疫組織染色ならびにウェスタンブロット法にて、局在、発現パターン、発現量などの解析を進めて、これらの定量化を行う。神経生化学遺伝子クローニングは順調に進んだが、抗体作製に関して免疫染色に使用可能なものが得られず、自前で作製する必要が出てきたため進捗状況にやや遅れが見られた。さらに、活性化したAMPKを認識する抗体(自己リン酸化部位の抗リン酸化抗体:抗P-AMPK抗体)を用いてその特異性を調べたところ、この抗体はAMPKのリン酸化部位特異的ではなく、他のAMPKファミリーメンバーも認識することが明らかとなった。このような、既存の抗体の性状解析に時間を取られたこともあり、抗体の作製と特異性のチェックに関してやや遅れが出たと思われる。一方で、上述のごとく、当初はラット海馬初代培養神経細胞にて形態学的な解析を進める予定であったが、遺伝子改変マウスの作製が予定よりも順調に進展し、研究全体としては当初の目的に沿った形で進展していると思われる。特に、リン酸化部位に変異を導入した遺伝子改変マウスを用いることで、細胞レベルだけでなく個体レベルでもより多くの情報が得られることが期待できる。AMPKファミリーメンバーに特異的な抗体作製を引き続き進める。これまで、AMPKファミリーに関して多くの解析例・論文が出ているものの、特異性の低い抗体を用いて得られたデータもあり、メンバーごとに特異性の高い抗体の作出が必要不可欠である。

特に、活性化の指標となる自己リン酸化部位を認識する抗体に関しては、認識部位がメンバー間で相同性が高いためにこれまでのデータの解釈については注意が必要である。リン酸化部位に変異を導入した遺伝子改変マウスの作出を早急に進める必要があるので、動物施設の飼育スペースを拡大させ、交配・繁殖のスピードアップに努める。さらに、形態学的な解析に加え、次年度後半は、電気生理学的解析を行う予定であり、野生型のマウスを用いて神経伝達物質放出に関わる基礎データの取得を前半に進めておく。端数が残りましたが、継続なので26年度使用します。26年度研究実施計画に合わせて使用します。
確率論的アプローチを融合した数値解の信頼性評価システム開発と複雑流体計算への展開

発展方程式の数値解の信頼性の向上を目的として,誤差移入による解の構造の変化に対する,統計的な挙動の考察を行った.特に本研究では,まず一様乱数等によるランダムな様式での誤差を発生させてランダムネスを付加した場合の数値解の構造について,ロジスティック方程式やローレンツ方程式等の比較的単純な非線型発展方程式系を離散化した差分方程式系に対して,確率論的および力学的な見地から理論的考察を行った.同時に数値実験をおこなうことによって,その理論の正当性を実証することを試みた.さらに,反復収束過程を有する流体シミュレーションにおける数値解と構造についての類似点について詳細に議論した.また,ランダムネスを負荷した場合の数値解の平均値としての力学的挙動がもとの差分方程式の構造とどのような差異があるかについて理論的に考察した.これにより,反復解法の収束条件による精度の低下(誤差移入の増大)により計算される系が安定化され,より次元の低い幻影解の発現を誘起する可能性があるとともに,解の分岐過程にランダムネスが大きく影響していることがわかった.この結果をもとに,流体モデルを応用した交通流モデルによる渋滞形成についての応用問題への展開を行い,渋滞形成時における走行車線と追い越し車線の同期現象や平均速度の逆転現象などの再現に成功した.また,混ざらない非圧縮性の2流体問題に対する高い質量保存性を有するフラックス・フリー有限要素法について,収束性を示す際の不連続な粘性係数および密度を有する一般化Stokes方程式を考察し,これらの解の正則性の仮定の下でフラックス・フリー有限要素法の収束性を示した.発展方程式の数値解の信頼性の向上を目的として,誤差移入による解の構造の変化に対する,統計的な挙動の考察を行った.特に本研究では,まず一様乱数等によるランダムな様式での誤差を発生させてランダムネスを付加した場合の数値解の構造について,ロジスティック方程式やローレンツ方程式等の比較的単純な非線型発展方程式系を離散化した差分方程式系に対して,確率論的および力学的な見地から理論的考察を行った.同時に数値実験をおこなうことによって,その理論の正当性を実証することを試みた.さらに,反復収束過程を有する流体シミュレーションにおける数値解と構造についての類似点について詳細に議論した.また,ランダムネスを負荷した場合の数値解の平均値としての力学的挙動がもとの差分方程式の構造とどのような差異があるかについて理論的に考察した.これにより,反復解法の収束条件による精度の低下(誤差移入の増大)により計算される系が安定化され,より次元の低い幻影解の発現を誘起する可能性があるとともに,解の分岐過程にランダムネスが大きく影響していることがわかった.この結果をもとに,流体モデルを応用した交通流モデルによる渋滞形成についての応用問題への展開を行い,渋滞形成時における走行車線と追い越し車線の同期現象や平均速度の逆転現象などの再現に成功した.また,混ざらない非圧縮性の2流体問題に対する高い質量保存性を有するフラックス・フリー有限要素法について,収束性を示す際の不連続な粘性係数および密度を有する一般化Stokes方程式を考察し,これらの解の正則性の仮定の下でフラックス・フリー有限要素法の収束性を示した.発展方程式の数値解の信頼性の向上を目的として,誤差移入による解の構造の変化に対する,統計的な挙動の考察を行った.特に本研究では,まず一様乱数等によるランダムな様式での誤差を発生させてランダムネスを付加した場合に,数値解の統計的な構造がどのように変化するかについて,ロジスティック方程式やローレンツ方程式等の比較的単純な非線型発展方程式系を離散化した差分方程式系に対して,確率論的および力学的な見地から理論的考察を行った.同時に数値実験をおこなうことによって,その理論の正当性を実証することを試みた.まず確率差分方程式の平均値としての力学的挙動がもとの差分方程式の構造とどのような差異があるかについて理論的に考察し,決定論に従う差分方程式と同じパラメータをもつランダム項が付加された確率差分方程式では,ランダム項の分散の大きさによっては,平均値として異なる構造を持つことが示唆された.従って,個々のサンプル計算において,誤差移入によって定性的に解が変化する方向性が見いだされたことになり,実際の数値解析において,精度がそれほど得られない計算でどのような解の定性的変化があるかについての知見が得られた.また,その結果を実際の流体シミュレーションにおける誤差移入の影響について調査した.その結果,人工粘性項のような系を安定化させるパラメータと同様の効果を誤差移入がもつ可能性があることが示された.この結果は,反復解法の収束条件による精度の低下(誤差移入の増大)により計算される系が安定化され,より次元の低い幻影解の発現を誘起する可能性があることを示唆している.発展方程式の数値解の信頼性の向上を目的として,誤差移入による解の構造の変化に対する,統計的な挙動の考察を継続して行った。特に本研究では,まず一様乱数等によるランダムな様式での誤差を発生させてランダムネスを付加した場合の数値解の構造と,反復収束過程を有する流体シミュレーションにおける数値解と構造についての類似点について詳細に議論した。また,ランダムネスを負荷した場合の数値解の平均値としての力学的挙動がもとの差分方程式の構造とどのような差異があるかについて理論的に考察した。これにより,反復解法の収束条件による精度の低下(誤差移入の増大)により計算される系が安定化され,より次元の低い幻影解の発現を誘起する可能性があるとともに,解の分岐過程にランダムネスが大きく影響していることがわかった。次に,マクロモデル(流体モデル)を応用した交通流モデルによる渋滞形成についての応用問題への展開を行った。

特に,多重車線が存在する場合における車線変更を考慮に入れたモデルを構築し,数値シミュレーションを行い,渋滞形成時における走行車線と追い越し車線の同期現象や平均速度の逆転現象などの再現に成功した。また,混ざらない非圧縮性の2流体問題に対する高い質量保存性を有するフラックス・フリー有限要素法について近似解の誤差評価および収束性を考察した。特に,収束性を示す際の不連続な粘性係数および密度を有する一般化Stokes方程式を考察し,これらの解の正則性の仮定の下でフラックス・フリー有限要素法の収束性を示した。
地域住民におけるＨｂＡ１ｃを用いた糖尿病の診断基準の検証に関する横断・追跡研究

福岡県久山町の糖尿病網膜症の有病率調査の成績より、糖尿病診断に対するHbA1c(NGSP)のカットオフ値を検討した結果、6.1%であり、現在の診断基準値に比べ低いレベルにあった。さらにこの集団でHbA1cレベルと頸動脈内膜中膜複合体厚(IMT)との関連を検討すると、糖代謝異常群ではHbA1cレベルの上昇とともに最大IMTの平均値は有意に増加した。また、追跡調査の成績を用いてHbA1cレベルが心血管病発症に及ぼす影響を検討した結果、HbA1cレベルの上昇は脳梗塞および虚血性心疾患の有意な危険因子であり、既知の心血管病危険因子にHbA1cを加えると、心血管病発症の予測能は有意に改善された。また、2002年の健診を受診した40-79歳の住民のうち、心血管病(CVD)既往のない2,851名を7年間追跡した調査成績を用いて、HbA1cレベルとCVD発症の関係を検討した。その結果、多変量調整後のCVDのハザード比はHbA1cレベルの上昇とともに有意に増加した。病型別にみると、この関係は虚血性心疾患と脳梗塞で有意であったが、出血性脳卒中では明らかな関連はなかった。さらに、既知のCVD危険因子にHbA1cを加えるとAUCは有意に増加した。以上より、HbA1c値はCVD発症の有用な予測因子であることが示唆された。上記の2つの研究成果はいずれも欧文誌に掲載された。平成24年度は、福岡県久山町の横断調査において、75g経口糖負荷試験(OGTT)に基づいたHbA1cによる糖尿病の診断基準の妥当性を検討した。2002年の循環器健診を受診した40-79歳の住民2,854名にOGTTを行い、HbA1c(NGSP)を測定した。その結果、HbA1c≧6.5%および5.7-6.4%で定義した糖尿病と境界型の有病率はそれぞれ9.2%、12.8%で、OGTTによる有病率(糖尿病:18.1%、境界型:31.1%)に比べいずれも低かった。耐糖能レベル別にHbA1cの分布をみると、OGTTで定義した糖尿病の28.8%のみがHbA1c≧6.5%で、境界型の17.6%のみがHbA1c5.7-6.4%であった。OGTTによる糖尿病の同定に対するHbA1c6.5%の感度は28.9%、特異度は99.9%で、境界型の同定におけるHbA1c5.7%ではそれぞれ17.7%、95.2%で、いずれも感度が低かった。以上より、HbA1cの診断基準ではOGTTに比べ糖尿病と境界型の有病率が低く見積もられ、その多くが見逃されることが示唆された。この研究成果は、平成24年の第55回日本糖尿病学会年次学術集会において発表した。さらに、上述の久山町集団を対象として、糖尿病、糖尿病腎症、心血管病、認知症の発症、癌死亡についての追跡調査を本年度も継続して行った。この追跡調査では、久山町健診、健診未受診者および町外への転出者に対するアンケート・電話・訪問などの調査、診療記録や画像診断などの臨床情報の収集、剖検による死因の同定を行った。在宅の認知症発症例についてはMRI撮影を行った。また本研究では、2007年の久山町健診を受診した40-79歳の住民を対象にOGTTとHbA1cの測定を施行するとともに眼科健診を行い、糖尿病網膜症の有無を判定している。本年度では、そのデータ整備を行い、解析を進めた。福岡県久山町の2007-2008年の循環器健診を受診した40-79歳の住民2,702名に75g経口糖負荷試験を行い、HbA1c、グリコアルブミン(GA)、1,5-アンヒドログルシトール(AG)を測定し、頚動脈エコー検査で頚動脈内膜中膜複合体厚(IMT)を計測した。最大IMT>1mmをIMT肥厚ありと定義した。糖代謝異常(GI)群、正常耐糖能(NGT)群ともに、最大IMTの平均値はHbA1c、GA、空腹時血糖値(FPG)、負荷後2時間血糖値(2hPG)レベルの上昇に伴い有意に増加したが、1,5-AGでは明らかな関連を認めなかった。

さらに、他の心血管病危険因子で調整すると、GI群ではHbA1c、GA、FPGと最大IMT平均値との間に有意な正の関係が残ったが(いずれも傾向性p<0.05)、NGT群ではいずれの血糖関連指標においてもその関係が弱まった。同様に、各血糖関連指標レベル別にみたIMT肥厚を有するオッズ比(多変量調整)は、GI群ではHbA1c、GA、FPGレベルの上昇とともに有意に上昇した(いずれも傾向性p<0.001)が、NGT群では明らかな関連は認めなかった。次に、GI群において、既知の心血管病危険因子に血糖関連指標を加えることでIMT肥厚に対する判別力が改善するか否かを検討した。その結果、既知の危険因子のみで作成されたリスク関数に比べ、これにHbA1cあるいはGAを加えたリスク関数ではROC曲線下面積は有意に増加したが(いずれもp<0.05)、1,5-AG、FPG、2hPGではROC曲線下面積の有意な増大は認めなかった。以上より、地域住民では、GI群においてHbA1cおよびGAは1,5-AG、FPG、2hPGに比べ、頚動脈硬化に対する判別力が高いことが示唆された。この研究成果は、平成26年の第57回日本糖尿病学会年次学術集会で発表するとともに現在欧文誌に投稿中である。糖尿病内科学糖尿病の診断に対する血糖関連指標のカットオフ値とその有用性(Cardiovasc Diabetol. 2014; 13: 45)、心血管病発症の予測におけるHbA1cの有用性(Cardiovasc Diabetol. 2013; 12: 164)に関する研究成果はいずれも欧文誌に掲載された。また、糖尿病、糖尿病腎症、認知症の発症、癌死亡についての追跡調査も継続して進んでおり、おおむね順調に進展していると考える。当初の計画通り、HbA1cを取り入れた糖尿病の診断基準が糖尿病の有病率に及ぼす影響に関する解析を行うことができた。また、HbA1cと糖尿病網膜症の関係に関する解析も進んでおり、おおむね順調に進展していると考える。本研究では、2007-2008年の久山町循環器健診で75g糖負荷試験を施行し、HbA1c、GA、1,5-AGを測定するとともに頸動脈内膜中膜複合体厚(IMT)を測定している。HbA1c、GA、1,5-AG、FPG、2hPGと頸動脈内膜中膜複合体厚(IMT)との関連を検討し、これらの血糖関連指標の動脈硬化の指標としての有用性を比較・検証する。さらに、2002年の久山町集団の追跡調査を続行するとともにデータ入力および整備を進める。これにより、HbA1cと糖尿病、糖尿病腎症、認知症の発症、癌死亡との関連を検討することが可能になると思われる。2007年の久山町の糖尿病網膜症の有病率調査の成績より、糖尿病の診断に対するHbA1cのカットオフ値とその有用性を検証する。さらに、2002年の久山町集団の追跡調査のデータ整備を進める。これにより、HbA1cと糖尿病、糖尿病腎症、心血管病、認知症の発症、癌死亡との関連を検討することが可能になると思われる。健診受診者全員にHbA1cをラテックス凝集法とHPLC法の両方で測定し、測定方法間におけるHbA1c値の差異を検証する予定であったが、計画を変更し、血糖関連指標とIMTの解析を行うこととした。そのため、HbA1cの測定費用が発生せず、未使用額が生じた。未使用額は血糖関連指標とIMTに関する解析と成果発表、糖尿病、糖尿病腎症、認知症の発症、癌死亡の追跡調査に関するデータの入力・整備の経費に充てる。また、追跡調査の一環として行っている久山町の循環器健診では、服薬調査(薬剤師による聞き取り調査)も行っており、服薬調査のデータ入力・整備の経費にも充てる。1)追跡調査の費用2002年の循環器健診を受診した住民を対象に糖尿病、糖尿病腎症、心血管病、認知症の発症、癌死亡をエンドポイントとした追跡調査を継続する。その一環として、平成25年度も久山町循環器健診を行い、医師や訓練されたスタッフによる問診(既往歴、家族歴、服薬調査を含む)、血圧測定、心電図、胸写、眼底検査、検尿、身体計測(身長、体重、腹囲、腰囲)、血計、血液生化学、尿中アルブミン、体脂肪、血清インスリン、HbA1c、75gOGTT、食事調査、骨密度測定を行う。
育児期の母親の拘束ストレスが母子双方に及ぼす影響の解析

注意欠陥多動性障害などの異常行動は、周産期ストレスを起因としたストレス脆弱性亢進が関連する可能性がある。我々は、母仔分離ストレスの実験を通して、仔自身が直接受けるストレスのみでなく、ストレスを受けた母親による仔への間接的影響も考慮する必要があると考え、産後の母親に拘束ストレスを負荷し、仔への影響を検討した。平成20年度の検討から、母親が拘束ストレスを負荷された仔(RS群)では離乳時に低体重が観察され、低体重は持続した。仔の成長障害の原因として低栄養は否定的であった。RS群では、仔のIGF-1の減少、下垂体におけるGHの減少、視床下部におけるGHRHに変化がないことから、母親への拘束ストレス負荷は、仔のGHRHシグナル伝達からGH産生までの過程に影響を及ぼし、IGF-1産生低下と成長障害を起こす可能性が示唆された。本年度には、下垂体における下垂体前葉ホルモンの転写因子について検討した。TSH、PRL、GHの調節に関与するpit-1発現量が低下し、また、その上流にあるprop-1発現量が不変であり、prop-1からpit-1への調節を行うpitx2a/b,pitx2c発現量が低下していた。これより、仔の脳下垂体におけるGHの低下は、pitx2a/b,pitx2cの低下に基づく可能性が示唆された。次に、成長障害をきたした仔に対して、GH補充療法、漢方薬による治療を行った。両者ともに有効性が確認されなかった。ただし、現行のストレス負荷が非常に強いため、強度の低い負荷に対する治療効果について検討が必要と思われる。本研究より、母マウスに対する拘束ストレス負荷が、下垂体のGH産生低下による仔の成長障害を起こすことが明らかとなった。乳児期の子の成長において、母親の受けるストレスを十分に考慮する必要性を強く示唆するとともに、治療の開発が望まれるところである。母親が拘束ストレスを負荷された仔(RS群)では離乳時に低体重が観察され、低体重は持続した。仔の血中アルブミン、総タンパク、総コレステロール値に両群で差はなく、仔の成長障害の原因として低栄養は否定的であった。RS群では、仔の血中IGF-1濃度は有意に減少し、肝臓でのigf-1発現量が減少した。GHRH負荷試験では、control群のGH分泌は、負荷10分後有意に増加したが、RS群では変化しなかった。視床下部でのghrh、sst、下垂体でのghrh-receptor、肝臓でのgh-receptor発現量は、両群で有意差がなかったが、RS群の下垂体でのgh発現量は、control群に比し有意に減少した。以上より、母親への拘束ストレス負荷は、仔のGHRHシグナル伝達からGH産生までの過程に影響を及ぼし、IGF-1産生低下と成長障害を起こす可能性が示唆された。次に、拘束ストレスの負荷による母親への影響について検討した。RS群の自発運動量は有意に低下したが、うつ様症状はなかった。摂餌量は両群で差はなかったが、RS群の血中アルブミンと総タンパク値が有意に低下した。RS群では視床下部のprl発現量が減少傾向にあった。本研究より、母マウスに対する拘束ストレス負荷が、母親のみならず仔にも成長障害を起こし、下垂体のGH産生に影響を与えることが明らかとなった。この結果は、乳児期の子どもに対する母親の重要性のほか、子の成長において、母親の受けるストレスを十分に考慮する必要性を強く示唆する。

ただし、現行のストレス負荷が非常に強いため、強度の低い負荷に対する治療効果について検討が必要と思われる。本研究より、母マウスに対する拘束ストレス負荷が、下垂体のGH産生低下による仔の成長障害を起こすことが明らかとなった。乳児期の子の成長において、母親の受けるストレスを十分に考慮する必要性を強く示唆するとともに、治療の開発が望まれるところである。
プロテオミクスをもちいた神経栄養因子BDNFの機能未知ドメインの機能解析

神経栄養因子類は神経細胞の生存・分化・シナプス機能の亢進を行う神経系の成長因子であり、その生理作用とレセプターを介したシグナル伝達機構の研究が世界的に重要となってきている。しかし、神経栄養因子自身の分泌と細胞内輸送のメカニズムについては研究が遅れている。その理由のひとつは、神経栄養因子自身の発現量が少ないため解析が困難なことにある。我々は、神経栄養因子BDNF(Brain-derived neurotrophic factor)を研究しているが、この分子についても分泌と輸送のメカニズムはほとんど解明されていない。神経栄養因子が複雑な神経回路の中でどのような時空間制御をもって分泌・輸送されるのかを解明することは、レセプターを介したシグナル伝達の理解と同様に重要である。本研究では、この問題を解明できる分子基盤としてBDNFとの相互作用分子候補を生化学的手法と質量分析法を用いて100以上同定した。相互作用分子は細胞機能の観点から6群に分類されていたが直接的相互作用を行う分子と間接的に相互作用する分子が含まれると考えられた。いくつかの分子についてはビアコアを用いて結合定数の決定までを行った。また、コレステロールをはじめとする脂質分子の相互作用性も解析した。結合定数を決定した分子種については、抗体を用いた相互作用の阻害実験、結合環境の決定などを含めて行った。これらの結果に基づいたBDNFの新たな分子メカニズムが解明されるものと期待されると同時に、蛋白質同士の相互作用研究への貢献が期待される。神経栄養因子類は神経細胞の生存・分化・シナプス機能の亢進を行う神経系の成長因子であり、その生理作用とレセプターを介したシグナル伝達機精の研究が世界的に進展している。研究チームも長年神経栄養因子BDNF(Brain-derived neurotrophic factor)を研究しているが、この分子についても分泌と輸送のメカニズムはほとんど解明されていない。しかし、研究チームは、BDNFのプロドメインに相互作用する分子群のプロテオミクス解析の予備データを基にして、本プロジェクトを提案し、本年度は以下の研究を進めてきた。第一は、バルセロナ大学のAldrichらとの共同研究において、BDNFプロドメインに相互作用しうる神経疾患原因遺伝子産物Huntintin(htt)に注目し、ポリグルタミン酸が付加された変異型htt(m-htt)がBDNFの分泌に著しく影響することをBDNF-GFPプローブを持ちいたイメージング研究により明らかにした。ここで期待していたことは、Met型BDNFはさらにm-httによってその分泌能を低下させることであったが、これについてはネガティブであった。つまり、m-httはMet変異に関係なくBDNFの分泌に影響する。さらには、プロドメインに相互作用しうる分泌制御タンパク質ソルチリンとBDNF分泌の関係をアッセイするELISAを進めてきた。しかし、その制御分子の効果についての正確な答えはまだ得ていない。神経栄養因子類は神経細胞の生存・分化.シナプス機能の亢進を行う神経系の成長因子であり、その生理作用とレセプターを介したシグナル伝達機構の研究が世界的に重要となってきている。我々は、神経栄養因子BDNF(Brainiderived neurotrophic factor)を研究しているが、この分子についても分泌と輸送のメカニズムはほとんど解明されていない。

相互作用分子は細胞機能の観点から6群に分類されていたが直接的相互作用を行う分子と間接的に相互作用する分子が含まれると考えられた。いくつかの分子についてはビアコアを用いて結合定数の決定までを行った。また、脂質分子の相互作用性も解析した。結合定数を決定した分子種については、抗体を用いた相互作用の阻害実験、結合環境の決定などを含めて行った。これらの結果に基づいたBDNFの薪たな分子メカニズムが解明されるものと期待されると同時に、蛋白質同土の相互作用研究への貢献が期待される。
新しい原理に基づく高効率・高性能高調波抑制装置に関する研究

従来,送配電系統の高調波対策としてはLCフィルタが多く採用されてきた.しかし, LCフィルタは系統インピーダンスとの並列共振回路を構成し高調波が増大するという欠点がある.一方,次世代の高調波抑制装置として有望視されている電力用能動フィルタはLCフィルタの問題点をすべて解決できる反面,初期コストや運転コストの点でLCフィルタに劣る.本研究は,こうしたLCフィルタと電力用能動フィルタの問題点を同時に解決した新しい原理に基づく高調波抑制装置の開発を目的としている.これは電圧形PWM変換器を変圧器を介して送配電線と直列に接続し,さらに高調波発生源と並列にLCフィルタを接続したシステム構成に特長がある.ここで, PWM変換器は基本波に対しては零インピーダンスとして動作し, PWM変換器には基本波電圧は印加されない.一方,高調波に対しては純抵抗として動作し, PWN変換器はLCフィルタの高調波補償特性を改善し,電源電圧高調波に起因する高調波がLCフィルタへ流入するのを阻止する.本研究で得られた成果は以下のとおりである.1.20kVAの実験システムを製作し,優れた補償効果を実験により確認した.即ち,補償特性は系統インピーダンスの影響を受けにくく, LCフィルタと系統インピーダンス間の反共振が存在しない.また,電源電圧に高調波成分を含む場合でも高調波電流はLCフィルタに流入しない.2.電圧形PWM変換器の容量は三相サイリスタ整流回路(高調波発生源)の2%である.これは負荷の高調波電流がLCフィルタに流入した時に生じる電圧歪み率で定まる.実験に用いたLCフィルタのQは14であるが,実規模の大容量LCフィルタのQは5080であるので,電圧形PWM変換器の所要容量は三相サイリスタ整流回路の1%以下になる.従来,送配電系統の高調波対策としてはLCフィルタが多く採用されてきた.しかし, LCフィルタは系統インピーダンスとの並列共振回路を構成し高調波が増大するという欠点がある.一方,次世代の高調波抑制装置として有望視されている電力用能動フィルタはLCフィルタの問題点をすべて解決できる反面,初期コストや運転コストの点でLCフィルタに劣る.本研究は,こうしたLCフィルタと電力用能動フィルタの問題点を同時に解決した新しい原理に基づく高調波抑制装置の開発を目的としている.これは電圧形PWM変換器を変圧器を介して送配電線と直列に接続し,さらに高調波発生源と並列にLCフィルタを接続したシステム構成に特長がある.ここで, PWM変換器は基本波に対しては零インピーダンスとして動作し, PWM変換器には基本波電圧は印加されない.一方,高調波に対しては純抵抗として動作し, PWN変換器はLCフィルタの高調波補償特性を改善し,電源電圧高調波に起因する高調波がLCフィルタへ流入するのを阻止する.本研究で得られた成果は以下のとおりである.1.20kVAの実験システムを製作し,優れた補償効果を実験により確認した.即ち,補償特性は系統インピーダンスの影響を受けにくく, LCフィルタと系統インピーダンス間の反共振が存在しない.また,電源電圧に高調波成分を含む場合でも高調波電流はLCフィルタに流入しない.2.電圧形PWM変換器の容量は三相サイリスタ整流回路(高調波発生源)の2%である.これは負荷の高調波電流がLCフィルタに流入した時に生じる電圧歪み率で定まる.実験に用いたLCフィルタのQは14であるが,実規模の大容量LCフィルタのQは5080であるので,電圧形PWM変換器の所要容量は三相サイリスタ整流回路の1%以下になる.
顎機能異常者のために、脳波を利用したバイオフィードバックシステムの開発

顎口腔系における慢性疼痛の原因のひとつである、咀嚼筋の不随意的な過緊張は、精神的因子の関与が強いと考えられる。そこで脳波との関連を考える上で、まず手始めとして、顎機能になんら異常を認めない正常有歯顎者、男女9名について、精神活動と関係があるといわれているalpha波とtheta波について検討を行った。脳波計測は静かな暗室中の歯科治療椅子上で仰臥位をとり、呼吸を整え、できるだけリラックスして瞑想状態をとるように指示を与えた。そして、5分計測して5分休憩を6回繰り返し、最初と最後のセッションのデータを検討対象とした。なお、alpha波は後頭部より、theta波は前頭部より導出し、検出した脳波信号をフィルターに通しalpha帯域とtheta帯域を取り出し、そのTime%を求めた。その結果、alpha波の最初のセッションのTime%の平均は22±9%。最後は32±9%。theta波は最初15±14%。最後は17±18%であった。このように、alpha波は繰り返しにより増加する傾向があり、theta波はばらつきが大きく、評価対象として適さないことがわかった。今後さらに被験者を増やし、これらの結果について検討を行うとともに、脳波の単位時間当たりの平均振幅値や平均波数他のパラメーターについても検討を行いたい。また、咀嚼筋の過緊張による慢性疼痛を有する患者について、同様な検討とともに、前述の方法の5分間休憩の間に咀嚼筋の触診を行い、alpha波のTime%の変化と咀嚼筋症状の変化との関係についても検討を行っていく予定である。最後は32±9%。
長時間トカマクプラズマ放電による対向材料の複合的表面損傷

実機プラズマ閉じ込め装置におけるプラズマ対向材料の複合的な表面損傷を解明することを目的として、九州大学応用力学研究所の超伝導強磁場トカマクTRIAM-1Mを使用し、試料をプラズマエッジ近傍の所定の位置に固定し、所定のプラズマ放電を行い、放電終了後、試料を取り出し分析を行った。その結果以下とことが明らかとなった。1.タングステン試料を始め、金属試料には、荷電交換中性水素粒子によるものと考えられる照射欠陥が発生しており、これらは、水素吸蔵や強度特性に影響を及ぼすことが予想される。さらに、シミュレーション実験との比較により、照射欠陥の形成に寄与した水素粒子のエネルギー及び真空容器壁への入射フラックスが求められた。2.プラズマ放電時に真空容器近傍の表面には、不純物原子の堆積により本来の表面とは、異なる組成、構造から成る表面層が形成されている。特に、堆積層は、酸素等の混入により数nmの微結晶を構成している。この堆積挙動は、位置の依存性も大きい。3.重水素イオン照射した不純物堆積層の熱放出実験では、重水素の放出ピークは、本来の壁材であるSUS304Lと比較して、約100°C、高温側にシフトしていた。この結果は、不純物堆積層から加熱による水素リサイクリングでは、本来の材料からのものとは、異なることを示している。4.不純物堆積層では、酸素が含まれており、比較的低温で、水として放出される。これらのことは、水素プラズマ照射下では、酸素のプラズマへの混入が促進されることを示している。
低侵襲な放射線癌治療を可能にする次世代型DDSキャリアのin vivoへの応用

申請者が開発してきたドラッグデリバリー用キャリア(B型肝炎ウイルス由来のバイオナノカプセル; BNC)は、in vitroにおいて一定の成果を挙げてきた。そこで、今後臨床応用を目指すために、in vivoでの有効性を検証した。担癌マウスを用いた抗癌剤ドキソルビシンの送達では、抗腫瘍効果が確認された。また、放射線増感作用のある無機ナノ粒子(PAATiOx)を送達したときの体内分布を測定すると、腫瘍への集積が確認された。そこで、X線照射との併用治療を行った結果、抗腫瘍効果が確認され、その有効性を示すことができた。つまり、in vivoにおいてもこのキャリアが有効であることが示唆された。ドラッグデリバリー用キャリア(B型肝炎ウイルスのエンベロープタンパク質由来のバイオナノカプセル; BNC)は、in vitroにおいて一定の成果を挙げている。そこで、今後臨床応用を目指すために、担癌マウスを使用してin vivoでの有効性を示す。抗癌剤や放射線増感剤を封入したBNCの細胞特異的な送達によって低侵襲な治療法の開発を目指す。これを達成するために、以下の3つの項目を検討中である。I.「様々な癌細胞を標的化可能なBNCの開発」では、EGFR標的とIGF1R標的のBNCを作製している。EGFR標的によって幅広い癌細胞に対応し、応用範囲の拡大が期待できる。また、IGF1R標的によって癌細胞だけでなくBlood Brain Barrierの突破を目指す。現在この2つのBNCを作製中である。II.「各種Affibodyを提示したBNC/LP複合粒子によるin vivo薬剤デリバリーの検証」では、HER2-positiveなヒト卵巣癌細胞を担癌させたマウスに抗癌剤のドキソルビシンを封入したZHER2-BNC/LPを尾静脈投与した。その結果、腫瘍体積増加の抑制に成功した。つまり、in vivoにおいてこの粒子が癌細胞への標的化能力を有し、その細胞内で薬剤の効果を発揮させることが可能であると示唆された。III.「無機ナノ粒子とのハイブリッド化による新規治療法の開発」では、無機ナノ粒子をBNCで腫瘍に集積させてX線照射を行うことで吸収線量を増大させ、X線治療の効果を高める。その放射線増感剤として作用するポリアクリル酸修飾過酸化チタンナノ粒子(PAATiOx)をZHER2-BNC/LPに封入し、担癌マウスに尾静脈投与した。その後、X線を照射して腫瘍体積の変化を計測した結果、約20日間は腫瘍の増加が確認されなかった。つまり、放射線との併用によって、従来より低侵襲な治療を期待することができる。I.「様々な癌細胞を標的化可能なBNCの開発」では、既に取得済みのHER2標的Affibody提示BNC(ZHER2-BNC)に加えて、EGFRやIGF1R標的Affibody提示BNCやその両方をタンデムに融合したBNC等を開発している。現在、それぞれの発現Plasmidは構築済みで、酵母宿主での高発現株の取得を行っている。II.「各種Affibodyを提示したBNC/LP複合粒子によるin vivo薬剤デリバリーの検証」のために、抗癌剤のドキソルビシンを封入したZHER2-BNC/LPをSK-OV-3細胞担癌マウスの尾静脈から5日おきに計6回投与し、30日間腫瘍体積の変化を測定した。その結果、ドキソルビシン単体やZHER2-BNCを融合していないLPによるドキソルビシンの送達では腫瘍体積の増加が確認された。一方、ZHER2-BNC/LPでは、腫瘍体積の増加が抑制された。つまり、in vivoにおいても、この粒子の有効性を示すことに成功した。III.「無機ナノ粒子とのハイブリッド化による新規治療法の開発」では、担癌マウスにおける粒子の体内分布と放射線併用治療の効果を検証している。まず、PAATiOx単体を担癌マウスの尾静脈または腫瘍局所へ投与したときの体内分布を調べた。その結果、腫瘍への集積は確認できたため、現在はZHER2-BNC/LPで送達した場合との比較を行っている。また、PAATiOxを封入したZHER2-BNC/LPをSK-OV-3担癌マウスの尾静脈から投与し、その24時間後に5 GyのX線を腫瘍部分に照射した結果、腫瘍体積の増加が抑制された。つまり、ZHER2-BNC/LPによって腫瘍へ集積したPAATiOxが放射線の効果を増大させ、抗腫瘍効果を示したと思われる。現在は放射線未照射条件と比較し、その有効性を確認している。ドラッグデリバリーのキャリアとして、B型肝炎ウイルスのエンベロープタンパク質と脂質二重膜からなるバイオナノカプセル(BNC)は、in vitroにおいて一定の成果を挙げてきた。そこで本研究では、臨床応用を目指すために、担癌マウスを使用したin vivoでの有効性を評価した。I.「様々な癌細胞を標的化可能なBNCの開発」では、既に取得済みのHER2標的Affibody提示BNC(ZHER2-BNC)に加えて、EGFR標的Affibody提示BNC(ZEGFR-BNC)を開発した。EGFRは多くの癌細胞のマーカーとして用いられているため、このBNCによって様々な腫瘍に対応可能と考えられる。II.「各種Affibodyを提示したBNC/LP複合粒子によるin vivo薬剤デリバリーの検証」のために、抗癌剤のドキソルビシンを封入したZHER2-BNCをSK-OV-3細胞担癌マウスの尾静脈から5日おきに計6回投与し、30日間腫瘍体積の変化を測定した。その結果、腫瘍体積の増加が抑制された。