hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物の表現型可塑性に関する進化生物学的研究

エゾアカガエル(Rana pirica)のオタマジャクシとエゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)の幼生は、雪解けの後の北海道の池に成立する生物群集の創始者である。エゾサンショウウオ幼生は発生時のある条件で、口顎が発達した「広顎型」になる。広顎型の個体はオタマジャクシや同種の幼生を丸のみで捕食する「捕食型」である一方、エゾアカガエルのオタマジャクシは、エゾサンショウウオ幼生の捕食危機に曝されると、頭胴部を膨らませた「膨満型」になる。膨満型は、広顎型エゾサンショウウオ幼生の丸のみ型の捕食に対抗する「防御型」である。このように、これら2種の両生類の形態は可塑的で互いの捕食-被食関係に対して適応をはかっているものと解釈できる。この事実を出発点として、誘導防御・攻撃形質に関する理論的・実験的研究を発展させた。エゾアカガエルのオタマジャクシは、池の生物群集内の捕食者一般に対しても、防御形態を発現する。もっとも頻繁に出会う強力な捕食者であるヤゴによって防御形体誘導実験を行った結果、その誘導形体は、エゾサンショウウオ幼生によって誘導される防御形態とは異なっていた。エゾアカガエルのオタマジャクシは、,丸のみ型捕食者(エゾサンショウウオの幼生)に対するスペシャリスト的防御形態と、被丸のみ型の捕食者に対するジェネラリスト的防御形態の2つの異なる形態を臨機応変に発現する能力を有していることが分かった。発生形態の環境に依存した可塑性について、エゾアカガエルのオタマジャクシをモデル生物として、実験的研究を行った。サンショウウオとトンボのヤゴは、エゾアカガエルのオタマジャクシにとって危険度の高い捕食者である。それぞれの捕食者は捕食方法が異なる。エゾアカガエルのオタマジャクシは、それぞれの捕食者の存在下で異なる形態が誘導された。エゾサンショウウオに対しては頭胴部の膨満形態が誘導された。トンボのヤゴに対しては尾高が高まった形態が誘導された。それらの形態は、それを誘導した捕食者から捕食される危険を低減させる機能を持つことが明らかとなった。オタマジャクシは発生の過程で、2種類の捕食者危機を入れ替わりで体験することがある。(1)それぞれのタイプの捕食者に適応した誘導形態が、発生の過程で経験する捕食者の入れ替わりに対応して臨機応変に変換誘導されるか、(2)一度誘導された形態が、捕食危機の消失に対応して通常形態に戻る可逆性があるかは、発生プロセス途上における誘導防御デザインに関する重要な興味となる。そのような誘導防御の臨機応変性は、形態発生軌道のcanalizationによって阻止されることが可能性の1つである。捕食危険環境の入れ替えによる防御形態の可塑性・可逆性を調べたところ、捕食者の交替に対応して誘導形態は適応的可変性を示し、捕食危機の消失に伴い防御形態から通常形態へ戻る可逆性を示した。エゾアカガエルのオタマジャクシは、発生過程における形態のcanalizationに制約されることなく、捕食者危機の時間的変化に対応する形態可塑性を有していることが明らかとなった。サンショウウオの幼生とトンボの幼生(ヤゴ)は、エゾアカガエルのオタマジャクシにとって危険度の高い捕食者である。エゾアカガエルのオタマジャクシは、それぞれの捕食者の存在下で異なる形態が誘導される。エゾサンショウウオに対しては頭胴部の膨満形態が誘導され、ヤゴに対しては尾高が高まった形態が誘導される。それらの形態は、それを誘導した捕食者から捕食される危険を低減させる機能を持つことが分かっている。北海道渡島半島の西に位置する奥尻島には、エゾアカガエルが分布する。

本島には捕食者であるヤゴはいるが、エゾサンショウウオはいない。奥尻産のエゾアカガエル、北海道産のエゾアカガエルの繁殖親(雌雄)を採集し、人工授精により、純系・交雑交配をおこない、純系・交配系のオタマジャクシを作った。それらのオタマジャクシが、エゾサンショウウオ幼生あるいはヤゴによる捕食の危険に対して、誘導防御形態を示すか、どのような誘導防御形態を示すかを調べた。その結果、オタマジャクシが、サンショウウオ幼生に対して発現させる膨満形態は、奥尻産純系オタマジャクシでは膨満度が低く、交雑系では北海道産純系と奥尻産純系の中間の程度を示した。このことは、交配系の雌雄を奥尻産・北海道産で入れ替えた場合も違いはなかった。この結果は、膨満形態誘導は相加的遺伝成分によって支配され、それらは常染色体上に存在することを示唆する。一方、ヤゴに対する防御形態は、北海道産・奥尻産純系、交雑系で違いは見られなかった。本研究でえられた捕食選択圧の有無と形態誘導の程度が示すパターンから、捕食者特異的に発現する形態は自然選択の対象であることが示唆される。エゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)幼生は、適応的形態可塑性を示し、形質可塑性の進化を研究する上で優れたモデル生物系である。エゾサンショウウオ幼生は、エゾアカガエル(Rana pirica)のオタマジャクシを捕食するために、必要に応じて頭でっかち形態を発現する臨機応変な形態発現能を有している。頭でっかち形態が誘導的で常備的でないことに適応的意味があるのならば、頭でっかち形態発現にまつわる何らかのコストがあるはずである。エゾサンショウウオ幼生は、オタマジャクシの捕食に専心するわけには行かない。サンショウウオ幼生は水溜り・池の生物群集のなかで、上位捕食者からの捕食危機に対処しなければならない。捕食攻撃に適した頭でっかち形態を発現したサンショウウオ幼生は、上位捕食者の攻撃に対する防御能力が下がる、機能コストを負っているかもしれない。基本形態のサンショウウオ幼生と、頭でっかち形態のサンショウウオ幼生を同数、ヤゴに自由に狩らせ、生存成績を調べた。頭でっかち形態のサンショウウオ幼生は、基本形態のサンショウウオに比べ、ヤゴによって容易に捕食されてしまった。頭でっかち形態のサンショウウオ幼生は、ヤゴに攻撃を受けたときに、危険圏内から敏速に泳ぎ去るための遊泳速度が遅いことが分かった。頭でっかち形態は、捕食者から逃れる機能を低下させている。この負の効果は、頭でっかち形態を、常備的に保持する個体に対して自然選択の上で不利に作用する。頭でっかち形態が不必要な場面や不利に働く場面では、頭でっかち形態は発現せず、必要な場面で発現する誘導デザインは、水溜り・池の食物網の中でサンショウウオ幼生にとって優れた機能を果たしていると思われる。
昆虫・ダニアレルゲンの分画精製とその標品調製

昆虫の一種ユスリカは近年の水質汚染の進行のため大発生が起きている。岡山県児島湖で初冬にアカムシユスリカが大発生している実態を調査し,抗原を調整し,アレルゲンとしての仂きを解析した。皮内反応,抗体検査,ヒスタミン遊離などを用いた。アレルゲン活性はユスリカの変態に伴って変化し,日本では西ドイツと異なり,成虫それも雌に多かった。T細胞株,T細胞クローン株を樹立して細胞性免疫の検討を行った。分子量1.5万以上の比較的大きい分画に反応がみられ,9クローンの反応パターンから少くとも3つの認識部位を認めた。B-collの認識部位と異っており,ユスリカの種による反応差があった。小児と成人で反応に差を認めた。ユスリカのアレルギーについて国際学会でも発表し,いくつか解洗も公表した。ヒョウヒダニについては,糧抗原の他,分子量分画についても液性と細胞性免疫反応を解析した。皮内反応では低分子分画のみならず、19万までの高分子分画に反応がみられ,IgE抗体からみても同様であった。IgG抗体では高分子分画に反応が強く,IgG4では1.5万と19万の分画に反応が強い例があった。細胞性免疫反応では患者にリンパ球反応が強く,分子量では9.5万分画に反応が強かった。IgE抗体の反応とは異っていた。リンフォカイン産生でみると個人により違いがあった。プルラン結合抗原については基礎的検討を行った。昆虫・ダニ由来の抗原,アレルゲンを作製したので,これを用いて酵素抗体法を導入・構築して環境の抗原量を測定することができる様になった。屋内塵ではヒョウヒダニが一番多く,屋外大気中にはユスリカ抗原が多く検出され,土境中にも存在を認めた。吸入性アレルゲンとして最も重要なヒョウヒダニについては重要2種コナヒョウヒダニ、ヤケヒョウヒダニ共に大量に培養し粗抽出抗原を製作した。昆虫はダニに次いで重要と報告されているユスリカについて多く発生しているセスジユスリカ、オオユスリカ、アカムシユスリカなどを採集し、粗抗原を製作した。分画精製に着手しヒョウヒダニについては上記2種、ユスリカについてはアカムシユスリカの分子量別分画を作製した。ヒョウヒダニは分子量15,000、25,000、32,000、53,000、95,000、190,000の6分画、アカムシユスリカでは5分画を採取した。これらはタンパク量を測定し調整の上、無菌分注しびん詰め標品にした。5%抽出してチオグリコレート培地で無菌試験を行い無菌を確認した。既に各地の研究者の要望に応じて提出しつつあるが成績は未着である。ヒトのIgG、IgE抗体測定のためのELISA(酵素抗体法)を用いて小児喘息患児、鼻アレルギー患者、健常人の血清を入手し、抗体価、BーepitopeについてG、Eなどについて検討した。Tーcellレベルでの反応を解析するため、リンパ球幼若化反応を用いて、Tーcell lineとTーcell cloneを作製する事を試み、アカムシユスリカ、セスジユスリカについてできたものを用いて、成虫、幼虫抗原に対する反応の差違、アカムシユスリカ成虫分画抗原に対する反応の差違を分析した。Bーcell epitopeとTーcell epitopeの関係について上記の成績から分析する事が可能になると期待している。

多糖体プルランにアレルゲンを結合させてIgE抗体産生を制禦する試みを行うべく、プルラン結合の条件などの基礎的検討を開始した。粗抗原では条件が複雑になるので上記分画抗原を応用することを考えている。昆虫の一種ユスリカは近年の水質汚染の進行で大量発生がみられている。児島湖でもアカムシユスリカが初冬に大発生する。その実態を調査し、抗原を調製し、アレルゲンとしての働きを解析した。皮内反応、抗体検査、ヒスタミン遊離などにより確認した。アレルゲン活性はユスリカの変態に伴って変化し、日本では西ドイツと異なり、成虫それも雌にアレルゲンが多く、西ドイツとを感作の様式が違うことを確認した。細胞性免疫の検討にはTーcell株、Tーcellクロ-ン(CD3^+、4^+、8^-)を樹立した。分子量1.5万以上の比較的大きい分画に反応がみられた。9クロ-ンの反応パタ-ンから少くとも3つの認識部位を認めた。Bーcell認識部位とは異なる。ユスリカの種による反応差があった。小児と成人で反応に差を認めた。ユスリカのアレルギ-について、いくつかの解説を発表した。ヒョウヒダニについては、粗抗原の他分子量分画に対する液性と細胞性免疫反応を解析した。皮内反応では従来研究の進んでいる低分子分画のみならず、19万までの高分子分画に反応する例があり、IgE抗体でも同様であった。IgGでは全般に高分子分画に反応が強く、IgG4では1.5万と19万の分画に高い反応をする例があった。細胞性免疫反応ではリンパ球で調べると患者に反応が強く、分子量では9.5万分画に反応値が高かった。これはIgE抗体と違っていた。リンフォカイン産生でみても個人により異った像がみられた。プルラン結合抗原の基礎検討を行った。又マウスの粘膜感作モデルを作製した。昆虫・ダニ由来のアレルゲン・抗原を作製したので、それを使用して環境における存在を測定する酵素抗体阻止法を構築した。屋内塵の中ではヒョウヒダニが多く、屋外大気中にはユスリカ抗原が多く検出され、土壌にも検出された。
マイクロRNA応答性CRISPRシステムの開発

細胞種に応じたマイクロRNAの活性が報告されており、活性が高いマイクロRNAを同定することでその細胞種特異的なマーカーとなる。マイクロRNAは翻訳制御機構において抑制的に働くものであるが、本研究では促進的に働くデバイスの開発を目的とした。マイクロRNA応答性CRISPRシステムは、細胞内において活性の高いマイクロRNAを認識して働くシステムである。細胞種ごとに活性の高いマイクロRNAが同定されており、細胞種特異的なゲノム編集・エピゲノム編集を実現すべくシステム開発を行った。1.活性の高いマイクロRNAを認識して翻訳がONになる新たなデバイスの開発に成功した。マイクロRNA-RISC complexがmRNAの5'UTRに結合した際にその下流のG.O.I,からの翻訳が起こる、Cis-acting microRNA-responsive On Systemの開発を行った。microRNAは翻訳制御機構において抑制的に働くRNAであるが、逆に促進的に働くデバイスであり、更にはmicroRNAがないときにはmRNAそのものが分解されるシステムの開発に成功した。2.活性が高いマイクロRNAを認識して働くゲノム編集システムの開発に成功した。1.で記述したデバイスにCRISPRシステムを搭載し、活性が高いマイクロRNAを認識したときのみにゲノム編集を起こすことができる。更に、マイクロRNAがないときには、全くゲノム編集が起こらないことも確認した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
新規画像分類法「カルタ」を利用したがん分子標的治療の効果判定ソフトウェアの開発

新規機械学習法のカルタ法を利用して、膵臓癌、大腸癌モデルを含む様々な動物モデルのMRI画像を分類することができるかテストした。3.0または9.4テスラ高磁場MRI装置を用い、動物モデルの画像を取得した。カルタ法では、MRIに映し出された画像特徴に基づいて、高い精度の画像分類が可能であった。従って同法は、分子標的薬や放射線照射を含む癌治療において効果予測や判定を行う画像分類ソフトウェアの開発に有用と期待される。がん動物モデルのMRI計測および、「カルタ」を利用したMRIの自動分類ソフトウェアの初期開発を行った。ラット肝腫瘍の生着や、焼灼治療後の腫瘍の変化を、研究専用の3-Tesla MRIと独自開発の16チャンネルマルチアレイコイルを使い、経時的に観察した。肝臓腫瘍ラットの上腹部T2強調、拡散強調MRIを、PROPELLER法を用いて呼吸運動によるアーチファクトを抑制しながら、4匹同時に撮影した。1匹当たり約15分程度の検査時間で、従来の約4倍効率良いデータ取得が可能であった。この撮影技術を利用することにより、二年次以降に予定している、分子標的薬治療後の肝腫瘍や腎腫瘍の観察を、効率良く研究を実施できると考えられた。3-Tesla装置で取得した動物臓器のMRIデータを、「カルタ」を使って、抗がん剤投与による障害が強い群、弱い群、正常群の三群に分類するソフトウェアを開発した。分類精度は84%であり、画像診断医による視覚的な分類精度65%を大きく上回った。組織中を還流する血管の陰影によって、分類精度が低下しないよう、機械学習に使用する画像特徴量の選択を最適化した。今回開発に成功したソフトウェアは、MRIによる分子標的薬の効果判定に応用可能と考えられる。本研究では、「カルタ」と呼ばれる新しい機械学習法を用いて、がん分子標的薬に対する治療効果を判定する画像診断支援ソフトウェアが開発可能か検討している。開発には、治療効果の判定結果とともに数千枚の画像を教師情報としてコンピューターに入力する必要がある。画像ー病理相関解析が容易かつ撮影条件が一定の、がん動物モデルのMRIデータを活用するため、本年度は、ある分子標的薬に反応するヒト膵臓癌マウスモデル、及び反応しない大腸癌マウスモデルの作製し、ダイナミック造影MRI(DCE-MRI)撮影を実施し、6000枚以上の画像をデータベース化した。この動物モデルは、治療薬が分子標的に送達したか評価できる上、生存期間の観点から治療効果を決定できる点で、本研究を遂行する上で有用と考えられた。検討の結果、膵臓癌細胞(PANC1)や新生血管細胞にはインテグリン分子が安定して発現し、数種類のインテグリン分子標的治療薬が効果を発揮すると期待できた。なお、大腸癌細胞(HT29)ではこのインテグリン分子は発現していなかった。また、インテグリン特異的に結合する蛍光標識化合物を投与し、インビボ蛍光イメージングに成功した。今後、競合阻害実験を行うことで治療薬と標的分子の結合を非侵襲的かつ正確に評価できると期待される。また、この動物モデルは、病理学的な検討の結果、膵臓以外に肝、腹膜、リンパ節に多発転移病変が確認され、生存期間の評価も可能と考えられた。他方、DCE-MRIでは、のべ55例のがんモデルマウスを対象に、gadolinium-DTPA造影剤を急速静注し、静注前後の数分間に1例当たり約120枚の画像を得た。高磁場MRI装置とマルチアレイコイルを用い、T1強調コントラストが得られる撮像条件を用いた。現在、これらの画像をコンピューターに入力し、「カルタ」解析の準備を進めている。がん細胞に発現するαVβ3インテグリンを標的とした、がん分子標的治療の効果判定を支援する画像診断支援ソフトウェアが実現可能か検討した。このインテグリン分子は腫瘍の血管新生と関連が深いとされ、αVβ3インテグリン阻害剤投与により、腫瘍の血液灌流が変化し、治療効果を発揮すると期待される。従って、腫瘍の血液灌流を評価可能なダイナミック造影MRIを利用して、腫瘍細胞のαVβ3インテグリン発現の有無を反映した画像所見を見出すことができれば、同分子を標的とした治療効果判定に利用可能と考えられた。そこで、αVβ3インテグリン分子が安定して発現している膵臓癌細胞(PANC1)および発現に乏しい大腸癌細胞(HT29)ゼノグラフトモデルを作出し、9.4テスラMRI装置を利用して、ダイナミック造影MR画像を得た。また、摘出腫瘍を免疫組織化学的に解析し、CD31陽性内皮細胞の密度から血管新生の程度を調査するとともに、インテグリン(αV及びβ3)陽性がん細胞数を調査した。PANC1ゼノグラフトとHT29ゼノグラフトを比較してインテグリン分子は、明らかに前者の腫瘍細胞において高発現であった。にも拘らず、DCEMRIの経時的信号変化や血管新生の程度は両者で有意な差が認められなかった。従って、αVβ3インテグリン分子の発現の有無とダイナミック造影MRI所見との関連性は乏しいと考えられ、腫瘍細胞に発現するインテグリン分子を標的とした治療の効果判定をダイナミック造影MRIを利用して実施することは現実的ではないと思われた。今後、腫瘍細胞ではなく、腫瘍血管に発現する分子を標的とした治療の効果判定が可能か検討が必要と考えられた。

がんゼノグラフトモデルを対象に、腫瘍の血管内皮細胞に発現し、血管新生に関連が深い分子、あるいはそのような分子に関連が深い分子を標的とした抗がん剤治療を実施し、ダイナミック造影MRIを利用してがん病変の血液灌流を評価する追加実験が必要と考えられたため。追加実験にて得られたデータを、新規画像分類法「カルタ」を実装した画像診断支援ソフトウェアに入力し、抗がん剤治療の効果判定が可能か調査する。本追加実験により、がん病変の血液潅流を正常化し、腫瘍低酸素を改善することで、治療効果を発揮するタイプの抗がん剤(ベバシツマブや類似の新規抗がん剤)の治療効果を予測できれば、当該研究の成果がよりインパクトの高いものになると期待できる。なお、研究代表者の病気療養により、計画が遅延した。膵臓がんおよび肝がんモデル動物に対し、研究用高磁場MRI装置を利用し、MRI検査を実施した。膵臓がんモデルでは、解剖学的な画像の他、ダイナミック造影MRIを得て、造影剤の薬物動態を解析し、腫瘍血液灌流に関連するイメージングマーカーを解析した。また、肝がんモデルでは、超常磁性体酸化鉄造影MRIを得て、放射線照射治療による非がん部肝組織の変化を解析した。これらの解析値は、がんやがんを取り巻く非がん部組織の微小環境を反映すると考えられ、がん微小灌流を改善する新規抗がん剤や放射線治療の効果を予測するイメージングマーカーとして利用し得ると考えられた。また、CARTA(Clustering-Aided Rapid Training Agent)を利用したがん画像解析を実施した。がん分子標的治療に対する効果が異なる画像分類に対する実行可能性が示され、今後の臨床利用が期待できるものと考えられた。新規機械学習法のカルタ法を利用して、膵臓癌、大腸癌モデルを含む様々な動物モデルのMRI画像を分類することができるかテストした。3.0または9.4テスラ高磁場MRI装置を用い、動物モデルの画像を取得した。カルタ法では、MRIに映し出された画像特徴に基づいて、高い精度の画像分類が可能であった。従って同法は、分子標的薬や放射線照射を含む癌治療において効果予測や判定を行う画像分類ソフトウェアの開発に有用と期待される。本研究に有益と考えられる動物腫瘍モデルを確立した。また、MRIや蛍光イメージングを利用して、腫瘍の血液還流や標的分子発現を評価する手法も確立した。他方、画像診断支援ソフトウェアの開発では、CARTA法によって増殖が活発な細胞から構成される組織と、不活発な細胞からなる組織を撮影したMRIを高精度に分類できることを明らかにし、当該学会において成果発表を行った。がん細胞ではなく、がん新生血管の内皮細胞に発現する分子、またはそのような分子に関連の深い別の分子に作用し、がん病変の血液灌流を正常化する効果を有する抗がん剤(例えばベバシツマブや類似の新規抗がん剤、等)を用いた追加実験を実施する。大腸癌や膵臓癌のゼノグラフトを対象に、治療実験及びダイナミック造影MRI撮影を実施する。得られたMRIデータを、画像診断支援ソフトウェアに入力し、分子標的治療の効果判定が可能か、調査を予定する。画像診断学次年度は、先ず、癌モデルマウスに対し、インテグリン分子標的治療とDCE-MRI撮影を実施する。生存期間の差から反応群と非反応群に分け教師情報として利用する。
カトマンドゥ盆地に保存されるベンガル語・ミティラー語演劇写本

ネパール国カトマンドゥ盆地の先住民ネワール族(チベット・ビルマ語系)が建てたマッラ王朝の15世紀17世紀初頭に、外来言語ベンガル語(新期インド・アーリア語系)を用いて書かれた演劇写本群を研究した。これらはベンガル語で初めて散文の会話文を記録した重要な資料であり、従来のベンガル語文学史研究を刷新する潜在力を持つものである。また今日まで受け継がれるネパールの伝統芸能の様子を記録した初期の資料としても意義深い。そこには写本が書かれた時代に生きる人々の感性が如実に表現され、さらにそれが現代のネパール人の感性に直接的に繋がっていること、そしてそれは高度に発展した複雑な内容をもつこと、を明らかにした。【北田】8月にカトマンドゥ盆地を訪れ、ネパール・リサーチ・センターにおいて、カーシーナート・タモート博士と、中期ベンガル語の最初の作品、チャンディーダース著『クリシュナ賛歌』の新たに見つかった写本断片について、意見交換をした。ムスンバハー僧院において、ネワール族の典礼音楽(ラーガ・マラシュリー、ラーガ・グルジャリー)に関する聞き取りを行い、さらに、ネワール歴グンラー月の仏教徒の催しとして、サンスクリットの仏教経典を実際に信者たちが朗誦する様子を調査した。これに関し、スワヤンブーナート仏塔では、ネワール語による讃歌(バジャン)が盛大に歌われる様子を観察した。また、先祖を迎えて、演劇、滑稽劇、音楽・舞踊などでもてなす、日本のお盆に似た祭りガイ・ジャットラ(牛の行進)において、ネワール族の芸能に関する調査を行った。2月の調査では、タモート博士と新期インド・アーリア語東部方言の初期形による演劇写本『四幕よりなるラーマ劇』を解読した。さらにミティラー語の権威Ramawatar Yadav博士に会い、ミティラー語写本に関する意見交換を行った。ムスンバハー寺にて典礼音楽(ラーガ・トラーヴァリ、ヒンドール、カーモード)を録音した。【ジョシ】3月にカトマンドゥ盆地のネワール族の住む都市・集落(パタン、バクタプル、パナウティ、サンクー)において、ダファー音楽の聞き取り調査を行った。パナウティやサンクーは古い時代から栄えた町であるが、ダファー音楽の伝統は、伝承者の高齢化・死去などで風前のともしびであることを確認した。また、パタンの王宮前広場で毎年11月頃に催される舞踊劇カールティック・ナーチの台詞にはミティラー語の歌詞が混じっていることが判明した。【まとめ】新期インド・アーリア語史の研究にとって、カトマンドゥは新発見の宝庫であるということが、平成25年度の調査でも確認された。ネパール・リサーチ・センターにおいてカーシーナート・タモート教授と、パタン王国のプランダラシンハ王(1560ー1597)の治世に著されたベンガル語劇『悪魔ジャーランダラ退治』およびパタン王国のシヴァシンハ王(1597ー1619)の治世に著されたベンガル語劇『クリシュナ物語』の写本を解読した。この二つの戯曲からはこの時代のパタン王国の歴史を読み取ることができ、歴史的資料として価値がある。また言語的にみると、この二つの戯曲で使われているのは中期ベンガル語の最初期の形態である。さらにムスン・バハー僧院において、仏教音楽(チャチャー歌)、Gandhamandala (Raga Malhar), Varahivyasthita (Raga Tvadi)という二つの曲に関する聞き取りを行った。前者は儀礼においてまず初めに大地を聖化する役割を持つ。後者は猪の頭をもつ女神に捧げる曲である。さらにカトマンドゥ盆地南部に位置するネワール族の集落ファルピンで、伝統芸能継承者ダルマラージ・ヴィシュヌ・バラーミー氏に聴き取りを行い、毎年行われるカールティク・ナーチという演劇祭の演目の中に、古くから知られている戯曲『マダーラサー姫の誘拐』が入っていることを確認した。インド・西ベンガル州北西部の農村には現在でも、ジュムルと言われる民謡ジャンルが伝承されており、現地調査を行った。ジュムルの原型と思われるものは、サンスクリットの音楽文献にも言及され、さらに、中世ベンガル語の最初期の宗教的抒情詩に、ジュムルと共通する特徴が含まれていることが示唆されている。今日ジュムルの伝承される地域は、ベンガルからネパールに向かうルートと重なり、ベンガルとネパールの伝統芸能を結ぶリンクの解明に、重要なヒントを与えてくれるものであることが判明した。2015年4月に起こった震災により、カトマンドゥ盆地も大きな被害を被った。その後も社会的な混乱がなかなか収まらなかったため、やむを得ず夏の現地調査先をインドに変更した。9月にインド・西ベンガル州プルリア県で伝統芸能ジュムルを調査・録音録画した。ジュムルは男性達の楽しむ大衆娯楽で、女性ダンサーと男性の楽団からなる。歌詞は、クリシュナ神と恋人ラーダーや牧女たちの愛の伝説に題を取ってはいるものの、農村の日常生活に即した事物が多く読み込まれ、土俗的な艶歌というほうが近い。ジュムルを調査した理由は、ジュムルの歌詞が、中期ベンガル語最初期の作品であるボル・チョンディダシュ作『クリシュナ讃歌』に類似する、としばしば指摘されるからである。『クリシュナ讃歌』は、14世紀頃のベンガルの西部辺境で著され、その作風は、ベンガル・ヴィシュヌ派の宗教歌が洗練される以前の古く土俗的な要素を残し、おそらく今日に伝わるジュムル伝統の原型であろうと推定される。

この書物の写本断片が何故カトマンドゥで発見されたのか、その理由を解明することは今後の重要な課題であり、またマッラ王朝初期に戯曲がベンガル語を用いて著されていたことと無関係ではないだろう。このほかに、西暦1561年にパタン王国のヴィシュヌシンハ王がベンガル語で著した演劇写本『パーリジャータの誘拐』を解読した。王の家族の人名が言及されており歴史的資料としての価値も高いことが判明した。12月に国際ベンガル学会において『クリシュナ讃歌』写本断片発見についての発表を行った。3月にはフランス国立東洋言語文化研究所において、カトマンドゥの演劇伝承と演劇写本について講演し、ベンガル文学・ネワール演劇の研究者達と意見交換を行った。その結果、本研究が最先端の民族文化・芸術研究に十分に触れ得ることを認識した。2015年4月のネパール震災および、その後の社会的混乱が長らく収束しなかったため、カトマンドゥでの現地調査を取りやめ、もっぱら写本の解読を行った。インド・西ベンガル州での伝統芸能の調査により、今までとは違った視点からカトマンドゥの演劇写本を考察・位置づける重要なヒントを得ることができた。また、ネパールの民族学的研究(特に民族芸能・演劇学)の先端をゆくフランスで専門家と意見交流をし、レヴィストロースを初めとするフランス流の民族学・文化人類学・表象文化論に本研究を繋げて行く可能性や、本研究の成果を国際的に発表していくことの意義を大いに認識することができた。したがって、震災による遅れはあるものの、その代替策による予想以上の研究の進展があったため、合わせて評価し(2)とする。カトマンドゥ盆地の先住民ネワール族(チベット・ビルマ語系)によってマッラ王朝時代に作られた演劇写本のうち、初期のものはベンガル語で書かれている。今まで存在が確認されていながら研究されなかったベンガル語演劇6点を研究した。最終年度は16世紀後半から17世紀初頭の時期にバクタプル王国で著された作品Vidyavinodaを解読・分析した。これは男が花売り女に変装して後宮に忍び込み王女と通じる、という世俗的な物語を扱ったもので、出典は明らかではないが、ブリハット・カター説話集の系統に属する可能性がある。写本においてはネワール文字とベンガル文字が入り混ざった状態で筆記されているという、他に類を見ない奇妙な状態が見られる。巻末のコロフォンにはトゥグルク王朝の王フィーローズ・シャーの名前が言及される。物語は唐突に悲劇的な結末を迎えるが、これが果たして元からそうなのか、あるいは本来その続きがるのかは現時点では判断できない。9月にカトマンドゥ市で行われるインドラ・ジャットラ(帝釈天祭)では仮面舞踊デビ・ナーチ(女神の舞踊)その他の伝統芸能を調査した。11月にはパタン市の王宮前広場で行われるカルティク・ナーチ演劇祭を調査し、クリシュナ神と牛飼い娘たちとの諍いを描いた舞踊劇を記録した。これはマッラ朝期の演劇伝統を受け継ぐものである。同じ演劇祭は盆地南端の山村ファルピンでも行われているが、こちらの伝統の方が古く、そして今日でも古いスタイルを忠実に守っているようである。今年の演目は、やはり男が花売り女に変装して王女の住む後宮に忍び込む、という物語で、上記の戯曲にある程度共通する。
口腔癌のEMTを制御するマスター遺伝子の探索と新規口腔癌治療戦略

癌の浸潤・転移過程において、EMT(上皮間葉移行)と呼ばれる現象が重要なステップであることが明らかとなってきている。興味深いことに口腔扁平上皮癌には紡錘細胞癌という明らかにEMTの性質を有する癌が存在する。本研究では、我々が過去に樹立した紡錘細胞癌細胞株を用いて、EMTを誘導する強力な因子を探索することを目的として研究を行った。研究期間内には特定の遺伝子の道程には至らなかったものの、上皮様形質を獲得した際に蛍光タンパク質が光る紡錘細胞癌細胞株を樹立したため、今後、本細胞株を用いて特定の遺伝子の道程に取り組む予定である。近年、癌の浸潤・転移過程において、上皮間葉移行(Epithelial-Mesenchymal Transition: EMT)と呼ばれる現象が重要なステップであることが明らかとなってきている。しかし、実際の病理組織標本では明らかなEMTの組織像をみることは少ない。興味深いことに、口腔扁平上皮癌の亜型に紡錘細胞癌と呼ばれる明らかにEMTの性質を有する癌が存在する。我々は以前に紡錘細胞癌の細胞株を樹立しており、その細胞株が間葉様の性質と高い浸潤性を有することから、この腫瘍型では何らかの因子がEMTを強力に誘導していると考えられる。そこで、本研究では我々の有する紡錘細胞癌細胞株に対して、shRNA libraryを用いたゲノム規模の網羅的な遺伝子機能解析により、EMTを強力に誘導しているマスター遺伝子を探索し、EMTを標的とした口腔癌の新たな治療戦略の開発を目指す。平成27年度は当初の研究計画に基づき、スクリーニングのための紡錘細胞癌細胞株の改変を行った。E-cadherinの消失は最も一般的なEMTのマーカーとして用いられているため、紡錘細胞癌細胞株がshRNA導入によって上皮様の形質を獲得した際には逆にE-cadherinの発現は回復すると考えられる。そこで、細胞株のゲノム上のE-cadherin遺伝子の下流にGFPを挿入し、細胞株が上皮様形質を取り戻した際に、GFPを指標に細胞を分離可能に改変する。当初の計画に基づき、TALENを用いたゲノム編集技術によりGFPノックイン細胞の樹立を目指したが、E-cadherinの3prime領域を効率的に切断する酵素の作出を試みたが、困難であった。そこでCRISPRを用いたゲノム編集技術によりGFPノックインをこころみたところ、E-cadherinの3prime領域の切断には成功した。現在、引き続きターゲティングベクターの作成を行っている。年度当初の計画では、shRNA libraryによるスクリーニングまで終了する予定であったが、スクリーニングのための紡錘細胞癌細胞株の改変が予想以上に技術的に難しく、試行錯誤を繰り返したために、遅れが生じた。しかし、実際の口腔扁平上皮癌症例の病理診断においては、転移を有する症例であっても明らかにEMTの組織像を見ることは少ない。我々は以前に紡錘細胞癌の細胞株を樹立しており、その細胞株が間葉様の性質と高い浸潤能を有することから、この腫瘍型では何らかの因子が強力にEMTを誘導していると仮説を立てた。そこで、本研究では我々の有する紡錘細胞癌細胞株に対して、shRNA libraryを用いたゲノム規模の網羅的な遺伝子機構解析を行い、口腔扁平上皮癌のEMTを強力に誘導する因子を同定することを試みる。さらに、invasionを標的とした口腔癌の新たな治療戦略の開発を目指す。前年度に引き続き、平成28年度はE-cadherinが発現した際にGFPを発現するようなレポーターを組み込んだ紡錘細胞癌細胞株の作成を行った。様々な方法を検討した結果、ゲノム上のE-cadherin遺伝子の3 prime UTRにGFPを挿入する方法を選択した。具体的にはゲノム編集技術であるCRISPRのgRNAをゲノム上のE-cadherin遺伝子の3 prime UTRに設計し、DNAの二重切断を引き起こし、最近新たに報告されたMMEJ(microhomology-mediated end-joining)と呼ばれる修復機構(Nature protocol, 2016)を利用して、GFP cDNAをknock-inし、E-cadherinが発現した際にE-cadherinとGFPの融合遺伝子が発現するように改変した紡錘細胞癌の細胞株を作成することに成功した。引き続き、紡錘細胞癌細胞株の改変をCRISPRを用いて行う。それでも改変が困難な場合にはE-cadherinの遺伝子発現に重要なpromoter領域をヒトゲノムよりクローニングし、GFP遺伝子に連結することでレポーターベクターを作製する。

レポーターベクターを紡錘細胞癌細胞株に遺伝子導入することで、E-cadherinが発現する細胞内環境になるとGFPタンパクが発現するように改変可能と考えられる。改変成功後には当初の研究計画通り、shRNA libraryによるスクリーニングを遂行する予定である。実験腫瘍学当初の研究計画では平成27年度中にshRNA libraryによるスクリーニングを実施予定であったが、スクリーニング用の細胞の改変に時間を費やしたため、平成27年度はスクリーニングを実施しなかったため。
ヘリウム3冷却器を用いた極低温赤外分光装置の開発と強相関電子物性の新展開

本研究の当初目標は、温度0.5Kで稼働し、かつ赤外分光に対応したヘリウム3冷却器を設計、製作すること、そしてこの冷却器を既設の真空試料槽、赤外干渉分光計と組み合わせることにより、温度1K以下で興味深い物性を示す強相関物質の赤外分光を行うことであった。これにより、従来は研究不可能であった、温度1K以下で強い電子相関がもたらすミクロ電子状態を初めて光学伝導度として観測し、強相関電子物性の研究に新たな展開を開くことを目的としていた。しかし支給額の減額のため当初予定を変更し、現有装置とほぼ同じ冷却器に基づき、測定システムや熱放射シールドを工夫することによって、現状装置よりも低温を目指すこととした。具体的には閉サイクル式冷凍機および新規真空試料槽を購入し、様々な光学部品も補強した。その結果、到達温度5.8Kを達成した。我々の従来装置の約8Kよりも低温に到達できるようになったため、7K前後で電子相転移を示す強相関スクッテルダイト化合物PrFe_4P_<12>の反射分光を行いつつある。また、この新装置の整備と並んで、従来装置による強相関電子系の分光研究も継続、発展させた。具体的には、最近注目を集めているスクッテルダイト化合物のうちCeやGdを含む化合物の光反射スペクトルの温度変化を詳しく測定した。また異なる混成強度を持つ多くのYb化合物のミクロな電子状態を、遠赤外、赤外光学伝導度の測定によって調べた。その結果、これら化合物における伝導電子とf電子の混成強度が、光スペクトルに現れる特徴的なピークのエネルギーにスケールすることを見いだした。また、温度変化及び光励起によってスピンクロスオーバーを示す鉄錯体物質についても、赤外および遠赤外透過スペクトルの測定を行った。なお、本研究で作成した装置は、後からHe3冷凍機を組み込める設計になっている。将来さらなる研究費を獲得し、より低温での赤外分光を実現していく予定である。本研究課題においては、He3冷凍機を用いた赤外分光用クライオスタットを製作し、温度1K以下での希土類強相関物質の分光研究を行うことを目標としていた。しかしながら、支給額が申請額よりかなり減額されており、当初計画の通りに研究を遂行することは困難となった。そこで、現有装置と同じ到達温度8Kを持つ測定システムの新規導入に対して、本研究経費を用いて補強およびより低い温度に到達するための工夫を行うことにした。これにより、将来さらに研究経費を獲得できた場合、He3冷凍機を組み込んだシステムにグレードアップ出来るような設計とした。上記装置の整備と並んで、現行装置による強相関電子系の分光研究を継続した。まず最近注目を集めているスクッテルダイト化合物の一つであるCeOs_4Sb_<12>に着目した。この物質は電気抵抗や磁化率などの測定から、金属的振る舞いとギャップを持つ半導体的振る舞いの両方が観測され、議論を呼んでいた。我々は光学測定によって、そのギャップ形成を初めて明確に捉えた。また以前より研究しているYb化合物で、f電子の局在の度合いは同程度でありながら、半導体と金属という全く異なる性質を示すYbB_<12>とYbAl_3という2種類の化合物に注目し、その電子状態を光学測定によって調べて比較した。その結果、両化合物は光学スペクトルで見る限りほぼ同じ電子状態を持っており、特にYbAl_3は金属であるにもかかわらず、電子状態密度に明確な擬ギャップを持ことを明らかにした。これにより、これら物質における半導体と金属の違いはフェルミ準位のごく近傍(数me V以下)で生じ、それ以上高エネルギーの電子状態は周期アンダーソンモデルで代表されるユニバーサルな機構で記述できることを明らかにした。

なお、本研究で作成した装置は、後からHe3冷凍機を組み込める設計になっている。将来さらなる研究費を獲得し、より低温での赤外分光を実現していく予定である。
動的クォークの効果を取り入れた格子色力学によるハドロン行列要素の計算

強い相互作用を記述する理論として量子色力学が確立され、その非摂動論的研究を行うため格子量子色力学が現れてから、我々のハドロンに対する理解は着実に深まっている。特に弦定数、ハドロンの質量等については大きな成果が得られている。しかし現象論的に最も重要なのはハドロンの行列要素の計算であり、弱い相互作用の有効ハミルトニアンの期待値や、レプトニック及びセミレプトニック崩壊の形状因子等、計算すべき物理量は非常に多い。現在高エネルギー物理学研究所では、Bファクトリー計画が進行中であり、実験結果から小林、益川行列を決めるにはB中間子を含むハドロン行列要素の理論的計算が不可欠である。我々の目的は、ハドロンの行列要素の計算を、動的クォークの効果をとり入れて行うことにある。格子量子色力学では、4次元時空は格子上に離散化されており、クォークやグル-オン場の自由度は有限であり非摂動論的な数値計算が可能である。我々は、大規模モンテカルロ数値シミュレーションを高エネルギー物理学研究所のスーパーコンピューター上で行い研究を進めてきた。理論を格子上に離散化する事によって生じる誤差を系統的に評価しつつ、現象論的に重要なπ、K、B中間子の崩壊定数やK中間子のBパラメーターの値を決定した。また多体相関関数の一般的計算法を世界に先駆けて確立し、これによりハドロン散乱長、エータ中間子の質量、π-Nσ項、プロトン内でのクォークの担うスピン等の計算を行った。ハドロンの行列要素を動的クォークの効果をとり入れて計算するには、ハドロン状態のトポロジカルな性質についての理解が不可欠である。トポロジカルな性質はカイラル対称性を通じてクォークの質量と大きく関係していると考えられている。カイラル対称性を記述するのに便利なKSフェルミオンを用いてトポロジカル帯磁率を計算し、トポロジカルな励起が動的クォークによって及ぼされる効果について研究した。つぎに、ハドロンの行列要素の中で計算が最も簡単なpi中間子の崩壊定数及びK中間子のバッグ定数を、動的クォークの効果をとり入れて計算した。これらの物理量に対する動的クォークの効果は理論のスケールの再規格化によって取り入れられることがわかり、pi中間子の崩壊定数は実験値と、またK中間子のバッグ定数はQCD和則からの予言値とそれぞれ一致する値を得ることができた。これら2つの行列要素を計算するには、クォークの2体相関関数を計算するだけでよいが、これ以外のハドロンの行列要素を計算するには4体以上のクォークの多体相関関数を計算する必要がある。このための計算法の開発を行い、4体相関関数の一般的計算方法を世界に先駆けて確立した。この方法をpi中間子の散乱を特徴づける最も基本的な物理量である散乱長の計算に応用し、I=0および2両チャネルにおいてカイラル摂動理論と矛盾しない答を得た。平成6年度以降も、この方法を更に拡張し研究を進めて行く。1.エーター中間子がπ、K中間子より大きい質量を持つことを定量的に説明するのは、格子色力学に課せられた大きな課題である。π、K中間子の質量を計算するには連結2点相関関数を計算すればよいが、エーター中間子の研究には非連結2点相関関数の計算が必要である。この目的のために平成5年度に開発した多体相関関数の計算法を発展させ、非連結相関関数の計算を世界に先駆けて行い、エーター中間子が大きい質量を持つメカニズムの解明をした。非連結相関関数は連結相関関数と異なり、真空のトポロジカルな励起に大きく依存しており、これが大きい質量を与える要因となっている。2.ハドロンのフレーバー対称性の破れを記述するπ-Nシグマ項の研究および核子内のスピン分布の研究を行うには、核子の非連結3点相関関数を計算する必要がある。1.で用いた計算法をこれらの問題に適応し解析を行った。3.強い相互作用の結合定数の値を格子色力学を用いて決定する事は、標準理論の検証のために重要である。

チャーム粒子のスペクトラムを用いた結合定数の計算を動的クォークの効果を取り入れて行い、動的クォークの効果の大きさを定量的に研究した。4.KSフェルミオンを用いた重いハドロンの研究を行い、KSフェルミオンに特有なフレーバー対称性の破れの効果が、重いハドロンでは大きい事を示した。格子量子色力学では数値計算を可能にするため4次元時空を格子間隔がaの4次元格子に離散化するのであるが、このために種々の系統誤差を生じる。本年度はこれら系統誤差のなかで、格子間隔に比例したO(a)誤差効果、およびクォーク質量に比例したO(ma)について研究を行った。・Kメソンのバッグ定数B_Kの計算には大きな格子間隔依存性があることが分かっている。連続極限でのB_Kの値を得るにはこの効果を精度良く評価する必要があるが、従来行われてきた計算では格子間隔が大きすぎ精度良い研究はできない。我々は従来にくらべ格子間隔を二分の一以下にした大規模計算を系統的に行い、この効果の定量的な評価を行った。・現在の計算機の能力では格子間隔aの逆をa^<-1>=24GeVより大きくする事は出来ない。bクォークの質量m_bは約5GeVと格子間隔a^<-1>より大きいので、Bメソンの崩壊定数f_Bには非常に大きなO(m_ba)効果がある。我々は、この効果を評価するために、格子間隔a,クォーク質量m_bを系統的に変えた計算を行ない、従来用いられてきたポール質量m_bのかわりにカイネティック質量m_bを用いればO(m_ba)は小さい事を示した。
重粒子線治療法を利用した口腔がんの集学的治療法の確立

口腔扁平上皮癌は口腔がんの約90%を占めており、リンパ行性転移などで容易に頸部リンパ節、肺転移が起こりやすい。口腔がんは、その審美的、機能的観点から広範囲の切除が非常に困難であり、外科的手術の侵襲は多大で、咀嚼、嚥下などの生命活動の維持に対する影響のみならず、患者の社会的生活、社会復帰にも影響は極めて甚大である。口腔扁平上皮癌は、舌根部に近い舌縁部以外にも頬粘膜、歯肉、口腔底にも発生し、外科的手術が困難な部位や機能回復に影響を与える部位での発生も多く、古くから放射線療法も含めた治療が行われてきた。がんは、発生臓器や組織、細胞種によってそれそれぞれ異なるがん化の経緯を辿ることが明らかになってきた。口腔扁平上皮癌ではEGFRの変異の他、P16遺伝子の不活性化、P53遺伝子の変異などが高頻度に認められる遺伝子変異として報告されている。治療法は、外科的切除が第一選択で、補助的に放射線療法、科学療法や免疫療法が行われている。そこに今回重粒子線による治療の可能性について検討する機会を得た。通常のX線による放射線治療では、体表面で線量が高く、深いところで線量が低くなるが、一方で深部にも到達するため正常細胞や組織にも損傷を与えてしまう。陽子線、重粒子線は一定の深さで急に線量が高くなるピークがあり、それよりも進まない。エネルギー量をコントロールすることにより、腫瘍の形に合わせた照射を行うことができ、十分な範囲の切除が困難な口腔癌治療には、非常に有望であると考えている。しかしながら、通常のX線照射治療と比べて、重粒子線治療が効果が高いというエビデンスは実は確立されていない。今回、我々は重粒子線治療の効果を調べる前段階として、X線治療に抵抗性を示す口腔扁平上皮癌細胞株について特性を調べた。口腔扁平上皮癌細胞株で、放射線抵抗性を示すものが必要であった。放射線抵抗性を示す細胞株を樹立するため、がん幹細胞のマーカー、TGF-beta関連遺伝子など種々の候補遺伝子について調べた。その中で口腔扁平上皮癌細胞ではEMT(Epithelial-Mesenchymal Transition )に関与するマーカー遺伝子であるE-cadherinおよびN-cadherinの作用に着目するに至った。N-cadherinが、放射線抵抗性に関与することが明らかになりつつあるが、どのような機構を介して細胞の抵抗性に結びつくかを現在検討中である。上記の結果を踏まえ、放射線抵抗性に関与すると考えられるN-cadherinを口腔扁平上皮癌に過剰発現させ、上昇または下降する遺伝子群を検討して機構解明を行う。N-cadherin過剰発現系と、コントロール群に放射線抵抗性において差があれば、N-cadherin過剰発現させた口腔扁平上皮癌に重粒子線を照射し、N-cadherin発現レベルが関与する放射線抵抗性のある口腔扁平上皮癌の効果を明らかにする。口腔扁平上皮癌ではEGFRの変異の他、P16遺伝子の不活性化、p53遺伝子の変異などが高頻度に認められる遺伝子変異として報告されている。医療用で使用する重粒子線がん治療装置(HIMAC)は2015年4月時点で日本に5台しか存在しないが、将来その効果が認められると、普及する可能性が高い。重粒子線の治療効果への期待は高く、副作用の低減という点でも大きなメリットが存在する。我々は、口腔扁平上皮癌に対する重粒子線の効果と、各種抗がん剤との併用効果について調べるため、マウスの皮下腫瘍形成能や、口腔扁平上皮癌細胞の増殖に関する細胞内シグナル伝達系に関する予備実験を中心に行ってきた。また、培養口腔扁平上皮癌細胞に低線量の重粒子線の照射を試みたが、細胞増殖抑制に至る効果は今のところ認められていない。今後はマウスの皮下移植腫瘍に対するHIMACの効果を実際に行う予定であり、HIMACによって更に高線量の重粒子線を照射することにより、どのような影響が出るかを調べることができる。低線量では、他の抗がん剤との併用実験を試みる。1年目は口腔扁平上皮癌細胞を用いた予備実験を中心に行った。マウスに移植可能な口腔扁平上皮癌細胞株を3株選定した。その中で1つの細胞株は、口腔扁平上皮癌細胞でがん幹細胞マーカーが高率に発現するものであった。その細胞を用いて、これまでに低線量の重粒子線の照射を行ったが、細胞増殖曲線には変化は得られていない。現在抗がん剤との併用化で効果が出るかどうかについて検討を行っている。また、低線量の重粒子線照射下での細胞内遺伝子発現の変化について検討中である。

口腔扁平上皮癌は、舌根部に近い舌縁部以外にも頬粘膜、歯肉、口腔底にも発生し、外科的手術が困難な部位や機能回復に影響を与える部位での発生も多く、古くから放射線療法も含めた治療が行われてきた。がんは、発生臓器や組織、細胞種によってそれそれぞれ異なるがん化の経緯を辿ることが明らかになってきた。口腔扁平上皮癌ではEGFRの変異の他、P16遺伝子の不活性化、P53遺伝子の変異などが高頻度に認められる遺伝子変異として報告されている。治療法は、外科的切除が第一選択で、補助的に放射線療法、科学療法や免疫療法が行われている。そこに今回重粒子線による治療の可能性について検討する機会を得た。通常のX線による放射線治療では、体表面で線量が高く、深いところで線量が低くなるが、一方で深部にも到達するため正常細胞や組織にも損傷を与えてしまう。陽子線、重粒子線は一定の深さで急に線量が高くなるピークがあり、それよりも進まない。エネルギー量をコントロールすることにより、腫瘍の形に合わせた照射を行うことができ、十分な範囲の切除が困難な口腔癌治療には、非常に有望であると考えている。しかしながら、通常のX線照射治療と比べて、重粒子線治療が効果が高いというエビデンスは実は確立されていない。今回、我々は重粒子線治療の効果を調べる前段階として、X線治療に抵抗性を示す口腔扁平上皮癌細胞株について特性を調べた。口腔扁平上皮癌細胞株で、放射線抵抗性を示すものが必要であった。放射線抵抗性を示す細胞株を樹立するため、がん幹細胞のマーカー、TGF-beta関連遺伝子など種々の候補遺伝子について調べた。その中で口腔扁平上皮癌細胞ではEMT(Epithelial-Mesenchymal Transition )に関与するマーカー遺伝子であるE-cadherinおよびN-cadherinの作用に着目するに至った。N-cadherinが、放射線抵抗性に関与することが明らかになりつつあるが、どのような機構を介して細胞の抵抗性に結びつくかを現在検討中である。1年目の研究により、選別したヒト口腔扁平上皮癌細胞株に重粒子線を照射し、それぞれの細胞の増殖を抑制する線量を決定する。ただし、低線量では単独での腫瘍増殖抑制効果が低いということがわかったので、2年目はHIMACを使用して、マウス移植腫瘍に対する実験を中心に行う。また、照射後の腫瘍細胞を周囲組織とともに観察し、どの組織に損傷が認められるかを詳しく検討する。また副作用の調査の為、マウスの骨組織に重粒子線を照射し、腐骨の形成および、血管形成に与える影響を調べる。1年目の研究結果をもとにマウス皮下移植した口腔扁平上皮癌に重粒子線を照射し、同時に化学療法剤、分子標的治療薬を同時に投与し、再発、転移が起こるかを調べる。上記の結果を踏まえ、放射線抵抗性に関与すると考えられるN-cadherinを口腔扁平上皮癌に過剰発現させ、上昇または下降する遺伝子群を検討して機構解明を行う。N-cadherin過剰発現系と、コントロール群に放射線抵抗性において差があれば、N-cadherin過剰発現させた口腔扁平上皮癌に重粒子線を照射し、N-cadherin発現レベルが関与する放射線抵抗性のある口腔扁平上皮癌の効果を明らかにする。RI実験施設、動物実験施設の使用許可に関して当初予定より遅れて受理されたため、マウスの使用に関しての支出が先送りされた。研究代表者が体調を崩したこともあり病気治療を行っており、途中から共同研究が思うように進まなくなってしまった。