hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体液状態に応じて水分摂取を制御する神経機構の解明

以前の研究において、研究代表者は、脳弓下器官(SFO)において水分摂取を指令するニューロン(水ニューロン)を同定するとともに、塩欠乏時においてSFOに分泌されるコレシストキニン(CCK)が抑制性ニューロンを活性化することで、水ニューロンの活動を抑制することを明らかにした(Nature Neurosci., 2017)。本研究では、SFOにおいてCCKを分泌する細胞の同定およびその分泌制御機構の解明を目的にしている。研究代表者はこれまでに、2つの神経核(X,Y)にあるCCK産生ニューロンの一部がSFOに投射することを明らかにしていた(未発表)。そこで、CCK産生細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現する遺伝子改変マウス(CCK-Creマウス)のそれぞれの神経核において、光感受性陽イオンチャネルであるチャネルロドプシン2 (ChR2)をCre依存的に発現させ、SFOにおいて青色光を照射する実験を行った。その結果、神経核(X)のCCK産生ニューロンを活性化させたマウスにおいて脱水時の水分摂取が抑制されることを明らかにした(未発表)。もう一方の神経核(Y)のCCK産生ニューロンを活性化させても水分摂取に影響は見られなかった。次に、電気生理学的手法を用いて、このCCK産生ニューロンがSFOの抑制性ニューロンを活性化するか検討した。CCK-Creマウスと抑制性ニューロンにGFPが発現するGAD-GFPマウスを掛け合わせ、それぞれのニューロンを標識した脳スライスを作成し、それぞれの神経活動を記録した。その結果、SFOの抑制性ニューロンの一部にはCCK受容体を発現するものがあり、CCK産生ニューロンから入力を受けていることが明らかとなった(未発表)。これらの結果から、当初の目的通り、SFOにおいてCCKを分泌する細胞を同定することに成功した。以前の研究代表者の研究成果から、塩欠乏時においてSFOにCCKが分泌されていることは分かっていたが、CCKを分泌する細胞については全く明らかにされていなかった。そこで、本研究計画では第一に、この細胞を同定することを目的としていた。遺伝子改変マウスとウイルスベクターを用いた遺伝子導入法を組み合わせた細胞標識法により、研究代表者は、SFOにおいてCCKを分泌するCCK産生ニューロンを同定することに成功した。また、光遺伝学を用いることで、脱水時において、このニューロンに水分摂取を抑制する機能があることを明らかにした。次の研究課題として、CCK産生ニューロンがどのような生理的条件下で活動するのか検討する。そのため、in vivoカルシウムイメージング法により、CCK産生ニューロン選択的に神経活動を観察することを計画している。CCK産生ニューロンにGCaMPを発現させ、神経活動に伴う細胞内Ca2+濃度の変化を蛍光強度の変化として検出する。これまでの予備実験により、脳内にGRINレンズを挿入し、小型蛍光顕微鏡を用いることで、自由行動下のマウスにおいてCCK産生ニューロンの神経活動を観察することに成功している。また、以前の研究成果から、研究代表者は、SFOの水ニューロンが終板脈管器官(OVLT)に情報を伝達して水分摂取を誘導することを明らかにしている。しかし、OVLTから下流の伝達経路はわかっていないため、本研究計画では第二に、水ニューロンからシグナルを受容する下流のニューロン(二次水ニューロン)を同定することを目的としている。この目的を達成するために、ウイルスが感染した神経細胞から下流の神経細胞に目的遺伝子を発現させるトランスシナプス標識法の確立を目指し、実験を進めている。これまでと同様に当初の計画に基づいて研究を進める。まず、SFOにおいてCCKの分泌を制御する神経機構を明らかにするため、CCK産生ニューロンがどのような生理的条件下において活動するのか検討する。in vivoカルシウムイメージング法により、自由行動下のマウスにおけるCCK産生ニューロンの活動を観察しながら、マウスを塩欠乏状態や脱水状態にした際に、それぞれのCCK産生ニューロンの活動がどのように変化するのか検討する。また、脳室内に低張液を投与して細胞外液のNa+濃度を低下させた際に、CCK産生ニューロンの活動が上昇するか観察することで、CCK産生ニューロンが細胞外液のNa+濃度に応答して活動しているのか検討する。また、二次水ニューロンを同定するため、SFOの水ニューロンから入力を受けているOVLTのニューロンを標識し、その神経終末を観察することで二次水ニューロンの投射先を明らかにする。さらに、二次水ニューロンにChR2を発現させ、その投射先に青色光を照射することで水分摂取行動が誘導されるか検討する。。研究代表者はこれまでの研究において、SFOの興奮性ニューロンの中から、水分摂取を指令する水ニューロンおよび塩分摂取を指令する塩ニューロンを同定するとともに、それらの投射先および調節機構の存在を明らかにした。水分摂取制御を担う神経機構の全容解明のため、水ニューロンの活動調節機構および下流神経回路の解析を上述の手法を用いて達成したいと考えている。

研究代表者はこれまでに、2つの神経核(X,Y)にあるCCK産生ニューロンの一部がSFOに投射することを明らかにしていた(未発表)。そこで、CCK産生細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現する遺伝子改変マウス(CCK-Creマウス)のそれぞれの神経核において、光感受性陽イオンチャネルであるチャネルロドプシン2 (ChR2)をCre依存的に発現させ、SFOにおいて青色光を照射する実験を行った。その結果、神経核(X)のCCK産生ニューロンを活性化させたマウスにおいて脱水時の水分摂取が抑制されることを明らかにした(未発表)。もう一方の神経核(Y)のCCK産生ニューロンを活性化させても水分摂取に影響は見られなかった。次に、電気生理学的手法を用いて、このCCK産生ニューロンがSFOの抑制性ニューロンを活性化するか検討した。CCK-Creマウスと抑制性ニューロンにGFPが発現するGAD-GFPマウスを掛け合わせ、それぞれのニューロンを標識した脳スライスを作成し、それぞれの神経活動を記録した。その結果、SFOの抑制性ニューロンの一部にはCCK受容体を発現するものがあり、CCK産生ニューロンから入力を受けていることが明らかとなった(未発表)。これらの結果から、当初の目的通り、SFOにおいてCCKを分泌する細胞を同定することに成功した。以前の研究代表者の研究成果から、塩欠乏時においてSFOにCCKが分泌されていることは分かっていたが、CCKを分泌する細胞については全く明らかにされていなかった。そこで、本研究計画では第一に、この細胞を同定することを目的としていた。遺伝子改変マウスとウイルスベクターを用いた遺伝子導入法を組み合わせた細胞標識法により、研究代表者は、SFOにおいてCCKを分泌するCCK産生ニューロンを同定することに成功した。また、光遺伝学を用いることで、脱水時において、このニューロンに水分摂取を抑制する機能があることを明らかにした。次の研究課題として、CCK産生ニューロンがどのような生理的条件下で活動するのか検討する。そのため、in vivoカルシウムイメージング法により、CCK産生ニューロン選択的に神経活動を観察することを計画している。CCK産生ニューロンにGCaMPを発現させ、神経活動に伴う細胞内Ca2+濃度の変化を蛍光強度の変化として検出する。これまでの予備実験により、脳内にGRINレンズを挿入し、小型蛍光顕微鏡を用いることで、自由行動下のマウスにおいてCCK産生ニューロンの神経活動を観察することに成功している。また、以前の研究成果から、研究代表者は、SFOの水ニューロンが終板脈管器官(OVLT)に情報を伝達して水分摂取を誘導することを明らかにしている。しかし、OVLTから下流の伝達経路はわかっていないため、本研究計画では第二に、水ニューロンからシグナルを受容する下流のニューロン(二次水ニューロン)を同定することを目的としている。この目的を達成するために、ウイルスが感染した神経細胞から下流の神経細胞に目的遺伝子を発現させるトランスシナプス標識法の確立を目指し、実験を進めている。これまでと同様に当初の計画に基づいて研究を進める。
増殖糖尿病網膜症における転写因子PPARγの関与と治療への応用

増殖糖尿病網膜症と特発性黄斑前膜の硝子体手術時に採取した前房水と硝子体液でのPPARγ濃度を解析した結果、増殖糖尿病網膜症では眼内でのPPARγ濃度が上昇していることが分かった。またその濃度はVEGF濃度と正の相関性があり、ともに増殖糖尿病網膜症の重症度に応じて高くなる傾向にあり、眼内のPPARγを抑制することで治療に応用できる可能性がある。糖尿病網膜症は成人の失明原因の大多数を占めており、現在の治療法は進行例には必ずしも十分とはいえないのが現状である。近年、増殖糖尿病網膜症の病因に種々のサイトカインやサイトカインの発現を制御している転写因子が関与していることをうかがわせる報告が多数なされている。そのなかでも血管内皮増殖因子(VEGF: vascular endothelial growth factor)はもっとも注目されているサイトカインであり、VEGFの抗体などは一部、臨床応用がなされている。リガンド応答性の核内受容体型の転写因子であるPPARγ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma)は脂肪細胞の分化に非常に重要な役割を担っており、インスリン抵抗性改善薬であるチアゾリジン誘導体の細胞内標的である。近年、PPARγが腫瘍増殖などに伴う異常な血管新生に関わっていることが明らかになってきた。また、眼内にPPARγの抑制剤を投与すると脈絡膜新生血管が抑制されることが報告されており、増殖糖尿病網膜症など血管新生が促進されている状況ではPPARγの増加が予想される。今回、硝子体手術に得られる増殖膜と硝子体液を用いてPPARγの発現をmRNAレベル、蛋白レベルで検索し、増殖糖尿病網膜症においてPPARγ発現の亢進がないかを確認する。さらに、ラットの培養グリア細胞やヒト血管内皮細胞をAGEや高濃度のグルコース下で培養することによって、転写因子PPARγの発現亢進をもたらすかどうか、またマウスの網膜新生血管モデルにPPARγのリガンドを投与することにより血管新生の抑制が可能かを検索する。眼内の検体の解析により、糖尿病網膜症の病期に比例して、眼内のPPARγの濃度が上昇する結果が得られ、VEGF濃度とも相関することが示された。眼内の増殖膜からも同様の結果が得られており、成果を論文として報告した。患者サンプルからの解析は既に終了し、細胞レベルでも実験を行い、結果を解析中である。今後は病態の重症度に関連するバイオマーカーになり得るか、また治療標的として使用できるか具体的な実験方法を検討中である。網膜硝子体疾患
文書構造を用いたテキストからの評判情報抽出

本研究では、評価文書分類タスクに対し、前後の文の関係を利用することを試み、分類実験の結果精度が向上することを確認した。評価文書分類とは、ユーザーがある対象に対して評価を記した文書(「評価文書」)に対し、肯定/否定のどちらの極性に属するかを分類するタスクである。評価文書分類は対象についての意見の集約を行う際に非常に有益で、例えばblogからの世論の自動獲得や、製品同士の性能を比較する際に利用することが可能である。その評価文書分類の精度向上は、意見分析における基本的な課題の1つである。本研究での新規性は、Hidden CRFsと呼ばれるシーケンシャルモデルの一種を用いて文書の構造を捉えた上で評価文書分類の精度向上に繋げる点にある。Hidden CRFsはHMMs(隠れマルコフモデル)を識別モデルとして発展させたものであり、文書としてのラベルを直接識別することも可能なモデルとして提案されている。Hidden CRFsの特徴としては、モデルとしての構造や素性の設計が自由である点が挙げられる。本研究では文自体が1つの状態るから出力されると仮定し、また部分的に極性間共通な素性を持たせることによって、頑健なモデル化に成功し、ベースラインよりも高い精度を達成した。具体的には文書全体を通じた極性に対して、文毎に反転状態と非反転状態を仮定し、極性間においては反転/非反転を切り替える素性には共通性があると考え、極性間において同じ素性重みを持たせた。本研究は、評価文書分類の精度向上という点以外にも、文間の構造を捉える新たな手法としての意義を持つ。構造と素性を適切にモデル化することによって、評価文書分類以外のアプリケーションへの応用が可能で、研究として今後さらに多方面に発展していく可能性があると考える。
顎骨形成促進への新戦略の分子機構研究

顎骨の形成は、骨の粗鬆化の起こる高齢者において重要であり、また特に無歯顎等メカニカルストレスとの関わりも含めてそのメカニズムを明らかにし、新しい促進への分子機構の解明を行うことが重要である。本研究においては、陽イオンチャネルであるTRPV4の顎骨におけるメカニカルストレス応答性に着目し検討を行った。その結果、顎骨においてTRPV4の欠失は骨密度の低下を特異的に起こすことが明らかになり、また、TRPV4は骨芽細胞の分化と共にその発現が上昇しこれに伴うカルシウムオシレーションがTRPV4のアゴニストによって促進されることが明らかになった。さらに、顎骨の重要な特性である咬合に伴うメカニカルストレスについて検討を行い、液流動がTRPV4依存性にカルシウムオシレーションを高めることが明らかになった。以上の結果、顎骨の形成促進における分子機構の一端が解明された。歯牙を支える顎骨の骨量の維持においては、メカニカルストレスの作用と共に骨形成を促進するシグナルの存在が必須と考えられる。顎骨における適切なメカニカルストレスの存在は、骨量の維持と共にインプラント等の土台を確保する上での重要性がある。本研究においては、メカニカルストレスに応答性の陽イオンチャネルであるTRPV4に着目した骨芽細胞におけるその発現の検討を行った。TRPV4の発現は骨芽細胞の分化と共に上昇し骨芽細胞分化培地におけるアルカリホスファターゼの上昇と相関を示した。さらに、その要因となるサイトカインの検索によりBMP2がTRPV4の遺伝子発現を促進し、さらには、これが転写性の制御によるものであり、新たなタンパクの合成を必要とする過程を必要とすることが明らかとなった。TRPV4の選択的なアゴニストである4αPDDは骨芽細胞におけるTRPV4の活性化をもたらし、これによってカルシウムの細胞内におけるオシレーションを誘導した。このカルシウムオシレーションの誘導は、細胞の分化レベルに相関することが明らかになった。次にメカニカルストレスとしての細胞への液流動の刺激を行った結果、TRPV4の存在に依存して細胞内カルシウムのオシレーションのシグナルがメカニカルストレスによって誘導されることが明らかとなった。これに対して、TRPV4の欠失した動物からの骨芽細胞においては、液流動に応答するメカニカルストレス依存性のカルシウムオシレーションの低下が観察された。また、メカニカルストレスの応答性の受容体であるβ2アドレナリン受容体は副甲状腺ホルモンによる骨量の増加作用において、その存在が必須であることが見出された。以上の観察はメカニカルストレスの感知におけるTRPV4の役割とこれに関連するβ2アドレナリン受容体の副甲状腺ホルモンのアナボリック作用への関わりを明らかにしたものである。骨粗鬆症の患者においては、骨量低下の抑制の治療が行われ、顎骨においてもその量における制御が推察されている。一方、顎骨は歯科インプラントの支持の上で重要な骨量の確保が重要であり、その上で、副甲状腺ホルモンやメカニカルストレスによる骨量の制御が期待される。本研究においては、副甲状腺ホルモンが顎骨の量を制御することを仮説とし、平成23年度の検討を行った。すなわち、副甲状腺ホルモンの存在下で、骨芽細胞のMC3T3E1を培養し、アルカリフォスファターゼの発現に対する検討を行った。副甲状腺ホルモンの様々の用量に反応しアルカリフォスファターゼの発現のレベルが促進されることが観察された。さらに、副甲状腺ホルモンは早期の段階においても1時間以内に骨芽細胞の遺伝子発現を促進的に制御することが見出された。この早期の応答性の遺伝子群は1時間においてピークを示しその後、経時的に6時間24時間までの経過を観察すると、徐々にベースラインに復帰することが明らかになった。また、顎骨におけるTRPV4の機能を検討しメカニカルストレスにおける顎骨においてTRPV4の存在下では維持される骨量がその欠失によって骨密度の低下が起こることが明らかになった。このTRPV4のメカニカルストレス応答性の骨量維持作用は顎骨特異的であり対照とした頭蓋冠の骨(頭頂骨)においては、TRPV4の存在非存在にかかわらず骨密度が変わらなかった。以上の検討の結果は、平成23年度において副甲状腺ホルモンの存在下で骨芽細胞の分化の促進がおこること、またその際には早期の転写因子群の発現があること、同時にこれらの早期の変動する転写因子群がメカニカルストレスに応答するとともに顎骨においてはそのメカニカルストレス応答性の骨としての特性の結果、TRPV4が存在することにより骨量が維持されることが明らかとなった。

これまで副甲状腺ホルモンの下で骨芽細胞MC3T3E1細胞の表現型発現に対する解析が行われ、この結果、副甲状腺ホルモンの用量依存性ならびに時間依存性で骨芽細胞の分化指標の遺伝子の制御が解析できた。このことは骨芽細胞に対する細胞生物学的な検討を行う本研究の計画を達成している。また、TRPV4のメカニカルストレスに対する感受性因子としての機能を検討するためにノックアウトマウスにおける顎骨の量を検討した。この結果、顎骨のBMD(骨密度)はノックアウトマウスに比べ野生型のほうが多く、一方、力の加わる顎骨に比べ力の加わらない頭蓋冠の骨においては、このような差は見られなかったことからTRPV4の骨量維持や骨形成に対するメカニカルストレスの受け手として役割が明らかになった事も達成点である。今後の研究は副甲状腺ホルモンの持つ骨芽細胞への分化促進活性とTRPV4の持つ骨芽細胞の分化に対するこの遺伝子の発現との相関を検討する。特に遺伝子発現についてはTRPV4に対するBMPの用量依存性を検討する。用量依存性の検討の後、至適なBMP濃度を用いて時間経過を観察する。さらに、骨芽細胞の初代培養と細胞株を用いて、少なくとも2つ以上の細胞でTRPV4が骨形成に関わる副甲状腺ホルモンの下流の分子の一つであるBMPに応答することを明らかにする。加えて、BMPのTRPV4への制御が転写性に起こるか、または、仲介のタンパクを介して間接的に起こるかをそれぞれDRBおよびシクロヘキシミドを用いることによって検討する。次年度の研究費1,690,000のうち物品費1,196,000、旅費52,000、人件費・謝金52,000、間接経費390,000とする。
文書閲覧・執筆支援のための遍在的テキストリンケージ

本研究では、ユーザの文書理解や文書執筆を支援するための言語処理技術の研究に取り組んだ。まず、テキストから専門用語を抽出して、表記揺れや曖昧性を考慮しながらWikipediaなどの外部の知識源に対応づける専門用語リンキング手法を開発しサーバを実装した。また、文書の意味構造解析や質問応答に関する要素技術の研究に取り組んだ。さらに、学術論文等の文書構造を解析してコーパスを作成して、専門用語リンキングを利用した言語横断検索や文書推薦を実現した。英語論文の執筆は非母語話者の研究者にとって切実な問題であるが、コーパスの大規模化や自然言語処理技術の進歩にもかかわらず、支援システム実現への道筋はまだ見えていない。そこで本研究では、ユーザが読み書きするテキストの任意の箇所に、意味的に類似する他のテキストを対応づけて用例として推薦するための遍在的な意味インデクシング法を新たに提案して、この問題の解決に挑む。また適用対象として情報学分野の論文に焦点をあてて、研究代表者が実績を有する学術コンテンツ基盤上でデータ整備やシステム構築を行い、提案する言語横断的な意味インデクシング法の実証的な評価を行う。平成27年度では、まず、専門用語を対象とした辞書データベースの構築に取り組んだ。言語処理における「辞書」の役割は多様で、表記揺れ、対訳、文書中の用例へのリンク、曖昧性解消のため文脈、コーパス中での頻度などの情報を網羅する必要がある。しかし、現存する辞書資源はどれも単独では必要な項目をカバーしないことから、専門用語辞典、著者キーワード、対訳コーパスから自動構築した対訳フレーズ対など、異なるタイプの辞書を統合することで、網羅性が高い日英対訳専門用語データベースを構築した。平成27年度ではまた、国立情報学研究所で利用可能な約70万件の和英論文抄録から新たに対訳コーパスを構築するとともに、XML形式で表現された論文全文データからセクションや参考文献を抽出するためのツールや環境の整備を進めた。これらの言語資源を活用しながら、平成27年度では、テキストから専門用語を抽出して、表記揺れや曖昧性を考慮しながら、Wikipediaなどの外部の知識源に対応づける専門用語リンキング・サーバのプロトタイプを構築して予備的な評価を行った。また、対訳文コーパスを学習用コーパスとして意味表現を獲得し、これに基づき類似文を検索する手法を実装して評価を行った。本研究では、(1)専門用語リンキング、(2)構造化意味ベクトルの生成、(3)実文書解析技術と言語資源構築、の3つの研究課題について検討を進めながら、並行して(4)実証システムの構築および評価に取り組む。初年度となる平成27年度では、(3)および(4)について、解析の基盤となる言語リソースを予定通りに開発するとともに、文書の論理構造解析や用語の正規化のためのツールを整備した。本研究では、意味表現を扱う際に多言語コーパスを活用する予定であり、そのために必須の対訳辞書や対訳コーパスについて、大規模な資源を構築するとともに、予備的実験でも活用することができた。これらは研究期間を通して、最新の論文データベースから再構築することが可能である。また、構築した対訳用語コーパスを機械翻訳の学習用データとすることで、専門用語の自動翻訳機能を実装して、日本語の論文から英語の論文を推薦する言語横断検索に適用した。平成27年度で予定していた(1)の専門用語リンキング・サーバについては、プロトタイプ版を構築して、すでに数百万件の抄録、数万件の全文テキストを用いた検証に着手している。また、既存のエンティティリンキングの多くは固有表現を対象としているため、リンク先の項目について階層性を考慮する必要がないが、専門用語は概念体系の中に位置づけられるものであることから、リンキングにおいて抽象的な概念に対応する必要があることがわかっている。次年度以降は、評価用のデータセットを用いた有効性の評価に取り組むとともに、手法の改善や拡張に取り組む予定である。(2)の構造化意味ベクトルについては、論文セクション構造が本年度利用可能となったことから、次年度以降にさらに検討を進める。英語論文の執筆は非母語話者の研究者にとって切実な問題であるが、コーパスの大規模化や自然言語処理技術の進歩にもかかわらず、研究者はその恩恵に十分あずかっているとはいえない。また適用対象として情報学分野の論文に焦点をあてて、研究代表者が実績を有する学術コンテンツ基盤上でデータ整備やシステム構築を行い、提案手法の実証的な評価を行う。平成27年度では、まず、専門用語を対象とした辞書データベースの構築に取り組み、表記揺れ、対訳、文書中の用例へのリンク、曖昧性解消のための文脈、コーパス中での頻度などの情報を収集して、網羅性が高い日英対訳専門用語データベースを構築した。また、国立情報学研究所で利用可能な約70万件の和英論文抄録から新たに対訳コーパスを構築した。そして、これらの言語資源を活用して、テキストから専門用語を抽出して、表記揺れや曖昧性を考慮しながら、Wikipediaなどの外部の知識源に対応づける専門用語リンキングサーバのプロトタイプを構築して予備的な評価を行った。これを受けて平成28年度では、外部知識や文書の談話構造を考慮した意味表現の獲得に関する検討を進めた。具体的には、WordNetの同義語関係をニューラルネットワークの構造に取り込んだ分散表現の獲得法に注目し、上位下位関係など任意の関係に拡張する手法を提案した。また、明示的および暗黙的な談話

標識への意味ラベル付与の手法を検討し、談話構造自体の分散表現の獲得に関する検討に取り組んだ。さらに平成28年度では、文章の「意味」を構成する要素の分析に取り組み、自然言語処理の文章理解タスクを対象として、読解スキルの分類やタスクの比較を行った。本研究では、(1)与えられたテキストから分野に特化した専門用語を自動抽出するための専門用語リンキングシステムの構築、(2)語や用語、文、文書に対する分散表現である構造化意味ベクトルの生成に関する検討、(3)科学技術論文に解析手法を適用するためのツールおよび資源の整備、の3つの研究課題について検討を進め、(4)実際の論文データを用いて評価を行う。(1)の専門用語リンキングシステムの構築については、平成27年度においてプロトタイプ版を構築して、数百万件の抄録、数万件の全文テキストを用いた検証に着手した。ここで、既存のエンティティリンキングの多くは固有表現を対象としているためリンク先の項目について階層性を考慮する必要がないが、専門用語は概念体系の中に位置づけられるものであることから、リンキングにおいて抽象的な概念に対応する必要があることがわかっている。このため、平成28年度は、専門用語リンキングの評価用データセットを構築するためのユーザインタフェースを実装するとともに、これを用いて予備的なデータセットを作成して、これまでに提案した手法の分析を行った。(2)の構造化意味ベクトルについて、平成28年度において、実際にword2vecなどの標準的な手法を適用して分散表現を獲得するとともに、係り受け解析の結果や外部知識を取り込む方法の検討に着手した。また、談話構造の意味表現についてもあわせて検討した。(3)および(4)について、解析の基盤となる言語リソースは平成27年度に予定通りに整備しており、文書の論理構造解析や用語の正規化のためのツールについては、平成28年度も継続的に改善・追加している。現在、共参照解析の扱いが課題となっており、平成29年度でさらに検討を進める予定である。H28年度に引き続き、ユーザの読み書きを支援するための言語処理技術について、以下の課題に取り組んだ。(1)専門用語を対象としたリンキングサーバの構築:論文中の専門用語をWikipedia等の外部データベースの見出し語に対応づける専門用語リンキングサーバの実装と改善に取り組んだ。特に、与えられた任意のテキストから専門用語を抽出する機能を改善するとともに、一連の処理を呼び出すための外部APIを実現した。本リンキングサーバでは、機械翻訳手法の適用によって、辞書に登録されていない専門用語についても対訳表現を得ることが可能である。これによって、言語横断的な見出し語の対応付けや、それに基づく言語横断検索を可能にしている。(2)文検索・提示手法の検討:長文をわかりやすく提示するための文圧縮手法、および質問応答問題の分析について研究成果を発表した。
尿路上皮再構築層状培養モデルにおける移行上皮癌の浸潤・播種に関する研究

材料はブタ膀胱ならびにヒト膀胱癌細胞株(HT-1197、high grade)を使用した。まず、ブタ膀胱の移行上皮細胞および線維芽細胞を単離採取した。得られた線維芽細胞をコラーゲンに混入し細胞皿上で固定化させて、これをin vitro上での粘膜下層にみたて、この上に移行上皮細胞を注ぎ培養した。これを膀胱粘膜モデルとし、培養510日目に膀胱癌細胞株を注いで膀胱粘膜に播種浸潤するのかを検討した(A)。また、経尿道的電気切除に模倣して膀胱粘膜を針で傷つけたモデルにも同様に癌細胞株を注いだ(B)。さらに0.4N HClに1分間曝すことで、covering cellのみ化学的に損傷し、癌細胞株を注いだ(C)。培養体は、位相差顕徴鏡で経時的に観察すると共に、ホルマリン固定パラフィン切片を組織学的に検討した。腫瘍細胞は正常粘膜には生着しなかったが(A)、粘膜を機械的に傷つけた場合は、生着した(B)。また、粘膜表層のcovering cell損傷群では、正常上皮細胞の上に生着し増殖していたが、浸潤はみられなかった(C)。膀胱腫瘍の膀胱内再発の機序として、播種の存在もその一つといわれているが、今回の膀胱粘膜モデルによる検討でもその可能性が示唆された。また、正常粘膜には腫瘍細胞播種防御機構があり、膀胱粘膜のcovering cellが重要な役割を担っていることが示唆された。
新規肥満モデルが血圧上昇をきたすメカニズムの解明と高血圧の予防・治療への応用

酸化ストレス関連分子sequestosome1 / A170の全身性遺伝子欠損(KO)マウスを作製した。KOは過食による肥満と耐糖能障害を有し、レプチン抵抗性を示した。非拘束下に血圧・脈拍数・運動活性をテレメトリーにより評価した。野生型に比べKOでは、休眠期の血圧低下・脈拍数低下が減弱し、non-dipper型高血圧パターンの血圧変動を示すことが明らかになった。KOの尿中カテコラミン一日排泄量が有意に大であり、交感神経活性増加が血圧上昇に結びついていることが示唆された。これまでに申請者らは、酸化ストレス応答に関する研究の中から、sequestosome1/A170(以下SQSTM1とする)という遺伝子を発見した。その生理的機能を明らかにするために、全身の遺伝子欠損(KO)マウスを作製したところ、SQSTM1-KOマウスは、摂食抑制因子レプチンのシグナル伝達異常によって過食となり、これにより肥満・2型糖尿病・高血圧といったメタボリックシンドローム様病態を呈することを明らかにしてきた中枢におけるSQSTM1の重要性を明らかにするため、コンディショナルノックアウトマウス(SQSTM1^<flox/flox>)の作製を進めてきた。これをNestin-Creトランスジェニックマウスと交配することにより、脳特異的にSQSTM1を欠損したマウスを得た。現在、このマウスの病態解析(摂餌量の変化、体重増加、耐糖能、血圧など)を行っている。これまでの知見からは、脳特異的なSQSTM1 KOマウスも全身KOマウスと同様に過食・肥満・血圧上昇となる表現型を示すことを予想している。その通りになった場合、SQSTM1は、中枢における摂食調節および血圧上昇に関与する因子であると明確に判断できる。このマウスがそうならない(全身KOマウスとは異なる表現型となる)場合は、脳以外の臓器におけるSQSTM1の欠損が過食・肥満・血圧上昇を誘導するという重大な知見を得ることとなる。この場合は、脂肪細胞の機能や分化能の変化、そして腎臓のNa再吸収等に着目して解析を進める。中枢特異的SQSTM1欠損マウスを得るまで約6ヶ月を要する予定である。22年度の後半から同マウスの過食・肥満・血圧上昇の病態を比較しており、現在そのデータの解析中である。この組織特異的ノックアウトマウスを作製することに成功し、これを中枢神経特異的に発現するNestin遺伝子のプロモーターを利用したNestin-Creトランスジェニックマウスと交配し、脳特異的にSQSTM1を欠損したマウスを得た。現在、このマウスの病態解析(摂餌量の変化、体重増加、耐糖能)を昨年と同様に行っている。これまでの知見からは、脳特異的なSQSTM1 KOマウスも全身KOマウスと同様に過食・肥満・血圧上昇となる表現型を示すことを予想していた。現在、同マウスの過食・肥満・血圧上昇の病態を解析中である。現在まで得られているプレリミナリーの結果からは、脳特異的SQSTM1 KOマウスも全身性KOと同様に、過食・肥満を呈するデータが得られて来つつある。このことは、SQSTM1は全身での作用よりも、中枢において摂食行動に関与する重要な分子であることを示唆している。血圧上昇については、現在実験器具の調達を行っており、これらが準備できた後に測定を開始する予定である。これまでに申請者らは、酸化ストレス応答に関する研究の中から、sequestosome1 / A170(以下SQSTM1とする)という遺伝子を発見した。その生理的機能を明らかにするために、全身の遺伝子欠損(KO)マウスを作製したところ、SQSTM1-KOマウスは、摂食抑制因子レプチンのシグナル伝達異常によって過食となり、これにより肥満・2型糖尿病・高血圧といったメタボリックシンドローム様病態を呈することを明らかにしてきた。中枢におけるSQSTM1の重要性を明らかにするため、コンディショナルノックアウトマウス(SQSTM1flox/flox)の作製を進めてきた。これをNestin-Creトランスジェニックマウスと交配することにより、脳神経特異的にSQSTM1を欠損したマウスを得た。

平成23年度に引き続き、現在、このマウスの病態解析(摂餌量の変化、体重増加、耐糖能、血圧など)を行っている。その中で、体重の増加曲線は、全身性SQSTM1-KOマウスと似ており、対照群の野生型マウスと比べ週齢とともに体重増加が亢進してくることを明らかにしつつある。このことは、中枢神経系におけるSQSTM1の機能阻害が、肥満という表現型の発現に重要であることを示唆する。現在、耐糖能に変化はないか、脂肪肝などメタボリックシンドロームの病態に合併する表現型の出現はないか、一日当たりの摂餌量を制限した場合体重増加曲線が正常化するか等を調べている。血圧上昇の有無については、マウスの尾動脈圧測定からは明らかにすることは出来なかったが、全身性SQSTM1-KOマウスで認められた様に休眠期の血圧上昇が認められるかを、テレメトリーシステムを用いて血圧測定を行う予定である。コンディッショナルノックアウトマウスとCreマウスを掛け合わせた際に、実際の繁殖数が予想より少なかったため、必要検体数を得るのに時間を要したため。震災後の研究施設の混乱のため、動物実験を一時的に縮小しなければならなかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。予想以上に中枢特異的SQSTM1ノックアウトマウスの準備に時間がかかったため、その表現型を確実に把握するために、経時的な体重推移を検討して肥満の有無をするとともに、血圧動態に及ぼす影響・交感神経系の活性化の有無・腎Na再吸収等につき、明らかにする。電気生理学的検討は、このマウスの表現型を明らかにしてから行う。
重度身体障害者施設における福祉機器利用と介護の省力化の研究

身体障害者療護施設における介護ー被介護場面の観察調査をした結果以下のような諸点が研究成果として確認された。1)身体介護場面における精神的(心理的)側面の重要性介護を要する重度障害者に対して起床、摂食、排泄、入浴、その他の介護が行なわれているが、身体的介護としてだけで実行されている場合が少なからずある。食事介助場面を例にとると、食事をただ口に運ぶだけになっていて、楽しい食事の雰囲気づくりなどに留意されていない場合が過半であった。介護福祉士の養成教育でも事故防止などのための技術は学ぶが、被介護者との介護場面におけるあたたかい精神的関係づくりの方法などを学ばせていない。介護技術の最重要点のひとつがここにあるだけにないがしろにできない問題であろう。2)言語活動過程における指示・抑圧的特徴介護職員が介護場面で発する言葉は「早くしなさい」「がんばって食べて」などの指示的言語であったり、「しないで」などの禁止、抑止言語である場合が多い。その反対に「そうね,いたいんだよね」などの共感語は少ない。言葉を出す声のト-ンも冷たくて固いものが多く、やわらかくてあたたかいものが少ない。これは被介護者の心理的活力を減少させるものとなっている。3)非言語活動としての身体表情の非共感的特徴介護者の被介護者を見るまなざしも指示・抑圧的であったり非共感的である場合が多い。身体の表情、動作の表情も全体に固く、非受容的、非共感的である場合が多い。パ-ソナルスペ-スは大きくなりがちで、意識的なアダチメントやアイコンタクトも少ない。パ-ソナルな近親性に乏しい。これが被介護者の孤立感、無力感をつよめていることが考えられる。1.身体障害者療護施設における処遇過程分析(1)重度肢体不自由者の生活過程における要介護状況療護施設居住障害者および在宅障害者を対象に2泊3日の旅行場面を設定して、その要介護状況をチェックリストによって把握し、ボランティアによる介護過程をビデオカメラで収録した。従来からいわれている要介護状況および介護一被介護過程を確認しえたと同時に、いつもの慣れた介護者とは別の介護者に介護されることで、介護されにくい場面と従前とは別の新鮮な介護要求・介護関係がでてくる場面があった。このことの意味は次年度でさらに追求したい。(2)療護施設における介護過程、介護関係岩手県内2、秋田県内1、愛知県内1、京都府内1、兵庫県内2、岡山県内2、福岡県内1、鹿児島県内1の8施設で23日単位の実施調査を行なった。そこでさまざまな介護関係があったが、その介護関係を規定している条件として、(1)介護職員集団の年令構成、専門教育経験、生活条件、(2)介護業務のシステム化の内容、(3)入居者の年令構成、障害種別、生活歴、(4)施設設立後の年数、雰囲気の定着状況などが大きかった。この点についても全体としての分析は次年度での追加調査結果も含めてすすめる予定である。2.身体障害者療護施設における福祉機器利用状況上記各施設における特例的な施設設備、福祉機器、自助具・介助具、生活用具についてその利用過程も含めて調査し、必要に応じてVTRにおさめた。機械力などを用いた福祉機器を積極的に利用している施設は自助具等についても積極的な工夫がみられた。これら両者を含めた機器利用が重度障害者の生活の充実、自立心の養成によい機能を果たしていること確認できた。本年度は第1年度にひきつづいて各地の身体障害者療護施設での実施調査の継続と関連資料の分析を行ない、合わせて2年次にわたる調査研究のまとめを行なった。以下研究成果の概要を示す。

1.重度身体障害者施設での介護・被介護の現状と問題点全国各地の身体障害者療護施設における介護実践は、各施設でそれぞれ業務分析をするなどの努力をしているが、安定的な介護実践方法をもつに至っているところはほとんどない。そこでのいちばんの問題は被介護者である障害者の心理的ケアの未熟さである。これについては介護実践の基本理念が未確立であることに基本的原因があろう。いまひとつの問題は介護技術の未確立である。各施設で自己流で行なっているところが多い。これは介護者養成プロセスの問題でもある。被介護者の立場から現状を評価すると、その生活の質(QOL)が一般市民に比してかなり低く制限的なものに止められている問題がある。また介護過程で必ずしも人間的尊厳を尊重されていない状況が広範囲にみられた。全体を通しての最大の問題である。2.介護実践研究の方法・視点本研究から抽出した分析方法は以下のとおりである。1)介護者の実践意識と被介護者との空間的位置介護者が単に身体上の介護をするのでなく精神的・心理的ケアをすることを意識している程度が介護者・被介護者の空間的位置関係に現われる。報告書ではこの点での具体的分析を行った。2)介護記録ケ-ス記録の多くは障害者の問題点を挙げるが、むしろ介護・被介護の関係を示す事実と解釈を記録すべきである。この点でも具体的分析を行なった。3)被介護者の意識介護されている障害者の意見を集約することで介護のあり方の1つの方向が得られた。4)福祉機器生活行動困難を軽減し自立を促進するのに効果大であった。
ヒト頸椎と腰椎由来椎間板における神経侵入と椎間板変性に対する薬剤応答の相違

椎間板性腰痛の分子機構として,細胞外基質分解酵素(MMP)による椎間板変性に伴い,神経線維が神経成長因子(NGF)依存的に椎間板内に侵入し疼痛感作が生じるとされていたが,頸部痛においては不明であった.ヒト腰椎および頚椎由来椎間板細胞を用いて臨床で汎用される選択的COX-2阻害剤の効果を比較検討した.その結果,両細胞間で薬剤応答性に差異は認めなかったが,同薬剤がMMPおよびNGF発現をむしろ増強させ,逆にprostaglandinはEP4受容体を介し,当該遺伝子発現を抑制することを見出した.本研究成果は,腰痛,頚部痛に対する薬剤選択の際に考慮されるべき重要な基礎研究成果であると考えられる.肩こりや頸部痛は加齢と共に増加傾向となるが,その病因や原因については非常に多くの要因が関与していることが推察されており,ほとんど解明されていないのが実情である.近年,椎間板性腰痛の分子機構として,加齢や炎症による椎間板の変性に伴い,疼痛を伝達する神経線維が椎間板内側に侵入し疼痛感作が生じることが明らかとなってきたが,頸部痛においては不明である.一方,腰痛,頸部痛ともに非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)や選択的COX-2阻害剤が用いられるが,頸部痛に対しては無効な例を多く経験する.本研究の目的は,椎間板変性を背景とした慢性頸部痛に対する薬剤効果を,椎間板変性と神経侵入に着目し腰椎由来椎間板細胞と比較し,その違いを分子生物学的に解明することで,頸部痛に対する薬学的治療の可能性を探ることである.本年度は,頸椎および腰椎椎間板由来細胞の本研究に適した培養法の確立を目的とした.頸椎椎間板由来細胞は,腰椎由来細胞と比較し増殖能が低く,培養法の確立には至らなかった.そこで,比較的増殖活性の高い腰椎由来椎間板細胞を用いて2次元平面培養と3次元alginate beads培養法を用いて比較検討した.その結果,炎症性サイトカインであるIL-1により誘導される神経成長因子(NGF)や細胞外基質分解酵素(MMP)発現に対する選択的COX-2阻害剤およびステロイドの効果は,2次元培養と3次元培養とで差異は認められなかった.今後,頸椎由来細胞においても培養条件を確認し,腰椎由来椎間板細胞との薬剤応答性の違いを比較検討する予定である.肩こりや頸部痛は加齢とともに増加傾向となるが,その病態や原因については非常に多くの要因が関与していることが推察されており,ほとんど解明されていないのが実情である.近年,椎間板性腰痛の分子機構として,加齢や炎症による椎間板の変性に伴い,疼痛を伝達する神経線維が椎間板内側に侵入し疼痛感作が生じることが明らかとなってきたが,頸部痛においては不明である.一方,腰痛,頸部痛ともに非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)や選択的COX-2阻害剤が用いられるが,頸部痛に対しては無効な例を多く経験する.本研究の目的は,椎間板変性を背景とした慢性頸部痛に対する薬剤効果を,椎間板変性と神経侵入に着目し腰椎由来椎間板細胞と比較し,その違いを分子生物学的に解明することで,頸部痛に対する薬学的治療の可能性を探ることである.平成25年度までに,比較的培養が容易な腰椎由来椎間板細胞を用いて,炎症刺激(IL-1)により誘導される細胞外基質分解酵素およびNGF発現に対する選択的COX-2阻害剤およびステロイドの効果を検討し,ステロイドはこれら発現を強力に抑制するのに対し,NSAIDsはむしろ促進させることを見出し,かつこれら結果は二次元培養とalginate beadsによる三次元培養で差異を認めないことを確認した.これら結果を踏まえ,頸椎由来椎間板で同様な検討を行ったところ,頸椎由来と腰椎由来椎間板細胞の間で,上記薬剤に対する応答性に違いは認められなかった.肩こりや頚部痛は加齢とともに増加傾向となるが,その病態や原因については非常に多くの要因が関与していることが推察されており,ほとんど解明されていないのが実情である.近年,椎間板性腰痛の分子機構として,加齢や炎症による椎間板の変性に伴い,疼痛を伝達する神経線維が椎間板内側に侵入し疼痛感作が生じることが明らかとなってきたが,頚部痛においては不明である.一方,腰痛,頚部痛ともに非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)や選択的COX-2阻害剤が用いられるが,頚部痛に対しては無効な例を多く経験する.本研究の目的は,椎間板変性を背景とした慢性頚部痛に対する薬剤効果を,椎間板変性と神経侵入について細胞外基質分解酵素および神経成長因子(NGF)発現に着目し,腰椎由来椎間板細胞と比較し,その違いを分子生物学的に解明することで,頚部痛に対する薬物治療の可能性を探ることである.当該年度は,主に腰椎由来椎間板細胞を用いて選択的COX-2阻害剤,また同薬剤で阻害されるPGE2,PGI2,PGD2,PGF2a,およびPGE1とその誘導体であるlimaprostの細胞外基質分解酵素およびNGF発現に焦点を絞り検討を行い,臨床で用いられるプロスタグランジン製剤の新規薬理作用となりうる研究成果を得た.本研究は,頚椎由来と腰椎由来椎間板細胞の薬剤応答性の違いの解明を目的としているが,頚椎由来椎間板細胞の培養に難渋した.

その理由として頚椎手術時に得られる椎間板組織に数,量ともに限りがあること,さらに頚椎由来椎間板細胞の増殖活性,生存率が腰椎由来細胞と比べ乏しいことがあげられる.当該年度までに,頚椎由来と腰椎由来椎間板の選択的COX-2阻害剤およびステロイドに対する薬剤応答性について検討してきたが,両細胞間で差異を認めなかった.そこで当該年度は,主に腰椎由来椎間板細胞を用いて選択的COX-2阻害剤,また同薬剤で阻害されるPGE2,PGI2,PGD2,PGF2a,およびPGE1とその誘導体であるlimaprostの細胞外基質分解酵素およびNGF発現に焦点を絞り,検討を行った.一般に,肩こりや頸部痛は加齢と共に増加傾向となるが,その病態や原因については非常に多くの要因が関与していることが推測されており,ほとんど解明されていないのが実情である.近年,椎間板性腰痛の分子機構として,加齢や炎症による椎間板の変性に伴い,疼痛を伝達する神経線維が椎間板内側に侵入し疼痛感作が生じることが明らかとなってきたが,頸部痛においては不明である.一方,腰痛,頸部痛ともに非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)が用いられるが,頸部痛に対しては無効な例を多く経験する.本研究の目的は、椎間板変性を背景とした慢性頸部痛に対する薬剤効果を,椎間板変性と神経侵入因子(NGF)に着目し腰椎由来椎間板細胞と比較し,その違いを分子生物学的に解明することで,頸部痛に対する薬学的治療の可能性を探ることである.椎間板性腰痛の分子機構として,細胞外基質分解酵素(MMP)による椎間板変性に伴い,神経線維が神経成長因子(NGF)依存的に椎間板内に侵入し疼痛感作が生じるとされていたが,頸部痛においては不明であった.ヒト腰椎および頚椎由来椎間板細胞を用いて臨床で汎用される選択的COX-2阻害剤の効果を比較検討した.その結果,両細胞間で薬剤応答性に差異は認めなかったが,同薬剤がMMPおよびNGF発現をむしろ増強させ,逆にprostaglandinはEP4受容体を介し,当該遺伝子発現を抑制することを見出した.本研究成果は,腰痛,頚部痛に対する薬剤選択の際に考慮されるべき重要な基礎研究成果であると考えられる.本研究は,頸椎由来と腰椎由来椎間板細胞の薬剤応答性の違いの解明を目的としているのが,頸椎由来椎間板細胞の培養に難渋した.その理由として頸椎手術時に得られる椎間板の数,量ともに限りがあること,さらに頸椎由来椎間板細胞の増殖活性が腰椎由来細胞と比べ乏しいことがあげられる.昨年までに,5名の患者から実験遂行可能な量の頸椎由来椎間板細胞を培養し,研究計画にのっとり炎症刺激(IL-1)により誘導される細胞外基質分解酵素およびNGF発現に対する選択的COX-2阻害剤およびステロイドの解析は終了した.今後は,頚椎由来および腰椎由来椎間板細胞の薬剤応答性の相違について,選択的COX-2阻害剤やステロイドに限らず,当該年度で得られた各種prostaglandinに対する応答性について比較検討する予定である.脊椎脊髄外科今後は,頸椎由来椎間板細胞と腰椎由来椎間板細胞の選択的COX-2阻害剤に対する薬剤応答性の違いについて,細胞外基質分解酵素,NGFのみならず,種々の病態関連タンパク質産生についてBio-Plex Assayにより網羅的に解析する予定である.また,特に頸椎由来椎間板細胞の検体数を増やすべく,引き続き検体採取,細胞培養を継続する.本研究は頸椎由来と腰椎由来椎間板細胞の薬剤応答性の違いの解明を目的とし,昨年度は椎間板細胞の培養法確立を目指した研究を計画した.しかしながら,実験に必要な十分量の頸椎由来椎間板細胞の入手に難渋した.その理由として,頸椎手術時に得られる椎間板の数,量ともに限りがあること,また頸椎由来細胞は腰椎由来細胞と比較し増殖活性に乏しいことがあげられる.
オートファジーによるミトコンドリアDNA分解の分子機構と生理的意義の解析

ミトコンドリアはATP産生、カルシウム制御、アポトーシス制御、熱産生など多彩な役割を担い、細胞が生きていくために必要なオルガネラである。ミトコンドリアの電子伝達系から漏れた電子によって発生した活性酸素種は、ミトコンドリア自身にダメージを与え、ダメージが蓄積し機能不全に陥ったミトコンドリアはより多くの活性酸素種を生み出す。このようなミトコンドリアは、正常なミトコンドリアとの融合を介して回復するか、分解される。ミトコンドリアはミトコンドリア選択的オートファジー(マイトファジー)によって分解されており、マイトファジーはミトコンドリア恒常性維持に重要な役割を果たしていると考えられる。これまでに申請者は、マイトファジーはチューブ状のミトコンドリアの一部を外側から認識し、その部分をちぎりとるようにして分解することを発見した。マイトファジーは傷害ミトコンドリアを何らかの方法で認識し分解していると考えられるが、その詳細は未解明である。一方で、ミトコンドリアは独自にミトコンドリアDNAをもっており、ミトコンドリアDNAに対する変異は、ミトコンドリアの機能不全を引き起こし、ミトコンドリア病などの疾患の原因となる。本研究では、マイトファジーがどのようにして分解対象を認識しているか、その一つがミトコンドリアDNAかどうかについて解析を行った。まず、これまでに複数報告されているマイトファジーレセプタータンパク質に注目し、そのすべてを破壊した細胞を樹立し解析することで、低酸素や鉄欠乏条件でのマイトファジーに必須なレセプターを同定した。さらに、ミトコンドリアDNAや複数のミトコンドリア内タンパク質についてマイトファジーのターゲットになるかどうかについて解析し、低酸素と鉄欠乏でマイトファジーの基質が異なることが示唆された。ミトコンドリアはATP産生をはじめとする多くの重要な役割を果たす細胞内小器官である。ミトコンドリア内膜の電子伝達系を介して最終的に酸素に電子が伝達される過程で生じるプロトン濃度勾配を利用してATPが産生される。しかし、ミトコンドリアは自身の電子伝達系から漏れた電子から発生する活性酸素種によって傷害を受けてしまう。このようなミトコンドリアはミトコンドリア選択的オートファジーであるマイトファジーによって分解されることで、ミトコンドリア恒常性が維持されていると考えられている。近年、申請者は、マイトファジーによって分解されるミトコンドリアは、必ずしも分裂して小さくなったものではなく、チューブ状の大きなミトコンドリアの一部分がちぎりとられるようにして分解されることを明らかにした。また、ちぎりとられたミトコンドリアに多くの場合、ミトコンドリアDNAが含まれていることも見出した。そこで、本研究ではマイトファジーによって分解されるミトコンドリアが傷害を受けたミトコンドリアDNAであるかどうかを検証しつつ、その分子機構を解明することを目的としている。これまでに、HeLa細胞を用いて、オートファジー関連遺伝子のノックアウト細胞を数種類作製し、マイトファジーの各段階でのミトコンドリアDNAとオートファジー関連因子との位置関係を解析した。また、マイトファジーレセプタータンパク質の重要性について検討し、必須な因子を同定した。さらにマイトファジーレセプタータンパク質とミトコンドリアDNAとの時空間的な関係性の解析を進めている。HeLa細胞において、多くのオートファジー関連遺伝子ノックアウト細胞を作製し、マイトファジーを段階的に停止させ、それぞれのステップでのミトコンドリアDNAの局在解析を行うことが可能となった。また、マイトファジーレセプタータンパク質遺伝子をノックアウトした細胞を作製し、各種マイトファジー条件での解析を行った結果、必須因子の同定に成功した。これまでに、HeLa細胞に行けるマイトファジー必須因子の同定に成功している。

今後は、この必須因子の機能解析とともに、マイトファジー時のミトコンドリアDNAの選択性がこれらの因子の寄与によるものかどうかを詳細に解析していく。さらに、変異ミトコンドリアDNAがマイトファジーのターゲットになるかどうかについて解析を進めていく。初年度は、まず基本的な細胞の作製と、これまでの確認を行ってきたため、多くの予算を次年度に使用とした。次年度では、これまでに同定したマイトファジー必須因子が、マイトファジー時に、どのようにしてミトコンドリアDNAを認識するのかを明らかにするために、siRNAスクリーニングおよびプロテオミクス解析に多くの予算を使用する。これらの解析で、新たに同定した因子についての抗体作製や、成果の論文発表や学会発表も行っていく。