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カイコ絹タンパク質セリシン由来ペプチドによる細胞死抑制機構の解明

絹タンパク質セリシンは、生糸ではフィブロイン繊維を包み、精錬で加水分解抽出される。セリシン分子は、Serに富む38残基が繰返す特徴的配列を持つ。これまでに各種細胞株においてセリシン加水分解物が血清飢餓・凍結・熱ショックによる細胞死を抑制することを見出し、繰返し単位内の部分ペプチドSP(SGGSSTYGYS)をその活性中心配列と同定した。また加水分解物の作用がアポトーシス抑制によることを明らかにした。さらにSP配列を連結して高活性化を試みたが、8回以上連結すると不溶化し、26回連結(SP-26)では生産量が少なかった。本年度は以下の2点を検討した。(1)高活性化ペプチド創出の検討3'非翻訳領域の伸張によるmRNA安定化、プロテアーゼを欠損する大腸菌宿主の利用、等を試みたが、生産量は改善せずSP-26の活性は検討出来なかった。ところでSPペプチド(SGGSSTYGYS)の活性には、2つのTyrが重要であった。一般に、凍結や熱ショックによる細胞死には、活性酸素の関与が指摘されている。またこれまでに3残基ペプチドの網羅的解析から、Tyr-His-Tyr配列に強い抗酸化活性が報告されている。そこでSP配列のYGYをYHYに置換して¢SGGSSTYHYS£を合成し、活性を検討したが、比活性に変化はなかった。(2)細胞死抑制機構の解析昨年度J774.1株の熱ストレス細胞死抑制系を開発した。J774.1はマクロファージ系細胞株であり、食細胞刺激剤で活性化する。そこでJ774.1やヒト末梢血好中球の活性酸素産生に対するセリシン加水分解物の影響を検討した。比色法によるアッセイ系を確立したが、セリシン加水分解物による活性酸素産生への明瞭な影響は認められなかった。一方、Western解析からJ774.1の細胞死抑制機構にはMAPキナーゼのリン酸化亢進が関与していると考えられた(投稿準備中)。セリシンは生糸中でフィブロイン繊維を包み、絹の精錬工程で加水分解抽出される。このセリシン加水分解物は、血清飢餓で惹起される昆虫細胞Sf9の細胞死を抑制し、細胞増殖を促進する。セリシンには、Ser, Thrなど親水性アミノ酸に富む38残基の特徴的な繰返しが大量に含まれている。38残基の2回連続ペプチド(SerD)に活性を発見しており、セリシン加水分解物の活性本体はこの繰返し配列であると考えられる。本年度はさらに、以下の点を明らかにした。(1)38残基の繰返し単位を基に4種類のペプチドを合成し、特定の10残基ペプチドSP3(SGGSSTYGYS)にのみ、セリシン加水分解物と同様の顕著な血清飢餓細胞死抑制活性を見出した。またセリシン加水分解物やSP3は、細胞死抑制を介して、速やかな細胞生存率の回復や、細胞増殖促進を示すと判明した。(2)SP3を基に各種短縮ペプチドを合成して構造機能解析を行い、最短活性配列はN末短縮解析からGSSTYGYS、C末短縮解析からSGGSSTYGと示された。ただし、SP3のN・C末端のSer残基も活性に重要であり、これを削ると活性が低下した。(4)Sf9細胞を血清除去培養後、16時間後に染色体DNAを抽出して電気泳動解析したところ、明瞭なヌクレオソームごとの切断パターン(DNAラダー)が観察された。またこの切断はセリシン加水分解物によって顕著に抑制された。よってセリシン加水分解物は、血清飢餓によるアポトーシスを抑制すると判明した。なおこのアポトーシス抑制効果は、CHO細胞など哺乳動物細胞でも観察された。このセリシン加水分解物は、血清飢餓による昆虫細胞Sf9や哺乳動物細胞CHOの細胞死を抑制する。セリシンには、Serなど親水性アミノ酸に富む38残基を単位とした特徴的な繰返しが大量に含まれている。本研究では、38残基の部分ペプチドSP3(SGGSSTYGYS)に細胞死抑制活性を見出し、以下について検討した。1.高活性化ペプチド創出の検討phage display法で高活性化ペプチドの創出を試みたが、明瞭な活性は確認できなかった。セリシン加水分解物を模倣するため、SP3の連結ペプチドを設計し、大腸菌で発現させた。SP3が2、4、6、8、10回連続するSP3-D, T, H, O, Deを発現させたところ、SP3-D, Tは検出されず、SP3-Hは少量の生産が確認された。一方、SP3-O, Deでは大量生産に成功した。ところが、これらは溶解度が低く、培地中で沈殿を生じ、細胞死抑制活性の測定は困難であった。そこで、SP3-Hの3'非翻訳領域を延ばしてmRNAの安定性を向上させ、低生産性を解決するべきと考えられた。2.細胞死抑制機構の解析CHO細胞を用い、セリシン加水分解物の添加によるシグナル伝達分子の発現やリン酸化状態の変化を調べた。その結果、セリシン加水分解物の添加によって古典的MAPキナーゼ経路(ERK1/2)の活性化が亢進する傾向が認められた。3.新しい活性測定系の開発CHO細胞は付着系細胞のため、生細胞数が計測しにくい欠点があった。

そこで、今後の細胞死抑制機構の解析に向けて、血球系細胞を用いた新しい活性測定系の確立を検討した。その結果、マクロファージ系のJ774.1細胞について、熱処理後の細胞死をセリシン加水分解物が効率よく抑制できる事を発見した。絹タンパク質セリシンは、生糸ではフィブロイン繊維を包み、精錬で加水分解抽出される。セリシン分子は、Serに富む38残基が繰返す特徴的配列を持つ。これまでに各種細胞株においてセリシン加水分解物が血清飢餓・凍結・熱ショックによる細胞死を抑制することを見出し、繰返し単位内の部分ペプチドSP(SGGSSTYGYS)をその活性中心配列と同定した。また加水分解物の作用がアポトーシス抑制によることを明らかにした。さらにSP配列を連結して高活性化を試みたが、8回以上連結すると不溶化し、26回連結(SP-26)では生産量が少なかった。本年度は以下の2点を検討した。(1)高活性化ペプチド創出の検討3'非翻訳領域の伸張によるmRNA安定化、プロテアーゼを欠損する大腸菌宿主の利用、等を試みたが、生産量は改善せずSP-26の活性は検討出来なかった。ところでSPペプチド(SGGSSTYGYS)の活性には、2つのTyrが重要であった。一般に、凍結や熱ショックによる細胞死には、活性酸素の関与が指摘されている。またこれまでに3残基ペプチドの網羅的解析から、Tyr-His-Tyr配列に強い抗酸化活性が報告されている。そこでSP配列のYGYをYHYに置換して¢SGGSSTYHYS£を合成し、活性を検討したが、比活性に変化はなかった。(2)細胞死抑制機構の解析昨年度J774.1株の熱ストレス細胞死抑制系を開発した。J774.1はマクロファージ系細胞株であり、食細胞刺激剤で活性化する。そこでJ774.1やヒト末梢血好中球の活性酸素産生に対するセリシン加水分解物の影響を検討した。比色法によるアッセイ系を確立したが、セリシン加水分解物による活性酸素産生への明瞭な影響は認められなかった。一方、Western解析からJ774.1の細胞死抑制機構にはMAPキナーゼのリン酸化亢進が関与していると考えられた(投稿準備中)。
食品中の水の存在状態に関する研究(主として復水した乾燥食品の結合水について)

乾燥食品を復水した際に、生の状態と同じような状態に戻りうるか否かを調べるために復水物と生のものとの水分活性値Awを20°Cにおいて測定し、比較した。使用したのはシバウラAwメータWAー351(芝浦電子製)である。試料はたんぱく質性の鶏卵とでんぷん性のヤマノイモである。鶏卵は全卵、卵白、卵黄のそれぞれの乾燥物を生と同程度の含水量に復水したが、Awはいずれも生のものより復水物で若干高くなる傾向がみられた。またこの復水物を加熱凝固させた場合にも生のものを加熱凝固させた場合よりも高いAwが得られた。ヤマノイモを凍結乾燥して得た乾燥物に蒸留水を生のものと同じ水分になるまで加えて復水させたときのAwは鶏卵の場合と同様に小数第2位において生の場合より若干高くなるように思われた。実用的な立場から乾燥物を復水した場合のテクスチュアは明らかに生からのものと異なっていた。これらの結果から、乾燥物を復水しても水の存在状態は生の状態とは異なっており、水と基質との結合の程度は全体としてみると復水物において弱いと考えられ、完全に生の状態を回復していないことが示唆された。また従来KuntzらによってAw=0.92における含水量を結合水と考える提案について文献値などを考慮して検討したが、多くの物質について0.20.5gH_2O/gDMで不凍水量に近い値を示すと考えられるが、0.92に限定する必然性は認められなかった。これらの復水物と生のものとについてパルスNMRを用いて水のプロトンの緩和時間から強固な結合水を求めたがヤマノイモではいずれも約0.060.07g/gDMとなり、差は認められなかった。凍結乾燥によってもまだ強固な結合水が失われずに残っていたためと推察される。
糖尿病による神経幹細胞の機能低下メカニズムの解明

糖尿病下では膵臓の内分泌細胞のβ細胞のみならず、脳内神経細胞の変性・細胞死による機能低下が起きるが、この際、未分化幹細胞からの神経新生も著しく減退する。本研究では、糖尿病ラットの病態進行に合わせ、誘導後初期から後期の各時点において海馬および嗅球の成体神経幹細胞を樹立した。樹立した成体神経幹細胞培養系で、神経新生を調節する各ファクターについて機能解析を行った。インスリン産生への促進/抑制効果を担う細胞外シグナル分泌活性を解析し、海馬の認知・学習機能についても行動解析(ソーシャルレコグニション、新奇物体認知試験(OLT、ORT))により評価し、個体の認知機能と分子機序との関連性について解析した。成体の脳内では、限られた領域に存在する神経幹細胞から、恒常的な「神経新生」が生涯に渡って持続する。しかしその分子機序については未解明な部分が非常に多い。そこで我々はこれまで、膵臓内分泌系と脳神経系間で保持された共通する分子機構について解析を進め、脳神経系の機能解析に焦点を絞り、糖尿病病態下の神経幹細胞制御の分子機構を解明することを目的とした研究を行った。糖尿病ラットの病態進行に合わせ、誘導後5日後、2週間後、2ヶ月後、6ヶ月後の4時点において海馬および嗅球の成体神経幹細胞を樹立した。樹立したin vitro幹細胞培養系で、Wnt3/Wnt3a神経新生促進因子について詳細な機能解析を行い、分子機序と各因子の相関性を調べた。さらに脳機能を測定するための行動解析試験も行い、個体の認知機能、分子機序と糖尿病との関連性について解析を行った。樹立したin vitro幹細胞培養系で、1Wnt3/Wnt3a、2Fzd/LRP→Sox/LEF、3IGFBP4・IGF-1/IGF-2の各ファクターについて詳細な機能解析を行い、分子機序と各因子の相関性を遺伝子発現パターンにより解析した。さらに各ファクターについてin vivoでの機能解析も、行動解析実験によりその認知機能について比較解析を行った。過剰発現系とノックダウン系を組み合わせたレンチウイルス導入によって、糖尿病時に機能低下した神経幹細胞の活性化について調べ、活性化した神経幹細胞による神経障害改善効果を解析した。樹立したin vitro幹細胞培養系で、1Wnt3/Wnt3a、2Fzd/LRP→Sox/LEF、3IGFBP4・IGF-1/IGF-2の各ファクターについて詳細な機能解析を行い、分子機序と各因子の相関の階層性について調べた。糖尿病時に機能低下した神経幹細胞の活性化について個体の認知機能、分子機序と糖尿病との関連性、その機能改善について解析を行った。インスリン発現を促進するWnt3/Wnt3aの細胞内シグナル活性化機構を、健常体由来のHPCおよびOB NSCsと糖尿病進行状態の4時点のHPCおよびOB NSCsとで比較解析した結果、Wnt受容体のうち、LRP6,11の糖尿病下での発現変化に顕著な変化が確認できた。さらに、Wnt-受容体結合後の細胞内シグナルトランスダクションにおいて、β-cateninが核内移行したのちに結合するSox/LEF制御配列クロマチン修飾状態を比較解析し、標的遺伝子としてインスリン発現を活性化する転写因子であるNeuroD1のプロモーター領域のSox/LEF制御配列について、糖尿病進行過程)に依存した修飾変化が見られることがわかった。さらに、海馬の認知・学習機能については行動解析(ソーシャルレコグニション、新奇物体認知試験(OLT、ORT))により評価し、個体の認知機能と分子機序との関連性について総合評価を行った。計画通り実験が進み、論文作成までできている。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学今後はさらに神経新生と疾患の進行度を左右する要因について、主にin vivoでの解析を推進する。計画通り実験が進み、論文投稿まで行えた。動物実験の進行により、実験費用の使用計画においてスケジュールが変更になったため。今後はさらに神経新生を左右する各ファクターについてin vivoでの機能解析を2、3年目に行う。

過剰発現系とノックダウン系を組み合わせたレンチウイルス導入によって、糖尿病時に機能低下した神経幹細胞の活性化について調べる。動物実験の飼育と実験の実験補助者の雇用と消耗品に使用する。27年度が最終年度であるため、記入しない。動物実験の必要性と継続実験が当初より長期化し、補助員雇用費用や諸実験物品費などに充てる次年度使用額が生じた。使用計画としては、研究補助員の費用(動物実験の補助員雇用)や諸実験に必要な物品費(動物実験に関する消耗品等)に使用する予定である。
BMP特異型Smadに結合する新規蛋白のスクリーニングと機能解析

骨形成因子(BMP)はTGF-βスーパーファミリーに属する因子であり、異所性に骨・軟骨を誘導するユニークな蛋白質として同定された。BMPは細胞表面の2種類のセリン・スレオニンキナーゼ型レセプターに結合し、細胞内のSmad蛋白質を活性化してそのシグナルを伝える。現在、特異型Smad、共有型Smadと抑制型Smadの3種類のSmadが知られている。BMP特異型SmadであるSmad1/5/8は活性化されたI型BMPレセプターに結合してリン酸化される。リン酸化Smad1/5/8は共有型SmadであるSmad4と複合体を形成し、核に移行し、様々な標的遺伝子の転写活性を調節している。一方、抑制型SmadであるSmad6/7は活性化されたI型BMPレセプターに恒常的に結合して、Smad1/5/8の活性化を阻害することでBMPシグナルを抑制している。本プロジェクトでは、Smad結合蛋白質の1つSmurf1の機能を解析した。Smurf1は本来Smad1/5に結合するE3ユビキチンリガーゼとして同定されたが、我々はSmurf1が抑制型Smadを介してレセプターに結合し、それをユビキチン化分解することを明らかにした。よってSmurf1は単独で又は抑制型Smadとともに多段階にBMPシグナルを制御していることがわかった。次に我々は、抑制型SmadとSmurf1の複合体の核外移行と細胞膜局在のメカニズムを解析した。その結果、CRM1がSmurf1の核移行シグナルを介して抑制型Smad-Smurf1複合体を核外に移行させることと、Smurf1のC2ドメインが両者の細胞膜局在に重要なことを明らかにした。骨形成因子(bone morphogenetic proteins : BMPs)のシグナル伝達分子Smadはレセプターの刺激により、細胞質から核に移行し、標的遺伝子の転写活性を調節して機能を発揮することがわかっている。本研究は近年著しく進歩したマススペクトロメトリーやマイクロシークェンシング法を用いて、哺乳類細胞内でBMP特異型Smadと結合する蛋白質を微量で分離し、その同定をデータベースなどを用いて迅速に行うことを試みる。今年度は、BMP特異型Smadに結合する新規蛋白のスクリーニングのために、まずSmadl/5/8のcDNAにFlagやMycなどのエピトープタッグをつけたコンストラクトを作製した。そしてCOS細胞においての発現をチェックし、十分かつ正確な発現量を確認した。次に、これらのコンストラクトを、BMPsによって骨芽細胞に分化する哺乳類の細胞株のひとつであるC2C12細胞にトランスフェクションした。種々の方法を検討した結果、C2C12細胞に対して30%以上のトランスフェクション効率を得る方法を見いだした。現在、C2C12細胞のstable cell lineの作製に着手している。結合蛋白は、アガロースビーズなどに結合したFlagやMycなどの抗体を用いてSmad蛋白質を免疫沈降し、共沈する蛋白質を対照の細胞と比較し、特異的に共沈してくる蛋白質を同定することで得られる。基礎実験から、アガロースビーズなどに結合したFlagやMycなどの抗体を用いて蛋白質を免疫沈降する際の抗体のパックグラウンドが問題となることがわかった。そこで、抗体のバックグラウンドを減らす目的で、アガロースビーズと抗体のクロスリンクを行い、基礎実験を進めている。

本研究は、マススペクトロメトリーやマイクロシークエンシング法を用いて、哺乳類細胞内でBMP特異型Smadと結合する蛋白質を微量で分離し、その同定をデータベースなどを用いて迅速に行うことを目的としている。昨年度までに、BMP特異型Smadに結合する新規蛋白のスクリーニングのために、Smad1/5/8のcDNAにFlagやMycなどのエピトープタッグをつけたコンストラクトを作製し、COS細胞においての発現をチェックした。まず、これらのコンストラクトを、BMPsによって骨芽細胞に分化する哺乳類の細胞株のひとつであるC2Cl2細胞にトランスフェクションし、結合蛋白の回収を試みた。しかし、アガロースビーズなどに結合したFlagやMycなどの抗体を用いて蛋白質を免疫沈降する際の抗体のバックグラウンドが問題となり、マススペクトロメトリーによる解析が難しいことがわかった。そこで次に、抗体のかわりにSmad結合配列のDNAをプローブに用いた。具体的には、Smad結合配列のDNAをビオチン化し、ストレプトアビジンマグネットにリンクさせ、HeLa細胞の核抽出液と反応させ、DNA結合蛋白質を回収し、マススペクトロメトリーで同定した。その結果、数種類の蛋白質がSmadを介してDNAに結合していることを明らかにした。現在これら結合蛋白質の機能解析を進めている。
極超短時間分解非線形光散乱スペクトルに現れる溶液のゆらぎ効果に関する理論的研究

本研究は昨年の研究課題を発展させるために行ったものである。我々はフェムト秒時間領域の極超短時間で起こっている溶液中分子のダイナミクスを解明するために,非線分生の一つであるコヒ-レントanti-stokes Raman散乱(CARS)法が有効である事を提唱して来た。これまで用いられていたCARSスペクトルの表式は,マルコフ近似のもとに立脚していたが,極超短時間内では,溶液の分子と分子の衝突時定数が分子の振動の時定数と同じオ-ダ-となり,このマルコフ近似が破れることが生じる。そこで,本研究ではまず,非マルコフ条件下でのスペクトル表式を導出し,次にこの表式を用いて,分子間振動コヒ-レンス移動がマルコフ近似を用いない場合に,スペクトルがどの様になるのかモデル計算を行った。まずスペクトル表式を導出するために,分子間振動位相緩和と分子間コヒ-レンス移動のミクロな式を,分子と熱浴との相互作用と熱浴の相関々数の項で表わし,ストカスティクモデルで分子と熱浴相互作用を記述して,非マルコフ性の時間分解CARSスペクトル式を求めた。非マルコフ性は時間分解CARSプロフィルに現れる量子ビ-トの振動数に変化を与える事がモデル計算により明らかにされた。この結果は,溶液のゆらぎにもしマルコフ性が働けばその効果は,時間分解CARSプロフィルを解析する事によってその効果の大きさが実験から見積る事が可能である事を示している。
多形状部品の初期誤差にロバストな組立作業用汎用ハンドの機構と把持戦略の最適設計

本研究では、多形状の部品からなる製品の組立作業を実現するための汎用的なロボットハンド(以下、汎用ハンド)の最適な機構と把持戦略を設計・計画するためのアルゴリズムの構築を目的として、必要となる要素技術の確立を行った。具体的には、汎用ハンドの機構と把持戦略を総合的に評価するための評価方法の提案と、機構ならびに把持戦略の最適性の定義づけを行い、これらの有用性を簡単な例題を用いて示した。また、三次元形状部品を対象とした把持の最適化手法を提案し、実際の工業製品の部品を対象とした数値例を用いて、提案手法の妥当性を示した。さらに、実機での提案手法の検証用に、汎用ハンドシステムを開発した。本研究では,組立作業の対象となる工業製品を構成する複数の部品の形状と,作業台上に置かれた個々の部品について想定される初期位置・姿勢の誤差の範囲から,そのような誤差をアライメント(整列)操作により吸収し,最終的に組み付けに必要な精度での把持を確実に達成することができるような,汎用的なロボットハンド(以下,汎用ハンド)の最適な機構と把持戦略を導出するためのアルゴリズムを構築することを目的としている.平成25年度には,汎用ハンドの機構と把持戦略の良し悪しを総合的に評価するための方法を提案し,この評価方法に基づいて汎用ハンドの機構と把持戦略の最適性の定義づけを行った.提案した評価方法では,まず個々の部品に対してある汎用ハンドの機構と把持戦略を想定し,1.組み付け作業時などに把持している部品に加わる外力に対する把持形態のロバスト性,2.部品の初期位置・姿勢誤差に対するアライメントのロバスト性,3.汎用ハンド機構の小ささ,の三つの評価指標の値を求める.続いて,それぞれの評価値の積を個々の部品に対する汎用ハンドの機構と把持戦略の評価値とする.そして,最終的に全ての部品についてこれらの評価値の積の相乗平均をとることで,全ての部品に対する汎用ハンドの機構と把持戦略の総合的な評価値を求める.本研究では,汎用ハンドの最適性をこの評価値が最大となることと定義した.また,同年度には,この定義に基づいて最適な汎用ハンドの機構と把持戦略を導出することができるかどうかを,簡単な例題を用いて示した.例題では,二次元平面内での円形部品と長方形部品の二種類の部品を対象に,計四通りの異なる汎用ハンドの機構と把持戦略の候補の組み合わせを想定し,提案手法を用いてその中から最適な機構と把持戦略が導出できることを,シミュレーションによって確認した.本研究では,組立作業の対象となる工業製品を構成する複数の部品の形状と,作業台上に置かれた個々の部品について想定される初期位置・姿勢の誤差の範囲から,そのような誤差をアライメント(整列)操作により吸収し,最終的に組み付けに必要な精度での把持を確実に達成することができるような,汎用的なロボットハンド(以下,汎用ハンド)の最適な機構と把持戦略を導出するためのアルゴリズムを構築することを目的としている.平成26年度には,本研究で想定している平行スティック指を複数本有する,ある与えられた汎用ハンドの機構によって,単一の三次元形状部品を把持して組み付け作業を行う際,部品に加わり得る任意の外力・外モーメントに抗して確実に組み付け作業を遂行することができるような最適な把持点の位置を導出する手法を提案した.また,実際の工業製品の部品を対象とした数値例を用いて把持の最適化を実際に行い,提案手法が有用であることを示した.これにより,前年度には二次形状部品の把持においてしか考慮できていなかった部品に加わり得る外力・外モーメントに対する把持のロバスト性が,三次元形状部品に対しても保証できるようになった.加えて,同年度には,本研究における提案手法の妥当性を検証するための実機実験に向けて,産業用ロボットアームの立ち上げならびに実験用汎用ロボットハンドの基礎部分の設計・製作を行った.本研究では,組立作業の対象となる工業製品を構成する複数の部品の形状と,作業台上に置かれた個々の部品について想定される初期位置・姿勢の誤差の範囲から,そのような誤差をアライメント(整列)操作により吸収し,最終的に組み付けに必要な精度での把持を確実に達成することができるような,汎用的なロボットハンド(以下,汎用ハンド)の最適な機構と把持戦略を導出するためのアルゴリズムを構築することを目的としている.平成27年度には,把持戦略の導出時に必要となる把持点位置の導出アルゴリズムに関する成果を,学術雑誌(システム制御情報学会論文誌)にて報告した.このアルゴリズムは,本研究で想定している汎用ハンドの機構によって,単一の三次元形状部品を把持して組み付け作業を行う際,部品に加わり得る外力・外モーメントに抗することができるような最適な把持点位置を算出するためのものである.このアルゴリズムにより,これまで把持戦略の導出時に試行錯誤的に決定していた把持点位置を,論理的に決定することが可能となった.加えて.同年度には,本研究における提案手法の妥当性を検証するための汎用ハンドならびにこれを制御するための制御装置の製作を行うとともに,計画した把持戦略を実現するための制御アルゴリズムを構築し,基礎的な動作実験を行った.研究期間全体を通しては,汎用ハンドの機構と把持戦略の総合評価方法に基づき,複数の部品を対象とした最適な機構と把持戦略を導出するための要素技術を構築した.また,実機検証のための汎用ハンドシステムを構築した.今後は,要素技術の統合化ならびに実機実験による提案手法の妥当性の検証を行う必要がある.

本研究では、多形状の部品からなる製品の組立作業を実現するための汎用的なロボットハンド(以下、汎用ハンド)の最適な機構と把持戦略を設計・計画するためのアルゴリズムの構築を目的として、必要となる要素技術の確立を行った。具体的には、汎用ハンドの機構と把持戦略を総合的に評価するための評価方法の提案と、機構ならびに把持戦略の最適性の定義づけを行い、これらの有用性を簡単な例題を用いて示した。また、三次元形状部品を対象とした把持の最適化手法を提案し、実際の工業製品の部品を対象とした数値例を用いて、提案手法の妥当性を示した。さらに、実機での提案手法の検証用に、汎用ハンドシステムを開発した。本研究課題の計画は課題採択以前の所属機関在籍時に行ったものであり,その内容ならびにエフォートは当時の所属機関における業務の負荷を考慮して決定したものであったが,研究課題に着手したのは現在の所属機関への転入後であり,他の研究・教育業務とのバランスから当初予定していたエフォートを低減化することとなった.このため,前年度に続き当初の予定よりも達成度が「やや遅れている」状況にある.ロボット工学平成27年度には,平成25年度ならびに平成26年度に提案した手法に基づき,汎用ハンドの機構と把持戦略を設計・計画するアルゴリズムを構築する.さらに,このアルゴリズムのコンピュータへの実装と,実機実験による汎用ハンドの機構と把持戦略の最適性の検証を行う.本研究課題の計画は以前の所属機関に在籍している時に行ったものであり,その内容ならびにエフォートは当時の所属機関における業務の負荷を考慮して決定したものであった.研究計画調書を提出した時点では当時の所属機関からの転出の予定はなかったが,その後現在の所属機関に転入することが決定した.研究課題に着手したのは現在の所属機関への転入後であるが,他の業務とのバランスから当初予定していたエフォートを実現することは困難であったため,着手前にエフォートを低減化することとなった.こうした経緯により,当初の予定よりも達成度が「やや遅れている」状況にある.平成26年度には,実機実験にて提案手法の妥当性を検証するため,実験用ロボットハンドを設計・製作する予定であったが,主な実験装置の一つである産業用ロボットの設置ならびに設置環境における安全対策に時間を要したため,ロボットハンドの設計・製作が遅れることとなった.このため,当初想定していた構成部品の部材の購入とその加工が一部未完了となり,未使用額が発生することとなった.平成25年度の研究実施計画では,研究代表者らが予備的な研究成果で構築したアルゴリズムを基に汎用ハンドの機構と把持戦略を設計・計画するアルゴリズムを構築することを想定していたが,研究を進める過程で,必ずしも当該アルゴリズムに固執する必要はなく,研究目的を達成するものであれば異なるアルゴリズムに基づくもの,或いは全く新規のアルゴリズムであっても問題ないという考えに至った.そこで,この点については当初の研究計画を緩和し,構築するアルゴリズムに自由度を持たせることとする.上記のように研究計画をやや変更した上で,今年度は当初の予定通り,アルゴリズムのコンピュータへの実装と,実機実験による汎用ハンドの機構と把持戦略の最適性の検証を行うこととする.
モデル植物を用いた材形成の分子基盤の解析

材形成をコントロールする遺伝子として見出したシロイヌナズナVND遺伝子群(VND1VND7)の機能解析を進めた。まず、VND6とVND7の過剰発現によりシロイヌナズナの根や胚軸とポプラの葉においてそれぞれが後生木部道管と原生木部道管を異所的に分化させることが分かった。また、VND6とVND7のドミナントリプレッションによる機能阻害によりそれぞれがシロイヌナズナの後生木部道管と原生木部道管の分化を阻害・遅延させることが明らかとなった。以上のことから、シロイヌナズナのVND6とVND7遺伝子が材の構成細胞である後生木部道管と原生木部道管のマスター遺伝子であることが分かった。一方、Gain-of-function型の解析により21の材形成特異的遺伝子のプロモーター領域より、31種類の相互には類似していない新規のシス配列を見出した。これらをもとにトランス因子の同定を進め、GAGA結合タンパク質が材形成特異的なセルロース合成酵素遺伝子のプロモーター領域に存在する30bpからなるシス配列に結合することを明らかにした。さらに、材形成特異的に発現する約20種類のヒャクニチソウ機能未知遺伝子の培養細胞へのdsRNA導入実験を行い、複数の遺伝子のdsRNA導入により材形成の進行が抑制されることを見出した。ZeTED6およびZeTED7と名付けたお互いに類似した膜局在型のタンパク質をコードする遺伝子の機能を集中的に解析し、両者が同時に発現することにより分化が促進されることが明らかになった。シロイヌナズナホモログであるAtTED6とAtTED7の解析も行い、これら遺伝子の機能抑制によって道管形成が異常になること、AtTED7の細胞内ドメインの過剰発現により木部繊維細胞の発達が促進される可能性が示された。1.これまでに同定したin vitro道管分化過程で発現量が上昇する転写制御因子であるNAC-domainタンパク質遺伝子のシロイヌナズナのホモログをゲノム情報をもとに検索し、詳細なプロモーター解析を行うことによりシロイヌナズナのオルソログと考えられるVND1VND7を同定した。これらの過剰発現シロイヌナズナ植物を作出したところ、VND7遺伝子の過剰発現体で異所的な道管分化が引き起こされた。2.材形成特異的遺伝子のプロモーター領域を制限酵素でランダムに切断し、さらにバイナリーベクター上の35Sミニマルプロモーター::レポーター遺伝子(GFP, CFP, YFP)の上流に接続し、プロモーター断片::レポーターのライブラリーを構築した。これらをシロイヌナズナに導入し、材形成特異的にレポーターの発現が見られるシロイヌナズナを収集した。さらに収集したロイヌナズナに導入されたプロモーター断片の配列をもとに、材形成特異的発現に関わるシス因子を絞り込み、複数の材形成特異的シス配列候補を見出した。3.材形成特異的プロモーター::レポーター導入シロイヌナズナ形質転換体をもとにして、材形成特異的遺伝子発現に影響を与える突然変異体の単離を始めた。このために、理化学研究所・ゲノム科学研究センターの松井・市川両博士との共同研究でシロイヌナズナ完全長cDNAの過剰発現システム(FOXハンティングシステム)を用いた。また、網羅的なRNAi解析のために用いる新規のベクター系を開発した。
学校のカリキュラム改善を規定するリーダーシップと社会関係資本に関する実証的研究

本研究では、管理職のリーダーシップと教員の社会関係資本の関係をさぐり、それらが学校の教育改善に対してどのような影響を及ぼすかを、実証的に明らかにすることを目的とする。本研究では、具体的には、某市において学校長(校長・副校長)のイニシアチブによって構築された教員間のメンタリング・協働の程度に着目し、その効果を、定性的かつ質問紙分析を用いて定量的に明らかにすることを試みた。定量調査を行う前には、様々なヒアリング・学校訪問を行い、定量的にそれらを把握するためのフレームワークを構築した。調査は、某市教育委員会の協力を得て、600名の回答者による質問紙調査として行われた。その結果、学校内の教育改善、とりわけ若手教員の授業力向上に資するような有効なメンタリングの方法が見出された。若手教員の抱える課題にそって、彼らにイニシアチブをもたせるようなメンタリング、社会関係の構築を管理者層が主導していくことが求められる。本研究では、管理職のリーダーシップ・教員の同僚性が、学校のカリキュラム改善に対してどのような影響を及ぼすかを、組織調査を通じて実証的に明らかにすることを目的とする。具体的には、管理職・主任層のリーダーシップ、および、教員の社会関係資本や協働の程度に着目し、それらの関係を定性的かつ質問紙分析を用いて定量的に明らかにする。平成22年度は、(1)管理職・主任層のリーダーシップとカリキュラム改善に関連する変数の関係を明らかにするための仮説の構築(2)公立学校における管理職、主任層、教職員を対象に、質問紙やインタビューといった定量的・定性的な調査によってデータを収集することを中心に行った。三鷹市教育委員会との連携を行うことを決定し、現在、質問紙調査の実施のため、最終の調査紙設計プロセスの段階にある。調査は三鷹の小中学校全校を対象にして行う予定である。本研究では、管理職のリーダーシップによって構築された教員の社会関係資本が、学校の教育改善に対してどのような影響を及ぼすかを、組織調査を通じて実証的に明らかにすることを目的とする。近年の先行研究においては、学校の教育の質の改善を実現する上で、校長のリーダーシップは極めて重要な要因として位置づけられており、それらが教員間の同僚性・社会関係を構築する資源として機能することがわかっている。また、別の先行研究においては、教員の有する社会関係が、教授の質や学業成績に対して間接的な影響を及ぼすことが報告されている。しかし、従来の先行研究においては、これらの諸関係を分析した実証的研究はほとんど蓄積されていない。分析はいまだ途上であるが、分散分析・重回帰分析等を用いて、教育力の向上に資する要因を探索的に明らかにすることを試みた。若手教員の抱える課題にそって、彼らにイニシアチブをもたせるようなメンタリング、社会関係の構築が求められる。
大規模災害の事前事後における消防活動支援および情報共有化システムに関する研究

大規模災害時の被災地調査システムとして、RFID(電子タグ)リーダ・ライタ、GPS、GIS(地理情報システム)と携帯型パソコンを組み合わせた端末の研究開発を行った。RFIDを情報交換用の記憶媒体とするほか、GPSを補完する位置情報源として用い、調査作業の負担軽減及び時間短縮を実現した。研究代表者らは、研究分担者および研究協力者と共に、RFID(電子タグ)を用いた、大規模災害時の情報収集システムの開発を進めている。本補助金では、RFIDリーダ・ライタ、GPS、GIS(地理情報システム)と携帯型パソコンを組み合わせた、被災地調査システムの開発を行っている。被災地調査用RFIDリーダ・ライタは、情報通信研究機構が開発を進めているもので、2.45GHz帯の電波を使うパッシブ(無電池)型RFIDに対して、書き込み及び読み取りを行うアンテナと制御パソコンとから構成される。一方、被災地調査用GISは、工学院大学と消防研究所がそれぞれ開発した被害情報収集システムをベースにしたもので、情報収集した位置を地図上で指定し、その位置における情報を付加するものである。今年度はこの両者を統合し、被災地に設置されたRFIDから電子的に情報を収集する機能、および調査結果をRFIDに書き込んで被災地に残す機能を開発した。統合システムでは、被災地調査用GISアプリケーション側からRFIDリーダ・ライタを起動させる方法をとっており、RFIDに書き込み読み取る情報を入出力するウィンドウを地図上に重畳表示する。開発した統合端末を用い、平成17年度に実施されたフィールド実験に2回参加した。東京都北区上十条五丁目(9月4日)における実験では、約500m四方の町内に火災3箇所、建物倒壊15箇所、道路閉塞3箇所を模擬的に設け、各被災場所にRFID付きの看板を設置し、調査者は調査端末を携行し、(1)初見の調査者が被災状況(倒壊判定、要救助者数など)を目視判定してRFIDに書き込み、(2)別の調査者がRFID上の情報を読み取って被災情報を収集し、災害対策本部に集約するという実験を行った。実験では、調査者あるいは実験者のミスによるものを除き、概ね設計通り動作した。愛知県豊橋市(11月20日)においても同様な実験を行い、良好な結果を得た。これらの実験成果は、電気新聞(11月18日)、電経新聞(11月21日)、世界日報(12月26日)などで報道され、またシステム制御情報学会システムインテグレーション部門講演会で発表した(12月17日)。昨年度(初年度)はこの両者を統合し、被災地に設置されたRFIDから電子的に情報を収集する機能、および調査結果をRFIDに書き込んで被災地に残す機能を開発した。今年度は、被災地に貼られたパッシブ型RFIDを調査者が容易に発見できるようにするため、アクティブ(電池内蔵)型RFIDを併置するハイブリッド方式を採用し、被災地調査用RFIDリーダ・ライタにアクティブRFIDを受信できる機能を追加した。そして、本補助金によりまず、アクティブRFIDの電界強度を端末画面の隅に表示する機能を開発した。複数のタグIDを受信した場合は、それぞれが並列表示される。さらに、タグの電界強度を手がかりとして、端末からタグまでの大まかな距離を推定し、GPSにより取得した端末の位置を中心とする円で、GIS上に表示する機能を開発した。複数のタグIDを受信した場合は、それぞれの円を同心円状に表示できる。この機能により、探しているRFIDが存在している範囲を推定する手がかりが得られ、タグの発見効率の飛躍的な向上が期待できる。来年度は、この端末をフィールド実験により性能評価する予定である。平成18年度までに、被災地に設置されたRFIDから電子的に情報を収集する機能、および調査結果をRFIDに書き込んで被災地に残す機能を開発した。また、被災地に貼られたパッシブ型RFIDを調査者が容易に発見できるようにするため、アクティブ(電池内蔵)型RFIDを併置するハイブリッド方式を採用し、被災地調査用RFIDリーダ・ライタにアクティブRFIDを受信できる機能を追加した。

平成19年度には、ハイブリッドRFIDリーダ・ライタに対して、GPS信号の受信機能を搭載し、GPS信号による位置情報と各種RFIDタグから受信したIDからテーブル参照により変換した位置情報とを、一体として扱い、その端末の位置を把握する機能を開発した。その中で、GPSを受信できない時にはID受信に切り替える機能や、GPSもIDも受信できる時にはIDを優先して、より精度高い位置情報を取得する機能を合わせて開発した。これらの機能により、GPSを受信できる戸外のみならず、受信できない家屋内においても、RFIDを位置情報源として、自らの端末の位置を把握しながら調査を行えるようになった。研究代表者らは、連携研究者および研究協力者と共に、RFID(電子タグ)を用いた、大規模災害時の情報収集システムの開発を進めている。本補助金では、RFIDリーグ・ライタ、GPS、GIS(地理情報システム)と携帯型パソコンを組み合わせた、被災地調査端末の開発を行っている。平成19年度までに、被災地に設置されたRFIDから情報を読み取る機能、および調査結果をRFIDに書き込んで被災地に残す機能を開発した。また、被災地のパッシブ型RFIDを調査者が発見する手助けにするため、アクティブ(電池内蔵)型RFIDを受信できる機能を端末に追加した。さらに、GPS信号とRFIDタグから得た位置情報とをシームレスに扱い、GPSを受信できる戸外のみならず、受信できない建物内においても、自らの端末の位置を把握しながら調査を行う機能を開発した。平成20年度は、4種類のアクティブ型RFIDと2種類のパッシブ型RFIDを対象とし、受信したIDを端末からインターネット上のucode準拠の位置解決サーバに送信し、そのレスポンスをGIS上に表示する機能を開発した。この機能によって、より多様なRFIDを対象にできるようになったのみならず、同じ位置解決サーバを使用する他のシステム(GPSや携帯電話など)との連携も図ることができるようになったことで、開発システムの可用性が飛躍的に向上した。さらに、平成20年6月7日に、東京国際消防防災展2008の会場内(東京ビッグサイト)においてワークショップ「ICTと消防防災」を開催し、研究代表者、連携研究者、研究協力者が登壇して講演し、本補助金による4年間の研究成果を、消防防災関係者の聴衆に紹介した。
血液神経関門を標的とした免疫性末梢神経疾患の病態解明と新規治療の開発

慢性炎症性脱髄性根ニューロパチー(CIDP)患者/多巣性運動ニューロパチー(MMN)患者血清をヒト血液神経関門(BNB) in vitroモデル作用させて,BNBの破綻を引き起こす分子メカニズムを解明した.典型的CIDP/ MMN患者血清を作用させるとBNB構成内皮でのバリアー機能を反映する電気抵抗値が低下し,tight junction関連蛋白であるclaudin-5蛋白量が低下した.更にMMN患者血清中に含まれるBNB構成内皮に対する自己抗体と血清を作用させることでBNB構成内皮からautocrineに放出されるVEGFがBNB破綻を惹起させる重要な分子であることを明らかとした.慢性炎症性脱髄性根ニューロパチー(CIDP)患者/多巣性運動ニューロパチー(MMN)患者血清をヒト血液神経関門(BNB) in vitroモデル作用させて,BNBの破綻を引き起こす分子メカニズムを解明した.典型的CIDP/ MMN患者血清を作用させるとBNB構成内皮でのバリアー機能を反映する電気抵抗値が低下し,tight junction関連蛋白であるclaudin-5蛋白量が低下した.更にMMN患者血清中に含まれるBNB構成内皮に対する自己抗体と血清を作用させることでBNB構成内皮からautocrineに放出されるVEGFがBNB破綻を惹起させる重要な分子であることを明らかとした.平成24年度は多巣性運動ニューロパチー(MMN)患者血清が血液神経関門(BNB)を構成する血管内皮細胞に及ぼす影響を解析した。この研究をすすめる上で病的状態における血液脳関門(BBB)破綻メカニズムを理解する必要があったため,視神経脊髄炎患者血清と糖尿病性細小血管障害の原因物質として有力視されているAGEsを我々が樹立したヒトBBB in vitroモデルに作用させ,それらのBBB破綻メカニズムを明らかとした。次に,我々が樹立したヒトBNB由来血管内皮細胞株(PnMECs)にMMN患者血清を作用させ,PnMECsのバリアー機能に及ぼす影響を解析した。MMN患者血清14例をPnMECsに作用させるとPnMECsのtight junction関連蛋白であるclaudin-5の発現が低下し,電気抵抗値(TEER)が低下した。すなわち,MMN患者血清がBNB機能を破綻させることが明らかとなった。さらに,患者血清中に含まれる液性因子の中でBNB機能を破綻させる物質の同定を試みた。MMN患者血清中にはBNB構成血管内皮に対する自己抗体が存在し,その自己抗体がPnMECsのclaudin-5の発現を低下させ,TEER値を低下させることで,BNB機能を破綻させていることが明らかとなった。一方で,MMN患者血清中に含まれるVEGFを中和抗体を用いて阻害するとPnMECsのBNB機能が増加した。MMN患者血清をPnMECsに作用させるとPnMECsが放出するVEGF量が増加することが明らかとなった。これらのことより,MMN患者血清中に含まれる液性因子が,BNB構成内皮からautocrineに放出されるVEGFを増加させることによりBNBを破綻させることが明らかとなった。本年度は慢性炎症性脱髄性根ニューロパチー(CIDP)患者/多巣性運動ニューロパチー(MMN)患者血清を作用させて,血液神経関門(BNB)構成血管内皮から局所的に放出されるサイトカイン/ケモカインを網羅的に解析した.非対称型CIDP/MMN患者血清を作用させるとBNB構成内皮が産生するIP-10が増加することを明らかとし,T細胞のBNBを超えた末梢神経内侵入を惹起するメカニズムを推測した.この3年間でCIDP/MMN患者血清がBNB破綻を引き起こす分子メカニズムを解明した.CIDP患者を対象とした研究では,典型的CIDP/非対称型CIDP患者血清を作用させるとBNB in vitroモデルでのバリアー機能を反映する電気抵抗値が低下し,tight junction関連蛋白であるclaudin-5蛋白量が低下することを示した.さらに,CIDP患者血清を作用させることで認められるBNB in vitroモデルのバリアー破綻の程度が,臨床症状の重症度や神経幹部の脱髄所見などのCIDP臨床パラメーターと有意に相関することを明らかとした(PLOS One 2014; 9: e104205).MMN患者を対象とした研究では,1.MMN患者血清を作用させるとBNB in vitroモデルの電気抵抗値が低下し,claudin-5蛋白量が低下し,細胞接着因子であるVCAM-1蛋白量が増加すること,2. MMN患者血清中に含まれるBNB構成内皮に対する自己抗体と血清を作用させることでBNB構成内皮からautocrineに放出されるVEGFがBNB破綻を惹起させる重要な分子であることを明らかとした(J Neurol Neurosurg Psychiatry 2014; 85: 526-37).本研究で得られた成果はBNBに照準を絞った新たなCIDP/MMNの治療に発展することが期待される.神経内科この2年間で当初計画していた慢性炎症性脱髄性根ニューロパチー患者血清と多巣性運動ニューロパチー患者血清がどのような分子メカニズムで血液神経関門を破綻させるかについて明らかにするという研究目的が達成できたため,概ね順調に研究は進行していると考えた.平成24年度は多巣性運動ニューロパチー(MMN)患者血清がBNB破綻をきたす分子メカニズムの解明を目指した。まず,MMN患者血清がBNBを破綻させることを分子レベルで明らかとした。

次に,MMN患者血清中に含まれる液性因子の中でBNB破綻に大きく関わる物質の候補として,BNB構成内皮に対する自己抗体とBNB構成内皮からautocrineに放出されるVEGFが同定された。MMN患者血清がBNB破綻をきたす分子メカニズムが解明でき,研究は順調に進展していると考えられる。今後,慢性炎症性脱髄性根ニューロパチー(CIDP)患者血清や多巣性運動ニューロパチー(MMN)患者血清が血液神経関門(BNB)を構成するペリサイトに及ぼす影響を解析する.また,CIDP/MMN患者血清中に含まれるBNBを破綻させる原因物質を特にサイトカインや自己抗体に焦点を絞って同定する.患者血清や健常成人/疾患コントロール血清を作用させ,BNBから局所的に放出される炎症性サイトカイン,ケモカインをBioplexを用いて網羅的に解析する.さらにBNB破綻を生じうる未知の自己抗体を2次元電気泳動法/蛋白質量解析の手法を用いて同定する.これらの知見がCIDP/MMNにおけるBNB破綻分子メカニズムの全容解明につながる.平成25年度は慢性炎症性脱髄性多発根ニューロパチー(CIDP)患者血清が血液神経関門(BNB)を破綻させる分子メカニズムを解明する。CIDPは臨床症状や末梢神経伝導検査での脱髄病変の分布によりtypical CIDP (t-CIDP), MADSAM, DADSに大別される。このCIDPの臨床病型を規定しているのは,血液神経関門(BNB)の破綻様式の違いであるという仮説がある。本年度は,我々が樹立したヒトBNB構成内皮細胞に各病型CIDP患者の血清を作用させ,細胞生物学的見地からこの仮説を検討することを目的とする。具体的には我々が樹立したヒトBNB構成内皮細胞株(FH-BNBs)を用いて,山口大学と千葉大学で入院し,臨床症状,電気生理学的所見より診断確定したCIDP患者26例(t-CIDP13例,MADSAM10例,DADS3例)の血清と健常成人10例の血清をFH-BNBsに作用させ,バリアー機能の指標となるclaudin-5蛋白量と電気抵抗値を測定する。さらに,BNB破綻の程度とCIDPの臨床パラメーター(Hughes grade, MRC score,罹病期間, IVIg/ステロイド反応性,髄液所見,末梢神経伝導検査所見)の相関を検討する。また,それぞれのCIDP患者でBNB破綻を生じる分子メカニズムが異なるかを細胞生物学的見地から検討する。細胞培養液や細胞培養用ディッシュなどの細胞培養のための消耗品,ウエスタンブロッティングや免疫細胞化学による解析のための抗体,VEGF, TNF-α,IL-6, TGF-βなどのサイトカインに対する中和抗体,患者血清中のサイトカイン濃度を測定するためのELISAキット,患者血清からIgG分画を精製するためのアフィニティーカラムを複数購入する。研究成果をいち早く臨床の現場にフィードバックするため,国内外での学会発表のための旅費と論文作成のための英文校正の費用を計上する。
ヒト悪性腫瘍細胞の産生する高カルシウム血症惹起因子に対するモノクロナル抗体の作製

我々は、高カルシウム血症惹起性のヒト扁平上皮癌細胞の産生する骨吸収促進因子を、培養上清よりSephadex G-100にて分画し、その骨吸収促進因子が分子量1.5万2万の蛋白であり、PTH様活性は有していないことを報告した。(論文(1))。また、この骨吸収促進因子はDEAE-Sepharoseカラムより、二峰性に溶出された。ところで最近interleukin1(IL-1)には骨吸収活性もあることが判明しているので、念のため各溶出分画のIL-1活性を測定してみたところ、ゲル濾過でもイオン交換クロマトでも、骨吸収活性とIL-1活性は全く同じ分画に溶出された。また骨吸収活性もIL-1活性も、同じ等電点(PI50)であった。さらに骨吸収活性もIL-1活性も抗IL-1α(poly-clonal)抗体により完全に失活したが、抗IL-1β(polyclonal)抗体では全く失活しないので、この扁平上皮癌(T3M-1)の産生する骨吸収促進因子はIL-1α様因子であることが明らかになった(論文(2))。なおIL-1αが骨吸収活性を有していることは、recombinant humaninterleuk in 1αを用いて証明されている(論文(3))。現在IL-1αをマウスに投与した場合、実際に高カルシウム血症が生ずるか否か検討中であるが、IL-1の作用機〓としては、骨芽細胞を介して作用しているらしいことが判明している(論文(4))。現在、このIL-1α様因子が遺伝子工学的にもIL-1αであることをNortlern blothybri dizationにて確認中である。以上のごとく、この扁平上皮癌細胞はIL-1α様因子を産生ししいることが明きらかになったため、モノクロナル抗体の作製は中止したが、我々は最近さらに、PTH様因子を産生する扁平上皮癌を樹立しており、向後はこのPTH様因子に対するモノクローナル抗体を作製する予定である。(論文(1))。
大人数の遺伝子発現データ無しで表現型と遺伝子発現の個人差の関連を調べる手法の開発

本研究では、機械学習技術を応用し、大人数の個人発現量データを必要とせずに、個々人のゲノムデータから遺伝子発現量の個人差を予測し、遺伝子発現量と表現型の関連解析を行う方法を開発し、個人から採取が困難な組織・細胞型の遺伝子発現量と表現型の関連を発見することを目指す。
運動器固有の機械的ストレス感知機構:筋・骨萎縮遺伝子の発現調節の分子システムから

Cb1-bの発現が運動器の活動状態(機械的ストレス)と相関する非常に良い指標になることがわかった。この新しい知見は、Cb1-bの発現調節機序を解明できれば機械的ストレスに対する運動器の感知機構が明らかになることを強く示唆した。そこで、本研究で、Cb1-b遺伝子のプロモーター解析を行った結果、Egr-1とSp1の転写因子がCb1-bの発現をそれぞれ正と負に制御していることがわかった。さらに、これら転写因子の上流を解析すると、MAPK経路とくにERK-1/2経路がEgrの活性を誘導していた。ERK-1/2を活性化するものこそが、運動器の活動状態(機械的ストレス)の感知機構の重要なセンサーであることがほぼ明らかにした。申請者らは、それが膜上の蛋白質分解酵素ではないかという新たなメカニズムを提唱している。骨格筋や骨などの運動器は、運動器の活動状態(機械的ストレス)の影響を最も受けやすい器官であり、身体活動の程度によりそれらの量を変化しうる。例えば、宇宙フライトや寝たきりにより筋量と骨量が著明に減少する一方、運動トレーニングによりそれらの量を増大できる。近年、筋量を制御する遺伝子としてAtrogin-1、MuRF-1が同定された。申請者らも、長年JAXA(宇宙航空研究開発機構)と共同で、宇宙フライトや寝たきりによる筋・骨萎縮共通の原因酵素の一つとしてCb1-bユビキチンリガーゼ(ユビキチン依存性蛋白質分解経路の律速酵素)を発見した。このCb1-bはIGF-1(インスリン様増殖因子)の重要な細胞内シグナル分子IRS-1の分解を元進し、筋蛋白質の合成や骨形成を低下させる。興味深いことに、Cb1-bの筋・骨芽細胞での発現は寝たきりや宇宙フライトで著明に増大し、逆に運動トレーニングで減少することを発見した。つまり、Cb1-bの発現が運動器の活動状態(機械的ストレス)と相関する非常に良い指標になることがわかった。そこで、本年度、Cb1-b遺伝子のプロモーター解析を行った結果、Egr-1とSp1の転写因子がCb1-bの発現をそれぞれ正と負に制御していることがわかった。さらに、これら転写因子が運動器の活動状態(機械的ストレス)の感知機構において重要な役割を果たしていることが明らかになってきた。申請者らは、長年JAXA(宇宙航空研究開発機構)と共同で、宇宙フライトや寝たきりによる筋・骨萎縮共通の原因酵素の一つとしてCb1-bユビキチンリガーゼ(ユビキチン依存性蛋白質分解経路の律速酵素)を発見した。このCb1-bはIGF-1(インスリン様増殖因子)の重要な細胞内シグナル分子IRS-1の分解を亢進し、筋蛋白質の合成や骨形成を低下させる。