hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咀嚼感覚と耐久性に優れた新規ウレタン系軟性裏装材の開発研究

しかし現在の市販軟性裏装材は,口腔内での耐久性に乏しく,機能的な面でも十分とは言えない.そこで本研究において,幅広い粘弾性的性質を示すウレタンオリゴマー材料に着目し新規軟性裏装材の研究開発に着手した.口腔内の温度変化は,およそ4°C60°Cと言われているが,軟性裏装材に対して低温と高温どちらの温度環境が材料の劣化等の耐久性に影響を及ぼすかは不明な点が多い.そこで本研究では,各種試作ウレタン系軟性裏装材を低温の4°Cおよび高温の60°C水中に1年間の長期間浸漬して,ショアA硬さと圧縮弾性率の経時的変化を測定した.また現在市販されているアクリル系およびシリコーン系軟性裏装材に関しても同様の測定を行い,比較検討した.アクリル系軟性裏装材は,どちらの温度環境でも可塑剤の溶出に伴って材料が硬化変形して,途中から計測不能となった.シリコーン系軟性裏装材は,両温度環境下で弾性率は増加したが,特に4°Cに比較して60°Cの温度環境では,重合反応の進行や材料の劣化等で,急速に材料の硬化が進み,弾性率が2倍以上に増加する材料も見られた.軟性裏装材は,口腔内で長期間に亘って柔軟性が保持されることが,疼痛緩和に有効なだけでなく義歯の装着感の向上にも有効であると言われている.一方,各種試作ウレタン系軟性裏装材は,両温度環境下で1年後でも弾性率は僅かに減少した.これは材料の柔軟性が長期間維持されることを示しており,従来の市販品には見られない画期的な物性を有していることが明らかとなった.現在まで本研究課題において,ほぼ当初の研究計画に沿って研究を遂行してきた.現在,臨床で多用されているシリコーン系軟性裏装材は,当初は柔軟性が保たれているが,きびしい口腔内環境に曝されることで,劣化が進み急速に硬化していく.このため軟性裏装材を応用した義歯装着患者の使用感覚も徐々に悪化していく.この欠点を克服する新規材料の開発が強く求められてきた.本研究における多官能性ウレタンアクリレートオリゴマーを基材とする光重合型試作軟性裏装材は,当初の予想通り弾性率がほとんど変化せずに,長期間安定した物性を示した.これにより,従来の軟性裏装材と比較して,長期間の口腔内使用に耐えられる機能的に優れた軟性裏装材の臨床応用の可能性が示唆された.我が国は65歳以上の高齢者人口が3,000万人を突破して世界でも例を見ない超高齢社会に突入した.当然,有床義歯を必要とする患者も増加傾向にある.しかし多くの患者が,歯科医院で製作された義歯に満足せず,咀嚼時の疼痛や違和感に悩まされているのが現状である.そのため緩衝効果を期待して各種の軟性裏装材が応用される場合も多い.平成28年4月の歯科診療報酬改定で,口腔疾患の重症化予防及び口腔機能低下への対応の一環として,使用中の下顎総義歯に軟質材料を用いての有床義歯内面適合治療が保険収載された.しかし現在の市販軟性裏装材は,耐久性に乏しく,機能的な面でも十分とは言えない.そこで本研究において,官能基及び末端基の種類と数で幅広いレオロジー的物性を賦与できるウレタンオリゴマー材料に着目し新規軟性裏装材の開発に着手した.軟性裏装材の床用レジンに対する接着性は,口腔内での長期間の耐久性に影響する重要な因子となるため,1年間の長期に亘って37°C水中に浸漬した両者間の接着強さの経時的変化を測定した.試験片形状は,2本の棒状アクリル系床用レジン間にウレタンオリゴマー材料を挟み込むサンドイッチ構造の円柱状試験片とした.実験に供した各種ウレタンアクリレートオリゴマー材料の中で,UF-8100(共栄社科学),SH-9832(根上工業),UV-3500(日本合成化学)等の試験片は,1年後でも2MPa程度の接着強さを維持していて臨床的にも十分の耐久性を有していると判断された.これまでの研究成果を総合的に判断すると,幾つかのウレタンアクリレートオリゴマー材料が,新規の歯科用軟性裏装材として臨床応用できる可能性が示唆された.
高フレームレート撮像による画像入力システムのための高精度動きベクトル推定

本研究では、高速に撮像された画像情報に対して高精度に動きベクトルを推定する手法について提案し、その情報を基に複数のフレーム画像に対し統合処理を施すことで高品質な画像を取得するシステムについて検討した。動き推定手法では、予測に基づく空間勾配の算出位置と算出方向等を変更した勾配法を導入することで、高速で高精度な手法を実現した。また、動き情報を基に空間解像度を向上させる処理について、ハードウェア実装を前提に、低演算量で実現する手法について検討した。本年度は、ハードウェア実装を前提とした、空間解像度の向上手法について検討した。昨年度検討した低演算量で高精度に求めた動きベクトルを用いてフレーム間の位置合わせを行うことを前提に、少ない演算量で高空間解像度画像を再構成する手法を検討した。提案手法では、画像をエッジ部と平坦部に分割し、エッジ部は入力画像から高周波成分を復元した画像に、平坦部はノイズを低減した画像に置換することで再構成画像を得る。合成画像を用いたシミュレーションにより、バイキュービックで補間した画像とIterative Back Projection(IBP)法を用いて再構成した画像との比較を行った。提案手法は、補間画像に比べ、エッジ部では高周波成分が復元され、平坦部ではノイズが低減されている。また、IBP法に比べ、少ない演算量で高品質な画像が再構成できた。次に、提案手法のハードウェア実装を目指して、画像入力システム構築の検討を行った。高速カメラとFPGAボードを用いたシステムを構築し、画像の入力、処理、出力の一連の基本動作を実行できるようにした。さらに、昨年度検討した演算量の少ない動きベクトル推定手法について、ハードウェア実装しやすいように修正した上、本入力システムへの実装を開始した。本年度は、高フレームレート画像における動きベクトル推定の方式について検討した。特に、演算量や精度に留意して、以下のような項目について取り扱った。まず、勾配法をベースに、低演算量で高精度な動きベクトル推定手法について検討した。予め撮像した高フレームレート画像や、合成した高フレームレート画像によりシミュレーションを行い評価した。相対的に動き量が小さいときは、空間勾配を求める位置や向きによって精度が変わるため、その決定方法について色々と検討した。また、階層的な処理の導入により、被写体の様々な動き量に対しても対応できるようにした。その際には、光学的な折り返し成分を含んだ画像を用いて超解像度化が図れるように、折り返し成分を有しても動き推定の精度を保てるような方法を目指した。次に、手振れ動作による回転や平行移動を再現して動きベクトルを推定し、従来の超解像度化手法を用いて評価を行い、その有効性について確認した。本年度は、主に高速カメラとFPGAボードで構成される画像入力システムをPCI Expressを介してコンピュータに接続し、システム上のFPGAとコンピュータのCPUが連携しながら処理を行える環境を構築した。FPGA上に、これまで検討した動きベクトル推定処理の実装を試みた。現在、実装の完成の見通しがたっており、すぐに終了する予定である。複数フレームの統合による超解像処理は、コンピュータ側で実施することとし、昨年度検討した方式に基づいて、リアルタイムで実施する環境を整えた。さらに、高フレームレート画像に対し動き推定を行い、その動きベクトルを用いてフレーム間で対応する画素の値をディジタル積分することを検討した。一般に、高いフレームレート画像では、フレームごとの光量が減少することによりランダム状の雑音が多くなるが、複数フレームの積分効果により、このような雑音を低減することが出来る。その際、動き補償により、動いている物体も動きボケを生じることなく積分することができるため、高品質な撮像が可能となる。また、ダイナミックレンジが広いシーンでも飽和することなく積分が可能であるので、階調圧縮処理後に広ダイナミックレンジ画像を表示することが可能となる。このような方式について、具体的に検討を行った。画像情報処理・情報センシング前年度に検討した方式により得られる動きベクトルを活用することで、高いフレームレートの画像を統合し、空間解像度の向上を図る手法について、十分な時間を割き、様々な検討を行った。少ない演算量で、同等以上の品質の画像を再構成できており、予定通り順調に進んでいる。一方、ハードウェア実装については、画像入力システムは固まり、基本動作の確認はできたが、動きベクトル推定の実装については、次年度に持ち越し検討することになった。本課題の基礎となる、高フレームレート画像の動きベクトル推定の方式検討に十分な時間を割き、様々な検討を行った。基本方式は固まり、概ね予定通り順調に進んでいる。折り返し成分を多く含む画像に対してもシミュレーションを行ったが、耐性に関する評価実験は次年度に持ち越すこととなった。一般的な手法を用いた超解像度化に関する検討も行い、提案方式で推定した動きベクトルを用いた方がより品質の良い画像を得られることも確認できている。引き続き、動きベクトル推定の実装を検討するとともに、さらに、空間解像度の向上処理についても実装の検討を進める。また、この技術を空間解像度の向上だけでなく、雑音の抑制やダイナミックレンジの拡大に応用する方式についても、併せて検討を行う。

引き続き、動きベクトル推定方式の高精度化の検討を行うと共に、H24年度に検討できなかった、光学的な折り返し成分に対する耐性について評価実験を行う。さらに、推定した動きベクトルを生かした超解像度方式について検討を行う。また、ハードウエア化に向けて、提案方式の実装のための予備検討を行う。FPGAボード関連の支出が予定よりも少なかったことや、国内出張の回数が1回で、予定よりも少なかったため、14万円の残高が生じた。次年度は、この金額も合わせて、主に周辺PCとのインタフェース用の部品を購入し、PCとFPGAボードとの連携によるリアルタイム処理を目指す予定である。必要に応じて、このためのPCを新たに購入する予定である。現有するコンピュータを活用することとし、コンピュータ購入の費用を削減したため、14万円の残高が生じた。次年度は、その金額も合わせて、ハードウェア化に向けた環境を整えると共に、必要に応じて、シミュレーション用のコンピュータを新たに購入する予定である。
補助循環における心室最大エラスタンスEmaxの低侵襲的推定システムの開発

心室の最大エラスタンスE_<max>は,補助人工心臓によって補助される自然心臓のポンプ機能を評価するための良い指標となる可能性があり,この量が得られれば補助人工心臓の離脱時期の決定に大きく貢献する.しかし,従来E_<max>を得るためには心室容積を侵襲的に直接計測する必要があり,これが臨床応用への大きな障害となっていた.本研究では,最近われわれが開発しつつある心室容積を侵襲的に直接計測する必要のないE_<max>推定法の妥当性を,動物実験により検証するとともに,臨床応用可能なE_<max>推定システムを構築することを目的とした.まず初年度において,E_<max>を推定する問題が一般的な逆問題として定式化されることを示し,ある一拍の駆出期における心室容積あるいは拍出流量と心室圧の瞬時値に基づいてE_<max>を推定するためのアルゴリズムを導いた.最終年度では,このアルゴリズムにしたがってE_<max>を推定することのできるシステムをパソコン上に実装した.また,山羊において,前負荷・後負荷の変動および薬剤負荷によりさまざまな状態を作り,それらの状態において心室容積・拍出流量・心室圧を計測する実験を行った.これらの計測量に基づき本研究で提案した方法と従来法によりE_<max>を推定し,両者を比較した.その結果、両者の相関係数は0.9程度であり,提案した方法が十分実用的であることが明らかとなった.さらに,従来法では不可能であった拍単位でのE_<max>の推定が,収縮末期圧-容積直線の容積軸切片の誤差として一回拍出量の数パーセント程度で実行できることも明らかになった.今後に残された課題は、より多くの動物実験に基づき,従来の方法と比較することにより本方法の妥当性をさらに検討することあるとともに,侵襲性を低くするために,心室圧の代わりに動脈圧を計測する場合にも本方法を拡張していくことであると考えられる.心室の最大エラスタンスE_<max>は,補助人工心臓によって補助される自然心臓のポンプ機能を評価するための良い指標となる可能性があり,この量が得られれば補助人工心臓の離脱時期の決定に大きく貢献する.しかし,従来E_<max>を得るためには心室容積を侵襲的に直接計測する必要があり,これが臨床応用への大きな障害となっていた.本研究では,最近われわれが開発しつつある心室容積を侵襲的に直接計測する必要のないE_<max>推定法の妥当性を,動物実験により検証するとともに,臨床応用可能なE_<max>推定システムを構築することを目的とした.まず初年度において,E_<max>を推定する問題が一般的な逆問題として定式化されることを示し,ある一拍の駆出期における心室容積あるいは拍出流量と心室圧の瞬時値に基づいてE_<max>を推定するためのアルゴリズムを導いた.最終年度では,このアルゴリズムにしたがってE_<max>を推定することのできるシステムをパソコン上に実装した.また,山羊において,前負荷・後負荷の変動および薬剤負荷によりさまざまな状態を作り,それらの状態において心室容積・拍出流量・心室圧を計測する実験を行った.これらの計測量に基づき本研究で提案した方法と従来法によりE_<max>を推定し,両者を比較した.その結果、両者の相関係数は0.9程度であり,提案した方法が十分実用的であることが明らかとなった.さらに,従来法では不可能であった拍単位でのE_<max>の推定が,収縮末期圧-容積直線の容積軸切片の誤差として一回拍出量の数パーセント程度で実行できることも明らかになった.今後に残された課題は、より多くの動物実験に基づき,従来の方法と比較することにより本方法の妥当性をさらに検討することあるとともに,侵襲性を低くするために,心室圧の代わりに動脈圧を計測する場合にも本方法を拡張していくことであると考えられる.心室の最大エラスタンスE_<max>は補助人工心臓によって補助される自然心臓のポンプ機能を評価するための良い指標となる可能性があり,この量が得られれば補助人工心臓の離脱時期の決定に大きく貢献する.しかし,従来のE_<max>を得るためには心室容積を侵襲的に直接計測する必要があり,これが臨床応用への大きな障害となっていた.本研究では,最近われわれが開発しつつある心室容積を侵襲的に直接計測する必要のないE_<max>推定法の妥当性を,動物実験により検証するとともに,臨床応用可能なE_<max>推定システムを構築することを目的とする.本年度では,心室容積あるいは拍出流量と心室圧からE_<max>を推定する問題が逆問題として定式化できることをまず明らかにした.すなわち,心室エラスタンスの定義式から導き出される恒等式は,ある一拍の躯出期における相異なる任意の時刻において成立するので,これらの時刻で計測された心室容積あるいは拍出流量と心室圧のデータに依存した複数の独立な方程式が得られる.このとき,心室エラスタンスを時間に関する多項式のような有限個のパラメータで決定される時間関数で表現できると仮定すれば,これらの方程式を連立させることにより未知パラメータを求めることができる.さらに,これらのパラメータが得られれば,これらを元の恒等式に代入することにより,心室容積を計測する場合には収縮末期圧-容積関係を表わす直線の容積軸切片V_Oが,拍出流量を計測する場合には拡張末期容積V_<ed>とV_Oの差V_<ed>-V_Oが,それぞれ拍数単位で連続的に推定可能であることが明らかとなった.

またこの方法は,心室圧の代わりに動脈圧を計測する場合にも拡張可能である.次年度に残された課題は,動物実験によって得られたデータに基づき,従来の方法と比較することにより本方法の妥当性を検討することである.心室の最大エラスタンスEmaxは,補助人工心臓によって補助される自然心臓のポンプ機能を評価するための良い指標となる可能性があり,この量が得られれば補助人工心臓の離脱時期の決定に大きく貢献する.しかし,従来Emaxを得るためには心室容積を侵襲的に直接計測する必要があり,これが臨床応用への大きな障害となっていた.本研究では,心室容積を侵襲的に直接計測する必要のないEmax推定法の妥当性を,動物実験により検証するとともに,臨床応用可能なEmax推定システムを構築することを目的とする.昨年度では,Emaxを推定する問題が一般的な逆問題として定式化されることを示し,ある一拍の駆出期における心室容積あるいは拍出流量と心室圧の瞬時値に基づいてEmaxを推定するためのアルゴリズムを導いた.本年度では,このアルゴリズムにしたがってEmaxを推定することのできるシステムをパソコン上に実装した.また,山羊において,前負荷・後負荷の変動および薬剤負荷によりさまざまな状態を作り,それらの状態において心室容積・拍出流量・心室圧を計測する実験を行った.これらの計測量に基づき本研究で提案した方法と従来法によりEmaxを推定し,両者を比較した.その結果,両者の相関係数は0.9程度であり,提案した方法が十分実用的であることが明らかとなった.さらに,従来法では不可能であった拍単位でのEmaxの推定が,収縮末期圧-容積直線の容積軸切片の誤差として一回拍出量の数パーセント程度で実行できることも明らかになった.今後に残された課題は,より多くの動物実験に基づき,従来の方法と比較することにより本方法の妥当性をさらに検討することあるとともに,侵襲性を低くするために,心室圧の代わりに動脈圧を計測する場合にも本方法を拡張していくことであると考えられる.
高速遠心分配分離法による廃棄物中の希少金属資源化プロセスの創生とシステム設計

最近、様々な希少金属がテレビ、コンピューター、二次電池などの電化製品に広く利用されている。その中でも、ランタン族金属は地球上には限定された地域での貴重な天然資源あるから、使用済み廃棄物からの有用資源の回収し、工業的なリサイクルシステムを開発することが急務となっている。本研究では、有機リン酸を抽出剤に用いるランタン族金属イオンの溶媒抽出特性について検討し、さらに高性能遠心分配クロマトグラフィーによる金属イオンの相互分離を行って、最適な実験条件に関する有用な知見を得た。ランタン族金属はその特異な化学的性質から多様な材料に用いられている。たとえば、テレビなどの電化製品中の部品や携帯電話中の磁石への利用はよく知られている。地球上には限定された地域で採掘精錬されるが、大変貴重な金属資源となっている。従って、様々な無機系廃棄物から有用な金属を取り出し、化学的な方法で抽出分離する方法の開発が望まれる。本研究では、遠心液-液分配クロマトグラフィーを用いることにし、テフロン(長さ100m)で12本の棒にコイルを巻きつけて偏心状に配置し、そのコイル中で多段階分配を行わせることにした。全体積は約30mLであった。ヘプタン中にビスー2-エチルヘキシルリン酸(BEHPA)を溶解した溶液を固定相とし、移動相にはトリクロロリン酸溶液を用いて13種ランタン族イオンの一斉相互分離を試みた。まず、ランタン族金属イオンの液-液抽出を行って分配比を求め、その結果得られた半抽出pHから、原子番号が隣接する金属イオンの相互分離を予想することができた。次に、3種の軽ランタン族金属イオン混合溶液を試料として実験パラメーターに関する研究を行った。すなわち、クロマトグラフィー相互分離に及ぼす移動相のpHと流速、回転速度の影響について調べた。通常のクロマトグラフィーと同様に、保持体積は分配比に比例し、移動相のpHが高いほど大きくなった。また、分離効率は移動相の流速を小さくすれば高くなることがわかった。回転速度についても調べ、毎分700回転が適当であった。本年度はランタン族金属イオンの分離に関して基礎的な研究を行った。最近、希土類金属は特徴ある物理化学的性質を有していることから、様々な製品の原材料に使用されている。たとえば、蛍光灯やテレビなどの電化製品、二次電池、携帯電話への利用はよく知られている。2000年には資源循環型社会形成推進基本法が制定され、廃棄物からの有用資源の回収及びリサイクルの実現が急務となっている。このような背景から、様々な金属廃棄物から有用な金属を取り出し、化学的な方法で抽出分離する方法を開発している。本研究では、遠心液-液分配クロマトグラフィーにおける抽出分離部品として、12個のステンレス棒にコイル状にテフロン管(長さ100m)を巻きつけて、それを偏心状に配置し、そのコイル中で多段階分配分離を行わせることにした。テフロン管の全体積は約30mLであった。今回はヘプタン中に三種類の有機リン酸(D2EHPA, PC-88A及びCyanex 272)を別々に溶解したものを固定相とし、分離特性を検討した。移動相にはトリクロロリン酸溶液を用い、13種ランタン族イオンの一斉相互分離を試みた。特に、13種ランタン族金属イオンを軽、中重、重の3グループに分けて混合試料溶液を作成し、各種実験パラメーターに関する研究を行った。グラジエント溶離法を用いる一斉分離では、三種類の有機リン酸のうちD2EHPAが最も良好な結果を得た。また、Cyanex 272では軽ランタン族金属イオンの分離に有用であることがわかった。平成20年度に続き、アルキルリン酸を用いた希土類イオン及びアルカリ土類金属イオンの溶媒抽出分離と高性能遠心分配クロマトグラフィー(HPCPC)による分離に関する基礎的及び応用に関する研究を行った。本年度は具体的な廃電子機器物質として、アルカリ土類金属及び希土類金属を含んでいる蛍光管を選び、硝酸による試料溶解と抽出分離の前処理についても検討した。溶媒抽出に関する研究では、ビス-2-エチルヘキシルリン酸(BEHPA)を抽出剤とする希土類金属イオンの二相間分配平衡について、種々の条件下で抽出実験を行った。BEHPAは比較的弱い酸であることから、金属イオンとの錯体生成定数がかなり小さく、微酸性溶液からでも定量的に抽出できることがわかった。特に、鉄(III)はpH1.0からでもほぼ100%抽出された。従って、実際の金属試料ではクエン酸または酒石酸などの有機酸を共存させて事実上水溶液に残し、目的金属イオンのみを抽出することが望まれる。

0.1M酒石酸溶液から0.1M BEHPA/ヘプタンへの各種希土類金属オンの溶媒抽出では、原子番号順に抽出されやすく、隣接する金属間の半抽出pHはかなり接近していることがわかった。半抽出pHは他の有機リン酸(D2HPEやCyanex272)を用いた場合と比較するとかなり大きく、より塩基側からの抽出が可能であることから、金属イオン間の分離に関しては有利な結果となった。まず、実試料はできるだけ低濃度硝酸で溶解し、試料溶液中からアルカリ金属と希土類金属の2つのグループに分けるための抽出分離実験を行った。その後、より高濃度硝酸で逆抽出した。この試料水溶液について偏心コイルHPCPC分離を試みた。その結果、2段階溶離を用いた方法によりイットリウムとランタンの分離、ランタンと他の希土類金属の混合試料の分離に適用できた。
リボヌクレオチド除去修復におけるRNase H2の機能

リボヌクレアーゼH2(RNase H2)は、二本鎖DNA中に存在するモノリボヌクレオチド(rNMP)を認識・切断するRNA分解酵素である。RNase H2を欠損したマウスの胚ゲノム中には多数のrNMPが存在し、また、Cyclin G1やp21などのDNA損傷応答遺伝子群の発現が上昇していた。さらに、本酵素は正常な染色体DNA複製を介した細胞増殖には不可欠ではあるが、細胞の生存そのものには必須でないことが示された。以上の結果より、RNase H2複合体は複製に際して誤って取り込まれたrNMPの除去修復というゲノム監視機構を介して、正常なDNA複製と細胞増殖に必須であることが判明した。申請者は、二本鎖DNA中に存在するモノリボヌクレオチド(rNMP)を認識・切断するRNaseH2複合体の活性サブユニットであるRNase H2Aを欠損するマウスを作製した。本欠損マウスは、胎生10.5日頃に致死となるが、その原因は長らく不明であった。予備的解析の結果、その染色体ゲノム中にはrNMPが多数存在する可能性が示された。本研究では、RNase H2がDNA複製に際してのリボヌクレオチド除去修復に関与していることを明確にし、さらにその機構を明らかにすることにより、新規の「ゲノム監視機構」を提唱することを目的とした。25年度においては、以下の点を明らかにした。1RNaseH2A欠損マウス胚においては、Cyclin G1、p21、およびTrp53inp1などのDNA損傷応答遺伝子群の発現上昇が認められた。2DNA複製が行われない心筋細胞をRNase H2A欠損胚より調製・培養したところ、3週間以上拍動が継続した。このことは、RNase H2は細胞増殖には不可欠であるが、生存そのものには必須でないことを示唆している。3RNaseH2A欠損マウス胚では、BおよびCサブユニットの量が著しく減少していた。したがって、3量体構造の形成は活性発現のみならず安定性維持にも不可欠であることが明らかとなった。4染色体DNAとは異なり、ミトコンドリアDNA(mtDNA)中には多くのrNMPsが存在する。したがって、RNase H2の欠損はmtDNAの複製には影響しないことが予想された。実際、mtDNAにコードされるCOX IやCOX IIを指標にして、ゲノムPCR、RT-PCR、およびウェスタンブロット解析を行った結果、欠損マウス胚においても野生型と同レベルの存在が確認された。さらに、MitoTrackerを用いた染色や電子顕微鏡観察でも、ミトコンドリアに明確な異常は認められなかった。リボヌクレアーゼH2 (RNase H2)は、二本鎖DNA中に存在する単一リボヌクレオチド(rNMP)を認識・切断するRNA分解酵素であり、真核生物ではRNase H2A, B, Cの3つのサブユニットから構成される。申請者は、その活性サブユニットであるRNase H2Aを欠損するマウスを以前に作製した。本研究では、RNase H2がリボヌクレオチド除去修復という新規の「ゲノム監視機構」を通じて、DNA修復・複製に関与していることを明らかにすることを目的とした。解析の結果、以下の事項が明らかとなった。RNase H2A欠損マウス胚では、1Cyclin G1、p21、およびTrp53inp1などのDNA損傷応答遺伝子群の発現上昇が認められた。2RNase H2BおよびCサブユニットが著しく減少していたことから、3量体構造の形成は活性発現のみならず安定性維持にも不可欠であることが明らかとなった。3PCNAやFEN1およびDNA polymerase δなどの修復・複製関連因子の存在量に減少は認められなかった。また、心筋細胞を欠損胚より調製・培養したところ、3週間以上拍動が継続した。したがって、RNase H2は細胞増殖には不可欠ではあるが、生存そのものには必須でないことが示唆された。一方、ミトコンドリアDNA (mtDNA)中には数多くのrNMPsが存在することから、RNase H2の欠損はmtDNAの複製には影響しないことが予想された。実際、mtDNAにコードされるCOX IやCOX IIを指標にして、ゲノム量、mRNA量、およびタンパク量を調べた結果、欠損マウス胚においても野生型と同レベルの存在が確認された。

以上の結果より、RNase H2複合体は染色体DNAの修復に関わっていることが明らかとなった。分子細胞生物学年度当初の交付申請書では、組換え型RNase H2A, B, Cサブユニットを調製し、これらを用いて欠損マウス胚ゲノムの切断を確認する予定であったが、各サブユニットの発現を確認した段階である。また、RNase H2ノックダウン細胞を用いた細胞増殖への影響評価が未遂行である。25年度未遂行の実験計画を行うとともに、26年度に予定していた下記の項目に着手する。1DNA修復・複製関連因子との相互作用解析・・・RNase H2A欠損による胚発生の停止は、DNA修復・複製不全が原因であることが25年度に明らかとなった。したがって、PCNAやFEN1およびDNAポリメラーゼなどの修復・複製関連タンパク質の減少を伴っている可能性があるので、これら関連因子の存在量を調べる。また、RNase H2は合成二本鎖DNA中のモノリボヌクレオチドの5'ホスホジエステル結合を切断するのみであり除去することはできない。さらに、RNase H2A, B, Cのいずれのサブユニットにも明確な核移行シグナルは存在しないことから、複製フォーカスにおいて機能するためにはなんらかの修復・複製関連因子と相互作用する必要があると考えられる。免疫沈降法とPMF解析により協働因子の同定を試みる。2Aicardi-Goutieres症候群との関連・・・RNase H2のA, B, C各サブユニットの遺伝子変異は、いずれも核酸代謝異常症の一種であるAicardi-Goutieres症候群(AGS)を引き起こす。これまで報告されているAGSを引き起こすRNase H2の変異の多くは、ほとんど酵素活性に影響しない。事実、RNase H2Aヘテロ欠損マウスではヒトに見られるような皮膚の炎症は認められない。したがって、AGSはRNase H2の変異によってその相互作用因子が影響を受け、二次的な結果として発症することが考えられる。研究計画1の相互作用因子の結果を踏まえながら解析を行い、発症メカニズムの解明につなげていく。RNase H2A, B, C各サブユニットのノックダウン実験を行わなかったため、siRNAなどの関連試薬を購入しなかった。また、各サブユニットの組換え体作製についても、精製までには至らなかったため、精製に必要な試薬を購入しなかった。これらの理由により、次年度使用額が生じた。次年度使用額相当分は、26年度上記実験において使用する予定である。
有機主義と近代建築の新しい課題-比較文化史的研究

昨年にひきつづき、1920年代の建築家、特に有機主義と結びつくと思われる建築家について、資料の収集、文献調査などを行った。特にアメリカのアリゾナ州、フェニックス近郊にあるフランク・ロイド財団(タリアセン・ウエスト)に赴き、ライトに関する図面などの一次資料にふれることができたことが大きな収穫であった。そこには中国や日本の伝統文化から影響をうけたと思われるオリエンタリズム(東洋趣味)にあふれる図面類を多数発見できた。それらはいまだ十分に研究されたものではなく、日本にも建築作品を残したライトの建築理念を探る一級の資料となった。また、ライト晩年の約10年間の設計活動をともにした、当財団の館長・Pfeiffer氏からライトの設計手法などについてお話をうかがい、ライトが現代の建築界に与えた影響について議論することができた。そこから、ライトは中国や日本などの影響を受け、東洋的な表現手法としてグリッドの構成などを自らの建築に取り入れる一方で、西洋的思考方法を貫くことで、建築における西洋と東洋を統合する試みを行ったことがわかった。昨年調査を行ったドイツの近代建築家、ハンス・シャローンやフーゴー・ヘーリングも東洋(特に中国)の住宅や町や建設技術から影響を受けており、それが、単なる表現主義にとどまらない有機的な建築につながる大きな要因となっていることがわかった。今後はシャローンやヘーリングとライトを比較分析してゆくことで、20世紀初頭の近代建築における有機主義について理解を深め、今までの形式美学に基づく近代建築史の記述に一石を投じることが可能となろう。さらに、同時代の日本の建築家についての調査も行った。日本におけるモダン・ムーブメントを担った分離派建築会の活動について、残存する建築を見てまわり、また図面の閲覧やその複写、資料の収集などを行った。これらはさらに今後の分析を必要とするが、シャローンやライトなどと比較してゆくことで、より多面的に近代建築の側面を発見することができるであろう。そのことによって、今後、近代建築史の再編纂が可能になるはずである。ベルリンに建つフィルハーモニー・コンサートホール(195663)の設計者として有名なドイツの建築家、ハンス・シャロウン(18931972)はフーゴー・ヘーリング(18821958)、エリツク・メンデルゾン(1887-1953)、ブルーノ・タウト(18801938)とともに一般に表現主義の建築家として知られている。彼らが表現主義の建築家と呼ばれるようになったのは、一般的な建築表現法を脱皮し未来の理想的な空間を絵画的な方法で表現したからである。しかしブルーノ・タウトのグラスチェーン(Glaserne Kette)書簡などに見られるシャロウンの表現主義的性向は、実際に建築物を建てるためではなく、新しい建築の可能性を模索するための幻想的な実験であった。本研究はシャロウンの建築を単に表現主義として記述している近代建築史編纂の不合理性を指摘するものである。1920年代にシャロウンが設計した二つの作品は、近代建築の概念を構成する主な要素である機能性と合理性を満足させる優秀な建物として、彼の建築を有機的な近代建築として把握するための、実証的な根拠を提供している。また、本研究は近代建築史編纂においてゲシュタルト理論がシャロウンをはじめとする有機主義の近代建築家たちを疎外させることにいかなる影響を及ぼしたかに関しても考察する。近代建築史編纂に絶大な影響を与えたゲシュタルト理論はカント美学に基づき、初期にはR.フィッシャー(18471933)の象徴主義とC.フィードラー(18411895)の形式美学により互いに対立する様相を呈していた。しかし、フィードラーの形式主義がH.ヴェルフリン(18641945)とS.ギーディオン(18881968)に継承されて以来、近代建築史は形式美学を基幹として記述されるようになる。特に新即物主義(Neue Sachlichkeit)概念の登場は192030年代の主流である機械美学と組み合わされることによって、近代建築の概念を形式美学的に歪小化し、それに基づく史料編纂するようになる。

今後はシャローンやヘーリングとライトを比較分析してゆくことで、20世紀初頭の近代建築における有機主義について理解を深め、今までの形式美学に基づく近代建築史の記述に一石を投じることが可能となろう。さらに、同時代の日本の建築家についての調査も行った。日本におけるモダン・ムーブメントを担った分離派建築会の活動について、残存する建築を見てまわり、また図面の閲覧やその複写、資料の収集などを行った。これらはさらに今後の分析を必要とするが、シャローンやライトなどと比較してゆくことで、より多面的に近代建築の側面を発見することができるであろう。そのことによって、今後、近代建築史の再編纂が可能になるはずである。
内在性レトロウイルスを摂動とする遺伝子発現および腫瘍病態の変容メカニズムの解明

ヒト内在性レトロウイルス(HERV)の発現は、正常な組織においてはエピジェネティックな機構により抑制されているが、腫瘍においては異常に活性化されていることが知られている。申請者はこれまでに、腫瘍検体マルチオミクスデータの大規模な再解析(5,550検体分)を行い、「腫瘍におけるHERVの異常な活性化が、転写抑制因子群の発現誘導を介し、腫瘍の形質および病態予後に影響を及ぼす」という仮説を見出した。本研究では、生物情報学的および細胞生物学的手法を融合したアプローチにより上述の仮説の実証することで、がん患者臨床転帰の不均一性の背景にHERV活性化の摂動が存在することの実証を目指す。
RNA干渉法を用いた担がんヌードマウス腫瘍増殖抑制の研究

目的より効率のよい放射線がん治療を行うためには、放射線照射後に細胞を生存に導くシグナル伝達系を阻害することが有効と考えられる。当該研究の初年度にアポトーシス抑制あるいはDNA修復にかかわる遺伝子(XIAP,NBS1)の発現をsmall interference RNA(siRNA)によって特異的に阻害することにより、がん細胞を死に導き放射線感受性が高められるか検討した。次年度には、XIAP-siRNAによるXIAP遺伝子の発現阻害によるアポトーシス増強についてさらに詳しく調べた。さらに、ヌードマウス担がん系でsiRNAによる腫瘍増殖抑制効果を調べるため、ヌードマウスに移植するためのNBS1-siRNA発現プラスミド導入細胞を作製し、その細胞の放射線感受性を調べた。方法p53欠損ヒト非小細胞肺がんH1299細胞に正常型あるいは変異型p53遺伝子を導入した細胞(H1299/wtp53、H1299/mp53)を用いた。ウエスタンブロッド法と免疫蛍光染色法でXIAP,caspase-3あるいはPARP蛋白質の量的変化と細胞内局在を検討した。ヘキスト染色法でアポトーシスの出現頻度を調べた。さらに、NBS1標的siRNA発現DNAカセットを組込んだプラスミドをH1299/wtp53、H1299/mp53細胞に導入し、放射線感受性をコロニー形成法で調べた。H1299/wtp53あるいはH1299/mp53細胞をヌードマウス背部皮下に移植した後、背部に形成された腫瘍を5mm四方にミンスし大腿皮下に移植した。結果3.今回スクリーニングしたNBS1-siRNA発現プラスミド導入細胞では有意な放射線感受性増感は見られなかった。4.ヌードマウス背部およびに大腿皮下でH1299/wtp53あるいはH1299/mp53腫瘍がp53遺伝子型に依存した速度で増殖した。成果XLAP-siRNAを用いてXIAP遺伝子発現を阻害することにより放射線誘導アポトーシスを増強することができた。このアポトーシス増強が放射線増感の一因である可能性を示した。この結果からXIAP-siRNAは放射線増感剤として有用である可能性が示唆された。この成果はOnco1.Rep.,2008に報告した。また、p53遺伝子のみ異なるヒト非小細胞肺がんH1299細胞を用いてsiRNA発現プラスミドによる腫瘍増殖抑制効果については今後さらに検討する必要性が示唆された。目的より効率のよい放射線癌治療を行うためには、放射線で誘導されるアポトーシスを積極的に増強させるか、放射線照射後も細胞を生存に導く細胞内反応系を阻害することが有効と考えられる。DNA修復系に関与するNBS1遺伝子やアポトーシス抑制にかかわる.XIAP

遺伝子の発現をsmall interference RNA(siRNA)によって特異的に阻害することにより、癌細胞を死に導き放射線感受性が高められることを明らかにし、本年度論文として発表した(Radiat.Res., 2006;J.Cell.Biochem., 2006)。さらに、XIAP-siRNAによる放射線増感とXIAP伝子の発現阻害によるアポトーシス増強との相関性について調べた。また、ヌードマウス担癌系でsiRNAによる腫瘍増殖抑制効果を調べるため、腫瘍部位に導入するsiRNA発現プラスミドの作製を試みるとともにヒト非小細胞肺癌細胞のヌードマウスへの移植法についても検討した。方法p53欠損ヒト非小細胞肺癌H1299細胞に正常型あるいは変異型p53遺伝子を導入した細胞(H1299/wtp53、H1299/mp53)を用いた。XIAP的siRNA(21mer二本鎖RNA)を設計、合成してX線照射処理の2日前にliposomeで細胞内に導入した。ウエスタンブロッド法と免疫蛍光染色法でXIAP, caspase-3あるいはPARP蛋白質の量的変化と細胞内局在を検討した。ヘキスト染色法でアポトーシスの出現頻度を調べた。さらに、NBSI的siRNA発現DNAカセットをsiRNA発現DNAカセット挿入用プラスミド()に組込み、PCR法でDNAカセットが挿入されたかどうか調べた。H1299/wtp53あるいはH1299/mp53細胞をヌードマウス背部皮下に移植した後、背部に形成された腫瘍を5mm四方にミンスし大腿皮下に移植した。結果1.XIAP標的siRNA導入により放射線誘導caspase-3活性化とPARP断片化が増強された。2.XIAP標的siRNA導入により放射線誘導アポトーシスが増強された。4.ヌードマウス背部およびに大腿皮下でH1299/wtp53あるいはH1299/mp53腫瘍が形成された。考察XIAP-siRNAによる放射線増感はXIAP遺伝子の発現阻害によるアポトーシス増強に起因していることが示唆された。また、p53遺伝子のみ異なるヒト非小細胞肺癌H1299細胞を用いてsiRNA発現プラスミドによる腫瘍増殖抑制効果について調べることが可能であることが分かった。目的より効率のよい放射線癌治療を行うためには、放射線で誘導されるアポトーシスを積極的に増強させるか、放射線照射後も細胞を生存に導く細胞内反応系を阻害することが有効と考えられる。アポトーシス抑制あるいはDNA修復にかかわる遺伝子の発現をsmall interference RNA(siRNA)によって特異的に阻害することにより、癌細胞を死に導き放射線感受性が高められることを明らかにし、昨年度論文として発表した(Radiat.Res.,2006;J.Cell.Biochem.,2006)。本年度、XIAP-siRNAによるXIAP遺伝子の発現阻害によるアポトーシス増強についてさらに詳しく調べた。また、ヌードマウス担癌系でsiRNAによる腫瘍増殖抑制効果を調べるため、ヌードマウスに移植するためのNBSI-siRNA発現プラスミド導入細胞を作製し、その細胞の放射線感受性を調べた。
焼岳における水準測量による傾斜変動の観測

焼岳噴火口の北東300m500m離れた中尾峠を挟んで、190m×70mの区域に10点からなる水準網を設け、1977年以降、毎年継続している局地水準測量を1986年度も行なった。今回、測量データの整理はプリンター付電卓で行ない、敏速な処理が可能となった。従来、この水準網が空間的に一様な傾斜変動を行っているものと仮定し、データ処理してきたが、今回は9年間の傾斜変動ベクトルの時間的変化、空間分布について解析した。解析では、水準網を8ケの三角形にわけ、それぞれ求まる傾動ベクトルをグルーピングすることにより、数少ない地塊ブロックに統合していった。その結果、峠の北東側と南西側では傾斜の方向が同じにもかかわらず、その大きさが5倍程違うことが判明し、二つの地塊ブロックにわけることができた。即ち、当水準網では、10ケの水準点中2点が局所的な沈降と解釈され、(1)網全体として、焼岳火山の噴火口側の相対的な隆起、(2)その傾動量は峠の北東側、すなわち、噴火口から遠い側が峠の南西側よりも5倍も大きく平均130μrad/yにも達する。一方、噴火口に近い南西側では22μrad/yである、(3)傾動が一時的に停止するような時期はあっても、噴火口側が沈降するような傾斜は9年間を通して全く観測されず、同じ方向への傾動が続いている、等の結論が得られた。今回の研究は、局所的な変動を除去するために多くの水準点を設けて、傾斜変動の局所性や時間的な変動を議論するなど局地水準測量による傾斜変動の検出について参考になるものと考える。焼岳のような小規模の火山でも傾斜変動量は非常に大きく、局地水準測量による傾斜変動の観測は火山噴火予知として火山地域での地殻変動の検出に有用であろう。
ゾウの数量認知 種間比較研究

【研究の具体的内容】引き続きアジアゾウの数量情報再現能力について検討した。今年度実施した実験は次の2つである。(1)タッチパネルを使用した相対的数量判断課題上野動物園においてタッチパネルを用いた実験を再び実施しデータを追加した。実験内容は、画面に異なる数のアイテムが描かれた2つの図を提示し、アイテム数が多い図を選択するという相対的数量判断課題を行なった。実験は3月初めに終了し、現在データの分析を終え、論文を投稿中である。(2)タッチパネルを使用した相対的数量判断課題多角形の角数の大小判断画面に角の数の異なる多角形を2つ提示し、角の数が多い方が選択するという相対的数量判断課題を追加実施した。こちらについては現在データの分析を行なっている。【研究の重要性と意義】2012年冬に、アフリカゾウが他種と同様の数量認知システムであることを示す研究がアメリカのチームにより発表され、彼らはアジアゾウの結果についても再検討が必要だと主張し、学会で議論が繰り広げられている。しかし、本研究により、やはりアジアゾウについては他種と異なる数量認知システムが進化している可能性が再確認された。したがって、今後はアジアゾウとアフリカゾウの比較研究を行なうことで、どのようにして両種間で異なる数認知システムが進化したのかについて検討するという新たな課題が浮かび上がった。また、ゾウで使用できるタッチパネル装置の開発により、同様の実験をアフリカゾウでも行ない、直接的な比較研究ができると考える。さらに、ゾウ以外の大型哺乳類を対象とした認知実験が可能となり、霊長類以外の動物の認知研究に大きく貢献できる。アフリカゾウを対象としたタッチパネル実験も実施できたらなおよかったが、アジアゾウの実験については有益なデータが得られ、論文も投稿中である。研究実績の概要でも述べたが、現在、アジアゾウの数認知の特異性について、学会で広く議論がされており、中には批判的な意見もある。今年度の研究により、批判に対し客観的に応えることはできたが、アフリカゾウとアジアゾウの数認知の相違については今後、どのように進化してきたのかを検討する必要があると考える。今後はアフリカゾウを対象に、タッチパネルを用いた同様の手法で実験を行ない、データの直接比較検討をすることが望ましい。ただし、国内動物園ではアフリカゾウの被験体の確保が難しいと考えられるため、海外の研究者と共同研究することを検討したい。(1)サバンナゾウおよびマルミミゾウの相対的数量判断能力収集したデータについて国際学会および国内学会で発表した。これまでの分析により、アジアゾウとサバンナゾウおよびマルミミゾウの相対的数量判断能力は成績傾向が異なることが示された。3種は訳800万年以上も前に分岐したとされ、その後異なる環境に適応したことから認知能力に違いがあることは十分に考えられる。しかしその実例を示した先行研究はなく、本研究が初と言える。内容をまとめ、現在論文を執筆中である。(2)アジアゾウの数量情報再現能力よこはま動物園ズーラシアにおいて、アジアゾウを対象に実験を開始した。株式会社eitに依頼し、新たな実験装置としてゾウ用タッチパネルを開発した。ゾウを対象とした認知実験はこれまで統制がうまくとられたものは少ないが、タッチパネルを導入することでPCによる実験条件の統制が可能となり貴重なデータを得られると考える。現在ゾウに画面へのタッチ行動を訓練している。また、実験ソフトも同時に作成した。(3)ゾウの低周波音コミュニケーション低周波音レベル計を用い、よこはま動物園ズーラシアにおいてゾウの音声を測定・録音した。その結果、ゾウが発したと思われる低周波音を録音することに成功した。録音データについては国内の研究会において発表した。ただしサンプル数が極端に少ないことが問題点としてあげられる。【研究の具体的内容】上野動物園においてタッチパネルを用いた実験を実施した。6月より3頭のゾウでトレーニングを行なったところ、うち1頭がタッチパネル装置の操作方法を習得したため、そのゾウで実験を行なった。実験内容は、画面に異なる数のアイテムが描かれた2つの図を提示し、アイテム数(010)が多い図を選択するという相対的数量判断課題を行なった。その結果、ゾウの弁別成績は提示されたアイテム数の差や総量の影響を受けないことが示された。他の動物種の弁別成績はこれら2要因の影響を受けることが知られており、ゾウの数量認知メカニズムが他の動物種と異なる可能性が示唆された。さらに、ゾウの回答時間を測定したところ、アイテム数の差が小さい課題ほど回答するのに長い時間がかかることが示された。このことは、ゾウの数量認知システムがヒトのものと類似する可能性を示唆する。【研究の重要性と意義】本研究により、アジアゾウが他種と異なる数量認知システムを進化させてきた可能性が示唆された。このような動物種はヒトを除いてまだ報告されていない。今後、ゾウの実験結果とヒトの結果を比較検討することで、ヒトの数量認知システムがどのように進化してきたのかを解明することができると考えている。また、ゾウで使用できるタッチパネル装置の開発により、今後、ゾウや他の大型哺乳類を対象とした認知実験が可能となり、霊長類以外の動物の認知研究に大きく貢献できる。

実験内容は、画面に異なる数のアイテムが描かれた2つの図を提示し、アイテム数が多い図を選択するという相対的数量判断課題を行なった。実験は3月初めに終了し、現在データの分析を終え、論文を投稿中である。(2)タッチパネルを使用した相対的数量判断課題多角形の角数の大小判断画面に角の数の異なる多角形を2つ提示し、角の数が多い方が選択するという相対的数量判断課題を追加実施した。こちらについては現在データの分析を行なっている。【研究の重要性と意義】2012年冬に、アフリカゾウが他種と同様の数量認知システムであることを示す研究がアメリカのチームにより発表され、彼らはアジアゾウの結果についても再検討が必要だと主張し、学会で議論が繰り広げられている。しかし、本研究により、やはりアジアゾウについては他種と異なる数量認知システムが進化している可能性が再確認された。したがって、今後はアジアゾウとアフリカゾウの比較研究を行なうことで、どのようにして両種間で異なる数認知システムが進化したのかについて検討するという新たな課題が浮かび上がった。また、ゾウで使用できるタッチパネル装置の開発により、同様の実験をアフリカゾウでも行ない、直接的な比較研究ができると考える。さらに、ゾウ以外の大型哺乳類を対象とした認知実験が可能となり、霊長類以外の動物の認知研究に大きく貢献できる。タッチパネルの開発など、準備に予想以上の時間がかかってしまったが、実験実施およびデータ収集については想定していた期限内に終えることができた。アフリカゾウを対象としたタッチパネル実験も実施できたらなおよかったが、アジアゾウの実験については有益なデータが得られ、論文も投稿中である。これまでの実験結果をまとめ、早急に論文の投稿を目指す。また、動物園(研究実施機関)と相談し、タッチパネルを用いた追試実験の実施を検討する。研究実績の概要でも述べたが、現在、アジアゾウの数認知の特異性について、学会で広く議論がされており、中には批判的な意見もある。今年度の研究により、批判に対し客観的に応えることはできたが、アフリカゾウとアジアゾウの数認知の相違については今後、どのように進化してきたのかを検討する必要があると考える。今後はアフリカゾウを対象に、タッチパネルを用いた同様の手法で実験を行ない、データの直接比較検討をすることが望ましい。ただし、国内動物園ではアフリカゾウの被験体の確保が難しいと考えられるため、海外の研究者と共同研究することを検討したい。
がん細胞のHDAC阻害剤感受性を規定する分子機構の解明

がん細胞における活性化ERK-MAPキナーゼ経路の遮断は、エピジェネティック異常を是正する新しい抗がん剤、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤(HDACi)感受性の上昇を生じるが、その感受性を規定する分子機構は未だ不明である。本研究では、エストラジオール添加によってERK経路の活性化が誘導できる二つの3T3-Raf-ER細胞とLK2-Raf-ER細胞において、アポトーシス誘導因子Bimに対する応答がHDACi感受性決定には非常に重要であることを明らかにした。すなわち、BimはHDACi感受性バイオマーカーとなる可能性がある。さらに、今後はERK経路下流のキナーゼMNKについても解析を進める。平成27年度における研究では、3T3-Raf-ER細胞というエストラジオール添加によってERK-MAPキナーゼ経路の活性化が誘導できる細胞を使用して、ERK活性化レベルとヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤に対する感受性との相関性、およびその感受性制御に関与する分子について解析した。3T3-Raf-ER細胞において、ERK経路の活性化が一過性の場合でも程度は小さいものの、ERK経路を持続的に活性化させた場合と同様に、HDAC阻害剤に対する感受性が亢進した。この結果は、ERK経路が一過性に活性化されただけで、HDAC阻害剤感受性が亢進した細胞にスイッチされることを示している。さらに、その感受性変化に関与する分子としてアポトーシス促進因子Bimに注目した。BimはERKによってリン酸化されることが報告されている分子であるが、HDAC阻害剤によって発現誘導されると同時に、ERKの活性化がすでに鎮静化した一過性活性化細胞においても顕著なバンドシフトを示すことが分かり、ERK経路によるHDAC阻害剤感受性の制御を担う分子の一つとして重要な因子となる可能性を見出した。ERK経路によるHDAC阻害剤感受性の制御を担う分子の一つとしてBimを見出すことができたことから、今後の展開が期待できる。これまでERK経路遮断薬であるMEK阻害剤とHDAC阻害剤との併用効果に関する数々の制がん研究実績から、がん細胞のHDAC阻害剤に対する感受性決定にはERK活性化レベルが大きな意味をもつことを明らかにしてきた。一方、ERK経路下流のキナーゼでタンパク質合成翻訳開始マシーナリーの制御中心であるMNKは、近年MAPキナーゼ(ERK/p38)制御下で発がん・がん細胞の増殖に関与する分子と考えられ、新規がん分子標的として注目されつつある。今年度は、MNKを分子標的とし、これまでの申請者らの研究成果を生かしてMNK阻害剤とHDAC阻害剤との併用効果について検討した。すると、MEK阻害剤とHDAC阻害剤との併用効果に近いレベルの相乗効果が得られた。したがって、ERK下流のMNK活性もHDAC阻害剤感受性に影響を及ぼす感受性因子と考えられた。HDAC阻害剤感受性に影響を及ぼす分子として、ERK経路下流のキナーゼでタンパク質合成翻訳開始マシーナリーの制御中心であるMNKを同定したからERK経路の恒常的活性化がみられるヒトがん細胞において、ERK経路遮断薬であるMEK阻害剤とHDAC阻害剤との併用効果に近いレベルの相乗効果を、下流のMNKキナーゼ阻害剤(CGP57380)とHDAC阻害剤との併用によっても再現できた。一方、構造の異なるMNK阻害剤(ETP-45835)とHDAC阻害剤との併用効果はほとんど見られなかった。さらに、ERK経路下流のキナーゼでタンパク質合成翻訳開始マシーナリーの制御中心であるMNKは、現在まで二つのMAPキナーゼであるERKおよびp38の制御下で調節されると報告されているが、各種MAPキナーゼ阻害剤を用いて再検討した結果、三つ目のMAPキナーゼであるJNKもMNK上流MAPキナーゼとして働く可能性を見出した。しかも、MNK1とMNK2アイソフォームでそれぞれ固有のシグナル経路を有していると考えられた。このことは、MNK1とMNK2に対する阻害効果の特異性が微妙に異なる二種類のMNK阻害剤(CGP57380およびETP-45835)とHDAC阻害剤との併用効果の違い(一貫性のない結果)を反映している可能性もある。今後は、さらに詳細にMNK1とMNK2アイソフォーム固有なシグナル経路明らかにするとともに、ERK下流のがん治療標的としての可能性をアイソフォームごとに解明していく必要がある。1)ERK経路によるHDAC阻害剤感受性の制御を担う分子の一つとしてBimを見出したことから、そのリン酸化を含めた分子の修飾に注目した解析を行っていく。2)多くのがん細胞において不活化されている腫瘍抑制遺伝子p53経路とHDAC阻害剤感受性との関連についても研究を進めていく予定。

今後は、MNKには2つのアイソフォーム1, 2があり、それぞれMAPキナーゼ(ERK/p38)による制御方法が異なることから、MNK1-、MNK2-、MNK1/2-ノックアウト細胞に対するHDAC阻害剤感受性を調べることで、各MNKアイソフォーム活性とHDAC阻害剤感受性との関係についても明らかにしたい。以上の様な解析結果をもとに、HDAC阻害剤感受性因子の解明を引き続き検討していくことを研究目的とする。生化学分子生物学