hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜蛋白異常症をもたらす遺伝子・タンパク質を指標にしたエナメル質形成機構

膜輸送タンパク異常症は、異常膜輸送タンパクに起因する膜輸送障害によって惹起される疾患で、主たる膜輸送タンパク質はチャンネルと輸送体(トランスポータ)である。この膜輸送たんぱく異常症をもたらす遺伝子・タンパク質に関連して、アクアポリン1、アミロライド感受性上皮性ナトリウムイオンチャネル、Na+-K+ -ATPaseの遺伝子発現、タンパク質局在について検索した。歯牙組織には発生時期、細胞成分ごとに、これらの遺伝子発現およびタンパク発現が見られることを明らかにした。歯の硬組織形成過程では、各発生段階に特異的なタンパク合成、分泌、吸収、イオン輸送、石灰化に関連する機能変化、形態変異が時空間的に起こっている。特に,エナメル芽細胞はその分化過程で、同一の細胞が分泌性上皮から、吸収性上皮へ、さらには石灰化物形成上皮へと変化し、また、エナメル器を構成する中間層細胞、乳頭層細胞などの細胞は、エナメル基質、各種のイオン、水分、無機イオン輸送に積極的な役割を果たしていると考えられている。一般的に、ENaCは極性を持った上皮細胞のアピカルメンブレンapical membraneに局在し、密着上皮を介するNaイオン輸送に関与している。一方、細胞膜を介する電気化学的Naイオン濃度勾配によって細胞内に進入するNaイオンは、そのバゾラテラルbasolateral side側に局在するNa^+-K^+-ATPaseによって結合組織中にくみ出されていると考えられている。エナメル器乳頭層細胞は細胞質突起が絡み合った細胞間チャンネルを形成する細胞で、この細胞層内には、有窓毛細血管を抱き込んでおり、この形態学的特徴は活発な物質輸送の存在を示している。これまでの研究では、エナメル器におけるNa^+-K^+-ATPaseの発現は、エナメル芽細胞ラテラル側細胞膜と乳頭層細胞の細胞質突起にみられることが報告されている。しかしながら、これらの報告は古典的な組織細胞化学的手法を用いたもので、主にエナメル芽細胞の観察に主眼が置かれ、エナメル器全体としてのNa^+-K^+-ATPaseの発現の局在は明らかにされていない。また、特に、我々が注目する、機能的分泌腺としてのエナメル器細胞群の形態変化に対応させたものではなかった。本研究で、Na^+-K^+-ATPaseの局在を、エナメル質分泌形成における、細胞群の形態変化とNa^+-K^+-ATPase発現の変化について、免疫組織学的、微細形態学的に検討し所見を得、エナメル質形成過程の体液輸送、イオン輸送におけるNa^+-K^+-ATPaseの存在意義を明らかにした。歯牙組織における2種のステロイドホルモン受容体の特異的発現により、歯牙組織がステロイドホルモンの標的器官であることをあきらかにした。その後グルココルチコイドによって制御されるNa-K ATPase(ポンプ)のエナメル器における発現を明らかにした。これら歯の硬組織形成過程において、エナメル芽細胞における膜輸送タンパクの発現、変化をもとに膜輸送タンパク異常症の原因遺伝子・タンパクの役割が重要であると考えた。この膜輸送たんぱく異常症をもたらす遺伝子・タンパク質に関連して、アクアポリン1、アミロライド感受性上皮性ナトリウムイオンチャネル、Na^+-K^+-ATPaseの遺伝子発現、タンパク質局在について検索した。Na^+-K^+-ATPaseに関しては、エナメル質分泌形成における、細胞群の形態変化とNa^+-K^+-ATPase発現の変化について、免疫組織学的、微細形態学的に検討し、エナメル質形成過程の体液輸送、イオン輸送におけるNa^+-K^+-ATPaseの存在意義を明らかにした。アクアポリンに関しては、歯牙発生では、上皮系、間葉系細胞による基質分泌、その後の石灰化という特異な現象を伴う。それに関与する細胞は、分化の途中でさまざまな形態変化を経ることより、細胞の形態変化、あるいは基質タンパク合成その後の石灰化の過程で水分子が大きく関与すると考えられる。本研究では、具体的にどの細胞成分に、いつ、どのようなパターンでAQP1が発現しているか詳細に解析することによって、歯牙発生過程におけるAQP1の役割をあきらかにした。
セレクタ論理を利用し部分積項数を半減する差積演算回路設計とその画像処理応用

差積演算(a-b)*cは,高速フーリエ変換や超解像処理など重要な画像処理の基本演算であるが,減算と乗算の順序関係のため演算時間が増大するという問題点がある.差積演算を2進表現し展開し,途中項を2つずつペアにすると「セレクタ論理」に帰着されることを示す.そして,画像の拡大・縮小など画素補間演算に使用されるバイリニア補間を取り上げ,バイリニア補間演算をセレクタ論理に帰着させることで,桁上げ伝搬遅延を削減し高速化したセレクタ論理帰着型バイリニア補間演算器を提案する.バイリニア補間演算器について,セレクタ論理帰着型バイリニア補間演算器をはじめ,種々の方法で実装し評価・比較した結果を示す.差積演算(a-b)*cは,高速フーリエ変換や超解像処理など重要な画像処理の基本演算であるが,減算と乗算の順序関係のため演算時間が増大するという問題点がある.差積演算を2進表現し展開し,途中項を2つずつペアにすると「セレクタ論理」に帰着されることを示す.そして,画像の拡大・縮小など画素補間演算に使用されるバイリニア補間を取り上げ,バイリニア補間演算をセレクタ論理に帰着させることで,桁上げ伝搬遅延を削減し高速化したセレクタ論理帰着型バイリニア補間演算器を提案する.バイリニア補間演算器について,セレクタ論理帰着型バイリニア補間演算器をはじめ,種々の方法で実装し評価・比較した結果を示す.平成25年度には基礎研究として【ステップ1】および【ステップ2】を実施した:【ステップ1】差積演算(a-b)×cは,大きく分けて,ビットごとの差積全体にかかわる【1-1.部分積項の生成】とそれに対する【1-2.生成された部分積項の数え上げ】の2つの工程から構成される.【1-1.部分積項の生成】では,差積演算をまずビットレベルで展開し部分積項を生成する.部分積項のうちxi・zi + yi・ziという形式を持つセレクタ論理ペアを抽出し,これらを事前にセレクタ演算することで部分積項数を半減する.負項処理についてもセクレタ論理を応用することによって,その影響を最小限に押える.【1-2.生成された部分積項の数え上げ】では,Wallace木とCPA加算器(桁上げ伝搬加算器)を利用することを考えている.ここでの問題は,基本演算素子として3-2カウンタを用いるか,4-2コンプレッサを用いるか,あるいはこれらを組み合わせるかにある.基本演算素子の構成について考察し,その具体的な構成方法の一例を構築した.最終的に差積演算回路の遅延あるいは電力をおおよそ35%最大50%削減することを達成した.【ステップ2】高速フーリエ変換(FFT)に代表される画像処理の多くは差積演算を持つ.ここに【ステップ1】で構築した効率の良い差積演算回路を利用することができる.ここでの問題は最終加算にある.差積演算を完了した後,最終加算を実行すると差積演算と最終加算のそれぞれの桁上げ伝搬遅延が生じ回路動作が遅くなる.そこで,途中に生成される全部分積項を同時にセレクタ論理を適用することで,その部分積項数を半減し最終加算するというアプローチを想定した画像処理ハードウェアを構築した.その結果として遅延あるいは電力を20%最大30%削減した.平成26年度には,平成25年度の基礎的考察を受け,本研究課題の応用研究にあたる【ステップ3】を実施した.ビット数やパラメータが異なる各種の回路設計を行い以下のように研究を遂行した:【ステップ3】超解像処理,中でも位相差を利用した複数画像の重ね合わせによる超解像処理では,本質的に2つの画素値の加重和f = w1・f1 + w2・f2を基本演算とする.ここにf1, f2は2枚の画像の画素値であり,w1, w2は各画素の重みである.ここで,重みw1 + w2 = 1なる関係があるため,f = w1・f1 + w2・f2 = (1 - w2)・f1 + w2・f2と記述することができ,ちょうど第1項目に差積演算が出現する.ここに【ステップ1】で構築した効率の良い差積演算回路を利用できる.【ステップ2】で構築した最終加算のアイディアを同様に利用した.上記したアイディアによって超解像処理回路全体を構築するものとする.続いて各種の補間処理に注目した.その一つとしてキュービックスプライン補間処理は,位置-1, 0, 1, 2の4個の既知nビット信号値から算出される係数a, b, c, dを用いて,位置0≦x≦1の未知信号値f(x)を補間する演算で,高精度画像処理に頻出する処理である.このf(x)の中にも差積演算が頻出しており,同様に上記したアイディアによってキュービックスプライン補間回路全体を構築した.全体として遅延あるいは電力を35%程度削減することに成功した.以上,平成25年度平成26年度の研究全体を通し,【ステップ1】【ステップ3】を実行することができ,概ね目標通りの研究を達成することができた.集積システム設計当初の目標が達成され,計画通りに進展している.引き続き,セレクタ論理を利用した差積演算回路を画像処理に応用し,その効果を確認する.超解像処理をはじめ,さまざまなパラメータを持つ画像処理に適用することを想定している.平成25年度は,理論レベルの研究開発を中心に行った.

そのため,FPGA基板を使用せずに理論的な研究が主たるものであり,次年度使用額が生じた.なお,予想以上に理論レベルの研究が進み,またシミュレーションにより多数の実験を行ったため,当初予定に比較して研究に遅れはない.平成26年度は,FPGA基板ほか関連する消耗品を購入し,実アプリケーションに対して提案技術の有効性を評価する.
視床網様核を介する注意制御の神経機構

ラットの視床核と視床網様核の細胞の聴覚反応は、体性感覚と視覚入力で変化することを明らかにし、大脳皮質と視床が構成するループ回路に、異種感覚情報の相互干渉(注意制御)に関与する神経機構が存在することを示唆した。また、聴覚反応の特性は、一次と二次反応で相違すること、視床網様核の視覚及び聴覚細胞の反応特性が、一次と二次視床核に投射するもので相違することを明らかにし、多様な回路網が存在することを示した。異種感覚情報の相互干渉(注意制御)に関与し得る視床網様核を貧む大脳反質-視床の機能連関について、ラットの聴覚システムに焦点を当て、研究を行った。1、細胞近傍記録一染色法により、音、光に反応する視床網様核の単一細胞(総数50)の軸索投射を調べた。音と光の両方に明らかに反応する細胞は無かったが、光に反応し音刺激により活動が変化する細胞を一部認めた。基本的に、音に反応する細胞は内側膝状体に、光に反応する細胞は外側膝状体もしくは後外側核に投射したが、音に反応し、内側膝状体と後外側核に投射する細胞も認めた。結果は、聴覚と視覚システムが視床網様核を介して相互に干渉する可能性は少ないことを示す。しかしながら、相互干渉する可能性も示唆されたので、感覚刺激の自発細胞活動に対する影響及び音と光の同時刺激による細胞反応を調べ、相互干渉の可能性を検証する実験を行っている。尚、外側膝状体と後外側核にそれぞれ投射する細胞の光に対する反応特性が異なることを示す結果を得た。視床網様核が、視覚の1次、2次システムの情報伝達を異なるかたちで制御することが示唆され、光反応特性に加え、自発活動の違いを更に調べている。2、内側膝状体の単一細胞(総数80)の視床網様核への投射を包括的に調べた。大脳皮質1次、2次の聴覚野は、視床網様核の外側と内側部に分離して投射するが、1次、2次(視覚、体性感覚も入力する)の聴覚視床核(内側膝状体亜核)は、外側と内側部の両方に投射することを明らかにした。視床網様核を介して、皮質と視床は異なる感覚情報処理修飾機構を構成することが示唆された。3、体性感覚と内臓感覚が収束する大脳島皮質に聴覚野が存在すること、その聴覚野の視床網様核への投射領域を明らかにし、この投射領域が、聴覚一体性-内臓感覚情報の相互干渉の要になることを示唆した。覚醒ラットから神経活動を慢性に記録するシステムを一部構築した。異種感覚情報の相互干渉(注意制御)に関与し得る視床網様核を含む大脳皮質-視床の機能連関について、ラットの聴覚システムに焦点を当て、研究を行った。研究実施計画の1)として、視床網様核、視床核、大脳島皮質において、細胞外マルチユニット記録、あるいは、細胞近傍記録-染色法を用いた単一神経細胞の神経活動記録で、音、光、皮膚(電気)刺激に対する反応特性、軸索投射の様態を調べる麻酔下急性実験を施行した。マルチユニット記録では、聴覚情報のみを処理すると考えられていた視床核(内側膝状体腹側部)で、皮膚刺激が、細胞の音反応を修飾(概ね抑制)する現象を認めた。視床網様核でも同様の現象を認めた。前者は論文投稿中、後者は結果を解析中である。単一神経細胞の記録では、後外側核(視覚視床核)に投射する視床網様核細胞の一部に、音刺激が光反応を修飾する現象を認めた。結果を解析中である。大脳島皮質では、新たな聴覚野を定義、その聴覚野が、視床網様核の内臓感覚セクター、体性感覚及び内臓感覚を中継する視床核(腹側基底核、後核群と後外側腹側核小細胞部)に投射することを明らかにし、神経科学専門誌に発表した。これらの結果は、視床網様核を含む大脳皮質-視床のループ連絡において、異種感覚情報が交錯、干渉することを示す。また、内側膝状体腹側部において、上行性あるいは下降性入力により異なる音反応潜時を示す2種類の細胞群が存在すること、それぞれの細胞群が視床網様核に特異的な軸索投射を送ることを明らかにし、大脳皮質-視床のループ連絡に多様な聴覚情報処理機構が内包されていることを示唆した。この知見は、神経科学専門誌に発表した。内側膝状体の音刺激に対する神経活動を覚醒動物で調べる研究実施計画の2)では、実験システムを構築した。しかしながら、実験実施に至らず、記録電極に関する技術的問題を解決するため新たな電極の作製に取り組んでいる。研究実施計画の1)は、研究対象を拡大して実施した。

視床網様核と視床核において、細胞近傍記録-染色法を用いた単一神経細胞の神経活動記録、あるいは、細胞外マルチユニット記録で、音、光、皮膚刺激に対する反応特性、軸索投射を調べる麻酔下急性実験を施行した。マルチユニット記録では、聴覚情報のみを処理する視床核(内側膝状体腹側部)で、皮膚刺激が、細胞の音反応を修飾する現象を認めた。結果は神経科学専門誌に発表した。視床網様核でも同様の現象を認め、論文を作成中である。単一神経細胞の記録では、内側膝状体と視覚視床核に投射する視床網様核細胞の一部に、光刺激が音反応を、音刺激が光反応を修飾する現象を認めた。論文を作成中である。これらの結果は、視床網様核を含む大脳皮質-視床のループ連絡において、異種感覚情報が交錯、干渉することを示す。また、福次的に得られた研究成果として、視床網様核細胞の音反応特性が、一次、二次反応において異なることを明らかにし、大脳皮質-視床のループ連絡に聴覚時間情報処理機構が内包されていることを示唆した。この知見は、学会で発表し、現在、論文を作成中である。更に、視床網様核視覚及び聴覚細胞の反応特性が、一次と二次視床核に投射するもので相違することを明らかにした。この知見は、一部、学会で発表し、現在、論文を作成中である。内側膝状体の音刺激に対する神経活動を覚醒動物で調べる研究実施計画の2)では、実験システムと解析用のコンピュータプログラムを構築したが、記録電極に関する技術的問題に直面し、実験の実施に至ることができていない。今後、問題の解決に努め、覚醒状態における視床の神経活動を記録し、麻酔下急性実験の知見(上記)を踏まえ解析する研究を行う。
わが国における優れた都市環境の図化方法と図録作成に関する研究

1.都市計画/設計の過程を、(1)都市空間基礎情報の整備・収集の段階、(2)空間を読み取る段階、(3)空間の構想を練り、伝達する段階、(4)合意された内容を計画化し、実現の為に諸主体の様々な活動に働きかける段階に分け、それぞれの段階における図化の現状と課題について整理、検討を行なった。2.都市空間基礎情報の整備に関し、図化方法の技術的発展が見られるものの、地方自治体では、都市計画制度の中で土地利用規制が都市計画法に一本化されていないこともあって、部局相互の意志疎通が不十分なまま、各々の計画論理に基づいて現状認識、計画案作成がなされているのが現状である。この点の改善が、基礎情報のデータベース化に期待されるところである。3.都市空間を読み取るには、視点が重要である。多様な主体の活動が綾為す都市空間においては、各主体のまなざしを通して受け取られた像、即ち景観像の把握が重要である。絵図・名所図絵は、主体の持つ景観像を、実際の空間と結びつけながら語るのに有効なイメージマップでもある。しかしまた一方で、都市空間の構成をレベルごとに押さえ、構造を理解することも都市空間を読み取る上では欠かせない作業である。4.空間の構想を練り伝える段階では、昨年度、絵本の都市空間表現力に注目し分析を行なった。しかし、古来用いられているプランは実体を規定する上では欠かせないものであり、さらに作図者の記憶媒体ともなり、操作性にも優れており、様々な主体の景観像を統合するものとして、あるいはフィールドサーベイの知見を総合するものとして重要である。5.計画図それ自身では空間像が実感されることは希であり、それは参考図書で補う必要があろうが、西ドイツ、フランス、イギリスの都市計画図では法で規定された内容を現況の都市空間と比較して解りやすく伝えるべく表記方法に注意が払われている。2.都市空間基礎情報の整備に関し、図化方法に技術的発展が見られるものの、地方自治体では、都市計画制度の中で土地利用規制が都市計画法に一本化されていないこともあって、部局相互の意志疎通が不十分なまま、各々の計画論理に基づいて現状認識、計画案作成がなされているのが現状である。

5.計画図それ自身では空間像が実感されることは希であり、それは参考図書で補う必要があろうが、西ドイツ、フランス、イギリスの都市計画図では法で規定された内容を現況の都市空間と比較して解りやすく伝えるべく表記方法に注意が払われている。
ATPのγリン酸をボロン酸で置き換えたらどうなるか?-新しいルイス酸性ホウ素置換ATPアナログの設計と合成-

本研究は、ATPの関与する酵素反応の多くがATPのγリン酸の転移を触媒することに着目し、その基本的特徴であるγリン原子上での求核置換を模したATPの機能性アナログを合成することを目的としたもので、ATPのγリン酸の代わりに求電子性をもったホウ素原子を導入したATPボロン酸アナログを設計・合成し、各種ATP依存性酵素に対する阻害活性を調べた。ATPのγリン酸がジフルオロメチルボロン酸で置換されたATPアナログ1を、AMP-morpholidateとboronodifluoromethylphosphonic acidとのカップリングで合成し、hexokinase,pyruvate kinaseおよびadenylate kinaseの3種類のkinaseについて阻害活性を調べた。その結果、いずれの酵素に対しても、化合物1はきわめて弱い阻害効果しか示さず、予想されるATPの機能性アナログとしては作用しなかった。化合物1の構造を31PNMRで調べと、純度は高いものの、きわめて幅広い複数のピークを与え、化合物1が複数の構造体の混合物として存在する多形性を示すことがわかった。これは、リボース環のシスジオールがボロン酸と分子間エステルを形成してオリゴマーをつくっている結果と考え、水酸基が1つのデオキシATPのボロン酸アナログを合成したところ、予想どおり31PNMRのピークは鋭いほぼ単一の化合物を示し、ボロン酸の分子間エステル形成が、化合物1が多形性を示す主な原因になっていること判明した。さらに、γリン酸転移における「伸びた遷移状態」を考慮し、リン酸が1つ分長いATPボロシ酸アナログも合成し、その物性と阻害活性を調べた。
永久磁石を用いたECRプラズマCVDにおけるダイヤモンド成膜とそのプラズマの影響

本研究の目的は、永久磁石を用いたECRプラズマCVDにおいてダイヤモンド成膜を可能にするために、成膜時のプラズマ特性と膜質の関係を明らかにすることにある。まず、半同軸型空洞共振器と平板リングカスプ磁場をもつECRプラズマCVD装置を製作した。基板ホルダーには基板へのバイアス電圧の印加や温度制御を行えるような構造とした。このECRプラズマ源を用いて、H_2+CH_4+O_2の混合ガスを用い、プラズマ源の各制御パラメーター(ガス組成、圧力、マイクロ波入力)変化に対するプラズマの空間分布やプラズマ中の粒子種の組成変化をプラズマ診断により調べた。その結果、静電探針法により放電室内で高密度かつ一様な空間分布のプラズマの生成が行えることを確認した。また、プラズマ分光法によりプラズマ中に存在する粒子種が同定され、制御パラメーターによる各粒子種の変化を明らかにした。これらの結果から、プラズマ内の化学反応に対する知見を得た。次に、上のプラズマ診断の結果を基に、成膜パラメーターを変化させて成膜膜実験を行った。そして得られた膜質をラマン分光・X線光電子分光法・SEMによる表面観察により評価した。その結果、圧力2.7PaでO_2の混入量が0vol%の時はグラファイト相が優先して成膜されていたが、O_2を0.1vol%混入することによりアモルファス相が成膜されており、ダイヤモンドライクカーボンの堆積が確認された。これは、プラズマ診断で得られたプラズマ内の化学反応に対する知見と一致した。しかし、更なるO_2混入量の増加はグラファイトのエッチング効果を高め、成膜速度の低下させるため、成膜された粒子径は小さくなった。このため、ダイヤモンドの成膜を行うにはO_2混入量の微妙な調整が必要と考えられる。
脳磁図とトラクトグラフィによる文構造を処理する領野間の機能的・解剖学的結合の解明

言語学で提案されてきた「併合」と「サーチ」という基本的な文法操作に基づいて、文構造の処理に関する新たな3つの仮説を提案した。仮説I :木構造のある領域内の分枝の最大の深さで定義される「併合度」によって、木構造の複雑さが適切に定量化される。仮説II :ある言語表現(例えば文)の基本的な統辞構造は、「併合」と「サーチ」を生む機能要素(助詞や活用など)によって本質的に決定される。仮説III :「併合度領域」は、「併合」の再帰的適用、「サーチ」の距離、および課題の必要性によってダイナミックに変化する。文法処理に選択的な左下前頭回の活動は、3つの仮説に基づく「併合度」によって説明可能であり、さらに、これらの仮説は文法処理に関係する先行研究の結果も説明可能であることを明らかにした。これらの成果は言語学の知見を神経科学の実験により検証したという点で重要である。以上の成果をFrontiers in Behavioral Neuroscience誌で発表した。また、中米グアテマラの少数言語であるカクチケル語母語話者に対して、fMRI実験を実施した。最も単純な文構造を持つVOS語順と比べて、VSOやOVSなどの派生語順では左下前頭回の脳活動が増大することを明らかにした。現在、論文投稿に向けてさらなる解析を進めている。さらに、脳腫瘍患者で脳活動が変化する14の領域が、どのようなネットワークを構成するのかを、健常者を対象に、領野間のMRI信号の偏相関を調べることで検証した。その結果、言語の文法処理を支える神経回路が3つ存在し、大脳の左右半球と小脳を含む広範なネットワークを形成することが初めて明らかとなった。また、これらの領野は解剖学的にも神経線維で連絡していることを、拡散テンソル画像法により確認した。以上の成果をBrain誌に発表した。(抄録なし)本研究では、理論言語学で仮定されている普遍文法の基本演算に基づいて、統辞構造の複雑さを定量化することで、言語の文法計算を司る神経回路の解明を目指した。まず、木構造の複雑さを定量化する指標として、枝分かれの深さを数値化した「併合度」を提案した。また、主語と動詞の対応を数値化した「サーチ数」も重要な要因であると考えて、実験をデザインした。実験では、「太郎が花子が歌うと思う」と同じ木構造を持つ埋め込み文、「太郎の兄が食べ始める」と同じ木構造を持つ単文、「太郎が歌って花子が踊る」と同じ木構造を持つ連文、という3種類の文を使用した。対照条件として、助詞を欠くため、部分的な木構造しか持たない文字列も使用した。18名の右利き日本語母語話者に対し、文や文字列を処理する時の脳活動を機能的磁気共鳴画像で計測して、文法処理に選択的な脳活動を調べた。まず、併合度の違いによって脳活動が生じるか調べるため、埋め込み文と文字列の脳活動を比較した結果、左下前頭回と左縁上回に有意な活動の差が観察された。次に、これらの領野において、埋め込み文と単文それぞれに対する脳活動から、最も単純な木構造を持つ連文に対する脳活動を差し引くことで、脳活動の変化を詳しく調べた。その結果、左下前頭回の活動は併合度によって変化し、左縁上回の活動は「併合度+サーチ数」によって変化することが明らかになった。これらの領野間の情報伝達を、動的因果モデルで調べた結果、木構造に関する情報が下前頭回に入力され、さらに左縁上回へとトップダウンで伝達されるモデルが最適であった。領野間の線維連絡を確認するため、15名の日本語母語話者に拡散テンソル画像の撮影を行った。その結果、左上縦束・弓状束による連絡が観察され、文法処理ネットワークの解剖学的基盤が明らかとなった。以上の結果は、言語活動を支える文法処理の実体を脳活動の変化として初めて特定した画期的な発見であり、言語学と脳科学を本質的な意味で融合させた、最初の成果である。

さらに、脳腫瘍患者で脳活動が変化する14の領域が、どのようなネットワークを構成するのかを、健常者を対象に、領野間のMRI信号の偏相関を調べることで検証した。その結果、言語の文法処理を支える神経回路が3つ存在し、大脳の左右半球と小脳を含む広範なネットワークを形成することが初めて明らかとなった。また、これらの領野は解剖学的にも神経線維で連絡していることを、拡散テンソル画像法により確認した。以上の成果をBrain誌に発表した。当初の予定していた、文法の基本演算を選択的に処理する脳領域の特定と、領野間の線維連絡の解明に加え、領野間の情報伝達まで明らかにした。さらに、これらの結果を査読有国際誌に発表した。以上のことから、期待以上の研究の進展があったと考えられる。昭和大学医学部の金野竜太助教らと共同で、左前頭葉脳腫瘍患者と健常者で脳活動が変化する3つの言語関連ネットワークが、どの神経線維によって連絡しているかを、健常者のDTIで調べる実験を進めており、論文投稿の準備中である。また、東北大学の小泉政利准教授らと共同で、中米グアテマラの少数言語であるカクチケル語話者に対するfMRI実験も準備中である。カクチケル語は、文構造が最も簡単な基本語順はVOSであるが、会話における最頻出語順はSVOとなる珍しい言語である。カクチケル語話者の脳活動を調べることで、文法処理の複雑さと使用頻度に関連する神経回路の弁別を目指す。(抄録なし)
温熱治療時における腫癌内血流による冷却効果に関する研究

1.ドンリュウラット(8週齢)の背中に移植した腫瘍に熱電対の温度センサ-と血流計のセンサ-を刺入し、2450MHzのマイクロウェ-ブで43°Cまで加温した。大腿動脈にカテ-テルを刺入して同時に血圧もモニタ-した。腫瘍内温度が定常状態に達してから、アンギオテンシンIIを投与して血圧を上昇させたところ、腫瘍内の血流は増加したが、腫瘍内温度はほとんど変化しなかった。2.腫瘍加温時、ラットの体温が著明に上昇したために、腫瘍に流入する血液の温度も高くなったと考えられるので、この実験結果から腫瘍内血流の冷却機構の仮説を検証することは不可能であった。3.当初、血流と腫瘍組織間の熱伝導の影響を考えていたが、温度変化に基づく腫瘍血管径の変化の存在を仮定しても、血圧上昇時に腫瘍内温度が低下しない症例を説明できることに気付いた。つまり、血圧が上昇して血流が増加し、腫瘍血管が冷却されると、腫瘍血管が収縮して血流抵抗が増大し血流が減少する。したがって、血圧が上昇しても血流が僧加せず、腫瘍内温度も低下しないということになる。4.前述のいずれかの仮説を検証するにも、腫瘍内に流入する血液の温度が体温近くまで冷却される必要がある。そのためには、人間の腫瘍で行なうか、人間程度の大きさの実験動物を用いるか、あるいは、ラットの血液を冷却する装置を作製するかなど、いくつかの方法が考えられる。倫理上の問題や、ハイパ-サ-ミア装置の使用を考えると、ラットによる実験が現実的であるが、このような装置を作製して実験を行なうのは容易ではなく、今回実現しなかった。1.ドンリュウラット(8週齢)の大腿部の筋肉に熱電対の温度センサ-と血流計のセンサ-を刺入し、245OMHzのマイクロウェ-ブで43°Cまで加温した。大腿分筋肉の温度が定常状態に達してから、アンギオテンシンIIを投与して血圧を上昇させたところ、血流に大きな変化はなかった。したがって温度にも大きな変化はなかった。2.ラットを屠殺し、血流がない状態で43°Cまで加温したのち自然冷却させたところ、その温度降下はきわめて遅く、約1°C/5分ほどであった。この実験は熱伝導のみによる冷却効果を評価するために行なったのであるが、この結果から、通常は血流による冷却効果を考慮するだけでよいことがわかった。3.最初に記した実験をラットの背中に移植した腫瘍で行なった。マイクロウェ-ブで加温して温度が定常状態に達してから、アルギオテンシンIIを投与して血圧を上昇させたところ、腫瘍内の血流は増加したが、腫瘍内の温度はあまり降下しなかった。これは当初の予想と異なった。4.ラットの体重(150g)では熱容量が人間などに比べて非常に小さいため、局所を加温してもすぐに全身の体温が上昇してくる。3.の結果は、全身の血液の温度が上昇したために、本来冷却作用を持つ血流の冷却効果が減少したことによりもたらされた可能性もある。したがって、ラットの体温の上昇あるいは、腫瘍に供給される血液の温度の上昇も考慮した実験および解析が必要である。

2.腫瘍加温時、ラットの体温が著明に上昇したために、腫瘍に流入する血液の温度も高くなったと考えられるので、この実験結果から腫瘍内血流の冷却機構の仮説を検証することは不可能であった。3.当初、血流と腫瘍組織間の熱伝導の影響を考えていたが、温度変化に基づく腫瘍血管径の変化の存在を仮定しても、血圧上昇時に腫瘍内温度が低下しない症例を説明できることに気付いた。つまり、血圧が上昇して血流が増加し、腫瘍血管が冷却されると、腫瘍血管が収縮して血流抵抗が増大し血流が減少する。したがって、血圧が上昇しても血流が増加せず、腫瘍内温度も低下しないということになる。4.前述のいずれの仮説を検証するにも、腫瘍内に流入する血液の温度が体温近くまで冷却される必要がある。そのためには、人間の腫瘍で行なうか、人間程度の大きさの実験動物を用いるか、あるいは、ラットの血液を冷却する装置を作製するかなど、いくつかの方法が考えられる。倫理上の問題や、ハイパ-サ-ミア装置の使用を考えると、ラットによる実験が現実的であるが、このような装置を作製して実験を行なうのは容易ではなく、今回実現しなかった。
遺伝子組換え骨髄幹細胞の静脈内移植による脳梗塞治療の基礎的研究

ラット脳梗塞モデルに対して、遺伝子組換え骨髄幹細胞を静脈内に移植することにより、脳梗塞の治療を目的とした基礎的研究を遂行した。(1)ラット中大脳動脈閉塞モデルへの骨髄幹細胞移植における治療効果の機序の解明全身麻酔下に中大脳動脈を遮断することで、脳梗塞モデルとした。骨髄幹細胞を静脈内に移植した場合の治療効果の機序として、(1)局所のサイトカイン濃度が増大することによる神経保護作用、(2)血管新生の誘導、(3)アポトーシスの抑制効果、(4)抗浮腫効果、等が関係することが解明された。(2)ラット中大脳動脈閉塞モデルへの遺伝子組換え骨髄幹細胞の移植実験サイトカイン遺伝子(BDNF,GDNFなど)および血管新生遺伝子(VEGF,/Angiopoietin-1,PIGFなど)を骨髄幹細胞に導入し、移植治療の効果を検討した結果、治療メカニズムを増強する遺伝子を導入することで、更なる治療効果の向上が見込めることが判明した。(3)末梢血中の幹細胞の検討末梢血に存在する間葉系幹細胞の分離・培養・増殖する技術を確立し、脳梗塞ラットへの移植実験で、骨髄中に存在する間葉系幹細胞と同等の治療効果が期待できることを検証した。以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用されているラット脳梗塞モデルに対して、遺伝子組換え骨髄幹細胞を静脈内に移植することにより、脳梗塞の治療を目的とした基礎的研究を遂行した。1.ラット中大脳動脈閉塞モデルへの骨髄幹細胞移植における治療効果の機序の解明全身麻酔下に中大脳動脈を遮断することで、脳梗塞モデルとした。2.ラット中大脳動脈閉塞モデルへの遺伝子組換え骨髄幹細胞の移植実験サイトカイン遺伝子(BDNF, GDNF, PLGFなど)を骨髄幹細胞に導入し、移植治療の効果を下記の項目で検討した。(1)移植細胞のホスト虚血脳内での生着・分化を組織学的に検討した結果、ドナー細胞はホスト組織内で良好な生着・増殖・分裂・分化・遊走・組織修復を示すことが判明した。(2)組織学的に、治療群で、梗塞巣の著明な縮小が認められた。(3)細胞治療により、血管の新生が誘導された。(4)トレッドミル運動負荷試験により運動機能の解析した結果、移植により顕著に運動機能が回復することが判明した。(5)動物実験用高磁場NMR装置(7テスラー)を用い、同一個体の脳梗塞巣を経時的に画像診断学的に解析した結果、移植による治療効果は画像診断上も著名であることが判明した。以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用されている。ラット脳梗塞モデルに対して、遺伝子組換え骨髄幹細胞を静脈内に移植することにより、治療機序の解明と同時に、治療効果の向上を目的とした基礎的研究を遂行した。1.ラット中大脳動脈閉塞モデルへの骨髄幹細胞移植における治療効果の機序の解明:全身麻酔下に中大脳動脈を遮断することで、脳梗塞モデルとした。骨髄幹細胞を静脈内に移植した場合の治療効果の機序として、(1)局所のサイトカイン(BDNF,GDNF,PLGF)濃度が増大、(2)血管の新生が誘導されることで脳血流が回復、(3)アポトーシスの抑制効果、(4)抗浮腫効果、等が関与することが解明された。2.ラット中大脳動脈閉塞モデルへの遺伝子組換え骨髄幹細胞の移植実験:サイトカイン遺伝子(BDNF,GDNF,PLGFなど)を骨髄幹細胞に導入した結果、下記の結果が得られた。(1)細胞治療により、局所のBDNF,GDNF,PLGF濃度が増大し、治療群で、梗塞巣の著明な縮小が認められた。(2)また、遺伝子組み換え幹細胞の移植により、局所のBDNF,GDNF,PLGF濃度を更に増大させると、治療効果が更に高まることが判明した。

特に、PLGF遺伝子組み換え幹細胞の移植により、著名な血管の新生が組織学的に認められた。(4)MRIperfusion imageでの局所脳血流の経時的な測定の結果でも、上記(3)と同様な結果、すなわち、細胞治療により脳血流の著名な回復を認めた。また、特に、PLGF遺伝子組み換え幹細胞の移植により、更に著名な脳血流の改善が認められた。以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用されている。我々は、現在のところ、再生医療の中で実用化が最も期待されている骨髄細胞をドナー細胞とした移植研究に注目し、その中でも特に神経再生作用の強い間葉系幹細胞を抽出・培養・増殖し、静脈内に投与するという方法で、脳梗塞に対する新たな治療戦略の策定をめざしている。本研究では、主に、ラット脳梗塞モデルを用いて、間葉系幹細胞を静脈内に移植することにより、脳梗塞の治療効果の解明と治療効果の向上方法を目的とした基礎的研究を遂行した。本年度は、特に、ラットの末梢血中に存在する間葉系幹細胞を抽出・培養し、ラット中大脳動脈閉塞モデルへの移植実験を施行し、下記の結果を得た。(1)移植細胞のホスト虚血脳内での生着・分化を組織学的に検討した結果、ドナー細胞はホスト組織内で良好な生着・増殖・分裂・分化・遊走・組織修復を示すことが判明した。(2)組織学的に、治療群で、梗塞巣の著明な縮小が認められた。(3)細胞治療により、血管の新生が誘導された。(4)細胞治療により、脳血流が回復することが確認された。(5)トレッドミル運動負荷試験により運動機能の解析した結果、移植により顕著に運動機能が回復することが判明した。(6)動物実験用高磁場NMR装置(7テスラー)を用い、同一個体の脳梗塞巣を経時的に画像診断学的に解析した結果、移植による治療効果は画像診断上も著名であることが判明した。以上のように、本年度は、末梢血中に存在する間葉系幹細胞が、骨髄中に存在する間葉系幹細胞と同等の治療効果が期待できることを突き止め、実用化においても更に有用な知見を得ることができた。我々は、間葉系細胞をドナー細胞とした移植研究に注目し、脳梗塞に対する新たな治療戦略の策定をめざしており、本年度は、下記の結果を得た。(1)昨年度、ラットの末梢血中に存在する間葉系幹細胞を抽出・培養し、ラット中大脳動脈閉塞モデルへの移植実験を施行し、良好な結果を得たことを踏まえて、本年度は、成人の末梢血より幹細胞を抽出・培養する技術を確立し、更に脳梗塞モデルラットへの移植を施行し治療効果を検討した。(2)本研究計画で得られた新たな知見より、血管新生効果のある遺伝子を導入すると著名な血管新生を誘導できることが判明していた。また、脳保護作用のある遺伝子導入においても著名な治療効果が認められることが判明していた。これらの結果に基づき、本年度は、2つの遺伝子を同時に導入することで、更なる治療効果の向上が可能かどうか検討した。その結果、(1)AngiopoietinとVEGFを組み合わせることで、治療効果の向上が確認された。また、(2)BDNFとPIGFを組み合わせることで、治療効果の向上が確認された。以上のように、本年度は、(A)末梢血中に存在する間葉系幹細胞が、骨髄中に存在する間葉系幹細胞と同等の治療効果が期待できることを突き止め、実用化においても更に有用な知見を得ることができた。
体験型言語・文化学習の評価に関する研究

本研究においては、1)大学生の短期国際ボランティア・プロジェクト、2)大学生の短期語学研修、3)高校における模擬国連プロジェクトの3種類の体験学習において、体験を通して、参加者の異文化に対する態度や国際的志向性、英語学習動機、英語使用不安、コミュニケーションをする意欲などがどのように変化するかを、量的方法、質的方法の両方で調査した。それぞれの体験の成果や意義を異文化間教育と英語教育の観点から考察した。平成18年度は、まず先行研究の調査と分析から着手し、各プログラムについて、第1次質問紙の作成を手がけた。質問紙の作成・実施・分析や海外での実施などについては、カナダよりDr.Kinberly Noelsを招聘し、氏と十分に議論し検討した。研究協力者(椎名)と共同で進めている大学生短期語学研修プログラムについては、18年度9月に、研修参加者に対し、英語の習得、学習の意味、ホストとのコミュニケーションに関する記述的質問紙を実施した。これについては現在分析を進めており、英語の語彙や表現の習得の側面については、成果の一部を発表した。国際ボランティア活動については、18年10月に帰国者の面接を行い、その書き起こし、オープンコーディングを行い、質的な分析を行った。帰国後の交換会に参加することにより、その経験の中身を吟味し、参加者の帰国後の様子を観察した。このような質的分析を通して具体的な研究課題を設定し、得られたカテゴリを元に、英語教育的側面を中心とした学習動機・態度に関する質問項目と、世界市民意識、異文化への態度に関する側面、さらに自己効力観、自己概念、社会的スキルに関する質問項目を検討し、質問紙を作成した。現在試験中であり、19年度4月より、19年度国際ボランティア・プログラム参加者対象に実施をはじめるべく準備中である。また、高校生を対象とした体験学習の研究としては、英語学習態度・動機、異文化接触による自己概念の変化、国際的志向性自立的な学習態度、英語で積極的にコミュニケーションをする意思などのスケールを盛り込んだ、質問紙を作成し、短期海外研修プログラムをもった高校において、200名を対象に1月に試験的に実施した。現在分析し、質問紙に改善を加えている。この質問紙を用いた調査は、19年度の4月末と12月に2回実施する予定である。平成19年度は、国際ボランティア活動参加者を対象に、派遣業務を行っているNPOの協力を得て、昨年度開発した質問紙を用い、参加事前・事後に調査を実施した。調査内容は、英語教育的側面を中心とした学習動機・態度に関する質問項目と、世界市民意識、異文化への態度に関する側面、さらに自己効力感、自己概念、社会的スキルに関する質問項目である。事前調査では500人を越える参加者から、事後は約300人から回答を得ることができた。同時に比較対象群として、活動に参加していない大学生20G人に対しても、ほぼ同内容の質問紙調査を実施し回答を得た。すでにデータの大半は入力済みで、現在分析中である。また、参加者の有志を対象におこなった半構造化面接について、オープン・コーディング、軸足コーディングを行い、彼らがこの経験を通して経験する「学びの質」についての分析を進めている。研究協力者(椎名)と共同で進めている大学生短期語学研修プログラムについては、19年度9月に、研修参加者に対し、英語の習得、学習の意味、ホストとのコミュニケーションに関する記述的質問紙を実施し、持続的にデータを蓄積している。また、模擬国連に参加する高校生を対象に1)英語学習態度・動機、2)異文化接触による自己概念の変化、3)国際的志向性、4)自立的な学習態度、5)英語で積極的にコミュニケーションをする意思などのスケールを盛り込んだ質問紙を定期的に実施する予定であり、19年度にはその第1回と2回調査を実施した。また同プログラム参加者の中から8名の学生を対象に、半構造化面接を実施した。平成20年度は、19年度に国際ボランティア活動参加者を対象に実施した質問紙の数量解析と、成果発表を行った。プロジェクト参加者286人と、対照群116人(参加していない学生)を対象に質問紙調査を実施し、参加の前後で態度・行動傾向(国際的指向性、エスノセントリズムなど異文化に対する態度、地球市民的傾向、社会的スキル、自己効力感など)が変化するかどうかを検証した。結果としては、参加群はすでに参加当初から対照群と有意差があったが、参加を通してさらに差が開いた指標も多かった。エスノセントリズムが低下し、国際的関心が高まるなど、プロジェクト参加のインパクトの大きさを示すことができた。また、英語学習動機や、英語でコミュニケーションをする意思など、英語教育関連の側面については、1)参加者の有志を対象におこなった半構造化面接のオープン・コーディング、軸足コーディングによる分析と、2)参加者と対照群とを数量的に比較する解析を行い、彼らが英語学習やコミュニケーションに積極的になったこと、英語を使う際の不安が低下したことなどが示された。研究協力者(椎名)と共同で進めている大学生短期語学研修プログラムについては、3年間蓄積したデータの分析を進め、英語の語彙の習得、英語学習の意味や学習意欲についてどのような意義があるかをまとめている。

また、模擬国連に参加する高校生を対象に1)異文化接触による自己概念の変化、2)国際的志向性、3)英語によるコミュニケーションの頻度について、異なったプログラムに参加する生徒とスタディアブロードに参加した生徒とを比較し、体験の中身によって、成果がどのように異なるかを調査した。以上の研究の一部は、論文にまとめている。
適応自律動作に基づく多値リコンフィギャラブルVLSI

1線に"0","1"以外の"2","3"などの多値信号を載せることにより,スイッチブロックの複雑性を解消できると共に,差動対回路特有の有効信号検出及び出力整定検出に基づく自律パワーゲーティング,多値制御情報転送方式やチップ内多値パケット転送などを駆使し,現在のFPGAの性能をはるかに超える,自律適応動作に基づく細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIの開発を行った.電流モード多値VLSIにおいて,入力到来信号と演算完了検出を用いた自律適応動作に基づいた統合電流源制御手法を考案し,複数のロジックモジュール内の電流源を統一的に制御することで,電流源制御を行う制御回路の構成が簡易化できることを明らかにした.提案方式に基づく8ビット8入力のビットシリアル加算器を65nmCMOS設計ルールで設計し,従来構成に基づく電流モード回路と比較すると,稼働率70%,動作周波数200MHzにおいて消費電力は27%に削減された.また,提案方式を動的電源電圧・周波数制御手法へ適用することで省エネルギー演算を実現できることも明らかにした.これらの方式を多値リコンフィギャラブルVLSIへ応用し,低電力化に有用となることを示すことができた.さらに,多値リコンフィギャラブルVLSIの自律適応動作に貢献する新概念である,チップ内多値パケット転送方式に基づく自律的レジスタ間転送を導入することができた.これらは,パケットが有効であることを示す有効フラグ信号を活用した効率的な電流源制御信号転送やコンフィグレーションメモリサイズの大幅減少に有用となるで.さらに,演算セル間の転送のためのスイッチとして多値重畳信号を活用したXネットにより,セル間転送のためのスイッチボックスの複雑性を解消することができることを見いだした.以上の要素技術を融合して低電力性を有する高性能多値リコンフィギャラブルVLSIの新らしい構築技術を確立することができた.1線に"0","1"以外の"2","3"などの多値信号を載せることにより,スイッチブロックの複雑性を解消できると共に,差動対回路特有の有効信号検出及び出力整定検出に基づく自律パワーゲーティング,多値制御情報転送方式やチップ内多値パケット転送などを駆使し,現在のFPGAの性能をはるかに超える,自律適応動作に基づく細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIの開発を行った.以下に示すように,多値差動対回路を用いた自律パワーゲーティングアーキテクチャに基づく高性能細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIの開発を行った.1.ビットシリアルアーキテクチャに基づくセル構成有効データの先頭ビットを表わす制御信号やマルチプレクサのセレクト信号などの制御信号と,データ信号との重畳に基づき,自律適応制御を可能にするリコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャを検討し,これに適合するセルの構成を考案した.さらに,任意の2値論理関数をプログラム可能な低電力・高速回路設計を行った.2.動作時の自律電流源制御差動対回路の出力が整定する条件が相補信号生成条件に帰着できることに着目した電流源制御方式を提案した.すなわち,一段目の差動対回路のpMOSトランジスタのON/OFFのみでデータの到来に応じた適応的細粒度電流制御が可能になる.本原理に基づく回路設計と評価を行った.3.非動作時の消費電力低減1ワードのビットシリアルデータの先頭に有効/無効の信号を重畳することにより,無効なデータである場合には,演算ユニットレベルにおいて電流のカットオフを行う方式も導入した.データと制御信号の重畳により,配線数・配線スイッチの大幅な削減も可能となることを明らかにした.適応的制御を導入した低電力電流モード回路アーキテクチャ,高性能低電力多値リコンフィギャラブルVLSIなどを考案し,査読付き国際会議論文として発表予定であるため.提案している多値リコンフィギャラブルVLSIの基本部分の集積回路の設計・試作・評価を行う.また,チップ内多値パケット転送方式に基づく自律的レジスタ間転送,コンフィギュレーションメモリとスイッチ選択回路を一体化したロジックインメモリ構成を検討し,マルチコンテクスト細粒度リコンフィギャラブルVLSIへの拡張を図る.さらに,応用へのマッピングと総合的な評価を行い,本VLSIの利点がどのように発揮されるかを考察する.次年度使用額は,当初計画していた,セル単体や小規模セルラーアレーなどの多値集積回路プロトタイプの設計・試作・評価を平成24年度に延期することによって生じたものであり,平成25年度請求額とあわせて使用する予定である.
大腸癌におけるがん化シグナルの特異的活性化・制御機構の個別的ならびに網羅的解析

近年のがん研究は様々な分子細胞現象を包含し,細胞内シグナル伝達など広範な生命現象の解明へと多様化している.Wntシグナルは個体発生と細胞・組織分化を司る基幹的情報伝達系であり,その制御機構の破綻は大腸発がん進展過程を促進する.このシグナル指令の実行分子が細胞接着因子として発見されたβ-cateninである.本研究において我々はまず,大腸癌の浸潤先進部におけるβ-cateninの活性化が発がんから浸潤・転移に至る経路をリンクし,がん病態,治療感受性や術後生存率に影響する重要ながん化シグナルであることを約300症例の解析から見出した.細胞内局在に依存するβ-cateninの細胞接着と情報伝達機能はユビキチンシステムにより制御されている.そこで我々は,β-cateninとIκBαを認識するE3ユビキチン連結酵素β-TrCPを同定し,その発現誘導はWnt/β-cateninシグナルに依存することを示した.このユビキチン経路の異常に起因して,大腸癌におけるβ-cateninとβ-TrCP発現のnegative feedback制御の破綻がWntシグナルとNF-κB経路をリンクして癌細胞のアポトーシスを抑制し,がんの浸潤や転移を促進することを明らかにした.つぎに,Wntシグナルによるβ-TrCPの発現誘導はそのmRNA安定化によることと,これに作用するβ-catenin/Tcf転写複合体の標的分子Xを同定した(投稿中).Xはc-mycやIGF-IIのmRNAを安定化する既知のRNAトランス因子であることから,大腸癌においてXが過剰発現する結果として複数の細胞生存・増殖シグナル(Wnt/β-catenin, NF-κB, c-Myc, IGF-II)を統御し,発がん・進展を加速するがん標的であることを想定し,今後の主要な研究対象として位置づけた.このように本研究を通じて,大腸癌の発生進展に関わるシグナル伝達系の新しい分子細胞メカニズムの解明に立脚するがん制御のための基盤成果を得た.近年のがん研究は様々な分子細胞現象を包含し,細胞内シグナル伝達など広範な生命現象の解明へと多様化している.Wntシグナルは個体発生と細胞・組織分化を司る基幹的情報伝達系であり,その制御機構の破綻は大腸発がん進展過程を促進する.このシグナル指令の実行分子が細胞接着因子として発見されたβ-cateninである.本研究において我々はまず,大腸癌の浸潤先進部におけるβ-cateninの活性化が発がんから浸潤・転移に至る経路をリンクし,がん病態,治療感受性や術後生存率に影響する重要ながん化シグナルであることを約300症例の解析から見出した.細胞内局在に依存するβ-cateninの細胞接着と情報伝達機能はユビキチンシステムにより制御されている.そこで我々は,β-cateninとIκBαを認識するE3ユビキチン連結酵素β-TrCPを同定し,その発現誘導はWnt/β-cateninシグナルに依存することを示した.このユビキチン経路の異常に起因して,大腸癌におけるβ-cateninとβ-TrCP発現のnegative feedback制御の破綻がWntシグナルとNF-κB経路をリンクして癌細胞のアポトーシスを抑制し,がんの浸潤や転移を促進することを明らかにした.つぎに,Wntシグナルによるβ-TrCPの発現誘導はそのmRNA安定化によることと,これに作用するβ-catenin/Tcf転写複合体の標的分子Xを同定した(投稿中).Xはc-mycやIGF-IIのmRNAを安定化する既知のRNAトランス因子であることから,大腸癌においてXが過剰発現する結果として複数の細胞生存・増殖シグナル(Wnt/β-catenin, NF-κB, c-Myc, IGF-II)を統御し,発がん・進展を加速するがん標的であることを想定し,今後の主要な研究対象として位置づけた.このように本研究を通じて,大腸癌の発生進展に関わるシグナル伝達系の新しい分子細胞メカニズムの解明に立脚するがん制御のための基盤成果を得た.本研究では,ヒト大腸癌の悪性度に影響をおよぼすβ-カテニンがん化シグナル特異的活性化の分子機構をがん病態との関連から個別的ならびに網羅的に究明し,得られる成果を大腸癌の発生進展過程の解明と診断・治療に応用することを主目的とする.一連の解析から得られる知見に基づいて,大腸癌の悪性度や予後の分子診断法を開発することも目指している.本年度は,細胞内におけるβ-カテニンの生理的発現やがん化シグナル伝達活性化機構に関与する可能性のある分子群を個別的に対象にして,大腸癌における発現や動態をβ-カテニンの活性化パターンと比較検討した.β-カテニンがん化シグナル制御の本質はユビキチン分解系に依存することから,そのユビキチン化制御因子の大腸癌における動態をβ-カテニンの特異的活性化パターン(腫瘍金体vs.浸潤先進部)やがん病態との関連から検討し,以下の知見を得てきた.β-カテニンとそのチロシンリン酸化に関わるrasはそれぞれindependentに活性化されていたが,両がん化シグナルが同時に活性化されている大腸癌(全症例の約10%)は極めて悪性度が高いことを見出した.β-カテニンとIκBα(inhibitor of NF-κB)を認識するβ-TrCP(β-transducin repeat-containing protein)E3ユビキチンリガーゼ受容体の発現は大腸癌において亢進し,β-カテニンとのnegative feedbackによる生理的な制御機構が破綻していた.その結果,β-カテニンがん化