hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プロバイオティクスと肝発癌予防

高脂肪食(HF)摂取マウスにおける酪酸菌(CBM)の脂肪肝予防効果を検討した。12週後にはHF群では脂肪肝がみられたが、HF+CBM群では肝への脂肪沈着が著明に抑制された。肝臓の代謝産物の解析(メタボローム)では、肝での脂質代謝の亢進はみられなかった。糞便中の中性脂肪はHF群とHF+CBM群で差がなかった。盲腸の腸内叢細菌の解析では、HF+CBM群ではClostridiumが増加し、C. butyricum(酪酸菌)が関与する酪酸性遺伝子が増加した。肝臓でのマイクロアレイ解析とリアルタイムPCRの結果より、酪酸菌投与による脂肪肝抑制は、肝臓での脂肪の吸収阻害を介する事が示唆された。近年腸内細菌と種々な病態との関連に関しては様々な可能性が報告されている。そこで今年度は、酪酸菌投与が肝臓の代謝にどのような変化をもたらすかを解析する目的で、無菌マウスに酪酸菌を投与しメタボローム解析を行った。無菌のC57BL/6(雄)を購入し、ミヤリサン製薬研究所のアイソレーター中でgerm freeの状態で飼育した。全体を4群に分け(各群5匹ずつ)、germ free(GF)群、酪酸菌接種群(CMB)、乳酸菌(ラクトバチルスアシドフィリス、LA)接種群、通常飼育(CV)群とした。菌を接種後2週間目にマウスを解剖し、肝臓、大腸、盲腸内容物、血液を採取した。解剖時(8週齢)の各群のマウスの体重には差がなかった。GF群では他の群と比べ盲腸が巨大であった。今回は肝臓でのメタボローム解析(CE-TOFMS、LC-TOFMS)を行った。メタボローム解析はヒューマン・メタボローム・テクノロジー社で行った。今回の検討ではSBは肝では検出されなかったが、別の実験で酪酸菌を餌に混ぜて投与すると、6時間後に門脈血にHPLCによりSBの検出が可能であった事より、肝には腸管で産生された酪酸は到達するが、その濃度はかなり低いものと考えられる。メタボロームによる代謝プロファイルの観点から、主成分分析ではCVとそれ以外の群では尿素回路で区別され、GF、CBM、LAはアミノ酸代謝、尿素回路、脂質代謝などに差があると考えられる。2群間の比較では、CBM投与群ではGF投与群に比べ有意にアシルカルニチンであるAC(16:2)やPalmitoylcarnitineが高値であり、特にAC(16:2)はLA群と比較しても有意に高値であった。非アルコール性脂肪肝炎(NASH)においてもその発症や進展に腸内細菌の関与が指摘されている。我々や他の研究者により、酪酸菌投与はコリン欠乏書や高脂肪食モデルでNASHの進展阻止効果がみられることが明らかにされた。本年度は、高脂肪食投与マウスに酪酸菌を投与し、遺伝子発現や代謝に及ぼす影響を網羅的に解析し、その予防効果の機序を明らかにすることを目的とする。5週齢のC57/BL6マウス(5週齢)を購入し、SPF条件下で飼育し、1週間順化させた。コントロール群(LF)、高脂肪食投与群(HF)、高脂肪食+酪酸菌投与群(HF+CBM)の3群に分け、各群10匹ずつを13週齢まで飼育した。その時点でマウスを解剖し、肝臓、回腸末端、大腸、盲腸内容物、骨格筋、白色脂肪組織、褐色脂肪組織、血液を採取し、解析に用いた。解析項目は、メタボローム解析(肝臓、盲腸内容物)、マイクロアレイ解析(肝臓、回腸末端、骨格筋)、胆汁酸分析(血清、肝臓、盲腸内容物、腸管)、組織化学(肝臓、回腸、大腸、骨格筋、脂肪組織)、蛋白発現(肝臓、回腸、骨格筋、脂肪組織)、腸内細菌叢である。体重は、LF群に比べ、HFおよびHF+CBM群では週を追うごとに増加していた。餌の摂取量は、他の2群に比べLF群で多かった。肝臓の組織学的検討では、HF群では脂肪沈着が著明であったが、HF+CBM群では脂肪の沈着は抑制されていた。現在肝臓のメタボローム解析、マイクロアレイ解析を行っている。マイクロアレイ解析では、Agilent社のシステムを用い、マウスの約5万種の遺伝子を解析した。肝臓では、HFで変化(upあるいはdown)し、HF+CBMで元に戻る遺伝子が24個明らかになった。メタボローム解析でもHFで変化し、HF+CBMで元にもどる代謝産物が見つかった。酪酸菌は、ラットの非アルコール性脂肪肝炎(NASH)モデルでその進展阻止効果があきらかにされている。これまでの研究で、その機序は多彩である事が想定されるため、酪酸菌投与の効果を網羅的に解析する必要がある。そこで、昨年度は無菌マウスに酪酸菌のみを生着させたノトバイオートを作成し、肝臓のメタボローム解析を行い、その効果を乳酸菌と比較した。今年度は、実際のNASH動物モデルで酪酸菌の効果を網羅的に解析することを計画した。計画の概要で述べたように、今回はメタボローム解析の他に、マイクロアレイ解析、胆汁酸分析、腸内細菌叢のシークエンサーを用いた遺伝子解析を行うため高脂肪食マウスを用いた実験を行った。

サンプルはすでに抽出し、それぞれの解析に回しているが、解析項目多いため、まだ結果が全てそろっていない。近年非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の発症や進展に腸内細菌の関与が指摘されている。我々や他の研究者により、酪酸菌投与はコリン欠乏食や高脂肪食モデルでNASHの進展阻止効果がみられることが明らかにされた。我々は、脂肪食投与マウスに酪酸菌を投与し、酪酸菌投与の脂肪肝発症に関する効果と、その予防効果の機序明らかにすることを目的とした。6週齢のC57/BL6マウスをコントロール群(LF)、高脂肪食投与群(HF)、高脂肪食+酪酸菌投与群(HF+CBM)の3群に分け、13週齢まで飼育した。その時点でマウスを解剖し、解析に用いた。解析項目は、メタボローム解析(肝臓、盲腸内容物)、マイクロアレイ解析(肝臓、回腸末端、骨格筋)、胆汁酸分析(血清、肝臓、盲腸内容物、腸管)、組織化学(肝臓、回腸、大腸、骨格筋、脂肪組織)、蛋白発現(肝臓、回腸、骨格筋、脂肪組織)、腸内細菌叢である。体重は、LF群に比べ、HFおよびHF+CBM群では週をおうごとに増加していた。しかし、肝重量の増加はみられず、LF群と大差なかった。餌の摂取量は、他の2群に比べLF群で多かった。肝臓の組織学的検討では、Oil-red染色でHF群では脂肪沈着が著明であったが、HF+CBM群では脂肪の沈着は著明に抑制されていた。胆汁酸分析では、各臓器とも3群間で差がみられなかった。糞便の解析では、便中の中性脂肪の量はHFで増加したが、HF+CBMと差はなかった。メタボローム解析では、盲腸内容物で脂肪酸がHFで増加し、HF+CMBではさらに増加した。肝臓では、脂質代謝に関する系の活性化はみられなかった。アレイの結果では、肝臓ではHFでcyp4Aが増加し、HF+CBMでは低下し、さらにその下流で働くCD36もHF+CBMでは発現増加が抑制された。これらの結果より、CBMの脂肪肝抑制効果は、肝臓での脂肪の取り込み阻害によることが示唆された。高脂肪食(HF)摂取マウスにおける酪酸菌(CBM)の脂肪肝予防効果を検討した。12週後にはHF群では脂肪肝がみられたが、HF+CBM群では肝への脂肪沈着が著明に抑制された。肝臓の代謝産物の解析(メタボローム)では、肝での脂質代謝の亢進はみられなかった。糞便中の中性脂肪はHF群とHF+CBM群で差がなかった。盲腸の腸内叢細菌の解析では、HF+CBM群ではClostridiumが増加し、C. butyricum(酪酸菌)が関与する酪酸性遺伝子が増加した。肝臓でのマイクロアレイ解析とリアルタイムPCRの結果より、酪酸菌投与による脂肪肝抑制は、肝臓での脂肪の吸収阻害を介する事が示唆された。非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の進展や肝発癌に腸内細菌が重要である事が報告され、その予防策としてプロバイオティクスが種々試されている。我々は、酪酸を産生する酪酸菌MIYAIRI588がラットのNASHモデルで、その進展や肝発癌に予防効果を発揮することを明らかにした。In vitroの系では酪酸が脂肪沈着やインスリン抵抗性を改善する事を明らかにしたが、In vivoの系では多数の腸内細菌が存在するためその機序を明らかにする事は困難である。当初の計画ではAMPKノックアウトマウスを使用し、AMPKの活性化が酪酸菌投与の重要な機序である事を示す予定であったが、酪酸菌の多彩な効果を一度に解析するため、無菌マウスに一種類の菌のみを生着させたノトバイオートを作成し、酪酸菌、乳酸菌生着群と無菌マウス、普通のマウスを比較した。今回は肝臓での代謝産物比較するため肝の抽出物を用いたメタボローム解析を行ったが、今後盲腸内容物の解析も行う予定である。
ラット脳内自己刺激行動を用いた意欲の神経回路の探索

本年度は、前年度の研究成果より明らかとした報酬関連行動による神経細胞の構造変化に着目し、神経モデル細胞における細胞内伝達経路の解明を行った。研究条件を明解にするために、報酬関連行動として脳内自己刺激行動(レバー押し行動)を15分間行わせて快情動を惹起したラットを実験に供した。なお、脳内電気刺激の条件は脳内自己刺激行動のRunway法の報酬刺激と同様である。また、対照群として拘束ストレスを与え不快情動を惹起させたラットおよび無処置ラットを用いた。これらの動物より得られた血液成分をPC12変異細胞の培地に注入して反応を確認した。その結果、快情動を供与したラット血液はPC12変異細胞の細胞突起を無処置ラットと比較して大きく伸長させた。一方、不快情動を供与したラット血液によっても細胞突起の伸長は確認されたが、その程度は快情動供与ラットよりも小さかった。また、細胞突起の伸長に関わる細胞内伝達経路について評価したところ、快情動供与ラットの血液を加えた細胞ではp38 mitogen-activated protein kinase経路の活性化およびExtracellular Signal-regulated Kinase経路の関与が認められた。しかしながら、不快情動供与ラットの血液ではこのような変化は認められなかった。以上のことから、快情動および不快情動はともに神経突起を伸長させるが、細胞内伝達経路は異なることが明らかとなった。本研究は意欲や動機づけにかかわる神経メカニズムの解明を目的として、脳内自己刺激行動のRun-Way法により活性化される脳部位の特定を試みた。すなわち、内側前脳束ドーパミン神経への電気刺激を報酬を求めて装置を走行する動機づけ行動によって活性化される脳領域を評価した。まず、脳内自己刺激行動のRun-Way法における動機づけ走行を1日当たり30試行、5日間実施させたラットの脳を灌流固定の後に摘出し、凍結薄切切片を作成した。これらの脳切片を用いて、脳内で産生されるメッセンジャー蛋白質であるc-Fos、神経細胞の標識タンパク質であるNeuN、神経細胞の支持細胞であるグリア細胞の標識タンパク質GFAPおよびIba-1の発現変化を免疫組織染色法にて評価した。その結果、脳内海馬領域におけるGFAPおよびIba-1の陽性細胞数が対照群(動機づけと関連しない内側前脳束電気刺激供与群および無刺激群)と比較して有意に増加した。一方、c-Fosについては十分に再現性の良いデータが得られなかった。以上の結果から、報酬ならびに報酬獲得のための動機づけ行動は脳内海馬領域におけるグリア細胞の発現強度あるいは細胞機能を変化させるが、報酬として機能しない電気刺激ではこれらの活性化は生じないことが明らかとなった。今後、グリア細胞の発現変化による神経伝達への影響を受容体機能および神経伝達物質の定量に評価する。さらにc-Fosタンパク質を定量可能な他の実験手法を用いて細胞活性化部位を特定する予定である。これらの方法により動機づけ行動による神経メカニズムへの影響を明らかにする予定である。免疫組織染色の実験条件設定に難航し、核内タンパク質の染色・定量ができていない。今後は、新鮮脳組織を用いたWestern-Blottingの手法を用いて定量化を行う予定である。本年度は、意欲関連行動である脳内自己刺激行動のRunway法における報酬獲得のための走行行動を行わせたラット脳を用いて、脳内神経細胞および脳内グリア細胞の発現量変化を免疫組織化学的手法を用いて複数の脳部位で定量的に測定した。本研究で評価した脳部位は記憶に関連する海馬および報酬や動機づけに関連する側坐核とし、神経細胞の判定マーカーとしてNeuN、グリア細胞のうちアストロサイトのマーカーとしてGFAP、ミクログリアのマーカーとしてIba-1を用いた。また、対照群として全く脳内刺激を与えないcontrolおよび脳内自己刺激行動と同等の電気刺激を実験者による外部操作で与えるstimulation群を設定した。Runwayの走行行動を15分間、繰り返し行わせてラットが獲得した電気刺激数を記録し平均刺激回数を算出し、stimulation群の動物には平均刺激回数の刺激を与えた。その結果、Runway法の走行行動を行わせた動物(Runway群)およびstimulation群ではcontrol群と比較して側坐核領域におけるNeuN陽性細胞数の増加が認められた。グリア細胞のうち、GFAP陽性細胞の細胞面積は海馬および側坐核の両領域でstimulation群及びRunway群はcontrol群と比較して細胞面積の増大が認められ、特にRunway群の増大の程度が大きかった。Iba-1陽性細胞については、側坐核領域においてのみ同様にstimulation群およびRunway群で陽性細胞の細胞面積の増大が認められた。以上の結果から、報酬関連行動は脳内海馬および側坐核領域における神経およびグリア細胞に構造変化を生じ、報酬志向行動(意欲行動)は脳内に大きな変化を与える可能性が示唆された。電気刺激装置の不調のため、動機づけ行動の実施ができなかった期間がある。動機づけ行動の実施と脳サンプルの作成が本研究の律速であるため、研究遂行に支障が出た。

これらの動物より得られた血液成分をPC12変異細胞の培地に注入して反応を確認した。その結果、快情動を供与したラット血液はPC12変異細胞の細胞突起を無処置ラットと比較して大きく伸長させた。一方、不快情動を供与したラット血液によっても細胞突起の伸長は確認されたが、その程度は快情動供与ラットよりも小さかった。また、細胞突起の伸長に関わる細胞内伝達経路について評価したところ、快情動供与ラットの血液を加えた細胞ではp38 mitogen-activated protein kinase経路の活性化およびExtracellular Signal-regulated Kinase経路の関与が認められた。しかしながら、不快情動供与ラットの血液ではこのような変化は認められなかった。以上のことから、快情動および不快情動はともに神経突起を伸長させるが、細胞内伝達経路は異なることが明らかとなった。グリア細胞の発現強度あるいは機能変化がどのような神経伝達の変化と関連するのか、本年度の研究で明らかとした脳部位における受容体機能および神経伝達物質量を定量的に評価する。さらに本年度十分に検討できなかったc-Fosタンパク質について、タンパク質を定量可能な他の実験手法を用いて解析し、細胞活性化部位を特定する予定である。今年度の研究成果より、側坐核および海馬領域において神経およびグリア細胞に何らかの変化が生じ、これが報酬獲得行動に関連する可能性が明らかとなった。今後は、細胞学的な変化が脳内にどのような機能変化を生じているのか、各種受容体等の発現量を評価する。また、より定量性の高い生化学的手法を用いて追試する予定である。
現代北インドにおける「不可触民」の仏教改宗運動と生活実践に関する文化人類学的研究

本研究においては、現代北インドにおける「不可触民」の仏教改宗運動と、かれらの自己意識ならびに生活・儀礼実践について、文化人類学的な調査研究を行った。具体的には、改宗仏教徒たちが、地縁関係ならびに親族・姻族関係において多数派であるヒンドゥー教徒と、いかなる関係性を有し、またそれをいかに交渉しているのか、多角的な把捉・検討を行った。とりわけ、改宗前後の時間的・空間的連続性を重視し、自己のアイデンティティを交渉しながら他者とのつながりを志向する改宗仏教徒の生の様相に関して、分析・考察を行った。平成21年度においては、現代北インドにおける「不可触民」の仏教改宗運動と、かれらの自己意識ならびに生活実践について、文化人類学的な研究を行った。具体的には、ウッタル・プラデーシュ州を主な対象地にすえて、独立以降漸進的に拡大している仏教改宗運動と、かれら「改宗仏教徒」(元不可触民、チャマール)たちの自己意識のありようならびにその発露である儀礼実践・生活実践について、現地調査のデータを基に分析・考察を行った。またこの分析・考察を基にした各種の研究発表を行ってきた。うち、2009年5月に開催された日本文化人類学会においては、「改宗」に焦点を当てて、また、同年8月の国際学会(アジア研究者国際会議)ならびに10月の日本南アジア学会においては「仏教改宗運動」に焦点を当てて、研究発表を行った。加えて、こうした近年の不可触民による仏教改宗運動の創始者ともいえるアンベードカルという人物について、特に彼の「カースト」観に焦点を当てた小稿を、2010年1月発刊の『季刊民族学』に寄稿した。これらの研究発表ならびにそこに至るまでの分析、そして発表を受けての考察においては、以下の諸点を明らかにすることとなった。すなわち、改宗仏教徒たちが、過去・現在の被差別的状況への反発/からの脱却を志向して、仏教への改宗を遂行しつつも、改宗前から引き続く、親族・姻族ならびに地縁関係といった各種の他者との関係性を維持するため、さまざまな宗教実践を行っていること(あるいは行っていないこと)、仏教改宗運動の展開において、異カースト間に新たな関係性がみられ得ること、そしてそこに、従来の研究においては等閑視されてきた、改宗の継続的側面とカーストを越えた関係性のありようを確認することになった。これらの諸点は、「改宗仏教徒」研究はもとより、「不可触民」研究ならびに「改宗」研究に、強い意義と重要性とを有するものといえよう。平成22年度は、平成22年9月に博士の学位を京都大学より授与されたこともあり、研究集会やシンポジウムにおいて、多く研究成果の公表をなす機会を得ることになった。とりわけ、12月のNIHU(人間文化研究機構)プログラム・現代インド地域研究・国内全体集会における研究報告が特筆すべき一つとなろう。「現代インドにおけるダリト運動の展開とメディア」と題して行われた報告では、本科研研究のテーマである元「不可触民」による仏教改宗運動に焦点をあてて、そこにおけるメディアの役割について、同じく本科研研究の具体的な対象のひとつであるエリート仏教徒と「普通の」仏教徒との関係性のありようにも着目しつつ、研究報告を行った。そこでは注目すべき存在としてエリート仏教徒がクローズアップされ、その後のコメントや質疑応答を含め、仏教改宗運動におけるかれらの役割・存在の重要性が議論された。もう一つ、重要な研究成果の公表として、平成23年1月に開催された、NIHUプログラム・現代インド地域研究・国際シンポジウムにおける研究報告を挙げることができる。ここでは、"Negotiating with 'Caste'"と題して、本科研研究の主テーマと同じく、北インドにおける「改宗仏教徒」たちが、あくまでマイノリティであるという状況のもと、いかに「カーストなるもの」と対しているか、その婚姻の取り結びや各種儀礼実践の様相から検討を行った。報告後のコメントや議論においては、改宗を断絶ではなく継続でみる必要があるとの報告者(舟橋)の主張に、多くの発展的見解が寄せられた。主たるものとしては、継続をいくつかのレベル(語りと実践、時間と空間、世代など)で分けて分析する必要がある、などである。これら見解を踏まえて、報告内容を英文論文として学術誌Contemporary SouthAsiaに投稿すべく、より発展的に論文を修正・執筆中である。本年度は、本研究課題の繰り越しによる最終年度になったことから、これまでの研究成果の総まとめとしての各種学会・国際シンポジウムにおける成果発表、ならびに、新たな知見に基づく調査研究および成果の発表が、主たる活動となった。本研究課題は、現代北インドにおける「不可触民」の仏教改宗運動と、かれらの自己意識ならびに生活実践・儀礼実践について、文化人類学的な調査研究を行ったものである。具体的には、かれら現代北インドの改宗仏教徒たちが、地縁関係においても親族・姻族関係においても多数派であるヒンドゥー教徒と、いかなる関係性を有し、またそれをいかに交渉しているのか、より多角的に把捉し、分析・考察することを目指した。

そこにおいては、とりわけ、改宗前後の時間的・空間的連続性が重視された。この観点は、改宗前後の断絶性を強調する先行研究に対して、また、アイデンティティ・ポリティクスの議論にのみ陥りがちなマイノリティの語り・主張に関して、他者とのつながりを志向する様相という、重要だが看過されがちであった側面を明白に示すものとなった。この考察の成果は、国際ワークショップやシンポジウムにおいて発表され、またその後、学術論文として英文Web雑誌に掲載されるところとなった。また、繰り越しの主たる理由となった、新たな知見としての仏教および仏教改宗運動の「社会性」の検討であるが、次の通りとなる。すなわち、インドにおける仏教改宗運動の祖であるB. R.アンベードカルの宗教(仏教)認識にみる社会性、および、現代インドの仏教運動における社会性について、多角的に検討を行った。その成果については、「宗教と社会」学会のテーマセッション「社会参加を志向する宗教の比較研究ーエンゲイジド・ブッディズム(社会参加仏教)を考えるー」において発表を行い、他地域・他宗教の事例との比較検討のもと、相互に考察を深めることとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
高齢化するアジア諸社会における世代・ジェンダー関係の多様性と変容

急速な人口高齢化に伴う家族と社会の変化に直面しているアジア諸社会では、政策的対応に関心が集まっている。高齢化するアジア諸社会は欧米社会と異なる経路を進むべきか、またそうすることができるのか、という大きな問いがある。本研究ではわたしたちが先行プロジェクトで完成した東南・南・西アジア6カ国8地域を対象とした「アジア家族比較調査(CAFS)」データベースを使用し、特に世代・ジェンダー関係の多様性と変容に焦点を当てた分析を行って、この問いに答えを出したい。
厚板材から絞りカップを用いた塑性加工法による歯車の試作

歯車は主として切削加工により製作されてきた。これを塑性加工法により成形できれば、歩留まりやコストが安価になる。そのため最近では冷間塑性加工法による平歯車やはすば歯車の成形に関する多くの研究が行われている。しかし、平歯車の成形は、円柱ビレットを素材としているので、大径の歯車では、成形荷重が高くなりすぎて成形が困難である。そこで今までにほとんど行われていない大径の歯車にも対応可能である厚板材を素材とした新しい試みを平成12年度より行ってきた。その新たな試みは、分流鍛造法を適用して金型の歯型部への充填率を向上させながら加工荷重の低減させるものである。アルミニウムA1050材を用いた実験により、加工荷重を従来の方法よりも20%程度低減できることが分かった。さらに低炭素鋼(SPHC)を被加工材とした金型の設計を行い、冷間加工で成形することができた。実験結果およびFEM解析(DEFORM3D)より、パンチの成形方向で歯形側面部に分流させると荷重の低減効果が大きいこともわかった。この荷重低減効果は、パンチ加工方向と同じ向きに分流させた場合の方がパンチ方向と垂直な方向に分流させた場合よりも高かった。また、分流させる箇所に関しては、加工の最後に充填する部分に近いところに分流させる「逃げ穴」もしくは「捨て軸」を設けるた方が、加工荷重の低減率が高かった。低炭素鋼の実験でも工具面圧を実用的な範囲に収めることができた。得られた平歯車はJIS5級程度の精度を有しており、本研究で提案した加工方法を行なった後、表面処理などを施せば良好な製品が得られることが分かった。平歯車を歯切り盤ではなく、厚板材から鍛造により成形することができることを示した。その工程は、絞り・リストライク・しごき・圧縮工程の4工程からなるが、圧縮行程の成形荷重が高いことが解決すべぎ課題として残っていた。そのため、分流鍛造法を採用して歯先の充満を満たしながら、成形荷重を低減することを目指した。分流方式として、(1)外の歯形と向かい合わせに内側に流動させる、(2)パンチの成形方向で歯形側面部に流動させる、という2方法をFEM解析(DEFORM3D)と実験とにより検討した。FEM解析及びアルミニウム厚板材を用いた実験結果より、(1)の方式で8%、(2)の方式で13%の成形荷重低減がなされた。それぞれの分流方式に対して、金型の分流部入口角部の半径を適切に設定することが成形荷重の低減に大きく影響し、FEM解析によりその効果を事前に予測可能であることが分かった。また、歯先への充填率は、成形荷重が低減された(2)の場合でも、分流方式を用いない場合より向上させることができた。この充填率に対しても、分流部入口角部の半径が大きな影響を与えていることが明らかになった。FEM解析により加工終了時まで速度分布が工具進行方向に揃っている場合に充填率が上がり、成形荷重の急激な上昇を防ぐことができた。これらの知見についてさらに調査を進める必要があるが、この調査結果を踏まえて、低炭素鋼を材料として平歯車の製造を試みる予定である。

その新たな試みは、分流鍛造法を適用して金型の歯型部への充填率を向上させながら加工荷重の低減させるものである。アルミニウムA1050材を用いた実験により、加工荷重を従来の方法よりも20%程度低減できることが分かった。さらに低炭素鋼(SPHC)を被加工材とした金型の設計を行い、冷間加工で成形することができた。実験結果およびFEM解析(DEFORM3D)より、パンチの成形方向で歯形側面部に分流させると荷重の低減効果が大きいこともわかった。この荷重低減効果は、パンチ加工方向と同じ向きに分流させた場合の方がパンチ方向と垂直な方向に分流させた場合よりも高かった。また、分流させる箇所に関しては、加工の最後に充填する部分に近いところに分流させる「逃げ穴」もしくは「捨て軸」を設けるた方が、加工荷重の低減率が高かった。低炭素鋼の実験でも工具面圧を実用的な範囲に収めることができた。得られた平歯車はJIS5級程度の精度を有しており、本研究で提案した加工方法を行なった後、表面処理などを施せば良好な製品が得られることが分かった。
「貿易のための援助」と経済成長の理論的研究

本年度は,受入国が交易条件を所与とする小国である場合,貿易のための援助(Aid for Trade, AfT)による貿易費用の変化が成長率に及ぼす影響を調べた.また,2国静学モデルを構築し,貿易のための援助が援助受入国と供与国の厚生に与える影響を分析した.論文"Aid for trade, infrastructure, and growth"では,AfTは受入国の公共インフラを増やし,資本財を輸入する際の輸送費を引き下げるという仮定の下で,ラーニング・バイ・ドゥーイングと部門間の知識のスピルオーバーを伴う2財2要素内生成長モデルを定式化した.そして,資本財が労働集約的(資本集約的)なとき,AfTの永続的な増加は定常成長率を高める(低める)という結果を得た.この論文は現在投稿中である.本年度は,受入国が小国でなく,交易条件が世界市場で内生的に決められる場合,貿易のための援助が貿易費用及び交易条件の変化を通じて各国の成長経路に与える影響を分析した.また,そこで開発された2国内生成長モデルでは外生的であった貿易パターンを内生化したモデルを構築し,ある国の一方的貿易自由化がその国と貿易相手国に与える影響を調べた.論文"Aid for trade and global growth"では,共通の定常成長率と大域的安定性を伴う2国内生成長モデルを定式化し,貿易のための援助と世界的な成長率について2つの結果を得た.第一に,援助供与国の援助/GDP比率の永続的な増加は,それが援助受入国の輸送費を供与国のそれの上昇率より大きい率で低めるとき,そしてそのときにのみ,定常成長率を高める.第二に,ある尤もらしい条件の下で,成長率を最大化する援助/GDP比率が内点として存在する.この論文は現在投稿中である.論文"A Ricardianmodel of trade and growthwith endogenous trade status"では,貿易ステータスが内生的な貿易と内生成長の2国連続財リカード・モデルを定式化した.均斉成長経路の存在,一意性,大域的安定性を証明した後で,以下のことを示した.古い均斉成長経路に比べて,任意の1国の貿易費用の永続的な低下は(i)全ての国,全ての時点で資本の成長率を高める(ii)全ての国,全ての時点で輸入財の範囲と輸出財の範囲の両方を増やす(iii)全ての国で厚生を高める.これらの理論的予測は実証的証拠と定性的に一致している.この論文はJournal of International Economicsに近刊予定である.
タンパク質の構造安定化機構への温度・圧力効果の研究

生命現象を理解する上できわめて重要な現代的課題であるタンパク質の安定化機構を解明するために医学、物理化学、溶液化学等様々な立場の研究者が共通の課題に様々な角度から取り組んだ。最初にタンパク質の存在する水中での溶質溶媒相互作用についても調べた。タンパク質の疎水部分のモデルとして四級アンモニウム塩を用い、この水溶液のNMR緩和の回転アニソトロピーから3種の水和水の存在を確認した。リゾチーム-アルコール-水系の熱測定からは、タンパク質表面の結合サイトのアルコールによる占有はそのアルコールにとって必ずしもタンパク質の性質に影響を及ぼさなくてもよいことを明らかにした。リゾチームの水への高圧溶解度を測定した。一方でタンパク質の構成成分であるアミノ酸の中でもっとも単純なグリシンについても高圧溶解度を測定した。その結果、リゾチームの溶解度は加圧とともに増加するのに対し、グリシンは減少した。両者とも加熱すると溶解度は増加することから、溶解度の圧力依存性を調べることの方が、タンパク質と水との相互作用についての情報が得られやすいことが示唆された。タンパク質については、クジラミオグロビン(Mb)のFT-IRスペクトルを数千気圧の高圧下で-1070°Cで測定した。その結果、圧力によるMbの二次構造は二状態転移を示し、加熱によりMbの二次構造は分子間ベータシートの形成を伴いながらランダムコイルへと不可逆的に転移すること、さらに低温ではMbの二次構造はランダムコイルへと可逆的に変化する事を明らかにした。遺伝子工学的手法によるタンパク質試料の調製を試みた。その結果、大腸菌を利用する事により酵母チトクロムC調製することが可能となり、ワイルドタイプのチトクロムCが比較的高収率で得られることとなった。このことによりさらに異なったタイプのチトクロムCも調製できる可能性を示し、耐熱・耐圧を有するタンパク質を調製する道が開けた。生命現象を理解する上で極めて重要な現代的課題であるタンパク質の安定化機構を解明するために医学、物理化学、溶液化学等、様々な立場の研究者が共通の課題に様々な角度から取り組んだ。試料タンパク質としてはリゾチームを取り上げた。シンクロトロン放射光を用いたリゾチーム水溶液のX線小角散乱から、回転分子半径が300MPaの加圧で1485±22pmから39pm減少することを明らかにした。リゾチームの回転分子半径の加圧による減少はX線結晶解析実験で得られている結果に比べてかなり小さい。これがなにを意味するのか今後検討する必要がある。そのためにはこれと比較するためのリゾチームの高圧部分モル体積の測定が必要でありそれを得るために、水溶液のリゾチームの圧縮歪を測定し解析中である。またリゾチーム水溶液へのアルコール添加効果を部分モル熱の立場から調べ、アルコール-水組成の変化とともにリゾチーム-アルコールの相互作用がエンタルピー的に変わることが明らかになった。リゾチーム-アルコール相互作用のエンタルピーが変わるアルコール濃度は、リゾチームのアルコール変性濃度に近く、このエンタルピーと変性を対比させることで変性のメカニズムを解明する手がかりが得られた。またリゾチームだけでなく、他のタンパク質での研究展開を図るための試料調製の検討を行いHemeタンパク質が最も実行しやすいと判断した。そのいくつかを示す。

リゾチーム-アルコール-水系の熱測定からは、タンパク質表面の結合サイトのアルコールによる占有はそのアルコールにとって必ずしもタンパク質の性質に影響を及ぼさなくてもよいことを明らかにした。リゾチームの水への高圧溶解度を測定した。一方でタンパク質の構成部分であるアミノ酸の中でもっとも単純なグリシンについても高圧溶解度を測定した。その結果、リゾチームの溶解度は加圧とともに増加するのに対し、グリシンは減少した。両者とも加熱すると溶解度は増加することから、溶解度の圧力依存性を調べることの方が、タンパク質と水との相互作用についての情報が得られやすいことが示唆された。タンパク質については、クジラミオグロビン(Mb)のFT-IRスペクトルを数千気圧の高圧下で-1070°Cで測定した。その結果、圧力によるMbの二次構造は二状態転移を示し、加熱によりMbの二次構造は分子間ベータシートの形成を伴いながらランダムコイルへと不可逆的に転移すること、さらに低温ではMbの二次構造はランダムコイルへと可逆的に変化する事を明らかにした。また、遺伝子工学的手法によるタンパク質試料の調製を試みた。その結果、大腸菌を利用する事により酵母チトクロムCを調整することが可能となり、ワイルドタイプのチトクロムCが比較的高収率で得られることとなった。このことによりさらに異なったタイプのチトクロムCも調製できる可能性を示し、耐熱・耐圧を有するタンパク質を調製する道が開けた。
線維性皮膚疾患におけるI型コラーゲン遺伝子転写調節機構の解析

コラーゲンの過剰な沈着をきたすメカニズムとして最も重要なことはI型コラーゲンの過剰な産生であり,既に強皮症やケロイドで,それが真皮線維芽細胞(FB)におけるI型コラーゲン遺伝子の転写レベルでの過剰産生によることが明らかにされている.最近、新しいエリスロマイシン誘導体EM703のマウスのbleomycin誘導肺線維化を抑制する作用が報告された.私共も平成1719年度は北里大学北里生命科学研究所の砂塚敏明氏との共同研究で、このEM703の正常および強皮症皮膚FBのcollagen遺伝子発現に対する影響を検討した。培養FBのcollagen産生を抗I型collagen抗体で,mRNAレベルをノーザンプロットで,遺伝子の転写をルシフェラーゼアッセイで,collagenプロモーター遣伝子への核蛋白結合をgel shift assayで解析した.EM703は正常FBに対してI型collagen産生,mRNAレベルを最大30%にまで濃度依存性に抑制し,I型collagen遺伝子の転写を30%に抑制した.この抑制は上流遺伝子を下流へ徐々にdeleteしても見られ,わずか133 baseまでdeleteしても見られた.一方,-100のCCAAT-boxをGCAAGに置換変異すると約90%に抑制されたのみであった.しかしEM703添加で核のCCAAT-binding factor(CBF)の結合活性の低下はなかった.同剤は強皮症FBに対してもI型collagen発現を抑制した.EM703は正常および強皮症FBのI型collagenの転写を抑制し,それはCBFの結合活性低下なしにCCAAT-boxを介してなされると示唆された。また私共はエリスロマイシンA(EMA)および新しい誘導体EM201のFBのI型コラーゲン産生に対する影響を検討した.EMAおよびEM201はともにα2(I)鎖およびα2(I)鎖コラーゲン生合成を最大で約2倍に増加,α1(I)コラーゲンmRNA量を最大約2倍まで増加させ,同遺伝子の転写を約2-3倍に増加させた.EMAおよびEM201はヒト皮膚FBの・型コラーゲン発現を活性化し,それは主に転写レベルでなされると考えられた.コラーゲンの過剰な沈着をきたすメカニズムとして最も重要なことはI型コラーゲンの過剰な産生であり,既に強皮症やケロイドで,それが真皮線維芽細胞(FB)におけるI型コラーゲン遺伝子の転写レベルでの過剰産生によることが明らかにされている.最近、新しいエリスロマイシン誘導体EM703のマウスのbleomycin誘導肺線維化を抑制する作用が報告された.私共も平成1719年度は北里大学北里生命科学研究所の砂塚敏明氏との共同研究で、このEM703の正常および強皮症皮膚FBのcollagen遺伝子発現に対する影響を検討した。また私共はエリスロマイシンA(EMA)および新しい誘導体EM201のFBのI型コラーゲン産生に対する影響を検討した.EMAおよびEM201はともにα2(I)鎖およびα2(I)鎖コラーゲン生合成を最大で約2倍に増加,α1(I)コラーゲンmRNA量を最大約2倍まで増加させ,同遺伝子の転写を約2-3倍に増加させた.EMAおよびEM201はヒト皮膚FBの・型コラーゲン発現を活性化し,それは主に転写レベルでなされると考えられた.強皮症線維芽細胞ではI型コラーゲンの産生が転写レベルで上昇しており、真皮に線維化をきたす重要な病態の一つと考えられている。一方、線維化に対する良い治療法は未だほとんど知られていないのが現状である。我々は新しいエリスロマイシン誘導体EM703に正常および強皮症線維芽細胞のI型コラーゲン産生を抑制する効果のあることを明らかにし、そのメカニズムを分子レベルで検討した。方法:培養線維芽細胞に10^<-7>M10^<-5>Mの薬剤を加え培養し、コラーゲン量はヒトI型コラーゲンELISA法で、α1(I)コラーゲンmRNAはtotal RNAをグアニジン法にて抽出、ノーザンプロットで測定。転写活性は2.3kbおよび種々の長さに欠失させたCOL1A1プロモーターをルシフエラーゼ遺伝子にfuseしたDNAを用いたルシフエラーゼアッセイで測定。I型コラーゲン転写因子CCAAT bindingfactor(CBF)のα1(I)コラーゲンプロモーターへの結合活性を核蛋白を抽出しGelretardation assayにて検討した。

結果:EM703は正常および強皮症線維芽細胞に対し、I型コラーゲンの産生を約40%に、α1(I)コラーゲンmRNAレベルを約30%まで濃度依存性に抑制した。ルシフエラーゼアッセイではEM703(10^<-5>M)の添加によりα1(I)コラーゲンの転写活性は約30%にまで抑制され、これは-2.3kbより-330さらに-133までプロモーターを欠失させても抑制されたが、CCAAT boxを点変異させることにより抑制は90%までとほぼ認められなくなった。Gel retardation assayではEM703の添加でCBFの結合活性の低下が認められた。結語:新しいエリスロマイシン誘導体EM703は正常および強皮症線維芽細胞のI型コラーゲンの産生を抑制し、それはCBFの結合活性の低下を伴ったCCAAT boxを介する転写レベルでなされていると考えられた。今後、ブレオマイシンによる線維化モデルマウスに投与し皮膚の線維化に対する効果を検討する予定である。線維化に対する良い治療法は未だほとんど知られていない。強皮症線維芽細胞ではI型コラーゲンの産生が転写レベルで上昇しており、それにより真皮に線維化をきたす。今回我々はエリスロマイシン誘導体EM703に線維芽細胞のI型コラーゲン産生を転写レベルで抑制する効果のあることを見いだし、さらに強皮症線維芽細胞に対する抑制効果を明らかにした。方法:初代培養にて得た線維芽細胞に10^<-7>M10^<-5>Mの薬剤を加え、48時間培養、培養上清のコラーゲン量はヒトI型コラーゲン抗体を用いたELISA法で、I型コラーゲンmRNAはTotal RNAをグアニジン法変法にて抽出、ノーザンブロットで測定した。転写活性はCOL1A1上流・ルシフエラーゼ遺伝子を用いたルシフエラーゼアッセイにより測定した。I型コラーゲン転写因子CBFのα1(I)コラーゲンプロモーターへの結合活性を核蛋白を抽出しGelretardation assayにて検討した。結果:EM703はI型コラーゲンの産生を約40%に、α1(I)コラーゲンmRNAレベルを約30%まで濃度依存性に抑制した。この効果は9株の強皮症線維芽細胞においても同様に認められ、ルシフエラーゼアッセイではEM703(10^<-5>M)の添加によりα1(I)コラーゲンの転写活性は約30%にまで抑制された。これは上流遺伝子を下流へ徐々にdeleteしても見られ,わずか-133baseにまでdeleteしても見られた.一方,-100のCCAAT-boxをGCAAGに置換変異すると約90%に抑制されたのみであった.しかしEM703添加で核のCBFの結合活性の低下はなかった.同剤は強皮症FBに対してもI型collagenの発現を抑制した.EM703は正常および強皮症FBのI型collageの転写を抑制し,それは主にCBFの結合活性の低下なしにCCAAT-boxを介してなされると示唆される.コラーゲンの過剰な沈着をきたすメカニズムとして最も重要なことはI型コラーゲンの過剰な産生であり,既に強皮症やケロイドで,それが真皮線維芽細胞(FB)におけるI型コラーゲン違伝子の転写レベルでの過剰産生によることが明らかにされている.
もの忘れ予防地域検診におけるポケット版嗅覚識別検査を用いた認知症早期発見の試み

認知症の予防や早期発見、早期介入は重要である。久留米大学では、久留米市及び地域包括支援センターと協働で、地域に出向いたもの忘れ予防検診を行ってきた。検診では、HDS-R、MMSE、10単語想起課題等のスクリーニング検査に加え、探索眼球運動装置やNear-infraredSpectroscopy(NIRS)を用いた検査を今までに約2,000人施行してきた。今回本件検診にポケット嗅覚識別検査(UPSIT-J)を併せて実施し、認知機能低下、嗅能低下の方を、当院もの忘れ外来にて、診察及び頭部MRI及びその統計画像解析を行い認知症早期診断・早期介入を試みるとともに、年次的介入を行ない嗅覚障害者群の認知症移行の特徴を明らかにする。
ベイズモデルに基づいた人間の知覚適応現象の統合的研究

人間の脳は外界や神経系に存在する様々な不確実性に直面している.直接観測することのできるものの情報(尤度関数)と事前に持っていた情報(事前分布)を使ってこれに対処することができることが知られているが,どのようにこれらの情報を学習できるのだろうか?本研究では,これらの二つの要素の学習の関係性についての研究や,特に,今まであまり注目されなかった尤度関数の学習についての理論的・実験的研究を行った.その結果,両者の学習で異なっている点を明らかにし,さらに尤度関数の学習が非常に効率的かつ柔軟に行われていることなどを示した.人間の知覚が示す適応現象の計算論的意義を,ベイズモデルを基礎とした心理実験により明らかにすることが本研究の目的である.特に,本研究は人の知覚のベイズモデルにおける事前分布と尤度関数の学習の関係性,またそれぞれの平均値と分散の学習の関係性を探求するものである.前年度の研究において,視聴覚刺激を用いた時の人間の刺激時間差への適応がモデルから予測されるよりも不安定であり解析が困難になることがわかった.本年度においてはまず,その原因を解明するべく研究を行った.視覚知覚がベイズモデルに従うという研究は過去において数多く存在するが,聴覚知覚においては比較的少ない.そこでまず,聴覚における本研究で用いるような時間差知覚についての過去の実験結果がベイズモデルで再現可能であるかどうかをコンピューターシミュレーションを用いて解析した.その結果,確かに可能であることを示した.また,人間はベイズモデルにおける事前確率分布を学習することができるという研究は過去に多く存在するが,尤度関数に関しては実験的検証が少ない.特に,研究代表者らの過去の研究などにより,いくつかの知覚現象が尤度関数の平均値の学習により説明可能であることが示されていたが,尤度関数の分散に関しては理論的・実験的にほとんど研究がない.そこで,本年度においては尤度関数の分散を人間が学習可能であるかどうかを実験的に検証した.その結果,人間は確かに尤度関数の分散を学習可能であるが,その性質は事前分布の学習の性質とは異なることが示唆された.人間の知覚が示す適応現象の計算論的意義を,ベイズモデルを基礎としたモデル研究と心理実験との相互作用により明らかにすることが本研究の目的である.最終年度においては,前年度までの研究により明らかとなった,ベイズモデルにおける尤度関数の学習の性質をより明確にすべく研究を行った.まず,尤度関数の学習を最適に行った場合にどのような結果が得られるか理論的に導出し,それと人間の振る舞いを比較したところ両者が一致することが確かめた.つまり人間は非常に効率的に尤度関数を学習することができる.事前分布の学習については従来より同様のことが言われてきたが,それが尤度関数の学習についてもわかったこととなる.にもかかわらず,本研究により得られた尤度関数の学習速度は事前分布よりもはるかに速い.これは理論的には,学習すべきパラメータに対して学習前に持っている仮定の差により説明することができるが,なぜこのような差が生じるのかが重要な問題として残る.このように本研究では事前分布と尤度関数の学習で共通している面と異なる面を明らかとし,さらなる研究へ向けた重要な成果を得た.さらに,人間は視覚刺激の色を条件として尤度関数を複数学習し,尤度関数を素早く切り替えることができることを実験的に示した.従来,人間の感覚や運動の種々の学習においてこのような条件に応じた複数の学習が平行に行われるかどうかは重要な争点となってきた.この成果は尤度関数の学習の柔軟性を示す重要な成果である.人間の脳は外界や神経系に存在する様々な不確実性に直面している.直接観測することのできるものの情報(尤度関数)と事前に持っていた情報(事前分布)を使ってこれに対処することができることが知られているが,どのようにこれらの情報を学習できるのだろうか?本研究では,これらの二つの要素の学習の関係性についての研究や,特に,今まであまり注目されなかった尤度関数の学習についての理論的・実験的研究を行った.その結果,両者の学習で異なっている点を明らかにし,さらに尤度関数の学習が非常に効率的かつ柔軟に行われていることなどを示した.人間の知覚が示す適応現象の計算論的意義を,ベイズモデルを基礎とした心理実験により明らかにすることが本研究の目的である.人間は感覚入力の統計的分布の性質に応じて知覚を変化させる.分布の平均値に関する学習について二種類の適応現象が存在することが知られている.これらの決定要因を探るべく,研究を行った.本年度においては当初計画通りに,申請者がこれまで構築してきた適応現象についてのベイズモデルを基礎としてその改良および実験的検証を行った.このモデルによれば,時間差のある刺激の繰り返し提示したときに,その時間差の時系列的変化の統計的性質の違いによって二種類の適応現象をコントロールできる可能性が予測された.本研究においては刺激の時間差が重要であることより,まず,時間的に精度よく刺激生成が可能な実験系を構築した.視覚刺激および聴覚刺激がこの実験系により時間的に精度よく生成されていることを確認し,これを用いて人間を対象に実験を行った.

刺激としては二種類の時系列を用いた片方は刺激の時間差の期待値がランダムウォーク的に変化し,そこに小さい乱数が足されるような刺激で,もう片方は期待値がほぼ固定されていて,その周りに大きい乱数が足されるような刺激である.モデルの改良に関しては,刺激の提示時系列に緩和効果を加えたときの挙動を解析した.実験データを解析した結果,今回の実験パラダイムにおいては,従来研究における報告に比べて被験者の適応結果が非常に不安定になってしまうことがわかった.現在はこの困難を克服するべく刺激の提示方法を工夫し,また提示する刺激を触覚刺激や,より自然な視覚刺激を使うなどの方法を模索中である.本年度においては,主に昨年度の実験によって得られた実験結果の不安定性が何に起因するのかを主眼として研究を行った.その結果,まず,聴覚における時間差知覚がベイズモデルで説明でき,さらにその際に人間は同様な時間差が続くという仮定を暗に持っていることが示された.次に,尤度関数の分散学習の実験的検証を行った.これにより,人間は尤度の分散,つまり観測の不確実性を学習可能であることを明確に示した.これは本研究計画における意義はもとより,広く人の知覚の性質にかかわる重要な成果である.さらに尤度関数の分散学習は事前分布の分散学習と異なる性質を持つことを示した.具体的には,尤度関数は事前分布よりも学習速度が速く,場合によっては10倍程度速くなることを示した.これは計算論的には,学習開始時において脳が持っている分散に対する仮定が尤度と事前分布では大きくことなることを示している.このように,従来のモデル研究だけからはわからない,尤度関数と事前分布に対する脳が持つ仮定の差の存在を実験的明らかにしたことは大きな成果である.計画においては本年度に実験によりモデル予測が正しいかどうかの結論を出す予定であったが,実験の結果,今回の実験パラダイムにおいては,従来研究における報告に比べて被験者の適応結果が非常に不安定になってしまうことがわかり,実験を終了させることができなかった.これは,特にランダムウォーク的に変化する刺激列の提示の仕方の困難さに由来する.通常は適応の効果を調べるためにいくつかのテスト刺激を提示するが,本実験においては刺激の統計的性質が重要であるためにテスト刺激が適応刺激の統計的性質を大きく壊さないように注意しなければならない.そのため,多くのテスト刺激を与えることができず十分にデータ数をとれないことが問題となることがわかった.現在はこの困難を克服するべく刺激の提示方法を工夫し,また提示する刺激を触覚刺激や,より自然な視覚刺激を使うなどの方法を模索中である.従来モデルのモデルでは尤度関数と事前分布の学習は本質的に同じものであり,違う性質を持つ理由はない.しかし本年度の研究によりそれらが異なる性質を持つことが示唆されたので,その理由や意義をより明確にすることでより妥当な尤度と事前分布の統合的学習モデルを構築し,実験的に検証を行う.また,本年度の実験においては分布の平均値は固定したまま分散のみの学習を扱っていたので,可能であれば分散と平均値の相互作用についても研究を行う.本研究はモデルと実験の融合的研究である.人間の適応現象に関してモデルの構築とその実験検証を行っていく.平成24年度においては,刺激の分布の平均値に関する適応現象の実験的検証を引き続き行うとともに,理論的研究にも力を入れる.実験的検証においては,刺激の生成に工夫を凝らし,触覚刺激やより自然な視覚刺激などを使うことを考えている.これにより,刺激分布の平均値の適応現象に関するモデルの予測を検証する.また,状況をみて刺激分布の分散学習についても実験を行う可能性もある.
家族性大腸癌の層別化に基づく発癌分子機構の解明

家族性大腸線腫症(FAP)は詳細な発癌分子機構が未だ解明されていない。今回我々はFAP14症例から計127個の検体を採取し、腫瘍の層別化を行った。散発性大腸癌に認めるBRAF変異・DNA高メチル化はFAP腫瘍には認めず、FAP腫瘍はKRAS変異(+)中メチル化群とKRAS変異(-)低メチル化群の2群に大別された。また同じAPC変異を持つ同一家系内においても、あるいは同一症例における異なる結腸部位においても、2つのサブタイプによる腫瘍形成を認めた。FAPの発癌には少なくとも2つの分子経路が存在し、その発癌機構は散発性大腸癌と類似し、サブタイプ形成には胚細胞性変異の有無に関連しないことが示された。背景:我々はこれまで網羅的DNAメチル化解析を行い、散発性大腸癌を高・中・低メチル化群の3群のサブタイプに分類し、またその分類を可能とするGroup-1マーカー、Group-2マーカーの2群のメチル化マーカーを樹立している。大腸癌の約10%を占める遺伝性大腸癌には大きく家族性大腸ポリポーシス(FAP, 1%)とリンチ症候群(5-10%)がある。FAPはAPCの胚細胞性遺伝子異常であり、リンチ症候群はMLH1を含むミスマッチ修復遺伝子の胚細胞性変異が原因とされる。しかしその後の癌化に必要な分子異常については、詳細はまだ不明である。目的:本研究では遺伝性大腸癌のうちFAPを層別化し、各サブタイプで要求される分子異常など発癌分子機構の詳細な解明、未知の胚細胞性遺伝子変異の解明を行い、極端に大腸癌発症率の高い家族性大腸ポリポーシスに対する対策を行う。方法:FAP患者8名の手術標本より、計110の検体(腺腫88、癌14、非腫瘍粘膜8検体)を採取した。検体は切片ごとに病理医の診断を得た上で、ダイセクションあるいはレーザーマイクロダイセクションによりサンプルを採取し、DNAを抽出した。DNAはバイサルファイト処理し、メチル化マーカー20個(Group-1マーカー6個、Group-2マーカー14個)についてパイロシーケンス法により定量メチル化解析を行なった。また、免疫組織化学染色により、腫瘍・非腫瘍組織におけるCTNNB1の検出、MassARRAYによりKRAS、BRAF遺伝子変異の有無について解析した。結果:全検体をメチル化頻度により階層的クラスタリングを行った結果、FAPには2つのサブタイプが存在することが確認された。さらにそのサブタイプは我々が以前提示した大腸癌3群のうちの2群であると考えられた。我々はこれまで網羅的DNAメチル化解析を行い、60個のメチル化マーカーを樹立、臨床大腸癌症例149検体を階層的クラスタリングで層別化し、大腸癌の3群のエピジェノタイプの存在を明らかにしている。本研究の目的は家族性大腸ポリポーシスを層別化し、各サブタイプで要求される分子異常など発癌分子機構の詳細な解明である。層別化を行うにあたり、相当量の検体数が必要であり、当初より共同研究施設より検体の提供を受け、滞りなく病理学的診断、DNA抽出、メチル化定量解析、遺伝子変異解析を行った。しかし解析中に我々が必要としている遺伝性疾患でない可能性(臨床情報の不明確性など)を少しでも含んだ検体は除去されたため、検体数の上昇が当初の予定ほど見込めなかった。集められた検体だけでも家族性大腸ポリポーシスに2つのサブタイプが存在することは確認できたが、さらに明確な階層を確認するにあたり、以前に我々が解析を行った散発性大腸癌の149検体を用いることとした。それらに対し再度本研究の解析方法に合わせ実験を行い、階層的クラスタリングを行った結果、家族性大腸ポリポーシスのサブタイプが散発性大腸癌の低メチル化群と中メチル化群に相当することが解明できた。その反面、いまだ各サブタイプで要求される分子異常など発癌分子機構の詳細な解明は行われていない。今後はさらに検体数を増やしつつ発癌分子機構の解明を行う予定である。散発性大腸癌は分子異常によりいくつかの分子サブタイプに層別化され、各群の重要な発癌分子機構、治療標的となるドライバー分子異常の探索が進められている。しかし家族性大腸ポリポーシス(FAP)はその極めて高い癌発症率にも関わらず、詳細な発癌分子機構が未だ解明されていない。今回我々はFAP14症例から計127個(腺腫96、癌16、非腫瘍粘膜15)の検体を採取し、定量的メチル化解析、遺伝子変異解析、免疫染色を行って腫瘍の層別化を施行した。散発性大腸腫瘍の鋸歯状経路(鋸歯状腺腫・MSI大腸癌)に認めるBRAF変異・DNA高メチル化の関与はFAP腫瘍には認めず、FAP腫瘍はKRAS変異(+)中メチル化群およびKRAS変異(-)低メチル化群の2群に大別された。散発性大腸癌と同様に、発癌早期に起きるCTNNB1活性化はFAPでも腺腫の段階で完了し、また異常メチル化の蓄積も腺腫の段階で完了していた。中メチル化群に認めるKRAS変異も腺腫の段階で完了していた。それに対しTP53変異は腺腫から癌化する段階で有意に認めた。特筆すべきことに、同じAPC変異を持つ同一家系内においても、あるいは同一症例における異なる結腸部位においても、2つの分子サブタイプによる腺腫形成・発癌を認めた。分子サブタイプ形成はAPC変異と独立して起きることを示唆し、実際異常メチル化の蓄積は高齢・右側結腸と有意に相関した。