hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体膜脂質の環境適応機構とその遺伝的制御

リソゾーム酵素活性の高いテトラヒメナ細胞から無傷の長鎖ゲノムDNAを抽出するには、オクチルアルコール存在下にワーレンブレンダーで細胞を破壊しあらかじめ核画分を分離する。この核画分から1%SDS存在下に、プロテイナーゼK処理、続いてRNaseA、RNaseT処理した後フェノール抽出、透析などによりDNAを精製した。一方、申請者らはラット肝由来のステアリルCoA不飽和化酵素のcDNAを入手することができ、テトラヒメナからの脂肪酸不飽和化酵素のクローニングのためのプローブとして用いた。プラスミドに挿入されたラットの不飽和化酵素のcDNA(pDS1,pDS2)を分離し、EcoTI、PstIの制限酵素を用いて切断し、DE81ペーパーを用いてcDNA断片を抽出した。得られたcDNA断片をランダムプライマー法によりアイソトープ標識し、これをプローブとしてテトラヒメナのゲノムDNAとのサザンブロッティングを行った。哺乳動物のラットと原生動物のテトラヒメナとの間には著しい種差があり、ハイブリダイゼーションおよびその後の膜の洗浄の条件を種々温度を変えて検討した。PDS2をプローブとして用い、35%ホルムアミド、10%デキストラン硫酸存在下に5XSSCで、28°C、24時間のインキュベーションにより、非常に弱いながら、EcoRI処理したDNAとハイブリダイズするバンドが認められた。そこで、ゲノムDNAを種々の6塩基認識制限酵素(BamHI,BglII,ClaI,EcoRI,EcoRV,PstI)で切断し、サザンブロッティングを行った。EcoRI,EcoRV、およびBglIIで切断したDNAとハイフリダイズするバンドが、4,5kb、2,6kbおよび、2,7kbの位置に認められた。このことはラット由来のcDNAを用いてテトラヒメナ細胞から脂肪酸不飽和化酵素のクローニングが可能であることを強く示唆した。1.生育環境変化に伴うリボゾームの変動テトラヒメナ細胞を高温,飢餓培地で培養させると、ポリソーム量は著しく減少する。これに対して総mRNA(ポリARNA,オリゴdTセルロースカラムによって分離)の量の変化は軽度であった。ついで飢餓培地で生育させた細胞に低温ショック(39°C→15°C)を与えても細胞の生存活性には変化がなかった。飢餓・低温シフトを施した細胞では、飢餓のみの場合に比してもノソームからポリソームの移行の傾向が著明であった。したがって、このポリソームの増加が低温ショックによって新たに合成されたmRNAに由来するものなのか、あるいはmRNAプールからの動員によるものかを明らかにする必要がある。さらに、低温ショックによって合成が誘導されるタンパク質を【^3H】-リジンによって細胞を標識し、二次元電気泳動オートラジオグラフィーによって解析し、固有タンパク質の同定を試みる。2.生育環境変化に伴う膜脂質構成修飾と膜物性変化テトラヒメナ細胞を飢餓状態にするとジアシル型リン脂質が減少し、アルキル型,C-P型が増加した。また、低温シフトすると、飽和脂肪酸のパルミチン酸が急減し、不飽和脂肪酸(γ-リノレン酸,リノール酸)が増加した。飢餓細胞を低温シフトすると、アルキル型で不飽和脂肪酸の多いリン脂質が増加した。このようにして得られた脂質構成修飾膜を電子スピン共鳴法とフリーズフラクチャー電顕で調べたところ、低温下生育による脂質修飾に伴って膜流動性の修復が起こり、低温細胞では流動性の高い膜になることが示された。1.低温シフトによる小胞体ポリソームとタンパク質パターンの変化テトラヒメナ細胞を無栄養培地に移し,低温シフト処理(39°C→15°C)を施し,ミクロゾームを経時的に分離する.

ついで密度勾配遠心法によりポリソームパターンを分析した結果,低温シフト細胞ではモノソームからポリソームへの移行が顕著であった.このポリソーム増加は新たに合成されたmRNAに由来する,あるいはmRNAプールからの動員によるものであることが推察された.なお,同様の方法で得られたミクロゾームのタンパク質の二次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動法によって分析したところ,低温処理によって誘導されるタンパク質スポットが3個検出された.しかし,あらかじめシクロヘキシミドを添加しておくと,これらのタンパク質の出現は不明確となることから,これらのタンパク質のいずれかが脂肪酸不飽和化酵素に関連していることが示唆された.アクチノマイシン前処理によっても同様の結果が得られた.2.不飽和化酵素のcDNAクローニングテトラヒメナ細胞からアラビアゴム法による核を単離し,ついでこの核画分からフェノール法でDNA抽出をおこなった.一方,ラット肝のステアロイルCoA不飽和化酵素のmRNA(4900ベース)に対する920塩基のcDNAを含むプラスミドpD_s36に由来するpD_<s1>,pD_<s2>を有するベクターpBR322を入手しており,pD_<s1>とpD_<s2>をプローブとしてテトラヒメナゲノムDNAからステアロイルCoA不飽和化酵素のcDNAのクローニングを通常の条件下で予備的に行った.テトラヒメナ細胞を低温シフトすると、飽和脂肪酸のパルミチン酸が急減し、不飽和脂肪酸(γーリノレン酸、リノール酸)が増加したが、このような脂質修飾膜を電子スピン共鳴法・フリーズフラクチャー電顕で検討した結果、低温下生育による脂質修飾に伴って流動性の高い膜になることが示された。飢餓培地で生育させた細胞に低温ショックを与えても細胞の生存活性には変化がなかったが、モノソームからポリソームへの移行の傾向が著名であった。このポリソームの増加が低温ショックによって新たに合成されたmRNAに由来するものなのか明らかにする必要がある。一方、低温シフトした細胞のミクロソームタンパク質の変動について二次元電気泳動で検討したところ、低温シフトにより増大するタンパク質を認めた。このタンパク質は等電点および分子量からチュブリンと考えられた。チュブリン以外にも低温シフトにより変化するスポットが認められたが、いずれもラット肝由来の脂肪酸不飽和化酵素に比べて低分子のものであった。ところで、研究代表者らはラット肝由来のステアリルCoA不飽和化酵素のcDNAを入手し、このcDNAの酵素タンパク質をコードする断片をプローブとしてテトラヒメナ細胞の総DNAとサザンブロッティングを行った。総DNAを、EcoRIおよびHindIIIで切断し2種類のプローブを用いて種々条件を検討した結果、35%ホルムアミド、5xSSC存在下に28°C、24時間のインキュベーションによりEcoRI切断DNAとハイブリダイズするバンドを認めた。そこで、種々の制限酵素で切断したDNAとサザンブロッティングを行い、EcoRI、EcoRVおよびBgIII切断DNAとハイブリダイズする4.5kb、2.6kbおよび2.7kbのバンドを認めた。
口腔癌放射線治療のDNA損傷に対するチェックポイント機構異常の解析と分子標的治療

その結果、Gefitinibにおいては、細胞周期におけるG1/S期ならびにG2/M期チェックポイント機構の制御とDNA-PKを介したDNA修復系の阻害による放射線効果の増強がみられた。Flavopiridolにおいても著しい放射線効果の増強とアポトーシス誘導が確認され、その機序としてATMを介したチェックポイント機構の制御が考えられた。Celecoxib,17-AGG, TNP-470に関しても放射線感受性の増強効果が確認されたが、細胞における標的分子の発現やp53の変異め有無あるいは血管誘導能により影響を受け、細胞間によって感受性の増強効果に相違を認めた。以上の結果より、分子標的治療薬による放射線感受性増強の可能性が強く示唆された。今後、腫瘍の標的分子の状態による個別化を行い、適切な分子標的治療薬と放射線治療の併用をはかることが的確な治療法選択における重要な課題としてクローズアップされてきたと考えられた。一方で、抗癌剤ならびに放射線に対する感受性および耐性に関連する候補因子を口腔癌培養細胞に対する抗癌剤感受性試験ならびに放射線照射後の生存曲線との関連からマイクロアレイ解析を用いて検索した結果、これらの放射線治療に対する感受性の相違が明らかであった7種の細胞株の遺伝子発現パターンでいくらかの抗癌剤の耐性・感受性に関連していると思われる新規関連因子の候補を同定できた。Celecoxib,17-AGG, TNP-470に関しても放射線感受性の増強効果が確認されたが、細胞における標的分子の発現やp53の変異の有無あるいは血管誘導能により影響を受け、細胞間によって感受性の増強効果に相違を認めた。しかし、その一方で腫瘍の標的分子の状態による個別化を行い、適切な分子標的治療薬と放射線治療の併用をはかることが的確な治療法選択における重要な課題としてクローズアップされてきたと考える。今年度の研究においては、口腔癌の放射線治療におけるDNA損傷機構ならびに放射線抵抗性の分子メカニズムの解析と、血管新生阻害、Heat shock Protein 90 (HSP90)阻害剤による放射線感受性増強に関して検討を行った。DNA損傷機構と放射線抵抗性の分子メカニズムの解析は、放射線感受性の異なる7種類の培養細胞株を用い、マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析との関連にて新規放射線抵抗性遺伝子候補を検索した。その結果、FGF2、Fli-1、G1P3など約20種類の候補遺伝子を同定した。これらの遺伝子ならびに遺伝子産物の発現は、実際の放射線治療の奏功率とも相関し、臨床的にも治療予測因子となり得る可能性を示した他、放射線感受性増強の分子標的になり得ることが示唆された。また、血管新生阻害剤(TNP-470)による放射線感受性の増強に関する検討では、血管誘導能が高い細胞株におけるヌードマウス移植腫瘍においては、放射線感受性の増強効果が高く、併用による著し抗腫瘍効果が見られたものの、血管誘導能の低い腫瘍においては、増強効果に乏しく、併用による抗腫瘍効果の増強は見られなかった。このことから、腫瘍の血管新生誘導能が血管新生阻害剤の放射線感受性増強に関連することが示された。また、HSP-90阻害剤(17--AAG)を用いた検討においても、p53の変異がない細胞においては著しい抗腫瘍効果を認めたものの、p53に変異をもつ腫瘍では、併用による抗腫瘍効果の増強は見られなかった。これらの結果より、血管新生阻害剤ならびにHSP90阻害剤による放射線感受性増強の可能性が示唆された。本年度は、抗癌剤ならびに放射線に対する感受性および耐性に関連する候補因子を口腔癌培養細胞に対する抗癌剤感受性試験ならびに放射線照射後の生存曲線との関連からマイクロアレイ解析を用いて検索した。

対象は頭頸部領域由来の扁平上皮癌培養細胞株18種であり、これらの細胞に対しCD-DST法にてCDDP, CBDCA, MMC,5-FU, ADR, TXL, TXTに対しての感受性を評価した。さらに、これらの抗癌剤に対する感受性の相違が明らかであった7種の細胞株に関してマイクロアレイ解析(ABI, DNA Microarray 1700)を行い、遺伝子発現パターンを解析した。その結果、従来、抗癌剤の耐性・感受性に関連していると思われる新規関連因子の候補を同定できた。また、一方で、放射線感受性との関連が示唆され口腔癌治療の標的になり得るいくらかの分子のなかで、数多くの重要な情報伝達タンパク質の機能と安定性を調節する分子シャペロンで、腫瘍細胞の存続に関係するとされてきたHeat shock Protein-90に着目して放射線照射との併用効果について検討した。HSP90が正常細胞にも存在することで、HSP90を阻害する17-AAG(17-allylaminogeldanamycin)の正常細胞に対する障害性が懸念されたが、そのような所見は、みられず、17-AAGは、細胞周期におけるG1/S期停止に関与し、腫瘍特異的に細胞増殖を抑制した。放射線効果の増強に、関しては癌抑制遺伝子であるp53のstatusに依存する形で、野生型p53を持つ細胞では、著しい増強効果を示したのに対し、p53の変異型を持つ細胞では放射線増強効果は軽微であった。以上の結果より、分子標的治療薬による放射線感受性増強の可能性が強く示唆された。
正値対称系の研究

我々の得た研究成果は概ね以下のとうりであった.1.正値対称系の境界値問題を有界開集合上で考え,境界行列に対して次の仮定をおく.即ち境界上の余次元1の多様体を除き境界行列の階数は一定であり,さらにこの多様体の少なくとも片方の側では境界行列は定値である.このとき,我々は適当な重み関数でしかもこの境界上に埋め込まれた多様体の外では正の値をとるものを見つけ,この重み関数を使ってアプリオリ評価を得ることに成功した.このアプリオリ評価から,法線方向にも滑らかな境界値問題の解を得ることができた.また,アプリオリ評価と滑らかな解の存在を用いて弱解のこの多様体の近くでの漸近挙動を得ることに成功した.得られた漸近挙動の評価は例によって示せるようにシャープなものである.これらの結果は2次元の領域では,境界行列の階数が変化する基本的な場合を尽くしており,十分に満足できるものであり,特にトリコミの方程式に適用すれば,解の一意性の別証明を与えることができる.3次元の領域に対しては,1つの基本的な場合がまだ扱えずに残っている.2.境界行列が階数の変わる部分多様体上で零行列になる場合は,この多様体に沿って微分作用素をブロウアップするとブロウアップした空間では単純な重み関数でアプリオリ評価が得られることを明らかにした.そこで境界行列の階数の変わる点に沿ってブロウアップを行ない,ブロウアップした空間で重み関数によるアプリオリ評価からもとの空間での滑らかな解の存在を示した.さらに1で述べたのと同様の方法によって,階数の変わる部分多様体の近くでの弱解の漸近挙動を調べることを可能にした.この結果を流体の方程式に応用するための第一段階として,線形化方程式の解の存在とアプリオリ評価を導きだした.これによっていままでは扱えなかった境界条件の一部が扱えるようになった.我々のとった研究方法および得た研究成果は概ね次のとうりであった.1.現在までの正値対称系に関する研究結果および現在進行中の研究の概略を把握するため,当該研究の研究期間の初期に外国から2名,また国内から研究分担者を含む20名強の研究者を集めて,研究集会を開催し研究結果の発表,討議をおこなった.この研究集会の主要な成果として(1)擬対称系の研究がイタリアを中心に始められており,この理論が正値対称系の研究に深く関係していることが分かり特に2×2系に対しては新たな重み関数の構成の方法が得られた.(2)数理物理に現れる新しい正値対称系のモデルが研究されており,このモデルの問題の解はL^2の意味で一回は微分可能であるが2回は微分可能でないことが分かった.この問題に対する重み関数を見つけることは今後の研究課題である.(3)非線形対称系の解の幾何的爆発の理論で,解の爆発を示すための基本的推論が,正値対称系の境界行列の階数の変わる点で重み関数によるアプリオリ評価の導出と同じであることが分かり,幾何的爆発の理論で用いられる精密なアプリオリ評価を得る方法が適用できた.2.境界行列の階数の変わる点に沿ってブロウアップを行ない,ブロウアップした空間で重み関数によるアプリオリ評価の導出を試みる.(1)境界行列が階数の変わる部分多様体上で零行列になる場合は,この多様体に沿って微分作用素をブロウアップするとブロウアップした空間では非常に単純な重み関数でアプリオリ評価が得られることが明らかになった.この方法によって空間2次元の場合に残っていた場合を取り扱うことが出来,この場合はほぼ満足すべき結果がえられた.(2)ブロウアップした微分作用素に対して解の微分可能性は保証される境界条件を設定したとき,この境界条件のもとの空間での解釈および意味づけは今後の課題である.我々の得た研究成果は概ね以下のとうりであった.1.正値対称系の境界値問題を有界開集合上で考え,境界行列に対して次の仮定をおく.即ち境界上の余次元1の多様体を除き境界行列の階数は一定であり,さらにこの多様体の少なくとも片方の側では境界行列は定値である.このとき,我々は適当な重み関数でしかもこの境界上に埋め込まれた多様体の外では正の値をとるものを見つけ,この重み関数を使ってアプリオリ評価を得ることに成功した.このアプリオリ評価から,法線方向にも滑らかな境界値問題の解を得ることができた.また,アプリオリ評価と滑らかな解の存在を用いて弱解のこの多様体の近くでの漸近挙動を得ることに成功した.得られた漸近挙動の評価は例によって示せるようにシャープなものである.これらの結果は2次元の領域では,境界行列の階数が変化する基本的な場合を尽くしており,十分に満足できるものであり,特にトリコミの方程式に適用すれば,解の一意性の別証明を与えることができる.3次元の領域に対しては,1つの基本的な場合がまだ扱えずに残っている.2.境界行列が階数の変わる部分多様体上で零行列になる場合は,この多様体に沿って微分作用素をブロウアップするとブロウアップした空間では単純な重み関数でアプリオリ評価が得られることを明らかにした.そこで境界行列の階数の変わる点に沿ってブロウアップを行ない,ブロウアップした空間で重み関数によるアプリオリ評価からもとの空間での滑らかな解の存在を示した.さらに1で述べたのと同様の方法によって,階数の変わる部分多様体の近くでの弱解の漸近挙動を調べることを可能にした.この結果を流体の方程式に応用するための第一段階として,線形化方程式の解の存在とアプリオリ評価を導きだした.

これによっていままでは扱えなかった境界条件の一部が扱えるようになった.我々の得た研究成果は概ね以下のとうりであった.1.正値対称系の境界値問題を有界開集合上で考え,境界行列に対して次の仮定をおく.即ち境界上の余次元1の多様体を除き境界行列の階数は一定であり,さらにこの多様体の少なくとも片方の側では境界行列は定値である.このとき,我々は適当な重み関数でしかもこの境界上に埋め込まれた多様体の外では正の値をとるものを見つけ,この重み関数を使ってアプリオリ評価を得ることに成功した.このアプリオリ評価から,法線方向にも滑らかな境界値問題の解を得ることができた.また,アプリオリ評価と滑らかな解の存在を用いて弱解のこの多様体の近くでの漸近挙動を得ることに成功した.得られた漸近挙動の評価は例によって示せるようにシャープなものである.これらの結果は2次元の領域では,境界行列の階数が変化する基本的な場合を尽くしており,十分に満足できるものであり,特にトリコミの方程式に適用すれば,解の一意性の別証明を与えることができる.3次元の領域に対しては,1つの基本的な場合がまだ扱えずに残っている.2.境界行列が階数の変わる部分多様体上で零行列になる場合は,この多様体に沿って微分作用素をブロウアップするとブロウアップした空間では単純な重み関数でアプリオリ評価が得られることを明らかにした.そこで境界行列の階数の変わる点に沿ってブロウアップを行ない,ブロウアップした空間で重み関数によるアプリオリ評価からもとの空間での滑らかな解の存在を示した.さらに1で述べたのと同様の方法によって,階数の変わる部分多様体の近くでの弱解の漸近挙動を調べることを可能にした.この結果を流体の方程式に応用するための第一段階として,線形化方程式の解の存在とアプリオリ評価を導きだした.これによっていままでは扱えなかった境界条件の一部が扱えるようになった.
多複製開始点をもつゲノムの複製開始と制御の分子機構

原核生物レプリコンは大部分、単一の複製開始点(ori)でDNA-蛋白複合体(イニシオソ-ム)を構築し、複製を開始する。一方、真核細胞のゲノムでは多くのoriクラスタ-からスタ-トするが、その分子機構は全くわかっていない。そこで、本研究では、5.5kb内にoriα,β,γの多複製開始点をもつプラスミドR6Kをモデルレプリコンとして選び,マルティオリジンからの複製開始が如何に起こり、どのように制御されているかを明らかにしたい。本年度はまず、R6Kの3つのoriの活性化に宿主のイニシエ-タ-蛋白,DnaA,およびiterons(π蛋白の結合部位)の結合部位)の両側に存在するDnaA-box(I), (II)がどのように機能するかを中心に解析を行ない、次の興味ある結果を得た。1.3個のoriα,β,γをクロ-ニングし、シスに作用するDNA配列を決定した。2.DnaA蛋白はin vivo,in vitroの両複製系において、3つのoriのいずれからの複製開始にも必須であった。3.DnaA-box Sequencesのsite directed mutagenesisやdeletion mutants解析より、oriα,oriβはDnaA-box(II)のみを要求し、oriγは両box(I),(II)が不可欠であることを明らかにし、ori機能での興味ある差異を見い出した。4.ゲルシフトアッセイで、DnaA蛋白はDnaA-box(I)配列よりも、全てのori機能に必須のbox(II)により強い親和性を示した。今後、これらの成果を踏まえて、π蛋白やDnaA蛋白がiteronsやDnaA-boxesに結合後、32kbも離れたoriα,oriβをいかに活性化するかをπ蛋白を介してのDNA loopingや各々のoriでのイニシオソ-ムの構築などを中心に解明することにより明らかにしていきたい。
土石流の急激な侵食発達機構の解明と粒子法による評価手法の開発

本研究は,山地災害の中でも特に大きな被害をもたらす土石流の侵食過程の評価手法の高度化を目指すものである。侵食過程においては,火山噴出物の堆積によって土石流が侵食・発達しやすくなる場合,小規模崩壊に起因する土石流が10倍以上の規模に侵食・発達する場合などがあるが,現象の侵食過程の詳細なメカニズムは解明されておらず,従来の評価手法では合理的に評価できない。本研究では,水路実験と数値実験によって河床水分条件の変化が土石流の侵食発達過程に及ぼす影響を明らかにするとともに,粒子法に不飽和浸透過程を導入した新たな計算手法を構築することを目的とした。平成30年度では,水路実験結果,数値実験結果を分析した。実験では,不飽和堆積層に土石流が侵入した際に,堆積層上で一旦停止した後,後続の土石流と共に一気に流出する結果が急勾配条件で生じた。それよりも緩い勾配では細かな停止・減速を繰り返した。この急勾配領域における現象は土石流発生源頭部における段波の形成と関連していると考えられる。前年度までに構築した粒子法では,水が間隙水に浸透した分の粒子を消去する方法を用いていたが,全領域一括でこの方法を用いると緩勾配条件での結果を再現できなかった。そこで,粒子法の分割計算領域毎にこの方法を適用したところ,勾配に関わらず実験結果を概ね再現可能となった。以上より,本研究では,土石流の発生・発達領域である源頭部の不飽和堆積層における土石流の挙動が,土石流規模の急激な増大に大きな影響を及ぼしていることを明らかにした。このような現象に対して,粒子法による評価手法の構築を行った。既存の土石流モデルに不飽和浸透モデルを導入し,体積保存則を満たすための粒子消去法を厳密に設定することで,不飽和堆積層上の複雑な土石流の挙動を再現可能な計算手法を確立した。河床堆積物の侵食によって,土石流が10倍以上の規模に発達する場合などがあり,甚大な被害をもたらす.このような現象の侵食過程の詳細なメカニズムは解明されておらず,従来の評価手法では合理的に評価できない.本研究では,水路実験と数値実験によって河床水分条件の変化が土石流の侵食発達過程に及ぼす影響を明らかにするとともに,粒子法に不飽和浸透過程を導入した新たな計算手法を構築し.これらを通じて,土石流規模が急激に増大する支配条件を明らかし,評価手法を確立することを目的とした.本年度は不飽和浸透過程を導入した数値計算手法を構築するとともに,計算アルゴリズムの効率化による高速化を実施した.不飽和浸透モデルはダルシー則に基づいた含水比交換モデルを構築して既存の土石流モデルに導入した.このモデルを用いて,天然ダムの決壊過程に関する水路実験の再現計算を実施した.天然ダムの決壊過程は,天然ダム上流側に湛水して越流水が発生し,その越流水によって侵食決壊が発生する越流型決壊と,天然ダム土塊に水が浸潤し,湛水部が満水になるよりも先に下流法先に浸潤線が到達して,その脚部から崩れて崩壊に至る崩壊型決壊に大別される.従来の浅水流方程式による計算手法は,越流型決壊の再現か可能であったが,崩壊型決壊を再現することは極めて困難であった.それに対し,粒子法モデルでは両者の過程を精度良く再現可能であった.次に,計算アルゴリズムを効率化し,飽和堆積物の侵食による土石流の侵食過程の再現計算を実施した.効率化前のプログラムに比べて最大数百倍の高速化が実現していることを確認した.また,従来の浅水流方程式による計算手法よりも粒子法の方が高い精度で再現可能であることを示した.これは,従来の計算手法では,水深方向を積分しているため,輸送濃度の評価に不十分な点があるからである.本年度は,不飽和浸透モデルを導入した数値計算モデルのプロトタイプの構築と,次年度以降に実施する検証実験の予備実験をすることを目的としていた.不飽和浸透モデルでは,粒子毎に含水比のパラメータを付与し,含水比を粒子間で移動させることで不飽和浸透現象を再現することを計画していた.モデル構築の際に,不飽和浸透における見かけの体積の減少をどう取り扱うのかという問題があったが,予め複数の案を考えていたため,その中の一案である粒子の消去という方法で対処することができた.また,不飽和浸透モデルの導入に伴う応力モデルの修正も計画通り実施した.モデル構築が想定よりも大幅に順調に進んだため,既往研究の実験データを用いた検証を進めることもできた.特に,天然ダム土塊への不飽和浸透現象を再現できることを確認できたので,順調であると言える.ただし,パラメータの一般的な設定方法は今後検討する必要がある.計算アルゴリズムの効率化は次年度以降に計画していたものであるが,数値計算モデルの構築と同時に検討を行った.当初から想定していた,OpenMPによる並列化に加えて,領域分割法も実装して,大幅な高速化を達成することができた.水路実験については,土壌水分計とデータロガーの接続確認や動作確認を行ったが,予備実験には至っていない.これは,数値計算モデルの構築や検討がかなり順調であったため,これを先に進めることを重視したからである.次年度は水路実験に注力して実施する.河床堆積物の侵食によって,土石流が10倍以上の規模に発達する場合などがあり,甚大な被害をもたらす。このような現象の侵食過程の詳細なメカニズムは解明されておらず,従来の評価手法では合理的に評価できない。

本研究では,水路実験と数値実験によって河床水分条件の変化が土石流の侵食発達過程に及ぼす影響を明らかにするとともに,粒子法に不飽和浸透過程を導入した新たな計算手法を構築する。これらを通じて,土石流規模が急激に増大する支配条件を明らかし,評価手法を確立することを目的とした。平成29年度は,土石流の侵食・堆積過程と不飽和浸透過程の関係に関する水路実験を行った。河床の水分条件,土石流の構成材料の粒径,河床勾配,供給流量を変化させて実験を行った。その結果,条件に応じて,不飽和堆積層上に達した土石流から水が浸透して土石流が停止する場合,土石流が一部堆積しながらも不飽和堆積層上を通過する場合,不飽和堆積層を侵食する場合など,様々な現象が発生することが分かった。粒子法による計算モデルを用いてこれらの現象の再現を試みたところ,透水係数などの設定によっては再現可能であった。そのため,上記のような現象形態の違いは不飽和浸透現象過程が大きく影響していると考えられ,本研究で開発している手法は,このような現象の評価に有効であると考えられる。今後,さらに結果の解析およびモデルの改良を進める。さらに,粒子法は格子法に比べて計算時間が膨大となることから,必要な部分のみを粒子法で,その他の領域は格子法で計算するハイブリッド法を開発した。粒子法の計算領域を限定すればその分だけ計算粒子数が減少し,それに応じで計算時間が短縮可能であることを実証した。本年度は,不飽和浸透と侵食過程の関係に関する水路実験の実施と,数値計算モデルによる数値実験の一部実施を目的としていた。水路実験は予定通り実施し,結果の解析も進んでいる。また,実験結果については,数値計算モデルによって一部再現性も確認できており,計算モデルの妥当性についても検証が予定通り進んでいる。ただし,実験結果の一部においては,十分に再現できないケースもあることから,計算モデルの改良またはパラメータの設定方法の検討はさらに進める必要がある。計算アルゴリズムの効率化についても,昨年度にOpenMPによる並列化や領域分割法の導入などを先行して進めたため,当初の計画に対して順調に進んでいた。今年度はさらに,粒子法と格子法を結合したハイブリッド法を新たに開発し,計算の効率化を達成し,計算時間を減少することに成功した。以上から,研究計画は順調に進展している。本研究は,山地災害の中でも特に大きな被害をもたらす土石流の侵食過程の評価手法の高度化を目指すものである。侵食過程においては,火山噴出物の堆積によって土石流が侵食・発達しやすくなる場合,小規模崩壊に起因する土石流が10倍以上の規模に侵食・発達する場合などがあるが,現象の侵食過程の詳細なメカニズムは解明されておらず,従来の評価手法では合理的に評価できない。本研究では,水路実験と数値実験によって河床水分条件の変化が土石流の侵食発達過程に及ぼす影響を明らかにするとともに,粒子法に不飽和浸透過程を導入した新たな計算手法を構築することを目的とした。平成30年度では,水路実験結果,数値実験結果を分析した。実験では,不飽和堆積層に土石流が侵入した際に,堆積層上で一旦停止した後,後続の土石流と共に一気に流出する結果が急勾配条件で生じた。それよりも緩い勾配では細かな停止・減速を繰り返した。この急勾配領域における現象は土石流発生源頭部における段波の形成と関連していると考えられる。
生体内における細胞外マトリックス・リモデリングの役割と制御機構の解明

悪性転換抑制遺伝子RECKは、マウスの発生に必須の膜アンカー型糖タンパク質をコードし、多種のヒト腫瘍で発現低下している。分子、細胞、個体レベルでの研究により、RECKが釣り鐘状2量体を形成し、多種の細胞外金属プロテアーゼを制御して細胞外マトリックスおよび細胞表面タンパク質の分解を抑制すること、また、RECKの発現が増殖因子、細胞密度、酸素濃度などによりダイナミックに制御されることが明らかとなった。MMPおよびRECKに関する成果(1)遺伝子欠損マウスの交配によって分泌型MMPであるMMP-2と膜型MMPであるMT1-MMPの2重変異体を作成したところ、出生直後に無呼吸のまま死亡することが分かった。これらのマウス新生仔では、血管径が著しく小さく、筋肉も未発達であった(呉ら)。(2)肺非小細胞癌(竹中ら)および大腸癌(武内ら)において、RECKの発現と良好な予後との間に相関性が見られることが示された。(3)TIMP-2による血管内皮細胞の運動抑制に際して、Rap1を介したRECKの発現誘導が関与する可能性が示された(呉ら)。悪性転換抑制遺伝子Rap1に関する成果(1)神経分化したNG108-15細胞にシンドビス・ウイルス・ベクターを用いて遺伝子導入し、whole cells patch法によって電気興奮性を記録するという実験系において、活性化型Rap1が活動電位を抑制し、活性化型Rasが活動電位を増強することを見出した(今村ら)。(2)random mutagenesisおよび酵母two-hybrid法を用いて、Rap1の活性化因子の一つであるC3Gの機能をdominant negativeに抑制するRap1変異体を取得した(施ら)。その他(1)L-selectinを介したリンパ球のローリングに静脈内皮に発現しているendomucinが関与することが見出された(神田ら)。(2)Sept4欠損マウスにおいて精子形成に異常が生ずることを見出した(猪原ら)。1)膜結合型MMP制御因子RECKを欠損したマウスは、胎生10.5日(E10.5)前後で血管の発達不全を呈して死ぬ。そこで、E10.5以降のマウス発生におけるRECKの役割を明らかにするために、正常マウス胎児を用いた免疫組織化学的検索を行った。その結果、E13.514.5胎児の筋肉においてRECKの高い発現が認められた。興味深いことに、RECK抗体による染色像は、筋肉発生に関わるbHLHファミリー(MRFファミリー)転写因子の内、MRF4の局在と良く一致し、MyoDの局在とは異なっていた。培養細胞を用いた.実験から、RECK遺伝子の発現がMRF4により活性化されMyoDでにより抑制されること、RECKの強制発現が筋管形成を抑制すること、逆にRECKの欠損やMMPの強制発現が筋管形成を促進することなどが見出された。これらの結果より、RECKがMRFファミリーによる特異的な発現制御を受け、筋肉発生の初期には抑制的、後期には促進的な役割を果たすことが示唆された。また、これまでMRFファミリーの各メンバーは、in vivoでの発現の時期や場所が異なるだけで、生物活性には大差がないと考えられてきたが、RECKの制御に関しては全く逆の活性を示すことが分かった。2)がん抑制遺伝子Rbを欠損したマウスには甲状腺腫瘍生ずる。多重変異マウスを用いた実験によって、従来がん遺伝子として知られていたN-rasが、この発がんモデル系においては、がん抑制因子として機能することを見出した。(Dana Farberがん研究所、Mark Ewenグループとの共同研究;高橋ら)3)細胞骨格制御タンパク質Sept4が、正常な形態と活動性を持った精子の形成に必須であることを見出した。(京大HMRO、木下専グループとの共同研究;猪原ら)1)軟骨分化におけるRECKの役割胎生13.516.5日のマウスでは軟骨にRECKの高い発現が見られることを見出した。また、軟骨分化を培養下で再現できるATDC5細胞を用いた実験によって、細胞凝集の起こる分化初期にはRECKの発現は低くMMPの発現が高いのに対し、II型コラーゲンなどの細胞外マトリックスが蓄積してくる分化後期には、軟骨状結節の内部においてRECKの発現が高まること、RECK強制発現が細胞凝集を阻害し、RECK shRNAが軟骨状結節の成熟(細胞外マトリックスの蓄積)を阻害することなどが示され、RECKの発現変化が軟骨形態形成に関与する可能性が示唆された(近藤ら)。2)膜結合型プロテアーゼに対するRECKの作用RECKタンパク質が界面活性剤耐性膜画分に多く存在すること、また、この画分に多く存在するMT1-MMP、CD13という2種の膜結合型プロテアーゼのendocytosisと分解が、RECKによって加速されることを見出した(三木ら)。3)Rap1が標的分子を介してアクチン動態に影響を与える可能性トランスフォーメション抑制分子Rap1の結合タンパク質としてRA1GDSファミリーの一員であるRg13を同定し、さらにRG13が単量体アクチン活性化因子profilin IIと結合することを見出した(徐ら)。

4)その他の共同研究脳の慢性低還流に伴う白質病変にMMP-2が重要な役割を演ずること(中治、富本ら)、細胞骨格系タンパク質Sept4がパーキンソン病に代表されるa-synuclein関連神経変性疾患に対して抑制的に働くこと(猪原、木下ら)、Rb欠損によって起こる甲状腺濾胞傍細胞腫瘍においてN-rasが抑制因子として働くこと(高橋、Ewenら)などを見出した。(1)RECKタンパク質の基本的性質に関する研究-Reck/Mmp2/Mt1-mmp三重欠損マウス由来線維芽細胞を宿主として可溶性His-タグRECK組換え体タンパク質を発現させ高度に精製する系を確立した。この精製タンパク質を用いて、酵素学的性質の解析および透過型電顕/単粒子再構成法による3次元構造の決定(解像度23.8A)を行った(大村ら、論文改訂中)。線維芽細胞中で発現させたGFP-RECKのタイムラプス蛍光顕微鏡観察およびRECK欠損線維芽細胞の挙動解析から、RECKが接着依存的な細胞移動において重要な働きを担うことを見出した(森岡ら、論文改訂中)。(2)遺伝子改変マウスによるRECKの役割に関する研究-Exon 2を標的としたconditional KOマウスを樹立し、このalleleのホモおよびヘミ接合体に異常がない事を確認した。この過程で得られたneoマーカーを含むalleleが機能低下型変異体(hypomorph)の挙動を示すことを見出した。また、Cre-ERを始めとする種々のCreトランスジェニック・マウスとの交配を開始した。Exon 1を標的としたconditional KOマウス2系統についても樹立の見通しが立った。(3)RECKの発現を制御する化合物および遺伝子の探索-RECKプロモーター誘導活性を持つ化合物を見出し、そのin vivoにおける活性の検定に向けた予備実験を開始した。(4)トランスフォーメーション抑制遺伝子の単離と作用機構の解明-RECKは正常細胞とがん細胞の間で発現に差が見られる。そこで、同様の遺伝子を探索する目的で、NIH3T3とv-Ki-ras悪性転換NIH3T3細胞の発現遺伝子プロファイルを比較し、NIH3T3で発現の高い遺伝子についてトランスフォーメーション抑制活性を調べるという実験を開始した。哺乳動物における組織形成の理解には、細胞自体の性質や挙動だけでなく、それらを制御しつつ形態形成に関わる細胞外マトリックス(ECM)の、時間的-空間的挙動への理解が必須と考えられる。Rasがん遺伝子で悪性転換したNIH3T3細胞を正常復帰させる遺伝子として単離されたRECKは、複数のECM分解酵素群(MMPファミリー)を制御する新規膜結合型(GPI-アンカー)タンパク質をコードし、遺伝子欠損マウスの解析から、血管発生やECMの維持に必須の遺伝子であることが明らかにされている。また、その発現異常が、、がんを始めとする多くのECM異常を伴う疾患に関与することが示唆されている。しかし、RECK欠損マウスが胎生致死形質を示すことから、発生後期から成体期におけるRECKの機能は未だ明らかにされていない。
分子制御用の繰り返し可変パルス光源の開発

光共振器をベースとした既存のパルスレーザー光源では成しえない、繰り返し周波数が可変のパルスレーザーシステムの構築を目指した。光ファイバーに直結したレーザーダイオードの出力に対し、ファイバー位相変調器を介してGHzオーダーの位相変調を与え、広帯域化・分散補償を施すことで目的達成を目指した。実際の高周波位相変調を確認するための掃引型周波数分析器の開発も行った。テーパーアンプの納入の問題で、光増幅と広帯域化にかかわる部分は今後の課題となってしまったが、用具だては整っており、プロジェクト継続後も継続して未了部分の達成を目指す。本研究では、連続発振光の高速位相変調を基礎として、光共振器に頼らないパルス光源を開発を目的とする。特に、GHzからTHz帯の差周波励起光源を目指し、当該帯域に共鳴を持つ分子の物性制御を目的とする。本計画では連続発振の半導体レーザーを調達し、スイッチ一つの予備動作無しでのレーザー発振を可能とした。この時、ピグテール付きのレーザーダイオードを採用し、光軸調整不要でシングルモードファイバーに導入されたレーザー光を利用できるようにした。ファイバー位相変調器には、eospace社の位相変調器を採用しDCから40GHzまで連続的に変調できるようにした。これは現行のパルス繰り返し周波数としては最高の周波数と変化幅を有している。また、GHz帯域の局部発信機として、Vaunix社製のプログラマブルrfシグナル発生器を採用し、コンパクトで安価な基本光源システムを確立させた。計画では注入同期による光増幅を予定していたが、ファイバー内の光を一度自由空間に取り出す際の損失が大きいことと光軸ずれによるメンテナンスの必要性から、テーパーファイバーアンプを用いる方式に切り替えた。これにより光ファイバー内で光の変調と増幅が完結し光源としての利便性は大幅に向上した。テーパーアンプはメーカー側の納入トラブルにより、平成25年度の後半まで導入を待たなければならなかったため、プロジェクトの高強度化に付随する部分は多くが未着手のまま残されてしまったが、用具だては整った状態にあるのでプロジェクト終了後に引き続き継続して実験を行う。高周波変調器の市販化はなされているものの、それを観測する市販の周波数分析器は存在しない。このため、掃引ファブリペロー型周波数分析器の開発も行った。市販の分析器よりも1桁以上広い測定周波数範囲を持ち、回折格子型分光器よりも1桁以上高い周波数分解能を同時に実現することに成功した。本研究では、連続発振光の高速位相変調を基礎として、光共振器に頼らないパルス光源を開発することで、ラマン過程をはじめとした差周波過程を共鳴的に励起することを目的とする。平成24年度はファイバー位相変調を用いた多重変調サイドバンド光の生成と、多波長光源の高強度化を目的としている。本計画では、パルス光源の簡便な導入が重要である。計画の通り連続発振の半導体レーザーを調達し、スイッチ一つの予備動作無しでのレーザー発振を可能とした。この時、ファイバーカップリングによる光軸の不安定性を取り除くため、ピグテール付きのレーザーダイオードを採用し、光軸調整不要でシングルモードファイバーに導入されたレーザー光を利用できるようにした。コム光源の周波数間隔を制御するファイバー位相変調器には、eospace社の位相変調器を採用しDCから40GHzまで連続的に変調できるようにした。これは現行考えられるパルス繰り返し周波数としては最高の周波数と変化幅を有している。光共振器を用いたパルス光源では最高周波数・周波数変調幅ともに実現はほぼ不可能である。平成24年度の計画では、位相変調した連続光の高強度化までが目的であった。計画では高強度化に注入同期を用いることを予定していたが、ファイバーカップリングされた光を一度自由空間に取り出す際の損失が大きいことと、光軸ずれによるメンテナンスの必要性からテーパーファイバーアンプを用いる方式に切り替えた。テーパーアンプを用いれば、ファイバー内で光の変調と増幅が完結するので、光源としての有用性は飛躍的に向上する。本年度はテーパーファイバーの導入を始めたところであるが、メーカー側の仕様変更のため、導入は平成25年度となる。上記の実績を踏まえ、平成25年度の早いうちに光増幅を完了し、予定通り非線形過程を用いた広帯域化へと移る。本年度は研究初年度として、連続発振光源の準備、位相変調サイドバンドの発生、観測用の短いファブリペロー共振器の開発、およびサイドバンド光の増幅を目的としていた。このうち、光源整備からファブリペロー共振器の開発までは順調に完了した。しかし、光増幅については、(1)利便性の追求のためテーパーファイバーを採用する方式に切り替えたことと、(2)テーパーファイバーのメーカ側の仕様策定による出荷停止のため納入が平成25年度となってしまうことが理由で、平成24年度中には実施できなかった。しかし、当初の計画と違いファイバー内で光増幅を完了する方式としたため、目的の物品が納入されれば計画の遂行はむしろ容易となったと考えられる。

連続発振光をファイバー位相変調器で変調し、光共振器では達成困難な繰り返し周波数と可変性を手に入れるなど、当初計画の8割以上は予定通りに進めることができたため、おおむね順調に進展していると評価した。平成25年度の計画は、平成24年度後半に予定していた光増幅と、さらに増幅光による非線形効果を用いた光の広帯域化が主要な目標である。増幅後の光出力は200mWを予定しているが、テーパーファイバーを用いた場合、1W以上の出力が期待できる。まずはサイドバンド構造を保ったままどの程度増幅できるかを試験する。次に広帯域化は当初予定通りフォトニッククリスタルファイバー(PCF)を用いる。PCFでの広帯域化は、入射光の瞬時強度に大きく依存するため、光パルスの分散を変化させつつ最適なファイバー長を探す。PCFの最適長は数値計算では見出すことが困難である。このため計画でも大きく予算を割いたように、長いPCFを用意し、自分でファイバーをカットして様々なPCF長を試験する。帯域幅の目標は計画の通り5THzとし、フーリエ限界のパルス幅で90フェムト秒以下の超短パルスを目指す。光増幅機構をテーパーファイバーアンプに切り替えたことによる予算の超過と、一部物品の仕様変更による出荷停止により、前倒し請求と購入一時停止のため、現在の状況となっている。次年度使用額は、光増幅関連の光学機器に充当し、当初計画の通りに執行する。
ヒラメの不妊化に向けた始原生殖細胞の移動の解析

始原生殖細胞(PGC:Primordial germ cell)の動態とその分子機構について海産養殖魚ではほとんど調べられていない。そこで、ヒラメを用いてPGCの移動とそれに関わる分子機構の解析を行った。始原生殖細胞の移動に関わるcxcr4(4型ケモカイン受容体)をヒラメにおいて単離した。また、ケモカイン受容体の阻害剤AMD3100を投与することでPGCマーカー遺伝子であるvasaのmRNAが消失した。この結果から、ヒラメにおいてPGCの移動にcxcr4が関与することが明らかとなった。不妊化は水産養殖に有用な技術であるが、海産養殖魚の不妊化技術は未だ確立されていない。近年、始原生殖細胞(PGC:Primordial germ cell)の移動を阻害することで、卵や精子が作られなくなることがいくつかの生物において報告されているが、海産養殖魚では未だにPGCの基本的な動態とそれに関わる分子機構についてほとんど調べられていない。そこで、本研究課題においては、海産養殖魚であるヒラメを用いてPGCの移動とそれに関わる分子機構の解析を行う。PGCの移動の分子メカニズムについては、SDF-1(stromal cel-derived factor-1)をリガンドとするケモカイン受容体(cxcr4:C-X-C hemokine receptor-4)が重要な役割を持つとされ、ゼブラフィッシュにおいてもその重要性が示されている(Doitsidou et al. 2002)。このようにいくつかのPGCの移動に関与する遺伝子が魚類においても報告されている。平成23年度の成果として、まずは、ヒラメ未分化生殖腺及び、成体の生殖腺などからcxcr4遺伝子の単離を試みた。RACE法を用いてまずはヒラメcxcr4 cDNAの部分配列を単離した。得られた部分cDNA配列はTurbotやAtlantic salmonとそれぞれ87%、91%と高い相同性が得られたことから、単離された部分配列はヒラメcxcr4である可能性が非常に高い。また、単離したヒラメcxcr4部分配列をもとにプライマーを作成し、卵巣、精巣においてRT-PCRを行った。その結果、得られた配列は精巣及び、卵巣において発現することが確認された。また、機能的な解析を行うために、ヒラメ受精卵へのマイクロインジェクション法の確立及び、cxcr4アンタゴニスト等の薬剤を用いたPGC移動の阻害実験の条件検討を行った。始原生殖細胞(PGC:Primordial germ cell)の移動を阻害することで、卵や精子が作られなくなることがいくつかの生物において報告されているが、海産養殖魚では未だにPGCの基本的な動態とそれに関わる分子機構についてほとんど調べられていない。そこで、本研究課題においては、海産養殖魚であるヒラメを用いてPGCの移動とそれに関わる分子機構の解析を行った。前年度において、生殖細胞のマーカー遺伝子であるvasaがヒラメにおいても他種と同様に生殖細胞特異的に発現することが分かった。また、始原生殖細胞の移動に関わることが他種において知られているcxcr4(4型ケモカイン受容体)をヒラメにおいて単離した。そこで、cxcr4のmRNA及び、タンパク質の発現をPCR、in situ hybridization及び、western blotにより調べたところ、vasa mRNAと同じ生殖細胞において発現することが孵化直後のヒラメ仔魚において分かった。さらに、機能解析のためマイクロインジェクション法によるcxcr4mRNAのノックダウンを試みたが、海産魚の受精卵へのマイクロインジェクションは技術的に困難であった。そこで別の方法として、cxcr4と特異的に結合しその働きを拮抗的に阻害するケモカイン受容体阻害剤AMD3100をヒラメ受精卵へ投与することでPGCの移動阻害を試みた。その結果、AMD3100を投与した個体ではPGCマーカー遺伝子であるvasaのmRNAが消失した。始原生殖細胞の異動に関わるcxcr4が海産魚であるヒラメにおいても他種と同様に生殖細胞の維持に関わるという報告は無く、本研究により養殖魚の生殖機能の制御の可能性を示す結果が得られた。ほぼ予定通りの研究が行うことができた。また、研究によって得られた結果も予想されていた結果が得られた。このため、概ね順調に研究が進展していると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度においては、PGCの移動に関わる遺伝子(cxcr等)の発現解析を行う。さらに、ヒラメにおけるPGCの移動に関わる遺伝子のノックダウン法による機能解析を行う。また、cxcr4アンタゴニスト等の薬剤を用いることで、PGC移動の阻害を引き起こすことができる可能性があるため、こちらについても実験を行う。
エイズ制御のための基礎研究

平成10年度より平成13年度の間、エイズ制御に向けた基礎研究を行ってきた本領域研究では、1)柱1.HIVの複製における宿主因子では、HIV-1の複製の素過程に要求される宿主側因子の同定と、それら因子とウイルスの相互作用を明らかにすることによって、HIV-1の生活環の一層深い理解をえること、2)柱2.HIV感染症の病態と免疫では、HIVに対する免疫応答機構とウイルスの持続感染成立機構、および免疫系崩壊機構を解明すること、3)柱3.エイズの予防・制御では、HIVの生活環の各ステップを標的とした、新しい抗HIV剤の開発と薬剤耐性機構を解明すること、の3つを重点目標として、エイズ病態の理解とその制御に向けた基礎研究を推進してきた。この間、ケモカインレセプターを介するHIVの細胞侵入機構の解析とその新しい制御物質の発見、ケモカイン/ケモカインレセプターとHIV感染病態、インテグレースの機能、HIVの転写機構・粘膜ワクチン開発の基礎研究、抗HIVCTLとHIV感染病態、抗HIV剤耐性機構、新しい抗HIV剤の候補物質の発見などにおいて、いくつかの注目すべき成果を挙げてきた。平成14年度においては、本領域全体としての研究成果の取りまとめの活動として、1)引き続き、各研究者間の緊密な連係を進め、試料交換、共同研究の推進を行い、さらに、エイズ研究に関する国内外の情報収集と関連研究者への情報提供を行った。2)本領域研究班全体の研究成果が広く社会に還元されるよう、本領域研究班の研究成果の取りまとめの冊子を出版した。本研究班における主な研究成果として、1)ケモカインおよびケモカイン受容体を中心とした研究(柱1-3)、2)Tatと結合しHIV-1転写複製を制御する宿主因子に関する研究(柱1)、3)HIV特異的CTLを中心としたHIV特異的免疫応答に関する研究とワクチン開発のための基礎研究(柱2)、4)動物モデルを用いた病態解析と病原性因子に関する研究(柱1-3)、が挙げられる。特に(1)の研究は、本領域の主要課題で各柱を横断する形で研究が推進され、ケモカイン受容体を介するHIVの細胞侵入機構、それを標的とした感染制御物質の開発、ケモカインとその受容体およびサイトカインの遺伝子多型と感染、感染病態の研究で世界的にも注目される成果が得られた。本年度(平成10年)に成立した本領域研究では、1.HIV-1の複製の素過程に要求される宿主側因子の同定と、それら因子とウイルスの相互作用を明らかにすることによって、HIV-1の生活環の一層深い理解を得ること、2.HIVに対する免疫応答機構とウイルスの持続感染成立機構、および免疫系崩壊機構を解明すること、3.HIVの生活環の各ステップを標的とした、新しい抗HIV剤の開発と薬剤耐性機構を解明すること、を研究目標としてエイズ制御に向けた基礎研究を推進した。その結果、1.HIVの細胞侵入に関与するコレセプターに関しては、HIV-1の侵入に際しV3ループが直接CXCR-4と結合すること、SDF-1はCD26の基質となること、SDF-1の遺伝子多型とエイズ発症遅延が関係すること、などが明らかになった。また、CXCR-4を標的とした低分子感染阻害剤の開発、RANTESの低分子断片による感染阻害などの研究が進展した。2.免疫学的には、抗HIV特異的CTL認識エピトープの同定、経鼻免疫によるCTLの誘導が可能になった。HIVの逆転写に関与する宿主因子群の同定、インテグレース作用機構の解明とその阻害剤開発に関する研究が進んだ。また、逆転写酵素阻害剤、プロテアーゼ阻害剤に対する耐性の分子機構が明らかにされつつあり、それを克服する新規薬剤の開発が進んでいる。総括班では、これら研究の推進のため、2回の班会議の開催、研究者間の情報と試料の交換促進のためのニュースレター発行、海外への研究者の派遣などを行った。平成10年度に成立した本領域研究では、柱1.HIV-1の複製における宿主側因子、柱2.HIV感染症の病態と免疫、柱3.エイズの予防、制御、の各研究課題についてエイズ制御に向けた基礎研究を推進してきた。本年度(平成11年度)は、HIVのコレセプターに関しては、SDF-1の立体構造の解明、CD26によるSDF-1の抗HIV作用の不活化、HIV-1の細胞侵入時のV3ループとCXCR-4の直接結合、SDF-1,RANTESの遺伝子多型とエイズ発症遅延の関係などが明らかにされた。また、CXCR-4、CCR-5を標的としたわが国独自の低分子感染阻害剤(T22,T140,TAK779)の開発研究が進んだ。免疫学的には、エイズ発症に関与するHLA-A,-B拘束性CTLエピトープの同定、経鼻免疫による局所IgA産生とCTLの誘導が可能になった。