hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模問題に対するＦＰＧＡアクセラレータ構築手法の研究

本研究では、多くの外部メモリ参照を必要とする問題をFPGA上で高速化するために、(1)複数のスレッドをFPGA上で並列に処理し、(2)各スレッドから発生するメモリ参照を外部メモリのバンク毎に動的に振り分け、(3)メモリインタフェースは、各バンクに順繰りにアクセスすることにより最大のメモリスループットを実現し、(4)データがメモリから読み出され次第、それらの読み出しを行ったスレッドに送り返すという計算モデルの性能評価を行い、その有効性を幾つかの応用問題において確認した。まず、既に所有しているパーソナルコンピュータを用いて、SAT問題に対するプリプロセッサであるunhidingの高速化に関する研究を進め、国際学会にてその研究成果の発表を行った。unhidingにおいては、主要なデータ構造は外部メモリに格納されており、それらのデータを順次手繰りながら処理を行うため、外部メモリへの参照が処理のボトルネックとなる。unhidingでは内在する並列性が高いため、(1)それらをマルチスレッドとしてFPGA上で並列に処理し、(2)各スレッドから発生するメモリ参照を外部メモリのバンク毎(DDR3では8バンクが存在する)に動的に振り分け、(3)メモリインタフェースは、各バンクに順繰りとアクセスすることにより最大のメモリスループットを実現し、(4)データがメモリから読み出され次第、それらの読み出しを行ったスレッドに送り返すという計算モデルの性能評価を行った。その結果、4コアを用いたマイクロプロセッサに対して、4倍程度の高速化を実現可能であることが確認できた。今回の実装では、メモリ参照待ちとなったスレッドがハードウェア資源を占有したままアイドル状態となるため、同時に処理可能なスレッド数が限定されてしまったが、このハードウェア上で更なるマルチスレッド処理を行うことにより、さらに数倍の処理速度を達成可能であることを確認した。次に、パーソナルコンピュータを購入し、対象となる回路の大まかな振る舞いをシミュレーション可能なイベント駆動型ハードウェアシミュレータの開発の開始しした。このシミュレータ自体の作成のために当研究室の学生を雇用した。このシミュレータを用いて、大規模データのソーティング処理の検討を進めており、現時点での最高処理速度の2倍程度の処理を達成する見込みである。この研究成果は、H28年度の国際学会で発表する予定である。本年度の研究計画予定は、(1)対象となる回路の大まかな振る舞いをシミュレーション可能なイベント駆動型ハードウェアシミュレータの開発の開始、(2)このシミュレータを用いた、大規模SAT問題に対するFPGAシステムにおける様々な並列処理シミュレーションの実現および、SAT問題プリプロセッサに関する研究成果の国際学会での発表、(3)外部DRAMを正確にシミュレーション可能なライブラリ構築の開始であった。まず、(1)に対しては新しく購入したパーソナルコンピュータを用いてイベント駆動方式のシミュレーションライブラリの構築を進めた。このライブラリを用いることによって、複数のスレッドの処理のシミュレーションをクロック単位で行うことができる。汎用性を考慮して、C言語のライブラリを駆使することにより、これらの機能を実現した。現在、大量データのソーティング問題を対象として、このライブラリを用いた評価を進めている。(2)に関しては、SAT問題のプリプロセッサであるunhidingの高速化に関する評価を行い、国際学会で発表を行った。この研究を通して、外部メモリ参照がボトルネックとなる問題において、マルチコアを利用したソフトウェアプログラムに対し、4倍程度の高速化が可能となることが確認できた。更に、FPGA上で同時に処理するスレッド数をより増やすことにより、更なる高速化が可能であることも分かった。しかし、この研究においては、(1)で作成したライブラリの利用が間に合わなかったため、問題に特化した関数群を作成し、評価を行った。(3)に関しては、(1)で述べたソーティング問題の評価と共に、開発を進めている。また、従来からのSAT問題の高速化の研究をまとめたものを情報処理学会論文誌にて発表した。新たに購入したパーソナルコンピュータおよびFPGAボードを用いて、対象となる回路の大まかな振る舞いをシミュレーション可能なイベント駆動型ハードウェアシミュレータの開発を進めた。この研究成果は、H29年度の国際学会で発表する予定である。本年度の研究計画は、(1)前年度開発に着手したシミュレータおよびDRAMライブラリを完成させること、および(2)それを用いて完全型SATソルバーの評価を行うことであった。まず、前者に関しては、大規模なFPGAボードの購入が金額的に困難となったため既に所有しているFPGAボードのみで開発を進める予定であったが、安価かつ高機能なFPGAが入手可能となったために、両者において開発を進めた。このためにFPGAボード用のパーソナルコンピュータの購入も行った。

FPGAボードのDRAMインタフェースの動作確認、および最大性能を実現するための制御方式に関する評価を行い、8バンク中の4バンクを交互に参照し、参照単位を512Bとした時に、ほぼ最大理論値に近い性能を実現可能であることを確認した。この結果に基づき、シミュレータおよびDRAMライブラリの作成を進めた。(2)に関しては、完全型SATソルバーの開発が想定したより困難なこと、またこのソルバーを用いた場合、シミュレータおよびDRAMライブラリの評価が困難であること(他の要因によって大きく性能が変わってしまうが、それらの切り分けが困難であるため)、大量データのソーティングシステムに対象として評価を進めることとした。その結果、ソーティング対象のデータがランダムに配置されている場合には、DRAMからのデータ転送速度の約99%の性能の実現が可能であり、データが既にソーティング済みの場合には、約30%の性能が実現可能であることを確認した。本システムに関しては、平成29年度中にとりまとめ国際学会に投稿する予定である。SAT問題に対するプリプロセッサであるunhidingの高速化に関する研究を進め、国際学会にてその研究成果の発表を行った。unhidingにおけるメモリ参照の高速化のために、(1)複数のスレッドをFPGA上で並列に処理し、(2)各スレッドから発生するメモリ参照を外部メモリのバンク毎(DDR3では8バンクが存在する)に動的に振り分け、(3)メモリインタフェースは、各バンクに順繰りとアクセスすることにより最大のメモリスループットを実現し、(4)データがメモリから読み出され次第、それらの読み出しを行ったスレッドに送り返すという計算モデルの性能評価を行った。その結果、4コアを用いたマイクロプロセッサに対して、4倍程度の高速化を実現可能であることが確認できた。また、従来からのSAT問題の高速化の研究をまとめたものを情報処理学会論文誌にて発表した。新たに購入したパーソナルコンピュータおよびFPGAボードを用いて、対象となる回路の大まかな振る舞いをシミュレーション可能なイベント駆動型ハードウェアシミュレータの開発を行った。このシミュレータにより、従来より別途研究を進めていた遺伝子情報処理におけるショートリードマッピング問題のメモリ参照の最適化を行った。ショートリードマッピングの高速化に関して論文誌にて発表を行った。また、このシミュレータを用いて、大規模データのソーティング処理の検討を進め、現時点での最高処理速度の2倍程度の処理を達成することが可能であることを確認した。この研究成果は、H30年度の国際学会で発表を目指して準備を進めている。
建築付帯物から発生する空力騒音の数値予測に関する研究

実スケールの解析:解析手法はLighthill-Curleの理論を基にして,非圧縮性流体解析手法により音源近傍を解析し,得られた物体表面上の流体音源からの放射音場をCurleの式により計算する手法とした.流体解析には標準SmagorinskyモデルによるLESを使用した.解析対象は辺長21mmの角柱が13本並んだベランダ手摺子とし,解析レイノルズ数は風速12m/sに相当する16,000,等間隔に並べられた無限個の柱に同一の現象が起こっているものとしてモデル化した.解析の結果,放射音のピーク周波数において既往の実験研究とほぼ一致する結果を得た.要求計算機資源の低減手法の実証:ベランダ手摺子など空力騒音が問題となる物体の多くは柱状をなすことから,スパンの一部を解析した結果を用いて全スパンから放射される音の特性を推定することにより必要計算機資源を低減させる手法を考案した.本手法の妥当性を検証するために,全スパンの解析により得られた放射音圧とスパンの4分の1の解析データから全スパンからの放射音圧を推定した結果の比較を行った.両者は1/3オクターブバンド平均値でおよそ1dB以内の差で良く対応し,提案する推定手法の妥当性が示された.計算機資源低減手法の拡張:屋外手摺子,ルーバなど柱列形状建築付帯物からの空力音放射問題においては,流入風性状が統計的に一様であれば柱列を構成する各物体の音源特性は互いに相関性を有すると考えられ,柱状物体列の一部の解析から得られる音源の物体間の相関度を用いて全物体列からの放射音圧を推定する手法の提案に向けて,物体間の変動力相関に関し検討を行った.その結果,解析を行ったケースにおいては変動力の相関距離がカルマン渦列の影響を必ずしも受けないことが明らかになった.実スケールの解析:解析手法はLighthill-Curleの理論を基にして,非圧縮性流体解析手法により音源近傍を解析し,得られた物体表面上の流体音源からの放射音場をCurleの式により計算する手法とした.流体解析には標準SmagorinskyモデルによるLESを使用した.解析対象は辺長21mmの角柱が13本並んだベランダ手摺子とし,解析レイノルズ数は風速12m/sに相当する16,000,等間隔に並べられた無限個の柱に同一の現象が起こっているものとしてモデル化した.解析の結果,放射音のピーク周波数において既往の実験研究とほぼ一致する結果を得た.要求計算機資源の低減手法の実証:ベランダ手摺子など空力騒音が問題となる物体の多くは柱状をなすことから,スパンの一部を解析した結果を用いて全スパンから放射される音の特性を推定することにより必要計算機資源を低減させる手法を考案した.本手法の妥当性を検証するために,全スパンの解析により得られた放射音圧とスパンの4分の1の解析データから全スパンからの放射音圧を推定した結果の比較を行った.両者は1/3オクターブバンド平均値でおよそ1dB以内の差で良く対応し,提案する推定手法の妥当性が示された.計算機資源低減手法の拡張:屋外手摺子,ルーバなど柱列形状建築付帯物からの空力音放射問題においては,流入風性状が統計的に一様であれば柱列を構成する各物体の音源特性は互いに相関性を有すると考えられ,柱状物体列の一部の解析から得られる音源の物体間の相関度を用いて全物体列からの放射音圧を推定する手法の提案に向けて,物体間の変動力相関に関し検討を行った.その結果,解析を行ったケースにおいては変動力の相関距離がカルマン渦列の影響を必ずしも受けないことが明らかになった.ベランダ手摺子など屋外建築付帯物から強風時に発生する空力騒音の数値予測について,従来は実スケールのおよそ1/10に相当する,レイノルズ数1000における解析を行ってきたのに対し,今年度は解析手法の改善により実スケールの解析を図った.解析手法はLighthill-Curleの理論を基にして,非圧縮性流体解析手法により音源近傍を解析し,得られた物体表面上の流体音源からの放射音場をCurleの式により計算する手法とした.流体解析には標準SmagorinskyモデルによるLESを使用した.解析対象は辺長21mmの角柱が13本列形状のベランダ手摺子とし,放射音のピーク周波数において既往の実験研究とほぼ一致する結果を得た.また手摺子の全体を解析するのは計算機資源上困難であるため,一本の手摺子の一部のみを解析し,求められた音源の各周波数における手摺子スパン方向の相関長から手摺子全体からの放射音圧の周波数成分を推定する式を導出して適用した.解析レイノルズ数は風速12m/sに相当する16000とし,風向は手摺子列に垂直な方向を正面として0゚,15゚,30゚の3ケースを解析した.算出された放射音の周波数分析結果から,正面からの風向に対しては,カルマン周波数に対応するピーク周波数90Hzは既往の実験結果とほぼ対応が見られた.また流入風向を15°,30°と傾けるのに伴って音源の相関長さが減少し,ピーク周波数およびピークレベルに若干の低下が見られた.ただし実験結果において8kHz付近に見られたピークは再現されず,解析手法の改善が今後の課題である.ベランダ手摺子など屋外建築付帯物から強風時に発生する空力騒音の数値予測について実スケールでの解析を可能とした昨年度に引き続き,本年度は主に以下2点の検討を行った.1)流入風向の影響に関する検討

:流入条件および空力音の発生機構に関する検討の一部として,作成したコードを用いてベランダ手摺子を模した正方形断面角柱からの放射音特性に対する風向の影響を調べ,流入風の物体に対する迎え角が15度を超えると急速にカルマン周波数に対応する純音成分が低下するなど,風向に大きく依存することを示した.2)要求計算機資源の低減:放射音の正確な周波数特性を得るためには,音源周り流れの三次元解析が必要である一方,三次元解析は二次元解析と比較し膨大な計算機資源が要求されることが明らかとなった.一方,ベランダ手摺子など空力騒音が問題となる物体の多くは柱状をなすことから,スパンの一部を解析した結果を用いて全スパンから放射される音の特性を推定することにより必要計算機資源を低減させる手法が考案される.これは柱状物体まわり流れのスパン方向の統計的一様性を仮定して,流体音源のスパン方向の位相相関を周波数毎に求め,この相関関数を用いてスパンの一部の解析結果から得られる音源強度をスパン方向に外挿する手法である.本手法の妥当性を検証するために,全スパンの解析により得られた放射音圧とスパンの4分の1の解析データから全スパンからの放射音圧を推定した結果の比較を行った.両者は1/3オクターブバンド平均値でおよそ1dB以内の差で良く対応し,提案する推定手法の妥当性が示された.
ヒトを含めた霊長類における他者の行為の認識とその発達に関する比較研究

ヒトは、生後1年半から2年ごろに、鏡に映る自分の姿を「自分である」と認識するようになる。この結果は、ヒトが、自己を他者と区別して認識する能力が獲得された有力な証拠として位置づけられている。しかし、通常の鏡映像を理解できるはずの3歳児でも、2秒の遅延をはさんだ自己映像を見せると、それを自分であると認識することは困難となる(宮崎,2003)。つまり、自己映像を理解には、時間的随伴性という要因が大きく影響すると考えられる。鏡映像を理解できるのは、ヒトだけではない。チンパンジーをはじめとするヒト以外の大型類人猿も鏡に映った自分の像を、「自分である」と認識することができる。しかし、その他の霊長類については、そうした証拠は得られていない。本研究では、チンパンジー(Pan troglodytes)、フサオマキザル(Cebus apella)、ヒト乳児(Homo sapiens)を対象として、自己像を理解する能力の進化史的・発達的起源を探ること、その際、この能力の獲得を時間要因との関連において調べることを目的とした。実験条件として、(1)0.5、(2)1.0、(3)2.0秒遅延させた自己映像を、それぞれの個体に2分間、呈示した。各条件での像呈示の前後には、ベースラインとして通常の像をそれぞれ2分間呈示した。その結果、1)チンパンジーの成体は、身体の動きと自己映像が時間的に随伴しない状況でも、経験を積めば自己像であると認知する、2)フサオマキザルの成体は、モニターから遠ざかる、威嚇など激しい攻撃を加える、身体を頻繁にかきむしるなど、通常の鏡映像の場合よりも強い社会的反応を示す、3)ヒト乳児も通常の鏡映像と遅延する自己像を区別できており、遅延する自己像に微笑む、声をあげるなどより強い興味を示すこと、が明らかとなった。以上より、自己と他者の弁別能力の発達と進化においては、自己受容感覚-視覚間の時間的な同期性(随伴性)の認知が重要な要因であることが示唆された。ヒトは、生後1年半から2年ごろに、鏡に映る自分の姿を「自分である」と認識する。この結果は、ヒトが、自己を他者と区別して認識する能力が獲得された有力な証拠とされている。自己鏡映像を理解できるのは、ヒトだけではない。チンパンジーをはじめとするヒト以外の大型類人猿も、鏡に映った自己像を認識することができるとされている。では、自己の鏡映像を理解できるチンパンジーは、ヒトと同じように自己を認識する能力をもつと断言してよいのだろうか。興味深いことに、通常の鏡映像を理解するヒトの3歳児でも、人為的に2秒の遅延をはさんで自己映像を見せると、それを自分であると認識できなくなる(宮崎,2003)。つまり、自己映像を自己であると理解するには、時間軸という要因が大きく影響すると考えられる。そこで本年度は、チンパンジーおよびサルの自己映像を理解する能力と時間要因との関連を調べ、霊長類の自己認識能力の内容とその進化的基盤を再検討した。具体的には、1)通常の鏡に映る自己像を自分であると理解できるチンパンジー、2)理解できないチンパンジー、および、3)自己像を自分であると理解できない種であるフサオマキザル、を対象として、0.5-2.0秒の遅延をおいた自己映像にかんする認知実験をおこなった。その結果、通常の鏡に映る自己像を理解できるチンパンジーは、1.0秒以上の遅延をはさむと、自己の身体を探索する行動(舌の出し入れ、お尻をのぞく、おでこに触れる)を映像の前で多く示した。また、通常の鏡に映る自己像に向かって威嚇など攻撃的な反応を示すフサオマキザルは、1秒以上の遅延をはさんだ自己像にたいしては、攻撃的な反応を減少させた。一方で、遅延された自己像にたいする注視時間が長くなった。1秒以上の遅延をはさんだ自己像を彼らがどのように理解しているかを明らかにするため、来年度は、より詳細な実験を実施する予定である。近年開発された四次元超音波画像診断装置によって,ヒト胎児の行動が,ほぼリアルタイムに近いかたちで立体的に確認できるようになった.この装置を利用して,昨年度は,妊娠20週以降のヒト胎児は,手指を口唇部に挿入したり,手指と手指を重ねあわせたり,手で足先をつかんだりなど,自己身体を探索する行動を頻繁にみせることを明らかにした.これらの結果は,自己身体感覚についての学習が,胎児期からすでに始まっている可能性を示している.自己・他者認識の発達・生物学的基盤を胎児期までさかのぼって検討するため,本年度はチンパンジー胎児の行動を調べ,両種間で比較した.林原類人猿研究センター所属の妊娠中のチンパンジー1個体(9歳)に,超音波診断装置への馴致を3ヶ月間おこなった.その後,妊娠6ヵ月よりチンパンジー胎児の身体画像の撮影を開始した.撮影時間は,1日1回8-15分,週2回程度の頻度でおこなった.総観察回数は38回であった.その結果,ヒト用に開発された四次元超音波画像診断装置によって,チンパンジー胎児の行動がヒトと同程度の鮮明度で記録できることがわかった.ヒトの胎児との明確な差異として,以下の2点が明らかとなった.(1)上肢の動きのパターンは,両者間で異なっていた.

ヒト胎児は,口唇部周辺に向かって手を運び,口内に手指を入れたり,口唇部に手を保持する姿勢を繰り返したりすることが多い.それに対し,チンパンジー胎児は,目より上あたり,おでこや頭上に手を置いた状態で長時間保持している場合がほとんどであった.(2)ヒト胎児はチンパンジー胎児に比べ,ひじょうにダイナミックかつ頻繁に手足を動かし,自己身体を探索する.しかし,チンパンジー胎児では手と手をあわせたり,足先を手指で掴んだりといった身体探索行動は一度も確認されなかった.以上より,胎児期の自己身体感覚の学習能力には,両種間で差がみられる可能性が示唆された.ヒトは、生後1年半から2年ごろに、鏡に映る自分の姿を「自分である」と認識するようになる。この結果は、ヒトが、自己を他者と区別して認識する能力が獲得された有力な証拠として位置づけられている。しかし、通常の鏡映像を理解できるはずの3歳児でも、2秒の遅延をはさんだ自己映像を見せると、それを自分であると認識することは困難となる(宮崎,2003)。つまり、自己映像を理解には、時間的随伴性という要因が大きく影響すると考えられる。鏡映像を理解できるのは、ヒトだけではない。チンパンジーをはじめとするヒト以外の大型類人猿も鏡に映った自分の像を、「自分である」と認識することができる。しかし、その他の霊長類については、そうした証拠は得られていない。本研究では、チンパンジー(Pan troglodytes)、フサオマキザル(Cebus apella)、ヒト乳児(Homo sapiens)を対象として、自己像を理解する能力の進化史的・発達的起源を探ること、その際、この能力の獲得を時間要因との関連において調べることを目的とした。実験条件として、(1)0.5、(2)1.0、(3)2.0秒遅延させた自己映像を、それぞれの個体に2分間、呈示した。各条件での像呈示の前後には、ベースラインとして通常の像をそれぞれ2分間呈示した。その結果、1)チンパンジーの成体は、身体の動きと自己映像が時間的に随伴しない状況でも、経験を積めば自己像であると認知する、2)フサオマキザルの成体は、モニターから遠ざかる、威嚇など激しい攻撃を加える、身体を頻繁にかきむしるなど、通常の鏡映像の場合よりも強い社会的反応を示す、3)ヒト乳児も通常の鏡映像と遅延する自己像を区別できており、遅延する自己像に微笑む、声をあげるなどより強い興味を示すこと、が明らかとなった。以上より、自己と他者の弁別能力の発達と進化においては、自己受容感覚-視覚間の時間的な同期性(随伴性)の認知が重要な要因であることが示唆された。
ユリのリンカーヒストン遺伝子を活用した耐乾性植物の開発

本研究は、植物の乾燥ストレスへの関与が示唆されているクロマチンの主要成分であるリンカーヒストンH1の機能を探るとともに、その機能を活用した耐乾性植物の開発を目指して、テッポウユリから独自に見出したリンカーヒストンH1の変種をタバコ、シロイヌナズナ、イネに導入し、耐乾性付与効果を調査した。その結果、いずれの形質転換体も同時に導入したGFPシグナルが体細胞核から得られたものの、有意な耐乾性獲得が認められたのは、タバコのみで、かつその効果は一代限りであることが多かった。GFPシグナルは継続して得られているので、その耐乾性付与効果についてはエピジェネティックな制御の可能性も考えられた。すでに作成済みであった3種類の形質転換タバコ(テッポウユリ花粉内の雄原細胞核に豊富に存在するリンカーヒストンH1の変種gH1, gH1とGFP,テッポウユリの減数分裂期に特異的に発現するヒストンH1変種mH1をそれぞれタバコに遺伝子導入したもの)を用いて、各種環境ストレス(低温、浸透圧、酸化、乾燥、塩分、ホルモン)下での耐性を野生株と詳細に比較した結果、予備実験と同様、顕著な乾燥耐性付加が葉において認められた。あいにく、チャノキのヒストンH1をタバコに導入した論文が同時期に出版された(Wang et.a., 2014)が、その論文では、ヒストンH1が複数の環境ストレスへの耐性に寄与するのに対し、我々の研究結果は乾燥耐性特異的であった。このことは、シロイヌナズナやトマトなどで知られている乾燥ストレス特異的に発現するヒストンH1変種の知見と一致する。さらに、同じテッポウユリのヒストンH1変種であっても、乾燥耐性付加がみられるのはgH1のみであり、ヒストンH1変種のなかでも特異性があることが示唆された。ただし、乾燥耐性付加に至る要因や過程については、形質転換タバコと野生株の葉の気孔の密度や孔辺細胞の大きさなどを形態学的に比較したが顕著な差はみられず、明らかにすることはできなかった。しかしながら、GFPを同時に導入した形質転換タバコではGFP蛍光の核局在が顕著なことから、テッポウユリのgH1は、核局在することによって直接タバコに乾燥耐性を付加すると推察された。シロイヌナズナやトマトなどでは、乾燥ストレスによって発現誘導されるヒストンH1変種が知られている。これらのヒストンH1変種は、乾燥ストレスに応答した植物ホルモンABAや転写因子を介する遺伝子発現制御に関わると推察されている。本研究は、テッポウユリ花粉内の雄原細胞核に豊富に存在するリンカーヒストンH1の変種gH1の乾燥耐性付与効果を確認するために、gH1をGFPとともに遺伝子導入した形質転換シロイヌナズナと形質転換イネを作成(対照はGFPのみを導入)し(外注)、それらの形態学的、生理学的性状を調査した。その結果、対照としたGFPシグナルは両植物体の葉の孔辺細胞全域に観られるのに対し、gH1導入植物体では、GFPシグナルが孔辺細胞核のみから得られ、導入したユリのリンカーヒストンがシロイヌナズナやイネのクロマチン成分として使用されていることが確認された。そこで、両植物体の葉や個体全体をシリカゲル下あるいはポリエチレングリコール中に入れ、対照とした形質転換体や野生株と乾燥耐性の程度を比較したところ、有意な差が認められなかった。そこで、本研究のきっかけとなった、形質転換タバコでの乾燥耐性獲得を再調査したところ、有意な差がみられる場合とまったくみられない場合があることがわかった。その原因は不明であるが、再度複数の形質転換種子を育て、乾燥耐性付与の強いクローンを選抜している。同時に、形質転換シロイヌナズナや形質転換イネについても後代の種子から植物体を育て、乾燥耐性に関する性状を調査中である。本研究のきっかけとなった形質転換タバコにおける乾燥耐性付与の効果に関して、再現性が低いことから、実験を振り出しに戻さざるを得ない状況下にある。これらのヒストンH1変種は、乾燥ストレスに応答した植物ホルモンABAや転写因子を介する遺伝子発現制御に関わると推定されている。そこで本研究は、テッポウユリ花粉内の雄原細胞核に極めて豊富に存在するリンカーヒストンH1の変種(gH1)の乾燥耐性付与効果を調査するために、gH1をGFPとともに遺伝子導入した形質転換タバコ、形質転換シロイヌナズナならびに形質転換イネを作成し、いずれも野生株やGFPのみ導入したものを対照として、それらの形態学的、生理学的性状を比較した。その結果、いずれの形質転換植物体も強いGFPシグナルが体細胞核から得られ、導入したテッポウユリのリンカーヒストンH1がタバコ、シロイヌナズナ、イネのクロマチン成分として使用されていることが確認された。しかしながら、形質転換シロイヌナズナや形質転換イネにおいては、顕著な乾燥耐性獲得は認められなかった。他のストレス耐性についても同様で、テッポウユリのリンカーヒストンH1は他種の植物においては何の影響も無いと判断された。一方、形質転換タバコにおいては、形質転換体ごとに大きな違いがあり、シロイヌナズナやイネと同様まったく影響の認められない場合と明らかに乾燥耐性が付与される場合があった。ところが、強い乾燥耐性が付与された個体においても、その後代ではそれが消失する場合もあった。その原因は不明であるが、エピジェネティックな制御が関与する可能性も考えられる。

本研究は、植物の乾燥ストレスへの関与が示唆されているクロマチンの主要成分であるリンカーヒストンH1の機能を探るとともに、その機能を活用した耐乾性植物の開発を目指して、テッポウユリから独自に見出したリンカーヒストンH1の変種をタバコ、シロイヌナズナ、イネに導入し、耐乾性付与効果を調査した。その結果、いずれの形質転換体も同時に導入したGFPシグナルが体細胞核から得られたものの、有意な耐乾性獲得が認められたのは、タバコのみで、かつその効果は一代限りであることが多かった。GFPシグナルは継続して得られているので、その耐乾性付与効果についてはエピジェネティックな制御の可能性も考えられた。予備実験ならびにその推察がほぼ当たっていることが確かめられたので、2年目の研究実施計画にこのまま入っていくことができる。テッポウユリのリンカーヒストンH1変種を導入、発現していることが確かめられた形質転換タバコ、形質転換シロイヌナズナ、形質転換イネを用いて、生理学的変化を再調査するとともに、ホモ個体を得ることによって、導入遺伝子の乾燥耐性付与効果の真の可否を明らかにする。基礎生物学テッポウユリのリンカーヒストンH1変種(gH1)の導入によるタバコへの乾燥耐性付加が他の植物種にも適用できるかどうかを、モデル植物のシロイヌナズナを初めとして各種形質転換体を作成してその影響を調べる。自前での形質転換体作成が困難と予想されるものについては外注を予定している。また、乾燥耐性付加がgH1特異的であることを検証するために、テッポウユリの主ヒストンH1を導入した形質転換タバコの作成も行う。研究が初年度に戻らざるを得なかったため、使用予定が少し変更になった。タバコ以外の形質転換体の作成を外注の予定であったが、残金だけでは不足であった。最終年度分と合わせて、本研究の遂行に使用する。次年度分と合わせて、形質転換体作成の外注費用に当てる予定である。
時空間モデルの理論と環境データ等への応用

時空間データ分析の理論として、時空間データ相関構造の検定法を提案し、実データ等への応用として、fMRIデータ解析および地価データの分析を行った。時空間データの相関構造の検定とは、2種のスペクトルを考え、どちらのスペクトルがデータにふさわしいかを定めることである。今年度の研究では、2種のスペクトルとして多くの応用可能性があるクラスを考え、択一を行う統計量をカルバック・ライブラーの距離を導入することで考案した。この検定統計量により適用可能な例として、複数の系列間の因果性の分析がある。さらに、統計量の漸近分布を導出し、検定手順を確立した。実データヘの応用では、まずfMRIデータヘ時空間データ解析法を適用した新しい分析法を提案した。そこでは誤差が時空間モデルにしたがう回帰モデルを提案し、誤差の相関構造をノンパラメトリックに扱って回帰係数を推定する方法を使った。この方法を実際のfMRIデータに適用してみた結果、有効な方法であることが確かめられた。最後に地価データ分析を行った。関東一円の16851地点の2001年度公示地価データを収集し、商業施設、公園・緑地の地価への効果を回帰分析により測定した。標本地点間の相関関係をどのように表現するかが課題であるが、ここではfunctional-coefficient regression modelという非線形回帰モデルを適用し、相関関係を表現した。この非線形回帰分析により、土地利用面積の地価への効果と標本地点からの距離の関係を分析した。
神経発生・回路網形成における免疫グロブリンスーパーファミリー細胞認識分子群の役割

私たちはこれまでに脳の構築を規定するような新規細胞認識分子の探索を試み、特に多重遺伝子ファミリーを形成し複雑な神経回路網形成に必要な多様性を分子内につくりうる免疫グロブリンスーパーファミリーに注目して研究を行ってきた。その結果、終脳特異的樹状突起性細胞認識分子テレンセファリン、GPIアンカー型軸索性細胞認識分子BIG-1及びBIG-2、嗅覚神経系ゾーン特異的細胞認識分子OCAMさらにゼブラフィッシュ細胞認識分子PCAMの5つの新規分子を発見した。本課題においてはコレラ分子の発現・機能を他の既知分子と絡め、マウス及びゼブラフィッシュ嗅覚神経系をモデルシステムとして総合的に解析し、本年度は以下の知見を得た。(1)マウス嗅覚系でゾーン特異的な発現を示す細胞接着分子OCAMの機能を解明するために、その遺伝子欠損マウスの作製を行った。このマウスではtau-LacZ遺伝子がOCAM遺伝子座に導入されているために、OCAM発現神経細胞の軸索走行パターンを詳細に解析することができた。(2)ゼブラフィッシュにおける軸索性細胞接着分子群遺伝子の単離を試み、TAG-1/F3/BIG-1/BIG-2ファミリーに属する7種(うち6種は新規)の遺伝子をクローニングした。(3)終脳特異的細胞接着分子テレンセファリンの樹状突起特異的ソーティングシグナルを同定した。
食道癌化学療法耐性におけるエクソソームの機能解明

臨床サンプルを用いた実験より、血中miR-27レベル高値のレベルが、食道癌に対する化学療法耐性に関連していることを見出した。さらに細胞実験より、食道癌が分泌するmiR-27が癌微小環境においてfibroblastをcancer-associated fibroblast(CAF)に形質転換させること、そしてCAFがTGF-βを分泌し化学療法耐性が誘導されるメカニズムを解明した。この食道癌から分泌されるmiR-27はエクソソーム内に含有されていると考えられる。miR-27を介した食道癌化学療法耐性メカニズムの解明前年度までに食道癌術前化学療法施行症例において血中miR-27の高発現が化学療法耐性に関連することを報告した。今回、miR-27が食道癌化学療法耐性にどのようなメカニズムで関与するのか検討を行った。(1)miR-27の食道癌細胞に対する直接的作用食道癌細胞株においてmiR-27をsiRNAにてノックダウンして、シスプラチンに対する感受性をMTTアッセイとアポトーシスアッセイを用いて検討したが、いずれにおいてもコントロール群と比べてシスプラチン感受性に差を認めなかった。この結果より、miR-27の化学療法耐性に寄与するメカニズムは癌細胞への直接的作用ではないことが示唆された。(2)miR-27の食道癌細胞に対する間接接的作用fibroblastにmiR-27を導入するとα-SMAを発現するようになり、fibroblastがcancer-associated fibroblast(CAF)様に変化することが確認された。またmiR-27を導入したfibroblastの培養上清を食道癌細胞にふりかけると、コントルール群に比べて食道癌細胞のシスプラチン感受性が低下した。またmiR-27をノックダウンした食道癌細胞をfibroblastと共培養すると、コントロールに比べてシスプラチン感受性が低下した。これらの結果より食道癌細胞から分泌されたmiR-27が腫瘍間質のfibroblastに作用してCAF様に変化させることで、食道癌化学療法耐性に関与することが示唆された。(1)食道癌化学療法患者における血中マイクロRNAの網羅的発現解析食道癌術前化学療法10例(奏効例5例、非奏効例5例)の治療前の血液サンプルを用いて血中マイクロRNAの網羅的発現解析を施行した。化学療法の奏効例・非奏効例で共通して発現変化を認めるマイクロRNAを22個抽出し、化学療法感受性に関与する血中マイクロRNAの候補として同定した(up: 13個、down: 9個)。(2)食道癌における化学療法感受性マーカーとしての血中マイクロRNAの同定上記(1)で同定した血中マイクロRNAが食道癌化学療法感受性に関係するかどうかを調べるために、食道癌術前化学療法症例68例の治療前血液サンプルを用いて、上記マイクロRNAの発現をreal-time RT-PCRにより定量し、化学療法効果との相関を調べた。22のマイクロRNAのうち血中miR-27a, mir-27bの高発現症例では化学療法の効果が有意に低く、血中miR-27a, miR-27b発現と化学療法効果に有意な相関を認めた。また、血中miR-27a, miR-27b高発現症例は有意に予後不良であり、血中miR-27a, miR-27bは食道癌術前化学療法患者における予後マーカーとして有用であることが示唆された。また食道癌患者70例および健常者27例の血中miR-27a、miR-27bの発現を検討したところ、食道癌患者で血中miR-27a, miR-27bは有意に高値を示した。&#61548;miR-27を介した食道癌化学療法耐性メカニズムの解明miR-27をsiRNAにてノックダウンした食道癌細胞株TE10を用いて、fibroblastと共培養実験を行った。miR-27ノックダウン株ではコントロール群に比べてシスプラチン暴露下でのアポトーシス細胞数が有意に減少した。前年度までの実験でmiR-27を導入したfibroblastの培養上清を食道癌細胞にふりかけると、コントルール群に比べて食道癌細胞のシスプラチン感受性が低下することがわかっており、これらの結果より食道癌細胞から分泌されたmiR-27が腫瘍間質のfibroblastに作用してCAF様に変化させることで、食道癌化学療法耐性に関与することが示唆された。次にmiR-27を介してfibroblastがCAF様に変化することで、分泌される因子(サイトカイン)を検討した。miR-27を導入したfibroblastではCAFと同様に培養上清中のHGFとTGF-βが上昇した。一方、培養上清中のIL-6は変化しなかった。次にHGFとTGF-βのどちらがmiR-27を介した化療耐性に関与する因子であるか検討を行った。miR-27を導入したfibroblastと食道癌細胞株TE10の共

培養下に、シスプラチン暴露させ、HGFとTGF-βの中和抗体を投与してアポトーシス細胞数の変化を調べた。その結果、TGF-βの中和抗体投与によりアポトーシス細胞が増加した。以上より、食道癌細胞から分泌されたmiR-27がfibroblastをCAF様に変化させることで、TGF-βが分泌され、化療耐性を引き起こすメカニズムが示された。腫瘍学miR-27の食道癌細胞に対する直接的作用の実験では、miR-27の化学療法耐性に関与するメカニズムを証明できず研究の進展があまりみられなかったが、腫瘍間質に着目してfibroblastを介した間接的作用を証明する実験にシフトしてから研究が進展するようになった。食道癌患者における血中マイクロRNA発現の定量測定に時間を要したため(手技的な問題)。今年度までに、食道癌細胞から分泌されたcirculating miR-27が腫瘍間質のfibroblastに作用してCAF様に変化させ、その結果、食道癌細胞に化学療法耐性をもたらすことが確認された。今後は、miR-27によってCAF様に変化したfibroblastからどのような因子が放出されて食道癌細胞に化学療法耐性をもたらすのか、またその因子を抑制することで化学療法耐性が克服されるのか、を食道癌細胞株を用いた実験やマウスモデルの実験で検証する。今後は血中マイクロRNAが腫瘍間質への作用を介して、どのように食道癌化学療法耐性に関与するかを明らかにしていくが、腫瘍間質の候補として担癌患者から得られるcancer associated fibroblast(CAF)を考えている。食道癌患者からinformed consentを得てCAFを採取し、研究を施行する。今年度に必要な物品を全て購入したため。次年度に必要な物品を購入するため。
高齢者介護における家族関係の解明に関する研究

本研究の目的は、高齢者介護における家族関係を解明することであった。家族関係を測定する方法として要介護者、主介護者、副介護者という三者の関係性から構成される家族構造の概念に着目し、家族構造が介護者に及ぼす効果を中心に検討してきた。主要な結果は、以下の3点に集約された。第1に、家族介護者689名の量的データを解析し、家族構造を類型化した。その結果、家族構造には「バランス型」、「アンバランス型」、「標準型」という3つの類型があることが明らかになった。これらの家族構造の3類型は家族成員の続柄、介護サービスの利用頻度、要介護者の容態によって異なることが示された。第2に、家族構造が介護者の介護評価に与える効果を検討した。家族介護者167名の量的データを解析した結果、「バランス型」の家族構造は他の家族構造と比べて、介護役割充足感、高齢者への親近感など肯定的介護評価が有意に高かった。この結果より、家族構造は介護者の介護評価のうち肯定的側面に影響を与えることが示唆された。第3に、家族構造が介護者の対処行動に与える効果を検討した。家族介護者974名の量的データを解析した結果、「アンバランス型」は他の家族構造と比べてすべての対処行動が有意に少なかった。特に、「アンバランス型」の家族構造のうち、要介護者の問題行動が多い群では、問題行動が少ない群と比較して介護者の対処行動の効力感が少なかった。本結果より、家族構造は介護者の対処行動に影響を与えることが示唆された。以上より、高齢者介護における家族関係は介護者の肯定的な認知を促進し、対処行動を抑制する重要な変数であることが示唆された。(抄録なし)平成24年度は、本研究全体の基礎研究として、家族関係ヒストリーグラフ(Family Relationship History Graphs:FRHG)を用いて認知症介護をしている家族関係を査定した2事例を報告し、認知症介護における家族関係の査定方法について検討した。家族関係ヒストリーグラフとは、過去から現在にかけての家族関係を折れ線グラフで記述し、家族関係の歴史を可視的かつ数量的に把握する家族査定法である。主たる家族介護者を対象としてFRHGを用いた半構造化インタビュー調査を行った結果、FRHGの特徴として(1)情報量の豊富さと体系性、(2)情報の社会的構成と可視化効果、(3)家族支援への適用方法(「家族関係の把握」「介入視点の獲得」「介入前後の定点評価」)が示唆された。その他,テストバッテリーの組み方、家族として測定する構成員の範囲について考察した。この研究によってFRHGを用いた家族関係の査定が有益であること明らかになった。また、平成24年度は、上記の研究に引き続き、要介護高齢者を居宅で介護している主たる家族介護者167名を対象として、要介護者、主介護者、副介護者の三者から構成される「家族介護システム」の構造を測定し、家族介護システムの構造と主介護者の介護評価、抑うつ症状との関連を検討した。方法は、郵送法による自記式質問紙調査であり、2012年8月から9月にかけて宮城県と福島県を除く東北地方3県、及び九州地方1県にある主要な地方都市において、訪問看護・訪問介護サービスを実施している施設・事業所の協力を得て実施した。平成25年4月現在は、一回目の分析を終えて、論文投稿に向けて再分析を行っている。概して、この研究によって、家族介護システムが主介護者の否定的介護評価を媒介して抑うつ症状に影響し、また主介護者の肯定的介護評価にも影響するメカニズムが示唆された。

平成24年度は、フィールドワーク調査を実施し、家族関係ヒストリーグラフを用いた認知症介護における家族関係の査定方法に関する論文を報告し、また質問紙調査を行った。当初の計画では質問紙調査を行った研究について論文投稿をする予定であったが、平成25年4月現在は分析等の再検討を進めている段階である。しかし、概ね順調に進展しており、高齢者介護における家族関係の解明という主題に接近することができる研究内容となっている。平成25年度は、引き続きフィールドワーク調査を実施する予定である。平成24年度はフィールドとの関係構築に力点を置いたため具体的なインタビュー等は実施していないが、平成25年度はこれまでの取り組みの中で各アクターと関係性が構築されつつあることから、具体的なインタビューに移行する段階に至っている。また、これまでに実施した質問紙調査の結果に基づき、更に深めるべき点が浮かび上がってきたため、今後は、研究計画に則り、次の質問紙調査に着手したいと考えている。(抄録なし)
自然免疫におけるTLR4を介したリポ多糖(LPS)認識と活性化の分子機構

哺乳動物では、リポ多糖(LPS)に代表される様々な細菌由来成分、あるいはウイルス由来の成分が、Toll-like receptor(TLR)を介して自然免疫担当細胞を活性化することが明らかにされている。一方、細菌と並んで重要な病原微生物である真菌に対する細胞応答反応については、未だ不明な点が多い。本研究では、TLRによる病原微生物の分子認識と細胞活性化の分子機構の解明を目的に、真菌表層のβ-glucanに着目し、そのマクロファージ活性化能について解析した。様々なβ-glucanの活性をNF-κBの活性化を指標に検討したところ、直鎖状(1→3)-β-D-glucanであるcurdlanに最も強い活性を認めた。中性の水溶液に不溶のcurdlanは、50-300 mMのNaOHを用いて溶解することによって、その活性が著しく増強された。curdlanは、NF-κBを活性化すると共に、tumor necrosis factor-α、macrophage inflammatory protein-2、inducible nitric-oxide synthaseの発現を誘導した。この活性は、LPSの活性を中和するpolymyxin B処理によって抑制されなかった。一方curdlanの活性は、カブトガニFactor Gのβ-glucan結合ドメインや、短鎖(1→3)-β-D-glucanによって濃度依存的に抑制された。さらに、curdlanに対する細胞応答は、TLR/IL-1受容体に共通するアダプター分子MyD88の変異体の遺伝子導入により抑制された。従って、直鎖状(1→3)-β-D-glucanは、その高次構造に依存してマクロファージ刺激活性をもつことが明らかになり、その受容体は、TLRのようなToll/IL-1 receptor-like(TIR)ドメインを含む膜タンパク質であることが強く示唆された。細菌内毒素(エンドトキシン)として知られるグラム陰性菌表層のリポ多棟(LPS)をはじめとした様々な細菌菌体成分は、Toll-like receptor(TLR)を介して細胞応答反応を惹起し、自然免疫系を活性化する。一方、これら菌体成分によるTLR活性化の分子反応については、未だほとんど明らかでない。本研究では、TLR4をはじめ、他の様々なTLRの細菌菌体成分による活性化の分子機構を明らかにするため、以下の研究を行った。すでに研究代表者が見出していた、培養細胞に強制発現したTLR4を免疫沈降した際に、TLR4と共沈殿するタンパク質について、質量分析計を用いた内部ペプチド断片の解析を行い、その同定に成功した。現在、このタンパク質のTLR活性化反応における生理的意義について検討しつつある。一方、TLR活性化には、細菌菌体成分によってTLRに結合する内在性リガンドが存在するという仮説にもとづき、リガンドの同定に向けた計画を実行しつつある。現在までに、リガンド同定のプローブとして使用する目的で、TLR2、TLR4の細胞外ドメインをイムノグロブリンのFc領域と融合させた融合タンパク質について、昆虫細胞を用いた発現系を確立した。この発現系を用いて発現した昆虫細胞の培養上清中のTLR2-Fc融合タンパク質を、Protein A-Sepharoseを用いて単一成分まで精製した。この組換タンパク質について、ペプチドグリカンによるTLR2活性化反応に及ぼす影響をTLR2遺伝子導入細胞を活用したNF-κB reporterassayによって検討したところ、培養液に加えた組換タンパク質は、刺激時のTLR2活性化を阻害することが明らかになり、生理活性をもつタンパク質であることが確認された。今後、これらの融合タンパク質に結合する因子の検索を行う予定である。

哺乳動物では、リポ多糖(LPS)に代表される様々な細菌由来成分、あるいはウイルス由来の成分が、Toll-like receptor(TLR)を介して自然免疫担当細胞を活性化することが明らかにされている。一方、細菌と並んで重要な病原微生物である真菌に対する細胞応答反応については、未だ不明な点が多い。本研究では、TLRによる病原微生物の分子認識と細胞活性化の分子機構の解明を目的に、真菌表層のβ-glucanに着目し、そのマクロファージ活性化能について解析した。様々なβ-glucanの活性をNF-κBの活性化を指標に検討したところ、直鎖状(1→3)-β-D-glucanであるcurdlanに最も強い活性を認めた。中性の水溶液に不溶のcurdlanは、50-300mMのNaOHを用いて溶解することによって、その活性が著しく増強された。curdlanは、NF-κBを活性化すると共に、tumor necrosis factor-α、macrophage inflammatory protein-2、inducible nitric-oxide synthaseの発現を誘導した。この活性は、LPSの活性を中和するpolymyxin B処理によって抑制されなかった。一方curdlanの活性は、カブトガニFactor Gのβ-glucan結合ドメインや、短鎖(1→3)-β-D-glucanによって濃度依存的に抑制された。さらに、curdlanに対する細胞応答は、TLR/IL-1受容体に共通するアダプター分子MyD88の変異体の遺伝子導入により抑制された。従って、直鎖状(1→3)-β-D-glucanは、その高次構造に依存してマクロファージ刺激活性をもつことが明らかになり、その受容体は、TLRのようなToll/IL-1 receptor-like(TIR)ドメインを含む膜タンパク質であることが強く示唆された。
新規遺伝子解析法を用いた乳癌の治療効果予測に関する探索的研究

乳癌の予後予測に関する因子としてiPS細胞誘導因子(Oct4、Sox2、Klf-4、c-Myc、Nanog)に着目し、ヒト乳癌組織(100例)、およびヒト乳癌培養細胞(MCF-7)におけるiPS細胞誘導因子の発現とその動態に関する研究を行った。その結果、Nanogの高発現群は生存率(OS)、及び無再発生存率(DFS)ともに有意に不良であった。一方、Klf-4の高発現群はDFSが有意に良好であった。乳癌細胞、および正常乳腺細胞の初代培養実験系を確立する目的で、乳癌手術で切除した標本より、適量の乳癌組織、および正常乳腺組織を採取した。両組織をそれぞれ酵素溶液中でインキュベーションして細胞を分離させた後にそれぞれの細胞を37度の培養器中で培養した。その結果正常乳腺細胞では4種類のcell lineを確立し、実験に備えて5x10^6個以上の細胞を冷凍保存することが出来た。一方、乳癌培養細胞実験系の確立はまだ成功しておらず、現在実験を進めている。またヒト乳癌培養細胞(MCF7,SKBR3)、および正常乳腺細胞(TNB-Nシリーズ)細胞について、それぞれin vitroで細胞を固定すると共に細胞膜に孔を開け、細胞質中のホルモンレセプター(エストロゲン、プロゲステロンに対する各レセプター)の発現について、フローサイトメーターを用いて検索した。その結果、病理組織学的な免疫染色とフローサイトメトリーを用いたホルモンレセプターの発現解析結果に相関が見られた。今後はこれらの培養細胞を用いて各種ホルモン剤、および抗癌剤の感受性試験を行うと共に、細胞内増殖因子の動態につき解析を進めていきたいと考えている。【はじめに】iPS細胞はOct3/4、Sox2、Klf-4、c-Myc、Nanog等の遺伝子導入により発現する多能性幹細胞である。今回乳癌の治療効果予測に関する因子としてiPS細胞誘導因子に着目し、ヒト乳癌組織、および培養細胞(MCF-7,SK-BR3)におけるiPS細胞誘導因子の発現とその動態に関する研究を行っている。【方法】当科で施行された原発乳癌切除症例(66例)について、切除組織より作成された組織アレイを用いて、各iPS誘導因子の発現解析を行った。また生存(OS)・無再発生存(DFS)率の比較検討を行った。【結果】66症例における各iPS誘導因子の発現頻度は、Oct-4(13.6%)、Sox2(42.4%)、KIF-4(36.3%)、C-Myc(65%)、Nanog(6%)であった。Nanogの発現群はOS(p<0.0001)、DFS(p=0.045)ともに有意に不良であったが、Klf-4の発現群はDFSが有意に良好であった(p=0.028)。一方、培養細胞においては2種類ともNanog陰性、Klf-4陽性の結果であった。【考察】Nanog、Klf-4はそれぞれ独立した予後判定マーカーになり得ると考えられた。今後、症例数を増やして検討を行う予定である。さらに乳癌培養細胞(MCF7)にKlf-4siRNAを導入してKLF4の発現を抑制し、腫瘍増殖能・転移能の変化について検討を行う予定である。【はじめに】iPS細胞はOct314、Sox2、Klf-4、c-Myc、Nanog等の遺伝子導入により発現する多能性幹細胞である。今回乳癌の治療効果予測に関する因子としてiPS細胞誘導因子に着目し、ヒト乳癌組織、および培養細胞(MCF-7)におけるiPS細胞誘導因子の発現とその動態に関する研究を行った。【方法】当科で施行された原発乳癌切除症例(100例)について、切除組織より作成された組織アレイを用いて、各iPS誘導因子の発現解析を行った。【結果】100症例における各iPS誘導因子の発現頻度は、Oct-4(20%)、Sox2(34%)、KIF-4(44%)、C-Myc(45%)、Nanog(9%)であり、KLF-4、C-Mycの発現率が高く、Nanog、Oct-4の発現は低い傾向が認められた。各因子の発現と閉経状況、ホルモンレセプター、Her2発現、病期、および組織型の間に明らかな相関は認められなかった。Nanogの高発現群はOS(p=0.033)、DFS(p=0.004)ともに有意に不良であった。一方、Klf-4の高発現群はDFSが有意に良好であった(p=0.028)。一方、培養細胞であるMCF7ではNanog陰性、Klf-4陽性の結果であった。MCF7細胞にKLF4のsi-RNAを導入し、KLF4の発現を抑制したところ、MCF7細胞の増殖能が増加した。