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地域通貨制度の理論と応用に関する研究

研究代表者は『地域通貨のすすめ』(北海道商工会連合会,2004年)で,地域通貨の二大目的である「地域経済の活性化」と「地域コミュニティの活性化」を同時達成するため,社会福祉やボランティアのような非商業取引を商業取引が補完する地域通貨循環スキームとして「ダブル・トライアングル方式」を提唱した。この制度設計に基づく地域通貨流通実験が北海道苫前町で2004年11月22日から2005年2月20日まで行われ,その調査研究成果を西部忠編著『苫前町地域通貨流通実験に関する報告書』として今年度に発表した。そこでは,二つの研究手法を駆使して,地域通貨が実施される地域の特徴や背景を記述し,地域通貨の経済的効果を評価しようと試みた。一つは,数回にわたるインタビュー、2回のフォーカス・グループ・ディカッション、および、3回実施したアンケートの結果を利用する定性的分析であり,もう一つは,地域通貨の経済活性化効果を評価するために,ネットワーク理論を応用して流通ネットワーク分析である。この調査の結果,地域通貨の流通速度が法定通貨の6-7倍であることがわかり,経済活性化効果について顕著な有効性が確認された。また,ネットワーク分析により,個々の地域通貨の流通ネットワークの特徴,例えば、どの地区や主体が中心的役割を果たしているか,ボランティア活動はネットワークの形成にどの程度の影響を与えるかなどを明らかにした。これは、地域内部のミクロ主体レベルでの観察情報を提供するもので,人体に対するCTスキャン技術のような役割を果たす。こうした情報を定性的情報とともに利用することで、地域の経済面とコミュニティ面についての診断(「地域ドック」)を行うことが可能になり、それを元にして,経済的自立とコミュニティ的豊かさを備えるまちづくりのための処方箋が書けるものと期待できる。他方,地域通貨の経済思想,政策思想の研究も発表した。
Multi-step細胞融合による複合遺伝子回路の構築工法

合成生物学では、電子回路の集積手法をヒントとして、遺伝子パーツにより構成される回路を組み上げて複合化することにより、高度な生命機能を創出することを目指している。本研究では、ある機能単位を有する酵母細胞を細胞融合(接合)させることにより、各酵母が有する遺伝子パーツを段階的に統合する技術基盤を確立することに成功した。本技術は学術研究に利用される一般的な実験室酵母に広く適用することが可能であるため、遺伝子バンク等に存在する豊富なリソースを大いに活用することが可能となる。合成生物学では、電子回路の集積手法をヒントとして、遺伝子パーツにより構成される遺伝子回路を組み上げ、それらを複合化することにより、高度な生命機能を創出することを目指している。しかし合理的(情報工学的)な遺伝子回路の設計は不完全であるため、構築した細胞の表現型を確認して不十分であれば、問題点を明確化したうえで設計に戻って反映する必要がある。この試行錯誤のサイクルは現状では非常に緩慢であり、とくに細胞の構築プロセスには多くの時間・費用・労力を要する。そこで、ある機能単位を有する酵母細胞を細胞融合(接合)させ、各酵母が有する遺伝子パーツを段階的に統合する技術基盤を確立することで、遺伝子回路構築の効率化を図る。平成28年度は、遺伝子パーツを搭載した一倍体(α型)酵母株を創製した。緑色または赤色蛍光タンパク質を発現する酵母株に加え、人工転写因子を発現する酵母株を取り揃え、各酵母が想定した蛍光特性を示すことを確認した。遺伝子パーツを搭載した一倍体酵母株の接合型は全てα型であり、この状態では接合によるパーツの統合を行うことができない。そこで酵母の接合型をα型からa型へと変換するためのプラスミドDNAを構築した。当該プラスミドDNAを創製したα型酵母に導入し、培養と単離を経たのちそれぞれa型の酵母株を取得した。さらに、誘導剤の存在下で赤色蛍光タンパク質を発現するa型酵母と、恒常的に緑色蛍光タンパク質を発現するα型酵母を接合させ、両形質を有するa/α型の二倍体酵母株を創製した。以上のように、酵母の接合型改変と細胞融合を組み合わせて、遺伝子パーツを段階的に統合する技術基盤を確立することに成功した。平成28年度は、計画書に記載した通り、遺伝子パーツの発現カセットの設計および構築し、相同組換えにより酵母の染色体DNAへと挿入することに成功した。創製した酵母株は各培養条件下で、想定通りの蛍光特性を示すことが確認された。また酵母の接合型を変換するためのプラスミドDNAを構築することに加え、平成29年度の計画に記載している酵母の接合型変換および接合による遺伝子パーツの統合工程の一部を前倒しで達成している。以上の結果より、当初の計画以上に研究が進展していると判断する。しかしながら情報工学に基づく合理的な遺伝子回路の設計は現時点では未だ不完全である。そのため構築した細胞の表現型を確認して不十分であれば、問題点を明確化したうえで設計に立ち戻り改良する必要がある。この試行錯誤のサイクルは現状では非常に緩慢であり、とくに細胞の構築プロセスには多くの時間、費用および労力を要する。そこで、ある機能単位を有する酵母細胞を細胞融合(接合)させることにより、各酵母が有する遺伝子パーツを段階的に統合する技術基盤を確立することで、遺伝子回路構築の効率化を図ることとした。平成29年度は、前年度に創製した酵母株の統合を進め、遺伝子回路の高度化を実施した。緑色および赤色蛍光タンパク質を発現する酵母株と、人工転写因子を発現する酵母株を接合させることで、培地成分(グルコース、ラフィノース、ガラクトース)に応じて蛍光発現特性が変化する三倍体酵母を創製した。以上の結果より、接合を用いた遺伝子パーツの統合ならびに迅速な動作確認が可能であることを実証することに成功した。また創製した三倍体酵母に対して、前年度に作製したプラスミドを導入することで、接合型を再度変換することに成功し、遺伝子パーツの統合を継続することが可能であることも併せて確認した。本研究で確立した接合技術は、一般的な実験室酵母に適用が可能であることから、酵母細胞を宿主とした合成生物学研究の推進に大きく貢献するものと期待できる。最終年度(平成29年度)は、前年度に創製した酵母株の統合を進め、遺伝子回路を完成させる。緑色および赤色蛍光タンパク質を発現する酵母株に対して、さらに人工転写因子を導入していくことで、想定した蛍光特性が現れるか確認する。想定した特性が確認できない場合は遺伝子パーツの交換を行う。上述の動作確認の完了をもって、複合遺伝子回路の構築工法の完成とし、成果の公表と技術移転の準備を進める。微生物工学平成28年度は研究補助員の雇用(6人月)を想定していたが、適任者が見つからず雇用が叶わなかったため。なお当該年度は研究開発が順調に進んだため、研究代表者のみで計画を遂行することができた。

平成29年度の研究補助員の雇用(12人月)における人件費として使用する。前年度に技術基盤を確立することができ、酵母株の構築手順が定まった。今後は作業従事者を増員することで、研究計画の進行を加速することが期待できる。
エンドサイトーシスにおけるF-BARドメインの役割

1.前年度までに明らかにした、FBP17のF-BARドメイン内における点突然変異L7E、F11EおよびH17Dについて、COS7細胞内への過剰発現実験を行った。野生型のFBP17タンパク質の過剰発現では、細胞の陥入によるチューブ状膜構造の形成が誘起されたのに対し、いずれの変異体もこれらの膜変形活性を失っていた。これは前年度に明らかにしたin vitroでの膜変形アッセイの結果を支持するものであり、FBP17のF-BARドメイン内においてリン脂質結合と膜変形それぞれに関与するアミノ酸の存在を示唆するものである。2.前年度に確立したBARドメインとF-BARドメインの同一膜チューブ上への局在について、さらに多くのタンパク質を用いて検討を加えた。その結果、まずF-BARドメインを持つタンパク質については少なくとも(1)FBP17/CIP4サブファミリー(2)Syndapinサブファミリー、(3)PSTPIPサブファミリーの3つのグループが存在し、これらはCOS7細胞内での共発現によって誘導されるチューブ上において別個の局在を示すことが明らかとなった。さらにBARドメインタンパク質との詳細な局在比較から、意外なことにAmphiphysin (BAR)とPSTPIP(F-BAR)が高度に共局在することが明らかとなった。これらの結果は、同じF-BARドメインファミリー内においても、エンドサイトーシスのそれぞれのステップで異なる細胞膜の曲率を認識する、もしくは作り出すサブグループに分業化されることを示唆している。またF-BARファミリーとBARファミリーの間でも共通の膜曲率を認識するサブグループが在し、これらが特定の膜変形ステップにおいて協調的に作用すると考えられた。1.FBP17のF-BARドメイン内において保存度の高いアミノ酸に着目し、点突然変異を導入して(1)リン脂質結合能と(2)生体膜変形活性の相関を検討した。まず、アミノ末端領域をEdmundson wheels analysisにより解析したところ、Leu7、Phel1が両親媒性を持つヘリックス構造の疎水性面に位置することが明らかになった。一方、His17は親水性面に位置し、正電荷を介してリン脂質と相互作用していると考えられた。Leu7、Phel1をそれぞれグルタミン酸に置換した変異体(L7E、FllE)はin vitroアッセイによって膜変形活性を失っていることが明らかとなったが、膜結合能そのものは約80%程度保持していることが分かった。またHis17をアスパラギン酸残基に置換した変異体(H17D)も同様に膜変形活性を失っていたが、やはり膜結合能は保持していた。以上の結果はFBP17のF-BARドメイン内には(1)リン脂質結合と(2)膜変形の2つの活性に関与する部位が別々に存在していることを示唆するものである。2.BARドメインとF-BARドメインの協調的な作用の有無を確認するために、GFP、mRFPタグを付加した発現コンストラクトを作製した。BARドメインタンパクとしてamphiphysin1を、F-BARドメインタンパクとしてFBP17を選択した。まず、これらのタンパクをCOS7細胞内に過剰発現すると、細胞膜の陥入によるチューブ状構造が形成されることが観察された。さらにこのチューブ構造を詳細に観察すると、同一の膜チューブ上にBAR、F-BAR両タンパクが局在しており、両者は決して混じりあうことなく別々の膜ドメインを形成していることが明らかとなった。この結果はBAR、F-BAR両ドメインが別々の膜構造、特に膜チューブの異なる直径を認識して局在していることが示唆された。3.さらに上記の発現系を用いて全反射顕微鏡(TIRFM)による経時観察を行った。その結果、低レベルでの発現細胞において両タンパクはドット状の局在パターンを示すこと、またこれらのドット状構造は生成と消失を繰り返す暫時的な構造であった。さらに、その出現パターンはF-BAR→BARという順番であることから、両者の協調的な作用機序が示唆された。
近代オーストリアの自由主義と郷土愛の醸成における有志消防団協会の歴史的役割

本研究課題三年目の21年度においては、前年度までの成果を踏まえて、消防団協会の活動を通して醸成されていく郷土愛が、市民的価値としての愛国心へと転換するメカニズムについて、総合的な観点から研究した。その際、そうした愛国心の醸成とのかかわりにおいて、いかにして自由主義を体現していたはずの市民的ボランティア組織が、郷土の社会秩序全般を担う存在として、官憲権力に次ぐ重要な位置を占めるようになったかについて検討した。特に、郷土愛から愛国心へと読み替えられていく1900年前後の時代を中心に、収集した史料から有志消防団とドイツナショナルなアソシエーション(自発的結社)との社会関係をてがかりに分析した。そこから市民団体が愛国心を不断に醸成させる役割を担わされる論理の理解には、「規律」と「田舎」と「お金」という三つの論点が特に重要であることを突き止め、国家、国民及び市民の関係性について考察を展開した。その結果、「官」に限りなく近い存在として、社会的政治的な認知を求める努力を強いられる有志消防団が、実際には自己に内在するその自由主義的性格から官立にはなり得ないという矛盾したメカニズムが明らかとなった。また、官立に比べどうしても「二流市民」的立場に位置づけられてしまうゆえの屈折した市民的郷土愛が、国民主義的な意識が高まる帝政末期においては、ユダヤを排していくだけでなく、安価な国民意識の醸成の道具として逆に「官」によって利用されていく論理を歴史的に探究した。こうした考察の過程で、「官」と「民」の「間」という視座の検討が必要であることも判明したため、この点をさらに論究し、自由主義を考察する際の理論的なアプローチの方法として新たに問題提起した。これらの研究成果は、2009年6月に開催された日本西洋史学会をはじめ、さまざまな研究会での研究発表において反映させた。初年度はオーストリアにおける有志消防団協会の歴史的位置付けに関する作業を中心に取り組んだ。特にオーストリア史における協会研究を体系的に文献収集するとともに、自由主義社会の考察に重要な分析の視角である「公共圏」についての諸理論を整理し、有志消防団協会の公共空間における位置価値を確認した。本研究の具体的検証の対象となるホーエンエムス市の有志消防団協会に関しては、オーストリアで関連史料の収集を行ない、同協会の創立から現代に至るまでの歴史を明らかにした。また、他のオーストリア地域の有志消防団協会との比較も視野に入れながらその主な活動内容を調査した。具体的には消防団団長を頂点とした準軍事的な編成原理に基づく近代的な組織化や、自治体市政の協力を前提としたさまざまなレベルにおける消防団大会の参加・開催や防災訓練の規律化、さらには消防団幹部教育の実践や消防団舞踏会などの祝祭の開催などの諸活動について調査し、ホーエンエムス有志消防団協会の組織の具体像と市政との関係の把握に努めた。これらの調査結果に基づいて、1.ホーエンエムス有志消防団協会には、郷土を保護する意識=市民的価値の普及に努め、そこからさらには地域密着型の郷土愛の醸成に貢献する役割が認められる反面、2.そうした「市民」的価値を共有できない団員の「排除」に顕著に見られるような「市民型」の「開かれたメンバーシップ」の理念と矛盾する状況について議論し、3.19世紀後半20世紀のオーストリア自由主義社会に内在する「閉鎖性」の問題を検討した。その成果は、部分的に社会思想史学会におけるセッション報告、及び韓国・ソウル市において開かれた第5回国際大衆独裁会議における研究報告と討論に反映させた。また、より詳細な成果は同国際会議の成果論文集(2009年中に出版予定)の発表原稿に反映させる予定であり、現在その執筆準備を進めている。本研究課題二年目の20年度は、主にオーストリアにおける有志消防団協会の組織化の過程を歴史的に明らかにする作業に取り組んだ。特に、自由主義社会の変容とナショナリズムの親和性の問題を視野に入れつつ、町の人々の安全とその財産を(火事)保護するという自由主義的な結社型の有志消防団協会が、社会秩序全般を担う存在として官憲権力に次ぐ重要な位置を占めるにつれ、今日の市民参加型ボランティアの原型を形成し、帝国全土に組織化されたネットワーク型組織へと発展していく過程を、主に次の三点から調査した。1.本研究の中心的な調査対象であるホーエンエムス市の有志消防団協会については、昨年度に引き続きオーストリアで関連史料の収集を行ない、さまざまな祝祭(全国消防大会や舞踏会)を分析し、間-地域的、また超地域的ネットワークが形成されていく様相を追究した。2.ホーエンエムス市のユダヤ共同体とキリスト教区の住民の間の関係を調査し、帝国が資本主義社会へと移行することに伴い獲得した自由主義ブルジョワジーのヘゲモニーが、1880年代以降の大衆社会出現とともに相対化された結果、消防団も大衆的なカトリック化とユダヤ共同体の周縁化を経験する様子を歴史的に考察した。3.昨年度同様にオーストリア国立図書館にて『オーストリア連盟消防団新聞』及び諸領邦レベルの消防団新聞を調査した。特に非-国民的境界領域であるホーエンネムス市の消防団の問題と、体操協会との摩擦や、国民主義的地域紛争が深まる境界領域の消防団の諸問題との比較検討を進めた。これらの成果は、20世紀のファシズム体制下の「市民参加型ボランティア」の意義を視野に、国際シンポジウム(ウイーン)で日本の近代自由主義を主題とした研究発表上で部分的に反映させた。21年度には日本西洋史学会で研究報告及び学会誌への投稿論文において、研究成果を反映させる。本研究課題

三年目の21年度においては、前年度までの成果を踏まえて、消防団協会の活動を通して醸成されていく郷土愛が、市民的価値としての愛国心へと転換するメカニズムについて、総合的な観点から研究した。その際、そうした愛国心の醸成とのかかわりにおいて、いかにして自由主義を体現していたはずの市民的ボランティア組織が、郷土の社会秩序全般を担う存在として、官憲権力に次ぐ重要な位置を占めるようになったかについて検討した。特に、郷土愛から愛国心へと読み替えられていく1900年前後の時代を中心に、収集した史料から有志消防団とドイツナショナルなアソシエーション(自発的結社)との社会関係をてがかりに分析した。そこから市民団体が愛国心を不断に醸成させる役割を担わされる論理の理解には、「規律」と「田舎」と「お金」という三つの論点が特に重要であることを突き止め、国家、国民及び市民の関係性について考察を展開した。その結果、「官」に限りなく近い存在として、社会的政治的な認知を求める努力を強いられる有志消防団が、実際には自己に内在するその自由主義的性格から官立にはなり得ないという矛盾したメカニズムが明らかとなった。また、官立に比べどうしても「二流市民」的立場に位置づけられてしまうゆえの屈折した市民的郷土愛が、国民主義的な意識が高まる帝政末期においては、ユダヤを排していくだけでなく、安価な国民意識の醸成の道具として逆に「官」によって利用されていく論理を歴史的に探究した。こうした考察の過程で、「官」と「民」の「間」という視座の検討が必要であることも判明したため、この点をさらに論究し、自由主義を考察する際の理論的なアプローチの方法として新たに問題提起した。これらの研究成果は、2009年6月に開催された日本西洋史学会をはじめ、さまざまな研究会での研究発表において反映させた。
前立腺癌骨転移の分子機構の解明

LNCaPを低アンドロゲン環境下に6ヶ月間継代しLNCaPのホルモン不応性株:LNCaP-SFを樹立した。LNCaP-SFをマウス骨に注入したところ、約10週でosteoblastic changeを主体とした骨腫瘍を形成した。ついで破骨細胞の活性抑制作用をもつビスフォスフォネートの抗腫瘍効果を検討した。In vitroにおいては濃度依存的、時間依存的に細胞増殖抑制効果が認められた。DNA fragmentation、および核の凝縮像(タネル染色陽性)が認められ、アポトーシスの関与が示された。Bcl2の抑制およびBaxの発現増強が認められ、濃度依存的にbcl-2/bax ratioの低下が認められた。さらにカスパーゼ3の活性化が認められ、カスパーゼ3のinhibitorを投与すると、殺細胞効果は抑制され、ある程度アポトーシスが回避されることが示唆された。ついでDNAの修復に促進的な作用を持つpoly(ADP)-ribose polymerase(PARP)の変化を検討したところ、ビスフォスフォネートの濃度依存的に分解されることが示され、アポトーシス関連因子の一連の動きが部分的ではあるが解明された。さらにビスフォスフォネートの投与により、receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL), parathyroid hormone related protein (PTHrP), matrix metalloprotease-2 (MMP-2)の抑制が認められ、これらの変化は破骨細胞の活性化の抑制、骨基質への細胞浸潤の抑制につながることが考えられ、いずれも転移巣の成立、進展を阻止するメカニズムを説明しうる変化と考えられた。ついでLNCaP-SF細胞をマウス骨(tibia)に移植し、1週目より第3世代のビスフォスフォネートであるYM-529を週1回10週間に渡り腹腔内に投与し腫瘍増殖抑制効果を検討した。投与量依存的に抗腫瘍効果が確認された。組織学的には、コントロールでは骨基質の形成を伴った腫瘍細胞の増殖が認められるのに対して、YM-529投与群では、骨髄内には腫瘍細胞の存在は認められるものの骨基質に浸潤する像は認められず、腫瘍細胞の増殖および骨基質への浸潤は抑制されたと考えられる。以上の結果から、新世代のビスフォスフォネートは破骨細胞の活性抑制ばかりでなく、腫瘍細胞に対する直接的な殺細胞効果、さらには腫瘍細胞から産生される骨吸収促進を促す因子に対する抑制効果を通して、骨転移巣に対する治療効果を発揮することが期待される。ホルモン不応性のLNCaPの樹立を目指してマトリゲルを用いてLNCaP細胞をSCIDマウス皮下へ移植した。マウスの精巣を摘除後、増殖を来した移植腫瘍を摘出し、再びcastrated miceに移植、これを3回繰り返した。ここで腫瘍を形成したものをLNCaP-Lec4とし、この腫瘍組織より細胞株を樹立した。いっぽうLNCaPを低アンドロゲン環境下に継代したものをLNCaP-SFとした。

LNCaP-Lec4、およびLNCaP-SFは親株であるLNCaPに比べ、castrated miceにおいて明らかに増殖速度は速く、アンドロゲン非依存性の獲得が示された。またLNCaP-SFをマウス骨(tibia)に注入したところ、約5ヵ月でosteoblastic changeを主体した骨腫瘍を形成した。組織学的には骨梁形成が著明でありosteoblastの活性化が示唆された。以上の結果から、in vitro, in vivoにおける低アンドロゲン環境が、ホルモン抵抗性の獲得、ならびに骨組織での造骨性変化を伴う増殖に関わることが示唆された。これらのモデルは、ヒト前立腺癌におけるホルモン不応性の獲得ならびにホルモン不応性前立腺癌の造骨性骨転移巣形成の分子機構を研究するうえで有用であると思われる。また破骨細胞の活性を抑制するbisphosphonateは癌の骨転移による骨痛を抑制する作用が知られているが、同時に癌細胞にアポトーシスを誘導し直接的に腫瘍増殖抑制効果をもたらすことが、ホルモン抵抗性ヒト前立腺癌においてin vitro, in vivoで示された。そこで今後はbisphosphonateのホルモン抵抗性ヒト前立腺癌骨転移の予防および初期治療効果について研究を進める予定である。LNCaPを低アンドロゲン環境下に6ヶ月間継代しLNCaPのホルモン不応性株:LNCaP-SFを樹立した。LNCaP-SFをマウス骨に注入したところ、約10週でosteoblastic changeを主体とした骨腫瘍を形成した。ついで破骨細胞の活性抑制作用をもつビスフォスフォネートの抗腫瘍効果を検討した。In vitroにおいては濃度依存的、時間依存的に細胞増殖抑制効果が認められた。DNA fragmentation、および核の凝縮像(タネル染色陽性)が認められ、アポトーシスの関与が示された。Bcl2の抑制およびBaxの発現増強が認められ、濃度依存的にbcl-2/bax ratioの低下が認められた。さらにカスパーゼ3の活性化が認められ、カスパーゼ3のinhibitorを投与すると、殺細胞効果は抑制され、ある程度アポトーシスが回避されることが示唆された。ついでDNAの修復に促進的な作用を持つpoly(ADP)-ribose polymerase(PARP)の変化を検討したところ、ビスフォスフォネートの濃度依存的に分解されることが示され、アポトーシス関連因子の一連の動きが部分的ではあるが解明された。さらにビスフォスフォネートの投与により、receptor activator of nuclear factor кB ligand(RANKL), parathyroid hormonerelated protein(PTHrP), matrix metalloprotease-2(MMP-2)の抑制が認められ、これらの変化は破骨細胞の活性化の抑制、骨基質への細胞浸潤の抑制につながることが考えられ、いずれも転移巣の成立、進展を阻止するメカニズムを説明しうる変化と考えられた。
垂直磁気異方性を有する磁気トンネル接合膜の磁気スイッチングに寄与する電子状態

本研究の目的は垂直磁気異方性を有するCoFeB/MgOなど磁気トンネル接合膜の磁気スイッチングに寄与する電子状態を明らかにすることである。具体的には1磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明2スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明について研究を行う。本研究の目的は垂直磁気異方性を有するCoFeB/MgOなど磁気トンネル接合膜の磁気スイッチングに寄与する電子状態(磁気スイッチングに寄与する波動関数の対称性)を明らかにすることである。具体的には1磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明2スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明3スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングと磁気光学効果の関連について研究を行う。平成27年度は熱処理を行い固体エピタキシーによってアモルファス層のCoFeB層を結晶成長制御したCoFeB(002)/MgO(002)多層膜試料とCoFeB単層のアモルファス試料を作製した。それらの試料について磁気コンプトンプロファイルを測定し、スピン選択磁化曲線(SSMH磁化曲線)と軌道選択磁化曲線(OSMH磁化曲線)の磁気スイッチングの挙動の違いを検討した。全磁化曲線の測定では、CoFeB単層のアモルファス試料、結晶成長制御したCoFeB(002)/MgO(002)多層膜試料いずれも面内容易軸をを有する磁化曲線であった。また、SSMH磁化曲線はCoFeB単層のアモルファス試料、結晶成長制御したCoFeB(002)/MgO(002)多層膜試料いずれににおいても面内容易軸を示し、飽和磁化に対応する磁場で磁気飽和していた。これは形状磁気異方性を反映している。一方、OSMH磁化曲線はについては、CoFeB単層のアモルファス試料についてはSSMH磁化曲線と同様であったが、結晶成長制御したCoFeB(002)/MgO(002)多層膜試料ではSSMH磁化曲線と異なり垂直磁気異方性を示した。これらは、磁気スイッチングが軌道磁気モーメントに支配されている可能性を示唆する。熱処理をしたCoFeB/MgO磁気トンネル接合膜とアモルファスCoFeB単層膜を作製し、スピン選択磁化曲線(SSMH)と軌道選択磁化曲線(OSMH)を測定した。熱処理をしたCoFeB/MgO磁気トンネル接合膜ではSSMHとOSMHでは挙動が異なり、OSMHが垂直磁化的ふるまいをすることがわかった。これらの結果から、磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明が達成された。以上から概ね順調に進んでいると判断した。平成27年度では熱処理による固体エピタキシーによって結晶成長制御したCoFeB(002)/MgO(002)多層膜、アモルファス層CoFeB単層膜の比較評価を行った。平成28年度では新たにアモルファスCoFeB/MgO(002)多層膜、結晶化したCoFeB(110)単層膜を作製し、4つの試料を比較してCoFeB/MgO界面の効果、CoFeB層の結晶化の効果を比較することとした。1磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明においては、CoFeB/MgO界面においてはスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの磁化反転挙動は異なっており、軌道磁気モーメントが垂直磁気異方性的挙動を示すことを新たに明らかにすることができた。2スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明においては、垂直磁気異方性を付与する軌道磁気モーメントの磁化反転挙動を支配しているのは、磁気量子数|m|=2の対称性を有する電子軌道であることを明らかにした。以上から順調に進んでいると判断した。平成29年度はTa/CoFeB/MgO/CoFeB磁気トンネル接合多層膜、Ta/CoFeB多層膜を作製した。

1磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明においては、CoFeB/MgO界面およびCoFeB/Ta界面においてスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの磁化反転挙動は異なっており、軌道磁気モーメントが垂直磁気異方性的挙動を示すことを明らかにすることができた。2スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明においては、垂直磁気異方性を付与する軌道磁気モーメントの磁化反転挙動を支配しているのは、CoFeB/MgO界面では磁気量子数|m|=2の対称性、CoFeB/Ta界面では磁気量子数|m|=1の対称性を有する電子軌道であることを明らかにした。以上から概ね目標は達成した。本研究の目的は垂直磁気異方性を有するCoFeB/MgOなど磁気トンネル接合膜の磁気スイッチングに寄与する電子状態を明らかにすることである。具体的には1磁気スイッチングにおけるスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメント寄与の解明2スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明について研究を行う。今後はスピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連の解明解明するため、測定した磁気コンプトンプロファイルを磁気量子数|m|=0,1,2に分解し、磁気量子数選択的SSMHを求める。それらの結果をSSMH、OSMHと比較し、磁気スイッチングとそれに寄与する波動関数の対称性との関連を解明する。さらに、熱処理条件の違いによる磁気異方性エネルギーの異なる試料を作製し、比較する。今後はTa/CoFeB/MgO/CoFeB磁気トンネル接合において、垂直磁気異方性の増大が報告されている(S. Ikeda et al., Nat. Mater. 9, 721 (2010).)ことから、Ta/CoFeB界面における磁気スイッチング特性の寄与をCoFeB/MgO界面と比較して検討する。さらに、3スピン磁気モーメント・軌道磁気モーメントの磁気スイッチングと磁気光学効果の関連に関連し、磁気光学効果・磁歪などのマクロな特性とスピン選択磁化曲線、軌道選択磁化曲線との関連を検討する。ほぼ計画通り使用したが、消耗品等の価格変動のため1514円程度の残金が生じた。当初計画より順調に実験が進んだため、次年度使用額に差額が生じた。一方、至急発表すべき成果が得られつつあるため、差額を成果報告等に使用する。具体的にはTa/CoFeB/MgO/CoFeB磁気トンネル接合におけるCoFeB/MgO界面とCoFeB/Ta界面の磁化反転挙動の違いについて至急論文発表を進めると同時に、Ta/CoFeB/MgO/CoFeB磁気トンネル接合における磁気スイッチング挙動の温度変化等を測定し、軌道磁気モーメントあるいは特定の対称性を有する軌道を制御することで磁気スイッチングを制御する手法について検討していく必要がある。残金が少額であるので、寒剤等の消耗品として使用する予定である。
ゲノム情報を基盤としたアレルギー病態の理解と新規治療戦略

Th2サイトカイン遺伝子クラスター内には良く配列が保存された非翻訳領域が点在し、これら領域はDNaseIに対して高感受性であることから、DNasel高感受性(HS)領域と呼ばれている。クロマチンレベルでのエピジェネテックな解析より、これら領域はTh2サイトカインの転写を包括的に制御する働きを持つことが想定されている。本研究では、Th2において中心的役割を持つIL-4遺伝子に着目し、IL-4遺伝子ないに存在するそれぞれの制御領域が持つ生理学的意味を明らかにすること、そしてこれまで想定されてきたTh2サイトカイン(IL-4, IL-5, IL-13など)の包括的制御の存在の解析を目的とする。マウスゲノムからこれらHS領域をそれぞれ欠失させた遺伝子改変マウスを作製した。この解痛からIL-4とIL-13の遺伝子は、遺伝子発現を制御する遺伝子配列として知られるHS2とCGREがそれぞれ存在することを見いだした。これら領域にはGATA-3に対する結合配列が存在することから、これら領域に対するGATA-3の結合と遺伝子発現活性の指標であるヒストンのアセチル化について、時空間的な解析を行ったところ、HS2あるいはCGREを欠失したマウスのゲノムでは、それぞれIL-4あるいはIL-13遺伝子座におけるGATA-3の結合が見られず、同時にヒストンのアセチル化も起こさないことが観察された。このことから、GATA-3はHS2あるいはCGRE領域に結合することによりIL-4、IL-13遺伝子の発現をそれぞれ独立に制御していることが明らかにされた。これまで、みられてきたTh2サイトカインの包括的制御はその結果をとらえたものと考えられる。また、この発見はGATA-3によるサイトカイン遺伝子の発現制御が、私たちの体に備わったアレルギーを発症するメカニズムの本質であることを示したとともに、抗原刺激の役割についても、新たな視点を与えた。すなわち、アレルギーを引き起こす抗原がナイーブT細胞を剰激することで、ナイーブT細胞内のIL-4とIL-13の遺伝子上のクロマチン構造を変化させることにより、GATA-3が標的となる遺伝子配列に結合しやすい状況を作り出すのがその役割であることを証明することになった。IL-4産生が高いマウスと低いマウスを比較することにより、アレルギー体質に関連する遺伝子として転写因子Minaを同定した。アレルギーに「なりやすい」、あるいは「なりにくい」といった体質への遺伝的要因の関与がこれまでも論議されてきたが、そのメカニズムは明らかにされていなかった。我々は、Th2優位な系統としてBALB/cを、Th1優位な系統としてB10.D2を用い、BALB/c系統にB10.D2をもどし交配を重ねることにより、BALB/cの遺伝的背景を持つコンジェニックマウスを作製し、それぞれのコンジェニックマウスの中で、Th1優位なB10.D2の表現型を持つマウスを構築した。T細胞からのIL-4産生能を表現型として、染色体16番目の染色体上の限局した30Mbの領域に、T細胞からのIL-4産生能と非常に高い連鎖関係を持つ場所を見いだし、DICE(Determinant of IL-4 commitment)とした。150遺伝子のDICE領域内に存在する遺伝子において、マイクロアレイを用い、BALB/cとB10.D2間に存在するうち、60遺伝子についてmRNAの発現パターンが異なるものを検索した。その結果、発現パターンが異なる遺伝子Minaが同定された。IL-

4産生が低い系統では、T細胞でMinaが高発現するため、アレルギーの発症に重要なIL-4の産生を抑制されている。一方、IL-4産生が高い系統のT細胞ではMinaの発現が低いため、IL-4の産生が抑制されずアレルギーを発症しやすくなる。マウスのアレルギー体質が、Mina遺伝子の多型性によって決まることを明らかにすることが可能となったことから、ヒトでも同様に、Mina遺伝子の多型性がアレルギーに「なりやすい」、あるいは「なりにくい」、といった違いを生み出していることが推察され、日本人を対象とした解析では、遺伝的連鎖が確認された。Th2サイトカイン遺伝子クラスター内には良く配列が保存された非翻訳領域が点在し、これら領域はDNaseIに対して高感受性であることから、DNaseI高感受性(HS)領域と呼ばれている。クロマチンレベルでのエピジェネテックな解析より、これら領域はTh2サイトカインの転写を包括的に制御する働きを持つことが想定されている。本研究では、Th2において中心的役割を持つIL-4遺伝子に着目し、IL-4遺伝子ないに存在するそれぞれの制御領域が持つ生理学的意味を明らかにすること、そしてこれまで想定されてきたTh2サイトカイン(IL-4, IL-5, IL-13など)の包括的制御の存在の解析を目的とする。マウスゲノムからこれらHS領域をそれぞれ欠失させた遺伝子改変マウスを作製した。この解析からIL-4とIL-13の遺伝子は、遺伝子発現を制御する遺伝子配列として知られるHS2とCGREがそれぞれ存在することを見いだした。これら領域にはGATA-3に対する結合配列が存在することから、これら領域に対するGATA-3の結合と遺伝子発現活性の指標であるヒストンのアセチル化について、時空間的な解析を行ったところ、HS2あるいはCGREを欠失したマウスのゲノムでは、それぞれIL-4あるいはIL-13遺伝子座におけるGATA-3の結合が見られず、同時にピストンのアセチル化も起こさないことが観察された。このことから、GATA-3はHS2あるいはCGRE領域に結合することにより、IL-4、IL-13遺伝子の発現をそれぞれ独立に制御していることが明らかにされた。これまで、みられてきたTh2サイトカインの包括的制御はその結果をとらえたものと考えられる。また、この発見はGATA-3によるサイトカイン遺伝子の発現制御が、私たちの体に備わったアレルギーを発症するメカニズムの本質であることを示したとともに、抗原刺激の役割についても、新たな視点を与えた。すなわち、アレルギーを引き起こす抗原がナイーブT細胞を刺激することで、ナイーブT細胞内のIL-4とIL-13の遺伝子上のクロマチン構造を変化させることにより、GATA-3が標的となる遺伝子配列に結合しやすい状況を作り出すのがその役割であおると考えられた。Th2サイトカイン遺伝子クラスター内には良く配列が保存された非翻訳領域が点在し、これら領域はDNaselに対して高感受性であることから、DNase1高感受性(HS)領域と呼ばれている。
派生システム開発の品質変化を予測する複雑ネットワーク指標に基づくメトリクスの開発

研究当初に計画をしていた3つの柱,(1)人工システムの複雑ネットワーク一般表現法(General Network Structure Representation)(2) 2.GNSRからの複雑ネットワーク指標(GNSR index)の分析法(3)将来の品質・システムの寿命を予見する機械学習技術のうち,H30年度では,(3)について集中的な検討を進めた。他の様々な用途で応用な可能な多次元時系列データからの異常予兆・異常予見の手法を確立して,これをソフトウェアの品質予測に用いることをねらう。そのために,汎用的な抽象モデルでの理論と,いくつかの具象化された用途に適用し,ソフトウェアの派生開発との共通事項を整理した。時に,ソフトウェア開発のバックログ固有の問題に対して有効なアプローチを検討した。まず,汎用的な多次元時系列変化データの一般的な予測問題として,LSTMを用いた多次元時系列データからの事象予測アルゴリズムの開発を行った。バグ予測問題では従来自己回帰ベースの手法が多く用いられる.しかし,これらの手法は事象と強い相関をもつデータが必要不可欠であり,ソフトウェアの開発事例のように多くのデータ取得が困難場合には向いていない。そこで,LSTMとアンサンブル学習を組み合わせ,過学習を抑える方法を明らかにした。次に,ソフトウェア開発のバックログでは,明示的な修正目的が示されない場合があることを踏まえ,明示的なラベル付与を必要としない手法を検討した。データが少なく長期予測にも有効とされる逆強化学習で,一定時間内に起きるイベント(バグ)予測した.逆強化学習モデルには敵対的逆強化学習を用いたが,適用対象の性質上学習・予測が行えない問題がある.そこで,VAEによる次元圧縮と正規分布化,イベント予測報酬を加えこれを可能とする方法を明らかにし,その有効性を確認した。ソフトウェアネットワーク指標(GNSR)と,ソフトウェア固有の時間変化に対応した学習法が明らかになったことで,研究全体の枠が出来上がった。特に汎用的な多次元時系列特徴量からの予測学習が可能になったことで,従来,感覚的にしか判断できていなかった予兆に対して,GNSRから得られる様々なネットワーク指標の時系列変化を用いて定量的な評価が可能になったメリットは大きい。また,逆強化学習の応用も有効であることが明らかとなった。これはソフトウェア開発の熟練者(エキスパート)がどのような特徴に対して行動のトリガをかけるかを学習するという新しいアイデアである。実際に起きた不具合だけでなく,それを未然に防ぐ行動からもソフトウェアの品質を評価するというアイデアは,当初予定には含まれていなかったが,さらに検討が必要な技術である。一方,GNSR indexは多次元となるため,現段階ではデータの量と比べて過学習になる恐れがある。この問題に対しては,H30年度の検討にて一部解決が見込める状態となったが,十分な時間変化情報が必要となる。近年のソフトウェア開発のバックログは比較的整理されているものの,派生開発が行われるレガシーシステムについては十分な学習ができるかどうかは不明である。これらの理由から,異なるソフトウェア開発の記録から当該ソフトウェアの性質に合わせるための転移学習を含めることが必要となるが,この点については未着手である。以上のような実績・考察から,2年目に予定されていた内容は予定の成果に至っている部分がある一方で,新たに生じた課題に対しての検討が必要になたことから,全体として概ね順調に推移しているといえる。GNSRindexを用いた予測問題の評価を最終目標とする。そのために以下のことに着手する。(1) GNSRindexとLSTM+アンサンブル学習を用いた予測評価(3) (1), (2)に関する転移学習の可能性模索(1),(2)の基礎技術はできているものの,GNSRindexの時間変化を含めて回帰学習させた場合の性能をバリデーションチェックが課題となる。ここでは,抽象問題としての評価と,別件で開発を進めているシステム(機器異常診断,医療バイタルデータ監視システム)を題材としてた評価を試みる。また,定量評価のみならずそれを説明可能とするための可視化表現についても検討を進める。当初予定では新たなメトリクスの提案どまりであったが,近年の知能システムでは説明可能性が必須となっており,本研究についても予想される結果の説明を可視化表現によって示すことが望まれている。具体的には,ネットワークの複雑性に対するグラフ表現やソフトウェア発展の経緯をインタラクティブに確認できるツールと合わせて評価・予測を支援するアプリケーションの開発を検討する。近年のシステム開発においては,すべてをスクラッチでつくる新規開発に比べ,現存し動いているソフトウェアを改変する派生開発の比重が増している。特にライフサイクルが長く,新たな機能追加が頻繁に行われるインフラシステムにおいては,構造や機能を部分的に改変・追加することで新たな要求に素早く対応させる派生開発が主流である。しかし,長期に渡る運用中の改変がその後どのような品質上の変化につながるのかの予測は,今後の人工システムのライフサイクルを管理する上で重要な技術である。しかし,これまで大規模システムの時間軸に沿った構造変化を測るメトリクスは明らかではなかった。この問題に対し,本研究ではソフトウェアシステムを構成する論理要素の依存関係を複雑ネットワークとみなし,派生開発における改変をネットワークの成長現象として捉えることで,その予測を機械学習によって実現することを狙う。そして,改変後のシステムの安定性や将来のバグ予測が可能とする。これまで開発してきた複雑ネットワークメトリクス(MCN: Metrics with Complex Network model)を用いて派生開発システムソースの分析と予測を行った。その結果,派生開発後に品質に与える影響について以下のことが明らかとなった。

(1)ソフトウェアの規模と品質変化に直接的な影響は認められなかった(2)リンク密度,媒介中心度について明確な相関が認められた(3)複雑ネットワークメトリクスを用いた非線形回帰(SVR)により70.3%程度の精度で将来の品質を推定することができた一方,特定モジュールが及ぼす過学習と派生開発時の手戻りが誤差に影響を与えることが明らかとなり,時系列の変化がバグ発生に影響を含めた,LSTMのような時系列予測の必要性が明らかとなった。本研究では,1.人工システムの複雑ネットワーク一般表現法(GNSR: General Network Structure Representation) ,2. GNSRからの複雑ネットワーク指標(GNSR index)の分析法,3.将来の品質・システムの寿命を予見する機械学習技術の3つの要素技術の確立を目標にしている。そのうち,現在まで,1について,これまでの複雑ネットワークメトリクスを直接用いる手法を提案し,実プロジェクトによる分析結果を明らかにした。2については,回帰モデル(SVR)によるGNSRを提案し,実プロジェクトの品質予測に関して有益なインデックスの分析結果を示している。また,3については,派生開発を含む実プロジェクトを対象とした予測精度を明らかにしている。さらに,プラント事業への応用については,当初計画にいれていたプラントのシステムのみならず,工場ラインや監視システムなど,多様なシステムにおける評価準備を進めた。以上のように限定的な分析対象ではあるが,当初構想の各ステップを一通り経過し,最初のトライアルを終えた状態にある。一方。当初計画の中で目指しているメトリクスを利用した近傍空間オンライン学習法による局所的構造の特徴と品質の関係分析は十分な進捗にいたっていない。これは,ここまで扱ってきたソースコードの分量では十分な特徴分析とならないためである。この検討は大規模なオープンソースコードに着手した段階からの進捗を予定している。以上の検討成果から,現段階の進捗は目的を概ね達成していると判断する。研究当初に計画をしていた3つの柱,(1)人工システムの複雑ネットワーク一般表現法(General Network Structure Representation)(2) 2.GNSRからの複雑ネットワーク指標(GNSR index)の分析法(3)将来の品質・システムの寿命を予見する機械学習技術のうち,H30年度では,(3)について集中的な検討を進めた。他の様々な用途で応用な可能な多次元時系列データからの異常予兆・異常予見の手法を確立して,これをソフトウェアの品質予測に用いることをねらう。そのために,汎用的な抽象モデルでの理論と,いくつかの具象化された用途に適用し,ソフトウェアの派生開発との共通事項を整理した。
リグニン重合酵素のマルチノックアウトによる低リグニン・易分解性変異体植物の創出

リグニンは、バイオエタノールやパルプの生産性、飼料の消化性に強い阻害効果を有することによって、植物の産業的活用における進展の障壁となっている。研究代表者は、シロイヌナズナにおいてリグニンの生合成に寄与する植物ペルオキシダーゼの遺伝子発現の欠損が、リグニン量の減少および易分解性リグニン構造の増加を引き起こすことを見いだした。本研究は、リグニンの生合成に関与する植物ペルオキシダーゼの遺伝子発現の複数同時欠損が、リグニンの減少量と易分解性の構造を増加させ、有効なリグニン改変法である可能性を示した。(1)シロイヌナズナCWPO-Cホモログのマルチノックアウト変異体の作製:シングルノックアウト変異体(atprx2、atprx25、atprx71)をそれぞれ交配(atprx2×atprx25、atprx2×atprx71、atprx25×atprx71)させた。交雑種子を発芽・生長後、植物体のロゼット葉からDNAを抽出し、3つのCWPO-Cホモログ遺伝子について野生型と変異型に特異的に設計した6種類のプライマーを用いたPCRによって雑種第一代(F1)の確認を行った。F1の自家受粉によって得られたF2のからダブルノックアウト変異体(atprx2/atprx25、atprx2/atprx71、atprx25/atprx71)をPCRによって選抜し、種子(F3)を取得した。現在atprx2/atprx25とatprx25/atprx71を交配させることにより、トリプルノックアウト変異体(atprx71/atprx25/atprx71)を作製中である。(2)CWPO-C抑制トランスジェニックポプラの作製:植物発現用ベクター(p-BF2)にCWPO-C cDNAのアンチセンス抑制コンストラクトと、CWPO-Cの一部の配列に相同な配列をセンス方向と、アンチセンス方向に組み込みこんだRNA干渉誘導コンストラクトを作製した。これらの発現ベクターをアグロバクテリウム(LBA4404株)を用いて形質転換を行い、現在形質転換体の選抜を行っている。(3)CWPO-Cプロモーター解析およびタンパク局在解析用コンストラクトの作成: CWPO-Cプロモーター解析のためにプロモーター領域としてCWPO-Cの上流約1,800bpを単離し、レポーターとしてGUSと連結したコンストラクトを作成した。また、タンパク局在解析の目的で、CWPO-C全長配列にEGFPを連結したコンストラクトも作成した。(1)ダブルノックアウト変異体の作製と解析シングルノックアウト変異体(atprx2、atprx25、atprx71)をそれぞれ交配させ、最終的に3種のダブルノックアウト変異体ホモ系統(atprx2/atprx25, atprx2/atprx71, atprx25/atprx71)を確立した。野生型、シングル(3種)およびダブルノックアウト変異体(3種)を6週齢まで培養し、主茎長、根の長さ、側芽本数、側芽最大長、主茎乾燥重量、リグニン量、β-O-4結合型モノマー量を測定した。その結果、各変異体の主茎長などに差はなかったが、主茎乾燥重量の減少と、主茎における細胞壁量の減少が認められた。リグニン量は全ての変異体で減少しており、atprx2/atprx25において最も減少(25%減少)した。また、すべてのダブルノックアウト変異体においてリグニン当たりのβ-O-4結合型モノマー収率が約2倍に増加した。これは易分解性の構造が大幅に増加したことを示している。さらに、ダブルノックアウト変異体のセルラーゼによる消化効率(重量減少率)およびグルコース放出量はともに1.5倍となった。以上の結果から、リグニン生合成に関わるペルオキシダーゼを同時にノックアウトすることにより、リグニンをより減少させ、さらに易分解性リグニンの割合を増加させることができることが明らかとなった。(2)ポプラ形質転換体の作成と解析CWPO-C抑制体ポプラ(RNAi、アンチセンス)については抑制体候補が複数固体得られているものの成長が極めて悪く、解析に至っていない。一方、シロイヌナズナを用いたCWPO-Cプロモーター解析の結果、CWPO-Cは分化や成長の活発な組織で高発現していた。このことから、CWPO-Cは植物組織の分化や生長に極めて重要な役割を持っていることが推測された。木質生化学マルチノックアウト植物体の作成は当初計画より早めに進んでいる。一方、CWPO-C抑制トランスジェニックポプラの作成は予定より時間を要している。また、当初計画には無かった、プロモーター解析用ならびにタンパク局在解析用にのコンストラクトを作成するなど、研究展開が広がっている。今後もおおむね当初計画に従い研究を推進する。また、新たに計画に加えたプロモーター解析用ならびにタンパク局在解析用にのコンストラクトについても、アンチセンス抑制体ならびRNAi抑制体の作成と同時並行で進める。
大腸発癌背景粘膜上皮に於けるapoptosisサイトカイン発現の変動の解析

Melbylazoxy on ethamol(MAM)acetate及び1-hydroxyanthraquinone(1-HA)によりラットに誘発された大腸腫瘍と大腸発癌背景粘膜についてサイトカインの発現をtumor necrosis factor-α(TNF-α)とinterleukin-1α(IL-1α)について検討した。MAM acetateやIHA投与を行ったラットの非腫瘍性大腸粘膜にてTNF-αとIL-αは対照群に比し増加し、すべての大腸腫瘍においてさらに強い増加傾向を認めた。これらのサイトカインの発現と大腸における癌化との関係が推定される。アラキドン酸はホスホリパーゼA_2の活性以外にホスホリパーゼ(CPLC)からも生成される。PLCはβ,γ,δの3種のアイソザイムを有するが、今回MAMacetateによるラット大腸発癌モデルでPLC-δの発現が正常粘膜より低下していることを見出した。この結果はPCL-δ遺伝子の発現異常にもとづく情報伝達のアンバランスと腫瘍形成の相関性を示唆するものと考えられる。炎症関連性の酵素発現とサイトカイン発現によるネットワークにより生理活性物質の情報伝達系へのかかわりが、細胞増殖や大腸腫瘍の発生に関連することが示唆される。大腸発癌の初期段階における細胞増殖性とapoptosisとの相関性についてazoxymethane(AOM)投与初期のラット大腸粘膜にて解析した。AOMの投与により大腸粘膜においてapoptosisは4時間後より観察され、8時間後にはピークに達した。3日後にはapoptosisは減少し、細胞増殖が増加し、7時間後には正常レベルに戻った。AOMによるapoptosisは細胞分裂の抑制を誘導し、PCNAの塗色性はAOM投与初期初期では細胞回転の停止に関係して細胞増殖部位を認識しないことが分った。[結果・考察]1-HA投与を行った2群(MAM acetate+1-HAと1-HA単独)の非腫瘍性大腸粘膜において、TNF-αとIL-1αの発現はともに対照群に比し増加しており、1-HAが誘導する炎症性背景による影響と考えられた。MAM acetae単独群での非腫瘍性粘膜においても対照群に比し増加傾向を認めた。一方、すべての誘導した大腸腫瘍においては、上記の非腫瘍性粘膜での発現に比べ、より増加傾向を示し、TNF-αとIL-α等のサイトカインの腫瘍形成への関わりが示唆された。こうしたサイトカインの発現とアポトーシスとの関連性および局在について、次年度検討していく予定である。平成6年度の研究により,大腸発癌モデルで誘発される大腸腫瘍にサイトカインの上昇を認め、生理活性物質を産生する酵素系の変化自体が大腸発癌予防のバイオマーカーになりうる事が考えられた。アラキドン酸はホスホリパーゼA_2の活性化以外にホスホリパーゼC(PLC)からも生成される。PLCはβ,γ,δの3種のアイソザイムを有する。PLC-γはEGFR遺伝子を代表とするチロシンキナーゼからの情報を伝達し,人の大腸癌細胞にて増加することが知られている。今回MAMacetateによるラット大腸発癌モデルでPLC-δの発現が正常粘膜より低下していることを見出した。この結果はPLC-δ遺伝子の発現異常にもとづく情報伝達のアンバランスと腫瘍形成の相関性を示唆するものと考えられる。この様に炎症関連性の酵素発現とサイトカイン発現によるネットワークにより,生理活性物質の情報伝達系へのかかわりが細胞増殖や大腸発現に関連することを示唆している。大腸発癌の初期段階における細胞増殖性とapoptosisの相関性についてazoxymethane(AoM)投与初期のラット大腸粘膜にて解析した。AoMの投与により大腸粘膜においてapoptosisは4時間後より観察され,8時間後にはピークに達した。3日後にはapoptosisは減少し,細胞増殖が増加し,7日後には正常に戻った。

AoMによるapoptosisは細胞分裂の抑制を惹起し,PCNAの染色性はAoM投与初期では細胞回転の停止に関係して細胞増殖部位を認識しないことが分った。