hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パターン認識受容体の切断により糖尿病血管合併症を制御する

糖尿病血管障害の新規予防・治療法の開発を目指した。標的とするのは、パターン認識受容体の一つで糖尿病血管合併症に関わる膜型受容体RAGE(receptor foradvanced glycation end-products)であり、その受容体のectodomain sheddingの誘発によりシグナル伝達型RAGEを切断し、デコイ受容体として働く可溶型RAGE(soluble RAGE, sRAGE)を生み出す手法に焦点を当てた。薬剤・化合物ライブラリースクリーニングと検証実験から、複数の候補化合物を同定することに成功し、今後は糖尿病血管障害の新規治療法として臨床への応用が期待された。糖尿病合併症の発症進展には、生体高分子の非酵素的糖化反応による後期糖化反応生成物(advanced glycation end-products, AGE)の形成とこれを認識する受容体RAGE(receptor for AGE)の相互作用が重要である。一方、RAGEには細胞内シグナル伝達を引き起こす膜結合型の他に、細胞外領域切断(ectodomain shedding)によって産生される可溶型RAGE(soluble RAGE, sRAGE)がある。sRAGEはリガンド結合部位を持つため、細胞外でリガンドを捕捉し細胞表面の膜型RAGEとの相互作用を阻害することでデコイ受容体として働く。したがって、このshedding機構を増強することは、糖尿病血管合併症の進展に抑制的に働くと考えられる。本研究ではRAGE shedding誘導の薬剤・化合物のスクリーニングをRAGEの下流シグナルであるNFkBを指標として行った。薬剤ライブラリーとしてScreen-Well®FDA Approved Drug Library(2 mg/mL) BML-2841J Version 1.6Jを使用し1次スクリーニングを行い、その結果、約640種類のうちで102種類のヒット薬剤・化合物を同定した。続いて薬剤・化合物の濃度依存性を調べる2次スクリーニングを行い、46種類にまで絞り込むに至った。今後は、細胞培養系で細胞腫を変えてもRAGE sheddingが生じるのかどうかを検証し、さらにヒト型RAGEを発現するマウスを用いた動物実験で有効性を確認していく予定である。先ずは、細胞内cAMP上昇試薬によってヒト・マウスRAGEがsheddingを受け可溶型RAGE(sRAGE)が生じることを見出した。これを引き起こす細胞内シグナル伝達経路には、cAMP上昇に伴うprotein kinase A (PKA)の活性化、続いてヒトRAGEでは主にMMP2, 9活性化が、マウスRAGEにおいてはMMP9活性化が重要であった。これとは別に、RAGE shedding誘導の薬剤・化合物のスクリーニングをNFkBのプロモーター配列下流にluciferase遺伝子を組み込んだ安定ヒトRAGE過剰発現ラットC6グリオーマ細胞を用いて行った。リガンドとしてはS100タンパクを用いた。Screen-Well@FDA Approved Drug Library(2 mg/mL)BML-2841J Version 1.6Jの約640種類の薬剤について、一次スクリーニングを行った結果、102種類の薬剤でNFkB活性化シグナルの抑制作用が認められた。今後は候補薬剤について、RAGEシグナル抑制作用の濃度依存性およびRAGEshedding増強作用を解析し、RAGE sheddingの分子メカニズムを追究する。また、細胞培養系で内在性のsRAGE, esRAGEを検出することもなく細胞膜上のsheddingを容易に且つ安定に検出可能なモニタリングアッセイシステムを構築した。生化学RAGEshedding誘導の薬剤・化合物のスクリーニングを行い、1次スクリーニングにより102種類のヒット薬剤・化合物を得た。さらに、濃度依存的な有効性を調べた2次スクリーニングにより、そのうちの46種類にまで絞りこむことに成功した。細胞培養系で細胞腫を変えたアッセイ系、ヒト型RAGEを発現するマウスを用いた動物実験へと展開が可能となった。当初の研究計画の通り、RAGEshedding誘導の薬剤・化合物のスクリーニングを行い、102種類の候補薬剤・化合物の有効性を見出した。今後は、新たに樹立したRAGE shedding安定検出モニタリングアッセ系と組み合わせることで、RAGE sheddingの分子メカニズムの追究が可能となる。これまでに得たヒット薬剤・化合物候補46種類を用いて、さらなるRAGE sheddingの検証を行う。同時にヒト・マウスRAGEタンパク細胞膜近傍領域のshedding部位の同定も行う。研究代表者がこれまでに独自に樹立・維持しているヒト型RAGEを発現する糖尿病合併症モデルマウスを用いてRAGE sheddingを引き起こすことが病態発症進展の予防・治療に繋がるかどうかの動物実験を行う。RAGEshedding誘導を引き起こす候補薬剤・化合物の2次、3次スクリーニングを行う。RAGE細胞内ドメインC末端にHAあるいはHisタグを付加した発現ベクターコンストラクトを用いたsheddingによる切断後のRAGE細胞内C端ドメインの細胞内局在、特に核への移行の有無を調べる。また、ヒト・マウスRAGEタンパク細胞膜近傍領域のshedding部位を同定するための絞り込みを行う。

研究代表者がこれまでに独自に樹立・維持しているヒトRAGE過剰発現糖尿病合併症モデルを用いてRAGE sheddingを引き起こすことが病態発症進展の予防・治療に繋がるかどうかの効果判定を行う。当初の研究計画通り消耗品(細胞培養用培地・血清・プラスチック器具・生化学分子生物学試薬など)の購入と実験動物用マウスの購入などを行う。また、日本糖尿病学会、日本生化学会、米国糖尿病学会など関連学会への参加旅費とする。また、複数の学術論文の作成と投稿を行う予定である。
揮発性有機物質その場一斉分析のための超高分解能質量分析システムの開発

前年度に引き続き,以下の項目を実施する.[1] VOCsのテスト測定とPTR-MULTUMの改良テスト実験として,まずVOCsの標準試料の測定を行った,拡散チューブ法などで既知濃度の標準VOCsを発生させることで性能評価を行った.標準VOCsガス発生装置は,FT-ICRMSを用いた予備実験用に開発したものを用いた.分解能1万以上で数百ppbvの標準ガスの測定が可能であった.また,さらなるPTR-MULTUMの改良として,差動排気部の大幅な小型化を行った.小型のスプリットフロータイプのターボ分子ポンプを採用し,これまでより1/50以下の体積に小型化をはかった.小型化に伴い感度は悪くなっているが,可搬性を考慮すれば実用になると考えている.[2]システム制御/データ解析/データベース検索ソフトウエアの開発PTRイオン源でのVOCsのリアルタイム計測においては,これまでのMULTUMでの測定とは異なる制御方法の構築が必要になる.MULTUMは多重周回により高分解能が得られるが,周回により質量範囲が狭くなってしまうため,低周回で全質量範囲を測定し,次にターゲットとする質量を絞り,その部分を多重周回させて高分解能測定するなどの制御が必要となる.MULTUM用の制御/解析ソフトウェア(オープンソースのQtPlatz)をベースにソフトウェアの構築を行った.また,VOCsの測定には,濃度が大きくことなるガス種の同時測定が必要となるが,イオンカウンティングとアベレージングを同時にリアルタイムで行える計測システムの構築を行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,以下の2項目を実施した.[1] PTRイオン源をMULTUMに取り付けるためのイオン光学系設計・製作と装置の最適化既存のMULTUM-S IIは,PTRイオン源のような大気圧に近い真空度から,差動排気系を介して高い透過率でイオンを輸送しMULTUMに導入するイオン光学系は,新たに開発しなくてはならなかった.ここで問題になるのは,小型化である.真空ポンプを小型化すると排気量が減り,差動排気のためのスキマーの孔を小さくせざるを得なくなり,イオンの透過率も落ちてしまう.そこで,豊田らの有するイオン軌道シミュレーション技術で,四重極イオンガイドとアインツェルレンズによる高効率輸送系を設計した.イオンのパルス化は,一般的に用いられている直交加速(OA)法を採用した.しかしながら,MULTUMでは多重周回部に扇形電場を用いていており,イオンを周回部に打ち込む時にイオンビームの幅に制限がある.そのためにイオン利用効率が落ちて,本研究で目標とする十分な検出感度を達成することが出来ない.そこで,連直交加速部にイオンを導入する前に,イオンガイド部でイオンを蓄積し,同期して排出する方法を採用した.その結果,感度を100倍以上向上させることに成功した.[2] PTRイオン源の最適化提案者らは,すでにフロー反応管とコロナ放電を用いたPTRイオン源を開発しており,予備実験として現有のフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計(FT-ICRMS)に取付け,VOCs標準ガスの超高分解能PTR質量分析に成功している.このPTRイオン源を元に,ドリフトチューブを加えたPTRイオン源を開発した.ドリフトチューブ型反応管では,単純なフロー反応管と違い電場によってもイオンが移送されるため,感度向上ならびに水クラスターイオンの生成が抑制され,質量スペクトルの単純化が可能となった.PTRイオン源の改良と,マルチターン飛行時間型質量分析計への接続ならびに評価を予定通り行えたため.本年度は前年度に引き続き,以下の2項目を実施した.[1] PTRイオン源をMULTUMに取り付けるためのイオン光学系設計・製作と装置の最適化[2] VOCsのテスト測定とPTR-MULTUMの改良以下,詳細について述べる.マルチターン飛行時間型質量分析計「MULTUM-S II」に,PTR(プロトン移動反応)イオン源のような大気圧に近い真空度から,差動排気系を介して高い透過率でイオンを輸送しMULTUMに導入する部分の設計・製作を行い,評価を行った.完成した差動排気・加速部をMULTUMに取り付け,本プロジェクトで試作したPTRイオン源を取り付けて評価を行ったところ,多重周回後にもイオンを検出することが可能であった.本装置では,直交加速型(OA)のイオン源を採用しつつ,MULTUM部にできる限り効率よくイオンを入射するために,直交加速部の直前にイオンを蓄積してから排出する機構を設けた.これにより感度は2桁程度向上した.テスト実験として,まずVOCsの標準試料の測定から行った.まずはアルコールや芳香族類を導入し,MULTUM部での周回により質量分解能が向上するかを確認した.多重周回により,質量分解能1万以上を容易に達成できることを示した.つづいて,ベンゼン,トルエン,キシレンの混合標準ガスの測定を行い.測定が可能であることを確認した.さらに,拡散チューブ法などで既知濃度の標準VOCsを発生させることで感度評価を行い,1ppmvからさらに低濃度の標準ガスの測定を行い,検出限界の評価をしているところである.数百ppbの検出は可能であり,さらに高感度化するための改良を,小型化と合わせて進めている.PTRイオン源をとりつけたMULTUMの開発は順調に進んでおり,性能も予定通りに出ている.ガソリン排ガスなどの実際の大気VOCsの測定には至っていないが,標準ガスの測定で十分に測定できると考えている.前年度に引き続き,以下の項目を実施する.

[1] VOCsのテスト測定とPTR-MULTUMの改良テスト実験として,まずVOCsの標準試料の測定を行った,拡散チューブ法などで既知濃度の標準VOCsを発生させることで性能評価を行った.標準VOCsガス発生装置は,FT-ICRMSを用いた予備実験用に開発したものを用いた.分解能1万以上で数百ppbvの標準ガスの測定が可能であった.また,さらなるPTR-MULTUMの改良として,差動排気部の大幅な小型化を行った.小型のスプリットフロータイプのターボ分子ポンプを採用し,これまでより1/50以下の体積に小型化をはかった.小型化に伴い感度は悪くなっているが,可搬性を考慮すれば実用になると考えている.[2]システム制御/データ解析/データベース検索ソフトウエアの開発PTRイオン源でのVOCsのリアルタイム計測においては,これまでのMULTUMでの測定とは異なる制御方法の構築が必要になる.MULTUMは多重周回により高分解能が得られるが,周回により質量範囲が狭くなってしまうため,低周回で全質量範囲を測定し,次にターゲットとする質量を絞り,その部分を多重周回させて高分解能測定するなどの制御が必要となる.MULTUM用の制御/解析ソフトウェア(オープンソースのQtPlatz)をベースにソフトウェアの構築を行った.また,VOCsの測定には,濃度が大きくことなるガス種の同時測定が必要となるが,イオンカウンティングとアベレージングを同時にリアルタイムで行える計測システムの構築を行った.PTRイオン源をとりつけたMULTUMの開発は順調に進んでおり,性能も予定通りに出ている.今後,計画通りにシステムの最適化と性能評価,VOCsの連続測定を進めていく.今後さらに小型化を進めた場合に感度不足になる可能性があるが,差動排気系の真空ポンプ系についてはポンプメーカーと打ち合わせも進めており,解決ができると考えている.今後,大気の測定などを計画通り進めていく予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
インターフェロン-αの奏効腎細胞癌の主要組織適合抗原からみた腫瘍拒絶抗原の解析

『研究目的』腎細胞癌の治療の面から、まず効果的interferon(IFN)療法遂行上重要となる臨床的事項を解析し、さらに基礎的に主要組織適合抗原(HLA)を基に腫瘍免疫の立場から解析を試みた。『研究計画』1.進行性腎細胞癌に対するIFN療法の予後に及ぼす効果をhistorical controlと比較検討した。2.進行性腎細胞癌に対しIFN-αが奏効した症例のHLA phenotypeを解析した。3.HLA class III locus近傍に遺伝子座を有するTNF geneのpolymorphismと生物学的特性を解析した。今回の検討に際しては、採血の時点で全て患者さんより口頭承諾を得た後上実施した。1.未治療腎細胞癌93例の主要組織適合抗原(HLA)の発現頻度を、健常日本人対照939例のそれと比較した結果、腎細胞癌に有意に発現の高いHLA抗原は存在しなかった。従って、腎細胞癌の発癌に関連するようなHLA抗原は存在しないと考えられた。また逆に、腎細胞癌が健常日本人対照に比較して有意に発現の低い5HLA抗原(B35,Bw48,CRw6,CRw8,DR9)の存在が明かとなった。これら腎細胞癌にneagtive aassociationを示した5抗原の免疫学的解釈として、以下の仮説を立案した。つまり、1)もしこれら5抗原の発現が腎細胞癌患者(腎腫瘍細胞上)に認められたなら、自己免疫担当細胞に認識され、その結果腫瘍細胞が排除された可能性、2)インターフェロン-α(IFN-α)などの投与により、HAL抗原の発現増強と自己免疫担当細胞の賦活により腫瘍の排除が生じた可能性がある、との仮説である。2.日本中より集めた進行性腎細胞癌に対するIFN-α投与症例の解析により、不完全寛解(PR)および完全寛解(CR)の得られた37症例のHLA抗原の発現状況を検討した結果、以下の結論を得た。すなわち、前述5抗原の内、3抗原(B35,Bw48,DR9)の発現が、未治療腎細胞癌および健常日本人対照に比較して、IFN-α感受性症例に有意に発現が高かった。これら3抗原の内、HLA class I(B35およびBw48)は、腫瘍排除抗原(tumour-rejecting antigens: TRA)をそのglobe内に発現している可能性がある。一方、HLA class II抗原(DR9)は、抗原提示胞上に発現することで、免疫的pathwayが自己免疫担当細胞に伝わる上で重要な抗原となるばかりか、CD4-陽性リンパ球のtargetとして重要な腫瘍に発現すべき抗原となる可能性があると考えられた。1.IFN-α感受性症例のHLA phenotypeに関する検討進行性腎細胞癌症例を対象にIFN-α療法を施行してきた症例の内、PRもしくはCRになった奏効症例37例に関して、患者本人の承諾の基、末梢血を採取し、HLA class Iおよびclass II抗原phenotypeを検討した。さらに、未治療腎細胞癌97例に対しても患者の承諾の基、同様の検討を行った。対照には健常日本人のHLA抗原panelを用いた。その結果、1)未治療腎細胞癌では、6抗原(B35,Bw48,Bw60,DRw6,DRw8,DR9)の発現率が対照に比較して有意低かった。さらに、2)IFN-α感受性症例では、これら6抗原中、3抗原(B35,Bw48,DR9)の発現が、未治療腎細胞癌および対照に比較して有意に発現率が高かった(Int.J.Urol.,1996;3:435-440)。これら2項目の結果から、腎細胞癌ではある特異的HLA抗原の発現がIFN-α投与に伴う効果と関連することが示唆された。さらに、IFN-α投与により賦活化された自己免疫担当細胞が自己HLA抗原認識の際、よりbindingmotifの高い、3抗原が少なくとも存在し、本研究のend pointであるtumour-rejecting antigen(s)(TRA)の存在を示唆したものと考えられた。今後、これらIFN-α感受性症例を対象にTRAの解析を行う予定である。
ラット静脈グラフトにおけるTNF-α阻害剤FR-167653の術後内膜肥厚抑制

1)FR-167653の定量的効果判定昨年2月の第31回日本心臓血管外科学会学術総会にて発表した,FR-167653の術後内膜肥厚に対する定量的判定結果を日本心臓血管外科学会誌に投稿した。査読審査の結果,昨年10月に採用決定した(11研究発表参照,採用通知および抄録添付)。2)最適投与時期・投与量の決定FR-167653 2.0μg/gを術直前に腹腔内単回投与した群(単回群),術直前および術後2週目にそれぞれ同量を腹腔内投与した群(2回群),倍量の4.0μg/gを術直前に腹腔内投与した群(倍量群)の術後4週の静脈グラフトの内膜断面積を比較検討した。その結果は単回群が0.16±0.06mm^2,2回群が0.25±0.02mm^2,倍量群が0.05±0.02mm^2(p<0.001)であった(11研究発表参照,今年2月の第32回日本心臓血管外科学会学術総会にて一部発表,抄録添付)。上記の結果をもとに静脈グラフトのTNF-αmRNAの発現を,半定量RT-PCR法により測定したが,今年2月現在発表できる結果は得られなかった。1,FR-167653の効果(非定量的判定)昨年6月第42回国際脈管学会(米国)にて,この基礎実験結果つまり『ラットinterposition静脈グラフトモデルにおいてTNF-αmRNAの発現は,動脈グラフトモデルに比し,術後1週目に有意に高かった』ことを報告した。ちょうどその直前にPreliminary Studyとして『TNF-α阻害剤であるFR-167653 2.0μg/gを腹腔内投与した群(FR群)は,同量の生理食塩水を腹腔内投与した群(コントロール群)に比し,非定量的ではあるがElastica-van Gieson's染色による視覚的判定では,術後4週目の内膜肥厚を抑制することが示唆する結果』を得たので,上記発表の際に引用した。その後実験例数を増やし,日本外科学会雑誌(101巻11号)に発表した(11.研究発表論文参照,別刷添付)。2,FR-167653の効果(定量的判定)内膜肥厚の程度を定量化すべく,コンピューター画像処理(NIH Image Ver.1.61)を用い比較検討した。その結果,『FR群の術後4週目の内膜肥厚は0.186±0.065mm^2で,コントロール群の0.434±0.045mm^2に比し,明らかに抑制されている(p<0.05)』ことがわかった。その詳細は今年2月第31回日本心臓血管外科学会学術総会(山口)にて発表した。現在同機関誌に投稿準備中である。
原価企画に関する総合的研究:実態調査と理論フレ-ムワ-クの構策と検証

平成2年度と平成3年度の補助金を受け,原価企画に関して,十数社を対象にかなりインテンシブなインタビュ-調査を実施した。この方法によるケ-スリサ-チで明らかにされたことは,多様な実務の存在である。例をあげると,設計,開発さらには商品企画のどの段階まで遡って原価を作り込んでいるのかに関してさまざまの実務が存在する。組織面では,原価企画担当部署に担当者を常駐させている場合と,プロジェクトを組んで進めているケ-スなどがある。また,中長期計画とリンクさせているケ-スもあればそうでないケ-スもある。本研究としては,このような多様性の観察からさらに進めて,この多様性を経営戦略・組織から論理的に説明しうる理論の構築を目指した。それと同時に,日本的とされる原価企画の国際的適用可能性を解明する目的で,日本企業による原価企画の海外移転を調査し,その国際性を実証した。これらの成果を受けて,平成3年度から包括的な郵送質問票調査を開始した。平成4年1月に回収を終え,東証上場企業の原価企画デ-タベ-スを作成した。その単純集計および解釈は終了し,草稿は完成している。原価企画の多様性がふたたび確認されるとともに,従来の研究ではほとんど記述されていなかった装置産業における原価企画の特徴が明きらかになった。なお,ケ-スリサ-チでの成果を生かして,郵送質問票には経営戦略や組織等の要因を取り込んでいる。さらに分析を続け,原価企画の多様性をこれらの要因で説明したい。「実務に潜む理論」である原価企画活動(製品コンセプト作成段階,あるいは研究開発・設計段階における原価低減活動)の全容を理解するためには,フィ-ルド・リサ-チが必要となる。これまでに調査を実施した企業は10社を上回っている。これらの調査の結果,原価企画に関連した以下に示すようなテ-マについての新たな知見が得られたことが大きな成果である;1)原価目標の設定方法,2)原価企画と戦略・中期利益計画の関係,3)原価企画におけるプロダクト・マネ-ジャ-の役割,4)原価企画のための組織のあり方,5)原価企画におけるメ-カ-とサプライヤ-の関係,6)原価企画を支援する情報システム,7)原価企画活動の海外移転。研究の結果,原価企画を単に経営システムと理解するだけでは十分でなく,管理会計,原価計算,マ-ケティング,企業戦略論,組織論,流通・物流,新製品開発管理などの経営学全般,さらには経済学や産業組織論などの理論と関連づけて理解したり、従来の理論に対して新たな視点を提供できる可能性があることが次第に明らかになってきた。これまでの研究成果を踏まえて、質問票調査の実施を次年度に計画しているが、現在そのための質問票をデザインしているところである。また,これまでに得られた知見の一般性を確認するための研究会も次年度発足予定となっており,これに先立つシンポジウムの開催を次年度6月に企画しており,現在準備作業に従事している。このように,研究計画書に示した計画スケジュ-ルにそって研究は予定通りに進行中であり、次年度の研究によって、「実務に潜む理論」の抽出は可能であると考えている。原価企画は,日本企業の競争優位性に深く関連しており,その点に関する理論の構築も必要であると思われる。平成2年度のケ-スリサ-チの成果を受け,原価企画に関して,十数社を対象にかなりインテンシブなインタビュ-調査を継続した。組織面では,原価企画担当部署に常駐させている場合と,プロジェクトを組んで進めているケ-スなどがある。また,中長期計画とリンクさせるケ-スもあればそうでないケ-スもある。

本研究としては,このような多様性の観察からさらに進めて,この多様性を経営戦略・組織から論理的に説明しうる理論の構築を目指した。それと同時に,日本的とされる原価企画の国際的適用可能性を解明する目的で,日本企業による原価企画の海外転移を調査し,その国際性を実証した。これらの成果を受けて,平成3年度から包括的な郵送質問票調査を開始した。平成4年1月に回収を終え,東証上場企業の原価企画デ-タベ-スを作成した。その単純集計および解釈は終了し,草稿は完成している。原価企画の多様性がふたたび確認されるとともに,従来の研究ではほとんど記述されていなかった装置産業における原価企画の特微が明きらかになった。なお,ケ-スリサ-チでの成果を生かして,郵送質問票には経営戦略や組織等の要因を取り込んでいる。さらに分折を続け,原価企画の多様性をこれらの要因で説明したい。
高精度モンテカルロ線量評価に基づく治療計画立案を実現する超高速人体モデル計算技術

放射線治療における治療計画立案作業では、人体モデルの病巣部周辺に付与される線量分布を数分以内の短時間で算出する必要がある。さらに、より高精度な線量計算が可能で、かつ、2次中性子等の副次的影響も評価可能なフル・モンテカルロ法(以下、FMC法)による線量計算に基づく治療計画立案が求められている。しかし現状の技術では、FMC法は通常の100並列程度の並列計算機を組み合わせても計算に長時間(数十分)を要するため、医療現場に実用化できていない。これを踏まえ本研究は、人体モデルに対してFMC法による高精度線量計算を1分程度で完了する超高速計算技術の開発を目指す。この研究目標を達成する方法として、まず、1複雑な人体形状の計算モデルのモデリング法として従来のボクセル法にかけて、多数の四面体を組み合わせてモデリングする手法:四面体法を治療計画に実用化することを検討する。もう1つの方法として、2数千規模のコプロセッサ(Manyコアプロセッサ)を用いた超並列計算によって高速化を行う。まず1の四面体計算モデルの実用化に向けた活動としては、平成30年度は共通の体系に対して従来のボクセル法と四面体法でそれぞれモデリングして、計算速度の評価を行った。単純な円筒、及び、直方体形状の水ファントム体系に対して両モデリング法で計算速度を比較した結果、四面体法での計算時間は、ボクセル法に対して、約60%の時間で計算を完了でき、約1.7倍計算速度を早くできることを確認した。2のManyコアプロセッサでの計算としては、筑波大学が有する超並列計算環境:OakForest-PACS(CPUはXeonPhi)で、1ノード当たり256のコプロセッサのCPUを32並列化し、8,192並列でモンテカルロ計算を実行できる環境を構築した。これらの研究成果を発表するため、日本医学物理学会の学術大会(2019年4月)に申請した。四面体法による人体モデルの線量計算に関する研究においては、平成30年度は人体モデルの計算体系を四面体法でモデリングする手法と手順を構築し、従来のボクセル法との比較を行うことを計画していた。この計画に対して実際の研究では、複数のソフトウェアを組み合わせることによって四面体法でのモデリングの手法と手順を構築することができた。そして円筒形状と直方体形状の水ファントムモデルをボクセル法と四面体法でそれぞれ構築し、双方の計算を実行して、計算速度の比較検証を実施するところまで実施できた。もう1つの研究テーマであるManyコアプロセッサでの超並列計算においても、筑波大学のOakForest-PACSを用いて並列計算を実行できる環境を構築すること平成30年度の目標として設定していた。この目標に対して実際にはOakForest-PACSにツクバプランのモンテカルロ計算コードであるPHITSをインストールし、8,192コア(256コプロセッサ×32ノード)での並列計算を実行できる環境を構築した。これらの活動により当初掲げていた2つの研究テーマの目標は、それぞれほぼ達成することができた。人体モデルに対する四面体法によるモンテカルロ計算のテーマについては、頭部ファントムなど、形状が複雑でよりリアルな人体形状のモデルに対して四面体法でモデリングし、従来のボクセル法との計算性能の比較を行う。また、現状の手順では、自動的に四面体法でのモデルを作成することは困難であり、人が介在して計算を実行できるインプットを作るように手作業で修正しなければならない。そこでどのような条件下で手作業を行うことになるのかの条件を抽出し、人による修正作業を加えずに自動的に四面体モデルを構築できるアルゴリズムの検討を行う。また、四面体法でモデリングする場合でも、四面体の大きさによって境界面数が異なる。この境界面数の数によって計算速度と計算精度のトレードオフとなる可能性があるため、実際の治療計画作業を行う上での適切な計算速度と精度のバランスを解析し、最適な四面体モデリングの方法を模索する。並列計算においては、平成31年度は筑波大学のOakForest-PACSで最大で128ノード、32,768コア(128ノード×256コプロセッサ)の並列環境を確保することができた。よってこの並列環境を使って、当人体モデルのモンテカルロ計算を数万コア並列実行できるかどうかの検証を行う。そしてこの並列環境で計算速度がどこまで高速化できるのかを検証する。また、OakForest-PACSは外部からの計算実行も可能であるため、研究分担者によって筑波大学以外の実行環境から計算を実行できるかどうかの試験を行う。平成30年度の成果については2019年4月に開催される日本医学物理学会学術大会(横浜)で発表を行い、関連する研究者との情報交換を行う。また、フル・モンテカルロを高速化するための新しい手法、アルゴリズムを導くことができた場合は速やかに特許出願も行う。

この研究目標を達成する方法として、まず、1複雑な人体形状の計算モデルのモデリング法として従来のボクセル法にかけて、多数の四面体を組み合わせてモデリングする手法:四面体法を治療計画に実用化することを検討する。もう1つの方法として、2数千規模のコプロセッサ(Manyコアプロセッサ)を用いた超並列計算によって高速化を行う。まず1の四面体計算モデルの実用化に向けた活動としては、平成30年度は共通の体系に対して従来のボクセル法と四面体法でそれぞれモデリングして、計算速度の評価を行った。単純な円筒、及び、直方体形状の水ファントム体系に対して両モデリング法で計算速度を比較した結果、四面体法での計算時間は、ボクセル法に対して、約60%の時間で計算を完了でき、約1.7倍計算速度を早くできることを確認した。2のManyコアプロセッサでの計算としては、筑波大学が有する超並列計算環境:OakForest-PACS(CPUはXeonPhi)で、1ノード当たり256のコプロセッサのCPUを32並列化し、8,192並列でモンテカルロ計算を実行できる環境を構築した。これらの研究成果を発表するため、日本医学物理学会の学術大会(2019年4月)に申請した。四面体法による人体モデルの線量計算に関する研究においては、平成30年度は人体モデルの計算体系を四面体法でモデリングする手法と手順を構築し、従来のボクセル法との比較を行うことを計画していた。この計画に対して実際の研究では、複数のソフトウェアを組み合わせることによって四面体法でのモデリングの手法と手順を構築することができた。そして円筒形状と直方体形状の水ファントムモデルをボクセル法と四面体法でそれぞれ構築し、双方の計算を実行して、計算速度の比較検証を実施するところまで実施できた。もう1つの研究テーマであるManyコアプロセッサでの超並列計算においても、筑波大学のOakForest-PACSを用いて並列計算を実行できる環境を構築すること平成30年度の目標として設定していた。この目標に対して実際にはOakForest-PACSにツクバプランのモンテカルロ計算コードであるPHITSをインストールし、8,192コア(256コプロセッサ×32ノード)での並列計算を実行できる環境を構築した。これらの活動により当初掲げていた2つの研究テーマの目標は、それぞれほぼ達成することができた。人体モデルに対する四面体法によるモンテカルロ計算のテーマについては、頭部ファントムなど、形状が複雑でよりリアルな人体形状のモデルに対して四面体法でモデリングし、従来のボクセル法との計算性能の比較を行う。また、現状の手順では、自動的に四面体法でのモデルを作成することは困難であり、人が介在して計算を実行できるインプットを作るように手作業で修正しなければならない。そこでどのような条件下で手作業を行うことになるのかの条件を抽出し、人による修正作業を加えずに自動的に四面体モデルを構築できるアルゴリズムの検討を行う。また、四面体法でモデリングする場合でも、四面体の大きさによって境界面数が異なる。この境界面数の数によって計算速度と計算精度のトレードオフとなる可能性があるため、実際の治療計画作業を行う上での適切な計算速度と精度のバランスを解析し、最適な四面体モデリングの方法を模索する。
溶液中非蛍光性化学種の無標識超高感度分離検出最終形

溶液中にある非蛍光性の化学種を無標識のままで超高感度に分離検出する方法の最終形として、“深紫外光励起光熱変換効果のヘテロダイン干渉検出"と“ミクロ液体クロマトグラフィー"との組み合わせで構成される新規装置開発した。屈折率変化の高精度計測のためヘテロダイン干渉計とミクロ流路系液体セルを結合した計測システムを構築して、光熱変換信号検出に初めて成功し、微量液体試料中の化学種の無標識・分離・高感度検出を可能とした。また、生体関連アミノ酸全20種類の無標識・分離条件を確認した。本研究では、溶液中非蛍光性化学種の無標識・超高感度・分離検出法の最終形として、"213nm深紫外励起・多色増幅型光熱変換効果の顕微ヘテロダイン干渉検出"と"親水性相互作用ミクロ液体クロマトグラフィー(HPLC)"との組み合わせから構成される新規装置を開発している。4年計画の初年度である本年度には主に次を検討した:(I)ミクロ液体クロマトグラフィー/深紫外励起・多色増幅型光熱変換計測系の改良、および(II)分子計数条件の理論的検討と最適装置の設計指針の提示。本研究計画の根幹である(I)の項目については次年度まで継続実施の計画である。(1)汎用性維持のための210220nm帯全固体レーザー励起光源の最適化、(2)信号強度増強のための多色増幅効果、(3)屈折率変化高精度計測のためのヘテロダイン干渉計、(4)溶媒混合の早いミクロ流路系HPLC、(5)光熱変換検出に有利な有機溶媒系を用いる親水性相互作用分離モード、(6)流速・流量を考慮して設計した顕微光学系・試料セル部、を組み合わせた装置系の実現を図ってきた。特に、(1)(4)(5)は検討が終わり、(2)は最終段階まで保留、(3)(6)について継続検討中にある。(II)の項目については4年間継続実施の計画である。本年度、新規に近赤外分光蛍光光度計を改良設計して導入した。主にアミノ酸について分子特性(吸収断面積、過渡吸収断面積、蛍光・燐光量子収率、励起状態寿命等)の情報を収集しつつある。特に、強励起下での蛍光スペクトル等の測定について手順を整理している。4年計画の第2年度である本年度には主に次を検討した:(I)ミクロ液体クロマトグラフィー/深紫外励起・多色増幅型光熱変換計測系の改良、(II)分子計数条件の理論的検討と最適装置の設計指針の提示、(III)溶液中アミノ酸・核酸塩基等の無標識・超高感度分離分析の実現にむけて検討した。本研究計画の根幹である(I)の項目については6つのポイントがある。本年度特に(3)屈折率変化高精度計測のためのヘテロダイン干渉計、(6)流速・流量を考慮して設計した顕微光学系・試料セル部について検討した。前者では予定を越えた高感度を実現できる可能性が見いだされた。これに伴い、新たに追加の防音・防振対策が必要となり、アコースティックエンクロージャーを導入した。このシステムに合わせて試料セル部分の再検討が必要となり、継続検討中にある。(II)の項目について、本年度、非蛍光性アミノ酸について蛍光量子収率を見積もった。合わせて、紫外域で10_<-4>以下の量子収率しか持たない化学種の蛍光スペクトル測定手順を確立した。紫外蛍光が性能の良い超純水の純度モニターとなり得ることも見いだしている。(III)の項目については、生体関連アミノ酸全20種類の無標識・同時分離条件を見いだした。また、多環芳香族ニトロ化物および塩素化物の分離検出条件を決定した。本研究では、溶液中非蛍光性化学種の無標識・超高感度・分離検出法の最終形として、“213nm深紫外励起・多色増幅型光熱変換効果の顕微ヘテロダイン干渉検出"と“親水性相互作用ミクロ液体クロマトグラフィー"との組み合わせから構成される新規装置を開発した。4年計画の最終年度である本年度には次の4点全てを検討した:(I)ミクロ液体クロマトグラフィー/深紫外励起・多色増幅型光熱変換計測系の改良、(II)分子計数条件の理論的検討と最適装置の設計指針の提示、(III)溶液中アミノ酸等の無標識単一分子カウンティングの実証、(IV)溶液中アミノ酸・核酸塩基等の無標識・超高感度分離分析の実現。

研究の成否を決定づける項目(I)について、昨年度末には屈折率変化の高精度計測のためヘテロダイン干渉計とミクロ流路系液体セルを結合しての光熱変換信号検出に初めて成功していたが、本年度、試料セル回りと溶液流路を中心として改良を進め、安定に信号検出ができる装置として完成し、微量液体中化学種の分離、高感度光熱変換検出を可能とした。(II)(III)については、高感度化に伴い問題化した分離溶媒の2光子吸収について検討し、現有光源では回避しきれないため分子カウンティングは実現できないものの、入手可能な別光源を用いれば問題解決できる見込みがあることを示し、装置設計指針を提示した。(IV)については、生体・環境関連物質の混合物のいくつかの系で無標識分離検出をデモンストレーションした。他、生体関連のある種の化学種で、予想に外れる信号検出挙動を示すものがあることを見いだしている。本研究では、溶液中非蛍光性化学種の無標識・超高感度・分離検出法の最終形として、“213nm深紫外励起・多色増幅型光熱変換効果の顕微ヘテロダイン干渉検出"と“親水性相互作用ミクロ液体クロマトグラフィー"との組み合わせから構成される新規装置を開発している。4年計画の第3年度である本年度には計画に掲げた次の4つポイント、全てを検討した:(I)ミクロ液体クロマトグラフィー/深紫外励起・多色増幅型光熱変換計測系の改良、(II)分子計数条件の理論的検討と最適装置の設計指針の提示、(III)溶液中アミノ酸等の無標識単一分子カウンティングの実証、(IV)溶液中アミノ酸・核酸塩基等の無標識・超高感度分離分析の実現。本研究の成否を決定づける項目(I)について、課題は残るものの、導入済みのアコースティックエンクロージェーの性能をフルに活かした計測システムを構築し、微量液体中化学種の高感度光熱変換検出可能とした。特に、屈折率変化の高精度計測のためヘテロダイン干渉計とミクロ流路系液体セルを結合しての光熱変換信号検出に初めて成功しており、装置としてはほぼ完成した。一方、高感度化の実現に伴い、分離溶媒であるアセトニトリルの2光子吸収が問題となることが新たに見いだされ、対応策の検討を始めている。この分離溶媒による2光子吸収が項目(III)を検討する上での深刻な制約となっており、現有のフェムト秒パルス紫外レーザー光を用いる限りでは、高感度化に限界がある可能性が示唆されている。集光を緩める、パルス幅をのばす工夫などでどこまで対応が可能かが新たな課題となっている。項目(II)(III)については、検討を継続して、データの集積と再現性の確認を進めた。特に、生体関連アミノ酸全20種類の無標識・同時分離条件を確認し、この目的に対してより高性能を発揮する分離カラムの選定に成功している。各種化学種の分離検出条件は着実に決定できており、分光特性データの収集も着実に進んでいる。初期の計画を越えた検出感度が実現できる可能性を新に見いだしており、無標識超高感度分離検出最終形を完成させるという目的に向けては、計画以上に進展していると考える。ただし、試作装置が未完成である点では研究が遅れている。以上総合して、概ね順調に進展していると自己評価している。25年度が最終年度であるため、記入しない。各種化学種の分離検出条件は着実に決定・確認できており、分光特性データの収集も着実に進んでいる。微量流体中の化学種を検出対象とした計測においても、初期の計画を越えた検出感度が実現できる可能性を新に見いだしており、無標識超高感度分離検出最終形を完成させるという目的に向けては、計画以上に進展していると考える。ただし、現有の紫外レーザー光源装置の特性が、高感度計測の目的にそぐわない点が顕在化した。
生体侵襲時におけるヘムオキシゲナーゼ-1を介する血栓形成制御機構の解明

ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)が、単球あるいは血管内皮細胞における血液凝固・線溶系因子の産生を調節し抗血栓作用を有するかどうかについて検討した。その結果、HO-1代謝産物である一酸化炭素ならびにHO-1の発現を誘導するクルクミンをあらかじめ投与しておくと、炎症刺激による組織因子やプラスミノゲンアクチベーター・インヒビターの発現増加を抑制し、血栓傾向を阻止することを明らかにした。本年度は,ヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)と健常者ならびにHO-1欠損症患者由来Epstein-Barrウイルス形質転換B細胞株(LCL)を用いて,HO-1およびHO-1代謝産物であるCO,ビリルビンによる組織因子(TF),プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター-1(PAI-1),トロンボモジュリン(TM)の発現調節の解明に取り組んだ.その結果,HUVECにHO-1誘導剤であるヘミンを添加すると,TFはほとんど変化しないが,PAI-1は低下し,TMは増加することが明らかになった.一方,HO-1活性阻害剤であるTin protoporphyrin IX(SnPP)を同時に添加すると,TFは有意に増加し,TMの増加は抑制された.またHO-1代謝産物としてCO供与体であるDichlorotricarbonylruthenium(II)dimer(CORM-2)あるいはビリルビンを添加すると,TF,PAI-1は有意に低下し,TMは増加した.一方,健常者ならびにHO-1欠損症患者由来LCLにヘミンを添加すると,健常者由来LCLではTF,PAI-1はほとんど変化を示さなかったのに対し,HO-1欠損症患者由来LCLではTF,PAI-1が有意に増加した.さらに,HO-1欠損症患者由来LCLにCORM-2あるいはビリルビンを添加すると,PAI-1の低下を認めた.また,HO-1欠損症患者由来LCLにCOあるいはビリルビンを添加すると,p38MAPK,ERK1/2の活性化が認められた.以上の結果は,HO-1およびHO-1代謝産物にはp38MAPKおよびERK1/2を介して,TF,PAI-1およびTMの発現を調節し,血栓形成抑制作用を示す可能性があることを示唆する有意義なものである.来年度は,LPS刺激マウスにクルクミンを投与してHO-1を誘導し,過凝固状態を改善する効果があるかどうかについての解明に取り掛かる予定である.I.EBウイルス形質転換B細胞株(LCL)における検討:HO-1欠損症患者由来LCLに酸化ストレスであるヘミンを添加すると、組織因子(TF)、PAI-1が著増した。そこで、HO-1欠損症患者由来LCLにヒトHO-1遺伝子を導入すると、ヘミン添加によるTF、PAI-1の増加が有意に抑制された。以上の結果より、HO-1がTFおよびPAI-1の発現調節に関与していることが示唆された。(1)HUVECあるいは単球にあらかじめクルクミンを添加しておくと、TNF-α刺激により増加したTF、PAI-1が有意に減少した。さらに、HO-1の阻害剤(SnPP)を添加しておくと、HO-1の効果が抑制されるため、再びTF、PAI-1の増加が確認された。(2)CORM-2単独添加によりTF、PAI-1発現はほとんど変化を示さなかった。一方、TNF-αを添加すると、TF、PAI-1は有意に増加するが、CORM-2をあらかじめ添加してからTNF-αを添加すると、TNF-α単独添加に比べてTF mRNAは約60%、PAI-1 mRNAは約70%増加が抑制され(p<0.05)。タンパクも同様の結果を示した。以上の結果より、クルクミンおよびCOは、炎症で惹起される血管内皮細胞上あるいは単球における血栓傾向を改善する可能性が示された。(3)クルクミン、CO添加による細胞内シグナル伝達系の解析:クルクミンおよびCOをHUVECに添加すると、p38MAPK、ERK1/2、JNKの抑制およびNF-κBの核内移行阻害によりTF、PAI-1発現を抑制していることが示された。リポポリサッカライド(LPS)誘発ラット敗血症DICモデルを用いた検討(1)クルクミン投与による各種臓器でのHO-1誘導:Wisterラットにクルクミンを経静脈的に投与し、肝臓、腎臓、肺におけるHO-1 mRNAの発現量を検討した。その結果、肝臓、腎臓においてHO-1 mRNAの有意な増加が認められた(p<0.05)が、肺では有意な変化は認められなかった。(2)LPS誘発敗血症DICモデルラットに対するクルクミン投与の影響:ラットにあらかじめクルクミンを前投与しておき、LPSを投与後、血液ならびに肝臓、腎臓、肺を採取し、血液では血算、凝固線溶系マーカー、肝腎機能など、各種臓器ではTF、PAI-1などのmRNA発現量を検討した。

(1)LPS投与前にクルクミンを投与しておくと、肝臓においてTF mRNA発現は低下傾向を示した(p<0.1)が、腎臓、肺では有意な変化を認めなかった。(2)血清クレアチニンは、クルクミン投与群は、LPS投与群と比較して有意な改善を認めなかったが、血清ALTに関しては、LPS投与群と比較してクルクミンを前投与した場合に有意な低下が認められた(p<0.05)。以上の結果より、クルクミンの前投与は、炎症惹起後の肝機能の改善に有効であることが示された。(3)LPS誘発敗血症DICモデルラットに対する一酸化炭素(CO)投与の影響:ラットにあらかじめCO放出剤であるCORM-2を前投与しておき、LPSを投与後、上記(2)と同様の検討を行った。(1)肝、腎、肺におけるTF, PAI-1 mRNAの発現に有意な変化はなかった。(2)凝血学的検査所見ならびに肝腎機能に有意差を認めなかった。以上の結果より、COの前投与は有意な改善効果を示さなかった。
インターロイキン６遮断薬を使用した癌細胞の放射線感受性の調節

IL-6遮断による放射線感受性の検討ヒト線維肉腫細胞であるHT1080に対し、X線照射及び4-メチルウンベリフェロン(4-MU)併用による放射線増感効果に関しては確認済みである。続いての検証にて、分割照射により樹立された放射線抵抗性細胞に対しての4-MUの放射線増感効果をコロニー形成アッセイにより評価した。その結果、抵抗性を獲得した癌細胞に対しても4-MUは放射線増感効果を有することが明らかになった。IL-6シグナル不活性化とIL-6遮断の比較HT1080に対して4-MU投与下の網羅的なmRNA発現を解析したところ、炎症に関わるシグナル伝達経路と密接に関連するIL-1α及びIL-1βが抑制される傾向がみられたことから、4-MUのIL-6シグナル伝達経路の抑制はIL-1と関連することが明らかになった。IL-1は活性酸素種の除去に関わることから、4-MUの放射線増感効果機序は細胞内活性酸素種の蓄積を促進するものであることが示唆された。4-MUによる線維肉腫細胞のIL-6に関わるシグナル伝達経路への影響の機序及び放射線増感効果機序が示唆されたため、おおむね順調に進展していると判断した。当初はIL-6を直接的に遮断する予定であったが、4-MUのIL-6遮断効果がIL-1の抑制によるものであることが示唆されたため、放射線抵抗性癌細胞の活性酸素種除去能とIL-1の関連に関して検証を行う。X線分割照射による放射線抵抗性細胞の樹立前立腺癌細胞(PC-3、DU145、LNCaP)に対し、複数の照射スケジュールでX線分割照射を行った。DU145において1回4Gyで16回照射したところ(総線量56Gy)、照射していないDU145(以下、親細胞)と比較して、放射線に対する生存率が有意に上昇した。よって、放射線抵抗性を獲得したDU145(以下、抵抗性細胞)に対し、癌幹細胞様特性を検証した。癌幹細胞マーカーとして知られている表面抗原(CD44、CD133、CD138)の発現は親細胞と比べて有意に上昇した。また、多能性関連遺伝子であるOCT4及びNANOGの発現も上昇する傾向がみられたため、抵抗性細胞は癌幹細胞様特性を獲得していることが示唆された。IL-6遮断による放射線感受性の検討線維肉腫細胞であるHT1080に対し、2Gy X線照射を行った際に炎症性サイトカインであるIL-6のmRNA発現及び培養上清濃度が上昇した。一方で、4-メチルウンベリフェロン(以下、4-MU)存在下では抑制されたことから、IL-6を含む炎症の抑制剤として4-MUを使用することにした。網羅的なmRNA発現解析を行ったところ、4-MU存在下では、炎症に関わるシグナル伝達経路が抑制される傾向がみられた。また、HT1080に対する500μMの4-MUと1-6Gy X線照射併用による生存率の有意な減少がコロニーアッセイで確認できており、炎症抑制による放射線感受性の向上が示唆されている。今後は、抵抗性細胞の炎症性サイトカインの発現を調べるとともに、炎症を抑制した際の影響について検証を行う。分割照射による放射線抵抗性細胞を樹立及び癌幹細胞様特性の検証が達成できた。また、IL-6を含む炎症抑制による放射線感受性の評価まで進展できたため、おおむね順調に進展していると判断した。当初の計画では、IL-6遮断にトシリズマブを使用する予定だったが、in vitro研究の段階では、IL-6受容体抗体またはsiRNAの導入により行うことにした。今後は、研究計画通りにIL-6を特異的に遮断した際の、放射線感受性に対する影響を検証していく。
爬虫類と鳥類におけるゲノム構造進化に関する分子細胞遺伝学的研究

鳥類と爬虫類間の核型進化、性染色体と微小染色体の起源などを明らかにする目的で、スッポン、シマヘビ、シャムワニのcDNAライブラリーを作製し、単離したcDNAクローンを用いて、それぞれ79,105,85の機能遺伝子よりなる染色体地図を作製した。その結果、鳥類と爬虫類の染色体とゲノム構造の進化過程に関して以下の知見が得られた。1)鳥類、ワニ類、カメ類を含む主竜形類の共通祖先は、鳥類とカメ類で共通に見られる核型をもつ、2)ワニの系統では、祖先型の1番染色体と2番染色体で動原体解離が生じた後、新たに動原体融合による染色体の再構成が行われた、そして3)祖先型の核型とシャムワニの核型の中間となる核型、つまりアクロセントリック型の染色体で構成される核型はカイマンで保存されている可能性が示唆された。さらに、現時点では主竜形類と鱗竜類の共通祖先の核型を推定することは困難だが、シマヘビが属する鱗竜類の系統では、主竜形類とは独立に高頻度の染色体構造変化が生じたことが推定された。鳥類と爬虫類の性染色体の起源を明らかにする目的で、ZW型性染色体をもつスッポン、シマヘビ、ミナミヤモリと性染色体が未同定のシャムワニから、ニワトリZ染色体連鎖遺伝子、ACO1,ATP5A1,CHD1,DMR1, GHR,RPS6の爬虫類ホモログをクローニングし、染色体マッピングを行った。全ての遺伝子はスッポン6番染色体長腕、シマヘビ2番染色体短腕、ミナミヤモリZ染色体長腕、シャムワニ3番染色体単腕にマップされ、遺伝連鎖群の高い保存性がみられた。スッポンとシマヘビでは常染色体がニワトリZ染色体に対応することから、カメ類とヘビ類の性決定様式は鳥類と異なることが示唆された。また、ニワトリとミナミヤモリのZ染色体の起源の一致は偶然である可能性が高く、両種の性決定遺伝子が同一であるか否かは不明である。このように、爬虫類と鳥類の性染色体の起源は多様であり、また性決定様式も多様性に富むことが明らかとなった。爬虫類は一般に鳥類と類似した核型をもち,カメ類やヘビ・トカゲ類では鳥類同様にマイクロ染色体が存在し,新蛇類に属するヘビ類ではZZ/ZW型の性染色体の分化がみられる.我々は、爬虫類の比較染色体地図を作製することによって爬虫類と鳥類間にみられるゲノム構造の類似住を明らかにすることを試みた.スッポンの脳と14日胚そしてシマヘビの脳からcDNAライブラリーを作製し,スッポン1532個とシマヘビ2097個のESTクローンを得た.そして、ホモロジー検索によってヒトのオーソログ遺伝子に相同なESTクローンを選択し、染色体上にマッピングすることによって,スッポンホモログ83個とシマヘビホモログ62個よりなる世界初の爬虫類の染色体地図を作製した.これらをニワトリの染色体地図と比較したところ,スッポンの1-5番染色体はそれぞれニワトリの1-5番染色体に対応し,両者間にきわめて高い染色体相同性が存在することが明らかとなった.シマヘビにおいてもニワトリとの間に多くの染色体相同領域の存在が確認されたが,ゲノム全体での相同性をみれば、ニワトリ-スッポン間よりニワトリ-シマヘビ間の方が染色体の保存性が低かった.