hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対称空間上の測地線を用いた連分数論の一般化、及び　Ｌ－関数の特殊値の研究への応用

E/Fの場合のHecke型の積分公式とそれを用いたKronecker極限公式については,当初の計画通り,相対ゼータ関数のKronecker極限公式を得ることができた.特に留数公式として,相対ゼータ関数のs=1での留数がE,Fそれぞれのゼータ関数の特殊値を用いた簡明な表示を持つことが示された.これは当初の予想以上の興味深い結果となっている.Heckeの積分公式のコホモロジー解釈については,Eisensteinコサイクルの構成法をヒントに,中心単純環のゼータ関数を考察することが重要かもしれないと考えた.そこでHeckeの積分公式を中心単純環の場合へと拡張した.今後も引き続き考察を進めていく.これまでの研究の測地線連分数では連分数展開の一般化は行列の列としてしか得られなかったが,志村曲線上の測地線連分数論によって,分数が連なった古典的な形の連分数を用いたLagrangeの定理の拡張が得られた.これは当初予想していなかった進展である.Heckeの積分公式を中心単純環のゼータ関数へ拡張することで,s=0での特殊値として代数体のゼータ関数のs=1,2,3,...での特殊値を記述することができた.研究実績の概要で述べたように,これは,より一般の部分群の組P,Tに対するHecke型積分公式の例となっている.2年目は引き続き,このようなHecke型積分公式の一般化の研究を行う.一方,1年目の研究では依然としてコホモロジー解釈は得られていない.問題は,代数体が総実体でない場合にEisenstein級数の代数的解釈であるEisensteinコサイクルがうまく定義できない点である.2年目の研究では総実でない代数体の最も簡単な場合である虚2次体の場合を解決することが問題の本質だと考え,この場合に集中して取り組む.
幕末文久期から慶応期における政治体制の研究

本年度の研究実績としてまず最初に挙げたいのは、この3年間にわたる研究の集大成である著書『長州戦争と徳川将軍-幕末期畿内の政治空間-』(岩田書院)を10月に刊行したことである。本年度前半は、本書刊行のための最終的な詰めを行う作業に集中した。すなわち、史料や文献の最終確認と補填作業を行うべく、東京都立大学所蔵の「水野家文書」、東京大学史料編纂所所蔵の「宇和島伊達家史料」写真帳、国立公文書館内閣文庫所蔵の「江戸城多聞櫓文書」などの調査を行った。また、中央大学図書館所蔵の「大日本維新史料稿本」マイクロフィルムからのデータのカード作成、同大学図書館での関連文献の調査も行った。その結果、9月刊行という予定が若干遅れたものの、1ヶ月遅れで予定通り著書を刊行することができたのは、大きな成果であった。次に、7月に中央大学日本史学研究室主催のシンポジウム「幕末維新の天皇と将軍」において、「幕末の徳川将軍と畿内」というタイトルの研究報告を行った。シンポジウムに参加して、幕末政治史を研究テーマとする外国の研究者と討論することができ、視野を広げることができた。また、シンポジウムを通じ、文久期以前の安政期の朝廷と幕府、諸藩の関係についての認識が必要であることを痛感した。上記の課題、安政期の政治体制について研究を今後進めるため、9月以降、前年度調査を行った史料機関などでの継続調査を行った。すなわち、9月には、名古屋市鶴舞中央図書館、同市蓬左文庫において尾張徳川家関係の史料を、茨城県立図書館では水戸藩家老久木直海家の史料を、10月には愛媛県宇和島市の財団法人伊達文化保存会において宇和島伊達家文書、11月には茨城大学図書館で「河内八郎文庫」と、それぞれにおいて安政期の一橋派大名の政治的動向に関する史料を悉皆調査した。これらの成果はまだ形にはしていないが、今後成果としてまとめて行くことで、文久期から慶応期にいたる政治体制問題と合わせ、幕末の政治体制の問題として、大きくひとつにまとめて行くことを目指したいと考える。本年度は、幕末文久期から慶応期にいたる政治体制のあり方に大きな影響を与えたと思われる、幕府文久改革の研究を行った。その中でも、特に幼少であった将軍の実質的な政治的君主化がいかに行われてゆくか、という君側改革の視点からの分析に重点を置いた。将軍に関わる史料が乏しいことに鑑み、刊行されている多くの史料を読み込むことに多くの時間を割いた。その結果、将軍徳川家茂が政治的君主としての自覚を持ち始めるのは、大凡文久2年5月以降であり、それに際して影響を与えたのは、前越前藩主松平春嶽の、家茂に対する「帝王学」とも言えるものであったことを明らかにした。そして、家茂の能動的な政治的君主としての姿は、元治元年後半から慶応元年初頭にいたる時期を除いて、その死に至るまで見出すことができることも明らかにしえた。これは従来持たれているひ弱な将軍というイメージに対する見直しを迫るものと考えられ、将軍としての家茂を幕政・国政の中で位置づけ直すことで、幕政史をより立体的にかつ系統的に理解し、それをもとに、政治体制史も再考する道が開かれてゆくとの見通しを得ることができた。一方、政治体制問題を考えるにあたり、全国の諸藩の動向も重要である。本年度は慶応期の薩長両藩の分析を行うべく、山口県立文書館で調査を実施し、史料収集を行った。その結果、近年新しい見解と、旧来の見解が対立を見せている薩長盟約研究についても、研究史に新たな一石を投ずることが可能であるとの見通しを得た。薩長盟約の分析を行った研究は、そのほとんどが慶応2年正月の薩長盟約締結前後の分析に終始しているが、分析の始期としては、慶応元年閏五月以降、終期は慶応3年6月の倒幕運動開始前後まで見るのが妥当であることを明らかにしえた。今年度の前半(4月8月)は、長州戦争と政治体制の研究を集大成するため、著書の執筆活動を中心とした活動を行った。それに関わる史料収集活動として、東大史料編纂所所蔵の「大日本維新史料稿本」のマイクロフィルム版史料から文久から慶応にいたる時期の史料の悉皆調査を行い、分析を行うとともに、著書執筆の材料とした。その結果、長州戦争という幕末の一大事件を、より深い次元から捉えることが可能になった。9月11月は、著書原稿をもとに、研究史に関わる悉皆調査を行い、文献の複写作業、検討に多くの時間を費やし、自らの研究史的位置づけを明確にすることができ、概ね公表できる内容をもったものを執筆することができた。平成16年中に著書原稿の形が大方整ったので、文久から慶応期の政治体制をより深く考察するために、同時期、及びその前後の時期の史料蒐集を行う計画を立てた。実際に、名古屋市立蓬左文庫、徳川林政史研究所において、尾張藩の中央政局に関わる史料を調査収集し、年明けは、宇和島市の財団法人伊達文化保存会、鳥取県立博物館における史料調査を実施した。そこでは、地方都市に存在する貴重な幕末政治史料を大量に閲覧することで、近代への変革潮流が非常に深く、幅広いものであることを実感でき、今後のさらなる広い分野への研究の見通しを得ることが可能になった。また、年度末に茨城大学付属図書館において、同大学の故河内八郎教授の収集した大量の幕末政治史料の写真帳、筆者史料、収集リストを閲覧、撮影する機会を得た。

その結果、この時期の幕末政治史を行ってゆくうえでの、史料の扱い方、文献と史料の関係、両者と論文執筆の関係、さらには、研究者と史料調査のあり方など、多くのことに関して、新たな知見を得ることができた。本年度の研究実績としてまず最初に挙げたいのは、この3年間にわたる研究の集大成である著書『長州戦争と徳川将軍-幕末期畿内の政治空間-』(岩田書院)を10月に刊行したことである。本年度前半は、本書刊行のための最終的な詰めを行う作業に集中した。すなわち、史料や文献の最終確認と補填作業を行うべく、東京都立大学所蔵の「水野家文書」、東京大学史料編纂所所蔵の「宇和島伊達家史料」写真帳、国立公文書館内閣文庫所蔵の「江戸城多聞櫓文書」などの調査を行った。また、中央大学図書館所蔵の「大日本維新史料稿本」マイクロフィルムからのデータのカード作成、同大学図書館での関連文献の調査も行った。その結果、9月刊行という予定が若干遅れたものの、1ヶ月遅れで予定通り著書を刊行することができたのは、大きな成果であった。次に、7月に中央大学日本史学研究室主催のシンポジウム「幕末維新の天皇と将軍」において、「幕末の徳川将軍と畿内」というタイトルの研究報告を行った。シンポジウムに参加して、幕末政治史を研究テーマとする外国の研究者と討論することができ、視野を広げることができた。また、シンポジウムを通じ、文久期以前の安政期の朝廷と幕府、諸藩の関係についての認識が必要であることを痛感した。上記の課題、安政期の政治体制について研究を今後進めるため、9月以降、前年度調査を行った史料機関などでの継続調査を行った。すなわち、9月には、名古屋市鶴舞中央図書館、同市蓬左文庫において尾張徳川家関係の史料を、茨城県立図書館では水戸藩家老久木直海家の史料を、10月には愛媛県宇和島市の財団法人伊達文化保存会において宇和島伊達家文書、11月には茨城大学図書館で「河内八郎文庫」と、それぞれにおいて安政期の一橋派大名の政治的動向に関する史料を悉皆調査した。これらの成果はまだ形にはしていないが、今後成果としてまとめて行くことで、文久期から慶応期にいたる政治体制問題と合わせ、幕末の政治体制の問題として、大きくひとつにまとめて行くことを目指したいと考える。
エージェントに基づく社会シミュレーションの妥当性検証

本研究では社会シミュレーションの妥当性を向上させるために,本年度は計画通り次の2つを実施した.具体的な実施内容は次のとおりである.(1)ゲーミング・シミュレーションとの結果比較分析異文化の違いを体験する「バルンガ」というゲーミングを例題に,被験者実験とエージェントに基づくシミュレーションの結果を比較分析した.具体的は,集団の状態を3つの状態(価値吸収状態,価値分離状態,集団適応状態)に分け,それぞれを比較したところ,すべてにおいて被験者実験とエージェントに基づくシミュレーションの結果が同じになった.これより,本研究で用いたエージェントのモデル化は人間の行動と類似の結果の導出を可能にし,社会シミュレーションにおいて妥当性を向上させることに貢献していることが分かった(詳しくは,計測自動制御学会,システム・情報部門学術講演会2004などで発表している).(2)妥当性検証のためのツールキット構築エージェントの内部モデルの変更によって社会シミュレーションの結果の妥当性を調べる方法論を考案し,その候補となる内部モデルを模索した.具体的には,エージェントの学習メカニズム(厳密には,Q-learningとSarsaという強化学習)に焦点をあて,それらを変更することによって社会シミュレーションの結果が異なるかどうかを検証するためのシステムを開発した.これらの一部はツールキットとして構築されている(詳しくは,The First Joint Workshop on Multi-Agentand Multi- Agent-BasedSimulation(MAMABS'04)などで発表している).本研究では,社会シミュレーションの妥当性を向上させるための方法論の考案を目的とし,単純かつ効果的な方法として2つの異なる実験方法やモデルから生じる結果を比較し,同じになるかどうかを検討する.具体的には,(1)ゲーミング・シミュレーションとの比較と(2)異なるシミュレーションモデル間の比較という2つの側面からアプローチし,本年度はその中で前者の研究を実施した.実施内容は次のとおりである.・ゲーミング・シミュレーションの学問領域において著名なBARNGAというゲーミングモデルに着目し,エージェントとしてモデル化できる要素,できない要素を分析した(詳しくは,Advances in Complex Systems (ACS)というジャーナルにまとめている).・モデル化可能な要素を用いてエージェントに基づくシミュレーションモデルを構築し,そのモデルを解析した(詳しくは,The 4th International Workshop on Multi-Agent Based Simulation,計測自動制御学会の自律分散システム・シンポジウムで発表している).・ゲーミング・シミュレーションで分析されている結果と構築したシミュレーションの結果を比較分析し,社会シミュレーションにおけるエージェントのモデリング法(特にエージェントの持つ適切な学習メカニズム)を考案した(詳しくは,The 34th Annual Conference of International Simulation and GamingAssociation,計測自動制御学会の自律分散システム・シンポジウムで発表している)上記以外でも,この研究から関連研究が生まれ,新しい知見を数多く得ている.本研究では社会シミュレーションの妥当性を向上させるために,本年度は計画通り次の2つを実施した.具体的な実施内容は次のとおりである.(1)ゲーミング・シミュレーションとの結果比較分析異文化の違いを体験する「バルンガ」というゲーミングを例題に,被験者実験とエージェントに基づくシミュレーションの結果を比較分析した.具体的は,集団の状態を3つの状態(価値吸収状態,価値分離状態,集団適応状態)に分け,それぞれを比較したところ,すべてにおいて被験者実験とエージェントに基づくシミュレーションの結果が同じになった.これより,本研究で用いたエージェントのモデル化は人間の行動と類似の結果の導出を可能にし,社会シミュレーションにおいて妥当性を向上させることに貢献していることが分かった(詳しくは,計測自動制御学会,システム・情報部門学術講演会2004などで発表している).(2)妥当性検証のためのツールキット構築エージェントの内部モデルの変更によって社会シミュレーションの結果の妥当性を調べる方法論を考案し,その候補となる内部モデルを模索した.具体的には,エージェントの学習メカニズム(厳密には,Q-learningとSarsaという強化学習)に焦点をあて,それらを変更することによって社会シミュレーションの結果が異なるかどうかを検証するためのシステムを開発した.これらの一部はツールキットとして構築されている(詳しくは,The First Joint Workshop on Multi-Agentand Multi- Agent-BasedSimulation(MAMABS'04)などで発表している).
相変態を伴う過程の熱・力学解析の汎用プログラムの開発とデータベースの構築

一般に、固体内の組織変化や溶融・凝固をはじめとする種々の相変態を伴う過程は、材料に生じる組織変化、温度、および応力・ひずみが相互に関連する複雑な現象である。これらの相互作用を当研究代表者らは、Metallo-thermo-mechanical couplingとよび、metallo-thermo-mechanicsの立場からその基礎理論の構築と、熱処理、溶接、鋳造、連続鋳造過程などにおける各種材料の相変態に伴う熱的・機械的特性のデータ収集および有限要素法によるシミュレーションとその実験的検証を行ってきた。これに対して、学内外の公的機関をはじめ、いくつかの民間企業からこれらの過程で構築した解析コードを使用したいとの要望が多く出されている。そこで、本研究では、固体内部の相変態とくに熱処理のシミュレーションを目的とした汎用コード"HEARTS"を開発し、その解析に用いる各種の材料データおよび境界条件のデータを収集し、データベースとして"HEARTS"に組み込む作業を行った。このプログラムは、すでに10機関以上で実用化に供され、また国外からも問い合わせが寄せられている。また、研究代表者らが開発した上記のコード“HEARTS"をさらに拡張するための準備として、溶融・凝固を伴なう溶接.鋳造.連続鋳造のシミュレーションを可能ならしめるコードの開発を行うとともに、解析に必要な材料や境界条件をデータベース化するための調査と若干の収集作業を終了した。平成3年度末までの研究実績を項目別にまとめると,次のとおりである.1.焼入れ・焼もどし過程のmetallo-thermo-mechanicalな連成を考慮した理論の体系化の完成とそのプログラムの整備については,2次元解析の基本的な作業が完了し,すでに“HEARTS"という名称を付して,当該研究室などで使われている.現在,3次元への拡張,変態塑性効果の導入の作業を継続して進行させつつある.2.材料デ-タの収集とそのデ-タベ-スの整備:構築しつつあるプログラム“HEARTS"に導入する各種材料の機械的性質とくに相変態時の非弾性的特性および熱的性質などのデ-タの収集と各種デ-タベ-スなどからの収集は全研究分担者をはじめとする協力者によって,実行しつつあり,これらを数値化してデ-タベ-ス化を行う予定である.3.“HEARTS"とプリ・ポストプロセサ-とのインタ-フェイスの構築荷ついては,すでに米国から“MOVIESTAR"を導入し,インタ-フェイスの開発の作業にとりかかっており,1-2ヵ月中にはこれが完成する予定である。4.凝固解析コ-ドの整備:溶接,鋳造,連続鋳造などを対象とした熱伝導理論による凝固解析コ-ドおよびそれに基づく応力解析コ-ドはほぼ完成させた.本年度は,組織,温度,応力/ひずみの相互作用,すなわちMetallo-thermo-mechanical couplingを考慮して,metallo-thermo-mechanicsの立場から開発した有限要素解析コード′′HEARTS′′とそのデータベースの機能向上に努めた。とくに,マルテンサイト変態のカイネティックスについて基礎理論の発展と,焼入れに加えて焼きもどし過程の解析を,ε炭化物の析出,残留オーステナイトからのマルテンサイト化などの相変態とクリープの過程に支配されるとしてプログラムの構築を行った。これを用いて,リンク(S54C材)の850°Cからの油焼入れの後,200,300,400,500,600°Cの各温度における焼きもどしに適用し,組織と応力分布の時間変化をシミュレートした。この結果は.応力測定と変形の測定結果と比較して,かなり良好な一致を示した。また,コードの3次元化にかなりの精力をそそぎ,その検証としてウェブつき歯車の浸炭焼入れに適用して,満足される結果が得られている。また,高周波加熱による発熱過程を試行錯誤法で推定して入熱量を求め,これによる高周波焼入れついてもシミュレーションを行うとともに,残留変形の比較を行ったが,ミクロンのオーダーでその妥当性を検証することができた。一方,溶接,鋳造,連続鋳造過程などにおける各種材料の相変態に伴う熱的・機械的特性のデータ収集とデータベース化およびそれらの有限要素法シミュレーションを行った。この結果は,遠心鋳造などの非定常過程ではかなり良い結果が得られたが,連続鋳造などの定常過程がは解の収束などにおいて不安定な面がみられた。
聴覚障害学生の音声分析と体感音響システムを活用したASLの習得に関しての研究

国内聾学校6校と韓国の聾学校2校で、生徒と教員を対象に授業見学・聴き取り調査・アンケート調査を実施した。また、親の会でのアンケートも実施した。その結果、多くの生徒、そして現場の教師や親たちもASLよりも英語が必要であると考え、さらに、英語よりもまず日本語や日本手話の獲得が重要であると考えていることが明らかとなった。幼稚部や小学部では人工内耳の普及が進み、聴覚障害者の中にはある程度の聴力を備えた者が増加する傾向があり、今後は音声教育の比重が大きくなると予測できる。韓国の生徒や教員は英語のスピーキングに対して関心が強く、授業においてもIT機器を活用して映像や音声の教材を積極的に利用している。体感音響システムを利用した実験調査の結果から、体感音響システムが情報保障手段として必要となるは、95100dBよりも聴力が弱い者であった。体感音響振動を利用して、聴き取りと発話の練習を繰り返すことで、英語音調核の認識力が向上する結果が得られたが、向上の度合いは聴力と関連がなかった。さらに、健聴者の場合でも英語音声習得の習熟度が低い学習者において、体感音響システムが情報保障として有効となる傾向が強く、障害が重くない難聴レベルの学習者に体感音響振動が情報保障として有効となるケースもいくつかあり、今後は英語習熟度との関連を調査する必要がある。実験調査で見出されたもう一つの重要な点は、体感音響振動に音声波形などの視覚情報を加えて情報保障することで、効果のある学習者がいることである。このことは、パソコンと体感音響振動を活用した英語学習の効果を裏づけとなる。今回の調査で聴覚障害者の音声分析をしているが、現在では、パソコンと体感音響システムの利用についてさらに調査を進めており、事前と事後の音声分析結果を比較して発話改善について検証する予定である。国内での聴覚障害者の英語教育に関する実態調査として、6月12月に、5校の聾学校において、アンケート調査・授業見学・教員からの聞き取り調査等を実施し、単純集計まで終了している。海外での調査については、ソウル大学の海外共同研究者の協力を得て、2月3月に2回韓国を訪問し、1校の聾学校でのアンケート調査・授業見学・教員からの聞き取り調査を実施した。この2度の訪韓の際に、平成17年11月に高知大学で実施する国際シンポジウムについての打ち合わせも行った。日本人聴覚障害者の英語発音の音声分析と体感音響システムの活用についての実験は、予定していた日本福祉大学での調査が研究協力者の都合により実施できなかった。その代わりに、名古屋学芸大学短期大学部で開催された聴覚障害者英語集中セミナーと、聾学校でのフィールドワークにより、データを収集し、分析を行っている。ASL(アメリカ手話)については、日本人聴覚障害者のASL使用者の協力を得て、英語や日本手話との比較研究を進めている。本来の研究目的である「聴覚障害者のグローバルなコミュニケーション手段が英語音声学習ではなく、ASL習得にあることを明らかにする」ということに関して、調査を重ねていくうちに、聴覚障害者たちは、障害の程度や生活環境などによって求めるコミュニケーション手段がそれぞれ異なることが判明した。英語音声とASLの比較よりも、英語とASLの関係の方に問題があり、英語での読解力や文章表現力を身につけることとASL習得には隔たりがあることから、英語もASLも学習することは、2つの外国語を学習することに等しく、聴覚障害者にとって負担が大きいことが明らかになった。さらに、聾学校の教員は教科としての英語教育の専門家であり、ASLを教えるための十分な研修を受けるチャンスがないことも問題となっている。

生徒へのアンケート調査や教員からの聴き取り調査に関して、国内の調査として、7月に静岡県立沼津聾学校にて調査をした。同聾学校において9月には英語授業見学も実施した。韓国での調査として、10月に大邱栄話学校にアンケート調査を依頼し、12月にアンケート用紙の回収をした。その際に、国内調査では聴き取りで実施した教員を対象とした調査もアンケート形式で実施した。授業見学については、海外共同研究者に依頼した日程調整が上手くいかなかったため、今年度中には実施できなかった。音声分析調査については、昨年度収集した音声データを杉スピーチアナライザーで分析した。5月から11月にかけて、体感音響振動システムを利用した実験調査を愛知県立豊橋聾学校高等部で実施した。実験調査の内容は、品詞のアクセント移動・句と複合語のアクセントの違い・文の音調核認識の3つに焦点を絞った。5月・7月・11月の3回にわたって調査をし、経過観察をした結果,体感音響システムによる学習効果を測定することができた。特に聴覚障害の重い生徒では、音声よりも体感音響振動を利用した方が強勢認識でのスコアが良かった。今回の実験調査は体感音響振動に関する調査が中心であったが、人工内耳利用者の増加を考慮すると、今後は音声習得に焦点を絞った調査も必要であることが判明した。ASLの研究については,昨年度の取材データを基に英語との比較研究を進めた。その結果、ASL習得のためには、その基礎となる英語習得が必要であり、英語習得のためには体感音響振動で情報保障する方法が有効であることが予測できた。11月5・6日に高知大学で開催された第1回国際英語音声学者会議には,海外共同研究者の3名が韓国から参加し、研究発表をした。その際に、本研究に関わる情報交換も行い、日韓の研究者間での国際交流を促進することができた。
プロテアソーム阻害剤獲得耐性機序の解明と耐性を克服する新規分子標的の探索研究

本研究は、プロテアソーム阻害剤の薬剤耐性機序を解明し、耐性機序のパターン化および耐性クローンに特異性の高い新規の分子標的を同定することを目的とする。これまで、プロテアソーム阻害剤の中でも最もよく使用されているボルテゾミブに着目し、骨髄腫患者さんのボルテゾミブ治療の投与前および治療後の薬剤耐性獲得時に2点における、骨髄中の腫瘍細胞・ストローマ細胞を採取し、保存した。2018年度は、前年度に引き続き、骨髄腫患者さんのボルテゾミブによる治療前、および、薬剤耐性獲得時の、治療前後の8ペア検体(16サンプルの)のRNAシークエンス解析を継続し、転写産物からの遺伝子変異の同定を試みた。これまで、各ペアあたり、およそ30-200個程度の遺伝子変異の箇所が検出された。今年度は主に発現量解析を行い、形質細胞の分化や浸潤能に関わる遺伝子群が変化していることを明らかにし、ボルテゾミブ耐性との関連性を現在検索中である。小胞体ストレス応答や各種プロテアソームの遺伝子の発現量の変化を評価したが、ボルテゾミブ耐性検体に共通した変化は見られなかった。また、早期にボルテゾミブ耐性を示したハイリスクとして2症例の末梢血血清のcell free DNAの解析を行い、ボルテゾミブ耐性後の段階で血清中に初発時では見られなかった新規の遺伝子変異を複数個同定した。RNAシークエンスで発現量の変化のあった遺伝子群との関連を解析中である。2018年度は、これまでのRNAシークエンス解析データから耐性後に発現量に変化のあった遺伝子群を中心に解析を行ったが、形質細胞の分化や浸潤能に関わる遺伝子であることはわかったものの、ボルテゾミブ耐性にどのように関わるかはまだ明らかにできていない。その他の解析として末梢血のcell freeDNA解析を、ボルテゾミブ耐性を示した2症例で行い、耐性時に出現する新たな変異を血清から同定したが、その意義についてはまだ明らかにできていない。そのため、遅れていると判断した。これまでの研究成果を継続発展させ、引き続きプロテアソーム阻害剤耐性時に獲得する特異的な遺伝子変異を同定し、かつ、遺伝子発現の変化を複数症例で検討を行い、耐性獲得機序のパターン化ならびに、高頻度な突然変異を同定することを目標とする。耐性前後の骨髄腫細胞のペア検体のRNAシークエンス関しては、耐性後に変化のあった遺伝子群(主に、形質細胞の分化や浸潤能に関連)の機能的意義について、検証する。また、解析数の少ない末梢血のcell freeDNAに関しては解析例数を増やし、ボルテゾミブ耐性時に新規に出現する遺伝子変異のその意義と、治療標的となりうる遺伝子変異の同定などへ結びつける予定である。具体的には、プロテアソーム阻害剤であるボルテゾミブに着目し、骨髄腫患者さんのボルテゾミブ治療の投与前および治療後の薬剤耐性獲得時に2点における、骨髄中の腫瘍細胞・ストローマ細胞を採取し、保存した。2016年度は、骨髄腫患者さんのボルテゾミブによる治療前、および、薬剤耐性獲得時の、治療前後のRNAシークエンス解析を8ペア検体(16サンプル)にて行った。ボルテゾミブ治療前後で、骨髄検体が採取された15症例のうち、治療の奏効率がPR以上だった8症例の治療前後検体の16サンプルを用いた。16サンプル中、一部にマッピング率が低いものがふくまれるものの、多くが総リード数の70から80%以上のマッピング率であった。また、すべてのサンプルにおいてマッピングされたリード数は、2500万リード数以上であった。遺伝子の発現量解析のみならず、遺伝子の変異や融合遺伝子等の探索に十分なリード数であると考えられた。8症例において、ボルテゾミブ耐性前後の各mappingされたリードの遺伝子変異の比較を行った。まず、各サンプルにおける遺伝子変異の検出条件として、1変異部位を含む部位のリードカバー数が20リード以上、2変異リード数が4リード以上、3変異頻度20%以上で設定した。そのような条件の下では、各サンプルの変異コール数は、3000-6000個になった。現在、耐性前後のペア検体解析で、耐性後に新たに出現した遺伝子変異を抽出し、ボルテゾミブ耐性にかかわるその意義について、検討中である。平成28年度は、以下の項目を中心に研究行う計画であった。・骨髄腫細胞およびストローマ細胞の解析(計画)骨髄腫患者さんのプロテアソーム阻害剤の治療直前、治療中(最良効果発現時)、薬剤耐性獲得時の各段階における骨髄および末梢血の検体を採取する。骨髄検査時の残余検体より、CD138ビーズを用いた骨髄腫細胞の回収を行い、また、残余骨髄検体を培養プレート上で2-3週ほど培養を行い、壁に付着し細網構造を取っている細胞集団を骨髄ストローマ細胞として認識し回収する。(研究遂行の実際)上記の採取・検体保存は着実に遂行し、骨髄腫細胞の検体解析はRNAシークエンスを中心に解析を行ったものの、ストローマ細胞に関しては付着細胞の回収は行ったものの、その解析はまだ十分に行えていない。骨髄腫細胞の耐性前後のペア解析と同様に、ストローマ細胞の耐性前後のペア検体は確保されているため、腫瘍細胞と同様に解析することは可能である。

本研究は、プロテアソーム阻害剤の薬剤耐性機序を解明し、耐性機序のパターン化および耐性クローンに特異性の高い新規の分子標的を同定することを目的とする。具体的には、プロテアソーム阻害剤であるボルテゾミブに着目し、骨髄腫患者さんのボルテゾミブ治療の投与前および治療後の薬剤耐性獲得時に2点における、骨髄中の腫瘍細胞・ストローマ細胞を採取し、保存した。2017年度は、前年度に引き続き、骨髄腫患者さんのボルテゾミブによる治療前、および、薬剤耐性獲得時の、治療前後の8ペア検体(16サンプルの)のRNAシークエンス解析を継続し、転写産物からの遺伝子変異の同定を試みた。まずは、リファレンス配列へのマッピング率の高い5ペア検体(マッピング率80%以上)を中心に、ボルテゾミブ治療耐性後に、新たに出現した遺伝子変異の同定を行った。遺伝子変異候補からのfiltering条件として、1治療前の検体からは同定されない2変異部位を含む部位のリードカバー数が20リード以上、3変異リード数が4リード以上、4変異頻度20%以上で設定した。また、免疫グロブリン遺伝子に関連した変異は除外した。上記のfilteringの結果、各ペアあたり、およそ30-200個程度の遺伝子変異の箇所が検出された。現在、それら遺伝子変異の意義と、変異の見られた遺伝子群のGO解析等行い、ボルテゾミブ耐性との関連性を検索中である。また、ボルテゾミブ耐性後に変異が見られた遺伝子群と、ボルテゾミブ耐性後に発現量が大きかった遺伝子群との関連性も検索中である。2017年度は、前年度に行ったRNAシークエンスの解析データからの遺伝子変異の解析を中心に行ったが、その他の解析(末梢血のcell free DNA解析)まで、まだ着手できていない。ボルテゾミブ耐性後に新規に現れる遺伝子変異を、骨髄腫細胞の遺伝子解析(RNAシークエンス解析など)および末梢血のcell free DNA(全エクソン解析)の結果と照合し、ボルテゾミブ耐性時に治療標的となりうる遺伝子変異の同定など、2019年度の研究計画へと結びつける予定である。その途上であるため、やや遅れていると判断した。これまで、プロテアソーム阻害剤の中でも最もよく使用されているボルテゾミブに着目し、骨髄腫患者さんのボルテゾミブ治療の投与前および治療後の薬剤耐性獲得時に2点における、骨髄中の腫瘍細胞・ストローマ細胞を採取し、保存した。2018年度は、前年度に引き続き、骨髄腫患者さんのボルテゾミブによる治療前、および、薬剤耐性獲得時の、治療前後の8ペア検体(16サンプルの)のRNAシークエンス解析を継続し、転写産物からの遺伝子変異の同定を試みた。これまで、各ペアあたり、およそ30-200個程度の遺伝子変異の箇所が検出された。今年度は主に発現量解析を行い、形質細胞の分化や浸潤能に関わる遺伝子群が変化していることを明らかにし、ボルテゾミブ耐性との関連性を現在検索中である。小胞体ストレス応答や各種プロテアソームの遺伝子の発現量の変化を評価したが、ボルテゾミブ耐性検体に共通した変化は見られなかった。また、早期にボルテゾミブ耐性を示したハイリスクとして2症例の末梢血血清のcell free DNAの解析を行い、ボルテゾミブ耐性後の段階で血清中に初発時では見られなかった新規の遺伝子変異を複数個同定した。
象牙芽細胞のcAMP/Ca2+シグナルクロストークと象牙質形成機能連関

象牙質への外的刺激は機械感受性チャネル活性化で生じる象牙芽細胞内Ca2+シグナルを活性化することで、反応象牙質を形成する。以前、我々は細胞内cAMPが機械刺激誘発性Ca2+シグナルを調節することで象牙質形成に関与している可能性があることを報告した。本研究では象牙芽細胞cAMPシグナルの機械刺激誘発性Ca2+シグナルと石灰化能に対する作用を検討することで、細胞内cAMPの象牙質形成に対する作用を明らかにする。得られた成果から象牙芽細胞内cAMP/Ca2+シグナルを標的とする新規象牙質形成促進剤の開発を目指す。
リンパ管内皮細胞株樹立によるその微細構造と機能特異性の解析

本研究は、リンパ管内皮細胞株の樹立によって、生体内でのリンパ管の機能特異性を培養系の中で実証することを目的とした。(1)リンパ管内皮細胞株の樹立:ラットの乳糜槽(L)、胸管(TD)、横隔膜(DM)、対照として大動脈(A)をコラゲナーゼで処理し、内皮の分離・培養を行った。敷石状配列を示すコロニーを内皮細胞としてステンレス管隔離法、更に限界希釈法を用いて株化することによって、夫々の材料からリンパ管内皮様細胞株(LE1,TD1,DM1)ならびに血管内皮細胞株(AE1)を樹立した。(2)リンパ管内皮の形態学的同定と機能特異性の解析:A)(1)Acetyl-LDLの取り込み能の検索と、(2)電子顕微鏡による細微構造の観察、さらに(3)リンパ管内皮を認識するモノクローナル抗体B27などを用いての免疫染色を行った結果、Acetyl-LDLの取り込み能はAE1,LE1,DM1,TD1の順に強かった。またLE1,DM1,TD1は全てB27で陽性であり、リンパ管由来の内皮であることが形態学的に実証された。B)(1)内皮の成長過程に対するEGFやb-FGFなどの影響を見ると、血管由来のAE1には成長促進効果があったのに対して、LE1,DM1,TD1においては無効ないし、むしろ逆効果であった。(2)リンパ球との選択的接着性をcell binding assayで解析した結果、リンパ節細胞はLE1と、胸腺細胞はLE1およびDM1と比較的強い接着が観察されたが、AE1との親和性はいずれも低かった。以上、本研究においてリンパ管内皮細胞の株化に初めて成功し、機能的にもリンパ管内皮に部位特異性が存在する可能性が示唆された。今後、様々な細胞や巨大分子との親和性・透過性についての部位特異性の有無をさらに検討してゆきたい。
平時の地域モニタリング機能を有する減災看護モデルの構築

災害時は、情報要支援者が存在しその問題ごとの配慮や対策が必要であると考えられた。直感的迅速避難所情報(水・食糧・生活環境・健康被害)の取得、収集、発信などの検証を繰り返し課題や解決方法を探求した。近年の防災対策が急激に進んでいることから、人的被害が激減できた場合に減災ケアニーズが急増する可能性も示唆された。具体的な問題解決の前提に、専門領域・分野を越えた協働、利用者のリテラシーと役割に応じた利活用法の教育、社会の傾向を見ながら常に迅速、フレキシブルなものを目指して追求できるソーシャルキャピタルとその間にあるコミュニケーションの概念をもってモデル化された。本研究は、世界の健康危機管理に関わる国際的な指標のレビューや国内の災害や健康課題研究から看護による減災すなわち「減災看護」の構造と枠組みを明らかにし、減災看護によるアウトカム指標を継続的にデータを収集・分析しながら、平常時の地区診断、災害時の迅速な情報基盤を開発することを目的とする。さらに減災看護によるアウトカム指標に関する情報収集システムを構築し、平常時と災害時の運用を検討することを目的としている。平成26年度は、過去の災害時の経験をもとに「災害時に直面する看護課題と基本的な減災看護活動」について、資料収集、シミュレーション訓練、インタビューを行いながら減災の視点から看護活動を振り返ることにより、平時における地域モニタリング機能を有する減災看護モデルの構築とその変数に資する減災看護の概念を探索した。その手段として、1)東日本大震災におけるに「災害時に直面する看護課題と基本的な減災看護活動」について、資料を収集し分析した。2)近年利用されているマニュアルやモニタリングガイドラインなどから仮説枠組みに項目を分類した。仮の項目を用いて3)避難所情報可視化アプリ「Sherepo2」を国内の企業と共同開発した。2)そのアプリを使用して、災害時情報共有訓練シミュレーションの開発を行い国内外で試用し、課題の可視化を図った。更に、その中で特に脆弱性のケーススタディとして、高知に来る外国人に向けた避難所・病院などの施設や、日頃からの健康危機管理から大規模災害にも利用できる情報の送受信の在り方を検討した。更に本研究の進捗状況と成果を広報するために、ホームページを開設した。上記の成果によって、次年度以降の研究基盤を整備することが出来た。本研究は、世界の健康危機管理に関わる国際的な指標のレビューや国内の災害や健康課題研究から看護による減災すなわち「減災看護」の構造と枠組みを明らかにし、減災看護によるアウトカム指標を継続的にデータ収集・分析しながら、平常時の地区診断、災害時の迅速な情報基盤を開発することを目的とする。平成26年度は、過去の災害時の経験をもとに「災害時に直面する看護課題と基本的な減災看護活動」について、資料収集、シミュレーション訓練、インタビューを行いながら減災の視点から看護活動を振り返ることにより、平時における地域モニタリング機能を有する減災看護モデルの構築とその変数に資する減災看護の概念を探索している。これまでに1)東日本大震災における「災害時に直面する看護課題と基本的な減災看護活動」について、資料を収集し分析、2)阪神淡路大震災以降の資料から地域住民の減災リテラシーの概念を分析し、操作的定義、仮の項目を用いて3)避難所情報可視化アプリ「Sherepo2」を国内の企業と共同開発、4)アプリを使用して、災害時情報共有訓練シミュレーションの開発を行い国内外で試用し、課題の可視化、5)災害時要配慮者のケースとして高知に来る外国人に向けた避難所・病院などの施設や、日頃からの健康危機管理から大規模災害にも利用できる情報の送受信の在り方を検討した。本研究の進捗状況と成果を広報するために、ホームページを開設している。本研究は、平成26年度から開始である。当初は仮説を立てるための資料整理に多く時間を費やす計画であったが、国内外で災害が頻発しており、その都度の活動や課題があり当初の計画を、具体的なケースを用いて短いサイクルでトライアンドエラーを繰り返しながら、モデル構築を行っている状況である。したがって、目標を達成出来る様、過程を見れば進んでいるようにも見えながらも、内容は飽和していないという状況であるが、一定の研究基盤を整備することが出来ている。今後の課題として、災害直後の状況を携帯端末などから送信して地図上で可視化する取り組みとして、看護情報はテキストレポートであることが多い為、Web上の情報からテキストマイニングできる機能を加えて分析を行う予定である。更に、妥当性を知るために行政と協働してリスクコミュニケーションに関するモニタリングのために、高知県世論調査等で明らかになっている住民の減災行動の向上のためのリスクコミュニケーションの現状課題を明らかにした。またその内容は国連ISDRの科学技術に関する会議やアジア学術会議等の学際的インパクトの高い会議や、英文論文で発表している。平成28年度は地域の健康危機管理が出来る減災看護モデルとしてEpiNurseのシステムおよび能力開発の枠組み開発を行った。

具体的には、自然災害などの健康の緊急事態を見据えて、平時からの災害時に陥りやすい健康危機(水・食糧・生活環境・徴候/症状)の空間情報的定点観測と住民による測定と主観的判断の報告の統合による予防的健康危機の定点観測と緊急事態における非常アラート送受信への実用を目的として、平時の地域システムの応用や地域住民のマンパワーやリテラシーなどを含め看護の視点から包括的に検討した。さらに減災看護によるアウトカム指標に関する情報収集システムを構築し、平常時と災害時の運用を検討することを目的としている。本年度は、年度当初に発災した熊本地震をケースにし、これまでの研究結果による減災ケアモデルの視点から地域ケアの現状を分析し、論文化した。昨年度に行った「災害時に直面する看護課題と基本的な減災看護活動」に関わる住民調査を分析した。また高知南海トラフ対策を対象に災害時要支援者を災害時“情報"要支援者として、1)障害者、2)女性、3)外国人、4)子ども、に焦点を当ててワークショップやフォーカスグループディスカッションを行いながら減災の視点からケアを振り返り、情報提供における脆弱性と必要なケアを検討した。本研究の進捗状況と成果を広報するために、ホームページを更新した。国内外で災害が頻発しており、その都度の活動や課題があったり、行政や対象機関での減災看護に関わる活動は、年内行事として行われるため、本研究の進捗に合わすことが出来ないため、本研究では当初の計画のサイクルでトライアンドエラーを繰り返しながら、モデル構築を行っている。その中で、必要最低限の指標整理や要件定義が出来てきた。南海トラフ対策のステイクホルダーとの議論や、2015年に起きたネパールの復興支援を継続的に検討することにより、平時利用の在り方を探索できた。モデル指標のうち水・食糧情報について、高知の津波避難ビルの位置を追加し南海トラフ地震被害想定データによる避難シミュレーションを行った結果、発災時刻・季節により被害が多様である上に、近年の防災対策が急激に進んでいることから、人的被害が激減できた場合に減災ケアニーズが急増する可能性も示唆された。熊本地震での避難所情報を検討したところ、指定避難所以外の避難所の名称・位置情報が正確でなかったために、同一の避難所情報として追跡できていないという疫学に必要不可欠な情報を揺るがす根本的な課題が明らかとなった。モデルの可視化方法として、避難所の名称と位置情報付画像による特定化、2避難環境アセスメントの共通項目の同定、3テキストデータからの重要情報の抽出、4対象組織の情報収集・発信業務の整理することが要件と考えられた。災害対策の中で、専門領域・分野を越えた協働、利用者のリテラシーと役割に応じた利活用法の教育、更には減災対策ではなく生活としての涵養、未来の担い手の利便性、グローバル化への対応を意識していくことなどの視点をもって、社会の傾向を見ながら常に迅速、フレキシブルなものを目指して追求し続けることが大事であると考えられた。更にモデルと同時に、必要な教育プログラム、耐災害通信も含む災害対策と併せることで社会実装が可能と考えられた。その為にも、対象や入力時期に幅を持たせ、連続的に課題を発掘、解決し、連携・協働を可能とする参加型調査に対する技術革新が必要である。
ドラッグデリバリーシステムを用いた新規骨再生法の開発とその細胞内メカニズムの解明

我々はこれまでに、高脂血症治療薬statinの局所投与において、骨芽細胞促進・破骨細胞抑制効果を確認した。しかし局所投与では、薬剤を局所に長期間とどめることが困難であるため、強い骨増生効果は得られなかった。そこでstatinの局所投与が最大限の効果を発揮するためには、適切なドラッグデリバリーシステムおよび足場が必要であるとの仮説のもと、研究を行った。その結果、適切な条件下では、スタチンは局所(注射)投与によって骨形成を促進できることが示唆された。我々はこれまで、高脂血症治療薬であるstatinの全身投与がインプラント周囲の骨形成に有効であることを報告した。また、statinの局所投与においても骨芽細胞の分化増殖促進、および破骨細胞の分化抑制効果を確認している。しかし、局所投与においては、薬剤を局所に長期間とどめることが困難であるため、全身投与ほどの骨増生効果は得られていない。そこでstatinの局所投与が最大限の効果を発揮するため適切なドラッグデリバリーシステム(DDS)および足場(scaffold : Sc)を検討するため、本年度は種々のDDS, Scと数種のstatinを検討し、最適な担体を決定することを目的とした。具体的には、statinの局所投与に最も有効な方法を探るために、種々のDDS, Scとの組み合わせを行い、各々の組み合わせにおけるstatinの経時的徐放量をin vitro環境で計測した。その結果、TCP+コラーゲンの組み合わせ、あるいはPGAが良好な結果を示した。このあと徐放速度等で効果が期待できる組み合わせについてin vivo環境に応用するべく、ラット頭蓋骨に人工骨欠損を作製・statin×DDS×Scを填入・1、2、4週間飼育後標本を作製再生皮質骨厚さ、海綿骨密度等の測定を行った。その結果、サンプル数は少ないものの良好な骨再生効果を認めた。また、並行して大動物(イヌ)での実験を開始し、現在結果の解析に着手している。来年度以降、さらにデータの精度を高めつつ、試適濃度の確定や大動物での物質の効果の検定、細胞分子生物学的なメカニズムな検討を進めていく予定である。そこでstatinの局所投与が最大限の効果を発揮するため適切なドラッグデリバリーシステム(DDS)および足場(scaffold:Sc)を検討するため、昨年度種々のDDS、Sc組み合わせを検討した。その結果を踏まえ、本年度は昨年度検討したDDS、Scの組み合わせについてイヌに作製した人工骨欠損に応用した際の反応について検討した。イヌ第一臼歯を抜歯し、昨年度の実験において決定したstatin,DDS,Sc(alpha-TCP+アテロコラーゲン、アルギン酸プロピレングリコール)の組み合わせを抜歯窩に局所投与し、再生皮質骨厚さ、海綿骨密度、骨芽細胞・破骨細胞数測定とした。また、骨基質タンパク形成の状態を把握するため、骨基質タンパクや炎症性サイトカインの定量を行った。その結果スタチン投与により皮質骨厚さ、骨密度が向上し、抜歯窩の治癒が促進されることが示唆された。また、局所において骨基質タンパク量の増大と炎症性サイトカインの減少が認められた。この結果を基に、来年度は上記実験のサンプル数をふやすことにより実験結果の精度を高めるとともに、in vitro、in vivo(人工骨欠損モデル、骨折モデル)において、statinが骨芽細胞系、破骨細胞系にどのような影響を与えているか、分子生物学的に検討する予定である。我々はこれまでに、高脂血症治療薬statinの全身投与がインプラント周囲の骨形成に有効であることを報告した。そこでstatinの局所投与が最大限の効果を発揮するためには、適切なドラッグデリバリーシステム(DDS)および足場(scaffold:Sc)が必要であるとの仮説のもと、昨年度は種々のDDS,Scと数種のstatinを検討し、骨形成に促進的影響を確認することができた5今年度はin vitroにおいてstatinが骨芽細胞系、破骨細胞系にどのような影響を与えているかを分子生物学的に検討した。骨芽細胞は、smadを介したシグナリングを通じて分化を促進し、MAP-kinaseを介したシグナリングを通じて増殖を促進している。また、破骨細胞に関しては、RANK-RANKL系、LPS,TNFによる促進が知られているが、それぞれ細胞内のシグナル伝達経路が異なる。ここでは骨芽細胞、破骨細胞それぞれに関し、どのシグナル伝達経路が活性化/遮断されているのかをRealtime PCR法を用いてin vitroにて検討した。

その結果、骨芽細胞系に関しては、スタチンはsmadを介したシグナリングを通じて骨芽細胞の分化を促進する可能性が示唆された。一方破骨細胞系に関しては、RANK-RANKL系、LPS,TNFによる促進とスタチンの関連性に関しては一定の見解を得ることができなかった。
小腸上皮細胞に存在する有機アニオン排出機構の実証と分子クローニング

昨年度の研究に引き続き、有機アニオン性化合物calceinおよびcalcein-AMをプローブとして用い、Caco-2単層細胞における透過性を検討した。Calcein-AMは非常にユニークな特性を持つ化合物であり、そのままの形では非蛍光性でかつP-glycoprotein(MDR1)の基質として認識されるが、加水分解を受けcalceinに変換されると非常に強い蛍光を発しかつmultidrug resistance associated protein (MRP)-like protein(MLP)の基質として認識される。この性質を利用し、本研究ではcalcein-AMをCaco-2に取り込ませた後の蛍光強度を追跡することによりCaco-2のMLP活性を検討した。その結果、Caco-2細胞においてもラット消化管上皮と同様比較的強いMLP由来の輸送活性が認められ、これはprobenecidにより阻害された。また、この輸送活性はcytochrome P-450代謝酵素の誘導剤であるphenobarbitalにより制御されている可能性も示唆され、現在この機構に関しても分子生物学的手法を用いて検討中である。本研究年度は、ラット摘出小腸粘膜を用いたin vitro Ussing chambersystemおよびCaco-2培養細胞systemの2つの実験系により消化管上皮細胞上に存在する有機アニオン排出担体の輸送特性を検討した。有機アニオンのモデル薬物としてcalceinおよびその脂溶性誘導体calcein-AM、probenecidの3種を使用した。両実験系においても、生理的な条件下では用いたモデル薬物は血管側(側底膜側)から管腔側(刷子縁膜側)への輸送速度(Jsm)の方が管腔側(刷子縁膜側)から血管側(側底膜側)への輸送速度(Ims)より高い値を示した。Calceinを用いてJsmに関するsaturation kineticsを検討したところ0.5mM以上でほぼ一定の値となることが明らかとなり、またこの輸送は他の有機アニオン性薬物の存在下あるいはATP枯渇条件下で阻害を受けた。しかしながら、代表的なP-glycoproteinの基質であるverapamil存在下では阻害を受けなかったことから有機アニオンの排泄に関与している輸送担体はP-glycoproteinとは異なる新規な輸送タンパク質である可能性が示唆された。この輸送タンパク質は、近年肝臓よりそのcDNAが単離されたcanalicular multispecific organic anion transporter(cMOAT/MRP2)とアミノ酸配列レベルあるいは塩基配列レベルで比較的homologyが高いのではないかと推察しており、来年度はこの輸送タンパクのcDNA cloningを視野に入れて研究を進めていく予定である。
心臓大血管形成における広域器官形成ネットワークの概念と組織構築モデルの確立

本研究において我々は、心臓大血管形成に関与する新たな起源領域として、鰓弓を中心とする顎顔面骨格の起源となる前耳胞頭部神経堤細胞を冠動脈平滑筋など心臓構成組織の一起源として同定するとともに、新たな中胚葉領域が心筋や血管内皮細胞の分化に関与する可能性を見出した。これらの細胞はエンドセリンやセマフォリンシグナルなどを介した細胞間相互作用によって各々の分化や器官形成に寄与していると考えられる。これらの新しい細胞系譜の同定により、既知の系譜を含めた細胞間ネットワークの解析を進めることで器官形成機構の詳細が明らかになるとともに、組織再生モデルの確立にも寄与することが期待される。本研究では、心臓大血管形成における細胞起源の多様性と動態に着目し、従来知られていた心大血管の起源領域に加え、心臓大血管形成に関与する可能性が考えられる新しい領域として、i)頭部神経堤、ii)第1,2鰓弓(中胚葉組織を含む)、iii)心流入路肺形成領域中胚葉の3領域に注目し、心大血管構造への寄与について解析した。その結果、以下の知見を得た。1.これまで心臓形成への関与が知られていなかった頭部神経堤細胞が心流出路に遊走し、一部は冠動脈近位部の平滑筋に分化すること、エンドセリンシグナル欠損によってその過程が障害され、冠動脈拡張病変をきたすことを明らかにした(Arima et al., Nat. Commun. 2012)。さらに弁形成にも関与することを見出し、中胚葉由来の二次心臓領域との相互作用などによる弁形成の機構について解析を進めている。2.心臓神経堤細胞(頭部神経堤細胞より尾側の神経外胚葉に由来)による大血管形成に関わるエンドセリンシグナルが、頭部形成と異なってDlx5/6に依存しない新たな機構によることを明らかにした(Kim et al., Mech Dev. 2013)。3.第1,2鰓弓由来の中胚葉由来細胞が冠動脈形成に関与する新しい細胞系譜の可能性を見出し、蛍光ラベリングや移植実験などによってその詳細に関する解析を行っている。4.新しい技術として、マウス-鳥類間のキメラ移植実験による心臓形成の解析系を確立し、マウス心流入路中胚葉が刺激伝導系の形成に寄与することを明らかにした。1.従来心臓形成への関与が知られていなかった頭部領域の前耳胞神経堤細胞が心流出路に遊走し、一部は冠動脈近位部の平滑筋に分化すること、エンドセリン(ET)シグナル欠損によってその過程が障害され、冠動脈拡張病変をきたすことを明らかにした(Arima et al., Nat. Commun. 2012)。さらに頭部神経堤細胞は半月弁(大動脈弁及び肺動脈弁)を形成する間葉細胞に分化し、従来心臓神経堤細胞として知られていた後耳胞神経堤細胞とは異なるパターンで分布すること、心基部領域へは前耳胞神経堤細胞の寄与がより大きいことを明らかにした。さらに、前耳胞神経堤と後耳胞神経堤それぞれの除去実験によって、弁形成や冠動脈形成に異なる異常が生じ、起源によって心臓形成における役割が異なることが示唆された。一方、心臓神経堤細胞による大血管形成に関わるETシグナルが、頭部形成と異なるDlx5/6非依存性機構によることを明らかにした(Kim et al., Mech Dev. 2013)。2.第1,2鰓弓由来の中胚葉由来細胞が冠動脈形成に関与する新しい細胞系譜の可能性を見出し、蛍光ラベリングや移植実験などによってその詳細に関する解析を行ってきたが、本知見と関連し、鳥類胚において主に羊膜形成に寄与する明域壁側葉の一部の中胚葉が胚内に遊走し、心流出路の心筋や心内膜床の間葉細胞に分化する可能性を見出した(Asai R et al., unpublished)。3.神経堤細胞の解析過程で、ET阻害がマウスでは鼓膜の消失、ニワトリでは鼓膜の重複が起こすことを見出た。この結果を倉谷滋博士(理研)らとの共同研究によって発展させ、脊椎動物の進化の過程で鼓膜がマウスと鳥類・爬虫類とで独立に獲得されたという進化生物学上の仮説を実験発生学的に実証した(Kitazawa et al. Nat. Commun. 2015)。本研究では、心臓大血管形成における細胞起源の多様性と動態に着目し、従来知られていた心大血管の起源領域に加え、心臓大血管形成に関与する可能性が考えられる新しい領域として、i)頭部神経堤ii)第1,2鰓弓(中胚葉組織を含む)、iii)心流入路肺形成領域中胚葉の3領域に注目し、心大血管構造への寄与について解析した。その結果、本年度の研究で以下の知見を得た。1.心流出路から心臓内へと遊走する頭部神経堤細胞(前耳胞神経堤細胞)が、冠動脈近位部の平滑筋に加えて大動脈弁・肺動脈弁を形成する間葉系細胞などに分化するとともに、c-Kit陽性の未分化細胞として幹細胞の形質を保っている可能性のある細胞として存在することが明らかになった。マウスにおけるレチノイン酸投与実験により、これらの前耳胞神経堤細胞の心臓への遊走・分化にはレチノイン酸シグナルが関与している可能性が考えられた。2.第1,2鰓弓領域に由来する細胞が大動脈基部の血管内皮細胞ネットワーク形成に寄与していることが最近明らかになってきたが、本研究でも蛍光ラベル実験でこれを指示する結果が得られ、冠動脈形成への寄与にはSemaphorin-Plexinシグナルが関与していることが明らかになった。