hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Wikipediaマイニングによる大規模Webオントロジの構築

Wikipediaは,「群衆の叡智」と呼ばれるほどのソーシャルメディアとして成長し, WWW・人工知能・自然言語処理・情報検索など幅広い分野の研究者の間で,重要な情報リソースとして認識されるに至った.しかし,オントロジなどの構造化された知識集合を抽出するためのリソースとしては,情報の信頼性向上やスケーラビリティ,精度などが課題であった.そこで,本研究では,これらの問題を解決するために,信頼性の数値化手法,スケーラビリティの高い解析手法, Webなどの既存リソース解析との融合手法などについて研究し,手法を確立した.また,研究計画で予定していたとおり,成果報告のため積極的に論文投稿・学会発表を行うことで,成果の公表に努めた.その結果, Web IntelligenceやCSCW, EMNLPといった難関会議に論文が採択され, ACM Transactionにも論文が採録された.これらは,成果報告の公表という側面では高い効果があったと確信している.Wikipediaは,「群衆の叡智」と呼ばれるほどのソーシャルメディアとして成長し, WWW・人工知能・自然言語処理・情報検索など幅広い分野の研究者の間で,重要な情報リソースとして認識されるに至った.しかし,オントロジなどの構造化された知識集合を抽出するためのリソースとしては,情報の信頼性向上やスケーラビリティ,精度などが課題であった.そこで,本研究では,これらの問題を解決するために,信頼性の数値化手法,スケーラビリティの高い解析手法, Webなどの既存リソース解析との融合手法などについて研究し,手法を確立した.また,研究計画で予定していたとおり,成果報告のため積極的に論文投稿・学会発表を行うことで,成果の公表に努めた.その結果, Web IntelligenceやCSCW, EMNLPといった難関会議に論文が採択され, ACM Transactionにも論文が採録された.これらは,成果報告の公表という側面では高い効果があったと確信している.21年度においては,計画通り「情報の信頼性」と「スケーラビリティ」を重点的に研究開発した.特に,信頼性向上に関しては,大規模テストコレクションを作成したことにより,情報の信頼性の評価をより客観的に行うことができるようになったことが重要な成果である.また,正解集合としてテストコレクションを用意することで,リンク共起性解析などの素性を利用した機械学習手法の適用が可能となり,より高い精度を実現できた.重要な素性の組み合わせを発見することができることから,計算量を押さえつつ,精度を向上するための素性の組み合わせを調べることができた.スケーラビリティについては,主に自然言語処理がボトルネックになるため,PCクラスタを利用した自然言語処理とリンク構造解析の分散処理を実現するルーチンの開発を進めた.PCクラスタを利用した分散環境における自然言語解析も,効率的な方法が確立できた.また,計画では多様な情報との融合に関する研究も本年度に一部推進する予定であったが,こちらも計画通りに進めた.特に,Web情報との融合に関しては,格助詞を利用したWeb検索によって意味情報を抽出する方法を提案・実装し,評価することができた.これらの研究成果は,次年度以降の研究開発において重要なステップとなる.特に,スケーラビリティの高い解析手法とWeb情報との融合は,次年度の研究開発を進める上で大きな助けとなることが期待される.また,大規模テストコレクションは,我々の研究だけでなく,他の研究者が利用できる基盤リソースとして提供されることから,当該分野の研究促進に貢献できるのではないかと期待される.22年度においては,計画通り基礎研究分野としては特に既存辞書・既存リソースとのマッチングに注力して研究を進めた.特に,Web上に存在する多様なリソースを統合的に解析し,コンテキスト解析や別名(同義語)判断により精度と網羅性の向上を果たしたことは今年度の成果の一つである.また,前年度までの成果であるスケーラビリティの高い解析手法とWeb情報との融合を積極的に利用することで,精度とパフォーマンスを両立する解析手法の実現に貢献した.また,本年度の重要なステップとして位置付けしていたアプリケーションへの適用も積極的に進めた.新聞の電子データや大規模Web辞典のデータなどの実データに対して情報検索システムを構築し,本研究の成果を適用することでその有効性を確認・評価できたことは重要な成果であった.これらの研究成果は,次年度の研究開発において重要なステップとなる.特に,コンテキスト解析技術は,次年度の研究開発を進める上で大きな助けとなることが期待される.また,アプリケーションへの適用を積極的に進めてきたことにより,我々の研究だけでなく,他の研究者が利用できる基盤リソースとしての有効性を示し,当該分野の研究促進に貢献できるのではないかと期待される.23年度においては,研究計画で示した予定通り,21年度・22年度の研究結果をさらに拡張した研究を行うと同時に,積極的に成果報告のために学会発表を行った.研究・開発の面では,既存のリソース(特にWebリソース)の解析との融合手法として,コンテキストを考慮した単文解析に利用可能な手法を実現した.また,研究計画で示した通り,実用的な成果物として,各種成果物をWebを通じて公開した.この中には,大規模連想シソーラスの拡張(可視化機能の拡張,半教師あり学習による分類,共起性解析によるスケーラビリティの向上および解析結果の適用、公開)や大量Web文書の自己組織化マップなどが含まれる.また,研究計画で予定していたとおり,最終年度においては,成果報告のため積極的に学会発表を行うことで,成果の公表に努めた.その結果,8件の国際会議・シンポジウムで論文が採録され,発表した.この中には,Web IntelligenceやCSCW,EMNLPといった難関会議が含まれており,成果報告の公表という側面では高い効果があったと確信している.

これらの研究成果は,次の研究開発において重要なステップとなる.特に,22年度・23年度に実現した脳科学の知見を取り入れた効率的な計算モデルは,非常に汎用性が高く,さらなる研究の余地も大きいため,今後の研究開発を進める上で大きな助けとなることが期待される.また,アプリケーションへの適用を積極的に進めてきたことにより,我々の研究だけでなく,他の研究者が利用できる基盤リソースとしての有効性を示し,当該分野の研究促進への貢献が期待できる.
指数位相により定まる写像空間とホモトピー不変量の研究

ブラウン・ブース・ティロットソン理論が基点付位相空間の間の写像空間のホモトピー論に応用された.基点付指数写像を用いることにより,基点に対する条件を付けずに関数空間のペアリングの理論が証明された.対写像のホモトピー類が定義され,その応用例が得られた.サイクリック元を保つ写像のホモトピー集合がモノイドや群となる場合の条件が得られた.双対の理論も得られた.位相空間の一般化として作用子をもつ集合が定義され様々な公式と例が得られた.位相空間において研究されていた極大開集合と極小開集合の理論の一般化が得られた.一般化されたゴットリーブ群を用いて写像のクラスを定義し様々なホモトピー不変性を調べた.対写像のホモトピー類を定義し,その応用例を得た.新しく定義された写像のクラスのモノイドとしての性質やその写像のクラスが群となる場合の条件が得られ,これらはキム・小田の共著の論文として出版された.3次のホモトピー作用素に関しては,具体的な例を構成するために現在知られている3次の戸田積について研究を進めた.特に3次の戸田積について大石の結果をカテゴリーの視点から明確化し,さらに,定義の一般化を行うことを目標として研究を行ったが,そのために多くの行列戸田積を決定した.双対理論の研究のため写像空間の位相の理論を応用した.また,ルターの写像の性質を詳しく調べることにより箱積の非決定因子が弱い条件の下で通常のホモトピー集合で記述できることが示され,正確な定式化が得られた.双対の概念はこの研究でも得られた.この部分は共同研究として論文を作成中である.写像空間への群作用については,BBT積の中心化クラスの概念を用いて同変空間の指数法則の定式化が得られた.2013年3月19日(15:0016:00)にはオハイオ州立大学のコロンバス本校の数学教室でのトポロジーセミナーにおいて,ブラウン・ブース・ティロットソン積の理論とその写像空間の位相への応用に関して講演を行い様々な観点から意見の交換をすることができた.ゴットリーブ群を保つ写像のなす集合に関するキム教授との共同研究は論文として2013年に発表されているが、双対の概念であるコゴットリーブ群を保つ写像に関してキム教授と引き続き共同研究を進めることができた。ゴットリーブ群は写像空間による特徴づけが可能であるので様々な良い性質が写像空間の性質を用いて導かれるがコゴットリーブ群は対応する議論が困難であるのでそれに代わる研究が必要であるが,コゴットリーブ群を保つ写像に関しても写像の類を定義し様々なホモトピー不変性を調べ,対写像のホモトピー類を応用して,モノイドとしての性質や群となる条件が得られ,野村の完全列等を用いて研究を進展させた.これらの結果はキム・小田の共著の論文としてまとめられた.一般化された高次の戸田積については,nタイプの3次のホモトピー作用素を定義し,具体的な例を構成した.写像空間への位相については,平嶋・小田の共同研究でBBT積の応用を研究してきたが,ダイダックの積等とBBT積との関係の解明に成功した.ブラウン・ブース・ティロットソン理論が基点付位相空間の間の写像空間のホモトピー論に応用された.基点付指数写像を用いることにより,基点に対する条件を付けずに関数空間のペアリングの理論が証明された.対写像のホモトピー類が定義され,その応用例が得られた.サイクリック元を保つ写像のホモトピー集合がモノイドや群となる場合の条件が得られた.双対の理論も得られた.位相空間の一般化として作用子をもつ集合が定義され様々な公式と例が得られた.位相空間において研究されていた極大開集合と極小開集合の理論の一般化が得られた.指数位相により定まる写像空間の位相に関しては,基点付位相空間の圏において,BBT理論を研究し,本研究の理論が写像空間のホモトピー論及び同変空間の間の写像空間の理論に応用できることが示された.特に,基点付きの指数写像を用いることにより,基点に対する条件を付けずに関数空間のペアリングの理論が構築できることが示された.また,写像空間への群作用については,空間の新しいクラスを定義することによりそれらのクラスに属する群の作用が連続であることが得られた.さらに,極限と余極限の理論に対しても我々の理論を応用することができた.BBT積を用いて定義される位相空間のクラスの研究により,代数的位相幾何学を研究するための圏として,従来k-空間の圏として知られていた位相空間の圏よりも広い位相空間の圏を定義することができた.この圏は,k-空間の圏を含むので,従来のk-理論より優れた圏であることが期待されるが,BBT積を用いて定義される位相空間のクラスについて多くの結果が得られたが,さらなる検討課題も多く存在することが分かった.ホモトピー不変量に関しては,2次と3次の戸田積についていくつかの結果を得た.古典的な戸田積に関する戸田の公式の圏論的な証明も研究し,定式化が可能であることが確認された.さらに,懸垂空間に対して示されていた戸田の公式の拡張として,余ホップ空間およびホップ空間と戸田積との関係について新しい公式が得られた.その証明に用いられた手法が前行列戸田積および後行列戸田積の非決定因子の計算に有効であることが示されたことは大きな成果である.平成23年度は,基点付位相空間の圏においてもBBT理論が写像空間のホモトピー論に応用できることが示された.

基点付きの指数写像を用いることにより,基点に対する条件を付けずに関数空間のペアリングの理論が構築できた.空間の新しいクラスを定義することによりそれらのクラスに属する群の作用が連続であることが得られた.BBT積を用いて定義される位相空間のクラスの研究により,代数的位相幾何学を研究するための圏として,従来k-空間の圏として知られていた位相空間の圏よりも広い位相空間の圏を定義することができた.平成24年度は,対写像のホモトピー類を定義し,その応用例を得た.ゴットリーブ群を保つ写像のホモトピー集合のモノイドとしての性質や群となる場合の条件が得られた.ルターの写像の性質を詳しく調べることにより箱積の非決定因子が弱い条件の下で通常のホモトピー集合で記述できることが示され,定式化された.平成25年度は,コゴットリーブ群を保つ写像に関しても写像の類を定義し様々なホモトピー不変性を調べ,対写像のホモトピー類を応用して,モノイドとしての性質や群となる条件が得られた.ダイダックの積等とBBT積との関係の解明に成功した.平成26年度は,コゴットリーブ群を保つ連続写像についての諸定理を余直交関係を保つ連続写像に拡張した.位相空間の一般化として作用子をもつ集合の内部と閉包を定義し,様々な公式と例を得た.特に,2種類の内部と閉包を定義する必要があることが示された.作用子をもつ集合における極大対象と極小対象を公理論的な見地から定式化し,位相空間において研究されていた極大開集合,極小開集合の理論の一般化が得られた.数学・幾何学次のような研究成果が得られているので,研究は順調に進展している.一般化されたゴットリーブ群を用いた写像のクラスが定義されて,モノイドとしての性質や群となる場合の条件がえられ,様々な応用例を示して,キム・小田の共著の論文として出版された.同変空間の間の写像空間への群作用に関する基礎理論を応用して,基点付位相空間の圏において,同変空間の指数法則の定式化が得られた.そのために,BBT積の中心化クラスの概念が有効であることが示された.ルターの写像の性質を詳しく調べることにより箱積の非決定因子が弱い条件の下で通常のホモトピー集合で記述できることが示され,さらに,3次結合等の高次結合についてより詳細な理論が得られつつある.次のような研究成果が得られているので,研究は順調に進展している.コゴットリーブ群を用いた写像の類が定義されて,モノイドとしての性質や群となる場合の条件が得られた.この成果は現在キム・小田の共著論文として投稿を準備中である.ダイダックの積等とBBT積との関係に関する成果は現在平嶋・小田の共著論文として投稿中である.作用素をもつ集合について,内部や閉包等の概念を定式化して,位相空間論を一般化する試みに成功し,現在中岡・小田の共著論文として投稿中である.木原・小田はコホモロジー作用素を制限する空間の類について調べ,その結果を含む共著論文作成を準備中である.次のような研究の成果が得られているので,研究は,順調に進展している.(1)基点付位相空間の圏において,Brown-Booth-Tillotsonの理論を応用してペアリングの理論が得られた.(2)同変空間の間の写像空間への群作用に関する理論が得られた.(3)代数的位相幾何学を研究するための圏として,従来知られていたk-空間の圏よりも広い位相空間の圏を定義することができた.(4) n-typeのbox bracketを定義し,そのホップ不変量の公式を研究し,ホップ不変量との関係を解明した.(5)余ホップ空間およびホップ空間と戸田積との関係について新しい公式が得られた.
なぜ樹皮タンニンは汚染空気の酸化作用を低減できるのか？－ポリマーの利点を探る－

縮合型タンニンは、樹皮に豊富に含まれる高分子ポリフェノール成分であり、抗酸化能、ホルムアルデヒド吸着能などの多くの機能を持つ有用成分である。これまでに、タンニンの抗酸化能は溶液中だけではなく、気相に対しても発揮すること、強い酸化作用を持つ二酸化窒素に対して除去能があることを明らかにした。一方で、溶液中では部分化学構造や重合度の影響は小さく、抗酸化能は同程度であったのに対し、気相では高分子であるタンニンが特徴的に強かった。なぜ、気相では高分子成分が強く抗酸化能を発揮するのか明らかになっていない。本研究では、強い酸化作用を持つ二酸化窒素を用いて、タンニンの気相抗酸化メカニズムを解明し、樹皮タンニンの新たな有用機能を明らかにすることを目的とする。本年度は、様々な樹皮からタンニンを調製し、部分構造及び分子量等の化学的性状を明らかにした。国産及び外国産樹木を用いて、樹皮70%アセトン抽出物を調製した。抽出物量は、樹皮に対し約18-41%であった。樹皮70%アセトン抽出物中のポリフェノール量は、約35-60%と高いポリフェノール含有量であった。樹皮70%アセトン抽出物から、タンニンを常法により精製し、NMR等で分析した結果、得られたタンニンは、それぞれprocyanidin、procyanidin及びprodelphinidin、profisetinidin、prorobinetinidinが主要構成単位であった。分子量は、タンニンオリゴマーは約3-5量体、タンニンポリマーは約4-8量体であった。種々の国内及び外国産樹木の樹皮等から、タンニンを抽出・精製し、各種分析機器で化学構造を分析した結果、主要構成単位や分子量等の化学特性が異なるタンニンが得られた。今年度の研究計画はおおむね順調に進展している。タンニンは、蒸煮処理により様々な化学構造変化が起こることから、蒸煮爆砕処理等を用いてタンニンの化学構造を変化させ、タンニンの二酸化窒素除去特性との関係を明らかにする。購入予定だった物品類が予定よりも安価に購入できたため、次年度使用額が生じた。タンニンの抽出・分析及び気相抗酸化試験に必要な実験器具、試薬類を支出する。効率化のため、実験補助員を雇用する。
腫瘍融解ワクシニアウイルスの肝癌幹細胞に対する殺細胞効果の評価

近年,癌の治療には癌幹細胞に対する標的治療の必要性が明らかになっているが,その薬効評価に資するin vitro細胞系は不明であった。本研究では,初めに種々の肝細胞癌細胞株のうちLi-7細胞株のCD13陽性CD166陰性細胞が癌幹細胞の性質を示すこと,そしてLi-7細胞が肝細胞癌の癌幹細胞に対する薬効評価に資することを明らかにした。次いで,この細胞を用いJX-594の効果を評価したところ,JX-594はCD13陰性非癌幹細胞とともにCD13陽性CD166陰性癌幹細胞をも殺傷した。JXー594腫瘍融解ウイルスは肝細胞癌の癌幹細胞に対し殺傷効果を示すことが初めて明らかとなった。近年,腫瘍細胞選択的に増殖し腫瘍を融解壊死する種々の「腫瘍融解ウイルス」が癌の遺伝子治療用ベクターとして注目されている。特に,顆粒球・マクロファージ・コロニー刺激因子(GM-CSF)遺伝子武装腫瘍融解ワクシニアウイルスJX-594は,海外での肝細胞癌に対する第I,II相臨床試験で高い安全性と画期的効果を示し,有望視されている。一方,近年,いくつかの腫瘍融解ウイルスが癌幹細胞をも殺傷することが報告されたが,JX-594では全く不明である。本研究では,肝細胞癌の癌幹細胞を単離し,それらに対するJX-594の殺細胞効果を検証することを目的とした。平成25年(初年)度は,肝細胞癌の癌幹細胞を単離することを目標とした。培養癌細胞中の癌幹細胞が分化すれば,癌幹細胞は減少し,分化した癌細胞が増加する(population switch)との仮説に基づき,各種のヒト肝細胞癌細胞株(HuH-7, Li-7, PLC/PRF/5, HLF, HLE)を長期に培養し,既報の各種肝細胞癌幹細胞マーカー(CD133, CD90, EpCAM, CD24, CD13)の変化をFACSにて解析することにより癌幹細胞を同定し,分離を行った。造腫瘍能の変化をヌードマウスにて検討し,分離した細胞集団が癌幹細胞の特徴を有していることをin vitroにおけるALDH活性やspheroid形成能,stemness関連遺伝子の発現解析(マイクロアレー法),等により確認した。その結果,Li-7細胞が唯一,癌幹細胞の階層性とpopulation switchを示し,同細胞中のCD13+CD166-細胞は,やがてCD13-CD166+細胞へと分化し,それに伴いLi-7細胞の高い造腫瘍能は失われた。CD13+CD166-細胞は,Li-7細胞の全細胞集団を再構成することが可能,かつ高いALDH活性,spheroid形成能を示し,stemness関連遺伝子の発現も確認された。平成26年度以後,この肝細胞癌幹細胞(CD13+ CD166-細胞)に対する腫瘍融解ワクシニアウイルスJXー594の効果を検討する予定である。近年,腫瘍細胞選択的に増殖し,腫瘍を融解壊死させる種々の「腫瘍融解ウイルス」が癌の遺伝子治療用ベクターとして注目されている。特に,顆粒球・マクロファージ・コロニー刺激因子(GM-CSF)遺伝子武装腫瘍融解ワクシニアウイルス(JX-594)は,海外での肝細胞癌に対する第I相,第II相臨床試験において高い安全性と画期的効果を示し有望視されている。一方,最近,いくつかの腫瘍融解ウイルスが癌幹細胞を殺傷することが報告されたが,JX-594では全く不明である。本研究では,癌幹細胞に対する薬効を評価できる肝細胞癌の細胞株を同定し,それを用いて癌幹細胞に対するJX-594の殺細胞効果を評価することを目的とした。平成25年度は,各種のヒト肝細胞癌細胞株(HuH-7, Li-7, PLC/PRF/5,HLF,HLE)のうち,Li-7細胞株が唯一,癌幹細胞の階層性とその分化による形質変化(population change)を示すことを見い出した。さらに同細胞株のCD13+CD166-細胞は,CD13-CD166+細胞への分化に伴い造腫瘍能を失い,またLi-7細胞の全細胞集団の再構成が可能,かつ高いALDH活性,spheroid形成能,stemness関連遺伝子の発現から,癌幹細胞と同定された。平成26年度は,肝細胞癌に対して現在使用されている唯一の分子標的薬であるソラフェニブがLi-7細胞のCD13+CD166-癌幹細胞を標的とし,一方,抗癌剤5ーFUはCD13-CD166+細胞を殺傷し,両者の併用はより強力な抗腫瘍効果を示すことを見い出し,Li-7細胞が肝細胞癌の癌幹細胞を標的とする薬剤のスクリーニングに適していることが確認された。最終年度の平成27年度は,このLi-7細胞を用いて,肝細胞癌幹細胞(CD13+CD166-細胞)に対する腫瘍融解ワクシニアウイルスJX-594の殺傷効果を検討する予定である。現在、進行肝細胞癌に対しては分子標的薬(ソラフェニブ)や肝動注化学療法等による治療が行われているが、その効果には限界があり、新規治療の開発が待たれている。近年、腫瘍選択的に増殖し腫瘍を融解壊死させる腫瘍融解ウイルスが癌の遺伝子治療用の基盤ベクターとして注目されている。

腫瘍融解ワクシニアウイルスJX-594は、Thymidine Kinase (TK)を欠損することにより正常細胞内では複製不能だが、腫瘍細胞内では腫瘍が産生するTKを利用して複製可能となり、腫瘍を融解壊死させ,肝癌に対する臨床試験において良好な成績を示している。癌の抗癌剤耐性には癌幹細胞(Cancer stem cell; CSC)の関与が知られているが,近年,腫瘍融解ウイルスのCSCに対する融解効果が報告されている。我々は,腫瘍融解ワクシニアウイルスJX-594が肝細胞癌のCSCに与える影響を検討することを目的とした。我々は,これまで肝細胞癌Li-7細胞株のCD13+CD166-分画がCSCの性質を持つことを明らかにし,Li-7細胞株が肝細胞癌の癌幹細胞を標的とする薬剤のスクリーニングに適していることを確認した。そこで,JX-594が肝細胞癌Li-7細胞株のCSCに及ぼす効果を検討した。はじめに,Li-7細胞株のCSC分画とnon-CSC分画におけるTKの発現を比較した。Li-7細胞を3次元培養し、Li-7 spheroidを作製した。3次元培養されたspheroid形成細胞には2次元培養した親細胞よりもCSC分画が多く含まれている。このLi-7 spheroid形成細胞とbulk Li-7の全細胞タンパクをSDS-PAGEで泳動し、TKレベルをウエスタンブロット法で比較した。その結果、spheroid形成細胞にもbulk Li-7とほぼ同程度のTKの発現が確認された。以上の結果より、肝細胞癌Li-7株の癌幹細胞においてもJX-594の増殖は可能と考えられた。今後,JX-594ウイルスのLi-7細胞株のCSCに対する有効性を検証する予定である。近年,癌の治療には癌幹細胞に対する標的治療の必要性が明らかになっているが,その薬効評価に資するin vitro細胞系は不明であった。本研究では,初めに種々の肝細胞癌細胞株のうちLi-7細胞株のCD13陽性CD166陰性細胞が癌幹細胞の性質を示すこと,そしてLi-7細胞が肝細胞癌の癌幹細胞に対する薬効評価に資することを明らかにした。次いで,この細胞を用いJX-594の効果を評価したところ,JX-594はCD13陰性非癌幹細胞とともにCD13陽性CD166陰性癌幹細胞をも殺傷した。JXー594腫瘍融解ウイルスは肝細胞癌の癌幹細胞に対し殺傷効果を示すことが初めて明らかとなった。初年度である平成25年度は,肝細胞癌の癌幹細胞を同定することを目的とした。その結果,Li-7細胞のCD13+CD166-細胞を同定し得た。平成26年度は,Li-7細胞が,肝細胞癌の癌幹細胞と非幹細胞のそれぞれに対する薬効の評価に適するか否かを検討し,その結果,評価可能であることが判明した。したがって,順調に進展している。消化器内科学最終年度の平成27年度は,予定通り,Li-7細胞を用いて肝細胞癌幹細胞(CD13+CD166-細胞)に対する腫瘍融解ワクシニアウイルスJX-594の殺傷効果を検討する予定である。初年度である平成25年度は,肝細胞癌の癌幹細胞を同定,単離することを目的としていた。その目的をほぼ達成することができたため,順調に進展している。今後,予定通り,この単離した肝細胞癌幹細胞に対する腫瘍融解ワクシニアウイルスJXー594の治療効果を検討する予定である。
画期的技術を用いて合成した自己磁性タキソールを用いた新しい乳がん治療

申請者らは長年、有機化合物そのものに磁性と抗がん作用を持つ鉄錯体であるFe(Salen)の研究を行い、結晶構造解析により同定した磁場発生構造を、市販医薬品であるタキソールに化学結合させることで、「市販のタキソールの薬効成分自体を磁性化すること」に世界で初めて成功した。この磁性タキソールは化合物自体が磁性体(磁石に引き寄せられる)の性質を持ちながら、且つ市販のタキソール同様の抗腫瘍後果作用を持つ。本申請では医工連携から生まれた市販医薬品の薬効成分を磁性化した磁性タキソールを用いて乳がんをはじめとしたがんに対する新規治療法を開拓する。我々は医工連携においてIHI(株)の持つ機能材料設計に用いられるコンピュータシミュレーション技術を医学に転用することで医薬品化合物の磁性を予測し,その化合物を磁性化する設計技術を開発した。その結果,鉄錯体の一種(以下,Fe(Salen))が磁性有機化合物であると同時に,強い抗がん活性を持つことを突き止めた。我々はその有機化合物の磁性発生メカニズムを解析するため,大型放射光施設(SPring-8)を用いて,詳細な結晶構造解析を行うことで,磁場発生構造のエッセンシャルポーションを同定した。この構造は意外にも,古典的な物理理論として昔から知られるGoodenough-Kanamori-Anderson ruleで説明できることが分かり,この化合物のもつ酸素原子を介した2つの鉄イオンがおりなす角度が重要であることが分かった。つまりこの理論によるとFe-O-Feのなす角度が90°に近いほど磁性が大きく,180°に近ければ近いほど磁性は持たなくなるという。これらの事実を,申請者らは2015年にScientific Reports誌に報告した。このエッセンシャルポーションを市販のタキソールに付与することで,市販のタキソール(パクリタキセル)の薬効成分自体を磁性化することに世界で初めて成功した。タキソールの持つ抗がん活性に加え,磁性を持つという特徴があることで,磁石を用いて体外からこの有機磁性化合物を任意の場所に集積させること(ドラッグデリバリー)が可能であり,さらに,その化合物をMRIで撮影できる。MRIに写ることで薬剤の局在や濃度の推定ができることが期待できる。本研究はこの磁性タキソールを用いて磁性という特徴を生かした新しい乳がん治療を開発することが目的である。4つの事項について検討を行った。一つ目は磁性化に成功したタキソール(以下,磁性タキソール)が磁性を有するかの検討を行った。二つ目に磁性タキソールの抗腫瘍効果の検討,三つ目に磁性タキソールの作用機序を市販タキソールを用いて、比較検討を行った。四つ目にモデル疾患動物を使用した磁性タキソールの効果の評価を行った。まず、抗腫瘍効果の検討では既存のタキソールとの効果の比較をするために乳がん細胞を始めとした、複数の培養がん細胞で、XTT assayを用いて薬剤を投与し、抗腫瘍効果を評価した。その結果、磁性タキソールは市販タキソールと同様に抗腫瘍効果を示すことが分かった。さらに、アポトーシス誘導効果の比較も行った。磁性タキソールをがん細胞に投与後、アポトーシス誘導効果をFlow cytometry (FACS)を用いて比較し、濃度依存的にアポトーシス誘導効果をしめすことがわかった。三つ目に磁性タキソールの作用機序の比較検討を行った。市販タキソールは微小管の脱重合阻害を行い、また、細胞周期においてはG2/M期に集束するという報告があることから,磁性タキソールでも同様の性質を持つかを複数のがん細胞で検討した。その結果、市販タキソールを同様に、G2/M期で集束しており、同じ傾向を示した。磁性タキソールは磁性後も多岐ソールの性質を保持していることが分かった。四つ目のモデル疾患動物を用いた磁性タキソールの効果の検討では,舌がん細胞を,免疫不全ヌードマウスの背部皮下に移植し,がんモデルマウスを作成した。これを用いて生体内で体外からの磁石により,静脈投与した薬剤が局所に集められるかの検討を行った。その結果、体外から磁石を用いることで薬剤が局所に集められることがわかった。また、磁性タキソールを尾静脈注射をした際に、磁石を用いることで薬剤の効果が増強するかの検討を行い、効果があることがわかった。磁性タキソールは我々が独自に同定した磁場発生構造を市販タキソールに付加することで,磁性という特徴が得られたことにより,磁石で局所に薬剤を集積させることができる。このことは本研究での検討により、in vitro,in vivoにおいても証明することができた。この結果は、「生体内でもその磁力を失わず効果を発現できること」を示唆する。特に、in vivoにおいて任意の場所に磁石を体外から付加することにより、その場所に薬剤を実際に集積させることが可能であることがわかったことにより、当初期待していた通り、薬剤を目的とする局所に集中的に奏功させることができる(ドラッグデリバリー)と思われる。それにより薬剤の持つ副作用の軽減が大いに期待できる。また,磁性タキソールの抗腫瘍効果に関しては既存のタキソールに遜色ない効果を示しており、効果に関しても市販タキソールと同様の腫瘍抑制効果があることが示唆された。また,FACSを用いて複数のがん細胞に投与した磁性タキソールが、細胞周期にどのような影響を及ぼしているかを確認したが、得られた結果から市販タキソールと同様のメカニズムで抗腫瘍効果が示していることが分かった。このことは市販タキソールと同様のメカニズムによって,効果を示しており、磁性化後も性質は変わっていないことを意味する。

また、現在は当初の目標であるがんモデルマウスを持いて実際にがんモデルマウスに対して、磁性タキソールでの治療群を2群に分け、我々が独自に開発した磁石付ジャケットを用いて磁石を印加した群と、用いずに印加しなかった群での治療効果の比較検討を行っている。その結果、未治療群と比較し、磁性タキソール+磁石印加群は、磁性タキソールのみ(非印加群)の群より、腫瘍縮小効果が高いことがわかった。申請者らが合成した磁性タキソールが磁性をもつことを、磁化測定装置を用いて測定した。また、磁性タキソールが市販抗がん剤であるタキソールの特徴を磁性後も保持しているかを確認するために、実験を行った。抗がん活性の有無に関してはヒト乳がん培養細胞MCF-7やトリプルネガティブヒト乳がん細胞であるMDA-MB-453に対して、XTT proliferation assayを用いて磁性タキソールが市販タキソールと同等以上の薬理活性を持つことを確認した。生体内における磁性タキソールの効果を示すために、がんモデルマウスを作成し、薬効評価を行った。免疫不全マウスを用いて、がんモデルマウスを作成した。それらを薬剤治療群と未治療群に分類し、治療群はタキソール投与群、磁性タキソール投与群に分け治療を行った。その結果、両群には効果に大きな差はなかった。さらに、磁性タキソール投与群は腫瘍部に磁石を当て、永久磁石によるドラッグデリバリー効果の評価を行った。磁石付与群と磁石なし群に分け、比較検討を行った。その結果、磁石あり群で有意に腫瘍増大率の低下を認めた。磁性タキソールは生体内においてもタキソールと同等の抗がん活性を示し、さらに磁石り抗がん活性が増強した。マウスの腫瘍部に磁石を当て、静脈投与した磁性タキソールを集積させることで、磁性タキソールの磁石集積がMRIで確認できるか検討した。その結果、T2強調画像において磁性タキソールの集積が確認された。本研究で、磁性タキソールは市販のタキソールと同等の抗がん活性を持ち、さらに磁性により、磁石により任意の場所に集積した。磁性タキソールは体外からの磁石により、生体内で薬剤の挙動をコントロールできることから、副作用の少ないドラッグデリバリーが可能な新しい癌治療が可能かもしれない。申請者らは長年、有機化合物そのものに磁性と抗がん作用を持つ鉄錯体であるFe(Salen)の研究を行い、結晶構造解析により同定した磁場発生構造を、市販医薬品であるタキソールに化学結合させることで、「市販のタキソールの薬効成分自体を磁性化すること」に世界で初めて成功した。この磁性タキソールは化合物自体が磁性体(磁石に引き寄せられる)の性質を持ちながら、且つ市販のタキソール同様の抗腫瘍後果作用を持つ。本申請では医工連携から生まれた市販医薬品の薬効成分を磁性化した磁性タキソールを用いて乳がんをはじめとしたがんに対する新規治療法を開拓する。磁性タキソールの抗癌作用が磁性化後も保持されているかどうかを評価するため,乳がん,卵巣がん,舌癌などのセルラインを用いてXTTアッセイで抗腫瘍効果を評価し,保持されていることを確認した。
Pathophysiological investigation of bone cell communications regulated by chemokine network

ケモカイン受容体CCR5の骨代謝における役割を検討した。CCR5欠損マウスはRANKL誘導による骨粗鬆症モデルに耐性を示したことから、骨粗鬆症の発症に重要な分子であることが明らかとなった。さらなる解析から、CCR5を介した細胞内シグナルは、小分子GTPaseやインテグリン発現を調節し、破骨細胞の機能調節をしていることが明らかとなった。CCR5はHIVの共受容体でありAIDS薬物治療の標的分子であることから、本研究の臨床的意義も高いと思われた。
低酸素環境に暴露されたヒト膀胱平滑筋細胞に生ずる小胞体ストレス応答機構

この研究は、ヒト膀胱平滑筋細胞を用いて低酸素刺激による小胞体ストレス関連遺伝子の発現を検索することにより、虚血や低酸素による小胞体ストレスへの応答機構とこれによって引き起こされるアポトーシスが疾患の進行にどのように関与しているかを解明することを目的としている。われわれは、ヒト膀胱平滑筋細胞より調製したprimary cell cultureを用いて酸素吸着、二酸化炭素発生パックによる慢性的な酸素欠乏モデル、ならびにミネラルオイルを用いて急性虚血モデルを作成した。細胞数あるいは増殖活性に関する影響は、^3H-チミジン法、MTT assayにて解析し、XBP1のスプライシングはRT-PCR、sequencing法を用いて検討した。酸素欠乏モデルを用いた実験では、低酸素状態に対する小胞体ストレス応答機構として小胞体シャペロン遺伝子の発現に重要な役割を持つXBP1遺伝子のスプライシングが検出された。具体的には、ヒト膀胱平滑筋細胞において低酸素刺激はunspliced XBP-1 mRNAより26塩基のスプライシングを生じさせた。これと平行して糖鎖の付加阻害を生じさせるツニカマイシン処理や内腔カルシウムの枯渇を生じさせるタプシガルギン処理を行い小胞体ストレスを引き起こし反応を見たがやはり酸素欠乏刺激と同じように、小胞体シャペロン遺伝子の発現に関与するXBP1分子のスプライシング反応を検出した。
ティッシュエンジニアリングを用いた組織再生構築に関する総合的研究

1.Mescnchymal stem cells部門:増殖歯根膿の基礎的成果をふまえて臨床応用の頃階に入った(山田、太田)。SPARCは組織分解とHPLcellsの増殖を促進し、歯周靭帯の修復過程に関与することが示唆された(栗原)歯肉線維芽細胞に比較しヒト歯根膜細胞においてmRNAの最も顕著な発現量を示した遺伝子は、PDL-29mRNAであり、in vitroがin vivoより大きいことを示した(高柴)。BMP-2依存的な骨芽細胞分化は、EP2/4アゴニストによりさらに増加することが確認された(長谷川)再生療法における移植材の開発で多層性線維芽細胞シートおよび細胞外マトリックスの役割について検索し、ティネシンの沈着は線維芽細胞の多層性増殖を促すことが示唆された(前田)。2.Gnowth factor部門:歯根膜細胞をbbFGFにて刺激することにより、高分子型のヒアルロン酸の生合成が誘導されること、シンデカン-2のsheddingが惹起された(村上)。ラットにおける再生された長い付着上皮について、NORsを標識するAgNOR染色法を用いて検索し、長い付着上皮が、増殖活性を維持する再生結合組織によって置換されることが示唆された(橋本)。rhBMP-2によって新生した歯周組織は長期的に維持されて機能し得ることが明らかになり、スペーサーの応用により骨性癒着を減少できることが示された(川浪)リン酸カルシウムセメント(CPC)の骨形成能をビーグル犬を用い検索し、セメントの吸収、ホール中の新生骨形成、血管供給が観察された(小田)。3.Matrix factor部門:生体吸収性GBR用PLLA頃を試作し、動物実験による病理組織学的検索により、長期吸収型PLLA膜は、臨床応用の可能性が示唆された(和泉)。人工歯相の第一段階であるセメント実の形成には、人工歯根表面の幾何学的性質が重要であることを明らかにした(滝田)1.Mescnchymal stem cells部門:増殖歯根膿の基礎的成果をふまえて臨床応用の頃階に入った(山田、太田)。人工歯相の第一段階であるセメント実の形成には、人工歯根表面の幾何学的性質が重要であることを明らかにした(滝田)1.Msenchymal stem cells部門:GTRによる膜組織の形成法を確立し、得られた膜組織の特性を検索した結果、セメント質および骨組織形成能の高い組織であることを明らかにした(山田、杉戸)。ラット歯槽骨に骨欠損を形成して治癒過程における肉芽とその周囲の骨組織を採取、サブトラクション法でスクリーニングし、500bp以上のインサートを有する67クローンを候補遺伝子として得た(高柴)。SPARCは(HPL細胞)の増殖あるいはMMPの産生を増加さえることによって組織分解を促進し、歯周靭帯の修復に関わる可能性が示唆された(栗原)。上皮と歯面表面との結合に関し、再生上皮においては表層部にラミニン5の発現、その後、内側基底板部に明確に局在していた。インテグリンβ4は初期には、細胞内に存在し、その後、内側基底板側に限局する傾向がみられた(橋本)。2.生理活性物質部門:rhBMP-2処理した象牙質は、付着した歯肉線維芽細胞の硬組織形成能を歯根膜細胞と同程度まで上昇させた。また、口蓋部結合組織内における」象牙質片表面にセメント質用硬組織の形成が観察された(加藤)。エナメル基質タンパクのセメント質形成に及ぼす影響に関し、セメント質全体については実験群が多く形成され、上皮の根端側への増殖は実験群で対照群と比較して抑制される傾向がみられな(小田)。

bFGFは歯根膜細胞に対し約8倍に増殖応答が上昇したが、上皮細胞に対しては、細胞増殖反応の相乗的な亢進はなかった。また、上皮細胞上に発現しているFGFレセプターサブタイプ発現は、歯根膜細胞のそれとは異なっていることが明らかとなった(岡田)。3.マトリックス部門:GBRに用いる吸収性膜と膜固定ピンの開発を試み、開発した膜とピン動物に応用して標本の作製中である。アルコルビン酸(AsA)と高濃度のTGF-βを血清含有培地に添加すると細胞は、多層化してコラーゲンやフィブロネクチンから成る細胞外マトリックスを形成し、ALP陽性線維芽細胞によって構成された培養組織を形成できる可能性が示された(前田)。培養細胞と担体のコンポーネント体による応用を目的とし、培養細胞のマーカーとしてgreenfluorescent protein(GFP)が有効であることを明らかにした(長谷川)。コラーゲン線維膜とBMPを用い歯根膜・セメント質再建を(1)抜去歯の再植系、(2)人工歯根にセメント質と歯根膜を再生させることを目的とし、(1)BMPに加えて、bFGFを用い、担体としてコラーゲン・ゲル用いて検討している。(2)レーザー穿孔コラーゲン膜を開発した。1.Msenchymal stem cells部門:stem cellsとしてe-PTFE膜を用いて作製した膜組織では、形成初期は残存歯根膜組織より多くの歯根膜由来細胞が進展し、多くのPCNA陽性細胞を含んでいた。その後、ALP活性が著しく高進し、硬組織の成熟と供にオステオカルシン(OC)産生量の増加を発現した(山田、杉戸)。Secreted protein,acid and rich in cysteine(SPARC)は、Osteoprotegerin(OPG)の発現をmRNAレベルおよびタンパク質レベルで促進し、SPARCは歯周靱帯細胞のOPC発現を調節し、歯槽骨代謝へ関わる可能性が示唆された(栗原)。フィブロネクチンはインテグリンα5β1を介してヒト線維芽細胞のアスコルビン酸に対するALP誘導応答を促した。I型コラーゲン細線維はこのALPの誘導をdeminant-negativeに抑制した(前田)。培養歯根膜細胞は、GFP遺伝子を導入後、緑色蛍光を発し、GFP遺伝子導入培養細胞を識別可能であり、移植細胞マーカーとしてのGFPの有用性を明らかににた(長谷川)。培養ヒト歯根膜線維芽細胞に外来遺伝子を挿入した発現ベクター作製に成功した(高柴)。上皮再付着に関し、Laminin-5を標識する金コロイド粒子は、内側基底板の暗板に明瞭な局在を示し、上皮組織の歯面への接着には、Laminin-5の役割の重要性が示唆された(橋本)2.生活活性物質部門:リン酸カルシウムセメント(CPC)応用は、既存骨の厚みに応じCPC上に新生骨を認め、歯根面とCPC間のスペースに血管を豊富に含有した歯根膜組織と細胞性セメント質の再生を可能とした(小田)。欠損部へゼラチンを基剤とした0.1%および0.4%ヒトリコンビナント塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)投与は、上皮下方増殖や骨性癒着を起こすことなく、70%の新生骨形成率及び新生セメント質形成率を発現した(村上)。象牙質表層に50,100microgram/mg濃度」のBMPを歯肉結合組織に埋植した結果、1.6%,12%の新生硬組織形成を発現した(川浪)。
PARK7 の非アルコール性脂肪肝炎における役割と診断的応用

本研究は非アルコール性脂肪肝炎(NASH)におけるPARK7の役割やバイオマーカーとしての有用性の検討を行った。PARK7の発現は、正常肝では肝細胞の細胞質にその局在がみられるのに対し、NASHになると肝細胞の核に局在が変化し、NASHで有意に上昇を認めた(p<0.001)。NASHにおける肝細胞核内発現は、炎症の程度の進行に伴い有意な上昇を認めた(p=0.018)。一方、ELISAでの血清PARK7測定値はNASHで有意に低下した(p<0.001)。NASHにおける肝細胞核内発現は本疾患の病態に関与している可能性が、血清PARK7測定はNASH診断の有用なマーカーになる可能性がある。本研究は非アルコール性脂肪肝炎(NASH)モデルマウスのプロテオーム解析結果から、NASHモデルマウスの肝臓で発現がみられたPARK7に着目し、NASHの病態における役割やバイオマーカーとしての有用性の検討が目的である。1.研究対象とする症例の選定、肝組織と血清の採取、臨床病理学的データのまとめ組織学的な裏付けのある症例に関して、27年4月末時点で、肝組織はNASH60例、非アルコール性脂肪肝(NAFL) 12例、コントロール8例が、血清はNASH31例、NAFL7例、健常人11例を選定した。2.PARK7および関連分子の発現・局在解析とその臨床病理学的意義の検討上記症例をもとに、PARK7の発現を解析した。発現局在は正常肝では細胞質、NAFLでは細胞質および一部の核に、NASHでは核に局在が変化するため、肝細胞を最低1000個計数し、染色された核の割合をDJ-1 labeling index [DJ-1 LI (%)]として検討した。DJ-1 LIの中央値(%)は正常肝0、NAFL 4.3、NASH 38.3とNASHで有意に上昇を認めた(p<0.001)。DJ-1LIはBrunt分類のgradingの進行に伴い有意な上昇を認めた(p=0.018)。Brunt分類のstagingでは、stage1から3までは段階的に上昇するが、stage4になると低下することが判明した。NASH診断能における多変量解析により、DJ-LIが独立した因子として抽出された。3.ELISAの構築と臨床的意義の検討ELISAに使用するマウスモノクローナル抗体の作製を進めるとともに、文献で報告されているマウスモノクローナル抗体も購入し構築を進めている。1.PARK7の発現解析とその臨床病理学的意義の検討PARK7の発現は、NASHになると核に局在が変化し、PARK7 labelingindex [PARK7 LI (%)] (肝細胞を最低1000個計数し、染色された核の割合)はNASHで有意に上昇を認めた(p<0.001)。PARK7 LIはBrunt分類のgradingの進行に伴い有意な上昇を認めた(p=0.018)が、stagingでは、stage1から3までは段階的に上昇するが、stage4になると低下した。NASH診断能における多変量解析により、BMIとPARK7 LIが独立した因子として抽出された。ROC解析により単純性脂肪肝とNASHを判別するAUCは0.969で、PARK7 LIのカットオフ値(20%)からPARK7 LIの感度/特異度は88.3%/91.7%であった。2.ELISAの構築と臨床的意義の検討ELISAに使用する市販のマウスモノクローナル抗体を購入し、条件検討を行っている。並行して、市販のELISAを購入し検討を行った。血清PARK7値(ng/ml)の中央値はコントロール13.9、単純性脂肪肝12.7、NASH3.6とNASHで有意に低下し(p<0.001)。またROC解析により単純性脂肪肝とNASHを判別するAUCは0.751で、PARK7 LIのカットオフ値(6.98mg/ml)からPARK7 LIの感度/特異度は71.4%/74.2%であった。症例の集積に関しては、PARK7のNAFLDにおける発現および臨床病理学的検討は終了し、そのNAFLDにおける重要性を確認した。ELISAの構築に関しては、市販の抗体を購入しての条件検討を行うと同時に、市販のELISAによる検討も並行して行った。当初の仮説(健常人<NAFL<NASH)と異なり、血清PARK7値はNASHで低下することが判明した。より多くの血清を集積しNASHにおける意義を解析する予定である。in vitroでのPARK7機能解析を予定していたができなかった。

PARK7 LIはBrunt分類のgradingの進行に伴い有意な上昇を認めた(p=0.018)が、stagingでは、stage1から3までは段階的に上昇するが、stage4になると低下した。NASH診断能における多変量解析により、BMIとPARK7 LIが独立した因子として抽出された。ROC解析により単純性脂肪肝とNASHを判別するAUCは0.969で、PARK7 LIのカットオフ値(20%)からPARK7 LIの感度/特異度は88.3%/91.7%であった。2.ELISAの構築と臨床的意義の検討ELISAに使用する市販のマウスモノクローナル抗体を購入し、条件検討を行っていたが、安定した結果が得られなかった。並行して行っていた市販のELISAを購入し症例を追加して検討を行った。NASH50例、非アルコール性脂肪肝(NAFL)8例、健常人17例における血清PARK7値(ng/ml)の中央値は健常人14.6、NAFL 15.0、NASH 10.7とNASHで有意に低下し(p<0.001)。またROC解析によりNASHと非NASHを判別するAUCは0.795で、PARK7のカットオフ値(9.48mg/ml)からPARK7の感度/特異度は76.0%/72.0%であった。本研究は非アルコール性脂肪肝炎(NASH)におけるPARK7の役割やバイオマーカーとしての有用性の検討を行った。PARK7の発現は、正常肝では肝細胞の細胞質にその局在がみられるのに対し、NASHになると肝細胞の核に局在が変化し、NASHで有意に上昇を認めた(p<0.001)。NASHにおける肝細胞核内発現は、炎症の程度の進行に伴い有意な上昇を認めた(p=0.018)。一方、ELISAでの血清PARK7測定値はNASHで有意に低下した(p<0.001)。NASHにおける肝細胞核内発現は本疾患の病態に関与している可能性が、血清PARK7測定はNASH診断の有用なマーカーになる可能性がある。症例の集積に関しては、NAFL以外は順調に集積が進んでいる。当初PARK7関連分子のNASHにおける発現検討を今年度に行う予定であったが、臨床病理学的視点からのPARK7のNASHにおける重要性を確認できたので次年度に行うことにした。またELISAの構築に関しては、マウスモノクローナル抗体の作製に時間がかかっている。引き続き症例(血清)の集積を進める。In vitroでのPARK7の機能解析(PARK7の核内移行のメカニズム等)を行うために、PARK7 shRNAの樹立を行う。またELISAの構築も並行して進める。消化器内科学引き続き症例の集積に努める。組織学的な裏付けのあるNAFL症例の血清採取が課題であり、本学消化器外科と連携し肝転移の切除症例を中心に集積を進めたい。また今年度に予定していたPARK7関連分子のNASHにおける発現検討を進める。次年度に予定していたIn vitroの検討やELISAの構築も並行して進める。当初予定していたin vitroでのPARK7の機能解析ができなかったため、細胞培養関連試薬等の購入を見合わせたため。前述の通り、当初PARK7関連分子のNASHにおける発現検討を今年度に行う予定であったが、臨床病理学的視点からのPARK7のNASHにおける重要性を確認後に行うことにしたため、次年度への計画にしたため。