hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カイコの性分化におけるBmdsx遺伝子の機能とその発現調節機構の解析

カイコ卵巣で最も多量に発現しているnon-coding RNAであるovachamRNAの機能解析を試みた。ovacham RNAに対するRNAiを行ったところ、シストサイトの分化異常が、卵管の分子卵胞同士の融合が観察された。ovacham RNAはカイコ卵形成に欠かせないRNAであると考えられる。加えて、一部のノックダウン個体ではメス蛾の外部生殖器の一部がオス様の形態を示した。メス外部生殖器ではovacham RNAの発現が観察されないため、卵巣より分泌される何らかの物質が外部生殖器の分化に関与していると考えられた。更に、カイコ卵巣に多量に存在する低分子RNAを解析した。10152クローン(8053種類)の塩基配列を決定した。その内2種類はmiRNAであった。また、1992種類については、カイコゲノムスキャフォールドに多数回(5回以上)ヒットしたのでrasiRNAであると考えられた。それら以外にも、スキャフォールド配列に14回ヒットするRNAが3285種類あり、それなをBmsmRNAと名付けた。BmsmRNAは、ゲノム上に複数のクラスターを形成した。それらクラスター内では、卵巣のSAGEタグに相当する配列が疎であったので、BmsmRNAは何らかの機構で卵巣におけるジーンサイレンシングを行っているものと推察された。研究代表者らはこれまでにカイコにおいてBmdsx遺伝子が体細胞の性分化に関与することを見出して来た。また、Bmdsxはpre-mRNAが雌雄で異なるsplicingを受けることにより、最終的に雌雄で異なるタンパク質として翻訳されることが明らかにされている。そこで、今年度は卵巣内に発現している遺伝子群を網羅的に同定することで、生殖細胞における性分化を考察すると共に、雌で発現しているpre-mRNAスプライシング因子を網羅的に探索する目的で、カイコ卵胞(stage13)より調製したRNAを元に3'-Long SAGEライブラリを作成した。始めに、卵胞内で起こっている卵原細胞やシストブラストの非対称分裂を調節する遺伝子群を探索した。キイロショウジョウバエの神経幹細胞を用いた研究から、細胞の非対称分裂の際の物質分配に関与するタンパク質の多くが細胞内において紡錘体、中心体や収縮環に局在していることが知られている。そこで、出現したタグの内、"centrosome"、"spindle"や"apicalcortex"をGO termとして有しているものを集めた所、アノテーションが可能であった1138種類のタグの中から16種類のタグが得られた。その中には、キイロショウジョウバエにおいて神経幹細胞の非対称分裂に関与していることが示唆されている遺伝子であるauroraやzipperに高い相同性を示すものが含まれていた。尚、auroraのコードするタンパク質であるAurora-Aは通常、細胞内において中心体に局在するキナーゼであり、細胞が癌化する初期過程においてそのmRNA量及びタンパク質量が増加し、それに引き続き細胞質分裂を伴わない核内有糸分裂へと移行することが知られている。上記のようにカイコ卵胞内では栄養細胞が核内有糸分裂を行っており、その類似も興味深い。近年様々な生物を用いた研究から、2030塩基から成る低分子RNAが相補的な配列を有する遺伝子に作用し転写時または転写後の時点でその発現を調節することが明らかにされている。今年度、カイコにおいて他組織と比較して卵巣小管に多く存在する低分子RNAを発見及び配列決定した。それらのRNAは以下に記す特徴を有していた。(1)カイコゲノムに5回以上ヒットしたもの、または既知の反復配列に対する高い相同性を示したものが高い割合で含まれていた(54.6%)。(2)反復配列ではないタンパクコード転写産物にヒットするものは含まれていなかった。(3)既知のmiRNAに相同性を示すものは含まれていなかった。(4)75.4%のクローンがUから開始されていた。(5)28.6±2.3bpというサイズ分布を示した。(6)複数(26)のsmall RNAがヒットしたコンティグの約96%において片方のDNA鎖に対してのみヒットするという非対称性が観察された。(7)これらのコンティグをqueryとしblastxを行った結果、90%以上のものに関してORFの予想されたDNA鎖とsmall RNAのヒットしたDNA鎖は相補的な関係にあった。また同じく卵巣小管由来のRNAを用いてSAGE(約14万tag)及びMPSS(約99万signature)を作成し、取得したタグをqueryとして複数(26)のsmall RNAヒットしたコンティグに対してblastnを行なった所、両方のLibraryのタグがヒットしたコンティグは41.5%であった。SAGE、MPSSが両者ともpoly(A)が付加されているRNAであれば、発現量の微量なものも検出出来る実験手法であることを考えると、カイコ卵巣小管で観察されたsmall RNAの元となっているRNAの中には、polyAを持たないRNAも含まれていることが示唆された。

メス外部生殖器ではovacham RNAの発現が観察されないため、卵巣より分泌される何らかの物質が外部生殖器の分化に関与していると考えられた。更に、カイコ卵巣に多量に存在する低分子RNAを解析した。10152クローン(8053種類)の塩基配列を決定した。その内2種類はmiRNAであった。また、1992種類については、カイコゲノムスキャフォールドに多数回(5回以上)ヒットしたのでrasiRNAであると考えられた。それら以外にも、スキャフォールド配列に14回ヒットするRNAが3285種類あり、それなをBmsmRNAと名付けた。BmsmRNAは、ゲノム上に複数のクラスターを形成した。それらクラスター内では、卵巣のSAGEタグに相当する配列が疎であったので、BmsmRNAは何らかの機構で卵巣におけるジーンサイレンシングを行っているものと推察された。
細胞寿命に関する転写因子レベルでの研究

本研究では,マウスの胎児繊維芽細胞(Mouse Embryonal Fibroblast: MEF)の培養系をモデルとして,正常細胞がSenescenceから細胞死に至る過程における分子機構を,Bcl6によるゲノムの安定性や体細胞突然変異の導入抑制機構を含めた分子のレベルで明らかにすることを目的とした。すでにBcl6欠損マウス由来のMEF細胞を用いてSenescenceに入る時期が早くかつ,継代培養8-9代以降では細胞が死滅することを見出した。また,Bcl6欠損MEF細胞におけるIg遺伝子のスイッチ領域やc-Myc遺伝子の体細胞突然変異の頻度が,Senescenceに入る時期に増加することを見出した。すでにRNA修飾酵素Adenosine deaminase acting on RNA1(ADAR1)がBcl6の標的遺伝子の一つであり,Bcl6欠損MEF細胞で発現上昇していることを見出しているので,正常マウスやBcl6欠損マウス由来のMEF細胞の継代培養5代目の細胞にADAR1を遺伝子導入したところ,Ig遺伝子のスイッチ領域やc-Myc遺伝子における体細胞突然変異の頻度が著しく高くなることを見出した。この体細胞突然変異の導入とクロマチンヒストンのアセチル化との関係を解析したところ,Bcl6欠損マウス由来のMEF細胞では継代培養6代以降ですでにクロマチンヒストンのアセチル化が起きていた。また,Bcl6欠損マウス由来のMEF細胞を紫外線(UV)や過酸化水素(H2O2)で処理するとより低いドーズでSenescenceに入り,かつアポトーシスを起こしてくることを見出した。この時にもADAR1の発現誘導とクロマチンヒストンのアセチル化が起きて,体細胞突然変異の導入がみられた。現在,体細胞突然変異の導入と細胞寿命との相関を解析している。本研究では、マウスの胎児繊維芽細胞(Mouse Embryonal Fibroblast : MEF)の培養系をモデルとして、正常細胞がSenescenceから細胞死に至る過程における分子機構1を、Bcl6によるゲノムの安定性や体細胞突然変異の導入抑制機構を含めた分子のレベルで明らかにすることを目的とした。そこでBcl6欠損マウス由来のMEF細胞を用いてSenescence細胞におけるBcl6の機能を解析したところ、Bcl6欠損MEF細胞は継代培養6代を過ぎるころからSenescenceに入り、継代培養8-9代以降では細胞が死滅することを見出した。また、Bcl6欠損マウスのMEF細胞は、正常マウスのMEF細胞の1/100の濃度の過酸化水素(H_2O_2)の刺激によりSenescenceに入り、かつアポトーシスを起こしてくることを見出した。つぎにBcl6欠損MEF細胞を継代培養し、P16,P21,P53などのSenescence関連遺伝子の発現をNorthern法やWestern法で解析したところ、これらのMEF細胞がSenescellceに入る6-7代目の細胞ですでに、正常マウス由来の9代以降のSenescence期のMEF細胞での発現と同レベルの発現量がみられた。また、Bcl6欠損MEF細胞におけるIg遺伝子のスイッチ領域やc-Myc遺伝子の体細胞突然変異の頻度が、5代までの継代培養では著しく低いが、6代を過ぎることから、その頻度が増加することを見出した。しかし、正常マウスのMEF細胞では、Senescenceに陥る継代(8-9代)に至っても、Bcl6欠損MEF細胞で見られるスイッチ領域の体細胞突然変異は見られていない。すでにRNA修飾酵素Adenosine deaminase actingon RNA1(ADAR1)がBcl6の標的遺伝子の一つであり、Bcl6欠損MEF細胞で発現上昇していることを見出した。そこで、正常マウスやBcl6欠損マウス由来のMEF細胞の継代培養5代目の細胞にADAR1を遺伝子導入したところ、Ig遺伝子のスイッチ領域やC-Myc遺伝子における体細胞突然変異の頻度が著しく高くなることを見出している。現在、体細胞突然変異の導入と細胞寿命との関係を解析している。

この時にもADAR1の発現誘導とクロマチンヒストンのアセチル化が起きて,体細胞突然変異の導入がみられた。現在,体細胞突然変異の導入と細胞寿命との相関を解析している。
ヒストンのグリコシル化による栄養膜幹細胞のエピジェネティクス

ヒストンH2Aの40番目セリンがN-アセチルグルコサミン化(H2AS40Gc)される新規エピジェネティクス修飾を発見した。栄養外胚葉由来の栄養膜幹細胞(TS細胞)と内部細胞塊由来の胚性幹細胞(ES細胞)は、発生初期の分化運命機構に重要な示唆を与えてきた。本研究では、H2AS40Gcがこれら幹細胞の緩んだクロマチン領域に豊富で、分化に伴い大きく変化し、遺伝子発現に促進的であること、またグルコース感受性およびゲノム修復機能を有することを明らかにした。H2AS40Gcは代謝とゲノム正常性維持を結ぶエピジェネティクス系で、脊椎動物から哺乳類への進化上重要な位置に存在するなど、予想以上の成果となった。母親の妊娠初期の栄養状態は胎児の発育に影響を与える大きな要因である。栄養膜外胚葉に由来する栄養膜幹細胞(TS細胞)は胎盤を構成するすべての栄養膜細胞に分化する能力を有し、胎盤発生および機能を理解する上で強力なツールである。細胞内でグルコースの2-5%はヘキソサミン合成経路で代謝されグリコシル化修飾の供与体であるUDP-GlcNAcとなる。グリコシル化修飾はO-GlcNAc転移酵素OGTによって標的タンパク質に付加され、脱O-GlcNAc酵素OGAによって除去される。本年度では、OGT特異抗体を用い、TS細胞および分化TS細胞(dTS細胞)におけるOGTの発現およびゲノム標的領域をChIP-seqによって明らかにした。TS細胞に比べdTS細胞では、OGTは細胞全体における発現量は低下していたが、細胞質と核に分けOGTの量を調べたところ、クロマチンが含まれる難溶性核画分ではむしろ分化に伴いOGTの量は増加していた。ChIP-seq法によってTS細胞とdTS細胞のOGT標的領域を同定した。TS細胞では標的領域が1000領域程度であったの対し、dTS細胞では10,000領域以上であった。興味深いことに、dTS細胞においてOGT標的領域の一つにOGAをコードする遺伝子Mgea5が含まれており、OGTはMgea5のゲノム制御に働くことが考えられた。そこで、OGT発現ベクターをTS細胞またはdTS細胞に導入しMgea5の発現解析を行った。その結果、TS細胞ではMgea5の発現に変化はなかったが、dTS細胞ではMgea5の発現増加が観察された。これまで、OGT・OGAの発現はグルコースに反応することが知られていたが、その発現制御機構は不明あった。本研究によってその一端を初めて明らかにすることができ、dTS細胞においてはOGTがMgea5遺伝子領域に結合することで細胞内O-GlcNAc修飾の恒常性を保っていることが示唆された。また、今年度は我々が発見した新規のヒストングリコシル化修飾を特異的に認識する抗体を用いChIP-seqを行い、TSおよびdTS細胞におけるデータも取得した。本研究では栄養膜幹細胞(TS細胞)における新規ヒストンGlcNAc修飾(H2AS40Gc)のゲノム上の標的領域および機能を明らかにすることを目的としている。本年度は以下に記すH2AS40Gcの特徴が明らかになった。(1)TS細胞においてH2AS40Gcの標的の約50%は遺伝子領域に存在し、特にエクソンに豊富であることが明らかとなってきた。(2)TS細胞での解析結果より、H2AS40Gc標的が普遍的であるのかを確認する必要が生じた。そこでマウス胚性幹細胞(ES細胞)の解析を追加した。その結果、ES細胞でもH2AS40Gc標的は遺伝子領域に豊富で、エクソンへの偏りをもって存在していることが確認された。これは予想外の結果であった。遺伝子領域に豊富なヒストン修飾としてH3K36メチル化が知られている。(3)幸いにES細胞では既存のヒストン修飾情報は蓄積しており、H3K36メチル化情報が報告されている(TS細胞での報告は無い)。そこで、ES細胞で得られたH2AS40Gc情報を既知のヒストン修飾情報と比較解析した。その結果、約50%のH2AS40GcはH3K36メチル化とオーバーラップしていた。また驚いたことに、γH2AXおよびアセチル化H2AZと標的を共有していることが判明した。H2AXおよびH2AZはゲノム修復機能を有するヒストンバリアントである。従って、H2AS40Gcはゲノム修復能を有する可能性が浮上してきた。(4)ES細胞を用いてトポイソメラーゼ阻害剤処理でゲノムダメージを誘導するとH2AS40Gc化が増加することが明らかになった。(5)本研究で明らかになったH2AのGlcNAc化は一部のH2Aサブタイプに限られていた。GlcNAc化されうる40番目のSer(Ser40)をゲノム情報データベースで確認すると、Ser40を有するヒストンH2Aは哺乳類特有であることが判明した。データの蓄積で浮上してきた予想外の展開は、(1)H2AS40Gcがゲノム修復に関与する可能性と、(2)H2AS40Gcが哺乳類特有であるらしいことである。これまでに13のヒストンGlcNAc修飾が報告されているが、H2AS40Gcは哺乳類の進化に伴い獲得された新たなヒストン修飾であるとすれば、MS解析やGlcNAcを認識する非特異抗体でH2AS40Gcが検出されなかったのか納得がゆく。

つまり、Ser40を有するH2A自体が限られており、既知のヒストン修飾と比べてH2ASer40のGlcNAc修飾の総量が少ないのである。さらにH2AS40Gcの興味深い点は、Ser40がL1領域に存在することである。L1はH2A, H2B, H3, H4からなる4量体ヒストンが2つ集まり、ヒストン8量体を形成するとき、H2A同士の会合する位置にある。するとH2AS40がGlcNAc化されるか否かで、ヌクレソームの構造が変わる可能性が生じる。さらに哺乳類ではSer40以外に、Ala40を有するH2Aが存在する。実は生物の有するH2Aの殆どはAla40タイプで、Ser40は哺乳類特有であることが判明した。ヌクレソームの多様性は、H2ASer40のGlcNAcの有無による違いに加え、H2AAla40との組合せも生じることになる。哺乳類ではヌクレソームの多様性が飛躍的に増すことになる。このように特徴的なH2AS40Gcがゲノム修復能を持つとすれば大変である。広く生物界でゲノム修復に関わること知られているDNA photolyaseは哺乳類では変異により機能を失っていることが知られているからである。哺乳類でH2AS40Gcが獲得されたことはDNA photolyaseを補っているのかもしれない。以上、初年度から順調に実験が行われ、当初の目的どおりの進捗状況にあるが、さらなる発見が見込まれることになった。本研究では栄養膜幹細胞(TS細胞)における新規ヒストンGlcNAc修飾(H2AS40GlcNAc)のゲノム上の標的領域および機能を明らかにすることを目的としている。これまでにH2AS40GlcNAcを特異的に認識するモノクローナル抗体(20B2)の作製に成功しChIP-seq、免疫沈降、免疫組織染色を可能にした。TS細胞に加えマウスES細胞を用いたインフォーマティクス解析と生化学研究が行われ、以下に記すH2AS40GlcNAcの特徴と機能が明らかになった。(1)グルコース依存性について: ES細胞では経験的に高グルコース培地で飼育されており、低グルコース培地で飼育すると分化能が損なわれる。ES細胞を低グルコース培地で培養し、H2AS40GlcNAc修飾を免疫染色法・ウエスタンブロッティング、ChIP-seq解析を行った結果、低グルコースでH2AS40GlcNAc化が増加することが明らかになった。一方、最終分化を遂げた体細胞(血管内皮細胞など)ではグルコース濃度を上げるとH2AS40GlcNAc化も増加した。(2)H2AS40GlcNAc修飾はTS細胞では分化に伴い増加する。一方、ES細胞では領域数は大きな変化は見られないが、分化細胞の種類に特有の遺伝子領域が標的になっていることが判明した。(3)ES細胞を用いたChIP-seq解析から、ゲノムダメージによりH2AS40GlcNAc化が増加し、H2AXおよびH2AZと共にダメージ部位に集積し、ゲノム修復に関与していることが明らかになった。本研究で明らかになったヒストンGlcNAc化部位はヒストンH2Aの中で40番目がセリンを含むサブタイプ(H2AS40)に限定している。グルコースを感知して増減するH2AS40GlcNAc修飾がゲノム修復能を有することは哺乳類の進化を考える上で興味深い。ヒストンH2Aの40番目セリンがN-アセチルグルコサミン化(H2AS40Gc)される新規エピジェネティクス修飾を発見した。
脳虚血に対する細胞移植治療におけるペリサイトの果たす役割

虚血性傷害時における,脳血管ペリサイトによる幹細胞の制御機構ならびに放出される液性因子について明らかとすることを目的とし,当該年度はペリサイトのkey moleculeであるPDGFRに着目し,細胞遊走に関わる因子の探索を行った.PDGFRの発現は低酸素やアシドーシスといった虚血刺激でなく,虚血によって誘導されるbFGFによって調節される可能性を見いだした.さらに,bFGFはPDGFRを介して増殖および遊走能に関与していた.ペリサイトにおけるPDGFRシグナルは脳虚血後の修復過程に重要な役割があると考えられ,そのシグナルを調節しうる一つの機序と考えられる.虚血性傷害時における,脳血管ペリサイトによる幹細胞の制御機構ならびに放出される液性因子について明らかとすることを目的とし,当該年度はペリサイトのkey moleculeであるPDGFRに着目し,細胞遊走に関わる因子の探索を行った.PDGFRの発現は低酸素やアシドーシスといった虚血刺激でなく,虚血によって誘導されるbFGFによって調節される可能性を見いだした.さらに,bFGFはPDGFRを介して増殖および遊走能に関与していた.ペリサイトにおけるPDGFRシグナルは脳虚血後の修復過程に重要な役割があると考えられ,そのシグナルを調節しうる一つの機序と考えられる.
通常代数多様体を一般ファイバーに持つファイバー空間の研究

相対標準因子や相対反標準因子は代数的ファイバー空間の性質を調べる上で重要な役割を果たす。今年度は相対反標準因子の正値性について考察した。これまでの研究により、相対反標準因子がネフかつ巨大であるのは底空間が0次元のときに限ることが示されている。この命題から巨大性の仮定を外して一般化することを試みた。結果として、相対反標準因子にネフ性を仮定したとき、その切断環は自然な射によって一般ファイバーの反標準環に埋め込まれることを証明した。特に、相対反標準因子の飯高-小平次元は一般ファイバーの反標準因子が持つ飯高-小平次元によって上から抑えられる。この定理はある種の不確定点を持つ有理写像に対しても証明された。それを用いて、ネフな反標準因子を持つ滑らかな射影多様体の極大有理連結ファイブレーションについて調べた。Hacon-McKernanによって反標準因子がネフかつ巨大ならばその多様体は有理連結、すなわち極大有理連結ファイブレーションの像が0次元であることが示されている。これを一般化し、滑らかな複素射影多様体の反標準因子がネフならば、その飯高-小平次元は極大有理連結ファイブレーションの一般ファイバーが持つ次元によって上から抑えられることを証明した。この結果はHacon-McKernanの問いに対する解答である。また今年度は正標数の代数的ファイバー空間であって一般ファイバーがF純でないものについても扱い、弱正値性定理や飯高予想を研究した。結果として、弱正値性定理が成り立つための新しい十分条件を得た。29年度が最終年度であるため、記入しない。正標数の代数的ファイバー空間について、その幾何学的一般ファイバーが-純である場合に研究を行った。F-純性は多様体のフロベニウス射によって定義される局所的な性質であり、正標数に特有の概念である。これまでは幾何学的一般ファイバーのフロベニウス安定標準環が十分大きい場合を主に扱っていたが、これはフロベニウス射によって定まる大域的な性質である。滑らかな射影多様体の場合には、F-純性は満たされるが、フロベニウス安定標準環が十分大きいとは限らない。今年度の研究では、相対標準因子が底空間のあるQ-因子Lの引き戻しとQ-線形同値であるとき、Lは擬有効となることを証明した。これは弱正値性定理の一つとみることができる。またこの結果と、最近発展した正標数の3次元極小モデル理論を用いることで、全空間が3次元の場合に正標数の飯高予想が正しいことを示した。これは本年度の研究実地計画に掲げた目標の一つであった。ここで飯高予想とは全空間、底空間、一般ファイバーの小平次元の関係についての予想であり、小平次元とは多様体の双有理分類理論において重要な役割を果たす双有理不変量である。同様の手法により、全空間の反標準因子の持つ正値性が底空間の反標準因子の持つ正値性に与える影響についても調べた。それにより、標数0においては弱ファノ多様体の滑らかな射による像が再び弱ファノとなる、という藤野-權業による結果を、正標数の場合に証明した。加えて任意標数において、ファノ多様体の像は再びファノ多様体となることを、特殊ではあるが滑らかとは限らない射の場合に示した。さらに滑らかな一般ファイバーを持つ全射について、像が正の次元を持つならば、反相対標準因子はネフかつ巨大にはなり得ないことを証明した。これらは90年代にコラー-宮岡-森により示された結果の一般化となっている。目標の一つであった全空間が3次元の場合の正標数における飯高予想を解決できた。さらに、計画を立てた当初は予期していなかった反標準因子の正値性に関する結果を得ることができた。1つ目の研究では、正標数の正規射影多様体のAlbanese射の幾何学的性質について調べた。前年度までは正標数の代数的ファイバー空間の性質を調べてきたが、今年度のこの研究では、Albanese射が代数的ファイバー空間となるための条件を調べ、以下の2つがそれぞれ十分条件を与えることを示した。(1)反標準因子がネフであり、かつAlbanese射の像の上の一般ファイバーがF純特異点しか持たない。(2)大域的F分裂である、即ち、構造層のFrobenius射が分裂する。条件(1)の場合の結果は、Wangの3次元多様体に関する結果の一般化である。加えて、標数0の場合にZhangが示した結果の、正標数における類似でもある。また条件(2)の場合の系として、通常Abel多様体が、第1Betti数が次元の2倍に等しい大域的F分裂な正規射影多様体として特徴づけられる。2つ目の研究では、上記のものとは異なる視点から通常Abel多様体について調べ、以下のような特徴づけを与えた。標数p>0の正規射影多様体が通常Abel多様体であるのは、次の2条件がどちらも成り立つとき、またそのときに限る。(i)ある自然数eが存在し、pのe乗が2より大きく、かつe回Frobenius射による構造層の直像層が直線束の直和に分解する。(ii)標準因子が擬有効である。先行研究である、三内と田中による通常Abel多様体の特徴づけは、条件(ii)が無限個の自然数eについて成り立つことを要求しているが、今回の結果ではある1つのeについてのみ要求している。

またpのe乗が2より大きいという条件は最良である。即ち、p=2,e=1の場合に上記の条件を満たす滑らかな射影多様体であって、Abel多様体でないものが存在する。これまでの研究によって、全空間が3次元の場合の飯高予想を示すことが出来た。今年度はAlbanese射やAbel多様体を中心に研究を行ったが、それによって得られた結果や技術は、底空間としてAbel多様体を持つ代数的ファイバー空間の研究に有用であると考えている。底空間がAbel多様体であるという状況は特殊だが重要であり、例えばこの場合において飯高予想が解決されれば、特別な場合のアバンダンス予想が従う。相対標準因子や相対反標準因子は代数的ファイバー空間の性質を調べる上で重要な役割を果たす。今年度は相対反標準因子の正値性について考察した。これまでの研究により、相対反標準因子がネフかつ巨大であるのは底空間が0次元のときに限ることが示されている。この命題から巨大性の仮定を外して一般化することを試みた。結果として、相対反標準因子にネフ性を仮定したとき、その切断環は自然な射によって一般ファイバーの反標準環に埋め込まれることを証明した。特に、相対反標準因子の飯高-小平次元は一般ファイバーの反標準因子が持つ飯高-小平次元によって上から抑えられる。この定理はある種の不確定点を持つ有理写像に対しても証明された。それを用いて、ネフな反標準因子を持つ滑らかな射影多様体の極大有理連結ファイブレーションについて調べた。Hacon-McKernanによって反標準因子がネフかつ巨大ならばその多様体は有理連結、すなわち極大有理連結ファイブレーションの像が0次元であることが示されている。これを一般化し、滑らかな複素射影多様体の反標準因子がネフならば、その飯高-小平次元は極大有理連結ファイブレーションの一般ファイバーが持つ次元によって上から抑えられることを証明した。この結果はHacon-McKernanの問いに対する解答である。また今年度は正標数の代数的ファイバー空間であって一般ファイバーがF純でないものについても扱い、弱正値性定理や飯高予想を研究した。結果として、弱正値性定理が成り立つための新しい十分条件を得た。今年度の研究では、前年度とは異なる条件の下で弱正値性定理を証明した。ファイバーの仮定を弱めることはできたが、代わりに相対標準因子に強い仮定を置いている。今後は弱正値性定理が成り立つ新しい条件の発見を目標とする。まずは全空間が3次元の場合に考察する。これには3次元の極小モデル理論を用いる。また飯高予想についても新しい条件の下で考える。標数0の場合には、予想が成り立つための幾何学的一般ファイバーや底空間に関する十分条件がいくつか知られている。これらの正標数への拡張を目標とする。今年度の研究によって得られた結果や技術をもとに、代数的ファイバー空間が底空間としてAbel多様体を持つ場合に、弱正値性定理や飯高予想を考える。まずは、全空間の標準因子が底空間上のあるQ因子の引き戻しにQ線型同値であるという、強い仮定のもとで取り組む。また、これまでの研究では幾何学的一般ファイバーがF純特異点しか持たないことを仮定してきたが、与えられた代数的ファイバー空間の幾何学的一般ファイバーが持ち得る特異点については十分には知られていないため、これについての研究も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
アモルファス固体電解質材料の作製と特性評価

本年度得られた成果は以下の通りである。1.リチウムイオン濃度を高めたLi_2S-SiS_2-P_2S_5-Al_2S_3多成分系ガラスを比較的低温で結晶化させることによって、固相反応では得られない高イオン伝導性チオリシコン結晶がガラスから初晶として析出し、室温で1.2x10^<-3>Scm^<-1>の極めて高い導電率を示すことが分った。2.メカノケミカル法を用いてSnS-P_2S_5系負極材料やCu-S系正極材料を合成し、共通のガラスフォーマーを有するLi_2S-P_2S_5系固体電解質と組み合わせた全固体電池を試作した。いずれの場合もサイクル特性に優れた二次電池として作動し、従来のリチウムイオン二次電池と比べると大きな充放電容量の得られることが分かった。3.Li_2S-P_2S_5系固体電解質を用いたIn/LiCoO_2系全固体電池において導電助剤の検討を行ったところ、アセチレンブラックは初期不可逆容量の一因となることが分かった。一方、気相成長炭素繊維を用いると不可逆容量を低減することができ、高電流密度での充放電が可能になることが明らかになった。4.ゾル-ゲル法によってホスホシリケート系ハイブリッドおよびコンポジット系シートを作製した。γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いたハイブリッド系シートやポリイミドを用いたコンポジットシートを電解質膜とした固体高分子形燃料電池は、130°C以上、相対湿度数%の中温低加湿条件下でOCVが0.7-0.85V、最大出力が20-50mWcm^<-2>を示し、連続発電できることが分かった。5.レーザー蒸着(PLD)法によって、SnO/Li-V-Si-O系ガラス/LiCoO_2系全固体薄膜リチウム二次電池を試作した。200μAcm^<-2>までは二次電池として作動可能であり、容量は大きくないものの、100サイクル以上の充放電を確認した。動作可能な薄膜二次電池が全プロセスPLD法を用いて作製できたことにより、将来のマイクロエレクトロニクスの電源素子として、そのプロセスの確立が望まれる。本研究は高エネルギー密度全固体イオニクス素子の固体電解質材料として、高いリチウムイオン伝導性あるいは高いプロトン伝導性の期待できる新規な非晶質固体電解質材料を探索し、得られた非晶質材料の固体電解質としての特性評価を行うことを目的として行ったものである。本年度得られた主な成果は以下の通りである。(1)Li_2S-SiS_2系にLi_3AlS_3およびLi_3AlO_3を添加したガラスを作製したところ、いずれの系においても、少量添加時にガラスの結晶化に対する安定性が増加すると共に高い伝導度を示すことがわかった。特に、Li_3AlS_3を添加した系においては、少量添加した組成において伝導の活性化エネルギーが減少することがわかった。(2)メカニカルミリングにより、Li_2S-SiS_2-Li_xMO_y(Li_xMO_y=Li_4SiO_4, Li_3PO_4)系非晶質固体電解質材料の合成を試みた。少量のLi_xMO_yを添加した系において、約20時間のメカニカルミリングによって、非晶体が得られることがわかった。この非晶体は室温において1x10^<-4>Scm^<-1>以上の伝導度を有し、リチウムイオン輸率がほぼ1であることがわかった。(3)溶融急冷法によって得られたオキシスルフィドガラスおよびメカニカルミリングによってよって得られたオキシスルフイド系非晶質の電気化学的安定性を調べたところ、いずれもリチウム金属に対して10V以上の極めて広い電位窓を有することが明らかになった。(4)シリコンとリン元素が有機鎖でつながった構造を有するアルコキシドである、ジエチルフォスファトエチルトリエトキシシランを出発原料として作製したホスホシリケートゲルは、高温の熱処理を行うと有機鎖が燃焼し、オルトリン酸が生成するために、高いプロトン伝導性を示すことがわかった。本研究は、高エネルギー密度全固体イオニクス素子の固体電解質材料として、高いリチウムイオン伝導性あるいは高いプロトン伝導性の期待できる新規な非晶質固体電解質材料を探索し、得られた非晶質材料の固体電解質としての特性評価を行うことを目的として行ったものである。本年度は、昨年度得られた知見を基にさらに研究を進め、以下のような知見を得た。(1)溶融急冷法により作製したLi_2S-SiS_2-Li_3PO_4系オキシスルフィドガラスについて、^7LiNMR測定により縦緩和時間T_1の温度依存性を調べ、リチウムイオンのダイナミックスについて検討した。その結果、Li_3PO_4を少量添加した組成においてT_1は極小を示し、イオン伝導度の組成依存性と一致した挙動を示すことがわかった。(2)融液を超急冷することにより得られるLi_2S-SiS_2-Li_3MO_3(M=B,Al,Ga,In)系オキシスルフィドガラスを固体電解質とした全固体固体型電池を試作し、その充放電特性について調べたところ、正極にLiCoO_2、負極に金属Inを用いたセルは二次電池として機能することが明らかになった。(3)メカニカルミリングを用いて、Li_2O-SiS_2系およびLi_2S-Al_2S_3系の新規な非晶質固体電解質の作製に成功した。

Li_2O-SiS_2系については、得られた非晶質体の粉末成形体の室温における伝導度は10^<-4>S/cm以上の高い値を示すことがわかった。(4)種々の酸をドープしたメソポーラスシリカゲルは、低湿度下においても高いプロトン伝導性を示すことがわかった。(5)リン酸を含浸させた多孔化シリカゲルは、130°Cに保持すると時間とともにプロトン伝導度が減少したのに対して、ホスホシリケートゲルの場合には、時間の経過に伴う伝導度の減少はほとんど見られないことがわかった。本研究は、高エネルギー密度全固体イオニクス素子の固体電解質材料として、高いリチウムイオン伝導性あるいは高いプロトン伝導性の期待できる新規な非晶質固体電解質材料を探索し、得られた非晶質材料の固体電解質としての特性評価を行うことを目的として行ったものである。本年度は、昨年度までに得られた知見を基にさらに研究を進め、以下のような知見を得た。(1)メカニカルミリングを用いて、Li_2S-P_2S_5系非晶質固体電解質の作製に成功した。融液急冷法よりもリチウム含量の多い非晶体が得られ、粉末成形体の室温のおける伝導度は10^<-4>S/cm以上の高い値を示すことがわかった。(2)融液を超急冷することにより得られるLi_2S-SiS_2-Li_4SiO_4系オキシスルフィドガラスと高分子量分岐型ポリ(オキシエチレン)との複合化により、10^<-4>S/cm以上の高い値を示す複合体が得られることがわかった。(3)リチウムハロゲン化物をベースに、種々のアルキルアンモニウムなどの有機イオンを組み合わせることで、ガラス転移温度以下でも高いリチウムイオン伝導性を示す有機無機複合ガラスが合成できることがわかった。(4)固体電解質としてメカニカルミリングにより得られたLi_2S-SiS_2系ガラスを用い、負極にはメカノケミカル合成によって得られたリチウムシリサイドを、正極にはシュウ酸塩分解法により合成したLiCo_<0.3>Ni_<0.7>O_2を用いて作製した全固体二次電池は、良好な充放電特性を示すことがわかった。(5)ゾル-ゲル法により作製したホスホシリケートゲルは、130°Cに保持した場合、ほとんど加湿を行わない条件においても、時間の経過に伴う伝導度の減少はほとんど見られないことがわかった。Li_2S, P_2S_5,SiS_2,GeS_2を出発原料とし、遊星形ボールミルを用いたメカノケミカル法によりLi_2S-P_2S_5系、Li_4SiS_4-Li_3PS_4系、Li_4GeS_4-LiPS_4系のガラス化を試みたところ、広い組成範囲で.ガラスが得られることがわかった。このガラスを200550°Cで加熱処理することにより、いずれの系においてもリチウムイオン伝導性が室温で約1x10^<-3>Scm^<-1>の高い値を示すガラスセラミックスが得られた。また、このガラスセラミックスを固体電解質に用いることで、高い可逆性と優れたサイクル特性を有する全固体電池を作製することができた。メカニカルミリング法により金属リチウムとシリコンから作製したLi-Si系合金を作製したところ、従来知られていない新規な準安定な結晶相が得られることがわかった。また、この合金を負極に、正極活物質としてTiS_2、固体電解質にLi_2S-SiS_2系非晶体を用いた全固体電池において、良好なサイクル特性を示すことがわかった。昨年度まで報告してきた、100°C以上の中温領域、低加湿下で高いプロトン伝導性を示すホスホシリケートゲルと耐熱性や柔軟性に優れたポリイミドを加えることにより複合体シートを作製した。
コピュラ・モデルの統計的推測とファイナンスへの応用

本年度はまず2004年5月20日から22日にカナダのケベックで行われた国際コンファレンス"Dependence Modelling : Statistical Theory and Applications in Finance and Insurance"に出席した.そこで,これまで行ってきたセミパラメトリック接合関数モデルにおける順位近似Z-推定量と最小距離推定量に関する研究の成果を発表した.その後コンファレンスの主催者であったGenest教授に勧められて,Proceedingsの代わりとなるCanadian Journal of Statisticsの特別号に論文を投稿し,その査読過程で提起された改善点について考察を進めた.第一に,擬似最尤推定量とは異なる順位近似Z-推定量をよく知られた順位相関係数から導くことができることを発見し,その推定量をKolmogorov-Smirnov距離に基づく最小距離推定量とともにシミュレーションに加えた.そして,アルキメデス型ではないPlackett族接合関数モデルについてもモンテカルロ法による推定量の比較を行った.その結果,ほぼどの族に対してもMSEが小さいという意味で擬似最尤推定量が最も良いことがわかった.ただし,順位近似Z-推定量はその繰り返し計算における初期値に強く依存することも示された.最小距離推定量についてはMSEが相対的に大きくなってしまうことが判明し,特にこの傾向はKolmogorov-Smirnov距離に基づく最小距離推定量で顕著であった.このことから,接合分布密度に基づく最小距離推定量も検討すべきであることが示唆されている.上記論文に含まれている経験接合過程の漸近理論に関して,雑誌Bernoulliに最近発表されたFermanianらの論文"Weak convergence of empiricalcopula processes"(vol.10,p.p.847-860)では,経験過程の現代的アプローチを用いた結果が述べられているが,その中である種の統計量の漸近分布について誤った主張をしていることを指摘した.この議論で鍵となる多変数の場合の部分積分公式については,古典的なYoungの公式を拡張した最も一般的な形,すなわち多変数Lebesgue-Stieltjes積分に対して最低限の条件の下で成立つ公式を模索してきており,現在も継続中である.それが見つかれば,2変量の独立性検定統計量を初めとするノンパラメトリックな多変量解析で用いられる統計量に幅広く応用可能なことがわかった.多変量生存解析への応用として,データに打切り(censoring)がある場合についても同じセミパラメトリック接合関数モデルを適用して分析することが有効である.これについて,順位近似Z-推定量と最小距離推定量を定義することが可能であり,ある正則条件の下で漸近的に正規分布をもつことが示された.本年度の研究では,コピュラ関数に関する統計的推測の問題の中で,コピュラの族としてパラメトリックなものを特定し,周辺分布は任意としたセミパラメトリックモデルを考察の対象とした。その有限次元パラメータを推定する方法としてこれまでに検討してきた2つの方法-順位近似M-推定と最小距離推定-を右からの打切り(right censoring)があるような生存データに適用することを試みた。順位近似M-推定量については,打切りがない場合の議論に若干の修正を加えれば,その一致性,漸近正規性が成立つことがわかった。最小距離推定では,推定量の定義に用いる経験コピュラを作る際に必要な多次元経験分布関数に任意性がある。その選択のためには,打切りがある場合の多次元分布関数の推定問題を考察しなければならないことが判明した。この問題は現在も活発な議論の対象となっている難しい問題である。多次元経験分布関数を適当に選べば,最小距離汎関数の微分可能性から(局所一様)漸近正規性などを示すことができることが予想される。これらの話題について,2つのシンポジウムで講演した。さらに,コンピュータを用いたモンテカルロ実験のために,まずMATLABで6つの代表的な2次元コピュラから乱数を発生させるコードを書いた。そして,順位近似M-推定値と最小距離推定値を計算するプログラムを作成し,打切りがない場合に推定量の数値的比較を行っている最中である。途中経過としては,最小距離推定値の方が小さい標本でもバイアスが小さいようであり,順位近似M-推定値は初期値に依存する度合が強いと考えられる。さらなるプログラムの検証も必要である。打切りのある場合については,その多次元生存関数の推定値を得るためのプログラム開発に現在も取り組んでいる。本年度の研究では,これまで考察の対象としてきたセミパラメトリックモデル,すなわちコピュラの族としてパラメトリックなものを特定し,周辺分布は任意とするモデルに関する研究を仕上げて論文を完成させた.推定する方法としてこれまでに検討してきた2つの方法-順位近似M-推定と最小距離推定-を求めるMATLABコードを書き,4つの良く知られた2次元コピュラの1パラメータ族から乱数を発生させて,モンテカルロ法による推定量の比較を行った.その結果,最小距離推定量は平均2乗誤差が多少大きいものの,広くパラメータの値に対してバイアスの小さい推定量となることがわかった.順位近似M-推定量もほぼ同等のパフォーマンスを示した.これらの結果については次年度にカナダの国際コンファレンスで発表予定である.また,本年度の後半から歪み変換(distortion transformation)によるリスク尺度や保険プレミアムの導出についての研究を開始した.

これは現時点で盛んに研究が行われているホットトピックであるが,筆者が以前行っていた変換モデルの研究と非常に密接に関わっており,その結果を修正すれば保険数学やファイナンスへ適用できることが判明した.現在は1次元のリスクに関する研究であるが,この多次元への拡張がこれからの課題であり,そのためにはコピュラが重要な役割を果たすであろうと考えている.この話題について,3月一橋大学で行われたシンポジウムで講演した.また,得られた若干の結果をまとめた論文を現在執筆中である.本年度はまず2004年5月20日から22日にカナダのケベックで行われた国際コンファレンス"Dependence Modelling : Statistical Theory and Applications in FinanceandInsurance"に出席した.そこで,これまで行ってきたセミパラメトリック接合関数モデルにおける順位近似Z-推定量と最小距離推定量に関する研究の成果を発表した.その後コンファレンスの主催者であったGenest教授に勧められて,Proceedingsの代わりとなるCanadian Journal of Statisticsの特別号に論文を投稿し,その査読過程で提起された改善点について考察を進めた.第一に,擬似最尤推定量とは異なる順位近似Z-推定量をよく知られた順位相関係数から導くことができることを発見し,その推定量をKolmogorov-Smirnov距離に基づく最小距離推定量とともにシミュレーションに加えた.そして,アルキメデス型ではないPlackett族接合関数モデルについてもモンテカルロ法による推定量の比較を行った.その結果,ほぼどの族に対してもMSEが小さいという意味で擬似最尤推定量が最も良いことがわかった.ただし,順位近似Z-推定量はその繰り返し計算における初期値に強く依存することも示された.最小距離推定量についてはMSEが相対的に大きくなってしまうことが判明し,特にこの傾向はKolmogorov-Smirnov距離に基づく最小距離推定量で顕著であった.このことから,接合分布密度に基づく最小距離推定量も検討すべきであることが示唆されている.上記論文に含まれている経験接合過程の漸近理論に関して,雑誌Bernoulliに最近発表されたFermanianらの論文"Weak convergence of empiricalcopula processes"(vol.10,p.p.847-860)では,経験過程の現代的アプローチを用いた結果が述べられているが,その中である種の統計量の漸近分布について誤った主張をしていることを指摘した.この議論で鍵となる多変数の場合の部分積分公式については,古典的なYoungの公式を拡張した最も一般的な形,すなわち多変数Lebesgue-Stieltjes積分に対して最低限の条件の下で成立つ公式を模索してきており,現在も継続中である.それが見つかれば,2変量の独立性検定
非線形な信号経路の情報工学的同定法を用いた神経回路の解析

神経系を非線形な信号処理装置とみたて、刺激としてガウス白色雑音(GWN)を与えて、神経経路の特徴を情報工学的に同定する方法の確立を図った。GWNで周りの空気を機械的に駆動し、感覚細胞の活動電位パルス列を出力として、コオロギ気流感覚細胞の1次と2次のウィナー変換核を推定した。活動電位を1V、0.5ミリ秒のパルスの有無に直してあるので、得られたウイナー核は出力パルスの発射確率の時間変化を表す。感覚細胞のウイナー核を見ると、2次の核は1次の核をふたつ縦横に並べて掛け合わせた形になっている。このように2次の核が1次の核の積の形になる最も単純な系は、線形フィルタと記憶の無い非線形要素との縦列接続である。記憶のない非線形要素とは、出力が入力信号の瞬時値だけで決まることであり、この場合は非線形なパルス密度変調器のことである。従って感覚細胞は、線形なフィルタと非線形なパルス密度変調器が縦列接続したモデルで表せる。変調器は無記憶で、出力に活動電位パルスを発射する確率は入力瞬時値のみに依存する。線形フィルタの出力もガウス過程なので、変調器の入力のエルミート多項式と出力との内積計算から、入力瞬時値と出力のパルス発射確率との関係を推定できる。このようにして感覚細胞を解析した結果、1)活動電位の発射確率が入力の瞬時値のシグモイド関数で増えること、2)入力瞬時値の大小によって、活動電位の発生タイミングが0.5ミリ秒程度ゆらぐこと、3)刺激の強さに応じて感度が変わる順応機構があること、が明らかになった。さらに、ザリガニ運動神経細胞で信号のゲイティングの起る機構を細胞膜の非線形性として明らかにし、また昆虫の視覚系での非線形な感度調節がセロトニンなどの液性因子を介して起ることも明らかにした。研究成果は学会で公表し、一部は原著論文に、一部は総説として公表した。現在、さらに詳細な原著論文として取りまとめ中である。今年度の研究はウィナーの白色雑音解析法を用いて刺激装置から、コオロギの気流感覚神経及び、介在神経の膜電位記録部位までの信号伝達の線形成分と非線形成分を抽出することに重点を置いて行った。まず白色雑音と膜電位から1次及び、2次のウィナー変換核を抽出し、それをもとに記録部位までの等価回路を作成した。感覚神経は帯域通過フィルター、非線形素子の、介在神経は帯域通過フィルター、非線形素子、低域通過フィルターの直列回路で記録部位までのおおまかな信号処理を真似できた。介在神経の最終段の低域通過フィルターは伝達速度や反応特性の異なる感覚神経の投射や他の介在神経を介した信号が入力することによって作られている。さらに、一対ある感覚器官の片側を入力遮断し、残った側の感覚器から入力量を測定した。これらのデータからいくつかの介在神経の入力の信号伝達経路と役割が推察できた。例えば、巨大介在神経8-1では細胞体と同側から時間遅れを持つ反転した信号が、反対側から時間遅れの無い信号が入力している。これらが伴にあるとき、この経路は微分回路として働き、外部の変化分を抽出することができる。この神経は外界の変化を抽出し中枢に伝える働きがあると考えられる。しかし、上記の実験方法ではシナプスや介在神経内での信号処理における非線形成分を抽出することはできなかった。これは感覚器から感覚神経のスパイク発射までの間に非常に強い非線形性が存在するためである。

そこで介在神経への白色雑音状の電流注入を行い介在神経内の非線形成分の抽出を試み成功した。現在、様々な介在神経に電流注入を行いデータを集めている。神経系を非線形な信号処理装置とみたて、刺激としてガウス白色雑音(GWN)を与えて、神経経路の特徴を情報工学的に同定する方法の確立を図った。GWNで周りの空気を機械的に駆動し、感覚細胞の活動電位パルス列を出力として、コオロギ気流感覚細胞の1次と2次のウィナー変換核を推定した。活動電位を1V、0.5ミリ秒のパルスの有無に直してあるので、得られたウィナー核は出力パルスの発射確率の時間変化を表す。感覚細胞のウィナー核を見ると、2次の核は1次の核をふたつ縦横に並べて掛け合わせた形になっている。このように2次の核が1次の核の積の形になる最も単純な系は、線形フィルタと記憶の無い非線形要素との縦列接続である。記憶のない非線形要素とは、出力が入力信号の瞬時値だけで決まることであり、この場合は非線形なパルス密度変調器のことである。従って感覚細胞は、線形なフィルタと非線形なパルス密度変調器が縦列接続したモデルで表わせる。変調器は無記憶で、出力に活動電位パルスを発射する確率は入力瞬時値のみに依存する。線形フィルタの出力もガウス過程なので、変調器の入力のエルミート多項式と出力との内積計算から、入力瞬時値と出力のパルス発射確率との関係を推定できる。このようにして感覚細胞を解析した結果、1)活動電位の発射確率が入力の瞬時値のシグモイド関数で増えること、2)入力瞬時値の大小によって、活動電位の発生タイミングが0.5ミリ秒程度ゆらぐこと、3)刺激の強さに応じて感度が変わる順応機構があること、が明らかになった。さらに、ざりがに運動神経細胞で信号のゲイティングの起る機構を細胞膜の非線形性として明らかにし、また昆虫の視覚系での非線形な感度調節がセロトニンなどの液性因子を介して起ることも明らかにした。研究成果は学会で公表し、一部は原著論文に、一部は総説として公表した。現在、さらに詳細な原著論文として取りまとめ中である。
子宮内膜症の発展・進展におけるストレス応答の関与

子宮内膜症はホルモン依存性の慢性炎症性疾患である。ドロスピレノン(D)を子宮内膜間質細胞(EuSC)および子宮内膜症間質細胞(EcSC)に投与しEuSCは脱落膜化された。EcSCではDNA合成能が抑制されこの系にプロゲステロンレセプターは関連した。慢性炎症に関連しEcSCにIL17Aを添加しGROαが亢進した。IL-17A刺激したEcSCは好中球遊走作用を有した。免疫化学染色にてIL17AとGROα陽性細胞は上皮直下間質に検出された。子宮内膜症モデルマウスにて早期晩期に分けて好中球除去抗体を投与し早期群で個数減少を認めた。以上より子宮内膜症でのホルモンおよび免疫に着目した病態解明をすすめた。子宮内膜症の治療にも用いられる低用量ピルはエストロゲン・プロゲスチン合剤であるがその成分は様々に改良されてきている。低用量ピルのヤーズはプロゲスチンとしてドロスピレノン(以下D)を配合した新薬であり子宮内膜症の治療効果が証明されているが、その効果はエストロゲンとの合剤としてものであり単剤での治療効果については詳細不明であった。今回我々は子宮内膜症間質細胞(EcSC)、子宮内膜間質細胞(EuSC)に対するDの単剤での直接作用について検討した。1番目にEuSCに対するDの効果につき検討した。EuSCにDを8日間投与し脱落膜化を鏡視下に形態学的に、またプロラクチン産生をELISA法にて確認した。またこの脱落膜化はRU486の投与にて相殺され、PRを介して作用していることが確認された。この結果から、Dは子宮内膜間質細胞を脱落膜化させることにより増殖を抑制し子宮内膜症の進展を抑制している可能性が示唆された。2番目に、EcSCに対するDの効果につき検討した。EcSCにDを投与するとBrdU取込能が低下した。この作用はRU486で相殺されPRを介していることを確認した。またアルドステロン(A)はミネラルコルチコイドレセプター(MR)にagonistとして作用し、A存在下ではDはMRのantagonistとして作用することが証明されているが、A投与にてもBrdU取込能に変化はなくこの系にMRは関与していないことが確認された。これらのレセプターの関連についてはEcSCにPR siRNA及びMR siRNAをtransfectionさせた細胞での実験でも証明された。これらの結果より、DはEcSCに直接作用してその増殖を抑制していることが証明された。以上よりDは子宮内膜症間質細胞および子宮内膜間質細胞に直接作用を有することで子宮内膜症の進展を抑制することが証明された。免疫反応の異常や慢性炎症が子宮内膜症の進展に必要であることが、多くのエビデンスから示唆されている。小胞体ストレスは慢性炎症の一因といわれている。またIL-17Aは慢性炎症性疾患で重要な役割を果たしていることが示唆されているサイトカインであり、主にTh17から分泌されていると考えられている。本研究では、子宮内膜症におけるIL-17Aの機能・発現につき以下の検討を行なった。1子宮内膜症性卵巣嚢胞から採取した培養子宮内膜症間質細胞にIL-17Aを添加し得られたmRNA発現をマイクロアレイ分析にかけるとGRO-αが最も亢進された遺伝子であった。2GRO-αは好中球ケモカインとして知られておりボイデンチャンバー法を用いて好中球遊走活性を調べた。IL-17A刺激した子宮内膜症性間質細胞上清は対照と比べ多くの好中球遊走作用を有した。3子宮内膜症組織におけるIL-17A、GROーα、好中球の分布を免疫組織化学染色にて検討した。好中球マーカとして好中球エラスターゼを使用した。GRO-α陽性細胞は間質細胞であり、IL-17A分泌細胞は核が分葉しており好中球であることが示唆された。次にIL-17Aと好中球マーカーであるMPOを使用して二重蛍光免疫染色を施行したところ、二重陽性細胞は上皮直下の間質に検出された。上記よりIL-17Aによる子宮内膜症性間質細胞を介した子宮内膜症局所への好中球遊走促進作用が示唆された。4好中球除去抗体を用いたマウス子宮内膜症モデルにて検討した。好中球除去抗体として抗Gr-抗体を使用した。当グループで作成した子宮内膜症マウスモデルに対し、早期除去群、晩期除去群、対照群に分けて好中球除去抗体を投与したところ、早期除去群では他群に比べて個数、総重量の減少を認めた。今後は引き続きIL-17Aをはじめとして慢性炎症と異常免疫に着目して子宮内膜症の病態解明を進めていきたい。

子宮内膜症モデルマウスにて早期晩期に分けて好中球除去抗体を投与し早期群で個数減少を認めた。以上より子宮内膜症でのホルモンおよび免疫に着目した病態解明をすすめた。子宮内膜症に関連した研究はできたが、主眼をおいている小胞体ストレスやストレス因子の研究は未施行であるため。子宮内膜症子宮内膜症の進展に関する諸因子の研究をすすめ、その中でストレス因子による子宮内膜症の進展要因についても解明したいと考えている。実験の進行が遅れたため。次年度に実験進行させていくうえで使用する予定である。