hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実音響空間における移動音源追尾システムの性能改善

本研究では,実環境におけるマイクロホンアレーによる音源追尾性能の向上について検討した.検討手法は,アレーの高周波帯域における解像度の高さを利用し,低周波帯域の推定結果を高周波帯域の初期値として利用する手法である。実環境実験により,低周波帯域のみを用いた場合と比べ,高精度な追尾が可能となったことを確認した.本研究では,実環境におけるマイクロホンアレーによる音源追尾性能の向上について検討した.検討手法は,アレーの高周波帯域における解像度の高さを利用し,低周波帯域の推定結果を高周波帯域の初期値として利用する手法である。実環境実験により,低周波帯域のみを用いた場合と比べ,高精度な追尾が可能となったことを確認した.今年度は,まず以前に提案したマイクロホンアレーの受信音の相関行列の固有ベクトルの張る信号部分空間を逐次的に更新するPASTと高解像度音源定位法であるMUSICを組み合わせた手法の拡張を行なった。MUSICでは,音源方向を推定するためにMUSICスペクトルを走査し,ピークに対応する方向を調べる必要があり,それが大きな演算負荷の原因となっていた。そこで,MUSICスペクトルを走査する代わりに,適応的にピークに対応する方向を更新する手法として,内点最小2乗法を用いた手法を提案した。この手法は,制約付最小化問題に基づく手法であり,探索範囲に関する制約を付加することにより,音源方向が急激に変動した場合でも,安定でかつ高速な移動音源追尾が可能となる。つぎに,提案法の改善法として,マイクロホン間隔を広げ,アレーのビーム幅を狭くすることにより解像度を向上させる方法について検討した。この手法では,高周波帯域において空間的エイリアジングが発生するという問題があるが,先に提案した内点最小2乗法の実行可能領域を高周波帯では,狭く設定することにより,解がローカルミニマムに陥ることなく,追尾可能となる。その際,探索の初期値にはエイリアジングが生じない低周波帯域の推定結果を使用することにより,グローバルミニマムに達することが可能となる。いずれの手法も実環境実験により性能評価を行ない,良好な追尾性能が得られることを確認した。また,移動音源位置を計測するための3次元位置計測環境も整えることができた。平成20年度は,まず平成19年度までに行なったマイクロホンアレーによる単一移動音源追尾法の性能改善を試みるとともに,論文誌を通じて成果を外部に公表した。従来法はマイクロホンアレーの受信音を逐次信号部分空間更新アルゴリズムであるPASTにより推定した信号部分空間に基づいて,髄約付逐次最小2乗法であるIPLSを用いて安定に移動音源方向を推定する手法である。本手法は低周波において残響やアレーの物理的制約により性能が劣化するという問題があった。そのため,使用するマイクロホンアレーの素子間隔を広げ,広帯域化により高解像度化を図るとともに,素子数削減により低コスト化ならびに低演算量による実現を可能にした。実環境実験を通じて提案法による精度向上を確認した。また,既に検討済の成果についてもまとめ,査読付論文として公表した。つぎに提案手法の複数音源追尾への拡張について検討を行った。その結果,音声のスパース性ならびに提案手法が有する信号パワー依存性のため,追尾音源の順序に不定性が生じ,追尾が失敗する場合があることを明らかにし,その解決法についても検討した。解決法は,各観測時刻におけるステアリングベクトルを,それ以前の推定結果に基づいて振り分けるとともに,無音区間を経て再度発話された場合にはスペクトル関数の粗い再走査により暫定的な解を設定するものである。実環境実験により, 0.5秒程度の残響環境下で2音源を安定に追尾可能なことを確認した。
シュライバーサイト由来リン化学種の反応を起源とする生命分子の生成反応

生体分子の多くはリンを含み、何故リンが生命の必須元素になったのかを理解することは生命起源を知る上で重要である。冥王代の地球ではリンはシュライバーサイト[Fe3P]として存在していた。Fe3Pは水と反応し様々な還元的リン化学種を生成する。また、リボヌクレオチドと反応し、2', 3'-AMPも生成する。本研究では、冥王代のFe3Pの役割をさらに解明するためにFe3PやFe3P由来リン化学種と様々な生体分子との反応を調べた。特に、アミノ酸、糖、グリセルアルデヒド等との反応生成物を解析し、これら生成物から複雑な生命分子や代謝反応が誕生した可能性を明らかにするための実験を行った。その結果、シュライバーサイトから生成するピロ亜リン酸(H4PO5)はpH9程度の弱アルカリ性の条件下、セリン、チロシン、トレオニンなどのアミノ酸の側鎖に存在する水酸基、リボース、グリセルアルデヒドなどの炭水化物の水酸基と反応し、対応する亜リン酸モノエステルを与えることを31P-NMRにより明らかにした。また、生成した亜リン酸エステルが酸化されてリン酸エステルに変換される可能性を検証するために、種々の酸化反応を検討したところ、ペルオキソ二硫酸カリウムなどの酸化剤やパラジウムなどの金属触媒の存在下、亜リン酸モノエステルからリン酸エステルが生成することを明らかにした。以上の結果より、冥王代において比較的穏和な条件下、シュライバーサイト由来リン化学により、様々な生体分子の亜リン酸モノエステルやリン酸エステルが生成する可能性が示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。D-リボースとジホスホン酸との反応を実施し、生成物の構造を1H-NMR、31P-NMR質量分析を用いて解析した。その結果、反応系のpHを9±0.5に保つことで、複数のD-リボースのホスホン酸エステルが生成することが分かった。またリボースとの反応性生物は異性体も含め15種類程度存在し詳細な構造の解析が難しかったため、メチルD-リボシドをモデル化合物として用いて反応を行ったところ、シスジオールである2位3位だけでなく一級水酸基である5位の水酸基も反応することが分かり、冥王代においてD-リボースがホスホン酸エステルとして活性化されていることが分かった。また、上記リボースの反応をヒントにデオキシヌクレオシド、について同様の反応と生成物の解析を行いたところ、デオキシヌクレオシドの場合はリボヌクレオシドに比べて反応効率は低下するもののデオキシヌクレオシドの亜リン酸エステルが生成することが分かった。また、アミノ酸についても検討を行い、側鎖に水酸基をもつアミノ酸であるセリン、スレオニン、チロシンが亜リン酸エステル化されることも分かった。さらにC3炭水化物であるグリセルアルデヒドについても検討を行いホスホン酸エステルを与えることが分かった。これらの結果、シュライバーサイト由来の還元的リン化学種により、リボース、ヌクレオシド、ヌクレオチド、アミノ酸、グリセルアルデヒドなど様々な化合物が亜リン酸化されることが分かり、さらにこれら化合物から亜リン酸化されたペプチド、RNAなどの核酸、グリセルアルデヒドを中間体とする解糖系などの生命システムが生成された可能性を解明することが重要であることが分かった。本年度は当初計画していたリボース、1,4-アンヒドロエリスリトール、グリセルアルデヒドななどの亜リン酸化について予定通り解析することができた。また、当初計画に含まれなかったアミノ酸の亜リン酸化についても検討を行いその特性を明らかにした。本年度の検討より、シュライバーサイト由来にリン化学種によりアミノ酸、炭水化物、デオキシヌクレオシドなど、様々な化合物が亜リン酸化されることが分かったため、本年度はそこからより高次の生体分子であるペプチドやRNA、DNAなどが生成した可能性を明らかにすると共に、初期解糖系などの生命分子システムが生成した可能性についても明らかにする。
高インスリン血症の成因としての膵島内カンナビノイド・シグナル異常の検証

内因性カンナビノイドと肥満の関連が明らなっており、CB1カンナビノイド受容体拮抗薬rimonabantは、抗糖尿病薬として期待されている。インスリン抵抗性に特徴的な脂質代謝異常である血中脂肪酸増加は、カンナビノイドの分解酵素のfatty acid amide hydrolase(FAAH)の活性を阻害し、カンナビノイドの濃度増加を引き起こす。カンナビノイドの中枢作用、肝臓、脂肪組織で作用の報告はこれまでにいくつかあるが、膵β細胞での作用に関する報告はない。今回、我々はマウス膵島、特に膵α、β細胞にCB1が発現していることを明らかにした。更に内因性カンナビノイドのアナンダミドがグルコースによるインスリン分泌を抑制することを見出した。CB1受容体アゴニストもインスリン分泌を抑制した。膵β細胞レベルで、グルコースによる細胞内Ca^<2+>濃度の増加をアナンダミドとCB1アゴニストは抑制した。カンナビノイドはCB1受容体を介してインスリン分泌を抑制することが示唆された。近年、内因性カンナビノイドと肥満の関連が明らかにされている。特にカンナビノイド受容体CB1拮抗薬rimonabantは、抗肥満薬として欧米では前臨床段階にある。インスリン抵抗性に特徴的な脂質代謝異常である血中脂肪酸増加は、カンナビノイドの分解酵素のfatty acid amide hydrolase(EAAH)の活性を阻害し、カンナビノイドの濃度増加を引き起こす。我々はFAAHの阻害作用を有するN-arachidonylglycineが、膵β細胞のレベルで[Ca^<2+>]iのオシレーションを増強することでグルコース応答インスリン分泌を影響することを報告している(lkeda Y,NakataMetal.BBRC333;778-786,2005)。膵島、膵α、β細胞にCB1が発現しており、インスリン分泌を抑制することを見出した。今後、カンナビノイドの膵αβ細胞内情報伝達系を解明し、さらにカンナビノイドの産生系について、特に肥満モデル動物を用いて検討する。内因性カンナビノイドと肥満の関連が明らなっており,カンナビノイド受容体CB1拮抗薬rimnonabantは,抗糖尿病薬として期待されている。インスリン抵抗性に特徴的な脂質代謝異常である血中脂肪酸増加は,カンナビノイドの分解酵素のfatty acid amide hydrolase(EAAH)の活性を阻害し,カンナビノイドの濃度増加を引き起こす。カンナビノイドの中枢作用,肝臓,脂肪組織で作用の報告はこれまでにいくつかあるが,膵β細胞での作用に関する報告はない。今回,我々はマウス膵島,特に膵α,β細胞にCB1が発現していることを明らかにした。更に内因性カンナビノイドのアナンダミドがインスリン分泌を抑制することを見出した。CB1アゴニストもインスリン分泌を抑制した。膵β細胞レベルで,グルコースによる細胞内Ca濃度の増加をCB1アゴニストは抑制した。
硬X線Sub-10nm集光ミラー作製に関する研究

本年度は前年度に引き続き,高精度Pt/C多層膜集光ミラーによる硬X線Sub-10nmビーム形成を目的とした各種集光実験及び要素技術開発を行った.単枚の多層膜集光ミラーによる強度半値幅8nm前後の1次元ライン集光を複数回の独立した実験により確認したことにより,1次元Sub-10nm集光実現の確証を得ることができた.また集光ビームの波面収差補正の実験結果に関する論文発表を行った.さらに,Sub-10nmビーム評価のためのビームプロファイル計測法として,ナイフエッジからの散乱X線強度計測と位相回復を利用した波動場復元に基づく画期的な手法を開発し,論文発表を行った.また,X線ナノ集光のための多層膜ミラー設計の今後の指針を得るため,周期長の特に短いPt/C多層膜のX線反射特性について調べ,多層膜ミラーとして機能する最小周期長を特定するなど,ミラー設計に関する重要な知見を得ることに成功した.また,2枚のミラーを用いたK-B(Kirkpatrick-Baez)光学系による2次元同時Sub-10nm集光のための実験ユニットを開発し,集光実験を行った.現在までにSub-10nmの集光径における2次元集光は実現していないが,そのための課題としてビームプロファイル計測システムの改善の必要性,特に,計測のための高精度なX線散乱体の必要性が実験により明らかとなるなど,今後の研究を推進する上で重要な情報を得ることができた.以上のように,本年度遂行した研究により1次元集光の硬X線Sub-10nmビームの実現が確証付けられ,さらに,2次元集光ビーム実現のための確かな道筋を示すことができた,また,多層膜技術や高精度ビーム評価法に関する研究の進展等,当該分野の発展に大いに資する成果を上げることができたと考えている.本年度は、ミラー型光学素子による硬X線のSub-10nm集光の実現を目指した研究を行った。すでに本年度前期に、多層膜集光ミラーによるピーク半値幅約8nmの1次元ライン集光を実現しており、年度後期では、より焦点距離の長いミラーの作製を行った。これらのミラーを組み合わせることにより、2次元のX線ナノ集光が可能となると考えている。本報告書作成時点において、SPring-8ビームラインにおける集光性能評価は実施されていないが、3月前半に充てられたビームライン使用期間において、最初の集光実験を行う予定である。またこれと同時に、集光ビームの波面補正のデモンストレーションを行う予定である。本ミラーの集光性能が確認されることにより、世界初のX線の2次元ナノサイズ集光の実現に、さらに一歩近付くものと考えている。また、これに並行し、X線集光ビームのビームプロファイル計測技術の改善に関する研究開発を行った。これは暗視野ナイフエッジスキャン法と呼ばれる、ナイフエッジ状の微小プローブからのX線の散乱強度測定を利用したビーム形状の計測法であるが、この手法と、計算機を用いた波動場シミュレーションを組み合わせることにより、計測精度の向上や、さらには、新しい概念に基づいた集光強度分布の計測が可能となることを示すことに成功した。本研究成果の一部は、1月の日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウムにて発表された。今後、本研究項目についても、さらなる手法の改善と、実験による実証等を行っていく予定である。本年度は前年度に引き続き,高精度Pt/C多層膜集光ミラーによる硬X線Sub-10nmビーム形成を目的とした各種集光実験及び要素技術開発を行った.単枚の多層膜集光ミラーによる強度半値幅8nm前後の1次元ライン集光を複数回の独立した実験により確認したことにより,1次元Sub-10nm集光実現の確証を得ることができた.また集光ビームの波面収差補正の実験結果に関する論文発表を行った.さらに,Sub-10nmビーム評価のためのビームプロファイル計測法として,ナイフエッジからの散乱X線強度計測と位相回復を利用した波動場復元に基づく画期的な手法を開発し,論文発表を行った.また,X線ナノ集光のための多層膜ミラー設計の今後の指針を得るため,周期長の特に短いPt/C多層膜のX線反射特性について調べ,多層膜ミラーとして機能する最小周期長を特定するなど,ミラー設計に関する重要な知見を得ることに成功した.また,2枚のミラーを用いたK-B(Kirkpatrick-Baez)光学系による2次元同時Sub-10nm集光のための実験ユニットを開発し,集光実験を行った.現在までにSub-10nmの集光径における2次元集光は実現していないが,そのための課題としてビームプロファイル計測システムの改善の必要性,特に,計測のための高精度なX線散乱体の必要性が実験により明らかとなるなど,今後の研究を推進する上で重要な情報を得ることができた.以上のように,本年度遂行した研究により1次元集光の硬X線Sub-10nmビームの実現が確証付けられ,さらに,2次元集光ビーム実現のための確かな道筋を示すことができた,また,多層膜技術や高精度ビーム評価法に関する研究の進展等,当該分野の発展に大いに資する成果を上げることができたと考えている.
電子顕微鏡解析を用いた抵抗変化型アナログメモリによる人工シナプス回路素子の研究

情報処理技術の更なる発展のため、半導体集積回路には高性能化と消費電力の低減という2つの困難な課題の両立が求められている。従来の手法(微細化)による解決が極めて難しい状況の中で、電流・電界による金属原子の移動現象は従来と異なる新たなデバイス形成・デバイス動作原理の1つになるものとして大きく注目されている。金属原子移動現象は、抵抗変化型メモリ(ReRAM:Resistive Switching RAM)や、ナノメートルオーダーの極めて微細な金属電極形成の基盤となる現象である。しかし、これらの技術は微細領域におけるメカニズムの理解が十分ではなく、原子移動現象の詳細な理解に基づいた制御技術の確立が大きな課題となっている。そこで本研究では、微小領域における原子移動現象の理解と技術応用を目指し、透過型電子顕微鏡(以下、TEM)による「その場観察」を用いた原子移動現象の解析を行った。TEMによる微細構造観察と電気測定を同時に行える独自のシステムを構築し、原子移動による形状や構造の変化と電気伝導特性の変化を対応付けて考察することを可能とした。研究の第一段階として、10nm程度の間隔を持つ微細金属電極の形成手法を確立し、第二段階として、それらを応用した平面構造型ReRAM形成と抵抗変化現象の解析を行った。TEM観察を行う為、極めて薄い平面型ReRAMを作成し、電圧印加による可逆な抵抗変化の測定に成功した。また、抵抗変化する瞬間をTEM観察することにより、電極間の絶縁層中で銅による導電パスが抵抗変化に応じて形成・消失する事を観察した。本研究の結果は、原子移動による抵抗変化現象を全く新たな手法により解析し、応用しようとしたものである。本研究が確立した手法は従来に比べより詳細な解析が可能であり、ReRAMの実用化や原子移動現象の将来的な発展に向けた基盤技術となるものである。26年度が最終年度であるため、記入しない。
湿地帯におけるヨシの分解特性と水質に与える影響

湿地帯に群生しているヨシが枯死した場合,そのまま倒伏し土壌へ堆積する.湿地帯は閉鎖性水域に近い状態であるため,堆積したヨシが腐敗し水環境の汚濁へ影響を与えることが懸念されている.本研究では,ヨシが群生している湿地帯のヨシ,土壌及び土壌間隙水の無機金属元素及び脂肪酸組成分析を行い,湿地帯土壌におけるヨシの堆積状況を評価した.調査地点は,宮城県伊豆沼地区,北上川河口域,福島県裏磐梯地区の3地域とした.土壌間隙水の成分を比較すると,北上川河口域でNa,Mg,Kが有意に高い値を示した.特にNaとMgは他の地点に比べて50150倍高い値を示した.北上川河口域は河口から2kmの地点であり,潮の満ち引きにより海水が流入してくるため,無機元素濃度が顕著に高かった.伊豆沼,北上川,裏磐梯地区における土壌の脂肪酸含有量は各々,2.6mg/g,1.9mg/g,4.2mg/gであったが,比較対象の土壌の脂肪酸含有量は平均0.059mg/gであり,土壌の脂肪酸含有量に有意な差があった.また,ヨシ原の土壌には比較対象の土壌より植物由来の脂肪酸である16:0,18:0,18:1ω9c,18:2ω6c,18:3ω3が約10倍多く含まれていた.北上川河口域の土壌は他の2地点より,植物由来の脂肪酸含有量が顕著に低かった.ヨシ原の土壌には植物由来の脂肪酸が多く含まれていることから,枯死したヨシが土壌に堆積していることが明らかになった.北上川河口域で植物由来脂肪酸含有量が低かった要因として,周辺環境が影響していると考えられる.伊豆沼及び裏磐梯地区の湿地帯は止水性環境であったが,北上川河口域は流水環境であった.従って,枯死したヨシが倒伏した場合でも,水流によって流されるため,土壌に含まれるヨシ由来の脂肪酸量が少なかったと考えられる.今後は,堆積したヨシの分解過程の評価と空間的拡散状況を定量化する予定である.湿地帯に群生しているヨシが枯死した場合,そのまま倒伏し土壌へ堆積する.湿地帯は閉鎖性水域に近い状態であるため,堆積したヨシが腐敗し水環境の汚濁へ影響を与えることが懸念されている.本研究では,ヨシが群生している湿地帯のヨシ,土壌及び土壌間隙水の無機金属元素及び脂肪酸組成分析を行い,湿地帯土壌におけるヨシの堆積状況を評価した.調査地点は,宮城県伊豆沼地区,北上川河口域,福島県裏磐梯地区の3地域とした.土壌間隙水の成分を比較すると,北上川河口域でNa,Mg,Kが有意に高い値を示した.特にNaとMgは他の地点に比べて50150倍高い値を示した.北上川河口域は河口から2kmの地点であり,潮の満ち引きにより海水が流入してくるため,無機元素濃度が顕著に高かった.伊豆沼,北上川,裏磐梯地区における土壌の脂肪酸含有量は各々,2.6mg/g,1.9mg/g,4.2mg/gであったが,比較対象の土壌の脂肪酸含有量は平均0.059mg/gであり,土壌の脂肪酸含有量に有意な差があった.また,ヨシ原の土壌には比較対象の土壌より植物由来の脂肪酸である16:0,18:0,18:1ω9c,18:2ω6c,18:3ω3が約10倍多く含まれていた.北上川河口域の土壌は他の2地点より,植物由来の脂肪酸含有量が顕著に低かった.ヨシ原の土壌には植物由来の脂肪酸が多く含まれていることから,枯死したヨシが土壌に堆積していることが明らかになった.北上川河口域で植物由来脂肪酸含有量が低かった要因として,周辺環境が影響していると考えられる.伊豆沼及び裏磐梯地区の湿地帯は止水性環境であったが,北上川河口域は流水環境であった.従って,枯死したヨシが倒伏した場合でも,水流によって流されるため,土壌に含まれるヨシ由来の脂肪酸量が少なかったと考えられる.今後は,堆積したヨシの分解過程の評価と空間的拡散状況を定量化する予定である.
代数多様体の変形に伴う離散的不変量のふるまい

この研究課題における最大成果は,任意の超ケーラー多様体の自明でない1次元小変形に伴うピカール数の変動を明らかにしたこと,及びその3つの応用(1)超ケーラー多様体のピカール数の充満問題の解決(2)大域切断を有する楕円K3曲面のモーデルーヴェイユ格子の粗分類定理の確立(3)K3曲面の1次元小変形に伴う全自己同型群の変動の決定と解明である。また,F.Catanese, J.H.Keum氏と共同で,正規K3曲面の非特異部分の基本群に関するDe-Qi Zhaugの予想の楕円K3曲面の場合の肯定的解決にも応用した。更に,細野忍氏,B.Lian氏,S.T.Yan氏と共同で,K3曲面のFourier-Mulcai対の個数を与える明示的公式を得た。その応用として,K3曲面族のミラー族のシンプレクティックな微分同相群のモノドロミー表現,塩田徹治氏により25年前に提示されたK3曲面のクンマー構造に関する問題への決定的な応用を与えた。1)射影K3曲面の1次元小変形に伴う自己同型群の変動を明らかにした。特に自己同型群が無限群になるK3曲面が任意の1次元(非自明)小変形内に緻密に存在するという顕著な現象を発見した。また非射影的な場合の判例を与えた。以上の結果は論文(投稿中):Antomaphism sroups in afamily of K3 surfacesにまとめた。2)K3曲面のフーリエー向井パートナーの個数を与える明示的な公式を得た。また、K3曲面のフーリエー向井パートナーの個数の非有界性(普遍性という意味で)ピカール数が1のK3曲面のフーリエー向井パートナーとそのミラー族のモノドロミー群へのシンプレクティックな自己同型の表現での関係を発見、フーリエー向井族の1次元小変形に伴う変動等を明らかにした。これらは3つの論文にまとめ、1つは著者の単著、残りの2つ細野氏、B.Lian, S.T.Tau両教授との共著である。3)細野氏、B.Lian, S.T.Tau両教授との共同研究生で、2)の一般論の1つの応用として、塩田徹治先生による25年前の問題:クンマー曲面からもとのアーベル曲面がどの程度復元できるか?に決定的な解答を与えた。尚、2),3)の結果はすべて論文にまとめ、現在投稿中である。1.K3曲面、アーベル曲面のフーリエ-向井対の理論を応用して、塩田徹治先生の25年前の質問、「クンマー曲面からもとのアーベル曲面がどの程度復元できるか?」に対して、常に有限個に復元されること、及びもとのアーベル曲面で代数格子が非同型なものの個数がいくらでも大きくなっていくクンマー曲面の系列が存在することの2つを示すことでかなり決定的な解答を与えた。結果は論文1にまとめた。次に、ピカール数が1であるK3曲面のフーリエ-向井対を完全に決定し、向井ベクトルを用いた安定層のモジュライの形で記述した。応用として、ピカール数が1である部分に関して、偏極K3曲面のモジュライ空間は、そのフーリエ-向井対のなすモジュライ空間上の2-初等可換群を作用群とする自然な等質空間構造をもつことを発見した。結果は出版が決まっている。また、実2次体の類数に関するガウスの問題をK3曲面のフーリエ-向井対の言葉で(等価な形で)記述できることを発見した。その副産物として、同型なファイバー列が非同型なファイバーに収束する1次元射影K3曲面族の対の存在を示した。これらの結果も論文にまとめ投稿した(審査中)。以上は、細野忍、B. Lian, S.T. Yau氏との共同研究である。また、これらの結果のいくつかについては、国際数学者会議でのプレコンファレンスでの招待講演にて講演した。2.K3曲面に忠実に作用する有限群(以下K3群と呼ぶ)と散在型単純群の結びつきを調べ始めた。現在までのところ、26個ある散在型単純群のうち、すべてのK3群をその部分群として含むものは、存在したとすればモンスターに限ること、また、より積極的な方向として、位数が2^n3^m(n【less than or equal】9, m【less thanor equal】2)の場合を除いて、K3群はすべてモンスターに含まれることをほぼ検証し終えた。

これは、A. Ivanov氏、De-Qi Zhang氏との現在進行中の共同研究であり、K3群に関する専門書の執筆とともに、2003年度も継続して行なわれる予定である。2003年度は以下の3つの論文を作った(1,3は単著、2は共著)。以下、字数の都合上3についてのみ解説する。McMullen氏は複素力学系の立場から、Siegel Diskをもつ自己同型という興味深く複雑な自己同型を有する複素K3曲面(McMullen's K3と以下呼ぶ)を発見した。このような自己同型の位相的エントロピーは必然的に正であり、McMullen's K3は必然的に代数次元0になる。本論文の内容はすべて氏の発見に触発されたものである。まず、McMullen's K3の全自己同型群そのものは単純な形になってしまうことが、次のように、超ケーラー多様体に拡張した形でわかった:倉西族においてgenericな超ケーラー多様体、より精密には、Neron-Severi群がBeauville-Fujiki形式(K3の場合はカップ積と一致する)に関して{0}あるいは負定値である超ケーラー多様体の全自己同型群は、有限群の違いを除き、自由アーベル群Zまたは単位群と同型になる。また、各次元においてどちらも実現可能性である。証明にはYau先生によるCalabi予想の解決結果とともにDirichletの単数定理とSalem多項式(ある意味で円周等分多項式の次に単純な多項式)の概念が大切になった。ところで、任意のコンパクトケーラー多様体は(変形の意味で)射影多様体の極限として得られるかという問題、いわゆる小平問題、があった。最初の反例(非単連結あるいはrigidなもの)がVoisin女史によって発見された。本論文では、更に、McMullen's K3とその自己同型を用いて、単連結ケーラー多様体の反例を4次元以上の各次元で、単連結かつnon-rigidなケラー多様体の反例を6次元以上の各次元で構成した。
血管新生の「質」を向上させる創傷治療戦略の開発

皮膚・軟部組織が損傷・欠損すると、これを復元すべく内因性の創傷治癒機構が発動する。その過程において中心的な役割を果たすのが周囲の血管からのいわゆる「血管新生」であると考えられている。本研究では、この創傷治癒における血管の変動を、従来の「血管新生」の枠組みにとどまらず、より包括的に「創傷血管網リモデリング」と称し、その全容の解明を目的として遂行された。その結果、創傷血管網リモデリングの主体は、血管の増殖や分枝増加よりむしろ、血管径の増大や血流増加、創収縮に伴う血管の方向性の変化であり、特に前2者については、各種変異マウスの解析により、VEGF/VEGFR2シグナルに依存していることをつきとめた。外傷、手術、感染などにより皮膚・軟部組織が欠損すると、それを修復すべく内因性の創傷治癒プログラムが発動する。創傷修復過程は大きく分けて、肉芽形成、上皮化、創収縮の3つのステップに区分されるが、そのすべてにおいて、血管網から供給される酸素・栄養はもっとも重要な要素の一つである。実際、糖尿病・動脈硬化など何らかの原因でこの新生血管の機能が不十分であると、創傷治癒に障害をきたし、慢性創傷(褥瘡・難治性潰瘍など)として長期にわたって治癒が遷延する。しかしながら、この創傷治癒過程における血管リモデリングの実態は明らかではない。。これは従来の組織切片では、血管の断面しか可視化できず、得られる情報が極めて限定されていたことに起因する。本研究においては、申請者の確立した組織ホールマウント血管染色技術を駆使し、マウス背部皮膚創傷血管を解剖学的に観察、その血管ネットワーク変化のダイナミクスを詳細に解析した。数値化のパラメーターとしては、血管密度、血管分枝、血流(FITCデキストランの還流による)、血管径などについて定量化した。解剖学的観察の結果、いわゆる血管新生ではなく、血管拡張による血流増加が創傷血管リモデリングの主体であることを見出した。しかしながら、血管拡張に障害のあることでしられるeNOS欠損マウス、iNOS欠損マウスには目立った異常は見られなかった。この知見はNOシグナル以外の分子機構が創傷治癒のおける著明な血管拡張に重要であることを示唆している。何らかの原因で皮膚・軟部組織が損傷・欠損すると、それをもとの形に復元すべく内因性の創傷治癒プログラムが発動する。そのプログラムにおいて中心的な役割を果たすのが周囲の既存血管からの血管網の新たな増生、つまり「血管新生」である。本研究では、この創傷治癒における血管新生の実態を、従来の「血管新生」のパラダイムに囚われず、より包括的に「血管網リモデリング」と称し、その全容の解明を目的として遂行された。特に、生体内のあらゆる血管新生に必須の分子シグナルとして知られるVEGF/VEGFR2シグナルに焦点を絞って研究は行われた。まず、当研究室の作成したVEcad-BAC-CreERT2マウスをVEGFR2のfloxマウス(Vegfr2-flox)と交配した。得られたVEcad-BAC-CreERT2+Vegfr2flox/flox新生仔マウスの背部に皮膚創傷を作成後、タモキシフェンを投与しVegfr2をノックアウトした。次に、これまで申請者の確立した組織ホールマウント血管染色技術を駆使し、VEcad-BAC-CreERT2+Vegfr2flox/flox新生仔マウスの背部皮膚創傷血管を解剖学的に観察した。そのpreliminaryな解析の結果、血管のsproutingや増殖、血管分枝数の減少よりむしろ、血管径や血流の減少がVEcad-BAC-CreERT2+Vegfr2flox/floxマウスの表現型として著明であることが判明した。この結果は、VEGFシグナルの役割は、創傷治癒においては、いわゆる「血管新生」ではなく、血管の安定化や成熟に重要であり、創傷治癒血管の「質」に正に寄与するという予想外の知見である。そのプログラムにおいて中心的な役割を果たすのが周囲の既存血管からの血管網の新たな増生、いわゆる「血管新生」である。本研究では、この創傷治癒における血管の変動の実態を、従来の「血管新生」の枠組みにとどまらず、より包括的に「創傷血管網リモデリング」と称し、形態学的・分子生物学的にその全容の解明を目的として遂行されている。具体的には、これまで申請者が開発してきた組織ホールマウント染色の技術を創傷にアプライし、健常皮膚と創傷部位の違いに関して時系列を追って具に観察し、そのダイナミズムを明らかにする。その分子基盤としては、生体内のあらゆる血管新生に必須の分子シグナルとして知られる血管内皮成長因子(Vascular endothelial growth factor: VEGF)とそのメインの受容体である2型VEGF受容体(VEGFR2)のシグナルおよび、血管の収縮・拡張に必須とされる一酸化窒素(NO)シグナルに焦点し、それぞれ遺伝子改変マウスを用いて研究は遂行されている。これまでの結果から、野生型マウスにおける創傷血管網リモデリングの主体は、血管の増殖や分枝増加よりむしろ、血管径の増大や血管造影上の血流増加であり、これらがVEGF/VEGFR2シグナルに依存していることを示唆している。この一般的な「血管新生」とは異なる「創傷血管網リモデリング」の全容を明らかにすべく、引き続き研究は遂行される。

本年度までに得られた研究成果として、まず、当研究室の作成したタモキシフェン誘導性血管内皮特異的CreマウスであるVEcad-BAC-CreERT2マウスをVEGFR2のfloxマウス(Vegfr2-flox)と交配し、タモキシフェン誘導性血管内皮特異的VEGFR2ノックアウトマウスを作成した。この新生仔マウスの背部に皮膚創傷を作成し、その後にタモキシフェン投与を開始することで、発生時期のVEGFR2シグナルの欠落の影響は回避した。このマウスに関し、申請者の確立した組織ホールマウント血管染色技術を駆使して、背部皮膚創傷血管ネットワークの様相を形態学的に観察した。その結果、VEGFR2シグナルの寄与する現象として一般的である、血管のsproutingや増殖、血管分枝数に大きな変動はなく、むしろ、血管径や血流の減少が血管内皮特異的VEGFR2ノックアウトマウスの表現型として著明であることが判明した。また、一般的に血管の収縮・拡張を司るシグナルとして知られるNOシグナル関連のノックアウトマウス(iNOSノックアウトマウス、eNOSノックアウトマウス)では、意外なことに野生型同様の血管の口径増大、血流増加が観察された。これらの成果は、やや予想外の展開を含むものの、創傷血管リモデリングの形態学的変動および、その分子基盤の一端を明らかにしたものであり、今後の研究を展開する上で重要な指標となっている。上記の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。何らかの原因で皮膚・軟部組織が損傷・欠損すると、それをもとの形に復元すべく内因性の創傷治癒プログラムが発動する。そのプログラムにおいて中心的な役割を果たすのが周囲の既存血管からの血管網の新たな増生、いわゆる「血管新生」であると考えられている。本研究では、この創傷治癒における血管の変動の実態を、従来の「血管新生」の枠組みにとどまらず、より包括的に「創傷血管網リモデリング」と称し、形態学的・分子生物学的にその全容の解明を目的として遂行された。具体的には、これまで申請者が開発してきた組織ホールマウント染色の技術を創傷にアプライし、健常皮膚と創傷部位の違いに関して時系列を追って具に観察し、そのダイナミズムを観察した。その分子基盤としては、生体内のあらゆる血管新生に必須の分子シグナルとして知られる血管内皮成長因子(Vascular endothelial growth factor: VEGF)とそのメインの受容体である2型VEGF受容体(VEGFR2)のシグナルの役割に焦点を置き、それぞれ遺伝子改変マウスを用いて研究は遂行された。これまでの結果から、野生型マウスにおける創傷血管網リモデリングの主体は、血管の増殖や分枝増加よりむしろ、血管径の増大や血流増加、そして創収縮に伴う既存血管の方向性の変化であり、特に前2者については、各種ノックアウトマウスの解析により、VEGF/VEGFR2シグナルに依存していることをつきとめた。これらの研究が明らかにしたのは、創傷治癒における内因性の血管の変動は、一般的な「血管新生」とは異なり、既存血管の質的カスタマイズ、および配置転換であるという事象である。皮膚・軟部組織が損傷・欠損すると、これを復元すべく内因性の創傷治癒機構が発動する。その過程において中心的な役割を果たすのが周囲の血管からのいわゆる「血管新生」であると考えられている。
カイコＯ１５７感染モデルを用いた宿主病原体相互作用の解明と新たな治療戦略の提案

本研究計画の最終年度において、当初カイコを用いた細菌学実験から萌出・発展したコオロギの実験系を用いて研究を展開した。本年度において私は、聴覚情報を介して求愛行動を行うコオロギを用い、免疫応答と求愛行動の関連について検討するための実験系を確立することを試みた。まず、これまで取り組んできたカイコ感染症モデルと同様に、病原性細菌とコオロギを用いて感染モデルを作出した。黄色ブドウ球菌や緑膿菌といった種々の病原性細菌がコオロギを殺傷することや、ヒトに対する病原性に寄与する病原性因子がコオロギに対する殺傷活性にも寄与することを見出している(論文投稿中)。さらに、コオロギの求愛行動を網羅的かつ定量的に観察することを目的として、ビデオトラッキングシステムの開発(未発表)や、コオロギが発する「鳴き声」の音響解析システムの樹立(宮下ら、PLoS ONE、2016年)を進めた。その中で、鳴き声のパターン解析の結果から、コオロギのcalling songの中に極めて厳密に制御された特徴的周波数成分が存在することを見出し、当該周波数成分がコオロギの求愛行動における重要な因子として機能しているという仮説に至った。さらに、コオロギ個体のサイズを実験的に変化させる方法として、ミツバチのロイヤルゼリーに着目し、当該試料を経口投与することによってコオロギの個体サイズを増大させることができることを見い出した(宮下ら、Biology Open、2016年)。これらの研究は、宿主ー病原体相互作用から捉える動物の免疫機能を、同じく種の適応にとって重要な求愛行動と両立するために互いをいかにして両立しているのかという根本的疑問に答えるための重要な一歩である。今後、当該課題に関してさらに解析を進めていく計画である。27年度が最終年度であるため、記入しない。「大腸菌の病原性制御機構」に関して、大腸菌の病原性を抑制する機能を有すると考えられる遺伝子を複数同定し、それら遺伝子により細胞壁LPSの分布パターンが制御されていることを明らかにした。また、同定された複数の遺伝子はLPSの輸送に与るトランスポーターとしてファミリーを形成し、細胞質から細胞壁へのLPS輸送機構によって大腸菌の病原性が制御されることが示唆された。大腸菌の病原性とLPSの関連について、以前に腸管出血性大腸菌大腸菌O157においてLPS上のO抗原が病原性を正に制御していることを明らかにした(宮下ら、2012、FEMS Microbiology letters)。本研究によりLPSによる大腸菌の病原性制御機構は広く大腸菌において共通した機構であるという示唆を得ることができた。また「O157由来LPSを用いたカイコO157感染抵抗性獲得における分子メカニズムの解明」について進展は次の通りである。以前私はカイコにO157の熱処理菌体を予め注射すると、カイコが0157感染に対して抵抗性を示すことを見出した。カイコに対してO157感染抵抗性をもたらすOl57由来の分子はLPSだ私は考えてきたが、実際はLPS画分に混入したペプチドグリカンによって感染抵抗性がもたらされることが明らかになった。また、カイコにおけるO157感染抵抗性の獲得時には体液中に抗菌活性が強く産生されることをこれまでに見出している。この活性因子を精製することにより、この活性本体はcecropinと呼ばれる抗菌ペプチドであることをこれまでに示している。私はカイコにおけるOl57感染抵抗性獲得を説明するメカニズムとしてこのcecropinに着目し、O157の熱処理菌体を予め注射したカイコでは、cecropin産生器官(脂肪体)におけるcecropin mRNAの量が高いまま維持されていることを明らかにした。腸管出血性大腸菌O-157によるカイコ感染モデルを用いて、カイコは体液中に侵入したグラム陰性菌のペプチドグリカンに応答し、自身の感染抵抗性を導くシステムを有するということを明らかにしてきた。本年度は当該研究成果を原著論文としてまとめるとともに、経口投与によって腸管に曝露されたペプチドグリカンに対しても同様に応答し、グラム陰性菌に対する感染抵抗性を獲得することを示した。これらの機能をPrimed immune responseと名付け、抗体を持たない無脊椎動物の免疫システムにおける、新しい後天的な応答調節メカニズムとして提唱するに至った。一方、大腸菌の高病原性化変異株を用いることによって、グラム陰性細菌の細胞膜を構成成分とする動物殺傷因子に迫ることができた。ここで同定された機構は、O-157の高い殺傷活性や、これまで明らかにしてきたO-157のLPSO抗原のカイコ殺傷性に対する寄与を包括的に説明する機構であるとともに、グラム陰性細菌において広く保存された分子メカニズムであることを、O-157およびその遺伝子欠損株、ならびに緑膿菌を用いて明らかにした。以上の結果は、カイコモデルを用いた宿主ー病原体相互作用の解明を強く押し進めることにつながる一方で、カイコで見出された宿主と病原体の相互作用がいかほどの普遍性を持つ法則であるかという疑問が残る。この問題を克服するために、カイコとは異なる種であるコオロギを用いた感染モデルの確立に着手するとともに、コオロギを用いた自然共生細菌と宿主動物との相互作用の解析を行い、特に個体の成長を促進する機能を有する細菌がコオロギの腸管に存在することを見出した。現在、病原体および共生細菌という二つの観点から、より広く宿主と微生物の相互作用を捉えるべく研究を展開している。

本年度において私は、聴覚情報を介して求愛行動を行うコオロギを用い、免疫応答と求愛行動の関連について検討するための実験系を確立することを試みた。まず、これまで取り組んできたカイコ感染症モデルと同様に、病原性細菌とコオロギを用いて感染モデルを作出した。黄色ブドウ球菌や緑膿菌といった種々の病原性細菌がコオロギを殺傷することや、ヒトに対する病原性に寄与する病原性因子がコオロギに対する殺傷活性にも寄与することを見出している(論文投稿中)。さらに、コオロギの求愛行動を網羅的かつ定量的に観察することを目的として、ビデオトラッキングシステムの開発(未発表)や、コオロギが発する「鳴き声」の音響解析システムの樹立(宮下ら、PLoS ONE、2016年)を進めた。その中で、鳴き声のパターン解析の結果から、コオロギのcalling songの中に極めて厳密に制御された特徴的周波数成分が存在することを見出し、当該周波数成分がコオロギの求愛行動における重要な因子として機能しているという仮説に至った。さらに、コオロギ個体のサイズを実験的に変化させる方法として、ミツバチのロイヤルゼリーに着目し、当該試料を経口投与することによってコオロギの個体サイズを増大させることができることを見い出した(宮下ら、Biology Open、2016年)。これらの研究は、宿主ー病原体相互作用から捉える動物の免疫機能を、同じく種の適応にとって重要な求愛行動と両立するために互いをいかにして両立しているのかという根本的疑問に答えるための重要な一歩である。今後、当該課題に関してさらに解析を進めていく計画である。大腸菌の高病原性化メカニズムについて、当初の想定を超えて分子的実体に迫ることができたとともに、コオロギにモデル動物を広げ、共生細菌という新しい観点から宿主動物と微生物の相互作用に迫るための実験系を確立することができた。これは、本年度の想定を超えた進捗であると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。大腸菌の高病原性をもたらす分子機構の全貌解明と、なぜその分子機構によって動物の死が誘導されるかという点が重要な課題である。現在、免疫の過剰活性化という観点から解析を進める予定である。また、コオロギの共生細菌に関して、成長促進をもたらす分子機構および当該共生細菌の由来に関して解析することが重要であると考えている。さらに、コオロギを用いた感染モデルを用いて、細菌感染が動物の行動に及ぼす影響について検討していく予定である。カイコにおける感染抵抗性の獲得については当初3年の研究期間を見込んでいたが、本年度において論文投稿出来る水準まで研究の進展がみられた。カイコにおける感染抵抗性の獲得に関しては、免疫応答を誘導する菌体分子と、カイコにおいて応答する分子メカニズムについての検討が概ね終了した。平成26年度以降においては、本成果を論文としてまとめあげると共に、研究題目である「宿主病原体相互作用の解明」をさらに遂行するため、カイコとは異なる宿主動物について検討する事を考えている。具体的には、コオロギを実験動物として用いる事を計画している。
スカラー原子波干渉実験に向けた、連続原子波の生成

1."原子用エレベータ":移動光格子による極低温ストロンチウム(Sr)原子の操作極低温Sr原子の精密操作は、量子計算機や原子干渉計などへの応用にとって重要となる。そのような実験においては、非常に高い原子の検出感度が必要であり、原子サンプルの近傍への光学的なアクセスが必要となる。従来の原子トラップ用真空槽では、このようなアクセスが困難であったので、この克服のためには、極低温原子生成領域と実験領域とを分離することが望ましい。我々は、以上の観点から、極低温原子の効率的な輸送技術について調べた。本研究では、^1S_0^<-3>P_1のスピン禁制遷移による磁気光学トラップで、数反跳光子エネルギー程度まで冷却された、極低温Sr原子を得た。その後、冷却原子は、波長532nmの2本のレーザー光を対向させて得られる1次元光格子ポテンシャル(FORT)に移される。シンセサイザーによって位相同期させた音響光学素子(AOM)によって、両レーザー光の周波数を変化させることができる。両レーザー光周波数差を変化させることで、定在波の運動を制御できる。原子は定在波の静止系とともに運動するので、巨視的な距離を断熱的に輸送することができ、この様子をCCDカメラで観測した。2.1次元光格子FORT中の実験:Srの光結合分光光結合分光法は極低温衝突を調べるための強力な道具である。これにより、原子間の長距離(10-100Å)相互作用や、原子時計の衝突シフト、さらに、ボース・アインシュタイン凝縮体を得るのに不可欠な、低温衝突中の再熱分布化時定数を決定付ける散乱長aを求めることができる。我々は、スピン禁制遷移冷却後の原子の位相空間密度をさらに増加させるためにFORT中に原子をトラップし、^1S_0^<-1>P_1遷移(461nm)の負に離調をつけたレーザー光の照射により、準分子状態を形成させた。まず、得られたスペクトルからこの遷移の幅として31.0(5)MHzを得た。さらに広い周波数幅をスキャンするために、Ti : Sapphレーザーの第2次高調波発生用の導波路付PPLN結晶を持ちいるシステムを構築中である。
HIF を介さない VHL 制御機構解析による腎癌に対する分子標的治療抵抗性の克服

我々はこれまでにHIFを介さないpVHL-atypical PKC-JunB経路が淡明型腎細胞癌(ccRCC)の進展に寄与することを示し、その下流エフェクターの一つとしてCCL2を報告した。本研究は、既存の抗VEGF療法に対する耐性克服の知見を得るため、ccRCCの新規治療標的としてCCL2の有用性を検討することを目的とした。研究では、腎癌臨床検体におけるCCL2発現を確認し、腎癌細胞株からのxenograftを用いてCCL2発現が腫瘍増生・血管新生に影響することを確認した。また、腎癌細胞株および臨床検体からのxenograftを用いてCCL2中和抗体による抗腫瘍効果を確認した。その結果、CCL2がccRCCに対する新規治療標的になる可能性を示唆した。1)臨床検体75例におけるCCL2免疫染色VHL変異を有する淡明型腎細胞癌症例ではVHL野生型に比べCCL2の発現増強を認めた。現在、EphrinB2についても免疫染色を施行中である。3)VHL変異型腎癌細胞株におけるEphrinB2およびCCL2発現抑制および強制発現による影響現在、CCL2強制発現株およびEphrinB2発現抑制株/強制発現株を作製中である。1)臨床検体47例におけるCCL2免疫染色:VHL変異を有する淡明型腎細胞癌症例ではVHL野生型に比べCCL2の発現が有意に高かった。2) VHL変異型腎癌細胞株(786-O/UMRC2)におけるCCL2強制発現および発現抑制の影響:VHL変異型腎癌細胞株(786-O/UMRC2)に野生型VHLを発現したクローンで検討を行った。VHL変異型腎癌細胞株に野生型VHLを再導入するとCCL2発現は抑制された。さらに、CCL2強制発現および発現抑制細胞株を作製し、in vitroおよびin vivoでのCCL2機能の検討を行った。in vitroでは強制発現・発現抑制ともに細胞増殖能に変化を認めなかったが、in vivoにおいて強制発現では腫瘍増生および血管新生は増強され、発現抑制では腫瘍増生および血管新生が抑制された。3) CCL2中和抗体による抗腫瘍効果の検証:CCL2を発現する786-O細胞株を用いてnude mouseに皮下xenograftを作製してCCL2中和抗体を投与したところ、CCL2中和抗体による抗腫瘍効果を認めた。さらに、より実臨床に近いモデルで検証するため、これまでに樹立した患者組織由来xenograftに対してにCCL2中和抗体を投与したところ、同様に抗腫瘍効果を認めた。以上の結果より、進行性腎細胞癌に対するVHL-HIF-VEGFを標的とした既存の分子標的薬治療の効果が十分でない現状において、CCL2は腎細胞癌の血管新生と腫瘍増殖に関与しており、腎細胞癌に対する新規分子標的となる可能性が示唆された。in vivo実験において、CCL2発現抑制株からのxenograftの結果から、CCL2の発現が腫瘍増生に影響することが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。臨床検体におけるEphrinB2免疫染色や、腎癌細胞株を用いてVHLおよびHIF statusによるEphrinB2やCCL2発現解析を行う。腎癌細胞株を用いてEphrinB2およびCCL2の強制発現株/発現抑制株を作製し、in vitroおよびin vivoにおける影響を確認する。腎癌細胞株で作成したヌードマウス皮下移植モデルに対してEphrinB2やCCL2と拮抗する薬剤を用いてその治療効果を判定するとともに、既存の分子標的治療薬との併用、あるいは耐性克服の可能性を検討していく。
口腔癌でのPDE関連診断法の確立-オーダーメイド治療に向かって-

Phosphodiesterase(PDE)は細胞内のcAMPやcGMPを分解する酵素で,その濃度を調節する非常に重要な役割を担っている。現在,11種類(PDE1からPDE11)のファミリーに分類され,各ファミリーはアミノ酸配列相同性を示すサブファミリーがある場合がある。そこで本研究は,各PDEのサブファミリーの発現やPDE遺伝子異常を各口腔癌細胞で世界に先駆けて明らかにし,PDEの細胞内シグナル伝達の側面から口腔癌を診断し,オーダーメイド治療へ向かおうとする全く新しい試みである。悪性腫瘍細胞でのPDEの発現は,細胞よりトータルRNAを抽出し,電気泳動でトータルRNAの状態を確認した。RTでcDNAを合成後PCRで増幅し,電気泳動でPCR産物のサイズを確認した。PDE遺伝子異常はPCR産物をTA cloningにてプラスミドベクターに導入後,大腸菌にプラスミドベクターをトランスフェクションし,寒天プレート上でコロニーを選択した。選択したコロニーをLB培地で培養し,プラスミドを精製した。目的のPDEが挿入されているのを制限酵素処理で確認後,濃度を測定,シークエンサーでシークエンスを行った。ヒトロ腔由来悪性黒色腫PMP細胞ではPDE2Aが非常に高発現していた。また,PDE2A遺伝子の検討では,2カ所遺伝子異常(C→T,C→T)が確認できたが,アミノ酸レベルでは異常は認められなかった。今後はこの遺伝子異常をがん診断用DNAチップ等に応用するとともに,将来個人に最適なオーダーメイド治療への道を開いて行く予定である。Phosphodiesterase(PDE)は細胞内のcAMPやcGMPを分解する酵素で,その濃度を調節する非常に重要な役割を担っている.現在,11種類(PDE1からPDE11)のファミリーに分類され,各ファミリーはアミノ酸配列相同性を示すサブファミリーがある場合がある.そこで、各PDEのサブファミリーの発現やPDE遺伝子異常を癌細胞で世界に先駆けて明らかにし,最近のナノテクノロジーやモレキュラバイオロジーの進歩と共に急速に発達してきたがん診断用DNAチップ等にPDEを加え,将来個人に最適なオーダーメイド治療への道を開くことを目的として本年度の研究を行った.平成18年度では,PDEに対する遺伝子異常(ポイントミューテイション等)について検討を行う予定である.Phosphodiesterase(PDE)は細胞内のcAMPやcGMPを分解する酵素で,その濃度を調節する非常に重要な役割を担っている.現在,11種類(PDE1からPDE11)のファミリーに分類され,各ファミリーはアミノ酸配列相同性を示すサブファミリーがある場合がある.そこで、各PDEのサブファミリーの発現やPDE遺伝子異常を各口腔癌細胞で世界に先駆けて明らかにし,最近のナノテクノロジーやモレキュラバイオロジーの進歩と共に急速に発達してきたがん診断用DNAチップ等にPDEを加え,将来個人に最適なオーダーメイド治療への道を開く.本研究は細胞内シグナル伝達の側面から口腔癌を診断し,オーダーメイド治療へ向かおうとする全く新しい試みである.口腔由来の悪性黒色腫細胞であるHMG, PMPやMAAなどで発現量が多いPDE2A, PDE3A, PDE3B, PDE4B, PDE4BとPDE5Aについて遺伝子異常を検討した.まず,各悪性腫瘍細胞よりトータルRNAを抽出し,電気泳動でトータルRNAの状態を確認した.RTでcDNAを合成後PCRで増幅し,電気泳動でPCR産物のサイズを確認した.PCR産物をTA cloningにてプラスミドベクターに導入した.ヒートショックにて大腸菌にプラスミドベクターをトランスフェクションし,寒天プレート上でコロニーを選択した.選択したコロニーをLB培地で培養し,プラスミドを精製した.目的のPDEが挿入されているのを制限酵素処理で確認後,濃度を測定した.シークエンスのためのPCRを行ない,シークエンサーでシークエンスを行った.今回行ったPDE2A, PDE3A, PDE3B, PDE4B, PDE4BとPDE5Aでは特に遺伝子異常は確認できなかった.そこで,今回シークエンスを行ったPDE以外のPDEについても同様に検討し,遺伝子異常の有無を確認する予定である.Phosphodiesterase(PDE)は細胞内のcAMPやcGMPを分解する酵素で,その濃度を調節する非常に重要な役割を担っている。今後はこの遺伝子異常をがん診断