hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん細胞の分化異状を規定する分子基盤の追求

本研究の目的は、がん細胞に共通にみいだされる特徴である分化異状の誘導機構を明確にすることであった。申請者は、がん遺伝KRASが、上皮細胞に造血系・神経系の分化形質を誘導することをみいだし、その下流に位置する転写制御因子群に着目し、これらの分化異状への関与について検討した。候補とした分子のうちEGR1は細胞の扁平化、突起物の伸長を誘導した。HDAC9は核内封入体の形成を誘導した。ARID3Bはアポトーシスを誘導した。何れの分子も細胞増殖に抑制的に作用した。しかしながら、これらの単独ではKRASが引き起こしたような造血系・神経系細胞の分化形質を誘導に至らなかった。これらの結果から、特にEGR1はがん細胞の部分的に、特に形態学的な分化形質異状に関わる一分子基盤である可能性が考えられた。がん細胞に共通にみいだされる特徴である分化異状。本研究の目的は,がん細胞に共通にみいだされる特徴である分化異状の誘導機構の一端を明確にすることである。申請者はがん遺伝子(活性型KRAS)が,肺上皮細胞に造血系・神経系細胞の分化形質を誘導することを確認し,その網羅的発現解析から,活性型KRAS下流に位置する転写制御因子群(5遺伝子)を異状分化誘導の候補分子として既に抽出している。当該課題では,これらの候補の機能解析およびがん細胞株・組織における発現解析を完遂し,分化異状の責任分子としての可能性を追求することを達成目標とした。19年度は,肺癌におけるこれらの分子の発現解析と,発現ベクターの作成を計画した。発現解析の結果,候補5分子のうち,幾らかは正常肺細胞,肺組織に比較して肺癌細胞で極端な発現上昇や,発現の消失を示すことが明確となった。興味深い挙動を示す分子の発現ベクターを作成し不死化気道上皮細胞に導入した結果,そのうち2分子は,細胞の大型化,多核化など形態変化を引き起こし,増殖活性を著しく低下させた。このような成果を目下,雑誌に投稿準備中である。20年度は,更に,具体的な分化表現系を分化マーカーの発現解析に明確にし,がん細胞の分化異状の原因機構を更に明確する予定である。「目的」分化異状はがん細胞に共通にみいだされる特徴である。本研究の目的は、その誘導機構その一端を明確にすることであった。申請時に、がん遺伝KRAS下流分子の網羅的発現解析から、5遺伝子を異状分化誘導の候補分子として既に抽出していた。当該課題では、これらの候補の機能解析およびがん細胞株・組織における発現解析を完遂し、分化異状の責任分子としての可能性を追求した。「結果」候補遺伝子のうちEGR1、HDAC9には強い細胞増殖抑制活性があることが明確となった。特にEGR1を導入した細胞は神経突起様の構造を形成した。H5DAC9導入細胞では多核化する傾向が見られた。しかしながらこれらの遺伝子の強い増殖抑制活性から詳細な検討は困難であった。「考察」テトラサイクリン誘導システムなど条件発現系による実験系の改善が必要と考えられた。
マイクロアイスジェットの生成と3次元半導体素子用層間絶縁膜の選択的加工法への適用

本研究の目的はマイクロアイスの生成法の確立と,加工への応用である.最初にマイクロアイスジェットの発生方法とその装置を開発した.その結果,超純水と液体窒素とを同時に噴霧し,超純水ミストを凍結させることに成功した.このときの超純水粒子の生成量と凍結時間,完全凍結するに必要な冷却管の長さ,空気温度,空気圧力,空気量の関係について検討した.最初に純水の噴霧ノズルから噴霧される水粒子の粒子径を測定するとともに,PIVにより噴霧速度,パターンを測定した.その結果,平均粒径70μmで噴霧速度はノズル近傍で約50m/s程度で,噴霧後すぐ減速することがわかった.またその水粒子が凍結する時間を理論的に計算し,噴霧速度の実測値から得られる凍結距離を計算した.そのデータを基に,アイスチャンバの大きさを設計する手法を得るとともに,試作したチャンバーがこの条件を満たしていることを確認した.次に,硬度の異なる種々の材料,銅,アルミニウム,鉄,単結晶シリコン,塩化ビニールの板材に30degの角度でマイクロアイスを噴射した.マイクロアイスのモース硬度は34であり,それよりも軟らかい塩化ビニールのみに深さ約10μmの加工痕が形成された.また表面粗さはマイクロアイスの衝突による圧痕によって0.16μmRtから2.87μmRtに増大した.一方,マイクロアイスとほぼ同程度の硬度を有する銅は明確な加工痕が観察されず,表面粗さのみ0.36μmRtから1.57μmRtに増大した.これに対し,マイクロアイスより硬い鉄,シリコンでは全く変化が見られず,選択的加工が実現されていることが確認された.またパターニング加工については最初に予定していた紫外線硬化樹脂を用いずに,メタルマスクを製作して用いた.その結果,樹脂製層間絶縁膜のパターン加工が可能であることを確認した.本研究の目的はマイクロアイスの生成法の確立と,加工への応用である.最初にマイクロアイスジェットの発生方法とその装置を開発した.その結果,超純水と液体窒素とを同時に噴霧し,超純水ミストを凍結させることに成功した.このときの超純水粒子の生成量と凍結時間,完全凍結するに必要な冷却管の長さ,空気温度,空気圧力,空気量の関係について検討した.最初に純水の噴霧ノズルから噴霧される水粒子の粒子径を測定するとともに,PIVにより噴霧速度,パターンを測定した.その結果,平均粒径70μmで噴霧速度はノズル近傍で約50m/s程度で,噴霧後すぐ減速することがわかった.またその水粒子が凍結する時間を理論的に計算し,噴霧速度の実測値から得られる凍結距離を計算した.そのデータを基に,アイスチャンバの大きさを設計する手法を得るとともに,試作したチャンバーがこの条件を満たしていることを確認した.次に,硬度の異なる種々の材料,銅,アルミニウム,鉄,単結晶シリコン,塩化ビニールの板材に30degの角度でマイクロアイスを噴射した.マイクロアイスのモース硬度は34であり,それよりも軟らかい塩化ビニールのみに深さ約10μmの加工痕が形成された.また表面粗さはマイクロアイスの衝突による圧痕によって0.16μmRtから2.87μmRtに増大した.一方,マイクロアイスとほぼ同程度の硬度を有する銅は明確な加工痕が観察されず,表面粗さのみ0.36μmRtから1.57μmRtに増大した.これに対し,マイクロアイスより硬い鉄,シリコンでは全く変化が見られず,選択的加工が実現されていることが確認された.またパターニング加工については最初に予定していた紫外線硬化樹脂を用いずに,メタルマスクを製作して用いた.その結果,樹脂製層間絶縁膜のパターン加工が可能であることを確認した.本年度は,選択的加工に用いるマイクロアイスジェットの発生方法とその装置開発について主に研究した.直径2030μmの超純水ミストを超音波法,噴霧法などにより生成し,それを-60°C以下に強冷した高速空気流内に吸引し,凍結させる.その際の超純水粒子の生成量と凍結時間,完全凍結するに必要な冷却管の長さ,空気温度,空気圧力,空気量の関係について検討した.研究において発生させるマイクロアイスの直径は,最終的な加工ターゲットであるビア径を参考に,2030μmとする.アイスの材料は超純水とする.超純水の微粒子(ミスト)を,超音波法により生成する.その量は超音波振動子に超純水を滴下する間隔を調整することにより行った.それを-60°C以下に冷却した高速空気流内に吸引し,超純水ミストの管路内での凍結状況を調べた.その結果,-60°C程度では,完全に凍結せずシャーベット状にしかできないことがわかった.そこで,超純水と液体窒素とを同時に噴霧し,超純水ミストの凍結させることを試みた.その結果,雰囲気温度を-60°Cから-120°C以下に低下させることができ,高速空気流内に吸引された超純水ミストはミキシング部の管路内で凍結しながら,ノズル部へと搬送される.その結果ミストは完全に凍結し,マイクロアイスとなって噴射させることが可能となった.現在,マイクロアイスジェットの発生装置を製作し,超純水粒子の生成量と凍結時間,完全凍結するに必要な冷却管の長さ,空気温度,空気圧力,空気量の関係について検討中である.

また管路内の温度分布は複数個設置した熱電対からの信号をPCにより記録,解析する予定である.本年度は昨年度に引き続き,超純水粒子の生成量と凍結時間,完全凍結するに必要な冷却管の長さ,空気温度,空気圧力,空気量の関係について検討するとともに,マイクロアイスジェット噴射による加工実験を行う.最初に純水の噴霧ノズルから噴霧される水粒子の粒子径を測定するとともに,PIVにより噴霧速度,パターンを測定した.その結果,平均粒径70μmで噴霧速度はノズル近傍で約50m/s程度で,噴霧後すぐ減速することがわかった.またその水粒子が凍結する時間を理論的に計算し,噴霧速度の実測値から得られる凍結距離を計算した.そのデータを基に,アイスチャンバの大きさを設計する手法を得るとともに,昨年製作したチャンバーがこの条件を満たしていることを確認した.さらに,この設計法により,より小径のマイクロアイスを製作することのできる装置を設計した.次に,硬度の異なる種々の材料,銅,アルミニウム,鉄,単結晶シリコン,塩化ビニールの板材に30degの角度でマイクロアイスを噴射した.マイクロアイスのモース硬度は34であり,それよりも軟らかい塩化ビニールのみに深さ10μmの加工痕が形成された.また表面粗さはマイクロアイスの衝突による圧痕によって0.16μmRtから2.87μmRtに増大した.一方,マイクロアイスとほぼ同程度の硬度を有する銅は明確な加工痕が観察されず,表面粗さのみ0.36μmRtから1.57μmRtに増大した.これに対し,マイクロアイスより硬い鉄,シリコンでは全く変化が見られず,選択的加工が実現されていることが確認された.またパターニング加工については最初に予定していた紫外線硬化樹脂を用いずに,本年度はメタルマスクを製作た.その結果,樹脂製層間絶縁膜のパターン加工が可能であることを確認した.
低炭素マルテンサイト鋼の水素脆性におよぼすひずみ速度と変形温度の影響

本研究は,低炭素マルテンサイト鋼における水素脆性の変形条件依存性を明らかにすることを目的に, 2014年度は主にひずみ速度を, 2015年度には主に変形温度を変えた単軸引張試験を用いて水素脆性破壊挙動を調べた.引張変形中に水素が旧オーステナイト粒界へ優先的に集積することによって水素脆性破壊を引き起こしていることを明らかにし,また,水素脆性破壊挙動は変形条件に大きく依存することを明らかにした.2016年度は,引張変形中の水素集積機構の解明を目的とし,運動転位による水素輸送効果に着目して,種々の初期転位密度を有するラスマルテンサイト鋼における引張変形中の水素集積挙動を調査した.得られた結果のうち特質すべき研究結果は,弾性変形領域では,初期転位密度の上昇に伴って旧オーステナイト粒界への水素集積が促進されるが,塑性域まで変形させると,水素集積の初期転位密度依存性が認められなくなることを明らかにした点である.この結果から,水素脆性破壊のひずみ速度・変形温度依存性は,転位運動による水素輸送効果の観点から説明できることを明らかにした.一連の研究成果により博士学位を2017年3月に取得した. 2016年度には,国内学会1件(日本鉄鋼協会第172回秋季講演大会(2016年9月))および国際会議2件(PRICM9 (2016年8月,京都),国際水素学会(2016年,アメリカ))の学術発表を行い,また現在までに,研究成果を国際学術雑誌論文3編および国際会議論文3編として発表し,さらに2編の国際学術雑誌論文を投稿準備中である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、単軸引張試験のひずみ速度と変形温度が低炭素マルテンサイト鋼の水素脆化破壊挙動におよぼす影響を結晶学的な観点から調査することを目的としている。平成26(2014)年度は、ラスマルテンサイト単相組織を持つ0.2 wt %C鋼を試料として用い、陰極電解法により4.94 wt ppmの拡散性水素を引張試験片にチャージした引張試験片を作製し、室温における種々のひずみ速度(8.3 ×10-6 s-1 8.3 ×10-1 s-1)での引張試験により水素脆化挙動の結晶学的特徴を調査した。また,水素マイクロプリント法により材料組織中の水素の集積挙動は調べた。水素脆化破壊挙動を調べた結果、ひずみ速度の低下に伴って、水素チャージ材の全伸びは減少し、破面形態は延性破面から粒界破面へと変化した。また、ひずみ速度の違いで引張変形中に生じるマイクロクラックの発生サイトに変化が認められた。低ひずみ速度引張試験後では、マイクロクラックは旧オーステナイト粒界近傍にのみ観察されたのに対し、高ひずみ速度引張試験後では旧オーステナイト粒内にもマイクロクラックが観察された。引張変形中の水素集積挙動を調べた結果、低ひずみ速度(8.3 ×10-6 s-1)で引張変形を付加した場合、多くの銀粒子がラスマルテンサイト微視組織中の各境界(ブロック境界、パケット境界、旧オーステナイト粒界)に沿って析出しており、特に、旧オーステナイト粒界上に優先的に析出していた。一方で、高ひずみ速度(8.3 ×10-1 s-1)の場合では、水素が集積した痕跡を示す銀粒子の分布は観察されなかった。以上の結果から、低ひずみ速度で引張変形を加えることで、試料中の水素が特に旧オーステナイト粒界に優先的に集積するようになり、その結果、旧オーステナイト粒界を起点とした水素脆化破壊が起こされることが明らかとなった。本研究は低炭素マルテンサイト鋼においてひずみ速度と変形温度が水素脆性破壊に与える影響について調べることを目的にし,本年度は主に,単軸引張試験の変形温度(ー100°C 100°C)が水素脆性の破壊挙動におよぼす影響を結晶学的な観点から検討した.室温では水素チャージ材は弾性域での早期破断を示し,その引張強さと全伸びは,未チャージ材と比較して著しく低下した.しかし,試験温度が低下するにつれて,水素チャージ材の引張強さや全伸びは増加する傾向が観察され,特にー100°C引張試験では,水素チャージ材と未チャージ材の引張強さと全伸びは同程度であった.変形温度の違いで水素チャージ材の破壊挙動が大きく変わる.室温引張試験後の試験片に内在するマイクロクラックは,旧γ粒界近傍に発生していた.一方, ー100°C引張の場合では,マイクロクラックは旧γ粒内でbcc金属のへき開面である{001}M面に沿って伝播しており,典型的な低温脆性によるへき開破面を示した.破壊挙動が大きく変わった原因として,水素集積挙動の変化が考えられる.そこで,水素脆化破壊が顕著に認められた室温引張変形中の水素集積挙動を水素マイクロプリント法により調べた.その結果,旧γ粒界近傍で集中的に銀粒子が析出していた.このことから,旧γ粒界近傍領域で水素脆化破壊が起こったのは,変形促進による特に旧γ粒界での水素集積が原因であると結論付けることができる.一方で,低温では水素は拡散能が十分で無いため,旧γ粒界への水素集積は阻害されると予想される.低温で水素チャージ材の水素脆化感受性が低減(引張強さと全伸びが増加)

し,旧オーステナイト粒内における破壊が支配的になったのは,低温において旧γ粒界での水素集積が遅延したことが原因であると考えられる.現在までに,目的であった単軸引張試験におけるひずみ速度と変形温度を系統的に変化させたときの水素脆化破壊挙動をラスマルテンサイト組織の観点から調査してきた.変形条件を変えた引張試験では,引張試験中の水素脱離が危惧される.本実験では,陰極電解法による水素チャージ後の試験片表面に亜鉛電気めっきを行うことで,引張試験中の水素脱離抑制に成功した.本研究は,低炭素マルテンサイト鋼における水素脆性の変形条件依存性を明らかにすることを目的に, 2014年度は主にひずみ速度を, 2015年度には主に変形温度を変えた単軸引張試験を用いて水素脆性破壊挙動を調べた.引張変形中に水素が旧オーステナイト粒界へ優先的に集積することによって水素脆性破壊を引き起こしていることを明らかにし,また,水素脆性破壊挙動は変形条件に大きく依存することを明らかにした.2016年度は,引張変形中の水素集積機構の解明を目的とし,運動転位による水素輸送効果に着目して,種々の初期転位密度を有するラスマルテンサイト鋼における引張変形中の水素集積挙動を調査した.得られた結果のうち特質すべき研究結果は,弾性変形領域では,初期転位密度の上昇に伴って旧オーステナイト粒界への水素集積が促進されるが,塑性域まで変形させると,水素集積の初期転位密度依存性が認められなくなることを明らかにした点である.この結果から,水素脆性破壊のひずみ速度・変形温度依存性は,転位運動による水素輸送効果の観点から説明できることを明らかにした.一連の研究成果により博士学位を2017年3月に取得した. 2016年度には,国内学会1件(日本鉄鋼協会第172回秋季講演大会(2016年9月))および国際会議2件(PRICM9 (2016年8月,京都),国際水素学会(2016年,アメリカ))の学術発表を行い,また現在までに,研究成果を国際学術雑誌論文3編および国際会議論文3編として発表し,さらに2編の国際学術雑誌論文を投稿準備中である.低炭素マルテンサイト鋼の水素脆性におよぼす変形条件の影響を明らかにすることを目的として、2014年度は主に、室温における引張試験のひずみ速度を系統的に変化させ、水素脆化破壊と引張変形中の水素集積挙動を結晶学的な観点から調査した。得られた種々の結果のうち特に、引張変形中に水素が旧オーステナイト粒界上に集積することで早期破断に至ることを実験的に明らかにしたことは、特筆すべき研究成果である。また、京都大学工学研究科馬詰研究奨励賞を受賞し、その活動の一環として、4ヶ月間デンマーク工科大学リソ研究所にて研究滞在を行った。種々の圧下率で冷間圧延した極低炭素鋼の水素脆性に関する共同研究プロジェクトを立ち上げ、特別研究員が中心となって研究を遂行した。引張変形によって促進される旧オーステナイト粒界への水素集積が水素脆化破壊を引き起こすことで延性の低下を招くことが実験的に明らかになった.そのため,水素脆性の抑制には水素集積メカニズムの解明が重要であると言える.有力な水素集積メカニズムの一つに,転位にトラップされた水素が転位運動によって運搬されることによって局所的な水素濃化を起こすとする転位輸送効果が挙げられる.今後は,この転位輸送効果が水素集積への寄与を調べるために,種々の転位密度を有するマルテンサイト鋼を作製し,変形応力負荷中の水素集積挙動を調査する.転位輸送効果が水素集積に対して支配的な集積メカニズムであれば,種々の転位密度を有するマルテンサイト鋼で集積挙動に差異が認められることが予想される.28年度が最終年度であるため、記入しない。ひずみ速度依存性を調べた実験結果から、ラスマルテンサイト組織において引張変形中の水素集積挙動や水素脆化破壊の結晶学的特徴が明らかになってきた。
徳之島諸方言のイントネーションに関する基礎的研究

鹿児島県の徳之島には伊仙町、徳之島町、天城町と3つの自治体があり、方言についてはこれまでは天城町の調査報告が多かった。本研究では調査の範囲を広げて調査している。各町から1つずつ調査しただけでも、基本的な断定・疑問の文末イントネーションに方言(集落)ごとに少しずつ異なりがあることがわかっている。ピッチパターンで疑問・断定を示す方言もあるが、形態素によってその意味の違いを表すことが多い方言もあり、イントネーションから見た時に最終的にどのような方言区分になるかを検討しているところである。現在のところ金見(かなみ)方言について調査が進んでおり、基本的な断定・疑問のみならず、様々なシチュエーションを想定した場合のイントネーションなども調査ができている。これまでにわかっていることとしては、金見方言の文末イントネーションついては、ピッチパターンの異なりによって意味の区別をしていない、あるいは、していたとしてもよほど特殊な場合に限定されるであろうということである。基本的な断定文・疑問文では、上昇(を含む)イントネーションが今のところ観察されておらず、非上昇のイントネーションしかない。シチュエーションをいろいろと変えてみると、ピッチレンジや発話速度、声の大きさの違いこそあれ、ピッチパターンは一貫している。全体としてイントネーションのバリエーションがなく、先行研究にみられる鹿児島市方言などとも違った様相を示している。平成30年度については、方言調査の予定が台風のせいでキャンセルになるということが2回あったため、予定よりも方言調査が進まなかった。複数の方言を調査してみて、基本的な方法論については問題がないと判断しているので、今後は集落数を増やすとともに、研究成果の発表を進めたい。来年度以降は、調査結果からわかる方言の区分、あるいは類型化を強く意識しながら進めるということも重要である。方言調査の予定がキャンセルになった分に相当する。来年度以降の調査を増やすなどして使用したいと考えている。
生体肝移植の術後長期免疫抑制管理体系および組織適合性と免疫寛容に関する研究

親子間の生体肝移植におけるHLAclassII遺伝子型適合性が術後長期生存例の免疫抑制管理に及ぼす影響について検討するため、レシピエントとドナーのHLAclassIIのDRB1,DQA1,DQB1,DPB1の遺伝子型をPCR-RFLP法で解析し、その適合性と臨床経過を比較検討した。術後1年以上の観察期間を経た42例の生体肝移植症例について、ドナーとレシピエントの末梢血からリンパ球を分離しDNAをフェノール抽出した。1μgの試料DNAをDRB1,DQA1,DQB1,DPB1遺伝子に特異的なプライマーを用いてPCRで増幅し、8種類の制限酵素で処理後電気泳動し遺伝子型を決定し、血清学的タイピングの結果と比較検討した。またDNAタイピングの適合性と臨床所見を比較検討した。血清学的HLAタイピングではDNAタイピングの結果と比較すると、DR抗原で15.6%、DQ抗原で13.6%のミスタイピングを認めた。42例中7例(17%)に急性拒絶反応がみられたが4種類の遺伝子型の適合度とは相関しなかった。移植後12ケ月までのタクロリムスの投与量は遺伝子型の一致している症例の方が投与量が少ない傾向にあった。またステロイドの投与日数は、それぞれの遺伝子型が一致している症例で短い傾向にあった。タクロリムスの血中濃度を比較するとDRB1が一致している症例で9ケ月、12ケ月で有意に低値であった。逆に総ビリルビンとγ-GTPはDQA1の一致している症例で術後6ケ月で有意に高値であった。血清学的なタイピングではミスタイピングが認められ、適合性の正確な評価にはDNAタイピングが重要である。遺伝子型の適合性は急性拒絶とは相関を認めなかったが、術後長期の免疫抑制管理には遺伝子型の適合度の検討が有用であることが明かとなった。
ホスホイノシタイドによる細胞ダイナミズムの制御

ホスホイノシタイドは生命の根幹に関わる様々な機能を調節する重要な膜脂質である。ホスホイノシタイド結合タンパク質FBP17,PSTPIP2, SH3YL1とARAP1はいずれも、膜の曲率を認識して結合し、膜のかん入、膜ベジクル化などの膜変形を生じた。PI(3,4,5)P3 5-ホスファターゼ、SKIPは小胞体でGRP78と結合しているが、インスリン刺激を受け膜へ移動しPak1と結合し受容体近くで産生されるPI(3,4,5)P3を時空間特異的に分解、インスリンシグナルを負に制御した。ゴルジ体のSac1 PI4P 4-ホスファターゼはPI4P量を調節して細胞接着を制御し、がん細胞の転移に関与した。今年度は新たに見いだしたホスホイノシタイド結合蛋白質のSH3YL1の脂質結合の意義とその蛋白質の生理機能を明らかにした。SH3YL1は新しい脂質結合ドメインを有し、それをSYLFドメインと名付けた。SYLFドメインはPI(3,4,5)P3と強く結合し、結合はPDGF刺激で生じるdorsal ruffleへの本蛋白質の局在に必須であった。SH3YL1はC末にSH3ドメインを持ち、PI(3,4,5)P3phosphataseであるSHIP2と結合した。SHIP2のノックダウンもdorsal ruffle形成を抑制することから、SH3YL1はSHIP2をdorsal ruffleに局在させPI(3,4)P2を生成させることでdorsal ruffle形成に関与しているものと考えられた。またSYLFドメインをFolch脂質画分より作ったリボソームとin vitroで混ぜるとリポソームの断片化が起こった。これらのことよりSH3YL1は脂質結合を介してdorsal ruffle(マクロピノサイトーシス)部位に局在して細胞膜の断片化を引き起こしてdorsal ruffleの大きさを決める又は膜の再利用を行っているものと考えられた。次にF-Barドメインを有し、PI(4,5)P2と結合するPSTPIP2のマクロファージ活性抑制機序について調べた。phagocytosisにはF-Barドメインを持つ、FBP17やCIP4などのインターフェース蛋白質が必須である。これらの蛋白質にはSH3ドメインがあり、N-WASPを結合してphagocytosisへの動力を得る事が出来る。一方、PSTPIP2にはSH3ドメインがなく、FBP17やCIP4などと脂質結合を競合し、これらの蛋白質を膜から離脱させ、phagocytosisを抑制すると考えた。ホスホイノシタイドの膜でのダイナミックな機能の解明には時空間的にホスホイノシタイドがどのように制御されているかを明らかにする必要がある。今年度はSKIPとSac1の制御機構について明らかにした。1. SKIPによる特異的なインスリンシグナル制御インスリン情報伝達特異的にシグナルを負に制御するPI(3,4,5)P3 5-ホスファターゼ、SKIPが何故インスリンシグナル特異的にPI(3,4,5)P3の時空間制御を行なえるのかを調べた。その結果、無刺激時にはSKIPは小胞体中でGRP78と結合し、活性の無い状態に保たれているが、インスリン刺激を受けると細胞膜へと移動し、GRP78と離れてPak1と結合する。その結果インスリン受容体近くで産生されるPI(3,4,5)P3を時空間特異的に分解できるので、他のホスファターゼと異なり、インスリンシグナルを特異的に制御出来ることを明らかにした。SKIPは筋肉で高く発現しているため、筋肉での糖代謝、エネルギーに重要な役割を果たしている。実際にSKIPをノックダウンした筋培養細胞ではインスリンシグナルで重要なキナーゼAkt2のリン酸化が増強し、SKIPの発現は逆にAkt2のリン酸化を抑制した。興味深い事に小胞体ストレスを与えるような高脂肪食投与やob/obマウスの筋肉に於いて、SKIPやGRP78の発現が上昇していた。2. Sac1によるゴルジ体のPI4Pの制御ゴルジ体に存在するSac1 PI4P 4-ホスファターゼのノックダウンにより、MCF-7細胞の細胞間接着が弛み(EMT様現象)、運動能,浸潤能が上昇することを見つけた。Sac1ノックダウン細胞ではゴルジ体のPI4P量が上昇していた。逆にPI4Pを減少させるPI4KIIIβのノックダウンではCadherin-11の細胞間接着部位での局在が増し、浸潤能も低下した。次にゴルジ体でのPI4Pのターゲットを探し、GOLPH3を見つけた。GOLPH3の活性はPI4Pに依存し、EMT/METの制御に関わっていると考えられた。SH3YL1やPSTPIP2などの膜変形活性のあるホスホイノシタイド結合タンパク質の機能解析を引き続き行った。1. SH3YL1は新たな脂質結合ドメイン、SYLF domainを有しPI(3,4,5)P3と強く結合し,dorsal ruffleに局在した。SH3YL1はPI(3,4,5) 5-phosphataseであるSHIP2と結合し、それらのノックダウンはdorsal ruffleを抑制した。SYLF domainそのものに膜変形活性があり、リポソームを小さなベジクルに断片化した。

PI(3,4)P2はdorsal ruffle形成に必須である事から、SH3YL1はSHIP2をリクルートしPI(3,4)P2を産生させるとともに、膜を変形させてdorsal ruffle形成に関与していると考えられた。2. PSTPIP2はマクロファージに強く発現し、その変異はマクロファージの異常活性化をもたらすことから、マクロファージの活性化を抑制していると予想された。多くのPSTPIP1を含むF-Barタンパク質がSH3 domainを持つのに対し、PSTPIP2はF-Bar domainのみしかないので、ドミナントネガテイブとしてF-Barの作用を抑制していると考えられる。実際、FBP17のようなF-Bar domainを持つタンパク質はポドソームの膜に巻き付いて、アクチンの重合を促進するのに対し、PSPIP2はその効果を抑制した。3.PI(3,4,5)P3 5-phosphataseであるSKIPはインスリンシグナル特異的に小胞体から膜に移行して、Pak1と結合し、インスリン受容体近辺のPI(3,4,5)P3を分解してインスリンシグナルを負に制御していた。F-BARドメインを持ち、膜変形活性のあるPSTPIP2に目をつけマクロファージ活性化とポドソーム構造形成への役割について明らかにした。FBP17などのF-BARドメインを有するタンパク質がポドゾーム形成に促進的に働くのに対し、PSTPIP2はFBP17蛋白などと拮抗して、抑制的に働く事など明らかにした。この事実よりホスホイノシタイド結合タンパク質PSTPIP2はポドゾーム形成に抑制的に働いて、他のF-BARドメインタンパク質の機能が行き過ぎないようにしている事を明らかにした。ホスホイノシタイド結合タンパク質SH3YL1の機能と膜変形活性について明らかにした。SH3YL1はSYLFドメインという新たな脂質結合ドメインを有しPI(3,4,5)P3と結合し、ドーサルラッフルの形成に関与する事を示し、膜をベジクル化する膜変形活性はSYLFドメイン中の両親媒性ヘリックスによる事を明らかにした。この作用は両親媒性のヘリックス構造が膜の中に突き刺ささり、膜の断片化を生じることで起こることを明らかにした。SKIPが何故インスリンシグナル特異的にPI(3,4,5)P3の時空間制御を行なえるのかを調べた。その結果、非刺激下ではSKIPは小胞体中でGRP78と結合しているが、インスリン刺激を受けると膜へ移動し、GRP78と離れてPak1と結合し、インスリン受容体近くで産生されるPI(3,4,5)P3を時空間特異的に分解することを明らかにした。細胞間接着に関与しているホスファターゼを見つけるべく、23種のホスファターゼのノックダウンを行い、接着に対する影響を見た。ゴルジ体に存在するSac1 PI4P 4-ホスファターゼのノックダウンにより、MCF-7細胞の細胞間接着が弛み、運動能,浸潤能が上昇した。PI4Pというゴルジに存在する一脂質がGOLPH3が細胞膜に移動するのに必須で、細胞膜の接着やがん細胞の浸潤、転移にも関与していることを発見した。ホスホイノシタイドは生命の根幹に関わる様々な機能を調節する重要な膜脂質である。我々は様々なホスホイノシタイド結合タンパク質がcoated pitなどの嵌入孔形成やfilopodia, lamellipodiaなどの突起形成の際の細胞膜の形作りに関与していることを示してきた。
野鳥の歌声解析を対象とした屋外音環境理解

平成29年度までに構築した手法を発展、および統合する形で最終年度である平成30年度の研究を進めた.具体的には,低次情報の抽出に関しては,これまでの二次元定位法を発展させて,複数マイクロホンアレイを用いた高性能な三次元音源定位手法を開発し,その利用に際したガイドラインを策定した.環境音から複数のマイクロホンアレイの位置校正法については,従来の事前情報が必要な手法を発展させ同時確率モデルによる自動校正手法を考案した.音響理解の枠組み構築については,前年度構築した畳み込みニューラルネットワーク(CNN)に基づくGPU版リアルタイム深層学習野鳥歌分類器の評価を行い,国際学会で発表した.また,マイクロホンアレイ処理で生じる歪みを回復する双方向長期短期記憶(Bi-Directional LongーShort Term Memory)を開発,分離歪みを80%程度回復することができることを示し,その有効性を国際学会で発表した.さらに,音環境理解のフレームワークとして昨年度開発したHARKBirdをウグイスを対象にしたプレイバック実験に適用し分析を実施した.分析結果は国際ジャーナル誌に採録された.使いやすいシステムの構築については,これまで開発した音源定位,音源識別手法を統合したHARKーVRシステムとして構築した.このシステムは複数のマイクロホンアレイからの入力信号のみを用いた仮想現実(VR)ベースのシーン再構成システムであり,直感的に制御可能なUIを有しているため,ユーザの操作に応じて,フレキシブルに野鳥の歌のシーン再構築することができる.以上より,本研究課題で目標とした音響理解の枠組みの最低限の構築は実現できたと考える.平成28年度は,低次情報(いつ,どこ)と高次情報(鳥の種類,歌の種類)の抽出法の確立に向けた研究を推進した.また,使いやすい屋外音環境理解システム構築に向けた課題抽出,ユーザインタフェース・ハードウェアの設計を進めた.低次情報の抽出については,複数のマイクロホンアレイを用いて音源位置を推定する三角測量ベースの手法を新規に提案した.複数のマイクロホンアレイを用いた音源位置推定を行う場合,雑音の影響で一意に音源位置が推定できない,複数の音源が存在する場合にゴースト音源が出現する場合がある,といったこれまで想定していなかった問題が発生したため,この問題にフォーカスし,その解決を試みた.提案手法は,こうしたケースが発生してもロバストであることが実収録データを用いて確認できた.成果を情報処理学会全国大会で発表し,優秀講演賞を受賞した.高次情報の抽出については,野鳥の種類の識別に取り組み,CNNベースの手法で90%を超える認識率を達成した.また,位置情報を用いることにより,音源同定の性能を向上する手法も構築した.本手法は雑誌論文化を行った.使いやすいシステムの構築という点では,屋外用のマイクロホンアレイDACHOを開発した.防水・防塵および長期収録を行うタイマー機能を有しており,4か月以上にわたる定点録音を行うことができた.また,ロボット聴覚のオープンソースソフトウェアHARKを用いたGUIインタフェースHARKBirdの開発を進め,その有効性を実データで示した.データの収集と評価は,鳥同士のコミュニケーションの解析を対象にした名古屋大学の演習林,オオヨシキリの位置同定を対象にした長良川流域,多様な鳥の種類の同定までを視野に入れた千葉県の印旛沼近辺の市街地,UCLAのTaylor教授らが長年収録を続けている米国の森林でそれぞれマイクロホンアレイを用いた収録を行った.低次情報の抽出については,従来提案していた手法を三次元拡張する予定であったが,上述のように想定していなかった問題があることがわかったため,この問題の解決を中心に進めた.結果として,こうしたケースが発生してもロバストに音源位置推定ができる手法を構築できた.また,成果を情報処理学会全国大会で発表し,優秀講演賞を受賞した.よって計画の変更はあったものの,解くべき新しい問題が発見でき,解決が図れたため,十分な成果が得られたと考える.高次情報の抽出については,野鳥の種類の識別の際に,位置情報を用いて,音源同定の性能を向上する新しい手法を構築できた.世界的に他のグループも鳥の種類の識別という課題に取り組み始めていることがわかり,本年度の計画に入っていた鳥の歌の種類の識別と,鳥の種類の識別に関する論文化の順番を入れ替え,論文化を優先させた.結果として,論文誌での発表までこぎつけることができた.よって,計画全体から見る遅れにはなっていないと考える.使いやすいシステムの構築という点では,屋外用のマイクロホンアレイDACHOを計画通り開発した.また,ソフトウェアやGUIインタフェースHARKBirdの開発も計画通り行うことができた.データの収集と評価は,収録可能な場所が新たに見つかったため,当初の2か所から4か所に収録場所を増やし,予定以上の収録を行うことができた.以上より,平成28年度はおおむね順調に進んでいると考える.平成28年度に構築した手法をさらに発展させる形で平成29年度の研究を進めた.具体的には,低次情報の抽出に関しては,これまで構築してきた複数マイクロホンアレイによる二次元音源位置同定手法を改良して,オンライン処理ができるようにした.結果として,20秒程度のブロックに区切って処理を行えばオフライン処理と同等の性能が出ることを確認した.また,A/Dの揺れを補正する手法についてベイズモデルを用いた手法を提案した.音響理解の枠組み構築については,前年度構築した深層学習手法CNNを用いた野鳥の声分類を組込み向けGPUボード上に実装し,リアルタイムで処理ができるように改良した.また,音源分離処理等で信号がダメージを受ける場合にこれを修復する手法を深層学習の一手法であるLSTMを改良することによって実装し,その有効性を示した.また,音環境理解のフレームワークとして,HARKBirdをインタラクティブに定位・識別・アノテーション処理ができるよう改良した.

野鳥同士の関係性を推定については,HARKBirdを用いることによってウグイスを対象として,L型(縄張り主張型)およびH型(近隣個体威嚇型)の行動分析に利用できることを示した.使いやすいシステムの構築については,マイクロホンアレイを改良し,高性能クロック・IMU・コンパスを搭載し,精度の対価データを簡単に収録できるようにした.データ収集と評価については,前年度収録したデータのアノテーション作業を進めることにフォーカスした.アノテーションしたデータを用いた結果,単純なCNNで80%を超える識別性能を得ることができた.提案時に計画していた低次情報の抽出,音響理解の枠組み構築,使いやすいシステムの構築,データ収集と評価といった項目について,上述のような成果が得られ、ほぼ提案通りに進んでいるため.平成29年度までに構築した手法を発展、および統合する形で最終年度である平成30年度の研究を進めた.具体的には,低次情報の抽出に関しては,これまでの二次元定位法を発展させて,複数マイクロホンアレイを用いた高性能な三次元音源定位手法を開発し,その利用に際したガイドラインを策定した.環境音から複数のマイクロホンアレイの位置校正法については,従来の事前情報が必要な手法を発展させ同時確率モデルによる自動校正手法を考案した.音響理解の枠組み構築については,前年度構築した畳み込みニューラルネットワーク(CNN)に基づくGPU版リアルタイム深層学習野鳥歌分類器の評価を行い,国際学会で発表した.また,マイクロホンアレイ処理で生じる歪みを回復する双方向長期短期記憶(Bi-Directional LongーShort Term Memory)を開発,分離歪みを80%程度回復することができることを示し,その有効性を国際学会で発表した.さらに,音環境理解のフレームワークとして昨年度開発したHARKBirdをウグイスを対象にしたプレイバック実験に適用し分析を実施した.分析結果は国際ジャーナル誌に採録された.使いやすいシステムの構築については,これまで開発した音源定位,音源識別手法を統合したHARKーVRシステムとして構築した.このシステムは複数のマイクロホンアレイからの入力信号のみを用いた仮想現実(VR)ベースのシーン再構成システムであり,直感的に制御可能なUIを有しているため,ユーザの操作に応じて,フレキシブルに野鳥の歌のシーン再構築することができる.以上より,本研究課題で目標とした音響理解の枠組みの最低限の構築は実現できたと考える.低次情報の抽出については,当初の予定通り,手法の三次元化を行うとともにオンライン処理化を行う予定である.マイクロホンアレイの位置校正も重要な課題であるが,観測地では事前に測量によって校正が可能であるため,オンライン化を優先して行う.高次情報の抽出については,野鳥の種類だけでなく,歌の種類の同定を試みる.このためには収録データのアノテーションが欠かせない.アノテーションについては野鳥の専門家である研究協力者のいであ社の斎藤氏の力を借りて効率的に進める予定である.
NOAA AVHRRによる大陸氷床の比較研究

大陸氷床は、それぞれ異なった、気候下におかれており、その表面でおこる涵養、消耗プロセスにも大きな違いがあると考えられる。気候変動に伴った氷床の応答を議論する際もこのよう特性を調べておくことが必要であろう。現在、入手できる光学センサーによる衛星データの中で、ほぼ全氷床の画像データが取得可能なのは、NOAA AVHRRである。本研究では、AVHRRデータを用いた同様の手法で、南極とグリーンランド氷床を比較した結果、以下のような知見を得た。地形変化は、氷流の流出部で大きいことが、ハイパスフィルター処理の可視画像の微地形から読み取れる。地形の走行がグリーンランドの場合、等高度線に添った向き以外の地形も多く見られ、走行が等高度線に平行に並ぶ、南極しらせ氷河末端付近と異なった形となっており氷流の流動特性の違いが影響していると推測される。堆積環境については、表面付近の雪粒子の粒径変化が、可視と近赤外の反射輝度の比によって区別できる。南極では、大規模な谷状地形に縞状パターンが現われ、雪尺データの変動と良い一致を示している。グリーンランド氷床においては、このスペクトル比は、かなり一様であり、地吹雪による再堆積過程が強くないことが予想される。南極では、NOAA AVHRR画像で見られた縞状パターンがマイクロ波画像も現われ、数ピクセルの中で起こっている輝度温度変化は10度以上にも及ぶ。これは堆積過程の変化に伴う、表面から約1m程度の深さの中で起こっている粒径変化の分布を示していると考えられる。このような、数10kmスケールでの大きな輝度温度変化はグリーンランドでは見られず、数10kmスケールで起こっている堆積環境の不均一は、南極氷床に特有のプロセスであろうと考えられる。
気体電子増幅シンチレーション発光による重荷電粒子の細胞領域線量計測

密度を調整した細胞等価気体の気体電子増幅過程のシンチレーション発光を利用して、細胞領域における重荷電粒子の経路に沿ったデルタ線生成など電離現象の微細構造を含む指標的線量計測法の確立を目的とする。目的を達成するために、密度調整細胞等価気体における重荷電粒子の飛跡に沿った電離電子を、気体電子増幅によりシンチレーション光に変換する飛跡画像撮像法の開発、飛跡画像から重荷電粒子による吸収線量の空間分布へと変換する解析法の開発、および、重荷電粒子の飛跡に沿った吸収線量の空間分布をデルタ線生成など電離現象の微細構造を含む細胞領域の吸収線量へと変換する物理モデルの構築を行う。
超高感度ラドン検出器を用いた海洋環境中のラドン濃度の連続観測

砕氷船「しらせ」の第1観測室で、岐阜大学で開発された超高感度ラドン検出器を用いて1)紋別から鳥取までの日本海洋上(2004年9月13日9月17日)、2)フリマントル(往路2004年12月3日)→昭和基地(12月21日2005年1月23日)→シドニー(復路3月18日)の南極海洋上で、海洋表層の大気中ラドン濃度の連続観測を行った。特に、南極海のラドン濃度観測結果は南アメリカ大陸、アフリカ大陸から南極大陸への物質の移流・拡散の解明に寄与するものである。南極海洋上におけるラドン濃度の最低バックグランド値は0.02Bq/m^3である。この濃度値は海洋のラドン散逸率(0.01個/cm^2秒)から計算される濃度値と良く一致した。南極海洋上で6例のラドン濃度増大現象(ラドン嵐)を観測した。この内、2005年2月25日26日のラドン嵐では、「しらせ」は昭和基地から約500km離れたアムンゼン湾沖合を航行中で、昭和基地との平行観測を行うことができた。NOAAの赤外線衛星写真から、両観測点は946hPaの低気圧の前線の縁に位置していたことが分かった。観測値と全球移流拡散モデル計算値を比較すると、ラドンは南アメリカ大陸から約1週間で南極海を渡り昭和基地まで到達していた。ラドン嵐の到達時間は良く合うが、濃度値が「しらせ」145mBq/m^3、昭和基地85mBq/m^3、モデル計算値24mBq/m^3と大きくずれている。ラドン検出器器差は最大20%のため前線の縁でラドンはかなり局在している可能性が大きい。前線上の雲はフィラメント状になり、その経度幅は細いところで5度以下である。今後、モデルはこのような低レベルラドン濃度の局在を再現しうる改良が必要であろう。これらの南極海におけるラドン濃度観測結果は全球移流拡散モデル計算結果と比較検討され、大陸起源物質の長距離輸送の解明に役立つものである。南極地域観測船「しらせ」の船上で、岐阜大学で開発された超高感度ラドン検出器を用いて、(1)紋別から鳥取までの日本海上(2004年9月13日9月17日)、(2)オーストラリアのフリーマントルから昭和基地までの南極海上(2004年12月3日12月20日)、(3)昭和基地沖合に停泊中は(2004年12月21日2005年1月23日)、しらせ船上と昭和基地の同時観測を実施した。3つの観測期間において海洋表層の大気中ラドン濃度連続観測を行い、海象条件の異なる海洋上の大気中ラドン濃度変動を明らかにした。特に、南極海のラドン濃度観測結果は、ラドンをトレーサーとした、南アメリカ大陸、アフリカ大陸から南極海・南極大陸への物質の移流・拡散の解明と評価に寄与するものである。ラドン濃度観測結果の概要を下記にまとめる。(1)紋別港内ではラドン濃度は10Bq/m^3と陸上の平均的な値であり、日本海上では0.51.0Bq/m^3と低下し、鳥取港沖合では2Bq/m^3と上昇した。

(2)12月3日にフリーマントル出港当初の0.10Bq/m^3から、東経110度に沿って南下して0.02Bq/m^3まで低下した。12月6日7日にかけて、中心気圧949hPaの低気圧に遭遇し、この時0.12Bq/m^3まで急激に増加し、低気圧を通り抜けると0.04Bq/m^3まで低下した。その後、12月9日に南緯60度まで南下して、東経99度から東経39度の昭和基地に向けて南極海を西航し、この期間は0.020.06Bq/m^3と低い値で変動した。(3)昭和基地沖合停泊中は0.035Bq/m^3と低値であったが、1月12日と1月20日には0.08Bq/m^3に増加した。このラドン増加現象は昭和基地でも同時に観測されている。この時の気圧配置は昭和基地の東西に低気圧があり、北方の高気圧からラドンが輸送されてきた可能性が大きい。今後、これらの南極海におけるラドン濃度観測結果は、全球移流拡散モデル等の計算結果と比較検討され、大陸起源物質の長距離輸送の解明に役立つものである。砕氷船「しらせ」の船上で、岐阜大学で開発された超高感度ラドン検出器を用いて、昭和基地→シドニー(復路平成18年3月18日まで)の南極海洋上で、海洋表層の大気中ラドン濃度の連続観測を行なった。特に、南極海のラドン濃度観測結果は、南アメリカ大陸、アフリカ大陸から南極大陸への物質の移流・拡散の解明に寄与する観測データである。南極海洋上における、ラドン濃度の最低バックグランド値は0.02Bq/m^3である。この濃度値は海洋のラドン散逸率(0.01個/cm^2秒)から計算される濃度値と良く一致した。南極海洋上で、6例のラドン濃度増大現象(ラドン嵐)を観測した。NOAAの赤外線衛星写真から、両観測点は946hPaの低気圧の前線の縁に位置していたことが分かった。観測値と全球移流拡散モデル計算値を比較すると、ラドンは南アメリカ大陸から約1週間で、南極海を渡って昭和基地まで到達していた。ラドン嵐の到達時間は良く合うが、濃度値が「しらせ」145mBq/m^3、昭和基地85mBq/m^3、モデル計算値24mBq/m^3と大きくずれている。ラドン検出器の器差は最大20%であるので、前線の縁でラドンはかなり局在している可能性が大きい。前線上の雲はフィラメント状になって、その経度幅は細いところで5度以下になっている。今後、モデルはこのような低レベルラドン濃度の局在を再現するような改良が必要であろう。これらの南極海におけるラドン濃度観測結果は、全球移流拡散モデル計算結果と比較検討され、大陸起源物質の長距離輸送の解明に役立つものである。
新規システイン化合物のKSP阻害に基づく次世代抗がん剤探索研究

Kinesin spindle protein(KSP)を標的にS-trityl-L-cycteine誘導体の更なる構造最適化を行った結果、トリチル部Ph基をアルキル鎖で架橋し残りのPh基に置換基を導入することでKSP ATPase・細胞増殖阻害活性ともにIC50値nMレベルを達成し、ヒトがん移植ヌードマウスでも抗腫瘍効果を確認した。物性改善のための極性基導入や分子内硫黄原子を炭素原子にした誘導体の合成検討では、C体中間体であるヒダントイン誘導体に強い細胞増殖阻害活性を認め、これら新規システイン誘導体はKSP阻害に基づく次世代抗がん剤候補として有望であることを明らかとした。本研究は、キネシンモーターKinesin spindle protein(KSP)を標的にシステインを基本骨格に構造最適化を進め、次世代抗がん剤として有望なリード候補創製を目的とする。平成26年度は、初期リードであるシステイン誘導体(A)を基に、そのトリチル部の構造最適化を実施した。まずトリチル部のPh基ひとつ又はふたつを置換基導入したPh基やチオフェンなどの複素環に変換した誘導体を合成し評価したが、大幅な活性向上には至らなかった。次にトリチル部のPh環同士をアルキル鎖で架橋した化合物(B)を合成し評価したところ、スクリーニングヒットS-trityl-L-cysteineと比べ約8倍ATPase活性が向上することが判明した。そこで既に報告されている阻害剤とKSPの共結晶構造を参考にBのbinding mode解析を試みた。その結果Ph環間に導入したエチレンリンカーは、KSP Tyr211, Leu214との間で新たなvan der Waals相互作用が示唆された。さらに架橋していないPh環への置換基効果が期待でき、実際に誘導体を合成し評価したところナノモルレベルの阻害剤を複数見出すことに成功した。これら新規誘導体は他のキネシンには作用せず、KSP阻害特有の表現型を示した。また一連の誘導体間でKSP ATPase阻害と細胞増殖阻害に良好な相関性もみられた。医薬品開発する上で重要な化合物の物性検討に関しては、骨格中のカルボン酸に着目、そのナトリウム塩を調製することでKSP阻害活性に影響せず溶解性が向上することを見出した。ヒトがん移植ヌードマウスモデルでの強力な抗腫瘍活性も確認できており、これら新規誘導体のKSP阻害に基づく新規抗がん剤候補としての可能性が示唆された。これらの研究成果について平成26年度日本薬学会メディシナルケミストリーシンポジウム優秀賞を受賞した。本研究の目的は、Kinesin spindle protein(KSP)を標的にシステイン誘導体の構造最適化を行い次世代抗がん剤として有望なリード候補を創製することである。これまでにS-trityl-L-cycteine(STLC)誘導体のトリチル部Ph環同士をアルキル鎖で架橋し残りのPh基に適度な大きさと脂溶性を持った置換基を導入することにより、in vitro KSP ATPase活性(IC50値)・細胞増殖阻害活性(GI50値)ともにナノモルレベルを達成、さらにこれら新規誘導体は他のキネシンには作用せずKSP阻害特有の表現型を示すことを確認してきている。平成27年度は、まずこれら新規誘導体の合成と構造活性相関研究(SARs)、ヒトがん移植ヌードマウスモデルでの抗腫瘍効果を含め論文発表した。高活性誘導体の更なる最適化研究としては、特に物性プロファイル向上を指向したカルボキシル部の最適化研究を実施した。具体的にはこれまでに得たSARs、すなわちKSP ATPase阻害活性に影響しないシステインカルボキシル部についてエステルやアミド結合を介した種々の極性基導入を試みた。その結果、vitro活性は若干低下傾向にあるものの分子全体の極性バランスにバリエーションを持たせた新規誘導体を合成できた。また高活性誘導体については、リードホッピング的手法として分子内硫黄原子を炭素原子に変換した新規アミノ酸誘導体を新たにデザインし合成検討を行った。これまでに架橋タイプのトリチル部に3炭素導入したアルデヒド体まで合成できており、最終的にアミノ酸ユニット導入によりそのポテンシャルを見極めていく。平成27年度は、システイン誘導体トリチル部の多様な構造最適化と高活性新規誘導体の水溶性プロドラッグ化を含めた物性改善検討を行う計画であった。構造最適化に関し活性面では、当初の計画以上に進行したため論文発表を行うことが出来た。水溶性プロドラッグ化を含めた物性改善検討では、分子内のカルボン酸をナトリウム塩とすることにより溶解度向上する知見を得ているもののリード候補として十分とは言えないため、現在行っている極性基導入した誘導体の実溶解度測定により判断していく必要がある。しかしながら今年度計画した研究項目は全て着手することができており、全体3年計画中、概ね2年目に予定していた計画通りに進捗を達成できたと考えられる。キネシンモータータンパク質Kinesin spindle protein(KSP)を標的にシステイン誘導体の構造最適化を行い、有効性と安全性に優れた次世代抗がん剤として有望なリード候補を創製することを研究目的とする。平成26ー27年度には、初期リードであるS-trityl-L-cycteine(STLC)誘導体を基に、そのトリチル部の構造最適化を実施した。具体的にはトリチル部Ph環同士をアルキル鎖で架橋し残りのPh基に適度な大きさと脂溶性を持った置換基を導入することにより、in vitro KSP ATPase活性(IC50値)・細胞増殖阻害活性(GI50値)ともにナノモルレベルを達成、更にこれらの誘導体は他のキネシンには作用せずKSP阻害特有の表現型を示し、特に高活性な新規誘導体についてはヒトがん移植