hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体表面における含硫黄化合物の不均一反応機構の解明

硫化ジメチル(DMS)に代表される含硫黄化合物の不均一反応について実験的に検討することを目的とし、DMSの氷表面に対する吸着実験を、反射赤外吸収分光法とクヌーセンセル型反応器を組み合わせた表面反応解析装置を用いて行った。金薄膜蒸着基板を100K程度の低温に液体窒素で冷却し、表面にアモルファス氷の薄膜を形成した。次いでDMSの蒸気を真空チャンバー内に導入して、アモルファス氷表面に吸着させ、反射赤外吸収分光法で吸着状態を測定した。DMS分子のC-S-C平面に対して垂直な方向に振動するモード、平面内で振動するモードの比が被覆率に対して一定であったことから、DMSは多孔質な氷の表面状態に対応してランダムに配向していることが明らかになった。次いで、吸着したDMSに対してオゾンを含む酸素ガスを導入したところ、S=0伸縮振動に対応するピークが現れ、酸化反応が進行することが明らかになった。また,ZnSeの窓材および偏光子を導入し,400cm-1付近まで表面に吸着した分子の吸着状態を観測可能にした.その結果,692cm-1のC-S伸縮振動に対応するピークを観測し,オゾンなどの共存下においてDMSの分解に伴うC-S伸縮振動のピークを観測可能にした.次にレーザーアブレーションを用いた薄膜作成システムを製作した.ついで,エキシマレーザーを用いて金蒸着した基板に酸化鉄の薄膜の作成を様々なレーザー強度において試みた.硫化ジメチル(DMS)に代表される含硫黄化合物の不均一反応について実験的に検討することを目的とし、DMSの氷表面に対する吸着予備実験を、反射赤外吸収分光法とクヌーセンセル型反応器を組み合わせた表面反応解析装置を用いて行った。得られた結果は、金属基板表面に直接吸着した分子だけでなく、数百ML程度の薄膜であれば、その上に吸着した分子を赤外分光法で検出することができることを示唆している。次に進める鉱物粒子表面における含硫黄化合物の吸着、反応プロセスの検討に一方、鉱物粒子を主成分とする固体表面における不均一反応を調べる準備を進め、薄膜蒸着用の高真空チャンバー、基板の加工冶具を設計製作した。現在、蒸着システムを組み上げを進めている。来年度の初旬には試運転および実際の薄膜の製作に入る予定である。硫化ジメチル(DMS)に代表される含硫黄化合物の不均一反応について実験的に検討することを目的とし、DMSの氷表面に対する吸着予備実験を、反射赤外吸収分光法とクヌーセンセル型反応器を組み合わせた表面反応解析装置を用いて行った。上記の結果を踏まえて,当該年度は鉱物粒子表面における含硫黄化合物の吸着、反応プロセスの検討を行うため、鉱物粒子を模した薄膜をレーザー脱離法による薄膜作成のための準備を進めた.薄膜蒸着用の高真空チャンバー、基板の加工冶具を設計製作し、蒸着システムの組み上げを進めた。また,硫化ジメチルの酸化反応過程で重要と思われる窒素酸化物の氷表面における反応性についても検討を進め、固体表面に存在する弱く結合した水分子は水素結合した状態の水分子と比較して、窒素酸化物の反応性が大きいことを明らかにした。来年度は鉱物粒子表面を模した薄膜の作成を進める予定である。

次いで、吸着したDMSに対してオゾンを含む酸素ガスを導入したところ、S=0伸縮振動に対応するピークが現れ、酸化反応が進行することが明らかになった。また,ZnSeの窓材および偏光子を導入し,400cm-1付近まで表面に吸着した分子の吸着状態を観測可能にした.その結果,692cm-1のC-S伸縮振動に対応するピークを観測し,オゾンなどの共存下においてDMSの分解に伴うC-S伸縮振動のピークを観測可能にした.次にレーザーアブレーションを用いた薄膜作成システムを製作した.ついで,エキシマレーザーを用いて金蒸着した基板に酸化鉄の薄膜の作成を様々なレーザー強度において試みた.
Expressivesの類型論的研究―「恣意性」を超えて

本研究は、アジアにおけるexpressivesまたはideophonesと呼ばれている、日本語の擬態語・擬音語に相当するものを対象として、音・文法・意味の関わり合いを調べた。「恣意性」をめぐるソーシュールの議論を乗り越え、expressivesとは音象徴と意味が直結していると見られている。日本語の特有のものではなく、むしろアジア各地で広く分布する言語現象である。南アジア、東南アジア、東アジアという3つの地域で話されている多様な言語を通して、通時的・共時的、かつ越域的な研究を行い、多様なデータを集め分析することによって、この10年間で勢い付いてきた研究領域の理論にも貢献した。国語として使用されている言語から話者数千人しかいない希少言語まで、合計18の言語からのデータに基づいて、共同研究を行ってきた。分担者6人に加え、協力研究者9人の研究者に参加してもらった。主な研究成果は、インド東部で話されている「ムンダ語の擬音語擬態語辞典」と「南アジア言語地域におけるExpressives」という英文による論集が代表的な研究成果となる。前者は、2019年中に出版される予定で、後者は科研プロジェクトが終了した時点で順調に査読中である。音象徴という観点が主流だったこの研究領域には、形態論、意味論、語彙論から見る言語学的分析を加え、さらに言語人類学的な問いも視野に置き、新鮮な知見・洞察を提供した。又、大勢の研究者と共同研究を行うことができた結果として、日本、インド、ラオス、アメリカを繋ぐネットワークは今後も引き続きこの研究を展開することが期待される。アジアの一次言語データに基づいた、多様な地域言語文化から生まれる新たな言語観を創出することを目的とした本研究では、Expressives研究を言語学の中で、「周辺的」な位置付けから「主流」に近づけることに貢献したと思われる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、2年目に入り、各研究班では勢いが付き、各言語の分析と地域をまたぐ議論が順調に進んでいる。8月22日から24日は科研メンバーのシンポを京都大学の東南アジア研究研究所で行われた。2日間に渡ってそれぞれの研究報告があり、3日目には論集へ向けてのワークショップを設けた。南アジア班の研究が進んでおり、Expressives of the South Asian Linguistic Areaを仮題名とする論集が形になって来た。15の章からなるこの本は、いくつかの学術出版会社と交渉を進めている。他にも、いくつかの研究会とワークショップを地域班ごとに行っている。南アジア班の研究成果として、ムンダ語の擬態語辞書の作成が順調に進んで来た。これは、1500語を超える資料で、意味と例文や、周辺の言語との比較データも含めるものである。基本的には、日本語で作成されているが、意味と例文の英訳をつける作業も進んでいる。辞書の前に、ベンガル語、クルフ語などに関する比較的観点からの論考も含む。東南アジア班は、東南アジア山地部で話される希少言語の擬態語を研究を進めて、この地域の類型的分析を始めた。代表者の専門であるビット語の他、クム語とパラウン語を中心とした比較研究を行った。クム語に関しては、既存の辞書を使って、同一言語内の方言差という、日本語のオノマトペ研究においても興味深い分析に着手した。それに加え、割と近い関係にあるこの三つの言語の間に、音象徴の仕組みや形態論的派生プロセスにはどれほどの類似性があるかを把握するためのデータベースを作成し始めた。東アジア班は、朝鮮語の済州島方言に集中し、研究が進められて来た。12月にアメリカで開催された米国人類学会では、代表者がexpressivesに関するパネルを企画し、ビット語の「沈黙」を表す擬態語に関する発表をした。本研究の研究体系は、違う地域で調査を行う3つの研究班から形成されている。広い地域を対象にした研究計画は、班内および班間のスムーズなコミュニケーションが必要不可欠となる。全体を総括する代表者は、それぞれの班と頻繁に連絡を取り、そしてなるべく頻繁に直接会い研究の進捗を聞くようにしている。特に、南アジア班は人数が多く、多様な言語を扱っているが、京都を中心とするメンバーがリードを取る形で班の活動が進められて来た。さらに、この2年間、代表者が受け入れとなるJSPSのPDも調整仕事を補助している。メンバーが活発に研究を行われているお陰で、本研究は順調に計画書にあげた目標に向かっている。それぞれの班は、研究のアプローチが違い、南アジアと東南アジア班はフィールド調査を行う仕事が特に大事とされている。扱っている言語は、まだ記述されていないか、記述は詳細でない、という状況にある為、現地での聞き取りとデータが急を要する。フィールドで調査を行うには、現地の機関や研究者の協力は欠かせない資産となる。2年目の現時点では、フィールドを中心にする活動は順調に行われている。海外の機関に所属している研究者のネットワークも、科研の活動を中心に広げることはでき、研究の全体像にさらなる広がりを待たせながら、擬態語・擬音語という社会言語現象に関する分析を深めることにも繋がった。南アジアのメンバーの研究が論集によってまとめられる方向を決めた2年目は、期待を上回るペースで進展されて来た。代表者は、本来東南アジアの研究の先導を取るものであったが、南アジアの研究にも直接携わるようになった。

東南アジアの方につぎ込む時間が多少減ったものの、南アジア班の成果をより効率的にサポートすることができた。本研究は、アジアにおけるexpressivesまたはideophonesと呼ばれている、日本語の擬態語・擬音語に相当するものを対象として、音・文法・意味の関わり合いを調べた。「恣意性」をめぐるソーシュールの議論を乗り越え、expressivesとは音象徴と意味が直結していると見られている。日本語の特有のものではなく、むしろアジア各地で広く分布する言語現象である。南アジア、東南アジア、東アジアという3つの地域で話されている多様な言語を通して、通時的・共時的、かつ越域的な研究を行い、多様なデータを集め分析することによって、この10年間で勢い付いてきた研究領域の理論にも貢献した。国語として使用されている言語から話者数千人しかいない希少言語まで、合計18の言語からのデータに基づいて、共同研究を行ってきた。分担者6人に加え、協力研究者9人の研究者に参加してもらった。主な研究成果は、インド東部で話されている「ムンダ語の擬音語擬態語辞典」と「南アジア言語地域におけるExpressives」という英文による論集が代表的な研究成果となる。前者は、2019年中に出版される予定で、後者は科研プロジェクトが終了した時点で順調に査読中である。音象徴という観点が主流だったこの研究領域には、形態論、意味論、語彙論から見る言語学的分析を加え、さらに言語人類学的な問いも視野に置き、新鮮な知見・洞察を提供した。又、大勢の研究者と共同研究を行うことができた結果として、日本、インド、ラオス、アメリカを繋ぐネットワークは今後も引き続きこの研究を展開することが期待される。アジアの一次言語データに基づいた、多様な地域言語文化から生まれる新たな言語観を創出することを目的とした本研究では、Expressives研究を言語学の中で、「周辺的」な位置付けから「主流」に近づけることに貢献したと思われる。本研究が最終年度に入り、南アジアの研究をまとめて出版することが優先される。論集は、海外の学術出版社を通じて、英語で南アジアに関心を持つ研究者に限らず、言語学および人類学におけるオノマトペ研究に貢献する本になると期待される。ムンダ語の擬態語・擬音語辞書をまず、日本語版を東京外国語大学のILCAAで出版し、それから英語版に向ける校閲・修正を行う予定である。東南アジア班の最終成果は、ビット語の研究をまとめる単著本の草稿を今年度内に形にする。代表者執筆で、ビット語の沈黙を表す擬態語と、クム語の方言差、に関する論文を言語人類学の学術誌に投稿する。それに、ビット語の擬態語・擬音語語彙集を出す。12月にメンバーを集めて最終報告会も行う。この際、国内の専門家にも参加していただき、研究の成果を発信する予定である。本研究の日本ベースのメンバーでは、今年度に科研が採用された方もおり、この研究で始めた擬態語・擬音語研究をどういう風に継続するかについて話し合う機会にもなる。まずは、南インドの国内外の協力者からなるネットワーク強化をめぐる作戦を全体のメンバーで吟味する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
神経伝達物質開口放出におけるtomosynの調節機構の解明

神経伝達物質やホルモンなどの開口放出(exocytosis)は、それらを含む小胞が細胞膜と融合(fusion)することで達成される。近年、融合装置の基本コンポーネント(SNAREタンパク質;小胞側のsynaptobrevinと細胞膜側のsyntaxinとSNAP-25)が明らかになった。tomosynは、syntaxin結合タンパク質として同定されたSNARE複合体の形成を調節する因子の1つで、私たちの研究から、Ca^<2+>やジアシルグリセロールによって細胞膜への結合が調節されていると考えられた。そこで、tomosynを直接制御する因子を明らかにするために全長tomosynをbaitにし、酵母two-hybrid法を用いてスクリーニングを行った。ヒト脳cDNAライブラリーから、一次スクリーニングで複数のクローンを得た。そのうち二次スクリーニングで比較的強い結合活性を示したものは、カルシウム結合蛋白質として報告のあったsorcinをコードするサイズの異なるクローンが3つ、機能のわかっていないKIAA0737が1クローンだった。これらをtomosynと異なったタグを付加させて培養細胞で共発現し、免疫沈降実験により細胞内での結合を調べたところ、この系では特異的な相互作用は検出できなかった。しかし、sorcinがtomosynとCa^<2+>シグナルを結ぶ因子である可能性が考えられるため、現在クロスリンク試薬を用いた細胞内の相互作用の解析、および全長sorcinをGSTとの融合蛋白質として精製しin vitroでの結合実験を進めている。tomosynは、syntaxin結合タンパク質として同定され、SNARE複合体の形成を調節する因子と考えられているが、機能や調節機構はほとんどわかっていない。これまでにPC12細胞をdigitoninで処理し細胞膜に小さな穴をあけ、細胞内のオルガネラの状態は保持したまま、細胞質ゾル(サイトゾル)を適当な条件の溶液と置換する方法でセミインタクト細胞を調製し、tomosynおよび開口放出の解析を行ってきた。この方法を用いて、NSF/α-SNAP存在下にラット脳サイトゾル成分のtomosyn-syntaxin相互作用への影響を検討している。tomosynの動きを視覚的に捉えるために、GFPを付加したコンストラクトを作製し、PC12細胞での安定発現株を樹立した。この株は、セミインタクト処理によってGFP-tomosynの細胞膜局在が観察され、syntaxinと相互作用していると考えられた。また、tomosynを調節するNSF/α-SNAPを含めたシグナル系を解析する目的で、種々の薬剤を用いて、分泌刺激時におけるtomosynの細胞膜における挙動を検討した。薬剤のうち、フォルボールエステル処理の時に、Ca^<2+>に依存した細胞膜からのtomosynの遊離が観察された。これはtomosynの調節にジアシルグリセロールが関わっていることを示唆するもので、PKCやMunc13が上流で制御している可能性が考えられた。
半古典近似を用いた非線型Schrodinger方程式の解析

本研究の目標は,半古典パラメータを持つ非線型Schrodinger方程式において,焦点を持つような初期値を与え,半古典パラメータがOに近づいた際の解の漸近挙動が非線型項の「強さ」や「減衰度」(非線型項の短距離性・長距離性にかかわる性質)に応じてどう変化するを調べ,非線型Schrodinger方程式において焦点が存在することがどのような影響を及ぼすのか探ることであった.今年度は,まず半古典近似を通して得られた結果を応用し,非線形シュレディンガー方程式の解の漸近挙動に関する研究を行った.この研究においては厳密に述べると半古典近似を用いているわけではないが,半古典近似の研究の際に得られた結果をヒントとして,非線型項の構造をうまく利用して近似解を得る手法を確立することができた.この手法で得られる近似解は,形は複雑なものの大変精度のよいものである.特に冪乗型非線型項の場合には冪が整数であると任意の精度の近似解を構成することが可能である.この研究は後に散乱作用素の解析性を調べる研究へと発展した.この結果は論文として発表し,また日本数学会でも発表した.また今年度は,Carles氏とともに,Hartree型方程式の半古典近似に関する基礎的な研究を行った.Grenier氏によって開発された,非線形シュレディンガー方程式において非線型項の影響をうまく取り込んだWKB型近似を与える手法(一般化WKB法と呼ばれている)を,Hartree方程式において正当化した.それまでは冪乗型などの局所的な非線型項について主に研究されてきており,それをCarles氏の以前の研究のアイデアを応用しHartree型のものへと拡張した.非線型項の形状に解の性質がどのように影響を受けるかを明らかにすることが出来た.またこの結果は,Hartree型方程式の初期値に関する不連続性の研究などにも応用できる.さらに,これからの私の半古典近似の研究の基礎となるべき部分であり,来年度の研究への準備となった.この結果も論文として発表した.この結果を応用することで,私の主目的である焦点付近での非線型項の影響を解析する研究にも進展があり,現在論文としてまとまっている状況である.本研究の目標は,半古典パラメータを持つ非線型Schrodinger方程式において,焦点を持つような初期値を与え,半古典パラメータがOに近づいた際の解の漸近挙動が非線型項の「強さ」や「減衰度」(非線型項の短距離性・長距離性にかかわる性質)に応じてどう変化するを調べ,非線型Schrodinger方程式において焦点が存在することがどのような影響を及ぼすのか探ることであった.
膜結合型ATP依存性メタロプロテアーゼFtsHのX線結晶構造解析

FtsHやプロテアソームなどのATP依存性プロテアーゼの共通した分子メカニズムにおいて未解決で本質的な疑問は、「ATP依存性プロテアーゼはいったいどのようにして基質を連続的に内部に送り込んでいるのだろう?」ということである。この問題を理解するためにはその酵素の構造を決定することが有効な手段である。これまで申請者らのグループではFtsHの「形」に着目し、FtsHのATPaseドメインや六量体プロテアーゼドメイン、六量体細胞質ドメインの構造を決定してきた。本研究ではFtsHの「動き」に着目する。具体的には(1)様々なヌクレオチド結合状態のFtsH細胞質ドメインのX線結晶構造解析、及び(2)FtsHの全体構造のX線結晶構造解析を行う。これらの構造情報を元にFtsHの基質をとりこむ動きや基質の通り道を明らかにし、上述の疑問の答えを導き出したい。(1)全長FtsHやFtsHの細胞質ドメインにおいて、様々な条件から結晶が得られた。これらの結晶の条件をさらに詰めて良質な結晶の作成を試みた。特に全長FtsHは膜タンパク質であるので、界面活性剤の条件検討や抗体を用いた結晶化などを行って良質な結晶作成を試みた。現在までのところ、それらの結晶を放射光施設でX線回折実験を行ったが、構造解析可能な分解能データには至っていない。引き続き、結晶の質の向上を目指して条件検討を行う。(2)FtsHの基質とりこみ機構に関する変異体解析申請者が決定したFtsH構造によって基質の通る径路が予測でき、基質の結合部位やとりこみに重要と考えられるループ構造の存在が確認された。一昨年度はそれらの領域付近での様々な変異体を作成し、活性の変化から基質送り込みやATP依存的な基質分解における重要性を検討し、興味深い知見を得た。昨年度からそれらの結果をまとめ、論文投稿準備中である。(1)FtsHのX線結晶構造解析細胞質ドメインFtsHや全長FtsHを用いて、様々なヌクレオチド結合状態の結晶化条件をスクリーニングした。その結果、新規なヌクレオチド条件でいくつか結晶が得られた。これらの結晶を用いて構造解析することにより、FtsHの新規な構造情報が得られ、ATP加水分解サイクルと基質とりこみ機構の分子メカニズムが明らかになると期待される。(2)FtsH基質とりこみ機構に関する変異体解析申請者が決定したFtsH構造によって基質の通る径路が予測でき、基質の結合部位やとりこみに重要と考えられるループ構造の存在が確認された。昨年度はそれらの領域付近での様々な変異体を作成し、活性め変化から基質送り込みやATP依存的な基質秀解における重要性を検討し、興味深い知見を得たFtsHやプロテアソームなどのATP依存性プロテアーゼの共通した分子メカニズムにおいて未解決で本質的な疑問は、「ATP依存性プロテアーゼはいったいどのようにして基質を連続的に内部に送り込んでいるのだろう?」ということである。

(1)全長FtsHやFtsHの細胞質ドメインにおいて、様々な条件から結晶が得られた。これらの結晶の条件をさらに詰めて良質な結晶の作成を試みた。特に全長FtsHは膜タンパク質であるので、界面活性剤の条件検討や抗体を用いた結晶化などを行って良質な結晶作成を試みた。それらの結晶を放射光施設でX線回折実験を行ったが、構造解析可能な分解能データは得られなかった。引き続き、結晶の質の向上を目指して研究していきたい。FtsHの基質とりこみ機構に関する変異体解析申請者が決定したFtsH構造によって基質の通る径路が予測でき、基質の結合部位やとりこみに重要と考えられるループ構造の存在が確認された。-昨年度はそれらの領域付近での様々な変異体を作成し、活性の変化から基質送り込みやATP依存的な基質分解における重要性を検討し、興味深い知見を得た。昨年度からそれらの結果をまとめ、論文投稿準備中である。
非筋細胞における力学的ホメオスタシスの発現メカニズムの解明

組織レベルで存在が知られていた力学的ホメオスタシスの分子メカニズムを細胞レベルで明らかにすることが目的である。平滑筋細胞にGFP-nonmuscle-α-actininを発現し、細胞挙動の観察を行った。ミオシン軽鎖のリン酸化は、非筋II型ミオシンの収縮活性に必須であることが知られている。この収縮能は(ミオシン軽鎖の脱リン酸化を促すミオシンフォスファターゼを含め)セリン・スレオニン・フォスファターゼの阻害剤であるカリキュリンAを細胞に投与すると、さらに活性化される。この時のストレスファイバーに沿ったnonmuscle-α-actininの観察から、ストレスファイバーのサルコメア間隔が(擾乱を受けたとしても1時間程度の時間を経て)一定に維持されることが分かった。サルコメア間隔はストレスファイバーが発生する張力と比例関係にあるために、サルコメア感覚が一定に保持されることは張力が一定に保たれることを意味する。すなわち力学的ホメオスタシスとは張力のホメオスタシス(恒常性)に相当することが示唆された。このホメオスタシスの必要条件として、ミオシン軽鎖のリン酸化、およびアクチン重合・脱重合能が挙げられることを確認した。例えばアクチンの重合を阻害するラトランキュリンAにより細胞を処理すると、ストレスファイバーは太くなっていくが、その太さを元に戻す(張力ホメオスタシスを担う)作用ははたらかなかった。また太くなる一方で、ストレスファイバーの発生張力は減少した。これらの一連の現象を矛盾無く説明できる理論モデルを提示するに至った。このように非筋細胞に存在する力学的ホメオスタシスを説明可能な分子・物理モデルが作られ、そのメカニズムの解明に近づいた。今後はこのモデルを様々な実験を通してさらに検証していく予定である。本研究の目的は、非筋細胞が、自身に負荷される「力」の大きさと方向を感知して、自らが置かれた力学環境に適応する分子メカニズムを明らかにすることである。我々は「力の感知」と「環境への適応」の両者を可能にする分子実体は、細胞骨格アクチンと非筋II型ミオシンを主成分とした動的構造(以下、これを非筋サルコメアと呼ぶ)であると想定し、様々な実験を行った。非筋サルコメアの発生および消失のメカニズムをそれぞれ調べた。まず発生の方法には、非筋サルコメアの長軸方向への発達(アクチンの重合)あるいは短軸方向の発達(束化)の二通りが考えられる。この重合あるいは束化の区別は、アクチン重合の特異的阻害剤あるいは促進剤と、束化を促すミオシン軽鎖(MLC)のキナーゼあるいはボスファターゼを併用・組み合わせ投与することにより試みた。実験の結果、RhoAのエフェクターでMLCのキナーゼであるRho-kinaseが長軸かつ短軸の発達に作用し、同じくRhoAのエフェクターmDiaは長軸方向への発達に関与することを観察した。これら二つのRhoAエフェクターが協調的に長軸と短軸を一定制御する(非筋サルコメアの長さかつ太さを、分子ターンオーバーを経て一定にするような、物理的「力」が関わるホメオスタシス)機構が浮かび上がった。消失のメカニズムについては、まず従来考えられているようにMLCの脱リン酸化だけでは説明できない、力の除荷に伴い起こる(数秒以内の)速い非筋サルコメアの脱重合が存在することを現象的に示した。このメカニズムを、非筋II型ミオシンのMgATP加水分解サイクルの「力」依存性に基づいて説明する新しい説を提唱し、それを裏付けるデータと共に論文発表した。このように実験と理論的結果から、分子レベルでの力学環境への適応の基本的メカニズムを初めて提示することができた。
廃用性筋委縮と深部静脈血栓症を予防する短下肢装具型の下腿三頭筋電気刺激装置の試作

短下肢装具に装着された下腿三頭筋専用の表面電極と神経ー筋電気刺激システムから構成される本装置は、下腿三頭筋の筋委縮を予防し、深部静脈血栓症を予防することを目的とし開発した。本研究では体格や体型の異なる多様な対象者に適合でき、かつ容易に装着できる形状を探索するために試着を繰り返しながら3種類の短下肢装具を考案した。また、最も適切な電極の種類と設置部位を検討した。作成された装置を用い、下腿三頭筋に障害のある2例の患者に電気刺激を実施した結果、簡便な装着性と筋機能の改善を認めた。本システムは短下肢装具に装着された下腿三頭筋専用の表面電極と神経ー筋電気刺激システムから構成される。本システムは術後早期や安静を強いる必要がある症例に対し、下腿三頭筋の筋委縮を予防し、深部静脈血栓症を予防する効果があると考えられる。下腿三頭筋は、立位姿勢を維持するために最も重要な筋とされており、その持続的筋力が臥床後にも維持できているならば、その後のリハビリテーションを円滑に進めることが可能となる。廃用性筋委縮予防に電気刺激が有効であるとする報告があるが、下腿三頭筋を刺激する場合、刺激時の筋長を維持しないと筋痙攣を起こしやすい。そこで廃用性筋委縮と深部静脈血栓症を予防するための短下肢装具型の下腿三頭筋電気刺激装置を試作が必要と考えた。そこで今年度の課題として、短下肢装具に表面電極を設置するにあたって体格や体型の異なる多様な患者に対し最も適切な電極の種類と設置部位を検討し、多くの患者に対し簡便に下腿電気刺激治療を受けられるシステムを開発するための第一段階として、後方制動付きの短下肢装具の製作に着手した。また、電気刺激を行う場合、表面電極を下腿三頭筋上の皮膚の最適な位置に貼付しなくてはならないが、その位置には個人差があることが指摘されている。一方で同一の装置或いは少数の装置数で多くの患者で装置を使用できるようにするには体格の大小や体型の違いに関わらず電極位置にを標準化することが望ましい。そこで表面電極の位置はどこが適当かの検討を健常者および症例で行った。プラスチック製短下肢装具は2回の試作を行った。試作一号については臥床状態で装着した場合に後部の形状が円柱状に近いため下肢が外旋位となってしまうことが欠点として挙げられた。また、当初予定した装具に表面電極を直接装着する方法では患者の下腿の種々の大きさや形状に合致できないことが分かった。試作二号では後部の形状を角型とし下腿の長さについてはスライド式の形状に改良した。表面電極の取り付けは装具に取り付けるのではなく、インナーを用いて取り付けるか、直接下腿に取り付ける方法を採用した。その結果、装具のサイズも大きめの一サイズ(大は小を兼ねる)で対応できるようになった。表面電極の位置についてはヒラメ筋に対する刺激位置についてもう少し検討が必要なことが分かった。本システムは短下肢装具に装着された下腿三頭筋専用の表面電極と神経ー筋刺激装置システムから構成される。本システムは術後早期や安静を強いる必要がある症例に対し、下腿三頭筋の筋委縮を予防し深部静脈血栓症を予防する効果があると考えられる。下腿三頭筋はは、立位姿勢を維持するために最も重要な筋とされており、その持続的筋力が臥床後にも維持できているならば、その後のリハビリテーションを円滑に進めることが可能になる。廃用性筋委縮予防に電気刺激が有用であるとする報告があるが、下腿三頭筋を電気刺激する場合、刺激時の緊張を維持しないと筋痙攣を起こしやすい。そこで廃用性筋委縮と深部静脈接線賞を予防するための短下肢装具型の下腿三頭筋電気刺激装置の試作が必要と考えた。昨年度は体格や体系の異なった人にもフィットできるような後方制動付きの短下肢装具を検討し、試作1号及び2号のプロトタイプ短下肢装具の作成した。また電気刺激を行う上での最適な電極の位置を決定するため、個人差を考慮して健常者での予備的検討を行った。本年度は本システムをを用い、3症例に実際に使用し、そのうち2症例で臨床的有効性(実施後の下腿三頭筋筋力の改善)を認めた。また実際に臨床で使用するにはプロトタイプの短下肢装具の形状では取り扱いにくく、改良の余地があることが分かった。今後は症例に対しさらに実施し、効果を客観的に示してゆくよとともに、短下肢装具と電極への改良が必要となる。申請者の職位が4月1日より変更となり、研究に従事する時間が当初の予定より制限されたため、十分な症例に対する利用と、システムの改良ができなかった。下腿三頭筋は、立位姿勢を維持するために最も重要な筋とされており、その持続的筋力が臥床後にも維持できているならば、その後のリハビリテーションを円滑に進めることが可能になる。廃用性筋委縮

予防に電気刺激が有用であるとする報告があるが、下腿三頭筋を電気刺激する場合、刺激時の緊張を維持しないと筋痙攣を起こしやすい。そこで廃用性筋委縮と深部静脈接線賞を予防するための短下肢装具型の下腿三頭筋電気刺激装置の試作が必要と考えた。29年度は、試作1号及び2号の短下肢装具において、対象者への装具の取り付けやすさおよび電極の取り付けやすさに問題があると考え、試作3号では従来の後方設置型装具から前方設置型に改め、至便性に改良を得ることができた。また、ヒラメ筋および腓腹筋外側頭・内側頭のモーターポイントを同定することで適正な電極の位置を定めた。これらの装置を用いて2例の患者で1週間以上の臨床使用を行った。うち、一例では使用により下腿三頭筋筋力の改善を認めたが、もう一例では明らかな改善を認めることはできなかった。今後、多くの症例で本装置の有効性を検証してゆくことが必要である。また電極を毎回複数個所に貼付する必要があり、下腿三頭筋電気刺激専用の電極の作成が求められる。短下肢装具に装着された下腿三頭筋専用の表面電極と神経ー筋電気刺激システムから構成される本装置は、下腿三頭筋の筋委縮を予防し、深部静脈血栓症を予防することを目的とし開発した。本研究では体格や体型の異なる多様な対象者に適合でき、かつ容易に装着できる形状を探索するために試着を繰り返しながら3種類の短下肢装具を考案した。また、最も適切な電極の種類と設置部位を検討した。作成された装置を用い、下腿三頭筋に障害のある2例の患者に電気刺激を実施した結果、簡便な装着性と筋機能の改善を認めた。今後ヒラメ筋に対する至的な刺激位置を検討する必要がある。そのためには視覚的な確認だけではなく超音波装置による確認も必要である。短下肢装具の形状と表面電極の貼り付け方法や位置が決定したのち、4-5例の症例で実際に本装置を装着して、数日使用したのち、その効果を筋力・移動能力などから客観化してゆく予定である。ヒラメ筋に対する最適な電極取付位置を再検討する。装具と電極の最終的デザインを決定し試作器を作成する。4ー5例の症例で実際に本装置を装着して、数日使用したのち、その効果を筋力・移動能力など客観的な方法で判定したい。理学療法補助事業の誠実な執行に努めた結果、当初計画より経費の使用が節約できたことにより未使用額が生じた。2016年4月1日より療法士長となり、研究に従事する時間が当初の予定より制限されたため、十分な症例に対する利用とシステムの改良ができなかったことにより、未使用額が生じた。当該未使用額を次年度に持ち越して追加の消耗品等購入する。当該未使用額を次年度に持ち越して消耗品等購入する。
胸腺腫内微小環境が与えるシグナルの解析に基づく胸腺腫の免疫学的機能の評価

胸腺腫内では腫瘍という正常と異なる環境下でT細胞が産生されおり、自己免疫疾患発症との関連が予想される。本研究では胸腺腫内T細胞のlineage commitmentと体循環の移行について評価した。lineage commitmentのmaster regulatorであるTh-POK,Runx3が胸腺腫内のCD4,CD8系列分化にも関与していること示した。また胸腺腫内T細胞の体循環系への移行を示唆する知見か得られた。胸腺腫は高頻度に自己免疫疾患を合併する腫瘍であり、腫瘍内で産生されるT細胞による自己免疫疾患発症への関連が示唆されている。そこで本研究は、上記の胸腺腫という正常胸腺とは異なる環境下でいとなまれるT細胞産生のメカニズム(正常胸腺との相違)について評価を行うことを目的としている。進行状況と結果(中間報告):TH-POK発現を定量的RTPCRにより,matureCD4SP、CD3+DP分画において評価した。正常胸腺に比して胸腺腫由来T細胞では、matureCD4T細胞分画の減少を反映することを示唆しうるTH-POK発現の減少が観察された。さらに対象症例を増やし上記所見についての評価を深める必要がある。また現在CD8系Lineagecommitmentに関するKey分子と考えられるRunx3についても同様に評価することを計画している。進行状況と結果(中間報告):胸腺腫は高頻度に自己免疫疾患を合併する腫瘍であり、腫瘍内で産生されるT細胞の自己免疫疾患発症への関連が示唆されている。本研究は胸腺腫という正常胸腺とは異なる環境下でいとなまれるT細胞産生のメカニズム(正常胸腺との相違)について評価を行うことを目的としている。[胸腺腫におけるCD4T細胞(helper-T細胞)の分化誘導に関する検討][胸腺腫からのT細胞のexportについての検討]胸腺腫内に健常者胸腺と同様に、血中への移行が可能な分画と考えられるCD62Lを発現するmatureCD4SPを検出した。
無限次元確率過程の構成的研究と量子情報解析への展開

平成19年度、20年度に上記補助金を受けさせて頂き、課題にある研究を遂行させて頂いた。本研究の目的は、確率論、解析学、グラフ理論、数論、計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し、その立場からの量子化法、さらに量子情報解析として新しいアプローチを展開することにある。主に、無限次元ラプラシアン、特にレヴィ・ラプラシアンの一般化(エキゾチック・ラプラシアンとよばれる)に基づいた無限次元確率解析およびその量子確率過程の構成法への応用において成果があがった。この作用素エキゾチック・ラプラシアンとグロスラプラシアンとの相似性の証明からこの作用素の生成する無限次元ブラウン運動の構成を行ない、成果は国際雑誌IDAQPに掲載された。さらに、ホワイトノイズ超汎関数の空間は異なるオーダーをもつ無限個のエキゾチック・ラプラシアンを用いて分解できるという結果も得ることができた。エキゾチック・ラプラシアンはそれぞれ無限次元ブラウン運動に結合していることから、分解された空間一つ一つに異なる無限次元ブラウン運動が対応するという興味深い特徴づけができることになる。これらの成果と以前からの代表者の確率過程構成法との関連性の研究を進めている。また、抽象ウィナー空間上でこれらの結果を展開し始め、ルイジアナ州立大学の郭教授との共同研究を始めている。ローマ・トルヴェルガタ大学ヴォルテラ研究所のアカルディ教授とは、この成果を基に共同研究として、新しいホワイトノイズ理論構築を進めている。このように、ホワイトノイズ理論がスタイルを変え始め、付随した量子ホワイトノイズ理論も展開できることになり、この路線に沿った量子情報解析の構築が可能になったことが本課題の成果の意義のある点である。平成19年度に上記補助金を受けさせて頂き,課題にある研究を遂行させて頂いた.本研究の目的は,確率論,解析学,グラフ理論,数論,計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し,その立場からの量子化法,さらに量子情報解析として新しいアプローチを展開することにある.主に,無限次元ラプラシアン(特にLevy Laplacian,Exotic Laplacians)に基づいた無限次元確率解析およびその量子確率過程の構成法への応用において成果があがった.Levy LaplacianとGross Laplacianとの相似性の証明からLevy Laplacianの生成する無限次元ブラウン運動の構成を行ない,成果は国際雑誌IDAQPに掲載された.この結果は,Levy Laplacianよりも特異な領域に作用するExotic Laplaciansについても拡張できることがわかり,さらに,ホワイトノイズ超汎関数の空間はExotic Laplaciansを用いて分解できるという結果も得ることができた.Exotic Laplaciansはそれぞれ無限次元ブラウン運動に結合していることから,分解された空間一つ一つに異なる無限次元ブラウン運動が対応するという興味深い特微づけができることになる.これらの成果は,メキシコのCIMATにおける国際会議,京都大学数理解析研究所における研究集会において部分的に発表した.現在全体を通して論文としてまとめている.また,一つのガウス-ポアソン対応を与えることにより,Levy LaplacianとLaplace Beltrami Laplacianとの関連性を付けることもでき,この結果から,Levy LaplacianおよびGross Laplacianの共役作用素による無限次元Fourier-Mehler変換の表現および無限次元Fourier-Gauss変換の表現が得られた.この成果は,米国ルイジアナ州立大学にて開催されたAMS学会にて発表した.更に,代表者のLevy Laplacianの生成する確率過程の構成法に基づいて,量子Levy Laplacianへの拡張およびその生成する量子確率過程の構成を行ない,成果は国際雑誌COSAに発表した.平成20年度に上記補助金を受けさせて頂き,課題にある研究を遂行させて頂いた.

本研究の目的は,確率論,解析学,グラフ理論,数論,計算機科学のそれぞれの専門分野から総合的に応用に適した無限次元確率解析を共同研究し,その立場からの量子化法,さらに量子情報解析として新しいアプローチを展開することにある.主に,無限次元ラプラシアン,特にレヴィ・ラプラシアンの一般化(エキゾチック・ラプラシアンとよばれる)に基づいた無限次元確率解析およびその量子確率過程の構成法への応用において成果があがった.この作用素エキゾチック・ラプラシアンとグロスラプラシアンとの相似性の証明からこの作用素の生成する無限次元ブラウン運動の構成を行ない,成果は国際雑誌IDAQPに掲載された.さらに,ホワイトノイズ超汎関数の空間は異なるオーダーをもつ無限個のエキゾチック・ラプラシアンを用いて分解できるという結果も得ることができた.エキゾチック・ラプラシアンばそれぞれ無限次元ブラウン運動に結合していることから,分解された空間一つ一つに異なる無限次元ブラウン運動が対応するという興味深い特徴づけができることになる.これらの成果と以前からの代表者の確率過程構成法との関連性の研究を進めている.また,抽象ウイナー空間上でこれらの結果を展開し始め,ルイジアナ州立大学の郭教授との共同研究を始めている.ローマ・トルヴェルガタ大学ヴォルテラ研究所のアカルディ教授とは,この成果を基に共同研究として,新しいホワイトノイズ理論構築を進めている.このように,ホワイトノイズ理論がスタイルを変え始め,付随した量子ホワイトノイズ理論も展開できることになり,この路線に沿った量子情報解析の構築が可能になったことが本課題の成果の意義のある点である.
歯の先天欠如の原因となる遺伝子変異の探索とその分子メカニズムの解明

歯の先天欠如は高頻度で起きる遺伝性疾患であるが、実際の症例において原因変異が特定されるのは半数程度に過ぎない。DNA配列決定が容易になっている今日、新たな原因変異を同定、集積していくことは、実験が困難なヒトの歯の発生の理解において必須である。申請課題では、永久歯の先天欠如発生家系を対象とし、次世代シークエンサー(NGS)による解析を用いた新規原因遺伝子座の同定及び、直接配列決定による解析を用いた既知の原因遺伝子座における新規変異の同定、変異タンパク質の機能評価を通して、変異と病態の関係について解明する。本計画では歯の先天欠如の遺伝的基盤を明らかにするために、家族性および孤発性のHypodontiaやOligodontiaの患者及び近親者よりDNAを採取し、NGS、ターゲットシーケンシングによる解析を行なっている。(A)疾患の発生原因となる新規遺伝子座を特定する為に、de novo優性変異が原因と考えられる症例家系と、遺伝様式が劣性と考えられる症例家系において、発症者を含む各家系の成員4名ずつについてNGSによるエクソーム解析を行なった。マッピング以降、バリアントコールを行なった後得られた候補遺伝子のリストからは、原因遺伝子を絞り込めておらず、今後も解析を進めていく。(B)ターゲットシーケンシングにより、新規変異を同定することを目的とし、対象についてPAX9、MSX1、WNT10A遺伝子座のターゲットシーケンシングを行ったが、現段階では新規変異の特定には至っていない。またAxenfeld-Rieger症候群が疑われる対象からサンプルを得られたため、PITX2遺伝子座のターゲットシーケンシングを行なったところ、新規変異が見出された。この新規変異に関して、患者家系成員のDNAを採取し、遺伝様式について解析を行う予定である。(A)当初解析を計画していた2家系についてNGSによるエクソーム解析はほぼ完了しており、候補変異のリストは得られている。原因遺伝子の同定には至っていないものの、ほぼ計画どおりに進行している。(B)ターゲットシーケンシングにより、新規変異を同定することを目的とし、対象となる6人についてPAX9、MSX1、WNT10A遺伝子座のターゲットシーケンシングは完了している。この中では変異は見出せなかったが、新たに得られたAxenfeld-Rieger症候群が疑われる対象からサンプルについてPITX2遺伝子座に新規変異が見出すことができた。この遺伝子座の解析を今年度は行う予定であり、全体として研究の進捗状況に問題はないと考える。本計画では歯の先天欠如の遺伝的基盤を明らかにするために、家族性および孤発性のHypodontiaやOligodontiaの患者及び近親者よりDNAを採取し、前年度に引き続き、以下の解析を行う。(A)原因候補を絞り易いde novo変異が原因と考えられる症例家系から採取したDNAを用いてNGSによる患者家系のエクソーム解析を行うことで、疾患の発生原因となる新規遺伝子座を特定する。一次解析は外注により、マッピング以降の過程を申請者が行う。(B)PAX9、MSX1、WNT10A遺伝子座のターゲットシーケンシングにより、新規変異を同定する。疾患の発生と強く相関する変異が当該タンパク質機能に及ぼす影響をPolyphen2や分子モデリングを用いて推測するとともに、レポーターアッセイ、ゲルシフトアッセイ(転写因子の場合のみ)を用いて解析する。NGS、ターゲットシーケンスのいずれで同定された変異についても、変異が当該タンパク質機能に及ぼす影響を分子生物学的な方法で解析、評価する。(C)前年度、PITX2遺伝子座のターゲットシーケンシングにより見出された新規変異に関して、患者家系成員のDNAを採取し、遺伝様式について解析を行う。上記の研究計画についてはおおむね順調に進展しているため、今年度も継続して研究を進める予定である。

原因遺伝子の同定には至っていないものの、ほぼ計画どおりに進行している。(B)ターゲットシーケンシングにより、新規変異を同定することを目的とし、対象となる6人についてPAX9、MSX1、WNT10A遺伝子座のターゲットシーケンシングは完了している。この中では変異は見出せなかったが、新たに得られたAxenfeld-Rieger症候群が疑われる対象からサンプルについてPITX2遺伝子座に新規変異が見出すことができた。この遺伝子座の解析を今年度は行う予定であり、全体として研究の進捗状況に問題はないと考える。本計画では歯の先天欠如の遺伝的基盤を明らかにするために、家族性および孤発性のHypodontiaやOligodontiaの患者及び近親者よりDNAを採取し、前年度に引き続き、以下の解析を行う。(A)原因候補を絞り易いde novo変異が原因と考えられる症例家系から採取したDNAを用いてNGSによる患者家系のエクソーム解析を行うことで、疾患の発生原因となる新規遺伝子座を特定する。一次解析は外注により、マッピング以降の過程を申請者が行う。(B)PAX9、MSX1、WNT10A遺伝子座のターゲットシーケンシングにより、新規変異を同定する。疾患の発生と強く相関する変異が当該タンパク質機能に及ぼす影響をPolyphen2や分子モデリングを用いて推測するとともに、レポーターアッセイ、ゲルシフトアッセイ(転写因子の場合のみ)を用いて解析する。NGS、ターゲットシーケンスのいずれで同定された変異についても、変異が当該タンパク質機能に及ぼす影響を分子生物学的な方法で解析、評価する。(C)前年度、PITX2遺伝子座のターゲットシーケンシングにより見出された新規変異に関して、患者家系成員のDNAを採取し、遺伝様式について解析を行う。上記の研究計画についてはおおむね順調に進展しているため、今年度も継続して研究を進める予定である。
インプリント技術による有機発光材料白色レーザ発振の実現

有機色素ドープポリマーを用いた赤、緑、青の3原色同時レーザ発振による白色レーザ実現を目的として研究を行った。共振器構造としてDFB共振器を採用し,それを簡単に作製する手法として光ナノインプリントを用いた。昨年確立した色素を分散させたポリマー薄膜に光ナノインプリント法で回折格子を作製する手法を発展させ、色素を分散させたポリマー薄膜上に紫外線硬化樹脂薄膜を塗布し、それに光ナノインプリント法で回折格子を形成する方法を採用した。これにより、良好な回折格子が再現性良く形成できるようになった。また、これと整合性の良いプロセスとして、2層間の光分離のためポリメチルメタクリレート層を光分離層として用いた。まず、青と赤色の2色同時発振を目指し、スチルベン(青)とローダミン(赤)など紫外域に吸収帯を有する色素を添加した活性層を分離層を介して積層したデバイスを作製した。そのデバイスから窒素レーザ励起により、427nmと636nmの2波長同時DFB発振を得た。この手法を発展させ、青・緑・赤の3原色同時発振を得られる層構成について詳しく検討し、色素により他の波長光が吸収される効果を考慮して、活性層の積層順を赤・青・緑とした。また、1波長のレーザ光が他の活性層で吸収されないように、光の閉じ込めを強めるべく、活性層と光分離層の屈折率差を大きくした。これらの結果、おのおのがDFB共振器を持つ3層の多層積層構造において、窒素レーザ励起により、赤、緑、青の3原色同時レーザ発振に成功した。目には完全な白色に見えるレーザ光を得て、当初の目標どおりに小型白色レーザを実現できた。有機色素ドープポリマーを用いた赤、緑、青の3原色同時レーザ発振による白色発振レーザの作製を目的として研究を行った。有機レーザの特徴としてファブリ・ペロー共振器の作製が困難なので,共振器構造としてDFB共振器を採用し,それを簡単に作製する手法として光ナノインプリントを用いた。色素を分散させたポリマー薄膜に光ナノインプリント法でDFB構造を作製し、そのデバイス表面の電子顕微鏡により観察し,DFB構造が作製されていることを確認した。このデバイスを光励起し,端面からの発光を測定した結果,DFB構造の2次の反射波長636nmにおいて閾値1.0mJ/cm2の軸モード単一発振が得られた。この光ナノインプリント法によるDFB共振器作製にかかる時間は30分程度であり、簡便で有効なプロセス技術であることが確認できた。次に,複数の色を同時に発振するための構造として赤と緑で発振する有機DFBレーザを紫外線硬化樹脂を用いて積層することを考え,積層構造における使用材料を検討,多色有機DFBレーザを作製し,光励起したデバイス端面からの発光を測定した結果,貼り合わせにより作製したデバイスから512nmと632nmの,積層により作製したデバイスから427nmと636nmの,それぞれ2つの波長が同時にDFB発振が得られた。以上のことから,光ナノインプリントはDFB共振器の作製方法として有望であり,有機DFBレーザを積層することにより小型の白色レーザが作製できることを示した。
Drs遺伝子による癌化抑制機構の解析

我々が分離したv-srcによる細胞癌化を抑制する活性を持つ新規癌抑制遺伝子drsはヒト癌細胞株においてもサイクリンAの発現抑制を介して足場非依存性増殖を抑制する。またこの抑制活性にはdrsの細胞外領域の3つのconsensus repeatと細胞内領域の両方が必要である。我々はdrs遺伝子による癌化抑制機構と癌発生におけるこの遺伝子の役割を解析し以下の成果を得た。1.様々なヒト癌組織におけるdrs遺伝子の発現と悪性化との関連を調べ、現在までに大腸腺癌、肺腺癌、前立腺癌、ATLのリンパ腫の悪性組織で遺伝子の欠失をともなわないdrs mRNAの発現抑制が高頻度で起こっていることを明らかにした。2.プロテオミクスの手法を用いてBiP/GRP78、α-glucosidasellなど複数のDrs結合蛋白を同定した。3.Drs遺伝子がCaspase-3、Caspase-9、Caspase-12の活性化を伴うアポトーシスを誘導する活性を持つことを新たに見い出した。またDrsはアポトーシス誘導蛋白ASY/Nogo-B/RTN-Xとも結合することを明らかにした。4.ジーンターゲティング法によってDrs遺伝子ノックアウトマウスを作製することに成功した。現在までに雄(-/Y)と雌(-/-)の両方のDrs KOマウスが胎生致死にならずに生まれてきており、これらのマウスは生殖能力も保持しており交配可能である。これらのDrs KOマウスを用いて個体でのDrsの機能と癌化形質の発現に対する影響を検討している。またKOマウス由来初代培養細胞での細胞増殖、不死化、細胞癌化、アポトーシス、接着、分化などにおけるDrs遺伝子の役割を解析中である。我々が分離したv-srcによるトランスフォーメーションを抑制する活性を持つ新規癌抑制遺伝子drsはヒト癌細胞株においてもサイクリンAの発現抑制を介して足場非依存性増殖を抑制する。またこの抑制活性にはdrsの細胞外領域の3つのconsensus repeatと細胞内領域の両方が必要であることをこれまでに明らかにしている。本年度、我々はdrs遺伝子による癌化抑制機構と実際のヒト癌発生におけるこの遺伝子の役割を解析し以下の成果を得た。1.様々なヒト癌組織におけるdrs遺伝子の発現を調べ、現在までに大腸腺癌、肺腺癌、前立腺癌、ATLのリンパ腫の悪性組織でdrs mRNAの発現抑制が高頻度で起こっていることを明らかにした。2.プロテオミクスの手法を用いてDrs結合蛋白としてBiP/QRP78とα-glucosidasellを同定した。3.ジーンターゲッティングによりDrs欠損ES細胞クローンを複数株分離し、キメラマウスを複数ライン得ることに成功した。現在、野生型マウスと交配し生殖系KOマウスを作製している。4.Sushi motifを欠くmurant drsを高発現するTgマウスを得てその表現型と癌形質の発現に対する影響を解析している。上記の結果から様々な実際のヒト癌組織においてもdrsの発現抑制と悪性化形質の発現が密接に関連していることが明らかになってきた。Drsによる癌化抑制は細胞外から細胞内への何らかのシグナル伝達が関わっていると考えられる。Drs蛋白と結合する蛋白を同定しその機能を解析することによって癌化抑制機構を明らかにしてゆきたい。さらに作製したdrs KO mouseおよびTg mouseの解析によって個体レベルでの発がん過程におけるdrs遺伝子の役割と種々の正常細胞においてdrsがどのような機能を担っているのかも明らかにしてゆく。

本年度、我々はdrs遺伝子による癌化抑制機構と癌発生におけるこの遺伝子の役割を解析し以下の成果を得た。1.ATLのリンパ腫組織でHTLV Taxの発現に依存しないdrs mRNAの発現抑制が高頻度で起こっていること、またATL由来細胞株にDrs遺伝子をレトロウイルスベクターで導入すると増殖抑制を示すことを明らかにした。2.プロテオミクスの手法を用いて同定した複数のDrs結合蛋白の中でGRP78/BiPは小胞体においてストレスによるアポトーシス誘導に関わっている。Drs遺伝子とアポトーシスとの関連を検討するために種々のヒト癌細胞株にDrs遺伝子を高発現させたところ、Drs遺伝子がCaspase-3とCaspase-9の活性化を伴うアポトーシスを誘導する活性を持つことがわかった。またDrsはアポトーシス誘導蛋白ASY/Nogo-B/RTN-Xとも結合することを見い出した。3.ジーンターゲティング法によってDrs遺伝子ノックアウトマウスを作製することに成功した。現在までに雄(-/Y)と雌(-/-)の両方のDrs KOマウスが胎生致死にならずに生まれてきており、これらのマウスは生殖能力も保持しており交配可能である。これらのDrs KOマウスを用いて個体でのDrsの機能と癌化形質の発現に対する影響を検討している。またKOマウス由来初代培養細胞での細胞増殖、不死化、細胞癌化、アポトーシス、接着、分化などにおけるDrs遺伝子の役割を解析中である。