hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
既存リソースを活用したセマンティックWebにおける領域オントロジー構築支援

本研究では,既存リソースを活用したセマンティックWebにおける領域オントロジー構築支援方法論の提案および構築支援ツールの開発を研究目的とする.20年度は,即時更新性,語彙網羅性に優れたオンライン百科事典Wikipediaから汎用オントロジー(Wikipedia Ontology)を構築する方法を考案し,構築支援ツールの開発を行った.Wikipedia Ontologyの構成要素は,関連関係,同義語,クラス-インスタンス関係,Is-a関係,プロパティおよびプロパティ定義域である.Wikipediaマイニングを行い,Wikipedia記事のリンク構造を解析することで記事間の関連度を求め,関連度の高い記事間の関係を関連関係として抽出する.Wikipediaリダイレクトリンクを用いて,リダイレクト元の記事名とリダイレクト先の記事名との関係を同義語の関係として抽出する.Wikipedia一覧記事に対するスクレイピングを行いクラス-インスタンス関係を抽出する.Wikipediaカテゴリツリーに対して後方文字列照合および前方文字列照合部除去という2種類の文字列照合を行いIs-a関係を抽出する.また,Infoboxテンプレート名とカテゴリ名の照合を行うことで,文字列照合では獲得できないIs-a関係を抽出する.Infoboxの項目をプロパティとみなして抽出し,そのInfoboxを有する記事が属するカテゴリをプロパティの定義域として定義する.以上の方法で構築したWikipedia OntologyはOWL形式で記述され,前年度までに開発を行った領域オントロジー構築支援環境DODDLE-OWLにおける参照オントロジーとして利用可能となっている.Wikipedia Ontologyは,検索の精度向上,統計処理,ソーシャルタギングにおけるタグの概念化など,新しいWebサービスの展開に貢献することが期待できる.開発したWikipedia Ontologyおよびその構築支援ツールは,SourceForge.jpにて,フリーソフトウェアとして公開した(URL:http://wikipedia-ont.sourceforge.jp/).セマンティックWebは,ソフトウェアが意味理解可能な辞書(領域オントロジー)に基づいて,Webコンテンツにソフトウェア可読なメタデータを付与することによって,ソフトウェアがWebコンテンツを理解し,推論することを可能にしようという試みである.しかしながら,領域オントロジーは,現状では人手によって構築されており,多大なコストを要している.本研究では,既存リソースを活用したセマンティックWebにおける領域オントロジー構築支援方法論の提案および構築支援ツールの開発を研究目的とする.19年度は,研究実施計画に基づき,セマンティックWebにおける領域オントロジー構築支援に利用可能だと考えられる既存リソースの調査を行った.その結果,半構造データであるWikipediaおよびFolksonomyタグに着目し,領域オントロジー構築支援への活用を検討した.IT関連の文書を対象にしたケーススタディを通して,FolksonomyタグおよびWikipediaマイニングに基づいて得られた語彙間の関連度を用いて,概念定義支援を行うことができることを確認した.既存領域オントロジーの再利用については,オントロジー検索エンジンSwoogleを用いた既存領域オントロジーの獲得機能,獲得した領域オントロジーのランキング機能,既存領域オントロジー(OWL形式)を参照オントロジーとして利用する機能を,現状の領域オントロジー構築支援ツールに対して拡張した.ケーススタディとして,国際売買法に関する領域オントロジー構築に再利用可能な既存オントロジーの獲得を試みた.結果として,上位にランキングされたオントロジーの大部分は汎用オントロジーであったが,一部,電子商取引に関する領域オントロジーを獲得することができた.それらには,法律に関する概念がいくつか定義されており,国際売買法に関する領域オントロジー構築に再利用可能であることを確認した.開発した領域オントロジー構築支援ツールは,sourceforge. netにて,フリーソフトウェアとして公開した.(URL:http://doddle-owl.sourceforge.net/)本研究では,既存リソースを活用したセマンティックWebにおける領域オントロジー構築支援方法論の提案および構築支援ツールの開発を研究目的とする.20年度は,即時更新性,語彙網羅性に優れたオンライン百科事典Wikipediaから汎用オントロジー(Wikipedia Ontology)を構築する方法を考案し,構築支援ツールの開発を行った.Wikipedia Ontologyの構成要素は,関連関係,同義語,クラス-インスタンス関係,Is-a関係,プロパティおよびプロパティ定義域である.Wikipediaマイニングを行い,Wikipedia記事のリンク構造を解析することで記事間の関連度を求め,関連度の高い記事間の関係を関連関係として抽出する.Wikipediaリダイレクトリンクを用いて,リダイレクト元の記事名とリダイレクト先の記事名との関係を同義語の関係として抽出する.Wikipedia一覧記事に対するスクレイピングを行いクラス-インスタンス関係を抽出する.Wikipediaカテゴリツリーに対して後方文字列照合および前方文字列照合部除去という2種類の文字列照合を行いIs-a関係を抽出する.また,Infoboxテンプレート名とカテゴリ名の照合を行うことで,文字列照合では獲得できないIs-a関係を抽出する.Infoboxの項目をプロパティとみなして抽出し,そのInfoboxを有する記事が属するカテゴリをプロパティの定義域として定義する.以上の方法で構築したWikipedia OntologyはOWL形式で記述され,前年度までに開発を行った領域オントロジー構築支援環境DODDLE-OWLにおける参照オントロジーとして利用可能となっている.Wikipedia Ontologyは,検索の精度向上,統計処理,ソーシャルタギングにおけるタグの概念化など,新しいWebサービスの展開に貢献することが期待できる.開発したWikipedia Ontologyおよびその構築支援ツールは,SourceForge.jpにて,フリーソフトウェアとして公開した(URL:http://wikipedia-ont.sourceforge.jp/).
植物の開花・ストレス応答経路のクロストーク解明と育種への応用

ストレス耐性に機能する遺伝子の遺伝子発現のリズムが、塩処理によって乱されるが、開花遺伝子であるGIの機能によってそれが補正され、一定のリズムを維持することで塩耐性に機能していることを明らかにした。この成果により、開花関連遺伝子がストレス耐性遺伝子の発現制御に機能していることを明らかにすることが出来た。本年度は、シロイヌナズナを用いて開花とストレスのシグナル伝達経路の相互作用を解析する目的で開花関連遺伝子をして機能が知られているGIGANTEA(GI)の機能解析を変異体の解析を中心に行った。gi-3変異体は、野生型と比較して塩ストレスに対して著しい感受性を示す事が明らかとなっているため、塩ストレス処理後のNaの含量を測定したところ、gi-3は野生型と比較して、Na含量が低い事が明らかとなった。この結果から、GIがイオン恒常性の維持に関与することが考えられたため、Na蓄積を制御し、膜局在のNa^+/H^+アンチポータータンパク質をコードするNHX遺伝子の遺伝子発現解析を行った。その結果、gi-3において複数の液胞膜型のNHX遺伝子の発現低下が見られた。この事から、GIタンパク質は液胞膜でのNaイオンの輸送を制御する事で、塩ストレス耐性を調節する事が示唆された。塩ストレス処理後の抽苔までの日数(抽苔期)及び、抽苔時のロゼットの枚数(葉の枚数)を計測したところ、野生型では塩ストレス処理により、抽苔期が遅くなり、葉の枚数は変化しない事が明らかとなり、シグナル伝達の下流遺伝子のFTの遺伝子発現も減少していた。一方でgi-3においては、塩ストレス処理により抽苔期が早化し、葉の枚数は減少していた。これらの事からGIは開花遺伝子としての機能を持つだけでなく、塩ストレス条件下においてイオン恒常性を維持すること、ストレス条件下で開花を促進する経路に抑制的に機能することで栄養生長相の長さを正常に保つために不可欠な因子である事が示唆された。本年度は、ストレス関連遺伝子の変異体の開花表現型と開花関連遺伝子の発現解析を中心に行った。ストレス関連遺伝子として既に知られているSOS1, SOS3, ATMYB2, ATMYC2, ATHB6, ANAC055の6遺伝子に注目し、それらの変異体をアラビドプシスストックセンターから入手し、遺伝子型を決定、変異体を単離した。それらの変異体を長日条件下で生育させたところ、ANAC055の変異体において野生型と比較して優位に開花までに生産する葉数が多くなることが明らかになった。ストレス関連遺伝子と開花遅延のクロストークを分子遺伝学的に調査するため、96時間にわたって4時間おきにサンプリングした野生型、開花関連遺伝子の変異体であるgi-3に塩処理を行った植物体からのRNAを用いてANAC055の発現解析を行った。その結果、野生型では塩処理直後に発現が上昇し、その後は一定のリズムを持って低いレベルで発現を維持するパターンが検出されたのに対して、gi-3変異体では塩処理直後の発現が野生型と比較して低くなり、その後は一定のリズムが乱れて72時間後の塩処理終了時に再び高い発現を示していた。このことにより、ストレス耐性に機能するANAC055の遺伝子発現のリズムが、塩処理によって乱されるが、GIの機能によってそれが補正され、一定のリズムを維持することで塩耐性に機能していることが推定された。本年度の成果により、開花関連遺伝子がストレス耐性遺伝子の発現制御に機能していることを明らかにすることが出来た。
調和写像の安定性について

コンパクトリー群の極小部分多様体の安定性について研究した.Gをコンパクトリー群、σをGの上の自己同型、KをGのσにより不変にされる元全体のなす部分群とする.このときσは自然に等質空間G/KのGへの、カルタン埋め込みとよばれる埋め込みΣを導く.特にσの位数が2のときにはΣは全測地的埋め込みである.σの位数が3以上になると、Σが極小埋め込みになるとは限らない.ここでは、Gが単純でσの位数が3である場合について、(1) Σが極小埋め込みになる対(G,σ)の分類(2)さらに、Σが極小埋め込みである場合、Σが安定になる対(G,σ)の分類を行なった.σの位数が2の場合については、前述の通り(1)は自明であるが、(2)に対応する問題は代表者が以前研究を行なった.そこでは、Kが単純でかつ各単純成分のDynkinの意味の指数が1であることとΣが安定であることとが同値であったが、ここでもまた同様であった.これは代表者と田崎博之との共同研究による"指数1の部分群は安定"という結果とあわせると、U(n)、so(2n+1)、Sp(n)のポントリャーギン輪体のホモロジー類中での体積最小性に関するDaoの定理の無限小版が成立していると考えることができ、興味深く今後の研究の課題となった.コンパクトリー群の極小部分多様体の安定性について研究した.Gをコンパクトリー群、σをGの上の自己同型、KをGのσにより不変にされる元全体のなす部分群とする.このときσは自然に等質空間G/KのGへの、カルタン埋め込みとよばれる埋め込みΣを導く.特にσの位数が2のときにはΣは全測地的埋め込みである.σの位数が3以上になると、Σが極小埋め込みになるとは限らない.ここでは、Gが単純でσの位数が3である場合について、(1) Σが極小埋め込みになる対(G,σ)の分類(2)さらに、Σが極小埋め込みである場合、Σが安定になる対(G,σ)の分類を行なった.σの位数が2の場合については、前述の通り(1)は自明であるが、(2)に対応する問題は代表者が以前研究を行なった.そこでは、Kが単純でかつ各単純成分のDynkinの意味の指数が1であることとΣが安定であることとが同値であったが、ここでもまた同様であった.これは代表者と田崎博之との共同研究による"指数1の部分群は安定"という結果とあわせると、U(n)、so(2n+1)、Sp(n)のポントリャーギン輪体のホモロジー類中での体積最小性に関するDaoの定理の無限小版が成立していると考えることができ、興味深く今後の研究の課題となった.
シューベルト・カルキュラスの組合せ論とその応用

旗多様体のシューベルトクラスのK理論での代表を与える多項式についてその具体形を決めることを中心に研究を進めた。結果として古典型と呼ばれる旗多様体についてそのシューベルト類の多項式代表となる二重グロタンディエク多項式を決定することができた。また、応用としてフック公式と呼ばれる等式をシューベルト・カルキュラスの手法で証明することができた。さらに、その一般化の予想式を定式化した。関連してp-進代数群の表現に関するCasselman問題の一つの解をシューベルト・カルキュラスの手法で求めることができた。この研究では、シューベルト・カルキュラスに関するB,C,D型の多項式について同変コホモロジーの視点でより詳しい性質を調べることを主たる目的としている。特に、組合せ論としてExcited Young Diagramの手法を活用して種々の公式を導くことを考えている。グラスマン多様体のコホモロジーの場合は同変シューベルト基底にあたるものは、factorial Schur関数と呼ばれる多項式でありこの積や余積の具体的な公式についてExcited Young diagramを用いることで、余積の場合には公式を作ることができた。このことにより、グラスマン多様体の幾何学的な性質が、多項式の代数的な性質として把握することが可能となると考えられる。これらの多項式はよい性質を持っていて種々の応用ができることが期待できる。また、シューベルト・カルキュラスの応用として、K-理論の場合のhook公式の拡張式を得ることができた。この公式はシューベルト多様体の非特異点と関連していることも判明した。今後は、さらにHecke環との関係を詳しく調べる必要がある。当該度は、K-理論におけるシューベルト類を記述する多項式について主として調べた。従来は、差分商を用いて最長元からシューベルト多項式を生成するのであるが、グラスマン多様体の場合には、幾何学的な手法(pushforward)により分割の成分が1つの場合を繰り返し行うことで任意の分割に対応するシューベルト類を生成することができる。これを1行の母関数を作ることで、具体的な多項式と対応させることができた。さらにC型の極大ではないグラスマン多様体の場合のも拡張することができた。一方、量子コホモロジーについては、B、C、D型の極大グラスマン多様体の場合のシューベルト類が、factorial Schur PーQ-関数で代表することができるという結果についても論文をまとめた。これらは、さらに極大でないグラスマン多様体の場合にも拡張される見込みで研究を進めている。また、Id-Coxeter代数を用いて、B,C,D型の旗多様体のK-理論シューベルト類を代表する多項式の構成についても論文をほぼまとめることができた。この多項式は、前述のグラスマン多様体のK理論の場合に作られたものと一致しているはずであるが、詳細については今後検証して行くこととしたい。さらにKー理論を含む一般コホモロジーの場合についても、pushforwardにより既に得られている多項式を幾何学的に作れることも確認できた。組合せ論的な公式がこの一般コホモロジーの場合にどこまで一般化できるかについても今後の課題としたい。今年度は、最終年度でありその結果としては、1)Id-Coxeter代数を用いた古典型の二重Grothendieck多項式の構成及びその組合せ論的な明示式を得たこと、2)シューベルト・カルキュラスの手法を応用することで、p-進代数群の表現に関するCasselmanの問題の解の一つの明示式を求めることに成功したこと、3)一般コホモロジーの観点からSchur函数およびHall-Littlewood函数についてpush forwardを用いた新しい記述を定式化することができたことおよび4)退化跡としてK理論のシューベルト類をC型のグラスマン多様体の場合に記述したことの4つが挙げられる。1)については、この構成方法は代数的な手法によっているが得られた多項式が幾何学的に意味を持つことも示されたという意味で重要である。また、従来から知られているいくつかの明示式の間の関係もこの代数的な手法で説明ができるようになった。2)についてはKostant-KumarのTwisted群環の中に、Demazure-Lusztig作用素を含む非可換環と可換な係数を持つHecke環を両方とも構成しそれらの比較により求める結果を得ることができた。このことは、非可換の代数と可換な幾何学におけるコホモロジーとをつなぐ重要な視点であり今後のさらなる研究が望まれる。3)の結果は一般化されたコホモロジー理論における結果であり通常コホモロジーやK理論などを含むが、楕円コホモロジーの場合については具体的な明示式を求めることが今後の課題となる。4)については、今後、D型のグラスマン多様体の場合を考える手がかりとなった。同変コホモロジーの構造定数の決定については、この研究期間内では十分な結果を得るには至らなかったが、上記の結果のうちいくつかは、さらなる研究を進めてゆくための基礎としての重要な役割を果たすものと考えられる。

当該年度においては、K理論のシューベルト・カルキュラスを研究する上で基本となる多項式について幾何学的な視点から理解を深めることができた。代数的・組合せ論的な多項式の構成についても結果をまとめることができた。特に、幾何学の側面から今まで知られていない新しい一般化の公式が得られた点で成果はあったと考えられる。組合せ論的な理解についても徐々に深化している。また、A型の双対基底に関する行列式公式や有限和Cauchy等式の結果を発表することができた。これらの結果は、構造定数を決定するという当初の目的のために大いに役立つものと考えている。代数学同変シューベルトカルキュラスにおける構造定数の組合せ論的記述について今後も検討を進めて行く。Excited Youngdiagramや局所化での値と深く結びついているはずなので、計算機による実例計算を元に法則性を見つけて行きたい。また、Hook公式の拡張に関する予想に関連して、Hecke環の表現論についても再度見直して行きたい。さらに、同変量子コホモロジーの場合のシューベルト多項式や構造定数についても引き続き明らかにして行きたい。また、これらの対象と関連する組合せ論とその応用面について、情報収集を元に研究を進めて行く。研究成果の公表については論文にまとめるとともに、Webページなどで情報発信し、成果を研究者で共有できるようにして行きたい。研究テーマである同変シューベルト・カルキュラスについての基礎固めとなるシューベルト類を表す多項式については、その具体形がvexillaryと呼ばれる場合については、より分かりやすい形で表示できるようになった。これはcohomologyとK-理論の場合でほぼ並行していて本質的には同じものであるといってよい。また双対基底としてのdual Grothendieck多項式については、A型の場合には具体形を行列式で表す種々の公式を見つけることができた。B,C,D型については、予想式までは得られている。コホモロジー環のシューベルト基底に関する構造定数の記述については、まだ基礎的な数値データの計算が十分に進んでいないので、まずはこの点を補強したい。Hook公式の拡張については、Schubert calculusの枠を超えてHecke環を上手に用いる必要がある。Hecke環の表現論などとの関わりやMacdonald多項式との関係も解明して行きたい。また、応用としてGrassmann多様体等の符号理論への有効な利用についても検討を続けて行く予定である。
肝臓および卵巣由来成分による魚類の卵膜形成過程の解明

本研究は、魚類の卵膜形成過程を解明することを目的にサケ科魚類を用いた実験を行っている。本年度はサクラマス卵巣で発現する2種類の卵膜蛋白(ZPBおよびZPC)の局在を生化学的および分子生物学的に観察した。サクラマスZPBおよびZPC遺伝子の断片から約400bpのDIG標識cRNAプローブを作成し、ノーザンハイブリダイゼーションによる両mRNAの検出を試みた。サクラマス1年魚および2年魚雌の卵巣から抽出したトータルRNAを観察したところ、1年魚卵巣においてのみ非常に弱いシグナルが検出された。さらに、同様のサンプルから調整したcDNAを鋳型としたPCRにおいても、1年魚のみで強い増幅が観察された。このことは本種のZP遺伝子が主に未成熟雌の卵巣で発現していることを示している。これと同時に、組み換えZPBおよびZPCに対する抗体を用いたウエスタンブロッティングによってサクラマス卵膜を解析したが、ZP蛋白の特異的検出には至らなかった。従って、サクラマスZP蛋白は、遺伝子発現および蛋白合成の両面でマイナーな成分であることが示唆された。次いで、サクラマスの近縁種であるカットスロートトラウトの卵巣を用いたPCRによって、より詳細なZP遺伝子の局在を観察した。即ち、卵巣から莢膜細胞層、顆粒膜細胞層および卵母細胞を分離し、それぞれを鋳型としたRT-PCRによってZP遺伝子の検出を試みた。その結果、ZPBおよびZPC遺伝子の増幅産物は顆粒膜細胞以外で特異的に検出された。このことから、サケ科魚類のZP遺伝子は卵巣内の莢膜細胞層および卵母細胞内で発現することが強く示唆された。以上、ZP遺伝子の特異プローブとプライマーおよびZP蛋白の特異抗体を用いた解析から、サケ科魚類のZPは卵巣内の特定の細胞に局在することおよびそれらが未成熟魚に微量にしか発現しないことが明らかになった。本研究では、魚類の卵膜形成過程を解明することを目的に、生化学的および分子生物学的解析を行っている。本年度は、研究計画に従い、サクラマス卵巣で発現する2種類の卵膜蛋白遺伝子のクローニングおよびそれらの発現部位の観察等を行った。サクラマス卵巣から単離したZPBおよびZPC遺伝子の断片を基にRACE法により全塩基配列を明らかにした。得られたcDNAクローンの全長はポリAを含む1406bp(ZPB)および1061bp(ZPC)であり、それぞれ406および314残基のアミノ酸をコードしていた。ZPBの推定アミノ酸配列にはZPBファミリーに特徴的なtrefoil factor familyドメインおよびその直下に存在するZPドメインが観察された。同様に、ZPCもZPドメインを含んでいた。サクラマスZPBおよびZPCのアミノ酸配列はコイZPBおよびZPCと高い相同性を示した。次いで、これらcDNAクローンに対する特異プライマーを作製し、発現部位をPCRを用いて観察した。その結果、ZPBおよびZPC遺伝子は卵巣で特異的に発現することが明らかになった。また、すでにクローニングした3種類のコリオジェニン遺伝子の発現を同様の方法で観察した結果、その発現は肝臓のみに認められた。これらの結果から、サクラマスの卵膜は肝臓由来の3種類の蛋白および卵巣由来の少なくとも2種類の蛋白から構築される事が示唆された。本研究では、魚類の卵膜形成過程を解明するために、生化学的および分子生物学的解析を行っている。本年度はサクラマス肝臓で発現する卵膜蛋白前駆物質(コリオジェニン)並びに卵巣で発現する卵膜蛋白(ZPBおよびZPC)のりコンビナント蛋白を合成し、抗体を作製した。3種類のコリオジェニン遺伝子(Chg Hα、Chg HβおよびChg L)のシグナル配列以降および2種類のZP遺伝子の一部をPCRによって増幅して発現用ベクター(pET-32b)に細み込み、リコンビナント蛋白(rmChg Hα、rmChg Hβ、rmChg L、rmZPBおよびrmZPC)を合成した。SDS-PAGEでの観察の結果、すべての組み換え蛋白は、予想される分子量のポリペプチドバンドを形成した。精製したコリオジェニンHおよびLに対する特異抗体(a-Hおよびa-L)を用いたウエスタンプロッティングでは、rmChg HβおよびrmChg Lはそれぞれa-Hおよびa-Lにより強く検出されたが、rmChg Hαはa-Hに対して弱い染色性しか示さなかった。Chg HαとHβをより詳細に比較するために、これらの組み換え蛋白を家兎に免疫して特異抗体(a-rmHαおよびa-rmHβ)を作製した。サクラマス雌血清を用いたウェスタンプロッティングにおいて、a-rmHβはa-Hと同位置のバンドを特異的に認識し、一方でa-rmHαはChgHよりもやや高分子の数本のバンドを検出した。これらのことから、これまでにChgHとしていた蛋白はChg Hβに当たることが明らかになった。また、バンドの強さからChg Hαは血中および卵膜中ではマイナー成分であることが示唆された。一方、rmZPBおよびrmZPCに対する抗体も同時に作製し、ウエスタンプロッティング等を用いて雌血清、卵膜および卵抽出物を解析したが、何れの試料にも免疫陽性反応は認められず、今後検出方法を検討する必要があることが予想された。以上、本年度の実験により、サクラマスのコリオジェニンがChg Hα、Chg HβおよびChg Lの3種類の蛋白から成ることを免疫生化学的に明らかにした。

本年度はサクラマス卵巣で発現する2種類の卵膜蛋白(ZPBおよびZPC)の局在を生化学的および分子生物学的に観察した。サクラマスZPBおよびZPC遺伝子の断片から約400bpのDIG標識cRNAプローブを作成し、ノーザンハイブリダイゼーションによる両mRNAの検出を試みた。サクラマス1年魚および2年魚雌の卵巣から抽出したトータルRNAを観察したところ、1年魚卵巣においてのみ非常に弱いシグナルが検出された。さらに、同様のサンプルから調整したcDNAを鋳型としたPCRにおいても、1年魚のみで強い増幅が観察された。このことは本種のZP遺伝子が主に未成熟雌の卵巣で発現していることを示している。これと同時に、組み換えZPBおよびZPCに対する抗体を用いたウエスタンブロッティングによってサクラマス卵膜を解析したが、ZP蛋白の特異的検出には至らなかった。従って、サクラマスZP蛋白は、遺伝子発現および蛋白合成の両面でマイナーな成分であることが示唆された。次いで、サクラマスの近縁種であるカットスロートトラウトの卵巣を用いたPCRによって、より詳細なZP遺伝子の局在を観察した。即ち、卵巣から莢膜細胞層、顆粒膜細胞層および卵母細胞を分離し、それぞれを鋳型としたRT-PCRによってZP遺伝子の検出を試みた。その結果、ZPBおよびZPC遺伝子の増幅産物は顆粒膜細胞以外で特異的に検出された。このことから、サケ科魚類のZP遺伝子は卵巣内の莢膜細胞層および卵母細胞内で発現することが強く示唆された。以上、ZP遺伝子の特異プローブとプライマーおよびZP蛋白の特異抗体を用いた解析から、サケ科魚類のZPは卵巣内の特定の細胞に局在することおよびそれらが未成熟魚に微量にしか発現しないことが明らかになった。
ノックアウトマウスによる神経系カルシウムシグナリングの解析

電位依存性カルシウムチャネルのノックアウトを、P/QタイプおよびNタイプについて行ったが、ノックアウトマウスの作成には至らなかった。カルシウムチャネル遺伝子のノックアウトは、まず相同組換えを起こしたES細胞株を得にくいというばかりでなく、得られたES細胞からキメラマウスを作成する段階でも困難を伴う。これらの問題点がなぜ起こるのかは不明であるが、世界中でまだ電位依存性カルシウムチャネルのノックアウトマウス作成が成功していない現状を鑑みると、カルシウムチャネルに特殊な困難性があるのではないかと考えられる。この間、電位依存性カルシウムチャネルの機能解析を引き続き行い、チャネル活性化の分子機構に関する新しい知見を得た。また電位依存性以外のカルシウムチャネルとして、レセプター活性型のカルシウムチャネルのクローニング・発現および機能解析を進めている。その一つをノックアウトするプロジェクトは、ES細胞の樹立まで達成されており、今後キメラマウスを作成している予定である。さらに、電位依存性カルシウムチャネル自然変異が、マウスにおいて小脳失調を起こす事が明らかとなってきたため、小脳失調マウスのカルシウムチャネルの解析を行った。小脳よりプルキンエ細胞を急性単離し、パッチクランプ法にてカルシウムチャネルの開閉キネティックス、イオン選択性などの検討を詳細に行った。その結果、開閉キネティックス・イオン透過性などに大きな変化は見られないが、チャンネル活性が非常に低下している事が明らかとなってきた。このことは、過剰なカルシウムにより細胞が障害されるという一般的な予想を覆すものであり、現在論文の投稿を準備している。特に神経細胞においてカルシウムイオンは神経伝達物質の放出や神経可塑性に関与している.電位依存性カルシウムチャネルは神経細胞においてカルシウムイオン流入のための主なはたらきをなす事が知られているが,少なくとも数種類が存在するカルシウムチャネルが神経細胞のどの部位に機能的に分布しているかについての知見は限られている.脳スライスを用いたカルシウムチャネルの研究には,従来ラットが用いられてきたが,遺伝子操作を行ったマウスの機能的解析が重要となってきている現在,マウス神経細胞に関するデータを得ることが重要となってきている.そのため本研究では,まずマウス脳スライスを用いたパッチクランプ測定技術の検討を行い,マウス脳の種々の細胞におけるカルシウム電流の測定およびカルシウムイメージングを試みた.その結果,マウスの神経細胞で得られたデータはほぼラットのデータに相当することが確認された.アダルトの脳をスライスした場合,ラットの場合と同様に,細胞に与えるダメ-ジは大きいが,小脳顆粒細胞のように比較的小さい細胞からの測定は可能であった.ただ幼少マウスの小脳など小部分を取り出してスライスを行うには,技術の改善の必要がある.一方P/Qタイプのカルシウムチャネルをコードするカルシウムチャネルα1Aサブユニットは,PCRがかかりにくいことでよく知られているが,比較的PCRのかかりやすい条件を見出し,現在,カルシウム電流を確認した神経細胞よりmRNAを取り出し,single PCRを試みている.昨年度に引き続き、電位依存性カルシウムチャネルのノックアウトを、P/QタイプおよびNタイプについて行ったが、ノックアウトマウスの作成には至らなかった。この間、電位依存性カルシウムチャネルの自然変異が、マウスにおいて小脳失調を起こす事が明らかとなってきたため、小脳失調マウスのカルシウムチャネルの解析を行った。その結果、開閉キネティックス・イオン透過性などに大きな変化は見られないが、チャネル活性が非常に低下している事が明らかとなってきた。

電位依存性以外のカルシウムチャネルとして、レセプター活性型のカルシウムチャネルのクローニング・発現および機能解析は順調に進んでおり、その一つをノックアウトするプロジェクトは、ES細胞の樹立まで達成されており、今後キメラマウスを作成している予定である。
スモ修飾システムとクロマチン再構成による修復場形成制御機構の解明

本研究では、ヒト細胞のDNA二本鎖切断の相同組換え修復の中心的蛋白質であるRAD51の機能制御に、ヒストンH2AZの放出を含めた損傷依存的なクロマチン再構成とSUMO化修飾システムがどのような役割を果たしているのかについて検討することにより、ゲノム修復「場」の制御機構の解明に取り組んでいる。ヒトやニワトリ細胞には、H2AZ.1とH2AZ.2という2種類のH2AZアイソフォームが存在することが報告されている。そこで、H2AZ.1とH2AZ.2の遺伝子欠損DT40細胞株の放射線感受性を解析したところ、H2AZ.2欠損細胞がH2AZ.1欠損細胞や野生型細胞より高い放射線感受性を示した。このため、H2AZ.2がゲノム損傷修復に関与している可能性が示唆された。さらに、H2AZ.1欠損細胞では、放射線照射後に認められるRAD51フォーカスの形成が抑制されていることが観察された。これらの結果から、H2AZ.2が、DNA二本鎖切断の相同組換えに関与している可能性が示唆された。そこで、H2AZの損傷依存的な動態変化を解析するために、GFP-H2AZアイソフォームの発現ベクターを遺伝子導入したヒト繊維芽細胞株を用いて、紫外線レーザーマイクロ照射法によるヒストンH2AZ.1とH2AZ.2の放出についての検討を行なった。その結果、紫外線レーザーによるゲノム損傷誘導直後から、H2AZ.2が損傷クロマチンから放出されていることが見いだされた。さらに、SUMO化修飾酵素E3のひとつであるPIAS4の発現抑制により、H2AZ.2の損傷クロマチンからの放出が抑制されることが明らかになった。これらの知見から、ゲノム修復「場」では、SUMO修飾機構がH2AZ.2の損傷依存的なクロマチンからの放出を制御することで、相同組換え修復を促進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。本研究では、ヒト細胞のゲノム修復におけるRAD51の機能制御に、ヒストンH2AZの放出を含めた損傷依存的なクロマチン再構成とSUMO化修飾システムがどのような役割を果たしているのかについて検討することにより、ゲノム修復「場」の制御機構の解明に取り組んでいる。平成23年度は、まず、H2AZ.1とH2AZ.2の遺伝子欠損DT40細胞株の放射線感受性を解析した。その結果、H2AZ.2欠損細胞がH2AZ.1欠損細胞や野生型細胞より放射線感受性が高いことが明らかになり、このことからH2AZ.2がゲノム損傷修復に関与している可能性が示唆された。ついで、これらの細胞を用いて放射線誘発核内ドメインであるRAD51フォーカスの放射線照射後の形成を検討したところ、H2AZ.2欠損細胞では、放射線照射後のRAD51フォーカス形成の抑制が観察された。さらに、GFPで標識したH2AZ.1とH2AZ.2の発現ベクターを構築し、これらのベクターを遺伝子導入しGFP-H2AZ.1もしくはGFP-H2AZ.2を発現するヒト繊維芽細胞株を作成し、紫外線レーザーマイクロ照射法によるヒストンH2AZ.1とH2AZ.2の放出についての検討を行なった。その結果、ゲノム損傷誘導直後からH2AZ.2が損傷クロマチンから放出されていることが見いだされた。また、SUMO化酵素PIAS4の発現抑制により、H2AZ.2の損傷クロマチンからの放出が抑制されることが明らかになった。

紫外線マイクロ照射法による実験は順調に進んでおり、H2AZとPIAS4の相互作用などの生化学的解析にとりかかっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に引き続き、H2AZとPIAS4の相互作用などの生化学的解析に取り組む。さらに、RAD51フォーカス形成におけるH2AZの役割を確定するための分子細胞生物学的実験を行う予定である。
電界共役流体ジェット駆動フレキシブルマイクロ多指ハンドに関する研究

本研究課題の目的は,微細で柔軟な対象物のハンドリングに適したフレキシブルマイクロ多指ハンドを実現することである.すなわち,直流高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体(Electro-conjugate Fluid,ECF)を利用することによって,先端部に十分な自由度を有し,構造的に柔軟で摺動部がないマイクロフィンガを提案,試作し,これを複数配置することによって,フレキシブルマイクロ多指ハンドの実現を目指した.はじめに,先端が閉じた湾曲したシリコーンゴムチューブ(直径1mm)の内圧をECFに発生するジェット流によって制御し,チューブの先端変位を制御するECFマイクロマニピュレータを実現し,マニピュレータの静特性および動特性を実験的に明らかにした.この結果,印加電圧8kVにおいて先端変位1mmを得た.また,本マニピュレータの開発により,微小なシリコーンゴムチューブの製作ノウハウなどを蓄積した.つぎに,先端が閉じ,断面が中心角120°ごとの扇形の3部屋に分かれた直線形状のシリコーンゴムチューブに対して,各部屋の内圧をECFジェットを用いて制御することによってチューブ先端に多自由度運動を生成するECFマイクロフィンガ(直径4mm)を開発し,駆動実験の結果,フィンガ先端が3次元空間内において駆動可能であることを確認し,先端部の変位および発生力を明らかにした.フィンガ先端での最大変位および発生力はそれぞれ7.2mmおよび0.9mNであった.本研究課題の目的は,微細で柔軟な対象物のハンドリングに適したフレキシブルマイクロ多指ハンドを実現することである.すなわち,直流高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体(Electro-conjugate Fluid,ECF)を利用することによって,先端部に十分な自由度を有し,構造的に柔軟で摺動部がないマイクロフィンガを提案,試作し,これを複数配置することによって,フレキシブルマイクロ多指ハンドの実現を目指した.はじめに,先端が閉じた湾曲したシリコーンゴムチューブ(直径1mm)の内圧をECFに発生するジェット流によって制御し,チューブの先端変位を制御するECFマイクロマニピュレータを実現し,マニピュレータの静特性および動特性を実験的に明らかにした.この結果,印加電圧8kVにおいて先端変位1mmを得た.また,本マニピュレータの開発により,微小なシリコーンゴムチューブの製作ノウハウなどを蓄積した.つぎに,先端が閉じ,断面が中心角120°ごとの扇形の3部屋に分かれた直線形状のシリコーンゴムチューブに対して,各部屋の内圧をECFジェットを用いて制御することによってチューブ先端に多自由度運動を生成するECFマイクロフィンガ(直径4mm)を開発し,駆動実験の結果,フィンガ先端が3次元空間内において駆動可能であることを確認し,先端部の変位および発生力を明らかにした.フィンガ先端での最大変位および発生力はそれぞれ7.2mmおよび0.9mNであった.本研究課題は微細で柔軟な対象物のハンドリングに適したフレキシブルマイクロ多指ハンドを実現することを目的とする.すなわち,直流高電圧の印加によって活発なジェット流(ECFジェット)を発生する電界共役流体(Electro-conjugate Fluid, ECF)を利用することによって,先端部に十分な自由度を有し,構造的に柔軟で摺動部がないマイクロフィンガを提案・試作し,これを複数配置することによって,フレキシブルマイクロ多指ハンドの実現を目指す.本年度は以下の成果を得た.はじめに,先端が閉じた湾曲したシリコーンゴムチューブ(直径1mm)の内圧をECFに発生するジェット流によって制御し,チューブの先端変位を制御するECFマイクロマニピュレータを実現し,マニピュレータの静特性および動特性を実験的に明らかにした.この結果,印加電圧8kVにおいて先端変位1mmを得た.これは湾曲チューブの設計値である.つぎに,内部が中心角120°ごとの3部屋に分かれた直線形状のシリコーンゴムチューブを用い,各部屋の内圧をECFジェットにより制御することによってチューブ先端に多自由度運動を生成するECFマイクロフィンガを提案した,基本的な駆動特性を実験により確認した.ただし,ECFマイクロフィンガの直径は4mmである.今後は,上記のECFマイクロフィンガの発生力特性を明らかにするとともに,これを複数並列に配置し,ECFマイクロ多指ハンドを実現することを目指す.本研究の目的は,微細で柔軟な対象物のハンドリングに適したフレキシブルマイクロ多指ハンドを実現することである.すなわち,直流高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体(Electro-conjugate Fluid, ECF)を利用することによって,先端部に十分な自由度を有し,構造的に柔軟で摺動部がないマイクロフィンガを提案,試作し,これを複数配置することによって,フレキシブルマイクロ多指ハンドの実現を目指す.平成18年度は柔軟なECFマイクロフィンガを実現し,変位および発生力を明らかにすることを目指し,以下の成果を得た.先端が閉じ,断面が中心角120°ごとの扇形の3部屋に分かれた直線形状のシリコーンゴムチューブに対して,各部屋の内圧をECFジェットを用いて制御することによってチューブ先端に多自由度運動を生成するECFマイクロフィンガを提案し,プロトタイプを製作した.本フィンガはフィンガ根元に配置された電極対を用いて各部屋間で流体を移動させることによって駆動できるため,液圧駆動であるにもかかわらず外部に大規模なタンクおよび液圧源を必要としない.駆動実験の結果,フィンガ先端が3次元空間内において駆動可能であることを確認し,先端部の変位および波勢力を明らかにした.

今後は,上記のECFマイクロフィンガを複数並列に配置し,ECFマイクロ多指ハンドを実現するとともに,本ハンドを用いた微小対象物のハンドリングを目指す.本研究の目的は,微細で柔軟な対象物のハンドリングに適したフレキシブルマイクロ多指ハンドを実現することである.すなわち,直流高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体(Electro-conjugate Fluid, ECF)を利用することによって,先端部に十分な自由度を有し,構造的に柔軟で摺動部がないマイクロフィンガを提案,試作し,これを複数配置することによって,フレキシブルマイクロ多指ハンドの実現を目指す.平成19年度はこれまでに開発したマイクロハンドを高性能化し,駆動特性を明らかにすることを目指した.先端が閉じ,断面が中心角120°ごとの扇形の3部屋に分かれた直線形状のシリコーンゴムチューブに対して,各部屋の内圧をECFジェットを用いて制御することによってチューブ先端に多自由度運動を生成するECFマイクロフィンガを提案し,プロトタイプを製作した.本フィンガはフィンガ根元に配置された電極対を用いて各部屋間で流体を移動させることによって駆動できるため,液圧駆動であるにもかかわらず外部に大規模なタンクおよび液圧源を必要としない.駆動実験の結果,フィンガ先端が3次元空間内において駆動可能であることを確認し,先端部の変位および発生力を明らかにした.
ICF症候群とエピゲノム制御の分子基盤

免疫不全、染色体の不安定化、顔貌異常を特徴とするICF症候群は、反復配列のDNAメチル化の低下とヘテロクロマチンの崩壊を伴う劣性(潜性)の遺伝病で、ヒトのエピゲノム制御機構を解明する良いモデルである。本研究課題では、既知の2原因遺伝子(DNMT3B、ZBTB24)に加え、新たに2つの原因遺伝子(CDCA7、HELLS)を同定することに成功した。また、これらの遺伝子に欠損を持つ細胞をそれぞれ樹立して調べたところ、遺伝子産物の間の物理的な相互作用、機能的な上流・下流の関係、DNA損傷修復との関係が明らかになり、これまで全く知られていなかったエピゲノム制御ネットワークの存在を示すことができた。ICF症候群は、免疫不全、サテライトDNAの低メチル化、セントロメア部分のヘテロクロマチンの崩壊、顔貌異常を特徴とし、複数の原因遺伝子に起因する劣性(潜性)遺伝病である。原因遺伝子としてDNAメチル化酵素DNMT3B(1型ICF)と核内蛋白質ZBTB24(2型ICF)が同定されているが、これらの遺伝子に変異のない症例も多数ある。本研究ではエキソーム解析による新規原因遺伝子の探索、患者由来iPS細胞や変異細胞・マウスを用いたモデル系開発・レスキュー実験、プロテオミクス解析や遺伝学解析を駆使したサテライトDNAのメチル化制御ネットワークの解明を行い、ICF症候群の分子病態とヘテロクロマチン形成・維持機構の全体像を明らかにする。平成26年度は、原因遺伝子未同定のICF症例6例(国内2症例+フランス4症例)についてエキソーム解析を完了し、オランダLeiden大学のvan der Maarel博士と候補遺伝子の比較検討を行った結果、CDCA7及びHELLSを新たな原因遺伝子(タンパク質)として同定することに成功した(3型及び4型ICF)(投稿中)。また、ZBTB24やCDCA7の生理的な機能を知るため、これらと相互作用するタンパク質の同定を目指してタグ付ZBTB24を培養細胞中で発現させ、IP-MS/MS法により相互作用するタンパク質をスクリーニングした(プロテオミクス解析)。その結果、100個程度の候補タンパク質を同定することに成功した。さらに、ZBTB24ノックアウトマウスを作成し、ヒトの2型ICF(ZBTB24の完全欠損)とは異なり胎生致死であることを示し、羊膜など一部の組織においてサテライトDNAの低メチル化を示唆する所見を得た。本研究ではエキソーム解析による新規原因遺伝子の探索、患者由来iPS細胞や変異細胞・マウスを用いたモデル系開発・レスキュー実験、プロテオミクス解析や遺伝学解析を駆使したサテライトDNAのメチル化制御ネットワーク解明を行い、ICF症候群の分子病態とヘテロクロマチン形成・維持機構の全体像を明らかにする。平成27年度は、網羅的なエキソーム解析により同定したCDCA7及びHELLSを新規原因遺伝子として特定することに成功し、共同研究者であるオランダLeiden大学van der Maarel博士、フランスParis Diderot大学Francastel博士らと共に研究成果を国際誌に発表した(3型及び4型ICF)(Nat. Commun. 2015)。また、作成したZBTB24ノックアウトマウスがヒトの2型ICF(ZBTB24の完全欠損)とは異なり致死であったため、死亡時期の特定などの詳細な表現型解析を行い、CDCA7ノックアウトマウスの作成を開始した。さらに、変異マウスの致死性のために詳細な機能解析ができない可能性を考慮し、ゲノム編集技術により培養細胞におけるノックアウトも行った。ZBTB24やCDCA7の関与するDNAメチル化制御ネットワークを解明するため、タグ付ZBTB24を培養細胞中で発現させ、IP-MS/MS法(プロテオミクス解析)により同定した相互作用タンパク質100個について、パスウェイ解析などにより検討を行った。尚、調整した核酸を評価・解析するためのマイクロチップ電気泳動装置を購入した。交付申請書に記載した3つの項目についてそれぞれ予定の計画を達成した。特に、第3の原因遺伝子を探すエキソーム解析では、第3のみならず第4の原因遺伝子の同定に至り、一流国際誌に研究成果を発表することができた。これにより90%以上のICF症例の確定診断が可能になった。また、ゲノム編集技術やプロテオミクス解析を用いた機能解析が順調に進んでいる。本研究では、免疫不全、サテライトDNAの低メチル化、ヘテロクロマチンの崩壊などを特徴とする劣性(潜性)遺伝病「ICF症候群」の新規原因遺伝子の探索、及び変異細胞・マウス作成による病態モデル開発、サテライトDNAのメチル化制御ネットワークの解明を目指した。最終年度は、既知の4原因遺伝子(うち2遺伝子は昨年我々が報告)に加えて存在が推定される第5の原因遺伝子の探索を行ったが、エキソームデータの絶対数(症例数)が少ないため新規の原因遺伝子の同定には至らなかった。既知の原因遺伝子であるZBTB24やCDCA7がどのようにサテライトDNAのメチル化を制御するのか、ICF症候群の発症に関わるのか調べるため、ゲノム編集技術によりそれぞれの遺伝子に変異を導入した病態モデルを作成した。

昨年報告したようにZBTB24ノックアウトマウスは胎生致死であったため詳細な解析を断念したが、ZBTB24及びCDCA7のノックアウト培養細胞を作成したところ、ZBTB24がCDCA7遺伝子の転写を正に制御することが分かった。これによりICF症候群原因因子の間の機能的な相互関係の一端が初めて明らかになった。さらに、プロテオミクス解析により、CDCA7がもうひとつの原因遺伝子HELLSの産物及び非相同末端結合に関連する数種類の因子と物理的に相互作用することを発見し、ICF症候群とDNA修復との関係を初めて指摘することに成功した(投稿準備中)。これにより、ICF症候群における免疫グロブリン産生異常やヘテロクロマチンの崩壊を、DNA修復異常の観点から研究できる可能性を示すことができた。以上のうちプロテオミクスとDNA修復に関する成果については、連携研究者である鵜木元香が大きな役割を果たした。また、変異体の作成などに必要なサーマルサイクラーを購入した。免疫不全、染色体の不安定化、顔貌異常を特徴とするICF症候群は、反復配列のDNAメチル化の低下とヘテロクロマチンの崩壊を伴う劣性(潜性)の遺伝病で、ヒトのエピゲノム制御機構を解明する良いモデルである。本研究課題では、既知の2原因遺伝子(DNMT3B、ZBTB24)に加え、新たに2つの原因遺伝子(CDCA7、HELLS)を同定することに成功した。また、これらの遺伝子に欠損を持つ細胞をそれぞれ樹立して調べたところ、遺伝子産物の間の物理的な相互作用、機能的な上流・下流の関係、DNA損傷修復との関係が明らかになり、これまで全く知られていなかったエピゲノム制御ネットワークの存在を示すことができた。交付申請書に記載した3つの項目についてそれぞれ予定の計画を達成した。特に、第3の原因遺伝子を探すエキソーム解析では、第3のみならず第4の原因遺伝子の同定に至り、予想を上回る成果が上がった。また、以前から進めていたフランスParis Diderot大学のFrancastel博士との共同研究において、ICF症候群の診断を容易にする新規のバイオマーカー(PCRで検出可能な遺伝子発現異常とメチル化異常)を同定し、論文にまとめることができた(Orphanet J. Rare Dis. 2014)。引き続き、ZBTB24とCDCA7を含め既知の4原因遺伝子に変異のない2症例(国内1症例+フランス1症例)について、症例数の追加や海外研究機関の結果との比較等により、第5の原因遺伝子の同定を目指す。また、ZBTB24やCDCA7がどのようにサテライトDNAのメチル化を制御するのか、どのようにICF症候群の発症に関わるのか調べるため、ZBTB24とCDCA7をノックアウトした培養細胞や実験動物を作成して詳細な解析を行う。研究実績の概要に記載の通りZBTB24ノックアウトマウスは致死であり、現在着床前後に焦点を当てて表現型を解析している。致死ではなくサンプルが得られる変異マウス・細胞については、ゲノムワイドなDNAメチル化解析を行い、ヒトと同様な変化が見られるかどうか確認する。その後、遺伝子発現や染色体分配などへの影響を見る。
サイログロブリン遺伝子異常症における甲状腺癌発生機構の解明

クレチン症は甲状腺の発生障害または生まれつきのホルモン合成障害で起こる。サイログロブリン遺伝子異常で起こるクレチン症は稀と思われてきたが、軽症患者でもサイログロブリン遺伝子異常によることが報告されて以来、日本では42家系53症例が発見された。日本で新生児マススクリーニングが始まったのは1979年のことであるが、1979年以降の出生例16例のうち12例はマススクリーニングで発見されている。しかし、1979年以前の出生例では幼小児期より認められる甲状腺腫を主訴とし、甲状腺機能は正常もしくは軽度機能低下程度である。27種の遺伝子異常のうち、C1264RとC1077Rが最も頻繁に発見されている。C1264Rは日本全国より発見されるが、C1077Rは西日本のある部落のみに発見される。SNP解析の結果、C1077Rは創始者効果によるものと結論された。熊本県の統計によれば、一般人口でのサイログロブリン遺伝子異常症の発症頻度は1/67,000である。サイログロブリン遺伝子異常症の病因はサイログロブリン蛋白の細胞内輸送障害で、変異サイログロブリン蛋白は小胞体内に蓄積される(小胞体貯蔵病)。組織検査では、濾胞内のコロイドは空虚で、膨大化した小胞体が細胞質をおおいつくしている。培養細胞に変異サイログロブリン蛋白を発現させると、変異サイログロブリン蛋白は培養液に分泌されない。サイログロブリン遺伝子異常症の最大の特徴は徐々に増大する甲状腺腫で、そのために26例が手術を受けた。うち11例に甲状腺癌が認められた。原因はBRAF遺伝子の活性化体細胞変異で、分裂する甲状腺濾胞細胞にBRAF遺伝子変異が起こり、癌化したものと推論された。サイログロブリン遺伝子異常症はまれな疾患と考えられ、全例が症例報告の対象となってきたが、サイログロブリン遺伝子異常症の臨床的特長が明らかになるにつれ、発見件数は飛躍的に増加した。この傾向は今のところ日本のみで、海外ではいまだに稀な疾患と考えられている。当科で解析した日本での全症例は、30家系、40症例ある。サイログロブリン遺伝子異常症患者では、甲状腺ホルモン合成障害を代償するため、甲状腺腫は徐々にではあるが着実に増大していく。小児例を除く成人例30例では全例に巨大な甲状腺腫を認め、その中で23例(77%)は手術を受けている。手術も複数回受けている症例が多く、甲状腺組織を一部残す術式をとると残存部の甲状腺は必ず増大してくる。その上、手術例23例のうち11例(48%)に甲状腺癌の発症を認めた。最近、甲状腺乳頭癌はRETキメラ遺伝子やBRAF遺伝子変異により発症することが解明された。そこで、検査可能な5例について、RETキメラ遺伝子の存在とBRAF遺伝子変異を検討したところ、RETキメラ遺伝子を有している症例はなかったが、2例にBRAF遺伝子の活性化変異を認めた。一例はVal599Gluで甲状腺癌に最もよく認められる変異であったが、他の一例はLys600Glnで過去に一例だけ大腸癌に認められた稀な変異であった。非癌部には両変異は認められなかった。以上より、サイログロブリン遺伝子異常症患者では甲状腺癌を合併することが多く、これは甲状腺細胞が分裂する過程で、BRAFのような癌遺伝子に変異がはいり、癌化したものと考えられた。サイログロブリン遺伝子異常症は現在まで41家系52症例が日本で確認されている。この症例数は全世界での症例数の約90%にあたる。

日本で新生児マスクリーニングが始まったのは1979年と比較的新しいが、熊本県でのマススクリーニングの検討によると、サイログロブリン遺伝子異常症の発症頻度は67,000人に1人で、常染色体性劣性遺伝であるのでヘテロのキャリアーの頻度は約130人に一人である。サイログロブリン遺伝子異常症は、最近では新生児マスクリーニングで発見される例が多いが、マススクリーニング以前の出生例では、ほぼ正常の甲状腺機能と巨大甲状腺腫を特長とする。それらの症例を検討することで、今まで明らかでなかったサイログロブリン遺伝子異常症の自然経過も明らかになった。その一つが癌合併例が多いことであり、手術例25例のうち11例、44%に癌を合併していた。サイログロブリン遺伝子異常症の甲状腺腫は大きく、初回手術年齢29±9.6歳と若くして手術になる例が多く、平均手術回数1.5±0.7回で複数回手術を受けることが多い。切除重量も198±93gと甲状腺腫も巨大である。癌発生患者の特徴ははっきりしたものはないが、非発生患者より、232g vs 169gと甲状腺腫が大きい傾向がある。癌化のメカニズムは不明な点も多いが、5例中2例に活性化BRAF体細胞変異が認められたことより、分裂する甲状腺細胞の癌遺伝子に変異が入ったものと推察された。サイログロブリン遺伝子異常症は現在まで41家系52症例が日本で確認されている。この症例数は全世界での症例数の約90%にあたる。