hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダイズ子実への持続的な窒素供給を目指した根粒着生制御理論の提案

本研究では、外部から根粒菌を投与し、ダイズに人為的に根粒着生を促すことで増収を可能にする根粒着生制御技術(亀裂施肥)の有用性を明らかにすることを目的とした。さらに、北海道と本州という異なる気象条件で亀裂施肥を実施し、本技術の普遍性を検討した。寒冷地である北海道では、本技術の十分な増収効果は得られなかった。しかし、本州では、畑地と水田転換畑において増収効果が確認された。畑地では中耕時に条間に亀裂に沿って炭のみを投与する処理、水田転換畑では、播種前の条直下根粒菌を付与した炭を投与する処理が、最も増収効果が高かった。1.根粒着生制御機の試作北海道の転換畑および畑作地帯での作業を想定し、50馬力以上の中型トラクタで作業速度0.5-1.0 m/sでの効率的な作業が可能な作業機を開発することを目的とした。土中に広範囲の亀裂生成が期待できる2枚の湾曲刃を備えたサブソイラをベースとして、大型資材ホッパと資材繰り出しのための接地輪を装着した作業機を試作した。播種時の種子直下と中耕時の条間への多段的な資材施用が可能になるように、播種機の着脱と刃の間隔調整ができることが、新型の根粒着生制御機の特徴である。2.根粒着生制御栽培基礎試験奈良県農業総合センターでは、本技術の増収要因(心土破砕、炭、根粒菌)と処理時期(播種前、中耕時畝間、両時期)を検討した。その結果、播種前亀裂に心土破砕のみを行い、中耕時に畝間に根粒菌資材を投入すると、増収効果が最も高くなることが示唆された。滋賀県立大学では、播種前亀裂処理と中耕時の畝間亀裂処理のいずれかを行うことで、収量が対照区比20%以上を示した。しかし、両処理を組み合わせた多段亀裂の相乗効果は認められなかった。北海道の芽室では、膨軟で通気性に優れる乾性火山灰土壌畑を供試圃場に、品種ユキホマレを供試した。その結果、単年度のみ実施した亀裂施肥効果は認められなかった。5葉期条間の亀裂施肥は北農研旧型試作機を用いて行い、処理後の生育不良、断根による葉温上昇等の悪影響が無いことを確認した。美唄では、北海道の水田作地帯で一般的な泥炭土の圃場において、品種ユキホマレを供試したが、芽室と同様に、初年度における処理効果を認めなかった。1.新型根粒着生制御機による圃場試験昨年度開発した新型の根粒着生制御試作機を用いて、北海道の羊ヶ丘、美唄、芽室圃場において根粒着生制御試験を実施した。この試作機は、広範囲に亀裂を生じさせるとともにブレードの先端から根粒菌資材を放出する機構を備えている。施用位置が深くなると、羊ヶ丘圃場ではブレードへの負荷が増大する傾向にあった。羊ヶ丘と美唄圃場では、処理実施後に降雨が極めて少なく干ばつ傾向にあったためか、増収効果は確認できなかった。いっぽう、芽室圃場では亀裂施用区の粗子実重と稔実莢数は対照区を約10%上回った。2.根粒着生制御要因解析試験滋賀県立大学(畑地)と奈良県農業開発研究センター(水田転換畑)では、根粒着生制御の時期と投入資材の違いによる収量への影響を調査した。畑地圃場では、中耕時に炭のみを投入した処理では、収量が対照区よりも8%上回った。水田転換畑では、不耕起条件における根粒着生制御を検討した。播種前に炭、または根粒菌を吸着した炭を入れた処理区で1%の有意水準で収量が1.20倍、播種前と中耕時に亀裂のみを入れた処理区では1.18倍、それぞれ有意に増収した。3.根粒菌接種試験マメ類の栽培前歴を持つ圃場には根粒菌が高密度で生息しているため、窒素固定に優れる根粒菌を接種しても、通常の接種密度ではその感染は難しいかもしれない。そこで、根粒着生制御時に投入する接種菌密度を高めるために、炭に根粒菌を吸着させて局所的に接種した際の効果をモデル実験系で検討したところ、種子近傍に施用した場合に多くの根粒が形成されることが明らかとなった。4.根粒着生制御を水田転換畑で応用するためには湿害の軽減対策が必要となる。そこで、湿害を受けたダイズ根の酸素消費特性をモデル実験系で予備的に検討した。北海道の美唄と芽室において、一昨年開発した新型根粒着生制御機による根粒菌施用試験を実施した。美唄では一昨年から、芽室では昨年から、亀裂処理の連年施用効果を検討してきた。また、根粒菌資材の投与の有無が収量に及ぼす影響も調査した。試験の結果、美唄では、亀裂に根粒菌資材を投与した方が、亀裂のみを行った処理と比較して収量が高くなる傾向にあった。しかし、芽室では亀裂処理の優位性は観察されなかった。芽室での過去3年間のデータを用いて、無処理区に対する処理区の収量比と処理時期との関係を解析したところ、収量比は処理後3日間の先行降雨指数と正の相関を示し、干ばつ時の処理が適さないことが明らかとなった。滋賀県立大学では、畑地における中耕亀裂処理の収量に及ぼす要因解析試験を行った。

投入資材として、亀裂のみ(Ck)、亀裂に炭を投入(Ch)、亀裂に根粒菌資材を投入(Nod)の3段階を設定した。その結果、Ch区が、対照区およびCk区よりも収量が有意に増加した。しかし、Nod区の収量は対照区と比較して有意に増加しなかった。このことから、畑地での増収には、必ずしも根粒菌を外部から投入する必要がないことが明らかとなった。奈良県農業総合センターでは、水田転換畑において、滋賀県立大学の畑地試験と同様に亀裂処理の要因解析試験を実施した。また、投入時期の違いについても調査した。亀裂の時期は、播種前、中耕時、両時期の3段階、投入資材は、畑地試験と同様に3段階を設定し、対照区と合わせて10処理5反復の実験を実施した。収量が1.1倍を超えた処理区は、播種前のNod区と両時期のCk区とCh区であった。作業量を考慮すると、播種前に根粒菌資材を投入する処理が、最も効率よく収量を増加させることができることが明らかとなった。本研究では、外部から根粒菌を投与し、ダイズに人為的に根粒着生を促すことで増収を可能にする根粒着生制御技術(亀裂施肥)の有用性を明らかにすることを目的とした。さらに、北海道と本州という異なる気象条件で亀裂施肥を実施し、本技術の普遍性を検討した。寒冷地である北海道では、本技術の十分な増収効果は得られなかった。しかし、本州では、畑地と水田転換畑において増収効果が確認された。畑地では中耕時に条間に亀裂に沿って炭のみを投与する処理、水田転換畑では、播種前の条直下根粒菌を付与した炭を投与する処理が、最も増収効果が高かった。研究実施計画が、ほぼ予定通り実行できたためである。まず、1の根粒着生制御機の改良については、開発した根粒着生制御試作機により模擬的な走行試験を実施し、研究代表、分担者全員が、その走行上の問題点や課題などを予定通り議論し、微調整の上、研究期間内に使用する機種の最終形とすることができた。開発に関与した企業と研究者間で協議を続け、試作機の特許申請の可能性も継続的に検討中である。2の根粒着生制御栽培基礎試験についても、予定通り、すべての実験圃場において実施した。最終年度の研究により目的を達成する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。作物学最終年度についても、圃場とモデル試験により種々の検討を重ねる予定である。根粒着生制御理論の構築に向けて、とくにモデル系における検討については、当初案では発想できていなかった基礎研究を、平成27年度の研究計画に記載したとおりの要領で、さらに検討を進める予定である。交付申請時の当初案として提案した研究実施計画が、そのまま実行できたためである。まず、1の根粒着生制御機の試作と改良については、改良型の根粒着生制御試作機を作成した。当初予定では、牽引式管理機型ならびに心土破砕型を作成することとしていた。しかし、研究開始後のたび重なる議論により、あくまでも普及という出口を重要視した結果、作成コストを低価格にすることにより、農家への普及が可能な機種の開発を実施することとした。そのため、新型試作機は、牽引式管理機型であると同時に、播種機の着脱が可能な複合機型とした。2の根粒着生制御栽培基礎試験については、当初予定通り、奈良県農業総合センターと滋賀県立大学、北海道農業研究センター札幌と芽室に加えて、当初案では想定していなかった、美唄拠点を加えて総計5か所の試験地での実験を実施することができた。奈良県農業総合センターと滋賀県立大学については先行研究を含めたこれまでの研究蓄積があったため当初予定通りの実施が完了した。北海道での試験については、亀裂施肥機を使用した試験が初めてであったため、現場で起こるさまざまな事情により、処理効果がみられなかった。次年度研究と最終年度の2ヶ年で当初目的を達成する予定である。
水環境の健全な維持に貢献する有機-無機ナノ構造を備えた浄水処理中空糸膜の設計開発

本研究では、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)/ジエチルフタレート系について、膜中に有機化クレイを添加し、有機-無機コンポジット膜の作製を試みた。得られた構造は二層連続構造であり、液-液相分離による構造の可能性が示唆されたが、DSCによる詳細な検討の結果、相分離機構はあくまで固-液型であり、溶液中のクレイが結晶核となって構造が形成されることがわかった。得られた中空糸膜が、従来の2倍程度の引っ張り強度と伸度を有することが明らかとなった。TiO_2を含む膜では主に光触媒反応による膜表面付着物の分解について検討されてきたが、ここではTiO_2の超親水化に着目し、ポリサルホン(PS f)/TiO_2コンポジット膜の作製と膜特性評価を行った。用いたTiO_2は粒子径180nmのナノ粒子である。TiO_2をPS fに対して2倍量添加した場合にも良好な中空糸膜が得られた。XPS測定により表面には有効にTiO_2が存在することが確認された。また、TiO_2の添加により、膜の弾性率は向上したものの、透水量はほとんど影響を受けなかった。得られた中空糸膜にUV照射後、その膜表面接触角を測定したところ、TiO_2添加による膜の親水性化は16日以上に渡って維持されることが明らかとなった。さらにUV照射TiO_2含有膜をブラックライト照射下で保存したところ、7日後には接触角は約10°と顕著な親水性を示した。中空糸膜をタンパク質(BSA)溶液に浸漬することにより、膜の劣化特性の評価を行った。UVを照射しない場合においてもPSf/TiO_2コンポジット膜は、PS f膜と比べ低劣化性を示した。UV照射後ではコンポジット膜の劣化特性はさらに抑制されることを見出した。従って、低ファウリング特性を有する膜の開発に成功したと言える。高分子としてポリフッ化ビニリデンを,溶媒としてジヘキシルフタレートを用い、有機化クレイを添加した系について、相図を測定した。すべての場合について、固-液相分離(高分子の結晶化)によることがわかった。クレイの添加により、やや結晶化温度は低下した。PVDFと溶媒および有機化クレイを混練部で溶融させた後、押出機に二重管ノズル(外径1.5mm、内径0.8mm程度)を取り付け、中心部から溶媒、管周部から高分子溶液を押し出すことにより中空糸膜の作製を行った。操作変数は、中心部溶媒温度、押し出された高分子溶液が水浴バスに入るまでの距離(エアーギャップ)、高分子濃度、二重管ノズル温度等である。有効な非対称構造を形成させるためには、エアーギャップの長さを調節し、有効に溶媒を蒸発させる(高分子濃度勾配を形成させる)必要があった。得られた中空糸膜構造(スキン層厚み,多孔度,スポンジ層孔径等)と製膜条件との相関を実験的に明らかとし、特に膜の非対称性と作製条件との関係を重点的に検討した。得られた中空糸膜について、純水透過係数の測定、ラテックス粒子(20nm100nm)を用いた溶質阻止実験を行った。また中空糸膜の引っ張り強度の測定を行った結果、通常のPVDF中空糸膜の強度と比較して、クレイの添加により強度が格段に向上することが明らかとなった。さらに、膜表面の水の接触角測定を行い、膜の親水性化にとってもクレイ添加効化を確認した。

本年度の研究実施計画に従い、非溶媒誘起相分離法による微粒子含有中空糸膜の作製と評価について検討を加えた。用いた高分子はブチラール化度81%のポリビニルブチラール(PVB)(重合度2400)、微粒子添加物は粒子径180nmのTiO_2、溶媒はジメチルアセトアミド(DMAc)、非溶媒は水である。まず、超音波を利用してTiO_2を溶媒に分散させ、次にPVBをTiO_2-DMAc混合液に溶解させた。この溶液を用い、非溶媒誘起相分離法によりPVB/TiO_2コンポジット中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜の透水量結果について、PVB濃度が15wt%の場合では、TiO_2とPVBの質量比が0.11.0ではあまり変化が見られなかったが、質量比は1.3に達すると透水量の顕著な増加が見られた。また、PVB濃度が10wt%の場合でも、TiO_2の添加は、透水量の向上に非常に効果的であった。膜透水量の経時変化を検討した結果、すべての膜に対して時間の経過とともに透水量は増加し、約15日でほぼ一定の値に達した。膜表面の分析塗XPS測定のより行ったところ、時間の経過とともに膜表面にTiがより多く存在することがわかった。膜の機械的強度の測定を行い、TiO_2の添加量の増加とともに、膜の最大応力および弾性率ともに向上することがわかった。従って、TiO_2の添加は、機械的強度の向上にも効果的であった。最後に、膜表面の親水性の度合いを調べるために、水の接触角測定を行った。Tio_2の添加により、接触角は低下し、等にUV照射によりその減少は顕著であった。従って、TiO_2含有コンポジット中空糸膜は、低膜ファウリング性を有することも示唆された。
遺伝子転写領域のクロマチン構造とエピジェネティック制御の解明

平成27年度に、カタユウレイボヤのDNAメチル化修飾をゲノムワイドに調べた。3つの発生ステージを比較した。平成28年度は、このデータに関して種々の解析を行い、論文として発表した(Genomics 2016)。主な結果は、カタユウレイボヤのDNAメチル化修飾は発生過程を通じて常に安定であること、遺伝子の発現変化とは無関係であること、また脱メチル化に関与する5hmシトシン修飾は検出されなかったこと、である。また、このデータから新たな発見が得られた。カタユウレイボヤ集団内にはDNAメチル化多型が存在する。DNAメチル化多型は、全ゲノム中約20アレルに見出された。これらのアレルのDNAメチル化状態は各個体によって異なる。また、DNAメチル化多型は環境ではなく、遺伝的に決定されていることが示唆された。今後は、DNAメチル化状態を決定する遺伝情報、ゲノム配列を同定する。28年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノム上のヌクレオソームの位置や安定性と、DNAメチル化にどのような関連があるかを明らかにするために、カタユウレイボヤの胚から核を精製し、MNase-seqを行った。その結果、1メチル化遺伝子のプロモーター領域はヌクレオソームが少ないオープンな領域であること、2メチル化遺伝子の転写伸長領域の方が非メチル化遺伝子の転写伸長領域よりヌクレオソームの密度が低いこと、3エクソン、イントロンともにヌクレオソームが巻き付いているDNA配列にはDNAメチル化が密集していること、を明らかにした。これらの結果から、DNAメチル化がヌクレオソームの位置決定や結合安定性に関与する可能性が示唆された。次に、転写領域のDNAのメチル化が転写と転写共役スプライシング速度にどのような影響を与えているか調べるために、新生RNAを4sUでパルスラベルしたのち精製し、新生RNA-seqを行った。現在、10分、30分パルスとtotal RNAの次世代シークエンスデータから、転写伸長スピードを解析中である。また、MNase-seqと新生RNA-seqの結果を合わせると、ヌクレオソームを含む100-300 bpのイントロンは、転写共役スプライシングの効率が悪く、切り出しに時間がかかっている様子が明らかになった。そして、メチル化遺伝子には、転写共役スプライシングの遅いイントロンが多く含まれていた。最後に、来年度実施予定のビオチンタグ付きメチル化DNA結合タンパク質を発現させる実験について、予備実験を行った。カタユウレイボヤ受精卵に、ビオチンリガーゼ(BirA)とBirA認識配列タグをつけたDNA結合タンパク質を発現させるベクターをエレクトロポレーションで導入したところ、幼生ステージでビオチン化されたメチル化DNA結合タンパク質を発現させることができた。本研究の目的は、ハウスキーピング遺伝子の転写伸長領域に存在するDNAメチル化が、転写にどのような役割を果たしているかを解明することである。本年度は、遺伝子転写領域のDNAメチル化の有無によって、ヌクレオソームの構成や安定性に違いがあることを明らかにすることができた。1、MNase-seqによるヌクレオソームの全ゲノム解析ゲノム上のヌクレオソームの位置や安定性と、DNAメチル化にどのような関連があるかを明らかにするために、カタユウレイボヤの胚から核を精製し、MNase-seqを行った。その結果、(1)カタユウレイボヤのメチル化とヌクレオソームはエクソンに局在する(2)メチル化はヌクレオソーム内部により高いレベルで存在することが明らかになった。DNAメチル化がエクソンに配置されているヌクレオソームの位置決定や安定性を調節している可能性が示唆された。2,DNAメチル化とヌクレオソームの配置・安定性DNAメチル化がヌクレオソームの配置や安定性にどのように関与しているか解析を行った。ヌクレオソームのDNA配列に含まれるメチル化シトシン数に注目して解析したところ、(3)メチル化は、ヌクレオソームの局在レベルを高める(4)メチル化はヌクレオソームの安定性を高めることが明らかになった。DNAメチル化とヌクレオソームの配置や安定性については最近さまざまな結果が報告されており見解は一致していない。本研究では、これまで報告されてきた研究とは異なる材料と方法を用いて、重要な知見が得ることができたMNase-seqの解析により、DNAメチル化がヌクレオソームの配置や安定性を高めるという重要な結果を得ることができた。しかしその解析に予定より時間がかかり、当初計画していたヒストン修飾パターンやメチル化DNA結合タンパク質の解析は、本年度大きく進めることができなかった。

第一年度目の計画どおり、カタユウレイボヤ胚を用いてヌクレオソーム解析を行い、メチル化と非メチル化遺伝子のクロマチン構造に違いがあることを示すデータを得ることができた。計画のヒストンChIPは今年度中には完了しなかったが、第二、三年度目の他の計画を先取りして進めているため、総合して研究は期待通り進展している。特に、新生RNA-seqのデータとヌクレオソームのデータを合わせることで、クロマチン構造とスプライシング効率の相関をゲノムワイドに明らかにしたことは重要な成果である。計画通り、ヒストン修飾パターンやメチル化DNA結合タンパク質の解析を進める。また、DNAメチル化の生物学的な意義について、mRNAの転写スピードや細胞質への輸送スピードなどの解析を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、阻害剤を用いてDNAメチル化を減少させることで、DNAメチル化がヌクレオソームの位置決定に関与しているかどうかを明らかにする。さらにDNAメチル化の減少がスプライシング速度の変化に与える影響を解析する。また、ビオチンタグ付きメチル化DNA結合タンパク質が結合しているゲノム領域を抽出し、次世代シークエンスで解析する計画である。
生体現象の数理解析とシミュレーション

生体現象、特に悪性腫瘍細胞の結合組織への浸潤を記述した数学モデルに対する理論解析および数値シミュレーションを行った。これまで数値計算的にさまざまな進行波解が得られていたが、今回の研究において、滑らかな進行波解の存在に対する解析的な証明を与えるとともに漸近的性質を調べた。また広い意味での生命現象の数理解析を目指し、侵入現象に対する進行波解や競争系に対する解の遷移層などのパターン形成の解明を行った。星野はSherrattらが提唱した悪性腫瘍の浸潤現象の反応拡散系によるモデルに対する進行波解について研究を行った。拡散項が入っていない1階の偏微分方程式系に対しては相平面上の解の挙動を考察し、平衡点における中心多様体の構造を得ることができた。またそれらを数式処理ソフトで図示したり、有限要素法などの数値計算によって進行波以外の解をシミュレーションした。細野は感染症の空間的な伝播を記述する基礎的な反応拡散系に対し、進行波解を通して感染症の伝播速度と感染率の関数形の依存関係を考察した。特に伝播速度に対する線形予測の議論が成り立たない非線形感染率の例を与え、伝播速度の評価式を求め系に現れるパラメータとの関係を明らかにした。飯田は「準線形拡散として定式化されたモデルは適当な反応拡散系(線形拡散と単純反応)の特異極限と見なせるか?」という新たな問題意識を提起し、2種競争系の準線形拡散系(競争相手が少ない方へ向かって積極的に拡散する系)を例にとり、その問題が肯定的に解決されることを示した。石井は外力項をもつAllen-Cahn方程式を用いた平均曲率流の近似問題に対する収束の速さを研究した。この問題は1995年のBellettiniらによる評価が得られてから進展がなかった。彼らの方法を精密化して結果を改良した。また球対称で外力がない場合にその結果が最良であることも示した。内藤はProteus mirabilisの培地上における運動をビデオ撮影し、運動の変化による特有な模様が集落に形成される過程を捉えることができた。久保は腫瘍の成長に関連する方程式系に対して、定数解に近い初期値から出発した解をGalerkinの方法で構成した。星野はSherrattらが提唱した悪性腫瘍の浸潤現象のモデル、特に拡散項が入っていない1階の偏微分方程式系について研究を行った。適当な条件下での進行波解の構成や平衡点における中心多様体・安定多様体の構造を得ることができた。細野は感染症伝播を記述する反応拡散モデルにおいて非線形感染率がどのように伝播速度に影響を与えるか、拡散係数が特別な2つの場合に伝播速度の評価を得た。また2次元モデルでの非一様な初期状態での感染症の伝播について興味ある数値実験結果が得られたがその解析は今後の課題である飯田は無限遠方において与えられた増大度で増大する二階常微分方程式の境界値問題の解を構成し、その漸近挙動に対する精密な評価を与えた。この結果に基づき、生命系の数理モデルの1つである2種競争拡散系に対し、角型遷移層の形式的漸近解が理論的に保証されることを考察した。石井は滑らかなでコンパクトな平均曲率流をAllen-Cahn方程式の解の0-等高面で近似するときの誤差評価について研究した。この問題はBellettini-Paoliniによる準最良評価が得られて以来、進展が無かったように思われる。彼らの方法を精密化することで最良誤差評価を導くことができた。内藤は細菌(Proteus mirabilis)の寒天培地上での運動の様子を映像として捉えた。細菌の運動に伴って経時的に変化する培地上の模様をどのように評価し数理モデルをたてるか検討している。久保は腫瘍の成長に関連する方程式系に対して、定数解に近い初期値から出発した解をGalerkinの方法で構成することの精密化を行った。1999年にPerumpananiらは悪性腫瘍細胞の結合組織への浸潤を記述した数理モデルを導出した。彼らあるいはその後の研究において、数値計算的にさまざまなタイプの進行波解が得られている。研究代表者の星野は、彼らの提唱した最も単純化されたモデルで(拡散項のない)未知関数が2つの空間1次元の偏微分方程式系に対して、進行波解の存在の解析的な証明を与えることに成功した。相平面解析により証明したが、進行波解が満足する常微分方程式系にはある種の特異性が含まれていて、それらを処理することが重要であった。特に相平面において不変領域を定めて解軌道を求めたが、その構成の特徴付けが明確になり、モデル提唱者の予想を支える結果となった。年度内に論文として発表できなかったが、現在纏めている。また解軌道の平衡点付近での漸近的な表現を、中心多様体の理論などを適用して求めることができた。

同時に進行波解の左右遠方での平衡解への収束の速さを得ることができ、悪性腫瘍細胞の密度の進行元(左側)は多項式的に、進行先(右側)は指数関数的に収束することを証明した。さらに相平面の様子を数式処理ソフトで図示したり、有限要素法などの数値計算によって進行波以外の解をシミュレーションした。特に有限要素法による数値実験により進行波解の安定性・不安定性に関連する興味深いシミュレーション結果を得たが、その理論解析は今後の課題である。2000年にMarchantらは同じ系方程式に対して双曲型保存則方程式に見られる不連続性(ショック構造)が進行波解にも見られることを数値実験を通して提示した。これに対する理論解析的検証はデリケートな部分があり、今後の課題である。
アジア開発途上国における軌道系輸送機関の導入による都市構造の変容に関する研究

分析より、バンコクにおいては軌道系公共交通機関を導入したにもかかわらず、住宅およびオフィスのスプロールは進んでいるが、一部若年層向けの住宅(コンドミニアム)、新規のサービス業のオフィスが鉄道駅近くに立地するなど、スプロールの抑制にある程度の貢献をしていることが明らかになった。若年層が都心に住むことにより、自家用車への依存や移動距離は大きく減少している。スプロールのさらなる抑制のためには、土地利用規制の緩和などによるオフィスの駅周辺への誘導策のほかに、都市中心部における鉄道駅からのフィーダー交通の設置、都心部のコンドミニアムにおいては、ファミリー向けの大き目の部屋の提供が必要となろう。24年度は、バンコクにおいて軌道系公共交通機関であるBTSとMRT(地下鉄)開通後に、沿線でコンドミニアム建設がブームになっていることに着目をして、新規に開発された沿線コンドミニアムの住民にアンケート調査を行い、これらコンドミニアムの建設により、住宅系の土地利用にどのような影響があったのか、また人々の交通行動にどのような影響があったのかについての検証を行った。約230件のアンケート調査を行い、その結果として、下記のような知見が得られた。沿線コンドミニアム居住者である回答者の属性としては、中間層の比較的若い世代が多い。かれらの引っ越しの理由で最も多い理由は、職場の位置の移動であり、実際に郊外から都市中心部への職場の位置の移動が見られた。回答者の内、約1/3がもともと都市中心部に居住していたが、残りの約2/3は中心部と郊外部の間、もしくは郊外部から引っ越してきており、沿線コンドミニアム開発が、都市の住宅用地の郊外化に歯止めをかけることにある程度の貢献をしていることがわかる。また、交通行動の変化に関しては、とくに郊外から引っ越してきた住民に、自動車から公共交通へのモードの転換が多く見られた。結論としては、鉄道駅の近くのコンドミニアムに住み、公共交通を利用して狭い範囲を移動して暮らすという新しいライフスタイルが、若い中間層を中心に広がっていると言えよう。今後、これら若い世代をさらに都心に居住してもらうこと、すでに都心に居住している若い世代が郊外に引っ越さないような施策が必要であり、そのためには職場を都心に引きつけることが一つの策であると言えよう。25年度は、まず24年度に実施したバンコクの軌道系鉄道のBTS(高架鉄道)とMRT(地下鉄)周辺の新規コンドミニアムでの住民アンケート結果を論文にまとめ、それを東アジア交通学会(EASTS)にて発表を行った。さらに、軌道系交通施設のオフィス立地への影響を明らかにするために、BTSとMRT周辺の新規オフィスビルでの入居企業へのアンケートを行うための準備を行った。まず、バンコク都全体におけるオフィスビルの立地動向を統計データより把握した。その後、3時点(BTS/MRT開業前。BTS開業後、現在)の地図を用いてBTS/MRT沿線の新規オフィスビルの抽出、アンケート票の作成を行った。アンケートを共同で実施するタマサート大学との研究打ち合わせを行い、BTS/MRT沿線地区の区分、アンケート対象のビルの選定、対象のビル内のオフィスへのアンケート調査依頼分の送付などの、アンケート実施のための準備を終了した。アンケートは次年度に入り次第実施予定である。また、郊外住宅地での住民アンケート調査の準備のための議論も、タマサート大学と行った。2011年度は、研究のスタートとしてまず、GISデータ、航空写真、不動産データについて現地での取得可能性、各データ使用の有効性の確認のために、バンコクにおいて関連研究者へのヒアリング、データ所有機関へのヒアリングを行った。また、不動産データについては、収集を完了し、高架鉄道(BTS)や地下鉄(MRT)沿線の新規開発コンドミニアムの立地動向、価格に関する分析を行った。また、高架鉄道(BTS)や地下鉄(MRT)開業に当たっての土地利用、土地利用政策の変化について、現地専門家へのヒアリングを行った。さらに、ほかの公共交通網(バス、乗り合いバン)の路線の変化について、現地バス事業者へのヒアリングを行った。これらの結果、高架鉄道(BTS)や地下鉄(MRT)開業に伴い、住宅(コンドミニアム)やショッピングセンターなどが数多く駅周辺に新規開発され、公共交通指向(TOD)型とも見られる開発動向がバンコクにおいて確認された。しかしながら、コンドミニアムの売買価格は非常に高価であり富裕層が居住していることが考えられ、またコンドミニアム附設の大規模な駐車場もあることから、居住者が本当に公共交通指向型の交通行動を取っているのかを明らかにする必要性があることが明らかになった。また、高架鉄道(BTS)や地下鉄(MRT)開業に伴い、とくに都市中間層の住宅への指向性が郊外の戸建て住宅(ゲーティットコミュニティ)から高架鉄道(BTS)や地下鉄(MRT)のコンドミニアムへ変化していることが予測され、この点についても来年度以降調査が必要になる。

本研究ではまず軌道系公共交通機関であるBTSとMRT(地下鉄)沿線に、開業後に建設されたコンドミニアムを対象に、住民にその交通行動や従前居住地及び従前居住地における交通行動に関してアンケート調査を行った。その結果、沿線コンドミニアムの住民は主に、若い中間層で、独身もしくは子どものいない夫婦であることが明らかになった。彼らの多くはバンコク郊外部から現在のコンドミニアムに引っ越してきており、交通行動は従前は自家用車で長距離移動していたのが、現在は公共交通の利用率が上がり、移動距離も短くなったことが明らかになった。次に、先のアンケートで沿線コンドミニアムへの引っ越し理由が職場の位置の移動が大半であったため、BTS及びMRT沿線のオフィスの立地動向調査と新規立地オフィスへのアンケート調査を実施した。その結果、沿線に新規に立地したオフィスの大半は新規のオフィスであり、郊外からオフィスが移転してきたわけではないこと、バンコク全体を見るとオフィス立地は郊外へ拡大しつつあることなどが明らかになった。さらに、子どものいる家族の居住地、従前居住地、交通行動、住宅選好を明らかにするために、バンコク都内の塾およそ10カ所にて、子どもの送迎に来た親に対してアンケート調査をおよそ200件行った。その結果、子どものいる家族の大半は郊外の一軒家に居住し、通勤や通学交通は車に強く依存していること、しかしながら一部に関しては自宅から比較的近い郊外のオフィスに通勤しており、郊外居住により移動距離を短縮化していること、住宅選好に関しては環境や車での利便性を重視していることなどが明らかになった。都市計画交付申請書では、24年度においては、平成23年度の調査で特定された都市中間層向けの新規開発居住地のうち、その位置や交通特性より数カ所を選定し、その住民に対して、交通行動(通勤・通学・買い物の交通モード、以前の住宅での通勤・通学・買い物の交通モード)、居住地選好(以前の住宅の位置、現在の住宅の選択理由)に関するアンケート調査を行うことが計画されていた。24年度は、軌道系公共交通機関沿線のコンドミニアムの居住者へのアンケートを行い、交通行動の変化と居住地の変化を聞いており、結果として、コンドミニアム開発の都市構造への影響についての新たな知見を得ることが出来た。以上より、交付申請書通り、おおむね順調に研究は進展していると言える。本研究では、1BTSとMRT周辺のコンドミニアム調査、2BTSとMRTによるオフィス立地への影響に関する調査と、3郊外住宅地と都心コンドミニアムの居住者への調査の3つの調査によって構成されているが、1に関しては数量しており、2、3に関しても順調に進捗している。途中、タイにおける政情不安定があり、研究の進捗が心配されたが、タマサート大学との連携が順調に進み、研究の進捗に遅れは見られない。秋のバンコクにおける大洪水のため、渡航が予定より遅れたが、取得可能なデータの取得、現地の専門家、関係者へのヒアリングはほぼ終了し、来年度以降のアンケート調査の前調査はほぼ終了した。24年度の研究により、軌道系公共交通機関沿線への引っ越しの動機として、職場の位置の変化が明らかになった。
高次構造タンパク質の水性二相系への分配比による親水性高分子との相互作用の推算

水性二相分配系を利用して、分子構造より巨視的レベルでの各種物性値の予測を可能にするため、アミノ酸、直鎖ペプチド、合成環状ペプチドおよび高次構造既知のタンパク質の分配挙動を測定した。また、従来、分配比の相関に用いられていた自由エネルギーのビリアル展開式中の相互作用定数を予測するために、高分子溶液の第2ビリアル係数を測定した。さらに、物性値を予測する方法を開発するために、各アミノ酸やペプチドの末端基が、ペプチドと高分子、溶媒および電解質との相互作用に与える影響について、系統的に以下のような研究を行った。1.高次構造タンパク質ならびに環状ペプチドの合成:タンパク質合成装置により4個のαヘリックス高次構造を有するタンパク質や末端基を保護基によって修飾されたタンパク質などを合成した。また、単純な構造の環状ペプチドなどを合成した。2.液液平衡、相転移実験:ポリエチレングリコール、デキストランなどの親水性高分子を用いて、水性二相系およびゲル相分離系を形成した。相分離測定には、曇り点観測法、フラスコ浸という法、分光分析法を用いた。相転移については、レーザー光散乱法で測定した。3.分配平衡実験:上述の水性二相系に対して、生体関連物質でこれまで測定されていない環状・直鎖ペプチド、タンパク質ならびに生理活性が特に注目されているフラボノイドの分配係数を系統的に測定した。タンパク質、直鎖、環状のペプチドの測定結果からペプチドの末端基、高次の疎水基の位置が高分子・溶媒、電解質との相互作用に与える影響について知見を得た。4.タンパク質の分配挙動の理論的予測:既に、我々が、その有用性を示したモレキュラーコネクティビティを用いるグループ溶液理論を拡張し、タンパク質を構成するアミノ酸、ペプチドおよびタンパク質と溶媒・電解質・高分子間の相互作用に関して相関を試み、高次構造既知のタンパク質の水性二相系に対する分配挙動を表現するグループ溶液モデルを提案した。
非ガウス過程の多方向不規則海面における係留浮体の非ガウス的挙動とその極値の推定法

異常時の海面は不規則波、多方向波であり、各所で波崩れをおこしており、時として大波高も発生する非ガウス過程となる海面である。このような海面における浮体あるいは船体の挙動は非線形大振幅運動となり、構造部材に生じる内部応力共々当然非ガウス過程となっている。このような海面において浮体に発生する運動応答や波浪荷重の極値を推定する方法は全く未開拓の領域であり、開発の端緒すらつかめていない状況にある。しかし現実には従来の方法で設計された海洋施設やバルクキャリヤ-等で多数の構造破損等が発生し多数の人命が失われている。従来の手法では、海面、浮体の挙動共にガウス過程、線形性が仮定されており、ここでの極値は安全側にあるものと信じられていた。しかしガウス過程のもとでの極値は必ずしも安全側にあるとは限らない事例がいくつか報告されるようになっている。そこで本研究ではこの間不確かさを解明し、現実に即した極値の推定法を確立することを目的とする。まず非ガウス過程の多方向不規則海洋波を生成する数値海面シミュレーターを開発した。次いでこの数値海面上で非ガウス過程応答をする係留浮体の長周期運動を含む運動の時間領域シミュレーターを開発した。このシミュレーターを用いて応答の極値を含めた統計値の推定法の開発を行った。その結果、非ガウス過程応答の極値の推定には、NaessやKato-Kinoshitaの解析的推定法には問題があること、ならびに現状では数値シミュレーターに依存せざるを得ないことが判明した。そこで次に前進速度を有する船舶の多方向不規則波中運動、波浪荷重、変動圧力の極値の推定を行うための数値シミュレーターを開発した。さらにこれらに非線形radiation流体力を導入するための理論の展開を行った。しかし、現実には従来の方法で設計された海洋施設やバルクキャリヤー等で多数の構造破損等が発生し多数の人命が失われている。そこで本研究ではこの間の不確かさを解明し、現実に即した極値の推定法を確立することを目的とする。今年度は非ガウス過程大波高2方向不規則波を発生させるため、本所千葉実験所内の工学部所属航海性能試験水槽の2方向造波機の改造を行い、水槽試験によりその性能を確認した。また、砕波処理の可能な多方向不規則波の数値海面生成プログラムを作成し、その中での係留浮体の統計値を特性を調査した。

このような海面において浮体に発生する運動応答や波浪荷重の極値を推定する方法は全く未開拓の領域であり、開発の端緒すらつかめていない状況にある。しかし、現実には従来の方法で設計された海洋施設やバルクキャリヤ-等で多数の構造破損等が発生し多数の人命が失われている。従来の手法では、海面、浮体の挙動共にガウス過程、線形性が仮定されており、ここでの極値は安全側にあるものと信じられていた。しかしガウス過程のもとでの極値は必ずしも安全側にあるとは限らない事例がいくつか報告されるようになっている。そこで本研究ではこの間の不確かさを解明し、現実に即した極値の推定法を確立することを目的とする。今年度は、本所千葉実験所内の工学部所属航海性能試験水槽で2方向不規則波を発生させ、前進速度を有する船体の運動、波浪荷重、波浪変動圧の実験を行い、2方向不規則波中での時系列解析実験法を確立した。さらにこの実験に対応する、多方向波中の船体の波浪荷重の時間領域計算プログラムを開発した。異常時の海面は不規則波、多方向波であり、各所で波崩れをおこしており、時として大波高も発生する非ガウス過程となる海面である。このような海面における浮体あるいは船体の挙動は非線形大振幅運動となり、構造部材に生じる内部応力共々当然非ガウス過程となっている。しかし現実には従来の方法で設計された海洋施設やバルクキャリヤ-等で多数の構造破損等が発生し多数の人命が失われている。本年度は、多方向不規則波ならびに係留浮体の挙動の数値解析プログラムを完成し、2方向不規則波中の係留浮体の実験法の開発を行い、さらに風、波、潮流中での弾性浮体の漂流力に関する実験を行った。これらの研究から、非ガウス過程多方向不規則波中の係留浮体の非ガウス的挙動の統計値の推定、とくに極値の推定には現在のところ時間領域シミュレーションに頼らざるを得ないことが判明した。
膵癌肝転移における微小環境誘導メカニズムの解明とそのリモデリングによる制御

本研究は膵癌の肝転移形成において促進的に作用する特定の間質細胞集団およびその責任分子を同定して癌間質リモデリングによる新たな膵癌遠隔転移制御治療法を開発する事である。まず、膵癌高肝転移株の網羅的遺伝子解析を行い、miR-5100の発現が高肝転移株で有意に低下していることを明らかにした。その標的遺伝子であるPODXLの発現と肝転移の頻度、予後には有意な相関がみられることや、膵癌細胞のPODXLをノックダウンすることで膵癌の進展が抑制されることを明らかにした。また、膵癌微小肝転移・肺転移マウスモデルを観察し、肝転移巣で有意にα-SMA陽性の間質細胞が多く誘導されていることを明らかにした。次に肝転移巣において間質細胞を誘導・活性化する因子を検討するために高率に肝転移を生じる膵癌高肝転移株の樹立を行い、網羅的解析を行う事で肝転移能の低い膵癌細胞株と比較して発現変動の大きな遺伝子の同定を行った。膵癌高肝転移株はヒト膵癌細胞株をヌードマウスに同所移植してその肝転移巣を摘出し、この肝転移巣から癌細胞を樹立するという手技を5回繰り返すことで樹立した。膵癌高肝転移株では肝転移能の低い細胞株と比較してMAL2・DCLK1・GPR56・CEACAM6・LOXなどの発現が上昇していることが示された。MAL2は上皮細胞における表層への蛋白輸送と細胞極性の制御因子として知られており頭頸部癌や膵癌で転移に関わることが報告されている。GPR56やCEACAM6・LOXも細胞接着や細胞外器質の架橋形成により各種癌の転移を促進することが報告されている。以上より肝転移形成には間質細胞の存在が重要であり、癌細胞と間質細胞の相互作用には前述した遺伝子が大きく関わっている可能性が示唆された。まず我々はヒト膵癌細胞株をヌードマウスに同所移植してその肝転移巣を摘出し、この肝転移巣から癌細胞を樹立するという手技を5回繰り返すことで膵癌高肝転移株を樹立した。この膵癌高肝転移株の網羅的遺伝子解析を行うことでpodocalyxin(PODXL)の発現が高肝転移株で有意に上昇していることを明らかにした。PODXLの発現と肝転移の頻度、予後には有意な相関ががみられた。肝転移の初期段階である膵癌細胞と血管内皮細胞の相互作用の検証を検証するために、ヒト臍帯静脈内皮細胞(Human umbilical vein endothelial cell:HUVEC)を用いて検討した。レンチウイルスによってhTERTおよびSV40LargeTをHUVECに導入し不死化した。さらに赤色蛍光タンパクであるRFPを導入した。不死化によって多くの実験を安定的に行うことができ、RFPを導入することで長時間のタイムラプス撮影が可能になり、膵癌細胞との相互作用のより詳細な観察が可能になった。また、膵・十二指腸由来細胞が特異的にルシフェラーゼ発光する膵癌自然発生モデルである、KPCLマウスを作成した。このマウスでは肝転移巣のルシフェラーゼ発光を検出することで生体内での微小転移の同定が可能になり、さらに転移巣を構成する膵由来細胞を判別することが可能となる。我々はすでに肉眼では観察不能な微小肝転移巣を同定し、現在その解析を行っている。高肝転移株の網羅的遺伝子解析により肝転移に関連する遺伝子を同定し、それが肝転移の頻度や予後と相関することを明らかにした。また、不死化したHUVEC、RFPを導入したHUVEC、KPCLマウスを樹立,作製したことで微小肝転移における癌細胞と血管内皮細胞の相互作用の検証が可能となった。本研究では膵癌の肝転移形成において促進的に作用する特定の間質細胞集団およびその責任分子を同定して癌間質リモデリングによる新たな膵癌遠隔転移制御治療法を開発する事である。まず我々はこれまでにヒト膵癌細胞株をヌードマウスに同所移植してその肝転移巣を摘出し、この肝転移巣から癌細胞を樹立するという手技を5回繰り返すことで樹立した膵癌高肝転移株の網羅的遺伝子解析を行い、podocalyxin(PODXL)の発現が高肝転移株で有意に上昇していることを明らかにした。さらに、PODXLの発現と肝転移の頻度、予後には有意な相関がみられることや、膵癌細胞のPODXLをノックダウンすることでin vitro, in vivoで膵癌の進展が抑制されることを明らかにし、PODXLが膵癌肝転移の治療標的になる可能性があることを報告した。また、肝微小転移巣における間質細胞の観察を行うために、マウスの脾臓にGFPを導入した膵癌細胞を投与して早期に解剖することで微小転移巣を容易に観察できるモデルを作成した。このモデルを観察し、肝微小転移巣では肺転移巣よりも早期にα-SMA陽性細胞が誘導され、病巣に占めるα-SMA陽性細胞の比率も高いことを明らかにした。さらに、臨床データを解析し、初発肺転移症例は肝転移症例より有意に予後が良いことを見出した。これらの事実から、肝転移と肺転移形成機序が異なる可能性があることが示唆された。

現在、肝転移と肺転移形成機序の違いについて検討を行っているところである。本研究は膵癌の肝転移形成において促進的に作用する特定の間質細胞集団およびその責任分子を同定して癌間質リモデリングによる新たな膵癌遠隔転移制御治療法を開発する事である。まず、膵癌高肝転移株の網羅的遺伝子解析を行い、miR-5100の発現が高肝転移株で有意に低下していることを明らかにした。その標的遺伝子であるPODXLの発現と肝転移の頻度、予後には有意な相関がみられることや、膵癌細胞のPODXLをノックダウンすることで膵癌の進展が抑制されることを明らかにした。また、膵癌微小肝転移・肺転移マウスモデルを観察し、肝転移巣で有意にα-SMA陽性の間質細胞が多く誘導されていることを明らかにした。また、膵癌高肝転移株を樹立して網羅的解析を行う事で肝転移に関わると考えられる複数の接着及びECM関連遺伝子を同定した。上記KPCLマウスの微小肝転移巣の観察及び微小肝転移巣から樹立した細胞を用いて、膵癌の肝転移の初期段階における線維芽細胞や血管内皮細胞などで構成される膵癌微小環境の役割を明らかにする。また、KPCLマウスの血中を循環する癌細胞由来の細胞を樹立し、原発巣や転移巣の癌細胞と比較することにより肝転移における癌細胞の遺伝子発現の変化を検証する。医歯薬学膵癌肝転移巣に存在する間質細胞の起源について検討を行う。具体的にはGFPを標識したhPSCsや肝転移由来線維芽細胞(Cancer-associated fibroblast at liver metastasis; CAF-LM)を膵癌細胞株とともにマウス膵に同所共移植し、そこから転移した結節にGFPが発現しているのか検討する。これにより肝転移巣に存在する間質細胞がマウス由来のものか共移植したものかを解明する事ができると考えている。研究計画は順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。研究はおおむね順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。試薬類、抗体、培養用試薬、培養器具等試薬類、抗体、実験用マウス、マウス作成費等
子宮頚癌発生に関係するタイプのヒトパピローマウイルスに対する血清診断法の開発

HPV16型ウイルス様粒子を抗原としたELISA法により、HPV16型感染に特異的な抗体の検出法を開発した。子宮頚癌や高度異形成患者では有意に抗HPV16及びその類縁タイプの悪性型HPVに対するIgA IgG抗体が40%以上の患者で誘導されていることを証明した。またこれらの抗体の上昇、特に血清IgA抗体の上昇は、HPVの初期感染者および子宮頚癌や高度異形成などの進行病変をもつ患者にもみられるということを世界に先駆けて報告した。これらの抗体価の上昇は、悪性病変を持つ女性とHPV16型に持続的に感染している細胞診正常女性に顕著であり、これらの抗体価陽性化は頚癌への進行のバロメーターとなる可能性が示唆された。子宮頚癌発生予防のためのワクチンには、ウイルスの外殻を有するがウイルス遺伝子を有さないHPV-VLPが理想的と考えられている。欧米で始まろうとしているHPV-VLPワクチンのヒト臨床治験にさきがけて、HPV感染宿主や頚癌患者における液性免疫の誘導状態について把握することはことは、重要と考えられる。また、日本の北陸地方と中国東北部における大規模な疫学調査により、HPV16,18,31,52,58型などのHPV感染が子宮頚癌の最も重要な危険因子であることを再確認した。日本の女性における、子宮頚癌の危険因子の検討では、未婚、結婚後10-19年、3回以上の妊娠、分娩がHPV感染に従属した危険因子であるのに大して、喫煙はHPV感染に従属しない危険因子であることを疫学的に証明した。また欧米での血清疫学的報告とは異なり、Chlamydia trachomatis DNAの陽性率と頚癌発生との因果関係は見いだされなかった。1.子宮頚癌発生に関係するタイプのヒトパピローマウイルスに対する血清診断法の開発2.日本(北陸地方)と中国(東北部)におけるHPV感染状況と子宮頚癌のリスクファクターの検討(成果)1.我々は、将来の予防的ワクチンの可能性を検討するため酵母からHPV6,16型VLPを生成するシステムを世界で初めて開発した。このVLPを抗原にしたELISA法を用い患者の抗HPV抗体価について検討した。HPV6,16型感染患者血清中にに抗HPV6・16抗体が高率に誘導されていた。HPV感染の初期にはIgA・IgM抗体が出現し、やや遅れてIgGが出現する傾向を認めた。HPV16型VLP抗原に対して、DNA sequenceでHPV16型に近いタイプのHPV31,33,35,58型は血清学的も交差反応し、HPV18,45型は交差しないことを証明した。IgA・IgG抗HPV抗体の上昇はHPV感染特異的であり、IgM抗体の反応は非特異的であった。頚部細胞診正常のコントロール群に比べ子宮頚部異形成や頚癌の女性では有意に抗HPV抗体価の上昇がみられ、今後、細胞診を補足する診断法になる可能性を明らかにした。2.細胞診正常の女性では、中国に比べ日本ではHPV31型が、中国ではHPV58型が多い傾向を認めた。HPV16,18,31,33,35,52,58,59型は両国においてhigh-risk typeであり、これらのタイプの感染は、子宮頚部前癌病変(SIL)や頚癌(CC)に対して、最も重要な危険因子であった。そのほか、未婚女性、結婚後5-20年、3回以上の妊娠・分娩、喫煙などが危険因子であったが、喫煙以外はHPV感染に従属する危険因子であった。

子宮頚癌や高度異形成患者では有意に抗HPV16及びその類縁タイプの悪性型HPVに対するIgAIgG抗体が誘導されることを証明した。またこれらの抗体の上昇、特に血清IgA抗体の上昇は、HPVの初期感染者及び子宮頚癌や高度異形成などの進行病変をもつ患者にもみられるということを世界に先駆けて報告した。また、これらの抗体価の上昇は、悪性病変を持つ女性とHVP16型に持続的に感染している細胞診正常女性に顕著であり、これらの抗体価陽性例は頚癌に進行しやすい可能性が示唆された。子宮頚癌発生予防のためのワクチンを考慮する場合、HPVの中和抗体の誘導が重要とされている。その点で、ウイルスの外殻を有するがウイルス遺伝子を有さないHPV-VLPを用いた免疫が理想的と考えられている。もうすぐ欧米で始まるとされているHPV-VLPワクチンのヒト臨床治験にさきがけて、HPV感染宿主や頚癌患者における液性免疫の状態について調査したことは、意義深いと考えられる。また、Chlamydia trachomatis感染者が子宮頚癌発生と相関するという血清疫学的報告がみられるが、Chlamydia trachomatis DNAを検出する方法で検討したところ、頚癌発生との因果関係は見いだされなかった。したがって、HPV感染が子宮頚癌の最も重要な危険因子であることが再確認された。
毛細血管拡張性小脳失調症責任遺伝子ATMによる細胞分化制御機構の解析

毛細血管拡張性運動失調症では脂肪細胞分、リンパ球分化に障害が見られATMが細胞分化に必須であることが明らかとなった。その原因としてしてはヒストンのアセチル化の障害や、DNA損傷修復と細胞周期調節機構のアンバランスによることが明らかとなった。要旨;ATMの脂肪細胞分化およびリンパ球分化における役割について検討を行った。この結果ATMがこれら細胞の分化に重要な役割を担っていることが明らかとなった。また神経細胞分化に関する検討を行うためATM欠損ES細胞を2種類入手したが、これらノックアウトマウスが毛細血管拡張性運動失調症の主要な神経症状である小脳失調をきたさないことから、ヒトモデルでの検討を行うためiPS細胞の樹立を共同研究で行った。結果;ATMの脂肪細胞分化における役割の解析脂肪細胞の分化にはC/EBPが重要な役割を担っていることが知られている。ATMが欠損することによりC/EBPαの誘導が見られないことが、脂肪細胞分化障害の原因であることが明らかになった、これはATMによるヒストンアセチルトランスフェラーゼp300の修飾が、脂肪細胞分化における必須の転写因子C/EBPαの転写誘導に重要なことが明らかとなった。ATMのリンパ球分化における役割の解析ATM欠損マウスを用いてT細胞分化を検討した。T細胞は胸腺内でCD4、CD8二重陰性細胞(DN細胞)からCD4、CD8二重いんせい陽性細胞(DP細胞)へと分化するこの過程でT細胞受容体のV(D)J領域で再構性が起こるがATMが欠損することにより再構成の段階で障害が見られ、DN3期で細胞分化が遅れることが明らかとなった。ATMの神経細胞分化における役割の解析ATM欠損マウス線維芽細胞よりiPS細胞を樹立した。細胞バンクより購入したA-T患者由来線維芽細胞より樹立したiPS細胞を共同研究者より入手した。ATM野生型およびATM欠損MEFより脂肪細胞への分化を行い、cDNA発現アレイ解析によりmicro RNAの発現パターンを比較検討した。655のmicro RNAのうち,2倍以上の発現量の差が62のmicro RNAでみられ、10のmicro RNAで5倍以上の差が見られた。このうち野生型で発現量の高かった上位3つ、発現量の低かった下位3つについて。定量PCRを用いた脂肪細胞分化前後におけるmiRNAの発現量解析、ウェスタンブロット法を用いた脂肪細胞に必須の転写因子C/EBPαの発現量解析、Oil Red O染色による細胞分化の可視化により各miRNAと脂肪細胞分化との関わりを検討した。解析の結果、ATM欠損MEFにおいて高発現しているmmu-miR-Bを野生型MEFに過剰発現させたところ、脂肪細胞分化の抑制が認められ、また分化誘導に伴うC/EBPαの発現が低下していた。mmu-miR-Bの予測される1679個の標的mRNAと脂肪細胞分化に関連する81個の遺伝子を比較したところ、6つの遺伝子が一致し、その一つがC/EBPαであった。この解析からもmmu-miR-BがATM依存的にC/EBPαの発現量の調節を行い、脂肪細胞分化制御に関与している可能性が強く支持された。正常人および毛細血管拡張性運動失調症患者由来細胞株を細胞バンクより入手し、iPS細胞の作製を行った。レトロウイルスを用いたOct3/4、Sox2、KLF4、c-Mycのの導入によりiPS細胞を作製することができた。このiPS細胞を神経への分化誘導を試み、神経幹細胞、ドーパミンサイド作動性ニューロンへの分化に成功した。また神経細胞分化に関する検討を行うためAT患者由来細胞株よりiPS細胞の樹立を行った。ATMのリンパ球分化における役割の解析:ATM欠損マウスを用いてT細胞分化を検討した。T細胞は胸腺内でCD4、CD8二重陰性細胞(DN細胞)からCD4、CD8二重陽性細胞(DP細胞)へと分化するこの過程でT細胞受容体のV(D)J領域で再構性が起こるがATMが欠損することによRAGによって切断されたV(D)J領域が、DNA損傷応答が正しく機能しないため細胞周期が進行し、染色体転座が起こることが明らかとなった。ATMの神経細胞分化における役割の解析:AT患者由来細胞株よりiPS細胞の樹立を行った。またヒトiPS細胞から神経細胞へと分化誘導を行う系を確立した。今後これら細胞、および分化誘導系を用いて正常細胞とAT由来細胞を用いて比較検討を行う。脂肪細胞、肝細胞、神経細胞への分化を予定したが、肝細胞分化の研究が行えなかった。一歩で神経細胞に関してはヒトiPS細胞を用いた分化誘導まで達成することができ、当初の計画以上に研究が進展した。

24年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトiPS細胞を用いた分化誘導系で神経幹細胞、ドーパミンサイド作動性ニューロンへの分化に成功した。今後その分子細胞生物学的な表現型解析へと研究を進める。