hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
国文学論文目録情報の系統的・階層的分類処理に関する基礎的研究

2年間の調査収集の結果、昭和56年平成2年の10年間に国内で発表された国文学研究論文目録(参考文献目録)の類で明治以前の古典関係の分約750件を収集することができた。このうち単行本類に付載されたものは約50件である。これらの目録データは大きく(1)研究者著作目録(2)文庫所蔵目録(3)単行本付載目録(4)雑誌所載目録の四種類に分類することができる。別途、国文学各種研究論文目録を登録するために必要な標準的データ項目を研究作成し、その仕様に基づいて、収集した各種目録データを登録・管理するためのパソコン用の登録用システムソフトを開発し、逐次データを入力した。ついで、上記のうち(4)の雑誌所載目録を現段階で可能な系統的・階層的分類を施して並べ変え、当初の目的である「国文学目録総覧」の基礎稿とした。報告書には、雑誌・紀要類に発表された数約700件の研究文献目録のうち、文庫や図書館の所蔵本目録類を除いた残り三種類約500件の目録一覧および単行本付載の文献目録類約50件を「国文学目録総覧」(昭和56年平成2年)として収録したが、雑誌・紀要類所載目録については、タイトルや刊行年等に限っての簡易版を掲載し、単行本付載目録は、コンピュータに入力済みのハードコピー版をそのまま使用した。また収集した各種目録情報を分析・研究して、個々の目録を作成する際に必要な元論文に関するデータ要件を考慮した目録作りの基本モデルの設計を行い、これも報告書に掲げた。さらに前年度に当館刊行の「国文学年鑑」を利用して作成した目録の横組み化実験モデルを多くの国文学者の意見を徴して検討し、必要な修正を施せば、今後、横組みで組むことを疎外する難点は特にないことを確認しえた。平成5年度の実施計画(1)に従い、国文学論文の掲載される学会機関誌や大学紀要・専門誌・同人研究誌・刊行物等から、過去10年の間に全国の研究者によって作成された国文学研究論文に関する各種目録類を収集した。その際、収集対象を近代以前の古典関係の論文目録に限定した。平成5年度に収集しえた数は約700件弱である。これは雑誌掲載論文形式の各種目録であるが、この他に、単行本として刊行された目録や、単行本研究書の付録として掲載される関係論文目録類などを約20点収集しえた。これに漏れた分については、さらに次年度にも補遺として可能な限り追加収集することを考えている。こうして集められた目録については、そのコピー版を各一部ずつ作成して整理保存するとともに、念のため、あらかじめ別途に作られた目録情報の各条件を標準的に網羅設定したデータシートに、必要なデータを書込んだ。それとともに、次年度に計画予定の目録の系統的・階層的な分類処理を施すに当たっての各種検索をパソコン上で有効に実行するために、検索条件を組込んだプログラムソフトを開発し、必要データを逐次入力しつつある。また、実施計画(2)に従って、縦組みの国文学論文目録として現在最も大量かつ広範囲のデータを搭載している当館編集の「国文学年鑑」をモデルにとり、その昭和63年分一冊約9,000件のデータを、別途開発のプログラムを使って一括横組み変換し、横組み目録情報に伴う様々な問題点を析出するための基礎モデルを作成した。その問題点の具体的な研究は次年度の研究計画に属する。前年度に収集したデータにより作成した「国文学目録総覧」基礎稿を拡充した。特に単行本付載の各種研究文献目録を収集採録することを目的とした。こうして集められた目録データをまず研究者著書目録・文庫所蔵目録・単行本付載目録・雑誌所載

目録に四分類し、ついで雑誌所載目録を現段階で可能な系統的・階層的分類を施して並べ変え、とりあえず当初の目的である「国文学目録総覧」の完成稿とした。とりあえずというのは、今回収集対象とした範囲を江戸時代までの古典とし、かつ収集範囲を昭和56年から平成2年までの十年間に限らざるをえなかったからである。報告書には、総収集数約700件のうち、上記四分類のうち、文庫や図書館の所蔵本目録類を除いた残り三種類約500件の目録一覧を「国文学目録総覧」(昭和56年平成2年)として収録した。ただし、一件一件の元データには収録方針その他の詳細情報を記しているが、報告書にはタイトルや刊行年等に限っての簡易版を掲載した。また収集した各種目録情報を分析・研究して、個々の目録を作成する際に必要な元論文に関するデータ要件を考慮した目録作りの基本モデルの設計を行い、これも報告書に掲げた。さらに前年度に当館刊行の「国文学年鑑」を利用して作成した目録の横組み化実験モデルを多くの国文学者の意見を徴して検討し、必要な修正を施せば、今後、横組みで組むことを疎外する難点は特にないことを確認しえた。
小児のLipoprotein (a)に関するコ-ホ-ト家族歴調査

血中リポ蛋白Lp(a)が小児において将来の動脈硬化症の発症を予測しうる危険因子であるかどうかを明かにするために,小児コ-ホ-ト集団において,まず血清Lp(a)濃度およびLp(a)表現型の正常値と正常パターンを明かにし,肥満度・血清脂質値との相関を検討した.さらに,アンケート調査による動脈硬化性疾患の家族歴の有無とLp(a)値,Lp(a)表現型との間に相関関係があるかにを検討した.対象は人口約8600名のS町の小・中学生.Lp(a)表現型はSDS-PAGE法で測定し,Lp(a)分子量のにより7種類に分類し,さらに,1個体で単一バンド(ホモ表現型)を持つものと2バンド(ヘテロ表現型)を持つものに分けた.本研究は本邦小児のLp(a)表現型をコ-ホ-ト集団で測定した最初のものである.その結果,1.小児の286名のLp(a)値は0.4106.9mg/dlの範囲で正規分布をとらず低値に偏よった分布をし,50mg/dl以上の高Lp(a)値の割合は5.4%であった.男女差は認められなかった.各種の血清脂質・アポ蛋白・血圧との有意な相関はなく,肥満度との関係もなかった.ただし,肥満(肥満度>20%)を伴わない高コレステロール血症(TC>200mg/dl)の場合において,Lp(a)値が有意に高値に偏位していた.2.動脈硬化症家族歴に関しては,Lp(a)値が30mg/dl(88パーセンタイル)以上の高値を示した小児の祖父における冠動脈硬化症の発症率がLp(a)30mg/dl未満の場合に比べて高い傾向にあった.3.小児264名のLp(a)表現型と動脈硬化症家族歴との関係においては,脳血管障害と心筋梗塞については明かではなかったが,Lp(a)の表現型が2バンドの場合に表現型が単一バンドの場合に比較して,家族歴での狭心症の発症率が高かった.以上より,血中Lp(a)は小児期においも動脈硬化症の危険因子と考えられ,Lp(a)のある種の表現型において将来の動脈硬化性疾患発症の危険率が高まる可能性が示唆された.血中リポ蛋白Lp(a)が小児において将来の動脈硬化症の発症を予測しうる危険因子であるかどうかを明かにするために,小児コ-ホ-ト集団において,まず血清Lp(a)濃度およびLp(a)表現型の正常値と正常パターンを明かにし,肥満度・血清脂質値との相関を検討した.さらに,アンケート調査による動脈硬化性疾患の家族歴の有無とLp(a)値,Lp(a)表現型との間に相関関係があるかにを検討した.対象は人口約8600名のS町の小・中学生.Lp(a)表現型はSDS-PAGE法で測定し,Lp(a)分子量のにより7種類に分類し,さらに,1個体で単一バンド(ホモ表現型)を持つものと2バンド(ヘテロ表現型)を持つものに分けた.本研究は本邦小児のLp(a)表現型をコ-ホ-ト集団で測定した最初のものである.その結果,1.小児の286名のLp(a)値は0.4106.9mg/dlの範囲で正規分布をとらず低値に偏よった分布をし,50mg/dl以上の高Lp(a)値の割合は5.4%であった.男女差は認められなかった.各種の血清脂質・アポ蛋白・血圧との有意な相関はなく,肥満度との関係もなかった.ただし,肥満(肥満度>20%)を伴わない高コレステロール血症(TC>200mg/dl)の場合において,Lp(a)値が有意に高値に偏位していた.2.動脈硬化症家族歴に関しては,Lp(a)値が30mg/dl(88パーセンタイル)以上の高値を示した小児の祖父における冠動脈硬化症の発症率がLp(a)30mg/dl未満の場合に比べて高い傾向にあった.3.小児264名のLp(a)表現型と動脈硬化症家族歴との関係においては,脳血管障害と心筋梗塞については明かではなかったが,Lp(a)の表現型が2バンドの場合に表現型が単一バンドの場合に比較して,家族歴での狭心症の発症率が高かった.以上より,血中Lp(a)は小児期においも動脈硬化症の危険因子と考えられ,Lp(a)のある種の表現型において将来の動脈硬化性疾患発症の危険率が高まる可能性が示唆された.血中リポ蛋白Lp(a)は,遺伝的に規定された動脈硬化症の独立した危険因子として最近注目されているが,小児での報告は少ない.初年度は,コ-ホ-ト集団で小児のLp(a)値を測定し,Lp(a)と各種血清脂質値との相関,および動脈硬化症家族歴との関係について検討を行なった.対象はS町(人口約8000名)の小学5年生88名と中学2年生98名の計186名とその家族.Lp(a)はラテックス凝集比濁法で測定し,さらに血清脂質として,総コレステロール,HDL-C,中性脂肪,アポ蛋白B,アポ蛋白A1も測定した.また,全員の肥満度を測定した.動脈硬化症家族歴に関しては,両親,祖父母の冠動脈硬化症(心筋梗塞および狭心症),脳卒中,高脂血症および高血圧症の有無についてアンケート調査を行なった.

その結果,小児186名のLp(a)値は、0.4106.9mg/dlの範囲で正規分布をとらず低値に偏よった分布をしており,中央値は10.0mg/dl(小学5年8.6mg/dl,中学2年12.5mg/dl)であった.50mg/dl以上の高Lp(a)値の割合は5.4%であった.男女差は認められなかった.各種の血清脂質,アポ蛋白との有意な相関はなく,肥満度との関係も明かでなかった.動脈硬化症家族歴に関しては,Lp(a)値が30mg/dl(88パーセンタイル)以上の高値を示した小児の祖父における冠動脈硬化症の発症率がLp(a)30mg/dl未満の場合に比べて有意に高かった.他の疾患との相関については現在解析中である.小児のLp(a)値も成人とほぼ同様の分布を示したが,高Lp(a)値を呈する小児が数%に認められた.Lp(a)値と各種の血清脂質との相関は低いが,高Lp(a)値小児の家族歴に冠動脈硬化症の頻度が高かったことより,Lp(a)が動脈硬化症の独立した危険因子である可能性が示唆され,さらに今後の検討を行なう予定である.血中リポ蛋白Lp(a)が,小児において将来の動脈硬化症の発症を予測しうる危険因子となりうるかどうかを明らかにするために,Lp(a)と動脈硬化性疾患の家族歴との関係を検討した.今年度(研究2年目)は,対象コ-ホ-ト(人口約8600名)S町の小・中学生の血清Lp(a)値と肥満・血清総コレステロール(TC)値との関係を検討し,さらにLp(a)表現型と動脈硬化症家族歴(アンケートによる両親・祖父母の調査)との関係を解析した.Lp(a)表現型は,5%ポリアクリルアミド電気泳動後にimmunoblottingし,Utermann分類に順じてLp(a)分子量の小さいものよりB,S1→S6の7種類に分類し,さらに,1個体で単一バンド(ホモ表現型)を持つものと2バンド(ヘテロ表現型)を持つものに分けた.その結果,1.小児277名の血清Lp(a)値と肥満(肥満度>20%)・TC値との関係では,肥満がなく高TC(>200mg/d1)がある場合[肥満(-)・高TC(+)]のLp(a)値が,[肥満(+)・高TC(+)],[肥満(-)・高TC(-)],[肥満(+)・高TC(-)]群のLp(a)値より有意に高値に偏位していた.2.小児264名のLp(a)表現型と動脈硬化症家族歴との関係においては,脳血管障害と心筋梗塞については明らかな関係は認められなかったが,Lp(a)の表現型が2バンドの場合に表現型が単一バンドの場合に比較して,家族歴での狭心症の発症率が高かった.さらに,同じ2バンドでも,分子量の大きいバンド(S5以上)を含むほうが分子量の小さいバンド(S4以下)を含む場合より狭心症の発症率が高かった.以上より,血中Lp(a)は小児期においても動脈硬化症の危険因子と考えられた.また,Lp(a)のある種の表現型と動脈硬化性疾患の家族歴と間に関係が認められた.今後,両親のLp(a)表現型を検討する必要がある.
iPSCを用いた分化誘導癌幹細胞モデル（子宮頚癌モデル）に関する研究

本研究の目的は子宮頸癌の癌化モデルを確立し、iPS細胞からの扁平上皮・円柱上皮境界細胞の分化誘導が目的であった。京都大学iPS研究所が健常人より樹立したiPS細胞の培養を行い培養条件の最適化、安定的培養を行うことが出来るようになった。iPS細胞から中間中胚葉への分化については既報があるためそのMethodを参考にしiPS細胞より中間中胚葉への分化誘導を行った。形態学的に変化を見るだけでなく中間中胚葉マーカーが誘導された細胞に発現していることをPCRや免疫染色にて確認した。さらにそこにHPVE6,E7遺伝子を導入し子宮頸癌がん化モデルを作成した。今後はこれを用いて薬剤耐性の機序などを解明する。本研究の目的は子宮頚癌のがん化モデルを確立する事である。そして26年度の実施計画としては、1)iPS細胞からの扁平上皮・円柱上皮境界細胞の分化誘導。とそれに対して2)遺伝子導入後の子宮頚癌細胞モデルの樹立であった。現在の到達点としては1)についてはほぼ達成され、2)についても現在進行中であることから概ね計画通りであると考えている。概要:1.山中京都大学教授が健常人より樹立されたiPS細胞(201B7)を理研細胞材料開発室より供与され培養を開始した。培養条件の最適化を行い安定的に培養を行うことが出来るようになった。2. iPS細胞から中間中胚葉への分化については既に既報があるためそのMethodを参考にしCHIR99021およびTTNPBを添加することでiPSより中間中胚葉への分化誘導を行った。形態学的な変化を見るだけではなく中間中胚葉のマーカーであるOSR1、WT1、EYA1が誘導された細胞に発現していることをPCRや免疫組織染色にて確認した。3.さらに中間中胚葉に分化した細胞にKeratinocyte-SFMを添加し培養を行うとp63やCK17、CK5などのReverse cellのマーカーと考えられている蛋白の発現が上昇していた。これらはPCRや免疫組織染色にて確認した。現段階ではReverse cellと断定することは難しいものの、Reverse cell likeなものは確立しえたと考えている。今後は次のHPVE7の遺伝子導入をする前にさらにこれらの細胞がReverse cellに近いことを証明する予定である。本研究の目的は子宮頸癌の癌化モデルを確立することである。実施計画としてはiPS細胞からの扁平上皮・円柱上皮境界細胞の分化誘導であった。また、その細胞に対してE6, E7遺伝子を導入し子宮頸癌細胞モデルの樹立であった。概要:京都大学iPS研究所が健常人より樹立したiPS細胞(201B7)を理研細胞材料開発室より供与され培養を開始した。iPS細胞から中間中胚葉への分化については既に既報があるためそのMethodを参考にしCHIR99021、及びTTNPBを添加することでiPS細胞より中間中胚葉への分化誘導を行った。形態学的に変化を見るだけではなく中間中胚葉のマーカーであるOSR1, WT1, EYA1が誘導された細胞に発現していることをPCRや免疫染色にて確認した。さらに中間中胚葉に分化した細胞にKeratinocyte-SFMを添加し培養を行うとp63,CK17, CK5などのReverse cellのマーカーと考えられているタンパクの発現が上昇していた。また、このReverse cellと考えられる細胞にE7, E6遺伝子を導入し細胞株を作成した。本研究では当初の計画であった同細胞株の作成にいたった。しかし、今の時点ではこれが子宮頸癌細胞癌化モデルとの証明にいたっていない。現状ではこれが一般に受け入れられるために表面マーカーの証明と蛋白、遺伝子の発現を確認しこの研究が一段落した次のステップとしては証明と改良を行ったうえで種々の研究を行う予定である。理由:iPSCの培養を安定的に行うことは容易なことではなく、私はEmbryonic stem cellもiPS細胞の培養もアメリカの研究室で行っていた経験があったが、本研究室ではiPS細胞を培養した経験がなかったことから、当初安定した培養環境を整える最適化することに一定の時間を要した。しかし、安定的に培養が可能になった後は既報の方法に基づき目的とする中間中胚葉までの分化は予定通り行われた。またその後、Reverse cellへの分化については一部暴露量、暴露時間などに工夫が必要であったものの今のところは意図する細胞が得られていると考えている。

今は得られた細胞が本当に意図するものであるのか、今後の研究に耐えうるのか、また客観的にみて他人に信用してもらうための証拠を積み上げている。その方法としてはPCRやウエスタンブロット、FACSなどで表面抗原の発現パターンを確認している。種々の方法でp63やCK17、CK5などのReverse cellのマーカーと考えられている蛋白の発現が上昇していることが確認されている。今の時点では少なくともかなり本物に近いReverse cell likeな細胞を確立しえたと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。婦人科悪性腫瘍今後の研究:今後は樹立したRevers cellに対して癌タンパクの一種であるHPVE6,E7タンパクの遺伝子導入し、その細胞のふるまいを観察する。その上でこちらの予想通りがん化が起こるようであればそのパスウェイ解析を行い、遺伝子発現の変化などをとらえていきたい。また、子宮頸癌細胞モデルが確立した後には、それを細胞株化する必要がある。つまりiPS細胞から子宮頸がん細胞モデルまで分化誘導が行えても維持管理できなければ今後の抗がん剤に対する薬剤反応性などを確認することは困難である。分化誘導を起こすことも大事であるが、一方でその阻害剤を発見し適切な暴露量、暴露時間を見極めることで細胞株化することを次の年度の目標と考えている。細胞株が樹立されたのちにはその遺伝子発現の多様性だけではなくエピジェネティクスなども重要となりタンパク発現とゲノムの関係だけではなく、エピジェネティクスとの関係性も見ていく必要があると考えている。子宮頸がん細胞モデルの分化誘導パスウェイが解明され、さらにその後それが細胞株化されればその後は薬剤反応性などを見ることなどができ大変有効な研究材料となることが予測される。
光マルチモダリティイメージングによる神経代謝血管連関解析と脳循環代謝評価への応用

体温は生命活動の基盤となる物理量である。組織の活動度、血流、環境等に影響を受けており、生理的条件下でも部位差があり、活動により絶えず変動していることは明らかである。よって、脳内温度や脳局所温度の変動は、脳活動を反映し、定量的に脳活動を評価できる有用な手段となると考えられる。また、脳温度と血流から脳循環代謝状態を知ることで、脳血管疾患や脳外科手術中のリアルタイムモニタリングへの応用も期待される。そこで本研究では、脳代謝を評価することのできる光イメージングを用い、脳温度・血流イメージングシステムに組込むことで、代謝・温度・血流を同時に評価することのできる光マルチモダリティイメージング開発する。
一般化指数型分布に関わる数理・現象・計算技術の情報幾何学による研究

情報幾何学では,リーマン計量について互いに双対的なアファイン接続のペアが様々な重要な働きを見せる.従ってこの二つの双対なアファイン接続に関して自己平行な部分多様体も様々なところに現れるが,ほとんど研究されていない.一昨年度,対称錐と呼ばれる数学的対象についてその部分多様体が二重自己平行となる必要十分条件を求め,昨年度は応用上より重要な確率単体(離散確率分布集合)上の標準的な情報幾何構造から定まる二重自己平行な部分多様体の代数的な特徴付けによる必要十分条件と分類を与えた(参考文献:Doubly autoparallel参照).今年度は,より一般的な統計多様体における二重自己平行部分多様体の構成法を,アファイン微分幾何の観点から考察を進めた.一方,昨年度アファイン微分幾何の手法にもとづき,確率単体上の様々な情報幾何構造(アファイン埋め込みに依存する)を共形平坦化して得られる双対平坦構造を定めるポテンシャル関数や双対座標の公式を導出した.この際現れる共形ダイバージェンスを利用して,今年度は確率単体上の多数の点(確率)に対し,幾何的ダイバージェンスに関する重心の計算公式を導出した(参考文献:Conformal flattening参照).多数のデータ(確率)の重心は,例えばパターンマッチングで重要な働きをするので,機械学習などの分野で応用の可能性がある.情報幾何構造の共形平坦化は本研究の主目的の一つであったが,確率単体に関してはおおむね満足のいく結果が得られた.またこれを用いて,もう一つの目的である数理・現象・計算技術への応用として,幾何的ダイバージェンスと呼ばれる乖離度に関するボロノイ線図の構築アルゴリズムと,これに加えて重心の計算公式も導けた.また連続確率モデルに対しても,海外研究者との共同研究により解決への手がかりが得られ,順調である.また二重自己平行性に関しては,特殊ではあるが確率分布モデルである確率単体に関する結果が得られたことで,様々な応用への可能性を探りつつある.よって,本計画の4年目としてはおおむね順調に進んでいると考える.「共形平坦化」,「二重自己平行性」の概念をさらに広い多様体,特に多くの応用が見込まれる確率モデルに関して拡張してゆくことと,現在完成している確率単体上での各種(数理・現象・計算技術)への応用に関する研究を行ってゆく予定である.前者に関しては,連続変数の確率分布族や中心アファイン統計多様体と呼ばれるものへの研究を一層推し進める予定である.一方,後者に関しては,確率単体上の二重自己平行性に関して応用への可能性が実際に少しずつ明らかになってきているので,これらの一つ一つに関する応用研究を推進する.一般化指数型分布のうち,通常の指数型分布のよい性質のいくつかを持ち,応用上にもしばしば現れる分布としてq-ガウス分布がある.q-ガウス分布上の情報幾何構造を定めるβダイバージェンスに対し,q-ガウス分布をパラメトライズする正定値対称行列空間の情報幾何構造を定めるVポテンシャルの対応関係を導き,q-ガウス分布上の情報幾何構造が一般にはSL(n)-群不変性,特別な条件をつけるとGL(n)-群不変性を持つことを示した(RIMS考究録).また確率密度関数の集合上で定義されるU-ダイバージェンスと呼ばれる擬距離を用い,モーメント制約の下で得られる最大エントロピー分布が一般化指数型分布となることを示し,これらにまつわる双対平坦構造を定めた(Entropy誌).関連する研究として,正定値対称行列上の最適化計算技術の一つの根幹となる半正定値計画法及びそのシステム制御への応用をまとめた成書を刊行した(行列不等式アプローチにもとづく制御系設計).共形平坦化の概念の理解は進み,その一般化に関しての整備は整ってきた.ただし,この幾何的な概念の物理や工学などへの興味深い応用は,いくつか見つかってきたものの未だ決定的なものではない.しかしU-ダイバージェンスの観点から一般化指数型分布の特徴づけを得た(Entropy誌)ことから,様々な応用の可能性が広がってきたと思われる.本計画の1年目としては概ね順調に進んでいると考える.部分多様体上の情報幾何構造を考察するときに自然に現れる「二重自己平行性」と呼ばれる性質がある.この性質を備えた部分多様体は,その特別な性質ゆえに情報幾何のいくつかの応用で重要な働きをする.今年度の研究実績として,まず対象錐と呼ばれる数学的対象に対して,その部分多様体が二重自己平行となる必要十分条件を求めた(3月ワークショップ「行列解析」で発表).次に情報幾何の応用上最も重要な確率分布モデルの代表例である確率単体の部分多様体に対する必要十分条件を導出した.正定値対称行列を特別な場合として含む対称錐に対する情報幾何について基本的な性質をまとめ,特に正定値対称行列を中心にこれらの性質に基づいて得られる興味深い結果として,ガウシャングラフィカルモデリングと半正定値計画内点法の計算の手間と曲率に関する応用研究を解説する記事を出版した(岩波データサイエンス誌連載記事).共形平坦化の概念を用いた単体上のフローの速度と保存量に関する新しい応用を見いだし,これをまとめて2017年11月の情報幾何に関する国際会議で発表予定である.

また,対象錐と確率単体での二重自己平行性の研究結果から,その特徴付けを一般化指数型分布へ拡張するアイデアを既に得たのでこれを実行してゆく段階である.よって,本計画の二年目としてはおおむね順調に進んでいると考える.情報幾何学では,リーマン計量について互いに双対的なアファイン接続のペアという概念が様々な重要な働きを見せる.従ってこれらのアファイン接続に関して自己平行な部分多様体も様々なところに現れるが,このような概念については,まだほとんど研究されていない.昨年度,対称錐と呼ばれる数学的対象についてその部分多様体が二重自己平行となる必要十分条件を求めたが,今年度は確率単体(離散確率分布の集合)を扱った.確率分布集合に対する二重自己平行性は,統計科学・情報科学・データサイエンスなど多くの応用が予想されるからである.まず,確率単体の標準的な情報幾何構造から定まる二重自己平行な部分多様体を代数的に特徴付けて必要十分条件を求めた.結果として,その代数の部分代数が二重自己平行な部分多様体に対応することが明らかになったが,この事実を利用して,さらにそのような部分代数の分類を与えた.これにより,与えられた部分多様体が二重自己平行かどうかを判定できるようになっただけでなく,逆に望ましい二重自己平行多様体を構成する為の重要な指針が与えられたことになる(IGAIAワークショップ報告集に投稿中).またアファイン微分幾何と呼ばれる手法にもとづき,確率単体上の様々な情報幾何構造(アファイン埋め込みに依存する)を共形平坦化して得られる双対平坦構造を明らかにした.この結果は,リプリケータ方程式と呼ばれる確率単体上の勾配流や情報幾何構造から定まる測地流と関係があるので,それらに対して成立するいくつかの結果を導き,応用の可能性を示した(パリGSI2017で発表,Entropy誌2018年3月号で出版).情報幾何構造の共形平坦化は本研究の主目的の一つであったが,確率単体に関してはほぼ満足のいく結果が得られた.またこれを用いて,もう一つの目的である数理・現象・計算技術への応用として,幾何的ダイバージェンスと呼ばれる乖離度に関するボロノイ線図の構築アルゴリズムを導け,二つの目標に対し徐々に進展している.また二重自己平行性に関しては,特殊ではあるが確率分布モデルである確率単体に関する結果が得られたことで,様々な応用へ足場となることが期待できる.よって,本計画の三年目としてはおおむね順調に進んでいると考える.情報幾何学では,リーマン計量について互いに双対的なアファイン接続のペアが様々な重要な働きを見せる.従ってこの二つの双対なアファイン接続に関して自己平行な部分多様体も様々なところに現れるが,ほとんど研究されていない.一昨年度,対称錐と呼ばれる数学的対象についてその部分多様体が二重自己平行となる必要十分条件を求め,昨年度は応用上より重要な確率単体(離散確率分布集合)上の標準的な情報幾何構造から定まる二重自己平行な部分多様体の代数的な特徴付けによる必要十分条件と分類を与えた(参考文献:Doubly autoparallel参照).今年度は,より一般的な統計多様体における二重自己平行部分多様体の構成法を,アファイン微分幾何の観点から考察を進めた.一方,昨年度アファイン微分幾何の手法にもとづき,確率単体上の様々な情報幾何構造(アファイン埋め込みに依存する)を共形平坦化して得られる双対平坦構造を定めるポテンシャル関数や双対座標の公式を導出した.この際現れる共形ダイバージェンスを利用して,今年度は確率単体上の多数の点(確率)に対し,幾何的ダイバージェンスに関する重心の計算公式を導出した(参考文献:Conformal flattening参照).多数のデータ(確率)の重心は,例えばパターンマッチングで重要な働きをするので,機械学習などの分野で応用の可能性がある.情報幾何構造の共形平坦化は本研究の主目的の一つであったが,確率単体に関してはおおむね満足のいく結果が得られた.
配位空間制御による点・線・空間の磁気相関発達の系統的研究

「Single-Molecule Magnet (SMM)を交換相互作用で一次元に連結するとSingle-Chain Magnet (SCM)ができる」という本研究者が提唱した極めて単純な方法論を基に、SMMとなるMn(III)二核錯体、それを水素結合の弱い相互作用で一次元化した化合物、反磁性金属で連結した反強磁性SCMを合理的に合成し、極めて弱い摂動としての鎖内相互作用から相関に至る過程での磁化緩和ダイナミクスを追跡することに成功した。また、SMMとなる[Mn^<III>-M^<II>-Mn^<III>](M^<II>=Ni^<II>,S_T=3;Cu^<II>,S_T=7/2)を設計し、これらSMMを強磁性相互作用により一次元に連結することにより、一次元相関(regular chain又はdimerized chain)に依存した磁化緩和を理論的に説明することに成功した。これらの例は、鎖内相互作用(又は相関)のSCM挙動への影響を系統的に示した例である。空間としての一次元鎖は、鎖間相互作用として影響を受けるはずである。その相互作用が強く、鎖間相関を作る場合は、バルク磁石挙動を示す。実際に、同様な構造の一次元鎖で、鎖間環境を変えることでバルク磁石とSCMの作り分けにも成功している。しかし、実は、鎖内相関が鎖間相関よりも十分に大きい場合には、三次元的な長距離秩序を起こした後でも鎖内の磁化反転は起こりうることがわかってきた。本研究者が提唱する孤立一次元磁性鎖である単一次元鎖磁石の合理的設計法を基に、S=7/2強磁性単一次元鎖磁石を開発した。この単一次元鎖磁石の磁化緩和を詳細に調べたところ、ただ一つの鎖内相関(J)で連結した一次元磁性鎖ではなく、J_1とJ_2の大きさの異なる二種類の交換相互作用で連結した交互一次元磁性鎖であることがわかった。そのため、磁化緩和エネルギー障壁は、regular鎖のΔ1=8JS^2+|D|S^2ではなく、Δ_<DSF>=8J^2S^2+2|D|S^2で表されるdouble-spin flip機構により磁化緩和が起こっていることを実験で初めて明らかにした。同様な合成戦略で、S=2とS=1/2のフェリ磁性鎖も、配位子の異なる一連の化合物群を系統的に合成することに成功した。配位子を修飾していることにより、鎖内よりも鎖間の環境が異なる。そのため、鎖問の相互作用を変化させることに成功し、単一次元鎖磁石と三次元的な相関の発達を実験レベルで捉えることに成功した。これらの化合物が、鎖内の単一次元鎖磁石由来の磁化緩和と共に鎖内の弱い反強磁性的短距離秩序および長距離秩序を同時に起こす極めて珍しい化合物群である。この相反する磁化ダイナミクス挙動がどのように関わっているのかは今後の検討課題であるが、磁化緩和挙動をアウトプットとして、相関の発達の機構を解明できる可能性があり、ナノサイエンスの量子挙動からバルクの古典的挙動への変遷をモニターできるかもしれない。
性腺刺激ホルモンの生産システム:大腸菌とクローン動物の利用

本研究は、安全で安定した品質の性腺刺激ホルモン(eCGおよびhCG)の生産システムの確立を目的とするものである。性腺刺激ホルモンはα、β二つのサブユニットからなる糖タンパク質で、しかも糖鎖が活性に大きく影響を与える。このことから、従来の遺伝子工学的手法を応用しても、活性がある組換えタンパク質を大量に安定して生産することが不可能であった。しかし、我々は、ウマ性腺刺激ホルモン(eCG)では糖鎖を除去すると卵胞刺激作用(FSH活性)がむしろ増強することを明らかにし、さらに、eCGの二つのサブユニットをそれぞれコードする遺伝子を連結し、融合組換えタンパクとして発現させても活性が保たれていることを明らかにした。興味深いことに、eCGと共通のαサブユニットを持つウマFSHには、その活性に糖鎖修飾が不可欠であった。eCGのこの性質を利用した大腸菌による活性型組換えeCG生産システム確立のため、小スケール培養系によるeCG発現誘導系の条件設定および発現タンパクの精製法を確立し、SDS-PAGE上で単一のバンドとして検出される程度までの精製度を達成した。これにより、大スケールでの組換えeCG生産システム構築のための基盤がほぼ整備された。一方、糖鎖修飾が活性発現に不可欠なhCGの場合は、遺伝子操作を施した細胞の核を利用した核移植クローン動物による産生システムが最適である。hCG遺伝子を家畜動物の乳腺細胞で発現させることを目的とした発現ベクターの構築を行いつつ、東大附属牧場において、ウシ耳由来線維芽細胞の核を未受精卵に移植した核移植クローン胚を胚盤胞期までに発生させる系を確立した。以上に加え、家畜動物による生産システムの高効率化を目的とした排卵周期の短縮化についての研究を行うと共に、クローン動物で種を越えて見られる胎盤の異常を、マウスをモデルに解析しそれぞれ論文として報告した。本研究計画は、遺伝子組換えと核移植・クローン動物を応用して、感染症のリスクが無い安全な排卵誘起剤(性腺刺激ホルモンeCGおよびhCG)の生産システムを開発しようとするものである。性腺刺激ホルモンは二つのサブユニットからなる糖タンパク質で、しかも糖鎖が活性に大きく影響を与える。しかし、我々は、ウマ(eCG)では糖鎖を除去すると卵胞刺激作用がむしろ増強すること、さらに、eCGの二つのサブユニットをコードする遺伝子を連結し、融合組換えタンパクとして発現させても活性が保たれていることを明かにしてきた。すなわち、大腸菌を利用しても活性のあるeCGを生産するシステムを樹立することが可能である。これに対して、糖鎖が活性発現に不可欠なhCGの場合は、遺伝子操作を施した細胞を利用した核移植クローン動物による産生システムが最適である。本年度はこれらのシステムの基盤整備となる基礎研究を行った。まず、大腸菌の小スケール培養系によるeCG発現誘導の条件設定を行うとともに、動物個体でhCGを発現させるのに適したプロモーターの探索を行った。また、形質転換細胞の作出および核移植によるクローン動物の作製に備え、東大附属牧場において、ウシ耳由来線維芽細胞の培養を行い、その核をウシ未受精卵に移植しin vitroで発生させるまでの一連の技術を確立した。本研究計画は、遺伝子組換えと核移植・クローン動物を応用して、感染症のリスクがない安全な排卵誘起剤(性腺刺激ホルモンeCGおよびhCG)の生産システムを開発しようとするものである。しかし、我々は、ウマ性腺刺激ホルモン(eCG)では糖鎖を除去すると卵胞刺激作用がむしろ増強すること、さらに、eCGの二つのサブユニットをそれぞれコードする遺伝子を連結し、融合組換えタンパクとして発現させても活性が保たれていることを明らかにしてきた。昨年度は、eCGのこの性質を利用した大腸菌による活性型組換えeCG生産システム確立のための、小スケール培養系によるeCG発現誘導系の条件設定を行ったが、今年度はさらに発現タンパクの精製法を確立し、SDS-PAGE上で単一のバンドとして検出される程度までの精製度を達成した。本年度は、hCG遺伝子を家畜動物の乳腺細胞で発現させることを目的とした、hCG発現ベクターの構築を行った。ベクターには、ゲノムDNAからそれぞれPCR法により単離したニワトリβグロビン遺伝子インスレータ配列とヤギβカゼイン遺伝子のプローモータおよび3'末端領域を組み込んだ。以上に加え、家畜動物による生産システムの高効率化を目的とした排卵周期の短縮化についての研究を行い、論文として報告した。

しかし、我々は、ウマ性腺刺激ホルモン(eCG)では糖鎖を除去すると卵胞刺激作用(FSH活性)がむしろ増強することを明らかにし、さらに、eCGの二つのサブユニットをそれぞれコードする遺伝子を連結し、融合組換えタンパクとして発現させても活性が保たれていることを明らかにした。興味深いことに、eCGと共通のαサブユニットを持つウマFSHには、その活性に糖鎖修飾が不可欠であった。eCGのこの性質を利用した大腸菌による活性型組換えeCG生産システム確立のため、小スケール培養系によるeCG発現誘導系の条件設定および発現タンパクの精製法を確立し、SDS-PAGE上で単一のバンドとして検出される程度までの精製度を達成した。これにより、大スケールでの組換えeCG生産システム構築のための基盤がほぼ整備された。一方、糖鎖修飾が活性発現に不可欠なhCGの場合は、遺伝子操作を施した細胞の核を利用した核移植クローン動物による産生システムが最適である。hCG遺伝子を家畜動物の乳腺細胞で発現させることを目的とした発現ベクターの構築を行いつつ、東大附属牧場において、ウシ耳由来線維芽細胞の核を未受精卵に移植した核移植クローン胚を胚盤胞期までに発生させる系を確立した。以上に加え、家畜動物による生産システムの高効率化を目的とした排卵周期の短縮化についての研究を行うと共に、クローン動物で種を越えて見られる胎盤の異常を、マウスをモデルに解析しそれぞれ論文として報告した。本研究計画は、遺伝子組換えと核移植・クローン動物を応用して、感染症のリスクがない安全な排卵誘起剤(性腺刺激ホルモンeCGおよびhCG)の生産システムを開発しようとするものである。性腺刺激ホルモンは二つのサブユニットからなる糖タンパク質で、しかも糖鎖が活性に大きく影響を与える。このことから、従来の遺伝子工学的手法を応用しても、活性がある組換えタンパク質を大量に安定して生産することが不可能であった。しかし、我々は、ウマ性腺刺激ホルモン(eCG)では糖鎖を除去すると卵胞刺激作用がむしろ増強すること(本年度論文発表)、さらに、eCGの二つのサブユニットをそれぞれコードする遺伝子を連結し、融合組換えタンパクとして発現させても活性が保たれていることを明らかにしてきた。eCGに関しては、大腸菌による発現後、SDS-PAGE上で単一のバンドとして検出される程度までの精製システムを確立していたが、今年度はこれをモノマーとして回収する条件の検討を行った。本年度は、hCG遺伝子を家畜動物の乳腺細胞で発現させることを目的とした、hCG発現ベクターの構築を継続して行うと共に、ウシ体細胞核移植胚を子宮へ移植する胚盤胞期までin vitroで発生させる系を確かなものとした。いわゆる「狂牛病」騒動の影響でウシクローン胚作出実験の停滞を余儀なくされたが、クローン動物で見られる異常を、マウスをモデルに解析し論文として報告した。
FDG/FMISO PETのtexture解析による脳腫瘍の新たな診断法の確立

本研究の目的は、原発性脳腫瘍の臨床において、糖代謝を画像化するF-18 Fluorodeoxyglucose(FDG)および低酸素を画像化するF-18 fluoromisonidazole(FMISO)を用いたポジトロン断層撮影法(PET)により、新たな診断法を構築することである。本研究では近年注目されているTexture解析の手法を用いたFDG PETの情報からFMISO PETの低酸素情報を予測できるかどうかを検討し、ごく一部の施設でしか施行できないFMISOPETに対して、FDG PETが代替手段となり得るかを明らかにする。従来、一般的に用いられていたPETの指標はSUVmax(maximum of standardized uptake value)であり、腫瘍内のごく限られた部位の集積度を反映するのみであったが、Texture解析では腫瘍内の分布の不均一性を数値化することができる。2018年度は、2016年以前に北海道大学病院で検査を行った症例、および2017年にエントリーされた症例のデータ収集を行った。これにより全体で65症例が集まり、現在、PET画像と病理診断の解析中である。本研究の目的は、原発性脳腫瘍の臨床において、糖代謝を画像化するF-18 fluorodeoxyglucose(FDG)および低酸素を画像化するF-18 fluoromisonidazole (FMISO)を用いたポジトロン断層撮影法(PET)により、新たな診断法を構築することである。初年度の実績としては、北海道大学病院で2015年3月以前にFDG PETおよびFMISO PETを撮像された悪性神経膠腫53例のうち、単一のPET機器で撮像された26症例で検討を行った。その結果、36種類のTextureの指標のうち、21種類が、FMISO集積の有無、すなわち低酸素のある群とない群との間に有意差を示し、FDG PET画像から低酸素の有無を予測できる可能性が示された。一方で従来の指標であるSUVmax値や単純な集積体積を示すMTV(metabolic tumor volume)は有意差を示さなかった。この結果を2018年6月に開催される米国核医学会(Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging)に演題登録し、採択された。また、2017年度に新たにエントリーされ、FDG PETおよびFMISO PETを撮像し、手術および病理診断を行った症例は7例であった。これらの症例については未解析である。既存の26症例での検討でFDG PETのTexture解析が低酸素を予測しうることを示した。2017年度に新たにエントリーされ、PET検査を施行した症例は7例であった。また、2017年3月以前に蓄積された症例未解析のものが30例程度あり、現段階では全体で60例以上蓄積されたことになる。これらの症例についても解析を行う予定であり、症例蓄積は順調に進展していると考えられる。現段階では単一のPET画像のみを対象としており、撮像機器がTextureの指標にどの程度影響を及ぼすか、再現性の高い指標はどのようなものかは明らかにされていない。北海道大学病院では3つのPET装置を用いて検査を行っており、機器間の影響については検討可能と考えられる。さらに神経膠腫の診断においては不可欠となっている遺伝子解析の結果、および生命予後との比較検討を行う。またTexture解析の他に、サポートベクターマシンや深層学習などの手法を用いて数理学的に検討する。2017年は他の前向き臨床試験によりFMISO PETを施行できない期間が4ヶ月程度あり、FMISO PETを施行可能だった症例が7例と、当初の目標であった年間20症例を下回った。次年度は目標症例に達する見込みである。また同時に施行するFDG PETについても費用を用いる。病理組織検体については検査未完の症例が含まれるのでこれを完遂する予定である。

当該年度は国内・海外学会での発表を行わなかったが、次年度では計画していた国内学会および米国核医学会に加え、ヨーロッパ核医学会での発表を行うことも計画している。
内耳特異的蛋白および難聴原因遺伝子のコードする蛋白に関する研究

内耳に特異的あるいは高発現している遺伝子は難聴の原因遺伝子である可能性が高く、実際にいくつかの難聴原因遺伝子が同定されている。本研究では、既に内耳に高発現している遺伝子群であることがcDNAマイクロアレイによって確認されている、1)COL9A3遺伝子、2)細胞質甲状腺ホルモン結合タンパク(CRYM遺伝子、3)Ubiquitin A-52residue ribosomal protein fusion product(UbA52)遺伝子について、その遺伝子がコードするタンパクの内耳における局在と、難聴のメカニズムについての検討を行った。1)COL9A3遺伝子がコードするIX型コラーゲンタンパクは内耳コルチ器の蓋膜において、II型およびV型コラーゲンと共に重要な構成成分であることが知られており、重要な役割を担っていると予想される。IX型コラーゲンノックアウトマウスでは1ヶ月齢で難聴が認められ、月齢が進むにつれて難聴は進行し、徐々に高度感音難聴をきたすことが明らかになった。また、COL9A3遺伝子について非症候群性難聴患者を対象に変異スクリーニングを行ったところ、2つの病的変異が同定され、難聴の原因遺伝子である可能性が示唆された。2)CRYM遺伝子はNADPH依存的性にトリヨードサイロニン(T3)と高い親和性で結合し、主に細胞質に存在するタンパク質で通常ホモ2量体を形成し核へのホルモン調節機能を担っている。これまで報告されている二つの変異に関してそれぞれのcDNAを利用しT3との親和性を検討し、またCRYM異常による難聴の機序を推測するために内耳でのCRYMの局在とNa,K-ATPaseとの共存について調べた。K314T変異を組み込んだCRYMタンパクではT3結合能が著明に低下しており、CRYM変異はCRYMとT3の結合能に影響を及ぼすことにより難聴になっていることが示唆された。また免疫組織化学では,蝸牛のらせん靭帯のII型繊維芽細胞においてNa, K-ATPaseβ1とCRYMが共存しており、CRYMによりT3が核内に運ばれ核内レセプターに結合しNa,K-ATPaseβ1が発現することで,カリウムイオンリサイクルにおいて重要な役割を果たすことが考えられた。またCRYMの異常により結果的にカリウムイオンリサイクルが阻害され難聴をきたすのではないかと考えられた。3)Ubiuitin化が組織の恒常性の維持等に重要な役割を担っており、破綻によって発症する疾患のメカニズムが明らかになってきたが、内耳における基質タンパク質・特異的な酵素の報告はほとんどないのが現状である。内耳に高発現しているUbA52遣伝子に着目し、a)難聴患者におけるUbA52遺伝子の変異スクリーニング、b)タンパク質レベルでの局在の免疫組織学的検討、c)内耳におけるUbiquitin結合基質タンパク質の検討を行った。遺伝子の変異スクリーニングでは変異を認めなかった。免疫組織学的な検討では、蝸牛血管条辺縁細胞と前庭暗細胞においてUbA52の陽性所見が確認された。また、マウスの発達過程におけるUbA52の発現時期は、内リンパのカリウムイオン濃度の上昇の時期と一致していた。これらの結果から、内耳においてUbA52がイオン輸送に関連した機能的役割を担っている可能性が示唆された。内耳におけるUbiquitin結合基質タンパク質については、現在研究を継続中である。また免疫組織

化学では,蝸牛のらせん靭帯のII型繊維芽細胞においてNa, K-ATPaseβ1とCRYMが共存しており、CRYMによりT3が核内に運ばれ核内レセプターに結合しNa,K-ATPaseβ1が発現することで,カリウムイオンリサイクルにおいて重要な役割を果たすことが考えられた。またCRYMの異常により結果的にカリウムイオンリサイクルが阻害され難聴をきたすのではないかと考えられた。3)Ubiuitin化が組織の恒常性の維持等に重要な役割を担っており、破綻によって発症する疾患のメカニズムが明らかになってきたが、内耳における基質タンパク質・特異的な酵素の報告はほとんどないのが現状である。内耳に高発現しているUbA52遣伝子に着目し、a)難聴患者におけるUbA52遺伝子の変異スクリーニング、b)タンパク質レベルでの局在の免疫組織学的検討、c)内耳におけるUbiquitin結合基質タンパク質の検討を行った。遺伝子の変異スクリーニングでは変異を認めなかった。免疫組織学的な検討では、蝸牛血管条辺縁細胞と前庭暗細胞においてUbA52の陽性所見が確認された。また、マウスの発達過程におけるUbA52の発現時期は、内リンパのカリウムイオン濃度の上昇の時期と一致していた。これらの結果から、内耳においてUbA52がイオン輸送に関連した機能的役割を担っている可能性が示唆された。内耳におけるUbiquitin結合基質タンパク質については、現在研究を継続中である。内耳に特異的あるいは高発現している遺伝子は難聴の原因遺伝子である可能性が高く、実際にいくつかの難聴原因遺伝子が同定されている。COL9A3遺伝子は内耳に高発現している遺伝子群の1つであることがcDNAマイクロアレイによって確認されており、COL9A3遺伝子がコードするIX型コラーゲン蛋白は内耳コルチ器の蓋膜において、II型およびV型コラーゲンと共に重要な構成成分であることが知られており、重要な役割を担っていると予想される。IX型コラーゲンと難聴との関連性を検討するためにIX型コラーゲンノックアウトマウスを用い蓋膜の形態学的異常の有無を観察するとともにABR(聴性脳幹反応)を用いて難聴の経時的変化を検討した。ノックアウトマウスは1ヶ月齢で難聴が認められ、月齢が進むにつれて難聴は進行し、徐々に高度感音難聴をきたすことが明らかになった。ノックアウトマウスの内耳蓋膜はコントロールのマウスの蓋膜に比べて、収縮、肥厚していた。さらにこの蓋膜の変化はbasal turnから始まり、徐々に頂部方向に進んでいることを示していた。月齢とともに蓋膜の形態異常の範囲が拡大する所見は、進行する感音難聴と関連があると考えられた。電子顕微鏡学的検討では蓋膜のコラーゲン繊維の不整が認められ、それが原因となって蓋膜の形態異常が引き起こされていると考えられた。一方COL9A3遺伝子について、非症候群性難聴患者を対象に変異スクリーニングを行ったところ、2つの病的変異が同定された。いずれの変異もこれまでに報告がなく、コントロール群に発見されなかったことや、変異部位がマウスやニワトリなどの種を越えて保存されており機能的に重要であると考えられること、難聴のパターンがIX型コラーゲンのノックアウトマウスで認められた難聴のパターンと類似していることなどから難聴の原因遺伝子である可能性が示唆された。
機能性ペプチドSVVYGLRの抗炎症作用に着目した新規骨組織再生促進材料の開発

本研究計画は,炎症を制御する可能性のある骨組織再生促進ペプチド材料の開発を目的として,機能性ペプチドSVVYGLRが骨組織再生の過程で骨芽細胞・破骨細胞に及ぼす影響を検討した。その結果, SVVYGLR合成ペプチド(1-10μg/ site)は,ラット頭蓋骨骨欠損部あるいは大腿骨インプラント埋入部位における骨組織再生において,明らかな抗炎症作用は示さなかったが,破骨細胞の活性を著明に抑制することが明らかになった本研究計画は,炎症を制御する可能性のある骨組織再生促進ペプチド材料の開発を目的として,機能性ペプチドSVVYGLRが骨組織再生の過程で骨芽細胞・破骨細胞に及ぼす影響を検討した。その結果, SVVYGLR合成ペプチド(1-10μg/ site)は,ラット頭蓋骨骨欠損部あるいは大腿骨インプラント埋入部位における骨組織再生において,明らかな抗炎症作用は示さなかったが,破骨細胞の活性を著明に抑制することが明らかになった歯槽堤の欠損を再生することはインプラント、義歯治療の成功に大きく関わっているが、歯槽堤増成術後の骨組織は炎症作用によって吸収されてしまうという課題がある。我々はこれまでに合成ペプチドSVVYGLRが血管新生作用、骨再生促進作用を有することを報告してきた。歯槽堤における炎症反応には破骨細胞が大きく関与しており、機能性ペプチドSVVYGLRが破骨細胞に及ぼす影響を検討することは、骨組織再生時の炎症反応を理解するうえでも重要と考えられる。近年、破骨細胞の形成にはインテグリンα9β1が深く関与していることが報告されている。本研究において、マウス破骨前駆細胞をRANKLで刺激して分化誘導すると、細胞分化に伴いインテグリンα9の発現が増加し、一方で機能性ペプチドSVVYGLRを破骨細胞に作用させるとこの発現が抑制されるという知見を得ている。また、破骨細胞の細胞膜表面にはインテグリンαvβ3が恒常的に発現しており、破骨細胞の骨吸収能に大きく関与していることが知られている。さらに、ペプチドSVVYGLRが結合し得るインテグリンの検討を、接着実験および蛍光標識SVVYGLRを用いた実験により行った結果、SVVYGLRはインテグリンαvβ3と特異的に結合することが明らかとなった。すなわち、ペプチドSVVYGLRは破骨細胞上のインテグリンα9β1、αvβ3のふたつのインテグリンに結合することで破骨細胞に影響を与える可能性が示唆される。今年度の知見を基盤として、今後、機能性ペプチドSVVYGLRが炎症に関与する他の細胞に対して及ぼす影響を検討していく予定である。歯槽堤の欠損を再生することはインプラント、義歯治療の成功に大きく関わっているが、歯槽堤増成術後の骨組織は炎症作用によって吸収されてしまうという課題がある。本研究代表者はこれまでに合成ペプチドSVVYGLRが血管新生作用、骨再生促進作用を有することを報告してきた。歯槽堤における炎症反応には破骨細胞が大きく関与しており、機能性ペプチドSWYGLRが破骨細胞に及ぼす影響を検討することは、骨組織再生時の炎症反応を理解するうえでも重要と考えられる。本研究計画では、前年度までにマウス破骨前駆細胞をRANKLで刺激して分化誘導すると、細胞分化に伴いインテグリンα9の発現が増加し、一方で機能性ペプチドSWYGLRを破骨細胞に作用させるとこの発現が抑制されるという知見を得た。また、接着実験の結果、SVVYGLRはインテグリンαvβ3とも特異的に結合することが明らかとなり、このペプチドが破骨細胞上のインテグリンα9β1、αvβ3のふたつのインテグリンに結合することで破骨細胞の分化に影響を与える可能性が示唆された。本年度は、このペプチドが破骨細胞の炎症性サイトカイン(IL-1,IL-6,1-8など)の発現に及ぼす影響の検討を、リアルタイムPCRを用いて行ったが、用いた10-100ng/mlの濃度では著明な促進あるいは抑制作用は検出されなかった。今後、機能性ペプチドSWYGLRが炎症に関与する他の細胞に対してもどのような作用を及ぼすかを検討していく必要があると思われる。
耐性菌パンデミックの回避に向けた細菌薬剤排出ポンプの解析と阻害剤開発

世界中の医療従事者が直面している薬剤耐性菌感染症の克服、および大規模な耐性菌パンデミックの回避に向け、耐性化に大きく寄与している細菌の薬剤排出ポンプとその発現制御因子に着目した分子標的創薬を実現する。具体的には、実際に申請者の研究から、排出ポンプが薬剤耐性だけでなく病原性発現等にも関わることが分かってきており、排出ポンプの機能の全貌を解明することが重要な課題となってきたため、関与する環境因子を含めた排出ポンプの発現制御ネットワークおよび生理的役割を明らかにする。一方、こちらも申請者の研究から、排出ポンプの薬剤認識機構(Nature, 2011)および阻害剤感受性決定因子(Nature, 2013)が明らかとなったが、依然として臨床的に有効な阻害剤は得られていないため、これまでに得られたタンパク質構造情報を利用した効率的な探索手法によって、排出ポンプ新規阻害剤を開発する。今年度は、これまでで最もかさ高い化合物であるlauryl maltose neopentylglycol (LMNG, MW 1,005)の排出ポンプ内部の結合位置を明らかにすることができた。詳細な変異体解析の結果、排出ポンプは化合物の単純な分子量・かさ高さによって認識する結合ポケットを決めているのではなく、化合物個々の特性や構造によって2つの結合ポケットを使い分けていることが示された。排出ポンプ内部、特に基質結合部位の詳細が明らかになることで、効果的な排出ポンプ新規阻害剤の開発につながることが期待される。今後の研究開発において強力なツールとなる、排出ポンプ内部、特に基質結合部位の詳細情報を獲得できたことに加え、実用化に大きく貢献することができる、排出ポンプの阻害機構についても新たな知見が得られたため。(Scientific Reports 9, 4359, 2019)今回得られた基質結合部位の詳細情報を用いることで、効果的な排出ポンプ新規阻害剤の開発等、研究全体のスピードアップを図る。また、細菌病原性発現に関与する薬剤排出ポンプ阻害剤候補の詳しい効能評価を引き続き行い、実用化に向けたデータ取得を進める。研究補助員の選定に時間がかかったため。翌年度、雇用日数を増やして対応する。