hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
行動性体温調節の脳内機序の比較生理学的解析。

体温のホメオスタシスは自律性調節と行動性調節が有機的に統合されて維持されている.行動性体温調節は自律性調節より系統発生的には古い.しかし行動によって一度良好な温熱環境が得られればエネルギーや水分などを消耗しないという点で有利で、ゆえに一般に自律性調節に先立って発動される.つまり体温調節機構の総合的な理解のためには行動性調節の解析は不可欠である.自律性体温調節の神経機構が研究代表者らの解(Kanosue et al.,1996)により明らかになりつつあるのに対し、行動性体温調節のそれは全くと言って良いほど不明である.本研究では体温調節行動を比較生理学的に検討し、どのような情報が脳のどこで、どのように処理されるかを解析するのが目的である.平成9年度は動物が自然な状態で学習できる行動性体温調節解析システムを開発し、特にラットを用いてその有効性を確認した.平成10年度は日本のグループは昨年度開発した行動性体温調節解析装置を用いて、ラットが絶食時にどのような体温調節行動を示すかを解析した.その結果、ラットの活動期には正常時と行動に差はなく体温も正常であるが、非活動期には体温が低下し、対寒反応は促進した.これは暖かい環境にいることにより、熱損失、つまりエネルギー損失を少なく抑えるための戦略であろうと考えられる.対応する実験をCrawshawは魚類(金魚)で行ったが絶食でも体温調節行動には影響しなかった.一方Schmidtは鳥類(ハト)で実験を行いラットと同様な結果を得た.つまりエネルギー損失を抑えるような戦略は恒温動物に特有なものと推察された.体温のホメオスタシスは自律性調節と行動性調節が有機的に統合されて維持されている.行動性体温調節は自律性調節より系統発生的には古い.しかし行動によって一度良好な温熱環境が得られればエネルギーや水分などを消耗しないという点で有利で、ゆえに一般に自律性調節に先立って発動される.つまり体温調節機構の総合的な理解のためには行動性調節の解析は不可欠である.自律性体温調節の神経機構が研究代表者らの解(Kanosue et al.,1996)により明らかになりつつあるのに対し、行動性体温調節のそれは全くと言って良いほど不明である.本研究では体温調節行動を比較生理学的に検討し、どのような情報が脳のどこで、どのように処理されるかを解析するのが目的である.平成9年度は動物が自然な状態で学習できる行動性体温調節解析システムを開発し、特にラットを用いてその有効性を確認した.平成10年度は日本のグループは昨年度開発した行動性体温調節解析装置を用いて、ラットが絶食時にどのような体温調節行動を示すかを解析した.その結果、ラットの活動期には正常時と行動に差はなく体温も正常であるが、非活動期には体温が低下し、対寒反応は促進した.これは暖かい環境にいることにより、熱損失、つまりエネルギー損失を少なく抑えるための戦略であろうと考えられる.対応する実験をCrawshawは魚類(金魚)で行ったが絶食でも体温調節行動には影響しなかった.一方Schmidtは鳥類(ハト)で実験を行いラットと同様な結果を得た.つまりエネルギー損失を抑えるような戦略は恒温動物に特有なものと推察された.体温のホメオスタシスは自律性調節と行動性調節が有機的に統合されて維持されている.行動性体温調節は自律性調節より系統発生的には古い.しかし行動によって一度良好な温熱環境が得られればエネルギーや水分などを消耗しないという点で有利で、ゆえに一般に自律神経調節に先立って発動される.つまり体温調節機構の統合的な理解のためには行動性調節の解析は不可欠である.自律性体温調節の神経機構が研究代表者らの解(Kanosue et al.,1996)により明らかになりつつあるのに対し、行動性体温調節のそれは全くと言って良いほど不明である.本研究では体温調節行動を比較生理学的に検討し、どのような情報が脳のどこで、どのように処理されるかを解析する.特に本年度はラットの行動性体温調節を解析するシステムを開発しその有効性を確認した.そのシステムは、1)Wister系雄ラットに体温測定用のテレメータを腹腔内に埋め込む.2)温風(30-45°C)または冷風(-30-5°C)が吹き込む箱内(床面30cm×50cm、高さ30cm)で行動するラットを観察する.箱の下にはテレメータの受信器を設置する.ラットの体温、箱内温度、ラットの位置をコンピュータに記録する.3)箱内を10cm×10cmの区画に分け、そこから特別な区画を設定する(区画S).箱内の温度を高温、あるいは低温にセットした状態で区画Sにラットが入れば冷風あるいは温風が一定時間与えられる.このシステム開発のために彼末、細野をドイツに派遣し、さらにコペンハーゲンで行われた体温調節に関する国際シンポジウムにおいてI.Schmidt,紫藤、田中も加えて行動性調節についての検討を行い、また次年度の計画についても検討した.体温のホメオスタシスは自律性調節と行動性調節が有機的に統合されて維持されている。行動性体温調節は自律性調節より系統発生的には古い。しかし行動によって一度良好な温熱環境が得られればエネルギーや水分などを消耗しないという点で有利で、ゆえに一般に自律性調節に先立って発動される。つまり体温調節機構の総合的な理解のためには行動性調節の解析は不可欠である。

自律性体温調節の神経機構が研究代表者らの解(Kanosue et al.,1996)により明らかになりつつあるのに対し、行動性体温調節のそれは全くと言って良いほど不明である。本研究では体温調節行動を比較生理学的に検討し、どのような情報が脳のどこで、どのように処理されるかを解析するのが目的である。特に本年は日本のグループは昨年度開発した行動性体温調節解析装置を用いて、ラットが絶食時にどのような体温調節行動を示すかを解析した。その結果、ラットの活動期には正常時と行動に差はなく体温も正常であるが、非活動期には体温が低下し、対寒反応は促進した.これは暖かい環境にいることにより、熱損失、つまりエネルギー損失を少なく抑えるための戦略であろうと考えられる。対応する実験をCrawshawは魚類(金魚)で行ったが絶食でも体温調節行動には影響しなかった。一方Schmidtは鳥類(ハト)で実験を行いラットと同様な結果を得た。つまりエネルギー損失を抑えるような戦略は恒温動物に特有なものと推察された.
ウミウシの盗葉緑体現象に注目した遺伝子水平伝播による複合適応形質の伝播機構解明

本研究の目的は、ウミウシの盗葉緑体現象を通して、遺伝子の水平伝播と複合適応形質の進化の関連を議論することです。盗葉緑体現象とは、嚢舌目ウミウシなどが、餌海藻の葉緑体を細胞内に取り込み、数ヶ月間光合成能を保持し、栄養を得る現象の事です。これには、藻類核からウミウシ核への遺伝子水平伝播が伴うと考えられており、遺伝子の水平伝播によって、光合成という複合適応形質が、生物界を超えて、水平伝播することを示唆しています。しかしウミウシのゲノムは解読されておらず、遺伝子が本当に伝播しているかは不明確でした。本研究では、複数種のウミウシのゲノム解読を行い、遺伝子の水平伝播の有無と過程を明らかにしようとしました。更にパルス変調蛍光定量法を用いて、水平伝播した各遺伝子が実際に光合成能の各段階に関与しているかを明らかにしようとしました。本研究により、盗葉緑体能力が発達した、チドリミドリガイ(Plakobranchus ocellatus)とコノハミドリガイ(Elysia ornata)のゲノム解読に成功しました。また餌藻類であるHalimeda borneensisとBryopsis hypnoidesのトランスクリプトーム解析により藻類の遺伝子情報を獲得しました。これらの比較を行った結果、先行研究と異なり、これらのウミウシ核には、藻類に由来する遺伝子は水平伝播しておらず、本現象が遺伝子の伝播を伴わずに形質が伝播する特殊な進化的現象であることを示唆しました。一方、パルス変調蛍光法などにより、ウミウシ内の葉緑体では、光合成活性が光損傷などで失われても、葉緑体での新規タンパク質合成により活性を回復できることがわかりました。また盗葉緑体を行うウミウシ類だけで特異的に重複し、更に葉緑体蓄積組織で特異的に発現する遺伝子群を発見しました。27年度が最終年度であるため、記入しない。盗葉緑体現象とは、嚢舌目ウミウシなどが、餌海藻の葉緑体を細胞内に取り込み、数ヶ月間光合成能を保持し栄養を得る現象のことです。これには、藻類核からウミウシ核への遺伝子の水平伝播が伴うと考えられており、遺伝子の水平伝播によって光合成という複合適応形質が生物界を超えて水平伝播することを示唆しています。本研究では、本現象の進化的途中段階を示す嚢舌目3種について、ゲノム解読を行い比較解析により遺伝子の水平伝播の進化的過程を明らかにします。更に、パルス変調蛍光定量法を用いて、水平伝播した各遺伝子が実際に光合成能の各段階において関与していることを明らかにします。平成25年度までに、チドリミドリガイのゲノム解読およびRNAseqを行い、十分なショートリードデータセットとドラフトゲノムデータ(N50=1Mbp)を得ました。またパルス変調蛍光定量法により、チドリミドリガイが細胞中で葉緑体の翻訳活性を保持しており、さらにこれによって光合成活性を回復させることを明らかにしました。チドリミドリガイ中の葉緑体DNAの完全長を解読したところ翻訳に必要な遺伝子の大半をコードしていなかったことから、葉緑体DNA上の遺伝子翻訳だけでは翻訳活性自体は保持できないことがわかりました。今後、葉緑体の翻訳保持機構の研究が盗葉緑体現象の分子機構解明に重要と考えられます。このほかに、ゲノム比較用のウミウシ2種について、適切な種の選定を終え、コノハミドリガイ(Elysiaornata)とミドリアマモウミウシ(Placidadendritica)を採集し、シーケンシングを行っています本研究の目的は、ウミウシの盗葉緑体現象を通して、遺伝子の水平伝播と複合適応形質の進化の関連を議論することです。

ゲノム解読は順調に進んでおり、当初予定よりも高品質のデータを獲得することに成功している。パルス変調蛍光定量法からは、ウミウシ中の葉緑体で光合成関連タンパク質の活性回復がおきているという、今まで想定されていなかった新しい結果を得ることに成功している。本研究では生物個体の採集の可否が重要であるが、すでに研究対象としている3種のウミウシについて採集を完了しており、懸念事項を克服することに成功している27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は、1)ゲノム解読の推進、2)藻類のRNAseqによる相同性検索精度向上3)プロテオーム解析による水平伝播タンパク質の局在解析を行い、盗葉緑体現象の分子機構とその進化をあきらかにします。1)ゲノム解読の推進チドリミドリガイと比較用ウミウシ2種のゲノム解析をすすめ、より精度の高いゲノムデータを獲得し遺伝子水平伝播の有無を確認し、盗葉緑体現象の進化課程を明らかにします。2)藻類のRNAseqによる相同性検索精度向上ウミウシに葉緑体を提供する藻類(ハネモ、サボテングサ)のRNAseqによりそれらの遺伝子情報ライブラリを獲得し,ウミウシゲノムに水平伝播した遺伝子の検出能力を向上させます。平成25年度のドラフトデータによる水平伝播の検出には、すでにゲノムが解読されている藻類種(例:クラミドモナス)のデータをつかいましたが、ウミウシが使う藻類とは遠縁であり十分な精度がない可能性がありました。3)ウミウシ単離葉緑体のプロテオーム解析プロテオーム解析により水平伝播した遺伝子に由来するタンパク質が実際にウミウシの葉緑体中に輸送されているか確認します。チドリミドリガイの細胞中で翻訳による光合成活性の回復が起きたことを受けて、盗葉緑体中での翻訳タンパク質の由来を解明するために、ウミウシから単離した葉緑体をつかって、質量分析計によるプロテオーム解析を行います。
高感度レーザー吸収分光法のアーク加熱風洞への適用

宇宙からの再突入環境を模擬するために調布航空宇宙センターで開発されている大型アーク風洞の気流診断を行うためにキャビティエンハンスト法の適用を試みた。しかしながら、大型アーク加熱風洞においては冷却水や真空ポンプによる機械振動によってレーザー透過信号が乱れ、吸収信号を得ることができなかった。そこで共振器をなす一方の高反射ミラーを模擬的に振動させ、機械振動の影響を調べた。その結果機械振動によってキャビティエンハンスト法の感度、S/N比がともに悪化することが定量的に評価することができた。宇宙往還機や再突入機の熱防御システムを開発するために模擬する高エンタルピー気流を生成する必要がある,この高エンタルピー気流の生成にはアーク加熱風洞、誘導加熱風洞がよく用いられているが,これらの風洞により生成された気流は熱化学非平衡であるため気流の諸特性は正確にわかっていない.近年このような高エンタルピー流を診断するために非接触な分光測定,特に発光分光法やレーザー誘起蛍光法が行われており,気流中の並進,回転,振動,電子励起温度が明らかにされつつある.そこで本研究では高感度レーザー吸収分光法として近年着目されているキャビティエンハンスト法を宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センターに設置されている大型アーク加熱風洞に適用し,気流の並進温度,数密度を測定することを目的としている.そのために昨年度は真空チェンバー両側のフランジにブリュースター窓を取り付け,その外側に一対の高反射ミラーを固定することによって高反射ミラーを真空チェンバー外部に設置したままキャビティエンハンスト法を適用できる系を構築した.しかしながら酸素原子による吸収信号を取得することはできなかった.その原因としては次のような原因のため感度が十分でなかったことが考えられ,今年度これらの問題点を改善する系を構築するための知見が得られた.(1)反射ミラーとして誘電体ミラーを用いたため,ミラーにおけるレーザー光の損失が大きかった.(2)ポンプや電源等の振動によってサイドバンドが大きくなってしまった.宇宙往還機や再突入機の熱防御システムを開発するために模擬する高エンタルピー気流を生成する必要がある.この高エンタルピー気流の生成にはアーク加熱風洞、誘導加熱風洞がよく用いられているが,これらの風洞により生成された気流は熱化学非平衡であるため気流の諸特性は正確にわかっていない.近年このような高エンタルピー流を診断するために非接触な分光測定,特に発光分光法やレーザー誘起蛍光法が行われており,気流中の並進,回転,振動,電子励起温度が明らかにされつつある.そこで本研究では高感度レーザー吸収分光法として近年着目されているキャビティエンハンスト法を宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センターに設置されている大型アーク加熱風洞に適用し,気流の並進温度,数密度を測定することを目的としている.20年度の研究において真空チェンバーの両側のフランジにブリュースター窓を取り付け,その外側に一対の高反射ミラーを固定することによって高反射ミラーを真空チェンバー外部に設置したままキャビティエンハンスト法を適用できる系を構築した.しかしながらポンプや電源等の振動によって感度やS/N比が悪化してしまった.そこで21年度においてレーザー変位計を用いてチェンバーの振動を測定したところ±15μm, 24Hz程度の振動であることがわかった.またテストプラズマとしてマイクロ波放電セルを用い、自動ステージを用いて機械振動の影響を検証した.その結果,機械振動によって感度,S/N比が悪化することを定量的に確認することができた.
BMI応用に向けたヒト型ロボットシステム動的行動プランニングの統一的枠組

本研究は脳波計測(EEG)等の非侵襲脳活動計測手法により検出される脳情報を用いたヒューマノイドロボット等の多自由度のロボットの行動生成を目的としており、昨年度から研究分担者の開発してきたヒューマノイドロボットの動作計画手法を拡張し、ユーザーが、少ない自由度の入力でヒューマノイドロボット動作計画に介入し、ユーザーの操作意図を多自由度ヒューマノイドロボット動作に柔軟に反映できるような枠組みを開発してきた。開発した枠組みを、ブレイン・ロボット・インタフェースと組み合わせることにより、少自由度のユーザーの脳活動による多自由度のヒューマノイドロボットのシミュレーションモデルの制御を継続しておこない、脚ロボットに関する国際学会であるCLAWAR2013や人工神経回路網に関する国際学会であるICONIP2013においてその成果の発表をおこなった。それらの内容としては、way pointという直感的操作を容易とする経由点を表現する変数をシミュレータの中に表示し、そのway pointを脳情報により制御する手法を提案し、実験をおこなったというものである。自律的な動作生成手法の利点は、多自由度動作を環境やタスク要件に合わせて自動的に動作軌道を生成できることであるが、一方で、複雑な形状を持つ環境に対しては、局所最適解に陥り得る。そこで、自律的な動作計画手法が陥る質の低い局所最適解をユーザーの脳活動による操作で容易に回避することができることを実験的に示した。これらの内容をまとめ、海外論文誌に投稿準備中である。さらには、外骨格ロボットの片足制御への応用についての検討も平行しておこなった。(抄録なし)本研究は脳波計測(EEG)等の非侵襲脳活動計測手法により検出される脳情報を用いたヒューマノイドロボット等の多自由度のロボットの行動生成を目的としており、本年度は研究分担者の開発してきたヒューマノイドロボットの動作計画手法を拡張し、ユーザーが、少ない自由度の入力でヒューマノイドロボット動作計画に介入し、ユーザーの操作意図を50以上の多自由度を持つヒューマノイドロボット動作に柔軟に反映できるような枠組みを提案した。提案した枠組みを、ブレイン・ロボット・インタフェースと組み合わせることにより、少自由度のユーザーの脳活動により多自由度のヒューマノイドロボットのシミュレーションモデルを制御できるようになった。より具体的には、way pointという直感的操作を容易とする経由点を表現する変数をシミュレータの中に表示し、そのway pointを少自由度のユーザーインタフェースまたは、脳情報により制御する手法を提案し、システムの実装をおこなった。自律的な動作生成手法の利点は、多自由度動作を環境やタスク要件に合わせて自動的に動作軌道を生成できることであるが、一方で、複雑な形状を持つ環境に対しては、局所最適解に陥り、目的とするタスクを完全に達成することができない状況で動作が停止することがある。一方で、ヒトによる動作計画への介入は、多自由度の入力を同時にロボットに与えることが困難である一方で、自律的な動作計画手法が陥る質の低い局所最適解をユーザーの判断で容易に回避することができる。これら両者の利点を生かし、多自由度動作計画とそのユーザーによる修正を容易に行うことができるようになった。少ない自由度のユーザー入力により、多自由度ヒューマノイドロボット動作に柔軟にユーザーの操作意図を反映できるような枠組みを提案し、その枠組みを、ブレイン・ロボット・インタフェースと組み合わせることにより、ユーザーの脳活動により多自由度のヒューマノイドロボットのシミュレーションモデルを制御できるようになった。具体的には、ヒューマノイドロボットの脚部の軌道計画に対し、ユーザーがキー入力やブレイン・ロボット・インタフェースによって介入することで、ロボットの動作計画を支援し、また、ユーザーの意図をロボットの動作に反映することが可能となった。よって、当初計画を十分に達成できている.これまで研究分担者が開発してきたヒューマノイドロボットのための動作計画法を、当該研究室が所有する等身大油圧駆動ヒューマノイドロボットに実装したうえで、ブレイン・ロボット・インタフェースをはじめ、ユーザーがインタフェースを介して、実ロボットの動作計画に介入することを可能とする。(抄録なし)
フレ-ベルの未刊行書簡・遺稿の解読によるスイス時代の教育活動の研究

本研究は、Fr.フレ-ベル(17821852)が1831年、カイルハウ教育舎没落後、スイスにその教育活動の場を移し、1835年、ブルクドルフの孤児院長に就任し、36年5月カィルハウへの帰還(正確には、1836年5月14日、ブルクドルフを離れ、妻の遺産の処理のため、ベルリンに向い、そこで9月まで過し、その後、数ヶ月カイルハウに留まった)迄の5年間に論究の対象を限定し、この間におけるフレ-ベルの幼稚園教育への傾倒とその実践及びその思考の深化、転換を解明しようとするものである。その際、フレ-ベルの遺稿及び書簡を駆使することによって、今迄のレンゲ版三巻本に依拠するフレ-ベル研究を克服し、新しいフレ-ベル像の提示を図った。特に、フレ-ベルが自己の教育学理論をその書簡において発展させたことを考慮して、Gumlich編、Luck編、Hoffmann編のスイス時代の書簡、更には、Hoffmann,Nichter編のフレベル版第五巻(1986年)そしてLotte Geppert編の資料集中の書簡を利用した。〔研究成果〕本研究からえられた主要な知見を要約すれば、以下の通りである。1.フレ-ベルの晩年の幼稚園への傾倒は、その遊具の思考、具体的な思物の考察もすべてこの「スイス時代(18311836)」の実践によるものと結論されること。2.一般に1836年論文「1836年は生命の革新を要求する」がフレ-ベルの思想転換を示すものと考えられるが、それも「スイス時代」の実践が主要なモメントであること。3.フレ-ベル教育学の中心概念である「生の合一」概念もこの時期の遊戯理論の教育学的根本構造として用いられたこと。以上の成果から、フレ-ベルのスイス時代の教育実践は、思想の深化・転換をうながし、後期の幼稚園教育の実践を確実なものにした。
オルタナティブ・オートファジー誘導化合物の分子メカニズムの解析

Atg5/Atg7非依存性の新規オートファジーを誘導する化合物について、誘導の分子機構と作用機序の解明および治療薬としての有用性の検討を行った。新規オートファジー誘導および腫瘍形成抑制能を示す化合物#9について、新たな標的分子の同定に成功した。この標的分子の発現抑制により、化合物#9による細胞死およびオートファジー誘導の減少がみられた。また、ヒト腫瘍細胞により有効な類縁体を作成し、ヒト肺がん細胞株SBC3移植マウスに投与したところ、ほぼ腫瘍は形成されなかった。これらのことから、化合物#9および類縁体の抗がん治療薬としての有用性が示唆された。オートファジーは、細胞が自己成分を消化し、新陳代謝などに貢献する細胞内の浄化機構である。申請者はこれまでオートファジーに必須と考えられてきたATG5/ATG7分子に依存しない新規オートファジー(オルタナティブ・オートファジー)を誘導し、腫瘍細胞に細胞死を誘導する作用のある化合物#18を見出した。本研究では、この化合物についてのオルタナティブ・オートファジー誘導の分子機構と化合物の作用機序の解明を通して、生体におけるオルタナティブ・オートファジーの意義を明らかにすることおよび見出した化合物の治療薬としての有用性を確かめることを目的とする。本年度は、化合物の細胞内における動態およびオートファジー(コンベンショナル・オートファジー、オルタナティブ・オートファジー)の誘導能についての詳細な検証を行った。この化合物はP53欠損マウスより採取した腫瘍細胞(53T)に対して24時間で細胞死を誘導した。またリソソームの構成タンパクであるLamp1のGFP融合タンパク(Lamp1-GFP)をATG5欠損マウス胎児線維芽細胞(MEF)に発現させて化合物#18添加培養したところ、濃度依存的にオートファジー様のLamp1-GFPのドットの集積がみられ、オルタナティブ・オートファジーの誘導が考えられた。さらに、コンベンショナル・オートファジーのオートファゴソームに局在するLC3の免疫染色においても、化合物#18の添加培養により53T細胞でLC3のドットの集積がみられたこと、ウェスタンブロットにおいてもLC3-IIの増加がみられ、さらにオートファジー阻害剤であるバフィロマイシンA1を添加するとLC3-IIのバンドのさらなる増加がみられたことから、オートファジーフラックスを伴うコンベンショナル・オートファジーの誘導も行っていることが示唆された。平成27年度の研究計画として、野生型MEFならびにコンベンショナル・オートファジーがおこらずオルタナティブ・オートファジーのみがみられるATG5欠損MEFを用いて、化合物#18添加時の変化について解析していくことをあげていた。平成27年度は、オートファジー関連因子の発現、局在変化の確認として、化合物#18の添加によってオートファジー関連分子であるLC3、p62、ULK1の細胞内の発現変化が起こるかについて、Western blotで確認を行った。また、Lamp1-GFPの過剰発現や免疫染色を用いたLC3およびリソソームの構成タンパクであるLamp2の局在変化の観察によるオートファジー誘導を検証した。また、化合物#18の53T細胞における細胞死誘導の作用時間や添加濃度による違いについても確認を行った。所属研究室ではオートファジーやシグナル伝達経路に対する阻害剤を所有しており、オルタナティブ・オートファジーに関与するシグナル伝達経路の解明として、これらの各シグナル伝達経路に特異的な阻害剤を化合物#18と併用していくことで、オルタナティブ・オートファジーに関与するシグナル伝達経路の解明の可能性が考えられ、詳細な解析を進めている。また、次年度の計画である化合物#18の結合分子の同定、化合物#18の作用機序の解析としてオルタナティブ・オートファジー誘導に関与する標的分子同定に関する実験について、光親和性プローブの入手ができたため、予定よりも早く条件検討を開始している。本研究では化合物#18についてのオルタナティブ・オートファジー誘導の分子機構と化合物の作用機序の解明を通して、生体におけるオルタナティブ・オートファジーの意義を明らかにし、治療薬としての有用性を検討することを目的とする。本年度は、オルタナティブ・オートファジー誘導の分子機構と化合物の作用機序の解明において重要である化合物#18の標的分子同定に関して、標的同定の際に用いる化合物#18のジアジドユニット置換誘導体である光親和性プローブのオルタナティブ・オートファジーの誘導能および細胞内における動態についての詳細な検証を行った。リソソームの構成タンパクであるLamp1のGFP融合タンパク(Lamp1-GFP)をATG5欠損マウス胎児線維芽細胞(MEF)に発現させて光親和性プローブを添加培養したところ、5時間後までに濃度依存的にオートファジー様のLamp1-GFPのドットの集積がみられ、化合物#18と同様にオルタナティブ・オートファジーの誘導を行っていると考えられた。また、化合物#18はマウス腫瘍細胞(53T)に対して24時間で細胞死を誘導したのに対し、光親和性プローブはほぼ細胞死を誘導していないことがCTBアッセイより明らかとなった。これらのことから、この光親和性プローブは、化合物#18のオートファジー誘導能に関連する分子に結合している可能性が考えられた。

さらに、化合物#18および光親和プローブを野生型あるいはATG5欠損MEFに添加培養した細胞にFlag-phosphineを結合し、抗Flag抗体でウェスタンブロットを行ったところ、光親和プローブを添加した場合のみ複数のバンドが確認されたことから、この光親和プローブは細胞内において複数の分子と結合するとともに、Flag-phosphineとも結合可能な化合物であり、化合物#18の標的同定に有用であることが示唆された。平成28年度の研究計画として、光親和性標識法を用いた化合物#18の標的分子の解析をあげた。平成28年度は、光親和性標識法に用いる化合物#18のジアジドユニット置換誘導体である光親和性プローブのオルタナティブ・オートファジーの誘導能および細胞内における動態についての詳細な検証を行った。Lamp1-GFPを発現したATG5欠損MEFに発現させて光親和性プローブの添加培養を行い、化合物#18と同様にオルタナティブ・オートファジーの誘導を行っていることを明らかにした。また、化合物#18は腫瘍細胞(53T)に対して24時間で細胞死を誘導したのに対し、光親和性プローブはほぼ細胞死を誘導していないことから、この光親和性プローブが化合物#18のオートファジー誘導能に関連する分子に結合している可能性が考えられた。さらに、この光親和プローブは、野生型あるいはATG5欠損MEFの細胞内において複数の分子と結合するとともに、Flag-phosphineとも結合可能な化合物であり、化合物#18の標的同定に有用であることを明らかにした。今後、MSスペクロトロメトリーを用いることで標的分子同定が可能となる状態にあり、おおむね順調に研究を進められていると考えられる。本研究はオルタナティブ・オートファジーを誘導する誘導の分子機構と化合物の作用機序の解明を通して、生体におけるオルタナティブ・オートファジーの意義を明らかにし、治療薬としての有用性を検討することを目的とする。本年度は、オルタナティブ・オートファジー関連疾患モデルマウスの治療実験として、オルタナティブ・オートファジー誘導化合物である化合物#18を腫瘍細胞移植マウスに対する投与実験を行った。その結果、明らかな腫瘍抑制効果はみられなかった。そこで、化合物#18と同様にオルタナティブ・オートファジー誘導能および細胞死誘導を示す化合物#9について、詳細な検討を行った。光親和性標識法およびMSスペクトロメトリーにより新たに同定された標的分子をsiRNAによりノックダウンしたところ、化合物#9によるアポトーシスによらない細胞死誘導がコントロール群に比べ低下し、オートファジー誘導も減少していることが明らかとなった。このことから、新たに同定された標的分子は化合物#9のオートファジー及び細胞死誘導に関与していることが考えられた。また、ヒト腫瘍細胞により有効な類縁体の化合物#593の作成を行い、ヒト腫瘍細胞株で細胞死誘導能の検討を行ったところ、化合物#9よりも多くの細胞株に細胞死誘導していた。さらに、ヒト肺がん細胞株であるSBC3を移植したヌードマウス皮下に化合物#593を投与したところ、ほぼ腫瘍は形成されなかった。これらのことから、オルタナティブ・オートファジーを誘導する化合物#9および類縁体の抗がん治療薬としての有用性が示唆された。
プロスタグランディンD2系を介した心臓炎症性リモデリングの制御

我々は心臓炎症性リモデリングの病態モデルとして自己免疫性心筋炎マウスを解析した。自己免疫性心筋炎マウス群ではPGD2産生量が対照群に比して増加しており、またH-PGDS阻害薬投与によってその量が有意に抑制され、かつ心筋組織の線維化が改善された。これらはPGD2の機能制御を通じて心筋リモデリングの進展を阻止出来る可能性を示唆している。尚、本プロジェクトを遂行する過程で、我々はより個体差が小さく安定した動物実験系の確立を目指し、mdxマウスを基盤とした新たな心臓炎症性リモデリングモデル系も樹立した。今後はこのモデル系を用いて更に研究を進めていく予定である。各種心疾患において心筋組織の肥大、壊死、線維化といった心筋リモデリングが共通しておこることが知られているが、現有の治療では心筋リモデリングを十分に制御できていない。心筋リモデリングの進展に炎症が関与することが徐々に明らかになりつつある。炎症反応においてはプロスタグランディン類をはじめとする脂質メディエーターが重要な働きをしている。近年、デュシャンヌ型筋ジストロフィー(DMD)のモデル動物であるmdxマウスおよびDMD犬において、プロスタグランディン(PG)D2合成酵素の一つである造血器型PGD2合成酵素(H-PGDS)を阻害すると、大腿四頭筋の壊死・炎症の範囲が軽減し、筋力低下が改善されることが報告された。本申請研究において、骨格筋組織で認められたPGD2系制御による抗炎症作用を心臓(心筋組織)において外挿し、PGD2系を介して炎症性心筋リモデリングの進行をコントロールできるかどうかを検討した。自己免疫性心筋炎を生じているマウス心臓のリピドミクス解析を行ったところ、PGD2産生量がコントロールに比して増加しており、またH-PGDS阻害薬投与によってその量が有意に抑制されることが判明した。さらに心筋炎誘発後のday 18、day 25においてH-PGDS阻害薬投与群において、炎症によって惹起される心臓の線維化が抑制されていた。また全心臓サンプルでリポカリン型PGD2合成酵素(L-PGDS)の発現量がmRNAレベルにおいてH-PGDSに比して圧倒的に高いにもかかわらず、心臓におけるPGD2の産生は炎症によってリクルートされてくる血球細胞に存在するH-PGDSにかなり依存しているという興味深い新規知見も得られた。マウス自己免疫性心筋炎を誘発するための従来の実験プロトコールでは、その炎症の誘発の程度において当初の予想以上に個体差が大きいことが判明した。そこでより安定的に自己免疫性心筋炎を誘発するようにプロトコールを改良するとともに、当初の計画を上回る個体数のマウスを実験に要した。以上の理由により、実験計画はやや遅れている。心筋リモデリングの進展には炎症が関与しており、炎症反応においてはプロスタグランディン類をはじめとする脂質メディエーターが重要な働きをしている。我々は心臓炎症性リモデリングの病態モデルとして自己免疫性心筋炎マウスを使用しリピドミクス解析を行った。自己免疫性心筋炎マウス群ではPGD2産生量がコントロール群に比して増加しており、H-PGDS阻害薬投与によってその量が有意に抑制されることを見いだした。さらにH-PGDS阻害薬投与群においては心筋組織の炎症および線維化が抑制されていた。これらは炎症メディエーターの機能制御を通じて心筋リモデリングの進展を阻止出来る可能性を示唆している。尚、本プロジェクトを遂行する過程で、マウス自己免疫性心筋炎を誘発するための従来の実験プロトコールでは、その炎症の誘発の程度において当初の予想以上に個体差が大きいことが判明した。そこで我々はより個体差が小さく安定した実験系の確立を目指し、mdxマウスを基盤とした新たな心臓炎症性リモデリングモデル系を樹立した。今後はこのモデル系を用いて更に炎症メディエーターと心臓炎症性リモデリングの関係を探索する予定である。H-PGDS阻害薬投与によって自己免疫性心筋炎を起こしているマウス心臓においてPGD2産生量が抑制され、それに伴い心臓の線維化が抑制されることが判明した。今後は、自己免疫性心筋炎を起こしている心臓にリクルートされてくる血球細胞のうち、どのような細胞のタイプがH-PGDSを主として発現しているかを検討する。薬理学、炎症、免疫、プロスタグランディン
脈絡膜血管板形成を担う神経網膜由来因子の作用機序の解析

加齢黄斑変性症は、神経網膜外側にある脈絡膜毛細血管板の変容より神経網膜を障害する中途失明疾患であり、脈絡膜毛細血管板の維持には色素上皮細胞より分泌される血管内皮増殖因子(VEGF)が関与する。我々は脈絡膜低形成の表現型を示すAldh1a1(Aldehyde Dehydrogenase 1a1)欠損マウスの解析を進めている。若年期(2ヶ月齢)では脈絡膜以外の部位に形態学的変容は見られないが、老齢に至るまでの表現型解析を行い以下の結果を得た。1老齢マウスにおいて網膜色素上皮層の萎縮や視細胞外節部分の断片化など、形態学的変容が認められた。また、電子顕微鏡像により、色素上皮細胞が薄層化しており空隙が認められた。また、免疫組織化学的解析ではRPE生理活性マーカーの発現量低下もしくは異所的な局在が認められた。これらの萎縮型加齢黄斑変性に見られる病態であった。また、壮年期(10ヶ月齢)において同様の解析を行った所、大きな形態学的変容は認められなかった。2網膜電図(ERG)を老齢マウスおよび壮年期マウスで測定を行い、双方のマウスにおいて網膜電位応答の減弱が認められた。3老齢マウスおよび壮年期マウスにおいて視運動性反応の定量解析を行った。老齢マウスでは欠損マウスにおいて視運動性反応の有意な減少が認められたが、壮年期マウスでは野生型マウスと同等の応答を示した。4Aldh1a1欠損マウスの網膜色素上皮細胞および神経網膜のRNA-seq解析を行った。変性が進行していない壮年期マウスのRPEおよび神経網膜のmRNA発現について解析したところ、RPEにおいてはAMD関連の既知のリスク因子の有意な変化を認め、神経網膜においては炎症系・ストレスマーカー因子の有意な上昇を認めた。研究計画に即した実験・解析を進める事ができたため。我々は脈絡膜低形成の表現型を示すAldh1a1(Aldehyde Dehydrogenase 1a1)欠損マウスの解析を進め、以下の結果を得た。1網膜色素上皮細胞から分泌されるVEGFは、神経網膜で発現するAldh1a1に合成されるレチノイン酸により調節される。レチノイン酸の基質となるビタミンA欠乏食で飼育したマウスは脈絡膜低形成の表現型を示し、初代培養系においてVEGF分泌の低下を示した。2上記レチノイン酸は、色素上皮細胞層のSox9の発現を増強する。色素上皮細胞特異的にSox9を欠損したマウスにおいて脈絡膜低形成を認め、Aldh1a1欠損マウスにおいて色素上皮細胞特異的にSox9を過剰発現させると脈絡膜の低形成が抑制された。2若年から老齢のAldh1a1欠損マウスの脈絡膜・色素上皮細胞・神経網膜の免疫組織化学的解析を行い、老齢マウスにおいて色素上皮細胞の縮退および視細胞外節の断片化を認めた。3若年から老齢のAldh1a1欠損マウスの電気生理学的解析を行い、老齢マウスにおいてERG応答の有意な減弱を認めた。また視運動性反応が低下する示唆的結果を得た。また、Aldh1a1欠損マウスの網膜色素上皮細胞および神経網膜のRNA-seq解析を行った。

研究計画に即した実験・解析を進める事ができたため。Aldh1a1欠損マウスRNA-seqの解析を進め、発現量の変化する遺伝子を同定する。また、これんらの遺伝子のうち、老齢マウスにおける加齢黄斑変性様の病態(色素上皮細胞の萎縮と視細胞の傷害)の原因となる遺伝子を特定し、病変に至る分子機序の解析を行う。研究計画の実験動物の搬入手続きが年度内に完了できなかったため、次年度に使用する。
ストキャスティック磁場による高Z不純物遮蔽の定量評価と輸送モデルの検証

ストキャスティック磁場領域における高Z(高原子番号)不純物の振る舞いについて以下の成果を得た。原子番号が大きく異なる(Z=2,6,26)不純物(ヘリウム、炭素、鉄)に対して遮蔽効果があることがわかった。現行の輸送モデルでは、不純物の輸送係数は背景プラズマに比べて34倍程度大きな値が必要である。モデルが実験結果を再現するためには第一壁からの不純物発生量として、全体の10%程度を考慮する必要がある。装置間で比較を行った結果、不純物遮蔽が起こる場合には、ストキャスティック層の厚みが不純物の侵入長に比べて10倍以上大きくなっている。不純物の流れの分布を計測し、磁力線構造との相関を得ることに成功した。本研究目的の1つである、磁場構造と不純物輸送との関係を詳しく調べるために、これまで準備を進めてきた周辺部2次元可視分光計測系のチャンエル数の拡張を行った。従来の40チャンネルから130チャンネルまで増強し、より広範囲の観測が可能となった。これにより、ダイバータ板から、ダイバータレグ、X点およびストキャスティック領域までの範囲が観測領域に入ることになった。また、この増強に伴い、既存の分光器の光学系の改良を行った。さらに、タングステンランプを用いて光学系の絶対較正を行った。これにより、可視領域での発光から、各種不純物の発生量などを定量的に評価する準備が整った。得られた計測系を用いて水素、炭素、鉄からの発光分布を観測した。また、クリプトンパフ実験を行い、その発光分布も取得した。特に水素、炭素の発光の空間分布について重点的に解析を行い、以下のことが明らかになった。1.ダイバータ板付近のチャンネルから炭素の化学スパッタリングに起因すると考えられるCHバンドの発光線を観測することができた。今後、分光器の較正係数を用いてその発生量の評価を行う。2.低中密度運転時には、炭素イオンC1+, C2+, C3+の発光はいずれもダイバータレグのX点付近でもっとも強くなっている。2.その後、更に密度を上げてプラズマがデタッチメント遷移すると、発光はC2+、C3+へと移行する。3.デタッチメント遷移後のC3+の発光は主にC4+からの再結合によって起こっている。4.水素の発光から、デタッチメント遷移後は最外殻磁気面に沿って水素の体積再結合が起こっている。不純物輸送解析に用いる3次元シミュレーションコードについて、磁力線に垂直方向の輸送係数を空間的に変化できるように改良を行った。これにより、背景プラズマの不純物輸送への影響をより詳細に取り入れることが可能になった。プラズマ中の不純物から放射される発光を分光器で計測し、2次元分布を得た。これと数値シミュレーションの比較を詳細に行い、不純物輸送モデルの検証をすすめた。これにより、現状のモデルをそのまま用いて不純物からの発光の2次元分布を計算すると、実験で得られた結果と異なることがわかった。シミュレーション結果が実験を再現するためには、現行のモデルに対して以下の修正が必要であることがわかった。1.磁力線に沿った温度勾配の方向に働く力を10倍程度にすると、実験結果に近づく。2.磁力線に垂直方向の輸送の拡散係数を数倍10倍に大きくすると、実験結果に近づく。3.不純物の発生位置を、プラズマと直接接触していると思われるダイバータ板のみではなく、装置壁全体に分布させると、実験結果に近づく。この時、装置壁に均一に発生位置を分布させた場合と、局所的に分布させた場合とでは、発光の2次元分布にあまり変化は現れない。また、前年度までに進めた2次元可視分光計測を用いて、不純物からの発光スペクトルのドップラーシフト量を解析し、不純物の磁力線方向の流れの速度を見積もった。荷数2の炭素不純物に関して、おおよそ10000 m/sの速度でダイバータ板に向かって流れていることがわかった。これは現行のモデルで得られる不純物の速度(1000 10000 m/s)よりも若干大きい。違いの理由としては、背景プラズマから不純物への運動量伝達のモデルに原因があると考えられる。これらの成果は、不純物輸送のモデルの定量的な検証に重要であり、将来の装置設計にとって有用な結果である。以下の研究成果が得られた。1.分光およびボロメータから得られたそれぞれの不純物の2次元発光分布とシミュレーションの比較から、現行の輸送モデルでは、不純物の磁力線に垂直方向の輸送係数を過小評価していることが明らかになった。また、ダイバータ板以外の第一壁からの不純物の発生量が少なからずあることが示された。2.外部摂動磁場を印加することにより、鉄およびヘリウム不純物の遮蔽がより効果的になることがわかった。これは以前に観測された炭素不純物の遮蔽効果と同様の結果である。摂動磁場によって周辺部のストキャスティック磁場領域が拡がり、遮蔽効果の促進につながったと考えられる。また今回の結果からこの効果が不純物種にほぼ依存しない効果であることもわかった。3.2次元可視分光計測から、炭素不純物の磁力線方向の流れの2次元分布を得ることに成功した。流れはダイバータ板につながる磁力線の向きに強い相関があり、低密度プラズマではダイバータ板から閉じ込め領域の向きに、高密度の時はダイバータ板に向かって流れることがわかった。

速度の絶対値としては10000 m/sで、これは燃料粒子イオンのほぼ4050%程度の速度に対応している。密度に対して流れの向きが変わることは、モデルでも予測されており、今後詳細な比較を進めることで磁力線方向の輸送モデルの検証が進むことが期待される。4.不純物遮蔽について磁場構造、プラズマパラメータが大きく違う装置間で比較を行い、遮蔽に有効なパラメータとその運転領域の同定を行った。以上の成果は、将来の核融合炉設計におけるダイバータの最適化にむけて、高Z不純物の振る舞いを予測するための重要な知見であり、また同課題の更なる研究の足がかりを得ることができた。ストキャスティック磁場領域における高Z(高原子番号)不純物の振る舞いについて以下の成果を得た。原子番号が大きく異なる(Z=2,6,26)不純物(ヘリウム、炭素、鉄)に対して遮蔽効果があることがわかった。現行の輸送モデルでは、不純物の輸送係数は背景プラズマに比べて34倍程度大きな値が必要である。モデルが実験結果を再現するためには第一壁からの不純物発生量として、全体の10%程度を考慮する必要がある。装置間で比較を行った結果、不純物遮蔽が起こる場合には、ストキャスティック層の厚みが不純物の侵入長に比べて10倍以上大きくなっている。不純物の流れの分布を計測し、磁力線構造との相関を得ることに成功した。分光計測系の準備と整備がほぼ終わったことに加え、高Z不純物(鉄)に関する分布データの取得が昨年度行われた。また数値シミュレーションについてもコードの高Z不純物に対する拡張が終わった。これらを組み合わせて解析を進めることにより、平成27年度では当初の目標である、高Z不純物における輸送モデルの検証が進められる見通しとなった。磁場閉じ込め核融合装置の周辺プラズマ輸送平成26年度までで分光器(可視、真空紫外)の準備と整備が終わり、不純物からの発光の2次元分布計測が可能になった。さらに高Z不純物(鉄)からの発光についてもデータ収集を行った。数値シミュレーションにおいても、コードの輸送係数の取扱の改良、高Z不純物への拡張が終わった。平成27年度は、実験で得られた高Z不純物からの発光分布をシミュレーション結果と比較し、現行の不純物輸送モデルの検証を高Z不純物に対して行う。具体的には、モデル中の輸送係数、空間分布、不純物の発生量、発生の空間分布について変化させ、実験をより正確に再現するパラメータ領域を探す。当初の計画では平成25年度において高Z不純物の発生量の定量的な同定を行う予定であった。現在のところ、分光器の絶対較正は終わっているが、その較正係数を用いた鉄、クリプトンなどの絶対量評価には到っていない。ただし、絶対評価に必要な計測系の立ち上げは終わっているため、今後データ解析を精力的に進めることにより、当初の予定通りに研究を遂行する。年度当初に予定していた学会発表における旅費が、航空運賃の変動などにより軽減されたこと、および研究者の招聘期間の短縮により招聘費が軽減されたことにより残りが生じた。不純物輸送の定量的な評価に必要な計測系の立ち上げは完了した。今後はこれを用いて得られたデータの解析を行う。
自家骨髄移植法の導入による食道癌外科治療体系の変革

近年のCSFの急速な臨床への場の普及により製品の扱いやすさ、普遍性の観点から自家骨髄移植の利点は失われた。サイトカインを投与した群と非投与患者の生存率は術後2年までは前者が有意に良好で術後3年以後次第に接近し有意差を認めなくなった。この解釈については術後の一時期の投与のみであったので長期間の癌抑制効果を期待できないと言えよう。この点では術後定期的なboostを試みるという展望が生まれた。また本研究を進める過程で得られた成果であるオキザロ酢酸による細胞保存効果はその他の細胞で普遍的に認められるものであることが判明しつつあり、おそらくより発展的に研究が進められるであろう。
肝細胞増殖因子の誘導物質による肝再生促進と肝障害治療に関する研究

先に我々は、ヒト皮膚線維芽細胞並びに種々のヒト白血病細胞株が肝細胞増殖因子(HGF)を産生・分泌することを見出し、これらの細胞を用いてHGF産生制御因子を探索した結果、誘導因子としてC及びAキナーゼ活性化剤、種々の増殖因子などを、また、抑制因子としてTGF-β及びデキサメタゾンを明らかにした。本研究ではHGF産生調節作用を有する生体内生理活性物質をさらに探索したところ、インターフェロン-γ(IFN-γ)がKG-1並びにRPMI-8226ヒト白血病細胞株からのHGF産生を強く促進することを見出した。この誘導はHGFmRNAレベルの増加を伴い、他の既知HGF誘導剤の作用と同程度もしくはより強いものであった。IFN-α及びIFN-βも両細胞によるHGF産生を促進したが、KG-1細胞における作用はIFN-γよりも弱かった。一方、ヒト皮膚線維芽細胞のHGF産生に対しては、IFN-γが弱い誘導作用を示すのみで、IFN-α及びIFN-βは無効であった。しかし、本細胞ではIFN-γは8-ブロモ-cAMPによるHGF誘導を著しく増強した。一方、IFN-α及びIFN-βはこのような増強作用を示さなかったが、IFN-γによる増強を抑制した。本細胞でIFN-γはまた、他のcAMPレベル上昇薬やインターロイキン-1βによるHGF誘導も増強した。このようなHGF誘導剤とIFN-γの相乗作用はすべてのHGF誘導剤で観察されるわけではなく、EGFやCキナーゼ活性化ホルボールエステルのHGF誘導作用はIFN-γにより逆に抑制された。ヒトHGF遺伝子のプロモーター領域には、他のIFN-γ応答性遺伝子で明らかにされているIFN-γ活性化配列(GAS)が存在しており、これが本誘導に関与しているものと推察される。IFN-γは肝の障害やDNA合成阻害、アポトーシスを引き起こすことが知られているが、本サイトカインが同時にこれらの作用と拮抗するHGFを誘導するという今回の知見は、肝再生と修復におけるホメオスターシス調節機構の存在を示唆するものと考えられる。また、我々はヒト胎児肺線維芽細胞からのHGF産生は培養内加齢により増加することを報告しているが、これはインターロイキン-1によるオートクリンなHGF誘導が原因であることを明らかにした。先に我々は、ヒト皮膚線維芽細胞並びに種々のヒト白血病細胞株が肝細胞増殖因子(HGF)を産生・分泌することを見出し、これらの細胞を用いてHGF産生制御因子を検索した結果、これまでに誘導因子として12-ミリステート13-アセテート(PMA)などのCキナーゼ活性化剤、8-ブロモcAMPやコレラトキシンなどのAキナーゼ活性化剤、EGFやFGFなどの増殖因子を、また、抑制因子としてTGF-β及びデキサメタゾンを明らかにした。本研究ではHGF産生調節作用を有するサイトカイン、生体内生理活性物質をさらに探索したところ、インターフェロン-γ(IFN-γ)がKG-1並びにRPMI-8226ヒト白血病細胞株からのHGF産生を強く促進することを見出した。特にRPMI-8226

細胞における誘導は0.1IU/mlという極めて低濃度のIFN-γで認められた。また、この誘導はHGFmRNAレベルの増加を伴うものであり、他の既知HGF誘導剤の作用と同程度もしくはより強いものであった。IFN-γと他のHGF誘導剤との併用では、PMAとの共存により相乗的な誘導効果が認められた。IFN-α及びIFN-βも両細胞によるHGF産生を促進したが、KG-1細胞における作用はIFN-γよりも弱かった。一方、ヒト皮膚線維芽細胞のHGF産生に対しては、IFN-γが弱い誘導作用を示すのみで、IFN-α及びIFN-βは無効であった。IFN-γによるHGF誘導はTGF-βにより抑制された。ヒトHGF遺伝子のプロモーター領域には、他のIFN-γ応答性遺伝子で明らかにされているIFN-γ活性化配列(GAS)が存在しており、これが本誘導に関与しているものと推察される。IFN-γは肝の障害やDNA合成阻害、アポトーシスを引き起こすことが知られているが、本サイトカインが同時にこれらの作用と拮抗するHGFを誘導するという今回の知見は、肝再生と修復におけるホメオスターシス調節機構の存在を示唆するものと考えられる。先に我々は、ヒト皮膚線維芽細胞並びに種々のヒト白血病細胞株が肝細胞増殖因子(HGF)を産生・分泌することを見出し、これらの細胞を用いてHGF産生制御因子を検索した結果、これまでに誘導因子としてホルボールエステルなどのCキナーゼ活性化剤、8-ブロモ-cAMPやコレラトキシンなどのAキナーゼ活性化剤、EGFやFGFなどの増殖因子及びアスコルビン酸を、また、抑制因子としてTGF-β及びデキサメタゾンを明らかにし、報告した。平成9年度の本研究でHGF産生調節作用を有するサイトカイン、生体内生理活性物質をさらに探索したところ、インターフェロン-γ(IFN一γ)がKG-1並びにRPMI-8226ヒト白血病細胞株がらのHGF産生を強く促進することを見出した。今年度はIFN-γの作用をヒト皮膚線維芽細胞を用いて調べた。その結果、IFN-γは本細胞のHGF産生に対しては弱い誘導作用を示すのみであり、IFN-α及びIFN-βは無効であった。しかし、WN-γは8-ブロモ-cAMPによるHGF誘導を著しく増強した。一方、IFN-α及びIFN-βはこのような増強作用を示さなかったが、IFN-γによる増強を抑制した。このようなIFN-γの増強効果は植IFN-γ中和抗体により完全に阻止された。IFN-γはまた、インターロイキン-1βやcAMPレベル上昇薬であるコレラトキシン、フォルスコリン及びプロスタグランジンE_2によるHGF誘導も増強した。さらにIFN-γはコレラトキシン、フォルスコリン及び8-ブロモ-cAMPによるHGF遺伝子発現のアップレギュレーションを強く増強し、その効果は添加後3時間で認められた。このようなHGF透導剤とIFN-γの相乗作用はすべてのHGF誘導剤で観察されるわけではなく、EGFやCキナーゼ活性化ホルボールエステルのHGF誘導作用はIFN-γにより逆に抑制された。以上のようにIFN-γはヒト皮膚線維芽細胞におけるcAMP誘導性のHGF産生を相乗的に増強し、増殖因子やCキナーゼ活性化によるHGF誘導を抑制することが明らかとなった。また、我々はヒト胎児肺線維芽細胞からのHGF産生は培養内加齢により増加することを報告しているが、これはインターロイキン1によるオートクリンなHGF誘導が原因であることを明らかにした。