hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中枢神経組織におけるアストロサイトのコレステロール代謝調節機構

我々は脳内コレステロールホメオスタシスの制御調節機構を理解するため、これまで脳内ての細胞間コレステロール輸送を主要に担う脳内産生HDLについて、その主たる供給細胞であるアストロサイトに於ける産生機構とその制御の生理機能を研究してきた。ラット胎児大脳細胞を一ヶ月間長期培養した後に調製されたアストロサイトは、通常の一週間短期培養胎児大脳から得られたそれに比べ、細胞コレステロールレベルの減少が認められるとともに、HMG-CoA reductase活性上昇に基づくコレステロール合成の増加とapoE合成・分泌の増強が認められ、HDL産生が著明に上昇していた。一方、短期培養大脳から得られたアストロサイトを大脳長期培養濾液で刺激すると、長期培養大脳細胞から得られたアストロサイトと同様のapoE-HDL産生とコレステロール代謝亢進に基づく変化を引き起こした。そこで、脳内で作用する栄養成長因子等を検索すると、神経細胞やアストロサイト自身が産生するaFGFに大脳長期培養濾液と同様のapoE-HDL産生亢進活性が認められ、培養濾液を抗aFGF抗体で処理するとその刺激活性は消失した。こうして、大脳細胞の長期培養によって、培養濾液中にはaFGFが放出され、それがアストロサイトを刺激してapoE-HDL産生を亢進させていることが分かった。大脳細胞の長期培養では、開始後一週間でニューロンに最も強い神経突起進展が観察されるが、その後は次第にニューロンは死滅していった。シグナルペプチドのないaFGFの放出の機序は未解明であるが、こうしたニューロンの損傷などで放出され、その結果アストロサイトのapoE-HDL産生を促して、これが神経突起再生などの障害修復機転におけるコレステロール供給に役立っているものと考えられる。中枢神経組織でのコレストロール代謝平衡におけるアストロサイトの役割を理解するために、アストロサイトのHDL形成機構とHDL産生におけるスフィンゴミエリンの機能を研究した.アストロサイトによるHDL産生機構は、アストロサイト自身が産生するapoEと脳血管内皮細胞が産生すると考えられているapoAIを介したコレステロールefflux機構および細胞内コレステロール輸送を検討することにより解析された.ラットアストラサイトはapoEを分泌し、細胞外にcholesterol-rich HDLを産生した.一方、脳の血管内皮細胞が産生すると考えられる外来性apoAIにも反応してcholesterol-poor HDLを細胞外に産生した.しかしながら、アストロサイトはapoAIに対し、繊維芽細胞に比べるときわめて低い反応性を示した.sphingomyelinase(SMase)で前処理されたアストロサイトは、apoAI-mediated cholesterol effluxが著しく増加し、SMase処理細胞の細胞膜は特にcaveolae-like domainで顕著なcholesterol contentの減少が認められた.apoAIによるcholesteroleffluxはSMase処理中が最も強く、ACAT-available cholesterol poolはSMase処理後apoAI刺激で減少した.これらのことはSMase処理で細胞膜sphingomyelin(SM)が減少し、SMによって細胞膜での局在が制御されていたコレストロール分子の自由度が増加して、apoAI-mediated cholesterol effluxにつながったものと考えられる.また、endogenous apoE-mediated cholesteroleffluxはSMaseにより影響を受けなかった.これらの知見はendogenousapoEはeogenousapoAIとは異なる機構を介してcholesterol effluxを促進していることが示唆された.我々は脳内コレステロールホメオスタシスの制御調節機構を理解するため、これまで脳内での細胞間コレステロール輸送を主要に担う脳内産生HDLについて、その主たる供給細胞であるアストロサイトに於ける産生機構とその制御の生理機能を研究してきた。

ラット胎児大脳細胞を一ヶ月間長期培養した後に調製されたアストロサイトは、通常の一週間短期培養胎児大脳から得られたそれに比べ、細胞コレステロールレベルの減少が認められるとともに、HMG-CoA reductase活性上昇に基づくコレステロール合成の増加とapoE合成・分泌の増強が認められ、HDL産生が著明に上昇していた。一方、短期培養大脳から得られたアストロサイトを大脳長期培養濾液で刺激すると、長期培養大脳細胞から得られたアストロサイトと同様のapoE-HDL産生とコレステロール代謝亢進に基づく変化を引き起こした。そこで、脳内で作用する栄養成長因子等を検索すると、神経細胞やアストロサイト自身が産生するaFGFに大脳長期培養濾液と同様のapoE-HDL産生亢進活性が認められ、培養濾液を抗aFGF抗体で処理するとその刺激活性は消失した。こうして、大脳細胞の長期培養によって、培養濾液中にはaFGFが放出され、それがアストロサイトを刺激してapoE-HDL産生を亢進させていることが分かった。大脳細胞の長期培養では、開始後一週間でニューロンに最も強い神経突起進展が観察されるが、その後は次第にニューロンは死滅していった。シグナルペプチドのないaFGFの放出の機序は未解明であるが、こうしたニューロンの損傷などで放出され、その結果アストロサイトのapoE-HDL産生を促して、これが神経突起再生などの障害修復機転におけるコレステロール供給に役立っているものと考えられる。
顆粒球コロニー刺激因子受容体を介するシグナル伝達機構の解析

一方、分化誘導能の欠損したG-CSF受容体発現株では発現せず好中球へ分化する細胞株ではG-CSF刺激により発現する遺伝子をスクリーニングしたところ、数種類の遺伝子を同定した。そのなかでSTAT3遺伝子およびERO1-L遺伝子について解析した。G-CSF刺激依存にSTAT3タンパク質はリン酸化され活性化し種々の遺伝子の発現を誘導するが、STAT3自身の遺伝子の発現が誘導されSTAT3タンパク質がさらに生成される事が明らかになった。これによりSTAT3活性化による好中球分化誘導のシグナル伝達がさらに増強されるものと考えられる。ERO1-L遺伝子産物はER内で生成したてのタンパク質にジスルフィド結合を形成させる酵素であり、G-CSF刺激で好中球分化時に誘導される殺菌性タンパク質MPOなどの立体構造形成をうながすためにERO1-Lが誘導されることが示唆された。我々はこれまでに、前駆細胞がG-CSF刺激依存に好中球に分化するin vitro系を構築した。この系を用いて、G-CSF刺激で誘導される好中球への分化誘導に伴いみられる増殖停止の分子機構を、分化誘導に関与する転写因子と細胞周期の調節因子とを関連づけて解析する目的で、好中球の分化に関与するとされる転写因子、PU.1,C/EBPα,C/EBPε及び、細胞周期調節因子(CDK阻害因子)p21(WAF1),p27(KIP1)について、それらの遺伝子発現を解析している。これらのcDNAをRT-PCR法により単離し、それらをプローブとして、Northarn blot法により遺伝子発現を調べた。その結果、C/EBPε、p21(WAF1)についてはG-CSF刺激後3日までに、わずかなmRNAの増加(最大約20%)が見られたが細胞周期を停止するに十分とは考えられなかった。一方、G-CSF刺激による初期の遺伝子発現調節、特に好中球分化誘導に関与する遺伝子を解析するため、昨年度までに刺激後15分以内に発現が誘導される遺伝子を数種類単離し、ついで好中球への分化を誘導できない種々の変異型G-CSF受容体を発現する細胞株において、単離された遺伝子のG-CSF依存の発現に異常があるか否かを解析した。その結果、分化誘導のシグナル伝達に必要な領域の欠失受容体の発現細胞ではこれらの遺伝子の発現誘導が起きていなかったが、アミノ酸置換変異型受容体の発現細胞では分化誘導能と、これらの遺伝子の発現誘導とは必ずしも相関していなかった。そこで、新たに分化誘導能のある野生型受容体発現細胞でG-CSF刺激依存に発現し、分化誘導能のない変異型受容体発現細胞で発現しない遺伝子の探索をおこなっている。G-CSF刺激依存の分化に伴う増殖抑制機構を解析するために、好中球前駆細胞GM-I62Mあるいは32Dcl3細胞をG-CSF刺激後、細胞周期調節因子および好中球分化誘導への関与が示唆されている転写因子PU.1,C/EBPα,C/EBPεの遺伝子発現をNorthern blotで検討し、G-CSF刺激による増殖抑制機構への関与を検討した。CDK阻害因子p21WAF1は発現量に変化なく、p27KIP1,p19INK4Dは発現が誘導された。一方、転写因子C/EBPα,C/EBPεの発現は上昇したが、PU.1の発現量は変化しなかった。したがって、G-CSF刺激依存の増殖抑制には、p27KIP1,p19INK4Dの発現が関与していると考えられた。また、C/EBPα,C/EBPεがp27KIP1,p19INK4Dの発現を制御している可能性が考えられたため、不活性型C/EBPεを強発現した細胞株を樹立しp27KIP1,p19INK4Dの発現に対する影響を検討する。(平成12年12月日本分子生物学会で発表)一方、分化誘導能の欠損したG-CSF受容体発現株では発現せす好中球へ分化する細胞株ではG-CSF刺激により発現する遺伝子をスクリーニングしたところ、数種類の遺伝子を同定した。そのなかでSTAT3遺伝子およびNAIP3遺伝子について解析した。NAIP3は細胞死を抑制する因子であり、G-CSF刺激でNAIP3が誘導されることで分化誘導時での細胞死抑制に関与していることが示唆された。
新しい生体吸収性金属（マグネシウム合金）を用いた吸収性膵断端閉鎖クリップの開発

本研究では膵切離における膵液瘻の発生を防止する,膵断端閉鎖用の吸収性医療用クリップの開発を目的としている.本研究の5つのプロセスは(1)新しい生体吸収性金属の開発(2)膵断端の閉鎖に最も適した強度,形状の設計(3)クリップの試作(4)動物実験による生体内での素材の安全性の確認(5)動物実験による膵断端閉鎖効果および耐久性の評価である.平成28および29年度は工学研究科の共同研究者らと新規素材となる生体吸収性素材のマグネシウム合金の開発と改良を行った.同素材で止血用小クリップを試作し,動物実験で動物生体内での変化,安全性を検証した.その結果,重大な有害事象は認めず,クリップが3-6ヶ月程度は生体内で安定して存在し,その後次第に吸収が進んでいくことを確認し,新規吸収性マグネシウム素材の安全性,耐久性,吸収性は膵断端閉鎖に必要十分な特性を備えていると結論した.本年度は膵断端閉鎖用のクリップの設計と試作および最終プロセスであるクリップの試作および動物実験に取り組んだ.クリップの設計は工学研究科の共同研究者,金属加工業者と共に検討したが,金属の特性による形成の制約があり難航した.最終的には3列のステープラー型に形成して試作品を作成し,大型動物(犬)を用いて膵切離および断端閉鎖実験を行うことができた.経時的に観察,血液のサンプルを採取し,2週間後,および8週間後に剖検して臨床および病理組織学的検討を行った.その結果,全ての犬が期間中生存,臨床的には明らかな有害事象は認めなかっただけでなく,膵液瘻が1個体も発生しなかった.血液生化学検査においても大きな異常所見は認めず,ステープラー型マグネシウム合金による膵切離は,短期的には安全性,膵液瘻防止効果は概ね満足できるものであり,今後も開発を継続していけるものと判断している.現在剖検で採取した膵切離断端の病理組織学的検討を行っている.本研究では膵切離における膵液瘻の発生を防止する目的で,膵断端を閉鎖する吸収性医療用クリップの開発を目的としている.本研究には大きく5つのプロセスが必要と考えられる.(1)新しい生体吸収性の金属素材の開発と選定(2)同金属を持ちいたクリップ試作(3)動物実験による,金属の生体内での安全性,吸収性の検討(4)膵断端閉鎖に最適化した閉鎖機構及び形状の検討(5)動物実験での膵断端閉鎖効果と安全性,耐久性の検討である.本年度は,共同研究者らと金属の開発中であった,新規生体吸収性材料のマグネシウム合金を改良を進めた.素材の強度や可塑性などの基礎的な性質を検証し,同素材にて止血用の小クリップを試作した.イヌの胆嚢摘出を行い,試作したクリップを用いて,止血及び胆嚢管の閉鎖を行った.術中の操作性や止血能力,及び短期的な耐久性と安全性には大きな問題は認めなかった.その後,クリップをイヌの体内に残し,イヌを経時的に観察した.イヌは問題なく生存しており,安全性に大きな問題はないと思われた.また,経時的にCTスキャンにて体内を撮影し,安全性と耐久性及び生体内での吸収の過程を調べた.その結果,クリップは3-6ヶ月程度は生体内で安定して存在していた.クリップ周辺の臓器にも炎症や異常を認めず,安全性は問題ないものと思われた.また,6-12ヶ月程度で吸収が次第に進んでいき,最終的にCTスキャンにて確認できなくなるまで吸収されることが確認された.膵断端の閉鎖のためには,現在までの実験で持ちいた止血用のクリップよりもさらに大きな形状のものが必要となる.また,閉鎖最適な力も調整せねばならない.幾つかの形状を検討しているが,金属の特性上,形成が難しく,やや難航している.本研究では膵切離に置ける膵液瘻の発生を防止する目的である,膵断端を閉鎖する吸収性医療用クリップの開発を目的としている.本研究には大きく5つのプロセスが必要と考えられる.(1)新しい生体吸収性金属素材の開発と選定.(2)膵断端の閉鎖に最も適した強度,形状を選定し,設計する.(3)同素材を用いたクリップの試作.(4)動物実験による素材の生体内での安全性の確認.(5)動物実験による膵断端閉鎖効果,安全性および耐久性の評価である.一昨年度は,共同研究者らと素材となる生体吸収性素材のマグネシウム合金の開発と改良を行なった.また,同素材で止血用の小クリップを試作した.動物実験で術中の操作性や止血能力を確認した.また,クリップを使用した動物を経時的に観察した.その結果,少なくとも安全性に問題は認めなかった.また,CTスキャンにてクリップが3-6ヶ月程度は生体内で安定し,その後次第に吸収が進んで行くことを確認した.これらの検討から,生体吸収性マグネシウム合金の耐久性,吸収性も概ね膵断端閉鎖に妥当であろうと判断した.本年度は膵断端用のクリップの設計と,試作を行なっている.膵断端の閉鎖に適した形状の選定を行い,いくつかの候補を選定した.また,工学部の共同研究者や金属加工業者と連携し,金属の加工性の改善に取り組んでいる.試作品の作成も試みているが,現時点ではまだ問題点が多く難航しており,動物実験には至っていない.膵断端閉鎖に至適な形状の選定が難航した.いくつかの形状をデザインしたが,生体吸収性マグネシウム合金の加工や,閉鎖圧の調整が難しく,動物実験での使用に至っていない.

本研究では膵切離における膵液瘻の発生を防止する,膵断端閉鎖用の吸収性医療用クリップの開発を目的としている.本研究の5つのプロセスは(1)新しい生体吸収性金属の開発(2)膵断端の閉鎖に最も適した強度,形状の設計(3)クリップの試作(4)動物実験による生体内での素材の安全性の確認(5)動物実験による膵断端閉鎖効果および耐久性の評価である.平成28および29年度は工学研究科の共同研究者らと新規素材となる生体吸収性素材のマグネシウム合金の開発と改良を行った.同素材で止血用小クリップを試作し,動物実験で動物生体内での変化,安全性を検証した.その結果,重大な有害事象は認めず,クリップが3-6ヶ月程度は生体内で安定して存在し,その後次第に吸収が進んでいくことを確認し,新規吸収性マグネシウム素材の安全性,耐久性,吸収性は膵断端閉鎖に必要十分な特性を備えていると結論した.本年度は膵断端閉鎖用のクリップの設計と試作および最終プロセスであるクリップの試作および動物実験に取り組んだ.クリップの設計は工学研究科の共同研究者,金属加工業者と共に検討したが,金属の特性による形成の制約があり難航した.最終的には3列のステープラー型に形成して試作品を作成し,大型動物(犬)を用いて膵切離および断端閉鎖実験を行うことができた.経時的に観察,血液のサンプルを採取し,2週間後,および8週間後に剖検して臨床および病理組織学的検討を行った.その結果,全ての犬が期間中生存,臨床的には明らかな有害事象は認めなかっただけでなく,膵液瘻が1個体も発生しなかった.血液生化学検査においても大きな異常所見は認めず,ステープラー型マグネシウム合金による膵切離は,短期的には安全性,膵液瘻防止効果は概ね満足できるものであり,今後も開発を継続していけるものと判断している.現在剖検で採取した膵切離断端の病理組織学的検討を行っている.金属の特性から,形成ができるかどうかは大きな問題である.効果的に断端を閉鎖する形状をいくつか選定した上で,技術的に加工できる形状を見出し,試作を重ねていく.また,加工した時の耐久性や安全性もさらに検討していく必要がある.その上で,動物実験モデルを作成し,生体内での効果,安全性を検討していく必要がある.素材の加工は大きな問題である.工学部の共同研究者らと金属の加工性の改善を進めていく必要がある.また,生体からみた至適形状の検討のみならず,金属の加工性から見た至適形状の検討を加え,試作品作成を意識した検討が必要である.より一層共同研究者や金属加工業者などと密に連携していく必要がある.最終的には試作品を作成し,動物実験での検証につなげたい.本年度,膵断端閉鎖用のクリップを試作する予定であったが,金属の特性上,形成が難航しており,試作品が完成しておらず,支出しなかった.試作品の作成に研究費の充当を予定していたが,現時点では十分に試作品を作成できておらず,本年度も試作品作成を継続する予定である.また試作品作成が遅れていることから動物実験を行うに至っておらず,本年度,動物実験を行う予定であり,研究費を使用する予定である.膵断端閉鎖用のクリップを試作する.試作品を用いて,動物実験を行い,安全性や効果を検討する予定である.
姉妹染色分体間に特異的に接着を形成するためのメカニズム

複製により生じた姉妹染色分体対はコヒーシンと呼ばれる複合体により接着され、この接着は引き続くM期での染色体分配において不可欠な役割を果たすことが知られる。コヒーシンが接着を形成する際にはDNA複製と共役してEco1アセチラーゼによりアセチル化されることが重要なことが近年見いだされた。本研究ではコヒーシンのアセチル化が細胞周期でどのように制御されているか、特にEco1によるアセチル化はどのような仕組みでDNA合成と共役しているのか解き明かすことを目的とした。アセチル化コヒーシンを特異的に検出する抗体を用い、以下のことを見いだした。(1)アセチル化コヒーシンはHos1によって特異的に脱アセチル化される。この脱アセチル化はコヒーシン複合体を次の細胞周期で再利用するために必要である。(2) DNA複製と共役したコヒーシンのアセチル化に寄与する因子として、Ctf18-RFC, Ctf4, Chl1の3因子が同定された。これらはいずれもDNA複製との関連が示唆されている因子である。その後の解析から、これら因子により保障されるDNA複製装置の調和的な動き、特にラギング鎖の円滑な合成がコヒーシンの効率的アセチル化に必要である可能性が示唆された複製により生じた姉妹染色分体対はコヒーシンと呼ばれる複合体により接着され、この接着は引き続くM期での染色体分配において不可欠な役割を果たすことが知られる。その後の解析から、これら因子により保障されるDNA複製装置の調和的な動き、特にラギング鎖の円滑な合成がコヒーシンの効率的アセチル化に必要である可能性が示唆されたDNA複製より生じた姉妹染色分体対はコヒーシン複合体で接着され解離しないようになっている。近年の研究により、コヒーシンサブユニットSmc3のアセチル化酵素Eco1によるアセチル化が接着の形成時に重要な働きをすることが示されている。本研究課題は、このSmc3アセチル化が細胞周期においてどのように制御されているか解明することを目的としている。本年度の成果は次の通りである。1、Smc3の脱アセチル化酵素として出芽酵母Hos1を同定した。一連の解析により、Hos1は一度接着を担ったコヒーシンを脱アセチル化することで、次の細胞周期での再利用を可能にしていることが見いだされた。以上の結果を英国オックスフォード大学のKim Nasmyth研究室との共同研究の形でMolecular Cell誌に発表した。この発見はコヒーシンを制御する重要な因子を新規に見いだしたものである。2、DNA複製時にSmc3が効率よくアセチル化されるために必要な因子としてCtf4,Ctf18,Wpl1/Rad61を同定した。これら因子の染色体上での挙動の解析より、DNA複製と共役してSmc3アセチル化が誘導されるメカニズムについての新規なモデルが得られた。現在このモデルの検証実験を進めているところである。3、染色体上のコヒーシンに結合している因子としてM期キナーゼであるポロキナーゼ(Cdc5)を同定し、またこのCdc5のコヒーシンへの結合はEco1に依存していることを見いだした。現在この結合の生理的意味についての解析を進めている。これらの結果の一部を先行して、イタリア・ミラノビコッカ大学Simonetta Piatti研究室との共同研究の形でJ.Cell Biol.誌に発表した。以上のように、研究の目的の達成へ向けて本年度は研究を十分進展させることができたと考えている。DNA複製より生じた姉妹染色分体対はコヒーシン複合体で接着され解離しないようになっており、これは生物のもつゲノム維持のための重要な機構の一つである。本研究課題は、Smc3アセチル化が細胞周期においてどのように制御されているか解明することを目的としている。本年度の主な結果は次の通りである。1、Eco1がDNA複製と共役してアセチル化反応をおこすメカニズムを知るために、Eco1と相互作用するDNA複製装置中の因子の同定を試みた。その結果、既報のあるPCNAの他に、DNAヘリケースであるMcmサブユニットとも物理的相互作用を示すことを見いだした。2、Eco1と直接的な相互作用は行わないが、Eco1による効率的なアセチル化反応に必要な因子の探索を行い、Ctf4,Ctf18,Chl1等の5因子を見いだした。いずれも生育に非必須だが、DNA損傷応答反応との関係が示唆されている因子であった。

3、ChIP-seq法により、DNA複製装置は染色体上でコヒーシンが存在する位置に到達すると一時的に停止することを示唆する結果を得た。以上から、Eco1によるアセチル化反応とDNA複製の共役は多数の因子が関与する想像以上に複雑な機構であることがわかってきた。2で述べたEco1と直接結合しないにも関わらずアセチル化反応を促進する因子の存在は興味深い。3の知見と考えあわせ、DNA複製装置がコヒーシンと会合すると一種の"複製障害"状態が引き起こされ、その刺激がCtf18,Chl1等の因子を介してEco1の活性化を誘導していると考えられ、現在この仮説の妥当性を検証しているところである。Eco1の制御機構の詳細な理解へ向けて本年度も研究を十分進展させられたと考えている。
新たな脳神経系発生分化関連遺伝子の同定と、その異常により発生する脳疾患の解明

ショウジョウバエや線虫は、その遺伝子異常と神経系組織発生分化障害との関連が詳細に解析された生物であり、膨大なデータベースが存在する。我々はこれらのデータベースを元に、ショウジョウバエや線虫の神経系発生分化を制御する遺伝子群のヒト相同遺伝子を特定取得し、その特性解析、遺伝子局在の同定、発現分布解析を逐次実施することを目的として実験を行ない、以下の成果を得た。1)ショウジョウバエDLG遺伝子のヒトホモログNE-dlg遺伝子は神経組織発生時にシナプスの形成にともなって発現することを見いだした。また、NE-dlgは相同蛋白であるPSD-95と結合することが明かになり、この結合はカルシウム-カルモジュリンの存在下で増強することがわかり、シナプス形成に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。また、細胞質内でNE-dlgに結合する新規分子p51-nedasinを同定し、p51-nedasinがシナプス形成と共に神経細胞内で発現が増加し、C末端においてNE-dlgのPDZドメインと結合することを明らかにした。更に、その結合によってNE-dlgとNMDAレセプターとの会合が阻害されることがわかり、シナプス形成制御分子として働く可能性が示唆された。2)ショウジョウバエにおいて欠失によって神経細胞過形成を引き起こす遺伝子l(3)mbtのヒト相同遺伝子(h-l(3)mbt)を同定した。l(3)mbt蛋白はポリコーム遺伝子の一つであるScm蛋白と高い相同性を有し、クロマチンに結合して各種遺伝子の転写を調節していることが想像されていた。ヒトh-l(3)mbtは多くの組織、細胞に発現し、細胞周期間期の細胞では核内に点状に、そして分裂期の細胞では濃縮したクロマチンに一致して存在した。また、Cre-loxP systemを用いて発現誘導を行ったところ多核細胞の出現が見られたことから、クロマチンに結合して、その安定性や様々な転写制御に関わる遺伝子である可能性が示唆された。ショウジョョウバエは、その遺伝子異常と神経系組織発生分化障害との関連が詳細に解析された生物であり、膨大なデータベースが存在する。一方、ヒト遺伝子についてはゲノム解析プロジェクトの成果として、ESTデータベースが日々増大しつつある。我々はこれらのデータベースを元に、ショウジョウバエの神経系発生分化関連遺伝子のヒト相同遺伝子を極めて効率的に同定する手法を開発した。本研究は、この手法を用いて神経系の発生分化・組織構築を制御する遺伝子群のヒト相同遺伝子を特定取得し、その特性解析、遺伝子局在の同定、発現分布解析を逐次実施することを目的として行った。本年度の成果を要約すると:1)ショウジョウバエDLG遺伝子のヒトホモログとして、NE-dlgならびにP-dlgを同定した。NE-dlgは神経及び内分泌組織に分布し、神経細胞でシナプスの形成にともなって発現することを見いだした。また、NE-dlgは相同蛋白のひとつであるPSD-95と結合することが明かになり、この結合はカルレジウム-カルモジュリンの存在下で増強することがわかった。NE-dlgはNMDAレセプターと結合し、シナプス部に濃縮して存在することが知られでおり、シナプス形成に役割を果たしている可能性が示唆された。2)ショウジョウバエにおいて欠失することによって神経細胞の過形成を引き起こす遺伝子1(3)mbtのヒト相同遺伝子を同定した。ショウジョウバエl(3)mbt蛋白はポリコーム

遺伝子の一つであるScm蛋白と高い相同性を有し、クロマチンに結合して各種遺伝子を転写を調節している蛋白であることが想像されていた。ヒトh-l(3)mbtは多くの組織、細胞に発現し、細胞周期間期の細胞では核内に点状に、そして分裂期の細胞では濃縮したクロマチンに一致して存在した。また、Cre-loxP systemを用いて発現誘導を行ったところ多核細胞の出現が見られた。ショウジョウバエは、その遺伝子異常と神経系組織発生分化障害との関連が詳細に解析された生物であり、膨大なデータベースが存在する。一方、ヒト遺伝子についてはゲノム解析プロジェクトの成果として、ESTデータベースが日々増大しつつある。我々はこれらのデータベースを元に、ショウジョウバエの神経系発生分化関連遺伝子のヒト相同遺伝子を極めて効率的に同定する手法を開発した。本研究は、この手法を用いて神経系の発生分化・組織構築を制御する遺伝子群のヒト相同遺伝子を特定取得し、その特性解析、遺伝子局在の同定、発現分布解析を逐次実施することを目的として行った。本年度の成果を要約すると:1)初年度にショウジョウバエDLG遺伝子のヒトホモログとして同定したNE-dlgが、神経細胞でシナプスの形成にともなって発現し、PSD-95と結合することを明かにした。また、この結合はカルシウム-カルモジュリンの存在下で増強することがわかった。NE-dlgはNMDAレセプターと結合し、シナプス部に濃縮して存在することが知られており、本所見よりシナプス形成に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。2)NE-dlgに細胞質内で結合する蛋白質を、GST-NE-dlg融合タンパク結合カラムを用いて牛脳抽出液から精製し、そのアミノ酸配列を決定したところ新規のアミドハイドロラーゼスーパーファミリー蛋白であることがわかった。この分子にp51-nedasinという名をつけその特性解析を行なった。p51-nedasinはシナプスの形成と共に神経細胞内でその発現が増加し、そのC末端においてNE-dlgのPDZドメインと結合することが明らかになった。更に、その結合によってNE-dlgとNMDAレセプターとの会合が阻害されることがわかり、シナプス形成を制御する分子として働く可能性が示唆された。
癌浸潤部におけるHMGB1蛋白の細胞内局在とその機能的意義に関する病理学的解析

核内DNA結合蛋白であるHMGB1は、近年種々の腫瘍においても発現が報告されているが、その意義や機能については不明である。我々は過去の大腸癌研究を通じて、着床関連蛋白トロフィニンが予後不良の大腸癌に発現し、さらにそのトロフィニン陽性大腸癌においてはHMGB1も高率に共発現していることを発見した。さらに、癌の表層部分では核にのみ発現するHMGB1が浸潤部においては細胞質にも発現していることを見出した。このことを踏まえ、本研究ではHMGB1の細胞内局在パターンと癌の生物学的悪性度や予後との関連について解析することを目的とした。まず進行大腸癌50例を対象にホルマリン固定パラフィン包埋標本を用いてHMGB1抗体を用いた免疫染色を施行し、浸潤性大腸癌の96%にHMGB1の発現があり、38%においては浸潤部においては核および細胞質の両者にHMGB1が発現することを確認した。次いで胃・肺・乳腺・前立腺の各臓器の浸潤癌20-30例に対して同様の免疫染色を施行し、それぞれ順に90%、75%、80%、70%の陽性率を得た。特に乳癌においては浸潤部において強くHMGB1が発現していたために、乳癌の症例数を二百に増やして同様の検討を行い乳癌の予後因子とされる核グレード、腫瘍径、乳癌組織型、増殖能等とHMGB1との発現を比較検討したが、これらのHMGB1発現と乳癌の予後因子とされる核グレード、腫瘍径、乳癌組織型、増殖能等との相関は見出すことができなかった。また、浸潤部におけるHMGB1の細胞質内発現は多くの癌において観察されたが、陽性細胞の分布が腫瘍内で不均一となる症例が多く、残念ながら厳密な意義付けが難しい結果となった。これらの観察を通じて毛細血管増生の著しい部位あるいはその近傍において腫瘍細胞のHMGB1の発現が多く見られる傾向が伺えたため、腫瘍の血管増生・血管新生とHMGB1発現との関連について検討を加えたが、これについては期間内に十分な結果を得ることが出来ず、今後の課題となった。HMGB1は核内に存在する非ヒストン系DNA結合蛋白であり、転写調節や抗アポトーシス作用を有するとともに、壊死細胞あるいは活性化マクロファージや樹状細胞から放出・分泌されてサイトカイン様物質として作用し、RAGE・TLR2・TLR4などを介し炎症反応を惹起することも報告されている。研究者らは進行大腸癌50例を対象にHMGB1発現を免疫組織化学的に検討した結果、96%の大腸癌にHMGB1発現が見られ、かつ38%においては癌細胞の核のみならず、浸潤部の細胞の細胞質にもその発現があることを見出した。次いで、大腸以外の臓器として胃、肺、乳腺、前立腺の各臓器の浸潤癌に対してHMGB1発現を、それぞれ20から30例を対象として同様に免疫組織化学的に検討したところ、胃癌の90%、肺癌の75%、乳癌の80%、前立腺癌の70%にそれぞれHMGB1発現が確認された。これらのうちでは特に乳癌において浸潤部において強くHMGB1が発現する傾向が観察され、また少なくとも一部の乳癌においては大腸癌で見られた所見と同様に、浸潤部の癌細胞においてHMGB1蛋白が細胞の核のみならず細胞質にも発現している像が観察された。

これらのことから今後は対象臓器を乳腺(乳癌)に絞り、さらに症例数を増やし詳細に検討を続ける予定である。現時点ではまだ乳癌の悪性度や組織型とHMGB1の陽性率・細胞質内局在との間に明らかな関連を見出せていないが、その点についても検討を重ねる予定でいる。HMGB1は核内に存在する非ヒストン系DNA結合蛋白であり、転写調節や抗アポトーシス作用を有するとともに、壊死細胞あるいは活性化マクロファージや樹状細胞から放出・分泌されてサイトカイン様物質として作用し、RAGE・TLR2・TLR4などを介し炎症反応を惹起することも報告されている。研究者らは前年度の浸潤性乳癌におけるHMBG1発現のデータをもとに、日本医科大学付属病院で2005年から2007年の間に切除された二百例の乳癌症例を対象として免疫組織化学的な検討を行ったところ、約85%の症例において癌細胞の核にHMGB1発現が確認され、さらに全体の約40%の症例においては癌細胞の細胞質内にも発現が見られた。しかしながら、前年度の大腸癌および乳癌で得ていた予備データからの予想とは異なり、これらの細胞質内発現と以下のパラメーターとの間には、相関を見出すことができなかった。1.乳癌の核グレード、2.乳癌の浸潤径、3.乳癌の組織型、4.乳癌のKi-67陽性率(増殖能)。さらなる問題として、同一症例内の浸潤部においても癌細胞の細胞質内HMGB1発現が強い部とほとんど見られない部が混在することが多く、これが固定条件の差異によるものであるか否かの検討を行ったのだが、ホルマリン濃度・ホルマリン固定時間のいずれの影響とも断定しえなかった。しかしながら、全体の傾向として毛細血管増生の著しい部位、あるいはその近傍においては乳癌細胞のHMGB1発現が多く見られる傾向があり、現在その観点から血管新生との関連について研究を継続中である。
腎糸球体荒廃過程における腎構成細胞の解析

1)糸球体上皮細胞障害とFGF2昨年、ラット糸球体上皮細胞障害モデルであるPuromycin Aminonucleoside (PAN)腎症を作成し、FGF2の関与を報告した。本年度は、更にPAN腎症モデルに外因性FGF2、FGF2中和抗体を投与し経過の変化を観察した。外因性FGF2投与により蛋白尿の増加、糸球体上皮細胞障害の助長、Bowman嚢上皮細胞増殖による癒着病変形成が観察され、逆に中和抗体投与によりこれらは変化は軽減された。以上は糸球体上皮細胞障害とそれに連続するBowman嚢上皮細胞増殖による癒着病変形成にFGF2が重要な役割を演じていることを示唆している2)糸球体上皮細胞の加齢による変化糸球体上皮細胞は成熟早期に分裂能力を失い、その後細胞回転が観察されない。糸球体当たりの糸球体上皮細胞数は170個前後で一定しており、加齢による変化は観察されない。しかし、糸球体基底膜延長や糸球体肥大が加齢とともに観察され、糸球体上皮細胞が被覆する基底膜面が増加し糸球体上皮細胞に負荷がかかり糸球体上皮細胞の障害像が観察され、最終的には基底膜からの剥離が認められる。その後連続してBowman嚢との癒着病変形成、分節状硬化病変が形成される。以上は細胞回転の観察されない糸球体上皮細胞は、加齢により負荷がかかり糸球体荒廃に連続する過程を示唆している。3)細胞外基質Tenascinと腎障害細胞外基質のTenascinは、正常では髄質部の間質に存在するが、障害された糸球体ではBowman嚢周囲やメサンギウム領域、尿細管障害ではその周辺に素早く出現し、障害部位を隔離、障害の拡大をあたかも防ぐ様に発現している。以上はTenascinが障害の軽減に関与している可能性を示唆している。4)今後の展開腎糸球体荒廃過程を多方面から解析した情報を蓄積し、その応用を各種技術を用いて行う。
副腎自家移植の手枝と生着状態に関する研究

1,臨床的研究:両側性副腎腺腫によるクッシング症候群1例,両側性原発性副腎皮質結節性過形成1例,両側性褐色細胞腫1例の3例に副腎自家移植を実施した.移植副腎が生着したと思われるのは両側性原発性副腎皮質結節性過形成である.術前よりACTH分泌が低下している両側性副腎腺腫,両側性原発性副腎皮質結節性過形成では移植組織の生着を促すため,術後のACTH補充が必要であり,また,萎縮した副腎皮質だけでなく,腺腫部あるいは過形成部も一部移植する必要がある.両側性褐色細胞腫でも術後のステロイド補充が過剰になりACTHが抑制されないよう注意が必要である.今後,これらの事実と動物実験で得られた知見をもとに自家移植後の補充療法などを工夫して生着率を高めていくつもりである.2.基礎的研究:ラットを用いた副腎自家移植の手技を確立した.方法は,両側副腎摘出後,副腎の一部を細切し腹筋内へ移植した.(1)生着過程:移植副腎は7日目より被膜に接した球状層の細胞から再生し, 28日目には層状構造を認め, 56日目には3層構造をもつ副腎皮質がほぼ完全に再生した.(2)移植部位:腹筋,大腿筋,脾臓,腎被膜下に移植してみたが移植部位による生着の差はなかった.(3)移植副腎の大きさ,量:1個の副腎の1/2,1/4,1/8,1/16分割を移植した. 1/2分割を移植した群のみ60%しか生着しなかったが他群では全例生着した.非生着例では移植組織の萎縮を認めたが,生着例では移植片の大きさによる組織学的な差はなかった.(4)移植後補充療法:ステロイド補充のみの群は,生着せず移植組織は萎縮し,血中ACTH.corticosteroneともに低値を示した.ステロイドとACTH補充う行った群は生着し,血中corticosterone濃度も生存に必要なレベルに達した.ステロイドの補充のみではACTHを抑制し,移植副腎の生着を妨げることが示唆され,臨床例でもACTHの補充が生着に好影響を与えると考えられる.1,臨床的研究:両側性副腎腺腫によるクッシング症候群1例,両側性原発性副腎皮質結節性過形成1例,両側性褐色細胞腫1例の3例に副腎自家移植を実施した.移植副腎が生着したと思われるのは両側性原発性副腎皮質結節性過形成である.術前よりACTH分泌が低下している両側性副腎腺腫,両側性原発性副腎皮質結節性過形成では移植組織の生着を促すため,術後のACTH補充が必要であり,また,萎縮した副腎皮質だけでなく,腺腫部あるいは過形成部も一部移植する必要がある.両側性褐色細胞腫でも術後のステロイド補充が過剰になりACTHが抑制されないよう注意が必要である.今後,これらの事実と動物実験で得られた知見をもとに自家移植後の補充療法などを工夫して生着率を高めていくつもりである.2.基礎的研究:ラットを用いた副腎自家移植の手技を確立した.方法は,両側副腎摘出後,副腎の一部を細切し腹筋内へ移植した.(1)生着過程:移植副腎は7日目より被膜に接した球状層の細胞から再生し, 28日目には層状構造を認め, 56日目には3層構造をもつ副腎皮質がほぼ完全に再生した.(2)移植部位:腹筋,大腿筋,脾臓,腎被膜下に移植してみたが移植部位による生着の差はなかった.(3)移植副腎の大きさ,量:1個の副腎の1/2,1/4,1/8,1/16分割を移植した. 1/2分割を移植した群のみ60%しか生着しなかったが他群では全例生着した.非生着例では移植組織の萎縮を認めたが,生着例では移植片の大きさによる組織学的な差はなかった.(4)移植後補充療法:ステロイド補充のみの群は,生着せず移植組織は萎縮し,血中ACTH.corticosteroneともに低値を示した.ステロイドとACTH補充う行った群は生着し,血中corticosterone濃度も生存に必要なレベルに達した.ステロイドの補充のみではACTHを抑制し,移植副腎の生着を妨げることが示唆され,臨床例でもACTHの補充が生着に好影響を与えると考えられる.1臨床的研究(田島,牛山担当):現在まで両側副腎腺腫によるクッシング症候群1例,原発性副腎皮質結節性過形成1例,両側褐色細胞腫1例において副腎皮質自家移植を施行した。すなわち、これらの症例において両側副腎を摘出後、クリーンベンチ上で皮質を分離し、約2-3グラムを大腿筋肉内に細片として移植した。これらの症例のうちで、一応移植片が生着したと考えられるのは原発性副腎皮質結節性過形成例である。これら3症例について移植片生着の条件につき検討した。結論として、ACTH分泌が低下している両側副腎腺腫あるいは原発性副腎皮質結節性過形成によるクッシング症候群では移植皮質片を生着させるのは難しい。それを成功させるためには腺腫の場合は腺腫の一部をも含めての移植、原発性過形成ではできる限り大量の副腎過形成皮質の移植が必要と推察された。

ACTHが正常に分泌されている両側褐色細胞腫症例で皮質移植片が生着しなかったのは術直後に過剰のコルチゾール補給をしたためと考えられた。以上の事実を参考にして、今後臨床例について検討する。とくに、ACTH分泌低下症例におけるACTHの投与による生着率の向上、さらに自家移植を行わず副腎皮質の一部をin situに残す方法と自家移植との優劣を研究する。2基礎的研究(太田,大田原担当):ラット両側副腎摘除を施行、一部を細片として腹壁筋肉内に移植した。ラットの場合は術後コルチコステロンまたはNaClを補充することにより、副腎は56日で完全に生着した。その間の経過を電顕および3β-hydroxysteroid dehydrogenaseの酵素組織化学的にも検討した。内層の細胞は壊死におちいった後、副腎被膜より細胞が再生し始め、次第に内方に向い再生細胞がのびていくこと、さらにそれらが未熟な細胞から分化した細胞へと移行していくことを確認した。
プロスタスパニン:前立腺特異的に発現するテトラスパニンファミリーの新メンバー

前立腺細胞の男性ホルモンに依存した増殖過程において特異的に発現する遺伝子(群)を、サブトラクション法を用いてクローニングした。このうちAIEG322(prostaspanin[Pspan]と命名)はtetraspanin superfamilyと相同性を示し、前立腺と精嚢において比較的高い発現が認められた。前立腺におけるPspanの機能と前立腺癌マーカーとしての利用の可能性を調べるために、抗Pspan抗体の作製を最優先目標とした。ラット及びヒト前立腺由来cDNAからcDNAを増幅し、組換え型蛋白質の作成を試みたが、GST-fusion protein、His-tag proteinともにinclusion bodyを形成し可溶化が極めて困難であった。このため、合成ペプチドを抗原とすることを検討した。Pspanの細胞外ループ2(EC2)の中で、ラットとヒトの間で保存性の高い配列-FTQVWN(T/S)TM-を選び、ポリクローナル抗体を作成した。このポリクローナル抗体は、ウェスタンブロットにおいて組換え型ラットおよびヒトPspanを認識した。しかし、ラット組織のウェスタンブロット分析を行った結果、今回作成した抗ペプチド抗体は、nativeなPspanを認識しないことが明らかとなった。これはおそらく、native Pspanにおいては合成ペプチドのN(T/S)T部分のN(アスパラギン残基)に相当するアミノ酸に糖鎖が付加されているためその立体障害によって抗体が結合できないためと考えられる。今後、今回使用したペプチド以外の合成ペプチドを抗原として、再度、抗Pspan抗体の作成を試みる予定である。このうちAIEG322(暫定的にprostaspaninと命名)はtetraspanin superfamily(テトラスパニン/テトラスパンファミリー)と相同性を示し、前立腺と精嚢において比較的高い発現が認められた。前立腺におけるprostaspaninの機能と前立腺癌マーカーとしての利用の可能性を調べるために、抗prostaspanin抗体の作製を最優先目標とした。ラット及びヒト前立腺由来cDNAからprostaspanin cDNA(coding regionの全長)を増幅し、GST-fusion proteinとHis-tag protein発現用のベクターを作製した。これらの融合蛋白質はすべて大腸菌で発現させることができたが、inclusion bodyを形成し可溶化が極めて困難であった。prostatspaninの細胞外ループ2(EC2)の中で、ラットとヒトの間で保存性の高い配列-FTQVWN(T/S)TM-を選び、この部位に相当するペプチドを合成した。現在、ポリクローナル抗体を作成中である。本年度は、prostaspaninの生理機能を調べるために抗prostaspanin抗体の作製を最優先目標とした。前年度において、ラット及びヒト前立腺由来cDNAからprostaspanin cDNA(coding regionの全長)を増幅し、組換え型蛋白質の作成を試みたが、GST-fusion protein、His-tag proteinともにinclusion bodyを形成し可溶化が極めて困難であった。このため、prostatspaninの細胞外ループ2(EC2)の中で、ラットとヒトの間で保存性の高い配列-FTQVWN(T/S)TM-を選び、この部位に相当するペプチドを合成し、ポリクローナル抗体を作製した。このポリクローナル抗体は、ウェスタンブロットにおいて組換え型ラットおよびヒトprostaspanin(SDSを用いてinclusion bodyを可溶化してサンプルとした)を認識した。しかし、ラットの様々な組織(肝、腎、脾、脳、肺、性腺、前立腺、胃、小腸、大腸)の抽出液と膜画分を対象としてウェスタンブロット分析を行った結果、今回作成した抗ペプチド抗体は、nativeなprostaspaninを認識しないことが明らかとなうた。これはおそらく、native prostaspaninにおいては合成ペプチドのN(T/S)T部分のN(アスパラギン残基)に相当するアミノ酸に糖鎖が付加されており、その立体障害によって抗体が結合できないためと考えられる。今後、今回使用したペプチド以外の合成ペプチドを抗原として、再度、抗prostaspanin抗体の作成を試みる予定である。
プローブ技術を援用したデータフュージョン理論による総合的交通行動調査の高度化

プローブ技術を援用したデータフュージョン理論による総合的行動調査の高度化に向けて、1)行動文脈の自動識別アルゴリズムの開発、2)プローブデータを基本とした交通調査・管制システムの開発、3)これらを組み込んだモビリティサービスの実装研究を行ってきた。時系列に同一個人の行動データの蓄積が可能なプローブ技術を用いた総合的行動調査の可能性を示すと同時に、様々な交通施策評価や交通管制の効率化に向けたプローブ技術とデータフュージョン理論の可能性を明らかにすることができた。特にセンサー情報を利用した行動判別アルゴリズムでSVMにAdaboostアルゴリズムを組み合わせることで、大幅な精度向上が可能になり、加速度センサーを有するスマートフォンによって95%以上の確率で交通行動の自動収集判別を可能にすることに成功した.こうした技術とPT調査を組み合わせた総合的な調査プラットフォームを構成することで,従前のワンショット型の交通調査からAlltheyear型の交通調査への移行と,総合的調査技術を用いた交通計画の可能性を示した.プローブ技術を援用したデータフュージョン理論による総合的行動調査の高度化に向けて、1)行動文脈の自動識別アルゴリズムの開発、2)プローブデータを基本とした交通調査・管制システムの開発、3)これらを組み込んだモビリティサービスの実装研究を行ってきた。特にセンサー情報を利用した行動判別アルゴリズムでSVMにAdaboostアルゴリズムを組み合わせることで、大幅な精度向上が可能になり、加速度センサーを有するスマートフォンによって95%以上の確率で交通行動の自動収集判別を可能にすることに成功した.こうした技術とPT調査を組み合わせた総合的な調査プラットフォームを構成することで,従前のワンショット型の交通調査からAlltheyear型の交通調査への移行と,総合的調査技術を用いた交通計画の可能性を示した.総合的交通行動調査の確立に向けて様々なセンサー情報の中から加速度計とGPSをもとに交通機関を識別するアルゴリズム開発を行い,Transportation Resaerch Part Cに掲載されるという大きな成果を得た.この成果を元にオンラインで行動判定可能なBCALsオンラインの開発に着手しプロトタイプモデルの開発に成功を収め,いくつかのパイロットサーベイを実施できた.こうしたパイロットサーベイをもとに,今後の都市計画,交通計画における総合調査体系の再整理を行っていく予定である.またメンバー間で比較的大きな問題意識を共有することを目的に科研の研究会を東京大学にて2回開催した.第一回の研究会は,2009年6月20日(土)に「今何を観測しモデル化すべきか」と題して開催し,研究代表者である羽藤英二から「プローブ研究の意味・オークションから空間設計まで」という基調講演が行われ,ウェブマイニングで行われている知識発見の最新の方法論と都市交通データの特性と技術的な課題,データ管理運用の現場,データフュージョン,最適化,行動モデルの展望について話題提供が行われた.さらに第二回の研究会では,こうした要素技術の展開をうけて,「移動調査と都市計画のこれから」と題して2009年8月1日に本郷で開催した.各研究分担者から,調査観測技術と計画論について掘り下げた討議がなされ,プローブ技術を援用したデータフュージョン理論の今後の方向性についての議論を行い,問題意識の共有化がなされた.平成21年度の研究成果をもとに,平成22年度は行動文脈自動計測システムのオンライン化による(長期調査結果のリアルタイム処理システムの構築を図ったプリサーベイ結果をもとにしたデータ解析を進め,データフユージョンに向けたモデル分析を行った。特にSPデータとPPデータの融合,およびPPデータを基本にしたマイクロシミュレーション用のアクティビティモデルの構築を行った.特に複数日のデータを用いて,選択肢集合を自動生:成するアルゴリズムの開発と,断面交通量データを用いてデータ補正を行う方法の開発を行った.選択肢集合の生成については,観測されたプローブパーソンの詳細な移動記録をもとに,これを同一ODペアの移動選択肢として外挿することを考えた.ある程度のサンプル数(ここではMM21地区を対象に約100サンプル)で実証分析した結果,ODペアに対して存在する他者の行動記録を外挿し,時間配分のずれを再調整することで,モデルの内面的妥当性が向上することを確認した.さらにプローブパーソンによって得られる空間分布データを用いて活動パターンの増減についても同様に選択集合の自動生成を行い,詳細なday-to-dayの移動活動記録を基本にした交通調査データをもとにしたオンライン交通管制システムのベースとなるシステム構築に成功1した.また,day-to-dayからyear-to-yearの行動パターンの揺らぎについてはボーズアインシュタイン凝縮にしたがって,固有のパターンへの集約が発生していること,その推移確率は都市構造によって大きく異なることなどを明らかにした平成22年度までの調査結果を踏まえて,PT調査,センサス,プローブパーソン調査,行動文脈自動計測装置を用いた複数データを用いた母集団の移動-活動パターンの時空間分布の推計を行ってきた。1)従前のPT調査では収集が困難な高齢者、チャレンジドといったセグメントを中心に加速度データと位置データの収集を数都市で実施し、このデータを解析可能な形式でDB格納を行った。次に2)HMM/SVNのアルゴリズムを適用することで、行動パターン識別/運動負荷の観測可能な技術開発に成功した。このことによって超長期の行動データの自動計測の可能性が拓かれたと考えている。さらに3)こうした技術を適用したいくつかのサービス技術のアルゴリズム開発を行い、サービスを通じた位置データの取得プラットフォームの基礎理論の検討を行った。

従前の研究ではプライバシーの問題などがありこうしたデータの収集に課題を多く残していたが、これらの成果によって、プローブパーソンデータをサービスと連動させてることで、データを長期間にわたって継続的かつ安定的に収集するための仕組みの開発を行うことができたと考えている。これらの成果については都市計画学会および調査技術に関する国際会議で発表を行い、調査技術の発展の方向性、複数のデータとの組み合わせの方法、データ補正技術の今後の動向などについて有益な知見を得た。さらに研究会を行い、こうしたデータおよび情報プラットフォームの活用方法について議論を行い、最終年度に向けた技術課題の整理を行ったことは大きな成果と考えている。プローブ技術を援用したデータフュージョン理論による総合的行動調査の高度化に向けて、1)行動文脈の自動識別アルゴリズムの開発、2)プローブデータを基本とした交通調査・管制システムの開発、3)これらを組み込んだモビリティサービスの実装についてH23年度まで研究を行ってきた。H24年度は科研の中で開発してきたプローブ調査技術とシミュレーションシステム、モビリティサービスのアルゴリズムの整理を行うとともに、a)スマートグリッドにおける世帯内相互作用モデル、b)被災地における避難行動モデル、c)PTとPPの融合推定モデル(サンプリングバイアスの推計)、d)モビリティクラウドのアルゴリズムの開発を行った。時系列に同一個人の行動データの蓄積が可能なプローブ技術を用いた総合的行動調査の可能性を示すと同時に、様々な交通施策評価や交通管制の効率化に向けたプローブ技術とデータフュージョン理論の可能性を明らかにすることができた。特にセンサー情報を利用した行動判別アルゴリズムでは昨年度までのSVMに加えAdaboostアルゴリズムを組み合わせることで、大幅な精度向上が可能になり、加速度センサーを有するスマートフォンの活用によって95%以上の確率で自動的な交通行動データの収集判別を可能にすることに成功した。こうした結果から、従前のワンショット型の交通調査からAll the year型の交通調査への移行に向けて具体的課題が明らかになった。特に膨大な繰り返しデータを用いた確率過程を考慮した新たな行動モデルの枠組みの提示、PTデータとPPデータの融合的な利活用をすすめるための情報プラットフォームの再構築が、総合交通政策の動学化や多様な調整型交通サービスの実現には必要不可欠といえよう。発表論文、データ収集などについては共同研究者の協力もあり順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度はとりまとめ期であることから、研究会などを通じて共同研究者同士の連絡をとりあうことで、研究成果の共有ととりまとめ、今後の課題の整理に注力していく予定である。