hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルカリ感受性TRPチャネルを介した反応性修復象牙質形成機構の解明

水酸化カルシウム製剤やMTAによる象牙質表面へのアルカリ刺激は象牙芽細胞においてTRPA1チャネルを含むイオンチャネル型受容体と代謝調節型受容体により受容され、アルカリ刺激で増加した細胞内Ca2+のNa+-Ca2+交換体による石灰化前線への排出が象牙質形成に関与する可能性が示唆された。加えて、象牙芽細胞におけるアルカリ刺激の受容は脱感作しないこと、アルカリ環境では細胞外Ca2+に対する感受性が高いことが示された。歯科臨床では第三象牙質、象牙質橋(dentin bridge)形成を誘発する目的で水酸化カルシウム製剤やmineral trioxide aggregate(MTA)が使用されている。しかし、これらの製剤が象牙質形成過程を駆動する機序は不明である。これらの薬剤の共通点としてアルカリ性であることがあげられる。そこで、本研究では象牙芽細胞におけるアルカリ刺激感受性を検討した。1アルカリ刺激に対する象牙芽細胞の応答の脱感作の有無を検討した結果、脱感作しないことが示された。2pH9.5のアルカリ刺激に対する細胞外カルシウム濃度依存性を検討した。アルカリ刺激に対する象牙芽細胞の応答はカルシウム濃度依存性を示した。3アルカリ刺激感受性のチャネルでTRPM8, TRPA1チャネルについて免疫組織化学染色と細胞内カルシウム濃度測定により検討した。その結果、象牙芽細胞にはTRPM8, TRPA1チャネルが膜遠心部と象牙芽細胞突起に発現しており、アルカリ刺激はTRPA1チャネルにより受容されることが示された。象牙芽細胞におけるTRPM8, TRPA1チャネルについて温度感受性についての検討も行い、発現を確認した。歯科臨床では第三象牙質、象牙質橋形成を誘発する目的で水酸化カルシウム製剤やmineral trioxide aggregateが使用されている。本研究では、これらの薬剤の共通点はアルカリ性であることに着目し、象牙芽細胞におけるアルカリ刺激感受性を検討した。新生仔ラット切歯から得た歯髄スライス標本上で免疫蛍光染色により象牙芽細胞を同定し、fura-2を用いた細胞内Ca2+濃度計測とパッチクランプ法による電流記録を行った。平成25年度1アルカリ刺激に対する象牙芽細胞の応答の脱感作の有無を検討した結果、脱感作しないことが示された。2pH9.5のアルカリ刺激で誘発される細胞内カルシウム濃度増加の細胞外カルシウム濃度依存性を検討した。アルカリ刺激に対する象牙芽細胞の応答は細胞外カルシウム濃度依存性を示した。3アルカリ刺激感受性であるTRPA1チャネルについて免疫組織化学染色と細胞内カルシウム濃度測定により検討した。その結果、象牙芽細胞にはTRPA1チャネルが膜遠心部と象牙芽細胞突起に発現しており、アルカリ刺激はTRPA1チャネルにより受容されることが示された。平成26年度4アルカリ刺激で誘発される細胞内カルシウム濃度増加のpH依存性を検討した。細胞外カルシウム存在下、非存在下ともに細胞内カルシウム濃度増加はpH依存性を示した。52に加え、pH7.5, pH8.5のアルカリ刺激で誘発される細胞内カルシウム濃度増加の細胞外カルシウム濃度依存性を検討した。2と同様、アルカリ刺激に対する象牙芽細胞の応答は細胞外カルシウム濃度依存性を示した。これら細胞内カルシウム濃度増加のEC50はpH依存性を示した。6パッチクランプ法を用いてアルカリ刺激で誘発される内向き電流計測を行った。アルカリ刺激誘発性内向き電流はpH依存性を示した。口腔生理学アルカリ刺激感受性TRPチャネルの検討を行う前にアルカリ刺激に対する象牙芽細胞の応答を検討する必要があり、pH依存性や細胞外のカルシウム濃度依存性についての検討を追加したため。加えて、それらの検討においてpHをそろえた実験を行う手技の確立に時間を要したため。次の4点において検討する。1アルカリ刺激感受性チャネルであるTRPM7, TRPP2チャネルの象牙芽細胞における発現の検索3象牙芽細胞におけるTRPチャネルとNCXとの機能的連関の検索実験動物を3月に購入予定であったが、使用しなかったため。平成26年度の実験動物や試薬の購入またはpHメーターの購入にあてる
重金属ならびに遷移金属酸化物の広帯域非線形光学特性

本研究では、非線形光学特性の向上に大きく寄与すると予想される重金属ならびに遷移金属イオンを含む酸化物に着目し、種々の重金属ならびに遷移金属酸化物を結晶あるいは非晶質の状態で作製し、既存設備であるTHG光学系ならびに新たに導入するZ-scan光学系を用いて、得られた資料の3次非線形光学感受率の符号ならびに複素成分を決定し、その結果に基づいて新たな非線形光学材料の創製を目指すことを目的とした。まず、購入したCCD検出器を用いてZ-scan光学系を組立て、測定が可能になるようにした。また、現有設備であるTHG光学系を用いてゾル-ゲル法により作製した重金属ならびに遷移金属イオンを含む酸化物薄膜の三次光学感受率の測定を行った。その結果、Fe^<3+>およびPb^<2+>イオンはそれぞれ3.5x10^<-34>および2.8x10^<-34>esu cm^3という非常に大きな二次の超分極率を有し、これらのイオンを含む酸化物は非常に大きな三次の非線形光学感受率を与えることを見いだした。さらに、各種鉄酸化物の非線形光学感受率を測定し、鉄の酸化状態、配位数、結晶構造と二次の超分極率γとの関係を調べた。その結果、酸化状態が高いほど(Fe^<2+>→Fe^<3+>→Fe^<4+>)、また配位数は大きほど(4→6)、γは大きくなることを見出した。特に、ペロブスカイト構造を有する(Ca,Sr)FeO_<3-x>は有望な非線形光学材料であるとの結論を得た。1.9μmの入射光に対するルチル単結晶(110)第3高調波発生(THG)を測定し、位相整合を満たす条件下で明瞭な赤色(633 nm)のTHG光を観察した。TeO_2ガラスに空のd軌道を有する各種遷移金属酸化物を添加した二成分系テルライトガラスの非線形光学特性を系統的に調べ、非線形光学特性に及ぼすd軌道の効果を明らかにするとともにテルライトガラスの非線形光学特性に及ぼすその他のパラメータを詳細に検討した。以上の成果を、論文にまとめ国際誌に投稿した。本研究では、非線形光学特性の向上に大きく寄与すると予想される重金属ならびに遷移金属イオンを含む酸化物に着目し、種々の重金属ならびに遷移金属酸化物を結晶あるいは非晶質の状態で作製し、既存設備であるTHG光学系ならびに今年度新たに導入するZ-scan光学系を用いて、得られた試料の3次非線形光学感受率の符号ならびに複素成分を決定し、その結果に基づいて新たな非線形光学材料の創製を目指す。まず、本年度購入したCCD検出器を用いてZ-scan光学系を組立て、測定が可能になるようにした。現在、総力をあげて調整作業を行っている。その結果、Fe^<3+>およびPb^<2+>

イオンはそれぞれ3.5x10^<-34>および2.8x10^<-34>esu cm^3という非常に大きな二次の超分極率を有し、これらのイオンを含む酸化物は非常に大きな三次の非線形光学感受率を与えることを見いだした。以上の結果を、論文にまとめ国際誌に投稿した。平成8年度では、Z-scan法を用いて本格的な研究を始め、非線形光学現象の解明ならびに優れた新規非線形光学材料の創製に務める。本研究では、非線形光学特性の向上に大きく寄与すると予想される重金属ならびに遷移金属イオンを含む酸化物に着目し、種々の重金属ならびに遷移金属酸化物を結晶あるいは非晶質の状態で作製し、既存設備であるTHG光学系ならびに新たに導入するZ-scan光学系を用いて、得られた試料の3次非線形光学感受率の符号ならびに複素成分を決定し、その結果に基づいて新たな非線形光学材料の創製を目指すことを目的とした。まず、購入したCCD検出器を用いてZ-scan光学系を組立て、測定が可能になるようにした。また、現有設備であるTHG光学系を用いてゾル-ゲル法により作製した重金属ならびに遷移金属イオンを含む酸化物薄膜の三次光学感受率の測定を行った。その結果、Fe^<3+>およびPb^<2+>イオンはそれぞれ3.5×10^<-34>および2.8×10^<-34>esu cm^3という非常に大きな二次の超分極率を有し、これらのイオンを含む酸化物は非常に大きな三次の非線形光学感受率を与えることを見いだした。さらに、各種鐡酸化物の非線形光学感受率を測定し、鉄の酸化状態、配位数、結晶構造と二次の超分極率γとの関係を調べた。その結果、酸化状態が高いほど(Fe^<2+>→Fe^<3+>→Fe^<4+>)、また配位数は大きいほど(4→6)、γは大きくなることを見出した。特に、ベロブスカイト構造を有する(Ca,Sr)FeO_<3-x>は有望な非線形光学材料であるとの結論を得た。以上の成果を、論文にまとめ国際誌に投稿した。
フィリピン・セブ市の土地取得事業と社会関係資本蓄積メカニズムの研究

土地取得事業の導入に始まったインフォーマル社会におけるフォーマル化の進展は、非正規から正規居住者となった者には、それまで蓄積されたコミュニティの社会関係資本は、経済的、社会的、制度的に安心・安全な生活の提供につながるが、事業からこぼれ落ちる者には、社会関係資本はコミュニティからの排除という「負」の働きをすることが本研究で見て取れた。本研究は、スラム・スクォッター地域開発のモデルケースとして世界から注目されてきたセブ市のバランガイ・ルスの25年経った今現在も決着しない土地取得事業とその間の社会関係資本蓄積の行方を明らかにした。平成26年度の研究計画は、1これまでの調査資料の整理および新規情報の収集、2当該調査地において認められた住民主体性のコミュニティ開発が、土地取得事業返済を拒む住民の排除へと傾きつつある現象に関する調査、31と2の調査から、地域に蓄積された社会関係資本の構造と性質の分析をすることを目的とした。本年度の調査から、当該地域の状況が大きく変わってきていることを確認できた。1の新規情報に該当するものは次の通りである。第1に、現役のバランガイ・キャプテン(町長)が突然、家族とアメリカへ移住し、第1バランガイ職員で町長の義理の弟が繰り上り、町長を引き継いだ。第2に、新町長は他地域に会社を持ち、バランガイ・ホール(町役場)を不在にしがちである。第3に、地域内の様相も徐々に悪化してきた。当該地は、社会関係資本の蓄積により地域が活発化したセブ市のモデル地域である。その地域の町長が変わったことをきっかけに、住民が地域に対して無関心、無責任、非協力的など、逆行傾向を強めていることを確認した。一方、土地取得事業では大きな前進が見られた。今年になって新規条項93-1土地取得事業で土地を取得したいと願う住民たちが、過去10年間の土地の値上がり分と都市貧困層として可能な返済額を計算したものをまとめ、住民から州知事へ事業提案するという偉業を成し遂げた。このこと事態は地域として大きな進展であるが、今後は土地取得事業に反対する住民を排除していくことにつながり、2の現象を強めていくことを示唆している。本調査では、新規条項93-1への参入を希望する各世帯の世帯数、返済額と返済期間などのデーターを収集できた。返済形態は、住民組織で返済するマイクロファイナンス型ではなく、個人の直接返済型が選ばれた。住民たちは今回が土地を所有できる最後のチャンスと認識していた。本研究の大きな実績として、10年以上棚上げ状態にあった土地取得事業の条項93-1事業に対し、当該地域住民が本格的な土地取得のために立ち上がり、彼らが1993年から2003年までに返済できなかった残額を3倍にし、それを今後10年間で返済していくことを決断し、条項93-1の案件を土地所有者である州政府知事に提出した場面に立ち会うことができたことである。そこでは、州政府の土地に住む住民らと、地域の元町長であり元セブ市議会議員、国家土地取得事業政策の策案者であり、当該地域に導入されて以来携わってきた元財団法人、そして、知事の4者の前向きな合意が見られた。どのアクターも期待し、解決するかのように見られた条項93-1であったが、州政府とセブ市政、また、セブ市政と当該地域のリーダーの間に事業の最終的な合意がまとまらずにいたところ、これに28年の5月に行われるセブ市長選挙運動が始まり、今日まで解決されずに依然として放置状態にある。当該地域のパワー関係は複雑を呈している。地域の町長は現市長を支持し、当該地域出身の市議会議員はもう一人の市長候補者を支持している。そのため二人の地域リーダーの意見は真っ向からぶつかり合い、現在、当該地域住民は二つに分断されている。州知事に提出した条項93-1に対しても、町長は、セブ市政が予算を付けているため未返済分を3倍にして支払う必要はないと住民に説明し、誓約書に署名しないように訴えていた。研究の最終年度である28年では、市長も決まり、土地取得事業も決着する見込みである。住民の提案が活かされるのか、それとも、町長の意見が本当のものなのか、明暗が明らかになる。しかし、1年近くに及ぶ市長選挙運動で滞った市の事業は山積し、条項93-1事業の優先順位がどの程度なのかは計り知れない。26年度、27年度の調査で住民による返済計画のデータを入手することができた。また、「研究実績の概要」で示した通り、あらゆる市の事業を静止するような市長選挙運動で土地取得事業自体には進展を見ることはできなかった。その一方で、当該地域の土地取得事業にまつわるアクター間の利害関係、選出される市長によって見込まれる町長、地元市議会議員、地域住民が得られるであろう利点、損害などといった社会関係資本の性質と状態を明白にすることができた。28年度の5月で市長が決定することにより、現市長の支持派と候補者の支持派の明暗が明らかになる。どちらが市長として選出されるかで、当該地域に蓄積された社会関係資本の性質と土地取得事業の進展に大きく影響すると予測される。土地取得事業を中心とした本研究では、事業自体のプロセスとともに、地域住民のエンパワメント→コミュニティ・インボルブメント→コミュニティ・マネジメントへと持続可能で自主的自立的なコミュニティ開発の開発プロセスを研究することを最終的な目的としていることから、これまでの調査による達成度はかなり高いものと考えている。

本研究で研究者は、社会関係資本の蓄積に視座を据えて、都市貧困層を対象としたセブ市の土地取得事業を分析・評価し、コミュニティ開発論として構築することを目的に、住民が能動的主体へと変貌する開発プロセスを明らかにすることを最終的な目標とした。3年間の調査期間では、過去25年に渡る土地取得事業は決着に至らなかった。調査対象地域であるバランガイ・ルスは、セブ市の新商業ビジネス地域に隣接した最も土地高騰が顕著な地域である。2万人を超える正規・非正規居住者が混在するルスには、セブ州政府とセブ市政による3種類の土地取得事業が展開されている。コミュニティ抵当事業(CMP)、条項93-1、セブ市社会土地取得事業である。いずれも、返済未完了、州政府とセブ市政の土地利用不合意、住民間の地域フォーマル化に向けた意見不一致などが、これら事業を複雑、かつ、長期化させていることが調査から明らかになった。その間、土地取得事業導入により、当該地に永住できる希望を得たルス住民間の社会関係資本も大きく変容していった。住民によるコミュニティ開発は、大きく3段階に分けられる。1土地取得に向けた活動、2住環境改善に向けた活動、3コミュニティのフォーマル化に向けた活動、である。1と2の段階では、社会関係資本の構築は住民全員を包摂していったが、3では、土地取得事業を完済し、正規居住者となった住民らによる未返済者排除へと機能し始めているのが明らかになった。2017年6月に事業への未返済世帯がルスから撤去されることが決まった。スラムというインフォーマルな世界では、柔軟性と融通性が相互扶助という形で都市部における困難な生活でも可能としてきた。しかし、インフォーマル地域のフォーマル化はこれらの要素を消失させ、能動的主体となった住民による住民の追い出しへと向かわせることが見て取れた。土地取得事業の導入に始まったインフォーマル社会におけるフォーマル化の進展は、非正規から正規居住者となった者には、それまで蓄積されたコミュニティの社会関係資本は、経済的、社会的、制度的に安心・安全な生活の提供につながるが、事業からこぼれ落ちる者には、社会関係資本はコミュニティからの排除という「負」の働きをすることが本研究で見て取れた。本研究は、スラム・スクォッター地域開発のモデルケースとして世界から注目されてきたセブ市のバランガイ・ルスの25年経った今現在も決着しない土地取得事業とその間の社会関係資本蓄積の行方を明らかにした。報告者は当初の計画以上に進展していると認識している。それは、26年度の調査中に当該地域住民が新たに土地取得のための返済額や返済方法を土地所有者であるセブ州政府知事に提案したことによる。10年越しで放置状態にあった条項93-1は、これから専門家が調査検討し、住民の提案は新規事業として成立されることが知事によって約束された。住民が土地取得に向けて具体的に動き出した要因は、進展する周辺地域の都市開発にある。セブ・ビジネス・センターと名付けられた当該地域の周辺は、道一本を隔てた場所の開発であり、地価上昇が著しい。そのため、居住権を持たない当該地域住民は日々不安な生活を送っている。1989年に初めて土地取得事業が当該地に導入されて以来、多くの住民は都市貧困層であることを盾として、政府が彼らに情けを掛けることを期待し、一度は結んだ契約も69%の世帯が返済滞納し事業は失敗していた(2007年の調査より)。
プレB細胞受容体シグナル伝達異常による白血病の多段階発がん機構

B前駆細胞性急性リンパ性白血病(pre-B ALL)は小児の悪性新生物の中で発症率が最も高く、その成因の解明が急務である。BASHはB細胞初期分化に必要なpreBCRシグナル伝達因子であるが、BASH欠損マウスの約5%にpreBCR陽性のpre-B ALLが発症する。小児pre-B ALLの白血病細胞のBASH発現消失例も報告されている。本研究の目的は、BASHのプレB細胞の癌抑制因子としての作用機序、および癌化に必要なBASH欠損と共役する遺伝子異常を解明することにある。BASH欠損マウスおよびこのマウス由来のプレB白血病細胞(BKO細胞)を用いて以下のことがわかった。1)昨年度の研究から、BASHがSTAT5の上流のJak3の活性化を抑制することが明らかになった。他の受容体シグナル系でJakキナーゼの脱リン酸化を起こすチロシンフォスファターゼとしてCD45およびSHP1が報告されているので、これらがBASHにリクルートされてJak3を不活性化している可能性を考えた。しかし、siRNAによりこれらの発現を低下させたBKO細胞においてもBASHによるJakの不活性化および細胞増殖抑制は変わらなかった。免疫沈降実験よりBASHがJak3と結合することから、BASHによる直接的なJak3の活性化阻害が考えられた。2)BASH-/-マウスに活性型STAT5トランスジーンを導入すると高頻度でpre-B ALLを発症する。この白血病細胞にBASHを導入すると、細胞周期のG1停止は起こらずアポトーシスが起こった。よって、BASHが抑制するJak3の機能にはSTAT5を介した細胞周期の推進に加えて、抗アポトーシス作用があることが明らかになった。B前駆細胞性急性リンパ性白血病(pre-B ALL)は小児の悪性新生物の中で発症率が最も高く、分子標的治療の開発のためにその成因の解明が急務である。BASHはB細胞初期分化に必要なpreBCRシグナル伝達因子であり、BASH欠損マウスの骨髄ではpreBCR陽性の静止期大型プレB細胞が蓄積し、それ以降の分化が抑制されている。このマウスの約5%に早期に悪性のpre-B ALLが発症した。また、小児pre-B ALLの約半数例で白血病細胞内のBASHの発現が消失していた。したがって、BASHはプレB細胞の癌抑制因子と考えられた。PreBCRそのものを欠損するマウスは白血病とならないので、BASHを介する特異的シグナルがプレB細胞の癌化を抑制していると考えられる。また、その発症率から考えて多段階の遺伝子異常の蓄積が癌化に必要であると思われる。BASH欠損マウスをモデルとして、また、発症したマウスから樹立したプレB白血病細胞(BKO細胞)を用いてこれまでに以下のことがわかった。1)BKO細胞ではJak-STAT5シグナル経路の恒常的活性化が起こっており、SOCS1を外部より導入すると細胞は死滅した。また、IL-7が異所性に発現しており、抗IL-7受容体抗体の添加により3/4の細胞株は死滅した。よってIL-7のautocrineがこれらの細胞株の腫瘍性増殖の原因のひとつであると考えられた。2)BASH^<-/->マウスとSTAT5活性型変異体(STAT5-CA)のトランスジェニックマウスとの交配で作製したBASH^<+/->,STAT5-CAマウスの約90%に白血病が発症した。その白血病細胞内のBASHの発現はほぼ消失していた。以上より、in vivoにおいてBASHの消失とSTAT5の恒常的活性化が相乗的にプレB細胞の白血病化を促進することがわかった。3)BASHをBKO細胞に再導入すると、STAT5活性の抑制と細胞周期のG1停止が起こった。よって、BASHにはSTAT5あるいはその上流の経路の活性を抑制する働きがあると考えられた。活性型PKCηは同様にG1停止を誘導したが、RasやRaf1は誘導しなかった。以上より、何らかの遺伝子変異かエピジェネティックな変化によりBASHの発現消失とJak-STAT5シグナル経路の活性化がプレB細胞に起こり、さらなる何らかの遺伝子変化が加わってpre-B ALLが発生するものと考えられる。

免疫沈降実験よりBASHがJak3と結合することから、BASHによる直接的なJak3の活性化阻害が考えられた。2)BASH-/-マウスに活性型STAT5トランスジーンを導入すると高頻度でpre-B ALLを発症する。この白血病細胞にBASHを導入すると、細胞周期のG1停止は起こらずアポトーシスが起こった。よって、BASHが抑制するJak3の機能にはSTAT5を介した細胞周期の推進に加えて、抗アポトーシス作用があることが明らかになった。
初期発生における遺伝子転写の調節機構

胚の初期発生はきわめて多様な遺伝情報の発生時期特異的・細胞系列特異的な発現を精密に調節することによって支えられている。したがって、遺伝子の特異的発現の分子機構の解明が動物発生を理解する上で最も重要な課題の一つであることは言うまでもない。本研究ではウニ胚を材料としてこの研究課題の解明をめざした。本研究に先立つ数年間の研究によって、我々はウニ胚アリールスルファターゼ(Ars)遺伝子が発生時期特異的かつ胚組織特異的に発現することを明らかにし、バフンウニ胚からArsのcDNAと遺伝子をクローン化して塩基配列を決定した。2年間に亘る本研究では、ウニ発生におけるArs遺伝子の特異的発現を調節するシスエレメントの詳細な解析とシスエレメントに結合する転写調節因子の検出と単離を試み、次の成果を得た。(1)Ars遺伝子上流には多数のGストリング配列のほか、NF-κBあるいはショウジョウバエのド-サル蛋白質結合配列が存在した。転写開始点の1.7kb上流から2.4kb上流に亘って極めてCTリッチなポリピリミジン領域があり、Hoogsten塩基対形成により3本鎖DNA構造をとっている。(2)遺伝子上流のGストリングとド-サル配列に特異的に結合する蛋白質がウニ胚細胞核に存在することをゲルシフト法で明らかにした。(3)Ars遺伝子の転写開始点から100b上流までが発生時期特異的転写を決定している。(4)しかし、Ars遺伝子の量的転写レベルを決めているのは、第1イントロン内の229b配列である。(5)第3イントロン内にはショウジョウバエのアンテナペディア蛋白質結合配列に類似するTAA反復配列があり、この配列に特異的に結合する蛋白質がウニ胚細胞核に存在する。ウニ胚をLi^+処理して中・内胚葉胚化すると、外胚葉特異的なArs遺伝子の発現は低下し、中胚葉特異的に発現する遺伝子SM50および、内胚葉特異的に発現する遺伝子ENDO16の発現が増大すること、このときTAA反復配列に結合する蛋白質量が増大することも明らかになった。(6)合成ポリdG・ポリdCをプローブにしたサウスウエスタン解析によりGストリング結合蛋白質のcDNAクローン4種を見いだしたが、これらのcDNAには大きなORFがあり、すべて、酸性アミノ酸と塩基性アミノ酸の反復する配列をコードしているGAリッチ領域をもっている。また、DNA結合蛋白質に共通なセリン・アルギニンの反復配列も存在した。これらは新しいDNA結合蛋白質と思われる。(7)DNA結合蛋白質の転写調節因子活性を検定するためのArs遺伝子インビトロ転写系も確立した。ウニ発生過程で発生時期特異的・胚組織特異的に発現するアリールスルファターゼ(Ars)遺伝子の転写調節機構の解明を目指して研究を進めているが、本年度は下記の成果を得た。

(1)Gストリング結合蛋白質の単離:Ars遺伝子上流のエンハンサー領域には多数のGストリング配列があり本遺伝子の転写調節に関与している。Gストリングを含むArs遺伝子制限酵素断片への特異的結合活性を指標として、Gストリング結合蛋白質の単離を行った。原腸胚核抽出液から、Gストリングを含むArs遺伝子断片を結合させたアフィニティカラム、DEAEセルロースカラム、硫安塩析、SDS-PAGE(12%)で活性画分を単1バンドとして単離した。一方、ウニ原腸胚から単離した合成poly(dG):poly(dC)結合蛋白質を用いた原腸胚cDNAのサウスウエスタン解析によって4種のcDNAクローンを得たが、その内の一つは脊椎動物U1snRNPと高い配列ホモロジーがあった。(2)ドーサル配列結合活性の単離:ドーサルモチーフへの結合活性を目安に、ウニ胚核抽出液をアフィニティカラム、DEAEセルロースカラム、SDS-PAGEで分画し、68kD蛋白質を得たが、ドーサル結合蛋白質と同定するには至っていない。(3)Ars遺伝子インビトロ転写系:DNA結合蛋白質の転写因子活性を検索するためインビトロでArs遺伝子を転写する核抽出液系を作成した。この系はArs遺伝子の転写を活発に行うが、上流のエンハンサーをインビトロで働かせることには今の処成功しなかったので発生時期特異的転写をインビトロで再現するには至っていない。本系で使用するArs遺伝子断片の再構築が必要である。動物の初期発生において発生時期特異的あるいは胚組織特異的に遺伝子を発現させるしくみの解明は、発生過程を遺伝子レベルで理解する上で最も重要な課題である。我々はウニ発生においてアリールスルファターゼ(Ars)遺伝子が発生時期特異的かつ胚組織特異的に発現することを見いだし、Ars遺伝子をモデルとして初期発生における特異的遺伝子発現の調節機構の研究を進めてきた。本研究においてはウニ胚Ars遺伝子の発生時期特異的・組織特異的転写に関わるシスエレメント及びそこに結合する蛋白質因子の検索を行った。研究の成果は次の通りである。(1)Ars遺伝子上流には多数のGストリング配列、NF-κBあるいはド-サル蛋白質結合配列、極めてCTリッチなポリピリミジン領域があり、ポリピリミジン領域はHoogsten塩基対形成により3本鎖DNA構造をとっている。(2)遺伝子上流のGストリングとド-サル配列に特異的に結合する蛋白質がウニ胚細胞核に存在する。(3)Ars遺伝子の発生時期特異的転写を決定している領域は転写開始点からその上流-100bの間に局在する。(4)Ars遺伝子の量的転写レベルを決めているのは、第1イントロン内の229b配列である。(5)第3イントロン内にはアンテナペディア蛋白質結合配列に類似するTAA反復配列があり、この配列に特異的に結合する蛋白質がウニ胚細胞核に存在する。ウニ胚をLi^+処理して中・内胚葉胚化すると、外胚葉特異的なArs遺伝子の発現は低下し、中胚葉及び内胚葉に特異的に発現する遺伝子の発現が増大し、このときTAA反復に結合する蛋白質量が増大した。
放射線障害防護分子としてのFGFの機能解析

申請者はこれまでに、ヒトの放射線障害の病態を効率的に再現するマウスモデルを構築し、放射線照射前後の組織の状態を詳細に解析すると同時に、放射線障害の防護に関与することが予想されるFGFメンバーの探索を行ってきた。この解析により、放射線障害として高頻度に観察される放射線毛包障害および放射線腸管障害においてFGF18および変異型FGF1がその防護において重要であることを見出した。本研究提案では、具体的にFGF18および変異型FGF1が放射線から毛包および腸管をどのように防護するのかその作用機序を明らかにすることを目的とする。
融合能を有する小胞"Exosome"による細胞間伝達を利用した乳癌制御法の開発

本研究の最終目標は、乳癌細胞の分泌するexosomeの生物学的機能を解析し、乳癌治療へ応用することである。成果をまとめると、乳癌細胞由来exosomeが1)乳癌細胞の増殖を促進すること、2)抗原となる種々の蛋白分子を発現していること、3)制御性T細胞の寿命を延長させる可能性などが判明した。さらに、4)樹状細胞に遺伝子導入することにより任意の蛋白をexosome上に発現しうる可能性が示された。以下に、本年度の成果の概要を記載する。2.乳癌細胞は、1%人アルブミン添加培養液あるいは血清無添加培養液中においてもexosomeを分泌する。したがって、治療用exosomeの調整は可能である。3.治療用exosome作成には抗HER2抗体結合ビーズによる精製法の有用性が確認された。4.癌性腹水中のexosomeが制御性T細胞に対する細胞寿命延長作用を有することが示唆された。5.HER2陽性乳癌分泌exosomeがHER2陰性乳癌細胞表面へ結合することが確認できたが、遺伝子導入によるexosome上へのHER2分子発現誘導は成功していない。6.HER2陽性乳癌分泌exosomeは、自己の乳癌細胞の増殖を促進した。これは、exosome上の分子が機能分子として働いていることが示唆するデータである。7.樹状細胞への遺伝子導入によりexosome上にCEAの発現を確認した。以上、exosomeの乳癌治療への応用の可能性を示唆する新たなデータが得られた。1.乳癌細胞は効率にexosomeを分泌し、MHC class IおよびHER2蛋白を指標とした場合、乳癌細胞膜上の蛋白発現とexosome上の蛋白発現は正の相関を示す。3.Exosome高分泌肺癌細胞を癌性胸水中から得ることができた。6.HER2陽性乳癌分泌exosomeがHER2陰性乳癌細胞表面へ結合する像を共焦点レーザー顕微鏡で確認できたが、exosome上のHER2分子のHER2陰性細胞への融合(分子移植)は未だ確認できていない。7.HER2陽性乳癌分泌exosomeは、自己の乳癌細胞の増殖を促進した。8.HER2陽性乳癌分泌exosomeは、抗HER2抗体(Herceptin)の増殖抑制効果を減弱させた。9.現在、乳癌細胞へ種々の遺伝子導入を試みているが、導入遺伝子を発現するexosomeの分離には成功していない。昨年度は、乳癌治療への応用を視野に入れ、乳癌細胞の分泌するexosomeの生物学的機能を解析し、乳癌細胞がexosomeを分泌し、分泌されたexosome上にMHC classI、Hsp70、HER2といった免疫療法へ応用可能な種々の分子群が発現しており、さらに、Her2陽性exosomeによる自己乳癌細胞増殖促進効果などexosome上分子が機能分子として働いている可能性が示された。その結果、本年度は以下の研究成果が得られた。1)これら遺伝子導入により樹状細胞膜上への発現は極めて弱いにもかかわらず、exosomeでの発現強度は高いことがFACS解析より示唆された。すなわち、exosome上に特定の蛋白分子の発現を誘導しうる可能性が示され、現在、これら分子が抗原として、あるいはリガンド中和物質様の機能分子として応用可能かの検証に入っている。2)また、癌性胸腹水中より分離したexosomeが制御性T細胞の細胞寿命を延長させるといった新たな機能を有する可能性を示唆するデータを得た。このことは、乳癌による癌性胸膜炎に対する免疫療法において胸水中exosome除去といった新たな治療法を開発しうる可能性を示唆している。以上、本年度の当初計画である、exosomeへのPatched

発現は成功しなかったが、遺伝子導入による任意蛋白のexosomeへの発現誘導の可能性と、制御性T細胞の細胞寿命延長作用という新たな生物学的機能が示唆された。
大腸癌同一症例原発／転移組織を用いたプロテオーム解析による血中転移マーカーの開発

大腸癌の血中診断マーカー開発の為、臨床組織を用いたプロテオーム解析によるマーカー候補の探索と、血中エクソソーム画分での評価を行った。マーカー候補探索では、同一患者の原発巣/転移巣組織から膜画分を調製し、TMT10plexによる定量プロテオーム解析により4967タンパク質と、原発/転移間で発現量に差のある182の膜タンパク質を同定した。これらの同定された候補分子の中から、血漿サンプルからエクソソーム画分において、SRM(Selected Reaction Monitoring)法による検証解析を行った。本研究で探索/検証された候補分子からは、診断マーカーの開発や創薬ターゲットの創出が期待される。【研究の目的】大腸癌において肝転移は予後を決定する重要な因子であることから、肝転移を予測・診断できるバイオマーカーの開発は重要である。しかし転移には様々な分子メカニズムが関与していることから、患者毎に転移に働いている分子の組み合わせは異なっていることが予想される。従って、同一患者の原発巣と転移巣を用いたマーカー探索は有効であると考えられる。本研究では、同一患者由来の原発巣および転移巣から膜タンパクを抽出し、網羅的な定量プロテオーム解析によりマーカー候補となるタンパク質のスクリーニングを行う。同定した候補タンパク質の中から、血液マーカーとして有効であるものを絞り込むために臨床血液から抽出したエクソソーム画分に対してマーカーとして有効かどうかを評価する。これには多検体でのハイスループットな検証が可能なSRM法にて行う。また同定されたタンパク質においては、転移に関する機能解析も同時に行う。これらの成果により、血中から検出可能な転移マーカーと、創薬ターゲットとなり得る新規転移関連因子の発見が期待される。【平成27年度の成果】大腸癌患者の原発巣および転移巣12組24検体の膜画分を調製し、TMT10plexによる定量プロテオーム解析を行った結果、4967個のタンパク質を同定し、さらに原発巣と転移巣の間で発現量に変化があったタンパク質を342個同定した。これらの同定された組織の膜由来のタンパク質の中から、エクソソーム画分にも存在するタンパク質を選択するため、臨床血漿および大腸癌培養細胞上清から抽出したエクソソーム画分においても同定されたタンパク質と比較して一次候補となる分子を選択した。さらに、これら同定タンパク質の中からSRM法に適するターゲットペプチドを選択した。平成27年度研究実施計画に記した以下の項目について進捗状況を以下に示す。平成27年度計画:同一症例大腸癌原発/転移巣の膜タンパク質を用いた大規模プロテオーム解析大腸癌転移マーカー候補タンパク質の探索を、同一患者由来の原発巣および転移巣から抽出した膜タンパクを用いて行った。タンパク質発現量の比較にはTMTラベル化法による定量プロテオーム解析の手法で行った。12組24検体の原発巣/転移巣の膜画分に含まれるタンパク質を解析した結果、全体で4967個のタンパク質が同定された。また、その中で原発/転移巣間で発現量に変化があったタンパク質は342個あった。これら同定分子のパスウェイ解析およびエクソソーム画分タンパク質の比較から、機能未知のタンパク質や、エクソソームへの局在が知られていなかったタンパク質も多く含まれていた。これらのタンパク質は新しいマーカー候補や創薬ターゲットとなると考えられる。【研究の目的】大腸癌治療では肝転移が予後を規定する主要な因子であり、肝転移を制御する上で転移を予測・診断できるバイオマーカーの開発が急務である。転移のメカニズムは複雑で、症例ごとの個人差も大きい。それ故、同一症例の原発巣と転移巣を用いたマーカー探索は極めて有望である。本研究では、マーカー候補分子のスクリーニングを、原発巣と肝転移巣から抽出した膜タンパク質を用いた定量プロテオーム解析により行う。同定した候補分子は、血中エクソソームに対しマーカーとして有効かどうかを評価する。これには多検体でのハイスループットな検証が可能なSRM/MRM法にて行う。また、転移に関する機能解析も同時に行う。【平成28年度の成果】大腸癌臨床組織の原発巣および肝転移巣より抽出した膜タンパク質の定量プロテオーム解析により同定した、大腸癌転移関連タンパク質について、血中細胞外小胞画分に対するSRM法により、マーカー候補の絞り込みを行った。健常者、Stage2の癌患者(転移なし)およびStage4の癌患者(転移あり)由来の血漿サンプルより、超遠心法による細胞外小胞画分の回収を行い、マーカー候補のSRM解析を行った。その結果、健常者/転移あり/転移なしのサンプルグループ間で発現量に差のある新規の大腸癌血中診断マーカー候補タンパク質を複数同定した。平成28年度研究実施計画に記した以下の項目について、進捗状況を以下に示す。SRM法による検証:臨床組織の原発巣および転移巣より抽出した膜画分タンパク質の定量プロテオーム解析と、患者血漿および大腸癌培養細胞上清より回収した細胞外小胞画分のプロテオーム解析結果を比較し、原発巣/転移巣間で変動のあったタンパク質の中から細胞外小胞画分で同定されたタンパク質を選択し、マーカー候補タンパク質とした。これらのマーカー候補タンパク質について、SRM法による検証実験を行うため、最適なペプチドとトランジションを選択した。さらに、健常者および患者血漿由来の細胞外小胞画分を調製し、SRM法によるマーカ候補の定量解析を行った。

定量結果について、健常者/転移なし/転移ありのグループ間の比較を行ったところ、複数のマーカー候補がグループ間で有意な発現変動をしていることが確認できた。これらのマーカー候補は、癌の進展、転移との関連が知られていない新規分子であり、新規の血中診断マーカー候補になると考えられる。大腸癌治療では肝転移が予後を規定する主要な因子であり、肝転移を制御する上で転移を予測・診断できるバイオマーカーの開発が急務である。転移のメカニズムは複雑で、症例ごとの個人差も大きい。それ故、同一症例の原発巣と転移巣を用いたマーカー探索は極めて有望である。本研究では、癌原発巣と転移巣組織から抽出した膜タンパク質を用いた定量プロテオーム解析により行う。同定した候補分子は、血中エクソソームに対しバイオマーカーとして有効かどうかを評価する。これには多検体でのハイスループットな検証が可能なSRM法にて行う。【平成27年度実績】臨床組織を用いた大規模定量プロテオーム解析によるマーカー候補の同定:大腸癌患者の原発巣および転移巣12組24検体の臨床組織より膜画分を調製し、PTS法によるタンパク質消化を行った。さらに、TMT10plexによる定量プロテオーム解析を行った結果、4967個のタンパク質を同定し、さらに原発巣と転移巣の間で発現量に変化があったタンパク質を182個同定した。【平成28年度実績】マーカー候補タンパク質のSRM解析系の構築:同定タンパク質の中からSRM法に適するターゲットペプチドを選択し、検出条件の検討を行った。また、血中エクソソーム画分に対する解析により、マーカー候補の絞り込みを行った。【平成29年度実績】血中エクソソーム画分を用いたマーカー候補の検証:多検体の患者血漿サンプルから回収したエクソソーム画分を用いたSRM法によるマーカー候補の検証を行った。健常者、転移なしおよび転移ありの患者由来血漿サンプルより、超遠心法によるエクソソーム画分の回収を行い、マーカー候補のSRM解析を行った。その結果、健常者/転移あり/転移なしのサンプルグループ間で発現量に差のある新規の大腸癌血中診断マーカー候補タンパク質を複数同定した。大腸癌の血中診断マーカー開発の為、臨床組織を用いたプロテオーム解析によるマーカー候補の探索と、血中エクソソーム画分での評価を行った。マーカー候補探索では、同一患者の原発巣/転移巣組織から膜画分を調製し、TMT10plexによる定量プロテオーム解析により4967タンパク質と、原発/転移間で発現量に差のある182の膜タンパク質を同定した。これらの同定された候補分子の中から、血漿サンプルからエクソソーム画分において、SRM(Selected Reaction Monitoring)法による検証解析を行った。本研究で探索/検証された候補分子からは、診断マーカーの開発や創薬ターゲットの創出が期待される。今後の研究の推進方策について以下に示す。これまでの研究において同定された候補タンパク質について、血中マーカーとしての有用性の評価を行う。
シュードタキライトの岩石磁気による小惑星磁場形成の地質学的アプローチ

18億5千年前に形成されたカナダ・オンタリオ州のサドバリー隕石クレーターの野外調査を行い、クレーター周辺に分布する隕石衝突起源のシュードタキライトの古地磁気強度推定実験を通して、巨大隕石衝突時に衝撃蒸発雲中でプラズマ磁場が発生していたかどうかを調べることが本研究の目的である。シュードタキライトとは、地震時の高速摩擦運動や隕石衝突時の衝撃圧によって岩石が熔融・冷却して形成された黒色の岩脈状の岩石である。したがって、その形成時に岩石中の強磁性鉱物は、岩石の摩擦熔融時にキュリー点を越えている可能性があるため、古地磁気媒体としてとても有望であることが予想できる。これまでのシュードタキライトを用いた古地磁気研究は、形成時の地球磁場の方向のみに限定されており、当時の地球磁場強度を推定する研究はおこなわれていなかった。そこで、上記の目的を達成する目的でテリエ法に基づく、古地球磁場推定実験をおこなった結果、当時の地球磁場強度が現在の地球磁場強度よりも半分以下という隕石衝突に伴うプラズマ磁場の存在に否定的な結果を得た。しかしながら、この結果は初期地球の地球ダイナモ運動が活発であったのか不活発であったのかという問題に、新たな視点を投げかけることができた。この結果は、Nakamura & Iyeda(in press)と中村・植原(2005)において報告済みである。また、橄欖岩の磁場中瞬間加熱実験をおこない、始原的隕石中の同様なコンドリュールから還元状態の原始太陽系磁場を推定できる可能性を示した(Uehara and Nakamura,2004)。さらに、花崗岩などの地殻岩石の帯磁率異方性・非履歴性残留磁化異方性を調べることで深成岩の併入様式や地殻内磁気異方性の原因を解明する研究もおこなった(Usui et al.,2004;Nakamura and Borradaile,2004)。シュードタキライトとは、隕石衝突や地震時のように岩石が高速摩擦剪断されるときに発生する摩擦熱によって母岩が溶融・急冷して生成される岩脈状の岩石である。多くのシュードタキライトは母岩に比べてより磁性鉱物に富み、安定な残留磁化を示すことがこれまでに知られている。たとえ母岩がイルメナイト系列の花崗岩であっても、その溶融物は高い磁気特性を示すことが、最近の高速摩擦実験で実証されている(Nakamura et al.,2002)。ネールの熱残留磁化理論では磁性鉱物が冷却する際、周囲の磁場を熱残留磁化として取り込む。したがって、巨大地震や隕石衝突によって形成されたシュードタキライトの残留磁化は、当時の地球磁場強度を保持している可能性がある。そこで本研究では、隕石孔周辺のシュードタキライトの古地磁気強度推定から隕石衝撃にともなうプラズマ磁場生成仮説の検証をおこなうことを目的としている。以下は初年度の研究成果である。カナダ・サドバリー隕石孔周辺から予察的に採集されたシュードタキライト(形成年代はAr-Ar年代測定法から1850Ma)を用いて、東京工業大学・綱川研究室においてテリエ法による、古地球磁場強度推定を行った。これまでに3試料の古地球磁場強度推定をおこなっている。東北大学でも購入した熱消磁電気炉を用いて実験を開始している。また、シュードタキライトの反射電子像観察から、高温酸化を示唆するイルメナイトラメラが観察された。また測定試料の砕片の熱磁気分析を行った結果、キュリー点温度がほぼ580°Cを示していたことから、サンプルの磁化を担っている鉱物は磁鉄鉱であると結論でき、さらにヒステレシス特性パラメータは単磁区擬似単磁区領域を示していた。PTRMテストに合格した試料のNRM-TRMダイアグラムの直線部分から25μT程度の古地磁気強度が得られた。統計的に信頼できるほど多くのデータを得ていないが、予察的に当時の地磁気双極子モーメントを求めてみると、3.8×10^22Am^2の値を得た。前年度までのパイロット試料を用いた古地球磁場強度測定の結果では、18億5千万年前の古地球磁場強度が現在の半分程度の強度しか示さないことを予察的に示した。この結果は、初期地球の地球磁場強度変遷史において著しくデータが不足している原生代の地球磁場強度を提供する。しかし測定試料が少なかったため、18億5千万年前の地球磁場強度が弱かったという作業仮説を立てるに過ぎなかった。そこで、今年度はカナダ・サドバリー隕石孔に赴き、隕石クレーター構造の野外調査とさらなるシュードタキライト試料の系統的な採集を2003年9月23日から26日までの4日間、申請の外国調査旅費を使用しておこなった。採集した試料は、クレーター構造から離れる方向に50kmの範囲から約3km間隔で17地点20試料を採集した。これらの試料からそれぞれ23本のコア試料を作成し、最終的に測定用サンプルを115個得た。現在、これらのサンプルの古地球磁場強度測定を前年度の科学研究費で購入した夏原技研社製熱消磁器と現有のスピナー磁力計を用いて、テリエ法にもとづいた古地球磁場強度推定実験を実施中である。これまでに得られた結果は予察結果とほぼ一致し、26億年前に内核にともなって磁場強度が増大し、その後7億年が経過したのち、地球磁場が自発的に減衰したという作業仮説をサポートしている。

一方、クレーター構造から離れるように系統的に採集したシュードタキライトの自然残留磁化強度を測定した結果、その強度が30kmより離れると弱まることを見出した。今後、この距離に伴う残留磁化強度変化と電子顕微鏡観察による岩石微紬構造変化との関係を解明していく予定である。上記したシュードタキライトにもとづく原生代の古地球磁場強度についての結果は、2003年度アメリカ地質学会秋季大会において口頭発表を行った。18億5千年前に形成されたカナダ・オンタリオ州のサドバリー隕石クレーターの野外調査を行い、クレーター周辺に分布する隕石衝突起源のシュードタキライトの古地磁気強度推定実験を通して、巨大隕石衝突時に衝撃蒸発雲中でプラズマ磁場が発生していたかどうかを調べることが本研究の目的である。シュードタキライトとは、地震時の高速摩擦運動や隕石衝突時の衝撃圧によって岩石が熔融・冷却して形成された黒色の岩脈状の岩石である。したがって、その形成時に岩石中の強磁性鉱物は、岩石の摩擦熔融時にキュリー点を越えている可能性があるため、古地磁気媒体としてとても有望であることが予想できる。これまでのシュードタキライトを用いた古地磁気研究は、形成時の地球磁場の方向のみに限定されており、当時の地球磁場強度を推定する研究はおこなわれていなかった。そこで、上記の目的を達成する目的でテリエ法に基づく、古地球磁場推定実験をおこなった結果、当時の地球磁場強度が現在の地球磁場強度よりも半分以下という隕石衝突に伴うプラズマ磁場の存在に否定的な結果を得た。しかしながら、この結果は初期地球の地球ダイナモ運動が活発であったのか不活発であったのかという問題に、新たな視点を投げかけることができた。この結果は、Nakamura & Iyeda(in press)と中村・植原(2005)において報告済みである。また、橄欖岩の磁場中瞬間加熱実験をおこない、始原的隕石中の同様なコンドリュールから還元状態の原始太陽系磁場を推定できる可能性を示した(Uehara and Nakamura,2004)。さらに、花崗岩などの地殻岩石の帯磁率異方性・非履歴性残留磁化異方性を調べることで深成岩の併入様式や地殻内磁気異方性の原因を解明する研究もおこなった(Usui et al.,2004;Nakamura and Borradaile,2004)。
バーチャル心臓とベクトル心電図の４次元構成的手法による不整脈の発生部位同定

特発性の不整脈(期外収縮・頻拍など)の発生部位を同定し、カテーテル焼灼(アブレーション)術の時間短縮や焼灼成功率の向上を目指した研究を行っている。具体的には、12誘導心電図からベクトル心電図を再構成し、心臓内の電気的興奮の広がりを三次元的に捉えることに有利なベクトル心電図の特徴量から不整脈の発生部位を同定するシステムの開発を行っている。これまでの研究において、心臓内の電気的興奮の発生部位とベクトル心電図の特徴量との関連性などを報告した。最終年度においては、高精度の推定を目指すことを目的に、バーチャル心臓を用いた電気的興奮の発生部位別のコンピュータシミュレーションをスーパーコンピュータ上で実施した。バーチャル心臓は約2000万のユニットで構成された両心室モデルであり、各ユニットにはFindlayらにより構築された電気的興奮に伴う電位変化(活動電位)を再現することが可能な心室筋細胞モデルを導入した。コンピュータシミュレーションにより再現した心臓内の電気的興奮の広がりから、理論的に算出したベクトル心電図と電気的興奮の発生部位に関する検討を行った。これまでの研究から、実計測のベクトル心電図の結果は予想以上に個人差が大きいことが分かっている。一方、バーチャル心臓から得られた12誘導心電図もベクトル心電図も実際の臨床における心電図と細部まで完全に一致できている訳ではない。実計測された心電図を用いた研究では、ベクトル心電図の特徴量として、QRSループおよびTループが最大となる方向を用いてきた。これに対して、バーチャル心臓の検討結果から、心臓内の電気的興奮の発生部位の推定にはベクトルループ発生時の変化が特に重要である可能性が示唆された。特発性の不整脈(期外収縮・頻拍など)の発生部位を同定し、カテーテル焼灼術の時間短縮や焼灼成功率の向上を目指すため、まず健常者およびペースメーカが埋め込まれた患者の12誘導心電図データの収集を行い、ベクトル心電図への変換に基づいて、その特徴の解析を行った。すなわち、12誘導心電図からベクトル心電図への変換を行うことによって、健常者と患者の区別、さらにペースメーカの埋め込み位置について、我々の提案するベクトル心電図上の最大QRSループや最大Tループの特徴について調べた。結果として、健常者と患者の区別が可能であること、また、ペースメーカのリードの埋め込み位置についても、右室流出路と心先部の区別が可能であることが示唆された。さらに、12誘導心電図のP波の部分についても解析を行ったところ、ベクトル心電図上の最大Pループの特徴からは、自発興奮と右心耳にリードのある患者あるいは右房後壁にリードのある患者を明確に区別することはできなかった。実際、12誘導心電図のP波の振幅は微少であり、患者データの症例数が十分でないことが窺われた。しかし、P波には2つの成分があり、第一成分が右房由来、第二成分が左房由来であることを示唆する結果を得るに至った。一方、スーパーコンピュータ上のバーチャル心臓を用いた興奮伝播シミュレーションは、構成する心室細胞モデルを新しいモデルに更新し、バーチャル心臓の心室の任意の部位において期外収縮を発生させ疑似心電図が計算可能であることを確認した。しかし、まだ正常心電図の細部の特徴が再現できないことなどから、予備的な結果を得るに留まっており、バーチャル心臓による本格的な期外収縮症例データベースの作成は行っていない。その他、関連する研究として、心電図からの突然死のリスク評価についての検討なども行った。当初計画に対し、いくつか進捗の遅れている部分がある。1)まず、臨床の心電図データの収集・処理が思ったようには進まなかったことである。実際、適正な患者を選択しても、患者データの取得に際しては手続き上の問題も多く、また許可が得られてからも、特に古いデータは形式も異なりコンピュータ処理するためには追加加工する必要性やデータに抜けが生じることなどがあった。しかしながら、1年目においてデータ処理時間の見通しが得られ、手順をほぼ確立することができたので、2年目以降は十分に遅延を回復することができるものと思われる。基本的に1年目においては症例が少なかったため、明確な結果を示すことができなかったところがある。2)次に、バーチャル心臓を構成する心室細胞モデルを新しいモデルに更新したことから、まだ正常心電図の細部の特徴が十分に再現できないことが挙げられる。新しいモデルは新しい知見が組み込まれ複雑化した分、計算の負荷が高まり、バーチャル心臓への刺激伝導系や心室格差などの導入やチューニングに手間取っている。結果として、本格的な期外収縮症例データベースの作成には至っていない。全体的な反省としては、研究実施計画の1年目の課題を多く見積もりすぎたところがある。この研究では、先行して予備研究をスタートさせていたこともあり、当初はスムーズな進捗を予想していた。しかし、患者データの取得手続きやデータ処理、バーチャル心臓のモデル更新のところで出遅れた形となった。患者データの収集に関して医学系研究者(医師)を、バーチャル心臓のモデル更新については工学系研究者を連携研究者として追加し、強化を図る予定である。我々は特発性の不整脈(期外収縮・頻拍など)の発生部位を同定し、カテーテル焼灼(アブレーション)術の時間短縮や焼灼成功率の向上を目指している。具体的は、12誘導心電図からベクトル心電図を再構成し、ベクトル心電図の特徴量から不整脈の発生部位を同定するためのシステム開発を行ってきた。