hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
融雪地すべり発生のメカニズムと予測に関する研究

次に、今後地すべりの発生が予想される地域について調べた。特に、福井県の海岸山地では、地質も原因となって、大規模な融雪地すべりがこれまでに発生している。同地方では国道上の急傾斜地が崩壊し、マイクロバスが埋まり、大きな災害も発生している。そこで、これらの危険個所の最も大きい地すべり例である丹生群越前町で発生している梨ヶ平地すべりを例にとりその特徴などについて調べてみた。その結果、同地すべりは融雪地すべりの典型的な例であり、現在も危険が続いていることがわかった。さらに、今回の研究において、リモートセンシング技術により、地すべり地の地形を調べる方法も試み、六甲山系の斜面崩壊について調べた。
Long-term careアウトカム質指標の開発：施設・在宅横断型指標の構築

研究1年目である2018年度は、long-term careのアウトカム・プロセス質指標に関する国内外の文献を検討し、日本の状況に即した質指標の候補および質指標算出のためのデータベース案を作成した。国内外の文献等をふまえて研究チームでディスカッションを重ね、質指標の候補を作成した。療養病床、施設および在宅等に横断的に広く活用可能な項目を中心に、以下の条件を満たす質指標項目を選定した。1高齢者の状況に関する個別の客観データに基づく質指標、2long-term careに従事する看護・介護職の活動を評価できる質指標、3医療療養病床、老人ホーム、在宅等、多様な居住場所で活用可能な質指標。これらの指標候補に基づき、エキスパートパネルで検討を行い、その算出に最低限必要な情報を網羅した高齢者データベース案を作成した。2018年度計画である文献検討、エキスパートパネルを実施した上で、質指標のデータベース案が作成できたため。20192020年度は、質指標の適切性の検討と標準化の試み・データ収集を定例化するシステムの検討を実施する。療養病床・老人ホーム・在宅関連の各事業所において、それらの組織を利用している療養中の高齢者およびその家族を対象に、病院・事業所等のスタッフの協力を得つつ、調査員がチャートレビュー(カルテ等の記録を閲覧しての情報収集)・各種病棟管理データの収集を実施する。収集されたデータを分析し、日本のlong-term careに適した療養病床・施設・在宅横断型の質指標を作成し、さらに作成された高齢者データベースで定期的にデータ収集するシステムを検討する。エキスパートパネルを学会の委員会の開催に合わせて開催したため、計上していた交通費が不要となった。2019年度、さらに質指標を洗練させるためのエキスパートパネルを追加して実施する予定であり、その際に交通費、謝金等の費用を使用する。
２点境界値問題の解の個数と振動解の長さとフラクタル次元

本年度は,2次元半分線形微分方程式系の摂動, 2点境界値問題の正値解の一意性に関する結果とその円環領域における優線形楕円型方程式の正値球対称への応用,及び離散スパイルのボックス次元とその応用について成果を得た。2次元半分線形微分方程式系の摂動について,昨年度の研究にて,摂動がない場合の解の漸近挙動を完全に分類し,特性方程式の役割を果たす方程式を新たに発見していたが,今年度は,ある意味で小さい摂動を加えても,解構造が変化しないことを示すことができた。その結果には様々な応用がある。例えば,準線形楕円型偏微分方程式に適用することができ,非線形項の指数が劣臨界の場合に,無限個の特異解の存在の証明に利用することもできる。線形化方程式に関する新たな恒等式の発見により,それを応用して, 2点境界値問題の正値解の一意性に関する新たな結果を得ることができた。その結果を円環領域における優線形楕円型方程式に適用することにより,その正値球対称の一意性に関する様々な新たな結果を得ることができた。それらはこれまでに知られていた過去のいくつかの結果を含むものや,改善するものである。微分方程式や差分方程式の解軌道としてスパイラルはよく現れる。これまで連続スパイルについては,そのボックス次元が求められてきた。今回,離散スパイルの計算方法を新たに確立することができた。それにより,ある2次元線形差分方程式系の解軌道のボックス次元を求めることが可能となった。様々な場面に現れる重要な方程式である非線形スカラー場方程式の球領域や円環領域における符号変化する球対称解が一意であるためのいくつかの十分条件を新しく得ることができた。その正値解の一意性は既に解決済みであったが、符号変化する球対称解の一意性についてはほとんどなにもわかっていなかった。今回の手法はある変数変換を用いて問題を2点境界値問題へと変換し、その変換された問題について研究代表者が過去に得た手法を改良したものを適用するというもである。このことは、2点境界値問題の研究はそれ自身が重要であるだけでなく、応用上も大切であることを表す一例となった。韓国ウルサン大学Inbo Sim氏を平成26年12月に招いて共同研究を行った。それにより、符号変化する重み関数をもつ一次元のp-ラプラス作用素をもつ2点境界値問題の3個の正値解の存在のための十分条件を一つ発見することができた。これまで正の重み関数をもつ場合、3個の正値解の存在は多く得られてきたが、符号変化する重み関数をもつ場合についてはほとんどなにもわかっていなかった。通常、符号変化する重み関数をもつ場合、解の評価は困難である。しかし、本研究では、第一固有値の変分構造と今回新たに与えた非線形項に関する極限条件を組み合わせることにより、その困難を克服することができた。この方法は符号変化する重み関数をもつ別の問題に応用可能なものであり、今後の様々な進展が期待される。佐賀大学梶木屋龍治氏、東京理科大学田中視英子氏との共同研究により、一次元(p,q)-ラプラス作用素をもつ自励系の2点境界値問題の解の個数に関する結果を得た。これまで、(p,q)-ラプラス作用素をもつ問題について様々な結果が得られてきたが、最も基本的である一次元で自励系の場合についての今回のような詳しい結果はなかった。一次元リウヴィル型方程式の対称解から非対称解の分岐が起こることを発見することができた。その内容を東北大学、富山大学や大阪大学での研究集会や筑波大学での学会にて講演発表を行った。その内容をまとめた論文を国際学術誌に投稿した。これまで、リウヴィル型方程式の球対称解の構造はどの次元でも完全にわかっている。しかし、非対称解の構造については、二次元の円板領域の場合の完全な結果を除くと、その他の次元についてはよくわかっていなかった。本研究を通じて得ることができたある比較関数を使うと、一次元リウヴィル型方程式の対称解のモース指数を調べることができた。対称解の最大値が大きくなるにつれ、そのモース指数は0から1、1から2へと増加し、ルレイ・シャウダーの写像度の理論により非対称解の分岐が起こることがわかった。この方法は他の諸問題へも応用可能なものであり、今後の様々な発見が期待される。韓国ウルサン大学のInbo Sim氏と上記の方法を応用して一次元のHenon型方程式の非対称解の分岐について共同研究を始めた。クロアチアのザグレブ大学のMervan Pasic氏と2階線形微分方程式の振動する正値解について共同研究を行い、その内容をまとめた共著論文を国際学術誌に投稿した。これまで、2階線形微分方程式の単調である正値解についてはよく調べられてきたが、振動する正値解についてはほとんどよくわかっていなかった。従って、今回のMervan Pasic氏との共同研究は新しいものである。中国の東北師範大学のFentao Wu氏と振動解に関する研究打ち合わせを行った。昨年度に投稿した2編の論文も掲載受理となり、今年度も「研究実績の概要」で述べたように新たに2編の論文を投稿することができた。これらは交付申請書で予定していたものであり、本研究は順調に進展していると考える。韓国ウルサン大学のInbo Sim氏との共同研究により、一次元Henon方程式の正値対称解から正値非対称解の分岐が起こることを発見することができた。

これまで、Henon方程式の正値非対称解の存在については多くの結果がある一方で、その正値対称解からの分岐現象は方程式の指数や領域が特定の場合のみ確認されていただけであった。このSim氏との共同研究の内容を岐阜大学での研究集会や首都大学東京での学会にて講演発表を行った。その内容をまとめた論文を国際学術誌に投稿した。京都大学数理解析研究所にて、RIMS研究集会を副代表として開催した。その講演者として、上記のInbo Sim氏、台湾国立清華大学のShin-Hwa Wang氏、台湾国立勤益科技大学のKuo-chih Hung氏を招へいした。その際、Sim氏とはある非線形な条件をもつ2点境界値問題の正値解について研究打ち合わせを行った。また、Wang氏とHung氏とはある自励系の2点境界値問題の正値解について研究打ち合わせを行った。本学(岡山理科大学)の鬼塚政一氏と2次元線形非自励系の振動解の解曲線の長さに関する共同研究を行った。その内容をまとめた共著論文を国際学術誌に投稿した。また、その内容を島根大学の研究集会にて講演発表を行った。クロアチアのザグレブ大学のMervan Pasic氏と愛媛大学の内藤雄基氏と2次元半分線形非自励系の振動解の解曲線の長さに関する共同研究を行った。これまで自励系の解曲線の長さに関して多くの結果が得られているが、非自励系の結果はほとんど得られていなかった。昨年度に投稿した3編の論文も掲載受理となり、今年度も「研究実績の概要」で述べたように新たに3編の論文を投稿することができた。従って、本研究は順調に進展していると考える。本年度は,1次元リウヴィル型方程式,1次元の(p,q)-ラプラス作用素をもつ方程式,2階線形微分方程式,2次元線形微分方程式系,2次元半分線形微分方程式系について成果を得た。1次元リウヴィル型方程式について,その2点境界値問題の考察を行い,正値偶関数解のモース指数を求め,正値非偶関数解の分岐現象を発見した。これまでそのような現象は2次元以上のリウヴィル型方程式については確認されていたが,1次元の場合はこれまで見つかっていなかった。1次元の(p,q)-ラプラス作用素をもつ方程式については,ある自励系の2点境界値問題について考察を行った。そして,その正値解と問題に含まれるパラメータとの関係を分岐図式に表し,正値解の個数とそのパラメータの関係を完全に明らかにした。2階線形微分方程式を有界区間で考え,その端点で振動する解の曲線の長さが無限大であるための十分条件を新たに導いた。先行研究ではHartman-Wintner型の条件を仮定しているが,本研究ではその条件を仮定することなく,振動解の無限長性に関する結果を得ることに成功した。2次元線形系については,原点が渦状沈点である場合の解曲線のボックス・カウンティング次元を求めた。これまで,2次元自励系の解曲線に関してはそのような結果が存在しているが,非自励系に関してはこの結果が初めてのものである。2次元半分線形微分方程式系について,自励系の解の漸近挙動について,完全に分類することができた。特に,線形系の場合の特性方程式の役割を果たす方程式を新に発見することができた。昨年度までに投稿した4編の論文が本年度に出版された。
歯周組織破壊におけるLPS受容体・CD14の役割に関する実験病理学的研究

CD14はLPSの誘導する様々な宿主反応を惹起する重要なLPS結合受容体の1つである.この研究の目的はLPS侵襲によって誘導される歯周組織破壊におけるCD14の役割を調べることである.実験1:ラットCD14のアミノ酸26-45,262-278,309-327に対応する3種類の合成ペプタイドを抗原とし,モノクロナール抗体(RCD14)を作成した.PLP固定-EDTA脱灰凍結骨切片に対しl/500希釈濃度のRCD14抗体を用いて免疫組織化学的染色を行った結果,骨髄内の多数の顆粒球,単球が強陽性を,骨内面を覆う扁平な骨芽細胞が弱陽性を呈した.実験II:実験Iで確立した方法を用い,未処置ならびにLPS投与後のラット辺縁歯周組織におけるCD14発現を調べた.歯肉接合上皮(JE)部では好中球,マクロファージなどの浸潤細胞,JE細胞の一部がCD14強陽性を,歯根膜部では骨芽細胞,骨細胞,セメント芽細胞に加えマラッセの残存上皮が弱陽性を呈していた.なお,血管内皮細胞も陽性を呈した.LPS投与により歯肉接合上皮部ではCD14の染色性が増強すると伴に,13日にかけてCD14陽性好中球やマクロファージが増加した.実験III:RCD14抗体を12時間おきに4回腹腔内に前投与しLPS投与した後,3時間ならびに3日目にみられる辺縁歯周組織変化を抗体非投与のものと比較検討した.(1)JE直下における血管拡張・浮腫・炎症細胞浸潤等の炎症反応は抗体投与により抑制された.浸潤好中球・マクロファージ数は有意に減少していた.(2)歯根膜部では,LPSによる破骨細胞増加が抑制され,特にLPS投与3日目で顕著であった.(3)LPS投与後みられた宿主細胞におけるTNF-α,MIP-2の一過性の発現は抗体前処理症例では観察されなかった.以上,CD14受容体は浸潤細胞や歯周組織構成細胞にも発現され,LPS侵襲により辺縁歯周組織に惹起される炎症反応や歯槽骨吸収に重要な役割を果たすことを明らかにした.本研究の進行状態は以下の2点の理由により大幅に遅れている.(1)本研究に対する科学研究費交付の決定が半年遅れたこと,(2)申請当時,使用予定であったCD14抗体:ED9(serotec社製)は,その後の抗体制作グループの検討結果,CD14の特異抗体ではなくratSIRP(a new molecule of the IgG superfamily)を認識することが明らかとなり,新たにCD14抗体を作成する必要性が生じたことである.1)CD14蛋白のアミノ酸解析の結果,優先順位の高い順番に26-45(vnpamvvritdkgleyaake),309-327(ppifnrnhrspvttptptm),262-278(tptptmslpedskqmv)の3つの部位が候補にあがった.効率的にCD14特異抗体を得るためにこの3種類のアミノ酸を混ぜて免疫することとし,各部位のアミノ酸のペプチド合成を行った.各合成ペプチドに関し,26-45はC末端に,309-327はN末端に,262-278はC末端に付加的なCysを付けるMBS法でカップリングを行った.合成ペプチド抗体を2羽のウサギに免疫し,ラットCD14に対する特異抗体の作成が現在進行中である.CD14抗体作成が完了後,この精製抗体の特異性や中和抗体としてあるいは免疫組織化学的検索に使用可能であるかを検討し,実験に取りかかる予定である.2)LPS投与後のラット辺縁歯周組織でのTNF-αmRNA発現を検討した.LPS投与群では,1時間後よりJE細胞やJE直下の結合組織内の血管内皮細胞,好中球やMφ等の浸潤細胞の一部にTNF-αmRNAの発現がみられた.3時間後,JE細胞はTNF-αmRNAを強く発現するようになり,JE全体が強く染色されることもあった. 1日後になると各上皮における発現は減弱する傾向を示したが,歯根膜線維芽細胞や骨芽細胞における発現は依然として保たれていた.3日後以後,歯周組織におけるTNF-αmRNA発現は徐々に減弱する傾向を示した.このTNF-αmRNA発現にLPS受容体であるCD14がどの様に関わっているかについて作成したCDl4抗体をin vivoに投与し検討する予定である.CD14はLPSの誘導する様々な宿主反応を惹起する重要なLPS結合受容体の1つである.この研究の目的はLPS侵襲によって誘導される歯周組織破壊におけるCD14の役割を調べることである.実験1:ラットCD14のアミノ酸26-45,262-278,309-327に対応する3種類の合成ペプタイドを抗原とし,モノクロナール抗体(RCD14)を作成した.PLP固定-EDTA脱灰

凍結骨切片に対しl/500希釈濃度のRCD14抗体を用いて免疫組織化学的染色を行った結果,骨髄内の多数の顆粒球,単球が強陽性を,骨内面を覆う扁平な骨芽細胞が弱陽性を呈した.実験II:実験Iで確立した方法を用い,未処置ならびにLPS投与後のラット辺縁歯周組織におけるCD14発現を調べた.歯肉接合上皮(JE)部では好中球,マクロファージなどの浸潤細胞,JE細胞の一部がCD14強陽性を,歯根膜部では骨芽細胞,骨細胞,セメント芽細胞に加えマラッセの残存上皮が弱陽性を呈していた.なお,血管内皮細胞も陽性を呈した.LPS投与により歯肉接合上皮部ではCD14の染色性が増強すると伴に,13日にかけてCD14陽性好中球やマクロファージが増加した.実験III:RCD14抗体を12時間おきに4回腹腔内に前投与しLPS投与した後,3時間ならびに3日目にみられる辺縁歯周組織変化を抗体非投与のものと比較検討した.(1)JE直下における血管拡張・浮腫・炎症細胞浸潤等の炎症反応は抗体投与により抑制された.浸潤好中球・マクロファージ数は有意に減少していた.(2)歯根膜部では,LPSによる破骨細胞増加が抑制され,特にLPS投与3日目で顕著であった.(3)LPS投与後みられた宿主細胞におけるTNF-α,MIP-2の一過性の発現は抗体前処理症例では観察されなかった.以上,CD14受容体は浸潤細胞や歯周組織構成細胞にも発現され,LPS侵襲により辺縁歯周組織に惹起される炎症反応や歯槽骨吸収に重要な役割を果たすことを明らかにした.CD14蛋白のアミノ酸解析の結果,優先順位の高い順番に26-45,309-327,262-278の3つの部位の合成ペプチドを混ぜて2羽のウサギに免疫し,CD14(1),CD14(2)のポリクロナール抗体を得た.1.辺縁歯周組織でのCD14の免疫組織化学的局在:(1)接合上皮(JE)をはじめとする上皮細胞,好中球,マクロファージ等の浸潤細胞に強い発現が見られるとともに,骨芽細胞,セメント芽細胞,血管内皮細胞およびマラッセの残存上皮が弱陽性を呈していた.(2)5mg/ml LPS投与により歯肉接合上皮部ではCD14強陽性の好中球,マクロファージが1日3日にかけて増加した.歯根膜部では,歯槽骨頂部付近のCD14陽性マラッセの残存上皮塊がLPS刺激により増殖し,その大きさを増していた.2.CD14(2)抗体投与実験:LPS:投与に先駆け,投与量が1匹あたり0.1mg/200gとなるように12時間ごとにCD14(2)抗体を3回腹控内投与し、LPS投与後の歯周組織でのその中和効果を検討した.(1)非投与群では1時間後から3日後にかけて優位な好中球浸潤の増加が観察されるが,実験群ではいずれの期間においてもJE内に少量観察される程度であった。(2LPS投与によってJE直下部には投与2日後をピークとしたED1陽性浸出マクロファージの集簇が観察されるが,CD14前投与群では滲出マクロファージの明らかな増加は認められなかった.(3)破骨細胞数増加に及ぼす影響については検討中である.以上,CD14(2)抗体の腹腔内投与はLPSの惹起する炎症反応をある程度抑制する傾向を示した.現在,実験動物の数を増やし,統計的解析を継続して行っている.
多重降下競合学習と超並列分散処理

本研究においては,競合学習の能力を拡張することと,その超並列分散処理による計算方式をテーマとしている.本年度においては,前年度までの準備を用いて,次のような大きな進展があった.(i)多重降下競合学習アルゴリズムによる静止画像処理(ii)多重降下競合学習と強制情報との結合を用いた静止画像からの動画像生成(iii)競合学習における評価規範の一般化と結合パラメータの動的制御項目(i)においては,まずレベルの異なる2種類の特徴マップを生成する画像圧縮方式を開発した.この方式においては,31dB/pelの性能が得られる.そして,このとき生成された特徴マップは,項目(ii)の動画生成に用いることができる.すなわち,静止画像から得られた特徴マップに外部情報を加えることによりこれを変形し,その結果,変形された再生画像が得られる.さらに,特徴マップの変形過程を時間的に補間してそれぞれの特徴マップにニューラル重み(画像の標準パターン)を埋め込めば,動画像の各コマができあがる.そして,それをマルチメディアコンピュータにより表示すれば動画像となる.この方式の意義は,「動画像を1枚の静止画像から生成できること」と「高能率な情報圧縮が同時に行われること」の2点にある.(iii)の評価規範の一般化については,ほとんどの競合学習を含む方式を確立できた.このとき,評価規範中の部分コストを自律的に調節して良い学習結果を得る方式も確立できている.これは超並列分散処理が可能な計算学習方式となっている.本研究は,以上のような多くの成果を得て終了した.本研究においては,競合学習の能力を拡張することと,その超並列分散処理による計算方式をテーマとしている.本年度においては,前年度までの準備を用いて,次のような大きな進展があった.(i)多重降下競合学習アルゴリズムによる静止画像処理(ii)多重降下競合学習と強制情報との結合を用いた静止画像からの動画像生成(iii)競合学習における評価規範の一般化と結合パラメータの動的制御項目(i)においては,まずレベルの異なる2種類の特徴マップを生成する画像圧縮方式を開発した.この方式においては,31dB/pelの性能が得られる.そして,このとき生成された特徴マップは,項目(ii)の動画生成に用いることができる.すなわち,静止画像から得られた特徴マップに外部情報を加えることによりこれを変形し,その結果,変形された再生画像が得られる.さらに,特徴マップの変形過程を時間的に補間してそれぞれの特徴マップにニューラル重み(画像の標準パターン)を埋め込めば,動画像の各コマができあがる.そして,それをマルチメディアコンピュータにより表示すれば動画像となる.この方式の意義は,「動画像を1枚の静止画像から生成できること」と「高能率な情報圧縮が同時に行われること」の2点にある.(iii)の評価規範の一般化については,ほとんどの競合学習を含む方式を確立できた.このとき,評価規範中の部分コストを自律的に調節して良い学習結果を得る方式も確立できている.これは超並列分散処理が可能な計算学習方式となっている.本研究は,以上のような多くの成果を得て終了した.
力学的負荷が骨コラーゲン代謝と骨強度に及ぼす影響に関する研究

従来、骨に対する運動や荷重といった力学的負荷が骨強度に及ぼす影響については、骨塩量の増減を指標に論じられていたが、最近、骨の主要構成成分であるコラーゲンの物理化学的特性が、骨の可塑性を規定する因子として注目されている。本研究は、力学的負荷の増減に応じたコラーゲン架橋結合の形成の機序を分子レベルで解明することにより、加齢に伴う退行性疾患や微小重力環境下における骨強度の低下を予防し、その改善をはかる治療法の開発をめざしている。MC3T3-E1細胞をconfluentの2週p後より、微小重力下(クリノスタット装置)、または高重力下(遠心負荷20G、40G)に72h培養し、細胞層を回収した。その結果、微小重力下においては、コラーゲンの架橋量は減少し、還元性から非還元性架橋への転換も抑制される可能性が示唆された。また、高重力下においては、各架橋形成が亢進しているのみならず、還元性架橋のの非還元性架橋への転換が促進しているものと考えられ、特に還元性架橋にしめるHLNLの割合が増加する結果、骨基質特異的に発現するDpyrの形成亢進をきたしていることから、重量負荷は石灰化基質として、質的に成熟したコラーゲン線維を形成する際に重要な因子であるものと推察された。本研究は、骨に対する荷重負荷および重力負荷の増減が、骨コラーゲンの物理化学的特性にあたえる影響、を分子レベルで詳細に検討することにより、宇宙環境利用の際に問題なる骨の粗鬆化に伴う骨強度低下の機序をコラーゲン代謝の面から解明し、骨脆弱化の予防および治療法の開発をめざすものである。MC3T3-E1細胞をコンフルエント後2週間培養し、細胞が十分マトリックスを産生じた後に、クリノスタット(回転数1Orpm)を用いて、微小重力環境下に3日、7日間培養し、マトリックス層を採取した。その結果、3日後の細胞数に変化は認められなかったが、7日間刺激した群では細胞数は対照群に比べて有意に減少していた。単位DNA量当たりのコラーゲン量も減少していた。コラーゲン架橋結合に関しては、刺激群において全架橋結合量は対照群と比べて有意に低値であり、また、還元性架橋結合に対する非還元性架橋結合量の低値が認められた。これらのことから、微小重力環境下においては、その刺激期間が長期に及ぶと、これまでの報告にあるように、細胞の一部がアポトーシスを起こし、細胞数は減少するものと考えられた。また、コラーゲン代謝の面からは、微小重力かにおいては、コラーゲン産生は減少し、コラーゲン架橋結合の成熟化も抑制されることが判明した。
発生初期の唾液腺上皮を未分化状態に維持する間葉からのマイクロRNAシグナル

胎仔マウス顎下腺は、発生期を通じ上皮と間葉が相互作用することで、その形態と機能が確立されていきます。これまでの研究で、胎仔マウス顎下腺の間葉から上皮へと、マイクロRNAを内包する細胞外小胞(エクソソーム)が輸送されていることを明らかにしました(Hayashi et al., Developmental Cell, 2017)。マウス顎下腺上皮では、胎生期15日齢(E15)前後に唾液の産生・分泌に関わる遺伝子の発現開始が認められます。このとき、上皮細胞の核にてエピジェネティクスな変化(本研究計画ではシトシン塩基の脱メチル化に着目)が生じていることを2017年度末までに明らかにしてきました。E15の顎下腺上皮で観察されたこの変化は「分化のスイッチがOFFからON」へと切り替わったことを示しています。そこで本研究では、間葉から上皮へ輸送されるマイクロRNAが脱メチル化のタイミングを調節していると仮説をたて、検証を試みています。2018年度は、前年度に引き続いて脱メチル化酵素TET1-3に関する免疫染色を実施しました。その結果、E13-E16マウス顎下腺上皮における各TETの発現パターンまたは発現部位は、TETの種類によって異なることが示唆されました。また、上皮の脱メチル化酵素遺伝子Tet1-3の発現を制御しうる、間葉からのマイクロRNAについて阻害実験を実施しました。その結果、マイクロRNA阻害により、TET遺伝子の発現レベルが上昇するデータが得られています。2018年度は、前年度に引き続き脱メチル化酵素TETの免疫染色に注力しました。染色の方法に変更を強いられましたが、そのおかげで良い結果が得られました。マイクロRNAの阻害実験も軌道に乗りつつあります。マイクロRNAのin situ hybridizationを実施しているほか、TETの活性に影響を与える因子についても着目し、多面的に研究を遂行していきたいと考えています。発生期におけるマウス唾液腺の上皮は、胎生15日齢(E15)を境に唾液産生能に関連した遺伝子群が劇的に発現することが知られています。このことはゲノムDNAに生じたエピジェネティクスな変化、たとえばシトシン塩基の脱メチル化により「分化のスイッチがOFFからON」へと切り替わったことを示しています。申請者は、胎仔マウス唾液腺の間葉から上皮へマイクロRNAが輸送されることを突き止め、「マイクロRNAは組織間のmobile signal」であることを報告しました。輸送されるマイクロRNAの中には、脱メチル化酵素(TET1, TET2, TET3)を標的とする種類が含まれており、分化のタイミングを調節する「マイクロRNAシグナル」の存在が示唆されました。まず、脱メチル化酵素の遺伝子Tet1-3について、胎生期E13-E16を通じた遺伝子発現を調べたところ、各Tetともに異なる発現パターンが示されました。加えて、E13唾液腺の上皮と間葉においても、組織によって各Tetの遺伝子発現レベルに差が見られました。また、ホールマウント免疫染色を実施し、E13-E16マウス唾液腺における各TETの局在を調べました。平成29年度については、実験計画に則り、おおむね順調に進むことが出来ました。用いるTET抗体の選定に時間がかかりましたが、良い結果が得られてきています。現在は、唾液腺上皮に発現しているTet1-3を標的とするマイクロRNAの絞り込みを実施しています。間葉から上皮へと輸送されるマイクロRNAを念頭に実施していますが、その中には上皮自身においても発現する種類があります。

今後の解析対象とするマイクロRNAの種類によっては、両者を区別する必要が生じる可能性がありますので、申請書に記載の方法で効率よく研究を進めていきたいと考えています。マイクロRNAのin situ hybridizationを実施しているほか、TETの活性に影響を与える因子についても着目し、多面的に研究を遂行していきたいと考えています。試薬の購入のため見積もっていた予算です。研究計画の遅れから生じたのでは無く、慎重に計画を進めた結果の、次年度使用額です。次年度においても大切に使わせて頂きます。慎重かつ有効に助成金を使用した結果、生じた次年度使用額です。最終年度にて有意義かつ効果的に使用させて頂きます。具体的にはマイクロRNA阻害試薬や、マイクロRNA検出プローブの購入に充てる予定です。
細胞接着障害及びシグナル伝達系阻害による大腸癌転移抑制に関する研究

本研究においては転移メカニズムの抑制をはかるため、大腸癌肝転移を動物実験モデルで再現し、細胞接着阻害およびシグナル伝達阻害による転移抑制の可能性を検討すべく研究遂行した。[細胞接着阻害]ラット自然転移モデル(肝・肺転移)は、ラット由来大腸癌細胞を用いて肝-肺指向性細胞株の継代移植繰り返し樹立した。細胞接着阻害はfibronectin tryptic digestよりgelatin affinitycolumn chromatography法にて単離・精製したfibronectin fragment(75kDa)を用いて検討した。In vitroにおいてはtype IV collagenを基質としたプレート上で癌細胞との接着阻害を実験し、濃度依存的に抑制結果を示した(max40%抑制)。In vivoにおいては転移モデル上で癌細胞注入と同日にfibronectin fragmentも投与し、100μg/mlでmax50%の抑制を示した。Lamininのcell binding domainを低温操作下に精製進める工夫したが、単一施設では設備的に限界で今後の継続課題となった。[シグナル伝達系阻害]2種類のNDPキナーゼ/nm23アイソフォーム(18kDa)は細胞内局在が異なり、GTP結合蛋白質を介する転移のシグナル伝達系に重要な因子であるため、当初はそのアイソフォームに特異的アミノ酸配列を持つペプチドを検索したが、有意なものが見つからずシグナル伝達系のなかでも細胞増殖因子EGFR阻害作用をもつZD1839(4-(3-Chloro-4-fluorophenyl amino)-7-methoxy-6-(3-(4-morpholinyl)propoxy)quinazolineを用いた実験系の開始に到り、研究年限を迎えた。今後の展開は細胞接着阻害と血管新生阻害剤との併用で確認された効果に匹敵、ないし上回る抑制率が期待される。新しい大腸癌の転移抑制療法を確立するため(1)細胞接着阻害(2)シグナル伝達系阻害の2点から検討を開始した。(1)細胞接着阻害:ラット大腸癌モデルで特に肝・肺転移モデルを、肝ー肺指向性細胞株の継代移植繰り返すことで樹立を試みた。まず肝転移指向性株を尾静脈より注入し肺転移巣を形成させ、この細胞培養株からまた肺転移巣を形成という5継代の繰り返しで肝ー肺指向性細胞株を樹立した。現在この樹立株を用いてラット盲腸漿膜下よりの自然転移モデルを作成中である。これはヒトにおける大腸癌の肝→肺と考えられている血行性転移経路が正しいのかを実験モデルで再現するもので、その意義は大きいと思われる。細胞接着ドメインとしてはフィブロネクチンのRGDとヘパリン結合ドメインを含む75kDaのfragmentを血漿より精製し得ており、転移抑制物質として投与中である。(2)シグナル伝達系阻害:今年度は細胞外マトリックス産生や接着、アポトーシス誘導などに関与するシグナル伝達系としてTGF-β-Smadファミリーから研究対象とした。大腸癌手術症例の血中発現レベルや組織発現の程度につき検討し、肝転移例では血中TGF-β高値であった。次年度はSmadなどシグナル伝達分子自体やNDPキナーゼ/nm23アイソフォームに特異的アミノ酸配列を持つペプチドによる阻害に着手予定である。
スピン流スピン波の微視的解析とその応用

本研究では、透過型電子顕微鏡を用いたその場計測法を駆使し、スピン流が誘起するスピン波の特性を微視的に解明し、スピン流スピン波を用いた磁化ダイナミクスの制御方法を確立した。スピン波運動モードを制御するためのこれらの手法は、将来的に、次世代スピン電子素子においてスピン電気信号の高速変調・増幅・反転作用などの機能を達成するための基盤技術として活用される。次世代スピン電子素子において、スピン電気信号の高速変調・増幅・反転作用は必須の機能であり、磁性体を流れるスピン流が励起するスピン波を用いた機能の実現が期待されている。本研究は、透過型電子顕微鏡を用いたその場計測法を駆使し、スピン流が誘起するスピン波の特性を微視的に解明し、スピン流スピン波を用いた磁化ダイナミクスの制御方法を確立することを研究目的とする。本年度は、(1)磁気異方性を制御したパーマロイ細線の作製、(2)パーマロイ細線におけるスピン流スピン波特性の微視的解析の研究項目を設定し、研究を進展させた。まず、磁気異方性を制御したパーマロイ細線の作製方法を確立することに成功した。パーマロイ細線の製膜方法、細線の幅や厚みにより、試料の形状磁気異方性と面内垂直磁気異方性を競合させ、パーマロイ細線の実効的な面内磁気異方性の値を制御することができることを見出した。また、数値計算を用い、磁気異方性を制御した細線はスピン流により誘起されるスピン波を細線内に顕在化させるのに有効であることを示した。さらに、自己開発した電流印加用透過型電子顕微鏡ホルダーを用い、作製した細線において、電流(スピン流)を印加することにより磁気縞が誘起されることを実証した。磁気縞構造はスピン流が誘起するスピン波により励起されるスピン構造であることがわかった。これらの研究成果は、スピン流により誘起されるスピン波の特性を解析し、スピン波運動モードの制御を行う上で、重要な基礎的知見となる。本年度は初年度に引き続き、(1)磁気異方性を制御したパーマロイ細線の作製、(2)パーマロイ細線におけるスピン流スピン波特性の微視的解析の研究項目を設定し、研究を進展させた。初年度の研究により磁気異方性を制御したパーマロイ細線において電流(スピン流)を印加すると磁気縞構造が誘起されることを見出している。スピン流が誘起するスピン波によって励起されるスピン構造が顕在化されて磁気縞ダイナミクスが生じていると解釈される。本年度はこの実験事実を応用し、非局所的電極配置を有する試料構造においてスピン流印加により磁気縞ダイナミクスが生じることを実証することに成功した。この研究成果は、スピン流により誘起されるスピン波の特性を解析し、スピン波運動モードの制御を行う上で、重要な基礎的知見となる。また、スピン流スピン波の特性を系統的に精査するために、本年度よりカイラル磁性体におけるカイラル磁気秩序の研究に着手した。カイラル磁気秩序はスピン波スペクトルが解析的に与えられる稀有な系であり、理論と実験の両面から詳細な解析を行うことが可能であると期待される。本年度は手始めに、独自に開発している電子顕微鏡解析手法を駆使し、カイラル磁性体においてカイラルらせん秩序とカイラル磁気ソリトン格子が出現することを世界で初めて実証することに成功した。本年度は、(1)磁気異方性を制御したパーマロイ細線の作製、(2)パーマロイ細線におけるスピン流スピン波特性の微視的解析、(3)スピン流スピン波を用いた磁化ダイナミクスの制御法の確立の研究項目を設定し、研究を進展させた。初年度と次年度の研究により、磁気異方性を制御したパーマロイ細線に電流(スピン流)を印加すると、スピン流が誘起するスピン波により磁気縞ダイナミクスが励起されることを見出している。本年度はこの研究成果を発展させ、非局所的電極配置を有する試料構造において熱スピン流を併せて誘起すると磁気縞ダイナミクスが増強される様子を観察することに成功した。これらの研究成果は、スピン流スピン波の運動モードの制御を行う上で、重要な基礎的知見となる。また、スピン流スピン波の特性をより定量的に調べるため、カイラル磁気秩序の研究を並行して進めている。

カイラル磁気秩序はスピン波モードの厳密解が与えられる稀有な系である。スピン波のコヒーレントな集団運動が生成され、スピン流スピン波の増強が起きることが期待される。本年度は輸送特性や電子スピン共鳴などを通じスピン流スピン波の集団運動する様子を観察することに成功した。本研究は研究計画に沿って順調にスピン流スピン波の特性に関する研究成果を得つつある。また、本年度は設定した研究項目に加えて、スピン流スピン波特性の精査が可能と期待されるカイラル磁気秩序の研究に着手した。その結果、自己開発した新たな実験手法やカイラル磁気秩序の世界初の実証などに関する4本の学術論文、また、19回の学術講演(3回の招待講演を含む)の研究発表を行うなど、想定以上の研究成果を得ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題推進の最終年度となる次年度は、初年度より継続する研究の更なる進展を図り、スピン流が誘起するスピン波の特性を微視的に解明しスピン流スピン波を用いた磁化ダイナミクスの制御方法を確立するという研究目的の達成を目指す。具体的には、面内垂直磁気異方性を系統的に導入することにより磁気異方性の大きさを制御したパーマロイ細線を作製する。作製する細線において、TEMを用いたその場計測法を用い、スピン流印加下での磁気縞状態の変化を調べ、スピン流スピン波の発生・伝搬・振幅変調特性を解明し、さらに、その制御方法を探る。
直線束の最小特異計量の具体的な構成とそのザリスキー分解可能性の判定への応用

今年度はベクトル束の特異計量に着目し,その研究を行った。ベクトル束の特異計量に関する研究はベクトル束の射影束上の直線束についての最小特異計量及びZariski分解の解明につながる.本年度は接ベクトル束の特異計量に関して調べた.Siu, Yauは代数多様体Xの双正則断面曲率が正であるとき, Xは複素射影空間と双正則であることを示した.その後, Mokは双正則断面曲率が半正である代数多様体の分類をした.接ベクトル束が正値性を持つときには代数多様体の構造が限られる.本研究では代数多様体Xの接ベクトルTxがグリフィス(半)正の特異計量を持つ時の代数多様体について調べた.これは双正則断面曲率が(半)正という条件よりも弱いものであり,計量が滑らかな時のSiu-YauやMokなどの結果の拡張である.その結果以下の二つの定理を得た.1. TXがグリフィス正の特異計量を持つとき, Xは有理連結である.2. TXがminimal extension propertyがあるグリフィス半正の特異計量を持つとき,あるXの有限被覆空間X'とX'からアーベル多様体Yへの局所自明写像f : X'→Yが存在してそのファイバーは有理連結多様体である.この結果によりXは有理連結多様体とトーラスを組みあわした構造をしていることがわかった.また前年度の研究であった相対的な設定での藤田予想に関しての部分的解決について論文雑誌に投稿を行った.前年度の研究に引き続き,ベクトル束の特異計量に関して調べた.接ベクトル束がグリフィス(半)正の特異計量を持つときの代数多様体の構造についての研究をおこなった.これにより接ベクトル束と特異計量の関係が解明された.接ベクトル束の行列式束の双対が標準束であるため,この研究は本研究の最終目標である,標準束の特異計量およびZariski分解の研究に非常に関連がある.以上より今年度の研究も概ね順調に進展していると言える.ベクトル束の特異計量の研究は直線束の特異計量の研究につながるため,引き続きベクトル束の特異計量およびそのZariski分解に関して調べる.ベクトル束のZariski分解について考察を行い直線束のZariski分解との関係を調べる.特に接ベクトル束のZariski分解と標準束のZariski分解に関しても調べる.前年度推し進めきれなかったベクトル束の最小特異計量やルロン数と射影束のザリスキー分解に関しても引き続き考察を行う.今年度は研究計画に基づいて,直線束のべクトル束の射影束上の直線束について最小特異計量及びザリスキー分解に関しての研究を行った.今年度はベクトル束の特異計量に着目し,その研究を行った。ベクトル束の特異計量に関する研究はベクトル束の射影束上の直線束についての最小特異計量及びザリスキー分解の解明につながる.私はベクトル束およびねじれが無い連接層の特異エルミート計量についての研究を行い,その結果3つの成果を得た.1ベクトル束の特異エルミート計量に関するコホモロジーの消滅定理の研究.ベクトル束の射影束上の直線束についての最小特異計量の具体的な構成に関して,ベクトル束の特異エルミート計量に関するコホモロジーの消滅定理が重要である.このコホモロジーの消滅定理に関してはほとんどあまり結果が知られていなかっため,私はNadel-中野型の消滅定理を始め数々のベクトル束の消滅定理を示した.このように多くのベクトル束の消滅定理を示したのは本研究が初である.2巨大もしくは擬有効などのベクトル束の特異エルミート計量を用いた特徴付け,及びベクトル束のルロン数の研究.小平やDemaillyが行った直線束の計量を用いた特徴づけをベクトル束やねじれのない連接層に関して拡張した.またザリスキー分解とも関連のあるルロン数をベクトル束にも定義を行った.3相対的な設定での藤田予想の研究.射影代数多様体間の全射f: X →Yに対して,最小特異計量がどのように移りあうかについて研究を行い,その結果相対的な設定下における藤田予想に関して,部分的解決を行った.今年度はベクトル束の射影束の直線束上のザリスキー分解や最小特異計量に関して研究を行った.その際に近年盛んに研究されているベクトル束の特異計量に着目し,それに関して,ベクトル束の特異エルミート計量に関するコホモロジーの消滅定理の研究や,巨大もしくは擬有効などのベクトル束の特異エルミート計量を用いた特徴付け及びベクトル束のルロン数の研究を行い,二つの結果を得た.これらはザリスキー分解や最小特異計量の解明につながる.また相対的な設定での藤田予想の研究に関しては最小特異計量がどのように移りあうかについて研究に関連がある.以上により今後の研究に役立つ結果を今年度は確立できたため概ね順調に進展していると思われる.今年度はベクトル束の特異計量に着目し,その研究を行った。ベクトル束の特異計量に関する研究はベクトル束の射影束上の直線束についての最小特異計量及びZariski分解の解明につながる.本年度は接ベクトル束の特異計量に関して調べた.Siu, Yauは代数多様体Xの双正則断面曲率が正であるとき, Xは複素射影空間と双正則であることを示した.その後, Mokは双正則断面曲率が半正である代数多様体の分類をした.接ベクトル束が正値性を持つときには代数多様体の構造が限られる.本研究では代数多様体Xの接ベクトルTxがグリフィス(半)正の特異計量を持つ時の代数多様体について調べた.これは双正則断面曲率が(半)

正という条件よりも弱いものであり,計量が滑らかな時のSiu-YauやMokなどの結果の拡張である.その結果以下の二つの定理を得た.1. TXがグリフィス正の特異計量を持つとき, Xは有理連結である.2. TXがminimal extension propertyがあるグリフィス半正の特異計量を持つとき,あるXの有限被覆空間X'とX'からアーベル多様体Yへの局所自明写像f : X'→Yが存在してそのファイバーは有理連結多様体である.この結果によりXは有理連結多様体とトーラスを組みあわした構造をしていることがわかった.また前年度の研究であった相対的な設定での藤田予想に関しての部分的解決について論文雑誌に投稿を行った.前年度の研究に引き続き,ベクトル束の特異計量に関して調べた.接ベクトル束がグリフィス(半)正の特異計量を持つときの代数多様体の構造についての研究をおこなった.これにより接ベクトル束と特異計量の関係が解明された.接ベクトル束の行列式束の双対が標準束であるため,この研究は本研究の最終目標である,標準束の特異計量およびZariski分解の研究に非常に関連がある.以上より今年度の研究も概ね順調に進展していると言える.ベクトル束の射影束の直線束上のザリスキー分解や最小特異計量に関して研究に関しては前年度に引き継ぎ今年度も行う予定である.ルロン数はザリスキー分解と深い関連があるため,ベクトル束の特異エルミート計量に関するルロン数がその射影束のザリスキー分解にどのような影響を与えるのかを調べる.またベクトル束の最小特異計量を調べる.この研究を行うことによってその射影束の最小特異計量をうまく構成できると考えている.ベクトル束の特異計量の研究は直線束の特異計量の研究につながるため,引き続きベクトル束の特異計量およびそのZariski分解に関して調べる.ベクトル束のZariski分解について考察を行い直線束のZariski分解との関係を調べる.特に接ベクトル束のZariski分解と標準束のZariski分解に関しても調べる.前年度推し進めきれなかったベクトル束の最小特異計量やルロン数と射影束のザリスキー分解に関しても引き続き考察を行う.
イオン液体における溶質としての水・有機分子・イオンの動的構造のNMR研究

イオン液体は新しい溶液反応場として注目されており、反応速度や選択性が有機溶媒及び水中と異なるとの報告が数多くなされているが、「なぜ異なるのか」に対し、イオンによる溶媒和という観点から反応物理化学的研究を行った例はこれまでなかった。本課題では、中性分子による溶媒和ではなく、強いクーロン場を与えるイオンにより溶媒和された水及びベンゼン分子の回転ダイナミクスを研究し、更にイオン液体中における水及びメタノール分子の反応性を明らかにした。イオン液体の性質はアニオンのサイズを変えることでアニオンの作るクーロン場の強さが変わるため、疎水性から親水性へと大きく変えることができる。大きな色素を用いたダイナミクスの研究では,粘度のみが強く反映されており、極性の違いは明確ではなかった。そこで我々はイオン液体にも適用できる新しい溶媒極性指標として、無極性分子であるベンゼンのτ2Rに対する極性分子である水のτ2Rの比τW/Bを提唱した。溶媒のアニオンサイズ効果を調べるために、まず、カチオンを[bmim]に固定し、アニオンを最も小さなCl^-から、CF_3SO_<3^->(TfO)、PF_<6^->、最も大きな(CF_3SO_2)_2N^-(TFSI)アニオンまで、系統的に変えて比較した。得られたτW/Bの値はどのイオン液体においても、流体力学的モデルから予測される値0.11(体積比)より非常に大きな値を示した。さらに、カチオンの効果を調べるために、4級アンモニウム系カチオン2種類をイミダゾリウム系と比較した。その結果、アニオンをTFSIに固定した場合、τW/Bの値に違いは見られず、極性分子の回転にはアニオンが強く影響を与えていることを初めて明らかにした。イオン液体は新しい溶液反応場として注目されており、反応速度や選択性が有機溶媒及び水中と異なるとの報告が数多くなされているが、「なぜ異なるのか」に対し、イオンによる溶媒和という観点から反応物理化学的研究を行った例はなかった。本課題では、中性分子による溶媒和ではなく、強いクーロン場を与えるイオンにより溶媒和された水・有機分子・イオンの並進・回転ダイナミクス及び反応性を明らかにし、反応のダイナミクスの理解を深めた。上記の観点から、今年度はカチオンを1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムに固定し、イオンに溶媒和された水分子の回転ダイナミクス及び反応性について、アニオンの効果を明らかにした。極性溶質である水分子の回転運動はアニオンサイズがより小さいほどより強く束縛されるのに対し、無極性溶質であるベンゼン分子の場合はアニオンサイズによらず、マクロな粘度で回転運動を説明できることを明らかにした。また、重水分子とイミダゾリウムカチオン間での水素交換反応速度の水濃度依存性について研究を行った。最も小さなアニオンである塩化物イオンとの強い水素結合により、水の低濃度領域、約10M(=mol dm^<-3>)以下では、ほとんど反応が進行しないことを初めて明らかにした。これより高い濃度では、水濃度増加と共に直線的に反応速度は増加した。これにより、塩化物イオン1つにつき水分子約1.6個まで束縛していることを示した。また、回転運動性の水濃度依存性についても、約10M以下では強く束縛され大きな濃度依存性があるのに対し、より高い濃度では自由な水分子の数が多くなるため回転運動性は大きくなり、濃度依存性は小さくなることが分かった。溶質水分子の回転運動性と反応性がよく相関することを初めて報告した。これらの結果は、専門誌Journal of Physical Chemistry AにおけるLetter論文として高く評価されている。
グラニュリンによる脳の性分化誘導メカニズムの解明

哺乳動物の脳には形態的・機能的雌雄差が存在する。本研究は、周生期のラットの脳の性分化に直接重要な役割を果たす性分化誘導因子として考えられているグラニュリンに着目し、そのニューロンに対する作用を分子生物学的及び細胞生物学的に解明することを目的とした。本年度では、イン・ビボにおけるグラニュリンの視床下部ニューロンの構築に対する作用の検討として、抗グラニュリン前駆体ウサギ血清を用いて、脳内におけるグラニュリン発現分布を免疫組織化学的に検討した。その結果、脳全体において広範な発現が確認されたものの、特に大脳皮質、海馬、視床下部脳室周囲核や弓状核、中脳黒質などでの強い発現が観察された。さらにこれらの領域においてgrn前駆体蛋白を発現する細胞は神経細胞であった。以上の結果は、神経細胞において産生されるgrnが、オートクライン・パラクライン的に神経細胞やグリア細胞に作用し、細胞増殖・分化を制御している可能性を示唆するものであった。さらにマウスグラニュリン遺伝子のゲノム配列を用いて、プロモーターでの転写調節機能の解析やノックアウトマウスの作成を現在進行している。特にノックアウトマウス作成については、現在グラニュリン遺伝子の欠損した胚性幹(ES)細胞の選択が終了し、キメラマウスの作成の段階である。また脳の性分化の誘導される新生期において、エストロジェンを処置し、その後経時的に視床下部を採取し、新生ラット視床下部におけるエストロジェン、アンドロジェンおよびアロマターゼ遺伝子の発現を検討した。エストロジェン投与によりERα遺伝子発現は減少したが、ERβ、AR、AROM遺伝子の発現は増加した。これらの遺伝子発現の雌雄差、および性ステロイドに依存した発現制御は、ラットの脳の性分化において重要な役割を果たすものと考えられた。
ヒト型臓器を持つマウスの樹立とヒト疾患制御法の開発

体内にヒトの肝臓を持つことのできる遺伝子改変マウスの作製を行った。ヒト細胞を移植できるSCIDマウスに標的細胞ノックアウト法を施し、マウス肝細胞を部分的に除去した後、ヒトの培養肝細胞を移植した。その結果、ヒトの肝臓がマウスの肝臓内で生着し、血液中にヒトのアルブミンが放出されたことを確認した。しかし、高い頻度でのヒト肝細胞への置換には至らす、現在その条件をさらに検討している。モデルマウスを用い、ヒト疾患に対する治療法を開発する場合、最も重要で、かつ解決すべき問題はヒト・マウス間における種差の存在である。この種差を解決すべき手段として、私たちは免疫不全マウスの肝臓にヒトの肝細胞を移植し、マウス体内で再構築する方法を検討した。また、モデルの樹立後には、肝臓を標的とするウイルス感染症を対象とし、それらの疾病に対する治療法の開発を通じ、その疾病の撲滅に寄与することを目的とした。上記の目的に対して、今年度は我々が開発したTRECK (Toxin-Receptor Cell Knockout)法をSCIDマウスに応用し、毒素投与によるマウスの肝実質細胞を破壊した後、そのマウスにヒト由来の臍帯血、あるいは肝実質細胞を移植することによって、マウス個体内にヒトの肝臓を構築することを試みた。その結果、移植した臍帯血由来の細胞の肝臓への生着が見られたことから、この生着細胞の性質を詳細に検討している。また、ヒト由来の肝実質細胞の移植も、現在検討中である。マウスの肝細胞死を誘導するために、肝臓特異的なプロモータであるHBXの下流に、HSV-TKをつないだコンストラクトを導入したトランスジェニック(Tg)マウスを樹立した。これにより、ガンシクロビル(GCV)を投与することによって任意の時期に肝細胞死を誘導できる。これまでに、HBX pro-HSVTK発現ベクターをSCIDマウスに導入したTgマウスの作出に成功している。得られた雌2匹、雄2匹のファウンダーマウスのうち雄は不捻性のため繁殖できなかった。これまでにおいて雌2匹から繁殖させた2系統のマウスに対するGCVの影響が調べられた。GCVは20mg/kgを週2回、3週間投与した後、肝重量を計量したところ、それぞれの系統のマウスではコントロール(wild typeマウス)の約64%まで減少したもの、約33%まで減少したものが得られた。後者の系統の方が肝細胞死を強く誘導できたためヒト肝細胞を移植した時に高置換率になることが期待される。今後、マウスを繁殖させてヒト肝細胞移植実験を行う予定である。本研究の目的は、免疫重度不全マウス(SCIDマウス)に、肝実質細胞を標的とした標的細胞ノックアウト(TRECK)法を施し、ジフテリア毒素によって破壊されたマウスの肝実質細胞をヒト肝実質細胞に徐々に置換し、最終的にマウス個体内に正常な肝機能を持つヒト肝実質細胞の集団を構築することである。このヒト肝実質細胞置換マウスを、最終的には創薬、あるいは薬物動態研究に利用したい。TRECK法は、マウスがジフテリア毒素に耐性であることを利用して、ヒトのジフテリア毒素(DT)レセプターをある細胞系列特異的に強制発現するマウスを作製し、DTを投与することにより標的とする細胞を傷害する方法である。この方法によれば、任意の時期かつ定量的に標的細胞群にダメージを与えることができる。これまでに、アルブミンプロモーターを用いて肝実質細胞を傷害する肝炎モデルマウスを、重症複合免疫不全(SCID)をバックグラウンドとして作製した。昨年度はDTの投与により肝障害を誘発後のマウスにヒト臍帯血由来の未熟細胞を移植したところ、肝組織内にヒト肝実質細胞が検出され、ヒト肝幹細胞の探索・同定に有用であることを示した。しかし、この様な未熟細胞では、目的とするヒト肝実質細胞による高密度置換は起こらなかった。そこで、今年度は市販されているヒト培養肝細胞を用い、肝障害を誘発したマウスへのヒト肝実質細胞の移植を行った。移植後、経時的に血中にヒトアルブミンの検出をELISA法で行った結果、微量ではあるがヒトアルブミンが検出されるようになった。このことは、TRECK法においてもマウスの肝実質細胞をヒト細胞で置換できる可能性を示した。現在、ヒト肝実質細胞がより高密度で置換される条件を検討中である。標的細胞ノックアウト(TRECK)法は、マウスがジフテリア毒素に耐性であることを利用して、ヒト由来のジフテリア毒素(DT)受容体をある組織特異的に強制発現するマウスを作製し、DTを投与することによりその標的細胞に定量的ダメージを与えることができる優れた方法である。本研究では、このTRECK法を重症複合免疫不全(SCID)マウスに応用し、マウスの標的細胞をヒトの細胞に置換させる、いわゆるヒト細胞置換マウスを作製することを究極の目的としている。この目的のために、SCIDマウスに対して幹細胞