hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔乾燥症、シェ-グレン症候群患者における口腔粘膜の表面温度、直上湿度の解析

口腔乾燥症患者28名、シェ-グレン症候群患者19名、健常者39名に対して、口腔粘膜の表面温度測定、直上湿度の解析を行った。表面温度は、最低温度に達するまでの時間・温度差により、次の3つに分類した。つまり、M型:温度差が2°C未満、L型:温度差が2°C以上で、最低温度までの時間が80秒以上、N型:温度差が2°C以上で、最低温度までの時間が80秒未満である。シェ-グレン症候群患者では35%がM型、40%がL型、口腔乾燥症患者ではM型30%、L型25%、健常者では70%がN型であった。直上湿度は、シェ-グレン症候群患者では4.64±1.41(10^<-7>g/m^2・h)、口腔乾燥症患者では5.81±1.71、健常者では7.61±1.31とシェ-グレン症候群患者において有意に低値を示した。直上湿度と他の口腔乾燥パラメーターとの比較を行った。口唇腺生検との比較では、glade0・1で6.16±1.47、glade2・3で4.24±1.44とgladeが高くなると有意に直上湿度の低下がみられる。唾液腺シンチグラフィーとの比較では、耳下腺はそれほどではないが、顎下腺の最大分泌量と相関性がみられた。また、ガムテストとの比較では、相関性はみられなかった。以上より、口腔粘膜の表面温度測定、直上湿度は簡便で有効な手段であり、直上湿度は良く安静時の唾液腺の機能を表していることが分かった。口腔乾燥を無侵襲・簡便に測定診断するために、水分蒸発量測定・口腔粘膜表面温度測定という新しい試みを行った。水分蒸発量測定における適切なセンサー部接触面積・容積について検討した。測定部位を口唇腺生検所見と対比する意味で、下唇粘膜部としたため、下唇部をカバーできる面積は3.14cm^2が適当であった。十分な湿度の上昇を得られる容積は、30mlでは不十分で、45mlが適当であった。接触部の材質としてはガラスだと外気温の影響を受け易いこと、そして消毒の面から、硬質プラスチックを応用した。この規格にて、湿度40%での水分蒸発量測定を行った。結果は現在のところ健常人では3.37±2.24g/m^2.h、シェ-グレン症候群患者においては2.84±1.0g/m^2.hを示した。口腔粘膜表面温度測定は、あまり測定範囲を狭めると、血管上・小唾液腺上で温度差があり再現性が得られないため、下唇粘膜部下唇より内方1cm、直径約1cmの円内を測定部位とした。結果は健常人では平均1.4±0.6°Cの温度低下を示した。この変化は平均84.4±38.5秒後に生じ、その後は表面温度は上昇傾向を示した。これは下唇部の唾液が蒸発する時の気化熱により温度低下が起こり、その後は血管よりの温度の供給により上昇するものと思われる。最低温度までの時間は、唾液量とその性状に依存していると思われるが、薬剤による唾液性状の変化をみる上でかなり有益な検査法に成りうると思われる。ただし、この検査法は外気温・湿度の影響を受け易い欠点があり、このあたりの因子をどう排除するかが今後の課題である。口腔乾燥症患者28名、シェ-グレン症候群患者21名、健常者35名に対して、口腔粘膜の表面温度測定、直上湿度の解析を行った。表面温度は、最低温度に達するまでの時間・温度差により、次に3つに分類した。

つまり、M型:温度差が2°C未満、L型:温度差が2°C以上で、最低温度までの時間が80秒以上、N型:温度差が2°C未満、L型:温度差が2°C以上で、最低温度までの時間が80秒未満である。シェ-グレン症候群患者では35%がM型、40%がL型、口腔乾燥症患者ではM型30%、L型25%、健常者では70%がN型であった。直上湿度は、シェ-グレン症候群患者では4.64±1.41(10^<-7>g/m^2・h)、口腔乾燥患者では5.81±1.71、健常者では7.61±1.31とシェ-グレン症候群患者において有意に低値を示した。直上湿度と他の口腔乾燥パラメータとの比較を行った。口唇腺生検との比較では、glade0・1で6.16±1.47、glade2・3で4.24±1.44とgladeが高くなると有意に直上湿度の低下がみられる。唾液腺シンチグラフィーとの比較では、耳下腺はそれほどではないが、顎下腺の最大分泌量と相関性がみられた。また、ガムテストとの比較では、相関性はみられなかった。以上より、口腔粘膜の表面温度測定、直上湿度は簡便で有効な手段であり、直上湿度は良く安静時の唾液腺の機能を表していることが分かった。
SureSelectシステムを用いた歯からの遺伝子解析による個人識別

キャプチャライブラリキットSureSelectQXTを用いてNGS・MiseqでABO式血液遺伝子型、mtDNA型およびHaloPlex遺伝性不整脈関連心疾患リサーチパネル19遺伝子領域のSNP解析(遺伝性心疾患)の同時解析について検討した。結果、ABO式血液遺伝子型、mtDNA型および19遺伝子領域の同時解析はすべて可能であった。ABO式血液遺伝子型判定では、エクソン6および7以外の領域にも変異を認めた。また、mtDNA型を解析したところ、13系統に分類され、遺伝性疾患におけるSNP数は193245認められた。3種の同時解析により変異プロファイルが多く検出され、識別精度の向上が確認した。ABO式血液遺伝子型とミトコンドリアDNA型(mtDNA)の同時解析を試みるために、アジレント社から市販されたキャプチャライブラリキットSureSelectを用いてDNA試料を調整し、NGS・Miseqシステム(イルミナ)を用いて検討した。研究に用いた試料は、ABO式血液遺伝子型の判明している血痕DNA 8例を用いた。NGS・Miseqシステムに用いるABO式血液遺伝子型判定用プローブおよびmtDNAの全領域を解析するキャプチャプローブについてはプローブ設計ソフトSureDesign(アジレント)でカスタム設計した。また、mtDNAの過剰な増幅を避けるために、核遺伝子のキャプチャプローブとmtDNAのキャプチャプローブの比を100:1に調整した。DNA試料の調整はSureSelect QXT Reagentsキットのプロトコールに従ってターゲット領域をトランスポゼース方式により濃縮し、NGS・Miseqを用いてシーケンスを行った。遺伝子型の判定は、解析ソフトSuerCall(アジレント)を用いて行った。なお、ABO式血液遺伝子型では第9染色体のnt136131043nt136150615、mtDNAでは全領域を解析範囲とした。その結果、血痕試料8例のABO式血液遺伝子型およびミトコンドリアDNA型判定の同時解析が可能であった。また、ABO式血液遺伝子型判定においては、第9染色体のCoding領域(約1.2Kb)のすべてを解析し得たことによって、ABO式血液遺伝子型の判定に必要であるエクソン6および7以外のエクソン領域にも変異が認められた。さらに、mtDNAの全領域を同時に解析することが可能であり、人種鑑別にも応用可能と思われた。血痕試料18例についてSureSelectQXTキャプチャライブラリキットを用いてDNA試料を調整し、mtDNA型と系統およびABO式血液遺伝子型の同時解析をNGS・Miseqシステムで行ったところ、解析が容易かつ簡便であり、すべて良好な成績が得られた。mtDNA型の判定においては、全領域を一度に解析することにより、塩基の置換が認められた部位により系統を調べたところ、今回用いた試料においてM系統が約6割、M系統が約4割認められた。また、ABO式血液遺伝子型判定では、第9染色体のCoding領域すべてを解析し得たことで,型判定に必要であるエクソン6および7以外の領域にも変異が認められた。キャプチャライブラリキットSureSelectQXT(アジレント)を用いてNGS・MiseqシステムでABO式血液遺伝子型、ミトコンドリアDNA型(mtDNA型)およびHaloPlex遺伝性不整脈関連心疾患リサーチパネル19遺伝子領域のSNP解析(遺伝性心疾患)の同時解析について検討した。研究に用いた試料は、昨年度、ABO式血液遺伝子型とmtDNA型の同時解析が可能であった10例に、新たに4例加え、計14例用いた。NGS・Miseqシステムに用いる際のABO式血液遺伝子型判定用およびmtDNAの全領域解析用のキャプチャプローブは、mtDNAの過剰増幅を避けるために、核DNAとmtDNAのプローブ比を100:1とした。また、遺伝性疾患のプローブはHaloPlexキットを使用した。DNA試料の調整はSureSelect QXT Reagentsキットのプロトコールに従い、ターゲット領域をトランスポゼース方式により濃縮し、NGS・Miseqを用いてシークエンスを行った。遺伝子解析は、遺伝子型判定は解析ソフトSuerCall(アジレント)を用いて行った。その結果、ABO式血液遺伝子型、mtDNA型および19遺伝子領域のSNPの同時解析はすべて可能であった。ABO式血液遺伝子型判定では、第9染色体のCoding領域すべてを解析し得たことで、型判定に必要であるエクソン6および7以外の領域にも変異を認めた。また、mtDNAの全領域を解析し系統を調べたところ、13系統に分類された。遺伝性疾患におけるSNP数は193245認められた。遺伝性不整脈関連心疾患領域を検査に加えることにより、変異プロファイルが多く検出され、識別精度の向上が確認した。

ABO式血液遺伝子型とミトコンドリアDNA型の同時解析が可能であることを確認したことから、本年度はさらに例数を増やし、mtDNA型における系統の頻度を検討するとともに、ABO式血液遺伝子型判定における、エクソン6および7領域以外の変異についても検討し、識別精度の向上について検討する予定である。また、キャプチャライブラリキットSureSelectQXTを用いて、他の常染色体上のSNP部位についても、同時解析が可能であるか検討する予定である。歯科法医学予定していた実験材料費(試薬およびキャプチャライブラリキットSureSelectQXTなど)ならびに業務委託料が、当初予定していた価格が、キャンペーンなどにより安価・購入となり、実験がスムーズに遂行可能であった。H28年度において、当研究課題「SureSelectシステムを用いた歯からの遺伝子解析による個人識別」の実験を行うにあたっての実験材料費(試薬およびキャプチャライブラリキットSureSelectQXTなど)の購入にあてる計画である。
嗅覚情動行動を担う嗅皮質機能単位の解析

嗅覚に基づく行動の多くは強い情動によって駆動されるがその神経回路機構は不明である。我々は、匂いと報酬の連合学習に基づくマウスの匂いに対する誘引行動時と、匂いと侵害刺激の連合学習に基づくマウスの匂いに対する忌避行動時において、嗅皮質の一領域である嗅結節の異なるドメインが活性化することを見出した。嗅結節はドーパミン投射を受ける腹側線条体でもあり、情動行動との関連が強く示唆される。本研究はこの嗅結節ドメインを嗅覚情動行動の機能単位と考え、その回路構築と機能を理解することを目的とした。本研究により以下のことが明らかとなった。・嗅結節の主要ニューロンであるmediumspiny neuron(MSN)は、1型ドーパミン受容体発現MSN(D1MSN)と2型ドーパミン受容体発現MSN(D2MSN)によって構成されていた。・最初期応答遺伝子c-fos mRNAの発現解析から、匂いに対する誘引行動時には嗅結節前内側ドメインのD1MSNが、匂いに対する忌避行動時には外側ドメインのD1MSNが活性化することを見出し、嗅覚情動行動のタイプに応じて嗅結節のドメイン特異的、細胞種特異的な活性化がおこることを明らかにした。・また、匂いに対する忌避行動時には前内側ドメインのD2MSNも活性化することから、ドメイン内でのD1MSNとD2MSNの相互作用による情動行動の調節機構の存在が示唆された。・イムノトキシンを用いてマウス嗅結節前内側ドメインD1MSNを除去したところ、状況変化に対応した匂いに対する誘引行動の変化が起こりにくいことが観察され、前内側ドメインD1MSNが誘引行動の適正化に重要であると考えられた。・嗅結節の生後発達を検討し、ちょうど新生仔の離乳期に嗅結節の発達が進み、固形餌摂食時に活性化し始めることを見出した。個体の新しい食べ物の学習に嗅結節が重要であることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。嗅覚は個体維持や種保存に関わる行動と強く結びついている。嗅覚行動は強い情動によって駆動されるがその神経回路機構は不明である。我々は、匂い刺激に対するマウスの誘引行動と忌避行動時において、嗅皮質の一領域である嗅結節の異なるドメインが活性化することを見出した。本研究はこの嗅結節ドメインを嗅覚情動行動の機能単位と考え、その回路構築と機能を理解することを目的としている。本年度の実験により以下のことが明らかとなった。・匂いに対する忌避行動の際、嗅結節の外側ドメインcap領域のD1R細胞(dwarf細胞)が活性化した。内側ドメイン第2層のニューロンも活性化したが、D2R細胞が優位に活性化した。・嗅結節前内側ドメインにrabiesvirusを注入し、この領域に前シナプス結合するニューロンの分布を調べた。この領域のニューロンは梨状皮質、前頭前皮質など様々な脳領域から軸索投射を受けており、嗅球からは主にその腹側領域の投射ニューロンから投射を受けていることが示唆された。・イムノトキシンを用いて嗅結節前内側ドメインのD1R細胞の除去実験を行ったところ、マウスの摂食行動の抑制傾向が観察され、このドメインが摂食行動を促進する働きを持つことが示唆された。

26年度が最終年度であるため、記入しない。情動行動に対応して活性化する嗅結節ドメインの局在性に加え、MSNやdwarf cellなど異なる細胞種ごとの特徴的な活性化パターンを明らかにすることができた。同時に嗅結節の生後発達について検討を進めており、マウスの離乳期に嗅結節の発達が促進することが分かってきた。マウスが離乳して新しい食べ物を学習していく過程に嗅結節の役割が重要ではないかと考えられた。嗅結節ドメインの回路構築を理解するためのRabies virusによるトレーシングについては、ベクターの改良を行って、より明瞭に起点となるニューロンを同定し、高い経シナプス性トレーシング効率が得られるようになった。今後より限定した領域へのウイルス注入、また起点をD1R細胞あるいはD2R細胞に限定することで、ドメインおよび細胞種特異的な回路構築を明らかにする基盤が得られた。また同時に、古典的なretrograde tracer (Cholera toxin B)を使って、おおまかな投射経路の知見を得ることも進めている。細胞除去による機能解析は、イムノトキシンの注入技術が向上し、効率よく実験ができるようになってきている。より限定した領域へのトキシン注入、D1R細胞あるいはD2R細胞特異的な除去により、ドメインおよび細胞種特異的な機能理解を行う基盤ができた。また、薬理学的にニューロンの活動を促進・抑制するDREAADsystemを導入し、実験を開始している。以上、嗅結節の機能ドメインの同定、その回路構築、機能解析について、ほぼ当初の計画通り進んでいると考えている。・嗅結節前内側ドメインおよび嗅結節外側ドメインへのrabies virus注入によって、これらの領域がどの脳領域からの軸索投射を受けるかを比較検討する。D1R promoter-Creマウス、D2R promoter-Creマウスを用いて、ドメインおよび細胞種特異的な回路構築を明らかにする。嗅球、他の嗅皮質領域、扁桃体、前頭前皮質などを中心に解析する。また同時に、古典的なretrograde tracer (Cholera toxin B)を使って、おおまかな投射経路の知見を得ることも進める。異なる蛍光標識のついたCholera toxin Bを同一個体の異なるドメインに注入することで、各ドメインの回路構築様式の違いをより明確にできると期待される。・嗅結節ドメインの機能解析として、イムノトキシンによるD1R細胞あるいはD2R細胞特異的な細胞除去に加え、化学遺伝学によるD1R細胞あるいはD2R細胞特異的な機能促進・抑制実験を行う。D1R promoter-CreあるいはD2R promoter-Creマウスの嗅結節前内側ドメインあるいは外側ドメインに、Cre依存的なDREADD分子発現ウイルスを投与し、各ドメインのD1R細胞あるいはD2R細胞特異的な機能促進・抑制を行う。細胞除去よりも短時間に機能変化を誘導できるため、より明瞭な機能解析が可能になると期待される。・嗅結節の生後発達について検討を進める。マウスが離乳して新しい食べ物を学習していく過程に嗅結節の役割が重要ではないかと考えており、上記の機能抑制の手法を用いてこの可能性を検証していく。
経カテーテル大動脈弁留置時の血管周囲三次元ひずみ分布計測法の確立

本研究では、断層画像粒子流速計測法(トモグラフィックPIV)を応用し、弁留置に対する周辺血管の力学応答を高空間・時間解像度に定量計測でき、臨床での弁輪部破裂や刺激伝導系圧迫のリスク分析と解決に資する方法論として、経カテーテル大動脈弁を対象として弁留置時のモデル血管の三次元ひずみ分布測定法の開発を進めている。2018年度には、三次元ひずみ計測系構築のため、まず、トレーサ蛍光粒子を添加したシリコーン製単純直管モデルを作製した。シリンジポンプを用いてモデル内へ経時的に容量負荷した際の変形を2台の高速度カメラで撮影する実験系を開発し、撮影および解析精度が適切となるモデルへの粒子添加濃度やモデル作製時の撹拌条件を試行錯誤的に決定した。その後モデル壁内部トレーサ粒子移動量計測とひずみ分布を算出するため、レーザ照射やカメラの撮像条件を検討し、トモグラフィックPIVシステムの設計と三次元ひずみ分布計測の基礎解析方法論を構築することができた。また、PIV計測可能かつ患者病変実形状・力学特性を模擬する大動脈基部モデル開発のため、臨床で弁留置後に弁輪部破裂あるいは伝導障害が発生した症例について、患者CTデータを取得した。医用画像から抽出した大動脈基部形状に基づいて3Dプリンタでモールドを作製し、トレーサ蛍光粒子を添加したシリコーンの流し込み成型で、PIVでモデル変形を計測可能かつ病変の形状と力学特性を模擬できる、新たな患者実形状シリコーン製大動脈モデルの開発に成功した。当初の研究計画に基づき、透明弾性モデル内部のひずみ分布計測系の設計・構築を進めることができた。次年度以降は、患者実形状モデルへの経カテーテル大動脈弁留置時の三次元ひずみ分布計測として、2018年度成果の統合によるトモグラフィックPIVひずみ分布計測系の構築と、患者実形状病変モデルへの経カテーテル弁留置による弁周囲組織ひずみ分布の定量評価に取り組む。弁輪部破裂・術後伝導障害発生症例の粒子添加実形状モデル血管のトモグラフィックPIV計測を行い、病変大動脈の解剖学的性状と経カテーテル大動脈弁留置時のひずみ分布との関連を比較することで、弁輪部破裂や伝導障害のリスク分析を試みる。
タングステン系無機水和酸化物の中温領域におけるプロトン伝導特性

高分子固体電解質型燃料電池は高分子膜の耐熱性から作動温度は90°C程であるが、電極触媒の一酸化被毒を抑制などのためは150300°Cが望ましい。実現のためにはプロトン伝導性固体電解質の開発が必要である。本研究では有機無機複合電解質膜を想定し、無機成分して使用可能な高プロトン伝導性を有した物質の探索を行った。得られた結果をまとめると以下となる。1.層状構造の酸化タングステン水和物(二次元的な水素結合ネットワークを持つWO_3・2H_2O、また同じく層状構造ではあるが、水素結合のネットワークを持たないWO_3・H_2O)において、WO_3・2H_2Oでは水素結合ネットワークによるプロトン伝導が可能であり、温度が上がると表面での伝導を凌駕する。これは活性化エネルギーは大きいが、タングステン一原子あたりの水分子の量は、構造内の方が多いためである。2.パイロクロア型構造の酸化タングステン水和物WO_3・0.5H_2Oを合成しプロトン伝導性を調べた結果、パイロクロア型構造中では、水和水と構造中の酸素により水素結合が三次元的にネットワークを形成しており、上記の二水和物WO_3・2H_2Oと同様に温領域では粒子表面で吸着水を利用した伝導、高温側では構造内の水素結合ネットワークを利用した伝導が優勢であった。125°C飽和水蒸気圧中で、8.8×10^<-3> S/cmという比較的高い伝導率を示した。しかしそれ以上の温度領域では、高湿度雰囲気下では不安定になりWO_3・0.33H_2Oへと変化してしまうことがわかった。3.上記の結果をさらに他の水和遷移金属酸化物において調べるために、酸化バナジウム水和物を合成した。構造とプロトン伝導性の関係を求めるために、ゾル中での構造を動的光散乱法を用いて調べた。結果は、ゾル分子の構造はアスペクト比の大きな(約60)、数nmのゾル分子を基本として濃度との相関が大きいことがわかった。現在の高分子固体電解質を利用した燃料電池は高分子膜の耐熱性から作動温度は90°C程である。作動温度を150300°Cにできれば、電極触媒の一酸化被毒を抑制でき、また総合熱効率が向上する。さらに水管理の観点からも有利である。その実現には、この温度領域で使用可能なプロトン伝導性固体電解質の開発が必要であり、有機無機複合電解質膜を想定し、無機成分して使用可能な高プロトン伝導性を有した物質の探索を行っている。これまでに層状構造の酸化タングステン水和物(二次元的な水素結合ネットワークを持つWO_3・2H_2O、また同じく層状構造ではあるが、水素結合のネットワークを持たないWO_3・H_2O)を合成して、室温150°Cにおいて高水蒸気分圧中でのプロトン伝導特性を調べてきた。本研究では、パイロクロア型構造の酸化タングステン水和物WO_3・0.5H_2Oを合成しプロトン伝導性を調べた。パイロクロア型構造中では、水和水と構造中の酸素により水素結合が三次元的にネットワークを形成している。パイロクロア型酸化タングステンは、約50°Cを境に異なった様式でプロトンが伝導することが明らかとなり、低温領域では粒子表面で吸着水を利用した伝導、高温側では構造内の水素結合ネットワークを利用した伝導が優勢であった。125°C飽和水蒸気圧中で、8.8×10^<-3>S/cmという比較的高い伝導率を示した。

構造とプロトン伝導性の関係を求めるために、ゾル中での構造を動的光散乱法を用いて調べた。結果は、ゾル分子の構造はアスペクト比の大きな(約60)、数nmのゾル分子を基本として濃度との相関が大きいことがわかった。
B5判初期(1952〜62年)の『初歩のラジオ』の記事内容の特質とその教育的意義

本研究においては,ラジオ雑誌『無線と實験』(誠文堂新光社).の弟雑誌として,子ども向けとしてはわが国で最初に創刊されたラジオ(エレクトロニクス)専門の月刊雑誌『初歩のラジオ』(同,1948年6月創刊)のB5判初期(19521962年)における記事内容の特質の一端を,雑誌草創期(19481952年)から同誌の常連寄稿者の1人として活躍していた科學寄稿家・泉弘志(19272003年)の著作記事の内容分析を通して明らかにするとともに,当該時期の『初歩のラジオ』の若干の教育的意義について,同時代の学校教育制度・内容等も視野に入れつつ検討した。分析の結果,B5判初期の泉の一連の著作記事は,一部に,当時新たに台頭・普及しつつあったエレクトロニクス技術(テレビジョン,トランジスタ等)に関する内容も積極的かつ懇切に取り込みながら,草創期の場合と同様に,総じて,子どもの知識・理解の程度や,一定の順次性,系統性に配慮した,初歩的,入門的な内容構成・配列になっていることが明らかとなった。草創期の『初歩のラジオ』には,当時の学校教育だけでは不満足だったエレクトロニクス技術の学習機会の,単なる創出・拡大という意義のみならず,提供内容の体系的側面における,同時代の学校教育内容との相補性という点においても小さくない意義が見いだされるけれども,本研究で対象としたB5判初期の『初歩のラジオ』には,そうした意義に加えて,日々進歩・発展するエレクトロニクス技術を積極的に取り上げて,子ども向けに懇切に解説し,あるいは製作を促すというように,技術教育の観点からは,制度的にも内容的にも,学校教育においては比較的対応が遅くなりがちな側面を少なからず補う役割を果たしていたと考えられる点等において,小さくない意義を見いだすことができる。本研究の成果は冊子として発表する。
紫外線感受性ヒト遺伝疾患・異型接合体の太陽光損傷修復能の検討

色素性乾皮症(XP)は太陽光紫外線に感受性を示し、日光曝露部に高頻度に皮膚がんを発症する遺伝疾患である。Swifit等はXP患者とその異型接合体も高皮膚がんリスク群であるとの調査結果を発表した。XPの異型接合体は正常ヒト集団中に0.55%の頻度で存在すると推定されるので、ヒト集団の皮膚がんリスクを推定するには、XP異型接合体が高がんリスク群であるか否かを実験的に明らかにする必要がある。XPは紫外線損傷の修復能力を欠損しているため高がんリスク群となるから、XPA群の異型接合体において損傷修復能の部分的欠損を示し得れば、異型接合体も高がんリスク群と推定される実験的根拠を与える。この観点に立って、本研究ではXPA群患者由来細胞と、その両親由来細胞を材料とし異型接合体の部分的修復欠損を証明することを目的として研究を行った。用いたXPA群患者細胞のDNAにはXPA遺伝子のイントロン3の3′スプライシングサイトにおけるGからCへの変異がPCR-SSCP法により確認された。また、患者両親細胞では正常XPA遺伝子の他に、前述の変異遺伝子の存在が確認できた。抗XPA抗体を用いて各種細胞抽出液中のXPAタンパクの存在を調べたところ、患者細胞にはXPAタンパクが存在しなかったが、異型接合体細胞では正常ヒトの半分の濃度であった。氷浴上に置いた細胞に殺菌燈紫外線(UVC)を急照射(線量率0.5J/m^2/s)し、37°Cで6時間培養後DNAに残存する(6-4)光産物を測定したところ、XPA細胞では除去修復が全く観察されなかった。一方、正常ヒトと異型接合体間では修復動態に差は見られなかった。次に細胞を37°Cで培養しながら低い線量率(0.01J/m^2/s)でUVCを100J/m^2緩照射し、(6-4)光産物を測定したところ、正常ヒト細胞では損傷が殆ど生成していなかったが、XPA細胞では損傷が多量に蓄積していた。ところが異型接合体細胞ではXPA細胞の約半分の損傷が蓄積していることが判明した。以上の結果から、異型接合体細胞における紫外線損傷の除去修復の部分的欠損が明らかになった。従ってXPA群異型接合体は高がんリスク群であることが実験的に示唆された。
フラーレン結晶の光および圧力誘起重合と重合体の電子状態の研究

本年度の主な結果は以下のとおりである。1.C_<70>結晶において、様々な方法で熱処理した試料について、励起光エネルギー、測定温度、印加圧力を変化させて、発光スペクタルと発光寿命の測定を行った。その結果、C_<70>結晶の発光には、結晶内に存在する二種類の欠陥に起因した成分があることがわかった。2.前年度の結果、常温・高圧下では、C_<70>結晶は光重合反応が起こらないことがわかった。そこで、高温・高圧下におけるるC_<70>結晶の光照射効果を調べた。実験は、東京大学物性研究所(八木研)の共同利用で行った。ダイアモンドアンビルに熱風を吹き付けることにより、摂氏200度5GPaまでの温度圧力の範囲で、C_<70>結晶の処理を行った。3.物性研で作製した試料について、フーリエ赤外分光器を用いて赤外吸収スペクトルの測定を行った。100°C、3GPaで高温高圧処理した試料と未処理試料の比較を行ったところ、重合したことを示唆する赤外吸収スペクトルが得られた。また、同じ温度圧力条件で光反射を同時に行った試料についても比較したが、明確な光照射効果は現れていなかった。4.本学理学部篠原研にて、高温高圧処理した試料の質量分析スペクトルを測定した。しかし、質量分析に用いたレーザーの出力が不十分であったため、質量分析スペクトルにおいては、いづれの試料も重合体(C_<140>,C_<210>,...)の存在を示すデータは得られなかった。今後、重合体の評価方法を改良しつつ、より広い温度、圧力範囲で、圧力誘起光重合反応について、引き続き研究を行っていく予定である。1.本学工学部応用物理学科工作室と共同で、低温・高圧下において、光学測定を行うことができる低温クライオスタットを製作した。このクライオスタットでは、圧力媒体に液体窒素(77K)や液体ヘリウム(4.2K)を用いることで、低温での圧力媒体の非静水圧性を避けることができる。また、低温で圧力を可変にするために、高圧のヘリウムガスで、アンビルに加圧する。この圧力可変クライオスタントで、4.2Kにおいて、加圧が行えることを確認した。2.この圧力可変クライオスタットを用いて、液体窒素温度において、C_<60>およびC_<70>結晶の発光スペクトルの圧力依存性を測定し、発光ピークの圧力係数を求めたところ、それぞれ、-0.067eV/Gpaおよび-0.07eVが得られた。この値を用いて、電子格子相互作用の大きさをあらわす変形ポテンシャルの値を求められた。3.室温・高圧下におけるC_<70>結晶のラマンスペクトルの測定を行った。その結果、およそ2.5GPaにおいて、構造相転移に伴うC_<70>分子内モードのトビが観測された。この転移圧力は、これまでに報告されている値よりも、やや大きい。これは、結晶性の違いによるものと考えられ、我々の作製した結晶性の良さを反映していると考えられる。4.常温・高圧下におけるC_<70>結晶の光照射効果を調べた。C_<70>結晶は、常温・常圧では光重合反応は示さない。一方、C_<60>結晶では、光重合が観測される。そこで、結晶に圧力を印加し、C_<70>分子間距離を縮め、光照射効果を調べた。しかし、室温において、圧力を6,1GPaまで印加し、Arレーザー光を5kW/cm^2の強度で2時間照射した範囲では、ラマンスペクトルには変化は観測されず、光重合は起こらないことがわかった。これは、重合反応に関与する二重結合がC_<70>では、C_<60>にくらべて少ないことや、室温でのC_<70>分子間の配向が重合反応に必要な配置になっていないことが原因と考えられる。

しかし、質量分析に用いたレーザーの出力が不十分であったため、質量分析スペクトルにおいては、いづれの試料も重合体(C_<140>,C_<210>,...)の存在を示すデータは得られなかった。今後、重合体の評価方法を改良しつつ、より広い温度、圧力範囲で、圧力誘起光重合反応について、引き続き研究を行っていく予定である。
統計的強化学習の深化と応用

本年度は,強化学習アルゴリズムの改良と多椀バンディット問題に対する手法開発・理論解析を行うとともに,強化学習をさらに発展させるために有用であると考えられる機械学習基盤技術の構築を広範に行い,多数の成果を得た.強化学習に関しては,アクタークリティック法,連続時間強化学習法,階層強化学習法の開発を行った.アクタークリティック法に関する研究では,曲率の情報を活用することによって,連続制御問題に対する収束性を大幅に改善することに成功した.連続時間強化学習法に関する研究では,時間を離散化することなく連続時間のまま,価値関数を再生核ヒルベルト空間の中で学習する汎用的な手法を提案した.階層強化学習法に関する研究では,複雑なタスクを階層的に分解することによって,効果的に政策を学習する手法を提案した.多椀バンディット問題に対しては,線形バンディット法,比較バンディット法,良腕識別法の研究を行った.線形バンディット法の研究では,最適腕識別問題に対する完全適応型アルゴリズムを開発した.比較バンディット法の研究では,絶対的な報酬が観測できない場合でも,相対的な報酬だけからでも学習できるアルゴリズムを開発した.良腕識別法に関する研究では,最適腕を見つけるのに時間がかかる場合でも,「良腕」であればすばやく見つけられるアルゴリズムを開発した.また,時系列データのモデリングに関するベイズ手法,および,ベイズ手法のロバスト化・高速化にも取り組んだ.具体的には,ノンパラメトリックモデルを用いてイベントの発生時刻データをモデル化する変分ベイズ推論アルゴリズム,および,正確なイベントの発生時刻でなく時刻の区間のみしかわからない場合でも適用できる変分ベイズ推論アルゴリズムを開発した.更に,クラウドソーシングにおける誤差解析と深層学習のロバスト学習法に関する研究も行った.強化学習手法およびその周辺の強化学習手法に関する論文は,AISTATS, ICLR, ICML, NeurIPS, AAAIなど,研究業界でトップレベルと認識されている国際会議に採録されており,国際的にインパクトのある研究成果を多数得ることができた.また,これらの論文の多くは大学院生との共著であり,世界的に人材難が叫ばれているAI分野における若手人材育成にも大きく貢献できている.今後も,強化学習アルゴリズムの改良と多椀バンディット問題に対する新手法開発を続けるとともに,強化学習のさらなる発展に貢献できる可能性のある機械学習技術の基礎理論研究を行う.本年度は,標準的な強化学習法がうまく適用できない困難な状況ー例えば,大量にデータを収集することが難しい状況,環境が動的に変化する状況,データに異常値が含まれる状況などーでも,実用的に動作する強化学習アルゴリズムの開発を目指し,基礎研究を行なった.特に,複数の方策を適用的に使い分ける階層型の強化学習の新手法,および,価値関数の2次の情報を活用できるactor-critic強化学習の新手法を開発した.そして,これらの手法の有効性を計算機実験によって評価し,従来法を上回る性能が得られることを確認した.また強化学習の一課題である多椀バンディット問題に対して,報酬が線形の場合の理論保証付き学習アルゴリズム,および,良い腕を効率的に見つけるという新しい定式化に対する理論保証付きの学習アルゴリズムを開発し,それらの有効性を数値実験によって確認した.また,データに異常値が含まれる状況に対するベイズ推論問題に対して,モデルベースのロバスト推論手法,モデルフリーのロバスト推論手法,および,時系列データのノンパラメトリック解析手法を開発し,それらの有効性を数値実験によって確認した.上記の基礎技術研究に加え,自動車,ドローン,工事車両などの制御や,コンピュータゲーム,オンライン広告配信,医学の臨床試験,複数エージェント交渉,防災などの分野における強化学習の適用可能性について様々な企業や研究機関と議論を行った.既存の強化学習がうまく適用できない困難な状況に対応すべく,新しい枠組みの考案,新しいアルゴリズムの開発,それらに付随する基礎理論解析を多方面に渡って行い,国際的にインパクトのある著名国際会議に多数の論文を発表することができた.応用の観点からは,多数の企業や研究所から強化学習に関する問い合わせを受けており,既存の応用分野における性能改善だけでなく,強化学習関連技術の新たな応用の可能性を切り開きつつある.また,強化学習関連分野は世界的に見ても極度な人材不足に苦しんでいるが,本科研費プロジェクトの立ち上げとともに,多数の優秀な若手研究者を確保できており,人材育成の観点からも最高のスタートを切ることができている.本年度は,強化学習アルゴリズムの改良と多椀バンディット問題に対する手法開発・理論解析を行うとともに,強化学習をさらに発展させるために有用であると考えられる機械学習基盤技術の構築を広範に行い,多数の成果を得た.強化学習に関しては,アクタークリティック法,連続時間強化学習法,階層強化学習法の開発を行った.アクタークリティック法に関する研究では,曲率の情報を活用することによって,連続制御問題に対する収束性を大幅に改善することに成功した.連続時間強化学習法に関する研究では,時間を離散化することなく連続時間のまま,価値関数を再生核ヒルベルト空間の中で学習する汎用的な手法を提案した.階層強化学習法に関する研究では,複雑なタスクを階層的に分解することによって,効果的に政策を学習する手法を提案した.多椀バンディット問題に対しては,線形バンディット法,比較バンディット法,良腕識別法の研究を行った.線形バンディット法の研究では,最適腕識別問題に対する完全適応型アルゴリズムを開発した.比較バンディット法の研究では,絶対的な報酬が観測できない場合でも,相対的な報酬だけからでも学習できるアルゴリズムを開発した.良腕識別法に関する研究では,最適腕を見つけるのに時間がかかる場合でも,「良腕」であればすばやく見つけられるアルゴリズムを開発した.また,時系列データのモデリングに関するベイズ手法,および,ベイズ手法のロバスト化・高速化にも取り組んだ.

具体的には,ノンパラメトリックモデルを用いてイベントの発生時刻データをモデル化する変分ベイズ推論アルゴリズム,および,正確なイベントの発生時刻でなく時刻の区間のみしかわからない場合でも適用できる変分ベイズ推論アルゴリズムを開発した.更に,クラウドソーシングにおける誤差解析と深層学習のロバスト学習法に関する研究も行った.強化学習手法およびその周辺の強化学習手法に関する論文は,AISTATS, ICLR, ICML, NeurIPS, AAAIなど,研究業界でトップレベルと認識されている国際会議に採録されており,国際的にインパクトのある研究成果を多数得ることができた.また,これらの論文の多くは大学院生との共著であり,世界的に人材難が叫ばれているAI分野における若手人材育成にも大きく貢献できている.引き続き,既存の強化学習がうまく適用できない困難な状況に対応できる新しいアプローチを貪欲に開拓するとともに,強化学習の普及へ向けた新たな応用分野の開拓,人材育成を総合的に進めていく.今後も,強化学習アルゴリズムの改良と多椀バンディット問題に対する新手法開発を続けるとともに,強化学習のさらなる発展に貢献できる可能性のある機械学習技術の基礎理論研究を行う.
隕石有機物の窒素同位体異常の起源と初期太陽系内における物質進化

アンモニアとの窒素同位体交換反応実験を実施するため、アンモニアガス、およびアンモニア水ー固体間アニール実験を実施した。隕石から報告されているまたは星間氷へのUV照射実験で確認されている窒素(N)を含む有機化合物について、15Nに富むアンモニア水と合成試薬を、100 °C1週間という同位体交換を促進する極端な環境下で反応させた。実験は密閉バイアル容器を用いた閉鎖系で行った。実験後、液体またはガスクロマトグラフィー質量分析により、反応前後における有機試薬の窒素同位体比の変化を調べた。その後、15Nで同位体指標したアンモニアガスを用い、バイアル、または、ガラス管・SUS製の真空ラインを用いて、同様の実験を行った。隕石中から検出されている窒素含有環状有機化合物である1-アミノピレン(C16H11N)、9-シアノフェナンスレン(C15H9N)、カルバゾール(C12H9N)では、ガス、液体ともに、優位な窒素同位体交換が確認されなかった。一方で、ヘキサメチレンテトラミン(HMT) (C6H12N4)では、アンモニアガスとの反応では優位な窒素同位体交換は見られなかったが、塩基性下(pH 12)におけるアンモニア水との反応で優位な窒素同位体交換が生じることを明らかにした。同様の反応は、60°C、室温でも確かめられた。ガスとの間では交換が起こらなかったことから、その反応には水が必要であることが示唆された。また、反応中、HMTの一部に分解が見られ、分解反応に伴う同位体交換反応が生じている可能性がある。一方、100°Cの温度下におけるアンモニア水との加熱反応の核磁気共鳴(NMR)分析によって、加熱中にHMTの立体配座が変化しており、また、顕著な分解生成物のピークは見られなかったことから、分解に伴う同位体交換だけでなく、加熱中の求核反応によって、窒素同位体交換が生じている可能性が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。研究項目A02 (原始惑星系実験班)では、原始惑星系に存在する固相有機物の形成と進化を明らかにすることを目的としている。本研究では、隕石に含まれる有機物、特に重い窒素(15N)に富む特徴(窒素同位体異常)をもつ有機物に着目する。このような同位体異常をもつ有機物は、形成後、原始太陽系星雲や隕石母天体上での変成や変質をほとんど受けていない始原的な有機物であると考えられるため、有機物の形成や進化過程を解明するために非常に有用な物質であるが、その起源は明らかでない。本研究では、初期太陽系の低温領域で形成されると考えられている15Nに富むアンモニアガスと有機物の窒素同位体交換によって、15Nに富む有機物が形成される可能性について、実験的手法を用いて検証することを試みる。今年度の研究実績は次のとおりである。1.アンモニアガスとの窒素同位体交換反応実験を実施するため、ガスー固体間アニール装置の立ち上げを行った。2.窒素同位体交換反応実験に用いる有機試薬の選別を行うため、ガスよりも扱いが容易である液体のアンモニア水を用いて窒素同位体交換実験を行った。隕石から報告されているまたは星間氷へのUV照射実験で確認されている窒素(N)を含む有機化合物について、15Nに富むアンモニア水と合成試薬を100 °C1週間の条件で加熱した。液体またはガスクロマトグラフィー質量分析により、反応前後における有機試薬の窒素同位体比の変化を調べた。アミノピレン、シアノフェナンスレンでは、窒素同位体交換が確認されなかった。一方で、ヘキサメチレンテトラミンでは、優位な窒素同位体交換が生じることを明らかにし、室温においても窒素同位体交換が生じていることを確認した。アンモニアガスー有機物間の窒素同位体交換実験を行うに際して、アンモニア水を用いた標準有機試薬との同位体交換反応実験において、当初想定していた複数の有機化合物試薬では窒素同位体交換が見られず、ガスとの反応実験に用いる最適な試薬の選別に時間を要したため。

一方で、ヘキサメチレンテトラミン(HMT) (C6H12N4)では、アンモニアガスとの反応では優位な窒素同位体交換は見られなかったが、塩基性下(pH 12)におけるアンモニア水との反応で優位な窒素同位体交換が生じることを明らかにした。同様の反応は、60°C、室温でも確かめられた。ガスとの間では交換が起こらなかったことから、その反応には水が必要であることが示唆された。また、反応中、HMTの一部に分解が見られ、分解反応に伴う同位体交換反応が生じている可能性がある。一方、100°Cの温度下におけるアンモニア水との加熱反応の核磁気共鳴(NMR)分析によって、加熱中にHMTの立体配座が変化しており、また、顕著な分解生成物のピークは見られなかったことから、分解に伴う同位体交換だけでなく、加熱中の求核反応によって、窒素同位体交換が生じている可能性が示唆された。今後の推進方策を次に示す。1.ガスー固体間アニール装置を用い、有機試薬と15Nに富むアンモニアガス間の窒素同位体交換実験を行う。有機物は、ガスあるいは液体クロマトグラフィー質量分析による窒素同位体組成比測定を行う。2.反応前後のガスの有機化合物種および窒素同位体組成の測定法を確立する。反応前後の固体およびガスの有機化合物種、窒素同位体組成の変化から、反応経路を推定する。温度・時間条件を踏まえ、初期太陽系の温度・タイムスケールで同様の反応が生じうるかを議論する。3.隕石から抽出した有機物について同様の実験を行い、赤外分光分析により有機化合物の変化と窒素同位体比の変化を調べる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
認知症予防のためのポピュレーション・アプローチのシステム構築と効果検証

本研究は、認知症予防を目的としたポピュレーション・アプローチのシステムの構築と効果検証を実施した。高齢者4,122名に活動量計を配布し、市内の98か所の端末からデータを収集した。1年間で10か月以上の活動データをもつ活動群1106名とマッチさせた活動データのない非活動群をプロペンシティスコアマッチングにて抽出した。対象者は高齢者2212名(平均年齢:71.3歳)であった。Cox比例ハザードモデルによる分析の結果、非活動群に対する活動群の障害発生のハザード比は0.14(95%信頼区間:0.04-0.48)であった。この結果から、日常的な活動は障害発生の予防に有効である可能性が示唆された。本研究は、認知症を予防するためのポピュレーション・アプローチのシステムを開発し、地域全体での認知症発症率の減少が可能かを検証することを目的とした。この目的の実現のため、行政、医療機関、ボランティア、企業が連携して高齢者の身体、知的、社会活動の向上を促すシステムを構築し、そのシステムを活用した認知症予防対策の効果を検証する。対象とした自治体は、愛知県高浜市(人口約46,000人、高齢化率約17%)とし、本研究実施のための協議を続けてきた。平成26年度には、本研究の実施を支援する地域人材を養成し、調査の試行を行った。研修内容は、認知症に関する概論、認知機能や運動機能測定方法、認知症予防のための取り組みの方法等についての講習、各種検査の実技講習と実地研修を実施した。50名の高浜市市民の研修を終えて、平成27年度に実施予定の高齢者機能健診の実施体制を整えた。また、活動のモニタリングとその指標を用いた認知症の危険性の早期発見システムの構築へ向けて、花王(活動モニタリング)と富士通(早期発見システム構築)との共同研究体制の構築を実現した。また、高齢者の認知症予防活動の拠点となる健康自生地(運動、趣味、交流の場)の視察、活動内容の調査を進めて、活動モニタリングに必要な基盤整備についての調査を実施した。その結果、モニタリングに必要なインターネット環境のない健康自生地が多数存在し、インフラ整備を進めるための協議を花王と始めている。また、高浜市との協議は毎月定期的に進めており、健康自生地の管理を実施している高浜市役所福祉部生涯現役まちづくりグループの参加も得られ、行政機関との協力体制を構築できた。市民に対しては、本事業の周知を促すために、事業紹介のための冊子を作成して全戸配布する準備や市内に掲示するためのポスターの作成を行った。本研究は、高齢者の活動促進を図ることによって認知症予防を目指すポピュレーション・アプローチのシステムの構築と効果検証を行うため、自治体、企業、住民と共同して研究を推進する。対象とする自治体は、愛知県高浜市(人口46,000名、高齢化率17%)とした。平成26年度に、本研究の実施補助要員として地域住民の参画を促すために人材育成を実施し、活動する場を確保するために企業参加の促進、モニタリングシステム構築のための企業との共同研究体制の整備を行った。また、高浜市とは、市長や福祉部長等との会議を毎月開催して、本研究実施の体制整備は着実に進んでいる。平成27年度は、活動のモニタリングシステムを構築した。約3,000名の高齢者に活動量計を配布して日常の活動状況の把握を行っている。また、高浜市内50か所の活動場所に活動量計データ収集端末を設置して各種活動への出席状況を確認、および歩数等のフィードバックができるシステムを構築した。また、ベースラインデータの取得のために高齢者機能健診を住民のスタッフを活用しつつ実施した。母集団は高浜市在住の60歳以上の高齢者10,982名とし、約3,000名の調査を実施した。活動量計配布者には、市内に点在する活動場所(健康自生地)での活動を推奨し、活動状況をモニタリングしている。アウトカム情報の取得のために要介護認定情報を保険者から取得した。現在は、診療情報明細書データの取得についての協議を進めている。また、健康自生地に来ない対象者を抽出してランダムに認知症予防スタッフが積極的アプローチをする群としない群を設定し、群間で認知症発症と要介護認定発生の違いが生じるかを確認する研究も実施予定であるが、これについては平成28年度に開始を予定している。平成28年度中に4,000名の調査を完遂する予定となっている。

また、健康自生地に来ない対象者を抽出してランダムに認知症予防スタッフが積極的アプローチをする群としない群を設定し、群間で認知症発症と要介護認定発生の違いが生じるかを確認する研究も実施予定であるが、これについては平成28年度に開始を予定している。以上から、本研究は順調に進捗していると考えられる。本研究は、高齢者の活動の促進によって認知症予防を目指すポピュレーション・アプローチのシステムの構築と効果検証を行うため、自治体、企業、住民と共同して研究を推進している。対象とした自治体は、愛知県高浜市(人口46,000名、高齢化率17%)である。平成28年度は、ベースラインデータ取得のための高齢者機能健診を住民スタッフの協力を得て実施した(平成27年度9月開始)。母集団は高浜市在住の60歳以上の者10,982名であり、そのうち機能健診受診者数は4,122(女性:2,319、男性:1,803、平均年齢:71.4歳)名であった。活動促進のための活動量計の配布は4,101名に実施した。高浜市内の98か所の健康自生地に活動量データ収集の端末(ホコタッチ)の設置を行った。健康自生地での活動を推奨し、活動状況をモニタリングしているが、過去最高通信回数は一日平均536回であった。健康自生地におけるホコタッチの利用総数は2779名であり全登録者(4077名)の68%であった。また、休まず装着している高齢者の割合は71.7%、装着時間は10.1時間、平均歩数は5112歩であった。各自生地別のホコタッチの利用状況をみると、公共施設(公民館、ふれあいプラザ)や薬局、ショッピングセンター、銭湯など比較的人が集まりやすい場所においてその利用者数が多かった。その他、アウトカム情報を得るために要介護認定情報や診療情報明細書データを取得しておりデータベースの構築を進めている。平成28年度は、平成27年度から実施してきた、ベースラインデータ取得のための高齢者機能健診を行い4,122名の高齢者が参加した。機能健診参加者のうち活動量計の配布者は4,101名あり、市内に点在する健康自生地での活動推奨し、活動状況をモニタリングしている。高浜市内の98か所の健康自生地に活動量計データ収集端末の設置が完了し、延べ170,428回の通信が確認できた(一日平均536回)。健康自生地における活動量計データ収集端末(ホコタッチ)の利用総数は2779名であり全登録者(4077名)の68%の高齢者が利用していた。本研究は、高齢者の活動の促進によって認知症予防を目指すポピュレーション・アプローチのシステムの構築と効果検証を行うため、自治体、企業、住民と共同して研究を推進した。平成29年度は、高齢者機能健診受診者4,122(女性:2,319名、男性:1,803名、平均年齢:71.4歳)名の活動量データ収集を、高浜市内の98か所の健康自生地に活動量計データ収集端末を設置して行った。なお、健康自生地とは高浜市が認定した高齢者が集うことのできる場所やサービスである。
小胞体ストレス応答におけるSDF-2機能解析によるオキサリプラチン耐性機序の解明

本研究はSDF-2の小胞体における分子機能を同定し、オキサリプラチンの新たな耐性機構を明らかにする研究である。平成29年度までに、SDF-2が小胞体に局在すること、SDF-2ノックダウンがUPRシグナルに影響を与えないことを明らかにした。そこで、平成30年度はSDF-2の小胞体における新たな分子機能を解析すべく、SDF-2過剰発現またはノックアウト細胞株を樹立し、オキサリプラチンの感受性について調べた。(1.細胞株の樹立)レトロウイルス発現システムによりオキサリプラチン感受性胃がん細胞株からSDF-2過剰発現株を作製した。また、CRISPR-Cas9システムによりオキサリプラチン耐性株からSDF-2ノックアウト細胞株を樹立した。(2.オキサリプラチン感受性試験)前項で樹立した細胞株を用いオキサリプラチン感受性試験を実施した。その結果、感受性株にSDF-2を過剰発現させても耐性を獲得しないことが明らかとなった。しかし、耐性株のSDF-2をノックアウトすると薬剤感受性を回復し、これまでのノックダウン実験の結果を支持する結果を得た。次年度はこれらの細胞株を用い、小胞体機能の維持にSDF-2がどのように働くのかを解析する予定である。当初の仮説を支持しない結果であったため、新たに小胞体機能の正常化とオキサリプラチン耐性について研究を進めている。平成30年度に新たに作製した細胞株を用い、小胞体機能の正常化とオキサリプラチン耐性の関係について研究を進める。オキサリプラチンは腫瘍縮小効果の高い抗がん剤であるが、早期に耐性が生じるため奏効期間は短い。オキサリプラチン耐性の分子機構は報告されているものの、耐性を解除できる治療薬の開発には至っていない。我々はスキルス胃がん細胞株より新規のオキサリプラチン耐性因子としてSDF-2を同定したが、耐性を生じさせる分子機構については明らかにできていない。本研究ではSDF-2の分子機能の解析を中心にオキサリプラチンの新たな耐性機構を明らかにする。平成29年度はSDF-2が既知の耐性因子の発現に与える影響および小胞体ストレス応答に与える影響を検証した。その結果、オキサリプラチン耐性スキルス胃がん細胞株OCUM-2M/OXAにおいて薬剤排出のポンプであるABCB1およびABCG2の発現上昇が見とめられた。しかし、SDF-2はこれらの遺伝子の発現とは無関係にオキサリプラチン耐性を生じさせていることが示唆された。SDF-2が既知の耐性機構に影響しなかったことから、SDF-2の分子機能を探索する目的で細胞内局在を調べたところ、小胞体に局在することが示唆された。さらに、SDF-2は小胞体ストレスによってタンパクレベルが上昇するが、転写レベルで発現誘導されないことが明らかとなった。そこで、小胞体ストレス応答のシグナル伝達に影響を与える調べた結果、シグナル伝達を直接的には制御しないことが示唆された。以上より、SDF-2は小胞体ストレス応答の活性を調節してオキサリプラチン耐性を生じさせているわけではないと考えられる。所属の異動に伴う、研究室のセットアップに時間を要したため。SDF-2はUnfolded protein response (UPR)シグナルを直接的に制御しないが、小胞体機能の正常化に貢献する可能性がある。平成30年度はタンパク質結合解析や機能的ドメインの同定により、小胞体におけるSDF-2の分子機能を同定することで、オキサリプラチン耐性機構を解明する。当該年度に予定していた動物実験を次年度に実施する。当初の仮説と異なる結果を得たため、平成30年度に予定していた動物実験を延期した。