hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
透明化技術の応用によるがん微小環境の解析

組織透明化技術をがん研究に応用することにより、マウスモデルでのがん転移を個体・臓器レベルで1細胞解像度を有して3次元で観察できるようになってきた。本研究ではそれをさらに発展させることで、がん微小環境におけるがん細胞の形質や、がん細胞と間質との相互作用、さらにはそこでのシグナル活性を、臓器レベルで高解像度かつ3次元に観察する。このように、ミクロとマクロの双方を同時に観察できる利点を活かし、これまでとは違う視点からがん微小環境の理解を試みる。
帝政期ローマの修辞学校における模擬弁論と教育

本研究は、紀元後1世紀頃の古代ローマ帝国における修辞学(弁論術)の働きを、修辞学校におけるその訓練、特にその中心にあった模擬弁論(練習用の架空の弁論)に焦点を当てて解明するものである。模擬弁論はしばしば非現実的・非実用的とみなされるが、本研究はその教育的価値を重視している。本研究は、この時代の文献における言及から、模擬弁論が修辞学校でどのように行われ、いかにして修辞学の教育として有効に機能しえたかを示した。本年度は、修辞学校での教育としての模擬弁論の実態そのものに言及している文献の研究を行なった。大きく扱ったのは、帝政初期の大セネカの著作と、クインティリアヌスの名で伝えられる『小模擬弁論集』である。後者は様々な主題に基づく模擬弁論(の一部)の集成であるが、それだけではなく、個々の主題をどのように弁論すべきかを教師が生徒に説明している「講話」と呼ばれる部分が付属しているという点で特に貴重な価値を持つ。この他、クインティリアヌスの『弁論家の教育』やタキトゥスの『弁論家についての対話』といった、紀元後100年前後の修辞学文献において学校教育に言及している部分も考察の対象とした。また、狭義には修辞学的と考えられない文献の分析も行った。ペトロニウスの小説やユウェナリスの諷刺詩などにおける当時の風習の活写もまた、修辞学校の実態を示唆する貴重な資料だからである。本年度はまずこれらの文献から、修辞学校における模擬弁論による教育に言及している箇所を全て抜き出し、その内容と文脈の理解に努めた。ここにおいては、模擬弁論や当時の修辞学の有効性や健全性は、当時の修辞学的著作やその他の文学において好まれたいわば定番の話題であり、そこで行なわれている議論がどこまで実態を反映していたかについては、個々の著作家の専門的な研究も参照して、文脈の慎重な把握を行なった。その後、そこに見られる記述を総合して、ローマ帝政期の修辞学校における模擬弁論が教育の道具としてどの程度、またどのように機能していたのかについて、包括的な記述を試みた。本年度は、研究目的に挙げた二種類の研究対象のうち、現存する模擬弁論そのものを対象とした研究を行なった。ここで扱う資料には、まず大セネカにおける模擬弁論の引用が含まれる。これは模擬弁論のうち最も華やかな箇所のみの断片的な引用の集成であり、或る一つの模擬弁論全体がどのような構成になっているかを示すものではないので、個々の断片の文脈について、大セネカ自身の分析・論評の部分とも合わせて慎重な検討を行ない、元の模擬弁論の再構成を試みた。より重要な示唆を与える資料は、クインティリアヌスの名で伝わる『大模擬弁論集』であり、これはかなり後代のものではあるが、19の模擬弁論の全体を収録し、かつそのうちには同一主題を両方の側から論じた2組の弁論を含んでいるという点で貴重である。この他、ほぼ同時期からの模擬弁論の概要を伝える資料として、カルプルニウス・フラックスの名で伝えられる『模擬弁論集』があり、簡潔に弁論の枠組みだけを伝えるといった趣の強い著作であるが、これも分析の対象とした。本年度はまず、これらの文献に見られる(一部再構成されたものを含む)模擬弁論について、弁論全体の議論の構造を把握することに努めた。続いて、そのようにして抽出された議論が、修辞学の教育課程の産物としてどの程度妥当と考えられるのかを検証した。この検証の結果から、これらの模擬弁論を訓練として作り出すことが、実際の裁判での弁論に向けた訓練として役立ったのか、あるいはむしろ(それと矛盾するものではないが)美しい文章を生み出す文学的能力の訓練であったのか、という点を研究し、それに基づいて、ローマ帝政期の修辞学校における教育の方向性について、模擬弁論自体の内容に基づいた記述を試みる。最後に、前年度の研究で得られた成果と統合して、ローマ帝政期の修辞学校での模擬弁論を中心とした教育の実態やその影響力について総合的に考察した。本年度の研究計画に基づいて、修辞学校での教育としての模擬弁論の実態を伝える文献から、修辞学校における模擬弁論による教育に言及している箇所を全て抜き出し、その内容と文脈の理解に努め、そこで行なわれている議論がどこまで実態を反映していたかについて文脈の慎重な把握を行ない、ローマ帝政期の修辞学校における模擬弁論の教育手段としての機能について包括的な記述を試みることができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。西洋古典学、特にラテン散文・修辞学本研究の目的である、ローマ帝政期における修辞学教育の実態の解明のためには、既に予定したように、修辞学文献や文学において修辞学校での教育に言及している箇所の考察と、現存の模擬弁論自体の内部構造の分析とが共に必要である。これまでの研究で前者についてはある程度の成果が得られたので、引き続いて後者について、これまでと同様に当時のテクストの丹念な分析に基づいて行っていく必要がある。
STAT3の分子異常により発症するヒト骨粗鬆症の原因解明

高IgE症候群は、黄色ブドウ球菌による皮膚膿瘍と肺炎にアトピー性皮膚炎・血清IgEの高値を合併する免疫不全症である。骨異常を特徴とする高IgE症候群の主要な原因がSTAT3のドミナントネガティブ(DN)変異であることが明らかになったが、その病態形成機構には不明な点が多い。この骨異常の発症機構を検討する目的で、STAT3-DNを全身に発現する高IgE症候群のモデルマウスを作製した。このマウスの検討により骨芽細胞の機能低下による骨の機械的強度の低下と骨芽細胞の異常による破骨細胞の分化障害があることが明らかになった。原発性免疫不全症は免疫系遺伝子の先天異常により発症する免疫不全症で、ヒトの遺伝子機能の生体内機能の解明や病態形成機構の解明に大きな貢献をしてきた。高IgE症候群はその1つで黄色ブドウ球菌による皮膚・肺の感染症、アトピー性皮膚炎、血清IgEの高値を呈する。最近、我々がその原因遺伝子を世界に先駆けて発見したが、STAT3遺伝子のドミナントネガティブ変異が原因で発症する高IgE症候群においては、骨と歯牙の異常(独特の顔貌、骨粗鬆症、病的骨折、乳歯の脱落遅延、)の病態形成機構を明らかにするために、STAT3のドミナントネガティブ変異体を発現するコンディショナルノックインマウスを樹立した。STAT3の機能異常はLIFのシグナル伝達を障害して相同組換えをしたES細胞の生存・増殖に悪影響を及ぼす可能性があるため、野生型STAT3のcDNAをネオマイシン耐性遺伝子と共にloxP配列ではさみ、その下流にΔV463のSTAT3-DN変異を配置した。サザンブロッティングでhomologous recombinationしたクローンを選択し、8細胞凝集法でキメラマウスを作製し、高キメリズムのものを選択しC57BL/6マウスと交配、germline transmissionを確認した。このマウスと卵細胞特異的にCreを発現したマウス(ZP3-Creマウス)の雌とを交配し、全身にSTAT3-DNを発現するマウスを作製した。これまでの結果で、STAT3-DNを片アレルに発現するマウスでは血清IgEレベルが100倍以上に上昇し、IL-17の産生も低下することが明らかになっている。今後このマウスを用いて、その生体内における骨芽細胞と破骨細胞の機能を明らかにすることのより、高IgE症候群の骨と歯牙の異常を病態形成機構を明らかにする。原発性免疫不全症は免疫系遺伝子の先天的異常が原因で発症する疾患である。その1つの高IgE症候群は黄色ブドウ球菌による皮膚・肺の感染症、アトピー性皮膚炎、血清IgEの高値を呈するが、その多くで独特の骨異常(骨粗鬆症、病的骨折、脊椎側弩、乳歯の脱落遅延)を合併する。今回我々がその原因遺伝子を世界に先駆けて発見した本症候群において、STAT3分子の変異がどのような機序でこれらの骨異常を発症するかを解明し、その新たな治療標的を発見することを目的とした検討を行った。高IgE症候群における骨粗鬆症の形成機構を詳細に検討するために、STAT3のドミナントネガティブ(DN)変異体を発現するコンディショナルノックインマウスを作成した。このマウスにおいて、新生骨に沈着する蛍光色素カルセインを96時間間隔で2回投与し、骨新生速度、すなわち生体内における骨芽細胞機能を評価した。その結果、骨芽細胞の機能低下があることが明らかになった。さらに、このマウスの破骨細胞分化を生体内で評価すると、破骨細胞数の減少があることが明らかになった。試験管内における破骨細胞分化能は正常であったが、共培養法による破骨細胞分化の検討で、骨芽細胞のRANKリガンドの発現低下が原因で破骨細胞分化が低下していることが明らかになった。以上より、高IgE症候群における骨異常は骨芽細胞の分化障害とRANKリガンド発現低下により引き起こされていることが明らかになった。原発性免疫不全症は免疫遺伝子の突然変異が原因で発症する。その1つの高IgE症候群は黄色ブドウ球菌による皮膚膿瘍と肺炎、アトピー性皮膚炎、血清IgEの著しい高値を呈するが、その多くで独特の骨異常(骨粗鬆症、病的骨折、脊椎側弯、乳歯の脱落遅延)を合併する。今回我々がその原因遺伝子を世界に先駆けて発見した高IgE症候群において、STAT3分子のドミナントネガティブ(DN)変異がどのような機序でこれらの骨異常を発症するかを解明し、その新たな治療標的を発見することを目的とした検討を行った。高IgE症候群における骨粗鬆症の形成機構を詳細に検討するために、STAT3-DN変異体を発現するコンディショナルノックインマウスを作成した。その結果、骨芽細胞の機能低下が明らかになった。

さらに、このマウスの破骨細胞分化を生体内で評価すると、破骨細胞数の減少が認められた。試験管内における破骨細胞分化能は正常であったが、共培養法による破骨細胞分化の検討で、骨芽細胞のRANKリガンドの発現低下が原因で破骨細胞分化が低下していることが明らかになった。以上より、高IgE症候群における骨異常は2つの骨芽細胞の異常(分化障害とRANKリガンド発現低下)により引き起こされていることが明らかになった。高IgE症候群の骨異常の細胞レベルでの発症メカニズムが明らかになり、当初の計画より順調に研究は進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究により、高IgE症候群の骨異常の細胞レベルでの発症機構が明らかになった。今後は、高IgE症候群の骨異常の分子レベルでの解明を目指した研究を進展させる。さらに、この知見を利用して、一般の骨粗鬆症にも有効な新規治療ターゲットの発見、それぞれの症例ごとの個別化医療の開発を目指した研究の展開を図る。
タウンシップの伝播と変容に関する比較歴史地理学的研究

イングランドでは、16世紀ごろまで、タウンシップは村に近い実態のコミュニティと領域の単位であり、時に町的な要素を有するものもあった。それが16世紀末の貧民救済法の単位として教区と同様に扱われるようになり、、行政的要素を有するようになった。この概念が英国の植民地展開とともに植民地各地で多様に展開し、さらにその影響は北海道にまで一部が及んだ。ニューイングランドでは、イングランドにおけるタウンシップの未分化な要素が持ち込まれ、次第に計画的な〓〓の要素が強まり、これより遅れてタウンシップの概念が持ち込まれた中部大西洋岸のペンシルバニアなどでは、ヨークシャーで展開した行政的機能を強く有したタウンシップの展開がみられた。やがて独立後の米国西部では計画的な土地測量、区画の単位としてタウンシップの話が用いられるようになり、カナダや一時期のオーストラリアでもそうであった。北海道の植民地区画の算定に影響を及ぼしたのは、このうちの独立後の米国西部のそれであった。本研究は、17・18世紀におけるタウンシップが、英国においてどのような機能変遷を経るのか、またそのいずれの段階の概念が、用語と共にどこへ伝播し、どのような展開を示すのかを解明することを目的とする。本年度は4年度にわたる研究期間の第1年目に当り、英国(イングランド、ウェールズ、スコットランド)とアイルランドにおける1619世紀初頭のタウンシップおよびその関連領域単位の実態とその機能変遷について整理を進めた。その結果、タウンシップの用語はイングランドでは広く使用されているものの、郡によってはほとんど使用されなかった場合があること、ウェールズでは使用例があるが、スコットランド・アイルランドでは全く使用されていないことが判明した。イングランドでも、最も典型的な形でタウンシップの用語が使用されているヨークシャーでは、三分割(東・西・北ライディング)されている各郡のすべての領域がタウンシップに細分されていること、16世紀末のパリッシュを基本単位とした貧民方がその一部でタウンシップを単位としたことが判明した。この動向は、17世紀後半にはイングランド全体でかなり一般化したこと、などが知り得た。本研究第1年目における英国とアイルランドにおけるタウンシップおよびその関連領域単位の実態とその機能変遷についてのデータ整理にもとづき、それを論文に作成した。同時に北米ニューイングランドおよび中部大西洋岸地域の英領植民地におけるタウンシップの実態と概念の変遷に関するデータ収集を行った。これらの英領植民地において、イングランドにおける機能変遷とは別個に、タウンシップ概念の変容が進み、ニューイングランドでは土地計画の単位としての要素が、中部大西洋岸では行政単位としての要素が、主要なタウンシップの機能となったことが判明した。これはさらに、方格状の土地区画を基本とする北米のタウンシップへと変遷する。本研究は、17・18世紀におけるタウンシップが、英国においてどのような機能変遷を経るのか、またそのいずれの段階の概念が、用語と共にいつどこへ伝播し。どのような展開を示すのかを明らかにすることを目的とする。本年度はその第3年目に当り、英国の中でも最も典型的なタウンシップの展開地域であったウエストヨークシャーを事例として英国のタウンシップの機能変遷と、その領域構造について整理分析した結果を公刊した。さらに北米ニューイングランドおよびカナダの英領植民地のタウンシップに関する資料収集とその分析を進めた。とくにニューイングランドでは、タウンシップの用語が次第に行政的なタウンの予定地として使用される傾向が強まり、やがてタウンシップの語がさらにタウンの土地計画を伴う実体を表現するように変容した事実を確認することができた。本研究はタウンシップの用語と実態の起源地である英国において、特にその典型的な展開をみたヨークシャーにおけるその実態を確認し(「近代初期ウェストヨークシャーにおけるタウンシップの領域とその機能変遷」『地図と歴史空間』大明堂、2000年)、さらにその概念が英国植民地へと伝播する過程において、地域的に多様な変遷と展開を経た状況を究明し、その類型化を試みた('The concept of 'townships' in Britain and the Britishcolonies in the seventeenth and eighteenth centuries'. Journal of Historical Geography,27-2,2001)。さらに明治時代の北海道においても北米のタウンシップがモデルとされる植民地区画の系譜について検討した(「北海道植民地区画の特性と系譜」『歴史地理学』44-1,2002年)。以上の3論文によってタウンシップの伝播と変容に関する比較歴史地理学的研究は一応の結論を得るに至った。
高次脳機能障害者の退院後の適応を促進するための支援システムの構築

本研究の目的は、高次脳機能障がい者が退院後に直面する課題を調査し、彼らの退院後の適応を促進するための支援システムを検討することであった。本研究には半構造化インタビューと先行文献を用いた。分析の結果、当事者・家族のそれぞれに7つの退院後の課題が抽出された。これらの問題を解決するために、8つのカテゴリーと支援ニーズのアセスメントからなる全体的な支援の枠組みを構築した。加えて、障害の特性から生じる問題を予測すること、入院中に試験外出・外泊を積み重ねること、専門家から職場の人々に対して障害の特性をよく説明すること、退院後の相談先を明示すること等、いくつかの支援内容と方法を提案した。高次能機能障がい者と家族が退院移行期に体験する困難とそこから求められるニーズ、およびその支援方法やポイントを明らかにするため、まず、高次能機能障がい者自身に関する11文献、家族の体験に関する4文献、支援方法については報告された16文献を分析の対象とした。抽出の条件として、体験の事実が具体的に読みとれること、退院移行期に焦点を当てたものとした。その結果、以下のことが仮説された。高次能機能障がい者自身の体験としては、入院生活中にはリハビリを受けながらも障がいの認識がもてず、外出や外泊の体験、退院後の実生活に戻って、繰り返す失敗から当たり前にできていたことができなくなったことへの驚きと当惑が生じており、現実に直面するに従って不安が増大し自己尊重の低下がおこっていた。家族についても、入院中は本人同様に障がいを楽観視しており、むしろ疾患そのものの再発・悪化を心配していた。退院が近づくにつれ、当事者の変化への戸惑い、喪失感、悲しみ、予測がつかない退院後生活への不安が増し、今後起こり得る問題と対処法についてやサポート資源・利用方法についての情報提供等を希求していた。これらと成果のあった支援の実践報告から、入院中から障がいの認識を高めるアプローチをリハビリ訓練と病棟生活間で統一、連携し、段階的に実施すること、それと同時に増大する心理的ストレスへのアプローチが重要であり、特に看護職の役割が期待されること、高次能機能障がいは退院後も持続する後遺症であることを踏まえ、退院後の生活訓練、相談体制の強化が必要となること、当事者の障がいの認識が低い間は特に家族の困難が強いため、家族への情報提供、精神的・物理的両面の支援が必要であること、障がいの特性から情報の多さや不統一は当事者の混乱を招くため、いずれの時期にもチームアプローチが基盤となること、等が支援に必要なポイントとして示唆された。先行させた文献検討の結果から、研究対象者の選定条件の再検討が必要とされたことおよび協力者の見通しに時間を要したために当事者および家族の面接に至っていない。高次脳機能障害の診断があり回復期リハビリテーション病棟を退院した人、4名(うち2名は家族同席)に対し退院後の生活状況について半構造的面接を実施した。面接までの退院後日数の平均は74.25日、年齢は32歳51歳、高次脳機能障害の症状は記憶障害3名、注意障害2名、失語症1名、遂行機能障害1名(重複あり)であった。面接結果から当事者および家族の気がかりや心配、その影響因子について個別分析を行い次の途中経過を得た。4例は受傷前に比べると多少の課題はありつつも、いずれも家庭内での生活には支障はないと本人・家族とも認識していた。その背景には「障害の回復程度」に加え、全例に「家族や同居人、友人のサポート」「入院中からの退院後を想定した取り組み(外出・外泊訓練等)」があり、これに加えて、比較的症状の軽い3例については「障害による課題をカバーする本人の努力や工夫」「時間の経過による慣れ(学習の積み重ね)」がそれを可能にさせていると考えられた。一方、障害に対して本人の自覚及び自主的な対処行動が見られない1例の家族は、そのことへのいら立ちと焦りを表明していた。全例とも退院後の心配の中心は「就労の可否」であった。いずれも現在の高次脳機能障害が仕事にどの程度、どんなふうに影響するのか自分自身不確かで、周囲にもうまく伝えられないという共通の課題を抱えていた。これに対して4例のうち2例は職場に組織的な支援のしくみや環境があったが、他の2例はサポートするしくみには繋がっていなかった。以上のことから、高次脳機能障害の残存はあっても入院中からの退院に向けた準備と家族の理解・サポートによって退院後早期の家庭生活への適応促進は果たされていたものの、退院後2ヶ月目頃からは本人・家族とも職場復帰の心配があり、壮年期の患者の退院移行支援には再就労まで視野に入れた支援の枠組みが重要であることが改めて確認された。これまでに面接を実施できた対象者の数が少なくまた障害に偏りがあるため、支援システムを構築するためには、さらなるデータの追加が必要と考え、支援システムのモデル化に至っていない。回復期病棟でのリハビリーションを終え、社会復帰をめざす高次脳機能障がい者の退院後の適応を促進するための移行期の支援を検討した。平成29年度は退院して早期の段階にある高次脳機能障がい者への面接を継続し、計6名から次のような結果を得た。対象者の平均は44.2歳、高次脳機能障害の症状は記憶障害5名、注意障害4名、失語症1名、遂行機能障害1名(重複あり)であった。

本研究の対象者たちは退院後、受傷前に比べると元通りではないまでも、家族と暮らす生活においては当事者・家族ともいずれも支障はないと認識していた。しかし、今後、「直面する課題の難易度があがったときの不安」を抱えており、特に就労に関しては「復帰に見合う耐久力の不足と対応力の不安」「復帰までのプロセスの不確かさ」を感じていた。一方で、「復帰にはやる気持ちと回復状態への過信・楽観視によるオーバーワーク」も生じていた。そして、オーバーワークや身体的な後遺症、基礎疾患により生じた体調不良や家族内の役割が十分果たせないことが「思い通りに回復しないことへの不安と落胆」を呼び起こしていた。また、退院後23ヶ月の時期ではむしろ「生活圏が拡大しないことによる相互交流の縮小」が生じていた。「他者との障害像の共有の困難」は全例に共通していた。これらの課題に対して、有効であった当事者自身の対処や周囲からの支援の実際、当事者・家族からの要望、さらに先行研究で報告されている支援の実際を踏まえ、移行期の支援について検討した。結果、就労を含め退院後の不安に対しては、個々の障害特性から起こりうる問題を想定し対策をたてておくこと、複数回の外出・外泊等のトライアルを段階的に積み重ねておくこと、困り事は経過を追って生じてくる可能性があることから退院後の相談窓口を明確にしておくこと、就労にあたっては専門職からの職場への橋渡しが強く求められていること等が明らかとなった。本研究の目的は、高次脳機能障がい者が退院後に直面する課題を調査し、彼らの退院後の適応を促進するための支援システムを検討することであった。本研究には半構造化インタビューと先行文献を用いた。分析の結果、当事者・家族のそれぞれに7つの退院後の課題が抽出された。これらの問題を解決するために、8つのカテゴリーと支援ニーズのアセスメントからなる全体的な支援の枠組みを構築した。加えて、障害の特性から生じる問題を予測すること、入院中に試験外出・外泊を積み重ねること、専門家から職場の人々に対して障害の特性をよく説明すること、退院後の相談先を明示すること等、いくつかの支援内容と方法を提案した。今後は、仮説された患者・家族の困難とニーズ、支援のポイントについて面接を通して検証し、さらに、システムとして機能するための条件について入院中から退院後をつないでいく関係者からの意見聴取(専門施設視察を含む)により早急に支援のモデル化をはかる予定である。面接対象の条件と人数については協力施設と相談しながら絞っていく。現在、引き続き、協力施設への対象者の紹介を依頼している。同時に、協力施設の追加を検討している。9月10月までにはデータ収集・分析を終えて平成27年度報告の先行文献を分析した結果と合わせて適応を促進する仮モデルの構築をはかり、専門家集団ならびに当事者家族などによる評価を受ける予定である。リハビリテーション看護学27年度に予定していた面接調査が実施できていないために、それに充当を予定していた調査旅費、謝金、テープ起こし依頼等経費が使えていないため28年度に繰り越しとしたい。研究の進行が遅れているために、予定していた執行ができていない。28年度には遅れている面接の実施と当初計画にある高次能機能障がい者支援の関係施設の視察、専門家からの意見聴取を予定している。追加データ収集のための旅費、予定している構築したモデルの評価を受けるための旅費・謝金等、学会発表旅費として執行したい。
食道癌のDNA修復機構に着目した化学・放射線療法感受性の分子機序解明

DNA損傷に関与するPARPの阻害剤(Olaparib)を用いた細胞遺伝学的解析により、正常細胞において、ゲノム不安定性の指標である姉妹染色分体交換、染色体異常の増加をそれぞれ、5-10倍、2-6倍認めた。PARP阻害剤は正常細胞にもゲノム不安定性を引き起こすため、非腫瘍性疾患や早期癌の治療、また予防的投与として使用する場合は、特に十分な配慮が必要と考えられた。また、食道癌組織を用いた免疫関連分子の発現の検討では、PD-L1高発現/HLA classI高発現は独立した予後不良因子であり、PD-L1、HLA classI発現の評価が、予後予測に有用と考えられた。【背景】PARPは,DNA一本鎖切断部位に結合してDNA修復蛋白質を損傷部位に引き寄せることにより,DNA修復を促進する.DNA二本鎖切断に対する相同組換え修復に必須であるBRCA1/BRCA2が欠損している癌細胞では,DNA修復はPARPに依存しているため,PARP阻害薬に対して強い感受性を示す.正常細胞(BRCA1/BRCA2非欠損細胞)においては,PARP阻害薬の細胞毒性は少ないと考えられているが,ゲノムレベルでの報告は少ない.【目的】BRCA1/BRCA2非欠損ヒト細胞におけるPARP阻害薬のゲノム不安定性を検討する.【対象と方法】BRCA1/BRCA2非欠損ヒト細胞として,非癌細胞株:MCF-10A, HMEC-hTERT,癌細胞株:MDA-MB-468, MCF-7を用いた.PARP阻害薬としては,現在臨床試験で使用されているolaparib,ABT-888,BSI-201を用い,ゲノムに対する毒性を評価するために、姉妹染色分体交換試験(SCE:sister chromatid exchange assay)と染色体異常解析を行った.【結果】olaparibを投与した細胞では,SCE,染色体異常の増加を認めた.また,olaparib, ABT-888は,細胞内PARP活性を著しく抑制し,BRCA1/BRCA2欠損細胞はこの2剤に高感受性を示した.一方,BSI-201では,SCEの増加を認めず,PARP活性の抑制はolaparib,ABT-888と比較し軽度であり,BRCA1/BRCA2欠損細胞に対する感受性も軽度であった.よって,PARP活性阻害作用とSCEの増加,つまりゲノム不安定性の増加は相関があると考えられた.【結語】PARP阻害薬を使用する場合は,細胞毒性がなくとも、ゲノムレベルでの影響を考慮に入れる必要性があると考えられた。【背景】正常細胞(BRCA1/BRCA2非欠損細胞)においては,PARP阻害薬の細胞毒性は少ないと考えられているが,ゲノムレベルでの報告は少ない.【目的】BRCA1/BRCA2非欠損ヒト細胞におけるPARP阻害薬のゲノム不安定性を検討する.【対象と方法】BRCA1/BRCA2非欠損ヒト細胞を用いて.PARP阻害薬のゲノムに対する毒性の指標である姉妹染色分体交換試験(SCE:sister chromatid exchange assay)と染色体異常解析を行った.【結果】olaparibを投与した細胞では,SCE,染色体異常の増加をそれぞれ,4.4-9.6倍,1.7-5.5倍認めた.また,olaparib, ABT-888は,細胞内PARP活性を著しく抑制し(97%),BRCA1/BRCA2欠損細胞はこの2剤に高感受性を示した.一方,BSI-201では,SCEの増加を認めず,PARP活性の抑制はolaparib,ABT-888と比較し軽度であり(60%),BRCA1/BRCA2欠損細胞に対する感受性も軽度であった.よって,PARP活性阻害作用とSCEの増加,つまりゲノム不安定性の増加は相関があると考えられた.また,PARP阻害薬によって引き起こされるゲノム不安定性は,薬剤依存性,用量依存性であった.さらに,olaparibは,細胞毒性をきたさない濃度において,シスプラチンが引き起こすSCEを1.8-1.9倍,染色体異常を1.5倍増加させた.よって,PARP阻害薬は,DNA損傷作用を有する薬剤との併用で,ゲノム不安定性を増強すると考えられた.【考察】若年者,非腫瘍性疾患や早期癌の治療,また予防的投与としてPARP阻害薬を使用する場合は,特に十分な配慮が必要と考えられる.近年、乳癌、卵巣癌などに対する新たな分子標的薬としてポリADPリボースポリメラーゼ(PARP)阻害剤が大きな注目を浴び、臨床試験にて有望な成績が報告されている。PARPは、DNA切断部位に結合してDNA修復蛋白質を損傷部位に引き寄せることにより、DNA修復を促進する。DNA二本鎖切断に対する相同組換え修復に必須であるBRCA1/BRCA2が欠損している腫瘍細胞では、DNA修復はPARPに依存しているため、PARP阻害剤に対して強い感受性を示す。一方、正常細胞(BRCA1/BRCA2非欠損細胞)においては、PARP阻害剤の細胞毒性は比較的少ないと考えられているが、遺伝毒性に関する報告は少ない。今回、ヒト正常細胞を用いて、現在臨床試験で使用されているPARP阻害剤(olaparib、ABT-888、BSI-201)の遺伝毒性の検討を行った。Olaparibを用いた細胞遺伝学的解析により、ゲノム不安定性の指標である姉妹染色分体交換、染色体異常の増加をそれぞれ、4.4-9.6倍、1.7-5.5倍認めた。また、Olaparib, ABT-888は、細胞内PARP活性を著しく抑制し(97%)、BRCA1/BRCA2欠損細胞はこの2剤に高感受性を示した。

一方、BSI-201によっては、姉妹染色分体交換の増加を認めず、PARP活性の抑制はolaparib、ABT-888と比較し軽度であった(60%)。これらの結果より、PARP阻害剤は正常細胞にもゲノム不安定性を引き起こすため、非腫瘍性疾患や早期癌の治療、また予防的投与として使用する場合は、特に十分な配慮が必要と考えられる。DNA損傷に関与するPARPの阻害剤(Olaparib)を用いた細胞遺伝学的解析により、正常細胞において、ゲノム不安定性の指標である姉妹染色分体交換、染色体異常の増加をそれぞれ、5-10倍、2-6倍認めた。PARP阻害剤は正常細胞にもゲノム不安定性を引き起こすため、非腫瘍性疾患や早期癌の治療、また予防的投与として使用する場合は、特に十分な配慮が必要と考えられた。また、食道癌組織を用いた免疫関連分子の発現の検討では、PD-L1高発現/HLA classI高発現は独立した予後不良因子であり、PD-L1、HLA classI発現の評価が、予後予測に有用と考えられた。BRCA遺伝子正常ヒト細胞株を用い、臨床試験にて使用されている各PARP阻害薬(olaparib、ABT-888、BSI-201)が誘導するSCE(姉妹染色分体交換)の頻度の変化、染色体の構造異常に関するデータを集積しており、研究はおおむね順調に進展している。今後は、健常人より採取したprimary T cellを用い、同様に検討する。近年、癌の宿主免疫機構に重要な役割を果たしているPD-L1, PD-1阻害剤の臨床試験が進んでいる。食道癌においても、PD-L1, PD-1などの腫瘍免疫回避機構に関与する分子に着目した治療標的、予後、再発マーカーの検索を行っていく予定である。消化器外科学健常人より採取したprimary T cellを用い、同様に検討する。また、PARP activity assayにより、各PARP阻害薬のPARP阻害効果を評価する。また、近年、癌の宿主免疫回避機構に重要な役割を果たしているPD-L1の阻害剤の臨床試験が進んでいる。食道癌においても、腫瘍免疫回避機構に着目した治療標的分子および予後、再発マーカーの探索を進めている。来年度使用するため。抗体、細胞培養用試薬を購入する予定である。
牧草糖含量の変動に対応した高品質サイレージ調製技術の確立

本申請課題の取組みにおいて、六つの小課題を設定した。それぞれの概要は下記の通りである。1.北海道の基幹牧草であるチモシーの可溶性炭水化物(WSC)含量と糖組成は、地域、生育ステージ、刈取り時刻および品種などの要因により著しく変動した。2.夕刈り材料草のWSC含量は、朝刈りよりも高く、夜予乾材料草のWSC含量の減少量は、昼予乾よりも約9倍高かった。乳酸菌製剤添加サイレージの夜予乾区は、材料草の糖含量が低い地域において劣質であった。3.CII群を用いてScatter有り、mPLS法で作成した検量線を採用することにより、牧草WSC含量を近赤外分析により実用的な精度で推定することができた。4.低地土と台地土の牧草WSC含量は牧草P含量との間、火山性土は牧草K含量との間に有意な負の相関がみられた。牧草WSC含量と土壌有効態リン酸およびカリウムとの間には、土壌区分にかかわらず有意な相関係数が得られなかった。5.窒素施肥量の増加に伴い、乾物収量は標準施肥量まで増加したが、WSC、フルクトースおよびスクロース含量が減少した。カリウム施肥量を増加しても、乾物収量とWSC含量に差がみられなかった。6.夕刈り材料草は朝刈りよりWSC含量が増加し、夜予乾材料草のWSC含量は昼予乾よりも減少した。サイレージの発酵品質は、夕刈り区と夜予乾区が有意に高かった。TDNとDE含量およびDMとTDN摂取量は刈取り時刻と予乾時間帯において有意差が認められなかった。平成15年度は、申請書に記載した研究実施計画通り、1)材料牧草の糖含量における変動要因の解析、2)材料牧草の糖構成成分における変動要因の解析、3)近赤外分析法による牧草糖含量の測定について実験を行った。それぞれの研究成果は以下の通りである。1)北海道根室支庁管内7地域の酪農家29戸の牧草地と北海道立根釧農業試験場の試験圃場からチモシー1、2、3番草を採取した。糖含量におよぼす変動要因として、(1)地域、生育時期、(3)施肥量、(4)刈り取り時間、(5)細切後放置時間、(6)品種の6要因を取り上げた。1番草では(1)(6)すべて、2番草では(1)と(6)のみ、3番草では(6)のみの設定とした。糖含量は乾物中で現した。地域:1番草では地域によってかなりばらつきがあり、中春別の3.2%が最も低く、別海の5.9%が最も高く、平均4.9%であった。2番草を1番草と比較すると、標津は1.6%増加し、別海は1.5%減少したが、平均5.2%となり、1番草の平均値と差がなかった。生育時期:根釧地域で刈り取り適期とされる6月30日を中心に、その前後の時期(6月20日、7月10日)を比較した。6月20日よりも6月30日と7月10日が高く、6月30日との間には有意差が認められた。施肥量:窒素量とカリ量を変えたが、差は少なかった。刈り取り時間:7時が最も低く、17時間まで経過するにつれて増加した。7時と17時の差は3.0%もあった。細切後放置時間:細切後6時間が経過しても減少しなかった。品種:1番草では極早生種クンプウと早生種ノサップが高かったが、2番草では早生種ノサップと晩生種ホクシュウが高かった。

3番草の極早生種は1番草と2番草よりも高かった。2)糖構成成分は1番草では(1)地域、(2)生育時期、(4)刈り取り時間、(6)品種、2番草では(1)と(6)、3番草では(6)のみを取り上げた。地域:糖構成成分は単糖類のグルコース(G)とフルクトース(F)含量が大部分を占め、二糖類のスクロース(S)含量はわずかであった。生育時期:生育時期が変わってもG、F、S含量に変動が少なかった。刈り取り時間:時間が経過するとGとF含量が増加したが、17時には減少した。品種:どの品種もSは検出されず、GとF含量が主要成分であった。2番草の(1)と(6)、3番草の(6)も1番草と同様の傾向であった。3)近赤外分析法による測定については、160点程度のチモシー試料から決定係数0.94の比較的精度の高い検量線を作成した。今後、さらに試料点数を追加して精度を高めるとともに、この検量線の精度を未知試料により検定(プリディクション)していく予定である。平成16年度は申請書に記載した研究実施計画通り、1)糖含量の少ない材料牧草から調製されるサイレージ発酵品質改善効果、2)刈り取り時間を変えた材料牧草から調製されるサイレージ発酵品質評価について実験を行った。それぞれの研究成果は以下の通りである。1)北海道網走市能取の酪農家からチモシーとアカクローバ混播1番草と2番草を高水分、中水分に調整して供試した。糖含量は1番草高水分が乾物中1.6%、中水分が1.5%、2番草高水分が5.1%、中水分が5.8%であった。これらにギ酸、ギ酸アンモニア、プロピオン酸、クエン酸などの化学製剤、ビタコーゲン、乳酸菌11A44、酵素入り乳酸菌アクレモなどの微生物製剤を添加して発酵品質改善効果を調べた。糖含量の少ない1番草高水分と中水分に微生物製剤を添加したすべてのサイレージにおいて発酵品質の改善がみられず、化学製剤のうちギ酸とギ酸アンモニアを添加したサイレージのみ発酵品質が改善され、有意差が認められた。糖含量が乾物中5%であった2番草高水分と中水分は無添加区の発酵品質が良質であったため、添加剤の種類にかかわらず良質であったが、アクレモの発酵品質改善効果は高かった。2)北海道根室管内4地域の酪農家5戸の牧草地からチモシー1番草を8:00と15:00に刈り取って供試した。8:00に刈り取ったチモシーは13:00まで5時間、15:00に刈り取ったものは翌朝の9:00まで18時間の予乾を行い、無添加と乳酸菌11F25添加区を設けてサイレージを調製した。8:00と15:00刈り取りを比較するとすべての地域で15:00の糖含量が高く、その差は平均乾物中2.9%であった。増加したのはスクロースとフルクトースであった。それぞれを予乾すると、糖含量は減少したが、8:00→13:00予乾の減少率は0.5%と低く、15:00→9:00予乾の減少率は42.9%と高かった。予乾中にはフルクトース、グルコース、スクロースがほぼ均等に減少した。8:00→13:00予乾、15:00→9:00予乾すべての無添加区の発酵品質は劣質になった。糖含量の高い材料牧草があったにもかかわらず劣質になった原因は、付着乳酸菌数が少なかったためである。乳酸菌添加により発酵品質が改善されたものとされなかったものに分類できた。改善されたものは材料牧草の糖含量が乾物中5.511.8%、改善されなかったものは乾物中3.04.5%であった。8:00→13:00予乾、15:00→9:00予乾にかかわらず糖含量が乾物中5%程度より低い場合、乳酸菌を添加しても改善効果が十分に現れなかった。平成17年度は申請書の研究計画に沿って三つの実験を行った。実験1:牧草249点を供試し、WSC含量をアンスロン法と近赤外分析法(11002500nmの波長域の吸光度)により測定した。
論理型多変量解析を応用した新規口腔扁平上皮癌臨床病理診断システムの構築

本研究は、日々の病理診断で得られる情報を統計学的に解析し、予後予測のためにモデルを作成することを目的に行われた。口腔扁平上皮癌症例を用いて、予後と関連があると疑われているpodoplaninの発現、cadherinの発現、及び炎症反応を指標にして病理組織解析を行い、その情報をCox回帰分析し、podoplanin、cadherin、炎症反応それぞれについて予後予測モデルを構築することができた。この成果から、病理診断情報を他の臨床情報等と組み合わせることで精度の高い予後予測が可能であると考えられ、さらに研究を進める意義があると判断された。長崎大学歯学部における約15年間の口腔扁平上皮癌症例のパラフィン包埋ブロックから必要な切片を薄切した。また、H・E染色所見を検討し、かつ患者の臨床情報に基づき、基礎データを作成した。その過程で、上皮ー間葉移行(EMT)現象が実際起きていると判断される症例が約10症例見いだされた。これらEMTが起こっていると思われる部位以外では軽度から著明な程度の炎症反応が起きていた。炎症反応は好中球が浸潤する非特異的自然免疫反応と、リンパ球が関与する獲得免疫反応がともに見られ、腫瘍の進展に大きな影響を及ぼしていることが疑われた。そこで、EMT関連の免疫組織化学染色を実施するに先立ち、これら炎症反応を病理組織学的に(-),+, ++, +++の4段階に分類し、これが患者の予後と関連しているか否かを統計学的に詳細に検討した。多変量解析の結果、好中球の浸潤が強い症例、リンパ球の浸潤が強い症例については、ともに有意に予後がよいことが判明した。さらに、効果的な予後予測モデルを構築するため、EMTのマーカー以外に腫瘍の増殖または転移に関与することが疑われているマーカーとして、腫瘍の転移と深い関係があると強く示唆されているpodoplanin (aggrus)をモデルに追加することとした。そこで、podoplaninの発現と予後との関連を免疫組織化学染色、染色結果の解析及び統計学的に多変量解析で確認したところ、podoplaninは独立した予後予測因子であり、かつ年齢、TNM分類のT及びN分類と組み合わせたモデルで最も高い精度で予後予測をすることができることがわかった。今回の結果は、予後との関連が疑われているが病理診断検査にはほとんど応用されていないpodoplaninのような因子も、効果的なモデルを構築することで臨床応用に結びつくことを示しており、本研究の主旨に沿う重大な結論をもたらした。長崎大学歯学部病院における口腔扁平上皮癌症例について、平成26年度には、自然免疫系として腫瘍間質における好中球浸潤とNK細胞浸潤を指標とし、獲得免疫系としてリンパ球浸潤を指標として病理学的に解析した。臨床情報を加えた上で、多変量解析を進め、単なる線形結合モデルではなく、我々が既に実績を出しているロジックモデル(因子にまたは・かつ等の条件を加えるモデル)の構築を試みた。その結果、口腔扁平上皮癌では強いリンパ球浸潤または好中球浸潤があり、かつ、NK細胞の浸潤が少ないものがそうでないものより予後がよいというモデルの構築に成功した。NK細胞は事前の感作なしに腫瘍細胞を殺すことができる重要な自然免疫防御系であるが、NK細胞の出現が多いと予後が悪いという結果となった。このことから、生体に害が多い侵襲性の高い口腔扁平上皮癌の周囲にはNK細胞が多く出現することがわかった。今まで各種悪性腫瘍でNK細胞の出現と予後の関連を解析した論文が出ているが、結果がはっきりしていなかった。今回の研究で病理組織標本上でのNK細胞出現の意義がより明快になるとともに、自然免疫系と獲得免疫系の炎症性指標を我々のロジックモデルを用いて判定することで予後予測に活用できると思われた。本研究成果を論文としてまとめる準備をはじめた。次に、これらの症例を用いて口腔扁平上皮癌における上皮間葉移行(EMT)を解析する目的で、EMTの指標となるE-カドヘリン、N-カドヘリン、さらにはN-カドヘリンの誘導に関与することが生化学的に疑われている糖鎖切断酵素であるCD75の発現を免疫組織化学で染色糸、発現強度の分類を行った。今後統計解析を進め、予後との関連を明らかにする予定である。また、前年度までに解析を終了したpodoplaninと口腔扁平上皮癌の予後に関する解析結果を学術論文として公開した。悪性腫瘍の最終診断は病理診断によってなされることから、同じTNM分類の病期に属する症例において予後予測に寄与できる因子を見出すことは臨床病理学的な意義が非常に高い。そのため今年度は、口腔扁平上皮癌症例のうち進行しているstage III, IVの41症例に絞り込み、TNM分類が類似するという制約内で効果的に予後予測可能な因子を見出す方針で研究を進めた。因子としては、口腔扁平上皮癌で予後との関連が疑われているものの炎症反応に着目した。その結果、癌胞巣中に微小膿瘍の形成があり、かつ、癌胞巣周囲に患者の癌免疫に寄与しているはずのNK細胞が少ない群が、そうでない群よりも有意に予後が良いという結果を得た。またその理由として、悪性度の高い癌細胞周囲ほどNK細胞が集まりやすいものの、十分に排除できないことが病理組織所見から強く示唆された。(Oncol. Lett., in press)

さらに、口腔扁平上皮癌の予後に関与していると疑われているが、報告にばらつきがあり決定的な情報が不足しているE-カドヘリンとN-カドヘリンの発現についても検討した。カドヘリンは上皮の接着分子で、E-カドヘリンがもともとある上皮型カドヘリン、N-カドヘリンは上皮ー間葉移行で間葉系に変化しつつある癌細胞が発現すると考えられる間葉型カドヘリンである。癌細胞はE-カドヘリン(+)/N-カドヘリン(-)からE-カドヘリン(+)/N-カドヘリン(+)、さらにはE-カドヘリン(-)/N-カドヘリン(+)に変化するにつれて分化度が低く予後が悪いと考えられる。全てのstageの口腔扁平上皮癌76症例について浸潤部位全体または、浸潤先端部位における免疫組織化学染色の評価を行ったところ、N-カドヘリンの強い発現が予後予測に関与し、浸潤部位全体の評価も浸潤先端部位の評価も同様に予後予測に有用であることが判明した。(論文投稿準備中)本研究は、日々の病理診断で得られる情報を統計学的に解析し、予後予測のためにモデルを作成することを目的に行われた。口腔扁平上皮癌症例を用いて、予後と関連があると疑われているpodoplaninの発現、cadherinの発現、及び炎症反応を指標にして病理組織解析を行い、その情報をCox回帰分析し、podoplanin、cadherin、炎症反応それぞれについて予後予測モデルを構築することができた。この成果から、病理診断情報を他の臨床情報等と組み合わせることで精度の高い予後予測が可能であると考えられ、さらに研究を進める意義があると判断された。初年度より十分な準備を整えた上研究を進めてきたことから、薄切切片の準備、染色を効率よく行うことができた。また、我々はすでにロジックモデルの構築に成功していることから、複雑で多量の計算を必要とする統計解析も効果的かつ効率的に進めることができた。その結果、2年目までに成果を1報学術論文としてまとめ、2報目を執筆開始、3報目のデータを準備している状況であり、当初の計画を上回るペースで研究成果を公表できる見通しである。口腔病理学炎症反応を指標とした口腔扁平上皮癌の予後予測モデルを学術論文として早い時期に公開する。さらに、現在統計解析を進めている上皮間葉移行と口腔扁平上皮癌の予後予測モデルの構築も今年度の半ばまでに終え、その成果を学術論文として公開する予定である。初年度に必要な症例の選択、薄切切片の準備、および臨床データの整理が極めて順調に進んだ。その結果、基礎データとして腫瘍の病理組織所見を詳細に検討している過程で、好中球及びリンパ球浸潤がともに重要な予後予測因子となることを示唆するデータが早々と得られた。さらに、臨床応用に有利な効果的なマーカーとしてpodoplaninの発現と予後との関連を確認したところ、podoplaninが独立した予後予測因子であり、効果的に予後を予測するための新たなモデルを構築することに成功し、この成果を学術論文としてまとめ、採択された(Pathol. Oncol. Res. in press)。これらの成果は、当初の計画を上回るものである。基礎データとして得られた炎症反応と口腔扁平上皮癌の予後との関連に関し、詳細な統計解析を継続することで、新たな予後予測モデルを構築する。また、その成果を学術論文に発表する。また、最終目的であるEMTと予後との関連に関し、EMTのマーカーについて免疫組織化学染色を行い、その結果を病理組織学的に解析する。
HIV1逆転写酵素の転写エラー率制御によるエイズ治療法の基礎的研究

本研究課題では、多剤併用療法に代わる新たなエイズ治療法の基礎となる知見を得るため、数理的アプローチから研究を実施した。検討した代替療法は、HIV逆転写酵素が、デオキシリボヌクレオチド類似物である「変異原」をHIVゲノム内に取り込むことで、ミスペアリングによる突然変異をHIVゲノムに誘導し、ゲノム情報を無意味化することで、HIV擬種集団を自壊に導き、エイズを治療する。In vivoにおいて、変異原投与による突然変異率上昇により、HIV擬種集団が自壊する可能性を確かめるため、変異原の作用を考慮したHIV感染数理モデルを構築し、自壊状態の漸近安定性解析から、現実的なパラメータ値で自壊が起きることを明らかにした。本研究では、HIV-1の本質的特徴である、高変異性を逆手にとり、HIV-1遺伝子に転写エラーによる「過剰な変異」を起こしHIV-1を自壊させる方法を確立することを目指し、分子シミュレーションによる基礎的研究を実施する。本研究は、3つの研究課題からなる。本年度は、研究計画に従い研究課題1に着手した。研究課題1の目的は、HIV-1が自壊する際のHIV-1逆転写酵素転写エラー率を算出することである。Nowakは、一次元のゲノムを持つウイルスの数理モデルをもとに、ウイルスが自壊する変異率に閾値が存在することを示唆している。現在、我々は、Nowakの研究を参考にHIV-1ゲノム構造を考慮した数理モデルを構築することに成功しており、シミュレーション実験により、HIV-1が自壊する逆転写酵素転写エラー率の算出を試みている。加えて、免疫による淘汰圧を考慮した場合についても検討している。研究の進捗は当初の予定より遅れているが、その理由は、本研究の採択が遅れたことによる(2010年11月採択)。今後の研究の進捗を加速させるため、来年度予定している研究課題2に必要なスキルを本年度に習得した。研究課題2では、HIV-1逆転写酵素転写エラー率を高める構造的要因について検討するため、分子動力学計算によるHIV-1逆転写酵素のシミュレーション実験を予定している。この実験には、高度な分子シミュレーションスキルを要するため、産業技術総合研究所主催の生命情報科学人材養成コンソーシアムの分子動力学計算実習講座に参加し、高度かつ実践的なシミュレーションスキルを習得した。HIV-1は、エイズ(後天性免疫不全症候群)の原因ウイルスである。エイズ治療の困難さは、HIV-1の高頻度な突然変異、いわゆる"高変異性"に原因があるといわれている。この研究では、この高変異性を逆手に取りHIV-1を自壊させられないか検討する。つまり、HIV-1ゲノムに過剰な変異を起こし、遺伝情報を無意味化することを考える。では、どうやってHIV-1ゲノムに過剰な変異を起こさせるか?私は、HIV-1逆転写酵素が、HIV-1ゲノム合成の際、塩基置換の転写エラーを頻繁に起こす点に注目し、その転写エラー率を通常以上に高めることで、HIV-1を自壊させられないか検討する。本年度は、HIV-1の突然変異率を制御することでHIV-1を自壊させることが可能かどうかを検証するため、HIV-1数理モデルを構築し、数値シミュレーション実験を行った。HIV-1数理モデルは、HIV-1の突然変異プロセス、ホスト(CD4+Tcell)細胞内での複製プロセス、ホスト細胞間の再感染プロセスを含み、また、HIV-1の種類としては、感染能力のあるものと欠如したもの、複製能力の高いものと低いものを考慮している。また、HIV-1の突然変異率を制御するため変異原の効果を取り入れている。HIV-1数理モデルは、HIV-1粒子数を変数とした非線形常微分方程式で記述されたポピュレーションダイナミクスである。数値シミュレーション実験において、変異原の効果を高め、HIV-1の突然変異率を高めていくと、ある突然変異率を境に、HIV-1粒子数が減少に転じることを明らかにした。これは、HIV-1の突然変異率を高めることで、HIV-1が自壊する可能性を示唆するものである。現在のエイズ治療は, 3種以上の抗HIV薬を組み合わせた多剤併用療法(cART)が中心である.この治療法は,薬物耐性を抑制する点で有効である一方,いくつかの問題を抱えている.例えば,既に抗HIV薬に耐性を持つ患者に対しては,交叉耐性の問題もあり,効果的なウイルス抑制を期待できない点.また,抗HIV薬に副作用を呈する患者では,長期の服用が難しい点が挙げられる.このようにcARTで治療が困難な患者に対しては, cART以外のいくつかの代替療法を用意しておくことが望ましい.この研究課題では,ウイルス抑制を目的とするcARTと異なる考えに立った,エイズ代替療法の理論的基礎研究を実施した.本研究課題が検討する代替療法では, HIV-1の"易変異性"を逆手に取り,変異原により更なる変異を誘導することでHIV-1擬種集団を自壊に導く.なお,変異原とはゲノムに変異を誘導する物質のことをいう.

一般に変異原として利用されるのは,デオキシヌクレオチド類似物またはリボヌクレオチド類似物である.このような研究背景のもと,本研究課題では, HIV-1の感染複製プロセスをを考慮したHIV-1感染数理モデルを提案した.そして,変異原による突然変異率操作によるHIV-1擬種集団の自壊ダイナミクスと,自壊に至る力学的条件を明らかにした.具体的成果としては, 1.自壊誘導による治療を可能とするパラメータ条件を明らかにした.また, 2.現在得られている観測データをモデルパラメータ値とすることで,変異原存在下において, HIV-1擬種集団が自壊する可能性があることを明らにした.本研究は、HIV-1の突然変異率を高めることによるHIV-1の自壊可能性について検討することを目的の一つとしている。本年度は、HIV-1が自壊する可能性があることを数値シミュレーションで明らかにすることに成功した。したがって本研究の目的の二部は達成されつつあると言える。ゆえに、おおむね順調に進展していると評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、実施すべき課題を挙げる。1.今年度構築したHIV-1数理モデルにおいて、HIV1が自壊するパラメータ条件を明らかにする。そのために、状態の安定性解析を実施する。2.HIV-1の突然変異の起源となるHIV-1逆転写酵素の転写エラープロセスを、今年度構築したHIV-1数理モデルに取り込む。