hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模なスポーツデータに関する統計的モデリング

サッカーや野球などのスポーツでは選手やボールのトラッキングデータが収集され、選手の走行距離やスピード、ボールに関しない選手の動きなどを評価するようになってきた。スポーツ分野におけるデータ活用の重要性は高まってきている。本研究では、こうしたデータを活用し、プレイデータや統計情報、トラッキングデータ、さらには試合映像のようなスポーツ非構造化データを用いた統計分析法の確立と実践を目指した。その結果、スパースモデリング等を用いて野球の投手の肘故障の危険やその要因をトラッキングデータから明らかにする方法、サッカーのトラッキングデータからその時に起きているアクションの自動タグ付けの方法などを提案した。初年度である2015年度は,(1)「行動履歴データに基づく統計モデルの開発」および(2)「軌跡データについての統計モデルの開発」の2つについてを進めた。まず,行動履歴データに基づく統計モデルの開発に関しては,野球における1球ごとの行動履歴データと年間成績データに基づいてCross-Domain Matching Correlation Analysis(Shimodaira, 2014)により,若手選手と主力選手などの質の異なる空間の比較を行う方法を提案した。ドメイン空間を観測変数の線形部分空間とすることで,活躍に必要な能力の同定を行うことも可能である。また,ドメイン空間の非線形化により,予測精度の向上が見込めることもわかった。途中経過は後述するシンポジウム(12月および3月)で講演した。つぎに,軌跡データについての統計モデルの開発に関しては,当初は野球のPITCH f/xデータの解析を先に行う予定であったが,サッカーのトラッキングデータを入手できたために2015年度は後者を進めた。選手の走行速度や走行位置,走行方向に関して,混合分布モデルをはじめとする基本的な統計モデルの適用により,その傾向を明らかにすることができた。途中経過は統計関連学会連合大会で講演した。本科研費の共催イベントとして,9月の統計関連学会連合大会内での企画セッション,12月のシンポジウム(スポーツデータ解析コンペティション発表審査会),3月のシンポジウム(スポーツデータ解析コンペティション受賞者講演会)を開催し,上記内容の講演と議論の他,スポーツ統計科学に関わる多くの研究者およびスポーツ現場や業界に携わる実務家との研究交流,意見交換を促進した。「研究実績の概要」に記した通り,当初の予定では初年度に「軌跡データについての統計モデルの開発」に関してアメリカ・メジャーリーグにおけるPITCH f/xデータを用い,2016年度にサッカーなどのトラッキングデータを扱うことを予定していた。しかしながら,入手困難と思われていたサッカーのトラッキングデータを入手することができ,その分析の重要度からサッカーについてを先に進めることとした。進捗状況としてはおおむね順調ではあるが,データの精度が想像以上に低く多くの問題を含んでおり,また入手できる試合数も少ないため,複雑なモデルを用いるには至っていない。ただし,12月および3月のシンポジウムにおいて更なる活用可能性がみえたため,今後はより発展的な分析およびモデル開発ができるものと考えている。行動履歴データに基づく統計モデルに関しては大きな進展をえることができた。今後はこの手法をさらに実用的にするために,スポーツ現場の視点を取り入れた変数選択や改良を行いたい。2016年度は,年頭の計画通り,サッカーのトラッキングデータ,野球のPITCHf/xによるトラッキングデータ,野球やサッカーに関する行動履歴データに関して,統計モデル開発と実証分析に取り組んだ。サッカーについては,トラッキングデータと行動履歴データの2つのデータセットを結合し,2つのデータセットの時刻のずれによる不正確性も考慮に入れながら,選手間やボールの位置関係やアクションなどを用いて現在起きているプレイ状況を自動検出するアルゴリズムの開発に取り組んだ。より具体的には,トラッキングデータから,選手やボールの位置などに関係する変数を,時間的な幅をもたせて算出し,ランダムフォレストやスパースモデリングによって,その時点で一部の守備戦術プレイが生起しているかを自動検出するアルゴリズムを検討した。途中経過を,9月の研究集会ならびに12月のシンポジウムで発表した。野球については,投手のリリースポイントの座標やばらつき(肘への負担を考慮),速球の球速やボールの回転数などトラッキングデータから測定できる項目に加えて,登板間隔や1試合の投球数なども含め,投手の肘の故障に影響を与える要因についての実証分析に取り組んだ。ここまでに得られた結果を論文投稿し、採択された。本科研費の共催イベントとして,9月の統計関連学会連合大会内での企画セッション,6月,12月,3月のシンポジウムを開催し,上記内容を含む講演や議論の他,スポーツ統計科学に関わる多くの研究者およびスポーツ現場や業界に携わる実務家との研究交流,意見交換を促進した。また,スポーツデータ解析コンペティション開催への協力を行い,研究者や大学院生,大学生,そして中高生へのスポーツ統計の普及啓発にも取り組んだ。「研究実績の概要」に記したように,サッカートラッキングデータに関する研究の途中経過を9月と12月に発表することができた。また,野球のトラッキングデータに関する一定の成果を論文投稿し,採択を得ることができた。これらのことからもわかるように,研究は概ね順調に進展している。ただ,精度の面で改良の余地が残されている。例えば,サッカーにおいては,トラッキングデータと行動履歴データ間で時間や位置にズレが生じており,これが分析結果に与える影響が少なくないとみられる。したがって,さらに様々なアプローチを検討する必要がある。また,実践的に,さらには実用化なども見据え,スポーツ分野の専門家の知見を加えながら研究を進めていく必要がある。2017年度にあがった最も大きな成果は,野球のトラッキングデータについてのものである。

前年度に明らかにした故障のリスク要因に関する分析をさらに進め,PITCHf/xデータ(トラッキングデータ)から投手の疲労度や投手ごとの疲労時の傾向を掴むためのモデリングを行い,これらを表す特徴量の抽出をおこなった。さらに,それらの特徴量を用いて,故障のリスク要因解明のためのモデルを改良した。これにより,判別器としての予測精度が大幅に向上するとともに,得られた結果の解釈も妥当であった。この成果は9月の国際会議にて発表を行った他,現在論文投稿の準備中である。それ以外にも,野球のトラッキングデータからの特徴量を用いた評価指標の改善や,サッカーにおけるトラッキングデータを用いたプレイ自動タグ付けアルゴリズムの開発にも取り組んだ。とくに前者については成果が見え始め,2018年中に研究発表や論文投稿を行う予定である。さらに,本科研費の共催イベントとして,9月の統計関連学会連合大会内での企画セッション,6月,12月,3月のシンポジウムを開催し,上記内容を含む講演や議論の他,スポーツ統計科学に関わる多くの研究者およびスポーツ現場や業界に携わる実務家との研究交流,意見交換を促進した。また,スポーツデータ解析コンペティション開催への協力,外部イベントであるスポーツアナリティクスジャパンへの協力を行い,研究者や大学院生,大学生,そして中高生へのスポーツ統計の普及啓発にも引き続き取り組んだ。サッカーや野球などのスポーツでは選手やボールのトラッキングデータが収集され、選手の走行距離やスピード、ボールに関しない選手の動きなどを評価するようになってきた。スポーツ分野におけるデータ活用の重要性は高まってきている。本研究では、こうしたデータを活用し、プレイデータや統計情報、トラッキングデータ、さらには試合映像のようなスポーツ非構造化データを用いた統計分析法の確立と実践を目指した。その結果、スパースモデリング等を用いて野球の投手の肘故障の危険やその要因をトラッキングデータから明らかにする方法、サッカーのトラッキングデータからその時に起きているアクションの自動タグ付けの方法などを提案した。基本的な計画に大きな変更はない。サッカーのトラッキングデータに関するさらなる分析や統計モデルの開発を進めるとともに,野球のPITCH f/xデータ等のトラッキングデータに関する統計モデリング,および2015年度に引き続いて行動履歴データに基づく統計モデルの開発を行う予定である。研究集会については,9月,12月,3月の他に6月にも開催を計画しており,研究成果や現場での問題点を共有・議論できる場を引き続き提供していく予定である。
超高次元分光画像センサからの情報抽出に関する基礎研究

本研究では,高次元分光画像センサを対象とした新しいデータ処理・情報抽出方式について,目的指向のセンシングという観点から研究を行った.計測の目的に応じて抽出すべき情報を適応的に設定して対象をセンシングする手法の開発を目標とした.本年度は,前年度に開発した特定の物質に着目してその濃度を選択的に定量する手法を改良・発展させるとともに,従来開発してきた定性的な情報の抽出(カテゴリ分類)のアルゴリズムを拡張して時系列に得られた画像データにも適用した.人口衛星JERS-1の合成開口レーダーによって時系列に得られた画像に基づき,マングロープ林の分類識別を目的として特徴抽出を行い,反射特性の時系列変化による分類を行ってその有効性を確認した.一方,対象中に含まれる未知カテゴリのスペクトルを観測データ自身から適応的に推定しつつ定量を行う手法について,基礎検討とシミュレーション実験を行った.実際の画像では,各画素中に複数の物質が混在する可能性が高いため,画素中の複数の物質の混在率を推定する処理(カテゴリ分解)が有効な場合があるが,対象のスペクトルが既知でなければ正しい結果が得られない.ここでは,観測データ自身からスペクトルを推定しつつ含有率を推定する手法(適応的カテゴリ分解)のアルゴリズムを検討した.対象画像中には単一のカテゴリのみからなる画素が少なくともひとつは存在することを仮定し,それらの線形結合で一般の画素の分光特性が表現できるとして,要素物質のスペクトルを特徴空間で決定した.シミュレーション実験により,画素中の面積比の推定精度が向上することを原理的に確認した.本研究は,高次元分光画像センサを対象としかた新しいデータ処理・情報抽出方式について,目的指向のセンシングという観点から研究を行うものである.個々の目的に応じて抽出すべき情報を適応的に設定して対象をセンシングする手法を開発している.今年度は,高次元分光センサから定量的な情報を抽出するアルゴリズムの開発と,その基礎実験を行った.特定の物質に着目してその濃度のみを選択的に精度良く定量するために,まず,トレーニングサンプルから得た高次元分光データに対して少数の主成分ベクトルを用いてデータ圧縮を行った後,各濃度クラスが特徴空間で等方的な共分散を持つように変換する.これにより,波長間の相関やノイズを考慮したデータの表現が行える.さらに,共存物質の濃度変化によって変動が現れる空間を定義し,その直交補空間を決定する.未知試料の定量にあたっては,この直交補空間へ高次元データを射影してから定量を行う.これにより,共存物質の影響を除いた高精度な定量評価が実現される.部分空間への射影は,分光センサのチャネルにあらかじめ適切な重みを付けて検出を行うことと等価であり,目的に応じてセンサ自身が情報抽出を行うセンシング方式を設計することにも相当している.原理実験のサンプルとして,可視波長の色素をもつ数種の色素を選び,それらの混合試料について分光反射率データを取得して実験を行った.実験の結果,波長を特定の重みに固定して測定した場合と比較して,濃度定量の精度が向上することが確認できた.本研究では,高次元分光画像センサを対象とした新しいデータ処理・情報抽出方式について,目的指向のセンシングという観点から研究を行った.計測の目的に応じて抽出すべき情報を適応的に設定して対象をセンシングする手法の開発を目標とした.本年度は,前年度に開発した特定の物質に着目してその濃度を選択的に定量する手法を改良・発展させるとともに,従来開発してきた定性的な情報の抽出(カテゴリ分類)のアルゴリズムを拡張して時系列に得られた画像データにも適用した.人口衛星JERS-1の合成開口レーダーによって時系列に得られた画像に基づき,マングロープ林の分類識別を目的として特徴抽出を行い,反射特性の時系列変化による分類を行ってその有効性を確認した.一方,対象中に含まれる未知カテゴリのスペクトルを観測データ自身から適応的に推定しつつ定量を行う手法について,基礎検討とシミュレーション実験を行った.実際の画像では,各画素中に複数の物質が混在する可能性が高いため,画素中の複数の物質の混在率を推定する処理(カテゴリ分解)が有効な場合があるが,対象のスペクトルが既知でなければ正しい結果が得られない.ここでは,観測データ自身からスペクトルを推定しつつ含有率を推定する手法(適応的カテゴリ分解)のアルゴリズムを検討した.対象画像中には単一のカテゴリのみからなる画素が少なくともひとつは存在することを仮定し,それらの線形結合で一般の画素の分光特性が表現できるとして,要素物質のスペクトルを特徴空間で決定した.シミュレーション実験により,画素中の面積比の推定精度が向上することを原理的に確認した.
イオン液体と水の混合過程における液液溶解の解明

液体同士の溶解において、液体間の界面が保持されたまま溶解する液液溶解を解明することを目的とし、疎水性のイオン液体と水の混合過程を対象として研究を行った。イオン液体と水の溶解において、溶媒である水にエタノールを混ぜることにより系の疎溶媒性を弱めると、イオン液体の液滴に自発的に穴が開く現象(アクティブホール現象)が見られることを発見した。イオン液体/水/エタノール3成分系の相平衡の型から考察を行い、このアクティブホール現象の発現が、3成分が完全相溶となる臨界点付近における濃度揺らぎと溶解の相互作用によって引き起こされることを明らかにした。混ざり合う2つの液体が接触するとき、濃度勾配による過渡的な界面が形成されることがあり、その界面を保ちながら混合する現象は液液溶解と呼ばれる。本研究ではこれまでに、イオン液体と水の混合過程において、イオン液体が液液溶解を示すことを発見した。これまでに知られている液液溶解の界面とは異なり、イオン液体液滴の界面は混合過程の最終段階まで持続し、界面張力が非常に大きく、界面厚が時間的に一定であるという特徴をもつ。またイオン液体の液液溶解においては、液滴から水へのイオン液体分子の移動は起こるが、水分子は液滴内へ入り込まないという一方向の輸送が起こる。また、溶媒の水にエタノールを混ぜることによって系の疎溶媒性を弱くすると、イオン液体の液滴界面が形成されにくくなっていくとともに液滴に自発的に穴が開き、その穴がランダムに開いたり閉じたりする現象(アクティブホール現象)が生じることが本研究のこれまでの実験から見出されている。この現象は相分離の臨界点が温度だけでなく溶媒の成分比にも依存する2つ以上の成分からなる溶媒をもつ系に特有の現象であると考えられ、界面張力の振動を伴うことから液液溶解の機構とも密接に結びついていると考えられる。上記のようなイオン液体の液液溶解の機構を解明するために、本研究課題では、1)イオン液体分子の作るクラスター構造の測定、2)アクティブホール現象の形成過程およびダイナミクスの詳細な観察、3)イオン液体と水の相分離過程(臨界指数およびパターンの粗大化過程)の測定、の3つの方法からアプローチを行っている。これまでに2)について詳細な実験を行い、アクティブホール現象の機構の解明につながる重要な成果を得た。水/エタノールの2成分溶媒におけるイオン液体の溶解過程で見られるアクティブホール現象について、詳細な実験を行い、学術誌に報告した。その内容は以下の通りである。1)アクティブホールの形成条件:水/エタノールの混合比をパラメタとして変化させ、1成分溶媒系のように界面を残したまま溶ける領域と拡散的に溶ける領域の境目において、自発的に穴を形成しながら溶解するアクティブホール現象が生じる領域が存在することを明らかにした。2)液滴界面の時間的振動:アクティブホールの数および面積の時間変化について測定し、アクティブホール現象が液滴界面の不安定性によって生じることを明らかにした。3)アクティブホール現象の機構:イオン液体に蛍光剤を注入し、穴が形成される直前のイオン液体液滴の厚さの時間変化を測定することにより、アクティブホール現象の発現が、溶解における3成分の濃度揺らぎによって引き起こされる液滴の界面張力の時間・空間的な不安定性に起因していることを明らかにした。溶媒が2つ以上の成分からなる多成分溶媒系では、相分離の臨界点が、温度だけではなく、溶媒の成分比にも依存する。温度とは異なり、溶媒の成分比は空間依存性をもち、また溶質との親和性にも関わっているため、多成分溶媒系に特有の不安定現象が生じる。本研究では、2成分溶媒における溶解過程において発現する新規な界面の不安定現象について、詳細な実験の結果に基づいた機構の提案を行った。本研究課題における3つの研究内容のうち、残りの2つについて研究を行っていく。・イオン液体の疎水性およびイオン液体分子のクラスター構造についてこれまでのX線散乱実験および分子動力学計算による研究から、イオン液体分子が水との混合状態においてクラスター構造を形成していることが知られている。このクラスター構造はイオン液体分子の水分子に対する実効的なサイズを大きくすることから、イオン液体と水の界面において疎水性の効果を高め、液液溶解の現象を引き起こしている可能性がある。本研究では今後、X線散乱測定を行うことにより、界面領域におけるこれらの構造について明らかにする予定である。・イオン液体と水の相分離過程の測定についてイオン液体とさまざまな溶媒との2相系における臨界現象では、イオン液体分子のクラスター構造に起因してイジング型から平均場近似へのクロスオーバーが見られることが知られているが、溶媒が水である場合には臨界指数がイジング型から平均場近似へ向かって単調に変化せず、一時的に平均場近似とは逆の傾向へ変化することが明らかになっている。

この臨界指数の非単調な変化はイオン液体と水の界面における構造に起因する可能性があると考えられることから、本研究では今後、イオン液体と水の相分離過程における臨界指数を測定することで、イオン液体の液液溶解を引き起こす要因についての考察を行う。2017年度は学内の研究資金にて研究を行い、顕微鏡用温度制御装置、光散乱装置、恒温槽を使う研究は来年度に繰り越した。2017年度末に研究機関を異動することが決まったため、資産名義の異動をできるだけ避け、次年度に装置を購入して該当の実験を行うこととした。
高密度格子欠陥構造・組織の原子レベル多面解析

巨大ひずみ材料の原子レベルでの材料解析を多面的に行った。強加工によって導入される高密度格子欠陥構造・組織を可視化し、特異な粒界構造を観察した。また、局所および平均転位密度を測定した。表面強加工層の残留応力分布も調べた。強加工によって金属中に蓄積されるエネルギーを評価した。さらに、強加工に伴う極微細組織の形成過程を調べ、金属アモルファスや固溶体の形成を確認した。ナノ複合材、高強度合金の作製にも成功した。巨大ひずみ材料は、極めて多くの物理的要素が複雑に絡み合った材料である。本研究では、原子レベルでの材料解析を多面的に行い、巨大ひずみによる高密度格子欠陥・極微細組織の形成機構と、巨大ひずみ材料が示す高強度・高延性の両立などの特異な機械。物理特性を解明することを日的としている。平成18年度の成果は、以下の通りである。1.ショットピーニング加工した中炭素鋼の表面から内部にかけての残留応力分布を、種々のエネルギーの放射光によって非破壊的に測定し、表面直下に大きな圧縮残留応力が存在することを明らかにした。2.ECAP法およびARB圧延により強加工した純銅と純アルミニウムの中に蓄積されたひずみ量を評価するため、X線回折法により転位密度を求めた。加工パス2回で転位密度はほぼ飽和し、その後はほぼ一定値となった。3.精密イオンポリシングシステムを用いて、ARBで強加工した純銅の高分解能電子顕微鏡観察用の試料作製法を確立した。作製試料の電子顕微鏡観察を行い、粒界近傍の特異な原子構造を確認した。4.透過型電子顕微鏡法と3次元トモグラフィ法を組み合わせて、Al-Ag系のGP帯の3次元形状の評価と変形したGP帯とせん断帯の観察から局所ひずみを見積もった。せん断帯にあるGP帯は1.8の相当ひずみを受けていた。5.透過型電子顕微鏡と3次元アトムプローブにより、メカニカルミリング法とスパークプラズマ焼結法で作製したバルクFe-C合金のナノ組織を解析した。圧縮変形時の大きな塑性ひずみは、バイモーダル結晶粒組織に起因することを明らかにした。6.ARBで強加工したアルミニウムは、熱処理後に硬化し圧延後に軟化するという、金属材料とは逆の性質を示す。これを理解するために、X線回折法から転位量を求め、超音波減衰率から可動転位を評価した。ARB直後の材料では転位がタングルしているが、熱処理によってそれが解消されることが示唆された。巨大ひずみ材料は、きわめて多くの物理的要素が絡み合った材料である。本研究では、原子レベルでの材料解析を多面的に行い、強加工による高密度格子欠陥・極微再組織の形成機構と、巨大ひずみ材料が示す高強度・高延性の両立などの特異な機械・物理特性を解明することを目的としている。平成19年度の成果は、以下の通りである。1.メカニカルミリングに伴うFe多結晶粉末の結晶粒微細化と粒界形成の様子について、微小電子プローブを用いたナノ構造解析法として注目を集めている走査透過電子顕微鏡法(STEM)により捉えることができた。2.ARB加工によるCu/Ni積層材の組織変化をTEMおよび3DAPで解析した。加工初期には圧延方向に沿って層状組織が観察された。加工が進み相当ひずみが約10を超えると、NiがCu側に移動し数nmの固溶体層を形成していることがわかった。3.高エネルギー放射光を用いて、ショットピーニング表面強加工材の残留応力分布を、複数回折面について明らかにするとともに、非破壊的な高精度予測法を提案した。また、結晶子寸法および微視ひずみ分布を明らかにした。4.HPT法により炭素同素体(フラーレンやナノチューブ等)をAlに添加し、全く炭化物を含まない粒径約100nmのアルミニウム-炭素複合物を創製することに成功し、透過型電子顕微鏡により複合物中のカーボンの分散状態を解析した。5.ARBアルミニウムの熱処理硬化・加工軟化現象を解明するために、可動転位・不動転位に注目して、超音波スペクトロスコピー法およびX線回折法の手法を用いて実験を行なった。サブミクロン程度の粒内に導入された転位が、高い応力レベルでの塑性変形に重要な役割を果たしていることが示唆された。6.強化工により金属・合金に蓄えられるひずみエネルギーを評価した。強化工より導入される転位密度は、その金密接な関係があることを示した。また、Cuの場合、転位密度から推定したひずみエネルギーは約1.6J/molであった。巨大ひずみ材料の原子レベルでの材料解析を多面的に行い、強加工による高密度格子欠陥・極微再組織の形成機構と、巨大ひずみ材料が示す高強度・高延性の両立などの特異な機械・物理特性を解明することを目的としている。平成20年度の成果は、以下の通りである。

1.強ひずみ加工法のHPT法を用いて、Al粉末とMg粉末から平均粒径が40nm程度の約30mass%のMgが過飽和に固溶したAl-Mg合金(通常の平衡条件でのMgの最大固溶度は17mass%(450°C))を作製することに成功した。この結果、粒径微細化強化と固溶強化の相乗効果を得ることにも成功した。2. ARBアルミニウムと通常のアルミニウムをリチウムイオン電池の負極として起電力を測定し、その差を求めることにより、蓄積エネルギーを評価する方法を検討した。ARB加工前と6サイクル加工後のアルミニウムでは発生する起電力に差があることが明らかとなった。3. ARB加工Cuにおける非平衡粒界の熱的安定性を、その場TEM観察より明らかにした。また、3次元STEM法によりHPT加工Cuの転位密度の測定に成功した。さらに、メカニカルミリング処理したFe粉末表面のterminated boundaryを観察し、理論計算と比較しその形成機構を明らかにした。4.強加工されたアルミニウム、銅および白金に室温で蓄積される最大歪エネルギーを、X線プロファイル解析による転位密度の測定から評価した。その歪エネルギー値はそれら金属の剛性率と良い相関を示すことがわかった。5.高エネルギー放射光および実験室X線を用いて、ショット条件の異なる表面強加工材料の内部の残留応力および結晶子寸法を測定し、疲労強度と関連づけてショット条件の影響を明らかにした。6. Al-遷移金属(Ti, Cr, Mn, Fe, Zr)2元系合金の鋳造材において、HPT加工によってAl-2Fe, 2Mn合金では著しく硬度が上昇した。この硬度変化が100nm以下の超微細結晶粒、加工により勇断された第2相粒子の分散、遷移金属元素の部分的固溶に起因することを明らかにした。
殺菌因子RaRFの蛋白構造および遺伝子構造の系統発生学的比較

私達は、サルモネラなどの腸内細菌の多糖体に結合し、補体を活性化して殺菌する因子が、脊椎動物の血清にあることを見出して、これをRa反応性因子(RaRF)と名づけた。最近の研究によって、RaRFは補体成分C1とレクチンの性質を兼ね備えた血清蛋白であることがわかってきた。すなわち、RaRFは、サルモネラをはじめとする各種の腸内細菌がその細胞表面に共通にもっている多糖体に特異的に結合するレクチンであるが、結合後に、補体の第一成分C1と同じ方式で、補体成分C4およびC2を活性化し、それによって補体カスケ-ドの活性化を引き起こす。マウスのRaRFは3種類以上の蛋白質からなる複合体で、多糖体に結合する成分およびC4/C2を活性化するセリンプロテア-ゼ成分から成っている。このことから、作用のみならず、その構造もC1に似ているといえる。RaRFを構成するポリペプチドの一次構造は、一部のアミノ酸配列およびcDNA塩基配列から判明した。RaRFの活性は哺乳綱、鳥綱、爬中綱、両棲綱および魚綱に属する代表種の血清に見出され、それらの活性因子は、Ra結合特異性、二価金属イオン要求性、熱および還元剤感受性などの共通性質を具えており、分子量(29ー30万)などの物理化学的性質にも共通点があった。ニワトリのRaRFの構成ポリペプチドの分子量もマウスのものと似ており、免疫学的交差反応もあった。また、ウシガエルの肝臓からは、マウスRaRFのdDNAと塩基配列類似性のあるcDNAが見出された。これらのことから、RaRFは、系統発生の過程で3億年以上もの期間、脊椎動物によって保存されてきたと推定される。そして、これらの事実はRaRFが脊椎動物にとって必須の因子であることを示唆している。1.マウスRaRFの機能と構造(1)機能:マウスのRaRFは、補体成分C1と同様に、C4とC2を直接活性化することが、Ra菌LPS結合赤血球を用いた溶血実験によって明らかになった。また、RaRFは、C1と同様に、血液中では未活性型として存在しているが、それがRa菌多糖体と結合すると活性型になり、C4等を活性化しうるようになることも解った。(2)構造と主要成分:マウスRaRFの主要成分であるP28a、P28bポリペプチドの一次構造を、クローニングされたcDNAから決定した。それは、C1の亜成分C1qとドメイン構造が似ていると同時に、動物レクチンに特徴的なアミノ酸配列をもっていた。(3)プロテアーゼの存在:RaRFには、これらのポリペプチドの他に、C1s様のセリンプロテアーゼを含む複合体であった。2.その他の哺乳動物のRaRFラットRaRFもP28a、P28bポリペプチドを含んでおり、マウスRaRFと同様に、C4とC2を直接活性化した。これに対し、ヒト、ウサギ、モルモットでは、P30を含んでいた。3.カエルRaRF両棲類に属するウシガエルのRaRFが部分精製された。これは他動物のRaRFと同様に補体(ことに同種補体)を活性化した。また、部分精製画分は、P30ポリペプチドを含んでいた。P30に相当するcDNAをクローニングし、アミノ酸配列を推定した。それはマウスのP28a、P28bと50%近い配列類似性をもっていて、動物レクチンとClqの特徴をかね具えていた。これらのことから、哺乳類の種間のみならず両棲類にも、機能および構造の上で極めてよく似たRaRFがあると考えられる。1.マウスRaRFの構成

ポリペプチドマウスのRaRFは、P28a,P28bポリペプチドの他に分子量100kのセリンプロテア-ゼP100から成っており、このプロテア-ゼは、マウス補体C1に含まれるC1s様プロテア-ゼとはそのサイズ、アミノ酸配列および合成基質に対する特異性が異ることがわかった。(日細誌43:342-343,198、第26回補体シンポジウム1989、13th Internat.Complement Workshop,1989)マウスRaRFのP28aおよびP28bの一次構造が明らかになった。これらのポリペプチドはG1y-X-Yの繰返し配列をもつ点で補体C1q亜成分と似ているが、他の領域のアミノ酸配列にはC1qとの相似は認められず、動物レクチンに共通の配列を持っていた。(生化学59:692,1987;日細誌43:344-345,1988)3.鳥類、両棲類のRaRF構造ニワトリおよびウシガエルのRaRFは、哺乳類RaRFと同様の補体活性化機能が認められ、ウシガエルのRaRFには、ウサギと同様に、分子量30kのポリペプチドが存在していた。このポリペプチドの一部のアミノ酸配列はマウスのP28bと類似していた(生化学61:482-486,1989)。以上の結果から、マウスのRaRFは補体成分C1と、多糖体に結合するレクチンの性質と構造を兼ね備えているかとが解り、下等脊椎動物のRaRFも、哺乳動物のものと類似の性質と構造を持つと推定された。私達は、サルモネラなどの腸内細菌の多糖体に結合し、補体を活性化して殺菌する因子が、脊椎動物の血清にあることを見出して、これをRa反応性因子(RaRF)と名づけた。最近の研究によって、RaRFは補体成分C1とレクチンの性質を兼ね備えた血清蛋白であることがわかってきた。すなわち、RaRFは、サルモネラをはじめとする各種の腸内細菌がその細胞表面に共通にもっている多糖体に特異的に結合するレクチンであるが、結合後に、補体の第一成分C1と同じ方式で、補体成分C4およびC2を活性化し、それによって補体カスケ-ドの活性化を引き起こす。本年度の研究によって次のことが明らかになった。1.マウスのRaRFは3種類以上の蛋白質からなる複合体で、多糖体に結合する成分およびC4/C2を活性化するセリンプロテア-ゼ成分から成っている。2.このプロテア-ゼは分子量10万のポリペプチドであるが、還元によって分子量7万と2.9万の鎖になる。後者にはDFPが結合するのでプロテア-ゼの活性基を担っていると考えられる。3.7万おおび2.9万の鎖の一部のアミノ酸配列をしらべたところ、ヒトC1の亜成分C1r、C1sとの類似性が認められた。現在cDNAを分離して全構造を解析中である。4.マウスRaRFのポリペプチド構成は補体成分C1と似ているが、すでに判明している結合成分の一次構造、および今回しらべたプロテア-ゼ成分の分子量とアミノ酸配列から、マウスC1とは異なるものであることがわかった。5.ニワトリのRaRFの構成ポリペプチドの分子量もマウスのものと似ており、免疫学的交差反応もあった。
ケトジェネシスの鶏酸化ストレス・免疫応答制御機構の解析

肝臓脂肪酸代謝の中間代謝物であるケトン体の鶏における酸化ストレス・免疫能に対する作用をin vitroおよびin vivoの両面から検討した。その結果、高濃度のケトン体は直接的に免疫細胞の生存率を低下させ炎症応答因子シクロオキゲナーゼII(COXII)の発現を増加させる、また生体内において高濃度のケトン体は抗酸化能を低下させ、脾臓COXII発現量を増加させることが明らかとなり、ケトン体は鶏酸化ストレス・免疫応答に負の作用をもつことが示された。肝臓での脂肪酸酸化の更新時に多量に生成されるケトン体(βヒドロキシ酪酸[β-HB]、アセト酢酸[AcAc])が、抗酸化作用を持つことが哺乳動物において知られている。鶏におけるケトン体の酸化ストレス・免疫応答にケトジェネシスの作用を検討する事を目的とし、初年度は、1)培養リンパ球(鶏リンパ球初代培養・鶏B細胞株[DT40])の増殖・生存率に対するケトン体の作用およびサイトカイン(IL-4)産生に対する作用を検討した。2)鶏におけるケトン体の抗酸化能の検討として活性酸素のDT40へのCytotoxityに対する作用を検討した。3)次年度試験予定のケトジェネシスの鶏初期成長時の生体内酸化ストレス・免疫応答への作用の前段階として、採卵鶏の脂質代謝および抗酸化へのケトジェニック飼料の作用を検討した。1)鶏血液よりリンパ球を調製し、段階的濃度(0.1-10mM)のβ-HBおよびAcAcの添加実験(添加時間-72時間)を行った結果、高濃度のβ-HB(5mM以上)およびAcAc(5mM以上)はリンパ球の生存率を低下させた。また、リンパ球のマイトジェン(増殖活性因子)であるConAの増殖作用に対してβヒドロキシ酪酸(5mM以上)は抑制作用を示した。DT-40細胞の増殖に対して、βヒドロキシ酪酸は抑制効果を示した。βヒドロキシ酪酸およびアセト酢酸は鶏初代リンパ球のIL-4のmRNA発現を添加72時間で抑制する傾向を示した。2)活性酸素(過酸化水素)の添加24時間におけるDT40へのCytotoxityに対して、β-HB(0.1mM)は抑制効果を示さなかった。3)ケトジェニック飼料は採卵鶏の血中β-HB濃度を有意に上昇させたが、AcAc濃度には大きな影響を示さなかった。ケトジェニック飼料給与により血中遊離脂肪酸濃度を有意に上昇し、トリグリセライド濃度は大きく減少した。ケトジェニック飼料は血中グルコース濃度に大きな影響を示さなかった。血中過酸化脂質濃度(TBARS)はケトジェニック飼料給与により、大きく減少しケトジェネシスが鶏の抗酸化能を調節する可能性が示された。鶏におけるケトン体の酸化ストレス・免疫応答にケトジェネシスの作用を検討する事を目的とし、本年度は1)初期成長期の鶏におけるケトジェニック飼料給与の抗酸化・免疫応答への影響、2)初期成長期の雛に対するケトン体(β-HB)腹腔内投与の抗酸化・免疫応答への影響、3)鶏B細胞株(DT40)におけるケトン体のレドックス応答転写因子により発現の調節されるCOXIIのmRNA発現量への影響を検討した。1)0日齢の鶏雛にケトジェニック飼料(KD)に1週間給与したところ、血液中β-HB濃度はコントロールに比べ有意に上昇した。KD給与は血液中トリグリセリド、遊離脂肪酸濃度に影響を与えなかったが、コレステロール濃度を上昇させ、血液中過酸化脂質濃度を低下させたものの、血液中抗酸化能(PAO)も有意に低下させた。KD給与は、脾臓におけるサイトカイン(IL-2、IL-13,IFN-γ)mRNA発現量に影響を与えなかったが、COXIIの発現量を増加させた。2)1日齢鶏雛に、β-HBを0.5,1.0g/KgBW、1日1回、1週間腹腔内投与したところ、血液中過酸化脂質濃度を低下させたものの、試験1と同様に抗酸化能(PAO)も低下させた。ケトン体投与は脾臓におけるサイトカイン(IL-2,IL-13,IFN-g)およびCOXIIのmRNA発現量に影響を与えなかった。以上より、ケトン体は初期成長期の鶏の酸化ストレスを誘導することが示唆された。
Src型チロシンキナーゼの活性化を担うチロシンホスファターゼの解析

チロシンキナーゼは、様々な外来刺激に対する細胞内応答過程で、一種の情報変換分子として機能すると考えられている。非受容体型チロシンキナーゼであるSrc型チロシンキナーゼも同様の役割を担うと考えられているが、その機能発現の分子機構は未だに解決されていない。その理由として、活性化機構が十分に理解されていないことが挙げられる。Src型チロシンキナーゼはC末端の活性制御領域のチロシン残基のリン酸化によって活性調節されることが知られているが、我々は、その残基を脱リン酸化して、Src型チロシンキナーゼを活性化する働きを持つチロシンホスファターゼを同定してその性質を明らかにすることを目的とした研究を行なった。その結果、1)ラット脳で特異的に発現する受容体型チロシンホスファターゼ(PTP-BEM1と命名)のcDNAをクローニングし、その触媒ドメインにin vitroでSrc型チロシンキナーゼを活性化する能力があることを見い出した。現在細胞系で機能、特異性の確認を進めている。2)不活性型のSrc蛋白質を基質に、それを活性化するホスファターゼを分離精製して一次構造解析を行なったところ、既に報告のあるSH-PTP2のラットホモログであることが判明した。SH-PTP2を、線維芽細胞に導入してSrc型チロシンキナーゼに対する効果を観察すると、SH-PTP2の発現によって細胞の脱接着によるSrc型チロシンキナーゼの活性化が増強され、Srcの標的蛋白質であるp130casのチロシンリン酸化が亢進することが見い出された。この結果から、情報をポジティブに伝える働きがあると考えられているSH-PTP2の作用点の一つとしてSrc型チロシンキナーゼがあることが示唆された。Src型チロシンキナーゼに特異的に作用するチロシンホスファターゼを同定し、その解析を通じてSrc型チロシンキナーゼの特に神経系での機能を明らかにすることを目的とした研究を行い、以下の成績を得た。1)ラット脳cDNAライブラリーより単離した神経系で比較的発現レベルの高いチロシンホスファターゼ(3種同定)について特異性を検討した結果、一種はSrcに対して活性を示すことが明らかになった。また神経細胞の発生の盛んな時期にその発現が高まることから、Srcとの関連性が強く示唆され、神経分化モデル(胚性腫瘍細胞P19)を用いた機能解析を現在進めている。2)Srcの活性制御部位に特異的なチロシンキナーゼCskを用いて調製したリン酸化Srcを基質にして、特異的なチロシンホスファターゼの分離精製を試みた。まずラット脳の粗抽出液をゲルろ過法で分離することにより、Srcに対して高い活性を示す分子が存在することを確認した。さらに数段のカラムクロマトグラフィーによる精製の結果、ラット脳膜画分より分子量約35Kの分子を同定することに成功した。そのチロシンホスファターゼはin vitroでSrcを効率良く脱リン酸化し、かつ活性化した。しかしながら、Srcの活性制御部位に特異的ではなく、活性化に関与するとされている自己リン酸化部位にも作用した。現在その生理的役割を解析するために、構造解析、cDNAクローニングを進めている。

Src型チロシンキナーゼはC末端の活性制御領域のチロシン残基のリン酸化によって活性調節されることが知られているが、我々は、その残基を脱リン酸化して、Src型チロシンキナーゼを活性化する働きを持つチロシンホスファターゼを同定してその性質を明らかにすることを目的とした研究を行なった。その結果、1)ラット脳で特異的に発現する受容体型チロシンホスファターゼ(PTP-BEM1と命名)のcDNAをクローニングし、その触媒ドメインにin vitroでSrc型チロシンキナーゼを活性化する能力があることを見い出した。現在細胞系で機能、特異性の確認を進めている。2)不活性型のSrc蛋白質を基質に、それを活性化するホスファターゼを分離精製して一次構造解析を行なったところ、既に報告のあるSH-PTP2のラットホモログであることが判明した。SH-PTP2を、線維芽細胞に導入してSrc型チロシンキナーゼに対する効果を観察すると、SH-PTP2の発現によって細胞の脱接着によるSrc型チロシンキナーゼの活性化が増強され、Srcの標的蛋白質であるp130casのチロシンリン酸化が亢進することを見い出された。この結果から、情報をポジティブに伝える働きがあると考えられているSH-PTP2の作用点の一つとしてSrc型チロシンキナーゼであることが示唆された。
博物館資料を活用した地質現象の「見える化」実演実験の開発とその博物館学的意義

市民の地質リテラシー向上のために、地震や火山噴火などに代表される地質現象の「見える化」実演実験プログラムの開発に取り組んだ。従来から利用されている「逆断層のモデル実験」に改良を加えて、「正断層のモデル実験」と「褶曲のモデル実験」を開発し、博物館入館者を対象とした公開実験を行った。火山噴火に伴う現象や地層形成の実験についてもモデル実験を開発・公開し、博物館利用者を中心とした市民の理解を深めた。地学分野の普及啓発のために地震や火山噴火などに代表される地質現象の「見える化」実演実験プログラムの開発に取り組むとともに、博物館に保管された地学資料の効果的活用を目的に、本年度は以下の活動を進めた。・8月20日22日の3日間,福島大学(福島市)に出張し,地学団体研究会福島大会において研究発表を行った(ポスター発表)。・8月22日、東京学芸大学(東京)に出張し、日本第四紀学会2010年大会において研究発表を行った(口頭発表)。・9月18日20日の3日間、富山大学(富山市)に出張し、日本地質学会第117年学術大会において研究発表を行った(口頭発表)。・12月6日8日の2日間,長崎県長崎市、熊本県八代市に出張し,資料収集を行った.・水路実験装置を整備した。・市民向け公開実験としてジオラボ「火山のミニチュアを見る」を2月12日に実施した。(佐藤)・市民向け公開実験としてジオラボ「断層を調べてみよう」を3月12日に実施した。(川端)・博物館に保管している地学資料の有効活用を勧めるためのデータベース化作業を進めた。・9月9日11日の3日間、茨城大学(水戸市)に出張し、日本地質学会第118年学術大会において研究発表を行った(口頭発表)。・3月17日18日の2日間,東北大学(宮城県仙台市)に出張し,日本地質学会構造地質部会緊急例会「社会への発信とリテラシー」においてポスター発表(2件)を行った.・市民向け公開実験としてジオラボ「水槽の中に地層を作る」を6月11日に実施した。実験は昨年度整備した水路実験装置を使い、市民にわかりやすく、効果的な進行ができた。(中条)・市民向け公開実験としてジオラボ「断層を調べてみよう」を12月10日に実施した。今年度は正断層モデル実験に取り組み、参加者の理解を得られた。・水路実験装置を整備した。・12月22日24日の3日間、横須賀市立自然・人文博物館(神奈川県)、千葉県立中央博物館、神奈川県立生命の星・地球博物館などに出張し、地質現象に関する特別展・室内実習を視察し、担当学芸員からヒアリングを行った。・3月5日6日の2日間,岩手県立博物館(岩手県盛岡市)に出張し,テーマ展「2011.3.11平成の大津波被害と博物館ー被災資料の再生をめざしてー」を見学するとともに、担当学芸員から展示の意図や工夫した点などをヒアリングした。あわせて盛岡市立こども科学館を視察した。・3月16日18日の3日間,豊橋市立自然史博物館(愛知県)、名古屋市科学館などに出張し,地質現象の展示に関して見学し、担当学芸員から展示の意図や工夫した点などをヒアリングした。あわせて愛知県犬山市の木曽川河畔に露出する美濃帯のチャート層に発達する褶曲を観察した。・市民向け公開実験としてジオラボを3回実施した。12月8日には「防災地図を作ってみよう」を実施した。今年度は液状化予測地図の作成に取り組み、液状化モデル実験と解説を行った。(中条)1月12日には「断層・褶曲のモデル実験」を実施した。今年度は断層に加えて褶曲モデル実験に取り組み、参加者の理解を得られた。(川端) 2月9日には「火山にチャレンジ」を実施した。今年度は火山現象と音の関係に取り組み、マグマの発泡現象などについて参加者の理解を得られた。(佐藤)・博物館に保管している地学資料の有効活用を進めるためのデータベース化作業を進めた。地質現象のモデル実験については堆積学・火山学・構造地質学の3分野で開発・公開し、参加した市民から「理解が進む」と好評であった。博物館に保管している地学資料の有効活用を勧めるためのデータベース化作業も順調に進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。

3年間の研究機関最終年度にあたるために、過去2年間実施してきた地質現象の「見える化」実演実験のプログラム開発進めこれまでに実施できていないプログラム開発・プログラムの予行→検証・改善→公開実施→検証・改善という作業を通して、プログラムを成熟させる。また自然史博物館に収集保管してある地学資料を、「見える化」実演実験プログラムで活用するためのツールとしてデータベース化作業を引き続き進める。24年度が最終年度であるため、記入しない。
昆虫由来生理活性ペプチドを改変した受容体バイオセンシング素子の開発

本研究は、標的となるタンパク質を認識するペプチド鎖の高密度固定化法を開発することを目的とした。このため、ロイシンジッパーの特性に着目し、ロイシンジッパーのN末端側に担体への固定化領域を配置した足場となるペプチド鎖を設計した。本研究ではまた、標的タンパク質を検出するために分子認識ペプチドを設計・合成し、バイオセンサー素子として応用した。本研究で設計・精製した足場ペプチドおよび分子認識ペプチドは、表面プラズモン共鳴(SPR)センサーを用いて固定化法を評価した.本研究は、標的となるタンパク質を認識するペプチド鎖の高密度固定化法を開発することを目的とした。本研究で設計・精製した足場ペプチドおよび分子認識ペプチドは、表面プラズモン共鳴(SPR)センサーを用いて固定化法を評価した.本研究は,ガン細胞上に高密度に発現している上皮成長因子レセプター(EGF受容体)に着目し,高発現している受容体を検出するための短鎖ペプチドの設計をおこなった。平成20年度はヒトのガン細胞上に高密度に発現しているEGFRに結合する短鎖ペプチドを,昆虫由来生理活性ペプチドの三次構造を予測しながらアミノ酸配列や鎖長を改変して作製した。さらに,設計したペプチド鎖の末端に金薄膜上に固定化する領域を設け、表面プラズモン共鳴法(SPR : Surface Plasmon Resonance)を用いてヒト・EGF受容体の細胞外リガンド結合ドメイン(結合部位)との結合様式を確認した。この結果,設計した短鎖ペプチドはEGFR細胞外ドメインと特異的に結合することが明らかになった。さらに,設計した分子認識ペプチドを高密度に固定化することで高感度なバイオセンサーの構築を試みた。このため、ロイシンジッパーの構造に着目し,担体に結合するためのScaffold polypeptideの設計および大量発現系の構築をおこなった。タンパク質工学、環境、創薬や医療などの分野において、タンパク質を高感度に検出する技術が求められている。本研究では、標的タンパク質を特異的に認識するペプチド鎖を担体に高密度に固定化する方法を開発することを目的とし、ロイシンジッパー・モチーフの構造および特性に着目した。このため、担体との固定化領域をN末端に配置し、ロイシンジッパー・モチーフを直列に配置した構造を有する足場ペプチドを設計・精製した。つぎに、ヒト・上皮増幅因子受容体(EGF-R)およびヒト血管増殖因子(VEGF)と特異的に結合するペプチド鎖をそれぞれ設計した。具体的には、ペプチド鎖のN末端側に足場ペプチドとの結合領域を有し、リンカー配列を介してC末端側に標的タンパク質と特異的に結合する分子認識ペプチドを設計した。設計したペプチド鎖はそれぞれ大腸菌による大量発現系を構築し、精製した。精製したペプチド鎖はそれぞれSDS-PAGEにより確認している。このようにして得られたペプチド鎖を表面プラズモン共鳴法(SPR:Surface Plasmon Resonance)を用いて評価した。この結果、ロイシンジッパー・モチーフを直列に配置した足場ペプチドはSPR用チップに強固に固定化可能であり、分子認識ペプチドを一定面積に対して、配向性、規則性のある高密度な固定化が実現できることが示唆された。また精製した分子認識ペプチドは標的タンパク質と特異的に結合し、さらに直列に配置したロイシンジッパー・モチーフの繰り返し回数に応じて検出シグナルの増強がみられた。以上の結果から、本研究では配向性を制御し高感度化を実現した分子認識素子の固定化技術の開発をおこない、ヒト受容体の検出と共に多くの腫瘍細胞から産生・分泌していることが知られるガンマーカータンパク質を標的とした分子認識ペプチドを設計してバイオセンサーの構築を実現した。
ヒト間葉系細胞を用いた骨再生での水平旋回培養法による骨誘導能上昇効果の検討

ヒト間葉系細胞において、水平旋回培養による細胞活性上昇効果の有無について検討した。2人のドナー(25歳男性:25M、50歳女性:50F)の、冷凍保存されたヒト大腿骨骨髄由来間葉系細胞を使用した。細胞担体は純チタン製ファイバーメッシュ(HI-LEX Corp.製)を乾熱滅菌し使用した。実験群として、水平旋回培養群(撹絆群)と、静置培養群の2群を設定した。実験方法は、凍結保存細胞を解凍後、15%FBS含有α-MEM培地を用いて増殖培養を行った後、細胞懸濁液を作製し細胞担体に播種したた。播種翌日より、骨芽細胞誘導因子を添加した骨誘導培地にて撹拌群・静置群の2群に分け培養を行った。培養14日目にアルカリフォスファターゼ活性(ALP活性)、カルシウム量(Ca)、および細胞増殖量(DNA量)にて定量評価した(n=3)。さらにヌードラット背部皮下に6週間移植し、摘出後ALP活性、Caについて定量を行った(n=3)。結果、DNA量は2症例共に、撹拌群で有意な上昇を認めた。ALP活性は2症例共に撹拌群で約2倍のALP活性の上昇を認めた。カルシウム量は25Mでは差は認められず、50Fでは撹拌群が静置群と比較し、約7倍の形成量を認めた。ラット背部移植後の定量結果では、2症例共に、ALP活性は移植前より1/2程度まで低下し、両実験群の間で差は認めなかった。カルシウム量は25Mで静置群97μgに対し、撹拌群が61μgと低下、50Fでは静置群0μgに対し、撹拌群381μgと優位に顕著な上昇を認めた。上記結果より、症例間で差は認めるが、高齢患者より採取した間葉系細胞の移植後骨形成能を水平旋回培養を用いることで高度に上昇させることが可能であることが示唆された。これにより、ヒト骨髄由来間葉系細胞においても、水平旋回培養法により骨誘導能上昇効果を期待できることが明らかとなった。
肝再生に関わる未分化前駆細胞(オーバル細胞)制御シグナルネットワークの解明

重篤な障害を受けた肝臓では、未分化性を有する特殊な幹/前駆細胞(オーバル細胞)が出現して、再生過程に寄与すると考えられているが、その詳細は不明であった。マウス肝障害モデルを用いた、細胞間相互作用に注目した種々の解析により、オーバル細胞を支持する新たな細胞種の存在と、この細胞から産生・分泌されてオーバル細胞の出現や増殖・分化の制御に関わるきわめて重要な細胞外シグナル因子を明らかにした。重篤な障害を受けた肝臓では、未分化な肝前駆細胞(オーバル細胞)が活性化して再生に寄与している。最近、オーバル細胞の性状が解明されつつあるが、その動態を制御する分子機構については未だほとんど明らかとなっていない。本研究課題では、マウス成体肝オーバル細胞の発生・増殖・分化を制御するシグナルネットワークの様態と作用機序の解明を目的として、「オーバル細胞に対するWnt, FGF, Tweakの協同的作用の可能性の検証とin vivoにおける機能解析」および「オーバル細胞とニッチ構成細胞との相互作用を担う新規分子の同定と機能解析」に並行して取り組んでいる。これまでの解析から、障害肝においてThy1陽性細胞がFGF7を産生し、オーバル細胞の周囲に集積していることを明らかにした。一方で、オーバル細胞はFGF7に対する特異的な受容体FGFR2bを発現していた。Fgf7遺伝子欠損マウスでは、肝障害時のオーバル細胞の誘導が著しく阻害されており、致死率が有意に上昇した。さらに、マウス成体肝臓にFGF7を強制発現させることで、オーバル細胞に類似した細胞が誘導されると共に、肝障害の緩和が認められた。これらの結果から、Thy1陽性細胞がオーバル細胞に対するニッチを構成し、FGF7が機能的ニッチシグナルとしてオーバル細胞制御に必須の役割を担うことが、初めて明らかとなった。以上の成果について、国内外の学会において発表を行うとともに、現在、国際誌に投稿中(査読中)である。また、正常肝および障害肝を用いたマイクロアレイ解析を実施し、オーバル細胞とニッチ構成細胞との相互作用を担う可能性のある種々の候補分子を同定した。現在、オーバル細胞側より産生されてニッチ側の制御に関わると想定される分子に重点を置きながら、機能的な解析を進めている。本研究課題では、マウス成体肝オーバル細胞の発生・増殖・分化を制御するシグナルネットワークの様態と作用機序の解明を目的として、「オーバル細胞に対するWnt,FGF,Tweakの協同的作用の可能性の検証とin vivoにおける機能解析」および「オーバル細胞とニッチ構成細胞との相互作用を担う新規分子の同定と機能解析」に並行して取り組んでいる。昨年度までに、障害肝においてThy1陽性細胞がオーバル細胞に対するニッチを構成し、これが産生するFGF7が機能的ニッチシグナルとしてオーバル細胞制御に必須の役割を担うことを明らかにしてきた。本年度はさらに、成体肝臓内において、肝細胞への分化能を有する肝前駆細胞活性がFGF7シグナルにより増幅されることを明らかにした。また、オーバル細胞の制御メカニズムとして、新たにNotchシグナル経路の関与を見出した。以上の成果について、国内外の学会において発表を行うとともに、現在、国際誌への投稿準備中である。さらに、オーバル細胞とニッチ構成細胞との相互作用を担う可能性のある分子として、オーバル細胞側より産生されてニッチ側の制御に関わると想定される複数の候補分子を同定した。現在、これら分子について、in vivoでの遺伝子導入系を中心とした詳細な機能解析と作用機序の解明を進めている。