hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の酵素多型と適応的分化の分子的基礎

ヤマノイモ属植物オニドコロの野生集団を材料にアロザイム分析をおこなったところ、解糖系の酵素フォスフォグルコースイソメラーゼ(PGI)遺伝子座において高いヘテロザイゴシテイが観察された。近畿地方の24集団において、3つの対立遺伝子Pgi-a、Pgi-b、Pgi-cがともに高い頻度(それぞれ0.31、0.34、0.31)で存在した。このような現象は、酵素多型が突然変異と遺伝的浮動のバランスで保たれているとする突然変異の中立説によっては説明しにくい。そこでこの遺伝子座に変異が維持されている機構を知る目的で、DNA塩基配列を比較し、分子集団遺伝学的解析をおこなった。得られた結果は以下の通りである。(1)オニドコロPgi遺伝子cDNA全長の塩基配列(1701bp)を、アロザイム遺伝子型のわかっている10個体(20遺伝子座)、オニドロコ近縁種2種各1個体(ヒメドコロおよびカエデドコロ)について決定し比較した。(2)その結果、全部で8塩基座位(2座位は同義置換、6座位は非同義置換)に変異が見いだされた。非同義置換をおこしている6座位のうち2位座(335および714塩基座位)が3つのアロザイム型(Pgi-a、Pgi-b、Pgi-c)の分化をもたらしていることがわかった。(3)オニドコロ近縁種2種のPgi遺伝子cDNAでは、335および714塩基座位にオニドコロPgi-bと共通の塩基が見られた。このことはオニドコロにおいてPgi-bが最も古い対立遺伝子であり、Pgi-aとPgi-cが、Pgi-bから各1アミノ酸置換で生じたことを示している。(4)さらにアロザイム遺伝子型のわかっている15遺伝子についてイントロンの塩基配列を比較したところ、Pgi-bのアロザイム型をもつハプロタイプ間に最も高い塩基多様度観察された。Pgi-aとPgi-cの塩基多様度は同程度である。またこの情報をもとに遺伝子系統樹を作成すると、Pgi-bのうちあるものはPgi-aと、またPgi-bのうち別のものはPgi-cとグループをつくることも明らかになった。これらの情報から、Pgi-aとPgi-cは、Pgi-bから同じ頃に出現し、集団中に頻度を増してきたことがわかった。(5)Pgi遺伝子領域において、Tajima(1989)のテストは、突然変異の中立説を棄却しなかったが、Mcdonald&Kreitman(1991)のテストでは、同義置換と非同義置換とを比較した時、オニドコロ種内に有意に多い非同義置換が観察された。現在Pgi遺伝子座に自然選択が働いている可能性を探るために、Pgi-a、Pgi-b、Pgi-cのcDNAをin-vitro expressionの系で発現させて、酵素活性の比較をおこなっているところである。

(5)Pgi遺伝子領域において、Tajima(1989)のテストは、突然変異の中立説を棄却しなかったが、Mcdonald&Kreitman(1991)のテストでは、同義置換と非同義置換とを比較した時、オニドコロ種内に有意に多い非同義置換が観察された。現在Pgi遺伝子座に自然選択が働いている可能性を探るために、Pgi-a、Pgi-b、Pgi-cのcDNAをin-vitro expressionの系で発現させて、酵素活性の比較をおこなっているところである。
国際環境ビジネス促進策に資する環境サービス貿易定量評価手法の開発

本研究では、日本企業は優れた環境技術を持つものの、運営・管理を含むトータルマネジメントの実績が少ない状況であると指摘されてきた環境サービス貿易について、これまで詳細に研究されてこなかったアジアの需要国側の支援策や環境企業に着眼し、1)経済連携の効果を踏まえた環境技術の国際競争力の比較、2)需要国側の環境技術や外資系環境企業に対する優遇策の国際比較、3)需要国側の環境企業の外資や国外技術の受入れ動向の把握4)国際環境ビジネス促進策に資する環境サービス貿易定量評価手法の開発、4点について経済分析することにより、環境サービス貿易の定量評価手法を開発することを目的とする。昨年度に明らかにした「多様な産業が参入する環境サービスは制限する産業を特定するネガティブリスト方式が適切である」という仮説を検証するために、在外研究先のタイ・チュラロンコン大学からの協力を得て、タイ税関のRowデータを入手し分析を進め、1)経済連携の効果を踏まえた環境技術の国際競争力の比較の精度向上を進めた。また、2018年始から施行された中国廃棄物輸入規制により、国際資源循環の流れが大きく変化している。これについて在外研究先のタイを事例に、マテリアルフローの変化だけでなく、外資の投資動向や設備投資の変化を、タイの工業省と商務省のRowデータを入手し分析した。中国廃棄物輸入規制によって中国に依存してきたリサイクルの在り方の見直しが世界中で課題となっており、在外研究先のタイも例外ではなく対応に迫られている。この影響は、本研究課題の分析1)経済連携の効果を踏まえた環境技術の国際競争力の比較、2)需要国側の環境技術や外資系環境企業に対する優遇策の国際比較、3)需要国側の環境企業の外資や国外技術の受入れ動向の把握のいずれにも大きく影響を受ける。したがって、在外研究先のタイを中心に分析を進めることで、タイ税関・工業省・商務省のRowデータを入手しより詳細な分析を進められた一方で、他のアジア諸国の分析が遅延している。中国廃棄物輸入規制の影響を在外研究先のタイを中心に分析を進めることで、タイに関連する業績を多数上げた一方で、他のアジア諸国の分析が遅延している。次年度においては、タイの各種政府機関から入手したデータの分析を効率的に進め、先行例を示したうえで、他のアジア諸国の研究者と共同のワークショップ等を開催することで、効率的な研究を推進する。本研究では、日本企業は優れた環境技術を持つものの、運営・管理を含むトータルマネジメントの実績が少ない状況であると指摘されてきた環境サービス貿易について、これまで詳細に研究されてこなかったアジアの需要国側の支援策や環境企業に着眼し、以下の点について経済分析することにより、環境サービス貿易の定量評価手法を開発することを目的とする。1)経済連携の効果を踏まえた環境技術の国際競争力の比較2)需要国側の環境技術や外資系環境企業に対する優遇策の国際比較3)需要国側の環境企業の外資や国外技術の受入れ動向の把握4)国際環境ビジネス促進策に資する環境サービス貿易定量評価手法の開発2017年5月にアジア太平洋経済協力(APEC)の環境サービス・ワークショップに唯一の学識経験者として研究代表者が招聘されたことを受けて、「3)需要国側の環境企業の外資の受入れ動向」について先行して分析し発表した。

この報告では、環境サービス貿易の自由化度が高ければ、国内資本企業と外資系企業の平均営業収益や平均総資産の格差は縮小する傾向にあるという結果を導き、他のサービス貿易と同様に積極的に外資系企業へ市場を開放することによって、社会的厚生は高まることが示唆された。また、この結果の要因を分析するために、「1)経済連携の効果を踏まえた環境技術の国際競争力の分析」について、国連商品貿易統計データベース(UN Comtrade)から、APEC環境物品リストを活用し、約200国×対象環境物品数×研究対象年数の2乗という100億を超えるレコードを既に整理し、経済分析に着手し、当初計画よりも先行して進捗している。廃棄物処理や排水処理といった従来の環境産業だけでなく、再生可能エネルギーの供給など複数の産業が参入する環境サービスの定義は2000年代初頭から先進国と途上国との意見が収斂していない国際的な課題である。こうした中でAPECはEnvironmental Services Action Plan (ESAP)に基づき、他の国際機関に先駆けて201620年の間で調査を進めており、研究代表者は学識経験者として連携し、APECの環境サービスのワークショップに招聘された。「環境サービスとは何か」を議論した同ワークショップのパネルディスカッションにおいて、「3)需要国側の環境企業の外資の受入れ動向」のデータ分析結果から、国際展開した外資系企業は卸売業など300超の多様な業種が環境サービスを提供していることを初めて明らかにした。これを考慮すると「多様な産業が参入する環境サービスは制限する産業を特定するネガティブリスト方式が適切である」と示し、この主張は「環境サービスを定義するために有効な視点であり、今後の研究成果に期待したい」とAPECのみならず、世界貿易機関(WTO)ならびに経済協力開発機構(OECD)からも注目されている。中国廃棄物輸入規制の影響を在外研究先のタイを中心に分析を進めることで、タイに関連する業績を多数上げた一方で、他のアジア諸国の分析が遅延している。次年度においては、タイの各種政府機関から入手したデータの分析を効率的に進め、先行例を示したうえで、他のアジア諸国の研究者と共同のワークショップ等を開催することで、効率的な研究を推進する。アジア太平洋経済協力(APEC)の環境サービス・ワークショップでの報告では、環境サービス貿易の自由化度の測定において、自由化度が高い国にシンガポールや香港といった市場開放している国だけでなはなく、環境規制が整っていない後進国も含まれてしまうという技術的な課題が明らかになった。本課題については、環境基本法が制定されたが、各種の細則が制定されていないミャンマーを事例に検証を進めていくために、ミャンマーに進出した日系企業と各種政府機関と協力して検討を進めている。
持続可能な都市空間のための公私計画・マネジメント論の構築及びデザイン手法

今年度は、昨年度に引き続きメンバーによる事例収集と情報共有を図った。とくに、公共空間(または公共的空間)の私的利用(行政の単一機関による空間管理ではなく、公共的空間の管理・運営・活動を巡って多様な主体の関与が見られる例)に着目した調査を実施した。具体的には、2018年度からスタートした都市公園法及び関連法の改正に伴うPark PFIの文献調査・事例調査(南池袋公園、天王寺公園、水上公園)等)や、道路空間をめぐる社会実験の動きに関する文献調査・事例調査を行った。また、公共空間を使いこなすべき主体のあり方の条件を検討するために、公共的空間の質的評価と個々人のパーソナリティとの関係について、アンケート調査(パーソナリティについてはBig Five尺度を用いた)と統計解析により調査・分析した。その結果、外のモノや人に対して関心を向け、それらとの交流を好む「外向性」をもち、同時に、それらに過度な影響を受けずに他者と共存しつつ自分の主体性を発揮できる内的な「誠実性」をもつ人は、公共的空間(オープンカフェ・広場・河川空間)の物理的・意味的「開放性」を高く評価する傾向があることがわかった。この主体の条件をここでは「共同的主体性」と呼び、その重要性を既往の言説も踏まえつつ指摘するとともに、そうした主体性を育む場として、都市内における公共的空間の可能性についても指摘することができた。上記のような共同的主体性を育む場としての公共的空間、とくに「広場」の位置づけについては、西欧諸都市における「広場」の歴史的変遷とその都市的意義を、それを読み解くための独自の理論の構築を行いつつ記述した大谷幸夫の言説を踏まえつつ整理し理論的検討を行った。メンバーそれぞれの研究成果は、日本建築学会大会(東北)で「水と緑の公私計画論」と題するセッションを立ち上げて対外的に発表するとともに関連する議論を行うことができた。今年度は、昨年度に引き続き事例調査とその整理を図るとともに、それらの結果を公私計画論として取りまとめるにあたって必要となる理論的検討を含めて実施することができた。具体的には、大谷幸夫の都市の歴史的変遷に関する分析結果や関連する言説を踏まえた「広場」の都市的意義に関する理論的検討、及び、都市空間(公共的空間)を使いこなしていくべき主体の側の条件についての調査研究を進め、一定の成果をあげることができた。これらは、当初予定していた事例収集とケーススタディに基づく公私計画論の理論化の検討とは別に、すなわち、単に収集した複数事例を分析・整理する中で帰納的に抽出される結果とは異なる視点から、公私計画論を原理的・理論的に位置づけていくための重要な視点・着眼点を得ることができ、重要な研究成果となった。また研究メンバーそれぞれの研究成果は、日本建築学会大会で1セッションを設けて集中的に発表・議論し、本研究の意義を対外的に問うことができた。ただし、本研究の研究成果の書籍化については、目次構成のラフな検討は行ったものの、書籍の具体的な内容を固めて、出版に向けた具体的な手続きまで進めるには至らなかった。以上から、本研究はおおむね順当に進展していると評価することができる。2019年度は、本研究課題の最終年度にあたる。したがって、今後は前年度に引き続き、6回/年程度の打合せ・議論の場で、これまでの事例調査・整理の結果と、本年度に実施した理論的検討の結果も踏まえ、これらを照らし合わせながら、公私計画論の理論的検討と都市空間における公私計画の具体的実践方策に関する分類・整理を行っていく予定である。なお、本研究における公私計画論の理論的検討においては、本研究が「持続可能な都市空間」のために、長期的な視点で、公私計画の検討・実践の理論的な基盤となることも重視していることから、既存の法制度のみを前提とした枠組みに絞ることは必ずしも想定していない。しかし、近年の公私計画論に関連した都市空間活用(公共的空間の私的活用、私的空間の公共的活用(オープン化)等。例えば、河川占用許可準則改正やPark PFIの導入、道路の社会実験、都市再生特区等での官民や地域住民・団体等の多様な主体が連携した都市空間の一体的再開発・利活用等)の活発化やそれに対応した法制度的な動きについても押さえた上で、このような動きの中で、長期的に都市空間あるいは地域の持続性にもたらしうる影響や課題についても指摘しておきたいと考えている(例えば、多様な主体とその対等な関係による適切なガバナンスのもとで都市空間の運営がなされなければ、ガバナンス不全により運営が硬直化したり、一定の他者やある社会層を排除する管理思想になりかねない等)。以上を踏まえると、本研究課題の実施期間内に書籍化・出版までを実現することは困難ではあるものの、研究課題の最終年度に向けて、メンバー間での議論を密にしながら成果の取りまとめを進めていくとともに、これまでの年度と同様に、対外的な発表と公開の場でのオープンな議論を通じて、本研究の成果の妥当性を確認しつつ、さらなる議論の深化と成果の質の向上を目指していく予定である。今年度は、各研究メンバーが新たな事例の収集を進め、6回の会議を通じて事例報告、情報共有を進めた。また本研究メンバーが所属する「水辺の公私計画論検討小委員会」(日本建築学会)でのこれまでの事例収集・報告における論点の整理を行った。

今年度の事例収集・分析の例を挙げれば、ヤミ市を起源とする商業空間(新天地・中央味食街、金沢市)の形成過程と土地所有・管理形態の変遷、商店街(木倉町、金沢市)における建築構造、土地及び建築の所有・管理・利用形態の変遷と地域内外の諸主体によるガバナンスの進展、山中温泉(加賀市)の空間運営実態の把握・分析(空間構成要素と社会的活動との対応関係の把握と分析)等を行った。また、日本都市計画学会第52回学術研究論文発表会において「都市の水辺における公私計画・マネジメントのあり方」と題する都市計画WSを開催し、広島県広島市「水辺のオープンカフェ」やアメリカ・ニューヨーク市「ブルックリン・ブリッジ・パーク」等の国内外の事例における水辺の現状と課題、そこでの空間利用・管理運営の特徴を通して、都市の水辺の新たな公私計画・マネジメントのあり方を議論し、研究成果の社会還元と啓発を行った。公私計画・マネジメント論(デザイン論)の論点としては、1)個別的空間管理の限界と公私一体型の空間運営の重要性(「公共性」の捉え直し。「公私計画・マネジメント=「私たち(公)」の物語をいかに描き、自己実現するか)、2)自己実現に向けた地域運営・自治(ローカル・ガバナンス)、3)パブリックライフの充実に資する空間・デザインの質、について確認した。また、事例整理は、計画・マネジメントに係る制度的押さえ、空間運営におけるガバナンスの様態、空間計画・デザイン(まちニハ的空間)、成果の波及展開に着目すると、今後の公私計画・マネジメントの展開に向けた示唆が大きく、社会的意義が高いであろうことを確認した。初年度である平成29年度の研究実施計画では、事例の収集・分析と整理を進めることとしていた。この計画に対して、本年度の実績として、「公」から「私」にいたる多様で複合的な諸主体の関与に留意しながら、各研究メンバーが事例の収集・分析を順調に進めることができ、公私計画・マネジメント(デザイン)論に係る論点や事例整理の視点・着眼点について議論し、一定の方向性を見出すことができた。また、当初予定していなかった実績として、日本都市計画学会学術研究論文発表会でのWSの開催を通じて、途中成果の公開と議論の深耕を図ることができた。以上から、本研究課題はおおむね順調に進展していると評価することができる。今年度は、昨年度に引き続きメンバーによる事例収集と情報共有を図った。とくに、公共空間(または公共的空間)の私的利用(行政の単一機関による空間管理ではなく、公共的空間の管理・運営・活動を巡って多様な主体の関与が見られる例)に着目した調査を実施した。具体的には、2018年度からスタートした都市公園法及び関連法の改正に伴うPark PFIの文献調査・事例調査(南池袋公園、天王寺公園、水上公園)等)や、道路空間をめぐる社会実験の動きに関する文献調査・事例調査を行った。また、公共空間を使いこなすべき主体のあり方の条件を検討するために、公共的空間の質的評価と個々人のパーソナリティとの関係について、アンケート調査(パーソナリティについてはBig Five尺度を用いた)と統計解析により調査・分析した。その結果、外のモノや人に対して関心を向け、それらとの交流を好む「外向性」をもち、同時に、それらに過度な影響を受けずに他者と共存しつつ自分の主体性を発揮できる内的な「誠実性」をもつ人は、公共的空間(オープンカフェ・広場・河川空間)の物理的・意味的「開放性」を高く評価する傾向があることがわかった。
深層学習フレームワークでの利用を目指した完全準同型暗号による行列計算に関する研究

現在、クラウド上に世界中のあらゆるデータが集約され情報処理が行われている。これらの情報は深層学習(ディープラーニング)によって学習され環境認識や将来状況推論などに用いられる。集約されるデータに個人の医療情報や社会保障情報などの秘密情報が含まれる場合、これら秘密情報の漏洩が大きな社会的損失を引き起こす。このような問題に対して、情報を暗号化したまま演算処理を可能とする準同型暗号あるいは完全準同型暗号の研究が活発に進められている。本技術をクラウド環境で動作する深層学習処理に適用することで、情報漏洩の危険を回避可能である。しかしながら完全準同型暗号による演算処理は極めて大きな時間がかかることが知られている。これを高速化する手段を探索することが本研究の目的である。本研究では、まず深層学習処理を高速化するに当たり最も重要な処理である行列積に着目する。その上で、目的である完全準同型暗号による行列積高速化を、アプリケーションからハードウェアまで含めたシステム全体と捉えたときに、いかにして処理を最適化できるか、という観点から高速化手法を探索する。以上を平成30年度からの2年計画で、木村(早稲田・代表)、和田(明星・分担)、El-Mahdy(E-JUST・協力)により国際共同研究として実施する。平成30年度では、当初計画にて予定していた(1)対象となる行列積の浮動小数点演算による処理の検討、及び(2)整数演算を行う場合の必要精度の検討、に加え、(3)深層学習フレームワークCaffe用公開モデル集の調査、(4)基盤となる暗号計算ライブラリHElibの調査、(5)高速化をハードウェアアクセラレータで実現する際に必要となるデータ転送機構の検討、を実施した。(1)対象となる行列積の浮動小数点演算に関しては、現在の準同型暗号計算が整数演算を対象としており、実用的な浮動小数点演算処理を実装するのは研究期間内では困難と判断し、本研究では整数演算で処理することとした。(2)整数演算を行う場合の必要精度の検討に関しては、まず深層学習における演算ビット数削減手法について調査を行った。これらの先行研究として、ニューラルネットワークの重みを二値化するBNNやeBNN、及び畳み込み演算まで二値化するXNOR-Netがあり、これら先行研究における知見は本研究においても有用である。さらに、研究協力者であるエジプト日本科学技術大学(E-JUST)のEl-Mahdy教授と深層学習におけるパラメータの精度による演算量変化が実行性能にもたらす影響に関する議論と評価を進めた。(3)深層学習フレームワークCaffe用公開モデル集の調査では、本研究で評価を行う行列サイズを検討するため、広く公開されている深層学習モデル集であるCaffe Model Zooに収録されている52のモデルに対して、それらで使用されている層の数や行列積のサイズを調査した。(4)基盤となる暗号計算ライブラリHElibの調査に関しては、HElibを用いて行列積を評価し実行プロファイルを計測した。評価の結果、HElibそのものではなく、HElibが依存するライブラリ,特に準同型暗号計算が依拠している数論のライブラリであるNTL内のフーリエ変換・逆フーリエ変換を伴う処理に比較的大きな時間を要しているものと考えられる。(5)高速化をハードウェアアクセラレータで実現する際に必要となるデータ転送機構の検討に関しては、ホストとアクセラレータ間のデータ転送を効率よく行う装置のプロトタイプ版の開発・評価を行った。本項目に関しては情報処理学会研究会にて発表を行った。2019年度は、上記2018年度進捗で得られた知見に基づき、当初計画通り演算加速機構の検討と予備評価を実施する。評価に用いる機材としては、マルチコアサーバ、GPU、FPGA評価ボードを予定している。上記機材で予備評価を行うにあたり、準同型暗号による行列積を行うプログラムのリファレンスとなる実装も用意する。より具体的には、平文の段階でビット幅を制限した整数値の要素を持つ行列を準同型暗号化して積をとるプログラムを、HElibを用いて実装する。このとき、ビット幅は一定の範囲で変化して評価できるようにする。また、行列サイズはCaffe Model Zoo収録モデルの調査結果に基づき設定可能なようにする。さらに、このリファレンス実装をもとにして、各プラットホーム用の最適化版を作成し評価を行う。上記リファレンス実装を用意するにあたり、明確化しなければならない問題がある。2018年度の研究より、準同型暗号そのものに関わる各種パラメータは相互に複雑に関わり合っていることを確認している。これらのパラメータが全体の演算量に与える影響について、さらなる調査および評価を要する。準同型暗号によって取り扱うデータのサイズは長大なものとなるため、定性的にはメモリおよびキャッシュのアクセス最適化が有効と考えられる。実アプリケーションを想定したニューラルネットワークのサイズおよび暗号強度に基づき、特に推論処理に着目して各種パラメータの影響に関する調査を進める。上記の実装および評価を、E-JUSTも含めたミーティングを定期的に実施しつつ遂行する。また協力者であるE-JUSTのEl-Mahdy教授との連携を強化するため、2019年度は日本招聘も予定する。これら実験により得られた知見は国内外の会議で積極的に発表する。

本技術をクラウド環境で動作する深層学習処理に適用することで、情報漏洩の危険を回避可能である。しかしながら完全準同型暗号による演算処理は極めて大きな時間がかかることが知られている。これを高速化する手段を探索することが本研究の目的である。本研究では、まず深層学習処理を高速化するに当たり最も重要な処理である行列積に着目する。その上で、目的である完全準同型暗号による行列積高速化を、アプリケーションからハードウェアまで含めたシステム全体と捉えたときに、いかにして処理を最適化できるか、という観点から高速化手法を探索する。以上を平成30年度からの2年計画で、木村(早稲田・代表)、和田(明星・分担)、El-Mahdy(E-JUST・協力)により国際共同研究として実施する。平成30年度では、当初計画にて予定していた(1)対象となる行列積の浮動小数点演算による処理の検討、及び(2)整数演算を行う場合の必要精度の検討、に加え、(3)深層学習フレームワークCaffe用公開モデル集の調査、(4)基盤となる暗号計算ライブラリHElibの調査、(5)高速化をハードウェアアクセラレータで実現する際に必要となるデータ転送機構の検討、を実施した。(1)対象となる行列積の浮動小数点演算に関しては、現在の準同型暗号計算が整数演算を対象としており、実用的な浮動小数点演算処理を実装するのは研究期間内では困難と判断し、本研究では整数演算で処理することとした。(2)整数演算を行う場合の必要精度の検討に関しては、まず深層学習における演算ビット数削減手法について調査を行った。これらの先行研究として、ニューラルネットワークの重みを二値化するBNNやeBNN、及び畳み込み演算まで二値化するXNOR-Netがあり、これら先行研究における知見は本研究においても有用である。さらに、研究協力者であるエジプト日本科学技術大学(E-JUST)のEl-Mahdy教授と深層学習におけるパラメータの精度による演算量変化が実行性能にもたらす影響に関する議論と評価を進めた。(3)深層学習フレームワークCaffe用公開モデル集の調査では、本研究で評価を行う行列サイズを検討するため、広く公開されている深層学習モデル集であるCaffe Model Zooに収録されている52のモデルに対して、それらで使用されている層の数や行列積のサイズを調査した。(4)基盤となる暗号計算ライブラリHElibの調査に関しては、HElibを用いて行列積を評価し実行プロファイルを計測した。評価の結果、HElibそのものではなく、HElibが依存するライブラリ,特に準同型暗号計算が依拠している数論のライブラリであるNTL内のフーリエ変換・逆フーリエ変換を伴う処理に比較的大きな時間を要しているものと考えられる。
非水系バイオプロセスに適した反応素子の開発

機能性製品やファインケミカル製品の製造プロセスでは、取り扱う物質が水に不溶であることが多い、反応工程数が多い、各反応行程の収率が必ずしも高くない、等により製品単位生産量当たりの副生成物や廃溶媒の量が極めて多い。そのため、生成した副生成物や廃溶媒を処理するために必要なエネルギーは膨大なものとなる。これらファインケミカル製品等の製造に酵素を触媒として用いることができれば、反応が特異的に進むため反応工程数の削減と副生成物の生成量の低減が可能となる。しかしながら、酵素は有機溶媒中などの特殊環境下では容易に変性を起こし機能を消失する。本研究では、有機溶媒が存在する水溶液中や有機溶媒中といった非水系反応場で機能する反応素子(酵素)の開発を目的とした。(1)有機溶媒耐性酵素の開発:有機溶媒耐性微生物Pseudomonasaeruginosa PST-01株が細胞外に分泌するプロテアーゼ(PST-01プロテアーゼ)の精製およびキャラクタリゼーション、PST-01プロテアーゼの遺伝子のクローニングおよびシーケンスを行った。さらに、PST-01プロテアーゼを用いて、有機溶媒存在下でのペプチド合成について詳細に検討し、反応溶液に有機溶媒を添加することにより、ペプチドの合成収率および反応速度のいずれもが増大することが明らかとなった。(2)有機溶媒耐性固定化酵素の開発:親水性部分としてアミノ基、疎水性部分として脂肪酸アシル基からなる両親媒性官能基を導入した両親媒性粒子を合成し、両親媒性粒子への糸状菌のリパーゼの固定化を検討した。両親媒性粒子に固定化したリパーゼの加水分解活性は、これまでに報告されているDowex MWA-1、多孔質ガラスビーズおよびSepharose 6Bを用いて作製した固定化リパーゼの加水分解活性の150-8700倍も高いことが分かった。また、両親媒性粒子に固定化したリパーゼのヘキサンに対する安定性は、両親媒性官能基を導入していない粒子に固定化したリパーゼに比べて高くなった。さらに、両親媒性粒子に固定化したリパーゼの有機溶媒中におけるエステル交換反応の比活性は、凍結乾燥リパーゼの93.4倍と非常に高く、本研究で作製した両親媒性粒子の酵素固定化用担体としての有用性が実証された。(3)酵素複合体の開発:分子設計された界面活性剤分子で酵素の表面を被覆するという新たな手法によって、非水媒体中でも機能するような酵素複合体を調製した。酵素水溶液と界面活性剤を溶解した有機溶媒をホモジナイザーで高速撹拌してエマルションを作製し、凍結乾燥により酵素複合体を得るという非常に簡便な手法により、界面活性剤修飾プロテアーゼを調整した。界面活性剤修飾プロテアーゼは、種々の有機溶媒中でのペプチド合成並びにエステル交換反応において、粉末酵素に比べ最大260倍の高活性を示した。

酵素水溶液と界面活性剤を溶解した有機溶媒をホモジナイザーで高速撹拌してエマルションを作製し、凍結乾燥により酵素複合体を得るという非常に簡便な手法により、界面活性剤修飾プロテアーゼを調整した。界面活性剤修飾プロテアーゼは、種々の有機溶媒中でのペプチド合成並びにエステル交換反応において、粉末酵素に比べ最大260倍の高活性を示した。機能性製品やファインケミカル製品を製造する場合、1.取り扱う物質が水に不溶であることが多い、2.化学的方法のみでは収率が必ずしも高くない、3.製造工程が多い、等により製品単位生産量当たりの副生成物や廃溶媒の量が極めて多くなる。そのため、製造過程で生じた副生成物や廃溶媒を処理するために必要な単位生産量当たりの必要エネルギーは膨大なものとなる。これらファインケミカル製品等の製造に酵素等の生体触媒を用いることができれば、反応が特異的に進むため反応工程数の削減と副生成物の生成量の低減が可能となる。しかしながら、酵素は有機溶媒中などの特殊環境下では通常変性を起こし機能を消失する。本研究では、有機溶媒が存在する水溶液中や有機溶媒中といった非水系反応場で機能する反応素子(酵素)の開発を目的とする。本年度は、まず、P.aeruginosa PST-01株が産生する有機溶媒に安定なプロテアーゼ(PST-01プロテアーゼ)の精製を行い、その性質を詳細に検討した。また、有機溶媒存在下で、PST-01プロテアーゼを用いたペプチド合成を行い、PST-01プロテアーゼのペプチド合成活性が向上することなどを明らかにした。さらに、PST-01プロテアーゼの遺伝子をクローニングし、その塩基配列を明らかにした。また、有機溶媒中で安定な固定化酵素を作製できる高分子担体を合成する目的で、粒子に導入する官能基をスクリーニングした。すなわち、種々の添加物存在下で凍結乾燥したリパーゼの有機溶媒中での活性を調べることにより、有機溶媒中でのリパーゼの安定性を高める化合物のスクリーニングを行い、脂肪酸メチルエステルが最適であることを見出した。そこで、アシル化アミノ基を有する高分子粒子を合成した。機能性製品やファインケミカル製品の製造プロセスでは、(1)取り扱う物質が水に不溶であることが多い、(2)化学的方法のみでは収率が必ずしも高くない、(3)製造工程が多い、等により製品単位生産量当たりの副生成物や廃溶媒の量が極めて多い。そのため、生成した副生成物や廃溶媒を処理するために必要な単位生産量当たりの必要エネルギーは膨大なものとなる。これらファインケミカル製品等の製造に酵素を触媒として用いることができれば、反応が特異的に進むため反応工程数の削減と副生成物の生成量の低減が可能となる。本年度は、P.aeruginosa PST-01株が産生する有機溶媒に安定なプロテアーゼ(PST-01プロテアーゼ)を用い、有機溶媒存在下でのペプチド合成について詳細に検討した。その結果、反応溶液に有機溶媒を添加することにより、ペプチドの合成収率が増加するだけでなく、反応速度が増加することが明らかとなった。
ニュートリノ振動実験で探るフレーバーの破れ

ニュートリノ振動をより詳細に調べるために、種々の超長基線ニュートリノ振動実験が考案されている。これらの実験では地球の中心を通るため、物質効果において、物質密度が変化する影響が実験の解釈に大きく影響する。従来はこの影響を数値的に取り込むだけであったが、本研究では、その影響を数学的に解析し、古典力学で言うパラメタ励振とほぼ同様の取り扱いができることを解析的に示した。一方で、標準理論ではこのようなニュートリノ振動の種となるレプトンフレーバーの破れは取り入れられて居ないので、これを拡張する必要がある。その拡張された模型として、一つには4次元の商空間を使った模型を考えた。4次元の商空間というのは数多くあるが、その中でCoset Space Dimensional Reductionによりもっともらしい候補が得られる可能性がある商空間を全て調べた。もう一つは、Universal Dimension模型といわれる方向で、レプトンフレーバーの破れを起こすような場合にどめような信号がLarge Hadron Collider実験で得られるのかについて、調べた。これまでに見つかっているレプトンフレーバーの破れを詳細に見るために、超長基線ニュートリノ振動実験が考案されている。一方で、標準理論を超える理論にはこのようなレプトンフレーバーの破れが取り入れラテいなくてはならない。そのような理論として最有力だと思われている超対称性標準模型では、タウレプトンの超対称パートナーであるスタウがもっとも見つかりやすいと期待されている。この振粒子はパラメタ領域次第では、大変長寿命になる。これが、レプトンであるという事実と組み合わせると、長寿命である場合、宇宙初期において作られたばかりの原子核と束縛状態をくむことが出来、スタウ崩壊するときに原子核を道連れにするという現象が起きるので、元素合成に多大な影響を与えリチウム問題を解決しうることを我々は示していたが、改めて詳細な計算を行いこのことを確認した。また、このような粒子は今年から欧州で始まる予定のLHC実験ですぐにでも観測されると期待されているが、我々が興味を持っているようなパラメタ領域では、フレーバーの破れの影響が大きく出て、それをはかれるかもしれないことも示した。
オキシゲナーゼ型金属酸素活性種による高選択的酸素化と選択性制御機構

非ヘム鉄錯体によるオキシゲナーゼ(酵素化酵素)型酸化反応の開発と反応制御機構について触媒化学的研究を実施した。カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては,Fe(III)錯体によるintradiol型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系として主としてクロロカテコールジオキシゲナーゼモデル反応を開発し,その反応性と反応機構を反応論的,構造論的見地から検討した。活性発現機構と選択性制御機構については,中間錯体を単離し,その構造を種々のスペクトル解析(磁化率,ESR,x線吸収スペクトル,電子吸収スペクトルなど)から明らかにするとともに,電子状態の解明に努めた。その結果,従来の鉄(III)-力テコレート構造とするよりも鉄(II)-セミキノナート構造と考える方が妥当であることが明らかにされた。また,従来モデル系では酵素系では基質としない3,5-ジ-t-ブチルカテコールを基質としてきたが,酵素基質を用いたモデル研究として,3,4-ジヒドロキシフェニル酢酸を基質とする反応を行い,生成物の解析から,酵素系と同様な開裂が進むことを明らかにした。一方,ジオキシゲナーゼの一つであるリノール酸のリポキシゲナーゼ型ヒドロペルオキシ化反応に関し,種々のFe(III)錯体を用いて検討した。反応活性種が水酸基を配位した鉄種であるとの考えから,モデル錯体を単離し,活性の向上とシス,トランス型の生成物の選択性の向上を実現することができた。さらにジオキシゲナーゼでありながら基質に1原子酸素を付加するα-ケト酸依存型酸素化酵素のモデル反応を世界に先駆けて開発し,アルケンのみならずアルカンのエポキシ化,水酸化を実現した。非ヘム鉄錯体を触媒とするモノオキシゲナーゼ型反応およびジオキシゲナーゼ型反応を開発する研究の一環として,2および3価鉄による芳香環,アルカン,アルケンの酸素化を行い,新しい反応性を見いだした。非ヘム鉄錯体による酵素の反応性をモデルに不活性炭化水素の触媒的酸素化に関する触媒化学的研究を実施した。カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては,Fe(III)錯体によるintradiol型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系として主として4配位型の配位子を用いた錯体系で行った。特に,クロロカテコールの酸素化開裂を初めて実現した。これはクロロカテコールジオキシゲナーゼのモデル反応であるばかりでなく,環境汚染物質であるハロゲン置換芳香族炭化水素の選択的分解反応を実現するものとして重要である。反応は触媒的に進行する。反応中間体であるクロロカテコール鉄錯体を単離し,その構造をX線吸収スペクトルで明らかにするとともに,その反応性を検討した。また,a-ケト依存型ジオキシゲナーゼの機能モデル反応を行い,選択的なオレフィンエポキシ化やアルカンの酸素化反応を見いだした。リノール酸のリポキシゲナーゼ型ヒドロペルオキシ化反応に関し,種々のFe(III)錯体を用いて検討した。生成物分析と分光学的検討から,酵素系と同様にピリジンのように窒素配位による鉄の安定化が常用であるとの知見が得られた。また,ESRによるラジカル中間体の検出を行い,反応機構を検討した。モノオキシゲナーゼ型反応に関しては,特にチロシンヒドロゲナーゼ型のフェノールの水酸化によるカテコールの生成反応に関して重点的に検討を行い,選択的オルト水酸化に関して新しい知見が得られた。非ヘム有機鉄錯体による酵素の反応性をモデルに不活性炭化水素の触媒的酸素化に関する触媒化学的研究を実施した。

カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては,Fe(III)錯体によるintradiol型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系として主としてクロロカテコールジオキシゲナーゼモデル反応を中心に,活性発現機構と選択性制御機構について検討をおこなった。本年度は中間錯体を単離し,その構造を種々のスペクトル解析(磁化率,ESR,X線吸収スペクトル,電子吸収スペクトルなど)から明らかにするとともに,電子状態の解明に努めた。その結果,従来の鉄(I11)-カテコレート構造とするよりも鉄(II)-セミキノナート構造と考える方が妥当であることが明らかにされた。また,従来モデル系では酵素系では基質としない3,5-ジ-t-プチルカテコールを基質としてきたが,酵素基質を用いたモデル研究として,3,4-ジヒドロキシフェニル酢酸を基質とする反応を行い,生成物の解析から,酵素系と同様な開裂が進むことを明らかにした。一方,ジオキシゲナーゼの一つであるリノール酸のリポキシゲナーゼ型ヒドロペルオキシ化反応に関し,種々のFe(III)錯体を用いて検討した。反応活性種が水酸基を配位した鉄種であるとの考えから,モデル錯体を単離し,活性の向上とシス,トランス型の生成物の選択性の向上を実現することができた。
植物区系の境界地域における集団形成過程の解明

研究対象である千島列島には、日本中千島にMicranthes fusca(エゾクロクモソウ),北海道高山帯千島・周北極地方にM.nelsoniana(シベリアイワブキ)、カムチャツカの山地にM.purpurascensという3種が分布している。これまで、北千島のM.nelsoniana, M.purpurascensのサンプルが不足していたため、昨年、千島列島北部を訪問し採取を試みたが、国境警備隊の許可が遅れたために実現できなかった。しかし、別途、同島からのサンプルが入手できたため、千島列島の分布域全体をカバーする296個体について解析を行った。葉緑体DNA3領域1738bpに基づく系統地理的解析によると、択捉島南部Stokap以南のM.fuscaは、本州・北海道と遺伝的に同じクレードに含まれたが、択捉島中部以北のM.fuscaは、M.nelsoniana, M.purpurascensと同じクレードに含まれ、外部形態でM.fuscaとされる分類群の中に遺伝的に異なる背景を持つ集団が含まれることが明らかになった(2019年3月・植物分類学会)。一方、染色体調査によると、本州択捉南部のM.fuscaは2n=30,または45であったが、択捉中部のM.fuscaの3個体はいずれも2n=50, ca. 50、カムチャツカのM.purpurascensは2n=24, M.nelsonianaには2n=24(千島列島北部)、2n=26(サハリン)、28(カムチャツカ)2n=50(利尻)がみられた。2n=50という染色体数が分類群を越えて観察できることから、異質倍数体と推定される倍数体の存在が種間の遺伝子交流に関係しているのではないかと推定される。昨年度、目標にしていた千島列島北部でのサンプリングは出来なかったが、サンプルを依頼入手できたことで、遺伝子実験を進めることができた。これまでの解析結果に新たなサンプルを追加・解析することで、千島列島全体について、葉緑体DNAハプロタイプに基づく系統地理的解析を行った。一方、千島列島北部の訪問が不可となったため、その機会を利用し、カムチャツカのM.nelsoniana, M.purpurascensの交配様式を調べることとした。現地にて袋がけ・交配実験を10個体について行ったが、それらの個体を現地に預けて栽培を依頼したところ、果期を待たずに枯死したため、結果は得られなかった。しかし、以前の袋がけ実験の結果から、少なくともM.fuscaは他家受粉であると推定されるため、他家受粉であることを仮定してこれら3種の訪花昆虫を調べたところ、M.nelsonianaにはヒメイエバエとイエバエが、M.purpurascensにはイエバエ、ガガンボの訪花が観察された。また、M.fuscaには、キノコバエが訪花するという、以前の論文(Mochizuki & Kawakita 2018)の結果が支持された。千島列島北部では低標高のサンプルを依頼入手したが、北千島北部にはM.nelsoniana, M.purpurascensが異なる標高で分布するという報告があり、両種が交雑しているという推測もある。そこで、今年度、再度、訪問を試み、標高別にサンプル採集を行い、遺伝的組成を調べることを計画している。遺伝的な交流・種間交雑の有無を知るためには、両親から遺伝情報を受け継ぐ核DNAの解析が不可欠であると考えられるが、染色体調査の結果、倍数体を含むことが予想されるため、RAD, MIG-seq法,フラグメント解析等を行うと結果の解釈が困難であると思われる。そこで、核のシングルコピー遺伝子を複数読むことによって遺伝子交流の状況を調べることを予定している。また、前回失敗した袋がけ実験・交配実験も再度行い、交配様式を明らかにしたい。

2n=50という染色体数が分類群を越えて観察できることから、異質倍数体と推定される倍数体の存在が種間の遺伝子交流に関係しているのではないかと推定される。昨年度、目標にしていた千島列島北部でのサンプリングは出来なかったが、サンプルを依頼入手できたことで、遺伝子実験を進めることができた。これまでの解析結果に新たなサンプルを追加・解析することで、千島列島全体について、葉緑体DNAハプロタイプに基づく系統地理的解析を行った。一方、千島列島北部の訪問が不可となったため、その機会を利用し、カムチャツカのM.nelsoniana, M.purpurascensの交配様式を調べることとした。現地にて袋がけ・交配実験を10個体について行ったが、それらの個体を現地に預けて栽培を依頼したところ、果期を待たずに枯死したため、結果は得られなかった。しかし、以前の袋がけ実験の結果から、少なくともM.fuscaは他家受粉であると推定されるため、他家受粉であることを仮定してこれら3種の訪花昆虫を調べたところ、M.nelsonianaにはヒメイエバエとイエバエが、M.purpurascensにはイエバエ、ガガンボの訪花が観察された。また、M.fuscaには、キノコバエが訪花するという、以前の論文(Mochizuki & Kawakita 2018)の結果が支持された。千島列島北部では低標高のサンプルを依頼入手したが、北千島北部にはM.nelsoniana, M.purpurascensが異なる標高で分布するという報告があり、両種が交雑しているという推測もある。そこで、今年度、再度、訪問を試み、標高別にサンプル採集を行い、遺伝的組成を調べることを計画している。遺伝的な交流・種間交雑の有無を知るためには、両親から遺伝情報を受け継ぐ核DNAの解析が不可欠であると考えられるが、染色体調査の結果、倍数体を含むことが予想されるため、RAD, MIG-seq法,フラグメント解析等を行うと結果の解釈が困難であると思われる。そこで、核のシングルコピー遺伝子を複数読むことによって遺伝子交流の状況を調べることを予定している。また、前回失敗した袋がけ実験・交配実験も再度行い、交配様式を明らかにしたい。(理由)2018年度に行う予定であった実験の一部を次年度に行うこととしたため。(使用計画)2019年度に行う実験の解析に使用する予定である。
第一次～第二次世界大戦下、イギリスの大衆文学に見る女性の市民意識とキャリアの表象

第一次世界大戦第二次世界大戦下のイギリスで出版された若い女性向け雑誌で連載された大衆文学を精読し、そこに表れる女性の表象、特に「市民意識」、「キャリア」に関する関心がどのように表れているかについて考察した。戦時中に重要な労働力となった女性たちの実態を踏まえ、働く女性たちがどのような「物語」を消費し、自分たちのあるべき姿を模索していったのか。そこでは「市民意識」、「キャリア」への関心はどのように表象されたのか。具体的な作品を発掘し、精読しながら、分析を進めた。第一次世界大戦時第二次世界大戦時の若い女性向けの雑誌の中から主要なものを選び、作品の一覧を作成し、テーマの傾向を外観する。その中から、特に「市民意識」、「キャリア」を意識したものを抽出し、精読、分析する。雑誌は主に、第一次世界大戦前から多くの読者を集めていたGirl's Own Paper、を扱う。また当時の女性のキャリア、戦時活動についての実態を知るため関連資料、写真週刊誌Picture Post:Hulton's National Weeklyの該当する期間に関して閲覧、分析する。研究の目的:第一次世界大戦第二次世界大戦下のイギリスで出版された若い女性向け雑誌で連載された大衆文学を精読し、そこに表れる女性の表象、特に「市民意識」、「キャリア」に関する関心がどのように表れているかについて考察する。具体的な作品を発掘し、精読しながら、考察していく。本年度の研究成果の具体的内容:2写真週刊誌『ピクチャー・ポスト』における「空襲表象」:この研究は同代表者の「第二次世界大戦下の英文学に見る女性の「労働」と「市民意識」の表象」(若手研究B、H18-19)の研究成果を踏まえている。これまでも資料として使用してきた写真週刊誌『ピクチャー・ポスト』を使い、裏面11の研究発表にある雑誌論文にまとめた。第二次世界大戦時の「空襲」表象を中心にと、「市民」や「女性」の表象について検討した。今後の「大衆文学」における「女性」表象の分析に活かしていく。本年度の研究成果の具体的内容:1一次資料の収集:主に大阪、梅花女子大学図書館を利用し、Girl's Own Paperのバックナンバー(1913年1941年)に目を通し、複写し、精読・分析を進めた。この成果についてはH22年5月29日、30日開催の日本英文学会大会(神戸大学)において発表する予定である。2写真週刊誌『ピクチャー・ポスト』における「女性表象」:この研究は同代表者の「第二次世界大戦下の英文学に見る女性の「労働」と「市民意識」の表象」(若手研究B、H18-19)の研究成果を踏まえている。本年度の研究成果の具体的内容:1一次資料の収集・分析:主に大阪、梅花女子大学図書館を利用し、Girl's Own Paperのバックナンバー(1913年1941年)に目を通し、複写し、精読・分析を進めた。

またその中でも、第二次世界大戦下、女性の戦時活動動員や、飛行機を操縦する女性象、そしてその後の女性の「キャリア」との関連についての資料収集・分析を行った。2研究成果の公開:上記の内容についてH22年5月29日、30日開催の日本英文学会大会(神戸大学)において発表した。(裏面参照)研究の目的:第一次世界大戦第二次世界大戦下のイギリスで出版された若い女性向け雑誌で連載された大衆文学を精読し、そこに表れる女性の表象、特に「市民意識」、「キャリア」に関する関心がどのように表れているかについて考察する。戦時中に重要な労働力となった女性たちの実態を踏まえ、働く女性たちがどのような「物語」を消費し、自分たちのあるべき姿を模索していったのか。そこでは「市民意識」、「キャリア」への関心はどのように表象されたのか。具体的な作品を発掘し、精読しながら、考察していく。本年度の研究成果の具体的内容・意義・重要性:1一次資料の収集・分析:イギリス、ロンドンのブリティッシュ・ライブラリー(セント・パンクラス、コリンデール)において、国内では閲覧不可能な1939年1946年における若い女性をターゲットにした雑誌、『ガールズ・オウン・ペーパー』、『ウーマン』に目を通し、必要な箇所を複写した。また複写不可能な場合は必要な箇所をパソコン入力した。第二次世界大戦下、女性の戦時活動や、キャリア意識を分析するための貴重な資料を収集することができた。これらの資料を精読し、年代ごとに整理し、分析を行っている。2研究成果の公開:第二次世界大戦下の女性の戦時活動がどのように描かれているかについて、特に女性の戦時活動動員が求められるようになった1940年以降の『ガールズ・オウン・ペーパー』の連載小説を用い、分析し、論文として発表した。
潜伏感染ウイルスが関与するリンパ系腫瘍の発症と進展におけるHLAの意義の解明

本研究は、乳児期に感染したHTLV-I (ヒトT細胞白血病ウイルス)が原因で発症する成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)や成人の大部分が潜伏感染しているEpstein-Barrウイルスが関与する悪性リンパ腫など潜伏感染ウイルスが関連するリンパ系腫瘍の発症や進展において、免疫を司る重要な分子であるヒト組織適合性抗原(HLA)の意義を解明することを目的としている。次世代シーケンサーを用いてHLA遺伝子解析を行い、非コード領域を含むHLA遺伝子解析を進め、腫瘍細胞におけるHLAの遺伝子異常や発現異常を検討する。平成29年度より構築を開始した患者検体保存システムを用いて、ATLLを含むリンパ系悪性腫瘍の患者とHTLV-Iキャリアを前向きに登録し、外来での経過観察時や治療前、治療後など経時的に臨床データの収集と患者の検体保存を継続して行った。保存した検体より抽出したDNAを用いて、ATLL患者とHTLV-IキャリアのHLAタイピングをLuminex法にて行い、HLAアリル頻度及びHLAハプロタイプ頻度の差を検討した。さらに、昨年度に引き続きATLL細胞に特異的に発現しているCADM1を指標として、ATLL患者の末梢血単核球より磁気ビーズを用いて腫瘍細胞を分離し、正常細胞及びATLL細胞からDNAとRNAを抽出した。次世代シーケンサーによるHLAタイピングを行い、非コード領域を含むHLA遺伝子解析を進めている。昨年度に構築したシステムによって、本研究期間内に円滑に患者検体を保存することができた。保存した多数例の検体を用いて従来のHLAタイピング法であるLuminex法でHLTV-IキャリアとATLL患者のHLA解析を行い、アリル頻度やハプロタイプ頻度を解析することができた。CADM1を指標としたATLL患者の腫瘍細胞を分離してHLA遺伝子解析を行い、腫瘍細胞に生じているHLA遺伝子の異常について詳細な解析が可能となった。昨年度に引き続き、患者の登録と検体の収集を行う。得られた検体より抽出したDNAとRNAを用いて、次世代シーケンサーで解析する。ATLLの患者末梢血リンパ球におけるHLA class I及びclass II分子の発現をフローサイトメトリーにて解析し、遺伝子解析の結果及び、臨床経過と合わせて解析し、バイオマーカーとしての意義を検索する。本研究は、HTLV-I感染による成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)やEBウイルスが関与する悪性リンパ腫など潜伏感染ウイルスが関連するリンパ系腫瘍の発症及び進展におけるヒト組織適合性抗原(HLA)の意義を解明することを目的としている。次世代シーケンサーを用いてlong-range系PCRによるHLA遺伝子解析を行い、従来ほとんど情報の無かった非コード領域を含むHLA遺伝子の全領域の情報と患者の臨床情報を統合する。平成29年度は、沖縄県内の血液専門施設よりATLLを含むリンパ系悪性腫瘍の患者とHTLV-Iキャリアを前向きに登録して、外来での経過観察時や治療前、治療後など経時的に臨床データの収集と患者の検体保存を行うシステムを構築した。患者及びHTLV-Iキャリアの登録は順調に行われ、同一症例で経時的な変化を観察可能な症例も多く含まれている。ATLLの慢性型や急性型の患者では、末梢血中に腫瘍細胞が存在することが多い。腫瘍細胞に起こるHLA遺伝子異常の検出を容易にするために、腫瘍細胞と正常細胞を分離して、同一症例の腫瘍細胞と正常細胞におけるHLA遺伝子情報を比較する系を作成した。HTLV-I感染細胞及びATL細胞に特異的に発現しているcell adhesion molecule 1 (CADM1)を指標として、ATLL患者の末梢血単核球より磁気ビーズを用いて腫瘍細胞を分離し、正常細胞分画及びATLL細胞分画からDNAとRNAを抽出した。さらに、抽出したDNAとRNAを用いて現在HLA遺伝子解析と発現解析を進めているところである。潜伏感染ウイルスが関与するリンパ系腫瘍の中でも、沖縄県で好発するATLL症例の臨床データと検体を取集できるシステムを構築することが、研究実施のために必須である。平成29年度は本システム作りを精力的に進め、沖縄県内の血液専門施設と連携することで、効果的な研究推進が可能となった。また、患者検体からの腫瘍細胞の分離方法を確立し、次年度以降のHLA解析について、体制を整えることができた。

次世代シーケンサーによるHLAタイピングを行い、非コード領域を含むHLA遺伝子解析を進めている。昨年度に構築したシステムによって、本研究期間内に円滑に患者検体を保存することができた。保存した多数例の検体を用いて従来のHLAタイピング法であるLuminex法でHLTV-IキャリアとATLL患者のHLA解析を行い、アリル頻度やハプロタイプ頻度を解析することができた。CADM1を指標としたATLL患者の腫瘍細胞を分離してHLA遺伝子解析を行い、腫瘍細胞に生じているHLA遺伝子の異常について詳細な解析が可能となった。腫瘍細胞と正常細胞における遺伝子の変化を詳細に解析する。正常細胞で得られたHLAアリルデータを集計し、疾患のHLAハプロタイプ頻度をexpectation-maximization法で推定し、疾患感受性アリルやハプロタイプを同定する。昨年度に引き続き、患者の登録と検体の収集を行う。得られた検体より抽出したDNAとRNAを用いて、次世代シーケンサーで解析する。ATLLの患者末梢血リンパ球におけるHLA class I及びclass II分子の発現をフローサイトメトリーにて解析し、遺伝子解析の結果及び、臨床経過と合わせて解析し、バイオマーカーとしての意義を検索する。平成29年度は、主に患者登録と検体保存システムの構築を行った。現在までに保存された検体の一部を用いて、末梢血単核球からの腫瘍細胞の分離とHLA遺伝子解析及び発現解析を行った。今後、検体数を増やして解析を行うが、その試薬の購入を年度内にできなかった。次年度で、追加分の試薬を購入する予定である。現在までに保存された検体を用いて、末梢血単核球からの腫瘍細胞の分離とHLA遺伝子解析及び発現解析を行っている。今後、検体数を増やして解析を行う予定であり、次年度で追加分の試薬を購入する予定である。