hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
AS3MT遺伝子多型がもたらすヒ素代謝能の人種差の解明

しかし、実際に採取・調整したcDNAサンプルでは、明確な結果を得ることができなかったため、cDNAをさらに精製・濃縮して実施する必要がある。マウスを用いたヒ素の曝露試験では、曝露期間を昨年度の6倍に設定しておこなったが、ヒ素中毒の有意なエビデンスを確認することはできなかったため、その後の予定していたメタボローム解析等にも支障が生じた。バングラデシュ・フィリピンの調査は、カウンターパートがサバティカル研修等でタイミングが難しく、現地に赴いて調査・試料採取を実施することはできなかった。しかし、バングラデシュではすでに現地カウンターパートによってサンプリングは完了しており、サンプルの前処理・分析を実施する予定である。本申請課題の目的は、ヒ素代謝(メチル化)酵素であるAS3MTの活性とヒ素代謝物組成、毒性影響にはどのような関連性があるのか?、AS3MT遺伝子多型・スプライシングバリアント(SV)がどのようにヒ素代謝能力に作用するのか?、そして各人種のAS3MT遺伝情報からヒ素代謝能力を予測できるかどうか?、について究明することである。本年度は、まずヒ素汚染のモニタリング調査をミャンマー北部とバングラデシュ西部で実施した。分析の結果、地下水からWHOの飲用水の安全基準値を超過する濃度のヒ素が検出された。とくにバングラデシュでは基準値の300倍を示す地下水もあり、ヒ素汚染の深刻度が明らかになった。ヒトの曝露についてみると、地下水ヒ素汚染地域の住民の毛髪中ヒ素濃度は皮膚障害の閾値を超えるレベルであった。また、バングラデシュでは実際に角化症・皮膚がん等の皮膚障害を患っている人たちも多くいた。一方、ミャンマーの地下水、ヒト毛髪は、ヒ素だけでなくウランも高濃度であったことから、ヒ素・ウランの複合曝露の影響が懸念された。AS3MTスプライシングバリアントについては、RNAのコンディションが悪く、明瞭な結果を得ることができなかった。これについてはさらに精製する、再度RNAサンプルを入手する等の手段を考えている。遺伝子多型については、ミャンマー人、フィリピン人、ガーナ人について行った。その結果、ミャンマー人とフィリピン人のヒ素代謝がアジアタイプ、すなわちメチル化能が高いことが判定された。興味深いことに、今回調査したガーナ人はアフリカタイプではなく、アジアタイプであった。ガーナの中にも多民族が存在していることから、今回調査したガーナ人でも、ヒ素代謝の強い民族を選択的にサンプリングしていた可能性もある。いずれにせよ、サンプル数が少ないことから、さらに大規模な調査を進める必要がある。【マウスを用いた慢性ヒ素曝露試験】昨年度の結果を踏まえ、亜ヒ酸の曝露濃度を高く設定し、また曝露時間もさらに長期にして実験をおこなう。酸化ストレスやAS3MT発現量が血液ー肝臓間でいっちするかどうか検証する。また、メタボローム解析をおこない、ヒ素毒性発現のメカニズムを究明する。【フィールド調査とサンプリング】バングラデシュ・フィリピンにおいて地下水ヒ素汚染が示唆される地域で調査と試料採取をおこなう。共同研究者として、バングラデシュはラジシャヒ大学のHossain教授、フィリピンはフィリピン大学のBallesteros准教授に快諾をいただいた。
オリゴマンノシル化シスタチンの癌、ウィルスおよび寄生虫ストレスモジュレータ機能

N型糖鎖認識配列(Asn35-Lys36-Ser37)を持つように第37位のアラニンをセリンに点突然変異させたシスタチンC遺伝子を導入したメタノール資化性酵母Pichia pastorisX33の形質転換体を用いて,オリゴマンノシル化シスタチンを調製した。抗ガン性試験にはヒト大腸ガン細胞由来のCaco-2細胞及び細胞侵襲型ヒト大腸ガン細胞由来HCT-116細胞の2種類を用いた。抗ウィルス性試験には幼児下痢症患者由来のロタウィルスを,また,ウィルスのホスト細胞にはアフリカミドリザルの腎臓由来のMA-104細胞を用いた。オリゴマンノシル化シスタチンの抗ガン性試験を行った結果,シスタチン自体,ヒト大腸ガン細胞由来のCaco-2細胞に対して増殖抑制効果を示した。また,野生型に比べオリゴマンノース型シスタチンの方が強い効果を示すことが認められ,それは糖鎖が付加によるものであることが明らかにされた。このことは,オリゴマンノース型シスタチンをendo-Hで処理し,付加した糖鎖を除去することによって確認された。一方,ロタウィルスを用いて抗ウィルス性試験を行った結果,野生型,オリゴマンノシル化シスタチン,糖鎖を除去したオリゴマンノシル化シスタチンのいずれにおいても抗ウィルス効果を示すことが明らかにされた。除去したオリゴマンノシル糖鎖の抗ウィルス効果を調べたところ,その糖鎖自体にも抗ウィルス効果があることが示された。また,オリゴマンノシル糖鎖が付加することによって,シスタチン分子の構造安定性が著しく改善していることもタンパク質化学的に明らかにされた。以上のようなことから,オリゴマンノシル化シスタチンのガンやウィルスに対するストレスモジュレータ機能については,糖鎖自体の効果と付加による二次的な効果のいずれもが重要な働きをしていることが実証された。本年度は、まず、シスタチンCのPichia発現ベクターpPCIZccを鋳型に第37位のアラニンをセリンに点突然変異させたN型糖鎖認識配列(Asn35-Lys36-Ser37)をもったオリゴマンノシル化シスタチン発現ベクターpPA37Sを用いてメタノール資化性酵母Pichia pastorisX33を形質転換した。次に、得られた形質転換酵母を用いて、ジャーファーメンターで3日間培養し、組換えシスタチンC(A37S)を培養液中に分泌させた。分泌されたA37Sは、培養液の上清液を限外ろ過によって濃縮後、HiPrep 16/10 phenyl(low sub)を用いた疎水性カラムクロマトグラフィーによって回収した。最終的には、Superdex 75HR 10/30を用いた排除クロマトグラフィーによってA37Sオリゴマンノシル化シスタチンの精製を行った。その際、今回の研究助成によって購入した低圧グラジエントポンプを利用した。得られた組換えシスタチンについは、抗ウィルス性試験を行った。試験には幼児下痢症患者由来のロタウィルスを用いた。その結果、シスタチンの抗ウィルス効果は、オリゴマンノース型の糖鎖が付加することによって著しく上昇することが認められた。現在、糖鎖の役割について詳細に検討中である。加えて、その他の生物化学的機能としてガン細胞に対する効果についての実験も実施中である。
披介護者・介護者に安心安全な介護用機械アームの生体の動特性と反応を利用した開発

生体に接する介護用機械の衝撃応答を解析し,安心安全な介護用機械のアームの材料,動特性の検討を行った.有限要素法に非線形複素ばね要素を非線形複素接触力要素として拡張して用い、指で運動する物体を止める動作について解析した.力と変形の関係で部分的に変形が力よりも進む現象(予見した動作やあわてた動作で出現)を,偶数次の非線形ばね定数の虚数部の値をチューニングすることで,計算できる可能性を示した.さらに剣道で用いる竹刀をヒントにして、介護用機械を模擬したアームの衝撃吸収性能向上を検討した.断面を分割し、ゆるく束ねた炭素繊維強化樹脂(CFRP)のアームでは、良好な衝撃緩和効果が得られた.生体に接する介護用機械の動特性モデルを人間の視覚の有無や意識するかどうかまで考慮して衝撃応答を解析し,より安心安全な介護担当者や患者の負担軽減の検討を行っている.平成26年度は,有限要素法に非線形複素ばね要素を非線形複素接触力要素として拡張して用いることを提案した.これを導入し計算コードを開発した.この計算コードで指で運動する物体を止める動作について解析した.力と変形の関係で部分的に変形が力よりも進む現象(予見した動作やあわてた動作で出現)を,偶数次の非線形ばね定数の虚数部の値をチューニングすることで,計算できる可能性が見い出せた.この計算に対応する実験結果を,研究分担者の藤井が提案する浮上質量法で計測し得た.変形の進行にともなう動的な接触力の変化,視覚情報の有無による変化は,実験と計算で一致できた.ここまでの結果をまとめ,「日本機械学会の機械力学計測制御部門の講演会」2件と「第5回国際機械工学研究会議」1件を発表した.介護担当者や患者の負担軽減の検討をするために,生きた人体と接触,衝突する介護用機械の動特性を,筋肉の緊張や意識するかどうかまで考慮して解析している.生きた人体を問題とする検討では.多数の人体の動特性で共通な特徴と,質的に大きく異なる特徴を示す人がいる場合がある.平成27年度は,このような個人差を動特性モデルに含める検討を行った.そのために平成26年度までに開発した手法(非線形複素接触力要素を新たな有限要素として提案)を拡張した.例として,手のひらに運動物体が軽衝突する問題で検討した.実験としては,直動の空気軸受を用いて質点とみなせるブロック(浮上質量)を浮上させ,これに初速度を与えて運動させ生きた人間の手のひらに軽衝突させた.この衝突過程における浮上質量の速度を光波干渉計で測定し,さらに加速度,力,位置の時刻歴を求めた.得られた力と変位の関係から閉曲線のヒステリシス曲線が得られる.ほとんどの被験者のヒステリシス曲線は,初速度が増えるにつれ,閉曲線の先端部(変形が大きい時刻)が膨らむ応答となった.この時,初速度が小さい場合の閉曲線は,初速度が大きい場合の閉曲線の中に含まれた.しかし,特定の個人では,初速度が大きくなるにつれ閉曲線が,変形が大きい側にずれていく特徴が現れた.運動物体を予見して,手のひらで衝撃を減らすように受ける動作が意識せずに入ったと考えらる.この実験で得られた曲線を個人差を含めて計算でシミュレートをすることを検討した.非線形複素接触力要素の各複素係数を衝撃入力の初速度などの関数とすることで,特異な個人差を含む動特性モデルを構築できる可能性があることがわかった.これを導入し計算コードを改修した.平成27年度は「第6回国際機械工学研究会議」1件を発表した.平成26年度と平成27年度の2年間で,当初の申請時の計画では,「生体と介護機械用高分子材料が組み合わされた時の動特性を人間の視覚の有無や意識するかどうかを考慮した実験で把握する.」ことと「生体反応を考慮した動特性の数値解析モデル化を行い有限要素法へ組み込む.」ことが目標となっていた.平成26年度までに,予見した動作やあわてた動作の影響や視覚の有無による影響を考慮した衝撃特性の数値解析のモデル化を行ってきた.平成27年度は,非線形複素接触力要素の各複素係数を衝撃入力の初速度などの関数とすることで,特異な個人差に基づく動的応答の質的な変化を計算に入れられるようにした.そのための計算コードを改修し,手のひらに運動物体が軽衝突する問題で計算した.動的応答の質的な変化が実験結果と一致する計算結果を得た.達成度は,このような理由により「おおむね順調に進展している.」とした.生体に接する介護用機械の動特性モデルを人間の視覚の有無や意識するかどうかまで考慮して衝撃応答を解析し,より安心安全な介護用機械のアームの材料,動特性を明らかにする検討を行った.有限要素法に非線形複素ばね要素を非線形複素接触力要素として拡張して用いることを提案した.これを導入し計算コードを開発した.この計算コードで、指で運動する物体を止める動作について解析した.力と変形の関係で部分的に変形が力よりも進む現象(予見した動作やあわてた動作で出現)を,偶数次の非線形ばね定数の虚数部の値をチューニングすることで,計算できる可能性を示した.この計算に対応する実験結果を,研究分担者の藤井が提案する浮上質量法で計測し得た.変形の進行にともなう動的な接触力の変化,視覚情報の有無による変化は,実験と計算で一致できた.さらに剣道で用いる竹刀をヒントにして、介護用機械を模擬したアームの衝突吸収性能向上を検討した.

ここでも浮上質量法を用いた評価装置を作成して、その解析から高い衝撃吸収性能を有するアームを新たに考案した.考案したアームは炭素繊維強化樹脂(CFRP)を竹刀のような構造にしたものである.すなわち中空円形断面を有する心材(円筒のアーム)を持つ.その心材の円形断面を分割し,円筒のアームを長手方向に割っておく.長手方向に割った心材は円弧断面を持つ棒状の複数の部品アームから形成される.部品アームを適度にゆるく束ねる.衝撃力が作用した場合に,個々の部品アームの弾性変形と部品アーム間の相対運動による接触で発生する摩擦で衝撃を吸収する.CFRPを素材として使用しても、竹製のものと同様に断面分割による大きな衝撃緩和効果が得られた.生体に接する介護用機械の衝撃応答を解析し,安心安全な介護用機械のアームの材料,動特性の検討を行った.有限要素法に非線形複素ばね要素を非線形複素接触力要素として拡張して用い、指で運動する物体を止める動作について解析した.力と変形の関係で部分的に変形が力よりも進む現象(予見した動作やあわてた動作で出現)を,偶数次の非線形ばね定数の虚数部の値をチューニングすることで,計算できる可能性を示した.さらに剣道で用いる竹刀をヒントにして、介護用機械を模擬したアームの衝撃吸収性能向上を検討した.断面を分割し、ゆるく束ねた炭素繊維強化樹脂(CFRP)のアームでは、良好な衝撃緩和効果が得られた.申請時の当初の計画では,平成26年度と平成27年度(次年度)で,「生体と介護機械用高分子材料が組み合わされた時の動特性を人間の視覚の有無や意識するかどうかを考慮した実験で把握する.」ことと「力と変形の関係で部分的に変形が力よりも進む現象(予見した動作やあわてた動作で出現)を考慮した動特性の数値解析モデル化を行い有限要素法へ組み込む.」ことが目標となっていた.今までに,有限要素法に非線形複素ばね要素を非線形複素接触力要素として拡張して用いることを提案し,計算コードを開発した.指で運動する物体を止める動作について計算し視覚情報の有無による動的応答の変化が実験結果と一致する結果を得ている.以上の理由により達成度として「おおむね順調に進展している.」とした.平成26年度と平成27年度までに,指や手のひらなどの生体に運動する物体が接触する問題について,視覚情報の有無での動的応答の変化や,特異な個人差に基づく応答の質的変化が表現できるような計算法と計算プログラムの開発と検証ができている.平成28年度(次年度)では,これらの生体反応を考慮した実験結果や計算結果を積み上げてまとめ,介護者と被介護者に,より安心安全な介護用機械アームの材料,動特性,作動計画を明確にしていく.機械力学平成26年度では,生体の指と運動する物体が接触する問題について,視覚情報の有無での動的応答の変化が表現できるような計算法と計算プログラムの開発と検証ができている.平成27年度(次年度)では,さらに異なる種類の生体部位について,視覚情報ありなしで運動する物体との衝突現象を実験と計算で積み上げていく.両者を検証し,より汎用性があるモデルを構築したい.平成28年度(次年度)では,平成26年度と平成27年度までの生体反応を考慮した実験結果および計算結果を分析してまとめ,介護者と被介護者に,より安心安全な介護用機械アームの材料,動特性,作動計画を明確にする予定である.この介護用機械アームの開発のために使用する.平成28年度予定の安全安心な新たな介護用機械アームの開発のための直接経費に使用する.
次世代のネットワークが通信・放送の融合法制の実現に与え得る影響について

本研究において、報告者は、近い将来に情報通信の領域において重要な役割を果たすであろう「次世代のネットワーク」(NGN)が、レイヤー型の通信・放送の融合法制の実現に与え得る影響について、特にレイヤー型規制の導入に際して最大の課題となることが予測され、将来的にNGNを経由して提供されるであろう「放送類似のメディア・サービス」及びそれに対する規制のあり方を中心に考察を行い、幾つかの研究成果を公表した。本研究は、近い将来に「次世代のネットワーク」(NGN)に代表される新たな物理的ネットワークが普及する時点における、通信・放送の融合法制のあり方を検討することをその目的とする。平成21年度は、まず、大規模な物理的ネットワークを保有する事業者に対する規制の現状及び将来的展望との関連で、近時の米国で発生した3つの大型通信合併及びそれらに対する連邦当局の規制に対する検討を行い、本報告書の[11.研究発表]に記した2件の学会発表及び1件の図書(共著)として公表した。これら一連の大型合併及びそれらに際しての連邦当局、特にFCCの判断は、当該事業領域における既存の競争上の枠組みを、「公衆電話交換網」(PSTN)及び音声通話サービスを前提とするものから、各々が独立したネットワークの集合体及びインターネット通信を前提とするものへと、法に授権され得る範囲において可能な限りの修正を試みたものである点に非常な重要性を有し、当該研究は、それを詳細に明らかにした点にその学術的意義を有する。また、通信・放送の融合法制の構築に際しては、既存の「放送サービス」に類似する「放送類似のメディア・サービス」を含む「情報サービス」に対する規制のあり方が、最大の課題となることが予測される。当該問題に関連して、米国最大のケーブル事業者であるComcast Corporationによるエンド・ユーザーのP2Pトラフィック/通信量の遮断が提起する問題に対するFCCの判断を中心に、近時の米国での情報サービス規制をめぐる議論に対する検討を行い、同箇所に記した1件の雑誌論文として公表した。当該判断は、米国では従来極めて緩やかなものであった情報サービス規制へのFCCの考えが示された点に記念碑的な重要性を有し、当該研究は、それに対する迅速かつ詳細な考察を行った点にその学術的意義を有する。平成22年度は、まず、大規模な物理的ネットワークを保有する事業者に対する規制の現状及び将来的展望との関連で、近時の米国で発生した3つの大型通信合併及びそれらに対する連邦当局の規制に対する検討を行い、本報告書の[11.研究発表]に記した1件の雑誌論文として、日本経済法学会年報に公表した。これは、昨年度の研究の延長線上に存在する。また、通信・放送の融合法制の構築に際しては、既存の「放送サービス」に類似する「放送類似のメディア・サービス」を含む「情報サービス」に対する規制のあり方が、最大の課題となることが予測きれる。当該問題に関連して、米国最大のケーブル事業者であるComcast Corporationによる差別的なネットワーク運営実務の終了を命じたFCCの命令を取り消したアメリカ合衆国連邦控訴裁判所の判決を中心に、近時の米国での情報サービス規制をめぐる議論に対する検討を行い、同箇所に記した1件の雑誌論文として公表した。当該判決は、一度規制が緩和された情報サービスに対する再規制の困難さを明らかにした点に重要性を有し、当該研究は、それに対する迅速かつ詳細な考察を行った点にその学術的意義を有する。通信・放送の融合法制の構築に際しては、既存の「放送サービス」に類似する「放送類似のメディア・サービス」を含む「情報サービス」に対する規制のあり方が、最大の課題となることが予測される。平成23年度は、まず、当該問題に関連して、米国最大のケーブル事業者であるComcast Corporationによる差別的なネットワーク運営実務の終了を命じたFCCの命令を取り消したアメリカ合衆国連邦控訴裁判所の判決を受けて、2010年12月23日、インターネットの自由及び開放性の維持を目的としてFCCによって公表された所謂「開放されたインターネットの命令」(FCC Open Internet Order 2010)を中心に、近時の米国での情報サービス規制をめぐる議論に対する検討を行い、本報告書の【13.研究発表】に記した2件の雑誌論文として公表した。当該判断は、情報サービスに対する規制のあり方に対するFCCの考えを明らかにした点等に非常な重要性を有し、当該研究は、それに対する迅速かつ詳細な考察を行った点にその学術的意義を有する。

また、通信・放送の融合法制の検討に際しては、移動体無線通信サービスに対する規制のあり方も考察する必要がある。近時では、特にスマートフォン等の普及によるトラフィック/通信量の増大が、当該サービスとの関連で、料金問題を含む幾つかの問題を提起してきた。当該問題に関連して、同箇所に記した1件の学会発表で、司会・総論を担当し、特にネットワークの中立性をめぐる議論と関連する問題を中心に報告を行い、更に、政策担当者、学術の領域における研究者及び主要な通信事業者の担当者を含む参加者と議論等を行った。
慢性ストレスによる前頭前皮質の機能変化の分子基盤とその役割

社会挫折や孤独から受けるストレスはうつ状態、快感覚の減弱、不安の亢進、注意や記憶力の低下など様々な認知情動変化を引き起こし、うつ病や統合失調症のリスク因子ともなる。一方で、短期的で克服可能なストレスはストレスへの馴化や抵抗性を高めることから、ストレスには適応的な側面も有することが示唆されている。これまで我々は、特にマウスうつ病モデルとされる社会挫折ストレスを用いて、単回のストレスは内側前頭前皮質(medial prefrontal cortex: mPFC)に投射するドパミン系を活性化してストレスによる情動変化を抑制すること、社会挫折ストレスの反復はこのmPFCドパミン系の活性化を抑制し、社会的忌避行動など情動変化を引き起こすことを示した。以上のことから、mPFCドパミン系はストレス抵抗性を高めることが示唆されるが、mPFCでストレス抵抗性を増強するドパミン受容体サブタイプとその作用機序は不明である。本研究では、mPFCドパミン系がストレス抵抗性を増強する作用機序の解析を行った。平成25年度から平成26年度にかけてはドパミン受容体サブタイプの同定とこのドパミン受容体サブタイプの作用を担うmPFCの神経細胞種の特定を行い、mPFCの興奮性神経細胞のD1受容体が社会挫折ストレスへの抵抗性を増強することを見出した。平成27年度はストレス抵抗性でのD1受容体の作用機序を検討した。社会的忌避行動を誘導しない単回の社会挫折ストレスではmPFC浅層の興奮性神経細胞の尖端樹状突起の造成と、この樹状突起でのスパイン増加がD1受容体依存的に誘導されることを見出した。以上の結果から、mPFC興奮性神経細胞のD1受容体は社会挫折ストレスへの抵抗性を増強すること、この過程にはmPFC浅層の興奮性神経細胞での尖端樹状突起の造成とスパイン増加が伴うことが示された。27年度が最終年度であるため、記入しない。過度のストレスやストレスの遷延化は、抑うつや不安元進といった情動変容や作業記憶や行動の柔軟性の低下といった認知機能障害を引き起こし、気分障害や統合失調症などの精神疾患のリスク因子ともなる。基礎研究および臨床研究の両面から、情動変容や認知機能障害における内側前頭前皮質(mPFC)の機能変容の意義が示唆されている。したがって、情動制御の破綻や認知機能障害に関連するmPFCの機能変容を解析することは、精神疾患の新たな治療法の開発につながるものと考えられる。本研究では、小動物うつ病モデルとされている反復社会挫折ストレスによるmPFCの機能変化とその分子基盤を解析している。過去の研究から、社会挫折ストレスはmPFCに選択的なドパミン応答を引き起こし、このドパミン応答は社会挫折ストレスの反復により減弱することが示された。しかし、社会挫折ストレスにより惹起されるドパミン応答がmPFCでどのような作用を引き起こすかは明らかでない。そこで、社会挫折ストレスによる社会的忌避行動の誘導における内側前頭前皮質のドパミン受容体の役割を検討した。この目的のために、ドパミンD1受容体を標的としたmicroRNAを発現する組み換えアデノ随伴ウイルスを内側前頭前皮質に局所注入する実験を行い、同領域のドパミンD1受容体が社会挫折ストレスによる社会的忌避行動の誘導を抑制していることを示した。この解析をさらに進め、ドパミンD1受容体が作用する神経細胞種やD1受容体により制御されるストレス抵抗性に関わる分子の同定に迫る知見も得られつつある。現在、ドパミンD1受容体が作用する神経細胞種をさらに詳しく検討すると共に、ドパミンD1受容体を介したmPFC機能変容がストレズによる認知機能障害にも関与するかを検討している。過度のストレスやストレスの遷延化は、抑うつや不安亢進など情動変容および作業記憶や行動の柔軟性の低下など認知機能障害を引き起こし、精神疾患のリスク因子ともなる。慢性ストレスは前頭前皮質神経細胞の機能低下や形態の萎縮を引き起こし、この変化がストレスへの感受性を高めると考えられているが、そのメカニズムや作用機序は不明である。本研究はストレスによる神経回路の機能・構造変化の分子基盤を解明し、脳恒常性の維持・破綻機構に迫ることを目的としている。平成25年度は、反復社会挫折ストレスにより前頭前皮質のドパミンD1受容体の発現が有意に減少すること、前頭前皮質神経細胞におけるD1受容体の発現阻害は社会挫折ストレスによる社会的忌避行動の誘導を促進することを示した。平成26年度はこの実験の精度をさらに高め、前頭前皮質のD1受容体の発現阻害による社会的忌避行動の促進はRNA干渉に耐性を示すD1受容体の変異体の共発現により正常化されることを示した。さらに、前頭前皮質の神経細胞種特異的なD1受容体の発現阻害を行い、前頭前皮質興奮性神経細胞がD1受容体の作用部位であることを示した。次いでD1受容体が作用する分子機序を調べるために脳領域特異的な網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、社会挫折ストレスにより細胞形態制御因子の発現が前頭前皮質で多数変動すること、その変動の一部がD1受容体依存的であることを見出した。さらに、ストレスによる前頭前皮質神経細胞の形態変化にD1受容体が関与する結果も得られつつある。これらの結果は、ストレスと関連が深い精神疾患の創薬に前頭前皮質のドパミンD1受容体が標的分子となることを示している。

社会挫折や孤独から受けるストレスはうつ状態、快感覚の減弱、不安の亢進、注意や記憶力の低下など様々な認知情動変化を引き起こし、うつ病や統合失調症のリスク因子ともなる。一方で、短期的で克服可能なストレスはストレスへの馴化や抵抗性を高めることから、ストレスには適応的な側面も有することが示唆されている。これまで我々は、特にマウスうつ病モデルとされる社会挫折ストレスを用いて、単回のストレスは内側前頭前皮質(medial prefrontal cortex: mPFC)に投射するドパミン系を活性化してストレスによる情動変化を抑制すること、社会挫折ストレスの反復はこのmPFCドパミン系の活性化を抑制し、社会的忌避行動など情動変化を引き起こすことを示した。以上のことから、mPFCドパミン系はストレス抵抗性を高めることが示唆されるが、mPFCでストレス抵抗性を増強するドパミン受容体サブタイプとその作用機序は不明である。本研究では、mPFCドパミン系がストレス抵抗性を増強する作用機序の解析を行った。平成25年度から平成26年度にかけてはドパミン受容体サブタイプの同定とこのドパミン受容体サブタイプの作用を担うmPFCの神経細胞種の特定を行い、mPFCの興奮性神経細胞のD1受容体が社会挫折ストレスへの抵抗性を増強することを見出した。平成27年度はストレス抵抗性でのD1受容体の作用機序を検討した。社会的忌避行動を誘導しない単回の社会挫折ストレスではmPFC浅層の興奮性神経細胞の尖端樹状突起の造成と、この樹状突起でのスパイン増加がD1受容体依存的に誘導されることを見出した。以上の結果から、mPFC興奮性神経細胞のD1受容体は社会挫折ストレスへの抵抗性を増強すること、この過程にはmPFC浅層の興奮性神経細胞での尖端樹状突起の造成とスパイン増加が伴うことが示された。本研究の目的はストレスによる神経回路の機能・構造変化の分子基盤を明らかにすることである。これまでに組換えウイルスベクターを用いた脳領域・神経細胞種特異的な遺伝子発現制御法を確立し、前頭前皮質興奮性神経細胞のドパミンD1受容体が社会的ストレスによる抑うつ行動の誘導を抑えることを見出した。しかし、D1受容体がストレス抵抗性をもたらす作用機序の同定には至っておらず、今後の課題である。また、脳領域特異的な網羅的遺伝子発現解析から、社会的ストレスにより細胞形態制御因子の発現が前頭前皮質で多数変動すること、その変動の一部がD1受容体依存的であることを見出した。しかし、これらの遺伝子発現変化とD1受容体によるストレス抵抗性の付与との因果関係は不明であり、今後の検討課題である。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経細胞種特異的なD1受容体の発現阻害から、前頭前皮質興奮性神経細胞のドパミンD1受容体がストレス抵抗性に重要であることを見出した。しかし、前頭前皮質には性質や投射部位の異なる神経細胞が多数存在し、どの細胞でD1受容体シグナルが機能するかで神経回路への影響は大きく異なる。このため神経投射特異的な遺伝子発現制御法を立ち上げて、D1受容体がストレス抵抗性を付与する前頭前皮質内外の神経回路の同定を試みる。脳領域
高圧下での含水マントル鉱物の構造と物性の解析

地球の上部マントルに安定領域をもつと考えられている幾つかの含水相について研究した.含水ワーズレアイトに関し,対称性の異なるものが存在することが報告されていたが,本研究により,対称性の変化は構造の基本モジュールの積み重なり方の違い,すなわち,stacking faultによることが明らかになった.このことから無水のワーズレアイトと含水ワーズレアイトは連続固溶体を形成すると考えてよいことが示された.また,22GPa,1680°Cの条件下で合成された含水リングウダイトの結晶構造を解析した結果,Siの5%にMgとのdisorderが認められた.SiとMgとのdisorderが見出されたのはマグネシウムシリケイトのスピネルでは本研究が最初の例である.Phlogopiteとmuscoviteについて8.5GPaまでの高圧下における単結晶X線回折法と赤外吸収スペクトル法による研究を行った結果,OH伸縮振動のバンドの圧力依存性はphlogopiteとmuscoviteでは圧力に対して逆の傾向を示すことがわかった.3.9GPaの高圧下までの単結晶X線回折法による解析の結果は,圧力による構造の変化は,加圧によってもほとんど変化しないsilicate層と最も圧縮されやすいK siteによって特徴づけられることが解った.10.8GPaまでの高圧下でのphase Aの構造を放射光及び封入型X線管を用いた単結晶X線法で調べた結果,phase Aの構造の圧力に対する振る舞いは,オリビンであるforsteriteによく似ていることが解った.今回humite groupの鉱物の一つであるchondroditeについて6GPaまでの高圧下で結晶構造の研究をし,結晶構造や弾性定数はforsteriteに極めて近い事を明らかにした.地球の上部マントルに安定領域をもつと考えられている幾つかの含水相について研究した.含水ワーズレアイトに関し,対称性の異なるものが存在することが報告されていたが,本研究により,対称性の変化は構造の基本モジュールの積み重なり方の違い,すなわち,stacking faultによることが明らかになった.このことから無水のワーズレアイトと含水ワーズレアイトは連続固溶体を形成すると考えてよいことが示された.また,22GPa,1680°Cの条件下で合成された含水リングウダイトの結晶構造を解析した結果,Siの5%にMgとのdisorderが認められた.SiとMgとのdisorderが見出されたのはマグネシウムシリケイトのスピネルでは本研究が最初の例である.Phlogopiteとmuscoviteについて8.5GPaまでの高圧下における単結晶X線回折法と赤外吸収スペクトル法による研究を行った結果,OH伸縮振動のバンドの圧力依存性はphlogopiteとmuscoviteでは圧力に対して逆の傾向を示すことがわかった.3.9GPaの高圧下までの単結晶X線回折法による解析の結果は,圧力による構造の変化は,加圧によってもほとんど変化しないsilicate層と最も圧縮されやすいK siteによって特徴づけられることが解った.10.8GPaまでの高圧下でのphase Aの構造を放射光及び封入型X線管を用いた単結晶X線法で調べた結果,phase Aの構造の圧力に対する振る舞いは,オリビンであるforsteriteによく似ていることが解った.今回humite groupの鉱物の一つであるchondroditeについて6GPaまでの高圧下で結晶構造の研究をし,結晶構造や弾性定数はforsteriteに極めて近い事を明らかにした.変型スピネル(Wadaslyite,Mg2SiO4)やスピネル(Ringwoodite,Mg2SiO4)は地球の上部マントル下部の遷移帯の主要構成鉱物であると考えられているが,Mgの一部をHで置き換えた含水変型スピネル相やスピネル相につき,その結晶構造におよぼす圧力の影響を調べた.1300°C,15.5GPaで合成された含水変型スピネル相や,1680°C,22GPaで合成された含水スピネル相の結晶構造を解析し,これらの相の構造中の水素原子の席は高圧下でも安定な席として存在することを明らかにした.構造中に存在するHの水素結合に関与していると考えられる酸素-酸素間距離は加圧によってもほとんど変化せず,含水変型スピネル相やスピネル相の構造中のHの席は高圧下でも安定な席として存在することが明らかになった.Phase A,Mg_7Si_2H_6O_<11>は地球の上部マントル下部,深さ400km-670kmまでに安定領域をもつと考えられている含水相であるが,10.8 GPaまでの高圧下でのphase Aの構造を放射光及び封入型X線管を用いた単結晶X線法で調べた結果,phase Aの構造の圧力に対する振る舞いは,オリビンであるforsteriteによく似ていることが解った.これはunit cellの圧縮の体積弾性率の値がforsteriteの体積弾性率の値に近いことや10 GPa付近までの高圧下での結晶構造の圧縮がMgO_6八面体の圧縮に支配されていて,SiO_4四面体はほとんど変化しないという実験結果から示された.また,Phase Aと化学組成の類似するHumite groupの鉱物は地球の上部マントル上部,深さ400kmまでに安定領域をもつと考えられている含水相であるが,その化学組成がforsterite,Mg_2SiO_4とbrucite,Mg(OH)_2の組み合わせで表せることから,結晶構造や弾性定数もforsteriteとbruciteの組み合わせで表せるとこれまで考えられてきた.

しかし,今回humite groupの鉱物の一つであるchondroditeについて6 GPaまでの高圧下で結晶構造を解析し,弾性定数や高圧下での結晶構造の振る舞いはforsteriteに極めて近い事を明らかにした.
TGF-βシグナルを応用した制癌法の開発

TGF-βは強力な増殖抑制因子であるが、一方で上皮-間葉分化転換の促進などによりがんの浸潤・転移を促進する。本研究では、TGF-βシグナルの抑制が乳がんの転移を抑制し、脳腫瘍ではがん幹細胞の分化を促進することを示した。一方、スキルス胃がんではTGF-βは血管新生を抑制してがんの増殖を抑制することを見出した。またTGF-β拮抗剤とミセル型抗がん剤の併用は膵臓がんなどに有効であることを明らかにした。1)我々はマウス乳癌細胞株JygMC(A)を用いて、ヌードマウスを用いたがん転移モデルにおいて、アデノウイルスに組み込んだSmad7やc-Skiががんの肺や肝臓への転移を抑制することを明らかにした。一方、Smad6では同様の作用は見られなかった。Smad7をJygMC(A)細胞に安定性に発現させても転移の抑制が見られたことからSmad7はがん細胞に直接作用して転移を抑制することが示唆された。JygMC(A)細胞は間葉系細胞の形質を有しているが、Smad7はこれを上皮系細胞の形質に戻す働きがあることが示唆された。さらにDNA microarrayによる解析を行い、JygMC(A)細胞では転写因子DEC1がTGF-βによって誘導され、がん細胞の生存に重要な役割を担っていることを明らかにした。2)TGF-β拮抗剤の作用をin vivoで検討していく過程で、TGF-β拮抗剤が内皮細胞と周皮細胞の接着を妨げる結果、血管壁の漏出性に密接に関わっていることを明らかにした。そこで種々の抗がん剤との併用を行ったところ、ヌードマウスの皮下に移植した膵臓がんの増殖をTGF-β拮抗剤とGemcitabinなどの抗がん剤の併用で抑制できることが明らかとなった。さらに通常の抗がん剤よりもミセル型アドリアマイシンの方がTGF-β拮抗剤によってより顕著に効果を示すことが明らかとなった。こうした効果は膵臓がんの皮下移植モデルだけでなく、スキルス胃がんをヌードマウスの胃壁に移植した同所移植モデルでも同様の効果があることが確認され、TGF-β拮抗剤が抗がん剤との併用でとくに血管の乏しいがんの治療に有効であることを明らかにした。1.TGF-β阻害剤はがん新生血管に主に作用して血流量は減少させずにその漏出性を高める作用を有する。我々は低用量のTGF-β阻害剤を併用投与することで、アドリアマイシンを内包するブロック共重合体ミセル(ミセルアドリアマイシン)やDoxilのがん組織への分布を劇的に改善し、動物モデルにおいてBxPC3やMiaPaCa-2,panc-1.などの膵臓腺がんやスキルス胃がんOCUM-2MLNの頭著な増殖抑制に成功した。TGF-β阻害剤は正常の組織へのナノ粒子の蓄積を促進しないが、腫瘍組織における血管外移行が増加したことが効果発現のメカニズムと考えられた。2.乳がんでTGF-βによって強く誘導される遺伝子としてDNA microarrayによりDEC1を同定した。DEC1を高発現している乳がん細胞ではTGF-βによって細胞の生存が促進され、TGF-β阻害剤でアポトーシスが促進されるという興味深い結果を得た。DEC1の優性変異体を乳がん細胞JygMC(A)に発現させるとヌードマウスにおける乳がんの肝臓や肺への転移を顕著に抑制できることが明らがとなりTGF-βの新たな標的として注目された。3.TGF-βシグナルを増強させるユビキチンリガーゼとして我々はこれまでにArkadiaを同定した。ArkadiaはSmad7を分解してTGF-βの作用を増強することを我々はすでに明らかにしていたが、今回の研究で我々は癌遺伝子SkiやSnoNもArkadiaによって分解されることを明らかにした。4.リンパ管新生には転写因子Prox1が重要な役割を果たす。我々はProx1の発現がTGF-β阻害剤処理で亢進すること、in vivoでVEGF-Cの共存下ではTGF-β阻害剤がリンパ管新生を促進することを明らかにした。しかしはTGF-β阻害剤でがんの転移を示す証拠はなく、今後の検討が必要と考えられた。1.スキルス胃がん細胞株(OCUM-2MLNとOCUM-12)を用い、TGF-βII型レセプター(TbRII)の優勢抑制変異型を発現した場合のスキルス胃がんの増殖・転移に対する効果を検討した。In vitroでは優勢抑制変異型TbRIIを発現した細胞は野生型と同じように増殖したが、in vivoでは優勢抑制変異型TbRII発現細胞の増殖は著しく亢進していた。優勢抑制変異型TbRII発現細胞では腫瘍間質におけるThrombospondin-1の産生が著しく低下し、血管新生が亢進していた。このためThrombospondin-1強制発現や血管新生阻害剤Sorafenibの投与により血管新生の抑制が起こり、in vivoでのスキルス胃がんの増殖を効率よく抑制できることが明らかとなった。

2.Idタンパク様のhelix-loop-helixタンパク質であるHHMは選択的なTGF-βシグナル制御作用を持つことが明らかとなった。転写因子Olig1はSmadと結合して転写を制御するが、HHMはOlig1に結合してOlig1の作用を抑制していた。脳腫瘍細胞株U373MGはTGF-βによって増殖促進を受ける。Olig1はTGF-βによるU373MGの増殖を促進し、HHMは逆に抑制した。このためOlig1をノックダウンするとU373MGのin vivoでの増殖が抑制され、逆にHHMをノックダウンすると増殖促進が見られ、Olig1-HHM系が脳腫瘍の増殖制御に重要な役割を持っていることが示唆された。TGF-βシグナルは生体内において腫瘍の進展に促進的に働く側面と抑制的に働く側面の両面をもっており、HHMの解析は、そのうちの腫瘍促進的な側面のみを抑制することのできる化合物の開発に寄与すると考えられた。1.ヌードマウスに移植したヒトスキルス胃がん組織のDNA microarray解析を行い、TGF-βシグナルに応答して血管新生を抑制する遺伝子を同定した。すでにThrombospondin-1が血管新生抑制因子として働き、TGF-βシグナルを遮断すると脳rombospondin-1の発現が低下し、血管新生が亢進して腫瘍の増殖が見られることを明らかにしていたが,平成20年度はさらにTIMP-2がTGF-βシグナルの遮断により低下すること、この結果、腫瘍血管新生の亢進に関わっていることを明らかにした。またスキルス胃がん細胞からがん幹細胞(Cancer stem cell)をFACSを用いて単離することを試み,得られた胃がん幹細胞がTGF-βによって分化する可能性を示唆する結果を得た。さらにBMPシグナルを遮断した場合でも増殖が更新することを確認し、平成21年8月までにその分子機構の解析をDNA microarrayなどを用いて完了した。2. TGF-βによって誘導され上皮-間葉細胞分化転換に関わる転写因子(SnailやSlugなど)と癌との関わりについて検討を行った。膵臓がん細胞Panc-1ではTGF-βによってEMTが誘導されるが、EMTの誘導には活性化されたがん遺伝子Rasのシグナルが重要であることが明らかとなった。TGF-βによってSnailが誘導されるが、Rasシグナルの存在下ではSnailの誘導が顕著に見られた。一方で,他のTGF-βの標的遺伝子の誘導はRasシグナルの有無でも大きな影響を受けず、Smad7はむしろRasシグナルの存在下では抑制されることを確認した。このことからTGF-βによるEMTの誘導にはRasシグナルとの協調作用が重要で、SmadシグナルとRasシグナルの間にがん治療の新たな標的分子が存在する可能性が示唆された。ヒト脳腫瘍の中でも最も悪性度の高い膠芽腫の検体を用いて、TGF-βが脳腫瘍幹細胞の維持に寄与していることを突き止めた。さらにTGF-βの作用を種々の阻害剤で遮断することで、悪性脳腫瘍の増殖が抑制され、分化が誘導されることを発見した。さらに、TGF-βが脳腫瘍幹細胞の維持のさいに、新規のTGF-β下流遺伝子Sox4の発現を通じて転写因子Sox2の発現を誘導していることを見出した。この研究成果は脳腫瘍のがん幹細胞に対してTGF-β阻害剤やSox4、Sox2の機能抑制が有効であることを示すものであり、今後、臨床応用に向けて研究を発展させて行く。
血液がん患者における発熱性好中球減少症に対するアミノ配糖体系抗菌薬の投与法の検討

血液がんに対する化学療法においては、造血細胞を標的とした細胞毒性薬を大量に使用するために、発熱性好中球減少症(FN)は必発の合併症となる。FNの治療には、アミノグリコシド系抗生物質(AGs)が用いられる。FNの治療に用いるAGsの投与方法には、1日数回に分けて投与する方法(MDD)と1日量を1回で投与する方法(ODD)があるが、有効性と安全性に関する結論が出ていない。そこで、本研究において、AGsの一つであるトブラマイシン(TOB)のMDDとODDの有効性および安全性に関してレトロスペクティブに検討した。千葉大学病院血液内科において、FNの治療にTOBを投与した49例中、除外条件該当症例を除く18症例を対象とした。対象例を、1日2-3回投与(MDD)群(n=9)と、1日1回投与(ODD)群(n=9)に分けてベースラインに有為差が無いことを確認後に比較検討し、以下の結果を得た。1)有効性に関する検討a)血清CRP値:両群ともにCRP値は投与前後で有為に低下した。治療開始前後で50%以下に低下した例が、ODD群で6例、MDD群で4例であった。また50%以下に低下するに要した時間は、ODD群で5.2日、MDD群で7.8日だった。b)体温:1日の平均体温が37°C以下に解熱した日数が3日以上継続した症例数は、ODD群、MDD群それぞれ、5および3症例であった。また、解熱に要した治療日数は、ODD群、MDD群それぞれ、4.2日、6.3日であった。c)最近学的評価:対象18症例中5症例の血液より、緑納菌、大腸菌が検出されていたが、投与後の培養検査が行われておらず、評価できなかった。2)安全性に関する検討a)血清クレアチニン値(CRE):両群においてTOBの投与前後で変化はなかった。これらの結果から、FNにおいても、MDD投与に比べてODD投与の方が有効性が高いことが示唆された。
癌組織内エックス線元素分析電顕像と赤外分光画像計測の病態検査応用

実験腫瘍組織内の生体分子に含まれる腫瘍特異的成分分子の元素分析を操作電子顕微鏡(SEM)像として捉えることで、従来のフーリエ変換赤外(FT-IR)分光分析における癌特異的生体成分分子の振動構造分析技術による抽出顕微画像の客観性を持たせ、より説得のあるバイオイメージングの病態検査技術への導入・応用を試みた。本研究の初年度の計画項目(1)電顕元素分析像とのFT-IR画像との対比:移植腫瘍実質にはDNA由来のリン(P)元素成分が多く存在していることが判明し、その部位に一致してタンパク質2次構造成分のα-ヘリックス構造成分が多く存在していることが明らかになった。(2)生検の病理診断とFT-IR顕微分光迅速診断画像:術中生検試料である20例の肺癌の凍結切片のH.&E.染色像とFT-IR顕微分光画像の対比を行なった結果、H.&E.染色像でViableな癌領域とFT-IR顕微分光画像によるタンパク質2次構造であるα-ヘリックス成分が相関して多く存在していることが判明した。従って、FT-IR顕微分光によるがんの赤外分光マーカーとして相応しいものとして実証化できた。平成21年度の計画項目(1)電顕元素分析像とのJSTに受諾による機器開発事業により開発したFT-IR画像との対比:移植腫瘍実質にはDNA由来のリン(P)元素成分が多く存在していることが判明し、その部位に一致してタンパク質2次構造成分のα-ヘリックス構造成分が多く存在していることが明らかになった。(2)生検の病理診断とFT-IR顕微分光迅速診断画像:術中生検試料である42例の肺癌の凍結切片のH.&E.染色像とFT-IR顕微分光画像の対比を行なった結果、H.&E.染色像でViableな癌領域とFT-IR顕微分光画像によるタンパク質2次構造であるα-ヘリックス成分が相関して多く存在していることが判明した。しかも、外科病理診断に応用するために、15分間以内で迅速計測・画像構築を実現した。従って、FT-IR顕微分光によるがんの赤外分光マーカーとして相応しいものとして実証化に向けて、確実なステップに上り詰めた。本研究の次年度の計画項目(1)電顕元素分析像とのJSTに受諾による機器開発事により開発したFT-IR画との対比:移植腫瘍実質にはDNA由来のリン(P)元素成分が多く存在していることが判明し、その部位に一致してタンパク質2次構造成分のα-ヘリックス構造成分が多く存在していることが明らかになった。他に癌部位にはNa,K,Sの元素が多い事もSEM-EDX元素分析で判明した。サンプルの鮮度保持の重要性も明らかになった。従って、FT-IR顕微分光によるがんの赤外分光マーカーとして相応しいものとしてTNNI2のGeneの存在を予測し、確実なステップに上り詰めて集大成に向かっている。
マルチコンピュータ環境における負荷分散プロトコールに関する研究

本研究では,このようなネットワークで相互に接続された複数の計算機が存在する環境(以下,マルチコンピュータ環境)における負荷分散方式の提案を行なうことを目的として研究を行っている.提案方式である自律負荷分散方式は,負荷を持つコンピュータが自らの持つ情報をもとに,処理の依頼先コンピュータを自律的に決定し,依頼先コンピュータと1対1通信による交渉を行なうことで負荷の分散を実現する方式である.また,処理の実行を依頼されたコンピュータも,自らの持つ情報をもとに依頼の諾否や別のコンピュータへの更なる依頼の実行を自律的に決定する方式である.本年度はシミュレーション評価によって得られた.以下の点についての発表を行った.・負荷の投入が均一であり,各計算機の処理能力が均一である場合に,同方式を用いない場合にタスクの処理を行なえない様な高負荷時においても,タスク処理を行なうことができる.・負荷の投入が特定の計算機に集中する不均一負荷状態においても,全体の負荷が均一となるような負荷の分散を行える.・各計算機の処理能力が異なる場合に,低負荷時には処理能力の高い計算機へのタスク割当てが行なえ,高負荷時には全てのタスクの処理時間の均一化が行える.・セグメント化されたネットワークのように,ノード間で通信時間が異なる場合においても,適切な負荷分散が行える.また,自律負荷分散方式を同一機種コンピュータが単一のイーサネットに接続されたマルチコンピュータ環境への実装を行い,実際のシステム上での評価を行った.その結果,シミュレーションと同様の結果を得ることができ,自律負荷分散方式が実際のシステム上でも有効であるとの知見を得た.なお,これらの結果については,現在学会論文誌への投稿を準備中である.本研究では,このようなネットワークで相互に接続された複数の計算機が存在する環境(以下,マルチコンピュータ環境)における負荷分散方式の提案を行なうことを目的として研究を行っている.提案方式である自律負荷分散方式は,負荷を持つコンピュータが自らの持つ情報をもとに,処理の依頼先コンピュータを自律的に決定し,依頼先コンピュータと1対1通信による交渉を行なうことで負荷の分散を実現する方式である.また,処理の実行を依頼されたコンピュータも,自らの持つ情報をもとに依頼の諾否や別のコンピュータへの更なる依頼の実行を自律的に決定する方式である.本年度はシミュレーション評価によって得られた.以下の点についての発表を行った.・負荷の投入が均一であり,各計算機の処理能力が均一である場合に,同方式を用いない場合にタスクの処理を行なえない様な高負荷時においても,タスク処理を行なうことができる.・負荷の投入が特定の計算機に集中する不均一負荷状態においても,全体の負荷が均一となるような負荷の分散を行える.・各計算機の処理能力が異なる場合に,低負荷時には処理能力の高い計算機へのタスク割当てが行なえ,高負荷時には全てのタスクの処理時間の均一化が行える.・セグメント化されたネットワークのように,ノード間で通信時間が異なる場合においても,適切な負荷分散が行える.また,自律負荷分散方式を同一機種コンピュータが単一のイーサネットに接続されたマルチコンピュータ環境への実装を行い,実際のシステム上での評価を行った.その結果,シミュレーションと同様の結果を得ることができ,自律負荷分散方式が実際のシステム上でも有効であるとの知見を得た.なお,これらの結果については,現在学会論文誌への投稿を準備中である.
免疫染色、次世代シークエンスを用いた胃癌のHER2抗体薬の耐性メカニズムの解明

近年の新規薬剤の開発における恩恵にも関わらず、切除不能進行胃癌は依然として予後不良である。分子標的治療薬においては、初期耐性、耐性獲得が問題となっており、我々は、HER2陽性胃癌のハーセプチン治療における耐性機序を解明するために、前向き試験として治療前、治療中、治療終了の腫瘍生検から得られた組織検体を用いて、今年度はHERコピー数、免疫関連遺伝子の発現解析を行った。HER2コピー数は、腫瘍組織からDNAを抽出し、digital PCRを用いて評価した。治療開始時、治療中、増悪時の検体を用いて、免疫染色強度との比較も行った。HER2のIHC 3+の症例ではHER2コピー数が高い傾向が認められる一方で、HER2 2+の症例はHER2コピー数が低値であった。ハーセプチン治療で奏効ならびに長期の治療成功期間が得られている症例では、治療無効の症例と比較して、治療前のHER2コピー数が有意に高い傾向が認められた。ハーセプチン治療増悪時にHER2の免疫染色発現が消失する(HER2 loss)の症例は、治療前のHER2コピー数が低値な症例に多く認められた。HER2コピー数は治療効果予測や治療モニタリングとして有用である可能性が示唆された。胃癌においては、免疫チェックポイント阻害薬の有効な症例は限定的で、約半数で効果が認められない。腹膜播種を有する症例では、無効な症例が多く、予後不良であると過去に報告されていた。我々は原発巣と腹膜播種の腫瘍組織からRNAを抽出し、nCounterを用い、免疫関連遺伝子の発現を網羅的に解析した。層別化クラスター解析では、原発巣と腹膜播種の間で、個人差を超えるような発現の違いは認めなかった。一方で、CD70、FAS、MAF、IL-3等の発現は腹膜播種で高い傾向が認められた。免疫関連遺伝子の発現が高い症例は、EBウイルス陽性、HER2陽性症例で認められた。分子標的治療薬においては、抗体薬の初期耐性、耐性獲得が問題となっており、世界中で機序解明のための研究が行われている。HER2陽性乳癌では、ハーセプチン以外にも、ラパチニブ、ペルツズマブ、T-DM1といった抗HER2治療薬の有用性が承認されいるが、HER2陽性胃癌を対象に行われたT-DM1、Pertuzumabの大規模試験では有用性が証明されなかった。これは、胃癌が乳癌と異なり、形態、分子学的にも不均一な腫瘍であることが影響を与えたと考えられる。我々は、HER2陽性胃癌のハーセプチン治療における耐性機序を解明するために、前向き試験として治療前、治療中、治療終了の腫瘍生検から得られた組織検体を用いて、腫瘍増殖に関連する細胞膜受容体の免疫染色(IHC)ならびに次世代シークエンサー(NGS)による遺伝子変異ならびにCopy number変化(CNVs)を評価を行うこととなった。HER2胃癌における新たな治療バイオマーカーや治療標的の開発につながると考える。実際に得られた保存された腫瘍組織(FFPEブロック)から薄切を行い、IHCならびにNGS解析が可能な検体を評価した上で、各々の解析を順番に施行している。免疫染色では、治療標的にも成り得る代表的なHER2、EGFR、HER3、MET、FGFR、IGF-1Rの発現を評価した。実際に、治療中から治療後の評価で、HER2発現は6割の症例で消失していた。また、治療前と比較してIGF-1Rの発現している症例が、治療後で有意に増加していることを確認した。治療前の遺伝子変化では、TP53変異が高頻度で認められ、KRAS、BRAF、SMAD4、CDKN2A、CDH1の変異も頻度は少ないが確認されている。IHCならびにNGS解析の解析結果が得られてきており、全てのデータが集積されたのちに、患者背景や治療効果との関連性について統合的に解析をする予定である。

我々は原発巣と腹膜播種の腫瘍組織からRNAを抽出し、nCounterを用い、免疫関連遺伝子の発現を網羅的に解析した。層別化クラスター解析では、原発巣と腹膜播種の間で、個人差を超えるような発現の違いは認めなかった。一方で、CD70、FAS、MAF、IL-3等の発現は腹膜播種で高い傾向が認められた。免疫関連遺伝子の発現が高い症例は、EBウイルス陽性、HER2陽性症例で認められた。IHCならびにNGS解析の結果を統合的に解析する予定である。今後の研究発展のため、近年、ctDNAとしてHER2増幅を対象として抗HER2治療を行う臨床試験も散見される。実際に胃癌組織において、HER2遺伝子増幅とHER2タンパク発現にどれほど相関があるのか、また治療中の変化についてdegital PCR等で検討を行う。また、近年において、免疫チェックポイント阻害薬の有用性が認められており、胃癌における免疫関連遺伝子の発現についても、今後の治療開発の進展のため、解析を行う予定である。当該年度に予定していた免疫染色ならびにNGS解析が進行中であるため、当該年の未使用額は次年度の物品費として充てさせていただききたいと考えております。当該年度の未使用額と次年度請求額の使用計画として、免疫染色、遺伝子解析にかかる物品費ならびに免疫関連遺伝子の発現解析の受託測定に使用する予定しています。