hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実時間PSAによる大規模集客施設危機管理システムの開発

平常時から施設運営に携わる人材と機器を活用し,情報収集と避難誘導能力を高め迅速な状況把握と緊急対応を実現することで,高価な機器や制御設備を擁せずとも効果的な危機管理が実現できる情報システムを提案した.提案した時空間上のPSAモデルと情報収集装置を統合する緊急事態管理センターシステムにより,迅速な避難誘導と事前の危険察知及び対策が図られることで効果的な危機管理と減災が実現できる.具体的には,多くの大規模集客施設が保有する通信システムに加え,監視カメラ画像の画像処理等により群衆流動を解析する機能及び現場情報に基づき,ET解析による実時間PSAにより時空間モデル上で群衆誘導ルートを算定する機能により,大規模災害時の入場者の安全確保が実現できる.平成19年度は,大規模集客施設における過去の事故事象等を調査するため,国内の大規模集客施設へのヒアリング等を実施した.しかし,セキュリティ及び施設契約上等の理由から既存システムの仕様等を調査することができなかった.そこで,調査方法を文献調査に切り替え,大規模集客施設の防災設備に関する文献等を収集し,防災システムに関する調査を実施した.既存システム等の調査結果に基づき,特定施設及び特定要素(特定機器の故障率や発火率等)のデータベース化に基づくPSAではなく,群衆流動に起因するET解析モデルの構築を行った.さらに,施設被害と機能喪失及び避難者の移動量の時空間データ及び施設ネットワークモデルの属性となる実時間PSA解析結果に基づき,避難誘導のロジスティクス解析を行う緊急事態管理センターシステムのプロトタイプシステムを開発した.また,情報収集方式として,既存施設の多くが保有している監視カメラ画像等から群衆流動量と属性を検知する方式を検討した.平常時から施設運営に携わる人材と機器を活用し,情報収集と避難誘導能力を高め迅速な状況把握と緊急対応を実現することで,高価な機器や制御設備を擁せずとも効果的な危機管理が実現できる情報システムを提案した.提案した時空間上のPSAモデルと情報収集装置を統合する緊急事態管理センターシステムにより,迅速な避難誘導と事前の危険察知及び対策が図られることで効果的な危機管理と減災が実現できる.具体的には,多くの大規模集客施設が保有する通信システムに加え,監視カメラ画像の画像処理等により群衆流動を解析する機能及び現場情報に基づき,ET解析による実時間PSAにより時空間モデル上で群衆誘導ルートを算定する機能により,大規模災害時の入場者の安全確保が実現できる.平成19年度は,大規模集客施設における過去の事故事象等を調査するため,国内の大規模集客施設へのヒアリング等を実施した.しかし,セキュリティ及び施設契約上等の理由から既存システムの仕様等を調査することができなかった.そこで,調査方法を文献調査に切り替え,大規模集客施設の防災設備に関する文献等を収集し,防災システムに関する調査を実施した.既存システム等の調査結果に基づき,特定施設及び特定要素(特定機器の故障率や発火率等)のデータベース化に基づくPSAではなく,群衆流動に起因するET解析モデルの構築を行った.さらに,施設被害と機能喪失及び避難者の移動量の時空間データ及び施設ネットワークモデルの属性となる実時間PSA解析結果に基づき,避難誘導のロジスティクス解析を行う緊急事態管理センターシステムのプロトタイプシステムを開発した.また,情報収集方式として,既存施設の多くが保有している監視カメラ画像等から群衆流動量と属性を検知する方式を検討した.
統合失調症における生物学的指標の探索研究

統合失調症は重篤な精神疾患であるが、診断上の客観的指標の欠如、疾患としての異種性などにより原因遺伝子の同定は困難である。本研究では生物学的指標としてプレパルスインヒビション(prepulse inhibition:PPI)という現象に着目し、患者群、健常対照群のPPIデータを解析し、遺伝子解析試料として唾液試料の有用性を検討し、将来実施するゲノム研究のリソース拡充のための基盤整備を行った。本研究課題の初年度である平成22年度は、研究代表者らが国内の複数の病院、施設などの共同研究機関へ出向き、本研究課題の目的・方法などの詳細ついて機関代表者及びスタッフらに説明を行い、研究への協力を要請する作業を実施した。研究への協力が得られることになった機関においては、研究への参加者をリクルートする方法、測定機器の設置場所の選定、被験者から採取する血液検体の回収方法などの具体的な方策について、機関側の担当者らと話し合いを重ねて行なった。また、本研究に協力するに当たり、各機関で必要となる倫理的な手続きなどについても協議を繰り返し行った。人を対象とする本研究課題を遂行する上で、共同研究機関との緊密な連携体制の確立は必須であり、また倫理面にも配慮することが非常に重要である。このため、本年度は、実験系を動かす前段階としての基盤体制作りに重点を置いた活動を継続することによって、実際に被験者を対象とした各種検査を実施する上で必要となる諸手続きの内容を、各機関の担当者らと協議を繰り返しながら確認し、手続きを慎重に進めていった。また、一部の機関においては、健常コントロールとして研究への参加を希望するスタッフに対し、本研究ならびに精神疾患のゲノム研究についての内容説明を書面をもって行い、文書による同意が得られた被験者から、末梢血液の採取をPPI測定に先立って行い、ゲノム研究における貴重な試料となるDNA抽出作業を実施した。今年度は、研究への協力者(被験者)のリクルート、およびプレパルスインヒビション(prepulse inhibition:PPI)の測定を含めた各種のデータ収集を主として実施する予定であった。PPI検査を実施する際には、事前の同意説明、聴力検査なども含めると、研究への協力者には長い時間に渡るご協力を頂く必要がある。本研究を実施する上で、研究への協力者への負担を軽減し、より参加しやすい条件を検討することが重要と考え、PPIの測定時間の短縮化について、既存の基礎的なデータを対象として検討を加えた。また、当初は協力者よりDNA抽出、血中生理活性物質を目的とした採血を実施する予定であったが、採血量を減らすことにより、研究への協力者に与える侵襲度を下げることが、参加者人数を増やす上で必要な対処と考え、末梢血液の代りに口腔内の唾液がDNA抽出の代替試料と成り得るか否かの検討を行った共同研究機関である医療機関のスタッフを対象として、本研究についての同意説明を実施し、同意の得られた方よりDNA Genotek社製のOragene DNAキットを用いて2mLの唾液を採取した。採取済みの唾液を試料として、キットのプロトコールに従ったDNA抽出法、およびBeckman Coulter社製のAgencourt DNAdvance Kitを用いたDNA抽出の2法を実施し、DNA抽出作業を行ったところ、どちらの方法でも一定純度のDNAが得られた。この結果を受け、今後本研究課題へ参加頂く協力者に対しては、DNA抽出用の試料として、採取時の侵襲性が殆どない口腔内唾液採取という方法を利用する方針とした。統合失調症は重篤な精神疾患であるが、診断において客観的な指標を欠き、疾患としての異種性を内包するなどの諸問題により、原因遺伝子の同定は未だに困難な状況にある。疾患の生物学的指標の活用はこの問題の解決の一助になると考えられる。表現型と遺伝子型との間に位置する中間表現型としてのエンドフェノタイプという概念が提唱されているが、統合失調症のエンドフェノタイプの一つとされるプレパルスインヒビション(prepulse inhibition:PPI)は、驚愕反応を惹起させる強い感覚刺激の直前に、弱い感覚刺激を提示することによって、驚愕反応が抑制される現象であるが、統合失調症患者では、健康対照者と比較してこの抑制が減弱しているという報告が様々な人種を対象とした研究において繰り返しなされている。本研究では、統合失調症患者、健康対照者を対象として、音刺激を用いて計測したPPIデータについて、喫煙歴、服薬内容などの各種情報と組み合わせ、様々なパラメータを用いた解析を行い、研究参加者からDNA抽出用の試料を採取し、将来実施予定である疾患のゲノム研究におけるリソース拡充のための基盤整備を行った。また、ゲノム研究においてはサンプル数の拡充が必須であるが、その解析対象となるDNAの抽出元の試料として、採取時に危険性の無い唾液サンプルが、血液の代替試料と成り得るか否かについても、異なる抽出方法を用いて検討を行った。共同研究機関先で、研究への協力者の募集窓口となって下さっていた担当者が急遽異動となり、また、状況(環境)変化が種々生じたため、研究協力者を募集することに一時期支障をきたしたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。

最終年度は、これまでの遅れを挽回すべく、本研究課題遂行に充てる時間を増やし、共同研究機関との協調体制を整えなおし、かつ、研究への協力者に依頼する検査をより参加しやすい条件に変更して本研究を推進していく。24年度が最終年度であるため、記入しない。
授業実践における教師のフロー体験に内在する実践的意義の探究

本研究の目的は,授業における快情動の経験が教師の実践を具体的にどのように支え,洗練するのに寄与しているのかを明らかにすることであった。得られた知見として,授業におけるフロー体験が教師の即興性や創造性などの専門性発揮及び専門性開発を促す役割を果たしているという,教師の情動的実践に関する重要知見が得られ,教育実践と教職専門性研究双方に有益な示唆を与えることが本研究の意義及び重要性として挙げられる。本研究の目的は,フロー理論を分析枠組みに措定し,(1)授業中,教師に生起する喜びや楽しさといった快感情が教師自身の認知,行動,動機づけにどのような影響を及ぼすのか,(2)教師は快感情を強く経験する授業で生徒に対してどのような働きかけを行い,生徒はそれにどのような反応を示すのか,の2点を検討し,授業における快感情経験が教師の実践を具体的にどのように支え,洗練するのに寄与しているのかを明らかにすることであった。そのために,平成22年度にはフロー理論とその研究手法,および教師の感情に関わる基礎研究を行うと共に,フローを捉えるために開発された経験抽出法質問紙(ESM)の教師用を開発した。教師用ESMの開発にあたっては,中等学校教師を対象に授業終了直後,質問紙調査を複数回実施し尺度の信頼性・妥当性を高めた。また,平成22年度中には上記の基礎研究および開発研究が進展したため、平成23年度実施予定の実践研究も開始した。その研究結果を受け,特に,授業における教師による実践の省察と感情との関連性について研究を進め,日本教育方法学会第46回大会で研究発表を行い,福井大学教育地域科学部紀要に研究論文を投稿,採択され,教師の快感情経験に関する理論を前進させるに至った。以上,平成22年度研究成果として得られた知見として,教師は授業の挑戦水準と自己の能力水準を高く評価する授業で喜びや楽しさを強く経験し,同時に注意集中といった認知能力,生徒に対する積極的な働きかけや活力といった活動性,授業への専心没頭と統制感が高まることが示唆された。以上の研究成果か,授業におけるフロー体験が教師の即興性や創造性などの専門性の発揮と発達を促す役割を果たしているという重要事象の存在が示唆され,本研究の意義として,教育実践と教職専門性研究双方に有益な示唆を与えることが示された。本研究の目的は,フロー理論を分析枠組みに措定し,(1)授業中,教師に生起する喜びや楽しさといった快情動が教師自身の認知,行動,動機づけにどのような影響を及ぼすのか,(2)教師は快情動を強く経験する授業で生徒に対してどのような働きかけを行い,生徒はそれにどのような反応を示すのか,の2点を検討し,授業における快情動の経験が教師の実践を具体的にどのように支え,洗練するのに寄与しているのかを明らかにすることであった。そのために,フロー理論とその研究手法,および教師の感情に関わる基礎研究を行うと共に,フローを捉えるために開発された経験抽出法質問紙(ESM)の教師用を開発した。この研究結果を受け,日本教育方法学会第46回大会で研究発表を行った。また,国際会議において,本研究に関する研究発表も行った。以上の取組に基づき,『教育方法学研究』第36巻に本研究課題が学術論文として採択されることとなった。また,研究が進展したことを受け,本研究課題を探究するための実践研究として,授業における教師による実践の省察と感情との関連性について研究を進めるに至った。以上,本研究成果として得られた知見として,教師は授業の挑戦水準と自己の能力水準を高く評価する授業で喜びや楽しさを強く経験し,同時に注意集中といった認知能力,生徒に対する積極的な働きかけや活力といった活動性,授業への専心没頭と統制感が高まることが示唆された。以上の研究成果から,授業におけるフロー体験が教師の即興性や創造性などの専門性発揮及び専門性開発を促す役割を果たしているという,教師の情動的実践に関する重要知見が得られ,教育実践と教職専門性研究双方に有益な示唆を与えることが本研究の意義及び重要性として挙げられる。
インスリン抵抗性と血管合併症を形成する肝臓由来新規ホルモンの機能解析

ヒト肝臓での発現がインスリン抵抗性および高血糖と関連する機能性ヘパトカインとしてセレノプロテインP(selenoprotein P ; SeP)を同定した。SePは主に肝臓で産生される分子量約50キロダルトンの分泌タンパクで、必須微量元素であるセレンの輸送タンパク、およびグルタチオンの酸化を介した抗酸化タンパクとして機能する。in vitroおよびin vivoの検討から、SePは、少なくとも一部にAMPキナーゼの活性抑制を介して全身のインスリン抵抗性を引き起こし、糖代謝を障害することがわかった。1.細胞レベルでの機能解析による肝臓由来新規分泌蛋白のスクリーニング1-1)候補となる分泌蛋白の精製:分泌蛋白の機能解析をおこなうために,(1)大腸菌の系を用いて大量精製した蛋白、(2)発現ベクターを用いた哺乳類細胞への一過性発現、(3)siRNAを用いたノックダウンの系を用い、以下の解析を行った。1-2)培養細胞を用いたインスリン作用のスクリーニング:候補分泌蛋白のインスリン作用に及ぼす影響を、A)インスリンによる肝糖放出抑制率、B)3T3-L1脂肪細胞へのインスリン依存性糖取り込み、C)免疫沈降法およびWesternblotting法を用いた細胞内インスリンシグナル伝達を指標に解析した。その結果、2型糖尿病患者およびモデル動物の肥満・インスリン抵抗性と関連して肝臓で発現亢進したヘパトカインBは、培養肝細胞において、インスリン依存性Aktリン酸化を抑制し、肝糖新生を亢進させる一方、3T3-L1脂肪細胞へのインスリン依存性糖取り込みを促進した。これらの作用がsiRNAを用いたノックダウンにより解除されたことから、ヘパトカインBはインスリン作用を阻害する肝臓由来ホルモンであることがわかった。1-3)培養細胞を用いた血管新生作用のスクリーニング:妊娠8.5日目のマウスから胎仔を摘出し,血管系幹細胞の起源のひとつとされるパラ大動脈臓側中胚葉(PAS)領域を取り出し、ストローマ細胞株であるOP9細胞上で培養し血管系細胞への作用を検討した。その結果、ヘパトカインBが強力な血管内皮細胞増殖抑制作用を有することを同定した。1.新規肝臓由来分泌蛋白セレノプロテインPの個体レベルでの機能解析培養細胞実験の結果、インスリンの糖代謝作用、および血管新生を阻害する新規ヘパトカインとしてセレノプロテインPを同定した。21年度は実験動物を用いてin vivoでの機能解析を行った。(1)分泌蛋白を直接投与するとマウスに耐糖能異常とインスリン抵抗性が生じた。(2)RNAiを急速尾静脈投与し肝特異的に分泌蛋白発現をノックダウンしたマウスではインスリン感受性が改善した。(3)セレノプロテインPノックアウトマウスと野生型マウスとの間で、体重、摂餌量、基礎代謝等に差を認めなかった。(4)セレノプロテインPノックアウトマウスでは肝臓および骨格筋でのインスリン感受性が亢進していた。2.セレノプロテインPのヒト病態での意義セレノプロテインPのELISA系を確立して2型糖尿病患者血清濃度を測定したところ、セレノプロテインPの血清濃度は空腹時血糖およびHbA1Cと有意に正相関した。前年度までの研究で、新規肝臓由来分泌蛋白セレノプロテインPがマウス個体レベルで耐糖能異常とインスリン抵抗性を形成することがわかった。本年度はセレノプロテインPの作用機序を研究した。1.インスリン抵抗性関連既知因子の発現を同細胞で網羅的に検討した結果、SeP投与細胞ではAMPKのリン酸化とその下流のACCのリン酸化が減弱していた。3. SePタンパク投与H4肝細胞では、C-14-oleateのC-14-CO_2へのベータ酸化も低下していた。4.精製SePタンパク1mg/kgBWをC57BLマウスに静脈投与し、6時間後に肝臓を摘出しタンパク発現を検討したところ、AMPKおよびACCのリン酸化は有意に低下していた。6. SeP投与でも細胞内AMP, ATP濃度には変化はなかった。7. SeP投与細胞では、AMPKリン酸化を負に制御するプロテインフォスファターゼ2C(PP2C)のタンパク発現が亢進していた。一方、AMPKKであるLKB1、CaMKK betaの総タンパク発現量に差はなかった。以上より、セレノプロテインPはautocrine, paracrineとして肝細胞に作用し、AMPKのリン酸化を減弱させることで肝インスリン抵抗性を誘導することが明らかとなった。
レーザーアシステッド電子散乱による原子・分子の光ドレスト状態の解明

フェムト秒レーザーアシステッド電子散乱(LAES)観測装置を改修して、検出感度を大幅な向上と、>0.1度の散乱角度までの検出感度の獲得に成功した。この装置を用いて、Xe原子を試料としてLAES散乱角度分布の測定を行った結果、散乱角度0.10.5度の領域に光ドレスト状態形成を示す明らかなピーク構造を観測し、LAES過程に現れる光ドレスト状態の効果を初めて実験的に見出した。さらに、散乱角度24度の領域においても予期しない光ドレスト状態の効果が現れ、レーザー電場による原子・分子の電子雲のゆがみが複雑な内部構造を持っている可能性が示唆された。本研究ではレーザーアシステッド電子散乱(LAES)過程を用いて、強レーザー場中の原子や分子の光ドレスト状態の性質を直接プローブすることを目的としている。平成25年度は、「1.高強度レーザー場による高次LAES遷移の観測」、および、「2.LAES小角散乱信号測定によるドレスト状態観測」を行った。1.高強度レーザー場による高次LAES遷移の観測高強度フェムト秒近赤外レーザー場におけるXe試料による電子散乱実験を行い、散乱電子のエネルギー分布と角度分布を測定した。その結果、近赤外域のレーザー場によって誘起される高次の多光子遷移を伴うレーザーアシステッド電子散乱信号の観測に初めて成功した。散乱電子のエネルギースペクトルには、通常の弾性散乱信号に加え、n光子分エネルギー増加した信号が現れ(n = +1, +2, +3, +4, +5, +6)、それらの強度は理論シミュレーションの結果と良い一致を示した。2.LAES散乱によるドレスト状態観測LAES小角散乱信号の観測をめざしてフェムト秒LAES観測装置を改良し、検出可能な散乱角度領域を2.3-12.0度から0.1-12.0度に拡大した。改良された装置を用いて、Xe原子を試料としたLAES散乱角度分布の測定を行った結果、散乱角度0.1-0.5度の領域に明らかなピーク構造を観測した。この観測結果は、光ドレスト状態形成の効果が散乱角度01度の領域にピーク構造として現れると予測された従来の理論的研究と良く一致しており、LAES過程に現れる光ドレスト状態の効果が初めて観測されたことを示している。平成24年度は、「1.フェムト秒LAES観測装置の改良」、および、「2.LAES散乱によるドレスト状態観測」を行った。1.フェムト秒LAES観測装置の改良電子パルス発生用紫外レーザー光のパルス幅を伸長することによって電子パルス時間幅の最適化を行った。その結果、LAES信号の強度変化を指標にして、電子パルスとレーザーパルスとの時間差調整を行うことが可能となり、LAES観測のために最適な実験条件を精密に決定できるようになった。これらの改良によって、LAES信号の検出効率が10倍程度向上した。2.LAES散乱によるドレスト状態観測改良されたフェムト秒LAES観測装置を用いて、Xe原子を試料として散乱角度212度の範囲におけるLAES散乱角度分布の測定を行った。従来の理論的予測では、光ドレスト状態形成の効果は、散乱角度01度の領域に現れると考えられていたが、散乱角度24度の領域においても光ドレスト状態の効果を考慮しない理論予測との不一致がみられた。同様の結果は、CCl4分子を試料としたLAES散乱角度分布の測定でも観測された。今回得られた実験結果は、強レーザー場中での原子・分子の光ドレスト状態が従来の理論モデルでは十分に記述出来ておらず、レーザー電場による電子雲の歪みが複雑な内部構造を持っている可能性を示唆しており、今後レーザー場強度依存性などを詳細に検証する必要があると考えられる。計画当初は電子分析器前に設置された電子ビーム阻止用ファラデーカップを取り外し、電子検出器の手前に新たにファラデーカップを設置することによって、散乱角度012度のLAES信号を観測する予定であった。しかし、電子検出器の手前にファラデーカップを設置したところ、迷電子由来の雑音信号が大幅に増加し、LAES信号の観測が困難であることが判明した。そこで、電子ビーム径を100μm程度まで縮小し、電子分析器前に極めて小さなファラデーカップを設置することによって、散乱角度0.212度の散乱電子を観測するように方針を転換した。電子ビーム径の縮小に伴い、散乱電子信号の減少が予測されるが、平成24年度にフェムト秒LAES観測装置の信号検出効率の大幅な向上に成功している。

さらに、散乱角度24度の領域においても実験結果と理論予測との不一致が観測されていることから、強レーザー場中の原子・分子の光ドレスト状態について、従来の理論では予測できていない新たな知見が得られるものと期待される。平成25年度は、超小型電子ビーム阻止用ファラデーカップを開発し、電子ビーム径100μm程度の電子パルスを用いてフェムト秒LAES実験を行うことによって、散乱角度0.212度のLAES散乱角度分布の測定を行う。はじめに、Xe原子を試料として、様々なレーザー場強度でLAES信号の角度分布を測定する。次に、Ar原子やCCl4分子を試料として同様の実験を行い、得られた実験結果と光ドレスト状態の効果を考慮しない理論による予測とを詳細に比較検討する。さらに、実験結果を再現するような新たな理論モデルを構築することによって、原子・分子内の電子雲が高強度レーザー場によって時々刻々変形していく様子を解明する。次年度使用予定の研究費(630円)は、平成24年度研究費執行における端数残金として生じた。この研究費は少額消耗品購入に充てる予定である。
無機多孔体を活用する水中での有機合成

本質的にシリカゲル表面と有機物質との間には静電的な相互作用が働く。この状態に水が存在すれば、水との静電反発により有機物のシリカゲル表面への吸着が促進され、そこでの反応が期待できる。また、反応場の面積は、従来の水-有機相の界面と比べて格段に広くなり高効率的に反応が進行すると考えられる。従って、水-無機多孔体系による環境低負荷型の有機合成反応が実現可能であると考えた。シリカ-水系を反応場とするアジリジンの合成およびアジリジンの開環について精力的に検討した。その結果、触媒量のヨウ素存在下、クロラミンTの水溶液にシリカゲルを添加し、スチレンを加えて、室温で撹拌した結果、目的のアジリジンを良好な収率で得ることに成功した。一方、近年注目を集めている多孔質系素材の一つであるMCM-41を用いた場合には、使用するクロラミンTの当量およびシリカの量を半減させても同様に効率良くアジリジンを得ることができた。本反応は、スチレンのみならず、種々のオレフィンにも適用可能であることも明らかにした。次に、アジリジンの開環反応におけるよりグリーンな合成プロセスの構築を図ったところ、シアン化カリウムなどの水溶性求核剤によって、多官能化物質の水中での簡便な合成法を開発することができた。上記反応で用いたシリカゲルをろ過により採取し、水と少量の有機溶媒で洗浄した後、乾燥するだけで再利用することが可能であることを明らかにした。さらに、回収した水溶液のシアン化物イオン濃度を定量し、不足分のシアン化カリウムを加え、再度反応に用いたところ、同様の反応が効率的に進行することを確認し、シアン化物イオンのリサイクル化が可能であることを明らかにした。これまでの方法では、洗浄と抽出の段階である程度過剰の有機溶剤を用いていたが、遠心分離とデカンテーションを組み合わせたプロセスに変更することにより、その使用量を大幅に軽減することに成功した。この状態に水が存在すれば、反応物質が系内に均一に分散するだけでなく、水との静電反発によりシリカゲル表面への吸着が促進される。本年度は、シリカ-水系を反応場とするアジリジンの合成について精力的に検討した。触媒量のヨウ素存在下、クロラミンTの水溶液にシリカゲル(0.5g)を添加し、化学量論量のスチレンを加えて、室温で3時間撹拌した結果、若干量ではあるがアジリジンが生成することを見出した。この場合、アジリジンの前駆体と考えられるβ-ハロアミノ体が副生したことから、塩基として炭酸カリウムを添加したところ、目的のアジリジンのみを32%の収率で得ることに成功した。さらに、4当量のクロラミンTを用いることにより、収率を70%に改善でき、中性の球状シリカゲル(Silica Gel 60【○!R】)を用いた場合には85%の収率でアジリジンへと変換できた。これは、MCM-41が非常に大きな比表面積を有するためであると考えられる。

以上のように、シリカゲルが水中でのクロラミンT-ヨウ素系によるオレフィンのアジリジン化反応に有効な添加剤であることが判明した。本反応は、スチレンのみならず、脂肪族オレフィンにも適用可能であることも明らかにした。また、ヒドロキシル基のような官能基を有するオレフィンも容易にアジリジンへと変換することに成功し、その官能基がシリカ表面に吸着する能力が反応性に影響を及ぼしていることを見出した。本質的にシリカゲル表面と有機物質との間には静電的な相互作用が働く。この状態に水が存在すれば、水との静電反発により有機物のシリカゲル表面への吸着が促進され、そこでの反応が期待できる。また、反応場の面積は、従来の水-有機相の界面と比べて格段に広くなり高効率的に反応が進行すると考えられる。従って、水-無機多孔体系による環境低負荷型の有機合成反応が実現可能であると考えた。昨年度は、シリカ-水系を反応場とするアジリジンの合成について精力的に検討し、予想通りの結果を得ることができたので、今年度はアジリジンの開環反応への展開を図った。ヘキシル基が置換したN-トシルアジリジンにシアン化カリウムを加え水中で加熱したが反応が全く進行しなかった。しかし、この系にシリカゲルを添加したところ、シアン化物イオンにより位置選択的に開環したβ-シアノアミド誘導体を得ることに成功した。中性あるいは塩基性のアルミナ、モレキュラーシーブス、セライト、海砂などの種々の無機物質を適用したが、シリカゲルが最も適した無機多孔体であることが判明した。本反応は、他のアルキル基が置換したアジリジンのみならず、1,1-ジ置換のアジリジンやシクロヘキサンやシクロペンタンが縮環したアジリジンにも適用可能であることを明らかにした。また、本シリカ-水系のアジリジンの開環反応における求核種としてシアン化物イオンだけでなく、アジ化物イオンやヨウ化物イオンにも展開可能であることを提示し、様々な官能基をもつ化合物の水中での合成に成功した。さらに、チオシアン酸カリウムとアジリジンとの反応では、チアゾリジン骨格を構築することもできた。以上のように、本シリカ-水系は、アジリジンの開環反応にも対応できることを明らかにした。これまで、シリカ-水系を反応場とするアジリジンの合成およびアジリジンの開環について精力的に検討し、予想通りの結果を得ることができたので、今年度はアジリジンの開環反応における、よりグリーンな合成プロセスの構築を図った。ヘキシル基が置換したがN-トシルアジリジンにシアン化カリウムを加え、シリカゲル存在下、水中で加熱したところ、シアン化物イオンにより位置選択的に開環したβ-シアノアミド誘導体を得た。本系をよりグリーンなプロセスに展開するために以下の3項目について種々条件を検討した。1)シリカゲルの回収と再利用:上記反応で用いたシリカゲルをろ過により採取し、水と少量の有機溶媒で洗浄した後、乾燥するだけで再利用することが可能であることを明らかにした。この場合、反応の効率は殆ど低下しないことを確認した。2)回収シアン化カリウム水溶液の再利用:上記反応では、高い反応効率を維持するために、2倍当量のシアン化カリウムを用いている。
ラット舌炎症モデルを用いた脈管内皮細胞の増殖分化機構の解明

ラットの舌にLPS(Lipopolysaccharide)とアジュバンドを混合して投与することで舌炎症モデルを作製してみたところ、投与後8日目くらいから顕著な血管の造成が見られた。舌にアデノシンレセプターを阻害する試薬を事前に投与してから、LPSとアジュバンドを投与した場合では血管の造成は有意に減弱したことから、アデノシンレセプターがこのモデルにおける血管造成に重要な役割を果たしていることを明らかにした。ラットの舌にLPSとアジュバントを混合して接種する事で、実験的に舌炎モデルを作製する事に成功した。この舌炎モデルラットの舌をHE染色などで観察すると、接種後8日目辺りでリンパ球の浸潤などと同時に多数の血管造成が見られた。この舌よりRNAを抽出してreal-time PCRにより血管造成因子であるVEGF遺伝子の発現量を測定すると有意に増加している事が判明した。そこでこのVEGFを産生している細胞種を同定するために舌の標本を用いてMHC class IIに対する抗体である抗OX6抗体、ランゲルハンス細胞を染色する抗ランゲリン抗体、マクロファージを染色する抗ED1抗体、抗ED2抗体等を用いて免疫組織化学染色をおこなったところ、これらの陽性細胞の一部はVEGFも産生している事が判明した。これらの事より実験的舌炎モデルラットにおいてはマクロファージや樹状細胞等の抗原提示細胞等がVEGFを産生し、血管造成に関与している事が判明した。またいくつかの文献で血管造成にアデノシンレセプター関与しているとの報告があるので、この舌炎モデルにおける血管造成へのアデノシンレセプターの関与を調べるために、舌にLPSを注入する際にアデノシンレセプターのアンタゴニストを同時投与して血管造成への影響を調べてみた。その結果、アデノシンレセプターA2a、A2bに対するアンタゴニストを投与する事で、有意に血管造成が抑制され、VEGF遺伝子の発現量も抑制されている事が判明した。以上の結果より、舌炎モデルにおいてはアデノシンレセプターの関与するシグナル経路を経由して抗原提示細胞の産生するVEGFにより血管の造成が起きている事が示唆された。昨年度までの研究により、ラットの舌にLPSとアジュバントを混合して接種する事で、実験的に舌炎を作り出す事に成功し、またその際に同時に多数の血管造成が見られる事を明らかにした。このような血管造成には血管造成因子であるVEGFの発現が関与していると考えられたので、VEGFのmRNAの発現量を定量する事により、実際にVEGF遺伝子の発現量が増加している事を明らかにした。またこのVEGFを発現している細胞種としてマクロファージ等の抗原提示細胞の一部が発現している事も明らかにした。これまでの文献によると、マクロファージ系のcell lineを用いたin vitroの実験では単にLPSを投与しただけではVEGFの発現は上昇せず、アデノシンレセプターを活性化する事が必要条件であるという報告があるために、舌中に存在するマクロファージを始めとした抗原提示細胞ではその他の部位に存在している抗原提示細胞と比較して、既にアデノシンレセプターが活性化された状態になっているのではないか、という仮説を立てている。現在この仮説に基づき、チオグリコール培地を腹腔に投与して採取してきたマクロファージをコントロールとして、LPSとアジュバンドを舌に投与して舌中より単離してきたマクロファージを培養して、リアルタイムPCRの手法を用いて、VEGF遺伝子の発現量を測定し、またアデノシンレセプター遺伝子の発現量に差があるかを測定している。昨年度までの研究により、ラットの舌にLPSとアジュバントを混合して接種することで、舌炎の動物実験モデルを確立し、その炎症の発症過程において血管造成因子であるVEGF遺伝子の発現量が上昇していることをリアルタイムPCRの手法を用いて測定することで明らかにし、その発現細胞はマクロファージ、ランゲルハンス細胞といった抗原提示細胞の一部が発現していることを明らかにした。この際に、アデノシンレセプターA2a、A2bのアンタゴニストを同時投与したところ顕著に血管造成が減弱したことから、LPS+アジュバントによる刺激はTLRを経由してシグナルが入るが、その下流に存在するアデノシンレセプターを介して、VEGF遺伝子発現を制御しているという機構が明らかになった。舌中に遊走してくるマクロファージ、ランゲルハンス細胞などの抗原提示細胞と、舌以外で採取された抗原提示細胞との間での遺伝子発現パターンの差を見ることを目的に、腹腔へのチオグリコール培地の摂取に伴って遊走してくるマクロファージと、舌へのLPS+アジュバントの接種で遊走してくるマクロファージを採取してそこよりRNAを抽出してリアルタイムPCR法によって各種遺伝子の発現パターンを比較したが、有意差は見られなかった。ランゲルハンス細胞のマーカーであるランゲリンに対する抗体等を用いて、マクロファージ以外の抗原提示細胞を舌から単離する試みをおこなったが、採取できた細胞数が少ないために解析を試みることができなかった。舌からのこれらの細胞の単離効率を良くすることがこの研究を進めていく上での、今後の課題である。
大都市における疾病発生にともなう健康環境問題への人文地理学的貢献

人文地理学において、今までは十分に体系化されてこなかった健康環境問題の研究に対して、様々な観点からアプローチをした。まず、環境思想が人文地理学に受容されていく過程を地理学の方法論的発展と位置づけることを試みた。さらに健康環境研究の個別テーマを検証し、人文地理学的な研究フレームワークを独創的に確立できるように努力した。個別テーマとして、環境思想では、環境問題への関心が広まるとともに人文地理学における健康環境問題へのフレームワークにどのような発展があったのかを現地調査と文献レビューによって検討した。居住・呼吸環境では、居住や呼吸という観点から社会の環境問題について大都市内部で現地調査を実施し、主に当事者へのヒアリング調査によって問題の構造を解明した。エスニシティ環境では、大都市内部の民族別居住地域における健康環境問題の実態を把握し、その改善のためにどのような人文地理学的アプローチが採用可能かを検討した。食・疾病環境では、大都市の地域統計分析から健康環境の実証研究においてふさわしい地域を選定し、大都市内部の地域的特徴から取り出せる要因から空間的な分析結果を裏付けた。調査結果として、都市化あるいは工業化による環境問題の発生が、自然環境だけでなく都市住民をはじめとした人々の健康環境をむしばんできたことを確認した。本研究では大都市における健康環境問題において人文地理学的研究が蓄積されてきたことを検証した。質的調査と量的調査の両面から健康環境に関する地域研究を行うことで人文地理学の中で健康/環境地理学を体系化するための展望を示すことになった。以上より、人文地理学が「現場の健康環境問題の解決」および「学際的な関連分野における発展」に貢献できることを検証した。また欧米の地理学者による環境史研究とも比較されうる研究成果が期待できることも、可能性として示すことができた。大都市における疾病問題の発生を通じた人文地理学における環境思想の受容について、人文地理学における健康環境研究の嚆矢を19世紀のロンドンとし、産業革命以来、重化学工業化や都市の人口密集化によって人々の健康環境が損なわれていた中で実施された、コレラマップや酸性雨濃度の分布といった地理学的分析の現場を確認した。居住・呼吸をめぐる大都市内部における健康環境の実態と課題については、タバコの副流煙による危険性が認識されるようになってきて、より身近な生活環境においても空気の浄化が課題となっていることと、住宅に使われる建材によっては化学物質の問題も生じていることを踏まえ、居住や呼吸に関する健康環境の諸問題について確認した大都市のエスニシティをめぐる健康環境の実態と課題に関して、都市内部構造の社会地理学的分析によって、エスニックマイノリティは都市内部のセグリゲーションの中でも居住条件のよくない地域に集住させられてきたことを現地調査で確認した。食・疾病をめぐる大都市内部における健康環境の実態と課題について、経済状態や年齢、さらには商店へのアクセシビリティによって、不利な条件に陥ることがあることを、地域的な統計データにより大都市の健康環境の実態を明らかにしようとした。このように人文地理学的研究方法を他分野に理解させるとともに、人文地理学の内部においても研究蓄積との関連から健康環境の研究への有効性を検証し、人文地理学における健康/環境地理学を体系化する準備を整えつつある。環境思想に関しては、都市化・工業化の初期における疾病発生などの健康環境問題の発生において、環境思想がいかに影響し、どのような人文地理学的な研究方法があったのかを確認できた。居住・呼吸環境に関しては、大都市内の住居や事務所など狭域における空気の汚染がどのようにして注目され、問題解決のための方策がいかにして講じられてきたのかを確認できた。エスニシティ環境に関しては、健康環境問題と大都市内部のエスニックセグリゲーションの関係を地域的な統計分析によって地図化した上で人文理学的研究方法を確認できた。食・疾病環境に関しては、飲料水・食品の摂取と健康との関係を過去にさかのぼって確認し、衛生・医療・保健といった課題が、大都市でどのように空間的に分析されてきたかを確認できた。人文地理学的貢献については、ロンドンで現地調査をすることにより、健康環境問題が初期に発生した段階での人文地理学的な分析視角を用いた研究方法を認識できた。環境問題への関心が広まるとともに人文地理学における健康環境問題へのフレームワークにどのような発展があったのかという、環境思想の受容に関する課題に対しては、アメリカ合衆国の大都市であるシカゴとロサンゼルスで現地調査を実施し、文献資料も収集した。居住や呼吸という観点から社会の環境問題について明らかにするために、大都市内部で現地調査を実施しつつ、当事者へのヒアリング調査によって問題構造の解明を進めている。エスニシティの環境問題として、大都市内部の民族別居住地域における健康環境問題は、同じくシカゴとロサンゼルスにおいて実態を把握し、その改善のためにどのような人文地理学的アプローチが採用可能かを検討した。食・疾病環境については、大都市の地域統計分析から健康環境の実証研究においてふさわしい地域を選定し、大都市内部の地域的特徴から取り出せる要因から空間的な分析結果を裏付けられるようにしつつある。こうして健康環境問題への人文地理学的貢献のために、研究蓄積が多いイギリス、アメリカ合衆国、日本の大都市において現地調査を実施することにより、人文地理学的なフレームワークの実効性について確認し始めている。今後はさらに健康環境問題に対する人文地理学的研究方法の有効性を証明し、大都市における健康環境問題の発生現場および関連分野の健康環境研究における人文地理学的貢献を主張するために、学術会議等において研究成果を発表していく。現地調査と文献資料の収集によって、人文地理学における健康環境問題へのフレームワークの発展をある程度は確認できた。居住や呼吸という観点から社会の環境問題についても、大都市内部で現地調査を実施することで、問題の構造を解明しつつある。

大都市内部の民族別居住地域における健康環境問題の実態を現地調査によって把握できた。大都市の地域統計分析から、健康環境問題の諸要因から空間的な分析結果を裏付けてきた。健康環境問題の人文地理学的貢献についても、イギリス、アメリカ合衆国、日本の大都市における現地調査により、人文地理学的なフレームワークの実効性について確認するための準備が整いつつある。人文地理学において、今までは十分に体系化されてこなかった健康環境問題の研究に対して、様々な観点からアプローチをした。まず、環境思想が人文地理学に受容されていく過程を地理学の方法論的発展と位置づけることを試みた。さらに健康環境研究の個別テーマを検証し、人文地理学的な研究フレームワークを独創的に確立できるように努力した。個別テーマとして、環境思想では、環境問題への関心が広まるとともに人文地理学における健康環境問題へのフレームワークにどのような発展があったのかを現地調査と文献レビューによって検討した。居住・呼吸環境では、居住や呼吸という観点から社会の環境問題について大都市内部で現地調査を実施し、主に当事者へのヒアリング調査によって問題の構造を解明した。エスニシティ環境では、大都市内部の民族別居住地域における健康環境問題の実態を把握し、その改善のためにどのような人文地理学的アプローチが採用可能かを検討した。食・疾病環境では、大都市の地域統計分析から健康環境の実証研究においてふさわしい地域を選定し、大都市内部の地域的特徴から取り出せる要因から空間的な分析結果を裏付けた。調査結果として、都市化あるいは工業化による環境問題の発生が、自然環境だけでなく都市住民をはじめとした人々の健康環境をむしばんできたことを確認した。本研究では大都市における健康環境問題において人文地理学的研究が蓄積されてきたことを検証した。質的調査と量的調査の両面から健康環境に関する地域研究を行うことで人文地理学の中で健康/環境地理学を体系化するための展望を示すことになった。以上より、人文地理学が「現場の健康環境問題の解決」および「学際的な関連分野における発展」に貢献できることを検証した。また欧米の地理学者による環境史研究とも比較されうる研究成果が期待できることも、可能性として示すことができた。環境思想において、環境問題への関心が広まるとともに人文地理学における健康環境問題へのフレームワークにどのような発展があったのかを現地調査と文献レビューによって検討していく。居住・呼吸環境に対しては、居住や呼吸という観点から社会の環境問題について大都市内部で現地調査を実施し、主に当事者へのヒアリング調査によって問題の構造を解明していく。エスニシティ環境に関しては、大都市内部の民族別居住地域における健康環境問題の実態を把握し、その改善のためにどのような人文地理学的アプローチが採用可能かを検討する。
階層ベイズに基づく安定した生命情報解析法の研究

少ない量のデータから安定したバイオインフォマティクス解析を可能とする手法を情報統計力学に基づき開発した。具体的には、対象データに適切な階層型モデルを導入したベイズ推定法および多数の情報源を統合するための統計的学習法を開発し、遺伝子発現、タンパク質活性、顕微鏡画像など各種生物学データに適用することで、本分野の研究の進展に寄与した。生命情報(バイオインフォマティクス)を主たる対象として、比較的少ない量のデータから安定した解析を可能とするために、対象データに適切な階層構造を導入し、かつ複数の分散情報源を統合することのできるベイズ推定法を開発し、遺伝子発現、タンパク質活性に関わる実データに適用する。また、情報統計力学の手法を顕微鏡画像データの解像問題に適用することで、生体内での細胞、分子挙動を観察できる高分解能を実現する。包括的遺伝子発現データやタンパク質活性時系列など、少ない量のデータからでも、安定した解析を可能とするような、情報統計力学的手法の開発を目的とする。特に階層モデルに基づくベイズ統計を用いた手法の開発を行う。1.階層モデルに基づく遺伝子選択法これまでの遺伝子選択法は、遺伝子ごとに別々の仮説検定を行う(多重性を全く考慮しない)ものと、遺伝子間が独立であることを仮定して全部まとめて仮説検定を行う(強すぎる多重検定)のいずれかが主流であった。遺伝子の発現モデルに階層性を導入し、遺伝子間でパラメータや隠れ変数(ラベル)など一部の情報を共有しながら、多重検定を行うことで、少ない量のデータからでも安定した遺伝子選択が可能となる手法を開発した(Oba and Ishii,2006)。2.階層モデルに基づく多値判別法階層的に判別を行うことで、複数の弱い二値判別器の統合からでも安定した判別を行う手法を開発し、甲状腺癌分類問題に適用した(Yukinawa et al.,2006)。また、この手法を符号理論と情報統計力学を用いた手法へと拡張することで、基礎モデルを開発した。3.ベイズ的超解像法画像の事前知識として、近傍画素間ではなめらかであるかそうでないかの2種の隠れ状態を取り得るとした階層事前分布を用いた、ベイズ的超解像法を開発し、自然画像に適用した。これまでの類似の手法よりも優れた結果を得た。1.階層モデルに基づく遺伝子選択法これまでの遺伝子選択法は、遺伝子ごとに別々の仮説検定を行うものと、遺伝子間が独立であることを仮定して全部まとめて仮説検定を行うもののいずれかが主流であった。遺伝子の発現モデルに階層性を導入し、遺伝子間でパラメータや隠れ変数(ラベル)などの情報を共有しながら、多重検定を行う手法を開発し、またこの手法と既存のlocal FDR法などとの関連を議論した。2.誤り訂正出力符号に基づく多値判別法誤り訂正出力符号に基づき、複数の弱い二値判別器の統合からでも安定した判別を行う手法を開発した(Yukinawa, et. al., 2007)。復号器を確率モデル化し、モデル同定を行うことで、事後確率最大化復号を可能とする枠組みを導出した(Takenouchi and Ishii, 2007)。3.ベイズ的超解像法画像の事前知識、あるいはノイズ混入過程に階層性を仮定した場合の、ベイズ的超解像法を開発し、自然画像に適用した。これまでの類似の手法よりも優れた結果を得た(Kanemura, et. al., 2007)。タンパク質活性時系列変化を追うことのできる画像処理法を開発した(Tsukada, et. al., 2007)。少ない量のデータから安定したバイオインフォマティクス解析を可能とする手法を情報統計力学に基づき開発している。具体的には,対象データに適切な階層型モデルを導入したベイズ推定法および多数の情報源を統合するための統計的学習法を開発している。1.遺伝子発現プロファイルおよびタンパク質活性時系列データの解析法遺伝子発現プロファイル(入力ベクトル)からの複数種類の癌(ラベル)の分類を可能とする判別分析法および特徴抽出法の開発を行った。教師あり多値ラベルから二値判別器の出力ラベル(二値ベクトル)への変換を歪みあり伝送路と定義し、その伝送路に当てはめた確率モデルをデータから同定することで、新しい入力の多値ラベルを復号する枠組みを開発した(Takenouchi and Ishii, 2008 ; Takenouchi and Ishii, to appear)。教師あり特徴抽出は、バイオインフォマティクスの重要課題であるが、次元(説明変数)が多数であり、かつ次元同士に隠れた相関があるような場合に有効な方法は発展途上であった。今年度は、最適発見手続き(ODP)を確率モデルが隠れた階層構造を持つ場合に拡張を行うことで、説明変数同士が隠れた相関を持つ場合にも有効な統計量の導出を行い、また階層ベイズ推定との関係について理論的な結果を得た(Oba and Ishii, submitted)。

タンパク質活性時系列と細胞の局所挙動との時空間相関解析を行う手法を開発し、RhoファミリーGタンパク質により制御される細胞膜の局所挙動のシステム同定問題に適用した(Tsukada, et al., 2008)。2.ベイズ超解像に関する研究画像超解像を隠れ層のある事前分布または尤度を持つようなマルコフ確率場として定式化した。階層ベイズ推定に基づき、パラメータの曖昧性を評価した上で,複数の低解像度画像から高解像度画像を得る手法を開発した(兼村,他,2008 ; Kanemura et al., to appear)。一分子蛍光イメージングにおいて、顕微鏡による観測画像面内に蛍光分子が1つであるか2つであるかを評価する統計的推定法を開発したので、今後実データに適用していく。少ない量のデータから安定したバイオインフォマティクス解析を可能とする手法を情報統計力学に基づき開発した。具体的には、対象データに適切な階層型モデルを導入したベイズ推定法および多数の情報源を統合するための統計的学習法を開発した。1.遺伝子発現プロファイルおよびタンパク質活性時系列データの解析法遺伝子発現(入力ベクトル)からの複数種類の癌(ラベル)の分類を可能とする判別分析法の開発を進めた。二値判別器の出力ラベル(二値ベクトル)から多値ラベルを復号するECOC手法であるBradley-Terryモデルの拡張を行い、一般のECOC符号表にも使えるようにした(Takenouchi and Ishii, submitted)。最適発見手続き(ODP)を確率モデルが階層構造を持つ場合に拡張を行うことで、説明変数同士が相関を持つ場合に有効な統計量の導出を行い、また階層ベイズ推定との関係について理論的な結果を得た(Oba and Ishii, 2009, to appear)。2.ベイズ画像処理に関する研究単一フレームの画像から画素増大を行う手法を教師あり学習の枠組みで定式化した。RVMのベイズ推定により、最尤推定法よりも効率の良い画素増大が可能となることを示した(Kanemura, et al., to appear)。顕微鏡による観測画像面内に蛍光分子が1つであるか2つであるかを評価する統計的推定法を開発したので、今後業績化を行う。また、X線CTにおける三次元再構成を統計学習の問題として定式化し、組織ごとの吸収率はある程度既知とした混合事前分布を用いた事後確率最大化推定およびベイズ推定は、データ数が少ないなどの悪条件において高精度の再構成を可能とすることを示した(Fukuda, et al., 2010)。
転移性腫瘍の治療を目指した新しい腫瘍溶解アデノウイルスの開発

本研究の目的は、腫瘍細胞では増殖可能で最終的に細胞を溶解し、正常細胞では全く増殖できず何の影響も与えないような腫瘍溶解アデノウイルスを開発し、最終的にはそのウイルスを全身投与し、転移した腫瘍細胞を溶解することができるようにすることである。アデノウイルス(Ad)は肝毒性を示すことが報告されており、申請者は肝臓への負担を減らすために肝臓特異的なmiRNA(miR122)により増殖が抑制され、その結果肝臓で増殖することができないAdを作製し、このウイルスを腫瘍溶解ウイルスとして用いることができるかどうか検討した。申請者はmiR122を強く発現している肝細胞では、腫瘍溶解ウイルスAdΔE4による細胞毒性が低いことを明らかにした。次にAdΔE4のがん細胞における増殖、細胞融解のメカニズムについて検討することとした。申請者はアデノウイルス初期遺伝子E4を細胞に導入すると、細胞質のRNA代謝の場であるp-bodyが細胞のアグリソームに凝集することを示し、さらにE4によりp-bodyがアグリソームに凝集すると、がん遺伝子c-mycのmRNAが分解されず安定化することを示した。c-mycの発現を減少させることによりアポトーシスが誘導されることから、E4をもたないAdΔE4をがん細胞に感染させるとc-mycの発現が抑制され、アポトーシスによる腫瘍溶解効果が高まることが示唆された。またアデノウイルスのE3領域にはT細胞によるウイルス感染細胞の認識を阻害する機能があり、通常ウイルスベクター用に開発されたアデノウイルスはこの遺伝子を欠失しているが、AdΔE4はE3を発現しており、T細胞からの攻撃を逃れることができるため、全身投与による治療効果が高いことが期待される。腫瘍溶解アデノウイルスの臨床応用の問題点として、アデノウイルスの全身投与時にウイルスが肝細胞で増殖し、肝障害が生じること、アデノウイルスを全身投与すると宿主の免疫機構により除去されてしまうため、血流内に存在できる時間が短く、静脈内投与による治療効果が高くないことが報告されていることがあげられる。この問題を解決できれば、腫瘍溶解アデノウイルスの臨床応用がより現実的なものとなる。申請者の研究は、この問題を解決するための基礎研究で、我々が開発した数種類の腫瘍溶解アデノウイルスが肝細胞で増殖して、細胞傷害(細胞死)を引き起こすかを検討した。その結果、肝細胞特異的に発現するマイクロRNA、miR122を強く発現している肝細胞では、腫瘍溶解ウイルスのうち初期遺伝子E4の一部を欠失したAdΔE4による細胞死が抑制されることが明らかになった。以上より本研究はおおむね計画通りに進行しているといえる。アデノウイルス(Ad)は宿主の免疫機構により除去されてしまうため、血流内に存在できる時間が短いことが腫瘍溶解ウイルスを臨床応用するにあたっての問題点の一つである。AdΔE4はT細胞によるウイルス感染細胞の認識を阻害するE3を発現しており、T細胞からの攻撃を逃れることができるため、全身投与による治療効果が高いことが期待される。そこでAdΔE4をヌードマウスに尾静脈から投与し、E3のないウイルスと比較して血中におけるAdΔE4の存在時間が延長されるかどうか検討する。またAdΔE4を静脈内投与したマウスの体重の変化や、血中の肝臓障害マーカーであるAST、ALTの測定、肝臓の組織的な検索により生体内での毒性を検討する。またAdΔE4が、移植した腫瘍に効果を持つかヌードマウスを用いて検討する。まず、ヌードマウスの皮下にヒトのがん細胞を移植し、腫瘍に直接AdΔE4を導入し、時間経過と共に腫瘍の体積を測定する。次にヌードマウスの転移性肺腫瘍モデルを作製し、AdΔE4をヌードマウスの尾静脈から導入しその後の肺の重量を測定し、転移性の腫瘍に対する治療効果を検討する。本研究の目的は、腫瘍溶解アデノウイルスを全身投与し、転移した腫瘍細胞を溶解することができるようにすることである。アデノウイルス(Ad)は宿主の免疫機構により除去されてしまうため、血流内に存在できる時間が短く、また肝毒性を示すため、静脈内投与による治療効果が高くないことが報告されている。本年度は肝臓への負担を減らすために肝臓特異的なmiRNA(miR122)により増殖が抑制され、その結果肝臓で増殖することができないAdを作製し、このウイルスを腫瘍溶解ウイルスとして用いることができるかどうか検討することとした。miR122は肝臓で高い発現を示すが、他の組織では発現が低いことが報告されている。申請者は肝がん細胞株(Huh-7)と子宮頸がん細胞株(HeLa)を用いてmiR122の発現レベルを検索し、Huh-7でHeLaと比較してmiR122の発現が高いことを確認した。Huh-7とHeLaを用いて、野生型5型Ad(WT300)と数種類の変異Adによる細胞死を検討した。その結果、WT300ではHuh-7、HeLaで同程度の細胞死がみられたが、Adの初期遺伝子E4の一部を欠失したAdΔE4を感染させたHuh-7ではほとんど細胞死がみられず、HeLaでは60%程度の細胞死がみられた。この結果より、miR122を高発現する細胞ではAdΔE4の増殖が抑制されることが示唆された。