hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゴキブリ類の家屋害虫化要因の化学的解析と行動制御

2)チャバネゴキブリ属3種における雄背面分泌オリゴ糖類の成分比較Blattella属3種のチャバネゴキブリ類の雄背面分泌オリゴ糖成分を比較分析した.累代飼育したチャバネゴキブリおよび京都市丘陵地帯に棲息するモリチャバネゴキブリならびに沖縄本島のサトウキビ畑において採集したヒメチャバネゴキブリの飼育雄虫背面分泌物より,オリゴ糖画分を精製した.これをトリフルオロアセチルエステルへと導いた後,ガスクロマトグラフィーによる定量分析に付した.その結果,3種とも,グルコースオリゴマーを保持するが,チャバネゴキブリでは,とくにO-α-D-glucopyranosyl-(1→6)-α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranosideを多量に蓄積していることが判明した.生息環境の生態調査から,それぞれの種で食餌メニューの違いがあることを考慮すると,チャバネゴキブリのみが家屋害虫化したことと何らかの関連性がある可能性が示唆された.ゴキブリ類の配偶行動における求愛接餌と採餌行動における味覚感覚生理の共通基盤と特異性について探求するため以下の実験を実施した.1)チャバネゴキブリにおける味覚滋養物質の複合的認知機構の解析チャバネゴキブリ雄成虫が背面のフェロモン腺から分泌する摂食刺激物質は,これまでの化学分析から,オリゴ糖類,リン脂質,アミノ酸ならびにコレステロールから成り立っていることが明らかになった.これらの物質は,高カロリーの一般食餌に含まれる物質でもあり,これら各成分に対する摂食刺激応答性を,雌に対する味覚受容の観点から調べた.その結果,それぞれのカテゴリーの単独成分系では応答が著しく低く,相互に混合することによってはじめて的確な摂食反応を示すことが判明した.オリゴ糖類,コレステロール,リン脂質,アミノ酸の各成分の濃度別組み合わせバイオアッセイにより投与曲線を作成,各組成物の混合による活性発現増強効果を詳細に調べた.2)昆虫の口器味覚感覚子の機能と電気生理学的解析チャバネゴキブリにおける口器味覚感覚毛について,maxillary palp, labial palpおよびparaglossaに集中的に存在することを明らかにし,その形態的特性,雌雄における比較を行なった.一方,これら口器に分布する感覚子に対する電気刺激応答を測定するために,微小神経電位測定システムを構築した.まず口器の構造の比較的単純な鱗翅目幼虫を用い,一連の研究で明らかにした摂食刺激物質と摂食阻害物質に対する興奮電位応答をチップレコーディング法により測定した.アゲハチョウの終齢幼虫においては摂食刺激物質(-)-quinic acidに対して,口器medial styloconic sensillaが有意な電位応答を示した.また,摂食阻害成分であるgentisic acid apiosy 1-0-glucosyl esterに対し約2mVに達する阻害的インパルスを観測した.これらの基礎データをもとにゴキブリ類におけるチップレコーディング測定手法を開発する計画である.ゴキブリ類は,個体・種族維持のため,きわめて鋭敏な味覚感覚を持っている.とくにチャバネゴキブリ科(Blattellidae)の求愛接餌と採餌行動における味覚感覚生理について電気生理学的手法を駆使し相互比較しながら体系的に解析した.一方,雌雄の認知の初期段階では雄は雌の性フェロモンを感受する.雄の触角における接触化学フェロモン受容機構を分子レベルで探るため多面的に追究した.
ケミカルエピジェネティクスと特殊培養条件の融合による新規糸状菌代謝産物の生産誘導

微生物を対象としたゲノム解析の進展から、多くの二次代謝産物生合成遺伝子が休眠状態にあることが明らかとなり、効率的な物質生産法の確立が求められている。本研究では、微生物が有する物質生産能を最大限に覚醒させる手法構築のため、オーソドックスな培養検討に加えケミカルエピジェネティクスに基づいた培養法の組み合わせ検討を実施して来た。また、耐性菌株を活用した物質生産能の拡大を新たな試みとして計画していたが、平成30年度のカリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所(PI: William Fenical教授)での研究が決まったため、本研究を一時休止し、帰国後の研究期間延長(令和元年度末まで)を申請した。本研究課題の採択後、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所での研究が決まったため(平成30年4月より平成31年3月まで)、本研究課題を遂行できず、帰国後の研究延長を令和元年度末まで希望したため。当初計画した通り、ケミカルエピジェネティクスと培養条件検討の融合に加え、耐性菌株を利用した新規生物活性物質の探索についても、適応を拡大しながら有用性と有効性を確認していく。また、本年度においても微生物の分離を、国内外の様々な環境(主に海洋環境を中心に)から積極的に行っていく。近年の研究において、微生物が有する二次代謝産物生合成遺伝子の多くが休眠状態にあると分かり、通常の培養条件で生産される微生物代謝物が全体の一部であることが示唆された。本研究では、微生物が持つ物質生産能を効果的に引き出す手法を探索・構築し、新規有用物質の発見および現有微生物資源の再開拓を目指す。1. 2015年度にインドネシア北スラウェシ州マナド市近海で採集した海洋糸状菌23株を対象に培養条件検討を行った。(1)通常の生産培地に加え、海水、ハロゲン化物塩(NaBrやNaI)および重金属塩(CoCl2等)を添加した培地を用いて、sirtuin活性化剤resveratrolやHAT阻害剤curucminによるケミカルエピジェネティクスを検討した。得られた培養液はライブラリーとして保存し、代謝物の変化をHPLC-DADおよびLC/MSにより分析している。(2) (1)の検討過程において、Cladosporium sp.TPU1506株の培養液中より新規calphostin類を単離した。また、Cladosporium sp.TPU1507株からは、バリンを含む新規三環性ポリケタイドを見出した。現在、種々のアミノ酸添加培養を実施し新規誘導体の生産を検討している。2.これまでの研究から、培地中のハロゲン化物塩を代謝物に取り込む糸状菌Trichoderma sp.TPU199株を見出している。このような能力を有する菌株を効率的に取得するため、分離源をMNNGで処理した後、高濃度のNaBrを含む寒天培地に塗布した。予備実験として仙台市内の土壌を用いた検討から、2株の高濃度NaBr耐性菌株を取得し、1株よりBrを取り込んだ代謝物の生産を確認した。これまでに実施してきた培養検討に加え、耐性菌株を利用した新たな試みは、糸状菌の物質生産能拡張に繋がると期待している。また、本課題の重要な研究材料である海洋糸状菌を、国内外(沖縄県西表島とインドネシア北スラウェシ州マナド市)より新たに分離した。新たな有用物質生産法の探索・確立についても引き続き行っている。本研究では、糸状菌が有する物質生産能を最大限に引き出すため、休眠遺伝子解除に繋がる様々な培養条件の組み合わせ検討を実施し、簡便に行える物質生産法構築を目指している。[1] 2016年度に沖縄県やインドネシアで採集した海洋糸状菌および植物内生糸状菌を対象に種々の培養条件検討を行った。(c)昨年度、新規ポリケタイドを見出したインドネシア産海洋糸状菌Cladosporium sp.TPU1507株に対し種々の条件検討を行った結果、L-フェニルアラニンを添加することで代謝物生産に変化を与えることが分かった。[2]上記のTMPU1621株のように、培地中のハロゲン源を代謝物に取り込む糸状菌を現在までに2株を見出しているが、このような能力を有する菌株の取得率は非常に低い。そこで、より効率的にユニークな物質生産能を有する菌株を取得するため、分離源をMNNGで処理した後に、高濃度NaBrを含む寒天培地に塗布し、耐性菌株の選択分離を試みた。予備実験より得られた2株においては、1株よりBrを取り込んだ新規代謝物の生産を確認し、もう1株からはBrを含まない新規化合物を取得した。昨年度から取り組んでいるNaBr耐性菌株を利用した試みにおいては、目的の物質生産能を有する菌株および新規化合物生産株の取得に成功し、有用微生物の効率的な分離と微生物二次代謝産物の多様性拡大に繋がるものと期待している。また、2016年度に採集した沖縄およびインドネシア由来の海洋生物を分離源に同手法を適応し、数株のNaBr耐性菌株を取得しているため、順次、代謝産物の解析を行っていく。これまでに実施してきた培養条件検討に加え、ケミカルエピジェネティクスに現在利用されていない細胞内因子の探索についても引き続き行なっている。

また、耐性菌株を活用した物質生産能の拡大を新たな試みとして計画していたが、平成30年度のカリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所(PI: William Fenical教授)での研究が決まったため、本研究を一時休止し、帰国後の研究期間延長(令和元年度末まで)を申請した。本研究課題の採択後、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所での研究が決まったため(平成30年4月より平成31年3月まで)、本研究課題を遂行できず、帰国後の研究延長を令和元年度末まで希望したため。平成28年に度引き続き、ケミカルエピジェネティクスと培地条件の融合を検討する。また、耐性菌株を利用した物質探索についても、新たに分離予定の海洋糸状菌に適応し、本手法の有用性を確認していく予定である。平成29年度においても糸状菌の分離を国内外の海洋環境から行う。平成30年度においては、本研究より得られた成果の応用性を確認するため、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所にて希少な海洋微生物を研究材料とした以下1)4)の実験を行う。1)カリフォルニア州の広大な海洋環境を資源とした一般的には分離困難な海洋微生物の分離。2) 1)で取得した微生物培養液中より、抗がん活性や抗菌活性を有する新規二次代謝産物の単離と化学構造の決定。3) 2)で得られた興味深い菌株においては、これまでの経験や成果を基に培養条件検討を行い、微生物の物質生産能拡張を目指す。4)生物活性を示さなかった微生物培養液についても各種培養条件を適応し、微生物資源の再開拓を試みる。当初計画した通り、ケミカルエピジェネティクスと培養条件検討の融合に加え、耐性菌株を利用した新規生物活性物質の探索についても、適応を拡大しながら有用性と有効性を確認していく。また、本年度においても微生物の分離を、国内外の様々な環境(主に海洋環境を中心に)から積極的に行っていく。平成28年度においては、安価なエピジェネティック試薬を用いて検討を行った。これに伴い差額が生じたため次年度に繰り越すことにした。平成29年度においては、スケジュールの都合によりフィールドワークが実施できなかったため、採集旅費が生じなかった。また、実験消耗品に関しても他の研究予算から賄うことができたため、次年度に繰り越すこととした。本課題の採択後、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリプス海洋研究所での研究が決まったため、当該研究を実施できなかった。帰国後の研究延長を令和元年度末まで申請し、従来の予定通りに研究計画を進める予定。予備実験より検討対象とする菌株を絞り込み、様々な試薬を用いてケミカルエピジェネティクス実験を推進する。このための必要経費として計上する。
古筆切紙背の史料学的研究

この研究で申請者は、江戸時代以来の古筆尊重の伝統の中で作成された手鑑に貼り付けられた典籍や文書・記録の断簡(「切」)を素材とした。切の裏面にも別の典籍や文書が存在する場合があることに着目し、原品や複製を参照してその実例を網羅的に収集した。切の裏面は一次的な利用と二次的な利用とがあるが、古文書学で言う「紙背文書」の概念を応用して分類し、その伝来に関する研究についても新たな方法への手がかりを見出すことができた。1古筆切原本の調査及び情報の収集(1)東京国立博物館寄託の手鑑1件、および文化庁が保管する手鑑1件について精査し、紙背の有無を確認した。東京国立博物館寄託の手鑑1件は全点について高精細デジタル画像を撮影し、今後のより詳細な調査に備えた。(2)古筆切紙背の状態について網羅的に把握するために、書道史の専門とする大学院生に委託して、既存の刊本で確認できる古筆切紙背の情報収集を行い、約400件に関して名称、所蔵者、出典、写真の複写などを記載した資料を作成した。上記作業に必要な当館に未所蔵の書籍等については、新規に購入した。2研究の成果(1)刊本の網羅的な確認により、「古筆切紙背」という概念を立てて研究を行うことの妥当性が確認され、類型化を行うための基盤を検討する素材を得ることができた。(2)文化庁保管の古筆手鑑の中に、前年度に当館所蔵の手鑑で確認したのと同じように、同一典籍の料紙を解体して一次利用面を複数の古筆として利用している事例を確認できた。このことから、手鑑編纂のプロセスにおいて、適当な伝承筆者に充当するために紙背、特に書状のある古典籍を解体利用することが、一つの手法として行われていたことの蓋然性が高くなり、さまざまな手鑑に貼りこまれた出所不明の古筆の伝来を検討するための一つの手がかりとなることが期待される。1古筆切原本の調査及び複製本等による情報の収集(1)文化庁所蔵の古筆手鑑2帖のうち1帖(1帖は平成24年度に調査)について、詳細調査を行った。(2)上記手鑑及び京都国立博物館所蔵の古筆手鑑「翰墨場」の2件について、貼り込まれている全点の切の高精細画像データを作成した。(3)前年度に引き続いて、良質の複製本を購入し、情報の収集に努めた。2研究の成果現在見られる古筆切の裏面に墨書や墨摺がある場合、その伝来は現在の表面が一次利用面か二次利用面かによって、その性格が異なる。第一は、現在の表面が二次利用面である場合、多くは二次利用面の典籍等が重視されて分割されたものである。たとえば伏見天皇宸翰として著名な「広沢切」は具注暦や書状を裏返して歌集の草稿が書かれているが、この場合の裏面が、古文書学で言うところの「紙背文書」となる。第ニは、現在の裏面が一次利用面である場合、今回の研究の主要な対象である。基本的に、一旦不要とされた一次利用面が手鑑に貼り込まれるなどの形で「古筆」としてよみがえったものである。この場合については、今回実例を収集することによって多少の類型化が可能となった。まず、二次利用面が写経または版経である場合で、これは故人や法会の結縁者の筆跡のある料紙を裏返して書写・摺写した経典が解体されて成立する。これまではあまり注目されなかったが、最近は経文の確認が容易になったため、複数の切の間の一括関係を判定し、切の集積である文書群の歴史的性格を推測することが可能となるだろう。次に、裏面が典籍である場合である。これまでの研究で指摘したところだが、一つの手鑑の中に、明らかに同じ典籍の断簡を裏面に持つ複数の切(多くの場合筆写不詳の書状)が含まれることがある。これは手鑑の編纂に近い時点で当該の典籍が解体されたことを示唆しており、典籍自体の伝来を研究する上で重要な手がかりとなる。1古筆切原本の調査及び情報の収集東京国立博物館所蔵の古筆手鑑3件及び寄託品の手鑑3件、九州国立博物館所蔵の手鑑1件及び京都国立博物館所蔵の手鑑1件について精査し、紙背の有無を確認した。また古筆関係の影印本等、既刊の資料を調査するため、一部、当館で未所蔵の書籍については、新規に購入した。東京国立博物館所蔵の手鑑1件及び九州国立博物館所蔵の手鑑1件については、高精細デジタル画像を撮影し、今後のより詳細な調査に備えた。2研究の成果

(1)調査した手鑑は写真で確認したものも含め、いずれも多くの断簡(切)を含むが、ほぼ必ず紙背のあるものを含んでおり、紙背のある古筆切がかなりの数存在することが、確実に想定される。(2)東京国立博物館所蔵の古筆手鑑(所蔵品番号B-13)の中に、紙背(二次利用面)に墨書のある複数の中世の書状が含まれており、極め札ではそれぞれ時代の異なる別の筆者とされていた。ところが、画像処理を行って検討した結果、これらはすべて、同一の袋綴装の典籍の料紙であることが判明した。内容は引き続き判読しているが、説話集「三外往生伝」の鎌倉時代の写本と考えられる。このことから、手鑑編纂時に編纂者の手元に典籍があり、これを解体して典籍の紙背(一次利用面)について、書風や内容にふさわしい別々の筆者を充てたと推定される。従来、手鑑の中でもこの種の書状は、時代や作成背景を知ることが困難であったが、紙背との関連を検討することによって、これらの状況を推定できる可能性があることが明らかになった。また、上記手鑑には、他に「平家物語」の異本と考えられる紙背(二次利用面)のある書状も含まれていた。古筆切の紙背の内容がかなり多様であることが期待される。1古筆切紙背の情報収集に関しては順調に進み、現在入手可能な公開情報についてはほぼ網羅的に収集することができたものと考えている。2東京国立博物館が所蔵する古筆資料については、おおむね現状を把握することができた。今後は寄託品に関する精査を進める必要がある。3外部機関が所蔵する、特に画像の公開されていない古筆については、確認をするべきものがあり、残余期間で可能な限り調査に取り組む。古筆切紙背の確認については、研究開始前に予想したとおりに進んでおり、23年度に調査した物件及び既存の資料等の調査結果については、今後、作成を計画している網羅的なリストの中に生かす予定である。一方で、謝金等により既刊資料の確認を行わせるための適切な担当者を得ることが困難であったため、平成24年度に予定していた館内の手鑑の撮影を先行して実施した。1東京国立博物館の寄託資料に含まれる古筆切の精査と高精細データの作成を継続し、おおむね調査を完了する。主な対象は古筆手鑑6件とする。2外部機関所蔵の古筆手鑑について、許諾の得られる範囲で調査及び画像撮影を実施する。3上記の成果をもとに、古筆切紙背に関する概説的な論文を執筆し、学会誌等に投稿する。1古筆切紙背の史料的な意義については、研究成果が得られつつあるので、今後は実例の増加を図るため、原本調査と情報収集の充実を図る。2得られた実例を類型化、分析し、史料学的な意味を検討する。物品費:約300千円書籍等研究に必要な資料を購入する。旅費:約200千円外部機関の所蔵先に出張し、調査を行う。人件費:約150千円画像等、調査資料の整理を行わせる。その他:約750千円手鑑等原資料の高精細画像を撮影する1平成23年度は、謝金の支出による既刊資料の調査ができなかったため、一部次年度使用額が生じた。これについては、平成24年度に可能なかぎり集中して実施する。
軸索の標的支配は競合相手の数に依存するのか？：発達期再編の定量コネクトミクス解析

発達期の神経系では、いったん過剰に作られたシナプスが適切な数に調整されることで回路が成熟していく。この発達期回路再編の過程において、シナプス前軸索同士は競合しながら標的細胞とのシナプス接続を奪い合うことになるが、単一軸索レベルの投射解析は技術的に容易ではないことから、どのような原理によって軸索投射が再編されるのかについてはまだほとんど理解が進んでいない。本研究では、研究代表者が独自に確立した脊椎動物局所神経回路における軸索投射の再編過程を評価できる実験システムを用いて、軸索の標的支配は競合相手の数に依存するのか?という発達期回路再編の根幹を成す問いに対して実験的に回答を得ることで、基盤原理を明らかにすることを目的とする。平成30年度は、平成29年度までの研究で確立したシナプス前後のニューロン数の定量解析法、人為的なアポトーシス誘導によるニューロン数比への介入法、軸索投射パターンの定量解析法を組み合わせて、シナプス前ニューロン集団の数を減らした際の投射パターンとニューロン数比の解析に着手した。ジフテリアトキシンA鎖を発現するプラスミドを適量導入することでシナプス前ニューロン集団の約半数にアポトーシスを誘導した結果、軸索の投射パターンには有意な差が認められなかった一方、シナプス後ニューロン集団の数はおよそ半減した。この結果は、軸索の標的支配は競合相手の数に依存しないことを示唆するものである。平成30年度は、当初の計画どおり仮説検証に着手し、今後の指針となる重要なデータを得ることができた。この点において、順調に進展していると判断した。平成31年度は、平成30年度で得られた結果を補強し、目的に掲げた問いに対してより明確な回答を得ることを目指す。具体的には、シナプス前後のニューロン数と軸索投射パターンについて同一個体で解析することで各データの対応付けを行うとともに、シナプス前集団へのアポトーシス誘導率を任意の割合で変化させた際の影響について詳細に解析する。さらに、発達ステージに沿った段階的な変化についても解析を行う。本研究では、申請者が独自に確立した脊椎動物局所神経回路における軸索投射の再編過程を評価できる実験システムを用いて、軸索の標的支配は競合相手の数に依存するのか?という発達期回路再編の根幹を成す問いに対して実験的に回答を得ることで、基盤原理を明らかにすることを目的とする。平成29年度はシナプス前後のニューロン数の効率的な定量解析法と人為的なアポトーシス誘導によるニューロン数比への介入法を確立した。具体的には、Vasotocinのin situハイブリダイゼーションもしくはIslet1/2の免疫染色によるシナプス前後のニューロン標識とScaleS法による組織透明化を組み合わせることで、それぞれのニューロン集団の完全構造を3次元的に可視化し、正確かつ効率的に定量化する方法を確立した。さらに、ジフテリアトキシンA鎖を発現するプラスミドをエレクトロポレーション法で導入することで、任意の割合のシナプス前細胞集団アポトーシスを強制誘導する方法を確立した。平成29年度は、当初の計画通り仮説検証を行ううえで必須となる新規手法を確立し、これを達成した。この点において、当初の計画以上の進展を遂げていると判断した。平成30年度は、平成29年度に確立した新規手法を組み合わせ、競合し合う軸索の数を減らした際の軸索投射パターンを比較評価することで、目的に掲げた問いに対して実験的な回答を得ることを目指す。

具体的には、任意の割合のシナプス前細胞にアポトーシスを強制誘導しつつ、アポトーシスが生じないシナプス前細胞集団でまばらに軸索標識用のtdTomatoを発現させ、投射先である神経節内での軸索投射のパターンを発達に沿って比較解析する。また、同サンプルでシナプス前後のニューロン数を定量解析する。これによって、シナプス前後のニューロンの数比と軸索の標的支配数の関係性について、発達ステージごとに定量的に明らかにする。平成31年度は、平成30年度で得られた結果を補強し、目的に掲げた問いに対してより明確な回答を得ることを目指す。具体的には、シナプス前後のニューロン数と軸索投射パターンについて同一個体で解析することで各データの対応付けを行うとともに、シナプス前集団へのアポトーシス誘導率を任意の割合で変化させた際の影響について詳細に解析する。さらに、発達ステージに沿った段階的な変化についても解析を行う。Brainbow法と組織透明化を組み合わせ、本研究課題に用いている神経回路の三次元構造を高精細に可視化することに成功した。手技のレベルの高さと得られた3次元神経回路画像の美しさが評価され、受賞に至った。
悪性胸膜中皮腫に対する癌幹細胞を標的とした新規治療法の開発

アスベスト曝露に起因する悪性胸膜中皮腫は予後不良の難治性腫瘍であり、標準的治療法は未だ確立されていない。本研究では、悪性胸膜中皮腫に対して、次世代シーケンサーを用いた遺伝子発現解析を実施し、分子標的治療薬のターゲットとなる遺伝子変異を探索した。細胞株および胸膜腫瘍組織に共通して認められた遺伝子変異の中で、癌幹細胞の生存と増殖に関与するNOTCH1およびFBXW7、他疾患の原因遺伝子とされるTSC1およびBRCA2は、新規の治療標的となり得る可能性が示唆された。今後、これらの遺伝子や癌幹細胞を標的とした悪性胸膜中皮腫に対する新しい治療法の開発が期待される。本研究は、悪性胸膜中皮腫から癌幹細胞を単離・同定し、その遺伝子発現プロファイルを明らかにすることで治療応用に繋げることを目的とする。悪性胸膜中皮腫にみられる癌抑制遺伝子NF-2の不活化によって、遺伝子産物であるMerlinの発現が低下すると、その下流シグナル分子である焦点接着キナーゼ(FAK)の活性が上昇する。FAKは癌幹細胞の増殖と生存に必須のシグナル伝達経路であることから、FAKを制御することで癌を治癒に導くことができる可能性がある。最近、悪性胸膜中皮腫を対象としたFAK阻害剤の国際共同治験が実施されたが、標的となる癌幹細胞の遺伝子変異プロファイルやマーカー分子は明らかにはされていない。平成27年度は、悪性胸膜中皮腫細胞における抗癌剤感受性に関連する遺伝子変異、治療標的となり得る遺伝子変異、疾患特異的な遺伝子変異パターンを探索するために、次世代シーケンサーを用いた遺伝子変異及び融合遺伝子解析を実施した。15種類の悪性胸膜中皮腫細胞株における解析結果から、融合遺伝子は検出されなかったが、癌幹細胞関連遺伝子及び癌関連遺伝子を含めた網羅的遺伝子変異を同定・解析中である。また、これらの悪性胸膜中皮腫細胞株は、抗中皮腫活性を有する殺細胞性抗癌剤であるCisplatin, Pemetrexed, Gemcitabineに対して異なる薬剤感受性パターンを示した。本研究を継続することによって、悪性胸膜中皮腫に対する癌幹細胞を標的とした新しい治療法の開発が期待される。平成27年度は、悪性胸膜中皮腫における抗癌剤感受性と関連する遺伝子異常、治療標的となり得る遺伝子異常、疾患特異的な遺伝子変異パターンを探索するために、次世代シーケンサーを用いた遺伝子変異及び融合遺伝子解析を実施した。次世代シーケンスは、ライフテクノロジーズ社製のIonProtonを用いて実施した。遺伝子変異解析及び融合遺伝子解析には、Oncomine Comprehensive Assayを用いた。本アッセイでは、DNA解析によって、ターゲットを約170の癌遺伝子及び癌抑制遺伝子に絞り込んだ解析を行うことが可能である。また、同様にRNA解析によって、22の融合遺伝子の発現解析が可能となる。15種類の悪性胸膜中皮腫細胞株(Mero-14, -25, -41, -48a, -82, -83, -84, -95, NO36, ONE58, HMMME, ACC-MESO-1, ACC-MESO-4, JU77, LO68)から核酸を抽出し解析に供した。同パネルによる解析結果から、融合遺伝子は検出されなかった。現在、癌幹細胞関連遺伝子を含めた網羅的遺伝子変異を同定し、解析中である。また、予備実験の結果から、悪性胸膜中皮腫細胞に抗癌剤を曝露することによって、癌幹細胞を誘導できることが示されたため、抗中皮腫活性を有する殺細胞性抗癌剤による15種類の悪性胸膜中皮腫細胞株の増殖抑制効果を検討した。Cisplatin (CDDP), Pemetrexed (PEM), Gemcitabine (GEM)を72時間、各細胞株に接触させ、50%増殖抑制濃度(IC50値)を算出した。各細胞株に対する、各種抗癌剤のIC50値は、CDDP 0.30442.3μM, PEM 0.102>100μM, GEM 0.008>1μMであり、15種類の悪性胸膜中皮腫細胞株は、各種抗癌剤に対して、異なる薬剤感受性パターンを示した。平成27年度は、ヒト悪性胸膜中皮腫細胞における抗癌剤感受性に関連する遺伝子変異、治療標的となり得る遺伝子変異、疾患特異的な遺伝子変異パターンを探索するために、次世代シーケンサーを用いた遺伝子変異及び融合遺伝子解析を実施した。平成28年度は、悪性胸膜中皮腫13例の胸膜腫瘍検体について、同様の方法にて遺伝子発現解析を行った。

融合遺伝子は検出されなかったが、BRCA1-associated protein 1 (BAP1)遺伝子のmissense mutationが、13例中5例(38%)に検出された。この結果は、これまでの報告と概ね一致するものであった。さらに、breast cancer susceptibility gene 2 (BRCA2)遺伝子及び結節性硬化症の原因遺伝子であるTSC1遺伝子の変異が新たに検出された。悪性胸膜中皮腫におけるこれら2つの遺伝子変異の機能的意義については不明であるため、機能解析を検討している。本研究を継続することによって、悪性胸膜中皮腫に対する癌幹細胞や新規の分子を標的とした新しい治療法の開発が期待される。平成27年度は、悪性胸膜中皮腫における抗癌剤感受性と関連する遺伝子異常、治療標的となり得る遺伝子異常、疾患特異的な遺伝子変異パターンを探索するために、次世代シーケンサーを用いた遺伝子変異及び融合遺伝子解析を実施した。平成28年度は、広島大学病院呼吸器外科において採取された悪性胸膜中皮腫13例の胸膜腫瘍検体についての遺伝子発現解析を行った。次世代シーケンスは、ライフテクノロジーズ社のIonProtonを用いて、Oncomine Comprehensive Assayによる遺伝子変異・融合遺伝子の解析を実施した。同パネルによる解析結果から、融合遺伝子は検出されなかったが、BAP1遺伝子のmissense mutationが、13例中5例(38%)に検出された。また、BRCA2の遺伝子変異が、新たに検出された。変異アレル頻度等より、同変異は体細胞変異であると推察された。BRCA1及び2遺伝子変異は、遺伝性乳がん・卵巣がん症候群において高率に認められるが、悪性胸膜中皮腫における報告は過去には無く、新しい知見と考えられた。同変異陽性腫瘍に対するPARP阻害薬の感受性亢進も期待されるが、同変異の機能的意義については不明であるため、機能解析を検討している。さらに、結節性硬化症の原因遺伝子であるTSC1遺伝子の変異も検出された。同変異陽性腫瘍においては、mTORが活性化し、エベロリムス等のmTOR阻害薬に対する感受性亢進の可能性もあることから、機能解析を検討している。本研究は、悪性胸膜中皮腫(malignant pleural mesothelioma: MPM)から癌幹細胞を単離・同定し、その遺伝子発現プロファイルを明らかにすることで治療応用に繋げることを目的とする。MPMにみられる癌抑制遺伝子NF-2の不活化によって、遺伝子産物であるMerlinの発現が低下すると、その下流シグナル分子である焦点接着キナーゼ(FAK)の活性が上昇する。FAKは癌幹細胞の増殖と生存に必須のシグナル伝達経路であることから、FAKを制御することで癌を治癒に導くことができる可能性がある。最近、MPMを対象としたFAK阻害剤の国際共同治験が実施されたが、標的となる癌幹細胞の遺伝子変異プロファイルやマーカー分子は明らかにはされていない。平成27年度は、ヒトMPM細胞における抗癌剤感受性に関連する遺伝子変異、治療標的となり得る遺伝子変異、疾患特異的な遺伝子変異パターンを探索するために、次世代シーケンサーを用いた遺伝子変異及び融合遺伝子解析を実施した。平成28年度は、MPM13例の胸膜腫瘍検体について、同様の方法にて遺伝子発現解析を行った結果、BRCA1-associated protein 1 (BAP1)遺伝子のmissense mutationが、13例中5例(38%)に検出された。
スポーツ動作のスキル評価-投球動作中の上肢運動の効率性の観点から-

本研究は、効率性などを目的関数とした最適化コンピュータ・シミュレーションにより投球中の上肢動作を生成し、それをもとに、身体特性(身長、体重、筋力、柔軟性など)の個人差をも考慮した、運動スキルの新しい定量的評価法を開発することを目的として実施された。スキル評価は、3つのセクション(投球動作や身体特性値の測定、最適化計算の実行、実測動作と最適動作との比較)から構成されている.最適化は、勾配法の一種であるBFGS公式による準ニュートン法を用いて実施し、「効率よく投球速度を上げる」ことに関する部分と、その結果に対して、「効率よくボールコントロールする」ための部分があり、この2つの最適化計算をもって1つの最適動作を生成した.実測動作と最適動作との比較は、肩関節3自由度及び肘関節1自由度の計4自由度について、両動作の最大振幅の差を求めること及び相互相関を求めること、すなわち動作パターンの類似性を求めること、によって行われた.また、最適化シミュレーションの妥当性については、以下の方法によって検証された.まず、優れた投手(平均球速38. 8m/s(140km/h)のプロ及び大学野球選手14名)の共通動作パターンを相互相関法によって抽出し、そのパターンにシミュレーション結果が近づくかどうかによって、最適化結果の妥当性を検討した.6名の最適化の結果、4名は共通動作パターンに近づき、残り2名は同程度であることがわかった.後者の2名は優秀投手に含まれる選手である.これらの結果から、本最適化シミュレーションは妥当であることが示唆された.また、投球速度の高い大学野球選手や少年野球選手について、この最適化シミュレーションを適用することによって、必ずしも投球速度が高いことが優れたスキルを有しているとは限らないことが明らかにされた.本研究は、運動スキルの定量的評価法を開発する目的で実施された。具体的には、対象動作を野球の投球動作の上肢運動とし、実際の投球動作をもとにコンピュータ・シミュレーションにより生成した動作と実際の動作を比較することによって、ある評価基準を設けようとするものである。実際の投球動作を2台の高速度カメラで撮影し、そこで得られた3次元位置データをもとに身体各部位の関節角度などのkinematicsデータを算出した。また、逆動力学により上肢関節のkineticsデータを算出した。現在、求めた関節角度データを初期条件とした上肢7自由度に対する最適化シミュレーションを試行中である。この最適化シミュレーションの目的関数は、各種のkinetics関連変数(ピークトルク、総トルク最小、トルク変化最小等)と投球速度、投球方向、および関節角度の罰則項、から構成されている。これまでのところ、目的関数の各構成要素に対する重み関数を被験者間で同一のものにすると、BFGS公式による準ニュートン法を用いた最適化では、必ずしも良好な結果を得られるとは限らず、初期条件に依存して関節可動域を越える動作も生じた。現在、この原因を精査中で、シミュレーション範囲を狭めた直接探索法をも視野に入れたプログラムの修正を検討している。プログラム修正後のシミュレーション動作と実際の動作間の比較検討においては、まず、明示的な類似性として投球加速期の各関節角度の相互相関を求める。次に、kineticsの比較として、上肢関節トルク積分値とピークトルク値を求め、両動作間の関連性を検討する。そして、その関連性をもとにした評価尺度の検討および評価チャートの開発へと展開する予定である。スキル評価は、3つのセクション(投球動作や身体特性値の測定、最適化計算の実行、実測動作と最適動作との比較)から構成されている.最適化は、勾配法の一種であるBFGS公式による準ニュートン法を用いて実施し、「効率よく投球速度を上げる」ことに関する部分と、その結果に対して、「効率よくボールコントロールする」ための部分があり、この2つの最適化計算をもって1つの最適動作を生成した.実測動作と最適動作との比較は、肩関節3自由度及び肘関節1自由度の計4自由度について、両動作の最大振幅の差を求めること及び相互相関を求めること、すなわち動作パターンの類似性を求めること、によって行われた.また、最適化シミュレーションの妥当性については、以下の方法によって検証された.まず、優れた投手(平均球速38. 8m/s(140km/h)のプロ及び大学野球選手14名)の共通動作パターンを相互相関法によって抽出し、そのパターンにシミュレーション結果が近づくかどうかによって、最適化結果の妥当性を検討した.6名の最適化の結果、4名は共通動作パターンに近づき、残り2名は同程度であることがわかった.後者の2名は優秀投手に含まれる選手である.これらの結果から、本最適化シミュレーションは妥当であることが示唆された.また、投球速度の高い大学野球選手や少年野球選手について、この最適化シミュレーションを適用することによって、必ずしも投球速度が高いことが優れたスキルを有しているとは限らないことが明らかにされた.
インプライドデータの統計分析

倒産の可能性を持つ企業等が発行する債券価格の決定メカニズムが内包するパラメータの統計学的な推定が本研究の目的である。Duffie+Singleton(1999)は企業倒産を停止時刻で表現することにより理論を構築した。そこで、倒産時刻を決定するHazard関数の推定が問題となる。本研究では市場に於ける債券価格よりImpliedにHazard関数の推定を行ってきている。基本となるのはTakahashi(2011,APFM)である。問題は推定等はリスク中立世界で行われ実世界に於ける倒産確率との比較が困難である。本研究ではリスク中立で求められた推定量を実確率の世界に変換する方策を探求した。本研究では流動性のモデル化をDuffie-Singleton(1999)やJarrow-Turnbull(1995)等の理論モデルの中で行ってきている。その為、理論的に求められる倒産確率等はマルチンゲールMeasure(リスク中立的世界)下で求められており、実証分析の際には現実の確率への変換が必要となる。(Takahashi(2011)のフレームワークの基ではリスク中立世界と現実の確率は一致しているため例外的に、この問題は生じない。)しかし、一般には当該測度変換は必要であり,その為の方策を講じる必要があった。25年度では(特に)後半部において本課題を集中的に取り組んだ。Impliedデータにに基づいた推定量の統計的性質、主にその漸近正規性の問題について昨年度はHarvard大学のChernoff教授を訪れ、データの持つ問題点について幾つかの助言を頂いた。又、大偏差原理が成立するための条件について幾つかの議論を行った。リスク中立的世界に於ける倒産確率の経済学的な意味等についてはBoston大学でPaolo Guasoni教授と意見交換を行った。Takahashi(2011)では理論モデルとしてDuffie+Singleton(1999)がもちいられていたがH24年度ではJarrow+Turnull(1995)等の異なる理論モデルで同様の分析を行った。結果は現在研究代表者が博士論文を指導している早稲田大学の戸辺助手の博士論文(一橋大学へ提出予定)の一部となる予定である。24年度において次に取り組んだ問題は当初の計画には無かったがImpliedDataより求められた個々の企業や格付け毎の平均Default率(信用リスク)のみではスプレッドの変動を完全に説明出来ないという実証結果を本研究に如何に取り入れるかである。多くの先行研究が示唆しているようにその原因の一つに社債と国債との流動性の差がある。しかし、それら先行研究に於いて流動性はキチンと定義されること無く幾つかのproxy変数で代用されている。本研究に於いては先ずDuuffie+Singleton(1999)等で議論されているDefaultableな債券の価格決定モデル(理論)に自然な形で流動性を導入する方法を提案・考察した。基本的な考えは、流動性の欠如により価格決定メカニズムにより多くの攪乱要因が混入してくる。その結果、Underlying確率変動が持つボラティリティーは流動的な債券の場合より大きくなると考えモデル化を図った。又、非流動的な債券は連続的に取引されない事より基本的に離散時間モデルで表現される。これらを勘案し新たなモデル構築を試みた。一方、実際のデータより効率的にデフォルト確率を推定する方法についてもキチンと考える必要がある。その上でImpliedDataに基づく我々の方法の長所・欠点もより明らかになってくる。この点に関しては早稲田大学の戸辺助手との共同研究と関連させながら進行している。統計ファイナンス1.S.Rossが提案する測度変換方法は本研究では上手く応用できない事を確認。以下で示す方法を開発した。2.Radon Nikodymの定理を直接適用し、尤度比に大数の法則等を適用し測度変換項を推定すル事により幾つかの結果を得た。その結果は2014年1月のJAFEE冬の大会で一部発表している。3.早稲田大学の紀要への発表1.異なる理論モデルJarrow+Turnull(1995)へのTakahashi(2011)モデルの適用について、結果ははDuffie+Singleton(1999)モデルの場合とと余り変わらない。進捗状況はほぼ計画通りである。2.単純な比較は出来ないが、Impliedなデフォルト確率(リスク中立的世界)が実確率の基で推定されたものより大きな事は之までもよく知られていた事実である。本研究においても、手法の時系列やより安定的な推定量を求める手法の開発等への拡張等に進む前に、この問題をある程度クリアーする必要があると判断した。そこで24年度では計画を若干変更、流動性について既存研究のチェックと新たな方法論の展開を試みている。当初の目的には無かった部分であり、その分当初計画はやや遅れている。

3.データ解析については、既存のデータベースからのデータ入手が難しく少々遅れている。東京に居る協力者にお願いしデータの収集と整理をやっているが月に2度ほど私が上京し指示を与えつつ奨めている状況である。データ解析の一部はH25年3月、一橋大学におけるコンファランスでも報告された。今年度は本研究の最終年となることより、全体の纏めをおこなう。流動性に関しては、時系列モデルへの拡張。基本的にはTakahashi(2011)のフレームワークで行うため、実証分析ではリスク中立測度と実際の確率とは等しいと仮定する。不均一分散モデルへの拡張。1.今年度は、先ず流動性の問題をキチンと整理し理論モデルを完成し公表(論文及び学会等での発表)する予定である。本研究者の方法に基づけば基本的に之までの理論(Implied Dataに基づく統計解析)はそのまま適用可能となる。従って、予定していた研究計画はそのままの形で遂行できると考えている。2.Takahashi(2011)では均一分散型モデルであったが、不均一分散モデルへの拡張を試みる。今年度は主に理論モデルの構築を目指す。年度末に国内出張を計画していたが体調都合により中止となった。国内出張で早稲田大学戸辺助手との研究打ち合わせを行う。1.24年度に予定していた海外出張については今年度実施する予定である。新しい大学へ移ったこともあり、経理システムが之までと違い経費の使用に不自由を感じていたことも事実である。今年度は、共同研究者との打ち合わせも増える為、国内出張が多くなる予定である。2.海外出張については、Harvrd大学のChernoff教授、Boston大学Guasoni準教授との研究打ち合わせを予定している。3.昨年度購入予定であったData解析用のコンピュータの購入を予定している。
環境対応型無鉛電線フューズ開発のための熱・電気特性制御と組成・形状の最適化

交流低圧配線の無鉛フューズエレメントを開発した。Sn-Zn合金で組織の量や形態を制御し目的電気・熱特性を得るべく温度と組成の関数で特性を測定した。材料因子の物性値を一般的に取り扱い電気ー熱シミュレーションシステムを構築しフュ-ズ形状の設計を行った。Sn-50Znに8vol%Al2O3添加複合材料を用い、銅導線と安定接合達成にパルス通電接合法を適用した。フューズと銅界面には各構成層と同組成粉末を用いた組成傾斜層を設けた。粉末のみを使用したフューズー銅接合体の一括製造を可能とした。本法ではフューズと銅界面での反応が抑制できた。成形体の電気・熱特性を測定しシミュレーションを行うと要求性能を満足した。64A用3.2mm直径の銅導線使用した低圧配線におけるフューズエレメントとして、溶断(99A)・通電(210A)特性を満足するため、固液共存領域の有るSn-50Znを取り上げ無鉛化を図った。本合金に酸化物を8vol%添加し熱・電気特性制御を行った。合金と酸化物は密度と融点に大差が有り酸化物均一分布を得る事が難しく、安定したフューズ性能を発揮できない。複合材料作製時、固液共存下で温度と撹拌時間の最適化を図り初晶内と初晶粒相互間に酸化物を均一に存在させた。300460Kで温度上昇と共に比抵抗は上昇した。均一、不均一存在Al2O3型、Al2O3無添加合金の順で比抵抗値が上昇した。熱伝導率は、同温度では温度上昇とともに低下した。均一、不均一存在Al2O3型、さらにAl2O3無添加合金の順で熱伝導率が低下した。Al2O3添加量が同一でも、その存在位置を制御することにより電気・熱伝導率の調整ができた。温度上昇と共に比熱は上昇した。Al2O3無添加よりも添加合金の比熱は増加した。温度上昇と共に密度は低下しAl2O3無添加よりも添加合金の密度は低下した。これらはAl2O3添加量のみに依存して決定された。自作三次元電気・熱連成計算に基づきシミュレーションを行った。Al2O3無添加合金は溶断性能条件下で温度上昇が飽和し、溶断性能は悪いものであった。しかし不均一存在Al2O3型合金は525sで溶断し、かろうじて所定時間(600s)を満たしたが、3s以上の通電性能は満足できた。また、均一存在Al2O3型合金は275sの溶断時間が示され、250sもの溶断時間短縮化が発揮でき、Sn-39Pbの性能に比肩した。また3s間の通電性能も達成され、両性能が満足された。同一組成の金属基複合材料でさえ、作製プロセス最適化し酸化物の存在状態を制御したことで、熱・電気特性を大幅に向上させることができた。固液共存領域の有るSn-50Znを取り上げ8vol%のAl2O3を添加した複合材料を用いて、製造プロセス制御による組織・熱・電気特性制御を可能とした。フューズ合金としての諸特性が最適化された本複合材料を用い、銅導線との安定接合達成のため、簡便で自動化が可能な接合方法として、パルス通電接合法を適用した接合方法を確立した。なお大量生産化をも考慮した手順と付帯冶具を提案した。特に本複合材フューズと銅導線界面には、これら素材より成る両粉末(Al2O3添加Zn-Sn,Cu)の混合比を変化させた組成傾斜層を設け、理想面積接合化と界面高強度化を達成した。場合によっては、鋳造法で作製したバルク体を使用せずAl2O3添加Zn-Sn粉末とCu粉末の両粉末を使用して、フューズ層と組成傾斜層さらに銅導線の焼結・接合を行い、銅導線と複合材フューズの接合を完了した。これは粉末のみによるフュースエレメントの一括製造技術確立であり、フューズのみを溶製で作製後、銅導線とパルス通電接合させる複合プロセスに比べて、省力・省エネルギー化が図られた。なお、パルス通電接合焼結法の特長である一定荷重時直接加熱・低温・短時間・局所加熱利用により、複合材フューズと銅導線界面での反応は抑制できた。得られた銅導線と接合完了のフューズエレメント成形体の電気抵抗や熱伝導率などを測定し、溶断・通電シミュレーションを行い要求性能が満足していることを示した。Sn-0, 1, 9, 20, 50, 80, 100mass%Zn合金の7種を原材料より溶製し、銅導線径3.2mm(64A用)

低圧配線用のヒューズ合金として、電気・熱特性を温度と組成、さらに組織形態の関数として表現した。その結果、最適組成をSn-9ZnおよびSn-50Znとした。特にSn-50Znについてはアルミナ粒子を8vol%添加して、相反するヒューズの溶断・通電性能を満足することを意図した。本金属基複合材料はSn-50Zn母材とアルミナの比重差による組織不均一を解消させる為、固液共存温度領域(603K程度)で溶湯撹拌により、初晶デンドラートアームにアルミナをトラップさせて、均質組織の複合材料を得た。アルミナを添加することで、288ー460Kの温度領域で、電気比抵抗と比熱はそれぞれ13.8-23.1μΩcmと0.329-0.363J/(gK)に上昇し、熱伝導率と密度はそれぞれ84.6-76.4W/(mK)と6.81-6.77g/ccへと減少した。これらの電気・熱物性値はMaxwell提唱の複合側で近似が可能であった。以上より、ヒューズの溶断・通電性能を左右する電気抵抗と温度拡散率は、アルミナの体積率と母相の組織形態で制御可能であることが判った。さらに、これらの電気・熱物性値を温度と組成の関数として定式化し、電気ー熱連成解析プログラムに組み込んだ。その結果、Sn-50Znに8vol%アルミナを添加した開発複合材料は、ヒューズ性能の溶断・通電特性の双方を満足していると推定できた。金属基複合材料の作製プロセス最適化手法に関し、従来からの系統的な実験結果が蓄積しており、本研究で酸化物の均一分布に適応できた為である。Sn-50Znに8vol%アルミナを添加した開発複合材料が、製造プロセスの首尾良い制御で安定して製造できたので、電気・熱特性が再現性良く測定できたためである。交付申請書に記載した平成25年度の実施項目が遂行できる環境が整った。ただし、フューズ合金と銅導線の安定接合を実現する為に以下の問題がある。3次元的に熱・電気の不均一分布が生じる下での放電焼結機を用いた接合を実施している。しかも、銅とフューズ合金の融点、電気・熱特性は大きく異なる。そこで、直径5mm全面を、同サイズの熱影響部を達成し、均一に接合するのが極めて困難である。したがって、安定接合達成に多大の時間を費やす事が予期される。そこで、高電流下での性能試験を必要最小限に止めることが提案される。また、本性能試験とシミュレーションの整合性を高精度で図っているので、銅導線/フューズエレメント接合体を作製して電気抵抗を測定し、本値を初期条件としたシミュレーションによる評価を行うことも予期される。開発合金が均質に作製でき、精度良い電気・熱物性値が測定できたので、交付申請書に記載した、24、25年度の実施項目を着実に遂行できる環境が、十分に整った。交付申請書に記載した平成25年度の研究費計画通りである。交付申請書に記載した、24、25年度の研究費計画通りである。
歯槽骨の炎症性骨破壊に対するRANKLワクチン療法の開発

Receptor activator of NF-kBligand(RANKL)は破骨細胞分化,活性化に重要な役割を果たしている膜結合型サイトカインである。我々はワクチンにより自己RANKL抗体を誘導することにより病的骨破壊を抑制するという新しい治療法を開発した。RANKLワクチンの投与により高タイターの抗RANKL抗体が誘導可能であり,関節炎モデルマウスのSKGマウス(京都大Dr.Shimonn Sakaguchiが開発したリウマチ自然発症マウス)や卵巣摘出マウスにおける骨量減少を抑制することが可能であった。これらの結果によりRANKLをターゲットとするワクチン療法が、病的骨吸収を主徴とするリウマチや骨粗鬆症における骨破壊を抑制する有効なアプローチであることが示された。我々は歯周病モデルマウスが確立できず、ワクチンの効果を示せなかった。しかしながら、示せずとも一種の炎症性骨破壊モデルであるマウス関節炎モデルにおいて、その効果を示せたことは歯周病における骨破壊を抑制する可能性を示唆するものと思われる。他の病的抗原に対するリコンビナントタンパク療法、たとえばモノクローナル抗体、可溶性受容体その他抑制剤と比べて、ワクチン療法ではわずかなタンパクしか必要なく、一度ワクチンにより抗原に対する免疫反応が確立されれば、ワクチンの繰り返し投与によりその効果を容易に維持できる。慢性関節リウマチや歯周病、癌の骨転移など骨に関与する病気においては骨破壊の病理像は似ているため、このRANKLワクチン療法はいかなる病的骨破壊を主徴とする疾患に対しても有効な手段となりうると考える。近年Receptor Activator of NF-kB Ligand(RANKL)が生理的な骨吸収のみならず骨粗懸症やリウマチ性関節炎などの病的骨破壊にも関与していることが明らかになり、RANKLの阻害因子osteoprotegerin(OPG)はこのような疾患に対する治療薬として期待されている。ところが、OPG製剤や抗RANKL抗体が実用化すると免疫原性の問題や中和抗体産生による効果減弱が生じる可能性が高いことから、我々はタンパク製剤の問題点を解決するため自己RANKLに対する液性免疫誘導という全く新しい治療法の可能性を検索した。ヒト用に開発されたRANKLワクチン(RANKL-V)とTNFに対するワクチン(TNF-V)とをリウマチモデルであるコラーゲン誘導関節炎(CIA)マウスを用いて比較検討することにより炎症性骨破壊におけるRANKLワクチンの有用性を検討した。5週齢のDBA/1Jマウスに2週もしくは3週ごとに計4回のワクチンを投与し、その間2回のコラーゲン感作を行った。関節炎の発症はRANKL-Vを投与してもコントロールワクチン(Ctr-V)投与群と同様に始まったが、TNF-V投与により発症は3日遅れ、炎症の程度もTNF-V投与により抑制された。一方、コラーゲン感作39日目にマウスを屠殺し関節部の骨密度を定量した結果、Ctr-V投与群ではコラーゲン未感作群(正常骨密度)に較べて有意な骨密度低下を示したが、RANKL-V投与により正常骨密度まで回復した。TNF-V投与群においても関節炎による骨密度低下を有意に抑制したが、正常骨密度までは回復しなかった。以上の結果からRANKLワクチンはCIAモデルにおいて炎症の発症は遅らせられないが、炎症性骨破壊の抑制に対してはTNFワクチンと同様もしくはそれ以上の効果を示す可能性が明らかとなった。近年Receptor Activator of NF-κB Ligand (RANKL)が生理的な骨吸収のみならず骨粗鬆症やリウマチ性関節炎などの病的骨破壊にも関与していることが明らかになり、RANKLの阻害因子osteoprotegerin (OPG)はこのような疾患に対する治療薬として期待されている。

昨年度はヒト用に開発されたRANKLワクチンとTNFに対するワクチンとをリウマチモデルであるコラーゲン誘導関節炎(CIA)マウスを用いて比較検討することにより炎症性骨破壊におけるRANKLワクチンの有用性を検討した。今年度は、歯周病のモデルマウスを用いてヒトワクチンの効果を検討したが、既に確立されたモデルであるPg菌を用いた歯周病モデルマウスでは、臼歯の歯牙周辺骨密度は下がるものの、歯槽骨頂に有意な減少が認められなかった。歯周病モデルの再現性が取れなかった為、試行錯誤の末、ハムスターを用いる歯周病モデルを用いることになった。ラットのRANKLワクチンがハムスターと交差性があることが確認されたため、ラットRANKLのワクチンを使用することになったが、抗体供給先のデンマークPharmexa社から連絡があり、ラットワクチンの蛋白安定性に問題があることが判明した。この間、閉経後骨粗鬆症のモデルである卵巣摘出マウスおよびリウマチ自然発症モデルであるSKGマウスを用いて、マウスRANKLワクチンの骨吸収抑制効果を確認した。コントロールには破傷風菌のワクチンを用いた。以上の結果からRANKLワクチンは蛋白の安定性に問題があるが、改良が進めば骨粗鬆症や炎症性骨破壊における画期的な治療法になる可能性が示された。現在、前述のハムスターモデルにおいて、改良されラットRANKLワクチンを用いて実験を開始するところである。