hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫賦活作用を期待したビタミンDによる着床不全・習慣流産に対する新規治療戦略

免疫制御作用を有するビタミンDの欠乏、テトラメチレンヒドロ葉酸代謝還元酵素の遺伝子多型に起因するホモシステインの上昇、耐糖能異常といずれも生体内における炎症を惹起する機構が着床能から初期の胎盤形成の発生・生殖過程に影響があることが解明された。妊孕能向上のためにはビタミンDを中心とした包括的な栄養指導が必要である可能性が示唆され、プレコンセプションケアのエビデンス確立への基盤となった。1.流産及び妊娠モデルマウスにおける流産率の検討流産マウスとしてCBA/JxDBA/2J、妊娠マウスとしてCBA/JxCBA/J、CBA/JxBALB/Cの組み合わせを用いた。妊娠79週のマウスを交尾後約2週間で開腹し、全体の妊娠数(黄体数)と流産したembryo数より各種流産率を産出したところ、それぞれ31.4±5.6%、25.6±2.3%、10.1±2.3%であった。これは既存の報告されている値とほぼ等しい結果となった。(1)CBA/JxDBA/2J妊娠14.5日目の流産子宮では着床部位周囲にリンパ浸潤と血管床の減少を認めた。(2)CuZn-SOD欠損雌マウス(CuZnSOD/J x CuZnSOD/J)においては、既報の流産率との再現性を認めていない。このため病理学的検討は今後予定している。既存に我々が報告している流産モデルマウスであるCuZn-SOD欠損雌マウス(CuZnSOD/J x CuZnSOD/J)の流産率の再現性に苦慮しており、流産モデルマウスの再現性の確認中である。そのため、再現性のある流産子宮が得られてないため、特に病理学的解析が遅れている状況である。さらに患者検体を用いた解析に関しては、所属機関の変更により患者検体が得られにくく、解析自体が困難であった。前年度からの研究を継続している流産モデルマウスの研究として1.妊娠マウス(BALB/CxBALB/C)と流産マウス(CBA/JxDBA/2J, CuZnSOD/J xCuZnSOD/J)に対して,ビタミンDを交尾後約1週間で尾静脈から投与し,1週間後に開腹し着床・流産率を検討したところ、それぞれ着床率:89.1±0.5%;流産:11.2±0.8%、着床率:62.3±2.5%;流産:31.2±1.8%、着床率:69.4±0.8%;流産:25.2±1.9%であった。このことはビタミンDによる受胎能改善を有意に認めることはできなかった。2.1.における病理学的解析としてビタミンD投与により着床部位周囲のCD4陽性リンパ球の浸潤が減少している傾向を認めた。さらにCD80陽性マクロファージとCD163陽性マクロファージの免疫染色では変化を認めなかった。ビタミンDによる流産予防効果はIn Vivoで認めることができなかったために、現在では階層解析を行い、それに対する免疫細胞分布の再検討を行っているため、当初の研究計画と若干ずれが生じているためにIn Vivo解析が遅れている状況である。さらに申請者の所属機関の変更により動物実験が施行しにくい環境になったためにIn Vivo解析が遅れている状況である。一方でメチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素(MTHFR)遺伝子変異は、HCYの上昇による酸化ストレスの亢進と血栓形成にも関与する。HCY上昇による着床部位の微細血栓形成は流産の一因となり、MTHFR遺伝子多型は妊孕性低下と関連する可能性がある。以上の背景から、本研究の目的はVit.DとMTHFR遺伝子多型が不育症のリスク因子になり得るか検討した。本成果によりMTHFRC677T遺伝子変異がVit.D不足による不育症のリスクを上げることを実証した。流産モデルマウス作成プロトコルの再考と再現性の確認を行い、速やかに病理学的解析を行う予定である。またIn situ hybridizationに使用するプローブ作成を行い、病理学的解析に引き続き、流産子宮の局所での炎症性サイトカインの局在を確認する予定である。また、患者検体獲得のために速やかに所属機関における倫理委員会の承諾を得る予定である。一方で、本年度推進予定である流産モデルマウスに対する血管障害評価、流産子宮に対する網羅的遺伝子解析・プロテオーム解析は予定どおり行う。現在、申請者の所属機関での倫理委員会でのヒト検体の使用が認められたので今後はヒト免疫細胞を用いて、フローサイトメーターによる細胞分画の解析を行う予定である。さらにビタミンD不足かつ不育症あるいは着床不全患者に対してビタミンDによる介入試験を行う予定である。生殖医学、生殖免疫学、内分泌・代謝学未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果である。未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果である。適宜必要な消耗品等に充てていく。
エストロゲンの動脈硬化抑制作用の解析

1、臨床研究外来を受診する閉経後の女性に対して、エストロゲンを投与する患者と、エストロゲン投与しない患者を前向きに選別し、治療前から6ヵ月ごとに3年間にわたって以下の検査を施行した。2)来院時に採血を行い、脂質代謝のパラメーターとして、総コレステロール、HDLコレステロール、アポ蛋白A1,B, E、リポプロテインa、血管病変の指標としてp-セレクチンを測定した。3)エストロゲン投与により、IMTは減少し、脂質代謝および血管病変の指標は、低下した。2、基礎研究1)分娩時の臍帯から臍帯動脈の血管内皮細胞及び、平滑筋細胞の初代培養系を確立し、エストロゲンレセプター(ER)の存在をRT-PCR法を用いて確認したところ、ERαおよびERβの発現を認めた。2)内皮細胞においてエストロゲンのNO産生は亢進された。また、NO合成酵素(eNOS)の発現に対するエストロゲンの効果は認めなかった。3)血管内皮細胞で産生される各種の細胞増殖因子が単球やマクロファージの侵入に関与するが、そのなかでも特にPDGFは強い効果を持つ。MTSを用いたCellviability assayにて検討したところ、血管内皮より分泌される増殖因子PDGFにより、血管平滑筋細胞の増殖を促進していた。一方エストロゲンはPDGFの増殖促進効果に対して抑制的に作用していた。5)血管内皮細胞におけるエストロゲンの作用がエストロゲン受容体を介する作用か否かを検討するために、エストロゲンのアンタゴニスト(ICI182780)を用いてエストロゲンによるeNOSの活性化への影響を検討しプロゲステロンによってこれが拮抗されるかは現在検討中である。1.臨床研究1)エストロゲンの投与による閉経後女性の頸動脈血管中膜の肥厚(IMT)、血管抵抗と脂質、さらに血管病変の指標としてP-セレクチンの測定を経時的に行っている。現在1年が経過し、進行中である。2)1年間のエストロゲン投与でIMT、P-セレクチンの変動が観察されつつある。2.基礎研究1)臍帯動脈より血管内皮細胞初代培養系は作成準備が煩雑なため、ラット血管内皮にSV40を導入して作成した細胞株TRLECを用いて実験を開始している。2)NOSによりアルギニンがシトルリンに変換され同時にNOが産生される。この反応を利用してシトルリンへの変換効率を測定することで、NOSの酵素活性を測定する系を確立しつつある。3)これらの実験系が確立すれば、エストロゲンのよるNOS活性の調節にどの様な因子が関与しているか検討していく予定である。1.臨床研究2.基礎研究1)臍帯動脈よりの血管内皮細胞初代培養系は作成準備が煩雑なため、ラット血管内皮にSV40を導入して作成した細胞株TRLECを用いて実験を開始している。この反応を利用してシトルリンへの変換効率を測定することで、NOSの酵素活性を測定する系を確立し現在実験中である。3)エストロゲンのよるNOS活性の調節にMAP kinase family(ERK,JNK)、ERKカスケードなどの因子が関与しているか検討中である。1、臨床研究外来を受診する閉経後の女性に対して、エストロゲンを投与する患者と、エストロゲン投与しない患者を前向きに選別し、治療前から6カ月ごとに3年間にわたって以下の検査を施行した。2、基礎研究

1)分娩時の臍帯から臍帯動脈の血管内皮細胞及び、平滑筋細胞の初代培養系を確立し、エストロゲンレセプター(ER)の存在をRT-PCR法を用いて確認したところ、ERαおよびERβの発現を認めた。2)内皮細胞においてエストロゲンのN0産生は亢進された。また、N0合成酵素(eNOS)の発現に対するエストロゲンの効果は認めなかった。3)血管内皮細胞で産生される各種の細胞増殖因子が単球やマクロファージの侵入に関与するが、そのなかでも特にPDGFは強い効果を持つ。MTSを用いたCellviability assayにて検討したところ、血管内皮より分泌される増殖因子PDGFにより、血管平滑筋細胞の増殖を促進していた。一方エストロゲンはPDGFの増殖促進効果に対して抑制的に作用していた。5)血管内皮細胞におけるエストロゲンの作用がエストロゲン受容体を介する作用か否かを検討するために、エストロゲンのアンタゴニスト(ICI182780)を用いてエストロゲンによるeNOSの活性化への影響を検討しプロゲステロンによってこれが拮抗されるかは現在検討中である。以上よりエストロゲンの抗動脈硬化作用が、in vivoおよびin vitroにおいて明らかになった。
睡眠時姿勢特性と睡眠感に関する研究

健常成人男性19名、女性10名(1931歳,平均20.9歳)を対象として、連続した2晩の午前0時から7時までの7時間,ビデオ撮影により睡眠姿勢を録画した。録画終了後,睡眠時姿勢は28パターン(頭部,胸部,腰部)に分類した。アンケートは睡眠時姿勢の習慣や好みについてと起床時の睡眠感(PSQI, SMH)について行った。こられについて、1夜目と2夜目の夜間睡眠姿勢特性に変化や関連があるか検討した。その結果、男性19例における睡眠時姿勢変化パターンの数と平均回数は1夜目7.79±0.54パターン、2夜目7.05±0.42パターンであった。相関係数は0.63(p=0.004)であった。睡眠時姿勢変化の平均回数は1夜目が32.42±3.22回、2夜目が33.58±2.67回であった。相関係数は0.69(p=0.001)であった。女性10例における睡眠時姿勢変化パターンの数と回数は1夜目6.30±0.65パターン、2夜目6.70±0.68パターンであった。相関係数は0.89(p<0.001)であった。睡眠時姿勢変化の平均回数は1夜目が23.60±4.76回、2夜目が24.0±3.73回であった。相関係数は0.91(p<0.001)であった。これらのことから、今回実験に参加した健常成人被験者において、睡眠姿勢変化回数の出現数や個人の睡眠姿勢パターンの数に個人差が認められるが、同一個人では、記録夜ごとの変動はあまりないことがわかった。さらに、寝返り回数が極端に少ない健常成人女性1名について、体圧分散メカニズムを明らかにすることで、褥瘡予防に役立つのではないかと考えその徐圧方法の検討をおこなった。その結果、頭部や膝の曲げ伸ばしにより、徐圧していることがわかった。これらの方法を応用することで現在より睡眠感を悪くせずに他動的に体位変換が可能となる可能性が示唆された。我々は睡眠中、無意識のうちに何度も寝返りし、自由な体位変換をおこなっている。今回我々は、自分自身で体位変換が出来ない患者が少しでも楽な体位で眠れないかと考えた。そして、臨床におけるよりよい他動的体位変換についての基礎データを得ることを目的に、ビデオを用いた夜間の体位変換分析と睡眠感についてのアンケート調査を行い、検討した。さらに、脳波測定により、寝返りと睡眠深度の関係に注目し、臨床場面での他動的な寝返りについて応用していくための基礎データを得た。対象者は9名の健常成人女性とした。対象者は連続した3日間の実験セッションに参加した。18時に実験室に集合し、簡単な健康に関する問診の後、夕食を摂取した。23時45分に入床を促し、その後ビデオカメラによる睡眠体位の記録と脳波測定を開始した。そして、7時30分に起床を促し、入眠時刻・覚醒時刻・起床時刻・睡眠感についてのアンケートを行った。実験セッション2日目の18時に再び実験室に集合したのち、1日目と同様の実験手順とし、3日目はアンケート記入終了の後、実験終了とした。

睡眠環境について、室内温度を26.0°C、湿度60%、照度は10lux以下とした。枕の高さなどの睡眠環境については通常の睡眠時の環境に近いよう配慮した。実験は夜間2日間測定を行い、1日目と2日目の値について分析し、比較検討した。ビデオに記録した画像より、体位は28パターン(頭部、胸部、腰部)に分類し、その回数と持続時間を記録したものを、睡眠時の体位についての事前アンケートとともに比較した。睡眠中の体位変換回数については、午前0時から7時30分までの睡眠区間のうち、0時から2時30分までを睡眠前期、2時30分から5時を睡眠中期、5時から7時30分までを睡眠後期として分析した。結果は現在、体位変換分析・アンケートとの比較については終了しているが、睡眠脳波について分析中である。我々は、自分自身で体位変換ができない患者さんが少しでも楽な体位で眠れないか考えた。そこで、眠りやすい身体の向きや、その寝返りの特性や習慣について個人差があるのではないかと考え、これらのことを明らかにすることを目的にビデオを用いた夜間の体位変換分析と睡眠感についてのアンケート調査を行い検討した。アンケートはPSQI日本語版とSMH睡眠質問表を用いた。また、睡眠時の体位の習慣についてのアンケートを行った。さらに、脳波測定により、寝返りと睡眠深度の関係についても検討した。対象者は健常高齢者8名であった。対象者は連続した3日間の実験セッションに参加した。19時に実験室に集合し、脳波電極を装着した。22時30分に入床を促した。その後ビデオによる睡眠体位の記録と脳波測定を開始し、6時に起床を促した。そして、入眠時刻、覚醒時刻、起床時刻等、睡眠感についてのアンケートを行った。実験セッション2日目の19時に再実び験室に集合したのち、1日目と同様の実験手順とし、3日目は起床後にアンケート記入した後、実験終了とした。分析方法は、ビデオに記録した画像より、体位は28パターン(頭部、体幹、下肢)に分類し、その回数と持続時間を記録したものを、睡眠時の体位についての事前アンケートとともに比較した。これまでに健常成人男性・女性に同様な実験をおこなっており、その違いについて現在投稿準備中である。さらに、寝返り回数が極端に少ない健常成人女性1名について、体圧分散メカニズムを明らかにすることで、褥瘡予防に役立つのではないかと考えその徐圧方法の検討をおこなった。その結果、頭部や膝の曲げ伸ばしにより、徐圧していることがわかった。これらの方法を応用することで現在より睡眠感を悪くせずに他動的に体位変換が可能となる可能性が示唆された。
宇宙飛行士の宇宙飛行後における骨塩定量の減少と生体構成成分の変化についての研究

微少重力に人体が曝露されると、骨組織、筋組織、カルシウム代謝などに影響を受けると言われている。微少無重力状態では比較的短時間で骨塩が減少し骨粗鬆症が生じるとの報告がある。この発生機序は本邦においては宇宙飛行の経験も少ないため、未だその詳細は不明な点が数多く残されている。今回邦人宇宙飛行士の協力により、骨塩、カルシウム代謝を計測する機会を得、4回のミッション(宇宙飛行)における解析を行ったので報告する。計測方法は、DXA(全身、腰椎、大腿骨、踵骨など)UBD(踵骨)24時間量、尿中カルシウムカリウム、リンなどを計測した。測定は飛行開始60、30日前、飛行より帰還当日、3、10、30、120日後に行われた。測定結果は、それぞれのミッションの飛行時間も異なるため若干のデーターのばらつきを認めた。得られたデータのなかで、確実に認めた傾向は以下のごとくである。微少重力によって、骨カルシウム代謝が影響を受けることが、ほぼ明らかとなった。骨塩量は、踵骨腰椎などの荷重骨でより減少傾向を示し、その影響は尿中への漏出という形で腎臓に影響をおよぼす。この機序の詳細は不明であるが副甲状腺の血清カルシウム値の変動に対する反応性の低下が関与している可能性が示唆された。微少重力の影響は、骨組織に対して、骨形成の低下と骨吸収の促進という形で現れることが予測され、この結果として骨塩量が減少する可能性が示唆される。微少重力の骨カルシウム代謝への影響については今後さらなる検討が必要である。日本人男性宇宙飛行士を対象として、飛行前後の骨塩量の変化について検討した。骨塩量の変化は、荷重骨である腰椎において2.53.5%の減少を示していた。大腿骨頚部で3%、踵骨で1%前後の減少がみられた。全身モードで測定した全身骨塩量は有意な変化を認めなかった。また、下肢では12%減少があったが、頭部では逆に12%の増加がみられた。今回の飛行では、腰椎、大腿骨頚部で23%減少しており、DXA(Hologic)の再現性を考慮に入れてもこの値は有意な骨塩量の減少といえる。Oganovらは20人の飛行士の4.514.5ケ月の飛行で39%減少したことを報告している。しかも減少の速度は飛行期間の長さと反比例しており、飛行初期に大きいことを指摘している。踵骨においても1%弱であるが減少傾向にあった。全身骨塩量は飛行前後で殆ど変化なく、前腕骨も変化を認めなかった。MD法による右第2中手骨の変化も検査精度からみて有意といえなかった。海綿骨で荷重骨である腰椎での減少は、微小重力環境によるものとおもわれる。一方、頭蓋骨では飛行後逆に12%増加していた。前回のIML-2の測定においても同様の結果が得られていた。頭蓋骨での増加は血流の再分布の効果やグルココルチコイドなどのホルモンレベルの変化なども考えられる。Roerらは栄養血流の再分布、すなわち頭側への血流分布の増加のため頭部でむしろ骨塩量が増加したと報告しており、Oganovらは体液の再分布を原因としている。今回はDXAによる骨塩定量を中心に検討したが、荷重骨である腰椎、大腿骨頚部、踵骨において骨塩量の有意な低下を認めた。宇宙飛行士の宇宙飛行後における骨塩定量の減少と生体構成成分の変化について検討続行している。前回までの宇宙飛行後の骨塩の変化は、腰椎、踵骨などの荷重骨で2%程度の減少齲が見られる可能性が示唆されていた。

最新の宇宙飛行士より得られたデータは、whole body bone mineral conent(BMC),whole body lean,whole body fat,whole body massのすべての値は、飛行後3日(R+3)において、飛行前(L-)の値よりも低下を認めた。いずれの値も飛行後11日(R+11)では、飛行後3日(R+3)よりも上昇しており回復傾向を認めた。Whole bodybone miineral densityも、R+3で最低値となりR+11で極わずか増加し回復傾向wを認めたが、荷重骨である腰椎については飛行前に既に低下傾向を認め、飛行後の値と比べ有意な変化は認められなかった。飛行後のデータはまだ計測予定があり、今回の飛行の総合的な解析は、データが入手され次第行う予定である。今後も引き続き行われる数少ない宇宙飛行士の貴重な検査結果を、さらに詳しく、年齢、性別、飛行時間、船外活動の有無、血液液検査の結果などを十分に考慮し検討して行く予定である。今回も新たに加わった日本人宇宙飛行士の骨塩のデータを解析し検討したので報告する。飛行期間:9日間、測定方法:DXA、UBD測定日:飛行前30.60日(L-30,L-60)、飛行後3.11.30.90日(R-3,R-11,R-30,R-90)測定結果の解析法:飛行前二回(L-3とL-60)の平均をコントロール(100%)として、飛行後の変化を評価した。結果:DXAの全身モードで測定した骨塩量は、飛行後のR-3,R-30で飛行前よりも1%程度の上昇を認めた。DXAの局所モードで測定した腰椎の骨塩量の変化は、R-3,R-11では飛行前と余り変化が無く、R-30では飛行前に比べ2%程度の上昇を認めた。DXAとUBDで測定した踵骨の骨塩量を比較検討した。UBDでは明らかに踵骨の骨塩は飛行前に比べ、飛行後に低下をみとめる。DXAでもUBD程ではないが、飛行前に比べ飛行後に踵骨の骨塩の低下を認める。DXAで求めた全身モードでの脂肪量と筋肉量との変化の評価も行った。脂肪量のの変化は飛行前に比べ、飛行直後で6%も低下し、飛行後急速に改善し飛行前より上昇を認めた。筋肉量は脂肪量の上昇ほど著明ではないが、徐々に上昇し改善傾向を示した。DXAの全身モードで測定した骨塩量は、飛行後のR-3,R-30で飛行前よりも1%程度上昇したかのように見えるが、これはDXAの測定誤差1-2%とすれば、測定の誤差範囲内と考えられた。腰椎の骨塩量変化も飛行前途比べ、飛行後にわずかに上昇を認めたが、有意な変化ではないと考えられる。飛行中大腿骨近位部および踵骨の骨塩量は、飛行前に比べ飛行後に明らかな低下を認めた。踵骨における低下は、UBDでもうらずけられ有意な低下と考えられた。
小児アレルギー性病態における神経因子の解明

小児期に発病する各種アレルギー性疾患ではその発症機序として、肥満細胞より放出される化学物質に加えて、神経因子の関与、すなわち末梢組織における肥満細胞-神経線維終末部間のシグナル伝達物質の遊離が病態形成のひとつとして重要であると考えられている。本研究は、この経路の最初のステップッである肥満細胞-神経終末部、言い換えれば肥満細胞-神経細胞間のCell-to-Cell interactionの系をin vitroにおいて確立し、アレルギー性病態の発現に関与する神経因子の役割を解明すると同時に、このスッテプを遮断する新しい抗アレルギー剤の開発を目標とした基礎的実験を試みた。1.神経系細胞としてのヒト神経芽細胞腫株HTLA230、あるいはラット褐色細胞腫株PC12細胞を、ラット肥満細胞株RBLとともに培養した。なお培養にあたっては、両者の細胞外環境をよりin vivoのそれにより近づけるため、細胞を我われの確立したラット平滑筋細胞R_<22>Cl-Fによって産性された3次元生物学的基質上にてco-cultureした。2.co-cultureでは各細胞を10^4Cells/60mmDishの濃度で播き、かつ10%牛胎児血清を含むDMEM中で3日間培養を行うと、神経系細胞と肥満細胞とが観察に適した細胞接触を形成することがわかった。3.この条件下においては電子顕微鏡的に、両種細胞間に種々の細胞接着装置をもった形態学的細胞接触の存在が確認された。4.現在、co-cultureの神経細胞側を神経栄養因子にて活性化し、あるいは、肥満細胞側をIgE添加に続く各種抗原刺激にて活性化することにより、それぞれの細胞側に如何なるシグナルが伝達されるかを細胞内カルシウム動態を指標に検討している。
地震による基礎の不同変位を受けた送電鉄塔－地盤連成系の余耐力評価

本研究は,地震などによる地盤変形による送電鉄塔基礎の不同変位とそれに伴う鉄塔の損傷を定量的に評価し,損傷を受けた地盤ー基礎ー鉄塔連成系の耐風終局強度を合理的に評価することを目的とした.震害における典型的な地盤破壊形態を対象とし,鉄塔に作用する風外力を現行設計における方法に基づいて設定し,地盤ー基礎ー鉄塔連成系の3次元・大変形・弾塑性解析により,地震後の鉄塔の耐荷・変形性能に関する研究を行った.本研究では,地震などによる地盤変形による送電鉄塔基礎の不同変位と,それに伴う鉄塔の損傷を定量的に評価し,損傷を受けた地盤ー基礎ー鉄塔ー送電線連成系の耐風終局強度および損傷後の健全性(補修・新設の要否や継続使用の可否等)を合理的に評価することを目的とする.地震動による典型的な地盤破壊形態を対象とし,架空線ー風連成解析により鉄塔に作用する風外力を評価し,地盤ー基礎ー鉄塔連成系の3次元・大変形・弾塑性解析により,地震後の鉄塔の耐荷・変形性能を明らかにする.研究期間の2年目にあたる平成25年度は,地盤ー基礎ー鉄塔連成系のモデル作成と解析実行プラットフォームの構築を行った.地盤ー基礎ー鉄塔連成系の各構成要素の有限要素モデルを作成し,それらを統合することにより,解析実行プラットフォームを構築した.基礎としては,比較的小型の鉄塔に対して用いられている逆T字型基礎を用いた.地盤は4脚の逆T型基礎を包含する十分大きな直方体領域として設定した.電線支持方式による鉄塔の耐荷特性の違いを比較するため,下記の2種類(懸垂型・耐張型)の標準鉄塔を解析対象として採用し,梁要素により有限要素モデル化した.懸垂型鉄塔は電線路方向が軽角度の箇所に使用されるため,耐張型鉄塔と比べて作用する電線張力の水平成分は小さい.この鉄塔は6本のアームで2回線の計6本の電線を支持しており,碍子を介して電線を鉛直に支持する.継脚の異なる2種類の懸垂型鉄塔モデルを準備し,継脚の違いによる鉄塔高さの変化の影響も調べた.耐張型鉄塔は電線路方向が重角度の箇所に使用されるため,架線方向の張力が鉄塔に対して直接作用し,とくに電線路直角方向の水平成分張力が比較的大きいことが特徴的である.鉄塔は複数種の断面寸法・形状を有する多数の部材で構成され,それらの正確なモデル化が解析結果を大きく左右するため,このことにも注意を払った.本研究は,地震などによる地盤変形による送電鉄塔基礎の不同変位とそれに伴う鉄塔の損傷を定量的に評価し,損傷を受けた地盤ー基礎ー鉄塔連成系の耐風終局強度を合理的に評価することを目的とした.震害における典型的な地盤破壊形態を対象とし,鉄塔に作用する風外力を現行設計における方法に基づいて設定し,地盤ー基礎ー鉄塔連成系の3次元・大変形・弾塑性解析により,地震後の鉄塔の耐荷・変形性能に関する研究を行った.本研究では,地震などによる地盤変形による送電鉄塔基礎の不同変位と,それに伴う鉄塔の損傷を定量的に評価し,損傷を受けた地盤ー基礎ー鉄塔ー送電線連成系の耐風終局強度および損傷後の健全性(補修・新設の要否や継続使用の可否等)を合理的に評価することを目的とする.地震動による典型的な地盤破壊形態を対象とし,架空線ー風連成解析により鉄塔に作用する風外力を評価し,地盤ー基礎ー鉄塔連成系の3次元・大変形・弾塑性解析により,地震後の鉄塔の耐荷・変形性能を明らかにする.平成24年度の研究項目は以下の(i), (ii)の通りである.研究項目(i):送電施設の地震被害と鉄塔・基礎の破壊状況に関する情報収集.これまでの沖地震による鉄塔・基礎の被害状況に関する現地調査や既往の文献調査に基づき,本研究の検討で対象とすべき代表的な基礎周辺地盤の破壊形態を抽出した.研究項目(ii):地震による繰り返し外力による地盤変形の高精度予測のための構成モデルの開発と数値実装.鉄塔は多数の細長部材で構成され,脚部基礎の微小な変位によっても著しく座屈耐荷力が低下する鋭敏な構造である.このため,地震による地盤変形を高精度に評価することが必要となる.そこで本研究では,この予測精度向上を実現するために,繰返し負荷に対する高度な弾塑性構成モデルを導入し,3次元大変形解析プログラムへの数値実装を行った.再現性の高い解析結果を得るためには,土質定数の設定が重要である.特に変形予測においては,破壊に関わる定数もさることながら,塑性変形の発展則パラメータや微小変形段階でのせん断剛性等が重要となる.そこで,パラメトリック・スタディにより各定数に対する構成モデルの応答感度を調べた.

本研究は,地震などによる地盤変形による送電鉄塔基礎の不等変位とそれに伴う鉄塔の損傷を定量的に評価し,損傷を受けた地盤-基礎-鉄塔-送電線連成系の耐風終局強度を合理的に評価することを目的とした.震害における典型的な地盤破壊形態を対象とし,鉄塔--架空線--風連成解析により,鉄塔に加わる風外力を評価し,地盤--基礎--鉄塔連成系の3次元・大変形・弾塑性解析により,地震後の鉄塔の耐荷・変形性能に関する研究を行った.鉄塔形式による耐荷挙動の違いを検討するため,電線支持形式の異なる2種類の標準鉄塔(6621型標準鉄塔(懸垂型)と6628型標準鉄塔(耐張型))を取り上げた.塔体設計における強度計算で用いられている設計荷重の設定に準じた方法で,季節による外力特性の違いを考慮した高温季(H),低温季(L),湿型着雪時(S)の3種類の想定荷重条件を設定し,等価な節点荷重に換算した上で鉄塔の有限要素解析に導入した.さらに,地盤の弾塑性有限変形解析コードを開発し,地盤--基礎--鉄塔連成系のFEMモデルを開発した.このモデルに対して,広範な数値解析を行うことにより,その耐荷特性を明らかにした.この成果は,「斜面近傍に位置する逆T字型送電鉄塔基礎の引揚支持力解析.土木学会論文集C」として掲載に至っている.さらに,現在この成果を拡張的に発展させた「送電鉄塔の終局耐荷挙動に対する脚部不同変位の影響評価」,「鉄塔ー基礎ー地盤全体系解析による送電鉄塔の耐荷挙動に対する基礎不同変位と地盤性状の影響評価」,「斜面近傍に位置する逆T字型送電鉄塔基礎の圧縮支持力解析」という3編の投稿準備を終えつつある状況えある.大規模非線形FEM解析という困難な研究課題であったため,当初の研究成果は少なかったが,研究の終盤は大変実りが多いものとなった.最後に,当科研費への謝意を表したい.鋼構造・応用力学「研究実績の概要」に上述した通り,平成25年度当初の研究実施計画に挙げていた内容をおおむね達成しており,研究計画全体としてもおおむね順調に進展している.「研究実績の概要」に上述した通り,平成24年度に予定していた研究項目(i), (ii)ともに年度当初の研究実施計画に挙げていた内容をおおむね達成しており,研究計画全体としてもおおむね順調に進展している.研究の最終年度である平成26年度の研究実施計画は,以下の研究項目で構成される.地盤ー基礎ー鉄塔連成解析による鉄塔の余耐力の評価.地震による土の亀裂,基礎を支持する土層の部分的な沈下,基礎周辺の土の移動・喪失等に伴う,基礎の変位を受けた地盤ー基礎ー鉄塔系の3次元大変形・弾塑性解析を行い,地震後における基礎の健全性と鉄塔の余耐力の評価を行う.風外力は送電鉄塔の耐風設計で用いられている低温季,高温季,湿型着雪季に対応する外力を用い,現行設計の評価・見直しを行う.このとき,下記の項目の評価に力点を置く.(1)地震の繰返し外力による地盤変形とそれにより引き起こされる基礎のずれ変形,(2)上記の基礎の変形に伴う,鉄塔の塑性・弾性座屈挙動,(3) 4本ある鉄塔基礎による群杭効果による地盤の拘束・強化,(4)地盤特性の不均一性の度合いによる応答の違い.平成25年度の研究実施計画は,以下の研究項目(iii), (iv)で構成される.研究項目(iii):地盤ー基礎ー鉄塔連成系のモデル作成と解析実行プラットフォームの構築.地盤ー基礎ー鉄塔連成系の各構成要素の有限要素モデルを作成し,それらを統合することにより,解析実行プラットフォームを構築する.基礎としては,小型の鉄塔に対して用いられている逆T型基礎を用いる.地盤は4脚の逆T型基礎を包含する十分大きな直方体領域として設定する.下記の2種類(懸垂型・耐張型)の標準鉄塔を解析対象として採用し,梁構造物として有限要素モデル化する.なお,鉄塔は複数種の断面形状を有する多数の部材で構成され,部材間の接合方法やそれによる部材軸の偏心の再現が煩雑であるが,それらの正確な再現が部材座屈の解析結果を大きく左右することにも注意が必要である.
アポト-シスの分子機構とその生理作用

アポトーシスは動物の発生過程で産生される不要な細胞,害となる細胞を取り除く細胞死の過程であり、細胞・核の凝縮、断片化、染色体DNAのヌクレオソームの単位への切断をともなっている。私達は、昨年、カスパーゼ(システンプロテアーゼ)によって活性化されるDNase(CAD,caspase-activated DNase)とその阻害たんぱく質(ICAD,inhibitor of CAD)を精製、その遺伝子を単離し、アポトーシスにおけるDNA断片化の分子機構を明らかとした。すなわちCADは増殖している細胞中ではICADと複合体を形成しており、アポトーシスの刺激によりカスパーゼが活性化されると、カスパーゼはICADを切断、不活化し自由になったCADが染色体DNAを切断する。本年度、CAD,ICADの組換えたんぱく質を大腸菌や蚕細胞で合成し,CADは高い比活性を持つDNaseであること,ICADはCADの阻害たんぱく質としてばかりでなく、CADが合成される際,シャペロンとして作用することを示した。すなわち、無細胞系や動物細胞でCADはそれ単独では活性を持つたんぱく質としては合成されず,機能的なたんぱく質が合成されるにはICADの存在が必須であった。また、ICADは塩酸グアニヂンによってdenatureしたCADのrefolding過程を促進した。一方,カスパーゼによって切断される部位に変異を導入したICADを発現するトランスジェニックマウスを樹立した。そのマウスの解析から、アポトーシスの際にはアポトーシスを起こした細胞が自らカスパーゼ・CADの系を用いて自殺するばかりでなく死につつある細胞をマクロファージがとりこみ、そのリソゾームに存在する酵素がDNAを分解することが明らかとなった。生体の恒常性は細胞の増殖、分化ばかりでなく、その死によっても巧妙に制御されている。この生理的な細胞死はアポトーシスと呼ばれる機構で進行する。私達はある種のヒト細胞に対して障害作用をもつ抗Fas抗体によって認識される蛋白質Fasの分子生物学的、細胞生物学的解析から、FasはTNF受容体ファミリーに属し、アポトーシスのシグナルを細胞に伝達する未知のサイトカンに対する受容体であることを示してきた。本研究は、このような背景をもとに、Fasに結合するサイトカイン(Fasリガンド)を同定し、その発現細胞の同定などを通して、Fas、Fasリガンドの生理作用を解析することを目的とした。本年度は以下のような成果が得られた。1.マウスおよびヒトFasリガンドcDNA、および染色体遺伝子を単離し、その構造を解析した。Fasリガンドは約270アミノ酸から成る膜タンパク質であり、ヒトとマウス間で種特異性はみられない。2.マウス突然変異体gldにおけるFasリガンドの解析から、この変異マウスではFasリガンドのC-末端部位に点変異が導入され、Fasに結合しえなくなっていることを示した。以前に私達はマウス突然変異IprはFasの変異であることを示しており、以上の結果は、Fasリガンド、Fasのどちらの機能を失っても異常リンパ球を蓄積し、自己免疫疾患が誘起されることを示している。3.種々の組織、細胞におけるFasリガンドの発現を検討した結果、主に活性化されたT-リンパ球がFasリガンドを発現することが示された。また、パ-フォリン遺伝子欠失マウスにおけるCTL(細胞障害性リンパ球)の解析から、Fasリガンドはパ-フォリンとともにCTLの主なエフェクター分子であることが示された。Fasリガンドはその受容体Fasに結合して細胞死、アポトーシスを誘導する。種々の代謝阻害剤を用いた実験から、このアポトーシスにはインターロイキン1β転換酵素(ICE)と呼ばれるシスティンプロテアーゼの関与が示された。またFasを活性化した細胞より抽出液を調製し、増殖している細胞から調製した核と反応させた。その結果、Fasによる活性化30分後から、その細胞質中にアポトーシスに特異的な核の形態変化、染色体DNAの切断などを誘導する活性の蓄積を見いだされた。このことは、細胞レベルでのアポトーシスを無細胞系で再現できたことを示している。一方、Fasを介したアポトーシスの生理作用を探る目的でgenetargeting法を用いてFas遺伝子を完全に欠失したマウスを樹立した。このマウスは、週令とともにリンパ節、脾臓が腫大化し、14週令では、それぞれ正常マウスの100200倍、1020倍にまで達した。蓄積される細胞は、CD4^-、CD8^-のT-細胞であり、本来、活性化されたTーリンパ球が発現すべきFasリガンドを大量に構成的に発現していた。以上の結果は、Fasシステムは活性化されたTーリンパ球を死滅させ、免疫反応をdwn-regulationさせる作用を持つことを示している。Fasを欠失したマウスではこの系に欠陥があり、活性化された異常Tーリンパ球が蓄積したものと考えられる。ところでFasリガンドはタイプII膜タンパク質であり、Fas/Fasリガンドを介したアポトーシスは細胞と細胞の相互作用によって決定されると考えられる。ところが、ヒトリンパ球をフォルボールエステル/イオノマイシンで活性化すると、その膜表面ばかりでなく、培養上清にも顕著なFasリガント活性が見い出された。実際、抗ヒトFasリガンド抗体を用いたWesternBlotting法により膜結合型(Mr.40kDa)より小さいタンパク質(Mr.26kDa)が認められた。さらに、分泌性サイトカインG-

CSFの分泌シグナルをFasリガンドの細胞外領域の直前に結合したハイブリッド遺伝子をCOS細胞で発現されることにより、機能をもつ可溶型Fasリガンドの大量調製に成功した。TNFファミリーの一員であるFasリガンドはその受容体Fasに結合しアポトーシスを誘導する。Fasを介したアポトーシスの際には、caspaseと呼ばれるシスティンプロテアーゼが関与している。このプロテアーゼは少なくとも10種類からなるファミリーを形成しているが、それぞれに特異的な阻害物質、蛍光基質を用いて、これらのうち少なくとも2種はFasにより連続的に活性化されることを示した(protease cascade)。一方、ヒトFasリガンドに対する抗体を用いたELISA法によりある種の白血病患者の血清中に顕著なFasリガンドを認めた。Fas-knockoutマウスを樹立し、このマウスでは、leakyなFasの変異であるlprに比べ、その症状が顕著であること、Tリンパ球ばかりでなく、Bリンパ球や肝細胞も異常増殖していることを認めた。さらに、劇症肝炎のマウスモデルを用いて、肝炎の発症にFas/Fasリガンド系が関与していることを示した。Fasリガンドはその受容体Fasに結合し、核の凝縮、断片化、染色体DNAの切断を伴うアポトーシスと呼ばれる細胞死を誘導する。この際、カスペースと呼ばれるプロテアーゼが細胞内で活性化される。私達は、カスペースによって活性化されるDNaseおよびその阻害タンパク質を同定し、CAD(caspase-activated DNase),ICAD(inhibitor of CAD)と命名した。そして、これらのタンパク質を精製するとともに、その遺伝子の単離に成功した。CADは344個のアミノ酸から成る塩基性の蛋白質でそのC-末端には典型的な核移行シグナルが存在した。一方、ICADは331個のアミノ酸から成る酸性の蛋白質であり、そのアミノ酸配列上にはcaspase3の切断部位が2ヵ所同定された。大腸菌で発現させたICADはCADのDNase活性を特異的に阻止し、他のDNaseIやDNaseIIなどのDNase活性を抑えることはなかった。そこで、ヒトJurkat細胞にICAD発現vectorを導入し、ICADを大量に発現する細胞株を樹立した。この細胞に、Fasリガンドや、Staurosporin等でアポトーシスを誘導しても染色体DNAの切断は全く観察されなかった。このことは、アポトーシスに際しておこされるDNAの切断はCADによることを示している。すなわち、増殖している細胞では、CADがICADとの複合体として存在する。Fasの活性化やStaurosprinによりcaspaseが活性化され、このプロテアーゼがICADを切断、失活し、これにより自由になったCADは自ら持つ核移行シグナルにより核へ移行し染色体DNAを切断すると考えられる。FasリガンドはTNF(腫瘍壊死因子)ファミリーに属する膜蛋白質でありその受容体Fasに結合するとアポトーシスを誘導し、細胞を死滅させる。この際、細胞、核は凝縮、断片化する。また、その染色体DNAはヌクレオソームの単位に切断される。
金属クラスターと半導体界面における光電荷分離に基づく光機能デバイスの開発

Au25クラスターを担持した酸化チタン電極がヒドロキノン存在下で可視?近赤外光に応答して光電流や光電位を生じることを見出した。光電流生成の内部量子収率は60%に達した。Au25担持酸化チタンは可視光に応答する光触媒としても作用した。また、Au25の電子構造を光電気化学的に決定することに成功した。Au以外の金属元素(Ag、Cu、Pt、Pd)のクラスターも光電変換に利用できた。さらに、Auナノ粒子の局在電場の導入によりAu25が生成する光電流を増大させることに成功した。直径が2nm以下の金属クラスターは、ナノ粒子やバルクの金属とは異なり、離散的な電子構造を持ち、可視域近赤外域に特徴的な光吸収を示す。本研究では、金属クラスターを光増感剤とした色素増感太陽電池や可視光応答型光触媒、光磁気メモリなどの光機能デバイスの開発を目的とする。平成22年度はAu25クラスター担持酸化チタンの光電荷分離を利用した可視光応答型光触媒の特性評価と、配位子や元素、構成原子数の異なる金属クラスターの合成と光電気化学への応用について検討した。可視光応答型光触媒の特性評価では、Au25クラスター担持酸化チタンが可視光(500-750nm)照射下において光触媒作用を有し、ヒドロキノンやカテコールなどのフェノール誘導体やフェロシアン化カリウムといった外圏型の電子授受を示す電気化学活性種を酸化できることがわかった。一方、銀(I)イオン、銅(II)イオン、溶存酸素を還元できることがわかった。光触媒反応の作用スペクトル形状がAu25クラスター水溶液の吸収スペクトル形状と一致したことから、Au25クラスター担持酸化チタンはAu25クラスターの光吸収に基づいて光触媒作用を示し、波長860nmの近赤外光にも応答して光触媒反応を誘起できることがわかった。配位子や元素、構成原子数の異なる金属クラスターの合成と光電気化学への応用に関する検討では、グルタチオンを配位子とするAu以外の金属元素(Ag、Cu、Pt、Pd)のクラスターを合成することに成功した。さらに、合成したクラスターをそれぞれ担持した酸化チタン電極が可視光に応答して光電流や光電位を生成することを見出した。より安価な光機能デバイスへの展開が可能になった。直径が2 nm以下の金属クラスターは、ナノ粒子やバルクの金属とは異なり、離散的な電子構造を持ち、可視域近赤外域に特徴的な光吸収を示す。平成23年度は、Au以外の金属クラスターを増感剤に用いた酸化チタン電極の光電変換特性の評価と、新規金属クラスターの合成について検討した。Auのほか、比較的安価なPdや安定で触媒活性の高いPtのクラスターを合成し、それらを用いた光電変換について検討した。メルカプトコハク酸またはジメルカプトコハク酸に保護されたPtクラスターやPdクラスターも光電変換に応用でき、同じ保護剤のAuクラスターよりも高い特性が得られた。また、PtクラスターやPdクラスターはヨウ素系電解液に対する安定性がAuに比べて高く、それを用いることにより光電変換特性を向上できた。Au以外の金属クラスターへの展開は低コストで安定性の高い光電変換デバイスや活性の高い光触媒などの光機能材料の開発につながると期待できる。新規金属クラスターの合成では、グルタチオンに保護されたAu以外の金属元素(Ag、Cu、Pt、Pd)のクラスターを得ることに成功しているが、グルタチオンと金属塩のモル比により平均サイズを制御した金属クラスターを合成できた。サイズの増加に伴い吸収端が長波長シフトし、量子化された電子構造を有することを明らかにした。さらに、ポリアクリルアミドゲル電気泳動法によりCuクラスターを構成原子数に応じて分離することに成功し、CuクラスターもAuやAgと同様に魔法数クラスターが存在することを明らかにした。この成果は金属クラスターを増感剤に用いた光電変換デバイスや可視光応答型光触媒の低コスト化につながると期待できる。直径が2 nm以下の金属クラスターは、離散的な電子構造を持ち、可視域近赤外域に特徴的な光吸収を示す。平成24年度は、金属クラスターの電子構造を解析するための新たな手法の開発やAgクラスターの光電変換特性の評価、Auナノ粒子によるAuクラスターの光電変換特性の向上について検討した。

電子構造の解析手法の開発では、さまざまな酸化還元電位を持つ電子ドナーの存在下でAu25クラスターを担持した酸化チタン電極の光電流応答の有無を検討し、電子準位の決定に成功した。また、電子構造のクラスターサイズ依存性も明らかにした。電子構造を明らかにすることは光機能材料の設計を行う上で重要であり、本研究の成果により従来の電気化学的な手法や計算では解析が困難であった金属クラスターの電子構造を解析できるようになった。Agクラスターの光電変換特性の評価では、電気泳動により構成原子数に応じて分離したAgクラスターについて検討した。Ag15クラスターやAg29クラスターにおいて、高い内部量子収率で光電流を生成することがわかった。また、照射光の波長選択的にAgクラスターをエッチングすることに成功した。金属クラスターのさまざまな物性は構成原子数に強く依存するためサイズ制御が重要であるが、本研究の成果では光電気化学的な手法による新たなサイズ制御方法を示すことができた。Auクラスターの光電変換特性の向上では、Auナノ粒子の局在プラズモン共鳴に基づく増強電場によりAuクラスターの光吸収を高め、光電流を増大させることに成功した。また、AuクラスターとAuナノ粒子の距離は3-10 nmが最適であることを明らかにした。本研究の成果は、より高度な光機能デバイスの開発につながると期待できる。Au25クラスターを担持した酸化チタン電極で見いだされた、金属クラスターを増感剤に用いた光電変換特性や光触媒活性が、サイズの異なるAuクラスターや、PtやPdなどの他の元素の金属クラスターでも得られることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。Au25クラスターによる光電流生成は内部量子収率は60%と高い値が得られているが、外部量子収率は10%程度しか得られていない。これは、Au25クラスターによる光吸収が弱いためである。そこで、光吸収の強いAgクラスターについて検討したり、Auナノ粒子のプラズモン共鳴に基づく強い光吸収を利用したりするなどして、外部量子収率の向上に取り組む。
腫瘍悪性化を制御するJNKシグナルスイッチ機構の解明

本年度は、JNKシグナルによるYkiの抑制機構を解析した結果、JNKシグナルは、Hippo経路の構成分子であるWarts(Wts)を活性化してYkiを抑制していることを明らかにした。これらの結果から、がん原性変異を生じた細胞内において、JNKシグナルはWtsを介してYki活性を抑制し腫瘍形成・促進を負に制御していることが明らかになった。一方で、JNKシグナルとRasシグナルの協調的な腫瘍形成・悪性化機構を解析した結果、Rasシグナルが活性化した細胞において、JNKシグナルは過剰なアクチンフィラメント(F-actin)の集積を引き起こすことがわかった。そして、この異常集積したF-actinがJNKによるWtsの活性化を解除しYkiの活性化を誘導することを明らかにした。さらに、JNKシグナルとRasシグナルは、LIMドメインファミリーであるAjubaを介してF-actinの集積を引き起こすことを見出している。これらの解析から、JNKシグナルはWtsを介したYki活性を抑制する"増殖抑制シグナル"として機能し、一方でRasシグナルが活性化している細胞内環境では、JNKシグナルはRas-MAPKシグナルと協調し、F-actinの集積を介してYkiを活性化する"増殖促進シグナル"に変換されることが明らかになった(Enomoto, et al., ;論文投稿準備中)。これらの研究成果は、多細胞生物において数多く報告されているJNKシグナル依存的な細胞増殖および細胞死のスイッチ機構やJNKシグナルによる腫瘍形成・悪性化機構を生体レベルで明らかにしている点で極めて重要である。本年度の研究によりJNKシグナルの腫瘍形成を正負に制御している分子機構を明らかにしていることから、研究目的である腫瘍形成・悪性化を制御するJNKのシグナルスイッチ機構については大部分が明らかになりつつある。今後、JNKシグナルとRasシグナルによるAjubaの制御機構とF-actinにより活性化したYkiとJNKシグナルによる協調的な腫瘍悪性化機構の解明により、本研究の目的であるJNKシグナルが制御する腫瘍悪性化機構の全容が解明される。これらのことから当初の計画以上に順調に進展しているといえる。今後は、JNKシグナルとRasシグナルによるAjubaの制御機構を遺伝学的手法と生化学的手法を駆使して、免疫組織染色、ウエスタンブロットなどでAjubaの細胞内局在、安定性や転写発現を解析し明らかにする。一方、Rasシグナルが活性化細胞におけるJNKシグナルとYkiの協調的な腫瘍悪性化機構を遺伝学的手法で解析する。まずは、各々のシグナル経路の標的分子に着目し、それの関与を解析すると共に染色体の一部が欠損したDeficiency系統を用いた遺伝学的スクリーニングにより腫瘍悪性化を抑制する遣伝子群を網羅的に探索し、研究目的である腫瘍悪性化を制御するJNKシグナルスイッチ機構の全容解明を目指す。本年度は、ショウジョウバエ上皮組織に誘導したがん遺伝子Srcを発現する細胞群がJNKの活性化を引き起こすことを見出し、この活性化JNKシグナル経路は、腫瘍抑制経路であるHippo経路の標的分子Yorkie(Yki)の活性を抑制しつつ、同時にYki活性を周辺細胞に伝播することで周辺細胞の過剰な増殖を引き起こしていることを明らかにした(EMBo reports, 2013)。また、JNKシグナルによるYkiの抑制機構を解析した結果、JNKジグナルは、Hippo経路の構成分子であるWarts(Wts)を介してYkiを抑制していることを明らかにした。これらの結果から、がん原性変異を生じた細胞内において、JNKシグナルはWtsを介してYki活性を抑制することで腫瘍形成・促進を負に制御していることが明らかになった(論文投稿準備中)。一方で、JNKシグナルとRasシグナルの協調的な腫瘍形成・悪性化機構を解析した結果、JNKシグナルとRasの下流シグナルであるRaf-MAPKシグナルが協調して過剰なアクチンフィラメント(Factin)の集積を引き起こすことがわかった。そして、この異常集積したF-actinがJNKによるWtsの活性化を解除して、Ykiの活性化を誘導することを明らかにした。また、F-actinによるYkiの活性化にはミオシンファミリー分子が重要であることを見出している。このことから、Rasシグナルが活性化していない細胞内環境では、JNKシグナルはWtsを介してYkiを抑制する"増殖抑制シグナル"として機能し、一方でRasシグナルが活性化している細胞内環境では、JNKシグナルはRas-MAPKシグナルと協調し、F-actinの集積を介してYkiを活性化する"増殖促進シグナル"に変換されることが明らかになった(論文投稿準備中)。

さらに、JNKシグナルとRasシグナルは、LIMドメインファミリーであるAjubaを介してF-actinの集積を引き起こすことを見出している。これらの解析から、JNKシグナルはWtsを介したYki活性を抑制する"増殖抑制シグナル"として機能し、一方でRasシグナルが活性化している細胞内環境では、JNKシグナルはRas-MAPKシグナルと協調し、F-actinの集積を介してYkiを活性化する"増殖促進シグナル"に変換されることが明らかになった(Enomoto, et al., ;論文投稿準備中)。これらの研究成果は、多細胞生物において数多く報告されているJNKシグナル依存的な細胞増殖および細胞死のスイッチ機構やJNKシグナルによる腫瘍形成・悪性化機構を生体レベルで明らかにしている点で極めて重要である。すでにJNKシグナルがHippo経路の活性を介して腫瘍形成を正負に制御している分子機構を明らかにしていることから、研究目的である腫瘍形成・悪性化を制御するJNKのシグナルスイッチ機構については、その全容が明らかになりつつある。一方で、今年度の研究によりがん遺伝子Srcの発現が上昇している細胞内においては、JNKシグナルの細胞非自律的な腫瘍形成機構の存在が明らかになり、JNKシグナルの腫瘍形成機構に対する新たな展開が期待されることから当初の計画以上に順調に進展しているといえる。本年度の研究によりJNKシグナルの腫瘍形成を正負に制御している分子機構を明らかにしていることから、研究目的である腫瘍形成・悪性化を制御するJNKのシグナルスイッチ機構については大部分が明らかになりつつある。今後、JNKシグナルとRasシグナルによるAjubaの制御機構とF-actinにより活性化したYkiとJNKシグナルによる協調的な腫瘍悪性化機構の解明により、本研究の目的であるJNKシグナルが制御する腫瘍悪性化機構の全容が解明される。これらのことから当初の計画以上に順調に進展しているといえる。今後は、JNKが直接的な相互作用によりWtsを活性化しているかを解析するため、JNKおよびWtsタンパク質を精製し、リン酸化assayを行い、WtsがJNKによるリン酸化によって活性化するかを精製SCIを基質にして用いて解析すると共に遺伝学的にJNKシグナルの下流分子の遺伝子変異により間接的なWts活性化機構についても検討する。また、JNKとRas-MAPKシグナルの協調的な腫瘍悪性化機構を明ら、かにするため、JNKとRas-MAPKシグナルによるF-actinの集積機構やYkiにより誘導される遺伝子群またはYkiの結合因子とJNKシグナルおよびRasシグナルとのクロストークについて遺伝学的または生化学的に解析する。今後は、JNKシグナルとRasシグナルによるAjubaの制御機構を遺伝学的手法と生化学的手法を駆使して、免疫組織染色、ウエスタンブロットなどでAjubaの細胞内局在、安定性や転写発現を解析し明らかにする。