hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食細胞遺伝子の分子病理学的解析

CD14の研究:遊離型CD14発現トランスジェニックマウス(TM)(M14S)を用いてLPS刺激に対し血中TNF-aやIL-6の低下とShwartzman反応の低下、P.o acnes/LPS刺激マウスにおける肝障害阻止、がん転移亢進などを観察した。CD14N末端部のTMを作出した。ヒト臍帯血管培養細胞(HUVEC)、単球およびMφ細胞株THP-1の全ての細胞にTLR1およびTLR4mRNA発現を確認した。TLR2RNA発現は単球およびTHP-1では強いが、HUVECでは殆ど見られなかった。TLR4発現はFACS法でも観察され、LPS刺激で亢進した。LPS刺激によりHUVECのEセレクチンmRNA発現は亢進し、抗TLR4mAbにより抑制された。FACSでも同様な成績を確認した。LPS刺激によりHUVECのIL-6遊離は亢進し、抗TLR4mAbにより抑制された。ADAMに関する研究:ヒトとマウスADAM17(TACE)に対するmAbを作成し、単球での恒常的発現と活性化好中球における出現を明らかにした。ConAとIL-2刺激T細胞やNK細胞における陽性細胞増加、を認めた。ヒトの特発性間質性肺炎の肺胞壁Mφと好中球、慢性関節リウマチ滑膜下MφにADAM17陽性細胞を認めた。マウスP.acnes注射後の肺や肝の肉芽腫内Mφと好中球に発現を認めた。マウスADAM15遺伝子構造を明らかにした。LPSやサイトカイン刺激による遺伝子発現亢進を観察した。正常胸腺T細胞での発現は陰性であるが、ConAとIL-2刺激後CD4+CD8+とCD4+CD8-細胞に強く発現を認めた。正常組織では、脳の錐体細胞とPurkinje細胞、骨髄の巨核球、myeloid細胞、erythroid細胞、脾臓の巨核球、単核球、腎集合管上皮細胞、副腎網状帯細胞、心筋細胞などでの発現を観察した。マウスADAM8は常在Mφと好中球で発現し、LPS刺激で増加を観察した。2種の新ADAMcDNAを検出した。89-2-2はzinc-binding siteのコンセンサス配列を持ち、プロテアーゼの可能性が示唆された。オステオポンチンの研究:ホモザイゴートTMを作成し、現在免疫および炎症反応を解析中。CD14について:1.CD14トランスジェニックマウス(TM)の解析:CD14のTMではマウス(m)CD14の模型と遊離形のTM(M14MおよびM14S)を作製し、C57BL/6Nマウス(BL/6N)へのバッククロスを10代行いBL/6N形質を持つTMを作製し、homozygote化を開始した。1).組織におけるCD14発現状態:肝臓の他、小腸に強く発現することを観察した。また、M14Mの腹腔細胞でB220陽性細胞中に強くCD14を発現する集団が存在することを見出した。2).LPS対する致死性反応:P.acnes死菌腹腔投与後少量のLPSを投与するモデルで起こる肝細胞懐死がM14Mで回避されるが致死は回避しえないことを明らかにし、現在その原因を解析中である。2).mCD14N末端部アミノ酸71個をコードするTMの作出:N末端側71個のアミノ酸(N71)領域内にLPS結合部が存在することが予測されており、α1抗トリプシンプロモーター(α1ATP)-N71コードDNA TMを作出した。3).種々の菌成分に対する各TMの反応性:グラム陰性菌以外のP.acnesやBCG各TMのCD14およびCKやiNOSの肝およびMφにおける発現を確認した2.rmCD14の作製:リコンビナント(r)mCD14(r71N)をE.coli、CHOおよび昆虫系細胞で得た。3.LPSおよびCKによるsmCD14の遊離動態および意義に関する実験:種々の濃度のLPS刺激によるsmCD14の遊離を経時的に観察し,LPS刺激に伴うsmCD14は初期にinhibitor、後期には血管傷害因子として働くことを確認した。4.In vivoに置けるLPSおよびCKによるMφ系細胞のCD14およびCK発現:CD14,TNFα,IL-1β,IL-6,IL-10,IL-12の種々のMφ系細胞における発現を検討中である。CD156について:1.mCD156およびヒト(h)CD156蛋白の分離と利用:E.coli系ではすでにMT、DIドメインおよび両者を含むr蛋白を作製した。r蛋白を用いてmAbを作製し、CD156の組織発現を検索した。r蛋白で低レベルのmetalloproteaseおよびdisintegrin活性を検出したが、より明確に活性を検討するために酵母の発現系での発現を試みている。2.mCD156TMの樹立と解析:すでにα1ATP-mCD156TMのBL/6Nへのバッククロスを行い7Nを得ている、さらに10Nと10Nでのホモマウスの樹立をめざす。可溶性mDAM8の血中増加を観察した。mCD156を肝臓および腎臓に強く発現することを確認した。また、oxazoloneによる接触

皮膚炎における好中球浸潤がnon-TMに比べより強く起こること、一方、カゼイン刺激炎では好中球の反応が抑制され、両者の違いを解析中である。2.新しいADAMファミリー蛋白AD56の解析:1)AD56cDNAの塩基配列解読:マウスAD56のcDNAを分離し全塩基配列を決定した。3.AD56のゲノム遺伝子の解読:約70%のAD56遺伝子構造を明らかにした。4.AD56蛋白の分離.MTP、DIドメインのs種々の細胞膜外部のr蛋白を酵母系ベクターで作製した。6)抗AD56蛋白抗体の作製と利用:AD56のr蛋白を用いてウサギ抗体を作成した。OPNについて:ヒトOPNのMφにおける特異的発現に関与するシス領域GAAAACを明らかにした。CD14の研究:遊離型CD14発現トランスジェニックマウス(TM)(M14S)を用いてLPS刺激に対し血中TNF-aやIL-6の低下とShwartzman反応の低下、P.o acnes/LPS刺激マウスにおける肝障害阻止、がん転移亢進などを観察した。CD14N末端部のTMを作出した。ヒト臍帯血管培養細胞(HUVEC)、単球およびMφ細胞株THP-1の全ての細胞にTLR1およびTLR4mRNA発現を確認した。TLR2RNA発現は単球およびTHP-1では強いが、HUVECでは殆ど見られなかった。TLR4発現はFACS法でも観察され、LPS刺激で亢進した。LPS刺激によりHUVECのEセレクチンmRNA発現は亢進し、抗TLR4mAbにより抑制された。FACSでも同様な成績を確認した。LPS刺激によりHUVECのIL-6遊離は亢進し、抗TLR4mAbにより抑制された。ADAMに関する研究:ヒトとマウスADAM17(TACE)に対するmAbを作成し、単球での恒常的発現と活性化好中球における出現を明らかにした。ConAとIL-2刺激T細胞やNK細胞における陽性細胞増加、を認めた。ヒトの特発性間質性肺炎の肺胞壁Mφと好中球、慢性関節リウマチ滑膜下MφにADAM17陽性細胞を認めた。マウスP.acnes注射後の肺や肝の肉芽腫内Mφと好中球に発現を認めた。マウスADAM15遺伝子構造を明らかにした。LPSやサイトカイン刺激による遺伝子発現亢進を観察した。正常胸腺T細胞での発現は陰性であるが、ConAとIL-2刺激後CD4+CD8+とCD4+CD8-細胞に強く発現を認めた。正常組織では、脳の錐体細胞とPurkinje細胞、骨髄の巨核球、myeloid細胞、erythroid細胞、脾臓の巨核球、単核球、腎集合管上皮細胞、副腎網状帯細胞、心筋細胞などでの発現を観察した。マウスADAM8は常在Mφと好中球で発現し、LPS刺激で増加を観察した。2種の新ADAMcDNAを検出した。89-2-2はzinc-binding siteのコンセンサス配列を持ち、プロテアーゼの可能性が示唆された。オステオポンチンの研究:ホモザイゴートTMを作成し、現在免疫および炎症反応を解析中。CD14について:1.CD14トランスジェニックマウス(TM)の解析:CD14のTMではマウス(m)CD14の模型と遊離型のTM(M14MおよびM14S)を作製し、C57BL/6Nマウス(B6)へのバッククロスを10代行いB6形質を持つTMを作製し、homozygote化を完了した。
大腸癌のDNA診断に関する研究

遺伝性、非遺伝性の進行大腸癌において高率(44%)のras遺伝子突然変異を検出した。染色体5qの対立遺伝子欠失はFAP遺伝子が存在する5q21ー22の領域で高率(56%)に認められ、この領域にマップされる多型性プロ-ブYN5.48が最も有用であり、61%の欠失を検出した。17pでは64%の癌に欠失が認められ、YNZ22が最も高い69%の欠失を検出した。18qは52%の欠失率で、OS4は63%の欠失を検出した。22qに関しては欠失の合計が40%で、IGLGが最も高い50%の欠失を検出した。更に、家族性大腸腺腫症患者に発生した大きさの異なる腺腫や粘膜内癌についてDNA変化の解析を行った。低中異型性腺腫では異常は殆ど認められなかったが、高異型性腺腫ではras突然変異(36%)と5qの欠失(20%)が、粘膜内癌ではras変異(26%)と5q欠失(26%)と17p欠失(38%)が、検出された。以上の結果から、腺腫の進行にFAP遺伝子のヘテロ接合性消失とras変異が関与し、腺腫から早期癌への転換に17pの欠失が、さらに、早期癌から進行癌への進展に18q,22qの欠失が関与することが示唆された。一般集団に発生した中異型性腺腫、高異型腺腫瘍、粘膜内癌、浸潤癌についても解析を行った結果、家族性大腸腺腫症の場合と同様の結果が得られた。17pに存在する53遺伝子の変異をPCRーSSCP法によって解析したところ56個の変異が見いだされ、p53遺伝子の変異と欠失が腺腫から早期癌への転換に関与することが示唆された。また、p53に変異を有する癌の85%が抗p53抗体を用いた免疫組織染色に陽性となり、この組織染色が癌細胞の検出に極めて有用であることが分かった。17pでは64%の癌に欠失が認められ、YNZ22(p13.1)が最も高い69%の欠失を検出した。18qは52%の欠失率で、OS4(q21.3ーqter)は63%の欠失を検出した。22qに関しては欠失の合計が40%で、IGLC(q11.1ー11.2)が最も高い50%の欠失を検出した。

以上の結果から、腺腫の進行にFAP遺伝子のヘテロ接合性消失とras変異が関与し、腺腫から早期癌への転換に17pの欠失が、さらに、早期癌から進行癌への進展に18q,22qの欠失が関与することが示唆された。また、良性から悪性への転換におこる変化を調べるために、家族性大腸腺腫症患者からの腺腫細胞の試験管内培養を試みているが、現在のところ継代可能なものは得られていない。遺伝性、非遺伝性の進行大腸癌において高率(44%)のras遺伝子突然変異を検出した。染色体5qの対立遺伝子欠失はFAP遺伝子が存在する5q21ー22の領域で高率(56%)に認められ、この領域にマップされる多型性プロ-ブYN5.48が最も有用であり、61%の欠失を検出した。17pでは64%の癌の欠失が認められ、YNZ22が最も高い69%の欠失を検出した。18qは52%の欠失率で、OS4は63%の欠失を検出した。22qに関しては欠失の合計が40%で、IGLCが最も高い50%の欠失を検出した。更に、家族性大腸腺症患者に発生した大きさの異なる腺腫や粘膜内癌についてDNA変化の解析を行った。低中異型性腺腫では異常は殆ど認められてなかったが、高異型性腺腫ではras突然変異(36%)と5qの欠失(20%)が、粘膜内癌ではras変異(26%)と5q欠失(26%)と17q欠失(38%)が、検出された。一般集団に発生した中異型性腺腫、高異型腺腫瘍、粘膜内癌、浸潤癌についても解析を行った結果、家族性大腸腫症の場合と同様の結果が得られた。17pに存在する53遺伝子の変異をPCRーSSCP法によって解析したところ56個の変異が見いだされ、p53遺伝子の変異と欠失が腺腫から早期癌への転換に関与することが示唆された。また、p53に変異を有する癌の85%が抗p53抗体を用いた免疫組織染色に陽性となり、この組織染色が癌細胞に極めて有用であることが分かった。
応答特性を測定中に自己診断するインテリジェント温度センサの開発

市販の温度センサの応答速度は低く,遮断周波数は通常10Hz以下である。このような低速のセンサでも,時定数を正確に知って適切に応答補償すれば応答速度を10100倍に高めることができる。しかし,温度センサの応答特性はセンサ周囲の流体の種類や流速によって大きく変化するため,センサが使用される環境を網羅するように動特性を校正することは現実には不可能に近い。最近,本研究代表者らはこの問題を解決する一般的なアプローチを提案し,二線式熱電対法と命名した。二線式熱電対法とは,時定数(応答速度)が異なる2つの温度センサを組み合わせて単一プローブとすることにより,2つのセンサ出力からそれぞれの時定数を推定し応答補償する新しいディジタル信号処理技術である。本研究の目的は,この技術をさらに発展させて,応答特性を測定中に自己診断するインテリジェントな温度センサを実現することにある。それには,時定数推定の理論的基盤を強化するとともに,応答補償アルゴリズムの汎用性を高めて実用化への課題を明確にすることが肝要である。本研究の成果は次の通りである。1)温度センサとして広く利用されているサーミスタの伝熱モデルを構成して,サーミスタの周波数応答特性を理論的に解明した。これにより,サーミスタを用いてインテリジェント温度センサを実現する条件を明確にするとともに,提案する応答補償法の有効性を実証した。2)高速フーリエ変換を利用して周波数領域で時定数を推定し,応答補償する新しい方法を考案した。この方法では,計測ノイズ処理が非常に容易であり,温度センサに限らず種々の応答特性をもつ物理・化学センサに広く適用できる点に特長がある。以上の研究成果により,インテリジェント温度センサを実現するための基盤はほぼ確立されたといえる。実用計測システムの設計・製作および実地試験による検証が次の課題である。市販の温度センサの応答速度は低く,特別なものを除けば遮断周波数は数Hz以下である。このような低速の温度センサでも正しく応答補償すれば,その応答速度を10100倍に高めることができる。問題はセンサの時定数を正しく推定することである。一見容易に思えるこの課題が実は非常に困難である。筆者らはこの問題を解決する手段の一つとして二線式熱電対変動温度測定法を先に提案した。二線式熱電対法とは,時定数が異なる2つの温度センサを組み合わせて単一プローブとし,2つの出力(応答遅れがある測定データ)から時間領域でセンサ時定数を推定するディジタル応答補償技術である。この技術は研究段階にある。本研究では,この技術を発展させて「応答特性を測定中に自己診断するインテリジェント温度センサ」の実現を目指している。それには,種々の温度センサに実際にインテリジェントセンサ技術を適用することにより実用化への課題を明確にし,時定数の推定理論と応答補償アルゴリズムの普遍性を高めて適用範囲を拡げることが重要である。研究成果は次のとおりである。1)温度センサとして広範な分野で利用されているサーミスタについて,その伝熱モデルを構成し周波数応答特性を理論的に導出した。その結果に基づいてサーミスタにインテリジェントセンサ技術を適用できる条件を明確にして,実験によりその妥当性を検証した。2)高速フーリエ変換(FFT)を利用して周波数領域で時定数を推定し応答補償する新規な方法を考案し,その有効性を実証した。この方法には,i)データ処理が高速である;ii)処理手順が簡明である;iii)センサ出力信号のノイズ処理や応答補償時のノイズ低減が容易である;iv)

1次遅れ系に限らず種々の応答特性をもつセンサに適用しやすい,などの特長があり,時定数推定と応答補償の信頼性を高めることに成功した。市販の温度センサの応答速度は低く,通常その遮断周波数は数Hz以下である。このような低速の温度センサでも,熱時定数を知って正しく応答補償すれば応答速度を10100倍に高めることができる。しかし,温度センサの応答特性はセンサ周りの流体の種類や速度によって大きく変化する。そのため,センサが使用される環境を網羅するように動特性を校正することは現実には不可能に近く,熱時定数の値を正確に知ることは困難である。最近,筆者らはこの問題を解決できる一般的なアプローチを提案し,二線式熱電対法と名づけた。二線式熱電対法とは,時定数が異なる2つの温度センサを組み合わせて単一プローブとすることで,2つのセンサ出力からそれぞれの時定数を推定できるディジタル応答補償法である。本研究の目的は,この技術をさらに発展させて,応答特性を測定中に自己診断できる「インテリジェント温度センサ」を実現することにある。それには,時定数推定法の理論的基盤を強化するとともに,応答補償アルゴリズムの汎用性を高めて実用化への課題を明確にすることが重要である。本研究の成果は次のとおりである。1)温度センサとして広く利用されているサーミスタの伝熱モデルを構成して,サーミスタの周波数応答特性を理論的に明らかにした。これにより,サーミスタを用いてインテリジェント温度センサを実現する条件を明確にして,その有効性を実証した。2)高速フーリエ変換(FFT)を利用して,周波数領域で時定数を推定し応答補償する新しい方法を考案した。この方法では,計測ノイズの処理が非常に容易であり,また,温度センサにとどまらず種々の応答特性をもつ物理・化学センサにも対応できる特長がある。以上の研究成果により,インテリジェント温度センサの基盤技術はほぼ完成できた。実用計測システムの設計と製作および実地試験による検証が次の課題である。
各国の副作用報告データベースを活用した副作用発現リスク因子の国際的地域差の解析

本研究では、複数のデータベース(DB)を用いたデータマイニングの結果を比較し、副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を追究することを目的とした。日本のJADER、米国のFAERS、カナダのCanada Vigilanceなど複数のDBを用いて、MedDRAに定義された分類に従い網羅的に副作用について、定量的指標(安全性シグナル)から発現傾向及びリスク因子の地域差を解析した。対象薬剤は、当初予定の糖尿病治療薬および不整脈治療薬に加えて、抗リウマチ薬および睡眠薬にも着目した。複数のDBを用いたデータマイニングの結果の比較から、1統計的判断が同じ、2統計的判断が相違、に分類し、1の結果を示した副作用はおおむね既知の情報と一致しており、2の場合は副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を含んでいる可能性が示唆された。得られた知見は、今まで未知であり臨床現場では貴重で重要である。本来の意義である臨床現場における副作用の予測への活用に加え日本特有の副作用を把握できたことから、本研究の目的を実施計画通りに遂行した。興味深い知見として、ポリファーマシーの観点から、各DBの副作用報告症例における併用薬剤数を算出したところ、日本での併用薬剤数は海外よりも多いことを明らかにし、ポリファーマシーに関する地域差の可能性を見い出した。また、逆シグナルに着目し、糖尿病治療薬、不整脈治療薬および抗リウマチ薬と悪性腫瘍疾患との関連について、先行の基礎研究が示した抑制的な結果を本研究では逆シグナルとして明らかにし、薬剤と副作用の抑制的な関連性を見い出した。複数のデータベースを用いて副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を追究し、個々の医療現場で判断できなかった知見をあぶり出したことは、臨床現場に寄与すると思われる。日本のJADER、米国のFAERS、カナダのCanada Vigilanceなど複数のデータベースを用いて、データマイニング手法により、定量的指標(安全性シグナル)から副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を追究した。糖尿病治療薬および不整脈治療薬に着目し、副作用についてMedDRAに定義された分類に従い網羅的に安全性シグナルを解析し検討した。糖尿病治療薬の作用機序別に算出した安全性シグナルから、いずれのデータベースにおいても共通してシグナルが認められた事象、また共通して逆シグナルが認められた事象があった。糖尿病治療薬と悪性疾患との関連については、データベース間でシグナルの判断が相違した事象であったが、癌種ごとで詳細を検討したところ、共通してシグナルが認められた癌種、また共通して逆シグナルが認められた癌種があった。不整脈治療薬についても同様に安全性シグナルから、データベース間で共通してシグナルが認められた事象、また共通して逆シグナルが認められた事象があった。悪性疾患については、共通して逆シグナルが認められた事象であった。シグナルが認められた事象は、臨床現場における副作用の予測に有用であり、逆シグナルが認められた事象は、他の医薬品に比べ治療薬による関連性が低く、抑制的な関係の可能性が考えられた。糖尿病治療薬および不整脈治療薬による副作用の事象として、いずれのデータベースにおいても共通してシグナルが認められた事象はおおむね既知であったが、共通して逆シグナルが認められた事象については未知の関連である可能性がある。当初の目的を推進しながら、研究テーマの更なる展開が期待できる。本研究では、JADER、FAERS、Canada Vigilanceを用いたデータマイニングとして、糖尿病治療薬および不整脈治療薬について、計画通り解析が進んだ。比較ができるように解析結果の集積によるシグナルライブラリーの構築がほぼ完了した。医薬品による副作用発現の未知の関連性や、地域差、リスク因子として性差、発現時期、発現年齢の解析を行い、これまでの解析結果を学会等で公表しており、おおむね順調に進展していると判断できる。抗リウマチ薬を個別に算出した安全性シグナルから、抗リウマチ薬と悪性疾患との関連について、データベース間で共通してシグナルが認められた癌種があった。発現時期の解析により抗リウマチ薬による二次がん発現時期の傾向も導いた。睡眠薬についても同様に安全性シグナルから、睡眠薬と乳汁分泌障害との関連や発現時期について明らかにした。安全性シグナルや発現時期の算出は、臨床現場における副作用の予測や予防対策に有用である。新たな着眼点としてポリファーマシーの観点から、副作用報告の症例における併用薬剤数を算出したところ、各国の副作用報告データベースで相違が認められ、日本の医療制度を反映した結果が得られた。また、レセプトデータベースも加えて複数のデータベースを用いた年齢別、副作用別での解析を行い、リスク因子としてのポリファーマシーを数値化した。年齢別では、加齢による併用薬剤数の増加が認められる一方で、高齢者のうち80歳以上において少ない併用薬剤数での有害事象発現への影響が認められた。併存疾患の増加に伴う併用薬剤数の増加が考えられる一方で、加齢による生理機能の変動の影響が推察された。副作用別において、肝機能や腎機能に関する副作用では併用薬剤数が多い傾向であり、ポリファーマシーによる薬物代謝に関わる臓器への影響が反映されていた。報告数の割合が高い「過敏症」や「出血」などは併用薬剤数が多い傾向であり、ポリファーマシーが有害事象発現の起因のひとつである可能性が示唆された。

本研究では、JADER、FAERS、Canada Vigilanceを用いたデータマイニングとして、抗リウマチ薬および睡眠剤について医薬品による副作用発現の未知の関連性や、地域差、リスク因子として性差、発現時期、発現年齢の解析を行った。また、新たな着眼点としてポリファーマシーの観点から、ポリファーマシーの観点から副作用発現の地域差やリスク因子としての解析を進めた。これまでの解析結果を学会等で公表しており、おおむね順調に進展していると判断できる。本研究では、複数のデータベース(DB)を用いたデータマイニングの結果を比較し、副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を追究することを目的とした。日本のJADER、米国のFAERS、カナダのCanada Vigilanceなど複数のDBを用いて、MedDRAに定義された分類に従い網羅的に副作用について、定量的指標(安全性シグナル)から発現傾向及びリスク因子の地域差を解析した。対象薬剤は、当初予定の糖尿病治療薬および不整脈治療薬に加えて、抗リウマチ薬および睡眠薬にも着目した。複数のDBを用いたデータマイニングの結果の比較から、1統計的判断が同じ、2統計的判断が相違、に分類し、1の結果を示した副作用はおおむね既知の情報と一致しており、2の場合は副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を含んでいる可能性が示唆された。得られた知見は、今まで未知であり臨床現場では貴重で重要である。本来の意義である臨床現場における副作用の予測への活用に加え日本特有の副作用を把握できたことから、本研究の目的を実施計画通りに遂行した。興味深い知見として、ポリファーマシーの観点から、各DBの副作用報告症例における併用薬剤数を算出したところ、日本での併用薬剤数は海外よりも多いことを明らかにし、ポリファーマシーに関する地域差の可能性を見い出した。また、逆シグナルに着目し、糖尿病治療薬、不整脈治療薬および抗リウマチ薬と悪性腫瘍疾患との関連について、先行の基礎研究が示した抑制的な結果を本研究では逆シグナルとして明らかにし、薬剤と副作用の抑制的な関連性を見い出した。複数のデータベースを用いて副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を追究し、個々の医療現場で判断できなかった知見をあぶり出したことは、臨床現場に寄与すると思われる。また、これまでに検討した解析結果を集積しシグナルライブラリーを構築することで、医薬品と副作用の未知の関連性や、副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を見出す可能性がある。シグナルライブラリー化は、医薬品による副作用発現との関連性について迅速な注意喚起や安全対策に活用でき、薬剤によるリスクを最小限に向かわせる安全性の確保を目的としているが、現在までの成果を踏まえて、創薬におけるDrug Repositioning、臨床現場から基礎研究に活かされるリバーストランスレーショナルリサーチへの展開を検討する。計画に従って、これまでの成果を論文投稿する予定である。更に医薬品と副作用の関連性や、副作用の発現傾向及びリスク因子の地域差を見出す可能性があり、また、ポリファーマシーと副作用発現の関連性をあぶり出す予定である。
大規模非線形最適化問題に対する数値解法の研究およびソフトウェア開発

無制約最適化問題および制約付き最適化問題を解くための数値解法について,以下の通り研究した.こうした研究成果は今後のソフトウェア開発に大いに貢献するものと思われる,なお研究成果の一部は日本OR学会,日本応用数理学会,日本数学会,数値解析シンポジウム,研究集会等で発表されるとともに,学術論文誌や研究報文集に掲載された.1.大規模な無制約最小化問題に対する共役勾配法や記憶勾配法において,新しいアルゴリズムを構築しその大域的収束性を証明した.降下方向を生成し,かつ,大域的収束するための十分条件を示して具体的なパラメータの選び方を与えた.また,Zhangらが提案した修正セカント条件やFordらが提案した多段ステップセカント条件と組み合わせた共役勾配法を提案し,その大域的収束性を示した.さらに,多くの数値実験を行うことによって数値的な挙動を検証した.2.大規模な無制約最小化問題を解くための記憶制限準ニュートン法を開発し,これを制約条件付き最小化問題に対する主双対内点法に組み込むことを試みた.3.退化した最適化問題に対する主双対内点法の局所的2次収束性について研究した.4.非線形2次錐計画問題や非線形半正定値計画問題に対する主双対内点法について研究した.主双対変数に関するメリット関数を提案して,直線探索法の枠組みで大域的収束性を証明した.5.非線形最適化法の混合整数計画問題への適用の可能性も考慮して,そのための第一段階として往復輸送型配送スケジューリング問題に対するラグランジュ緩和法についても研究した.6.無制約最小化問題に対する準ニュートン法において,修正セカント条件に基づくBroyden公式族の局所的超1次収束性を示した.7.最急降下法の欠点を補うための研究として,近年,Barzilai-Borwein法が注目されている.我々は拡張Barzilai-Borwein法を提案し,2次目的関数に対する大域的収束性と局所的超1次収束性を示した.無制約最適化問題および制約付き最適化問題を解くための数値解法について,以下の通り研究した.こうした研究成果は今後のソフトウェア開発に大いに貢献するものと思われる,なお研究成果の一部は日本OR学会,日本応用数理学会,日本数学会,数値解析シンポジウム,研究集会等で発表されるとともに,学術論文誌や研究報文集に掲載された.1.大規模な無制約最小化問題に対する共役勾配法や記憶勾配法において,新しいアルゴリズムを構築しその大域的収束性を証明した.降下方向を生成し,かつ,大域的収束するための十分条件を示して具体的なパラメータの選び方を与えた.また,Zhangらが提案した修正セカント条件やFordらが提案した多段ステップセカント条件と組み合わせた共役勾配法を提案し,その大域的収束性を示した.さらに,多くの数値実験を行うことによって数値的な挙動を検証した.2.大規模な無制約最小化問題を解くための記憶制限準ニュートン法を開発し,これを制約条件付き最小化問題に対する主双対内点法に組み込むことを試みた.3.退化した最適化問題に対する主双対内点法の局所的2次収束性について研究した.4.非線形2次錐計画問題や非線形半正定値計画問題に対する主双対内点法について研究した.主双対変数に関するメリット関数を提案して,直線探索法の枠組みで大域的収束性を証明した.5.非線形最適化法の混合整数計画問題への適用の可能性も考慮して,そのための第一段階として往復輸送型配送スケジューリング問題に対するラグランジュ緩和法についても研究した.6.無制約最小化問題に対する準ニュートン法において,修正セカント条件に基づくBroyden公式族の局所的超1次収束性を示した.7.最急降下法の欠点を補うための研究として,近年,Barzilai-Borwein法が注目されている.我々は拡張Barzilai-Borwein法を提案し,2次目的関数に対する大域的収束性と局所的超1次収束性を示した.無制約最適化問題および制約付き最適化問題を解くための数値解法について、以下の通り研究した。研究成果の一部は日本OR学会、日本応用数理学会、研究集会(於統計数理研究所)等で発表した。1.大規模な無制約最小化問題に対する共役勾配法ならびに記憶制限法において、新しいアルゴリズムを提案しその大域的収束性を証明した。前者については、Fordらが提案した多段ステップセカント条件を共役勾配法に適用することによって、目的関数の曲率の情報を組み込んだ解法を開発することができた。後者については、非単調直線探索を利用することによって計算効率の良いアルゴリズムを開発することができた。2.無制約最小化問題を解くための準ニュートン法に関して2種類の研究を行った。1つ目は、Zhangらが提案した修正セカント条件に基づいたBroyden公式族を取り扱いその局所的超1次収束性および大域的収束性を示すとともに、数値実験を通して提案した解法の性能を検証した。2つ目は、大規模問題を解くために新しい記憶制限準ニュートン法を開発した。さらに,この考えを制約条件付き最小化問題に対する主双対内点法に組み込むことを試みた。3.データマイニングの分野で有望視されているサポートベクターマシーンについて研究した。具体的には、ソフトマージン拡張を考慮した2次計画問題にGoldfarb-Idnani法を適用することを提案し、効率よく最適解を求めるためのアルゴリズムを開発した。4.制約条件付き最小化問題に2次錐制約を付加した問題に対して、主双対内点法を適用した。主双対変数に関するメリット関数を提案し、直線探索法の枠組みで大域的収束性を証明した。

非線形最適化問題を解くための数値解法について、以下の通り研究した。研究成果の一部は日本OR学会、日本数学会、研究集会(於統計数理研究所)等で発表した。また、研究結果が学術論文誌等に掲載された。1.大規模な無制約最小化問題に対する共役勾配法において、新しいアルゴリズムを提案しその大域的収束性を証明した。すなわち共役勾配法のパラメータに関して、降下方向を生成し、かつ、大域的収束するための十分条件を示して具体的なパラメータの選び方を与えた。この選び方は負のパラメータも許すもので、従来の共役勾配法を特別な場合として含んでいる。また昨年度に引き続いて、Fordらが提案した多段ステップセカント条件と共役勾配法を組み合わせた我々の解法について、多くの数値実験を行うことによって数値的な挙動を検証した。まだ改良の余地があるものの、その有効性が確かめられた。2.昨年に引き続き、大規模な無制約最小化問題を解くための記憶制限準ニュートン法を開発し、これを制約条件付き最小化問題に対する主双対内点法に組み込むことを試みた。3.昨年に引き続き、非線形2次錐計画問題に対する主双対内点法について研究した。主双対変数に関するメリット関数を提案し、直線探索法の枠組みで大域的収束性を証明した。また、微分可能なメリット関数も考案した。さらに、非線形2次錐計画問題を拡張した非線形半正定値計画問題に対する主双対内点法についても研究した。上記と同様のアプローチを試みて、主双対変数に関するメリット関数を提案して直線探索法の枠組みで大域的収束することを証明した。4.主として非線形最適化法について研究しているが、今後は大域的最適化問題や混合整数計画問題への適用も考えている。そのための第一段階として、整数計画問題として定式化される往復輸送型配送スケジューリング問題を取り上げ、この問題に対するラグランジュ緩和法についても研究した。無制約最適化問題および制約付き最適化問題を解くための数値解法について、以下の通り研究した。研究成果の一部は日本OR学会、数値解析シンポジウム、研究集会(於統計数理研究所、於京都大学数理解析研究所、於東京工業大学)等で発表した。また、研究結果が学術論文誌や研究報文集に掲載された。1.大規模な無制約最小化問題に対するBarzilai-Borwein法に関して研究した。一般に最急降下法は大域的収束はするが局所的に収束が非常に遅くなるという問題点をもっている。こうした問題点を解決する試みの一つとして近年、Barzilai-Borwein法が注目されている。本研究では、彼らの解法を拡張した数値解法を提案した。具体的には、狭義凸2次関数最小化問題に対する拡張Barzilai-Borwein法を提案しその大域的収束性を証明するとともに局所的超1次収束性を示した。さらに提案したアルゴリズムの有効性を検証するために数値実験比較を行った。また昨年度に引き続いて共役勾配法についても研究を行った。通常は2項の共役勾配法が扱われることが多いが、我々は3項の共役勾配法についても収束性について検討した。2.昨年に引き続き、大規模な無制約最小化問題を解くための記憶制限
中性B中間子のDK崩壊を使ったCP破れの角Φ3測定の研究

本研究ではBelle実験のデータを用いて、bクォークがsクォークと光子に崩壊するモードでの時間依存のCP破れを探索する。この研究によって、標準模型では説明のできない物理現象の探索をすることができる。標準模型では説明のできない物理現象を発見し、標準模型を超える物理モデルを検証する事は現在の素粒子物理学の最重要事項の1つである。本年度の成果はBelle実験の実データを用いて、時間依存のCP破れのパラメータS, Aを測定したことである。イベントごとに得られる崩壊時間差Δtの情報をもとに、S, Aで表現されるΔt分布の式をフィットする事で本解析は行われる。フィット結果はS=-1.32±0.77(統計誤差)±0.36(系統誤差), A=-0.48±0.41(統計誤差)±0.07(系統誤差)と得られた。本解析結果はBelle実験のデータを用いた初のKsηγ崩壊モードでの時間依存CP破れのパラメータの測定結果であり、本解析結果は標準模型を超えるSUSY, Left-Rightsymmetric model, two Higgs doublet modelなどの新物理のパラメータ領域に制限をかける事に用いることができる。また、2016年開始予定のBelle II実験で行われる物理解析の先行研究となるという面においても重要な役割を果たす。(抄録なし)本研究は当初Belle実験のデータを用いてΦ3を測定する予定であったが、同じくBelle実験のデータを用いたbクォークがsクォークと光子に崩壊するモードでの時間依存のCP破れを探索することに変更した。小林・益川理論は現在検証されている唯一のCP破れを説明する理論であるが、この理論のみでは現在の宇宙にある物質と反物質の比を説明することができない。そのため標準模型には記述されていないCP破れを引き起こすメカニズムの存在が期待されている。具体的には崩壊モードとして、KsηγおよびKsπOγを用いる。これらの崩壊モードは光子とKsのみに崩壊することから、LHCb実験では測定が困難であり、世界最高の精度での探索がBelle実験のデータで可能である。本研究でCP破れを観測することができればそれはすなわち標準模型では説明のできないCP破れの初の発見を意味する。本年度の成果は、モンテカルロシミュレーションを用いて新たなKsの再構成方法を作成したことである。これはニューラルネットワークと呼ばれる手法を用いたものであり、以前の手法と比べ1.2倍程データ選別の効率が上がる。本研究ではB中間子の崩壊時間を測定する為にもKsの再構成が大変重要であることから、データ選別の効率の上昇は測定精度の更なる向上を意味する。また、SuperKEKB/BelleII実験のためのTouschek効果およびビームガス散乱によるバックグラウンドのシミュレーション研究の成果はIPAC11と日本物理学会において発表した。本年度の成果はモンテカルロシミュレーションを用いて、真の事象の選別の方法を最適化し決定したことである。B中間子の再構成を行った時点では予想されるバックグラウンドはシグナルに対して桁違いに多い。これではシグナルの精密な測定はできないため、シグナルをできるだけ多く残しながらバックグラウンドを減らすための選別方法を考える必要がある。また、既に知られているCPを破るようなバックグラウンドはたとえ数が少なくても可能な限り減らさなくてはいけない。そのためB→Ksηγの崩壊モードにおいて以下のような6種類の選別を行った。(1)π0またはη由来のγの除去。(2)既に知られているCP破れを持ったバックグラウンドの除去。(3)B→Ksπ0γバックグラウンドの除去(4)Ks,η系の不変質量の分布を用いた選別。(5)Ks,η系の運動方向とKsの運動方向のなす角の分布を用いた選別。(6)軽いクォーク対によるバックグラウンドの除去。これにより、167個対8854個であったシグナルとバッックグラウンドの数は最終的に79個対37個となることがモンテカルロシミュレーションによって見積もられた。予想されるsignificanceは約7であり、BaBarによる同様の研究のsignificanceである4を大きく上回ることが期待できる。本解析結果はBelle実験のデータを用いた初のKsηγ崩壊モードでの時間依存CP破れのパラメータの測定結果であり、本解析結果は標準模型を超えるSUSY, Left-Right

symmetric model, two Higgs doublet modelなどの新物理のパラメータ領域に制限をかける事に用いることができる。また、2016年開始予定のBelle II実験で行われる物理解析の先行研究となるという面においても重要な役割を果たす。スケジュールをたてて、研究進度の管理をしている。DC1採用期間内に予定している段階まで研究を進めることができると考えている。DC1採用期間内に研究をまとめあげる事ができる。去年度の報告と予定は変わっているが、研究としてのまとまりを良くし完成度を高める方向への修正となっている。平成25年4月ごろまでに崩壊モードがKsηγである解析を完了する。平成25年10月ごろまでに崩壊モードがKsπOγである解析を完了する。この解析はKsηγのモードと手法が同じであるため、一度方法を習得することで短期間で行うことができると考えている。最適化された選別方法でシグナルの崩壊時間分布を解析し、CP破れの測定を行う。また、開発した新しいKs再構成方法の系統誤差の評価を完了し論文にまとめる。平成25年10月ごろまでに、これらの研究が完了する予定である。以上の成果を博士論文にまとめる。(抄録なし)
貧酸素化した内湾においてイオウ酸化細菌が担う青潮抑制効果と一次生産機能の評価

2013年から2015年にかけて湾の中央部は7ー9月上旬に貧酸素化し、8月には無酸素水塊も出現したが、海底におけるイオウ細菌を含む微生物マットの発達状況は年によって大きく異なった。海底表層の細菌群集はプロテオバクテリア門が恒常的に過半数を占め、イオウ循環に関わるDesulfobacteralesや、Thiotrichales等が優占していた。貧酸素化の進行に伴い細菌捕食性の嫌気性微小鞭毛虫や貧酸素耐性の強い線虫類を介した細菌バイオマスの利用が促進される可能性が示めされた。大村湾の中央部では7ー8月にかけて貧酸素化が進行したが、2012年夏季と比べると小規模であり、高頻度の潜水調査で確認された微生物マット形成は僅かだった。2012年の観測データとの比較から、1ヶ月以上の安定した成層構造の維持が、海底の無酸素化およびイオウ酸化細菌による微生物マット形成に重要であることが示唆された。微生物マットに特徴的な原核および真核微生物を培養法および非培養法によって調べたところ、Prosthecochloris vibrioformis近縁な茶褐色系の嫌気性光合成細菌(緑色イオウ酸化細菌)の集積培養に成功するとともに、細菌捕食性の嫌気性鞭毛虫の分離培養にも成功した。海底堆積物中のメイオベントス群集は貧酸素化に応じて鋭敏に数と組成が変化した。硫酸還元細菌由来のdsr遺伝子量は湾内の貧酸素化に伴って増加し、2013年と比べて2012年に極めて高いことが示された。堆積物中の酸揮発性硫化物量は、微生物群集呼吸活性と高い正の相関を示した。主にCletodidaeからなる底生カイアシ類の数は、貧酸素化の進行に伴ってほぼ皆無となったが,秋には再び回復した.一方、底生線虫類の個体数は貧酸素化により減少したが、少なくとも表層で10cm2あたり100個体以上存在していた。湾内の食物連鎖におけるイオウ酸化細菌由来の有機物の寄与を評価する手法として、安定同位体標識法によるマイクロコズム実験系を立ち上げ大村湾のベントスとして重要なナマコを用いた培養手法を確立した。2014年8月の大村湾中央部海底において、繊維状のイオウ酸化細菌のマットの大規模な発達状況を確認した。定期的な潜水調査により、概ね7月下旬からマットを構成する繊維状のイオウ酸化細菌が堆積物表面に現れ始め、その後、安定した成層環境下では、約3週間で巨視的な微生物マットが形成されることが示された。微生物マット由来のDNAから16SrRNA遺伝子の次世代シークエンシング解析によって、Arcobacter,Thiotrichales, Chloroflexi, Thioploca, Beggiatoa, Chromatialesなどの多様なイオウ酸化細菌が存在していることを見出した。昨年と同様に湾中央部海底泥試料から、緑色イオウ酸化細菌の培養を行い、Prosthecochloris vibrioformisおよびChlorobium limicolaからなる集積培養系を確立し、13Cで標識した後、飼育下の二枚貝(Anadara broughtonii)に投与したところ、1週間以内に、二枚貝の筋肉組織へ安定同位体標識が移行することを確認した。同海域のメイオベントス群集のうち、カイアシ類は,夏季はほぼ皆無だったが,溶存酸素濃度が回復した秋季に個体数が回復した.群集構造を見た場合、秋季はLongipediidae(科)の優占率が高かったが、それ以降は、CletodidaeとEctinosomatidaeの優占率が高まったものの、その後の貧酸素水塊発生によりカイアシ類群集は再び壊滅的状態となった。底生線虫類では、夏の貧酸素期に全体の個体数が減少するものの、口器形態からみて、泥中の細菌食性の個体の割合が増加しており、夏の大村湾海底では、嫌気性細菌のバイオマス生産が線虫などのメイオベントスの捕食作用によって、より高次の捕食者へ有機物転送される可能性が示唆された。2015年の大村湾の中央部では7ー9月上旬にかけて貧酸素が進行し、8月の前半には延べ10日間に渡り無酸素化した。糸状性のイオウ酸化細菌のマット形成は見られたものの、2014年と比べて小規模なものに留まった。16SrRNA遺伝子の大量配列解析をおこなったところ、門(Phylum)レベルでは、プロテオバクテリア由来の配列が常に過半数をしめる優占グループであり、VerrucomicrobiaおよびPlanctomycetesがその次に優勢な細菌群であることが示された。綱(Class)レベルでは、プロテオバクテリアのほぼ半数近くの配列が、ガンマグループとデルタグループで占められていた。目(Order)レベルではデルタプロテオバクテリアに属すDesulfobacterales、ガンマプロテオバクテリアのThiotrichalesおよびXanthomonadalesが優占していた。貧酸素期の湾中央部海底表層における細菌群集構造は通常酸素期と有意に異なるとともに、縁辺部とも明瞭に異なることが示された。湾中央の海底表層で優占する硫酸還元細菌は、底層水中の貧酸素化の進行初期段階で細胞数が増加するものの、後期では漸減することが定量PCRによっても確かめられた。改変した硫酸還元細菌用培地に大村湾の底泥を接種したところ、嫌気性の微小鞭毛虫の集積培養に成功した。

底生カイアシ類の群集組成の時間変化の解析結果からは,大村湾中央における貧酸素水塊の解消後,海底の底生カイアシ類群集の多様性が徐々に回復し,翌年の貧酸素水塊発生により再び崩壊されるパターンが繰り返されている可能性が示された。一連の底生微生物調査と同時に行われた海底の映像および音響記録から、湾中央部の貧酸素化初期には、高次の捕食者である魚類および鯨類(スナメリ)が高頻度に海底付近に来遊することが明らかとなった。2013年から2015年にかけて湾の中央部は7ー9月上旬に貧酸素化し、8月には無酸素水塊も出現したが、海底におけるイオウ細菌を含む微生物マットの発達状況は年によって大きく異なった。海底表層の細菌群集はプロテオバクテリア門が恒常的に過半数を占め、イオウ循環に関わるDesulfobacteralesや、Thiotrichales等が優占していた。貧酸素化の進行に伴い細菌捕食性の嫌気性微小鞭毛虫や貧酸素耐性の強い線虫類を介した細菌バイオマスの利用が促進される可能性が示めされた。2014年の夏に大村湾の貧酸素化は2013年度に比較して大規模化し、海底堆積物上にイオウ酸化細菌の微生物マット形成を認めたため、マットサンプルの直接採取を実施し、調査を進展させることができた。しかし、大規模な微生物マットの維持・持続期間は予想外に短く、8月上旬の最盛期を境として、3週間程度で急速に衰退していったため、マット形成の主体となっていた糸状イオウ酸化細菌の分離・培養には至らなかった点や、海洋構造の一時的な乱れによるマット形成への影響を、堆積物中の嫌気的有機物分解過程の変動から評価するのに必要十分な試料採取ができなかった点などが悔やまれる。一方、実験室内においてイオウ酸化細菌による微生物マット形成を再現するマイクロコズム実験系を確立できた点や、集積培養した光合成緑色イオウ細菌を安定同位体標識し、大型ベントスに投与すると短期間でベントスの筋肉組織も同位体標識されることを見いだすなどの成果が得られたことから、概ね今年度の目標に届いていると判断された。27年度が最終年度であるため、記入しない。海洋微生物生態学今年度に確立したマイクロコズム実験系と、次世代シークエンサーによるマット形成細菌群集の遺伝子配列データ解析を活用して、マット形成に関わる細菌群集の遷移過程をモデル化する。また、大村湾中央部海底におけるイオウ酸化細菌および硫酸還元細菌の多様性と現存量の変動パターンを定量解析し、湾内海底で進行する貧酸素化とイオウ循環過程のリンクを明らかにする。さらに、微小な動物プランクトンを利用して、集積培養したイオウ酸化細菌の捕食実験を行い、嫌気環境下で生産される細菌由来有機物の転送過程の検証を継続する。2013年の夏に大村湾の貧酸素化は、2012年と比べて小規模であり、当初予想していたような海底堆積物上における微生物マットの大規模形成には至らず、マット形成に必要な環境因子を特定するには至らなかった点が悔やまれる。しかし、海底堆積物から微生物マットに特徴的と思われる原核および真核微生物の解析を中心に順調な成果が得られ、概ね今年度の目標に届いていると判断された。物品費の総支出額が当初の予想よりも低く抑えられたために次年度使用額が生じた。分離・培養が進んでいる嫌気性微生物(緑色イオウ細菌、細菌食性の嫌気性鞭毛虫)および小型ベントスを積極的に活用し、嫌気環境下で生産される細菌由来有機物の転送過程の検証を推進する。
神経特異的RNA結合蛋白質とmicroRNAによる翻訳制御機構の解明

神経細胞の分化や機能発現を、翻訳調節ネットワークという視点から解明することを目的として、神経特異的なRNA結合タンパク質HuDの働きがmicroRNAマシナリーとどのように協調あるいは拮抗して働くかを研究する。領域代表・泊博士および領域内研究者である神戸大学・三嶋博士との共同研究を実施し、翻訳開始機構およびmiRNAによる翻訳抑制との相関関係について研究を行った。具体的には、miRNA存在、非存在下における翻訳開始複合体形成およびPABP枯渇状態でのpolysome形成状態をショ糖密度勾配遠心により解析を行った。その結果、miRNAによる標的mRNAの抑制には脱アデニル化・mRNA分解およびPABPに依存しない「直接的な翻訳抑制」が関与することを明らかにし、PNAS誌上で発表した。また、HuDがどのように局所翻訳に寄与しているかを、微小管との結合を足掛かりに解析した。これまでの神経特異的Huタンパク質がどのように微小管上に結合しているのかは不明であった。そして、HuDは微小管結合タンパク質であるLC1を介して微小管に結合し、標的mRNAの神経突起内における輸送などに関与する可能性が示唆された。さらに、RNA結合タンパク質HuDがシグナル伝達因子Aktの活性型と特異的に結合すること、さらにAkt1との結合がHuDの分化誘導能に必須であることを証明し、NAR誌上で発表した。また、これまで機能未知であったeIF5 mimic proteinの機能解析をカンサス州立大学・浅野桂博士との共同研究で行い、翻訳抑制機能を持つことを明らかにした。さらに、弘前大学・牛田千里准教授との共同研究により、藤原が有する独自の生化学系を用いてこれまでに報告がなかったC.elegansのU8 snoRNAを発見している。研究代表者がこれまでに構築してきた生化学を基盤とするin vitro翻訳解析システムを応用することに成功し、miRNAによる翻訳抑制機構の一端が明らかになりつつある。代表者のこれまでの予備実験により、哺乳類においては抽出液を得る株化細胞の種類によって翻訳効率が一様でなく、翻訳開始の制御機構が異なることを示唆する結果を得ている。翻訳開始の活性化と抑制は常に拮抗関係にあり、組織・細胞ごとにその制御機構は異なることは自明である。従って、様々な細胞種を用いたin vitro翻訳系を構築し、翻訳活性化とmiRNAによる抑制機構がどのように連携しているのかを明らかにすることを試みる。RNA結合タンパク質は、転写後遺伝子発現の調節における主役である。特に、分化・発生等の高次な細胞機能においてはmRNA上の制御信号、microRNAとともにRNA結合タンパク質の働きが鍵を握る。本研究課題は、神経細胞の分化や機能発現を、翻訳調節ネットワークという視点から解明することを目的として、神経特異的なRNA結合タンパク質HuDの働きがmicroRNAマシナリーとどのように協調あるいは拮抗して働くかを研究する。本年度ではHuDがどのように局所翻訳に寄与しているかを、微小管との結合を足掛かりに解析した。。しかし、これまでの神経特異的Huタンパク質がどのように微小管上に結合しているのかは不明であった。RNA結合タンパク質がどのような分子と相互作用するかは、機能を探る上で必須な情報である。本研究で、Huタンパク質の機能発現の場、及び、相互作用タンパク質が詳細に解析された結果、Hu機能発現の素過程を示す重要な知見が得られた。これらの結果を受け、現在微小管上のHuD-RNPの調製を試みており、このRNP中に含まれているRNA成分の特定を試みている。また、これまでに構築済みであるin vitro翻訳系の拡張を試みており、HuDによる翻訳活性化とmiRNAによる翻訳抑制との関係を明らかにする実験系を構築している。

さらに、弘前大学・牛田千里准教授との共同研究により、藤原が有する独自の生化学系を用いてこれまでに報告がなかったC.elegansのU8 snoRNAを発見している。研究代表者がこれまでに構築してきた生化学を基盤とするin vitro翻訳解析システムを応用することに成功し、miRNAによる翻訳抑制機構の一端が明らかになりつつある。代表者のこれまでの予備実験により、哺乳類においては抽出液を得る株化細胞の種類によって翻訳効率が一様でなく、翻訳開始の制御機構が異なることを示唆する結果を得ている。翻訳開始の活性化と抑制は常に拮抗関係にあり、組織・細胞ごとにその制御機構は異なることは自明である。従って、様々な細胞種を用いたin vitro翻訳系を構築し、翻訳活性化とmiRNAによる抑制機構がどのように連携しているのかを明らかにすることを試みる。