hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
開代数曲面とその応用

私が今年度,取り組んだ研究の中で主なものは次に述べる3つである:1.3次元Abhyankar-Sathaye埋め込み問題,2.Nagata同型から定まるIP3のCremona変換のelementary linkへの具体的な分解の記述,3.3次元Zariski消去問題への双有理幾何学的アプローチ.以下で上記,1,2,3に関する成果を述べる:(1)問題1は次の様に述べられる:私はこの問題にコンパクト化を取った後に双有理幾何学的手法を用いることによって2つの部分的肯定的結果を得た:(2)2についてNagata同型と呼ばれる,C^3の自己同型は約30年程前から有名であるが,いまだもってその権威,例えばNagata同型がfameか否かは知られていない。今回,私はNagata同型から自然に定まるIP^3のCremona変換をSarkisov Programという双有理幾何学的手法を用いることによって,elementary linkの合成として具体的に分解する事に成功した。2次元の場合がそうであった様に,この今回の具体的な分解はNagata同型がfameか否かを判定するのみならず,新たな複雑な自己同型を構成する為にも重要であると考えている。(3)3の問題は次の様に述べられる:問題:Xを3次元アフィン代数多様体でX×C〓C^4が成立しているとする。この時,Xは3次元アフィン空間C^3に同型であるか?この問題には現在迄に様々な研究者が理論的・アフィン代数幾何学的手法を用いて,様々な研究がなされてきたが,未解決である。今回,私はこの問題をアフィン代数幾何学の範疇で考えるのではなく,一旦,コンパクト化をとり,3次元極小モデル理論を用いることによって考察した。より正確に述べると,私はある種の位相的に可縮な3次元アフィン代数多様体のコンパクト化を分類し,その分類の束として,上の問題に対しての新たな部分的結果を得た。
ケモカイン受容体・ウイルス性受容体・デコイ受容体における機能分化の情報解析

ケモカイン受容体はGPCRに属し、恒常性維持や炎症・免疫反応を担っている。これに類縁なデコイ受容体、ウイルス由来受容体では機能が異なっている。進化の過程でこのような機能の多様化が引き起こされた機構を解明するために、計算科学的手法で3群間の比較を行った。アミノ酸配列、DNA配列の比較解析、モデル構造作成の結果から、リガンド結合、シグナル伝達に関与するサイトに各受容体群で特徴的な変異が蓄積されていることがわかった。本研究の成果から、GPCRの機能改変や創薬分野への応用が期待される。ケモカイン受容体(CKR)とそれらに類縁なウイルス受容体、デコイ受容体は、進化の過程でシグナル伝達能、リガンド結合能などが多様化しており、これらの機能分化のメカニズムを解明すべく計算科学的手法にて解析を進めている。この研究は、恒常性維持や炎症・免疫反応およびウイルス感染の防御などに対する受容体の機能多様性システムを理解することを目的としており、広くはCKR群が属するGPCRの作用機序の把握につながり、創薬方面への応用が期待される。今年度は、ウイルス受容体のORF74、デコイ受容体のCCRL2およびCXCR7のモデル構造を作成し、それぞれに特徴的なアミノ酸残基の空間的配向について解析を行った。鋳型とした結晶構造はCXCR4(pdbID: 3oe8)とCCR5(pdbID: 4mbs)で、ターゲットと鋳型のアミノ酸配列のアラインメントをもとにSWISS-MODELでモデル構造を構築した。各受容体とも配列間のidentityは約30 %ながらギャップ箇所が少ないため、モデル構造と鋳型結晶構造とのRMSDは0.6Åであり、これらは信頼性の高いモデル構造と考えられる。また、モデル構造間のRMSDは約0.8Åとなり、ウイルス、デコイ受容体間の全体構造も非常に類似していることが示唆された。これらのモデル構造に対して、前年にカルバック-ライブラ情報量(KLI)で抽出した特徴的なアミノ酸残基をマッピングした結果、CCRL2では細胞外のリガンド結合ポケット入口付近に側鎖の大きな残基や電荷を持つ残基が多く、ポケットの底部とDRY motif周辺の電荷分布も変化していることが明らかになった。また、CXCR7ではリガンド結合に関わるような領域に変化は少なく、DRY motif周辺に特徴アミノ酸が集中していた。ORF74は、DRY motifに加えてNPxxY5-6F motifに変化が大きく、Gタンパク質との相互作用に影響を与える可能性が示唆された。ケモカイン受容体(CKR)とそれに類縁のデコイ受容体とウイルス由来受容体について、進化の過程でそれらの間の機能分化を引きおこした機構を解明することを目的として、計算科学的手法による研究を行った。これの解明は、GPCRのシグナル伝達機構の理解を進めると同時に、ウイルス感染防御のための創薬への展開なども期待される。CKRと類縁タンパク質の配列収集と分子進化系統解析:解析対象となる配列を収集し受容体間の進化的関係を調べるために、ゲノムおよびアミノ酸配列データベースに対して相同性検索を実施した。その結果、CKR 444本、類縁タンパク質178本を得た。これらをアラインメントしNJ法で分子系統樹を作成したところ、デコイ受容体は、CCRL1、CCRL2、CXCR7、CCBP2、DARC、ウイルス由来受容体は、E1、ORF74、UL33、β-herpes virus群、pox由来に分類された。系統樹から、これらのグループは、祖先型であるCKRからそれぞれ独立に派生してきたことが示唆された。類縁受容体各群の配列特徴抽出:3タイプの受容体間のリガンド結合能、シグナル伝達能に差違が生じた要因を調べるために配列比較解析を実施した。今回グループ間の配列の差違の指標として使用したのは、カルバック-ライブラ情報量(KLI)である。各アラインメントサイトをCKRとその他のグループに分割し、各グループでのアミノ酸頻度を推定し、その違いをKLIで評価した。全サイトから得られたKLIの上位5%に対応するサイトを機能差に寄与するサイトの候補として選択したところ、1グループあたり約15サイトが得られた。選択サイトの立体構造へのマッピング:上で選択されたサイトを、CXCR4の立体構造上へマッピングしたところ、デコイ受容体群とウイルス由来受容体群では選択サイトの空間的分布に大きな違いがあることがわかった。ケモカイン受容体(CKR)はGPCRに属し、デコイ受容体、ウイルス由来受容体という類縁タンパク質が存在する。これら3群は、それぞれに特徴的なリガンド結合能、シグナル伝達能を示す。本研究では、進化の過程で生じた機能分化のメカニズムを解明するために、計算科学的手法にて解析を実施した。最終年度では、非同義塩基置換速度が同義塩基置換速度よりも加速する正の選択(positive selection、以下ps)が生じたサイトについて解析を行った。その結果、CKR、ウイルス受容体以外に、新たにデコイ受容体においてもpsが検出された。

該当箇所は、3群ともリガンド認識に関わるN末側や第4ループ上に多かったが、デコイ受容体ではDRY motif近傍にも検出され、シグナル伝達阻害への関与が示唆された。特に、ケモカイン以外のリガンドを認識するDARCやCCRL2では、検出サイト数が際立って多く、他の受容体と異なる選択圧を受けている可能性がある。期間全体を通じて、複数のウイルス受容体、デコイ受容体が幾度も独立してCKRから派生してきたこと、しかしながら、それぞれの群内では類似した進化的制約がかかっていることが3群間のアミノ酸配列比較と立体構造データ解析から示された。デコイ受容体群におけるシグナル伝達能の喪失は、DRY motifをはじめとするモチーフ配列周辺に蓄積された変異によるものであり、ウイルス受容体群での特徴的な変異はリガンド結合サイトとGタンパク質結合サイトにみられ、リガンドの有無によらない構成的な情報伝達に関与していることが示唆された。本研究は、CKRファミリーのみならず、ヒトゲノムに1000種類近く存在し多様な働きをするGPCR全般の機能獲得メカニズムを理解する手がかりとなり、生体の恒常性維持や炎症・免疫反応への応答,ウイルス感染からの防御、さらには創薬方面への発展が期待される。バイオインフォマティクス今年度はウイルス受容体およびデコイ受容体について、ケモカイン受容体を鋳型にホモロジーモデリング法によりモデル構造を構築し、各受容体に特徴的なアミノ酸の空間的配置について解析を行った。これは研究計画通りの進捗状況である。モデル構造の構築に際して鋳型として使用した結晶構造は、当初の計画として挙げたCXCR4に加えて、このグループ内で比較的遠い系統関係にあるCCR5も用いた。2種類の結晶構造を鋳型とすることで、特定の鋳型の立体構造に依存的なモデル構造が形成されることを回避できた。ウイルス受容体に対する解析手法を踏まえたデコイ受容体の解析については、昨年度中に配列解析を前倒しで修了していたため、モデル構造の構築・解析を機能の異なる2つのタンパク質(CCRL2, CXCR7)に対して実施することができた。このように作成された3種のタンパク質のモデル構造を比較したところ、ウイルス、デコイを含むケモカイン受容体群全体が非常に類似した立体構造をとることが示唆された。また、それらのモデル構造に、昨年度解析したシグナル伝達能やリガンド結合能の違いに関与することが推測された残基をマッピングし、その空間配置と機能の関係を調べることができた。このようにして、次年度実施予定のMDシミュレーションの基礎データを構築することができた。解析の初期段階であるCKR、デコイ受容体、ウイルス由来受容体の配列収集およびそれらの分子系統解析が修了した。アラインメントはほぼ全長で作成でき、機能の変異と配列の差違についてタンパク質全体の領域で比較解析を行った。この解析により、デコイ受容体、ウイルス由来受容体がそれぞれ5グループに分類され、三者間の進化的な関係を明らかにした。当初計画では、本年度はウイルス由来受容体についてのみ解析を行う予定であったが、デコイ受容体についてもデータを収集することができ、予定以上に解析を進展することができた。
ヒト化マウスを用いた生体内におけるヒト樹状細胞亜集団の性状・機能性の解明

樹状細胞は効果的な免疫を誘導する上で重要な免疫細胞である。近年では、樹状細胞ワクチンとしての臨床応用も期待されていることから、免疫誘導組織において樹状細胞がどのような亜集団で構成され、それぞれがどのような機能を有しているのか把握することが必要である。そこで本研究では免疫ヒト化マウスを用いて、免疫組織におけるヒト樹状細胞亜集団の構成、およびそれぞれの生体内における性状・機能性の解明を行う。
単一ドメイン抗体によるグラム陰性菌Ⅲ型病原毒性の抑制探索

高齢化社会の進行の中で、免疫力の低下した高齢者を対象に多剤耐性緑膿菌による重症肺炎が増加している。今回、緑膿菌の主要な病原性であるIII型分泌システムを阻害できるモノクローナル抗体m166のハイブリドーマ細胞よりクローニングした抗体遺伝子をテンプレートとして、遺伝子遺伝子組換え抗PcrV単鎖抗体scFv::m166-HLLを作成した。さらにこの抗体をヒト化する改変を加えて、緑膿菌肺炎の予防・治療薬として気管内投与による効果をマウス緑膿菌肺炎モデルで検討した。この研究を通じて、細菌性肺炎に対する吸入抗体医薬品としての遺伝子組換え単鎖抗体の可能性が示唆された。近年、高度多剤耐性を示す緑膿菌(MDRP)による感染が増加しており、新しい治療法の開発が求められている。期待される特異的な抗体療法の中で、重鎖(H鎖)のみで形成されている単一鎖抗体(VHH抗体)が自然界においてラクダ等で発見されたことから、抗原認識の最小単位としての単一ドメイン抗体(sdAb)が感染症に対する新しい抗体医薬品として期待される。緑膿菌は、多くの病原性グラム陰性桿菌と同様に、III型分泌システムを用いて毒素タンパクを標的真核細胞の細胞質へ直接転移させることで病原性を発揮するが、この分泌装置の構造タンパクであるV抗原(PcrV)に対する抗体が分泌毒性を抑制できる。今回、この緑膿菌PcrVに対する遺伝子組換え単一ドメイン抗体を作成し、緑膿菌の感染症に対する新しい抗体医薬品としての可能性を探求する。申請者はこれまでに、294アミノ酸をコードする885bpsのDNAサイズを持つpcrV遺伝子を緑膿菌株PAO1株ゲノムexoenzyme S regulon内のpcrGVHpopBDオペロンよりクローニングを行い、遺伝子組換えヘキサヒスチジン(6xHis)タグ融合タンパク発現ベクターpQE30::pcrVを作成した。遺伝子組換えPcrVの生成では、このpQE30::pcrVで形質転換した大腸菌M15を1L程度、好気的な環境でLuria-Bertani(LB)培地にて培養し、IPTGによりタンパク発現を誘導し、遠心分離にて菌体を沈殿させ、細菌溶解バッファに再浮遊させ、超音波破砕機を用いて細菌壁を破壊し、発現したタンパクを溶出バッファへ溶かし、遠心分離を加え上澄みをIMACカラムへ通して、カラムを洗浄して非吸着タンパクを除いたのちに結合タンパクをカラムより抽出した。透析とエンドトキシン除去カラム(Detox, Pierce社)で精製したのち冷凍保存する。次年度に、これらの精製タンパクを用いてラマ由来抗PcrV抗体の作成とVHH単一ドメイン抗体ライブラリーの作成は、米国Abcore社(CA, USA)に外注依頼する。今回、この緑膿菌PcrVに対する遺伝子組換え単一ドメイン抗体を作成し、緑膿菌の感染症に対する新しい抗体医薬品としての可能性を探求した。これまでにまず、精製用のタグを除去したタグレス遺伝子組み換えタンパクの作成・精製を達成した。これにより高い抗原性を持つタグ部分に対する抗体生成の懸念を除去できた。次に、マウスモノクローナル抗PcrVブロッキング抗体mAb166の重鎖、軽鎖より、可変部位遺伝子を組み合わせた短鎖sdAbをファージディスプレイシステムとして作成した。今後、この抗体の予防・治療効果について動物モデルを用いて検証していく。当初の予定を変更し、高い抗原性を持つ精製用のタグを除去したタグレス遺伝子組み換えタンパクの作成・精製を行った。これにより高い抗原性を持つタグ部分に対する抗体生成の懸念が除去できたため、今後、より安定的な抗体探索が可能となったが、そのために動物モデルによる抗体の評価等に当初の計画からは少し遅れが発生している。ラマの単一鎖抗体の抗体遺伝子情報をもとに、マウス抗PcrVモノクローナル抗体mAb166のハイブリドーマよりクローニングしたH鎖遺伝子のVHドメイン遺伝子領域を改良し、polymerase chain reactionにて増幅し、大腸菌分泌型タンパク発現ベクターであるpBAD/gIII(Life Technologies社のAraCプロモータ及びバクテリオファージfd geneIIIproteinのリーダーペプチド下流のクローニングサイトにはめ込む単鎖抗体を発現するベクターを開発した。大腸菌株LMG194を形質転換させ、L-アラビノースで発現誘導して分泌型タンパクとして大腸菌のperiplasmに分泌集積させて浸透圧ショックにて溶出させて、C末端側ヘキサヒスチジンタグを利用して、IMACカラムにてアフィニティー精製した。精製したsd-anti-PcrV抗体について、肺上皮培養細胞に対する細胞傷害試験とマウス肺感染モデルにて、緑膿菌III型分泌毒性への抑制効果を他の抗体との比較評価を行ってきた。この単鎖抗体は、免疫リポソームとの組み合わせにより、抗菌薬の新たなドラッグデリバリーシステムとして用いることができる。

そこで、精製した単鎖抗体をリポソーム表面にポリエチレングリコール基を通じて結合させることで、免疫リポソームとして用いることで、吸入療法等に応用できる可能性が見出された。今後は、リポソーム内にコリスチン等の抗菌薬を含有させて、リポソーム表面には作成した単鎖抗体を引っ付けた新たな抗菌薬の開発につなげてゆきたい。当初ラマの抗体ライブラリーからの遺伝子クローニングを考えていたが、マウス由来のブロッキング抗体遺伝子を単鎖抗体に改良したものを、さらにラマの抗体構造をもとに改良することで、同等のものが作成できることがわかったため、マウス抗体遺伝子の改編に努めてきた。遺伝子組換え抗体タンパクを可溶化することに手間取り、当初の予定より少し時間がかかっている。しかしながら、精製方法の改良により、少しづつ当初の計画に沿ったものとなってきている。近年、高度多剤耐性を示す緑膿菌(MDRP)による感染が増加しており、新しい治療法の開発が求められている。期待される特異的な抗体療法の中で、重鎖(H鎖)のみで形成されている単一鎖抗体(VHH抗体)が自然界においてラクダ等で発見されたことから、抗原認識の最小単位としての単一ドメイン抗体(sdAb)が感染症に対する新しい抗体医薬品として期待される。緑膿菌は、多くの病原性グラム陰性桿菌と同様に、III型分泌システムを用いて毒素タンパクを標的真核細胞の細胞質へ直接転移させることで病原性を発揮するが、この分泌装置の構造タンパクであるV抗原(PcrV)に対する抗体が分泌毒性を抑制できる。今回、この緑膿菌PcrVに対する遺伝子組換え単一ドメイン抗体を作成し、緑膿菌の感染症に対する新しい抗体医薬品としての可能性を探求した。近年、抗体医薬品は癌や免疫疾患などの領域において有効性が示されているが、感染症に対してはほとんど利用には至っていない。一方、1993年にラクダやラマで一組のH鎖のみで構成されるVHH抗体が発見され、有効な抗原認識にはH鎖とL鎖が必要であるという常識が覆された。VHH抗体の抗原結合ドメインは、抗原認識の最小単位抗体である単一ドメイン抗体として、1従来の抗体が結合しにくい抗原部位への作用、2迅速な組織への浸透性、3微生物(細菌や酵母)での易発現性など、従来の抗体との比較で有利な特徴を持つ。この単純な分子構造を持つsdAbを広く抗体医薬品として利用することが期待されている。そこで、今回はマウスのモノクローナルIgG抗体産生ハイブリドーマより、クローニングした抗体遺伝子用いて遺伝子工学的に単鎖抗PcrV抗体を遺伝子組換え抗体として作成し、ポリクローナルやマルチクローナルを視野に入れた臨床応用を考えた研究を実施した。その結果、単鎖抗体は今後、細菌感染症制御が関わる様々な分野において活躍できる可能性が示唆された。高齢化社会の進行の中で、免疫力の低下した高齢者を対象に多剤耐性緑膿菌による重症肺炎が増加している。今回、緑膿菌の主要な病原性であるIII型分泌システムを阻害できるモノクローナル抗体m166のハイブリドーマ細胞よりクローニングした抗体遺伝子をテンプレートとして、遺伝子遺伝子組換え抗PcrV単鎖抗体scFv::m166-HLLを作成した。
桑遺伝資源の保存と利用に関する研究

本課題で3年間に行った研究から得られた新知見は次のようであった。1)本間は栽培桑の三系品種間で4つの生長のパターンを見出だし、また岩手、群馬、熊本の3地域間では収葉量、葉量/平均条長比などにおいて品種間に特長的な差を見出だした。また山形、茨城、千葉の3地域間では改革の桑条伸長が千葉≧茨城>山形の順であり、特に夏切区の山形の生長の遅れは、大であった。2)久野は樹齢の異なる桑品種の葉への無機成分の消長について調べた。品種によっては樹齢の高いものほどN、Kなどの集積量が大きいこと、Feの地上器官への集積量の大きい品種があること、またしんいちのせはK、Ca、Fe、の集積量が一の瀬よりも多いことなどが明らかになった。3)押金は2,6倍体桑を用いた葯培養の結果、6倍体のケグワ(Morus tiliaefolia)から胚様体形成の幼苗を得た。また3倍性品種を供試したコルヒチン処理培養芽より、in vitroでの倍数体作出をはかった結果、若干の6倍体(2n=48)と混数体が育成された。4)大山は組織培養手法を応用したクワ遺伝資源の保存など大量増殖およびその利用に関する試験を行った。クワの組織を試験管内に保存する方法および試験管内で培養芽を短期間に効率よく増殖・順化する手法、再分化能の高い外植片としてクワ未熟胚の培養および人工種子の可能性と応用などについて検討した。5)大西はまず従来のプロトプラスト単離用酵素液を改良し収量の伺上を得た。また桑と桑田、桑と楮についてポリエチレングリコール法による融合液の最適な温度、Caイオン濃度、pH等について検討した。電気融合法で桑と楮のプロトプラスト融合を行ないポリエチレングリコール法よりも融合率が高いという結果を得た。6)柳沢は三系の3品種を用いて葉と枝条のサイトカイニン含量の季節変化を調べた。季節を通じてZ,2R,Zipが検出され、特にZ含量は各品種の生態型を反映し、また冬芽の休眠に関係するこが明らかになった。今年度に各分担者が行った研究で得られた新知見は次のようである。1.本間は栽培桑6品種の生長を比較検討し次の4つの生長のパターンを見いだした。(1)各期を通して良好な生長を示すもの、(2)初期生長は旺盛でその後弱まり早期に落葉するもの、(3)初期生長は劣るが7月以降旺盛なもの、(4)各期を通して生長の劣るもの等である。2.久野は桑9品種の地上部器官における無機成分の消長について調査しN,P,K,ZnおよびFeの含有量がが生育前半に多い品種群Aグループと生育後半に多い品種群Bグループの2つに分かれることを見いだした。3.押金は(1)培養カルスからの再分化実験,(2)コルヒチン処理培養芽における倍数個体の育成実験および(3)葯培養による半数体育成に関する実験などを行った。その結果ケグワ(6x)より胚様体形成と思われるものの発生がみられた。

4.大山はクワの腋芽培養による大量増殖法の検討を行った。2品種を材料とし、試験管内で育成した腋芽を寒天および液体培地を培養し増殖効率を観察した。MS基本組成にショ糖とホルモン(BA,NAA)を加えた培地に腋芽を置床し、25°C,30005000Luxで培養した。その結果、寒天培地では培養30日目で510倍の生長点を形成した。液体培養の場合も生長点の増殖効率は高く、両者を比較すると後者がやや勝つた。5.大西は桑プロトプラストの単離作出,融合,融合後の安定な生長培養等の方法の改善や開発について検討した。その結果単離の際に植物化学調節物質を添加することにより、収率を高めることができた。またPEG法による融合においては【Ca^(++)】濃度,温度等について従来からの処方を改善することにより更に融合率が高上した。培養では細胞分裂まで観察できた。6.柳沢は春切桑6品種と夏切桑6品種の内生生長物質の含量の品種間差異について検討した。IAA含量はログワ系に多く、またサイトカイニン含量は3倍体桑に多い傾向を示した。今年度に各分担者が行った研究で得られた新知見は次のようである.1)本間は岩手,群馬,熊本の3地域の桑の生育特性を比較した.収葉量はカラヤマグワ系では気温の高い方が増収し,ヤマグワ系では低温でも収量が多く,葉量/平均条長比はカラヤマグワ系では気温の高い方が高く,ヤマグワ系では低くなることを明らかにした.2)久野は三系統桑についてその桑葉への成分の移行率を調べた.両面桑のNは67月に大きな値を示し市平,縮葉のそれは78月に大きくなった.カリは市平(69月)剣持,しんけんもち(78月)で大きな値を示した. Feの値はしんけんもちで大きく,両面桑でFeと2nの値が大であった.3)押金はクワの半数体育種のため2,4,6xの葯培養を行った. 2xおよび6x品種から胚様体の形成個体と胚様体状の形成葯を出現させた.4)大山は脱分化,両分化能力の高い外値片を見出すためクワ品種ー1瀬および剣持の未熟胚培養を試みた.受粉後径時的に未熟胚を採取してN6培地で培養した.その結果2・4ーDまたはNAAの添加培地でフライアブルなカルスを形成した.不定芽形成はBA5mg/l添加培地でよく形成したが,受粉後25日目の未熟胚で不定芽の形成頻度が最も高くなった.不定芽形成部位を組織学的に観察したところ長皮組織から分化していた.5)大西は昨年度に引続き桑プロトプラストの融合率向上の方策について検討を行った.その結果,ポリエチレングリコール法においては,温度40°Cで塩化カルシウム75mMを添加し,pHを6.5に調整することにより,從場の方法より融合率が高まることが伴った.更に,クワとコウゾンのプロトプラストの融合を試み成功した.現在その融合プロトプラストの培養を試行中である.6)柳沢は一ノ瀬,剣持および魯八の3品種を用いて,生育期間中の葉と枝条のサイトカイニン含量を調べた.その結果,葉のゼアチンは生育初期に,また枝条のそれは生育後期にも,品種間差異が認められた.今年度に各分担者が行った研究で得られた新知見は次のようである。1)本間は山形県村山市、茨城県関城町、千葉県東金新市の各桑園の桑の成長比較を行った。3地点の改鼠の桑条の日伸長量は7月中・下旬が最大となり、その後急速に減少した。山形は茨城にくらべて7月、8月の伸長量は少なかった。改鼠の桑条伸長は千葉【greater than or equal】茨城〉山形の順であった。2)久野は新桑2号、利桑、国桑第20号の樹令の異なるものおよび一の瀬、しんいちのせの比較的若い樹の葉への無機成分の消長について調べた。
瞳孔径拡張による外国語理解力の向上: 過剰学習と間隔反復による

本研究は瞳孔径拡張と脳波という心理生理学的要素と学習効果との関連を扱う日本で初めての研究である。本実験計画は瞳孔径を拡大させ、mismatch成分情報に基づく視覚訓練をさせて、無意識的に文法や語彙を学習できる方法を検証する点で先駆的である。更に学習後30分後に再学習させる「過剰学習」と学習習熟度に応じて復習間隔を次第に大きく「間隔反復法」を組み合わせる研究を行う。文法と単語の学習効果が1週間で現れ、1年後もその言語記憶が維持される過程を探求する複合的な研究は、世界にも先端的なプロジェクトと言える。
教育学部の情報教育に関する教科教育学構築の試み

今日の情報化社会の中で、計算機を使いこなし、今後の動向を見定めながら、情報の正しい取扱い方の普及をかかることのできる人材は一般社会はもとより教育分野においても極度に不足しており、今後もこの状況は続くと思われる。我々は教育学部で具体的にどのような教育を行うべきか、社会の中で情報処理の普及にあたろうとする学生にどのような示唆をするべきなのか、また情報教育の教材としてふさわしい機器、環境はどんなものなのか、さらに教育学部及び教育学部情報教育コースのカリキュラムはどのようなものであるべきか、その中で情報教育法はどのように教えられるべきかの諸点を研究の目標とし、大岩レポート、ACMXのカリキュラム91等の検討、千葉大学等の状況調査を行い、また各自の教育事例に基ずく議論を繰り返してきた。1年にわたる調査、検討の結果、現時点であるべき情報教育の姿として大要以下のような結論を得た。1)徹底したキーボードのトレーニング。電子メールの使用。これはすべての学生に共通の導入部である。2)上の共通過程の後は、理科、社会、数学等の学生の専門教科の教員が、専門の中からテーマをとって教えなければならない。(さもなければ学生は興味を失う。)3)上の過程の中心となるべきは、ウインドウズ等のオペレーティングシステムになれることである。4)新過程の情報コースの学生に対する教育は、これとはまったく異なり、情報の専門教育でなければならない。この際、教育学部の資産を生かし、学際領域的な指向が重要であろう。電子メールの使用。
大学入学資格検定試験利用者の進路選択に関する実証的研究

本研究は、大学入学資格検定試験(以下「大検」と略記)利用者の合格後の進路(進学・就職および結婚状況等)をライフヒストリーの観点から捉え、高校を卒業しなかったことがかれらのライフコース選択に何らかの影響を与えているかどうかを検討しようとするものである。今年度は、(1)継続的研究脇カ者へのインタビュー調査と(2)網羅的な質問紙調査を計画していたが、(2)については大検予備校等の協カが得られず断念した。そのため、特に(1)を重点的に実施し、大検利用者のライフコース選択に関して主に以下のような知見を得た。(1)大検合格後、大学、専門学校等に進学している者もいる。働きながら大学の通信制に在籍する者も多い。(2) 15歳や16歳で合格した者の一部には、大学進学が可能となる18歳までの間に進学意欲がなくなったり、進路変更する傾向が見受けられる。(3)大検合格後、資格(鍼灸士、司法書士、税理士、介護福祉士、宅建など)を取得又は取得予定の者が多い。(4)会社員を望まない傾向がある。会社員の場合には「大検」であるという事実を隠していることもある。(5)大検利用者の周囲には大検利用者が多く、職種を超えて交流があり(インターネットなども含む)、情報交換しあい、それを自分の仕事に役立てたりすることもある。(6)大検利用者の家族、配偶者、婚約者なども大検利用者であることが多い。なお、今回の協力者は「大検ブーム」の時期に大検を取得した者たちである。これは戦略的に対象を選択したことによるが、今後は、大検利用者全体の中にかれらを位置づけ、成果を論文としてまとめる予定である。また、前述の(2)は、(1)だけでは量的に不十分であるために計画していたので、それに変わって新聞雑誌記事を利用し、より多くの大検利用者を対象とすることとした。さらに今回の協カ者たちの紹介もあり、継続的研究協力者以外に対するインタビューも行った。したがって、(2)の実施が不可能であったことによる本研究へのダメージはかなり回避されたと考えられる。本研究は、大学入学資格検定試験(以下「大検」と略記)を利用した者たちのその後の進路を把握することを目的としており、今年度は以下のよう調査研究を実施した。1,大検予備校におけるヒアリング実際にヒアリングを実施できた予備校は少なかったが、学校案内の検討をしたり電話によるヒアリングを中心に進めた。大検予備校は1980年代のいわゆる「大検ブーム」の時期にできたが、現在は当時に比べて大検の知名度が上がり、一定層に利用され続けてははいるものの、特殊性が少なくなっていることが窺われた。特に80年代に話題性の高かった「積極的利用者」の減少が推測された。2,継続的研究協力者へのインタビュー調査1991年以降に、本研究に協力してくれている大検利用者にインタビュー調査を実施し、大検合格後の進学・就職状況、進学・就職後の生活、今後の見通し等について把握した。すでに就業している者が多いこと、異動による住所不明者が若干いること等によりインタビューは困難であったが、商社に勤務している者、鍼灸治療院を開設した者等から話を聞けた。3,質問紙調査協力依頼全国の大検予備校等に調査の協力を依頼しているが、プライバシーに関する問題から拒否されるケースが多く、質問紙調査の実施方法については再検討の必要がある。4,今後の展開次年度は、上記の継続調査を行うとともに、実現可能性の低い調査研究について再検討する。具体案としては、1および3についてはフリースクール等も対象に入れること、2についてはインターネット等を利用し、継続的協力者以外の大検合格者を探すこと等である。以上、方法論を再検討した上で研究を遂行する予定である。

これは戦略的に対象を選択したことによるが、今後は、大検利用者全体の中にかれらを位置づけ、成果を論文としてまとめる予定である。また、前述の(2)は、(1)だけでは量的に不十分であるために計画していたので、それに変わって新聞雑誌記事を利用し、より多くの大検利用者を対象とすることとした。さらに今回の協カ者たちの紹介もあり、継続的研究協力者以外に対するインタビューも行った。したがって、(2)の実施が不可能であったことによる本研究へのダメージはかなり回避されたと考えられる。
二重量子井戸構造における電子波干渉効果

GaAs/AlGaAs二重量子井戸構造を有する1次元細線における電子散乱と干渉効果を明らかにすることを目的として、量子井戸間の電子散乱と1次元細線構造における電子のエネルギー緩和現象を検討した。先ず、二重量子井戸構造におけるサブバンド間散乱と干渉に関する実験では、外部電圧を印加することによりそれぞれの量子井戸に局在する電子状態のエネルギー間隔を変え、波動関数の干渉(共鳴)を起こさせることによりトンネル効果の確率がどのように変化するかをフェムト秒分光法で測定し共鳴幅(5meV)における準位の僅かの差による電子の流れが生ずることを見いだした。また、p形二重量子井戸構造における正孔のサブバンド間散乱をホール効果の測定により初めて見いだした。次に、細線構造における電子散乱現象を明らかにするためにウエットエッチング法により線幅0.3μmの1次元細線を作製し、フェムト秒ホトルミネッセンス強度相関法を用いて電子のエネルギー緩和時間を測定した。その結果、1次元構造では音響フォノンと電子との相互作用が緩和され、エネルギー緩和時間が長くなることを見いだした。特に電子の運動エネルギーがGaAsの光学フォノンエネルギーより小さい場合には外部電界による加熱効果が電子格子相互作用によるエネルギー緩和効果を凌駕することを示す負の相関波形が得られた。これらの結果は1次元構造では電子散乱現象が緩和され電子波干渉長が長くなることを示唆している。今後、1次元二重量子井戸構造における上記測定を行い電子波干渉と散乱現象を明らかにする予定である。
超高速マイクロ液流現象に関する研究

超高速マイクロ液流状態における流動機構の解明を目的として,超高速状態におけるキャビテーション特性を詳細に調べた。次に,ノズル内部およびノズル吐出し部の流れや狭い二次元流路内の流れ等を取り上げて,実験および数値解析を行い,以下のことを明らかにした。1.実験に使用した超純水は,抵抗率18MΩ/cm以上の極めて純度の高い水であるが,キャビテーションの支配因子である空気含有度は,意外にも水道水等に比較して10%以上大きいことを明らかにした。さらに,膜脱気法により,超純水を汚染することなく脱気できる装置を製作し,空気含有度0.2以下の試料水を精製し得た。2.超高速流れパターンを詳細に調べるために,超高速気中水噴流および超高速水中水噴流の流れパターンの観察および壊食試験を行った。特に,水中水噴流では,噴流が周期的キャビテーション気泡雲を放出しているという興味深い結果を得た。また,キャビテーションの壊食性がこのような気泡雲に深く係わることも明らかにした。3.前述の高速水中水噴流まわりに生じるキャビテーション壊食の特性を詳細に調べた結果,高速水中水噴流では,激しいキャビテーション崩壊衝撃圧を十分に有効に利用できて,洗争やピーニング加工が効果的に実行できることを明らかにし,さらに,その最適加工条件も明らかにした。4.狭い流路内の超高速流れパターンを明らかにするために,狭い二次元流路内にキャビテーション噴流が噴出する流れを,最高記録速度40,500コマ/秒のハイスピードビデオカメラなどを用いて詳細に観察し,得られたディジタル画像を画像処理して解析した結果,狭い二次元キャビテーション噴流においても,前述の超高速水中水噴流と同様な高壊食性キャビテーション気泡雲が周期的に生じていることを明らかにした。極限環境下で安全に作動する高信頼性バルブの試作を目的として,従来使用されているバタフライ弁,仕切弁,ホロージェットバルブを取り上げ,モデルを用いた流れパターンの観察,実機損傷量の測定などを行った。特に構造が簡単で,流量制御特性が良好であることから,最も使用頻度が高いバタフライ弁を取り上げて,実機の十分の一の模型のバタフライ弁まわりの流れパターンを観察し,キャビテーション壊食に係わるキャビテーション衝撃圧を感圧紙により定量的に測定するとともに,ハイドロホンによりキャビテーションノイズを詳細に測定し,以下のことを明らかにした。1.バタフライ弁下流管路壁面に生ずるキャビテーション壊食は,バタフライ弁まわりに生ずる局所的に高速となる領域が引き起こす強いせん断流れに深く起因していることが判明した。特に,壊食を生ずるのは,高せん断領域に発生する特異渦キャビテーションであることを,流れパターンの詳細な観察と,感圧紙にによる壊食領域の測定結果から明らかにした。2.この強いせん断流れを抑制するために,バタフライ弁に突起物を設けて,流れを乱すことにより局所的高速流領域を拡散させて流速を低下さをると,壊食性が減少する可能性を,感圧紙によるキャビテーション衝撃圧の測定,および,ハイドロホンによるキャビテーションノイズの測定により明らかにした。3.実機損傷例を詳細に調べた結果,弁及び周辺構成要素に激しい壊食を生じる渦キャビテーションは,上流キャビテータにより壊食が非常に促進されることが判明した。すなわち,極限環境下で安全に作動するバルブにおいては,上流キャビテータとなる可能性がある構造を絶対に回避しなければならないことを明らかにした。超高速マイクロ液流状態における流動機構の解明を目的として,超高速状態における特性としてキャビテーション特性を詳細に調べた。次に,ノズル内部およびノズル吐出し部の流れや狭い二次元流路内の流れ等を取り上げて,実験および数値解析を行い,以下のことが明らかになった。

1.前年度,実験に使用した超純水は,抵抗率18MOMEGA/cm以上の極めて純度の高い水であるが,キャビテーションの支配因子である空気含有度は,水道水等に比較して10%以上大きいことが明らかになったので,本年度は膜脱気法により超純水を汚染することなく脱気する装置を製作し,空気含有度が0.2以下の試料水を精製した。2.超高速での流れパターンを詳細に調べるために,超高速気中水噴流および超高速水中水噴流の流れパターンの観察および壊食試験を行い,特に,水中水噴流では,噴流が周期的キャビテーション気泡雲を放出する興味深い結果を得た。また,壊食性も気泡雲に深く係わることを明らかにした。3.狭い流路内の超高速流れの流れパターンを明らかにするために,狭い二次元流路内にキャビテーション噴流が噴出する流れを最高記録速度40,500コマ/秒のハイスピードビデオカメラなどを用いて詳細に観察し,得られたディジタル画像を画像処理して解析した結果,狭い二次元キャビテーション噴流においても,前述の超高速水中水噴流と同様な高壊食性キャビテーション気泡雲が周期的に生ずることを明らかにした。4.上記の狭い二次元流路内の壊食エネルギーは,高周波帯域の振動加速度を検出することにより計測可能で,この壊食エネルギーは噴流の吐出し圧力,すなわち,噴流の全エネルギーに比例するが,振動加速度の最大振幅は噴流の2乗に比例し,速度の増大により壊食の危険性が飛躍的に増大する可能性を示した。
電子デバイス用超薄膜の弾性定数評価法の開発

1.薄膜の弾性定数を計測するため,精密3点曲げ試験装置および固有振動数計測装置を開発した.それぞれの装置について,性能確認試験を実施したところ,両装置共に,薄膜のヤング率を有効数字3桁で計測可能であることが判明した.2.精密3点曲げ試験装置を用いて,Co-Ta-Zrの1μm10μmの薄膜のヤング率を計測した結果,3.5μm以上の薄膜では150GPaで一定であったが,3.5μm以下の膜厚では,膜厚の減少に伴ってヤング率が上昇する傾向が観察された.1μmの以下の膜厚のヤング率は250MPaであり,4.5μmのそれの約1.7倍の値となった.ヤング率の膜厚減少に伴う増加現象について,膜厚の表面エネルギーを用いて考察した.引張によって薄膜に蓄積されるエネルギーとして,弾性ひずみエネルギーと新生面の表面エネルギーとのバランスから,薄膜の膜厚減少に伴うヤング率の増加を定性的に説明することが出来た.3.今回開発した振動リ-ド法によるヤング率計測装置を用いて,Cr薄膜のヤング率を測定した.Co-Ta-Zr薄膜と同様に薄膜の膜厚減少に伴ってヤング率が増加する現象が確認された.4.これらのことから,薄膜のヤング率は膜厚の減少に伴って増加する傾向が試験を行った範囲で共通の現象であることが確認された.1.薄膜の弾性定数を計測するため,精密3点曲げ試験装置および固有振動数計測装置を開発した.それぞれの装置について,性能確認試験を実施したところ,両装置共に,薄膜のヤング率を有効数字3桁で計測可能であることが判明した.2.精密3点曲げ試験装置を用いて,Co-Ta-Zrの1μm10μmの薄膜のヤング率を計測した結果,3.5μm以上の薄膜では150GPaで一定であったが,3.5μm以下の膜厚では,膜厚の減少に伴ってヤング率が上昇する傾向が観察された.1μmの以下の膜厚のヤング率は250MPaであり,4.5μmのそれの約1.7倍の値となった.ヤング率の膜厚減少に伴う増加現象について,膜厚の表面エネルギーを用いて考察した.引張によって薄膜に蓄積されるエネルギーとして,弾性ひずみエネルギーと新生面の表面エネルギーとのバランスから,薄膜の膜厚減少に伴うヤング率の増加を定性的に説明することが出来た.3.今回開発した振動リ-ド法によるヤング率計測装置を用いて,Cr薄膜のヤング率を測定した.Co-Ta-Zr薄膜と同様に薄膜の膜厚減少に伴ってヤング率が増加する現象が確認された.4.これらのことから,薄膜のヤング率は膜厚の減少に伴って増加する傾向が試験を行った範囲で共通の現象であることが確認された.(1)厚さ10μm以下の薄膜の弾性定数を有効数字3桁で計測するため,精密3点曲げ試験装置を設計試作した.荷重測定には電子天秤用の精密ロードセル(荷重分解能1mg)を用い,曲げ変位は分解能0.05μmのレーザ変位計を用いた.厚さ200μmのガラス基板を用いて,性能確認試験を実施した結果,ガラス基板のヤング率を最大で3%の誤差範囲で計測できることが判明した.このことから,今回試作した薄膜のヤング率計測装置は充分な精度と分解能を有していると判断した.(2)今回試作した精密3点曲げ試験装置を用いて,厚さが1μm10μmの範囲のCo-Ta-Zrの薄膜のヤング率の計測試験を行った.厚さが3.5μm以上の範囲ではヤング率は150GPaで一定であったが,3.5μm以下の膜厚では,膜厚の減少に伴ってヤング率が増加する現象が観察された.1μmの膜厚のヤング率は約250MPaであり,4.5μmのそれの約1.7倍の値となった.(3)ヤング率の膜厚減少に伴う増加現象について,薄膜の表面エネルギーを用いて考察した.引張によって薄膜に畜積されるエネルギーとして,弾性ひずみエネルギーと新生面の表面エネルギーとの和を考えた.薄膜のエネルギーバランスにこれら2つのエネルギーを考えることによって,薄膜の膜厚減少に伴うヤング率の減少を定性的に説明することが出来た.(4)ガラス基板と薄膜付きガラス基板の固有振動数の差から,薄膜のヤング率を高精度で計測可能な試験装置を試作した.性能確認試験を実施し,ヤング率の計測に充分な精度を有していることを確認した.次年度では本装置を用いて,薄膜のヤング率を系統的に測定し,3点曲げ試験より得られたヤング率との比較検討を通じて,薄膜のヤング率測定法の確立を計る.1.薄膜の動的弾性定数を計測するため,薄膜つきガラス基盤とガラス基盤単体との固有振動数差から薄膜のヤング率を測定する装置を開発した.開発した振動リード試験装置は,振動数を分解能10桁/1秒ゲートで最大1.5KHzまで計測可能である。また,振幅は分解能0.5mum,測定範囲±0.5mmで計測可能である.振動リード試験装置の性能確認試験を行った.同試験装置の加振部のスピーカー部は,負荷する電圧と良好な直線関係を有することが確認された.

また,ガラス基盤の振動について振幅を試料上で計測した結果,ねじり振動等のモードは確認されず,1次のモードの振動のみが観察された.2.レーザー変位計により計測した振動数は,ファンクション・シンセサイザの発生した振動数に関して±0.15×10^<-0.3>Hzの範囲で一致していることが確認された.すなわち,ガラス基盤の振動数を高精度で安定して計測することが可能であり,計測された振動数は充分な信頼性を有することが判明した.3.ガラス基盤の掃引試験から,ガラス基盤の固有振動数が500Hzで上昇することが確認された.すなわち,本試験装置により,固有振動数を決定するための試料の固有振動数における振幅上昇を捉えることが可能であることを確認した.4.今回開発した動的弾性定数計測装置を用いて,Cr薄膜のヤング率を測定した結果,前年度のCo-Ta-Zr薄膜と同様に,膜厚の減少に伴ってヤング率が上昇することが判明した。
NAD kinaseを標的とした赤痢アメーバ症治療薬シーズ天然化合物の探索

インドネシアから輸入した微生物(放線菌または糸状菌)を複数の培地、培養方法で培養し、約300種の培養液サンプルを調製した。これを用いて、赤痢アメーバのNAD kinaseを阻害するサンプルのスクリーニングを行った。スクリーニングは前年度と同じNADPH-dependent oxidoreductaseを組み合わせたカップリングアッセイ方法を用いて行った。この探索源からはヒットサンプルは得られなかった。並行して上述のインドネシア産微生物の培養液サンプルを用いて殺赤痢アメーバ原虫活性を調べた。5サンプル程度が殺赤痢アメーバ活性を示した。標的はNAD kinaseではないものの、殺赤痢アメーバ活性を示した微生物培養液を大量に得て、活性化合物を精製した。その過程において、新規構造と推定される低分子化合物を得た。さらに、日本産またはインドネシア産の微生物資源(放線菌・糸状菌)を培養して得た約5,000サンプルの微生物培養液を用いてスクリーニングを行い、ヒト正常細胞に対して毒性を示さず、赤痢アメーバに対して殺虫活性を選択的に示すサンプルを約120サンプル見出した。その中から、過去の研究で見出した抗赤痢アメーバ活性化合物を含む微生物培養液を機器分析と菌株の簡易同定結果を用いてふるい落とし、新たな殺赤痢アメーバ活性化合物を含有していることが期待される微生物培養液を選択した。最終的に選択した糸状菌株を大量に培養し、調製した培養液サンプルから活性化合物を精製している。酵素の精製を行うことができず、アッセイ系の検討を行うところまで至らなかった。前年度と同じアッセイ系を用いるスクリーニングしか行うことができなかった。また、ヒットサンプルを見出すことができず、化合物の精製に至らなかった。早期にアッセイ系の検討を行うとともに、既存のアッセイ方法でスクリーニングも進める。ヒットサンプルを見出すことを優先する。同一の微生物培養液を用いて、赤痢アメーバNAD kinaseの阻害活性とともに抗赤痢アメーバ活性も調べ、両方に対して阻害活性を示すサンプルを優先し、効率的に抗赤痢アメーバ症治療薬シーズを見出す。赤痢アメーバ原虫が大腸に寄生して起こる赤痢アメーバ症は、全世界に4,000万人以上の感染者が存在し、途上国では多数の死者が出ている深刻な感染症である。長年使用されている治療薬である抗菌・抗原虫薬のメトロニダゾールには耐性原虫の出現、催奇形性等の問題があるため、新たな赤痢アメーバ症治療薬の開発が求められている。即戦力となる治療薬シーズを見出すことを目的に、本研究では赤痢アメーバの生育に必須で、ヒトを含む他生物のものとは異なる性質を持つ酵素ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドキナーゼ(NAD kinase)を標的に選び、阻害化合物の探索を行う。探索源には構造多様性に富む微生物代謝産物を用いて赤痢アメーバのNAD kinaseを選択的に阻害する天然化合物を見出す。2017年度は共同研究先の東京大学野崎博士のグループと協力し、スクリーニング系の構築を開始した。大腸菌で発現させた赤痢アメーバのNAD kinaseを用いて酵素反応を行い、生成したNADPHを同じく大腸菌で発現させた赤痢アメーバのNADPH-dependent oxidoreductaseとINT(iodonitrotetrazolium chloride)を組み合わせたカップリングアッセイで検出する方法を96穴プレートに適用した。初めに酵素と基質の添加量、反応時間の最適化を行い、酵素反応によるNADPH生成が検出されることを確認した。次に、微生物培養液640サンプルを用いて実際にスクリーニングを行ってみたが、全体にINTが還元されて生成するホルマザン色素が沈殿しやすくなる傾向が見られた。微生物培養液をアッセイ系に添加するとNADPH-dependent oxidoreductaseによる反応生成物であるINTホルマザン色素が沈殿しやすくなり、プレートリーダーによる吸光度測定がうまくいかない傾向が確認された。現在用いている組換え酵素は、タンパク量あたりの活性が低く、アッセイに大量の酵素を必要とする。そのため、酵素の調製がアッセイ系の改良に間に合わず、進捗が遅れてしまった。

酵素の精製を行うことができず、アッセイ系の検討を行うところまで至らなかった。前年度と同じアッセイ系を用いるスクリーニングしか行うことができなかった。また、ヒットサンプルを見出すことができず、化合物の精製に至らなかった。(1)組換え大腸菌による赤痢アメーバNAD kinase及びNADPH-dependent oxidoreductaseの生産性を向上させる。具体的には、共同研究先の野崎博士のグループと協力して、培養培地ならびに培養条件の検討を行う。(2)酵素活性測定にはINT試薬でなく可溶性ホルマザン色素であるWST-8を用いて検出を行う。他にも構造の異なる色素が市販されているため、本アッセイ系に適用可能な色素を検討する。(3)微生物培養液を含む条件下でアッセイが可能な系を確立して、スクリーニングを進める。過去にNAD kinaseを阻害する天然化合物の報告例がないため、構造既知の天然化合物で構成される北里天然化合物ライブラリー(約400化合物)を用いてスクリーニングを行った後、微生物培養液サンプルのスクリーニングへ移行する。早期にアッセイ系の検討を行うとともに、既存のアッセイ方法でスクリーニングも進める。ヒットサンプルを見出すことを優先する。同一の微生物培養液を用いて、赤痢アメーバNAD kinaseの阻害活性とともに抗赤痢アメーバ活性も調べ、両方に対して阻害活性を示すサンプルを優先し、効率的に抗赤痢アメーバ症治療薬シーズを見出す。日経産業新聞2017年4月12日12ページ「先端技術」内「赤痢アメーバに効く物質」農芸化学会2017年度大会で発表した内容が記載。
メタボローム解析による悪性胸膜中皮腫細胞の低酸素応答機構の解明

我々は悪性胸膜中皮腫(MPM)における化学療法前後での薬剤耐性、低酸素応答機構に関与するバイオマーカーの発現について解析した。当科で採取・保有しているMPM症例の術前化学療法前後の検体を用いて低酸素応答関連分子、化学療法感受性分子、癌幹細胞マーカーの定量的評価を行った。低酸素応答関連分子であるHIF-1 ,Glut-1に関しては予後との相関関係を認めなかったが、DHFR高発現症例の予後は有意に良好であった。癌幹細胞マーカーMerlinについては免疫染色スコアが34%の検体で低値であり、その予後を反映していた。以上の所見はMPM治療戦略決定に有用と考えられる。悪性胸膜中皮腫は元来血流の豊富な胸膜に発症し、その進展に腫瘍の酸素化状態が強く関与していることが知られている。我々は術前化学療法前後に行ったFDG-PET集積の変化率が悪性胸膜中皮腫の手術成績を鋭敏に予測し、治療法選択に有用であることを報告した。このことは、悪性胸膜中皮腫の進展、悪性度獲得のメカニズムにおいても、低酸素応答因子であるHIF-1 ,Glut-1などが関与していることを示唆している。本研究は悪性胸膜中皮腫における、化学療法前後での低酸素応答機構に関与するバイオマーカーの発現について検討し、その低酸素バイオロジーの解析を行うことを目的としている。今年度は当科で採取・保有している約44例の悪性胸膜中皮腫症例の術前化学療法前後のホルマリン組織切片を用いて低酸素応答関連分子のHIF-1 ,Glut-1 ,VEGF, NOS ,TGF ,ANP ,Endothelin 1 , Vimentin , MMPs ,Cathepsin D , PFKFB3の発現、化学療法感受性評価のためにTS, DHFR, GARFT, FORL1, FPGS, GGH, ERCC発現、更に癌抑制遺伝子であるNF2 geneによりその発現を調整されるMerlinについて、免疫染色による定量的評価を行った。それらの発現と組織亜型、リンパ節転移の有無、脈管浸潤などの予後規定因子と予後、および治療効果とFDG-PETにおけるmetabolic responseとの相関を現在解析中である。当科で採取・保有している約44例の悪性胸膜中皮腫症例の術前化学療法前後のホルマリン組織切片を用いて低酸素応答関連分子のHIF-1 ,Glut-1 ,VEGF, NOS ,TGF ,ANP ,Endothelin 1 , Vimentin , MMPs ,Cathepsin D , PFKFB3の発現、化学療法感受性評価のためにTS, DHFR, GARFT, FORL1, FPGS, GGH, ERCC発現、更に癌抑制遺伝子であるNF2 geneによりその発現を調整されるMerlinについて、免疫染色による定量的評価を行った。HIF-1 ,Glut-1に関しては予後や再発との相関関係を認めなかった。免疫染色による化学療法前のDHFR発現量スコアが180以上の症例で、その後に行われた切除術後の予後が有意に良好であり、再発も少なかった。Merlinについては免疫染色スコアが34%の検体で低値であった。化学療法前の生検検体と手術後の手術検体でのMerlinの相関はR2=0.5126と良好であった。Merlinが化学療法の効果予測因子になることが示され、現在FAK阻害剤を用いた臨床検体で、その効果予測因子になるか否か解析中である。呼吸器外科学初年度の研究計画である、保存組織を用いたタンパク発現の免疫染色による評価は予定通り進んでいる。免疫染色結果を踏まえ、悪性胸膜中皮腫の予後に関与する低酸素応答関連分子、化学療法感受性規定因子を特定し、その機能解析を行ってゆく方針である。