hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中皮腫関連分子Ｍｅｓｏｔｈｅｌｉｎの発現に関する包括的分子病理学的解析

我々は、この論文に基づき、肉腫型中皮腫で同遺伝子の発現レベルが低い理由として、同mi-RNAの発現量あるいはmi-RNA結合配列内のSNPの関与を考えた。まず、中皮腫を肉腫型と上皮型の2群に分けてSNPの頻度を調べたが、2群間に有意差を認めなかった。次に、2群間における同mi-RNA発現量を調べた。その結果、肉腫型では上皮型よりも有意に同mi-RNA発現量が高いことを確認した(論文投稿準備中)。この結果は、中皮腫発生過程における組織分化にmi-RNAが関与していること、および、悪性度の高い肉腫型中皮腫の治療にanti-mi-RNAが使用できる可能性を示している。ERC/mesothelin遺伝子の3'非翻訳領域(約100塩基長)には、データベース上7つのmiRNAのターゲット配列が存在する。そのうち同遺伝子の発現状態と逆相関関係を示すmiRNAに注目し、合成類似配列(mimics)および合成阻害配列(inhibitors)を細胞に導入してERC/mesothelin遺伝子発現におよぼす影響を調べた。現在までに、miR1271-3pは、そのmimicsを細胞に導入することにより有意にERC/mesothelin遺伝子の発現レベルを低下させ、同遺伝子の発現制御に関与している可能性が示された(投稿準備中)。Mesothelinの発現制御にmi-RNAが関与していることを支持するデータを得ている。miR1271-3p以外の全てのmiRNAについても上記と同様の解析を行なう。また、Promega社製ベクター(pmirGLO)にERC/mesothelin遺伝子3'非翻訳領域全長を挿入し、レポーターアッセイの系を確立してmiRNAとそのターゲット配列との相互作用を確認する。同遺伝子発現制御におけるmicroRNAが明らかになれば、中皮腫の発生過程、上皮型・肉腫型への分化過程の解明、およびmicroRNAを用いた臨床治療にもつながる可能性がある。培養細胞を用いた実験系で、上述のmi-RNAが本当にMesothlin遺伝子の発現に影響を与えていることを確認する。該当なしまず、種々の培養細胞を対象として、Mesothelin遺伝子発現量とmi-RNA発現量を調べ、それらの間の関連の有無を明らかにする。対象とした細胞の中から、mi-RNA発現量が低くMesothelin発現量が高い細胞を選び、その細胞にmi-RNAを導入してMesothelin発現量が変化するかどうかを確認する。また、逆に、Mesothelinがmi-RNA発現量に影響を与えるかどうかも調べる。
心理面接における困難な場面とその対処法に関する研究

本研究は、心理療法のプロセスにおいて臨床家が遭遇する困難な場面や失敗について、(1)調査票による実態調査、(2)質的インタビュー研究、(3)試行カウンセリングを使った訓練モジュールの検討、という3つの異なる研究デザインを用いて検討した。その結果、臨床家の大半は困難な面接場面やクライエントと遭遇し、共感のズレが治療的失敗の一要因であると分かった。そのため、共感の問題を防ぐ介入マニュアルと訓練モジュールを開発し、その効果の予備的検討を行った。本研究プロジェクトは、心理臨床家が心理療法において遭遇する困難と失敗についての理解を深めることである。本年度は、基盤を作るためのレビュー研究および、治療的失敗の主要な原因の一つであるミスマッチに焦点を当てた。まず、心理面接においてセラピストが遭遇する諸困難を研究するための基盤として、理論・研究・臨床的文献を広くレビューし、心理療法における治療的失敗の理論的モデルを作成した。この理論モデルは、心理療法における失敗の包括的な理論的枠組みであり、本研究プロジェクトを遂行する上で指針となるだけでなく、臨床家の教育訓練において、心理療法プロセスにおける諸困難と問題について扱う上で役立つだろう。このような包括モデルは、これまで国内外でもなかった。そのモデルを7月に開かれた国際大会で発表し、他の研究者からのフィードバックを得た。次に、治療的失敗の主要な原因の一つであるクライエントとセラピストのミスマッチに関してセラピスト・インタビューを行った。10数名の臨床家からインタビューを行った結果、ミスマッチには、外見・身体的特徴など臨床教育においてあまり扱われることがない一般的な特徴が治療的困難とかかわっていた。また、ミスマッチの結果として、セラピストは、嫌悪、怒り、困惑など陰性感情を体験し、クライエントから感情的距離をとる様々な行動をとっていたことが分かった。このようなミスマッチの実証的研究は、これまでほとんどなかった。この結果は、平成20年度の国際大会で発表する予定である。本年度は、セラピストとクライエントのあいだで起こる様々なミスマッチによる治療的失敗に焦点を当てた質的分析を行い、困難な面接場面におけるセラピストの介入法に関してのプロセス分析を行うことであった。まず、前年度に集めたインタビューデータの分析を継続し、特に共感的失敗のプロセスをモデル化した。その結果は、20年11月に開催された日本カウンセリング学会年次大会において発表した。また心理療法における失敗に関わる海外の研究者との交流を進めた。6月には、スペインバルセロナで開かれたThe Society for Psychotherapy Researchの国際大会において、「治療的失敗」のシンポジウムを行った。その結果をもとに、同学会誌の特集を企画して編集作業を進めている。また、心理面接における困難な場面のプロセス研究としてクライエントがセラピストに対して怒りを見せる場面を選び、その介入プロセスをモデル化する作業を開始した。日本の臨床心理学では事例研究が中心であり、心理療法プロセスを客観的な方法により分析する研究はほとんどない。本研究は、プロセス研究および質的研究の手法を使い、あまり事例研究の対象ともなってこなかった失敗例および困難事例の面接プロセスを明らかにしている点において新たな試みである。本年度の成果は、平成21年の大会において引き続き報告予定である。これまで成功事例は多く報告されているが、困難な場面、特にドロップアウトや中断に至る心理療法にどのような面接プロセスの特徴があるのが明らかにされてこながった。本研究は、クライエントとセラピストの両方の視点がら、治療的失敗と関連する面接プロセス、およびクライエントとセラピストにかかわる要因を同定することを目的とした。また、治療的失敗を検討するための方法論的問題を整理した。本年度の目的の一つは、心理療法における困難場面のプロセス研究であった。昨年度に続き臨床家インタビューの内容を質的に分析するのに加え、試行カウンセリングを実施し、Interpersonal Process Recallを実施することで、クライエントの視点から心理面接の問題場面を分析した。その結果、初期面接では、共感波長のズレが起こりやすいが、クライエントは反応を隠すために、臨床家が気づかないことが多いと分かった。セラピストは、感じている共感よりも実際に言葉にして伝える共感のほうがはるかに少ないと感じていた。また、面接回数を重ねるにつれて、共感のズレが修正されていくことも示された。経験豊富なセラピストは、特にこのようなズレをクライエントをより深く理解するためのきっかけとして利用していた。これらは治療的困難な場面をどう扱うのかということに対する臨床的示唆に富んでいる。臨床家の治療的困難の体験とセルフケア行動の関連についてサーベイを実施した。日常的に困難な場面に遭遇する頻度は低かったが、ばらつきもみられた。臨床現場とクライエント層により治療的困難には違いがみられる。また、臨床家は幅広く多様なセルフケア行動に取り組んでいることが分かった。
熱力学量を正確に計算することを目指したOZ理論の改良

本年度は、以下の2点について研究を行なった。一点目は溶媒-溶媒相関関数の計算にMD法を利用する方法の検討である。二点目はLJ溶媒中でのLJ異核二原子分子の溶媒和自由エネルギー(SFE)の精度に関するものである。まず一点目の研究は、これまで本課題で検討してきたSEB関数によるSFE補正において、SEB関数に含まれるパラメータの移植を目指したことに端を発している。これまでは溶媒-溶媒相関関数、溶質-溶媒相関関数ともにSEB補正法を組み込んだSEB-HNC closureやSEB-KH closureを用いていた。昨年度の成果として、溶質がLJ等核二原子分子になったとき、単原子分子に対して数値化していたSEBパラメータをそのままLJ等核二原子分子へ移植できることが判明していた。今後、より複雑な系へのSEBパラメータの移植を考えるにあたって、単原子分子用のSEBパラメータをより正確に数値化しておく必要が出てきた。そこで、MD法を用いて溶媒-溶媒相関関数をできるだけ正確に求めた上で、溶質-溶媒相関関数の計算にのみSEB補正法を利用する手法を確立することを目指した。LJ単原子溶媒に対する溶媒-溶媒相関関数をさまざまな熱力学条件で求め、溶質-溶媒間の計算で必要となるSEBパラメータを単原子溶質分子に対して数値化した。二点目の研究については、昨年度の研究の発展として行なった。MOZ理論では単原子分子のときのSEBパラメータをそのまま移植できることが確認できたが、RISM理論の場合にはやや事情が異なっていた。特に、一方の溶質原子が小さく、他方の溶質原子に埋もれている場合にはSEBパラメータをそのまま移植することは難しい。このような場合に有効な、新たな補正法を提案し、予備的な検討を行なった。この新たな補正法はSEB補正法と定量的に両立することも確認できた。LJ等核二原子分子を溶質とした場合の溶媒和自由エネルギーの高精度化についての結果が昨年度に得られていたが、この結果を論文として出版した。また、今年度検討した、溶媒-溶媒相関関数の計算にMD法を利用する方法については、本年度中に論文投稿した(この論文は、本報告書執筆の段階で審査中である)。この論文では、LJ単原子溶媒に対してMD法から求められた直接相関関数も掲載されており、各種closure近似の下で求まる直接相関関数の精度についても論じられている。さらに今年度、溶質がLJ異核二原子分子になった場合を考えたことで、取り扱う分子が複雑になった場合のSEB補正法の適用方法について、より一般化した結論が得られたと考えている。溶媒を等核二原子分子にした場合についてもSEB補正法の適用をすでに試みており、これまでに予備的な結果は得られている。2019年度は、溶媒を等核二原子分子にした場合の溶媒和自由エネルギーの精度を詳細に調べる。特に、SEBパラメータの移植に関して中心的な検討を行なう。その際、MOZ理論を利用し、分布関数の角度平均をとったときに近似の影響がどのように現れるのかを調べることとする。本年度は、Lennard-Jones(LJ)溶媒中へLJ溶質を挿入する際の溶媒和自由エネルギー(SFE)に関して、Ornstein-Zernike(OZ)積分方程式理論における各種近似の影響を調べた。溶媒が比較的高密度のとき、HNC近似およびKH近似はSFEを顕著に過大評価する。溶質サイズが比較的大きいとき、PY近似はSFEを過小評価する。VM近似は比較的正確である。また2016年度中にKGKと呼ばれる近似法が新たに提案されたため、この精度に関しても調べた。KGK近似は高密度条件下でSFEを過大評価する。SFEの誤差は、動径分布関数の立ち上がり部(斥力領域)の誤差に起因する。この部分を補正するだけでSFEの精度は劇的に改善し、また補正方法にもかなりの自由度がある。本研究では、LJポテンシャルのσパラメータを見掛け上調節するという方法(SEB補正)を採用した。SEB補正におけるσパラメータの補正量を見積もる方法として、一般にはMDシミュレーションの結果へフィッティングする方法がある。一方、1成分のLJ流体に対しては、ビリアル圧力と圧縮率方程式から求めた圧力の矛盾をなくす方法が有効であることを示した。以上の成果の一部はすでに論文として出版したが、残りについても論文投稿直前である。また2016年度中に溶質分子を等核2原子分子へと拡張する作業を開始した(数値計算用のプログラムは完成している)。SEB補正におけるσパラメータの補正量を、単原子分子に対する補正量から見積もることができるかどうかという点に注目しながら、計算を進めている。動径分布関数の微分の精度に関しては、温度微分に関する結果を論文として出版した。LJ溶媒中へのLJ溶質挿入に関するSFEの補正法については当初の計画通り、本年度中にほとんどの結果が出た。溶質を2原子分子へ拡張する作業も順調に進んでいる。当初の計画以上に進展したのは、動径分布関数の微分の精度に関する調査である。温度微分に関してはすでに論文が出版された。密度微分に関してもほとんど結果は出ており、論文投稿直前と言える状態である。また、本年度中に提案されたKGK近似に関しても、動径分布関数の微分の精度が調査済みである。温度微分および密度微分に関しては、熱力学的状態方程式が満足されるかどうかという観点でも精度を調べた。

HNC近似、KH近似、KGK近似は、動径分布関数の微分にかなりの誤差があるにも関わらず、非常に高い精度で熱力学的状態方程式が満足されることがすでに判明した。本年度は、Lennard-Jones(LJ)溶媒中へLJ等核二原子分子を溶質として挿入する際の溶媒和自由エネルギー(SFE)に関して、Ornstein-Zernike(OZ)積分方程式理論における各種近似の影響を調べた。溶質の対称性から、溶質-溶媒間の分布関数の記述には円筒座標が利用できる。円筒座標を利用すれば、Molecular Ornstein-Zernike(MOZ)理論で記述される溶質-溶媒分布関数は2次元で表される(以下、これを2次元OZ理論と呼ぶ)。HNC closureおよびKH closureを組み合わせた2次元OZ理論は溶媒和自由エネルギーを過大評価する。ここで、溶媒和自由エネルギーの比較対象としてはMDシミュレーションの結果を用いた。また、MD法で溶質周りの2次元分布関数を求め、2次元OZ理論による結果と比較した。特に、溶質siteから見た分布関数の角度依存性に注目して比較を行った。溶質が単原子分子のときには、SEB補正(LJポテンシャルのσパラメータを見掛け上調節するという方法)が有効であることが前年度までに示されており、その補正量の定量化もなされていた(後者に関する論文は本年度に出版された)。本年度は、LJ等核二原子分子の溶質に対して、この補正量の角度依存性を調べた。その結果、補正量は角度にほとんど依存しないこと、および単原子分子溶質のときの補正量とほぼ一致することが明らかとなった。このことは、単原子溶質に対するSEBの補正量がLJ等核二原子分子の溶質へ移植可能であることを示唆する。また、同様の検討を溶質-溶媒間のRISM理論に関しても行い、LJ等核二原子分子に対して、SEBの補正量の移植可能性を確認した。各種closure近似の下で、エネルギー方程式とビリアル方程式の一貫性について検討し、論文を投稿した(この論文は本年度中にはアクセプトされなかったが、この報告書執筆時点ではアクセプトされている)。この論文では、LJ流体に対する動径分布関数の密度微分や等温圧縮率の精度に関しても議論した。これらは本年度中までに成果を出す計画であったもので、おおむね順調に進展したと考えている。また、等核二原子分子溶質の溶媒和自由エネルギーの精度の検討を行い、分布関数の観点からSEB補正の移植可能性の検討を行った。RISM近似を含まないMOZ理論、およびRISM理論の双方でSEB補正の移植可能性が確認された。溶媒を二原子分子へ拡張する場合についても検討を開始している。溶媒が多原子分子モデルになる場合は、気液共存曲線を描くことから始める必要があるが、現在はその計算を系統的に進めているところである。本年度は、以下の2点について研究を行なった。一点目は溶媒-溶媒相関関数の計算にMD法を利用する方法の検討である。二点目はLJ溶媒中でのLJ異核二原子分子の溶媒和自由エネルギー(SFE)の精度に関するものである。まず一点目の研究は、これまで本課題で検討してきたSEB関数によるSFE補正において、SEB関数に含まれるパラメータの移植を目指したことに端を発している。
糖尿病性網膜症の発症機序におけるアポトーシスの関与に関する研究

【方法】Goto-Kakizaki(GK)ラット30匹およびWisterラット10匹をCharles Riverより購入した。GKラットは10匹ずつ3群に分け,糖尿病対照群,抗酸化剤投与群,タンパク糖化阻害剤投与群とした。抗酸化剤投与群には,0.1%αトコフェロール混餌,また飲料水には0.1%アスコルビン酸を混合した。タンパク糖化阻害剤としては,OPB-9195を混餌した。飼育開始時および3ヶ月ごとに空腹時血糖値およびHbA1c値を測定した。9カ月後にGK群および抗酸化剤投与群に経口糖負荷試験をおこなった。また全群の半数を安楽死させ,眼球を摘出した。網膜からトリプシン消化毛細血管標本を作成した。この標本を用いて,In situ cell death detection kit(TUNEL法,Boeringer Mannheim)にてアポトーシス細胞を同定した。TUNEL陽性細胞は蛍光顕微鏡にて確認し計数を行った。【結果】GK群においては網膜毛細血管のTUNEL陽性細胞数はWistar群に比較して有意に増加していた。これに対して,抗酸化剤投与群,タンパク糖化阻害剤投与群ではともにこれを減少させていた。HbA1c値はGK群,抗酸化剤投与群,OPB-9195投与群の間に有意差はなく血糖コントロールへの影響はなかった。研究成果の一部は平成12年の日本糖尿病合併症学会のシンポジウムで発売の予定である。【今後の研究】現在残り20匹(Wistar 5匹,GK 15匹)を継続飼育中であり,18ヶ月になった時点で,安楽死させて9ヶ月時と同様の検討を行う。さらに,片眼は網膜組織切片として,酸化ストレスマーカーやAGEに対する抗体をもちいた免疫組織染色を行う予定である。1)網膜毛細血管細胞の培養系を用いたin vitroの研究糖尿病網膜症の初期の組織学的異常として以前より周細胞の消失が指摘されている.周細胞になんらかの機能障害が生じ、アポトーシスを起こすと考えられるが、糖尿病状態における周細胞の機能変化の評価として、培養周細胞のミオイノシトール(Ml)取り込み能に対する高グルコース及びアルドース還元酵素阻害剤(FK366)の効果を検討した.その結果、細胞内に取り込まれたMlは対照と比較し高グルコースでは30.6%低下した,これに対して,FK366を添加することによりMl取り込みは濃度依存的に有意に増加した.すなわちFK366は糖尿病における周細胞の代謝異常を改善することで網膜症の発症を防止する可能性が示唆された.この研究成果の一部は、第13回糖尿病合併症学会、および第5回日本糖尿病眼学会に発表した。糖尿病網膜症においては,初期変化として無細胞血管や周細胞の消失等が認められるが,その発生に血管細胞のアポトーシスが関与していることを報告した。本研究は糖尿病のモデル動物であるGKラットの網膜標本を作成し,その組織学的変化及びアポトーシス細胞数を計測し,それらが抗酸化物質および蛋白糖化阻害剤(OPB-9195)により改善を認めるかどうかを検討するものである。GKラット30匹を101匹ずつA,B,Cの3群に分け,A群は通常の食餌で飼育し,B群にはascorbic acidとα-TocopherolをC群にはOPB-9195を含む食餌を与えている。また,対象としてWistar rat 10匹を通常の食餌で飼育中である(D群)。平成11年1月よりGKラットおよびWistarラットの飼育を開始した。6ヶ月および12ヶ月の飼育後に眼球を摘出し、網膜標本を作成する予定である。
形状特徴に基づく超音波3次元画像の高画質化

1.形状特徴を利用した画像鮮鋭化生体組織の超音波Bモード動画像を処理対象として,組織境界等の輝度コントラストを強調する画質改善手法を議論した.形状特徴を利用した画像処理手法であるモルフォロジー演算を応用して,低雑音かつ高コントラストの画像鮮鋭化を実現した.超音波画像では,音波の散乱や干渉によってスペックルパターンが発生しており,組織境界が不鮮明である.従来一般に用いられている画像鮮鋭化法では,スペックルパターンが顕著に強調されてしまい,組織境界のコントラストが十分に強調できなかった.2.画像計測システムの構築携帯型超音波画像計測装置「ユビキタスエコー」((独)産業技術総合研究所と広島工業大学の共同開発,(株)グローバルヘルスが販売)をDual-Core Processorを搭載したパーソナルコンピュータ(PC)に接続した.超音波装置が取得した画像データはPCに転送され,PCのディスプレイに表示される.112×320画素(336×960mm)の超音波Bモード像が10frames/sで表示された.画像鮮鋭化はPC上に実装し,Dual-Core Processorの機能を用いて,画像の取得・表示と同時に並列実行される.3.実験結果画像鮮鋭化の結果,組織境界の輝度勾配が急峻になり,画像の視認性が向上した.スペックルパターンは強調されなかった.境界の近傍でオーバーシュートやリンギング等のアーチファクトは発生しなかった.モルフォロジー演算の連鎖則を利用した高速演算法の導入により,画像鮮鋭化の演算速度は大幅に改善された.画像鮮鋭化の演算時間は,画像の取得と表示に要する時間よりも短縮された.画像鮮鋭化と画像の取得・表示をDual-Core Processorによって並列実行した結果,画像鮮鋭化を実装していない場合と同じフレームレートを実現した.1.形状特徴を利用した画像強調生体超音波画像を処理対象として,組織境界等の輝度コントラストを強調して画質を改善する手法を議論した.形状特徴を利用する画像処理手法であるモルフォロジーに2重構造要素を導入した.提案手法によって,2重構造要素の形状や大きさに合致する画像中の成分はそのエッジが強調される.合致しない成分は元のまま保存される.2重構造要素をスペックルの粒の空間的な広がりを覆える広さに設定すれば,スペックルを強調せずに,画像の輝度コントラストを向上できる.2.高速演算アルゴリズム構造要素を分解して,より小さい画素数の構造要素同士によるdilation演算結果の形式で表現できれば,演算の連鎖則を利用して計算量を低減できる.しかし,2重構造要素の濃淡値は空間座標ごとに異なるので,一般には分解不可能である.研究代表者は分解可能となる2重構造要素の設定方法を示した.これを3次元画像へ適用すれば,計算量をL×M×NからL+M+Nへ低減できる.L,M,Nは正の整数であり,3次元空間内での構造要素の幅に対応する.3.実験超音波計測装置をパーソナルコンピュータ(PC)に接続し,オンラインで画像強調処理を実行した.超音波計測装置からは122×320画素の2次元断層像が出力され,6.4frames/sでPCへ転送された.画像強調をPC上で動作するソフトウェアによって実行した結果,5.8frames/sで動画像が更新された.使用した構造要素は9×5画素の長方形であり,その大きさは画像の空間分解能を基に決定した.実験ではクロック周波数1.2GHzのCPUを搭載した一般消費者向けのPCを使用した.処理結果画像において,組織境界の輝度勾配が急峻になり,画像の視認性が向上した.境界の近傍でオーバーシュートやリンギング等のアーチファクトは発生しなかった.スペックルは殆んど強調されなかった.1.形状特徴を利用した画像鮮鋭化生体組織の超音波Bモード動画像を処理対象として,組織境界等の輝度コントラストを強調する画質改善手法を議論した.形状特徴を利用した画像処理手法であるモルフォロジー演算を応用して,低雑音かつ高コントラストの画像鮮鋭化を実現した.超音波画像では,音波の散乱や干渉によってスペックルパターンが発生しており,組織境界が不鮮明である.従来一般に用いられている画像鮮鋭化法では,スペックルパターンが顕著に強調されてしまい,組織境界のコントラストが十分に強調できなかった.2.画像計測システムの構築携帯型超音波画像計測装置「ユビキタスエコー」((独)産業技術総合研究所と広島工業大学の共同開発,(株)グローバルヘルスが販売)をDual-Core Processorを搭載したパーソナルコンピュータ(PC)に接続した.超音波装置が取得した画像データはPCに転送され,PCのディスプレイに表示される.112×320画素(336×960mm)の超音波Bモード像が10frames/sで表示された.画像鮮鋭化はPC上に実装し,Dual-Core Processorの機能を用いて,画像の取得・表示と同時に並列実行される.3.実験結果画像鮮鋭化の結果,組織境界の輝度勾配が急峻になり,画像の視認性が向上した.スペックルパターンは強調されなかった.境界の近傍でオーバーシュートやリンギング等のアーチファクトは発生しなかった.モルフォロジー演算の連鎖則を利用した高速演算法の導入により,画像鮮鋭化の演算速度は大幅に改善された.画像鮮鋭化の演算時間は,画像の取得と表示に要する時間よりも短縮された.画像鮮鋭化と画像の取得・表示をDual-Core Processorによって並列実行した結果,画像鮮鋭化を実装していない場合と同じフレームレートを実現した.
平面グラフの効率的なデータ構造に関する研究

いくつかの平面構造を格納する、コンパクトなデータ構造を開発した。これらのデータ構造は少ないメモリしか必要とせず、簡単で、基本的なデータに高速にアクセスできる。さらに、必要であれば、元のデータを再構成することもできる。たとえば、各点の子の個数が高々2であり、かつ、兄弟間に順序がない木を格納するコンパクトな2進文字列を開発した。この文字列の長さは圧縮の理論的限界に非常に近いことも示した。大規模な平面グラフを計算機上に、コンパクト、かつ、機能的に圧縮して格納する新しいデータ構造を開発することが本研究の目的である。たとえば、極大平面グラフを、わずか2m bitのメモリに格納し、それでも、指定した2点間に辺があるかないかの判定を0(1)時間で計算し、また、指定した1点の隣接点を時計回り順で、隣接点がd個あるとき0(d)時間で計算するような、新しいデータ構造を開発する。すなわち圧縮したまま利用できるすぐれたデータ構造を開発する。理論的に高速であることを保障するのみならず、実装しやすくかつ現実的にも高速なデータ構造を開発する。本年度は、グラフや離散構造に関する様々な列挙問題の出力を圧縮する方法について、いくつかの成果を得た。個々のグラフを独立して出力するのではなく、出力の順序を工夫して、わずかの差分データのみで個々のグラフを、直前に出力したグラフからの差分としてコンパクトに表現できることを示した。特に、順列の集合、次数列が指定されたグラフの集合、平面グラフの集合、あみだくじ(数列の隣接swapによるソート列)の集合、擬似直線のアライメントの集合等については、論文としてまとめ、学術雑誌や国際会議にて計8件の発表をした。特に、あみだくじの集合や、擬似直線のアライメントの集合は、きわめて基本的な集合で、他分野にこれをモデルとする問題が多数あることがわかり、かつ、開発した列挙アルゴリズムは、簡潔で計算も高速である。特に、平面グラフの前処理として使われるある順序づけの集合、方向付けの集合、各種のあみだくじ(数列の隣接swapによるソート列)の集合、擬似直線のアライメントの集合、グラフ的数列の集合等については、論文としてまとめ、学術雑誌や国際会議にて計10件の発表をした。開発した列挙アルゴリズムは、簡潔で計算も高速である。我々が開発した手法を用いて他の研究者も多くの列挙アルゴリズムを開発している。平面に関する巨大なデータを、極めて少ないメモリ上に圧縮格納するデータ構造を開発している。さらに、圧縮格納したまま様々な情報が高速に取り出せるような、コンパクトで利用しやすいデータ構造を開発している。本年度は、特に、木や、疑似平面アライメントや、極大平面グラフや、格子矩形描画等、様々な平面構造を圧縮格納するデータ構造や、様々なアクセスを高速に計算できるコンパクトなデータ構造を開発した。特に、極大平面グラフについては、基本的なクエリをすべてサポートするにもかかわらず、わずか2m bitのメモリしか必要としないデータ構造を開発した。ここでmはグラフの辺の本数である。また、いくつかの平面構造に関する高速列挙アルゴリズムを開発した。高速な列挙アルゴリズムは、様々なグラフ構造の圧縮アルゴリズムの中で利用されている。また長方形をいくつかの長方形に分割したものを矩形描画とよぶが、これは、様々なフロアプランの基本となる重要なモデルである。従来のデータ構造は矩形描画のグラフ構造しか格納できなかった、すなわち、各辺の長さを圧縮格納することはできなかったが、本年度は、各辺の長さも格納するコンパクトなデータ構造を新たに開発した。さらに、いくつかの木の自然な部分クラスについて、きわめて少ないメモリに格納する新たなデータ構造を開発した。
ゲノム脱メチル化により規定される大腸がん脱分化メカニズム解明

本研究において、ヒト大腸がん株SW480, HCT15, HT29細胞からside population (SP)細胞を分離した。SP細胞は、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍能を示し、SP細胞はがん幹細胞が濃縮されていた。さらに、SP細胞およびmain population (MP)細胞からクローン細胞を樹立し、安定的ながん幹細胞および非がん幹細胞株とした。我々が樹立した安定したがん幹細胞株SPクローン細胞および非がん幹細胞株MPクローン細胞を用いて、大腸癌の可塑性について検討を進めた。我々は最近研究において、ストレス環境下において、がん幹細胞を可塑性に誘導する事を見出した(Kusumoto et al., Cancer Sci 2018)。そこで、大腸癌の可塑性においても、ストレス応答分子が関わっている可能性を考え、ストレス応答分子を網羅的に検索した。その結果、大腸癌幹細胞(SPクローン細胞)には、ストレス応答分子の中でも熱ショックタンパク90 (HSP90)分子発現が高い事を見出した。さらに、HSP90リコンビナントタンパクをMP細胞に添加する事により、SP細胞様に変化する事を見出した。本研究結果は、大腸癌幹細胞にはHSP90分子が過剰発現しており、大腸癌幹細胞に発現するHSP90分子が大腸癌可塑性に関わる事を示唆する。しかしながら、HSP90分子がどのように細胞外に分泌されるか、HSP90分子がどのように可塑性に関わるかさらなる疑問点が多く、今後の検討課題とする。本研究では、大腸癌の可塑性を制御する分子メカニズム解明を目的としている。ゲノムメチル化による制御される分子を想定し、cDNAマイクロアレイ法を施行したが、有力な候補分子選定には至らなかった。しかしながら、ストレス応答によりがん幹細胞が誘導される可能性を考え、ストレス応答分子を網羅的に検索する事により、がん幹細胞を誘導する可能性がある有力なストレス応答分子候補を選出した。今後、ストレス応答分子がどのように大腸癌可塑性に関わるか分子メカニズムについてさらに検討を進める。本研究において、有力な大腸癌可塑性制御分子HSP90を同定した。HSP90タンパクを非がん幹細胞に添加する事により、可塑性を発揮する可能性を見出した。本年度において、HSP90分子の受容体候補の選定および、受容体からのシグナル伝達について検討を進める。特に受容体については、候補分子が未定であるため、HSP90タンパクを添加する事により、どのようなシグナルが活性化し、遺伝子発現パターンが変化するか、ウエスタンブロット法および、cDNAマイクロアレイ法を用いて検索する。シグナル伝達経路から、受容体候補分子を絞り込めるか検討を進める。本研究に先立ち、ヒト大腸がん株SW480を用いてがん幹細胞の分離を行った。Side population (SP)細胞として分離された細胞群は、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍能を示し、がん幹細胞が濃縮されていることを確認した。がん幹細胞と非がん幹細胞の分化、脱分化経路を単細胞レベルで解析する為、SP細胞および非がん幹細胞であるmain population (MP)細胞から単細胞由来のクローン株を作成した。SPクローン細胞は高い造腫瘍能を示し、がん幹細胞株であることが確認された。一方では、MPクローン細胞は造腫瘍能が低く、非がん幹細胞株である事が確認された。MP細胞はin vitro培養で極めて安定した形質を示し、3か月培養を行ってもSP細胞が出現する事はなかった。すなわち、非がん幹細胞はin vitro培養においてがん幹細胞への脱分化を示さなかった事になる。単一遺伝情報を有するがん細胞株から、形質の異なるがん幹細胞および非がん幹細胞が生じる為に、エピジェネティックに制御される因子が関わると考えた。我々は、MP細胞をメチル化阻害剤およびヒストン脱アセチル化酵素阻害剤で処理した。その結果、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤処理において、SP細胞出現はみられなかったが、メチル化阻害剤において、SP細胞の出現がみられた。本結果は、大腸がん脱分化において、ゲノムの脱メチル化が関与している可能性を示唆する。今後、ゲノムメチル化により発現制御される、大腸がん脱分化に関わる遺伝子検索を行う。本研究過程において、MPクローン細胞(クローンB, D, K)を脱メチル化剤処理によりSP細胞が出現することを確認した。本結果は、SW480細胞の脱分化は、複数のクローンでみられる一般化された現象であることを示唆する。MP細胞脱分化経路を探る上で極めて重要な確認作業を完了することが出来たと言える。本研究において、ヒト大腸がん株SW480, HCT15,HT29細胞からside population (SP)細胞を分離した。

さらに、HSP90リコンビナントタンパクをMP細胞に添加する事により、SP細胞様に変化する事を見出した。本研究結果は、大腸癌幹細胞にはHSP90分子が過剰発現しており、大腸癌幹細胞に発現するHSP90分子が大腸癌可塑性に関わる事を示唆する。しかしながら、HSP90分子がどのように細胞外に分泌されるか、HSP90分子がどのように可塑性に関わるかさらなる疑問点が多く、今後の検討課題とする。本研究では、大腸癌の可塑性を制御する分子メカニズム解明を目的としている。ゲノムメチル化による制御される分子を想定し、cDNAマイクロアレイ法を施行したが、有力な候補分子選定には至らなかった。しかしながら、ストレス応答によりがん幹細胞が誘導される可能性を考え、ストレス応答分子を網羅的に検索する事により、がん幹細胞を誘導する可能性がある有力なストレス応答分子候補を選出した。今後、ストレス応答分子がどのように大腸癌可塑性に関わるか分子メカニズムについてさらに検討を進める。複数のMP細胞クローンを脱メチル化剤で処理後、どのような遺伝子発現変化がみられるかを、cDNAマイクロアレイ法にて探索する。候補遺伝子が得られた場合、RT-PCR法、qRT-PCR法にて遺伝子発現を確認する。候補分子を数個まで絞り込めた場合は、遺伝子過剰発現およびsiRNAを用いた遺伝子ノックダウン法にて、がん細胞の分化、脱分化にどのようにかかわるか分子レベルでの検討を進める。本研究において、有力な大腸癌可塑性制御分子HSP90を同定した。HSP90タンパクを非がん幹細胞に添加する事により、可塑性を発揮する可能性を見出した。本年度において、HSP90分子の受容体候補の選定および、受容体からのシグナル伝達について検討を進める。特に受容体については、候補分子が未定であるため、HSP90タンパクを添加する事により、どのようなシグナルが活性化し、遺伝子発現パターンが変化するか、ウエスタンブロット法および、cDNAマイクロアレイ法を用いて検索する。シグナル伝達経路から、受容体候補分子を絞り込めるか検討を進める。
東南アジア熱帯多雨林の起源－遺伝的多様性からたどる第四紀の森林動態

スンダ地域は東南アジア熱帯雨林のコアとして、世界有数の生物多様性のホットスポットとなっている。スンダ地域の低地常緑樹林と髙地常緑樹林のそれぞれを代表するフタバガキ科樹木とブナ科樹木について標本採集及び植生調査を行い、さらに遺伝的多様性に基づくデモグラフィック解析を行い、その結果を比較することによって過去の気候変動の現植生に与える影響について検証を試みた。低地常緑樹林に広域分布するDryobalanops aromaticaおよびShorea curtisiiについてボルネオ島とマレー半島ースマトラ島のグループ間に明確な遺伝構造が認められ、その分岐は最終氷期以前に遡ることが明らかになった。本研究では東南アジアの熱帯雨林について、低地常緑樹林と高地常緑樹林のそれぞれを代表するフタバガキ科樹木およびブナ科樹木を対象にして遺伝子解析を行い、熱帯林の生成過程を明らかにすることを目的にしている。前者について原田と上谷が、後者については大久保と原が担当する。原田は2014年6月にインドネシア・ボゴール農科大学に出張し、カウンターパートであるIskandar Z. Siragar博士とフタバガキ科およびブナ科樹木種の採集地の検討および調査許可に関わる手順について協議した。2015年3月に原田と上谷はSiragar博士と再度協議すると共に、スマトラ島北部ブキット・ラワン国立公園およびジャワ島西部グヌン・ゲデ国立公園の現地調査を行った。この結果、前者ではフタバガキ科樹種及びブナ科樹種が、また後者ではブナ科樹種が豊富に存在する事が明らかになった。また2015年度以降に予定している調査地の調査許可はすべて取得することが出来た。一方で、これまでに採集し、DNAを保存しているリュウノウジュ属樹種についてマイクロサテライトの遺伝的変異の解析を行い、論文にまとめた。大久保と原は、2014年8月にマレーシア・サラワク州のボルネオハイランドにおいて、森林植生の概況およびブナ科植物の分布(垂直分布含む)について調査した。46点のブナ科植物の標本、およびDNA解析用の葉のサンプルとして、カクミガシTrigonobalanus verticillata 30点、その他のブナ科植物8点を収集した。また、同所からは、ボルネオ初記録となるCastanopsis inermisや、サラワク州では分布の限られていたC. evansii、Lithocarpus kenningauensis、L. palungensisなども採集され、同所が植物地理学上、注目すべき場所であることも明らかとなった。原田は11月7日より11月26日までインドネシア、スマトラ州グヌンレイジャー国立公園およびトバ湖周辺で調査を行い、フタバガキ科およびブナ科の葉のサンプルを採集した。採集したサンプルからはDNAを抽出した。一方リュウノウジュ属のサンプル済みのサンプルについてマイクロサテライトおよび葉緑体DNAの塩基配列の決定を行ってSTRUCTUREおよびIMによる集団構造の解析を行った。上谷は8月22日より29日までインドネシア、スマトラ島ジャンビ近郊のHarapan Rainforestで調査を行い、フタバガキ科5種120個体の葉のサンプルを採取した。また、これまでに採集済みのフタバガキ科ショレア属のいくつかの種について、マイクロサテライトを用いた集団遺伝学的解析を進めた。大久保は、2015年8月10日-26日、ボルネオ島サラワク州ケラビット高地バリオ(Bario)周辺のブナ科樹木のインベントリーを実施し、それぞれ46点(Castanopsis 5種(12点),Lithocarpus 15種(27点),Quercus 2種(6点)Trigonobalanus 1種(1点))のサンプルを採取した。また2014年採取のボルネオハイランド産ブナ科樹種の標本庫での同定作業を行った。原は昨年度までに採取した標本について同定と整理を進めた。これまでにボルネオ産ブナ科標本300点について、同定を終了、さく葉標本を作製し、千葉県立中央博物館標本庫に収蔵した。また、H27年度にボルネオで大久保達弘らが採集したブナ科標本52点について同定と標本化を進めている。本研究では東南アジア熱帯多雨林において低地常緑樹林を代表するフタバガキ科樹種と高地常緑樹林を代表するブナ科樹種のサンプル採集をスンダ地域を全体を網羅して行い、マイクロサテライトおよび葉緑体DNAを主体とする遺伝子マーカーを用いて集団遺伝学的、系統地理学的解析を行って第4紀におけるその起源を明らかにしようとするものであるが、フタバガキ科についてはリュウノウジュ(Dryobalanops)について、またブナ科についてはカクミガシ(Trigonobalanus)について全域をカバーするサンプルが得られ、解析を進めているところである。当初の計画にほぼ沿った形で研究が進展しているが、調査地へのアプローチや、種の同定にかかる専門家の調達などに困難が生じており、より多くの種の採集を目指しているが、十分とはいえない。今年度はこれまでに採集したサンプルを見直し、不足分を補う形で調査と採集を進める。また当該課題の最終年度であるので、実験室での作業の完了、DNAサンプルの整理保存、解析結果のまとめ等に全力で取り組みたい。本研究では分子集団遺伝学的手法をもちいてスンダ地域の熱帯多雨林の生成過程を明らかにする事を目的としている。スマトラ島、マレー半島、ボルネオ島から広く代表的な樹種のサンプル採集を行い、マイクロサテライトおよび葉緑体DNAの塩基配列変異に基づいて遺伝子解析を行う。

28年度に原田はスマトラ島ルンビオ原生林でフタバガキ科樹種のサンプル採集を行った。一方大久保はボルネオ島バリオからミリにかけてブナ科樹木のサンプル採集を行った。これらについて原は種の同定を行った。この調査により、バラム川流域の最高地点(2,423m)から低地までのブナ科標本が採取されたことになり、ボルネオ島のブナ科の垂直分布パターンとその要因を考察する材料をそろえることができた。採集したサンプルからはDNAを抽出し、分子マーカーを用いた遺伝子解析を進めている。原田はDryobalanops aromaticaおよびD. beccariiについてマイクロサテライトおよび葉緑体DNAを用いた解析をほぼ完了した。その結果、広域分布種であるD. aromaticaについてはマレー半島とスマトラ島の集団がグループとして、ボルネオ島との集団と遺伝的に分化していること、またこの分岐がほぼ最終氷期の前後に起こったことを示した。また分岐前の集団は現在より20倍以上大きく、熱帯では氷河期においても熱帯雨林が広く広がっていたことを示唆した。一方、上谷はスマトラ島ハラパンおよびマレー半島アエルヒタムで採集したShorea属3種でマイクロサテライトの変異を調べ、過去の集団サイズ変動について検証した結果、アエルヒタムで最近の集団の有意な拡大(expansion)を検出した。このことは氷河期にはサバンナ植生が拡がっていたと考えられるマレー半島の熱帯雨林が氷河期後に急速に分布を拡大したことを示唆した。本研究で計画したスンダ地域における低地林のフタバガキ科樹種では予定した樹種のサンプリングを完了し、現在遺伝子解析を中心に作業を行っているところである。リュウノウジュ属のD. aromaticaおよびD. beccariiではほぼ予定の解析を終了したが、D. oblongifoliaについては解析の途中である。ショレア属では、S. leprosula, S. parvifolia, S. curtisiiおよびS. macrophillaについて遺伝子解析を行っているところであり、現在部分的な結果を得たところである。また比較対象とする高地常緑林ではカクミガシ(Trigonobalanus vertisillata)の採集を完了し、すでにDNAの抽出も終わっている。現在遺伝子解析の準備を進めているところである。本研究では分子集団遺伝学的手法をもちいて島嶼東南アジア、スンダ地域の熱帯多雨林の生成過程を明らかにする事を目的としている。スマトラ島、マレー半島、ボルネオ島の低地および髙地常緑樹林からそれぞれを代表するブナ科樹種およびフタバガキ科樹種のサンプル採集を行い、DNAを抽出して分子マーカーを用いた遺伝子解析を行う。原田はフタバガキ科リュウノウジュ属(Dryobalanops)7種についてマイクロサテライトおよび葉緑体DNAを用いた集団解析を行い、ほぼ完了した。結果は2報の英語論文にまとめ、1報はすでに英国のRoyal Botanic Garden, Edinburghの発行する雑誌Sibbaldiaに受理され、もう1報は他の国際誌に投稿中である。
歯髄幹細胞からの活性化マクロファージ分化誘導と歯髄組織再生への応用

本研究は、活性化マクロファージが歯髄組織再生に果たす役割を検索することを目的とした。すなわち、歯髄から分離したED2陽性マクロファージを幹細胞とともにラット臼歯歯冠歯髄腔に移植し、再生組織中におけるマクロファージマーカー発現を解析した。その結果、あらかじめED2陽性細胞にIL-4を作用させたのち移植した場合に、再生歯髄組織中のED2陽性細胞の有意な増加とCD34、CD163 mRNA発現の亢進が確認された。幹細胞とマクロファージを混合して移植すると、M2マクロファージが再生歯髄組織で増殖し、組織修復マクロファージとして機能している可能性が示唆された。本研究は、ラット幹細胞から分化したマクロファージがさらに活性化マクロファージへと分化・誘導するシステムを構築し、さらにこれらの活性化マクロファージを亜群(古典的活性型マクロファージ、創傷治癒マクロファージ、制御マクロファージ)へ分化させることが可能なシステムの開発を最終目的とし、実施されている。これまでに、ラット切歯歯髄組織より採取した幹細胞様細胞を三次元的に培養するためのスキャホールド含有培地の選定、および最適化を行った。以上の研究から、PuraMatrixペプチドハイドロゲルとpoly-L-lactic acid (PLLA)の組み合わせと、Matrigelとpoly-L-lactic acidのスキャホールドの組み合わせの複合型培地が、最も歯髄幹細胞の効率的な増殖を期待できる三次元培養培地であることが明らかとなった。また、歯髄を除去したラット切歯または臼歯の歯髄腔に、これらの幹細胞あるいは間葉系幹細胞を混入したスキャホールドを注入し、培養液中で培養すると、培養37日目において、PLLAスキャホールド中にはCD68陽性のマクロファージ様細胞が多数出現してくることが判明した。この条件下で形成されたCD68陽性マクロファージ様細胞をスキャホールドから分離し、IL-4などの因子を添加した条件下でさらに培養することにより、これらの細胞がどのようなマクロファージ亜群に誘導できるかの検索を、現在遂行中である。本研究は、歯髄幹細胞より活性化マクロファージのへの分化・培養増殖法を行うためのシステムを開発することを最終目的として実施した。雌性Wistarラット切歯歯髄より歯髄組織を摘出後、磁気分離法を用いてCD146/MAP1-B幹細胞を単離した。歯冠部と根尖部を切断後、歯髄組織を除去した管状の切歯に、切歯より単離増殖させたCD146/MAP1-B幹細胞(または市販の骨髄間葉系幹細胞)を流動性ハイドロゲルとともに注入し、1週間の組織培養を行い、切歯の歯髄腔再生歯髄組織を、免疫組織学的に観察し、再生歯髄組織内にED2陽性マクロファージ様細胞の存在を確認した。さらに再生歯髄組織中より、ED2陽性マクロファージ様細胞を磁気分離法にて単離した。この実験系からは、切歯1歯あたり約2×102のED2陽性細胞が単離可能であった。マクロファージと幹細胞を混合移植して再生した歯髄組織と、幹細胞のみを移植して再生した歯髄組織の免疫細胞の分布を比較するために、単離したマクロファージと市販の骨髄間葉系幹細胞を混合し、流動的スキャホールドとPLLAスキャホールドとともに、実験的に冠部歯髄を除去したラット臼歯に移植したところ、両実験群において歯髄様組織の再生が確認された。さらにこの再生歯髄様組織では、ED2陽性細胞の分布が確認されるとともに、M2マクロファージマーカー遺伝子発現の亢進を観察した。以上のことから、再生歯髄組織において、幹細胞とマクロファージを混合して移植すると、M2マクロファージが再生部位において増殖し、再生組織において組織修復マクロファージとして機能している可能性が示唆された。保存治療系歯学ラット切歯歯髄からの幹細胞の単離と培養系の確立、およびラット切歯抜去歯歯髄腔への幹細胞の移植培養と再生組織内マクロファージの採取については、概ね予定通りに進行しているが、活性化マクロファージ亜群の誘導実験については現在進行中であるものの、当初予定よりやや遅れている。進行は当初予定よりやや遅れているものの、研究計画に沿って進める予定である。いかなる活性化マクロファージ亜群の誘導が可能であるかを十分検討した上で、示談会の再生歯髄組織作成に進む予定である。物品費は概ね計画通りに使用されたが、旅費が計画より少額となったため。引き続き物品費は計画に従い使用するとともに、旅費についても学会出張に充当する計画である。
がん特異抗原を用いたがんの超早期検出法の開発

本研究の主な2つの成果について報告する。メラノーマに対する従来の血清腫瘍マーカーは、IV期などの進行癌にしか陽性値を示さず、早期メラノーマをなとんど診断出来ない。我々はメラノーマに高発現する分泌蛋白SPARCに着目し、ELISA法を用いて血清学的診断法を確立した。原発性メラノーマ、健常人を対象として、血清中のSPARCを定量し、陽性率を既知の腫瘍マーカーである5-S-cysteinyldopa (5-S-CD)および我々が同定したGlypican-3 (GPC3)と比較した。健常人の平均値+2SDをカットオフ値とすると、SPARCの陽性率は33%であり、健常人で5%の疑陽性を認めた。5-S-CDの陽性例は、ほとんどがStage IVの進行癌であったが、SPARCおよびGPC3はStage 0のin situメラノーマであっても、それぞれ53%、47%で陽性となった。両者をあわせるとStage 0IIのメラノーマの66%が診断でき、早期メラノーマの検出に有用であることが示された。多様な癌に高発現するHSP105のsiRNAを用いた発現抑制による癌細胞アポトーシスの誘導我々はSEREX肌法により同定したHSP105が、種々の癌細胞に高発現しており、免疫療法のターゲットとして有用である事を報告してきた。siRNAを用いてHSP105の発現を低下させると、ヒト正常線維芽細胞ではアポトーシスは誘導されないのに対して、様々なヒト癌細胞株においてアポトーシスが誘導された。HSP105はアポトーシスを抑制する事により癌化と関連しており、がん治療の新たな標的分子となりうることが示された。
細胞増殖を伴わないキラーT細胞の機能分化のメカニズム

Tリンパ球は抗原提示細胞に出会うと、TCR受容体(TCR)を介した刺激を受け、ナイーブ細胞からエフェクター細胞へと分化する。我々は、ウイルス感染や腫瘍免疫の中心を担っている細胞障害性T細胞(CTL)の分化誘導と細胞分裂とに関する研究を行った。まず、これまで我々が樹立したHIV抗原に対するTCRトランスジェニックマウスを用い、抗原特異的T前駆細胞の多いマウスと少ないマウスを作成し、抗原を発現しているトランスフェクタントによりin vivo刺激を行った。その結果、抗原特異的T前駆細胞の多いマウスでは、抗原刺激を受けたCTLが、細胞分裂なしにキラー活性を有することが明らかとなった。この現象はin vitroの実験系においても証明された。さらに、IL-2Rシグナルの阻害下では、細胞増殖行っているCTLもキラー活性を獲得できず、CTLの分化誘導にはTCRやIL-2受容体(IL-2R)を介した刺激は必須であるものの、細胞増殖は必要でないことが明らかとなった。このことは、外来抗原が大量に体内に侵入してきた際、対応するT細胞が増殖し機能分化する一方、抗原がT前駆細胞に対し微量である場合や、抗原性が弱い場合などは、細胞分裂なしに外来抗原を排除している可能性を示唆している。さらに、弱い抗原刺激による細胞分裂と機能分化との関係を、ホメオスターシス増殖(HP)と自己免疫疾患発症のマウス実験系を樹立し確認した。HPでは、細胞分裂に従いCTLのキラー活性は増強したが、HPの減弱と共にキラー活性および自己免疫疾患とも消失した。これらの結果より、in vivoにおける細胞増殖と分化は、抗原特異的T前駆細胞と抗原の量と質により調節されていることが示唆される。細胞傷害性Tリンパ球(CTL)を、細胞分裂なしに分化誘導させるin vivoの実験系を確立した。外来抗原に暴露された際、ナイーブCTLが分裂するか否かは、抗原の質の他、排除すべき抗原量とその抗原に反応し得るCTL前駆細胞の数的なバランスによると考えられる。我々は、CTL前駆細胞の多い生体内環境を仮定するため、HIV env gp160特異的T細胞受容体(TCR)αβ鎖トランスジェニックマウス自体を、また、前駆細胞の少ない生体内環境を仮定するため、上記TCRのβ鎖のみのトランスジェニックを用い、これらマウスに抗原としてgp160発現細胞を投与後、gp160に対する細胞傷害活性をin vivoキラーアッセイにて調べた。その結果、TCRβ鎖トランスジェニックでは、少ない前駆細胞は激しい細胞分裂を行いながらエフェクター機能を獲得していたが、前駆細胞の多いTCRαβ鎖トランスジェニックマウスにおけるエフェクターCTLは細胞分裂を行っていなかった。また、より詳細な検討をすべく、細胞分裂マーカー(CFSE)を指標に、分裂を行っていない細胞を収集しin vitroでのキラーアッセイを、また細胞分裂阻害剤を用い、人為的に細胞分裂をブロックしたCTLでのキラーアッセイを行い、in vitroでも細胞分裂をなくして細胞傷害活性を獲得することを明らかにした。このことより、生体は外部から侵入したウイルス等を排除する際、その量に応じて効率的にCTL前駆細胞を増殖させることが示唆された。細胞分裂とエフェクター細胞の分化誘導は平行して起こっていると考えられて来たこれまでの概念に対する新しい提唱である。