hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三次元積層集積回路を目指した超並列光接続システムの試作

超並列光接続を有する三次元積層集積回路の実現には、微小電流動作および高集積が可能となる微小発光素子のSi基板上への作製が必要不可欠である。そこで、以下の順を追って研究を進めた。まず、これまで研究実績のある多層(GaAs)m(GaP)n歪短周期超格子(SSPS)を用いて、Si基板上のGaAs層の低転位密度化をより一層図るために、初期成長層となるSi基板上のGaP層の高品質化を試みた。その結果、Si基板上のGap層をMEE成長することにより、成長初期に発生する積層欠陥の発生を抑制できることを明らかにした。この結果を応用して、Si基板上の高品質GaAs層上にInGap/GaAsダブルヘテロ(DH)構造の発光ダイオード(LED)を作製し、正常な発光特性を得た。これにより、Si基板上に高品質な発光デバイスを作製する見通しが得られた。次いで、Si集積回路で用いる高品質なドライ酸化のSiO_2膜に小孔を設け、その小孔内に原子状水素を用いてSi基板上のGaAs選択成長を試みた。その初期成長層であるGaP層の選択成長において、GaP層の成長前に低温でP層を形成することにより、アンチフェーズドメイン(APD)の成長層への伝搬を抑制できた。そして、SSPS層およびGaAs層をMEE成長することにより、低欠陥密度の選択成長層が得られることが明らかになった。また、原子状水素を照射することにより、格子不整合を緩和する際にヘテロ界面に導入されるミスフィット転位を電気的に不活性化できることも明らかにした。これらの研究結果は、微小受光素子の作製にも適用できるものであり、積層集積回路における超並列光接続の具体的な構造を検討することができるようになった。本研究によって、三次元積層集積回路に必要な超並列光接続を実現するための、高品質かつ高信頼度の微小発光・受光素子を実現するための基礎的な技術が得られた。Si基板上に良質の発光・受光素子を作るために、結晶品質を向上するためのヘテロエピタキシャル成長技術と原子状水素照射の効果に注力した。また、光接続用微小発光・受光素子アレイを作るための選択成長技術について検討した。その結果、以下に記す成果が得られた。(1)Si基板上に(GaAs)_m(GaP)_nSSPS(歪短周期超格子)を介してGaAs層を成長する過程で、より一層結晶欠陥を低減する手法を見いだした。まず、Si基板上に最初にGaPを成長する過程で、MEE法を用いることによって、積層欠陥の発生をほぼ解消することができた。次いで、SSPS層上のGaAs層内に歪超格子を挿入することによって、残存する貫通転位を曲げて排出することができた。(2)上記の前者の効果を用いて、Si基板上に格子不整合率が約8%と大きいInPを成長し、貫通転位密度を大幅に減少することができた。(3)格子不整合に伴って発生するミスフィット転位は、非発光再結合センターとなり、発光素子における経時劣化の原因になる。(InAs)_1(GaAs)_4SSPSを原子状水素照射下で成長することによって、ミスフィット転位を電気的に不活性化できることを明らかにした。(4)表面偏析を抑えるために、(InAs)_1(GaAs)_1量子井戸を低温成長するが、過剰Asが取り込まれて発光効率が下がる問題がある。原子状水素を照射することにより、この過剰Asを除去できる可能性が見いだされた。

集積回路で用いるドライ酸化のSiO_2膜(ゲート酸化膜)をSi基板上に形成し、原子状水素照射下のMEE法によって、GaPの選択成長を実現できた。さらに、その上にGaAsを選択成長できる見通しも得られた。このように、予期しなかった学術・技術的発見が得られたと共に、素子化のための基礎技術が大きく進んだ。超並列光接続を有する三次元積層集積回路の実現には、微小電流動作および高集積が可能となる微小発光素子のSi基板上への作製が必要不可欠である。そこで、以下の順を追って研究を進めた。まず、これまで研究実績のある多層(GaAs)m(GaP)n歪短周期超格子(SSPS)を用いて、Si基板上のGaAs層の低転位密度化をより一層図るために、初期成長層となるSi基板上のGaP層の高品質化を試みた。その結果、Si基板上のGaP層をMEE成長することにより、成長初期に発生する積層欠陥の発生を抑制できることを明らかにした。この結果を応用して、Si基板上の高品質GaAs層上にInGaP/GaAsダブルヘテロ(DH)構造の発光ダイオード(LED)を作製し、正常な発光特性を得た。これにより、Si基板上に高品質な発光デバイスを作製する見通しが得られた。次いで、Si集積回路で用いる高品質なドライ酸化のSiO_2膜に小孔を設け、その小孔内に原子状水素を用いてSi基板上のGaAs選択成長を試みた。その初期成長層であるGaP層の選択成長において、GaP層の成長前に低温でP層を形成することにより、アンチフェーズドメイン(APD)の成長層への伝搬を抑制できた。そして、SSPS層およびGaAs層をMEE成長することにより、低欠陥密度の選択成長層が得られることが明らかになった。また、原子状水素を照射することにより、格子不整合を緩和する際にヘテロ界面に導入されるミスフィット転位を電気的に不活性化できることも明らかにした。これらの研究結果は、微小受光素子の作製にも適用できるものであり、積層集積回路における超並列光接続の具体的な構造を検討することができるようになった。本研究によって、三次元積層集積回路に必要な超並列光接続を実現するための、高品質かつ高信頼度の微小発光・受光素子を実現するための基礎的な技術が得られた。
量子DNAシークエンサーを用いた修飾核酸塩基の１分子計測

量子DNA/RNAシークエンサーは1分子の塩基情報を読み取る。通常、様々な塩基修飾情報、特に修飾率に関する情報はPCR増幅によって失われる。そのため各細胞に存在するDNAやRNAの定量的な修飾情報を正確に定量するためには、PCR増幅無しに直接塩基構造を計測することが理想的である。量子シークエンサーは核酸塩基の物性を直接読み取るため、この実現に向けて大きな期待がある。一方で、種々の塩基の与える計測電流値の値は近く、実応用に向けて分子化学に基づくブレイクスルーが必要とされてきた。本申請研究では、「修飾塩基特異的分子変換反応」を用いた検出法の開拓を目指す。
分子遺伝学的手法を用いた癌細胞の存在診断法の確立と臨床応用

【目的】血液中やリンパ節中の微量癌細胞が臨床病理学的因子や予後に及ぼす影響を調べ、術中診断や術式の選択、治療効果判定などの臨床応用が可能かどうかを明らかにする。【研究成果】(A)血液について;1)再発予測:大腸癌手術例の術中原発巣還流血中より微量癌細胞をMACS(磁気分離装置)を用い分離することで検出感度が上昇した。K-ras変異を認めた7例のうち、2例(29%)は根治手術後8ヶ月目、15ヶ月目にそれぞれ再発を認めた。一方K-ras変異を認めなかった17例のうち再発は1例(6%)のみであった。2)効果判定および治療への応用:進行再発癌例で化学療法により、末梢血中のCEA mRNAの消失が3例(3/10,30%)例に認められ効果判定に利用できた。また担癌患者の自己保存血中の微量癌細胞の有無を調べることにより、癌手術症例における自己血輸血の安全性が確認できた。(B)リンパ節について;1)再発予測:従来の病理組織学的診断で陰性かつ分子生物学的診断で微小転移陽性であった28例(28/64,44%)のうち3例(胃癌1例、大腸癌1例、食道癌1例)に根治手術後再発を認めた。2)効果判定および治療への応用:乳癌ではセンチネルリンパ節の転移の有無により腋窩リンパ節郭清が省略できる可能性がある。RT-PCR法を用いた診断にて微量癌細胞の検出精度が上昇した。さらに迅速PCR法を用いたリンパ節微小転移の術中診断の開発を試み、検体摘出後から約1時間で判定可能であった。【総括】術中原発巣還流血中およびリンパ節の微量癌細胞の存在は再発の予知因子となりえる。また、術中の分子生物学的迅速診断が可能になったことから縮小手術の選択や、リンパ節郭清の範囲の選択にも応用できると考えられる。さらに外科治療、化学療法後の効果判定にも応用できることから、今後は微量癌細胞の存在診断に基づいた治療戦略が展開できると思われた。1)分子遺伝学的診断法の確立2)リンパ節への上記診断法の応用消化器癌・乳癌の切除例138例、計767個のリンパ節を2分割して組織診断(HD)と遺伝子診断(GD)用として解析した。解析した各症例を(HD/GD)の組み合わせでみると(+/+)47例、(-/+)64例、(-/-)27例であり、各々の再発率は32%、6.3%、0%であった。3)末梢血液への上記診断法の応用消化器癌・乳癌患者124例と正常対照者22例の末梢血2mlを解析した。末梢血:CEA検出率は対照者0%、治癒切除例28%、非治癒切除例59%、再発例72%と病気の進行につれて陽性率が増加していた。又、MAGEの発現は正常組織には全く認めず。癌では約90%の癌は少なくとも1個のsubtypeを発現していることがわかり、末梢血のCEA陽性5例中4例で原発巣と同じMAGEを検出した。抗CD45抗体により癌細胞を効率よく集めると進行再発癌6例全例で血中のDNAより原発巣と同じ遺伝子変異を検出できた。【目的】

血液中やリンパ節中の微量癌細胞が臨床病理学的因子や予後に及ぼす影響を調べ、術中診断や術式の選択、治療効果判定などの臨床応用が可能かどうかを明らかにする。【研究成果】(A)血液について;1)再発予測:大腸癌手術例の術中原発巣還流血中より微量癌細胞をMACS(磁気分離装置)を用い分離することで検出感度が上昇した。K-ras変異を認めた7例のうち、2例(29%)は根治手術後8ヶ月目、15ヶ月目にそれぞれ再発を認めた。一方K-ras変異を認めなかった17例のうち再発は1例(6%)のみであった。2)効果判定および治療への応用:進行再発癌例で化学療法により、末梢血中のCEAmRNAの消失が3例(3/10,30%)例に認められ効果判定に利用できた。また担癌患者の自己保存血中の微量癌細胞の有無を調べることにより、癌手術症例における自己血輸血の安全性が確認できた。(B)リンパ節について;1)再発予測:従来の病理組織学的診断で陰性かつ分子生物学的診断で微小転移陽性であった28例(28/64,44%)のうち3例(胃癌1例、大腸癌1例、食道癌1例)に根治手術後再発を認めた。2)効果判定および治療への応用:乳癌ではセンチネルリンパ節の転移の有無により腋窩リンパ節郭清が省略できる可能性がある。RT-PCR法を用いた診断にて微量癌細胞の検出精度が上昇した。さらに迅速PCR法を用いたリンパ節微小転移の術中診断の開発を試み、検体摘出後から約1時間で判定可能であった。【総括】術中原発巣還流血中およびリンパ節の微量癌細胞の存在は再発の予知因子となりえる。また、術中の分子生物学的迅速診断が可能になったことから縮小手術の選択や、リンパ節郭清の範囲の選択にも応用できると考えられる。さらに外科治療、化学療法後の効果判定にも応用できることから、今後は微量癌細胞の存在診断に基づいた治療戦略が展開できると思われた。
海洋生物からの抗腫瘍生理活性物質の探索とその分子標的および作用機序の解明

1.海洋生物より抽出された物質の精製海洋生物より抽出された天然生理活性物質を精製し構造を決定する.日本近海に生息する海洋生物をメタノール/エタノール抽出溶媒によりヘキサン画分,酢酸エチル画分,水画分に分配し抽出された化学物質を精製する.精製された化学物質に対しBio assayを行い活性のある物質の精製を進める.それぞれの画分をThin-layerchromatography(TLC)を用いて分離し,分離された溶解物を構造解析装置を用いて構造決定する.また側鎖を改良し新規の誘導体を精製する.2.抽出物質のヒト口腔扁平上皮癌細胞に及ぼす影響の検討当教室においてはヒト口腔扁平上皮癌細胞の無血清培地を用いた培養系を確立している。(1)海洋生物由来の抽出物の無血清培養系におけるヒト口腔扁平上皮癌細胞に対する増殖抑制効果と細胞毒性を全抽出物でおこない活性のある抽出物を選択する指標とする.活性のある抽出物の精製を進めそのメカニズムを解析するとともに,(2)血管新生に及ぼす影響(3)細胞分裂に及ぼす影響(4)浸潤,転移に及ぼす影響(5)ファルネシル化阻害活性,Ras蛋白活性化に及ぼす影響などについて検討する,対照としてヒト正常口腔粘膜ケラチノサイトを用いる.3.ヌードマウスを用いた海洋生物由来生理活性物質の抽出物質投与によるin vivoでの抗腫瘍効果の検討海洋生物から抽出した天然生理活性物質の,ヒト口腔扁平上皮癌細胞に対する抗腫瘍効果を,ヌードマウス背部皮下移植系を用いて検討する.前年度に行ったヒト口腔扁平上皮癌を用いたin vitroの実験結果より算出した至適濃度の生理活性物質を腫瘍内、腹腔内あるいは静脈内に投与し、その抗腫瘍効果と生体に及ぼす毒性を検討する。抗腫瘍効果は本薬剤の基剤として用いる,PBS(親水性物質の場合)あるいはDMSO(疎水性物質の場合)投与群との腫瘍のサイズの比較により行う。その毒性に関しては投与中の実験動物の死亡率、体重変化および、屠殺した際の主要臓器(肝臓、腎臓、脾臓)の湿重量を測定することにより比較検討し、本薬剤の投与量を変化させることにより実験動物におけるIC_50を算定する。また生理活性物質をラベルし生体での薬物動態を検索する.1.海洋生物より抽出された物質の精製海洋生物より抽出された天然生理活性物質を精製し構造を決定する.日本近海に生息する海洋生物をメタノール/エタノール抽出溶媒によりヘキサン画分,酢酸エチル画分,水画分に分配し抽出された化学物質を精製する.精製された化学物質に対しBio assayを行い活性のある物質の精製を進める.それぞれの画分をThin-layerchromatography(TLC)を用いて分離し,分離された溶解物を構造解析装置を用いて構造決定する.また側鎖を改良し新規の誘導体を精製する.2.抽出物質のヒト口腔扁平上皮癌細胞に及ぼす影響の検討当教室においてはヒト口腔扁平上皮癌細胞の無血清培地を用いた培養系を確立している。また生理活性物質をラベルし生体での薬物動態を検索する.1.海洋生物より抽出された物質の精製海洋生物より抽出された天然生理活性物質を精製し構造を決定する.日本近海に生息する海洋生物をメタノール/エタノール抽出溶媒によりヘキサン画分,酢酸エチル画分,水画分に分配し抽出された化学物質を精製する.精製された化学物質に対しBio assayを行い活性のある物質の精製を進める.それぞれの画分をThin-layerchromatography(TLC)を用いて分離し,分離された溶解物を構造解析装催を用いて構造決定する.また側鎖を改良し新規の誘導体を精製する.2.抽出物質のヒト口腔扇平上皮癌細胞に及ぼす影響の検討当教室においてはヒト口腔扇平上皮癌細胞の無血清培地を用いた培養系を確立している。(1)海洋生物由来の抽出物の無血清培養系におけるヒト口腔扇平上皮癌細胞に対する増殖抑制効果と細胞毒性を全抽出物でおこない活性のある抽出物を選択する指標とする.活性のある抽出物の精製を進めそのメカニズムを解析するとともに,(2)血管新生に及ぼす影響(3)細胞分裂に及ぼす影響(4)浸潤,転移に及ぼす影響

(5)ファルネシル化阻害活性,Ras蛋白活性化に及ぼす影響などについて検討する.対照としてヒト正常口腔粘膜ケラチノサイトを用いる.3.ヌードマウスを用いた海洋生物由来生理活性物質の抽出物質投与によるin vivoでの抗腫瘍効果の検討海洋生物から抽出した天然生理活性物質の,ヒト口腔扇平上皮癌細胞に対する抗腫疫効果を,ヌードマウス背部皮下移植系を用いて検討する.前年度に行ったヒト口腔扇平上皮癌を用いたin vitroの実験結果より算出した至適濃度の生理活性物質を内、腹腔内あるいは静脈内に投与し、その抗腫瘍効果と生体に及ぼす毒性を検討する。抗腫瘍効果は本薬剤の基剤として用いる,PBS(親水性物質の場合)あるいはDMSO(疎水性物質の場合)投与群との腫瘍のサイズの比較により行う。その毒性に関しては投与中の実験動物の死亡率、体重変化および、屠殺した際の主要臓器(肝臓、腎臓、脾臓)の湿重量を測定することにより比較検討し、本薬剤の投与量を変化させることにより実験動物におけるIC_<50>を算定する。また生理活性物質をラベルし生体での薬物動態を検索する.1.海洋生物より抽出された物質の精製海洋生物より抽出された天然生理活性物質を精製し構造を決定する.日本近海に生息する海洋生物をメタノール/エタノール抽出溶媒によりヘキサン画分,酢酸エチル画分,水画分に分配し抽出された化学物質を精製する.精製された化学物質に対しBio assayを行い活性のある物質の精製を進める.それぞれの画分をThin・1ayer chromatography(TLC)を用いて分離し,分離された溶解物を構造解析装置を用いて構造決定する.また側鎖を改良し新規の誘導体を精製する.2.抽出物質のヒトロ腔扁平上皮癌細胞に及ぼす影響の検討当教室においてはヒトロ腔扁平上皮癌細胞の無血清培地を用いた培養系を確立している。(1)海洋生物由来の抽出物の無血清培養系におけるヒトロ腔扁平上皮癌細胞に対する増殖抑制効果と細胞毒性を全抽出物でおこない活性のある抽出物を選択する指標とする.活性のある抽出物の精製を進めそのメカニズムを解析するとともに,(2)血管新生に及ぼす影響(3)細胞分裂に及ぼす影響(4)浸潤,転移に及ぼす影響(5)ファルネシル化阻害活性,Ras蛋白活性化に及ぼす影響などについて検討する.対照としてヒト正常口腔粘膜ケラチノサイトを用いる.3.ヌードマウスを用いた海洋生物由来生理活性物質の抽出物質投与によるin vivoでの抗腫瘍効果の検討海洋生物から抽出した天然生理活性物質の,ヒトロ腔扁平上皮癌細胞に対する抗腫瘍効果を,ヌードマウス背部皮下移植系を用いて検討する.前年度に行ったヒトロ腔扁平上皮癌を用いたin vitroの実験結果より算出した至適濃度の生理活性物質を腫瘍内、腹腔内あるいは静脈内に投与し、その抗腫瘍効果と生体に及ぼす毒性を検討する。
タラバガニ類の資源培養に関する基礎的研究

タラバガニ・ハナサキガニ・アブラガニは日本の北洋域に生息する重要な十脚甲殻類(異尾類)であるが、資源の減少が深刻な問題になっている。エビ・カニ両群の中間型に分類される異尾類の生理・生態はあまり研究されていない。タラバガニ類はゾエアで孵化し、グロコトエに変態するが、本研究では飼育により特徴ある初期生活史、すなわちグロコトエ期がnon-feedingであることを確認すると共に、各発育段階の個体について口部付属肢・前胃の形態変化、中腸腺における脂肪蓄積の動態を調べ、この特徴が幼生の生残率、成長に与える影響を検討して本種の種苗精算に必要な基礎的知見を明らかにした。1.ゾエアは強い大顎と刺毛の密生した小顎、多数の刺毛と濾過装置のある前胃を備えプランクトンの捕食に適している。グロコトエの大顎には石灰沈着はなく原基的、小顎・顎脚および前胃の刺毛は退化し、捕食に適さない。稚ガニは強大な大顎、刺毛のある小顎・顎脚、特に冠状棘の発達した座節のある第三顎脚、および胃臼・側歯の形成された前胃を備え、堅い食物の摂餌に適している。2.脂肪の蓄積はゾエア、グロコトエ共に中腸腺・中腸腺盲嚢・中腸の前腸よりの部位に集中的にみられた。変態後、中腸腺盲嚢は縮小し、グロコトエの中腸腺・中腸は伸張する。初め中腸腺細胞の腺腔側に局在していた大型の脂肪滴は後期には小さくなり、体腔側に分散した。かかる脂肪滴の挙動はグロコトエnon-feedingに関係していると考えられ、さらに研究が必要である。3.明るい室内、水温8-9°Cで珪藻Thalassiosira sp.をArlemiaと併用した場合のグロコトエは比較的大型(体重4.6mg)で多量の脂肪(0.33mg)を含有していた。ThalassiosiraはEPAの多い18%(乾重)の脂肪を有し水温・照度の好適条件では栄養強化に極めて有効な餌料である。タラバガニ類はゾエアとして孵化し、34回脱皮してグロコトエに変態、1回の脱皮で稚ガニとなる。本種の資源培養に必要な基礎的知見を得るために幼生飼育実験を行なった。(1)ゾエア期の最適餌料天然におけるゾエアの餌料は各種の動植物プランクトンである。水温10°C以下の季節に根室周辺海域に大量増殖する珪藻Thalassiosira spp.を培養し、タラバガニおよびハナサキガニのゾエアに投餌した。第1期ゾエアにより珪藻の活発な摂餌が観察されたので、餌料とし珪藻およびアルテミアノ-プリウスの単独投与区および併用投与区を設けて、水温役10°Cで飼育した。珪藻単独投与でゾエアII期およびIII期へ脱皮したが、変態するに至らなかった。アルテミア単独区およびアルテミア・珪藻併用区のゾエア期の生残率は4590%の範囲で変動した。(2)グロコトエ期の摂餌の有無

ゾエア期のアルテミア単独区(A)およびアルテミア・珪藻併用区(B)で変態したグロコトエをそれぞれ投餌区および無投餌区に分けて稚ガニまで飼育した。A,B両群の群内では投餌,無投餌の間で生残率および脱皮間日数には相違がなかった。(Aで投餌区2733%,1819日,無投餌区2338%,1819日。Bではそれぞれ5462%,19日および5761%,19日)しかし群間では生残率に有意義な差があり、Bが高い値であった。この事実はグロコトエが摂餌を行なわずその栄養をゾエア期の餌料に依存していることを示唆している。(3)口部付属肢の形態変化ゾエアおよび稚ガニは石灰化した強大な大顎,刺毛あるいは歯を備えた第1,第2小顎,および内肢に刺毛を備えた第13顎脚が発達しているが、グロコトエでは一時的に退化している。グロコトエの中腸線の組織学的観察では脂肪粒の取り込みが観察された。これはグロコトエがnon-feeding stageであるとの考えを支持している。1.幼生飼育昨年度の実験では、タラバガニ、ハナサキガニのゾエアは珪藻を摂餌することにより健全に発育することが示されたので、本年度も天然より分離・培養したTalassiosira nordenskioeldiiを飼育水に転加してArtemiaのノウプリアスを与えて飼育した。ハナサキガニの孵化は2月、タラバガニは3-4月に行われた。それぞれの生存率はゾエア期29.6,27.6%、グロコトエ期81.0,65.5%であった。なお幼生は種々の環境条件および餌料条件で飼育して生残率および成長に及ぼすそれらの影響を明らかにするとともに、それらを材料として口器に続く消化器官である前胃・中腸腺の形態変化、中腸腺の脂肪分布および体脂肪の変動を調べた。2.飼育条件の影響珪藻単独投与の場合、水温10°C<では3令での死亡率は著しく高く変態できなかったが、7-8°Cではゾエアからグロコトエ期の通算の生存率はハナサキガニ・タラバガニそれぞれ35.0,3.1%であった。低温では脱皮に日数を要したが、7-8°Cがタラバガニ類の適温と考えられる。3.前胃の形態変化ゾエアでは胃の内壁に多数の刺毛が発達し。中腸腺への濾過装置が完成している。グロコトエでは噴門・幽門胃間の弁および濾過装置における刺毛はじめ胃内の刺毛は著しく減少してゾエア期のような食物をこねる作用には向かない。堅い食物の破砕に適した胃臼、側齒は稚ガニにおいて初めて形成された。4.中腸腺の脂肪蓄積ゾエアの中腸腺細胞(R-cell)には大きな脂肪滴が認められ、初期のグロコトエでは腺腔側に分布した。中腸腺の形態のグロコトエ期における伸張に応じて脂肪粒は小さくなり体腔側に移動した。上記3,4の事実はフロコトエがnon-feedingであることに関係している。なお体脂肪含量はグロコトエの初期から後期にかけて減少し、この時期の主要なエネルギー源であるかとが示された。
非線形分離に基づくリモートセンシングデータの時系列変化・データ置換画素の補正

ニューラルネットワークは線形分離が困難なデータのクラス分類に対して有効であることが認識されているが、クラス分類の対象となる画素の中で各クラスに対応する画素の分布密度に大きな差があるときには特徴空間でのクラス分布の重なりの影響が大きくなる。このような場合には、単一のニューラルネットワークの分類では、十分なユニットを用意し十分な学習を与えなければ、ほぼ等しい特徴ベクトルを有する画素群を正確に区別することは困難となる。逆に、十分なユニット数の確保およに学習を許せば、未知画素の特徴ベクトルに対する汎用性(汎化能力)が劣る原因となる。こういった背景から、各クラスの抽出に適したニューラルネットワークを並列して分類判定を行い、これらを統合することで精度の向上と統計的な安定性を確保できる多段のニューラルネットワークを考案し、各クラスの画素の分布密度に大きな差がある衛星画像のクラス分類精度の向上を図る方法について検討し、単一のニューラルネットワークに対してより有効であることを確認した。さらに、多段ニューラルネットワークを領域や時系列変化に対応するモデルに拡張し解析をすすめ、1地点・1時刻の多段ニューラルネットワーク解析に対して、多地点・多時刻環境の特徴を抽出する多段ニューラルネットワークの有用性を確認した。さらに、上記解析を従来より用いられている最尤法やファジ-推論による解析と比較・検討し、提唱する解析法の有用性を確認した。
fMRI同時計測によるfNIRSデータからの高精度な脳賦活抽出法の開発と実証

脳機能計測技術fNIRSが抱える、皮膚血流の変動などによるアーチファクトの混入という大きな問題を解決するため、皮膚血流の影響を受けないfMRIとの同時計測実験を行い、fNIRSデータからの脳賦活データの抽出手法の開発とその実証的検証を行う。従来の皮膚血流除去手法の性能を同時計測MRIデータとの比較により検証すると共に、MRIによる頭部の動きの計測、頭部の各層の形状の計測、心拍計・呼吸計の併用、皮膚血流変化を能動的に引き起こすタスクの実行、Deep Learningを用いた深層学習、などによりfNIRSデータから脳賦活データを正確に抽出する手法の確立を目指した研究を行う。
小児がん患者の卵巣組織凍結における適切な凍結手法の解析

小児がん患者の妊孕性温存の方法は、卵巣組織をがんの治療前に凍結保存する卵巣組織凍結が唯一の治療手段となる。主な凍結方法としてはガラス化法と緩慢法があり、日本ではガラス化法が選択されることが多い。近年白血病などの卵巣転移のリスクがある疾患においても卵巣組織凍結が行われはじめ、今後小児がん患者の卵巣組織凍結数が増えることは必須であるが小児の卵巣に対して適切な卵巣組織凍結方法を評価した研究は少ない。本研究では小児のヒト卵巣組織切片を使用し成人との違いを形態的に評価し、ガラス化法と緩慢法で凍結した卵巣組織を融解し組織内の残存卵子の数、組織への生着等を比較し小児卵巣組織の適切な凍結方法を評価する。
食塩負荷環境ストレスにおける中枢性浸透圧/ナトリウム代謝調節系の修飾機序の解明

中枢食塩負荷に対する生体応答メカニズムに関して電気生理的、神経化学的並びに免疫組織化学的アプローチで解析した。主な研究成果は次ぎの通りである。1自由行動・意識下ラットから血圧、心拍数と腎交感神経活動(RSNA)を記録しながら、高張食塩水を予め留置した側脳室カニューレを介して投与した。負荷浸透圧依存的に血圧増加とRSNA抑制反応が認められた。これらの反応には内因性バゾプレッシンがV_1レセプターを介して関与している事が明らかと成った。2そこで名古屋大学内科学の大磯ユタカ先生から供与されたバゾプレッシン過剰産生ラット(Tg)を用いて調べた。(1)コントロールとして同週令のSprague-Dawley(SD)ラットを用いた。TgとSD間で安静時の血圧・心拍数に有意な差は認められなかった。しかし急性食塩負荷による血圧上昇はSDに比較してTgではより大きかった。(2)最初期遺伝子のc-fosによりコードされた転写因子c-Fosを免疫組織化学的に染色し、脳内の体液調節に深く関わっている部位におけるc-Fos陽性細胞数を半定量的に計測した。脳室周囲器官の終板器官(OVLT)、室傍核(PVN)、視索上核(SON)、正中中心核(MnPO)、最後野(AP)ではO.3M食塩水投与でc-Fos陽性細胞数が有意に増加した。脳弓下器官(SFO)では有意な変化は認められなかった。興味深いことにSDラットに比較して0.15M食塩水投与後のc-Fos陽性細胞数がPVN、SON、APとSFOでは有意に少なかった。(3)バソプレッシンV_1アンタゴニスト(OPC-21268、大塚製薬)の単独投与により安静時血圧と心拍数には有意な変化はなかった。しかし、PVNとSONの安静時c-Fos陽性細胞数が増加し、SDラットの値に近づく傾向が認められた。3PVNへの高張食塩水局所投与による心血管反応のメカニズムについて検討した。(1)意識下ラットのPVNをin vivoマイクロダイヤリシスプローブを介して高張食塩水(O.3M、0.45M、0.67M)で灌流すると、負荷食塩水濃度に依存して、血圧上昇と心拍数増加反応がみられた。(2)灌流液中のノルアドレナリン、一酸化窒素代謝産物(Nox^-)並びにグルタミン酸濃度は有意に増加した。(3)NMDAレセプターアンタゴニスト(MK801)と同時に灌流すると、血圧と心拍数増加反応がvehicle投与に比較して有意に抑制された、一方、AMPAレセプターアンタゴニスト(CNQX)によっては影響されなかった。これらの結果より、中枢内高張食塩水急性負荷による心血管系反応の少なくとも一部に内因性グルタミン酸がNMDAレセプターを介して、関与していることが示唆された。

(3)NMDAレセプターアンタゴニスト(MK801)と同時に灌流すると、血圧と心拍数増加反応がvehicle投与に比較して有意に抑制された、一方、AMPAレセプターアンタゴニスト(CNQX)によっては影響されなかった。これらの結果より、中枢内高張食塩水急性負荷による心血管系反応の少なくとも一部に内因性グルタミン酸がNMDAレセプターを介して、関与していることが示唆された。食塩負荷により、血圧上昇、バゾプレッシン分泌や飲水行動が誘起されることはよく知られているが、未だにその脳内メカニズムについては不明な点が多い。例えば、高張食塩/ナトリウムの脳内受容部位、またその受容メカニズム特に関与する情報伝達物質についてはまだ明らかでない。これまで脳内のナトリウム/浸透圧受容部位としては第III脳前壁腹側部(AV3V)領域、特に脳室周囲器官の1つの終板器官がその候補に挙げられているが、また視策上核(SON)/室傍核(PVN)の神経分泌ニューロン自身も感受性を有するとの報告がある。そこで今回、その一つであるPVNへの高張食塩水局所投与による心血管反応のメカニズムについて検討した。1.意識下ラットのPVNをin vivoミクロダイヤリシスプローブを介して高張食塩水(0.3M、0.45M、0.76M)で灌流すると、負荷食塩水濃度に依存して、血圧上昇と心拍数増加反応がみられた。閾値は0.45Mであった。2.灌流液中のノルアドレナリン濃度は0.75M NaClで、一酸化窒素代謝(No_x)濃度は0.3M NaClで、またグルタミン酸濃度は0.45M NaClで有意な増加反応を示した。3.PVNへの高張食塩水負荷による上記血管反応に内因性グルタミン酸が関与しているかどうかをアンタゴニストを用いて検討した。NMDAレセプターアンタゴニスト(MK801)と高張食塩水(0.45M)の混合液でPVNを灌流すると、血圧と心拍数増加がvehicle投与に比較して有意に制御された。一方、AMPAレセプターアンタゴニスト(CNQX)によっては影響されなかった。自由行動・意識下ラットの脳室内へ高張食塩水を投与すると濃度依存的に飲水行動、腎交感神経活動(RSNA)の抑制、血圧上昇が起ることをこれまでに報告してきた。そしてバソプレッシンがRSNA抑制反応に一部関わることをV_1アンタゴニスト実験より明らかにした。バソプレッシンは下垂体後葉や脳内で神経終末からの分泌以外に神経分泌細胞体・樹状突起からも分泌されていることが明らかとなっている。そこでこの内因性バソプレッシン(AVP)が高張食塩水の脳内投与に対する適応反応に如何に関わっているかをAVP過剰産生させたラット(Tg)を用いて検討した。尚このTgラットは名古屋大学医学部第一内科大磯ユタカ助教授より供与された。1慢性的に動脈・静脈カテーテルと側脳室ガイドカニューレを留置したTgラットを用いて、高張食塩水脳室内投与による血圧と心拍数の変化を測定した。コントロールとして同週令のSprague-Dawley(SD)ラットを用いた。
メカニカルストレスによる心筋のダイレクトリプログラミング制御機構の解明

心臓を構築するのは7割以上が非心筋細胞で、そのほとんどが心筋繊維芽細胞である。本研究では、この心筋繊維芽細胞に、心拍動を模した伸展刺激を負荷することで、心筋分化マーカーの発現亢進、および、糖代謝から脂質代謝への代謝変換が起きることを明らかにした。さらに、特殊な処理により、心臓細胞を全て脱落させた心臓の骨組みに、心筋繊維芽細胞を再播種し、伸展刺激を負荷することで、一部の心筋分化マーカーの発現が上昇することを見出した。研究期間内に、自律拍動する心筋細胞を機械刺激によってのみ誘導することはできなかったが、伸展条件や培養方法等のノウハウを蓄積することができ、今後の研究の進展に大いに役に立つだろう。本申請研究の目的は、メカニカルストレス依存的な心筋へのダイレクトリプログラミングの分子機構を解明し、生体において心臓を再構築することである。ダイレクトリプログラミングは最終分化した体細胞を、iPS細胞多能性幹細胞を経由せずに、直接目的組織の細胞へと分化させる実験手法である。近年の研究により、遺伝子導入によって繊維芽細胞から心筋細胞を直接誘導することが可能になったが、その効率は極めて低く、心筋分化の成熟度も低い。本申請研究では、心筋へのダイレクトリプログラミングに、伸展刺激などのメカニカルストレスが重要であると想定し、その分子機構を解明することを目的とする。初年度には伸展刺激によって誘導された心筋の状態を詳細に解析する。初年度となる平成27年度は、単軸性の伸展刺激を培養細胞に負荷して、心筋分化を誘導する実験において、心筋特異的なタンパクに特異的な抗体を用いて、タンパクの定量を行った。これにより、心筋分化への程度をより詳細に理解できる。その結果、伸展刺激を負荷した細胞では非伸展細胞と比較して、心筋特異的タンパクの量が増加していることが明らかとなった。その量は、遺伝子導入によって心筋ダイレクトリプログラミングを誘導したときよりも多くなっていた。また、ミトコンドリアの染色によって、伸展細胞においては、エネルギー産生の中心であるミトコンドリアの数が増え、膜電位も大きくなっていることが明らかとなった。さらに、伸展細胞では、糖代謝に代わり脂質代謝に関わる遺伝子発現が上昇することが確認されているが、それぞれの中間代謝産物量も伸展刺激によって脂質代謝に傾いていることが分かった。興味深いことにこれらの反応は、MKL2というタンパクを欠失させた細胞では確認できなかった。これらの結果は、伸展刺激がMKL2を介して心筋分化を惹起して、適切な心筋へと成熟させるのに必要な要素であることを示している。初年度である平成27年度には、伸展刺激により誘導された心筋細胞の状態の解析を行うことを計画していた。具体的には、1心筋の構造タンパクの発現量の変化、2分化に伴うミトコンドリアの変化や膜電位の状態、3糖代謝から脂質代謝への変換が起きているかの診断と代謝産物の測定である。これらに関して、遺伝子導入によりダイレクトリプログラミングを誘導した細胞と、伸展刺激を負荷して分化誘導をかけた細胞を比較することを計画した。また、これらの伸展刺激依存的な反応を担うタンパクとして想定しているMKL2の非存在下において、これらの分化が抑制されるか検証することも計画していた。これらの課題に関しては当初の予定通り、平成27年度中に実験を遂行および考察を行うことができた。しかし、当初予定ていた、プロモーターアッセイやクロマチン免疫沈降によって、MKL2がメカニカルストレス依存的に心筋分化関連因子のプロモーターにリクルートされるか確認する、という実験に関しては、平成27年度内に遂行することができなかった。その理由としては、メカニカルストレス依存的に活性化する遺伝子のプロモーターを同定することができなかったことが挙げられる。伸展刺激によって複数の遺伝位の発現が変化するが、それらの遺伝子のプロモータをレポーター遺伝子につなげても、伸展刺激のみでレポーター遺伝子の発現を亢進させることができなかった。伸展刺激によって心筋分化にかかわる様々な遺伝子発現は変化するが、心筋分化の際には分化初期に数個の遺伝子発現が惹起されれば、その後の分化はある程度細胞自律的に進行することが分かっているが、その最初の遺伝子群にストレス応答性があると考えており、現在それらの遺伝子のプロモータを改めて解析中である。しかし、全体としての研究計画はほぼ順調に推移していると考える。本申請研究では、心筋へのダイレクトリプログラミングに、伸展刺激などのメカニカルストレスが重要であると想定し、その分子機構を解明することを目的としている。さらに、最終的には、細胞単位ではなく心臓組織全体を再構築し、生体で機能させることを目標とした。本研究期間の最終年度では、伸展刺激により分化誘導をかけた心筋細胞が、心筋細胞としての機能を有しているか、さらに、生体心を再構築することができるかを検証した。まず、伸展刺激を負荷して、心筋分化を誘導した細胞において、脂質代謝が亢進しているかを検証した。通常の心筋繊維芽細胞では、糖代謝によってエネルギーが産生されているが、心筋細胞では糖ではなく、脂質を主なエネルギー源としている。すなわち、繊維芽細胞から心筋細胞への分化に伴って、エネルギー源が糖から脂質にシフトすることは必要不可欠な現象である。伸展した細胞に、糖代謝を抑制する試薬、又は脂質代謝を抑制する試薬、もしくはその両方を添加し、ATPの産生を定量した。その結果、伸展細胞では、脂質代謝依存的なATP産生が大きかった。

次に、マウス個体から摘出した心臓を界面活性剤で処理し、心臓を構成する細胞を細胞外基質を残してすべて脱落させた。そこに、心筋繊維芽細胞をかん流することで播種した。細胞が心臓に定着したのを確認した後、心臓をコラーゲンゲルに包埋し、ゲルごと直接、伸展刺激を負荷した。細胞の生存維持が難しく、細胞数の確保が課題として残ったが、伸展した再構成心臓では、非伸展の再構成心臓に比べて、心筋分化マーカーの発現が亢進しており、免疫染色により、アクチニンの発現が観察できた。心臓を構築するのは7割以上が非心筋細胞で、そのほとんどが心筋繊維芽細胞である。本研究では、この心筋繊維芽細胞に、心拍動を模した伸展刺激を負荷することで、心筋分化マーカーの発現亢進、および、糖代謝から脂質代謝への代謝変換が起きることを明らかにした。さらに、特殊な処理により、心臓細胞を全て脱落させた心臓の骨組みに、心筋繊維芽細胞を再播種し、伸展刺激を負荷することで、一部の心筋分化マーカーの発現が上昇することを見出した。研究期間内に、自律拍動する心筋細胞を機械刺激によってのみ誘導することはできなかったが、伸展条件や培養方法等のノウハウを蓄積することができ、今後の研究の進展に大いに役に立つだろう。初年度に計画していた、プロモーターアッセイやクロマチン免疫沈降によって、MKL2がメカニカルストレス依存的に心筋分化関連因子のプロモーターにリクルートされるか確認する、という実験に関しては、現在解析中の新規遺伝子のプロモーターの解析を継続する。さらに、これまでは心筋分化や成熟マーカーと呼ばれる遺伝子の解析が多かったが、今後はそれらにこだわらず、ストレス応答性を有する(伸展刺激に対して10分以内に発現が上昇する)遺伝子のプロモーターも解析対象に加えることで、ストレス依存的な心筋分化誘導を惹起するメカノトランスダクションの分子機構を明らかにする。初年度の解析において、脱細胞処理を施した心臓に細胞を播種して、再構築された組織に伸展刺激を負荷する実験を行ったが、これらの伸展方式は、単軸性であり、心筋本来の拍動パターンとは大きく異なっている。学会発表やセミナーなどで他の研究者と討論する際にも、この単軸性の伸展刺激に疑問を投げかけられることが多かった。申請者は分化効率の更なる向上を目指すには、この伸展方式を見直す必要があると考えている。具体的には、細胞を再播種するために心臓に挿入している注射針を通して、ポンプによる圧力の負荷と緩和を繰り返せば、細胞が再播種された心臓は風船が膨らんでしぼむように、単軸性の刺激と比較して、より生体に近い刺激を負荷できると考えている。最終年度である平成28年度にはこのような伸展刺激の負荷実験系を新たに構築して、分化効率の向上を目指す。遺伝子発現レベルで変化が確認された後は、透過型・走査型電子顕微鏡などを用いて、心臓の構造も再構築されているか検証する。最終的には、伸展刺激による心筋ダイレクトリプログラミングの分子機構の解明と題して、論文等に研究成果を発表したい。分子生物学、生理学
会社における当事者自治の基本原理―法を遵守していればどこまで自由が認められるか

様々な会社形態における当事者自治について研究を行なった。第一に、相互会社である。本研究では、ドイツの判例から示唆を受け、相互会社における約款と定款が明確に区別できるものではないということを明らかにした。第二に、協同組合である。わが国で母法とされるドイツ協同組合法では、強行法規性が前提とされているところ、それは当時の政治的理由に基づくものであり現在は当てはまらないことを明らかにし、そのため、わが国の協同組合でも、強行法規性の前提が存在しないという結論を導いた。その他、従来の継続研究として、合名会社・合資会社や民法上の組合といった組織形態に関して、その後の動向を踏まえて深化させた。本研究は、会社をはじめとする組織法において、それに関わる当事者が合意したことがどこまで認められるかという意味での当事者自治について、その可能性と限界を探求していくことを目的としている。すなわち、組織に関するルールは関係者が多岐にわたるため強行法規的に規定されている、という伝統的な解釈に疑問を呈し、関係者が合意しているのであれば彼らの取り決めが優先されるのではないか、という問題を提起し、ではその取り決めはどこまで認められるかについて明らかにしていくものである。そのような問題提起に基づく研究は、自分が2011年に提出した学位論文が基礎となっている。そこでは、主に会社法上の会社のうち、人的結びつきの強い会社について分析するものであった。本研究は、対象となる組織を会社法以外の組織に拡大するものであり、この1年間ではそれを進めることとなった。特に、日本の組織法研究については、会社(特に株式会社)に関するものがほとんどであった。昨年度は、とりわけ営利を目的としない組織を中心に研究を進めた。すなわち、沿革や趣旨を踏まえた当該組織の性質を考慮することによって、果たして会社と同じ当事者自治の解釈が妥当するのかを明らかにしていった。以上のような研究を進める上での具体的な活動として、昨年度は研究報告4回、雑誌への投稿2回を行なった。本年度は、そのような研究報告を踏まえた上で、上記の学位論文に加筆修正を加えて公表することを目的としている。昨年度までの研究で、その素地はかなり整ったといえる。本研究は、様々な会社形態を分析することによって、それらに存在する当事者自治の基本理論を導くことを目的としている。その中心をなすのは、自分が東京大学に提出した学位論文であり、それを発展・深化させることから本研究は始まっている。1年目は、その発展・深化を進めるべく、ドイツ法を中心とした当事者自治の研究に費やしてきた。それによって、今まで検討対象としてこなかった他の会社形態に関しても理解が深まった。そのため、基本理論を導く上での比較対象となるべき素材は増えたと言って良い。今までの本研究の中心となる内容は、会社の定款は必ずしも組織法としての内容に特化するのではなく、人と人とが交わす契約の一つであるから、取引法としての側面も持っており、その取引法の側面を考慮することによって当事者が真に意図した問題解決が導かれる、というものである。この内容を導く上で、本研究はソフトローの視点も採り入れている。そのため、今までの伝統的な法学研究とは異なる視点から、自主的ルール等を検討していくことが必要となり、そのための研究・報告を行なった。以上の研究内容を導くための具体的な活動として、昨年度は研究報告2回、雑誌への投稿1回を行なった。また、それ以外にも研究会に積極的に出席し、議論をするなどして自らの研究への理解を深めていった。くわえて、本年度の研究報告や論文執筆のためのベースとするべく、ドイツ会社法の論文や判例を読んでいった。本年度は、アメリカ法へと比重を移していくところ、準備は整ったといえる。2014年度は、本研究課題に関して、協同組合に関する当事者自治について研究した。この分野の法律は、株式会社に類似した構造を有しているところ、どの程度強行法規性が妥当するのだろうかという問題提起に基づいている。そこでは、日本の協同組合法がドイツの協同組合法の影響を強く受けているところ、ドイツにおいては、協同組合法が包括的に強行法規であると考えられている。しかし、当時の協同組合は、国家から干渉されずにその地位を確立して付随する政治的な不審を除去するという目的のために強行法規性が打ち出されていたのである。ところが、現在では協同組合の地位が確立したといえる以上、強行法規性の根拠が現在では妥当しなくなっている。そのため、強行法規性を前提としたドイツ協同組合法を継受してきたわが国の協同組合法も、今まで強行法規的に選択の余地がないとされてきた事柄について再考の余地があり、立法論を展開するに当たっては、当然のように株式会社のルールを準用するのではなく、いま一度その妥当性について逐一検討していく余地がある、というのが結論である。

もっとも、学位論文を加筆修正したものについてはまだ公表に至っていない。当該論文は、定款にも既存の約款法理を及ぼすことができるのではないかとの視点を基に、解釈論を展開する点であったため、債権法改正において定型約款に関する規定が入れられることにつき、その動向を追う必要があった。また、民法上の組合においても、従来は組合員ではない第三者に業務執行を委託できるか否かにつき明文上はっきりしなかった点が、債権法改正において明文化される見込みとなった。以上の点を、踏まえて今後近いうちに公表する予定である。社会科学昨年度における当初の対象は、今まで研究対象としてきた組織法がアメリカではどのように考えられているか、というものであった。それに関するアメリカの研究も進めていったが、日本の組織法については、アメリカ法の影響は戦後顕著に現れる。そのため、日本の組織法に向けられた当初の目的を探るには、なおドイツ法の影響が強いことが明らかになった。そのため、一昨年度に引き続き、ドイツ法の研究も多く進めることになった。もっとも、このようなドイツ法研究の継続は当初の計画範囲内であり、特にドイツ法に関する研究を今まで研究対象とした組織以外にも広めていったことは、本研究の目的にさらに合致するものであった。具体的には、営利を目的としない組織について、日本がドイツ法から受けた影響を明らかにしていった。これらの組織に関するルールは、会社法の規定に関するルールと文言が大きく変わらない。しかし、営利組織か非営利組織かという違いによって、当然当事者自治が認められる範囲は異なるはずである。この点について、日本の会社法の先行研究は、文字通り営利組織たる会社法に関する研究がほぼすべてであるといっても過言ではなく、非営利組織についての研究は新規性を有するものであり、十分な意義を有するものと考える。また、東京大学商法研究会に出席して現行法に関する解釈についても解釈論を展開するなど、沿革や理念にとどまらない成果を残した。このように、若干の軌道修正はあるものの、本研究の目的に照らすとおおむね順調に研究は達成されているといえる。昨年度は、ドイツ法の研究を中心に展開していった。とりわけ、従来の自らの研究を発展させるべく、人的会社を中心とした当事者自治に関しての研究を進めていった。とりわけ、生命保険会社がその設立形態として選ぶことの多い相互会社についての当事者自治に関する研究も行った。内容としては、ドイツのLorenzという学者の学説、および、彼が反対している下級審裁判例、さらに、その上告審である連邦通常裁判所判例を分析した。それにより、相互会社の場合、契約者が社員となることから、その定款の内容についても消費者法と同様の法理が働きうる以上、相互会社と株式会社とで定款解釈を分けるという示唆が得られた。このように、ドイツにおける様々な会社の当事者自治の可能性を探るのは、当初予定していた計画の範囲に収まるものであり、順調に研究が進んでいると言える。また、北海道大学の民事法研究会や東京大学の商法研究会において報告を行なった。
哺乳動物細胞における突然変異の制御とDNA複製の精度維持機構

生物の遺伝情報はDNA分子の中に塩基配列の形で保持されており,細胞世代,個体世代を通じてそれを安定に維持することは生物にとって最も重要な機能の一つである.それを担うものは多様な損傷に対するDNA修復機構と高精度のDNA複製機構である.本研究ではこれまで主として大腸菌を用いて明らかにしてきたその分子機構の理解の上にたって,ヒトを含む哺乳動物の細胞内で働いている機構について研究し以下の知見を得た.1.突然変異の誘起を抑えるDNA修復酵素の遺伝子のクローニングとその働きの解明:アルキル化剤でDNAにできた傷(O^6-メチルグアニン)を修復し,突然変異や発がんを抑えるうえで中心的な役割を果たしているO^6-メチルグアニンDNAメチルトランスフェラーゼのcDNAをヒト,マウス,ラットおよびラビットからクローニングして,その一次構造を明らかにした.また種々のアミノ酸置換変異をヒトと大腸菌の酵素に導入し,機能発現との関係を明らかにした.ヒトの癌由来の細胞に多く見られる本酵素の欠損細胞では,この遺伝子の発現レベルが低いにもかかわらず転写は正常通り開始されるので,それより後の過程に異常があると思われる.遺伝子欠損マウスを作製して本酵素の発がん抑制における役割を明かにするために,マウスの遺伝子のクローニングと解析を行ない標的組換えを行なうためのベクターを構築した.2.DNA複製の精度維持機構の解明:自然突然変異の制御機構を明らかにするには,DNA複製の精度維持機構を分子レベルで明らかにすることが必要である.そのためまず大腸菌で明らかにした自然突然変異の生起を抑える機能をもつ蛋白質に注目し,それと同様な活性をもつ蛋白質が哺乳動物細胞に存在するかどうか調べた.その結果,MutT蛋白質と同じく8-oxo-dGTPを特異的に分解する蛋白質をヒトの細胞中に見いだし精製することができたので,部分アミノ酸配列を決定しそれを基にヒトのcDNAをクローニングし解析を行った.遺伝子欠損マウスを作製して本遺伝子産物の個体レベルでの役割を明らかにするため,マウスの遺伝子のクローニングと解析も行なった.生物の遺伝情報はDNA分子の中に塩基配列の形で保持されており,細胞世代,個体世代を通じてそれを安定に維持することは生物にとって最も重要な機能の一つである.それを担うものは多様な損傷に対するDNA修復機構と高精度のDNA複製機構である.本研究ではこれまで主として大腸菌を用いて明らかにしてきたその分子機構の理解の上にたって,ヒトを含む哺乳動物の細胞内で働いている機構について研究し以下の知見を得た.1.突然変異の誘起を抑えるDNA修復酵素の遺伝子のクローニングとその働きの解明:アルキル化剤でDNAにできた傷(O^6-メチルグアニン)を修復し,突然変異や発がんを抑えるうえで中心的な役割を果たしているO^6-メチルグアニンDNAメチルトランスフェラーゼのcDNAをヒト,マウス,ラットおよびラビットからクローニングして,その一次構造を明らかにした.また種々のアミノ酸置換変異をヒトと大腸菌の酵素に導入し,機能発現との関係を明らかにした.ヒトの癌由来の細胞に多く見られる本酵素の欠損細胞では,この遺伝子の発現レベルが低いにもかかわらず転写は正常通り開始されるので,それより後の過程に異常があると思われる.遺伝子欠損マウスを作製して本酵素の発がん抑制における役割を明かにするために,マウスの遺伝子のクローニングと解析を行ない標的組換えを行なうためのベクターを構築した.2.DNA複製の精度維持機構の解明:自然突然変異の制御機構を明らかにするには,DNA複製の精度維持機構を分子レベルで明らかにすることが必要である.そのためまず大腸菌で明らかにした自然突然変異の生起を抑える機能をもつ蛋白質に注目し,それと同様な活性をもつ蛋白質が哺乳動物細胞に存在するかどうか調べた.その結果,MutT蛋白質と同じく8-oxo-dGTPを特異的に分解する蛋白質をヒトの細胞中に見いだし精製することができたので,部分アミノ酸配列を決定しそれを基にヒトのcDNAをクローニングし解析を行った.遺伝子欠損マウスを作製して本遺伝子産物の個体レベルでの役割を明らかにするため,マウスの遺伝子のクローニングと解析も行なった.(1)O^6ーメチルグアニンは突然変異をひき起こすDNAの傷として知られているが、我々はその傷をなおす酵素(メチルトランスフェラ-ゼ)のcDNAをヒトの細胞からクロ-ニングすることに成功した。その発現はある種の癌細胞では著しく低下し、またあるものでは増大しているので、その転写制御機構を明かにすべく研究を進めた。cDNAをプロ-ブとして遺伝子DNAのクロ-ニングを行ない、プロモ-タ-領域を含む遺伝子の大部分(175kb)を分離することができた。DNAのメチル化を含めてシスとトランスに働く因子の両面から解析を進めている。(2)突然変異の制御におけるメチルトランスフェラ-ゼの役割を明確にするには、この酵素を欠く実験動物を作製することが必要である。その第一歩としてマウスとラットからメチルトランスフェラ-ゼのcDNAをクロ-ニングしてその構造を明かにした。さらにcDNAをプロ-ブとしてマウスからその遺伝子をクロ-ニングした。分離したDNA(約145kb)には酵素の活性中心を含む領域をコ-ドするエキソンが含まれており、これにより欠損動物を作製する準備が整った。(3)自然突然変異をコントロ-ルする大腸菌の遺伝子mutTの産物を精製し、その酵素的活性を調べた。その結果MutTタンパクはdGTPの酸化産物である8oxodGTPを特異的に分解する活性を持つことがわかった。