hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
正常ヒト造血幹細胞及び成熟血液細胞における細胞内シグナル伝達機構の解析

1.サイトカインによる好中球の細胞骨格系の制御:顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)及び腫瘍壊死因子(TNF-α)の刺激を受けたヒト好中球におけるアクチンの再構築と形態変化は、ERK及びp38 MAPKによって制御されていることを明らかにした。2.サイトカインによる好中球の運動の制御:G-CSF刺激により誘導される好中球の細胞運動はランダム運動であり、ERKとPI3Kによって制御されていることを明らかにした。3.G-CSFによる単球機能制御:G-CSFはJAK2-STAT3を介してLPS刺激により誘導される単球からのTNF-αの産生を抑制した。G-CSFは好中球数の増加と好中球機能亢進を介して生体防御機構を増強させると共に単球機能を制御することによって免疫制御作用を示すと考えられる。4.好中球の生存とcIAP2:ヒト好中球にはアポトーシス阻害因子であるIAP familyが発現しており、cIAP2がG-CSF、IFN-α及びIFN-γにより特異的に誘導され、好中球に対するこれらのサイトカインの抗アポトーシス作用に関与していることを明らかにした。これらのサイトカインによるcIAP2の発現はJAK2-STAT3によって誘導された。また、慢性好中球性白血病ではcIAP2が過剰発現しており、好中球の生存も延長していることを明らかにした。5.好中球に発現しているSTAT3 isoform :ヒト好中球にはSTAT3αのC末端が欠損したSTAT3γが主として発現していると考えられてきた。STAT3γはSTAT3αが主としてエラスターゼにより限定分解を受けて生成された。好中球において主として機能しているSTAT3 isoformは、これまでの報告とは異なり、STAT3γではなくSTAT3αであることを明らかにした。1.サイトカイン刺激を受けたヒト好中球におけるアクチンの再構築と形態変化-MAPキナーゼによる制御:顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)または腫瘍壊死因子(TNFα)の刺激を受けたヒト好中球では、形態変化と共にアクチンの脱重合が生じた。これらのサイトカインは好中球において特定のMAPキナーゼサブタイプをサイトカイン特異的に活性化した。すなわち、G-CSFはERK、GM-CSFとTNFαはERK及びp38を活性化した。阻害薬を用いた解析から、これらのサイトカインにより誘導されるアクチンの再構築と形態変化は、ERK及びp38によって制御されていることが明らかになった。一方、走化性因子で刺激するとアクチンの重合が生じ、この反応はMAPキナーゼ非依存性であった。2.G-CSFによるヒト単球機能制御:LPSはヒト単球に作用して、TNFαの産生を誘導した。LPS刺激によるTNFαの産生は、ERK、p38、JNK及びNF-κBにより制御されていた。G-CSFは単球に作用してJAK2-STAT3を特異的に活性化し、LPS刺激により誘導されるTNFαの産生を抑制した。これらの作用はAG490(JAK2阻害薬)により阻害された。G-CSFはLPS刺激により誘導されるERK、p38、JNK及びNF-κBの活性化には影響を与えなかった。これらの結果は、G-CSFがSTAT3の活性化を介して、LPS刺激により誘導されるTNFαの産生を抑制していることを示している。

臨床的に観察されるG-CSFの免疫制御作用は、単球機能の抑制を介していると考えられる。1.好中球の生存とcIAP2:アポトーシス阻害因子であるcIAP2(cellular inhibitor of apoptosis 2)がヒト好中球に対する顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)の抗アポトーシス作用に関与し、cIAP2の発現がJAK2-STAT3によって誘導されることを既に明らかにしている。今回、I型インターフェロン(IFN-α)及びII型インターフェロン(IFN-γ)が、共にG-CSFと同様な機序を介して、好中球に対し抗アポトーシス作用を示すことを明らかにした。すなわち、IFN-α及びIFN-γはJAK2-STAT3を介してcIAP2 mRNA及び蛋白質を特異的に誘導した。これらの結果は、サイトカインによるヒト好中球の生存延長にSTAT3及びcIAP2が極めて重要な役割を果たしていることを示している。2.好中球に発現しているSTAT3 isoform : STAT3には少なくとも4種類のisoform(α、β、γ及びδ)が存在し、それぞれ特異的な役割を果たしていると報告されている。多くの細胞ではSTAT3αが主として発現しているが、ヒト好中球にはSTAT3αのC末端が欠損したSTAT3γが主として発現すると報告されている。そこで、STAT3γ生成の機序を解析した。STAT3γはSTAT3αがセリンプロテアーゼにより限定分解を受けて生成された。このセリンプロテアーゼは顆粒画分に存在し、主としてエラスターゼがその役割を果たしていることが明らかになった。さらに詳細な解析から、無傷の好中球の細胞質に存在するSTAT3は主としてSTAT3αであり、STAT3γは好中球を可溶化する際に、蛋白分解を受けてすみやかに生じることが明らかになった。すなわち、好中球において主として機能しているSTAT3 isoformは、STAT3γではなく、STAT3αであることが判明した。1.好中球の生存:インターフェロン(IFN-α、IFN-γ)はヒト好中球に対し蛋白質合成依存性に抗アポトーシス作用を示した。IFN-α及びIFN-γはJAK2-STAT3を介してclAP2 mRNA及び蛋白質を特異的に誘導した。これらの応答はJAK2阻害剤によって抑制された。これらの結果は、IFN-α及びIFN-γによる好中球の生存延長にSTAT3及びclAP2が重要な役割を果たしていることを示している。2.好中球の運動:好中球は顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)及び腫瘍壊死因子(TNF-α)に反応して、それぞれ刺激2分及び6分後から形態変化及び運動性の亢進を示した。GM-CSF刺激では明らかな極性を示したが、TNF-α刺激では明らかな極性は認められず、強い接着と伸展が認められた。GM-CSF刺激による細胞の移動は距離が長く直線的であったが、TNF-α刺激による細胞の移動は距離が短く蛇行的であった。MEK阻害剤により、GM-CSF及びTNF-αによって誘導される偽足の形成と細胞の移動が阻害され、蛇行的運動が優位となった。p38阻害剤により、GM-CSFによって誘導される
2次元パタンマッチングアルゴリズムに関する研究

コンピュータがマルチメディア化するにつれて、画像処理の高速化の必要性が高まってきている。本研究では、画像処理の中でも最も基本的なパタンマッチングのアルゴリズムの高速化を行った。初年度では、ピクセル値を0255段階のグレー値として表した場合についてのパタンマッチングの高速化を行なった。具体的に用いた手法としては、テキスト、パタン共に8×8のメッシュに区切り、そのグレー値の平均値を用いた粗画面を用いてマッチングを行ない、候補点を絞った。すなわち、2段階のピラミッド法により、マッチングの候補点を求め、次に、その付近を、正規化相互相関距離を用いて探索した。粗画面でのマッチングについては、グレー値の平均値でメッシュ点をソートしておき、パタンのグレー値の平均値の近い候補点に得点を与えるという方法をとった。これらにより、12MIPSのサンワークステーションで、512×512のテキスト中に128×128のパタンをみつけるのに3秒の時間を要した。2年目は上記のアルゴリズムを更に高速化するため、テキストを全部用いることなく、すなわち、サンプル化して粗画面をつくり、その上でマッチングを行った。これにより、マッチングの信頼度を損なうことなく、計算時間を1秒に短縮した。更にこの年には、カラー画像でもマッチングを行った。その結果、パタンを多少変形してもカラーの方がモノクロより高い信頼度でマッチングを行うことが判明した。また、ピクセルが0,1の2値の場合についてk個のミスマッチまで許す、いわゆる近似マッチングのアルゴリズムについて理論的解析を行った。これらの研究成果は、画像処理アルゴリズムに大きく寄与するものである。なお、関連する分野としてグラフアルゴリズムについても若干の成果を得た。この年度には、ピクセル値を0255段階のグレ-値として表した場合のマッチングについて研究を行なった。最も厳密な方法はすべての点について正規化相互相関を用いて最高相関の点を検出する方法であるが、この方法は時間がかかりすぎ、実用にはならない。そこで、パタンをm×mの正方形、テキストをn×nの正方形とするとき、この両者を正方形でメッシュに切って、グレ-値の平均値を求め、いわゆる情報圧縮を行なって高速化を行なった。これを多段階に行なう方法はピラミッド法となるが、圧縮計算にも時間がかかるため、本研究ではこれを1段階とした。具体的には、8×8の正方式に分割し、N=512/8=64とするとき、N^2個の方形のグレ-値をソ-トして、パタンのM^2個の平均グレ-値をニ分探索で探す方法でパタンマッチングを行なった。ここでM=128/8=16である。その後、候補の正方形の中から位置を特定する方法は通常の正規化相互相関法を用いた。この前半の計算と後半の計算のバランスをとるためには、8×8の正方形に分割することが最適であった。計算時間については、SUNワ-クステ-ション(約12MIPS)の上で約3秒、テキストの前処理の時間を除けば、約1秒であった。テキストの圧縮やソ-トは1度だけしておけばよいから、パタンマッチングを、パタンを変えて何度も行なった場合、この研究で提案する方法は、大変能率が良いことがわかった。認識率は全画面で96%、特徴のあるパタンなら100%であった。実験には、本科学研究費補助金で購入したスキャナを用いた。この年度には、2次元パタンマッチングについてさらに深い研究を行なった。まず、理論的な研究として、(n,n)サイズのテキストにおいて(m,m)サイズのパタンをκ個のミスマッチを許してみつける場合、平均時間において、O(kn^2/√<m>)時間のアルゴリズムを開発した。これはテキストを部分的にサンプル化してマッチングを行ない、見込みのないテキスト部分を捨てて行くことにより高速化したものである。

上記のアルゴリズムでは、ピクセル値に算術演算を行なわないで理論的に解析したわけであるが、実用的にはピクセル値に加減乗除を行なって更に高速化し、また信頼度を上げることができる。この場合の計算速度や信頼度の理論的解析は困難であるが、ピラミッド法を併用して、パターンの欠損や多小の回転といった状況でも、なお高い信頼度でパタンマッチングを行なうことに成功した。さらに、この年度には、カラー画像にも研究対象を広げ、マッチングアルゴリズムをR,G,Bの3つの値について行ない、最も可能性のある点をマッチングの位置とした。これにより、当然、3倍の時間を要したが、信頼度は飛躍的に向上した。たとえば、欠損や回転パタンに対してモノクロよりはるかに高い信頼度でマッチング位置をみつけることができた。このR,G,Bの3色の画像の処理は並列に行うことができるので、3台のプロセッサがあれば、モノクロ場合と同じ計算時間で高信頼度を達成できる。
変形性関節症の病態形成におけるmicroRNAの役割について

変形性関節症(OA)の病態形成におけるmicroRNA(miRNA)の関与について調査した。miR-125bは正常とOA両方の軟骨細胞で発現しており、その発現は正常軟骨細胞よりOA軟骨細胞において減少していた。さらに、OA軟骨細胞におけるIL-1β刺激によるADAMTS4の活性化はmiR-125bの過剰発現により抑制され、抑制することで活性が上昇した。これらの結果より、miR-125bはヒト軟骨細胞においてAggrecanase-1(ADAMTS4)の発現調節に関与することでOA病態形成に何らかの役割を果たしている可能性が示唆された。軟骨基質の中でも重要であるaggrecanの分解酵素であるADAMTS-5のmRNA阻害をする可能性のあるmiRNAをシークエンス上から推定し、そのmiRNAについて、OA軟骨より採取した軟骨細胞において発現が増加しているかどうかを検討している。正常軟骨細胞との比較を行うと同時に、炎症性サイトカインによる至芸を行う事によってそのmiRNAの発現増加するかどうかを検討中である。miRNAを細胞に過剰発現させることで、ADAMTS-5の蛋白発現が低下する傾向があることが確認できれば、promoter assayを行い、anti-senseによる阻害を行った場合の影響などをさらに検討していく。さらに他の分解酵素や軟骨基質の遺伝子発現に影響を与えていないかどうかを検討した後、軟骨細胞の肥大化と骨形成シグナルの発現や炎症反応に関する影響を調べて行く予定である。【目的.】変形性関節症(OA)の病態形成におけるmicroRNA(miRNA)の関与について調査すること。【結果】コンピューター解析により、ADAMTS4 mRNAの3'末端配列の一部にmiRNA-125bの配列の一部が相補性をもつことが分かった。miR-125bの発現は正常軟骨細胞と比較してOA軟骨細胞で低下していた。OA軟骨細胞ではIL-1βによりADAMTS4は発現増加し、miR-125bは抑制された。miR-125bの過剰発現はADAMTS4 mRNAの3'-UTR末端配列を含むrepor terconstructの活性を増加させ、OA軟骨細胞におけるIL-1βによるADAMTS4の蛋白産生と活性の増加を阻害した。【まとめ】miR-125bは正常とOA両方の軟骨細胞で発現し、その発現は正常と比較してOA軟骨細胞で低かった。以上より、miR-125bはヒト軟骨細胞においてADAMTS4の発現調節に関与していると考えた。
衝突海難に係るテキストからの認知行動プロセスの抽出および分析に関する研究

衝突海難の事故調査報告書から、事故に至るまでの操船者の認知行動プロセスにおける記述を自動的に抽出し、これまで分析の難しかった操船におけるヒューマンエラーの解析に多くの過去事例を適用できるようにした。海難審判裁決録における操船行動の表現に関する調査:衝突海難に関する記録文の中から、事故に至るまでの操船者の認知行動プロセスに係る記述を抽出し、テキスト内で実際にどのように表現されているかを調査した。操船者の挙動や心的態度を表す動詞、助動詞表現のほか、これらの推移が分かるよう時刻に関連する表現や操船環境を表す表現等を抽出し、分類した。また、主語となる名詞や操船時の目標物の表記法等をまとめ、略語等にも対応させた。テキストからの時系列操船行動データ抽出プログラムの製作:抽出した用語を元に、正規表現によるパターンマッチングを組み合わせて、時刻記述の解析結果と合わせて操船中の時系列の情報を抽出し、記録文における該当記述箇所を照合した上で、ハイライト表示等ができるようにした。この機能を20年分の衝突海難に適用し、操船行動における認知行動プロセスの時系列情報が抽出できることを確認した。また、パターンマッチングに必要な用語を蓄積し、マッチングの精度を向上させた。類似事例群における操船の認知行動プロセスの衝突海難における要因の分析:衝突海難を類似する事例群に分類し、衝突海難の態様を分析して、事例群ごとの特徴的な要因をまとめた。特に、認知行動プロセスの中で重要な位置づけを占める状況認識に関して、本研究で開発したシステムから抽出した各操船段階の操船者の認識状態、未認識状態の情報を整理したことにより、認知行動プロセスにおける要因およびそれぞれの寄与の割合を示すことができた。1)海難審判裁決録における操船行動の表現に関する調査...衝突海難に関する記録文の中から、事故に至るまでの操船者の認知行動プロセスに係る記述を抽出し、テキスト内で実際にどのように表現されているかを調べてきた。また、主語となる名詞や操船時の目標物の表記法等をまとめ、略語等に対応できるようにした。2)テキストからの時系列操船行動データ抽出プログラムの製作...抽出した用語を元に、正規表現によるパターンマッチングを組み合わせて、時刻記述の解析結果と合わせて操船中の時系列の情報を抽出し、記録文における該当記述箇所を照合した上で、ハイライト表示等ができるようにした。3)領域辞書の製作...上述の正規表現によるパターンマッチングにより必要な情報が十分取得できることが判明したため、汎用の自然言語処理ツールを使用せずに機能を実装してきた。このため、領域辞書を使用していない。ただし、パターンマッチング等の対象となる必要な用語の蓄積は同様の方法で行っている。4)抽出結果の確認...サンプリングした事例データに処理を適用して、結果とテキスト内容を照合することでプログラムの動作確認を行ってきた。現在、処理結果の評価中である。操船行動等の抽出の技術的な内容については、計画時に考えていた範囲内で処理精度が出そうである。サンプリングデータの仕分けなどで手作業が入る部分に関しては研究補助員の調達が難しかった分作業に遅れがでているが、今年度は実施できる見込みである。昨年度に作成した処理プログラムによる処理結果を受けて、今年度は操船行動の系統化と類似事例群に対する衝突海難の種類による操船行動の実態等との関連を確認していく予定である。このため、以下のようなステップを踏む。1)時系列操船行動の類似度推定プログラムの製作時系列化した操船行動データに関し、ベクトル空間モデルを適用することで、ベクトル計算と用いた類似度推定を行えるようにする。これを用いて類似性の高い事例群をまとめることができる。2)類似事例群における操船の認知行動プロセスの衝突海難における要因の分析類似する事例群に対して、衝突海難の態様を分析して、事例群ごとの特徴的な要因があるかどうかを確認する。研究補助員によるサンプリングデータの照合作業を実施するため、謝金と必要な機材の購入を行う。他に、各地の航路等に関する資料、処理プログラムでの表示に必要なライブラリ等を購入予定である。
サハリン油田からの油流出事故を想定した地域防災対策に関する研究

1997年1月2日未明に発生したロシアタンカー・ナホトカ号重油流出事故(以下、ナホトカ事故と称す。)は、沿岸域という利権が複雑に絡む領域に多大な被害を与えた。また、回収作業において、適切な回収作業が実施されたとはいえず、具体的な対応の難しさをドラスチックに国民に知らしめる事件となった。エクソンバルディーズ号重油事故が既に示しているように、この種の災害は、発生原因が人為的であるものの、環境に影響を与える自然災害であるという認識が必要であり、対策においても、環境影響評価においても、事故の影響の広域的な広がりと長期的でしかも複雑な環境的影響が特徴であるため、学際的な科学的知見を必要とする。このため、本研究では、これまで代表者らが構築してきた要素技術を拡張・インテグレーションし、以下の研究を行なった。1.重油漂着シミュレーションの拡張代表者が既に作成した重油漂着モデルは、沖合での流出重油の挙動を対象にしたものであり、沿岸域における重油の挙動を示すためには沿岸域の二次元海流場のデータが必要とされる。このため、代表者らが既に開発しているXバンドレーダから得られる海流場のパラメータをシミュレーションプログラムに入力する事ができるシステムを構築した。このため、重油漂着シミュレーションに必要なパラメータのXバンドレーダによる取得精度の検討を北海道開発局の現地観測データと比較することによって実施した。レーダデータについては、紋別のオホーツク流氷研究センターのレーダを借用し、ビデオ信号で取りこまれるレーダデータは立正大学保有のWAMOS(高速A/D変換機)で行なった観測結果を使用した。レーダデータと観測データとの比較の結果、十分な精度で検証できず、アシミュレーションには至らなかった。2.ESIマップの作成昨年度完成させたESIマップに社会情報として魚場情報を加え、自然情報のみに依存したESIランクの再評価を地理情報システム(ARCVIEW)により行った。自然情報では脆弱でない海岸も、魚場情報によって脆弱な海岸になるケースがあり、油災害時に自然情報と魚場情報との優先順位をつけることは現実的には困難であることが示唆され、油流出事故に備えて事前に調整をする事が重要であり、地域防災計画等で、地域の特性を考慮しつつ優先順位をつける手法を確立させる必要がある事を示した。3.油流出に備えた地域防災計画の策定1,2の成果および、本研究による調査したナホトカ重油事故時の漁業被害額の算定基準および、請求額との乖離の調査結果および、USA、韓国等の地域防災計画を参考に、既存の地域防災計画には含まれない項目を列挙し、日本での油流出事故時の地域防災計画に含むべき項目について検討し、日本における既存のマニュアルには油防除用機材についてのみであり、災害時のアクションを規定する記載がない部分を列挙し、地域防災計画に盛り込むべき内容を明らかにした。3.油流出に備えた地域防災計画の策定1,2の成果および、本研究による調査したナホトカ重油事故時の漁業被害額の算定基準および、請求額との乖離の調査結果

および、USA、韓国等の地域防災計画を参考に、既存の地域防災計画には含まれない項目を列挙し、日本での油流出事故時の地域防災計画に含むべき項目について検討し、日本における既存のマニュアルには油防除用機材についてのみであり、災害時のアクションを規定する記載がない部分を列挙し、地域防災計画に盛り込むべき内容を明らかにした。1997年1月2日未明に発生したロシアタンカー・ナホトカ号重油流出事故(以下、ナホトカ事故と称す。)は、沿岸域という利権が複雑に絡む領域に多大な被害を与えた。また、回収作業において、適切な回収作業が実施されたとはいえず、具体的な対応の難しさをドラスチックに国民に知らしめる事件となった。エクソンバルディーズ号重油事故が既に示しているように、この種の災害は、発生原因が人為的であるものの、環境に影響を与える自然災害であるという認識が必要であり、対策においても、環境影響評価においても、事故の影響の広域的な広がりと長期的でしかも複雑な環境的影響が特徴であるため、学際的な科学的知見を必要とする。このため、本研究では、これまで代表者らが構築してきた要素技術を拡張・インテグレーションし、以下の研究を行なう。1.重油漂着シミュレーションの拡張(1)重油漂着シミュレーションの拡張これまで構築した重油漂着シミュレーションシステムは日本海を対象領域としており、オホーツク沿岸ように計算領域を拡張し、想定される油流出事故を模擬的に発生させたシミュレーションを行ない検証した。(2)Xバンドレーダによる沿岸域の二次元海流場データの取得精度の検討代表者が既に作成した重油漂着モデルは、沖合での流出重油の挙動を対象にしたものであり、沿岸域における重油の挙動を示すためには沿岸域の二次元海流場のデータが必要とされる。このため、既に開発しているXバンドレーダから得られる海流場のパラメータをシミュレーションプログラムに入力することを検討した。このため、紋別のオホーツク流氷研究センターのレーダを借用し連続観測を開始した。ビデオ信号で取りこまれるレーダデータは立正大学保有のWAMOS(高速A/D変換機)で行なった。データの検証は、北海道開発局等の同期観測データと、新設の簡易波浪観測装置により行う予定であったが、観測時期が合わず、次年度に行う事になった。2.沿岸域脆弱性指標の再評価沿岸域脆弱性指標に関連する要素として、地形要素に加え魚場、定置網の位置等の社会情報を加えることにより、自然条件で脆弱でない海岸が、社会情報を考慮する脆弱になりうる事を明らかにした。3.油流出に備えた地域防災計画の策定準備NOAAの作成したホノルルにおけるContingency Planや韓国での同種の事例を参考にし、地域防災計画に含めるべき項目につき調査した。本年度は、以下の内容を実施した。1.重油漂着シミュレーションの拡張代表者が既に作成した重油漂着モデルは、沖合での流出重油の挙動を対象にしたものであり、沿岸域における重油の挙動を示すためには沿岸域の二次元海流場のデータが必要とされる。このため、代表者らが既に開発しているXバンドレーダから得られる海流場のパラメータをシミュレーションプログラムに入力する事ができるシステムを構築した。このため、重油漂着シミュレーションに必要なパラメータのXバンドレーダによる取得精度の検討を北海道開発局の現地観測データと比較することによって実施した。
動的空間への没入感:感覚系と運動系の統合に関する実験的研究

本研究は動的空間への没入感について、感覚系と運動系の統合、時間知覚における視覚と聴覚の統合、バーチャルリアリティによる広視野提示、同物体効果という、4つの観点から検討した。【感覚系と運動系の統合】視野闘争について視覚と手の運動の関係を調べる実験を行った。左眼と右眼に運動画像を提示し、片方の眼の画像は手の動きと同位相に動かし、もう片方の眼の画像は手の動きと逆位相に動かした。結果は、位相の違いは視野闘争に若干の影響を持つことを示し、感覚系と運動系の関係について新たな展望を拓いた。【時間知覚における視覚と聴覚の統合】時間順序の知覚について、視覚と聴覚の交互作用の時空間特性を検討する実験を行った。時間的に近接して2光点を左右に提示して提示順序を判断するとき、その光点提示に時間先後してやはり左右に音を提示するという事態を設定し、音の提示順序が光点の提示順序に及ぼす効果を計測した。その結果、視聴覚の交互作用には左右という空間的要因が大きく影響し、光点と音の左右が同じときには促進的効果が見られ、左右が違うときには抑制的効果が見られた。この研究は国際会議で発表し、『認知心理学研究』に投稿し採録された。【バーチャルリアリティによる広視野提示】視聴覚の時空間交互作用に関して、研究分担者が所属する産業技術総合研究所が保有するバーチャルリアリティ装置を用いた広視野提示条件で検討した。このような提示方法のときには、視覚誘導性自己運動感覚(ベクション)が生起する。実験結果から、ベクションが生起しているときには、視覚刺激が聴覚の時間順序判断に影響するという新規性が高い結論が得られた。この研究は、一部をIEICE Transactionsに投稿し採録され、国際会議で発表し、他の部分を国際誌に投稿した。【同物体効果】同物体効果にテクスチャが及ぼす影響を検討した研究を、IEICE Transactionsに投稿し採録された。本研究は動的空間への没入感について次の3つの観点から検討した:(1)感覚系と運動系の統合,(2)異種感覚系の統合,(3)広視野提示.(1)については,視野闘争について視覚と手の運動との関係を調べる実験を行った.左右の眼に異なる動画像を提示し,片方の画像の動きを手の動きと同期させもう片方の画像は0.5秒の時間ずれを与えた.結果は,同期の有無と手の左右に相関関係が見られた.視野闘争は,現象が発見されて以来2世紀にわたり視覚情報処理の初期過程の性質を反映するものとして理解されているが,この実験は運動制御系の関与という全く異なる側面を検討するものであり,意義が大きい.それゆえこの実験は17年度も継続して行う.(2)については,視覚刺激と聴覚刺激の時間順序判断の関係を調べた.聴覚刺激を時間間隔をおいて左右に提示し,その時間間隔に視覚刺激を数十ミリ秒の間隔をおいて提示する実験を行い,聴覚が視覚に影響すること示した.結果は『認知心理学研究』に投稿し受理された。(3)については,没入型バーチャルリアリティ装置を用いた実験を行った。この装置を用いて提示した動画像を数秒間観察し続けていると,体が浮遊し動画像の動きと逆向きに動いているかのような自己運動感覚が生じる.われわれは,この自己運動感覚が発生しているときに2つの視覚刺激をわずかな時間間隔で提示すると,自己運動感覚側の視覚刺激が先行して知覚されることを示した.結果はIEICE Transactions on Information and Systemsに投稿し受理された.

本研究は動的空間への没入感について、感覚系と運動系の統合、時間知覚における視覚と聴覚の統合、バーチャルリアリティによる広視野提示、同物体効果という、4つの観点から検討した。【感覚系と運動系の統合】視野闘争について視覚と手の運動の関係を調べる実験を行った。左眼と右眼に運動画像を提示し、片方の眼の画像は手の動きと同位相に動かし、もう片方の眼の画像は手の動きと逆位相に動かした。結果は、位相の違いは視野闘争に若干の影響を持つことを示し、感覚系と運動系の関係について新たな展望を拓いた。【時間知覚における視覚と聴覚の統合】時間順序の知覚について、視覚と聴覚の交互作用の時空間特性を検討する実験を行った。時間的に近接して2光点を左右に提示して提示順序を判断するとき、その光点提示に時間先後してやはり左右に音を提示するという事態を設定し、音の提示順序が光点の提示順序に及ぼす効果を計測した。その結果、視聴覚の交互作用には左右という空間的要因が大きく影響し、光点と音の左右が同じときには促進的効果が見られ、左右が違うときには抑制的効果が見られた。この研究は国際会議で発表し、『認知心理学研究』に投稿し採録された。【バーチャルリアリティによる広視野提示】視聴覚の時空間交互作用に関して、研究分担者が所属する産業技術総合研究所が保有するバーチャルリアリティ装置を用いた広視野提示条件で検討した。このような提示方法のときには、視覚誘導性自己運動感覚(ベクション)が生起する。実験結果から、ベクションが生起しているときには、視覚刺激が聴覚の時間順序判断に影響するという新規性が高い結論が得られた。この研究は、一部をIEICE Transactionsに投稿し採録され、国際会議で発表し、現在は国際誌に投稿を準備している。【同物体効果】同物体効果にテクスチャが及ぼす影響を検討した研究を、IEICE Transactionsに投稿し採録された。
G-CSFのAPOPTOSIS誘発作用を応用した白血病の治療に関する実験的研究

放射線誘発マウス骨髄性白血病細胞株C2M-A5株を移植されたマウスは白血病を発症し全例死亡したが、移植翌日からG-CSFを皮下注射すると、マウスは白血病の発症を免れ、生存し続けた。このようなG-CSFによる白血病発症の抑制はG-CSFによるC2M-A5細胞のアポトーシスの誘導によることが明らかにされた。G-CSF以外の造血因子について検討したところ、GM-CSFおよびIL-3にも同様の効果があることが判明した。このようなGM-CSFによるC2M-A5細胞に対する抑制効果は、抗G-CSF抗体および抗IL-3抗体存在下でも認められ、また、IL-3による抑制効果は抗G-CSF抗体および抗GM-CSF抗体の存在下でも認められたことから、これら造血因子によるC2M-A5細胞に対する抑制効果はそれぞれの造血因子の独立した効果であることが推察された。さらに、GM-CSFをC2M-A5細胞移植マウスに投与したところ、マウスの白血病発症が抑制されたことから、GM-CSFによるC2M-A5細胞の抑制効果がin vivoでも確認された。一方、Epo,M-CSF,SCF,LIF,EDF,IL-1,IL-4,IL-5,IL-6,IL-7,IL-11などの造血因子には、このような効果は認められなかった。次に、G-CSFによるC2M-A5細胞のアポトーシス誘導と癌遺伝子との関連について検討したところ、G-CSFによるアポトーシス誘導に先立ち、c-mycの発現が認められた。しかし、jun,fos,myb,sis,scr,erb-Aなどの癌遺伝子の発現は認められなかった。このことから、G-CSFによるアポトーシス誘導にはc-mycの関与が示唆された。さらにG-CSFによるC2M-A5細胞のアポトーシス誘導と細胞周期との関連性を検討したところ、細胞がG_O/G_1期に集積し、S期の比率が低下してアポトーシスが誘導され、細胞周期の停止状態では誘導されなかったことから、細胞周期の回転がアポトーシスの誘導に必要であることが示唆された。放射線誘発マウス骨髄性白血病細胞株C2M-A5株を移植されたマウスは白血病を発症し全例死亡したが、C2M-A5細胞移植翌日からG-CSFを皮下注射すると、マウスは白血病の発症を免れて生存し続けた。このようなG-CSFによる白血病発症抑制のメカニズムを検討するため、C2M-A5細胞に対するG-CSFの効果をin vitroで検討したところC2M-A5細胞はG-CSF非存在下では約24時間のdoubling timeで殖能するが、G-CSFが存在すると48時間後には自己再生能が低下し、マウスに対する白血病発症能が失われることが判明した。また、同時にC2M-A5細胞の核の断片化、および電気泳動にてDNAのladder formationが認められたため、G-CSFによる白血病発症抑制の機序にC2M-A5細胞のapoptosisが極めて重要な役割を果たしていることが推定された。G-CSF以外のサイトカインにも同様な効果が認められるか否かについて検討したところ、GM-CSFおよびIL-3も同様な作用が持つことが判明した。

一方、M-CSF,IL-1,IL-4,IL-5,IL-6,IL-7,EDF,SCF,ATRA,Ara-Cなどには効果がないことが明らかになった。また、G-CSFによる癌遺伝子の活性化について検討したところC2M-A5細胞ではG-CSFによってc-mycの発現が誘導されてくることを示唆する成績が得られた。apoptosisは細胞の増殖と関係なく起こることから間期死と考えるのが一般的であるが、本研究は白血病細胞のような増殖する系でもapoptosisが誘発されることを示すものと考えられる。C2M-A5細胞ではG-CSFと接触後少なくとも1回の細胞分裂の後にapoptosisが誘発されると考えられるので、apoptosisと細胞周期との関連性についても今後検討してゆく必要があると考えられた。放射線誘発マウス骨髄性白血病細胞株C2M-A5に対するアポトーシス誘導効果の有無をG-CSF以外の造血因子について検討したところ、GM-CSFおよびIL-3にも同様の効果のあることが判明した。すなわち、C2M-A5細胞の培養系にこれら造血因子を添加すると、細胞のviabilityの低下、細胞増殖の抑制、自己増殖能の抑制、好中球様細胞への形態変化、およびDNAのフラグメント化が認められた。GM-CSFによるC2M-A5細胞に対する抑制効果は、抗G-CSF抗体および抗IL-3抗体存在下でも認められ、また、IL-3による抑制効果は抗G-CSF抗体および抗GM-CSF抗体の存在下でも認められたことから、これら造血因子によるC2M-A5細胞に対する抑制効果はそれぞれの造血因子の独立した効果であることが推察された。さらに、GM-CSFをC2M-A5細胞移植マウスに投与したところ、マウスの白血病発症が抑制されたことから、GM-CSFによるC2M-A5細胞の抑制効果がin vivoでも確認された。これに対して、Epo,M-CSF,SCF,LIF,EDF,IL-1,IL-4,IL-5,IL-6,IL-7,IL-11などの造血因子には、このような効果は認められなかった。次に、G-CSFによるC2M-A5細胞のアポトーシス誘導と癌遺伝子との関連について検討したところ、G-CSFによるアポトーシス誘導に先立ち、c-mycの発現が認められた。しかし、jun,fos,myb,sis,scr,erb-Aなどの癌遺伝子の発現は認められなかった。このことから、G-CSFによるアポトーシス誘導にはc-mycの関与が示唆された。さらに、G-CSFによるC2M-A5細胞のアポトーシス誘導と細胞周期との関連性を検討したところ、細胞がG_0/G_1期に集積し、S期の比率が低下してアポトーシスが誘導され、細胞周期の停止状態では誘導されなかったことから、細胞周期の回転がアポトーシスの誘導に必要であることが示唆された。
新規DAMPｓHSPB8に着目した治療応用への挑戦

重症臓器不全のメカニズムとして、細胞の構成成分の一部が重度の炎症において細胞外に放出され、炎症反応等の生体反応を生じさせることが報告されている。このようなタンパク質をDAMPsと呼び、現在までに数々の蛋白が報告されている。今回の研究では、新規にDAMPsとなりうるものがあるか否かを検索した。その結果、Heat Shock Protein 27が急性の重度炎症反応時に生じる臓器障害に関与していることが証明され、同種の治療ターゲットになりうる可能性が示唆された。今回の研究テーマとなっているDamage-associated molecular pattern molecules (DAMPs)とは、細胞の構成成分でありながら、重度の炎症において細胞外に放出され、遠隔臓器で炎症反応等の様々な生体反応を生じさせる物質の総称である。代表的な蛋白としてはHMGB1が知られている。このHMGB1は元来核内蛋白質であり、DNAを核内に畳み込むうえで重要な役割を担っていることが知られていた。しかし、一度重度の炎症反応が生じると、細胞の崩壊や細胞外への分泌により血中のHMGB1濃度が上昇し、遠隔臓器での炎症反応の増悪と臓器障害に大きく関与していることがわかってきた。本研究の目的は、この様なDAMPsの候補となる蛋白質の候補を見つけることにある。そこでまず初めの研究として、ラットを用いたLPS投与全身性炎症反応モデルを使用して、DAMPs候補となる生体内の物質について検索を開始することとした。LPS投与後の血液を継時的に採取することで、血液中のDAMPs候補因子を絞る作業を行い、この中でHeat Shock Protein 27(HSPB8)を新たな因子として発見することが出来た。このHSPB8は、今回の研究にて血液中に継時的に上昇することが初めて証明され、重症炎症性病変において非常に重要な役割を担っている可能性があると考えられた。そして、更に本年度の研究成果としてHSPB8以外のDAMPs候補としてHistone蛋白質の存在も示唆されるデータを得ており、実験時間と費用に余力があれば、本研究期間内にこのHistone蛋白質についても検討を行うこととする。今回の研究テーマとしては、重症臓器不全のメカニズムの一つとして最近注目を集めているDamage-associated molecular pattern molecules (DAMPs)に着目した。DAMPsとは細胞の構成成分でありながら、重度の炎症において細胞外に放出され、遠隔臓器で炎症反応等の様々な生体反応を生じさせる物質の総称であり、代表的な蛋白としてはHMGB1が知られている。現在までに知られているDAMPs以外にキー蛋白となりうるものがあるか否かを検索することである。昨年までの研究では、ラットを用いたLPS投与全身性炎症反応モデルを使用し、DAMPs候補となる生体内の物質について検索した結果、Heat Shock Protein 27(HSPB8)を新たな因子として見出すことに成功した。そこで、本年度は敗血症を中心とした重症臓器不全モデルとして臨床に近いラット盲腸結紮先行モデルを用いてHSPB8の影響を検討した。血液中のHSPB8の濃度の上昇に伴い、肺組織にて急性肺障害様の所見を認めることが分かった。これらの結果により、急性臓器障害におけるHSPB8の関与が強く疑われたため、リコンビナントHSPB8を用いた研究に取り掛かった。HSPB8を100μg/kg投与した際の肺組織の変化について検討を加えた。6時間後の肺組織において肺胞内への炎症細胞の浸潤や間質の肥厚などの急性肺障害と判断できる像の存在を見出した。本年度の研究にてHSPB8が初めて臓器障害に関与していることが証明され、重症炎症性病変において非常に重要な役割を担っている可能性が高いと考えられた。今回の研究テーマは、重症臓器不全のメカニズムの一つとして最近注目を集めているDamage-associatedmolecul arpattern molecules(DAMPs)である。現在までに知られているDAMPs以外にキー蛋白となりうるものがあるか否かを検索した結果、ラットを用いたLPS投与全身性炎症反応モデルにおいて、Heat Shock Protein 27(HSPB8)を新たな因子として見出すことに成功した。昨年度までの研究において、ラット盲腸結紮先行モデルの血液中HSPB8濃度が上昇し、結果として肺組織にて急性肺障害様の所見を認めることが分かった。更に、リコンビナントHSPB8を100μg/kg投与すると、6時間後の肺組織において肺胞内への炎症細胞の浸潤や間質の肥厚などの急性肺障害と判断出来る像の存在を見出した。最終年度である本年度の研究にてHSPB8をマウスマクロファージ系細胞RAW264.7細胞において、添加した際のサイトカイン誘導作用を検証した結果、添加後容量依存的にサイトカインを誘導し、更にその誘導作用は6時間後から急激に上昇することが分かった。そして、そのメカニズムとして、NF-kBを中心とした細胞内シグナル伝達に変化を与える事での効果であることが証明された。今回の研究により、HSPB8が初めて臓器障害に関与していることが証明され、重症炎症性病変において非常に重要な役割を担っている可能性が高いことが証明された。

このようなタンパク質をDAMPsと呼び、現在までに数々の蛋白が報告されている。今回の研究では、新規にDAMPsとなりうるものがあるか否かを検索した。その結果、Heat Shock Protein 27が急性の重度炎症反応時に生じる臓器障害に関与していることが証明され、同種の治療ターゲットになりうる可能性が示唆された。昨年度までの研究において、重症炎症反応時におけるDAMPsの候補検索において、HSPB8という候補蛋白質の目星をつけることが出来た。さらに、研究を進めることでこのHSPB8が新規のDAMPs候補蛋白質として可能性がきわめて高いことが証明されたと考えている。このことは、本研究の初期に設定した目標の一つであり、達成できたことは重要な進展ととらえている。次年度は最終年度となるため、現在までの結果をもとに、HSPB8自体に催炎症作用があるか否かについてを中心に検討を加える予定としている。さらに時間的な余裕があれば、HSPB8がそのようなシグナルを介して炎症を生じさせるかについて、その詳細なメカニズムに対する検討を加える予定としている。しかし、これらの検討課題は膨大であり、本研究期間においてどの程度まで達成できるかが不明であるため、現在までの達成度については上記の区分とした。集中治療領域における重度臓器障害に対する新規メカニズムの解明と治療法の開発本年度の研究において、検索できたHSPB8が炎症反応時の重要なメディエーターである可能性について検討し、ラットモデルにおいて確認することができた。最終年度では、HSPB8のリコンビナント蛋白質を用いた、マウスマクロファージ細胞であるRAW264.7細胞を利用したHSPB8の添加による細胞内シグナルの解析、サイトカイン類の発現についての解析を加え、HSPB8のもつ役割等を明らかにしていく予定にしている。これらの研究を円滑に進めるために、学内にて本研究を行うために必要な設備の確認や装置を扱うために研究室内にて連携をすべく相談を開始している。最終年度の研究では高額な測定キットを用いる予定としており、できる限り予算の使用法に配慮し、次年度の繰越制度を利用することで、資金不足にて研究できないといった事態が生じないように配慮した。また、本年度の研究においてHSPB8を新規のDAMPs候補蛋白質として同定したが、次年度以降の研究にてDAMPsとして作用していないことが判明した場合には、本年度の研究結果にて得られた他のDAMPs候補として挙げられるHistone蛋白質等に焦点を絞り直し、HSPB8のみにこだわらずに柔軟な思考で実験を遂行し、年度内に一定の成果を上げることを目標にしていく。今回の研究テーマにおいて一番難しいと思われた、重症炎症反応時におけるDAMPsの候補検索において、初年度内にてHSPB8という候補蛋白質の目星をつけることが出来た。更に、Histone蛋白質においても重症炎症反応時において上昇する可能性を見出すことに成功しており、本分野での研究の発展を期待できる結果を得ることができた。
サツマイモ野生種における自然不和合性遺伝子産物の分子生物学的解析

本研究は,サツマイモ野生種における自家不和合性遺伝子(S遺伝子)の産物を明らかにすることを目的として,雌蘂で発現しているmRNAや蛋白質の分析を行なった.まず,サツマイモと同じ胞子体型自家不和合性を持つアブラナ科植物ではS遺伝子産物としてリセプターキナーゼ(SRK)が同定されていることから,SRK類似産物の検索を行なった.柱頭のcDNAライブラリーから得たIRK1クローンの解析から,サツマイモ野生種の雌蘂や雄蘂でもリセプターキナーゼが発現しているが,この酵素蛋白質はS遺伝子座の産物ではないことがRFLP分析から明らかになった.同様に,ナス科植物の自家不和合性に関与しているリボヌクレアーゼ(S.RNase)がサツマイモ野生種の自家不和合性にも関わっているかどうかを検証するため,柱頭cDNAクローンの解析を行なった.得られたRNaseクローンはナス科のRNaseと高い相同性が認められたが,これをコードする遺伝子はS遺伝子座と遺伝的に連鎖していないことが明らかとなった.一方,柱頭組織の蛋白質抽出液について二次元電気泳動を行ない,S遺伝子に特異的な蛋白質の検索を行なった結果,S遺伝子型個体に特異的と考えられる比較的メジャーな蛋白質スポットが,酸性ないし中性付近の6080kDのサイズ範囲に見い出された.2つの遺伝子型に分離する集団から得た各々3個体について分析した結果,優性遺伝子に相当する特異的な蛋白質スポットが検出され,ヘテロ型個体において検出される蛋白質スポットと表現型とは完全に一致していることが確かめられた.以上の結果から,サツマイモ野生種の柱頭においてS遺伝子産物に相当する蛋白質が同定された.今後,これら蛋白質のN末端のアミノ酸配列の決定やこの蛋白質をコードするcDNAクローンの解析などを通して,サツマイモ野生種の自家不和合性に関与する蛋白質の性質を明らかにしていたと考えている.本研究は,サツマイモ野生種における自家不和合性遺伝子(S遺伝子)の産物を明らかにすることを目的として,雌蘂で発現しているmRNAや蛋白質の分析を行なった.まず,サツマイモと同じ胞子体型自家不和合性を持つアブラナ科植物ではS遺伝子産物としてリセプターキナーゼ(SRK)が同定されていることから,SRK類似産物の検索を行なった.柱頭のcDNAライブラリーから得たIRK1クローンの解析から,サツマイモ野生種の雌蘂や雄蘂でもリセプターキナーゼが発現しているが,この酵素蛋白質はS遺伝子座の産物ではないことがRFLP分析から明らかになった.同様に,ナス科植物の自家不和合性に関与しているリボヌクレアーゼ(S.RNase)がサツマイモ野生種の自家不和合性にも関わっているかどうかを検証するため,柱頭cDNAクローンの解析を行なった.得られたRNaseクローンはナス科のRNaseと高い相同性が認められたが,これをコードする遺伝子はS遺伝子座と遺伝的に連鎖していないことが明らかとなった.一方,柱頭組織の蛋白質抽出液について二次元電気泳動を行ない,S遺伝子に特異的な蛋白質の検索を行なった結果,S遺伝子型個体に特異的と考えられる比較的メジャーな蛋白質スポットが,酸性ないし中性付近の6080kDのサイズ範囲に見い出された.2つの遺伝子型に分離する集団から得た各々3個体について分析した結果,優性遺伝子に相当する特異的な蛋白質スポットが検出され,ヘテロ型個体において検出される蛋白質スポットと表現型とは完全に一致していることが確かめられた.以上の結果から,サツマイモ野生種の柱頭においてS遺伝子産物に相当する蛋白質が同定された.今後,これら蛋白質のN末端のアミノ酸配列の決定やこの蛋白質をコードするcDNAクローンの解析などを通して,サツマイモ野生種の自家不和合性に関与する蛋白質の性質を明らかにしていたと考えている.サツマイモ近縁野生種Ipomoea trifidaは、胞子体型自家不和合性を有し、この自家不和合性は1遺伝子座のS-複対立遺伝子によって支配されていることを、すでに我々は明らかにしている。本研究はこのS-遺伝子をクローニングしその構造と機能を明らかにすることを目的としている。I.trifidaの属するヒルガオ科植物は、ナス科植物と近縁関係にあることから、ナス科で同定されているS-RNaseがI.trifidaの不和合性にも関与しているかどうかを検討した。S-RNaseの保存領域に相当するアミノ酸配列からプライマーを合成し、開花前日の柱頭から得たmRNAを鋳型にしてRT-PCRを行なった結果、期待されるサイズのPCR産物を得た。このPCR産物をプローブとして、柱頭のcDNAライブラリーからスクリーニングを行ない、完全長のcDNAクローンを得た。このcDNAクローンの塩基配列の解析から、ナス科のS-RNaseと相同性が認められRNaseをコードするクローンであることが明らかになった。ノーザン分析の結果、このRNaseをコードする遺伝子は柱頭と花粉で特異的に発現していることが確認された。サザン分析から、このRNaseはS-遺伝子座とは連鎖していないが、S-遺伝子座と連鎖しているシグナルも認められたことから、Ipomoea属の自家不和合性にS-RNaseが関与している可能性が高いことを明らかにした。今後、このS-遺伝子座と連鎖しているシグナルに相当するcDNAのクローニングとその解析を行なう予定である。本研究では,サツマイモ野生種における自家不和合性遺伝子(S遺伝子)の産物を明らかにすることを目的として,雌蕊で発現しているmRNAや蛋白質の分析を行なった.

まず,サツマイモと同じ胞子体型自家不和合性を持つアブラナ科植物ではS遺伝子産物としてリセプターキナーゼ(SRK)が同定されていることから,SRK類似産物の検索を行なった.柱頭のcDNAライブラリーから得たIRK1クローンの解析から,サツマイモ野生種の雌蕊や雄蕊でもリセプターキナーゼが発現しているが,この酵素蛋白質はS遺伝子座の産物ではないことがRFLP分析から明らかになった.同様に,ナス科植物の自家不和合性に関与しているリボヌクレアーゼ(S-RNase)がサツマイモ野生種の自家不和合性にも関わっているかどうかを検証するため,柱頭cDNAクローンの解析を行なった.得られたRNaseクローンはナス科のRNaseと高い相同性が認められたが,これをコードする遺伝子はS遺伝子座と遺伝的に連鎖していないことが明らかとなった.一方,柱頭組織の蛋白質抽出液について二次元電気泳動を行ない,S遺伝子に特異的な蛋白質の検索を行なった結果,S遺伝子型個体に特異的と考えられる比較的メジャーな蛋白質スポットが,酸性ないし中性付近の6080kDaのサイズ範囲に見い出された.2つの遺伝子型に分離する集団から得た各々3個体について分析した結果,優性遺伝子に相当する特異的な蛋白質スポットが検出され,ヘテロ型個体において検出される蛋白質スポットと表現型とは完全に一致していることが確かめられた.以上の結果から,サツマイモ野生種の柱頭におけるS遺伝子産物に相当する蛋白質が同定された.今後,これら蛋白質のN末端のアミノ酸配列の決定やこの蛋白質をコードするcDNAクローンの解析などを通して,サツマイモ野生種の自家不和合性に関与する蛋白質の性質を明らかにしたいと考えている.