hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵癌根治のための新しい診断・治療

特異的染色によりその腫瘍血管密度を測定し,血管増殖因子との関連を検討した.VEGFやPD-ECGFが膵癌細胞あるいは癌組織内浸潤リンパ球に強発現し,これらと腫瘍血管新生との間に密接な相関が認められた.したがって,膵癌の新しい治療法を目指した今後の研究の展開にとって,基底膜破壊酵素や血管増殖因子を分子標的とした血管新生阻害が重要であることが示唆される.1.胎児膵での原始膵管細胞からの分化増殖機構の検討:胎生6週から32週の胎児膵標本を採取し,時間特異的ならびに空間特異的に発現するアポトーシス関連因子・増殖因子・分化誘導因子・膵内分泌ホルモンを免疫組織学的に検討した.その結果,アポトーシス抑制因子では,Bcl-XLは全ての膵構成細胞(内分泌細胞・腺房細胞・導管系細胞)に全ての週令で高発現し,Mcl-1は内分泌細胞で高発現するが,Bcl-2はどの細胞でも発現していないことが明らかになった.一方,アポトーシス誘導因子のBaxは全ての膵構成細胞に弱発現していたが,TUNEL染色ではアポトーシスは確認できなかった.総合すると,時間空間的に特異的なアポトーシス抑制因子が発現することにより,細胞の自殺機構が作動することなく膵が形成されることが判明した.またPCNA染色の結果,胎生初期では全ての膵構成細胞の約80%に細胞増殖がみられるも,内分泌細胞の増殖は胎生中期までに終了し,外分泌系細胞の増殖は胎生後期まで継続することが判明した.また,胎生初期には原始膵管細胞から内分泌細胞が分化増殖する像を同定しえた.これらの研究成果に基づき,次年度研究では,原始膵管細胞からの分化増殖機構と膵癌発癌の関連性を追求する.2.膵癌の腫瘍血管構築様式と血管新生の機序の検討:前年度研究で,膵癌の腫瘍血管新生とVEGF・PD-ECGF・MMP・MT-MMPなどの関連性を明らかにしたが,今年度研究では,血管内皮細胞の遊走に着目し,CXCケモカインであるSDF-1とその受容体CXCR-4の関与を細胞生物学的に明らかにした.2年間の継続研究で,腫瘍血管新生の多段階のステップである基底膜破壊・内皮細胞の遊走・増殖などの機構を明らかにしたので,これらに対する特異的阻害剤を用いて実験モデルでの治療実験に次年度研究を発展させる.1.膵癌を構成する膵管系幹細胞と内分泌細胞の同定PDX-1は原始膵原基から膵管系細胞や内分泌細胞へ分化する膵発生過程で必須の分化誘導因子である.膵癌発生母地と考えられる膵管系幹細胞を同定することを目的として,膵管不完全結紮モデルにおいてPDX-1発現を検索し,過形成性膵管上皮にPDX-1発現細胞が存在することを明らかにした.しかも持続的膵管内圧亢進によってPDX-1発現細胞が内分泌系細胞に分化する像が得られ,PDX-1発現の検索が膵管系幹細胞同定に有用であると考えられた.そこで臨床検体において,膵癌近傍の非癌部膵における異型膵管上皮のPDX-1発現を検討中である.2.胎児膵での原始膵管細胞からの分化増殖機構の検討前年度研究のヒト胎児膵における検討で,胎生初期に原始膵管細胞から内分泌細胞が分化し,胎生中期に外分泌系細胞が分化増殖する過程を明らかにしたので,今年度は胎児膵の分化増殖をinvitroで再現する実験系を確立しその分子機構を検討した.すなわちマウス胎生膵原基の3次元培養において,膵原基単独培養では分化が見られないが,周辺マトリックス添加により外分泌膵と内分泌膵を含む成熟膵への分化がおきることを明らかにした.また膵原基が導管系細胞だけに分化する人工的ゲル環境培養法を開発したので,現在,膵原基単独培養とゲル環境培養下でのmRNA発現をdifferential display法で解析して新規の分化増殖因子を探索している.
局所溶融化・マイクロメルトグロース法による規則性単結晶多結晶材料の創製

重力鋳造法を始めとした溶融状態からの素材の加工成形法は,特に複雑形状の大型製品の製造に用いられるが,金属製品の小型化に伴い,高速の成長速度でかつ緻密に制御される新たな材料加工プロセス法の開発が望まれている背景から,本研究では,落下中または冷却媒体中で種々の溶融合金を核生成・凝固させ,粒径の均一な微粒子を作製するとともに,得られた粒子の組織,過冷度および粒径分布を調査し,装置パラメータとの関連性を評価することにより,マイクロサイズ粒子の凝固技術を確立することを目標とした.まず,試料加熱部,ピエゾアクチュエータ,真空廃棄系をもつ均一液滴噴霧器について,Sn-20mass%Bi合金粒子のアスペクト比および粒子径分布に及ぼす操作パラメータの影響について調査した.溶融金属を一定速度で押し出すノズル部と振動伝達シャフト間の距離は1mm以下の臨海値以下では気泡の混入,振動の伝達不良,溶湯の供給不足により,均一な粒子が得られない事を明らかにした.続いて,ピエゾアクチュエータの設定周波数を変化させたところ50Hz以下では球状の試料内にアスペクトが3.0を越えるワーム状の粒子が混在するため,100Hz程度の高い周波数が必要であることを示した.さらに,ノズル径が0.3mmを越えると表面張力と重量のバランスがくずれ,アスペクト比1.5を越える楕円状になることを示した.また,溶融Sn合金を凍結したところ,本装置で得られる粒子の冷却速度は冷却媒体としてシリコーンオイルを用いると7.58.4K/sの極めて速い冷却となり,このとき試料外部から内部に向かって結晶が成長することを明らかにした.さらに,純水を用いると組織は共晶が多くなり,SnおよびBiがファセット系合金であることから,状態図におけるCoupled Zoneの領域が広くなることに起因する可能性を見出した.溶融状態から構造材料を加工成形する液相成長法は特に複雑形状の大型製品の製造に用いられており、一方、気相成長法は気相/固相界面エントロピー差を利用して原子レベルでの材料設計が可能である。近年の金属製品の小型化に伴いミクロサイズの構造及び機能材料の結晶成長法の確立が望まれている背景から、本研究はで種々の合金を溶融状態から任意の過冷度で凝固させ粒子状に整形すると共に、結晶方位を制御してマイクロサイズで積層する技術を見出すことを目的とした。まず、低融点合金用装置として高周波加熱炉内に黒鉛製の液滴滴下装置を作製・設置し、低融点であるスズ合金及びアルミニウム合金を用いて滴下実験を行った。いずれの合金もArガス雰囲気で融点より50K高い温度で保持して滴下を行った。振動の程度により、形成される液滴のサイズが滴下装置穴径の510倍に分散したことから、均一な粒子を得るには装置外部からの影響を制御する必要があることが示された。続いて、高融点合金の予備実験として太陽電池素材で最も高い生産量を有する多結晶シリコンについて結晶成長に要する過冷度について調査した。種々の方位を有する種結晶が設置されたシリコン融液をSiC抵抗電気炉で2.540ミクロン/秒の速度で一方向凝固させた。ノンファセット成長する一般の金属とは異なり、ファセット成長するシリコンはあらかじめ設置した種結晶の結晶成長方位に依存して核生成過冷度が異なり、いずれの凝固速度においても、<111>、<110>及び双晶を含む<211>方位の順序で過冷度が小さくなった。このことより液滴滴下実験においても双晶を含む<110>や<211>方位が集合した結晶が得られることが予想された。重力鋳造法を始めとした溶融状態からの素材の加工成形法は,特に複雑形状の大型製品の製造に用いられるが,金属製品の小型化に伴い,高速の成長速度でかつ緻密に制御される新たな材料加工プロセス法の開発が望まれている背景から,本研究では,落下中または冷却媒体中で種々の溶融合金を核生成・凝固させ,粒径の均一な微粒子を作製するとともに,得られた粒子の組織,過冷度および粒径分布を調査し,装置パラメータとの関連性を評価することにより,マイクロサイズ粒子の凝固技術を確立することを目標とした.まず,試料加熱部,ピエゾアクチュエータ,真空廃棄系をもつ均一液滴噴霧器について,Sn-20mass%Bi合金粒子のアスペクト比および粒子径分布に及ぼす操作パラメータの影響について調査した.溶融金属を一定速度で押し出すノズル部と振動伝達シャフト間の距離は1mm以下の臨海値以下では気泡の混入,振動の伝達不良,溶湯の供給不足により,均一な粒子が得られない事を明らかにした.続いて,ピエゾアクチュエータの設定周波数を変化させたところ50Hz以下では球状の試料内にアスペクトが3.0を越えるワーム状の粒子が混在するため,100Hz程度の高い周波数が必要であることを示した.さらに,ノズル径が0.3mmを越えると表面張力と重量のバランスがくずれ,アスペクト比1.5を越える楕円状になることを示した.また,溶融Sn合金を凍結したところ,本装置で得られる粒子の冷却速度は冷却媒体としてシリコーンオイルを用いると7.58.4K/sの極めて速い冷却となり,このとき試料外部から内部に向かって結晶が成長することを明らかにした.さらに,純水を用いると組織は共晶が多くなり,SnおよびBiがファセット系合金であることから,状態図におけるCoupled Zoneの領域が広くなることに起因する可能性を見出した.
X線結晶解析法と円二色性法による有機化合物の絶対構造決定

有機化合物の絶対構造を、X線結晶解析法と円二色性法を組合せて決定した。異なった複数の発色団を持つ非縮退系に対して、円二色性励起子法の適用性を確立し、アントラセン発色団を持つトリプチセン系化合物,ドラスタン系ジテルペンであるイソアミジオール,稲のイモチ病に対する自己防御物質不飽和ヒドロキシ酸,格間位に保護されたヒドロキシメチル基を持つ光学活性Wieland-Miescher・ケトン類緑体,発癌性化合物benzo〔e〕pyrene誘導体,光学活性2,3-ジ置換スピロシクロプロパン-1,9'-フルオレン誘導体の絶対構造を決定した。また、2,2'-スピロビベンツ〔e〕インダン誘導体,光学活性ステロイドCD環合成の中間体の絶対構造をも決定した。さらに、鎖状グリコール系にジベンゾエート法が適用できることを明らかにし、鎖状グリコール系の絶対構造決定法を確立した。天然物には、ねじれたパイ電子共役系を持つ化合物が多くある。本研究では、このような系の絶対構造決定に対して、パイ電子SCF-CI-dipole velocity分子軌道法によるCDスペクトルの理論計算が非常に有用であることを明らかにし、ある種の苔類の生産するアズレン化合物の不安定な生合成前駆体ジヒドロアズレンの絶対構造を、共役パイ電子系のCDを計算して決定した。また、理想的なモデル化合物を合成し、CDスペクトルを比較して計算結果の正しいことを証明した。この方法を応用して、新規光学活性トロポノイド系スピロ化合物,沖縄産海綿から単離された強心活性黄色色素halenaquinol,立体障害のため分子不斉となっている光学活性オレフィンciS-およびtrans-4,4'-biphenanthrylidene類の絶対構造を決定できた。CD法とX線法は互いに相補的である。ジヒドロアズレン系モデル化合物の光学活性合成中間体の絶対構造をX線結晶解析によって決定し、CD法と矛盾のないことを証明した。本研究においては、X線結晶解析法と円二色性法による光学活性有機化合物の絶対構造決定について研究し、次に示す実績をあげた。1.光学活性有機化合物の絶対構造を決定するのに、円二色性励起子カイラリティー法が非常に有用である。我々は、ナフタレン発色団を2個もつスピロ化合物に、この方法を拡張適用し、その絶対構造を一義的に決定することができた。この化合物系は、理論から予想されたように非常に強い励起子分裂型コットン効果を示し、励起子カイラリティー法の基礎をさらに確立するものとなった。2.上記の研究に関連して、光学活性カラムを用いた液体クロマトグラフィーによる光学分割を検討し、この分割法がスピロ化合物系の光学分割に非常に有用であることを見出した。3.光学活性化合物を不斉合成する時は、生成物の絶対構造を決定することが重要である。我々は、核間に保護されたヒドロキシメチル基をもつWieland-Miescherケトン類縁体を不斉合成し、その絶対構造を円二色性励起子カイラリティー法を適用することによって決定した。4.天然有機化合物の絶対構造を円二色性スペクトルによって決定する時、励起子カイラリティー法が常に有用とは限らず、適用困難な系がある。ねじれたπ電子共役系をもつものも、絶対構造の決定が困難なものの一群である。

我々は、π電子SCF-CI-DV分子軌道法による円二色性スペクトルの理論計算が非常に有用であることを示し、アズレン化合物の不安定な生合成中間体の絶対構造を決定してきた。本年度も、沖縄産海綿の生産する強心活性化合物halenaquinolの絶対構造を、円二色性スペクトルを理論計算することにより決定するのに成功した。即ち、種々の誘導体の中で、ナフタレン-ジエン系が強いCDスペクトルを示し、計算においても良く再現できることを見出した。現在、この絶対構造決定法を他の種々の系にも適用している。
合議プロセスにおける同意/不和の多層的記述・評価手法の開発

本研究では,合議を目的とした話し合いを分析するための基本単位としての「発言単位」を設計・単位化し,談話標識や視線情報などを付与した,議論コーパスを構築した上で,議論進行のための表現・発言に対する「メタ議論タグ」,発言内の評価的な表現に対して,テーマや他者の発言との関係性を示すような,多層的なラベルである「賛否評価表現タグ」を提案し,コーパスに付与した.これにより,話し合い全体を通した,各話者の主張の変化や,話者発言間の関係性等を構造化することが可能になった.本研究では,合議を目的とした話し合いを分析するための基本単位としての「発言単位」を設計・単位化し,談話標識や視線情報などを付与した,議論コーパスを構築した上で,議論進行のための表現・発言に対する「メタ議論タグ」,発言内の評価的な表現に対して,テーマや他者の発言との関係性を示すような,多層的なラベルである「賛否評価表現タグ」を提案し,コーパスに付与した.これにより,話し合い全体を通した,各話者の主張の変化や,話者発言間の関係性等を構造化することが可能になった.本研究の目的は,合議を目的とした話し合いの,合意形成過程における「対立」の概念を整理し,レベルの異なる同意/不和(agreement/disagreement)を多層的に記述する方法論を確立し,それを応用した合議プロセスの評価指標を作成することにある.平成21年度は,a)合議データの整理,b)調査研究,c)同意/不和の概念整理,d)分析単位の検討の四項目を計画し,それぞれ実施した.a)合議データの整理に関しては,合議データの18対話に対して,分析に必要な談話標識,フィラー,感動詞などの言語的タグの付与,および半分の9対話に対して,視線方向の非言語的タグを付与した.これらのタグ情報は,参与者の合議への参与の流れを構造化するための基本データとなる.このデータの一部を元に「反論」と「対比談話標識」との関係性を分析した結果を,認知科学会第26回大会で報告した。また,b)調査研究で得られた,国内外の対話・議論研究における発話単位化およびアノテーション手法をベースとして,合議データを分析するための基本単位を検討し,「主張」「理由」「根拠」「感想」「同意/不同意表明」などの,相互行為上の何らかの意味をもったまとまりを単位として,これらを発話末の言語的特徴と,相互行為的な特徴から単位化するためのマニュアルを作成し,a)で作成した合議データに対して,単位化を行った.ただし,この単位を,様々なレベルがあると想定される同意/不和の構造を分析するに,妥当であるか,「最小の」単位であり得るか,などは,単位化されたものに,「同意/不和/中立」等のラベリングをし,検証を重ねる必要があるため,平成22年度以降に進める予定である.c)同意/不和の概念整理に関しては,この単位化手法の妥当性の検証作業中に整理されるので,平成22年度以降に検討を継続する予定である.本研究の目的は,合議を目的とした話し合いの,合意形成過程における「対立」の概念を整理し,レベルの異なる同意/不和(agreement/disagreement)を多層的に記述する方法論を確立し,それを応用した合議プロセスの評価指標を作成することにある.平成22年度は,平成21年度に整備された議論データ18対話に対し、a)同意/不同意の理解に寄与する階層的談話構造タグ(メタ議論タグ)の設計・付与、b)分析単位の再検討、c)発言の際の非言語的振舞いの一部として、の視線方向ラベリングの付与、をそれぞれ実施した.a)では、発言の導入時、先行する発言や主張、主題との対立・同意関係を示しながら、自分の主張を投射するような表現や、議論進行に関わる発言など、4階層のラベルを設定し、これを付与した。その出現頻度と、議論評価との関係を分析した結果を、国内会議(言語処理学会大会)において発表した。b) a)の作業において、発言導入表現のうち最下位レベルのもの(発言導入表現)の一部は、想定していた発言単位よりも短く、また、最上位レベルのもの(議論とりまとめフェーズ)は談話単位と呼ばれるものに近く、これを踏まえて分析単位の再検討を行った。c)では、21年度に18対話のうち、9対話に付与していた、視線方向のラベルを、残り9対話に対して付与し、対象議論データの基本データベースを構築した。次年度(平成23年度)には、これらを用いて同意/不同意タグを完成させ、当該データに付与、議論過程における同意/不和の流れを構造化し、議論評価との関連性を分析する予定である。本研究の目的は,合議を目的とした話し合いの,合意形成過程における「対立」の概念を整理し,レベルの異なる同意/不和(agreement/disagreement)を多層的に記述する方法論を確立し,それを応用した合議プロセスの評価指標を作成することにあった.平成23年度は,メンバーの発言における,評価的表現を抽出し,その意味的指向性を考慮し,議論テーマや他者の発言・意見との関係性を示すような,多層的なラベルである,「賛否評価表現タグ」(「テーマ賛否」「意見賛否」「対人賛否」「価値」「引用」「感情」「事実」「願望」「投射」およびその極性ラベル)を設計し,大学生による議論データ10対話に対し付与した。

これによって,テーマに対する直接的な賛否表現だけでなく,他者の意見に賛同するという正の表現や,引用や感情的表現が,結果としてテーマに対しては反対の立場であることをメンバーに表明することになるような間接的な発言を,区別でき,また,話し合い全体を通した,メンバーの意見変容,発言の内部構造,発言間の関係性,などを構造化することができ,H22年度に設計・付与した,「メタ議論タグ」とともに用いることで,話し合い全体の構造を,可視的に把握することができるようになった。この成果を国内会議(言語処理学会大会)において発表した。これによって,破たんなく発言を展開できているか,グループ全体として,偏った意見の展開をさせていないか,少数意見のメンバーが孤立することになっていないか,一つの意見に対して,十分な検討ができているか,など,話し合いの質の評価を客観的に行うことができるようになる。話し合いの構造をこのような評価表現に関連付けた形で構造化した研究はなく,意義があると考えられる。今後,賛否評価表現やメタ議論表現を自動抽出する方法論を開発し,話し合いの自動評価,構造化の自動化などを検討していきたいと考えている。
量子スピン情報素子に向けた新構造シリコン量子ドットの開発

本研究の目的は、新構造のシリコン量子ドットを開発し、スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことにあった。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであった。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにした。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用した独自の量子ドット構造を作製した。また、Si基板から作製したMOS型新構造量子ドットやSiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットに適したスピン操作技術や検出法を開発した。本研究の目的は、シリコン量子ドット構造中の電子スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことである。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指す。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにする。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用した独自の新構造量子ドットを作製する。また、Si基板から作製したMOS型新構造量子ドットやSiGeヘテロ基板を利用した新構造量子ドットのそれぞれに適した電子スピンの操作技術や検出法を開発し、確立することにある。本年度の研究においては、計画通り、新構造素子の設計・作製および素子の評価を進めた。Si/SiGeヘテロ構造およびMOS構造を利用した新しいシリコン量子ドットを設計・作製し、単電子状態、二電子スピン状態、スピンブロッケード状態を実現した。また、バックアクションを利用して量子ドットの励起状態について調べられることがわかった。本成果は、学術誌、国際学会、国内学会で公表した。新構造素子の設計・作製および素子の評価を進めることができた。さらに、電荷計によるバックアクションを利用して、量子ドット内の励起状態を調べることができることを明らかにし、当初計画では予想していなかった新たな手法・知見を得ることができた。本研究の目的は、シリコン量子ドット中の電子スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことである。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにすることを目指している。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用した独自の量子ドット構造を作製する。また、Si基板から作製したMOS型新構造量子ドットやSiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドット構造のそれぞれに適した電子スピンの操作技術や検出法を開発し、確立する。本年度は、電子輸送特性を測定することで、バレーの縮退の程度やバレーの関与する効果について調べることを目指した。さらに、緩和時間についても明らかにすることを目指し、技術の開発を行った。新構造のMOS型素子として、極薄膜シリコン量子ドットを開発した。Silicon on insulator (SOI)基板に対して熱酸化とフォトリソグラフィ・ウェットエッチングプロセスを繰り返すことで6 nm程度の極薄膜のシリコン層を形成し、電子線露光とドライエッチングにより量子ドットを形成した構造である。本素子を低温で評価した結果、単一量子ドット中の単電子トンネル現象を示す規則的なクーロンダイヤモンドが明瞭に観測された。本素子をモデル化するために電子顕微鏡写真から形状を取り込み、3次元の詳細なデバイス構造のモデル化を行った。この結果、実験データをよく再現することに成功した。また、緩和時間測定のため、パルス電圧を印加できるように測定系を構築し、パウリスピンブロッケードにおけるT1緩和時間を測定した。0.5ms程度であることを示唆する初期的な実験データが得られた。本年度は、素子の試作と基礎特性の測定を行った結果、より閉じ込めの強い量子ドットを作製する必要があることが明らかになった。そこで、新構造素子として、極薄膜シリコン量子ドットを開発した。6 nm程度の極薄膜のシリコン層を形成し、電子線露光とドライエッチングにより量子ドットを形成した構造である。設計通りの動作を確認し、モデル化と数値計算による実験データの再現に成功した。計画以上の新たな技術が得られた。また、緩和時間測定のため、パルス電圧を印加できるように測定系を構築し、パウリスピンブロッケードにおけるT1緩和時間を測定することもできた。本研究は、シリコン量子ドット中の電子スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことを目的とし、将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指すものであり、計画以上の成果を得ながら、順調に進められている。また、Si基板から作製したMOS型新構造量子ドットやSiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットのそれぞれに適した電子スピンの操作技術や検出法を開発し、確立する。本年度は、特に、SiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットにおいてスピン操作を行い、操作の忠実度について調べる成果を共同研究によって得ることができた。

誤り耐性を持つ量子計算機の実現には、高い性能(ゲート操作忠実度)を持つ量子ビットを必要とする。今回、SiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットを作製し、その近傍に配置した微小磁石により生成される傾斜磁場中で、電子の位置を高速に電界制御することにより、量子ドット中の電子スピンを従来の10倍程度速く操作することに成功した。比較的コヒーレンス時間の短い同位体未制御のシリコン中においても高いゲート操作忠実度を持つ量子ビットを実装した。具体的には、忠実度をランダム化ベンチマークの方法によって評価し、誤り耐性量子計算に必要な閾値を上回る99.6%の操作忠実度を実現した。SiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットの近傍に微小磁石を作製し、微小磁石が生成する傾斜磁場中で、電子の位置を高速に電界制御することにより、量子ドット中の電子スピンを従来の10倍程度高速に操作することに成功した。量子ビットの性能指数である忠実度をランダム化ベンチマークの方法によって評価し、誤り耐性量子計算に必要な閾値を上回る99.6%の操作忠実度を実現した。本研究課題は、シリコン量子ドット中の電子スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことを目的としている。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指しており、誤り耐性を持つ量子計算機の実現に向け、高い忠実度を持つ量子ビットを実現した本年度は、大きな進展を得たと言える。本研究の目的は、シリコン量子ドット中の電子スピンを情報の担い手として用いる量子計算の物理の解明、ハードウェアのための基本技術の実現を行うことである。将来的に既存シリコンテクノロジーと量子計算機の融合を目指す。物理としては、シリコン量子ドット構造に特有のスピン緩和要因、バレーやスピンの関与する電子輸送特性を明らかにすることを目指している。技術としては、Si基板やSi/SiGeヘテロ基板を利用した独自の量子ドット構造を作製する。また、Si基板から作製したMOS型新構造量子ドットやSiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットのそれぞれに適した電子スピンの操作技術や検出法を開発し、確立する。本年度は、Si基板から作製したMOS型新構造量子ドットにおいて、ゲート電圧によるg因子の制御に成功した。また、SiGeヘテロ基板を利用した新構造シリコン量子ドットにおいてスピン操作を行い、操作の忠実度の向上を共同研究によって得ることができた。将来的なスピン量子ビットの集積に向けて、各量子ビットにおいて独立にスピン共鳴を起こす必要がある。印加磁場とスピン分離を結びつけるg因子を外部制御することによって実現できると考える。
分裂酵母の減数分裂システム解明に向けたゲノム生物学的研究

我々は分裂酵母の減数分裂初期に特異的に発現する遺伝子群(meu/eta)を独自に開発してきた段階的サブトラクション法を用いて50種類近くクローニングし、発現・機能の網羅的解析を行い、減数分裂を進めるプログラムの分子レベルでの解析を行ってきた。遺伝子破壊を行うことにより遺伝子破壊株では交差による組み換え頻度、および遺伝子変換による組み換え頻度がともに野生型に比べ減少すること、第一減数分裂で染色体の不均等分配がおきるような遺伝子が幾つか見つかってきた。これらはいずれも構造は新規であったが、出芽酵母の中にある相同染色体の対合と、相同染色体間でのシナプトネマ構造(SC)の形成を保証するとされる遺伝子に構造が類似の遺伝子(meu13^+)もあった。さらにこれら組み換えに関わる遺伝子の発現パターンはノーザン解析によると、いずれも窒素源枯渇による減数分裂開始から4時間後に劇的に転写誘導されたのち6時間後をピークとして8時間後にはmRNAはほとんど検出されないほどに分解されていた。これと類似の発現パターンを示すmeu遺伝子はまだ幾つか未解析のまま残してあることから、我々の作製してきた差分化cDNAライブラリーの中にはまだ沢山の未知の減数分裂特異的な組み換えに関わる遺伝子が含まれていると予想される。さらに我々はdmc1^+,meu13^+,checkpoint rad^+遺伝子を用いて減数分裂チェックポイント制御機構の解析を行ったのみならず、胞子形成を制御するmeu10^+,meu14^+,omt1^+,omt2^+,omt3^+遺伝子などについても詳細な機能解析を行ってきた。さらにins1^+, eta2^+と名づけた新規遺伝子を単離し、これらが多重転写(multiplex transcription)という新たな転写様式を示すことを発見した。
ラット下肢同種移植の急性拒絶反応における小胞体ストレス応答

ラット下肢同種移植モデルを使用し、急性拒絶反応における小胞体ストレス応答の関与を観察する上で、これまで拒絶反応を起こさないとされていた関節軟骨について注目した。しかし実際には移植後数日でアポトーシス細胞の増加を認め、アポトーシス経路としてのカスパーゼ3も増加しており、関節軟骨においても拒絶反応が起きていることを認めた。逆にこれまで拒絶反応に関与しているとされているheat shock proteinの上昇は認められず、この結果は関節軟骨において他の組織とは異なる拒絶反応メカニズムが起きていることが考えられた。同種遊離複合組織移植は広範囲な組織欠損において主要な再建法のひとつとなりつつあり、最近では顔面移植の成功により注目されている。これまで我々はHeat Shock Proteinが急性期拒絶反応に関与している事を報告してきた。また軟骨組織が拒絶反応を起こしにくい事が知られており、今回我々はラット下肢同種複合組織移植モデルにおける関節軟骨に注目して研究を行った。軟骨組織において同種移植後日数が経過してもHE染色にて経時的変化は認められないにも関わらず、TUNEL陽性細胞の増加を認めた。同時に関節軟骨細胞を透過型電子顕微鏡にて観察し、それらの細胞がアポトーシスを起こしている事が確認出来た。これにより軟骨細胞が同種移植により拒絶反応を起こしている事が証明された。またcaspase3陽性細胞の増加も認められていた事から、レーザーマイクロダイセクション法により軟骨組織を採取、mRNAを抽出した後PCR法を用いて解析したところ、移植後日数が経過するにつれて、caspase3の遺伝子発現量の減少が認められた。この事は軟骨組織における拒絶反応メカニズムが遺伝子レベルで起きており、caspase3を介したカスケードが進行している事が示唆される。現在まで軟骨組織での拒絶反応の報告はなく、同種複合組織移植のみならず、海外で既に臨床応用されている軟骨同種移植においても、拒絶反応メカニズムを解明する事により、新しい拒絶反応療法が行え免疫抑制・寛容療法と組み合わせる事でより安全に長期生着生存できる移植治療が可能となる。同種遊離複合組織移植は広範囲な組織欠損において主要再建法のひとつとなりつつあり、細菌では顔面移植の成功により注目されている。またcaspase3陽性細胞の増加も認められていた事から、レーザーマイクロダセクション法により軟骨組織を採取、mRNAを抽出した後PCR法を用いて解析したところ、移植後日数が経過するにつれて、caspase3の遺伝子発現量の減少が認められた。近年様々な臓器移植が行われており、顔面移植をはじめとした同種複合組織移植が注目されてきており、これまで我々はHeat Shock Protinが急性期拒絶反応に関与していることを報告してきた。また軟骨組織が拒絶反応を起こしにくいことが知られており、今回われわれはラット下肢同種複合組織移植モデルの関節軟骨に注目して研究を行った。軟骨組織においてはHE染色で移植後経時的な変化は認められなかった。またHSP70,HSP60についても同様に移植後の増加を認められなかった。しかしcaspase3陽性細胞およびTUNEL染色陽性のアポトーシス細胞は同種移植モデルにおいて経時的な増加が認められた。つまりこれらはHeat Shock Proteinが関与する免疫応答が起こらないにも関わらず、拒絶反応そのものは起こしていることが示唆される。この拒絶反応は明らかに他の組織とは異なる機構と考えられる。さらに現在レーザーマイクロダイセクション法により組織ごとにRNAを抽出しcDNAを作製、RT-PCR法による解析方法を確立し、小胞体ストレスを含めたアポトーシス経路を解析している。このことは同種複合組織移植のみならず、現在海外で臨床化されている軟骨移植についても応用できる。軟骨移植では前処理として凍結保存を前提としているが、その操作により軟骨細胞の活性が損なわれているのが実情である。よってこのアポトーシスの経路を解析することで、新しい拒絶反応抑制療法ができ、免疫抑制療法と組み合わせることでより安全で長期生着生存できる移植治療が可能となる。サンプルの作製はほぼ終了した。アポトーシスの裏付け実験として透過型電子顕微鏡にて軟骨細胞を観察し拒絶反応により軟骨細胞がアポトーシスを起こしている事が確認できた。

ホルマリン標本にて免疫組織学的検討を行い、さらにレーザーマイクロダイセクション法により採取したサンプルからmRNAを抽出、PCRによる増幅、比較定量を施行しcaspase3の遺伝子発現の経時的検討を行い、遺伝子レベルにて軟骨の拒絶反応がが検討できた。現在サンプルの作製はホルマリン標本にて終了、生化学的検査用の凍結標本で半分まで終了している。ホルマリン標本を用いた免疫組織学的検討を行い、結果としては軟骨細胞で移植日数が経過しても形態学的な変化が認められず、Heat Shock Proteinが拒絶反応に関与していないことが解ってきた。小胞体ストレス蛋白については今後行っていく予定である。また次年度におけるmRNAの解析にレーザーマイクロダイセクション法を採用した。この方法により軟骨組織からのみのRNAを抽出しcDNAを作製、RT-PCR法にて増幅、分析する方法を確立した。抽出したmRNAより遺伝子発現を検討する事が可能となり、実際にcaspase3の発現を検討した。これによりさらに上流のアポトーシスカスケードを解析を行う。また生化学サンプルから、軟骨組織を採取しWestern blot法によりストレス蛋白を含めたアポトーシス関連蛋白の解析を行う。またこれまでの研究成果を海外論文にて発表を行う予定である。本年度は抽出したmRNAの解析をRT-PCR法にて行い、軟骨組織の拒絶反応過程を解明していく。また生化学用サンプル作製を完了し、凍結サンプルから関節軟骨を削りだし、Western blot法にて小胞体ストレス蛋白の解析を行う。当初はin situ hybridization法を行う予定であったが、レーザーマイクロダイセクション法を採用した。このことによりin situ hybridizationに使用するプローブにかかるコストよりも、専用スライドガラスやプライマーのほうが安くしかも簡便に行うことが可能であり研究の推進に支障はないものと判断する。mRNA抽出用キット、real-time PCR試薬、およびレーザーマイクロダイセクション用のスライドを購入する。またWestern blot用の抗体および試薬を購入する予定である。今年度論文発表を行うため、資料などの経費がかかる見込みである。また、次年度使用額は今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。生化学的検討用サンプルにラットを60匹使用予定。またmRNA抽出用キット、逆転写酵素、RT-PCR用プライマーおよび試薬を購入する。
老化機序の鍵を握る、核構造と代謝ネットワーク相互作用の解明

細胞の核膜構造の安定性と老化プロセスの関係が示唆されているがその分子機構は不明である。本研究において、核膜異常と細胞内代謝の関係性について検証した。ラミンAの機能異常を引き起こすプロジェリンを発現させると、主要なエネルギー産生系代謝経路に影響はなく、むしろ、ミトコンドリアのタンパク質翻訳系に作用する可能性を見出した。本研究結果は、これまで知られていない核とミトコンドリア相互作用の一作用点を明らかにした重要な知見になると考えられる。細胞内代謝物の変動は、生体の状態をより正確に反映していると考えられることから、微細な生体応答解析の重要性が強く指摘されている。本研究は、申請者が長年関わってきた質量分析を基盤とする代謝物一斉網羅的解析技術(メタボローム解析)を駆使し、早老症(特にプロジェリア症候群)の一因と考えられるラミンA遺伝子LMNA変異による核構造異常と代謝ネットワーク相互作用を明らかにすることを目的とする。このため、まず、CRISPR/Cas9遺伝子編集技術に基づき、複数種のLMNAノックアウト細胞株の作成を行った。次に、これらの細胞株で、複雑な代謝ネットワークを網羅的に俯瞰するための要素技術として、(1)解糖系、TCA回路およびグルタミノリシスの代謝フラックス解析の最適化をはかることと、(2)メタボローム解析の計測可能代謝物の網羅性を高めるため、LC-MSだけではなくGC-MSによる統合測定プラットフォームを整備し、現在では計900成分弱のモニタリングが可能となった。そこで、これらの基盤に立ち、正常細胞とLMNAノックアウト細胞のメタボローム比較解析を行ったところ、非常に興味深いことに、ミトコンドリアに由来する代謝系との相互作用を示唆する結果を得た。核の異常とミトコンドリア代謝との関連はこれまでほとんどわかっていないため、現在、本研究で取得した結果を再検証するとともに、ミトコンドリア内の代謝物・代謝酵素の変動に関する詳細な検証を進めている。細胞の核構造と代謝経路の相互作用は、古くからその重要性が指摘されているにも関わらず、詳細は依然として不明であった。本研究は、早老症の原因遺伝子の一因と考えられるラミンA遺伝子LMMAの機能阻害により、引き起こされる核構造の異常と細胞内代謝経路との相互作用ネットワークの関係を明らかにすることを目的とする。前年度作成したCRISPR/Cas9によるLMNAノックアウト細胞は生育が極めて悪いため、代謝ネットワークの正確な計測が困難であった。そこで、本年度は、薬剤誘導によりLMNA遺伝子の機能阻害する細胞システムを構築するため、ドキシサイクリン投与でラミンAのドミナントネガティブ体であるプロジェリン(タンパク質)を発現させるFlip-In HEK293細胞を作成した。野生型ラミンAの誘導発現株および薬剤のみの細胞株を対照として、これらの細胞株で網羅的代謝物の解析を行った。前年度に確立した約1,000種類以上の代謝物測定を可能とする解析システムおよびリン脂質を中心とするリピドミクス解析システムを用い、プロジェリン発現株で特異的に変動する代謝物・代謝経路のスクリーニングを行った。その結果、前年度と同様に、ミトコンドリアを場とする代謝経路の変動を捉えることができた。そこで、現在、引き続き、これらの代謝経路の律速となる代謝酵素周辺の遺伝子の発現や活性の変動などを検証することで、核構造とミトコンドリア代謝ネットワークの鍵となる分子種を明らかにし、その制御メカニズムについてを更なる検証を行っている。当初の予定を上回り、核構造に異常をきたした細胞において、ミトコンドリアを標的とする代謝ネットワークの異常が浮き彫りになったから。分子生物学複数種のLMNAノックアウト細胞において再検証するとともに、ミトコンドリア代謝物(水溶性・脂溶性)および代謝経路を詳細に検証する。今年度はノックアウト細胞株の樹立と質量分析による測定代謝物の網羅性をより高めることに重点を置いたことや、当研究内容の学会発表(特に海外での)を行わなかったため、当初の計画よりも少ない支出となった。種々の細胞株で詳細な検証を行うため、試薬・消耗品類の支出を高めること、国内や海外の学会に積極的に参加すること、および成果発表のために論文校正・投稿料等が発生することなどで、次年度の支出は繰越分を含めて当初の計画以上の支出を行う。
マラリア原虫のCa^<2+>・ATPase遺伝子のクロ-ニングと全塩基配列の決定

1.マラリア原虫P.yoeliiのCa^<2+>・ATPase遺伝子のクロ-ニングと全塩基配列の決定(1)既にP.yoeliiのCa^<2+>・ATPaseの遺伝子を含むと思われるクロ-ンyH4(3.3kb)を得ているので、これをプロ-ブとして遺伝子ライブラリ-をスクリ-ニングし、新たなクロ-ンYEL6(6kb)を得た。(2)サンガ-の方法によりYEL6の全塩基配列を決定した結果YEL6は全長1115個のアミノ酸よりなるタンパクをコ-ドする遺伝子を含み、その中に2個のイントロンが推定された。(3)原虫より全RNAを抽出しノ-ザン解析をおこなった所、4.4kbの位置に強いシグナルを認め、YEL6の原虫内での発現が明らかになった。(4)コンピュ-タ-処理によりYEL6のコ-ドするタンパクを他生物種から得られている陽イオン輸送性膜ATPaseと比較した結果、YEL6はAPaseの特徴であるリン酸化部位及びATP結合領域のアミノ酸配列に高い保存性を示していた。YEL6のタンパクはアミノ酸配列においてウサギ筋小胞体Ca^<2+>・ATPaseと最も高い相同性(60%)を示し、ヒト奇形腫形質膜Ca^<2+>・ATPase、ヒツジ腎Na^+・K^+・ATPase、ラット胃H^+・ATPase、酵母形質膜H^+・ATPase、L.donovaniATPaseとは相同性が低かく(36-47%)カルモジュリン結合部位も示さない。(5)さらに、YEL6のタンパクは10個のトランスメンブレン領域を示し、ウサギ筋小胞体のCa2^+・ATPaseのCa^<2+>結合部位であるグルタミン酸残基群を完全に保存していた。以上から、YEL6はP.yeeliiの細胞小器官型Ca^<2+>・ATPaseをコ-ドすることが強く示唆された。2.P.falciparumのCa^<2+>ATPase遺伝子のクロ-ニングP.yoeliiのCa^<2+>・ATPase遺伝子をプロ-ブにしてP.falciparumの遺伝子ライブラリ-をスクリ-ニングし、幾つかのクロ-ンを得た。
運動制御行動における運動図式の役割

運動制御行動における運動図式の役割を明らかにするため,申請書にしたがって次の3つの実験を行った.その成果は次のとおりである.1.継時的反応時間の課題では, foreperiodを5種に変化させたが,系列内でもっとも短いときに反応時間はもっとも大きくなることがわかった.この傾向はforeperiodの範囲がどのように変化しようとも同じ傾向を示し,いわゆる刺激出現の時間的文脈による効果が示された.このことは運動制御における運動図式が時間系列的側面においても設定されていることを示唆するきわめて興味ある結果といえる.2.変圧器操作によって水温を一定に保つ,いわゆる制御シミュレーション課題では,温度情報の収集過程から操作量と操作のタイミングとの関係が明らかとなった.この結果は練習を重ねるにしたがって制御方式は閉回路方式から開回路方式にじょじょに移り変っていくことを示している.運動図式が練習によって形成されていく過程が明らかにとなった.申請した設備備品費は,この実験のために主として用いられた.3.遅延的視覚情報を伴う随意運動課題では,英単語の初期動作時に視覚的情報を遅延して呈示(約60msec.100msec.)した.書記速度パターンの分析から遅延条件では,遅延無し条件に比し英単語の書記時間が長くなる傾向が明らかとなった.このことは随意運動がフィードバック情報に依存する運動図式によって遂行されていることを示唆するものである.以上の結果から運動制御行動における運動図式は練習によって閉回路方式から開回路方式に変っていくことが明らかとなった.また随意運動においてはフィードバック情報に頼る閉回路方式が重要な役割をすることが判明した.今後はこの成果を多種多様な運動行動の理解に役立てたいと考えている.運動制御行動における運動図式の役割を明らかにするため,申請書にしたがって次の3つの実験を行った.その成果は次のとおりである.1.継時的反応時間の課題では, foreperiodを5種に変化させたが,系列内でもっとも短いときに反応時間はもっとも大きくなることがわかった.この傾向はforeperiodの範囲がどのように変化しようとも同じ傾向を示し,いわゆる刺激出現の時間的文脈による効果が示された.このことは運動制御における運動図式が時間系列的側面においても設定されていることを示唆するきわめて興味ある結果といえる.2.変圧器操作によって水温を一定に保つ,いわゆる制御シミュレーション課題では,温度情報の収集過程から操作量と操作のタイミングとの関係が明らかとなった.この結果は練習を重ねるにしたがって制御方式は閉回路方式から開回路方式にじょじょに移り変っていくことを示している.運動図式が練習によって形成されていく過程が明らかにとなった.申請した設備備品費は,この実験のために主として用いられた.3.遅延的視覚情報を伴う随意運動課題では,英単語の初期動作時に視覚的情報を遅延して呈示(約60msec.100msec.)した.書記速度パターンの分析から遅延条件では,遅延無し条件に比し英単語の書記時間が長くなる傾向が明らかとなった.このことは随意運動がフィードバック情報に依存する運動図式によって遂行されていることを示唆するものである.以上の結果から運動制御行動における運動図式は練習によって閉回路方式から開回路方式に変っていくことが明らかとなった.また随意運動においてはフィードバック情報に頼る閉回路方式が重要な役割をすることが判明した.今後はこの成果を多種多様な運動行動の理解に役立てたいと考えている.
炭素の黒鉛化プロセスの合理化による省エネルギー技術

(1)コークスとピッチ成形体の炭化一黒鉛化プロセスにおける熱変形を測定するための3000°Cに至る高温熱変形率測定装置の試作とその実験:初期熱処理温度400°Cの試作炭素材の2800°Cに至る高温における熱変形率εの温度依存性の実験を行ない、通常炭化焼成温度とされる800°C付近においては熱膨張係数が負から正に大きく変化するものであることを明らかにした。(2)超音波法による高温弾性係数測定装置の試作とその実験:超音波伝播時間の測定から1400°Cに至る炭素材の熱処理プロセスにおける弾性係数Eの測定を行ない、Eが大なる領域で熱応力破壊を生じ易いことからより高い焼成温度を採用することの有利性を指摘した。(3)高温熱衝撃試験装置の試作とその実験:熱応力破壊は機械的性質に加えて熱的性質と破壊力学的性質か関与し、熱衝撃抵抗Δ(=Tt K/Eα,σtは引張強度、Kは熱伝導率、Eは縦弾性係数、αは熱膨張係数)と熱衝撃破壊靭性∇(=Kic K/Eα,KicはモードIの破壊靭性)の温度依存性の究明が重要である。本試作装置はこれらΔ,∇を2300°Cに至る高温で定量的に測定しうる本研究代表者の発明による装置である。本研究においては2種類の炭素材について750°Cの焼成品から出発して2200°Cに至る黒鉛化プロセスにおけるΔと∇の温度依存性を究明し、温度制御シーケンスに合理化が達成できる見込みであることを明らかにした。
前立腺肥大症における自己抗原認識による補体活性化機構の解明

前立腺肥大症(BPH)モデルラットを使用して、補体成分(C1q, C3a, MBL, B因子, MAC)の発現機能解析をRT-PCR及びWestern blottingで行い、BPH組織で有意に補体成分の発現が増加していることがわかった。また補体は古典的経路・レクチン経路・第二経路の3経路により成り立つが、古典的経路、レクチン経路の活性化が先行し、2次的に第二経路の活性化が起きていることもわかった。また、免疫組織化学染色により、それら補体成分の発現は、BPH組織の間質領域に認められ、BPH増殖のうち、特に間質の増殖に関連することがわかった。古典的経路の活性化原因には抗原-抗体複合体の存在が考えられる。そのため、抗原-抗体複合体の存在を、IgGの免疫染色を行い証明した。この解析でも、抗原-抗体複合体は間質領域に優位に存在していた。またBPHモデルラットの血清IgGレベルも、対照と比較して優位に増加していた。さらに、抗原-抗体複合体の原因抗原を同定するため、免疫沈降及び質量分析を行なった。その結果、BPH組織内の抗原-抗体複合体の原因抗原として、α-SMA、β-actin、Hsp90、Annexinの4分子が同定された。またこれら4分子は、前立腺の原基である泌尿生殖洞組織中にも発現が認められるものもあり、胎生期より存在する自己抗原である可能性が考えられた。以上の結果より、BPHの増殖過程において、何らかの刺激で自己細胞より露出した自己抗原(α-SMA、β-actin、Hsp90、Annexin)に、抗体が結合することで、抗原-抗体反応を引き起こし、それが古典的経路・レクチン経路→第二経路の順に補体系を活性化させることがわかった。補体全体の活性化は2次的に炎症細胞誘導、組織リモデリングを促進することが知られており、前立腺の炎症から増殖過程に繋がると考えられる。当初の予定通り、BPHモデルラットを使用した研究のうち、原因抗原の同定にまで至ることができた。残りの1年で、ヒトBPH組織を用いた解析を追加予定である。ヒトBPH組織、対照として正常前立腺組織を採取し、補体成分の免疫組織学染色を行い、発現機能解析を行う。さらに臨床的パラメータ(下部尿路症状評価スコア、尿流測定、残尿量など)との比較も追加で行う予定である。前立腺の炎症が、前立腺肥大症(BPH)の発症・増殖に関与する一つの原因として最近注目されている。私達は、新規間質優位BPHモデルラットを用いた網羅的遺伝子発現解析を行ない、炎症系経路と同時に、補体古典的経路が活性化していることを新たに発見した。補体古典的経路は、自己抗原を標的とする免疫複合体により活性化される。また最近では、補体は病原体の排除に働くという本来の働きとは別に、炎症の活性化・増幅機構として、あらゆる疾患の根幹を担っていることが、明らかにされつつある。そこで今回、免疫複合体による補体の活性化が前立腺肥大症の発症・増殖に関与すると仮説を立て、BPHにおける補体分子の発現機能解析と免疫複合体の原因抗原同定を以下のごとく行った。研究1. BPHモデルラットを用いた補体分子の発現機能解析:補体分子(C1q, C3, C5b-9, B因子、MBL、MAC)の発現解析と、血清中の補体分子濃度測定及び、その経時的な変化を評価する。研究2. BPHモデルラットにおける補体活性化原因抗原の同定:免疫複合体(IgG、IgM)の発現、血清濃度を測定・評価する。また、免疫沈降、電気泳動、質量分析で原因抗原の同定を行う。研究3.ヒトBPHにおける補体分子の発現機能解析:ヒトBPH、ヒト正常前立腺組織の、補体分子発現を評価する。また、臨床的パラメータ(前立腺重量、前立腺組織の炎症スコア、排尿症状スコア等)と補体発現の関連についても合わせて比較検討する。前年度は主に、補体分子の発現機能解析を行った。その結果、前立腺肥大症の増殖過程において、補体古典的経路の活性化、また二次的に第二経路の活性化も確認された。今年度は、補体古典的経路の活性化因子として免疫複合体に着目し、その発現を解析した。それにより、前立腺肥大症の増殖過程において、免疫複合体の高発現が確認された。また、その免疫複合体の原因抗原を調べるため、免疫沈降、質量分析を行い、数個の原因分子が同定された。

さらに、抗原-抗体複合体の原因抗原を同定するため、免疫沈降及び質量分析を行なった。その結果、BPH組織内の抗原-抗体複合体の原因抗原として、α-SMA、β-actin、Hsp90、Annexinの4分子が同定された。またこれら4分子は、前立腺の原基である泌尿生殖洞組織中にも発現が認められるものもあり、胎生期より存在する自己抗原である可能性が考えられた。以上の結果より、BPHの増殖過程において、何らかの刺激で自己細胞より露出した自己抗原(α-SMA、β-actin、Hsp90、Annexin)に、抗体が結合することで、抗原-抗体反応を引き起こし、それが古典的経路・レクチン経路→第二経路の順に補体系を活性化させることがわかった。補体全体の活性化は2次的に炎症細胞誘導、組織リモデリングを促進することが知られており、前立腺の炎症から増殖過程に繋がると考えられる。当初の予定通り、BPHモデルラットを使用した研究のうち、原因抗原の同定にまで至ることができた。残りの1年で、ヒトBPH組織を用いた解析を追加予定である。今後、同定された抗原分子の発現機能解析を行い、前立腺肥大症のさらなる病態解明に取り組む。ヒトBPH組織、対照として正常前立腺組織を採取し、補体成分の免疫組織学染色を行い、発現機能解析を行う。さらに臨床的パラメータ(下部尿路症状評価スコア、尿流測定、残尿量など)との比較も追加で行う予定である。今後、同定された抗原分子の発現機能解析を行う上で、各種抗体、試薬の購入などが追加で必要になる。そのため、上記額を所要額として申請する。ヒトBPH組織中の補体成分の発現機能解析を行うために、抗体を含む試薬の購入が必須になる。また、RT-PCR, Western blottingなどに使用する消費物品の購入も必要な状況である。