hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子どもの意思決定能力を育成する母子相互作用の解明

1:幼児に対する母親の意思決定支援行動の観察で、10組の母子が自由に遊ぶ場面を設定し、2歳6ヵ月時,3歳時における子どもの意思決定行動への母親の支援行動(主に発話)を分析した。行動観察2:4,5歳の保育園児が、23名で1つのものを選ばなくてはならないという場面を設定し、共同意思決定行動と大人の介入効果について検討した。年齢差や男女差、課題差がみられた。決定しきれない場合に大人が介入したが、その効果はあまりなかった。以上の結果をまとめて学会にてポスター発表を行った。また質問紙調査は高齢者・母親・大学生を対象に意思決定支援に関した調査を実施した。質問紙調査1:高齢者と子どものかかわりについてのWEB調査を行った。質問紙調査2:母親が子どもにどのような意思決定支援を行っているのか、育児における困り感や子どもの意思決定行動タイプ、子どもの発達段階とどう関係するのか、400名の幼児を持つ母親にWEB調査を行った。質問紙調査3:幼少時に保護者から受けた意思決定支援行動と現在の自己決定感について大学生を対象に質問紙調査を行った。保護者の意思決定支援行動は因子分析の結果、助言をする、急がせる、理由を聞く、誘導する、認める、の5因子構造を持つことが示された。さらに各因子による尺度得点に基づいてクラスター分析を行った結果、参加者が3つのクラスターに分類されること、急がせる、理由を聞く得点の高いクラスターにおいて大学生の現時点の自己決定感が低いことが示された。以上の結果について研究紀要論文を執筆し、学会でのポスター発表を行った。保護者による意思決定支援行動およびそのきっかけとなる子どもの行動について,行動観察時の観察カテゴリーを作成することを目標に,2種類の行動観察を実施した。行動観察1において当初の予定通り子どもが2歳から3歳になるまでの観察と分析を行い,今後観察すべき意思決定時の保護者の支援的行動および幼児の行動を検討することが出来た。行動観察2では複数の幼児による共同意思決定において課題の影響も検討することが出来た。以上から,観察するべき行動が決まりつつあるが,複数の観察者による観察結果の一致度を高めるための行動の定義づけなど課題とするべき点が残っている。また保護者・子どもの個人差があるため,安定的に保護者の意思決定支援行動を引き起こす実験課題を作成している途中である。現状では非常に簡単な選択課題(色紙の選択など)であったが,すぐに意思決定できてしまう場合には支援行動を引き起こすことが出来ない。安定的に保護者の意思決定支援行動を引き起こす課題を検討中である。意思決定支援尺度の作成に関しては,現在,質問項目を再検討中である。質問紙調査3での質問項目作成においては,以前に行った幼稚園児童の保護者へのインタビューを元に項目を作成した。作成時にはより多くの因子を想定していたが,結果としては5因子となり想定とは大きく異なっていた。これは質問項目の文章内容に問題があり,調査参加者にわかりづらい項目であった可能性がある。そのほか質問紙調査1は予定通り実施され報告がすんでいるが,質問紙調査2については自由記述式の質問紙を実施して、その中から質問項目を吟味し、作成したので、実施が年度末になってしまった。分析・報告は平成31年度に持ち越しとなった。
組織因子を指標にしたエンドトキシン誘導体のマクロファージ活性化作用の解析

組織因子(tissue factor,TF)を指標にした活性化マクロファージ(MΦ)の測定法の確立を図った。次いで、エンドトキシン(LDS)のMΦ活性化機能単位及び活性化機序を解析した。1.TFを指標にした活性化MΦの測定.末梢血単球をLPSと12時間cultureし、活性化MΦに特異的に発現されるTFに着目し、その生物活性をプロスロンビン複合体及び合成蛍光基質(Boc-Val-Pro-Arg-MCA)を用いる、カップリングアミダーゼ法で蛍光測定するassay法を確立した。本法の検出感度は非常に高く、10^3個レベルの活性化MΦも測定可能である。また、TFに対するモノクロナール抗体を用いてフローサイトメトリーによる、活性化MΦのFACS解析の条件化も試みた。末梢血より単離直後の単球のTF-McAbに対する陽性率は、36%であった。これをLPSとcultureすると陽性率は6578%に増大した。本法の条件化を更に進めると共に、種々疾患と血中活性化MΦの動態との関連性等についても調べている。2.MΦ活性化機序の検討.上述のTF活性測定法を活用して、LPSによるMΦ活性化機序を検討した。LPS分子中、MΦ活性化機序を担うのはリピドA部分であることが明らかになった。単球・MΦとLPSとの反応機序として、これら細胞表層のリン脂質二重層とLPSのリビドA部分との直接的なリビド-リピド相互作用が想定された。また、in vivoでの単球・MΦ活性化には、活性化Tーリンパ球由来のリンホカイン様因子も重要な役割を果たすことが示唆された。本年度は組織因子(tissue factor,TF)活性を指標にした,下記に示す活性化マクロファージ(MΦ)の定量的測定法の確立を図った.加えて, LPS分子のMΦ活性化・TF発現性を惹起する機能単位として, LipidA部分の役割を明らかにした.1.TF活性を指標にした活性化MΦの定量測定法の確立ニホンザル末梢血より得た単核白血球(リンパ球85%, MΦ15%)を, 100μlのRPMI-1640培養液を含む96穴ミクロウェルディッシュに分注後, LPS(2Mg/ml)と12時間cocultureし,活性化MΦをディッシュへの接着細胞として単離した.次いで,この活性化MΦの細胞表層に発現されているTF活性を,プロスロンビン複合体及び蛍光基質を用いる既述のカップリングアミダーゼ法で蛍光測定した.活性化MΦの細胞数とTF活性との間には良い相関性が認められ, MΦ細胞数2×10^52×10^2個の間では,発現されるTF活性は細胞数に対して比例関係を示した.また,本法の検出感度は非常に高く, 1穴当たり20個の活性化MΦも検出可能であった.現在,本法を活性化MΦの定量的測定法として確立すべく,種々の条件化を試みている.2.MΦ活性化作用を担うLPS機能単位の解析上述の測定法を用い,標準LPS, PCP,リピドA,及び多糖等によるMΦ活性化能を比較検討した.この時,比較実験として,これらLPS誘導体によるリムルス反応の活性化能も併せて実施した. MΦ活性化及びリムルス反応両者ともPCP及びリピドAで惹起され,多糖単独ではその作用を示さなかった.しかしながら,リピドAによるMΦ活性化作用のdose responseは多糖鎖を持つ標準LPSに比べ, 1000倍弱かった.

従って, LPS分子中ではリピドAが必須機能単位であるが,多糖部分がその補完作用を担っていると考えられる.今年度は、昨年度確立した組織因子(tissue factor,TF)を指標にした活性化マクロファージの測定法を駆使し、エンドトキシン(LPS)によるマクロファージ活性化機序を解析した。昨年度に引き続き、LPS分子中のマクロファージ活性化単位を調べ、Lipid-Aがその機能ドメインであること。また、多糖部分には、この細胞活性化作用はないことを明らかにした。マクロファージ活性化機序として、LPS分子中のLipid A部分の脂肪酸とマクロファージの膜リン脂質とが、直接リピド-リピド相互作用することで細胞活性化が惹起することが示唆された。更に、LPSによるマクロファージ活性化には、Tーリンパ球由来のリンホカイン様因子の関与も明らかになった。TFに対するモノクロナール抗体を用いてフローサイトメトリーによる活性化マクロファージの同定及び定量を試みた。FITCー標識モノクロナールによるFACS解析により、以下の結果を得た。末梢血より単離直後の単球の細胞表面TF抗原量は、FACS陽性率36%であった。一方、この単球をLPSと12時間培養すると細肪活性化に伴いTFの発現量は6578%に増大した。現在、本法の条件化を更に進めると共に、LPS投与ニホンザルにおける末梢血中の活性化マクロファージの動態、あるいはヒトにおける種々白血病や免疫異常における活性化マクロファージの変動等の解析への活用を試みている。
微弱衝撃波を用いた中枢神経系精密治療技術の開発

本研究の目的は、微弱衝撃波が中枢神経系に与える影響を細胞レベルで検討し、脳深部の精密治療技術開発に向け基礎的知見を得ることである。平成26年度は微弱衝撃波が中枢神経系に及ぼす影響を形態学的に検討するとともに、模擬モデルにおいて衝撃波の伝播を高速度撮影ならびに圧測定を用いて解析した。平成27年度は、微弱衝撃波照射装置を試作、模擬モデル、動物モデルを用いた頭蓋内圧測定を行い、許容可能な条件を明らかにし、衝撃波による薬剤送達増強効果に関する実験をブタ開頭後の脳で検討した。平成28年度の実験では、開頭下のブタ脳において、微弱衝撃波印加下において色素がより拡散することことを組織学的に示した。本研究の目的は、第一に微弱衝撃波が中枢神経系に与える影響を細胞レベルで検討すること、第二に、微弱衝撃波を用いた脳深部の精密治療技術開発に向け基礎的知見を得ることである。前者は、東北大学流体科学研究所衝撃波学際研究拠点において申請者らが開発した衝撃波脳損傷モデルを含む実験系で評価を行う。後者は、本研究組織がわが国で初めて臨床応用を開始した脳内対流強化薬剤送達法を基盤とし、微弱衝撃波の印加による薬剤送達増強効果に関して非臨床(動物実験)での概念実証(proof of concept: POC)を確立する。本年度は、生物光学的・工学的観点も踏まえて微弱衝撃波が中枢神経系細胞、脳血管に与える影響をマクロレベルから微小環境での現象解明を行った。本研究では頭部モデルとして、単純な二次元モデルを用いて、頭部と衝撃波の干渉模擬実験を行った。頭蓋骨を模擬した円筒内に、脳部を模擬したゼラチンを満たして円柱形状とした。衝撃波は、微小爆薬を起爆し発生する球状衝撃波を用いた。また、本研究では、PVDFニードルハイドロフォンを用いてモデル内の圧力変動を測定した。この結果、頭蓋内での衝撃波照射に際しては、一定以上の過剰圧の印加により、反対側に到達し、陰圧を発生するとともに、反射波が複雑な現象を引き起こし、膨張波、ならびに微小環境でマイクロジェットを含めた複雑な動態を引き起こすことが示唆された。現在、さらに微小環境での可視化、圧測定を実施するとともに、実際にの模擬モデルにおいて薬液注入を行った際に、衝撃波照射により薬剤導入効果がどのように変化するかに関して可視化、圧測定を含めた効果判定を行うための実験系構築を開始した。微小爆薬起爆衝撃波の頭部モデル干渉挙動の連続影写真では、4 &micro;sでゼラチン内へ二重になった衝撃波等の波が伝播し、反射した波はモデル外側のアクリル-空気界面で反射し、膨張波となり、ゼラチン中へ透過して二重の波になっていた。その後、二重の波の背後もアクリル中を往復する波によって複数の波を伴っており、12 &micro;s以降では、ゼラチン内を伝播した複数の波がハイドロフォン先端に到達しており、14 &micro;sで対向側アクリル壁まで到達、一部は透過、反射をはじめ、アクリル内を透過した衝撃波がアクリル-空気界面で反射した膨張波によってゼラチン内対向側アクリル壁近傍で負圧となり細かな気泡が発生していることが確認された。また、反射した波がハイドロフォン先端付近に収束し、リバウンドによる球状の波が発生しており、収束点付近ではマイクロジェットのような尖った形状の気泡が認められた。モデル内圧力の時間履歴からは、衝撃波の到達によって約11 &micro;sで急峻に立ち上がった後、すぐに負圧にまで低下し、その後振動していることが明らかとなった。これは可視化におけるゼラチン内を伝わる二重の波とその背後の複数の波に対応している。

初めの正のピークで約16.5MPa、負のピークで約-4.0MPaであった。これは、対向側壁面で反射した反射衝撃波、および内部に透過した波がアクリル-空気界面で反射した膨張波によるものと考えられ、可視化結果とも一致していた。現在、さらに微小環境での可視化、圧測定を実施するとともに、実際に模擬モデルにおいて薬液注入を行った際に、衝撃波照射により薬剤導入効果がどのように変化するかに関して可視化、圧測定を含めた効果判定を行うための実験系構築を開始した。本研究の目的は、第一に微弱衝撃波が中枢神経系に与える影響を細胞レベルで検討すること、第二に、微弱衝撃波を用いた脳深部の精密治療技術開発に向け基礎的知見を得ることである。前者は、東北大学流体科学研究所衝撃波学際研究拠点において申請者らが開発した衝撃波脳損傷モデルを含む実験系で評価を行う。後者は、本研究組織がわが国で初めて臨床応用を開始した脳内対流強化薬剤送達法を基盤とし、微弱衝撃波の印加による薬剤送達増強効果に関して非臨床(動物実験)での概念実証(proof of concept: POC)を確立する。本年度は、生物光学的・工学的観点も踏まえて微弱衝撃波が中枢神経系細胞、脳血管に与える影響をマクロレベルから微小環境での現象解明を行った。本研究では頭部モデルとして、単純な二次元モデルを用いて、頭部と衝撃波の干渉模擬実験を行った。頭蓋骨を模擬した円筒内に、脳部を模擬したゼラチンを満たして円柱形状とした。衝撃波は、微小爆薬を起爆し発生する球状衝撃波を用いた。また、本研究では、PVDFニードルハイドロフォンを用いてモデル内の圧力変動を測定した。この結果、頭蓋内での衝撃波照射に際しては、一定以上の過剰圧の印加により、反対側に到達し、陰圧を発生するとともに、反射波が複雑な現象を引き起こし、膨張波、ならびに微小環境でマイクロジェットを含めた複雑な動態を引き起こすことが示唆された。衝撃波では衝撃波照射により薬剤導入効果の増加に関する非臨床POC確立までは至らなかったが、超音波の印加による薬剤送達増強効果に関する非臨床POCは確立できた。本研究の目的は、微弱衝撃波が中枢神経系に与える影響を細胞レベルで検討し、脳深部の精密治療技術開発に向け基礎的知見を得ることである。平成26年度は微弱衝撃波が中枢神経系に及ぼす影響を形態学的に検討するとともに、模擬モデルにおいて衝撃波の伝播を高速度撮影ならびに圧測定を用いて解析した。平成27年度は、微弱衝撃波照射装置を試作、模擬モデル、動物モデルを用いた頭蓋内圧測定を行い、許容可能な条件を明らかにし、衝撃波による薬剤送達増強効果に関する実験をブタ開頭後の脳で検討した。平成28年度の実験では、開頭下のブタ脳において、微弱衝撃波印加下において色素がより拡散することことを組織学的に示した。微小爆薬起爆衝撃波の頭部モデル干渉挙動の連続影写真では、4 μsでゼラチン内へ二重になった衝撃波等の波が伝播し、反射した波はモデル外側のアクリル-空気界面で反射し、膨張波となり、ゼラチン中へ透過して二重の波になっていた。その後、二重の波の背後もアクリル中を往復する波によって複数の波を伴っており、12 μs以降では、ゼラチン内を伝播した複数の波がハイドロフォン先端に到達しており、14 μsで対向側アクリル壁まで到達、一部は透過、反射をはじめ、アクリル内を透過した衝撃波がアクリル-空気界面で反射した膨張波によってゼラチン内対向側アクリル壁近傍で負圧となり細かな気泡が発生していることが確認された。
少数分子世界の細胞情報伝達理論

細胞の情報処理を理解すべく、シグナル伝達系に対して以下の二つの研究を行った。1分子間のバラツキ、分子個性がどのような利点を持ちうるかを理論的に考察した。例えばレセプター分子のリガンドへの親和性にバラツキがある場合、ない場合と比べてダイナミックレンジが広がる事、SN比が高くれる事を示した。これらを、異なる情報コーディングの状況、すなわちレセプターへの結合個数による濃度検知方式と、結合と乖離の繰り返しを数える時間的なコーディング(Berg-Percell方式)の二つの状況で調べ、いずれの場合もバラツキがある方が、外界との相互情報量を高めること、つまりノイズ揺らぎを押さえることに寄与することを示した。この結果は、分子のバラツキが実際に役に立ちうる事、バラツキがあるだけで、単純にN倍されない分子の協同的な効果がありうることを意味している。2細胞性粘菌は集合時にcAMPのスパイラル状の波を生成し、そのシグナルを登って行くが、この動的なシグナル場の検知機構についてはほとんどわかっていなかった。実際、単純な勾配検知型だと細胞は波を登って行く事ができない。中島昭彦博士、澤井哲博士(東京大学総合文化研究科)との共同研究のもと、マイクロフルイディクスによって波のプロファイルを人工的に生成し、周期を変えた実験を行った。このとき、細胞内のRasの応答を同時に観測し、実験結果を説明する数理モデルを与え、解析した。細胞が、シグナルの時間変化への応答と空間勾配への応答をどのように使い分け、統合しているのかを表す表式を得て、これを用いて細胞が周期的シグナルを登れる特長的時間がどのように決定しているかを明らかにした。25年度が最終年度であるため、記入しない。細胞イメージング実験で得られるデータを念頭に1統計学的手法による時系列データからの方程式推定と2細胞運動の数理モデルの構築を行った。1に関しては、時系列データからベイズ手法を用いて系を記述する方程式系の推定を試みた。特に細胞性粘菌の細胞内に見られる化学進行波のデータ(PIP3, PTEN)に対し、相空間のメッシュ化し、ガウシアンカーネルを用いた方程式推定をおこなった。いくつかの変異株に対して手法を適用した結果は、先行モデルと整合的であり、モデルの正しさをサポートするものである。また、より理論的な試みとして、細胞周期の低次元方程式系の抜き出しと、パラメータ変化に対する分岐タイプの同定の手法開発をおこなった。細胞周期に対して提唱されている二つのモデル(TysonモデルとFerellモデル)から生成される時系列データから2変数へ縮約したモデルをこの手法を用いて同定した結果、もとの高次元モデルで見られる分岐タイプが保存された低次元方程式が得られた(Kondo et al.Phys Rev E, 2013)。これらの手法は様々な系に適用可能であり、系を記述する方程式決定に役立つと期待される。2細胞運動の新規モデル化を試みた。多くの先行研究で行われている、計算パワーの必要な反応拡散系や偏微分方程式とは異なり、それらを縮約した時に得られると期待される「複雑な運動形態を表す少数モード」が満たすべき方程式系を、系の対称性を考慮することで導出した。この際、細胞コンパスを表す極性子という新しい概念を導入した。得られた系は実際の細胞系と対応する様々な運動を示し、複雑で多様な細胞運動を統合的な視点から理解できることにつながりうる。この結果を論文にまとめ、現在投稿中である。細胞が示す走化性について、それを題材とした新規モデルの構築や、時系列データからの数理統計学、情報論にもとづいた解析については一定の成果が得られているものの、もともとの狙いであった「細胞自身が行う情報処理について情報理論的な解析を行う」ことが遅れている。

分子ばらつきが示す情報論的利得について、直観的な理解や狙いはしぼれてきてはいるが、それを数理モデル化する過程においていくつかの困難にあたっている。定量的な議論を行うために解析的に扱いやすく、また、拡張が可能かつ容易なモデル構成がうまくできていないことが主な原因である。加えて、時系列データ解析において、数値シミューレションを行うにあたって想定していたよりも莫大な計算量が必要であることがわかってきた。これについては、適当な近似などの計算手法の改良を試みるとともに、GPGPU等を用いた計算機レベルでの対応を検討している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、レセプターの分子間ばらつきに注目し、ばらつくことによる情報論的利得に注目したモデルの構築ならびに解析を行う。ばらつくことの利点は、直観的には1異なる性質をもつチャネルで並列化した処理をおこなうことうで、簡単に外部シグナルのダイナミックレンジを上げること2外部シグナルのばらつきによって異なる時間スケールで情報処理を行うことから、直観的には理解できる。この性質をモデルを通し、情報量を定量化することが本年度の主な目的となる。多レセプター系の情報論的な議論の出発点になりうる簡単かつ拡張可能なモデルの構築をし、特に時系列に載っている情報を有効に活用しうるばらつきの分布を導出する。数理解析的な理由から、連続体的な描像と、分子の個数性を明示的に入れた両者の方針で理論構築を進めていく。分子内ばらつきについて、その有用性を指摘し、かつ実験検証可能なシナリオを提示することを目指す。また、拡張として、理論的には上で述べた状況と共通する部分もあることから細胞間のばらつきについても議論を行う。細胞間で分子量の発現度合いなどの違いにもかかわらず、外部刺激への応答レベルである程度共通の振る舞いが可能なロジック(ロバストネス)を探る。この過程で、理論的な試みとして制御理論における感度公式などを生物の刺激-応答系に即して議論、拡張を試みる。また、実験家との協力のもとに、細胞性粘菌の運動を題材として高精度に制御された刺激に対する細胞の応答のデータを解析し、理論と照らし合わせていく。
英語・日本語・中国語における寄生空所を含む文の派生に関する理論的研究

本研究の目的は、普遍文法に対する原理とパラメータのアプローチにもとづいて、wh句と痕跡位置とが1対2で対応するという特殊性を示す、寄生空所を含む文の派生を明らかにすることである。英語、日本語、中国語を含む複数言語からの資料を収集しながら調査した結果、要素の摘出領域の形成の仕方が寄生空所の利用可能性に影響を及ぼしていることが明らかとなり、この現象を説明するために本研究では、要素の摘出を許さないと従来考えられていた領域においてもそれが許される場合があり、それが寄生空所を形成しているという分析を提示した。本研究は、ヒトという種に固有の言語機能(the faculty of language)の性質を追求するため、wh疑問文の特殊な顕れである寄生空所(parasitic gap)を含む文の派生を明らかにすることを目指したものである。今年度は主に、資料収集、先行研究の検討、および最新の研究動向の調査(関連する学会やワークショップへの参加)を通じて、英語・日本語・中国語における言語資料を収集し、理論的枠組みの構築を目指した。具体的には、寄生空所の生じる構造的位置(「島」と呼ばれる摘出領域の種類, Ross 1967)によって、線的概念に言及する必要があるように思われる現象が英語で見られることがわかった。この現象に対して、線的概念に言及せずに構造的概念のみに基づく説明を模索し、その成果について国内外の学会・ワークショップで発表した。この結果、言語機能において、島にはその形成のされ方によって下位区分があり(Stepanov 2007)、それが寄生空所の出現の仕方に影響を及ぼすため、寄生空所の認可が音声部門とは独立の部門で行われることがわかった。この知見は、線的概念を音声部門に限定するChomsky(1995)のモデルを支持するものである。このような調査の結果、英語にはない名詞句削除を許す中国語や、名詞句削除を許すだけでなく、語順も英語とは異なる日本語においても、構造的なレベルにおいて寄生空所が認可されるはずだという理論的見通しがたった。すなわち、個別言語間で、表面的には異なる言語現象を示していたとしても、その根底に共通性が見られるという点で、言語機能がヒトという種に固有であるという主張を支持するものとして意義深い。中国語と日本語における寄生空所の出現環境について整理し、その予測が確かめられるかが、今後の課題である。本研究は、ヒトという種に固有の言語機能(the faculty of language)の性質を追求するため、wh疑問文の特殊なあらわれである寄生空所(parasitic gap)を含む文の派生を明らかにすることを目指したものである。今年度は主に、資料収集、先行研究の再検討、および最新の研究動向の調査(関連する学会やワークショップへの参加)を通じて、英語・日本語・中国語における言語資料を収集し、理論的枠組みの発展を目指した。前年度、寄生空所の生じる構造的位置(「島」と呼ばれる摘出領域の種類,Ross 1967)によって、線的概念に言及する必要があるように思われる現象が英語で見られることをさまざまな角度から構造的概念に基づく分析を試みた。その成果は国内外の関連する学会で発表したが、今年度はその枠組みの問題点を補い、さらに発展させることを目指して論文を完成させた。その成果は以下のようにまとめられる。言語機能において、島にはその形成のされ方によって下位区分があり(Stepanov 2007)、寄生空所の出現可能性に影響を及ぼしているが、これは構造的に分析することが可能で、その分析は線的概念を統語部門に導入する必要がないというChomsky(1995)のモデルを指示するものである。また、前年度の時点で理論的に問題になりうるいくつかの点について、今後の分析の可能性として、統語論的、意味論的分析の可能性を示してさらなる研究の足がかりとした。
数理解析に基づく生体シグナル伝達システムの統合的理解

生体内のシグナル伝達は、活性化・不活性化による単純な一次線形反応ではなく、複雑かつ時空間的に動的な高次非線形反応であり、多数の分子からなる巨大な情報伝達ネットワークによって制御されている。シグナル伝達に関する多様かつ膨大な情報を統合して、細胞や人体をシステムとして理解するには、コンピュータ科学や数学的理論解析を活用したアプローチが必要不可欠であるが、この様な学際的研究体制の構築は、我が国では未だ不完全であり、早急に整備する必要がある。国際活動支援班では、この状況を打開すると共に国際連携を推進するため、世界的に評価の高い数理医学・生物学研究機関である米国ヴァンダービルト大学、英国セントアンドリューズ大学、仏国INRIAボルドー南西研究センターとの4カ国交流を中心に、各国の先進的研究機関との連携体制を構築し、国際共同研究や人材交流を深化させる活動を行った。具体的には、1)米国、欧州、アジア(中国、韓国)から第一線の研究者を招聘し、東京大学医科学研究所で2日間に渡る領域主催の国際シンポジウムを開催した。2)INRIAボルドー南西研究センターにおいて、4か国の研究拠点から中核となる研究者および若手研究者が参加して2日間の合同セミナーを開催し、研究報告と研究討論を行った。2)米国ヴァンダービルト大学、仏国ボルドー大学から研究者を招聘し、阪大および東大でセミナーを開催するとともに腫瘍数理学に関する共同研究を実施した。3)セントアンドリュース大学に研究者を派遣し、数理モデリングと数値シミュレーションの共同研究を実施した。4)新学術領域「ネオウイルス学」との共催で、中国科学院、微生物研究所・生物物理研究所の研究者を東京に招聘し、合同ワークショップを開催した。5)領域の若手研究者・大学院生を米国癌学会、海外大学・研究機関などに派遣した。日米英仏の4カ国を中心に、本領域の研究者(若手を含む)と海外の第一線の研究者との学術・人材交流が積極的に行われ、各国の先進的研究機関との共同研究や国際交流が進展した。また、米国、欧州、中国、韓国などから第一線の研究者を招聘して、領域主催の国際シンポジウムや国際ワークショップを開催し、当該分野における国内外の情勢・研究動向を把握すると共に、その情報を広く領域内で共有した。今後も米国ヴァンダービルト大学、英国セントアンドリューズ大学、仏国INRIAボルドー南西研究センターとの4カ国交流を中心に、各国の先進的研究機関との連携体制を強化し、共同研究および人材交流を深化させて行く。また国際共同研究を実施し、学術面でも成果を得る。具体的には、1)米国ヴァンダービルト大学において、4か国の研究拠点から中核となる研究者が参加して2日間の合同セミナーを開催し、研究報告と研究討論を行った。2)日本癌学会の数理腫瘍学のセッションに合わせてヴァンダービルト大学教授を招聘し、相互に研究報告を行った。3)仏国INRIAボルドー南西研究センター教授が来日し、拡張モデルを用いた癌病態予測や数理モデルを臨床応用する方策を討論した。4)スエーデンで開催されたカロリンスカ研究所主催のCancer retreatに参加し、研究発表および討論を行った。5)この他、米国Cincinnati Children's Hospital Medical Centerや中国科学院、微生物研究所・生物物理研究所でセミナー等を実施した。また、6)領域の若手研究者・大学院生を米国細胞生物学や米国癌学会に派遣した。具体的には、1)英国セントアンドリュース大学において、4か国の研究拠点から中核となる研究者および若手研究者が参加して2日間の合同セミナーを開催し、研究報告と研究討論を行った。2)日本側研究者が米国ヴァンダービルト大学を訪問し、セミナーを開催すると共に研究討論を行った。また米国側からも研究者が来日してシステム生物学に関する共同研究について議論した。

3)ボルドー大学およびセントアンドリュース大学に研究者を派遣し、数理モデリングと数値シミュレーションの共同研究を実施した。4)新学術領域「ネオウイルス学」と共催し、中国科学院、微生物研究所・生物物理研究所においてワークショップを開催した。5)領域の若手研究者・大学院生を米国癌学会、EMBOカンファランス、海外大学・研究機関などに派遣した。日米英仏の4カ国を中心に、本領域の研究者(若手を含む)と海外の第一線の研究者との学術・人材交流が積極的に行われ、各国の先進的研究機関との共同研究や国際交流が進展した。生体内のシグナル伝達は、活性化・不活性化による単純な一次線形反応ではなく、複雑かつ時空間的に動的な高次非線形反応であり、多数の分子からなる巨大な情報伝達ネットワークによって制御されている。シグナル伝達に関する多様かつ膨大な情報を統合して、細胞や人体をシステムとして理解するには、コンピュータ科学や数学的理論解析を活用したアプローチが必要不可欠であるが、この様な学際的研究体制の構築は、我が国では未だ不完全であり、早急に整備する必要がある。国際活動支援班では、この状況を打開すると共に国際連携を推進するため、世界的に評価の高い数理医学・生物学研究機関である米国ヴァンダービルト大学、英国セントアンドリューズ大学、仏国INRIAボルドー南西研究センターとの4カ国交流を中心に、各国の先進的研究機関との連携体制を構築し、国際共同研究や人材交流を深化させる活動を行った。具体的には、1)米国、欧州、アジア(中国、韓国)から第一線の研究者を招聘し、東京大学医科学研究所で2日間に渡る領域主催の国際シンポジウムを開催した。2)INRIAボルドー南西研究センターにおいて、4か国の研究拠点から中核となる研究者および若手研究者が参加して2日間の合同セミナーを開催し、研究報告と研究討論を行った。2)米国ヴァンダービルト大学、仏国ボルドー大学から研究者を招聘し、阪大および東大でセミナーを開催するとともに腫瘍数理学に関する共同研究を実施した。3)セントアンドリュース大学に研究者を派遣し、数理モデリングと数値シミュレーションの共同研究を実施した。4)新学術領域「ネオウイルス学」との共催で、中国科学院、微生物研究所・生物物理研究所の研究者を東京に招聘し、合同ワークショップを開催した。5)領域の若手研究者・大学院生を米国癌学会、海外大学・研究機関などに派遣した。また、米国、欧州、中国、韓国などから第一線の研究者を招聘して、領域主催の国際シンポジウムや国際ワークショップを開催し、当該分野における国内外の情勢・研究動向を把握すると共に、その情報を広く領域内で共有した。今後も米国ヴァンダービルト大学、英国セントアンドリューズ大学、仏国INRIA
対称性をもつ非圧縮粘性流の構成とその安定性の研究

代表者宮川は3次元外部領域で非定常流を考察し,多項式ウェイトを伴うノルムの時間減衰について一般論としてはほぼ最良の結果を得た(現在投稿中)。この作業は対称生をもつ流れを構成する際にあらかじめ必要なものである。ここで得られた評価は2次元流で得た評価の3次元への形式的拡張になっている。従って,この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この予想を検証するために,現在対象な流れの減衰率を計算しているが,自由度が増えたために2次元の場合と比較して計算量が飛躍的に増大し,計算自身も著しく複雑になった。しかし指導原理は2次元の場合と同様だから,本年の内には部分的にしろまとまった結果を発表できる見込みである。これと並行して,次の研究対象である半空間での流れの対称生を考察する第一歩として,問題の定式化に不可欠なHelmholtzの分解定理の完全な証明を与えた。半空間においてこの定理は古くから知られており,代表者も過去にそれを利用したことはあるが,完全な証明を記載した文献がなく,このため論文執筆時に不自由を感じていた。代表者はFourier解析と関数空間論の初等的知識のみで理解可能な証明を与えることに成功した。この仕事はすでに査読付きの雑誌に掲載受理されており,2008年内に出版される予定である。分担者福本は,核内に流れを伴う渦糸の漸近展開項を制御する方程式を探し,それが3次元弾性棒の方程式と等価であることを発見した。さらにその等価性の由来を力学系の変分原理に求め,回転群SO(3)の元を変数とする汎関数の変分学的考察によりこの等価性を証明した。また,これと並行してレーザーと物質の相互作用に起因する点状の欠陥が渦糸群に与える影響を実験的に考察し,多様な渦のパターンが現れることを示した。この現象の数理的解釈が今後の課題である。代表者宮川は三次元および二次元の外部領域における非圧縮粘性流を考慮し,特に二次元の場合に,流れの時間・空間減衰性と対称性の関係を完全に明らかにした.同時にまた,この結果は二次元平面全域での流れについても,結果の表現に多少の修正を加えればそのまま成立することを示した.三次元流の対称性については,代数的準備が進んでいないため二次元の場合のような流れの詳細な分類は来年度以後の課題であるが,一般の外部領域において減衰性の進展を妨げる要因と思われるものを,三次元外部領域におけるいくつかの調和関数を用いて表現することに成功した.それを用いると,領域が回転対称でない場合,初期速度が所要の対称性をもっていても,ほとんどの場合,次の瞬間においてその対称性が破れることが観察される.破れの厳密な証明がやや複雑なため,この結果を報告する論文を年度内に完成させることができなかったが,次年度のかなり早い時期には完成する予定である.さらに宮川は,単位円の外部を流れる非圧縮完全流体の二次流を考察し,定常流の場合に古来有名なダランベールの逆理に相当する事実が,対称性をもつ非定常流について成り立つ場合があることを示した.その研究の副産物として,ダランベールの逆理が成り立つ流れに伴う圧縮場は常に二乗可積分であること,またその逆も成り立つことを示した.分担者福本は,非圧縮完全流体内での渦糸運動を特異摂動法と位相的方法を用いて研究した.その結果,非局所誘導効果を考慮した渦糸や渦管の位相変化について,従来の漸近展開をより精密化し,複数の渦糸が存在する場合のパターンの変化と渦糸の変形についても,その安定性について新たな知見を得ることができた.自由表面を伴う流れについてその対称性と時間的挙動の関連を解明することが,次年度以降の研究課題として残っている.現在研究が進行中である.宮川は非圧縮粘性流体の2次元流の運動を全平面および単位円の外部の領域で考察し,直交群の有限部分群の作用に対して不変な流れ(対称な流れ)を完全に分類した.それによって流れの対称性の度合と対応する速度場の時間・空間的減衰性との完全な対応関係が明らかになった.この議論では,流れを記述する積分方程式の積分項を展開して得られる斉次多項式の回転不変性の研究が基本的に重要である.すなわち対称性が艮くなるほど,より高次の多項式が恒等的に零となり,その結果速度場の減衰性が良くなる.この事実は3次元流でも見られるがその対応関係は.2次元の揚合ほど簡明ではなく,目下研究途上にある.3次元流に対する研究の要は,直交群の部分群の作用に対して不変な斉次多項式が自明であるための条件を,その多項式の次数や,扱う部分群の位数を用いて厳密に述べることにある.これに関連する研究は,現在加須栄との共同作業として継続中である.宮川はまた,上記の研究の過程において,理想流体の理論で古来有名なダランベールの逆理が,定常流のみならず非定常流でも生起可能であることを見出し,対応する圧力場の可積分性と逆理の生起との厳密な対応関係を与えた.それを用いて,流れの対称性の増大が逆理を引き起こすことを照明した.またそのような対称性をもつ理想流体の2次元流の存在をも示した.

福本は粘性流体内の渦輪の運動を扱い,その運動の安定性と不安定性を論じ,渦運動においては対象性に由来する運動の不安定化が起こり得ることを示した.結果を記述するために曲率不安定性なる新概念を導入することにより,現象の精密な解析と結果の明快な記述が可能になった.この概念はさらに一般の渦糸の安定性や位相型の時間変化を記述するのに適した形をしたおり,渦の運動学における新しい概念として理論の中に定着し,重要な役割を果たすことが期待される.小俣は水面上の気泡の運動を記述する方程式について研究し,初期値問題の近似解を構成し,その長時間挙動を論じた.数値実験によれば,形が時間とともに変化する気泡がある対称性をもてば,時間の経過とともにある対称な気泡に漸近することが観察される.しかし扱うべき問題がいわゆる双曲型の問題であるために,現段階では弱解の構成すらむずかしく,研究は数値実験レベルに留まっている.数値的に検証されるこの近似解の漸近挙動を厳密に証明するのが次の課題である.代表者宮川は3次元外部領域で非定常流を考察し,多項式ウェイトを伴うノルムの時間減衰について一般論としてはほぼ最良の結果を得た(現在投稿中)。この作業は対称生をもつ流れを構成する際にあらかじめ必要なものである。ここで得られた評価は2次元流で得た評価の3次元への形式的拡張になっている。従って,この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この結果を超える減衰性をもつ解を得るには,流れに対し何らかの対称生の仮定が必要と思われる。この予想を検証するために,現在対象な流れの減衰率を計算しているが,自由度が増えたために2次元の場合と比較して計算量が飛躍的に増大し,計算自身も著しく複雑になった。しかし指導原理は2次元の場合と同様だから,本年の内には部分的にしろまとまった結果を発表できる見込みである。これと並行して,次の研究対象である半空間での流れの対称生を考察する第一歩として,問題の定式化に不可欠なHelmholtzの分解定理の完全な証明を与えた。半空間においてこの定理は古くから知られており,代表者も過去にそれを利用したことはあるが,完全な証明を記載した文献がなく,このため論文執筆時に不自由を感じていた。代表者はFourier解析と関数空間論の初等的知識のみで理解可能な証明を与えることに成功した。この仕事はすでに査読付きの雑誌に掲載受理されており,2008年内に出版される予定である。分担者福本は,核内に流れを伴う渦糸の漸近展開項を制御する方程式を探し,それが3次元弾性棒の方程式と等価であることを発見した。さらにその等価性の由来を力学系の変分原理に求め,回転群SO(3)の元を変数とする汎関数の変分学的考察によりこの等価性を証明した。また,これと並行してレーザーと物質の相互作用に起因する点状の欠陥が渦糸群に与える影響を実験的に考察し,多様な渦のパターンが現れることを示した。この現象の数理的解釈が今後の課題である。
多発性内分泌腺腫症混合型(MEN mixed type)家系における遺伝子解析

我々は膵臓ラ氏島腺腫、褐色細胞腫を合併する家族性の多発性内分泌腺腫症(以下MEN)症例を経験した。本疾患は1)常染色体優勢遺伝の形式をとる。2)神経外胚葉性細胞由来である。3)組織学的には過形成から腺腫への進行を見る。4)多中心性発生を見る。などの特徴を有しておりMENに分類される。しかもMEN type 1,2の主要構成腫瘍を含むことからMEN type 3またはmixed typeと呼ぶことができる。このtypeは世界的に約20例余の報告があるが家族内発生は今回報告した症例を含めて3家系であり非常に稀である。このような家族内発生腫瘍はその遺伝形式より、家系内で共通の遺伝子(いわゆるgrem line)異常が存在することが多く、様々の腫瘍の原因遺伝子の同定の手掛かりとなっている。MENでも同様であり連鎖解析により原因遺伝子はtype 1は11番染色体長腕、type 2は10番染色体長腕に存在するものとされている。さらに第10番染色体長腕ではRET proto-oncogeneが単離されMEN type 2の原因遺伝子として注目されている。この遺伝子は点突然変異による遺伝子の発現異常により腺腫発症に関与すると考えられている。これらの変異はgerm line mutationとして認め、また、typeにより特定codonの変異(MEN type 2Aはexon 11のcodon 634,type 2Bはexon 16のcodon 918)が見られtype別腺腫発生に深く関与すると考えられる。このようにMENの原因遺伝子が明らかにされつつあるなか、実際の症例においては我々の経験したmixed typeを初めとしていろいろな内分泌腺腫の合併がみられており、それらの検索は充分になされているとはいえない。今回我々は本疾患の家系8人の末梢血より高分子DNAを抽出しMEN type 2で変異が集中しているRET proto-oncogeneのexon10,11,16を対象にPCR-SSCP analysisを行い本疾患におけるgerm line mutationの検出を試みた。結果はMENの発症を見た2例を含めて検索を行ったいずれのexonにも変異は検出されなかった。このことは本疾患ではMEN type 2の発症に関係する変異の関与は少ないもの考えられるが、Hirschsprung病のように今回検索したexon以外での変異も推定され今後検討の余地はあるものと思われる。さらに本疾患ではMEN type 2に見られる遺伝子異常がないことよりMENの分類上type 2以外の(もちろんMEN type 1でもない)独立した、MENとしての分類が可能と考えられた。
複合現実感のための実時間再照明付与技術

1.研究の目的本研究課題は,実写とコンピュータグラフィクス(CG)が継ぎ目なく融合された複合現実感(MR)において,仮想照明による照明効果を実写とCG双方に違和感なく付与する再照明付与(Relighting)技術に関する研究を行うことを目的としており,そのために,実時間での照明条件の把握,写実的な照明の近似的表現法,効率的な実空間の幾何形状と反射特性の推定を行う.MR空間の光学的要素を意図的にかえることでの演出効果を得ることができる.H23年度は,この研究目的に従い研究を進めた.2.平成23年度の実施計画に照らした進捗状況(1)実時間照明推定を用いた光学的整合法光学的整合法の実現の第一ステップとして,光源環境マップを点光源で近似する手法を再照明付与の枠組みに導入した.また,実時間照明推定のために,ハーフミラーと2台のカメラを用いたHDRキャプチャ手法を開発した.このHDRキャプチャ技術を用いて鏡面球を観測すれば,変化する照明環境もHDRの光源環境マップとして収録可能となる.(2)再照明付与処理の実時間化再照明付与の実時間対応は,プログラマブルシェーダを用いたGPUの活用により実現できた.これまでの手法が,拡散反射のみに対応していたのに対して,Torrance-Sparrowモデルを用いたシェーダに変えることで,CG部分に対しては,鏡面反射成分も反映した描画を可能にした.IBLとしては,(1)で示した通り,光源環境マップを点光源に近似することで,近似的なIBLを導入した.(4)実世界の幾何形状,表面反射特性の推定実物体の反射特性の推定として,滞在して研究していたUSC ICTが開発したLightStageの可搬型であるFree-Form型反射特性推定法を開発し,その方法で計測した反射特性により実物体を仮想化することで,写実的な再照明付与処理を実現できた.1.研究の目的本研究課題は,実写とコンピュータグラフィクス(CG)が継ぎ目なく融合された複合現実感(MR)において,仮想照明による照明効果を実写とCG双方に違和感なく付与する再照明付与(Relighting)技術に関する研究を行うことを目的としており,そのために,実時間での照明条件の把握,写実的な照明の近似的表現法,効率的な実空間の幾何形状と反射特性の推定を行う.MR空間の光学的要素を意図的にかえることでの演出効果を得ることができる.H23年度は,この研究目的に従い研究を進めた.2.平成23年度の実施計画に照らした進捗状況(1)実時間照明推定を用いた光学的整合法光学的整合法の実現の第一ステップとして,光源環境マップを点光源で近似する手法を再照明付与の枠組みに導入した.また,実時間照明推定のために,ハーフミラーと2台のカメラを用いたHDRキャプチャ手法を開発した.このHDRキャプチャ技術を用いて鏡面球を観測すれば,変化する照明環境もHDRの光源環境マップとして収録可能となる.(2)再照明付与処理の実時間化再照明付与の実時間対応は,プログラマブルシェーダを用いたGPUの活用により実現できた.これまでの手法が,拡散反射のみに対応していたのに対して,Torrance-Sparrowモデルを用いたシェーダに変えることで,CG部分に対しては,鏡面反射成分も反映した描画を可能にした.IBLとしては,(1)で示した通り,光源環境マップを点光源に近似することで,近似的なIBLを導入した.(4)実世界の幾何形状,表面反射特性の推定実物体の反射特性の推定として,滞在して研究していたUSC ICTが開発したLightStageの可搬型であるFree-Form型反射特性推定法を開発し,その方法で計測した反射特性により実物体を仮想化することで,写実的な再照明付与処理を実現できた.
高度構造安定性を有するクッション性足場タンパク質を用いた機能的分子認識素子の創出

本研究では構造が極めて安定な超好熱菌由来三量体タンパク質CutA1を,リガンドバイオ分子(ペプチドあるいはタンパク質)提示のためのクッション性足場として利用し,バイオ分子間相互作用を制御・検出する技術の基盤要素の一つである分子認識素子を独自のアイデアに基づき緻密に設計する.詳細な機能評価を通じ,分子認識素子の配向制御,機能維持ならびに多価化を同時に担保しうる分子設計・調製技術の基盤を確立する.さらに,進化分子工学的手法等を駆使し,標的バイオ分子との相互作用の高感度検出・精密制御を可能とする分子認識素子を新たに創出する.本研究では構造が極めて安定な超好熱菌由来三量体タンパク質CutA1を,リガンドバイオ分子(ペプチドあるいはタンパク質)提示のためのクッション性足場として利用し,バイオ分子間相互作用を制御・検出する技術の基盤要素の一つである分子認識素子を独自のアイデアに基づき緻密に設計する.詳細な機能評価を通じ,分子認識素子の配向制御,機能維持ならびに多価化を同時に担保しうる分子設計・調製技術の基盤を確立する.さらに,進化分子工学的手法等を駆使し,標的バイオ分子との相互作用の高感度検出・精密制御を可能とする分子認識素子を新たに創出する.
白血病細胞における抗腫瘍剤耐性の遺伝子診断に関する研究 遺伝子不安定の解析による耐性の分子機構の解析と診断への応用

白血病細胞における抗腫瘍剤耐性の遺伝子診断には、耐性の分子機構の解明が重要である。抗腫瘍剤耐性の分子機構の背景にある細胞側因子を知るため、本研究では、株化培養白血病細胞MOLT-3から葉酸拮抗剤trimetrexate(TMQ)に耐性の細胞を作製、マイクロサテライト不安定性をクローナル解析し、耐性遺伝子変異との関係から、耐性機構における遺伝子不安定性の意議を考察した。TMQ耐性のMOLT-3細胞を作製する際、ヌクレオチド不均衡をもたらす過剰なチミジン(10μM)供給の有無の耐性機構への影響を調べた。TMQ耐性MOLT-3細胞からメチルセルロース培養にて作製した全ての耐性細胞亜株にジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)遺伝子のコドン31の点変異(TTC→TCC)が検出された。MDR1mRNA発現は、DHFRコドン31の点変異に続いて起こり、両者で異なる発現調節機構が示唆された。マイクロサテライト反復配列(mfd27、mfd41)のPCR解析から、耐性細胞亜株に遺伝子不安定性の存在と、その多剤耐性成立への関与が示唆された。MDR1を介する耐性は、耐性成立後にも流動的で、耐性細胞の選択の原動力として、遺伝子不安定性を背景としてクローン性増殖が示唆された。これら耐性細胞は、臨床的耐性の良いモデルとなると考えられる。マイクロサテライト反復配列の高頻度変異の原因となるDNA修復システムとして、hMLH1およびhMSH2についてモノクローナル抗体を用いた組織免疫学的検討およびPCRによる遺伝子解析を行った結果、欠失や変異は明らかでなかった。これら耐性細胞における遺伝子不安定性や抗腫瘍剤耐性の分子機構は、耐性の遺伝子診断に必要な遺伝子レベルの指標を提供すると考えられる。抗腫瘍剤耐性の分子機構の背景にある細胞側因子を知るため、本研究では、株化培養白血病細胞MOLT-3から葉酸拮抗剤trimetrexate(TMQ)に耐性の細胞を作製し、マイクロサテライト不安定性をクローナル解析し、耐性遺伝子変異との関係から、耐性機構における遺伝子不安定性の意義を考察した。チミジン供給下に作製した耐性細胞の亜株にのみ多剤耐性遺伝子(MDRI)mRNA発現がみられた。MDR1を介する耐性は、耐性成立後も流動的で、耐性細胞の選択の原動力として、遺伝子不安定性を背景としてクローン性増殖が示唆された。チミジン供給下に作製したTMQ耐性のMOLT-3細胞にみられる、複数の耐性遺伝子変異、遺伝子不安定性、治療後のクローシ性増殖などの特徴は、臨床でみられる耐性のモデルとなると考えられる。耐性の診断、治療のin vitroモデルとなりうるtrimetrexate耐性株化培養細胞MOLT-3におけるMDR1を介する多剤耐性は、耐性成立後も流動的で、耐性細胞の選択の原動力として、遺伝子不安定性を背景としてクローン性増殖が示唆された(98年度研究成果)ことから、耐性および遺伝子不安定性の分子機構を調ぺた。マイクロサテライト反復配列の高頻度変異の原因となるDNA修復システムとして、癌細胞で遺伝子変異の報告があるhMLH1およびhMSH2についてモノクローナル抗体を用いた組織免疫学的検討およびPCRによる遺伝子解析を行なった。その結果、欠失や変異は明らかでなかった。

遺伝子不安定性の分子機構としては、他のDNAミスマッチ修復系遺伝子(hMSH3,hMSH6,hPMS2など)の異常が介在する可能性を検討する必要がある。遺伝子不安定性の分子機構と耐性機構の多様性を明らかにするため、trimetrexate耐性のMOLT-3細胞の亜株それぞれの耐性機構を調べた。各種薬剤に対する感受性試験の結果、亜株の一つにおいて、methotrexateに高度交差耐性を示す細胞亜株が確認された。この亜株における耐性の分子機構として、標的酵素ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)遺伝子発現上昇が明らかでなかった。このため、他の亜株と共通する同遺伝子のコドン31の点変異(TTC→TCC)以外の変異による酵素の薬剤親和性低下や薬剤の膜輸送低下など他の分子機構が想定され、現在、DHFR遺伝子やmethotrexateの膜輸送を担うRFC1遺伝子の構造解析中である。
カテニンの機能領域の同定と変異カテニン発現による細胞の浸潤性獲得

カテニンは、細胞接着分子カドヘリンの構造と機能の解析中に申請者らにより発見された分子で、カドヘリンの機能発現に必須である。最近の研究で、カテニンの発現と癌の浸潤性あるいは転移能との関連が明らかになってきた。ヒト癌細胞で見い出される変異には欠失、挿入、点突然変異があるが、今後、株化癌細胞あるいは臨床材料を用いてこれらの変異がカテニンに見い出されることが予想される。しかしながら、我々が本研究を開始した時点では、カテニンの機能領域の同定が全く行われておらず、仮に突然変異が発見されても、その変異がどのような分子間相互作用の異常を引き起こしているかは不明のまま残ることは明らかであった。そこで、カテニンの機能領域の同定は急務であると考え、先ずカテニン間およびカテニンに結合することの解かっている分子(カドヘリン、デスモグレイン、APCタンパク質)との分子間相互作用に絞って、それを同定することを目的として研究を行い、以下の点を明らかにした。1.γ-カテニンおよびβ-カテニンの中央部分が、カドヘリン/APCタンパク質/デスモグレイン(γ-カテニンの場合)の結合領域である事が判明した。さらに、γ-カテニンでは、第4番目のアルマジロリピートがこれらの分子との高親和性の結合に必要である事も判明した。2.β-カテニンおよびγ-カテニン上のα-カテニン結合領域の同定を行った結果、γ-カテニンの場合にはアミノ末端側の104-145アミノ酸残基が、β-カテニンの場合には90-150アミノ酸残基が、α-カテニンとの結合に必要・十分であることが判明した。3.α-カテニン上のβ-カテニン結合領域とγ-カテニン結合領域は同一であること、α-カテニンのアミノ末端側の48-226アミノ酸残基がβ-カテニンおよびγ-カテニンとの結合に必要・十分であることが判明した。