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結晶の対称性と極小曲面に関する研究

ソフトマターや多孔性物質など,ナノスケールの物質の界面として現れる3重周期的極小曲面上に,分子配置として存在する双曲的アルキメデスタイリングに関する基礎理論の研究を,数学および物理学の立場から行った.特に,Schwarzの極小曲面およびSchoenのジャイロイド曲面上のタイリングを詳しく調べた.また,これらの曲面とポアンカレ円盤との対応を与える等角写像を具体的に与えた.異なる分子がつながってできる高分子の集団が自己組織化し共連続構造を成す際に、各成分の界面が周期的極小曲面を形成することがある。これらは、ソフトマターや多孔性物質など、ナノスケールの物質の構造に、高い対称性を持つ幾何構造として現れる。本研究課題「結晶の対称性と極小曲面に関する研究」の研究目的は,こうした極小曲面上に、分子配置として存在する双曲的アルキメデスタイリングの分類およびその総合的研究を数学および物理学の立場から行い,その構造を幾何学的,解析学的に特徴付けることである。本年度は、これらの目的のために、離散曲面を構成するための準備を行った。具体的には、ジャイロイド曲面の離散化に必要なモデルの構成と、それらと可積分系の関係を調べる研究を行った。この研究に関連しては、空間群による対称性を用いた極小曲面の構成法を整理し理解するため、ジャイロイド曲面の発見者であるAlan Shoen氏をアメリカイリノイ州にある自宅に訪ね、共同研究者と共に研究交流を行った。その結果、これまで知られていなかったジャイロイド曲面の幾何学的性質についての知見が得られ、大いに成果があった。この内容については、教科書を共同研究者と共に執筆予定である。また、Shoen氏とのディスカッションを通じて、ジャイロイド曲面と離散曲面との関係性に関して得られた知識を元に、対称性からの曲面の構成法について、群と解析学を用いた方法の研究に着手した。異なる分子がつながってできる高分子の集団が自己組織化し共連続構造を成す際に、各成分の界面が周期的極小曲面を形成することがある。平成26年度の計画は,(1)シュワルツのプリミティブ曲面,ダイヤモンド曲面,ジャイロイド曲面を変形して得られる負の定曲率曲面上のアルキメデスタイリングおよび曲面の離散化,(2)(1)の曲面に対してのアルダー転移の研究,(3)共連続相の光学物性の研究であった.(1)については,昨年度アラン・ショーン氏訪問で得られた知見をもとに,Schwarzの極小曲面の研究を踏まえた研究を行い部分的な結果を得た.(2)については,分担者による研究が進められており結果が得られている.(3)については着手しなかった.また,ジャイロイド曲面に関する教科書の執筆は,Schwarzの原論文,Schoenの原論文等を調べるなどの準備を行った.また,ジャイロイド曲面の発見者であるSchoen氏を奈良に招き,ワークショップ「Schoen Geometry: The Gyroid」(2015年4月)の開催準備を分担者とともに行った.異なる分子がつながってできる高分子の集団が自己組織化し共連続構造を成す際に、各成分の界面が周期的極小曲面を形成することがある。本研究課題「結晶の対称性と極小曲面に関する研究」の研究目的は、こうした極小曲面上に、分子配置として存在する双曲的アルキメデスタイリングの分類およびその総合的研究を数学および物理学の立場から行い、その構造を幾何学的、解析学的に特徴付けることである。平成27年度の計画は、平成26年度に引き続き(1)シュワルツのプリミティブ曲面、ダイヤモンド曲面、ジャイロイド曲面を変形して得られる負の定曲率曲面上のアルキメデスタイリングおよび曲面の離散化、(2)(1)の曲面に対してのアルダー転移の研究、(3)共連続相の光学物性の研究、(4)ワークショップ「Schoen Geometry: The Gyroid」の開催、であった。(1)については、Schwarzの研究を元にした新たな極小曲面上のタイリングについてさまざまな実験を行い、これまでにないタイリングの構成を試みた。この研究は計算機によるシミュレーションを元にしているが、現在の所、数式処理ソフトの限界があり、別の方法を探っているところである。(2)については、分担者によって、プリミティブ曲面およびダイヤモンド曲面上の剛体球のシミュレーションが行われ、そのアルダー相転移の観察による、負曲率曲面上の規則構造の分類が行われた。(3)については、結晶光学の立場から、曲面の幾何学的構造と微分方程式の関係に着目した研究に着手し、曲面の族の2重ファイブレーションの立場からの研究を行った。(4)については、ワークショップの主賓であるジャイロイド曲面の発見者Schoen氏の急病のため、残念ながら研究会は中止された。今年度は、昨年度に引き続きジャイロイド曲面の離散化と可積分系との関係を研究するため、研究概要にある内容の研究を行った。極小曲面上のタイリングの研究については、Schwarzの理論を応用した新しいタイリング構造の可能性が得られ、今後の研究に期待が持たれる。

また、結晶光学の立場からの研究に着手できたことは、この研究課題に新たな視点を与えることになり、幾何学および解析学の観点からも興味深い結果が期待される。平成28年度は、前年度のテーマを引き続き研究するとともに、それらの結果を踏まえ次の研究を行う計画であった。(1)離散曲面と結晶格子の比較研究:昨年度に引き続き、3重周期的極小曲面の離散化およびそれに付随した負の定曲率曲面の離散化と、3重周期的極小曲面から作られるネットワークである結晶格子の離散調和解析を比較検討する。特に、これらの離散モデルに対するスペクトル問題を考え、これらのモデルの関係を付けることを目指す。(2)リー群の観点からの研究:我々が問題にしている曲面のもつ対称性はシュヴァルツの3角群を用いて記述される。これらの群を通じて、(1)の問題をリー群の視点から捉えることができるかどうか詳細に調べる。(3)双曲的アルキメデスタイリング上のランダムウォーク:負曲率曲面で与えられたアルキメデスタイリング上のランダムウォークを統計力学の観点から議論し、ミクロな分子の確率統計的性質から、ソフトマターとしてのマクロな物質の性質を議論することで、これまでの研究に新たな視点を取り入れることを目指す。(1)について、分担者は、プリミティブ、ジャイロイド、ダイヤモンド曲面上での球のシミュレーションを行い、アルダー転移を観察することによって曲面上の球配置に関する規則構造を多数発見した。さらに、20面体ウィルスの配列を説明するT数とよく似たH数を定義して、規則構造を作る球のマジックナンバーを明らかにした。(2)については、ポアンカレ円盤から極小曲面への等角写像を、三角群に関する保型関数を用いて記述することができた。具体的には、テータ関数を用いてポアンカレ円盤とSchwarzの極小曲面およびジャイロイド曲面の点の対応を与えた.(3)については、circle packingの視点から取組を行う準備を始めたところである。今年度も、この研究に関する解説書の執筆を進めた。3重周期的極小曲面であるプリミティブ、ジャイロイド、ダイヤモンド曲面の対称性は、ポアンカレ円盤上のタイリングと深い関係があることはよく知られているが、それらの対応を具体的な関数で与える事はこれまでできていなかった。本年度の研究によって、これをテータ関数などを使って記述することができることがわかり、研究の進展に大いに資すると思われる。また、これらの曲面上での球のシミュレーションによるアルダー転移から、曲面上の球配置に関する規則構造を多数発見したことは、物性科学の新たな可能性を示唆しており、今後の研究の進展に期待が持てる。また、本研究内容の解説書の原稿執筆も着実に進んでいる。今年度は昨年度に引き続き以下の研究を行った.(1)Schwarzの極小曲面およびSchoenのジャイロイド極小曲面など,3重周期的極小曲面とポアンカレ円盤との対応を,楕円積分および保型関数を用いて具体的に記述し,正多面体や曲面に関連するネットワークグラフなどの離散データとの関係を考察することで,ジャイロイド極小曲面の解析学および数論的研究を進めた.
南米日系人の地位向上と日本・南米連携システム確立及び理想モデルに関わる実証的研究

平成18は南米、日本において現状把握の調査と実証実験用の理想モデルの考察を行った。平成19年度で研究を具体的に推進する実証実験モデルの実施要件の策定を行い、実証的研究を推進と同時に評価を行った。実証実験モデルでは、日本企業で通用する南米日系人リーダーであり、かつ、プロフェッショナルとして活躍できるIT分野の人材を養成することを狙いとした。選定理由は、□自己の能力次第で企業化可能、□企業化時の投資額とリスクが少ない、□IT関連事業は、ネットワークを通じて海外の遠隔地との間で受発注と納品が可能、□ネットワークを通じて連携することができ、研究成果の目的である日本と南米の連携システムの構築が容易にできる、などの利点があることによった。考案した実証的研究モデルをもとに、南米日系人の受入れ日本企業を開拓した他、コロンビア、ペルー、パラグアイ、ボリビアの南米諸国日系人協会や商工会議所などの団体組織にて実証実験プログラムの具体的な推進方策の説明会と実施方法、ならびに実証実験参加者の募集活動を行った。考案した実証的研究プログラムは、全説明先において南米現地の問題を解決する具体的な手段として効果的な初めての提案との高い評価を得た。説明した全地域で、このプログラムの推進を要望され現地各協会や組織団体などが正式な窓口対応を行うとの協力意志が表明された。本件研究成果を実施するは、各団体組織や企業の連携が組織的にできるNGO組織を設立し推進することが適切との結論に達し、研究成果を反映してNGOを設立し推進することとした。本年度の研究目的を達成するために次の諸事項について調査、分析、研究活動を具体的に推進し、平成19年度に研究活動を予定する具体的な実施手法の究明を行い、具体的実施方法の策定を行った。1.日本国内における調査活動;南米日系人の日本国内における雇用環境の実態を把握するため、南米日系人を対象に生活環境、言語問題、雇用問題、雇用における処遇、差別などについてアンケート調査を実施、2.コロンビア、ボリビア、パラグアイを訪問し、現地における日系社会の実態把握、出稼ぎの実態、出稼ぎにおける問題点と日系人社会の抱える諸問題についてヒアリング調査を行い、南米日系社会における社会の問題を究明した。調査結果より現地日系人社会では、若者の出稼ぎにより若者の空洞化が進み、日系人社会の縮小、少子化などを招きつつあり、日系社会の存亡にも関わる大きな社会問題として捉えられており、若者定着化について抜本的な対策が必要視されていることが分かった。この問題の解決には、本研究で提唱している南米日系人の社会的地位改善を狙いとし、優秀・有能な日系人を専門ノウハウを持つリーダーとして日本で育成し、育成した人材を基に日本と南米の連携システムを構築することで現地経済活性化の推進を図り、若者の現地雇用の促進と定着化施策の推進が必要性との結論に達した。本研究目的を達成させるための具体的な人材養成方策として日本企業で専門家とリーダー養成を実験的に推進するプログラムを考案し、その手法を実証的に実験する協力企業を開拓した。また、この養成プログラムについて、コロンビア国カリ及びパラグアイ国アスンシオンで説明会を行い、この実験プログラムに参加する人材を現地において募集することとした。平成18年度に考案した方策を基に平成19年度に具体的に実証研究を推進する。平成18年度の研究成果による理想モデルを基に、平成19年度で研究を具体的に推進する実証実験モデルの策定を行い、実証的研究を推進した。実証的研究を具体的に推進する実証実験モデルは、日本企業で通用する南米日系人リーダーであり、プロフェッショナルとして活躍できるIT分野の人材を養成することを狙いとした。この分野を選定した理由は、(1)自己の能力次第で企業化できる、(2)企業化時の投資リスクが少ない、(3)IT関連事業では、オフショアーといわれる海外の遠隔地間で受発注できる仕組みを取り入れることができる、(4)オフショアーは、研究成果の目的である日本と南米の連携システムの構築が容易にできる、などの利点があることによった。考案した実証的研究モデルをもとに、受け入れ日本企業を開拓した他、(1)コロンビア、(2)ペルー、

(3)パラグアイ、(4)ボリビア、の南米諸国の日系人協会や商工会議所などで人材育成の具体的な実施方策の説明会、ならびに実証実験参加者の募集活動を行った。説明会と募集活動から得られた結果は、日本人移住地は農業主体であるため、ITに関する基礎知識のレベルが低く、モデルを円滑に進めるには基礎教育の推進が必要であることがわかった。また、考案した実証的研究のプログラムは、南米現地で大きな問題になっている若者の空洞化現象を解決する具体的な手段として効果的な提案との高い評価を得た。また、説明した全地域で、このプログラムの具体化を要望され、今後の具体的推進にあたり、現地各協会などが正式な窓口対応を行うとの協力提案が出された。本件研究成果を具体的に実施するに当たり、企業や協会、日本と南米との連携を強化するには、海外と横断的に活動できるNGO組織を設立し推進することがより適切であるとの結論も得た。
価電子帯制御に基づく新規光機能性複合アニオン材料の創製

励起光照射停止後も長時間の赤色発光を示す材料はほとんど報告されていない。そこで特徴的な赤色残光を示すEu3+が発光中心の候補として挙げられるが、4価への光酸化がエネルギー的に起こり得ないため、従来のメカニズムに基づく材料設計は不可能である。そこで本研究では、アニオン置換による価電子帯制御が可能な複合アニオン化合物に焦点を当て、電子構造の自在なデザインによるEu3+賦活新規赤色長残光蛍光体の開発を目的とする。さらに、作製した蛍光体試料の詳細な物性評価に基づいて、Eu3+の赤色残光の有力なメカニズムであると考えられている「ホールトラップ・デトラップ機構」の解明も目標として研究を進める。
個体レベルにおけるインスリンシグナル伝達ネットワークとその統合

インスリン作用の伝達に重要な分子を臓器特異的に欠損したマウスを作製して、各臓器におけるインスリン作用を明らかにした。同時にこれらのマウスは、臓器間シグナルクロストークの存在を明らかにした。すなわち、例えば脳におけるインスリンシグナルが神経系を介して肝臓に伝達され、肝臓における糖産生を抑制していること等を見い出した。このように個体レベルでは、臓器と臓器間のシグナルによって、その恒常性が巧妙に維持・制御されていることを明らかにした。個体レベルでのシグナル伝達を解明するためには、多くの主要な臓器でそれぞれ固有な作用を持ち、更にそれが高次元で統合されているシグナルが研究対象として理想的である。このような観点から、インスリンシグナル伝達系は、個体レベルで解析するのに最も理想的なシグナル伝達系のひとつと考えられる。すなわち、本研究では(1)各臓器(肝、骨格筋、脂肪、膵β細胞、脳)におけるインスリンシグナル伝達系の役割を臓器特異的遺伝子欠損マウスを用いて解明する。(2)臓器間シグナルクロストークにおけるインスリンシグナル伝達系の役割を解明する。(3)高脂肪食負荷肥満マウスを作製し、インスリンシグナル伝達系の障害すなわちインスリン抵抗性の発症機序を個体レベルで明らかにする。本研究では個々の臓器におけるインスリンシグナルが持つ生理機能とそれを統合する臓器間ネットワークの様相を明らかとすることを目的としている。今年度は肝臓特異的PDK1欠損マウスの代謝障害の表現型を解析し、本マウスが高インスリン血症と食後高血糖に特徴付けられる2型糖尿病様の代謝異常を示すこと、及び本マウスの高インスリン血症と食後高血糖が肝臓へのグルコキナーゼの再発現によりほぼ正常化することを見出した。これはグルコキナーゼの発現維持作用が、食後の糖処理において肝臓の重要なインスリン作用であることを明らかにしたものである。また、ケモカインの一つであるMCP-1を脂肪細胞特異的に過剰発現させたマウスがインスリン抵抗性を示すこと、逆にMCP-1欠損マウスでは肥満を誘導しても特に肝臓においてインスリン抵抗性が生じにくいことを見出した。これはMCP-1が脂肪組織と肝臓のインスリン作用との間の臓器間ネットワーク制御に関与する因子であることを明らかにした知見である。さらに細胞周期制御因子の一つであるSkp2を欠損したマウスが肥満やインスリン作用の障害に対して抵抗性を示すことを見出し、Skp2を介した細胞増殖の制御が他臓器におけるインスリン作用に影響を及ぼすことも明らかとした。また本研究では高脂肪食飼育による肥満マウスの代謝変化の網羅的解析を通じて、臓器間のインスリンシグナル伝達ネットワークの破綻の様相を明らかとすることも目的としている。本年度は異なった高脂肪食で飼育した複数のモデルマウスを作製し、高脂肪食の種類、観察期間、評価パラメーター等の基礎検討を行った。インスリン受容体基質の一つであるDok1の機能について解析した。高脂肪食飼育による肥満マウスでは脂肪組織におけるDok1発現が著しく増加し、培養脂肪細胞にDok1を強制発現すると脂肪滴の蓄積が促進された。Dok1遺伝子欠損マウスは高脂肪食飼育で飼育しても肥満や脂肪組織の増大が抑制され、良好な耐糖能を示した。Dok1遺伝子欠損マウスから得た胎児線維芽細胞は、蛋白キナーゼのERKの活性が増強するとともに、脂肪細胞への分化能が低下していた。PPARγは脂肪細胞分化を制御する転写調節因子であるが、その活性はERKによって抑制されることが知られている。PPARγ上のERKによるリン酸化部位を変異させたノックインマウスではDok1遺伝子が欠損しても、肥満に対して抵抗性を示さなかった。以上の結果よりDok1はERKの活性を抑制することにより肥満を促進する作用を持つことが明らかとなった。インスリンやIGF-1受容体のシグナルは膵β細胞量を正に制御すると考えられている。mTORはインスリンによる蛋白合成の活性化に関与する分子であり、その活性はTSC2によって抑制される。本研究ではβ細胞量制御におけるTSC2の機能を解析した。膵β細胞特異的にTSC2を欠損したマウスのβ細胞では、mTORの下流分子であるp70S6Kや4EBP1の活性やリン酸化が充進し、β細胞のサイズの増加に伴うラ氏島の増大を認めた。膵β細胞特異的TSC2欠損マウスは、若い時期にはインスリン分泌は充進し、血糖値は低下した。ところが、40週齢を超えるとβ細胞数は減少し、血漿インスリン値は低下し、高血糖を呈した。以上の結果から、TSC2はβ細胞量の制御に関して2面的な機能を持つことが明らかとなった。インスリン作用に関わる種々の遺伝子の機能とその肥満やインスリン感受性における生理的意義について検討した。インスリン作用は生体の脂肪組織の多寡によって大きく影響を受けることが知られている。脂肪細胞は細胞質内に単房性の脂肪滴を形成することによって脂肪を蓄積するが、その分子機構は十分に明らかではなかった。成熟脂肪組織の機能維持に必要な遺伝子を同定するため脂肪細胞に優位抑制型PPARγを過剰発現させたとこころ、FSP27の遺伝子発現が著しく抑制することが明らかとなった。

FSP27は脂肪細胞の分化に伴って発現が増強し、その蛋白は脂肪滴周囲に局在した。FSP27の生理的機能を明らかとするため、FSP27遺伝子欠損マウスを作成したところ脂肪細胞内の脂肪滴は多房性となり、本マウスは高脂肪食飼育による食事誘導性肥満に抵抗性を示すことが明らかとなった。また白色脂肪組織のミトコンドリアは増多が見られ、熱産生が亢進するとともに、良好なインスリン感受性と耐糖能を示した。FSP27は脂肪細胞における脂肪の効率的な蓄積を促進することにより、個体レベルでのインスリン感受性の制御に重要な機能を果たすことが明らかとなった。また、転写因子KLF15は肥満に伴って脂肪組織で発現が低下する遺伝子である。脂肪細胞特異的にKLF15を過剰発現する遺伝子改変マウスを作成したところ、本マウスは高脂肪食飼育による食事誘導性肥満に抵抗性を示し、良好な耐糖能とインスリン感受性の増強を認めた。またKLF15は脂肪酸合成系酵素であるSCD1やアドレノメデュリンの遺伝子発現を抑制し、このような遺伝子発現の変化を通じて脂肪組織の代謝を制御すると考えられた。その他、Cited2ならびにTsc2の組織特異的欠損マウスを作製し、その表現型について解析した。ビグアナイド系の抗糖尿病薬であるメトホルミンは、肝臓からの糖新生を抑制することで血糖値を低下させると考えられている。この機序としてメトホルミンによって活性化されるAMPキナーゼの関与が想定されているが、不明の点も多い。これまでに肥満に伴って脂肪組織で発現が低下する転写因子KLF15が、脂肪組織の代謝を制御することを明らかにしてきたが、肝代謝における役割は未検討であった。肝臓特異的にKLF15を欠損するマウスを作製したところ、肝臓における糖新生系酵素の発現ならびに血糖値の低下を認めた。さらに、メトホルミンが糖産生系酵素の発現抑制と共にKLF15の発現を抑制すること、メトホルミンの抑制効果がKLF15の発現により減弱することが明らかとなった。肝臓においてKLF15は、肝糖新生を制御するとともにメトフォルミンの血糖降下作用にも関与する分子であることが明らかとなった。また、POMCニューロンは摂食の制御に重要な役割を果たしている。インスリンシグナル伝達系のPOMCニューロンにおける役割を検討するため、POMCニューロン特異的PDK1欠損マウスを作製した。本マウスはPOMCの発現低下と過食による体重増加を呈した。PDK1の下流で不活性化される転写因子Foxo1の恒常的活性型変異体のPOMCニューロン特異的な発現もまた、軽度肥満と摂食亢進を示した。PDK1欠損POMCニューロンにおけるFoxo1活性の抑制により、過食、肥満の表現型は消失した。これらの結果より、PDK1-Foxo1経路が、POMCの発現調節と摂食の制御に重要であることが明らかとなった。これらの他、Cited2ならびにC/EBPbの組織
ゲノム医学研究成果の医療への応用に関する研究

ゲノム医学研究は新しい治療法の開発や診断法の開発を導き,多くの病気の苦痛を除去するのに役立つと期待されるが,ゲノム情報は生涯変化せず,血縁者にも影響を与える可能性があり,また多因子疾患の場合には確率的で不確実な情報であるために,実際の医療に応用するためには,検討しておくべき事柄も多い。本研究ではこれらの問題を解決するために必要な下記の3つの課題を明らかにした。1.現在行われている遺伝子診療の事例を基にゲノム情報を医療として個人の健康管理に役立てる際に生じうる課題を整理し,我国の文化的背景に適した遺伝子診療のあり方を提案した。2.ゲノム科学研究の社会への影響を明らかにするために,ゲノム科学研究に関連する課題を整理し,HP上に公表した。多様な価値観を許容しつつ冷静な討論を進め,社会的合意形成を図る方法を考案した。3.遺伝学的検査の臨床的有用性の評価方法および実施方法について総合的検討を行った。ゲノム医学研究の進展により,新しい診断法,治療法,予防法が生まれ,人類,社会にとって多大な貢献がなされるものと期待されるが,ヒトゲノム情報を扱う際には,社会への影響を十分,考慮しておく必要がある.将来の問題に備えることを目的として,下記の4つの課題について研究を実施した.1)すでに行われている遺伝子診療の事例を基にゲノム情報を医療として個人の健康管理に役立てる際に生じうる課題を整理し,我国の文化的背景に適した遺伝子診療のあり方を提案する.[H17は遺伝カウンセリング事例の類型化のための登録項目を定め,入力作業を開始した]2)ゲノム科学研究の社会への影響を明らかにするために,ゲノム科学研究に関連する課題を整理し,それを基に専門の異なる多くの識者間で共通認識をもてる部分を蓄積する.[H17はゲノム科学研究の社会への影響を考える際,有用となる資料を作成するとともに,国際ラウンドテーブルディスカッション「生命科学技術政策と社会的合意形成の在り方を英国に学ぶ」を開催した.]3)多様な価値観を許容しつつ冷静な討論を進め,社会的合意形成を図る方法を考案する.[H17は本研究班の成果の情報発信・情報交換サイト<http://www.gc.pbh.med.kyoto-u.ac.jp/g4c05/>を構築し,本研究班の活動内容を掲載した.]4)多因子疾患についての疾患感受性(易罹患性)に関係する遺伝子多型情報について,C01およびC02の研究者と連携を取りながら,臨床的有用性についての総合的検討を行う.[H17は応用ゲノム研究者を対象としたアンケート調査を行うとともに,イギリスのGenetics Knowledge Parkを視察し,遺伝学的検査の臨床の場への導入に際しては,分析的妥当性,臨床的妥当性,臨床的有用性,および倫理的法的社会的問題を検討することが重要であることを確認した.ゲノム医学研究は新しい治療法の開発や診断法の開発を導き,多くの病気の苦痛を除去するのに役立つと期待されるが,ゲノム情報は生涯変化せず,血縁者にも影響を与える可能性があり,多因子疾患の場合には確率的で不確定な情報であるために,実際の医療に応用するためには,検討しておくべき事柄も多い.本研究ではこれらの問題の解決の一助となるべく下記の4つの課題について検討を進めた.課題1)すでに行われている遺伝子診療の事例を基にゲノム情報を医療として個人の健康管理に役立てる際に生じうる課題を整理した.課題2)多因子疾患についての疾患感受性(易罹患性)に関係する遺伝子多型情報について,C01・C02研究者と連携を取りながら,臨床的有用性についての総合的検討を行った.(1)陽性的中率などの診断精度を示すデータ,(2)遺伝子型別の適切な介入方法の存在,(3)その介入方法の実行可能性,(4)他の医療情報では得られない遺伝子型情報の有用性,の4点について根拠を示すことが重要であるとの結論に至った.課題3)ゲノム科学研究の社会への影響についてのわが国における課題と取組み,および我が国の政策立案に有用と考えられるユネスコ,WHO, HUGO, CIOMSなどの国際機関による,指針,条約,宣言,および諸外国の法律,政策について調査し,検索しやすい資料集を作成した.課題

4)多様な価値観を許容しつつ冷静な討論を進め,社会的合意形成を図る方法を考案するために班員・研究協力者が意見交換を行う場としてのホームページを構築し,公開した(http://gc.pbh.med.kyoto-u.ac.jp/94cO5/).ゲノム科学研究の進展により,種々のヒトゲノム解析技術が開発され,これらの技術を医学研究に応用することにより,新しい診断法,治療法,予防法が生まれ,人類,社会にとって多大な貢献がなされるものと期待されている。一方,ヒトに関するゲノム情報の解明は集団のレベルにおいては,人種,民族,血族などの差を明らかにすることにもつながり,また,個人のレベルでは病気と健康,異常と正常,さらには行動様式の差を明らかにする可能性があるので,ヒトゲノム情報を扱う際には,社会への影響を十分,考慮しておく必要がある。そこで,本研究では次の3課題につき,研究を行なっている。課題1)すでに行われている遺伝子診療の事例を基にゲノム情報を医療に役立てる際に生じうる課題を整理し,我国の文化的背景に適した遺伝子診療のあり方を提案する。課題2)ゲノム科学研究の社会への影響を明らかにするために,ゲノム科学研究に関連する課題を整理し,それを基に専門の異なる多くの識者間で共通認識をもてる部分を蓄積し,今後の対応策を提案する。課題3)研究項目1および2において多くの成果が予想される主に多因子疾患についての疾患感受性(易罹患性)に関係する遺伝子多型情報について,研究項目1および2と連携を取りながら,臨床的有用性についての総合的検討を行う。特に本年度,ゲノム医科学に関する,ユネスコ,WHO,HUGO,CIOMS,CE,EUなどの国際機関による指針,条約,宣言,および諸外国の法令,指針,報告書,声明などの資料について,網羅的に収集・解説するデータベースを構築した。ゲノム医科学の社会的問題を検討するためには,このデータベースは不可欠であり,大きな成果をあげることができた。1)ゲノム時代の遺伝子診療のあり方に関する研究:わが国の文化的背景に適した遺伝子診療のあり方を検討するために行った遺伝子診療の類型化記録シートによる分析の結果,臨床遺伝医療の特有の課題として,家系を単位とした診療(診療録記載を含めて)が必要であり,過去・現在・未来の長期間にわたる来談者家系への適切な対応策が必要であることを明らかにした.2)ゲノム科学研究の社会への影響に関する包括的研究:データベースの整備の一環として,(1) Genetic Information Nondiscrimination Act of 2008 (GINA)の抄訳, (2) U. S. System of Oversight of Genetic Testing(April 2008)の邦訳, (3)個人の全ゲノム解析に伴う社会的倫理的諸問題の検討を行った.生命観と遺伝子医療に対する考え方についてアンケート調査を行った結果,ヒトの生命の始まりをいつからと考えるかが,遺伝学的検査の許容率に有意に影響していることを明らかにした.3)多因子疾患の疾患感受性ゲノム情報の臨床的有用性の評価に関する研究:遺伝学的検査の分析的妥当性について,日本人類遺伝学会遺伝学的検査標準化準備委員会, JCCLS(日本臨床検査標準協議会)との共同研究を継続的に実施し,遺伝学的検査の標準化のための問題点の検討を行い,遺伝子関連検査に関するベストプラクティス・ガイドライン案の策定を行った.PGx検査の運用指針案の作成,およびDTC遺伝学的検査に関する見解作成に関与した.染色体検査の課題,実施施設・担当者のネットワーク構築等に関する話し合いを開催した.
ケープ植民地における人種隔離空間の計画とその形成・変容・再編過程に関する研究

南アフリカの内陸植民都市の一つであるグラーフ・ライネを主な対象として、その人種隔離空間の構成について明らかにした。アパルトヘイト期に白人地区であった中心部が18世紀の建設当初のグリッド・パターンの都市形態を現在でも維持し、保存状態のよい植民地様式の住居が残る。一方、周辺に形成された黒人地区はバラックが建ち並び、アパルトヘイトの歴史を刻む一角もクリアランスの危機に瀕している。今後は周辺の非白人居住区を含めた保全計画が必要である。研究初年度である本年は、主にケープ植民地に関する史資料収集を行い、2年目以降の本調査の準備作業を行った。主な調査機関は、ケープタウンのSurveyor General、South African Heritage Resources Agency(SAHRA)、Cape Archivesとグラーフ・ライネのGraaff-Reinet Museum、Camdeboo Municipalityである。SAHRAの文化財調査指定部門の責任者とケープ植民地調査に関する意見交換するとともに研究協力体制を築き、グラーフ・ライネを調査都市の1つに選定した。来年度以降の重点調査地区選定を目的として、18世紀末に建設された南アフリカ内陸植民都市の1つであるグラーフ・ライネにおいて予備調査を行った。200年間ほとんど変化のないグリッド・パターンの都市骨格が現存している。同じグリッド・パターンの南アフリカ植民都市であり、これまで研究蓄積のある17世紀のケープタウン、19世紀のピーターマリッツバーグとの比較研究として発展しうる調査対象であった。アパルトヘイト期に白人地区に指定されたグラーフ・ライネ中心部には、1819世紀の植民地建築が保存状態がよいまま残っており、住民組織を中心に保全活動が活発に行われている。一方でSAHRAによる文化財保護政策は未だ実行されず、一部の幹線沿いで開発が進みつつある。また、周辺には隔離された黒人地区やカラード地区が現存し、アパルトヘイトの影響が都市形態に色濃く残る。南アフリカではこれら非白人地区の保全・開発の議論もあわせて必要であり、今後の研究課題として浮上した。本研究は、17世紀に建設され研究蓄積のあるケープタウン(都市I)とボーア人が集団での計画的な内陸移動に伴い19世紀に建設した南アフリカ内陸植民都市群(都市群III)を比較考察の対象として、18世紀に建設された南アフリカ内陸の都市群(都市群II)の一つであるグラーフ・ライネを主対象とするものである。23年度はグラーフ・ライネ中心部の本調査を行うと共に、隣接する黒人地区ウマシザケにも焦点をあてて予備調査を実施した。全域をビデオ撮影し、植民地期の住宅が残るロイヤル・ブロックと呼ばれる街区の実測調査図面を現地の協力者から入手した。歴史的な地区でもある黒人地区ウマシザケは、そのクリアランスが検討されており、現況記録は喫緊の課題である。22年度の現地予備調査を基に人種隔離空間の形成と地域保全について考察を行った。18世紀の植民地建築と都市骨格が残るグラーフ・ライネ中心部と隣接する黒人地区ウマシザケがアパルトヘイト期を通じて共存していたが、現在の構想では中心部だけが地域保全の対象となっていることを指摘し、人種隔離政策が空間再編に影響していることを明らかにした。また、23年度の現地調査の際には、グラーフ・ライネで建築事務所を開設するポートエリザベス(現、ネルソン・マンデラ・メトロポリタン)大学建築学部出身の建築家にも調査協力を依頼することができた。さらに、ポートエリザベス大学建築学部の元教授が運営している都市計画事務所を紹介され、24年度以降の調査協力を依頼した。現在、自治体の依頼を受けてグラーフ・ライネの再開発計画を策定中であり、24年度の研究計画最終年度に向けて、現地との協力関係を強固にすることができた。3年間の研究課題の最終年度である本年度は、前年度に引き続き、ケープタウンでの史資料収集と18世紀末のケープ植民地のフロンティアである内陸植民都市グラーフ・ライネにおける現地調査を行った。本研究課題は、ボーア人によるオランダ植民都市計画の理念と手法を明らかにするとともに、南アフリカ都市の特殊性であるアパルトヘイト期の人種差別空間の形成と変容過程を明らかにするものである。ホース・シューと呼ばれるグラーフ・ライネ中心部の白人地区と隣接する黒人地区ウマシザケの都市形成と住居類型に焦点をあて、臨地調査と史資料を基に分析、考察を行った。中心部の白人地区は1786年の集落形成当時のグリッド・パターンの都市形態が現在でも残る一方で、アパルトヘイト体制崩壊後に文化財保護のプログラムが破棄され、幹線道路沿いは開発されつつある。一方、いくつかの街路では200年前の集落建設当時の街並みを残し、100年以上前の植民地様式の住居も現存する。隣接する黒人地区ウマシザケは、人種隔離政策時には白人地区への労働力供給地域として人口密度を増した。現在は、低所得者向けの住宅供給政策によって一部が整備される一方で、バラックが建ち並び大規模なクリアランスも取りざたされている。

ウマシザケの形成はアパルトヘイト以前に遡ることは明らかになっているが、今回の調査で新たな関連史資料を見つけることは出来なかった。南アフリカにおけるオランダ最初期の植民地であるケープタウンに起源をもつケープ・ダッチスタイルの住居を確認し、ロイヤル・ブロックと呼ばれる街区の現況記録を行った。この一角を保全、活用しようという官民の動きもあるが、アパルトヘイト前後の歴史を刻んだ地区全体の保全計画が望まれる。23年度は、予備調査、本調査、補足調査の3年次計画の2年目であったが、22年度の予備調査で選定したグラーフ・ライネにおいて本調査を行うことができ計画通りである。調査後は分析・考察を行い、24年度の補足調査の準備ができている。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度の現地調査の際に新たな調査協力関係ができたので、さらなる研究推進が期待できる。今後も協力者と情報交換を続け、最終年度の現地調査と分析・考察を行い、最終報告書をまとめたい。
パラインフルエンザウイルスのシアロ糖鎖受容体結合領域の構造解明と感染制御

hPIV-1のシアリダーゼ活性をNeu5Ac2enに比べ数十倍強力に阻害する4-O-thiocarbamoylmethyl-Neu5Ac2enの新規合成法を開発した。この誘導体は、HN糖タンパク質のシアリダーゼ活性を阻害することで増殖したウィルスの放出を抑制するだけでなく、hPIV-1の受容体への結合も阻害することが判明した。また、HN糖タンパク質遺伝子を組み込んだプラスミドベクターを構築し、HN糖タンパク質を発現させた真核細胞系によるシアロ糖鎖受容体結合特異性試験法を確立した。現在、NDVのHN糖タンパク質の結晶構造から推定されるシアロ糖鎖受容体結合領域付近のアミノ酸配列をhPIV-1とhPIV-3間で比較し、部位特異的変異法により親株と異なる変異HN糖タンパク質遺伝子を組み込んだプラスミドベクター作製し、HN糖タンパク質の受容体結合特異性の解析を進めている。さらに、糖鎖構造が判明している6種類のシアロ糖タンパク質とSV、hPIV-1、hPIV-3の反応性を固相結合法により比較した。その結果、SVはFetuinやα_2-Macroglobulioにも結合性を示したが、hPIV-1とhPIV-3は、これら糖タンパク質にほとんど結合性を示さず、ウシ赤血球膜シアロ糖タンパク質(GP-2)にのみ高い結合性を示すことが判明した。さらに糖鎖末端のシアル酸結合様式の異なる再シアリル化GP-2を作製し、シアロ糖鎖認識特異性をこれらウイルス間で比較解析した結果、hPIV-1とhPIV-3間では、シアロ糖タンパク質糖鎖末端のシアル酸結合様式に対する結合特異性が顕著に異なっていた。一方、4-O-thiocarbamoylmethyl-Neu5Ac2enよりも強力な阻害作用を示す新規シアル酸誘導体の開発をめざし、3種類の新規誘導体を合成した。この誘導体の阻害活性についてさらに解析を進めている。ヒトパラインフルエンザウイルス1型(hPIV-1)および3型(hPIV-3)に高い結合性を示すシアロ糖タンパク質を選択するために、糖鎖構造が判明している6種類のシアロ糖タンパク質とセンダイウイルス(SV)、hPIV-1、hPIV-3の反応性を固相結合法により比較した。その結果、SVはFetuinやα2-Macroglobulinにも結合性を示したが、hPIV-1とhPIV-3は、これら糖タンパク質にほとんど結合性を示さず、ウシ赤血球膜シアロ糖タンパク質(GP-2)にのみ高い結合性を示すことが判明した。そこでシアリダーゼとシアル酸転移酵素を用いて糖鎖末端のシアル酸結合様式の異なる再シアリル化GP-2を作製し、シアロ糖鎖認識特異性をこれらウイルス間で比較解析した結果、ガングリオシドと同様に、シアロ糖タンパク質糖鎖末端のシアル酸結合様式に対する結合特異性がhPIV-1とhPIV-3間で異なることが確認できた。HN糖タンパク質のシアロ糖鎖結合領域の詳細な構造を解明するために、現在GP-2存在下でも効率よく増殖できる変異ウイルス株の分離を行っている。一方、我々はHN糖タンパク質を標的としたヒトパラインフルエンザウイルスの感染阻害剤を開発することを目的に、これまでにhPIV-1のシアリダーゼ活性を従来のシアル酸誘導体に比べ数十倍強力に阻害する新規シアル酸誘導体を報告している。この新規シアル酸誘導体のウイルス感染阻害機構を明らかにするため、HN糖タンパク質遺伝子を組み込んだプラスミドベクターを構築し、HN糖タンパク質を発現させた真核細胞系を用いて新規シアル酸誘導体の阻害作用を調べた結果、新規シアル酸誘導体は、HN糖タンパク質のシアリダーゼ活性を阻害することで増殖したウイルスの放出を抑制するだけでなく、hPIV-1の受容体への結合も阻害することが判明した。

現在、さらに有効なシアル酸誘導体の合成を進めている。受容体となる糖鎖末端のシアル酸結合様式やシアル酸分子種に対する結合特異性が異なるヒトパラインフルエンザ1型ウイルス(hPIV-1)と3型ウイルス(hPIV-3)のシアロ糖鎖受容体結合性を規定しているアミノ酸領域を解明するために、Hemagglutinin-Neuraminidase(HN)糖タンパク質遺伝子を組み込んだプラスミドベクターを構築し、HN糖タンパク質を発現させた真核細胞系によるシアロ糖鎖受容体結合特性試験法の確立を試みた。その結果、細胞発現HN糖タンパク質のシアロ糖鎖受容体結合特性は、ウイルスの受容体結合特異性と一致していたことから、HN糖タンパク質発現細胞系が、シアロ糖鎖受容体結合特異性の解析に有効であることが判明した(第124年会日本薬学会にて発表:要旨集3)。そこで、NDVのHN糖タンパク質の結晶構造から推定されるシアロ糖鎖受容体結合領域付近のアミノ酸配列をhPIV-1とhPIV-3間で比較し、部位特異的変異法により親株と異なるアミノ酸に置換した十数種類の変異HN糖タンパク質遺伝子を組み込んだプラスミドベクター作製した。現在、各HN糖タンパク質の受容体結合特異性の解析を進めている。一方、HN糖タンパク質を標的としたヒトパラインフルエンザウイルスの感染阻害剤の研究に関しては、hPIV-1のシアリダーゼ活性を従来のシアル酸誘導体に比べ数十倍強力に阻害する新規シアル酸誘導体(4-O-thiocarbamoylmethyl-Neu5Ac2en)をすでに見出している。そこで、4-O-thiocarbamoylmethyl-Neu5Ac2enよりもさらに強力な阻害作用を示す新規シアル酸誘導体の開発をめざし、4位にシアノアルキル基を有する誘導体の炭素鎖を順次伸長させたのち、官能基変換によりシアノ基をチオアミド基とした3種類の誘導体を合成した(第124年会日本薬学会にて発表:要旨集2)。この誘導体のヒトパラインフルエンザ1型ウイルスシアリダーゼ阻害活性と培養細胞でのウイルス感染阻害活性の解析を進めている。
フェレット視覚系視床核における入力刺激特異的な層構造形成メカニズム解析

網膜神経節細胞(RGC)から外側膝状体(LGN)に至る神経回路をモデル系に用いて、入力刺激特異的な神経回路の形成メカニズム解析を進めた。本年度は、網膜-LGN回路における眼選択的な軸索投射の形成メカニズムに注目した解析を行った。左右の眼球由来のRGC軸索はLGN内で分離して、異なる領域に投射する(眼特異的軸索分離)。眼特異的軸索分離の過程には、左右の眼球網膜の自発発火による神経活動依存的なRGC軸索間の競合が重要であると考えられている。実際に、薬剤投与により網膜自発発火を抑制すると眼特異的軸索分離が阻害され、左右の眼球由来のRGC軸索はLGN内でオーバーラップしたままとなる。眼特異的軸索分離の阻害要因には、上述の神経活動依存的な軸索競合が考えられているが、これまで検討されていなかったもう一つの可能性にLGN分化進行が指摘されてきた。この可能性について実験的に検証されてこなかった理由として、眼特異的軸索分離が生じる時期のLGN神経細胞の分化過程を検討するための分子マーカーがなかったことが大きい。そこで本研究課題では、分子マーカーの単離を通じて、眼特異的な軸索分離の阻害時のLGN分化過程の進行の有無を検討した。本年度の研究により、以下のことが明らかとなった。1)眼特異的軸索分離の阻害下でもLGN分化は完全には阻害されていないこと2)LGNへの軸索入力除去下においてもLGN分化は完全には停止していないことこれらの結果から、網膜自発発火抑制によるRGC軸索分離の阻害には、LGN分化阻害は関与しないことが明らかになった。網膜神経節細胞(RGC)から外側膝状体(LGN)に至る神経回路をモデル系として、入力刺激特異的な神経回路の形成メカニズム解析を進めている。そこで本研究課題では、分子マーカーの単離を通じて、眼特異的な軸索分離の阻害時のLGN分化過程の進行の有無を明らかにする。1、LGN分化段階のマーカー分子Lhx9を新たに見出した。2、1で見出したLhx9とこれまでに見出していた複数のLGN分化段階マーカーを用いて、網膜自発発火の阻害下でもLGN分化進行は完全には阻害されていないことを明らかにした。これらの結果から、網膜自発発火抑制によるRGC軸索分離の阻害には、LGN分化阻害は関与しないことが明らかになった。本成果は学術論文として国際雑誌に投稿し、出版された(Neuroscience誌,159号,1326-1377ページ、2009年4月10日出版)。
「サイト」を効果的に活用したWeb上の情報発見手法に関する研究

1東京大学生産技術研究所喜連川研から提供を受けた,約3億のURL(ページ)と約10億のリンクを含むテキストデータを用いて,我々の提案したフィルタ法を用い,約600万のディレクトリベースドサイトを抽出した.なお,この手法の誤り率は5%以下ということも検証した.ディレクトリベースドサイトは我々が提案したサイトのモデルである.2 Web上の情報検索手法の一つに,コミュニティ(関連するページの集合)を求めるものがある.代表的なものとしてFlakeらの最小カット法があるが,サイトを用いることが最小カット法にどれだけ有用であるかはわかっていなかった.我々は,最小カット法がページを用いていたがゆえに内包していた問題点を明らかにした.なお,問題点は,ページを用いていたのでは「相互リンク」を正しく利用することができないことなど,全部で4つある.我々はこれらの問題点に対する解決法を提案し,サイトを用いた上記の手法に適用した結果,精度も既存の手法の約46%から約72%へと大幅に向上させることに成功した.コミュニティの大きさも既存の手法の2倍程度となった.また,提案した解決法の効果を詳しく解析し,サイトを効果的に用いることがWeb情報発見手法に大きく役立つことを示した.この結果はWeb分野の権威ある国際会議WISE 2005に再録された.雑誌にもこの結果を投稿中である.3多くの問題を解く基礎となる組み合わせ最適化分野において,Vygen, Korte著の"Combinatorial Optimization"の翻訳に参加した.訳書は,「組み合わせ最適化」(訳:浅野孝夫,平田富夫,小野孝男,浅野泰仁)としてシュプリンガー・フェアラーク社から2005年に発行された.1東京大学生産技術研究所喜連川研究室から提供を受けた,日本語Webページの約3億のURL(ページ)と約10億のリンクを含むテキストデータをサーバごとにデータベース化した.このデータを用いて,提案手法であるフィルタ法を用い,約600万のディレクトリベースドサイトを抽出した.なお,この手法の誤り率は5%以下と非常に低いことをも検証した.なお,ディレクトリベースドサイトは我々が提案したサイトのモデルである.2 Web上の情報検索手法の一つとして,コミュニティ(ユーザーによって入力されたページに関連するページの集合)を求めるものがある.代表的なものとしては,Flakeらによって最小カット法が提案されている.しかし,この手法はページとページの間のリンクのグラフ構造に対して最小カットを見つけることでコミュニティを求めており,サイトを用いることが最小カット法にどれだけ有用であるかはわかっていなかった.我々はまず,最小カット法を,サイト間のリンクの成すグラフの上で動かす手法を提案し,実験を行った.結果として,サイトを用いた枠組みを用いた最小カット法は既存の(ページを用いた)手法と比べて精度(出力されたサイトのうち,実際に入力ページに関連していたものの割合)をほとんど落とさずに,平均2倍程度の大きさのコミュニティを得られることがわかった.我々はさらに,より精度を向上させるために,既存の最小カット法がページを用いることを前提としていたがゆえに内包していた問題点を明らかにした.なお,問題点は,ページを用いていたのではサイト間同士の強い関係を表す「相互リンク」を正しく利用することができないことなど,全部で4つある.我々はこれらの問題点に対する解決案を提案し,上記の手法に適用した結果,精度も既存の手法の約67%から約85%へと大幅に向上させることに成功した.コミュニティの大きさも既存の手法の3倍程度となった.我々はこの結果を論文にまとめ,投稿中である.1東京大学生産技術研究所喜連川研から提供を受けた,約3億のURL(ページ)と約10億のリンクを含むテキストデータを用いて,我々の提案したフィルタ法を用い,約600万のディレクトリベースドサイトを抽出した.なお,この手法の誤り率は5%以下ということも検証した.ディレクトリベースドサイトは我々が提案したサイトのモデルである.2 Web上の情報検索手法の一つに,コミュニティ(関連するページの集合)を求めるものがある.代表的なものとしてFlakeらの最小カット法があるが,サイトを用いることが最小カット法にどれだけ有用であるかはわかっていなかった.我々は,最小カット法がページを用いていたがゆえに内包していた問題点を明らかにした.なお,問題点は,ページを用いていたのでは「相互リンク」を正しく利用することができないことなど,全部で4つある.我々はこれらの問題点に対する解決法を提案し,サイトを用いた上記の手法に適用した結果,精度も既存の手法の約46%から約72%へと大幅に向上させることに成功した.コミュニティの大きさも既存の手法の2倍程度となった.また,提案した解決法の効果を詳しく解析し,サイトを効果的に用いることがWeb情報発見手法に大きく役立つことを示した.この結果はWeb分野の権威ある国際会議WISE 2005に再録された.雑誌にもこの結果を投稿中である.3多くの問題を解く基礎となる組み合わせ最適化分野において,Vygen, Korte著の"Combinatorial Optimization"の翻訳に参加した.訳書は,「組み合わせ最適化」(訳:浅野孝夫,平田富夫,小野孝男,浅野泰仁)としてシュプリンガー・フェアラーク社から2005年に発行された.
包括的遺伝子発現解析による抽出遺伝子を標的とした糖尿病網膜症に対する治療薬の創製

ペリオスチンは増殖糖尿病(PDR)において,患者硝子体で高値を示し,病期と正の相関を示した.また,正常網膜には発現せず,PDR増殖組織のα-smooth muscle actin(α-SMA)陽性細胞に特異的に発現していた.In vitroでペリオスチン蛋白投与により,増殖組織の構成細胞であるヒト網膜色素上皮細胞の増殖,遊走,接着,コラーゲン合成が亢進した.また、ペリオスチン阻害によりTGF-β2依存性の細胞接着と遊走が抑制された.In vivoでは,ペリオスチン阻害により網膜線維血管増殖が抑制された.以上よりペリオスチンは眼内増殖抑制治療の分子標的になると考えられた.我々は増殖組織の成因を明らかにするため、包括的遺伝子発現解析を終了し、ペリオスチンを含む約100の増殖組織特徴的遺伝子の抽出に初めて成功した。このうちペリオスチンを第一の標的として、増殖組織形成への関与を検証した。ペリオスチンsiRNAを用いてRPE細胞の遊走・増殖・収縮能への効果を検討したところ、遊走と増殖が有意に抑制され、ぺリオスチンは増殖組織形成において主に細胞増殖と遊走に関与すると考えられた。さらに、病的血管新生とぺリオスチンとの関連を明らかにするため、野生型及びぺリオスチン完全KOマウス双方で酸素負荷網膜血管新生モデルを作成し、網膜面上に伸長する病的血管新生量を比較した。KOマウスでは野生型に比し、病的血管新生は著明に抑制されたが、網膜内に伸長する生理的血管新生に差は認めなかった。一方、高濃度酸素負荷直前に野生型にぺリオスチン中和抗体を硝子体内投与したところ、KOマウスと同様に病的血管新生のみが抑制された。以上より、ぺリオスチンが病的網膜血管新生に関与することが示唆された。また、増殖組織の活動性を規定する遺伝子群の包括的抽出も行った。増殖硝子体網膜症(PVR)は、PDRに続発し、牽引性網膜剥離により視力低下を生じる難治性の疾患である。PVRと増殖のより緩やかな続発性黄斑上膜(ERM)との遺伝子発現プロファイルの比較を行った。PVRではERMに比べて細胞接着や増殖に関する遺伝子発現頻度が高値を示していた。Bioinformatics解析では、PVRで高発現の10個の細胞接着関連遺伝子と連関しうる60個の新しい分子ネットワークが得られ、この中にもペリオスチンが含まれていた。PVRで特徴的に発現頻度の高い遺伝子群は網膜上増殖の活動性を規定しており、治療標的となる可能性があると考えられた。ペリオスチンは増殖糖尿病網膜症(PDR)・増殖硝子体網膜症(PVR)いずれにおいても,患者硝子体で高値を示し,病期と正の相関を示した.また,正常網膜には発現せず,PDR・PVR増殖組織のα-smooth muscle actin(α-SMA)陽性細胞に特異的に発現していた.In vitroでペリオスチン蛋白投与により,増殖組織の構成細胞であるヒト網膜色素上皮細胞の増殖,遊走,接着,コラーゲン合成が亢進した.また、ペリオスチン阻害によりTGF-β2あるいは患者硝子体依存性の細胞接着と遊走が抑制された.In vivoでは,ペリオスチン阻害によりPVRの進行や網脈絡膜線維(血管)増殖が抑制された.以上よりペリオスチンは眼内増殖抑制治療の分子標的になると考えられた.日本独自の技術である一本鎖RNAをプラットフォームとしてペリオスチン標的一本鎖核酸配列を最適化した.最適化ペリオスチン標的一本鎖核酸は網脈絡膜線維血管増殖を抑制した.ペリオスチンは増殖糖尿病(PDR)において,患者硝子体で高値を示し,病期と正の相関を示した.また,正常網膜には発現せず,PDR増殖組織のα-smooth muscle actin(α-SMA)陽性細胞に特異的に発現していた.In vitroでペリオスチン蛋白投与により,増殖組織の構成細胞であるヒト網膜色素上皮細胞の増殖,遊走,接着,コラーゲン合成が亢進した.また、ペリオスチン阻害によりTGF-β2依存性の細胞接着と遊走が抑制された.In vivoでは,ペリオスチン阻害により網膜線維血管増殖が抑制された.以上よりペリオスチンは眼内増殖抑制治療の分子標的になると考えられた.増殖糖尿病網膜症では網膜上に線維血管増殖組織(以下増殖組織)を生じ、その収縮に伴う牽引性網膜剥離が失明の原因となる。我々は増殖組織の進展に関する遺伝子レベルの知見を蓄え、新しい分子標的療法を開発する目的で、包括的トランスクリプトーム解析を行い、約100の増殖組織特徴的遺伝子群の抽出に成功した。本研究では、マトリセルラー蛋白であるペリオスチンを第一の標的として、siRNAを作製した。硝子体手術時に採取した増殖糖尿病網膜症患者硝子体中のペリオスチン濃度をELISA法で計測した。増殖組織の構成細胞の一つである培養ヒト網膜色素上皮細胞(RPE)を用いて、TGFB2刺激によるペリオスチンの発現変化を、リアルタイムRT-PCR法、Westen blot法、ELISA法、免疫染色を用いて検討した。RPEの増殖能をBrdU法、遊走能をCell migration法、接着能をMTT法、収縮能をCollagen gel contraction法を用いて定量した。増殖糖尿病網膜症患者の硝子体液中ペリオスチン濃度は、対照群(網膜上膜、黄斑円孔)と比較して高値を示した(p<0.05)。TGFB2刺激によりRPE中のペリオスチンの発現が増加した(p<0.01)。増殖組織とTGFB2刺激