hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝腎トランスポーターを介した薬物間相互作用の分子基盤

本研究はトランスポーターによる薬物の生体膜透過に焦点を当て、排泄過程における薬物間相互作用を試験管レベルから定量的に予測するための分子的基盤の構築を目的とした。モデル薬物として、肝排泄型である新規尿酸生合成阻害薬Y-700のヒトおよびラット肝細胞への取り込み機構を解析したところ、Y-700が既知のトランスポーターfamilyであるOATPとは異なる有機アニオン輸送機構によってNa依存的に取り込まれること、その分子機構の一つは胆汁酸トランスポーターNTCPであることを明らかとした。また腎排泄型のモデル薬物として新規ループ利尿薬M17055の腎皮質切片への取込み機構を解析したところ、有機アニオントランスポーターOAT1が少なくとも一部、関与することが示唆された。さらに、腎刷子縁膜トランスポーターであるPEPT2、OCTN1、OCTN2とPDZドメインを有する細胞内タンパク質(PDZK1およびPDZK2)との特異的な相互作用を見出し、PDZK1およびPDZK2が、これらトランスポーターの輸送機能や細胞内局在の制御機構として働くことを見出した。また、細胞内外のH^+勾配を利用してβラクタム系抗生物質等を輸送するペプチドトランスポーターPEPT1と、細胞内外のNa^+勾配を利用してH^+濃度勾配を供給するNa^+/H^+ exchanger(NHE)3に着目し、NHE3共存下においてPEPT1の輸送活性ならびに輸送のpHおよびNa依存性が変化することを明らかとした。以上本研究により、トランスポーター分子群のみならず、トランスポーターと直接結合しうるPDZK1等のアダプタータンパク質、さらにはアダプター分子を介してトランスポーターと相互作用しうるNHE3等の膜タンパク質など、これまで相互作用への関与が知られていなかった多くのタンパク質の、分子基盤としての重要性を提示することができた。医薬品の作用・副作用の個人差や薬物間相互作用の原因の多くは、薬物の生体からの消失過程に起因する問題である。薬物トランスポーターは近年多くの分子種が発見され、薬の分布や排泄に関わることが示唆されつつある。本研究はトランスポーターによる薬物の生体膜透過に焦点を当て、腎排泄過程における薬物間相互作用を試験管レベルの実験から定量的に予測するための分子的および薬物速度論的基盤の構築を目的とした。モデル薬物として、腎で尿細管分泌を受ける現在開発中の新規ループ利尿薬M17055を用いた。M17055の腎皮質切片への取込み機構を解析したところ、p-aminohippuric acid、benzylpenicillin、probenecidなど種々の有機アニオン性化合物により取り込みが低下した。遺伝子発現系を用いた解析から有機アニオントランスポーターOAT1が少なくとも一部取り込みに関係することが示唆された。しかし取り込み機構の特徴はOAT1のみでは説明できず、有機カチオンtetraethylammoniumも若干取り込みを阻害したことから、多様な取り込み機構の関与が示唆された。本研究により、遺伝子発現系を用いた相互作用予測系が確立され、個体レベルでの実験と併せ、予測手法の妥当性を検証することが可能となった。一方、腎臓に取り込まれた薬物の管腔側への排泄に関与すると思われるトランスポーターOCTN1について、ヒトで見られる種々の変異遺伝子発現系を構築し、輸送活性や細胞内局在の解析を行ったところ、有機カチオン輸送能の大きく低下する変異体を新たに見いだした。このことは相互作用予測において用いるべきトランスポーター遺伝子についての重要な知見であり、次年度においてさらに各変異体による基質認識特性を解析する必要性を示した。薬物トランスポーターは近年多くの分子種が発見され、薬の吸収、分布、排泄等に重要な役割を果たすことが示唆されつつある。本研究はトランスポーターによる薬物の生体膜透過に焦点を当て、薬物間相互作用を試験管レベルの実験から定量的に予測するために考慮すべき分子的基盤を明らかにすることを目的とした。

本年度は、肝排泄型である新規尿酸生合成阻害薬Y-700をモデル化合物として用い、ヒトおよびラット肝細胞、ならびにトランスポーター遺伝子発現系にてその排泄機構を解析した。その結果、Y-700が既知のトランスポーターfamilyであるOATPとは異なる有機アニオン輸送機構によって肝細胞に取り込まれること、その分子機構の一つは胆汁酸トランスポーターNTCPであることを明らかとした。次に、薬物間相互作用に関わる新たな分子基盤を明らかとするため、トランスポーターにその輸送駆動力を供給する膜タンパク質に着目した。すなわち、細胞内外のH^+勾配を利用してβラクタム系抗生物質等を輸送するペプチドトランスポーターPEPT1と、細胞内外のNa^+勾配を利用してH^+濃度勾配を供給するNa^+/H^+ exchanger(NHE)3に着目し、NHE3のPEPT1に及ぼす影響を解析した。両タンパク質遺伝子の共発現系を用いた輸送解析により、NHE3共存下においてPEPT1の輸送活性ならびに輸送のpH依存性が変化することを見出した。またPEPT1による輸送はNHE3が存在する時に、Na^+依存性を示すことを明らかとした。これらの結果は、薬物間相互作用の分子基盤としてNTCPやNHE3などの膜タンパク質が関与する可能性を示唆する。以上、本研究により、前年度に明らかとしたトランスポーターと相互作用するアダプター分子群と併せ、これまで薬物間相互作用への関与が知られていなかった多くの分子基盤を提示することができた。
血中DNAを用いた腫瘍特異的遺伝子変異の検出とその臨床的意義

EGFR遺伝子変異陽性非小細胞肺癌症例を本研究の対象とした。DNA回収量は血清のほうが多く、ダイレクトシークエンス法よりもScorpion ARMS法の方が、また血清よりも血漿を用いたほうが検出率は高かった。Whole genome amplification(WGA)を用いた検討ではWGAを加えたほうが検出感度は上昇した。問題点として、症例数が不十分であったことが挙げられる。課題として、さらに高感度の検出系の確立が必要である。本研究課題において平成20年度は以下の3点を行った。1)対象症例の臨床情報と各種検体の集積。本研究の対象となる、上皮成長因子受容体チロシンキナーゼ阻害剤(EGFR-TKI)投与を予定しており腫瘍組織にてEGFR遺伝子変異陽性の非小細胞肺癌症例42例から血清と血漿を収集した。対処症例は全例EGFR-TKIが投与された。臨床情報は、全例から治療効果を、また42例中9例から奏効期間を得た。残りの33例は経過観察中であり、今後奏効期間を得ることができる。なお、現在も対象症例の集積を行っている。2)各種処理方法による血液検体から末梢血液中に循環している微量DNAの抽出。収集された血清、血漿からQIAmp DNA Blood Kit(QIAGEN)を用いてDNAを抽出した。抽出されたDNAは以下のEGFR遺伝子変異解析に用いた。なお今後新だに収集される検体について、同様にDNA抽出を行う。3)EGER遺伝子変異の解析。上記で抽出されたDNAからダイレクトシークエンス法とScopion ARMS法を用いてEGFR遺伝子変異の検出を行った。現在21症例分の解析が終了した。Scorpion ARMS法を用いた場合に、21例中12例から腫瘍組織から検出された遺伝子変異と同様の変異が検出された。ダイレクトシークエンス法では検出されなかった。これまでに得られた結果は、米国癌学会など癌関連学会にて報告した。また、さらに症例の集積を進め、遺伝子変異検出結果と臨床情報をまとめた結果を論文発表する予定である。進行期非小細胞肺癌42例を検討し、腫瘍組織にて上皮成長因子受容体(EGFR)遺伝子変異陽性であった16例を本研究の対象とした。1)臨床情報の集積。EGFRチロシンキナーゼ阻害剤(EGFR-TKI)投与前の血清と血漿を収集した。EGFR-TKI治療効果は部分奏効13例、不変2例、判定不能1例であった。2)血中DNAの抽出。DNA回収量は血清のほうが多かった(平均値;血清130.4ng/5mL,血漿24.8ng/5mL)。3)EGFR遺伝子変異の解析。抽出された血中DNAからダイレクトシークエンス法とScorpion ARMS法を用いてEGFR遺伝子変異の検出を行った。ダイレクトシークエンス法よりもScorpion ARMS法の方が、また血清よりも血漿を用いたほうが検出率は高かった(Scorpion ARMS法の検出率;血漿8/16,血清5/16)。4)Whole genome amplification(WGA)を用いた検討。検出感度を高めるために血漿DNAを用いてWGAを加えることの意義を検討した。WGAを加えたほうが、検出率は上昇した(検出率;WGAあり6/16,なし8/16)。5)獲得耐性に関わる2次変異の検出。血液は容易に繰り返し採取できる点から、2次変異の出現をモニタリングする役割が期待できる。EGFR-TKI治療経過中に8週ごとに血漿を回収し、EGFR-TKIに獲得耐性を示すEGFRのExon 20の変異(T790M)の検出を行う研究を実施した。4例のみ解析が進んでいるが、現在のところT790M変異は検出されていない。課題としては、当初の計画と比べて症例数の集積が不十分であったことと、当初の目的達成のためにはさらに高感度の検出系の確立が必要と考えている。
水稲種子の実出芽試験によらない発芽能力推定法

水稲種子の発芽能力を推定する簡易な手法の開発を目的として、籾におけるガス交換に着目し、密閉下でのガス吸放出パターンと発芽率との関係について検討した。実験装置には試作定積吸着測定装置を利用した。試料容器内のガス組成変化はガスクロにて分析した。試料は生籾と長期貯蔵してあった発芽率0の古籾を精選して用い、発芽率・水分・初期ガス組成を変えて実験を行った。発芽率は両籾の混合比を変えた。水分は低温除湿乾燥と霧吹き加湿により調整した。調整後ポリ容器に密閉し5°Cの冷蔵庫に貯蔵し、測定前日に室温(1315°C)に取り出し、定温(32.5°C)チャンバー内で測定した。実験により得られた結果は次の通りである。(1)高水分籾では、大気充填密閉後の圧力は一旦上昇するが、2時間前後より逆に低下し、数数十時間後に再上昇するという特異な傾向を示す。(2)高水分・高発芽率籾の方が圧力低下勾配は大きく、再上昇時刻は早い。水分20%db以下ではほとんどその傾向はみられなくなる。(3)密閉直後の圧力上昇は籾温度の上昇と水蒸気放出による。(4)充填後O_2ガス濃度は低下し、CO_2ガス濃度は増加する。初期O_2低下勾配はCO_2のそれよりも大きく圧力低下の主因となっている。さらにO_2濃度が3%前後で平衡となるもCO_2濃度は上昇し、圧力再上昇の主因となっている。(5)圧力低下勾配(m_1)、再上昇開始時刻(T_P)、再上昇勾配(m_2)は温度・水分・発芽率の関数として表現可能であり、温度・水分を正確に固定すれば、m_1、T_P、m_2は発芽率のみの関数となる。したがって、m_1、T_P、m_2より逆に発芽率を推定できる。しかし、より一般的な推定を可能ならしめるには、試料の微生物汚染の度合によってガス吸放出パターンは大きく影響されると思われるため、初期微生物条件を一定にするための何んらかの殺菌前処理を施す必要がある。
腐食連鎖系の栄養段階カスケードがプロセス連鎖に及ぼす影響

本研究では,栄養段階カスケードがプロセス連鎖に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目的とした.対象として扱った系は「クモ→トビムシ→微生物→リター→土壌動物」である.スギ林床に高密度で生息するチビサラグモという造網性種を捕食者として用い,その除去区と導入区を設定し,捕食が土壌生態系に直接的,間接的に影響を及ぼす影響を以下の観点から検証した.1)チビサラグモは,トビムシなど土壌昆虫の個体数を制限しているか?2)チビサラグモは,間接的に土壌微生物量を増加させているか?(栄養段階カスケード)3)チビサラグモは,間接的にリターの分解率を増加させているか?4)チビサラグモは,間接的に土壌中のトビムシ,ササラダニ個体数を増加させているか?(プロセス連鎖)ほぼ1年半に及ぶ長期的な野外実験の結果,まず1)の仮説は支持された.つまり,クモの捕食はトビムシ個体数を制限していることが確かめられた.しかし予想に反し,2)以降については,有意な効果は検出されなかった.その理由としてはいくつか考えられるが,1)このクモのトップダウン効果はカスケードを引き起こすほど本来強くない,2)微生物量はトビムシの摂食により短期的には減少するが,高い回復速度のために現存量には影響が生じない,などが有力と思われた.本研究では,栄養段階カスケードがプロセス連鎖の連結を実証することはできなかったが,こうした視点や実験的手法は先駆的なものとして有用であると思われる.今後は,機能群を単位とした野外操作実験や,機能群内での種あるいはギルドの多様性が一連のプロセスにどう関わっているかを解明する必要がある.本研究では,栄養段階カスケードがプロセス連鎖に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目的とした.対象として扱った系は「クモ→トビムシ→微生物→リター→土壌動物」である.スギ林床に高密度で生息するチビサラグモという造網性種を捕食者として用い,その除去区と導入区を設定し,捕食が土壌生態系に直接的,間接的に影響を及ぼす影響を以下の観点から検証した.1)チビサラグモは,トビムシなど土壌昆虫の個体数を制限しているか?2)チビサラグモは,間接的に土壌微生物量を増加させているか?(栄養段階カスケード)3)チビサラグモは,間接的にリターの分解率を増加させているか?4)チビサラグモは,間接的に土壌中のトビムシ,ササラダニ個体数を増加させているか?(プロセス連鎖)ほぼ1年半に及ぶ長期的な野外実験の結果,まず1)の仮説は支持された.つまり,クモの捕食はトビムシ個体数を制限していることが確かめられた.しかし予想に反し,2)以降については,有意な効果は検出されなかった.その理由としてはいくつか考えられるが,1)このクモのトップダウン効果はカスケードを引き起こすほど本来強くない,2)微生物量はトビムシの摂食により短期的には減少するが,高い回復速度のために現存量には影響が生じない,などが有力と思われた.本研究では,栄養段階カスケードがプロセス連鎖の連結を実証することはできなかったが,こうした視点や実験的手法は先駆的なものとして有用であると思われる.今後は,機能群を単位とした野外操作実験や,機能群内での種あるいはギルドの多様性が一連のプロセスにどう関わっているかを解明する必要がある.本研究は,捕食被食系と分解系の連結を明らかにするために、2つのシステムで室内実験と野外実験を行った.1.土壌生態系;スギ林内に多数生息するチビサラグモを用いて,その捕食圧が土壌動物やリター分解に与える直接的,間接的影響を調べる野外実験を行った.まずスギ林内に50cm四方の囲いを8個設置した(側面の高さ40cmのアクリル板,上部はあいている).囲いのなかにスギリターを敷き,4個の囲いにはチビサラグモを導入し,他の4個は対照区とした.さらに,囲いのなかに約5gのリターを入れたリターバッグを4個入れた.これらの設置は5月上旬に行い,以後定期的にクモの個体数を調査し,適宜個体の導入を行った.また8月,9月,11月には粘着トラップを設置,9月には土壌を採取しツルグレンで土壌動物の採集を行い,さらに9月にはリターの分解量を測定した.現在分析が済んでいるのは,8月の粘着トラップと9月の土壌動物,および9月の分解量であるが,今のところいずれも有意な違いは見られていない.この実験は本年6月まで継続し,引き続き土壌動物や分解速度の変化を追跡する予定である.2.淡水生態系;捕食者であり分解者でもあるアメリカザリガニと分解者のミズムシ,および分解物を食するユスリカ幼虫の関係を調べるための予備実験を行った.まず,ザリガニ存在下でミズムシを飼育したところ,構造物を作ってもほとんどがザリガニに捕食されたため,この2種を含む系の実験を断念した.次に,ザリガニおよびミズムシの分解物をユスリカ幼虫に与え,生存率と成長速度をリターの溶出水のみを与えた場合と比較した.その結果,ミズムシの分解物はユスリカの成長や生存率を促進したが,ザリガニの分解物は,逆に阻害することがわかった.今後,カスケード効果や雑食の効果を明らかにするには,より空間的異質性を高めた実験を行う必要がある.本年度は,昨年度から開始した野外実験を引き続き行った.まず実験設定の概要について説明する.

スギ林内に多数生息するチビサラグモを用いて,その捕食圧が土壌動物やリター分解に与える直接的,間接的影響を調べる野外実験を行った.昨年度の5月上旬に,スギ林内に50cm四方の囲いを8個設置した(側面の高さ40cmのアクリル板,上部はあいている).囲いのなかにスギリターを敷き,4個の囲いにはチビサラグモを導入し,他の4個は対照区とした.さらに,囲いのなかに約5gのリターを入れたリターバッグを4個入れた.以後定期的にクモの個体数を調査し,適宜個体の導入を行った.5月と9月には粘着トラップを設置しトビムシやハエ目成虫などの個体数を調査した.また,9月には以下の調査を行った.1)ツルグレンによる土壌動物の採集,2)リターの分解量の測定,3)土壌含水率の測定,4)土壌中の微生物バイオマスの測定.その結果,クモ導入区では,ハエ目成虫などの飛翔昆虫量には差が見られなかったが,トビムシ個体数は対照区より有意に少なくなった.しかしながら,リターの分解率には昨年同様,処理間で違いは見られなかった.さらに,土壌含水率,微生物バイオマスともに処理間で違いは生じていなかった.したがって,クモによるトップダウン効果は,菌食者であるトビムシには現れていたが,その間接的影響は微生物量や,さらにその一段階下の分解率にまでは反映されていないことがわかった.以上のことは,分解系においては,栄養段階カスケードが働きにくく,そのため食物連鎖とプロセス連鎖の連結が普遍的に認められるとは言い難いことが明らかになった.
未来の航海士のための船体の安全指標の提案

1.研究背景船舶を安全に運航するうえで復原力(GM)の把握は重要であり、将来船舶職員として操船を指揮する可能性のある学生に船体の安定性に対する知識を定着させることは必要不可欠である。しかし、GM及び横揺れ周期は、船体の形状が複雑であることや、積載物及び外力の影響を受けることなど、状況によって変化することから把握しにくいものとなっていた。そこで、本校所有の小型ボート「さざなみ」(全長12m総トン数15t)の模型を作成し、模型を使用したGM減少による転覆実験を行うとともに、数値計算ソフトを用いた排水量・復原力曲線を作成し船体の安全性を探り、操船と船体傾斜との関連性を把握させ、安全な操船法の提案につなげることを目指した取組である。2.研究方法実船データから3Dモデルを作成し模型実験による性能推定をすることにより、実船ではできないGM減少による転覆実験を可能にした。船体フェアリングソフトAutoshipと静水力学計算ソフトAutohydroを併用し船体基本性能を推定し、排水量曲線・復原力曲線を作成し横揺れからの浸水及び貨物移動に伴うGMの減少状況を再現した。3.研究成果実船データを基に、GM減少時における船舶の状況を実験と数値計算により再現することで、船体の安全性への認識をより深めることが出来たと考える。本研究の成果報告を「平成27年度実験・実習技術研究会in西京」において発表した。
同変K群の標準基底とその応用

これまでの研究ではシンプレクティック特異点解消の同変K群に対する標準基底と呼べるものを考えていた。その定義の鍵になる対合をこれまではOkounkovらによって定義されたK理論的な安定基底を用いて定義していたが、Aganagic-Okounkovによって安定基底の楕円コホモロジー版が定義されており、それを用いて対合の楕円版と呼べるものを定義することができる。そしてハイパートーリック多様体と呼ばれるシンプレクティック特異点解消の場合に標準基底の楕円版であると考えられるものを具体的に構成し、それがシンプレクティック双対性のもとでとある対称性を持っていることを観察した。この対称性はK理論版では潰れていて見えない現象であり、興味深いと考えられる。また標準基底と超幾何関数の間の関係についても考察している。一般に量子コホモロジーを考えることで微分方程式系が得られ、同変K群の元からその微分方程式系の解を対応させることができる。例えばハイパートーリック多様体の場合にはGelfand-Kapranov-Zelevinskyの超幾何微分方程式系の特別なものが現れ、同変K群の固定点基底とGKZ超幾何の冪級数解を対応させる。このとき(既約表現に対応する)標準基底に対応する超幾何関数がEuler型の積分表示を持つことを発見した。例えば冪級数解とこの積分解では収束する領域が異なり、K群での固定点基底と標準基底の間の関係は微分方程式の言葉ではこれらの解の間の接続問題に相当していると考えられる。特別な場合だけではあるが標準基底の楕円版の構成や超幾何関数との関係などは当初は期待していなかったことであり、今後の拡がりも期待できる興味深いものであると考えられる。その一方で研究成果の論文発表は遅れているため進捗状況は一段階下げている。標準基底の楕円版については対合の一般化は分かっているが、K理論の場合に現れるそれ以外の条件による特徴付けの安直な類似は楕円の場合は役に立たないと思われる。まずハイパートーリック多様体の場合に分かっている答えを再現するようにその特徴付けを見つけるという問題が重要であると考えられる。そしてハイパートーリック以外の例についてもその計算を試みる。またハイパートーリックの場合の答えを観察すると頂点作用素代数との関係を示唆しているようにも思われる。このことの一般的な意味を模索するのも興味深い問題であると思われる。超幾何関数との関係という方向では他のシンプレクティック特異点解消で似たようなことができるかどうかを考えるという問題がある。例えばA型の旗多様体の場合には文献に関係すると思われる積分表示があるため、標準基底に対応するサイクルがどうなるかという問題になる。これは標準基底の明示公式を与えるという問題とも関係しているため一般には難しい可能性が高いが、超幾何関数の積分表示が標準基底を調べる新しい視点を与えているとも言えるため考える価値はあると思われる。またこの超幾何関数との関係は同変連接層の導来圏の上にBridgelandの意味での安定性条件の同変版を構成するという問題を考えている際に見つけたものであるため、当初の目的であった安定性条件の構成も今後の課題である。Hecke環や量子群などの標準基底の理論は昔から偏屈層の理論を用いて幾何的に解釈されてきた。一方でLusztigはアフィンHecke環のある表現の標準基底をSpringer特異点解消などの同変連接層のK群を用いて記述し、それが正標数のLie代数の表現論を統制していることを予想した。標数が十分大きい場合この予想はBezrukavnikov-Mirkovicによって証明されたが、その証明の一部分は一般の錐的シンプレクティック特異点解消の場合に意味を持つことからLusztig予想の一般化が存在することが期待されていた。本研究ではその目的のために良いトーラス作用を持つ錐的シンプレクティック特異点解消の同変K群に対する標準基底の理論を構成することを目標としている。まず標準基底を定義するためには適切な対合を定義しなければならないが、それがMaulik-Okounkovによって定義された安定基底の理論を用いると簡明に記述できる可能性があることを観察していた。そこでは正規化を適切に選ぶことが重要な問題として残っていたが、様々な例で実験することによって一般の場合の正規化の公式を予想した。一般の場合にそれが対合になることはまだ予想の段階であるが、それが正しければ標準基底を計算するアルゴリズムが存在するということもわかった。また偏屈層の圏はしばしば最高ウェイト圏の構造を持つことが知られている。一般に連接層の圏は最高ウェイト圏とは程遠いものであるが、少なくともハイパートーリック多様体の場合、標準基底から得られる傾斜ベクトル束の自己準同型環のKoszul双対の同変加群の圏を考えるとそれが最高ウェイト圏の構造を持ち、上の対合はKoszul双対側では自然な双対と一致することがわかった。このことはこの圏が何らかの空間上の偏屈層の圏として実現できる可能性があることを示唆しているように思われる。まず当初の懸念であった対合の正しい正規化を見つけるという問題が少なくとも予想としては理解することができた。また点のHilbertスキームなどの場合に標準基底を計算するプログラムを書くこともできた。これにより非自明な例で実験をすることが容易になり今後の研究にも役に立つと考えられる。安定基底はスロープと呼ばれるパラメータに依存しているため標準基底の理論もスロープに依存している。したがって標準基底が傾斜ベクトル束に持ち上がるとすればスロープに依存して連接層の導来圏に様々なt構造が入ることが期待される。

そしてこれはAnno-Bezrukavnikov-Mirkovicによって定義されたBridgeland安定性条件の類似を定めるデータの一部になると予想できる。そしてこの予想をハイパートーリック多様体の場合に確認することができた。またそのデータには中心電荷と呼ばれるものを定める必要があるが、それが既約対象に対してはそれをパラメトライズするポリトープの体積で与えられるということを観察した。またハイパートーリック多様体の場合に対合を導来圏に持ち上げることに成功した。この対合の意味付けは良いトーラス作用を持たない場合でも意味を持つため、今後対合をその場合にも一般化しようとする場合に役に立つ可能性がある。そして最高ウェイト圏の構造が入ることは標準基底の理論を考える主な動機の一つであった連接層と偏屈層の対応を見つけるという問題に対して重要なヒントになっていると考えられる。これまでの研究ではシンプレクティック特異点解消の同変K群に対する標準基底と呼べるものを考えていた。その定義の鍵になる対合をこれまではOkounkovらによって定義されたK理論的な安定基底を用いて定義していたが、Aganagic-Okounkovによって安定基底の楕円コホモロジー版が定義されており、それを用いて対合の楕円版と呼べるものを定義することができる。そしてハイパートーリック多様体と呼ばれるシンプレクティック特異点解消の場合に標準基底の楕円版であると考えられるものを具体的に構成し、それがシンプレクティック双対性のもとでとある対称性を持っていることを観察した。この対称性はK理論版では潰れていて見えない現象であり、興味深いと考えられる。また標準基底と超幾何関数の間の関係についても考察している。一般に量子コホモロジーを考えることで微分方程式系が得られ、同変K群の元からその微分方程式系の解を対応させることができる。例えばハイパートーリック多様体の場合にはGelfand-Kapranov-Zelevinskyの超幾何微分方程式系の特別なものが現れ、同変K群の固定点基底とGKZ超幾何の冪級数解を対応させる。このとき(既約表現に対応する)標準基底に対応する超幾何関数がEuler型の積分表示を持つことを発見した。例えば冪級数解とこの積分解では収束する領域が異なり、K群での固定点基底と標準基底の間の関係は微分方程式の言葉ではこれらの解の間の接続問題に相当していると考えられる。特別な場合だけではあるが標準基底の楕円版の構成や超幾何関数との関係などは当初は期待していなかったことであり、今後の拡がりも期待できる興味深いものであると考えられる。その一方で研究成果の論文発表は遅れているため進捗状況は一段階下げている。まず第一に現在までの進捗状況で述べた結果を論文にまとめる。その上で今後の研究課題としてはまずハイパートーリック多様体の場合に連接層から得られた最高ウェイト圏を偏屈層の圏として実現するという問題が考えられる。この問題に関してはシンプレクティック双対のハイパートーリック多様体のある種の半無限版を用いることで実現できるのではないかと考えている。
新規核酸基本構造単位を用いたナノ構造体作製及びそのデバイス応用

昨年度(T-motifを利用した大規模構造作製技術の考案,複数種類の構造作製,アルゴリズミック・セルフアセンブリへの拡張)に引き続き,本年度はT-motifを利用した複合ナノデバイス作製のための技術を開発した.具体的には,「基板上成長法」により大規模成長するT-motifアレイとDNAオリガミと呼ばれるアドレッシング可能な100nm四方程度の構造を組み合わせた,大規模ナノ構造の作製をおこなった.これにより,将来的には,複数の機能性粒子が必要な小規模な反応系についてはDNAオリガミ上で,一方で大規模な反応系についてはT-motif上でおこなうことができる.本技術は,それぞれを組み合わせた複合的なデバイスを作製するための基礎となる.また,これと並行して,基板上成長の自己集合と吸着を説明する理論の構築,およびこの理論を利用した例として,T-motif構造の構造形成に関する速度論シミュレーションをおこなった,理論は三段階からなる.第一段階は「自己集合」と「吸着」の現象に関し,前者はDNAのハイブリダイゼーションについてNearest-Neighbor法を用いることで,後者は基板-DNA間の相互作用についてDLVO理論を用いることで,それぞれの自由エネルギー変化を算出した.第二段階として,算出した自由エネルギー変化を熱力学平衡の式に導入し,それぞれの状態間の関係を明らかにした.第三段階として,第二段階で求めた平衡式から準静的状態における速度式を導出し,状態間の速度を算出した.これにより,それぞれの状態における時間的発展を任意の基板,イオン濃度や温度などで表現することができる.ここではその具体例としてリング構造の基板上成長シミュレーションを行ない,実験結果との定性的な一致をみたことで,理論の妥当性を確認した.この理論とシミュレーションは,今後さまざまな条件での基板上成長法の設計に重要な知見を与えるものである.本研究は,考案した新規基本構造[T-motif]をベースとした各種DNAナノ構造作製技術・設計論の確立と,その応用を見据えた複合的なナノ機能性材料・デバイス開発を目標とするものであり,本年度はT-motifを利用したナノ構造設計・作製法の確立をテーマに実施した.具体的項目を以下に示す.1-1)DNAナノ構造の大規模成長方法を開発,および光連結人工塩基を組み込んだ耐熱性T-motif平面構造の作製:DNAナノ構造の大規模成長法の開発に成功し,基板上成長法と名付けた.これにより,基板表面全体を一層で覆った大規模DNAナノ構造の作成が可能になった.また,基板上成長法に加えて,光連結人工塩基を組み込んだ平面構造の作製にも成功し,構造の温度特性向上を実現した.2-1)T-motifによる各種ナノ構造の設計・作製法の確立:一次元梯子(2種類),平面格子(2種類),環状構造の5種類の構造を作製した.これらのモチーフはどれも2本のDNA鎖のみからなるが,T-motifの配置とそれをつなぐ二重らせんの長さを調節することで様々なかたちが実現できる.あわせて,新たに開発したブロックを用いたダイアグラムによる設計手法により,モチーフ設計にかかる手間も大幅に削減することができた.2-2)複数種類からなる複雑なパターン形成:T-motifを利用した複雑なナノ構造のデモンストレーションとして,2種類のモチーフを組み合わせた縞模様(A-Bタイルシステム)を作製した.複数種類の「DNAタイル」を組み合わせたパターン形成により,T-motifによるタイルシステムも原理的にチューリング完全の計算能力を持つことが示された.さらに,具体的応用を目指した機能性材料・デバイスへ向けての基礎開発にもとりかかっている.3-1)T-motifで作った平面内の孔にタンパク質を並べた構造の作製に成功した.基板上成長法を応用することで全面に一様に拡がった高品質のタンパクナノアレイとなっており,今後のナノ反応場開発の基盤となる.昨年度(T-motifを利用した大規模構造作製技術の考案,複数種類の構造作製,アルゴリズミック・セルフアセンブリへの拡張)に引き続き,本年度はT-motifを利用した複合ナノデバイス作製のための技術を開発した.具体的には,「基板上成長法」により大規模成長するT-motifアレイとDNAオリガミと呼ばれるアドレッシング可能な100nm四方程度の構造を組み合わせた,大規模ナノ構造の作製をおこなった.これにより,将来的には,複数の機能性粒子が必要な小規模な反応系についてはDNAオリガミ上で,一方で大規模な反応系についてはT-motif上でおこなうことができる.本技術は,それぞれを組み合わせた複合的なデバイスを作製するための基礎となる.また,これと並行して,基板上成長の自己集合と吸着を説明する理論の構築,およびこの理論を利用した例として,T-motif構造の構造形成に関する速度論シミュレーションをおこなった,理論は三段階からなる.第一段階は「自己集合」と「吸着」の現象に関し,前者はDNAのハイブリダイゼーションについてNearest-Neighbor法を用いることで,後者は基板-DNA間の相互作用についてDLVO理論を用いることで,それぞれの自由エネルギー変化を算出した.第二段階として,算出した自由エネルギー変化を熱力学平衡の式に導入し,それぞれの状態間の関係を明らかにした.第三段階として,第二段階で求めた平衡式から準静的状態における速度式を導出し,状態間の速度を算出した.これにより,それぞれの状態における時間的発展を任意の基板,イオン濃度や温度などで表現することができる.ここではその具体例としてリング構造の基板上成長シミュレーションを行ない,実験結果との定性的な一致をみたことで,理論の妥当性を確認した.この理論とシミュレーションは,今後さまざまな条件での基板上成長法の設計に重要な知見を与えるものである.
癌特異的エピゲノム異常を指標とした口腔癌抑制microRNAの網羅的探索

本研究では口腔癌の新たな診断・治療体系の構築に寄与すべく、癌特異的エピゲノム異常を指標とした癌抑制遺伝子型microRNA(miRNA)の網羅的探索と詳細な解析を強力に推進し、miR-218とmiR-585を同定した。さらにRictorがmiR-218の新規標的分子であることを明らかにした。TOR-Aktシグナル経路を抑制するmiR-218が、口腔癌の新規治療法の開発や個別化医療の実現などに大きく貢献しうることが示唆された。本研究では口腔癌の新たな診断・治療体系の構築に寄与すべく、近年、ゲノム情報発現系の新たな調節・制御分子として注目されているmicroRNA(miRNA)に着目し、癌特異的エピゲノム異常を指標とした癌抑制遺伝子型miRNAの網羅的探索と詳細な解析を強力に推進することによって、口腔癌の発症・進展過程におけるmiRNAとその(癌遺伝子様)標的分子を中心とした新たな分子機序の解明と本研究成果に基づいたテーラーメード医療の実現を目指す。今年度は、CpGアイランドあるいはその近傍に座位する43種のmiRNA遺伝子に関して、18株の口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞株および正常口腔粘膜上皮由来不死化細胞株RT7における網羅的メチル化解析をcombined bisulfite restriction analysis(COBRA)法を用いて行い、且つ定量的発現解析をも組み合わせた絞り込みを進め、OSCC細胞株で過剰メチル化により発現が抑制されている2種類の候補miRNA遺伝子を見出した。今後、絞り込まれた2種類の候補miRNAについては、1)in viiro解析系による癌抑制遺伝子としての機能解析、ならびに2)癌部組織と非癌部組織が揃ったOSCCペア検体でのメチル化解析と定量的発現解析を進めるとともに、3)各候補miRNAに対する標的分子の単離・同定を試みる。本研究では口腔癌の新たな診断・治療体系の構築に寄与すべく、近年、ゲノム情報発現系の新たな調節・制御分子として注目されているmicroRNA(miRNA)に着目し、癌特異的エピゲノム異常を指標とした癌抑制遺伝子型miRNAの網羅的探索と詳細な解析を強力に推進することによって、口腔癌の発症・進展過程におけるmiRNAとその標的分子を中心とした新たな分子機序の解明と本研究成果に基づいたテーラーメード医療の実現を目指す。今年度は、先行して進んだ肝細胞癌での解析において、5'側近傍500bp以内にCpG islandが存在する39種類のmiRNA(43CpG island)の癌細胞におけるDNA過剰メチル化を指標とした検討と発現解析を組み合わせた絞り込みの結果、細胞株ならびに臨床検体においてDNA過剰メチル化と発現抑制が高頻度に一致するmiR-124とmiR-203を選出し、これらの癌抑制遺伝子としての抗腫瘍活性を機能的に確認するとともに、CDK6やIQGAP1などの直接的な標的分子を複数同定し、報告した(Carcinogenesis, 2009)。一方、口腔癌については、最新のバイオインフォマティクスに基づき、5'側近傍500bp以内にCpG islandが存在する45種類のmiRNA(49CpG island)に関して、上記の肝細胞癌での検討と同様の網羅的メチル化探索などを順調に進め、選出した複数種類の候補miRNA遺伝子において癌抑制遺伝子活性の確認に至っている。今後は、上記研究の最終年度内での完了を図る。本研究では口腔癌の新たな診断・治療体系の構築に寄与すべく、癌特異的エピゲノム異常を指標とした癌抑制遺伝子型microRNA(miRNA)の網羅的探索と詳細な解析を強力に推進し、昨年度は、先行して進んだ肝細胞癌での解析において、5'側近傍500bp以内にCpGislandが存在する39種類のmiRNA(43 CpG island)の癌細胞におけるDNA過剰メチル化を指標とした検討と発現解析を組み合わせた絞り込みの結果、細胞株ならびに臨床検体においてDNA過剰メチル化と発現抑制が高頻度に一致するmiR-124とmiR-203を選出し、これらの癌抑制遺伝子としての抗腫瘍活性を機能的に確認するとともに、CDK6やIQGAP1などの直接的な標的分子を複数同定し、報告した(Carcinogenesis,31:766-776,2010)。今年度は、327種類のmiRNA配列を搭載したmiRNAライブラリー(Ambion社)を用いて、口腔扁平上皮癌(OSCC)細胞株でのin vitro細胞増殖抑制活性を指標とした機能的スクリーニングを行い、且つDNAメチル化解析ならびに発現解析を組み合わせた絞り込みによって、新規癌抑制遺伝子型miRNAとしてmiR-218とmiR-585を同定した。さらにmiR-218はRictorを標的分子とし、OSCCにおいてAktのSer-473リン酸化を抑制することによって細胞増殖を負に制御していることを明らかにした。本研究成果から、TOR-Aktシグナル経路を抑制するmiR-218が、口腔扁平上皮癌に対する核酸医薬としての新規治療法の開発や個別化医療の実現などに大きく貢献しうることが示唆された(投稿中)。
古代人の遺伝子解析に関する研究

古人骨のような顕著な陳旧性試料では、回収されるDNAが微量なばかりではなく、DNAの断片化やPCR阻害物質の混入などにより、その遺伝子解析は困難なことが多い。1994年に長野県小諸市七五三掛地籍で発見された多数の人骨片は、炭素年代分析により縄文時代後期から晩期と推定された。これらの人骨片の内、完全に残存した9体分の右大腿骨と、3体分の下顎骨についてミトコンドリアDNAの遺伝子解析を行った。9体分の大腿骨の内、遺伝子解析に成功したものは6体で、いずれもミトコンドリアDNA(HV1およびHV2)の塩基配列が同一であり、同一母系と考えられた。また、その配列には、C連続部位においてlength heteroplasmyを含んでおり、古人骨の報告としては非常に貴重なものと判断された。さらに下顎骨については2体分が解析に成功し、一体は6体分の大腿骨と同様の塩基配列を呈し、残りの1体は全く異なる配列を示していた。以上から、この地籍で生活を共にしていた集団には、同一母系の個体が多数含まれていた。さらに、本研究室で解析した現代人において、偶然これら縄文人とlength heteroplasmyを含めて同一の塩基配列を示す個体が2例発見された。いずれも長野県在住の個体で、これらの塩基配列が非常に稀な型であることから、2千年近くに渡り受け継がれていた家系の可能性が示唆された。七五三掛地籍は、残存する歯牙の抜歯形態から、東北地方あるいは東海地方などの風習が混在した地籍であることが示唆されている。黒曜石の全国有数の産地であった和田峠からわずか数十キロの距離で、各地の集団との交流があったものと考えられている。今回の遺伝子解析結果からは、この地籍には近親者が多数含まれ、いわゆる家族生活風習があった事が推察できた。陳旧性試料を対象とした遺伝子解析は、DNAの断片化やPCR阻害物質の混入などにより非常に困難な場合が多い。しかしながら、近年の遺伝子解析技術の進歩により数千年前の古代人試料の遺伝子解析研究が報告されつつある。本邦でも縄文時代や弥生時代の古代人ミトコンドリアDNA遺伝子解析がいくつか報告されており、日本人の起源を明らかにしようとする試みがなされている。1994年に長野県小諸市の七五三掛地籍で発掘された複数人の人骨は、その炭素年代分析により縄文時代後期から晩期にかけてのものと推定された。本研究は、日本有数の黒曜石産地であった和田峠近郊に位置する七五三掛地籍発掘人骨の遺伝子解析を行うことによって、出土人骨の血縁関係、あるいはこの集団の他地域との遺伝子的関係を明らかにしようとするものである。現在までに右大腿骨9体分、および3体分の下顎に残存する歯牙のミトコンドリアDNA Hypervariableregion解析を中心に研究している。その結果、大腿骨では6体について遺伝子解析に成功し、全て同一の配列を有していた。つまり同一母系と考えられ、縄文時代の乱婚の文化を考慮すると矛盾するものではなかった。さらに近年多く報告されているheteroplasmyが同一部位に全例で確認された。古代人のheteroplasmyはこれまでにほとんど報告がなく非常に貴重なものと判断される。これらの配列は1体分の歯牙からも検出された。今後は解析範囲をcording regionに広げ、系統分類の位置づけを行うと共に、STR解析なども行う予定である。
レザバーコンピューティングシステムの数理的解析と最適設計

本研究では、時系列データの高速機械学習に適したレザバーコンピューティングシステムの数理的解析と最適設計に関する研究を行った。レザバーとしては、リカレントニューラルネットワークやさまざまな物理系を利用することが可能で、物理的リザバーコンピューティングも近年大きな注目を集めている。本年度は、まずレザバーコンピューティングの代表的なモデルであるエコーステートネットワークの発展的研究を行った。レザバーコンピューティングは時系列処理に適した手法ではあるが、その応用範囲を拡大するために画像処理への応用も試みられている。原画像をそのままレザバーに入力する従来の方法では、訓練するパラメータが多くなることが問題であった。そこで、訓練しない畳込みニューラルネットワークとエコーステートネットワークを組合わせた新しい手法を提案した。画像処理のベンチマーク問題に適用したところ、従来手法よりも大幅に少ない訓練パラメータ数で同等の高い性能を発揮することが分かった。また、エコーステートネットワークによる時系列予測では、レザバーサイズの増加と共に性能の向上率が飽和することが知られている。そこで、この問題を解消するため、レザバーを2つに分割し、それぞれのリードアウトを2段階で学習するエコーステートネットワークを提案した。1つ目のレザバーでおおよその予測を行い、2つ目のレザバーで出力誤差を修正することで、予測性能が向上することが分かった。この提案モデルの数理的解析を行うとともに、記憶容量および非線形性などの性質を調べた。次に、物理的リザバーコンピューティングに関しては、関連研究を幅広く調査し、包括的なレビュー論文を出版した。そして、昨年度から取り組んできた物理的レザバーコンピューティングシステムについて、引き続き物理的制約の下でのレザバー最適化について検討した。本研究では、時系列データの学習に適したレザバーコンピューティングシステムの数理的解析と最適設計を目指す。レザバーコンピューティングシステムは、入力情報を高次元時空間ダイナミクスにマッピングするレザバー部と生成ダイナミクスから学習を行うリードアウト部から成る。例えば識別問題では、低次元の入力情報がそのままでは識別できない場合に、高次元にマッピングされることで識別が可能になることがある。その他にも学習によって、時系列予測や時系列信号生成などのタスクを行うことが可能である。レザバー部は非線形性を備えた系である必要があり、ニューラルネットワークや非線形物理系が利用される。エコーステートネットワークは、レザバー部にスパースに結合された相互結合型ニューラルネットワークを用いたシステムである。従来から相互結合型ニューラルネットワークは時系列データの学習に用いられてきたが、既存の学習アルゴリズムは計算量が大きいために広い普及や実用にはつながっていなかった。エコーステートネットワークでは、学習によってすべてのシナプス荷重を適応的に変化させるのではなく、一部の荷重のみの調整だけを行うことによってこうした問題を解消しようとする。本年度は、ニューロン素子のばらつきを考慮したエコーステートネットワークの時系列予測性能について調べた。素子ばらつきを考えたのは、ナノ・マイクロデバイスによるハードウェア実装を想定する際に個々のユニットの特性ばらつきが不可避だからである。我々は、レザバー部の素子間結合強度によっては、素子特性のばらつきが性能向上につながることを示した。したがって、ばらつきの程度が実験的に判明した場合、それに応じて適切なレザバー部の構造やパラメータの設計を行える可能性があることが分かった。素子ばらつきを考慮したエコーステートネットワークの解析を行い、(1)素子ばらつきは有る条件下で性能向上につながること、および(2)その条件は数理的な要因によって決まること、を示した。デバイス実装においては大きな問題であるが、これまで理論的にはほとんど考えられてこなかった素子ばらつきに着目し、レザバーコンピューティングの性能にどのような影響があるかを数理的に明らかにできたので、全体の目標に資する一定の成果を得たと言える。したがって、本研究はおおむね順調に進展していると考える。本研究では、時系列データの情報処理に適したレザバーコンピューティングシステムの数理的解析と最適設計をめざしている。レザバーとしては、従来よく使われてきたリカレント型のニューラルネットワークだけでなく、非線形性をもつ物理系も利用することが可能である。物理デバイスやハードウェアによってレザバーを実装しようとする試みもトレンドになりつつある。本年度は、物理デバイスによるレザバー実装を念頭に置いて、物理レザバーコンピューティングの研究を重点的に行った。まず、抵抗変化メモリなどに用いられる回路素子であるメモリスタを利用したレザバーコンピューティングを考えた。こうしたメモリスタネットワークのレザバーは、すでに先行研究で提案されていたが、主に回路シミュレータによって数値実験が行われており、数理的な定式化がされていなかった。そこで、メモリスタネットワークのダイナミクスを記述する数理モデル(回路方程式)を修正節点方程式の方法を用いて導出した。このモデルは、メムダクタンスが磁束の関数として表現できるメモリスタモデルであれば、ダイレクトに適用可能である。次に、メモリスタ素子ごとの抵抗特性のばらつきを考慮して、メモリスタレザバーコンピューティングを波形分類問題に適用した。その結果、メモリスタの素子ばらつきは、ネットワーク構造や他の条件次第で、分類性能を向上させる良い効果をもたらし得ることが分かった。次に、スピン波を利用したレザバーコンピューティングシステムを提案した。スピン波がいくつかのレザバーとして機能するための条件を物理シミュレーションにより特定した。さらに、そうした条件の下で得られたスピン波を用いて、単純な機械学習タスクが解けることを示した。メモリスタをナノスケールデバイスで実装してレザバーコンピューティングに利用することを考えると、素子ばらつきは不可避である。そして、素子ばらつきによって信頼性や再現性が揺らぐということが懸念されている。

本研究では、まずメモリスタネットワークレザバーの数理的定式化を行っており、数理的解析に有用である。また、素子ばらつきがあっても、他の条件次第では、波形分類問題において高い分類性能をもつことを示しており、これはメモリスタネットワークレザバーにおける最適な設計の指針になると考えられる。本研究では、時系列データの高速機械学習に適したレザバーコンピューティングシステムの数理的解析と最適設計に関する研究を行った。レザバーとしては、リカレントニューラルネットワークやさまざまな物理系を利用することが可能で、物理的リザバーコンピューティングも近年大きな注目を集めている。本年度は、まずレザバーコンピューティングの代表的なモデルであるエコーステートネットワークの発展的研究を行った。レザバーコンピューティングは時系列処理に適した手法ではあるが、その応用範囲を拡大するために画像処理への応用も試みられている。原画像をそのままレザバーに入力する従来の方法では、訓練するパラメータが多くなることが問題であった。そこで、訓練しない畳込みニューラルネットワークとエコーステートネットワークを組合わせた新しい手法を提案した。画像処理のベンチマーク問題に適用したところ、従来手法よりも大幅に少ない訓練パラメータ数で同等の高い性能を発揮することが分かった。また、エコーステートネットワークによる時系列予測では、レザバーサイズの増加と共に性能の向上率が飽和することが知られている。そこで、この問題を解消するため、レザバーを2つに分割し、それぞれのリードアウトを2段階で学習するエコーステートネットワークを提案した。1つ目のレザバーでおおよその予測を行い、2つ目のレザバーで出力誤差を修正することで、予測性能が向上することが分かった。この提案モデルの数理的解析を行うとともに、記憶容量および非線形性などの性質を調べた。次に、物理的リザバーコンピューティングに関しては、関連研究を幅広く調査し、包括的なレビュー論文を出版した。そして、昨年度から取り組んできた物理的レザバーコンピューティングシステムについて、引き続き物理的制約の下でのレザバー最適化について検討した。素子ばらつきの影響を数理的に考察するため、手始めとしてよく研究されてきたエコーステートネットワークを用いて研究を行ってきた。しかし、本当に知りたいのは、実際にデバイス実装した際にどうなるかである。そこで、今後は具体的な非線形物理系を用いたレザバーコンピューティングに着目して、素子ばらつきの影響を考察していきたい。
末梢性神経疾患におけるT細胞の細胞障害機序

我々はこれまでにGBSやChronic inflammatory demyelinating phlyneuropathy (CIDP)におけるT細胞やマクロファージの組織内浸潤や細胞障害機序についての研究、組織内に浸潤するT細胞のクロノタイプ分析を行ってきた。その結果、免疫性末梢神経疾患における細胞応答とくに細胞の血管外浸潤におけるE-selectin (ELAM-1)などの接着分子やそのリガンドの役割について明らかにし、また活動性の脱髄があるCIDPの生検神経において、ミエリン貪食過程にあるマクロファージにTFN-αの発現亢進があることを報告した。さらにCIDPの浸潤マクロファージでのcyclooxygenase-2 (COX-2), matrix meta lloproteinase (MMPs)の発現を見いだした。現在各種COX-2インヒビターを用いて、我々の開発したヒトP2蛋白の合成ペプチド(hSP26)により惹起したラットの神経炎に対する治療効果を検討している。今後γ-グロブリン(IVIg)との併用療法なども試みて、新しい治療法の開発を行う。vasculiticneuropathyは、患者数はかなり多いにもかかわらず研究の立ち遅れている疾患である。これは境界領域に属するという特殊性に因るところが大きいが、全身性血管炎のほか末梢神経のみに限局した患者も存在し治療可能という点で重要である。我々は炎症血管内に多数のperforin陽性T細胞を見いだし、さらに多くの例で神経周膜下中心に神経内鞘でinterleukin-12陽性のマクロファージを認めた。これはTh1優位の免疫機序の関与を示唆する。従って神経障害におけるT細胞やマクロファージの神経変性過程への関与をさらに追求する必要がある。ヒト生検腓腹神経の免疫組織学的解析にて、perforin,granzyme A-陽性細胞が血管炎によるニューロパチーの炎症血管に多く観察され、T細胞の血管障害機序が考えられた。また血管炎、脱髄性炎症性ニューロパチーにおいて、神経内鞘の有髄線維と接するperforin陽性細胞が散見される例があった。しかしFASは全般に発現していなかった。以上より細胞障害性T細胞が直接的に末梢神経を障害する可能性が示された。(投稿準備中)。またTNF-αの発現を調べたところ、CIDPの活動期で脱髄部位に一致してTNF-α陽性細胞、主としてマクロファージが有髄線維をとりまく所見がえられ、TNF-αの脱髄機序への関与が考えられた(投稿中)。ラットでのP2-peptideによるニューロパチーモデルについてはすでに確立しており、現在P2で感作したT-cell lineによるadoptive transfer modelを作成中である。EANにおけるγグロブリンの有効性についてはすでに報告したが、引き続きadoptive modelを用いてサイトカイン-接着分子ネットワークにつき解析する。とくにヘルパーT細胞、Th1細胞の活性化がどうなされるか、そのhomingの機構、さらに細胞障害性T細胞やマクロファージとの細胞応答がいかに行われるか、につき免疫組織化学、in vitroでの細胞刺激試験、in situ hybridizationなどを駆使して調べる。またヒトの炎症性ニューロパチーにおいてcyclooxygenase-2(COX-2)の活性化を見いだしており、EANにおいてCOX-2の選択的阻害剤-抗炎症薬の治療効果についても検討する。我々はこれまでにGBSやChronic inflammatory demyelinating polyneuropathy(CIDP)におけるT細胞やマクロファージの組織内浸潤や細胞障害機序についての研究、組織内に浸潤するT細部のクロノタイプ分析を行ってきた。その結果、免疫性末梢神経疾患における細胞応答とくに細胞の血管外浸潤におけるE-selectin(ELAM-1)などの接着分子やそのリガンドの役割について明らかにし、また活動性の脱髄があるCIDPの生検神経において、ミエリン貧食過程にあるマクロファージにTNF-αの発現亢進があることを報告した。

さらにCIDPの浸潤マクロファージでのcyclooxygenase-2(COX-2),matrix meta-lloproteinase(MMPs)の発現を見いだした。現在各種COX-2インヒビターを用いて、我々の開発したヒトP2蛋白の合成ペプチド(hSP26)により惹起したラットの神経炎に対する治療効果を検討している。今後γグロブリン(IVIg)との併用治療なども試みて、新しい治療法の開発を行う。vasculiticneuropathyは、患者数はかなり多いにもかかわらず研究の立ち遅れている疾患である。これは境界領域に属するという特殊性に因るところが大きいが、全身性血管炎のほか末梢神経のみに限局した患者も存在し治療可能という点で重要である。我々は炎症血管内に多数のperforin陽性T細胞を見いだし、さらに多くの例で神経周膜下中心に神経内鞘でinterleukin-12陽性のマクロファージを認めた。これはTh1優位の免疫機序の関与を示唆する。従って神経障害におけるT細胞やマクロファージの神経変性過程への関与をさらに追究する必要がある。