hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
論理関数に基づくデータからの構造的知識の獲得に関する研究

本研究の目的は,与えられたデータ集合に内在する因果関係の規則を,構造的な論理関数の性質を用いることにより抽出する,論理的・構造的知識抽出のフレームワークを与えることである.代表的な「構造的な論理関数」としては、分解可能な論理関数などがあげられるが,これを用いた場合,概念を階層的な形で捉えることができるため,ルールはもちろんのこと,データベースの属性間の階層的な構造も抽出することが可能となる.例えば,ある病気に関する診断データベースでの応用を考えた場合,属性間の階層的な構造は病気がどのようなプロセスを経て起こるかに対応すると考えられるため,本手法(構造的なデータ解析)は,より強い分析力を持つと言える.このように,従来は経験を摘んだ人間によってしか得ることのできなかった現象に存在するある種の構造を抽出することが可能となるため,上記のような医療分野のみならず,様々な分野(例えば意思決定システム構築の補助なども含まれる)において,本手法は有効であると考えられる.今年度は,前年度までに取り組んだ論理関数に基づく知識抽出のフレームワークをさらに広げることを考え,文字列データからのパターン抽出問題について考察を行った.文字列データに対する拡張の観点から,特に固定長部分文字列パターンによるデータ列に対する表現に関して議論を行った.文字列データを論理関数空間にマッピングする上で固定長部分文字列パターンによる効率的なマッピングが望まれる.固定長部分文字列パターンは多く存在するが,単純に簡潔なものを求めようとすると渦汎化の問題により望ましくないマッピングが得られてしまうことが多い.本研究ではこの過汎化を測る尺度(パターン密度)を操案し、これに基づいた最適パターン発見問題を最適化問題として定式化することにより,本マッピング問題の計算複雑度を議論した(NP困難).さらに,プロテイン構造データベースに対する実験を通して,パターン密度が実際に過汎化を測る尺度として有効であることを確認した.以上の結果は,文字列データ集合を0-1多次元空間にマッピングする上で,適切な空間マッピング法を与える指針を与えたと言える.本研究の目的は,特徴的な構造を持つ論理関数の性質を用いてデータに存在する論理的、構造的な説明を与えるシステムを構築することにある.例えば分解可能な論理関数を用いた場合,概念を階層的な形で捉えることができるため,ルールはもちろんのことデータベースの属性間の階層的な構造も抽出することが可能となる.例えば,ある病気に関する診断データベースでの応用を考えた場合,属性間の階層的な構造は病気がどのようなプロセスを経て起こるかに対応すると考えられるため,本手法(構造的なデータ解析)は,より強い分析力を持つと言える.このように,従来は経験を摘んだ人間によってしか得ることのできなかった現象に存在するある種の構造を抽出することが可能となるため,上記のような医療分野のみならず,様々な分野(例えばエキスパートシステム構築の補助なども含まれる)において,本手法は有効であると考えられる.今年度は特に,本システムの構築を考える上で現れる,諸問題に対する計算の複雑度を明らかにすることを目的に研究を行った.本年度における結果は特に,分解可能関数の中でも特にしきい関数へ分解可能な関数クラスに対する計算複雑度を明らかにした.しきい関数は現実に現れる現象を数多く説明できる関数であり,実際ニューラルネットはしきい関数の原理に基づき働いていることが知られている.また,これらのみならず経済ゲーム理論などの分野においても,投票ゲームにおける関数でしきい関数の形に分解可能なものがある.今年度は特に2-分解可能なクラスについて,しきい関数,正単調関数,(制約なしの)一般関数に関して調査を行い,それぞれ多項式時間アルゴリズム,もしくはNP困難性の証明を与えた.また一般関数の分解可能性における必要データ数の下限値に関する調査を確率的手法に基づき行った.本研究の目的は,特徴的な構造を持つ論理関数の性質を用いてデータに存在する論理的、構造的な説明を与えるシステムを構築することにある.例えば分解可能な論理関数を用いた場合,概念を階層的な形で捉えることができるため,ルールはもちろんのことデータベースの属性間の階層的な構造も抽出することが可能となる.例えば,ある病気に関する診断データベースでの応用を考えた場合,属性間の階層的な構造は病気がどのようなプロセスを経て起こるかに対応すると考えられるため,本手法(構造的なデータ解析)は,より強い分析力を持つと言える.このように,従来は経験を摘んだ人間によってしか得ることのできなかった現象に存在するある種の構造を抽出することが可能となるため,上記のような医療分野のみならず,様々な分野(例えばエキスパートシステム構築の補助なども含まれる)において,本手法は有効であると考えられる.今年度は本システムの構築を考える上で現れる,諸問題に対する計算の複雑度を明らかにすることを目的に研究を行った.今年度の視点は主に以下の2点に代表される.1.代表的な構造的関数の一つである正関数をしきい関数を用いた表現により,簡潔に表現することを考えた.しきい関数を用いることにより,正関数が指数的に圧縮された形で表現されうることは良く知られている.本研究では特に,正論理関数の重みに制約を課したしきい関数和による簡潔な表現を求めることがNP困難であることを示すと同時に,近似的にこれを解く手法について提案を行った.2.文字列データに対する拡張の観点から,特に固定長部分文字列パターンによるデータ列に対する表現に関して議論を行った.文字列データを論理関数空間にマッピングする上で固定長部分文字列パターンによる効率的なマッピングが望まれる.固定長部分文字列パターンは多く存在するが,単純に簡潔なものを求めようとすると過汎化の問題により望ましくないマッピングが得られてしまうことが多い.

本研究ではこの過汎化を避ける問題を最適化問題として定式化することにより,本マッピング問題の計算複雑度を議論し(NP困難),近似アルゴリズムを与えた.本研究の目的は,与えられたデータ集合に内在する因果関係の規則を,構造的な論理関数の性質を用いることにより抽出する,論理的・構造的知識抽出のフレームワークを与えることである.代表的な「構造的な論理関数」としては、分解可能な論理関数などがあげられるが,これを用いた場合,概念を階層的な形で捉えることができるため,ルールはもちろんのこと,データベースの属性間の階層的な構造も抽出することが可能となる.例えば,ある病気に関する診断データベースでの応用を考えた場合,属性間の階層的な構造は病気がどのようなプロセスを経て起こるかに対応すると考えられるため,本手法(構造的なデータ解析)は,より強い分析力を持つと言える.このように,従来は経験を摘んだ人間によってしか得ることのできなかった現象に存在するある種の構造を抽出することが可能となるため,上記のような医療分野のみならず,様々な分野(例えば意思決定システム構築の補助なども含まれる)において,本手法は有効であると考えられる.今年度は,前年度までに取り組んだ論理関数に基づく知識抽出のフレームワークをさらに広げることを考え,文字列データからのパターン抽出問題について考察を行った.文字列データに対する拡張の観点から,特に固定長部分文字列パターンによるデータ列に対する表現に関して議論を行った.文字列データを論理関数空間にマッピングする上で固定長部分文字列パターンによる効率的なマッピングが望まれる.固定長部分文字列パターンは多く存在するが,単純に簡潔なものを求めようとすると渦汎化の問題により望ましくないマッピングが得られてしまうことが多い.本研究ではこの過汎化を測る尺度(パターン密度)を操案し、これに基づいた最適パターン発見問題を最適化問題として定式化することにより,本マッピング問題の計算複雑度を議論した(NP困難).さらに,プロテイン構造データベースに対する実験を通して,パターン密度が実際に過汎化を測る尺度として有効であることを確認した.以上の結果は,文字列データ集合を0-1多次元空間にマッピングする上で,適切な空間マッピング法を与える指針を与えたと言える.
細胞の先端成長の誘導機構-性フェロモンによって誘導される接合管形成-

酵母(S.cerevisial)細胞分裂は出芽と呼ばれる特異な様式で行われ,細胞の成長は出芽部分-娘細胞に限定される.一方半数世代の酵母細胞が互いに分泌する性フェロモンは,相手型細胞に対して特異的な形態変化を誘導する.接合管様の突起形成過程は,細胞表層の成長様式の制御機構を解明する上で優れた実験系であることが期待される.本研究はαファクターによる細胞の形態変化の誘導機構を明らかにすることを目的として行われた.真核細胞の細胞表層の成長過程は,細胞膜と細胞壁を形成するための膜小胞の方向性をもった輸送と特定の部位での膜への融合現象であると考えることが出来る.事実瞬間凍結置換法を用いたαファクター処理細胞の微細構造変化の解析の結果, αファクター処理後約50分後に細胞内に約90110nmの膜小胞が誘導され,突起形成の開始と同時にその突起部分に小胞が集中し始める.この膜小胞の動態と細胞骨格との関係を解析するために,ローダミンファロイジンを用いた蛍光顕微鏡観察を行った.その結果, αファクターはFアクチンの組織化に大きな変化を及ぼすことが明らかになった.低濃度のαファクターで処理された結果,球状で成長の方向性を失った細胞は,フィラメント様のアクチン繊維が細胞内に一様に広がっている.一方突起形成の開始期の細胞にはアクチン繊維が認められず,突起の開始部位の真下にアクチンのドット状の構造が生じる.突起形成に伴ないこの点を中心としてアクチンドットが次第に増加し,前述の膜小胞の細胞内分布とよい一致をますようになる.微小管の重合の阻害剤は, αファクターによる突起形成, Ca^<1+>の細胞内流入を共に阻害しなかった.従ってアクチンが成長様式の変化に重合な役割を担っているものと思われる.アクチンの細胞化とCa^<2+>イオンの細胞内流入についての相互関係に関して現在解析を進めている.酵母の性フェロモン,α-ファクターは接合に必須であり、細胞周期のG1期停止など相手型細胞に多様な変化を引き起こす。高濃度(【10^(-8)】M以上)のα-ファクターは細胞に接合管様の突起構造を誘導し、細胞は一方向性の伸長成長を行なうようになる。この形態変化と対応して細胞内に【Ca^(2+)】の取り込みが見られることを見い出した。【Ca^(2+)】イオンの動態が、この成長様式の変化のシグナルとなっていると考えられる。その機構の解明と目的として研究を進めているが、本年度に得られた成果は次の3点に要約される。(1).αファクターによる形態変化の微細構造を日本女子大、馬場美鈴氏との共同研究で明らかにした。α-ファクターで4050分細胞を処理すると細胞内に45100μmの不均一な膜小胞が150200個形成される。これらの小胞はゴルジ体によって形成されると思われるが、細胞内に一様に分布する。突起形成の開始に伴って小胞は細胞の一端に集合し、その一端で恐らく細胞膜と融合するものと思われる。(2).αファクターによって突起形成を行っている細胞を、ローダミンファロイジンなどにより染色を行った結果、突起の先端部分にアクチンのドットが形成されていることが明らかとなった。アクチン繊維が小胞の一方向の輸送を始め、先端成長過程に重要な役割を担っていることが強く示唆される。(3).細胞周期の変異株として同定されている多数のcdc株のうち、G1期で停止ししかも制限温度下で接合能を保持している変異株としてcdc36,37,39,28が知られている。この中でcdc36,と39は制限温度下に培養を続けるとαファクター処理と同様な突起様の構造を形成し伸長成長を行う。この時もまた同様に細胞内に【Ca^(2+)】イオンが細胞内に取り込まれる。この形態変化も又、【Ca^(2+)】イオノファアA23187の添加によって阻害される。酵母(S.cerevisial)細胞分裂は出芽と呼ばれる特異な様式で行われ,細胞の成長は出芽部分-娘細胞に限定される.一方半数世代の酵母細胞が互いに分泌する性フェロモンは,相手型細胞に対して特異的な形態変化を誘導する.接合管様の突起形成過程は,細胞表層の成長様式の制御機構を解明する上で優れた実験系であることが期待される.本研究はαファクターによる細胞の形態変化の誘導機構を明らかにすることを目的として行われた.真核細胞の細胞表層の成長過程は,細胞膜と細胞壁を形成するための膜小胞の方向性をもった輸送と特定の部位での膜への融合現象であると考えることが出来る.事実瞬間凍結置換法を用いたαファクター処理細胞の微細構造変化の解析の結果, αファクター処理後約50分後に細胞内に約90110nmの膜小胞が誘導され,突起形成の開始と同時にその突起部分に小胞が集中し始める.この膜小胞の動態と細胞骨格との関係を解析するために,ローダミンファロイジンを用いた蛍光顕微鏡観察を行った.その結果, αファクターはFアクチンの組織化に大きな変化を及ぼすことが明らかになった.低濃度のαファクターで処理された結果,球状で成長の方向性を失った細胞は,フィラメント様のアクチン繊維が細胞内に一様に広がっている.

一方突起形成の開始期の細胞にはアクチン繊維が認められず,突起の開始部位の真下にアクチンのドット状の構造が生じる.突起形成に伴ないこの点を中心としてアクチンドットが次第に増加し,前述の膜小胞の細胞内分布とよい一致をますようになる.微小管の重合の阻害剤は, αファクターによる突起形成, Ca^<1+>の細胞内流入を共に阻害しなかった.従ってアクチンが成長様式の変化に重合な役割を担っているものと思われる.アクチンの細胞化とCa^<2+>イオンの細胞内流入についての相互関係に関して現在解析を進めている.
梗塞後左室リモデリングの病態に関するマルチトレーサ生体分子イメージングの研究

虚血再還流ラットにおけるI-125-抗tenascin-C抗体の集積を検討した結果、集積は3日でピークに達しその後漸減した。虚血直後のpostconditioningで集積は全経過を通して低下し左室リモデリングは抑制された。Tenascin-Cの間質での発現の抑制が2か月後の左室リモデリングの抑制に関連していることが考えられた。I-125-RGDの心筋梗塞後の集積の意義を検討した結果、7日から1月後では強い集積を認め、2月でやや低下した。集積は微小血管様構造にほぼ一致し、マクロファージの出現とは一致をみず、集積は血管新生を反映した。心筋梗塞におけるmatricellular蛋白の代表であるTenascin-Cの発現と治療的インターベンションとしてのpostconditioningによるTenascin-Cの発現に対する影響、ならびにその後の左室リモデリングへの影響に関して以下の実験を施行した。虚血再還流ラット(30分虚血再還流モデル,n=27)におけるTenascin-Cの発現をI-125標識抗tenascin-C抗体(I-125-TNC)を用い、再還流1,3,7,14日後にオートラジオグラフィにて集積を検討した。その結果I-125-TNCの非虚血部に対する虚血部の集積比はそれぞれ3.73 ±0.71, 4.65 ±0.87, 2.91 ±0.55 (P < 0.005 vs 3 day), 2.01±0.17, (P < 0.005 vs 1 day and 3 day)と3日でピークに達し、その後漸減した。次いで虚血直後にpostconditioningを行うことでそのTenascin-C発現の及ぼす影響を検討した(n=27)。Tenascin-Cの発現(I-125-TNC)の集積)は1,3,7,14日後でそれぞれ2.59 ±0.59(p < 0.05), 3.10 ±0.42( P < 0.005),1.93 ±0.37 (P < 0.05), 1.40 ±0.07 (P < 0.001)と有意に低下した。左室リモデリングに関しては虚血再還流2月後に心臓超音波検査にて評価した。その結果30分虚血再還流群(n=6)に対してpostconditioningを施行した群(n=6)では拡張末期径は1.0 ±0.06 cmから0.90 ±0.15 cm (P<0.05)、収縮末期径は0.90 ±0.15 cmから0.62 ±0.19 cm (P<0.05)へと縮小し、%fractional shorteningは10.5 ±3.7から28.2 ±10.7 (p<0.005)へと改善した。以上より、I-125-TNCイメージングにより、心筋梗塞後の間質に発現するmatricellular蛋白の代表であるTenascin-Cは3日でピークとなり以後漸減すること、この発現はpostconditioningにより梗塞1日後から14日後までのすべての時期にわたって抑制されること、postconditioningにより2か月後の左室リモデリングが抑制されることが判明した。心筋梗塞後の組織修復過程はその後の左室リモデリングを含め予後に重大な影響を及ぼす。梗塞後のリモデリングを規定すると重要な因子の一つと予想される血管新生の画像化をめざして検討を行った。arginine-glysine-aspartic acid (RGD)は血管新生時の内皮細胞の遊走を制御するαvβ3 integrinに特異的に結合するとされている。しかし一方でαvβ3はマクロファージにも発現するとの報告がある。そこでラット虚血再還流モデルにて、I-125-RGDの心筋梗塞後の経時的空間的集積の変化をまず検討した。ついで集積が血管新生を反映するのか、マクロファージ等の炎症生変化を反映するのかを検討した。虚血再灌流ラット(n=31)に対して30分虚血再還流1,3,7,14日と1,2か月後にI-125-RGD(1.48 MBq)を静注し、80分後にarea at risk描出のため冠動脈を再結紮し、直後にTc-99m-MIBI(150-180MBq)を投与した。その1分後に屠殺し心筋を摘出した。心筋スライスを2核種オートラジオグラフィにて画像化した。隣接するスライスに対して病理組織学的検討を行った。免疫組織学的検討ではマクロファージはCD36の染色にて、血管新生はanti-α-smooth muscle actin(αSMA)染色にて評価した。その結果、再還流1日ではarea at risk内のRGD集積は不明瞭であった。3日ではarea at risk部に一致してRGDの弱い集積を、7,14日,1月では強い集積を認め、2月でやや低下した。集積比はそれぞれ正常部の1.22±0.22, 2.27±0.36, 2.04±0.17, 1.93±0.16, 1.57±0.15となった。集積はanti-α-smooth muscle actinで染まる微小血管様構造に空間的、時間的にほぼ一致した。マクロファージの出現とは集積の程度、時期いずれも一致をみなかった。

以上より、I-125-RGDの集積は梗塞1週後から著明に増加し、1-2ヵ月にわたって血管新生を反映していると考えられた。ただし、小動物用のSPECT/CTによる生体画像に関しては、アイソトープ施設の耐震工事の影響で、装置の設置が年度後半となり、実験計画の遅れとなったため現在遅れを取り戻すべく努力中である。虚血再還流ラットにおけるmatricellular蛋白の代表であるTenascin-Cの発現をI-125標識抗tenascin-C抗体(I-125-TNC)を用い検討した。その結果、虚血部の集積は3日でピークに達しその後漸減した。虚血直後にpostconditioning(PC)を行うことでTenascin-Cの発現(I-125-TNC)の集積)は全経過を通して有意に低下した。虚血再還流2月後の心臓超音波検査では、PCにて拡張収縮末期径は縮小し、%fractional shorteningは改善した。以上よりPCによる心筋梗塞後の急性から亜急性期の組織治癒過程におけるTenascin-Cの間質での発現の抑制が2か月後の左室リモデリングの抑制に関連していることが考えられた。心筋梗塞後の血管新生の画像化の検討を行った。RGDは血管新生時の内皮細胞の遊走を制御するαvβ3 integrinに特異的に結合するとされているがαvβ3はマクロファージにも発現するとの報告がある。そこでI-125-RGDの心筋梗塞後の集積の意義を検討した。その結果、7, 14日,1月後では強い集積を認め、2月でやや低下した。集積はαSMAで染まる微小血管様構造に空間的時間的にほぼ一致し、マクロファージの出現とは一致をみなかったことより、I-125-RGDの集積は梗塞1週後から1-2ヵ月にわたって血管新生を反映していると考えられた。虚血再還流モデルにおけるTc-99m-annexin V投与によるSPECT/CTでのin-vivo imagingの検討を行った。その結果再還流3日、1週後で集積を確認できた。集積したラットでは左心拡大が優位であり、梗塞後の持続するアポトーシスが左室リモデリングに関連することが示唆された。虚血再還流ラットにおけるI-125-抗tenascin-C抗体の集積を検討した結果、集積は3日でピークに達しその後漸減した。虚血直後のpostconditioningで集積は全経過を通して低下し左室リモデリングは抑制された。Tenascin-Cの間質での発現の抑制が2か月後の左室リモデリングの抑制に関連していることが考えられた。I-125-RGDの心筋梗塞後の集積の意義を検討した結果、7日から1月後では強い集積を認め、2月でやや低下した。集積は微小血管様構造にほぼ一致し、マクロファージの出現とは一致をみず、集積は血管新生を反映した。Tenascin-Cの集積機序に関するI-125標識抗tenascin-C抗体イメージングに関する検討はおおむね順調に進んだ。特にpostconditioningによる梗塞後の急性から亜急性期のtenascin-Cの発現の抑制と、2月後の左室リモデリングの抑制の関連が示された意義は大きかった。ただし、小動物用のSPECT/CTによる生体画像に関しては、アイソトープ施設の耐震工事の影響で、装置の設置が1年以上の遅れとなったため現在足踏み状態である。生体イメージングによる検討は昨年度後半よりSPECT/CTが使用可能となったのち直ちに開始している。まず検出器の感度、空間分解能等の基礎的データを収集確認しその信頼性の確認がほぼ完了しつつあり、順次生体イメージングを施行してゆく予定である。使用核種はTc-99m, I-123をまずは予定している。継時的なSPECT/
lincRNAとmiR2118によるイネの新しい生殖メカニズム

近年、タンパク質をコードしないnon-coding RNAが大量に転写され、生命機能を制御することから、non-coding RNAの新たな機能が報告されている。植物のnon-coding RNA研究は、個々のnon-coding RNAの生理機能が解明されつつあるが、植物のゲノムワイドな非コードゲノム領域の機能と存在意義に関する知見は極めて乏しい。本研究では、ゲノム編集により(1)生殖lincRNAの変異イネ(2)複数の生殖lincRNAに変異を起こしたイネ(3) miR2118変異イネ(4) lincRNA高密度領域欠失イネの4タイプの50種類を超える変異イネを作出した。特に、(3)のmiR2118変異イネでは、miR2118ファミリー13箇所に欠失が生じた変異イネが同定され、これら変異イネの種子稔性は低いことから、miR2118ファミリーが生殖制御に関与していることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、減数分裂前の生殖初期に特異的に発現する700種以上の生殖lincRNA (large intergenic non-coding RNA)とmiR2118の機能、及び、その転写制御機構解析し、植物生殖細胞発生のメカニズム解明を目指す。タンパク質をコードしないこれらlincRNAには、miR2118が認識する22塩基長の共通配列(作動エレメント)が存在する。生殖lincRNAsは、miR2118切断を介して、21塩基長のsmall RNAに切断され、イネの生殖細胞特異的に働くArgonauteタンパク質と結合することを明らかにしている(Komiya et al., Plant J 2014)。本年度は、ゲノム編集により生殖lincRNA/miR2118変異イネの作出を試みた。また、葉組織と葯組織を用いたDNAメチローム解析、及び、DNA-FISHを行い、生殖lincRNAの転写制御機構解明に挑んだ。また、実験医学のノンコーディングRNAテキストブックに植物のRNAiについて執筆した(小宮怜奈,植物『コサプレッション』が先駆けとなったRNAi,実験医学RNAテキストブック2015;33 (20):26-7)。700を超える非コードゲノム領域から、生殖lincRNAが一斉に発現するには、ダイナミックな核内分布やクロマチン制御を伴った転写の制御機構が示唆される。そこで、葉組織と葯組織を用いたゲノムワイドなDNAメチル化解析を行った結果、生殖組織で特異的に、DNAのメチル化が変化する領域(Differentially methylated regions:DMR)を2160箇所同定した。生殖lincRNA、及び、転写開始上流領域(推定プロモーター)のDMRは、4箇所と少なく、多くのDMRは、遺伝子、及び、プロモーター領域に存在することが明らかとなった。また、DNA-FISHにより、生殖lincRNAの非コードゲノム領域の三次元核内動態を観察した。生殖lincRNAの非コードゲノム領域の特異的な局在は観察されなかった。以上のことから、生殖lincRNAの発現は、DNAメチル化を介したクロマチン変化やダイナミックな核内分布による制御の可能性が低いことが示唆された。生殖lincRNAの機能を明らかにするため、ジーンターゲッティング法により、生殖lincRNA欠失イネやmiR2118変異イネを作出した。初年度は、生殖lincRNAを軸に、生殖lincRNA/miR2118の機能とその転写メカニズム解明にむけた“材料づくり&基盤づくり"を精力的に進めることができ、おおむね順調に研究が進んでいると評価した。H27年度に作成した多系統イネのT1世代を大々的に展開し、イネの生殖期における生殖lincRNA/miR2118の機能を詳細に解析する。これらジーンターゲッティングイネを用いて、トランスクリプトーム解析を行い、生殖lincRNA群の発現抑制度合いやmiR2118ファミリー遺伝子群の発現解析を網羅的に行う。さらに、蛍光in situハイブリダイゼーションにより、生殖細胞内の生殖lincRNA/miR2118の発現部位、及び、時期を詳細に解析する。

700種を超える生殖lincRNAの発現には、DNAメチル化を介したクロマチン変化やダイナミックな核内分布による制御の可能性が低いことが示唆されことから、本年度は、生殖lincRNAの上流領域に着目し、プロモーター解析を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ヘリコバクターピロリ菌の胃所属リンパ節へのtranslocationの頻度と意義

本年度は、主に結果をまとめる上で必要となってきた項目について確認・検討を行った。<胃以外の臓器における所属リンパ節の検討>初期の検討にて、ピロリ菌が胃の所属リンパ節にほぼ特異的に存在することを確認していたが、胃以外の臓器を系統的に解析はしていなかった。今回は手術材料の非病変部を対象に、肝臓・胆道・膵臓・脾臓・大腸・肺を解析したとこち、胆道系からは少量ながらピロリ菌が検出された。まだ解析症例がいずれも少数であることから、それぞれ10症例以上の解析が必要と考える。<電子顕微鏡による観察>これまでにfluorescence in situ hybridization(FISH)において、リンパ節内のマクロファージ内にピロリ菌の陽性像が確認されているが、ピロリ菌がマクロファージ内でどのような状態で存在するかは確認できていなかった。これを電子顕微鏡で直観察することによって確認することを試みた。5個のリンパ節を観察して、細胞内に菌体様の構造物を少数認めたが、ピロリ菌と同定することは難しかった。下記の免疫染色が可能になれば、免疫電顕により客観的に菌体を同定できると思われる。<免疫染色による確認>これまでにDNA in situ hybridization(DNA-ISH)およびflorescence in situ hybridization(FISH)において、ピロリ菌の局在を確認していた。しかし、ISHは主技が比較的煩雑で結果の安定性に難があり、また感度が低いという問題点があった。したがって、より簡易な方法である免疫染色を行うことで、ISHの結果の確認とより多くの標本の解析を試みた。しかし、既存の抗H.pylori抗体ではリンパ節内に陽性像は得られなかったので、リンパ節内のピロリ菌にも陽性となるモノクローナル抗体を作成中である。胃癌の外科手術材料を45症例検討した。リンパ節内のHelicobacter pylori(以下H.pylori)の状態を確認するために、培養法と定量PCRを用いた。培養には、リンパ節整理時に半割したリンパ節を懸濁させ用いた。定量PCRでは、培養に使用した懸濁液および、ホルマリン固定パラフィン切片から、DNA抽出した材料を解析した。胃癌に関しては、通常の診断業務に準じて胃癌取り扱い規約の各項目を評価した。また、非腫瘍部粘膜に関しては、通常のHE標本にて炎症や化生・萎縮を評価し、ギムザ染色と定量PCRによりH.pyloriの感染を確認した。検討した45症例で胃にH.pyloriが感染していた症例は34症例(76%)、陰性11症例だった。H.pyloriの感染していた胃の所属リンパ節では、15症例(44%)からH.pyloriが培養された。感染陰性とされた症例でも2症例からH.pyloriが培養された。リンパ節からのH.pylori培養の有無で、癌の所見を比較すると、陽性症例では、進行癌が多く、癌が大きい傾向にあった。背景粘膜ではH.pyloriの感染量が多く、炎症が強い傾向にあった。培養陽性症例では、リンパ節への胃癌転移陽性の割合が高いが、H.pyloriの検出の有無によるリンパ節の形態学的変化は明らかでない。H.pylori感染陰性症例のリンパ節からH. pyloriが培養されたことに関しては、胃粘膜の化生が進んでいたため、.胃の評価が偽陰性となった可能性がある。H.pylori感染陰性症例に関しては偽陰性を除外するため、より多くの切片でH.pylori感染を確認する必要があると考えられる。また、今後はH.pyloriのリンパ節内での局在を同定していく予定である。昨年は胃癌所属リンパ節内にHelicobacter pylori(以下H.pylori)の存在を確認することができたことから、今年度はリンパ節内におけるH.pyloriの局在を解析した。対象は、培養及び定量PCRにて多数のH.pyloriを認めたリンパ節を選び、ホルマリン固定パラフィン包埋ブロックを4μmで薄切した切片を用いた。RNA-ISHは、種々の検討を行ったが、信頼性の高いシグナルを得ることはできなかった。対象がパラフィン切片であったことが要因であると考える。DNA-ISHでは、主に、前処理(加温and/or蛋白分解酵素)、プローブの配列(2種類)、抗DIG抗体濃度(100-10,000倍希釈)、wash solutionによる洗浄温度(42-63°C)の4項目について条件検討により、シグナルを得ることができた。シグナルはリンパ節の洞内、特に辺縁洞に多く見られる傾向にあった。シグナルの中には細胞の胞体内にシグナルが見られるものがあり、この細胞の同定のためにFISHによる二重染色を施行した。FISHでは、H.pyloriをFISHにてFITCで発色し、マクロファージないし樹状細胞をIHCにてTRITCで発色する二重染色法を用いた。これによりマクロファージ内に存在するH.pyloriをより明瞭に正目することに成功した。

まだ解析症例がいずれも少数であることから、それぞれ10症例以上の解析が必要と考える。<電子顕微鏡による観察>これまでにfluorescence in situ hybridization(FISH)において、リンパ節内のマクロファージ内にピロリ菌の陽性像が確認されているが、ピロリ菌がマクロファージ内でどのような状態で存在するかは確認できていなかった。これを電子顕微鏡で直観察することによって確認することを試みた。5個のリンパ節を観察して、細胞内に菌体様の構造物を少数認めたが、ピロリ菌と同定することは難しかった。下記の免疫染色が可能になれば、免疫電顕により客観的に菌体を同定できると思われる。<免疫染色による確認>これまでにDNA in situ hybridization(DNA-ISH)およびflorescence in situ hybridization(FISH)において、ピロリ菌の局在を確認していた。しかし、ISHは主技が比較的煩雑で結果の安定性に難があり、また感度が低いという問題点があった。したがって、より簡易な方法である免疫染色を行うことで、ISHの結果の確認とより多くの標本の解析を試みた。しかし、既存の抗H.pylori抗体ではリンパ節内に陽性像は得られなかったので、リンパ節内のピロリ菌にも陽性となるモノクローナル抗体を作成中である。
すばる望遠鏡の超広域クェーサー探査による巨大ブラックホールの起源解明

すばる望遠鏡の主焦点広視野可視光カメラHyper Suprime Cam (HSC)による広域撮像サーベイ(Subaru Strategic Program)で取得された大規模な可視光測光カタログの解析を進めた。約82平方度に対するHSCサーベイデータから低光度の点状天体を選択し、色情報に基づいて特に赤方偏移5付近のクェーサーを捜索した結果、224個のクェーサー候補天体を選出することができた。また、このサンプルを用いて赤方偏移5におけるクェーサーの個数密度を導出するために、サーベイのコンプリートネス(完全性)とコンタミネーション(誤混入)についての定量的見積もりを行った。以上を踏まえて導出した赤方偏移5におけるクェーサーの個数密度と過去の研究で計測された赤方偏移5の比較的明るいクェーサーの個数密度の情報を組み合わせることで、高い精度及び幅広い等級範囲でクェーサーの光度関数を導出できた。導出した光度関数の形状を調査したところ、暗い側での光度関数の傾きがフラットであり、暗いクェーサーが実は大量に存在するといったシナリオを棄却する結果となった。この結果は、クェーサーが宇宙再電離の光源としては主要な働きをしていないという示唆を与えるものである。また、他の赤方偏移におけるクェーサー個数密度の計測結果と合わせてクェーサーの個数密度進化の全体像を調査したところ、明るいクェーサーの方が宇宙のより早期に個数密度のピークを迎えていたというダウンサイジング進化の描像と合致する結果が得られた。これらの成果について、国際天文学連合総会(2018年8月、オーストリア)において報告を行った。また2018年11月に東北大学で行ったHSCサーベイデータを用いた研究に関する研究集会では、上記の結果を報告し多くの関連研究者との意見交換を進めた。こうした議論も踏まえ、成果を論文にとりまとめ2019年3月投稿した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
生体膜リン脂質の膜配向性変化による細胞分裂制御についての研究

ROS3遺伝子は、主要膜リン脂質ホスファチジルエタノールアミン(PE)の膜配向性に異常を来した酵母変異株の原因遺伝子として単離した。ROS3遺伝子がコードする分子(ROS3分子)は、主として形質膜に存在する2回膜貫通型糖タンパク質であり、糖鎖結合部位の解析からC末端、N末端が共に細胞の細胞質側に配向している。また、ROS3遺伝子を特異的に欠損した酵母株では、形質膜外層から内層へのPE輸送が野生株の1/10に低下することから、ROS分子は形質膜上におけるPEの脂質二重膜間輸送(フリップ-フロップ)を促進することにより、その膜配向性を制御していると考えられる。本年度は、まず、GFP(Green Fluorescence Protein)を結合させたROS3分子をROS3欠損株に発現させてその細胞内分布を詳細に検討したところ、ROS3分子は意外なことに主として小胞体に分布し、一部はラフトと呼ばれる形質膜の特殊領域に存在することが分かった。この結果は、ROS3分子が細胞周期や細胞の状態等に応じて小胞体から形質膜へと輸送されている可能性を示唆している。次に、データベース検索から酵母遺伝子上にROS3遺伝子に高い相同性(約60%)を有する遺伝子が2つ存在することを見出し、それぞれを特異的に欠損させた株を作成し、脂質輸送活性について検討したところ、全く変化が見られなかった。ROS3分子と他の2遺伝子にコードされる分子では、細胞質に存在すると思われるN末端領域が異なっている。よって、現在、N末端領域と脂質輸送活性との関係についてキメラ分子を作成することで検討している。
形状データに基づく金型研磨における回転型工具経路が仕上げ面精度に及ぼす影響

申請者のグループでは使いやすい三次元CAMの開発を行い、これを用いた金型研磨ロボットシステムの開発を行った。研磨加圧力制御機能を備えた研磨装置を開発し、手の力覚に代わるアクティブな研磨を可能にした。また、金型の位置と向きを自動検出する機能を持たせることにより、産業用ロボットを磨きシステムに使用することを可能にした。この自動磨きシステムの改善を行うとともに、金型表面粗さ及び形状精度のオンマシン計測法を開発し、その有用性を検討した。金型磨き作業においては型くずれ、粗さのばらつきが生じないことが最も大切であり、作業を中断せずに計測することが大切である。レーザセンサを用いた計測法を実験的に検討し、実用可能であることを確認した。また、往復・四角ペアノ・三角ペアノ経路磨きによる基本的磨き特性の把握のために、フラクタル経路の解析を行い、シミュレーションと実験等により加工条件とうねりや粗さ等の加工面品位との関係を比較検討した。また、比較のための評価方法についても研究し、磨き加工面の三次元形状を「面」で評価するための、二次元FFTを利用した磨き加工面のうねり評価を行った。金型の磨き作業において、磨き工具の移動経路が仕上げ面の品位に与える影響は非常に大きく大切であること、磨き経路の中でも特に三角ペアノ磨き経路が優れていることが確認できた。また、金型の位置と向きを自動検出する機能を持たせることによりにより、産業用ロボットを磨きシステムに使用することを可能にした。平成7年度の研究実績は次ぎのとうりである。1.往復経路磨きによる基本的磨き特性の把握実験にはすでに開発しいる金型磨きロボットシステムを一部改良して使用した。フエルトバフおよびゴム砥石など代表的な回転型磨き工具数種を用い、加圧力、工具送り速度,磨き速度を変化させて磨き実験を行った。データとしては形状変化、粗さ変化、除去速度の時間経過を計測している。基本的データはほぼ得られたが、さらにデータ精度を高めるために実験を続けている。2.工具の片当たりを補正できる研磨装置の試作6軸の力センサを手首部分に組み込み、各軸の力のデータをとれるようにした。大きな狂いはロボットの姿勢制御で片当たりの修正はできるが、微妙な制御は難しいので、微調整装置を付けることにした。3.新しい磨き経路の考案と計算機シミュレーション1.の実験で得られた基本的磨き特性を用いてコンピュータシミュレーションを行った。三角ペアノと四角ペアノ曲線を組み合わせた新しい磨き工具経路を考案した。二次元FFTを利用した金型仕上げ面のうねり評価法を開発し、学会に報告する予定である。
高齢者の自立を促進する短期心理支援法の開発および地域援助

高齢者を対象として、グループで短期心理支援法を実施した。テーマは過去・現在・未来について、全3回で行った。その結果、実施後において、主観的幸福感が低い人は主観的幸福感が上昇した。また抑うつ感が高い人は抑うつ感が低減した。また自己概念については実施前後で差はみられなかった。地域在住高齢者を対象に、過去・現在・未来について語る全3セッションからなる短期心理支援法を実施し、その効果を検討する。また、実施方法や効果については冊子にし、地域の施設や病院等に配布することで、高齢者に関わる職種スタッフの誰でも実施できるものとする。H県の在宅高齢者4名(男性2名:Aさん・Bさんともに70歳代),女性2名(Cさん60歳代,Dさん80歳代)を対象に,3回(2週間に1回:90分)に渡り,1回目「子どもの頃について(過去)」,2回目「家族や仕事について(現在)」,3回目「いま,これからに関して語りたいことを語る(未来)」をテーマとしてグループ形式で面接を行った.筆者がコンダクターを務め,1回目と2回目は,メンバーから否定的な語りが出てきた場合には,他に肯定的な出来事がなかったかどうか考えてもらうように促したり,その方の体験や考えについて人生に影響を与えたと考えられる良い言葉や考えが出てきたときには,メンバー自身の気づきを促すようにその言葉や考えを繰り返した(短期心理支援法).3回終了後,Aさんは「自分の過去や現在の体験や記憶に広がりが出てきた気がする。これまで生きてきたことで良かったのだと感じる」と語り,Bさんは「こうして自分のことについて考えることは,自分の人生の区切りになる.そして将来への準備が出来る」,Cさんは「未来はどうなるか分からないが,今の自分の考えを持って生きていけば生きられる気がする.そしてその先に自然と死が待っている気がする」と語った.この介入で,過去を振り返り,それに肯定的な意味づけをすることで,それが「体験の広がり」,「人生の区切り」,「未来の準備,死」につながっていったと考えられた.しかし,Dさんは「家族に助けられて今は生きている.周りの友人は行くところがなくなって辛い思いをしている人もいる.私は,目や耳も聞こえなくなり,この先どうなるかと思っている」と語り,その考えは変わらなかった.このことからDさんは,他のメンバーのように考えや体験が進んでいかず置き去りにされたような感覚や寂しさを持ったようにも感じられ,この介入法の適応の年齢を吟味する必要性が示唆された.高齢者を対象とした短期心理支援法の開発のため,面接調査を実施した.手続きとして,まずは面接協力者を募るため地域在住高齢者を対象に無作為抽出をして,面接調査協力依頼書を送付した.そのうち6名が面接調査の対象となった.方法は,週1回90分を, 3回行い,グループで実施した.テーマは, 1回目「過去のこと」, 2回目「現在のこと」, 3回目「未来のこと」を思いつくままに話してもらうこととした.グループで行ったのは,参加者同士で,話をしたり,聴くなかで,自己理解のみならず他者理解が進むことや互いに共感しあうことがねらいである.調査者は,参加者の話した言葉のなかで,過去の後悔や今は昔に比べて出来なくなったことが話されたときに,「でも, ○○は頑張ってこられたようですね」や「でも,今は, ○○は頑張ってやっておられるようです」と,過去の体験のなかで実際に意欲的に,生きがいを持って行ってきたにもかかわらず,それを参加者が忘れていたり,肯定的に捉えきれていないことを取り上げて言語化していった.そうするとそのうち,参加者自身が他者の語りに対してそのような役割を果たすようになった.客観的指標としては,主観的幸福感,抑うつ感,自己概念の測定を,グループ開始前(1回目前),終了後(3回目後),フォローアップ時(グループ終了後1ヵ月後)で比較した.統計的検定は,次年度,同様の計画で被験者数を増やした後,行う予定であるが,グループのなかで何度も出てきた話題としては「みんなで話すのはとても意味や価値がある」,「せっかく,みんなで知り合いになったのだから,この縁を引き続き持ち続けたい」というものであった.このようなグループの凝集性が引き出されたのは,調査者の関わり方を,高齢者自身も担い,互いに気づきを促したためと考えられる.短期心理支援法実施群は、30名の地域在住高齢者を対象に、1グループ46名に分け、3セッション(1回目「過去」、2回目「現在」、3回目「未来」をテーマとする)を、1週間に1回、90分実施した。介入方法としては、各回のテーマに基づき、高齢者(以下メンバー)が自由に語った。ただし、否定的な語りが出てきたときには、リーダー(申請者)が、それを消去せず最後まで語ってもらった(カタルシス)。また、他メンバーが肯定的な体験や意味づけを語り始めるとリーダーは強化するという方法で行った。

このやりとりを聞いていた否定的な語りをしていたメンバーが、自然と、自らの体験を振り返り、肯定的な体験を見つけ出したり、肯定的な意味づけができるようになることが本研究の介入のねらいであった。なお、介入効果をみるために、統制群として、12名の地域在住高齢者を用いた。用いた指標は、主観的幸福感を測定するためのPGCモラールスケール、抑うつ気分を測定するためのGDSスケールである。指標を測定した時期は、介入前後、1ヵ月後の3回実施した。実施群・統制群および介入時期を要因とした2要因の分散分析を行った結果、PGCモラールスケールで測定できる「主観的幸福感」、その因子である「老いに対する態度」、「心理的動揺」、「不満足感」、そして、GDSスケールで測定できる「抑うつ感」、その因子である「ポジティブ感情の低下」、「うつ気分」、「エネルギー減退」に有意な主効果は認められなかった。しかし、短期心理支援法実施群のメンバーからは、「過去の話ができたのはよかった」、「このような場がないと、未来の話をすることはなかった。メンバーの話を聞くことで、将来の過ごし方に対して指針が出来た」、「メンバーと話をすることで、日々の生活を生きていく自信がっき、勇気がわいた」などの肯定的な意見が出された。この4年間で得た研究成果について、(1)学会発表、(2)冊子にして高齢者施設に送付という大きく2つの課題を行った。(1)については、「地域在住高齢者を対象とした短期回想法の効果の検討」と題し、過去・現在・未来について、計3回のセッションを通じて高齢者に話をしてもらうという短期心理支援法の効果について発表した。発表した内容は、量的分析からは「主観的幸福感が低く、抑うつ感が高い高齢者に、本研究で行った短期心理支援法が有効である」ということ、質的分析からは「未来に対しては、漠然とした不安があるので、未来を考えないようにしていたが、逆にしっかり考えたり話をすることで不安が減少した」という結果である。学会発表の場において、高齢者心理学に関する有識者とは、統計手法に関する助言を受け、さらに高齢者支援施設におけるニーズの現状や、実施する際の留意点について積極的な議論がなされた。(2)については、高齢者支援施設スタッフからのニーズ、そして学会発表の場における有識者との議論の中でのニーズに応えるため、回想法を中心とした短期心理支援法の目的、方法、効果、限界について分かりやすくまとめた冊子を作成した。そして、申請者が勤務する近県の高齢者支援施設250か所に無料配布した。この冊子作成の目的は、高齢者支援スタッフが高齢者支援法を積極的に導入することへの啓発、そしてスタッフが、支援法の目的や効果などの理解を明確に持って行うことにこそ、高齢者にとって大きなメリットがあると考えたためである。この送付により、高齢者施設からの新たなニーズが得られれば、それを今後の研究に活かしていきたいと考えている。
ＫＲＡＳ変異遺伝子を標的とする新規抗がん剤の臨床応用を指向した創薬研究

ピロールイミダゾールポリアミド(PIP)を用いたKRAS変異特異的に標的可能な分子標的薬の候補化合物であるKR12について、膵臓癌における薬理作用を検討した。また薬物動態についてFITC標識KR12(KR12-FITC)を含むFITC標識PIP化合物での動態解析を行った。昨年度にKRAS G12D変異を有する膵臓癌自然発生マウスモデルに対してKR12の抗腫瘍効果を認めており、当年度では、KR12がヒト膵臓癌において抗腫瘍効果を有するか否かをヒト膵臓癌細胞を用いて大学院修士学生と共に評価した。その結果、in vitro及びin vivoで対照群と比較して腫瘍増殖が抑制され、ヒト膵臓癌に対してもKR12が抗腫瘍効果を持つことが示唆された。膵臓癌自然発生マウスモデル(n=1)においてKR12-FITCの腫瘍集積性と体内動態を解析した。KR12-FITCを腹腔内投与し、24時間後の腫瘍及び正常臓器の蛍光を観察した結果、腫瘍集積性が観察され、腫瘍組織内の細胞核内に局在していた。本実験はn=1で行ったため追試実験が必要であるが、膵臓癌自然発生マウスモデルにおいてKR12-FITCの腹腔内投与が腫瘍集積性を持つ可能性が示された。PIPの主たる構成成分であるN-methylpyrrole(Py)とN-methylimidazole(Im)の比がPIPの腫瘍集積性に与える影響を大腸癌細胞を用いて検討した。その結果、すべてのPIPにおいて腫瘍集積性が観察されたが、Im対Py比によってPIPの脂溶性が異なり正常臓器の分布と腫瘍への貯留時間が変化した。したがってImとPyの組み合わせがPIPの脂溶性を変化させ、その腫瘍組織への貯留性と体内動態を制御しうる可能性が示唆された。この研究内容はBioorganic & Medicinal Chemistryに投稿し2018年3月17日に受理された。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は研究計画調書に基づきピロールイミダゾールポリアミド(PIP)を用いたKRAS変異を特異的に標的にできる分子標的薬の候補化合物であるKR12について以下に示す内容で研究を行った。KR12の毒性試験を理化学研究所・バイオリソースセンターマウス表現型解析開発チームとの共同研究として行い、ICRマウスに対して3.0 mg/kgのKR12を静脈投与し、短期毒性と長期毒性を血液生化学検査、及び可視的検査を用いて解析した。その結果、対照群と比較してKR12投与による異常は認められなかった。KR12が認識するKRAS変異を有する膵臓癌自然発症マウスモデルにおいてKR12の抗腫瘍効果を大学院修士学生と評価した。マウスの腫瘍増殖を確認後3.0 mg/kg KR12を週1回腹腔内投与を継続、マウスの経過を観察し、生存期間を解析した。その結果、KR12投与によって生存日数を有意に延長させた。KR12の薬物動態試験を行うためにFITC標識もしくは放射性同位金属カチオンと結合するCyclamを付加したKR12を渡部研究員の指導のもと合成した。Cyclamを付加したKR12の薬物動態及び腫瘍集積性についてはPETイメージングを用いて解析しており放射線医学研究所のグループとの共同研究として行った。ヒト大腸癌細胞の異種移植マウスモデルに対してCyclamを付加したKR12を静脈投与し、その後の腫瘍集積性、及び体内分布を解析した。その結果、Cyclamを付加したKR12は腫瘍への分布が観察されたが肝臓及び腎臓により多く分布していた。FITC標識したKR12 (KR12-FITC)については、少量の合成に成功し細胞培養での薬剤の腫瘍細胞核内への集積を確認した。本研究は未だ薬剤開発が成されていないKRAS変異を標的とした薬剤開発という点に意義があり、KR12が革新的治療薬として開発承認されれば、上記がん腫をもつ多くの患者に対して有意な治療効果が得られると期待され、予後の改善のみならず一時緩解や副作用が少ないことでのQOLの向上にも繋がることに期待している。KR12が臨床試験に移行する上で薬理効果、薬物動態及び安全性を解析することは必須な事である。したがって平成28年度においてKR12の安全性試験の一部で良好な結果が確認され、膵臓癌マウスモデルにおいてKR12の抗腫瘍効果が認められたことは今後、開発を行って行く上で大いに評価できると考えている。一方でKR12の抗腫瘍活性の結果より腫瘍集積性が期待されており、KR12をFITCや放射性同位元素の一つであるCyclamで標識して薬物動態の取得を試みたが、Cyclamを付加したKR12においては期待通りの結果は得られなかった。この原因としてCyclamを付加することによってKR12の物性が変化していることが考えられ、実際に極性の大きな変化が明らかとなった。またFITC標識したKR12においては合成に困難を要し動物実験を行うだけの量が確保できなかった。したがって、標識付加によるKR12の物性への影響及び合成そのものが複雑であるという問題のため計画が遅延してしまった。29年度はKR12標識化合物の合成を成功させ、薬物動態や腫瘍集積性を確認し、さらに肺がんなどの他のKRAS変異腫瘍での薬効確認を行い、学術誌および国際学会での発表を必須として研究を行っていく必要があると考えている。ピロールイミダゾールポリアミド(PIP)を用いたKRAS変異

特異的に標的可能な分子標的薬の候補化合物であるKR12について、膵臓癌における薬理作用を検討した。また薬物動態についてFITC標識KR12(KR12-FITC)を含むFITC標識PIP化合物での動態解析を行った。昨年度にKRAS G12D変異を有する膵臓癌自然発生マウスモデルに対してKR12の抗腫瘍効果を認めており、当年度では、KR12がヒト膵臓癌において抗腫瘍効果を有するか否かをヒト膵臓癌細胞を用いて大学院修士学生と共に評価した。その結果、in vitro及びin vivoで対照群と比較して腫瘍増殖が抑制され、ヒト膵臓癌に対してもKR12が抗腫瘍効果を持つことが示唆された。膵臓癌自然発生マウスモデル(n=1)においてKR12-FITCの腫瘍集積性と体内動態を解析した。KR12-FITCを腹腔内投与し、24時間後の腫瘍及び正常臓器の蛍光を観察した結果、腫瘍集積性が観察され、腫瘍組織内の細胞核内に局在していた。本実験はn=1で行ったため追試実験が必要であるが、膵臓癌自然発生マウスモデルにおいてKR12-FITCの腹腔内投与が腫瘍集積性を持つ可能性が示された。PIPの主たる構成成分であるN-methylpyrrole(Py)とN-methylimidazole(Im)の比がPIPの腫瘍集積性に与える影響を大腸癌細胞を用いて検討した。その結果、すべてのPIPにおいて腫瘍集積性が観察されたが、Im対Py比によってPIPの脂溶性が異なり正常臓器の分布と腫瘍への貯留時間が変化した。したがってImとPyの組み合わせがPIPの脂溶性を変化させ、その腫瘍組織への貯留性と体内動態を制御しうる可能性が示唆された。この研究内容はBioorganic & Medicinal Chemistryに投稿し2018年3月17日に受理された。今後の研究の推進方策は平成29年度の研究計画調書に基づき以下に記述する内容で行う。大学院修士学生と行った膵臓癌自然発症マウスモデルに対するKR12の薬効試験では、生存期間を延長させることに加え、腫瘍の縮小効果がみられたことやHE染色によって対照群と比較して正常な膵臓細胞が多いことからKR12が膵臓癌に対しても抗腫瘍効果を有することが明らかとなっている。本研究については研究室の一テーマとして行っており、29年度においては膵臓癌に対する抗腫瘍効果のメカニズムを細胞実験で検証し、ヒト膵臓癌同所移植モデルを用いてKR12の抗腫瘍効果を検証することを計画している。KR12の薬物動態については引き続きFITC標識及び放射性同位元素を付加したKR12を用いて動態解析行う予定である。KR12の抗腫瘍活性の結果より、腫瘍集積性が期待されたが28年度に放射線医学研究所のグループとの共同研究として行ったCyclamを付加したKR12においては期待通りの結果は得られなかった。この原因としてCyclamを付加することによってKR12の物性が変化していることが考えられ、実際に化合物の極性が大きく変化することが明らかとなっている。この問題を解決するためにCyclam以外の放射性同位元素の標識方法を模索し、PETイメージングを用いて薬物動態及び腫瘍集積性を解析する。またFITC標識したKR12 (KR12-FITC)については、少量の合成に成功し細胞培養での薬剤の腫瘍細胞核内への集積を確認している。