hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ステライト代替材料としての耐キャビテーション材料の開発

肉盛材料の耐壊食性は,ステライトと同等であり,ステライト代替材料として使用できることを明らかにした。本科学研究費の研究計画では,第一段階として肉盛材料のキャビテーション壊食に及ぼすNi下地肉盛の効果について検討することにしている。次いで,成分調整しやすいように,純チタン,純ニッケルの金属粉を用いて肉盛材の作成を試み,優れた耐壊食性が得られる最適成分比及びその後の熱処理の効果を検討することを主眼としている。平成23年度は,主に肉盛材料のキャビテーション壊食に及ぼすNi下地肉盛の効果について検討した。Ni下地肉盛層は,TiNiの表面層と母材の熱膨張率の違いによる熱割れを防ぐために必要な肉盛層である。母材はSUS304,下地肉盛材料は純ニッケル粉を使用し,上面にはTiNi形状記憶合金粉体を使用した。肉盛材の被覆は本研究室に現有しているプラズマ粉体肉盛溶接装置を使用し,プラズマアーク粉体(PTA)肉盛法を用いて施工した。作成した肉盛材を試験片形状に機械加工したのちキャビテーション壊食試験を行って下地肉盛材の最適被覆厚さを検討した。対象の下地厚さは0mm3mmとした。キャビテーション壊食試験は,ASTM G32に規定されている磁わい振動試験装置を用いて,静置試験片法で行った。試験結果は,質量減少量を材料の密度と試験面積で除したMDE(平均壊食深さ)-試験時間曲線で評価した。また,壊食過程はSEM観察により行った。得られた結果は次の通りである。(1)本研究室で導入した肉盛装置でTiNi肉盛材の試験片を容易に作成することができる。(2)0mm,2mm,3mmのNi下地肉盛厚さのTiNi肉盛材の壊食試験速度は,ほとんど変わらない。(3)Ni下地肉盛なし(肉盛厚さ0mm)のTiNi肉盛材には,熱割れが発生するので,Ni下地肉盛厚さとしては2mm3mmが施工上適切である。本年度の研究の遂行により,Ni下地肉盛の最適厚さを決定することができた。平成24年度の研究計画では,純Ni粉を用いて下地肉盛を行い,その上に,純Ti粉と純Ni粉を各種の割合で混合させた肉盛材を用いて試験片を作成してキャビテーション壊食試験を行い,キャビテーション壊食速度に及ぼす化学成分の影響に関する検討を重点項目にし,100%実施することができた。平成23年度及び平成24年度に得られた成果を,平成24年5月25日に開催されたターボ機械協会第67回総会講演会と平成24年9月9日12日に金沢大学で開催された日本機械学会年次大会講演会にて研究発表及び研究討論を行い,今後の研究の推進に役立てることができた。平成23年度の研究計画では,TiNi合金の加熱割れを防ぐための下地肉盛の検討を重点項目にし,100%実施することができた。また,純チタン,純Niの金属粉を用いてTiNi合金肉盛材を作成することができ,その一部の耐壊食性を評価することができた。平成23年度に得られた成果を,平成24年5月25日に開催されるターボ機械協会第67回総会講演会で発表し,研究討論を行う。また,平成24年9月9日12日に金沢大学で開催される日本機械学会年次大会講演会にても研究発表及び研究討論を行い、今後の研究の推進に役立てる。さらに研究成果を日本機械学会論文集に投稿する。今後の研究推進の方策としては,耐キャビテーション壊食性をさらに向上させることを主眼とする。キャビテーション壊食試験片は、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304の母材に加熱割れ防止のため純Ni粉体で平成23年度に得られた最適の厚さ23mmで下地肉盛を作成する。
訪問看護における皮膚排泄ケア認定看護師による褥瘡コンサルテーションシステムの拡充

皮膚・排泄ケア認定看護師(以下コンサルタント)の電子媒体記録から、相談者(以下コンサルティ)の概要、療養者(以下クライアント)の概要、相談の概要を抽出、記述統計を行った。相談方法は、52.7%が同一日訪問で、初回相談は薬剤の選択、局所ケア方法の順で多かった。コンサルタントの提案は、スキンケア方法、除圧・減圧の方法等であった。分析から、コンサルタント、コンサルティ、訪問看護指示医が共有する褥瘡データベースを構築した。【目的】訪問看護ステーションに在籍する皮膚・排泄ケア認定看護師(以下、認定看護師)が、地域の訪問看護ステーションに実施した褥瘡相談の活動実態を明らかにし、課題を検討する。【方法】対象は2008年6月2010年12月に褥瘡相談用に作成した電子媒体記録、調査項目は依頼施設の概要、褥瘡有する利用者の概要、褥瘡コンサルの概要等、分析は記述統計。【結果】依頼施設は10ヶ所、福祉施設が1ヶ所、相談者は訪問看護師30名、施設の看護師1名、褥瘡を有する利用者は48名、男21名、女27名。概要は、65歳以上91%、要介護5.6%、ブレーデンスケール17点以下93%、紙おむつ使用83%、低栄養状態90%、循環器系疾患33%で、褥瘡発生部位は、仙骨部31%、慢性期重症褥瘡60%。初回相談内容は、薬剤選択40件、スキンケア方法34件、認定看護師の提案は、スキンケア方法48件、除圧・減圧ケア42件、期間は平均48日。相談回数は延べ237回、認定看護師の同行訪問は125回、転帰は治癒・改善が52%、保有死亡が25%。【考察】褥瘡を有する利用者は、高齢で褥瘡発生因子を多く持ち合わせていた。相談内容は主に局所ケアで、認定看護師の提案はスキンケアや褥瘡発生要因へのケアであり、半数は治癒・改善を認めた。今後の課題は、難治化しやすい褥瘡患者への予防的スキンケア研修会の提供、難治化した褥瘡患者への褥瘡相談の標準化である。投稿していた「訪問看護ステーションにおける皮膚・排泄ケア認定看護師による他事業所への相談活動の実態と課題」が、日本褥瘡学会誌に原著で受理され、掲載予定となった。要旨は以下のとおりである。目的は、訪問看護ステーションの皮膚・排泄ケア認定看護師が、他の事業所の看護師からの相談に対応している活動の実態を明らかにし、専門性の高い看護師と訪問看護師による同一日訪問について課題を検討することである。方法は、2008年6月2010年12月の電子媒体記録から、コンサルティの概要、クライアントの概要、褥瘡コンサルテーションの概要を抽出、項目毎に整理し記述統計を行った。コンサルティの所属先は11か所。クライアントは48名、65歳以上が91.0%、仙骨部15.0%、重症褥瘡慢性期60.4%、治癒・改善率は52.0%であった。相談は237回、うち同一日訪問が125回であった。コンサルティの初回相談は、薬剤の選択、局所ケア方法の順で、コンサルタントの提案は、スキンケア方法、除圧・減圧の方法等であった。コンサルティの相談内容とコンサルタントの提案内容の不一致は、褥瘡ケアの継続教育の必要性を示唆しており、同一日訪問は有効である。1.目的:訪問看護ステーションの皮膚・排泄ケア認定看護師が、地域の訪問看護ステーションに実施した褥瘡コンサルテーションの活動実態を明らかにし、課題を検討することである。対象は、2008年6月2010年12月の電子媒体記録、データ収集は、依頼先施設の概要、療養者の概要、コンサルテーションの概要を抽出した。分析は、項目毎に記述統計を行った。2.結果の概略:依頼施設は訪問看護ステーション10ヶ所、介護老人福祉施設が1ヶ所であった。療養者は48人、男21人、女27人、65歳以上91.0%、循環器系疾患33.3%、要介護5が56.3%、ブレーデンスケール17点以下93.8%、紙おむつ使用83.3%、低栄養状態89.5%であった。発生部位は、仙骨部31.3%、慢性期重症褥瘡60.4%であった。相談は延べ237回、うち同行訪問は52.7%、期間は平均48.0±69.9日であった。初回相談内容は、薬剤選択40件、スキンケア方法34件、認定看護師の提案は、スキンケア方法48件、除圧・減圧ケア42件であった。治癒・改善が52.1%、保有死亡が25.0%であった。

治癒に至った25人は男9人、女16人、65歳以上が88.0%、要介護5が48.0%、ブレーデンスケール17点以下80.0%であった。褥瘡の状態は、急性期重症が8%、慢性期重症が44%、軽症が32%、難治化したスキントラブルが16%であった。相談は延べ167回、うち同行訪問は46.7%であった。3.考察:生活の場で褥瘡ケアを行う看護師は、専門的な相談窓口を要している。療養者は、高齢で、褥瘡発生の要因を複数抱え、改善しにくい状況があると考える。初回の相談内容は局所を視点としたものが多く、認定看護師の提案はスキンケアと徐圧・減圧が多かった。褥瘡ケアの質向上のため、相談ニーズと提案内容におけるズレの改善への策を講ずる必要があると考える。本研究の目的は、皮膚・排泄ケア認定看護師(以下コンサルタント)が在籍する訪問看護ステーションが他事業所の相談に対応する褥瘡コンサルテーションシステムを情報技術による迅速で標準化した多機関協力システムとして拡充することである。情報技術による迅速化では、コンサルタントの電子媒体記録の分析により、コンサルタント、相談者の訪問看護師(以下コンサルティ)、褥瘡を有する療養者(クライアント)、訪問看護指示医の電子化を行った。FileMakerで褥瘡データベースを構築し共有するため、iPad、コンサルタントPC、管理者用PC、MacOSXServer、モバイルルーターを用意した。FileMakerで作成した褥瘡データベースは、サーバーで一元管理し、各端末より公衆回線または、社内LANや自宅よりアクセスできるようにした。また、iPadにはモバイルルーターを用意し、担当者が現場での情報確認や入力を行えるようにした。褥瘡データベースの構成は、患者基本情報、患者詳細記録、局所ケア記録の3つのテーブルをメインとし、それに対応した画面構成とした。患者基本情報には、住所や生年月日、患者ID等の不変的な情報をコンサルタントが入力する画面とした。また、患者詳細記録については、検査データや体重等、変化する情報をその都度記録できるようにし、局所ケア記録については、主にiPadで現場担当者が、褥瘡の状態を記録する画面とし、写真の記録もできる構成とした。患者詳細記録と局所ケア記録については時系列にデータを閲覧できるように工夫した。データーベースへのアクセスには、端末ごとにアクセスパスワードを設けるとともに、全端末についてVPN(仮想プライベートネットワーク)でのみアクセスできるように設定し、セキュリティに配慮を行った。岡部美保氏は本研究の研究協力者である。看護学本研究の目的は、褥瘡を有する療養者に対する地域医療の質保障の仕組みの1つとして、認定看護師が在籍する訪問看護ステーションが、地域の訪問看護ステーションの相談に対応する看護ー看護支援型、褥瘡相談システムを情報技術による迅速で標準化した多機関協力システムとして拡充することである。本年度前半は、認定看護師が使用している電子媒体記録から活動実態を明確にし、国内、国際学会への発表、論文投稿を進める中で課題を分析した。課題の分析は、現在使用しているデータベースの査定項目を改善し、相談者である訪問看護師が査定すべき項目とデータベースへの連動を吟味したシステムを構成する基礎となる。本年度後半は、研究フィールドでもある研究協力者が、体調不良のため休職となった。本研究は、先進モデルとして、研究フィールドを特定しているため、他の対象を求めることは困難であり、区分の通りの評価となった。本研究の目的は、褥瘡を有する療養者に対する地域医療の質保障の仕組みの1つとして、認定看護師が在籍する訪問看護ステーションが、地域の訪問看護ステーションの相談に対応する看護ー看護支援型、褥瘡相談システムを情報技術による迅速で標準化した他機関協力システムとして拡充することである。昨年度後半、研究協力者の認定看護師が体調を不良のため、休職となったが、復職し活動を再開した。
ATPaseファミリー全体に当てはまる一般的な構造変化メカニズムの解明

ATPaseはエネルギーに関する広汎な反応を担う蛋白質ファミリーであり、構造変化を通して、多種多様な機能発現に至る。申請者は、このATPase蛋白質の構造変化に共通するメカニズムを明らかにすべく研究を行った。一連のATPaseの構造変化は、基質であるATPの3つのイベント(ATP結合、加水分解反応、生成物解離)によって引き起こされる。従って、構造変化の全貌を知るには、それら異なるステップによる構造変化のメカニズムを個別に明らかにする必要がある。申請者は、F1-ATPaseのbetaサブユニットを用いすべてのステップのメカニズムを明らかにし、他のATPaseに当てはまるかどうか検討を行った。ATPase蛋白質は、エネルギーに関する広汎な反応を担う蛋白質ファミリーであり、構造変化を通して、多種多様な機能発現に至る。申請者は、このATPase蛋白質の構造変化に共通するメカニズムを明らかにしようとしている。したがって、構造変化の全貌を知るには、それら異なるステップのATPに関わるの構造変化のメカニズムを個別に明らかにしていく必要がある。それらを明らかにすべく、申請者は、まず初めにATPaseの中でも最も研究が進んでいるF1-ATPase(ATP合成・加水分解酵素)を研究対象に研究に着手した。研究手法としては、原子レベルでの詳細な構造変化を知るために理論予測を使い、後に得られたモデルを実験で実証する。ATPaseは、エネルギーに関する広汎な反応を担う蛋白質ファミリーであり、構造変化を通して、多種多様な機能発現に至る。したがって、構造変化の全貌を知るには、それら異なるステップによって引き起こされるすべての構造変化のメカニズムを個別に明らかにしていく必要がある。まず初めに、ATPaseファミリーを代表させる蛋白質として、ATPaseの中でも最も研究が進んでいるF1-ATPase(ATP合成・加水分解酵素)を選んだ。そして、そのF1-ATPaseを対象に、ATPを介した(ATP結合、加水分解反応、生成物解離)、すべての構造変化をそれぞれ明らかにすることにした。研究手段としては、原子レベルで詳細な構造変化を得るため、理論的な手法を用いた。その結果、F1-ATPaseについては、すべてのステップの構造変化が明らかになっている。したがって、今後は、ATPaseを代表させたモデルであるF1-ATPaseの構造変化のメカニズムが、他のATPaseに当てはまるか否かを検証していく。具体的には、F1-ATpaseで用いた、シミュレーションや解析方法を、他のATPaseでも同様に行う。ATPase全ファミリーにあたる一般的なメカニズムを明らかにしようとするプロジェクトにおいて、ATPaseを代表させるF1-ATPaseについては、構造変化のメカニズムが完全に明らかになった。申請者は、このATPase蛋白質の構造変化に共通するメカニズムを明らかにすべく研究に取り組んできた。従って構造変化の全貌を知るには、それら異なるステップによって引き起こされるすべての構造変化のメカニズムを個別に明らかにしていく必要がある。ATPaseファミリーを代表させる蛋白質として、ATPaseの中でも最も研究が進んでいるF1-ATPase(ATP合成・加水分解酵素)を選び、その中でも構造変化に最も重要な部分であるβサブユニットを構造変化研究の対象とした。また、構造変化を知る手段としては、原子レベルで連続した情報が得られる理論的手法(アンサンブルサンプリング法)を用いた。その結果、ATPを介した(ATP結合、加水分解反応、生成物解離)すべてのβサブユニット構造変化について、メカニズムを明らかにすることができた。最終年度は、F1-ATPaseはもちろんのこと、F1-ATPase以外の蛋白質の研究にも携わった。その中でもGTP(ATPと同様の働きをするヌクレオチド)を介して、微小管の伸長・収縮をおこなうチューブリン蛋白質での、ヌクレオチド結合部位の構造に関する研究は、S. Fujimura, et al., BBRC 2017 485: 614-620に掲載された。ATPase全ファミリーにあてはまる一般的なメカニズムを明らかにしようとしてる中で、その代表であるF1-ATPaseについては、完全なメカニズム予測が完了している。また予測したメカニズムを実験で実証する部分についても、実験系は立ち上がっており、データ採取も進行している。今後、このF1-ATPaseで明らかになった構造変化のメカニズムが、他のATPaseに当てはまるか否かを検証するため、他のATPaseでも同様のシミュレーションを行う。生体分子のシミュレーション

今後は、F1-ATPaseで明らかになった構造変化のメカニズムが、他のATPaseに当てはまるか否かを他のATPaseで同様のシミュレーションを行い検証していく。一方、実験の方も、得られたデータが、理論予測の結果と一致しているかどうかの検証を行う。また、理論予測検証のさらなる実験を計画し遂行していく。産前産後の休暇又は、育児休業による中断物品購入に7割、それ以外に3割を充てる。
細胞遺伝学的にみた有用針葉樹の種の識別とその類縁関係

トドマツ(Abies sachalinensis),アカエゾマツ(Picea glehnie),リュウキュウマツ(Pinus luchuensis),アカマツ(P.densiflora),クロマツ(P.thunbergii)のマツ科3属5種と、マキ科マキ属のイヌマキ(Podocarpus machophylla)の計6種の針葉樹を材料として、常法による核型分析と、Ag-I法を用いたNOR(核小体形成部,仁形成部)および核小体(仁)の分染を行った。研究結果の概要は次の通りである。1.核型分析の結果は、これまでに報告されている結果と概ね一致していた。しかし、マツ属3種については、研究者によって二次狭窄を有する染色体数に議論のあるところであるが、これら3種の二次狭窄を有する染色体数は、6対とみなすことが妥当であることが明らかになった。2.供試樹種すべてについて、Ag-I法を用いて間期核の核小体と細胞分裂中期の染色体上のNORが分染でき、これまで報告されているスギ科などの針葉樹にくらべ、その構成種が極めて多いマツ科,マキ科でもAg-I法を用いたNORと核小体の研究が可能であることを新たに明らかにできた。3.供試樹種の二次狭窄はNORとして機能しており、しかも間期核の核小体の最大個数はマツ属でも12個とNORの数に対応していたことから、NORの機能的な抑制は生じていないものとみなせた。以上の結果と、私達が既に明らかにしてきたスギ科などの染色体に関する研究結果とから、針葉樹の染色体からみた種の識別と類縁関係の研究には、核小体の数、すなわちNORの位置と数も利用可能であり、しかも針葉樹の種の分化では、これまで指摘されていたような単なる染色体数の増減だけではなく、(1)NORの増減と染色体数の増減が生じた分化,(2)染色体数の増減なしにNORの増減が生じた分化,(3)NORの増減なしに染色体数の増減が生じた分化の3通りがあるものと推察できた。
骨代謝調節因子に関する研究

骨代謝、即ち破骨細胞と骨芽細胞の機能的バランスに影響をおよぼす因子としてエストロゲン、ビタミンDおよびプロゲステロンを取り上げ、以下の実験を行った。ラットをGnRH agonist処置して誘発した低エストロゲン状態での骨量および骨形態・組織において、骨量の有意な低下と、脛骨非脱灰縦断切片の%total trabecular areaの減少が見られた。しかし、その他の骨組織形態パラメータには有意は変化は生じなかった。このラットに漢方薬の一つである八味地黄丸を投与すると、これらの変化が阻止された。以上の成績はGnRH agonistで低estrogen状態にしたラット骨代謝の主な変化は骨吸収の亢進であり、八味地黄丸にこれを阻止する作用があると考えられる。また、破骨細胞数に著変がないことは、GnHR agonist処理がラット骨細胞に機能的抑制をもたらしたと考えられる。次に腎でのカルシウムの吸収と骨代謝との関連を検討する研究の一環として、腎でのカルシウムの吸収を調節するビタミンD代謝の変化を、腎毒性作用を有する化学療法剤を長期投与された症例を対象に分析した。婦人科悪性腫瘍患者にCDDPをベースとした化学療法剤による治療を3-4週間の間隔で5コース行うと、ビタミンDの代謝物質の中で血中1,25-D_3レベルが治療開始とともに低下し、治療終了後3-4カ月で前値に復することが明かとなった。この結果は化学療法がビタミンD・カルシウムを介して骨代謝に影響する可能性を示唆している。培養ヒト骨肉腫細胞にプロゲステロンを添加すると、TGF-βの産生が用量反応的に増加し、正常骨芽細胞のTGF-βmRNAの発現が促進されることを明かにした。プロゲステロンがTGF-βを介して骨芽細胞・破骨細胞のcouplingに関与している可能性が示された。本年度に先ず、骨代謝、即ち骨の吸収と形成に直接関与する破骨細胞骨芽細胞の機能的バランスに影響をおよぼす因子としてエストロゲン取り上げ、GnHR agonist処置で誘発した低エストロゲン状態での骨量よび骨形態・組織の変化と、これに対する漢方薬の一つである八味地丸の影響をラットを用いて検討した。次に腎でのカルシウムの吸収と骨代謝との関連を検討する研究の一環して、腎でのカルシウムの吸収を調節するビタミンD代謝の変化を、毒性作用を有する化学療法剤を長期投与された症例を対象に分析した。人科悪性腫瘍患者にCDDPをベースとした化学療法剤による治療を34週間の間隔で5コース行うと、ビタミンDの代謝物質である25-24,25-D3、1,25-D3の中で1,25-D3血中レベルのみが治療開始ととに低下し、治療終了後3-4カ月で前値に復することが明かとなった。の結果は化学療法がビタミンD・カルシウムを介して骨代謝に影響す可能性を示唆している。前年度においてGnRH agonist(GnRH-A)により低エストロゲン状態にしたラットの骨量、骨形態計量を中心とした骨代謝と、これに対する漢方製剤:八味地黄丸(八味丸)の影響を検討を行い、本実験条件下で誘発された骨吸収の亢進が薬剤投与で防止されることを明かにした。本年度はさらに作用機序を解明するために骨代謝パラメータの分析と、非脱灰骨端切片の蛍光顕微鏡による観察を行った。

検討した骨代謝パラメータの中でGnRH-A群で上昇したアルカリフォスファターゼは八味丸群で低下し、形態的分析でtotal trabecular areaおよびtrabecular widthが対照群に比して実験群で有意に減少していたが、八丸群とGnRH-A群との比較では前者で高値であった。本・前年に行った研究の結果より、GnRH-Aによる低エストロゲン状態でラット骨代謝は抑制され、これに対し漢方薬:八味地黄丸は骨の吸収を抑制し、形成を促進することが明かとなった。
アムホテリシンB活性増強作用を持つ環状ペプチドの創薬研究

深在性真菌症の第一選択薬であるアムホテリシンB (AMPB)は広い抗真菌スペクトルと迅速な殺菌作用を示すが、重篤な副作用が問題となっている。微生物資源より見出されたAMPBの抗真菌活性を増強する新規環状ペプチドのネクトリアチドは単独では抗真菌活性を示さないため、その併用は治療におけるAMPBの投与量を削減し、副作用を減弱すると期待できた。本研究では、合成化学的手法によってのみ可能なネクトリアチドの構造活性相関研究を遂行し、それを糸口として高活性な誘導体の創製とプローブ分子を活用した標的分子の解明に挑戦する。結果として副作用の少ないAMPB療法の実現を目指す。
自己抗原の枯渇を標的とした水疱性類天疱瘡の新規治療法開発

免疫とは、ウイルスや細菌などの外敵から自分を守るしくみである。しかし、免疫がひとたび異常になると、自分の細胞を攻撃するようになってしまう。この現象は自己免疫と呼ばれている。水疱性類天疱瘡は、皮膚の接着因子に対する自己免疫によって、全身の皮膚に水ぶくれができてしまう疾患である。本研究では、皮膚に対する抗体を皮膚細胞に投与した際、どのような変化が起きるかを網羅的に解析した。結果として、細胞内輸送に関わる分子が増加していることがわかった。水疱性類天疱瘡(bullous pemphigoid; BP)は、高齢者に好発して全身に水疱やびらんを呈する自己免疫性表皮下水疱症である。BP患者の血中自己抗体は、表皮基底膜タンパクである17型コラーゲン(COL17)を認識する。培養表皮細胞にBP患者血清あるいは、COL17内のNC16A領域に位置するエピトープに対する抗COL17抗体を投与すると、COL17の量が減少することが知られている(Iwata H et al., J Invest Dermatol 2009; Natsuga K et al., J Immunol 2012)。BP患者自己抗体投与によるCOL17の減少のメカニズムを明らかにするために、網羅的に培養細胞の遺伝子発現を解析することを計画した。本年度は、BP患者由来IgGと正常人由来IgGをそれぞれ培養表皮細胞に投与し、培養細胞中の転写産物をマイクロアレイを用いて解析した。マイクロアレイによる解析の結果、複数のケモカインやプロテアーゼ、細胞内輸送タンパクの遺伝子発現が、BP患者由来IgG投与群で上昇していることがわかった。このうち数十種類の遺伝子について、定量PCR法でマイクロアレイのデータが再現されるか、解析を行っている。また、類縁疾患である天疱瘡では、自己抗体の培養表皮細胞への投与によってp38-MAPK径路の活性化が引き起こされることが知られており、BP患者自己抗体でもこの現象がみられるか解析した。結果として、BP患者自己抗体の培養表皮細胞への投与は、p38-MAPK径路の活性化に寄与しなかった。既にBP患者自己抗体を培養表皮細胞へ投与した後に、培養細胞内で起きる遺伝子発現の変化をマイクロアレイでスクリーニング済みであり、結果も解析したうえでvalidationのための定量PCRを施行していることから、当初の計画通りに進展していると考える。このほか、p38-MAPK径路の関与によるCOL17の枯渇は否定できた点も評価できる。表皮基底膜蛋白である17型コラーゲン(COL17)は、表皮と真皮をつなぐ重要な構造を担っている。免疫寛容の破綻によってこのCOL17に対する自己抗体が血中に循環すると、全身の皮膚に水疱が生じる水疱性類天疱瘡(BP)という疾患を生じる。申請者とその他のグループは、BP患者抗体あるいはウサギ由来抗COL17抗体を培養表皮細胞に投与すると、細胞内のCOL17の量が低下することを見出した(Iwata et al., J Invest Dermatol 2009; Natsuga et al., J Immunol 2012)。本研究ではこの成果をもとに、BP患者抗体投与後の培養表皮細胞の遺伝子発現変化を網羅的に解析し、その後に起きている事象を解明することを試みた。BP患者抗体由来IgG(BP IgG)と正常人IgG(Normal IgG)を、それぞれヒト新生児由来培養表皮細胞に添加し、4時間後、24時間後でRNAを抽出した。抽出したRNAをマイクロアレイにて解析した。結果としてBP IgG vs Normal IgGで、p<0.05、Fold change>1.5の遺伝子群を抽出した。この結果、BP IgG群で発現が上昇している遺伝子が250個ほど抽出された。これらのうちGene Ontology(GO)が割り当てられているものについて、GO解析を試みた。BP IgG群で発現が上昇している遺伝子のうち、上位5つのカテゴリーは、metabolism(17%)、developmental processes(8.85%)、cell organization and biogenesis(8.09%)、transport(7.08%)、protein metabolism(5.06%)であった。BP IgG群で発現が上昇している遺伝子群のうち、transportが4位に見られているのは、BP IgGがCOL17と結合した後に、COL17が細胞内に取り込まれる事象と対応している可能性が高い。また、細胞内に取り込まれるCOL17は、細胞内で恐らくプロテアソームによって分解されることが想定されており、上位1位のmetabolismや5位のprotein metabolismの遺伝子群と密接に関わっている可能性が示唆される。マイクロアレイで得られた結果について、定量PCRによるvaildationを継続する。得られた候補遺伝子について、RNAiや化合物を用いて機能を抑制することで、BP患者自己抗体を培養表皮細胞へ投与した際に、COL17の枯渇を抑えることができるかを検証する。

培養表皮細胞の実験系で、COL17の枯渇を抑えることのできる化合物やRNAiが発見できれば、COL17ヒト化マウス(Nishie et al., Nat Med 2007)へBP患者自己抗体とともに投与して、水疱形成が抑制されるかを評価する。皮膚科学
高速度ビデオカメラの試作と材料の動的変形挙動の研究

固体撮像素子の撮影領域を小さくすることにより,撮影速度を速くした高速度ビデオカメラを開発した.撮影した画像はパソコンやワ-クステ-ション上で動く画像処理プログラムにて解析される.とくに本研究で開発したフ-リエ変換モアレ法/格子法プログラムは,精度よく格子画像や干渉じま画像を解析することができ,変位やひずみや変位速度やひずみ速度の分布を計測できる.この高速度ビデオカメラと解析プログラムを用いて種々の高速現象の解析を行った.1.MOS型固体撮像素子およびCCD型固体撮像素子を用いた高速度ビデオカメラを開発した.高速度ビデオカメラの出力信号はディジタルメモリに繰り返して記録され,現象発生後トリガ信号を送ることにより,その映像デ-タを保持する.そのため高速現象との同期が容易である.撮影速度,画像の大きさ,表示方法などはパソコンでコントロ-ルできるので使いやすい.この高速度ビデオカメラの性能仕様は,設計最高速度は約1200万駒/秒であるが,ノイズなどのため,実用的には11×1画素で約42万駒/秒である.記録可能時間は約1秒である.2.撮影したビデオ画像を解析するための動画像解析プログラムやフ-リエ変換モアレ法/格子法のプログラムを作成した.これにより脳性麻痺患者の首振り運動などの動画像解析や弾性体中を伝わる除荷応力波の伝ぱや自由振動中の弾性体中の定常振動を解析した.応力波伝ぱ中の変位,ひずみ,変位速度,ひずみ速度分布の解析を行った.3.フ-リエ変換モアレ法/格子法の適用範囲や精度を上げるための検討を行い,画像両端の不連続部の影響による誤差,エリアシングによる誤差,画素数の影響などを調べ,その改善法を示した.4.市販の固体撮像素子だけを使うのでなく,新たに高機能な高速度ビデオカメラ用固体撮像素子を開発する場合の検討を行った.固体撮像素子の撮影領域を小さくすることにより,撮影速度を速くした高速度ビデオカメラを開発した.撮影した画像はパソコンやワ-クステ-ション上で動く画像処理プログラムにて解析される.とくに本研究で開発したフ-リエ変換モアレ法/格子法プログラムは,精度よく格子画像や干渉じま画像を解析することができ,変位やひずみや変位速度やひずみ速度の分布を計測できる.この高速度ビデオカメラと解析プログラムを用いて種々の高速現象の解析を行った.1.MOS型固体撮像素子およびCCD型固体撮像素子を用いた高速度ビデオカメラを開発した.高速度ビデオカメラの出力信号はディジタルメモリに繰り返して記録され,現象発生後トリガ信号を送ることにより,その映像デ-タを保持する.そのため高速現象との同期が容易である.撮影速度,画像の大きさ,表示方法などはパソコンでコントロ-ルできるので使いやすい.この高速度ビデオカメラの性能仕様は,設計最高速度は約1200万駒/秒であるが,ノイズなどのため,実用的には11×1画素で約42万駒/秒である.記録可能時間は約1秒である.2.撮影したビデオ画像を解析するための動画像解析プログラムやフ-リエ変換モアレ法/格子法のプログラムを作成した.これにより脳性麻痺患者の首振り運動などの動画像解析や弾性体中を伝わる除荷応力波の伝ぱや自由振動中の弾性体中の定常振動を解析した.応力波伝ぱ中の変位,ひずみ,変位速度,ひずみ速度分布の解析を行った.3.フ-リエ変換モアレ法/格子法の適用範囲や精度を上げるための検討を行い,画像両端の不連続部の影響による誤差,エリアシングによる誤差,画素数の影響などを調べ,その改善法を示した.4.市販の固体撮像素子だけを使うのでなく,新たに高機能な高速度ビデオカメラ用固体撮像素子を開発する場合の検討を行った.高速変形を受ける材料の変形、強度、破壊現象を実験的に解明するための有力なツ-ルとして高速度ビデオカメラを開発し、材料の動的変形挙動を調べることを目的に、今年度は以下の項目について研究を行った。1.高速度ビデオカメラ用MOS型特殊撮像素子の開発製作:市販のMOS型固体撮像素子には、画素を走査しても画像を得ることのできないオプチカルブラックと呼ばれる領域がある。これは、カメラ高速化の防げとなるので、これをなくした特殊素子を開発した。2.カメラ電子回路・光学系の設計製作:開発した特殊撮像素子を用いビデオカメラを構成するために、素子そのものの制御回路系と、それを含めたカメラ全体を制御するコンピュ-タとのインタフェ-ス回路系を設計製作した。これにより、画素の水平および垂直走査領域の設定によるカメラ速度の調節、画像記録のためのトリガ設定、画像記憶への取込みを含め、カメラ全体がコンピュ-タ制御により使用できる構成となった。また、光学系には、標準的な各種レンズを用いることのできる構成を採用した。3.材料の高速変形解析ソフトウェアの開発:撮影された動画像を解析するための汎用のプログラムシステムの基本設計およびその基本部分の開発を行った。また、材料の動的挙動を表現する代表的なひずみ速度分布解析のための方法論として、フ-リエ変換を用いた格子法の理論的基礎を確立し、汎用的ひずみ速度分布解析ソフトウェアの設計開発を進めた。以上、本年度は本研究の中核をなす部分を行った。所期の画像記録速度を達成すための、更なる制御回路系の改善と、動的変形解析システムの完成、および、実際の高速変形現象への適応は、次年度への継続課題となった。本年度は前年度に引続き,下記の研究を行った。

1.前年度製作したMOS型固体撮像素子を用いた高速度ビデオカメラの最高速度や記録時間の改善を行った.その結果,設計最高速度は約1200万駒/秒であるが,ノイズなどのために,実用的には11×1画素で約42万駒/秒である.記録時間は約1秒である.2.本年度は,新たに,感度がよく,ノイズに強い,CCD型固体撮像素子を用いた高速度ビデオカメラを開発した.従来CCD素子では使用領域を狭めることにより,高速化はできないといわれていたが,素子の使用領域外に画像が入らないようにする工夫をすることにより,使用領域を小さくし高速度ビデオカメラを構成することができた.3.撮影したビデオ画像を解析するための動画像解析プログラムを作成した.これにより脳性麻痺患者の首振り運動などの動画像解析を行った.また,フ-リェ変換モアレ法/格子法のプログラムを作成した.これにより材料内の変位やひずみや速度やひずみ速度の分布を求めることができるようになった.このプログラムは,動画像解析だけでなく,物体の形状計測や干渉じまの解析にも使える.4.製作した高速度ビデオカメラを用いて,応力波伝ぱ中の変位,ひずみ,変位速度,ひずみ速度分布の解析を行った.従来解析できなかった試料表面上のひずみ速度分布の解析ができた.5.フ-リェ変換モアレ法/格子法の適用範囲や精度を上げるための検討を行い,画像両端の不連続部の影響による誤差,エリアシングによる誤差,画素数の影響などを調べ,その改善法を示した.6.市販の固体撮像素子だけを使うのではなく,新たに高機能な高速度ビデオカメラ用固体撮像素子を開発する場合の検討を行った.これにより,将来開発すべき素子の基本概念設計ができた.
内殻正孔状態分子の超高速解離ダイナミックス

研究実施計画の線に沿って、本年度は放射光施設(SPring-8)において(1)円筒鏡型電子エネルギー分析器による高分解能共鳴オージェー電子スペクトルの測定を進めるとともに、(2)高分解能飛行時間質量分析計と二つの阻止電場型イオンエネルギー分析器の併用法によるCO_2のO 1s内殻電子励起に伴う超高速解離過程の観測を行った。(1)においては、ネオンの1s→3p励起に続いて起こる共鳴オージェー電子放出と、共鳴オージェー電子が放出された後に起こる第2段オージェー電子放出の、励起光電気ベクトルに対する角度分布測定を行った。共鳴オージェー電子は等方的に放出されるのに対し、第2段オージェー電子は非等方的に出現することがわかり、偏光により励起された3p電子は最初のオージェー過程には参与せず傍観者として振る舞い、偏極を保ったまま第2段オージェー過程に参与することなどが実験的に明らかにされた。一方、(2)においては、使用したビームラインの高分解能性と備光特性を利用して、O 1s→2π共鳴吸収幅内で波長を変えた励起を行い、高いエネルギーを持って放出されるO^+およびC^+イオンの角度分布を測定することに成功した。1s→2π励起されたCO_2分子は電気ベクトルと直角方向を向いているはずであるのに、3eV以上のエネルギーを持ったC^+イオンは電気ベクトル方向にも観測されることがわかり、CO_2分子のO 1s電子を2π軌道に励起すると分子は変形し始め、曲がった状態から解離することなどが証明された。さらに、これらの超高速解離過程の解明を一層進展させるために、(3)位置感知型2次元検出器2枚を用いた反跳イオン運動量スペクトル測定装置(電子およびフラグメントイオンの検出器上の到着位置とそこへ到着するまでの飛行時間を同時に測定する装置)の立ち上げを行い、放射光施設に設置・調整し予備的データをとるところまでこぎ着けた。本研究は2年計画の研究である。本年度の研究実施計画のうち、(1)円筒鏡型オージエー電子アナライザー、(2)電子銃はすでに完成し、性能テストの段階に入った。電子線励起による電子アナライザーのテストでは、電子銃からくる浮遊電子や散乱電子が高いバックグランドを与え、オージェー電子はバックグランド以上には観測されなかった。これは、電子銃そのものおよび電子ビームを捕集するファラデーカップに原因があると思われる。本格的な調整/稼働は放射光(SPring-8)待ちということになった。一方、(3)低分解能放射光励起による予備的実験としては、遷移金属錯体を用いて中心金属の浅い内殻電子を励起した際の、励起サイトや励起電子状態に固有な解離過程の有無を調べた。ペンタカルボニル鉄とフェロセンについて、中心金属(鉄)の3p→3d共鳴励起領域および直接イオン化領域で解離フラグメントのパターンを比較した結果、励起される先の非占有分子軌道の性格によって、固有の解離パターンが現れることがわかった。たとえば、カルポニル錯体では鉄のdπ軌道は配位子COの2π^*軌道と強い相互作用をして最も低い非占有分子軌道(LUMO)を作る。この2π^*軌道はC-O反結合性であるため、3p電子がLUMOに励起されるとそれがC-O結合を弱め、C-O結合が切断される。これに対し、フェロセンでは鉄のdπ軌道はほとんど鉄に局在したLUMOを作っており、配位子内の化学結合にはほとんど関与していない。

このため、LUMOに励起しても配位子内の結合が切れるような解離過程は起こらず、鉄-配位子間の結合解離のみが起こることなどがわかった。研究実施計画の線に沿って、本年度は放射光施設(SPring-8)において(1)円筒鏡型電子エネルギー分析器による高分解能共鳴オージェー電子スペクトルの測定を進めるとともに、(2)高分解能飛行時間質量分析計と二つの阻止電場型イオンエネルギー分析器の併用法によるCO_2のO 1s内殻電子励起に伴う超高速解離過程の観測を行った。(1)においては、ネオンの1s→3p励起に続いて起こる共鳴オージェー電子放出と、共鳴オージェー電子が放出された後に起こる第2段オージェー電子放出の、励起光電気ベクトルに対する角度分布測定を行った。共鳴オージェー電子は等方的に放出されるのに対し、第2段オージェー電子は非等方的に出現することがわかり、偏光により励起された3p電子は最初のオージェー過程には参与せず傍観者として振る舞い、偏極を保ったまま第2段オージェー過程に参与することなどが実験的に明らかにされた。一方、(2)においては、使用したビームラインの高分解能性と偏光特性を利用して、O 1s→2π共鳴吸収幅内で波長を変えた励起を行い、高いエネルギーを持って放出されるO^+およびC^+イオンの角度分布を測定することに成功した。1s→2π励起されたCO_2分子は電気ベクトルと直角方向を向いているはずであるのに、3eV以上のエネルギーを持ったC^+イオンは電気ベクトル方向にも観測されることがわかり、CO_2分子のO 1s電子を2π軌道に励起すると分子は変形し始め、曲がった状態から解離することなどが証明された。さらに、これらの超高速解離過程の解明を一層進展させるために、(3)位置感知型2次元検出器2枚を用いた反跳イオン運動量スペクトル測定装置(電子およびフラグメントイオンの検出器上の到着位置とそこへ到着するまでの飛行時間を同時に測定する装置)の立ち上げを行い、放射光施設に設置・調整し予備的データをとるところまでこぎ着けた。
表面材質情報の表現と変換に関する視覚情報処理モデル

我々の脳は見ただけで容易にものの材質を認識できる。本研究では、脳の優れた材質認識のメカニズムの理解、及びそのメカニズムを模擬する情報処理モデルの構築を目指し、心理計測、脳活動計測、及び画像特徴解析を行った。その結果、(1)サルの腹側高次視覚野がものの材質の視覚的・触覚的特性を表現している(2)その神経表現は、単純な視触覚経験を通して、視覚特徴と手触り等との関係を学習することにより形成される(3)深層畳み込みニューラルネットワークの情報表現がものの材質特性をよく反映しうる、ことなどが明らかになった。これらの成果は、脳における材質情報の計算過程の理解を大きく進展させるものである。本研究は、ヒト・サルの視覚情報処理経路において視覚入力から物体表面の多様な“材質"についての情報が抽出・変換され、感性的印象の形成へと至る全体像を明らかにし、その過程をモデル化することを目的とする。本年度においては、第一に、サルのさまざまな視覚野において材質情報がどのように表現されているかを機能的MRI実験により明らかにし、その成果を論文として発表した。本実験の一部は前年度基盤研究C「ヒト・サル視覚系における表面材質情報の表現と変換過程」において行われたものである。また、この過程で、ヒトとサルの視覚野の情報表現に違いがあり、その違いには、さまざまな材質の触覚的経験の違いが関与している可能性があることも明らかになった。触覚的経験の影響を理解することは、脳において視覚入力が材質の情報へと変換される過程、及び感性的印象が形成される過程をモデル化するための重要な手がかりとなると考えられる。そこで、本年度において、サルの視覚野の情報表現が材質を触ることによりどのように変化するのかを明らかにするための実験を行った。このため、新たに、サルが触ることが可能な様々な素材の実物体刺激とその画像刺激を用意し、それらを触る前後において、材質画像観察時の脳活動を計測した。視覚野における情報表現を触覚経験前後で比較したところ、高次の視覚野、特に後部下側頭皮質における情報表現は触覚経験後にヒト高次視覚野の情報表現とより類似するようになった。このことは、ヒト・サルの高次視覚野の情報表現は視覚入力のみでなく、触覚や記憶の入力を受けていることを示唆する。本年度においては、第一に、前年度に引き続き、サル視覚野の情報表現が材質を触ることによりどのように変化するのかを明らかにするための実験と解析を行った。fMRIにより計測されたサル視覚野の情報表現を触覚経験前後で比較したところ、高次視覚野、特に後部下側頭皮質の情報表現は触覚経験後に素材の触覚的特性をより反映するようになった。このような変化は実際に経験した素材に限定的であった。本結果は、サルの高次視覚野の情報表現は視覚入力のみでなく、過去の触覚経験や記憶の影響を受けていることを示す新しい知見であり、脳において視覚入力が材質の情報へと変換される過程をモデル化するための重要な手がかりとなると考えられる。また、この実験の過程で、サルが特定の素材を進んで触らないことも明らかになった。この結果は予想外であり、素材の好みや価値に関する感性的、情動的反応をモデル化するためにも有用な発見であると考えられる。第二に、サルの実験と同様に、触覚経験が視覚野の情報表現に与える影響をヒトを対象として調べるfMRI実験を開始した。本実験には布素材刺激を使用し、それらの硬さ等を触覚的に経験する前後での脳活動を計測した。これまでに、ヒト高次視覚野の活動が、触覚経験後に硬さ等をより反映するように変化することを示唆する結果が得られている。次年度において、より多くの被験者に対して同実験を実施し、詳細に調べていく予定である。これまで、サルを対象とした脳活動計測実験により、繰り返し物体を見て触ること(視触覚経験)によってその物体材質の手触りを知ると、高次視覚野の材質情報の表現が変化することなどを明らかにしてきた。本年度においては、材質の手触りに関する心理実験を追加実施して、高次視覚野の情報表現が材質の外観だけでなく手触りを反映していることを確認し、これまでの成果を取りまとめて論文として発表した。視触覚経験の効果は低次視覚野では生じず、高次視覚野において見られた。この結果は、本研究が目的とする脳の材質情報処理過程のモデル化において非常に重要な知見を与えるものである。さらに、前年度までの予備的結果を踏まえ、ヒトを対象とする脳活動計測実験の本実験を開始し、データ解析を進めた。これまでの解析により、ヒトの高次視覚野においても視触覚経験の影響を受けることが確認されている。また、材質特有の音を視覚刺激(材質画像)に付加することによっても視覚野の材質情報の表現が変化することも新たに明らかになってきた。現在、これらデータの詳細な解析を進めている。

平成25年度中に、本研究の実験で使用する予定であったMRI装置が所内移設されることとなったことから、全体計画のうち、サルに関する実験を前倒しして実施し、その後そのデータ解析と成果取りまとめ等を優先して行ってきた。この過程で、本年度に追加の実験とデータ解析が必要となり、当初の計画以上に時間を費やしたため、予定していたヒトの実験及びモデル構築等に遅れが生じた。本研究は、ヒト・サルの視覚情報処理経路において視覚入力から物体表面の多様な“材質"についての情報が抽出・変換され、感性的印象の形成へと至る全体像を明らかにし、その過程をモデル化することを目的とする。これまで、サルを対象とした脳活動計測実験により、腹側高次視覚野の情報表現が材質の外観だけでなく手触りを反映していること、また、物体を見て触る経験(視触覚経験)を繰り返すことによりその物体材質の手触りを知ると、腹側高次視覚野の情報表現も変化することなどを明らかにしてきた(Goda et al., J Neurosci 2014, Curr Biol 2016)。平成28年度は、本研究課題の期間中に急速に発展、普及した深層ニューラルネットワーク(CNN)技術を利用した材質情報処理モデルの構築を進めた。これまでの実験で用いてきた材質画像を使用し、階層構造を有するCNNモデルの様々な層が抽出する特徴やその統計量が、材質特性の印象(心理データ)、ならびにヒト・サルの脳活動データと対応するかを網羅的に調べた。その結果、CNNモデルの高次畳み込み層・プーリング層の情報表現が材質特性の心理表現をよく反映することが明らかになった。さらに、これらのCNN層の情報表現は腹側高次視覚野の脳活動データとも一定の対応を示した。本CNNモデルの一層の最適化により、脳の材質情報処理モデルが実現可能であると考えられる。我々の脳は見ただけで容易にものの材質を認識できる。本研究では、脳の優れた材質認識のメカニズムの理解、及びそのメカニズムを模擬する情報処理モデルの構築を目指し、心理計測、脳活動計測、及び画像特徴解析を行った。その結果、(1)サルの腹側高次視覚野がものの材質の視覚的・触覚的特性を表現している(2)その神経表現は、単純な視触覚経験を通して、視覚特徴と手触り等との関係を学習することにより形成される(3)深層畳み込みニューラルネットワークの情報表現がものの材質特性をよく反映しうる、ことなどが明らかになった。これらの成果は、脳における材質情報の計算過程の理解を大きく進展させるものである。本年度においては、前年度に実施したサルfMRI実験の結果の解析を進めることと、新たにヒトを被験者とするfMRI実験を開始することを計画していた。サルの実験については、解析を終了し、現在投稿準備中である。ヒトのfMRI実験については、多数の被験者の実験データを集めるまでには至らなかったが、予備的な実験を開始することができ、また、その結果からサルのfMRI結果を支持する知見も得られており、一定の進展が実現できたと考えている。当初の研究補助期間を延長し、平成28年度においてヒトを対象とする実験を追加実施し、成果を取りまとめる。さらに、これまでに得られている材質情報処理モデルのプロトタイプにサル・ヒトの実験で得られた知見を反映させ、新たな材質情報処理モデルを構築する。認知神経科学現在行っているヒト・サルの視覚野の情報表現に触覚経験が与える効果についての実験的解析を進め、材質情報処理モデルへその知見を反映させる。
iPS細胞を用いた分化誘導癌幹細胞モデル作成と新たな治療標的の探索

【目的】婦人科癌幹細胞自体の機能解明と子宮頸癌癌幹細胞モデルの樹立【結果】[1]EGF、サイトケラチン用培養液、コラーゲンIVを基質として組み合わせることでiPS細胞からiRCモデルを作成した。iRC(組織幹細胞)であることの証明として、継代を続けたところ10継代を超えて培養できることが証明された。また、培養条件を変えてマトリゲル中で培養した場合には腺上皮様細胞に分化し、air-liquid interface cultureを行うと扁平上皮様細胞に分化した。このことから誘導されたiRCが組織幹細胞であることが証明された。[2]HPV16,E6,E7とHPV 18E6,E7を遺伝子導入したiRCは形態が変化し、継代を継続することができることから不死化に成功していると考えている。今年度は特に子宮頸部腺癌では異形成を経ずにde novo発がんが多いことを見出したことから、扁平上皮癌と腺癌の違いに着目しiRCからの癌化に必要な因子を探索した。【結語】昨年までに子宮頸癌癌幹細胞モデルの樹立に近づいたが、今年度は特に発がんにおけるE1、E2タンパクの役割について検討し今後はiRCから子宮頸がんを誘導する際にE1、E2を導入することで子宮頚癌癌幹細胞モデルを完成させたい。【目的婦人科癌幹細胞自体の機能解明とその幹細胞性を支える癌微小環境における癌関連線維芽細胞や腫瘍関連マクロファージとの相関の解明を目的とした。【方法】子宮頸癌はヒトパピローマウイルス(HPV)が扁平上皮-円柱上皮移行帯(SC-junction)に感染して癌化に至ることから[1] SC-junctionにある組織幹細胞、リザーブ細胞に注目し、iPS細胞からリザーブ細胞を樹立した。[2] HPV16, 18陽性の子宮頸癌細胞株(SiHa、Caski、HeLa)を非接着性プレートで3D培養し、CSC(癌幹細胞)を作成した。CSCのapoptosis耐性の個別化をみるため、抗癌剤、apoptosis誘導剤添加でCSCへストレスを与え、apoptosis誘導能を評価した。CSCと通常の癌細胞(CC)の比較からCSCに特異な性質を同定した。【結果】[1]EGFなど各種サイトカインを組み合わせることでiPS細胞からリザーブ細胞モデルを作成した。iPS細胞由来リザーブ細胞はHLA-Gを強発現を示した。[2] SiHa、Caski、HeLaの3種類のCSCは形態学的に異なり、球形形成能はCaskiが最も高くCSCへの脱分化能が強かった。SiHaのCSCはストレス誘導剤添加でER stressを与えてもapoptosisに至らなかったが、ER stress経路阻害剤の併用でapoptosisに至った。またシスプラチン添加で、CSCはapoptosis耐性であったが、シスプラチンとER stress経路阻害剤の併用でapoptosisに導いた。【結語】計画の初年度であり、研究計画の前半部分について研究を行った。CSCはapoptosis耐性など治療抵抗性を獲得した特異な細胞集団であり、今後は癌周囲の細胞との相関など“CSCの個別化"とそれに対応した治療戦略が重要である。子宮頸がん癌幹細胞モデルの構築に注力しているが、iPS細胞自体のハンドリングの困難さなどもあり、リザーブ細胞の定性的な維持、構築が困難であった。さらにリザーブ細胞に癌タンパクであるHPV16 E7遺伝子導入をすること、その後の培養モデル作成に困難さがあった。しかし、最終的にはリザーブ細胞に前述の癌タンパクを導入することができたことから大幅な遅れはなく次年度以降は計画どおりに進行することが期待される。また、計画の遅れを考慮してそれとは別方向に既存の癌細胞株を用いて癌幹細胞モデルを樹立し、アポトーシス耐性などについて研究を行っている。【目的】婦人科癌幹細胞自体の機能解明と子宮頸癌癌幹細胞モデルの樹立【方法】子宮頸癌はヒトパピローマウイルス(HPV)が扁平上皮-円柱上皮移行帯(SC-junction)に感染して癌化に至ることから[1] SC-junctionにある組織幹細胞、リザーブ細胞に注目し、iPS細胞からリザーブ細胞を樹立した。[2] iRCより子宮頸癌癌幹細胞を樹立するため、iRCにHPV16,E6,E7とHPV 18E6,E7を遺伝子導入した。【結果】[1]EGF、サイトケラチン用培養液、コラーゲンIVを基質として組み合わせることでiPS細胞からリザーブ細胞モデルを作成した。リザーブ細胞(組織幹細胞)であることの証明として、継代を続けたところ継代できることが証明された。このことから私達が誘導したiRCが組織幹細胞であることが証明された。[2] HPV16,E6,E7とHPV 18E6,E7を遺伝子導入したiRCは形態が変化し、継代を継続することができることから不死化に成功していると考えている。一方で癌である証明、子宮頸癌のモデルある証明についてはまだであり、今後はこれらの細胞をマイクロアレイなどに提出し形質を確認すること、継代後もその形質が維持されるかどうかを確認する。【結語】計画の2年目であり、研究計画の前半から中盤について研究を行った。