hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本とオーストラリアにおける食料品流通機構の比較研究

外国人研究者は、外国人と異なった言語、外国人特有の考え方、日本人が外国人に対して持つ異なった役割の期待、外国とは異なった日本のビジネスや社会の慣習の欠如等の諸問題に対応しなければならない。日本では公刊されている情報や政策の達成状況などの情報入手に予期せざる困難がつきまとう。この結果、外国人研究者は日本では意図的に知らしていない計画があって、それが終結しつつあると考えられやすい。上記の諸問題があるため、日本でマーケッテング研究用資料を大量に収集するには、いかなる対策が必要であるかを、充分に検討しなければならない。(4)本研究は、オーストラリアの砂糖産業の現状を、生産の合理化と組織化を基盤とした輸送と販売の局面に焦点を合わせ、市場の変動の中でどのように価格設定を行い、とりわけ激変する世界市場に対してどのように適応しようとしているか、明らかにしようとした。分析の結果、オーストラリア砂糖産業の発展の背景には砂糖生産の全体にわたる、徹底した合理化と組織化の過程がある。サトウキビを栽培する農家は、ほとんど全面的に粗糖工場と垂直的に統合されており、この粗糖工場も相互に生産調整を続けるとともに、効率と立地の観点から工場の配置転換などの再編成を行っている。さらに、粗糖の輸送と販売は、高度に集中されていて、特に輸出は全面的にこの集中化された輸送と販売のルートを通じて行われている。オーストラリア連邦政府とクィーンズランド州政府による一連の法的措置、及び研究開発の体制もまた、こうした合理化・効率化と組織化を推進するうえで、きわめて大きな役割を果たしている。(オーストラリア砂糖産業の実態調査は1993年に行われた、1993年に収集した資料及び、1995年新たに収集した資料をもとに、綿密な研究が行われ、報告は本年度完成した)(5)1995年、「農産物の需要と生産の長期見通し」が閣議決定された。これは日本の将来の農業政策の策定に重要な要因となる。そこで、本研究はこの長期見通しのうち、「牛肉の需要と生産」に焦点を合わせて、問題点を指摘し分析した。分析の結果、明らかになった点は、「長期見通し」では、肉用牛の飼養頭数は飛躍的に増大すると見込まれているが、これには政策的支援が必要となり、また、ふん尿処理が問題となる。ふん尿の合理的な土壌還元のためには、肉用牛一頭当たり20a程度の使用畑面積が必要で、このため、約18万haの飼料面積が必要となる。それには単収の向上、省力化、肥培管理の効率化などの技術革新が必要となる。土屋、浜田、野尻三名によるオーストラリアの調査は、クィンズランド大学の学長、副学長、経済学部長、Dr.Riethmullerなどの全面的な協力を得て、期待していた以上の成果をあげることができた。これらの研究成果は別記のように公表ずみのもの、また公表予定のものもある。新たに得られた知見を列記すると次の通りである。(1)オーストラリアの肉牛コンピューター利用取り引きでは、クィンズランド州中部、北部の遠隔地では、肉牛価格を安定させる唯一の手段であるが、高級牛産地では銘柄表示が不十分で、「超過利潤が得られず、現金がすぐ入手できない」と言う批判がある。
シグナル指向的リン酸化プロテオーム解析による動脈硬化発症の分子ネットワークの同定

本研究は、大動脈瘤や脳血管障害の主因となる動脈硬化発症の発症・進行に関わる分子ネットワークを明らかにし、その制御標的タンパク質を同定することを目的とする。動脈硬化性大動脈瘤のプロテオーム解析およびトランスクリプトーム解析から、oxLDLにより変動する既知の炎症性サイトカインの増加とともにTGFβシグナルに関わるタンパク質の変動が強く示唆された。TGFβシグナルによりリン酸化カスケードが影響を受けることが考えられるため、VSMC(ラット由来平滑筋培養細胞)を対照として、oxLDLおよびTGFβ刺激により変動するリン酸部位を同定し、疾患との関わりを解析した。プロテオーム解析より、oxLDL刺激によるVCAMやICAMなど動脈硬化症と関連する既知のタンパク質増加が確かめられた。更に、HAMMOC法によるリン酸化プロテオーム解析から738個のリン酸化ペプチド(392タンパク質)を同定し、193ヶ所のリン酸化の変動を明らかにした。変動したリン酸化タンパク質は転写開始因子が多く、oxLDLによってタンパク質発現が活性化していることが示唆された。さらに、TNFαによって活性化し、タンパク質合成や炎症反応の促進に重要な役割を果たすタンパク質のリン酸化の増加を明らかにし、新規の標的タンパク質として疾患との関連の解析を開始した。一方TGFβ刺激では、MAPKによるリン酸化モチーフを含む53ヶ所のリン酸化の変動を明らかにし、細胞骨格形成や細胞間相互作用に関わるタンパク質のリン酸化が多く変動しており、動脈硬化部位における組織構造異常が示唆された。今後、リン酸化プロテオームから示唆されたタンパク質機能変動の知見を、ヒト大動脈瘤検体のプロテオーム解析・トランスクリプトーム解析結果に付加することで、動脈硬化症の発症・進行に関わるバイオマーカーや創薬標的の同定が期待される。動脈硬化症は大動脈瘤や脳血管障害などの主因であり、現在、動脈硬化発症を直接抑制する治療法の開発が強く望まれている。本研究は、動脈硬化発症の根源となる炎症誘起に関わる分子ネットワークを明らかにし、その制御標的タンパク質を同定することを目的とする。本目的達成のため、動脈硬化性疾患の中でもヒト検体由来の血管組織レベルでの解析が可能な動脈硬化性胸部大動脈瘤を対象として、プロテオーム解析およびトランスクリプトーム解析を実施した。組織構造が保持され、瘤形成が起こっていない瘤部周辺の非病変部の組織を用いて、非血管患者由来の対照大動脈との比較解析により、ヒト動脈硬化症において実際に変動することが示唆されるタンパク質508個を同定した。その中にはマクロファージを介した炎症惹起に関わるタンパク質やoxLDLに応答して変動するタンパク質も含まれていた。さらにトランスクリプトーム解析からも炎症に関わるサイトカインなどの増加が著しく、炎症惹起に関わる分子ネットワークに注目する重要性が示された。動脈硬化症のモデル系としてVSMC(ラット由来平滑筋培養細胞)に対するプロテオーム解析およびHAMMOC法によるリン酸化プロテオーム解析手法を確立し、約1300個のタンパク質と184種のリン酸化ペプチドを同定した。また、動脈硬化誘発因子oxLDLによるERKのリン酸化およびその基質タンパク質のリン酸化変動の刺激依存的および経時変動を確認した。現在、刺激依存的なプロテオームおよびリン酸化の変動を解析しており、ヒト組織で明らかにした動脈硬化との関連が示唆されるタンパク質変動と併せて解析する事で、動脈硬化症に関与する分子ネットワークの解明が期待される。動脈硬化症は、マクロファージやVSMCの相互作用および慢性的な炎症が起因と考えられており、本研究では、動脈硬化症において変動する炎症惹起に関わる分子ネットワークを明らかにすることを目的にしている。これまでに、ヒト検体の中で、唯一動脈硬化症の解析が可能な大動脈瘤人工血管置換術由来の血管組織を用いて、プロテオーム解析を実施した。その結果、マクロファージを介した炎症惹起に関わるタンパク質やoxLDLに応答して変動するタンパク質を含む、タンパク質を508個同定している。

また、トランスクリプトーム解析からも、炎症惹起に関わるサイトカインなどの変動を特定している。このように、動脈硬化症に関連し、ヒトで実際に変動する分子ネットワークの構築に不可欠な情報が得られている。さらに、VSMC(ラット由来平滑筋培養細胞)からのタンパク質抽出、還元アルキル化、トリプシン消化やHAMMOC法によるリン酸化ペプチドの濃縮に関する条件検討を実施した。これまで血管平滑筋細胞からのリン酸化プロテオームの報告例はないが、25年度における研究で、血管平滑筋細胞からのプロテオーム、リン酸化プロテオーム解析による変動解析手法を確立した。平成26年度の研究で、動脈硬化症に関連する刺激に応答して変動するタンパク質、リン酸化部位の網羅的な変動解析を実施可能とした。上記の事から、当初の計画どおりに研究を進展させていると判断できる。VSMC(ラット由来平滑筋培養細胞)に対し、oxLDL刺激などの動脈硬化症に関連する刺激を加え、プロテオームやリン酸化部位の変動を解析し、リスト化する。さらに、炎症を誘起する主要キナーゼMAPK(ERK, JNK, p38)をモデルに、シグナル指向的リン酸化プロテオーム解析法の方法論を開発する。キナーゼの厳密な基質特異性に基づくモチーフ認識抗体を用いて免疫沈降を行い、MAPKによるリン酸化を受けたペプチドを特異的に濃縮し、LC-MS/MS解析で同定する。炎症誘起分子ネットワークの情報伝達や制御に関わるタンパク質を同定し、新しいネットワーク構成タンパク質や相互作用関係を包括的に見出す。シグナル指向的リン酸化プロテオーム解析で同定した、分子ネットワークの情報伝達や制御に関わるリン酸化タンパク質を起点とし、リン酸化プロテオームで同定した情報伝達を担うリン酸化タンパク質を統合する。さらに、リン酸化タンパク質の中で、タンパク質の発現に関与するタンパク質を選出し、プロテオーム解析で同定した変動タンパク質群と関連づける。ヒト検体の解析から同定した変動タンパク質や炎症惹起に関わるサイトカイン刺激との関連を含めて動脈硬化症に関連する分子ネットワークを推定・構築する。酵素活性や相互作用により他のタンパク質の活性を制御し、多くのタンパク質と相互作用するタンパク質を基準として、構築した分子ネットワークの制御中心として機能し得る標的タンパク質を選定する。培養細胞における標的タンパク質の発現抑制、活性制御を行い、推定した分子ネットワークのリン酸化および炎症の誘起に直接関与するタンパク質の変動を定量PCR法やウェスタンブロッティング法などにより測定する。これにより、分子ネットワークを検証し、制御可能であることを確かめる。ヒト組織における動脈硬化症による変動解析を実施したため、シグナル指向的リン酸化プロテオーム解析手法の実施が遅れた。このため、25年度の経費の一部を26年度に使用することとした。
連鎖球菌による宿主細胞表層多糖の認識及び分解機構の解明とその感染症治療への応用

グリコサミノグリカン(GAG)には、1,3グリコシド結合を有するピアルロン酸やコンドロイチンと1,4グリコシド結合のヘパリンやヘパラン硫酸が存在する。本年度は、細菌における1,4結合のGAGの認識と分解に関わる分子機構の解明に焦点を当て、ヘパラン硫酸リアーゼ(HepC)の立体構造並びに不飽和ヘパリンニ糖に特異性を示す不飽和グルクロニルヒドロラーゼ(UGL)の立体構造と基質認識機構を解析した。[1] HepCの結晶構造GAG資化細菌Pedobacterheparinusに由来するHepCの立体構造を明らかにした。HepCはα/α-バレルのN末端ドメインと逆平行β-シートのC末端ドメインから構成されており、活性部位はドメイン間のクレフトに存在することが示唆された。[2] UGLによる不飽和ヘパリンニ糖の認識機構P.heparinus由来の不飽和ヘパリンニ糖に特異性を示すUGL (Phep_2830)の立体構造を分解能1.35Åで決定した。不飽和コンドロイチンニ糖に特異性を示すUGLとの構造比較、ドッキングシミュレーション、並びに変異体解析により、Phep_2830における不飽和ヘパリンニ糖の認識には、活性部位のポケット構造とループが重要であることが分かった。[3]ヘパリン/ヘパラン硫酸結合タンパク質の探索ヘパリンをリガンドとしたカラムを用いて、連鎖球菌の細胞表層画分からヘパリン/ヘパラン硫酸に親和性を示す分子量約40,000の候補タンパク質を得た。ヘパリンやヘパラン硫酸は、哺乳類を始めとする種々の動物の細胞外マトリックスに含まれるため、本研究成果は感染や共生などの細菌と宿主との相互作用機序の解明につながることが期待される。(抄録なし)グリコサミノグリカン(GAG)には、1,3グリコシド結合を有するヒアルロン酸やコンドロイチンと1,4グリコシド結合のヘパリンやヘパラン硫酸が存在する。本年度は、細菌における1,4結合のGAGの認識と分解に関わる分子機構の解明に焦点を当て、ヘパラン硫酸リアーゼの遺伝的特性並びに不飽和ヘパリン二糖へ特異性を示すUGLの酵素学的特性と立体構造を解析した。[1]UGL遺伝子クラスターにおけるヘパラン硫酸リアーゼ連鎖球菌のゲノムには、不飽和グルクロニルヒドロラーゼ(UGL)遺伝子を中心として、1,3結合をもつGAGの分解並びに宿主への感染に関わる遺伝子クラスター(UGL遺伝子クラスター)が含まれる。連鎖球菌などの病原性細菌や腸内細菌といったヒト関連細菌において、UGL遺伝子クラスターの下流にHepC(ヘパラン硫酸リアーゼホモログ)がコードされていることが分かった。組換え酵素の解析から、乳酸菌HepCは1,4結合のヘパラン硫酸に顕著な活性を示し、ヘパリンにも作用することが分かった。このことから、UGL遺伝子クラスターは、1,4結合のGAGの分解にも寄与することが明らかになった。[2]UGLの機能と構造ヘパリン分解細菌に由来する3種類のUGLを組換え大腸菌にて発現し、それらの酵素学的特性を解析したところ、それぞれ異なる基質を認識することが分かった。UGLにおける不飽和ヘパリン二糖の認識機構を解明するため、不飽和ヘパリン二糖に特異性を示すUGLの結晶構造を決定した。[3]ヘパリン/ヘパラン硫酸結合タンパク質の探索ヘパリンをリガンドとしたカラムを用いて、連鎖球菌の細胞表層画分からヘパリン/ヘパラン硫酸に親和性を示す候補タンパク質の取得を試みている。

ヘパリンやヘパラン硫酸は、哺乳類を始めとする種々の動物の細胞外マトリックスに含まれるため、本研究成果は感染や共生などの細菌と宿主との相互作用機序の解明につながることが期待される。細菌の病原性におけるUGLの重要性が明らかにされたため、UGLの不飽和ヘパリン二糖認識についての研究を開始した。本年度は、ヘパリン分解細菌に由来するUGLの特性や、不飽和ヘパリン二糖へ特異性を示すUGLの立体構造を明らかにするなど、研究の進度に問題は全く無い。当初の研究の目的については、乳酸菌のヘパラン硫酸リアーゼホモログの性質を決定し、UGL遺伝子クラスターが1,4結合の基質の分解に寄与することを明らかにするなど、概ね順調である。[1]ヘパラン硫酸リアーゼホモログ(HepC)の立体構造を決定する。また、HepCとヘパラン硫酸オリゴ糖との複合体構造を明らかにし、ヘパラン硫酸分解機構を解析する。[2]不飽和ヘパリン二糖に対して特異的に作用するUGLについて、より高分解能の回折データを与える結晶の作製並びに基質との複合体構造の決定を行い、UGLによる不飽和ヘパリン二糖認識機構を明らかにする。[3]連鎖球菌におけるヘパリン結合タンパク質を膜画分より単離する。それらのタンパク質をコードする遺伝子を同定し、ヘパリン結合能を解析する。さらに、該当遺伝子破壊株を作製し、グリコサミノグリカン産生細胞(CHO細胞)への結合能を評価する。(抄録なし)
植物プロテア-ゼインヒビタ-遺伝子の解析とその利用

シカクマメ種子中に最も多量に存在するキモトリプシンインヒビタ-WCI-3のmRNAに対する完全長cDNAをクロ-ニングした。本cDNAは207アミノ酸からなるORFをもち、C末端側183アミノ酸からなる配列は、精製WCI-3タンパク質の一次構造と完全に一致した。WCI-3cDNAをプロ-ブとしたノザン分析の結果、ハイブリダイズするmRNAは開花後30日目以降の未熟種子中に蓄積することが判明した。また、塊根およびその皮層にも多量に、また茎に小量検出されたが、幼葉、葉、根毛、サヤ中には検出されなかった。サザン分析およびゲノムサイズの見積から、キモトリプシンインヒビタ-は、半数体当たり少なくとも7種の関連遺伝子からなる遺伝子族によりコ-ドされていることが判明した。現在までに4種(WBG-1WBG-4)の関連遺伝子を単離解析した。WBG-1は、機能しうるインヒビタ-をコ-ドしていない偽遺伝子と推測された。WBG-3は、その5'側2/3はWCI-3cDNAと高い相同性を示すが残り1/3は全く異なる配列をもち、その機能は不明である。WBG-2と-4は機能するインヒビタ-蛋白質をコ-ドすると推測されたが、WCI-3をコ-ドしていない。WBG-4は、1アミノ酸の置換があるものの、WCI-3と同一の蛋白質をコ-ドしており、蛋白化学的に同定されているWCI-2の遺伝子と推定される。発現していると推定されているWBG-2と-4は、5'上流1000bpにわたってかなり相同性の高い領域をもち、遺伝子発現の制御の観点から興味がもたれる。エンハンサ-エレメントを含む領域の反復およびTATAボックスを含むDNA領域の反復からなるカリフラワ-モザイクウイルスの改変35Sプロモ-タ-は、天然の35Sプロモ-タ-よりも非常に高いプロモ-タ-活性をもつことを示した。この改変プロモ-タ-の下流にWCI-3cDNAを結合し、Tiベクタ-システムを用いてタバコ植物に導入した。その発現および殺虫活性を検討中である。シカクマメ種子中には、少なくとも4種のキモトリプシンインヒビター(WCI-1-4)が存在する。最も多量に含まれるWCI-3は精製され、抗血清の作製、アミノ酸配列の決定がなされている。シカクマメの開花後35日目の未熟種子のボリA^+RNAに対するcDNAを発現ベクターλgt11にクローニングし、上記抗血清を用いてWCIcDNAを得た。最長のcDNAは762塩基よりなり、それがコードする207アミノ酸からなるペプチドのうち、N末端から25盤目からC末端までの183アミノ酸からなる配列は、WCI-3のアミノ酸配列と完全に一致した。N末端の24アミノ酸からなる領域は、インヒビター前駆体の液胞への移行に関与するシグナルペプチドと推定されている。シカクマメDNAのEcoRI断片について、λgt11ベクターを用いてゲノムライブラリーを作製した。WCI-3cDNAをプローブとして、WCIゲノムクローンを3種(WBG-2-3)得た。

WBG-2は、WCI-3cDNAと比較して塩基配列で92.1%、アミノ酸配列で92.3%のホモロジーをもち、インヒビターの反応部位およびS-S結合を形成するシステインの位置にも変化がないことからWCI遺伝子と推定されるが、WCI-3の遺伝子ではないと推測される。WBG-3は、その塩基配列およびアミノ酸配列ともに、5'末およびN末端側はWCI-3とほとんど一致するが3'末およびC端側は全く異なる配列であった。WBG-1は、その塩基配列から偽遺伝子と推測される。インヒビターcDNAを植物細胞中で発現させることにより耐虫性を付与するために植物細胞中で高い活性を示すプロモーターが必要である。カリフラワーモザイクウィルスの35Sプロモーターを種々改変し、β-グルクロニダーゼ遺伝子をレボーター遺伝子とし、強力なプロモーターを構築する実験を進めている。シカクマメ種子中には、最も多量に蓄積するインヒビタ-(WCI-3)を始めとして、少なくとも4種のキモトリプシンインヒビタ-(WCI)が存在する。昨年までに単離したWCI-3cDNAを用いて、各組織での発現を解析した。種子においては開花後30日目以降mRNAが蓄積し、最大値を経た後、成熟とともにmRNAの蓄積はみられなくなる。また、種子に加え、塊根およびその皮層で多量に、茎で少量のmRNAが検出されたが、幼葉、葉、根毛、サヤの外殻てはほとんど検出されなかった。cDNAをプロ-ブとしたサザン分析の結果、本インヒビタ-関連遺伝子は半数体当たり少なくとも7種存在すると見積られた。特異的オリゴヌクレオチドプロ-ブを用い、WCI-3cDNAと極めて相同性の高い遺伝子が5kbおよび8kbのEcoRI断片に存在することが明らかになった。この5kbのEcoRI断片をクロ-ン化し(WBG-4)、構造を決定した。WBG-4中にはWCI-3と同一サイズで1アミノ酸のみが変化した蛋白質をコ-ドするORFが存在した。精製WCIのアミノ酸組成のデ-タとの比較から、これはWCI-2をコ-ドする遺伝子と推定した。これまでに解析した4種のインヒビタ-関連遺伝子(WGB14)の5'上流域の構造を比較すると、発現していると推測されるWBC-2と-4遺伝子には、上流1000bp付近までかなり相同性の高い配列がみられ、発現制御との関連で興味がもたれる。カリフラワ-モザイクウイルスの35Sプロモ-タ-のエンハンサ-領域を含むCNA断片をタンデムに二倍化することにより、高発現トランスジェニックタバコが高頻度で得られた。本改変プロモ-タ-とWCI-3cDNAからなる遺伝子をTiベクタ-により導入したトランスジェニックタバコを得た。その発現および耐虫性を検討している。
自然理解における科学的な知の表現方法と評価方法の体系化

まず最初に、自然認識において子どもの「知」を表現する方法には何があるかを分類し、次に、それらの相互関係について考察した。この部分は、各パートの担当者全員が、自分自身が重視している「知」を中心にして、他の「知」と比較するという方法を採った。次に、それぞれの担当箇所で明らかにした知について、一つひとつのまとめていった。内容は以下のようなものである。○子どもの科学概念の比喩的な構成○子どもの電流モデルの詳細な分析○年齢横断的な「知」の生態系の変化○科学概念の獲得/定着と文脈依存性○理科教育におけるポートフォリオアセスメント○理科授業のエスノグラフィー○理科授業における情意的側面の動態からみた学習者の概念構成○理科的問題解決における生徒の比例的変量関係認識○生徒の全体処理的認識の評価○学習意欲の育成に及ぼす学習指導法の効果まず最初に、自然認識において子どもの「知」を表現する方法には何があるかを分類し、次に、それらの相互関係について考察した。○子どもの科学概念の比喩的な構成○子どもの電流モデルの詳細な分析○年齢横断的な「知」の生態系の変化○科学概念の獲得/定着と文脈依存性○理科教育におけるポートフォリオアセスメント○理科授業のエスノグラフィー○理科授業における情意的側面の動態からみた学習者の概念構成○理科的問題解決における生徒の比例的変量関係認識○生徒の全体処理的認識の評価○学習意欲の育成に及ぼす学習指導法の効果7年度は、「知の表現法」にかかわるアプローチの理論構築が最大のテーマであった。そのため、2度の研究打ち合わせ会議を開き、次のようなことを審議した。1.研究の理論的構造についての再検討2.8年度に実施する各研究分担者の研究上の分担の明確化と、相互関係について検討これらを通して、調査計画を、より現実性のあるものに近づけることができた。研究の体制としては、以下のような体系を確立した。総括(中山)概念構成中心の分析(片平・加藤・猿田・森藤・藤田)」推論中心の分析(小倉・西川・松原)」教師・学習者相互の関係論中心の分析(稲垣)」さらに、個々の分担者においては、8年度に本格的に実施する調査の予備的な調査を進め基礎的なデータを収集した。○自然観察におけるメモとスケッチの効果の違いの明確化○力の理解分析におけるメタファ表現の可能性の指摘○力学的理解研究の問題点の整理○概念地図導入による教師と児童の関係の変化の明確化本年度は、まず研究プロジェクト全体の位置づけをより明確にするため、理科教育における認知論的研究のレビューを行った(科学教育研究、19(4))。その上で、各研究分担者がそれぞれの担当する分野についての研究を進めた。例えば、次のような点について研究を進めた。・幼児から成人までを対象とした科学概念の定着に関する調査の準備と部分的実施・理科授業における科学概念定着の条件についての研究(科学教育研究、20(2))・知識の社会的構成についての分析(情意的側面および、関係論的分析)・ボ-トフォリオアセスメントについての理論的研究・子どもの電流概念の枠組みについての再検討これらの一つひとつについて、オーストラリアのMonash大学教授のRichard White先生に対して説明を行い、個々の研究と全体的な関係についてレビューを受け、具体的な示唆を受けた。現在は、White先生からの助言に基づいて各パートの研究の進め方について修正を施し、分析を続行中である。本年度は、研究プロジェクト全体の位置づけにそって(科学教育研究、19(4))、各担当箇所の研究のまとめを行い、成果の報告を積極的に行った。例えば、次のような内容である。・科学概念の比喩的な構成(科学教育研究,22(1))・幼児から成人までを対象とした科学概念の定着に関する研究・理科授業における科学概念定着の条件についての研究(科学教育研究,21(2))・知識の社会的構成についての分析(情意的側面および、関係論的分析)(生活科教育学会機関誌5,日本理科教育学会研究紀要,38(2)・ボ-トフォリオアセスメントについての理論的研究・子どもの電流概念の枠組みについての再検討(科学教育研究,21(2)こういった各パートの成果を関係づける考察を、全員が行って、科学的な知の体系化への示唆を与えた。
構造式・反応式を含む化学コンテンツのインターネット流通システムの研究

本研究は,「構造式・反応式を含む化学コンテンツのインターネット流通システム」を目的としているが,それにとどまらず,印刷などの従来の情報発信方法も視野にいれ,両者を統合したシステムの開発を目差した.統合の基礎となるコンピューター表現として,本研究者の考案したXyM記法(キュムきほう,XyM Notation)およびその拡張マークアップ言語であるXyMML(XyM Markup Language)を採用した.XyM記法は,版下組版のためのXyMTeXの命令として約10年の実績があるが,インターネット配信用に整備し,さらに画面表示のための新たなソフトウェアとしてXyMJavaを開発した.XyMMLは,従来のSGML規格準拠から,インターネット用の規格であるXML(Extensible Markup Language)に準拠するように再編成した.さらに,XSLTと組み合わせることにより,構造式の情報をXyM記法として含むXyMTeX文書(印刷用)およびXML/HTML文書(インターネット配信用)に変換できるシステム仕様にした.XyM記法による構造式は,XyMTeXまたはXyMJavaにより図形表示される.XyM記法による構造情報を結合表に変換するために,XyM2Molシステムを開発した.これにより,結合表経由で,XyM記法の化学アプリケーションへの適用が可能になった.PDF(Portable Document Format)が,ここ数年で急速に普及してきたので,統合システムのもう一つの選択肢として考慮した.このためXyMTeXをPostScriptやPDF出力が可能なように改良して,インターネット配信ができるように拡張したシステムとしてXyMTeX2PSを開発した.このシステムは,従来のXyMTeXと新しく開発したPostScript対応部分を切り替えで使えるようになっているが,これまでの継続性を示すため,名称をXyMTeXVersion 4.02として,本研究者のホームページ(http://imt.chem.kit.ac.jp/fujita/fujitas/fujita.html)で公開した.さらに,LaTeXの命令を列挙解説した書籍(藤田眞作,「LaTeX2eコマンドブック」ソフトバンクパブリッシング,2003)を刊行し,XyMTeXの使用拡大を図った.学会論文誌の投稿支援システムについては,LaTeX用やBibTeX用のスタイルファイルを整備し,ホームページ上で公開した.有機立体化学を化学情報学の立場から再構築する研究,日本語組版におけるXyMTeXの有効性に関する研究などにも着手した.本研究は,「構造式・反応式を含む化学コンテンツのインターネット流通システム」を目的としているが,それにとどまらず,印刷などの従来の情報発信方法も視野にいれ,両者を統合したシステムの開発を目差した.統合の基礎となるコンピューター表現として,本研究者の考案したXyM記法(キュムきほう,XyM Notation)およびその拡張マークアップ言語であるXyMML(XyM Markup Language)を採用した.XyM記法は,版下組版のためのXyMTeXの命令として約10年の実績があるが,インターネット配信用に整備し,さらに画面表示のための新たなソフトウェアとしてXyMJavaを開発した.XyMMLは,従来のSGML規格準拠から,インターネット用の規格であるXML(Extensible Markup Language)に準拠するように再編成した.さらに,XSLTと組み合わせることにより,構造式の情報をXyM記法として含むXyMTeX文書(印刷用)およびXML/HTML文書(インターネット配信用)に変換できるシステム仕様にした.XyM記法による構造式は,XyMTeXまたはXyMJavaにより図形表示される.XyM記法による構造情報を結合表に変換するために,XyM2Molシステムを開発した.これにより,結合表経由で,XyM記法の化学アプリケーションへの適用が可能になった.PDF(Portable Document Format)が,ここ数年で急速に普及してきたので,統合システムのもう一つの選択肢として考慮した.このためXyMTeXをPostScriptやPDF出力が可能なように改良して,インターネット配信ができるように拡張したシステムとしてXyMTeX2PSを開発した.このシステムは,従来のXyMTeXと新しく開発したPostScript対応部分を切り替えで使えるようになっているが,これまでの継続性を示すため,名称をXyMTeXVersion 4.02として,本研究者のホームページ(http://imt.chem.kit.ac.jp/fujita/fujitas/fujita.html)で公開した.さらに,LaTeXの命令を列挙解説した書籍(藤田眞作,「LaTeX2eコマンドブック」ソフトバンクパブリッシング,2003)を刊行し,XyMTeXの使用拡大を図った.学会論文誌の投稿支援システムについては,LaTeX用やBibTeX用のスタイルファイルを整備し,ホームページ上で公開した.有機立体化学を化学情報学の立場から再構築する研究,日本語組版におけるXyMTeXの有効性に関する研究などにも着手した.質の高い化学情報の発信を可能にするため、本年度は次の項目について検討した。(1)構造式描画ソフトウェアXyMTeXを、Post ScriptおよびPDFで出力できるように拡張した。(2)構造式を画面表示するためのXyMJavaシステムを開発した。これによりXyM記法を入力コードとしてHTMLにうめこむことにより、ブラウザーで閲覧可能になった。(3)XyMML(XyMマークアップ言語)に基づいて構造式をウェブ伝達するプログラムを開発した。XSLTの技術を応用し、XyMML文書を直接にXML対応のブラウザーで読み込むことにより画面表示が可能になった。

(4)化学文書作成用のスタイルファイルとして、日本化学会や米国化学会の論文誌への投稿に適したものを作成し、インターネットで公開した。LaTeXとXyMTeXを組合わせることにより、強力な化学文書支援システムを開発できた。(5)化学文書作成用のスタイルファイルの普及をはかるため、LaTeXの基本的な命令を調査し、その結果を辞書の形で刊行した(「LaTeX2qコマンドブック」(2003))。(6)LaTeX-XyMTeXの組合せが強力であることを、いくつかの原著論文の作成に使用して実証した。昨年度の検討に引き続き,X^ΥMT_EXの機能の拡充をはかった.PostScriptやPDF出力が可能なようにし(内山,藤田,日本コンピュータ化学会2003秋季年会で発表),インターネット上で公開すること前提にマニュアルなどの整備をおこなっている.X^ΥM記法の整備およびX^ΥMT_EXでの実装については,有機化合物命名法を意識し,教育的な配慮したシステムにする目標に研究をおこなったが、その成果は学内の報告にとどまっている.一方,X^ΥM記法より,結合表を発生させるアルゴリズムを考案し,市販のコンピュータ化学システムと連携する方法を研究した(伊藤,藤田,日本コンピュータ化学会2003秋季年会).学会論文誌の投稿支援システムについては,L^AT_EX用やbibTeX用のスタイルファイルを整備し,ホームページ上で公開した(http://imt.chem.kit.ac.jp/fujita/fujitas/fujita.html).X^ΥM記法に関するこれまでの成果をまとめて,日本コンピュータ化学会2003年秋季大会(予稿集IO03),26回情報化学討論会(予稿集J12,キーノート講演),情報処理学会シンポジウム(資料集を次ページに引用)などで報告した.立体化学の表現について,とくにstereogenicityに関して,理論的な研究をおこない,2003日本化学会西日本大会(予稿集1A01)で発表したほか,2報の原著論文として報告した(引用文献参照).当初,日本語の文書の中にX^ΥM記法による構造式を組み込むための検討を予定していたが,さらに構想をひろげて,化学文書のデジタルアーカイブとして構想しなおしている.まず,化学コンテンツとして,「舎密開宗」を取り上げることにし,デジタル化方策の検討を始めた.英文化学文書にX^ΥM記法による構造式を組み込み,印刷をおこなう方法は,今年度の検討によりほぼ完成し,その例証として,"Organic Chemistry of Photography"を執筆した.これは,2004年5月に刊行予定である.本研究の最終年度として,XyMTeXの機能の拡充をはかり,XyMTeX2PSシステム(XyMTeX Version 4.02)を開発し,ホームページ上で公開した(http://imt.chem.kit.ac.jp/fujita/fujitas/fujita.html).
造血系細胞におけるJAK2チロシンキナーゼからの細胞内シグナル伝達機構の解析

造血細胞の増殖と分化を調節するエリスロポエチン(Epo)とIL-3の受容体につき検討を行い,Epo刺激によりIL-3受容体のβ鎖がチロシンリン酸化を受けSTAT5と結合することや,STAT5の活性化に必要な694番目のチロシンを置換した変異体はIL-3受容体に持続的に結合し,IL-3によるSTAT5の活性化を阻害することを見出した(Chin H.et al,Blood89:4327-4336,1997)。また,細胞内アダプター因子CrkLがこれらの受容体の活性化によりチロシンリン酸化を受けるとともに,同様にリン酸化を受けるShc・Syp・Cbl等のシグナル伝達因子と結合し,Epo受容体と複合体を形成する事を見出した(Chin H,et al,BBRC 239:412-417,1997)。さらに,SrcファミリーのLynがSH2領域等を介して細胞内でEpo受容体と結合し,Epo受容体自身やSTAT5のチロシンリン酸化を誘導し,さらにはSTAT5のDNAへの結合やその標的遺伝子の転写の活性化をも誘導しうることを示した(Chin H. et al,Blood 91:3734-3745,1998)。また,CrkLの機能に付き検討を行い,CrkLはC3Gを介してインテグリンの活性化による細胞接着亢進をもたらすことを見いだした(Arai A.et al,Blood,in press)。さらに,CrkLを介して活性化されるシグナル伝達経路を解析し,CrkLはEpo等のサイトカイン受容体によるRas・Raf-1・MEK・Erk経路を介してElk-1の活性化とc-fos遺伝子の発現誘導に至るシグナル伝達経路の活性化に関与しうることを見出した。この経路の活性化は,CrkLのSH2領域およびC3Gとの結合に必要なN末端側SH3領域のみが関与し,cdc25領域を欠失したC3Gにより抑制された事より,CrkL/C3G複合体がCrkLのSH2領域を介して活性化されたサイト力イン受容体複合体に結合することで細胞膜に動員されることによるものと考えられる(Nosaka Y.etal,submitted for publication)。造血細胞の増殖と分化を調節するIL-3やエリスロポエチン(エポ)等の受容体は,JAK2の活性化を介してSTAT5やRas/MAPキナーゼ経路の活性化をもたらすことが明らかにされてきたが,種々の受容体同士のクロストークや,他のチロシンキナーゼおよびシグナル伝達経路の関与については未解明の点が多い,そこで私達は,まずエポ受容体lL-3受容体とのクローストークの可能性につき検討を行い,エポ刺激によりlL-3受容体のβ鎖がチロシンリン酸化を受けSTAT5と結合することや,STAT5の活性化に必要な694番目のチロシンを置換した変異体はlL-3受容体に持続的に結合し、lL-3によるSTAT5の活性化を阻害することを見出した(Chin H.et al,Blood 89:4327-4336,1997).

また,エポ受容体およびlL-3受容体からの新規のシグナル伝達経路につき検討を行い,細胞内アダプター因子CrkLがこれらの受容体の活性化によりチロシンリン酸化を受けるとともに,同様にリン酸化を受けるShc・Syp・Cbl等のシグナル伝達因子と結合し,エポ受容体と複合体を形成する事を見出した(Chin H. et al BBRC 239:412-417,1997),さらに,Jak2以外のチロシンキナーゼとしてSrcファミリーのLynにつき検討を行い,このチロシンキナーゼがSH2領域等を介して細胞内でエポ受容体と結合し,エポ受容体自身やSTAT5のチロシンリン酸化を誘導し,さらにはSTAT5のDNAへの結合やその標的遺伝子の転写の活性化をも誘導しうることを示した(Chin H.et al,Blood90:in press,1998).造血細胞の増殖と分化を調節するIL-3やエリスロポエチン(エポ)等の受容体は,JAK2の活性化を介してSTAT5やRas/MAPキナーゼ経路の活性化をもたらすことが明らかにされてきたが,Jak2以外のチロシンキナーゼとしてSrcファミリーのLynにつき検討を行い,このチロシンキナーゼがSH2領域等を介して細胞内でエポ受容体と結合し,エポ受容体自身やSTAT5のチロシンリン酸化を誘導し,さらにはSTAT5のDNAへの結合やその標的遺伝子の転写の活性化をも誘導しうろことを示した(Chin H.et al,Blood 91:3734-3745,1998).また,JAK2やLynによりチロシンリン酸を受けるCrkLの機能に付き検討を行い、CrkLの過剰発現にてVLA-4およびVLA-5を介したFibronectinへの細胞接着が亢進することを見出した。さらに、細胞接着の亢進はCrkLに結合したC3GのGEF活性を介して生じることが、C3Gとの結合に必要なSH3領域を欠失したCrkLや、cdc25領域を欠失したC3Gの発現により、細胞接着が抑制されることより示された。以上の結果より、CrkLはC3Gを介して、Ras/MAPキナーゼ経路とは別のシグナル伝達系路を活性化し、インテグリンの活性化による細胞接着亢進をもたらすことが示唆された(Arai A.etal,Blood,in press)。さらに,CrkLを介して活性化されるシグナル伝達経路を解析し、CrkLはEpo等のサイトカイン受容体にょるRas・Raf-1・MEK-Erk経路を介してElk-1の活性化とc-fos遺伝子の発現誘導に至るシグナル伝達経路の活性化に関与しうることを見出した。この経路の活性化は、CrkLのSH2領域およびC3Gとの結合に必要なN末端側SH3領域のみが関与し、cdc25領域を欠失したC3Gにより抑制された事より、CrkLC3G複合体がCrkLのSH2領域を介して活性化されたサイトカイン受容体複合体に結合することで細胞膜に動員されることによるものと考えられる(Nosaka Y.etal,submitted for publication)。
コ-ティング相と基材との接合界面の形態制御に関する研究

異種材料の接合界面の形態は、材料の特性に大きな影響を及ぼすので、界面の形態的特徴を理由づける成長機構を明確にする事が、複合材料の研究開発に重要である。本研究では、耐熱材料の主流であるNi基超合金のコ-ティング相と基材との界面に注目して、NiーAlーX系のβ相(B2)とγ相(fcc)を接合した場合に生じるγ′(Ll_2)/γ及びβ/γ界面の形状について拡散対による実験を行い、その形状を支配する因子について検討を行った。NiーAlーX系(X:Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Nb、Si、Ta、Ti、V、W)は、Cr及びFeを第3元素として添加した場合に凹凸のある不安定界面となった。この場合のγ′相及びγ相間の相平衡は、CrとFeの添加量が増すほど両相の単相域が狭まり、かつCrとFeはγ相に濃縮するという状態図的な特徴を有している。この様な不安定界面の成因は、反応中の界面に生成する突起の内外での組成分布と、それに従った各成分元素の拡散方向を考えることにより説明できる。β相とγ相とが広い組成範囲で直接平衡を示すNiーAlーCo系、NiーAlーFe系、NiーAlーMn系について作成した拡散対のβ/γ界面は主に、β+γ2相域のタイラインを横切る様な組成の組合せの場合に不安定化した。この場合、状態図的な特徴よりも母合金の組成の組合せが重要であり、拡散対中の組成分布を状態図上にプロットした拡散経路と、2相領域の相境界線及びタイラインとの幾何学的関係によって説明できる。
変分問題、逆問題、偏微分方程式の解の構造の研究

1.倉田は、非線形熱伝導現象や数理生態学における個体増殖モデルでの最適捕獲戦略の存在と定性的研究を行い、数値計算によりその可視化を行った。また、分担者の田中とともにAllee効果をもつ個体増殖モデルにおける環境因子の多重安定パターン形成の機構の研究を行った。非線形シュレディンガー方程式での対称性の崩れ現象の研究や零点をもつ解の半古典極限での漸近プロファイルの研究を行った。2.岡田は、一般の有界領域での数値計算が実行できることを目指して、境界スプライン関数の構成を行った。特に1次元で、有界区間でも適用できる関数近似に適した基底関数を作ることができた。境界の近くでは基底関数を修正し、近似するべきもとの関数をNewtonの補間多項式によって境界外の点に補外することが鍵となった。3.酒井は、ヘレショウ流れの自由境界問題において、初期領域の境界に尖点(内角が360度の角)がある場合を、層流点および乱流点であるための十分条件について調べた。4.磯崎は、電気伝導体の表面での電位、電圧の測定値から物体内部の電気伝導度を再構成する逆問題の数学的研究を行った。逆問題と双曲幾何学との発見をし、また物体内の電気伝導度が一部分で不連続的に大きくなっている場合に、不連続部分の位置を特定する理論を完成し,数値計算アルゴリズムを発見した。5.神保は、薄い領域のある場合のギンツブルグ-ランダウ方程式の解の構造の研究を推し進めた。またマクスウェル方程式の主要部をなす楕円型作用素のスペクトルをヒルベルト空間論の枠組みで解析し離散性を示し固有振動数の摂動問題を設定した。従来同様のミニマックス法による固有値の特徴付けを行い、精密な固有関数を作成して固有値の摂動公式を弱形式の方法によって研究した。6.田中は、非線型楕円型方程式における特異摂動問題において、広いクラスの非線形項に対して凝縮する解の構成に成功した。特異摂動パラメーターが小さいとき高振動をもつ解があらわれ一般に非常に複雑な振る舞いを見せるが、空間次元が1の場合、解の挙動と方程式の空間変数xへの依存の関連をadiabatic invariantを用い記述し、さらにadmissibleなadiabatic invariantをもつ解の族の存在を示した。1.倉田は、非有界領域における典型的な非線形楕円型境界値問題での正値解の存在問題と領域の幾何学的性質との関連は古くから研究されてきたが、漸近的にいくつかの筒状領域をもつような領域のクラスに対して新しい存在定理を示した。また、非線形楕円型問題における最適化問題の最適解の対称性の崩れ、非線形光学に現れる非線型シュレデインガー方程式でのエネルギー最小解の対称性の崩れなどの発見を行った。2.磯崎は、電気伝導度逆問題などにおいて双曲空間でのシュレデインガー作用素に対する境界値逆問題の解析をとうして見なおす新しい方法論を提唱し、その有効性をさまざまな逆問題で示した。3.岡田は、ウエイヴレットやスプライン関数を選点法的に用いて、関数近似評価式を与え、非線形の偏微分方程式の数値解の近似計算に利用した。またウエイヴレット基底を用いて、無限次元におけるハミルトニアンをシンプレクチイック力学系に書き下す手順を与えた。

4.村田は、heat escapeの概念を導入することによって、リーマン多様体上の2階放物型偏微分方程式に対する初期値問題の非負値解の単純かつ一般的な非一意性定理を確立し、必要十分条件も研究した。また、周期係数楕円型作用素のGreen関数の漸近挙動を研究した。5.田中は、非線形シュレデインガー方程式に関する特異摂動問題を精力的に研究し、エネルギー最小解に対する新たな特徴付け、漸近的に線形な非線形項を持つ場合のlocal mountain passの方法の確立を行った。また、Allen-Cahn方程式や非線型シュレデインガー方程式の特異摂動問題において、非常に複雑なプロファイルをもつ解の構成に成功した。6.神保は、領域の特異摂動においてのラプラス作用素の共鳴的な固有値の挙動が非共鳴的な固有値とその収束オーダーにおいて大幅に異なる新しい特徴つけを発見した。また、電磁波の固有振動の摂動問題において精密な固有値の特徴つけの可能性をひらいた。7.吉富は、進展する亀裂を含む2次元有界領域上のラプラス作用素の固有値の精密な漸近展開を示した。また、帯状領域におけるラプラス作用素のバンドスペクトルについて考察し、第1バンド関数の漸近展開を得た。1.倉田は、非線形熱伝導現象の定常状態に関する最適化問題における最適形状の定性的研究、非線形光学モデルに現れる非線形シュレディンガー方程式の解の凝縮現象および対称性の崩れ現象の研究、田中との共同研究での数理生態学に現れるある固体増殖モデルでの多重安定パターンの出現の研究を行った。2.酒井は、ヘレショウ流れの自由境界問題において、初期領域の境界に尖点がある場合に、その尖点が層流点であるための十分条件の改良を行い、さらに乱流点であるための十分条件も与えた。3.吉富は、周期的な点相互作用に従う1次元シュレディンガー作用素のスペクトルのバンドギャップについて研究した。また、係数が周期的なヤコビ差分作用素のあるクラスについて、各スペクトラルギャップが空となるための必要十分条件を与えた。4.磯崎は、光学模型に対する散乱の逆問題においてポテンシャルとスピン-角運動量項を散乱振幅から定める逆問題を解決した。また双曲多様体上のシュレディンガー作用素に対する逆問題の研究、およびディリクレーノイマン写像の局所的なデータから物体内の包含物の位置を推定するアルゴリズムを発見し、数値計算を行った。5.村田は、村田自身によって確立された歪積型2階楕円型偏微分方程式に対するMartin境界とMartin核の分解理論などを用いて、統一的方法によりさまざまな楕円型偏微分方程式に対するMartin境界とMartin核を具体的に決定した。6.田中は、特異極限問題としての、一般的な非線形項をもつ非線形シュレディンガー型方程式の正値解の存在、single peak解の存在を証明した。さらにAllen-Cahn方程式に対するadiabatic invariantと関連した解の変分的構成を行った。7.肥田野は、準線形波動方程式の初期値問題の時間大域解の存在問題において、連立系において異なる伝播速度が時間大域解の存在に与える影響を調べた。1.倉田は、数理生態学におけるロジスチック反応項をもつ個体増殖モデルでの最適捕獲戦略の存在と定性的研究を行った。
悪性リンパ腫の臓器指向性に関わる腫瘍細胞と微小環境の相互作用の解明と新規治療開発

平成30年度においては、平成29年度に引き続き腫瘍細胞と微小環境との相互作用の解明に取り組んだ。臓器指向性を規定するメカニズムの同定については、中枢神経に病変を形成する腫瘍に焦点を当てて検討を行った。前年度までに行ったPDXモデルより得られた同一検体に由来する中枢神経病変と腹部腫瘤病変の比較において、発現の差異を認めた複数の遺伝子について、その生物学的意義をPDXモデル検体及び患者検体を用いて分子病理学的に検討を加えた。複数の候補遺伝子について検討を行い、定量PCR法および患者検体における免疫染色にてその発現の意義を検証することが出来た遺伝子を中枢神経病変形成に関連する候補遺伝子とした。現在当該遺伝子の強制発現株およびゲノム編集技術を用いたノックダウン株を作成に取り組んでいる。並行して腫瘍細胞と微小環境構成細胞との相互作用についても検討を進めた。悪性リンパ腫患者のリンパ節生検検体から単離したがん関連線維芽細胞(CAF)より分泌される分泌小胞のうち、エクソソームに焦点を当て検討を進めた。前年度までにエクソソームが腫瘍細胞の生存を支持し、CAFからのエクソソームの分泌量が生存支持効果に関与することを明らかにしていたが、平成30年度においては、エクソソームにより抗がん剤耐性が誘導されること、耐性誘導については、エクソソームにより、抗がん剤取り込みに必要なトランスポータータンパクの発現が低下することが関連していることを明らかにした。さらにエクソソームにより薬剤感受性が変化する薬剤のスクリーニングに着手した。体内の各臓器に病変を形成する腫瘍細胞の細胞遺伝学的特徴の解明および生着を規定する因子の同定については、中枢神経病変に焦点を当て、中枢神経病変と腹部腫瘤病変の全RNA配列解析より、発現差を認めた遺伝子を抽出した。複数の候補遺伝子について、定量PCR法および免疫染色を用いて、その意義を検討し、PDXモデル標本および患者標本の検討から、遺伝子Xを候補遺伝子として同定した。現在、当該遺伝子の関連を確認すべく精力的に検討を進めている。PDXモデルより得られた患者細胞については、通常の培養系では培養が困難であったが3次元培養系の応用により、効率的に検討を進めることが出来るようになってきている。腫瘍細胞と微小環境構成細胞との相互作用の解明については、がん関連線維芽細胞(CAF)より分泌されるエクソソームに着目して検討を進めている。CAFの生存支持作用については、患者毎に差異が認められ、各々のCAFから分泌されるエクソソームの分泌量の多寡のみならず、エクソソームに含まれるRNA量にも差異が認められることを明らかにしている。エクソソーム分泌タンパクであるRab27bをノックダウンすることによって、腫瘍の生存支持効果が阻害されることを明らかにし、さらにエクソソームの抗がん剤耐性獲得に関連しており、抗がん剤のトランスポータータンパクの発現低下をもたらし、実際に抗がん剤の細胞内濃度が減少することを明らかにしている。さらに腫瘍細胞と微小環境との相互作用を破綻させる薬剤の探索については、CAFより分泌されるエクソソームにより薬剤感受性が変化する薬剤を薬剤ライブラリーからスクリーニングしている。これらのことから概ね順調に進展していると考えている。平成31年度においては、中枢神経に病変を形成する腫瘍細胞の特徴を明らかにするために、同定した候補遺伝子の病態への関連について検討を進める。当該遺伝子の強制発現株、ノックダウン株を作成し、in vitroおよびin vivoにおける検討を進めて行く。CAFより分泌されるエクソソームについては、in vivoモデルでの検証を進めると共に、患者検体での臨床的意義の検討を進めていく。さらに、薬剤ライブラリーからのスクリーニングにより、エクソソームを標的とする薬剤開発へと繋げる知見を明らかにするとともに、探索された薬剤の作用機序よりエクソソームの作用についても明らかにしていく。平成29年度においては、悪性リンパ腫病変形成における腫瘍細胞と微小環境との相互作用の解明について取り組み、主に中枢神経や血管内に病変を形成する腫瘍細胞の細胞遺伝学的特徴の解明を試みた。中枢神経、精巣などの特異臓器に病変を形成した患者由来腫瘍細胞を複数経路から免疫不全マウス(NOGマウス)に異種移植する試みを継続し、各臓器に病変を形成するマウスモデルを作製した。各臓器の病変より得られた腫瘍細胞を、CD45を指標にセルソーターにて純化し、純化した腫瘍細胞よりRNAを抽出した。抽出したRNAを用いて、全RNA配列解析を行った。全RNA配列解析より中枢神経病変と腹部腫瘤病変との間で有意な発現の差異を認めた候補遺伝子を複数抽出し、定量および定性PCR法にてその発現を確認した。PCR法で確認された候補遺伝子について更なる生物学的機序の検討に着手している。血管内に病変を形成する血管内大細胞型B細胞リンパ腫についても、継続的に研究に取り組み、その遺伝子変異プロファイルを明らかにした。複数の悪性リンパ腫患者の生検検体よりがん関連線維芽細胞を単離し、がん関連線維芽細胞間において患者由来悪性リンパ腫細胞の生存支持効果に相違が見られることを明らかにした。その相違の機序について、主にがん関連線維芽細胞より分泌されるエクソソームの観点から検討を進め、生存支持効果とエクソソーム分泌量に関連が認められることを明らかにした。さらにエクソソームの分泌量のみならず、エクソソーム自体の相違によって、生存支持効果に差異が生じることを見出した。

体内の各臓器に病変を形成する腫瘍細胞の細胞遺伝学的特徴の解明については、中枢神経や血管内に腫瘍細胞を形成するリンパ腫に着目し、検討を進めている。血管内大細胞型B細胞リンパ腫については、ゲノムコピー数異常および遺伝子発現プロファイルから得られた知見と同様に、遺伝子変異プロファイルがABC-like DLBCLに類似しており、その中でもさらに中枢神経や精巣原発DLBCLの遺伝子変異プロファイルに類似していることを明らかにした。中枢神経に病変を形成するリンパ腫については、同一検体よりマウスモデル内に中枢神経病変と腹部腫瘤病変を作成し、全RNA配列解析にて発現差を認める遺伝子を抽出した。その遺伝子の妥当性を、PCR法を用いて検証した。メカニズムの解明に繋がる可能性のある興味深い遺伝子も抽出されており、今後の展開が期待出来ると考えている。これらの観点からは概ね順調に推移していると考えられる。腫瘍細胞と微小環境構成細胞との相互作用の解明については、がん関連線維芽細胞より分泌されるエクソソームの生物学的特徴について検討を進めた。がん関連線維芽細胞には差異があり、各々のがん関連線維芽細胞から分泌されるエクソソームの分泌量の多寡のみならず、エクソソームの内容物についても、腫瘍細胞の生存支持効果に関与している可能性を示唆する知見を得ている。エクソソーム分泌を阻害することにより、腫瘍細胞への生存支持効果が阻害される実験結果も得ており、エクソソームが悪性リンパ腫の腫瘍微小環境において、大きな役割を果たしていると考えている。これらの観点からも概ね順調に推移していると考えている。平成30年度においては、平成29年度に引き続き腫瘍細胞と微小環境との相互作用の解明に取り組んだ。臓器指向性を規定するメカニズムの同定については、中枢神経に病変を形成する腫瘍に焦点を当てて検討を行った。前年度までに行ったPDXモデルより得られた同一検体に由来する中枢神経病変と腹部腫瘤病変の比較において、発現の差異を認めた複数の遺伝子について、その生物学的意義をPDXモデル検体及び患者検体を用いて分子病理学的に検討を加えた。複数の候補遺伝子について検討を行い、定量PCR法および患者検体における免疫染色にてその発現の意義を検証することが出来た遺伝子を中枢神経病変形成に関連する候補遺伝子とした。現在当該遺伝子の強制発現株およびゲノム編集技術を用いたノックダウン株を作成に取り組んでいる。並行して腫瘍細胞と微小環境構成細胞との相互作用についても検討を進めた。悪性リンパ腫患者のリンパ節生検検体から単離したがん関連線維芽細胞(CAF)より分泌される分泌小胞のうち、エクソソームに焦点を当て検討を進めた。前年度までにエクソソームが腫瘍細胞の生存を支持し、CAFからのエクソソームの分泌量が生存支持効果に関与することを明らかにしていたが、平成30年度においては、エクソソームにより抗がん剤耐性が誘導されること、耐性誘導については、エクソソームにより、抗がん剤取り込みに必要なトランスポータータンパクの発現が低下することが関連していることを明らかにした。