hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性腸間膜虚血の早期診断および救命率向上に向けた治療戦略の構築

急性腸間膜虚血における早期診断と治療戦略の確立を目指して、(1)血中乳酸値、腸管由来の脂肪酸結合蛋白の経時的測定・解析、(2)腸管虚血の有無、可逆性の評価、を行った。血中乳酸値は非閉塞性腸管膜虚血の早期診断のバイオマーカーとして比較的感度は高く早期開腹手術の適応決定の判断の根拠となるが、特異度が高くないことが判明した。研究期間中に腸管粘膜の虚血の有無の判断目的に術中内視鏡を導入したが、術中内視鏡は虚血の有無の判断や切除範囲の決定に有効でかつ実践的であり、今後の急性腸間膜虚血の治療戦略を構築するうえでの研究課題となりうると考えた。研究開始時に予定した腸管由来の脂肪酸結合蛋白の測定ができていない。また、Laser-Doppler式血流画像化装置のレンタルが出来ていない。一方、当初は予定していなかった術中内視鏡の使用が、腸管虚血の判断に有用と考えられた。外科救急医学ちゅおかん由来の脂肪酸結合蛋白の測定キットを用いて測定を開始する。また腸管血流を測定する目的でLaser-Doppler式血流画像化装置のレンタルを行う。また、肉眼所見以外の腸管虚血部位の判断に術中内視鏡の併用を考慮する。研究開始時に予定した腸管由来の脂肪酸結合蛋白の測定が出来ていない。腸管由来の脂肪酸結合蛋白の測定キットの購入、およびLaser-Doppler式血流画像化装置のレンタルが出来なかったことにより、これらに要する費用が次年度しようとなった。院内の倫理委員会の承認を得たのち、腸管由来の脂肪酸結合蛋白の測定キットを用いて測定を開始する。腸管由来の脂肪酸結合蛋白の測定キットの購入、およびLaser-Doppler式血流画像化装置のレンタルを行う。データ管理および統計処理目的にパーソナルコンピューターを購入する。腸管由来の脂肪酸結合蛋白の測定キットの購入、およびLaser-Doppler式血流画像化装置のレンタルが出来なかったことにより、これらに要する費用が次年度使用となった。
平滑筋収縮弛緩機構

本年度は最終年度なので、これ迄の研究をとりまとめる方向で研究を進めたところ、2つの大きな成果を得た。ひとつは柴田を中心にしたアクチン調節蛋白グループの高橋との共同研究が動脈硬化の遺伝子治療への道が開かれたことである。高橋の発見になるカルポニンは分化した平滑筋にのみ発現し、動脈硬化層の内膜平滑筋には発現していないことがわかっていた。カルポニンcDNAを良好な発現プロテータにつけて、ウサギの実験動脈硬化作製のバルーン処理にひきつづき、リポゾールとカップルさせ高圧下でうちこんだところ、カルポニンcDNA注入なしでは動脈硬化が出現していたのに、カルポニンcDNA注入では硬化はなく、カルポニンが多く発現していた。これは動脈硬化抑制への遺伝子治療の第一歩であり注目される。一方野々村らはゲルゾリンファミリー74kDaが、成体頸動脈では発現していないのに、培養初代細胞では発現してくることを見出し、一方蛍光抗体法でみていくと、球状の異状な細胞にはじまり、ここから双極性のいわゆる平滑筋的な細胞が産出され、増殖し、いわゆるHill&Valloyを形成する。この時Hillの頂上に球状細胞も増殖しつつ存在していた。74kDaはこの球状細胞にのみ存在していた。一方頸動脈、大動脈の組織をみてみると74kDaは生れたてから内膜にのみ僅か存在しているが、内皮障碍、動脈硬化、内膜肥厚のある細胞では74kDa存在細胞が、内膜肥厚部を中心に中膜にもふえていた。この結果は、血管に幹細胞的なものゝ存在を示し、こゝから未分化型の動脈硬化で出現する平滑筋を産生すると考えられ、これは血管学一般にとって重大な発見である。他にミオシン膜蛋白でもいくつかの発展があった。本班は計画班員8名,公募班員9名の17名で構成された。平滑筋の收縮弛緩機構はミオシン軽鎮のリン酸でスタートすることはわかっているが、それから後の調制機構については未知の問題が残っており、一方内皮細胞や血球細胞の相互作用も追求すべき課題であった。ミオシンを中心としてその構造から機能への追求を尾西,岡本らは求め,特にアクチンとの結合部位,ATP結合部位を明らかにした。ミオシン軽鎮の脱リン酸化が弛緩へと結びついているが,脱リン酸化酵素の新らしい精製法を盛田は開発した。ミオシン軽鎮キナーゼの特異的抑制剤オルトマンニンを再発見した野々村らはこの抑制薬を武器として,血球細胞,血小板にアプローチしてCa^<2+>チアンネルの新らしいtypeを発見した。マクロファージでは異物のとりこみを抑制した。アクチン側の調節に関係するカルデスモンの遺伝子のDNA解析を祖父江は行いH-カルデスモン,L-カルデスモン共同-遺伝子から発現することを確かめた。もうひとつの調節蛋白カルポニンは柴田らによって病的材料での発現機構が追求された。丸山はカルポニンの熱処理によらない新らしい精製法を確立した。アクチン側のもうひとつの調節蛋白ライオトニンは実はミオシン軽鎮キナーゼであることを桑山が明らかにした。但しN端則にアクチン結合部位が存在し、このことがいわゆるライオトニン活性を惹起していた。平滑筋收縮弛緩に細胞膜を介しての調節作用も重要である。岡本はフォスフォリパーゼA_2を平滑筋自身から精製してきた。野々村はフォスフォリパーゼCがアクチン調節蛋白のひとつであるゲルゾリンと深い関連のあることを発見した。小林は新らしいアネキシンファミリーを見出し,そのアミノ酸配列を決定した。
剥離と再付着を伴う複雑な乱流系における熱輸送機械

本研究は、鈍い前縁を有する平板まわりの二次元流れを取り上げ,剥離域内部から再付着領域,さらに再付着後の境界層発達領域における速度変動と温度変動の信頼度の高い高精度の測定方法を確立するとともに,相関分析・スペクトル分析等を通して,剥離と再付着を伴う複雑な乱流系における熱輸送機構を解明しようとするものである。平成45年度において得られた結果の主たるものは次のようである。従来よく使用されているX-ワイヤプロープに比較して位置の分解能が格段にすぐれているスプリットフィルムプローブを主として使用することにより,逆流率の測定が可能となり,また,2方向の平均および変動速度特性が測定された。その結果,熱伝達率の極大値が時間平均再付着点より板厚の70%程度下流に位置すること,温度乱れ強さが最大となる位置は速度変動と乱流剪断応力が最大となる位置の外側にあること,剥離剪断層にみられる低周波の揺動と再付着領域および熱伝達率が最大となる壁面近傍の温度変動との相関は比較的小さいことなどが明らかとなった。速度変動と温度変動のゆがみ度と偏平度を算出することにより,流れ場の大規模渦構造が特に主流方向速度変動にゆがみをもたらすこと,温度変動はそれに強く依存する。ミニチュア×プローブに冷線を組み合せたトリプルワイヤプローブを試作し,2方向速度変動と温度変動の同時測定を行うことにより,主流およびそれに垂直方向の乱流熱流束を算出し,その特性を明らかにすることができた。剥離した流れが再付着する物体あるいは流路内の熱伝達特性の解明は種々の形式の熱交換器の性能等と密接な関連を有し,熱エネルギーの有効利用・省エネルギーの観点から緊急を要するきわめて重要な課題である.これまで,最も基本的な流れ形状の一つと考えられる鈍い前縁を有する平板および鈍い前縁を有する主流に平行に置かれた軸対称円柱を取り上げ,熱伝達特性・流れおよび乱れ特性を解明してきたが,逆流と渦放出に伴う強い非定常性のために,乱流熱輸送機構の詳細はいまだ不明であるといっても過言ではない.また,このような複雑な流れの精度の高い測定方法の確立も強く要請されている.本研究は,鈍い前縁を有する平板まわりの二次元流れを取り上げ,剥離域内部から再付着領域,さらに再付着後の境界層発達領域における速度変動と温度変動の信頼度の高い高精度の測定方法を確立するとともに,相関分析・スペクトル分析等を通して,剥離と再付着を伴う複雑な乱流系における熱輸送機構を解明しようとするものである.平成4年度において得られた結果の主たるものは次のようである.従来よく使用されているX-ワイヤープロープに比較して位置の分解能が格段にすぐれているスプリットフイルムプローブを主として使用することにより,逆流率の測定が可能となり,また,2方向の平均および変動速度特性が測定された.その結果,熱伝達率の極大値が時間平均再付着点より板厚の70%程度下流に位置すること,温度乱れ強さが最大となる位置は速度変動と乱流剪断応力が最大となる位置の外側にあること,剥離剪断層にみられる低周波の揺動と再付着領域および熱伝達率が最大となる壁面近傍の温度変動との相関は比較的小さいことなどが明らかとなった.剥離した流れが再付着する物体あるいは流路内の熱伝達特性の解明は種々の形式の熱交換器の性能等と密接な関連を有し、熱エネルギーの有効利用・省エネルギーの観点から緊急を要するきわめて重要な課題である。これまで、最も基本的な流れ形状の一つと考えられる鈍い前縁を有する平板および鈍い前縁を有する主流に平行に置かれた軸対称円柱を取り上げ、熱伝達特性・流れおよび乱れ特性を解明してきたが、逆流と渦放出に伴う強い非定常性のために、乱流熱輸送機構の詳細はいまだ不明であるといっても過言ではない。また、このような複雑な流れの精度の高い測定方法の確立も強く要請されている。

本研究は、鈍い前縁を有する平板まわりの二次元流れを取り上げ、剥離域内部から再付着領域、さらに再付着後の境界層発達領域における速度変動と温度変動の信頼度の高い高精度の測定方法を確立するとともに、相関分析・スペクトル分析等を通して、剥離と再付着を伴う複雑な乱流系における熱輸送機構を解明しようとするものである。平成5年度において得られた結果の主たるものは次のようである。速度変動と温度変動のゆがみ度と偏平度を算出することにより、流れ場の大規渦構造が特に主流方向速度変動にゆがみをもたらすこと、温度変動はそれに強く依存する。ミニチュアXプローブに冷線を組み合せたトリプルワイヤプローブを試作し、2方向速度変動と温度変動の同時測定を行うことにより、主流およびそれに垂直方向の乱流熱流束を算出し、その特性を明らかにすることができた。
金属間化合物の基礎磁性

本研究費補助金により行なった、主要な事業は「金属間化合物の基礎磁性」研究会の開催である。この研究会は昭和61年12月4日6日の3日間、那須高原白雲荘で開催した。出席者は研究代表者をはじめ分担者23名、その他6名の合計30名で、全員宿舎に宿泊し夜間も含めて活発な研究発表、討論を行なった。研究会のプログラム及び内容は、研究成果報告書に記すが、中心的議題は(1).NiAs型金属間化合物におけるスピンの揺ぎと磁気構造、(2),ラーベス相金属間化合物におけるスピンの揺ぎと電子構造、(3),価数揺動型金属間化合物の磁性と電子構造、(4),【R_2】【Fe_(14)】B型金属間化合物の強磁性下の磁性、等である。これらはそれぞれの分野の我が国における第1人者により、最新の研究成果が発表された。また、出席者の構成は実験系20名、理論系10名よりなり、実験と理論が整合よくとれており大きな成果が得られた。なお、この研究会の目的の一つは、昭和62年4月20日22日に京都で開催される「金属間化合物の磁性国際シンポジウム」の準備にあり、この目的にも我が国におけるこの分野の研究動向がよくわかり成功であった。また、会期中に国際シンポジウの組織委員会が開かれ、その内容や実施方法などについて討論した。
内分泌撹乱化学物質のスクリーニングを目的とした電気化学的センサーの開発

外因性内分泌撹乱物質(EDCs)と性ホルモンレセプターとの相互作用をモニタリングするための電気化学的バインディングアッセイ法の開発を達成するため、アビジン-ビオチンをモデルタンパク質-リガンドとして、また17β-エストラジオール-エストラジオール抗体に着目し、電気化学的、分光電気化学的バインディングアッセイの開発を行った。電気化学的手法に関しては、リガンドであるビオチンまたは17β-エストラジオールを固定化した電極を導電性高分子の電気化学的酸化重合法、または自己集積単分子膜法により作成し、アビジン、またはエスとジオール抗体の電極表面への特異的な相互作用をバルク中に添加した電極活性マーカーイオン(または分子)の電極応答変化から評価した。また、電極表面のリガンドとバルク中のリガンドとのタンパク質に対する競合反応を利用して、それらのタンパク質-リガンド間相互作用の電気化学的評価を達成した。得られたデータはELISA法と比較され本法の信頼性が確かめられた。得られた成果は、AnalystとElectroanalysis誌に掲載した。分光電気化学的手法に関しては、極めて選択性の高いバインディングアッセイの開発を目的とし、米国のHeineman教授と共同で行われた。そのコンセプトは電極表面に修飾した選択性膜と、電気化学的に誘引された分光応答の変化から被検体を選択的に検出しようというものであり、将来的に共存阻害物質を多く含む環境サンプルの評価を達成するために重要な知見となる。この手法を確立するため、いくつかの化学選択性膜の調整を検討し、いくつかのラベル化剤候補分子の分光電気化学的挙動を詳細に調査した。現在までに、ナイルブルーAをラベルとして用いることによりアビジンービオチン、17β-エストラジオール-エストラジオール抗体の結合イベントの分光電気化学的検出が達成され、得られた成果の1部はPITTOCON2003で発表された。また、フェノール誘導体等の環境汚染物質を取り扱うにあたって、それらの電極挙動を詳細に調査した結果、これらの化学物質が広い濃度範囲で電気化学的に酸化重合することを見い出し、この現象を利用した新しい水処理技術の開発も達成し、論文として報告した。
キラルな放射性薬剤を用いた中枢ニコチン受容体機能のインビボ解析

本研究は、記憶や学習との関連性が注目されている中枢ニコチン受容体機能を対象として、放射性探索子およびそれによる本機能の無侵襲的インビボ解析法の開発、さらにこれを応用してアルツハイマー病などの脳神経疾患の診断法の開発や病因の解明に結びつけることを目的とする。一方、光学異性体が存在する化合物では、その両者は体内分布動態に影響する分子量、分子サイズ、脂溶性などの物理化学的性質は同じであるが、レセプターとの親和性に大きな差があるものがあり、両者の対象部位での集積量の差から対象レセプター機能をインビボで評価することが可能であると考えた。そこで、放射性核種として核医学画像解析に適した性質を有する123-ヨウ素を、また分子設計の母体化合物として対象受容体親和性の高いニコチンをそれぞれ選択し、レセプター相互作用に関する構造活性相関的考察により、従来にないピリジン環の5位に放射性ヨウ素を導入した(S)-5-ヨードニコチン((S)-IN)を設計した。モデル化合物を用いた放射性ヨウ素標識法に関する検討を基礎にスズ誘導体を前駆体とする合成法を開発し、高収率で目的物を得た。また、本化合物は、そのエナンチオマーであるR体よりも約80倍高い中枢ニコチン受容体親和性を示した。さらに、本化合物をラットに靜注し、その局所分布を調べた結果ニコチンレセプターの密度に応じた脳内局所集積を示し、インビボでも脳内のニコチンレセプターに結合していることが示された。さらに、脳内のマイネルト核にアセチルコリンの合成を阻害する3-ブロモピルビン酸(BPA)を局所投与した動物を作成し、この動物での(S)-INの動態を調べたところ、BPA投与7日後大脳皮質での(S)-INの取り込みは減少することが認められた。この減少はインビトロレセプターアッセイの結果とも一致した。このことは、マイネルト核より投射される大脳皮質でのアセチルコリンの持続的な低下が原因であると考察された。以上の結果から、(S)-INは中枢ニコチン受容体機能のインビボ解析に有効な性質を示すとともに、さらにアルツハイマー病などの核医学診断への利用の可能性も示された。特に、本研究では、キラルな化合物には光学異性体が存在し、その両者は体内分布動態に影響する分子量、分子サイズ、脂溶性などの物理化学的性質は同じであるが、レセプターとの親和性に大きな差があるものがあることに着目して、このキラルな放射性薬剤を設計し、両者の対象部位での集積量の差から対象レセプター機能をインビボで評価することを計画した。

まず、放射性機能探索子としては、脳移行性が高く、ニコチンレセプターに光学選択的に結合するニコチンを母体化合物として選択し、この群の構造とレセプター相互作用との相関に関するデータに基づいた考案により従来にないピリジン環の5位に放射性ヨウ素を導入した(S)-5-ヨードニコチンを開発した。本化合物は、予想通り中枢ニコチン受容体に高い親和性を有するとともに、そのエナンチオマーであるR体とは約80倍の親和性に差があることが認められた。さらに、本化合物はラットに静注後ニコチンレセプターの密度に応じた脳内局所集積を示し、インビボでも脳内のニコチンレセプターに結合していることが示された。一方、R体は脳内での分布の局在性が著しく低下しており、ほとんど脳内に均一に放射能が分布した。したがって、両者の局所における分布の差が脳内のニコチンレセプター密度と相関していることが示され、両者の利用が脳内のニコチンレセプター機能の評価に有効であることを明らかとした。さらに、脳内のマイネルト核にアセチルコリンの合成を阻害する3-ブロモピルビン酸を局所投与した動物をアルツハイマー病態モデルと考え、この動物での放射性ヨードニコチンの動態を調べ、大脳皮質で放射能の取り込み量が低下することを見いだした。本研究は、記憶や学習との関連性が注目されている中枢ニコチン受容体機能を対象として、放射性探索子およびそれによる本機能の無侵襲的インビボ解析法の開発、さらにこれを応用してアルツハイマー病などの脳神経疾患の診断法の開発や病因の解明に結びつけることを目的とする。特に、本研究では、キラルな化合物には光学異性体が存在し、その両者は体内分布動態に影響する分子量、分子サイズ、脂溶性などの物理化学的性質は同じであるが、レセプターとの親和性に大きな差があるものがあることに着目して、このキラルな放射性薬剤を設計し、両者の対象部位での集積量の差から対象レセプター機能をインビボで評価することを計画した。まず、放射性機能探索子としては、脳移行性が高く、ニコチンレセプターに光学選択的に結合するニコチンを母体化合物として選択し、この群の構造とレセプター相互作用との相関に関するデータに基づいた考察により従来にないピリジン環の5位に放射性ヨウ素を導入した(S)-5-ヨードニコチン((s)-IN)を開発した。本化合物は、そのエナンチオマーであるR体よりも約80倍高い中枢ニコチン受容体親和性を示した。さらに、本化合物はラットに靜注後ニコチンレセプターの密度に応じた脳内局所集積を示し、インビボでも脳内のニコチンレセプターに結合していることが示された。さらに、脳内のマイネルト核にアセチルコリンの合成を阻害する3-ブロモピルビン酸(BPA)を局所投与した動物をアルツハイマー病態モデルと考えて作成し、この動物での(s)-INの動態を調べたところ、BPA投与早期には大脳皮質での(s)-INの取り込みが増加したが、7日後には減少することが認められた。この減少はインビトロレセプターアッセイの結果とも一致した。以上の結果から、本化合物は中枢ニコチンレセプター機能のインビボ解析に有効な性質を示すとともに、さらにアルツハイマー病などの核医学診断への利用の可能性も示された。
妊娠高血圧症候群の高精度な予測と新規知識獲得のための人工知能の開発

本年度は、最終年度として以下の成果を得た。初年度の平成28年度に構築した、妊娠高血圧症候群(HDP)の早期診断支援のための機械学習での正解ラベルを取得するための、HDPの病態分類を行うフェノタイピングアルゴリズムについて、HDPの新しい診断基準に基づくアルゴリズムを開発した。病態分類の基準は、血圧データなどの構造化データに加え、問診・所見データなどの非構造化データも使用し、高精度なフェノタイピングアルゴリズムを目指した。開発したアルゴリズムは、これまで開発してきた旧診断基準に従うアルゴリズムも含め、東北メディカル・メガバンク計画三世代コホート調査でリクルートされた研究対象者に適用するとともに、医師の診断を正解とした精度検証を行い、二つのアルゴリズムともに高い陽性反応的中率を示すことを確かめた。さらに、平成28年度、平成29年度に検討を行ったHDPの早期診断支援のための機械学習モデルの構築について、さらに詳細な検討を行い、欠損データ解析、変数選択などを含む前処理や、深層学習を含む機械学習モデル構築の適切な手法を探索するとともに、機械学習モデルの解釈の方法を検討した。検討の結果得られた手法で、フェノタイピングの結果を正解ラベルとし、三世代コホート調査で収集された妊婦の生活習慣等のデータを入力にとる機械学習モデルの構築を行った。構築した機械学習モデルでは、HDP患者の高精度な予測が可能であることを示したとともに、学習に重要な変数セットとそれらの重要度のリストを得た。以上より、本研究では高精度にHDPの病態分類を行うフェノタイピングアルゴリズムと、その結果を正解ラベルとした、HDPの高精度な予測が可能な機械学習モデルを得た。今後は、HDPの病型の予測を含めた、生活習慣・ゲノム情報・医療情報など多種の情報を入力にとる詳細な、早期診断支援のための機械学習の検討を行う。これまで、多因子疾患についての多くの研究から、多因子の複合的な相互作用が疾患発症に大きな影響力をもっていることが知られるようになる一方で、多くの疾患について発症予測、発症機序の解明、有効な介入方法の開発が困難である状況が続いている。これらの状況を踏まえ、遺伝因子、曝露因子などの大量のデータを統合し、疾患の発症予測、治療法の確立、治療結果の最大化を行う精密医療の概念が提唱されているが、これを実現するためには、巨大なデータを読み解き、新たな知見を発見する深層学習モデルを備えた人工知能が求められる。深層学習は、これまでの方法で変数選択に推論の結果が強く縛られていた問題を解決し、正確な推論を多くの問題に対して適用可能となることが期待される。妊娠高血圧症候群(PIH)は、全妊婦の約7%に起こり、全妊婦の12%が重症患者である高頻度かつ重症化しやすい疾患である。重症PIHは母体の周産期死亡のリスクを高めると共に、胎児機能不全や早産を誘発し、妊娠中断や児の後遺症リスクを増大させるため、児の生命や予後への影響も大きい。これまでに、PIHの原因解明のために疫学研究、家族性連鎖研究などが行われ、遺伝因子・曝露因子を含む多くのリスク因子の関与が指摘されると共に、発症予測のために多くの研究がされているが、その病態は不明であり、有効な発症予測が可能な変数の組み合わせは見つかっていない。深層学習モデル構築のための正解ラベルを得るため、PIHの病型を分類するケースファインディングのためのアルゴリズムを開発した。欠損の多い医学系データをハンドリングするための、多重代入法について検討し、網羅的な曝露因子情報のデータセットを構築した。PIHを予測する学習モデルを構築するため、得られた病型を正解ラベルに使用し、網羅的な曝露因子情報を入力にとり、高精度に正解ラベルを予測する深層学習モデルを構築した。研究計画通りに研究を実施しているため、おおむね順調に進展している妊娠高血圧症候群(HDP)は、全妊婦の約7%に起こる、高頻度かつ重症化しやすい疾患である。HDPは母体の周産期死亡のリスクを高めると共に、胎児機能不全や早産を誘発し、妊娠中断や児の後遺症リスクを増大させるため、児の生命や予後への影響も大きい。これまでに、HDPの原因解明のために疫学研究、家族性連鎖研究などが行われ、遺伝因子・曝露因子を含む多くのリスク因子の関与が指摘されると共に、発症予測のために多くの研究がされているが、その病態は不明であり、有効な発症予測が可能な変数の組み合わせは見つかっていない。これまでに本研究では、東北メディカル・メガバンク計画で収集された、調査票情報や血液検査情報などの多種類の情報リソースからなるデータセットを入力とし、深層学習等の機械学習を適用するための前処理の検討および、妊娠高血圧症候群の病型を高精度に予測可能な機械学習モデルの検討を行なってきた。本年度は、前年度に構築した妊娠高血圧症候群の病型を高精度に予測可能な機械学習モデルの学習結果を解析し、予測の責任変数セットとその寄与度を得るためのアルゴリズムについて検討を行なった。具体的には、教師なし学習により、高精度に表現形に関連する変数を取得するHSIC-Lasso法による変数選択法と、教師あり学習で医学系データの分類で高い性能を発揮することが期待され、入力された変数の分類への寄与を得ることができるランダムフォレスト法による分類を組み合わせた手法により、学習結果における予測の責任変数セットとその寄与度を得ることに成功し、得られた変数の中に、それぞれの病型で現在までに関連があると報告があった変数が含まれていることを確認した。なお、深層学習による分類とランダムフォレスト法による分類はほぼ同程度の分類性能を発揮することが確認されたため、学習器にランダムフォレスト法を選択した。

本年度の目標である、機械学習の学習結果を解析し、予測の責任変数セットとその寄与度を得る方法について検討を行い、HSIC-Lasso法とランダムフォレスト法を組み合わせることにより、目標が達成されたため。本年度は、最終年度として以下の成果を得た。初年度の平成28年度に構築した、妊娠高血圧症候群(HDP)の早期診断支援のための機械学習での正解ラベルを取得するための、HDPの病態分類を行うフェノタイピングアルゴリズムについて、HDPの新しい診断基準に基づくアルゴリズムを開発した。病態分類の基準は、血圧データなどの構造化データに加え、問診・所見データなどの非構造化データも使用し、高精度なフェノタイピングアルゴリズムを目指した。開発したアルゴリズムは、これまで開発してきた旧診断基準に従うアルゴリズムも含め、東北メディカル・メガバンク計画三世代コホート調査でリクルートされた研究対象者に適用するとともに、医師の診断を正解とした精度検証を行い、二つのアルゴリズムともに高い陽性反応的中率を示すことを確かめた。さらに、平成28年度、平成29年度に検討を行ったHDPの早期診断支援のための機械学習モデルの構築について、さらに詳細な検討を行い、欠損データ解析、変数選択などを含む前処理や、深層学習を含む機械学習モデル構築の適切な手法を探索するとともに、機械学習モデルの解釈の方法を検討した。検討の結果得られた手法で、フェノタイピングの結果を正解ラベルとし、三世代コホート調査で収集された妊婦の生活習慣等のデータを入力にとる機械学習モデルの構築を行った。構築した機械学習モデルでは、HDP患者の高精度な予測が可能であることを示したとともに、学習に重要な変数セットとそれらの重要度のリストを得た。以上より、本研究では高精度にHDPの病態分類を行うフェノタイピングアルゴリズムと、その結果を正解ラベルとした、HDPの高精度な予測が可能な機械学習モデルを得た。今後は、HDPの病型の予測を含めた、生活習慣・ゲノム情報・医療情報など多種の情報を入力にとる詳細な、早期診断支援のための機械学習の検討を行う。深層学習は反復学習をくりかえし、モデルの更新を行うが、この反復学習に伴うモデルの更新と予測結果の変化を統計的サンプリング法に基づく最尤推定により結び付け、予測結果の更新に対する責任変数を推定し、責任変数の予測への寄与率をオッズ比として算出する、予測に対する責任変数を推定する方法を検討する。これには、無限混合モデルを仮定したノンパラメトリックベイズ法の適用を考えている。ノンパラメトリックベイズ法は、ノイズの多い連続信号である音声信号から言語モデルを作成するなど、複雑で高度な学習モデル構築に応用が進んでおり、時系列かつ、多くのノイズを含む深層学習の学習モデルから、学習に寄与する信号を分離し、学習に対する責任変数を得られることが期待される。今後は、学習器の解析により得られた変数を、研究代表者が過去に開発した疾患オントロジーであるPre-eclampsia Ontology (PEO)や、ヒト表現形の解析や意味付けに広く利用されているHuman Phenotype Ontology (HPO)にマッピングし、変数間の直接的な関係性と、オントロジーのグラフを介した間接的な関係性の取得を検討する。
肥大心の進展過程における心筋及び血中脂肪酸代謝障害に関する研究

18週齢の正常ラット(WKY/Izumo)、高血圧ラット(SHR/Izumo)、肥大型心筋症ラット(KY/NCrj)各5匹を対象とし、肝臓・心筋・血漿・尿中のカルニチン濃度をTandem mass spectroscopyにより測定した。肝臓カルニチン濃度は各群間で差はなかった。心筋カルニチン濃度は肥大型心筋症ラットで正常・高血圧ラットに比し有意に低下した。血漿カルニチン濃度は肥大型心筋症ラットで正常・高血圧ラットに比し有意に高値を示した。尿中カルニチン濃度も肥大型心筋症ラットで最も高値を示したが、尿中/血漿カルニチン濃度比は各群間で差はなかった。カルニチンの代謝経路は肝臓で合成され、腎臓で排出される。肝臓・腎臓におけるカルニチン代謝は各群で差がないことから、肥大型心筋症ラットにおける血中カルニチン濃度上昇は心筋でのカルニチン代謝異常を反映していることが推定された。そこで、カルニチンの血中から心筋への取り込み機序について検討を行った。上述の正常ラット、高血圧ラット、肥大型心筋症ラットを各々5匹を対象にC14-L-carnitineを尾静脈より投与し、30分後に心臓を摘出、オートラジオグラフィにて集積の程度、心筋部位における差を比較した。その結果肥大型心筋症ラットでは正常ラット、高血圧ラットに比しC14-L-camitineの集積が低下していた。さらに、心筋の部位別集積については肥大型心筋症ラットにおいて左室と右室が接合する部分、すなわち前壁中隔接合部、後壁中隔接合部においてC14-L-camitineの集積が特に低下しており、同時に行った組織学的検討での心筋線維の錯綜配列と一致していた。以上のことから、心筋構築異常(心筋線維の錯綜)が原因となりカルニチンの血中から心筋への取り込み異常が肥大型心筋症における血漿カルニチン濃度を反映していると考えられた。心筋では主に長鎖脂肪酸によるエネルギー代謝が行われているが、肥大心症例、特に肥大型心筋症では心筋脂肪酸代謝が高度に障害され、長鎖脂肪酸代謝に必須であるカルニチンの血中濃度と関連をもつことを示した.しかし、肥大心における心筋代謝障害の経時的変化については検討がなされていない.本研究の目的は肥大心症例(肥大型心筋症・高血圧性肥大心)における血中・心筋カルニチン濃度の心筋脂肪酸代謝障害との関連を解明し、血中・心筋カルニチン濃度が肥大心の進展過程において心筋脂肪酸代謝障害を反映する指標となるかを証明することにある.まず基礎実験においては、各々10週齢の高血圧ラット(SHR/izumo)および肥大型心筋症ラット(WKY/NCrj)を用い、血中及び心筋カルニチン濃度を測定した.血中では肥大型心筋症ラットが高血圧ラットより高値を示したが、心筋では肥大型心筋症ラットで低値を示した.さらに肥大型心筋症における心筋カルニチン濃度は心筋錯綜配列が顕著である左室の前壁中隔接合部・後壁中隔接合部で明らかに低値を示し、病理学的所見と関連していることが示唆された.一方、高血圧ラットでは心筋カルニチン濃度の局所的不均一性は見られなかった.これらの結果にもとづき、血中/心筋カルニチンの連関及びカルニチン・心筋脂肪酸代謝についてはオートラジオグラフィを用いて今後さらに解析をすすめているところである.経時的変化についても20週齢、30週齢のラットを対象に検討中である.18週齢の正常ラット(WKY/Izumo)、高血圧ラット(SHR/Izumo)、肥大型心筋症ラット(KY/NCrj)各5匹を対象とし、肝臓・心筋・血漿・尿中のカルニチン濃度をTandem mass spectroscopyにより測定した。
ゼオライトナノスペース中における室温での窒素の特異な吸着現象

モルデナイト(ゼオライトの一種)中には交換可能なナトリウムイオンが存在する.このイオンを銅イオンでイオン交換することができ,その際,化学量論から予想される量より多量に銅イオンで交換した試料を調製することができる.この化学量論から予想される値より過剰にイオン交換した銅イオン交換モルデナイトを真空中873Kで処理した試料が,300Kで窒素分子を強く物理吸着することを見いだした.室温で強く窒素分子を吸着する物質はほとんど見いだされていないので,この試料の性質は特筆すべきものである.室温で窒素を吸着する特性を有するこの試料は,アンモニア合成触媒や窒素を分離する材料としても有効である可能性があり,それらの点からも興味ある物質である.本研究では蛍光,XAFS,ESR,IRスペクトル測定および一酸化炭素をプローブ分子として利用することによって,室温で窒素分子を強く物理吸着するサイトの状態を明らかにすることを試みた.その結果,この試料を熱処理することによって,モルデナイト中にCu(I)種が形成されること,しかも,この種が窒素の吸着(室温)における有効なサイトであることを明らかにした.さらに,一酸化炭素分子をプローブ分子として利用した実験により,二種類の一酸化炭素吸着サイトの存在を示した.吸着熱測定のデータもこの結論を支持するデータを与えた.一酸化炭素を吸着する二つのサイトのうち,より低温で一酸化炭素を脱離するサイト,すなわち,一酸化炭素との相互作用が弱いサイトへ窒素が吸着することも明らかにした.以上のことから,300Kにおける銅イオン交換ゼオライトへの窒素分子の強い吸着は,試料を真空熱処理することによって形成されたアモルファスなdimerのCu(I)サイトへ窒素分子が強く吸着されることを明らかにした.水蒸気処理により窒素の吸着特性が影響を受けるのでそのプロセスも検討した.その結果,真空中高温の条件で処理した銅イオン交換モルデナイトは水蒸気処理により,不均一化反応{2Cu(I)⇒Cu(II)+Cu(0)}を起こすことを明らかにした.モルデナイト(ゼオライトの一種)中には交換可能なナトリウムイオンが存在する.このイオンを銅イオンでイオン交換することができ,その際,化学量論から予想される量より多量に銅イオンで交換した試料を調製することができる.この化学量論から予想される値より過剰にイオン交換した銅イオン交換モルデナイトを真空中873Kで処理した試料が,300Kで窒素分子を強く物理吸着することを見いだした.室温で強く窒素分子を吸着する物質はほとんど見いだされていないので,この試料の性質は特筆すべきものである.室温で窒素を吸着する特性を有するこの試料は,アンモニア合成触媒や窒素を分離する材料としても有効である可能性があり,それらの点からも興味ある物質である.本研究では蛍光,XAFS,ESR,IRスペクトル測定および一酸化炭素をプローブ分子として利用することによって,室温で窒素分子を強く物理吸着するサイトの状態を明らかにすることを試みた.その結果,この試料を熱処理することによって,モルデナイト中にCu(I)種が形成されること,しかも,この種が窒素の吸着(室温)における有効なサイトであることを明らかにした.さらに,一酸化炭素分子をプローブ分子として利用した実験により,二種類の一酸化炭素吸着サイトの存在を示した.吸着熱測定のデータもこの結論を支持するデータを与えた.一酸化炭素を吸着する二つのサイトのうち,より低温で一酸化炭素を脱離するサイト,すなわち,一酸化炭素との相互作用が弱いサイトへ窒素が吸着することも明らかにした.以上のことから,300Kにおける銅イオン交換ゼオライトへの窒素分子の強い吸着は,試料を真空熱処理することによって形成されたアモルファスなdimerのCu(I)サイトへ窒素分子が強く吸着されることを明らかにした.水蒸気処理により窒素の吸着特性が影響を受けるのでそのプロセスも検討した.その結果,真空中高温の条件で処理した銅イオン交換モルデナイトは水蒸気処理により,不均一化反応{2Cu(I)⇒Cu(II)+Cu(0)}を起こすことを明らかにした.モルデナイト(ゼオライトの一種)中には交換可能なナトリウムイオンが存在する.このナトリウムイオンを銅イオンでイオン交換することができ,その際,化学量論から予想される量より多量に銅イオンでイオン交換した試料を調製することができる.この試料はNOx分解触媒として有効であることはよく知られている.我々は,この化学量論から予想される値より過剰にイオン交換した銅イオン交換モルデナイトを真空中873Kで処理した試料が,300Kで窒素分子を強く物理吸着することを見いだした.室温で強く窒素分子を吸着する物質はほとんど見いだされていないので,この試料の性質は特筆すべきものである.室温で窒素を吸着する特性を有するこの試料は,アンモニア合成触媒としても有効である可能性があり,その点からも興味ある物質である.本研究では蛍光,XAFS,ESR,IRスペクトル測定によって,このように強く窒素を物理吸着するサイトの状態を明らかにすることを試みた.その結果,この試料を熱処理することによって,モルデナイト中にCu(1)種が形成されること,しかも,この種が窒素の吸着(室温)における有効なサイトであることを明らかにした.さらに,この活性サイトを利用し,プラズマ状態の窒素との反応を試み,化学吸着された窒素種が銅イオン交換モルデナイト中に形成されることを初めて見いだした.今後はこれらの吸着窒素種の脱離性を調べ,これらの種の状態を分子レベル明らかにする予定である.

化学量論から予想される値より多量にイオン交換された銅イオン交換ゼオライト(モルデナイト型,ZSM-5型)を真空中873Kで処理した試料が,300Kで窒素分子を強く物理吸着することを見いだした,この性質は極めて特異であり,この物質はアンモニア合成触媒としても有効である可能性がある.本年は,一酸化炭素をプローズ分子として利用し,この試料の窒素の吸着サイトを検討した.873Kで真空前処理した141%銅イオン交換ZSM-5型ゼオライトについて,一酸化炭素吸着後測定した赤外吸収スペクトルは2159cm^<-1>と2151cm^<-1>に吸収バンドを与える.これらの二つの吸収バンド出現は二種類の吸着サイトの存在を示唆する.また,473K真空処理により2151cm^<-1>の吸収バンドが消失し,この表面への窒素吸着により2295cm^<-1>に物理吸着した窒素による吸収バンドが出現すること,さらに,573K処理によって2159cm^<-1>の吸収バンドが消失するが,その後の窒素吸着によっても2295cm^<-1>のバンド強度は473K処理表面へ窒素吸着した場合とほとんど変化しないことがわかった.これらのことから一酸化炭素を吸着する二つのサイトのうち,より低温で一酸化炭素を脱離するサイト,すなわち,一酸化炭素との相互作用が弱いサイトへ窒素が吸着するといえる.2159cm^<-1>,2159cm^<-1>吸着バンドを示すサイトをそれぞれをmonomer,dimer状のCu^+種のサイトに帰属した.吸着熱測定の結果も吸着量が2cm^3g^<-1>までの,吸着熱の値が100kJmol^<-1>の領域と,吸着量が25.6cm^3g^<-1>までの吸着熱の値が約80kJmol^<-1>の二つサイトの存在を示した.以上のことから300Kにおける銅イオン交換ゼオライトへの窒素分子の強い吸着は,試料を真空熱処理することによって形成されたアモルファスなdimer上のCu^+種と窒素分子とが強く相互作用することにより生じていることを明らかにした.また,水蒸気処理による交換性銅イオンの状態変化も調べた.その結果,873Kで真空前処理した銅イオン交換ゼオライト中で不均一化反応{2Cu(I)⇒Cu(II)+Cu(0)}が起こることを明らかにした.
植物の重金属イオン補足分子の分子科学的研究に関する研究

植物を利用した重金属イオン捕捉による環境浄化(ファイトレメディエーション)が注目されている。しかし、ファイトレメディエーションの分子的実体が解明された例は少なく、その分子基盤の解明が望まれている。カシワのドングリには、構造未知の重金属イオン捕捉分子acornic acidが含まれていると報告された。これは、各種の重金属イオンと共にウラニウムを効率的に捕捉する活性があるとされ、応用的側面からも非常に興味深い。我々は、主として北海道でカシワドングリを大量に採集し、これに含まれる重金属イオン捕捉分子の探索研究を行った。探索の指針として、検出・定量方法が豊富な3価鉄イオン捕捉活性(シデロフォア活性)を指標とすることにした。種々検討の結果、タイロンによるFe^<3+>イオン捕捉活性を指標として再現性の良い検定法を確立し、抽出液の分離条件を検討した。しかし、ポリマー系充填剤、ゲル濾過、逆層ODS系など数種のクロマト充填剤による分離を検討したが、いずれの充填剤を用いた場合にも、活性は特定の画分に集中せず、分散する傾向が見られた。これは、植物成分であるポリフェノール類に典型的な挙動と考えられた。また、分離の過程で、目的分子は、既知のシデロフォア類とは全く異なるイオン捕捉活性を示すことが明らかになった。捕捉イオン量から推定して、目的分子は非化学量論的にイオンを吸着していると考えられた。その特異な捕捉機構も興味深い。(604文字)植物を利用した重金属イオン捕捉による環境浄化(ファイトレメディエーション)が注目されている。(604文字)
啓蒙の成立とその崩壊(ー近代性の意味を問うー)

本年度の研究実績としては、すでに科学研究費補助金研究の一部として『成蹊大学文学部紀要第26号』(1990年度)に発表した論文がある(論文題目:近代と啓蒙のゆくえーポストモダンをどう読むかー)。本論文の主旨は、科研費交付申請書(研究の目的)に記した通り、「タレスの幾何学」にその源流があるとされている論理的命題=理性的科学意識の成立に密接に関連する「啓蒙」概念と、その啓蒙概念に立脚して成立した「近代」の意味について「近代批判」の立場から論ずるところにある。思想史の通説では、科学(学問)の成立はミュトスからロゴスへの転換の中に認められてきた。ところでマックス・ホルクハイマ-、テオド-ル・W・アドルノは『啓蒙の弁証法』において、神話(ミュトス)の成立そのものの中に啓蒙的要素を指摘し、しかも啓蒙は自己崩壊的に神話に退化するという啓蒙それ自体がかかえる両義性(啓蒙の弁証法)を暴露した。こうした『啓蒙の弁証法』における啓蒙概念と近代性の検討作業は、「近代とは何か?」、そして「そのゆくえは?」と問うポストモダンの問題意識にとって極めて啓発的である。本論文では、啓蒙的近代を成し遂げた18世紀西洋の規範的な啓蒙概念をカントにおいて検討し、さらにその批判的な立場の代表者としてヘルダ-の「相対的な歴史観」に言及した。このヘルダ-の独自な歴史観は20世紀の近代批判に通底するものがあり、その後、あらゆる西洋の既成の価値を疑うニ-チェの登場によって脱構築的な視座は決定的なものとなる。今後の近代批判の有意義な課題は、こうしたヘルダ-、ニ-チェなどによって準備された近代批判とフランクフルト学派、ポストモダンの啓蒙批判の関係を的確に把握することの上に成り立つのである。
4次元イメージングによるテロメレース関連蛋白質および機能性RNAの動態解析

がん幹細胞機能維持分子群(human telomerase reverse transcriptase (hTERT)、BRG1、Nucleostemin (NS))は、細胞分裂期に重要な構造体に局在し、細胞分裂期の細胞分裂進行に寄与することを示唆した。抗hTERT mAbは、細胞内のがん幹細胞機能維持分子群を細胞分裂期に重要な構造体以外の場所に局在させることにより、細胞分裂期に重要な構造体に局在するがん幹細胞機能維持分子群を減少させ、細胞分裂期の細胞分裂進行を阻害している可能性を示唆した。がん幹細胞機能維持分子群(human telomerase reverse transcriptase (hTERT)、BRG1、Nucleostemin (NS))は、M期に重要な構造体に局在することを明らかにしていたが、その機能は明らかになっていなかった。我々は、がん幹細胞機能維持分子群それぞれのノックダウンによりM期細胞数が増加することを見いだした。したがって、がん幹細胞機能維持分子群は、M期に重要な構造体に局在し、M期の細胞分裂進行に寄与することを示唆した。がん幹細胞機能維持因子のひとつであるhTERTに対するマウスモノクローナル抗体(mAb)を作製した。この抗hTERT mAbを生細胞に導入したところ、抗hTERT mAbががん幹細胞機能維持分子群をM期に重要な構造体以外の場所にトラップしている像が免疫細胞染色により観察された。そして、抗hTERT mAb導入細胞ではM期細胞数が増加した。以上の結果より、抗hTERT mAbは、細胞内のがん幹細胞機能維持分子群をM期に重要な構造体以外の場所に局在させることにより、M期に重要な構造体に局在するがん幹細胞機能維持分子群を減少させ、M期の細胞分裂進行を阻害している可能性が示唆された。最終年度は、固定細胞内局在の経時解析等によるがん幹細胞機能維持分子群の機能解析を進めた。がん幹細胞機能維持分子群のM期細胞分裂進行における機能に関して、論文化に向けたデータをさらに蓄積し、論文を投稿した。がん幹細胞機能維持分子群(human telomerase reverse transcriptase (hTERT)、BRG1、Nucleostemin (NS))の4次元イメージング解析により、M期に重要な構造体に局在することを明らかにしていたが、がん幹細胞機能維持分子群それぞれのノックダウンによりM期細胞数が増加することを見いだした。固定細胞内および生細胞内を用い、がん幹細胞機能維持分子群の4次元局在解析を行った結果、より詳細な分子群の局在が明らかになり、それらの機能解明の糸口となった。また、研究室で作製していた抗hTERT mAbのスクリーニングが終了し、良い抗体が得られたことから、この抗体を用いた実験を進めたことで、M期におけるがん幹細胞機能維持分子群の機能解析が進んだ。23年度に引き続き、固定細胞内局在の経時解析等によるがん幹細胞機能維持分子群の機能解析を進める。がん幹細胞機能維持分子群とM期細胞分裂進行に関して、論文化に向けたデータをさらに蓄積する。Putativeヒト複合体に関与する機能性RNAの検索と細胞内機能性RNAのイメージングについては、プローブの細胞導入と観察を行い、リアルタイムイメージング系を確立する。24年度の実験計画遂行と、23年度の結果の論文化に向けた追加実験や論文作成に必要な消耗品購入、学会等参加旅費等に充当する。
DOCKファミリー分子の生体機能と動作原理の統合的理解

DOCKファミリー分子は、DHR-2ドメインを介して低分子量Gタンパク質を活性化する新しいタイプのグアニンヌクレオチド交換因子であり、種々の細胞高次機能を制御するが、その作用機序の詳細は不明である。本研究では、DOCKファミリー分子の機能や制御機構につき、解析を行った。その結果、1) DOCK5がFcεRI受容体の下流で機能し、マスト細胞の脱顆粒反応を制御すること、2) DOCK1ががんの浸潤・転移に重要な役割を演じることを実証した。また、3) DOCK2のリン酸化修飾や4) DOCK8の膜局在に関して重要な知見を得ると共に、5) DOCK8の新しい生体機能を発見し、その動作原理を解明した。DOCKファミリー分子は、DHR-2ドメインを介して低分子量Gタンパク質を活性化する新しいタイプのグアニンヌクレオチド交換因子であり、細胞運動を初め種々の細胞高次機能を制御するが、自身の活性化機構も含め、その作用機序の詳細は不明である。本研究では、RacやCdc42を活性化する4種類のDOCKファミリー分子を対象に、その機能や動作原理を解明することを目的としている。本年度は以下のような成果を得た。(1) ELMOとの会合に重要なDOCK2の128位のアルギニン酸をアラニンに置換した変異体(R128A)を発現するノックインマウスを作製し、リンパ球や好中球の遊走・活性化に及ぼす影響につき、解析をスタートさせた。(2) DOCK2がNK細胞のlytic synapse形成を制御することを明らかにした。また、ケモカイン刺激に伴い、DOCK2がセリンリン酸化を受けることを見いだし、このリン酸化を担う候補キナーゼを同定した。さらに、この部位をアラニンに置換したノックインマウスを作製し、好中球遊走における変異の影響を解析した。(3) DOCK2と異なり、DOCK8が定常状態においても形質膜に局在することを見いだし、この制御に重要な機能ドメインを同定した。(4) DOCK5がGEF活性と無関係にマスト細胞の脱顆粒反応に制御することを見いだし、その制御に重要な機能ドメインを同定した。(5)近年多くのがんにおいて、Racの変異が検出されている。SV40でトランスフォームしたマウス繊維芽細胞(MEF)にこの変異型Racを発現させると、浸潤応答が亢進する。そこで、DOCK1欠損MEFやDOCK5欠損MEFに同様の変異体を発現させ、Rac変異に起因するがん細胞の浸潤・転移におけるDOCKファミリー分子の役割につき、機能解析をスタートさせた。本研究では、器官形成や免疫応答、がん細胞の浸潤・転移におけるこれら分子の機能と作用機序を解明することを目的に、以下のような成果を得た。(1) DOCK5欠損マウスがアナフィラキシーショックに抵抗性を示す事を見いだし、そのメカニズムの解析を進めた。その結果、DOCK5がNck2やAktといった分子と会合することでシグナル伝達のハブとして機能し、GSK3βのリン酸化を制御することで、マスト細胞の脱顆粒反応をコントロールしていること明らかにした。(2) fMLFおよびPMA刺激により誘導されるRac活性化が、DOCK2とDOCK5の両者を欠損する好中球において消失し、遊走や活性酸素の産生、neutrophil extracellular trap (NET)の形成が顕著に障害されることを明らかにした。(3) ELMOとの会合に重要なDOCK2の128位のアルギニン酸をアラニンに置換した変異体を発現するノックインマウスを作製し、その機能解析を行った。また、ケモカイン刺激に伴い、DOCK2が部位特異的にリン酸化修飾を受けることを見いだし、その部位に変異を入れたノックインマウスを作製すると共に、リン酸化酵素の同定を進めた。(4) SV40でトランスフォームしたMEFに恒常活性型Rac変異体を発現させ、細胞浸潤を解析できる実験系を構築し、浸潤応答におけるDOCK1やDOCK5欠損の影響を明らかにした。DOCKファミリー分子は、DHR-2ドメインを介して低分子量Gタンパク質を活性化する新しいタイプのグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)である。本研究は、RacやCdc42を活性化する4種類のDOCKファミリー分子を対象に、その器官形成や免疫応答、がん細胞の浸潤・転移における機能と作用機序を解明することを目的として実施し、以下のような成果を得た。(1) DOCK2がBCRの下流において機能する主要なRac GEFであることを見出し、その機能解析を行った。具体的には、hen-egg lysosomeに特異的なVDJ配列を発現するHy10ノックインマウスを用いて、移入実験を行い、DOCK2がIgG抗体産生に重要な役割を演じることを明らかにした。また、DOCK2コンディショナルKOマウスを新たに作製することで、この知見を確認した。(2) DOCK8がマクロファージの遊走に重要な役割を演じることを見いだし、それにおけるGEF活性の重要性を実証した。また、DOCK

8会合分子の探索を行い、その作用機序を検証すると共に、in vivoでの機能解析のためにコンディショナルKOマウスを作製した。(3) DOCK8が自然リンパ球ILC3の発生・分化に重要な役割を演じることを見い出し、コンディショナルKOマウスを用いてその作用機序を解析した。また、DOCK8の遺伝子改変マウスを作製し、このマウスがIL-31依存性に重篤なアトピー様皮膚炎を自然発症することを見いだし、遺伝子発現解析や機能解析の結果、IL-31産生のマスター制御因子を同定した。4)がん細胞の浸潤・増殖におけるDOCK1の機能的重要性を明らかにし、その選択的阻害剤を開発した。また、DOCK1コンディショナルKOマウスを用いて、免疫細胞におけるDOCK1の新たな機能を発見した。DOCKファミリー分子は、DHR-2ドメインを介して低分子量Gタンパク質を活性化する新しいタイプのグアニンヌクレオチド交換因子であり、種々の細胞高次機能を制御するが、その作用機序の詳細は不明である。本研究では、DOCKファミリー分子の機能や制御機構につき、解析を行った。その結果、1) DOCK5がFcεRI受容体の下流で機能し、マスト細胞の脱顆粒反応を制御すること、2) DOCK1ががんの浸潤・転移に重要な役割を演じることを実証した。また、3) DOCK2のリン酸化修飾や4) DOCK8の膜局在に関して重要な知見を得ると共に、5) DOCK8の新しい生体機能を発見し、その動作原理を解明した。DOCKファミリー分子の作用機序を解明するため、新たに遺伝子改変マウスを作製すると共に、機能発現に重要なドメインを同定した。また、アレルギー反応の制御におけるDOCK5の新しい機能を見いだし、その作用機序の全貌を解明する等、研究は順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。機能生物化学研究は順調に進行しており、今後多くの成果が得られると期待される。次年度は最終年度であることから、さらに積極的に論文発表を行うと共に、重要な成果に関しては、HPやマスメディア等を利用して広く国民に発信したい。DOCKファミリー分子の作用機序を解明するため、2系統のDOCK2ノックインマウスを作製すると共に、DOCK8の細胞内局在を制御する機能ドメインを同定し、DOCK1やDOCK5の機能解析に向け、アッセイ系を構築した。このように、研究は極めて順調に進行している。研究は順調に進行しており、今後多くの成果が得られると期待される。これまでと同様に、得られた成果につき、順次論文発表を行うと共に、重要な成果に関しては、HPやマスメディア等を利用して広く国民に発信していく。